JP2017126017A - 樹脂ベルトおよびその製造方法並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械特性、電気特性、難燃性、表面光沢性（表面平滑性）、耐久性、画像形成性、フィルミング性、抵抗制御性、成形安定性及び取り扱い性等の諸特性に優れた樹脂ベルトを提供する。
【解決手段】ポリイミドとカーボンブラックとを含み、前記樹脂ベルトは２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上２５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知され、前記ポリイミド１００質量部に対する前記カーボンブラックの配合量が５〜２０質量部であり、平均厚みが４０〜１２０μｍであり、マルテンス硬度が１２０Ｎ／ｍｍ^２以上２８０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつ引張弾性率が１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下である樹脂ベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂ベルトおよびその製造方法並びに画像形成装置に関する。

電子写真装置等に用いられる中間転写ベルトは電気抵抗の均一性、表面平滑性、機械特性（高屈曲、高弾性、高伸度）、高寸法精度（膜厚、周長）が要求される。また、最近は部品レベルでの難燃性も求められ、ＵＬ９４規格のＶＴＭ−１以上、また、特に中高速機以上の機種においてはＶＴＭ−０以上が要求されることがある。また、ベルトとして使用した際の機能性も要求されており、転写性や異常画像、通紙によるベルトの表面状態の安定性などが要求される。
以上のような要求特性を満足する材料としては、熱硬化性のポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂に導電性を付与した材料に、フッ素やシロキサンを導入したワニスをコーテイングした２層ベルトが使用されている。

ポリイミド樹脂から耐熱性無端ベルトを製作する技術としては、ポリイミドワニスを金属で構成される円筒体の外周面にキャスト成形した後、このキャスト成形したポリイミドワニスを加熱してイミド化することによりポリイミド無端ベルトとする技術が提案されている。しかしながら、この技術には、材料コストが高いという問題とイミド化工程に時間がかかり、製造コストも高くなるという問題がある。また、寸法規格が変更される度に新たな金型が必要になるので、金型が多数個必要となり、そのために、イニシャルコストが高くなるという問題があった。
また２層ベルト化するためには、フッ素やシロキサンを導入したワニスをスプレー法やブレードコーテイング法で被膜化（厚さ０．５〜１０μｍ）する必要があり、加工工数が多く、さらにコストアップ化する欠点がある。

中間転写ベルトは電子写真装置の中でも高価格の部品であり、コストダウンが強く要求されている。低コスト化するために、熱可塑性樹脂を用い、押し出し成形あるいはインフレーション成形工法で成形できれば、非常に安価に製造できる。
難燃性熱可塑性樹脂としては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等のフッ素系樹脂、ポリアリレート樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）樹脂、ＰＳ（ポリサルフォン）樹脂、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＴＰＩ（熱可塑性ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等が提案されているが、何れの材料を用いても、１層では充分な機械特性（後述）と前記した転写ベルトの機能性（転写率や通紙安定性）の両者を満足することはできない。

難燃性の熱可塑性樹脂を用いた導電性のシームレスベルトとしては、特許文献１（特開２００５−１１２９４２号公報）でポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と導電性フィラーを配合した半導電性フィルムが提案されているが、ＰＥＥＫ単体のフィルムは、機械特性は満足するものの、樹脂コストが非常に高価であるため、現在要求されている低コスト化を満足できない。

また、難燃性の熱可塑性樹脂を用いた導電性のシームレスベルトとしては、特許文献２（特開２０１２−１３３２２０号公報）でポリエーテルエーテルケトンとアセチレンブラックを配合した半導電性フィルムにおいてアセチレンブラックが熱可塑性樹脂に対して１９重量％以上３０重量％以下配合され、フィルム断面に観察されるアセチレンブラックの粒子数密度が２０個／μｍ^２以上であるフィルムが提案されている。たしかに、導電性の低いカーボンを多く配合すると電圧依存性は向上するが、フィルムの機械特性及び光沢は低下してしまう。

また、難燃性の熱可塑性樹脂を用いた導電性のシームレスベルトとしては、特許文献３（特開２００６−６９０４６号公報）でポリフェニレンスルフィドと導電性フィラーを配合し、ＤＳＣによる融解熱が１０ｍＪ／ｍｇ以上の半導電性フィルムが提案されているが、ポリフェニレンスルフィドはフィルム成形時に導電性カーボンの凝集やポリマーの未溶融などによる異物が発生しやすく、また、ベルトとして使用した際に、フィルミングが発生するという課題がある。

特許文献４（特開２０００−１３７３８９号公報）ではポリアリレート樹脂からなるエンドレスベルト状転写部材が提案されているが、非晶性材料では、耐屈曲性に劣るという課題がある。

特許文献５（特開２００１‐１２５３９６号公報）では非熱可塑性ポリイミド樹脂または熱可塑性ポリイミド樹脂からなる転写ベルトが提案されているが、多層のため高コストになってしまう。

特許文献６（特開２００８‐１５４９１号公報）では結晶性熱可塑性樹脂からなる単層の中間転写ベルトが提案されているが、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により結晶化発熱ピークが検出されており、結晶化度が不十分な為、十分な硬度を達成できない。また、ベルトとして使用した際に張架ローラとの接触により、裏面に傷が発生するという課題がある。

本発明は、機械特性、電気特性、難燃性、表面光沢性（表面平滑性）、耐久性、画像形成性、フィルミング性、抵抗制御性、成形安定性及び取り扱い性等の諸特性に優れた樹脂ベルトを提供することを目的とする。

上記課題は下記１）の構成により解決される。
１）少なくとも、ポリイミドとカーボンブラックとを含む樹脂ベルトであって、
前記樹脂ベルトは示差走査熱量計による熱分析により２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上２５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知されるものであり、
前記ポリイミド１００質量部に対する前記カーボンブラックの配合量が５〜２０質量部であり、
前記樹脂ベルトは平均厚みが４０〜１２０μｍであり、
前記樹脂ベルトはマルテンス硬度が１２０Ｎ／ｍｍ^２以上２８０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつ
前記樹脂ベルトはＪＩＳ Ｋ７１２７に規定されている引張特性試験方法において測定した弾性率が１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下
であることを特徴とする樹脂ベルトにより解決される。

本発明によれば、機械特性、電気特性、難燃性、表面光沢性（表面平滑性）、耐久性、画像形成性、フィルミング性、抵抗制御性、成形安定性及び取り扱い性等の諸特性に優れた樹脂ベルトが提供される。

本発明で使用されるポリイミドのＤＳＣ曲線の一例の図である。 ベルトの裏面キズの発生と、マルテンス硬度および引張弾性率との関係を示す図である。 本発明の樹脂ベルトを押出成形する際に用いるダイス及びマンドレルからなる環状ダイスを示す図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 図４の画像形成装置における感光体を配設する作像部の構成の一例を示す概略断面図である。

本発明の樹脂ベルトの実施形態としては、導電性樹脂ベルトが挙げられ、以下この実施形態について説明する。
まず、本発明の導電性樹脂ベルトの第１の実施形態について説明する。
本発明の導電性樹脂ベルトは、ポリイミド、好適には熱可塑性ポリイミド（以下ＴＰＩと略記する）とカーボンブラック（以下ＣＢと略記する）とを含み、示差走査熱量計による熱分析により２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上２５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知されるものである。また、ＴＰＩ１００質量部に対してＣＢの配合量の合計が５〜２０質量部であり、平均厚みが４０〜１２０μｍに成形され、マルテンス硬度が１２０Ｎ／ｍｍ^２以上２８０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつＪＩＳ Ｋ７１２７に規定されている引張特性試験方法において測定した弾性率が１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下であることを特徴とする。

本発明で使用されるＴＰＩは、下記式に示すように、分子中にイミド基を有する化合物であり、同じくイミド基を有するポリエーテルイミド（ＰＥＩ）とは区別している。Ｒ_１、Ｒ_２やＸに入る官能基及び繰り返し数ｎの選択により、結晶性／非晶性、融点Ｔｍ、ガラス転移温度Ｔｇ等の特性が大きく異なるものである。

上記式中、Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれ独立して芳香環あるいは脂環式炭化水素を含む官能基であり、Ｘは芳香環を含む官能基である。本発明において好ましいＴＰＩは、Ｒ_１は炭素数６〜２２でかつ窒素を含む脂環式化合物である。好ましいＲ_２は炭素数５〜１２の窒素を含む鎖状脂肪族化合物である。好ましいＸは炭素数６〜２２の窒素を含む芳香族化合物である。好ましいｎが５〜７０を示すものである。

一般的にＴＰＩには、結晶性ＴＰＩと非晶性ＴＰＩが存在するが、本発明では結晶性ＴＰＩを使用する。本発明では、公知のＴＰＩの中から、上記融解熱が検知されるＴＰＩを適宜選択して用いることができる。

上記のように、本発明の導電性樹脂ベルトは、示差走査熱量計による熱分析により２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上２５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知される。
また、本発明で使用されるＴＰＩは、示差走査熱量計による熱分析により２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上３５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知されるものが好ましい。
好ましいＴＰＩの融解熱の下限は１８ｍＪ／ｍｇであり、さらに好ましくは融解熱２０ｍＪ／ｍｇであり、好ましい上記融解熱の上限は３０ｍＪ／ｍｇであり、さらに好ましくは融解熱２５ｍＪ／ｍｇである。

本発明における融解熱は、公知の方法により測定することができ、例えばＸ−ＤＳＣ７０００（（株）島津製作所製）を使用し、測定条件として昇温速度１０℃／ｍｉｎ、サンプル量は５ｍｇにより測定することができる。サンプルは導電性樹脂ベルトを測定用アルミパンに入るようにカットし、カットしたサンプルが一枚で５ｍｇに満たない場合は複数枚使用する。
図１は、本発明で使用されるＴＰＩのＤＳＣ曲線の一例の図である。図１中のＴｇはガラス転移温度、Ｔｍは融点、融点のピークの面積が融解熱を表す。
本発明者は鋭意検討した結果、融点のピークの面積である融解熱は材料の結晶性を測る一つの特性値であり、上記融解熱の範囲であれば本発明の効果が良好に奏されることになる。なお、融解熱が大きくなると耐屈曲性が向上する。

なお、本発明の導電性樹脂ベルトは、硬度や耐屈曲性向上のため他の結晶性熱可塑性樹脂をＴＰＩ１００質量部に対して２０質量部以下の割合で添加してもよく、とくにＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂が好適である。

またＴＰＩは成形加工温度が約４００℃の高融点材料と３００〜３６０℃の低融点材料が知られている。本発明では何れの材料を使用してもよいが、後者の材料の方が好ましい。その理由としては、ＴＰＩが低融点材料である場合、一般的な設備を利用して本発明の導電性樹脂ベルトを製造することが可能であるが、一方ＴＰＩが高融点材料であると成形加工に特殊な設備を要し、設備費が膨大となるからである。また、ＴＰＩが低融点材料であれば、ＰＰＳやＰＥＥＫと同程度の成形加工温度であるため、これらの樹脂とのアロイ化が可能となる。

本発明で使用されるＴＰＩは本発明で規定するマルテンス硬度および引張弾性率を満たすことができ、とくに、耐屈曲性、表面平滑（光沢）性に優れている。その結果、ベルト走行時の亀裂、破断、傷の発生、フィルミング（通紙による光沢変化）、白ポチ、ベタチリ、ボソツキ等の画像欠陥の問題を解決し、特性の制御が容易で製造再現性を得やすく、低コスト生産を実現でき、高レベルの電圧依存性要求にも応えることができる。

本発明の導電性樹脂ベルトは、カーボンブラックを含み、その配合量は、前記ＴＰＩ１００質量部に対し、５〜２０質量部である。

導電性付与材は、一般的に導電性フィラーが挙げられ、導電性フィラーは、金属系、金属酸化物系、金属被覆系、カーボン系に分かれる。金属系（Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，ステンレス等）は最も導電性が高く、高抵抗には向いていない。また、高価なＡｕ、Ａｇ以外は酸化しやすく、抵抗値が変化する課題がある。また金属酸化物系（ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ）を用いて導電性を得るためには、樹脂の合計に対し１０〜５０質量部配合する必要があり、ポリマーの機械特性が低下する場合がある。また、高コスト材料であり、本発明の導電剤としては向いていない。カーボン系は価格も安く、中〜高抵抗範囲も制御可能である。導電性フィラーの他に導電性付与材としてはイオン系材料が知られているが、イオン導電作用を利用する方法では、ベルト表面にブリードアウトするという課題がある。
カーボンブラックは、比較的安価で環境依存性を受けにくいため導電性付与剤として好適である。カーボンブラックはその製造方法により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等があり、本発明ではいずれの種類も使用することができる。本発明で使用されるカーボンブラックは、９５０℃で７分間加熱した際の揮発（減量）分が２．０質量％以下であるものが好ましい。このようなカーボンブラックは、高い成形加工温度を採用した場合、発泡しにくい。

本発明においてカーボンブラックのさらに好ましい配合量は、前記ＴＰＩ１００質量部に対し、９〜１８質量部である。なお、一般的にカーボンブラックの配合量を増やせば抵抗値が低下するが、目標抵抗値を得るための添加量は、カーボンブラックの種類に依存する（とくにＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量（ＪＩＳ Ｋ６２２１）に依存する）。

また、本発明の導電性樹脂ベルトの平均厚みは４０〜１２０μｍである。平均厚みは厚い方が難燃性に有利ではあるが、耐屈曲性が低下してしまう。反対に、平均厚みが４０μｍよりも薄いと耐久性は向上するが、端部強度が低下してしまうため、転写ベルトとして使用した際に走行不安定となることや、取り扱い時にキンクが発生しやすいという問題がある。これらの観点から、本発明の導電性樹脂ベルトの平均厚みは６０〜８０μｍであるのが好ましい。平均厚みの測定には接触式のデジマチックマイクロメーターＭＤＣ２５Ｓ（ミツトヨ製）を使用し、ベルトの周方向にランダムで１０ヶ所測定し、算術平均して求める。

また、本発明の導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度は１２０Ｎ／ｍｍ^２以上２８０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、 かつＪＩＳ Ｋ７１２７に規定されている引張特性試験方法において測定した弾性率は１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下である。
導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度が１２０Ｎ／ｍｍ^２よりも低いと、転写ベルトとして使用した際に張架ローラとの接触により、裏面に傷が発生しやすく、また、転写ベルト表面に微細な紙粉が付着することによりフィルミング（通紙による光沢変化）が発生する。導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度が２８０Ｎ／ｍｍ^２よりも高いと、ベルトが剛直になり耐屈曲性が低下してしまい、好ましくない。
本発明において、導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度は、１８０Ｎ／ｍｍ^２以上２２０Ｎ／ｍｍ^２以下であるのがさらに好ましい。
マルテンス硬度の測定には微小硬度計ＨＭ２０００ＬＴ （Ｆｉｓｃｈｅｒ製）を使用し、荷重制御し、荷重の増加５ｍＮ／１０ｓ（減少も同条件）、クリープ１０ｓの条件で測定する。
また、導電性樹脂ベルトの弾性率は、傷の発生に影響を及ぼす。例えば、同じマルテンス硬度のベルトである場合、引張弾性率の低い方が傷の発生を抑制できる。逆に引張弾性率が低すぎると、ローラに張架した際に経時でベルト周長が変化し、色ズレが低下する。本発明者は鋭意検討した結果、本発明の効果を奏するためには、導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度および引張弾性率を特定の範囲に設定する必要があることを見出した。図２は、一例として、ベルトの裏面キズの発生と、マルテンス硬度および引張弾性率との関係を示す図である。導電性樹脂ベルトのマルテンス硬度および引張弾性率を図２の斜線範囲に設定することにより、裏面キズの発生を抑制することができる。また該範囲によりその他の本発明の効果もさらに高まる。すなわち、本発明の導電性樹脂ベルトの弾性率は１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下であることが必要であり１８００ＭＰａ以上２２００ＭＰａ以下であるのがさらに好ましい。

本実施形態の導電性樹脂ベルトは、機械特性、電気特性、難燃性、表面光沢性（表面平滑性）、耐久性、画像形成性、フィルミング性、抵抗制御性、成形安定性及び取り扱い性等の諸特性に優れるものであるが、特筆すべき効果としては以下の通りである。
（１）１層の導電性樹脂ベルトにも関わらず、マルテンス硬度、引張弾性率、耐屈曲性に優るため、ベルト走行時の亀裂・破断・傷の発生やフィルミングを防止できる。
（２）難燃性（ＶＴＭ−１）に優れる。
（３）特性の再現性が容易で製造再現性が得られやすい。
（４）材料コストが低く、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）やＰＥＥＫに比べて低コスト生産が可能である。
（５）高レベルの電圧依存性要求にも応えられる。

次に、本発明の導電性樹脂ベルトの第２の実施形態について以下説明する。本実施形態は、前記第１の実施形態の導電性樹脂ベルトにおいて、ＪＩＳ Ｐ ８１１５に規定されている耐折強さ試験法において測定した往復折り曲げ回数（ＭＩＴ値）が２０００回以上２００００回以下であることを特徴とする。

ＭＩＴ値が２０００回未満であるとベルトの耐久性評価において２４０ｋｐ（記録媒体を２４００００枚印刷）以下で亀裂や破断が発生するが、ＭＩＴ値が２０００回以上であれば２４０ｋｐを超えても亀裂や破断が発生しないことがわかった。逆にＭＩＴ値が２００００回以下であることにより、適度な硬度の範囲内になり、亀裂・破断・傷の発生やフィルミングの防止という点で有利となる。

本発明の導電性樹脂ベルトの第３の実施形態について以下説明する。
本実施形態は、前記第１および／または第２の実施形態において、少なくともＤＢＰ吸収量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上のカーボンブラック１つと１００ｃｍ^３／１００ｇ以下のカーボンブラック１つとを含む２種以上からなり、前記カーボンブラックの配合量がＴＰＩ１００質量部に対して１８質量部以下であることを特徴とする。ベルトのカーボンブラックの配合量はＪＩＳ Ｋ６２２７の方法に基づき、定量することができる。

電気抵抗の電圧依存性は、電圧により導電パスが異なることにより発生するものであり、本発明ではＣＢ分散均一性が影響する。分散均一性を向上するためには、より多くの粒子を分散させて、導電パスの距離差が少なくすることがよいため、一般的にＤＢＰ吸収量が比較的小さいファーネスブラックやアセチレンブラックが使用されている。しかし、ＣＢは配合量が少ないほど、機械特性や光沢性では有利である。カーボンブラックの配合量が増えると、機械特性、光沢度、表面平滑性（フィルミングの主要発生要因）が低下する。特に耐屈曲性が大きく低下する。カーボンブラックの中では、ケッチェンブラックのＤＢＰ吸収量が大きいため、少ない量で目標抵抗が得られる好適な材料であるが、電気特性の電圧依存性が悪く、再現性に問題があり、使用されることが少ない。本発明の第３の実施形態によれば、ＤＢＰ吸収量の異なるカーボンを２種以上配合することにより、カーボン配合量を少量に抑えながら要求された電気特性を達成することが可能である。

第３の実施形態の導電性樹脂ベルトは上記第１および／または第２の実施形態の導電性樹脂ベルトが奏する効果に加えて次の効果を奏する。
（１）少量で抵抗が出るケッチェンブラックを使用できる。
（２）上記２種以上のＣＢを前記ＴＰＩ１００質量部に対して１８質量部以下にすることにより、光沢度低下を防止でき、目標光沢を達成できる。
（３）上記２種以上のＣＢを前記ＴＰＩ１００質量部に対して１８質量部以下にすることにより、耐屈曲性などの機械特性の低下を抑制でき、目標特性を達成できる。

ＤＢＰ吸収量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上のＣＢにおいて、さらに好ましいＤＢＰ吸収量の範囲は、２４０ｃｍ^３／１００ｇ以上３００ｃｍ^３／１００ｇ以下である。
ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ^３／１００ｇ以下のＣＢにおいて、さらに好ましいＤＢＰ吸収量の範囲は、８５ｃｍ^３／１００ｇ以上９６ｃｍ^３／１００ｇ以下である。
また、ＤＢＰ吸収量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上のＣＢとＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ^３／１００ｇ以下のＣＢとの配合比率は、前者：後者（質量比）として、８：１〜１：１である。

次に、本発明の導電性樹脂ベルトの第４の実施形態について説明する。
本実施形態は、前記第１、第２および／または第３の実施形態において、導電性樹脂ベルトの１００Ｖにおける体積抵抗率（Ｒｖ１００［Ω・ｃｍ］）が１０^８〜１０^１２［Ω・ｃｍ］であり、該導電性樹脂ベルトの５００Ｖにおける表面抵抗率（Ｒｓ５００［Ω］）が１０^８〜１０^１２［Ω］であることを特徴とする。
上記のような体積抵抗率および表面抵抗率を満たすことにより、画像品質をさらに高めることができる。

次に、本発明の導電性樹脂ベルトの製造方法について以下説明する。
本製造方法は、前記第１、第２、第３および／または第４の実施形態の導電性樹脂ベルトを製造する方法であって、前記ＴＰＩの粒子と、ＣＢとを１０００〜３０００ｒｐｍで高速攪拌し、前記攪拌して得た混合物を３００〜３７０℃で溶融混練して溶融混練物を得る工程と、前記溶融混練物をダイスから押し出し、成形して成形物を得る成形工程と、を含むことを特徴とする。前記高速攪拌における回転数が上記範囲外であると、より具体的には１０００ｒｐｍ未満であるとＣＢの分散不良が、３０００ｒｐｍを超えるとせん断熱によるＴＰＩ粒子の凝集という不具合が発生する恐れがある。また、溶融混練温度が上記範囲外であると、より具体的には使用するＴＰＩの融点以下であると成形機内で混合物の搬送不良が、使用するＴＰＩの分解温度以上であるとＴＰＩの熱分解によりベルト表面にシルバーストリークという外観不良が発生する恐れがある。なお、上記高速攪拌する手段、溶融混練する手段並びに押し出し成形する手段は、公知の手段から適宜選択して用いることができる。このような製造方法を採用することにより、とくに混練加工前に、ＴＰＩおよびＣＢを高速攪拌して分散することにより、ＣＢの分散性が向上し、均一な電気特性を達成できる。

次に、本発明の製造方法の好適な実施形態について説明する。
本実施形態は、前記成形工程において、ダイスの下部にマンドレルと呼ばれる円柱部材を配置し、マンドレルで該溶融混練物のガラス転移温度以下まで冷却することを特徴とする。図３は、本発明の導電性樹脂ベルトを押出成形する際に用いるダイス及びマンドレルからなる環状ダイスを示す図である。ダイス（スパイラルダイス）１０１の下部にダイスに直結したマンドレル１０３を配置する。マンドレル１０３は図示しない油温度調節機に接続され、温度制御が可能となっている。マンドレル温度は例えばＴＰＩのガラス転移温度以下に設定され、マンドレル１０３を抜ける時までに固化するようにすることで、マンドレル径１０４と同一の寸法（周長）の固化物が得られる。なお、前記冷却が前記溶融混練物のガラス転移温度を超えると、周長がマンドレル径より小さくなり、所望の周長が得られないことがある。マンドレル１０３があることで安定した周長（寸法）制御が可能になる他、外気の影響を受け難くなる、振動の影響を受け難くなる、生産開始前の段取りが容易になる等の生産管理面での多大な効果がある。また、例えば中間転写ベルトの特性、特に電気特性の異方性を減らすことを念頭に置くならば、ダイススリップ径１０２とマンドレル径１０４の関係は１対１対応が好ましいが、マンドレル径４がダイス径のマイナス１０％程度は成形装置の追加工無しで制御可能であり、ケースによっては中間転写ベルトの膜厚偏差を特に低下させる目的でマンドレル径１０４をダイススリップ径１０２のマイナス５０％程度に設定することもある。
この本発明の好適な実施形態によれば、寸法制御が容易となり、生産再現性が高く膜厚偏差の制御もしやすい製造方法を実現することができる。

次に、本発明の画像形成装置について以下説明する。
本発明の画像形成装置は、一つの形態において、少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写ベルト上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、該中間転写ベルトが、前記第１、第２、第３および／または第４の実施形態の導電性樹脂ベルトであることを特徴とする。

また本発明の画像形成装置は、別の形態において、少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を被記録媒体に転写するために該被記録媒体を搬送する転写ベルトと、像担持体上のトナー像を被記録媒体に転写する転写手段と、被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、該転写ベルトが、前記第１、第２、第３および／または第４の実施形態の導電性樹脂ベルトであることを特徴とする

図４は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。この図４の画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。

まず、複数の像担持体を備え、前記複数の像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させる画像形成装置（いわゆる「タンデム型画像形成装置」と称することもある。）の基本的な構成について説明する。
図４に示す画像形成装置は、像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図４中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、前記感光層上に保護層を形成したものであり、感光層と保護層との間に中間層を設けてもよい。

図５は、図４における感光体を配設する作像部の構成の一例を示す概略断面図である。なお、作像部２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋにおける各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの作像部についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段としての帯電手段３、現像手段５、感光体１上のトナー像を記録媒体又は中間転写ベルト１０に転写する転写手段６、感光体１上の未転写トナーを除去するクリーニング手段７の順に配置されている。帯電手段３と現像手段５との間には、帯電した感光体１の表面の画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。

帯電手段３は、感光体１の表面を負極性に帯電する。この帯電手段３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラを備えている。即ち、この帯電手段３は、帯電ローラを感光体１の表面に接触又は近接させ、前記帯電ローラに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を帯電する。感光体１の表面電位が−５００Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラに印加している。
なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電手段３には、帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニングブラシを設けてもよい。なお、帯電手段３として、帯電ローラの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラの表面と感光体１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラの表面と感光体の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体の表面が帯電される。
このようにして帯電した感光体１の表面には、露光手段４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光手段４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、露光手段４は、レーザ方式であるが、ＬＥＤアレイと結像手段とからなる他の方式を採用することもできる。

トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像手段５内に補給されたトナーは、現像剤供給ローラ５ｂによって搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と称することもある。）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上のトナーが、感光体１の表面を摺擦しながら、トナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。

転写手段６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図４中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ１４を用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写手段６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。

感光体１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０に転写させる場合、感光体１と中間転写ベルト１０は、圧接していることが好ましい。このときの圧接力は、１０Ｎ／ｍ〜６０Ｎ／ｍの範囲にあることが好ましい。
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング手段１５が設けられている。このベルトクリーニング手段１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要なトナーは、ベルトクリーニング手段１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録媒体としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光手段４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。

二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。

現像手段５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、キャリアを含まない一成分現像剤を使用している。現像手段５は、図４に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命に達していない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
現像剤収納器５ｄ中の現像剤（トナー）は、供給ローラ５ｂで攪拌されながら、感光体１に供給する前記現像剤を表面に担持する現像剤担持体としての現像ローラ５ａのニップ部分に運ばれる。このとき供給ローラ５ｂと現像ローラ５ａは、ニップ部で逆方向（カウンタ回転）に回転している。更に、現像ローラ５ａに当接するように設けられた現像剤層規制部材としての規制ブレード５ｃで現像ローラ５ａ上のトナー量が規制され、現像ローラ５ａ上にトナー薄層が形成される。また、トナーは、供給ローラ５ｂと現像ローラ５ａのニップ部と規制ブレード５ｃと現像ローラ５ａの間で摺擦され、適正な帯電量に制御される。

前記画像形成装置においては、潜像担持体、帯電手段、現像手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機、プリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成することができる。

本発明の導電性樹脂ベルトは、上記で示した画像形成装置の中間転写ベルトの他、例えば複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリー等の電子写真方式または静電印刷方式で画像形成を行う画像形成装置に用いられる搬送ベルト、転写ベルト、定着ベルト、現像ベルトとして好適である。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜７、比較例１〜４］
まず、表１に示した樹脂成分を粉砕装置（セイシン企業製）を用いて粉砕した。
次いで、得られた粉砕粒子に、表１に示す各配合成分を添加して高速攪拌装置（三井鉱山製）を用いて２０００ｒｐｍで３分間混合攪拌し、成形用混合物を得た。
なお、各成分の配合量についての数値は質量部を示す。
得られた成形用混合物を二軸押出し混練機（Ｌ／Ｄ＝６０）を用いて３００〜３７０℃で溶融混練してペレット化した。
このペレットを図３に示す環状ダイスを用いて３００〜３７０℃で押出成形を行って、内径３１０ｍｍ、幅２３５ｍｍの寸法を有するシームレスの導電性樹脂ベルトを得た。

各実施例及び比較例で得られた導電性樹脂ベルトについて下記の各特性について評価を行った。
評価結果を表１に示す。

［熱特性］
（１）融解熱
測定にはＸ−ＤＳＣ７０００（（株）島津製作所製）を使用し、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、質量は５ｍｇで測定した。

［画像評価］
以下の画像評価はＭＰＣ６００３（リコー製）を使用した。
（１）耐久性評価
２４０ｋｐ以上で導電性樹脂ベルトに亀裂、破断、裏面傷のないものを○とし、１２０ｋｐ以上２４０ｋｐ未満でそれらが発生したものを△、１２０ｋｐ未満でそれらが発生したものを×とした。
（２） 異常画像評価
異常画像（白ポチ・ベタチリ・ボソツキなど）のないものを○とし、僅かに発生するものを△、それ以外を×とした。
（３） クリーニング性評価
クリーニング不良のないものを○とし、それ以外を×とした。
（４） フィルミング性評価
初期Ｉｆ値が１０ｍＡかつ１０ｋｐ通紙後のＩｆ値上昇率が１５０％以内であるものを○とし、それ以外を×とした。

［機械特性］
（１）マルテンス硬度
超微少硬度計ＨＭ２０００ＬＴ （Ｆｉｓｃｈｅｒ製）を用い、荷重制御し、荷重の増加５ｍＮ／１０ｓ（減少も同条件）、クリープ１０ｓの条件で試験を行った。
（２）引張弾性率
ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠して試験を行った。
（３）耐屈曲性（ＭＩＴ試験）
ＪＩＳ Ｐ８１１５に準拠して試験を行った。

［電気特性］
電気特性はハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０（三菱化学アナリテック社製）を使用し、測定した。
（１）表面抵抗率
電圧５００Ｖにおいて表面抵抗率を測定した。１０^８〜１０^１２[Ω／□]の範囲にあることが望ましい。
（２）体積抵抗率
電圧１００Ｖにおいて体積抵抗率を測定した。１０^８〜１０^１２[Ω・ｃｍ] の範囲にあることが望ましい。
（３）表面抵抗率・電圧依存性
１００Ｖで計測した表面抵抗値と５００Ｖで計測した表面抵抗値との差を測定した。差が１．０以下であることが望ましい。
（４）体積抵抗率・電圧依存性
１００Ｖで計測した体積抵抗値と２５０Ｖで計測した体積抵抗値との差を測定した。差が２．０以下であることが望ましい。
（５）表面抵抗率・環境依存性
１０℃１０ＲＨ％で計測した表面抵抗値と３０℃９０％で計測した表面抵抗値との差を測定した。差が０．５以下であることが望ましい。
（６）体積抵抗率・環境依存性
１０℃１０％で計測した体積抵抗値と３０℃９０ＲＨ％で計測した体積抵抗値との差を測定した。差が１．０以下であることが望ましい。

［難燃性］
ＵＬ９４規格でＶＴＭ−１以上であるものを○とし、それ以外を×とした。
［表面平滑性］
１００００枚相当の通紙試験後の２０度光沢（日本電色工業製ＰＧ−１）を測定した。
［抵抗制御性］
成形温度３４０℃と３３０℃による体積抵抗の変化率（ＬｏｇΩ・ｃｍ／℃）が０．２以下であるものを○とし、０．２を超え０．３以下であるものを△、それ以外を×とした。
［成形安定性］
ダイス形状がφ３１０ｍｍである押出し成形機による成形樹脂圧の変動幅が１０％以下であるものを○とし、それ以外を×とした。
［取り扱い性］
ＭＰＣ６００３（リコー製）のマシン脱着時にベルトにキンク、打痕等の凹凸不良が発生しないものを○とし、それ以外を×とした。

表１の結果から、各実施例の導電性樹脂ベルトは、各比較例の導電性樹脂ベルトに対し、機械特性、電気特性、難燃性、表面光沢性（表面平滑性）、耐久性、画像形成性、フィルミング性、抵抗制御性、成形安定性及び取り扱い性等の諸特性に優れていることが分かる。

１ 感光体
１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ 感光体
２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ 作像部
３ 帯電手段
４ 露光手段
５ 現像手段
５ａ 現像ローラ
５ｂ 現像剤供給ローラ
５ｃ 規制ブレード
５ｄ 現像剤収納器
６ 転写手段
７ クリーニング手段
１０ 中間転写ベルト
１１、１２、１３ 支持ローラ
１４ 転写ローラ
１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋ 一次転写ローラ
１５ ベルトクリーニング手段
１６ 二次転写ローラ
２０ 給紙カセット
２１ 給紙ローラ
２２ レジストローラ対
２３ 加熱定着装置
２３ａ 加熱ローラ
２３ｂ 加圧ローラ
２４ 排紙ローラ
３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ トナーボトル
１０１ スパイラルダイス
１０２ ダイスリップ径
１０３ マンドレル
１０４ マンドレル径

特開２００５−１１２９４２号公報 特開２０１２−１３３２２０号公報 特開２００６−６９０４６号公報 特開２０００−１３７３８９号公報 特開２００１−１２５３９６号公報 特開２００８−１５４９１号公報

Claims (8)

1. 少なくとも、ポリイミドとカーボンブラックとを含む樹脂ベルトであって、
   前記樹脂ベルトは示差走査熱量計による熱分析により２５０℃以上３５０℃以下の温度範囲に１５ｍＪ／ｍｇ以上２５ｍＪ／ｍｇ以下の融解熱が検知されるものであり、
   前記ポリイミド１００質量部に対する前記カーボンブラックの配合量が５〜２０質量部であり、
   前記樹脂ベルトは平均厚みが４０〜１２０μｍであり、
   前記樹脂ベルトはマルテンス硬度が１２０Ｎ／ｍｍ^２以上２８０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、かつ
   前記樹脂ベルトはＪＩＳ Ｋ７１２７に規定されている引張特性試験方法において測定した弾性率が１５００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下
   であることを特徴とする樹脂ベルト。
2. 前記樹脂ベルトはＪＩＳ Ｐ８１１５に規定されている耐折強さ試験法において測定した往復折り曲げ回数が２０００回以上２００００回以下であること特徴とする請求項１に記載の樹脂ベルト。
3. 前記カーボンブラックは、少なくともＤＢＰ吸収量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上のカーボンブラック１つと１００ｃｍ^３／１００ｇ以下のカーボンブラック１つとを含む２種以上からなり、前記カーボンブラックの配合量が前記ポリイミド１００質量部に対して１８質量部以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂ベルト。
4. 前記樹脂ベルトは、１００Ｖにおける体積抵抗率（Ｒｖ１００［Ω・ｃｍ］）が１０^８〜１０^１２［Ω・ｃｍ］であり、かつ、５００Ｖにおける表面抵抗率（Ｒｓ５００［Ω］）が１０^８〜１０^１２［Ω］であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂ベルト。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂ベルトを製造する方法であって、ポリイミドの粒子と、カーボンブラックとを１０００〜３０００ｒｐｍで高速攪拌し、前記攪拌して得た混合物を３００〜３７０℃で溶融混練して溶融混練物を得る工程と、前記溶融混練物をダイスから押し出し、成形物を得る成形工程と、を含むことを特徴とする樹脂ベルトの製造方法。
6. 前記成形工程において、ダイスの下部にマンドレルを配置し、前記マンドレルで前記溶融混練物をそのガラス転移温度以下まで冷却することを特徴とする請求項５に記載の樹脂ベルトの製造方法。
7. 少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写ベルト上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、該中間転写ベルトが、請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
8. 少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を被記録媒体に転写するために該被記録媒体を搬送する転写ベルトと、像担持体上のトナー像を被記録媒体に転写する転写手段と、被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、該転写ベルトが、請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂ベルトであることを特徴とする画像形成装置。