(57)【要約】【課題】感光体表面の擦り傷の発生や、放電異常の発生を防止することのできるポリイミド樹脂無端ベルトを提供すること。【解決手段】引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトにより課題は解決される。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト。
【請求項２】
カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１に記載のポリイミド樹脂無端ベルト。
【請求項３】
円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程と、
前記皮膜を加熱焼成する工程と、
加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程と、
を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、
加熱焼成温度が、前記ポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低いことを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記ポリイミド前駆体溶液は、カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項３に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【請求項５】
円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程と、
一旦前記皮膜を乾燥温度以下にした後、加熱焼成する工程と、
加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程と、
を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、
乾燥後の前記皮膜に残留する溶媒量が、前記ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【請求項６】
前記ポリイミド前駆体溶液は、カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項５に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機、レーザープリンター、ファクシミリ、これらの複合機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置において、転写ベルト、定着ベルト等に使用されるポリイミド樹脂無端ベルト、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、無機または有機光導電性材料で構成された感光体からなる像担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザー光等で静電潜像を形成した後、帯電したトナーにより静電潜像を現像して可視化されたトナー像とする。そしてこのトナー像を直接あるいは中間転写体を介して、用紙等の記録媒体に転写することにより所要の再生画像を得る。
【０００３】
中間転写体を採用した画像形成装置に用いられる転写ベルトの材料として、機械特性に優れたポリイミド樹脂を挙げることができる。それには、継ぎ目に起因した画像欠陥をなくすため、継ぎ目のない無端ベルトが好ましい。
【０００４】
このような無端ベルトは、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の溶液を芯体表面に塗布して、例えば１００〜２００℃に加熱しつつ、５〜５０ｒｐｍの回転速度で芯体を回転させながら乾燥させて成膜し（乾燥工程）、次いでその皮膜を３００℃以上の高温に加熱し、イミド化反応（ポリアミド酸の閉環反応）を進行させて（焼成工程）、ポリイミド樹脂を形成して得られる（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００５】
ポリイミド樹脂無端ベルトを転写ベルトとして使用する場合、皮膜の強度（例えば引っ張り強度）が強すぎると、ベルトが感光体に当接した際、感光体に擦り傷を付けることがある。また、その際に、印加されている転写電圧により、異常放電が起こって、感光体に放電痕を残すこともあり、好ましくない。逆に、皮膜の強度が弱すぎる場合には、機械的な伸び縮みにより、転写時のトナーの位置ずれが発生し、カラー機の場合には、色ずれとなって現れる。
【０００６】
一方、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造時においては、焼成工程、及び乾燥工程から焼成工程の間で、芯体とポリイミド樹脂又はその前駆体との熱膨張率の差により、ベルトが瞬時に破断する場合があるので、そのような問題がない製造方法も望まれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２３９２２９
【特許文献２】
特開２００１−１１９０５０
【特許文献３】
特開平１１−２４４２７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、感光体に擦り傷を付けることがなく、異常放電によって感光体に放電痕を残すことがなく、転写時のトナーの位置ずれを生じさせることのないポリイミド樹脂無端ベルト、及びその製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、加熱焼成工程、及び乾燥工程から加熱焼成工程の間でベルトが瞬時に破断することのないポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、ポリイミド樹脂を転写ベルトとして使用する場合、皮膜の強度を適度に調節することにより、感光体の擦り傷発生や、異常放電の発生を防止できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、
【００１０】
＜１＞引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトである。
【００１１】
＜２＞カーボンブラックを含有することを特徴とする＜１＞に記載のポリイミド樹脂無端ベルトである。
【００１２】
＜３＞円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程と、前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程と、前記皮膜を加熱焼成する工程と、加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、加熱焼成温度が、前記ポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低いことを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
【００１３】
＜４＞前記ポリイミド前駆体溶液は、カーボンブラックを含有することを特徴とする＜３＞に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
【００１４】
また、本発明者等は、ポリイミド前駆体の乾燥工程において破断が発生しない条件を探索した結果、乾燥後の皮膜中に溶媒をある程度含ませることによって、破断を防止できることも見出した。
すなわち、本発明は、
【００１５】
＜５＞円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程と、前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程と、一旦前記皮膜を乾燥温度以下にした後、加熱焼成する工程と、加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、乾燥後の前記皮膜に残留する溶媒量が、前記ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
【００１６】
＜６＞前記ポリイミド前駆体溶液は、カーボンブラックを含有することを特徴とする＜５＞に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、その引っ張り強度がその固有の引っ張り強度の９０〜９５％であることを特徴とする。
【００１８】
ポリイミド樹脂無端ベルトの引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％であることにより、それを転写ベルトとして用いた場合に、感光体に擦り傷を付けることがなく、異常放電によって感光体に放電痕を残すことがなく、転写時のトナーの位置ずれを生じさせることがない。
ポリイミド樹脂無端ベルトの引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９５％よりも大きいと、それを転写ベルトとして用いた場合に、感光体に擦り傷をつけたり、異常放電によって感光体に放電痕を残す等の問題が生ずる場合がある。ポリイミド樹脂無端ベルトの引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０％未満であると、それを転写ベルトとして用いた場合に、転写時のトナーの位置ずれを生じさせる等の問題が生ずる場合がある。
【００１９】
ここで、ポリイミド樹脂無端ベルトの「固有の引っ張り強度」とは、加熱焼成温度を４００℃以上、好ましくは４２０〜４５０℃にして、ポリイミド前駆体のイミド化を完結させることにより発現される引っ張り強度（この引っ張り強度を１００％とする。）をいう。なお、ポリイミド樹脂にカーボンブラック等の導電剤が分散されている場合には、引っ張り強度はポリイミド樹脂のみの場合よりも低下するが、この場合の「固有の引っ張り強度」とは、導電剤が分散された状態のポリイミド前駆体を前述の温度範囲で加熱焼成した場合に得られる引っ張り強度（この引っ張り強度を１００％とする。）をいう。
【００２０】
本発明の、請求項３のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、引っ張り強度がその固有の引っ張り強度の９０〜９５％であるポリイミド樹脂無端ベルトを製造することが可能となる方法であり、円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程（以下、「ポリイミド前駆体塗膜形成工程」ということがある。）と、前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程（以下、「ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程」ということがある。）と、前記皮膜を加熱焼成する工程（以下、「ポリイミド前駆体皮膜加熱焼成工程」ということがある。）と、加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程（以下、「ポリイミド樹脂皮膜剥離工程」ということがある。）と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、加熱焼成温度が、前記ポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低いことを特徴とする。また、請求項３のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、必要に応じてその他の工程を有してもよい。
前記加熱焼成温度をポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低く設定することにより、ポリイミド樹脂無端ベルトの引っ張り強度を、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％とすることが可能となる。
【００２１】
前記加熱焼成温度をポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低くすることにより、ポリイミド前駆体のイミド化が完結する手前で反応が中止され未反応成分が残る。そのため、皮膜に柔軟性や弾力性が加味されるのである。そのような状態であっても、イミド化反応は高温でしか進まないので、通常の使用環境でポリイミド樹脂無端ベルトの強度等の物性が変化することはない。
【００２２】
本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、前述のようにポリイミド前駆体のイミド化が完結する手前で反応が停止され、未反応成分が残存する状態にある。しかし、転写ベルト等として実際の使用上問題のない程度にイミド化の進行した無端ベルトは、本発明のポリイミド樹脂無端ベルトの範ちゅうに入る。
【００２３】
−ポリイミド前駆体溶液−
前記ポリイミド前駆体溶液には、ポリイミド前駆体（ポリアミド酸）が含有される。前記ポリアミド酸は、一般に極性溶媒中で、テトラカルボン酸無水物とジアミンとの重合により合成される。溶媒可溶性のポリイミド前駆体がこの段階で皮膜に成形加工され、その後、ポリイミド前駆体皮膜を３００℃以上の高温に加熱して、脱水縮合によりポリイミド化される。
【００２４】
酸無水物として用いられるテトラカルボン酸としては、ピロメリット酸、ナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸、ナフタレン−２，３，６，７−テトラカルボン酸、２，３，５，６−ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。
【００２５】
前記ジアミン成分としては、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノクロロベンゼン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、１，４−ジアミノナフタレン、１，５−ジアミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン等が挙げられる。
【００２６】
前記極性溶媒としてはジメチルアセトアミド（ｂｐ；１６６℃）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ｂｐ；２０２℃）等が挙げられる。
【００２７】
本発明のポリイミド樹脂無端ベルトには、必要に応じて導電剤を含有させてもよい。前記導電剤を含有させることにより、ポリイミド樹脂無端ベルトに半導電性を付与させることが可能となり、本発明のポリイミド樹脂無端ベルトを転写ベルト等として好適に用いることが可能となる。
前記導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト等の導電性炭素系物質、アルミニウム、ニッケル、銅合金等の金属または合金、さらには酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物等の導電性金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。前記金属酸化物は硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の絶縁性微粒子に被覆したものであってもよい。
これらの導電剤の中でも価格、及び環境安定性の点でカーボンブラックが好ましい。
【００２８】
前記導電剤の分散されたポリイミド前駆体溶液は、前記テトラカルボン酸無水物とジアミンとを含む極性溶媒中に、あらかじめ前記導電剤を添加した状態でポリイミド前駆体を合成するか、あるいは、ポリイミド前駆体溶液中に導電剤を添加し、分散機で充分に分散され調整される。前記ポリイミド前駆体溶液は、塗布前にフィルターを通し、二次凝集して粗大化した導電剤や異物を取り除くことが望ましい。
前記ポリイミド前駆体溶液の固形分濃度は１５〜５０質量％の範囲にあり、ポリイミド前駆体の固形分１００質量部に対して２０〜３０質量部の導電剤が配合される。この配合量は導電剤の種類により異なるが、ベルトの所望の表面抵抗率もしくは体積抵抗率に応じて適宜調整される。ポリイミド前駆体溶液の濃度及び粘度等は適宜選択される。
【００２９】
−ポリイミド前駆体塗膜形成工程−
ポリイミド前駆体塗膜形成工程おいて、ポリイミド前駆体溶液の塗布方法としては、芯体の形状にもよるが、芯体をポリイミド前駆体溶液に浸漬して引き上げる浸漬塗布法、芯体をその中心軸に対して水平方向に回転させながらその表面に溶液を吐出する流し塗り法、その際にブレードで皮膜をメタリングするブレード塗布法等、既存の公知の方法が採用できる。上記流し塗り法やブレード塗布法では、塗布部を芯体の中心軸方向に水平移動させることにより、塗膜はらせん状に形成されるが、ポリイミド前駆体溶液の溶剤は常温での乾燥が遅いために、らせん状の継ぎ目は自然に平滑化される。
【００３０】
前記浸漬塗布法においては、ポリイミド前駆体溶液は粘度が非常に高く、液の付着量が多くなり過ぎるので、芯体の外径よりも大きな円形の孔を設けた環状体を、ポリイミド前駆体溶液上に自由移動可能状態で設置し、環状体の液面からの高さが一定範囲内に収まるよう、芯体の速度を調節しながら、環状体の孔を通して芯体を前記溶液から相対的に上昇させる方法をとることが好ましい。
【００３１】
前記浸漬塗布方法について、図面を用いて説明する。図１は、周辺部を省略した塗布装置の概略断面図である。なお、本発明において、「芯体上に塗布する」とは、芯体の表面上、及び該表面に層を有する場合はその層上に塗布する意味である。また、「芯体を上昇」とは、芯体とポリイミド前駆体溶液の液面との相対関係であり、芯体を固定し、液面を下降させる場合を含む。
【００３２】
図１において、ポリイミド前駆体溶液２を塗布槽３に入れ、その中に芯体１を浸漬し、次いで上昇させることにより塗布が行われ、塗膜４が形成される。ポリイミド前駆体溶液２の液面上には、芯体１の外径よりも大きな円形の孔６を設けた環状体５が自由移動可能状態で設置される。塗膜４の濡れ膜厚は、芯体１と孔６との間隙により定まるので、孔６の内径は、所望の膜厚を鑑みて設定される。すなわち、乾燥後の膜厚は、濡れ膜厚と溶液の不揮発分濃度の積であり、これから所望の濡れ膜厚が求められる。
なお、環状体５は中空構造であってもよい。また、沈没防止のために、環状体５の外周面または塗布槽３に、環状体５を支える足や腕を設けてもよい。
【００３３】
さらに、前記浸漬塗布方法に類似の塗布方法である、環状塗布層を用いた環状塗布法について、図２を用いて説明する。
環状塗布法は、ポリイミド前駆体溶液２を環状塗布槽７に入れ、その下部から上部へ芯体１を通過させて塗布を行う方法である。環状塗布槽７の底部には、溶液が漏れないよう、ポリエチレンやシリコーンゴム等の柔軟性板材から成る環状のシール材８が設けられる。芯体１の上下には、中間体９が取り付けられる。芯体１は、環状塗布槽７の下部から上部に順次つき上げられ、シール材８を挿通させることにより、表面に塗膜４が塗布される。環状体５の機能は、前述と同様である。
環状塗布槽７を用いる環状塗布法は、図１に示した浸漬塗布法よりも、ポリイミド前駆体溶液２が少なくて済む利点がある。環状体５をポリイミド前駆体溶液２の液面上に自由移動可能状態で設置するのは、前述と同じである。
【００３４】
環状体５は、ポリイミド前駆体溶液２の液面上でわずかの力で動くことができるよう、自由移動可能状態で設置されるが、その方法としては、ポリイミド前駆体溶液２の液面に浮遊させる方法のほか、環状体５をロールやベアリングで支える方法、環状体５をエア圧で支える方法、などがある。環状体の孔６を通して芯体１を上昇させると、ポリイミド前駆体溶液２の介在により、芯体１と環状体５との間に摩擦抵抗が生じ、環状体５には上昇力が作用し、環状体５は少し持ち上げられる。この時、環状体５は芯体１との摩擦抵抗が周方向で一定になるように移動し、環状体５と芯体１との間隙が一定になるので、塗布される膜厚は周方向で均一になる。
【００３５】
−ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程−
ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程においては、ポリイミド前駆体塗膜中に過度に残留する極性溶媒を除去する目的で、静置しても前記塗膜が変形しない程度の乾燥を行う。乾燥は、１００〜２００℃で３０〜９０分加熱することにより行い、極性溶媒を蒸発させてポリイミド前駆体皮膜を得る。乾燥時における塗膜の垂れを防止するために、芯体をその中心軸に対して水平にして５〜３０ｒｐｍで回転させながら乾燥させることが好ましい。
また、乾燥時に、加熱することに加え、風を当てることも有効である。乾燥温度は、極性溶媒の溶存気体が気泡になることを低減させるために、時間内において、段階的に上昇させたり、一定速度で上昇させることが好ましい。
【００３６】
−ポリイミド前駆体皮膜加熱焼成工程−
次いでポリイミド前駆体皮膜を３００℃以上の高温で加熱することにより、ポリイミド樹脂皮膜が形成される。この場合、垂れの発生はないので、芯体の回転は不要であり、加熱装置としては箱型の汎用装置を使用できる。
本発明は、ポリイミド前駆体皮膜の加熱焼成温度を調整することにより、引っ張り強度が、そのポリイミド樹脂皮膜固有の引っ張り強度の９０〜９５％になるようにするものである。引っ張り強度は、ポリイミド樹脂皮膜の強度を示す尺度の一つであり、ポリイミド樹脂皮膜を引っ張って破断する強度をさすものである。
本発明においては、強度そのものの値より、引っ張り強度を調整することが重要である。すなわち、強度が弱い種類のポリイミド樹脂の引っ張り強度を１００％にするより、ある程度強度が強いポリイミド樹脂を用いて、その引っ張り強度を９０〜９５％にする方が、皮膜に柔軟性や弾力性が加味されて、擦り傷や異常放電の防止のために、好ましいのである。但し、弾力性が出過ぎると、皮膜が機械的に伸縮するようになり、転写されるトナーの位置ずれが起こりやすくなるので、９０％以下は好ましくない。
これは、加熱焼成温度を調整することにより達成することができる。すなわち、加熱焼成温度が、ポリイミド樹脂皮膜の１００％の引っ張り強度を発揮する温度より、５０〜１００℃低く設定されることである。それにより、イミド化が完結する手前で反応が中止され、未反応成分が残ることにより、皮膜に柔軟性や弾力性が加味されるのである。そのような状態であっても、イミド化反応は高温でしか進まないので、通常の使用環境で強度等の物性が変化することはない。
【００３７】
−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程−
加熱焼成後、形成されたポリイミド樹脂皮膜を芯体から剥離する工程を経てポリイミド樹脂無端ベルトが得られる。かかる無端ベルトには、更に、必要に応じて、端部の切断加工、穴あけ加工、テープ巻き付け加工等が施されることがある。
【００３８】
本発明において、ポリイミド樹脂無端ベルトの基体となる円柱状又は円筒状芯体としては、例えば、アルミニウムや銅、ステンレス等の金属が好ましく用いられるが、熱膨張率が大きいという観点から、アルミニウムであることがより好ましい。
なお、円柱状又は円筒状芯体がアルミニウムの場合、例えば３５０℃に加熱すると強度が低下して変形を起こしやすい。このようなアルミニウムの熱変形は、円筒状芯体形状への冷間加工中に歪みが蓄積していると発生しやすい。そのような歪みを取り去るには、アルミニウムを焼鈍（焼きなまし）する方法がある。但し、焼鈍によっても熱変形が起こるので、芯体の所定形状への加工は、その後に施す必要がある。焼鈍とは、アルミニウム素材を３００〜４００℃に加熱し、空気中で自然に冷却する方法である。
【００３９】
また、金属製の円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を直接塗布した場合には、形成されたポリイミド樹脂皮膜が円柱状又は円筒状芯体表面に接着してしまう可能性が高いため、円柱状又は円筒状芯体の表面には、離型性が付与されていることが更に好ましい。
離型性を付与するためには、円柱状又は円筒状芯体表面にクロムやニッケルからなるメッキ層を設けたり、フッ素系樹脂やシリコーン樹脂からなる層を設けたり、あるいは表面にポリイミド樹脂が接着しないよう、表面に離型剤を塗布することが有効である。
【００４０】
また、乾燥時に残留溶媒を完全に除去できない場合、あるいは加熱時に発生する水が除去しきれない場合、ポリイミド樹脂皮膜に膨れが生じることが避けられないことがある。これは特にポリイミド樹脂皮膜の膜厚が５０μｍを越えるような厚い場合に顕著な問題である。その場合、円柱状又は円筒状芯体の表面を、Ｒａ０．２〜２μｍ程度に粗面化することが有効である。これにより、ポリイミド樹脂皮膜から生じる残留溶剤または水の蒸気は、円柱又は円筒状芯体とポリイミド樹脂皮膜の間にできるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを防止することができる。円柱状又は円筒状芯体表面の粗面化には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法がある。
【００４１】
このようにして得られる本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置における転写ベルト又は定着ベルト等に利用することができる。
【００４２】
なお、請求項３の、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法の、ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程において、乾燥後のポリイミド前駆体皮膜に残留する溶媒量を、ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％にすると、ベルト製造時におけるポリイミド前駆体皮膜と芯体との熱膨張率の差によるポリイミド前駆体皮膜の破断を回避することが可能となる。
【００４３】
本発明における、請求項５のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、ポリイミド樹脂無端ベルト製造時にポリイミド前駆体皮膜の破断するのを防止する効果を有する方法であり、円柱状又は円筒状芯体表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程（以下「ポリイミド前駆体塗膜形成工程」ということがある。）と、前記塗膜を乾燥させ、ポリイミド前駆体皮膜を形成する工程（以下「ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程」ということがある。）と、一旦前記皮膜を乾燥温度以下にした後、加熱焼成する工程（以下「ポリイミド前駆体皮膜加熱焼成工程」ということがある。）と、加熱焼成された前記皮膜を前記芯体から剥離する工程（以下「ポリイミド樹脂皮膜剥離工程」ということがある。）と、を有するポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、乾燥後の前記皮膜に残留する溶媒量が、前記ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％であることを特徴とする。また、請求項５のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、必要に応じてその他の工程を有してもよい。
【００４４】
ポリイミド樹脂無端ベルトの製造においては、ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程とポリイミド前駆体皮膜加熱焼成工程とは必須の工程であるが、製造効率の観点から、ポリイミド前駆体塗膜を乾燥炉等で乾燥させた後、一旦乾燥炉等から取りだし、その後加熱焼成させる場合がある。乾燥炉等から取りだされたポリイミド前駆体皮膜の温度は、乾燥温度以下となる。この時に、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との熱膨張率の差により、ポリイミド前駆体皮膜が瞬時に破断することがある。また、加熱焼成時においても同様の理由によりポリイミド前駆体皮膜が破断することがある。
【００４５】
前記ポリイミド前駆体皮膜の破断を防止するため、乾燥後のポリイミド前駆体皮膜に残留する溶媒量（以下、残留溶媒量ということがある。）は、ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％とする。
そのためには、乾燥時に加熱し過ぎないことが必要である。残留溶媒量がポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の３０質量％以上であると、ポリイミド前駆体皮膜の乾燥が不十分であり、加熱焼成工程において皮膜の垂れが発生する。残留溶媒量がポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０質量％以下であると、乾燥後のポリイミド前駆体皮膜の熱膨張率よりも、芯体の熱膨張率の方が大きいため、ポリイミド前駆体皮膜が破断することがある。
なお、残留溶媒量は、例えば熱重量測定装置により、乾燥後の皮膜を加熱したときの質量変化を測定することにより知ることができる。
【００４６】
ここで、「乾燥後のポリイミド前駆体皮膜に残留する溶媒量」とは、ポリイミド前駆体塗膜が乾燥温度以下になった後であって加熱焼成する工程の前までの任意の時に測定された溶媒量をいう。
【００４７】
請求項５のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法における皮膜の加熱焼成は、ポリイミド樹脂がもつ固有の引っ張り強度を発現可能な温度条件で行われる。
なお、請求項５の、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法の、ポリイミド前駆体皮膜加熱焼成工程において、加熱焼成温度をポリイミド樹脂無端ベルト固有の引っ張り強度を発揮する温度よりも５０〜１００℃低く設定した場合、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％の引っ張り強度を有するポリイミド樹脂無端ベルトを得ることが可能となる。このベルトは、転写ベルト等に好適に用いることができる。
【００４８】
請求項５のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法におけるポリイミド前駆体溶液の含有物、ポリイミド前駆体塗膜形成工程、ポリイミド前駆体塗膜乾燥工程及びポリイミド樹脂皮膜剥離工程等の条件等は請求項３のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法の場合と同様である。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、本発明
は下記実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５０】
〔実施例１〕
ポリイミド前駆体のＮ−メチルピロリドン溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製、固形分濃度１８％、粘度５Ｐａ・ｓ）に、カーボンブラック（商品名：Ｃｏｎｄｕｃｔｅｘ９７５、コロンビヤンカーボン社製）を固形分質量比２３％で混合し、サンドミルにより２４時間分散し、ポリイミド前駆体溶液を調製した。これを図２における、内径３８０ｍｍ、高さ６０ｍｍの環状塗布槽７に入れた。
【００５１】
芯体１として、外径３０２ｍｍ、長さ７００ｍｍのアルミニウム製円筒を用意した。その表面を、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、Ｒａ１．０μｍに粗面化した後、シリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で２０分間焼き付け処理した。
【００５２】
一方、環状体５として、外径３４０ｍｍ、最小部の内径３０３．２ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の中空状のリングを作製した。
【００５３】
芯体１の中心軸方向を環状塗布層７における液面に対して垂直にし、上下に中間体９を嵌め、環状塗布槽７の中を１ｍ／ｍｉｎの速度で通過させた。その途中では環状体５が芯体１に接触することはなく、芯体１には濡れ膜厚が約６００μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。
【００５４】
その後、すぐに芯体１をその中心軸に対して水平にして、あらかじめ１３０℃に加熱しておいた乾燥炉に入れ、１０ｒｐｍで回転させて塗膜を乾燥させた。その際の乾燥時間は７５分であった。
【００５５】
乾燥炉からポリイミド前駆体皮膜を有する芯体１を取り出した後すぐに、芯体１を縦にして焼成炉に入れて、２８０〜４３０℃の範囲で３０分間加熱し、ポリイミド樹脂皮膜を形成した。室温に冷えてから皮膜を取り外すことにより、いずれの温度でも膨れの無いポリイミド樹脂無端ベルトを得ることができた。芯体１表面には離型剤を塗布してあるので、樹脂が接着することはなかった。膜厚は８０μｍ厚の均一であった。
【００５６】
次に、作製された各無端ベルトの引っ張り強度を測定した。その際、４３０℃で加熱焼成した皮膜の値を、皮膜固有の引っ張り強度とした。ちなみに、ポリイミド樹脂のみの皮膜を４３０℃で加熱焼成した場合の引っ張り強度は、３８０ＭＰａであるが、実施例１ではポリイミド樹脂にカーボンブラックが分散されているので、ポリイミド樹脂のみのものより、引っ張り強度は弱いが、それを引っ張り強度比率１００％とする
また、各加熱焼成温度にて加熱焼成された皮膜の引っ張り強度の、皮膜固有の引っ張り強度との引っ張り強度比率を求めた。
【００５７】
次に、各無端ベルトを、４個のタンデム式ドラムユニットから４色のカラートナーを転写するための転写ベルトとして用い、感光体表面の擦り傷の発生具合、感光体異常放電による放電痕の発生具合、及び色ずれの発生具合の評価を行った。
感光体表面の擦り傷は、転写ベルトの引っ張り強度が強すぎる場合に発生するものであるが、感光体の寿命を短くさせるので、好ましくない。また、感光体の異常放電は、感光体と転写ベルトの間に、トナーよりも大きい異物が介在した場合に発生するものであるが、やはり、転写ベルトの引っ張り強度が強すぎる場合に発生しやすいものである。色ずれの発生は、転写ベルトの引っ張り強度が弱い場合に発生しやすい。
これらの評価結果を表１に示す。なお、評価は目視により、以下の基準に基づき行われた。
【００５８】
評価基準
○：問題なし
△：目視によりわずかに判別できる
×：目視により明らかに判別できる
【００５９】
【表１】
2004109481.tif 000002
【００６０】
表１の結果から、引っ張り強度がその皮膜固有の引っ張り強度の９５％以下であれば、転写ベルトが感光体に当接した際、感光体に擦り傷を付けることはなく、またその際に印加されている転写電圧により、異常放電が起こって、感光体に放電痕を残すことがない。また、引っ張り強度がその皮膜固有の引っ張り強度の９０％以上であれば、転写ベルトの伸縮によると見られる色ずれは発生しないことが明らかとなった。
さらに、転写ベルトの引っ張り強度をその固有の引っ張り強度の９０〜９５％にするためには、焼成温度をその皮膜固有の引っ張り強度を発揮する温度より５０〜１００℃低くする方法をとればよいことも明らかとなった。
【００６１】
また、実施例１において乾燥炉から芯体１を取り出した後すぐに、芯体１を焼成炉へ入れる代わりに、乾燥後一旦芯体１を室温まで冷却した後に焼成炉へ入れる場合には、乾燥後のポリイミド前駆体皮膜の残留溶媒量を、ポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０％にすると、室温保存時及び加熱焼成時においてポリイミド前駆体皮膜の破断が起こらないことが確認された。
【００６２】
〔実施例２〕
ポリイミド前駆体のＮ−メチルピロリドン溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製、固形分濃度１８％、粘度５Ｐａ・ｓ）に、カーボンブラック（商品名：Ｃｏｎｄｕｃｔｅｘ９７５、コロンビヤンカーボン社製）を固形分質量比２３％で混合し、サンドミルにより２４時間分散し、ポリイミド前駆体溶液を調製した。これを図２における、内径３８０ｍｍ、高さ６０ｍｍの環状塗布槽７に入れた。
【００６３】
芯体１として、外径３０２ｍｍ、長さ７００ｍｍのアルミニウム製円筒を用意した。その表面を、球形アルミナ粒子によるブラスト処理により、Ｒａ１．０μｍに粗面化した後、シリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で２０分間焼き付け処理した。
【００６４】
一方、環状体５として、外径３４０ｍｍ、最小部の内径３０３．２ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の中空状のリングを作製した。
【００６５】
芯体１の中心軸方向を環状塗布層７における液面に対して垂直にし、上下に中間体９を嵌め、環状塗布槽７の中を１ｍ／ｍｉｎの速度で通過させた。その途中では環状体５が芯体１に接触することはなく、芯体１には濡れ膜厚が約６００μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。
【００６６】
その後、すぐに芯体１をその中心軸に対して水平にして、あらかじめ１３０℃に加熱しておいた乾燥炉に入れ、１０ｒｐｍで回転させた。その際、３０〜１８０分間に時間をふって塗膜を乾燥させた。
【００６７】
乾燥炉から芯体１を取り出した後、室温に放置して冷却する間に、ポリイミド前駆体皮膜が破断することがあった。そこで、熱重量分析（ＴＧＡ）で乾燥後の皮膜の残留溶媒量を以下の方法により測定した。
まず、乾燥後の皮膜を直径５ｍｍのポンチで打ち抜き、その小片を試料とした。この小片の質量を正確に計り、白金のセルに入れ、熱重量測定装置（島津製作所製：ＴＧＡ−５０）の試料受け皿にセルを置き、昇温速度１０℃／ｍｉｎで室温から５００℃まで加熱して残留溶媒量を測定した。また、この値をポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量で除した値に１００を乗することにより溶媒残存率を算出した。その結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
2004109481.tif 000003
【００６９】
表２より、残留溶媒量がポリイミド前駆体溶液に含まれていた溶媒量の１０〜３０質量％であれば（すなわち、溶媒残存率が１０〜３０質量％であれば）、乾燥後に皮膜が破断することはなく、加熱焼成時に皮膜の垂れがないことがわかった。
【００７０】
また、実施例２において破断しなかったポリイミド前駆体皮膜を、３３０〜３８０℃で３０分間加熱焼成すると、引っ張り強度がその固有の引っ張り強度の９０〜９５％のポリイミド樹脂無端ベルトを得られることが確認された。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、引っ張り強度が、その固有の引っ張り強度の９０〜９５％のポリイミド樹脂無端ベルトを得ることができる。
また、本発明のポリイミド樹脂無端ベルトを用いることにより、感光体への擦り傷や、異常放電、及び色ずれの発生を防止することが可能となる。
さらに、本発明によれば、ポリイミド樹脂無端ベルトの製造時にポリイミド前駆体皮膜が破断するということを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】浸漬塗布法に用いられる装置の概略断面図である。
【図２】環状塗布法に用いられる装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１　芯体
２　ポリイミド前駆体溶液
３　塗布槽
４　塗膜
５　環状体
６　孔
７　環状塗布槽
８　シール材
９　中間体
【図１】
2004109481.tif 000004
【図２】
2004109481.tif 000005