JP4206720B2 - 半導電性ベルト及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に像担持体に形成したトナー画像を一旦中間転写体に転写した後、これを用紙等の記録媒体に転写して再生画像を得るようにした画像形成装置に用いる中間転写体及び用紙搬送ベルトなどの半導電性ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、まず、無機または有機材料からなる光導電性感光体からなる像担持体表面に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザー光等で静電濳像を形成した後、帯電したトナーで前記静電濳像を現像して可視化したトナー画像が形成される。そして、該トナー画像を中間転写体を介して、あるいは直接記録紙等の記録材に静電的に転写し、記録材に定着することにより所望の再生画像を得られる。
【０００３】
特に、上記像担持体に形成したトナー画像を中間転写体に一次転写し、さらに中間転写体表面のトナー画像を記録紙に二次転写する方式を採用した画像形成装置が一般によく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記中間転写体方式を採用した画像形成装置において、中間転写体に用いられる材料としては、ポリカーボネイト樹脂（例えば、特許文献２参照）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（例えば、特許文献３、４参照）、ポリアルキレンフタレート（例えば、特許文献５参照）、ポリカーボネイト（ＰＣ）／ポリアルキレンテレフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料（例えば、特許文献６参照）、エチレンテトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料（例えば、特許文献７参照）などの熱可塑性樹脂に、カーボンブラックを添加した半導電性の無端ベルトを用いる提案がなされている。
【０００５】
さらに、中間転写体方式を採用した画像形成装置に用いられるベルト材料としては、ポリエステルなどの織布とＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）などの弾性部材とを積層してなる補強材入り弾性ベルトが提案されている（例えば、特許文献８、９参照）。
【０００６】
また、用紙搬送ベルトに用いられる材料としては、上記 ＥＴＦＥ(エチレンテトラフロロエチレン共重合体)の樹脂材料、ＣＲ（クロロピレン）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンポリマー）などの弾性部材に導電剤を分散してなる半導電性の無端ベルトを用いる提案がなされている。
【０００７】
しかし、半導電性領域で樹脂材料の抵抗値を制御することは非常に難しく、通常の樹脂材料に通常の導電性カーボンブラックを添加して所望の抵抗値を安定して得ることはほとんどできない。このため、半導電性の無端ベルト全数の抵抗値を計測して、選別する必要があるために、コスト高となっている。
【０００８】
上記のように、抵抗値の制御が難しい理由は、樹脂材料などの高分子中にカーボンブラックを添加していくと、カーボンブラックの添加が少量であるうちは導電率が小さく、あるしきい値を超える添加量からカーボンブラックが高分子中に導体回路を形成し、導電性が急激に向上することにより、中抵抗値を得ることができないためである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、前記カーボンブラックを分散したポリカーボネイト、カーボンブラックを分散したエチレン−テトラフロロエチレン共重合体の場合には、例えば葉書など、幅が中間転写体の幅より狭い記録媒体を、連続して３０００枚以上転写した後に、ハーフトーンの画像（例えばマゼンタ色で画像濃度が３０％）を転写すると、記録媒体走行部が白抜けしてしまう場合がある。この白抜けによる画質欠陥は、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境下において特に顕著である。
【００１０】
上記記録媒体走行部が白抜けする原因は、二次転写部での記録媒体剥離時に、中間転写体と記録媒体との間で剥離放電が生じ、中間転写体の記録媒体走行部の表面抵抗率が周辺部位より低下するため、その部分の転写効率が周辺部位より低下することによるものであった。
【００１１】
そして、この表面抵抗率の低下は、前記カーボンブラックを分散したポリカーボネイト、カーボンブラックを分散したエチレン−テトラフロロエチレン共重合体の表面抵抗率の電界依存性は、０．８〜１．５桁（ｌｏｇΩ／□）のレベルであることから、転写電圧による電界集中が起き、これが導電性の大きい部位の周辺の樹脂成分を劣化させたことによるものと考えられた。
【００１２】
また、このように前記材料において表面抵抗率の電界依存性が大きいのは、中間転写体を構成する樹脂成分中にカーボンブラックを均一に分散させることが難しいため、カーボンブラックが不均一に樹脂中に分散しており、前記材料中に局部的に導電性の大きい部位があり、そこに電界が集中することが原因と考えられる。
【００１３】
中間転写体を構成する材料に導電性を付与するには、組成材料中にカーボンブラックなどの電子伝導性を付与する導電剤を用いる方法と、イオン伝導性を付与する導電剤を用いる方法とがある。両者のうち、イオン伝導性を付与する導電剤を用いる方法は、中間転写体の面内の電気抵抗値のばらつきが０．５桁以下と極めて小さく、前記のように局部的に導電性の大きい部位があり、そこに電界が集中することで表面抵抗率が低下する問題が発生しにくいという点で望ましい。しかし、反面、温度や湿度などの環境変化に対する電気抵抗値の変動が大きく、例えば、３０℃、８５％ＲＨの高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）と１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）との表面抵抗率の差が、１．５〜４桁（ｌｏｇΩ／□）となるという問題を有している。
【００１４】
さらに、一般に、イオン導電性を付与する導電剤は、低温低湿環境での電気抵抗値が高くなりやすく、所定の抵抗値を得るために、イオン導電性を付与する導電剤の量を多く添加する必要があるが、添加量を多くすると、前記導電剤が中間転写体の表面から滲み出て、像担持体の表面に移行（ブリードアウト）して、画像劣化、汚染や感光体侵食などを起こしやすいという新たな問題が生じることとなる。
【００１５】
以上のような問題への対策として、イオン導電性を付与する導電剤を分散してなる材料と、電子伝導性を付与する導電剤を分散してなる材料とを積層して中間転写体用のベルトとして用いる提案がなされている（例えば、特許文献１０参照）。しかし、両者を用いた場合、より高抵抗の層がベルトの全体抵抗を支配するため、２層以上の構成とした場合には、高抵抗の層の特性が、全体の挙動として発現することになる。例えば、電子伝導性を付与する導電剤を分散してなる材料の層が、イオン伝電性を付与する導電剤を分散してなる材料の層より高抵抗である場合には、全体として抵抗のばらつきが大きく、電界依存性が大きいなどの問題を生じてしまう場合がある。
【００１６】
一方、中間転写体の電気抵抗値は、高品質の転写画質を得るために、所定の範囲内に制御され、かつ、中間転写体の面内の抵抗ばらつき（抵抗値の最大値と最小値の値との差）が少ないこと、かつ、使用環境条件が変化しても電気抵抗値が、大きく変化せずに、安定して高品質を得られることが求められる。
【００１７】
例えば、実用的には、中間転写体の電気抵抗値の面内ばらつきは、１桁（ｌｏｇΩ／□）以内であること、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）と３０℃、８５％ＲＨの高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）での電気抵抗値との差が１．５桁以内であること、などが要求されている。
【００１８】
また、上記従来技術において、ベルトの駆動は、２本以上の金属ロール、金属の表面の樹脂層を被覆してなるロール、ゴムロールなどを用いて行われる。従来の高価格で一部の法人ユーザーを対象にしたフルカラー複写機やプリンターは、中小オフィイスや一般家庭までも含んだ、さらに広範囲のユーザーが対象になりつつある。こういったユーザーを対象にしたフルカラー複写機やプリンターは、今まで以上に本体の小型化、低価格化、高速度化が必要になる。
【００１９】
こうした事情から、ベルト駆動系を簡易な構成とし、低価格化が必要となってきている。装置本体の小型化、ベルト駆動系を簡易な構成とするために、ベルトの周長が大きく変わって、ベルトテンションが変わった場合に、安定してベルト駆動速度を得ることが難しくなり、ベルトには装置本体の使用環境において、ベルト周長が一定の範囲内で変わらないことが求められる。
【００２０】
すなわち、装置本体の使用環境の温度及び湿度が変化することによって、ベルトの周長が一定以上の範囲を超えて変化し、そのためにベルトテンションが、ベルト速度を安定して制御できる範囲からずれてしまう場合がある。。その結果、例えば、ベルト周長が長くなってベルトテンションが弱くなると、ベルトを駆動させるロールとのグリップ力が弱くなり、スリップするためにベルト速度が変動することで、多色のトナーを重ねるときに位置がずれる問題が発生してしまう。
【００２１】
上記問題を回避するため、前記補強材入り弾性ベルトの場合においては、ポリエステルなどの織布を補強材として用いて、ベルト駆動時のテンションによる経時な伸びを低減化する試みがなされているが、効果が不十分である。べルトの場合には、安定な駆動を維持するためには、５ｋｇｆのテンションが必要であり、このベルトテンションによって、経時的なベルト周長の伸びが発生するために、弾性ベルトは、短期間での交換が必要となる問題がある。
【００２２】
【特許文献１】
特開昭６２−２０６５６７号公報
【特許文献２】
特開平６−９５５２１号公報
【特許文献３】
特開平５−２００９０４号公報
【特許文献４】
特開平６−２２８３３５号公報
【特許文献５】
特開平６−１４９０８１号公報
【特許文献６】
特開平６−１４９０８３号公報
【特許文献７】
特開平６−１４９０７９号公報
【特許文献８】
特開平９−３０５０３８号公報
【特許文献９】
特開平１０−２４００２０号公報
【特許文献１０】
特開平８−１１０７１１号公報
【非特許文献１】
高分子加工，４３（４），１９７７
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、転写電圧による抵抗低下がなく、電気抵抗の均一性を改善し、電界依存性のない、環境による電気抵抗の変化の少ない、かつ、経時での形状変化量を改善した高画質を得ることができる半導電性ベルトを提供し、さらに高品質の画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ 電子写真用画像形成装置に用いられ、無機酸化物微粒子表面が電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末を含有する導電性樹脂組成物からなり、
前記微細な複合粒子粉末が、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを被覆してなり、該被覆面にカーボンブラックが付着している無機酸化物微粒子であることを特徴とする半導電性ベルトである。
【００２５】
＜２＞ 前記微細な複合粒子粉末が、カーボンブラック層を被覆してなる、平均長軸径が０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満の無機酸化物微粒子であることを特徴とする＜１＞に記載の半導電性ベルトである。
【００２７】
＜３＞ 前記微細な複合粒子粉末が、酸化鉄微粒子であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の半導電性ベルトである。
【００２８】
＜４＞ 前記導電性樹脂組成物を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の半導電性ベルトである。
【００２９】
＜５＞ 前記導電性樹脂組成物に含有される微細な複合粒子粉末の量が、樹脂１００質量部に対し、１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の半導電性ベルトである。
【００３１】
＜６＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の半導電性ベルトを、用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜半導電性ベルト＞
本発明の半導電性ベルトは、電子写真用画像形成装置に用いられ、無機酸化物微粒子の表面が電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末を含有する導電性樹脂組成物からなることを特徴とする。
【００３３】
上記のように、電子伝導性を有する例えばカーボンブラック層（表面層）で表面を被覆された微細な複合粒子粉末を樹脂中に均一に分散させることにより、所望の抵抗値を、環境変化による電気抵抗の変化を受けずに、安定して得ることができる。加えて、上記微細な複合粒子粉末を添加することにより、導電性樹脂組成物のクリープ変形量、熱膨張係数を小さくすることができ、ベルトなどの経時での周長の変化量を少なくすることができる。
【００３４】
−電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末−
本発明における電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末に用いられる芯粒子粉末としては、無機酸化物微粒子が用いられる。また、該無機酸化物微粒子は、平均長軸径が０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満の微細な無機酸化物微粒子であることが好ましい。
【００３５】
前記無機酸化物微粒子粉末の粒子の形状は、針状または直方体状であるのが好ましい。ここで「針状」とは、文字通りの針状はもちろん、紡錘状及び米粒状を含む意味である。
【００３６】
本発明における無機酸化物微粒子としては、酸化鉄微粒子であることが好ましく、該酸化鉄微粒子としては、ゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）粒子粉末及びレピドクロサイト（γ−ＦｅＯＯＨ）粒子粉末などの含水酸化鉄微粒子が特に好ましく用いられる。得られるカーボンブラック被覆無機酸化物微粒子粉末の耐熱性を考慮すると、無機酸化物微粒子に耐熱処理を施した無機酸化物微粒子粉末が好ましく、具体的には、無機酸化物微粒子表面にアルミニウム化合物を処理した無機酸化物微粒子粉末、無機酸化物微粒子内部にアルミニウムを含有している無機酸化物微粒子粉末、無機酸化微粒子表面にアルミニウムと鉄からなる複合水酸化物層を有する無機酸化物微粒子粉末及びこれらの耐熱処理を複合化した無機酸化物微粒子粉末が好ましい。
【００３７】
上記無機酸化物微粒子表面にアルミニウム化合物を処理した無機酸化物微粒子粉末のアルミニウム含有量は、該無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．１〜２０．０質量％の範囲であることが好ましく、無機酸化物微粒子内部にアルミニウムを含有している無機酸化物微粒子粉末のアルミニウム含有量は、該無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．０５〜５０質量％の範囲であることが好ましい。また、無機酸化物微粒子表面にアルミニウムと鉄とからなる複合水酸化物層を有する無機酸化物微粒子粉末の粒子表面に被着されている複合水酸化物層中のアルミニウム含有量は、無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．１〜１０質量％の範囲であることが好ましく、鉄含有量は、無機酸化物微粒子粉末に対してＦｅ換算で０．１〜３０質量％の範囲であることが好ましい。
【００３８】
本発明における無機酸化物微粒子粉末の平均長軸径は、０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満であることが好ましい。平均長軸径が０．００５μｍ未満の場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、後述する無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。平均長軸径が０．１μｍ以上の場合には、得られる微細なカーボンブラック粒子が粗大となって、好ましくない。
【００３９】
上記微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理、並びに得られる微細なカーボンブラック被覆粒子の均一な分散を考慮すると、平均長軸径は０．００８〜０．０９６μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．０９２μｍの範囲である。
【００４０】
一方、本発明における無機酸化物微粒子粉末は、平均短軸径が０．００２５μｍ以上で０．０５μｍ未満であることが好ましく、０．００４〜０．０４８μｍの範囲であることがより好ましく、さらに好ましくは０．００５〜０．０４６μｍの範囲である。
【００４１】
平均短軸径が０．００２５μｍ未満の場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。平均短軸径が０．０５μｍ以上のものは、工業的に得ることが困難である。
【００４２】
また、軸比（平均長軸径と平均短軸径の比）（以下、「軸比」という。）は２０以下であることが好ましく、より好ましくは１５以下、さらに好ましくは１０以下であり、下限値は２である。
【００４３】
軸比が２０を超える場合には、粒子相互間の絡み合いが多くなり、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。
【００４４】
前記無機酸化物微粒子のＢＥＴ比表面積値は５０〜３００ｍ2／ｇが好ましく、より好ましくは７０〜２８０ｍ2／ｇ、さらに好ましくは、８０〜２５０ｍ2／ｇである。長軸径の幾何標準偏差値は１．８０以下であることが好ましく、より好ましくは１．７０以下であり、下限値は１．０１である。
【００４５】
ＢＥＴ比表面積値が５０ｍ2／ｇ未満の場合には、無機酸化物微粒子粉末が粗大であり、得られる微細なカーボンブラック被覆してなる粒子もまた粗大粒子となるため好ましくない。ＢＥＴ比表面積値が３００ｍ2／ｇを超える場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。
【００４６】
長軸径の幾何標準偏差値が１．８０を超える場合には、存在する粗大粒子によって均一な分散が阻害されるため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。幾何標準偏差値の下限値は１．０１であり、１．０１未満のものは工業的に得られ難い。
【００４７】
本発明において、導電性を有する微細な複合粒子粉末の表面層は、発現する導電性が、環境による変動が少ないことより、電子伝導性を有することが好ましい。電子伝導性を発現させるための導電剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅合金等の金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化錫−酸化インジウムまたは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の金属酸化物等が挙げられ、一般に用いられる導電性を付与するために用いられる導電剤として、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックが好ましく用いられる。
【００４８】
より具体的には、電気化学（株）製粒状アセチレンブラック、旭カーボン（株）製ＨＳ−５００、アサヒサーマルＦＴ、アサヒサーマルＭＴ、ライオンアグゾ（株）製ケッチェンブラック、キャボット（株）製バルカンＸＣ−７２、キャボット社の「ＲＥＧＡＬ ４００Ｒ」、「ＭＯＮＡＲＣＨ １３００」、Ｄｅｇｕｓｓａ社の「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００」、「ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４」、「ＰＲＩＮＴＥＸ１５０Ｔ」、、「ＰＲＩＮＴＥＸ１４０Ｔ」、「ＰＲＩＮＴＥＸ Ｕ」等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００４９】
また、本発明においては、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを被覆する。この場合には電子伝導性を付与するために、被覆面にカーボンブラックを付着させる。
【００５０】
上記アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物（以下、「オルガノシラン化合物」という。）は、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物である。
アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００５１】
上記の中では、カーボンブラックの付着効果及び脱離率を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物が好ましく、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びフェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物がより好ましい。
【００５２】
本発明におけるポリシロキサンとしては、ポリシロキサン、変性ポリシロキサン、末端変性ポリシロキサンまたはこれらの混合物を用いることができる。
【００５３】
オルガノシラン化合物またはポリシロキサンの表面層としての被覆量は、オルガノシラン化合物被覆無機酸化物微粒子粉末、または、ポリシロキサン被覆無機酸化物微粒子粉末に対して、Ｓｉ換算で０．０２〜５．０質量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０３〜４．０質量％の範囲であり、さらにより好ましくは０．０５〜３．０質量％の範囲である。
【００５４】
被覆量が０．０２質量％未満の場合には、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対して５質量部以上のカーボンブラックを付着させることが困難である。また、５．０質量％を超える場合には、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対してカーボンブラックを５〜３０質量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。
【００５５】
無機酸化物微粒子粉末とアルコキシシランまたはポリシロキサンとの混合攪拌や、前記カーボンブラックと粒子表面にアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンが被覆されている無機酸化物微粒子粉末との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール形混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができる。本発明の実施にあたっては、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【００５６】
上記ホイール型混練機としては、具体的に、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。上記ボール型混練機としては、具体的に、振動ミル等がある。上記ブレード型混練機としては、具体的に、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウタミキサー等がある。上記ロール型混練機としては、具体的に、エクストルーダー等がある。
【００５７】
混合撹拌の条件は、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランまたはポリシロキサンができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００ｋｇ／ｃｍ）の範囲、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０ｋｇ／ｃｍ）の範囲、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００ｋｇ／ｃｍ）の範囲で、処理時間は５〜１２０分の範囲、好ましくは１０〜９０分の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍの範囲、好ましくは５〜１０００ｒｐｍの範囲、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００５８】
アルコキシシランまたはポリシロキサンの添加量は、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対して０．１５〜４５質量部の範囲が好ましい。０．１５質量部未満の場合には、目的とするカーボンブラックを付着させることが困難である。なお、上記０．１５〜４５質量部の範囲の添加により、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対してカ−ボンブラックを５〜３０質量部の範囲で付着させることができる。
【００５９】
次いで、アルコキシシランまたはポリシロキサンを被覆した含無機酸化物微粒子粉末にカーボンブラックを添加し、混合攪拌して、アルコキシシラン被覆またはポリシロキサン被覆にカーボンブラックを付着させる。必要によりさらに、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。
なお、上記カーボンブラックとしては、前記導電剤として説明したものを使用することができる。
【００６０】
−導電性樹脂組成物−
本発明における導電性樹脂組成物は、少なくとも樹脂材料中に前記微細な複合粒子粉末を添加し、混合することによって得ることができる。
【００６１】
本発明における導電性樹脂組成物は、樹脂材料と前記カーボンブラック層などを表面層として被覆してなる微細な複合粒子粉末とをあらかじめよく混合し、次に、混練機もしくは押出機を用いて加熱下で強いせん断作用を加えて、カーボンブラック層を被覆してなる微細な複合粒子粉末の凝集体を破壊し、樹脂組成物中にカーボンブラック層を被覆してなる微細な複合粒子粉末を均一に分散させた後、目的に応じた形状に成形加工して使用する。
【００６２】
本発明の半導電性ベルトを中間転写体とする場合、用いられる基材としては、ヤング率が１００ＭＰａ（１００ｋｇ／ｍｍ2）以上の材料からなることが好ましく、２００ＭＰａ（２００ｋｇ／ｍｍ2）以上の材料からなることがより好ましい。ヤング率が１００ＭＰａ未満の材料からなる場合には、クリーニングブレードがあたる等の駆動時の外乱によってベルトが変形し、転写部に悪い影響を与える等の問題が発生することがある。
【００６３】
このような樹脂材料としては、中間転写ベルト及び用紙搬送ベルトとして要求される機械強度などを満足すれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミド、ポチエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフロロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などの熱可塑性樹脂材料及びこれらを主原料としてなる樹脂材料をあげることができる。
【００６４】
さらには、樹脂材料と弾性材料をブレンドして用いることもできる。弾性材料としては、ポリウレタン、塩素化ポリイソプレン、ＮＢＲ、クロロピレンゴム、ＥＰＤＭ、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴムなどを１種類または、２種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。
【００６５】
樹脂材料への微細な複合粒子粉末の添加量は、樹脂成分１００質量部あたり、１０〜５０質量部の範囲であり、好ましくは２０〜４５質量部の範囲である。１０質量部より少ない場合は、所定の電気抵抗値を安定して得ることができず、かつ、前記のようにクリープ変形量、熱膨張係数を小さくする効果が少ないなどの問題がある。添加量が５０質量部より大きいと、ベルト外観が悪くなるなどの問題が生じる場合がある。
【００６６】
（複合粒子粉末添加の熱膨張係数に対する効果）
複合粒子粉末を添加した場合の樹脂材料の熱膨張係数は、複合材料の複合則で規定される。複合粒子を添加した導電性樹脂組成物（複合材料）の熱膨張係数は、次の式（１）で表わされる。
αｃ＝αｍ（１−Ｖｆ）＋αｆＶｆ ・・・ 式（１）
上記式（１）中、各記号は以下を表す。
αｃ：複合粒子（無機系充填材料）を添加した複合材料の熱膨張係数
αｍ：樹脂材料の熱膨張係数
αｆ：複合粒子（無機系充填材料）の熱膨張係数
Ｖｆ：複合粒子（無機系充填材料）の容積分率
【００６７】
ここで、一般の樹脂材料の熱膨張係数である２０〜４０ｐｐｍ／°Ｋに対して、複合粒子の熱膨張係数は、４〜８ｐｐｍ／°Ｋと約１／３〜１／１０であるので、式（１）にもとづいて、添加する前よりも複合粒子を添加することで小さくすることができる。
【００６８】
なお、上記熱膨張係数は、島津製作所（株）製熱分析装置ＴＭＡ−５０を用い、試料長さ１０ｍｍを基準長さとして、１０℃／ｍｉｎで昇温しながら、基準長の変化量より求めた。
【００６９】
（複合粒子粉末添加のクリープ変形量に対する効果）
複合粒子粉末を添加することによる樹脂材料のクリープ変形量、すなわち応力に対する経時変形量は、複合材料の複合則で規定され、複合粒子を添加した導電性樹脂材料（複合材料）のクリープ変形量は、次の式（２）で表される。
εｃ（ｔ）＝εl（ｔ）（Ｅｍ／Ｅｃ） ・・・ 式（２）
上記式（２）中、各記号は以下を表す。
εｃ（ｔ）：複合材料のある時間（ｔ）におけるクリープ変形量
εl（ｔ）：複合粒子（無機系充填材料）のある時間（ｔ）におけるクリープ変形量
Ｅｍ:樹脂材料の剛性
Ｅｃ:複合材料の剛性
【００７０】
一般に、Ｅｃ＞Ｅｍの関係にあるので、複合粒子の添加によって、樹脂材料のクリープ量を小さくすることができる。
【００７１】
なお、上記クリープ変形量は、長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍの試験片を、４０℃の環境下で、試験荷重３００ｇ／幅２０ｍｍの条件で引っ張った状態で１００時間保持し、その後試験片の変形量を求めた。
【００７２】
前記のようにして得られた本発明の半導電性ベルトを成型することにより、転写部材として用いることができる。具体的には、半導電性ベルトとして、転写部材である中間転写ベルトや用紙搬送ベルトなどに用いることもできる。
成型された半導電性ベルトの電気的特性は、以下のようにして測定することができる。
【００７３】
−表面抵抗率−
本発明の半導電性ベルトを中間転写体として用いた場合、半導電性ベルトの表面抵抗率は１×１０10〜１×１０14Ω／□の範囲であることが好ましく、１×１０11〜１×１０13Ω／□の範囲であることがより好ましい。表面抵抗率が１×１０14Ω／□より高い場合には、一次転写部の像担持体と中間転写体とが剥離するポストニップ部で剥離放電が発生し易くなり、放電が発性した部分が白抜けする画質欠陥が発生することがある。一方、該表面抵抗率が１×１０10Ω／□未満の場合には、プレニップ部での電界強度が強くなり、プレニップ部でのギャップ放電が発生し易くなるために画質の粒状性が悪化することがある。従って、前記表面抵抗率を、前記範囲とすることで、表面抵抗率が高い場合に発生する放電による白抜け、表面抵抗率が低い場合に発生する画質の悪化を防止することができる。
【００７４】
上記表面抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰの「ＨＲプローブ」）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定することができる。 以下、表面抵抗率の測定方法を、図５を用いて説明する。図５は、円形電極の一例を示す概略平面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。図５に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａと板状絶縁体Ｂとを備える。第一電圧印加電極Ａは、円柱状電極部Ｃと、該円柱状電極部Ｃの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄとを備える。第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃ及びリング状電極部Ｄと板状絶縁体Ｂとの間に中間転写体Ｔを挟持し、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃとリング状電極部Ｄとの間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記式（３）により、中間転写体Ｔの転写面の表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を算出することができる。ここで、下記式（３）中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部Ｃの外径を示し、Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部Ｄの内径を示す。
ρｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ） ・・・ 式（３）
【００７５】
−体積抵抗率−
本発明の半導電性ベルトを中間転写体として用いた場合、半導電性ベルトの体積抵抗率は１×１０8〜１×１０13Ωｃｍの範囲であることが好ましく、１×１０9〜１×１０12Ωｃｍの範囲であることがより好ましい。体積抵抗率が１×１０8Ωｃｍ未満である場合には、像担持体から中間転写体に転写された未定着トナー画像の電荷を保持する静電的な力が働きにくくなるため、トナー同士の静電的反発力や画像エッジ付近のフリンジ電界の力によって、画像の周囲にトナーが飛散してしまい（ブラー）、ノイズの大きい画像が形成されることがある。一方、前記体積抵抗率が１×１０13Ωｃｍより高い場合には、電荷の保持力が大きいために、１次転写での転写電界で中間転写体表面が帯電するために除電機構が必要となることがある。従って、前記体積抵抗率を、上記範囲とすることで、トナーが飛散したり、除電機構を必要とする問題を解消することができる。
【００７６】
上記体積抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定することができる。前記体積抵抗率の測定方法を図を用いて説明する。図６は、円形電極の一例を示す概略平面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。図６に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａ’と第二電圧印加電極Ｂ’とを備える。第一電圧印加電極Ａ’は、円柱状電極部Ｃ’と、該円柱状電極部Ｃ’の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃ’を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄ’とを備える。第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’及びリング状電極部Ｄ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に中間転写体Ｔを挟持し、第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記式（４）により、中間転写体Ｔの体積抵抗率ρｖ（Ωｃｍ）を算出することができる。ここで、下記式（４）中、ｔは中間転写体Ｔの厚さを示す。
ρｖ＝１９．６×（Ｖ／Ｉ）×ｔ ・・・ 式（４）
【００７７】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、中間転写体方式の画像形成装置及び用紙搬送ベルト方式の画像形成装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体表面に担持されたトナー画像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写体に沿ってに直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等に適用される。
【００７８】
一例として、一次転写を繰り返すカラー画像形成装置の概要を図１に示す。
図１は本発明を適用する画像形成装置の要部部分を説明する模試図であって、１は、像担持体としての感光体ドラム、２は中間転写体としての転写ベルト、３は転写電極である２次転写ロール、４は転写媒体である記録紙を供給するトレー、５はＢ（ブラック）トナーによる現像装置、６はＹ（イエロー）トナーによる現像装置、８はＣ（シアン）トナーによる現像装置、９はベルトクリーナー、１３は剥離爪、２１、２３、２４はベルトローラ、２２はバックアップロール、２５は１次転写ロール、２６は電極ロール、３１はクリーニングブレード、４１は記録紙、４２はピックアップローラある。
【００７９】
同図において、感光体ドラム１は矢印Ａ方向に回転し、図示しない帯電装置でその表面が一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１にレーザー書き込み装置などの画像書き込み手段により第一色（例えば、Ｂ）の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置５によってトナー現像されて可視化されたトナー画像Ｔが形成される。トナー画像Ｔは感光体ドラム１の回転で１次転写ロール２５が配置された一次転写部に到り、１次転写ロール２５からトナー画像Ｔに逆極性の電界を作用させることにより、上記トナー画像Ｔを静電的に転写ベルト２に吸着されつつ転写ベルト２の矢印Ｂ方向の回転で一次転写される。
以下、同様にして第２色のトナー画像、第３色のトナー画像、第４色のトナー画像が順次形成され転写ベルト２において重ね合わせ、多重トナー画像が形成される。
【００８０】
転写ベルト２に転写された多重トナー画像は転写ベルト２の回転で２次転写ロール３が設置された二次転写部に到る。
二次転写部は転写ベルト２のトナー画像が担持された表面側に設置された２次転写ロール３と当該転写ベルト２の裏側から２次転写ロールに対向するごとく配置されたバックアップロール２２及びこのバックアップロール２２に圧接して回転する電極ロール２６から構成される。
【００８１】
記録紙４１は、記録紙トレー４に収容された記録紙束からピックアップローラ４２で一枚ずつ取り出され、フィードロールで二次転写部の転写ベルト２と２次転写ロール３との間に所定のタイミングで給送される。
給送された記録紙４１は、２次転写ロール３及びバックアップロール２２による圧接搬送と転写ベルト２の回転で、当該転写ベルト２に担持されたトナー画像が転写される。
【００８２】
トナー画像が転写された記録紙４１は、最終トナー画像の二次転写終了まで退避位置にある剥離爪１３を作動せることにより転写ベルト２から剥離され、図示しない定着装置に搬送され、加圧/加熱処理でトナー画像を固定して永久画像とされる。
【００８３】
なお、多重トナー画像の記録紙４１への転写の終了した転写ベルト２は、二次転写部の下流に設けたベルトクリーナ９で残留トナーの除去が行われて次の転写に備える。また、２次転写ロール３にはポリウレタン等からなるクリーニングブレード３１が常時当接するごとくとりつけられており、転写で付着したトナー粒子や紙紛等の異物が除去される。
【００８４】
単色画像の転写の場合は、一次転写されたトナー画像Ｔを直ちに二次転写して定着装置に搬送するが、複数色の重ね合わせによる多色画像の転写の場合は各色のトナー画像が一次転写部で正確に一致するように転写ベルト２と感光体ドラム１との回転を同期させて各色のトナー画像がずれないようにする。
上記二次転写部では、２次転写ロール３と転写ベルト２を介して対向配置したバックアップロール２２に圧接した電極ロール２６にトナー画像の極性と同極性の出圧(転写電圧)を印加することで当該トナー画像を記録紙41に静電反発で転写する。
【００８５】
また本発明の半導電性ベルトは、図２に示すようなタンデム型カラー画像形成装置の用紙搬送ベルト６０にも適用される。尚、タンデム型カラー画像形成装置とは、感光体が２個以上ある画像形成装置であり、本実施例の感光体が４個ある構成は、タンデム型カラー画像形成装置の一例である。
【００８６】
図２に例示する画像形成装置は、ブラック（Ｋ），イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）の各色のトナー画像をそれぞれ形成する４つの画像形成装置ユニット３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋをこの順にならべて配置し、この各画像形成ユニット３の転写部（感光体ドラムの転写部）に用紙搬送ベルト６０表面を用紙Ｐを通過させるように配設したタンデムタイプのカラー画像形成装置である。各画像ユニット３は、そのいずれも、前記図１に係る画像形成装置と同様に、矢印方向に回転する感光体ドラム２２（ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）を備え、その感光体ドラム２２の周囲に、帯電ロール（導電性ロール）２３、現像装置２４、転写ロール（導電性ロール）２５及びクリーニング装置２６等を図２における左側からこの順に配設したものである。また、この各画像形成ユニット３の転写部で接触して矢印方向に回転するように、用紙搬送ベルト６０は駆動ロール６１、導電性ロール６２、金属ロール６３、テンションロール６４間に張架して配設されている。そしてベルト周長の変化に対しては、テンションロール６４の位置を変更して対応するようになっている。
【００８７】
図２中の４５は定着装置、６７は、ベルト６０のクリーニング装置である。そして、この画像形成装置においては、図示しない給紙部から搬送される用紙Ｐを、搬送ロール６５によって用紙搬送ベルト６０表面に搬送して、用紙搬送ベルト６０表面の用紙Ｐにトナー画像を転写させ、定着装置４５に送り込むことにより、用紙Ｐ表面のトナー画像を定着させてカラー画像を得るようになっている。
【００８８】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００８９】
−微細な複合微粒子粉末の製造−
ゲータイト微粒子粉末（粒子形状：針状、平均長軸径０．０７１０μｍ、平均短軸径０．００８１μｍ、軸比：８．８、幾何標準偏差値：１．３８、ＢＥＴ比表面積値：１５９．８ｍ2／ｇ、アルミニウムの含有量：０．８３質量％、Ｌ*値：５１．６、ａ*値：３１．４、ｂ*値：６１．７、ｈ値：６３．０°、隠蔽力：１５２ｃｍ2／ｇ、耐熱性：２４５℃）１１．０ｋｇをエッジランナー「ＭＰＵＶ−２型」（製品名、株式会社松本鋳造鉄工所製）に投入し、メチルトリエトキシシラン（商品名：ＴＳＬ８１２３、東芝シリコーン株式会社製）２２０ｇを２００ｍｌのエタノールで混合希釈して得られるメチルトリエトキシシラン溶液を、エッジランナーを稼動させながら上記ゲータイト微粒子粉末に添加し、３９２Ｎ／ｃｍ（４０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で２０分間混合攪拌を行った。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９０】
次に、カーボンブラックとして、Ｄｅｇｕｓｓａ社のＰＲＩＮＴＥＸ１５０Ｔ：１１００ｇを、エッジランナーを稼動させながら１０分間かけて添加し、さらに３９２Ｎ／ｃｍ（４０ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で２０分間、混合攪拌を行い、メチルトリエトキシシラン表面層の表面にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて１０５℃で６０分間加熱処理を行い、カーボンブラック複合無機酸化物微粒子粉末を得た。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９１】
得られた微細なカーボンブラック被覆複合微粒子は、平均長軸径が０．０７２２μｍ、平均短軸径が０．００８２μｍ、軸比が８．８の針状粒子粉末であった。メチルトリエトキシシランから生成したオルガノシラン化合物の被覆量は、Ｓｉ換算で０．３０質量％であった。
【００９２】
（実施例１）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の結晶性ポリエステルＰＣＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、上記カーボンブラックを被覆した微細な複合粒子粉末を３２質量部分散してなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この導電性樹脂組成物のペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃の加熱温度にて、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.9Ω／□、体積抵抗率は１０10.6Ωｃｍであった。
【００９３】
（実施例２）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の結晶性ポリエステルＰＣＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、上記カーボンブラックを被覆した微細な複合粒子粉末を４５質量部分散してなる樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃の加熱温度にて、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍの外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.2Ω／□、体積抵抗率は１０9.4Ωｃｍであった。
【００９４】
（比較例１）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の非結晶性ポリエステル樹脂ＰＥＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、カーボンブラックとして、ＰＨ８．５、揮発分１．５％の米Ｃａｂｏｔ社製ＶｏｌｃａｎＸＣ７２Ｘを１４質量部添加して、２軸押出機を用いてカーボンブラック１４質量部を添加してなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃で、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.9Ω／□、体積抵抗率は１０9.2Ωｃｍであった。
【００９５】
（比較例２）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の非結晶性ポリエステル樹脂ＰＥＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、カーボンブラックとして、ＰＨ５．７で有機揮発分０．９％の電気化学工業（株）製の粒状アセチレンブラックを１５量部添加して、２軸押出機を用いて樹脂材料にカーボンブラックを混練して、カーボンブラック１２質量部をしてなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃で、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率１０11.4Ω／□、体積抵抗率１０9.8Ωｃｍであった。
【００９６】
（比較例３）
樹脂材料として、日本ジーイープラスチックス（株）製のポリカーボ−ボネイト樹脂、レキサン１３１を用い、該樹脂１００質量部にイオン導電性ポリマーとして、ポリエーテルを主セグメントとするブロック型ポリマーである、三洋化成工業（株）製のペレスタット６３２１（商品名）を２５質量部加え、２軸押出機を用いて混練して導電性樹脂組成物を得た。つぎにこのペレットを用いて２５０℃の加熱温度にて、１軸押出機にて、チューブ形状に成型して、厚み０．１５ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は、１０12.3Ω／□、体積抵抗率１０12.5Ωｃｍであった。
【００９７】
上記実施例１及び２、比較例１〜３で得られた半導電性ベルトについて、表面抵抗率、体積抵抗率、表面抵抗率の面内バラツキ（表面抵抗率の常用対数値の最大値と最小値との差）、表面抵抗率の高温高湿環境（２８℃、８５％ＲＨ）及び低温低湿環境（１０℃、１５％ＲＨ）での常用対数値の差、熱膨張係数、クリープ変形量、中間転写体として、葉書を３０００枚連続コピー後の表面抵抗率の変化量（常用対数値の差）、及び葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況を評価した。
なお、上記各測定は以下のように行った。
【００９８】
−表面抵抗率−
表面抵抗率の計測は、前述のように、図５に示す円形電極（三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃとリング状電極部Ｄとの間に電圧１００（Ｖ）を印可し、１０秒後の電流値より求めた。
【００９９】
−体積抵抗率−
体積抵抗率の計測は、前述のように、円形電極（三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に電圧１００（Ｖ）を印可し、３０秒後の電流値より求めた。
【０１００】
−表面抵抗率の面内バラツキ−
表面抵抗率の面内バラツキ（最大値と最小値との差）は、作製した外径１６８ｍｍ、幅３５０ｍｍの中間転写ベルトを長さ方向に８分割、幅方向に３分割し、ベルト面内２４点について表面抵抗率を計測し、表面抵抗率の対数をとり、最大値と最小値との差をばらつき（ΔＲ）とした。
【０１０１】
−熱膨張係数の計測−
熱膨張係数は、島津製作所（株）製熱分析装置ＴＭＡ−５０を用い、試料長さ１０ｍｍを基準長さとして、１０℃／ｍｉｎで昇温しながら、基準長の変化量より求めた。
【０１０２】
−クリープ変形量の計測−
クリープ変形量は、長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍの試験片を４０℃の環境下で、試験荷重３００ｇ／幅２０ｍｍの条件で引っ張った状態で、１００時間保持して、試験片の変形量を求めた。
【０１０３】
−白抜けの評価−
葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況について、以下の基準により評価した。
○：白抜けの発生なし
×：白抜けの発生があり、画質上での問題あり
【０１０４】
なお、図３は、葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況を示す説明図である。１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境下において、用紙（葉書）を連続走行して、表面抵抗率が、周囲の表面抵抗率より、１．１（ｌｏｇΩ／□）以上低くなると、図３に示すようにハーフトーン（マゼンタ３０％）において、白ぬけが発生する。
【０１０５】
また図４は、中間転写体の二次転写部の表面抵抗率の低下を説明する図である。二次転写直後において、中間転写ベルト２表面はプラス側に帯電し、記録紙４１のベルト側は、マイナス側に帯電しているため、中間転写ベルト２と記録紙４１との間で剥離放電が発生し、中間転写ベルト２表面を劣化させ、表面抵抗が低下する。
以上の結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
表１の結果から、本発明の実施例１〜２の半導電性ベルトは、表面抵抗率のばらつきがなく、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境と低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境での表面抵抗率の環境変動が少なく、優れた画質を長期にわたり安定して得ることができた。一方、比較例１及び比較例２は、電子伝導性の導電剤であるカーボンブラックを分散しており、抵抗の環境変動は少ないが、ベルト面内の表面抵抗率のばらつき（ΔＲ）が大きく、３０００枚連続コピーで画質欠陥（白抜けが）発生する問題が生じた。比較例３のイオン導電性ポリマー分散の半導電性ベルトは、ベルト面内の表面抵抗率のばらつき（ΔＲ）が０．２（ｌｏｇΩ／□）と小さいが、高音高湿(Ｈ／Ｈ)環境と低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境での表面抵抗率の常用対数の差が１．８（ｌｏｇΩ/□）と大きい問題がある。また、中間転写ベルト、用紙搬送ベルトとして用いる場合には、小さいことが好ましい、熱膨張係数、クリープ変形量は、本発明の微細な複合粒子を添加した実施例１及び２は、カーボンブラックを分散した比較例１及び２に比べて、小さい結果であった。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子伝導性の導電剤の電気抵抗の均一性が改善され、環境による電気抵抗の変化が少なく、かつベルトの経時での変化量を改善した高画質を得ることができる半導電性ベルトを提供し、高品質の転写画質を安定して得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導電性ベルトを適用したカラー電子写真複写機の構成を示す概略図である。
【図２】 本発明の半導電性ベルトを適用したカラー電子写真複写機の他の構成を示す概略図である。
【図３】 ３０００枚連続コピー後の用紙走行部の白抜け発生状況を示す図である。
【図４】 中間転写体の二次転写部の表面抵抗率の低下を説明する図である。
【図５】 表面抵抗率の計測方法を示す図である。
【図６】 体積抵抗率の計測方法を示す図である。
【符号の説明】
１、２２ 感光体ドラム（潜像担持体）
２ 中間転写体
３ 導電性ロール、
４ 用紙トレイ、
５ ブラック現像器
６ イエロー現像器、
７ マゼンタ現像器
８ シアン現像器、
９ 中間転写体クリーナ
１３ 用紙剥離爪、
２１、２３、２４ 中間転写体支持ロール、
２２ バックアップロール
２５ １次転写ロール、
２６ 導電性ロール
３１ 導電性ロールクリーナ
４１ 記録媒体、
４２ フィードローラ、
Ｔ 未定着トナー
３ｋ、３ｙ、３ｍ、３ｃ 帯電器
４５ 定着装置
６０ 用紙搬送ベルト
６１ 駆動ロール
６２ 導電性ロール
６３ 金属ロール
６４ テンションロール
６５ 用紙吸着用ロール
６７ クリーニング装置
Ｐ 記録媒体、
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、特に像担持体に形成したトナー画像を一旦中間転写体に転写した後、これを用紙等の記録媒体に転写して再生画像を得るようにした画像形成装置に用いる中間転写体及び用紙搬送ベルトなどの半導電性ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、まず、無機または有機材料からなる光導電性感光体からなる像担持体表面に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザー光等で静電濳像を形成した後、帯電したトナーで前記静電濳像を現像して可視化したトナー画像が形成される。そして、該トナー画像を中間転写体を介して、あるいは直接記録紙等の記録材に静電的に転写し、記録材に定着することにより所望の再生画像を得られる。
【０００３】
特に、上記像担持体に形成したトナー画像を中間転写体に一次転写し、さらに中間転写体表面のトナー画像を記録紙に二次転写する方式を採用した画像形成装置が一般によく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記中間転写体方式を採用した画像形成装置において、中間転写体に用いられる材料としては、ポリカーボネイト樹脂（例えば、特許文献２参照）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（例えば、特許文献３、４参照）、ポリアルキレンフタレート（例えば、特許文献５参照）、ポリカーボネイト（ＰＣ）／ポリアルキレンテレフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料（例えば、特許文献６参照）、エチレンテトラフロロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）／ＰＣ、ＥＴＦＥ／ＰＡＴ、ＰＣ／ＰＡＴのブレンド材料（例えば、特許文献７参照）などの熱可塑性樹脂に、カーボンブラックを添加した半導電性の無端ベルトを用いる提案がなされている。
【０００５】
さらに、中間転写体方式を採用した画像形成装置に用いられるベルト材料としては、ポリエステルなどの織布とＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）などの弾性部材とを積層してなる補強材入り弾性ベルトが提案されている（例えば、特許文献８、９参照）。
【０００６】
また、用紙搬送ベルトに用いられる材料としては、上記 ＥＴＦＥ(エチレンテトラフロロエチレン共重合体)の樹脂材料、ＣＲ（クロロピレン）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンポリマー）などの弾性部材に導電剤を分散してなる半導電性の無端ベルトを用いる提案がなされている。
【０００７】
しかし、半導電性領域で樹脂材料の抵抗値を制御することは非常に難しく、通常の樹脂材料に通常の導電性カーボンブラックを添加して所望の抵抗値を安定して得ることはほとんどできない。このため、半導電性の無端ベルト全数の抵抗値を計測して、選別する必要があるために、コスト高となっている。
【０００８】
上記のように、抵抗値の制御が難しい理由は、樹脂材料などの高分子中にカーボンブラックを添加していくと、カーボンブラックの添加が少量であるうちは導電率が小さく、あるしきい値を超える添加量からカーボンブラックが高分子中に導体回路を形成し、導電性が急激に向上することにより、中抵抗値を得ることができないためである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、前記カーボンブラックを分散したポリカーボネイト、カーボンブラックを分散したエチレン−テトラフロロエチレン共重合体の場合には、例えば葉書など、幅が中間転写体の幅より狭い記録媒体を、連続して３０００枚以上転写した後に、ハーフトーンの画像（例えばマゼンタ色で画像濃度が３０％）を転写すると、記録媒体走行部が白抜けしてしまう場合がある。この白抜けによる画質欠陥は、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境下において特に顕著である。
【００１０】
上記記録媒体走行部が白抜けする原因は、二次転写部での記録媒体剥離時に、中間転写体と記録媒体との間で剥離放電が生じ、中間転写体の記録媒体走行部の表面抵抗率が周辺部位より低下するため、その部分の転写効率が周辺部位より低下することによるものであった。
【００１１】
そして、この表面抵抗率の低下は、前記カーボンブラックを分散したポリカーボネイト、カーボンブラックを分散したエチレン−テトラフロロエチレン共重合体の表面抵抗率の電界依存性は、０．８〜１．５桁（ｌｏｇΩ／□）のレベルであることから、転写電圧による電界集中が起き、これが導電性の大きい部位の周辺の樹脂成分を劣化させたことによるものと考えられた。
【００１２】
また、このように前記材料において表面抵抗率の電界依存性が大きいのは、中間転写体を構成する樹脂成分中にカーボンブラックを均一に分散させることが難しいため、カーボンブラックが不均一に樹脂中に分散しており、前記材料中に局部的に導電性の大きい部位があり、そこに電界が集中することが原因と考えられる。
【００１３】
中間転写体を構成する材料に導電性を付与するには、組成材料中にカーボンブラックなどの電子伝導性を付与する導電剤を用いる方法と、イオン伝導性を付与する導電剤を用いる方法とがある。両者のうち、イオン伝導性を付与する導電剤を用いる方法は、中間転写体の面内の電気抵抗値のばらつきが０．５桁以下と極めて小さく、前記のように局部的に導電性の大きい部位があり、そこに電界が集中することで表面抵抗率が低下する問題が発生しにくいという点で望ましい。しかし、反面、温度や湿度などの環境変化に対する電気抵抗値の変動が大きく、例えば、３０℃、８５％ＲＨの高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）と１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）との表面抵抗率の差が、１．５〜４桁（ｌｏｇΩ／□）となるという問題を有している。
【００１４】
さらに、一般に、イオン導電性を付与する導電剤は、低温低湿環境での電気抵抗値が高くなりやすく、所定の抵抗値を得るために、イオン導電性を付与する導電剤の量を多く添加する必要があるが、添加量を多くすると、前記導電剤が中間転写体の表面から滲み出て、像担持体の表面に移行（ブリードアウト）して、画像劣化、汚染や感光体侵食などを起こしやすいという新たな問題が生じることとなる。
【００１５】
以上のような問題への対策として、イオン導電性を付与する導電剤を分散してなる材料と、電子伝導性を付与する導電剤を分散してなる材料とを積層して中間転写体用のベルトとして用いる提案がなされている（例えば、特許文献１０参照）。しかし、両者を用いた場合、より高抵抗の層がベルトの全体抵抗を支配するため、２層以上の構成とした場合には、高抵抗の層の特性が、全体の挙動として発現することになる。例えば、電子伝導性を付与する導電剤を分散してなる材料の層が、イオン伝電性を付与する導電剤を分散してなる材料の層より高抵抗である場合には、全体として抵抗のばらつきが大きく、電界依存性が大きいなどの問題を生じてしまう場合がある。
【００１６】
一方、中間転写体の電気抵抗値は、高品質の転写画質を得るために、所定の範囲内に制御され、かつ、中間転写体の面内の抵抗ばらつき（抵抗値の最大値と最小値の値との差）が少ないこと、かつ、使用環境条件が変化しても電気抵抗値が、大きく変化せずに、安定して高品質を得られることが求められる。
【００１７】
例えば、実用的には、中間転写体の電気抵抗値の面内ばらつきは、１桁（ｌｏｇΩ／□）以内であること、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）と３０℃、８５％ＲＨの高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）での電気抵抗値との差が１．５桁以内であること、などが要求されている。
【００１８】
また、上記従来技術において、ベルトの駆動は、２本以上の金属ロール、金属の表面の樹脂層を被覆してなるロール、ゴムロールなどを用いて行われる。従来の高価格で一部の法人ユーザーを対象にしたフルカラー複写機やプリンターは、中小オフィイスや一般家庭までも含んだ、さらに広範囲のユーザーが対象になりつつある。こういったユーザーを対象にしたフルカラー複写機やプリンターは、今まで以上に本体の小型化、低価格化、高速度化が必要になる。
【００１９】
こうした事情から、ベルト駆動系を簡易な構成とし、低価格化が必要となってきている。装置本体の小型化、ベルト駆動系を簡易な構成とするために、ベルトの周長が大きく変わって、ベルトテンションが変わった場合に、安定してベルト駆動速度を得ることが難しくなり、ベルトには装置本体の使用環境において、ベルト周長が一定の範囲内で変わらないことが求められる。
【００２０】
すなわち、装置本体の使用環境の温度及び湿度が変化することによって、ベルトの周長が一定以上の範囲を超えて変化し、そのためにベルトテンションが、ベルト速度を安定して制御できる範囲からずれてしまう場合がある。。その結果、例えば、ベルト周長が長くなってベルトテンションが弱くなると、ベルトを駆動させるロールとのグリップ力が弱くなり、スリップするためにベルト速度が変動することで、多色のトナーを重ねるときに位置がずれる問題が発生してしまう。
【００２１】
上記問題を回避するため、前記補強材入り弾性ベルトの場合においては、ポリエステルなどの織布を補強材として用いて、ベルト駆動時のテンションによる経時な伸びを低減化する試みがなされているが、効果が不十分である。べルトの場合には、安定な駆動を維持するためには、５ｋｇｆのテンションが必要であり、このベルトテンションによって、経時的なベルト周長の伸びが発生するために、弾性ベルトは、短期間での交換が必要となる問題がある。
【００２２】
【特許文献１】
特開昭６２−２０６５６７号公報
【特許文献２】
特開平６−９５５２１号公報
【特許文献３】
特開平５−２００９０４号公報
【特許文献４】
特開平６−２２８３３５号公報
【特許文献５】
特開平６−１４９０８１号公報
【特許文献６】
特開平６−１４９０８３号公報
【特許文献７】
特開平６−１４９０７９号公報
【特許文献８】
特開平９−３０５０３８号公報
【特許文献９】
特開平１０−２４００２０号公報
【特許文献１０】
特開平８−１１０７１１号公報
【非特許文献１】
高分子加工，４３（４），１９７７
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、転写電圧による抵抗低下がなく、電気抵抗の均一性を改善し、電界依存性のない、環境による電気抵抗の変化の少ない、かつ、経時での形状変化量を改善した高画質を得ることができる半導電性ベルトを提供し、さらに高品質の画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ 電子写真用画像形成装置に用いられ、無機酸化物微粒子表面が電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末を含有する導電性樹脂組成物からなり、
前記微細な複合粒子粉末が、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを被覆してなり、該被覆面にカーボンブラックが付着している無機酸化物微粒子であることを特徴とする半導電性ベルトである。
【００２５】
＜２＞ 前記微細な複合粒子粉末が、カーボンブラック層を被覆してなる、平均長軸径が０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満の無機酸化物微粒子であることを特徴とする＜１＞に記載の半導電性ベルトである。
【００２７】
＜３＞ 前記微細な複合粒子粉末が、酸化鉄微粒子であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の半導電性ベルトである。
【００２８】
＜４＞ 前記導電性樹脂組成物を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の半導電性ベルトである。
【００２９】
＜５＞ 前記導電性樹脂組成物に含有される微細な複合粒子粉末の量が、樹脂１００質量部に対し、１０〜５０質量部の範囲であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の半導電性ベルトである。
【００３１】
＜６＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の半導電性ベルトを、用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜半導電性ベルト＞
本発明の半導電性ベルトは、電子写真用画像形成装置に用いられ、無機酸化物微粒子の表面が電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末を含有する導電性樹脂組成物からなることを特徴とする。
【００３３】
上記のように、電子伝導性を有する例えばカーボンブラック層（表面層）で表面を被覆された微細な複合粒子粉末を樹脂中に均一に分散させることにより、所望の抵抗値を、環境変化による電気抵抗の変化を受けずに、安定して得ることができる。加えて、上記微細な複合粒子粉末を添加することにより、導電性樹脂組成物のクリープ変形量、熱膨張係数を小さくすることができ、ベルトなどの経時での周長の変化量を少なくすることができる。
【００３４】
−電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末−
本発明における電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末に用いられる芯粒子粉末としては、無機酸化物微粒子が用いられる。また、該無機酸化物微粒子は、平均長軸径が０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満の微細な無機酸化物微粒子であることが好ましい。
【００３５】
前記無機酸化物微粒子粉末の粒子の形状は、針状または直方体状であるのが好ましい。ここで「針状」とは、文字通りの針状はもちろん、紡錘状及び米粒状を含む意味である。
【００３６】
本発明における無機酸化物微粒子としては、酸化鉄微粒子であることが好ましく、該酸化鉄微粒子としては、ゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）粒子粉末及びレピドクロサイト（γ−ＦｅＯＯＨ）粒子粉末などの含水酸化鉄微粒子が特に好ましく用いられる。得られるカーボンブラック被覆無機酸化物微粒子粉末の耐熱性を考慮すると、無機酸化物微粒子に耐熱処理を施した無機酸化物微粒子粉末が好ましく、具体的には、無機酸化物微粒子表面にアルミニウム化合物を処理した無機酸化物微粒子粉末、無機酸化物微粒子内部にアルミニウムを含有している無機酸化物微粒子粉末、無機酸化微粒子表面にアルミニウムと鉄からなる複合水酸化物層を有する無機酸化物微粒子粉末及びこれらの耐熱処理を複合化した無機酸化物微粒子粉末が好ましい。
【００３７】
上記無機酸化物微粒子表面にアルミニウム化合物を処理した無機酸化物微粒子粉末のアルミニウム含有量は、該無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．１〜２０．０質量％の範囲であることが好ましく、無機酸化物微粒子内部にアルミニウムを含有している無機酸化物微粒子粉末のアルミニウム含有量は、該無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．０５〜５０質量％の範囲であることが好ましい。また、無機酸化物微粒子表面にアルミニウムと鉄とからなる複合水酸化物層を有する無機酸化物微粒子粉末の粒子表面に被着されている複合水酸化物層中のアルミニウム含有量は、無機酸化物微粒子粉末に対してＡｌ換算で０．１〜１０質量％の範囲であることが好ましく、鉄含有量は、無機酸化物微粒子粉末に対してＦｅ換算で０．１〜３０質量％の範囲であることが好ましい。
【００３８】
本発明における無機酸化物微粒子粉末の平均長軸径は、０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満であることが好ましい。平均長軸径が０．００５μｍ未満の場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、後述する無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。平均長軸径が０．１μｍ以上の場合には、得られる微細なカーボンブラック粒子が粗大となって、好ましくない。
【００３９】
上記微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理、並びに得られる微細なカーボンブラック被覆粒子の均一な分散を考慮すると、平均長軸径は０．００８〜０．０９６μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．０９２μｍの範囲である。
【００４０】
一方、本発明における無機酸化物微粒子粉末は、平均短軸径が０．００２５μｍ以上で０．０５μｍ未満であることが好ましく、０．００４〜０．０４８μｍの範囲であることがより好ましく、さらに好ましくは０．００５〜０．０４６μｍの範囲である。
【００４１】
平均短軸径が０．００２５μｍ未満の場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。平均短軸径が０．０５μｍ以上のものは、工業的に得ることが困難である。
【００４２】
また、軸比（平均長軸径と平均短軸径の比）（以下、「軸比」という。）は２０以下であることが好ましく、より好ましくは１５以下、さらに好ましくは１０以下であり、下限値は２である。
【００４３】
軸比が２０を超える場合には、粒子相互間の絡み合いが多くなり、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。
【００４４】
前記無機酸化物微粒子のＢＥＴ比表面積値は５０〜３００ｍ2／ｇが好ましく、より好ましくは７０〜２８０ｍ2／ｇ、さらに好ましくは、８０〜２５０ｍ2／ｇである。長軸径の幾何標準偏差値は１．８０以下であることが好ましく、より好ましくは１．７０以下であり、下限値は１．０１である。
【００４５】
ＢＥＴ比表面積値が５０ｍ2／ｇ未満の場合には、無機酸化物微粒子粉末が粗大であり、得られる微細なカーボンブラック被覆してなる粒子もまた粗大粒子となるため好ましくない。ＢＥＴ比表面積値が３００ｍ2／ｇを超える場合には、粒子の微細化により凝集を起こしやすいため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。
【００４６】
長軸径の幾何標準偏差値が１．８０を超える場合には、存在する粗大粒子によって均一な分散が阻害されるため、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランまたはポリシロキサンによる均一な被覆処理及びカーボンブラックによる均一な付着処理が困難となる。幾何標準偏差値の下限値は１．０１であり、１．０１未満のものは工業的に得られ難い。
【００４７】
本発明において、導電性を有する微細な複合粒子粉末の表面層は、発現する導電性が、環境による変動が少ないことより、電子伝導性を有することが好ましい。電子伝導性を発現させるための導電剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅合金等の金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化錫−酸化インジウムまたは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の金属酸化物等が挙げられ、一般に用いられる導電性を付与するために用いられる導電剤として、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックが好ましく用いられる。
【００４８】
より具体的には、電気化学（株）製粒状アセチレンブラック、旭カーボン（株）製ＨＳ−５００、アサヒサーマルＦＴ、アサヒサーマルＭＴ、ライオンアグゾ（株）製ケッチェンブラック、キャボット（株）製バルカンＸＣ−７２、キャボット社の「ＲＥＧＡＬ ４００Ｒ」、「ＭＯＮＡＲＣＨ １３００」、Ｄｅｇｕｓｓａ社の「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ ＦＷ２００」、「ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４」、「ＰＲＩＮＴＥＸ１５０Ｔ」、、「ＰＲＩＮＴＥＸ１４０Ｔ」、「ＰＲＩＮＴＥＸ Ｕ」等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００４９】
また、本発明においては、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを被覆する。この場合には電子伝導性を付与するために、被覆面にカーボンブラックを付着させる。
【００５０】
上記アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物（以下、「オルガノシラン化合物」という。）は、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物である。
アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００５１】
上記の中では、カーボンブラックの付着効果及び脱離率を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物が好ましく、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びフェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物がより好ましい。
【００５２】
本発明におけるポリシロキサンとしては、ポリシロキサン、変性ポリシロキサン、末端変性ポリシロキサンまたはこれらの混合物を用いることができる。
【００５３】
オルガノシラン化合物またはポリシロキサンの表面層としての被覆量は、オルガノシラン化合物被覆無機酸化物微粒子粉末、または、ポリシロキサン被覆無機酸化物微粒子粉末に対して、Ｓｉ換算で０．０２〜５．０質量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０３〜４．０質量％の範囲であり、さらにより好ましくは０．０５〜３．０質量％の範囲である。
【００５４】
被覆量が０．０２質量％未満の場合には、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対して５質量部以上のカーボンブラックを付着させることが困難である。また、５．０質量％を超える場合には、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対してカーボンブラックを５〜３０質量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。
【００５５】
無機酸化物微粒子粉末とアルコキシシランまたはポリシロキサンとの混合攪拌や、前記カーボンブラックと粒子表面にアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンが被覆されている無機酸化物微粒子粉末との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール形混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができる。本発明の実施にあたっては、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【００５６】
上記ホイール型混練機としては、具体的に、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。上記ボール型混練機としては、具体的に、振動ミル等がある。上記ブレード型混練機としては、具体的に、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウタミキサー等がある。上記ロール型混練機としては、具体的に、エクストルーダー等がある。
【００５７】
混合撹拌の条件は、無機酸化物微粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランまたはポリシロキサンができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は１９．６〜１９６０Ｎ／ｃｍ（２〜２００ｋｇ／ｃｍ）の範囲、好ましくは９８〜１４７０Ｎ／ｃｍ（１０〜１５０ｋｇ／ｃｍ）の範囲、より好ましくは１４７〜９８０Ｎ／ｃｍ（１５〜１００ｋｇ／ｃｍ）の範囲で、処理時間は５〜１２０分の範囲、好ましくは１０〜９０分の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は２〜２０００ｒｐｍの範囲、好ましくは５〜１０００ｒｐｍの範囲、より好ましくは１０〜８００ｒｐｍの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【００５８】
アルコキシシランまたはポリシロキサンの添加量は、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対して０．１５〜４５質量部の範囲が好ましい。０．１５質量部未満の場合には、目的とするカーボンブラックを付着させることが困難である。なお、上記０．１５〜４５質量部の範囲の添加により、無機酸化物微粒子粉末１００質量部に対してカ−ボンブラックを５〜３０質量部の範囲で付着させることができる。
【００５９】
次いで、アルコキシシランまたはポリシロキサンを被覆した含無機酸化物微粒子粉末にカーボンブラックを添加し、混合攪拌して、アルコキシシラン被覆またはポリシロキサン被覆にカーボンブラックを付着させる。必要によりさらに、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。
なお、上記カーボンブラックとしては、前記導電剤として説明したものを使用することができる。
【００６０】
−導電性樹脂組成物−
本発明における導電性樹脂組成物は、少なくとも樹脂材料中に前記微細な複合粒子粉末を添加し、混合することによって得ることができる。
【００６１】
本発明における導電性樹脂組成物は、樹脂材料と前記カーボンブラック層などを表面層として被覆してなる微細な複合粒子粉末とをあらかじめよく混合し、次に、混練機もしくは押出機を用いて加熱下で強いせん断作用を加えて、カーボンブラック層を被覆してなる微細な複合粒子粉末の凝集体を破壊し、樹脂組成物中にカーボンブラック層を被覆してなる微細な複合粒子粉末を均一に分散させた後、目的に応じた形状に成形加工して使用する。
【００６２】
本発明の半導電性ベルトを中間転写体とする場合、用いられる基材としては、ヤング率が１００ＭＰａ（１００ｋｇ／ｍｍ2）以上の材料からなることが好ましく、２００ＭＰａ（２００ｋｇ／ｍｍ2）以上の材料からなることがより好ましい。ヤング率が１００ＭＰａ未満の材料からなる場合には、クリーニングブレードがあたる等の駆動時の外乱によってベルトが変形し、転写部に悪い影響を与える等の問題が発生することがある。
【００６３】
このような樹脂材料としては、中間転写ベルト及び用紙搬送ベルトとして要求される機械強度などを満足すれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミド、ポチエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフロロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などの熱可塑性樹脂材料及びこれらを主原料としてなる樹脂材料をあげることができる。
【００６４】
さらには、樹脂材料と弾性材料をブレンドして用いることもできる。弾性材料としては、ポリウレタン、塩素化ポリイソプレン、ＮＢＲ、クロロピレンゴム、ＥＰＤＭ、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴムなどを１種類または、２種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。
【００６５】
樹脂材料への微細な複合粒子粉末の添加量は、樹脂成分１００質量部あたり、１０〜５０質量部の範囲であり、好ましくは２０〜４５質量部の範囲である。１０質量部より少ない場合は、所定の電気抵抗値を安定して得ることができず、かつ、前記のようにクリープ変形量、熱膨張係数を小さくする効果が少ないなどの問題がある。添加量が５０質量部より大きいと、ベルト外観が悪くなるなどの問題が生じる場合がある。
【００６６】
（複合粒子粉末添加の熱膨張係数に対する効果）
複合粒子粉末を添加した場合の樹脂材料の熱膨張係数は、複合材料の複合則で規定される。複合粒子を添加した導電性樹脂組成物（複合材料）の熱膨張係数は、次の式（１）で表わされる。
αｃ＝αｍ（１−Ｖｆ）＋αｆＶｆ ・・・ 式（１）
上記式（１）中、各記号は以下を表す。
αｃ：複合粒子（無機系充填材料）を添加した複合材料の熱膨張係数
αｍ：樹脂材料の熱膨張係数
αｆ：複合粒子（無機系充填材料）の熱膨張係数
Ｖｆ：複合粒子（無機系充填材料）の容積分率
【００６７】
ここで、一般の樹脂材料の熱膨張係数である２０〜４０ｐｐｍ／°Ｋに対して、複合粒子の熱膨張係数は、４〜８ｐｐｍ／°Ｋと約１／３〜１／１０であるので、式（１）にもとづいて、添加する前よりも複合粒子を添加することで小さくすることができる。
【００６８】
なお、上記熱膨張係数は、島津製作所（株）製熱分析装置ＴＭＡ−５０を用い、試料長さ１０ｍｍを基準長さとして、１０℃／ｍｉｎで昇温しながら、基準長の変化量より求めた。
【００６９】
（複合粒子粉末添加のクリープ変形量に対する効果）
複合粒子粉末を添加することによる樹脂材料のクリープ変形量、すなわち応力に対する経時変形量は、複合材料の複合則で規定され、複合粒子を添加した導電性樹脂材料（複合材料）のクリープ変形量は、次の式（２）で表される。
εｃ（ｔ）＝εl（ｔ）（Ｅｍ／Ｅｃ） ・・・ 式（２）
上記式（２）中、各記号は以下を表す。
εｃ（ｔ）：複合材料のある時間（ｔ）におけるクリープ変形量
εl（ｔ）：複合粒子（無機系充填材料）のある時間（ｔ）におけるクリープ変形量
Ｅｍ:樹脂材料の剛性
Ｅｃ:複合材料の剛性
【００７０】
一般に、Ｅｃ＞Ｅｍの関係にあるので、複合粒子の添加によって、樹脂材料のクリープ量を小さくすることができる。
【００７１】
なお、上記クリープ変形量は、長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍの試験片を、４０℃の環境下で、試験荷重３００ｇ／幅２０ｍｍの条件で引っ張った状態で１００時間保持し、その後試験片の変形量を求めた。
【００７２】
前記のようにして得られた本発明の半導電性ベルトを成型することにより、転写部材として用いることができる。具体的には、半導電性ベルトとして、転写部材である中間転写ベルトや用紙搬送ベルトなどに用いることもできる。
成型された半導電性ベルトの電気的特性は、以下のようにして測定することができる。
【００７３】
−表面抵抗率−
本発明の半導電性ベルトを中間転写体として用いた場合、半導電性ベルトの表面抵抗率は１×１０10〜１×１０14Ω／□の範囲であることが好ましく、１×１０11〜１×１０13Ω／□の範囲であることがより好ましい。表面抵抗率が１×１０14Ω／□より高い場合には、一次転写部の像担持体と中間転写体とが剥離するポストニップ部で剥離放電が発生し易くなり、放電が発性した部分が白抜けする画質欠陥が発生することがある。一方、該表面抵抗率が１×１０10Ω／□未満の場合には、プレニップ部での電界強度が強くなり、プレニップ部でのギャップ放電が発生し易くなるために画質の粒状性が悪化することがある。従って、前記表面抵抗率を、前記範囲とすることで、表面抵抗率が高い場合に発生する放電による白抜け、表面抵抗率が低い場合に発生する画質の悪化を防止することができる。
【００７４】
上記表面抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰの「ＨＲプローブ」）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定することができる。 以下、表面抵抗率の測定方法を、図５を用いて説明する。図５は、円形電極の一例を示す概略平面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。図５に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａと板状絶縁体Ｂとを備える。第一電圧印加電極Ａは、円柱状電極部Ｃと、該円柱状電極部Ｃの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄとを備える。第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃ及びリング状電極部Ｄと板状絶縁体Ｂとの間に中間転写体Ｔを挟持し、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃとリング状電極部Ｄとの間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記式（３）により、中間転写体Ｔの転写面の表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を算出することができる。ここで、下記式（３）中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部Ｃの外径を示し、Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部Ｄの内径を示す。
ρｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ） ・・・ 式（３）
【００７５】
−体積抵抗率−
本発明の半導電性ベルトを中間転写体として用いた場合、半導電性ベルトの体積抵抗率は１×１０8〜１×１０13Ωｃｍの範囲であることが好ましく、１×１０9〜１×１０12Ωｃｍの範囲であることがより好ましい。体積抵抗率が１×１０8Ωｃｍ未満である場合には、像担持体から中間転写体に転写された未定着トナー画像の電荷を保持する静電的な力が働きにくくなるため、トナー同士の静電的反発力や画像エッジ付近のフリンジ電界の力によって、画像の周囲にトナーが飛散してしまい（ブラー）、ノイズの大きい画像が形成されることがある。一方、前記体積抵抗率が１×１０13Ωｃｍより高い場合には、電荷の保持力が大きいために、１次転写での転写電界で中間転写体表面が帯電するために除電機構が必要となることがある。従って、前記体積抵抗率を、上記範囲とすることで、トナーが飛散したり、除電機構を必要とする問題を解消することができる。
【００７６】
上記体積抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定することができる。前記体積抵抗率の測定方法を図を用いて説明する。図６は、円形電極の一例を示す概略平面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。図６に示す円形電極は、第一電圧印加電極Ａ’と第二電圧印加電極Ｂ’とを備える。第一電圧印加電極Ａ’は、円柱状電極部Ｃ’と、該円柱状電極部Ｃ’の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Ｃ’を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Ｄ’とを備える。第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’及びリング状電極部Ｄ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に中間転写体Ｔを挟持し、第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記式（４）により、中間転写体Ｔの体積抵抗率ρｖ（Ωｃｍ）を算出することができる。ここで、下記式（４）中、ｔは中間転写体Ｔの厚さを示す。
ρｖ＝１９．６×（Ｖ／Ｉ）×ｔ ・・・ 式（４）
【００７７】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、中間転写体方式の画像形成装置及び用紙搬送ベルト方式の画像形成装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体表面に担持されたトナー画像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写体に沿ってに直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等に適用される。
【００７８】
一例として、一次転写を繰り返すカラー画像形成装置の概要を図１に示す。
図１は本発明を適用する画像形成装置の要部部分を説明する模試図であって、１は、像担持体としての感光体ドラム、２は中間転写体としての転写ベルト、３は転写電極である２次転写ロール、４は転写媒体である記録紙を供給するトレー、５はＢ（ブラック）トナーによる現像装置、６はＹ（イエロー）トナーによる現像装置、８はＣ（シアン）トナーによる現像装置、９はベルトクリーナー、１３は剥離爪、２１、２３、２４はベルトローラ、２２はバックアップロール、２５は１次転写ロール、２６は電極ロール、３１はクリーニングブレード、４１は記録紙、４２はピックアップローラある。
【００７９】
同図において、感光体ドラム１は矢印Ａ方向に回転し、図示しない帯電装置でその表面が一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１にレーザー書き込み装置などの画像書き込み手段により第一色（例えば、Ｂ）の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置５によってトナー現像されて可視化されたトナー画像Ｔが形成される。トナー画像Ｔは感光体ドラム１の回転で１次転写ロール２５が配置された一次転写部に到り、１次転写ロール２５からトナー画像Ｔに逆極性の電界を作用させることにより、上記トナー画像Ｔを静電的に転写ベルト２に吸着されつつ転写ベルト２の矢印Ｂ方向の回転で一次転写される。
以下、同様にして第２色のトナー画像、第３色のトナー画像、第４色のトナー画像が順次形成され転写ベルト２において重ね合わせ、多重トナー画像が形成される。
【００８０】
転写ベルト２に転写された多重トナー画像は転写ベルト２の回転で２次転写ロール３が設置された二次転写部に到る。
二次転写部は転写ベルト２のトナー画像が担持された表面側に設置された２次転写ロール３と当該転写ベルト２の裏側から２次転写ロールに対向するごとく配置されたバックアップロール２２及びこのバックアップロール２２に圧接して回転する電極ロール２６から構成される。
【００８１】
記録紙４１は、記録紙トレー４に収容された記録紙束からピックアップローラ４２で一枚ずつ取り出され、フィードロールで二次転写部の転写ベルト２と２次転写ロール３との間に所定のタイミングで給送される。
給送された記録紙４１は、２次転写ロール３及びバックアップロール２２による圧接搬送と転写ベルト２の回転で、当該転写ベルト２に担持されたトナー画像が転写される。
【００８２】
トナー画像が転写された記録紙４１は、最終トナー画像の二次転写終了まで退避位置にある剥離爪１３を作動せることにより転写ベルト２から剥離され、図示しない定着装置に搬送され、加圧/加熱処理でトナー画像を固定して永久画像とされる。
【００８３】
なお、多重トナー画像の記録紙４１への転写の終了した転写ベルト２は、二次転写部の下流に設けたベルトクリーナ９で残留トナーの除去が行われて次の転写に備える。また、２次転写ロール３にはポリウレタン等からなるクリーニングブレード３１が常時当接するごとくとりつけられており、転写で付着したトナー粒子や紙紛等の異物が除去される。
【００８４】
単色画像の転写の場合は、一次転写されたトナー画像Ｔを直ちに二次転写して定着装置に搬送するが、複数色の重ね合わせによる多色画像の転写の場合は各色のトナー画像が一次転写部で正確に一致するように転写ベルト２と感光体ドラム１との回転を同期させて各色のトナー画像がずれないようにする。
上記二次転写部では、２次転写ロール３と転写ベルト２を介して対向配置したバックアップロール２２に圧接した電極ロール２６にトナー画像の極性と同極性の出圧(転写電圧)を印加することで当該トナー画像を記録紙41に静電反発で転写する。
【００８５】
また本発明の半導電性ベルトは、図２に示すようなタンデム型カラー画像形成装置の用紙搬送ベルト６０にも適用される。尚、タンデム型カラー画像形成装置とは、感光体が２個以上ある画像形成装置であり、本実施例の感光体が４個ある構成は、タンデム型カラー画像形成装置の一例である。
【００８６】
図２に例示する画像形成装置は、ブラック（Ｋ），イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）の各色のトナー画像をそれぞれ形成する４つの画像形成装置ユニット３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋをこの順にならべて配置し、この各画像形成ユニット３の転写部（感光体ドラムの転写部）に用紙搬送ベルト６０表面を用紙Ｐを通過させるように配設したタンデムタイプのカラー画像形成装置である。各画像ユニット３は、そのいずれも、前記図１に係る画像形成装置と同様に、矢印方向に回転する感光体ドラム２２（ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）を備え、その感光体ドラム２２の周囲に、帯電ロール（導電性ロール）２３、現像装置２４、転写ロール（導電性ロール）２５及びクリーニング装置２６等を図２における左側からこの順に配設したものである。また、この各画像形成ユニット３の転写部で接触して矢印方向に回転するように、用紙搬送ベルト６０は駆動ロール６１、導電性ロール６２、金属ロール６３、テンションロール６４間に張架して配設されている。そしてベルト周長の変化に対しては、テンションロール６４の位置を変更して対応するようになっている。
【００８７】
図２中の４５は定着装置、６７は、ベルト６０のクリーニング装置である。そして、この画像形成装置においては、図示しない給紙部から搬送される用紙Ｐを、搬送ロール６５によって用紙搬送ベルト６０表面に搬送して、用紙搬送ベルト６０表面の用紙Ｐにトナー画像を転写させ、定着装置４５に送り込むことにより、用紙Ｐ表面のトナー画像を定着させてカラー画像を得るようになっている。
【００８８】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００８９】
−微細な複合微粒子粉末の製造−
ゲータイト微粒子粉末（粒子形状：針状、平均長軸径０．０７１０μｍ、平均短軸径０．００８１μｍ、軸比：８．８、幾何標準偏差値：１．３８、ＢＥＴ比表面積値：１５９．８ｍ2／ｇ、アルミニウムの含有量：０．８３質量％、Ｌ*値：５１．６、ａ*値：３１．４、ｂ*値：６１．７、ｈ値：６３．０°、隠蔽力：１５２ｃｍ2／ｇ、耐熱性：２４５℃）１１．０ｋｇをエッジランナー「ＭＰＵＶ−２型」（製品名、株式会社松本鋳造鉄工所製）に投入し、メチルトリエトキシシラン（商品名：ＴＳＬ８１２３、東芝シリコーン株式会社製）２２０ｇを２００ｍｌのエタノールで混合希釈して得られるメチルトリエトキシシラン溶液を、エッジランナーを稼動させながら上記ゲータイト微粒子粉末に添加し、３９２Ｎ／ｃｍ（４０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で２０分間混合攪拌を行った。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９０】
次に、カーボンブラックとして、Ｄｅｇｕｓｓａ社のＰＲＩＮＴＥＸ１５０Ｔ：１１００ｇを、エッジランナーを稼動させながら１０分間かけて添加し、さらに３９２Ｎ／ｃｍ（４０ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で２０分間、混合攪拌を行い、メチルトリエトキシシラン表面層の表面にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて１０５℃で６０分間加熱処理を行い、カーボンブラック複合無機酸化物微粒子粉末を得た。なお、このときの撹拌速度は２２ｒｐｍで行った。
【００９１】
得られた微細なカーボンブラック被覆複合微粒子は、平均長軸径が０．０７２２μｍ、平均短軸径が０．００８２μｍ、軸比が８．８の針状粒子粉末であった。メチルトリエトキシシランから生成したオルガノシラン化合物の被覆量は、Ｓｉ換算で０．３０質量％であった。
【００９２】
（実施例１）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の結晶性ポリエステルＰＣＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、上記カーボンブラックを被覆した微細な複合粒子粉末を３２質量部分散してなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この導電性樹脂組成物のペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃の加熱温度にて、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.9Ω／□、体積抵抗率は１０10.6Ωｃｍであった。
【００９３】
（実施例２）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の結晶性ポリエステルＰＣＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、上記カーボンブラックを被覆した微細な複合粒子粉末を４５質量部分散してなる樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃の加熱温度にて、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍの外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.2Ω／□、体積抵抗率は１０9.4Ωｃｍであった。
【００９４】
（比較例１）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の非結晶性ポリエステル樹脂ＰＥＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、カーボンブラックとして、ＰＨ８．５、揮発分１．５％の米Ｃａｂｏｔ社製ＶｏｌｃａｎＸＣ７２Ｘを１４質量部添加して、２軸押出機を用いてカーボンブラック１４質量部を添加してなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃で、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は１０11.9Ω／□、体積抵抗率は１０9.2Ωｃｍであった。
【００９５】
（比較例２）
樹脂材料として、イーストマンケミカル（株）製の非結晶性ポリエステル樹脂ＰＥＴＧ５４４５を用い、該樹脂１００質量部に、カーボンブラックとして、ＰＨ５．７で有機揮発分０．９％の電気化学工業（株）製の粒状アセチレンブラックを１５量部添加して、２軸押出機を用いて樹脂材料にカーボンブラックを混練して、カーボンブラック１２質量部をしてなる導電性樹脂組成物を得た。さらに、この樹脂ペレットを、１軸押出機を用いて、２２０℃で、チューブ形状に押出成形して、厚み０．１３ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率１０11.4Ω／□、体積抵抗率１０9.8Ωｃｍであった。
【００９６】
（比較例３）
樹脂材料として、日本ジーイープラスチックス（株）製のポリカーボ−ボネイト樹脂、レキサン１３１を用い、該樹脂１００質量部にイオン導電性ポリマーとして、ポリエーテルを主セグメントとするブロック型ポリマーである、三洋化成工業（株）製のペレスタット６３２１（商品名）を２５質量部加え、２軸押出機を用いて混練して導電性樹脂組成物を得た。つぎにこのペレットを用いて２５０℃の加熱温度にて、１軸押出機にて、チューブ形状に成型して、厚み０．１５ｍｍで、幅３５０ｍｍ、外径１６８ｍｍの無端ベルトを得た。
このベルトの表面抵抗率は、１０12.3Ω／□、体積抵抗率１０12.5Ωｃｍであった。
【００９７】
上記実施例１及び２、比較例１〜３で得られた半導電性ベルトについて、表面抵抗率、体積抵抗率、表面抵抗率の面内バラツキ（表面抵抗率の常用対数値の最大値と最小値との差）、表面抵抗率の高温高湿環境（２８℃、８５％ＲＨ）及び低温低湿環境（１０℃、１５％ＲＨ）での常用対数値の差、熱膨張係数、クリープ変形量、中間転写体として、葉書を３０００枚連続コピー後の表面抵抗率の変化量（常用対数値の差）、及び葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況を評価した。
なお、上記各測定は以下のように行った。
【００９８】
−表面抵抗率−
表面抵抗率の計測は、前述のように、図５に示す円形電極（三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、第一電圧印加電極Ａにおける円柱状電極部Ｃとリング状電極部Ｄとの間に電圧１００（Ｖ）を印可し、１０秒後の電流値より求めた。
【００９９】
−体積抵抗率−
体積抵抗率の計測は、前述のように、円形電極（三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＲプローブ）を用い、第一電圧印加電極Ａ’における円柱状電極部Ｃ’と第二電圧印加電極Ｂ’との間に電圧１００（Ｖ）を印可し、３０秒後の電流値より求めた。
【０１００】
−表面抵抗率の面内バラツキ−
表面抵抗率の面内バラツキ（最大値と最小値との差）は、作製した外径１６８ｍｍ、幅３５０ｍｍの中間転写ベルトを長さ方向に８分割、幅方向に３分割し、ベルト面内２４点について表面抵抗率を計測し、表面抵抗率の対数をとり、最大値と最小値との差をばらつき（ΔＲ）とした。
【０１０１】
−熱膨張係数の計測−
熱膨張係数は、島津製作所（株）製熱分析装置ＴＭＡ−５０を用い、試料長さ１０ｍｍを基準長さとして、１０℃／ｍｉｎで昇温しながら、基準長の変化量より求めた。
【０１０２】
−クリープ変形量の計測−
クリープ変形量は、長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍの試験片を４０℃の環境下で、試験荷重３００ｇ／幅２０ｍｍの条件で引っ張った状態で、１００時間保持して、試験片の変形量を求めた。
【０１０３】
−白抜けの評価−
葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況について、以下の基準により評価した。
○：白抜けの発生なし
×：白抜けの発生があり、画質上での問題あり
【０１０４】
なお、図３は、葉書を３０００枚連続コピー後、マゼンタ３０％のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況を示す説明図である。１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境下において、用紙（葉書）を連続走行して、表面抵抗率が、周囲の表面抵抗率より、１．１（ｌｏｇΩ／□）以上低くなると、図３に示すようにハーフトーン（マゼンタ３０％）において、白ぬけが発生する。
【０１０５】
また図４は、中間転写体の二次転写部の表面抵抗率の低下を説明する図である。二次転写直後において、中間転写ベルト２表面はプラス側に帯電し、記録紙４１のベルト側は、マイナス側に帯電しているため、中間転写ベルト２と記録紙４１との間で剥離放電が発生し、中間転写ベルト２表面を劣化させ、表面抵抗が低下する。
以上の結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
表１の結果から、本発明の実施例１〜２の半導電性ベルトは、表面抵抗率のばらつきがなく、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境と低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境での表面抵抗率の環境変動が少なく、優れた画質を長期にわたり安定して得ることができた。一方、比較例１及び比較例２は、電子伝導性の導電剤であるカーボンブラックを分散しており、抵抗の環境変動は少ないが、ベルト面内の表面抵抗率のばらつき（ΔＲ）が大きく、３０００枚連続コピーで画質欠陥（白抜けが）発生する問題が生じた。比較例３のイオン導電性ポリマー分散の半導電性ベルトは、ベルト面内の表面抵抗率のばらつき（ΔＲ）が０．２（ｌｏｇΩ／□）と小さいが、高音高湿(Ｈ／Ｈ)環境と低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境での表面抵抗率の常用対数の差が１．８（ｌｏｇΩ/□）と大きい問題がある。また、中間転写ベルト、用紙搬送ベルトとして用いる場合には、小さいことが好ましい、熱膨張係数、クリープ変形量は、本発明の微細な複合粒子を添加した実施例１及び２は、カーボンブラックを分散した比較例１及び２に比べて、小さい結果であった。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子伝導性の導電剤の電気抵抗の均一性が改善され、環境による電気抵抗の変化が少なく、かつベルトの経時での変化量を改善した高画質を得ることができる半導電性ベルトを提供し、高品質の転写画質を安定して得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導電性ベルトを適用したカラー電子写真複写機の構成を示す概略図である。
【図２】 本発明の半導電性ベルトを適用したカラー電子写真複写機の他の構成を示す概略図である。
【図３】 ３０００枚連続コピー後の用紙走行部の白抜け発生状況を示す図である。
【図４】 中間転写体の二次転写部の表面抵抗率の低下を説明する図である。
【図５】 表面抵抗率の計測方法を示す図である。
【図６】 体積抵抗率の計測方法を示す図である。
【符号の説明】
１、２２ 感光体ドラム（潜像担持体）
２ 中間転写体
３ 導電性ロール、
４ 用紙トレイ、
５ ブラック現像器
６ イエロー現像器、
７ マゼンタ現像器
８ シアン現像器、
９ 中間転写体クリーナ
１３ 用紙剥離爪、
２１、２３、２４ 中間転写体支持ロール、
２２ バックアップロール
２５ １次転写ロール、
２６ 導電性ロール
３１ 導電性ロールクリーナ
４１ 記録媒体、
４２ フィードローラ、
Ｔ 未定着トナー
３ｋ、３ｙ、３ｍ、３ｃ 帯電器
４５ 定着装置
６０ 用紙搬送ベルト
６１ 駆動ロール
６２ 導電性ロール
６３ 金属ロール
６４ テンションロール
６５ 用紙吸着用ロール
６７ クリーニング装置
Ｐ 記録媒体、
Claims (6)
- 電子写真用画像形成装置に用いられ、無機酸化物微粒子表面が電子伝導性を有する表面層で被覆された微細な複合粒子粉末を含有する導電性樹脂組成物からなり、
前記微細な複合粒子粉末が、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを被覆してなり、該被覆面にカーボンブラックが付着している無機酸化物微粒子であることを特徴とする半導電性ベルト。 - 前記微細な複合粒子粉末が、カーボンブラック層を被覆してなる、平均長軸径が０．００５μｍ以上で０．１μｍ未満の無機酸化物微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の半導電性ベルト。
- 前記微細な複合粒子粉末が、酸化鉄微粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導電性ベルト。
- 前記導電性樹脂組成物を構成する樹脂が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導電性ベルト。
- 前記導電性樹脂組成物に含有される微細な複合粒子粉末の量が、樹脂１００質量部に対し、１０〜５０質量部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導電性ベルト。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の半導電性ベルトを、用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置。
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