(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂がポリベンゾイミダゾールであるとともに、該ポリベンゾイミダゾール中に導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させてなることを特徴とする半導電性ベルト。
【請求項２】
前記ポリベンゾイミダゾールの体積抵抗率は１０5〜１０12Ωｃｍの範囲にあり、前記カーボンブラックは３〜２７重量％含有される請求項１記載の半導電性ベルト。
【請求項３】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂が有機高分子材料であるとともに、該有機高分子材料中に導電性付与剤としてフラーレンを含有させてなることを特徴とする半導電性ベルト。
【請求項４】
前記有機高分子材料はポリベンゾイミダゾールである請求項３記載の半導電性ベルト。
【請求項５】
前記ポリベンゾイミダゾールの体積抵抗率は１０5〜１０12Ωｃｍの範囲にあり、前記フラーレンは３〜２７重量％含有される請求項４記載の半導電性ベルト。
【請求項６】
前記有機高分子材料はポリ−ｐ−フェニレンフタルアミドである請求項３記載の半導電性ベルト。
【請求項７】
前記ポリ−ｐ−フェニレンフタルアミドの体積抵抗率は１０5〜１０12Ωｃｍの範囲にあり、前記フラーレンは３〜２７重量％含有される請求項６記載の半導電性ベルト。
【請求項８】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂である有機高分子材料中に導電性付与剤としてカーボンブラックが含有されるとともに、該基材樹脂層がカーボンブラックを含有させたポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とするとする半導電性ベルト。
【請求項９】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂であるポリアミドイミド中に導電性付与剤としてカーボンブラックが含有されるとともに、該基材樹脂層がポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とする半導電性ベルト。
【請求項１０】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂であるエチレンテトラフルオロエチレン共重合体中に導電性付与剤としてカーボンブラックが含有されるとともに、該基材樹脂層がポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とする半導電性ベルト。
【請求項１１】
電子写真記録装置に使用される半導電性ベルトにおいて、
基材樹脂であるポリベンゾイミダゾール中に導電性付与剤としてカーボンブラックが含有されるとともに、該基材樹脂層がポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とする半導電性ベルト。
【請求項１２】
画像形成部と前記画像形成部に対向する半導電性ベルトを有する電子写真記録装置において、
前記半導電性ベルトは、請求項２、４、５、７〜１１のいずれか１項に記載の半導電性ベルトであることを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項１３】
画像形成部と前記画像形成部に対向する半導電性ベルトを有し、
前記半導電性ベルトは、基材樹脂がポリベンゾイミダゾールであるとともに、該ポリベンゾイミダゾール中に導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させてなることを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項１４】
画像形成部と前記画像形成部に対向する半導電性ベルトを有し、
前記半導電性ベルトは、基材樹脂が有機高分子材料であるともに、該有機高分子材料中に導電性付与剤としてフラーレンを含有させてなることを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項１５】
前記有機高分子材料は芳香族ポリアミド樹脂である請求項１４に記載の電子写真記録装置。
【請求項１６】
前記芳香族ポリアミド樹脂はポリ−ｐ−フェニレンフタルアミドである請求項１５に記載の電子写真記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体搬送手段または中間転写体として使用される半導電性ベルトおよび半導電性ベルトが備えられた電子写真複写機や電子写真プリンタ等の電子写真記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置において半導電性ベルトを、媒体を搬送する手段またはトナー画像が一時的に転写される中間転写体として使用している。例えば、特開昭５９−７７４６７号公報においては、半導電性ベルトが中間転写体として使用している例が開示されている。中間転写体は、感光体ドラム等の像担持体上に形成されているトナー画像が一時的に転写され、転写されたトナー画像をさらに用紙などの転写材に転写するための部材で、中間転写体の素材は、熱的、機械的強度等の種々の条件を満たしていなければならない。
【０００３】
上記公報に開示される中間転写体は、導電性繊維を含むこと、導電性繊維の直径が１〜１００μｍであること、導電性繊維の長さが数μｍ〜数ｍｍであること、導電性繊維の充填量が数％〜数十％であること、導電性繊維が炭素繊維または金属繊維であること、樹脂基材がポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリルサルホン、ポリエステル、アリレート樹脂またはこれらの２種以上の混合物から成ること、などが上記公報には記載されている。
【０００４】
半導電性ベルトを媒体搬送手段として使用する場合には、転写用媒体を半導電性ベルトに静電吸着させ、この状態で半導電性ベルトを感光体ドラムと転写ローラの間を搬送させる。媒体が感光体ドラムと転写ローラとの間に来たとき、転写ローラに転写電圧を印加し、ベルトを介して媒体にトナー画像の極性と反対の極性の電荷を生じさせることにより感光体ドラムからトナー画像を媒体に転写させる。
【０００５】
したがって媒体搬送手段としての半導電性ベルトに必要な特性は、電気的性質としては、体積抵抗値のばらつきが或る範囲内であること、印字枚数が増加しても体積抵抗値が変化しないこと、連続電圧印加による体積抵抗値の低下が小さいこと、などが挙げられる。また環境の変化に対しては、吸湿、吸水に伴う寸法の変化が少ないこと、また繰返し印字したときの寸法変化が少ないことなどが挙げられ、形状の条件としてはベルト全体の厚さが均一であることが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に開示された中間転写体を媒体搬送手段として用いた場合には、以下に述べるような問題があった。即ち、上記中間転写体では、導電性付与剤が繊維状であるために成形時の流動性が悪く、成形に伴う樹脂の流れによって導電性繊維が配向し易く、導電性繊維を均一にかつ等方的に分散させることが難しい。そのため、得られた半導電性ベルトの全周面内の電気抵抗が不均一になり、場所による抵抗値の差異（最大値―最小値）、即ちばらつきが大きくなるという問題があった。
【０００７】
また上記半導電性ベルトは、基材樹脂が、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリルサルホン、ポリエステル、アリレート樹脂またはこれらの２種以上の混合物であることに限定されており、熱的、機械的強度、特に引っ張り弾性率が十分ではない。また伸びも大きく、吸水率も大きいので、環境変化の影響を受けやすく、繰返し使用時における耐久性にも問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明による半導電性ベルトは、基材樹脂がポリベンゾイミダゾールであるとともに、該ポリベンゾイミダゾール中に導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させてなることを特徴とするものである。前記ポリベンゾイミダゾールは、例えば体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｃｍの範囲にあり、前記カーボンブラックは３〜２７重量％含有されるものである。
【０００９】
また、本発明による他の半導電性ベルトは、基材樹脂が有機高分子材料であるとともに、該有機高分子材料中に導電性付与剤としてフラーレンを含有させてなることを特徴とするものである。前記高分子材料は例えばポリベンゾイミダゾールとし、該ポリベンゾイミダゾールの体積抵抗率は１０5〜１０12Ωｃｍの範囲とし、前記フラーレンは３〜２７重量％含有されるとする。あるいは、前記有機高分子材料はポリ−ｐ−フェニレンフタルアミドとし、該ポリ−ｐ−フェニレンフタルアミドの体積抵抗率は１０5〜１０12Ωｃｍの範囲とし、前記フラーレンは３〜２７重量％含有されるとする。
【００１０】
さらに本発明の半導電性ベルトは、基材樹脂である有機高分子材料中に導電性付与剤としてカーボンブラックが含有されるとともに、該基材樹脂層がカーボンブラックを含有させたポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とするものである。また、本発明の半導電性ベルトは、基材樹脂であるポリアミドイミドまたはエチレンテトラフルオロエチレン共重合体またはポリベンゾイミダゾールの中に導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させ、該基材樹脂層がポリパラキシリレンによりコーティングされてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明の半導電性ベルトが適用される電子写真プリンタを示す概略構成図である。図１において、電子写真プリンタ１は各色の画像形成部（ＩＤユニット）２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを有するカラープリンタである。各ＩＤユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは直線状に並べて配設され、感光ドラム４の周囲に帯電ローラ、ＬＥＤ露光光源、現像部、転写ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋおよびクリーニング手段を配置し、帯電、露光、現像、転写の各プロセスで記録媒体１０にトナー画像を順次転写する。
【００１２】
各ＩＤユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと転写ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋとの間には転写ベルト５が回転可能に設けられている。転写ベルト５は駆動ローラ６および他のローラ７により矢印Ａ方向に移動する。各ＩＤユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの左側には定着ユニット８が設けられ、定着ユニット８は記録媒体１０に転写されたトナー画像を定着させる。記録媒体１０は帯電器１１により転写ベルト５に静電吸着されて各ＩＤユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと転写ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋとの間を搬送され、各ＩＤユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋで４色のトナー画像が転写されたのち定着ユニット８へ送られる。
【００１３】
転写ベルト５に必要な特性は、従来技術の項でも述べたが、まず電気的特性としては、体積抵抗値の面内ばらつきが少なくとも１桁以内で、より小さいこと、印字枚数が増加しても体積抵抗値が変化しない、とくに局部的な抵抗値の低下が少ないこと、連続電圧印加による体積抵抗値の低下が小さいこと、が挙げられる。また環境の変化に対しては、吸湿、吸水に伴う寸法の変化が少ないこと、また繰返し印字したときの寸法変化が少ないことなどが挙げられ、形状の条件としてはベルト全体の厚さが均一であることが挙げられる。
【００１４】
転写ベルト５の抵抗値が高すぎる場合は、感光ドラム４と転写ローラ３との間に電流が十分流れないために感光ドラム４から記録媒体１０へトナー画像が十分転写されず、転写カスレが発生する。また転写ベルト５の抵抗値が低すぎる場合は、感光ドラム４と転写ローラ３との間に十分な電位差が得られないために感光ドラム４から記録媒体１０のトナー画像の吸着力が小さく、いわゆる転写チリが発生する。いずれにしても適正な抵抗値が得られないと高品位な印字は不可能となる。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態の転写ベルト５は、カーボンブラックを３〜２７重量％含有し、体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｃｍの範囲にあるポリベンゾイミダゾールから成る。ポリベンゾイミダゾールの化学式を下記の化１に示す。
【００１６】
【化１】
0004303405.tif 000002
【００１７】
ポリベンゾイミダゾールは、下記の化２に示すように、テトラアミノビフェニルとイソフタロイルクロライドを反応させてポリアミドアミンを合成し、このポリアミドアミンを加熱環化することにより得られる。
【００１８】
【化２】
0004303405.tif 000003
【００１９】
転写ローラ５の製造方法としては、ポリアミドアミンからポリベンゾイミダゾールを得た後、押し出し成形用のペレット（ＣＢ／ＰＢＩ樹脂）を作製する。まずポリベンゾイミダゾール樹脂を加熱容器に入れ、カーボンブラックを所定量均一に充填する。次にペレタイザでペレットとする。ベルトの成型は、射出成型機または押し出し成型機を用いてベルトの厚さが２０〜３００μｍのシームレスベルトを得る。
【００２０】
カーボンブラック充填量の上限は、２７重量％を超えた場合は、流動性が低下するので成型できない。また電気抵抗値についても２７重量％を超えた場合は転写ベルトに適用できなかった。カーボンブラック充填量の下限は、３重量％以下では、転写ベルトとしての機能が得られなかった。
【００２１】
表１は本実施の形態において転写ベルト５の基材樹脂としてポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）を使用した場合と従来転写ベルトの基材樹脂としてポリイミド（ＰＩ）を使用した場合との諸特性を比較したものである。
【００２２】
【表１】
0004303405.tif 000004
【００２３】
表１に示すように、ポリベンゾイミダゾールを使用した場合は、転写ベルト５の引っ張り弾性率が大きく、伸びが小さいので、繰返し印字を行った場合でも、転写ベルト５の変形がポリイミドを使用した場合より小さく、色ずれ量の小さな高品質の印字が実現できる。
【００２４】
またポリベンゾイミダゾールを使用した場合は吸水率が小さいので、吸水に伴う寸法変化が小さくなる。即ち、耐クリープ性に優れた長寿命の転写ベルトとなる。吸水率が小さいことは、吸水に伴う寸法変化が小さいだけではなく、抵抗値の変化も小さくすることが可能で、抵抗値のばらつき幅も小さくなり、転写条件の安定化、即ち、最適な転写条件が広くなる。
【００２５】
またポリベンゾイミダゾールを使用した場合はガラス転移温度（軟化温度）が高い。このことは、繰返し流れる転写電流に対して、カーボンブラックの凝集は進行しにくく、部分的な抵抗値の低下が起こり難い。また全体的な抵抗値の低下も起こり難く、その結果抵抗値のばらつきが小さくなる。そのためトナー画像の転写条件が安定するので、環境変化に対しても抵抗値の変動が少ない。その結果、高品質な印字が得られる。
【００２６】
高温、高湿下で使用した場合でもポリベンゾイミダゾールを使用した場合には抵抗値の変動は小さく、抵抗値の分布幅が小さいことによりトナー画像の転写条件が一定となり、印字品質は向上する。
【００２７】
表２は本実施の形態の転写ベルト５において基材樹脂のポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）に導電性付与剤としてカーボンブラックを用いた場合と従来のポリイミド（ＰＩ）を基材樹脂とした転写ベルトにおいて導電性付与剤として繊維状導電剤を用いた場合との諸特性を比較したものである。
【００２８】
【表２】
0004303405.tif 000005
【００２９】
表２において、抵抗値分布幅は１本の転写ベルト面内における分布幅である。表２からわかるように、導電性付与剤としてカーボンブラックを用いた場合は、従来のものに比較して転写ベルトの抵抗値分布幅が小さくなっている。また転写結果も良好な結果が得られた。
【００３０】
導電性繊維は、長さが数μｍ〜数ｍｍで直径が１〜１００μｍであるのに対して、カーボンブラックは、数十オングストロームのカーボン粒子が凝集し、数万オングストロームのストラクチャーを形成している。そのため繊維状導電性付与剤に比較して微細であり、樹脂内における分散状態をより均一化できる。その結果、導電性付与剤として繊維を充填した場合に比較して、カーボンブラックを充填した転写ベルトは、全周面内における体積抵抗値がより均一となる。また転写ベルト面内における体積抵抗値のばらつき幅（最大値―最小値）も従来のものに比較して小さくなる。
【００３１】
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は転写ベルトの基材樹脂として第１の実施の形態と同様のポリベンゾイミダゾールを用い、導電性付与剤としてフラーレンを用いたものである。フラーレンの分子を図２、図３に示す。フラーレンは両図に示すもの（Ｃ60、Ｃ70）以外にも、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ82、Ｃ84、Ｃ90、Ｃ96があり、いずれのフラーレンをもちいてもよい。
【００３２】
転写ベルトの製造方法を説明すると、まずポリベンゾイミダゾール樹脂をジメチルアセトアミドに溶解させた後、フラーレンを樹脂に対して３〜２７重量％投入し、均一になるまで混合する。そして減圧下で脱泡し、気泡を除去する。脱泡した溶液を遠心成型機によってシームレスのベルトを成型し、過熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスベルトを作製する。あるいは、脱泡した溶液を注形金型に注型し、過熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスベルトを作製することもできる。
【００３３】
フラーレンの粒子径は、７．１オングストローム（Ｃ60）程度と小さく、電気伝導度は１０-9Ｓ／ｃｍ以下で、カーボンブラックに比較して分散性が良好である。それゆえ、転写ベルト面内における抵抗値のばらつきが小さく、記録媒体面内における転写状態は均一となる。
【００３４】
上記表２に本実施の形態の転写ベルトにおいて基材樹脂のポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）に導電性付与剤としてフラーレンを用いた場合と従来のポリイミド（ＰＩ）を基材樹脂とした転写ベルトにおいて導電性付与剤として繊維状導電剤を用いた場合との特性の比較を示す。表２からわかるように、導電性付与剤としてフラーレンを用いた場合には、抵抗値分布幅および転写結果のいずれにおいても従来の繊維状導電剤を用いた場合より優れている。
【００３５】
導電性付与剤としてフラーレンを用いたことにより、転写ベルト面内における体積抵抗値のばらつき幅（最大値―最小値）が小さくなり、また繰返し印字した場合の抵抗値が低下せず、安定した状態を保つことができる。繰り返し印字した場合の抵抗値が安定していることにより、印字品質に優れ、長寿命化が可能な転写ベルトを得ることができる。
【００３６】
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。第３の実施の形態は転写ベルトの基材樹脂として第１の実施の形態と同様のポリベンゾイミダゾールを用い、導電性付与剤としてカーボンブラックとフラーレンを用いたものである。
【００３７】
転写ベルトの製造方法を説明すると、まずポリベンゾイミダゾール樹脂をジメチルアセトアミドに溶解させた後、フラーレンを含有したカーボンブラックを樹脂に対して３〜２７重量％投入し、均一になるまで混合する。このときフラーレンとカーボンブラックの割合は、１：１である。そして減圧下で脱泡し、気泡を除去する。脱泡した溶液を遠心成型機によってシームレスのベルトを成型し、過熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスベルトを作製する。あるいは、脱泡した溶液を注形金型に注型し、過熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスベルトを作製することもできる。あるいは射出成型機を用いて射出成型することによりシームレスのベルトを得ることができる。
【００３８】
上記表２に本実施の形態の転写ベルトにおいて基材樹脂のポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）に導電性付与剤としてフラーレンとカーボンブラックの混合物を用いた場合と従来のポリイミド（ＰＩ）を基材樹脂とした転写ベルトにおいて導電性付与剤として繊維状導電剤を用いた場合との特性の比較を示す。表２からわかるように、導電性付与剤としてフラーレンとカーボンブラックの混合物を用いた場合には、抵抗値分布幅および転写結果のいずれにおいても従来の繊維状導電剤を用いた場合より優れている。
【００３９】
導電性付与剤としてフラーレンとカーボンブラックの混合物を用いたことにより、転写ベルト面内における体積抵抗値のばらつき幅（最大値―最小値）が小さくなり、また繰返し印字した場合の抵抗値が低下せず、安定した状態を保つことができる。繰り返し印字した場合の抵抗値が安定していることにより、印字品質に優れ、長寿命化が可能な転写ベルトを得ることができる。
【００４０】
次に本発明の第４の実施の形態を説明する。第４の実施の形態は転写ベルトの基材樹脂として、有機高分子材料、具体的には体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｍの範囲にある芳香族ポリアミド樹脂、例えばポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドを用い、導電性付与剤としてフラーレンを用いたものである。フラーレンのポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドに対する含有量は３〜２７重量％である。ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドの基本構成単位は下記の化３、化４に示すとおりである。
【００４１】
【化３】
0004303405.tif 000006
【００４２】
【化４】
0004303405.tif 000007
【００４３】
次に転写ベルトの製造方法を説明する。まずポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド樹脂を加熱容器に入れ、フラーレンを所定量均一に充填する。次にペレタイザでペレットとする。ベルトの成型は、射出成型機または押し出し成型機を用いて厚さが２０〜３００μｍのシームレスベルトを得る。
【００４４】
フラーレン充填量の上限は、２７重量％を超えると流動性が低下するので成型できない。また電気抵抗値についても２７重量％を超えると転写ベルトへの適用ができない。フラーレン充填量の下限は、３重量％以下では、転写ベルトとしての機能が得られない。
【００４５】
表３は第４の実施の形態において転写ベルト５の基材樹脂としてポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドを使用した場合と従来転写ベルトの基材樹脂としてポリイミド（ＰＩ）を使用した場合との諸特性を比較したものである。
【００４６】
【表３】
0004303405.tif 000008
【００４７】
表３に示すように、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドを使用した場合は、引っ張り強度および引っ張り弾性率が大きく、伸びが小さいので、繰返し印字を行った場合でも、転写ベルト５の変形がポリイミドを使用した場合より小さく、色ずれ量の小さな高品質の印字が実現できる。
【００４８】
またポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドを使用した場合は吸水率が小さいので、吸水に伴う寸法変化が小さくなる。即ち、耐クリープ性に優れた長寿命の転写ベルトとなる。吸水率が小さいことは、吸水に伴う寸法変化が小さいだけではなく、抵抗値の変化も小さくすることが可能で、抵抗値のばらつき幅も小さくなり、転写条件の安定化、即ち、最適な転写条件が広くなる。
【００４９】
さらに基材樹脂としてポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドを使用した場合には、線膨張係数が極めて小さく、耐環境特性に優れている。即ち、環境変化や繰返し印字に対して抵抗値の変化が少ない、耐久性、印字品質の安定した転写ベルトを得ることができる。
【００５０】
また表４に本実施の形態の転写ベルトにおいて基材樹脂のポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドに導電性付与剤としてフラーレンを用いた場合と従来のポリイミド（ＰＩ）を基材樹脂とした転写ベルトにおいて導電性付与剤として繊維状導電剤を用いた場合との特性の比較を示す。
【００５１】
【表４】
0004303405.tif 000009
【００５２】
表４からわかるように、導電性付与剤としてフラーレンを用いた場合には、１本の転写ベルト面内における抵抗値分布幅および転写結果のいずれにおいても従来の繊維状導電剤を用いた場合より優れている。
【００５３】
基材樹脂として用いる有機高分子材料としてポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミドの代わりに、例えば、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリアミドイミドのいずれをも用いることができる。
【００５４】
また導電性付与剤としてフラーレンを含有したカーボンブラックを用いてもよい。この場合は、上記表４に示すように、転写ベルト面内における抵抗値分布幅および転写結果のいずれにおいても従来の繊維状導電剤を用いた場合より優れていることがわかる。この場合には安価な転写ベルトが得られる。
【００５５】
次に第４の実施の形態の転写ベルトの他の製造方法を説明する。まずポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド樹脂をジメチルアセトアミドに溶解させた後、フラーレンまたはフラーレン含有のカーボンブラックを樹脂に対して３〜２７重量％投入し、均一になるまで混合する。次に減圧下で脱泡し、気泡を除去する。脱泡した溶液を遠心成形機によりシームレスのベルトを成型し、過熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスベルトを作製する。あるいは、注形金型に注型し、加熱乾燥することにより溶剤を除去し、シームレスのベルトを得る。このように作製した転写ベルトも上記と同様の効果を奏する。
【００５６】
次に第５の実施の形態を説明する。従来の半導電性ベルトで転写ベルトを製造した場合、転写ベルトの作製に伴って発生するピンホールや作製工程に伴って転写ベルト表面にきずが発生しやすい。これらのピンホールやきずが原因となって印字不良が発生する。即ち、高精細な印字が得られない。また基材樹脂自体が吸水性、吸湿性を有しているので、環境変化や繰返し印字に対して抵抗値変化が大きくなる。即ち、抵抗値の経時変化が大きい。さらに従来の半導電性ベルトに繰返し高電圧を印加すると、電極と転写ベルト表面との間に放電が起こり、体積抵抗率、表面抵抗率ともに低下する。表面抵抗率が過度に低下すると、例えば半導電性ベルトが中間転写体である場合は、一次転写においてドット間でのトナーの飛散が増大し、視覚的濃度上昇を起こしたりし、さらに抵抗値が低下した場合は、白抜けになったりする。本発明の第５の実施の形態は特にこうした点に鑑みてなされたものである。
【００５７】
第５の実施の形態は、転写ベルトの基材樹脂として、有機高分子材料、具体的には体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｍの範囲にあるポリアミドイミド樹脂を用い、これに導電性付与剤としてカーボンブラックを３〜２７重量％含有させ、さらにポリパラキシリレン樹脂をコーティングしたものである。
【００５８】
次に本実施の形態の転写ベルトの製造方法を説明する。まずポリアミドイミド製の転写ベルトの作製方法を説明する。まずポリアミック酸をジメチルアセトアミドに溶解させてポリアミック酸溶液を作製する。次にカーボンブラックを攪拌しながら混合し、原料溶液をつくる。この原料溶液を遠心成形機で回転中の金型の壁面に、乾燥後の厚さが９０〜１５０μｍとなるように所定の厚さにコーティングする。滴下中の金型温度は、８０〜１５０°Ｃで成形し、そのまま１〜２時間かけて溶剤を乾燥させる。
【００５９】
その後徐々に温度を上昇させ、最高温度３５０〜４２０°Ｃ、５〜１５分のイミド化のための熱処理を行う。その後成形金型は室温まで徐々に冷却する。金型から離型し、所定の寸法に切断する。以上により、熱硬化性樹脂製転写ベルトが作製される。
【００６０】
次にコーティング方法を説明する。作製された転写ベルトを、ポリパラキシリレンコーティング装置にセットする。図４はポリパラキシリレンコーティングシステムを示す構成図である。例えば、日本パリレン（株）社製または同等のシステムでコーティングを行う。図４に示すシステムは、気化器２１、熱分解室２２、蒸着室（コーティング室）２３、防臭冷却塔２４およびバキュームポンプ２５から構成されている。
【００６１】
図５はポリパラキシリレンの生成工程を示す。ポリパラキシリレンのコーティング方法は、まずパラキシリレンを水蒸気存在下で約９００°Ｃで熱分解し、生成物をトルエン、ベンゼンなどの有機溶媒中で急冷すると、環状二量体が得られる。これはジパラキシリレンで、ポリパラキシリレンのコーティング原料となる。ジパラキシリレンを低圧下（〜１Ｔｏｒｒ、〜１７５°Ｃ）において加熱すると昇華する。昇華したジパラキシリレンを約６００°Ｃで熱分解すると、パラキシリレンラジカルが生成する。
【００６２】
このガスは非常に反応性に優れており、これを転写ベルト上に導くと、分子量約５０万の高分子量のパラキシリレン樹脂が重合して得られる。ここではポリアミドイミド製転写ベルトにポリパラキシリレン樹脂を厚さ０．５μｍコーティングする。以上により、ポリパラキシリレンコートしたポリアミドイミド製転写ベルトを得ることができる。
【００６３】
ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂を転写ベルトとして使用する際の欠点は、吸水性、吸湿性が約３重量％と大きいために吸水、吸湿による寸法変化が大きいことである。しかしながらポリパラキシリレン樹脂をコーティングすることにより、吸水性、吸湿性が０．０１重量％以下と小さくなることが確認された。さらに寸法を測定したところ、長さ８００ｍｍのポリアミドイミド製転写ベルトは３ｍｍ長くなったのに対して、ポリパラキシリレン樹脂をコーティングした場合には、０．３ｍｍとほとんど変化しなかった。
【００６４】
さらにイミド化に伴って生じる水分子が転写ベルト内および転写ベルト表面に出来るピンホールの原因となるけれども、ポリパラキシリレンは微細なピンホールまでも気相析出し、ピンホールを埋めるので、転写不良延いては印字不良は発生しなくなる。
【００６５】
転写ベルトにコーティングをしない場合、感光ドラムと転写ベルトの間のカーボンブラック間で放電現象が発生し、転写ベルトの表層のポリアミドイミド樹脂が炭化される。これが原因で印字不良が発生することがあるが、絶縁耐圧に優れたカーボンブラック含有ポリアミドイミド樹脂をコーティングすることにより、印字不良は発生しない。
【００６６】
コーティングする樹脂としてポリパラキシリレン樹脂のほかに、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレンを用いてもよい。
【００６７】
上記第５の実施の形態はポリパラキシリレン樹脂をコーティングする例を示したが、ポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させてコーティングを行うようにしてもよい。
【００６８】
図６は図４に示すコーティング室２３の内部を示す。コーティング室２３内にはカーボンブラック供給ボックス２６が設けられており、このボックス２６内にカーボンブラック２７を収容する。
【００６９】
カーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂をコーティングする方法を説明すると、図５で説明したように、昇華したジパラキシリレンを熱分解するとパラキシリレンラジカルが生成する。このガスは非常に反応性に優れており、これを転写ベルト上に導くと、分子量約５０万の高分子量のパラキシリレン樹脂が重合して得られる。パラキシリレン樹脂の重合と同時に、または交互に、カーボンブラック供給ボックス２６からカーボンブラック２７、例えばアセチレンブラックを、供給し、カーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂で厚さ１０μｍで両面にコーティングする。これによりカーボンブラック含有ポリパラキシリレンでコーティングしたカーボンブラック含有ポリアミドイミド製転写ベルトを得ることができる。
【００７０】
ポリパラキシリレン樹脂だけでコーティングした場合は、コーティング層を厚くすると絶縁抵抗が大きくなりすぎて転写不良が発生する恐れがあり、コーティング層を厚く出来ないという制約が発生するが、ポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させることにより、コーティング層に導電性が得られ、コーティング層を厚くしても転写不良は発生しなくなる効果が得られる。
【００７１】
また上述したポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレンを用いてコーティングする場合もカーボンブラックを含有させるようにしてもよい。
【００７２】
次に第６の実施の形態を説明する。第６の実施の形態は、転写ベルトの基材樹脂として、有機高分子材料、具体的には体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｍの範囲にあるエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）共重合体樹脂を用い、これに導電性付与剤としてカーボンブラックを３〜２７重量％含有させ、さらにポリパラキシリレン樹脂をコーティングしたものである。
【００７３】
次に第６の実施の形態の転写ベルトの製造方法を説明する。初めに、押し出し成形用のペレットを作製する。まずエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）共重合体樹脂を加熱容器に入れ、カーボンブラックを所定量均一に充填する。例えばカーボンブラック８〜１５重量％を均一に分散させ、次にペレタイザでペレットとする。転写ベルトの成型は、射出成型機または押し出し成型機を用いて行い、厚さが１５０μｍのシームレスベルトを得る。
【００７４】
得られた転写ベルトをパリレンコーティング装置にセットする。ポリパラキシリレンのコーティングは前記実施の形態と同様に行う。コーティングの厚さは１μｍとした。これにより、ポリパラキシリレン樹脂でコーティングしたエチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトを得ることができる。
【００７５】
エチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂は、吸水率、吸湿率は小さい樹脂であるが、ガラス転移点が−（マイナス）４０°Ｃと低いので、転写ベルトとして繰り返し使用すると、カーボンブラックの凝集が進み、部分的な体積抵抗値の低下が起こり、抵抗値が低下した部分に白すじ等の印字不良が発生することがある。ポリパラキシリレン樹脂でエチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトをコーティングしたことにより、抵抗値の低下が起こらず、印字不良は発生しなかった。
【００７６】
またエチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂は柔らかいので、転写ベルトの作製中またはベルトユニットに挿入する際に、傷や折れが発生しやすく、これらが発生した箇所が印字不良の原因になることがある。ポリパラキシリレン樹脂でコーティングすることにより、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトは傷や折れの箇所が平滑になっているので、印字不良は発生しない。
【００７７】
即ち、環境変化や繰返し印字に対して抵抗値変化が少なく、伸びが小さく、耐久性、印字品質の安定した転写ベルトを得ることができる。
【００７８】
第６の実施の形態においてもポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させてコーティングを行うようにしてもよい。上記第５の実施の形態のポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させてコーティングを行う場合と同様に行う。ここではエチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトにカーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂を厚さが１０μｍになるようにコーティングする。
【００７９】
上述のように、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂は、ガラス転移点が低いので、転写ベルトとして繰り返し使用するとカーボンブラックの凝集が進み、部分的な体積抵抗値の低下が起こる。これに対して、カーボンブラックを含有したポリパラキシリレン樹脂でエチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトをコーティングしたことにより、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体樹脂製転写ベルトにおいてカーボンブラックの凝集が抑えられ、部分的な抵抗値の低下がより少なくなる。そのため印字不良はさらに発生しにくくなる。
【００８０】
次に本発明の第７の実施の形態を説明する。第７の実施の形態は、転写ベルトの基材樹脂として、有機高分子材料、具体的には体積抵抗率が１０5〜１０12Ωｍの範囲にあるポリベンゾイミダゾールを用い、これに導電性付与剤としてカーボンブラックを３〜２７重量％含有させ、さらにポリパラキシリレン樹脂をコーティングしたものである。
【００８１】
ポリベンゾイミダゾールは、上述したように、テトラアミノビフェニルとイソフタロイルクロライドを反応させてポリアミドアミンを合成し、このポリアミドアミンを加熱環化することにより得られる。
【００８２】
転写ローラの製造方法としては、第１の実施の形態と同様にして、ポリアミドアミンからポリベンゾイミダゾールを得た後、押し出し成形用のペレット（ＣＢ／ＰＢＩ樹脂）を作製する。まずポリベンゾイミダゾール樹脂を加熱容器に入れ、カーボンブラックを所定量均一に充填する。次にペレタイザでペレットとする。ベルトの成型は、射出成型機または押し出し成型機を用いてベルトの厚さが１３０μｍのシームレスベルトを得る。
【００８３】
得られた転写ベルトをパリレンコーティング装置にセットする。ポリパラキシリレンのコーティングは前記実施の形態と同様に行う。コーティングの厚さは１．５μｍとした。これにより、ポリパラキシリレン樹脂でコーティングしたポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトを得ることができる。
【００８４】
ポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトのガラス転移点は、４５０°Ｃ以上と極めて高く、耐熱性に優れている。ポリパラキシリレン樹脂でポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトをコーティングしたことにより、転写ベルトの表面あるいは表面層近傍にあるカーボンブラックが感光ドラムまたはトナーとの間で起こす放電破壊を防止することができる。また耐オゾン性にも優れている。
【００８５】
またコーティング材としてポリパラキシリレン樹脂の代わりに、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレンを用いてコーティングしてもよい。
【００８６】
第７の実施の形態においてもポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させてコーティングを行うようにしてもよい。上記第５の実施の形態のポリパラキシリレン樹脂にカーボンブラックを含有させてコーティングを行う場合と同様に行う。ここではポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトにカーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂を厚さが１０μｍになるようにコーティングする。
【００８７】
上述のように、ポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトのガラス転移点は、４５０°Ｃ以上と極めて高く、耐熱性に優れ、また吸水率も小さいが、カーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂でポリベンゾイミダゾール樹脂製転写ベルトをコーティングしたことにより、さらに耐吸水性の優れた転写ベルトが得られた。そのため繰返し印字をした場合でも部分的な抵抗値の低下は見られなかった。また、カーボンブラック含有ポリパラキシリレン樹脂でコーティングしたことにより、転写ベルトの表面あるいは表面層近傍にあるカーボンブラックが感光ドラムまたはトナーとの間で起こす放電破壊をより一層防止することができる。
【００８８】
なおポリパラキシリレン樹脂の代わりに、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレンを用いてコーティングした場合も、カーボンブラックを含有させるようにしてもよい。
【００８９】
以上の各実施の形態では半導電性ベルトとして電子写真プリンタに用いられる記録媒体搬送用の転写ベルトについて説明したが、トナー画像が一時的に転写される中間転写体についても本発明は適用可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、半導電性ベルトに、ポリベンゾイミダゾールに導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させたことにより、転写ベルトの引っ張り弾性率が大きく、伸びが小さくなるので、繰返し印字を行った場合でも、転写ベルトの変形がポリイミドを使用した場合より小さくなり、色ずれ量の小さな高品質の印字が実現できる。
【００９１】
またポリベンゾイミダゾールを使用した場合は吸水率が小さいので、吸水に伴う寸法変化が小さくなる。即ち、耐クリープ性に優れた長寿命の転写ベルトとなる。吸水率が小さいことにより、抵抗値の変化も小さくすることが可能で、抵抗値のばらつき幅も小さくなり、転写条件の安定化、即ち、最適な転写条件が広くなる。
【００９２】
またポリベンゾイミダゾールを使用した場合はガラス転移温度が高く、繰返し流れる転写電流に対して、カーボンブラックの凝集は進行しにくくなり、部分的な抵抗値の低下が起こり難い。また全体的な抵抗値の低下も起こり難く、その結果抵抗値のばらつきが小さくなる。そのためトナー画像の転写条件が安定するので、環境変化に対しても抵抗値の変動が少ない。その結果、高品質な印字が得られる。
【００９３】
また有機高分子材料の基材に導電性付与剤としてフラーレンを含有させた半導電性ベルトを得ることにより、ベルト面内における抵抗値のばらつきが小さく、記録媒体面内における転写状態は均一となる。
【００９４】
有機高分子材料の基材に導電性付与剤としてカーボンブラックを含有させ、ポリパラキシリレンまたはカーボンブラックを含有したポリパラキシリレンによりコーティングした半導電性ベルトを得ることにより、環境変化や繰返し印字に対して抵抗値変化が少なく、伸びが小さく、耐久性、印字品質の安定したベルトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導電性ベルトが適用される電子写真プリンタを示す概略構成図である。
【図２】フラーレンの分子を示す図である。
【図３】フラーレンの分子を示す図である。
【図４】ポリパラキシリレンコーティングシステムを示す構成図である。
【図５】ポリパラキシリレンの生成工程を示す図である。
【図６】コーティング室の内部を示す図である。
【符号の説明】
１  電子写真プリンタ
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  ＩＤユニット
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  転写ローラ
５  転写ベルト
１０  記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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