JP5744506B2

JP5744506B2 - 半導電性フィルム及び電子写真画像形成装置

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Publication number: JP5744506B2
Application number: JP2010286534A
Authority: JP
Inventors: 健次大沼; 笛井　直喜; 直喜笛井; 総一郎川上
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: JP2012133220A

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に使用できる半導電性フィルム及び電子写真画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、高画質カラー画像を得る装置が様々上市されてきている。一般に高画質カラー画像を得る場合、まず各色トナー画像を各色ごとに現像したのち中間転写体に順次転写し、カラー画像を形成する。次に、中間転写体上に形成されたカラー画像を被記録媒体に一括再転写し、画像ズレの極めて少ない高画質カラー画像を得る。

ここで用いられる中間転写体は、半導電性のベルトが一般的で、代表的なものとしては熱硬化性樹脂のポリイミドやポリアミドイミド樹脂中にカーボンブラックを分散させてベルトとしたものが知られている。このようなベルトは、樹脂ワニスあるいは樹脂前駆体であるポリアミド酸ワニスにカーボンブラックを分散させた分散液を塗膜化し、焼成することにより得られるものである。

これに対し、最近では熱可塑性樹脂中にカーボンブラックを分散させた樹脂組成物を溶融押出し成形によりベルトとしたものの検討が進められている。熱可塑性樹脂は、溶融押出し成形が可能である為、環境負荷の面やコスト面において熱硬化性樹脂より優位性があることで、盛んに検討が進められている。

そうした中で、高速、高耐久性の求められる画像形成装置では、熱可塑性樹脂の中でも機械強度、耐久強度、耐熱性ともにハイパフォーマンスを有するスーパーエンジニアリングプラスチックを利用した検討も行われている。中でも、ポリエーテルエーテルケトンは、耐磨耗性、耐薬品性、摺動性、強靭性、難燃性などの特性において優れている。特許文献１にも、ポリエーテルエーテルケトンを用いた中間転写ベルトが開示されている。

特開２００５−１１２９４２

上記したようにエンジニアリングプラスチックスやスーパーエンジニアリングプラスチックスに属する熱可塑性樹脂、とりわけポリエーテルエーテルケトン樹脂を用いた半導電性ベルトに関しては、高い機械強度特性、その耐久強度、耐熱性及びコスト等において格段に優れたものが期待されている。

しかしながら従来の熱可塑性樹脂を用いた半導電性ベルトにおいては中間転写体等の通電、放電を得るプロセスに用いて、繰り返し画像を出力し続けると、白抜けなどの画像不良を起こす現象が発生する場合があった。特に高速、高耐久を必要とされる画像形成装置においてこの課題を解決することが強く求められている。本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものである。

本発明によれば、熱可塑性樹脂と
該熱可塑性樹脂に対して１９質量％以上、３０質量％以下のアセチレンブラックとを含み、
体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１２Ω・ｃｍ以下である半導電性フィルムであって、
該熱可塑性樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂であり、
該半導電性フィルムの断面で観察される該アセチレンブラックの粒子数密度が２０個／μｍ^２以上であり、且つ、該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が１２０ｎｍ以下である半導電性フィルムが提供される。

また、本発明によれば、上記の半導電性フィルムを中間転写体として有する電子写真画像形成装置が提供される。

本発明によれば、繰り返し画像を出力し続けても、白抜けなどの画像不良が改良され、中間転写体としての耐久性が向上する。従って、高速、高耐久性の求められる画像形成装置においての使用を可能とするものである。

本発明を用いた画像形成装置の構成の説明図である。

以下、本発明に係る半導電性フィルムについて更に詳しく説明する。

まず、図１を参照して、本発明を適用し得る画像形成装置の一例を説明する。図１の画像形成装置１００は、電子写真方式のカラー画像形成装置（カラーレーザープリンタ）である。

図１に示す画像形成装置１００には、中間転写ベルト７の平面部に沿って、その移動方向に順に、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色成分の画像形成部である画像形成ユニットＰｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋが配設されている。各画像形成ユニットの基本的な構成は同一であるので、画像形成ユニットの詳細については、イエロー画像形成ユニットＰｙについてのみ説明する。

イエロー画像形成ユニットＰｙは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（感光体ドラム）１Ｙを有する。感光体ドラム１Ｙは、アルミシリンダを基層として、感光体層、電荷輸送層、表面保護層を積層して形成したものである。
また、イエロー画像形成ユニットＰｙは、帯電手段としての電荷注入帯電器である帯電ローラ２Ｙを備えている。帯電ローラ２Ｙに帯電バイアスを印加することで、感光体ドラム１Ｙの表面は一様に帯電される。

感光体ドラム１Ｙの上方には、画像露光手段としてのレーザービームスキャナ３Ｙが配設されている。レーザービームスキャナ３Ｙは、一様に帯電された感光体ドラム１Ｙの表面を画像情報に応じて走査露光して、イエロー色成分の静電潜像をその表面に形成する。

感光体ドラム１Ｙに形成された静電潜像は、現像手段４Ｙによって現像剤であるところのトナーによって現像される。つまり、現像手段としての現像器４Ｙは、現像剤担持体としての現像ローラ４Ｙａ、現像剤量規制部材としての規制ブレード４Ｙｂを備えており、又現像剤としてイエロートナーを収容している。イエロートナーが供給された現像ローラ４Ｙａは、現像部において感光体ドラム１Ｙと軽圧接されており、感光体ドラム１Ｙと順方向に速度差を持って回転される。現像ローラ４Ｙａによって現像部に搬送されたイエロートナーは、現像ローラ４Ｙａに現像バイアスを印加することで、感光体ドラム１Ｙに形成された静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム１Ｙに可視像（イエロートナー像）が形成される。

中間転写体であるところの中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１、テンションローラ７２、従動ローラ７３に張架されており、感光体ドラム１Ｙと接触して図中矢印の方向に移動（回転駆動）される。そして、１次転写部Ｔｙに到達したイエロートナー像は、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム１Ｙに対向して圧接されている１次転写部材としての１次転写ローラ５Ｙによって、中間転写ベルト７上に転写される。

同様に、以上の作像動作を、中間転写ベルト７の移動に伴ってマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各ユニットＰｍ、Ｐｃ、Ｐｋにおいて行い、中間転写ベルト７上にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色のトナー像を積層する。４色のトナー層は中間転写ベルト７の移動に従って搬送され、２次転写部Ｔ’において、２次転写手段としての２次転写ローラ８により、所定のタイミングで搬送されてくる転写材Ｓ上に一括転写される。

転写材Ｓは、転写材収納部であるカセット１２に収納されており、ピックアップローラ１３によって機内に分離供給され、搬送ローラ対１４、レジストローラ対１５によって中間転写ベルト７に転写された４色のトナー像と同期をとられて２次転写部Ｔ’まで搬送される。

転写材Ｓに転写されたトナー像は、定着器９によって定着されて、例えばフルカラーの画像となる。定着器９は、加熱手段を備えた定着ローラ９１と加圧ローラ９２とを有し、転写材Ｓ上の未定着トナー像を加熱、加圧することで定着する。

その後、転写材Ｓは搬送ローラ対１６、排出ローラ対１７などによって機外に排出される。

中間転写ベルト７のクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１が、中間転写ベルト７の駆動方向の２次転写部Ｔ’の下流に配設されており、２次転写部Ｔ’において転写材Ｓに転写されずに中間転写ベルト７に残った転写残トナーを除去する。

以上説明したように感光体から中間転写ベルト、中間転写ベルトから被記録媒体へトナー画像の電気的転写プロセスが繰り返し行われる。また、多数の転写材へ記録を繰り返すことで電気的転写プロセスが更に繰り返し行われることになる。本発明者らによる画像出力試験によれば、このような電気的転写プロセスが大量に繰り返されると、転写材へトナーが十分転写されない現象が現れる。繰り返し長時間の画像出力により発生しやすく、画像不良として視認されるに到る。これは電気的転写プロセスにおいて中間転写ベルトのある部分に電界の集中が起こり、樹脂が変性し中間転写ベルトの電気特性が変化することにより引き起こされるものと考えられている。

又、本実施例の中間転写ベルト７は、アセチレンブラックを分散させて抵抗調整を行った。中間転写ベルト７の体積抵抗率は１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１２Ω・ｃｍ以下の範囲にあること、又表面抵抗率で１×１０^９Ω／□以上１×１０^１４Ω／□以下の範囲にあることが好ましい。中間転写ベルト７の体積抵抗率を上記の範囲内とすることにより、中間転写ベルト７が連続駆動されたときのチャージアップを抑制できる。そのため、チャージアップ抑制のための除電機構を設ける必要がなく、電子写真装置の構成の複雑化やコストアップの抑制に繋がる。また、１次転写部Ｔｙ〜Ｔｋにおいて意図しない隣接する１次転写部にまでバイアスが流れることによる転写バイアス不足の発生を抑制できる。

また、表面抵抗率を上記の範囲内とすることにより、２次転写部Ｔ’を通過した後に転写材Ｓが中間転写ベルト７から離れる際の剥離放電の発生を抑制することができる。さらに、ドット画像を形成したときに意図しない場所にトナーが飛散してしまう、所謂、飛び散りの発生を抑制することができる。トナーの飛び散りや、下層のトナーの存在によって転写電界がトナーの存在しない箇所に回り込むことによって、ドットのエッジを形成するトナーが飛散する現象である。かかる現象を、中間転写ベルト７の表面抵抗率を上記の範囲内とすることで有効に抑制することができる。

本発明の半導電性フィルムは、上記中間転写ベルトが好ましく用いられる例であるが、それのみに限定されるものではなく、帯電ベルト、ローラ、現像ベルト、ローラ、転写ベルト、各種ブレード、被記録媒体搬送ベルト、ローラなども同様な環境、条件で使用される部材であり、これらのものにも本発明を使用することが出来る。

以下に本発明の半導電性フィルムについて、上記の画像形成装置の例で記載した中間転写ベルトを一例として更に詳細に説明する。

本発明に関わる半導電性フィルムで構成されてなる中間転写ベルト７は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）単独あるいはその共重合体、ブレンド、アロイなどを含む熱可塑性樹脂材料と、アセチレンブラックを用いて作製することができる。特に、熱可塑性樹脂としてポリエーテルエーテルケトン樹脂であることが好ましい。

本実施例では、中間転写ベルト７はポリエーテルエーテルケトン樹脂を基体として作製した。

本発明に用いられるポリエーテルエーテルケトンいわゆるＰＥＥＫ樹脂は、下記の繰り返し単位の分子構造で表される。

具体的には、ビクトレックス社ＰＥＥＫ４５０Ｇ、３８１Ｇ、１５１Ｇ、９０Ｇ（商品名）、ダイセル・デグサ社のＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（商品名）、が挙げられ、ほかにソルベイ社からも上市されている。これらの樹脂から選択して単独あるいは二種類以上を混合して使用することが出来るし、合成することによっても使用することが出来る。混合して用いる場合、高分子量のＰＥＥＫ樹脂の溶融状態での粘度を低下させ加工を容易にする観点から、高分子量のものと低分子量のものを混合して用いるのが望ましい。混合は溶融状態で混練するあるいは溶液状態で混合する等方法があるが、ペレットなどを溶融状態で混合する方法が典型的である。具体的に使用する高分子量品としては、例えばビクトレックス社ＰＥＥＫ４５０Ｇあるいは３８１Ｇ（商品名）であり、低分子量品としては例えば１５１Ｇ、９０Ｇ（商品名）である。この中でも高分子量品として４５０Ｇ、低分子量として１５１Ｇを使用することが好ましい。高分子量品と低分子量品の混合重量比は、４０／６０〜７５／２５の範囲、さらに好ましくは５０／５０〜６５／３５の範囲である。この範囲とすることで、高分子量成分の機械強度が良く維持され、溶融粘度が効果的に低減される。

次に、本実施例で用いられるＰＥＥＫ樹脂に対し最も好適に用いられるカーボンブラックであるアセチレンブラックについて説明する。前記のようにアセチレンブラックはカーボンブラックの一種であり、アセチレンから製造される。製造方法としてはアセチレンを、予熱した炉で熱分解して得られる。アセチレンブラックは発熱反応により高速、高選択反応により得られるため高純度のカーボンブラックが得られるといわれている。電気化学工業社製デンカブラック（商品名）が代表的で、粒状品、プレス一般品、プレス特殊品等のなかから選ぶことが出来る。これに対し、抵抗値の制御性を意図して分散性の良い、オイルファーネスブラックを使用することも考えられる。しかし、ＰＥＥＫとの混合では、ほとんどの場合異物などが発生し、シート、フィルムあるいはベルトとして品質の良いものが得られにくい。これは、オイルファーネスブラックのような高温下での揮発分が多いカーボンブラックでは、高温での加工が必要なＰＥＥＫ樹脂との混合で、その揮発成分が不純物として異物の生成に繋がると推測される。したがって、前記した他の樹脂との混合で用いることは可能であるが、本実施例の基体樹脂であるＰＥＥＫ樹脂との混合では用いることは困難である。なお本発明において用いられるカーボンブラックはアセチレンブラックであれば良く、前記した範囲に限定されない。アセチレンブラックは比較的カーボンブラック特有のストラクチャーといわれる嵩高い構造を取りやすいカーボンブラックであり、このためそのような構造をあまり取らないカーボンブラックに比べ、低い重量分率で樹脂組成物を中抵抗化すなわち半導電性とすることが可能である。

本発明の半導電性フィルムは上記アセチレンブラックを上記ＰＥＥＫ樹脂に分散させて作ることが出来る。分散混合する方法としては、通常２軸溶融混練機、１軸溶融混練機などによりアセチレンブラックとＰＥＥＫ樹脂を混合混練し樹脂組成物とする。もちろん溶液混合などもできるが一般的ではない。好ましくは２軸溶融混練機が用いられる。例えばパーカーコーポレーション社製２軸押出し機ＨＫ−２５Ｄ、池貝社製プラスチック２軸押出し機ＰＣＭシリーズ（いずれも商品名）などにより、ＰＥＥＫ樹脂とアセチレンブラックを溶融混練押出しし、ペレット化することにより樹脂組成物を得ることが出来る。

また、一般に、樹脂とカーボンブラックからなる樹脂組成物において同一材料を使用する場合、カーボンブラックの樹脂に対する添加量が少ないほど抵抗値は高くなり、同一材料を同一分量比で使用する場合、カーボンブラック粒子が均一に細かく分散するにつれて抵抗値は高くなる。したがって、所定の添加量で所定の抵抗値を得る為にはカーボンブラックの分散状態を制御することが重要である。

このペレット化する工程は、ＰＥＥＫ樹脂中のアセチレンブラックの分散状態に大きな影響を与える。従って、本発明の半導電性フィルムを得るには、二軸溶融混練機の加工条件によって分散状態を制御するのが最も有効である。また混練する際、樹脂ペレットやＣＢを粉砕によりあらかじめ微粒化しておくこともできる。本発明の具体的実施例で後述するように、二軸溶融混練機でＰＥＥＫ樹脂とアセチレンブラックの樹脂組成物を作成し、作成した樹脂組成物を繰り返し溶融混練することで所望の分散状態を作り出すことが可能である。

次に該樹脂組成物を溶融押出しによりシート、フィルムあるいはシームレスベルト形状に押出す方法により半導電性フィルムを得ることが出来る。熱プレス、射出成型を使用して成型することもできる。また、本発明の半導電性フィルムの実施例である中間転写ベルトの製造方法には、特に限定は無く、他のどのような製造方法を用いても良い。例えばシームレスベルトを得る方法としては、シートを押出しにより成形したのち繋ぎ合わせてシームレス化する方法（例えば特開平８−１８７７７３）や円筒ダイスから押出しベルトとする方法（例えば特開２００１−１３８０１）などがある。以下に、本実施例で好適に用いうる例として、１軸スクリューを持つ溶融押出し機とスパイラル状の環状ダイを用いて当該ダイの環状リップよりシームレス体として押出す方法について記す。まず、１軸スクリューを持つ溶融押出し機に樹脂組成物を投入し、スパイラル状の環状ダイの環状リップよりシームレス体として樹脂組成物を押出す。押出し後に冷却ロールあるいは内部冷却マンドレル方式によって内径を制御して引き取り、それらを押出し方向に垂直にカットすることによりシームレスベルトを得ることが出来る。ダイのリップのクリアランスは２．０ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下である。

本発明に係る半導電性フィルムの膜厚の目安としては、転写ベルトあるいは中間転写ベルトとして用いる場合には３０μｍ以上、１５０μｍ以下である。膜厚は、ダイから押出す際の引張り条件を制御することにより制御することが出来る。

本実施例においては、機械強度、耐久強度を強化する目的で、結晶化処理を施すことが好ましく、１５０℃以上、特には２００℃以上でアニーリング処理することで結晶化を促進することが出来る。アニーリングは恒温層中でも良いし、金属の型にサンドしても良い。結晶化度の程度は示差走査熱量計（ＤＳＣ）で、１５０℃から２００℃の結晶化エンタルピー：ΔＨピーク強度が２０Ｊ／ｇ未満であることが好ましい。より好ましくは１５Ｊ／ｇ未満、さらに好ましくは１０Ｊ／ｇ未満である。ＤＳＣの測定は、昇温速度は５〜１０℃／ｍｉｎ、測定開始温度：１２０℃、測定終了温度４００℃、サンプル重量約５ｍｇで、パーキンエルマー社製ＤＳＣ７等の装置で測定可能である。

このようにして作成した本発明に関わるベルトは、機械強度及び耐久強度に優れ、耐磨耗性、耐薬品性、摺動性、強靭性、難燃性なども極めて優れるものである。例えばＪＩＳＫ７１１３によって引張り試験を行うときわめて優れた機械強度を発現することが出来る。引張り弾性率では、１．５０ＧＰａ以上、あるいは２．０ＧＰａ以上あるいは２．５ＧＰａ以上、３．０ＧＰａ以上を示すことも可能である。また引張り破断伸びでは１０％以上あるいは２０％以上を示すことが可能であり、タフネスという意味でも極めて優れていることがわかる。また屈曲疲労試験としてはＪＩＳＰ８１１５が知られているがこれにおいても優れた特性を発揮することが可能である。さらにベルトとしては電子写真方式においてはトナーやキャリア、他の部材との接触が頻繁に行われ、その際磨耗してしまう場合があるが、本発明に係るベルトは、表面硬度においても０．２５ＧＰａ以上を発現することが可能であり、その意味でも優れたものであると言うことが出来る。

このようにして得られた本発明の半導電性フィルムのアセチレンブラックの分散状態は、以下のようにして知ることが出来る。まず本発明のベルトを切り出し断面が出るように樹脂に包埋した後、この試料を粗機械研磨から鏡面機械研磨により鏡面状の断面を作成する。次にフラットミリング装置（例えば（株）日立ハイテクノロジーズ社製Ｅ−３２００型）を用いて斜めからアルゴンイオンビームでエッチングすることによりアセチレンブラック断面粒子を必要最小限露出させる。この試料の表面に電子顕微鏡観察時の帯電防止のため、必要に応じてスパッタリングや蒸着により金、白金、カーボン等の薄膜を付与する。当然ながら、低加速電圧で観察する場合はこの操作を省略することも可能である。ここまでの前処理を行った試料を電子顕微鏡で観察し、ＰＥＥＫ樹脂に分散したアセチレンブラック粒子の観察画像をデジタルデータとして記録する。このとき前記処理条件が過不足なく行われたことを電子顕微鏡写真でアセチレンブラック粒子の面積率で確認する。アセチレンブラックの導入％に応じて、２次元での面積率を算出したもの、凡そ１８％で面積率３１％、１９％で面積率３２％、２２％で面積率３６％、２４％で面積率３８％となる、と比較し確認する。標準的には、５枚の写真を使用して、面積率差５％以内のものを３枚選択し、それらの平均で面積率差３％以内となることを確認する。以下の解析においても標準的には、上記３枚の解析結果を平均した値を用いる。本発明の実施例では以上の確認を行った。

次にこの観察画像のデジタルデータを画像解析することにより、ＰＥＥＫ樹脂に分散したアセチレンブラック粒子の分散状態を表現する種々の指標を数値化することが出来る。例えば、粒子を円で近似した時の直径としての粒子径、測定面積に含まれる粒子数である粒子数密度、隣接する粒子同士の壁面からの距離の平均値である隣接壁面間距離、分散状態の態様を表す森下指数やＬ関数などである。画像解析には市販の種々の解析ソフトを使うことが可能であり、必要な解析が可能であれば限定されるものではない。好ましくは、株式会社ニレコ社製画像解析装置ＬＵＺＥＸＡＰ（製品名）などを使用する。

このような方法で得られた種々の分散状態に関する指標と先に述べた出力画像品位低下現象の関連を鋭意検討した結果、出力画像品位低下現象に最も関与する指標が粒子密度と隣接壁面間距離であることを見出した。

このことから、本発明の半導電性フィルムを用いた中間転写ベルトの粒子密度と隣接壁面間距離を所定の範囲内とすることでその耐久性能を格段に向上させうること、すなわち、本発明の中間転写体を用いた画像形成装置の出力画像品位の安定性を著しく向上させることを可能とした。

更に詳しくは、中間転写体の耐久性能を向上させるには、フィルムの断面で観察されるアセチレンブラックの粒子数密度を２０個／μｍ^２以上で且つ該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離を１２０ｎｍ以下とする必要がある。

好ましくはアセチレンブラックの粒子数密度を２５個／μｍ^２以上であり且つ該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離を１００ｎｍ以下とすることで、前記画像不良に至るまでの繰り返し画像出力回数を著しく増大させることができる。このような繰り返し画像出力による画像劣化は、転写バイアスが印加された際に電界の集中が起こり、それに伴う電流集中さらには絶縁破壊により導電パスが新たに生成することにより起こると推定される。そうした事情でこの場合体積抵抗率及び表面抵抗率の低減が起きやすい。

これらについてのメカニズムは十分に解明できていないが、アセチレンブラックの粒子数密度が２０個／μｍ^２以上且つ該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が１２０ｎｍ以下であると、そのような劣化が抑制するものと推定される。つまり、アセチレンブラックの凝集及び偏在の少ない高分散状態を実現していることにより、一部に電界が集中することがなく、したがって新たな導電パスの発生が抑制できると考えうる。本発明の半導性フィルムの電気特性の劣化を招き難くし得ていると考えられる。そしてそのためにアセチレンブラックの粒子数密度を２５個／μｍ^２以上であり且つ該記アセチレンブラック粒子の平均隣接壁面間距離を１００ｎｍ以下とすることで、著しい劣化抑制の実現が可能である。

また、上記に記載したように本発明に係る半導電性フィルムからなる中間転写ベルトの体積抵抗率は、１×１０^９Ω・ｃｍ以上、１×１０^１２Ω・ｃｍ以下である。また、本発明に係る半導電性ベルトの断面で観察されるアセチレンブラックの粒子数密度は、２０個／μｍ^２以上である。さらに、該アセチレンブラックの分散状態としては、平均隣接壁面間距離が１２０ｎｍ以下である。この分散状態は、アセチレンブラック粒子が偏りなく細かく散らばっている、いわゆる、高分散状態であることを意味している。

先に述べたようにアセチレンブラックの樹脂に対する充填量が変らない場合、高分散状態になるほど抵抗は高くなる。従って、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１２Ω・ｃｍ以下であって、アセチレンブラックの粒子数密度が２０個／μｍ^２以上且つ該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が１２０ｎｍ以下を実現するための充填量には最適範囲が存在する。本発明者らが鋭意検討した結果、樹脂コンポジットに対し１９質量％以上のアセチレンブラックを含有することが必要であることを見出した。また、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^９Ω・ｃｍ以下であって、アセチレンブラックの粒子数密度を２５個／μｍ^２以上であり且つ該記アセチレンブラック粒子の平均隣接壁面間距離を１００ｎｍ以下を実現するためには、熱可塑性樹脂に対して１９質量％以上のアセチレンブラックを含有することが必要であることを見出した。この充填量に満たない充填量で前記体積抵抗率とした場合、十分な高分散状態を達成できていないため出力画像の品位が低下することがある。この観点とは別に中間転写ベルトの機械強度を保つ必要から、樹脂コンポジットに対し３０質量％以下のアセチレンブラックを含有することが望ましい。樹脂コンポジットに対し２７質量％以下のアセチレンブラックの含有することがさらに望ましい。

以下に本発明の実施例について具体的に説明する。

まず、以下の実施例において実施した測定方法及び評価方法についてまとめて記載する。

（１）抵抗値の測定
（１−１）体積抵抗率
抵抗率測定装置（商品名：ハイレスタＵＰ、三菱化学社製）にリング状プローブ（商品名：ＵＲＳプローブ、三菱化学社製、内側の電極の外径５．９ｍｍ、外側の電極の内径１１．０ｍｍ、外側電極の外径１７．８ｍｍ）と測定ステージ（商品名：レジテーブルＵＦＬ、三菱化学社製）を接続し、プローブと測定ステージの間に挟んだ試料に約２ｋｇ重の圧力を加えながら、プローブの内側の電極（主電極）と測定ステージとの間に１００Ｖの電圧を印加して測定した。

（１−２）表面抵抗率
抵抗率測定装置（商品名：ハイレスタＵＰ、三菱化学社製）にリング状プローブ（商品名：ＵＲＳプローブ、三菱化学社製、内側の電極の外径５．９ｍｍ、外側の電極の内径１１．０ｍｍ、外側電極の外径１７．８ｍｍ）と測定ステージ（商品名：レジテーブルＵＦＬ、三菱化学社製）を接続し、プローブと測定ステージの間に挟んだ試料に約２ｋｇ重の圧力を加えながら、プローブの内側の電極（主電極）とプローブの外側の電極（ガード電極）との間に１００Ｖの電圧を印加して測定した。

（２）粒子数密度と隣接壁面間距離の測定
前記した方法で走査電子顕微鏡により２次電子像を観察し、２万倍のデジタル画像データを得た。

なお、機械研磨には、ストルアス社製ロトポール３５／フォース４（商品名）を使用し、＃１０００ＳｉＣエメリー紙、＃２４００ＳｉＣエメリー紙、３μｍダイヤモンド研磨、１μｍダイヤモンド研磨、０．２５μｍダイヤモンド研磨の順に研磨加工し鏡面状態に加工した。また、フラットミリングは日立ハイテクノロジーズ社製Ｅ−３２００型（商品名）を用いて、加速電圧：５ｋＶ、放電電流：１ｍＡ、照射角：３０°、偏心量：３ｍｍに設定し３０秒間行った。さらに、走査電子顕微鏡は日立製作所社製Ｓ−４８００（商品名）を用いて、加速電圧：３ｋＶで観察を行った。

次に、画像解析には、ニレコ社製自動画像処理解析装置ＬｕｚｅｘＡＰ（商品名）を使用し、粒子数密度と隣接壁面間距離を求めた。

（３）画像出力耐久性の評価
下記に述べる方法で作成したフィルムを１００ｍｍ×１００ｍｍに切り出し、この切り出したフィルムを図１に示す電子写真画像形成装置１００の中間転写ベルト７の中央部にあらかじめ同一形状にあけた穴の部分に貼り付けて、評価用の中間転写ベルトとした。評価は貼り付けられたフィルム部に対応する部分の出力画像を確認することで行った。本発明の実施例中での中間転写ベルトの評価は以下のような基準とした。
×：下記条件（Ｉ）で白抜け画像が発生した。
○：下記条件（Ｉ）では白抜け画像が発生しなかった。また、下記条件（ＩＩ）で白抜け画像が発生した。
◎：下記条件（Ｉ）および（ＩＩ）ともに白抜け画像が発生しなかった。

条件（Ｉ）；
紙への転写、いわゆる２次転写を繰り返すことで評価を行った。紙はＣＬＣ８０（日本製紙社製）で、体積抵抗率は約１×１０^１１Ω・ｃｍであった。

また、２次転写ニップ幅５ｍｍ、厚み８５μｍ、Ａ４幅２９７ｍｍとして、実抵抗は約６×１０^７Ωであった。用いたトナーは、単位質量当たり帯電量が、常温低湿環境下（２３℃、５％）で約３０μＣ／ｇであった。

さらに、中間転写ベルト上に形成されるトナーの最大載り量は１２ｇ／ｍ^２であるので単位面積あたりの最大電荷量は３６０μＣ／ｍ^２である。

転写ローラは、外径φ２４ｍｍ、芯金φ１２ｍｍ、厚さ６ｍｍの導電性弾性層を表層に持つローラであり、２次転写ニップ幅は５ｍｍであることから転写ニップ部の実抵抗は約６×１０^７Ωである。

２次転写ニップ幅は５ｍｍであることと、中間転写ベルトの厚みが８０μｍとし、幅が約３００ｍｍであることから、体積抵抗を例えば１×１０^１０Ω・ｃｍとすると、中間転写ベルトの転写ニップ部での実抵抗は、約２×１０^７Ωである。

２次転写ニップのトナーの電荷量は、２次転写ニップ幅５ｍｍと最大画像幅３００ｍｍを上記単位面積当たりの最大電荷量にかけ合せ、約０．５３μＣとなる。プロセススピードは１３０ｍｍ／ｓであるので、ニップ通過時間は０．０３８秒（ｓ）である。

必要な転写のための、必要転写電流は０．５３／０．０３８＝１３．９μＡであるが、経験的に通常、電流の利用効率は４０％程度から７５％程度であることがわかっている。４０％のとき必要転写電流は、約３５μＡ、７５％のときのそれは約１９μＡである。ローラ、中間転写ベルト、紙の合成抵抗は約１．４×１０^８Ωであることから、転写電流利用効率を考慮し、転写電圧は３．５ｋＶとした。この条件で繰返し転写耐久を実施し、３０万枚繰返し後の出力画像２０枚を目視確認することとした。

条件（ＩＩ）；
条件（Ｉ）に関して、顔料成分の多いトナーに変えたが帯電量は同じで最大載り量を１２ｇ／ｍ^２から６ｇ／ｍ^２に変えた。プロセススピードを１３０ｍｍ／ｓから３００ｍｍ／ｓに変え、ニップ通過時間を０．０１６秒（ｓ）とした。

その他は条件（Ｉ）と同じとした。必要転写電流は１６．６μＡであるが、電流の利用効率を考慮して、転写電圧は４．２ｋＶとした。この条件で繰返し転写耐久を実施し、６０万枚繰返し後の出力画像２０枚を目視確認することとした。

＜実施例１＞
ＰＥＥＫ樹脂として、ビクトレックス４５０Ｇ（商品名、ビクトレックス社製）６０重量部と、ビクトレックス１５１Ｇ（商品名、ビクトレックス社製）４０重量部とをドライブレンドしたものを用いた。

これにアセチレンブラック（商品名：デンカブラック粒状品）を、ＰＥＥＫ樹脂に対して１９質量％となるようにＰＥＥＫ樹脂に添加した。次いで、これを同方向回転二軸混練押出機（商品名：ＨＫ−２５Ｄ、パーカーコーポレーション社製）を用いて溶融混練し、ペレット１１を作成した。

このとき、上記の二軸混練押出機のスクリューを、順送りタイプのニーディングスクリュー、ニュートラルタイプのニーディングスクリュー、逆送りタイプのニーディングスクリューと送りスクリューの比を１０８／６０／４８／７９２として回転数５００ｒｐｍで行った。

ペレット１１を、再び上記の二軸混練押出機に投入して、溶融混練することによってペレット１２を作成した。更に、同様に溶融混練を繰り返して、ペレット１３およびペレット１４を作成した。

ペレット１４を単軸押出機（商品名：ラボプラストミル、東洋精機製作所製）を用いて、幅１５０ｍｍ、リップ３５０μｍのＴダイから溶融押出し成形により厚さ８０μｍのフィルムに加工し試料１を作成した。この試料１について上に記載した方法で体積抵抗率と表面抵抗率の測定及び粒子数密度と隣接壁面間距離の測定及び画像出力耐久性を評価した。

＜実施例２＞
デンカブラック粒状品を２０重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット２１を作成した。
以下実施例１と同様に溶融混錬を繰り返し、ペレット２２、ペレット２３、ペレット２４、ペレット２５を作成した。このペレット２５を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料２を作成した。この試料２について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

＜実施例３＞
デンカブラック粒状品を２１重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット３１を作成した。以下実施例１と同様に溶融混錬を繰り返し、ペレット３２、ペレット３３、ペレット３４、ペレット３５、ペレット３６を作成した。このペレット３６を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料３を作成した。
この試料３について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

＜実施例４＞
デンカブラック粒状品を２２重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット４１を作成した。以下実施例１と同様に溶融混錬を繰り返し、ペレット４２、ペレット４３、ペレット４４、ペレット４５、ペレット４６、ペレット４７を作成した。このペレット４７を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料４を作成した。この試料４について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

＜実施例５＞
デンカブラック粒状品を２２重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット５１を作成した。以下実施例１と同様に溶融混錬を繰り返し、ペレット５２、ペレット５３、ペレット５４、ペレット５５、ペレット５６、ペレット５７、ペレット５８を作成した。このペレット５８を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料５を作成した。この試料５について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

＜比較例１＞
デンカブラック粒状品を１９重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット６１を作成した。このペレット６１を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料６を作成した。この試料６について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

＜比較例２＞
デンカブラック粒状品を１８重量％の添加量となるよう調整した以外は実施例１と同様に溶融混練することによりペレット７１を作成した。以下実施例１と同様に溶融混錬を繰り返し、ペレット７２、ペレット７３を作成した。このペレット７３を実施例１と同様に押出し成形加工し、試料７を作成した。この試料７について実施例１と同様に測定及び評価を行った。

上記実施例１〜５および比較例１，２の測定結果および評価結果を表１に示す。

＜実施例６＞
ＰＥＥＫ樹脂として、ビクトレックス４５０Ｇ（商品名、ビクトレックス社製）を単独で用い、アセチレンブラックを２４重量％用いる以外は実施例５と同じ条件で試料を作成した。体積抵抗は１．５×１０^９Ω・ｃｍであった。また粒子密度は３０個／μｍ^２、平均隣接壁面間距離は７５ｎｍであり、画像出力耐久性評価結果は◎であった。

＜実施例７＞
ＰＥＥＫ樹脂として、ビクトレックス社製ビクトレックス４５０Ｇ（商品名）６０重量部とビクトレックス社製ビクトレックス１５１Ｇ（商品名）４０重量部をドライブレンドしたものを用いた。これにアセチレンブラックとして、デンカブラック粒状品（商品名）を１９重量％の添加量となるよう調整しＰＥＥＫ樹脂とドライブレンドした。これをパーカーコーポレーション社製同方向回転二軸混練押出機ＨＫ−２５Ｄ（商品名）を用いて溶融混練しペレット１１を作成した。このときニ軸混練押出し機のスクリューを、順送りタイプのニーディングスクリュー、ニュートラルタイプのニーディングスクリュー、逆送りタイプのニーディングスクリューと送りスクリューの比を１８０／６０／４８／７２０として回転数３００ｒｐｍで行った。この条件で実施例１と同様に試料を作成し、評価を行ったところ、体積抵抗、粒子数、平均隣接壁面間距離は実施例１と同様の結果を得るとともに、画像出力耐久性評価結果も同様に○であった。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋレーザービームスキャナ
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ現像手段
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ１次転写ローラ
７中間転写ベルト
８２次転写ローラ
９定着器
Ｓ転写材

Claims

熱可塑性樹脂と
該熱可塑性樹脂に対して１９質量％以上、３０質量％以下のアセチレンブラックとを含み、
体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上１×１０^１２Ω・ｃｍ以下である半導電性フィルムであって、
該熱可塑性樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂であり、
該半導電性フィルムの断面で観察される該アセチレンブラックの粒子数密度が２０個／μｍ^２以上であり、且つ、該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が１２０ｎｍ以下であることを特徴とする半導電性フィルム。
前記半導電性フィルムの断面で観察される前記アセチレンブラックの粒子数密度が２５個／μｍ ^２以上であり、且つ、該アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が１００ｎｍ以下である請求項１に記載の半導電性フィルム。
前記アセチレンブラックの平均隣接壁面間距離が、８５ｎｍ以下である請求項２に記載の半導電性フィルム。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導電性フィルムを中間転写体として有することを特徴とする電子写真画像形成装置。