(57)【要約】【課題】体積抵抗値の調整を容易に行なうことができ、均一な導電性を有し、環境変化によっても抵抗値の変動を抑制することができる導電性エンドレスベルトを提供する。更に、露光スポット径の小サイズ化や高密度化により６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなど微細で緻密な画素の現像を行う精密な電位の制御により高品位の画像を得る電子写真装置に適用することができる導電性エンドレスベルトを提供する。【解決手段】樹脂にセル構造を有する多孔質金属を封入した導電性樹脂層を有し、好ましくは、導電性樹脂層に含まれる多孔質金属が合計体積としてＶａを有し、導電性樹脂層に含まれる樹脂が体積としてＶｂを有するとき、多孔質金属の合計体積Ｖａに対する樹脂の体積Ｖｂの比率が、１＜Ｖｂ／Ｖａ＜１０００の関係にあり、多孔質金属のセルが、５０μｍ以下の孔径を有し、セル構造を有する多孔質金属が薄膜状である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂にセル構造を有する多孔質金属を封入した導電性樹脂層を有することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
【請求項２】
導電性樹脂層に含まれる多孔質金属が合計体積としてＶａを有し、導電性樹脂層に含まれる樹脂が体積としてＶｂを有するとき、多孔質金属の合計体積Ｖａに対する樹脂の体積Ｖｂの比率が、
１＜Ｖｂ／Ｖａ＜１０００
の関係にあることを特徴とする請求項１記載の導電性エンドレスベルト。
【請求項３】
多孔質金属のセルが、５０μｍ以下の孔径を有することを特徴とする請求項１または２記載の導電性エンドレスベルト。
【請求項４】
セル構造を有する多孔質金属が、薄膜状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の導電性エンドレスベルト。
【請求項５】
多孔質金属が、金、銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、クロムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属単体若しくは合金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の導電性エンドレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性エンドレスベルトに関し、特に、複写機、プリンタあるいはファクシミリの受信装置など電子写真方式を採用した電子写真装置に組み込まれる部材として用いられる導電性エンドレスベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機や、レーザープリンターあるいはファクシミリの受信装置などの電子写真装置に組み込まれる感光体、帯電装置、現像装置、中間転写装置や転写分離装置などの転写装置、定着装置、搬送装置などにおいて、導電性エンドレスベルトが多用されている。導電性エンドレスベルトを、中間転写装置に適用した電子写真装置の複写機として、図１に示すものを挙げることができる。図１に示す電子写真装置の複写機には、矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１が設けられ、その周囲に帯電器２、露光光学系３、現像器４、エンドレスベルト６を有する中間転写装置、クリーナー５等が設置される。上記中間転写装置には、感光ドラムに対向して静電転写器１０が導電性エンドレスベルト６を介して設けられる。導電性エンドレスベルトは、搬送ローラー７、８、９に懸架され、矢印Ａ方向に回転する感光ドラムと同調して矢印Ｂ方向に移動するようになっている。更に、導電性エンドレスベルトを介して搬送ローラー９に対向する位置に押圧ローラーを有する転写装置１２が設けられ、押圧ローラーは、導電性エンドレスベルト間を通過する記録紙等の記録材１１を導電性エンドレスベルトに押圧するように設置される。
【０００３】
このような電子写真式複写機においては、矢印Ａ方向に感光ドラム１を回転させ、その表面を帯電器２により一様に帯電する。次に、露光光学系３により、例えば、半導体レーザー光源などを用いた画像読み取り装置等で得られた画像に対応する静電潜像を感光ドラム１上に形成する。静電潜像は現像器４において供給されるトナーが付着してトナー像として現像される。トナー像は、静電転写器１０により感光ドラムの帯電電荷量より高電荷が導電性エンドレスベルト６を介して付与されることにより、導電性エンドレスベルト上に移動する。導電性エンドレスベルト上に移動したトナー像は、トナーと逆極性電荷を付与する押圧ローラーにより、導電性エンドレスベルトと押圧ローラー間を通過する記録材１１上へ移動する。その後、記録材１１上に転写されたトナー像は、図示しない定着器において加熱などにより定着され、画像が形成された記録材を得る。一方、感光ドラムは、トナー像が導電性エンドレスベルト上へ転写後に、残留するトナーがその表面から除去され、画像形成可能な状態となる。
【０００４】
このような導電性エンドレスベルトは、導電性を有する樹脂やゴム材からなるもの、あるいは、樹脂やゴム材などを基材とし導電剤を配合したもの、又は、基材上に導電性の表面層を設けたものが用いられている。導電剤により体積抵抗値を調整する導電性エンドレズベルトとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂に、カーボンブラック等の導電性微粒子や、イオン導電剤を配合したものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
しかしながら、エンドレスベルトの導電性の調整にカーボンブラックや導電性金属酸化物の導電性微粒子などの導電性フィラーを用いる場合、樹脂中に導電性フィラーを均一に分散させることが困難である。このため、導電性フィラーの熱可塑性樹脂中の分散性を向上させるために温度調整を行なうなど種々の改良が報告されている（特許文献４、５）。しかし、これら分散工程の改良を行っても、導電性フィラーの樹脂中への均一分散性は十分ではなく、一つのベルト内でも体積抵抗値として１０倍以上のムラを生じているのが現状である。近年、デジタル現像方式のプリンターや複写機では露光スポット径の小サイズ化や高密度化により６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなど微細で緻密な画素の現像が可能となり、更に精密な電位の制御により高品位の画像が得られるようになっている。その結果、従来は問題にならなかったエンドレスベルト内における体積抵抗値として１０倍程度のムラが画質に影響する場合がある。また、イオン導電剤の配合により導電性の調整を行ったエンドレスベルトにおいては、温湿度などの環境変化に対して体積抵抗値が１０倍以上変化してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平２−２３３７５６号公報
【特許文献２】特開平３−８９３５７号公報
【特許文献３】特開昭６４−２６４３９号公報
【特許文献４】特開平９−１５５９９０号公報
【特許文献５】特許第２５９２０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、体積抵抗値の調整を容易に行なうことができ、均一な導電性を有し、環境変化によっても抵抗値の変動を抑制することができ、機械的特性、耐熱性が向上された導電性エンドレスベルトを提供することにある。更に、露光スポット径の小サイズ化や高密度化により６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなど微細で緻密な画素の現像を行う精密な電位の制御により高品位の画像を得る電子写真装置に適用することができる導電性エンド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】
【０００７】
本発明者は、導電性エンドレスベルトに使用する導電剤としてセル構造を有する多孔質金属に着目した。このセル構造を有する多孔質金属が樹脂に封入された導電性樹脂層とすることにより、導電性樹脂層内の体積抵抗値のバラツキが１０倍以下に抑制された均一な導電性を有するものとできることを見い出した。
【０００８】
これは、多孔質金属を樹脂により封入し、あるいはセル構造中に樹脂が侵入し、均一な導電性が得られるためであることの知見を得た。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、樹脂にセル構造を有する多孔質金属を封入した導電性樹脂層を有することを特徴とする導電性エンドレスベルトに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の導電性エンドレスベルトは、体積抵抗値の調整を容易に行なうことができ、均一な導電性を有し、環境変化によっても抵抗値の変動を抑制することができ、機械的特性、耐熱性を向上することができる。このため各分野の部材として使用することができ、特に、露光スポット径の小サイズ化や高密度化により６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなど微細で緻密な画素の現像を行う精密な電位の制御により高品位の画像を得る電子写真装置に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂にセル構造を有する多孔質金属が封入された導電性樹脂層を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の導電性エンドレスベルトに設けられる導電性樹脂層は、樹脂にセル構造を有する多孔質金属を封入したものである。
【００１３】
上記導電性樹脂層に用いられる多孔質金属体としては、セル構造を有する、いわゆるスポンジ状のものであれば、特に制限をされるものではない。かかるセル構造としては、例えば、図１に示すような、クローズドセルを有する泡一層構造（Ａ）や泡多層構造（Ｃ）、クローズドセルとオープンセルが混在し表面が閉口した構造（Ｃ）や表面が開口した構造（Ｄ）などの構造を挙げることができる。これらのうち、表面が開口した構造（Ｄ）が、セルの内部に樹脂が侵入することができるため、好ましい。
【００１４】
上記セルの容積と数、セルの孔径、セルの配列については、特に制限されるものではないが、セルの孔径としては、平均孔径が１００μｍ以下であることが好ましく、特に平均孔径が０.５〜５０μｍの範囲が好ましい。また、セル構造の空孔率は、５０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。
【００１５】
このようなセル構造を有する多孔質金属としては、後述する樹脂に封入されて用いられるものであれば、粒子状、薄膜状などいずれの形状として用いられてもよいが、薄膜状として用いられることが好ましい。多孔質金属が薄膜状であると、樹脂の封入を容易にし、均一な導電性を有する導電性樹脂層の作製を容易にすることから好ましい。薄膜状の多孔質金属の膜厚としては、例えば、１００〜１０００μｍなどを挙げることができる。
【００１６】
上記セル構造を有する多孔質金属の材質としては、特に限定されるものではない。具体的には、金、銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、クロムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属単体若しくは合金からなることが好ましい。
【００１７】
このようなセル構造を有する多孔質金属としては、いずれの製造方法によって得られるものでもよく、所望のセル構造を有するものとするために製造方法を選択することができる。多孔質金属の製造方法として、具体的には、融点が比較的低いアルミニウムなどの場合、溶融した金属中にガスを吹き込む、あるいは、中空バルーンや、ＴｉＨ2等の発泡剤を投入して発泡させて凝固させる方法を挙げることができる。また、発泡剤と粉末金属との混合物を鋳造、押出などにより固化した後、発泡剤のガス発生温度付近で焼結、発泡させる方法を挙げることができる。
【００１８】
高融点を持つ、例えば、ステンレス鋼などの金属の場合、粉末金属を含むスラリーを固体発泡剤により発泡させる方法、ワックスエマルジョンによりセル形成を行う方法などを挙げることができる。スラリーを用いる方法としては、具体的には、ポリビニルアルコール水溶液など水系バインダーと、炭酸水素ナトリウムなどの発泡剤と、粉末金属との混合物を発泡・乾燥・焼結し、多孔質金属を作製する方法等を挙げることができる。
【００１９】
ワックスエマスジョンを用いる方法としては、具体的に、粉末金属をポリビニルアルコール水溶液等の水溶性高分子水溶液と混合、混練しスラリーとする。このスラリーに溶融したパラフィンワックス等の水分離する油脂成分を界面活性剤と共に混合する。これを鋳型し形状を固定し凍結保持する。これにより凍結保持するとゲル化するポリビニルアルコールがゲル化する。その後、室温で乾燥させ超臨界二酸化炭素によりパラフィンワックスを抽出して均質微細なセル構造を有する粉体金属の凝結体を得る。この凝結体を材質に応じた温度で焼結し、オープンセルを含む多孔質金属を得る方法等を挙げることができる。
【００２０】
また、粉末金属と水系バインダーとを含むスラリーに界面活性剤、発泡剤を投入し、これを鋳型し形状を固化し、その後、焼結し、クロ−ズドセルを含む多孔質金属を作製する方法を挙げることができる。
【００２１】
上記導電性樹脂層に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂、非熱可塑性樹脂、ゴム、および熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、反応硬化性樹脂などいずれのものも使用することができる。具体的には、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ＡＡＳ（アクリロニトリル−アクリル−スチレン共重合体）、ＡＥＳ（アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体）、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン共重合体）、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＡＣＳ（アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合体）、ＭＢＳ（メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体）、エチレン−塩ビ共重合体、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＡ系（エチレン−酢酸ビニル共重合体系）、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合体）、ポリ酢酸ビニル、塩素化塩化ビニール、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、カルボキシビニルポリマー、ケトン樹脂、ノルボルネン樹脂、プロピオン酸ビニル、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、メチルペンテンポリマー、ポリブタジエン、ＰＳ（ポリスチレン）、スチレン無水マレイン酸共重合体、メタクリル、ＥＭＡＡ（エチレンメタクリル酸）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）、ポリ塩化ビニリデン、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、セルロース系、ナイロン６、ナイロン６共重合体、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、共重合ナイロン、ナイロンＭＸＤ、ナイロン４６、メトキシメチル化ナイロン、アラミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ポリエチレンオキシド、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＳＯ（ポリサルフォン）、ポリアミンサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ポリパラビニールフェノール、ポリパラメチレンスチレン、ポリアリルアミン、芳香族ポリエステル、液晶ポリマー、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン）、ＥＰＥ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアル、キルビニルエーテル）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド系）、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）、ＰＵ（ポリウレタン）、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン系樹脂、グアナミン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル、オリゴエステルアクリレート、ジアリルフタレート、ＤＫＦ樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ＰＩ（ポリイミド系）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、アクリルシリコーン、シリコーン、ポリ（ｐ−ヒドロキシ安息香酸）、マレイン酸樹脂、ＮＲ（天然ゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＩＲ（イソブチレン・イソプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＥＰＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルフォン化ポリエチレンゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）、エチレンアクリルゴム、Ｕ（ウレタンゴム）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、四フッ化エチレンプロピレンゴム、ＣＨＲ（エピクロルヒドリンゴム）、多硫化ゴム、水素化ニトリルゴム、ポリエーテル系特殊ゴム、液状ゴム、ノルボルネンゴム、ＴＰＯ（オレフィン系熱可塑性エラストマー）、ＴＰＵ（ウレタン系熱可塑性エラストマー）、ＰＶＣ（塩ビ系熱可塑性エラストマー）、ＴＰＳ（スチレン系熱可塑性エラストマー）、ＴＲＥＥ（ポリエステル系熱可塑性エラストマー）、ＰＡ系（ポリアミドエラストマー）、ＰＢ系（ブタジエンエラストマー）、軟質フッ素樹脂、フッ素系エラストマー、弾性エポキシ樹脂等またはこれらの中から選択される２種類以上の樹脂の組み合わせを挙げることができる。
【００２２】
このような導電性樹脂層に含有される上記樹脂と多孔質金属との含有比率としては、導電性樹脂層に含まれる多孔質金属の合計体積Ｖａ、導電性樹脂層に含まれる樹脂の体積Ｖｂとするとき、体積比率として、１＜Ｖｂ／Ｖａ＜１０００の関係にあることが好ましい。
【００２３】
多孔質金属の合計体積Ｖａが樹脂体積Ｖｂより小さいと、樹脂を金属多孔質内部に充填することが容易になり、また、樹脂体積Ｖｂが多孔質金属の合計体積Ｖａの１０００倍より小さいと、多孔質金属を均一に樹脂内に分散することが容易になる。
【００２４】
上記体積比率を有するように多孔質金属と樹脂を含有することにより、導電性樹脂層の体積抵抗値は、１×１０4〜１×１０14Ωｃｍとすることができ、導電性樹脂層において均一な体積抵抗値を有する。
【００２５】
上記導電性樹脂層には、上記成分の効果を阻害しない範囲で、各種フィラーや、添加物などの付加的成分が含有されていてもよい。かかる各種フィラーとして、例えば、炭酸カルシウム（重質、軽質、膠質）タルク、マイカ、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラス繊維、ガラスビーズ、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、中空ガラス玉、黒鉛、二硫化モリブデン、酸化チタン、炭素繊維、アルミニウム繊維、ステンレススチール繊維、黄銅繊維、アルミニウム粉末、木粉、もみ殻、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物、有機金属化合物、有機金属塩等を挙げることができる。添加剤として、酸化防止剤（フェノール系、硫黄系等）、滑剤、有機・無機系の各種顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、銅害防止剤、難燃剤、架橋剤、流れ性改良剤等を挙げることができる。
【００２６】
本発明の導電性エンドレスベルトとして、導電性樹脂層が支持体としての機能を有する一層構造であってもよいが、導電性樹脂層が基体の表面に設けられた二層構造や、必要に応じて、その他、弾性層や、種々の機能を有する機能層を有する多層構造であってもよい。
【００２７】
本発明の導電性エンドレスベルトの製造方法は、使用する材料によって適宜選択することができる。具体的には、薄膜状の多孔質金属と特定の溶媒に溶解可能な熱可塑性樹脂を使用する場合、溶媒に樹脂と必要に応じて添加剤を添加した樹脂液をスプレー、浸漬、ロールコートなどの手法により、好ましくは浸漬して、多孔質金属のセル内に樹脂溶液を浸透させる。得られた樹脂液浸透多孔質金属を乾燥炉で乾燥させた後、熱プレスを行いシート状のベルト材料を得る。このシート状のベルト材料の端部を熱融着して、導電性エンドレスベルトを作製することができる。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明の導電性エンドレスベルト適用した具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
セル構造を有する多孔質金属として、厚さ５００μｍ孔径５０μｍのスポンジ状銅シート（三菱マテリアル社製発泡金属）の、シート中の空孔の体積がそれぞれ５０％、７０％、９０％のものを用いた。ポリアミドイミドとして、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解した溶液タイプ（バイロマックスＨＲ１１ＮＮ）を用いた。ポリアミドイミド溶液にスポンジ状銅シートを浸漬し、１２０℃で３時間、その後、２５０℃で６時間乾燥し、樹脂浸漬ベルトを作製した。その後４００℃で樹脂浸漬ベルトの両端部を熱プレスし、厚さ５００μｍの導電性エンドレスベルトを作製した。
【００２９】
得られた導電性エンドレスベルトの物性を測定した。
【００３０】
抵抗値の測定方法は（株）ダイヤインスツルメンツ製ハイレスタ（商品名）のＨＲＳプロープを用い、測定電圧１００Ｖ、測定時間１０秒にて体積抵抗率を測定した。また、画像評価は、試料を図２に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、試験を行った。測定雰囲気はＨ／Ｈは、２３℃／湿度５５％、Ｎ／Ｎは、２３℃／湿度５５％、Ｌ／Ｌは、１５℃／湿度１０％で試験前５時間以上測定雰囲気に試料を放置して行った。抵抗測定結果を表１に示す。また、画像評価は、非常に良好であった。
［実施例２］
セル構造を有する多孔質金属として厚さ５００μｍ孔径５０μｍのスポンジ状ニッケルシート（三菱マテリアル社製発泡金属）の、シート中の空孔の体積がそれぞれ５０％、７０％、９０％のものを用いた他は、実施例１と同様にして導電性エンドレスベルトを作製した。得られた導電性ベルトの物性を実施例１と同様にして測定した。抵抗測定結果を表１に示す。また、画像評価は、非常に良好であった。
【００３１】
【表１】
2007322971.tif 000002
【００３２】
結果からも、本発明の導電性エンドレスベルトにおいては、均一な導電性を有し、環境変化による導電性の変動を抑制し、機械的特性、耐熱性が向上されたことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の導電性エンドレスベルトに用いられるセル構造を有する多孔質金属の一例のセル構造を示した模式図である。
【図２】導電性エンドレスベルトが適用される電子写真装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  感光ドラム
２  帯電器
３  露光光学系
４  現像器
５  クリーナー
６  導電性エンドレスベルト
７、８、９  搬送ローラー
１０  静電転写器
１１  記録材
１２  転写装置
【図１】
2007322971.tif 000003
【図２】
2007322971.tif 000004