JP2006276424A

JP2006276424A - 半導電性シームレスベルト及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006276424A
Application number: JP2005095070A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamashita; 篤山下; Tatsuya Sugibashi; 達也杉橋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】中間転写ベルト等に要求される半導電性領域の電気抵抗が均一かつ製造ロット間のばらつきなく安定して達成可能であると同時に脆性が改善されたポリエーテルスルフォン系樹脂を使用した半導電性シームレスベルト並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】厚さが１ｍｍ以下であり、ポリエーテルスルフォン系樹脂１００重量部に対して１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックを３〜１２重量部を含有する樹脂組成物にて構成されている半導電性シームレスベルトとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真の基本原理を使用した黒色トナーを使用する複写機や複数種のカラートナーを使用するフルカラー複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ並びにこれらの複合された機能を有するＯＡ機器等の画像形成装置において使用される中間転写ベルト、搬送転写ベルト等として使用する樹脂製シームレスベルトに関するものである。本発明の樹脂製シームレスベルトは、感光体上ないし転写ベルト上等の像担持体表面に形成されたトナー画像を普通紙等に転写する工程において使用される転写ベルト等にも使用することができる。

電子写真方式による画像形成装置において、転写機能と用紙送り機能を併せ持たせ、転写画像を鮮明にすると共に部品点数の減少を図ることを目的として、またフルカラー画像形成のために転写ベルト、中間転写ベルトなどが採用されつつあり、係るベルトとしては一般的には体積抵抗率が１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍの半導電性のシームレスベルトが使用される。

係る半導電性シームレスベルトとして、高剛性樹脂であるポリエーテルスルフォン系樹脂を使用したシームレスベルトが公知であり、フルカラー電子写真複写機の転写ベルトとして使用した場合に色ズレが防止されるという効果が記載されている（特許文献１）。
特開平１１−１１５０６６号公報

特許文献１においては、押出機を使用し、チューブ状に押出成形した後に裁断してシームレスベルトを製造する技術が開示されており、該ベルトに導電性を付与する添加剤として１次粒子径が１０〜１００ｎｍ、比表面積が１０〜２００ｍ^２／ｇのカーボンブラックの使用が開示されており、最も好適な例としてアセチレンブラック（１次粒子径が５０ｎｍ，ＢＥＴ比表面積が６０ｍ^２／ｇ）を添加した半導電性ベルトが実施例に記載されている。

しかし、係る特許文献１に開示された樹脂製シームレスベルトは中間転写ベルト等に要求される半導電性領域の電気抵抗は達成可能であるが、脆性が高く、ベルト製造時、画像形成装置への装着、交換時に傷や折りしわをきっかけとして破損しやすいものであり、またローラーにより所定の張力にて装着された状態で長期間繰り返し使用すると破損する場合があるため、さらに改善が求められる。

本発明は、中間転写ベルト等に要求される半導電性領域の電気抵抗が均一かつ製造ロット間のばらつきなく安定して達成可能であると同時に脆性が改善されたポリエーテルスルフォン系樹脂製の半導電性シームレスベルト並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導電性シームレスベルトは、厚さが１ｍｍ以下であり、ポリエーテルスルフォン系樹脂１００重量部に対して１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックを３〜１２重量部を含有する樹脂組成物にて構成されていることを特徴とする。

係る構成の半導電性シームレスベルトは、ポリエーテルスルフォン系樹脂を使用したものでありつつ、中間転写ベルト等に要求される半導電性領域の電気抵抗が均一かつ安定して達成可能であると同時に特許文献１に開示のシームレスベルトよりも脆性が改善されたものである。

導電性カーボンブラックの１次粒子径は小さくてもよいが、現状では３０ｎｍ程度が、またＢＥＴ比表面積は大きい方がよいが、現状では１５００ｍ^２／ｇ程度が、それぞれ製造限界である。導電性カーボンブラックが３重量部未満では、所定の導電性が得られない場合があり、１２重量部を超えると本発明の導電性カーボンブラックを使用しても脆性が悪くなる場合がある。ベルトの厚さは、１ｍｍを超えると可とう性が低下する。ベルトの厚さは、０．１〜０．６ｍｍであることが好ましい。

本発明の半導電性シームレスベルトの製造方法は、ポリエーテルスルフォン系樹脂１００重量部に対して１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックを３〜１２重量部を分散して樹脂組成物とする樹脂組成物製造工程、前記樹脂組成物を押出機にて押し出して連続チューブとする押出工程、及び前記連続チューブを裁断する裁断工程を有することを特徴とする。

上記構成の製造方法により、中間転写ベルト等に要求される半導電性領域の電気抵抗が均一かつ安定して達成可能であると同時に特許文献１に開示のシームレスベルトよりも脆性が改善されたポリエーテルスルフォン系樹脂製の半導電性シームレスベルトを製造することができる。

本発明の半導電性シームレスベルト並びにその製造方法において使用するポリエーテルスルフォン系樹脂（ＰＥＳ）としては、スルフォン基とエーテル基を有する公知のポリエーテルスルフォン系ポリマー（宮坂啓象他編「プラスチック事典」（朝倉書店：１９９２年、第５５５ページ〜）を限定なく使用することができ、市販品を使用してもよい。ポリエーテルスルフォン系ポリマーの市販品としては、例えばスミカエクセルＰＥＳ４１００Ｐ、ＶＩＣＴＲＥＸ４８００Ｇ（住友化学）等が使用可能である。

本発明の半導電性シームレスベルト並びにその製造方法において使用する１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックとしては、ケッチェンブラックＥＣ（１次粒子径＝３９ｎｍ，ＢＥＴ比表面積＝８００ｍ^２／ｇ；ケッチェンブラックインターナショナル）、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（１次粒子径＝３４ｎｍ，ＢＥＴ比表面積＝１２７０ｍ^２／ｇ；ケッチェンブラックインターナショナル）などが例示され、使用可能である。

図１は、本発明のポリエーテルスルフォン樹脂製の半導電性シームレスベルトの製造方法に使用する製造装置の概略を示した正面図である。シームレスベルトの製造装置２０は、単軸押出機とその先端に装着された成形手段であるダイス２７とからなる。単軸押出機は、モーターを収容した基台部２３とスクリューを内蔵したシリンダー部２６及びシリンダー２６の源流側に原料の樹脂組成物を供給するホッパー２５とからなる。ダイス２７から樹脂組成物がチューブ状１０にて下方に押し出される。チューブ１０を所定長さに裁断することによってシームレスベルトが製造できる。シリンダー２６とダイス２７の接続部において、スクリューの先端とダイスの間に、スクリュー側、即ち溶融樹脂の流れの上流側から焼結金属フィルターとブレーカープレートとをこの順に配設する。

本発明の半導電性シームレスベルトの製造方法においては、押出工程は上記のように押出機のスクリューの先端とダイスの間に焼結金属フィルターを配設することが好ましく、係る構成とすることにより、表面平滑性に優れた半導電性シームレスベルトを製造することができるという効果が得られる。

図１においては、成形手段としてチューブ成形用のダイスを例示したが、シームレスベルトを製造可能な成形手段は限定なく使用できる。例えば、押出機に成形手段としてクロスヘッドを装着固定し、マンドレルを連続的に供給して、該マンドレルの外周面にシームレスベルトを成形してもよい。

図２は、図１の製造装置において使用した焼結金属フィルターとブレーカープレートを例示した斜視図であり、図３は焼結金属フィルター３１の図２のＸ−Ｘ断面図である。焼結金属フィルター３１は、焼結金属フィルター本体３４とその周縁を縁取りした非多孔性金属材料からなる縁枠材３６とから構成されている。焼結金属フィルター本体は、公知のフィルターを使用する。フィルター構成材料は特に限定されない。フィルターのろ過精度（ＪＩＳＢ８３５６に準拠して測定した値）は、好ましくは３〜６０μｍ、より好ましくは３〜３０μｍであり、必要に応じて複数枚を重ねて使用してもよい。また必要に応じて補強層として焼結金属フィルターの両面に汎用の金属メッシュ（好ましくは２０〜２００メッシュ）を重ねて使用してもよい。縁枠材３６を構成する非多孔性金属材料も特に限定されないが、ステンレススチール、アルミニウムなどの使用が好ましい。これらの縁枠材３６構成非多孔性金属材料中でも、アルミニウムの使用が好ましく、溶融樹脂の流動の圧力によって容易に変形してブレーカープレート３３に隙間なく密着してバイパス形成によるフィルター効果の低下を防止する。

縁枠材３６は、かしめ加工により焼結金属フィルター本体に一体化することが好ましい。またかしめ加工により縁枠材３６を一体化した後の焼結金属フィルター３１は、縁枠材３６と焼結金属フィルター部材３４とが段差なく平坦に形成されていることが好ましい。

ブレーカープレート３３は、スクリューにて押し出される溶融樹脂を分割して合流させ、均一化する作用と焼結金属フィルターを支持する作用を有する。図２には、ステンレススチール等の円板に複数のスリットが形成されたブレーカープレートを例示した。ブレーカープレート３３の焼結金属フィルター３１との接触面は、平坦であることが好ましい。

図４はスクリューの先端とダイスの間に、スクリュー側から焼結金属フィルターとブレーカープレートとをこの順に配設した状態を示した断面図である。押出機のシリンダー２６にはスクリュー２８が収容されており、シリンダー２６の下流側先端部にダイス４３がボルトＢにて装着固定されている。ダイス４３の溶融樹脂受け入れ部には、スクリュー２８側から焼結金属フィルター３１、ブレーカープレート３３が配設され、これらを通過した溶融樹脂がダイス内の溶融樹脂流路４１に送られる構成となっている。

＜シームレスベルトの製造例＞
（実施例）
ポリエーテルスルフォン系樹脂スミカエクセルＰＥＳ４１００Ｐ（住友化学）１００重量部と導電性カーボンブラックであるケッチェンブラックＥＣ（（１次粒子径＝３９ｎｍ，ＢＥＴ比表面積＝８００ｍ^２／ｇ；ケッチェンブラックインターナショナル）８重量部を二軸押出機を使用して混練し、ペレット状の樹脂組成物（コンパウンド）を作製した（樹脂組成物製造工程）。

図１〜４に示した構成を有する４０ｍｍ単軸押出機を使用し、先端部にギアポンプと直径１８０ｍｍの円筒ダイスを装着して上記樹脂組成物をホッパーに供給し、押出成形を行なった。樹脂溶融温度は３４０℃、製造した樹脂製シームレスベルトの厚さは１５０μｍであった（押出工程）。

上記押出工程において使用した焼結金属フィルターは、シート状の焼結金属フィルター素材ファインポアＮＦ−１０（厚さ７５０μｍ，ろ過精度３０μｍ（ＪＩＳＢ８３５６に準拠して測定）：日本精線）を円形に裁断し、押出機側よりステンレス製金属メッシュ（１００メッシュ）／焼結金属フィルター（ＮＦ−１０）／ステンレス製金属メッシュ（１００メッシュ）／ステンレス製金属メッシュ（２０メッシュ）の順に重ねて厚さ２ｍｍのアルミニウムにてかしめ加工により段差のないように縁枠材を形成して縁取りしたものである。

連続チューブ状に押し出された樹脂組成物成形体を長さ３００ｍｍに裁断して半導電性シームレスベルトを得た（裁断工程）。

（比較例）
導電性カーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣに代えてアセチレンブラック（デンカブラック；１次粒子径＝５０ｎｍ，ＢＥＴ比表面積＝６０ｍ^２／ｇ；電気化学工業）１２重量部を添加した以外は実施例と同様にして厚さ１５０μｍのシームレスベルトを作製した。

＜評価＞
（電気抵抗値の測定）
ＪＩＳＫ６９１１に準拠して抵抗測定装置Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト）を使用して測定した。

（ヤング率の測定）
ＪＩＳＫ７１１５に準拠して測定した。

（脆性評価）
ＪＩＳＰ８１１５に準拠して耐揉疲労試験を行った。

＜評価結果＞
評価結果は表１に示した。この結果より、本発明の半導電性シームレスベルトは、転写ベルトや中間転写ベルトに要求される半導電性を有し、ヤング率も高く、しかも脆性評価においても優れたものであったが、比較例のベルトは、導電性とヤング率においては本発明のベルトと同等であったが脆性を有するものであった。

本発明のポリエーテルスルフォン樹脂製の半導電性シームレスベルトの製造方法に使用する製造装置の概略を示した正面図焼結金属フィルターとブレーカープレートを例示した斜視図図２に示した焼結金属フィルターのＸ−Ｘ断面図スクリューの先端とダイスの間に、スクリュー側から焼結金属フィルターとブレーカープレートとをこの順に配設した状態を示した断面図

Claims

ポリエーテルスルフォン系樹脂１００重量部に対して１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックを３〜１２重量部を含有する樹脂組成物にて構成された厚さ１ｍｍ以下の半導電性シームレスベルト。
ポリエーテルスルフォン系樹脂１００重量部に対して１次粒子径が５０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積が６００ｍ^２／ｇ以上である導電性カーボンブラックを３〜１２重量部を分散して樹脂組成物とする樹脂組成物製造工程、前記樹脂組成物を押出機にて押し出して連続チューブとする押出工程、及び前記連続チューブを裁断する裁断工程を有する半導電性シームレスベルトの製造方法。