(57)【要約】      （修正有）【課題】厚さ方向の圧縮弾性率が低くて転写時のニップ幅が十分に得られ、かつベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さなシームレスベルトを提供する。【解決手段】高剛性樹脂層１４と前記高剛性樹脂層の外周面に積層された弾性体層２１とを備えた複層構造を有し、厚さ方向の体積抵抗率が１０１〜１０１５Ω・ｃｍであり、前記高剛性樹脂はヤング率が１０００ＭＰａ以上であり、前記弾性体はデュロメーターＡ硬度が７０以下の加硫ゴムである複層シームレスベルトとする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高剛性樹脂層と前記高剛性樹脂層の外周面に積層された弾性体層とを備えた複層構造を有し、前記高剛性樹脂はヤング率が１０００ＭＰａ以上であり、前記弾性体はデュロメーターＡ硬度が７０以下の加硫ゴムであることを特徴とする複層シームレスベルト。
【請求項２】
前記高剛性樹脂がポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）であることを特徴とする請求項１に記載の複層シームレスベルト。
【請求項３】
前記加硫ゴムが加硫ニトリルゴム（ＮＢＲ）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複層シームレスベルト。
【請求項４】
さらに、前記弾性体層の外側面に潤滑層を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複層シームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の基本原理を使用した黒色トナー又は複数種のカラートナーを使用する普通紙複写機、カラー複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ並びにこれらの複合された機能を有するＯＡ機器等の画像形成装置、とりわけ湿式現像方式の画像形成装置用において使用される中間転写ベルト、搬送転写ベルトに関するものである。本発明の転写ベルトは、感光体上ないし転写ベルト上等の像担持体表面に形成されたトナー画像を普通紙等に転写する工程において使用される転写ベルト等にも使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置において、転写機能と用紙送り機能を併せ持たせ、転写画像を鮮明にすると共に部品点数の減少を図ることを目的として、またフルカラー画像形成のために転写ベルト、中間転写ベルト等のシームレスベルトが採用されつつある。係るシームレスベルトとしては、弾性体ベルトと樹脂ベルトが知られている。
【０００３】
樹脂ベルトを構成する樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（特許文献１等）、ポリカーボネート（ＰＣ）（特許文献２）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）とＰＣとのブレンド樹脂等の熱可塑性樹脂が公知であり、これらの樹脂に導電性充填剤としてカーボンブラック等を配合した導電性ないし半導電性を有するシームレスベルトが提案されている。また、特に機械特性に優れた樹脂として、熱硬化性ポリイミド樹脂を使用した転写ベルトも公知である（例えば、特許文献３）。一方、弾性体ベルトとしては、特許文献４及び特許文献５に開示のベルトが公知である。
【特許文献１】特開平５−２００９０４号公報
【特許文献２】特開平６−９５５２１号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１１２６３号公報
【特許文献４】特開平４−２９２７６号公報
【特許文献５】特開平９−１３１７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の樹脂ベルトは、いずれも高剛性であって、転写の際の圧接用ロールの押圧力によるベルトの圧縮変形が小さく、転写におけるニップ幅が十分得られないために、画質欠陥が発生しやすいという問題を有する。
【０００５】
またトナー中に異物が混入してこれが感光体と樹脂ベルトの間に挟まれると感光体と樹脂ベルトがいずれも高硬度であるために少なくとも一方の表面に異物による傷が発生して寿命を低下させるという問題も有する。
【０００６】
これに対して弾性体ベルトは、厚さ方向の圧縮弾性率が高剛性の熱可塑性樹脂よりは低く、転写時にニップ幅が十分に得られるという利点や、トナー中に異物が混入しても感光体を損傷することはないという利点を有するが、ベルト駆動時の引張り応力によって伸び変形が発生し、やはりカラー画像においてはトナーの位置ズレによる画質欠陥が発生しやすいという問題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、厚さ方向の圧縮弾性率が低くて転写時のニップ幅が十分に得られ、かつベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さなシームレスベルトを提供することにある。
【０００８】
また近年、コピーなどにおいてカラー化、高速化が進み、さらなる高画質化も求められている。高画質化のためには、トナーの小粒径化が必要であるが、従来の乾式現像方式にて使用するトナーは小粒子化するほど飛散による塵肺問題が発生するため限界があり、画像の高精度化が進めにくい状況にある。さらに乾式現像方式では定着には高温が必要であるため、高速化にも限界がある。
【０００９】
これに対して湿式現像方式では、上記の乾式現像方式の問題は解消され、高画質化、高速化が可能であるが、使用される液状トナーは有機溶剤を含有するため、使用するシームレスベルトには、乾式現像方式の場合と比較して新たに耐溶剤性が求められる。
【００１０】
本発明の別の目的は、厚さ方向の圧縮弾性率が低くて転写時のニップ幅が十分に得られ、かつベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さく、とりわけ湿式方式の画像形成装置に使用可能な、耐溶剤性に優れたシームレスベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の複層シームレスベルトは、高剛性樹脂層と前記高剛性樹脂層の外周面に積層された弾性体層とを備えた複層構造を有し、前記高剛性樹脂はヤング率が１０００ＭＰａ以上であり、前記弾性体はデュロメーターＡ硬度が７０以下の加硫ゴムであることを特徴とする。
【００１２】
係る構成の複層シームレスベルトは、厚さ方向の圧縮弾性率が低くて転写時のニップ幅が十分に得られ、かつベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さなベルトである。
【００１３】
高剛性樹脂のヤング率が１０００ＭＰａ未満の場合には、高速化された画像形成装置において、駆動時にベルトに伸び変形が発生して画質が低下する場合がある。高合成樹脂のヤング率は高い方がよいが、高すぎる場合にはシームレスベルトが脆くなるので、４０００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１４】
弾性体層の硬度がデュロメーターＡ硬度にて７０を超えると、転写時のニップ幅が十分とれなくなる。弾性体層の硬度は、デュロメーターＡ硬度にて２０以上であることが好ましい。
【００１５】
上記の複層シームレスベルトにおいては、前記高剛性樹脂がポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）であることが好ましい。
【００１６】
係る樹脂の使用により、耐久性と寸法安定性に優れた高剛性樹脂層を有する複層シームレスベルトが得られる。
【００１７】
複層シームレスベルトの厚さ方向の体積抵抗率は１０１〜１０１５Ω・ｃｍであることが好ましい。半導電性ベルとして使用する場合、体積抵抗率は１０４〜１０１２Ω・ｃｍであることが好ましい。高剛性樹脂層は厚さが０．０５〜０．３ｍｍであることが好ましく、複層シームレスベルトは厚さが０．２〜０．８ｍｍであることが好ましい。ベルトの周長、幅は使用する機種に応じて適宜設定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のシームレスベルトにおいて、高剛性樹脂層構成材料として好適な熱可塑性樹脂は、フィルムとしたときのヤング率が１０００ＭＰａ以上である樹脂は限定なく使用可能である。係る樹脂としては、具体的にはＰＢＴ，ポリプロピレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ＰＥＥＫ、アラミド樹脂、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂等並びにこれらのブレンド樹脂等が例示される。
【００１９】
これらの中でも、上述のようにポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）であることが好ましく、又はポリイミド又はポリカーボネート（ＰＣ）とＰＢＴのブレンド樹脂であることが好ましい。ＰＢＴとＰＣの混合樹脂において混合比率は、ＰＢＴ／ＰＣ＝９５／５〜６０／４０（重量比）であることが、物理特性上好ましい。ＰＣの含有率が多すぎると高剛性樹脂層が脆くなり、ＰＢＴが多すぎるとカーボンブラックの分散性が低下してベルトの抵抗値のばらつきが大きくなり、寸法変化も大きくなるという問題が生じる。
【００２０】
弾性体層である加硫ゴム層を構成するゴム材料としては、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）から選択されるゴム材料を使用する。これらのゴム材料は必要に応じて２種以上を併用してもよい。弾性体層を半導電性に調整する際の電気抵抗値の安定性と難燃性の観点からは、クロロプレンゴムの使用が好ましい。
【００２１】
また上記ゴム材料の中でも、湿式現像方式の画像形成装置に使用する複層シームレスベルトの弾性体層は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）にて構成することが好ましい。
【００２２】
ニトリルゴムは、湿式現像方式の画像形成装置において使用する液状トナーに好適に使用されるイソパラフィン等の有機溶剤に対する耐溶剤性に優れたものである。
【００２３】
ゴムは、架橋剤にて架橋する。架橋は、イオウ加硫、過酸化物加硫等による。ゴムの架橋に使用する架橋剤は、イオウ加硫の場合にはイオウ及び加硫促進剤を使用し、過酸化物加硫の場合にはパーオキサイドを使用する。
【００２４】
上記の基材及び加硫ゴムを所定の電気特性、特に体積抵抗率を所定値に調整するためには、必要に応じて導電性材料を添加する。導電性材料は、公知の導電性材料が限定なく使用可能である。具体的には、銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属材料、酸化錫、酸化インジウム等の金属酸化物、金属をコーティングしたマイカ等の無機材料、カーボンブラックやグラファイト、炭素繊維等の炭素化合物、チオシアン酸アンモニウム等のイオン性導電材料が例示される。これらの導電性材料は、必要に応じて２種以上を併用する。
【００２５】
上記の導電性材料の中でも、補強効果も併せて得られることから、カーボンブラックの使用が特に好ましい。カーボンブラックとしては、具体的には、ケッチェンブラックＥＣ等のＥＣ（Extra Conductive）カーボン、ＥＣＦ（Extra Conductive Furnance ）カーボン、ＳＣＦ（Super Conductive Furnance ）カーボン、ＣＦ（Conductive Furnance ）カーボン、アセチレンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ等のカーボンブラックが例示される。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもかまわない。
【００２６】
高剛性樹脂層構成樹脂並びに加硫ゴムには、必要に応じて加工性改良剤、他の充填剤、安定剤、老化防止剤、分散改良剤等の添加剤を添加することは好ましい態様である。
【００２７】
本発明の複層シームレスベルトは、さらに、前記弾性体層の外側面に潤滑層を有するものであることが好ましい。
【００２８】
係る構成によってベルト表面に残存するトナーのクリーニングが容易に行え、高画質の画像形成装置を製造することができる。
【００２９】
潤滑層を構成する材料は、例えば潤滑性官能基を有する樹脂層、もしくは潤滑性材料を含有する樹脂層であり、潤滑性官能基を有する樹脂層としてはフッ素基を有するアクリル系樹脂層が例示され、潤滑性材料を含有する樹脂層としては、ポリ四フッ化エチレン微粉末、窒化ホウ素微粉末、二硫化モリブデン、グラファイト等の潤滑性材料を含有するポリウレタン樹脂、アクリル系樹脂等が例示される。これらは塗料として使用し、弾性体層の上に５〜５０μｍ程度の厚さに塗装して潤滑層を形成することが好ましい。  
【実施例１】
【００３０】
本発明の積層シームレスベルトの製造方法の好適な実施形態を図面により説明する。図１は、クロスヘッドを備えたゴム用押出機を使用した製造装置を示した。  
【００３１】
図１（ａ）に示したように、押出機１はスクリュー部１７と該スクリューを駆動するモーター６、スクリュー部１７の先端に設けられたクロスヘッド８とから構成されている。図１（ｂ）は、クロスヘッド８部を示した斜視図である。クロスヘッド８には予めシームレスベルト状に形成された高剛性樹脂層を設けたマンドレル５ａが直線状に連設して矢印方向に送り込まれ、ホッパー１５からリボン状にて供給された未加硫ゴム組成物Ｍが可塑化された状態でマンドレル５ａの高剛性樹脂層の外周面に連続的に被覆され、未加硫ゴム組成物が積層された高剛性樹脂製基材を担持するマンドレル５ｂが排出される。マンドレル５ｂは、上から下方向に移動させてもよい。
【００３２】
未加硫ゴム組成物が積層された高剛性樹脂製基材は、加熱、電子線照射等の加硫手段により架橋し、加硫ゴム層が形成され、マンドレルから脱型すると複層シームレスベルトが得られる。
【００３３】
加硫ゴム層の厚さは特に限定されるものではないが、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。加硫ゴム層は研磨仕上げを行うことが好ましい。
【００３４】
図２は、マンドレル５に高剛性樹脂層を形成する製造方法を例示した正面図である。高剛性の熱可塑性樹脂を押し出す押出機は、モーター等を収容した基台部２３、スクリューを内蔵したシリンダー部２６と前記シリンダー部の源流側に熱可塑性樹脂を供給するホッパー２５を有し、下流側にダイス２７が設けられている。ダイス２７の上からマンドレル５が供給され、外周面に高剛性樹脂が被覆されて５ａとなり、下方に排出される。高剛性樹脂層はマンドレルの端部においてカッター２９により裁断され、マンドレル５ａは受け台３１に受け取られる。
【００３５】
高剛性樹脂層は、図２のようにマンドレル５の外周に直接被覆形成する必要はなく、チューブを押し出すダイスを使用してチューブ状に押し出して、所定長さに裁断後にマンドレルに装着し、図１に示した装置に供給してもよい。
【００３６】
図３には外周に高剛性樹脂層とその外周面にさらに弾性体層が被覆されたマンドレル５ｂを断面図にて示した。マンドレル５には一端側に凸状の嵌合部１０が、他端側に凹状の嵌合部１２がそれぞれ形成されており、１個のマンドレル５の凸状嵌合部１０を他のマンドレルの凹状嵌合部１２に嵌合させることにより、直線状に連設可能に形成されている。この外周に高剛性樹脂層１４が被覆、装着されたマンドレル５を連設して押出機に送り込んで未加硫ゴム組成物層を積層形成し、加硫することによって弾性体層２１が形成される。
【００３７】
円筒チューブ状に成形された高剛性樹脂層１４の表面は、無処理であってもよく、使用する加硫ゴム層との接着性を向上するためにコロナ放電処理やプライマー処理を施してもよい。
【実施例２】
【００３８】
＜複層シームレスベルトの製造例１＞
（実施例１）
ネオプレンＷＲＴ（クロロプレンゴム：昭和電工デュポン）１００重量部、カーボンブラック  シースト３（東海カーボン）３０重量部、プロセスオイルＮＳ−２５（出光興産）１５重量部、キョウワマグ＃１５０（協和化学工業）４重量部、亜鉛華１号（三井金属鉱業）５重量部をバンバリーミキサーで混練してマスターバッチを製造し、排出して冷却した後に混練ロールにてイオウ３００Ｍ（細井化学）１．０重量部、加硫促進剤アクセル２２（川口化学工業）１．０重量部及び加硫促進剤ノクセラーＴＴ（大内新興化学工業）０．５重量部を添加、混練して未加硫ゴム組成物（１）を得た。
【００３９】
高剛性樹脂基材としてポリブチレンテレフタレート／ポリカーボネート＝７５／２５（重量比）、カーボンブラックを添加して体積抵抗率を２×１０10Ω・ｃｍに調整した厚さ１３０μｍ、周長４７３ｍｍ，幅２７６ｍｍの高剛性樹脂層を使用し、これを外径１５０ｍｍ，幅２８０ｍｍであって、長さ方向に嵌合して連設可能なマンドレルに装着し、図１に示した構成を有するクロスヘッドを備えた押出機に矢印方向に供給し、表面に厚さ０．３ｍｍの上記未加硫ゴム組成物（１）層を有する積層体を形成した。この積層体を１８５℃にて７分加熱して加硫し、複層シームレスベルトである加硫ゴム層積層体を得た。
【００４０】
得られた加硫ゴム層積層体を幅２６６ｍｍに裁断して全体として体積抵抗率が５×１０10Ω・ｃｍの半導電性の複層シームレスベルトを得た。
【００４１】
ベルト表面にダイエルラテックスＧＬＳ−２１３Ｆ（ダイキン工業）を、乾燥塗膜厚さが２０μｍとなるように塗布、乾燥し、潤滑層を形成した。
【００４２】
（実施例２）
高剛性樹脂製基材として半導電性のポリイミド樹脂製のベルトを使用した点を除いて実施例１と同様にして半導電性シームレスベルトを作製した。
【００４３】
（比較例１〜３）
比較のために、比較例１として現在使用されているポリイミド製樹脂ベルト、比較例２としてポリカーボネート系樹脂ベルト、比較例３としてゴム製ベルトを用いて同様に評価を行った。評価結果を表１に示した。
【００４４】
＜評価１＞
市販のカラープリンターＬＰ−３０００Ｃ（エプソン社製）に実施例１〜４で得られたベルトを装着し、画像形成テストを行い、得られた画像を拡大レンズを用いて観察し、トナーの位置ズレ、画質の評価を行った。評価結果は表１に示した。トナーの位置ズレについては、位置ズレがほとんどないものを○、全くないものを◎、位置ズレが認められるものを×として表示した。また画質の良好なものを◎、画質の劣るものを×として表示した。
【００４５】
【表１】
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【実施例３】
【００４６】
＜複層シームレスベルトの製造例２＞
（実施例３）
ＪＳＲ  Ｎ２３０ＳＶ（ＮＢＲ：ＪＳＲ）１００重量部、カーボンブラック  シースト３（東海カーボン）５重量部、イオウ３００Ｍを２．０重量部、亜鉛華１号２．０重量部、加硫促進剤ＤＭ２．０重量部、加硫促進剤ＴＥＴ０．３重量部を常法により混練して未加硫ゴム組成物（２）を得た。
【００４７】
高剛性樹脂層構成樹脂としてポリエーテルスルフォン樹脂にカーボンブラック（アセチレンブラック）を添加して体積抵抗率を２×１０10Ω・ｃｍに調整し、図２に例示した装置を使用して外径１５０ｍｍ，幅２８０ｍｍであって、長さ方向に嵌合して連設可能なマンドレルに厚さ１３０μｍ，幅２７６ｍｍの円筒状高剛性樹脂層を形成し、該マンドレルを長さ方向に嵌合して連設し、図１に示した構成を有するクロスヘッドを備えた押出機に矢印方向に供給し、表面に厚さ０．３ｍｍの上記未加硫ゴム組成物（２）層を有する積層体を形成した。この積層体を１８５℃にて７分加熱して加硫し、加硫ゴム層積層体である複層シームレスベルトを得た。
【００４８】
（実施例４）
高剛性樹脂層構成樹脂としてポリブチレンテレフタレート／ポリカーボネート＝７５／２５（重量比）、カーボンブラックを添加して体積抵抗率を２×１０10Ω・ｃｍに調整した樹脂組成物を使用し、実施例３と同様にして加硫ゴム層積層体である複層シームレスベルトを得た。
【００４９】
（比較例４、５）
弾性体層構成材料としてそれぞれポリオレフィン系熱可塑性エラストマー  アムゼル５５００（プラス・テク社）（比較例４）、及びスチレン系熱可塑性エラストマーＪＳＲ  ＳＩＳ５００２（ＪＳＲ）（比較例５）を使用し、図２に例示した装置を使用して弾性体層の厚さが０．４ｍｍの複層シームレスベルトを製造した。高剛性樹脂層構成樹脂としては、実施例３と同様にポリエーテルスルフォン樹脂にカーボンブラック（アセチレンブラック）を添加して体積抵抗率を２×１０10Ω・ｃｍに調整した樹脂組成物を使用した。
【００５０】
＜評価２＞
得られた実施例３、４、比較例４、５の複層シームレスベルトから５０×５０（ｍｍ）のサンプルを切り出し、アイソパーＧ（イソパラフィン：エクソンモービル社）に２３℃にて１２０時間浸漬し、重量増加を測定し、重量増加率にて膨潤率（％）とした。評価結果を表２に示した。膨潤率は、弾性体層と高剛性樹脂層とを分離してそれぞれの材料について測定を行った。結果は、実施例３、４については弾性体層と高剛性樹脂層のそれぞれの結果を、また比較例３、４については弾性体層の結果のみを示した。
【００５１】
【表２】
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表２の結果より、ＮＢＲを使用した本発明の複層ベルトは、耐溶剤に優れ、湿式方式の画像形成装置に適したものであることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】クロスヘッドを備えた押出機を使用した複層シームレスベルトの製造装置を例示した正面図
【図２】マンドレル外周面に高剛性樹脂層を形成する熱可塑性樹脂押出機を例示した正面図
【図３】複層シームレスベルトを形成したマンドレルの形状を例示した断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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