JP2003255640A

JP2003255640A - ポリイミド樹脂無端ベルト、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003255640A
Application number: JP2002051618A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yashiki; 雄一矢敷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】引っ張り強度の増加、熱膨張率の低減、寸法
安定性の向上を図った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。【解決手段】カーボンナノチューブ又は繊維状物質を含
有することを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト、及
びその製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機や
レーザープリンタ等の画像形成装置において、感光体、
帯電ベルト、転写ベルト、及び定着ベルトなどに好まし
く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】電子写真機器では、感光体、帯電体、転
写体、定着体等に金属やプラスチック、またはゴム製の
各種回転体が使用されている。機器の小型化或いは高性
能化のために、回転体は変形可能なものが好ましい場合
があり、それには樹脂製のベルトが用いられる。この場
合、ベルトに継ぎ目（シーム）があると、出力画像に継
ぎ目に起因する欠陥が生じるので、継ぎ目がない無端ベ
ルトである方がよい。無端ベルトを回転体として使用す
る要求特性には、熱膨張率が小さいこと、引っ張り強度
等の機械特性が十分であること、伸びに対して寸法安定
性が良いこと、用途に応じて電気抵抗が制御できること
等があり、それに適した樹脂材料としてポリイミド樹脂
が挙げられる。

【０００３】ポリイミド樹脂で無端ベルトを作製するに
は、例えば、特開昭５７−７４１３１号公報記載の、円
筒体の内面にポリイミド前駆体溶液を塗布し、回転しな
がら乾燥させ遠心成形法、特開昭６２−１９４３７号公
報記載の、円筒体内面にポリイミド前駆体溶液を展開す
る内面塗布法があった。但し、これらの内面に成膜する
方法では、ポリイミド前駆体の加熱の際に、皮膜を円筒
体から抜いて外型に載せ換える必要があり、工数がかか
る短所があった。

【０００４】他の無端ベルトの製造方法として、例え
ば、特開昭６１−２７３９１９号公報記載のように、浸
漬塗布法によって芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を
塗布して乾燥し、加熱した後、ポリイミド樹脂皮膜を芯
体から剥離する方法もある。この方法では、外型に載せ
換える工数が不要であるが、ポリイミド前駆体溶液は粘
度が非常に高いので、膜厚が厚い場合は、均一な厚さに
塗布するのは難しかった。

【０００５】ところで、ポリイミド樹脂は、既に種々の
分野で応用されているが、特性の更なる向上は常に望ま
れている。その際、樹脂自体の改良では限度があるの
で、粉体やウイスカ等の添加剤を分散して併用すること
が行われている。具体的には、ガラス繊維や炭素繊維で
した樹脂組成物が知られているが、このような繊維その
ものをベルトに適用する場合、塗布による成膜が困難で
ある他、例えば薄い厚さでは、ベルト表面に繊維の凹凸
が現れるといった問題があり、ベルトとして使用するこ
とは困難である。

【０００６】一方、上述のガラス繊維や炭素繊維の他
に、最近注目されているカーボンナノチューブがあり、
このカーボンナノチューブとポリイミド樹脂とを組み合
わせて優れた機能材料を得ることが特開２００１−９８
１６０に開示されており、この提案には、極めて低い誘
電率と良好な絶縁性を示すとともに、耐熱性にも優れた
絶縁材用樹脂組成物が開示されているが、無端ベルトに
応用した例はなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
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、引っ張り強度の増
加、熱膨張率の低減、寸法安定性の向上を図ったポリイ
ミド樹脂無端ベルト、及びその製造方法を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決される。即ち、本発明は、＜１＞カーボンナノチューブを含有することを特徴とす
るポリイミド樹脂無端ベルトである。

【０００９】＜２＞ポリイミド樹脂被膜上に表面層を含
んで構成され、前記カーボンナノチューブが前記ポリイ
ミド樹脂被膜に含有すると共に、前記表面層にも含有す
ることを特徴とする前記＜１＞に記載のポリイミド樹脂
無端ベルトである。

【００１０】＜３＞繊維状物質を含有することを特徴と
するポリイミド樹脂無端ベルトである。

【００１１】＜４＞前記繊維状物質が、無機の針状単結
晶からなることを特徴とする前記＜３＞に記載のポリイ
ミド樹脂無端ベルト。

【００１２】＜５＞ポリイミド樹脂被膜上に表面層を含
んで構成され、前記繊維状物質が前記ポリイミド樹脂被
膜に含有すると共に、前記表面層にも含有することを特
徴とする前記＜３＞又は＜４＞に記載のポリイミド樹脂
無端ベルトである。

【００１３】＜６＞カーボンナノチューブ又は繊維状物
質を含有したポリイミド前駆体溶液を、円柱又は円筒状
芯体表面に塗布し、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工
程と、前記ポリイミド前駆体塗膜を、乾燥、加熱させ、
ポリイミド樹脂皮膜を形成する工程と、前記ポリイミド
樹脂皮膜を前記円柱又は円筒状から剥離する工程と、を
有す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。

【００１４】

【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、カーボンナノチ
ューブ又は繊維状物質を含有することを特徴とする。本
発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、カーボンナノチュ
ーブ又は繊維状物質は、ポリイミド樹脂中に良好に分散
し、樹脂とよくからみあって変形しにくくなり、樹脂の
強度が高くなるばかりでなく、熱膨張率を小さく抑える
ことができる。このようなカーボンナノチューブ又は繊
維状物質を含有した本発明のポリイミド樹脂無端ベルト
は、引っ張り強度がの増加、熱膨張率の低減、寸法安定
性の向上を図ることができる。

【００１５】カーボンナノチューブは、炭素からなる筒
状の中空繊維であり、直径に対して長さが数十倍以上の
ものが挙げられる。具体的には好ましくは直径が０．０
０５〜１μｍで、長さが１〜１００μｍ、より好ましく
は直径が０．０１〜０．５μｍで、長さが１〜１０μｍ
のものがポリイミド前駆体溶液を塗布する工程や、塗膜
の厚さを考慮すると好ましい。カーボンナノチューブ
は、触媒を用いて熱分解する方法や、アーク放電法、レ
ーザー蒸発法などの公知の方法により製造することがで
きる。

【００１６】カーボンナノチューブの含有量は、ポリイ
ミド樹脂に対して４〜４０重量％であることが好まし
く、より好ましくは、５〜３０重量％である。

【００１７】繊維状物質は、微小な針状単結晶からん
り、これら繊維状に絡み合った物質を示し、具体的に
は、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸カリウム、ほう酸
アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、グラファイト等か
らなる微小な針状単結晶がからみあって繊維状になって
いるものが好適に挙げられる。このように、繊維状物質
は、単結晶であるため、強度（引っ張り強度、弾性率
等）が非常に強いのが特徴である。

【００１８】繊維状物質の長さは、１〜５０μｍ、直径
は、０．０５〜５μｍ程度がポリイミド前駆体溶液を塗
布する工程や、塗膜の厚さを考慮すると好ましく、より
好ましくは長さが２〜４０μｍであり、直径が０．１〜
４μｍである。

【００１９】繊維状物質の含有量は、ポリイミド樹脂に
対して４〜４０重量％であり、より好ましくは５〜３０
重量％である。

【００２０】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトにおい
ては、ポリイミド樹脂にカーボンナノチューブ又は繊維
状物質を含有させることで、熱膨張率の低減させること
ができるが、これにより無端ベルトの製造過程におい
て、ポリイミド樹脂皮膜が円柱又は円筒状芯体から取り
外しやすくなる。すなわち、ポリイミド樹脂無端ベルト
を製造するには、通常、ポリイミド前駆体溶液を円柱又
は円筒状芯体の表面に塗布し、乾燥し、加熱した後、ポ
リイミド樹脂皮膜を円柱又は円筒状芯体から剥離する
が、ポリイミド樹脂は一般的に加熱反応時の収縮力が強
力であり、円柱又は円筒状芯体から抜き取ることが容易
ではない。そこで、加熱してポリイミド樹脂を反応させ
た後、冷却した際に、円柱又は円筒状芯体がポリイミド
樹脂よりも大きく収縮する性質を利用して剥離する。従
って、ポリイミド樹脂の熱膨張率と、円柱又は円筒状芯
体の熱膨張率の差が大きくさせることができ、本発明に
おいては容易に剥離可能となる。

【００２１】ここで、円柱又は円筒状芯体の熱膨張率は
大きいほどよいが、芯体として使用可能な金属材料の熱
膨張率は、アルミニウムが２３×１０^-6／Ｋ、１８−８
ＳＵＳが１８×１０^-6／Ｋ、銅が１７×１０^-6／Ｋ、鉄
が１２×１０^-6／Ｋ、真鍮が１８×１０^-6／Ｋ、ニッケ
ルが１５×１０^-6／Ｋ（いずれも常温）と、あまり大き
い値ではない。一方、ポリイミド樹脂の熱膨張率は小さ
いほど好ましい。各種ポリイミド樹脂の熱膨張率は、
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物（ＢＰＤＡ）とｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）
から成るもので１２×１０^-6／Ｋ、ＢＰＤＡと４，４’
−ジアミノジフェニルエーテルから成るもので２１×１
０ ^-6／Ｋ、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）と４，
４’−ジアミノジフェニルエーテルから成るもので２０
×１０^-6／Ｋ、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニ
ルメタンから成るもので５０×１０^-6／Ｋ、３，３’，
４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と
４，４’−ジアミノベンゾフェノンから成るもので２４
×１０^-6／Ｋ、等であり、芯体材料の熱膨張率を鑑みる
と、最も大きなアルミニウムと比較しても、これより大
幅に小さいものは、一般的にＢＰＤＡとＰＤＡから成る
もの１種類しかない。

【００２２】ポリイミド樹脂無端ベルトを使う上では、
要求特性に幅広く応じられるよう、候補材料は各種選択
できることが好ましい。ところが、ＢＰＤＡは、価格が
他のモノマーに比べて高く、これを用いたポリイミド樹
脂無端ベルトは高価格になる短所がある。ＢＰＤＡを用
いないポリイミド樹脂は、価格が安い点が長所である
が、熱膨張率がアルミニウムより小さくならないことが
問題点である。

【００２３】そこで安価ではあるが、熱膨張率が大きな
ポリイミド樹脂にカーボンナノチューブや繊維状物質を
含有させて熱膨張率を小さくすれば、候補材料の選択幅
を増やすことができる。また、ＢＰＤＡを用いないポリ
イミド樹脂を使用すれば、価格の上昇を抑えることがで
きる。なお、ここで用いるポリイミド樹脂は、ＢＰＤＡ
以外の酸無水物とジアミンから合成されたものが基本と
することが好適である。もちろん、強度等の特性の調整
のために、ＢＰＤＡからなるポリイミド樹脂を用いても
よい。また、ジアミンは任意のものが用いてもよい。

【００２４】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、ポ
リイミド樹脂被膜から構成され、この樹脂被膜中にカー
ボンナノチューブ又は繊維状物質が含有される。また、
本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、用途によって
は、ポリイミド樹脂被膜上に、離型性の樹脂被膜などの
表面層を有する形態も挙げられ、この場合、後述する
が、カーボンナノチューブ又は繊維状物質は、ポリイミ
ド樹脂被膜に含有させる共に、表面層に含有させること
もできる。

【００２５】ここで、カーボンナノチューブ又は繊維状
物質が含有されたポリイミド樹脂皮膜の熱膨張率は、用
いられる円柱又は円筒状芯体よりも小さければよいが、
具体的には、１０×１０^-6〜２５×１０^-6／Ｋであるこ
とが好ましく、１２×１０^-6〜２２×１０^-6／Ｋである
ことがより好ましい。

【００２６】このように、本発明において、製造させる
ポリイミド樹脂皮膜の熱膨張率よりも、製造に用いた円
柱又は円筒状芯体の熱膨張率の方が大きいという関係を
満たしていれば、カーボンナノチューブや繊維状物質の
材料及び添加量、更には、円筒状芯体の材質は、特に、
限定されるものではないが、ポリイミド樹脂皮膜の熱膨
張率と、円筒状芯体の熱膨張率との差が５×１０^-6／Ｋ
以上であることが好ましく８×１０^-6／Ｋ以上であるこ
とがより好ましい。

【００２７】以下、本発明のポリイミド樹脂無端ベルト
を、その好適な製造方法（本発明のポリイミド樹脂無端
ベルトの製造方法）と共にさらに詳細に説明する。本発
明のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法は、カーボン
ナノチューブ又は繊維状物質を含有したポリイミド前駆
体溶液を、円柱又は円筒状芯体表面に塗布し、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」と称する。）と、該ポリイミド前駆体
塗膜を、乾燥、加熱させ、ポリイミド樹脂皮膜を形成す
る工程（以下、「ポリイミド樹脂皮膜形成工程」と称す
る。）と、該ポリイミド樹脂皮膜を円柱又は円筒状芯体
から剥離する工程（以下、「ポリイミド樹脂皮膜剥離工
程」と称する。）と、を要する。また、必要に応じて、
他の工程を有していてもよい。

【００２８】−ポリイミド前駆体塗膜形成工程− ポリイミド前駆体は、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド、アセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルホルムアミド等の非プロトン系極性溶剤に、両者を溶
解して合成される。合成時の濃度、粘度等は、適宜選択
して行われる。

【００２９】ポリイミド前駆体溶液に、カーボンナノチ
ューブ又は繊維状物質を含有させるには、ボールミルや
サンドミル、ロールミル等の公知の分散方法を用いるこ
とができる。また、酸無水物かジアミンのいずれか、あ
るいは両方のモノマー溶液中にカーボンナノチューブ又
は繊維状物質を分散してから、ポリイミド前駆体を合成
する方法もある。

【００３０】ポリイミド前駆体塗膜形成工程おいて、前
記ポリイミド前駆体溶液を円柱又は円筒状芯体表面に塗
布してポリイミド前駆体塗膜を形成するが、その塗布方
法としては、円柱又は円筒状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、円柱又は円筒状芯
体を回転させながらその表面にポリイミド前駆体溶液を
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など、既存の公知せるのの方法
が採用できる。上記流し塗り法やブレード塗布法では塗
布部を水平移動さで皮膜はらせん状に形成されるが、ポ
リイミド前駆体溶液は乾燥が遅いために継ぎ目は自然に
平滑化される。なお、「円柱又は円筒状芯体表面に塗布
する」とは、円柱も含まれる円筒状芯体の側面の表面、
及び該表面に層を有する場合は、その層の表面に塗布す
ることを意味する。

【００３１】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を浸漬塗布法で行う場合、ポ
リイミド前駆体溶液は粘度が非常に高いので、膜厚が所
望値より厚くなりすぎることがある。その際は、例え
ば、以下に示す環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法
が適用できる。

【００３２】環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法
を、図１〜３を参照して説明する。図１は、環状体によ
り膜厚を制御する浸漬塗布法に用いる装置の一例を示す
概略構成図である。ただし、図は塗布主要部のみを示
し、他の装置は省略する。図１に示すように、この浸漬
塗布法は、塗布槽３に満たされたポリイミド前駆体溶液
２に、円筒状芯体１の外径よりも大きな孔を設けた環状
体５を浮かべ、該孔を通して円筒状芯体１をポリイミド
前駆体溶液２に浸漬し、次いで、引き上げる塗布法であ
る。

【００３３】図２は、図１に示す環状体５の設置状態を
説明するための要部拡大斜視図を示す。図２に示すよう
に、ポリイミド前駆体溶液２液面に、円筒状芯体１の外
径よりも一定の間隙だけ大きい径を有する孔６を設けた
環状体５を浮かべてある。

【００３４】環状体５は、ポリイミド前駆体溶液２液面
に浮くもので、その材質は、ポリイミド前駆体溶液２に
よって侵されないものがよく、例えば、種々の金属、種
々のプラスチック等が挙げられる。また、ポリイミド前
駆体溶液２液面に浮きやすいように、環状体５の構造
は、例えば、中空構造であってもよい。

【００３５】また、環状体５が塗布槽３の中央部に位置
するように、環状体５を一時的に固定する固定手段を設
けてもよい。このような固定手段として環状体５に足を
設ける手段、塗布槽３と環状体５とを固定する手段など
がある。但し、これらの固定手段を用いた場合、後述す
るように、円筒状芯体１を浸漬した後、引き上げる際
に、環状体５が自由に動き得るように、該固定手段は取
り外し可能なように配置される。

【００３６】円筒状芯体１の外径と、孔６の径との間隙
は、所望の塗布膜厚を鑑みて調整する。所望の塗膜厚、
即ち乾燥膜厚は、濡れ膜厚とポリイミド前駆体溶液２の
不揮発分濃度の積になる。これから、所望の濡れ膜厚が
求められる。また、円筒状芯体１の外径と、孔６の径と
の間隙は、所望の濡れ膜厚の１倍〜２倍であるのがよ
い。１倍〜２倍とするのは、ポリイミド前駆体溶液２の
粘度及び／又は表面張力などにより、間隙の距離が濡れ
膜厚になるとは限らないからである。このように、所望
の乾燥膜厚及び所望の濡れ膜厚から、所望の孔６の径が
求められる。

【００３７】環状体５に設けられる孔６の壁面は、浮か
べるポリイミド前駆体溶液２の液面に対してほぼ垂直と
なるように構成されてもよい。例えば、図１に示す断面
図にある直線状であり且つその直線がポリイミド前駆体
溶液２の液面に垂直であるものでもよいし、他の形態に
構成されてもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、
ポリイミド前駆体溶液２に浸る下部が広く、上部が狭
い、傾斜状７であるもの、図３（ｂ）に示すように、ポ
リイミド前駆体溶液２に浸る下部が広く、上部が狭い、
曲面状８であるもの、また、図３（ｃ）に示すように、
ポリイミド前駆体溶液２に浸る下部が広く、上部が狭
い、屈曲面状１０であるものが挙げられる。特に、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポリイミド前駆体溶液２
に浸る下部が広い形状が好ましい。また、環状体５に設
けられる孔６の壁面に、円筒状芯体浸漬・引上げ方向に
沿った筋状突起物が設けられているものも好適に用いら
れる。ここで、図３は環状体に設けられる孔の壁面の形
状を示しており、（ａ）は傾斜面状の壁面、（ｂ）は曲
面状の壁面、（ｃ）は屈曲面状の壁面を示す概略断面図
である。

【００３８】浸漬塗布を行う際、円筒状芯体１を、孔６
を通してポリイミド前駆体溶液２に浸漬する。その際、
円筒状芯体１が環状体５に接触しないようにする。次い
で、孔６を通して円筒状芯体１を引き上げる。この際、
円筒状芯体１と孔６との間隙により塗膜４が形成され
る。引き上げ速度としては１００〜１５００ｍｍ／ｍｉ
ｎ程度であるのが好ましい。この塗布方法に好ましいポ
リイミド前駆体溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、
粘度は１〜１００Ｐａ・ｓである。

【００３９】環状体５はポリイミド前駆体溶液２液面を
自由に動くことができる。また、環状体の孔６が円形で
あり、且つ、円筒状芯体１の外周も円形である。従っ
て、円筒状芯体１を、孔６を通して引き上げる際、円筒
状芯体１と環状体５との摩擦抵抗が一定になるように、
環状体５が動く。即ち、円筒状芯体１を引き上げる際、
ある位置で、環状体５と円筒状芯体１との間隙が狭まろ
うとした場合、狭まろうとした部分では摩擦抵抗が大き
くなる。一方、その反対側では摩擦抵抗が小さくなり、
一時的に摩擦抵抗が不均一な状態が生じうる。しかしな
がら、環状体５が自由に動くこと、円筒状芯体１の外周
が円形であること、及び、環状体の孔６が円形であるこ
とから、そのような摩擦抵抗が不均一な状態から均一な
状態になるように、環状体５が動く。従って、環状体５
が円筒状芯体１と接触するようなことはない。

【００４０】また、摩擦抵抗が均一となる位置は、円筒
状芯体１の外周の円形と、環状体の孔６の円形とがほぼ
同心円となる位置である。よって、円筒状芯体１断面の
円の中心が、軸方向において、許容範囲内でずれている
場合であっても、環状体５はそれに追随するように動
く。従って、円筒状芯体１に一定の濡れ膜厚を提供する
ことができる。

【００４１】環状体５は、ポリイミド前駆体溶液２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
で設置するが、その方法としては、図１に示すように環
状体５を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。

【００４２】環状体５の孔６を通して円筒状芯体１をポ
リイミド前駆体溶液２から上昇させると、ポリイミド前
駆体溶液２の介在により、円筒状芯体１と環状体５との
間に摩擦抵抗が生じ、環状体には上昇力が作用し、環状
体は少し持ち上げられることがある。このように環状体
５が少し持ち上げられた際、環状体５と円筒状芯体１と
の間隙が変化するので、上述のように、環状体５は円筒
状芯体１との摩擦抵抗が周方向で一定になるように水平
方向に移動し、間隙が一定になる。このように環状体５
が作用するには、環状体５がある程度、持ち上げられな
くてはならず、好ましくは２ｍｍ以上持ち上げらた場合
である。その上昇力は、円筒状芯体１の上昇速度（引上
げ速度）が速いほど強くなる。但し、環状体５が持ち上
げられてポリイミド前駆体溶液２の液面から離れてしま
うと、円筒状芯体１の上昇終了時に、環状体５が当該液
面に落下することになり、そうなると、ポリイミド前駆
体溶液２のに泡が巻き込まれて、塗布作業を繰り返す際
には非常に不都合である。

【００４３】このような理由により、円筒状芯体１を上
昇させる際には、環状体５は高すぎず低すぎず、一定範
囲の高さに持ち上げられることが好適である。そのため
には、環状体５のポリイミド前駆体溶液２液面からの高
さを検出して、円筒状芯体１の上昇速度を調節するのが
よい。すなわち、環状体５が高く持ち上げらて、ポリイ
ミド前駆体溶液２液面から離れようとした場合には、上
昇速度を遅くし、逆に環状体５の持ち上げ量が小さい場
合は速くする。環状体５のポリイミド前駆体溶液２液面
からの高さを検出するには、機械式や光学式の各種検出
装置を使用すればよい。簡便には、目視で環状体５のポ
リイミド前駆体溶液２液面からの高さを判断し、手動で
速度を調整することもできる。

【００４４】更に、浸漬塗布法に用いる塗布装置は、円
筒状芯体を保持する円筒状芯体保持手段、並びに、所望
により、該保持手段を上下方向に移動する第１の移動手
段及び／又はポリイミド前駆体溶液を入れる容器を上下
方向に移動する第２の移動手段を有してもよい。それら
の保持手段、第１の移動手段及び／又は第２の移動手段
が、移動の際に引き上げ方向と横断する面でフレを有す
る場合がある。そのような場合であっても、そのフレに
追随して、環状体５は動くことができる。

【００４５】このような、環状体により膜厚を制御する
浸漬塗布法を適用することで、高粘度のポリイミド前駆
体溶液を用いることによる、円筒状芯体上端部でのタレ
は少なくなり、簡易に膜厚を均一にすることができる。

【００４６】なお、ポリイミド前駆体塗膜形成工程おい
て、上記の浸漬塗布法を用いる他にも、図４に示すよう
な環状塗布法も適用できる。ここで、図４は、環状塗布
法に用いる装置の一例を示す概略構成図である。図４に
おいて、図１との違いは、環状塗布槽３’の底部に、円
筒状芯体１を通過させることの可能な環状シール材９が
設けられていることである。環状塗布槽３’の底部には
環状シール材９が取り付けられ、円筒状芯体１を環状シ
ール材９の中心に挿通させたところに、環状塗布槽３’
にポリイミド前駆体溶液２を収容する。これにより、ポ
リイミド前駆体溶液２が漏れないようになっている。円
筒状芯体１は、環状塗布槽３’の下部から上部に順次つ
き上げられ、環状シール材９を挿通させることにより、
表面に塗膜４が行われる。環状体５の機能は、前述と同
様である。このような環状塗布法では、環状塗布槽３’
が浸漬塗布槽３よりも小さくできるので、溶液の必要量
が少なくても済む利点がある。

【００４７】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− ポリイミド樹脂皮膜形成工程においては、ポリイミド前
駆体塗膜中に過度に残留する非プロトン系極性溶剤を除
去する目的で、静置しても塗膜が変形しない程度の乾燥
を行う。乾燥温度は５０〜１２０℃、乾燥時間は３０〜
２００分が好ましい。その際、非プロトン系極性溶剤は
極めて乾燥が遅いので、乾燥中にポリイミド前駆体皮膜
は重力の影響を受けて、垂れが生じやすい。その場合に
は、塗布された芯体を、その長手方向を水平にして、１
０〜６０ｒｐｍ程度で回転させながら乾燥することが好
ましい。また、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、非プロトン系極性溶剤の溶存
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。

【００４８】ポリイミド樹脂皮膜形成工程において、前
記乾燥後、好ましくは３００〜４５０℃、より好ましく
は３５０℃前後で、２０〜６０分間、ポリイミド前駆体
塗膜を加熱させることで、ポリイミド樹脂皮膜を形成す
ることができる。加熱の際、溶剤が残留しているとポリ
イミド樹脂皮膜に膨れが生じることがあるため、加熱前
には、完全に残留溶剤を除去することが好ましく、具体
的には、加熱前に、２００〜２５０℃の温度で、１０〜
３０分間加熱乾燥して残留溶剤を除去し、続けて、温度
を段階的、又は一定速度で上昇させて、加熱してポリイ
ミド樹脂皮膜を形成することが好ましい。

【００４９】なお、前記ポリイミド樹脂皮膜形成工程と
して、ポリイミド前駆体塗膜を、ポリイミド前駆体を溶
解せず、かつ、非プロトン系極性溶剤を溶解し得る特定
溶剤に接触させる処理を行ってもよい。これにより、ポ
リイミド前駆体塗膜から非プロトン系極性溶剤が特定溶
剤に染み出て、代わりに特定溶剤が浸透する。ここで、
ポリイミド前駆体は特定溶剤には不溶なのでポリイミド
前駆体は析出し、ポリイミド前駆体塗膜は静置しても塗
膜が変形しない程度に固形化され、ポリイミド前駆体皮
膜が形成される。その結果、前述の乾燥工程が速やかに
行われ、乾燥時間を短縮することができる。

【００５０】ポリイミド前駆体塗膜と特定溶剤との接触
は、ポリイミド前駆体塗膜形成工程の直後に行うことが
好ましい。ポリイミド前駆体溶液塗布後において、塗膜
に含まれるＤＭＡＣは、前述したように常温では乾燥が
遅いため、塗膜はいつまでも濡れたままであり、塗膜は
重力の影響を受けて常に下方に垂れる。そこで、ポリイ
ミド前駆体の塗布を行った直後に、ポリイミド前駆体塗
膜と特定溶剤との接触を行い、ポリイミド前駆体塗膜を
固形化することで、垂れを防止することができる。

【００５１】ポリイミド前駆体塗膜と特定溶剤との接触
方法としては、ポリイミド前駆体塗膜を特定溶剤に浸漬
する方法が好適であるが、その他、ポリイミド前駆体塗
膜に、特定溶剤を流下させたり、吹き付けてもよい。ポ
リイミド前駆体の塗布方法が遠心成形法の場合、円筒状
芯体の回転を止めて特定溶剤に浸してもよいが、円筒状
芯体を回転させたまま、内面のポリイミド前駆体の塗膜
に特定溶剤を吹きかけてもよい。

【００５２】ポリイミド前駆体を析出させる際、ポリイ
ミド前駆体塗膜を特定溶剤に接触させる時間により、ポ
リイミド前駆体塗膜からの非プロトン系極性溶剤の溶出
量が変化する。塗膜から非プロトン系極性溶剤が完全に
なくなると、析出して固形化されたポリイミド前駆体皮
膜はもろくなってしまう場合があるので、非プロトン系
極性溶剤は５〜５０質量％程度、残留しているのが好ま
しい。そのための特定溶剤とのポリイミド前駆体塗膜の
接触時間は、ポリイミド前駆体塗膜の膜厚にもよるが、
１０秒から１０分程度が好ましい。ポリイミド前駆体塗
膜の膜厚が厚いほど、含まれる非プロトン系極性溶剤が
多くなるので、接触時間は長くすることが好ましい。接
触により、ポリイミド前駆体塗膜中には特定溶剤がある
程度浸透する。

【００５３】ポリイミド前駆体塗膜と接触させる特定溶
剤としては、ポリイミド前駆体が不溶であり、かつ、非
プロトン系極性溶剤を溶解することが可能であるものが
用いられる。具体的には、水、アルコール類（例えば、
メタノール、エタノール等）、炭化水素類（例えば、ヘ
キサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等）、ケトン類
（例えばアセトン、ブタノン等）、エステル類（例え
ば、酢酸エチル等）を挙げることができる。これらは単
独で使用してもよいし、混合して用いてもよいが、特
に、水、又は、水を含む混合物が最も扱いが簡便で好ま
しい。

【００５４】ポリイミド樹脂皮膜形成工程において、ポ
リイミド前駆体塗膜と特定溶剤との接触させる処理を行
った場合、形成されたポリイミド前駆体皮膜中に浸透し
た特定溶剤と、残留する非プロトン系極性溶剤を除去す
る目的で、乾燥を行う。乾燥条件は、５０〜１２０℃の
温度で１０〜６０分間、行うのが好ましい。特定溶剤と
非プロトン系極性溶剤とでは、非プロトン系極性溶剤の
方が蒸発しにくいので、ポリイミド前駆体皮膜中には非
プロトン系極性溶剤が残留した状態が形成される。この
状態になることにより、析出したポリイミド前駆体が再
び溶解状態になり、透明化される。そして、上述のよう
に前記乾燥後、好ましくは３００〜４５０℃、より好ま
しくは３５０℃前後で、２０〜６０分間、ポリイミド前
駆体皮膜を加熱させることで、ポリイミド樹脂皮膜を形
成することができる。

【００５５】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 加熱後、形成されたポリイミド樹脂皮膜を円筒状芯体か
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。

【００５６】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
ることができるが、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、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。

【００５７】また、金属製の円柱又は円筒状芯体表面に
ポリイミド前駆体の塗布液を直接塗布した場合には、ポ
リイミド樹脂皮膜形成工程において、形成されたポリイ
ミド樹脂皮膜が円柱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、円柱又は円筒状芯体表面をクロムや
ニッケルでメッキしたり、フッ素系樹脂やシリコーン樹
脂で表面を被覆したり、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。

【００５８】また、乾燥時に残留溶剤を完全に除去でき
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、円柱又は円筒状芯体の表面を、Ｒａ
０．２〜２μｍ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。

【００５９】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感光体、帯電体、転写体、
定着体等の無端ベルト等に利用することができる。

【００６０】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトを転写
体や接触帯電器のような導電体として使用する場合、カ
ーボンナノチューブが導電性を有するので、その配合量
で抵抗値を調整すればよいが、他の導電性物質を併用し
てもよい。そのような導電性物質としては、例えば、カ
ーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボン
ビーズ、カーボンファイバー、グラファイト等の炭素系
物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化
錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、ＳｎＯ₂−Ｉｎ₂
Ｏ₃複合酸化物、導電性酸化チタン等の導電性金属酸化
物等が挙げられる。

【００６１】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトを定着
体として使用する場合には、表面に付着するトナーの剥
離性の向上のため、ベルト表面に離型性の樹脂被膜を形
成することが有効である。その離型性の樹脂被膜の材料
としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフ
ッ素樹脂が好ましい。また、離型性の樹脂被膜には、耐
久性や静電オフセットの向上のためにカーボン粉末を分
散してもよいが、耐摩耗性を向上させるために、やはり
カーボンナノチューブや繊維状物質を用いる方がよい。

【００６２】これらフッ素樹脂被膜を形成するには、そ
の水分散液を無端ベルトの表面に浸漬塗布して焼き付け
処理する方法が好ましい。また、フッ素樹脂被膜の密着
性が不足する場合には、必要に応じて、ベルト表面にプ
ライマー層をあらかじめ塗布形成する方法がある。プラ
イマー層の材料としては、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミド
イミド、ポリイミド及びこれらの誘導体挙げられ、さら
にフッ素樹脂から選ばれる少なくとも一つの化合物を含
むことが好ましい。

【００６３】このように、ベルト上にプライマー層、及
びフッ素樹脂被膜を形成するには、ポリイミド樹脂皮膜
の表面にこれらを塗布形成してもよいが、ポリイミド前
駆体溶液を塗布し（或いは特定溶剤に接触させた後）、
溶剤を乾燥させてから、プライマー層、及びフッ素樹脂
分散液を塗布し、その後に加熱してイミド化縮合反応と
フッ素樹脂被膜の焼成処理を同時に行ってもよい。この
場合、プライマー層がなくてもフッ素樹脂被膜の密着性
が強固になることもある。

【００６４】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトの厚さ
は２５〜２００μｍの範囲が好ましい。必要に応じて設
けられるプライマー層の厚さは０．５〜１０μｍの範囲
が好ましい。また、フッ素樹脂被膜の厚さは２〜３０μ
ｍの範囲が好ましい。

【００６５】

【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、これら各実施例は、本発明を制
限するものではない。

【００６６】（実施例１） −ポリイミド前駆体塗膜形成工程− ポリイミド前駆体溶液として、ＰＭＤＡと４，４’−ジ
アミノジフェニルエーテルをＮ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミド中で合成した溶液を用意した。固形分濃度は２２％
（重量％、以下同じ）、粘度は約２０Ｐａ・ｓに調整し
た。次に、その固形分に対して１０％の昭和電工製カー
ボンナノチューブ（直径約２０ｎｍ、長さ約２μｍ）を
加え、サンドミルにて分散して、ポリイミド前駆体溶液
を調整した。

【００６７】このポリイミド前駆体溶液を用い、図１に
示すような浸漬環状塗布法により、ポリイミド前駆体塗
膜を形成した。まず、ポリイミド前駆体溶液を内径８０
ｍｍ、高さ５００ｍｍの円筒容器（図１における塗布槽
３）に入れた。円筒状芯体１として、外径３０ｍｍ、長
さ４００ｍｍの円筒を用意した。この円筒状芯体１は、
外径３２ｍｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製素管を
３５０℃で１０分間加熱し、自然に冷却させた後、表面
を切削して外径を３０ｍｍにし、更に球形アルミナ粒子
によるブラスト処理により、表面をＲａ０．８μｍに粗
面化して作製したものである。その表面にはシリコーン
系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を
塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理を施した。
一方、環状体５として、外径６５ｍｍ、内径４０ｍｍ、
高さ３０ｍｍのステンレス製の中空体を作製し、この内
側に、外径４０ｍｍ、断面が三角形で、最も狭い部分の
内径が３１ｍｍのテフロン（Ｒ）製リングを嵌合させた
もの（図３（ｃ）に示す屈曲面状の壁面を有するもの）
を用意し、溶液に浮かべた。

【００６８】次に、環状体５を動かないよう固定し、円
筒状芯体１を長手方向を垂直にしてその中に１ｍ／分の
速度で挿入し、溶液に浸漬した。次いで環状体５の固定
を解除し、０．３ｍ／分の速度で円筒状芯体１を引き上
げた。引き上げ途中では環状体５が円筒状芯体１に接触
することはなく、円筒状芯体１には濡れ膜厚が約５００
μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。

【００６９】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次いですぐに水中に浸漬し、５分間放置した。円筒状芯
体を引き上げると、ポリイミド前駆体は析出物となって
円筒状芯体上に皮膜が形成されていた。表面の水滴を拭
き取り、次いで円筒状芯体を乾燥炉に入れた。設定温度
は最初が５０℃で、１時間後に１００℃になるよう、徐
々に温度が上昇するようにした。この乾燥後、皮膜は透
明化した。更に１５０℃で２０分間、２００℃で２０分
間加熱乾燥させ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドと水を
完全に除去した。その後、３５０℃で３０分間加熱し
た。

【００７０】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 円筒状芯体が室温に冷えた後、皮膜を抜き取ることによ
り、膜厚が６０μｍでほぼ均一な無端ベルトを得ること
ができた。被膜の熱膨張率は１５×１０^-6／Ｋであった
ので、アルミニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋ
よりかなり小さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜
き取ることができた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布
してあるので、皮膜が接着することはなかった。また、
無端ベルトの引っ張り強度を測定したところ、１９０Ｍ
Ｐａであった。

【００７１】（比較例１）実施例１において、ポリイミ
ド前駆体溶液にカーボンナノチューブを分散しないで、
他は同様にしてポリイミド樹脂皮膜を作製した。円筒状
芯体が室温に冷えた後、皮膜を抜き取ろうとしたが、皮
膜は強く収縮しているため、抜き取ることができなかっ
た。ＰＭＤＡと４，４’−ジアミノジフェニルエーテル
から成るポリイミド樹脂は、熱膨張率が２０×１０^-6／
Ｋなので、アルミニウム（円筒状芯体）と比較してわず
かの違いしかないので、抜き取ることができなかったと
考えられる。また、皮膜を切り取って、引っ張り強度を
測定したところ、１５０ＭＰａであり、実施例１の結果
より低かった。

【００７２】（実施例２）実施例１において、ポリイミ
ド前駆体溶液として、３，３’，４，４’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノベ
ンゾフェノンから成るものを用いた以外は、全て実施例
１と同様にして、無端ベルトを作製した。被膜の熱膨張
率は１６×１０^-6／Ｋであったので、円筒状芯体から皮
膜を抜き取ることができた。また、無端ベルトの引っ張
り強度を測定したところ、１８０ＭＰａであった。

【００７３】（比較例２）実施例２において、ポリイミ
ド前駆体溶液にカーボンナノチューブを入れなかった場
合は、やはり皮膜を抜き取ることができなかった。この
被膜の熱膨張率は２４×１０^-6／Ｋとアルミニウム（円
筒状芯体）より大きいので、抜き取ることができなかっ
たと考えられる。また、皮膜を切り取って、引っ張り強
度を測定したところ、１４０ＭＰａであり、実施例２の
結果より低かった。

【００７４】（実施例３）実施例１と同じポリイミド前
駆体溶液に、その固形分に対して１０％の実施例１と同
じカーボンナノチューブと、４％のカーボンブラック
（商品名：コンダクテックス９７５、コロンビアンカー
ボン社製）を加え、サンドミルにて分散した。カーボン
ブラックを併用するのは、抵抗値を調整するためであ
る。

【００７５】このポリイミド前駆体溶液を用い、図４に
示すような環状塗布法により、ポリイミド前駆体塗膜を
形成した。円筒状芯体１として、外径１６０ｍｍ、長さ
４００ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、その表面に
は実施例１と同じく粗面化処理とシリコーン系離型剤の
処理をした。一方、環状体５として、内壁が傾斜面状
で、外径１９５ｍｍ、最小部の内径１６１．５ｍｍ、高
さ３０ｍｍのアルミニウム製の中空体（図３（ａ）に示
す傾斜面状の壁面を有するもの））を作製した。

【００７６】円筒状芯体１を、その底面に内径１５６ｍ
ｍの中心孔を有するポリエチレン製の環状シール材９が
取り付けられている、内径２５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの
環状塗布槽３’に通した。そして、その環状塗布槽３’
にポリイミド前駆体溶液２を入れ、環状体５を配置し
て、円筒状芯体１を０．３ｍ／分で上昇させ、塗布を行
った。これにより、円筒状芯体１の表面には濡れ膜厚が
約７５０μｍのポリイミド前駆体塗膜４が形成された。

【００７７】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次に円筒状芯体を水平にして、３０ｒｐｍで回転させな
がら、室温で５分間の乾燥後、８０℃で２０分間、１０
０℃で１時間、加熱乾燥させた。続いて、円筒状芯体を
垂直にして、２００℃で３０分間、３８０℃で３０分間
加熱した。

【００７８】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 室温に冷えた後、ポリイミド樹脂皮膜を取り外すことに
より、７５μｍ厚の無端ベルトを得ることができた。ベ
ルトの熱膨張率は１６×１０^-6／Ｋであったので、アル
ミニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋよりかなり
小さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜き取ること
ができた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布してあるの
で、皮膜が接着することはなかった。また、無端ベルト
の引っ張り強度を測定したところ、１８０ＭＰａであっ
た。さらに、ベルトの体積抵抗を測定すると、約１０⁹
Ωｃｍであり、電子写真用転写ベルトとして使用するこ
とができた。

【００７９】（比較例３）実施例３において、カーボン
ナノチューブを使用する代わりに、カーボンブラックだ
けを１５％加え、サンドミルにて分散した。他は実施例
３と同様にして、円筒状芯体表面にポリイミド樹脂皮膜
を形成した。ところが、この皮膜は強く収縮しているた
め、円筒状芯体から抜き取ることができなかった。この
被膜の熱膨張率は２４×１０^-6／Ｋとアルミニウム（円
筒状芯体）より大きいので、抜き取ることができなかっ
たと考えられる。また、皮膜を切り取って、引っ張り強
度を測定したところ、１３０ＭＰａであり、実施例３の
結果より低かった。

【００８０】（実施例４）実施例１と同様のポリイミド
前駆体溶液を用い、図４に示すような環状塗布法によ
り、ポリイミド前駆体塗膜を形成した。円筒状芯体１と
して、外径６８ｍｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製
円筒体を用意し、その表面には実施例１と同じく粗面化
処理とシリコーン系離型剤の処理をした。一方、環状体
５として、内壁は傾斜面状で、外径１１０ｍｍ、最小部
の内径６９ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の中空
体（図３（ａ）に示す傾斜面状の壁面を有するもの））
を作製した。

【００８１】円筒状芯体１を、その底面に内径６６ｍｍ
の中心孔を有するポリエチレン製の環状シール材９が取
り付けられている、内径１５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの環
状塗布槽３’に通した。そして、その環状塗布槽３’に
ポリイミド前駆体溶液２を入れ、環状体５を配置して、
円筒状芯体１を０．５ｍ／分で上昇させ、塗布を行っ
た。これにより、円筒状芯体１の表面には濡れ膜厚が約
５００μｍのポリイミド前駆体塗膜４が形成された。

【００８２】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次に、円筒状芯体を水平にして、２０ｒｐｍで回転させ
ながら、室温で５分間の乾燥後、８０℃で２０分間、１
００℃で１時間、加熱乾燥させた。これにより、厚さ約
１５０μｍのポリイミド樹脂塗膜を固定化した。

【００８３】その後、円筒状芯体１の一端部には、幅２
０ｍｍのポリエステルテープ（商品名：Ｎｏ．３１Ｂ、
日東電工）を一周にわたって巻き付けて、円筒状芯体の
露出部分とＰＩ前駆体皮膜御を被覆をした。次に、ＰＦ
Ａのディスパージョン水性塗料（商品名：ＡＷ５００
０、ダイキン工業製）を内径９０ｍｍ、高さ４８０ｍｍ
の塗布槽に入れ、その中に円筒状芯体を、ポリエステル
テープが被覆された被覆部を下側にして垂直にし、上部
のポリイミド前駆体塗膜を５ｍｍだけ残して浸漬した。
その後、０．３ｍ／ｍｉｎの速度で引き上げ、ＰＦＡ塗
膜を形成した。８０℃で１０分間の乾燥後、ポリエステ
ルテープを除去した。更に、１５０℃で２０分間、続い
て２００℃で２０分間、加熱乾燥させた。その後、３８
０℃で３０分間加熱して、ポリイミド樹脂皮膜を形成す
ると共に、ＰＦＡ塗膜を焼成した。

【００８４】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 室温に冷えた後、円筒状芯体１からポリイミド樹脂皮膜
を剥離し、７５μｍ厚のポリイミド樹脂皮膜上に、３０
μｍ厚のＰＦＡ層を有する無端ベルトを得ることができ
た。被膜の熱膨張率は１５×１０^-6／Ｋであったので、
アルミニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋよりか
なり小さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜き取る
ことができた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布してあ
るので、皮膜が接着することはなかった。また、無端ベ
ルトの引っ張り強度を測定したところ、１９０ＭＰａで
あった。また、得られた無端ベルトは、電子写真用転写
ベルトとして好適に使用することができた。

【００８５】（実施例５）ポリイミド前駆体溶液とし
て、ＰＭＤＡと４，４’−ジアミノジフェニルエーテル
をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中で合成した溶液を用
意した。固形分濃度は２２％（重量％、以下同じ）、粘
度は約２０Ｐａ・ｓに調整した。次に、その固形分に対
して２０％のチタン酸カリウム繊維（商品名：ティス
モ、大塚化学製、平均長さ１５μｍ、平均直径０．４５
μｍ）を加え、サンドミルにて分散した。

【００８６】このポリイミド前駆体溶液を用い、図１に
示すような浸漬環状塗布法により、ポリイミド前駆体塗
膜を形成した。まず、ポリイミド前駆体溶液を内径８０
ｍｍ、高さ５００ｍｍの円筒容器（塗布槽３）に入れ
た。円筒状芯体１として、外径３０ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍの円筒を用意した。この円筒状芯体は、外径３２ｍ
ｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製素管を３５０℃で
１０分間加熱し、自然に冷却させた後、表面を切削して
外径を３０ｍｍにし、更に球形アルミナ粒子によるブラ
スト処理により、表面をＲａ０．８μｍに粗面化して作
製したものである。その表面には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１時間、焼き付け処理を施した。一方、
環状体５として、外径６５ｍｍ、内径４０ｍｍ、高さ３
０ｍｍのステンレス製の中空体を作製し、この内側に、
外径４０ｍｍ、断面が三角形で、最も狭い部分の内径が
３１ｍｍのテフロン（Ｒ）製リングを嵌合させたもの
（図３（ｃ）に示す屈曲面状の壁面を有するもの）を用
意し、溶液に浮かべた。

【００８７】次に、環状体５を動かないよう固定し、円
筒状芯体１を長手方向を垂直にしてその中に１ｍ／分の
速度で挿入し、溶液に浸漬した。次いで環状体５の固定
を解除し、０．３ｍ／分の速度で円筒状芯体１を引き上
げた。引き上げ途中では環状体５が円筒状芯体１に接触
することはなく、円筒状芯体１には濡れ膜厚が約５００
μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。

【００８８】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次いですぐに水中に浸漬し、５分間放置した。円筒状芯
体を引き上げると、ポリイミド前駆体は析出物となって
円筒状芯体上に皮膜が形成されていた。表面の水滴を拭
き取り、次いで円筒状芯体を乾燥炉に入れた。設定温度
は最初が５０℃で、１時間後に１００℃になるよう、徐
々に温度が上昇するようにした。この乾燥後、皮膜は透
明化した。更に１５０℃で２０分間、２００℃で２０分
間加熱乾燥させ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドと水を
完全に除去した。その後、３５０℃で３０分間加熱し
た。

【００８９】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 円筒状芯体が室温に冷えた後、皮膜を抜き取ることによ
り、膜厚が６０μｍでほぼ均一な無端ベルトを得ること
ができた。被膜の熱膨張率は１５×１０^-6／Ｋであった
ので、アルミニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋ
よりかなり小さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜
き取ることができた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布
してあるので、皮膜が接着することはなかった。また、
無端ベルトの引っ張り強度を測定したところ、２００Ｍ
Ｐａであった。

【００９０】（比較例４）実施例５において、ポリイミ
ド前駆体溶液にチタン酸カリウム繊維を分散しないで、
他は同様にしてポリイミド皮膜を得た。円筒状芯体が室
温に冷えた後、皮膜を抜き取ろうとしたが、皮膜は強く
収縮しているため、抜き取ることができなかった。ＰＭ
ＤＡと４，４’−ジアミノジフェニルエーテルから成る
ポリイミドは、熱膨張率が２０×１０^-6／Ｋなので、ア
ルミニウム（円筒状芯体）と比較してわずかの違いしか
ないので、抜き取ることができなかったと考えられる。
また、皮膜を切り取って、引っ張り強度を測定したとこ
ろ、１５０ＭＰａであり、実施例５の結果より低かっ
た。

【００９１】（実施例６）実施例５において、ポリイミ
ド前駆体溶液として、３，３’，４，４’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノベ
ンゾフェノンから成るものを用いた以外は、全て実施例
５と同様にして、無端ベルトを作製した。熱膨張率は１
６×１０^-6／Ｋであったので、円筒状芯体から皮膜を抜
き取ることができた。また、無端ベルトの引っ張り強度
を測定したところ、１８０ＭＰａであった。

【００９２】（比較例５）実施例６において、ポリイミ
ド前駆体溶液にチタン酸カリウム繊維を入れなかった場
合は、やはり皮膜を抜き取ることができなかった。この
被膜は熱膨張率が２４×１０^-6／Ｋとアルミニウム（円
筒状芯体）より大きいので、抜き取ることができなかっ
たと考えられる。また、皮膜を切り取って、引っ張り強
度を測定したところ、１４０ＭＰａであり、実施例６の
結果より低かった。

【００９３】（実施例７）実施例５と同じポリイミド前
駆体溶液に、その固形分に対して１４％の導電性チタン
酸カリウム繊維（商品名：デントール、大塚化学製）
と、４％のカーボンブラック（商品名：コンダクテック
ス９７５、コロンビアンカーボン社製）を加え、サンド
ミルにて分散した。カーボンブラックを併用するのは、
抵抗値を調整するためである。

【００９４】このポリイミド前駆体溶液を用い、図４に
示すような環状塗布法により、ポリイミド前駆体塗膜を
形成した。円筒状芯体１として、外径１６０ｍｍ、長さ
４００ｍｍのアルミニウム製円筒を用意し、その表面に
は実施例５と同じく粗面化処理とシリコーン系離型剤の
処理をした。一方、環状体５として、外径１９５ｍｍ、
内径１６５ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の中空
体で、その内壁には、最小内径が１６１．５ｍｍとなる
ように円筒状芯体１浸漬・引上げ方向に沿った筋状突起
物が設けられているものを作製した。

【００９５】円筒状芯体１を、その底面に内径１６５ｍ
ｍの中心孔を有するポリエチレン製の環状シール材９が
取り付けられている、内径２５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの
環状塗布槽３’に通した。そして、その環状塗布槽３’
にポリイミド前駆体溶液２を入れ、環状体５を配置し
て、円筒状芯体１を０．３ｍ／分で上昇させ、塗布を行
った。これにより、円筒状芯体１の表面には濡れ膜厚が
約７５０μｍのポリイミド前駆体塗膜４が形成された。

【００９６】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次に円筒状芯体を水平にして、６０ｒｐｍで回転させな
がら、室温で５分間の乾燥後、８０℃で２０分間、１０
０℃で１時間、加熱乾燥させた。続いて、円筒状芯体を
垂直にして、２００℃で３０分間、３８０℃で３０分間
加熱した。

【００９７】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 室温に冷えた後、ポリイミド樹脂皮膜を取り外すことに
より、７５μｍ厚の無端ベルトを得ることができた。被
膜の熱膨張率は１６×１０^-6／Ｋであったので、アルミ
ニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋよりかなり小
さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜き取ることが
できた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布してあるの
で、皮膜が接着することはなかった。また、無端ベルト
の引っ張り強度を測定したところ、１９０ＭＰａであっ
た。さらに、ベルトの体積抵抗を測定すると、約１０⁹
Ωｃｍであり、電子写真用転写ベルトとして使用するこ
とができた。

【００９８】（比較例６）実施例７において、導電性チ
タン酸カリウム繊維を使用する代わりに、カーボンブラ
ックだけを１５％加え、サンドミルにて分散した。他は
実施例３と同様にして、円筒状芯体表面にポリイミド樹
脂皮膜を形成した。ところが、この皮膜は強く収縮して
いるため、円筒状芯体から抜き取ることができなかっ
た。被膜は熱膨張率が２４×１０^-6／Ｋとアルミニウム
（円筒状芯体）より大きいので、抜き取ることができな
かったと考えられる。また、皮膜を切り取って、引っ張
り強度を測定したところ、１３０ＭＰａであり、実施例
３の結果より低かった。

【００９９】（実施例８）実施例５と同様のポリイミド
前駆体溶液を用い、図４に示すような環状塗布法によ
り、ポリイミド前駆体塗膜を形成した。円筒状芯体１と
して、外径６８ｍｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製
円筒体を用意し、その表面には実施例１と同じく粗面化
処理とシリコーン系離型剤の処理をした。一方、環状体
５として、内壁は傾斜面状で、外径１１０ｍｍ、最小部
の内径６９ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の中空
体（図３（ａ）に示す傾斜面状の壁面を有するもの））
を作製した。

【０１００】円筒状芯体１を、その底面に内径６６ｍｍ
の中心孔を有するポリエチレン製の環状シール材９が取
り付けられている、内径１５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの環
状塗布槽３’に通した。そして、その環状塗布槽３’に
ポリイミド前駆体溶液２を入れ、環状体５を配置して、
円筒状芯体１を０．５ｍ／分で上昇させ、塗布を行っ
た。これにより、円筒状芯体１の表面には濡れ膜厚が約
５００μｍのポリイミド前駆体塗膜４が形成された。

【０１０１】−ポリイミド樹脂皮膜形成工程− 次に、円筒状芯体を水平にして、２０ｒｐｍで回転させ
ながら、室温で５分間の乾燥後、８０℃で２０分間、１
００℃で１時間、加熱乾燥させた。これにより、厚さ約
１５０μｍのポリイミド樹脂塗膜を固定化した。

【０１０２】その後、円筒状芯体の一端部に、幅２０ｍ
ｍのポリエステルテープ（商品名：Ｎｏ．３１Ｂ、日東
電工）を一周にわたって巻き付けて、円筒状芯体の露出
部分とＰＩ前駆体皮膜御を被覆をした。次に、ＰＦＡの
ディスパージョン水性塗料（商品名：ＡＷ５０００、ダ
イキン工業製）を内径９０ｍｍ、高さ４８０ｍｍの塗布
槽に入れ、その中に円筒状芯体を、ポリエステルテープ
が被覆された被覆部を下側にして垂直にし、上部のポリ
イミド前駆体塗膜を５ｍｍだけ残して浸漬した。その
後、０．３ｍ／ｍｉｎの速度で引き上げ、ＰＦＡ塗膜を
形成した。８０℃で１０分間の乾燥後、ポリエステルテ
ープを除去した。更に、１５０℃で２０分間、続いて２
００℃で２０分間、加熱乾燥させた。その後、３８０℃
で３０分間加熱して、ポリイミド樹脂皮膜を形成すると
共に、ＰＦＡ塗膜を焼成した。

【０１０３】−ポリイミド樹脂皮膜剥離工程− 室温に冷えた後、円筒状芯体からポリイミド樹脂皮膜を
剥離し、７５μｍ厚のポリイミド樹脂皮膜上に、３０μ
ｍ厚のＰＦＡ層を有する無端ベルトを得ることができ
た。被膜の熱膨張率は１５×１０^-6／Ｋであったので、
アルミニウム（円筒状芯体）の２３×１０^-6／Ｋよりか
なり小さく、そのために円筒状芯体から皮膜を抜き取る
ことができた。円筒状芯体表面には離型剤を塗布してあ
るので、皮膜が接着することはなかった。また、無端ベ
ルトの引っ張り強度を測定したところ、２００ＭＰａで
あった。また、得られた無端ベルトは、電子写真用転写
ベルトとして好適に使用することができた。

【０１０４】これら実施例より、カーボンナノチューブ
又は繊維状物質を含むポリイミド樹脂を用いることで、
強度を増したり、また、熱膨張率の関係で、元々芯体か
ら抜き取ることができないポリイミド樹脂を用いても、
容易に芯体から抜き取ることができるようになることが
わかる。それらにより、無端ベルトとして使用可能なポ
リイミド樹脂材料の選択幅を広げられることもわかる。
また、カーボンナノチューブを含ませることで、ポリイ
ミド樹脂に半導電性を持たせられることがわかる。

【０１０５】

【発明の効果】以上、本発明によれば、引っ張り強度の
増加、熱膨張率の低減、寸法安定性の向上を図ったポリ
イミド樹脂無端ベルト、及びその製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法に用
いる装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す環状体の設置状態を説明するため
の要部拡大斜視図である。

【図３】環状体に設けられる孔の壁面の形状を示して
おり、（ａ）は傾斜面状の壁面、（ｂ）は曲面状の壁
面、（ｃ）は屈曲面状の壁面を示す概略断面図である。

【図４】環状塗布法に用いる装置の一例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１円筒状芯体２ポリイミド前駆体溶液３塗布槽３’ 環状塗布槽４ポリイミド前駆体塗膜５環状体６環状体の孔７傾斜状の環状体内壁８曲面状の環状体内壁９環状シール材１０屈曲面状の環状体内壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 79/08 Ｃ０８Ｌ 79/08 Ｚ４Ｆ２０５Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１４Ｊ００２ 15/16 15/16 15/20 １０２ 15/20 １０２ 21/00 ３５０ 21/00 ３５０ // Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 Ｆターム(参考） 2H033 BA11 2H035 CA05 CB06 2H171 FA07 FA30 GA32 GA40 PA03 PA05 PA08 QA09 QA24 QB01 QC05 QC37 QC40 UA03 UA10 UA14 UA19 UA24 UA25 VA02 VA05 XA03 2H200 GB22 HB13 JB06 JB45 JB47 JC15 JC17 LC03 LC04 LC09 LC10 MA04 MA14 MA20 MC20 4F072 AA02 AA07 AB08 AB10 AB13 AD45 AL19 4F205 AA40 AB18 AB24 AB25 AG16 GA06 GB01 GC01 GC04 GE24 GF02 GN13 GN21 GN29 4J002 CM041 DA016 DA026 DE106 DE136 DE186 DJ006 DK006 FA046 FD016 GF00 GH00 GM01 HA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボンナノチューブを含有することを
特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト。
【請求項２】前記ポリイミド樹脂被膜上に表面層を含
んで構成され、前記カーボンナノチューブが前記ポリイ
ミド樹脂被膜に含有すると共に、前記表面層にも含有す
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】繊維状物質を含有することを特徴とする
ポリイミド樹脂無端ベルト。
【請求項４】前記繊維状物質が、無機の針状単結晶か
らな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。
【請求項５】前記ポリイミド樹脂被膜上に表面層を含
んで構成され、前記繊維状物質が前記ポリイミド樹脂被
膜に含有すると共に、前記表面層にも含有することを特
徴とする請求項３又は４に記載のポリイミド樹脂無端ベ
ルト。
【請求項６】カーボンナノチューブ又は繊維状物質を
含有したポリイミド前駆体溶液を、円柱又は円筒状芯体
表面に塗布し、ポリイミド前駆体塗膜を形成する工程
と、前記ポリイミド前駆体塗膜を、乾燥、加熱させ、ポリイ
ミド樹脂皮膜を形成する工程と、前記ポリイミド樹脂皮膜を前記円柱又は円筒状から剥離
する工程と、を有す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。