(57)【要約】【課題】画像形成時にトナー転写における重ねトナー飛散及び白抜け等を起こすことなく、またトナー飛散や転写低下等の不具合も見られることのない画像となるように、表面に良好な帯電圧とその半減期を示す転写ベルトを提供すること。【解決手段】本発明に係る転写ベルトは、所定量の導電剤を含む樹脂材料から成形される半導電性のベルト基材及び導電層からなり、上記ベルト基材における樹脂材料はポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂からなると共に上記導電剤はポリピロール系導電性ポリマーからなり、また、上記導電層はポリピロール系導電性ポリマーからなることを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電剤を含む樹脂材料から成形される半導電性のベルト基材と、該ベルト基材の内面に形成される導電層とからなる転写ベルトにおいて、上記ベルト基材における樹脂材料はポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂からなると共に上記導電剤はポリピロール系導電性ポリマーからなり、また上記導電層はポリピロール系導電性ポリマーからなることを特徴とする転写ベルト。
【請求項２】
上記ベルト基材には１乃至２０質量％の範囲でポリピロール系導電性ポリマーが含まれることを特徴とする請求項２記載の転写ベルト。
【請求項３】
上記導電層には５乃至１００質量％の範囲でポリピロール系導電性ポリマーが含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の転写ベルト。
【請求項４】
上記ベルト基材の厚み誤差が±２０μｍ以下に納まることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転写ベルト。
【請求項５】
上記導電層の厚みは、０．１乃至３０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の転写ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写ベルトに関するものであり、より詳細には、静電式複写機、プリンタ等の静電式画像形成装置（手段）の感光体、中間転写体、搬送ベルト等に用いることがきる転写ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転写ベルトは一般的にシームレスの帯状として成形され、静電式複写機、プリンタ等の静電式画像形成装置（手段）の感光体、中間転写体、搬送ベルト等に使用される。従来、このような静電式複写機、プリンタ等の感光体、中間転写体、搬送ベルト等には、ＥＴＦＥ、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド等の樹脂に導電性フィラー、例えばカーボンブラック等を分散してなる転写ベルトを使用することが提案されている（例えば、特許文献１乃至３を参照）。
また、ポリイミド系樹脂に脱ドープ状態のポリアニリン等の導電性ポリマーを分散させたものも提案されている（例えば、特許文献４を参照）。
【０００３】
また、画像形成装置に使用する転写ベルトにあっては、そのベルト基材の表面の物性としては、通常、表面抵抗率が１×１０１０Ω／□〜１×１０１４Ω／□とされる。表面抵抗率が高い場合には、像担持体と中間転写体との間等で剥離放電が発生し易くなり、放電が発生した部分が所謂白抜けする画質欠陥が発生することがあるとされている。一方、表面抵抗率が低い場合には、これらのプレニップ部での電界強度が強くなり、プレニップ部でのギャップ放電が発生しやすくなるために画質が悪化する問題が発生するとされている。
【０００４】
更に、転写ベルトの体積抵抗率は１×１０８Ωｃｍ〜１×１０１４Ωｃｍの範囲が好ましいとされている。この体積抵抗率が低い場合には、像担持体から中間転写体に転写された未定着トナー像の電荷を保持する静電的な力が働きにくくなるため、トナー同士の静電的反発力や画像エッジ付近のフリンジ電界の力によって、画像の周囲にトナーが飛散してしまい（ブラー）、ノイズの大きい画像が形成されるとされている。一方、体積抵抗率が高い場合には、電荷の保持力が大きいために、一次転写等の転写電界で中間体表面が帯電するために除電機構が必要となるとされている（例えば、特許文献５を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−０９５５２１号公報（第１頁等）
【特許文献２】
特開平０５−２００９０４号公報（第１頁等）
【特許文献３】
特開昭６３−３１１２６３号公報（第１頁等）
【特許文献４】
特開平０８−０２５９７０９号公報（第１頁等）
【特許文献５】
特開２００２−１７４９５９号公報（第６頁カラム９及び１０等）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の転写ベルトの基材として良く使用されるポリイミド系樹脂にあっては、導電剤としてポリアニリン系導電性ポリマーとの組み合わせが可能ではあるが、その他の導電性ポリマー、例えば、変性ポリピロール導電剤との相溶性が悪く、優れたベルト基体を得ることができない。このため、トナー飛散及び白抜け等を起こすことのない転写ベルトができない。
また、このような従来の転写ベルトにあっては、放電の発生しない領域を設定することができるものの、トナー付着量等の最適なコントロールがなされておらず、カラー画像形成装置等にあっては、トナー転写における重ねトナー飛散（感光体等から複数の色トナーを転写ベルト上に転写する際に、二色目以降のトナーが飛散する現象）や白抜け等が生じることがある。また、除電機構を必要としない電荷の保持力に設定されるものの、正確な除電適性が十分に選択されていないため、転写紙などへの転写が低下したり、その一方でトナー飛散が生じ易くなったりする場合がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術における課題及び要求に鑑みてなされるものであり、画像形成時にトナー転写における重ねトナー飛散及び白抜け等を起こすことなく、転写低下等の不具合も見られることのない画像を得ることができる転写ベルトを提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、転写ベルトのベルト基材に導電剤として、ポリピロール系導電性ポリマーを使用する場合、ポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂を樹脂材料とすると、互いの分散性が極めて良く、優れたベルト基材ができること、及び重ねトナー飛散や白抜け等を起こさないためにベルト表面が一定範囲の帯電圧となること、及び良好な除電適性にはそのベルト表面の帯電圧の一定範囲の半減期と関係を示すことを見出したことにより、このような範囲の帯電圧及び半減期のベルト表面を設定するにはベルト基体の裏面に一定の厚みのポリピロール系導電性ポリマーの導電性層を形成すると良いことを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明に係る転写ベルトは、以下の構成或いは手段からなることを特徴とし、上記課題を解決するものである。
本発明に係る転写ベルトは、導電剤を含む樹脂材料から成形される半導電性のベルト基材と、該ベルト基材の内面に形成される導電層とからなる転写ベルトにおいて、上記ベルト基材における樹脂材料はポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂からなると共に上記導電剤はポリピロール系導電性ポリマーからなり、また上記導電層はポリピロール系導電性ポリマーからなることを特徴とするものである。
【００１０】
導電剤には導電性ポリマーが使用でき、ポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂に対して分散性の高いポリピロール系導電性ポリマーを導電剤として選択し、その樹脂材料に分散させると、好適な抵抗値を示すベルト基体を容易に得ることができる。
即ち、ウレタン系樹脂、及び／又はウレア系樹脂を樹脂材料とし、導電剤をポリピロール系導電性ポリマーとすると、そのベルト基材の成形時に、導電剤であるポリピロール系樹脂は分散性及び相溶性が良く、電気的特性や成形厚みの誤差等の点で、均一性のあるベルト基材を容易に得ることができる。
【００１１】
ここで、ウレタン系樹脂とは、ポリオールとポリイソシアネートとを主モノマー成分とする反応生成物であり、ウレア系樹脂とは、ポリアミンとポリイソシアネートとを主モノマー成分とする反応性生物である。ポリオール、ポリアミン及びポリイソシアネートの３成分すべてを含むモノマーによる反応生成物に関しては、しばしばポリウレタンウレア樹脂と称されるが、本発明中において、この「ポリウレタンウレア樹脂」は、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂のいずれにも属するものであり、本発明の範疇にあるものである。
【００１２】
上記ポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂中のポリピロール系導電性ポリマーは、１乃至２０質量％の範囲、特に、３乃至１５質量％の範囲であることが好ましい。
導電剤の含有量が上記範囲内にあれば、後述するようにベルト表面に一定の帯電圧とその半減期を好ましい範囲で容易に得ることができる。このため、性能が極めて安定した転写ベルトが得られる。
【００１３】
本発明に係る転写ベルトにおいて、上記ベルト基材の厚み誤差が±２０μｍ以下に納まることを特徴とすることができる。
通常、ベルト基体は押出成形又は遠心成形（又は回転成形）によって成形されるが、上述したように樹脂材料に対して分散性のある導電性ポリマーを導電剤とすれば、厚みの均一なベルト基材が得られ易い。このため、製造上の歩留まりなども良く、ロットのバラツキも少なく、画像形成時において優れた画質を提供することができる。
【００１４】
また、本発明に係る転写ベルトにおいては、上記導電層の全体又は一部をポリピロール系導電性ポリマーとするものである。
導電層をこのようなポリピロール系導電性ポリマーを使用すると、ベルト基材の内側での形成にあっても、簡単な塗布を行うことで、容易に導電層を得ることができる。また、このような導電層を形成することにより、除電効果に優れたベルト表面の半減期を好ましい範囲で容易に得ることができる。
このような導電層は全てがポリピロール系導電性ポリマーでも良く、特に５乃至１００質量％の範囲の含有量で形成されることが好ましい。
このような導電層の厚みは０．１乃至３０μｍの範囲、好ましくは０．２乃至２５μｍの範囲、更に好ましくは、０．５乃至２０μｍの範囲である。
【００１５】
本発明に係る転写ベルトにあっては、上記導電層が設けられるベルト基材の反対側の面（静電画像或いはトナー画像が形成される表面）における印加電圧１０ｋＶでの帯電圧が０．１乃至１５ｍＶの範囲であり、その半減期が０．５乃至３００ｓｅｃの範囲であることが好ましい。
通常、転写ベルトにおけるニップ部等の放電現象を起こさない表面抵抗率や体積抵抗率の単なる領域の選択だけでは、重ねトナー飛散や白抜けなどを防止するには不十分なことがある。このため、重ねトナー飛散や白抜け等を起こさないためにはベルト表面が上記範囲の帯電圧とし、ベルト表面の帯電圧の半減期を上記範囲とすることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転写ベルトの好ましい実施の形態を詳述する。尚、本発明に係る転写ベルトは以下の実施形態及び実施例に限るものではない。
図１は、本発明に係る転写ベルトの実施形態の断面を模式的に示した断面図である。
【００１７】
図１に示すように実施形態に係る転写ベルト１は、所定量の導電剤を含む樹脂材料から形成される半導電性のベルト基材２と、ベルト基材２面に設けられる導電層３とからなる。
転写ベルト１は、静電式複写機、プリンタ等の静電式画像形成装置（手段）の感光体、中間転写体、搬送ベルト等に用いられる。
【００１８】
ベルト基材２は押出成形、又は後述するように回転成形（遠心成形）等によって通常、シームレスベルトに形成される。ベルト基材の樹脂材料としては、ベルトとしての機械特性を満足する観点から、ポリウレタン系の樹脂、或いはポリウレア系の樹脂である。
【００１９】
上記ベルト基材のポリウレタン系の樹脂及び／又はポリウレア系の樹脂材料に含有される導電剤としては、上述のポリピロール導電性ポリマーが挙げられる。これらの導電剤はポリウレタン系の樹脂及び／又はポリウレア系の樹脂に対する相溶性が優れ、電気特性の環境依存度の少ない。これらの導電性ポリマーは脱ドープ状態、またはドープ状態で用いることができる。
【００２０】
ポリウレタン系の樹脂及び／又はポリウレア系の樹脂材料に含有されるポリピロール系導電性ポリマーの量はベルト基材の組成物全体に対して、１乃至２０質量％の範囲、特に、３乃至１５質量％の範囲であることが好ましい。
導電剤量が上記の範囲未満の場合は転写ベルトの表面における帯電圧の半減期が長くなり過ぎて良好な除電適性を得ることができない。また導電剤量が上記の範囲を超える場合は転写ベルトの表面に電圧を印加しても十分な帯電圧が得られず、転写ベルトがトナー飛散などを起こしやすくなる。
【００２１】
上記の成形されるベルト基材２の厚みは２０乃至５００μｍの範囲、好ましくは５０乃至３００μｍの範囲、更に好ましくは、７０乃至２５０μｍの範囲である。
上記のベルト基材２の厚みが上記の範囲未満の場合は、表面に電圧を印加した際に、適性な値の帯電圧が十分に得られないことがある。一方、上記の範囲を超える場合は、裏面に設けた導電層３による除電効果が十分に得られず、帯電圧の半減期が大で、十分な除電適性が得られない。
【００２２】
上記ベルト基材の厚み間の誤差が±２０μｍ以下、好ましくは±１０μｍ以下、更に好ましくは、±５μｍ以下の範囲に納まることが望ましい。
ベルト基材の厚み間に上記の誤差範囲を超える場合には、表面を帯電させたときに、荷電むら等が生じ、画像形成時において優れた画質が得られない。
通常、ベルト基体は押出成形又は回転成形によって成形されるが、回転成形法を採用することにより、厚みの均一なベルト基材が得られ易い。このため、製造上の歩留まりなども良く、ロットのバラツキも少なく、画像形成時において優れた画質を提供することができる。
【００２３】
転写ベルトにおけるベルト基材の裏面（無端状ベルト等に成形されている場合は内面。）に導電層３が設けられる。
導電層３は上述した導電性ポリマー等を多量に含有させたものでも良く、導電層３が導電性ポリマーであれば、そのベルト基材２などに塗布することによって、導電層３をベルト基材２の裏面に正確且つ均一に、作業も容易にして施すことができる。
【００２４】
このような導電層３の厚みは０．１乃至３０μｍの範囲、好ましくは０．２乃至２５μｍの範囲、更に好ましくは、０．５乃至２０μｍの範囲である。
導電層３の厚みが係る範囲にあれば、後述するように転写ベルトの表面の帯電圧及びその半減期を所定の好適な範囲にすることができる。また、導電層の上記の厚みがその範囲未満である場合、表面が帯電圧されたときに、その半減期が適性に減少しないため、除電適性に障害を与えるおそれがある。一方、導電層の上記の厚みがその範囲を超える場合、表面での必要な帯電圧が十分に得られないおそれがある。
【００２５】
実施態様に係る転写ベルト１は印加電圧１０ｋＶにおける該表面の帯電圧が０．１乃至１５ｍＶの範囲であり、好ましくは０．１乃至１０ｍＶの範囲、より好ましくは０．１乃至８ｍＶの範囲にあることが望ましい。
上記表面の帯電圧が上記範囲未満であると、転写ベルトはトナーを十分に保持することができないためトナー飛散などを生じ易くする。また、上記表面の帯電圧が上記範囲を超えると、転写ニップ部における剥離放電が発生し易くなり、放電が発性した部分が白抜けする画質欠陥を生じ易くする。
【００２６】
実施態様に係る転写ベルト１は該表面における印加電圧１０ｋＶでの帯電圧の半減期が０．５乃至３００ｓｅｃの範囲であり、好ましくは０．５乃至１５０ｓｅｃの範囲、より好ましくは０．５乃至１００ｓｅｃの範囲にあることが望ましい。
上記表面の帯電圧の半減期が上記範囲未満であると、転写ベルトは十分に電荷を保持できないためギャップ部での逆放電が生じ易く、トナー飛散や白抜けなどを生じ易くする。また、上記表面の帯電圧の半減期が上記範囲を超えると、転写ベルトに除電機構などが必要とされ、適性な除電を行うことができない。
【００２７】
本実施の形態に係る転写ベルトにあっては、上記樹脂材料中に、各種溶剤、消泡剤、レベリング剤、補強剤、酸化防止剤、反応触媒、硬化促進剤、硬化制御剤、老化防止剤、分散剤、着色剤、難燃剤等の各種添加剤を必要により配合させることができる。
これら各種添加剤はその機能、作業性等に応じて添加すればよい。
【００２８】
次に、上記の実施の形態に係る転写ベルトの製造方法についての一例を簡単に説明する。
上記の転写ベルトを成形する方法としては先ずベルト基材２の成形を行う。ベルト基材２の成形方法としては、押出成形、遠心成形（又は回転成形）、反応射出成形等を挙げることができ、好ましくは遠心成形が好適に使用される。ここでは遠心方法について簡単に説明する。
【００２９】
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の内側に注入し、金型を回転させることにより、遠心力の作用で金型の内壁に流動状液体の層を形成し、乾燥又は加熱硬化させることにより樹脂層を金型の内側に形成させ、得られた樹脂層を取り出す方法である。
上記金型は、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム合金等からなる円筒状のもので、これは上記の材料を管状に押出し、所望の寸法に内周面、外周面を研削加工し、さらにこの内周面に、研磨加工、硬質クロムメッキ等の処理を施したものとすればよく、さらに各種離型剤により内周面を処理することも可能である。
また、上記内周面にベルト基体を成形する際の軸方向の寸法を整え、カット工程を省略するための、樹脂材料の流れを規制する堰を設けることもできる。上記金型の外周面は、遠心成形時の横ぶれ等を防ぐための溝、突条等の加工を施すことは任意である。また、ベルト基体を作製する際の加熱方式として、ランプヒータを使用する場合、エネルギーの吸収効率を高めるためにつや消し黒の耐熱塗装を施すことが望ましい。
上記金型は、該金型を回転させるための遠心成形装置に載置され、加熱、回転される。また、予め加熱して温度を調節した金型を載置することも可能である。
【００３０】
上記金型が所定の温度に達したら、樹脂材料を注入する。注入は、回転する金型の軸方向に移動可能な送り装置の上に設置された定量吐出装置により行うことが良い。上記樹脂材料の注入量は、ベルトの寸法、樹脂材料の乾燥又は硬化後の比重から算出すればよい。樹脂材料は、使用する樹脂の性状により、加熱する等の調整は任意である。
【００３１】
上記の各成分は、樹脂材料の注入温度において十分にポットライフが長ければ予め混合したものを注入しても良いが、十分に長いポットライフが無い場合は、スタティックミキサー等の適宜の混合装置を用い、混合しながら注入することもできる。上記樹脂材料の注入が終了したら、所定の回転数、温度で樹脂材料を乾燥又は硬化させる。
【００３２】
上記乾燥、硬化条件は、前述した条件に合致するように、予め試験をして決定しておく。材料が固化したら、更に導電性ポリマーを注入し、ベルト基体の内面に塗布、乾燥させて、その内面に導電層を均一に形成して、金型の回転を停止し、金型ごと冷却して、金型からベルトが剥離し、転写ベルトが得られる。
【００３３】
【実施例】
本発明に係る転写ベルトを実施例により更に具体的に説明する。尚、本発明に係る転写ベルトは以下の実施例に限るものではない。
下記表１に示すように、外層となる各ベルト基体を以下の条件の遠心成形にて、以下の条件にて所定厚みに設定したものを作製した。
回転成型金型：φ１８１ｍｍ（内径）×Ｌ１０００ｍｍ
金型温度：１００℃
回転数：材料投入時・・・１，４００ｒｐｍ、材料投入後・・・９００ｒｐｍ
時間：５０分間
【００３４】
次いで、その内面に商品名：ＳＳＰＹ（変性ポリピロール１０％溶液；日本ソーダ社製）に商品名：ＴＣＮＡ（ドーパント１０％溶液；日本曹達社製）を３：１の割合で添加した導電性ポリマー溶液を塗布して製膜をして以下の条件で導電層を形成した。
回転数：材料投入時・・・１，４００ｒｐｍ、材料投入後・・・９００ｒｐｍ
時間：１０分間
次に、回転を停止し、金型ごと  温度１７０℃で６０分間、熱処理を行った。
最後に金型ごと冷却して金型からベルトを剥離し、転写ベルトを得た。
【００３５】
また、サンプル１乃至７については、以下の成分調整とした。
＜ベルト基体＞
商品名：ＦＧ３６００（難燃性ポリオール；帝人化成製）    １００ｐｈｒ
商品名：Ｒ６０３Ｂ（ポリイソシアネート；イハラケミカル社製）５６．６ｐｈｒ
商品名：Ｅ−１０００Ｐ（ポリアミン；イハラケミカル社製）２６．２ｐｈｒ
に対して、上記ＳＳＰＹ１０％溶液を固形換算分で、０、３、４、８、１５質量％になるように添加してベルト基体の組成物とした。
＜導電層＞
上記ＳＳＰＹ／ＴＣＮＡ＝３／１の混合液を５乃至１５μｍの範囲で投入形成した。
【００３６】
【表１】
2004177601.tif 000002
【００３７】
また、各サンプルの実施例及び比較例の抵抗測定、帯電圧、その半減期の測定をして評価を行った。その結果を下記表２に示す。
−帯電圧及び帯電圧の半減期の測定方法−
ＪＩＳ−Ｌ−１０９４（１９９７）織物及び編物の帯電性試験方法
２−（１）半減期の測定方法
スタティック・オネスト・メータによる。
印加電圧：１０ｋＶ
【００３８】
【表２】
2004177601.tif 000003
【００３９】
以上の結果から明らかなように、実施例となるサンプル４乃至６については、それを画像形成装置の転写ベルトとして用いた場合、白抜け、重ねトナー飛散と共に良好なレベルであった。
一方、比較例となるサンプル１乃至３及び７については、白抜け、重ねトナー飛散などが生じて画像の質が悪く実使用上許容範囲外であった。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る転写ベルトによれば、所定量の導電剤を含む樹脂材料から成形される半導電性のベルト基材及び導電層からなり、上記ベルト基材における樹脂材料はポリウレア系及び／又はポリウレタン系樹脂からなると共に上記導電剤はポリピロール系導電性ポリマーからなり、また、上記導電層はポリピロール系導電性ポリマーからなるので、画像形成時にトナー転写における重ねトナー飛散及び白抜け等を起こすことなく、またトナー飛散や転写低下等の不具合も見られることのない画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る転写ベルトの実施形態の断面を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１        転写ベルト
２        ベルト基材
３        導電層
【図１】
2004177601.tif 000004