JP4221268B2 - 導電性ベルト - Google Patents

Description

本発明は導電性ベルトに関し、詳しくは複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置における中間転写ベルトとして好適に用いられる導電性ベルトに関する。

従来、複写機、プリンタ等に用いる転写ベルトにはゴム中に導電性充填材を分散させた電子導電性ゴムを用いたベルトと、ウレタンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）またはエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性ゴムを用いたベルトがある。

電子導電性ゴムを用いた導電性ベルトは伸び変化があり、プリンタ等の高速化に対応できないという問題があった。かかる問題を解決すべくポリイミド、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリカーボネート等の樹脂に導電性充填材を分散させた電子導電性ベルトが開発され、最近では当該導電性ベルトが転写ベルトの主流になっている。この導電性ベルトは引張弾性率が高く、ベルトスピードの変化を少なくすることができるため高速化には適している。しかし、樹脂中で導電性充填材が均一に分散し難いことから電気抵抗の局所的ばらつきが生じ、電気抵抗の制御が困難であるという問題を有する。

一方、イオン導電性ゴム用いた導電性ベルトは電気抵抗の均一性に優れているが引張弾性率において劣ることから伸び変化により画像転写位置がズレて良好な画像が得られない、プリンタ等の高速化に対応できない等の問題がある。
そこで高速出力と高画質を同時に実現するために、電気抵抗の均一性に優れ、かつ経時的変化の少ない高弾性率の導電性ベルトの開発が盛んに行われている。（特許文献１および特許文献２）

特開２０００−１０４１７号公報 特開２００２−２２９３４５号公報

本発明は、抵抗調整が容易でかつ抵抗値の電圧依存性および環境依存性の低い導電性ベルトを提供することを課題としている。

本発明者らは上述した従来の電子導電性ベルトおよびイオン導電性ベルトについて種々の検討を行った。その結果、電子導電性ベルトにおいては電気抵抗値が印加電圧に依存し、一定の抵抗値を示さないことを知見した。この現象は帯電・現像・転写・定着といった画像形成過程において機械的な制御を難しくし、コストアップにつながる場合がある。一方イオン導電性ベルトでは、吸湿性が大きいと湿度変化による電気抵抗の変化が大きくなるなど、体積抵抗率の環境依存性が大きいことを知見した。イオン導電性ベルトを用いた場合に転写電圧のコントロールが困難となり画像形成装置の機構が複雑になるのは、この現象に起因するものである。

そこで本発明者らは、抵抗値の電圧依存性を示す指標としてｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀（式中、Ｒ₁₀₀は印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を表し、
Ｒ₁₀₀₀は印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を表す。）を用い、かかる値が約１．２以下であれば抵抗値の電圧依存性に起因する機械的制御の困難性を解消できることを知見した。

上記知見に基づいて、本発明は第一に、電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層からなる３層構造であって、
温度および湿度が同一環境下において、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀（Ω・ｃｍ）と印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀₀（Ω・ｃｍ）がｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀≦１．２の関係を満たしていることを特徴とする導電性ベルトを提供している。なお、下限は０．１以上であることが好ましい。
本発明において体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ ６９１１に従って測定している。

さらに、本発明者は、抵抗値の環境依存性を示す指標としてｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH（式中、Ｒ_LLは低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率を表し、Ｒ_HHは高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率を表す。）を用い、かかる値が約１．５以下であれば抵抗値の環境依存性に起因する転写電圧制御の困難性を解消できることを知見した。

上記知見に基づいて、本発明は第二に、電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層からなる３層構造であって、
低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率Ｒ_HHがｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≦１．５の関係を満たしていることを特徴とする導電性ベルトを提供している。なお、下限は０．２以上であることが好ましい。

よって、本発明の電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層からなる３層構造からなる導電性ベルトにおいて、
低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率Ｒ_HHがｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≦１．５の関係を満たし、かつ、上記各環境下における印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀と印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀₀が、ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀≦１．２の関係を満たしていることが最も好ましい。

本発明の導電性ベルトは前記した条件を満たせばいかなる構造を有していてもよいが、電子導電性を有する基層とイオン導電性を有する中間層を有することが好ましい。
さらに前記基層と中間層においては、基層の体積抵抗率ＲSと中間層の体積抵抗率ＲEがｌｏｇ₁₀Ｒｓ≦ｌｏｇ₁₀Ｒｅの関係を満たしていることが好ましい。これにより電圧依存性の低いイオン導電性の中間層が、本発明の導電性ベルトに対する電圧変動の影響を抑制してくれるという利点がある。

上記中間層の上にさらに積層される表層により、環境変動が中間層に与える影響の軽減、摩擦抵抗の低減、電気特性の環境に対する安定性の向上、表面粗さ低減による残留トナークリーニング性の向上等を図ることができる。

上記導電性ベルトにおける基層、中間層および表層について詳細する。
基層は剛性を保持するために樹脂製とし、該基層を構成する樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルイミド樹脂、シリコーンイミド樹脂、ウレタンイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂等、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられ、中でも弾性率の高いポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ化ビニリデン樹脂が好適に用いられる。中でも比較的安価なポリアミドイミド樹脂が好ましい。

基層には電子導電性とするための電子導電剤（導電性充填材ともいう）を配合している。該電子導電剤としては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；酸化亜鉛、チタン酸カリウム、アンチモンドープ酸化チタン、酸化スズ、グラファイト等の導電性金属酸化物；カーボン繊維等が挙げられる。なかでも電子導電剤としてはカーボンブラックを用いることが好ましい。
電子導電剤の配合量は電子導電剤の種類または基層として用いられる樹脂の種類に応じて異なるが、電子導電剤の配合量は樹脂固形分１００重量部に対して約１重量部〜５０重量部、より好ましくは約３重量部〜４０重量部である。特に電子導電剤がカーボンブラックの場合は、樹脂固形分１００重量部に対して約１０重量部〜４０重量部配合されていることが好ましい。

基層の厚みは約５０μｍ〜１５０μｍとされるのが好ましい。本発明の導電性ベルトに腰をもたせ折れ曲がりにくくするためには、基層の厚みは約５０μｍ以上であることが好ましい。また、ベルトの曲げ剛性が大きくなり、例えばプリンタ内でのローラーへの密着および馴染みが悪くなるのを防ぐためには基層の厚みは約１５０μｍ以下であることが好ましい。

中間層はエラストマーで構成し、該中間層を構成するエラストマーとしては公知のイオン導電性ゴムを使用することが好ましいが、イオン導電剤が添加されているエラストマーを用いても良い。イオン導電性ゴムとしては組成物中に極性基を持つゴム材料が挙げられ、具体的にはアクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、エピハロヒドリンゴム（特にエピクロルヒドリンゴム）、クロロプレンゴム、アクリルゴム等が挙げられる。イオン導電剤としては、例えばテトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（ラウリルトリメチルアンモニウム等）、オクタデシルトリメチルアンモニウム（ステアリルトリメチルアンモニウム等）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸、塩塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし２種以上を組み合わせて用いてもよい。

特に上記中間層はポリプロピレングリコールまたは／および水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールと芳香族ジイソシアネートとから得られ、主剤として用いられる末端イソシアネートプレポリマーを硬化剤である芳香族ジアミンまたは／およびポリオールで硬化させてなるポリウレタンエラストマーから構成されているのが好ましい。これにより低硬度を実現しやすく難燃性も付与しやすい上に、比較的低コストとすることができる。なお、上記ポリウレタンエラストマーには、各種ポリオールや分子量調整のための添加剤等を配合することもできる。

上記水酸基末端液状ゴムとしては、例えば水酸基末端液状ポリブタジエン、水酸基末端液状ポリイソプレン、水酸基末端液状スチレン−ブタジエンゴム、水酸基末端液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、液状ポリ（オキシプロピレン）グリコール、液状ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、液状ポリオレフィングリコール、水酸基末端液状シリコーンゴム等が用いられ、中でも水酸基末端液状ポリブタジエンが物性のバランス面から好適に用いられる。

上記ポリオールとしては、物性上の理由によりリン含有ポリオール、または水酸基末端液状ポリブタジエン等の水酸基末端液状ゴムが好ましく、１種あるいは複数種を混合して用いることができる。

上記末端イソシアネートプレポリマーは、ポリプロピレングリコールと芳香族ジイソシアネートとの反応物と、水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールと芳香族ジイソシアネートとの反応物との２つの反応物を混合してなるものとするのが好ましい。これにより電気抵抗のばらつきをさらに低減することができる。その他、上記末端イソシアネートプレポリマーは、（１）ポリプロピレングリコールと芳香族ジイソシアネートとの反応物からなるもののみ、（２）水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールと芳香族ジイソシアネートとの反応物からなるもののみ、（３）ポリプロピレングリコールと水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールとの混合物を芳香族ジイソシアネートと反応させたもの等とすることもできる。

中間層は、下記の化学式１に記載の陰イオンを有する塩をイオン導電剤として含有していることが好ましい。

（式中、Ｘ₁およびＸ₂は同一であっても異なってもよく、炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ₂−）を含む炭素数が１〜８の官能基を示す。）

上記化学式１に記載の陰イオンを有する塩は化学式１のＸ₁、Ｘ₂の官能基にあるフルオロ基およびスルホニル基の電子吸引性により陰イオンとして安定化され、イオンがより高い解離度を示す。これにより少量の添加で導電性を付与することができ、基層との体積抵抗率のバランスを制御しやすい。また、この塩は電極等に対する化学的・電気化学的安定性が高く、安全性も高い。また、使用可能温度領域が広い上に電気抵抗の調整が容易で、ベルト面内での抵抗値のバラツキが少ない。さらに低価格で入手しやすく、常温で粉体であって混練しやすく、押出成形しても表面肌を平滑にすることができる。

上記化学式１に記載の陰イオンにおいて、式中、Ｘ₁およびＸ₂は各々、炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ₂−）の全てを含む炭素数が１〜８の官能基であれば良い。官能基Ｘ₁およびＸ₂としては、例えばＲ−ＳＯ₂−（式中、Ｒはフッ素原子で置換されている炭素数１〜８の炭化水素基を表す。）で示される基が挙げられる。ここで炭素数１〜８の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１，１−ジメチルプロピル基もしくは３−メチル−３−ブテニル基等のアルキル基；例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、イソプロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基もしくは２−ペンテニル基等のアルケニル基；例えば、エチニル基、２−プロピニル基、１−ブチニル基もしくは２−ブチニル基等のアルキニル基が挙げられる。置換基としてのフッ素原子の数および置換位置は化学的に許容される範囲であれば特に限定されない。
上記化学式１に記載の陰イオンとしては安定性、コストまたは取り扱い性の点から化学式１中のＸ₁−がＣ_n1Ｈ_m1Ｆ（_2n1-m1+1）−ＳＯ₂−であり、Ｘ₂−がＣ_n2Ｈ_m2Ｆ（_2n2-m2+1）−ＳＯ₂−（ｎ１およびｎ２は同一または異なってよく１以上の整数を表し、ｍ１およびｍ２は同一または異なってよく０以上の整数を表す。）である陰イオンがより好ましい。

上記化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンはアルカリ金属、２Ａ族、遷移金属、両性金属のいずれかの陽イオンであることが好ましい。中でも、イオン化エネルギーが小さいため安定な陽イオンを形成しやすいことからアルカリ金属の陽イオンが好ましい。特に陽イオンを構成する金属は導電度の高いリチウムであることがより好ましい。

その他金属の陽イオン以外にも下記の化学式２または化学式３で示されるような陽イオンであってもよい。

（式中、Ｒ₁〜Ｒ₄は、同一または異なって置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）

（式中、Ｒ₅およびＲ₆は、同一または異なって、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）

Ｒ₁〜Ｒ₆で表される「置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基」における炭素数１〜２０のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ヘプチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−デシル、ビニル、プロパニル又はヘキセニル等が挙げられる。置換基としては、例えばハロゲン（好ましくは、フッ素、塩素、臭素）、オキソ基、アルカノイル基（好ましくはＣ_1〜8）、アルカノイルオキシ基（好ましくはＣ_1〜8）、アルカノイルアミノ基（好ましくはＣ_1〜8）、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基（好ましくはＣ_2〜8）、ハロアルキルカルボニル基（好ましくはＣ_2〜8）、アルコキシ基（好ましくはＣ_1〜8）、ハロアルコキシ基（好ましくはＣ_1〜8）、アルキル基（好ましくはＣ_1〜20）、アミノ基、アルキルアミノ基（好ましくはＣ_1〜8）、ジアルキルアミノ基（好ましくはＣ_2〜16）、環状アミノ基、アルキルアミノカルボニル基（好ましくはＣ_2〜8）、カルバモイル基、水酸基、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、アルキルチオ基（好ましくはＣ_1〜8）、アルキルスルホニルオキシ基（好ましくはＣ_1〜8）、アルキルスルホニルアミノ基（好ましくはＣ_1〜8）またはフェニル基等が挙げられる。

上記の化学式２で示されるような陽イオンとしては、中でもＲ₁〜Ｒ₄の内の３つがメチル基であり、その他の１つが置換基を有していてもよい炭素数７〜２０のアルキル基からなるトリメチルタイプの第４級アンモニウム陽イオンからなる塩が特に好ましい。かかるトリメチルタイプの第４級アンモニウム陽イオンは、電子供与性の強い３つのメチル基により窒素原子上の正電荷を安定化でき、他の置換基を有していてもよいアルキル基によりポリマーとの相容性を向上できるためである。また、化学式３で示される陽イオンにおいては、Ｒ₅あるいはＲ₆が電子供与性を有する方が窒素原子上の正電荷を安定化させることにより陽イオンとしての安定度を高め、より解離度が高くなり、その結果として導電性付与性能に優れた塩にすることができる。従ってＲ₅あるいはＲ₆はメチル基あるいはエチル基であることがより好ましい。

上記化学式１に記載の陰イオンを有する塩の中でもリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＬｉ）はエラストマー材料中への分散がしやすく、また、適性な抵抗値を得やすいため特に好ましい。その他、例えば（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂ＮＬｉ、（Ｃ₄Ｆ₉ＳＯ₂）（ＣＦ₃ＳＯ₂）ＮＬｉ、（ＦＳＯ₂Ｃ₆Ｆ₄）（ＣＦ₃ＳＯ₂）ＮＬｉ、（Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂）（ＣＦ₃ＳＯ₂）ＮＬｉ、（ＣＦ₃ＣＨ₂ＯＳＯ₂）₂ＮＬｉ、（ＣＦ₃ＣＦ₂ＣＨ₂ＯＳＯ₂）₂ＮＬｉ、（ＨＣＦ₂ＣＦ₂ＣＨ₂ＯＳＯ₂）₂ＮＬｉ、（（ＣＦ₃）₂ＣＨＯＳＯ₂）₂ＮＬｉ等を用いることができ、これらは単独で用いても、複数種を併用しても良い。
上記化学式１に記載の陰イオンを有する塩の添加量は約１重量％以下、好ましくは約０．４重量％以下である。

中間層の厚みは約５０〜６００μｍ程度であることが好ましい。表面の抵抗ムラが大きくなったり、ベルトの表面硬度が高くなり転写ニップ幅が小さくなったりするのを防ぐため、中間層の厚みは約５０μｍ以上であることが好ましい。また、ベルト総厚みが大きくなりすぎ設計上の問題が生じたり、中間層が基層から剥離を起こしてしまったりすることを防ぐため、中間層の厚みは約６００μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましい厚みは約１００μｍ以上４００μｍ以下である。

表層は摩擦抵抗を低減でき、表面粗さを低減することにより残留トナーのクリーニング性を向上することができる公知のエラストマー材料で形成し、特に、水系フッ素ゴム塗料が好適に用いられる。
なお、ウレタン系塗料、アクリル系塗料、またはシリコーン系塗料等も用いることができる。

上記表層は非電子導電性であるのが好ましい。これにより表面電気抵抗の局部的バラツキをなくすことができる。尚、表層はイオン導電性とされ、５００Ｖ印加時における体積電気抵抗値が約１０¹⁰Ω・ｃｍ以上約１０¹⁵Ω・ｃｍ以下に調整されるのがトナーの受け渡しが良好に行われる理由から好ましいが、絶縁性であってもよい。

表層の厚みは約１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましい。使用中に表層が摩滅してトナー粒子の離脱性が劣るのを避けるため表層の厚みは約１μｍ以上であることが好ましく、表層形成に必要な手間およびコストを低減するため表層の厚みは約５０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましい厚みは約３μｍ以上３０μｍ以下である。

上記基層、中間層および表層には、本発明の目的を害しない範囲で、例えば分散剤、レベリング剤、老化防止剤などの添加剤を配合してもよい。

上記した本発明の導電性ベルトの製造方法としては、従来公知の方法が使用できる。例えば（１）表層、中間層、基層の順に遠心成形する方法、（２）中間層、基層の順に遠心成形し、脱型した後、表層材料を塗布する方法、（３）基層、中間層の順に金型成形し、脱型した後、表層材料を塗布する方法、または（４）基層のみ遠心成形し、脱型した後、中間層材料、表層材料の順に塗布する方法等が挙げられる。前記（２）、（３）および（４）において、中間層材料または表層材料の塗布方法としては、ロールコータ、バーコート、スプレーコート静電塗装、ディップコートによる方法が挙げられる。中間層材料の塗布方法としては、比較的厚く塗布することが必要であることからロールコータよる方法が好適に用いられる。表層材料の塗布方法としては、比較的薄く均一に塗布する必要があることから静電塗装が好適に用いられる。

本発明においては、特に（３）の方法を用いることが設備コスト等の点から好ましい。具体的には円筒金型表面にディスペンサーを用いて基層を構成する樹脂の前駆体溶液を塗工し、液だれを防ぐため金型を回転させながらオーブン等を用いて加熱硬化させ基層を得る。金型が常温になってからディスペンサーを用いて中間層材料を塗工し、加熱硬化させた後、金型より脱型して２層構造を有するベルトを得る。ついで、中間層の上に表層材料を好ましくは静電塗装にて塗布する。この方法であれば１台のディスペンサー塗工機で連続して基層および中間層を形成することができるので、設備コストを軽減できる。

本発明の導電性ベルトの用途は特に限定されないが、複写機、フリンタまたはファクシミリなどの画像形成装置における中間転写ベルトとして好適に用いられる。

本発明の導電性ベルトは抵抗値の電圧依存性が低いので、帯電・現像・転写・定着といった画像形成過程において機械的な制御を容易にすることができる。さらに、本発明の導電性ベルトは抵抗値の環境依存性も低いので転写電圧のコントロールがしやすく、画像形成装置の機構を簡素化できる。その結果本発明の導電ベルトを用いれば、画像形成装置において高速化、高画質化およびコストダウンを図ることができる。

以下本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる中間転写ベルトとして用いる導電性ベルト１が示された斜視図である。この導電性ベルト１の全体形状は略円筒状（すなわち無端状）であるが、導電性ベルト１は可撓性に富んでいて自重等で自在に変形し得るので種々の形状となり得る。図１では２つの軸間に張設された場合が想定された全体形状（すなわち、進行方向における断面が略長円形状）を示している。

図２は図１中のII−II線に沿った断面図である。この導電性ベルト１は基層３、中間層５および表層７を備えている。この導電性ベルト１を中間転写ベルトとして用いた場合外周面９はトナーが付着する面であり、内周面１１は回転中に駆動軸、従動軸等と直接接触する面である。

上記三層構造の導電性ベルトは、温度および湿度が同一環境下において、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀と印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀₀がｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀≦１．２の関係を満たすものである。かつ、同条件下において、ｌｏｇＲ₁₀₀−ｌｏｇＲ₁₀₀₀≧０．１としている。
また、低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率Ｒ_HHがｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≦１．５の関係を満たすものである。かつ、同条件下において、ｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≧０．２としている。

また、上記基層３の体積抵抗率Ｒ_Sと上記中間層５の体積抵抗率Ｒ_Eがｌｏｇ₁₀Ｒ_S≦ｌｏｇ₁₀Ｒ_Eの関係を満たすものである。

上記基層３は電子導電剤として樹脂固形成分１００重量部に対して１０〜４０重量部のカーボンブラックを含有し。基層３の厚みを５０〜１５０μｍとしている。
上記中間層５はポリプロピレングリコールまたは／および水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールと芳香族ジイソシアネートとから得られる末端イソシアネートプレポリマーを芳香族ジアミンまたは／およびポリオールで硬化させてなるポリウレタンエラストマーからなり、前記化学式１に記載の陰イオンを有する塩を含有している。
前記化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンはアルカリ金属、２Ａ族、遷移金属、両性金属のいずれかの陽イオンである。
詳細には、化学式１に記載の陰イオンを有する塩はリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドとし、中間層がかかる塩を１重量％以下の割合で含有している。

図３は図１および図２の導電性ベルト１を中間転写ベルトとして装着した画像形成装置の模式的正面図である。この画像形成装置は駆動軸１３、第一従動軸１５、第二従動軸１７、感光ドラム１９、転写ロール２１、シリコーン系スポンジロール２３およびヒーター２５を備えている。そして駆動軸１３、第一従動軸１５および第二従動軸１７に導電性ベルト１が中間転写ベルトとして張設されている。中間転写ベルト１は図中矢印Ａで示される方向に回転している。

この画像形成装置によって画像が形成される場合、まず現像ロール（図示されず）よって感光ドラム１９の上にトナーが供給され、トナー像が形成される。次に感光ドラム１９と転写ロール２１との間を通過する中間転写ベルト１にトナー像が転写される。次にトナーがヒーター２５によって加熱される。この加熱によってトナーの揮発成分がある程度揮発し、同時にトナー粒子のバインダー樹脂が溶融する。次に中間転写ベルト１とスポンジロール２３との間に供給された被印刷体２７にトナー像が転写される。このトナー像が定着されて画像が形成される。この図では１つの感光ドラム１９が示されているが、カラー印刷の場合はブラック、マゼンダ、シアンおよびイエローの４色のトナーのそれぞれに感光ドラム１９が用意される。
上記実施形態では粉体トナーが用いられているが、液状トナーが用いられる画像形成装置にも装着され得る。

（実施例）
基層材料
ポリアミドイミドワニス １００重量部
カーボンブラック ７．８重量部
ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン） ２５重量部
ポリアミドイミドワニスは固形分２７％であり既知の方法で合成した。カーボンブラックは三菱化学（株）製カーボンブラックを用いた。対樹脂固形分は２８．８重量％であった。

３本ロールを用いてカーボンブラックを分散させたポリアミドイミドワニスを作成した。上記基層材料には分散剤やレベリング剤を添加することができる。ディスペンサー塗工機を用いて外径１８０ｍｍの円筒金型の表面に基層材料を塗工し、金型をオーブンに入れ、金型を回転させながら加熱硬化させてシームレスベルトの基層を得た。基層の厚みは８０μｍであった。

中間層材料
主剤 イソシアネート末端プレポリマー ５４．７ 重量部
イオン導電剤 ０．０６重量部
硬化剤 ポリプロピレングリコール ３６．８ 重量部
芳香族ジアミン ６．９ 重量部
添加剤１ ０．７６重量部
添加剤２ ０．７６重量部
イソシアネート末端プレポリマーは住友バイエルウレタン（株）製で、ポリプロピレングリコールとトリレンジイソシアネートから得られるＮＣＯ含有率６．９％のプレポリマーである。イオン導電剤としては三光化学（株）製「サンコノールＰＥＯ−２０Ｒ」を用いた。ポリプロピレングリコールは住友バイエルウレタン（株）製で、水酸基価２８ｍｇＫＯＨ／ｇである。芳香族ジアミンとしてはアルベマール・コーポレーション製ジメチルチオトルエンジアミンを用いた。添加剤１としては共栄社化学（株）製アクリルビニルエーテル共重合物を用いた。添加剤２としては共栄社化学（株）製特殊シリコーンを用いた。

前記基層上にディスペンサー塗工機を用いて中間層材料を塗工し、金型をオーブンに入れ、金型を回転させながら加熱硬化させ、常温付近まで冷却後脱型して基層と中間層からなる導電性ベルトを得た。得られたベルトの厚みは３６０μｍであった。

上記において得られた２層ベルト表面に、水系フッ素ゴム塗料（ダイキン工業（株）製「ＧＬＳ−２１３Ｆ」）を静電塗装にて表層材料を吹き付け、オーブン加熱して３層構造の導電性ベルトを得た。得られたベルトの厚みは３７０μｍであった。

（比較例１）
実施例で用いた基層材料を用い、実施例と同一の方法で、電子導電性のポリアミドイミドの単層からなる導電性ベルトを得た。

（比較例２）
実施例で用いた中間層材料を用い、実施例と同一の方法で、イオン導電性のポリウレタンの単層からなる導電性ベルトを得た。

（体積抵抗率の測定）
実施例、比較例１および比較例２で得られた導電性ペルトについて、１０℃、相対湿度２０％の低温低湿環境下および３２℃、相対湿度８０％の高温高湿環境下で、印加電圧１００Ｖまたは１０００Ｖにおける体積抵抗率を測定した。なお、体積抵抗率はアバンテストコーポレーション社製超高抵抗微少電流計Ｒ−８３４０Ａを用い、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に従って測定した。

その結果を下記表に示す。

表１に示すように、上記低温低湿環境下における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境下における体積抵抗率Ｒ_HHの差（ｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH）は、１００Ｖ印加時では、実施例は１．５０で、好ましい範囲である１．５以下０．２以上の範囲であった。単層構造の比較例１は０．２５で０．５未満であり、同様に単層構造の比較例２は１．８８で１．５を越えていた。
また、１０００Ｖ印加時には、実施例では０．５６で好ましい範囲に入り、比較例１は０．４９、比較例２は１．７３でいずれも好ましい範囲から外れていた。

また、低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）において、電圧１００Ｖと、１０００Ｖとを印加した場合の体積抵抗率Ｒ₁₀₀とＲ₁₀₀₀の差（ｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH）は、実施例では１．１７で、好ましい範囲の１．２以下０．１以上の範囲に入り、単層構造の比較例１は２．９４で好ましい範囲から外れていた。
高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）におけるｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HHは、実施例では０．２４で、好ましい範囲に入り、単層構造の比較例１は３．１８、比較例２は０．１１で好ましい範囲より外れていた。

上記表から明らかなように、本発明の実施例の導電性ベルトは体積抵抗率が所要範囲となり、電圧依存性が低いので、帯電・現像・転写・定着といった画像形成過程において機械的な制御を容易にすることができる。さらに、抵抗値の環境依存性も低いので転写電圧のコントロールがしやすく、画像形成装置の機構を簡素化できる。

本発明の一実施形態にかかる導電性ベルトが示された斜視図である。 図１中のII−II線に沿った断面図である。 図１の導電性ベルトを中間転写ベルトとして装着した画像形成装置が示された模式的正面図である。

符号の説明

１ 導電性ベルト（中間転写ベルト）
３ 基層
５ 中間層
７ 表層
９ 外周面
１１ 内周面
１３ 駆動軸
１５ 第一従動軸
１７ 第二従動軸
１９ 感光ドラム
２１ 転写ローラ
２３ スポンジローラ
２５ ヒーター
２７ 紙

Claims (10)

1. 電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層を有する３層構造であって、
   温度および湿度が同一環境下において、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀と印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀₀がｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀≦１．２の関係を満たしていることを特徴とする導電性ベルト。
2. 電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層からなる３層構造であって、
   低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率Ｒ_HHがｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≦１．５の関係を満たしていることを特徴とする導電性ベルト。
3. 電子導電性を有する樹脂製の基層、イオン導電性を有するエラストマー製の中間層、エラストマー製の表層からなる３層構造であって、
   低温低湿環境（１０℃、相対湿度２０％）における体積抵抗率Ｒ_LLと高温高湿環境（３２℃、相対湿度８０％）における体積抵抗率Ｒ_HHがｌｏｇ₁₀Ｒ_LL−ｌｏｇ₁₀Ｒ_HH≦１．５の関係を満たし、かつ、上記各環境下における印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀と印加電圧１０００Ｖにおける体積抵抗率Ｒ₁₀₀₀がｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀−ｌｏｇ₁₀Ｒ₁₀₀₀≦１．２の関係を満たしていることを特徴とする導電性ベルト。
4. 上記基層の体積抵抗率Ｒ_Sと上記中間層の体積抵抗率Ｒ_Eがｌｏｇ₁₀Ｒ_S≦ｌｏｇ₁₀Ｒ_Eの関係を満たしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性ベルト。
5. 上記基層が電子導電剤として樹脂固形成分１００重量部に対して１０〜４０重量部のカーボンブラックを含有しており、該基層の厚みが５０〜１５０μｍである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導電性ベルト。
6. 上記中間層がポリプロピレングリコールまたは／および水酸基末端液状ゴムを主成分とするポリオールと芳香族ジイソシアネートとから得られる末端イソシアネートプレポリマーを芳香族ジアミンまたは／およびポリオールで硬化させてなるポリウレタンエラストマーからなり、下記の化学式１に記載の陰イオンを有する塩を含有している請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ベルト。
   

   

   （式中、Ｘ１およびＸ２は、同一であっても異なってもよく、炭素原子、フッ素原子およびスルホニル基（−ＳＯ₂−）を含む炭素数が１〜８の官能基を表す。）
7. 上記化学式１に記載の陰イオンと対になり塩を構成する陽イオンがアルカリ金属、２Ａ族、遷移金属、両性金属のいずれかの陽イオンである請求項６に記載の導電性ベルト。
8. 上記化学式１に記載の陰イオンを有する塩がリチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドであり、中間層がかかる塩を１重量％以下の割合で含有している請求項７に記載の導電性ベルト。
9. 複写機、プリンター、ファクシミリの中間転写ベルトとして用いられるものである請求項１乃至請求項８のいずれか１項の記載の導電性ベルト。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の導電性ベルトを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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