JP4298480B2 - シームレスベルト及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に用いられるベルト状感光体、中間転写ベルト、転写ベルト、紙搬送ベルト等のシームレスベルト及び該シームレスベルトを具備する画像形成装置に関する。

シームレスベルトは、例えば電子写真装置等の部品であるベルト状感光体、中間転写ベルト、転写ベルト、紙搬送ベルト等の画像形成装置用として使用されている。

このシームレスベルトは、樹脂、ゴム、エラストマー等のバインダー成分中に抵抗制御剤を分散して電気抵抗を調節したものが一般的であるが、電気抵抗の調整方法には大別して以下の３種が挙げられる。
・ バインダー成分中にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散する方法（特許文献１，２、１３参照）
・ バインダー成分中に界面活性剤や塩を分散する方法（特許文献３参照）
・ バインダー成分中にイオン導電ポリマーを分散する方法（特許文献４，５，６参照）
上記（１）の方法は現在多くの分野で主流な電気抵抗の調整方法であり、電気抵抗の温湿度の影響を受け難いというメリットを有してはいるが、バインダー成分中に導電性フィラーを均一に分散させることは非常に困難であり、このような方法で抵抗調整を行った転写搬送エンドレスベルトでは、ベルトの電気抵抗のばらつきによる転写抜けやリーク等の画像不良が発生する場合があった。また、画像形成装置用として使用されるシームレスベルトの電気抵抗としては、所謂中抵抗領域（例えば１０^８〜１０^１３Ωｃｍ程度）が要求されるが、この中抵抗領域においては、導電性フィラーの添加量に対して電気抵抗値が非常に鋭敏に変化し、特定の電気抵抗に制御することは非常に困難であった。

また、上記（２）の界面活性剤を用いる方法では、表面抵抗の低下は見られるものの体積抵抗率は低下し難く、体積抵抗率を調整しようとすると界面活性剤の添加量が多くなり、ベルト表面にブリードアウトするという不具合があった。また、抵抗制御剤として塩を使用した場合には、極性の高いバインダー成分やガラス転移温度（Ｔｇ）が常温よりも低いバインダーにおいては高い抵抗制御効果が見られるが、界面活性剤を用いた場合と同様に長期間の使用により表面にブリードアウトしてしまうという不具合があると同時に、極性が低いバインダー成分やＴｇが比較的高いバインダー成分においては抵抗制御効果が著しく低下するといった問題もあった。さらに、抵抗値が周囲の環境により大きく変化してしまうという問題も有していた。

また、上記（３）の方法では電気抵抗のばらつきや添加剤のブリードアウトの問題は少ないものの、イオン導電ポリマーをある程度多量に添加しないと抵抗値が低下しないことから、バインダー成分との相溶性が問題となることが多く、シームレスベルトの機械強度の低下や表面性の悪化という不具合が発生する場合があった。また、上記（２）と同様に抵抗値の環境依存性が大きいといった問題も有していた。

一方、シームレスベルトのバインダー成分としては大別して以下の４種が挙げられる。
（I）結晶性熱可塑性高分子（特許文献７参照）
（II）非晶性熱可塑性高分子（特許文献１参照）
（III）結晶性高分子と非晶性高分子のブレンド／アロイ（特許文献２，８，９，１０，１１参照）
（IV）ゴム／エラストマー等の弾性材料（特許文献１２参照）
上記（I）のようにシームレスベルトのバインダー成分として結晶性高分子を使用した場合には、ベルトの屈曲性は高いものが得られるが、結晶化に伴う経時でのベルトの抵抗変化が問題となっていた。

また、上記（II）のようにシームレスベルトのバインダー成分として非晶性高分子を使用した場合には、結晶性樹脂を使用したことによる前述のような抵抗の経時変化といった不具合の発生はないものの、屈曲性が問題であった。

上記（III）の結晶性高分子と非晶性高分子のブレンド／アロイに関しては、屈曲性と寸法精度に関する問題はある程度改善されているものの、ベルト抵抗の経時変化に関して一切考慮されておらず、不十分なものであった。

また、上記（IV）のように、シームレスベルトのバインダー成分としてゴム／エラストマー等の弾性材料を使用した場合には、屈曲性、経時を含む抵抗や寸法安定性を高い次元で満足したものが提案されているが、弾性材料中に芯体層を有する必要があるなど、製造コストが高いというデメリットがあった。
特許第０２５９２０００号公報 特許第０２８８６５０５号公報 特開平０８−１１０７１１号公報 特公平０８−００７５０５号公報 特開２００２−１７４９３３号公報 特開２００１−１６６６０５号公報 特開平０６−１４９０８１号公報 特開平０４−２９５２６０号公報 特開２００１−０３１８４９号公報 特開２００１−１１７３８５号公報 特開２００１−３０５８９１号公報 特許第０３３８２４５８号公報 特開２００１−２５４０２２号公報

そこで本発明者等は、前述の問題点を解決した、従来と異なる新規な画像形成装置用シームレスベルト及び該シームレスベルトを具備する画像形成装置を提案するものである。

従って本発明の目的は、電気抵抗を容易に所望の値に制御することが可能で、電気抵抗の環境変動が少なく、耐屈曲性に優れ、電気抵抗と寸法の経時変化が少ないシームレスベルト及び該シームレスベルトを具備する画像形成装置を提供することにある。

本発明者等は、電気抵抗の環境変動を少なくする為には、電気抵抗の調整方法としてバインダー成分中に導電性フィラーを分散する方法が有利であり、耐屈曲性を満足する為には、シームレスベルトのバインダー成分としては結晶性高分子を用いることが有利であることに着目して鋭意検討した。

ここで、シームレスベルトのバインダー成分として結晶性高分子を用いると、前述のように電気抵抗が経時的に変化してしまうという問題があったが、この現象を抑制するための手段に関して鋭意検討した結果、導電性フィラーがある特定の状態で分散していることにより、電気抵抗の経時変化を抑制できることを見出したばかりでなく、これまで導電性フィラーでは抵抗制御が非常に困難であった所謂中抵抗領域での抵抗制御を容易に行うことができることを見出した。

すなわち本発明は、画像形成装置に用いられるシームレスベルトであり、該シームレスベルトが、少なくとも、完全には相溶しない２種の熱可塑性高分子および導電性フィラーを含有し、連続相を形成する熱可塑性高分子が結晶性高分子であり、前記導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性樹脂成分中に分散しており、
該導電性フィラーは、下記の関係
｜Ｓｐａ−Ｓｐｃ｜＞｜Ｓｐｂ−Ｓｐｃ｜
Ｓｐａ：前記連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｂ：前記不連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｃ：前記導電性フィラーを表面処理する処理剤の溶解度指数
を満足する処理剤で表面処理したものであることを特徴とするシームレスベルトである。
また、本発明は、画像形成装置に用いられるシームレスベルトであり、該シームレスベルトが、少なくとも、完全には相溶しない２種の熱可塑性高分子および導電性フィラーを含有し、連続相を形成する熱可塑性高分子が結晶性高分子であり、該導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性樹脂成分中に分散しており、かつ、
該不連続相を形成する熱可塑性高分子が、結晶性高分子であることを特徴とするシームレスベルトである。
更に、本発明は、上記シームレスベルトを中間転写ベルト若しくは転写搬送ベルトとして具備していることを特徴とする画像形成装置である。

電気抵抗を容易に所望の値に制御することが可能で、電気抵抗の環境変動が少なく、耐屈曲性に優れ、電気抵抗の経時変化が少ないシームレスベルト及び該シームレスベルトを具備する画像形成装置が提供される。

本発明者等は、少なくとも、完全には相溶しない２種の異なる熱可塑性高分子および導電性フィラーを含有し、連続相を形成する熱可塑性高分子が結晶性高分子であり、該導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性樹脂成分中に分散しており、
該導電性フィラーは、下記の関係
｜Ｓｐａ−Ｓｐｃ｜＞｜Ｓｐｂ−Ｓｐｃ｜
Ｓｐａ：前記連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｂ：前記不連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｃ：前記導電性フィラーを表面処理する処理剤の溶解度指数
を満足する処理剤で表面処理したものであることにより、電気抵抗を容易に所望の値に制御することが可能で、電気抵抗の環境変動が少なく、耐屈曲性に優れ、電気抵抗と寸法の経時変化が少ないシームレスベルトを提供するといった本発明の目的を達成できることを見出した。

すなわち、結晶性高分子からなる連続相中に、導電性フィラーの大部分を含有した低抵抗の不連続相が存在することにより、これまで電気抵抗の制御が非常に困難であった中抵抗領域での抵抗制御が容易に行えるようになった。つまり、従来の導電性フィラーを用いた抵抗調整方法では、絶縁性の熱可塑性高分子中に非常に電気抵抗が低い導電性フィラー（導電性フィラーそのものの抵抗はフィラーの種類により異なるが、概ね１０^−１〜１０^２Ωｃｍ程度）を分散することにより抵抗を制御していたが、このような方法では中抵抗領域に電気抵抗を制御することは非常に困難である。それに対して、本発明では導電性フィラーを含有し低抵抗化した不連続相が連続相中に分散されていることから、比較的容易に中抵抗領域に電気抵抗を制御することが可能になったと考えられる。ここで注目すべきは、同じ量の導電性フィラーを添加しても、導電性フィラーが選択的に分散される不連続相の添加量が少ない方が、電気抵抗値が低下するということである。例えば、導電性フィラーを選択的に分散する不連続相となる成分の割合が少なくなると、不連続相中での導電性フィラーの濃度が上昇し、不連続相が低抵抗化する。この低抵抗化された不連続相が連続相中に分散することから抵抗が低下する。逆に、導電性フィラーを選択的に分散する不連続相となる成分の割合が多くなると、不連続相中での導電性フィラー濃度が低下し、不連続相の電気抵抗が上昇し、この不連続相が連続相中に分散すると抵抗が上昇する。さらに、バインダー成分中に均一に導電性フィラーが分散される場合と、島成分中に選択的に導電性フィラーが分散される場合を比較した場合、同じ量の導電性フィラーの添加量では島成分中に選択的に導電性フィラーが分散される場合の方が、電気抵抗が低下する。つまり、従来の導電性フィラーを用いて抵抗制御する方法と比較して少ない添加量の導電性フィラーで抵抗値をコントロールすることが可能となり、機械特性の低下を最小限に抑えることが可能となる。このような新規な抵抗制御メカニズムにより、所望の電気抵抗値のシームレスベルトを容易に得ることが可能となった。

また、これまで結晶性高分子中に導電性フィラーを分散した場合には、電気抵抗の経時変化が問題となっていたが、この現象は導電性フィラーの分散状態が、バインダー成分の結晶化の進行により変化してしまうことにより起こっていたものと考えられ、本発明のように導電性フィラーの大部分が不連続相中に分散しており、連続相である結晶性高分子中にほとんど分散されていないことから、結晶性高分子の結晶化の進行による電気抵抗の変化が抑制されたものと推測される。

ここで、前記特許文献２、特許文献８、特許文献９，特許文献１０，特許文献１１等には結晶性高分子であるポリアルキレンテレフタレートとポリカーボネートの混合物中にカーボンブラックを分散したシームレスベルトの記載が有るが、本発明のように導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性高分子中に分散していることを示唆するものはどこにもないばかりか、特許文献９においては、導電性フィラーは海（連続相）となる成分に分散していることが好ましいという記載があり、本発明と全く逆の方向性を示している。特許文献９のように、導電性フィラーの８０％以上が海（連続相）となる成分に分散している場合には、上述のように所謂中抵抗領域に電気抵抗をコントロールすることが非常に困難となり、結晶性樹脂を海（連続相）となる成分とした場合には電気抵抗値が経時で変化してしまう。

また、前記特許文献１３には熱可塑性高分子バインダー中に架橋ゴムのドメインを形成させ、このバインダー成分と架橋ゴムの界面または架橋ゴム中に導電性フィラーであるカーボンブラックを存在させることにより電気抵抗をコントロールした提案がなされているが、熱可塑性高分子バインダーとゴム成分を加熱混練時に、ゴム成分を架橋させることから、ドメインの粒径や形状、架橋度をコントロールすることが非常に難しく、抵抗のコントロールが困難である。また、ゴムの架橋が経時的に進行することから、長期間使用した場合に抵抗値の変化等の特性変化が発生するという不具合もあった。さらに、バインダー成分と架橋ゴムの界面に導電性フィラーが偏在するベルトを長期間使用した場合、耐久性に劣るといった問題もあった。つまり、海成分であるバインダー成分と島成分（ドメイン）である架橋ゴムとの界面にカーボンブラックが存在することにより、バインダーとドメインとの界面剥離が発生し、ベルトとして使用した場合には亀裂や破断が比較的短い時間で発生してしまう。つまり、該公報においては島成分（ドメイン）として熱可塑性高分子を使用し、導電性フィラーの８０％以上が島成分中に存在するといった本発明の必須要件を満足していないことにより、上述のような不具合が発生していたと思われる。

本発明において、完全には相溶しない状態とは、例えば海島構造のような界面を有する相分離構造を形成した状態のことであり、透過型電子顕微鏡等により観察することが可能である。

また、導電性フィラーの存在状態を確認する手段としては、作製したシームレスベルトを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察／撮影し、得られた画像を解析する方法がある。

本発明の連続相を形成する結晶性高分子としては特に限定されるものではなく、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられるが、機械特性、吸水率等を考慮するとポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂が好ましい。

また、本発明の不連続相を形成する熱可塑性高分子としては特に限定されるものではないが、高い柔軟性を有していることから、ポリアルキレンユニットを有するポリマーやポリエーテルユニットを有するポリマーが好ましく、耐屈曲性を考慮すると結晶性高分子が好ましい。ポリアルキレンユニットを有するポリマーの具体例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＳ）、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ−ＧＭＡ）、エチレン−酢酸ビニル−グリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ−ＶＡ−ＧＭＡ）、エチレン−アクリル酸メチル−グリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ−ＭＡ−ＧＭＡ）、エチレン−アクリル酸エチル−グリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ−ＥＡ−ＧＭＡ）及びそれらの変性物等が挙げられ、市販品では例えばＥ−ＧＭＡとしてボンドファーストＥ（住友化学社製）、水添ＳＥＢＳとしてタフテック（旭化成工業社製）等が入手可能である。また、ポリエーテルユニットを有するポリマーの具体例としては、ポリアルキレンオキサイド（ＰＡＯ）、ポリエーテルアミド（ＰＥＡ）、ポリエーテルエステルアミド（ＰＥＥＡ）等が挙げられ、市販品では例えばＰＡＯとしてアクアコーク（住友精化社製）、ポリエーテルエステルアミドとしてペレスタット（三洋化成工業社製）等が入手可能である。

ここで、ポリエーテルユニットを有するポリマーを、不連続相を形成する熱可塑性高分子として用いる場合には、結晶性高分子中にポリエーテルユニットを有する熱可塑性高分子のみを分散させた状態の電気抵抗値ＲａΩｃｍと、本発明のように導電性フィラー分散させた状態での電気抵抗値ＲｂΩｃｍとの関係が、Ｒａ／Ｒｂ＞２０を満足するようにポリエーテルユニットを有するポリマーと導電性フィラーの添加量を決定する必要がある。この範囲を外れると、ポリエーテルユニットを有するポリマーがベルト抵抗に与える影響が大きくなりすぎてしまい、電気抵抗の環境依存性が大きくなってしまう。

また、不連続相を形成する熱可塑性高分子の添加量としては、連続相を形成する結晶性熱可塑性高分子１００質量部に対して３〜３０質量部であることが好ましい。不連続相を形成する熱可塑性高分子の添加量が３質量部未満では、導電性フィラーを安定して包含できない場合があると同時に、シームレスベルトを中抵抗領域に安定して抵抗制御することが困難となる。逆に不連続相を形成する熱可塑性高分子の添加量が３０質量部を超える場合には、安定した相分離構造を形成しにくくなり、導電性フィラーの大部分を含有した相が連続相となってしまう場合がある。

ここで、不連続相を形成する熱可塑性高分子中に、導電性フィラーを偏在させる手段に関して鋭意検討を行った結果、以下のような傾向があることを見出した。

（イ）前記導電性フィラーを、下記の関係を満足する処理剤で表面処理することにより島成分中に導電性フィラーが選択的に分散する。
｜Ｓｐａ−Ｓｐｃ｜＞｜Ｓｐｂ−Ｓｐｃ｜
Ｓｐａ：前記連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｂ：前記不連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
Ｓｐｃ：前期導電性フィラーを表面処理する処理剤の溶解度指数
（ロ）海成分の溶解度指数よりも島成分の溶解度指数が大きい場合に、島成分中に導電性フィラーが選択的に分散する。

（ハ）海成分のガラス転移温度よりも島成分のガラス転移温度が低い場合に、島成分中に導電性フィラーが選択的に分散する。

本発明者等の検討においては、上記（イ）、（ロ）、（ハ）の順で導電性フィラーが島成分中に選択的に分散することに関して強い影響を与えていた。

ここで、表面処理剤としては各種界面活性剤、カップリング剤を使用することができ、具体的にはアルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤等が挙げられる。

また、導電性フィラーを上記のような処理剤で表面処理する方法としては、大別して下記のような方法が挙げられ、均一に表面処理できることから（ii）の湿式法が好ましいが、これらに限定されるものではない。

（i）乾式法
せん断力のあるミキサー（例 スーパーミキサー：カワタ社製，ヘンシェルミキサー：三井鉱山社製等）に予備乾燥した導電性フィラーを添加し、表面処理剤を添加後にミキサーを高速回転、あるいはミキサーを低速で回転させながら表面処理剤を滴下後にミキサーを高速回転させ、導電性フィラー表面を処理する方法。

（ii）湿式法
各種表面処理剤を適当な溶媒（例えばアルコール）に溶解して処理液を調製し、この処理液中に導電性フィラーを添加して攪拌後、加熱乾燥あるいは減圧乾燥する方法。このとき、表面処理された導電性フィラーがブロッキングしている場合があるので、ミキサー等で解砕後、篩を通して分級することが好ましい。

（iii）インテグラルブレンド法
導電性フィラー、表面処理剤および熱可塑性高分子を同時に添加し、混練する方法。

ここで特許文献１１に、導電性フィラー表面をカップリング処理し、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）とポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）の混合物中に分散したものの記載があるが、該文献においては海成分となるＰＢＴ樹脂と島成分となるＰＣ樹脂の溶解度指数（Ｓｐ値）が非常に近いことから、導電性フィラーにカップリング処理等の表面処理を施してもガラス転移温度（Ｔｇ）が低いＰＢＴ樹脂中に導電性フィラーは選択的に分散してしまう。つまり該特許文献１１は、本発明の目的を達成する手段である、海島構造を形成する高分子の島成分中に導電性フィラーを選択的に分散させる為に、海成分となる結晶性高分子の溶解度指数Ｓｐａと、島成分となる熱可塑性高分子の溶解度指数Ｓｐｂと、表面処理剤の溶解度指数Ｓｐｃとの関係を規定した本願とは全く異なるものである。

また、導電性フィラーの添加量としては、不連続相を形成する熱可塑性高分子１００質量部に対して１０〜５００質量部であることが好ましい。１０質量部未満では抵抗調整作用が不十分であり、５００質量部を超えると安定した不連続相への分散が得られない。

本発明に使用できる導電性フィラーとしては特に限定されるものではなく、カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、金属粉、カーボン繊維、金属繊維等を用いることができるが、安価で少量の添加量で抵抗値を制御できることから、カーボンブラックが好ましい。

また、添加剤として本発明の目的を阻害しな範囲でその他の成分を添加することができる。具体的には、有機顔料、無機顔料、ｐＨ調整剤、架橋剤、離型剤（例えばシリコーン系、フッ素系など）、滑剤などを例示することができる。これらを２種以上組み合わせることも可能である。

本発明のシームレスベルトの製造方法としては、特に限定されるものではないが、製造コストを非常に低く抑えることができることから、押し出し成形（インフレーション成形、押し出しブロー成形を含む）が好ましい。

本発明において、少なくとも、完全には相溶しない２種の異なる熱可塑性高分子および導電性フィラーを混合、分散する方法としては公知の混練、分散方法を使用できるが、高い分散能力と生産性を有することから２軸押出機による分散が好ましい。ここで、導電性フィラーが島成分を形成する高分子中に偏在する配合（前述の（イ）から（ハ）に記載の関係を満たす配合）において、海成分となる結晶性高分子と島成分となる熱可塑性高分子とをメインホッパーから投入し、導電性フィラーをサイドフィードすることが安定した導電性フィラーの偏在を達成できることから好ましく、さらには、島成分となり、導電性フィラーが偏在し易い熱可塑性高分子と、導電性フィラーをメインホッパーから投入し、海成分となる結晶性高分子をサイドフィードすることが、高い導電性フィラーの偏在を達成できることから特に好ましい。つまり、前述のように導電性フィラーは、表面処理された処理剤の溶解度指数に近い溶解度指数を有する物質、溶解度指数が大きい物質、ガラス転移温度が低い物質に偏在する傾向にあるが、強いせん断力をかけることによりある程度均一に分散してしまう。逆に導電性フィラーをサイドフィードして導電性フィラーが熱可塑性高分子に分散される時間を短くする、あるいは、海成分となる結晶性高分子をサイドフィードすることにより、導電性フィラーを所望の島成分となる材料中に偏在させることが可能となる。

ここで、特許文献１０において、ＰＢＴ樹脂、ＰＣ樹脂、その他の添加剤及び導電性フィラーを混練分散してなるシームレスベルトの記載があり、混練分散方法として、導電性フィラーやポリカーボネートをサイドフィードして混練するという記載があるが、この配合および混練方法では、島成分となるＰＣ樹脂中に導電性フィラーが選択的に分散することはない。つまり、該公報の配合において、溶解度指数（Ｓｐ値）が最も大きな決着成分はＰＢＴ樹脂であり、導電性フィラーは選択的にＰＢＴ樹脂中に分散される。つまり、該特許文献においては、本発明のような導電性フィラーの島成分中への選択的分散を目的としてはおらず、該公報により本発明の効果を示唆されるものではない。

また、予め導電性フィラーを公知の方法で分散しておいたものを、別の熱可塑性高分子を添加して再度混練しても構わない。例えば島成分となり、導電性フィラーが偏在し易い熱可塑性高分子中に導電性フィラーを加圧ニーダーで分散し、この混合物と海成分となる結晶性高分子を２軸押出し機で再混練する方法などが挙げられる。

本発明のシームレスベルトの体積抵抗率Ｒは１×１０^８Ωｃｍ≦Ｒ≦１×１０^１３Ωｃｍの範囲であることが好ましい。抵抗が上記の範囲よりも低い場合は、文字等の鮮鋭性を要求される画像において飛び散りが顕著になり、抵抗が上記範囲よりも高い場合には、転写電流が十分に流れないことから画像濃度の低下が見られる。

また、本発明のシームレスベルトの厚みは５０μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。５０μｍ未満では強度が不十分となり、ベルトを張架するテンションによりベルトが伸びやすく、３００μｍを超えると屈曲性の低下が見られると同時に、ベルトを回転するのに必要なトルクが大きくなり、装置の大型化を招く。

以下に本発明におけるシームレスベルトの抵抗測定方法を示す。

＜シームレスベルトの体積抵抗率の測定方法＞
測定装置は抵抗計に超高抵抗計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）、試料箱は超高抵抗測定用試料箱ＴＲ４２（アドバンテスト社製）を使用するが、主電極は直径２５ｍｍ、ガード・リング電極は内径４１ｍｍ、外径４９ｍｍとする。

サンプルは次のように作製する。まず、中間転写ベルトを直径５６ｍｍの円形に打ち抜き機または鋭利な刃物で切り抜く。切り抜いた円形片の片面（中間転写ベルト内面）はその全面をＰｔ−Ｐｄ蒸着膜により電極を設け、もう一方の面（中間転写ベルト表面）はＰｔ−Ｐｄ蒸着膜により直径２５ｍｍの主電極と内径３８ｍｍ、外径５０ｍｍのガード電極を設ける。Ｐｔ−Ｐｄ蒸着膜は、マイルドスパッタＥ１０３０（日立製作所製）で蒸着操作を２分間行うことにより得られる。蒸着操作を終了したものを測定サンプルとする。

測定雰囲気は２３±１℃、６０±５％Ｒｈとし、測定サンプルは予め同雰囲気下に８時間以上放置しておく。測定はディスチャージ１０秒、チャージ３０秒、メジャー３０秒とし、印加電圧１００Ｖで測定を行う。

次に、本発明の画像形成装置に用いられるシームレスベルトを転写ベルトとして用いた電子写真装置について、図１を用いて動作概略を説明する。図１において、１Ｙ，１M，１Ｃ，１Ｋは第１の像担持体としての電子写真感光体であり、それぞれイエロー色成分、マゼンタ色成分、シアン色成分、ブラック成分に対応している。ここで、イエロー色成分について説明すると、電子写真感光体である１Ｙは矢印の方向に所定の周速で回転駆動される。そして、電子写真感光体１Ｙは、回転過程で一次帯電器２Ｙにより所定の極性、電位に一様に帯電処理される。次いで、不図示の露光手段（例えばレーザービームやＬＥＤなど）による露光３Ｙを受ける。このようにして、目的のカラー画像の、イエローの色成分像に対応した潜像が形成される。次いで、その静電潜像がイエロー現像器４Ｙにより現像される。同様に他の色成分においても電子写真感光体上に現像され、転写ベルト６１に吸着された転写材に、前記のようにして電子写真感光体上に形成されたトナー像が転写ローラ８Ｙ〜８Ｋの作用により順次転写材上に転写される。転写材上に転写されたトナー像は、定着器１６の熱と圧力により転写材上に定着され、定着画像として出力される。また、電子写真感光体は、転写材にトナー像を転写した後、クリーニング装置５Ｙ〜５Ｋにより転写残トナーが除去され、次の色成分の帯電・露光・現像・転写工程に備える。

以上が本発明の転写ベルトを用いた画像形成装置の動作概略であるが、本発明のシームレスベルトは、図１の画像形成装置以外にも勿論適用可能である。例えば図３のように１つの電子写真感光体と中間転写ベルトを用いる画像形成装置、図４のように複数の電子写真感光体と中間転写ベルトを用いる画像形成装置等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

以下実施例をもって本発明を詳細に説明する。
［実施例１］

ポリブチレンテレフタレート樹脂（ウィンテックポリマー社製 ジュラネックス８００ＦＰ） ８１質量部
エチレン−グリシジルメタクリレートコポリマー（住友化学社製 ボンドファーストＥ）
６質量部
カーボンブラック（電気化学工業社製 デンカブラック）
１３質量部
アルミネート系カップリング剤（味の素ファインテクノ社製 プレンアクトＡＬ−Ｍ）
０．１３質量部
上記配合を、２軸押出し機を用いて、２４０℃で溶融混練した。その際、ポリブチレンテレフタレート樹脂とエチレン−グリシジルメタクリレートコポリマーをメインホッパーから投入し、アルミネート系カップリング剤で湿式処理したカーボンブラックをサイドフィードにより投入して混練を行い、抵抗制御樹脂組成物を得た。得られた抵抗制御樹脂組成物を２４０℃で押出成形することにより厚さ１００μｍ、直径１８０ｍｍ、幅２５０ｍｍのシームレスベルトを作製した。得られたベルトについて、以下のような導電性フィラーの分散状態の確認、電気特性試験、画像出力試験及び耐屈曲性試験をそれぞれ行い評価した。評価結果を表２に示す。

＜導電性フィラーの分散状態の確認＞
得られたシームレスベルトの超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡により観察、写真撮影を行い、画像処理装置を用いて導電性フィラーの分散状態を確認した。この際、必要に応じて適当な物質で染色を行い、観察を行った。

＜電気特性試験＞
体積抵抗率の測定
前述の方法で、体積抵抗率の測定を行った。

体積抵抗率に関しては、抵抗の環境変動を確認する為にベルト作製１日後に、低温低湿環境Ｌ／Ｌ：１５℃／１０％Ｒｈ、常温常湿環境Ｎ／Ｎ：２３℃／５０％Ｒｈ、高温高湿環境Ｈ／Ｈ：３０℃／８０％Ｒｈでの測定を行い、抵抗の経時変化を確認するためにベルト作製３０日後にＮ／Ｎ環境での測定を行った。

環境変動に関しては、Ｌ／ＬとＨ／Ｈ間での体積抵抗率の差が０．５桁未満のものを許容レベルとし、抵抗の経時変化に関しても、ベルト作製１日後の測定データとベルト作製３０日後の測定データとの差が０．５桁未満のものを許容レベルとした。

＜画像出力試験＞
画像評価
作製したシームレスベルトを図１に示される画像形成装置の中間転写ベルトとして装着してフルカラー画像を出力し、得られる画像品位を以下のように評価した。
○：良好な画像が得られるもの
△：概ね良好であるが、軽微な画像不良が観測され実使用上問題ないレベルと判断できるもの
×：顕著な画像不良が観測され、実使用に耐えられないレベルと判断されるもの
＜耐屈曲性試験＞
耐屈曲性評価
作製したシームレスベルトを図２に示されるベルト試験機に装着し、５０万回転の空回転試験を行った。５０万回転後もベルトに亀裂等の不具合が見られないものを○、２０万回転以上５０万回転未満の時点でベルトに亀裂等の不具合が発生したものを△、２０万回転未満の時点でベルトに亀裂等の不具合が発生したものを×とし、○、△を実用レベルと判断した。

図２においてシームレスベルト３００は駆動ローラ３０１（ＪＩＳ Ａ硬度６０°のゴム製、直径は３０ｍｍ）、従動ローラ３０２（アルミニウム製、直径３０ｍｍ）及びテンションローラ３０３（アルミニウム製、直径２０ｍｍ、テンション荷重５０Ｎ）に張架されており、シームレスベルト３００は駆動ローラ３０１により１００ｍｍ／ｓｅｃのスピードで矢印方向に駆動されている。
［実施例２〜１２］
シームレスベルトの配合を表１のようにした以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に各種特性試験を行った。評価結果を表２に示す。

また、横軸に島成分であるエチレン−グリシジルメタクリレートコポリマー添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率を実施例１のデータとともにプロットしたグラフを図５に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［実施例１３〜１６］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、溶融混練温度、押出し成形温度を３１０℃にした以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に各種特性試験を行った。評価結果を表２に示す。

また、横軸に島成分である水添スチレン系エラストマー添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率をプロットしたグラフを図６に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［実施例１７〜２０］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、２軸押出し機を用いて２５０℃で溶融混練した。その際、エチレン−グリシジルメタクリレートコポリマーとアルミネート系カップリング剤で湿式処理したカーボンブラックをメインホッパーから投入し、ポリアミド樹脂をサイドフィードにより投入して混練を行い、抵抗制御樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を、実施例１と同様にして２５０℃で押出し成形することによりシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に各種特性試験を行った。評価結果を表２に示す。

また、横軸に島成分であるエチレン−グリシジルメタクリレートコポリマー添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率をプロットしたグラフを図７に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［実施例２１〜２３］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、溶融混練温度、押出し成形温度を２２０℃にした以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に各種特性試験を行った。評価結果を表２に示す。

同様にして、カーボンブラックを配合せずに、ＰＶｄＦとＰＥＥＡのみ（ＰＶｄＦ／ＰＥＥＡ＝８７／３，８４／６，８０／１０，７５／１５）でシームレスベルトを作製し、Ｎ／Ｎ環境での体積抵抗率を測定した。

また、横軸に島成分であるポリエーテルエステルアミド添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率を比較例１１のデータとともにプロットしたグラフを図８に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［実施例２４〜２７］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、溶融混練温度、押出し成形温度を２００℃にした以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に各種特性試験を行った。評価結果を表２に示す。

また、横軸に島成分であるエチレン−グリシジルメタクリレートコポリマー添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率をプロットしたグラフを図９に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［比較例１〜５］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、溶融混練温度、押出し成形温度を２５０℃に変更した以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に電気特性試験、画像出力試験及、耐引裂き性試験及び耐電圧特性試験をそれぞれ行い評価した。評価結果を表２に示す。

また、横軸にカーボンブラック添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率をプロットしたグラフを図１０に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲に抵抗を制御することはできなかった。
［比較例６〜９］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、溶融混練温度、押出し成形温度を２６０℃に変更した以外は実施例１と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に電気特性試験、画像出力試験及、耐引裂き性試験及び耐電圧特性試験をそれぞれ行い評価した。評価結果を表２に示す。

また、横軸に島成分であるポリブチレンテレフタレート樹脂添加量、縦軸にＮ／Ｎ環境での体積抵抗率をにプロットしたグラフを図１１に示す。グラフからわかるように、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの範囲で良好に抵抗を制御可能である。
［比較例１０］
シームレスベルトの配合を表１のようにし、カーボンブラックの表面処理を行わなかった以外は実施例２５と同様にしてシームレスベルトを作製した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に電気特性試験、画像出力試験及、耐引裂き性試験及び耐電圧特性試験をそれぞれ行い評価した。評価結果を表２に示す。
［比較例１１〜１２］
シームレスベルトの配合を表１のようにした以外は実施例２１〜２２と同様にしてシームレスベルトを作成した。

得られたベルトについて、実施例１と同様に電気特性試験、画像出力試験及、耐引裂き性試験及び耐電圧特性試験をそれぞれ行い評価した。評価結果を表２に示す。

Ａ：ポリブチレンテレフタレート樹脂（Ｓｐ値：１０ Ｔｇ：２８℃）
商品名；ジュラネックス８００ＦＰ ウィンテックポリマー社製
Ｂ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｓｐ値：１２．５ Ｔｇ：９０℃）
商品名；フォートロン００２２０Ａ９ ポリプラスチックス社製）
Ｃ：ポリアミド樹脂（Ｓｐ値：１２．７ Ｔｇ：５０℃）
商品名；アミランＣＭ２００１ 東レ社製
Ｄ：ポリフッ化ビニリデン樹脂（Ｓｐ値：７．２ Ｔｇ：−３５℃）
商品名；ＫＦポリマー＃８５０ 呉羽化学社製
Ｅ：ポリオキシメチレン樹脂（Ｓｐ値：１１．１ Ｔｇ：−５０℃）
商品名；ジュラコンＭ２５ＥＸ ポリプラスチックス社製
Ｆ：ポリカーボネート樹脂（Ｓｐ値：９．８ Ｔｇ：１５０℃）
商品名；タフロンＡＣ３０１０ 出光石油化学社製
Ｇ：エチレン−グリシジルメタクリレートコポリマー（Ｓｐ値：８．５ Ｔｇ：−２６℃）
商品名；ボンドファーストＥ 住友化学社製
Ｈ：水添スチレン系エラストマー（Ｓｐ値：８．４ Ｔｇ：−５０℃以下）
商品名；タフテックＭ１４９３ 旭化成工業社製
Ｉ：ポリエーテルエステルアミド（Ｓｐ値：１０．８ Ｔｇ：明確に示さず）
商品名；ペレスタットＮＣ６３２１ 三洋化成工業社製
Ｊ：導電性カーボンブラック
商品名；デンカブラック 電気化学工業社製
Ｋ：導電性カーボンブラック
商品名；ケッチェンブラックＥＣ ライオンアクゾ社製
Ｌ：アルミネート系カップリング剤（Ｓｐ値：８．５）
商品名；プレンアクトＡＬ−Ｍ 味の素ファインテック社製
Ｍ：チタネート系カップリング剤（Ｓｐ値：１２）
商品名；プレンアクト４４ 味の素ファインテック社製
Ｎ：フッ素シラン系カップリング剤（Ｓｐ値：7）
商品名；ＡＹ４３−１５８Ｅ 東レダウコーニングシリコーン社製

以上説明してきたように本発明により、電気抵抗を容易に所望の値に制御することが可能で、電気抵抗の環境変動が少なく、耐屈曲性に優れ、電気抵抗の経時変化が少ないシームレスベルト及び該シームレスベルトを具備する画像形成装置を提供できる。従って、本発明の産業上の利用価値は極めて大きい。

複数の電子写真感光体と、転写ベルトを用いた画像形成装置の概略断面図である。 本発明に用いられるベルト空回転試験機の概略断面図である。 中間転写ベルトを用いた画像形成装置の概略断面図である。 複数の電子写真感光体と、中間転写ベルトを用いた画像形成装置の概略断面図である。 実施例１から実施例１２の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 実施例１３から実施例１６の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 実施例１７から実施例２０の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 実施例２１から実施例２３および比較例１１の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 実施例２４から実施例２７の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 比較例１から比較例５のカーボンブラック添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。 比較例６から比較例９の島成分添加量と体積抵抗率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１，１Y，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 電子写真感光体
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 一次帯電器
３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 像露光手段
４Ｙ イエロー色現像器
４Ｍ マゼンタ色現像器
４Ｃ シアン色現像器
４Ｋ ブラック色現像器
５，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 感光体クリーナー
６，６２ 中間転写ベルト
６１ 転写ベルト
７，７１ ベルトクリーナー
８，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 転写バイアス電源
１１ 二次転写バイアス電源
３００ シームレスベルト
３０１ 駆動ローラ
３０２ 従動ローラ
３０３ テンションローラ

Claims (14)

1. 画像形成装置に用いられるシームレスベルトであり、該シームレスベルトが、少なくとも、完全には相溶しない２種の熱可塑性高分子および導電性フィラーを含有し、連続相を形成する熱可塑性高分子が結晶性高分子であり、該導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性樹脂成分中に分散しており、
   該導電性フィラーは、下記の関係
   ｜Ｓｐａ−Ｓｐｃ｜＞｜Ｓｐｂ−Ｓｐｃ｜
   Ｓｐａ：前記連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
   Ｓｐｂ：前記不連続相を形成する熱可塑性高分子の溶解度指数
   Ｓｐｃ：前記導電性フィラーを表面処理する処理剤の溶解度指数
   を満足する処理剤で表面処理したものであることを特徴とするシームレスベルト。
2. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、結晶性高分子であることを特徴とする請求項１に記載のシームレスベルト。
3. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリアルキレンユニットを有するポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のシームレスベルト。
4. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリエーテルユニットを有するポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のシームレスベルト。
5. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリエーテルエステルアミドであることを特徴とする請求項１に記載のシームレスベルト。
6. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子の添加量が、前記連続相を形成する熱可塑性高分子１００質量部に対して、３〜３０質量部であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシームレスベルト。
7. 前記導電性フィラーの添加量が、前記不連続相を形成する熱可塑性高分子１００質量部に対して、１０〜５００質量部であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のシームレスベルト。
8. 前記導電性フィラーが導電性カーボンブラックであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のシームレスベルト。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載のシームレスベルトを中間転写ベルト若しくは転写搬送ベルトとして具備していることを特徴とする画像形成装置。
10. 画像形成装置に用いられるシームレスベルトであり、該シームレスベルトが、少なくとも、完全には相溶しない２種の熱可塑性高分子および導電性フィラーを含有し、連続相を形成する熱可塑性高分子が結晶性高分子であり、該導電性フィラーの８０％以上が不連続相を形成する熱可塑性樹脂成分中に分散しており、かつ、
    該不連続相を形成する熱可塑性高分子が、結晶性高分子であることを特徴とするシームレスベルト。
11. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリアルキレンユニットを有するポリマーであることを特徴とする請求項１０に記載のシームレスベルト。
12. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリエーテルユニットを有するポリマーであることを特徴とする請求項１０に記載のシームレスベルト。
13. 前記不連続相を形成する熱可塑性高分子が、ポリエーテルエステルアミドであることを特徴とする請求項１０に記載のシームレスベルト。
14. 請求項１０から請求項１３のいずれかに記載のシームレスベルトを中間転写ベルト若しくは転写搬送ベルトとして具備していることを特徴とする画像形成装置。