DE69921765T3

DE69921765T3 - Halbleiterband

Info

Publication number: DE69921765T3
Application number: DE69921765.2T
Authority: DE
Inventors: Masao Nakamura; Toshihiko Tomita; Masakazu Sugimoto; Junichi Nakazono; Toshiaki Iwamoto
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1014217A2; US6281324B1; EP1014217B2; DE69921765T2; JP2000187403A; EP1014217A3; DE69921765D1; EP1014217B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterband, welches eine ausgezeichnete Umgebungsstabilität von elektrischen Eigenschaften und Beständigkeit aufweist, welches vorzugsweise in einer elektronischen fotografischen Aufzeichnungsvorrichtung eingesetzt werden kann, als ein intermediäres Transferband, um ein Bild auf einen Aufzeichnungsbogen zu übertragen, oder ein Transferübermittlungsband, um ein Bild auf einem Bildträger zu einem Aufzeichnungsbogen zu übertragen, welcher auf dem Band bereitgestellt ist, und den Aufzeichnungsbogen bzw. das Aufzeichnungsblatt mit dem übertragenen Bild zu befördern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Um die Lebensdauer der Vorrichtungen zu verlängern, welche zur Formung und Aufzeichnung eines Bildes gemäß des elektrofotografischen Verfahrens dienen, wie Kopiergeräte, Laserdrucker, Videodrucker, Faxgeräte und ihre Verbundsysteme, wurde ein Verfahren, bei welchem das Bild auf einem Bildträger temporär auf ein intermediäres Transferband übertragen wird und das übertragene Bild anschließend auf einem Aufzeichnungsblatt fixiert wird, als eine Alternative zu einem Verfahren untersucht, bei welchem ein Bild, bestehend aus einem Aufzeichnungsmaterial, wie einem Toner, welches auf einem Bildträger, wie einer fotoempfindlichen Trommel gebildet ist, direkt auf einem Aufzeichnungsblatt fixiert wird. Des Weiteren wurde ein Transferverfahren, wobei das Aufzeichnungsblatt, auf welches das Bild übertragen wird, befördert wird, untersucht.
Bisher besteht ein Halbleiterband, welches als das intermediäre Transferband verwendet werden kann, aus einem Polyimidfilm, enthaltend einen elektrisch leitfähigen Füllstoff, um einen Volumenwiderstand von 1¹³ Ωcm bis 10¹³ Ωcm aufzuweisen, wie in der JP-A-5-77252 beschrieben (der hier verwendete Ausdruck ”JP-A” bedeutet eine ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung). Die Verwendung des Polyimidfilms überwindet Probleme herkömmlicher Halbleiterbänder ( JP-A-5-200904 , JP-A-5-345368 und JP-A-6-95521 ), welche aus einem Film aus Vinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer oder Polycarbonat bestehen, d. h., das Auftreten eines Risses etc. an dem Ende des Bandes aufgrund unzureichender mechanischer Eigenschaften (z. B. Festigkeit und Verschleiß und Abriebbeständigkeit) und die Verformung des übertragenen Bildes bewirkt durch eine während des Antriebs angelegte Kraft.
Die herkömmlichen Halbleiterbänder, umfassend den Polyimidfilm sind jedoch in der Praxis bezüglich der Umgebungsstabilität der elektrischen Eigenschaften und Beständigkeit nicht befriedigend. Das heißt, die elektrischen Eigenschaften wie Oberflächenwiderstand verändern sich unerwünschterweise abhängig von der externen Umgebung, wie Temperatur und Feuchtigkeit. Des Weiteren ändern sich die elektrischen Eigenschaften während der Langzeitverwendung deutlich. Wenn ein herkömmliches Halbleiterband als ein intermediäres Transferband oder Transferübermittlungsband verwendet wird, treten Probleme auf, wie Transferungleichmäßigkeit des Tonerbildes, welches auf das Aufzeichnungsblatt übertragen und entwickelt wird, oder Trennungsfehler bzw. Ablösungsfehler des Aufzeichnungsblattes mit dem übertragenen Bild von dem Band.
Des Weiteren offenbart das Dokument EP-A-0 899 626 , welches ein Dokument im Sinne des Artikels 54(3) EPC ist, ein Halbleiterband, umfassend einen Polyimidfilm synthetisiert aus u. a. 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid oder BPDA und mit einem Volumenwiderstand von 5 × 10⁹ Ωcm und einem Oberflächenwiderstand von 1,7 × 10¹¹ Ω/sq. Dieses Dokument zeigt des Weiteren, dass in dem Bereich von ungefähr 20 bis 150°C und 20 bis 80% (relativer) Feuchtigkeit, der Widerstand im Wesentlichen unempfindlich ist.
Des Weiteren offenbart die US-A-5 411 779 ein Fixierband mit Polyimidfilm enthaltend BPDA.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterband bereitzustellen mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, welche dem Polyimidfilm zuzuschreiben sind, welches ausgezeichnete Umgebungsstabilität von elektrischen Eigenschaften wie dem Oberflächenwiderstand aufweist, so dass sich die elektrischen Eigenschaften kaum durch die äußere Umgebung ändern, die Übertragung eines guten Bildes auf ein Aufzeichnungsblatt ohne Deformation eines Tonerbildes oder Übertragungsungleichmäßigkeiten, und eine gute Trennung des beförderten Aufzeichnungsblattes ermöglicht, auch wenn es als ein intermediäres Transferband oder ein Transferübermittlungsband einer elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung verwendet wird, und diese Eigenschaften für einen langen Zeitraum beibehält.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterband nach Anspruch 1 erzielt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Halbleiterband so erhalten werden, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist, die dem Polyimidfilm zuzuschreiben sind, wie Festigkeit und Nicht-Dehnungseigenschaften, eine ausgezeichnete Umgebungsstabilität von elektrischen Eigenschaften wie dem Oberflächenwiderstand aufweist, so dass sich die elektrischen Eigenschaften kaum durch die äußere Umgebung ändern, die Übertragung eines guten Bildes auf ein Aufzeichnungsblatt ohne Deformation eines Tonerbildes und Übertragungsungleichmäßigkeiten, und eine gute Trennung des beförderten Aufzeichnungsblattes ermöglicht, auch wenn es als ein intermediäres Transferband oder ein Transferübermittlungsband einer elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung verwendet wird, und diese Eigenschaften für einen langen Zeitraum beibehält.
Andere Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Halbleiterband umfasst einen Polyimidfilm mit einem Volumenwiderstand von 10⁹ Ωcm bis 10¹⁶ Ωcm und einem Oberflächenwiderstand von 10¹⁰ Ω bis 10¹⁷ Ω bei 25°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit, wobei die Änderung des Oberflächenwiderstandes zwischen 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit und 10 und 15% relativer Luftfeuchtigkeit als dekadischer Logarithmus ausgedrückt 1,0 oder weniger beträgt.
Der Polyimidfilm kann z. B. durch ein Verfahren geformt werden, welches das Entwickeln einer Lösung aus Polyamidsäure hergestellt durch das Polymerisieren von Tetracarbonsäuredianhydrid oder dessen Derivat und Diamin in einem Lösungsmittel durch ein geeignetes Entwicklungsverfahren, Trocknen der entwickelten Schicht, um eine filmartige Form zu erzielen, und Erwärmen der Form, um Polyamidsäure in Imid umzuwandeln.
Tetracarbonsäuredianhydrid und Diamin zur Herstellung von Polyamidsäure können willkürlich ausgewählt werden.
Beispiele von Tetracarbonsäuredianhydrid umfassen eine Verbindung dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
wobei R eine vierwertige aromatische Gruppe, aliphatische Gruppe, cyclische aliphatische Gruppe oder eine Verbundgruppe dieser Gruppen ist, welche Substituenten aufweisen kann.
Beispiele von Tetracarbonsäuredianhydrid umfassen Pyromellithsäuredianhydrid (PMDA), 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA), 2,3,3',4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid, 2,3,6,7-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid und 1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid.
Beispiele des Tetracarbonsäuredianhydrids umfassen des Weiteren 1,4,5,8-Naphthalintetracarbonsäuredianhydrid, 2,2'-Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propandianhydrid, Bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfondianhydrid, Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäuredianhydrid, Bis(3,4-dicarboxyphenyl)etherdianhydrid und Ethylentetracarbonsäuredianhydrid.
Beispiele des Diamins umfassen 4,4'-Diaminodiphenylether (DDE), 3,3'-Diaminodiphenylether, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 3,3'-Diaminophenylmethan, 3,3'-Dichlorbenzidin, 4,4'-Aminodiphenylsulfid, 3,3'-Diamindiphenylsulfon, 1,5-Diaminonaphthalin, m-Phenylendiam in, p-Phenylendiamin (PDA), 3,3'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl und Benzidin;
3,3'-Dimethylbenzidin, 3,3'-Dimethoxybenzidin, 4,4'-Diaminophenylsulfon, 4,4'-Diaminodiphenylsulfid, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 2,4-Bis(β-amino-t-butyl)toluol, Bis(p-β-amino-t-butylphenyl)ether, Bis(p-β-methyl-δ-aminophenyl)benzol, Bis-p-(1,1-dimethyl-5-aminopentyl)benzol, 1-Isopropyl-2,4-m-phenylendiamin, m-Xylylendiam in und p-Xylylendiamin;
Diamin umfassend Di(p-am inocyclohexyl)methan, Hexamethylendiamin, Heptamethylendiamin, Octamethylendiamin, Nonamethylendiam in, Decamethylendiam in, Diaminopropyltetramethylendiam in, 3-Methylheptamethylendiamin, 4,4-Dimethylheptamethylendiam in, 2,11 -Diam inododecan, 1,2-Bis-(3-am inopropoxy)ethan, 2,2-Dimethylpropylendiam in, 3-Methoxyhexamethylendiamin, 2,5-Dimethylhexamethylendiamin, 2,5-Dimethylheptamethylendiamin; und
3-Methylheptamethylendiamin, 5-Methylnonamethylendiamin, 2,17-Diaminoeicosadecan, 1,4-Diaminocyclohexan, 1,10-Diamino-1,10-Dimethyldecan, 1,12-Diaminooctadecan, 2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propan, Piperazin, H₂N (CH₂)₃ O (CH₂)₂ O (CH₂) NH₂, H₂N (CH₂)₃ S (CH₂)₃ NH₂ und H₂N (CH₂)₃ N (CH₃) (CH₂)₃ NH₂.
Das Lösungsmittel, welches bei der Polymerisation von Tetracarbonsäuredianhydrid und Diamin verwendet werden kann, kann willkürlich ausgewählt werden, ein polares Lösungsmittel ist jedoch von dem Gesichtspunkt der Auflösungseigenschaften bevorzugt. Beispiele des polaren Lösungsmittels umfassen N,N-Dialkylamid, wie N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, N,N-Diethylformamid oder N,N-Diethylacetamid; N,N-Dimethylmethoxyacetamid, Dimethylsulfoxid, Hexamethylphosphoryltriamid, N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Pyridin, Dimethylsulfon, Tetramethylensulfon und Dimethyltetramethylensulfon. Bevorzugt ist ein polares Lösungsmittel, welches einfach von der Polyamidsäurelösung durch geeignete Mittel wie Verdampfung, Substitution oder Diffusion entfernt werden kann. Sofern notwendig können Phenole (z. B. Cresol, Phenol oder Xylenol), Benzonitril, Dioxan, Hexan, Benzol oder Toluol zusammen mit dem zuvor genannten Lösungsmittel verwendet werden. Die Verwendung von Wasser ist nicht erwünscht, da die Anwesenheit von Wasser die Hydrolyse von Polyamidsäure bewirkt, um das Molekulargewicht derselben zu reduzieren, so dass das schließlich erhaltene Polyimid eine verringerte Festigkeit aufweist.
Tetracarbonsäuredianhydrid oder ein Derivat derselben, Diamin, das polare Lösungsmittel und das andere Lösungsmittel, welches bei der Herstellung von Polyamidsäure verwendet werden kann, kann jeweils einzeln oder als eine Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden. Im Allgemeinen werden Tetracarbonsäuredianhydrid und Diamin in ungefähr den gleichen mol-Anteilen verwendet, das Verhältnis von Tetracarbonsäuredianhydrid und Diamin ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Konzentration des Monomers zu Beginn der Reaktion kann willkürlich bestimmt werden, gemäß den Reaktionsbedingungen oder dergleichen, liegt jedoch im Allgemeinen zwischen ungefähr 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%. Die Reaktionstemperatur liegt im Allgemeinen bei 80°C oder weniger, vorzugsweise zwischen 5°C bis 50°C.
Wenn die Reaktion fortschreitet, wird die Viskosität der Lösung angehoben. Von dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Wärmebeständigkeit des schließlich zu erhaltenden Bandes aus, ist es bevorzugt eine Polyamidsäurelösung mit einer logarithmischen Viskosität η von 0,5 oder mehr als ein Resultat der Reaktion zu verwenden. Der Zeitraum, der notwenig ist, eine solche Polyamidsäurelösung zu erhalten, liegt normalerweise bei 0,5 Stunden bis 10 Stunden unter den oben beschriebenen Reaktionsbedingungen. Die logarithmische Viskosität η kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden. Ein Kapillarviskosimeter wird verwendet, um die Tropfdauer der Polyamidsäurelösung (Zeit t1) und eine Tropfdauer des Lösungsmittels (Zeit t0) zu messen, und die Zeiten t0 und t1 werden in der folgenden Gleichung verwendet, um eine logarithmische Viskosität η zu erhalten. η = ln(t1/t0)/C wobei C die Konzentration (g/d1) von Polyamidsäure in der Lösung ist.
Der Polyimidfilm zur Bildung des Halbleiterbandes weist einen Volumenwiderstand von 10⁹ Ωcm bis 10¹⁶ Ωcm und einen Oberflächenwiderstand von 10¹⁰ Ω bis 10¹⁷ Ω in einem Standardzustand auf, d. h. bei 25°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit. Des Weiteren liegt die Menge der Änderung des Oberflächenwiderstandes zwischen 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit und 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit in Bezug auf den dekadischen Logarithmus bei 1,0 oder weniger. Die Verwendung solch eines Polyimidfilms kann ein Halbleiterband bereitstellen, das zufriedenstellende elektrische Eigenschaften, die für ein intermediäres Transferband oder ein Transferübermittlungsband einer elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung notwendig sind, aufweist und eine Umgebungsstabilität der elektrischen Eigenschaften zeigt.
Ist der Volumenwiderstand in dem Standardzustand geringer als 10⁹ Ωcm oder ist der Oberflächenwiderstand in dem Standardzustand geringer als 10¹⁰ Ω, fließt ein übermäßig großer elektrischer Strom zwischen dem Bildträger und dem intermediären Transferband oder dergleichen, so dass das Aufzeichnungsmaterial, welches auf das intermediäre Übertragungsband oder dergleichen übertragen wird, unerwünschterweise zu dem Bildträger zurückgeführt wird, um dadurch die akkurate Formung eines Bildes zu hemmen. Beträgt der Volumenwiderstand in einem Standardzustand mehr als 10¹⁶ Ωcm oder beträgt der Oberflächenwiderstand in dem Standardzustand mehr als 10¹⁷ Ω, wird das intermediäre Transferband oder dergleichen während der Übertragung eines Bildes, bestehend aus dem Aufzeichnungsmaterial, welches auf dem Bildträger gebildet wird, auf das intermediäre Übertragungsband oder dergleichen übermäßig elektrifiziert. Wenn solch ein intermediäres Band von dem Bildträger getrennt wird, tritt ein Entladungsphänomen auf, und die Entladung bei der Trennung bewirkt ein Zerstreuen des Aufzeichnungsmaterials, welches auf das intermediäre Übertragungsband oder dergleichen übertragen wird, wodurch die akkurate Formung eines Bildes gehemmt wird. Im Fall eines Transferübermittlungsbandes schreitet die Entladung durch die rechte Seite und/oder umgekehrte Seite des Bandes nicht glatt fort, so dass ein Trennungsfehler des zu befördernden Aufzeichnungsblattes einfach bewirkt werden kann.
In dem Fall, in dem nur ein intermediärer Transfer von einem Gesichtspunkt der Realisierung einer genauen Bildung eines Bildes mit befriedigender Übermittlung eines Aufzeichnungsmaterials gefordert wird, besteht ein Halbleiterband (ein intermediäres Transferband) vorzugsweise aus einem Polyimidfilm mit einem Volumenwiderstand von 10⁹ Ωcm bis 10¹² Ωcm in einem Standardzustand. In dem Fall eines Halbleiterbandes (eines Transferübermittlungsbandes), welches angeordnet ist um sowohl ein Bild auf dem Bildträger zu einem Aufzeichnungsblatt zu übertragen, welches auf dem Band bereitgestellt ist, als auch das Aufzeichnungsblatt mit dem darauf übertragenen Bild zu befördern, ist ein Halbleiterband vorzugsweise aus einem Polyimidfilm zusammengesetzt, mit einem Volumenwiderstand von 10¹³ Ωcm bis 10¹⁶ Ωcm in einem Standardzustand von dem Gesichtspunkt aus, dass eine akkurate Formung eines Bildes und zufriedenstellende Trennung des Aufzeichnungsblattes realisiert wird.
Der Polyimidfilm kann, sofern notwendig, einen elektrisch leitfähigen Füllstoff enthalten um den zuvor genannten Volumenwiderstand und Oberflächenwiderstand zu realisieren. Beispiele des elektrisch leitfähigen Füllstoffes umfassen Ruß bzw. Kohlenschwarz (z. B. Ketchen-Black oder Acetylen-Schwarz); Metall (z. B. Aluminium oder Nickel); eine oxidierte Metallverbindung (z. B. Zinnoxid); leitfähiges oder halbleitfähiges Pulver (z. B. Kaliumtitanat) und elektrisch leitfähiges Polymer (z. B. Polyanilin oder Polyacetylen). Der elektrisch leitfähige Füllstoff kann einzeln oder in einer Mischung von zweien oder mehreren verwendet werden und ist nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt.
Die mittlere Teilchengröße des elektrisch leitfähigen Füllstoffes ist nicht begrenzt, ein elektrisch leitfähiger Füllstoff mit einer kleinen Teilchengröße ist jedoch von einem Gesichtspunkt aus bevorzugt, die Änderung der elektrischen Eigenschaften aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung zu verhindern. Die mittlere Teilchengröße des elektrisch leitfähigen Füllstoffes (im Hinblick auf primäre Teilchen) beträgt vorzugsweise 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 3 μm oder weniger und am bevorzugtesten 5 μm bis 0,02 μm.
Die Menge des elektrisch leitfähigen Füllstoffes kann willkürlich abhängig von der Art, der Teilchengröße und der Dispergierbarkeit des elektrisch leitfähigen Füllstoffes bestimmt werden, so dass die geforderten elektrischen Eigenschaften realisiert werden können. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Menge 25 Gew.-% oder weniger bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyimid (einem festen Bestandteil) beträgt, bevorzugter zwischen 1 bis 20 Gewichtsteile und besonders bevorzugt zwischen 3 bis 15 Gewichtsteile von einem Gesichtspunkt der Verhinderung der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Polyimidfilms, wie die Festigkeit.
Um die mechanischen Eigenschaften des Polyimidfilms, wie die Festigkeit beizubehalten, ist es bevorzugt, dass die Menge des elektrisch leitfähigen Füllstoffes minimiert wird. Um die oben genannten elektrischen Eigenschaften mit der geringen Menge zu erzielen, kann Ruß, wie Ketchen-Black verwendet werden. In diesem Fall können die vorgenannten elektrischen Eigenschaften realisiert werden, wenn die Menge geringer als 5 Gewichtsteile beträgt, vorzugsweise zwischen 1 bis 4 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyimid (dem festen Bestandteil).
Die Zugabe des elektrisch leitfähigen Füllstoffes zu dem Polyimidfilm kann gemäß willkürlicher Verfahren durchgeführt werden. Beispiele dieser umfassen ein Verfahren umfassend das Mischen und Dispergieren des elektrisch leitfähigen Füllstoffes in der Lösung zur Herstellung von Polyamidsäure mittels eines geeigneten Mischers wie einem Planetenmischer, einer Kugelmühle oder einem Dreiwalzenmischer und Unterwerten der resultierenden Lösung einer Polymerisationsbehandlung, und ein Verfahren umfassend das Mischen und Dispergieren oder Auflösen des elektrisch leitfähigen Füllstoffes in einer Polyamidsäurelösung, welche zuvor hergestellt wurde, mittels eines geeigneten Mischers und Formen der resultierenden Lösung zu einem Film.
In dem Fall, in dem der elektrisch leitfähige Füllstoff in die Lösung zur Herstellung von Polyamidsäure gemischt wird, ist es von dem Gesichtspunkt der Durchführung einer gleichmäßigen Dispersion aus bevorzugt, um so eine Änderung der elektrischen Eigenschaften zu verhindern, ein Verfahren einzusetzen, umfassend das Dispergieren des elektrisch leitfähigen Füllstoffes in einem Lösungsmittel durch ein geeignetes Mittel, wie einer Kugelmühle oder Ultraschallwellen, um eine Dispersionslösung herzustellen, das Auflösen von Tetracarbonsäuredianhydrid oder einem Derivat dessen und Diamin in der Dispersionslösung und anschließend das Unterwerten der resultierenden Lösung einer Polymerisationsbehandlung.
Der Polyimidfilm zur Bildung des Halbleiterbandes, welcher gegebenenfalls den elektrisch leitfähigen Füllstoff enthalten kann, weist vorzugsweise eine Feuchtigkeitsabsorption und einen Quellkoeffizienten von 2,0/10⁵ cm/cm/% relativer Feuchtigkeit oder weniger auf. Dieses bietet vorteilhaft eine Umgebungsstabilität der elektrischen Eigenschaften, d. h. dass bei den elektrischen Eigenschaften die Menge der Änderung des Oberflächenwiderstandes zwischen 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit und 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit in Bezug auf den dekadischen Logarithmus 1,0 oder weniger beträgt.
Das heißt, die Erfinder haben die Tatsache ermittelt, dass die Änderung des elektrischen Widerstandes stark von der Änderung in der Umgebung abhängt, wenn ein großer Quellkoeffizient vorliegt, abhängig von der Feuchtigkeitsabsorption. Dies scheint daran zu liegen, dass die Änderung der Entfernung zwischen den elektrisch leitfähigen Füllstoffen aufgrund des Quellens, bewirkt durch die Feuchtigkeitsabsorption, und der Kontraktion, bewirkt durch Trocknen, einen Einfluss auf die Änderung des elektrischen Widerstands ausübt. Das heißt, die Änderung des elektrischen Widerstands mit der Änderung der Umgebung wird eher stark durch die Feuchtigkeitsabsorption und den Quellkoeffizient als durch die Feuchtigkeitsabsorptionsrate beeinflusst.
Daher ist die Verwendung von Polyimid mit einer geringen Feuchtigkeitsabsorption und einem geringen Quellkoeffizient vorteilhaft um eine Änderung des elektrischen Widerstandes zu verhindern, der aus einer Änderung der Umgebung resultiert. Die Erfinder haben herausgefunden, dass Polyimid, welches BPDA als einen Monomerbestandteil enthält, eine geringe Feuchtigkeitsabsorption und einen geringen Quellkoeffizient aufweist.
Das Polyimid, welches zur Bildung des Halbleiterbandes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird und vorzugsweise eine Feuchtigkeitsabsorption und einen Quellkoeffizient von 2,0/10⁵ cm/cm/% relativer Feuchtigkeit oder weniger aufweist, kann mit der Zusammensetzung erhalten werden, in der die Menge des BPDA-Bestandteils 50 mol% oder mehr beträgt, bezogen auf die gesamte Menge des Säurebestandteils. Solch eine Zusammensetzung kann gemäß willkürlicher Verfahren hergestellt werden, wie ein Copolymerisationsverfahren, welches die Zugabe von BPDA als Tetracarbonsäuredianhydrid umfasst, in einer Menge von 50 mol% oder mehr, bei der Herstellung von Polyamidsäurelösung, oder ein Verfahren, welches das Mischen von Polyamidsäure mit BPDA als den Monomerbestandteil und Polyamidsäure mit dem anderen Tetracarbonsäuredianhydrid als den Monomerbestandteil umfasst, so dass der BPDA-Bestandteil nicht weniger als 50 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tetracarbonsäuredianhydrid-Bestandteile beträgt.
Von dem Gesichtspunkt aus, die Feuchtigkeitsabsorption und den Quellkoeffizient zu reduzieren, ist eine große Menge des BPDA-Bestandteils bevorzugt. Demzufolge ist es bevorzugt Polyimid zu verwenden, welches aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, enthaltend den Säurebestandteil bestehend aus BPDA in einer Menge von 55 mol% oder mehr, vorzugsweise 60 mol% bis 100 mol%, um einen Film zu bilden. Da die Beziehung zwischen der Feuchtigkeitsabsorptionsrate und der Feuchtigkeitsabsorption und dem Quellkoeffizient sich gemäß der Art des Polymers ändert, ist es schwierig eine Beziehung zwischen den zwei Faktoren zu finden, so dass ein Faktor verwendet werden kann, um den anderen Faktor zu bestimmen.
Wie oben beschrieben kann der Polyimidfilm erhalten werden, indem die Polyamidsäurelösung geeignet entwickelt wird, um einen Film zu bilden. Die Dicke des Films kann willkürlich bestimmt werden, gemäß des Verwendungszweckes des Halbleiterbandes. Von dem Gesichtspunkt der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften aus, wie Festigkeit und Flexibilität, beträgt die Dicke im Allgemeinen 5 μm bis 500 μm, vorzugsweise 10 μ bis 300 μm und besonders bevorzugt 20 μm bis 200 μm.
Das Halbleiterband kann erhalten werden indem der Polyimidfilm mit den oben genannten elektrischen Eigenschaften in einer geforderten Bandform geformt wird. In diesem Fall kann ein Polyimidfilm mit einer Mehrschichtstruktur mit zwei oder drei oder mehr Schichten, welche die gleichen Schichten oder unterschiedliche Schichten sein können, eingesetzt werden. Wird ein ringförmiges Band gefordert, können die Enden des Films miteinander durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, wie die Verwendung eines Klebstoffes, miteinander verbunden werden. Alternativ kann ein nahtloses ringförmiges Band eingesetzt werden. Das nahtlose ringförmige Band weist einen Vorteil auf, dass eine willkürliche Position der Startpunkt der Rotation sein kann, da keine Änderung der Dicke auftritt, wodurch ein Mechanismus zur Steuerung des Startpunktes der Rotation weggelassen werden kann.
Das nahtlose Band kann gemäß herkömmlicher Verfahren gebildet werden. Beispiele dessen umfassen ein Verfahren umfassend das Entwickeln einer Polyamidsäurelösung in einer Ringform durch Aufbringen der Polyamidsäurelösung auf die Innenoberfläche oder die Außenoberfläche einer Form durch ein Tauchverfahren, ein Zentrifugalverfahren oder ein Aufbringverfahren, oder Einführen der Polyamidsäurelösung in eine Spritzform, Trocknen der entwickelten Schicht, um ein Formstück mit der geforderten Bandform zu erhalten, Erwärmen des Formstücks, um Polyamidsäure in Imid umzuwandeln, und anschließend Rückgewinnen des resultierenden Formstücks aus der Form wie in JP-A-61-95361 , JP-A-64-22514 und JP-A-3-180309 beschrieben. Beim Bilden des nahtlosen Bandes können geeignete Verfahren wie eine Freisetzungsbehandlung von der Form und eine Entschaumbehandlung bewirkt werden.
Das Halbleiterband gemäß der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Anwendungen für herkömmliche Halbleiterbänder eingesetzt werden. Da das Halbleiterband gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und elektrische Eigenschaften aufweist, kann das Band vorzugsweise als ein intermediäres Transferband für ein Bild einer elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung oder ein Transferübermittlungsband verwendet werden, welches auch als ein Transferband dient. In dem Fall, kann das Aufzeichnungsblatt jedes geeignete Blatt zum Drucken sein, wie ein Papierblatt oder ein Kunststoffblatt. Des Weiteren kann das Aufzeichnungsmaterial zum Bilden eines Bildes auf dem Aufzeichnungsblatt ein willkürliches Material sein, welches es ermöglicht, dass das Bild auf dem Aufzeichnungsblatt durch statische Elektrizität haftet.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird weiter spezifisch anhand der folgenden Beispiele beschrieben, ohne diese jedoch zu begrenzen. In den Beispielen beziehen sich alle Teile auf das Gewicht.
Beispiel 1
1674 Teile N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und 16,1 Teile trockener Ruß (Vulcan XC, welches Ofenruß ist, hergestellt von Cabot Co.) wurden in einer Kugelmühle für 6 Stunden vermischt, um eine gleichförmige Dispersionslösung herzustellen. Anschließend wurden 294,2 Teile 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA) und 108,2 Teile p-Phenylendiamin (PDA) in der erhaltenen gleichförmigen Dispersionslösung aufgelöst. Die resultierende Lösung wurde bei Raumtemperatur unter Stickstoffatmosphäre vier Stunden gerührt, um die Polymerisationsreaktion auszulösen. Auf diese Weise wurde eine Polyamidsäurelösung erhalten.
Anschließend wurde die Polyamidsäurelösung mit einem Dispenser auf die Innenoberfläche einer trommelförmigen Form mit einem Innendurchmesser von 330 mm und einer Länge von 500 mm aufgebracht, um eine Dicke von 400 μm bereitzustellen. Anschließend wurde die trommelförmige Form mit 1500 U/min 10 Minuten rotiert, so dass eine entwickelte Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke gebildet wurde. Anschließend wurde heiße Luft mit einer Temperatur von 60°C auf die trommelförmige Form geblasen, für 30 Minuten von der Außenseite der trommelförmigen Form, welche mit 250 U/min rotiert wurde. Anschließend wurde die Trommel auf 150°C für 60 Minuten erwärmt. Anschließend wurde die Temperatur auf 300°C mit einer Geschwindigkeit von 2°C je Minute erhöht, und die Temperatur wurde für 30 Minuten beibehalten, um nicht nur das Lösungsmittel und Wasser zu entfernen, welches sich bei der Dehydratation durch die Ringschließung bildete, sondern auch um die Umwandlung zu dem Imid zu bewirken. Anschließend wurde das Material auf Raumtemperatur abgekühlt und dann aus der Form entfernt. Auf diese Weise wurde ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 73 μm bis 78 μm erhalten.
Beispiel 2
20 Gew.-% NMP-Lösung, in welcher 176,5 Teile BPDA/87,2 Teile Pyromellithsäuredianhydrid (PMDA) (Molverhältnis: 6/4) und 200,0 Teile 4,4'-Diaminodiphenylether (DDE) aufgelöst waren, wurde für vier Stunden in einer Stickstoffatmosphäre bei Raumtemperatur gerührt, um eine Polyamidsäurelösung mit einer Viskosität von 2000 Poise zu erzielen. Die Polyamidsäurelösung und Vulcan XC in einer Menge von 9,3 Teilen (entsprechend 2 Gew.-% in Bezug auf Polyimid) wurden durch ein Dreiwalzwerk geknetet, um eine gleichmäßige Dispersionslösung herzustellen. Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 74 μm bis 79 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die gleichförmige Dispersionslösung verwendet wurde.
Beispiel 3
Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 76 μm bis 80 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Vulcan XC in einer Menge von 3,5 Gew.-% des Polyimids zugegeben wurde.
Beispiel 4
Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 76 μm bis 80 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Acetylen-Schwarz (hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K.) und Ketchen-Schwarz (Ketchen Black EC, hergestellt von Lion Corporation) jeweils in einer Menge von 3 Gew.-% (Gesamtmenge: 6 Gew.-%) der Menge des Polyimids anstelle von Vulcan XC verwendet wurde.
Beispiel 5
Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 74 μm bis 80 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Molarverhältnis von BPDA/PMDA 4/6 betrug.
Beispiel 6
Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 74 μm bis 80 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Vulcan XC in einer Menge von 6 Gew.-% der Menge des Polyimids zugegeben wurde.
Beispiel 7
Ein nahtloses Halbleiterband mit einer Dicke von 74 μm bis 80 μm wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Vulcan XC in einer Menge von 2,5 Gew.-% der Menge des Polyimids zugegeben wurde.
Überprüfungstest
Die folgenden Eigenschaften der Halbleiterbänder, die in den vorgenannten Beispielen erhalten wurden, wurden überprüft.
Volumenwiderstand
Der Volumenwiderstand bei 25°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit wurde durch Hiresta IP MCP-HT260 mit einer HR-100-Sonde (hergestellt von Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.) unter der Bedingung gemessen, dass eine Spannung von 100 V für eine Minute angelegt wurde.
Oberflächenwiderstand und Menge der Änderung (Δlog)
Der Oberflächenwiderstand bei 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit, 25°C und 60 relativer Luftfeuchtigkeit (Standardzustand) und 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit wurden durch ein Hi-Rester MCP-HT260 (hergestellt von Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. mit einer Sonde: HR-100) unter der Bedingung gemessen, dass eine Spannung von 250 V für eine Minute angelegt wurde. Des Weiteren war eine Menge der Änderung (Δlog: a – b) des Oberflächenwiderstands zwischen 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit und 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit in Bezug auf den dekadischen Logarithmus 1,0 oder geringer. Die Werte a und b waren Mittelwerte.
Der oben erhaltene Volumenwiderstand und der Oberflächenwiderstand entspricht denen, die gemäß JIS K 6911 erhalten wurden.
Feuchtigkeitsabsorption und Quellkoeffizient und Feuchtigkeitsabsorptionsrate
Das Halbleiterband, welches bei 120°C für eine Stunde getrocknet wurde, wurde einem Feuchtigkeitsabsorptionsverfahren bei 25°C und 100% relativer Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden unterworfen. Anschließend wurde die Änderung der Größe (L – L₀ = ΔL) und die des Gewichts (W – W₀ = ΔW), die vor der Feuchtigkeitsabsorption (L₀, W₀) und nach der Feuchtigkeitsabsorption (Δ, W) auftrat, ermittelt. Anschließend wurden die Resultate gemäß der folgenden Gleichung erhalten: Feuchtigkeitsabsorption und Quellkoeffizient = ΔL/100L₀ Feuchtigkeitsabsorptionsrate = ΔW/W₀ × 100
Zugfestigkeit und Dehnung
Die Zugfestigkeit (Geschwindigkeit: 100 mm/min) und Dehnung zum Zeitpunkt des Bruchs wurden gemessen unter Verwendung einer gelochten Probe mit einer Breite von 5 mm (#3 Dumbbell gemäß JIS K 6301) gemäß JIS K 7113.
Bildübertragungseigenschaft und Papiertrennbarkeit
Das Halbleiterband, welches in den vorgenannten Beispielen erhalten wurde, wurde in eine herkömmliche Kopiermaschine als ein intermediäres Transferband (Bandverfahren A) oder ein Transferübermittlungsband (Bandverfahren B) eingesetzt. Anschließend wurde ein Drucktest bewirkt, indem 10000 Blätter Normalpapier gedruckt wurden. Die Umgebungsbedingung wurde von 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit (niedrige Temperatur und geringe Luftfeuchtigkeit) auf 30°C und 85% relative Luftfeuchtigkeit (hohe Temperatur und hohe Feuchtigkeit) geändert, nachdem 5000 Blätter gedruckt wurden. Proben, die klare und genaue Bilder erzeugten und keinen Fehler bei der Trennung des Papiers zeigten, in Bezug auf die 10000 Blätter, wurden als ”gut” bewertet. Auf der anderen Seite wurden die Proben, die schadhafte Übertragung oder nicht deutliche oder ungenaue Bilder zeigten, als ”schlecht” bewertet.

Die erhaltenen Resultate sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Tabelle

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7
Volumenwiderstand (Ωcm)	(1-5) × 10¹³	(1-6) × 10¹³	(5-9) × 10¹⁵	(5-9) × 10¹⁰	(1-8) × 10¹³	(5-8) × 10¹²	(1-5) × 10¹⁶
Oberflächenwiderstand (Ω: Referenz)	(1-4) × 10¹⁴	(1-5) × 10¹⁴	(4-8) × 10¹⁶	(5-8) × 10¹¹	(1-7) × 10¹⁴	(5-8) × 10¹³	(1-5) × 10¹⁷
Δlog	0,6	0,9	0,6	0,6	1,1	0,6	0,6
Feuchtigkeitsabsorption und Quellkoeffizient (cm/cm/% relative Luftfeuchtigkeit)	1,1/10⁵	2,0/10⁵	1,1/10⁵	1,1/10⁵	2,1/10⁵	1,1/10⁵	1,1/10⁵
Feuchtigkeitsabsorptionsrate (%)	1,2	1,9	1,2	1,2	2,2	1,2	1,2
Zugfestigkeit *1	33	26	35	30	23	31	35
Dehnung (%)	24	48	29	20	52	21	27
Bandverfahren	B	B	B	A	B	B	A
Bildübertragung	gut	gut	gut	gut	schlecht	schlecht *2	gut
Papiertrennung	gut	gut	gut	gut	gut	gut	schlecht

*1: Einheit der Zugfestigkeit (kg/mm²)
*2: nicht ernster Fehler beim Bildübertrag

Aus der Tabelle wird deutlich, dass eine zufriedenstellende Festigkeit und nicht-dehnende Eigenschaft (nicht-verformende Eigenschaft) bei dem Polyimidfilm beibehalten werden kann, eine beträchtliche Dispersion des Volumenwiderstandes und Oberflächenwiderstandes verhindert werden kann, der Oberflächenwiderstand nicht einfach aufgrund der Umgebung geändert wird und ein ausgezeichnetes Bild auf ein Aufzeichnungsblatt ohne Verformung des Tonerbildes und unregelmäßige Übertragung in einem Fall eines intermediären Transferbandes oder Transferübermittlungsbandes einer elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung übertragen werden kann, und ein Aufzeichnungsblatt, welches befördert wird, einfach getrennt werden kann. Die vorgenannte Leistung kann für einen langen Zeitraum beibehalten werden.
Obwohl die Erfindung in der bevorzugten Form und Struktur mit einem gewissen Maß an Besonderheiten beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form in Details des Aufbaus und in der Kombination und Anordnung der Teile geändert werden kann, ohne sich von dem Umfang der Erfindung zu entfernen, wie in den nachfolgenden Ansprüchen beansprucht.

Claims

Ein Halbleiterband bestehend aus: – einem Polyimidfilm, der eine Menge an 3,3',4,4'-Biphenyltetracarbonsäuredianhydrid (BPDA) als Monomerkomponente enthält, die basierend auf der Gesamtmenge der Säurekomponenten 50 Mol.-% oder mehr beträgt, und der – einen Volumenwiderstand von 10¹³ Ωcm bis 10¹⁶ Ωcm und einen Oberflächenwiderstand von 10¹⁰ Ω bis 10¹⁷ Ω bei 25°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit aufweist, und – worin die Menge der Änderung des Oberflächenwiderstandes zwischen 30°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit und 10°C und 15% relativer Luftfeuchtigkeit als dekadischer Logarithmus ausgedrückt 1,0 oder weniger beträgt, und – worin das Halbleiterband dahingehend angeordnet ist, als Transferübermittlungsband für eine elektrofotografische Aufnahmevorrichtung zu dienen.
Das Halbleiterband gemäß Anspruch 1, worin besagter Polyimidfilm einen Quellkoeffizienten abhängig von der Feuchtigkeitsabsorption von 2,0/10⁵ cm/cm/% relative Luftfeuchtigkeit oder weniger aufweist.