(57)【要約】【課題】従来の樹脂ベルトより装着時の張力調整が比較的ラフであっても駆動時に駆動ローラーとの間で滑りを起こしにくく、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、かつ従来のゴムベルトよりベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さな半導電性シームレスベルトを提供する。【解決手段】高剛性樹脂製の基材の外面側に第１弾性体層を、内面側に第２弾性体層を有する積層構造体であり、前記基材はヤング率が１００ＭＰａ以上である半導電性シームレスベルトとする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高剛性樹脂製の基材の外面側に第１弾性体層を、内面側に第２弾性体層を有する積層構造体であり、前記基材はヤング率が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする半導電性シームレスベルト。
【請求項２】
前記高剛性樹脂が、ポリイミド樹脂又はポリカーボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂の混合物である請求項１に記載の半導電性シームレスベルト。
【請求項３】
さらに、前記第１弾性体層の外側面に潤滑層を有する請求項１又は２に記載の半導電性シームレスベルト。
【請求項４】
前記第１弾性体層と第２弾性体層とが同一材料である請求項１〜３のいずれかに記載の半導電性シームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真の基本原理を使用した複数種のカラートナーを使用するカラー複写機、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機器等の電子写真方式による画像形成装置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。
【０００２】
【従来の技術】
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、中間転写ベルトが採用されつつある。
【０００３】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、無機光導電性材料または有機光導電性材料で構成された感光体からなる像担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザ光等で静電潜像を形成した後、帯電したトナーにより静電潜像を現像して可視化されたトナー像とする現像装置と、このトナー像を直接転写するか、あるいは中間転写体を介して、用紙等の記録媒体に転写することにより所要の再生画像を得る転写装置とを備えている。
【０００４】
係る転写装置に使用する転写ベルトとしては、弾性体ベルトと樹脂ベルトが知られている。
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）（例えば特許文献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）。
【０００５】
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。
【０００６】
【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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の樹脂ベルトは、いずれも高剛性であって、二次転写の際の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。また、高剛性樹脂ベルトは、装着時の張力が弱いと、駆動時に空転が生じる一方で伸び変形における応力の変化が大きく、ベルトの張力を適正な範囲に設定するためには、装着時の張力の調整に複雑な機構を必要とする。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の目的は、従来の樹脂ベルトより装着時の張力調整が比較的ラフであっても駆動時に駆動ローラーとの間で滑りを起こしにくく、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、かつ従来のゴムベルトよりベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さな半導電性シームレスベルトを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導電性シームレスベルトは、高剛性樹脂製の基材の外面側に第１弾性体層を、内面側に第２弾性体層を有する積層構造体であり、前記基材はヤング率が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１２】
係る構成を有する半導電性シームレスベルトは、従来の樹脂ベルトより装着時の張力調整が比較的ラフであっても駆動時に駆動ローラーとの間で滑りを起こしにくく、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、かつ従来のゴムベルトよりベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が小さいものである。
【００１３】
基材のヤング率は、１００ＭＰａ未満になると、ベルト駆動時の引張り応力による伸び変形が大きくなり、画像精度が低下する。基材のヤング率は、４０００ＭＰａ以下であることが好ましい。基材のヤング率が４０００ＭＰａを超えると、硬すぎて装着、交換時の作業性が悪く、また基材の脆さが大きくなり、基材にクラックが入りやすい、表面に傷がつきやすい等の問題を生じる。
【００１４】
弾性体層を構成する弾性体材料は、熱可塑性エラストマー、加硫ゴム、並びにこれらの発泡体から選択される。弾性体材料は、硬度がショアＡ硬度にて６０以下であることが好ましい。硬度が高すぎると厚さ方向の圧縮弾性率が高くなって転写時のニップ幅が十分に得られなくなる。
【００１５】
半導電性とは、体積抵抗率が１０４　〜１０１２Ω・ｃｍの範囲にあることをい　う。ベルトの体積抵抗率が半導電性の範囲とすることにより、所定の転写性能を有する転写ベルトとなる。ベルトの体積抵抗率は、使用する機種の仕様により上記範囲の中で選択される所定の値に適宜設定される。ベルトの体積抵抗率は、電極を当てて測定した値のばらつきが、最大値と最小値の比にて１０以下であることが好ましい。体積抵抗率は、ベルト全体で測定するものであり、基材と弾性体層の個々の体積抵抗率は特に限定されない。
【００１６】
基材の厚みは１００〜３００μｍであることが好ましく、ベルト全体の厚みは、０．２〜２ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
上述のシームレスベルトにおいて基材を構成する前記熱可塑性樹脂は、ポリイミド又はポリカーボネート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）の混合物であることが好ましい。
【００１８】
係る樹脂の使用により、耐久性と寸法安定性に優れた基材層を有するシームレスベルトが得られる。
【００１９】
上述の半導電性シームレスベルトは、さらに、前記第１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。
【００２０】
表面に潤滑層を設けることにより、転写終了後のトナーのクリーニング性がより向上する。
【００２１】
また本発明においては、前記第１弾性体層と第２弾性体層とは、同一材料であることが好ましい。
【００２２】
第１弾性体層と第２弾性体層とを同一材料により構成することにより、簡便に製造でき、低コストの半導電性シームレスベルトとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のシームレスベルトにおいて、基材層に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１００ＭＰａ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ＰＥＴ，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、ＰＥＥＫ、アラミド樹脂、ポリウレタン樹脂、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。
【００２４】
これらの中でも、上述のようにポリイミド又はポリカーボネート（ＰＣ）とＰＢＴのブレンド樹脂の使用が好ましい。ＰＣとＰＢＴの混合樹脂において混合比率は、ＰＣ／ＰＢＴ＝５／９５〜４０／６０であることが、物理特性上好ましい。
【００２５】
弾性体層は、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムから選択される材料を使用して構成する。
熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）としては、公知の熱可塑性エラストマーは特に限定なく使用できる。具体的には、ポリエステル系ＴＰＥ、ポリウレタン系ＴＰＥ、ポリオレフィン系ＴＰＥ、ポリスチレン系ＴＰＥ、ポリアミド系ＴＰＥ、アイオノマー系ＴＰＥ、ジエン系ＴＰＥ、ポリ塩化ビニル系ＴＰＥ、ポリ塩化ビニル／ポリウレタンポリマーアロイ系ＴＰＥ、熱可塑性樹脂とゴムとの混合物等が例示される。またこれらの熱可塑性エラストマーにゴムを混合ないし微粒子状で分散した熱可塑性エラストマーも使用可能である。これらのＴＰＥは単独で使用可能であり、必要に応じて２種以上を混合使用してもよい。
【００２６】
加硫ゴムは、天然ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ等の公知のゴム材料が使用可能である。これらの中でも、難燃性を有し、電気特性の調整が容易であることから、クロロプレンゴムの使用がより好ましく、オゾン劣化が小さく、電気特性の調整が容易である観点からは、ＥＰＤＭの使用がより好ましい。
【００２７】
弾性体層は発泡体であってもよい。弾性体を発泡体とする方法としては、公知の技術が使用可能であり、
ａ）弾性体材料に中空微小球体を混合する方法
ｂ）分解してガスを発生する化学発泡剤を混合分散ないし溶解し、加熱して発泡させる方法
ｃ）圧縮状態から開放すると膨張する不活性ガスからなる発泡剤を加圧下に混合した後、常圧にして発泡させる方法
等が例示され、特に限定なく使用可能である。このなかでｃ）法は、熱可塑性エラストマーに適した方法である。
【００２８】
本発明の弾性体層を発泡弾性体層とした場合に、その発泡体の気泡は、平均気泡径が１０〜１００μｍの微細気泡であり、最大気泡径／最小気泡径の比は、１０以下であることが好ましい。ここにいう微細気泡は、独立気泡であることが好ましいが、発泡剤を使用した場合には１００％独立気泡にはならず、一部に連続気泡が存在するものとなる。
【００２９】
分解性の化学発泡剤としては、公知の化学発泡剤は限定なく使用することができる。具体的には、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等が例示される。これらの発泡剤と共に、サリチル酸、尿素並びにこれらを含む発泡助剤を併用することも好適である。これらの分解性化学発泡剤は、通常、加硫剤を含むゴムに使用される。
【００３０】
圧縮状態から開放されることにより膨張して弾性体を発泡体とする不活性化合物からなる発泡剤としては、水、窒素、炭酸ガスなどが好適な発泡剤として例示される。
【００３１】
弾性体を発泡体とするために添加使用する中空微小球体としては、エクスパンセル（日本フィライト社）、ミクロパール（松本油脂工業）、ＡＲＢＯＣＥＬ（Ｒｅｔｔｅｎｍａｉｅｒ　＆　Ｓｏｈｎｅ）等が例示される。
【００３２】
上記の基材及び弾性体材料を所定の電気特性、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。
【００３３】
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、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、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ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。
【００３４】
弾性体構成材料には、必要に応じて加工性改良剤、シリカ等の充填剤、可塑剤、安定剤、老化防止剤、分散改良剤等の添加剤を添加する。特に加硫ゴム材料には、ゴムの技術分野において公知の添加剤を添加する。具体的には、オゾン劣化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、架橋密度調整剤等が例示される。
【００３５】
本発明の半導電性シームレスベルトの厚さは、所定の特性が得られれば特に限定されないが、０．２〜２．０ｍｍ程度であることが好ましい。基材層と弾性体層の厚さは、樹脂の剛性により適宜設定されるが、基材層は０．１〜０．３ｍｍ、弾性体層は０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。第１弾性体層と第２弾性体層の厚さは同じであっても異なっていてもよい。
【００３６】
表面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、発泡弾性体層の上に５〜５０μｍ程度の厚さに塗装することが好ましい。
【００３７】
本発明の半導電性シームレスベルトは、例えば基材層を形成するための高剛性樹脂を押し出す第１押出機と熱可塑性エラストマーを押し出す第２押出機を１基の押出ダイに接続した製造装置を使用し、以下の工程を有する製造方法により製造可能である。
【００３８】
（１）押出ダイに、マンドレルを供給し、第２押出機から熱可塑性エラストマーを押し出して押出ダイ内に形成された熱可塑性エラストマー第２流路を通じてマンドレルの周囲に所定厚さの第２弾性体層を被覆形成する。
（２）第２押出機から溶融した高剛性樹脂を押し出して押出ダイ内に形成された高剛性樹脂流路を通じて第２弾性体層が形成されたマンドレルの外周面に基材層を被覆形成する。
（３）上記（２）の工程で得られた２層構造の被覆層の上に、第２押出機から熱可塑性エラストマーを押し出して押出ダイ内に第１流路と分岐して形成された熱可塑性エラストマー第１流路を通じてさらに積層被覆して第１弾性層を形成して３層構造の積層構造体とする。
（４）マンドレルの両端部において切断してシームレスベルトを得る。
【００３９】
上記の製造方法により、体積抵抗率の均一性が高い半導電性シームレスベルトを得ることができる。
【００４０】
上記の半導電性シームレスベルトの製造方法において、弾性体として加硫ゴムを使用する場合には、上記製造方法において熱可塑性エラストマーに代えて加硫剤を含む未加硫ゴム組成物を供給し、得られた３層構造の成形体を加熱、電子線照射等の架橋処理をすることにより、未加硫ゴム組成物を加硫ゴムとすることができる。
【００４１】
弾性体層は、必要な弾性を得るためには０．１ｍｍ以上必要であり、塗料を塗装して形成する方法によれば厚さの不均一が無視できなくなるが、本方法によれば、厚さの均一性に優れた弾性体層が形成可能である。
【００４２】
本発明の半導電性シームレスベルトの上述の製造方法の実施に好適な製造装置の実施の形態の例を図面に基づいて説明する。
図１に示した製造装置は、２台の押出機１５、１７を使用し、これらは押出ダイ８に接続されている。マンドレル５は、Ａ方向より押出ダイに供給され、予め必要に応じて導電性添加剤を添加して所定の電気抵抗抵抗値に調整され、押出ダイ８において押出機１５、１７から供給される弾性体層形成材料、基材層形成材料を積層被覆してシームレスベルト層を形成した後に排出される（５ａ）。
【００４３】
図２には外周にシームレスベルト層２６が形成されたマンドレル５の例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１０ｂを他のマンドレルの凹状嵌合部１２ａに嵌合させることにより、連設可能に形成されている。
【００４４】
押出ダイ８から排出されたマンドレル５ａ上に形成されたシームレスベルト層は、マンドレル５の接合位置に対応する切断位置Ｃにて、例えばヒートカッターを使用して裁断される。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
（実施例１）
ネオプレンＷＲＴ（クロロプレンゴム、昭和電工デュポン製）１００重量部にシースト３（カーボンブラック、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、亜鉛華１号（三井金属鉱業）５重量部、キョーワマグ＃１５０（協和化学工業）４重量部をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを作成し、これを冷却してから混練ロールにて硫黄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を作製した。
【００４６】
高剛性樹脂基材としてポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート＝２５／７５、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　した熱可塑性樹脂をペレット状にて準備した。
【００４７】
図１に記載の製造装置を使用し、押出機１５から未加硫ゴム組成物を、また押出機１７から熱可塑性樹脂を押し出した。押出ダイ８には、マンドレル５の周囲に各成分を供給して均一な厚さに被覆するための流路が形成されている。押出機１５から押し出される未加硫ゴム組成物の流路は、第２弾性体層を形成するための第２流路と第１弾性体層を形成するための第１流路に分岐形成されている。
【００４８】
上記製造装置と外径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を使用し、内層である第２弾性体層（厚さ０．１５ｍｍ）、基材層（厚さ０．１５ｍｍ）、外層である第１弾性体層（厚さ０．２ｍｍ）の、３層構造のシームレスベルトを作製し、得られた積層体を電子線照射して架橋し、幅２６６ｍｍに裁断して全体として体積抵抗率が５×１０１０Ω・ｃｍの半導電性シームレスベルトを得た。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
＜評価＞
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、画質の評価並びに（やや張力が緩めのラフな状態でベルトを装着したときの）走行安定性（ベルト／駆動ローラー間のズレ発生の有無）の評価を行った。
【００５２】
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。
【００５３】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】２台の押出機を使用し、基材に高剛性の熱可塑性樹脂を使用したベルトの製造に適した装置を示した概略図
【図２】長さ方向に連設可能であり、３層構造のシームレスベルトを被覆形成したマンドレルの構成を例示した断面図
【図１】
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【図２】
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