(57)【要約】【課題】長時間繰り返して使用しても破断しない等の繰り返し疲労耐性が強い，引張強度が高く，使用環境でのクリープし難いこと，安価なこと，を成り立たせる構成を有する画像形成装置用の半導電性無端ベルトの基層を提供する。【解決手段】少なくともポリカーボネート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第１の層と、  ポリエチレンテレフタレート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第２の層とを、前記第１の層と前記第２の層の数の合計が奇数となるように含んでいる基層を具備していることを特徴とする半導性無端ベルト。【選択図】  図１
2006154251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリカーボネート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第１の層と、
ポリエチレンテレフタレート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第２の層とを、前記第１の層と前記第２の層の数の合計が奇数となるように含んでいる基層を具備していることを特徴とする半導性無端ベルト。
【請求項２】
前記基層が、前記第１の層及び第２の層とからなる３層からなり，ベルト厚み方向に対して，厚み中心部より対称な構成を有している請求項1に記載の半導電性無端ベルト。
【請求項３】
前記基層が、外層として前記第１の層、，中間層として前記第２の層，内層として前記第１の層を有する請求項１又は２に記載の半導電性無端ベルト。
【請求項４】
前記基層が、外層として前記第２の層，中間層として前記第１の層、及び内層として前記第２の層を有する請求項１又は２に記載の半導電性無端ベルト。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の半導電性無端ベルトを下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の何れかとして具備していることを特徴とする電子写真装置：
（ｉ）転写ベルト、
（ｉｉ）転写搬送ベルト及び中間転写ベルトから選ばれる何れか、又は
（ｉｉｉ）転写搬送ベルト及び中間転写ベルトから選ばれる何れか、及び転写ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式の画像形成装置，コピー機，プリンター，ファックス等に用いられるベルト，すなわち，各種ローラやベルト駆動時に作像されたトナー担持体を高精度な位置に搬送制度を要求される画像形成装置用の各種ベルト，特に転写ベルト，中間転写ベルト等の機能部品として有効に使用する用途にある。
【背景技術】
【０００２】
特に画像形成装置において用いられる搬送ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト等に用いられる半導電性無端ベルトは従来から数多く提案されている。
例えば，先行技術として，ポリカーボネート樹脂を基層に用いたものとして，特許文献１，ポリエチレンテレフタレート樹脂を基層に用いたものとして，特許文献２、特許文献３がある。
【０００３】
ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂は，高強度を有しながら，安価なため，種々提案されてきた。
ポリカーボネート樹脂を基層に用いたものとして，特許文献１では，ポリカーボネート樹脂が基層とされているが，本樹脂の弱点は，画像形成装置用ベルトとして用いる場合には，ローラーに張架されて，回転駆動するよう使用されるが，ポリカーボネート樹脂の耐折性能が低い為，近年の画像形成装置用のベルトとして，長期に渡って使用すると，ベルト端部より破断が生じることが確認されている。
また，ポリエチレンテレフタレート樹脂を基層に用いたものとして，特許文献２が提案されているが，近年の画像形成装置のプリント速度の高速化，コンパクト化に伴い，画像形成装置内の温度に対して，高温クリープを生じ，ベルト周長の変動が起こる，更には，ベルトが一定の荷重で張架不可能となり，回転駆動できなくなる。そこで，特許文献３のようにポリエチレンテレフタレート樹脂に引張応力がかからないようにする中間転写体の構成が考えられる。しかしながら，本構成では，中間転写体としてドラム形状であるため，画像形成部面積に対して，体積が大きくなり(対ベルト比)，画像形成装置のコンパクト化が困難である。
【０００４】
ポリカーボネート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂のブレンドされたものを基層に用いたものとして，特許文献４、特許文献５が提案されている。
従来技術における半導電性無端ベルトとして，リサイクル可能な熱可塑性樹脂
また，上記課題を解決する為に，特許文献４，特許文献５ではポリカーボネート樹脂とポリアルキレンテレフタレート樹脂のブレンドされたものを基層に用いたものが提案されているが，実施例として記載されている材料としては，より高耐熱性，高価なポリブチレンテレフタレートであり，更に，前記公報記載の評価での耐折試験結果では，近年の高寿命化された画像形成装置の使用に耐えることが困難であり、更に，前記公報記載の方法に記載されている方法にはポリカーボネート樹脂とポリアルキレンテレフタレート樹脂のブレンドされた実施例の記載は無い。
【０００５】
また，多層構成された基層を用いる場合には，異種材料の場合，ベルト化時の成形収縮率の違い，また画像形成装置内での使用時のベルト温度の変化による線膨張の違いから，ベルトの表裏で歪，変形がおこるという実使用上課題があった。例えば，特許文献６に記載のポリフッ化ビニリデン樹脂/メタアクリル酸メチル樹脂/ポリブチレンテレフタレートブレンドポリカーボネート樹脂の多層構成からなるシームレスベルトの場合には，外表層であるポリフッ化ビニリデン樹脂の線膨張係数が他の層を構成する樹脂より大幅に高いため，低温時などは，外表面が縮まる傾向に歪んだ状態になり，安定した回転駆動，用紙搬送等が不可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平03-89357号公報
【特許文献２】特開2001-031849号公報
【特許文献３】特開平10-10879号公報
【特許文献４】特開平05-117517号公報
【特許文献５】特開平06-149083号公報
【特許文献６】特登録2953141号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち，長時間繰り返して使用しても破断しない等の繰り返し疲労耐性が強い，引張強度が高く，使用環境でのクリープし難いこと，安価なこと，を成り立たせる構成を有する画像形成装置用の半導電性無端ベルトの基層を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は，画像形成装置に用いるベルトの基層として，
特に搬送用，転写用の半導電無端ベルト即ち，転写ベルト，中間転写ベルトに用いられる半導電性無端ベルトを提案する。本発明の目的は，長時間繰り返して使用しても破断しない等の繰り返し疲労耐性が強い，引張強度が高く，使用環境でのクリープし難いこと，安価なこと，を成り立たせる構成の半導電性無端ベルトの基層を有する画像形成装置用の転写・中間転写ベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では前記課題を解決し，目的を達成するための方法として，
少なくともポリカーボネート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第１の層と、
ポリエチレンテレフタレート樹脂及び導電性物質を含み、体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲にある第２の層とを、前記第１の層と前記第２の層の数の合計が奇数となるように含んでいる基層を具備していることを特徴とする半導性無端ベルト
を提案する。
【００１０】
前記構成にすることにより，各層のポリカーボネート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂が異なる役割をすることにより，画像形成用の半導電性無端ベルトの基層として利用することができる。具体的には，ポリカーボネート樹脂層は，耐高温クリープ変形を抑制し，ポリエチレンテレフタレート樹脂層が耐折破断を抑制する役割を果たす。
【００１１】
画像形成装置用の半導電性無端ベルトの基層を構成する第１の層と第２の層の体積固有抵抗は，1×106〜1×1011Ωcmであることが好ましい。
【００１２】
画像形成装置用の転写ベルトとして使用する場合，ある層の体積固有抵抗が1×106Ωcm未満であると， 十分な転写電位を与えることができなく，更にベルト横方向に漏れ電流が流れ，トナーを転写することができなくなり，高精細なの画像を得ることができない。また，ある層の体積固有抵抗が1×1011Ωcmを超える場合には，トナー転写に必要な転写電位が高くなりすぎ，一度，ベルトまたは紙上に転写したトナーの再転写が起こる為，高精細な画像を得ることができない。好ましくは，各層の体積固有抵抗は，1×108〜1×1010Ωcmである。
本発明に用いる導電性物質としては，ポリカーボネート樹脂，ポリエチレンテレフタレート樹脂に導電性を付与できる物質であり，本質的に前記樹脂を変化させるものでなければ何でもよく，カーボンブラック粒子，カーボンファイバーやカーボンナノチューブなどカーボン系の無機系導電粉末・繊維などでも良い。
【００１３】
各層の厚みは，複層からなる半導電性無端ベルトの基層が使用した樹脂の特性を利用する為にも，各層が5〜100μmであることが望ましい。上記の範囲内では、抵抗障害、層間剥離など、各層間の界面間の影響を受け難く、電子写真用無端ベルトの抵抗や機械強度の制御が困難となることがない。また、各樹脂層の特性が単層構成のベルトと同様に色濃く発現することによる層内の破壊も起き難い。
特に、無端ベルトの基層層厚が，70〜200μmの場合には，各層の厚みが30〜70μmであることが望ましい。
【００１４】
また，本発明に係る第１の層、第２の層の各々に対して，本発明の目的を損なわない範囲で，酸化防止剤，熱安定剤，熱老化防止剤，耐侯剤，可塑剤，結晶核剤，流動性改良剤，紫外線吸収剤，滑剤，離型剤，染料，顔料等の着色剤，難燃剤，難燃助剤などの通常の添加剤を一種以上添加することができる。
更に，3層構成からなり，ベルト厚み方向に対して，厚み中心部より対称構成となる基層を有する半導電性無端ベルトが特に好ましい。
前記のような層構成にすることにより，ベルト化加工時の成形収縮によるベルト形状の変形やベルト温度変化時に影響する線膨張差による歪，変形が起こらなくなる。
【００１５】
更に，外層として前記第１の層，中間層として前記第２の層，内層として前記第１の層を有する半導電性無端ベルトが好ましい。
更に，外層として前記第２の層、中間層として前記第１の層，内層として前記第２の層からなる基層を有する半導電性無端ベルトが好ましい。
また，本発明に係る基層に対して，前記長時間繰り返して使用しても破断しない等の繰り返し疲労耐性が強く，引張強度が高く，使用環境でのクリープし難い等の画像形成用装置のベルトとして求められる機能を阻害しな限り，薄層の膜を配置することが可能である。具体的には，ベルト外層上にトナーとの離型性を向上させるためのフッ素樹脂膜や，耐磨耗性向上に為のアクリル系樹脂膜などがあげられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果としては，
請求項に記載の構成の半導電性無端ベルトでは，長時間繰り返して使用しても破断しない等の繰り返し疲労耐性が強い，引張強度が高く，使用環境でのクリープし難いこと，安価なことを有する基層の半導電性無端ベルトを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の半導電無端ベルトについての実施形態を実施例に基づいて説明する。
また，各実施例の得られた半導電性無端ベルトの体積固有抵抗，高温クリープ量，耐折疲労性能，以下の方法で測定した。また，実際の画像形成装置を用いた画像評価，耐久評価は下記に示すとおり，実際のプリンターを用いて評価した。
【００１８】
<体積固有抵抗>
抵抗測定器：三菱化学社製高抵抗測定器(商品名：ハイレスタ)
プローブ：上記専用測定プローブ(URS，UR，UR100プローブ)
電圧：100V
電圧印加時間：10s
測定環境：23℃/50%
体積固有低効率算出には，各プローブ依存の体積抵抗係数(取扱説明書記載)およびベルト膜厚を入力した。
【００１９】
<高温クリープ量>
半導電性無端ベルトを下記形状に切り抜き，一定の荷重をかけ，下記の放置時間の伸び量(%)で比較した。
ベルト切り抜き形状：長さ100mm×幅10mm
荷重：線圧5gf/mmとなるよう，本試験では，50gf
放置時間：500h
試験温度：60℃
<耐折疲労性能>
MIT式耐折方法を用いて，繰り返し折り曲げ，切れるまでの往復回数を測定した。
試験機：MIT式耐折試験機(安田精機社製，型番No．307)
耐折部R：0．38mm
速度：185回/min
荷重：500gf
試験片形状：幅10mm
<画像評価および耐久評価>
画像評価および耐久試験には，上市されているプリンターを用いて，ベルトを本発明の無端ベルトを組み込み評価した。
無端ベルトを転写ベルトとして評価する場合には，キヤノン社製カラープリンター(型番：LBP2510)を用い，無端ベルトを中間転写ベルトとして評価する場合には，キヤノン社製カラープリンター(型番：LBP2410)を用いた。本発明では，前記プリンターを用いたが，それぞれ転写ベルト，中間転写ベルトを搭載されている上市されているプリンターならば，種々設定値(転写電圧等)を変更することができるならば，何でもよい。
【００２０】
画像評価は，前記プリンターに無端ベルトを組み込み，ハーフトーン画像を印刷させた場合の，画像斑があるかどうかで判断した。また，耐久評価には，前記プリンターに無端ベルトを組み込み，20万枚連続印刷(通紙)させた場合の，無端ベルトのクリープ変形および無端ベルトの破断があるかどうかの確認した。
ベルトの各層に使用する材料としては，下記のものを使用し，所望の体積固有抵抗となるよう配合，混練し，得られた組成物をシート状に押出した。
ポリカーボネート樹脂(帝人化成社製，商品名：パンライトK-1300)
ポリエチレンテレフタレート樹脂(東洋紡社製，バイロンRF-100-C01)
導電性物質（ライオン社製，商品名：ケッチェンブラックEC600）
また，無端ベルトを成形する方法としては，その繋ぎ目の段差が使用する用途に対し，影響の無い程度に繋ぎ合わせられ，且つその強度が使用する耐久用途に十分保証出来れば，いかなる方法でも適当である。例えば，シート状プラスチックを円筒状に成形する方法として特開平07-205274号に記載の様にシート両端部のみを溶着する方法や，特許第3441860号に記載の様に，熱膨張係数の異なる2つの円筒金型の間に，シート状プラスチックの端部を略合わせる位置で配置し，金型を含む全体を加熱して無端ベルトを得る方法等がある。今回は，特許第3441860号の方法を利用し無端ベルトを得た。
多層構成の場合には，各層に相当する樹脂シートを予め配置することにより，前記ベルト化方法を用いて作製した。
【実施例】
【００２１】
実施例1
本実施例の構成を図1に示す。
厚み30μm，3．0×109Ωcmに抵抗制御されたポリエチレンテレフタレート樹脂101からなる外層と，厚み50μm，5．0×108Ωcmに抵抗制御されたポリカーボネート樹脂102からなる中間層と，厚み30μm，3．0×109Ωcmに抵抗制御されたポリエチレンテレフタレート樹脂103からなる内層との３層構造の基層からなる半導電性無端ベルトを調製した。本構成の半導電性無端ベルトの作製方法としては，特登録3441860号公報記載のシート状樹脂を用いた。より具体的には，アルミ製中空内型に対して，導電制御された30μmのポリエチレンテレフタレートシートを巻きまわし，その上に，導電制御された50μmのポリカーボネートシートを巻きまわし，更にその上に，導電制御された30μmのポリエチレンテレフタレートシートを巻きまわした。前記3層のシートが巻かれた内型を，SUS製中空外型，挿入し，230℃まで加熱することにより，内型および外型の線膨張差を利用して，各シートの繋ぎ部および各樹脂層間を溶着させ，本実施例の半導電性無端ベルトを得た。本実施例のその繋ぎ目の段差が使用する用途に対して，影響のない程度に繋ぎ合わされた。得られた基層の総厚は110μm，ベルト形状は周長438mm，幅240mm，体積固有抵抗は1．9×109Ωcmであり，成形後のベルト形状も問題なかった。
【００２２】
また，高温クリープ量は0．04%，耐折疲労性能3100回であり，実機を用いての画像も画像斑も無く，通紙耐久評価後のベルトもクリープ，破断も無いことが確認できた。
表１に本実施例1，2の構成および評価結果を記載する。
【００２３】
実施例2
本実施例の構成を図2に示す。
厚み30μm，5．0×108Ωcmに抵抗制御されたポリカーボネート樹脂201からなる外層と，厚み60μm，3．0×109Ωcmに抵抗制御されたポリエチレンテレフタレート樹脂202からなる中間層と，厚み30μm，5．0×108Ωcmに抵抗制御されたポリカーボネート樹脂203からなる内層との３層構造の基層からなる半導電性無端ベルトとした。得られた基層の総厚は120μm，ベルト形状は周長677mm，幅243mm，体積固有抵抗は1．8×109Ωcmであり，成形後のベルト形状も問題なかった。
【００２４】
また，高温クリープ量は0．03%，耐折疲労性能3150回であり，実機を用いての画像も画像斑も無く，通紙耐久評価後のベルトもクリープ，破断も無いことが確認できた。
実施例1，2のように，ポリカーボネート樹脂に導電性物質を添加して体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲になるように抵抗制御された層とポリエチレンテレフタレート樹脂に導電性物質を添加して体積固有抵抗が1×106〜1×1011Ωcmの範囲になるように抵抗制御された層からなる基層を半導電性無端ベルトを画像形成装置の転写ベルトとして使用できることが確認できた。更に，3層構成からなり，ベルト厚み方向に対して，厚み中心部より対称構成となる基層を有することにより，ベルト形状の歪さも無く，また温度変化によるベルト厚み方向の形状変化が小さくすることができる。
【００２５】
比較例1
本比較例では，ポリエチレンテレフタレート樹脂単層構成の基層からなる半導電性無端ベルトの例を示す。
外層に厚み100μm，ベルト形状は周長438mm，幅240mm ，3．0×109Ωcmに抵抗制御されたポリエチレンテレフタレート樹脂からなり，中間層，内層は存在しない単層構成からなる基層を半導電性無端ベルトとした。成形後のベルト形状も問題なかった。
しかしながら，高温クリープ量が0．12%であり，高温環境下での画像形成装置機内昇温により，ベルト変形する可能性が大きい。
本比較例の構成からなる基層を有するベルトを実機を用いての，耐久評価では，耐久試験中に，ベルト回転開始時に，駆動スリップしており，安定した回転駆動が困難な場合も。観察された。これは，前記原因による現象と考えられる。
すなわち，本比較例の構成からなる基層を有するベルトは画像形成装置の無端ベルトとして使用することは不可能である。
表２に本比較例1〜4の構成および評価結果を記載する。
【００２６】
比較例2
本比較例では，ポリカーボネート樹脂単層構成の基層からなる半導電性無端ベルトの例を示す。
外層に厚み100μm，ベルト形状は周長677mm，幅243mm ，5．0×108Ωcmに抵抗制御されたポリカーボネート樹脂からなり，中間層，内層は存在しない単層構成からなる基層を半導電性無端ベルトとした。成形後のベルト形状も問題なかった。
しかしながら，高温クリープ量が0。01%であり，高温環境下での高温クリープ変形には十分耐えうるものであったが，耐折疲労性能が，1500回と著しく低く，実機を用いての耐久評価では，所定の20万枚通紙以前の1．8万枚でベルト端部からの破断が確認された。
画像形成装置機内昇温により，ベルト変形する可能性が大きい。これは，ポリカーボネート樹脂の特性である分子間相互力が小さく，耐折疲労性能が低いと言う公知結果と一致する。
すなわち，本比較例の構成からなる基層を有するベルトは画像形成装置の無端ベルトとして使用することは不可能である。
【００２７】
比較例3
本比較例では，2層構成の基層からなる半導電性無端ベルトの例を示す。
外層に厚み50μm，5．0×108Ωcmに抵抗制御されたポリカーボネート樹脂からなり，中間層に厚み50μm，3．0×109Ωcmに抵抗制御されたポリエチレンテレフタレート樹脂からなり，内層は存在しない2層構成からなる基層を半導電性無端ベルトとした。得られた基層の総厚は100μm，ベルト形状は周長677mm，幅243mm，体積固有抵抗は1．8×109Ωcmであり，成形後のベルトはベルト端部が若干中間層側に反るような形状となった。これは，ベルト加工時の成形系収縮量がポリカーボネート樹脂  <  ポリエチレンテレフタレート樹脂であるため，発生したと考えられる。本比較例の構成からなる基層を有するベルトを実機を用いての回転駆動を行うと，ローラー未張架ベルト端部で大きく内側に変形し，通紙耐久試験中に，ベルト端部より破断が発生した。
すなわち，本比較例の構成からなる基層を有するベルトは画像形成装置の無端ベルトとして使用することは不可能である。
【００２８】
【表１】
2006154251.tif 000003
【００２９】
【表２】
2006154251.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施例1に記載の半導電性無端ベルトの基層構成図を示す。
【図２】本実施例2に記載の半導電性無端ベルトの基層構成図を示す。
【符号の説明】
【００３１】
101：  ベルト基層の1部を構成する外層(ポリエチレンテレフタレート樹脂)
102：  ベルト基層の1部を構成する中間層(ポリカーボネート樹脂)
103：  ベルト基層の1部を構成する内層(ポリエチレンテレフタレート樹脂)
201：  ベルト基層の1部を構成する外層(ポリカーボネート樹脂)
202：  ベルト基層の1部を構成する中間層(ポリエチレンテレフタレート樹脂)
203：  ベルト基層の1部を構成する内層(ポリカーボネート樹脂)
【図１】
2006154251.tif 000005
【図２】
2006154251.tif 000006