JP4570269B2

JP4570269B2 - 半導電性ベルトおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4570269B2
Application number: JP2001089993A
Authority: JP
Inventors: 哲石崎; 俊彦富田; 登志明岩元; 誠司荻原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Nitto Denko Corp; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002287528A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる半導電性ベルトに関する。より詳しくは、上記画像形成装置の機能性ベルトとして、中間転写部、転写搬送部、転写定着部等に好適に用いられる半導電性ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりカラー用電子写真方式の画像形成方式として、シームレス形状の半導電性ベルトを用いた中間転写方式が知られている。この方式は、中間転写体である半導電性ベルトの上に複数の色のトナー像を転写（一次転写）して中間転写体上にフルカラー画像を得た後、紙やプラスチックシートからなる被転写材上へ一括転写（二次転写）する方式である。中間転写方式は、ドラム上に被転写材を巻き付けて転写を行う転写ドラム方式に比べ、被転写剤を選ばないというメリットがある。近年、画像形成の高速化に鑑み、複数の現像器を中間転写体上に並べて設置したタンデム型転写方式が検討されている。この方式は、上記の中間転写方式に比べ、各色毎に中間転写体上に像形成を行う必要がなく、転写ベルトを１回転させる間に像形成をすることができるものである。
【０００３】
このような半導電性ベルトを用いる転写方式を利用した画像形成装置においては、二次転写後の転写ベルト上にトナ−が残存し、次の像形成を行う前に残存トナーを除去するためのクリーニング工程が必要であり、この工程にはクリーニングブレードを用いた方式が一般的に採用されている。上記クリーニングブレードを用いた転写方式においては、転写ベルトの表面性が画像欠陥やブレードめくれ等の問題を生じさせる。
【０００４】
特開２０００−２０６７９８号公報には、搬送転写体の画像担持面にフィラーによる突起を形成させることにより、クリーニングブレードのめくれや画像欠陥の発生を押える搬送転写体および画像形成装置が提案されている。しかしながら、このような転写搬送体の突起は抵抗値のバラツキの原因となり、特に添加する導電性微粉末であるカーボンブラックの粒子により突起を形成する場合、この突起に過大な電流が集中するため転写ベルトの抵抗の低下を引き起こす要因となりうる。
【０００５】
このような用途に用いられるベルトとして、ゴム材料からなるベルトが知られている。しかしながら、ゴム材料からなる半導電性ベルトは、導電性微粉末の均一な混合が困難なために、バラツキの少ない抵抗値の発現が難しい上に、表面が粗面となりやすく、かつ摩擦抵抗値が高い。このため、ゴム材料からなる半導電性ベルトを画像形成装置に用いると、ベルト上に残存したトナーをクリーニングするブレードのめくれが発生したり磨耗が進みやすくなるために、ベルトやブレードのメンテナンスや交換を頻繁に行う必要が生じたり、装置寿命が短くなるという問題点があった。また、ゴム材料からなる半導電性ベルトは、その弾性のため、特に従来のベルトより口径の大きいタンデム式の転写搬送ベルトや中間転写ベルトに用いた場合に、伸縮が起こりやすく、色ズレ等の位置合わせ精度に問題があり、実用的ではなかった。
【０００６】
特許第２５６０７２７号や特開平５−７７２５２号公報には、導電性物質を含有させた熱硬化性ポリイミド樹脂を用いたシームレスベルトが提案されている。しかしながら、これらには抵抗バラツキの改善や機械特性に関しては言及されているが、表面摩擦係数やベルトの形状精度に関しては何ら言及されていない。
【０００７】
一方、特開平７−１５６２８７号公報や特開２０００−２７１９４６号公報には、シリンダ内周面から取り外された成形体を、棒体を挿入あるいは収縮により挿置する製造方法が開示されている。しかしながら、これらの例においては、ベルトの外周面の摩擦係数に関しては、言及されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、実際に画像形成装置に用いても高い機械特性を有する上に、抵抗の面内バラツキが小さく、電気的な負荷や経時による抵抗低下が小さく、形状精度が良好で、表面摩擦抵抗の小さい半導電性ベルト、およびそ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】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。すなわち、本発明の半導電性ベルトは、カーボンブラックを含有するポリイミド系樹脂からなる半導電性ベルトであって、ベルト外周面のＪＩＳＢ０６０１（１９９４）による表面粗さＲａは０. ５μｍ以下であり、表面動摩擦係数は０．８以下であることを特徴とする。
【００１０】
前記ベルト外周面の表面粗さＲａは、画像形成装置で転写ベルトとして用いた場合に画像欠陥やクリーニングブレードのめくれを抑制するという観点から０. ５μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下、より好ましくは０．２５μｍ以下である。
【００１１】
前記ベルト外周面の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）に準じて、実施例に示す方法により測定した値である。
【００１２】
前記表面動摩擦係数は、クリーニングブレードとの摺擦性またはクリーニングブレードのめくれ抑制という観点から０．８以下であり、より好ましくは０．７以下である。
【００１３】
前記表面動摩擦係数は、実施例に示す方法により測定した値である。
【００１４】
本発明の半導電性ベルトに含まれるカーボンブラックとしては、市販品を好適に使用することができ、チャンネルブラック、ファーネスブラック等が挙げられる。ファーネスブラックについては、酸化処理を施したものを用いると溶媒への分散性が向上されるため、適宜酸化処理を行ったものが好ましく、カーボンブラックは、チャンネルブラックまたは酸化処理を行ったファーネスブラックであることが好ましい。
【００１５】
本発明の半導電性ベルトは、前記ポリイミド系樹脂中に含有されるカーボンブラックが実質的に０. ５μｍ以上の粒子径を有する粒子を含まないことが好ましく、０. ３μｍ以上の粒子径の粒子を含まないとさらに好ましい。ここでいうところの粒子径は、一次粒子が凝集した粒子径のことを指し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）やＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により測定した値である。
【００１６】
また、本発明の半導電性ベルトは、画像形成装置で転写ベルトとして用いるものであるため、前記ベルトの外周面の表面抵抗率の常用対数値が９〜１３（ｌｏｇΩ／□）であることが好ましく、より好ましくは１０〜１３（ｌｏｇΩ／□）である。
【００１７】
前記表面抵抗率の常用対数値の最大値と最小値の差は、画像欠陥を抑制するためには１. ０（ｌｏｇΩ／□）以内であることが好ましく、より好ましくは０．８（ｌｏｇΩ／□）以内である。
【００１８】
前記表面抵抗率は、実施例に示す方法にて測定した値である。
【００１９】
また、本発明の半導電性ベルトは、前記カーボンブラックの含有量が前記ポリイミド系樹脂の固形分に対して５〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０重量％である。含有量が５％未満であると、半導電性ベルトとして所望の抵抗を得られにくく、抵抗の安定性を得ることが難しくなる。また、３０重量％を越えると、ベルトの表面性に与える影響が大きくなり、ベルト自体も脆くなる傾向がある。
【００２０】
本発明の半導電性ベルトの製造方法は、前記本発明の半導電性ベルトの製造に好適に用いられる方法である。すなわち、当該製造方法は、表面粗さＲａが１. ０μｍ以下である円筒状金型の内面に、カーボンブラックを均一に分散したポリアミド酸溶液を供給し、前記円筒状金型をその軸方向に回転することにより膜を成形する工程、前記成形後の金型を加熱し、溶媒を除去してそれ自身支持できるまで硬化させた膜を剥離する工程、および剥離した膜を表面粗さＲａが０. ２〜３. ０μｍである金属製シリンダの外面に差し替え、前記シリンダごと加熱し、イミド転化させる工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
前記円筒状金型の表面粗さＲａは、金型表面の凹凸がベルト外面または内面の表面性に影響を与えないためには１．０μｍ以下であり、好ましくは０．８μｍ以下であり、より好ましくは０．７μｍ以下である。
【００２２】
前記金属製シリンダの表面粗さＲａは、加熱時に蒸発する残存溶媒や閉環水がシリンダとベルトの間にこもらず、かつシリンダ表面の凹凸がベルト内面又は外面の表面性に影響を与えないためには０．２〜３．０μｍであり、より好ましくは０．５〜２．５μｍである。
【００２３】
前記表面粗さＲａは、実施例に示す方法により測定した値である。
【００２４】
［作用効果］
本発明の半導電性ベルトは、表面粗さＲａや表面動摩擦係数が所定の範囲内にあるため、形状精度が良好で表面摩擦抵抗が小さく、画像形成装置における転写ベルト等として好適に用いることができる。
【００２５】
また、本発明の半導電性ベルトは、カーボンブラックの凝集が少なく、ベルト外周面の表面抵抗率が所定範囲内にあるため、カーボンブラックの分散が均一であって、抵抗の面内バラツキが小さく、抵抗値電気的な負荷や経時による抵抗低下が小さく、画像形成装置における転写ベルト等として好適に用いることができる。
【００２６】
また、本発明の半導電性ベルトの製造方法によると、画像形成装置における転写ベルト等として好適な半導電性ベルトを製造することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の半導電性ベルトは、少なくとも表面層に導電性微粉末としてカーボンブラックを均一に分散させたポリイミド樹脂層を有する半導電性ベルトであり、単層であっても２層以上の複数層を有していてもよい。カーボンブラックとしては、ポリイミド樹脂中に含有されている状態において、実質的に０. ５μｍ以上の粒子径を有する粒子を含まないものであり、０. ３μｍ以上の粒子径の粒子を含まないとさらに好ましい。
【００２８】
一般的にカーボンブラックの一次粒子径は１０ｎｍ〜１μｍであるが、分散液や樹脂中に混入する場合、カーボンブラックの分散時に凝集を発生することがある。本発明では、半導電性ベルトとしてポリイミド樹脂中に分散されているカーボンブラックの粒子径が０. ５μｍ以上であると、半導電性ベルトの製造工程中に表面層に存在する粒子径の大きなカーボンブラックがベルト表面の突起となり、表面精度の悪化や抵抗の不均一化、さらには半導電性ベルトの電気的負荷による抵抗の低下を引き起こす原因となることがある。
【００２９】
カーボンブラックとしては、チャンネルブラックまたはファーネスブラックが好ましい。ファーネスブラックについては、酸化処理を施したものを用いると、溶媒への分散性が向上されるため、適宜酸化処理を行ったものが好ましい。さらに、酸化処理を施したファーネスブラックは、処理によってその表面に酸素を含有した官能基（カルボキシル基、ケトン基、ラクトン基、水酸基等）が付与されるため、極性溶媒との親和性がよく、かつ電気的負荷等によりカーボンブラック表面が酸化劣化を受け難くなる。そのようなカーボンブラックを半導電性ベルトに使用すると、導電経路の形成が起き難くなって、抵抗低下を防ぐことができる。
【００３０】
本発明に用いられるチャンネルブラックとしては、デグサ社製カラーブラックＦＷ２００、カラーブラックＦＷ２、カラーブラック２Ｖ、カラーブラックＦＷ１、カラーブラックＦＷ１８、スペシャルブラック６、カラーブラックＳ１７０、カラーブラックＳ１６０、スペシャルブラック５、スペシャルブラック４、スペシャルブラック４Ａ、プリンテックス１５０Ｔ、プリンテックスＵ、プリンテックスＶ、プリンテックス１４０Ｕ、プリンテックス１４０Ｖ等が挙げられ、酸化処理したファーネスブラックとしては、デグサ社製スペシャルブラック５５０、スペシャルブラック３５０、スペシャルブラック２５０、スペシャルブラック１００、三菱化学社製ＭＡ１００、ＭＡ１００Ｒ、ＭＡ１００Ｓ、ＭＡ１１、ＭＡ２３０、ＭＡ２２０、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ７７、キャボット社製ＭＯＮＡＲＣＨ１０００、ＭＯＮＡＲＣＨ１４００、ＭＯＮＡＲＣＨ１３００、ＭＯＧＵＬ−Ｌ、ＲＥＧＡＬ４００Ｒ等が挙げられる。
【００３１】
本発明では、上記カーボンブラックをポリイミド系樹脂中に分散して半導電性ベルトを作製する。ポリイミド系樹脂の原材料としては、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体とジアミンとを溶媒中で重合反応させてなるポリアミド酸溶液を用いることができる。前記ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物またはその誘導体とジアミンとの略等モルを有機溶媒中で反応させることにより、通常溶液状で得られる。
【００３２】
好適なテトラカルボン酸二無水物またはその誘導体の例として、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００３３】
一方、ジアミンの例として、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ−ｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ベンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロへキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルへプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロポキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルへプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１O −ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ₂ Ｎ（ＣＨ₂ ）₃ Ｏ（ＣＨ₂ ）₂ Ｏ（ＣＨ₂ ）ＮＨ₂ 、Ｈ₂ Ｎ（ＣＨ₂ ）₃ Ｓ（ＣＨ₂ ）₃ ＮＨ₂ 、Ｈ₂ Ｎ（ＣＨ₂ ）₃ Ｎ（ＣＨ₃ ）₂ （ＣＨ₂ ）₃ ＮＨ₂ 等が挙げられる。
【００３４】
テトラカルボン酸二無水物とジアミンを重合反応させる際の溶媒としては、溶解性等の点より極性溶媒が好適に挙げられる。極性溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が好ましく、具体的には、例えば、これの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−2 −ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単数または複数併用することができる。
【００３５】
以下、本発明における半導電性ベルトの製造方法は、（ａ）カーボンブラックを均一に分散したポリアミド酸溶液を製造する工程、（ｂ）円筒状金型内面に前記ポリアミド酸溶液を供給した後、その軸方向に回転して膜を成形する工程、（ｃ）成形後の金型を加熱し、溶媒を除去して、それ自身支持できるまで硬化させた膜を剥離する工程、（ｄ）前記剥離した膜を金属製シリンダの外面に差し替え、シリンダごと加熱し、イミド転化させる工程を経る。以下、詳細に説明する。
【００３６】
（ａ）カーボンブラックを均一に分散したポリアミド酸溶液を得るには、予め上記極性溶媒中に上記カーボンブラックを分散させた後、酸無水物成分とジアミン成分を混合後、重合反応させてポリアミド酸溶液を得る方法や、上記極性溶媒中に酸無水物成分とジアミン成分を混合し、重合反応させてポリアミド酸溶液を得た後、上記カーボンブラックまたはカーボンブラックを分散した分散液を混合する方法等が挙げられる。カーボンブラックを極性溶媒に分散する方法としては、ボールミルやバスケットミル等の各種分散装置を用いる方法や超音波で分散する方法が挙げられる。カーボンブラックをポリアミド酸溶液に混合・分散する方法としては、プラネタリーミキサ−、ビーズミル、三本ロールミル等で混合・分散する方法が挙げられる。この際、カーボンブラックと溶媒との親和性を高め、カーボンブラックをより均一に分散させるために、高分子分散剤を使用してもよく、具体例として、ポリ（Ｎ−ビニル−2 −ピロリドン）、ポリ（Ｎ，Ｎ' −ジエチルアクリルアジド）、ポリ（Ｎ−ビニルホルムアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルフタルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルコハク酸アミド）、ポリ（Ｎ−ビニル尿素）、ポリ（Ｎ−ビニルピペリドン）、ポリ（Ｎ−ビニルカプロラクタム）、ポリ（Ｎ−ビニルオキサゾリドン）等が挙げられる。またこの時、本発明の目的を損なわない程度に、シリコーン系またはフッ素系有機化合物、カップリング剤、滑剤、酸化防止剤、その他の添加剤を含有してもよく、他のポリマー成分が共重合されたり、ブレンドされたりしたものであってもよい。
【００３７】
カーボンブラックが均一に分散されているかどうかの確認は、透過型顕微鏡等により目視にて確認する等の手法で行う。
【００３８】
カーボンブラックの含有量は、前記したように、ポリイミド系樹脂の固形分に対して５〜３０重量％、より好ましくは１０〜３０重量％となるようにする。
【００３９】
カーボンブラックを分散したポリアミド酸溶液の粘度としては、０．０１〜１０００Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．１〜５００Ｐａ・ｓである。０．０１Ｐａ・ｓ未満であると、厚膜化が困難で数回供給成形する必要が生じるため、工程が増えて製造コストが上がるばかりでなく、厚み精度等が低下する傾向がある。１０００Ｐａ・ｓを越えると、ポリアミド酸溶液の取り扱い性が悪く、下記ポリアミド酸の供給や成形に支障をきたす恐れがある。
【００４０】
（ｂ）このようにして得られたカーボンブラック分散ポリアミド酸溶液を、円筒状金型の内面に供給する。このとき用いられる円筒状金型の内周面の表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であり、０．８μｍ以下であるとさらに好ましい。供給方法としては、ダイスによる方法、ディスペンサーによる方法、スプレー状にして供給する方法が考えられ、ポリアミド酸溶液の粘度等の性状により選択することができる。
【００４１】
供給されたポリアミド酸溶液を均一な膜とするために、円筒状金型を軸方向に回転して成形する。このとき、溶媒の除去、粘度の低下等を目的として、円筒状金型および膜を加熱しながら成形してもよい。
【００４２】
（ｃ）続いて、成形後の円筒状金型を加熱して、溶媒を除去し、それ自身ポリアミド酸のベルト状部材として支持できるまで硬化させた後、前記金型から剥離する。この際の加熱条件は、本発明の範囲内で、ベルト状部材として速やかに加熱・硬化することができれば特に制限されないが、加熱温度は１００〜２５０℃であり、加熱時間は０. ２〜５時間程度が好ましい。本発明においては、このときの溶媒残存率は、低い方が好ましく、ポリアミド酸溶液の溶媒重量に対し５０重量％以下であると好ましい。
【００４３】
前記金型から剥離するためには、公知の方法を使用することができ、例えば金型端部の周壁に予め設けられた微小貫通孔に空気を圧送する方法等が挙げられる。金型から剥離しやすいように、予め円筒状金型内面にシリコーン樹脂等からなる離型材層を形成していてもよい。
【００４４】
本発明に用いられるポリイミド系樹脂の場合、イミド化後まで金型内面に保持させようとした場合、円筒形状の保持性は良好となるが、膜の金型内面からの脱型が困難となることがある。この金型よりカッター刃のエッジ等で一部を剥離して樹脂を剥がす手法が考えられるが、金型内面に傷がつく等の問題がある。一方、金型内面に前記のような離型材層を形成し、脱型しやすくしてイミド化まで行う方法も考えられるが、溶媒除去とイミド化に伴う膜の収縮のため、金型からの全体または部分的な剥離によりベルト円筒体として良好な形状を保つことが困難となることがある。したがって、本発明では、イミド転化完結前に金型から剥離する工程を経て、下記工程を採用する。
【００４５】
（ｄ）続いて、上記剥離したベルト状部材を金属製シリンダの外面に差し替え、このシリンダごと加熱して、イミド転化させた後、室温まで冷却する。金属製シリンダの材質としては、半導電性ベルトの形状を最終的に決定するため、ベルト材質の熱膨張係数よりも大きいことが必要であり、その具体例として、銅、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。金属製シリンダの外面の表面粗さＲａは０．２〜３．0 μｍ、より好ましくは０．２〜２．５μｍである。表面粗さが０．２μｍ未満であると、残存溶媒やイミド転化の際の閉環の際に生じる閉環水が、ベルト内面と金属製シリンダの間に閉じ込められ、ベルト内周面の表面性が不均一となるだけでなく、膨れ等の原因となることがある。また、表面粗さが３．０μｍを越えると、上記蒸発溶媒の発散は好ましく行われるが、シリンダ表面の粗さが半導電性ベルトの内面および外面に転写される傾向がある。この際の加熱条件は、速やかにイミド転化することができれば特に制限されないが、加熱温度は円筒状金型の加熱温度以上４５０℃以下、加熱時間は０．５〜５時間程度である。
【００４６】
以上のようにして得られたベルトを、シリンダより取り出す。通常、室温まで冷却してシリンダが熱収縮した後に取り出せばよい。
【００４７】
本発明の製造方法によると、ベルト外表面は金型内周面から転写された精度を有し、ベルト内表面が加熱工程において一度差し替えたシリンダと接触することにより、ベルトの円筒形状の保持性も良好である半導電性ベルトを得ることができる。
【００４８】
本発明の半導電性ベルトは、クリーニングブレードのめくれの発生を抑制するだけでなく、カーボンの凝集による突起がなく、表面抵抗の変動も最小限に押えられる。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００５０】
［実施例１］
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰ）７２６ｇ中に乾燥したＰＲＩＮＴＥＸＶ（デグサ社製、平均粒子径２５ｎｍ、未酸化処理チャンネルブラック）を３５ｇ（ポリイミド系樹脂の固形分に対し、２４重量％）入れ、ボールミルにより８時間室温で混合した。このカーボンブラック分散ＮＭＰ液に、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１１８ｇとｐ−フェニレンジアミン４３ｇを溶解し、窒素雰囲気下において、室温で６時間攪拌しながら重合反応させ、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液（固形分２０重量％、粘度２００Ｐａ・ｓ）を得た。
【００５１】
このポリアミド酸溶液を、内表面の表面粗さＲａが０．２μｍに鏡面仕上げされた内径３００ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状金型の内面に、ディスペンサーを介して４００μｍの厚さに塗布し、１８００ｒｐｍで１５分間回転させて均一な膜厚を有する被膜層とした後、２５０ｒｐｍで回転させながら、金型の外側より６０℃の熱風を３０分間あて、１５０℃で６０分間加熱した後、室温まで冷却した。前記金型内面より、自己支持できるまで硬化したポリアミド酸ベルトを該ベルト端部に空気を圧送することによって剥離し、表面粗さＲａが１. ８μｍの金属製シリンダの外面に差し替えた後、３℃／分の昇温速度で３６０℃まで昇温後、３６０℃で３０分間保持し、脱水閉環水の除去およびイミド転化の完結反応を行った。その後室温まで冷却し、目的とする厚さ７６μｍの半導電性ベルトを得た。
【００５２】
［実施例２］
実施例１におけるＰＲＩＮＴＥＸＶの代わりに、ＳＰＥＣＩＡＬＢＬＡＣＫ２５０（デグサ社製、平均粒子径５６ｎｍ、酸化処理ファーネスブラック）を使用した以外は、同様にして厚さ７５μｍの半導電性ベルトを作製した。
【００５３】
［比較例１］
実施例１におけるＰＲＩＮＴＥＸＶの代わりに、ＰＲＩＮＴＥＸ５５（デグサ社製、平均粒子径２５ｎｍ、未酸化処理ファーネスブラック）を使用した以外は、同様にして厚さ７６μｍの半導電性ベルトを作製した。
【００５４】
［比較例２］
実施例１における円筒状金型内面の表面粗さＲａを２. ５μｍとした以外は、同様にして厚さ７４μｍの半導電性ベルトを作製した。
【００５５】
［比較例３］
実施例１における金属製シリンダ表面の表面粗さＲａを３. ２μｍとした以外は、同様にして７７μｍの半導電性ベルトを作製した。
【００５６】
［比較例４］
実施例１における金属製シリンダ表面を鏡面仕上げとし、表面粗さＲａを０．１μｍとした以外は、同様にして７６μｍの半導電性ベルトを作製した。この半導電性ベルトの内周面には、脱水閉環水等の蒸発によると思われる跡が残っていた。
【００５７】
（評価方法）
１．表面粗さ（Ｒａ）
ＪＩＳＢ０６０１に準じ、ベルトの任意の８点よりサンプルを採取し、その周方向に関して、表面粗さ計（サーフコム５５４Ａ（東京精密社製））にてカットオフ０．３２ｍｍ、測定長さ２．５ｍｍ、駆動速度０．１２ｍｍ／ｓｅｃ、触針荷重７０ｍｇにて測定を行い、平均値を求めた。
【００５８】
円筒状金型の内面および金属製シリンダ表面の表面粗さ（Ｒａ）は、カットオフ４ｍｍ、測定長さ２０ｍｍ、駆動速度１．５ｍｍ／ｓｅｃ、触針荷重７０ｍｇにて測定を行い、平均値を求めた。
【００５９】
２．表面動摩擦係数
ベルトの任意の８点よりサンプリングし、各々ベルトの周方向について、往復動摩擦試験機（オリエンテック社製ＡＦＴ−１５Ｂ）にて、φ１０ｍｍの鋼球を用い、試験荷重２００ｇ、試験速度１５０ｍｍ／ｍｉｎ．の条件下での動摩擦係数を測定し、平均値を求めた。
【００６０】
３ .カーボンブラック凝集粒子径
得られたベルトをミクロトームで切断し、この断面をＳＥＭ（走査型顕微鏡）にて観察し、０. ５μｍ以上の凝集粒子径を含まないものを○、含むものを×とした。
【００６１】
４．表面抵抗率とそのバラツキ
ハイレスタＩＰ、ＭＣＰ−ＨＴ２６０（三菱油化社製、プローブ：ＨＲ−１００）にて印加電圧１００Ｖ、１分後、測定条件２５℃、６０％ＲＨでの表面抵抗率を測定した。測定は、ベルト外周面に関して１２点測定し、この平均値をベルトの表面抵抗率とし、最大値と最小値の差をそのバラツキとした。
【００６２】
５．画像・ベルト駆動性
得られた半導電性ベルトをタンデム式中間転写ベルトとして、実際の複写機に組み込み、普通紙による５０００枚の画像形成テストを行った。画像およびベルト駆動性の良好なものは○、若干の画像欠損または駆動性不具合のあるものは△、画像欠陥が目視で認識できるものあるいは駆動不具合のあるものは×とした。
【００６３】
６．クリーニング性
上記、５の画像形成テストを通じて、良好なクリーニング性を示したものを○、トナ−残存が見られたものを△、クリーニングブレードのめくれが発生したものを×とした。
【００６４】
【表１】

表１より、実施例品の半導電性ベルトは、表面粗さＲａや表面動摩擦係数が小さく、表面抵抗率のバラツキも少なかった。このような半導電性ベルトを複写機に用いると、クリーニングブレードのめくれを防ぎながら、良好なクリーニング性が得られ、被転写体やトナー像の搬送を精度よく行うことができ、高品位の画像形成を行うことができる。一方、比較例品の半導電性ベルトは、画像形成およびベルト駆動性に問題を生じ、クリーニング性にも劣るものであった。

Claims

カーボンブラックを含有するポリイミド系樹脂からなる半導電性ベルトであって、
ベルト外周面のＪＩＳＢ０６０１（１９９４）による表面粗さＲａが０.５μｍ以下であり、表面動摩擦係数が０．８以下であり、
前記ポリイミド系樹脂中に含有されるカーボンブラックが実質的に０.５μｍ以上の粒子径を有する粒子を含まず、
前記カーボンブラックが、酸化処理を行ったファーネスブラックである半導電性ベルト。
前記ベルトの外周面の表面抵抗率の常用対数値が９〜１３（ｌｏｇΩ／□）であり、その最大値と最小値の差が１.０（ｌｏｇΩ／□）以内である請求項１に記載の半導電性ベルト。
前記カーボンブラックの含有量が前記ポリイミド系樹脂の固形分に対して５〜３０重量％である請求項１又は２に記載の半導電性ベルト。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導電性ベルトの製造方法であって、
表面粗さＲａが１.０μｍ以下である円筒状金型の内面に、酸化処理を行ったファーネスブラックを均一に分散したポリアミド酸溶液を供給し、前記円筒状金型をその軸方向に回転することにより膜を成形する工程、前記成形後の金型を加熱し、溶媒を除去してそれ自身支持できるまで硬化させた膜を剥離する工程、および剥離した膜を表面粗さＲａが０.２〜３.０μｍである金属製シリンダの外面に差し替え、前記シリンダごと加熱し、イミド転化させる工程を含む半導電性ベルトの製造方法。