JP2006233150A - 熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、電子写真用ベルト及び電子写真装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、電子写真用ベルト及び電子写真装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高濃度のフィラーを配合した場合においても延伸ブローすることが可能となる樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、電子写真用ベルト及び電子写真用ベルトを用いた電子写真装置を提供する。
【解決手段】本発明は、構造式(1)で示される構成単位(ポリエチレンナフタレート)と、構造式(2)で示される構成単位(ポリエチレンテレフタレート)とを有している熱可塑性樹脂と、熱可塑性エラストマーと、フィラーと、を含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、電子写真用ベルト及び電子写真装置である。
【選択図】なし

Description

本発明は、ブロー成形に用いられる熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、これらを使用した、中間転写体及び転写材搬送部材などの電子写真用ベルト、及び、該電子写真用ベルトを有する電子写真装置に関する。
従来、ブロー成形、特に延伸ブロー成形は、ボトル状成形物等の高強度を有する成形物を大量に安価に製造する方法として、ペット(ポリエチレンテレフタレート、以下PET)ボトルの製造に広く使用されている。
また、この延伸ブローによる製造方法の応用として、ブロー成形の特徴である金型を使用することによって外形寸法が安定化し、さらに延伸することによって、分子配向が起こり、成形品の強度が向上すること、繰り返し再現性が高いので、均質な品質の製品が安定してできる、高速で成形できるため、コストダウンが可能などの特徴があるため、ベルトの成形方法としての提案もされている(例えば特許文献1及び2参照)。
延伸ブロー成形方法の一例を図3〜図4を用いて説明する。延伸ブロー成形は、まずプリフォームと呼ばれる試験管型の成形物を成形するが、この場合、形状が安定しやすい射出成形を使用することが好ましい。射出成形により図3のようにプリフォーム104を成形する。図3中、105はプリフォーム底部、106はプリフォーム口部である。
次に、図4のように延伸ブローを行う。まず、プリフォーム104を加熱炉107に入れ延伸温度まで加熱する。加熱後ブロー金型108にプリフォーム104を入れ、プリフォームを延伸棒109で縦方向に延伸する。この延伸を1次延伸と言う。この1次延伸を行った後、気体110をプリフォーム口部106から流入させ、横方向に膨らます。これを2次延伸と言う。これら、1次延伸、2次延伸を行うことによって、ブロー成形品112を得る。このブロー成形品112は縦横両方向に延伸されるため、高い強度の成形品となる。
また、延伸ブローによる樹脂の着色は行われており、樹脂に0.2質量%程度のカーボンを混合し紫外線の透過を抑制している(例えば特許文献3参照)。これらの着色は可視光での隠蔽性が無く透明性がある。
特開平05−061230号公報 特開2001−018284号公報 特開平05−278099号公報
しかし、延伸ブロー成形は前述ような特徴を有する成形方法であるが、その特性上使用できない分野が多く透明なペットボトル以外では広く使用されていない。その特性とは、フィラーを大量に混合すると延伸時の伸びが抑制され、ブローができなくなってしまう現象である。
延伸ブローにおいて、隠蔽性を出すために着色する場合や電気抵抗を制御するためにポリエステル樹脂などに大量のフィラーを混合すると、プリフォームの段階で樹脂中のフィラーが結晶核となり結晶化してしまう。延伸ブローはプリフォームに使用する樹脂の状態がアモルファス状態となっていないと、ガラス転移点以上に温度を上げたときに伸びることができず破裂してしまうのである。
この現象があるため、延伸ブロー成形方法は低コストで高強度の製品を作ることが可能であるのにボトル以外の用途、例えば電子写真装置や自動車のエンジン用部品や内装用部品、コンピュータ部品、家電製品、家具などに使用することができなかった。
このように延伸ブロー成形方法による高濃度のフィラーを混合した成形物、中間転写ベルトや転写ベルト等の電子写真用ベルト、該電子写真用ベルトを用いた電子写真装置は未だ得られていない。
従って本発明の課題は、前述の問題を解決し、高濃度のフィラーを混合しても延伸ブロー成形が可能である熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、熱可塑性樹脂成形物、ボトル状成形物、電子写真用ベルト及び電子写真用ベルトを用いた電子写真装置を提供することにある。
本発明は、下記構造式(1)で示される構成単位と、下記構造式(2)で示される構成単位とを有している熱可塑性樹脂と、熱可塑性エラストマーと、フィラーと、を含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物である。
また、本発明は、予め熱可塑性エラストマーとフィラーを溶融混合しマスターバッチ化した後、該マスターバッチに前記熱可塑性樹脂を混合したことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法である。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂組成物を延伸ブロー成形することで、成形物としたことを特徴とする熱可塑性樹脂成形物である。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂成形物がボトル状成形物であることを特徴とする前記熱可塑性樹脂成形物である。
また、本発明は、前記ボトル状成形物の上下を切断、除去することにより得られたことを特徴とするベルトである。
また、本発明は、前記ベルトが電子写真用ベルトであることを特徴とする前記ベルトである。
また、本発明は、前記電子写真用ベルトを有することを特徴とする電子写真装置である。
本発明によれば高濃度のフィラーを混合した熱可塑性樹脂組成物であっても延伸ブローが可能となる熱可塑性樹脂組成物及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供でき、さらには該熱可塑性樹脂組成物を使用した熱可塑性樹脂成形物及びボトル状成形物を提供でき、該ボトル状成形物を使用したことにより低価格で高強度の電子写真用ベルト及び電子写真装置を提供することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上記構造式(1)で示される構成単位と、上記構造式(2)で示される構成単位とを有している熱可塑性樹脂と、熱可塑性エラストマーと、フィラーと、を含有したものであり、該熱可塑性樹脂と該熱可塑性エラストマーにより高濃度のフィラーを含有した場合においても樹脂の結晶化を防止することができ、さらに延伸ブローを行う場合に必須な樹脂特性であるガラス転移点以上に加熱した場合の引っ張り応力を低く抑えることができるため、高濃度のフィラーを混合しても延伸ブローすることが可能となる。
以下にグラフを使用し本発明の説明を行う。
図5は通常使用されるフィラーの添加されないポリエチレンナフタレート(以下PEN)樹脂のガラス転移点以上(この図では145℃)での応力ひずみ曲線である。この測定は厚み2mmのプリフォームを幅15mm、長さ70mmの短冊状にカットし、チャック間距離は20mmとして、オリエンテック社製テンシロンUCT−500に恒温槽を取り付け、145℃で5分間加熱後に引張り試験をしたものである。このときのひずみ量は130mm、応力は13MPaである。また、ひずみ量50mm時点の応力は2MPaである。
図6はこのPEN樹脂にカーボン(ケッチェンブラック)を混合したものである。このように樹脂を145℃に加熱してもほとんど伸びない(ひずみ量が2mm)ことがわかる。
図7は図6の処方で樹脂をPENから、構成単位として構造式(1)と構造式(2)を有する熱可塑性樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8770)に代えた場合である。このグラフでは、ひずみ量が60mmとなりPEN樹脂のみの場合より増加しており、延伸性が発現されるようになってきている。これはナフタレンジカルボン酸ジメチルとジメチルテレフタレートとエチレングリコールを共重合化(もしくはPENとPETをブレンド)させることで、結晶化が阻害されるため、高濃度のフィラーが混合された場合においても、プリフォームは結晶化しないので、延伸できるようになるのである。しかしながら、この状態であってもまだ延伸ブロー成形することはできない。それは図7に見られるように、伸ばし始めたとき(このグラフでは50mm付近まで)の応力が8から14MPaと高く、延伸時の急激な伸びにプリフォーム自体の強度が勝てないので、破裂してしまうのである。
図8は図7の処方に熱可塑性エラストマーを混合した場合である。熱可塑性エラストマーを混合すると樹脂自体が軟らかくなり伸ばし始めはエラストマーの特性が出て50〜60mm程度までの伸ばし始めの応力が2MPaと低くなるのである。この後さらに伸ばしていくとPENやPETの特徴である延伸による分子配向の特性が出てきて応力が高く(150mmで14MPa)なっていくのである。このことで応力ひずみ曲線はPENのみの場合に近似したものになるのである。
このように高濃度のフィラーを混合した場合においても
(i) 構成単位として構造式(1)と構造式(2)を有する熱可塑性樹脂を使用することでフィラーの結晶核化による影響を防ぐことができ、ひずみ量すなわち伸びが大きくなり
(ii)熱可塑性エラストマーにより延伸初期の応力を低く抑えることができる
よって、高濃度のフィラーを混合した場合においても延伸ブロー成形ができるのである。
さらに、この樹脂を用いて図3のようなプリフォームを作製し、図4の装置で145℃にプリフォームを加熱して金型内に入れボトル形状の延伸ブローを行う場合、図8のような樹脂特性を有することで、延伸された樹脂の応力が引き伸ばされるに従い高くなるため、ボトルの膜厚が均一なものになり、樹脂が延伸されることで強度の高いボトルが形成される。
構造式(1)と構造式(2)を含有する熱可塑性樹脂はナフタレンジカルボン酸とジメチルテレフタレートとエチレングリコールを共重合化したものでもよいし、PEN樹脂とPET樹脂を混合したものでもよい。
本発明に使用される熱可塑性樹脂の構造式(1)と構造式(2)の比率はフィラーの結晶核化の効果の大小によって変える必要がある。すなわち、フィラーの量が多い場合やフィラーの粒径が小さい場合など結晶化しやすい場合には構造式(1)に対して構造式(2)を多くすることが必要である。このことで、樹脂の結晶化阻害が起こり結晶化がより起こりにくくなるのである。逆に、フィラーの量が少ない場合やフィラーの結晶核化の効果が小さい場合には構造式(1)に対して構造式(2)を少なくすることが必要である。構造式(2)が多くなると結晶化しにくくなるものの、延伸したときの分子配向が起きにくくなる(これは分子配向時に結晶化が起こるためである)からであり、延伸したときの厚みムラが発生しやすくなるからである。
このように添加するフィラーによって構造式(1)と構造式(2)の比率を変える必要があるが、好ましい範囲としては構造式(1)100に対する構造式(2)は、質量比で1以上14以下が好ましい。1未満では結晶化阻害の効果が少なく、延伸が不安定になったりする場合がある。14より多い場合には結晶化しにくくなり、延伸時に結晶化されにくくなることで、延伸の効果が出にくくなり延伸時に厚みムラが発生する場合があったり、強度の向上が望みにくくなる場合があるからである。
これらの配合量に関しては、NMRやFT−IRなどの分析を行うことで確認することができる。特に、構造式(1)に関しては、ナフタレン環、構造式(2)に関してはベンゼン環についてそれぞれの比率を調べることで、構造式(1)と構造式(2)の含有量を明らかにすることができる。このときの量比の計算方法として、ナフタレン環1あれば構造式(1)が1あるとし、ベンゼン環1の場合は構造式(2)が1あるとする。
本発明に使用される熱可塑性エラストマーとしては特に制限はないが、例えばポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素ポリマー系エラストマーなどが挙げられるがこれに限らない。また、熱可塑性エラストマーで導電性を付与する場合にはポリエーテルエステルアミドやその混合物、ポリエーテルエステルなどが挙げられるがこれに限らない。
これら中で特に本発明に使用されるPENとPETとの相溶性が高いものとしてはスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどがある。これら熱可塑性エラストマーは単独もしくは複数用いてもよい。
本発明に用いられる熱可塑性エラストマーの総量は熱可塑性樹脂組成物の5質量%以上40質量%以下が好ましい。5質量%より少ない場合、延伸初期の応力低下が少ない場合があり、ブロー成形が困難となる場合がある。40質量%を超えるとPENとPETが有するポリエステルの特徴である延伸による分子配向の特性が乏しくなり、熱可塑性エラストマーが加熱された場合に引っ張り伸びが大幅に低下するという特性が主になってくるため延伸されずに破裂する場合があるからである。
本発明で用いられるフィラーとは、熱可塑性樹脂組成物中で0.1mm以下の粒子状で本発明の熱可塑性樹脂組成物中に溶解して存在していないものを指す。
添加されるフィラーとしては特に制限はないが、例えば無機系のフィラーとしては、雲母、ガラス繊維、ガラス球、クリオライト、酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー類、タルク、シリカ、ウォラストナイト、ゼオライト、けい藻土、けい砂、軽石粉、スレート粉、アルミナ、アルミナホワイト、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム、二硫化モリブデンなどがあるがこれに限らない。
本発明で使用されるフィラーで導電性を付与したい場合は、カーボンブラック、黒鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛、酸化スズ被覆酸化チタン、酸化スズ、酸化スズ被覆硫酸バリウム、チタン酸カリウム、アルミニウム金属粉末、ニッケル金属粉末などが用いられる。この中で特にカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの場合、酸化物系の導電剤よりは少量で導電性の効果を発揮することができるためである。
また、導電性を付与する場合には前述のポリエーテルエステルアミドやポリエーテルエステルと組み合わせることで、より高導電性を発揮することができる。これは延伸時には、カーボンブラックの場合には粒子間の距離が離れ、抵抗が上がる傾向があるが、粒子間の離れた距離を補完し、導電性を発揮できるためと考えられる。このときポリエーテルエステルアミドやポリエーテルエステルにポリエーテルエステルアミドやポリエーテルエステル以外の熱可塑性エラストマーを混合すると延伸性のコントロールがしやすいため、より好ましい。
また、導電性フィラーは単独もしくは複数混合してもよく、例えばカーボンブラックを複数種用いたり、カーボンブラックと金属酸化物系導電剤を混合してもよい。
カーボンブラックの含有量は目的に応じて変えることができるが、例えば、可視光を遮蔽するなどの目的であれば0.5質量%以上添加すればよく、導電性を付与するためには例えばケッチェンブラックのような高導電性カーボンの場合で3質量%以上が好ましい。また、カーボン添加量が25質量%を超えるとカーボン特性のうち補強効果が高くなるため延伸しにくくなる場合があるため25質量%以下が好ましい。但し、カーボンの表面処理などで補強効果を低減させることで、さらに添加量を増やすことは可能である。
また、導電性を付与するためにフィラー以外の材料としてテトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、スルホン酸塩、アルキルサルフェート、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪族アルコールエステル、アルキルベタイン、過塩素酸リチウムなどを混合してもよい。また、特に導電性とブリード性を両立できるパーフルオロブタンスルホン酸カリウムなどは特に好ましい。
また、有機系フィラーとしては、四フッ化エチレン樹脂粒子、三フッ化塩化エチレン樹脂粒子、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン樹脂粒子、フッ化ビニル樹脂粒子、フッ化ビニリデン樹脂粒子、二フッ化二塩化エチレン樹脂粒子及びそれらの共重合体、フッ化炭素、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム粒子などのシリコーン系の化合物ゴム粉末、エボナイト粉末、セラミック、木粉、ココナッツやし殻粉、コルク粉末、セルロースパウダー、木材パルプなどの中から1種あるいはそれ以上が適宜選択されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
また、PENとPETと熱可塑性エラストマー樹脂中に導電性フィラーを分散させる方法としては、2軸押し出し機、単軸押し出し機などの各種押し出し機を用いて分散させる方法や、ニーダー、バンバリーミキサーなどの各種ミキサー、2本ロール、3本ロールミルなどの各種ロールミルを用いて分散させる方法などがあるが、分散コントロールを行うためには2軸押し出し機が好ましい。これは、2軸押し出し機ではスクリュー構成の変更が容易であり、適切な分散状態の条件をスクリュー構成の変更によって容易に見いだすことができ、吐出量と軸回転数が個別にコントロールできるので熱可塑性樹脂の滞留時間を変えることができ、スクリューを換えない状態でも分散状態を変えることができ、分散の最適条件を見つけやすいためである。
また、本発明で使用されるフィラーは予め熱可塑性エラストマー中に混合、すなわちマスターバッチ化することが好ましい。前述のとおり、フィラーはPENやPETの結晶核となりうるため、結晶化に影響しない熱可塑性エラストマーにフィラーを局在化させることで、PENやPETに対する結晶核としての効果をさらに抑えることができるためである。このことでさらに高濃度のフィラーを混合することができる。
本発明で成形される形状は主にボトル形状であるが、これに限らず、各種プラスチック成形品に応用ができる。すなわち、延伸されるという工程を経れば本発明の効果が得られるためである。その形状としては自動車のインテークマニホールド、エンジンカバーなどの成形物、自動車の内装部品、コンピュータなどの外装部品、掃除機などの家電品の外装部品、トナーボトル等の電子写真用部品などにも応用できる。
以下に本発明に用いられる、延伸ブロー成形方法の一例を記す。
以下に延伸ブロー成形方法を用いて、シームレスベルトを成形する方法を図3〜図4を用いて説明する。延伸ブロー成形は、まずプリフォームと呼ばれる試験管型の成形物を成形するが、形状が安定しやすい射出成形が好ましい。射出成形により図3のようにプリフォーム104を成形する。図中、101は射出成形装置、102はキャビティ型、103はコア型、114はホッパーである。
このときの射出用金型温度は15℃以下が好ましい。PENとPETにより、本発明の熱可塑性樹脂組成物は樹脂結晶化が起きにくい状態であるが、金型温度が15℃を超えると、冷却に時間かかかるようになり、冷却途中で結晶化してしまう場合があるからである。
次に、図4のように延伸ブローを行う。まずプリフォーム104を加熱炉107に入れ延伸温度まで加熱する。このときの加熱時間は5分以内が好ましい。加熱時間が長くなると加熱炉中で結晶化してしまう場合があるからである。加熱後ブロー金型108にプリフォーム104を入れるが、このときなるべく加熱炉から出てから短時間で延伸ブローすることが望ましい。加熱後に長い時間(例えば1分以上)経過するとプリフォーム温度が下がる途中で結晶化してしまう場合があるからである。
また、加熱温度の測定はブローを行う5秒前の温度を測定している。ブローに関しては、雰囲気温度によりプリフォーム温度が変化するので、雰囲気温度は23℃±2℃以内に制御することが望ましい。
また、本発明のプリフォーム温度の測定位置は図14のようにプリフォーム長手方向長さiを100%とし、該プリフォーム中央部jからプリフォーム口部方向に向かって40%の位置Cである。なお、Dはプリフォーム底部方向に向かって40%の位置である。
また、プリフォームを加熱する工程における加熱は、図10で示す通り、プリフォーム104の縦方向に3分割以上したそれぞれの位置で、ヒータ111によって行うことが好ましい。これはプリフォームの縦方向に延伸される際に温度ムラが発生した場合に3分割以上に分割されたヒータであれば、ヒータを各々独立で制御させることでプリフォームの加熱温度ムラを減少させることが可能となり、より均一に縦方向に延伸させることが可能となる。
プリフォームの加熱が終了したら、次にプリフォームを延伸棒109で縦方向に延伸する。この延伸を1次延伸と言う。この1次延伸を行った後、気体110をプリフォーム口部106から流入させ、横方向に膨らます。これを2次延伸と言う。吹き込まれる気体は空気以外に、窒素、二酸化炭素、アルゴン等から選択することができる。これら、1次延伸、2次延伸を行うことによって、ブロー成形品112を得る。このブロー成形品112は縦横両方向に延伸されるため、高い強度の成形品となる。
この成形品を図13のように上下をカットすることにより、ベルト状とし、電子写真用ベルトとすることができる。
電子写真用ベルトは抵抗値の調整が必要である。中間転写ベルトの場合、良好な画像が得られる体積抵抗率の範囲は1×10Ω・cmから8×1013Ω・cmの間である。体積抵抗率が1×10Ω・cm未満では抵抗が低過ぎて十分な転写電界が得られず、画像の抜けやガサツキを生じる。一方、体積抵抗率が8×1013Ω・cmより高いと転写電圧も高くする必要があり、電源の大型化やコストが増大する場合がある。転写ベルトの場合、紙などの転写材を吸着、搬送する必要があるため好ましい抵抗の範囲は1×10Ω・cmから5×1014Ω・cmの間である。但し、転写プロセスによっては、この範囲外であっても転写可能となる場合もあるため、抵抗は必ずしも上記の範囲に限定されない。
本発明の電子写真用ベルトに使用される場合の延伸ブロー用金型は、画像転写部分にパーティングラインが入らないよう図11のように円筒状の胴の部分が縦割りに分割されていない横分割型円筒状金型が望ましい。図12のような画像転写部分にパーティングラインが入るような縦割り金型の場合、パーティングライン上で段差が発生するため、画像に横筋が出たり、ベルトを回転させた際にパーティング部分の段差で振動が発生し、バンディングが発生したりする場合があるからである。但し、電子写真用ベルトに用いる以外はパーティングラインがあってもさしつかえないため縦割りの金型でもさしつかえない。
電子写真用シームレスベルトの厚さは40μm以上300μm以下の範囲が好ましい。40μm未満では成形安定性に欠け、厚さムラを生じ易く、耐久強度も不十分で、ベルトの破断や割れが発生する場合がある。一方、300μmを超えると材料が増えコストが高くなる上に、プリンタ等の架張軸部位での内面と外面の周速差が大きくなり、外面の収縮による画像飛び散り等の問題が発生し易い。さらに、屈曲耐久性の低下やベルトの剛性が高くなりすぎて駆動トルクが増大し、本体の大型化やコスト増加を招くといった問題も生じる。さらに好ましい範囲としては50μm以上200μm以下である。
上記の説明は単層ベルトに関するものであったが、複数層からなるベルトの場合にも、単に図3に示されるプリフォーム104を2層、3層にすること以外は同様である。多層成形方法は射出成形では2色成形と呼ばれる1層成形した後、さらに2層目以上を成形する方法が望ましい。
以下に本発明に関わる体積抵抗の測定方法を示す。
<体積抵抗測定方法>
測定装置は、抵抗計に超高抵抗計R8340A(アドバンテスト社製)を、そして試料箱に超高抵抗測定用試料箱TR42(アドバンテスト社製)を使用する。主電極の直径を25mmとし、ガード・リング電極の内径を41mm、外径を49mmとする(ASTMD257−78に準拠)。
サンプルは次のように作製する。まず、電子写真用シームレスベルトを直径56mmの円形に打ち抜き機または鋭利な刃物で切り抜く。切り抜いた円形片の片面の全面にPt−Pd蒸着膜により電極を設け、もう一方の面にPt−Pd蒸着膜により直径25mmの主電極と内径38mm、外径50mmのガード電極を設ける。Pt−Pd蒸着膜は、マイルドスパッタE1030(日立製作所製)で電流15mA、ターゲットと試料間距離15mmで蒸着操作を2分間行うことにより得られる。蒸着操作の終了したものを測定サンプルとする。
測定雰囲気は23℃/52%RHとし、測定サンプルは予め同雰囲気下に12時間以上放置しておく。測定はディスチャージ10秒、チャージ30秒、メジャー30秒とし、印加電圧100Vで行う。
以下に本発明に使用される電子写真装置について説明する。
電子写真用シームレスベルトとして中間転写ベルトを用いた電子写真装置の一例の概略図を図1に示す。
図1は電子写真プロセスを利用したカラー電子写真装置(複写機あるいはレーザービームプリンター)である。中間転写ベルト5には中抵抗のベルトを使用している。
1は第1の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、矢印で示す反時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
感光ドラム1は回転過程で、1次帯電器2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段(カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等)による画像露光3を受けることにより目的のカラー画像の第1の色成分像(例えば、イエロー色成分像)に対応した静電潜像が形成される。32はバイアス電源である。
次いで、その静電潜像が第1の現像器(イエロー色現像器41)により第1色であるイエロートナーYにより現像される。この時第2〜第4の現像器(マゼンタ色現像器42、シアン色現像器43、ブラック色現像器44)の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム1には作用せず、上記第1色のイエロートナー画像は上記第2〜第4の現像器により影響を受けない。
中間転写ベルト5は時計方向に感光ドラム1と同じ周速度をもって回転駆動されている。
感光ドラム1上に形成・担持された上記第1色のイエロートナー画像が、感光ドラム1と中間転写ベルト5とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ6から中間転写ベルト5に印加される1次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写ベルト5の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
中間転写ベルト5に第一色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム1の表面は、クリーニング装置13によりクリーニングされる。
以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次中間転写ベルト5上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
7は2次転写ローラで、2次転写対向ローラ8に対応し平行に軸受させて中間転写ベルト5の下面部に離間可能な状態に配設してある。12はテンションローラである。
感光ドラム1から中間転写ベルト5への第1〜第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスは、トナーとは逆極性(+)でバイアス電源30から印加される。その印加電圧は例えば+100V〜2kVの範囲である。
感光ドラム1から中間転写ベルト5への第1〜第3色のトナー画像の1次転写工程において、2次転写ローラ7は中間転写ベルト5から離間することも可能である。
中間転写ベルト5上に転写された合成カラートナー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ7が中間転写ベルト5に当接されると共に、給紙ローラ11から転写材ガイド10を通って、中間転写ベルト5と2次転写ローラ7との当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送され、2次転写バイアスが電源31から2次転写ローラ7に印加される。この2次転写バイアスにより中間転写ベルト5から第2の画像担持体である転写材Pへ合成カラートナー画像が転写(2次転写)される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは定着器15へ導入され加熱定着される。
転写材Pへの画像転写終了後、中間転写ベルト5にはクリーニング装置のクリーニング用帯電部材9が当接され、感光ドラム1とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Pに転写されずに中間転写ベルト5上に残留しているトナー(転写残トナー)に感光ドラム1と逆極性の電荷が付与される。33はバイアス電源である。
前記転写残トナーは、感光ドラム1とのニップ部及びその近傍において感光ドラム1に静電的に転写されることにより、中間転写ベルトがクリーニングされる。
前述の中間転写ベルトを用いたカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第2の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第1の画像担持体上から画像を転写するカラー電子写真装置(例えば特許文献1参照)と比較すると、第2の画像担持体である転写材になんら加工、制御(例えば、グリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等)を必要とせずに中間転写ベルトから画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等のような薄い紙(40g/m紙)から厚い紙(200g/m紙)まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、第2の画像担持体を多種多様に選択することができるという利点を有している。
このような利点のため、すでに市場においては中間転写ベルトを用いたカラー複写機、カラープリンタ等が販売され始めている。
次に、電子写真用シームレスベルトとして転写ベルトを用いた電子写真装置の一例の概略図を図2に示す。
図2に示された電子写真装置は、色分解像重ね合せ転写方式のカラー電子写真装置の一つの型式であり、複数の感光体に夫々異なる色のトナー像を形成し、この各感光体に順次接触して搬送される1枚の転写材に位置を合わせて、各感光体上のトナー像を転写し、フルカラー画像を得るようにしたものである。
図2に示された電子写真装置には、装置本体320内の上部に電子写真プロセス手段として4つの画像形成部I,II,III,IVが並設されており、各画像形成部I〜IVは、像担持体としての感光ドラム301Y,301M,301C,301BK、1次帯電器としての1次帯電ローラ302Y,302M,302C,302BK、露光部303Y,303M,303C,303BK、現像器304Y,304M,304C,304BK及びクリーナ305Y,305M,305C,305BKを含んで構成されている。尚、現像器304Y,304M,304C,304BKにはそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)のトナーが収容されている。
また、上記画像形成部I〜IVの下方には転写装置310が設けられており、該転写装置310は、駆動ローラ311と従動ローラ312及びテンションローラ313の間に張設された無端状の転写ベルト314と、各画像形成部I〜IVの感光ドラム301Y,301M,301C,301BKにそれぞれ対向して配置された転写帯電器315Y,315M,315C,315BKを含んで構成されている。
他方、装置本体320内の底部には、記録媒体として複数枚の記録紙Pを積層収容して成るカセット306が設置されており、該カセット306内の記録紙Pは給紙ローラ307によって1枚ずつ送り出され、搬送ガイド308を経てレジストローラ309まで搬送される。
そして、装置本体320内の上記記録紙Pの搬送方向下流側には分離帯電器316及び定着器317が配設されており、装置本体320の外には排紙トレイ318が取り付けられている。
そして、各画像形成部I〜IVにおいては、感光ドラム301Y,301M,301C,301BKが時計方向に所定の速度で回転駆動され、これらは1次帯電ローラ302Y,302M,302C,302BKによってそれぞれ一様に帯電処理される。このように帯電処理された各感光ドラム301Y,301M,301C,301BKに対して画像情報に応じた露光が露光部303Y,303M,303C,303BKによってなされると、各感光ドラム301Y,301M,301C,301BKには静電潜像が形成され、各静電潜像は各現像器304Y,304M,304C,304BKによって現像されてイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像としてそれぞれ顕像化される。
一方、前述のようにカセット306から搬送ガイド308を経てレジストローラ309まで搬送された記録紙Pは、レジストローラ309によってタイミングを合わされて転写装置310に送り出され、該転写装置310の転写ベルト314に吸着されてこれと共に移動して各画像形成部I〜IVを通過し、その過程で該記録紙Pには転写帯電器315Y,315M,315C,315BKの作用によってそれぞれイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像が重ねて転写される。
そして、上述のように各カラートナー像の転写を受けた記録紙Pは、分離帯電器316によって除電されて転写ベルト314から分離された後、定着器317に搬送されてカラートナー像の加熱定着を受け、最後に装置本体320から排出されて排紙トレイ318上に積載される。前記転写ベルトによるカラー電子写真装置は、転写紙を各記録装置に順次搬送しながら各色画像を重畳転写するため、1工程でカラー画像が形成されるので、画像出力時間が速いという利点がある。
(実施例1)
<中間転写ベルトの作製>
PENとPETの共重合樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8770、PEN100質量部に対し、PETは6.9質量部のもの) 61質量部
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 13質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 13質量部
導電性カーボン(キャボット社製 バルカンXC−72) 13質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料1とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料1を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が13質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。また、加熱温度に関しては、プリフォームC位置の温度で140℃〜150℃の範囲で成形することが可能であり、加熱温度ラチチュードが広いものであった。このブロー成形品を図13のように中央部分250mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより直径φ139.7mm、長さ250mm、ボトル中央部の平均厚み130μmの中間転写ベルトを作製した。直径が139.7mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを中間転写ベルト(1)とした。
(ベルト厚みムラの測定)
ベルトの軸方向中央部の周方向を20分割し、ダイアルゲージで厚みを1μm単位で測定する。
((膜厚最大値−膜厚の平均値)/膜厚の平均値)×100・・・最大側厚みムラ
((膜厚の平均値−膜厚最小値)/膜厚の平均値)×100・・・最小側厚みムラ
(最大側厚みムラ+最小側厚みムラ)/2・・・膜厚ムラ(±○○%)とする。
(評価)
中間転写ベルト(1)の厚みムラは±3%であり、良好であった。中間転写ベルト(1)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、100V印加し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は5.3×1011Ω・cmであった。さらに、500Vを印加し抵抗測定を行ったところ、リークは発生しなかった。また、中間転写ベルト(1)の目視観察によると表面にはブツやフィッシュアイなどの異物及び成形不良はみられなかった。この中間転写ベルト(1)を図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m紙にフルカラー画像をプリントした。
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材7に1×10Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた1次転写同時クリーニング方式とした。
本発明で得られた電子写真用ベルトは、走行安定性に優れ、かつ転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例2)
<中間転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 48.78質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 6.82質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは13.98質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 15質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 13質量部
導電性カーボン(東海カーボン社製 トーカブラック#5500) 16.4質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料2とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料2を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が16.4質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。また、加熱温度に関しては、プリフォームC位置の温度で140℃〜150℃の範囲で成形することが可能であり、加熱温度ラチチュードが広いものであった。このブロー成形品を図13のように中央部分250mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより直径φ139.7mm、長さ250mm、ボトル中央部の平均厚み130μmの中間転写ベルトを作製した。直径が139.7mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを中間転写ベルト(2)とした。
(評価)
中間転写ベルト(2)の厚みムラは±5%であり良好であった。中間転写ベルト(2)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、100V印加し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は8.2×1010Ω・cmであった。さらに、500Vを印加し抵抗測定を行ったところ、リークは発生しなかった。また、中間転写ベルト(2)の目視観察によると表面にはブツやフィッシュアイなどの異物及び成形不良はみられなかった。この中間転写ベルト(2)を図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m紙にフルカラー画像をプリントした。
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材7に1×10Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた1次転写同時クリーニング方式とした。
本発明で得られた電子写真用ベルトは、走行安定性に優れ、かつ転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例3)
<中間転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 48.1質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 7.5質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは15.59質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 15質量部
熱可塑性性エラストマー3(帝人化成社製 ヌーベランTRB−EL1)13質量部
導電性カーボン(東海カーボン社製 トーカブラック#5500) 16.4質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料3とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料3を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 140℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が16.3質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。また、加熱温度に関しては、プリフォームC位置の温度で140℃〜150℃の範囲で成形することが可能であり、加熱温度ラチチュードが広いものであった。このブロー成形品を図13のように中央部分250mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより直径φ139.7mm、長さ250mm、ボトル中央部の平均厚み130μmの中間転写ベルトを作製した。直径が139.8mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを中間転写ベルト(3)とした。
(評価)
中間転写ベルト(3)の厚みムラは±7%であり、やや大きかった。中間転写ベルト(3)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、100V印加し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は9.1×1010Ω・cmであった。さらに、500Vを印加し抵抗測定を行ったところ、リークは発生しなかった。また、中間転写ベルト(3)の目視観察によると表面にはブツやフィッシュアイなどの異物及び成形不良はみられなかった。この中間転写ベルト(3)を図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m紙にフルカラー画像をプリントした。
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材7に1×10Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた1次転写同時クリーニング方式とした。
本発明で得られた電子写真用ベルトは、走行安定性に優れ、かつ転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例4)
<転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 55.44質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 0.56質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは1.01質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 20質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 20質量部
酸化チタン(石原産業社製 タイペークCR−60) 4質量部
上記の材料のうちPENとPETを予め2軸押し出し機により290℃で混練し、ペレット化した。このペレットと熱可塑性エラストマー1及び2と酸化チタンを2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料4とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料4を160℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。また、プリフォームサイズは図9のe部分を220mm、g部分を68mmとした。このときの射出成形金型温度は8℃とした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に7分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 1.0m/sec
1次圧力 1.8MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.60sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが251.6mm、fが660mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、酸化チタン含有量が4質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。また、加熱温度に関しては、140℃〜150℃の範囲で成形することが可能であり、加熱温度ラチチュードが広いものであった。中央部分を図13のように400mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより最終的に直径φ250mm、長さ400mm、ボトル中央部の平均厚み125μmの転写ベルトを作製した。直径が250mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを転写ベルト(1)とした。
(評価)
転写ベルト(1)の厚みムラは±3%であった。転写ベルト(1)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は7.4×1011Ω・cmであった。
上記転写ベルト(1)を23℃/52%RHの環境で12時間静置してから図2の電子写真装置にセットし、同環境下で80g/m紙にフルカラー画像のプリント試験を行った。この際に使用した現像装置は600dpiのデジタルレーザー方式とした。
本実施例によって得られたベルトは、転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例5)
<転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 55.7質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 0.3質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは0.54質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 20質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 20質量部
酸化チタン(石原産業社製 タイペークCR−60) 4質量部
上記の材料のうちPENとPETを予め2軸押し出し機により290℃で混練し、ペレット化した。このペレットと熱可塑性エラストマー1及び2と酸化チタンを2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料5とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料5を160℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。また、プリフォームサイズは図9のe部分を220mm、g部分を68mmとした。このときの射出成形金型温度は8℃とした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に7分割
プリフォームC位置の温度 140℃
延伸棒速度 1.0m/sec
1次圧力 1.8MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.60sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが251.6mm、fが660mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、酸化チタン含有量が4質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。加熱温度に関しては、145℃以上に上げるとPETの含有量が0.54質量%であったので、樹脂の結晶化の影響が出始めたので、成形時に破裂する場合があり成形性がやや不安定となった。中央部分を図13のように400mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより最終的に直径φ250mm、長さ400mm、ボトル中央部の平均厚み125μmの転写ベルトを作製した。直径が250mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを転写ベルト(2)とした。
(評価)
転写ベルト(2)の厚みムラは±4%であった。転写ベルト(2)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は6.8×1011Ω・cmであった。
上記転写ベルト(2)を23℃/52%RHの環境で12時間静置してから図2の電子写真装置にセットし、同環境下で80g/m紙にフルカラー画像のプリント試験を行った。この際に使用した現像装置は600dpiのデジタルレーザー方式とした。
本実施例によって得られたベルトは、転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例6)
<転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 53.46質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 0.54質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは1.01質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 21質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 21質量部
酸化チタン(石原産業社製 タイペークCR−60) 4質量部
上記の材料のうちPENとPETを予め2軸押し出し機により290℃で混練し、ペレット化した。このペレットと熱可塑性エラストマー1及び2と酸化チタンを2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料6とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料6を160℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。また、プリフォームサイズは図9のe部分を220mm、g部分を68mmとした。このときの射出成形金型温度は15℃とした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に7分割
プリフォームC位置の温度 140℃
延伸棒速度 1.0m/sec
1次圧力 1.8MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.60sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが251.6mm、fが660mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、酸化チタン含有量が4質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。加熱温度に関しては、145℃以上上げると熱可塑性エラストマー量が40質量%以上であったので、熱可塑性エラストマーの影響が出始めたので、成形時に破裂する場合があり成形性がやや不安定となった。中央部分を図13のように400mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより最終的に直径φ250mm、長さ400mm、ボトル中央部の平均厚み125μmの転写ベルトを作製した。直径が250mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを転写ベルト(3)とした。
(評価)
転写ベルト(3)の厚みムラは±6%とやや大きかった。転写ベルト(3)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は2.2×1011Ω・cmであった。
上記転写ベルト(3)を23℃/52%RHの環境で12時間静置してから図2の電子写真装置にセットし、同環境下で80g/m紙にフルカラー画像のプリント試験を行った。この際に使用した現像装置は600dpiのデジタルレーザー方式とした。
本実施例によって得られたベルトは、転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例7)
<中間転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 41.23質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 5.77質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは13.99質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製ペレスタット6321) 15質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 13質量部
導電性カーボン(デグサ社製 ランプブラック) 25質量部
上記の材料のうち熱可塑性エラストマー1及び2と導電性カーボンをニーダーにより210℃で溶融混練してシーティングした後カットしペレット化しマスターバッチ(1)とした。このマスターバッチ(1)にPEN及びPETを混合し、2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料7とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料7を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 13℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が25質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。このブロー成形品の中央部分を図13のように250mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより直径φ139.7mm、長さ250mm、ボトル中央部の平均厚み130μmの中間転写ベルトを作製した。直径が139.7mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを中間転写ベルト(4)とした。
(評価)
中間転写ベルト(4)の厚みムラは±3%であった。中間転写ベルト(4)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、100V印加し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は8.0×1010Ω・cmであった。さらに、500Vを印加し抵抗測定を行ったところ、リークは発生しなかった。また中間転写ベルト(4)の目視観察によると表面にはブツやフィッシュアイなどの異物及び成形不良はみられなかった。この中間転写ベルト(3)を図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m紙にフルカラー画像をプリントした。
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材7に1×10Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた1次転写同時クリーニング方式とした。
本発明で得られた電子写真用ベルトは、走行安定性に優れ、かつ転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例8)
<中間転写ベルトの作製>
PEN(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 39.48質量部
PET(帝人化成社製 TR4550K) 5.52質量部
このPENとPETの質量比はPEN100質量部に対しPETは13.98質量部である
熱可塑性性エラストマー1(三洋化成社製 ペレスタット6321) 15質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 13質量部
導電性カーボン(デグサ社製 ランプブラック) 27質量部
上記の材料のうち熱可塑性エラストマー1及び2と導電性カーボンをニーダーにより210℃で溶融混練してシーティングした後カットしペレットとした。これにPEN及びPETを混合し、2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料8とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料8を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度150℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 13℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が27質量%と多くあったにもかかわらず、ブロー成形可能であった。加熱温度に関しては、145℃以下に下げるとカーボン含有量が25質量%を超えていたのでカーボン補強効果がやや出始めたので、成形時に破裂する場合があり成形性がやや不安定となった。このブロー成形品の中央部分を図13のように250mmを残し両端部113を超音波カッターでカットすることにより直径φ139.7mm、長さ250mmの中間転写ベルトを作製した。直径が139.7mmとなったのは材料が成形時に収縮したためと考えられる。
これを中間転写ベルト(5)とした。
(評価)
中間転写ベルト(5)の厚みムラは±6%であった。中間転写ベルト(5)を23℃/52%RHの環境に1日間放置し、100V印加し、抵抗測定を行ったところ、体積抵抗値は8.0×1010Ω・cmであった。さらに、500Vを印加し抵抗測定を行ったところ、リークは発生しなかった。また中間転写ベルト(5)の目視観察によると表面にはブツやフィッシュアイなどの異物及び成形不良はみられなかった。この中間転写ベルト(5)を図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m紙にフルカラー画像をプリントした。
なお、中間転写ベルトのクリーニング方式は、クリーニング用帯電部材7に1×10Ωの抵抗を持つ弾性ローラを用いた1次転写同時クリーニング方式とした。
本発明で得られた電子写真用ベルトは、走行安定性に優れ、かつ転写ムラ、転写抜け等の画像欠陥やクリーニング不良を発生させることがなく、良好な画像を出力することができた。
(実施例9)
<光遮光性ボトルの作製>
PENとPETの共重合樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8770、PEN100質量部に対し、PETは6.9質量部のもの) 79.5質量部
熱可塑性性エラストマー2(旭化成社製 タフテックM1913) 20質量部
カーボンブラック(デグサ社製 ランプブラック) 0.5質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料9とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料9を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、カーボン含有量が0.5質量%であったにもかかわらず、ブロー成形可能でありボトル状の成形物を得ることができた。また、加熱温度に関しては、プリフォームC位置の温度で140℃〜155℃の範囲で成形することが可能であり、加熱温度ラチチュードが広いものであった。
(評価)
このボトルはマクベス社製分光光度計CE−3000で500nmの透過率を測定したが透過率0%であり、光を遮光することがわかった。
(比較例1)
<中間転写ベルトの作製>
PEN樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 87質量部
導電性カーボン(キャボット社製 バルカンXC−72) 13質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料10とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料10を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、全く延伸できず、ブローできなかった。
(比較例2)
<中間転写ベルトの作製>
PENとPETの共重合樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8770、PEN100質量部に対し、PETは6.9質量部のもの) 87質量部
導電性カーボン(キャボット社製 バルカンXC−72) 13質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料11とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料11を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
樹脂を結晶化速度の遅いこの条件で成形を行ったが、わずかに延伸できたものの、破裂しブローできなかった。
(比較例3)
<転写ベルトの作製>
PEN樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 60質量部
導電性酸化チタン(石原産業社製 ET−500W) 40質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料12とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料12を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を220mm、g部分を68mmとした。このときの射出成形金型温度は8℃とした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に7分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 1.0m/sec
1次圧力 1.8MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.60sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが251.6mm、fが660mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、全く延伸できず、ブローできなかった。
(比較例4)
<光遮光性ボトルの作製>
PEN樹脂(帝人化成社製 テオネックスTN8065S) 99.5質量部
カーボンブラック(デグサ社製 ランプブラック) 0.5質量部
上記の材料を2軸の押し出し機により280℃で溶融混練して各成分を均一に混合し、直径2mm程度のストランドとして押し出してカットし、ペレットとした。これを成形用原料13とした。
次に、図3に示される射出成形装置のホッパー114へ成形用原料13を140℃で3時間乾燥した後投入し、設定温度を290℃に調節して射出成形することにより、プリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は13℃とした。また、プリフォームサイズは図9のe部分を120mm、g部分を38mmとした。このプリフォームを図4の成形装置に投入し、以下の条件で成形した。
縦方向延伸倍率 3.0倍
横方向延伸倍率 3.7倍
加熱位置 プリフォームを縦方向に5分割
プリフォームC位置の温度 145℃
延伸棒速度 0.5m/sec
1次圧力 0.3MPa
延伸棒が移動を始めてから気体を流入するまでの時間 0.41sec
2次圧力 3.92MPa
ブロー金型温度 15℃
金型サイズは図9のhが140.6mm、fが360mmである横分割の金型を使用した。
この条件で成形を行ったが、全く延伸できず、ブローできなかった。
本発明の中間転写ベルトを用いた電子写真装置の一例の概略を示す図である。 本発明の転写ベルトを用いた電子写真装置の一例の概略を示す図である。 射出成形装置の一例の概略図である。 延伸ブロー成形装置の一例の概略図である。 PENの145℃加熱時の応力ひずみ曲線である。 PEN及びカーボンの145℃加熱時の応力ひずみ曲線である。 PENとPET及びカーボンの145℃加熱時の応力ひずみ曲線である。 PENとPET及び熱可塑性エラストマー及びカーボンの145℃加熱時の応力ひずみ曲線である。 プリフォームのサイズ及びブロー金型サイズの説明図である。 分割加熱ヒータ及び加熱位置の説明図である。 円筒状金型の説明図である。 縦割りされた円筒状金型の説明図である。 カット位置を示す説明図である。 加熱温度測定位置を示す説明図である。
符号の説明
1 感光ドラム
2 1次帯電器
3 像露光
5 中間転写ベルト
6 1次転写ローラ
7 2次転写ローラ
8 2次転写対向ローラ
9 クリーニング用帯電部材
10 転写材ガイド
11 給紙ローラ
12 テンションローラ
13 クリーニング装置
15 定着器
20 中間転写ベルト
30,31,32,33 バイアス電源
41 イエロートナー
42 マゼンタトナー
43 シアントナー
44 ブラックトナー
101 射出成形装置
102 キャビティ型
103 コア型
104 プリフォーム
105 プリフォーム底部
106 プリフォーム口部
107 加熱炉
108 ブロー金型
109 延伸棒
110 気体
111 ヒータ
112 ブロー成形品
113 カット部分(両端部)
114 ホッパー
301Y,301M,301C,301BK 感光ドラム
302Y,302M,302C,302BK 1次帯電器
303Y,303M,303C,303BK 露光部
304Y,304M,304C,304BK 現像器
305Y,305M,305C,305BK クリーナ
306 カセット
307 給紙ローラ
308 搬送ガイド
309 レジストローラ
310 転写装置
311 駆動ローラ
312 従動ローラ
313 テンションローラ
314 転写ベルト
315Y,315M,315C,315BK 転写帯電器
316 分離帯電器
317 定着器
318 排紙トレイ
320 転写装置本体
P 転写材

Claims (14)

  1. 下記構造式(1)で示される構成単位と、下記構造式(2)で示される構成単位とを有している熱可塑性樹脂と、熱可塑性エラストマーと、フィラーと、を含有していることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。

  2. 前記熱可塑性樹脂がポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレートの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記熱可塑性樹脂がナフタレンジカルボン酸ジメチルとジメチルテレフタレートとエチレングリコールを共重合させたものであることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記熱可塑性樹脂が質量基準で前記構造式(1)で示される構成単位100に対し、前記構造式(2)で示される構成単位を1以上14以下の比率で配合したもの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熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記フィラーがカーボンブラック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熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記カーボンブラックの配合量が、前記熱可塑性樹脂組成物に対し0.5質量%以上25質量%以下であることを特徴とする請求項5に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記熱可塑性エラストマーの配合量が、前記熱可塑性樹脂組成物に対し5質量%以上40質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記熱可塑性エラストマーがポリエーテルエステルアミドであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 予め熱可塑性エラストマーとフィラーを溶融混合しマスターバッチ化した後、該マスターバッチに請求項1〜8のいずれかに記載の熱可塑性樹脂を混合したことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  10. 請求項1〜8のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を延伸ブロー成形することで、成形物としたことを特徴とする熱可塑性樹脂成形物。
  11. 前記熱可塑性樹脂成形物がボトル状成形物であることを特徴とする請求項10に記載の熱可塑性樹脂成形物。
  12. 請求項11に記載のボトル状成形物の上下を切断、除去することにより得られたことを特徴とするベルト。
  13. 前記ベルトが電子写真用ベルトであることを特徴とする請求項12に記載のベルト。
  14. 少なくとも請求項13に記載の電子写真用ベルトを有することを特徴とする電子写真装置。
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