JP3984745B2 - 中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の画像担持体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに転写させた後、更に転写させ画像形成物を得る電子写真画像形成装置に用いる中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体を使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、又はカラー画像形成機能や多色画像形成機能を具備させた画像形成装置として有効である。
【０００３】
中間転写体として中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略図を図１に示す。
【０００４】
図１は、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。中間転写ベルト２０には中抵抗の弾性体を使用している。
【０００５】
１は第１の画像担持体として操り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【０００６】
感光ドラム１は、回転過程で１次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の露光手段３（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光を受けることにより、目的のカラー画像の第１の色成分像（例えば、イエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００７】
次いで、その静電潜像が第１の現像器（イエロー色現像器４１）により第１色であるイエロートナーＹにより現像される。この時、第２〜第４の現像器（マゼンタ色現像器４２、シアン色現像器４３、ブラック色現像器４４）の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は、上記第２〜第４の現像器により影響を受けない。
【０００８】
中間転写ベルト２０は、時計方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写ベルト２０とのニップ部を通過する過程で、１次転写ローラ６２から中間転写ベルト２０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写ベルト２０の外周面に順次中間転写（１次転写）されて行く。中間転写ベルト２０に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１３により清掃される。
【０００９】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が、順次中間転写ベルト２０上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００１０】
６３は２次転写ローラで、２次転写対向ローラ６４に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト２０の下面部に離間可能な状態に配設してある。感光ドラム１から中間転写ベルト２０への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための１次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源２９から印加される。その印加電圧は、例えば、＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。感光ドラム１から中間転写ベルト２０への第１〜第３色のトナー画像の１次転写工程において、２次転写ローラ６３は中間転写ベルト２０から離間することも可能である。
【００１１】
中間転写ベルト２０上に転写された合成カラートナー画像の第２の画像担持体である転写材Ｐへの転写は、２次転写ローラ６３が中間転写ベルト２０に当接されると共に、給紙ローラ１１から転写材ガイド１０を通って、中間転写ベルト２０と２次転写ローラ６３との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、２次転写バイアスが電源２８から２次転写ローラ６３に印加される。この２次転写バイアスにより中間転写ベルト２０から第２の画像担持体である転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写（２次転写）される。トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１２】
転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写ベルト２０にはクリーニング用帯電部材７が当接され、感光ドラム１とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト２０上に残留しているトナー（転写残トナー）に感光ドラム１と逆極性の電荷が付与される。２６はバイアス電源である。前記転写残トナーは、感光ドラム１とのニップ部及びその近傍において感光ドラム１に静電的に転写されることにより、中間転写ベルトがクリーニングされる。
【００１３】
前述の中間転写ベルトを用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第２の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第１の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置、例えば、特開昭６３−３０１９６０号公報中で述べられたごとくの転写装置と比較すると、第２の画像担持体である転写材になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等）を必要とせずに中間転写ベルトから画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙（４０ｇ／ｍ2紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ2紙）まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、第２の画像担持体を多種多様に選択することができるという利点を有している。
【００１４】
このような利点のため、すでに市場においては中間転写ベルトを用いたカラー複写機、カラープリンター等が稼動し始めている。
【００１５】
中間転写体等に用いられているベルト及びチューブの製造方法はすでに種々知られている。例えば、特開平３−８９３５７号公報、特開平５−３４５３６８号公報では、押出し成型による半導電性ベルトの製造方法が開示されている。また、特開平５−２６９８４９号公報では、シートをつなぎ合わせ円筒状とし、ベルトを得る方法が開示されている。また、特開平９−２６９６７４号公報では、円筒基材に多層の塗工被膜を形成し、最終的に基材を除くことによりベルトを得る方法が開示されている。また一方、特開平５−７７２５２号公報では、遠心成型法によるシームレスベルトの開示がある。
【００１６】
上記の方法は、それぞれ一長一短があり、本発明者等が真に希求している方法ではない。例えば、押出し成型では１００μｍ以下の薄層ベルトの製造はかなりの困難を有し、たとえ可能であったとしても、厚みムラ、それに影響を受ける電気抵抗ムラが生じ易くなり、中間転写体としての性能及び品質安定性に支障をきたすことになる。多層構造のベルトを得ようとすれば、更に困難さが増す。
【００１７】
シートをつなぎ合わせる場合は、つなぎ目の段差及び引張り強度の低下が問題となる。また、塗工、遠心成型法等の溶剤を使用する方法は、塗布液の製造−塗布−成型−溶剤の除去等、工程数、コストが増すものである。更に、溶剤の回収等の環境に影響を及ぼす事項も含んでいる。
【００１８】
また一方、中間転写体の転写効率の向上、中間転写体表面へのトナー付着防止、電気抵抗の安定性向上、画質向上を目的として、多層構造の中間転写体の提案がある。
【００１９】
例えば、特開平８−５０４１９号公報ではポリカーボネート樹脂層の上にエピクロルヒドリン層を有する２層構造の中間転写ベルトが開示されている。また、特開平１−２７３０７５号公報ではウレタンゴム層とポリテトラフルオロエチレン層の２層構造の提案がある。また、特開平３−１９２２８２号公報ではポリエステル層とポリエチレン層からなる中間転写ベルトの開示がある。
【００２０】
上記の中間転写体は、全て異種の材料の層を積層したものであるため、繰り返しの長期使用によって密着性を失い層間剥離を生じる場合がある。特に、表面エネルギーの低いシリコーン系又はフッ素系の層とそれ以外の層の組合わせの場合は、その傾向が著しい。
【００２１】
また、本発明者等は、熱収縮チューブを被覆収縮せしめ中間転写体の最上層に用いる提案をしたが、このチューブと下層との密着性は、チューブの収縮力のみに依存しているため、長期間使用すると密着性が低下し、上層チューブのシワや寄れが生じ、それが転写性に影響を与えることが判明した。
【００２２】
しかるに、本発明者等は、前述の問題を解決した従来の製造方法とは異なる新規な中間転写ベルトの製造方法及び画像形成方法を提供するものである。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機感光体に悪影響を与えず、感光体寿命を長くでき、また低コストで工程数が少なく、多様性に優れた中間転写ベルトの製造方法を提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、第１の画像担持体から中間転写ベルトへの転写効率、及び中間転写ベルトから第２の画像担持体への転写効率が極めて高く、更に中間転写ベルトの繰り返し使用による苛酷な耐久使用を行っても中間転写ベルトの特性に変化がなく、初期と同様な特性を維持し得る中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２５】
本発明の更に別の目的は、画像の微小部分の転写不良の発生しない、所謂中抜け画像のない、均一、均質の画像品質が、第２の画像担持体である紙やＯＨＰシートの種類に依存することなしに達成される中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２６】
本発明のまた別の目的は、多層構造の中間転写ベルトにおいて、層間の密着性が優れ、長期の使用によっても割れ、切れ及び層間のハガレのない中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、
第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写ベルトに転写した後、第２の画像担持体上に更に転写する画像形成装置に用いられる中間転写ベルトを製造する方法であって、
（ｉ）成型用原料を押出し機で円筒状に溶融押出ししたものを気体の吹き込みによって膨張させ、これを上方向に引き上げる工程と、
（ｉｉ）工程（ｉ）で引き上げたものを切断して中間転写ベルトを得る工程と、
を有する中間転写ベルトの製造方法において、
該中間転写ベルトは少なくとも３層の層構成であり、
該層構成のうち中間の層は体積固有抵抗率が１×１０ 0 〜１×１０ 10 Ω・ｃｍであって、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び過塩素酸リチウムからなる、又は、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び導電性酸化スズからなる導電性ホットメルト層であり、
該工程（ｉ）における押出し成型比が１４２／１１８〜１４０／１１０である
ことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法、及び、
該製造方法で製造された中間転写ベルトを有する画像形成装置が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の製造方法の一態様を説明する。ただし、それにより本発明が制限を何ら受けるものではない。
【００２９】
図２に本発明に係る成型装置を示す。本装置は基本的には、押出し機、押出しダイス、気体吹き込み装置より成る。図２は、２層構成ベルト成型用に押出し機１００及び１１０と２基具備しているが、少なくとも本発明においては、１基以上有していればよい。
【００３０】
次に、単層の中間転写ベルトの製造方法について述べる。まず、成型用樹脂、導電剤、添加剤等を、所望の処方に基づき、予め予備混合後、混練分散をせしめた成型用原料を押出し機１００に具備したホッパー１２０に投入する。押出し機１００は、成型用原料が後工程でのベルト成型が可能となる溶融粘度となり、また原料相互が均一分散するように、設定温度及び押出し機スクリュー構成は選択される。
【００３１】
成型用原料は、押出し機１００中で溶融混練され、溶融体となり押出しダイス１４０に入る。押出しダイス１４０は、気体導入路１５０が配設されており、気体導入路１５０により空気等が押出しダイス１４０に吹き込まれることにより、押出しダイス１４０を通過した溶融体は径方向に拡大膨張する。この時、吹き込まれる気体は、空気以外に窒素、二酸化炭素、アルゴン等が挙げられる。
【００３２】
膨張した成型体は、冷却リング１６０により冷却されつつ上方向に引き上げられる。この時、寸法安定ガイド１７０の間を通過することにより最終的な形状寸法１８０が決定される。更に、これを所望の巾に切断することにより、本発明の中間転写ベルト１９０を得ることができる。
【００３３】
本発明における、押出し成型比とは、押出しダイス１４０の口径に対する、押出しダイスを通過し口径が拡大膨張した形状寸法１８０が得られた時の口径比を表すものである。
すなわち、 押出し成型比＝成型後の口径／押出しダイス口径 である。
【００３４】
前述の説明は、単層ベルトに関してであったが、２層の場合は図２に示される様に、更に押出し機１１０を配置し、押出し機１００の混練溶融体と同時に２層用の押出しダイス１４０へ押出し機１１０の混練溶融体を送り込み、２層同時に拡大膨張させ２層ベルトを得ることができる。もちろん、３層以上の時は、層数に応じ相応に押出し機及び押出しダイスを準備すればよい。
【００３５】
図３、図４及び図５に２層及び３層構成の中間転写ベルトを例示する。この様に本発明は、単層のみならず、多層構成の転写ベルトを一段工程で、かつ短時間に寸法精度良く成型することが可能である。この短時間で多層成型が可能ということは、大量生産及び低コスト生産が可能であることを十分示唆するものである。
【００３６】
本発明は、とりわけ異種の層を積層する時に有効である。特に、上層にフッ素、シリコーンを含有した低表面エネルギー層とそれ以外の層を積層する場合、その中間に本発明の導電性ホットメルト層を構成することにより、上層と下層の密着性を強固にせしめ、ベルトとしての柔軟性を増す効果がある。
【００３７】
本発明の導電性ホットメルト層の物性としては、押出し後、口径が急激に拡大するため、それに追随する溶融変形性及び伸び性が必要である。そのため、本発明の導電性ホットメルト層は、押出し機から押出される溶融時、メルトフローインデックス値として０．０５〜１２が好ましく、より好ましくは０．１〜１０の範囲である。
【００３８】
また、上層と下層との密着性を向上させるため、上層及び下層の材質の合わせて選択された極性基を有する導電性ホットメルト層材質を使用することが好ましい。
【００３９】
特開平５−８２９３号公報においては、ポリプロピレン樹脂を接着層に用いることが開示されているが、チューブ全体の電気抵抗や接着層の電気抵抗制御、押出し成型比を全く考慮していない。本発明においては、前記公報のポリプロピレン樹脂のように極性の小さい層構造よりは、極性基を多く含んだ材質を選択することが、より良い結果を得ることが判明している。
【００４０】
本発明に用いる導電性ホットメルト層の材質としては、例えば、ロジン及びその誘導体、テルペン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル及びその共重合体、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００４１】
導電性ホットメルト層としての特性を発揮するためには、上層と下層の間で（１）粘性と流動性を有し、塗れ性を付与する、（２）粘着性、弾性及び強度を高める、（３）凝集性を増し、密着性を上げる、この（１）〜（３）の少なくとも１種類の特性を有するものでなければならない。換言すれば、上記の材質を有すれば、どのような材料も選択可能である。
【００４２】
また、本発明の導電性ホットメルト材を選択する時は、上層及び下層の材質を十分吟味し、接着条件としての、時間、温度、圧力等を適正に勘案する必要がある。材質と接着条件は、不可分の関係にあり、どちらか一方が不具合であると良好な接写性を得ることはできない。特に、本発明においては、ベルト成型条件を慎重に選択しなければならない。
【００４３】
また、本発明の導電性ホットメルト層としてあらしめるための必要な属性としては、（１）ベルト成型時、他の層構造材質と同時に溶融可能で成形されなければならない、（２）中間転写ベルトとしての電気特性を妨げない導電性を有しなければならない、（３）本発明の導電性ホットメルト層の存在により、導電性ホットメルト層を含めた上層及び下層の接着力が導電性ホットメルト層の無い場合より向上しなければならない、この（１）〜（３）全てを満たさなければならない。
【００４４】
本発明の中間転写ベルトの電気抵抗値及びベルト内の電気抵抗値の一様性は、中間転写ベルトの性能を維持する上で非常に重要な因子である。中間転写ベルトの電気抵抗値が高すぎる場合は、１次転写時及び２次転写時に十分な転写電界を与えることができず転写不良となる。一方、低すぎる場合は、部分的な放電が生じ、やはり転写電界を形成することができない。また、ベルト内の抵抗が不均一であると、前述と同様に部分的な放電すなわち、リークが発生し、１次、２次転写時に印加した電流はそこから逃げ、必要な転写電界を得ることができない。
【００４５】
そのため、本発明の導電性ホットメルト層は、中間転写ベルトの当初に設計した電気抵抗を妨げない範囲の電気抵抗を有しなければならない。その範囲は、好ましくは１０0〜１０10Ω・ｃｍ、より好ましくは１０0〜１０8Ω・ｃｍ、更に好ましくは１０0〜１０7Ω・ｃｍである。
【００４６】
１０10Ω・ｃｍを越えると、中間転写ベルトは明らかに高抵抗化し、転写効率に悪影響が生じる。また、１０0Ω・ｃｍ未満であると、中間転写ベルトの耐圧性が低下し、中間転写ベルトに１次又は２次転写時に５００〜２０００Ｖの高電圧が印加された時、絶縁破壊を発生し易くなる。例えば、中間転写ベルトの最表層に５０μｍ以下の微小なピンホールが生じた場合でさえも、この導電性ホットメルト層が１０0Ω・ｃｍ未満であると、容易にリーク、絶縁破壊が発生してしまう。
【００４７】
本発明に用いられる導電性ホットメルト層の体積抵抗率は、以下のように測定する。被検導電ホットメルト材を熱プレス機にかけ１００〜５００μｍの範囲の肉厚で精密に測定し、大きさとして２００ｍｍ角（２００ｍｍ×２００ｍｍ）の薄膜シートを作成する。次に、このシートを抵抗測定装置Ｒ８３４０Ａ（アドバンステスト製）により印加直流電圧１００〜１０００Ｖの範囲で測定し、体積抵抗値を得、前記被検サンプルの大きさにより、体積抵抗率を求める。
【００４８】
一方、本発明の製造方法においては、押出し成型比の大・小によりベルト内の電気抵抗値の均一性は著しく影響を受ける。押出し成型比が２．８０を越えると、押出しダイスを通過後、拡大膨張する工程で、拡大率が大きすぎるため引き上げ方向（軸方向）及び周方向に電気抵抗のムラが生じる。特に、周方向に瞬時に大きく拡大されるため電気抵抗ムラは周方向に大きくなる。
【００４９】
押出し成型比が、１．０５未満であると押出し成型速度と空気吹き込み量及び速度のバランスを取ることが微妙に難しく、ベルトの形状寸法の不安定性やベルトの肉厚方向にムラが発生し易くなる。このベルト肉厚は、やはり電気抵抗値に影響を与える因子であり、肉厚の不均一はベルト内の抵抗一様性に不具合を与える。押出し成型比が、１．０５未満で成型したい場合は、本発明のごときの製造方法では不可能であり、全く異なる成型製造方法を考案する必要がある。
【００５０】
製造後の中間転写ベルトの肉厚の範囲は４５〜３００μｍであり、好ましくは５０〜２７０μｍ、より好ましくは５５〜２６０μｍである。本発明は、押出しダイスより押出された混練溶融体が急激に拡大膨張するため、電気抵抗の制御性と相俟って成型体の肉厚はある程度制限を受ける。
【００５１】
３００μｍを越える肉厚は、均一な拡大膨張が得難く、電気抵抗の均一性に難か生じ易く、同時に肉厚が厚い分膜厚の均一性は得難くなる。更に、この膜厚大を有するベルトを中間転写ベルトとして用いる場合、かなりの剛性と乏しい柔軟性のため、円滑な走行性を妨げ、ベルト走行中にタワミ、寄り等が生じ易くなる。
【００５２】
４５μｍ未満の肉厚は、中間転写ベルトとしての引張り強度の低下、ベルトを張架回転させた繰り返し使用中に緩みが生じ徐々に伸びが発生する等、実用上問題を有するものである。本発明の製造方法では、４５μｍ未満のベルト製造は薄層ゆえ電気抵抗の安定性等が期待でき対応は可能であるが、上記の事実上の問題より適しない。
【００５３】
本発明の中間転写ベルトの製造方法に用いられる各層の成型用原料のうちの主たる材料である樹脂としては、例えば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００５４】
本発明に用いる中間転写ベルトは、転写不良、中抜け画像が生じない程度の硬度が必要であり、その好ましい範囲は６０°〜９５°、より好ましくは７０°〜９５°、更に好ましくは７３°〜９５°であり、その測定方法はＪＩＳ−Ａの方式に従うものとする。
【００５５】
次に、本発明の中間転写ベルトの各層の抵抗値及び導電性ホットメルト層の導電性を調整するための抵抗制御剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、カーボンブラック、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、これら抵抗制御剤に限定されるものではない。
【００５６】
また、第１の画像担持体としては、少なくとも最外層にポリテトラフルホロエチレン（ＰＴＦＥ）微粉末を含有する感光ドラムを用いると、より高い１次転写効率が得られるために好ましい。これは、ＰＴＦＥ微粉末を含有することにより、感光ドラム最外層の表面エネルギーが低下し、トナーの離型性が向上するためではないかと考えられる。
【００５７】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を詳細に説明する。実施例中の「部」は重量部である。
【００５８】
（実施例１）
表層の材料として、
ポリアミド樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ５部
シリコーン微粒子（平均粒径０．１μｍ） ２０部
導電性ホットメルト層の材料として、
エチレン−アクリル酸エチル共重合体 １００部
過塩素酸リチウム １．２部
下層の材料として、
ポリカーボネート樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ９．５部
酸化防止剤 ０．１部
【００５９】
上記のそれぞれ３種の配合を２軸の押出し混練機で混練せしめ、所望の電気抵抗になるようにカーボン等の添加剤を十分にバインダー中に均一分散させ、１〜２ｍｍの粒径の混練物とした。
【００６０】
次に、図２の示される成型装置を用い、本発明の中間転写ベルトを得た。図２には、第３の押出し機及びそれに付属するホッパーは図示されていないが、本実施例においては、押出しダイス１４０に連結された第３の押出し機３００及びホッパー３１０を具備したものとして説明する。
【００６１】
一軸押出し機１００のホッパー１２０へ前記混練物を投入し、設定温度２００〜２５０℃の範囲に調節して押出すことにより表層溶融体とした。また、一軸押出し機１１０のホッパー１３０へ前記導電性ホットメルト層の混練物を投入し、溶融せしめ、導電性ホットメルト層溶融体とした。更に、図２に図示されていない押出し機３００及びホッパー３１０を用い、下層混練物を溶融せしめ下層溶融体した。前記３種の溶融体は、引き続いて直径１１０ｍｍ、上層の厚さ６５μｍ、導電性ホットメルト層の厚さ２０μｍ、下層の厚さ７５μｍに設定された円筒状３層用押出しダイス１４０に導かれた。
【００６２】
更に、そこで気体導入路１５０より空気を吹き込み拡大膨張させ、最終的な形状寸法として、直径１４０ｍｍ、肉厚１５５μｍとした。更に、ベルト巾２３０ｍｍで切断し、中間転写ベルトを得た。これを中間転写ベルト（１）とする。
【００６３】
この時、導電性ホットメルト層の体積抵抗率は３．２×１０4Ω・ｃｍであり、中間転写ベルト（１）の電気抵抗は、１．５×１０10Ω・ｃｍであった。また、前述の電気抵抗測定装置を用い、１０００Ｖ印加して、上記の中間転写ベルト（１）を周方向に４ヶ所、各位置での軸方向に２ヶ所、計８ヶ所の測定を行い、ベルト内の電気抵抗のバラツキを測定したが、８ヶ所の測定値は１桁以内に収まっていた。同様の位置での肉厚測定のバラツキは、１５５±２０μｍの範囲であった。中間転写ベルト（１）を目視観察すると、表面にはブツ、フィシュアイ等の異物、成型不良は見られなかった。
【００６４】
この中間転写ベルト（１）を図１に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、８０ｇ／ｍ2紙にフルカラー画像をプリントし、以下のように転写効率を定義して、転写効率の測定を行った。
【００６５】
１次転写効率（感光ドラムから中間転写ベルトヘの転写効率）＝
中間転写ベルト上の画像濃度／（感光ドラム上の転写残画像濃度＋中間転写ベルト上の画像濃度）。
【００６６】
２次転写効率（中間転写ベルトから紙への転写効率）＝
紙上の画像濃度／（紙上の画像濃度＋中間転写ベルト上の転写残画像濃度）。
【００６７】
本実施例では、感光ドラム１として、最外層にＰＴＦＥ微粉末を含有する有機感光ドラム（ＯＰＣ感光ドラム）を用いた。そのため、高い１次転写効率が得られた。１次転写効率、２次転写効率はそれぞれ９５％、９２％であった。
【００６８】
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材に１×１０8Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた１次転写同時クリーニング方式とし、フルカラー画像６万枚の連続プリントを行った。
【００６９】
初期よりベルトの抵抗不均一に起因する画像濃度ムラもなく、６万枚繰り返し使用の耐久後もベルトの永久伸びに起因する色ズレやクリーニング不良のない良好な画像を得ることができた。更に、表面にトナーのフィルミングもなく、ヒビ割れ、削れ及び摩耗が生ずることなく、初期と同様の表面性のままであった。また、層間の密着性も十分であり、剥離等は全く発生しなかった。
【００７０】
（実施例２）
表層の材料として、
ポリフッ化ビニリデン樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ６部
導電性ホットメルト層の材料として、
エチレン−酢酸ビニル共重合体 １００部
導電性酸化スズ １０部
下層の材料として、
ポリエチレンテレフタレート樹脂 １００部
導電性酸化スズ １８部
【００７１】
上記各層の配合をそれぞれ２軸の押出し混練機で混練分散し、均一な混練物を得た。次に、直径１１８ｍｍの３層押出しダイス１４０（厚さはそれぞれ表層＝５０μｍ、ホットメルト層＝２０μｍ、下層＝６０μｍ）を用い実施例１と同様に成型し、直径１４２ｍｍ、肉厚１２０μｍの中間転写ベルト（２）を得た。
【００７２】
この中間転写ベルト（２）の電気抵抗ムラは１桁以内、また肉厚ムラは１１０〜１３５μｍであった。また、導電性ホットメルト層の体積抵抗率は２．７×１０4Ω・ｃｍであり、この中間転写ベルト（２）の電気抵抗は４．６×１０9Ω・ｃｍであった。
【００７３】
次に、実施例１と同様にして、５万枚のフルカラー画像を繰り返し複写テストを行ったが、ベルトの伸びに起因する色ズレもなく、良好な転写効率から得られる高画像濃度を維持し、中抜け画像も発生しなかった。この時の１次転写効率、２次転写効率は、それぞれ９６％、９０％であった。５万枚後のベルト表面にトナーのフィルミングは見られず、更にヒビ割れ、折れ曲り、キズも発生しなかった。５万枚後も層間の剥離は見られず良好であった。
【００７４】
（比較例１）
実施例１の下層のみを直径４５ｍｍで厚さ１００μｍの単層押出しダイス１４０を用いた以外は、実施例１と同様にして成型し、形状寸法として直径１４０ｍｍの中間転写ベルト（３）を得た。中間転写ベルト（３）の電気抵抗は、一応７．８×１０8Ωであったが、抵抗測定中の抵抗値が収束せず不安定な測定であった。
【００７５】
更に、ベルト内の抵抗の一様性は、３桁以上であり部分的に低抵抗部と高抵抗部が存在していた。肉厚は、平均値として１３０μｍを狙っていたが、最小値９７μｍ、最大値１５２μｍと肉厚ムラとしてはバラツキの大きいものであった。
【００７６】
実施例１と同様に複写テストを行ったが、初期から部分的な転写不良、画像濃度薄、（特に２色重ね合わせ時に著しい）画像の微妙な転写抜け等が発生した。５万枚耐久を行ったが、画質は初期レベルより徐々に悪化して行った。
【００７７】
（比較例２）
導電性ホットメルト層を有さず、直径１１８ｍｍ、上層厚み５０μｍ、下層厚み６５μｍを有する２層用押出しダイス１４０を用いた以外は、実施例２と同様にして形状寸法１４２ｍｍの中間転写ベルト（４）を得た。
【００７８】
この中間転写ベルト（４）を実施例２と同様に５万枚の繰り返し使用による耐久を行ったが、約１．２万枚後からベルト端部より部分的な密着不良が原因とされる転写抜けが発生し、３万枚後では明らかな層間のハガレが検出された。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の画像担持体から中間転写ベルトへの転写効率、及び中間転写ベルトから第２の画像担持体への転写効率が極めて高く、更に中間転写ベルトの繰り返し使用による苛酷な繰り返し使用を行っても中間転写ベルトに層間のハガレ、割れ及び特性に変化がなく、初期と同様な特性を維持し得る中間転写ベルトの製造方法、及び、該製造方法で製造された中間転写ベルトを有する画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 中間転写体として中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略図である。
【図２】 本発明に係る中間転写ベルトの成型装置である。
【図３】 ２層構造の中間転写ベルトの一部を示す概略構成図である。
【図４】 ３層構造の中間転写ベルトの一部を示す概略構成図である。
【図５】 ３層構造の中間転写ベルトの全体を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ １次帯電器
３ 像露光手段
７ クリーニング用帯電部材
１０ 転写ガイド
１１ 給紙ローラ
１３ クリーニング手段
１５ 定着手段
２０，１９０ 中間転写ベルト
２６，２８，２９ バイアス電源
４１ イエロートナー
４２ マゼンタトナー
４３ シアントナー
４４ ブラックトナー
６２ １次転写ローラ
６３ ２次転写ローラ
６４ ２次転写対向ローラ
１００，１１０ 押出し機
１２０，１３０ ホッパー
１４０ 押出しダイス
１５０ 気体導入路
１６０ 冷却リング
１７０ 寸法安定ガイド
１８０ 形状寸法
Ｐ 転写材
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の画像担持体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに転写させた後、更に転写させ画像形成物を得る電子写真画像形成装置に用いる中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写体を使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、又はカラー画像形成機能や多色画像形成機能を具備させた画像形成装置として有効である。
【０００３】
中間転写体として中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略図を図１に示す。
【０００４】
図１は、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機あるいはレーザービームプリンター）である。中間転写ベルト２０には中抵抗の弾性体を使用している。
【０００５】
１は第１の画像担持体として操り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【０００６】
感光ドラム１は、回転過程で１次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の露光手段３（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光を受けることにより、目的のカラー画像の第１の色成分像（例えば、イエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００７】
次いで、その静電潜像が第１の現像器（イエロー色現像器４１）により第１色であるイエロートナーＹにより現像される。この時、第２〜第４の現像器（マゼンタ色現像器４２、シアン色現像器４３、ブラック色現像器４４）の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム１には作用せず、上記第１色のイエロートナー画像は、上記第２〜第４の現像器により影響を受けない。
【０００８】
中間転写ベルト２０は、時計方向に感光ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像が、感光ドラム１と中間転写ベルト２０とのニップ部を通過する過程で、１次転写ローラ６２から中間転写ベルト２０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写ベルト２０の外周面に順次中間転写（１次転写）されて行く。中間転写ベルト２０に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置１３により清掃される。
【０００９】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が、順次中間転写ベルト２０上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００１０】
６３は２次転写ローラで、２次転写対向ローラ６４に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト２０の下面部に離間可能な状態に配設してある。感光ドラム１から中間転写ベルト２０への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための１次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源２９から印加される。その印加電圧は、例えば、＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。感光ドラム１から中間転写ベルト２０への第１〜第３色のトナー画像の１次転写工程において、２次転写ローラ６３は中間転写ベルト２０から離間することも可能である。
【００１１】
中間転写ベルト２０上に転写された合成カラートナー画像の第２の画像担持体である転写材Ｐへの転写は、２次転写ローラ６３が中間転写ベルト２０に当接されると共に、給紙ローラ１１から転写材ガイド１０を通って、中間転写ベルト２０と２次転写ローラ６３との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、２次転写バイアスが電源２８から２次転写ローラ６３に印加される。この２次転写バイアスにより中間転写ベルト２０から第２の画像担持体である転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写（２次転写）される。トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、定着器１５へ導入され加熱定着される。
【００１２】
転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写ベルト２０にはクリーニング用帯電部材７が当接され、感光ドラム１とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト２０上に残留しているトナー（転写残トナー）に感光ドラム１と逆極性の電荷が付与される。２６はバイアス電源である。前記転写残トナーは、感光ドラム１とのニップ部及びその近傍において感光ドラム１に静電的に転写されることにより、中間転写ベルトがクリーニングされる。
【００１３】
前述の中間転写ベルトを用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第２の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第１の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置、例えば、特開昭６３−３０１９６０号公報中で述べられたごとくの転写装置と比較すると、第２の画像担持体である転写材になんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等）を必要とせずに中間転写ベルトから画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙（４０ｇ／ｍ2紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ2紙）まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、第２の画像担持体を多種多様に選択することができるという利点を有している。
【００１４】
このような利点のため、すでに市場においては中間転写ベルトを用いたカラー複写機、カラープリンター等が稼動し始めている。
【００１５】
中間転写体等に用いられているベルト及びチューブの製造方法はすでに種々知られている。例えば、特開平３−８９３５７号公報、特開平５−３４５３６８号公報では、押出し成型による半導電性ベルトの製造方法が開示されている。また、特開平５−２６９８４９号公報では、シートをつなぎ合わせ円筒状とし、ベルトを得る方法が開示されている。また、特開平９−２６９６７４号公報では、円筒基材に多層の塗工被膜を形成し、最終的に基材を除くことによりベルトを得る方法が開示されている。また一方、特開平５−７７２５２号公報では、遠心成型法によるシームレスベルトの開示がある。
【００１６】
上記の方法は、それぞれ一長一短があり、本発明者等が真に希求している方法ではない。例えば、押出し成型では１００μｍ以下の薄層ベルトの製造はかなりの困難を有し、たとえ可能であったとしても、厚みムラ、それに影響を受ける電気抵抗ムラが生じ易くなり、中間転写体としての性能及び品質安定性に支障をきたすことになる。多層構造のベルトを得ようとすれば、更に困難さが増す。
【００１７】
シートをつなぎ合わせる場合は、つなぎ目の段差及び引張り強度の低下が問題となる。また、塗工、遠心成型法等の溶剤を使用する方法は、塗布液の製造−塗布−成型−溶剤の除去等、工程数、コストが増すものである。更に、溶剤の回収等の環境に影響を及ぼす事項も含んでいる。
【００１８】
また一方、中間転写体の転写効率の向上、中間転写体表面へのトナー付着防止、電気抵抗の安定性向上、画質向上を目的として、多層構造の中間転写体の提案がある。
【００１９】
例えば、特開平８−５０４１９号公報ではポリカーボネート樹脂層の上にエピクロルヒドリン層を有する２層構造の中間転写ベルトが開示されている。また、特開平１−２７３０７５号公報ではウレタンゴム層とポリテトラフルオロエチレン層の２層構造の提案がある。また、特開平３−１９２２８２号公報ではポリエステル層とポリエチレン層からなる中間転写ベルトの開示がある。
【００２０】
上記の中間転写体は、全て異種の材料の層を積層したものであるため、繰り返しの長期使用によって密着性を失い層間剥離を生じる場合がある。特に、表面エネルギーの低いシリコーン系又はフッ素系の層とそれ以外の層の組合わせの場合は、その傾向が著しい。
【００２１】
また、本発明者等は、熱収縮チューブを被覆収縮せしめ中間転写体の最上層に用いる提案をしたが、このチューブと下層との密着性は、チューブの収縮力のみに依存しているため、長期間使用すると密着性が低下し、上層チューブのシワや寄れが生じ、それが転写性に影響を与えることが判明した。
【００２２】
しかるに、本発明者等は、前述の問題を解決した従来の製造方法とは異なる新規な中間転写ベルトの製造方法及び画像形成方法を提供するものである。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機感光体に悪影響を与えず、感光体寿命を長くでき、また低コストで工程数が少なく、多様性に優れた中間転写ベルトの製造方法を提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、第１の画像担持体から中間転写ベルトへの転写効率、及び中間転写ベルトから第２の画像担持体への転写効率が極めて高く、更に中間転写ベルトの繰り返し使用による苛酷な耐久使用を行っても中間転写ベルトの特性に変化がなく、初期と同様な特性を維持し得る中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２５】
本発明の更に別の目的は、画像の微小部分の転写不良の発生しない、所謂中抜け画像のない、均一、均質の画像品質が、第２の画像担持体である紙やＯＨＰシートの種類に依存することなしに達成される中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２６】
本発明のまた別の目的は、多層構造の中間転写ベルトにおいて、層間の密着性が優れ、長期の使用によっても割れ、切れ及び層間のハガレのない中間転写ベルトの製造方法及び画像形成装置を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、
第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写ベルトに転写した後、第２の画像担持体上に更に転写する画像形成装置に用いられる中間転写ベルトを製造する方法であって、
（ｉ）成型用原料を押出し機で円筒状に溶融押出ししたものを気体の吹き込みによって膨張させ、これを上方向に引き上げる工程と、
（ｉｉ）工程（ｉ）で引き上げたものを切断して中間転写ベルトを得る工程と、
を有する中間転写ベルトの製造方法において、
該中間転写ベルトは少なくとも３層の層構成であり、
該層構成のうち中間の層は体積固有抵抗率が１×１０ 0 〜１×１０ 10 Ω・ｃｍであって、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び過塩素酸リチウムからなる、又は、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び導電性酸化スズからなる導電性ホットメルト層であり、
該工程（ｉ）における押出し成型比が１４２／１１８〜１４０／１１０である
ことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法、及び、
該製造方法で製造された中間転写ベルトを有する画像形成装置が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の製造方法の一態様を説明する。ただし、それにより本発明が制限を何ら受けるものではない。
【００２９】
図２に本発明に係る成型装置を示す。本装置は基本的には、押出し機、押出しダイス、気体吹き込み装置より成る。図２は、２層構成ベルト成型用に押出し機１００及び１１０と２基具備しているが、少なくとも本発明においては、１基以上有していればよい。
【００３０】
次に、単層の中間転写ベルトの製造方法について述べる。まず、成型用樹脂、導電剤、添加剤等を、所望の処方に基づき、予め予備混合後、混練分散をせしめた成型用原料を押出し機１００に具備したホッパー１２０に投入する。押出し機１００は、成型用原料が後工程でのベルト成型が可能となる溶融粘度となり、また原料相互が均一分散するように、設定温度及び押出し機スクリュー構成は選択される。
【００３１】
成型用原料は、押出し機１００中で溶融混練され、溶融体となり押出しダイス１４０に入る。押出しダイス１４０は、気体導入路１５０が配設されており、気体導入路１５０により空気等が押出しダイス１４０に吹き込まれることにより、押出しダイス１４０を通過した溶融体は径方向に拡大膨張する。この時、吹き込まれる気体は、空気以外に窒素、二酸化炭素、アルゴン等が挙げられる。
【００３２】
膨張した成型体は、冷却リング１６０により冷却されつつ上方向に引き上げられる。この時、寸法安定ガイド１７０の間を通過することにより最終的な形状寸法１８０が決定される。更に、これを所望の巾に切断することにより、本発明の中間転写ベルト１９０を得ることができる。
【００３３】
本発明における、押出し成型比とは、押出しダイス１４０の口径に対する、押出しダイスを通過し口径が拡大膨張した形状寸法１８０が得られた時の口径比を表すものである。
すなわち、 押出し成型比＝成型後の口径／押出しダイス口径 である。
【００３４】
前述の説明は、単層ベルトに関してであったが、２層の場合は図２に示される様に、更に押出し機１１０を配置し、押出し機１００の混練溶融体と同時に２層用の押出しダイス１４０へ押出し機１１０の混練溶融体を送り込み、２層同時に拡大膨張させ２層ベルトを得ることができる。もちろん、３層以上の時は、層数に応じ相応に押出し機及び押出しダイスを準備すればよい。
【００３５】
図３、図４及び図５に２層及び３層構成の中間転写ベルトを例示する。この様に本発明は、単層のみならず、多層構成の転写ベルトを一段工程で、かつ短時間に寸法精度良く成型することが可能である。この短時間で多層成型が可能ということは、大量生産及び低コスト生産が可能であることを十分示唆するものである。
【００３６】
本発明は、とりわけ異種の層を積層する時に有効である。特に、上層にフッ素、シリコーンを含有した低表面エネルギー層とそれ以外の層を積層する場合、その中間に本発明の導電性ホットメルト層を構成することにより、上層と下層の密着性を強固にせしめ、ベルトとしての柔軟性を増す効果がある。
【００３７】
本発明の導電性ホットメルト層の物性としては、押出し後、口径が急激に拡大するため、それに追随する溶融変形性及び伸び性が必要である。そのため、本発明の導電性ホットメルト層は、押出し機から押出される溶融時、メルトフローインデックス値として０．０５〜１２が好ましく、より好ましくは０．１〜１０の範囲である。
【００３８】
また、上層と下層との密着性を向上させるため、上層及び下層の材質の合わせて選択された極性基を有する導電性ホットメルト層材質を使用することが好ましい。
【００３９】
特開平５−８２９３号公報においては、ポリプロピレン樹脂を接着層に用いることが開示されているが、チューブ全体の電気抵抗や接着層の電気抵抗制御、押出し成型比を全く考慮していない。本発明においては、前記公報のポリプロピレン樹脂のように極性の小さい層構造よりは、極性基を多く含んだ材質を選択することが、より良い結果を得ることが判明している。
【００４０】
本発明に用いる導電性ホットメルト層の材質としては、例えば、ロジン及びその誘導体、テルペン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル及びその共重合体、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００４１】
導電性ホットメルト層としての特性を発揮するためには、上層と下層の間で（１）粘性と流動性を有し、塗れ性を付与する、（２）粘着性、弾性及び強度を高める、（３）凝集性を増し、密着性を上げる、この（１）〜（３）の少なくとも１種類の特性を有するものでなければならない。換言すれば、上記の材質を有すれば、どのような材料も選択可能である。
【００４２】
また、本発明の導電性ホットメルト材を選択する時は、上層及び下層の材質を十分吟味し、接着条件としての、時間、温度、圧力等を適正に勘案する必要がある。材質と接着条件は、不可分の関係にあり、どちらか一方が不具合であると良好な接写性を得ることはできない。特に、本発明においては、ベルト成型条件を慎重に選択しなければならない。
【００４３】
また、本発明の導電性ホットメルト層としてあらしめるための必要な属性としては、（１）ベルト成型時、他の層構造材質と同時に溶融可能で成形されなければならない、（２）中間転写ベルトとしての電気特性を妨げない導電性を有しなければならない、（３）本発明の導電性ホットメルト層の存在により、導電性ホットメルト層を含めた上層及び下層の接着力が導電性ホットメルト層の無い場合より向上しなければならない、この（１）〜（３）全てを満たさなければならない。
【００４４】
本発明の中間転写ベルトの電気抵抗値及びベルト内の電気抵抗値の一様性は、中間転写ベルトの性能を維持する上で非常に重要な因子である。中間転写ベルトの電気抵抗値が高すぎる場合は、１次転写時及び２次転写時に十分な転写電界を与えることができず転写不良となる。一方、低すぎる場合は、部分的な放電が生じ、やはり転写電界を形成することができない。また、ベルト内の抵抗が不均一であると、前述と同様に部分的な放電すなわち、リークが発生し、１次、２次転写時に印加した電流はそこから逃げ、必要な転写電界を得ることができない。
【００４５】
そのため、本発明の導電性ホットメルト層は、中間転写ベルトの当初に設計した電気抵抗を妨げない範囲の電気抵抗を有しなければならない。その範囲は、好ましくは１０0〜１０10Ω・ｃｍ、より好ましくは１０0〜１０8Ω・ｃｍ、更に好ましくは１０0〜１０7Ω・ｃｍである。
【００４６】
１０10Ω・ｃｍを越えると、中間転写ベルトは明らかに高抵抗化し、転写効率に悪影響が生じる。また、１０0Ω・ｃｍ未満であると、中間転写ベルトの耐圧性が低下し、中間転写ベルトに１次又は２次転写時に５００〜２０００Ｖの高電圧が印加された時、絶縁破壊を発生し易くなる。例えば、中間転写ベルトの最表層に５０μｍ以下の微小なピンホールが生じた場合でさえも、この導電性ホットメルト層が１０0Ω・ｃｍ未満であると、容易にリーク、絶縁破壊が発生してしまう。
【００４７】
本発明に用いられる導電性ホットメルト層の体積抵抗率は、以下のように測定する。被検導電ホットメルト材を熱プレス機にかけ１００〜５００μｍの範囲の肉厚で精密に測定し、大きさとして２００ｍｍ角（２００ｍｍ×２００ｍｍ）の薄膜シートを作成する。次に、このシートを抵抗測定装置Ｒ８３４０Ａ（アドバンステスト製）により印加直流電圧１００〜１０００Ｖの範囲で測定し、体積抵抗値を得、前記被検サンプルの大きさにより、体積抵抗率を求める。
【００４８】
一方、本発明の製造方法においては、押出し成型比の大・小によりベルト内の電気抵抗値の均一性は著しく影響を受ける。押出し成型比が２．８０を越えると、押出しダイスを通過後、拡大膨張する工程で、拡大率が大きすぎるため引き上げ方向（軸方向）及び周方向に電気抵抗のムラが生じる。特に、周方向に瞬時に大きく拡大されるため電気抵抗ムラは周方向に大きくなる。
【００４９】
押出し成型比が、１．０５未満であると押出し成型速度と空気吹き込み量及び速度のバランスを取ることが微妙に難しく、ベルトの形状寸法の不安定性やベルトの肉厚方向にムラが発生し易くなる。このベルト肉厚は、やはり電気抵抗値に影響を与える因子であり、肉厚の不均一はベルト内の抵抗一様性に不具合を与える。押出し成型比が、１．０５未満で成型したい場合は、本発明のごときの製造方法では不可能であり、全く異なる成型製造方法を考案する必要がある。
【００５０】
製造後の中間転写ベルトの肉厚の範囲は４５〜３００μｍであり、好ましくは５０〜２７０μｍ、より好ましくは５５〜２６０μｍである。本発明は、押出しダイスより押出された混練溶融体が急激に拡大膨張するため、電気抵抗の制御性と相俟って成型体の肉厚はある程度制限を受ける。
【００５１】
３００μｍを越える肉厚は、均一な拡大膨張が得難く、電気抵抗の均一性に難か生じ易く、同時に肉厚が厚い分膜厚の均一性は得難くなる。更に、この膜厚大を有するベルトを中間転写ベルトとして用いる場合、かなりの剛性と乏しい柔軟性のため、円滑な走行性を妨げ、ベルト走行中にタワミ、寄り等が生じ易くなる。
【００５２】
４５μｍ未満の肉厚は、中間転写ベルトとしての引張り強度の低下、ベルトを張架回転させた繰り返し使用中に緩みが生じ徐々に伸びが発生する等、実用上問題を有するものである。本発明の製造方法では、４５μｍ未満のベルト製造は薄層ゆえ電気抵抗の安定性等が期待でき対応は可能であるが、上記の事実上の問題より適しない。
【００５３】
本発明の中間転写ベルトの製造方法に用いられる各層の成型用原料のうちの主たる材料である樹脂としては、例えば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【００５４】
本発明に用いる中間転写ベルトは、転写不良、中抜け画像が生じない程度の硬度が必要であり、その好ましい範囲は６０°〜９５°、より好ましくは７０°〜９５°、更に好ましくは７３°〜９５°であり、その測定方法はＪＩＳ−Ａの方式に従うものとする。
【００５５】
次に、本発明の中間転写ベルトの各層の抵抗値及び導電性ホットメルト層の導電性を調整するための抵抗制御剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、カーボンブラック、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、これら抵抗制御剤に限定されるものではない。
【００５６】
また、第１の画像担持体としては、少なくとも最外層にポリテトラフルホロエチレン（ＰＴＦＥ）微粉末を含有する感光ドラムを用いると、より高い１次転写効率が得られるために好ましい。これは、ＰＴＦＥ微粉末を含有することにより、感光ドラム最外層の表面エネルギーが低下し、トナーの離型性が向上するためではないかと考えられる。
【００５７】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を詳細に説明する。実施例中の「部」は重量部である。
【００５８】
（実施例１）
表層の材料として、
ポリアミド樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ５部
シリコーン微粒子（平均粒径０．１μｍ） ２０部
導電性ホットメルト層の材料として、
エチレン−アクリル酸エチル共重合体 １００部
過塩素酸リチウム １．２部
下層の材料として、
ポリカーボネート樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ９．５部
酸化防止剤 ０．１部
【００５９】
上記のそれぞれ３種の配合を２軸の押出し混練機で混練せしめ、所望の電気抵抗になるようにカーボン等の添加剤を十分にバインダー中に均一分散させ、１〜２ｍｍの粒径の混練物とした。
【００６０】
次に、図２の示される成型装置を用い、本発明の中間転写ベルトを得た。図２には、第３の押出し機及びそれに付属するホッパーは図示されていないが、本実施例においては、押出しダイス１４０に連結された第３の押出し機３００及びホッパー３１０を具備したものとして説明する。
【００６１】
一軸押出し機１００のホッパー１２０へ前記混練物を投入し、設定温度２００〜２５０℃の範囲に調節して押出すことにより表層溶融体とした。また、一軸押出し機１１０のホッパー１３０へ前記導電性ホットメルト層の混練物を投入し、溶融せしめ、導電性ホットメルト層溶融体とした。更に、図２に図示されていない押出し機３００及びホッパー３１０を用い、下層混練物を溶融せしめ下層溶融体した。前記３種の溶融体は、引き続いて直径１１０ｍｍ、上層の厚さ６５μｍ、導電性ホットメルト層の厚さ２０μｍ、下層の厚さ７５μｍに設定された円筒状３層用押出しダイス１４０に導かれた。
【００６２】
更に、そこで気体導入路１５０より空気を吹き込み拡大膨張させ、最終的な形状寸法として、直径１４０ｍｍ、肉厚１５５μｍとした。更に、ベルト巾２３０ｍｍで切断し、中間転写ベルトを得た。これを中間転写ベルト（１）とする。
【００６３】
この時、導電性ホットメルト層の体積抵抗率は３．２×１０4Ω・ｃｍであり、中間転写ベルト（１）の電気抵抗は、１．５×１０10Ω・ｃｍであった。また、前述の電気抵抗測定装置を用い、１０００Ｖ印加して、上記の中間転写ベルト（１）を周方向に４ヶ所、各位置での軸方向に２ヶ所、計８ヶ所の測定を行い、ベルト内の電気抵抗のバラツキを測定したが、８ヶ所の測定値は１桁以内に収まっていた。同様の位置での肉厚測定のバラツキは、１５５±２０μｍの範囲であった。中間転写ベルト（１）を目視観察すると、表面にはブツ、フィシュアイ等の異物、成型不良は見られなかった。
【００６４】
この中間転写ベルト（１）を図１に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、８０ｇ／ｍ2紙にフルカラー画像をプリントし、以下のように転写効率を定義して、転写効率の測定を行った。
【００６５】
１次転写効率（感光ドラムから中間転写ベルトヘの転写効率）＝
中間転写ベルト上の画像濃度／（感光ドラム上の転写残画像濃度＋中間転写ベルト上の画像濃度）。
【００６６】
２次転写効率（中間転写ベルトから紙への転写効率）＝
紙上の画像濃度／（紙上の画像濃度＋中間転写ベルト上の転写残画像濃度）。
【００６７】
本実施例では、感光ドラム１として、最外層にＰＴＦＥ微粉末を含有する有機感光ドラム（ＯＰＣ感光ドラム）を用いた。そのため、高い１次転写効率が得られた。１次転写効率、２次転写効率はそれぞれ９５％、９２％であった。
【００６８】
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材に１×１０8Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた１次転写同時クリーニング方式とし、フルカラー画像６万枚の連続プリントを行った。
【００６９】
初期よりベルトの抵抗不均一に起因する画像濃度ムラもなく、６万枚繰り返し使用の耐久後もベルトの永久伸びに起因する色ズレやクリーニング不良のない良好な画像を得ることができた。更に、表面にトナーのフィルミングもなく、ヒビ割れ、削れ及び摩耗が生ずることなく、初期と同様の表面性のままであった。また、層間の密着性も十分であり、剥離等は全く発生しなかった。
【００７０】
（実施例２）
表層の材料として、
ポリフッ化ビニリデン樹脂 １００部
導電性カーボンブラック ６部
導電性ホットメルト層の材料として、
エチレン−酢酸ビニル共重合体 １００部
導電性酸化スズ １０部
下層の材料として、
ポリエチレンテレフタレート樹脂 １００部
導電性酸化スズ １８部
【００７１】
上記各層の配合をそれぞれ２軸の押出し混練機で混練分散し、均一な混練物を得た。次に、直径１１８ｍｍの３層押出しダイス１４０（厚さはそれぞれ表層＝５０μｍ、ホットメルト層＝２０μｍ、下層＝６０μｍ）を用い実施例１と同様に成型し、直径１４２ｍｍ、肉厚１２０μｍの中間転写ベルト（２）を得た。
【００７２】
この中間転写ベルト（２）の電気抵抗ムラは１桁以内、また肉厚ムラは１１０〜１３５μｍであった。また、導電性ホットメルト層の体積抵抗率は２．７×１０4Ω・ｃｍであり、この中間転写ベルト（２）の電気抵抗は４．６×１０9Ω・ｃｍであった。
【００７３】
次に、実施例１と同様にして、５万枚のフルカラー画像を繰り返し複写テストを行ったが、ベルトの伸びに起因する色ズレもなく、良好な転写効率から得られる高画像濃度を維持し、中抜け画像も発生しなかった。この時の１次転写効率、２次転写効率は、それぞれ９６％、９０％であった。５万枚後のベルト表面にトナーのフィルミングは見られず、更にヒビ割れ、折れ曲り、キズも発生しなかった。５万枚後も層間の剥離は見られず良好であった。
【００７４】
（比較例１）
実施例１の下層のみを直径４５ｍｍで厚さ１００μｍの単層押出しダイス１４０を用いた以外は、実施例１と同様にして成型し、形状寸法として直径１４０ｍｍの中間転写ベルト（３）を得た。中間転写ベルト（３）の電気抵抗は、一応７．８×１０8Ωであったが、抵抗測定中の抵抗値が収束せず不安定な測定であった。
【００７５】
更に、ベルト内の抵抗の一様性は、３桁以上であり部分的に低抵抗部と高抵抗部が存在していた。肉厚は、平均値として１３０μｍを狙っていたが、最小値９７μｍ、最大値１５２μｍと肉厚ムラとしてはバラツキの大きいものであった。
【００７６】
実施例１と同様に複写テストを行ったが、初期から部分的な転写不良、画像濃度薄、（特に２色重ね合わせ時に著しい）画像の微妙な転写抜け等が発生した。５万枚耐久を行ったが、画質は初期レベルより徐々に悪化して行った。
【００７７】
（比較例２）
導電性ホットメルト層を有さず、直径１１８ｍｍ、上層厚み５０μｍ、下層厚み６５μｍを有する２層用押出しダイス１４０を用いた以外は、実施例２と同様にして形状寸法１４２ｍｍの中間転写ベルト（４）を得た。
【００７８】
この中間転写ベルト（４）を実施例２と同様に５万枚の繰り返し使用による耐久を行ったが、約１．２万枚後からベルト端部より部分的な密着不良が原因とされる転写抜けが発生し、３万枚後では明らかな層間のハガレが検出された。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の画像担持体から中間転写ベルトへの転写効率、及び中間転写ベルトから第２の画像担持体への転写効率が極めて高く、更に中間転写ベルトの繰り返し使用による苛酷な繰り返し使用を行っても中間転写ベルトに層間のハガレ、割れ及び特性に変化がなく、初期と同様な特性を維持し得る中間転写ベルトの製造方法、及び、該製造方法で製造された中間転写ベルトを有する画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 中間転写体として中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略図である。
【図２】 本発明に係る中間転写ベルトの成型装置である。
【図３】 ２層構造の中間転写ベルトの一部を示す概略構成図である。
【図４】 ３層構造の中間転写ベルトの一部を示す概略構成図である。
【図５】 ３層構造の中間転写ベルトの全体を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ １次帯電器
３ 像露光手段
７ クリーニング用帯電部材
１０ 転写ガイド
１１ 給紙ローラ
１３ クリーニング手段
１５ 定着手段
２０，１９０ 中間転写ベルト
２６，２８，２９ バイアス電源
４１ イエロートナー
４２ マゼンタトナー
４３ シアントナー
４４ ブラックトナー
６２ １次転写ローラ
６３ ２次転写ローラ
６４ ２次転写対向ローラ
１００，１１０ 押出し機
１２０，１３０ ホッパー
１４０ 押出しダイス
１５０ 気体導入路
１６０ 冷却リング
１７０ 寸法安定ガイド
１８０ 形状寸法
Ｐ 転写材
Claims (4)
- 第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写ベルトに転写した後、第２の画像担持体上に更に転写する画像形成装置に用いられる中間転写ベルトを製造する方法であって、
（ｉ）成型用原料を押出し機で円筒状に溶融押出ししたものを気体の吹き込みによって膨張させ、これを上方向に引き上げる工程と、
（ｉｉ）工程（ｉ）で引き上げたものを切断して中間転写ベルトを得る工程と、
を有する中間転写ベルトの製造方法において、
該中間転写ベルトは少なくとも３層の層構成であり、
該層構成のうち中間の層は体積固有抵抗率が１×１０ 0 〜１×１０ 10 Ω・ｃｍであって、エチレン−アクリル酸エチル共重合体及び過塩素酸リチウムからなる、又は、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び導電性酸化スズからなる導電性ホットメルト層であり、
該工程（ｉ）における押出し成型比が１４２／１１８〜１４０／１１０である
ことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。 - 前記中間転写ベルトがシームレスな中間転写ベルトである請求項１に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 製造後の中間転写ベルトの肉厚が４５〜３００μｍとなるように中間転写ベルトを製造する請求項１又は２に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 第１の画像担持体上に形成された画像を中間転写ベルトに転写した後、第２の画像担持体上に更に転写する画像形成装置において、
該中間転写ベルトが、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で製造された中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
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