JP2004061694A - 半導電性樹脂ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、転写搬送ベルト等として使用する時に紙粉が付着することがなく、また、リングダイなどで連続して薄肉チューブに押し出すとき擦り傷を生じない半導電性樹脂ベルトを提供する。
【解決手段】ポリアミド樹脂１００重量部と所定量のカーボンブラック等を配合した樹脂組成物に、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体の微粉末からなる加工助剤０．０５〜０．２重量部と、低分子量のテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末からなる滑剤を５〜１５重量部とを含有する樹脂組成物を用いている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の電子写真装置の転写ベルト、転写搬送ベルト等（転写ベルト等ともいう）に使用される半導電性樹脂ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転写ベルト等に使用される半導電性樹脂ベルトは、例えば、熱可塑性樹脂に導電性フィラー微粉末（カーボンブラックや金属酸化物等）を混合混練りしてペレットとした後、押出機にて再混練りしながら押出し、リングダイにより所定の寸法の薄肉チューブに成形した後輪切りして製造されている。例えば、
▲１▼特開平３−８９３５７号公報には、「導電性カーボンを配合したポリカーボネートの継ぎ目のない薄肉チューブを軸方向と直角の方向に所定長さに切断して得られフィルム各部の表面電気抵抗が１０^５〜１０^１３Ω／□の範囲にあり且つ表面電気抵抗の最大値に対する最小値の比が０．０１以上の範囲にある継ぎ目のない半導電性ベルト」が記載されている。
【０００３】
▲２▼特開平５−３１７８１号公報には、「水分含有量が３０ｐｐｍ以下の熱可塑性ポリイミド系樹脂を、シリンダー内面が特殊合金でライニングされ、シリンダー先端付近に濾過用フィルターを配した押出機でチューブ状に溶融押出し、冷却、カットして優れた寸法精度を有する熱可塑性ポリイミド系薄肉チューブを得る」ことが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼特開平３−８９３５７号公報に記載のポリカーボネートを薄肉チューブをリングダイで押出成形して半導電性ベルトにしたものは、成形性、寸法精度および剛性の点で優れるが、耐屈曲性で劣り、使用期間が長くなると表面にひび割れを生じるという問題がある。
【０００５】
上記▲２▼特開平５−３１７８１号公報に記載のポリイミド系樹脂を薄肉チューブにリングダイで押出し成形したものは、物性、耐屈曲性では優れるものの、成形性がポリカーボネートに比して悪い、即ち、リングダイなどにより薄肉チューブに成形するとき、ダイリップにいわゆる目やに状の付着物（単に、「目やに」ともいう）が付着することによりベルト幅方向の擦り傷が生じることがある。
【０００６】
この目やにによる擦り傷の発生を図１により説明する。樹脂組成物をリングダイ２により薄肉チューブに押し出すとき、ダイリップ２５に前記樹脂組成物の一部が付着し固化していわゆる目やに２１となり、この目やに２１が押し出されるチューブ状の樹脂フィルム２３に触れて樹脂フィルム２３の流れ方向（矢印Ｘ、半導電性樹脂ベルトの幅方向となる）にすじ状の傷である擦り傷（図示せず）を生じることがある。この擦り傷は、半導電性樹脂ベルトを転写ベルト等として使用するとき、付着残留したトナーが除去し難く、転写画像を汚す問題が生じる。
【０００７】
更に、上記薄肉チューブを紙葉搬送ベルト、転写搬送ベルト等として長時間使用するとき、これらのベルトの表面に記録紙等の紙粉が付着して転写画像が不鮮明になることがあるという問題がある。
【０００８】
この具体例を図２により説明する。図２は、半導電性ベルトを電子写真装置に組み込んで画像出し作業を行いその表面に紙粉等が付着している状況を概念図で示す。電子写真装置４０には軸心を平行に並べた駆動ローラ３６と従動ローラ３５とが設けられ、これらのローラ間に、半導電性樹脂ベルトを転写搬送ベルト３０として懸回し矢印Ｙの方向に走行させる。この転写搬送ベルト３０は、この上面が現像ユニット２８の感光体３２を近接するように設けられ、転写搬送ベルト３０の感光体３２に近接する位置のベルト下面を転写ローラ３４により支持している。転写搬送ベルト３０を走行させながら、ベルト上面に記録紙３１を供給し感光体３２に当接しながら、感光体３２に形成された画像を記録紙３１に転写して、定着ローラ３３により定着仕上げられる。図２では、例えばフルカラー印刷に用いられるもので現像ユニット２８は４セットを設けている。この状態で長時間転写作業を行うと、転写搬送ベルト３０の表面には上記の通り紙粉等３７が付着し、紙粉等が付着した位置に転写ムラや画像欠陥を生じ、更に記録紙が汚れることがある。
【０００９】
この発明は、カーボン含有ポリアミド樹脂をリングダイにより薄肉チューブに成形するとき、ダイリップにいわゆる目やにが付着することによるベルト幅方向の擦り傷が生じることを防ぎ、電子写真装置などに組み込んで長時間、転写作業を行った時でも紙粉等が付着することがない半導電性樹脂ベルトを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１に記載の半導電性樹脂ベルトは、ポリアミド樹脂とカーボンブラックとを含む樹脂組成物を使用した半導電性樹脂ベルトであって、前記樹脂組成物が、前記ポリアミド樹脂１００重量部に対して、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体樹脂の微粉末からなる加工助剤０．０５〜０．２重量部と、低分子量のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末からなる滑剤を５〜１５重量部とを含有していることを特徴とする
この構成を取ることにより押出成形時には、加工助剤が有効に働き、得られる半導電性樹脂ベルトではベルト幅方向の擦り傷が無く、電子写真装置に組み込んで使用するときには、滑剤が有効に働いて、紙粉などの付着による画像トラブルを生じにくい半導電性樹脂ベルトが得られる。
【００１１】
前記加工助剤が０．０５重量部未満の場合には、ダイリップに目やにが生じやすく薄肉チューブに擦り傷が見られ、０．２重量部を超えるとフィルム強度が低下し、またベルト走行中にスリップを生じて転写された画像が不安定となる。
また、前記滑剤を１５重量部を超えて使用すると、駆動ローラ等とベルトとの間で滑りが発生し、紙送りが不安定になる。
【００１２】
請求項２に記載の半導電性樹脂ベルトは、前記ポリアミド樹脂がナイロン１２であり、前記カーボンブラックがアセチレンブラックであることを特徴とする。この構成を取ることにより、ポリアミド樹脂の欠点である吸水による寸法や物性の変化が少なく、しかも、ベースとなる樹脂（ポリアミド樹脂）の特性に影響を与えないで半導電性領域に電気抵抗を調整したベルトが得やすい。
【００１３】
請求項３に記載の半導電性樹脂ベルトは、前記フッ素系樹脂からなる加工助剤がフッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体であることを特徴とする。この構成をとることにより金属製であるリングダイとの離型性に優れ、いわゆる目やにによる擦り傷のない平滑な面を有する半導電性樹脂ベルトが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の半導電性樹脂ベルトは、ポリアミド樹脂とカーボンブラックとを含む樹脂組成物を使用され、この樹脂組成物が、前記ポリアミド樹脂１００重量部に対して、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体からなる加工助剤０．０５〜０．２重量部と、低分子量のポリテトラフルオロエチレンからなる滑剤の微粉末を５〜１５重量部とを含有している。
【００１５】
ポリアミド樹脂としては、主鎖中にアミド結合をもつ重合体でナイロン６，６．６，６．１０，７，１１，１２，等が使用可能であり、これらの中でも吸水による寸法変化、物性変化が少なく、耐屈曲性に優れる点でナイロン１２が好ましく使用される。
【００１６】
カーボンブラックとしては、チャネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック等が使用可能であるが、ストラクチャーが発達し、少量の配合で所望の半導電性が得られやすい点よりアセチレンブラックが好適に使用される。
【００１７】
本発明に用いる加工助剤としては、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体樹脂の微粉末であり、テトラフルオロエチレン成分の他の成分としてはフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル等があげられる。これらの中で、テトラフルオロエチレンにフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンを共重合したものは、ベースのポリアミド樹脂との相溶性が良く、押出成形時、ダイリップとポリアミド樹脂との間の摩擦係数を低減する効果が大きいので好ましく用いられる。
【００１８】
本発明で用いる滑剤は低分子量のポリテトラフルオロエチレンの微粉末である。具体的には、分子量が高分子量ポリテトラフルオロエチレンの１／１００程度で、通常１０^４〜１０^５レベルであり、これを粒径が５〜１０μｍである微粒子としたものである。低分子量で微粉末とすることによりポリアミド樹脂に容易に混合分散できる。
【００１９】
本発明の半導電性樹脂ベルトには、通常ポリアミド樹脂に用いる無機充填剤や酸化防止剤を含有させる。無機充填剤としては堺化学工業社製、沈降性硫酸バリウムなど、酸化防止剤としてはチバスペッシャリティケミカルズ社製、商品名イルガノックスなどが好適である。
【００２０】
本発明の半導電性樹脂ベルトを製造するには、ベースとなるポリアミド樹脂にカーボンブラック、無機充填剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤および必要に応じて添加する配合剤をヘンシルミキサーやタンブラー等の混合機で混合し、混合物をペレット用押出機に供給して溶融混練りして線状に押出し、３〜５ｍｍ長さにカットして、樹脂組成物のペレットを得る。このペレットを先端にリングダイを装着したベルト成形用押出機に供給し、再度溶融混練りして、リングダイにより薄肉チューブ状に押し出し、サイジングダイにて冷却しつつ寸法調整をしたあと、ベルトの幅を勘案した所定の長さにカットすればよい。
【００２１】
本発明を各実施例、比較例に基づいて詳細に説明する。
〔実施例１〕
ナイロン１２（ポリアミド樹脂）１００重量部に、アセチレンブラック（カーボンブラック）２６重量部、沈降性硫酸バリウム（無機充填剤）２０重量部、酸化防止剤０．２重量部を加えて回転式混合機で予備混合し、次いでフッ素系共重合体樹脂の微粉末（加工助剤１）０．２重量部と低分子のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末（滑剤）１０重量部を添加して回転式混合機により混合した後、二軸同方向押出機を用いて混練りして外径約３ｍｍのロープ状に押出し、冷却後３〜５ｍｍ長さに切断してペレットを作製した。このペレットを４０ｍｍ単軸押出機と、その先端に装着したダイリップの直径が２５２ｍｍのリングダイとを用いてチューブ状に押し出しつつサイジングダイで冷却して寸法を整え、流れ方向に垂直な方向に所定幅で輪切りして内周長７９５ｍｍ、幅３５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの半導電性樹脂ベルトを成形した。
【００２２】
この実施例についての擦り傷の評価は、その成形作業を、第１日に６時間継続した後停止し、翌日、そのまま成形作業を開始して６時間成形した後停止した。更に、第３日目もそのまま成形作業を開始して６時間成形作業を行った。この間に成形された半導電性樹脂ベルトには擦り傷の発生は見られず、ダイリップにも目やに状の付着物も見られなかった。
【００２３】
紙粉付着状況の評価は、上記の方法により製造した半導電性樹脂ベルトを、図２により詳細説明した電子写真装置の転写搬送ベルトとして使用し、６ｍ／ｍｉｎの速度で回転させながらこの上面に記録紙を連続して供給し、４８時間後のベルト表面の紙粉等の付着状況を目視で観察した。この実施例１では紙粉の固着は見られなかった。
【００２４】
〔実施例２〜５〕
フッ素系共重合体樹脂の微粉末（加工助剤１）および低分子のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末（滑剤）の添加量を表１に示すように変量した以外は実施例１と同様にしてペレットとした後、半導電性樹脂ベルトの成形作業を３日間連続して行い、成形された半導電性樹脂ベルトの擦り傷およびダイリップの「目やに」の有無をチェックした。結果を表１の評価１）に示す。
【００２５】
得られた半導電性樹脂ベルトを実施例１と同様に電子写真装置に組み込み４８時間連続給紙した後の紙粉の付着状況をチェックした。結果を表１の評価２）に示す。
【００２６】
〔比較例１，２，４，５〕
フッ素系共重合体樹脂の微粉末（加工助剤１）および低分子量のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末（滑剤）の添加量を表２に示すように変量した以外は、実施例１と同様にペレットとした後、半導電性樹脂ベルトの成形を行い、ベルト表面の擦り傷およびダイリップの「目やに」の有無をチェックした。結果を表２の評価１）に示した。また、これらの半導電性樹脂ベルトを実施例１と同様に電子写真装置に組み込み４８時間連続給紙した後、紙粉の付着状況をチェックし、結果を表２の評価２）に示す。
〔比較例３〕
加工助剤をフッ素系共重合体樹脂の微粉末（加工助剤１）に替えてステアリン酸マグネシウム（加工助剤２、堺化学工業社製、ＳＭ−１０００）０．１重量部とし、低分子量のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末（滑剤）１０重量部を添加した以外は実施例１と同様にペレットとした後、半導電性樹脂ベルトの成形を行い、半導電性樹脂ベルトの表面への擦り傷およびダイリップへの「目やに」の有無をチェックした。結果を表２の評価１）に示す。また、紙粉の付着状況についての結果を表２の評価２）に示す。
【００２７】
上記比較例１〜５で得られた半導電性樹脂ベルトを実施例１と同様に電子写真装置に組み込み４８時間連続給紙後の紙粉の付着状況をチェックした。結果を表２の評価２）に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
なお、表１、表２において、
１）ポリアミド樹脂は、ナイロン１２（宇部興産社製、ウベスタ３０３０Ｕ）を表し、
２）カーボンＢは、アセチレンブラック（電気化学工業社製、デンカブラック粒状品）を表し、
３）加工助剤１は、フッ素系共重合体樹脂の微粉末からなる加工助剤（住友スリーエム社製、ダイナマーＦＸ−５９１１Ｘ）を表し、
４）加工助剤２は、ステアリン酸マグネシウム（堺化学工業社製、ＳＭ−１０００）を表し、
５）滑剤は、住友スリーエム社製、低分子のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末である商品名ダイニオンＴＦ９２０５を表す。
【００３１】
なお、表中に記載しない主な配合剤である無機充填剤として沈降性硫酸バリウム（堺化学工業社製）を２０重量部と、酸化防止剤として、チバスペシャリティケミカルス社製、イルガノックスＢ１１７１を０．２重量部とを、実施例、比較例のすべてに配合している。
【００３２】
また、〔評価〕の欄において、
１）擦り傷は、リングダイにて押出した直後の薄肉チューブを観察し、「無し◎」は特に優れ、「無し○」は充分に使用可能であり、「あり×」は転写搬送ベルトなどとして使用できないことを表し、
２）紙粉付着状況は、「無し◎」は全く紙粉の付着が無く、「無し○」は画像に影響しない程度の僅かな付着であり、「あり×」では紙粉が付着して白くなっている。
【００３３】
これらの実施例と比較例とを総合的に比較検討すると、
リングダイに付着する目やにによる擦り傷は、ポリアミド樹脂（ナイロン１２）１００重量部に対してフッ素系共重合体樹脂の微粉末（加工助剤１）を０．０５〜０．２重量部を添加した場合には発生がみられないが、添加量を０．０５重量部より少なくしたり、他の加工助剤（ステアリン酸マグネシウム）に変えると擦り傷が発生することがわかる。
【００３４】
また、半導電性樹脂ベルトを電子写真装置に装着して走行するときの紙粉の付着状況は、滑剤として低分子量のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末（滑剤）を５〜１５重量部配合することにより付着せず良好な状態が維持されることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明のカーボンブラック含有ポリアミド樹脂を使用した半導電性樹脂ベルトは、次のような効果がある。
【００３６】
請求項１に記載の半導電性樹脂ベルトでは、カーボンブラックを配合されたポリアミド樹脂に、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体を加工助剤として、低分子量ポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末を滑剤として各々所定量を添加することにより、押出し成形するときの成形体本体（薄肉チューブ）とダイリップとの摩擦係数が低下し、樹脂組成物の一部がダイリップに付着し固化して「目やに」を生ずることがなく、押し出される薄肉チューブの表面には擦り傷を生じないと同時に、この薄肉チューブを転写搬送ベルトとして記録材を搬送すると均一に分散した滑剤が表面に程よく露出するので表面に紙粉等が付着することを防止する。
【００３７】
請求項２に記載の半導電性樹脂ベルトは、ナイロン１２樹脂及びアセチレンブラックを用いることにより、吸水による寸法変化が少なく、屈曲耐久性に優れ、クリープ量が少なく、かつ、半導電領域に電気抵抗が制御できるので確実かつ安定して感光体から記録材に画像が転写できる。
【００３８】
請求項３に記載の半導電性樹脂ベルトは、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体樹脂（加工助剤１）としてフッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロエチレンの３元共重合体をを用いることにより、リングダイ等との離型性が良好で「目やに」を生じることがなく、かつ、ポリアミド樹脂との馴染みが良く、成形された半導電性樹脂ベルトからの浮きだしや、ブルーム等も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の組成物をリングダイにより薄肉チューブを成形する時に発生する擦り傷を説明する概念図である。
【図２】従来の組成物を用いた転写搬送ベルト等に紙粉等が付着する状態を説明する概念図である。
【符号の説明】
２：リングダイ
８：サイジングダイ
２１：目やに
２３：樹脂フィルム
２８：現像ユニット
３０：転写搬送ベルト
３１：記録紙
３２：感光体
３３：定着ローラ
３４：転写ローラ
３６：紙粉等
４０：電子写真装置

Claims (3)

1. ポリアミド樹脂とカーボンブラックとを含む樹脂組成物を使用した半導電性樹脂ベルトであって、
   前記樹脂組成物が、前記ポリアミド樹脂１００重量部に対して、テトラフルオロエチレン成分を含むフッ素系共重合体樹脂の微粉末からなる加工助剤０．０５〜０．２重量部と、低分子量のポリテトラフルオロエチレン樹脂の微粉末からなる滑剤５〜１５重量部とを含有していることを特徴とする半導電性樹脂ベルト。
2. 前記ポリアミド樹脂がナイロン１２であり、前記カーボンブラックがアセチレンブラックである請求項１に記載の半導電性樹脂ベルト。
3. 前記加工助剤がフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体である請求項１または２に記載の半導電性樹脂ベルト。

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