JP2012093686A - 電子写真機器用無端ベルトおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単層構成において、画像上の白点抜けを抑制できる電子写真機器用無端ベルトおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】樹脂成分と繊維状導電剤１２とを含有する導電性樹脂により形成される単層構成の無端ベルト１０において、裏面１０ｂ側には、樹脂成分がセル状に凝集したセル１４を複数有するセル構造を備えており、セル構造のセル１４間に繊維状導電剤１２が取り込まれることにより繊維状導電剤１２が無端ベルト１０の裏面１０ｂ側で偏在している無端ベルト１０とする。無端ベルト１０は、例えば、円筒状または円柱状の金型の外周面に樹脂成分と繊維状導電剤１２とを含有する塗膜を形成した後、金型を介して塗膜の裏面側から塗膜を加熱処理することにより得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真機器における中間転写ベルトや紙転写搬送ベルトなどの電子写真機器用無端ベルトおよびその製造方法に関するものである。

従来より、電子写真技術を採用した複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器において、トナー像の転写用、紙転写搬送用、感光体基体用等の用途に、中間転写ベルト等の無端ベルト（シームレスベルト）が用いられている。この中でも、トナー像の転写用に使用する中間転写ベルトには、感光体上のトナーをベルトに引きつけ（一次転写）、さらにそのトナーを用紙に移す（二次転写）役割があり、静電気の力によりトナーの移動を行っている。そのため、無端ベルト自身には精密な導電性制御が求められ、一般に、ベルト基材を構成するポリマーに、種々の導電剤を混合し導電性を持たせる等の方法により、導電性制御を行っている。

例えば特許文献１には、単層の半導電性ベルトにおいて、ポリイミド樹脂に導電剤としてカーボンブラックを配合することが開示されている。また、特許文献２には、単層の中間転写ベルトにおいて、ポリイミド樹脂に導電剤としてカーボンナノチューブを配合することが開示されている。

また、例えば特許文献３には、電子写真機器用無端ベルトの基層において、ポリイミド樹脂に導電剤としてカーボンブラックを配合することが開示されている。特許文献３においては、この基層の表面に、直接もしくは他の層を介して特定の表層を形成することが開示されている。この表層により、抵抗特性などを特定の範囲に設定している。

特開平０５−７７２５２号公報 特開２００３−２４６９２７号公報 特開２００８−２４１９０６号公報

しかしながら、電子写真機器用無端ベルトを用いた画像形成においては、用紙上に印刷された画像上に、細かい星状の白点が点在し発生する画像異常の問題がある。このような異常が発生する原因としては、つぎのような理由が考えられる。すなわち、無端ベルトから用紙上にトナー像を転写する二次転写部において、印加バイアスによる局部的な微小放電が発生し、転写前のトナーの帯電電荷が減少し、用紙に移動するのに充分な電荷量が得られず、その部分が白点状の白抜けとなる。また、ベルトと用紙の接触による物理的な摩擦により静電気が発生し、転写後のベルトと用紙が剥離する際、剥離放電が発生して、同様にトナー帯電電荷が減少し、結果、画像上の白点抜けが発生する。

上記特許文献３に記載の電子写真機器用無端ベルトは、このような画像上の白点抜けが発生する問題を解決するためのものであるが、単層構成ではなく、二層構成のものである。そのため、設備の増加や工数の増加につながり、低コスト化に対して課題となる。したがって、単層構成において、画像上の白点抜けが発生する問題を解決する方策が求められる。

本発明が解決しようとする課題は、単層構成において、画像上の白点抜けを抑制できる電子写真機器用無端ベルトおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用無端ベルトは、導電性樹脂により形成される単層の電子写真機器用無端ベルトであって、前記導電性樹脂は、樹脂成分と繊維状導電剤とを含有するものであり、前記ベルトの裏面側には、前記樹脂成分がセル状に凝集したセル構造を備えており、前記セル構造のセル間に前記繊維状導電剤が取り込まれることにより前記繊維状導電剤が前記ベルトの裏面側で偏在していることを要旨とするものである。

この際、前記繊維状導電剤はカーボンナノチューブであることが好ましい。また、前記樹脂成分は、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂から選択された１種または２種以上の樹脂を含有することが好ましい。

そして、本発明に係る電子写真機器用無端ベルトの製造方法は、導電性樹脂により形成される単層の電子写真機器用無端ベルトの製造方法であって、円筒状または円柱状の金型の外周面に、樹脂成分と繊維状導電剤とを含有する塗膜を形成する工程と、前記金型を介して前記塗膜の裏面側から前記塗膜を加熱処理する工程と、を備えることを要旨とするものである。

本発明に係る電子写真機器用無端ベルトによれば、導電性樹脂が樹脂成分と繊維状導電剤とを含有し、ベルトの裏面側において、導電性樹脂の樹脂成分がセル状に凝集し、樹脂成分のセル間に繊維状導電剤が取り込まれることにより繊維状導電剤がベルトの裏面側で偏在していることから、単層構成において、画像上の白点抜けを抑制できる。これは、このような構造的特徴により、ベルトの体積抵抗率がベルトの裏面側における表面抵抗率よりも高くなり、ベルトに電圧がかかりやすくなって、ベルト表面の帯電が制御しやすくなるためと推察される。

一方、本発明に係る電子写真機器用無端ベルトの製造方法によれば、円筒状または円柱状の金型の外周面に樹脂成分と繊維状導電剤とを含有する塗膜を形成する工程と、前記金型を介して前記塗膜の裏面側から前記塗膜を加熱処理する工程と、を備えることから、ベルトの裏面側に樹脂成分がセル状に凝集したセル構造を形成できるとともに、セル構造のセル間に繊維状導電剤が取り込まれることにより繊維状導電剤がベルトの裏面側で偏在した構造を形成できる。これにより、単層構成において、画像上の白点抜けを抑制できる電子写真機器用無端ベルトを製造できる。

本発明の一実施形態に係る電子写真機器用無端ベルトの一部断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子写真機器用無端ベルトの厚さ方向における断面の構造の模式図である。 実施例５の無端ベルトの厚さ方向における断面をＳＥＭにより観察したときの観察写真である。図３（ａ）はベルトの表面側の拡大写真であり、図３（ｂ）はベルトの裏面側の拡大写真である。 実施例５の無端ベルトの厚さ方向における断面をＳＴＥＭにより観察したときの観察写真である。図４（ａ）はベルトの表面側の拡大写真であり、図４（ｂ）はベルトの裏面側の拡大写真である。

次に、本発明の電子写真機器用無端ベルトについて、図を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子写真機器用無端ベルト（無端ベルト１０）の一部断面図である。図２は、その厚さ方向における断面の特徴的な構造を表す模式図である。

図１に示すように、無端ベルト１０は、導電性樹脂により形成される単層の無端ベルトである。導電性樹脂は、樹脂成分と、繊維状導電剤とを含有するものである。なお、ベルトの裏面１０ｂとは、ベルトの内周面であり、ベルトの表面１０ａとは、ベルトの外周面である。

無端ベルト１０は、その厚さ方向における断面の特徴的な構造を有している。この無端ベルト１０の断面構造は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの電子顕微鏡などを用いて観察することができる。

図２には、無端ベルト１０の厚さ方向における断面の構造を模式的に表した図を示す。図２に示すように、ベルトの裏面１０ｂ側には、導電性樹脂の樹脂成分がセル状に凝集したセル１４を複数有するセル構造を備えている。このセル構造は、厚さ方向の裏面１０ｂ側から表面１０ａ側に沿って徐々に少なくなっている。また、このセル構造は、ベルトの表面１０ａ側にはほとんど見られない。

そして、この裏面１０ｂ側のセル構造のセル１４間には、繊維状導電剤１２が取り込まれている。これにより、繊維状導電剤１２がベルトの裏面１０ｂ側で偏在している。このように、ベルトの裏面１０ｂ側では、セル構造のセル１４間に繊維状導電剤１２が偏在しているため、繊維状導電剤１２同士がつながりやすくなり、裏面１０ｂ側の表面抵抗率が下がるものと推察される。

このとき、繊維状導電剤１２は、厚さ方向と直交する方向に沿って配向している。そのため、厚さ方向（体積方向）には繊維状導電剤１２同士がつながりにくくなっている。このため、体積抵抗率が上がるものと推察される。また、このような配向により、耐電圧特性が向上するものと推察される。

無端ベルト１０は、上述する特徴的な構造を有することにより、単層構成において、画像上の白点抜けを抑制できる。これは、上述する特徴的な構造を有することにより、ベルトの体積抵抗率がベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率よりも高くなり、ベルトに電圧がかかりやすくなって、ベルト表面の帯電が制御しやすくなるためと推察される。

したがって、無端ベルト１０は、上述する特徴的な構造を有することにより、ベルトの体積抵抗率が、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率よりも高くなっていることが好ましい。また、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率は、１．０×１０^８〜１．０×１０^１３［Ω／□］の範囲内にあることが好ましい。

ベルトの体積抵抗率がベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率よりも低いと、画像上の白点抜けを抑制しにくい傾向がある。また、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率が特定範囲内にないと、画像濃度を確保しにくい傾向がある。

ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率が１．０×１０^８［Ω／□］未満では、一次転写印加時にベルト架張ローラーへの漏れ電流が多くなり、ベルト裏面１０ｂ側での電荷発生量が減少し、トナー転写量が乏しく、画像濃度を確保しにくい。一方、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率が１．０×１０^１３［Ω／□］を超えると、一次転写印加時に体積方向（厚さ方向）に電流が流れにくくなり、ベルト裏面１０ａ側での電荷発生量が減少し、トナー転写量が乏しく、画像濃度を確保しにくい。

ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率としては、一次転写性および二次転写性に優れるなどの観点から、より好ましくは１．０×１０^９〜１．０×１０^１２［Ω／□］の範囲内、さらに好ましくは３．０×１０^９〜３．０×１０^１１［Ω／□］の範囲内である。

ベルトの体積抵抗率と、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率との関係では、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率よりもベルトの体積抵抗率が高ければ良いが、この関係において、ベルトの体積抵抗率としては、一次転写性および二次転写性に優れるなどの観点から、好ましくは１．０×１０^９〜１．０×１０^１４［Ω・ｃｍ］の範囲内、より好ましくは３．０×１０^１０〜３．０×１０^１３［Ω・ｃｍ］の範囲内である。

ベルトの表面１０ａ側における表面抵抗率と、ベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率との関係では、画像上の白点抜けを抑制する効果に優れるなどの観点から、ベルトの表面１０ａ側における表面抵抗率よりもベルトの裏面１０ｂ側における表面抵抗率が低いことが好ましい。この関係において、ベルトの表面１０ａ側における表面抵抗率は、好ましくは１．０×１０^９〜１．０×１０^１４［Ω／□］の範囲内、より好ましくは１．０×１０^１０〜１．０×１０^１２［Ω／□］の範囲内である。

体積抵抗率は、印加電圧１００Ｖ、印加時間１０秒の条件で、例えば三菱化学社製のハイレスタＵＰ（ＵＲＳプローブ）を用い、ベルト表面にプローブを当接して測定することができる。表面抵抗率は、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒の条件で、例えば三菱化学社製のハイレスタＵＰ（ＵＲＳプローブ）等を用い、ベルト表面にプローブを当接して測定することができる。測定値としては、複数の測定点で測定された値の平均値で表すことが好ましい。例えば、ベルトの周方向４ヶ所、軸方向３ヶ所を等分し、計１２ヶ所の表面抵抗率を測定し、その平均値により表すことができる。

無端ベルト１０における導電性樹脂の樹脂成分としては、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性エラストマーなどの合成樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。これらの樹脂は単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。

ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）としては、特に限定されるものではない。分子構造中に芳香環を有する芳香族ポリアミドイミド樹脂であっても良いし、分子構造中に芳香環を有さない脂肪族ポリアミドイミド樹脂であっても良い。これらのうちでは、フィルム機械特性に優れる点で、芳香族ポリアミドイミド樹脂が好ましい。

ポリアミドイミド樹脂は、例えば、酸成分と、ジアミンまたはジイソシアネートとを反応させることにより得ることができる。必須の酸成分としては、例えば、トリカルボン酸、トリカルボン酸の無水物、トリカルボン酸の酸塩化物、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸の無水物、テトラカルボン酸の酸塩化物などを挙げることができる。また、上記のトリカルボン酸、テトラカルボン酸等に加えて配合可能な任意の酸成分としては、ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物、ジカルボン酸の酸塩化物などを挙げることができる。任意の酸成分を用いることにより、例えばソフトセグメントなどを導入できるため、例えばポリアミドイミド樹脂の柔軟性を高めるなどの効果をさらに付与することができる。ジカルボン酸は、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸のいずれであっても良いし、これらのうちの２種以上の組み合わせであっても良い。

必須の酸成分としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、プロピレングリコールビストリメリテート、これらの酸無水物、これらの酸塩化物などを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。これらのなかでも、反応性、耐熱性、溶解性等の点から、トリメリット酸無水物が特に好ましい。

任意の酸成分のうち、脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ジカルボキシポリブタジエン、ジカルボキシポリ（アクリロニトリル−ブタジエン）、ジカルボキシポリ（スチレン−ブタジエン）、ジカルボキシポリエステルなどを挙げることができる。脂環族ジカルボン酸としては、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジカルボン酸、ダイマー酸などを挙げることができる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などを挙げることができる。

ジアミンとしては、脂肪族ジアミン、脂環族ジアミン、芳香族ジアミンのいずれであっても良い。脂肪族ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどを挙げることができる。脂環族ジアミンとしては、１，４−シクロヘキサンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジアミンなどを挙げることができる。芳香族ジアミンとしては、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、ｏ−トリジン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミン、キシリレンジアミンなどを挙げることができる。ジイソシアネートとしては、上記ジアミンのジイソシアネートを挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、２種以上組み合わせて用いても良い。

これらのなかでも、耐熱性、機械的特性、溶解性等の点から、４，４′−ジアミノジフェニルメタンおよびそのジイソシアネート、２，４−トリレンジアミンおよびそのジイソシアネート、ｏ−トリジンおよびそのジイソシアネート、イソホロンジアミンおよびそのジイソシアネートが好ましい。

ポリアミドイミド樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）としては、５，０００〜１００，０００の範囲内が好ましく、特に好ましくは１０，０００〜５０，０００の範囲内である。なお、数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）法により測定することができる。

ポリイミド樹脂（ＰＩ）としては、特に限定されるものではない。分子構造中に芳香環を有する芳香族ポリイミド樹脂であっても良いし、分子構造中に芳香環を有さない脂肪族ポリイミド樹脂であっても良い。これらのうちでは、フィルム機械特性に優れる点で、芳香族ポリイミド樹脂が好ましい。

ポリイミド樹脂は、例えば、酸成分と、ジアミンとを反応させることにより得ることができる。酸成分としては、例えば、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸の無水物、テトラカルボン酸の酸塩化物などを挙げることができる。より具体的には、例えば、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、二種以上組み合わせて用いても良い。なお、ジアミンとしては、前述のポリアミドイミド樹脂に関する記載で例示したものと同様のものを用いることができる。

ポリイミド樹脂においても、ポリアミドイミド樹脂と同様、任意の酸成分を用いても良い。任意の酸成分としては、ポリアミドイミド樹脂の任意の酸成分と同様のものを用いることができる。

ポリイミド樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）は、１，０００〜５０万の範囲内が好ましく、特に好ましくは１万〜１０万の範囲内である。

繊維状の導電剤としては、カーボンナノチューブなどが好ましい。カーボンナノチューブの短軸径としては、２〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、カーボンナノチューブの長軸径としては、０．１〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。また、カーボンナノチューブは、アーク放電法、レーザアブレーション法、化学気相成長法（ＣＶＤ）などの方法により作製されたものが好ましい。

繊維状の導電剤の含有量としては、樹脂成分１００質量部に対して、０．５〜２０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、樹脂成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部の範囲内である。繊維状の導電剤を用いることで導電剤同士が繋がりやすくなるため、少量でも導電性を高めることができる。そのため、所定の導電性を得る際に、粉末状の導電剤と比べて含有量を少なくできる。このように導電剤の含有量を少なくすることにより、機械特性を向上できる。

導電剤としては、繊維状以外の形状（例えば粉状）の他の導電剤を含んでいても良い。このような導電剤としては、カーボンブラック、黒鉛、アルミニウム粉末、ステンレス粉末、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、導電性酸化鉄、導電性酸化錫、第四級アンモニウム塩、リン酸エステルなどを挙げることができる。これらのうちでは、カーボンブラックなどが好ましい。

他の導電剤の含有量としては、樹脂成分１００質量部に対して、１〜５０質量部の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、樹脂成分１００質量部に対して、１〜３０質量部の範囲内である。

導電性樹脂中には、上記樹脂成分、上記導電剤以外に、難燃剤、充填剤（炭酸カルシウム等）、レベリング剤、分散剤等を必要に応じて適宜含有させても良い。

無端ベルト１０は、例えば、本発明に係る電子写真機器用無端ベルトの製造方法（以下、本製造方法ということがある）により製造することができる。次に、本製造方法について説明する。

本製造方法は、樹脂成分と繊維状導電剤１２とを含有する塗膜を形成する工程と、形成した塗膜を加熱処理する工程と、を備える。

塗膜を形成する工程においては、まず、樹脂成分と繊維状導電剤１２とを含有する塗料を調製する。本製造方法における繊維状導電剤１２は、本発明に係る無端ベルト１０において記載したものを用いれば良い。

本製造方法における樹脂成分は、本発明に係る無端ベルト１０において記載したポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）やポリイミド樹脂（ＰＩ）であっても良いし、ポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂の前駆体となるポリアミド酸であっても良いし、ポリアミド酸を一部に含むポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂であっても良い。また、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性エラストマーであっても良い。

ポリアミド酸は、ポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂を形成するための酸成分とジアミンあるいはイソシアネートとを反応させて得られるものであるが、イミド閉環していないものである。このポリアミド酸を加熱等によりイミド閉環させることにより、ポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂を得ることができる。

塗料の調製には、適宜溶媒を用いることができる。好適な溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの極性溶媒を挙げることができる。溶媒は、ポリアミド酸、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂を合成する際に用いる反応溶媒であっても良い。

塗料は、例えば、合成したポリアミド酸、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂の溶液中に繊維状導電剤１２などを添加するなどの方法により調製できる。

次いで、調製した塗料を、円筒状または円柱状の金型の外周面に塗工する。具体的には、例えば特許第３８５５８９６号（図２など）に記載の方法を採用することができる。すなわち、まず、周方向に回転しうる円筒状または円柱状の金型と、この金型の外周面に近接する位置で金型の軸方向に沿って移動しうるノズルとを準備する。また、調製した塗料をエアー加圧タンク内に収容する。

そして、金型を垂直にした状態で周方向に回転させる。その状態で、エアー加圧タンクに所定の圧力をかけて塗料をノズルに圧送し、ノズルから金型の外周面に向かって塗料を吐出させる。と同時に、ノズルを金型の軸方向に沿って一定速度で移動させる。これにより、金型の外周面に塗料を一定幅の帯でらせん状に塗布して（通常は、上側の帯と下側の帯との間に間隔を設けて塗る。場合によっては、間隔をあけなくてもよい。）、金型の外周面にらせん状塗膜の連続による全体塗膜を形成する。このとき、ノズルのせん断力により、繊維状導電剤は、塗膜の厚さ方向と直交する方向に沿って配置されるものと推察される。

塗膜を加熱処理する工程においては、金型を介して塗膜の裏面側から塗膜を加熱処理する。すなわち、金型を加熱することにより、金型に接している塗膜の裏面（内周面）を直接加熱する。金型により直接加熱される塗膜の裏面側では、この直接加熱により、樹脂成分がセル状に凝集して、複数のセル１４を有するセル構造が形成されるものと推察される。また、このセル構造が形成される段階、すなわち、樹脂成分が固化する段階で、セル構造のセル１４間に繊維状導電剤１２が偏在するものと推察される。これにより、繊維状導電剤１２がベルトの裏面１０ｂ側で偏在するものと推察される。

この際、加熱温度としては、特に限定されるものではないが、樹脂の種類を考慮して、１５０〜３００℃の範囲内が好ましい。また、加熱時間としては、特に限定されるものではないが、１〜３時間の範囲内が好ましい。

次いで、金型と塗膜との間に高圧エアーを吹き込む等の手法により、金型を抜き取る。これにより、無端ベルト１０を得ることができる。

本製造方法においては、導電剤として繊維状導電剤１２を用い、金型により塗膜の裏面１０ｂを直接加熱することにより、ベルトの体積抵抗率がベルトの裏面１０ｂの表面抵抗率よりも高くなるものと推察される。実際、カーボンブラックのような粉末状の導電剤のみでは、金型により直接加熱される裏面側にセル構造が形成されても、体積抵抗率は裏面の表面抵抗率よりも高くならない。また、裏面の表面抵抗率と表面の表面抵抗率との間に差が見られない。これは、カーボンブラックのような粉末状の導電剤では、裏面側のセル構造のセル間に取り込まれて偏在したとしても、粉末状の導電剤同士が十分にはつながらないためと推察される。

無端ベルト１０における好ましい抵抗特性となるように各抵抗を調整するには、例えば、樹脂成分と導電剤との配合比率や、樹脂成分と繊維状の導電剤との配合比率を調整したり、本製造方法における加熱温度、加熱時間を調整したりするなどの方法により可能である。

無端ベルト１０の厚みは、３０〜３００μｍの範囲が好ましく、特に好ましくは５０〜２００μｍの範囲である。また、無端ベルト１０は、内周長が９０〜３０００ｍｍで、幅が１００〜５００ｍｍ程度のものが好ましい。すなわち、上記寸法の範囲に設定すると、電子写真複写機等に組み込んで使用するのに適した大きさとなる。無端ベルト１０の厚さは、例えば、走査電子顕微鏡、マイクロメーター等を用いて測定することができる。

無端ベルト１０は、電子写真技術を採用した複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器において、トナー像の転写用、紙転写搬送用、感光体基体用等の用途に好適に用いられる。また、フルカラーＬＢＰやフルカラーＰＰＣ等のフルカラーの複写機等だけでなく、フルカラーではない、単色の複写機等であっても良い。

本製造方法において、金型としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属製の回転ドラムなどが好ましい。金型は、回転部の負担を軽くできる観点から、円筒状であることが好ましい。金型の直径は、通常、１２０〜３５０ｍｍであり、軸方向の長さは、通常、３００〜６００ｍｍである。このような大きさであると、電子写真機器用の電子写真用無端ベルトを作製するのに好適である。また、金型の回転数は、５０〜５００ｒｐｍの範囲が好ましい。すなわち、回転数が低すぎると、重力で塗料が下に落ちてしまう傾向がみられ、逆に回転数が高すぎると、遠心力が強すぎて塗料が飛び散る傾向がみられる。

ノズルとしては、例えば、ニードルノズル等が好ましい。ノズルの吐出部形状としては、丸形状、平形状、矩形状等、種々のものを用いることができる。金型の軸方向に沿って移動するノズルの速度、金型とノズルとの距離は、塗料の粘度、ノズル形状、吐出圧等に応じて適宜設定できるが、塗料の吐出量は０．１０〜０．２５ｇ／ｓｅｃにすることが好ましく、その流量変動は２％以内にすることが好ましい。なお、本製造方法においては、ノズルを用いたノズルコート法に限定されるものではなく、種々の塗工方法を用いても良い。

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（実施例１）
＜ベルト材料（塗料）の調製＞
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ、日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートＭＴ、Ｍｎ：２５０．０６）２２質量部と、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ、日本曹達社製、ＴＯＤＩ／Ｒ２０３、Ｍｎ：２６４．２９）２９質量部と、無水トリメリット酸（Ｍｎ：１９２．１２）３６質量部と、カルボン酸両末端ポリブタジエン（日本曹達社製、Ｃ−１０００、酸価：５２ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｍｎ：２１５８）２０質量部と、ＮＭＰ溶剤２５０質量部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら１時間かけて１３０℃まで昇温し、そのまま１３０℃で約５時間反応させた後反応を停止し、ＰＡＩ−ＮＭＰ溶液（固形分濃度：２６質量％）を調製した。

次いで、このＰＡＩ−ＮＭＰ溶液に、繊維状導電剤＜１＞（カーボンナノチューブ、Ｎａｎｏｃｙｌ社製、「Ｎａｎｏｃｙｌ−７０００」）０．６質量部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミルで分散させてベルト材料（塗料）を調製した。繊維状導電剤＜１＞の配合量は、ＰＡＩ１００質量部に対する値となっている。このベルト材料（塗料）の粘度は、１０，０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計の測定値）に調整した。

＜無端ベルトの作製＞
金型としてアルミニウム製の円筒形金型を準備し、ノズルとしてディスペンサーを準備した。このノズルは内径φ１ｍｍのニードルノズルである。次いで、調製したベルト材料（塗料）をエアー加圧タンクに収容し、円筒形金型およびノズルをセットした。このとき、円筒形金型の外周面とノズルとのクリアランスを１ｍｍに設定した。次いで、円筒形金型を垂直にした状態で回転数２００ｒｐｍで周方向に回転させながらノズルを１ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で軸方向に下降させ、同時に、エアー加圧タンクに０．４ＭＰａの圧力をかけてベルト材料（塗料）をノズルに圧送し、ノズルからベルト材料（塗料）を吐出して円筒形金型の外周面上にらせん状にコーティングし、円筒形金型の外周面上にらせん状塗膜の連続による全体塗膜を形成した。このとき、ベルト材料（塗料）の吐出は、吐出量０．２ｇ／ｓｅｃ、変動２％以内になるようにして行った。

次いで、回転を続けた状態で円筒形金型を常温から２５０℃まで２．１℃／ｍｉｎ．の速度で昇温し、２５０℃で１時間保持することにより、塗膜の裏面側から全体塗膜を加熱処理した。次いで、塗膜の一端縁と円筒形金型の外周面との間から高圧エアーを吹き込むことにより、円筒形金型を抜き取った。これにより、実施例１に係る無端ベルトを作製した。

（実施例２〜５）
実施例１と同様、繊維状導電剤（カーボンナノチューブ）を用い、表１に記載の配合割合（質量部）となるように各成分を配合した以外は実施例１と同様にしてベルト材料（塗料）を調製した。次いで、調製したベルト材料（塗料）を用いて、実施例１と同様にして、無端ベルトを作製した。

（比較例１〜３）
繊維状導電剤に代えて粉状導電剤（カーボンブラック）を用いた以外は実施例１と同様にして、ベルト材料（塗料）の調製を行った。次いで、実施例１と同様にして、円筒形金型の外周面に全体塗膜を形成した。次いで、塗膜を形成した円筒形金型ごと熱風オーブン内に入れ、２００ｒｐｍで回転させた状態で、常温から２５０℃まで２．１℃／ｍｉｎ．の速度でオーブン内を昇温し、２５０℃で１時間保持することにより、塗膜の表面側から全体塗膜を加熱処理した。次いで、塗膜の一端縁と円筒形金型の外周面との間から高圧エアーを吹き込むことにより、円筒形金型を抜き取った。これにより、比較例１〜３に係る無端ベルトを作製した。

（比較例４）
繊維状導電剤に代えて粉状導電剤（カーボンブラック）を用いた以外は実施例１と同様にして、ベルト材料（塗料）の調製を行った。次いで、調製した塗料を、アルミニウム製の円筒形金型の内周面にディスペンサを用いて厚さ４００μｍに塗布し、１５００ｒｐｍで１０分間回転させることにより、円筒形金型の内周面に均一厚の塗膜を形成した（遠心成型）。次いで、回転を続けた状態で円筒形金型を常温から２５０℃まで２．１℃／ｍｉｎ．の速度で昇温し、２５０℃で１時間保持することにより、円筒形金型の内周面に接している塗膜の表面側から全体塗膜を加熱処理した。次いで、塗膜の一端縁と円筒形金型の内周面との間から高圧エアーを吹き込むことにより、円筒形金型を抜き取った。これにより、比較例４に係る無端ベルトを作製した。

（比較例５）
実施例１と同様、繊維状導電剤（カーボンナノチューブ）を用い、実施例１と同様にしてベルト材料（塗料）を調製した。次いで、比較例４と同様、円筒形金型の内周面に塗膜を形成し、比較例４と同様にして、比較例５に係る無端ベルトを作製した。

実施例２〜５、比較例１〜５において使用した各成分を下記に示す。
・繊維状導電剤＜２＞（カーボンナノチューブ、ＣＮＡＮＯ社製、「Ｆｌｏ Ｔｕｂｅ９０００」）
・繊維状導電剤＜３＞（カーボンナノチューブ、宇部興産社製、「ＡＭＣ」）
・繊維状導電剤＜４＞（カーボンナノチューブ、昭和電工社製、「ＶＧＣＦ−Ｘ」）
・カーボンブラック＜１＞（ケッチェンブラックインターナショナル社製、「ケッチェンブラックＥＣＰ」）
・カーボンブラック＜２＞（デグサ社製、「ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ６」）
・カーボンブラック＜３＞（キャボット社製、「ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ２０００」）
・カーボンブラック＜４＞（三菱化学社製、「ＭＡ１００」）

作製した各無端ベルトについて、厚さ方向の断面を観察した。また、抵抗特性を調べた。また、性能評価を行った。測定方法、評価方法は以下の通りである。これらの結果は表１に示した。なお、表１において、塗工方法の「外面」とは、円筒形金型の外周面に塗工したことをいい、「内面」とは、円筒形金型の内周面に塗工したことをいう。また、表１において、加熱方法の「金型」とは、ＩＨで円筒形金型を直接加熱し、円筒形金型を介して塗膜を加熱したことをいい、「オーブン」とは、円筒形金型をオーブン中に入れ、熱風オーブンにより塗膜を加熱したことをいう。

（断面状態の観察）
作製した各無端ベルトについて、厚さ方向の断面をミクロトームにて面出しし、ＳＥＭ（日立ハイテク社製「Ｓ−４８００」）にて断面を観察した。この際、無端ベルトの表面側あるいは裏面側にセル状の模様が観察できた場合を「○」、観察できなかった場合を「−」とした。

実施例５については、ＳＥＭに加えてＳＴＥＭ（日立ハイテク社製「Ｓ−４８００」）で観察し、断面の観察写真をそれぞれ撮影した。実施例５のＳＥＭによる観察写真を図３に、ＳＴＥＭによる観察写真を図４に示す。写真は全て、両端の黒い枠を除いた横幅が１．２μｍである。

（表面抵抗率および体積抵抗率の測定）
無端ベルトの周方向４ヶ所、軸方向３ヶ所を等分し、計１２ヶ所について測定し、その平均値を表示した。測定器として三菱化学社製のハイレスタＵＰ（ＵＲＳプローブ）を用い、２５℃×５０％ＲＨの環境下で測定した。表面抵抗率（ρｓ）は、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒の条件で、ベルト表面にプローブを当接して測定した。体積抵抗率（ρｖ）は、印加電圧１００Ｖ、印加時間１０秒の条件で、ベルト表面にプローブを当接して測定した。この際、体積抵抗率（ρｖ）がベルト裏面側の表面抵抗率（ρｓ）を超える場合を可「○」とし、体積抵抗率（ρｖ）がベルト裏面側の表面抵抗率（ρｓ）以下の場合を不可「×」とした。

（白点抜け）
作製した無端ベルトを複写機（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ２２６０）に組み込み、黒ベタ画像を両面印刷し、裏面側の印刷面に白点抜けの有無を目視にて確認した。白点抜けが確認されなかったものを合格「○」、白点抜けが確認されたものを不合格「×」とした。

（通電耐久性）
作製した無端ベルトを複写機（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ２２６０）に組み込み、Ａ４用紙の片面印刷にて５０，０００枚印刷した。この耐久試験前後に、ベルトの表面抵抗率および体積抵抗率を測定した。この耐久試験前後での抵抗率を比較したときに、抵抗率の低下が確認されなかったものを合格「○」、抵抗率の低下が確認されたものを不合格「×」とした。

比較例１〜３では、導電剤として粉末状のカーボンブラックを用いた。そして、塗膜は円筒形金型の外周面に形成したが、これを熱風オーブンにより加熱した。そのため、無端ベルトの表面側にも裏面側にもセル構造は確認されなかった。そして、ベルトの体積抵抗率は、ベルトの裏面側における表面抵抗率よりも低かった。このような比較例１〜３では、白点抜け画像が確認された。また、通電耐久性に劣っていることも確認された。

比較例４〜５では、導電剤として繊維状のカーボンナノチューブを用いたが、塗膜は円筒形金型の内周面に形成した。形成した塗膜は円筒形金型を介して直接加熱したが、塗膜は円筒形金型の内周面に形成されているため、円筒形金型を介して塗膜の外周面（表側）を直接加熱している。そのため、無端ベルトの表面側にはセル構造は確認されたが、その裏面側にはセル構造は確認されなかった。そして、ベルトの体積抵抗率は、ベルトの裏面側における表面抵抗率よりも低かった。このような比較例４〜５では、白点抜け画像が確認された。また、通電耐久性に劣っていることも確認された。

これに対し、実施例では、導電剤として繊維状のカーボンナノチューブを用い、塗膜は円筒形金型の外周面に形成した。形成した塗膜は円筒形金型を介して直接加熱した。塗膜は円筒形金型の外周面に形成されているため、円筒形金型を介して塗膜の内周面（裏側）を直接加熱している。そのため、無端ベルトの裏面側にはセル構造が確認された。また、ベルトの体積抵抗率は、ベルトの裏面側における表面抵抗率よりも高くなっている。そして、このような実施例では、白点抜け画像は確認されなかった。また、通電耐久性に優れていることも確認された。

図３に示す実施例５のＳＥＭ写真から、無端ベルトの裏面側にセル構造が形成されていることが確認できる。また、図４に示す実施例５のＳＴＥＭ写真から、ベルトの裏面側と表面側とで、繊維状導電剤の分布が異なっている様子が確認できる。より具体的には、繊維状導電剤は、ベルトの表面側よりも裏面側に多く存在し、繊維状導電剤が裏面側で偏在している様子が確認できる。また、ベルトの裏面側において、セル構造のセル間に繊維状導電剤が取り込まれている様子が確認できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１０ 電子写真機器用無端ベルト
１０ａ ベルトの表面（外周面）
１０ｂ ベルトの裏面（内周面）
１２ 繊維状導電剤
１４ セル

Claims (4)

1. 導電性樹脂により形成される単層の電子写真機器用無端ベルトであって、
   前記導電性樹脂は、樹脂成分と繊維状導電剤とを含有するものであり、
   前記ベルトの裏面側には、前記樹脂成分がセル状に凝集したセル構造を備えており、前記セル構造のセル間に前記繊維状導電剤が取り込まれることにより前記繊維状導電剤が前記ベルトの裏面側で偏在していることを特徴とする電子写真機器用無端ベルト。
2. 前記繊維状導電剤は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用無端ベルト。
3. 前記樹脂成分は、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂から選択された１種または２種以上の樹脂を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用無端ベルト。
4. 導電性樹脂により形成される単層の電子写真機器用無端ベルトの製造方法であって、
   円筒状または円柱状の金型の外周面に、樹脂成分と繊維状導電剤とを含有する塗膜を形成する工程と、
   前記金型を介して前記塗膜の裏面側から前記塗膜を加熱処理する工程と、を備えることを特徴とする電子写真機器用無端ベルトの製造方法。