JP2007168333A - 半導電性シームレスベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真印刷装置の感光ドラムの周囲に配置される転写ベルトとして好適な半導電性シームレスベルトの生産効率に優れ、かつ不良率の少なく製造コストが低い半導電性シームレスベルトを提供する。
【解決手段】ゴム弾性層に加熱加硫を施す工程と、前記ゴム弾性層の内面に熱可塑性樹脂基材層を成型する工程とを具備することを特徴とする半導電性シームレスベルトの製造方法。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真印刷装置の感光ドラム（像担持体）の周囲に配置される転写ベルトあるいは中間転写ベルトとして好適な半導電性シームレスベルトの製造方法に関するものである。

周知の如く、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真印刷装置として、例えば図１８に示す構成のものが知られている。

この電子写真印刷装置は、感光ドラム３１を備える。帯電ロール３２、レーザービーム照射部３３、現像部３４、１次転写ロール３５、及びクリーニングロール３６は、それぞれ、感光ドラム３１の周りに配置されている。複数の支持ロール３７ａ、３７ｂ、３７ｃにより支持された中間転写ベルト３８は、感光ドラム３１と１次転写ロール３５の間に介在されている。中間転写ベルト３８は、感光ドラム３１から転写されたトナーを後述する２次転写ロールまで搬送する役割をなす。中間転写ベルト３８に残存したトナーを掃除するブレード３９は、中間転写ベルト３８に接近して配置されている。２次転写ロール４０は支持ロール３７ｂと対向する位置に配置されて、両者間を用紙４１が通過するようになっている。トナーが転写された用紙４１は、定着装置４２により加熱圧着されて印刷物となる。

この電子写真印刷装置の動作は、次のとおりである。即ち、まず、帯電ロール３２にバイアス（電荷）を掛けて感光ドラム３１を帯電させ、レーザービーム照射部３３で潜像を形成した後、トナーを感光ドラム３１に転移させる。次に、１次転写ロール３５にバイアスを掛けて感光ドラム３１に付着したトナーを中間転写ベルト３８に転移させる。

つづいて、中間転写ベルト３８に付着したトナーを２次転写ロール４０にバイアスを掛けて用紙４１に転写させる。この後、前記用紙４１を定着装置４２で加熱圧着して印刷物とする。

ところで、感光ドラム３１の周りに配置される中間転写ベルト３８には、電気特性として、半導電性であること、中間転写ベルト３８の部位による抵抗値のバラツキが小さいこと、環境依存性が小さいこと及び電圧依存性が小さいこと、更に、中間転写ベルト３８には、伸張時の永久伸びが小さいこと、ベルト回転時に伸び縮みが小さいこと等が望まれる。

また、最近では、均一良好な印刷物を得るために樹脂ベルトの様な弾性のない硬度の高い転写ベルトや中間転写ベルトではなく、ベルト表面が弾性のある低硬度ゴムの中間転写ベルトの要望が強く、高分子弾性ゴムを導電化した転写ベルトや中間転写ベルトが使用されるようになってきている。

しかし、ゴム製の中間転写ベルトの場合は、伸長率が大きいために色ズレや画像の寸法変化が大きくなる問題がある。

そしてこれらの問題解決策として、糸巻き法によるゴムの伸び止めやシームレスの織布を補強材としたゴムベルト等が紹介されている（例えば特許文献１〜３）。特許文献１は、糸を巻く手法で弾性ゴムを補強する方法であるが、糸を巻くのに時間がかかり、コストが高くなる欠点がある。

特許文献２〜３は、シームレスの袋織りした織物にゴムを塗布してベルトを作製する方法であるが、製造工程が複雑になりコストアップとなる。又、織物の均一性がなく、印刷品質を落とす。

特許文献４は、以上記述した特許文献１〜３の欠点を解消すべく手法であるが、短繊維の不均一分散が印刷品質を低下させる問題がある。

しかしながら、これらのゴム補強方法にしても性能的にはある程度満足したとしても、製法が複雑で製造コストが高くなり、市場でなかなか受け入れられていない現状である。

そして、すべての要求、所謂ベルト性能とコストを満足したベルト表面に弾性のある転写ベルト及び中間転写ベルトは提供されていないのが現実であり、そのために、１次転写ロールや２次転写ロールの公差を小さくしなければならない状態であり、電子写真印刷装置の性能向上にも悪影響をあたえている。

ところで、本発明者らは、安定した電気特性を有する転写ベルト及び中間転写ベルトを特許文献５において提供している。一方、特許文献６ではゴムをベースにした物性の強い、永久伸びの小さい基材層を作ることを提供して、この基材層に弾性ゴム層を被覆することで日夜研究開発を進めてきたが、転写ベルトまたは中間転写ベルトとしての性能は満足するものの、生産性の問題で高コストとなり市場からはなかなか受け入れられてもらえなく、ベルト表面にゴム弾性を設け、物性的に強い永久伸びの小さい２層構成のベルトの研究をさらに続けた。

今まで本発明者らが進めてきたベルト成型の手法は永久伸びの小さいゴム基材層を成型し、このゴム基材層の上にゴム弾性層をさらにプレス注入成型して作製する手法を推し進めてきたが、１８０φ×２５０Ｌ位のベルト成型は出来るものの、３００φ×４００Ｌ位の大きいベルト成型になると不良率が高くなることや、ゴム基材層の基材単価が高いことなど市場を満足させる転写ベルト及び中間転写ベルトの成品とはなっていない。

ところで、特許文献７には、円筒形の外側金型と内側の中芯金型との間に、シート状に形成した固形ゴムとフィルム上のシームレス基材をそれぞれ円筒状にして何れかを内側に配置し、前記中芯金型の外側から空気圧をかけて前記固形ゴムとシームレス基材を加硫及び一体成形するベルトの製造方法が開示されている。

しかしながら、固形ゴムの加硫の際に加わる圧力でシームレス基材が変形するため、不良率が増加して市場性に合わないコストとなるという問題点がある。
特開平９−２５１２４６号公報 特開平１０−２３２５７２号公報 特開平１１−８４９０１号公報 特開平１０−４８９６３号公報 特開２００５−１７３３３８号公報 特開２００４−２６４７７４号公報 特開２００２−１３７３００号公報

本発明は、生産効率に優れ、不良率が少なく、ベルト厚さ方向には弾性があり、円周方向及び円周と直角な方向への伸びが小さい半導電性シームレスベルトを提供することを目的とする。

本発明に係る半導電性シームレスベルトの製造方法は、
ゴム弾性層に加熱加硫を施す工程と、
前記ゴム弾性層の内面に熱可塑性樹脂基材層を成型する工程と
を具備することを特徴とする。

熱可塑性樹脂基材層の成型には、熱及び圧力を使用することが望ましい。このような成型方法として、例えば、熱可塑性樹脂基材を熱空気で膨張させてゴム弾性層の内面に付着させることにより熱可塑性樹脂基材層を形成する方法（以下、ブロー成型法と称す）や、ゴム弾性層の内面に熱可塑性樹脂基材層を加熱圧着させる方法（以下、加熱圧着法と称す）、ゴム弾性層を回転させながらその内面に溶融した熱可塑性樹脂基材を注入する回転遠心法（以下、回転遠心法と称す）等が挙げられる。

前記ブロー成型法において、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）を使用する場合に熱空気の温度は８０℃〜１２０℃の範囲内にすることが望ましい。また、熱空気の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ²〜３０ｋｇ／ｃｍ²の範囲内にすることが望ましい。

前記加熱圧着法は、例えば、ゴム弾性ベルトの内側に熱可塑性樹脂基材ベルトを配置し、熱可塑性樹脂基材ベルトの内側に加熱したマンドレルを挿入することで加圧を行うことによりなされる。

マンドレルの外径はゴム弾性ベルトの内径とほぼ等しいことが望ましい。ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）を使用する場合にマンドレルの温度は８０℃〜１２０℃の範囲内にすることが望ましい。また、マンドレルの挿入速度は５ｍｍ／秒〜３０ｍｍ／秒の範囲内にすることが望ましい。

ゴム弾性層及び熱可塑性樹脂基材層は、半導電性を有する。ゴム弾性層のゴム硬度は１０°〜９５°（ＪＩＳ Ａ）の範囲内にすることが望ましい。また、熱可塑性樹脂のヤング率は、１００ｋｇ／ｍｍ² 〜１８００ｋｇ／ｍｍ² が好ましい。

半導電性シームレスベルトのゴム弾性層の表面には、トナー離型層を設けることができる。

本発明によれば、生産効率に優れ、不良率が少なく、ベルト厚さ方向には弾性があり、円周方向及び円周と直角な方向への伸びが小さい半導電性シームレスベルトを提供することができる。

本発明者らは、基材単価が安く物性が強く、永久伸びの小さい樹脂を基材層に使うことを考えた。

先ず、基材層に使用する樹脂をプレス成型、円芯成型、ブロー成型等であらかじめ成型しておいた樹脂ベルト表面上にゴム弾性材料をプレス注入成型したがプレス圧力とプレス温度の影響で樹脂ベルトが変形してこの手法は失敗に終わった。

次に樹脂ベルト成型品とゴム弾性ベルト成型品をあらかじめ両者共に作製しておいて樹脂ベルト成型品の上に接着剤または粘着剤を塗布しておき、ゴム弾性ベルト成型品をハメ込み法で成型した。

しかし、このハメ込み法も樹脂ベルトとゴム弾性ベルトの間に空気が入り満足な成品を得ることが出来なかった。

中間転写ベルト及び中間転写ベルトの要求特性を以下に挙げる。

（１）電気特性面
Ａ）半導電性であること
Ｂ）ベルト面内の抵抗値のバラツキが小さいこと
Ｃ）抵抗値の環境依存性が小さいこと
Ｄ）抵抗値の電圧依存性が小さいこと
（２）物性面
Ａ）引っ張り応力に対して伸びが小さいこと
Ｂ）永久伸びが小さいこと
Ｃ）ベルト面の直角方向に対して弾性があること。ゴム弾性を有することにより、電子写真印刷装置の感光ドラムとのフィット性、ニップ幅及び厚紙用紙への対応が良好になる。
Ｄ）ベルトが繋ぎ目の無い無端ベルトであること。
（３）コスト面
Ａ）材料費が安価であること
Ｂ）生産効率と不良率が小さいこと
（４）ベルト面がトナー離型性があること
Ａ）ベルト面とトナーとの摩擦係数が小さいこと
Ｂ）ベルト表面粗さが細かいこと
ゴム弾性層の電気特性を改良する手段として、例えば特許文献５に記載の手法が挙げられる。具体的には、ベルト面内の体積抵抗値のバラツキが０．７logΩ・ｃｍ以下、電圧依存性（１０Ｖ〜２５０Ｖ値）が１．０logΩ・ｃｍ以下、環境依存性（ＬＬ−ＨＨ値）が１．０logΩ・ｃｍ以下であることが望ましい。なお、LL環境は、低温低湿環境（10℃×15RH%）を、HH環境は高温高湿環境（28℃×85RH%）を意味する。

物性面及びコスト面での改良手段としては、基材層にヤング率が大きく低価格の樹脂を使用することで、材料費が低減でき、物性面ではベルトの引っ張り応力に対して伸びが小さく、永久伸びを小さくできる。

樹脂としては、大別して熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が存在するが、2層構成ベルトの製法の選択性、製造工程数から考えていくと、熱可塑性樹脂を使用していくことで2層構成ベルトの選択肢が広く、量産効率の良い、又は、不良率の少ない製法を選択でき、よって製品の安定した低コスト製品を作ることが出来る。

熱硬化性樹脂を使用した場合は、2層構成ベルトの製法の選択肢が限定され、量産効率及び不良率の良好な製法がとりづらくなる。よって製品の安定性と低コスト化が難しくなる。

永久伸びの小さい低コスト材料の熱可塑性樹脂ベルトにゴム弾性層を設ける手法として、弾性ゴムをあらかじめ先に成型しておき、そのゴム弾性ベルトの内側から樹脂を成型して、内側樹脂層、外側弾性ゴム層の２層ベルトを成型することで現在市場で主流になっているポリイミド樹脂のような硬度の高い樹脂単層の転写ベルト及び中間転写ベルトより印刷品質の優れた、また、印刷速度の変速及び厚紙用紙に対しても充分対応でき、製造工程も簡素化され、不良率も少なく、低コストの転写ベルト及び中間転写ベルトを作ることが出来るものである。

電子写真印刷装置に求められる中間転写ベルトの特性中、本発明は、伸長方向（円周方向及び円周と直角な方向）には、伸びが小さく、ベルト縦（厚さ）方向には、弾性があるベルトの製法に研究を傾注した。

非常に難しい品質特性と市場に受け入れられるベルト製品価格を考慮すると、基材層の役割と弾性層の役割を分けた２層構成ベルトが最良と考えた。

そしてその製法として、ゴム弾性ベルトを予め加熱加硫成型した後、このゴム弾性ベルトの内側に熱可塑性樹脂基材層を成型して２層構成ベルトを得ることによって、非常に安定したベルトを成型することができ、そして低コスト化の製法選択肢の幅を広くすることができる。

また、ゴム弾性層を予め加熱加硫しておくことにより、基材層の樹脂を２層成型する時に安定性が増し、不良率を低減させることができるため、予め加硫させたゴム弾性ベルトの内側に熱可塑性樹脂を成型する手法をとった。

たとえば、前述した特許文献７のようにゴム弾性層を未加硫状態で樹脂基材層と一体成型をした場合、製造工程は簡素化できるが、不良率が増大して市場性に合わないコストとなってしまう。例えば、ゴム弾性層の加熱加硫の際にベルトに加わる圧力で捩れや歪み等の不良を生じる。

熱可塑性樹脂を使用する主旨は、材料コストを低減できることと、ゴム弾性ベルト内面に熱と圧力を用いての接着が可能なため、２層構成ベルト成型の手法選択が広がり製品の安定性と低コスト化の製法追求が広がる。熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度が７０℃で融点が２５８〜２６７℃のポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ガラス転移温度が１１３℃で融点が２６９℃のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ樹脂）、ガラス転移温度が１４０℃で融点が２２０〜２３０℃のポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ガラス転移温度が−１２８℃で融点が１００〜１４０℃のポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）、ガラス転移温度が−２０℃で融点が１８８℃のポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）、ガラス転移温度が100℃で融点が270℃のポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂）等が挙げられる。

以上説明したように、本発明は、市場の要求特性中最も難しい伸長方向には、伸びが小さく、ベルト縦（厚さ）方向には弾性のある２層構成ベルトを前提として、ゴム弾性ベルトを予め加熱加硫成型した後、その内部に熱可塑性樹脂を成型することで製法の選択手法を広げ製品の安定化と市場に受け入れられる価格設定が出来た。

ゴム弾性層の内面に熱可塑性樹脂基材層を成型する方法としては、前述のように、ブロー成型法、加熱圧着法、回転遠心法等を挙げることができる。

（第１の実施形態）
ゴム弾性層の内側に熱可塑性樹脂基材層をブロー成型法によって形成する方法を図１〜図６を参照して説明する。このブロー成型法で作製されたベルトをブロー成型ベルトと呼ぶ。ブロー成型ベルトの製造工程を説明する。

（第１工程）ゴム弾性ベルト（ゴム弾性シームレスベルト）の作製
弾性層としてのゴム弾性ベルトを例えば押し出し成型により作製する。得られたゴム弾性ベルトに加熱加硫を施す。

（第２工程）ブロー成型
１）予め金型を用いて作製された試験管形状の熱可塑性樹脂基材プリフォーム１を、図１に示すように回転テーブル２に配置し、回転テーブル２によってプリフォーム１を回転させながら加熱装置３によって加熱保温しておく。加熱温度は熱可塑性樹脂の種類に応じて変化させることが望ましく、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）の場合、８０〜１００℃に設定することが望ましい。

２）図２に示すように、円筒形状の胴部金型４の内周面４ａに第１工程で作製したゴム弾性ベルト５を装着させる。

３）図３に示すように、ネックホルダー６に第２工程のプリフォーム１をセットする。

４）図４に示すように、プリフォーム１の周囲に、図２の胴部金型を配置した後、これらをワリ型７で絞める。次いで、プリフォーム１の下部の空気導入口８から熱空気を拭きつけ、プリフォーム１を膨張させてゴム弾性ベルト５に熱可塑性樹脂基材層９を形成する。

熱空気の温度は使用する熱可塑性樹脂の種類に応じて変化させることが望ましい。これは、一つには熱空気の温度が熱可塑性樹脂のガラス転移点以下になると、プリフォーム１の膨張が不十分になり、ゴム弾性ベルト５との接着が不十分になる恐れがあるからである。また、二つ目の理由として、熱空気の温度が熱可塑性樹脂の融点に近くなると、熱可塑性樹脂基材が溶融して液だれを生じる恐れがある。ＰＥＴ樹脂の場合には、ガラス転移温度が７０℃で、融点が２５８〜２６７℃であるため、熱空気の温度を８０〜１２０℃の範囲内にすることが望ましい。熱空気の温度を８０℃以上にすることによって、プリフォーム１を十分に膨張させることができ、ゴム弾性ベルト５との接着を十分なものにすることができる。また、熱空気の温度を１２０℃以下にすることによって、ＰＥＴ樹脂の液ダレを防止することができる。

熱空気の圧力は、０．５ｋｇ／ｃｍ²〜３０ｋｇ／ｃｍ²の範囲内にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。熱空気の圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ²未満にすると、プリフォーム１の膨張が不十分になり、ゴム弾性ベルト５との接着が不十分になる恐れがある。一方、熱空気の圧力が３０ｋｇ／ｃｍ²を超えると、ブロー成型時に樹脂の破裂を生じて均一な樹脂成型ができなくなる可能性がある。

ゴム弾性層と熱可塑性樹脂基材層の接着において、熱可塑性粘着剤を用いることが望ましい。ゴム弾性層に熱可塑性粘着剤を塗布し、乾燥させると、ゴム弾性層表面の熱可塑性粘着剤は、ブロー成型時に粘着性を持たなくなる。このため、ブロー成型時、膨張したプリフォームが部分的にゴム弾性層に粘着するのを避けることが可能である。ブロー成型後に加熱すると、熱可塑性粘着剤が溶融するため、ゴム弾性層と熱可塑性樹脂基材層とをその間にエアーを介在させることなく接着することができる。

５）ブロー後、ワリ型７を外した後、胴部金型４も外し、図５に示すように、ゴム弾性ベルト５の内周面に熱可塑性樹脂基材層９が一体化された成型物を得る。

６）成型物をゴム弾性ベルト５の端部で指定寸法に突切する。

７）研磨機により所望の厚さに研磨して図６に示す半導電性シームレスベルト１０を得る。

プリフォームの加熱は、均等に行っても良いが、部位毎に異ならせても良い。例えば、プリフォームの中段付近の温度を上段及び下段に比して高くし、プリフォームの中段付近を先に膨張させることにより、ゴム弾性層との間のエアーを押し出すようにプリフォームを膨張させることができる。それにより、成型品におけるゴム弾性層と熱可塑性樹脂基材層間のエアーを抜くことができる。

この一例を図１９に示す。図１９の（ａ）に示すように、加熱装置３の中段付近の温度を例えば１２０℃とし、そこから上段及び下段に向かって１１０℃、１００℃と温度を低下させる。このように温度分布を持った加熱装置３によりプリフォーム１を加熱する。図１９の（ｂ）に示すように、プリフォーム１の周囲に、胴部金型（図示しない）に装着されたゴム弾性ベルト５を配置し、プリフォーム１内に圧搾空気を導入する。その結果、図１９の（ｃ）に示すように、プリフォーム１の中段付近１ａが先に膨張して、図１９の（ｄ）に示すように、ゴム弾性ベルト５に密着する。プリフォーム１内には、圧搾空気が引き続き導入されているため、プリフォーム１がゴム弾性ベルト５との間のエアーを図の矢印に示す方向に押し出すように膨張する。その結果、図１９（ｅ）に示すように、ゴム弾性ベルト５に熱可塑性樹脂基材層９をその間のエアーを抜いた状態にして形成することができる。

また、ゴム弾性層の内側に熱可塑性樹脂基材層をブロー成型するに当たり、一度寸法より若干小さ目に成型しておき、再度予定寸法にブロー成型することにより、ゆがみ及びひずみを解消することができ、精度を向上することができる。この一例を図２０に示す。一旦、目的寸法より一回り小さい寸法にブロー成型を行い、得られた成型品に再度、加熱温調を施す。加熱温調後の成型品１の周囲に、例えば図２０の（ａ）に示すように、ゴム弾性ベルト５が装着された胴部金型４を配置した後、これらをワリ型７で絞める。次いで、図２０の（ｂ）に示すように、成型品１内に圧搾空気を導入し、成型品１を目的寸法まで膨張させてゴム弾性ベルト５に熱可塑性樹脂基材層９を形成する。

（第２の実施の形態）
ゴム弾性層に熱可塑性樹脂基材層を加熱圧着により接合する方法を図７〜図１３を参照して説明する。

（第１工程）弾性層としてのゴム弾性ベルトを例えば押し出し成型により作製する。得られたゴム弾性ベルトに加熱加硫を施す。

（第２工程）図７に示すように、ブロー成型用で試験管形状の熱可塑性樹脂製プリフォーム１をネックホルダー１１に装着した後、プリフォーム１の周囲にブロー用ワリ型１２を配置する。なお、プリフォーム１は予め予熱が済んでいる。プリフォーム１の下方より圧搾空気を送って、プリフォーム１を膨張してワリ型１２に密着成型させ、脱型して図８に示すブロー成型品１３を作製する。ブロー成型品の両端をカットし、熱可塑性樹脂基材ベルトを準備する。

この時、ブロー成型品の外径をゴムベルトの内径より小さくすることが好ましい。

（第３工程）ゴムベルトと樹脂ベルトの２層構成ベルトの成型
１）ベルトの外径を維持するための円筒形状のワリ型１４を準備する。

２）図１０に示すように、ワリ型１４の内周面１４ａに第１工程で準備したゴム弾性ベルト１５を設置する。

３）第２工程で得た熱可塑性樹脂基材ベルト１６の表面にプライマーを塗布する。

４）ワリ型１４のゴム弾性ベルト１５の内周面に熱可塑性樹脂基材ベルト１６をセットする。

５）ワリ型１４の熱可塑性樹脂基材ベルト１６の内周面に、予熱した金属製マンドレル１７を挿入しつつ、ワリ型１４の下方より圧搾空気を導入する。図１１〜１２に示すように、マンドレル１７の挿入に伴って弾性ベルト１５と熱可塑性樹脂基材ベルト１６の間の空気が外部に放出される。これにより、ゴム弾性ベルト１５と熱可塑性樹脂基材ベルト１６の間に空気が残留するのを回避することができる。また、ワリ型１４の下方から圧搾空気が導入されているため、熱可塑性樹脂基材ベルト１６とマンドレル１７との摩擦抵抗を小さくしてマンドレル１７の挿入を容易にすることができる。

マンドレル１７の温度は使用する熱可塑性樹脂の種類に応じて変化させることが望ましい。これは、一つにはマンドレル１７の温度が熱可塑性樹脂のガラス転移点以下になると、熱可塑性樹脂基材ベルト１６の膨張が不足してゴム弾性ベルト１５との接着が不十分になる恐れがあるからである。また、二つ目の理由として、マンドレル１７の温度が熱可塑性樹脂の融点に近くなると、熱可塑性樹脂基材が溶融して液だれを生じる恐れがある。これらのことから、ＰＥＴ樹脂の場合には、マンドレル１７の温度を８０〜１２０℃の範囲内にすることが望ましい。マンドレル１７の温度を８０℃以上にすることによって、熱可塑性樹脂基材層１６とゴム弾性層１５との接着強度を向上することができる。また、マンドレル１７の温度を１２０℃以下にすることによって、ＰＥＴ樹脂の液ダレを防止することができる。

マンドレル１７の挿入速度は５ｍｍ／秒〜３０ｍｍ／秒の範囲内にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。挿入速度を５ｍｍ／秒未満にすると、熱可塑性樹脂基材層１６のゴム弾性層１５への接着に長時間を要し、生産性が低下する恐れがある。一方、挿入速度が３０ｍｍ／秒を超えると、マンドレル１７挿入時の空気の逃げが不十分となり、熱可塑性樹脂基材層１６とゴム弾性層１５の間に気泡が残る恐れがある。

６）図１３に示すように、マンドレル１７を挿入したまま加熱して、ゴム弾性ベルト１５と熱可塑性樹脂基材ベルト１６とを接着させて２層構成ベルトを得る。

７）６）で作製した２層構成ベルトをマンドレル１７から抜き取り、研磨治具に装着させてゴムベルト層を研磨機で研磨し、ベルト両端を所定の寸法にカットする。

（第３の実施の形態）
回転遠心法の一実施形態を説明する。弾性層としてのゴム弾性ベルトを例えば押し出し成型により作製する。得られたゴム弾性ベルトに加熱加硫を施す。このゴム弾性ベルトを回転させながら、溶融した熱可塑性樹脂基材をゴム弾性ベルトの内周面に注入することにより熱可塑性樹脂基材層を形成し、２層構成ベルトを得る。

第１〜第３の実施の形態の方法で製造された半導電性シームレスベルトの弾性層及び樹脂基材層について説明する。

ゴム弾性層のゴム硬度は１０°〜９５°（ＪＩＳ Ａ）の範囲で設けることが出来るが好ましくは３０°〜７５°（ＪＩＳ Ａ）である。

ゴム弾性層を得るための原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、水添化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、シリコーンゴム（ＳｉＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、及びそれらのアロイが挙げられる。

ゴム弾性層を得るためのゴム弾性配合剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、共架橋剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤等の通常ゴム配合剤として使用している配合剤が使用できる。

ゴム弾性層及び熱可塑性樹脂基材層は、半導電性を有する。ゴム弾性層の体積抵抗値は、７logΩ・ｃｍ〜１４logΩ・ｃｍが好ましく、熱可塑性樹脂基材層の体積抵抗値は４logΩ・ｃｍ〜１４logΩ・ｃｍが好ましい。

ゴム弾性層に含まれる導電材料としては、例えば電子導電剤としてのカーボンブラック、金属酸化物、導電処理した金属酸化物、導電化した加硫ゴム粉末、導電化した樹脂粉末などが挙げられる。

導電材料の原料ゴムに対する配合量は、原料ゴム１００重量部に対して５〜１００重量部が好ましい。

熱可塑性樹脂基材層は、熱可塑性樹脂のみから構成しても良いが、熱可塑性樹脂と併せて導電材料を含有することが望ましい。導電材料にはゴム弾性層に用いられるのと同様な種類のものを使用することができる。

熱可塑性樹脂基材層を形成するための熱可塑性樹脂は、弾性ゴム層の応力より熱可塑性樹脂基材層の応力が大きくなるようなものが好ましい。熱可塑性樹脂のヤング率は、１００ｋｇ／ｍｍ² 〜１８００ｋｇ／ｍｍ² が好ましいが、更に好ましくは、１００ｋｇ／ｍｍ² 〜８００ｋｇ／ｍｍ² である。

例えば、ヤング率の違った樹脂で実験してみると、ＰＣ樹脂のヤング率は２００ｋｇ／ｍｍ² 、ＰＥＴ樹脂のヤング率は４００ｋｇ／ｍｍ² 、ＰＥＮ樹脂のヤング率は８００ｋｇ／ｍｍ² である３種類のベルトを作製して、１６８時間の回転試験、電子写真印刷装置にセットし、ベルトに張力を掛けた状態で３ヶ月間放置後、印刷テストしても、初期と変わらない印刷物を得ることが出来た。

前述した第１〜第３の実施の形態では二層構造の半導電性シームレスベルトの例を説明したが、これに限らず、トナー離型層を設けて三層構造にすることができる。この例を図１４に示す。

図１４に示す半導電性シームレスベルトは、ゴム弾性層１８と、ゴム弾性層１８の内周面に形成された熱可塑性樹脂基材層１９と、ゴム弾性層１８の外周面に形成されたトナー離型層２０とを具備する。

トナー離型層２０を設けることにより、ベルト表面へのトナーの付着を回避することができるため、画像形成の際の障害を少なくすることができる。トナー離型層２０は、材料を吹き付け法で塗布することにより形成することができるが、これに限定されない。トナー離型層２０の材料としては、例えば、ＦＥＵＡ変性フッ素樹脂塗料（旭硝子製）、含フッ素ポリオール変性フッ素樹脂塗料（住友精化製）、ＰＵＤＦ変性フッ素樹脂塗料（関西ペイント製）、ポリウレタン変性フッ素樹脂塗料（日本ミラクトン製、日本ビーケミカル製）、アクリル変性フッ素樹脂塗料（日本アチソン製）、フェノール変性フッ素樹脂塗料（日本アチソン製）、アルキット変性フッ素シリコーン塗料（信越化学製）、アクリル変性シリコーン塗料（信越化学製）、水溶性ナイロン（帝国化学製、日本ビーケミカル製）、Ｎメチルメトキシ化ナイロン（帝国化学製、日本ビーケミカル製）が挙げられる。

[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

（実施例１）ブロー成型法
＜第１工程＞
まず、ゴム弾性ベルトを以下に説明する方法で作製した。

１）硬度６５°（ＪＩＳ）、体積抵抗値１０．５logΩ・ｃｍで、電圧依存性（１００Ｖ−１０００Ｖ値）０．８logΩ・ｃｍ以下、環境依存性（ＬＬ−ＨＨ値）１．０logΩ・ｃｍ以下で、ベルト面内の体積抵抗値のバラツキ０．５logΩ・ｃｍ以内となる配合を作製し、各配合を計量して準備した。

２）配合された材料を混合練り機で約３０分間混合練りを行い、厚さ１５ｍｍで幅３０ｍｍの紐状に分出しをし、ゴム材料を得た。

３）１５０φ×１６００ｍｍのマンドレルを準備してマンドレル表面に離型剤を塗布した。

４）クロスヘッド押出機を準備し、通常の押出し方法でマンドレル円周上にゴム材料を厚さが１．５ｍｍになるように押出し成型した。

５）押出し成型されたゴム材料をマンドレルごと加硫缶に入れて、加硫温度１５０℃、缶内圧力３０ｋｇ／ｍ² 、加硫時間３０分の条件で加硫を行った。

６）加硫缶より取り出した後、冷却した。

７）通常のゴム研磨機に掛けて、ベルト厚さ０．５ｍｍに研磨した。

８）研磨後、突切機で幅３５０ｍｍに突切りして、厚さ０．５ｍｍ、幅３５０ｍｍのゴム弾性ベルトを作製して準備した。

＜第２工程＞
以下に説明する方法でブロー成型ベルトを製造した。

１）図１に示すように、金型で試験管形状のＰＥＴ樹脂基材プリフォーム１を作製し、プリフォーム１を回転テーブル２で回転させながら加熱装置３により９５℃に加熱保温した。

この時のＰＥＴ樹脂の体積抵抗値は９．５logΩ・ｃｍになるようにカーボンブラック量を配合して調整しておいた。

２）図２に示すように、円筒形状の胴部金型４の内周面４ａに第１工程で準備したゴム弾性ベルト５を装着させた。

３）図３に示すように、ネックホルダー６にプリフォーム１をセットした。

４）図４に示すように、プリフォーム１の周囲に胴部金型４を配置し、これらブロー型をワリ型７で絞めてプリフォーム１の下部の空気導入口８より８０℃の熱空気を３０ｋｇ／ｃｍ²で圧入し、プリフォーム１を膨張させてゴム弾性ベルト５に密着させた。

５）ブロー成型後、ワリ型７を外した。次に胴部金型４より図５に示す成型物を外した。

６）ブロー成型物をゴム弾性ベルト５の端部に長さを揃えて裁断した。

７）研磨機に掛けてベルト厚さｔが０．５ｍｍ（ＰＥＴ樹脂基材層９の厚さｔ₁が０．１５ｍｍ）に研磨し、外径Ｒ₁が１５０φ、内径Ｒ₂が１４９φで、長さＬが３４０ｍｍの図６に示す中間転写ベルトを作製した。

この時のベルトの永久伸びは６０分後０％、２４時間後０％、１６８時間後０％であった。体積抵抗値は、１０．４４logΩ・ｃｍ、ベルト面内の体積抵抗値のバラツキ（２４ヶ所測定値）０．３８logΩ・ｃｍであった。永久伸び試験条件はベルト幅長さＬが３４０ｍｍに対して５ｋｇの荷重をかけて行った。

（実施例２）
熱空気の温度及び圧力を以下の表１に示すように変更すること以外は、実施例１と同様にして中間転写ベルトを作製した。この時のベルトの永久伸び、体積抵抗値及びベルト面内の体積抵抗値のバラツキを実施例１で説明したのと同様な条件で測定し、その結果を下記表１に示す。

実施例１〜２の中間転写ベルトを図１８に示す電子写真印刷装置に装着して印刷したところ、印刷のムラもなく、印刷速度及び厚紙用紙等による印刷の欠点もなく、良好な印刷が出来た。なお、熱空気の温度を５０℃にしたところ、ＰＥＴ樹脂のガラス転移点に到達しなかったため、ＰＥＴ樹脂の膨張が不十分でゴム弾性ベルト内側まで到達せず接合が十分でなかった。また、熱空気の温度を１５０℃にしたところ、ＰＥＴ樹脂の液ダレを生じたため、ベルト形状を保たれなかった。

（実施例３）
＜第１工程＞
以下に説明する方法でゴム弾性ベルトを成型した。

１）硬度５５°（ＪＩＳ）、体積抵抗値１０．８logΩ・ｃｍ、となる配合を設計した。

２）１）の配合剤の計量を行った。

３）２）で計量した配合を混合練りミキサーで約３０分間混合練りを行ってコンパウンドを作製した。

４）ベルト作製用の外径１７０φ、４００ｍｍの長さのマンドレルを準備した。

５）４）のマンドレル表面に離型剤を塗布して準備した。

６）３）のコンパウンドを厚さ５ｍｍで幅３０ｍｍのリボンシート状にして準備した。

７）クロスヘッド押出機を準備して４）のマンドレル表面に６）のコンパウンドを厚さ３ｍｍに押出成型した。

８）７）の表面にセロファンテープをラッピングした。

９）８）を加硫缶に５ｋｇ／ｃｍ² で１５０℃の熱空気を入れ５時間加熱加硫を行った。

１０）９）を冷却後表面を研磨して、ゴム厚さ２ｍｍとした。

１１）１０）を所定の長さに切断し、マンドレルより抜いて内径１７０φ、厚さ２ｍｍ、長さ２７０ｍｍのゴム弾性層のベルトを準備した。

＜第２工程＞
以下に説明する方法により樹脂基材層を成型した。

１）ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）粉末にカーボンブラックを配合して、体積抵抗値９．３logΩ・ｃｍとなる配合を設計した。

２）１）の配合を計量、混合ミキサーで約３０分間撹拌した。

３）２）をプリフォーム金型に溶融注入し、ブロー成型用のプリフォームを準備した。

４）図７に示すように、ブロー用ワリ型１２を準備し、予熱したプリフォーム１をセットし、下方より圧搾空気を送って、プリフォーム１を膨張させてワリ型１２の内面１２ａに密着成型、脱型して図８に示すブロー成型品１３を作製した。このときのブロー成型品は、外径Ｒ₃が１６５φ、ＰＥＴ樹脂基材厚さ０．２０ｍｍ、長さＬ₁は両端をカットして２８０ｍｍにして樹脂基材層を準備した。

この時、ブロー成型されたPET樹脂ベルトの外径はゴム弾性ベルトの内径より小さくした。

＜第３工程＞
ゴム弾性ベルトと樹脂基材層の２層構成ベルトの成型
１）図９に示すように、ベルト外径を維持するための内径Ｒ₄が１７０φで、長さＬ₂が２７０ｍｍのワリ型１４を準備した。

２）１）で準備したワリ型１４の内面に第１工程で準備したゴム弾性層ベルト１５を設置した。

３）第２工程で準備したＰＥＴ樹脂基材ベルト１６の表面にプライマーを塗布した。

４）２）で準備したワリ型１４の内面にＰＥＴ樹脂基材ベルト１６をセットした。

５）図１０に示すように、ワリ型１４のＰＥＴ樹脂基材ベルト１６の内面に１１０℃に予熱した外径Ｒ₅が１７０φで、ストレート部の長さＬ₃が３００ｍｍで、テーパ部の長さＬ₄が１００ｍｍのマンドレル１７を挿入、下方より０．３ｋｇ／ｃｍ² の圧搾空気を入れながら、１０ｍｍ／秒の速度でマンドレル１７を挿入した。

６）図１３に示すように、マンドレル１７を挿入したまま、１４０℃で２０分間加熱して、ゴム弾性層ベルト１５とＰＥＴ樹脂基材層１６を接着させて２層構成ベルトを成型させた。

７）６）で作製した２層構成ベルトをマンドレルから抜き取り、研磨治具に装着させてゴム弾性ベルト層を０．３ｍｍの厚さになるように研磨機で研磨し、ベルト両端を所定の寸法にセットした。

この時の２層構成ベルトのゴム弾性層の厚さが０．３１ｍｍ、ＰＥＴ樹脂基材層の厚さが０．１５ｍｍ、外径が１７０．５ｍｍ、幅が２４５ｍｍ、体積抵抗値が１０．８６logΩ・ｃｍであった。

（実施例４〜５）
マンドレルの温度及び速度を以下の表２に示すように変更すること以外は、実施例３と同様にして中間転写ベルトを作製した。この時のベルトの体積抵抗値及びベルト面内の体積抵抗値のバラツキを下記表２に示す。なお、マンドレルの温度を５０℃にしたところ、ＰＥＴ樹脂のガラス転移点に到達しなかったため、ＰＥＴ樹脂の膨張が不十分でゴム弾性ベルト内側まで到達せず接合が十分でなかった。また、マンドレルの温度を１５０℃にしたところ、ＰＥＴ樹脂の液ダレを生じたため、ベルト形状を保たれなかった。

実施例３〜５の方法で製造された中間転写ベルトに以下に説明する条件で画像テストを実施した。

実施例３〜５の方法で製造された中間転写ベルトを図１８に示す電子写真印刷装置に装着して画像形成テストをした結果、ホロキャラクター、色ズレ等もなく又、紙の厚さの対応も良好であったが、印刷を重ねていくうちにベルト表面にトナーの汚れが発生し画像形成が悪くなった。

次にトナー汚れ解消のために実施例３〜５のベルトにトナー離型層（トナー離型層）を１５μｍ塗布した。

その結果、印刷回数を重ねてもベルト表面のトナー汚染もなく、良好な画像形成を続けることが出来た。

（参照例）
図１５に示す嵌め込み法により２層構成ベルトを作製した。

１）まず、シリンダー２１の内径より小さい弾性ゴムベルト２２を設置した。

２）コック２６を開いて真空ポンプでエアーを引いた。

３）弾性ゴムベルト２２とシリンダー２１の間が真空となり、弾性ゴムベルト２２がシリンダー２１に密着し、これにより弾性ゴムベルト２２の内径が大きくなった。その中にシャフト２３にセットしたＰＥＴ樹脂ベルト２４と接着剤２５（粘着剤でも良い）を挿入した。その後、真空を解除して弾性ゴムベルト２２をシリンダー側に密着させ、２層構成ベルトを得た。

この嵌め込み法によると、ゴム弾性層２２とＰＥＴ樹脂基材層２４の間に気泡が混入しやすいという問題点がある。まず、図１６に示すように、ゴム弾性層２２とＰＥＴ樹脂基材層２４の間に混入した気泡２６によりゴム弾性層２２の表面の凹凸が大きくなる。また、このベルトに研磨処理を施すと、図１７に示すように、気泡２６と対応するゴム弾性層２２の表面が凹んでしまう。さらに、気泡２６が大きい場合には、研磨時にゴム弾性層２２がムシれる場合がある。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるプリフォームの加熱工程を示す模式図。 本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法における金型にゴム弾性ベルトを装着した状態を模式的に示した断面図。 本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるプリフォームをネックホルダーにセットした状態を模式的に示した断面図。 本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるブロー成型工程を示す模式的な断面図。 図４のブロー成型工程で得られた成型品を示す模式的な断面図。 本発明の第１の実施形態に係る方法で製造された半導電性シームレスベルトを模式的に示した断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法における第２工程を説明するための模式的な断面図。 図７の第２工程で得られた成型品を示す模式的な断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法における第３工程で使用するワリ型を模式的に示した断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるマンドレル挿入工程を説明するための模式的な断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるマンドレル挿入工程を説明するための模式的な断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるマンドレル挿入工程を説明するための模式的な断面図。 本発明の第２の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるマンドレル挿入工程を説明するための模式的な断面図。 トナー離型層を備えた半導電性シームレスベルトを模式的に示した断面図。 嵌め込み法を説明するための模式的な断面図。 嵌め込み法で製造された半導電性シームレスベルトの模式的な断面図。 嵌め込み法で製造された半導電性シームレスベルトの模式的な断面図。 半導電性シームレスベルトが使用される電子写真印刷装置の概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるブロー成型工程の変形例を示す模式図。 本発明の第１の実施形態に係る半導電性シームレスベルトの製造方法におけるブロー成型工程の別な変形例を示す模式図。

符号の説明

１…熱可塑性樹脂基材プリフォーム、２…回転テーブル、３…加熱装置、４…胴部金型、５，１５…ゴム弾性ベルト、６，１１…ネックホルダー、７，１２，１４…ワリ型、８…空気導入口、９，１９…熱可塑性樹脂基材層、１０…中間転写ベルト、１３…ブロー成型品、１６…熱可塑性樹脂基材ベルト、１７…マンドレル、１８…ゴム弾性層、２０…トナー離型層。

Claims (1)

1. ゴム弾性層に加熱加硫を施す工程と、
   前記ゴム弾性層の内面に熱可塑性樹脂基材層を成型する工程と
   を具備することを特徴とする半導電性シームレスベルトの製造方法。

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