(57)【要約】【課題】ベルト内側周面の表面抵抗率を高くして印加した転写電圧が駆動ローラなどに流失せず、かつ、ベルト全体の体積抵抗を低くして転写効率の高い電子写真装置用の半導電性ベルトを提供する。【解決手段】薄肉円筒状の弾性芯体層２２の外側周面にこの弾性芯体層２２より柔らかい弾性表面層２１を積層した積層構造体であり、この半導電性ベルト２０がガイドローラに接する面であるベルト内側周面を構成する弾性芯体層２２の表面抵抗率が、ベルト全体の体積抵抗率よりも２桁以上高い。【選択図】　　図１
2004101675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弾性芯体層の外側周面にこの弾性芯体層より柔らかい弾性表面層を積層してなる電子写真装置用の半導電性ベルトであって、
この半導電性ベルトを張設するローラ等に接触する前記弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率が、ベルト全体の体積抵抗率よりも２桁以上高いことを特徴とする電子写真装置用の半導電性ベルト。
【請求項２】
前記弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率が１０８〜１０１３Ω／□であって、前記ベルト全体の体積抵抗率が１０５〜１０１１Ωｃｍである請求項１に記載の電子写真装置用の半導電性ベルト。
【請求項３】
前記弾性芯体層に含有する導電性物質は電子導電性のものであり、前記弾性表面層に含有する導電性物質はイオン導電性のもの、またはイオン導電性のものと電子導電性のものとを併用している請求項１または２に記載の電子写真装置用の半導電性ベルト。
【請求項４】
前記弾性表面層と前記弾性芯体層とが遠心成形法により積層一体化して形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の電子写真装置用の半導電性ベルト。
【請求項５】
前記弾性表面層の外側周面に離形性と低摩擦性を有するオーバーコート層を設けている請求項１〜４のいずれかに記載の電子写真装置用の半導電性ベルト。
【請求項６】
前記電子写真装置用半導電性ベルトが中間転写ベルトまたは転写搬送ベルトである請求項１〜５のいずれかに記載の電子写真装置用の半導電性ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真装置の中間転写ベルト、転写搬送ベルト等に用いられる半導電性ベルトにに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この電子写真装置において、感光体に担持されたトナー像をベルトの表面に転写した後、複写紙などの記録材に再転写する中間転写ベルトや、複写紙など記録材を搬送しながらこの記録材に各色毎の画像形成装置より直接色重ねしてカラー画像を形成する転写搬送ベルトなどとして、体積抵抗率が１０３〜１０１０Ωｃｍの半導電性ベルトが使用されている。記録材としては、ＯＨＰ用シートのように薄くて表面が硬いもの、はがきのように厚くて表面が柔らかいもの、普通紙においても国によってその表面の形状、性能が異なる種々なものがあり、これら種々の記録材の表面性状に追従できる半導電性ベルトが望まれている。
【０００３】
従来、この種のベルトとしては、成形性がよく寸法精度に優れ、所定の引張り弾性率や耐熱性を有するポリカーボネートやポリイミドをベースとし、単一層からなる半導電性樹脂ベルトがよく使用されてきている（例えば、特許文献１参照。）。この種の半導電性樹脂ベルトは、ベルト内側周面から電圧をかけてトナーを感光体からベルトの表面に移してベルト表面にトナー像を形成して記録材に転写し、あるいはベルトの外側周面に記録材を電気的に吸着して移動させながら記録材にトナー像を感光体から転写することが行われている。この場合、半導電性ベルトのベルト内側周面の表面抵抗率が低すぎると、印加電圧はベルト内側周面を流れて金属製の駆動ローラやテンションローラなどに流失してしまい、トナーを引きつけるベルト厚さ方向に伝達されにくく、転写性が低下するため、ベルト内側周面の表面抵抗率を高くすることが好ましい（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
一方、この半導電性ベルトの内側周面に印加された転写電圧を効率よくベルト表面に伝達して、トナーを均一に効率よく転写するため、ベルト全体の体積抵抗率はある程度低い方が好ましい。
【０００５】
前記の単一層からなる樹脂製の半導電性平ベルトの場合には、全体の体積抵抗率を低くすると同時にベルト内側周面の表面抵抗率を大きくすることは困難であり、これらの妥協点で抵抗値を設定している。このため転写性が不十分であるという問題を有していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−８９３５７号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−２９０３７６号公報（第２頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポリカーボネートやポリイミドからなる硬い表面をもつ半導電性樹脂ベルトの外側周面に低い体積抵抗率のコート層を設けることも考えられるが、厚さ、硬さ、表面形状などが異なる記録材に追従し、鮮明度、均一性、濃度等で評価される転写性を確保することは困難であった。
【０００８】
この発明は、上記の問題点に鑑み、硬さや表面形状の異なる種々の記録材に追従でき、印加した転写電圧が駆動ローラなどに流失せず、転写効率の高い電子写真装置用の半導電性ベルトを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明の半導電性ベルトは、円筒状の弾性芯体層の外側周面にこの弾性芯体層より柔らかい弾性表面層を積層してなる電子写真装置用の半導電性ベルトであって、この半導電性ベルトを張設するローラ等に接する前記弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率が、ベルト全体の体積抵抗率よりも２桁以上高いことを特徴とする。
【００１０】
この構成をとることにより相対的に剛性が大きく寸法安定性のよい弾性芯体層と、感光体に接する相対的に柔らかい弾性表面層との協働により、寸法、硬さなどが異なる記録材に対応できるものとなる。
【００１１】
ベルト内側周面（駆動ローラ等に接触する面）の表面抵抗率をベルト全体の体積抵抗率より２桁以上高くすることにより、ベルト内側周面を伝わって転写電圧が駆動ローラ等に流失することを防止すると同時に、ベルト厚み方向に伝達されてトナーを均一に引きつけるので、鮮明な転写画像を得ることができる。この表面抵抗率と体積抵抗率との差が２桁未満であれば、単層の半導電性樹脂ベルトと同様に、転写電圧の流失の程度と、ベルト厚み方向へ伝達する程度との妥協点の抵抗値を設定することになり、高い転写電圧が必要となり、または、得られた転写画像は不鮮明となる。
【００１２】
請求項２に記載の電子写真装置用の半導電性ベルトは、請求項１の条件を満たし、しかも駆動ローラ等に接する前記弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率が１０８〜１０１３Ω／□であって、前記ベルト全体の体積抵抗率が１０５〜１０１１Ωｃｍであることを特徴とする。
【００１３】
弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率が１０８Ω／□未満であると印加した転写電圧がベルトを張設するローラ等（駆動ローラ、テンションローラなど）に流失しやすくなり、トナーを引きつけ転写画像の形成に使われる率が少なくなり、画像濃度が不足する。逆に、この表面抵抗率が１０１３Ω／□を超えるとベルト全体の体積抵抗も大きくなり、ベルト厚み方向への転写電圧の伝達が難しくなり、転写電圧を大きくする必要が生じ、装置の電源容量を大きくする必要があり、装置が大型となる問題がある。
【００１４】
ベルト全体の体積抵抗率が１０５Ωｃｍ未満であると電気が流れすぎてトナーの飛び散りが発生し、転写画像が不鮮明になる。逆に、１０１１Ωｃｍを超えると高い転写電圧が必要になり、装置が大型になるという問題がある。
【００１５】
請求項３に記載の電子写真装置用の半導電性ベルトは、前記弾性芯体層に含有する導電性物質は電子導電性のものであり、前記弾性表面層に含有する導電性物質はイオン導電性のもの、またはイオン導電性のものと電子導電性のものとを併用していることを特徴とする。
【００１６】
このメカニズムは明確ではないが、弾性表面層に電子導電性のもののみを含有したときには、弾性芯体層の高い表面抵抗率の影響が大きく、ベルト全体の体積抵抗率が低くできないのに、弾性表面層にイオン導電性物質を導入すると、弾性芯体層の表面抵抗率が高いにもかかわらずベルト全体の体積抵抗率を低下させることができ、弾性芯体層の表面抵抗率をベルト全体の体積抵抗率より２桁以上高くすることが容易にできる。
【００１７】
請求項４に記載の電子写真装置用の半導電性ベルトは、前記弾性表面層と前記弾性芯体層とが遠心成形法により積層一体化して成形されていることを特徴とする。遠心成形法を用いることにより、薄肉円筒体からなる高い寸法精度を有する半導電性ベルトを製造でき、鮮明な転写画像が確保できる。また、弾性表面層と弾性芯体層とを同じ円筒金型を用い、弾性表面層が半硬化状態の間に弾性芯体層を注入して積層されるので、強く一体化され、作業効率もよい。
【００１８】
請求項５に記載の電子写真装置用の半導電性ベルトは、前記弾性表面層の外周面に離形性と低摩擦性を有するオーバーコート層を設けていることを特徴とする。弾性表面層の外側周面にオーバーコート層を設けることにより、トナーや紙粉の付着を防止でき、感光体との離形性や、クリーニングブレードとの摩擦による摩耗を低減でき、より鮮明な転写画像を長期にわたり得やすくなる。
【００１９】
請求項６に記載の電子写真装置用の半導電性ベルトは、　前記電子写真装置用半導電性ベルトが中間転写ベルトまたは、転写搬送ベルトであることを特徴とする。これにより低い転写電圧で効率よく、トナー画像を転写することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導電性ベルトについて実施の形態を説明する。本発明に係る半導電性ベルトは、図１に一部を切除した斜視図を示すように、所定の寸法の薄肉円筒状に成形された弾性芯体層２２の外側周面に、この弾性芯体層２２より柔らかい弾性表面層２１を積層一体化した構成のものである。転写ベルトの場合、通常、ベルトの幅は２００〜５００ｍｍ、厚さは０．２〜１．０ｍｍ、内周長は３００〜７００ｍｍ程度のものが対象になる。
【００２１】
本発明においては、弾性芯体層２２および弾性表面層２１はともに弾性体により形成され、弾性芯体層の硬度（ヤング率）は、弾性表面層の硬度（ヤング率）より大きくされる。弾性表面層のＪＩＳＡ硬度は３０〜６０°、弾性芯体層のＪＩＳＡ硬度は、表面層より１０〜４０°高くされる。弾性体としては、ポリウレタン、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンジェン共重合体ゴム、シリコーンゴム、アクリロニトリルジェンゴム等をベースとするものが好適に用いられる。弾性芯体層２２および弾性表面層２１は、異なる種類の弾性体であっても構わないが、同じ種類の弾性体で形成することが積層して一体化しやすい点で好ましい。この弾性体として、配合剤がベルト表面に滲みだすことによる汚染トラブルが生じにくく、硬度調整が容易にでき、遠心成形による積層一体化がし易い点で、熱硬化性ポリウレタンが好ましく用いられる。
【００２２】
弾性芯体層２２および弾性表面層２１を半導電性とするには、ゴム系の弾性体の場合は混練りにより、液状材料の反応硬化させる場合は攪拌混合により、導電性物質を分散させる。特に液状材料の場合は導電性物質を均一に分散させるためには、予め、導電性物質のマスターバッチを作製しておくのが好ましい。
【００２３】
本発明の半導電性ベルトを製造するには、ゴム系弾性体の場合には、ベースゴムにカーボンブラック、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などの配合剤を混練りしたゴム組成物を弾性芯体層用と弾性表面層用とを２層押し出しして、積層チューブ状に成形したり、弾性芯体層用と弾性表面層用のシートを成形し、積層・接合したりしてチューブ状積層ゴムを得る。このチューブ状積層ゴムを、円筒状金型と加圧用ゴムスリーブを用いて、加熱・加圧して加硫し、得られる薄肉円筒加硫体を所定幅にカットすればよい。
【００２４】
液状材料を反応硬化させる弾性体の場合には、導電性物質のマスターバッチを反応性が低い側の材料に混合した液状材料と反応性が高い液状材料とを混合して、弾性体用材料混合液を作成し、金型に注入し一層目を形成し、次いでその上に２層目を注入し、硬化して積層体を形成し、所定幅にカットすればよい。
【００２５】
液状材料を反応硬化させ、本発明の積層構造の半導電性ベルトを製造するのに好適な注型装置と遠心成形装置からなる装置を図２に基づき説明する。
【００２６】
注型装置７は、複数の液状材料の保持用原料タンク６，６’と液状材料の計量・供給するポンプ１１，１２と、複数の液状材料を均一混合する混合ヘッド５と得られる原料混合液を遠心成形装置１の円筒金型２内に吐出する吐出口４とからなる。
【００２７】
遠心成形装置１は、円筒金型２と円筒金型２の外周面の外側に設けられたヒータ８と金型駆動部９，１０とからなり、円筒金型２は両端に液漏れ防止用鍔２”を有し、片方の端部に材料混合液注入口の開口部１２を有している。円筒金型２は、原料混合液注入時は低速回転され、注入後数分間は高速回転させて遠心力により原料混合液に含まれるエアー等を内側に抜き、原料混合液を金型内面に押圧しつつ流動性がなくなる程度に硬化後、数十分低速回転させて脱型できる程度に硬化させる。
【００２８】
得られた薄肉円筒状の成形体は、ロール状治具に吊す等して変形を防ぎながら加熱してアフターキュアし、所定幅にカットして本発明の積層構造を有する半導電性ベルトを得る。
【００２９】
上記の如くして得られた半導電性ベルトの弾性表面層上にトナーや紙粉の付着を防止したり、弾性表面層から低分子成分の滲出を防止したり、感光体との離型性や転写ブレードとの摺動抵抗を良くするためコーティング層を設けることが好ましい。コーティング層は、ポリウレタンやＮ−メトキシ化ナイロン等の熱可塑性樹脂溶解液にフッ素系やシリコン系の樹脂粉末に分散させたコーティング液をスプレーしたり、液面に接触コーティングして形成すればよい。
【００３０】
つづけて本発明の半導電性ベルトを実施例，比較例により具体的に説明する。
【００３１】
〔実施例１〕
＜導電性物質マスターバッチの作製＞
電子導電性物質のマスターバッチは、ポリオールとしてポリエステル系ポリオール（日本ポリウレタン工業社製、ニッポラン４０３２、水酸基価＝６０ＫＯＨｍｇ／ｇ）を用い、電子導電性物質として導電性カーボンブラック（三菱化学社製、３０３０Ｂ）を用いて、前記ポリオール９０重量部に対して導電性カーボンブラック１０重量部の割合で配合して、攪拌機で予備混合した後、３本ロールで混練り分散して作製した。
【００３２】
イオン導電性物質のマスターバッチは、ポリオールとして前記ポリエステル系ポリオールを用い、イオン導電性物質として三光化学社製、ビス（トリスルオロメタンスルホニル）イミドリチウムを用い、前記ポリエステル系ポリオール（ニッポラン４０３２）９０重量部に対してイオン導電性物質１０重量部を混合して作製した。
【００３３】
＜弾性表面層の作製＞
これらの電子導電物質およびイオン導電物質のマスターバッチを、前記ポリエステル系ポリオール（ニッポラン４０３２）に、形成される弾性表面層の導電性物質含有量（ＣＢ量、イオン導電剤量）が、表１の実施例１〜５および表２の比較例１〜４の弾性表面層配合に記載の量だけ混合・分散した後、注型装置７の一方の原料タンクに入れ、１００℃で約１２時間減圧・脱水し、チッ素ガス置換して貯留した。
【００３４】
一方、注型装置７の他方の原料タンクにはトリレンジイソシアネート（日本ポリウレタン工業社製、コロネートＴ８０、ＮＣＯ基含有量＝４８．３％）を入れ４０℃で約１時間、減圧脱水しチッ素置換して貯留した。
【００３５】
上記導電性物質混合ポリオール１００重量部に対してイソシアネートが９．８重量部となるように、注型装置７のギヤポンプ１１，１１’にて計量して混合ヘッド５に供給し、混合しつつ注型装置７の吐出口４より１２０℃に加熱され１６２ｒｐｍで回転する遠心成形金型２に注入し、遠心成形金型２の回転数を２４９６ｒｐｍに上げ、約３分間、つづけて回転数を５００ｒｐｍに落として約５０分間、遠心力をかけながら硬化させて弾性表面層を形成した。
【００３６】
＜弾性芯体層の作製＞
前記電子導電物質（カーボンブラック）のマスターバッチを、ポリエステル系ポリオール（日本ポリウレタン工業社製、ニッポラン１４１、ＯＨ価＝１０８ＫＯＨｍｇ／ｇ）に表１の実施例１〜５および表２の比較例１〜４の弾性芯体層配合欄に記載の含有量を分散したポリオール成分５０重量部に、鎖延長剤として低分子量芳香族系ジアミン化合物（住化バイエルウレタン社製、バイテック１６０４、アミン当量＝１２０）５０重量部を配合して１００℃で加熱溶解した後、別の注型装置の一方の原料タンクに入れ、１００℃で１２時間、減圧・脱水しチッ素置換して貯留した。
【００３７】
上記ポリエステル系ポリオール、カーボンマスターバッチおよび鎖延長剤からなるポリオール成分１００重量部に対し、イソシアネートとして、別の注型装置の他方の原料タンクに、４０℃で約１時間、減圧・脱水し貯留したノルボルネンジイソシアネート（三井武田ウレタン社製、ＮＢＤＩ、ＮＣＯ基含有量＝４０．８％）６５重量部と、ヘキサメチレンジイソシアネートの３量体（住化バイエルウレタン社製、スミジュールＮ３３００、ＮＣＯ基含有量＝２２％）３５重量部とのブレンドイソシアネート（ＮＣＯ基含有量＝３４．２２％）６５．７重量部をギアポンプ１１，１１’で計量して注型装置の混合ヘッドに供給し、混合しつつ、注型装置７の吐出口４より、遠心成形装置１の１２０℃に加熱された円筒金型２内に形成されている半硬化状態の弾性表面層の上に注入し、回転数２４９６ｒｐｍで１０分、５００ｒｐｍで２０分硬化させて弾性芯体層を形成した。回転を停止し、積層構造の薄肉円筒体を円筒金型２より取り出して、１１０℃の温度で約１２時間、アフターキュアーした後、幅３５０ｍｍに両端カットして本発明の半導電性ベルトを得た。
【００３８】
成形された半導電性ベルトを外径１７１ｍｍの円筒金型に嵌装し、表面を洗浄した後、フッ素系樹脂粉末含有ウレタン系コート剤（大日精化社製、ＭＥ８２３ＬＰ）をＤＭＦ／ＭＥＫの混合溶剤で粘度が２５ｍｐａｓになるように希釈したコーティング液に浸漬して半導電性ベルトの外側周面に塗布した後、１３０℃にて１時間、加熱乾燥させ、オーバーコート層を有する半導電性ベルトを得た。
【００３９】
得られた半導電性ベルトの弾性芯体層の内側周面２３（図１参照）の表面抵抗率およびオーバーコート層形成前後のベルト全体の体積抵抗率をＪＩＳＫ−６９１１により測定した。
【００４０】
得られた半導電性ベルトを市販のデジタルフルカラー複写機の中間転写ベルトとして組み込み、１０枚の画像出しを行い、画像の出来映えを目視で観察した。また、１０枚画像出し後の半導電性ベルトのコーティング面に白色の粘着テープを貼り、引きはがして粘着テープの汚れ状態（トナー付着状態）を観察した。上記評価結果を表１及び表２に示した。
【００４１】
〔実施例２〜５〕および〔比較例１〜４〕
弾性表面層および弾性芯体層中における導電性物質の配合量を表１および表２に示すように変更した以外は実施例１と同様にして半導電性ベルトを得、評価を行い結果を表１及び表２に示した。
【００４２】
【表１】
2004101675.tif 000003
【００４３】
注１：ＣＢ量はカーボンブラック量をいい、ｗｔ％は形成され弾性表面層および弾性芯体層中における重量含有率を示す。
【００４４】
【表２】
2004101675.tif 000004
【００４５】
上記表１の注１は表２に適用する。
【００４６】
表１および表２の結果より実施例１〜５の弾性芯体層の内側周面の表面抵抗率は、ベルト全体の体積抵抗率より２桁以上高くなっており、いずれも低い転写電圧で良好な転写結果を得ているのに対し、比較例１〜４ではほぼ同じから１〜２桁低く、いずれも高い転写電圧が必要であり、転写性が悪く、未転写トナーが残りやすいことがわかる。なお、ベルト全体の体積抵抗率を低減するために、実施例では、イオン導電性物質を添加しているが、比較例においてカーボンブラック量を多く使用してもベルト内側周面の表面抵抗率はベルト全体の体積抵抗率より大きくすることができず、実施例において導電性物質としてイオン導電性物質を用いた効果が見られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の半導電性ベルトには、次のような効果がある。
【００４８】
請求項１に記載の半導電性ベルトは、弾性芯体層と弾性表面層との積層構造体であって、柔らかい弾性表面層により種々の記録材に対応できる。また、ベルト内側周面の表面抵抗率をベルト全体の体積抵抗率より２桁以上高くすることにより、転写電圧がベルト内側周面を流れて損失することが少なく、ベルト内側周面に印加された転写電圧がベルト厚み方向に容易に伝達されて、低い転写電圧で鮮明な転写画像を得ることができる。
【００４９】
請求項２に記載の半導電性ベルトは、ベルト内側周面の表面抵抗率を１０８〜１０１３Ω／□とすることにより、転写電圧がベルト内側周面を流れてガイドローラなどに流失することを防止し、ベルト全体の体積抵抗率を１０５〜１０１１Ωｃｍとすることにより、ベルト内側周面に印加する転写電圧を効率よくベルト厚み方向に伝達することができる。
【００５０】
請求項３に記載の半導電性ベルトは、導電性物質として弾性芯体層に電子導電性物質のみを、弾性表面層にイオン導電性物質を配合することにより、ベルト内側周面に必要な表面抵抗を確保すると共に、ベルト全体の体積抵抗率を低減して、ベルト内側周面に印加される転写電圧をベルト厚み方向に容易に伝達する。
【００５１】
請求項４に記載の半導電性ベルトは、弾性表面層と弾性芯体層とが遠心成形法により連続して成形されているので、これらを密着積層することが容易であり、また、弾性表面層、弾性芯体層ともに寸法精度を高く成形することができる。
【００５２】
請求項５に記載の半導電性ベルトは、弾性表面層の外側周面にオーバーコート層を設けることにより、使用時の紙粉やトナーの付着が少なく、離形性、耐摩耗性を改善して、転写画像を一層鮮明にする。
【００５３】
請求項６に記載の半導電性ベルトは、中間転写ベルトとして、または、転写搬送ベルトとして使用されることにより、この半導電性ベルトに印加される転写電圧が流失することなくベルト厚み方向に容易に伝達される特徴を有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導電性ベルトの一部削除した斜視図である。
【図２】本発明に係る半導電性ベルトの製造に使用される遠心成形装置の側面図（一部断面）である。
【符号の説明】
１：遠心成形装置
２：円筒形金型
３：トラバース装置
４：吐出口
５：混合ヘッド
６、６’：原料タンク
７：注型装置
２０：半導電性ベルト
２１：弾性表面層
２２：弾性芯体層
２３：ベルト内側周面
【図１】
2004101675.tif 000005
【図２】
2004101675.tif 000006