JP2005309227A - 画像形成装置用ベルト及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性エラストマーと、導電性物質と、必要に応じ熱可塑性樹脂とを含む成形用材料を成形してなる画像形成装置用ベルト。熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントが芳香族ポリエステルであり、ソフトセグメントが脂肪族ポリエステルであるポリエステルポリエステルブロック共重合体よりなる。該熱可塑性エラストマー10〜90重量%と、ポリアルキレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂90〜10重量%とを含む熱可塑性ポリマー成分100重量部に対して導電性物質を1〜20重量部を配合してなる。100Vの電圧で測定される表面電気抵抗率が1×106〜1×1014Ω/□でかつ体積抵抗率が1×106〜1×1013Ω・cmの範囲であり、各電気抵抗率のバラツキが最大値/最小値≦100である。
【選択図】図1
Description
(1) 半導体領域にて所定の表面電気抵抗率と体積電気抵抗率を有し、抵抗ばらつきが
少ないこと
(2) トナー離型性を有していること
(3) 厚みが薄く均一であること
(4) 機械的強度が強い(伸びにくく、割れにくい)こと
(5) 環境(温度湿度)による抵抗値、寸法、機械強度の変動が少ないこと
(6) 低コストであること
(7) シームレスで真円(ベルト幅方向の周長差が少ない)ベルトであること
(8) 様々な紙の種類において高画質なプリントができること
円筒状金型の内周面に溶液を溶かした樹脂を入れ、金型を回転させながら温度を加え、溶媒を半分以上揮発させてから金型の内部よりシームレス状のチューブを取り出す工程と、別の円筒状金型の外部にシームレスチューブを装着し、温度を加えて熱硬化反応をさせる工程とからなる(特開昭60−170862号公報)。この方法は、主にポリイミド製転写ベルトの製造に用いられる。
導電性フィラーをコンパウンドした樹脂を環状に溶融押出しする方法である。この方法は、主にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリイミド系転写ベルトの作製方法に用いられている。
樹脂溶液を円筒状又は円柱状金型外面にディッピング塗布等により一定厚みに塗布し、加熱成膜した後、金型より成膜したチューブ状フィルムを引き抜く方法である。この方法は、主にポリフッ化ビニリデン製転写フィルムの作製に用いられている。
ポリウレタンゴムを筒状に押し出し加硫した後、表面研磨し、再外層表面にフッ素樹脂等をコートする方法が報告されている(電子写真学会誌33(1)43(1994))。
・熱可塑性エラストマー又は樹脂製のベルトの場合、ベルトが停止している間に、ローラに掛けられて湾曲している部分において「曲がり癖」が付き易い。ベルトに曲がり癖が付くと、当然ながら、画像に乱れが生じる。
・また、熱可塑性エラストマー製ベルトでは、トナー離形性、寸法精度、電気抵抗の電圧依存性が大きいといった問題がある。
・樹脂製ベルトでは、クラックの問題、トナーの凝集破壊による文字抜けの問題がある。
・ゴム製ベルトでは、コストの問題、温度湿度による電気抵抗率変化が大きいという問題、更には架橋剤、可塑剤等のブリードによる感光体汚染の問題がある。
式(1):SR(100V)/SR(500V)<VR(100V)/VR(250V)
式(2):SR(100V)/SR(500V)≦30
式(3):8≦VR(100V)/VR(250V)≦100
イ)転写ベルトとトナー粒子間で作用する分子間引力、いわゆるファンデルワールス力
ロ)帯電したトナーが電気的に作用する鏡像力
ハ)トナーと転写ベルトの2つの物体が接触することにより発生する接触帯電力
ニ)トナーと転写ベルト間での水分が作用する液架橋力
が、一般的に考えられ、二次転写部におけるトナー転写条件は、このイ)〜ニ)の総合的な付着力に打ち勝つように、トナーに逆方向の電界を印加してクーロン力を作用させてやることが、トナー転写条件として最低限必須であると言われている。
ホ)ベルト表面を適度に荒らした方が、ファンデルワールス力が小さくなり、転写ベルト上のトナー付着力を低減することができるため、二次転写効率の向上に寄与する。
ヘ)転写ベルトの電気抵抗率が低いことが、転写ベルト上で帯電したトナーが除電されやすくなり、二次転写効率向上には有利に作用する。
ト)トナーと転写ベルトの摩擦帯電列における差が小さいことが、接触帯電力の低減に効果がある。
チ)転写ベルト表面が疎水性であることが、液架橋力を低減し、トナーの付着力を低減させる効果がある。
・二次転写におけるトナー付着力低減化については、自己除電機能を持たせた電気抵抗特性を有するベルト(即ち、体積電気抵抗率が適度な電圧依存性を有する)を作ることでトナー付着力を低減化させ、
・一次転写におけるトナー付着力向上については、ベルト素材を柔らかくすることとベルト表面をできるだけ疎水化しないことでトナー付着力を向上させ、
これらの組み合わせにより、一次転写と二次転写のトナー転写効率を同時に向上させることができると考え、転写ベルトの機械的強度を損なわせることなく、弾性率を調整できる手段として熱可塑性エラストマーに着目し、熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂とのアロイ化の検討し、前記式(1)〜(3)を満たす特有の電気抵抗電圧依存性と、更には、適度な弾性率と適度な表面濡れ性と表面粗さとを満たすことが、一次転写効率及び二次転写効率を向上さることを解明した。
式(i):LogY≧−X+20
式(ii):LogY≦−X+30
ただし、X,Yは次の通り。
X:エンドレスベルト中のカーボンブラックの含有量(重量%)
Y:エンドレスベルトの100V印加電圧,10秒での表面電気抵抗率(Ω)
本発明のエンドレスベルトは、熱可塑性ポリマー成分と導電性物質とで構成される。この熱可塑性ポリマー成分は、熱可塑性エラストマーに対し必要に応じ熱可塑性樹脂等が配合されたものである。以下、各配合材料について項分けして説明する。
本発明で用いられる熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントに芳香族ポリエステルを用い、ソフトセグメントに脂肪族ポリエステルを用いたポリエステルポリエステルブロック共重合体よりなる。
本発明のエンドレスベルトに用いる熱可塑性ポリマー成分は、上記の熱可塑性エラストマーの他に熱可塑性樹脂を含んでもよい。
本発明のエンドレスベルトの成形材料に用いる熱可塑性ポリマー中の熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーの重量比は10/90〜90/10が好ましく、80/20〜20/80が特に好ましく、60/40〜40/60がとりわけ好ましい。この範囲よりも熱可塑性エラストマーが多く、熱可塑性樹脂が少ないとベルトが柔らかくなりすぎ、ベルトテンションを加えた時にベルトが伸びてしまい、トナー画像が乱れるため好ましくない。逆に、熱可塑性エラストマーが少なく、熱可塑性樹脂が多いとベルトが硬くなりすぎて、クラックが入りやすくなるとともに、ローラの癖がつきやすくなるため好ましくない。
両材料の粘度差が大きすぎると、製造条件を調整しても良好な導電性物質の分散性が得られず、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。具体的には、熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーを同一条件でMFR測定したときの比が1/20〜20/1程度の範囲に収まることが好ましく、1/10〜10/1の範囲となれば更に好ましい。
更に、熱可塑性樹脂のMFRが、熱可塑性エラストマーのMFRよりも小さい方が導電性物質の分散性の観点より好ましく、特に1/2以下であれば特に好ましい。
ベルト成形材料としての熱可塑性ポリマーが熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとからなる場合、これらを単に混合したもの、重合段階からこれらを混合したもの、これらを触媒を反応させながら混合したもの等公知のアロイ化技術を用いることができるが、重合触媒を用いて加熱混合したものがコストの観点から最も好ましい。
重合触媒は、熱可塑性樹脂に含まれていてもよい。例えば、ポリアルキレンテレフタレートの合成用触媒としてポリアルキレンテレフタレート中に残留した触媒を、熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとの重合触媒として利用としてもよい。
重合触媒の活性が高すぎると、熱可塑性ポリマー成分の解重合を促進して分子量低下による機械的物性低下,低分子量体発生に伴う発泡などが問題になることがあるが、重合触媒中の金属にキレートする能力を有するキレーターが存在すると、解重合を抑制することができるため、必要に応じてキレーターを用いることが好ましい。
増粘剤は、本発明の目的である、印加電圧依存性が小さい表面電気抵抗率を示すエンドレスベルトを提供するために、好適に配合される。即ち、増粘剤を全く添加しない熱可塑性樹脂/熱可塑性エラストマー/導電性物質配合材料を用いたエンドレスベルトにおいては、表面電気抵抗率における印加電圧依存性が非常に大きく、そのために高精度な画質が得られない。その原因としては、高粘度の熱可塑性樹脂と低粘度の熱可塑性エラストマーとの粘度差が大きいために、低粘度の熱可塑性エラストマーが混練時にその他の成分と十分に混ざらず、エンドレスベルト中の各成分の分散が悪いことが考えられる。この問題を解決するために、本発明においては熱可塑性樹脂/熱可塑性エラストマー/導電性物質混合系全体の粘度を増大させ、低粘度の熱可塑性エラストマーを相当量含んでいても各成分が十分に分散し得る粘度に増大させる目的で、増粘剤を配合することが好ましい。
導電性物質としては、用途に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、具体的には、導電性フィラーとして、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、導電性フィラーの他には、イオン導電性物質、例えば四級アンモニウム塩等が例示されるが、これらの導電性物質の中でも、カーボンブラックを用いることが電気抵抗率の湿度依存性が小さくなる傾向にあるため好ましい。カーボンブラックはイオン導電性物質と併用して用いても良い。
カーボンブラックのDBP吸油量が大きいほど、カーボンは数珠状に連なった連鎖(カーボンストラクチャクチャー)を形成しやすく、カーボン凝集体が発生しにくい利点と、少ない添加量で導電性を発現しやすいため低コストな利点があったが、その反面、材料配合から成形加工の過程においてカーボンブラックを配合した樹脂に加えられる様々な剪断力によりカーボン連鎖が壊れて電気抵抗率がばらつきやすく、安定しないといった問題点がある。
反対にカーボンブラックのDBP吸油量が少なすぎると、カーボン連鎖を形成しにくいため導電性を発現させるためのカーボン添加量が多くなりすぎ、材料の耐屈曲性を損なう問題点がある。
従って好ましいカーボンブラックのDBP吸油量は、50〜300cm3/100gである。
カーボンブラックの比表面積が大きいほど、少ない添加重量で導電性が発現するため、機械的強度を割れにくさの点で有利となる反面、カーボン添加量により導電性が急激に変化する傾向にあるため半導電領域にコントロールするためには±0.05%以内の配合精度が必要であり、エンドレスベルトの抵抗ばらつきを±1オーダー以内で均一にすることが難しい。また、比表面積が大きいカーボンブラックは一般に粒径が小さいため、樹脂中に分散させる場合にカーボンブラック粒子がだまになりやすく、その結果、カーボン凝集体が成型品に混在し、カーボン凝集体の箇所に電気が集中し部分的な絶縁破壊を発生させやすい。また、カーボンブラックの比表面積が小さすぎる(カーボン粒子が大きすぎる)と、カーボン凝集体を形成しにくいため成型品の外観は平滑な反面、カーボン粒子間の接触により導電性発現が左右されやすく電気抵抗率がばらつきやすいので最適化したカーボン粒子径を選択した方が好ましい。
従って、好ましいカーボンブラックの平均一次粒径は20〜50nmであり、比表面積は35〜500m2/gである。
カーボンブラックの揮発分が多いほど、その表面特性によりカーボン分散は良好になる反面、加熱混練中にガスを発生させるため、成形上不利である。逆に、カーボンブラックの揮発分が少ないほど、加熱混練中のガスが発生しにくいため成形性は良好である反面、カーボン分散は悪化する傾向にある。
従って、好ましいカーボンブラックの揮発分量は、0〜20%である。
式(i):LogY≧−X+20
式(ii):LogY≦−X+30
ただし、X,Yは次の通り。
X:エンドレスベルト中のカーボンブラックの含有量(重量%)
Y:エンドレスベルトの100V印加電圧,10秒での表面電気抵抗率(Ω)
logY≧−X+21
logY≦−X+29
であることが好ましい。
本発明のエンドレスベルトには、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。
[加熱混練及び成形]
本発明においては、熱可塑性エラストマーと導電性物質さらに必要に応じ熱可塑性樹脂を加熱混練して熱可塑性樹脂組成物とした後にエンドレスベルトを成形しても良く、熱可塑性エラストマーと導電性物質さらに必要に応じ熱可塑性樹脂とを加熱混練してそのままエンドレスベルトを成形しても良い。
しかしながら引き取り手段としては、エンドレスチューブを扁平させることなく円筒状を維持したまま引き取る成形方法が好ましい。
このようにして得られたエンドレスベルトを熱処理することにより、より物性の向上したエンドレスベルトとすることが可能となる。特に、耐折回数や引張弾性率の向上が見られる。
[表面電気抵抗率と体積電気抵抗率]
本発明の画像形成装置用ベルトは、
印加電圧100V,10秒にて測定した表面電気抵抗率をSR(100V)、
印加電圧500V,10秒にて測定した表面電気抵抗率をSR(500V)、
印加電圧100V,10秒にて測定した時の体積電気抵抗率をVR(100V)、
印加電圧250V,10秒にて測定した時の体積電気抵抗率をVR(250V)、
としたときに、以下の式(1)、(2)及び(3)を満たすものである。
式(1):SR(100V)/SR(500V)<VR(100V)/VR(250V)
式(2):SR(100V)/SR(500V)≦30
式(3):8≦VR(100V)/VR(250V)≦100
式(1'):SR(100V)/SR(500V)×2≦VR(100V)/VR(250V)
式(2'):1≦SR(100V)/SR(500V)≦10
式(3'):10≦VR(100V)/VR(250V)≦50
本発明のエンドレスベルトの引張弾性率は、300MPa以上2500MPa以下であることが好ましい。エンドレスベルトの引張弾性率が低いと、例えば中間転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、色ズレなどの不具合を発生することがあり、また、引張弾性率が高すぎる場合は、ベルトを駆動する際にモータ負荷がかかるため、厚み設定を薄くする必要が生じ、一旦ローラとベルト間にゴミが入り込んだり、感光体との摩擦による傷等が入るとクラックが入り易く、信頼性に問題があるため好ましくない。また、一次転写におけるトナーの転写効率を向上させるためには、ベルトが伸びない程度の引張弾性率が必要であり、かつエンドレスベルトが硬くならない程度の引張弾性率が必要である。従って、好ましい引張弾性率の範囲は300MPa以上2500MPa以下、特に500MPa以上2000MPa以下であり、とりわけ好ましいのは600MPa以上1800MPa以下である。
本発明のエンドレスベルトの外表面の水との接触角は60°以上90°未満であることが好ましい。外表面の水との接触角が60°未満であるとトナーがベルト表面上にくっついて、フィルミング化してしまい、トナー二次転写効率が悪化する。また、90°では一次転写においてトナーの転写効率が悪化する。従って、本発明のエンドレスベルトの外表面の水との接触角は60°以上90°未満、特に65°以上85°以下であることが好ましい。
本発明のエンドレスベルトの表面粗さRaは0.05μm以上0.3μm以下であることが好ましい。表面粗さRaが0.05μm未満であると、トナー一次転写効率が悪化してしまう。また、0.3μmを超えるとトナーの二次転写効率が悪化する。従って、本発明のエンドレスベルトの表面粗さRaは0.05μm以上0.3μm以下、特に0.07μm以上0.2μm以下であることが好ましい。
本発明のエンドレスベルトを例えば中間転写ベル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。
本発明のエンドレスベルトの収縮率特性としては、温度60℃湿度90%、24hr放置後の温度23℃湿度50%に対する収縮率が0.2%以下であることが好ましい。これらの条件範囲より収縮率が大きいと、エンドレスベルトを輸送、保管中に寸法変化が大きくなり使用できなくなるばかりか電気特性、機械特性も変化することがあるため好ましくない。より好ましい収縮率特性は0.1%以下であり、特に好ましいのは0.05%以下である。
エンドレスベルトの厚みが過度に大きいと、ローラとの曲率が大きい場合、ベルト外側と内側の変形差が大きく、割れ易くなる。また、外側部に転写されたトナーが変形、飛散して画像が変形するようになる。一方、エンドレスベルトの厚みが過度に小さいと、わずかなローラとベルト間に入り込んだゴミ、或いは感光体等との接触による傷によりクラックが入り易く、ベルトが破損し易くなる。従って、本発明のエンドレスベルトの厚みは70〜300μmであることが好ましく、100〜200μmであれば特に好ましい。
一般に、2種類の材料を溶融混合すると、完全に混じり合う場合(完全相溶化という場合もある)と、完全には混じり合わず海島構造をとる場合とがある。
本発明の画像形成装置用ベルトの用途に特に制限はないが、寸法精度,耐屈曲性,引張弾性率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る。このエンドレスベルトをシームレスベルト形状とした場合、割れ,伸びなど不具合が少ないので好適である。
原料は下記のものを用い、配合割合は表1〜3の通りとした。表1〜3中、PEERはポリエステルポリエステル共重合体エラストマーを示し、PBTはポリブチレンテレフタレートを示す。
表1〜3における配合割合では、熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂との合計を100重量部としている。
熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂との割合は、両者の合計量を100重量%とし、各々の割合を重量%として表1〜3に記入してある。
東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS3001」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):21g/10分、結晶融点216℃
・熱可塑性エラストマー2(実施例8):
東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS2001」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):21g/10分、結晶融点206℃
・熱可塑性エラストマー3(実施例9):
東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS1001」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):21g/10分、結晶融点200℃
・熱可塑性エラストマー4(実施例10):
東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS6001」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):15g/10分、結晶融点218℃
・熱可塑性エラストマー5(比較例2〜4):
東洋紡積(株)製ポリエステル−エーテルエラストマー「ペルプレンP150B」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):19g/10分、結晶融点212℃
・PBT(実施例2〜4):
鐘紡合繊(株)製「128」
重量平均分子量=40,000
PS換算重量平均分子量=122,000
MFR(240℃、2.16kgf荷重):7g/10分
・PBT(実施例5〜10、比較例1):
三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「ノバデュラン5040ZS」
重量平均分子量=40,000
PS換算重量平均分子量=122,000
MFR(240℃、2.16kgf荷重):4g/10分
・PBT(比較例2〜4):
三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「ノバデュラン5010」
MFR(240℃、2.16kgf荷重):16g/10分
・重合触媒:チタニウム(IV)ブトキシド/酢酸マグネシウム
・キレーター:クラリアントジャパン(株)製リン酸化酸化防止剤「PEPQ」
・カーボンブラック:電気化学(株)製「デンカブラック」
DBP吸油量=180ml/100g
比表面積=65m2/g
揮発分=0%
平均一次粒径=39nm
・増粘剤1:日本油脂(株)製グリシジルメタクリレート含有ポリマー「モディパーA
4400」
JIS K7210によるMI値(190℃、2.16kgf荷重)0.
3g/10分
各原料を、二軸混練押出機(IKG(株)製「PMT32」)を用いて材料ペレット化した。条件は表1〜3の通りとした。
この材料ペレットを乾燥し、直径φ160mm、ダイスリップ幅1.5mmの6条スパイラル型環状ダイ付き40mmφの押出機(環状ダイの円周方向に16個の温度調節機構を有する。)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153mmの冷却マンドレルの外表面(温度80℃)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円筒形の中子と外側に設置されている4点式ベルト式引取機により、シームレスベルトを円筒形を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、厚み140μm、表面電気抵抗率1×1010〜1×1012Ωとなるようとなるよう押出量と引取速度、押出温度を調整しつつ、内径151mmの樹脂製シームレスベルトとした。成形条件は表1又は表3の通りとした。
式:MFR=(600×m)/t(g/10分)
t=試料採取時間(秒)(ここでは60秒)
m=試料採取の重量(g)
評価は必要に応じ、エンドレスベルトを必要な大きさに切り開いて実施し、結果を表1〜3に示した。
ISO R1184−1970に準拠し、試験片を幅15mm、長さ150mmに切断し、引張速度1mm/min、つかみ具間距離100mmとして測定した。
エンドレスベルトを200mmの一定幅に輪切り切断後、更に幅方向1カ所を切断する。次に得られたサンプルを温度23℃、湿度50%に24hr放置した後、エンドレスベルトの円周方向の長さを3次元寸法測定器(ニコン社製マイクロスコープを取り付けた東京精密社製「GJ800A」)にて測定した。この測定値を(P)とする。
次に、温度60℃、湿度90%の条件に設定した恒温恒湿室に上述のサンプルを24hr放置して、取り出した後、更に温度23℃、湿度50%で24hr放置した後、エンドレスベルトの円周方向の長さを3次元寸法測定器を用いて測定した。この測定値を(Q)とする。温度23℃、湿度50%に対する各温度湿度条件放置後のサンプルの収縮率は以下の式より求めた数値を用いた。
収縮率={(P)−(Q)}/(P)×100
エンドレスベルトを200mmの一定幅に輪切り切断後、更に幅方向1カ所を切断する。次に得られたサンプルを温度23℃、湿度50%に24hr放置した後、エンドレスベルトの両端部の円周方向の長さをそれぞれ3次元寸法測定器(ニコン社製マイクロスコープを取り付けた東京精密社製「GJ800A」)にて測定した。両端部の円周方向の長さの差を周長差とする。
JIS P−8115に準拠し、試験片を幅15mm、長さ100mmの大きさに切断し、MIT試験機にて折り曲げ速度175回/分、回転角度135°左右、引張荷重1.0kgfの条件にて、折り曲げ治具の先端部の曲率半径をR=0.38mmとして破壊に至る折り曲げ回数を測定した。
ダイヤインスツルメント(株)製 商品名「ハイレスタ(UR端子)」を使用し、100V、500V、各10秒の条件にて20mmピッチにてベルト円周方向を測定した。
ダイヤインスツルメント(株)製 商品名「ハイレスタ(UR端子)」を使用し、100V、250V、各10秒の条件にて20mmピッチにてベルト円周方向を測定した。
表面電気抵抗率と体積電気抵抗率のそれぞれにおいて、温度10℃、湿度20%で20hr放置後(LL条件)の電気抵抗率と、温度30℃、湿度80%に20hr放置後(HH条件)の電気抵抗率との比(電気抵抗率(LL条件)/電気抵抗率(HH条件))を求め、電気抵抗環境変動率とした。
図3(a)に示す如く、φ14mmのローラ30の外周に幅15mm、長さ44mmのサンプル31を巻き付け、両端部をテープで止め固定し、温度60℃、湿度90%の環境下に2時間放置し、更に温度23℃、湿度50%の環境下に24時間放置し、その後、ローラ30からサンプル31を取り外し、図3(b)のように、癖の付いたサンプル31の両短手辺間の距離L(mm)を測定し、ローラ癖復元率を下記式で算出し、耐ローラ癖付き性とした。
ローラ癖復元率=L/44×100
エンドレスベルトの外表面に水を一滴たらし、エルマー製ゴニオメーター「G−1」を用いて1分後の水の接触角を測定した。
エンドレスベルト外側表面を約50mm×50mmのサンプルにカットし、(株)キーエンス製超深度形状測定顕微鏡商品名「VK8500」を用い、レンズ100倍、ピッチ0.01μm、シャッタースピードAUTO、ゲイン835の測定条件にて40μm×40μmのエリアの表面粗さを4点測定し、その平均値を表面粗さ(Ra)の測定値とした。同様に最大高さ(Ry)、十点平均粗さ(Rz)を求めた。
図1に示す如く、エンドレスベルト20の内、外両端部にポリエステル製厚み50μm、10mm幅のPETテープを内補強テープ22及び外補強テープ21として貼り、内両端部にポリウレタン製厚み1.0mm、5mm幅の蛇行防止ガイドゴム23を貼り合せたエンドレスベルトを、セイコーエプソン(株)製のカラーレーザープリンタ機種名「LP3000C」に搭載し、温度60℃、湿度90%の環境下に24時間放置後、温度23℃、湿度50%の環境下にてカラープリントテストを実施した。
表1に記載の通り、熱可塑性エラストマーとして東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS3001」を用い、熱可塑性樹脂として鐘紡合繊「128」を用いた(実施例1では熱可塑性樹脂配合せず)。この熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂とキレータ、増粘剤及びカーボンブラックの調合物を加熱混練し、材料ペレットを得た。このときの加熱混練条件は表1に示すものとし、樹脂温度と混練機内での滞留時間を調節し、混練機内での反応は抑制すると同時に電気抵抗が半導電領域になるよう混練条件を調節した。この材料ペレットを押出成形してエンドレスベルトを製造した。
何れのエンドレスベルトも耐ローラ癖付き性に優れた特性が得られた。
熱可塑性樹脂を、重合触媒を含有したPBT(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「ノバデュラン5040ZS」)へ変更し、熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーの配合比及び増粘剤の配合量を調整する(実施例5,6では増粘剤添加せず)と共に重合触媒を配合したこと以外は実施例4と同様にしてエンドレスベルトを得た。本実施例5〜7でも耐ローラ癖付き性に優れたエンドレスベルトが得られたが、実施例5、6と熱可塑性樹脂の割合が多くなるに従い、耐折れ回数は低減し、耐ローラ癖付き性も低下する傾向にあることが判った。
このエンドレスベルトを画像形成装置に搭載したところ、良好な画像を得ることができた。
熱可塑性エラストマーの種類を変更したこと以外は、実施例7と同様にしてエンドレスベルトを得た。本実施例8〜10でも外観に優れ、耐ローラ癖付き性に優れたエンドレスベルトが得られたが、熱可塑性エラストマの融点が高くなるに従い耐ローラ癖付き性が悪化する傾向にあることが判った。
このエンドレスベルトを画像形成装置に搭載したところ、良好な画像を得ることができた。
実施例6よりもさらに熱可塑性エラストマー(東洋紡積(株)製ポリエステル−ポリエステルエラストマー「ペルプレンS3001」)の割合を少なくして5%としたこと以外は、実施例5と同様にしてエンドレスベルトを得た。
熱可塑性エラストマーとしてハードセグメントに芳香族ポリエステル、ソフトセグメントに脂肪族ポリエーテルを用いたポリエステルポリエーテルタイプを用い、また熱可塑性樹脂として三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製「ノバデュラン5010」を用い、熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂との配合割合を変化させ、重合触媒を添加しなかったこと以外は実施例5と同様にしてエンドレスベルトを得た。
また、実施例1〜10、及び比較例1よりは表面電気抵抗率と体積電気抵抗率のそれぞれの電圧依存性は大きかった。
2 帯電器
3 露光光学系
4 現像器
5 クリーナー
6 導電性エンドレスベルト
7,8,9 搬送ローラ
20 エンドレスベルト
21 外補強テープ
22 内補強テープ
23 蛇行防止ガイドゴム
30 ローラ
31 サンプル
Claims (19)
- 画像形成装置に用いられるエンドレスベルトであって、熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性ポリマー成分と導電性物質との配合物を成形してなるベルトにおいて、
熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントが芳香族ポリエステルであり、ソフトセグメントが脂肪族ポリエステルであるポリエステルポリエステルブロック共重合体よりなり、
該熱可塑性ポリマー成分は該熱可塑性エラストマーを10重量%以上含み、
前記配合物は該熱可塑性ポリマー成分100重量部に対して導電性物質を1〜20重量部を配合してなり、
100Vの電圧で測定される表面電気抵抗率が1×106〜1×1014Ω/□でかつ体積抵抗率が1×106〜1×1013Ω・cmの範囲であり、
各電気抵抗率のバラツキが最大値/最小値≦100である
ことを特徴とする画像形成装置用ベルト。 - 請求項1において、該熱可塑性エラストマーは、結晶融点が190℃以上220℃以下であり、JIS K7210(240℃,2.16kgf荷重)によるメルトフローレート(MFR)が10g/10分以上18g/10分以下であることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1又は2において、
印加電圧100V,10秒にて測定した表面電気抵抗率をSR(100V)、
印加電圧500V,10秒にて測定した表面電気抵抗率をSR(500V)、
印加電圧100V,10秒にて測定した時の体積電気抵抗率をVR(100V)、
印加電圧250V,10秒にて測定した時の体積電気抵抗率をVR(250V)、
としたときに、以下の式(1)、(2)及び(3)を満たすことを特徴とする画像形成装置用ベルト。
式(1):SR(100V)/SR(500V)<VR(100V)/VR(250V)
式(2):SR(100V)/SR(500V)≦30
式(3):8≦VR(100V)/VR(250V)≦100 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、エンドレスベルトの引張弾性率が300MPa以上2500MPa以下であり、エンドレスベルト外表面の水との接触角が60°以上90°未満であり、表面粗さRaが0.05μm以上0.3μm以下であることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、熱可塑性ポリマー成分はさらに熱可塑性樹脂が配合されており、熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂との重量比が、熱可塑性エラストマー/熱可塑性樹脂=10/90〜90/10であることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項5において、熱可塑性エラストマーと熱可塑性樹脂との重量比が、熱可塑性エラストマー/熱可塑性樹脂=20/80〜80/20であることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項5又は6において、熱可塑性樹脂がポリアルキレンテレフタレートを主成分とすることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項7において、ポリアルキレンテレフタレートがポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項7又は8において、ポリアルキレンテレフタレートが重合触媒を含有することを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし9のいずれか1項において、配合物が更に、JIS K7210(190℃、2.16kgf荷重)によるメルトフローレート(MFR)が0.01g/10分以上10g/10分以下の範囲の値を示すポリマーよりなる増粘剤を熱可塑性ポリマー成分100重量部に対して0.01重量部以上20重量部以下含むことを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項10において、増粘剤がエポキシ基又はグリシジルメタクリレート基を含有するポリマーであることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし11のいずれか1項において、導電性物質として、DBP吸油量50cm3/100g以上300cm3/100g以下、比表面積35m2/g以上500m2/g以下、揮発分0%以上20%以下、平均一次粒径20nm以上50nm以下のカーボンブラックが、下記式(i)及び(ii)を満たすように配合されていることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
式(i):LogY≧−X+20
式(ii):LogY≦−X+30
ただし、X,Yは次の通り。
X:エンドレスベルト中のカーボンブラックの含有量(重量%)
Y:エンドレスベルトの100V印加電圧,10秒での表面電気抵抗率(Ω) - 請求項1ないし12のいずれか1項において、JIS K7210(240℃,2.16kgf荷重)によるメルトフローレート(MFR)で示される溶融粘度が1g/10分以上10g/10分以下の成形材料を押出成形してなることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし13のいずれか1項において、環状ダイから加熱押し出しした溶融チューブを冷却又は冷却固化しつつ引き取ることにより成形されてなることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項14において、環状ダイの円周方向に複数の温度調節機構が設けられていることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項14又は15において、溶融チューブの内側又は外側に30〜150℃の範囲に温度調節した金型を接触させて、溶融チューブを冷却したことを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項14ないし16のいずれか1項において、溶融チューブを円筒形状を保持して引き取ることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし17のいずれか1項において、シームレス状の中間転写ベルト、搬送転写ベルト、転写定着ベルト、定着ベルト、感光体ベルト、又は現像スリープであることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
- 請求項1ないし18のいずれか1項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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