JP2005081667A - 半導電性シームレスベルトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導電性シームレスベルトに関し、導電性フィラーの凝集を抑え、良好な可撓性および表面平滑性を有する半導電性シームレスベルトを提供することを目的とする。
【解決手段】 導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて作製した分散液中で、ポリアミド酸との混合あるいはポリアミド酸中での重合をさせた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、円筒状金製内に塗布し回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、からなることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、半導電性シームレスベルトに関するもので、例えば、電子写真式画像形成装置に用いられるシームレスベルトおよびその製造方法として特に有用である。また、感光体基体用、中間転写用、定着用、紙搬送用及び転写定着用等にも有用である。

複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ及びこれらの複合装置などの電子写真式画像形成装置においては、一般的に、帯電させた感光体の表面に、画像読取装置で得られた画像に対応する静電潜像を形成し、現像器によってトナー画像とした後、シームレスベルトからなる中間転写体に静電転写（一次転写）し、中間転写体から紙等へ再度転写（二次転写）して定着ロールまたは定着ベルトで加熱定着される。また、中間転写体だけではなく、感光体や転写を兼ねた定着等にもシームレスベルトの使用が検討されるようになってきている。

従来より、シームレスベルトの材料としては、成形性が良いこと、軽量であること等の理由からプラスチック材料が使用され、このプラスチック材料としては、耐熱性、機械的強度、耐環境特性に優れることから、ポリイミド系樹脂を使用したポリイミド系シームレスベルトの検討がなされている。また静電的な転写方式に用いられるベルト材料に要求される特性としては、表面抵抗値が１０⁸ 〜１０¹³Ｑ・ｃｍ程度の、いわゆる中抵抗を有することが挙げられる。そこで、ポリイミド樹脂中に多量のカーボンブラックを含有せしめる手法が一般的に用いられている（例えば特許文献１または２参照）。

一方、有機ジアミンとテトラカルボン酸から製造されるポリアミド酸にイオン解離定数が少なくとも１×１０^-10 のルイス塩基である３級アミンを存在せしめ、ポリイミドへ転化する方法により触媒の存在で加熱しポリイミドに変え、強度低下の原因となる加水分解を抑制する方法が公知である（例えば特許文献３参照）。また、無水酢酸などの脱水剤と前記３級アミン化合物とをポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液に混合し、脱水反応であるイミド転化反応を促進する化学キュア法がよく知られている。
特開平５−７７２５２号公報 特開平１０−６３１１５号公報 特公昭３９−３００６０号公報

しかしながら、ポリイミド樹脂の合成、製膜は複雑な工程を経るためこのカーボンブラックの凝集による不具合、即ち抵抗率のばらつきや使用中の電気的負荷による電気抵抗値が低下する問題がある。このような電気抵抗値の低下は転写時にベルトに過大な電流を流すため、該ベルトを中間転写ベルトに用いた場合、一度転写したトナーが再転写する等画像上の不具合を発生させる。このような抵抗低下は、電子写真方式の画像形成装置における半導電性ベルトの寿命の短命化につながり、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを押し上げる結果につながる。

また、樹脂中に存在する多量のカーボンブラックは、樹脂の可撓性を著しく低下させ、このようなベルトを装置中に組み込んだ際、クラック発生などの部品破損が生じるまでの期間、すなわちこれも電子写真方式の画像形成装置における半導電性ベルトの寿命の短命化につながり、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを押し上げる結果につながる。

さらに、触媒の存在で加熱しポリイミド化する方法や化学キュア法では、ポリアミド酸溶液に脱水剤と３級アミンを混入した直後からイミド転化反応が誘起され固化しやすいため、反応を抑制するための冷却装置や溶液の混合機等の大掛りな設備の管理、あるいは温度や環境等の高度な管理が要求される等という問題がある。

そこで、本発明の目的は、ポリイミド樹脂の合成、製膜は複雑な工程を経てもカーボンブラックの凝集が抑えられ、かつカーボンブラックを多量に充填した場合でも良好な可撓性と表面平滑性を有する半導電性シームレスベルトが容易に得られる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、半導電性シームレスベルトについて鋭意研究したところ、下記のシームレスベルトおよびその製造方法によって良好な可撓性と表面平滑性を有する半導電性シームレスベルトを提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、半導電性シームレスベルトの製造方法において、（１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液とポリアミド酸を混合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、（２）円筒状金型内に塗布し回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、からなることを特徴とする。かかる製造方法により、均一に分散された導電性フィラーがベルト製膜されるまで、著しい凝集を起こすことがないため、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられ、かつイミド化促進剤の使用で、温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供することができる。従って、本発明の半導電性ポリイミドを感光体ベルト基体や中間転写体として定着ベルトとして用いれば、安定した画像とベルトの長寿命化が達成され、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを低減できる。

また、（１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液中でポリアミド酸を重合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、（２）円筒状金型内に塗布を回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、そして（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、からなることを特徴とする。かかる製造方法により、さらに均一に分散された導電性フィラーの凝集を防止し、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられた温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供することができる。

このとき、前記導電性フィラーをカーボンブラックとし、前記イミド化促進剤が第３級アミンを含み、添加量がアミド酸に対して０．１〜２．０モル当量であることが好適である。少量の添加で、所望の表面抵抗率を出現させるには、カーボンブラックが好ましく、第３級アミンを含むイミド化促進剤は、促進剤自体の安定性が高く、イミド化の制御が容易で、かつ、急激な反応を生じることがない点において、本発明に好適な促進剤であるといえる。

本発明は、上記のいずれかに記載の製造方法によって作製された半導電性シームレスベルトであって、当該ベルトの表面抵抗率の常用対数値が８〜１３（ｌｏｇΩ／□）であることを特徴とする。電子写真式画像形成装置に用いた場合等において、感光層の残留電位や帯電ばらつきを抑え、乱れのない静電潜像を得ることができるという優れたシームレスベルトの供給が可能となる。

さらに、上記のいずれかに記載の製造方法によって作製された半導電性シームレスベルトであって、当該ベルトの引張弾性率が４０００ＭＰａかつ耐折強さが２００回以上であることが好適である。こうした特性を有するベルトによって、転写方式等に用いられるベルト材料に要求される機械的な強度・弾性を満たし、かつ可撓性に優れたシームレスベルトを提供することができる。

本発明のポリイミドベルト製造方法によると、均一に分散された導電性フィラーがベルト製膜されるまで、著しい凝集を起こすことがないため、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられ、かつイミド化促進剤の使用で、温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供することができる。従って、本発明の半導電性ポリイミドを感光体ベルト基体や中間転写体として定着ベルトとして用いれば、安定した画像とベルトの長寿命化が達成され、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを低減できる。

このとき、前記導電性フィラーをカーボンブラックとし、前記イミド化促進剤が第３級アミンを含み、添加量がアミド酸に対して０．１〜２．０モル当量とすることで、導電性フィラーを少量添加するだけで所望の表面抵抗率を出現させ、促進剤自体の安定性が高く、イミド化の制御が容易で、かつ、急激な反応を生じることがない優れたシームレスベルトを提供することができる。

上記のいずれかに記載の製造方法によって作製され、所定の表面抵抗率を有する半導電性シームレスベルトについては、電子写真式画像形成装置に用いた場合等において、感光層の残留電位や帯電ばらつきを抑え、乱れのない静電潜像を得ることができるという優れたシームレスベルトの供給が可能となる。

さらに、上記のいずれかに記載の製造方法によって作製され、引張弾性率および耐折強さが所定の範囲にある半導電性シームレスベルトによって、転写方式等に用いられるベルト材料に要求される機械的な強度・弾性を満たし、かつ可撓性に優れたシームレスベルトを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

つまり、本発明者らは、導電性フィラーを特定の有機溶媒とイミド化促進剤の混合溶液中に保護、分散させることで、ポリアミド酸との混合時やポリアミド酸中での重合時において、混合・攪拌時間や方法による混合ムラや泡の混入の発生を大きく軽減することができ、フィラーの凝集を起こすことがないことを見出した。また、該導電性フィラーを含有する半導電性ポリアミド酸溶液の製膜の際、特定のイミド化促進剤の存在下で製膜ことにより、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられさらに導電性フィラーを多く充填しても可擦性のあるシームレスベルトが作製できることを見出した。

具体的には、本発明は、半導電性シームレスベルトの製造方法において、
（１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液とポリアミド酸を混合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、
（２）金属製円筒状金型内に塗布し回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、
（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、
からなることを特徴とする。

上記工程からなる半導電性シームレスベルト製造方法によると、均一に分散された導電性フィラーがベルト製膜されるまで、著しい凝集を起こすことがない。このため、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられ、かつイミド化促進剤の使用で、温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供できるため、安定した画像とベルトの長寿命化が達成され、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを低減できる。つまり、予めイミド化促進剤を有機極性溶媒と混合した上で導電性フィラーを分散させることで、イミド化促進剤による導電性フィラーの凝集の発生を防止することができる。また、この分散液中でポリアミド酸を混合させることで、混合・攪拌時間や方法による混合ムラや泡の混入の発生を大きく軽減することができ、さらに凝集の発生を防止することができ、優れた可撓性と表面平滑性のあるシームレスベルトを作製することができる。

また、本発明は、半導電性シームレスベルトの製造方法であって、
（１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液中でポリアミド酸を重合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、
（２）金属製円筒状金型内に塗布し回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、
（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、
からなることを特徴とする。

上記工程からなる半導電性シームレスベルト製造方法により、上述のように、抵抗率のばらつきや電気抵抗値の低下が抑えられ、かつ温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供できるため、安定した画像とベルトの長寿命化が達成され、ベルトの交換等のメンテナンスの手間とランニングコストを低減できる。特に、分散液中でポリアミド酸を重合させることで、導電性フィラーが分散した状態を固定化することができることから、さらに凝集の発生を防止することができるという特有の効果を得ることができ、より優れた可撓性のあるシームレスベルトを作製することができる。

このとき、前記導電性フィラーをカーボンブラックとし、前記イミド化促進剤が第３級アミンを含み、添加量がアミド酸に対して０．１〜２．０モル当量であることが好適である。つまり、導電性フィラーとしては、例えばケッチェンブラックやアセチレンブラック等のカーボンブラック、アルミニウムやニッケルのような金属、酸化錫のような酸化金属化合物やチタン酸カリウム等の導電性粉末、あるいはポリアニリンやポリアセチレンのような導電性ポリマー等の適宜なものの１種又は２種以上を用いることができる。その中でも、少量の添加で、表面抵抗率を調整し所望の値を出現させるには、ケッチェンブラック等のカーボンブラックが好ましい。また、前記イミド化促進剤については、促進剤自体の安定性が高く、イミド化の制御が容易で、かつ、急激な反応を生じることがないことが好ましく、第３級アミンを含む促進剤は好適であるといえる。第３級アミンの具体的な化合物については、後述する。

また、本発明に係る半導電性シームレスベルトは、表面抵抗率の常用対数値が８〜１３（ｌｏｇΩ／□）であることが好適である。表面抵抗率が１３（ｌｏｇΩ／□）を超えると、電子写真式画像形成装置に用いられた場合等において、感光層の残留電位が高くなり、帯電ばらつきが生じ、静電潜像が乱れやすくなり好ましくない。また、表面抵抗率が８（ｌｏｇΩ／□）未満であれば、トナーのチリ（飛び散り）がおこり画質が粗くなってしまうおそれがある。上記の製造方法は、従来の方法では困難であったシームレスベルトにおけるこうした特性を確保するのに最適であり、可撓性を有しかつ安定した半導電性を有するシームレスベルトを容易に提供することができる。なお、ここでいう表面抵抗率は、後述の＜評価方法＞に記載した方法を用いて測定した値を基準とする。

また、本発明に係る半導電性シームレスベルトは、引張弾性率が４０００ＭＰａかつ耐折強さが２００回以上であることが好適である。つまり、転写方式等に用いられるベルト材料には一定の機械的な強度・弾性が要求され、引張弾性率あるいは耐折強さが上記よりも小さい場合には、ベルトが破損しやすくなり好ましくない。上記製造方法によって作製された、強度・可撓性に優れたシームレスベルトを提供することによって、電子写真式画像形成装置における長期間安定した転写等が可能となる。なお、ここでいう引張弾性率および耐折強さは、後述の＜評価方法＞に記載した方法を用いて測定した値を基準とする。

以下、本発明についてより詳細に説明する。

まず、前記有機極性溶媒とイミド化促進剤の混合溶液中にカーボンブラックを添加、分散してカーボンブラック分散液を調製する。本発明に用いるカーボンブラックは、平均粒子径が５〜１００ｎｍであり、好ましくは１０〜７０ｎｍであり、より好ましくは１５〜６０ｎｍである。平均粒子径が５ｎｍ未満のものは、実質的に入手することが困難であり、平均粒子径が１００ｎｍを越える場合、該カーボンブラックを含有したポリイミド樹脂組成物の表面粗さ、機械的強度及び電気抵抗制御性等の観点から実用上満足できるものが得られ難いからである。

前記平均粒子径は、電子顕微鏡などで測定された一次粒子径に基づく平均粒子径を示す。また、前記カーボンブラックは、粒子表面にポリマーをグラフト化させたり、絶縁材を被覆したりすることで電気抵抗を制御してもよく、カーボンブラック粒子表面に酸化処理を施してもよい。本発明に用いるカーボンブラックとしては、例えばファーネスブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。具体的には、ファーネスブラックとして、デグサ・ヒュルス社製の「ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ５５０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ３５０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ２５０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ１００」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ ３５」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ ２５」、三菱化学社製の「ＭＡ７」、「ＭＡ７７」、「ＭＡ８」、「ＭＡ１１」、「ＭＡ１００」、「ＭＡ１００Ｒ」、「ＭＡ２２０」、「ＭＡ２３０」、キャボット社製、「ＭＯＮＡＲＣＨ １３００」、「ＭＯＮＡＲＣＨ １１００」、「ＭＯＮＡＲＣＨ １０００」、「ＭＯＮＡＲＣＨ ９００」、「ＭＯＮＡＲＣＨ ８８０」、「ＭＯＮＡＲＣＨ ８００」、「ＭＯＮＡＲＣＨ ７００」、「ＭＯＧＵＬ Ｌ」、「ＲＥＧＡＬ ４００Ｒ」、「ＶＵＬＣＡＮ ＸＣ−７２Ｒ」等が挙げられ、チャンネルブラックとしてデグサ・ヒュルス社製の「Ｃｏｌｏｒ Ｂ１ａｃｋ ＦＷ２００」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２Ｖ」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ１８」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ６」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１７０」、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ Ｓ１６０」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ５」、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４」，「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ ４Ａ」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ １５０Ｔ」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕ」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｖ」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ １４０Ｕ」、「Ｐｒｉｎｔｅｘ １４０Ｖ」等が挙げられ、単独及び複数種類のカーボンブラックを併用してもよい。

本発明に用いる有機極性溶媒は、導電性フィラー、特にカーボンブラックの分散性を高めるものであれば特に制限されないが、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が有用であり、例えば低分子量のものとしてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらは、蒸発、置換又は拡散によりポリアミド酸及びポリアミド酸成形品から容易に除去することができる。また、上記以外の有機極性溶媒として、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。これらは単独で用いてもよいし、分散方法としては公知の方法が適用でき、ポールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。

本発明に用いる化学イミド化促進剤としては、第３級アミンが好ましく、例えばトリエチルアミンなどの脂肪族第３級アミン類、Ｎ−ジメチルアニリンなどの芳香族第３級アミン類、ピリジン、ピコリン、キノリン、イソキノリンなどの複素環式第３級アミン類などが挙げられる。これらは、アミド酸に対し、０．１〜２．０モル当量、好ましくは、０．２モル１．５モル当量添加され、室温付近または室温より高い温度で安定なため，特に冷却する必要はない。

なお、化学イミド化促進剤に加え、脱水剤を添加することも可能である。適正な量の脱水剤を添加することによって比較的短時間で化学イミド化を行うことができるとともに、成膜時にできる強固な分子鎖によって、優れた機械的強度及び寸法安定性を有することができる。脱水剤としては、例えば、脂肪族酸無水物や芳香族酸無水物などまたはそれら２種以上の混合物が挙げられ、無水酢酸、無水酢酸を含む脱水剤が好ましい。

次に、半導電性ポリアミド酸溶液を調製するためには、有機極性溶媒中にジアミンと酸二無水物を溶解し、重合反応後得られたポリアミド酸溶液中に該カーボンブラック分散液を添加し混合・攪拌する方法、該カーボンブラック分散液中にジアミン及び酸二無水物を溶解し、重合反応する方法等が挙げられるが、カーボンブラックの分散性を均一にするためには、後者の方法が好ましい。

酸二無水物成分としては、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）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、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。

ジアミンとしては、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ホン、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ホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、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−ｔ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ペンチル）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−メチルへブ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、２，１１−ジアミノドデカン、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−１，１０−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 ＯＣＨ₂ ＮＨ₂ 、Ｈ₂ Ｎ（ＣＨ₂ ）₃ Ｓ（ＣＨ₂ ）₃ ＮＨ₂ 、Ｈ₂ Ｎ（ＣＨ₂ ）₃ Ｎ（ＣＨ₂ ）₂ （ＣＨ₂ ）₃ ＮＨ₂ 等が挙げられる。

これらの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適宜なものを用いうるが、溶解性等の点から有機極性溶媒が好ましく用いられ、カーボンブラックの分散用と重合反応の溶媒用とを兼用できるものがより好ましい。

各原料の配合量に関しては、最終的に得られるポリイミド樹脂組成物の目的とする用途により、これに適合した組成を実験的に検討する必要がある。例えば、表面抵抗率の常用対数値が８〜１３（ｌｏｇΩ／□）である半導電性ポリイミドベルトを得るためのカーボンブラックの添加量は、ポリイミド樹脂固形分に対し１０〜４０重量％程度が好ましく、１０〜３０重量％がより好ましい。前記抵抗領域を発現するためには高導電性カーボンブラックを用いる必要があり、このような高導電性カーボンブラックを１０重量％より少ない低添加量で加えると、安定した抵抗を再現よく製造するのが困難となる場合がある。一方、４０重量％より多いと、ポリイミド樹脂本来の高い機械特性が損なわれ、脆性が発現し、ベルトを複数の駆動ローラ等により駆動する際にベルト端面に亀裂を生じることがある。

前記半導電性ポリアミド酸溶液のモノマー濃度（溶媒中の酸二無水物成分とジアミン成分の濃度）は、種々の条件に応じて設定されるが、５〜３０重量％が好ましい。また、重合反応は窒素雰囲気下で行い、反応温度は６０℃以下に設定することが好ましく、反応時間は０．５〜１０時間程度が好ましい。半導電性ポリアミド酸溶液は、重合反応の進行に従い、溶液粘度が増大するため、粘度を調整することができる。また、溶媒の添加等でモノマー濃度を下げることによって、粘度の調整も可能である。本発明における半導電性ポリアミド酸溶液の粘度は、通常、１〜１０００Ｐａ・ｓである。

次に、円筒状金型内で製膜されポリイミドへと転換される。

なお、半導電性ポリアミド酸溶液を得る方法として、カーボンブラックを高分子分散剤の存在下で有機極性溶媒中に分散させてカーボンブラック分散液とし、該カーボンブラック分散液中でポリアミド酸を重合させた半導電性ポリアミド酸溶液に、イミド化促進剤を添加し、混合・攪拌することによって均一な半導電性ポリアミド酸溶液を得る方法やカーボンブラックを高分子分散剤の存在下で有機極性溶媒中に分散させてカーボンブラック分散液とし、該カーボンブラック分散液とポリアミド酸を混合させた半導電性ポリアミド酸溶液に、イミド転化触媒を添加し、混合・攪拌することによって均一な溶液を得る方法があるが、本発明の製造方法によれば、こうした方法より一層、機械的な強度・弾性を満たし、かつ温度や環境の可撓性と表面平滑性に優れたシームレスベルトを提供することができる。つまり、本発明の製造方法によって、混合・攪拌時間や方法による混合ムラや泡の混入の発生を大きく軽減することができ、カーボンブラックの分散の均一性を向上させるとともに、ベルト表面での窪みや突起が発生を防止し、高い膜厚精度を確保することができる。

作製された半導電性ポリアミド酸溶液は，ディスペンサーにより鏡面仕上げした円筒状金型の内周面に塗布される。内面に塗布された溶液は遠心成形の高速回転により、脱泡、レベリングされ厚みが均一で精度の良い樹脂層が得られる。回転数は、金型径にもよるが、通常５００〜２０００ｒｐｍ、好ましくは、８００〜１５００回転である。

金属製金型内で回転成形により、均一な塗膜とされた半導電ポリアミド酸は、金型内でゆっくり回転されながら乾燥させられる。ポリアミド酸溶液中の溶媒が急激に蒸発するための微小ポイドの発生を防止するためには２３０℃以下が好ましく、加熱時間の短縮という観点から８０℃以上が好ましい。加熱時間は加熱温度に応じて適宜設定され、通常、１０〜６０分程度である。

次いで、イミド転化反応完結や脱水閉環水の除去のために、さらに加熱される。通常、この時の加熱温度は上記溶媒蒸発温度以上から４５０℃以下、好ましくは２５０〜４００℃、加熱時間は１０〜６０分である。

完全イミド化された形成物は、次に、常温まで冷却後、金型より離型され、ベルト状物として取り出される。このようにして得られた半導電性シームレスベルトは、本発明の目的である良好な可撓性を有し、複写機、プリンタ等の転写搬送ベルト、中間転写ベルト、転写定着ベルト、感光体ベルトなどの機能性ベルトとして優れた特性を発揮することができる。併せて、その他広範囲な分野への用途展開も可能である。

また、本発明の製造方法は、上記用途のシームレスベルトに限らずあらゆる分野に用いられるベルトに適用できる。

以上、ポリイミド樹脂について主に述べたが、同様の技術は、他の樹脂にも適用可能であることはいうまでもない。例えば、ポリアミドイミドやポリベンズイミダゾールなどが挙げられる。

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。実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。なお、本発明がかかる実施例、評価方法に限定されるものでないことはいうまでもない。

＜評価方法＞
（１）表面抵抗率とそのばらつき
ハイレスタＵＰ、ＭＣＰ−ＨＴＰ１６（三菱化学社製、プローブ：ＵＲ−１００）にて印加電圧１００Ｖ、１０秒後、測定条件２５℃、６０％ＲＨでの表面抵抗率を調べ、その表面抵抗率を常用対数値にて示した。各サンプルにつき９箇所を測定して、その変動幅により表面抵抗率のばらつきを評価した。
（２）引張弾性率
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて、ダンベル３号の打ち抜き試験片（幅５ｍｍ）について調べた。
（３）耐折強さ
ＪＩＳ Ｐ８１１０に準じて、試験片（全長１１０ｍｍ／幅１５ｍｍ）が破断するまでの往復折り曲げ回数を測定した。

＜実施例１＞
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１６８７ｇとイソキノリン１６３ｇの混合溶液中にカーボンブラック（ＭＡ１００、三菱化学社製、ファーネスブラック、一次粒子に基づく平均粒子径２２ｎｍ）２００ｇとポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）１００ｇを添加した。ボールミルで１２時間室温で攪拌することにより分散した後、＃４００ステンレスメッシュでろ過しカーボン濃度１０％のカーボン分散液を得た。このカーボン液１９２３．３９ｇを５０００ｍｌの４つ口フラスコに移し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２０４０．１３ｇとｐ−フェニレンジアミン２２７．０９ｇ（２．１モル）を仕込み、常温で攪拌させながら溶解した。次いで、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物６１７．８６ｇ（２．１モル）を添加し、温度２０℃で１時間反応させた後、７５℃で２０時間加熱しながら攪拌することにより、Ｂ型粘度計による溶液粘度が１５０Ｐａ・ｓのカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液（固形分濃度２０ｗｔ％、カーボンブラックの添加量樹脂に対して２５部）を得た。このカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液を＃８００のステンレスメッシュを用いてろ過し、半導電性ポリイミドベルト形成用ワニスとした。次に、前記半導電性ポリイミドベルト形成用ワニスをディスペンサーにより、直径２００ｍｍ、長さ５００ｍｍの金属製円筒状金型の内周面に厚みが６００μｍになるように塗布した。次に、回転成形機にて１５００ｒｐｍで１０分間回転させて均一厚の展開層としたのち、５０ｒｐｍで回転させながら該金属製円筒状金型の外側より１３０℃の熱風を５分間吹き付け乾燥させた後、３００℃で２分間、３８０℃で１０分間加熱処理して、溶媒の除去とイミド化を完結させた。その後、冷却、金型より剥離して、７５μｍの半導電シームレスベルトを得た。

＜比較例１＞
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１７００ｇ中にカーボンブラック（ＭＡ１００、三菱化学社製、ファーネスブラック、一次粒子に基づく平均粒子径２２ｎｍ）２００ｇを添加した。ボールミルで１２時間室温で攪拌することにより分散した後、＃４００ステンレスメッシュでろ過しカーボン濃度１０％のカーボン分散液を得た。このカーボン液１９２３．３９ｇを５０００ｍｌの４つ口フラスコに移し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２０４０．１３ｇとｐ−フェニレンジアミン２２７．０９ｇ（２．１モル）を仕込み、常温で攪拌させながら溶解した。次いで、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物６１７．８６ｇ（２．１モル）を添加し、温度２０℃で１時間反応させた後、７５℃で２０時間加熱しながら攪拌することにより、Ｂ型粘度計による溶液粘度が１５０Ｐａ・ｓのカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液（固形分濃度２０ｗｔ％、カーボンブラックの添加量樹脂に対して２５部）を得た。このカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液を＃８００のステンレスメッシュを用いてろ過し、半導電性ポリイミドベルト形成用ワニスとした。次に、実施例１と同様にして、平均厚さ７５μｍの平滑性のある半導電性ポリイミドベルトを得た。

＜比較例２＞
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１７００ｇ中にカーボンブラック（ＭＡ１００、三菱化学社製、ファーネスブラック、一次粒子に基づく平均粒子径２２ｎｍ）２００ｇを添加した。ボールミルで１２時間室温で攪拌することにより分散した後、＃４００ステンレスメッシュでろ過しカーボン濃度１０％のカーボン分散液を得た。このカーボン液１９２３．３９ｇを５０００ｍｌの４つ口フラスコに移し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２０４０．１３ｇとｐ−フェニレンジアミン２２７．０９ｇ（２．１モル）を仕込み、常温で攪拌させながら溶解した。次いで、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物６１７．８６ｇ（２．１モル）を添加し、温度２０℃で１時間反応させた後、７５℃で２０時間加熱しながら攪拌することにより、Ｂ型粘度計による溶液粘度が１５０Ｐａ・ｓのカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液（固形分濃度２０ｗｔ％、カーボンブラックの添加量樹脂に対して２５部）を得た。このカーボンブラック含有ポリイミド前駆体溶液を＃８００のステンレスメッシュを用いてろ過した。次に、前記半導電性ポリイミドベルト形成用ワニスのアミド酸に対し０．６モル当量のイソキノリンを添加し、１０分攪拌した後、実施例１と同様にして、平均厚さ７５μｍの半導電性ポリイミドベルトを得た。

＜評価結果＞
以上の実施例、比較例の評価結果を表１にまとめる。

表１の結果より、本発明のイミド転化促進剤の存在下で製膜すれば、特に大掛りな設備や温度や環境などの高度な管理を必要とせず、可撓性と表面平滑性のあるポリイミドベルトが得られる。

Claims (5)

1. （１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液とポリアミド酸を混合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、（２）円筒状金型内に塗布し回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、からなることを特徴とする半導電性シームレスベルトの製造方法。
2. （１）導電性フィラーを有機極性溶媒と化学イミド化促進剤の混合溶液中に分散させて導電性フィラー分散液とし、該分散液中でポリアミド酸を重合させた半導電性ポリアミド酸溶液を得る工程と、（２）円筒状金型内に塗布を回転成形して、均一な厚みのポリアミド酸塗膜を形成する工程と、そして（３）前記ポリアミド酸をポリイミドに完全に転換させるのに十分な温度と時間で加熱する工程と、からなることを特徴とする半導電性シームレスベルトの製造方法。
3. 前記導電性フィラーをカーボンブラックとし、前記イミド化促進剤が第３級アミンを含み、添加量がアミド酸に対して０．１〜２．０モル当量であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導電性シームレスベルトの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって作製された半導電性シームレスベルトであって、当該フィルムの表面抵抗率の常用対数値が８〜１３（ｌｏｇΩ／□）であることを特徴とする半導電性シームレスベルト。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法によって得られた半導電性シームレスベルトであって、引張弾性率が４０００ＭＰａかつ耐折強さが２００回以上であることを特徴とする半導電性シームレスベルト。