導電性シームレスベルト、導電性シームレスベルトの製造方法、及び該導電性シームレスベルトを備えた画像形成装置
【課題】一定の剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することが可能な導電性シームレスベルトを提供する。
【解決手段】所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、それよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを少なくとも含むブレンドを主成分とするポリマー成分を１００重量部と、所定の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、ポリマー成分全体に占める第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量が第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ３０重量％以下であり、体積抵抗率が１．０×１０６〜１．０×１０１０Ω・ｃｍである熱可塑性組成物を成形した導電性シームレスベルト。
【解決手段】所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、それよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを少なくとも含むブレンドを主成分とするポリマー成分を１００重量部と、所定の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、ポリマー成分全体に占める第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量が第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ３０重量％以下であり、体積抵抗率が１．０×１０６〜１．０×１０１０Ω・ｃｍである熱可塑性組成物を成形した導電性シームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性シームレスベルト、導電性シームレスベルトの製造方法、及び導電性シームレスベルトを備えた画像形成装置に関する。詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式または静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置に用いられるシームレスベルトを形成する配合材料を改良し、シームレスベルトに十分な剛性と導電性を付与すると共に、ベルト面内における電気抵抗値のバラツキを低減し、安定した良好な画像形成を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式または静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等は、搬送ベルト、転写ベルト、中間転写ベルト、定着ベルト、現像ベルト、感光体基体用ベルト等として、導電性シームレスベルトを具備する。
このような導電性シームレスベルトには、適度の安定した体積抵抗率を持たせる必要がある。シームレスベルトに導電性を付与する方法としては、ポリマー材料に電子導電性材料、例えば金属酸化物やカーボンブラックを配合して電子導電性を付与する方法と、ポリマー材料にイオン導電性材料を配合してイオン導電性を付与する方法とがある。
【０００３】
例えば、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂に、電子導電性材料としてカーボンブラックを混入し、遠心成形して得られるシームレスベルトや、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂に、電子導電性材料としてカーボンブラックや金属酸化物などを練り込み、押出成形して得られるシームレスベルトなどが知られている。
【０００４】
しかし、電子導電性材料を用いた場合、その材料粒子の分散状態により、体積抵抗率が不安定になる。特に、電子導電性材料の凝集塊が存在すると、その部分に集中的に電流が流れるため、ベルトの抵抗値を制御することは困難である。また、電子導電性材料の配合量が多くなるとベルトが脆くなりやすい点や、カーボンブラックを配合したベルトは色が黒色となって、トナー等による汚染状態を目視しにくくなる点も問題となる。
【０００５】
また、ポリイミドやポリカーボネートを成形して得られるシームレスベルトは、駆動軸にベルトを張架して連続回転させると、ベルト端部から亀裂が入るなど、ベルトが裂けやすく、耐久性に問題がある。そして、ポリマー材料として熱硬化性樹脂を用いる場合には、遠心成形や金型への注型とは別途に、熱硬化工程が必要となるため、手間およびコストがかかるという問題がある。
一方、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有ポリマーを使用する場合には、押出成形時に腐食性のガスを発生することがあるため、特殊な加工を施した成形機が必要となり、製造コスト的に不利となる。
さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系材料を成形して得られるシームレスベルトは、クリープ特性が劣り、永久伸びが生じるため、連続使用に耐え得るものではない。
【０００６】
特開２００２−３０４０６４号公報（特許文献１）では、少なくとも１種の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂とは非相溶性である少なくとも１種の親水性樹脂とを配合してなる樹脂組成物を押出成形して得られ、押出成形時の成形温度における該熱可塑性樹脂の粘度が該親水性樹脂の粘度より高くしたエンドレスベルト（シームレスベルト）が提案されている。この提案は、シームレスベルトにおいて、均一かつ十分な抵抗制御を実現することを目的とするものである。
【０００７】
特許第３３１５９３３号公報（特許文献２）では、シームレスベルトにおいて、融点が１６０〜２１０℃の範囲のポリエステルポリエーテル樹脂に導電性充填剤を分散させた損失正接（ｔａｎδ）が０．１〜０．２の範囲にある導電性ベース層を用いることが提案されている。この提案は、厚み方向に適度な柔軟性を有するとともに、長期に亘って連続使用しても長さ方向に伸びが生じないシームレスベルトを実現することを目的とするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０４０６４号公報
【特許文献２】特許第３３１５９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
導電性シームレスベルトにおいては、特許文献１に記述されているように、均一かつ十分な抵抗制御を行うこと、および特許文献２に記述されているように、長期に亘る連続使用において、長さ方向に伸びにくくすることが重要となる。
しかし、長さ方向に伸びにくくするために、シームレスベルトに一定の剛性を付与すると、体積抵抗率の低減に限界が生じ、一定値以下の体積抵抗率を達成することが困難となる。その結果、シームレスベルトの用途も制限される。
具体的には、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とするポリマー成分に、イオン導電性の塩を配合して、所望の抵抗値を有する転写ベルトを得ようとした場合には、以下のような懸念が生じる。
【００１０】
第１に、ベルトの剛性を優先し、転写時の色ずれ防止に重点を置く場合、ＡＳＴＭ
Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が６５以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる必要がある。この場合、イオン導電性の塩を過剰に配合しても、ベルトの体積抵抗率を１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下に低減することはできない。また、過剰の塩を配合すると材料の加工性がわるくなり、ベルトから塩の染みだしが起こることもある。
よって、Ｄタイプ硬度が６５以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーに、イオン導電性の塩を配合するだけでは、通常１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有するシームレスベルトを得ることはできない。これは、硬度の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントの構成比が多いため、イオン導電性材料による導電機構が十分に発現しないためである。
しかし、中間転写ベルトの場合、１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下に体積抵抗率を下げなければ、帯電トナーを感光体から写し取るのに必要な転写電圧が高くなってしまい、転写効率が低化する。
【００１１】
第２に、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が５５以上６５未満のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる場合、１．０×１０８Ω・ｃｍ程度までは体積抵抗率を低減可能であるが、それ以下の体積抵抗率を達成することは一般に困難である。また、１．０×１０８Ω・ｃｍ程度まで体積抵抗率を下げることができれば、一部の画像形成装置では十分な転写性能を得ることができるが、ベルトの剛性が少なくなり、転写時の色ずれが懸念される。
しかし、転写電圧の低減や転写効率を向上させる観点から、１．０×１０６〜１．０×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率が要求されることがある。例えば、トナーを感光体から中間転写ベルトへ転写する一次転写と中間転写ベルトから紙等の記録媒体へ転写する二次転写を通じて転写性を向上させるためには、更に１〜２桁ほど低い体積抵抗率が要求される。このような場合には、イオン導電性の塩を過剰に配合した材料でも対応できない。
【００１２】
第３に、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が５０未満のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる場合、１．０×１０６Ω・ｃｍまでなら、加工性を損なわず、かつ塩の染みだしを起こさない範囲で、体積抵抗率を低減可能である。しかし、このようなベルトは、中間転写ベルトとして用いるには剛性が不足し、ベルト駆動時の張力によって伸びが生じてしまい、画像ズレの原因となる。
【００１３】
そこで、本発明は、一定の剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することが可能な導電性シームレスベルトを提供することを課題とする。また、本発明は、導電性シームレスベルトに用途に応じた好適な物性を付与し、良好な画像形成を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトに関し、前記熱可塑性組成物は、ポリマー成分を１００重量部と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、
前記ポリマー成分は、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを含み、前記ブレンドは、少なくとも、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含み、
前記ポリマー成分全体に占める前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ、３０重量％以下であり、体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性シームレスベルトを提供している。
【００１５】
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【００１６】
本発明は、また、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物と、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が１重量％〜２０重量％配合された導電性マスターバッチと、難燃剤とを、押出機で溶融混練し、前記溶融混練で得られた材料を、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形することを特徴とする導電性シームレスベルトの製造方法を提供している。
【００１７】
前記方法を行う場合、難燃剤と第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物とを予め混練して難燃性マスターバッチとし、難燃性マスターバッチを前記押出機に投入すると共に、前記材料を環状ダイスから鉛直方向に押し出す方法が、特に有効である。
【００１８】
本発明は、さらに、前記の導電性シームレスベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供している。
【００１９】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、同様に測定される第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高いことが望ましい。また、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、５０以上であることが望ましい。
【００２０】
化学式１に記載の陰イオンは、Ｘ１−がＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−がＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−である陰イオンであることが望ましい。ただし、ｎ１およびｎ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが１以上の整数である。また、ｍ１およびｍ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが０以上の整数である。
【００２１】
化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンは、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属から選ばれるいずれかの陽イオンであることが望ましく、陽イオンを構成する金属がリチウムであることが更に望ましい。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩として、例えばリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを挙げることができる。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに、熱可塑性組成物に配合されていることが望ましい。
【００２２】
本発明の導電性シームレスベルトは、低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たすものであることが望ましい。
【００２３】
本発明の導電性シームレスベルトは、熱可塑性組成物の全重量に対して、難燃剤であるメラミンシアヌレートを１５重量％〜４０重量％の割合で含有することが好ましい。
本発明の導電性シームレスベルトの外周面側には、少なくとも１層のコーティング層を設けることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成によれば、ベースとなる硬度の高い第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーに基づく剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することができる。例えば、本発明によれば、体積抵抗率を従来レベルよりも１桁以上も低減することが可能である。
【００２５】
また、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、凝集塊を生成しにくく、ベルトの脆化を引き起こしにくいため、ベルト面内における電気抵抗値のバラツキが小さくなり、抵抗値の環境依存性も低減することができる。
【００２６】
よって、本発明によれば、十分な剛性と導電性を両立したシームレスベルトが得られ、長期に亘る連続使用、例えば駆動軸に張架して連続回転させる場合にも良好な耐久性が得られ、かつ安定した良好な画像形成を実現できる。
例えば、中間転写ベルトとして用いた場合には、転写ズレや転写不良を発生することなく、良好な転写性能を長期に亘って得ることができる。また、搬送ベルト、現像ベルト、定着ベルト、ベルト状感光体の基体ベルト等にも使用することができ、各々従来よりも良好な性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトは、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを主成分とするポリマー成分と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を含んでいる。
【００２８】
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【００２９】
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、適度な弾性および柔軟性と、適度な硬度とを両立することができるため、シームレスベルトを成形するための熱可塑性組成物のポリマー成分として好適である。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とするベルトは、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどを主成分とするものに比べて耐久性が高く、連続使用や繰り返し使用に適している。
【００３０】
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、耐衝撃性、耐熱性および成形性も良好であり、潤滑剤等を添加することで、成形性を更に向上させることもできる。
また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、耐油性も良好であることから、トナー等との接触により変質しにくく、感光体を汚染性する可能性も少ない。
さらに、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、フッ素含有ポリマーを使用する場合のような、成形時における腐食性ガスの発生等の問題も生じない。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、着色性も良好であるため、メラミンシアヌレートのような難燃剤を配合して白色ベルトを得る場合や、他の色に着色したベルトを得る場合にも適している。
【００３１】
前記のようなポリエステル系熱可塑性エラストマーの利点を十分に得る観点から、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、全ポリマー成分の６０重量％以上であることが望ましく、６５重量％以上がさらに望ましい。
【００３２】
本発明では、硬度および含有量がそれぞれ異なる複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを用いる。その際、高硬度の第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも多く配合する。複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドに、前記のような量関係を持たせる場合、ベースとなる硬度の高い第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーに基づく剛性を維持できる。また、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの作用により、式１に記載の陰イオンを持つ導電塩によるベルトの導電化が顕著となる。よって、適度な剛性を維持しながら、１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍの範囲内で最適な体積抵抗率をもつシームレスベルトが得られるようになる。
【００３３】
ただし、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの配合量が、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの配合量に近づくと、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの高い硬度を維持することが困難になり、ベルトの剛性を維持できないことがある。よって、ブレンドにおける第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は３０重量％以下とすることが要求され、望ましくは５重量％以上２５重量％以下が適量である。
一方、ブレンドにおける第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、５０重量％以上であることが望ましく、６０重量％以上であることが更に望ましい。
【００３４】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、伸びにくく転写時の色ズレを少なくするため、出来るだけ高い剛性を保ったまま、少量の導電性塩添加量で効果的に電気抵抗を低下させる観点から、同様に測定される第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高いことが望ましく、２０以上高いことが更に望ましい。ただし、その硬度差が大きすぎると材料の混練り性が悪くなりベルトへの加工性も悪くなるため、硬度差の上限は５０以下とすることが望ましい。
【００３５】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、１次転写時の各色トナーの色ズレ防止の観点から、４５以上であることが望ましく、ベルトの厚みが２００μｍ以下であれば４８以上であることが更に望ましい。ただし、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が高すぎると、体積抵抗率の低減が困難になるため、その上限は８５とすることが望ましい。またベルトの厚みが２００μｍ以上であり一般的にベルトの駆動上問題がない範囲であれば、硬度の下限値は４５以上であればよい。これ以下になると厚みを増しても実用範囲で剛性が不足することになる。
【００３６】
本発明によれば、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が、６５以上であり、かつ体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍ以上１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下である熱可塑性組成物を成形して得られる厚みが５０〜２００μｍ導電性シームレスベルトを提供することが可能となる。
前記のように硬度を６５以上とした場合、ベルトの厚さを５０〜２００μｍとしているのは、２００μｍを越えると剛性が高すぎて駆動性が悪くなる。一方、ベルト厚さが５０μｍ未満と薄くすると、成形性が悪くなると共にベルト駆動時に伸びが起こりやすく、各色のトナーを積層する際にズレが生じることとなり、カラー画像が乱れやすくなることによる。
【００３７】
また、本発明によれば、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が、４０以上６５未満であり、かつ体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ以上１．０×１０８Ω・ｃｍ未満である熱可塑性組成物を成形して得られる厚さが２００μｍ〜５００μｍの導電性シームレスベルトを提供することが可能となる。
前記のように硬度を４０以上６５未満とした場合、硬度が低くなることでベルトの厚みを２００μｍ以上としなければベルトの伸びによる各色トナーの色ズレでカラー画像の乱れが起こりやすくなる。一方、低硬度であるため、厚さ５００μｍまでは駆動性は良好であるが、５００μｍを越えると駆動軸付近での曲げ剛性が高くなり駆動性が悪くなる。よって、ベルトの厚みを２００〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。
また、ベルトの肉厚が厚くなるほど、体積抵抗率を低くする必要があり、ベルトの肉厚が５００μｍ程度と厚くなると共に体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍを越えると大きな転写電圧が必要となり、トナーの一次転写率が悪くなる。よって、前記のように、体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍ以下としている。
【００３８】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、一般的にソフトセグメントの量に関係することから低い方が導電化されやすく低抵抗化されやすいという観点から、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点よりも５℃以上高いことが望ましく、１０℃以上高いことが更に望ましい。ただし、その融点差が大きすぎると成形時の温度設定が困難となり成形性が悪くなるため、融点差の上限は８０℃以下であることが望ましい。
【００３９】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、１９０℃以上であることが望ましいが、その融点が高すぎると、体積抵抗率の低減が困難になる。よって、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、２４０℃を上限とすることが望ましい。
【００４０】
なお、熱可塑性エラストマーの融点は、様々な熱分析法で測定することができる。例えばＤＳＣ（differential Scanning Calorimetry）法によれば、熱可塑性エラストマーの吸熱ピークが１つ以上観測される。吸熱ピークが一つしか観測されない場合は、その吸熱ピーク温度が融点となり、複数の吸熱ピークが観測される場合は、高い方の吸熱ピーク温度が融点となる。
【００４１】
複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドは、２成分のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドであってもよく、３成分以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドであってもよい。
３成分以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを用いる場合、最も含有量の高い成分が第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーとなり、最も硬度の低い成分が第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとなる。ただし、ブレンドにおける最も硬度の低い成分の含有量は、５重量％以上であることが望ましい。
なお、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーとして、同一硬度の複数成分のブレンドを用いてもよい。また、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとして、同一硬度の複数成分のブレンドを用いてもよい。
【００４２】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、それぞれの硬度が異なる限り、様々なものを任意に選択できる。例えば、ポリエステルポリエーテル系、ポリエステルポリエステル系等が挙げられる。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、芳香環を有するポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルおよび／またはポリエステルからなる低融点ソフトセグメントからなる共重合体であることが望ましい。特に、ポリエーテルポリエステル系は、ソフトセグメントの弾性率が安定しており、低温低湿状態と高温高湿状態との間で弾性率の変化が小さいため、抵抗値の環境依存性が小さくなる。
【００４３】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の陽イオンは、ポリエーテルのエーテル結合付近やポリエステルのエステル結合付近に捕捉されたような形で取り込まれるため、塩が系外に染み出しにくく、良好な導電性を発現することができる。
【００４４】
高融点ポリエステル構成成分だけで高重合体を形成した場合の融点が１５０℃以上であり、低融点ソフトセグメント構成成分のみで測定した場合の融点ないし軟化点が８０℃以下の構成成分からなるポリエステル系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。
【００４５】
前記の芳香環を有する高融点ポリエステルセグメント構成成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸又はそのエステルと炭素数が１〜２５のグリコール及びそのエステル形成性誘導体を用いることができる。なお、高融点ポリエステルセグメント構成成分の酸性分として、テレフタル酸が全酸成分の７０モル％以上であることが好ましい。また、炭素数が１〜２５のグリコールとしてはエチレングリコール、１，４−ブタンジオール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。その他の酸成分も必要に応じて用いることができるが、これらの量は全酸成分の３０モル％以下であることが好ましく、より好ましくは２５モル％以下である。
【００４６】
ポリエーテルからなる低融点ソフトセグメントとしては、例えばポリ（エチレンオキサイド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキサイド）グリコール等のポリアルキレンエーテルグリコールを示すことができる。高融点化や成形性の面から、ポリ（テトラメチレンオキサイド）グリコールが好ましく、分子量８００〜１５００が低温特性から特に好ましく、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの全重量の１５％〜７５％であることが好ましい。
【００４７】
ポリエステルからなる低融点ソフトセグメントとしては、ラクトン類を用いることが好ましい。また、ラクトン類としては、カプロラクトンが最も好ましいが、その他としてエナンラクトン、カプリロラクトン等も使用することができ、これらのラクトン類も２種以上を併用することができる。
【００４８】
芳香族ポリエステルとラクトン類との共重合割合は、用途に応じて両者の共重合割合が選定され得るが、標準的な比率としては、重量比で芳香族ポリエステル／ラクトン類が９７／３〜５／９５、より一般的には９５／５〜３０／７０の範囲であることが好ましい。
【００４９】
前記熱可塑性組成物には、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外にも、必要に応じて公知の熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂等のポリマー成分を単独あるいは複数組み合わせて使用可能である。
【００５０】
また、機械的強度を向上させるために、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、タルク、硫酸バリウム、ケイ藻土などの充填剤を配合しても良い。さらに、ベルト表面からの添加剤等の遊離、ブリード、ブルーミングや感光体汚染性などの接触物への移行などを起こさない範囲で、かつ難燃性や導電性に悪影響を及ぼさない範囲で、ステアリン酸、ラウリン酸などの脂肪酸、綿実油、トール油、アスファルト物質、パラフィンワックスなどの軟化剤を配合しても良い。これによりベルトの硬度や柔軟性を適度に調整することができる。さらには、イミダゾール類、アミン類、フェノール類などの老化防止剤を配合しても良い。
【００５１】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、微量の添加でベルトの体積抵抗率を低下させる効果に優れている。また、この塩は、カーボンブラック等の電子導電性材料のように凝集塊を生成しにくく、ベルトの脆化も引き起こしにくいため、電気抵抗のベルト面内におけるムラを低減する上で有効である。
【００５２】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、白色または無色であることが多い。よって、この塩をイオン導電性材料として用いてシームレスベルトに導電性を付与する場合、白色ベルトを得ることが可能であり、様々な色彩にベルトを着色する際にもベルトの着色性は良好である。
【００５３】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、化学式１のＸ１、Ｘ２の官能基にあるフルオロ基、スルホニル基の電子吸引性により、陰イオンとして安定化され、イオンがより高い解離度を示す。これにより、少量の添加で非常に低い電気抵抗値を得ることができる。また、この塩は、電極等に対する化学的・電気化学的安定性が高く、安全性も高い。また、使用可能温度領域が広い上に、電気抵抗の調整が容易で、ベルト面内での抵抗値のバラツキが少なく、特に、ポリエーテルセグメント中に取り込まれやすいため、環境依存性が小さく、ＯＰＣ汚染を起こしにくいベルトとすることができる。さらに、低価格で入手しやすく、常温で粉体であり、混練しやすく、押出成形しても表面肌を平滑にすることができる。特に、ポリエーテルポリエステル系のポリマー等を押出成形する際の押出肌を平滑にすることができる。
【００５４】
化学式１中のＸ１−はＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−はＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−であることが望ましい。この場合、ｎ１およびｎ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが１以上の整数である。また、ｍ１およびｍ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが０以上の整数である。
【００５５】
化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンは、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属のいずれかの陽イオンであることが望ましい。アルカリ金属は、特に、イオン化エネルギーが小さいため、安定な陽イオンを形成しやすいので好ましい。特に、前記陽イオンを構成する金属は、導電度の高いリチウムであることが好ましい。
【００５６】
金属の陽イオン以外にも、下記の化学式２、化学式３で示されるような陽イオンを備えた塩とすることもできる。
式中、Ｒ１〜Ｒ６は、各々炭素数１〜２０のアルキル基またはその誘導体であり、Ｒ１〜Ｒ４、及びＲ５とＲ６は同じものでも別々のものでも良い。これらの中でも、Ｒ１〜Ｒ４の内の３つがメチル基、その他の１つが炭素数７〜２０のアルキル基またはその誘導体からなる、トリメチルタイプの第４級アンモニウム陽イオンからなる塩は、電子供与性の強い３つのメチル基により窒素原子上の正電荷を安定化でき、他のアルキル基またはその誘導体によりポリマーとの相容性を向上できることから特に好ましい。
また、化学式２の形式の陽イオンにおいては、Ｒ５あるいはＲ６は電子供与性を有する方が、同じく窒素原子上の正電荷を安定化させることにより、陽イオンとしての安定度を高め、より解離度が高く、よって導電性付与性能に優れた塩にすることができる。
【００５７】
【化２】
【００５８】
【化３】
【００５９】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の中でも、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ）は、融点が２２８℃と混練り及びベルト加工温度（２００℃〜２４０℃）の範囲に入り、ポリエーテルセグメント中へより取り込まれやすくなるため、特に好ましい。その他、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＦＳＯ２Ｃ６Ｆ４）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＣＦ３ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（（ＣＦ３）２ＣＨＯＳＯ２）２ＮＬｉ等を用いることができ、複数種を併用しても良い。
【００６０】
１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍの範囲に体積抵抗率を調整するには、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を、全ポリマー成分１００重量部に対して０．０１重量部〜３重量部、好ましくは０．０５重量部〜２．７重量部の割合で配合する。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の配合量が、前記範囲より少ないと、抵抗値の調整等が困難である。一方、前記範囲より多くの塩を配合しても、体積抵抗率を低減する効果がほぼ飽和状態となり、さらなる電気抵抗の低減は難しい。また、塩の配合量が過多になると、ベルト使用時に電界が印加されたり、感光体（ＯＰＣ）と接触したりすることで、塩が染み出しを起こすことがある。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、熱可塑性組成物中、すなわちベルト中に均一に分散していることが望ましい。
【００６１】
本発明では、導電性シームレスベルトの体積抵抗率を１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍとしているが、１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する導電性シームレスベルトを実現する場合に特に有効である。このような体積抵抗率を有する導電性シームレスベルトは、特に中間転写ベルトとして好適であり、良好な転写性が得られる。ただし、本発明のシームレスベルトは、中間転写ベルト以外の用途、例えば搬送ベルト、転写ベルト等に展開する場合にも当然有効である。
前記範囲より体積抵抗率が小さいと、電流が流れやすくなるため、電荷の保持が困難となる等、画像形成装置の部材として機能しなくなることがある。トナーの静電画像を保持できる程度の体積抵抗率とするには、１．０×１０６Ω・ｃｍ以上とする必要がある。一方、前記範囲より体積抵抗率が大きいと、転写や帯電、トナー供給等のプロセスに高電圧が必要となったり、転写効率が低下したりすることがある。
【００６２】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに配合されていることが望ましい。このような媒体を用いると、長時間連続して用いた場合に電気抵抗値が大きく上昇したり、媒体がイオンと共に析出し、感光体汚染を起こしやすくなったりする場合がある。
前記した媒体を介さずに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を配合する方法は、公知の手法を用いることができる。例えば、ヘンシェルミキサー、タンブラー等で、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩とポリマー成分とのドライブレンドを行った後、ブレンド物を単軸または二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー等で溶融混合を行う等の方法を用いることができる。
この他、ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を高温で配合する場合、ポリマーの劣化を防ぐ目的で、必要に応じて窒素等の不活性ガス雰囲気下で配合（混合）を行うこともできる。
【００６３】
本発明の導電性シームレスベルトは、低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たすものであることが望ましい。また、ベルト面内の体積抵抗率の最大値の常用対数値と、最小値の常用対数値との差が、０．５以下であることが好ましい。
【００６４】
本発明の導電性シームレスベルトの耐熱性を向上させる観点から、熱可塑性組成物には、難燃剤を配合することができる。例えば、シームレスベルトに難燃剤としてメラミンシアヌレートを含有させると、ベルトの体積抵抗率およびその環境依存性に影響を及ぼすことはなく、ベルトの電気抵抗は変化しない。よって、所定の導電性を維持したままで、ベルトに難燃性を付与できる。
難燃性が付与されたシームレスベルトは、画像形成装置において、高電圧、高温条件下でも、使用状態に制限を受けることなく使用することができ、高画質化を達成することができる。
【００６５】
メラミンシアヌレートは、熱可塑性組成物の全重量に対して、１５重量％〜４０重量％の割合で配合することが望ましく、２０重量％〜３５重量％の割合で配合することが更に望ましい。１５重量％より少ないと、ベルトに十分な難燃性を付与することが困難となり、４０重量％より多いと、成形したベルトが脆くなることがある。
メラミンシアヌレートは分解温度３００℃以上であるため、この温度領域までは粉末状で存在する。このため、画像形成装置等の使用環境程度の温度であれば、ベルト表面からのブリードやブルーミングを生じることはなく、感光体を汚染することもない。さらには、メラミンシアヌレートは窒素系の難燃剤であり、燃焼熱で熱分解し、窒素系のガスで酸素を置換し燃焼を妨げる働きをするものであるため、ハロゲンに起因する有毒ガス等の発生の心配もなく、環境にも良いベルトを得ることができる。
また、メラミンシアヌレートは、白色であり、体質顔料としても作用するため、ベルトを着色しやすくすることができる。メラミンシアヌレートを含有させることにより白色のベルトを得ることができる。白色のベルトとすると、特に中間転写ベルトとして用いる場合には、トナーの付着が簡単に目視可能となるため、クリーニング性能の評価に好ましい。
【００６６】
導電性シームレスベルトの外周面側には、少なくとも１層のコーティング層を形成してもよい。例えば、本発明のシームレスベルトを画像形成装置の中間転写ベルトとして使用した際に、転写時に残ったトナーをかき取りやすくするため、トナーの着脱性を変化させるため、表面エネルギーをコントロールするため等、目的に応じ、ウレタン系ポリマー、アクリル系ポリマー、ゴムラテックス等を主ポリマーとし、フッ素系樹脂を分散させたような公知の材料を、静電塗装、吹き付け塗装、ディッピング、刷毛塗り塗装等公知の方法によってコーティング処理することができる。
【００６７】
コーティング層の厚みは１μｍ〜２０μｍが好ましい。これにより、更なるベルトの高機能化を実現することができる。コーティング層等の被覆層は、２層、３層等の複層構造としても良く、シームレスベルトの外周面側あるいは／及び内周面側とすることができ、要求性能に応じて各層の材料、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。
【００６８】
熱可塑性組成物を得る場合、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを練り込む方が効果的に体積抵抗率を下げることができる。化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーのソフトセグメントに分散しやすく、ソフトセグメントに分散した塩が体積抵抗を下げるのに有効に機能するからである。
【００６９】
例えば、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を１重量％〜２０重量％配合した導電性マスターバッチを調製する。化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、導電性マスターバッチとすることで、組成物中への分散性が高まり、特に塩の配合量が少量である場合、抵抗値の調整が容易になる。前記導電性マスターバッチと難燃剤、熱可塑性組成物とを混練し、押出成形することで、前記塩が均一に分散され、抵抗値のバラツキが少ない上に、適度な弾性と難燃性を有するシームレスベルトを容易に得ることができる。
【００７０】
また、メラミンシアヌレート等の難燃剤は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリマー中に予め練り込み難燃性マスターバッチとすることで、難燃剤の分散性が向上し、ベルト成形時に発生する可能性がある難燃剤の凝集によるブツをなくすことができる。難燃性マスターバッチを使わない方法でも、混練り効果を上げればブツの発生は防止できるが、マスターバッチ方式の方が容易であり好ましい。難燃性マスターバッチ中、難燃剤は３０重量％〜７０重量％、さらには４０重量％〜６０重量％配合されているのが良い。
【００７１】
導電性マスターバッチ中において、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の配合量が１重量％より少ないと導電性マスターバッチとする効果を得にくくなる。一方、２０重量％より多いと前記塩の練り込みが困難となる。混練は、バンバリーミキサー、ニーダー等の公知の方法により可能であるが、２軸押出機でストランドを引くことにより行うのが好ましい。なお、導電性マスターバッチの混練温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。ただし、混練温度は、低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも５℃以上高い温度で行うことが好ましい。
【００７２】
次いで、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび化学式１に記載の陰イオンを備えた塩からなる導電性マスターバッチと、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、必要に応じてその他の材料、例えば難燃剤とを、押出機で溶融混練する。溶融混練の温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。ただし、混練温度は、最も融点の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも５℃以上高い温度で行うことが好ましい。混練は、１軸押出機、２軸押出機、密閉式混練機、オープンロール、ニーダー等を用いる従来の方法で行えばよいが、２軸押出機が混練り効率が良く好適である。溶融混練で得られた材料は、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形する。
【００７３】
難燃剤を用いる場合、難燃剤とポリエステル系熱可塑性エラストマーとを予め混練し、難燃性マスターバッチとして、前記押出機に投入されることが望ましい。この場合、導電性マスターバッチと難燃性マスターバッチとポリエステル系熱可塑性エラストマーとをドライブレンドし、混練してベルト用材料とする。なお、難燃性マスターバッチの混練温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。
【００７４】
その後、ストランドを引き、ベルト用材料を、ペレット化し、乾燥する。このペレットを単軸押出機のホッパーに投入して、押出成形する。押出成形されるシームレスベルトの肉厚は５０μｍ〜５００μｍとするのが良い。押出成形する際にダイリップの間隙を調整すること、また、熱可塑性組成物の吐出量とベルトの引き取り速度を調整することで可変とすることができる。前記範囲としているのは、５０μｍ未満と薄くすると形状保持しにくくなり、成形後の取り扱いが困難となるためである。一方、５００μｍより厚いとベルトの曲げ剛性が高くなり、ベルトを駆動軸に懸架しにくくなくなる。
【００７５】
また、シームレスベルト外面の表面粗さＲｚは２．０μｍ以下、さらには１．８μｍ以下であることが好ましい。これにより画像形成時の転写効率や搬送性、トナークリーニング性を良好なものとすることができる。
【００７６】
押出成形においては、押出機で溶融された熱可塑性組成物を環状ダイスに導き、ダイリップより押し出して、溶融状態のままダイリップ下流に設けたサイジング用型に接触冷却硬化させてベルト形状に成形することができる。サイジングされた連続円筒状成形品が、さらに下流に設けられたカット装置でカットされ、所定の幅のベルトを得ることができる。このように押出成形により成形することで、例えば、φ１６８ｍｍ、肉厚２５０μｍ、幅４００ｍｍのような大径薄肉のベルトでも容易に成形することができる。
【００７７】
ダイリップから出てくる溶融物は鉛直方向に押し出されることで重力による影響を受けず、残留ひずみも低減され、円筒状態を維持したままサイジング用型へ導かれ、寸法精度を高めることができる。特に、押出方向が鉛直下向きである方が好ましい。
なお、本発明のシームレスベルトは、前記押出成形による製法以外にも、インジェクション成形等により成形することが可能である。
【００７８】
上述したように、本発明の導電性シームレスベルトは、抵抗値のばらつきを低減している上に非常に小さい環境依存性を実現している。よって、これを用いた本発明の画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンター等は、均一な画像を得られると共に、抵抗値の環境依存性が小さいため、抵抗値変化をカバーするためにより大きな電源にする必要がなく、装置全体としての消費電力も小さくできる。さらに制御系をより簡略化できたり、開発時の環境試験を軽減することにより、開発の時間やコストを抑えることもできる。
【００７９】
次に、図面を参照して、本発明の導電性シームレスベルトおよびそれを備えた画像形成装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルト２として備えたタンデム方式カラープリンタの主要構造の一例である。タンデム方式は、ＢＭＣＹの各色ごとに独立した現像ユニット１ａ〜１ｄを有し、４色分の印刷をほぼ同時に行えるため、４サイクル方式に比べて高速の印字が可能である。
【００８０】
このカラープリンタは、現像ユニット１ａ〜１ｄの他に、一次転写ロール３ａ〜３ｄ、中間転写ベルト２、中間転写ベルトを駆動する駆動ロール４ａ、４ｂ、二次転写ロール５、および定着ユニット７を備えている。現像ユニット１ａ〜１ｄ内には、それぞれ感光体８ａ〜８ｄおよび帯電ロール９ａ〜９ｄが組み込まれている。感光体８ａ〜８ｄは、中間転写ベルト２を介して、それぞれ一次転写ロール３ａ〜３ｄと対向している。
【００８１】
各現像ユニット１内では、感光体８の帯電、露光、静電潜像の形成、トナーによる現像までが行われる。感光体８上のトナー像は、駆動軸４ａ、４ｂにより張架された中間転写ベルト２上に、１次転写ロール３に印加された転写電圧により、写し取られる。
中間転写ベルト２は、駆動軸４ａ、４ｂにより、矢印方向に駆動され、所定の位置に各色のトナーを重ねて、その上にカラー画像を形成する。中間転写ベルト２に形成されたカラー画像は、２次転写ロール５に印加された二次転写電圧により、紙などの記録媒体６へと転写される。記録媒体６上のトナー像は、定着ユニット７で記録媒体６に溶融定着される。
【００８２】
図２は、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルト３３として備えた１ドラム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
１ドラム方式では、ＣＭＹＫの４色が一体となった印刷ユニットを利用し、印刷ユニットを回転させてカラー印刷が行われる。
【００８３】
このカラープリンタは、転写ローラ３０ａ、３０ｂ、帯電ローラ３１、感光体３２、中間転写ベルト３３、定着ローラ３４、４色のトナー３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）、鏡３６を備えている。
【００８４】
画像形成の際、まず、感光体３２が図中の矢印の方向に回転し、帯電ローラ３１によって感光体３２が帯電される。その後、鏡３６を介してレーザー３７が感光体３２の非画像部を露光して除電され、画線部に相当する部分が帯電した状態になる。次に、トナー３５ａが感光体３２上に供給されて、帯電画線部にトナー３５ａが付着し、１色目の画像が形成される。このトナー画像は、一次転写ローラ３０ａに電界が印加されることにより、中間転写ベルト３３上へ転写される。
【００８５】
同様にして、感光体３２上に形成されたトナー３５ｂ〜３５ｄの各色の画像が中間転写ベルト３３上に転写され、中間転写ベルト３３上に４色のトナー３５（３５ａ〜３５ｄ）からなるフルカラー画像が一旦形成される。このフルカラー画像は、二次転写ローラ３０ｂに電界が印加されることにより、紙などの被転写体３８上へ転写され、所定の温度に加熱されている定着ローラ３４を通過することで、被転写体３８の表面へ定着される。
なお、両面印刷を行う場合には、定着ローラ３４を通過した被転写体３８が、プリンタ内部で反転され、上記画像形成工程を繰り返し、再度裏面に画像が形成される。
【００８６】
次に、図面を参照して本発明の導電性シームレスベルトの成形方法について説明する。 図３は、ベルト製造装置１０を示す。ベルト製造装置１０は、材料を投入するホッパー１１と、投入された材料を溶融押出する押出機１２と、押出機１２の中心軸とダイの中心軸が直角になり環状ダイス構成としたクロスヘッドダイ１３と、押出機１２とクロスヘッドダイ１３の間に配置され押出量を調整するギヤポンプ１４と、押し出された環状物Ｂを内周面側から整形するサイジング用型であるインサイドサイジング１５と、成形された環状物Ｂを鉛直方向に引き取る引取機１６と、連続的に成形される環状物Ｂを所定長さにカットする自動カット機１７とを備えている。クロスヘッドダイ１３は、環状ダイスのダイリップ１３ａから溶融物を鉛直下向きに押し出す構成としている。
【００８７】
上記ベルト成形用材料を押出機１２のホッパー１１から投入して２００℃〜２５０℃で溶融し、溶融物をギヤポンプ１４で押出量を調整しながらクロスヘッドダイ１３へ送り込む。この際、溶融温度は、最も融点の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも１０℃以上高い温度とする。溶融物は、クロスヘッドダイ１３の環状ダイスのダイリップ１３ａから環状に鉛直下向きに押出速度２０〜３００ｍＬ／ｍｉｎで押し出す。ダイリップ１３ａから押し出された環状物Ｂは、インサイドサイジング１５に沿わさせて７０℃〜１００℃で冷却してベルト状に成形し、引取機１６により鉛直下方へ引き取られ、自動カット機１７により所定の長さにカットされ、導電性シームレスベルトとなる。
【００８８】
以下、本発明の導電性シームレスベルトの実施例および比較例について詳述する。
以下の要領で、表１記載の材料を表１記載の割合で配合し、熱可塑性組成物を調製し、導電性シームレスベルトの成形を行い、得られたベルトの評価を行った。材料の種類を以下に示す。なお、表１記載の数値の単位は重量部である。
【００８９】
【表１】
【００９０】
〈ポリエステル系熱可塑性エラストマー〉
東洋紡績（株）製のペルプレンシリーズにおいて、以下のグレード名のものを用いた。各グレードのポリエステル系熱可塑性エラストマーのＡＳＴＭ
Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度と融点を以下に示す。
Ｅ４５０ＢＤ：Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃。
Ｐ９０ＢＤ：Ｄタイプ硬度５７、融点２０３℃
Ｐ４７Ｄ−０１Ｋ：Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃
Ｐ４０Ｂ：Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃
Ｐ３０Ｂ：Ｄタイプ硬度２９、融点１６０℃
【００９１】
〈導電塩〉
上述した化学式１に記載の陰イオンを備えた塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、化学式：（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ
〈酸化防止剤〉
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製のＩＲＧＡＮＯＸ ＨＰ２２１５（ラクトン系加工熱安定薬剤）
〈難燃剤〉
日産化学工業（株）製のＭＣ６４０（メラミンシアヌレート）
【００９２】
（実施例１）
（i）熱可塑性組成物の調製
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレット２０重量部に対して、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部（即ち、１０重量％の割合）となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＥ４５０ＢＤ（Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【００９３】
（ii）シームレスベルトの成形
作製したベルト形成用の材料を、上述した図３に示すベルト製造装置の押出機のホッパーへ投入し、押出機を運転して溶融し、ダイ温度２３５℃で内径２００ｍｍ、間隙０．５ｍｍの環状ダイスより溶融物を鉛直方向へ押し出した。その後、外径１８８ｍｍのインサイドサイジングに沿わせることで８０℃で冷却し、固化成形し、引き取り速度１ｍ／ｍｉｎで鉛直下向きに引っ張り、自動カット機で４００ｍｍ幅にカットすることで連続的に導電性シームレスベルトを得た。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝１５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍとした。
【００９４】
（iii）性能評価
実施例１のベルトの性能を下記に示す。各性能は後述する方法により測定した。
体積抵抗率：１０の９．５乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．４
環境依存性：１．５
画像出し：○
【００９５】
［体積抵抗率の測定］
各ベルトの面内３０点の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を、（株）ダイアインスツルメンツ製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型、ＵＲＳプローブを用いて、電圧印加時間１０秒、印加電圧２５０Ｖの条件で測定し、３０点の測定値の平均をとった。測定環境は、温度２３℃、相対湿度５５％とした。
【００９６】
［面内バラツキ］
上記３０点の体積抵抗率の測定値において、最大値の常用対数値−最小値の常用対数値を、面内バラツキとした。この面内バラツキの値は０．５以下が好ましい。
【００９７】
［環境依存性］
測定環境をＬＬ条件（温度１０℃、相対湿度１５％）およびＨＨ条件（温度３２．５℃、相対湿度９０％）に変更したこと以外、上記と同様に各ベルトの体積抵抗率を測定した。ＬＬ条件での体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の常用対数値と、ＨＨ条件での体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の常用対数値との差を、環境依存性とした。環境依存性の値は２．５以下が好ましい。
【００９８】
［画像出し］
各ベルトをパナソニックコミュニケーションズ（株）製のカラーレーザープリンタ（ＷＯＲＫＩＯ ＫＸ−ＣＬ５００）の中間転写ベルトとして装着し、画像形成を行い、転写性能を目視で評価した。
【００９９】
［難燃性］
難燃性試験：ＶＴＭ２
ＵＬ−９４：プラスチック材料の燃焼性試験に準ずる。
薄膜サンプルを対照とした「薄手材料垂直燃焼試験：ＶＴＭ−０、ＶＴＭ−１、ＶＴＭ−２」の方法により試験を行った。ＶＴＭ−２のレベルに達しているものを「○」、達していないものを「×」とした。
【０１００】
（実施例２）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ３０Ｂ（Ｄタイプ硬度２９、融点１６０℃）のペレット１０重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１６５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０１】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．４乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：○
【０１０２】
（実施例３）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットに、難燃剤であるメラミンシアヌレートを５０重量％の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りすることで難燃性マスターバッチを得た。
また、導電性マスターバッチを、実施例２と同様に調製した。
得られた難燃性マスターバッチと、導電性マスターバッチと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０３】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．４乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：○
難燃性：○
【０１０４】
（実施例４）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４０Ｂ（Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃）のペレット２０重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１８５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０５】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．１乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．１
環境依存性：１．２
画像出し：○
【０１０６】
（比較例１）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＥ４５０ＢＤ（Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃）のペレットに、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを５重量％の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｅ４５０ＢＤのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０７】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝１５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の１０．６乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．５
環境依存性：２．１
画像出し：×（転写性が悪かった）
【０１０８】
（比較例２）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットに、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１０重量％の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０９】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の８．２乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．３
環境依存性：１．２
画像出し：△
【０１１０】
（比較例３）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４０Ｂ（Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃）のペレット１００重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１０重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１８５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｐ４０Ｂのペレットと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１１１】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．０乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：×（画像に伸びが見られた）
ベルト寸法と性能評価の結果を表２にまとめて示す。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
以上のように、実施例１〜４は、いずれの評価結果も良好であり、実用性に優れた導電性シームレスベルトであることが確認できた。また、実施例３では、極めて良好な難燃性が達成された。
【０１１４】
実施例１は、比較例１に比べて体積抵抗率を下げることができた。比較例１は、体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍを上回り、一次転写時に感光体からベルトへ十分にトナーを移すことができなかった。また、比較例１は、実施例１に比べて環境依存性も高かった。
実施例２も、比較例２に比べて体積抵抗率を下げることができた。
実施例３、４とも体積抵抗率が１０７．４、１０７．１と下げることが出来た。
これに対して、比較例２は、組成物として低硬度４８のＰ４７Ｄ−０１Ｋを用いているため、ベルトの厚みを２５０μｍと比較的厚くして色ズレを抑制したが、体積抵抗率が１０８．３と１０８．０を越えるため、大きな一次転写電圧が必要となり、トナーの転写率が悪くなった。よって、画像出しは△の評価であった。
比較例３の体積抵抗率は実施例３、４と同程度に下げることができたが、ベルトの剛性が実施例４よりも劣っていたため、一次転写時に画像に伸びが生じた。
【０１１５】
なお、上記実施例では、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして用いる場合について記載したが、様々な画像形成装置に用いられる定着ベルト、現像ベルト、搬送ベルト等としても用いることができる。特に、白色のベルトとすると、トナーの付着が簡単に目視可能となるため、クリーニング性能の評価に適し、中間転写ベルトとして好適に用いることができる。
【０１１６】
上記実施例では、熱可塑性組成物を用いて成形された１層構造のシームレスベルトについて記載したが、外周面側に少なくとも１層のコーティング層もしくは被覆層を有する２層構造としてもよい。また、コーティング層は、３層以上の複層構造としてもよく、シームレスベルトの外周面側あるいは／及び内周面側に設けることもできる。
【０１１７】
また、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーには、上記実施例で用いたもの以外に、様々なポリエステルポリエーテル系あるいはポリエステルポリエステル系の熱可塑性エラストマーを用いることができる。
また、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩には、上記実施例で用いたもの以外に、様々な塩を用いることができる。例えば陽イオンの種類を変更してもよい。
また、上記実施例では、押出成形によりベルトを製造したが、インジェクション成形等により成形することも可能であり、また、マスターバッチを用いずに成形することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とし、導電剤として上述した化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を含有させて成形したシームレスベルトにおいて、一定の剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することが可能である。
【０１１９】
よって、本発明によれば、多彩な要求に応じて、好適な物性を有する導電性シームレスベルト、例えば中間転写ベルト、シート搬送ベルト、現像ベルト、定着ベルト、ベルト状感光体の基体ベルト等を提供することができ、特に画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の分野において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして備えたタンデム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
【図２】本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして備えた１ドラム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
【図３】導電性シームレスベルトの製造装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ａ〜１ｄ 現像ユニット
２ 中間転写ベルト
３ａ〜３ｄ 一次転写ロール
４ａ、４ｂ 駆動ロール
５ 二次転写ロール
６ 記録媒体
７ 定着ユニット
８ａ〜８ｄ 感光体
９ａ〜９ｄ 帯電ロール
１０ ベルト製造装置
１１ ホッパー
１２ 押出機
１３ クロスヘッドダイ
１３ａ ダイリップ
１４ ギヤポンプ
１５ インサイドサイジング
１６ 引取機
１７ 自動カット機
３０ａ〜ｂ 転写ローラ
３１ 帯電ローラ
３２ 感光体
３３ 中間転写ベルト
３４ 定着ローラ
３５ａ〜ｄ トナー
３６ 鏡
３７ レーザー
３８ 被転写体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性シームレスベルト、導電性シームレスベルトの製造方法、及び導電性シームレスベルトを備えた画像形成装置に関する。詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式または静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置に用いられるシームレスベルトを形成する配合材料を改良し、シームレスベルトに十分な剛性と導電性を付与すると共に、ベルト面内における電気抵抗値のバラツキを低減し、安定した良好な画像形成を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式または静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等は、搬送ベルト、転写ベルト、中間転写ベルト、定着ベルト、現像ベルト、感光体基体用ベルト等として、導電性シームレスベルトを具備する。
このような導電性シームレスベルトには、適度の安定した体積抵抗率を持たせる必要がある。シームレスベルトに導電性を付与する方法としては、ポリマー材料に電子導電性材料、例えば金属酸化物やカーボンブラックを配合して電子導電性を付与する方法と、ポリマー材料にイオン導電性材料を配合してイオン導電性を付与する方法とがある。
【０００３】
例えば、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂に、電子導電性材料としてカーボンブラックを混入し、遠心成形して得られるシームレスベルトや、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂に、電子導電性材料としてカーボンブラックや金属酸化物などを練り込み、押出成形して得られるシームレスベルトなどが知られている。
【０００４】
しかし、電子導電性材料を用いた場合、その材料粒子の分散状態により、体積抵抗率が不安定になる。特に、電子導電性材料の凝集塊が存在すると、その部分に集中的に電流が流れるため、ベルトの抵抗値を制御することは困難である。また、電子導電性材料の配合量が多くなるとベルトが脆くなりやすい点や、カーボンブラックを配合したベルトは色が黒色となって、トナー等による汚染状態を目視しにくくなる点も問題となる。
【０００５】
また、ポリイミドやポリカーボネートを成形して得られるシームレスベルトは、駆動軸にベルトを張架して連続回転させると、ベルト端部から亀裂が入るなど、ベルトが裂けやすく、耐久性に問題がある。そして、ポリマー材料として熱硬化性樹脂を用いる場合には、遠心成形や金型への注型とは別途に、熱硬化工程が必要となるため、手間およびコストがかかるという問題がある。
一方、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有ポリマーを使用する場合には、押出成形時に腐食性のガスを発生することがあるため、特殊な加工を施した成形機が必要となり、製造コスト的に不利となる。
さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系材料を成形して得られるシームレスベルトは、クリープ特性が劣り、永久伸びが生じるため、連続使用に耐え得るものではない。
【０００６】
特開２００２−３０４０６４号公報（特許文献１）では、少なくとも１種の熱可塑性樹脂と、該熱可塑性樹脂とは非相溶性である少なくとも１種の親水性樹脂とを配合してなる樹脂組成物を押出成形して得られ、押出成形時の成形温度における該熱可塑性樹脂の粘度が該親水性樹脂の粘度より高くしたエンドレスベルト（シームレスベルト）が提案されている。この提案は、シームレスベルトにおいて、均一かつ十分な抵抗制御を実現することを目的とするものである。
【０００７】
特許第３３１５９３３号公報（特許文献２）では、シームレスベルトにおいて、融点が１６０〜２１０℃の範囲のポリエステルポリエーテル樹脂に導電性充填剤を分散させた損失正接（ｔａｎδ）が０．１〜０．２の範囲にある導電性ベース層を用いることが提案されている。この提案は、厚み方向に適度な柔軟性を有するとともに、長期に亘って連続使用しても長さ方向に伸びが生じないシームレスベルトを実現することを目的とするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０４０６４号公報
【特許文献２】特許第３３１５９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
導電性シームレスベルトにおいては、特許文献１に記述されているように、均一かつ十分な抵抗制御を行うこと、および特許文献２に記述されているように、長期に亘る連続使用において、長さ方向に伸びにくくすることが重要となる。
しかし、長さ方向に伸びにくくするために、シームレスベルトに一定の剛性を付与すると、体積抵抗率の低減に限界が生じ、一定値以下の体積抵抗率を達成することが困難となる。その結果、シームレスベルトの用途も制限される。
具体的には、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とするポリマー成分に、イオン導電性の塩を配合して、所望の抵抗値を有する転写ベルトを得ようとした場合には、以下のような懸念が生じる。
【００１０】
第１に、ベルトの剛性を優先し、転写時の色ずれ防止に重点を置く場合、ＡＳＴＭ
Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が６５以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる必要がある。この場合、イオン導電性の塩を過剰に配合しても、ベルトの体積抵抗率を１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下に低減することはできない。また、過剰の塩を配合すると材料の加工性がわるくなり、ベルトから塩の染みだしが起こることもある。
よって、Ｄタイプ硬度が６５以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーに、イオン導電性の塩を配合するだけでは、通常１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有するシームレスベルトを得ることはできない。これは、硬度の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントの構成比が多いため、イオン導電性材料による導電機構が十分に発現しないためである。
しかし、中間転写ベルトの場合、１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下に体積抵抗率を下げなければ、帯電トナーを感光体から写し取るのに必要な転写電圧が高くなってしまい、転写効率が低化する。
【００１１】
第２に、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が５５以上６５未満のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる場合、１．０×１０８Ω・ｃｍ程度までは体積抵抗率を低減可能であるが、それ以下の体積抵抗率を達成することは一般に困難である。また、１．０×１０８Ω・ｃｍ程度まで体積抵抗率を下げることができれば、一部の画像形成装置では十分な転写性能を得ることができるが、ベルトの剛性が少なくなり、転写時の色ずれが懸念される。
しかし、転写電圧の低減や転写効率を向上させる観点から、１．０×１０６〜１．０×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率が要求されることがある。例えば、トナーを感光体から中間転写ベルトへ転写する一次転写と中間転写ベルトから紙等の記録媒体へ転写する二次転写を通じて転写性を向上させるためには、更に１〜２桁ほど低い体積抵抗率が要求される。このような場合には、イオン導電性の塩を過剰に配合した材料でも対応できない。
【００１２】
第３に、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が５０未満のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いる場合、１．０×１０６Ω・ｃｍまでなら、加工性を損なわず、かつ塩の染みだしを起こさない範囲で、体積抵抗率を低減可能である。しかし、このようなベルトは、中間転写ベルトとして用いるには剛性が不足し、ベルト駆動時の張力によって伸びが生じてしまい、画像ズレの原因となる。
【００１３】
そこで、本発明は、一定の剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することが可能な導電性シームレスベルトを提供することを課題とする。また、本発明は、導電性シームレスベルトに用途に応じた好適な物性を付与し、良好な画像形成を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトに関し、前記熱可塑性組成物は、ポリマー成分を１００重量部と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、
前記ポリマー成分は、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを含み、前記ブレンドは、少なくとも、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含み、
前記ポリマー成分全体に占める前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ、３０重量％以下であり、体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性シームレスベルトを提供している。
【００１５】
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【００１６】
本発明は、また、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物と、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が１重量％〜２０重量％配合された導電性マスターバッチと、難燃剤とを、押出機で溶融混練し、前記溶融混練で得られた材料を、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形することを特徴とする導電性シームレスベルトの製造方法を提供している。
【００１７】
前記方法を行う場合、難燃剤と第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物とを予め混練して難燃性マスターバッチとし、難燃性マスターバッチを前記押出機に投入すると共に、前記材料を環状ダイスから鉛直方向に押し出す方法が、特に有効である。
【００１８】
本発明は、さらに、前記の導電性シームレスベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供している。
【００１９】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、同様に測定される第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高いことが望ましい。また、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、５０以上であることが望ましい。
【００２０】
化学式１に記載の陰イオンは、Ｘ１−がＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−がＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−である陰イオンであることが望ましい。ただし、ｎ１およびｎ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが１以上の整数である。また、ｍ１およびｍ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが０以上の整数である。
【００２１】
化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンは、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属から選ばれるいずれかの陽イオンであることが望ましく、陽イオンを構成する金属がリチウムであることが更に望ましい。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩として、例えばリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを挙げることができる。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに、熱可塑性組成物に配合されていることが望ましい。
【００２２】
本発明の導電性シームレスベルトは、低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たすものであることが望ましい。
【００２３】
本発明の導電性シームレスベルトは、熱可塑性組成物の全重量に対して、難燃剤であるメラミンシアヌレートを１５重量％〜４０重量％の割合で含有することが好ましい。
本発明の導電性シームレスベルトの外周面側には、少なくとも１層のコーティング層を設けることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成によれば、ベースとなる硬度の高い第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーに基づく剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することができる。例えば、本発明によれば、体積抵抗率を従来レベルよりも１桁以上も低減することが可能である。
【００２５】
また、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、凝集塊を生成しにくく、ベルトの脆化を引き起こしにくいため、ベルト面内における電気抵抗値のバラツキが小さくなり、抵抗値の環境依存性も低減することができる。
【００２６】
よって、本発明によれば、十分な剛性と導電性を両立したシームレスベルトが得られ、長期に亘る連続使用、例えば駆動軸に張架して連続回転させる場合にも良好な耐久性が得られ、かつ安定した良好な画像形成を実現できる。
例えば、中間転写ベルトとして用いた場合には、転写ズレや転写不良を発生することなく、良好な転写性能を長期に亘って得ることができる。また、搬送ベルト、現像ベルト、定着ベルト、ベルト状感光体の基体ベルト等にも使用することができ、各々従来よりも良好な性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトは、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを主成分とするポリマー成分と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を含んでいる。
【００２８】
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【００２９】
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、適度な弾性および柔軟性と、適度な硬度とを両立することができるため、シームレスベルトを成形するための熱可塑性組成物のポリマー成分として好適である。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とするベルトは、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどを主成分とするものに比べて耐久性が高く、連続使用や繰り返し使用に適している。
【００３０】
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、耐衝撃性、耐熱性および成形性も良好であり、潤滑剤等を添加することで、成形性を更に向上させることもできる。
また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、耐油性も良好であることから、トナー等との接触により変質しにくく、感光体を汚染性する可能性も少ない。
さらに、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、フッ素含有ポリマーを使用する場合のような、成形時における腐食性ガスの発生等の問題も生じない。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、着色性も良好であるため、メラミンシアヌレートのような難燃剤を配合して白色ベルトを得る場合や、他の色に着色したベルトを得る場合にも適している。
【００３１】
前記のようなポリエステル系熱可塑性エラストマーの利点を十分に得る観点から、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、全ポリマー成分の６０重量％以上であることが望ましく、６５重量％以上がさらに望ましい。
【００３２】
本発明では、硬度および含有量がそれぞれ異なる複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを用いる。その際、高硬度の第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも多く配合する。複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドに、前記のような量関係を持たせる場合、ベースとなる硬度の高い第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーに基づく剛性を維持できる。また、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの作用により、式１に記載の陰イオンを持つ導電塩によるベルトの導電化が顕著となる。よって、適度な剛性を維持しながら、１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍの範囲内で最適な体積抵抗率をもつシームレスベルトが得られるようになる。
【００３３】
ただし、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの配合量が、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの配合量に近づくと、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの高い硬度を維持することが困難になり、ベルトの剛性を維持できないことがある。よって、ブレンドにおける第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は３０重量％以下とすることが要求され、望ましくは５重量％以上２５重量％以下が適量である。
一方、ブレンドにおける第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、５０重量％以上であることが望ましく、６０重量％以上であることが更に望ましい。
【００３４】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、伸びにくく転写時の色ズレを少なくするため、出来るだけ高い剛性を保ったまま、少量の導電性塩添加量で効果的に電気抵抗を低下させる観点から、同様に測定される第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高いことが望ましく、２０以上高いことが更に望ましい。ただし、その硬度差が大きすぎると材料の混練り性が悪くなりベルトへの加工性も悪くなるため、硬度差の上限は５０以下とすることが望ましい。
【００３５】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度は、１次転写時の各色トナーの色ズレ防止の観点から、４５以上であることが望ましく、ベルトの厚みが２００μｍ以下であれば４８以上であることが更に望ましい。ただし、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が高すぎると、体積抵抗率の低減が困難になるため、その上限は８５とすることが望ましい。またベルトの厚みが２００μｍ以上であり一般的にベルトの駆動上問題がない範囲であれば、硬度の下限値は４５以上であればよい。これ以下になると厚みを増しても実用範囲で剛性が不足することになる。
【００３６】
本発明によれば、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が、６５以上であり、かつ体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍ以上１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下である熱可塑性組成物を成形して得られる厚みが５０〜２００μｍ導電性シームレスベルトを提供することが可能となる。
前記のように硬度を６５以上とした場合、ベルトの厚さを５０〜２００μｍとしているのは、２００μｍを越えると剛性が高すぎて駆動性が悪くなる。一方、ベルト厚さが５０μｍ未満と薄くすると、成形性が悪くなると共にベルト駆動時に伸びが起こりやすく、各色のトナーを積層する際にズレが生じることとなり、カラー画像が乱れやすくなることによる。
【００３７】
また、本発明によれば、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度が、４０以上６５未満であり、かつ体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ以上１．０×１０８Ω・ｃｍ未満である熱可塑性組成物を成形して得られる厚さが２００μｍ〜５００μｍの導電性シームレスベルトを提供することが可能となる。
前記のように硬度を４０以上６５未満とした場合、硬度が低くなることでベルトの厚みを２００μｍ以上としなければベルトの伸びによる各色トナーの色ズレでカラー画像の乱れが起こりやすくなる。一方、低硬度であるため、厚さ５００μｍまでは駆動性は良好であるが、５００μｍを越えると駆動軸付近での曲げ剛性が高くなり駆動性が悪くなる。よって、ベルトの厚みを２００〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。
また、ベルトの肉厚が厚くなるほど、体積抵抗率を低くする必要があり、ベルトの肉厚が５００μｍ程度と厚くなると共に体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍを越えると大きな転写電圧が必要となり、トナーの一次転写率が悪くなる。よって、前記のように、体積抵抗率が１．０×１０８Ω・ｃｍ以下としている。
【００３８】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、一般的にソフトセグメントの量に関係することから低い方が導電化されやすく低抵抗化されやすいという観点から、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点よりも５℃以上高いことが望ましく、１０℃以上高いことが更に望ましい。ただし、その融点差が大きすぎると成形時の温度設定が困難となり成形性が悪くなるため、融点差の上限は８０℃以下であることが望ましい。
【００３９】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、１９０℃以上であることが望ましいが、その融点が高すぎると、体積抵抗率の低減が困難になる。よって、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点は、２４０℃を上限とすることが望ましい。
【００４０】
なお、熱可塑性エラストマーの融点は、様々な熱分析法で測定することができる。例えばＤＳＣ（differential Scanning Calorimetry）法によれば、熱可塑性エラストマーの吸熱ピークが１つ以上観測される。吸熱ピークが一つしか観測されない場合は、その吸熱ピーク温度が融点となり、複数の吸熱ピークが観測される場合は、高い方の吸熱ピーク温度が融点となる。
【００４１】
複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドは、２成分のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドであってもよく、３成分以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドであってもよい。
３成分以上のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを用いる場合、最も含有量の高い成分が第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーとなり、最も硬度の低い成分が第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとなる。ただし、ブレンドにおける最も硬度の低い成分の含有量は、５重量％以上であることが望ましい。
なお、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーとして、同一硬度の複数成分のブレンドを用いてもよい。また、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとして、同一硬度の複数成分のブレンドを用いてもよい。
【００４２】
第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、それぞれの硬度が異なる限り、様々なものを任意に選択できる。例えば、ポリエステルポリエーテル系、ポリエステルポリエステル系等が挙げられる。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、芳香環を有するポリエステルからなるハードセグメントとポリエーテルおよび／またはポリエステルからなる低融点ソフトセグメントからなる共重合体であることが望ましい。特に、ポリエーテルポリエステル系は、ソフトセグメントの弾性率が安定しており、低温低湿状態と高温高湿状態との間で弾性率の変化が小さいため、抵抗値の環境依存性が小さくなる。
【００４３】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の陽イオンは、ポリエーテルのエーテル結合付近やポリエステルのエステル結合付近に捕捉されたような形で取り込まれるため、塩が系外に染み出しにくく、良好な導電性を発現することができる。
【００４４】
高融点ポリエステル構成成分だけで高重合体を形成した場合の融点が１５０℃以上であり、低融点ソフトセグメント構成成分のみで測定した場合の融点ないし軟化点が８０℃以下の構成成分からなるポリエステル系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。
【００４５】
前記の芳香環を有する高融点ポリエステルセグメント構成成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸又はそのエステルと炭素数が１〜２５のグリコール及びそのエステル形成性誘導体を用いることができる。なお、高融点ポリエステルセグメント構成成分の酸性分として、テレフタル酸が全酸成分の７０モル％以上であることが好ましい。また、炭素数が１〜２５のグリコールとしてはエチレングリコール、１，４−ブタンジオール及びこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。その他の酸成分も必要に応じて用いることができるが、これらの量は全酸成分の３０モル％以下であることが好ましく、より好ましくは２５モル％以下である。
【００４６】
ポリエーテルからなる低融点ソフトセグメントとしては、例えばポリ（エチレンオキサイド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキサイド）グリコール等のポリアルキレンエーテルグリコールを示すことができる。高融点化や成形性の面から、ポリ（テトラメチレンオキサイド）グリコールが好ましく、分子量８００〜１５００が低温特性から特に好ましく、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの全重量の１５％〜７５％であることが好ましい。
【００４７】
ポリエステルからなる低融点ソフトセグメントとしては、ラクトン類を用いることが好ましい。また、ラクトン類としては、カプロラクトンが最も好ましいが、その他としてエナンラクトン、カプリロラクトン等も使用することができ、これらのラクトン類も２種以上を併用することができる。
【００４８】
芳香族ポリエステルとラクトン類との共重合割合は、用途に応じて両者の共重合割合が選定され得るが、標準的な比率としては、重量比で芳香族ポリエステル／ラクトン類が９７／３〜５／９５、より一般的には９５／５〜３０／７０の範囲であることが好ましい。
【００４９】
前記熱可塑性組成物には、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外にも、必要に応じて公知の熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂等のポリマー成分を単独あるいは複数組み合わせて使用可能である。
【００５０】
また、機械的強度を向上させるために、炭酸カルシウム、シリカ、クレー、タルク、硫酸バリウム、ケイ藻土などの充填剤を配合しても良い。さらに、ベルト表面からの添加剤等の遊離、ブリード、ブルーミングや感光体汚染性などの接触物への移行などを起こさない範囲で、かつ難燃性や導電性に悪影響を及ぼさない範囲で、ステアリン酸、ラウリン酸などの脂肪酸、綿実油、トール油、アスファルト物質、パラフィンワックスなどの軟化剤を配合しても良い。これによりベルトの硬度や柔軟性を適度に調整することができる。さらには、イミダゾール類、アミン類、フェノール類などの老化防止剤を配合しても良い。
【００５１】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、微量の添加でベルトの体積抵抗率を低下させる効果に優れている。また、この塩は、カーボンブラック等の電子導電性材料のように凝集塊を生成しにくく、ベルトの脆化も引き起こしにくいため、電気抵抗のベルト面内におけるムラを低減する上で有効である。
【００５２】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、白色または無色であることが多い。よって、この塩をイオン導電性材料として用いてシームレスベルトに導電性を付与する場合、白色ベルトを得ることが可能であり、様々な色彩にベルトを着色する際にもベルトの着色性は良好である。
【００５３】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、化学式１のＸ１、Ｘ２の官能基にあるフルオロ基、スルホニル基の電子吸引性により、陰イオンとして安定化され、イオンがより高い解離度を示す。これにより、少量の添加で非常に低い電気抵抗値を得ることができる。また、この塩は、電極等に対する化学的・電気化学的安定性が高く、安全性も高い。また、使用可能温度領域が広い上に、電気抵抗の調整が容易で、ベルト面内での抵抗値のバラツキが少なく、特に、ポリエーテルセグメント中に取り込まれやすいため、環境依存性が小さく、ＯＰＣ汚染を起こしにくいベルトとすることができる。さらに、低価格で入手しやすく、常温で粉体であり、混練しやすく、押出成形しても表面肌を平滑にすることができる。特に、ポリエーテルポリエステル系のポリマー等を押出成形する際の押出肌を平滑にすることができる。
【００５４】
化学式１中のＸ１−はＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−はＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−であることが望ましい。この場合、ｎ１およびｎ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが１以上の整数である。また、ｍ１およびｍ２は、同じであっても異なってもよく、それぞれが０以上の整数である。
【００５５】
化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンは、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属のいずれかの陽イオンであることが望ましい。アルカリ金属は、特に、イオン化エネルギーが小さいため、安定な陽イオンを形成しやすいので好ましい。特に、前記陽イオンを構成する金属は、導電度の高いリチウムであることが好ましい。
【００５６】
金属の陽イオン以外にも、下記の化学式２、化学式３で示されるような陽イオンを備えた塩とすることもできる。
式中、Ｒ１〜Ｒ６は、各々炭素数１〜２０のアルキル基またはその誘導体であり、Ｒ１〜Ｒ４、及びＲ５とＲ６は同じものでも別々のものでも良い。これらの中でも、Ｒ１〜Ｒ４の内の３つがメチル基、その他の１つが炭素数７〜２０のアルキル基またはその誘導体からなる、トリメチルタイプの第４級アンモニウム陽イオンからなる塩は、電子供与性の強い３つのメチル基により窒素原子上の正電荷を安定化でき、他のアルキル基またはその誘導体によりポリマーとの相容性を向上できることから特に好ましい。
また、化学式２の形式の陽イオンにおいては、Ｒ５あるいはＲ６は電子供与性を有する方が、同じく窒素原子上の正電荷を安定化させることにより、陽イオンとしての安定度を高め、より解離度が高く、よって導電性付与性能に優れた塩にすることができる。
【００５７】
【化２】
【００５８】
【化３】
【００５９】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の中でも、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ）は、融点が２２８℃と混練り及びベルト加工温度（２００℃〜２４０℃）の範囲に入り、ポリエーテルセグメント中へより取り込まれやすくなるため、特に好ましい。その他、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＦＳＯ２Ｃ６Ｆ４）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）ＮＬｉ、（ＣＦ３ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２ＯＳＯ２）２ＮＬｉ、（（ＣＦ３）２ＣＨＯＳＯ２）２ＮＬｉ等を用いることができ、複数種を併用しても良い。
【００６０】
１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍの範囲に体積抵抗率を調整するには、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を、全ポリマー成分１００重量部に対して０．０１重量部〜３重量部、好ましくは０．０５重量部〜２．７重量部の割合で配合する。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の配合量が、前記範囲より少ないと、抵抗値の調整等が困難である。一方、前記範囲より多くの塩を配合しても、体積抵抗率を低減する効果がほぼ飽和状態となり、さらなる電気抵抗の低減は難しい。また、塩の配合量が過多になると、ベルト使用時に電界が印加されたり、感光体（ＯＰＣ）と接触したりすることで、塩が染み出しを起こすことがある。
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、熱可塑性組成物中、すなわちベルト中に均一に分散していることが望ましい。
【００６１】
本発明では、導電性シームレスベルトの体積抵抗率を１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍとしているが、１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する導電性シームレスベルトを実現する場合に特に有効である。このような体積抵抗率を有する導電性シームレスベルトは、特に中間転写ベルトとして好適であり、良好な転写性が得られる。ただし、本発明のシームレスベルトは、中間転写ベルト以外の用途、例えば搬送ベルト、転写ベルト等に展開する場合にも当然有効である。
前記範囲より体積抵抗率が小さいと、電流が流れやすくなるため、電荷の保持が困難となる等、画像形成装置の部材として機能しなくなることがある。トナーの静電画像を保持できる程度の体積抵抗率とするには、１．０×１０６Ω・ｃｍ以上とする必要がある。一方、前記範囲より体積抵抗率が大きいと、転写や帯電、トナー供給等のプロセスに高電圧が必要となったり、転写効率が低下したりすることがある。
【００６２】
化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに配合されていることが望ましい。このような媒体を用いると、長時間連続して用いた場合に電気抵抗値が大きく上昇したり、媒体がイオンと共に析出し、感光体汚染を起こしやすくなったりする場合がある。
前記した媒体を介さずに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を配合する方法は、公知の手法を用いることができる。例えば、ヘンシェルミキサー、タンブラー等で、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩とポリマー成分とのドライブレンドを行った後、ブレンド物を単軸または二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー等で溶融混合を行う等の方法を用いることができる。
この他、ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を高温で配合する場合、ポリマーの劣化を防ぐ目的で、必要に応じて窒素等の不活性ガス雰囲気下で配合（混合）を行うこともできる。
【００６３】
本発明の導電性シームレスベルトは、低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たすものであることが望ましい。また、ベルト面内の体積抵抗率の最大値の常用対数値と、最小値の常用対数値との差が、０．５以下であることが好ましい。
【００６４】
本発明の導電性シームレスベルトの耐熱性を向上させる観点から、熱可塑性組成物には、難燃剤を配合することができる。例えば、シームレスベルトに難燃剤としてメラミンシアヌレートを含有させると、ベルトの体積抵抗率およびその環境依存性に影響を及ぼすことはなく、ベルトの電気抵抗は変化しない。よって、所定の導電性を維持したままで、ベルトに難燃性を付与できる。
難燃性が付与されたシームレスベルトは、画像形成装置において、高電圧、高温条件下でも、使用状態に制限を受けることなく使用することができ、高画質化を達成することができる。
【００６５】
メラミンシアヌレートは、熱可塑性組成物の全重量に対して、１５重量％〜４０重量％の割合で配合することが望ましく、２０重量％〜３５重量％の割合で配合することが更に望ましい。１５重量％より少ないと、ベルトに十分な難燃性を付与することが困難となり、４０重量％より多いと、成形したベルトが脆くなることがある。
メラミンシアヌレートは分解温度３００℃以上であるため、この温度領域までは粉末状で存在する。このため、画像形成装置等の使用環境程度の温度であれば、ベルト表面からのブリードやブルーミングを生じることはなく、感光体を汚染することもない。さらには、メラミンシアヌレートは窒素系の難燃剤であり、燃焼熱で熱分解し、窒素系のガスで酸素を置換し燃焼を妨げる働きをするものであるため、ハロゲンに起因する有毒ガス等の発生の心配もなく、環境にも良いベルトを得ることができる。
また、メラミンシアヌレートは、白色であり、体質顔料としても作用するため、ベルトを着色しやすくすることができる。メラミンシアヌレートを含有させることにより白色のベルトを得ることができる。白色のベルトとすると、特に中間転写ベルトとして用いる場合には、トナーの付着が簡単に目視可能となるため、クリーニング性能の評価に好ましい。
【００６６】
導電性シームレスベルトの外周面側には、少なくとも１層のコーティング層を形成してもよい。例えば、本発明のシームレスベルトを画像形成装置の中間転写ベルトとして使用した際に、転写時に残ったトナーをかき取りやすくするため、トナーの着脱性を変化させるため、表面エネルギーをコントロールするため等、目的に応じ、ウレタン系ポリマー、アクリル系ポリマー、ゴムラテックス等を主ポリマーとし、フッ素系樹脂を分散させたような公知の材料を、静電塗装、吹き付け塗装、ディッピング、刷毛塗り塗装等公知の方法によってコーティング処理することができる。
【００６７】
コーティング層の厚みは１μｍ〜２０μｍが好ましい。これにより、更なるベルトの高機能化を実現することができる。コーティング層等の被覆層は、２層、３層等の複層構造としても良く、シームレスベルトの外周面側あるいは／及び内周面側とすることができ、要求性能に応じて各層の材料、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。
【００６８】
熱可塑性組成物を得る場合、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを練り込む方が効果的に体積抵抗率を下げることができる。化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーのソフトセグメントに分散しやすく、ソフトセグメントに分散した塩が体積抵抗を下げるのに有効に機能するからである。
【００６９】
例えば、硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を１重量％〜２０重量％配合した導電性マスターバッチを調製する。化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、導電性マスターバッチとすることで、組成物中への分散性が高まり、特に塩の配合量が少量である場合、抵抗値の調整が容易になる。前記導電性マスターバッチと難燃剤、熱可塑性組成物とを混練し、押出成形することで、前記塩が均一に分散され、抵抗値のバラツキが少ない上に、適度な弾性と難燃性を有するシームレスベルトを容易に得ることができる。
【００７０】
また、メラミンシアヌレート等の難燃剤は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー等のポリマー中に予め練り込み難燃性マスターバッチとすることで、難燃剤の分散性が向上し、ベルト成形時に発生する可能性がある難燃剤の凝集によるブツをなくすことができる。難燃性マスターバッチを使わない方法でも、混練り効果を上げればブツの発生は防止できるが、マスターバッチ方式の方が容易であり好ましい。難燃性マスターバッチ中、難燃剤は３０重量％〜７０重量％、さらには４０重量％〜６０重量％配合されているのが良い。
【００７１】
導電性マスターバッチ中において、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩の配合量が１重量％より少ないと導電性マスターバッチとする効果を得にくくなる。一方、２０重量％より多いと前記塩の練り込みが困難となる。混練は、バンバリーミキサー、ニーダー等の公知の方法により可能であるが、２軸押出機でストランドを引くことにより行うのが好ましい。なお、導電性マスターバッチの混練温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。ただし、混練温度は、低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも５℃以上高い温度で行うことが好ましい。
【００７２】
次いで、第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび化学式１に記載の陰イオンを備えた塩からなる導電性マスターバッチと、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、必要に応じてその他の材料、例えば難燃剤とを、押出機で溶融混練する。溶融混練の温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。ただし、混練温度は、最も融点の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも５℃以上高い温度で行うことが好ましい。混練は、１軸押出機、２軸押出機、密閉式混練機、オープンロール、ニーダー等を用いる従来の方法で行えばよいが、２軸押出機が混練り効率が良く好適である。溶融混練で得られた材料は、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形する。
【００７３】
難燃剤を用いる場合、難燃剤とポリエステル系熱可塑性エラストマーとを予め混練し、難燃性マスターバッチとして、前記押出機に投入されることが望ましい。この場合、導電性マスターバッチと難燃性マスターバッチとポリエステル系熱可塑性エラストマーとをドライブレンドし、混練してベルト用材料とする。なお、難燃性マスターバッチの混練温度は２００℃〜２５０℃、混練時間は１分〜２０分が好ましい。
【００７４】
その後、ストランドを引き、ベルト用材料を、ペレット化し、乾燥する。このペレットを単軸押出機のホッパーに投入して、押出成形する。押出成形されるシームレスベルトの肉厚は５０μｍ〜５００μｍとするのが良い。押出成形する際にダイリップの間隙を調整すること、また、熱可塑性組成物の吐出量とベルトの引き取り速度を調整することで可変とすることができる。前記範囲としているのは、５０μｍ未満と薄くすると形状保持しにくくなり、成形後の取り扱いが困難となるためである。一方、５００μｍより厚いとベルトの曲げ剛性が高くなり、ベルトを駆動軸に懸架しにくくなくなる。
【００７５】
また、シームレスベルト外面の表面粗さＲｚは２．０μｍ以下、さらには１．８μｍ以下であることが好ましい。これにより画像形成時の転写効率や搬送性、トナークリーニング性を良好なものとすることができる。
【００７６】
押出成形においては、押出機で溶融された熱可塑性組成物を環状ダイスに導き、ダイリップより押し出して、溶融状態のままダイリップ下流に設けたサイジング用型に接触冷却硬化させてベルト形状に成形することができる。サイジングされた連続円筒状成形品が、さらに下流に設けられたカット装置でカットされ、所定の幅のベルトを得ることができる。このように押出成形により成形することで、例えば、φ１６８ｍｍ、肉厚２５０μｍ、幅４００ｍｍのような大径薄肉のベルトでも容易に成形することができる。
【００７７】
ダイリップから出てくる溶融物は鉛直方向に押し出されることで重力による影響を受けず、残留ひずみも低減され、円筒状態を維持したままサイジング用型へ導かれ、寸法精度を高めることができる。特に、押出方向が鉛直下向きである方が好ましい。
なお、本発明のシームレスベルトは、前記押出成形による製法以外にも、インジェクション成形等により成形することが可能である。
【００７８】
上述したように、本発明の導電性シームレスベルトは、抵抗値のばらつきを低減している上に非常に小さい環境依存性を実現している。よって、これを用いた本発明の画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンター等は、均一な画像を得られると共に、抵抗値の環境依存性が小さいため、抵抗値変化をカバーするためにより大きな電源にする必要がなく、装置全体としての消費電力も小さくできる。さらに制御系をより簡略化できたり、開発時の環境試験を軽減することにより、開発の時間やコストを抑えることもできる。
【００７９】
次に、図面を参照して、本発明の導電性シームレスベルトおよびそれを備えた画像形成装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルト２として備えたタンデム方式カラープリンタの主要構造の一例である。タンデム方式は、ＢＭＣＹの各色ごとに独立した現像ユニット１ａ〜１ｄを有し、４色分の印刷をほぼ同時に行えるため、４サイクル方式に比べて高速の印字が可能である。
【００８０】
このカラープリンタは、現像ユニット１ａ〜１ｄの他に、一次転写ロール３ａ〜３ｄ、中間転写ベルト２、中間転写ベルトを駆動する駆動ロール４ａ、４ｂ、二次転写ロール５、および定着ユニット７を備えている。現像ユニット１ａ〜１ｄ内には、それぞれ感光体８ａ〜８ｄおよび帯電ロール９ａ〜９ｄが組み込まれている。感光体８ａ〜８ｄは、中間転写ベルト２を介して、それぞれ一次転写ロール３ａ〜３ｄと対向している。
【００８１】
各現像ユニット１内では、感光体８の帯電、露光、静電潜像の形成、トナーによる現像までが行われる。感光体８上のトナー像は、駆動軸４ａ、４ｂにより張架された中間転写ベルト２上に、１次転写ロール３に印加された転写電圧により、写し取られる。
中間転写ベルト２は、駆動軸４ａ、４ｂにより、矢印方向に駆動され、所定の位置に各色のトナーを重ねて、その上にカラー画像を形成する。中間転写ベルト２に形成されたカラー画像は、２次転写ロール５に印加された二次転写電圧により、紙などの記録媒体６へと転写される。記録媒体６上のトナー像は、定着ユニット７で記録媒体６に溶融定着される。
【００８２】
図２は、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルト３３として備えた１ドラム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
１ドラム方式では、ＣＭＹＫの４色が一体となった印刷ユニットを利用し、印刷ユニットを回転させてカラー印刷が行われる。
【００８３】
このカラープリンタは、転写ローラ３０ａ、３０ｂ、帯電ローラ３１、感光体３２、中間転写ベルト３３、定着ローラ３４、４色のトナー３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）、鏡３６を備えている。
【００８４】
画像形成の際、まず、感光体３２が図中の矢印の方向に回転し、帯電ローラ３１によって感光体３２が帯電される。その後、鏡３６を介してレーザー３７が感光体３２の非画像部を露光して除電され、画線部に相当する部分が帯電した状態になる。次に、トナー３５ａが感光体３２上に供給されて、帯電画線部にトナー３５ａが付着し、１色目の画像が形成される。このトナー画像は、一次転写ローラ３０ａに電界が印加されることにより、中間転写ベルト３３上へ転写される。
【００８５】
同様にして、感光体３２上に形成されたトナー３５ｂ〜３５ｄの各色の画像が中間転写ベルト３３上に転写され、中間転写ベルト３３上に４色のトナー３５（３５ａ〜３５ｄ）からなるフルカラー画像が一旦形成される。このフルカラー画像は、二次転写ローラ３０ｂに電界が印加されることにより、紙などの被転写体３８上へ転写され、所定の温度に加熱されている定着ローラ３４を通過することで、被転写体３８の表面へ定着される。
なお、両面印刷を行う場合には、定着ローラ３４を通過した被転写体３８が、プリンタ内部で反転され、上記画像形成工程を繰り返し、再度裏面に画像が形成される。
【００８６】
次に、図面を参照して本発明の導電性シームレスベルトの成形方法について説明する。 図３は、ベルト製造装置１０を示す。ベルト製造装置１０は、材料を投入するホッパー１１と、投入された材料を溶融押出する押出機１２と、押出機１２の中心軸とダイの中心軸が直角になり環状ダイス構成としたクロスヘッドダイ１３と、押出機１２とクロスヘッドダイ１３の間に配置され押出量を調整するギヤポンプ１４と、押し出された環状物Ｂを内周面側から整形するサイジング用型であるインサイドサイジング１５と、成形された環状物Ｂを鉛直方向に引き取る引取機１６と、連続的に成形される環状物Ｂを所定長さにカットする自動カット機１７とを備えている。クロスヘッドダイ１３は、環状ダイスのダイリップ１３ａから溶融物を鉛直下向きに押し出す構成としている。
【００８７】
上記ベルト成形用材料を押出機１２のホッパー１１から投入して２００℃〜２５０℃で溶融し、溶融物をギヤポンプ１４で押出量を調整しながらクロスヘッドダイ１３へ送り込む。この際、溶融温度は、最も融点の高いポリエステル系熱可塑性エラストマーの融点温度よりも１０℃以上高い温度とする。溶融物は、クロスヘッドダイ１３の環状ダイスのダイリップ１３ａから環状に鉛直下向きに押出速度２０〜３００ｍＬ／ｍｉｎで押し出す。ダイリップ１３ａから押し出された環状物Ｂは、インサイドサイジング１５に沿わさせて７０℃〜１００℃で冷却してベルト状に成形し、引取機１６により鉛直下方へ引き取られ、自動カット機１７により所定の長さにカットされ、導電性シームレスベルトとなる。
【００８８】
以下、本発明の導電性シームレスベルトの実施例および比較例について詳述する。
以下の要領で、表１記載の材料を表１記載の割合で配合し、熱可塑性組成物を調製し、導電性シームレスベルトの成形を行い、得られたベルトの評価を行った。材料の種類を以下に示す。なお、表１記載の数値の単位は重量部である。
【００８９】
【表１】
【００９０】
〈ポリエステル系熱可塑性エラストマー〉
東洋紡績（株）製のペルプレンシリーズにおいて、以下のグレード名のものを用いた。各グレードのポリエステル系熱可塑性エラストマーのＡＳＴＭ
Ｄ２２４０に準拠して測定されるＤタイプ硬度と融点を以下に示す。
Ｅ４５０ＢＤ：Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃。
Ｐ９０ＢＤ：Ｄタイプ硬度５７、融点２０３℃
Ｐ４７Ｄ−０１Ｋ：Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃
Ｐ４０Ｂ：Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃
Ｐ３０Ｂ：Ｄタイプ硬度２９、融点１６０℃
【００９１】
〈導電塩〉
上述した化学式１に記載の陰イオンを備えた塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、化学式：（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ
〈酸化防止剤〉
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製のＩＲＧＡＮＯＸ ＨＰ２２１５（ラクトン系加工熱安定薬剤）
〈難燃剤〉
日産化学工業（株）製のＭＣ６４０（メラミンシアヌレート）
【００９２】
（実施例１）
（i）熱可塑性組成物の調製
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレット２０重量部に対して、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部（即ち、１０重量％の割合）となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＥ４５０ＢＤ（Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【００９３】
（ii）シームレスベルトの成形
作製したベルト形成用の材料を、上述した図３に示すベルト製造装置の押出機のホッパーへ投入し、押出機を運転して溶融し、ダイ温度２３５℃で内径２００ｍｍ、間隙０．５ｍｍの環状ダイスより溶融物を鉛直方向へ押し出した。その後、外径１８８ｍｍのインサイドサイジングに沿わせることで８０℃で冷却し、固化成形し、引き取り速度１ｍ／ｍｉｎで鉛直下向きに引っ張り、自動カット機で４００ｍｍ幅にカットすることで連続的に導電性シームレスベルトを得た。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝１５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍとした。
【００９４】
（iii）性能評価
実施例１のベルトの性能を下記に示す。各性能は後述する方法により測定した。
体積抵抗率：１０の９．５乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．４
環境依存性：１．５
画像出し：○
【００９５】
［体積抵抗率の測定］
各ベルトの面内３０点の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を、（株）ダイアインスツルメンツ製のハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型、ＵＲＳプローブを用いて、電圧印加時間１０秒、印加電圧２５０Ｖの条件で測定し、３０点の測定値の平均をとった。測定環境は、温度２３℃、相対湿度５５％とした。
【００９６】
［面内バラツキ］
上記３０点の体積抵抗率の測定値において、最大値の常用対数値−最小値の常用対数値を、面内バラツキとした。この面内バラツキの値は０．５以下が好ましい。
【００９７】
［環境依存性］
測定環境をＬＬ条件（温度１０℃、相対湿度１５％）およびＨＨ条件（温度３２．５℃、相対湿度９０％）に変更したこと以外、上記と同様に各ベルトの体積抵抗率を測定した。ＬＬ条件での体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の常用対数値と、ＨＨ条件での体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の常用対数値との差を、環境依存性とした。環境依存性の値は２．５以下が好ましい。
【００９８】
［画像出し］
各ベルトをパナソニックコミュニケーションズ（株）製のカラーレーザープリンタ（ＷＯＲＫＩＯ ＫＸ−ＣＬ５００）の中間転写ベルトとして装着し、画像形成を行い、転写性能を目視で評価した。
【００９９】
［難燃性］
難燃性試験：ＶＴＭ２
ＵＬ−９４：プラスチック材料の燃焼性試験に準ずる。
薄膜サンプルを対照とした「薄手材料垂直燃焼試験：ＶＴＭ−０、ＶＴＭ−１、ＶＴＭ−２」の方法により試験を行った。ＶＴＭ−２のレベルに達しているものを「○」、達していないものを「×」とした。
【０１００】
（実施例２）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ３０Ｂ（Ｄタイプ硬度２９、融点１６０℃）のペレット１０重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１６５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０１】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．４乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：○
【０１０２】
（実施例３）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットに、難燃剤であるメラミンシアヌレートを５０重量％の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りすることで難燃性マスターバッチを得た。
また、導電性マスターバッチを、実施例２と同様に調製した。
得られた難燃性マスターバッチと、導電性マスターバッチと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０３】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．４乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：○
難燃性：○
【０１０４】
（実施例４）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４０Ｂ（Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃）のペレット２０重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを２重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１８５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０５】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．１乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．１
環境依存性：１．２
画像出し：○
【０１０６】
（比較例１）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＥ４５０ＢＤ（Ｄタイプ硬度７８、融点２２２℃）のペレットに、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを５重量％の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｅ４５０ＢＤのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２２７℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０７】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝１５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の１０．６乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．５
環境依存性：２．１
画像出し：×（転写性が悪かった）
【０１０８】
（比較例２）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットに、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１０重量％の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋのペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１０９】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の８．２乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．３
環境依存性：１．２
画像出し：△
【０１１０】
（比較例３）
ポリエステル系熱可塑性エラストマーであるＰ４０Ｂ（Ｄタイプ硬度３１、融点１８０℃）のペレット１００重量部に対し、導電塩であるリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを１０重量部の割合となるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を１８５℃に設定して混練りすることで導電性マスターバッチを得た。
得られた導電性マスターバッチと、Ｐ４０Ｂのペレットと、Ｐ４７Ｄ−０１Ｋ（Ｄタイプ硬度４８、融点２０３℃）のペレットと、酸化防止剤とを、表１記載の割合になるようにドライブレンドし、これを２軸押出機のホッパーに投入し、温度を２０８℃に設定して混練りし、溶融状態でストランドを引き、水冷したものをペレタイザーでペレット化し、乾燥させたものをベルト形成用材料とした。
【０１１１】
こうして得られたベルト形成用材料を用い、実施例１と同様の方法で、導電性シームレスベルトを形成し、同様に評価した。ベルトの寸法と評価結果を以下に示す。
ベルト内径＝１８５ｍｍ、平均肉厚＝２５０μｍ、ベルト幅＝２２０ｍｍ
体積抵抗率：１０の７．０乗（Ω・ｃｍ）
面内バラツキ：０．２
環境依存性：１．１
画像出し：×（画像に伸びが見られた）
ベルト寸法と性能評価の結果を表２にまとめて示す。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
以上のように、実施例１〜４は、いずれの評価結果も良好であり、実用性に優れた導電性シームレスベルトであることが確認できた。また、実施例３では、極めて良好な難燃性が達成された。
【０１１４】
実施例１は、比較例１に比べて体積抵抗率を下げることができた。比較例１は、体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍを上回り、一次転写時に感光体からベルトへ十分にトナーを移すことができなかった。また、比較例１は、実施例１に比べて環境依存性も高かった。
実施例２も、比較例２に比べて体積抵抗率を下げることができた。
実施例３、４とも体積抵抗率が１０７．４、１０７．１と下げることが出来た。
これに対して、比較例２は、組成物として低硬度４８のＰ４７Ｄ−０１Ｋを用いているため、ベルトの厚みを２５０μｍと比較的厚くして色ズレを抑制したが、体積抵抗率が１０８．３と１０８．０を越えるため、大きな一次転写電圧が必要となり、トナーの転写率が悪くなった。よって、画像出しは△の評価であった。
比較例３の体積抵抗率は実施例３、４と同程度に下げることができたが、ベルトの剛性が実施例４よりも劣っていたため、一次転写時に画像に伸びが生じた。
【０１１５】
なお、上記実施例では、本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして用いる場合について記載したが、様々な画像形成装置に用いられる定着ベルト、現像ベルト、搬送ベルト等としても用いることができる。特に、白色のベルトとすると、トナーの付着が簡単に目視可能となるため、クリーニング性能の評価に適し、中間転写ベルトとして好適に用いることができる。
【０１１６】
上記実施例では、熱可塑性組成物を用いて成形された１層構造のシームレスベルトについて記載したが、外周面側に少なくとも１層のコーティング層もしくは被覆層を有する２層構造としてもよい。また、コーティング層は、３層以上の複層構造としてもよく、シームレスベルトの外周面側あるいは／及び内周面側に設けることもできる。
【０１１７】
また、第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよび第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーには、上記実施例で用いたもの以外に、様々なポリエステルポリエーテル系あるいはポリエステルポリエステル系の熱可塑性エラストマーを用いることができる。
また、化学式１に記載の陰イオンを備えた塩には、上記実施例で用いたもの以外に、様々な塩を用いることができる。例えば陽イオンの種類を変更してもよい。
また、上記実施例では、押出成形によりベルトを製造したが、インジェクション成形等により成形することも可能であり、また、マスターバッチを用いずに成形することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とし、導電剤として上述した化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を含有させて成形したシームレスベルトにおいて、一定の剛性を維持しながら、その剛性では従来達成できなかったレベルにまで体積抵抗率を低減することが可能である。
【０１１９】
よって、本発明によれば、多彩な要求に応じて、好適な物性を有する導電性シームレスベルト、例えば中間転写ベルト、シート搬送ベルト、現像ベルト、定着ベルト、ベルト状感光体の基体ベルト等を提供することができ、特に画像形成装置、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の分野において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして備えたタンデム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
【図２】本発明の導電性シームレスベルトを中間転写ベルトとして備えた１ドラム方式カラープリンタの主要構造の一例である。
【図３】導電性シームレスベルトの製造装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ａ〜１ｄ 現像ユニット
２ 中間転写ベルト
３ａ〜３ｄ 一次転写ロール
４ａ、４ｂ 駆動ロール
５ 二次転写ロール
６ 記録媒体
７ 定着ユニット
８ａ〜８ｄ 感光体
９ａ〜９ｄ 帯電ロール
１０ ベルト製造装置
１１ ホッパー
１２ 押出機
１３ クロスヘッドダイ
１３ａ ダイリップ
１４ ギヤポンプ
１５ インサイドサイジング
１６ 引取機
１７ 自動カット機
３０ａ〜ｂ 転写ローラ
３１ 帯電ローラ
３２ 感光体
３３ 中間転写ベルト
３４ 定着ローラ
３５ａ〜ｄ トナー
３６ 鏡
３７ レーザー
３８ 被転写体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトであって、
前記熱可塑性組成物は、ポリマー成分を１００重量部と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、
前記ポリマー成分は、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを含み、
前記ブレンドは、少なくとも、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含み、
前記ポリマー成分全体に占める前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ、３０重量％以下であり、
体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性シームレスベルト。
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【請求項２】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が、同様に測定される前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高い請求項１に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項３】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が、４５以上である請求項２に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項４】
前記化学式１中のＸ１−がＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−がＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−であり、ｎ１およびｎ２はそれぞれが１以上の整数であり、ｍ１およびｍ２はそれぞれが０以上の整数である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項５】
前記化学式１に記載の陰イオンと対になる塩を構成する陽イオンが、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属から選ばれるいずれかの陽イオンである、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項６】
前記陽イオンを構成する金属がリチウムである、請求項５に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項７】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドである請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項８】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに配合されている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項９】
低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たしている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１０】
前記熱可塑性組成物の全重量に対して、難燃剤であるメラミンシアヌレートを１５重量％〜４０重量％の割合で含有している、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１１】
外周面側に少なくとも１層のコーティング層を有している請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１２】
所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物と、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が１重量％〜２０重量％配合された導電性マスターバッチと、難燃剤とを、押出機で溶融混練し、
前記溶融混練で得られた材料を、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形することを特徴とする、導電性シームレスベルトの製造方法。
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２はそれぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【請求項１３】
前記難燃剤と前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物とを予め混練して難燃性マスターバッチとし、前記難燃性マスターバッチを前記押出機に投入すると共に、前記材料を前記環状ダイスから鉛直方向に押し出す、請求項１２に記載の導電性シームレスベルトの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
熱可塑性組成物を成形してなる導電性シームレスベルトであって、
前記熱可塑性組成物は、ポリマー成分を１００重量部と、下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩を０．０１重量部〜３重量部含み、
前記ポリマー成分は、複数のポリエステル系熱可塑性エラストマーのブレンドを含み、
前記ブレンドは、少なくとも、所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも低硬度の第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含み、
前記ポリマー成分全体に占める前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量は、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーより少なく、かつ、３０重量％以下であり、
体積抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍ〜１．０×１０１０Ω・ｃｍであることを特徴とする導電性シームレスベルト。
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２は、それぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【請求項２】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が、同様に測定される前記第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度よりも１０以上高い請求項１に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項３】
ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠して測定される前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーのＤタイプ硬度が、４５以上である請求項２に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項４】
前記化学式１中のＸ１−がＣｎ１Ｈｍ１Ｆ（２ｎ１−ｍ１＋１）−ＳＯ２−であり、Ｘ２−がＣｎ２Ｈｍ２Ｆ（２ｎ２−ｍ２＋１）−ＳＯ２−であり、ｎ１およびｎ２はそれぞれが１以上の整数であり、ｍ１およびｍ２はそれぞれが０以上の整数である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項５】
前記化学式１に記載の陰イオンと対になる塩を構成する陽イオンが、アルカリ金属、２Ａ族金属、遷移金属および両性金属から選ばれるいずれかの陽イオンである、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項６】
前記陽イオンを構成する金属がリチウムである、請求項５に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項７】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドである請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項８】
前記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩は、分子量１万以下の低分子量ポリエーテル化合物や低分子量極性化合物からなる媒体を介さずに配合されている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項９】
低温低湿環境（１０℃、相対湿度１５％）における体積抵抗率ＲＬＬと、高温高湿環境（３２．５℃、相対湿度９０％）における体積抵抗率ＲＨＨが、ｌｏｇ１０ＲＬＬ−ｌｏｇ１０ＲＨＨ≦２．５の関係を満たしている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１０】
前記熱可塑性組成物の全重量に対して、難燃剤であるメラミンシアヌレートを１５重量％〜４０重量％の割合で含有している、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１１】
外周面側に少なくとも１層のコーティング層を有している請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルト。
【請求項１２】
所定の硬度を有する第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物と、前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーよりも硬度の低い第２ポリエステル系熱可塑性エラストマーに下記化学式１に記載の陰イオンを備えた塩が１重量％〜２０重量％配合された導電性マスターバッチと、難燃剤とを、押出機で溶融混練し、
前記溶融混練で得られた材料を、環状ダイスから押し出し、サイジング用型に沿わせてベルト状に成形することを特徴とする、導電性シームレスベルトの製造方法。
【化１】
（式中、Ｘ１およびＸ２はそれぞれが炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ２−）を含む炭素数１〜８の官能基である。）
【請求項１３】
前記難燃剤と前記第１ポリエステル系熱可塑性エラストマーを主成分とする熱可塑性組成物とを予め混練して難燃性マスターバッチとし、前記難燃性マスターバッチを前記押出機に投入すると共に、前記材料を前記環状ダイスから鉛直方向に押し出す、請求項１２に記載の導電性シームレスベルトの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の導電性シームレスベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１８２８１３（Ｐ２００６−１８２８１３Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７５０２２（Ｐ２００４−３７５０２２）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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