(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５重量％のポリアミドイミドと７５重量％の第１溶媒との混合物を含むポリアミドイミド成分と、１重量％のカーボンナノチューブと９９重量％の前記第１溶媒と異なる第２溶媒との混合物を含むカーボンナノチューブ成分とを混合させるステップを含む方法を用いて、被覆溶液を形成するステップであり、前記被覆溶液内の前記ポリアミドイミド成分は、６０重量％〜８０重量％であり、前記被覆溶液内の前記カーボンナノチューブ成分は、６．０重量％〜１２．０重量％である被覆溶液を形成するステップと、
前記被覆溶液を、粉砕する媒体を用いて粉砕するステップと、
前記被覆溶液から前記粉砕する媒体をフィルタにかけるステップと、
前記被覆溶液を固体被印刷物に塗布するステップと、
前記被覆溶液を硬化するステップと、
前記硬化された被覆溶液を前記固体被印刷物から除去するステップと、を含む、中間転写ベルトの形成方法。
【請求項２】
さらに、前記被覆溶液と非イオン性界面活性剤を混合させるステップを含み、前記被覆溶液内の前記非イオン性界面活性剤は、０．５０重量％〜０．９０重量％である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記被覆溶液とイオン性界面活性剤を混合させるステップを含み、前記被覆溶液内の前記イオン性界面活性剤は、０．０５重量％〜０．１５重量％である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記被覆溶液と第３溶媒を混合させるステップを含み、前記被覆溶液と混合された前記第３溶媒は、１８．０重量％〜２６．０重量％である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記固体被印刷物は、ステンレス鋼被印刷物であり、前記方法は、さらに、
前記ステンレス鋼被印刷物上に前記分配された被覆溶液を、
前記ステンレス鋼被印刷物および被覆溶液を熱チャンバに設置するステップと、
前記チャンバ内の温度を７５℃〜９５℃の第１目標温度に上昇させるステップと、
前記チャンバ内の前記被覆溶液を、２５分〜３０分間、前記第１目標温度に加熱するステップと、
前記チャンバ内の温度を、１８０℃〜２００℃の第２目標温度に上昇させるステップと、
前記被覆溶液を４０分〜５０分間加熱するステップと、を含む方法を用いて硬化するステップ、および、
前記硬化された被覆溶液を前記ステンレス鋼被印刷物から除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
通常の静電写真複製装置では、複写される原型の光像を、感光性部材または光伝導体（つまり、ドラム）上に静電潜像の形式で記録でき、続いて、潜像を、熱可塑性樹脂などの検電性粒子、および、着色剤を塗布することによって、可視的に描画する。概して、静電潜像は、それを現像剤の混合物と接触させることによって現像される。現像剤の混合物は、乾式現像剤の混合物または液状の現像剤材料を含むことができる。乾式現像剤の混合物は、摩擦帯電によって潜像に接着するトナー粒子を有するキャリア粒体を含むことができる。液状の現像剤材料は、中に分散したトナー粒子を有する液体キャリアを含む。現像剤材料は、静電潜像と接して進み、トナー粒子は、現像するために潜像に堆積される。
【０００２】
光伝導体上に形成されると、トナー画像は、中間転写ベルト（ＩＴＢ）に転写される。続いて、現像された画像は、普通紙、プラスチックなどのシートといった、ＩＴＢから耐久的な被印刷物に転写される。トナー画像は、通常、トナーおよび被印刷物に熱および圧力を加えることによって、耐久的な被印刷物上に固定または融解される。
【０００３】
ＩＴＢの生産に関する検討材料は、製造コストである。低コスト目標を達成するための１つの提案が、原料費を下げることである。ＩＴＢは、例えば、ポリイミド基材と、カーボンブラックからなる導電性充填材とを用いて製造される。しかし、低コストのＩＴＢは、性能が悪く、画質が低く、ＩＴＢの耐久力が弱い傾向にある。性能の低い製品に見られる他の問題として、過度の磨耗、ベルトのクリープ（これによって画像の色がずれてしまう）、および、画像を形成する薬品、または、装置内の厳しい環境条件に起因する化学的損傷または環境損傷、が挙げられる。従って、コストと性能とのバランスのとれたＩＴＢの生産が、現行の工学的設計目標である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本技術教示の一実施形態は、約２５重量％のポリアミドイミドと約７５重量％の溶媒との混合物を含むポリアミドイミド成分と、約１重量％のカーボンナノチューブと約９９重量％の溶媒との混合物を含むカーボンナノチューブ成分とを化合させるステップを含む方法を用いて、被覆溶液を形成するステップを含む、中間転写ベルトの形成方法を含むことができる。ここでは、被覆溶液内のポリアミドイミド成分は、約６０重量％〜約８０重量％であり、被覆溶液内のカーボンナノチューブ成分は、約６．０重量％〜約１２．０重量％である。方法は、被覆溶液を固体被印刷物に塗布するステップと、被覆溶液を硬化するステップと、硬化された被覆溶液を固体被印刷物から除去するステップとを含むこともできる。本技術教示は、以下に説明するように、例えばヤング率、破損強度、および、表面抵抗値といった物理的特性のよいベルトを提供でき、適度なコストで製造されることができる。
【０００５】
本技術教示のもう１つの実施形態は、中間転写ベルトの約１０重量％〜約９９．９重量％であるポリアミドイミドと、中間転写ベルトの約０．０１重量％〜約６．０重量％である複数のカーボンナノチューブとを含む静電写真画像形成装置の中間転写ベルトを含有でき、中間転写ベルトのヤング率は、約１０００ＭＰａ〜約１００００ＭＰａである。
【０００６】
本技術教示のもう１つの実施形態は、中間転写ベルトを含む静電写真画像形成装置を含むことができる。中間転写ベルトは、中間転写ベルトの約１０重量％〜約９９．９重量％であるポリアミドイミドと、中間転写ベルトの約０．０１重量％〜約６．０重量％である複数のカーボンナノチューブとを含有でき、中間転写ベルトのヤング率は、約１０００ＭＰａ〜約１００００ＭＰａである。静電画像形成装置は、さらに、潜像を受け取るように構成された少なくとも１つの光受容体と、少なくとも１つの光受容体に潜像を書き込むように構成された少なくとも１つの帯電装置とを含有でき、中間転写ベルトは、少なくとも１つの光受容体からトナー画像を受け取るように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本技術教示による中間転写ベルトを含む静電写真印刷装置の断面図である。
【０００８】
図の細部は、簡略化した部分もあり、正確な構造的精度、細部、および、縮尺を維持するためというよりはむしろ、本技術教示をより理解しやすくするために示しているということに、留意されたい。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで用いられるように、「プリンタ」という用語は、デジタル複写機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機械などといった、目的に応じて印刷出力機能を実施する、静電写真画像形成装置などの任意の装置を含む。「ポリアミドイミド」という用語は、アミド基とイミド基との両方を有する重合材料を含む。２つの基の比率を、予測される得られる物理的特性に応じて変えてもよい。アミド基またはイミド基は、主分子鎖および／または副分子鎖の中に存在している場合がある。
【００１０】
本技術教示の実施形態は、組成物を有する中間転写ベルト（ＩＴＢ）、および、組成物を有するＩＴＢ（例えば継ぎ目のないＩＴＢ）の形成方法を含むことができる。さらに、実施形態は、本技術教示によるＩＴＢを組み込んだ装置を含むことができる。
【００１１】
ＩＴＢは、基材を含むことができ、基材は、構造の大部分を形成し、被覆剤を含んでいてもよい。本技術教示の実施形態では、基材は、特定の表面抵抗値を規定するために、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）と導電性充填材との結合剤を含むことができる。一実施形態では、導電性充填材は、例えば多層ＣＮＴ（ＭＷＣＮＴ）、単層ＣＮＴ（ＳＷＣＮＴ）、グラフェン、黒鉛、および、これらの２つ以上の組み合わせといった、ここでは集合的にＣＮＴと呼ぶ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）およびナノシートを含むことができる。ＭＷＣＮＴは、ＳＷＣＮＴよりも低コストである。
【００１２】
本明細書において説明した試料の調合には、各試料用の同様の調合プロセスが含まれており、ＭＷＣＮＴ溶液の相対量は、以下に記載するように様々である。
【００１３】
ＩＴＢ材料を調合するために、ベルギー、ＢｒｕｓｓｅｌｓのＳｏｌｖａｙ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社から市販されている、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）４０００ＴポリアミドイミドをＰＡＩ成分として用いた。Ｔｏｒｌｏｎ４０００Ｔは、溶媒量におけるＰＡＩの２５重量％（つまり、「ｗｔ％」）の溶液、具体的には、ポリアミドイミド／Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）として提供される。実験において、このＴｏｒｌｏｎ溶液を３０ｇ用いた。ＩＴＢ材料を調合するために、溶液に、ＮＭＰを１０ｇ追加した。
【００１４】
適切な電気伝導を提供するために、このＰＡＩ混合物を、導電性充填材としての大量のＭＷＣＮＴと組み合わせた。ＭＷＣＮＴを、ジクロロメタンの分散液中に供給し、９９重量％のジクロロメタン中にＭＷＣＮＴの１重量％溶液を与えた。適切な市販用のＭＷＣＮＴ分散液、Ｎａｎｏｓｏｌｖｅは、ハイオ州コロンブスのＺｙｖｅｘ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から市販されている。
【００１５】
ＩＴＢの形成中に固体被印刷物上にＩＴＢ基礎液を適切に被覆できるように、被覆溶液に非イオン性界面活性剤（０．３０ｇ）およびフッ素系界面活性剤（０．０５ｇ）を与えた。適切な非イオン性界面活性剤には、イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から市販されているＳｔｅｐｆａｃ‐８１７１が含まれる。適切なフッ素系界面活性剤には、３Ｍ社（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）から市販されている、Ｎｏｖｅｃ（商標）ＦＣ‐４４３２が含まれる。
【００１６】
下記の表１に挙げたこれらの材料の量を化合させた後、混合物を、２４時間、ステンレス鋼ビーズによって粉砕した。粉砕した後、粉砕する媒体をフィルタにかけ、次に、集まった溶液を、１０ミルのバードバーを用いて固体被印刷物上に分配した。被覆剤を乾燥させ、８５℃で３０分の第１加熱段階、その後１９０℃で４５分の第２加熱段階によって、たわみやすい固体状態に硬化させた。硬化後、得られたＩＴＢは、約１ミル〜約６ミルの呼び厚を有した。
【００１７】
以下の表１は、それぞれ３つの検査試料の材料の量を示している。ＭＷＣＮＴ１重量％溶液の量のみを変えた。
【表１】
0005878030.tif 000002
【００１８】
一般的に、明確な特性を有する中間転写ベルトを、対象とする。例えば、常用対数によって測定されるような約９．０Ω／□〜約１１．０Ω／□の範囲で表面抵抗値を有するＩＴＢを、対象とすることができる。
【００１９】
作り出された各検査試料は、異なる性能特性を有している。以下の表２は、異なる印加電圧を有する各試料の表面抵抗値についてまとめている。
【表２】
0005878030.tif 000003
【００２０】
さらに、ＩＴＢは、十分にたわみやすく、破損耐性がなければならない。以下の表３は、各試料に関してメガパスカル（ＭＰａ）で測定された、引張係数（ヤング率）および破損強度を示す。
【表３】
0005878030.tif 000004
【００２１】
ＭＷＣＮＴ分散液は、ＰＡＩと混合したとき、優れた安定性を示す。硬化された薄膜は、ステンレス鋼被印刷物から難なく除去され、薄膜の表面は、輝き、滑らかになった。試料Ｃは、高い透明度を示している。
【００２２】
試料Ｂは、ＩＴＢ薄膜内に０．５重量％のＭＷＣＮＴのみを含んでいる間、１０００ボルトで９．６１Ｅ＋０８Ω／□の測定された表面抵抗値を有していた。従って、ＭＷＣＮＴがカーボンブラックといった同量の他の導電性充填材よりもずっと高価である一方で、実施形態によるＩＴＢ薄膜は、所望の表面抵抗値を達成するために必要なカーボンブラックの量の１／３０の量で、例えばＭＷＣＮＴといったＣＮＴを用いることができる。さらに、ＰＡＩのコストは、概して、ポリイミドといった他の材料よりもわずかである。従って材料費、および従って、完成したベルトのコストは、ＭＷＣＮＴを用いた場合よりも少ない。
【００２３】
ＩＴＢに望む高い表面抵抗値のゆえに、導電率が比較的高いカーボンブラックを、十分な量用いる必要がある。例えば、１５重量％のカーボンブラックをＰＡＩに加えて、所望の表面抵抗値を得ることができる。しかし、ＰＡＩは、カーボンブラックといった導電性充填材を加えて壊れやすくなる。ＰＡＩは、検討した量でＭＷＣＮＴと混合したとき、十分に破損耐性があり、ＩＴＢとして用いる場合にはたわみやすい、ということが見られた。
【００２４】
従って、ＩＴＢの形成は、したような材料の量を変えるステップを含むことができる。表４は、ＩＴＢ試料Ｄ、Ｅ、Ｆを調合するための溶液に用いられる各材料の重量パーセントを示している。
【表４】
0005878030.tif 000005
【００２５】
ＰＡＩ成分（つまり、Ｔｏｒｌｏｎ）は、７５重量％のＮＭＰを含み、ＣＮＴ成分（Ｎａｎｏｓｏｌｖｅ）は、溶媒として、９９重量％のクロロメタンを含む。表５は、試料Ｄ、Ｅ、Ｆに対する各材料の全重量％を示している。
【表５】
0005878030.tif 000006
【００２６】
一般的に、ステンレス鋼被印刷物上に分配または塗布された被覆溶液を、材料を十分に混合する時間の間、成分を粉砕することによって調合できる。被覆溶液を、ステンレス鋼ビーズといった粉砕する媒体の存在下で粉砕でき、あるいは、もう１つの混合手順を用いることができる。混合に用いられる粉砕プロセスは、ＰＡＩ樹脂内でのカーボンナノチューブの分散を補助することができる。
【００２７】
溶液自体を、ある溶液内に共に成分を与えることによって調合できる。ＰＡＩ成分は、ＰＡＩの２５重量％およびＮＭＰの７５重量％の溶液であってもよい。ＰＡＩ成分を、約６０重量％〜約８０重量％、または、約６５重量％〜約７０重量％、または、約６７．５重量％〜約６８．５重量％の重量パーセントとして溶液内に与えることができる。ＰＡＩ、ＭＷＣＮＴ、溶媒（例えば、ＮＭＰ）、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤、および、溶媒のそれぞれが、個々の材料と混合される場合、あるいは、異なる初めの重量％を有している（つまり、前もって混合したＴｏｒｌｏｎまたはＮａｎｏｓｏｌｖｅを用いない）場合、したような等しい最終的な重量％をもたらすように材料の量の調整を行って、被覆溶液およびＩＴＢを作り出すことができるということを理解されたい。
【００２８】
非イオン性界面活性剤、例えばＳｔｅｐｆａｃ‐８１７１を、約０．５０重量％〜約０．９０重量％、または、約０．６０重量％〜約０．７５重量％、または、約０．６５重量％〜約０．７０重量％の重量パーセントとして溶液内に与えることができる。
【００２９】
フッ素系界面活性剤、例えばＮｏｖｅｃＦＣ‐４４３２といった非イオン性界面活性剤を、約０．０５重量％〜約０．１５重量％、または、約０．１０重量％〜約０．１３重量％、または、約０．１１重量％の溶液内に与えることができる。
【００３０】
ＭＷＣＮＴ成分は、ＭＷＣＮＴの１重量％、および、ジクロロメタンといった溶媒の９９重量％であってもよい。ＭＷＣＮＴ成分を、約６．０重量％〜約１２．０重量％、または、約７．０重量％〜約１１．０重量％、または、約８．０重量％〜約９．０重量％の重量パーセントとして溶液内に与えることができる。
【００３１】
溶媒、例えばＮＭＰを、約１８．０重量％〜約２６．０重量％、または、約２１．０重量％〜約２４．０重量％、または、約２２．０重量％〜約２３．０重量％の重量パーセントとして溶液内に与えることができる。
【００３２】
溶液を、粉砕するか、または、もう１つの混合プロセスを用いて混合すると、粉砕する媒体を例えばフィルタにかけることによって除去し、粉砕された溶液を、固体被印刷物に集め、例えば固体被印刷物上の溶液を十分な厚さに被覆することによって被覆する。厚さに関して、得られたＩＴＢは、乾燥後に、約０．１ミル〜約１０ミル、例えば約１ミル〜約６ミルの厚さまたは他の適切な厚さを有する。固体被印刷物を被覆する溶液を、例えば熱を加えることによって乾燥または硬化できる。一プロセスでは、第１加熱段階が、溶液および固体被印刷物を熱チャンバに設置するステップと、チャンバ内の温度を、約７５℃〜約９５℃、または、約８０℃〜約９０℃、または、約８５℃の第１目標温度に上昇させるステップとを含むことができる。固体被印刷物および被覆溶液を、チャンバ内で約２５分〜約３５分、または、約３０分間、第１目標温度で加熱する。続いて、チャンバ温度を約１８０℃〜約２００℃、または、約１９０℃の第２目標温度に上昇させるステップを含むことができる、第２加熱段階がある。固体被印刷物および被覆溶液を、チャンバ内で約４０分〜約５０分、または、約４５分間、第２目標温度で加熱する。他の乾燥および硬化プロセスを用いて、被覆溶液から揮発性成分を除去でき、硬化された被覆溶液、および、固体およびたわみやすいＩＴＢとなる。
【００３３】
使える状態にあるＩＴＢの組成物は、一組成物を有することができる。例えば、ＩＴＢは、約１０重量％〜約９９．９重量％、または、約２０重量％〜約９９．６重量％、または、約５０重量％〜約９９．５重量％の硬化されたＰＡＩを含むことができる。ＩＴＢは、さらに、約０．０１重量％〜約１０重量％、または、約０．０５重量％〜約８．０重量％、または、約０．１重量％〜約６．０重量％のＣＮＴ、例えばＭＷＣＮＴを含むことができる。さらに、ＩＴＢは、適宜、約０．００１％〜約１０％、または、約０．００５％〜約８％、または、約０．０１％〜約５％のＳｔｅｐｆａｃ‐８１７１およびＦＣ‐４４３２といった界面活性剤および／または離型剤を含むことができる。
【００３４】
本技術教示による形成されたＩＴＢは、約３０ＭＰａ〜約１０００ＭＰａ、または、約４０ＭＰａ〜約５００ＭＰａ、または、約５０ＭＰａ〜約２００ＭＰａの破損強度を有することができる。さらに、ＩＴＢのヤング率は、約１０００ＭＰａ〜約１００００ＭＰａ、または、約２０００ＭＰａ〜約９０００ＭＰａ、または、約３０００ＭＰａ〜約８０００ＭＰａであってもよい。さらに、ＩＴＢの１０００ボルトでの表面抵抗値は、約１．０Ｅ＋０５Ω／□〜約１．０Ｅ＋１３Ω／□、または、約１．０Ｅ＋０６Ω／□〜約１．０Ｅ＋１２Ω／□、または、約１．０Ｅ＋０８Ω／□〜１．０Ｅ＋１１Ω／□であってもよい。
【００３５】
ＩＴＢを、プリンタ、デジタル複写機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機械などといった様々な静電写真装置に用いることができる。図１は、静電写真装置、特に、本発明の技術教示の一実施形態による中間転写ベルト（ＩＴＢ）を備えたカラーレーザープリンタの一例を示す。図１のプリンタ１０は、ハウジング１２および少なくとも１つのまたは複数のカラートナーカートリッジ１４Ａ‐１４Ｄを含むことができる。複数のカラートナーカートリッジ内のトナーは、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、および、ブラック（つまり、ＣＭＹＫ）であってもよい。プリンタ１０は、さらに、潜像を受け取るようにそれぞれ構成された少なくとも１つのまたは複数の光受容体（つまり、ドラム）１６Ａ‐１６Ｄと、少なくとも１つの光受容体１６Ａ‐１６Ｄ上に潜像を書き込むように構成された少なくとも１つのまたは複数の帯電装置１８Ａ‐１８Ｄとを含むことができる。画像形成装置は、さらに、少なくとも１つの光受容体からトナー画像を受け取り、トナー画像を耐久的な被印刷物、定着器ベルト２２、および、圧力ローラ２４に転写するように構成された、中間転写ベルト２０を含むことができる。定着器ベルト２２は、トナー画像を耐久的な被印刷物に定着させるように構成されている。用紙トレイなどのホッパー２６は、普通紙、プラスチック、または、他の印刷媒体のシート（ここでは説明を簡略化するために集合的に「紙」と呼ぶ）といった、複数の耐久的な被印刷物２８を格納できる。プリンタ１０は、取り出しローラ３０および出力ホッパーまたはプラットフォーム３２をさらに含むことができる。
【００３６】
使用中、パターンおよび色情報を含む画像データを、例えばマイクロプロセッサによって処理する。パターンおよび色情報に応じたパターニングされた静電潜像を、１つまたは複数の回転する光受容体１６Ａ‐１６Ｄにそれに対応した帯電装置１８Ａ‐１８Ｄを用いて書き込む。各光受容体１６Ａ‐１６Ｄ上の静電潜像は、それに対応したトナーカートリッジ１４Ａ‐１４Ｄからトナーを引き付け、パターニングされた静電潜像を光受容体１６Ａ‐１６Ｄ上のカラートナーで複製する。次に、各光受容体１６Ａ‐１６Ｄから中間転写ベルト２０にトナーを転写する。紙シート２８を、トレイ２６から取り出しローラ３０によって移動させる。トナー画像を、中間転写ベルト２０と接する圧力によって紙２８に転写する。次に、画像を、定着器ベルト２２によって加えられる熱および定着器ベルト２２と圧力ローラ２４との圧力によって、紙に固定または融解する。画像を紙２８に固定した後、紙２８を出力トレイ３０に転写できる。
【００３７】
プリンタは、付加的な構造を含むことができ、画像を形成するステップは、付加的な材料およびプロセスを含むことができる。これらについては、説明を簡単にするために記載していない。
【００３８】
従って、実施形態は、中間転写ベルト、中間転写ベルトの形成方法、および、中間転写ベルトを含む静電写真装置を含むことができる。ＩＴＢは、適度なコストで形成され、優れた動作特性を提供できる。
【図１】
0005878030.tif 000007