(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料にカーボンフィラーを分散させた樹脂材料溶液を金型に注入して回転させ、遠心成形により厚さ０．０２〜０．５ｍｍのエンドレスに形成されるシームレスベルトであって、
周面外側の表面抵抗率ρｓ（Ω／□）と体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）との関係を１０９≧ρｓ／ρｖ≧４０とし、表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を２×１０13（Ω／□）以上としたことを特徴とするシームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の複写機やレーザプリンタ等に使用されるシームレスベルトに関し、より詳しくは、感光体基体用、中間転写用、紙搬送用、現像用、あるいは定着用等のシームレスベルトの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラー複写機等の電子写真複写機の実用化に伴い、感光体上に現像されたトナー像を複写紙に転写する際、一旦トナーを中間転写体に写し取った後、複写紙に転写するというプロセスが採用されている。このプロセスでは、感光ドラムの表面にトナー像が現像装置により形成され、このトナー像が感光ドラムの下部の中間転写体であるシームレスベルトに転写された後、このシームレスベルト上のトナー像がシームレスベルトと二次転写ローラとの間に挟まれた複写紙に転写される。このようにシームレスベルトは、中間転写体として使用されるが、それだけではなく、感光体等にも使用が検討されている。
【０００３】
従来、シームレスベルトは、成形性が良いこと、軽量であること等の理由から導電あるいは半導電といわれる領域のプラスチック材料で成形されている。このような導電又は半導電製のシームレスベルトは、例えば特開平１０−２２６０２８号公報に開示されている。いずれの材料のシームレスベルトにおいても、付与される導電性は、表面抵抗率を基準とすると、１〜１×１０１３Ω／□の範囲とされる。これは、１〜１×１０１３Ω／□の範囲を超える表面抵抗率とすると、一般に体積抵抗も大きくなり、トナーの搬送、転写という重要、かつ基本的な性能を満たすことができなくなるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシームレスベルトは、以上のように導電性が表面抵抗率を基準として１〜１×１０１３Ω／□の範囲とされ、トナーの搬送、転写という重要、かつ基本的な性能が確保されている。しかしながら、このような表面抵抗率ではコピー紙に印刷する場合には特に問題がないものの、ＯＨＰ用のプラスチックシートに印刷する場合、シートを搬送することができず、満足する性能が到底得られないという大きな問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、トナーの搬送や転写の性能として十分な導電性が期待でき、しかも、ＯＨＰ用のシート等を搬送することが可能なシームレスベルトを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、樹脂材料にカーボンフィラーを分散させた樹脂材料溶液を金型に注入して回転させ、遠心成形により厚さ０．０２〜０．５ｍｍのエンドレスに形成されるものであって、
周面外側の表面抵抗率ρｓ（Ω／□）と体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）との関係を１０９≧ρｓ／ρｖ≧４０とし、表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を２×１０13（Ω／□）以上としたことを特徴としている。
【０００７】
すなわち、本発明者らはトナーの搬送、転写時には十分な導電性を有し、ＯＨＰ用のシート等を搬送することが可能なシームレスベルトを得るためには、周面外側の表面においては絶縁領域の抵抗値を有し、全体的には導電ないし半導電領域の抵抗値を有するものとすれば良いことに着眼し、その方法、構成について種々検討を重ねた結果、上記構成により、トナーの搬送、転写の性能を満足し、ＯＨＰ用のシート等を搬送することが可能なシームレスベルトが得られることを確認して本発明を完成させた。
【０００８】
本発明によれば、全体としては導電ないし半導電領域の抵抗値を有し、周面外側の表面においては絶縁領域の抵抗値を有するシームレスベルトとなっているので、トナーの搬送、転写等という性能を満足し、ＯＨＰ用のシート又はこれと略同様と認められる被印刷基材を搬送することができる。
すなわち、被印刷基材の搬送にはシームレスベルトと被印刷基材との間に生じる静電吸着力を利用しているが、ＯＨＰ用のシート等を構成するプラスチック材料とシームレスベルトを構成する樹脂材料の帯電列とが近いことから、周面外側の表面が導電ないし半導電領域の抵抗値を示すものであると、十分な静電吸着力が発現しないこととなる。本発明によれば、周面外側の表面が絶縁領域の抵抗値を有するものとすることにより、帯電列が近いもの同士でも、静電気の自然減衰が少なく、十分な静電吸着力が発現する。したがって、プラスチック材料からなるＯＨＰ用のシート等の搬送が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではない。
本実施形態におけるシームレスベルトは、図１に示すように、樹脂材料にカーボンフィラーを添加分散させた厚さ０．０２〜０．５ｍｍのエンドレスに遠心成形され、図示しないＯＨＰ用シートに接触する周面外側１ａの表面抵抗率ρｓ（Ω／□）と体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）との関係が１０９≧ρｓ／ρｖ≧４０に設定されるとともに、表面抵抗率ρｓ（Ω／□）が２×１０13（Ω／□）以上に設定されている。
【００１０】
樹脂材料としては、公知の材料が使用されるが、シームレスベルト１が複数のロールに支持されて使用されるので、十分な機械的強度と可撓性とを有する材料が選択される。このような材料としては、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、アラミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等があげられる。樹脂材料は、熱硬化性、熱可塑性のいずれでも良いが、使用する製法により適当な材料を選択することができる。
【００１１】
カーボンフィラーとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック等があげられる。これらカーボンブラックは、その分散状態が必要な特性を得るために重要な役割を果たす。この点を詳説すると、シームレスベルト１は、可撓性を確保するため、厚さが０．０２〜０．５ｍｍ程度と薄く成形される。この中でカーボンブラックが凝集していると、その凝集粒子は１ではないアスペクト比、１．５以上のアスペクト比を有する状態となり、成形時の樹脂の流れ、遠心力等の力が凝集粒子に加わると、モーメントが発生し、面方向に配向しやすくなる。この結果、面方向の抵抗が厚さ方向の抵抗と比較して低くなり、特にその体積抵抗率が１×１０６〜１×１０１３Ω・ｃｍ程度では微妙な配向が抵抗の方向性に大きく影響する。
【００１２】
そこで本実施形態では、カーボンブラックの二次凝集粒子の割合がカーボンフィラー全量中２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下とされる。これにより、必要な体積抵抗率を得るために表面抵抗率が必要以上に低下するのを抑制することができる。
【００１３】
全カーボン粒子中における凝集粒子の割合の測定方法は、カーボン粒子の粒子径を測定する方法による。すなわち、あるカーボン粒子の一次粒子径に対し、凝集粒子の粒子径は、数倍〜数十倍以上のレベルで大きな値を示し、粒度分布において一次粒子径の２倍以上の粒径を示したものが二次凝集している粒子であり、この粒子の全量に対する割合を算出すれば良い。
【００１４】
この測定法によれば、市販のカーボンフィラーは、略５０％以上が二次凝集しており、この二次凝集を解砕する処理を施すことが必要となる。このような処理方法としては、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、流路の最小部の間隙が０．１ｍｍ以下で、液剤の分離、衝突が行われるスタティックミキサ２に通す方法があげられる。このスタティックミキサ２は、金属製の上下一対の型から構成され、下型３に溝４が加工されている。スタティックミキサ２は、上型５と下型３とが型締めされることにより、溝４が流路となり、一方より流入したカーボンフィラーを含む材料がもう一方より排出される間に分離、衝突する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の例においては、分離、衝突が２回ずつ行われる。
【００１５】
カーボンフィラーの一次粒子の大きさは、数〜数百ｎｍと非常に細かいため、通常用いられるボールミルや三本ロール等の方法では間隙が大き過ぎたり、解砕が確率的にしか行われないため、凝集粒子を減少させるには長時間を要する。しかしながら、スタティックミキサ２を使用すれば、このスタティックミキサ２を通過するカーボン粒子は必ず解砕処理を受けるので、きわめて効率的に処理することが可能となる。
【００１６】
樹脂材料にカーボンフィラーを分散させる方法としては、適当な溶媒中で上記二次凝集解砕処理した後に樹脂材料と混合する方法、樹脂材料に直接カーボンフィラーを投入し、その後に上記解砕処理を行う方法があげられる。但し、樹脂材料と混合する際に、一旦解砕された粒子が再凝集することがあるので、樹脂材料との混合前に解砕処理を行う場合においても、樹脂材料と混合した後に再度解砕処理することが好ましい。
【００１７】
樹脂材料に対するカーボンフィラーの添加量は、必要とされる導電性に応じて適宜決定されるが、具体的には樹脂材料１００重量部に対し１〜３０重量部の範囲から選択される。本実施形態においては、上記解砕処理を行うことにより、表面抵抗率と体積抵抗率が従来の関係を有しないので、注意が必要である。
【００１８】
シームレスベルト１の周面外側１ａの表面抵抗率は同一面で測定される抵抗値により算出され、体積抵抗率はシームレスベルト１の表裏面の間で測定される抵抗値より算出される。抵抗値の測定方法により、特に測定電圧により得られる値が変わるが、本発明に係るシームレスベルト１は、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１における５．１３  抵抗率の試験方法に略準拠した方法により、表面抵抗率及び体積抵抗率が算出される。
【００１９】
測定試験の装置としては、図３（ａ）、（ｂ）の斜線部分の形状に切断した導電性ゴム又は透湿性の導電性ペイント、直流電圧５００Ｖの電源（乾電池又は蓄電池）、図４に示す絶縁抵抗測定装置６、適当に絶縁保護されたスイッチ、ＪＩＳ  Ｂ  ７５０２に規定された外側マイクロメータ又はこれと同等以上の精度をもつもの、ＪＩＳ  Ｂ  ７５０７に規定された最小読取値０．０２ｍｍのノギス又はこれと同等以上の精度をもつもの等が使用される。試験体としては、成形されたシームレスベルト１がそのまま用いられる。この試験体の前処理は、Ｃ−９０＋４−２ｈ／２０±２℃／（６５±５）％ＲＨで行われる。
【００２０】
測定試験の方法は、先ず、処理した試験体の厚さを外側マイクロメータで０．０１ｍｍまで正確に測り、その後、導電性ゴムを配置し、試験体に圧着して電極とする。
なお、図３に示すように、試験体上に透湿性の導電性ペイントで描いて電極とすることができる。この場合、電極を描いた後に試験体を処理し、操作中に透湿性の導電性ペイントが試験体から剥がれないように注意する。
表面電極の内円の外径及び環状電極の内径をノギスで０．０２ｍｍまで測り、表面抵抗率を測定する場合には図５（ａ）のように、体積抵抗率を測定する場合には図５（ｂ）のようにそれぞれ接続する。これをさらに絶縁抵抗測定装置６の回路位置に接続し、１分間充電して表面抵抗率及び体積抵抗を測定する。この場合、試験は、温度２０±２℃、相対温度（６５±５％）の条件で行う。
【００２１】
表面抵抗率と体積抵抗とを測定したら、以下の式により表面抵抗率及び体積抵抗率を算出する。
ρｖ＝πｄ２／４ｔ×ＲＶ
ρｓ＝π（Ｄ＋ｄ）／Ｄ−ｄ×Ｒｓ
ここに、ρｓ：表面抵抗率（ＭΩ）
ρｖ：体積抵抗率（ＭΩ・ｃｍ）
ｄ：表面電極の内円の外径（ｃｍ）
ｔ：試験体の厚さ（ｃｍ）
ＲＶ  ：体積抵抗（ＭΩ）
Ｄ：表面の環状電極の内径（ｃｍ）
Ｒｓ  ：表面抵抗（ＭΩ）
π：円周率＝３．１４
【００２２】
シームレスベルト１の成形方法としては、遠心成形、押出成形、又は射出成形等があげられるが、厚さの精度や表面状態等に優れる遠心成形法を選択することが好ましい。ここで、遠心成形法とは、上記原材料からなる流動状液体を円筒状の金型内に注入して回転させることにより、金型の内周面に流動状液体の層を遠心力により形成し、溶媒の除去あるいは反応硬化型の樹脂を硬化させることにより、金型の内周面に樹脂層を形成して脱型する方法をいう。シームレスベルト１の厚さは、０．０２〜０．５ｍｍの範囲とされる。これは、複数のロールにシームレスベルト１が支持されて用いられるので、０．０２ｍｍ未満では機械的強度が不足するからである。また、０．５ｍｍを超えると、可撓性が十分でないからである。
【００２３】
次に、シームレスベルト１の製造方法について説明すると、先ず、樹脂材料溶液を調整する。具体的には、ベースとなる樹脂材料を適当な溶媒で溶液化し、カーボンフィラーを上記方法で分散させる。この際、樹脂材料溶液の粘度が５０，０００ｃｐ以下となるよう調整する。５０，０００ｃｐを超える粘度では、遠心力による金型８の内周面へのレベリングが困難となるからである。下限は特に限定されないが、１０ｃｐ以上とすることが樹脂材料溶液の取扱上好ましいといえる。
【００２４】
樹脂材料溶液を調整したら、図６に示すように、回転可能な複数のローラ７上に配置された金型８の中に樹脂材料溶液を必要量だけ注入する。この金型８は、金属を用いて円筒形に形成され、内周面が鏡面加工、又はフッ素樹脂やシリコーン樹脂等で処理されており、簡単にシームレスベルト１を脱型することができる。金型８の両端部には注入した樹脂材料溶液が漏れないよう、金属製、樹脂製等の蓋（図示せず）が嵌合されている。この蓋は、その中央に樹脂材料溶液注入のための孔が穿設され、リング形を呈している。樹脂材料溶液は、溶液の濃度、固形分の比重、金型８の内周面寸法、製品の厚さから算出し、所定量を注入すれば良い。本実施形態のシームレスベルト１には、機械的強度と可撓性とが求められるので、厚さの範囲が略０．０２〜０．５ｍｍ程度とされる。
【００２５】
次いで、金型８を当初ゆっくりと回転させ、金型８の内周面に樹脂材料溶液を均一に塗布しつつ徐々に回転数を上げ、シームレスベルト１を遠心成形する。この際、必要に応じて金型８を外部から適当なヒータで加熱すれば、樹脂材料溶液の粘度低減、有機溶媒の蒸発を促進することができる。但し、急激な乾燥は、シームレスベルト１の表面状態に悪影響を与えるため、初めのうちは金型８の加熱を樹脂溶液の沸点より１２０〜５０℃程度低くし、指触乾燥状態が得られた後に温度を上昇させ、乾燥を完了すれば良い。
【００２６】
こうしてシームレスベルト１の遠心成形が終了したら、金型８ごと空冷する。すると、金型８とシームレスベルト１を構成するポリアミドイミドとの熱膨張率の差により、シームレスベルト１が金型８の内周面から自然に脱型する。シームレスベルト１と金型８の内周面との密着度が強く、自然に剥離しない場合には、端部から徐々にシームレスベルト１を剥離すれば良い。最後に所定の幅にカットすれば、シームレスベルト１を得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施形態ではシームレスベルト１の周面外側１ａの表面抵抗率ρｓ（Ω／□）と体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）との関係を１０９≧ρｓ／ρｖ≧４０に設定したが、実用上、表面抵抗率ρｓ（Ω／□）と体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）との関係を１０９≧ρｓ／ρｖ≧５０にすると良い。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明に係るシームレスベルト１の実施例、比較例を説明する。
樹脂材料溶液の調整
トリメリット酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルメタンとの当量をジメチルアセトアミドに溶解し、加熱反応して固形分濃度（実質的全閉環のポリアミドイミド）２８重量％の芳香族ポリアミドイミド溶液を得た。さらに、ジメチルアセトアミドを加え、固形分濃度１５重量％、固形分の比重１．２のポリアミドイミド溶液とした。
本実施例、比較例においては、全てこのポリアミドイミド溶液を樹脂材料溶液として使用した。
【００２９】
実施例１
カーボンフィラーとして、キャボット製「Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ  ＭＯＮＡＲＣＨ  １２０」（粒子径７５ｎｍ）を、ジメチルアセトアミドに１５重量％となるよう混合し、これを図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すスタティックミキサ（流路幅０．１ｍｍ、深さ０．１ｍｍ）２に５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を加えて通し、カーボンフィラーの解砕処理を行い、カーボンフィラー混合液を得た。こうしてカーボンフィラー混合液を得たら、ポリアミドイミド溶液１００重量部に対し、カーボンブラック混合液２０重量部を加え、再度スタティックミキサ２に通してポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液とした。このときの粒度分布をレーザ回折法により測定したところ、１５０ｎｍを超える粒子径を有する粒子の割合は、２．１ｗｔ％であった。
【００３０】
次いで、内径２００ｍｍ、外形２２０ｍ、長さ４００ｍｍの円筒形で、両端部に材料漏れを防止する内径１７０ｍｍ、外形２２０ｍｍのリング形の蓋を有する金型８を１００ｒｐｍの速度で回転させるとともに、この金型８内にポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液２１５ｇを注入した。この際、雰囲気温度を熱風送風機により８０℃に保ち、金型８の回転数を徐々に上げ、１６５０回転とした。この作業を３０分間続けたら、金型８の回転を停止し、金型８毎に１８０℃に設定したオーブンに投入し、４５分後にオーブンより取り出した。そして、そのまま室温に放置して冷却し、ポリアミドイミド製のシームレスベルト１を金型８から脱型し、厚さ約１００μｍのシームレスベルト１を得た。
【００３１】
シームレスベルト１を得たら、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１  ５．１３  抵抗率の項に示される通りの形状、寸法に導電性ゴムを形成し、これを製造したシームレスベルト１に圧着して測定試験用の電極とし、５．１３  抵抗率の試験方法に略準拠して周面外側１ａの表面抵抗と体積抵抗とをそれぞれ測定し、表面抵抗率及び体積抵抗率を算出した。この結果、表面抵抗率は１．２×１０１４（Ω／□）、体積抵抗率は１．１×１０１２（Ω・ｃｍ）であった。
このシームレスベルト１をカラーレーザプリンタの中間転写体として組み込み、普通紙及びＯＨＰ用シートにそれぞれ印字テストしたところ、いずれも良好な結果を得ることができた。
【００３２】
実施例２
実施例１と同様のカーボンブラックをジメチルアセトアミドに１５重量％となるよう混合し、これをボールミルで４８時間撹拌混合し、カーボンブラック混合液を得た。こうしてカーボンブラック混合液を得たら、ポリアミドイミド溶液１００重量部に対しカーボンブラック混合液２５重量部を加え、ボールミルで２４時間撹拌混合し、ポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液を得た。このときの粒度分布をレーザ回折法により測定したところ、１５０ｎｍを超える粒子径を有する粒子の割合は、８．６ｗｔ％であった。
次いで、実施例１と同様の装置を使用し、同様の方法により厚さ１００μｍのシームレスベルト１を得た。
【００３３】
そして、実施例１と同様の方法でシームレスベルト１の周面外側１ａの表面抵抗率、体積抵抗率を算出したところ、それぞれ６．５×１０１３（Ω／□）、１．６×１０１２（Ω・ｃｍ）であった。
このシームレスベルト１をカラーレーザプリンタの中間転写体としてセットし、普通紙及びＯＨＰ用シートにそれぞれ印字テストしたところ、どちらも良好な結果を確認した。
【００３４】
比較例
実施例１と同様のカーボンブラックをジメチルアセトアミドに１５重量％となるよう混合し、これをボールミルで８時間撹拌混合し、カーボンブラック混合液を得た。こうしてカーボンブラック混合液を得たら、ポリアミドイミド溶液１００重量部に対し、カーボンブラック混合液２５重量部を加え、ボールミルで３時間撹拌混合し、ポリアミドイミド−カーボンブラック混合溶液を得た。このときの粒度分布をレーザ回折法により測定したところ、１５０ｎｍを超える粒子径を有する粒子の割合は３２．２ｗｔ％であった。
次いで、実施例１と同様の装置を使用し、同様の方法により厚さ１００μｍのシームレスベルト１を製造した。
【００３５】
そして、実施例１と同様の方法でシームレスベルト１の周面外側１ａの表面抵抗率、体積抵抗率を算出したところ、それぞれ７．６×１０１２（Ω／□）、２．２×１０１２（Ω・ｃｍ）の値が得られた。
このシームレスベルト１をカラーレーザプリンタの中間転写体として装着し、普通紙及びＯＨＰ用シートにそれぞれ印字テストしたところ、普通紙では良好な結果を得ることができた。しかしながら、ＯＨＰ用シートの場合、ＯＨＰ用シートの搬送不良が原因と考えられる色ずれ及びこすれが認められた。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、トナーの搬送や転写の性能には十分な導電性が期待でき、しかも、通常使用される用紙だけではなく、ＯＨＰ用のシート等をも搬送することができるという効果がある。したがって、これをプリンタ等に使用すれば、被印刷基材の利用範囲を広げることが可能になる。さらに、遠心成形により形成するので、厚さの精度や表面状態等に優れるシームレスベルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシームレスベルトの実施形態を示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係るシームレスベルトの実施形態におけるスタティックミキサを示す説明図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は横断面説明図、（ｃ）図は側面説明図、（ｄ）図は型締め状態を示す横断面説明図である。
【図３】本発明に係るシームレスベルトの実施形態における抵抗率試験の電極を示す説明図で、（ａ）図は表面電極を示す説明図、（ｂ）図は裏面電極を示す説明図である。
【図４】本発明に係るシームレスベルトの実施形態における抵抗率試験の絶縁抵抗測定装置を示す説明図である。
【図５】本発明に係るシームレスベルトの実施形態における抵抗率試験の電極の接続方法を示す説明図で、（ａ）図は表面抵抗率試験時の電極の接続方法を示す断面説明図、（ｂ）図は体積抵抗率試験時の電極の接続方法を示す断面説明図である。
【図６】本発明に係るシームレスベルトの実施形態における金型を示す説明図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図である。
【符号の説明】
１        シームレスベルト
１ａ      周面外側
２        スタティックミキサ
６        絶縁抵抗測定装置
８        金型
【図１】
0003581046.tif 000002
【図２】
0003581046.tif 000003
【図３】
0003581046.tif 000004
【図４】
0003581046.tif 000005
【図５】
0003581046.tif 000006
【図６】
0003581046.tif 000007