JP2002194183A - 成形部材、エンドレスベルト、画像形成装置用ベルト及び画像形成装置 - Google Patents
成形部材、エンドレスベルト、画像形成装置用ベルト及び画像形成装置Info
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Abstract
びなどの物性に優れ、溶融混合時の反応による物性劣化
を抑えたエンドレスベルト等の成形部材と、このエンド
レスベルトを用いた画像形成装置用ベルトと、この画像
形成装置用ベルトを用いた画像形成装置が提供する。 【解決手段】 熱可塑性結晶性エステル系樹脂、熱可塑
性非晶性エステル系樹脂及び重合触媒を加熱混練した
後、固化させ、その後、150℃以上、該熱可塑性結晶
性エステル系樹脂の融点未満の温度で熱処理を施してな
る成形部材及びエンドレスベルト。このエンドレスベル
トを用いた画像形成装置用ベルト。画像形成装置用ベル
トを用いた画像形成装置。
Description
度、耐屈曲性及び引張破断伸びなどの物性に優れ、OA
機器の構成部品,機能部材、自動車の外装部品,内装
材、家電機器の構成部材、フィルム及び、これらを成形
するために用いる樹脂組成物ペレットなどをはじめ、エ
ンジニアリングプラスチックの用いられる全ての用途に
適用可能な成形部材と、このように優れた物性を有する
無端(エンドレス)のエンドレスベルト及び該エンドレ
スベルトを用いた、電子写真式複写機、レーザービーム
プリンター、ファクシミリ機等に利用される中間転写ベ
ルト、搬送転写ベルト、感光体ベルト等の画像形成装置
用ベルト並びにこの画像形成装置用ベルトを含む画像形
成装置に関する。
材、自動車の外装部品,内装材、家電機器の構成部材な
どには、各種熱可塑性樹脂が用いられてきた。
塑性非晶性樹脂に大別でき、熱可塑性結晶性樹脂は耐屈
曲性や耐薬品性に優れるが成形収縮率が大きいので寸法
安定性が悪く透明性を有さず、逆に熱可塑性非晶性樹脂
は成形寸法安定性及び透明性に優れるが耐屈曲性が悪く
耐薬品性が劣るなどの問題点を有しているとされてき
た。しかしながら、多くの場合、成形部材には、耐屈曲
性や耐薬品性及び成形寸法安定性等の全てに優れること
が要求されていることから、従来においては、熱可塑性
結晶性樹脂と熱可塑性非晶性樹脂とのアロイ化による物
性改良の検討が種々なされ、一定の成果があげられてき
た。
ル系樹脂の分野においてはエステル交換反応(共重合
化)を促進させることで結晶性エステル系樹脂と非晶性
エステル系樹脂を微分散化できることが報告されてい
る。しかしながら、これまでの技術では、エステル交換
(共重合化)を促進させると、解重合による低分子量体
の生成が進行し、これにより得られる成形部材の発泡を
伴ったり、分子鎖切断が進行して分子量低下による成形
部材の機械物性低下(引張破断伸び率が小さくなるな
ど)を伴う等の不具合があり、エステル交換反応の促進
による両樹脂の微分散化は、実用化されるには至ってい
ない。
抑制することにより物性低下を防いだ成形部材が実用品
として用いられているのが現状である。
レートからなる樹脂組成物を固相状態で重合させること
により大きな引張破断伸びが得られる技術が知られてい
る(特開昭51−103191号公報)が、同公報の比
較例に示されるように、ポリアミドとポリエチレンテレ
フタレートとでは固相重合をしても良好な物性は得られ
ないなど、特定の樹脂の組み合わせ以外に応用すること
は難しいとされてきた。
として、感光体、トナーを用いた電子写真方式や感光体
を用いずにトナーを直接エンドレスベルト上に転写させ
るトナージェット方式が考案され上市されている。これ
らの装置には継ぎ目の有無に関わらず感光体ベルト、中
間転写ベルト、搬送転写ベルト、転写分離ベルト、帯電
チューブ、現像スリーブ、定着用ベルト、トナー転写ベ
ルト等の導電性、半導電性、絶縁性の各種電気抵抗に制
御したエンドレスベルトが用いられている。
トナー像を一旦形成し、次に紙等へトナーを転写させる
ように構成されている。この中間転写体の表層における
トナーへの帯電、除電のためにエンドレスベルトよりな
るエンドレスベルトが用いられている。このエンドレス
ベルトは、マシーンの機種毎に異なった表面抵抗率や厚
み方向電気抵抗(体積固有抵抗率)に設定(導電、半導
電、絶縁)されている。
体上に保持した上で感光体からのトナーを搬送転写体上
に保持した紙上へ転写させ、さらに除電により紙を搬送
転写体より離すように構成されている。この搬送転写体
表層においては紙への帯電、除電のためにシーム有り、
無しのエンドレスベルトが用いられている。このエンド
レスベルトは、上記と同様にマシーン機種毎に異なった
表面抵抗率や厚み方向電気抵抗(体積固有抵抗率)に設
定されている。
る。図中、1は感光ドラム、6は導電性エンドレスベル
トである。1の感光ドラムの周囲には、帯電器2、半導
体レーザー等を光源とする露光光学系3、トナーが収納
されている現像器4及び残留トナーを除去するためのク
リーナー5よりなる電子写真プロセスユニットが配置さ
れている。導電性エンドレスベルト6は、搬送ローラ
7,8,9に掛け渡されて、矢印方向に回転する感光ド
ラムと同調して矢印方向に移動するようになっている。
方向に回転する感光ドラム1の表面を帯電器2により一
様に帯電する。次に、光学系3により図示しない画像読
み取り装置等で得られた画像に対応する静電潜像を感光
ドラム1上に形成する。静電潜像は現像器4でトナー像
に現像される。このトナー像を、静電転写機10により
導電性エンドレスベルト6へ静電転写し、搬送ローラ9
と押圧ローラ12の間で記録紙11に転写する。
ルトの場合には、機能上2本以上のロールにより高張力
で長時間駆動されるため、十分な耐久性が要求される。
さらに、中間転写装置等に使用される場合は、ベルト上
でトナーによる画像を形成して紙へ転写するため、駆動
時にベルトが弛んだり、伸びたりすると、画像ズレの原
因となる。また、トナーの転写を静電気的に行うため、
ある程度の導電性も必要である。
像を決定する重要部品であり、感光体、トナーとともに
3大重要部品の一つと考えられている。
要求される。 半導体領域にて所定の表面抵抗率と体積固有抵抗率
を有していること。 トナー離型性を有していること。 厚みが薄く均一であること。 機械的強度が強い(割れにくい)こと。 環境(温度湿度)による抵抗値の変動が少ないこ
と。 低コストであること。 シームレスで真円なベルトであること。
い、ベルトを駆動する速度が速まり、ベルトの耐久性を
向上させる必要が出てきている。
送転写、中間転写ベルトやトナージェット用ベルトでは
高速で印刷できる点で注目されており、特に耐久性と画
像ズレが重要となっている。
においては、上記要求特性を満たし、しかも安価な画像
形成装置用エンドレスベルトの開発が望まれているが、
従来においては、価格や、耐屈曲性等に代表される機械
物性や、電気抵抗に代表される電気物性をすべて満足さ
せるエンドレスベルトが未だ見出されていないのが現状
である。
性、寸法精度、耐屈曲性及び引張破断伸びなどの物性に
優れ、しかも安価でエンドレスベルトとして好適な成形
部材及びエンドレスベルトと、このエンドレスベルトを
用いた画像形成装置用ベルト及び画像形成装置を提供す
るものである。
可塑性結晶性エステル系樹脂、熱可塑性非晶性エステル
系樹脂及び重合触媒を加熱混練した後固化させ、その
後、150℃以上、該熱可塑性結晶性エステル系樹脂の
融点未満の温度で熱処理を施したことを特徴とする。
鋭意検討した結果、安価な熱可塑性エステル系樹脂に着
目し、熱可塑性結晶性エステル系樹脂と熱可塑性非晶性
エステル系樹脂と重合触媒を、加熱混練し、固化させた
後、所定の温度で熱処理を施した成形部材は、屈曲特性
などの物性が優れることを見出し、本発明に到達した。
の通りである。
固相重合せしめるだけでは、前述のポリアミドとポリブ
チレンテレフタレートなどの特定の組み合わせでしか物
性向上の効果は得られないことが知られている。
結晶性エステル系樹脂と熱可塑性非晶性エステル系樹脂
に特定し、エステルの重合能力を持つ重合触媒を混合し
た上で熱処理を施すことで、共重合化と高分子量化が進
行し、安定に良好な物性が得られる。
非晶性エステル系樹脂とエステルの重合能力を持つ重合
触媒を加熱混練、溶融成形すると、樹脂が受ける熱履歴
により共重合化と高分子量化が進行し、高物性が発現す
るが、解重合も競争反応として生起する可能性があるの
で、「共重合化と高分子量化を促進し、解重合を抑制す
る熱履歴を与える加工条件」をその組成毎に見出さなけ
ればならず、適用可能な好条件範囲も狭く、使いこなし
が難しい材料と言わざるを得なかった。
樹脂と熱可塑性非晶性エステル系樹脂とエステルの重合
能力を持つ重合触媒を、共重合化も高分子量化も解重合
も抑制した低熱履歴条件で加熱混練してペレット等の固
化物を得、この固化物に適切な熱処理を施した上で溶融
成形に用いると、溶融加工に比べて緩やかな条件での熱
処理で、共重合化と高分子量化が緩やかに進行する。こ
のため、このペレットを溶融成形して得た成形部材は屈
曲性に優れるなど高物性を発現する。また、熱処理が緩
やかな条件であるため、熱処理中には解重合はほとんど
進行しない。このような熱処理を施したペレット等の固
化物を溶融成形する際も、非熱処理品に比べて解重合が
進行しにくくなる。熱処理により、溶融成形時に解重合
が進行しにくくなる理由の詳細は明らかではないが、熱
処理時の共重合化と高分子量化の反応時に、成分中の重
合触媒が触媒能を使い果たし、溶融成形時には、共重合
化や高分子量化に対してもまた解重合に対しても触媒と
して既に作用し得なくなるためと推察される。
形して成形部材とするのが好ましい。また、この熱処理
は不活性雰囲気下にて、更には減圧条件下にて行うのが
好ましい。
条件を満たしていることが好ましい。
非晶性エステル系樹脂の重量比が1/99〜99/1 重合触媒中の金属の全樹脂成分に対する含有割合が1p
pm〜10000ppm また、重合触媒はTi元素、特に、Ti元素とMg元素
とを含有することが好ましい。
てはPAT(ポリアルキレンテレフタレート)、特に、
PBT(ポリブチレンテレフタレート)が好ましく、熱
可塑性非晶性エステル系樹脂としてはPC(ポリカーボ
ネート)が好ましい。
ーを1〜50重量%含有することが好ましい。
発明の成形部材よりなるものであり、この場合におい
て、表面抵抗率が1〜1016Ωであり、かつ1本のエ
ンドレスベルトにあっては該抵抗率の最大値が最小値の
100倍以下であることが好ましい。
ンドレスベルトからなる中間転写ベルト、搬送転写ベル
ト又は感光体ベルトである。
置用ベルトを備えるものである。
する。
配合割合について説明する。
に用いる熱可塑性結晶性エステル系樹脂としては特に制
限はなく、熱可塑性樹脂で主鎖又は側鎖にエステル骨格
を有し、結晶性を有するものであれば良く、汎用の樹脂
を用いることができる。なお、本発明で用いる熱可塑性
結晶性エステル系樹脂とは、結晶化度が10%以上10
0%以下であるものを指す。
の中でもPAT(ポリアルキレンテレフタレート)が好
ましく、なかでもPBT(ポリブチレンテレフタレー
ト)やPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN
(ポリエチレンナフタレート)はより好ましく、PBT
は結晶化速度が速いので成形条件による結晶化度の変化
が少なく、一般に30%前後と結晶化度が安定している
ので特に好ましい。
テル系樹脂には、本発明の効果を著しく損なわない範囲
で共重合成分を導入することもできる。具体的な例とし
てエステル結合を主鎖とし、ポリメチレングリコールな
どのエステル結合を導入したものなどを挙げることがで
きる。
樹脂の分子量に特に制限はなく、例えば、重量平均分子
量10,000〜100,000程度の一般的な分子量
の樹脂を用いることができるが、引張破断伸びなどの機
械物性の高い要求がある場合には高分子量のものが好ま
しい。この場合の分子量は20,000以上が好まし
く、25,000以上であればさらに好ましく、30,
000以上であれば特に好ましい。
に用いる熱可塑性非晶性エステル系樹脂としては特に制
限はなく、熱可塑性樹脂で主鎖又は側鎖にエステル骨格
を有し、非晶性のものであれば良く、汎用の樹脂を用い
ることができる。なお、本発明で用いる熱可塑性非晶性
エステル系樹脂とは、結晶化度が10%未満であるもの
を指す。
Ar(ポリアリレート)などのポリエステルやPMMA
(ポリメチルメタクリレート)などの側鎖にエステル結
合を有する樹脂を好適な例として挙げることができる。
なかでもポリエステルが好ましく、特にPCは好適に用
いることができる。
テル系樹脂は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で
共重合成分を導入することができる。具体的な例として
エステル結合を主鎖とし、ポリメチレングリコールなど
エステル結合を導入したものなどを挙げることができ
る。
樹脂の分子量に特に制限はなく、例えば、重量平均分子
量10,000〜100,000程度の一般的な分子量
の樹脂を用いることができるが、引張破断伸びなどの機
械物性の高い要求がある場合には高分子量のものが好ま
しい。この場合の分子量は20,000以上が好まし
く、25,000以上であればさらに好ましく、30,
000以上であれば特に好ましい。
性非晶性エステル系樹脂との重量比(以下「結合性樹脂
/非晶性樹脂重量比」と称する場合がある。) 本発明に用いる熱可塑性結晶性エステル系樹脂と熱可塑
性非晶性エステル系樹脂との重量比に特に制限はなく、
結晶性樹脂/非晶性樹脂重量比1/99〜99/1の幅
広い範囲を採用することができる。ただし、一般に熱可
塑性結晶性エステル系樹脂は耐薬品性、耐屈曲性に優
れ、熱可塑性結晶性エステル系樹脂は成形寸法安定性に
優れるので、使用目的に応じ、任意の比率を設定するこ
とができるが、なかでも、結晶性樹脂/非晶性樹脂重量
比が40/60〜97/3が好ましく、60/40〜9
5/5がさらに好ましく、70/30〜90/10が特
に好ましい。
塑性結晶性エステル系樹脂の比率を多く選択しているの
は、熱可塑性非晶性エステル系樹脂は少しの配合で十分
に成形寸法安定性の改良効果が期待できること、熱可塑
性非晶性エステル系樹脂のわずかな配合過多で塗装時の
溶剤などの耐薬品性悪化の影響が顕著に出ることがある
などの理由による。
性非晶性エステル系樹脂との粘度差)両樹脂の粘度差が
大きすぎると、製造条件を調整しても良好な分散が得ら
れず、均一分散に至ることができなくなることがあるの
で、粘度差は小さい方が好ましい。
し、値が1/20〜20/1程度の範囲に収まることが
好ましく、1/10〜10/1の範囲となればさらに好
ましい。
準拠し、測定温度条件は樹脂の加工温度に近い条件を選
択することが好ましい。
温度となる260℃を測定温度として設定し、両樹脂の
粘度差を比較することが好ましい。また、荷重としては
例えば2.16kgを選択することで好適に測定でき
る。
とを縮合できる能力を有するものであれば、特に制限は
なく、ポリエステル系重合触媒を用いることができる。
重合触媒のなかでも、Ti系重合触媒は好ましく、Ti
系重合触媒のなかでも活性が高いことからアルキルチタ
ネートが好ましく、アルキルチタネートの中でもテトラ
ブチルチタネート又はテトラキス(2−エチルヘキシ
ル)オルソチタネートが特に好ましい。これらはTYZ
OR TOT(DuPont製)やTYZOR TBT
(DuPont製)として市販品を容易に入手すること
ができる。
アルカリ土類金属含有化合物又は亜鉛含有化合物と組み
合わせることで、より有効に作用するので好ましく、な
かでもMg元素を含有する化合物を併用することが好ま
しい。
ないが有機酸Mg塩が特に好ましく、酢酸Mgが特に好
ましい。
しては、少なすぎると有効に作用せず、熱可塑性結晶性
エステル系樹脂と熱可塑性非晶性エステル系樹脂とが均
一分散状態にならないことがあるので、ある程度高くす
る必要があり、重合触媒中の金属、例えばTi元素の重
量割合が成形原料中の重合割合(熱可塑性結晶性エステ
ル系樹脂と熱可塑性非晶性エステル系樹脂)に対し1p
pm以上とするが、この割合が10ppm以上であれば
さらに好ましく、20ppm以上であれば特に好まし
い。一方、エステル系樹脂は重金属の多量存在下によ
り、解重合を起こすことがあるので、この割合はある程
度は小さくする必要があり、上記金属元素割合が100
00ppm以下とするが、この割合が1000ppm以
下、特に500ppm以下であればさらに好ましい。な
お、以下において、Ti系重合触媒のTi元素の成形原
料中の重量割合を「Ti濃度」と称す場合がある。
含有化合物と併用する場合、その使用量は、Tiに対す
るMgのモル比でTi/Mg=8/2〜2/8が好まし
く、5/5程度が最も好ましい。
るいは非晶性エステル系樹脂に残査として存在している
分を反応に利用することもできるが、樹脂中の残査だけ
では十分な反応性を得られないことがあるので、加熱混
練時に必要量を添加するのが好ましい。
抗値を調整する必要がある場合には導電性フィラーを配
合しても良い。特に画像形成装置に用いられるシームレ
スベルト等においては電気的にトナーや紙等を吸着、転
写させるため、表面抵抗率や体積固有抵抗率を用途に合
わせて調整する必要がある。
要求される性能を満たすものであれば特に制限はなく、
各種のものを用いることができるが、具体的には、カー
ボンブラックやカーボンファイバー、グラファイトなど
のカーボン系フィラー、金属系導電性フィラー、金属酸
化物系導電性フィラーなどが用いられる。
優れているカーボンブラックである。
レンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラッ
クなどが好適に使用でき、この中でも不純物としての官
能基が少なくカーボン凝集による外観不良を発生しにく
いアセチレンブラックが特に好適に使用できる。さらに
一次粒子径が10〜100nm、比表面積10〜200
m2/g,pH値3〜11のものがより好ましい。
であっても2種類であっても良い。さらには、カーボン
ブラックには樹脂を被覆したカーボンブラックや、黒鉛
化処理したカーボンブラックや、酸性処理したカーボン
ブラック等の公知の後処理工程を施したカーボンブラッ
クを用いても何ら問題はない。
る目的でシラン系、アルミネート系、チタネート系、又
はジルコネート系等のカップリング剤で処理したカーボ
ンブラック等の導電性フィラーを用いても良い。
クの物性により発現する抵抗値は変化するので、所望す
る抵抗値が得られるカーボンブラック濃度を見極めて設
定する必要がある。本発明においては、成形原料中のカ
ーボンブラックの割合(以下、「カーボンブラック濃
度」と称す場合がある。)が、1〜50重量%、特に3
〜30重量%、とりわけ10〜25重量%とするのが好
ましい。上記範囲を超えると、製品の外観が悪くなり、
また、材料強度が低下して好ましくない。
部材を構成する樹脂組成物には、各種目的に応じて任意
の配合成分を配合することができる。
ックス1010,リン系酸化防止剤(PEPQ)などの
酸化防止剤、熱安定剤、各種可塑剤、光安定剤、紫外線
吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング
剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、着色剤、難燃剤、
分散剤等の各種添加剤を添加することができる。
囲内で、第2,第3成分として各種熱可塑性樹脂、各種
エラストマー、熱硬化性樹脂、フィラー等の配合材を配
合することができる。
リプロピレン、ポリエチレン(高密度,中密度,低密
度,直鎖状低密度)、プロピレンエチレンブロック又は
ランダム共重合体、ゴム又はラテックス成分、例えばエ
チレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・ブタジエ
ンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンスチレンブロ
ック共重合体又は、その水素添加誘導体、ポリブタジエ
ン、ポリイソブチレン、ポリアミド、ポリアミドイミ
ド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネー
ト、ポリイミド、液晶性ポリエステル、ポリスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリビスアミドトリ
アゾール、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン、アクリル、ポリフッ素化ビニリデン、ポリフッ
素化ビニル、クロロトリフルオロエチレン、エチレンテ
トラフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピ
レン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、
アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエ
ステル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリ
エーテルアミド共重合体、ポリウレタン共重合体等の1
種又はこれらの混合物からなるものが使用できる。
脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂等の1種又はこれらの混合物からなるものが使用
できる。
カルシウム(重質、軽質)、タルク、マイカ、シリカ、
アルミナ、水酸化アルミニウム、ゼオライト、ウオラス
トナイト、けいそう土、ガラス繊維、ガラスビーズ、ベ
ントナイト、アスベスト、中空ガラス玉、黒鉛、二硫化
モリブデン、酸化チタン、炭素繊維、アルミニウム繊
維、スチレンスチール繊維、黄銅繊維、アルミニウム粉
末、木粉、もみ殻、グラファイト、金属粉、導電性金属
酸化物、有機金属化合物、有機金属塩等のフィラーの
他、添加剤として酸化防止剤(フェノール系、硫黄系、
リン酸エステル系など)、滑剤、有機・無機の各種顔
料、紫外線防止剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡
剤、可塑剤、銅害防止剤、難燃剤、架橋剤、流れ性改良
剤等を挙げることができる。
述の熱可塑性結晶性エステル系樹脂、熱可塑性非晶性エ
ステル系樹脂、重合触媒及び必要に応じて添加されるカ
ーボンブラックや上記付加成分を加熱混練して固化させ
た後、熱処理を施して成形部材を得ることもできるが、
これらの成分を加熱混練により成形部材として一度ペレ
ット形状、ストランド形状、ブロック形状等の任意の形
状に成形し、これを熱処理し、その後再度溶融成形して
所望の形状の成形部材に成形しても良い。
分な分散ができないので、加熱温度はある程度は高い方
が好ましく、具体的には結晶性エステル系樹脂の融点を
目安に用いて、結晶性エステル系樹脂の融点以上とする
ことが好ましく、融点+20度以上であるとさらに好ま
しい。また、加熱温度が高すぎると熱分解を引き起こし
て物性劣化を招くことがあるので、ある程度は低い方が
好ましく、具体的には結晶性エステル系樹脂の融点を目
安に用いて、結晶性エステル系樹脂の融点+80度以下
が好ましく、融点+60度以下であることがさらに好ま
しい。
技術を用いることができる。例えば、まず結晶性エステ
ル系樹脂、非晶性エステル系樹脂、重合触媒等の原料を
加熱混練して樹脂組成物とする場合には、一軸押出機、
二軸混練押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベ
ンダー、ブラストグラフ、ニーダーなどを用いることが
できる。また、こうして得た樹脂組成物から成形部材を
得る場合でも公知の技術を用いることができる。例えば
射出成形機、押し出し成形機などを用いることができ
る。
晶性エステル系樹脂と熱可塑性非晶性エステル系樹脂と
重合触媒等により共重合化、高分子量化、解重合いずれ
も抑制した条件で成形して成形部材とした後で熱処理を
施す手法も用いることができる。
合に相当する処理であり、溶融すると解重合が促進する
ことがあるので、処理温度は融点を有する結晶性エステ
ル系樹脂の融点を指標とし、この融点未満とする。ま
た、温度が低いと熱処理の効果が十分でないことから、
150℃以上とし、好ましくは170℃以上、より好ま
しくは190℃以上とする。
化を伴うことがあるので酸素は少ない方が好ましく、窒
素雰囲気下あるいはアルゴン雰囲気下あるいは減圧条件
下で施すと好ましい。
や低分子量体を除去して固相重合を促進する効果も併せ
持つので、低い温度で処理が可能になる或いは短い時間
で処理が可能になるなどの利点があり、好ましい。
以下にすると減圧効果が発揮されるので好ましく、13
0hPa以下であるとさらに好ましく、13hPa以下
であるとさらに好ましく、1.3hPa以下であると十
分に効果が得られるので特に好ましい。
ても異なるが、通常は1〜100時間程度で十分であ
る。
部材の用途に特に制限はなく、OA機器の構成部品,機
能部材、自動車の外装部品,内装材、家電機器の構成部
材、汎用フィルムなどとして幅広く用いることができ
る。
びなど要求物性の厳しいOA機器分野、特に機能部材に
は好適に用いることができ、例えばエンドレスベルト形
状として、電子写真式複写機、レーザービームプリンタ
ー、ファクシミリ機等の画像形成装置に中間転写ベル
ト,搬送転写ベルト,感光体ベルトなどとして用いる
と、割れ,伸びなど不具合が少ないので好適である。
好適な使用例の一例としてエンドレスベルトを挙げるこ
とができる。
晶性エステル系樹脂、熱可塑性非晶性エステル系樹脂、
重合触媒及び必要に応じて配合されるカーボンブラック
やその他の付加成分を例えば二軸混練押出機により混合
し、ペレット化した後に熱処理を施し、その後、エンド
レスベルトとなるように成形する手法が特に好ましく用
いられる。
ではなく、連続溶融押出成形法、射出成形法、ブロー成
形法、あるいはインフレーション成形法など公知の方法
を採用して得ることができるが、特に望ましいのは、連
続溶融押出成形法である。特に押し出したチューブの内
径を高精度で制御可能な下方押出方式の内部冷却マンド
レル方式あるいはバキュームサイジング方式が好まし
く、内部冷却マンドレル方式が最も好ましい。
ば、以下のような物性を有するエンドレスベルトを得る
ことができる。
トとして画像形成装置に用いる場合には、耐屈曲性が悪
いとクラックが発生して画像が得られなくなるので耐屈
曲性の良好なエンドレスベルトが好ましい。耐屈曲性の
程度は、JIS P−8115の耐折回数の測定方法に
従うことで定量的に評価でき、耐折回数の大きいエンド
レスベルトほどクラックが入りにくく、耐屈曲性に優れ
ていると判断することができる。具体的な数値として
は、500回以上あれば一応エンドレスベルトとして機
能を発揮して使用することができるが、実用的には50
00回以上が好ましく、10000回以上であれば更に
好ましく、30000回以上であれば、特にクラックが
発生しにくくなるので特に好ましい。
写ベルトとして画像形成装置に用いる場合に張力により
少し伸びが発生してしまい、色ズレなど不具合を発生す
ることがあるので引張弾性率が高い方が好ましく、具体
的には1000MPa以上が好ましく、1500MPa
以上だとさらに好ましく、2000MPa以上だとさら
に好ましく、2500MPa以上であれば色ズレなどの
不具合を大幅に抑えることができるので特に好ましい。
一般に柔らかいプラスチックは耐折回数が高いが引張弾
性率が低くなりやすく、逆に硬いプラスチックは高い引
張弾性率を得られるが脆くなりやすく耐折回数は低いも
のしか得られないことが多い。本発明ではPBTやPC
の有する固有の高い引張弾性率の特性を維持したまま、
高い耐折回数を得ることができる意味で有用であると言
える。
ボンブラックを配合することにより導電性を得ることが
できる。抵抗領域は目的により異なるが、表面抵抗率1
〜1×1016Ωの範囲から選定することが好ましい。
更に好ましい範囲は用途により異なるが、例えば感光体
ベルトとして用いる場合には必要に応じて外表面の電荷
を内表面に逃がせるように1〜1×106Ωと低い表面
抵抗率が好ましく、中間転写ベルトとして用いる場合に
は帯電−転写の容易にできる1×106〜1×1011
Ωが好ましく、搬送転写ベルトとして用いる場合には帯
電しやすく高電圧でも破損しにくい1×1010〜1×
1016Ωと高い領域が好ましい。また、エンドレスベ
ルト1本中の表面抵抗率の分布は狭い方が好ましく、そ
れぞれの好ましい表面抵抗率領域において、1本中の最
大値が最小値の100倍以内であることが好ましく、1
0倍以内であることが特に好ましい。ベルトの表面抵抗
率は例えばダイヤインスツルメント(株)製ハイレス
タ,ロレスタやアドバンテスト(株)製R8340Aな
どにより容易に測定することができる。
く、10〜500μmが更に好ましく、100〜200
μmであれば特に好ましい。
ドレスベルトは、電子写真式複写機、レーザービームプ
リンター、ファクシミリ機等の画像形成装置に中間転写
ベルト、搬送転写ベルト、感光体ベルトなどとして用い
た場合、割れ、伸びなど不具合が少なく、長期に亘り安
定に使用することができる。
より具体的に説明する。
及び成形条件でエンドレスベルトを製造し、その評価を
行なって結果を表1に示した。
合は表1の通りとした。 PBT:重量平均分子量40,000;PS換算重量平
均分子量122,000 PC:重量平均分子量28,000;PS換算重量平均
分子量 64,00 重合触媒:チタニウム(IV)ブトキシド,酢酸Mg 酸化防止剤:PEPQ(テトラキス(2,4−ジターシ
ャリーブチルフェニル)4,4’−ビフェニリレンジホ
スホナイト);クラリアント ジャパン(株)製
(IKG(株)製 PMT32)を用いて樹脂組成物を
ペレット化した。混練条件は混練機の設定温度を240
℃とし、スクリュー回転数100rpm、吐出速度15
g/hとした。本条件での混練機内での溶融状態での滞
留時間は平均で約2分程度である。
ペレットを130℃で8時間乾燥し、直径φ180m
m、リップ幅1mmの6条スパイラル型環状ダイ付き4
0mmφの押出機により、環状ダイ下方に溶融チューブ
状態で押し出し、押し出した溶融チューブを、環状ダイ
と同一軸線上に支持棒を介して装着した外径170mm
の冷却マンドレルの外表面に接しめて冷却固化させつ
つ、次に、シームレスベルトの中に設置されている中子
と外側に設置されているロールにより、シームレスベル
トを円筒形に保持した状態で引き取りつつ340mm長
の長さで輪切りにして下記記載の厚み及び滞留時間とな
るよう押出量、引き取り速度を調整し、直径169mm
の樹脂製シームレスベルトとした。なお、エンドレスベ
ルトの物性の滞留時間依存性を評価するため、滞留時間
を調節し、下記の2種類の条件で成形した。
を目標とし、±15μmとなるように調整して成形 条件B;滞留時間24分、厚み150μmを目標とし、
±15μmとなるように調整して成形 この条件Bでは、条件Aより滞留時間が長くなるようス
クリューの回転を遅くして成形すると共に、条件Aとベ
ルト厚みが同じになるように引取速度も遅く調整して成
形した。
ルトを適当な大きさに切り開いて実施した。
を代表値とした。耐折回数は耐屈曲疲労性の指標で数字
が大きいほど割れにくく丈夫であることを意味する。
スベルトの円周方向20mmピッチで測定
るので以下のように使い分けた。測定時間は10秒と
し、得られたベルトの円周方向20mmピッチにて測定
した。
イヤインスツルメント(株)製 ロレスタ(商品名) 106〜1013Ωとなるサンプル :ダイヤインスツ
ルメント(株)製 ハイレスタ(商品名)(印加電圧5
00V) 1013〜1016Ωとなるサンプル:アドバンテスト
(株)製 微少電流測定器 R8340A (商品名)
(JIS電極)(印加電圧500V)
程度に調整してエンドレスベルトを成形した。この表面
抵抗のエンドレスベルトは中間転写ベルトとして好適に
用いることができる。
しなかったので、共重合化、高分子量化の反応は生じな
かったと考えられる。得られた成形部材の耐折回数は2
800回であった。また、成形条件Bにおいても条件A
品とほぼ同物性のエンドレスベルトを得ることができ
た。
ルトとして画像形成装置に搭載したところ、良好な初期
画像を得た。さらに連続で画像出力を続けたが、約2万
枚出力した時点でエンドレスベルトにクラックが発生
し、画像出力ができなくなった。
化してもベルトの物性があまり変化しないので熱的に安
定で扱いやすい意味で好ましい材料といえる。
中間転写ベルトとしては初期物性は実用性能を有する
が、連続使用によりクラックが発生するので、市場で
は、交換部品として扱わざるを得ず、物性的には不十分
であるといえる。
98ppm配合し、2種類の条件でエンドレスベルト成
形を試みた。
成形品の耐折回数は12000万回と飛躍的に高い値を
得ることができた。これは、樹脂の受けた熱履歴が、樹
脂の共重合化と高分子量化を促進し、高物性に寄与して
いることが考えられる。
イ出口から出てきた樹脂は劣化が激しく、ドローダウン
してしまい、エンドレスベルトを得ることはできなかっ
た。これは長時間の滞留では競争反応となる解重合の方
が優先してしまったと考えられる。
ドレスベルトを得ることができる点で優れているが、良
好なエンドレスベルトを得ることのできる成形条件幅が
狭く、成形条件が好適な範囲からずれると極度に劣化し
てしまい、全く使うことができなくなるので、実用上扱
いにくい点が問題となる。
て200℃で22時間熱処理した後、乾燥槽から取り出
し、常温まで冷ました。この熱処理は、解重合を伴わな
い緩やかな条件で共重合化と高分子量化を施すための処
置で、溶融成形中に加水分解をさせないために吸水水分
を除去するための乾燥処置とは根本的に異なる。
い、2種類の条件でエンドレスベルト成形を試みた。各
成形前に吸水水分除去を目的に改めて熱処理ペレット
を、120℃で6時間熱風乾燥機で乾燥した。
様、耐折回数の高い良好なエンドレスベルトを得ること
ができた。
ドローダウンすることなく、耐折回数の高い良好なエン
ドレスベルトを得ることができた。
定して良好な物性のエンドレスベルトを得ることができ
る点で、比較例2より優れると云える。即ち、好適な成
形条件の範囲が広いことは実用性が高く、高価値であ
る。これは、実施例1での熱処理は融点より低い温度で
の緩やかな条件での反応なので、競争反応となる解重合
の進行が緩く、事実上、高耐久化を発現する共重合化と
高分子量化の反応のみが優先して進行したと考えられ
る。また、熱処理を施したペレットが溶融成形時の長時
間の熱履歴で解重合による劣化が急激に進行しない理由
は明らかではないが、熱処理時の共重合化と高分子量化
の反応時に成分中の重合触媒が触媒能を使い果たし、共
重合化と高分子量化に対しても解重合に対しても触媒と
して既に作用し得なくなったためではないかと考えられ
る。
103Paの減圧下、150℃で6時間熱処理を施した
後、熱処理を施したペレットを乾燥機から取り出し、常
温まで冷ました。次に、この熱処理を施したペレットを
用い、2種類の条件でエンドレスベルト成形を試みた。
各成形前に吸水水分除去を目的に改めて熱処理ペレット
を、120℃で6時間熱風乾燥機で乾燥した。
レスベルトを得ることができた。
施例2では減圧環境下で熱処理を施した。共重合化や高
分子量化は脱水反応となるので、減圧することは発生す
る水を除去できるのでドライビングフォースとなってい
る。そのため、150℃で6時間と云う実施例1に比べ
て低温短時間で同様の効果を得ることができたと考えら
れる。
通り、本発明によると、成形性、寸法精度、耐屈曲性及
び引張破断伸びなどの物性に優れ、溶融混合時の反応に
よる物性劣化を抑えたエンドレスベルト等の成形部材
と、このエンドレスベルトを用いた画像形成装置用ベル
トと、この画像形成装置用ベルトを用いた画像形成装置
が提供される。
Claims (15)
- 【請求項1】 熱可塑性結晶性エステル系樹脂、熱可塑
性非晶性エステル系樹脂及び重合触媒を加熱混練した後
固化させ、その後、150℃以上、該熱可塑性結晶性エ
ステル系樹脂の融点未満の温度で熱処理を施したことを
特徴とする成形部材。 - 【請求項2】 請求項1において、該熱処理後に、溶融
成形してなることを特徴とする成形部材。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、該熱処理を不
活性雰囲気下で施したことを特徴とする成形部材。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、該熱処理を減圧条件下で施したことを特徴とする成
形部材。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
て、各成分の配合割合が下記条件を満たしていることを
特徴とする成形部材。 熱可塑性結晶性エステル系樹脂/熱可塑性非晶性エステ
ル系樹脂の重量比が1/99〜99/1 重合触媒中の金属の全樹脂成分に対する含有割合が1p
pm〜10000ppm - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て該重合触媒がTi元素を含有することを特徴とする成
形部材。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項におい
てTi元素とMg元素とを含有することを特徴とする成
形部材。 - 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項におい
て、熱可塑性結晶性エステル系樹脂がPAT(ポリアル
キレンテレフタレート)であることを特徴とする成形部
材。 - 【請求項9】 請求項8において、該PATがPBT
(ポリブチレンテレフタレート)であることを特徴とす
る成形部材。 - 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれか1項にお
いて、熱可塑性非晶性エステル系樹脂がPC(ポリカー
ボネート)であることを特徴とする成形部材。 - 【請求項11】 請求項1ないし10のいずれか1項に
おいて、導電性フィラーを1〜50重量%含有すること
を特徴とする成形部材。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれか1項に
記載の成形部材よりなることを特徴とするエンドレスベ
ルト。 - 【請求項13】 請求項12において、表面抵抗率が1
〜1×106Ωであり、かつ1本のエンドレスベルトに
あっては該抵抗率の最大値が最小値の100倍以下であ
ることを特徴とするエンドレスベルト。 - 【請求項14】 請求項12又は13のエンドレスベル
トからなる画像形成装置用中間転写ベルト、搬送転写ベ
ルト、又は感光体ベルトである画像形成装置用ベルト。 - 【請求項15】 請求項14に記載の画像形成装置用ベ
ルトを含むことを特徴とする画像形成装置。
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