(57)【要約】画像形成装置用ベルトを提供すること。本発明は、無機層状化合物を含む離型性コーティング層を含む、画像形成装置用ベルトを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表わされる無機層状化合物を含む離型性コーティング層を含む無端ベルト。
［化学式１］
2013545123.tif 000005
（式中、ｎは整数であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ水素原子またはＣ１〜Ｃ１８のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルコキシ基であり、但し、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも一つは水素原子である。）
【請求項２】
前記無機層状化合物はポリシラザン、シリカ、ポリシロキサン、及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
前記無機層状化合物は２００〜５０，０００の分子量を有することを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項４】
前記無機層状化合物は離型性コーティング層の重量に対して５０〜１００重量％で含まれることを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項５】
前記離型性コーティング層の溶剤はアセトン(acetone)、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)、ジオキサン(dioxane)、塩化メチレン(methylene chloride)、クロロホルム(chloroform)、シクロヘキサン(cyclohexane)、シクロヘキサノン(cyclohexanone)、メチルエチルケトン(methylethylketone)、ｎ−ヘキサン(n-hexane)、ジエチルエーテル(diethylether)、ジブチルエーテル(dibutylether)、酢酸エチル(ethylacetate)、ジクロロメタン(dichloromethane)、ジクロロエタン(dichloroethane)、ペンタン(pentane)、エーテル(ether)、ヘキサン(hexane)、ヘプタン(heptane)、オクタン(octane)、イソデカン(isodecane)を含む溶液で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項６】
前記離型性コーティング層は０．０５〜２５μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項７】
離型性コーティング層が最表面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項８】
画像形成装置の中間転写ベルトまたは定着ベルトである、請求項１に記載の無端ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の中間転写ベルト又は定着ベルトなどとして使用することが可能な無端ベルト(seamless belt)に関する。          
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に用いられる画像形成装置用ベルトにおいて、例えば、転写部で使用される中間転写ベルトや、定着部で使用される定着ベルトなどの画像形成装置用ベルトには、一般的に高密度駆動の必要性から、ポリイミド樹脂からなる樹脂製の円筒体や金属製の円筒体が定着ベルトとして使用されている。
【０００３】
定着ベルトには、定着温度に対する耐熱性やトナーに対する離型性が要求される。このため、定着ベルトは外面（トナーと接触する面）がフッ素樹脂などの耐熱性離型被膜に覆われている。また、定着ベルトには、３０〜４０枚／分のスピードで１０万枚程度の複写に耐えられる耐久性も要求される。このため、定着ベルトには、基材層と離型層との強固な接着性が求められる。
【０００４】
このような定着ベルトは、一般に極性重合溶媒中でテトラカルボン酸二無水物類とジアミン類とを反応させて得られるポリイミド前駆体溶液から円筒体を成形して乾燥させ、さらにその円筒体にプライマーを塗布して乾燥させた後に、さらにそのプライマー層上にフッ素樹脂分散液を塗布して乾燥させ、最後に、高温下でポリイミド前駆体をイミド化すると共にフッ素樹脂を焼成する方法や、金属材料を円筒体に加工し、該円筒体にプライマーを塗布して乾燥させた後に、そのプライマー層上にフッ素樹脂分散液を塗布して乾燥、焼成する方法などによって得ることができる。ポリイミド前駆体溶液から円筒体を製造する方法としては、例えば、成形金型の外面や内面に所定の厚みでポリイミド前駆体溶液を成形した後、加熱或いは化学的にイミド化し、金型から分離してポリイミド円筒体を得る方法が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、離型性樹脂層の主要材料であるフッ素樹脂の変形温度が２８０℃程度であるため、このような離型性樹脂層を含む転写ベルトや定着ベルトの場合、持続使用温度が２８０℃を超えられないという限界がありうる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一具現例では、耐熱特性が向上した離型層を含む無端ベルトを提供しようとする。
【０００７】
本発明の一具現例では、下記化学式１で表わされる無機層状化合物を含む離型性コーティング層を含む無端ベルトを提供する。
【０００８】
［化学式１］
2013545123.tif 000002
【０００９】
式中、ｎは整数であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ水素原子またはＣ１〜Ｃ１８のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルコキシ基であり、但し、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも一つは水素原子である。
【００１０】
前記具現例に係る無機層状化合物は、ポリシラザン、シリカ、ポリシロキサン及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれる１種以上であってもよい。
【００１１】
前記具現例に係る無機層状化合物は２００〜５０，０００の分子量を有してもよい。
【００１２】
前記具現例に係る離型性コーティング層の溶剤は、アセトン(acetone)、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)、ジオキサン(dioxane)、塩化メチレン(methylene chloride)、クロロホルム(chloroform)、シクロヘキサン(cyclohexane)、シクロヘキサノン(cyclohexanone)、メチルエチルケトン(methylethylketone)、ｎ−ヘキサン(n-hexane)、ジエチルエーテル(diethylether)、ジブチルエーテル(dibutylether)、酢酸エチル(ethylacetate)、ジクロロメタン(dichloromethane)、ジクロロエタン(dichloroethane)、ペンタン(pentane)、エーテル(ether)、ヘキサン(hexane)、ヘプタン(heptane)、オクタン(octane)、イソデカン(isodecane)を含む溶液で形成されてもよい。
【００１３】
前記具現例に係る離型性コーティング層は０．０５〜２５μｍの厚さを有してもよい。
【００１４】
前記具現例に係る無端ベルトは離型性コーティング層が最表面に形成されてもよい。
【００１５】
本発明の無端ベルトは画像形成装置の中間転写ベルトとしての用途を有してもよい。
【００１６】
本発明の無端ベルトは画像形成装置の定着ベルトとしての用途を有してもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明の一具現例に係る画像形成装置用ベルトは、下記化学式１で表わされる無機層状化合物を含む離型性コーティング層を含む。
【００１９】
［化学式１］
2013545123.tif 000003
【００２０】
式中、ｎは整数であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ水素原子またはＣ１〜Ｃ１８のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルコキシ基であり、但し、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも一つは水素原子である。
【００２１】
化学式１で表わされる無機層状化合物を含む無機層状化合物溶液の硬化は、前記無機層状化合物溶液の塗布された無端ベルトを大気中に放置することにより行われる。無機層状化合物が大気中の水分を吸収して無機物被膜として硬化するのである。前記硬化速度を増加させるために加熱してもよい。このような無機層状化合物は、膜形成の際には基材に対する接着力を発現すると同時に、表面が離型性を有するため、無端ベルトの最外表面に位置する場合、トナーに対する離型性を発現することができる。ここで、基材は金属材又はポリカーボネート又はポリイミド系樹脂であってもよく、それぞれの基材への接着力は対等な程度である。
【００２２】
また、前記無機層状化合物の硬化の際に形成される膜により、無端ベルトの持続使用温度が３５０℃以上になって耐熱性及び離型性が向上する。
【００２３】
このような無端ベルトの耐熱性および離型性の向上を考慮し、前記化学式１で表わされる無機層状化合物の分子量は２００〜５０，０００であってもよい。
【００２４】
また、前記化学式１で表わされる無機層状化合物の分子量が２００未満の場合は、前記無端ベルトの表面のコーティング均一性が低下し、無端ベルトの表面にコートされる無機層状化合物の分子量が５０，０００を超える場合は、前記ポリシラザンが溶剤にあまりよく溶解しない。本発明では、分子量が少なくとも２００以上であって、無端ベルトの表面のコーティングが均一な状態を保つことができることが好ましい。
【００２５】
本発明で提示する無機層状化合物の中でも、例えばポリシラザン及びその誘導体は、従来の公知の方法によって製造されたいずれでもよい。このようなポリシラザン及びその誘導体を製造する方法としては、従来の公知の方法を含んで任意の方法を採用することができる。このような方法の一つとして、例えば、化学式ＳｉＨ２Ｘ２（ここで、Ｘはハロゲン原子）のジハロシランと塩基とを反応させてジハロシランの付加物を形成させた後、当該ジハロシランの付加物とアンモニアとを反応させて合成する方法を挙げることができる。一般に、ハロシランは、酸性であり、塩基と反応して付加物を形成することができる。前記付加物の形成速度及び付加物としての安定性はハロシランの酸性の強度や塩基性物質の塩基性の強度、立体因子などに依存するため、ハロシランの種類と塩基の種類を適切に選択することにより、安定的でありながら、アンモニアとの反応によって容易にポリシラザン及びその誘導体を製造することが可能な付加物を形成することができる。この場合の付加物の安定性は、必ずしも付加物として単離させることができる程度の安定性を意味するのではなく、溶媒中で安定的に存在する場合だけでなく、実質的に反応中間体として可能な全ての場合を含む。
【００２６】
ハロシランとしては、その取扱性や反応性の観点から、化学式ＳｉＨ２Ｘ２（ここで、Ｘはハロゲン原子）のジハロシランを選択することが好ましく、反応性及び原料価格などの観点から特にジクロロシランを使用することが好ましい。
【００２７】
付加物を形成するために用いられる塩基は、ハロシランと付加物を形成する反応以外の反応を起こさない塩基であればよく、例えば３級アミン類（トリアルキルアミン）、ピリジン及びこれらの誘導体、立体障害性基を有する２級アミン類、ホスフィン、アルシン及びこれらの誘導体などを好ましいものとして挙げることができ、特にピリジンが取扱性及び経済性の観点から望ましい。使用する塩基の量は、特に厳密である必要はなく、付加物中のアミンを含んでシランに対して化学量論的量、すなわちアミン：シラン＝２：１より過剰に存在すれば足りる。また、付加物生成反応は溶媒中で行われる。
【００２８】
したがって、離型性コーティング層は、無機層状化合物の中から選ばれる１種の成分のみで構成されてもよく、２種以上の組み合わせで構成されてもよい。２種以上の無機層状化合物は、化学構造及び成分において若干の違いがあるが、離型性、防汚性及び耐熱性において類似の水準である。
【００２９】
通常、離型性コーティング層を構成する他の成分などをさらに含むことができる。
【００３０】
この場合、離型性コーティング層中の前記化学式１で表される成分の含量は離型性コーティング層の重量に対して少なくとも５０重量％〜１００重量％、好ましくは７０〜９５重量％であることが、離型性、防汚性、耐熱性および表面特性を満足する観点から望ましい。
【００３１】
離型性コーティング層を構成する他の成分の例は、公知の添加剤であって、例えば、充填材、染料、顔料、顔料分散剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、レベリング剤、表面調節剤、水分吸収剤、ゲル化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、色分離防止剤、皮膜防止剤、界面活性剤、消泡剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、増粘剤、熱伝導性付与剤などを挙げることができる。
【００３２】
離型性コーティング層の溶剤としては、溶解性の観点から、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、塩化メチレン、クロロホルム、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、ｎ−ヘキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、酢酸エチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ペンタン、エーテル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソデカンなどから構成されることが好ましく、これらの混合物も使用可能である。
【００３３】
このような溶剤を用いた離型性コーティング液から定着ベルトや転写ベルトなどの画像形成装置用無端ベルトに製造する場合、樹脂又は金属を基材として用いることができる。
【００３４】
樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などの耐熱性樹脂であってもよく、中間転写ベルト及び定着ベルトの基材として使用できる。また、ポリカーボネート、シリコン樹脂、ゴム樹脂などであってもよく、中間転写ベルトの基材として使用できる。金属としては例えば銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼などを挙げることができる。また、樹脂および金属の少なくとも一面を２種以上積層したものを基材として用いても構わない。
【００３５】
樹脂としては、例えば電気伝導性充填材、機械的物性強化充填材、顔料、顔料分散剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、レベリング剤、表面調節剤、水分吸収剤、ゲル化防止剤、酸化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、色分離防止剤、皮膜防止剤、界面活性剤、帯電防止剤、消泡剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、増粘剤、熱伝導性付与剤などを含むことができる。
【００３６】
基材の形状は、特に限定されないが、基材は、円筒状、シート状又はその他の形状であっても構わない。但し、ファクシミリ、複写機、レーザービームプリンタなどの転写写真画像形成装置のトナー定着ベルトを製造する場合、基材は円筒体であることが好ましい。
【００３７】
このような基材に離型性コーティング液を塗布する方法としては、はけ塗り法、スピンコート法、スプレー法、ディスペンサー法、浸漬法、押出法などの公知の方法を用いることができ、中間転写ベルトおよび定着ベルトの用途にはスプレー法が最も好ましい。
【００３８】
コーティング後の焼成工程は６０℃〜２００℃で行われ得る。焼成工程は、離型力を半永久的にする工程であって、必ずしも要求されるのではない。
【００３９】
コーティング、またはコーティング及び焼成の後、離型性コーティング層は０．０５μｍ〜２５μｍ程度の厚さを有することが、十分な離型性の発現面において望ましい。離型性コーティング層の厚さは、定着ベルトの場合には特に限定する理由がないが、薄膜に形成しても十分な離型性と防汚性を示すため、２５．０μｍ以下であることが好ましく、中間転写ベルトの場合には、離型性コーティング層の厚さが厚ければ中間転写ベルトに要求される表面抵抗特性を歪ませるおそれがあるので、０．０５μｍ〜３．０μｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
離型性コーティング層は、トナーとの離型性を考慮するものであるから、ベルトの最表面に位置することが好ましい。
【００４１】
本発明によれば、持続使用温度が少なくとも３５０℃の耐熱性を有しながら、防汚性を有しかつ基材への接着力に優れた離型性コーティング層を含む無端ベルトを提供することができ、得られる無端ベルトは耐熱性を有する中間転写ベルト又は定着ベルトとして有用である。
【００４２】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
実施例１
ガス導入チューブ、機械的攪拌器およびデュアコンデンサーを３００ｍＬの四つ口フラスコに取り付けた後、フラスコの内部を乾燥窒素雰囲気にした。前記フラスコに脱気体化ピリジン１５０ｍＬを仕込み、氷浴で冷却させた後、ジクロロシラン１６ｇを５０分間にわたって徐々に加えて白色の固形付加物（ＳｉＨ２Ｃｌ２・Ｐｙ）を形成した。反応混合物を氷浴で激烈に攪拌した後、ソーダライムチューブ及び活性炭チューブを通過させ、予め精製した窒素ガスとアンモニア１０．９ｇとの混合物で１時間バブリングした。反応終了の後、固体生成物を遠心分離した後、反応液を濾過し、濾液を真空乾燥させた後、溶媒を除去することにより、ガラス状固体ポリシラザン５．５２ｇを得た。蒸気圧下降法によって測定された前記ポリシラザンの分子量は１５００であった。
【００４４】
前記ポリシラザンをジブチルエーテルに５重量％溶解させて離型層形成用粗液を製造した。
【００４５】
製造された粗液をＢＰＤＡ(3,3’,4,4’-biphenyl-tetracarboxylic dianhydride)−ＯＤＡ(4,4’-diaminodipheyl ether)−ＰＰＤＡ(paraphenylene diamine)をベースとするポリイミド円筒体（内径１８５ｍｍ、厚さ６５μｍ）、ステンレス円筒体（内径２４ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）それぞれの外表面にスプレーコート法によってコートした後、１２０℃で２０分間焼成し、しかる後に、平均厚さ０．２μｍとなるように塗布して最終円筒積層体を得た。
【００４６】
（１）離型性コーティング層の評価
製造された無端ベルト上にカラーレーザープリンタに使用されるトナー（三星電子製のＣＬＰ−３００用Ｂｌａｃｋ）を薄く撒いた後、撒かれたトナーを接着テープ（３Ｍ社製、スコッチマジックテープ）を用いて除去した。この際、無端ベルト上に残るトナーの有無を確認した。
【００４７】
（２）印刷装置用無端ベルトとしての評価（画像の質評価）
カラーレーザープリンタ（三星電子製のＣＬＰ−３００）の中間転写ベルトまたは定着ベルトとして無端ベルトを製造した後、既存の取り付けられたベルトを取り替えて取替前後の印刷画像の質を肉眼で比較した。
【００４８】
（３）持続使用温度の評価
定着ベルトは２５０℃以上の持続使用温度を要求するので、前記（２）印刷装置用無端ベルトとしての評価において、定着ベルトに製造された無端ベルトを適用した後、１０００枚の印刷後に初期の印刷物と最終印刷物の印刷画像を肉眼で比較した。肉眼観察の結果が良好な無端ベルトに限って焼成炉を用いて３５０℃及び４５０℃で１時間熱処理した後、印刷物を評価して最終的に持続使用温度を評価した。
【００４９】
上述したような評価結果を下記表１に示す。
【００５０】
実施例２
実施例１と同一の方法で合成したポリシラザンをシクロヘキサンに１重量％溶解させて離型層形成用粗液を製造した。
【００５１】
実施例１と同一の方法でそれぞれの円筒体に前記離型層形成用粗液を用いて塗布し、焼成して、離型性コーティング層を有する円筒形積層体を製造した。
【００５２】
これについて実施例１と同一の方法で評価を行い、その結果を下記表１に示す。
【００５３】
実施例３
ポリシラザン塗工液（固形分含量０．５重量％、分子量２０００、ＡＺＥＭ社製、日本）を実施例１と同一の方法でそれぞれの円筒体に塗布して焼成し、離型性コーティング層を有する円筒形積層体を製造した。
【００５４】
これについて実施例１と同一の方法で評価を行い、その結果を下記表１に示す。
【００５５】
実施例４〜５
離型層形成用粗液の固形分を１０重量％とし、離型性コーティング層の厚さを異ならしめた以外は、実施例２と同様にして円筒形積層体を製造した。
【００５６】
これについて実施例１と同一の方法で評価を行い、その結果を下記表１に示す。
【００５７】
実施例６〜９
実施例２において、離型層形成用粗液の固形分を１０重量％とし、得られた粗液をポリイミド円筒体（内径２４ｍｍ、厚さ６５μｍ）、ステンレス円筒体（内径２４ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）それぞれの外表面にスプレーコート法によってコートし、１２０℃で２０分間焼成した後の厚さが５〜２０μｍとなるように塗布して最終円筒積層体を得た。
【００５８】
これについて実施例１と同一の方法で評価を行い、その結果を下記表１に示す。
【００５９】
【表１】
2013545123.tif 000004
【００６０】
表１の「持続使用温度」項目において、「評価なし」は、実施例１〜実施例６から得られるポリイミド基材の無端ベルトは中間転写ベルトの用途として考慮されるもので、通常、中間転写ベルトの場合は常温で使用されるものであるから、評価が無意味であって、評価しないと理解されるであろう。
【００６１】
表１より、本発明の一具現例に係る無機層状化合物を含む離型性コーティング層を含む中間転写ベルトまたは定着ベルトは、多様な基材に対する接着力およびトナーに対する離型性に優れて画像特性にも優れるうえ、持続使用温度が高くて実質的に耐久性を向上させることができることが分かる。
【００６２】
本発明の単純な修正、置換および変更は当業者により容易に行われうるが、それらの修正および置換例も本発明の範囲に含まれると理解できる。
【国際調査報告】
2013545123.tif 000006
2013545123.tif 000007