(57)【要約】【課題】実際の使用状態に近い状態で半導電性ベルトを検査する方法を提供する。【解決手段】本発明の検査方法は、一定間隔で並べた平行電極を半導電性ベルトの表面に接触させ、平行電極間に定電流を流して半導電性ベルトの表面抵抗を測定する工程と、表面抵抗の測定結果に基づいて半導電性ベルトの良否を判定する工程とを含む。表面抵抗を測定する工程で使用できる測定装置１００は、検査対象としての半導電性ベルトに定電流を供給するための定電流源１２と、定電流源１２に接続された第１回路２２と、第１回路２２に並列接続となるように定電流源１２に接続された第２回路２４とを備えている。第１回路２２は、平行電極１５を含むプローブ１４を有する。第２回路２４は、固定抵抗Ｒ2と、固定抵抗Ｒ2に直列接続された電流計２０とを有する。【選択図】図１
2013160646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で並べた平行電極を半導電性ベルトの表面に接触させ、前記平行電極間に定電流を流して前記半導電性ベルトの表面抵抗を測定する工程と、
前記表面抵抗の測定結果に基づいて前記半導電性ベルトの良否を判定する工程と、
を含む、半導電性ベルトの検査方法。
【請求項２】
前記測定工程において、前記平行電極の長手方向が前記半導電性ベルトの幅方向に平行となる向きで前記平行電極を前記半導電性ベルトの表面に接触させる、請求項１に記載の半導電性ベルトの検査方法。
【請求項３】
前記測定工程において、前記定電流を供給するための定電流源に対して互いに並列になるように、前記平行電極を有する第１回路と、固定抵抗を有する第２回路とを設けるとともに、前記第１回路の電流値と前記第２回路の電流値と前記固定抵抗とを用いて前記半導電性ベルトの表面抵抗を算出する、請求項１または２に記載の半導電性ベルトの検査方法。
【請求項４】
前記測定工程において、前記半導電性ベルトの周回方向の複数箇所で前記表面抵抗を測定し、
前記判定工程において、複数箇所の測定結果から標準偏差を算出し、前記算出した標準偏差が所定の閾値以下の場合に良品、前記閾値を超えた場合に不良品と判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導電性ベルトの検査方法。
【請求項５】
前記半導電性ベルトが、複写機等の画像形成装置の中間転写ベルトである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導電性ベルトの検査方法。
【請求項６】
前記定電流が、前記画像形成装置の一次転写電流である、請求項５に記載の半導電性ベルトの検査方法。
【請求項７】
樹脂材料と導電フィラーとを用いて半導電性ベルトを成形する工程と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法によって前記半導電性ベルトを検査する工程と、
前記検査工程における検査結果に基づいて前記半導電性ベルトを良品と不良品とに選別する工程と、
を含む、半導電性ベルトの製造方法。
【請求項８】
定電流源と、
前記定電流源に接続されているとともに、前記半導電性ベルトの表面に接触するべき平行電極を含むプローブを有する第１回路と、
前記第１回路に対して並列接続となるように前記定電流源に接続されているとともに、固定抵抗と、前記固定抵抗に直列接続された電流計とを有する第２回路と、
を備えた、半導電性ベルトの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導電性ベルトの検査方法、製造方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の中間転写ベルトとして、半導電性ベルトが使用されている。半導電性ベルトには、通常、ポリイミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電フィラーを分散させた材料が用いられる。半導電性ベルトの特性は、樹脂の重合度や導電フィラーの分散性に応じて大きく変化する。顧客に納入する製品の特性にバラつきが出ないように、出荷前検査の一項目として表面抵抗を測定する。半導電性ベルトの表面抵抗は、抵抗率で評価するのが一般的である（特許文献１〜４参照）。抵抗率の測定には、「ハイレスタ（登録商標）」と呼ばれる市販の測定装置が使用されている。しかし、ハイレスタには以下の問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６０４２号公報
【特許文献２】特開２００６−１０３１４０号公報
【特許文献３】特開２００１−３２４８８２号公報
【特許文献４】特開２００１−３２４８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの問題点として、測定時に電流を制御できないことが挙げられる。昨今の画像形成装置では、感光ドラムに担持されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写する際に中間転写ベルトと感光ドラムとの間に流れる電流を一定に保つ定電流制御が主流となりつつある。定電流制御は、中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録紙に二次転写する工程にも適用されている。定電流制御によれば、トナー量や中間転写ベルトの抵抗値に応じて転写電圧が最適に調整されるので、転写不良や放電の発生を回避して安定した転写を実現しやすい。この定電流制御を再現するべく、中間転写ベルトの検査も定電流で行うことが望ましい。
【０００５】
しかし、ハイレスタで設定できるのは印加電圧のみであり、電流を設定できない。例えば、実際の画像形成装置において中間転写ベルトに３０μＡの定電流を流す場合には、３０μＡの電流を流したときの抵抗特性（抵抗値、抵抗の安定性、測定位置によるバラつき等）を検査すべきであるが、ハイレスタではそうした検査を行えない。なぜなら、図６に示すように、半導電性ベルトの抵抗は、当該ベルトを流れている電流に応じて変化し、オームの法則が成立しないからである。さらに、ハイレスタを用いて抵抗率を測定したときの電流値は数１０ｎＡのオーダーに留まる。一般に、このような微小電流の測定を正確かつ再現性よく行うことは技術的に困難である。その結果、測定結果がバラつくことになる。
【０００６】
他の一つの問題点として、ハイレスタによる抵抗率の測定が、実際の画像形成装置での電圧印加状態とは大きく異なった状態で行われていることが挙げられる。ハイレスタによる抵抗率の測定は、中間転写ベルトにリング状のプローブを接触させ、局所的に定電圧を印加して行われる（ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠した方法）。これに対し、実際の画像形成装置の一次転写工程では、感光ドラム上のトナー像が中間転写ベルトに転写されるように、感光ドラムと転写ロールとの間に中間転写ベルト（半導電性ベルト）を挟んだ状態で中間転写ベルトにバイアス電圧を印加する。
【０００７】
このような問題点があるので、ハイレスタの測定結果に基づく良否判定が、実際の画像形成装置にとっての良否に必ずしも一致していない可能性がある。本発明は、実際の使用状態になるべく近い状態で半導電性ベルトの抵抗特性を検査する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、
一定間隔で並べた平行電極を半導電性ベルトの表面に接触させ、前記平行電極間に定電流を流して前記半導電性ベルトの表面抵抗を測定する工程と、
前記表面抵抗の測定結果に基づいて前記半導電性ベルトの良否を判定する工程と、
を含む、半導電性ベルトの検査方法を提供する。
【０００９】
他の側面において、本発明は、
樹脂材料と導電フィラーとを用いて半導電性ベルトを成形する工程と、
上記本発明の方法によって前記半導電性ベルトを検査する工程と、
前記検査工程における検査結果に基づいて前記半導電性ベルトを良品と不良品とに選別する工程と、
を含む、半導電性ベルトの製造方法を提供する。
【００１０】
さらに他の側面において、本発明は、
定電流源と、
前記定電流源に接続されているとともに、前記半導電性ベルトの表面に接触するべき平行電極を含むプローブを有する第１回路と、
前記第１回路に対して並列接続となるように前記定電流源に接続されているとともに、固定抵抗と、前記固定抵抗に直列接続された電流計とを有する第２回路と、
を備えた、半導電性ベルトの検査装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、平行電極を半導電性ベルトの表面に接触させ、平行電極間に定電流を流して半導電性ベルトの表面抵抗を測定する。そのため、ハイレスタを用いた従来の測定に比べて、実際の使用状態に近い状態で表面抵抗を測定できる。つまり、より現実的な検査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査方法で使用できる測定装置の回路図
【図２Ａ】図１に示す測定装置で使用可能なブローブの平面図
【図２Ｂ】図２Ａに示すプローブのIIB-IIB線に沿った断面図
【図３】プローブと半導電性ベルトの位置関係を示す概略図
【図４】ハイレスタによる測定位置を示す半導電性ベルトの概略図
【図５Ａ】本発明に基づく検査方法による測定結果を示すグラフ
【図５Ｂ】ハイレスタによる測定結果を示すグラフ
【図６】半導電性ベルトの電流−抵抗特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の検査方法では、半導電性ベルトの表面抵抗を測定する工程と、その測定結果に基づいて良否を判定する工程とを行う。以下、各工程を詳しく説明する。
【００１４】
表面抵抗の測定工程は、図１に示す測定装置を用いて行える。測定装置１００は、定電流源１２と、定電流源１２に接続された第１回路２２と、第１回路２２に対して並列接続となるように定電流源１２に接続された第２回路２４とを備えている。第１回路２２は、プローブ１４と、プローブ１４に直列接続された電流計１６（第１電流計）とを有する。第２回路２４は、固定抵抗Ｒ2と、固定抵抗Ｒ2に直列接続された電流計２０（第２電流計）とを有する。プローブ１４は半導電性ベルトの表面に接触するべき平行電極を有する。
【００１５】
プローブ１４の平行電極を半導電性ベルトの表面に接触させ、定電流源１２から各回路に給電する。定電流源１２の電流レベルは、画像形成装置の転写工程で実際に用いられる定電流の大きさに等しく、例えば２０〜４０μＡの範囲に設定される。固定抵抗Ｒ2が十分大きいとき、電流値Ｉ1は定電流源１２の電流レベルに概ね等しい。固定抵抗Ｒ2は、例えば３５０〜４５０ＭΩの範囲にある。転写工程には、感光ドラム上のトナー像を半導電性ベルトで作られた中間転写ベルトに転写する一次転写工程や、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する二次転写工程が含まれる。
【００１６】
電流計１６および２０で、それぞれ、第１回路２２の電流値Ｉ1および第２回路２４の電流値Ｉ2を測定できる。電流値Ｉ1と電流値Ｉ2と固定抵抗Ｒ2とを用いて、下式（１）に基づいて半導電性ベルトの表面抵抗Ｒ1を算出できる。このような測定装置１００によれば、表面抵抗Ｒ1を極めて容易に算出できる。
Ｒ1＝（Ｒ2×Ｉ2）／Ｉ1・・・（１）
【００１７】
図１に示すように、少なくとも電流計２０の測定結果を取得し、式（１）に基づいて表面抵抗Ｒ1を算出する演算器２５を設けてもよい。演算器２５による算出結果をモニタ２７（またはプリンタ）に出力できると便利である。なお、電流値Ｉ1は基本的には略一定なので、式（１）において、電流値Ｉ1に代えて定電流源１２の定電流値を使用してもよい。もちろん、電流値Ｉ2とともに電流値Ｉ1を演算器２５に入力して、表面抵抗Ｒ1の算出に使用してもよい。
【００１８】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、プローブ１４として、所定間隔で並べられた平行電極１５を絶縁板１７の上に設けたものを使用できる。平行電極１５の端部には、それぞれ、リード線１３ａおよび１３ｂが接続されている。一方の電極１５とリード線１３ａとの接続部は、電極１５の長手方向に関して、他方の電極１５とリード線１３ｂとの接続部の逆に位置している。平行電極１５は、一対の細長い金属箔、典型的には銅箔で作られている。平行電極１５は、例えば０．５〜１．５ｍｍの間隔で配置されている。一つの電極１５は、例えば、２〜５ｍｍの幅を有し、１０〜２０μｍの厚みを有し、２５０〜３００ｍｍの長さを有する。絶縁板１７の具体例は樹脂板であり、樹脂板としては、アクリル板が挙げられる。このようなプローブ１４は、半導電性ベルト２６にダメージを与える可能性が低いので好ましい。
【００１９】
図３に示すように、測定工程では、平行電極１５の長手方向が半導電性ベルト２６の幅方向ＷＤに平行となる向きでプローブ１４（具体的には平行電極１５）を半導電性ベルト２６の表面に接触させる。実際の画像形成装置では、転写ローラと感光ドラムとの間に半導電性ベルト２６（中間転写ベルト）が挟まれて、半導電性ベルト２６の幅方向ＷＤに沿って電圧が印加される。つまり、図３に示す位置関係によれば、実際の使用状態に近い状態で測定を行える。
【００２０】
電極１５の長さＬは、半導電性ベルト２６の幅Ｄを超えない範囲で、半導電性ベルト２６の幅Ｄに概ね等しいことが好ましい。例えば、０．５＜Ｌ／Ｄ≦１（好ましくは０．９８＜Ｌ／Ｄ＜１）の関係を満足するように、半導電性ベルト２６の幅Ｄに対する電極１５の長さＬを調節することができる。このようにすれば、より広い範囲の抵抗の平均値を求めることができる。このことは、実際の使用状態に近い状態で測定を行うという目的にも叶っている。
【００２１】
具体的な操作としては、まず、抵抗測定用の試料台に半導電性ベルト２６を載せる。そして、平行電極１５が半導電性ベルト２６に接触する向きでプローブ１４を半導電性ベルト２６の上に載せ、絶縁板１７に適度な荷重、例えば５〜１０ｋｇｆの荷重を加える。その状態を維持しながら、定電流源１２をオンにして平行電極１５の間に電流を流す。表面抵抗Ｒ1は、半導電性ベルト２６（半導電性エンドレスベルト２６）の周回方向ＬＤの複数箇所、例えば５〜１０箇所で測定される。複数箇所の測定結果から標準偏差σを算出し、算出した標準偏差σが所定の閾値以下の場合に良品、閾値を超えた場合に不良品と判定する。良否の判定基準となる「所定の閾値」は、製品に応じて、例えば５〜１０の範囲内の任意の値に設定されうる。標準偏差σを算出する処理や良否判定処理を演算器２５（図１参照）で自動的に行い、結果をモニタ２７に表示できるようにしてもよい。
【００２２】
測定対象としての半導電性ベルト２６は、空間的に比較的均一な抵抗特性を持っている。半導電性ベルト２６が均一な特性を有しているかどうか、言い換えれば、半導電性ベルト２６の抵抗値のバラつきを検査するためには、定電流を用いた局所的な測定が適しているかもしれない。しかし、本実施形態の方法による検査の目的は、空間的に均一な抵抗特定を持っているであろう半導電性ベルト２６の平均的な抵抗値が規格内かどうかを調べることにある。このような目的に対しては、本実施形態のような平均的測定を定電流で行うことが適している。
【００２３】
次に、検査対象である半導電性ベルトについて簡単に説明する。半導電性ベルトの用途は、主に、複写機等の画像形成装置の中間転写ベルトである。
【００２４】
半導電性ベルトは、通常、樹脂材料と導電フィラーとで作られている。樹脂材料として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート等を使用できる。導電フィラーとして、カーボンブラック等の各種炭素材料、アルミニウム、ニッケル、酸化スズ、チタン酸カリウム等の無機化合物、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子等を使用できる。例えば前述の特許文献２に記載されているように、樹脂材料（またはその前駆体）と導電フィラーとを含む溶液を円筒金型の内周面に塗布し、金型を加熱すれば、継ぎ目の無い半導電性ベルトが得られる。半導電性ベルトを得た後、本実施形態の方法で検査を行い、その検査結果に基づいて半導電性ベルトを良品と不良品とに選別する。これにより、均一な抵抗特性の半導電性ベルトを顧客に供給できる。なお、一般には、１０9〜１０13Ω・ｃｍの表面抵抗率を有するものを「半導電性ベルト」と称している。半導電性ベルトを中間転写ベルトに使用する場合、半導電性ベルトは、例えば５０〜１００μｍの厚さを有している。半導電性ベルトには、単層のものもあるし、複数の層を有するものもある。
【実施例】
【００２５】
実施形態で説明した方法により、半導電性ベルトの表面抵抗を測定した。まず、導電フィラーの含有量が互いに異なる７種類のサンプルを準備した。具体的には、カーボンブラックの含有量を段階的に変化させた７種類の半導電性ベルトを得た。樹脂材料には、ポリイミドを使用した。サンプル１のカーボンブラックの含有量が最も多く、サンプル７のそれが最も少ない。半導電性ベルトの幅は３２８ｍｍであった。
【００２６】
次に、図３を参照して説明した手順に従って、各サンプルの表面抵抗を測定した。半導電性ベルトの周方向に沿って、等間隔かつ５箇所で表面抵抗を測定した。測定には、図１を参照して説明した測定装置１００を用いた。実際の使用状態になるべく近い状態で検査を行うために、定電流源１２として、複写機（富士ゼロックス社製、DocuCentre Color a450）の一次転写電流源（３２μＡ）を用いた。固定抵抗Ｒ2は４００ＭΩに設定した。プローブ１４として、アクリル板上に、幅２ｍｍ、長さ３２５ｍｍの銅箔電極を１ｍｍの間隔で平行に配置したものを用いた。電流計１６および電流計２０として、それぞれ、アドバンテスト社製 R8340Aおよびエーディーシー社製 7352Eを用いた。測定時の気温は２５℃、湿度６０％であった。
【００２７】
サンプル１〜７について、それぞれ、５つの測定データを得た。５つの測定データを用いて、平均値、標準偏差および誤差を各サンプルについて算出した。結果を表１の上欄および図５Ａに示す。図５Ａ中のエラーバーは標準偏差を表している。「誤差」は、標準偏差が平均値に占める割合（（標準偏差）×１００／平均値）を表している。
【００２８】
【表１】
2013160646.tif 000003
【００２９】
（市販の測定装置による測定）
参照例として、市販の測定装置（三菱化学社製、ハイレスタＩＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用いて、各サンプルの表面抵抗を測定した。ハイレスタの測定モードは表面抵抗率測定モードに設定した。プローブとして、ＵＲ−１００プローブを用いた。印加電圧を１００Ｖに設定し、プローブを半導電性ベルトに接触させた時点から１０秒後の値を読み取った。測定時の気温は２５℃、湿度は６０％であった。
【００３０】
ハイレスタによる表面抵抗率の測定は、図４に示すように、１つのサンプル（半導電性ベルト）について９０度ごとに９箇所、つまり、３６箇所で行った。ハイレスタで得られた表面抵抗率ρsと、補正係数ＲＣＦ（ＵＲ−１００プローブの場合は１．００）とを用い、下式（２）に基づいて表面抵抗Ｒを算出した。算出した表面抵抗Ｒを用いて、平均値、標準偏差および誤差も算出した。結果を表１の下欄および図５Ｂに示す。図５Ｂ中のエラーバーも標準偏差を表している。
Ｒ＝ρs／ＲＣＦ・・・（２）
【００３１】
サンプル１〜７は、番号が大きいほどカーボンブラックの含有量が少ない。そのため、サンプル番号が大きければ大きいほど高抵抗になるはずである。しかし、ハイレスタによる測定では各測定値のバラつきが大きく、表面抵抗の平均値がカーボンブラックの含有量に比例しなかった。これに対し、本発明の方法によれば、表面抵抗の平均値がカーボンブラックの含有量に比例していた。本発明の検査方法によれば、実際の複写機（画像形成装置）での使用状態に近い状態で検査を行えるので、良否判定の結果も実際の複写機での良否に合致していると考えられる。
【００３２】
（半導電性ベルトの電流−抵抗特性）
サンプル１〜７とは別の半導電性ベルトを準備し、その半導電性ベルトの表面抵抗をいくつかの電流値で測定した。図１を参照して説明した測定装置１００を用い、実施形態で説明した方法で測定を行った。結果を図６に示す。図６に示すように、電流値と表面抵抗が線形関係を示さなかった。
【符号の説明】
【００３３】
１２  定電流源
１４  プローブ
１５  電極
１６，２０  電流計
１７  絶縁板
２２  第１回路
２４  第２回路
２６  半導電性ベルト
１００  測定装置
Ｒ2  固定抵抗
【図１】
2013160646.tif 000004
【図２Ａ】
2013160646.tif 000005
【図２Ｂ】
2013160646.tif 000006
【図３】
2013160646.tif 000007
【図４】
2013160646.tif 000008
【図５Ａ】
2013160646.tif 000009
【図５Ｂ】
2013160646.tif 000010
【図６】
2013160646.tif 000011