JP2006276426A - 半導電性シームレスベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）又はカーボンブラックを配合して導電性を調整したＰＥＳからなり、表面平滑性の優れた樹脂製シームレスベルトの製造方法を提供する。
【解決手段】成形手段を備えた単軸押出機を使用してポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）又はＰＥＳとカーボンブラックからなる樹脂組成物をチューブ状に押し出す押出工程及びチューブを裁断してシームレスベルトとする裁断工程を有し、成形手段（ダイス４３）と単軸押出機の間にはブレーカープレート３３を配設し、押出工程は、前記ブレーカープレートの単軸押出機側に焼結金属フィルター３１を配設する樹脂製シームレスベルトの製造方法とする。
【選択図】図１

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ホン樹脂を使用したシームレスベルトが公知である（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いる。

しかし、ポリエーテルスルホン樹脂や該樹脂にカーボンブラックを配合して電気抵抗を調整した樹脂組成物を従来の熱可塑性樹脂押出機にて押出成形を行うと、得られたベルトの表面の平滑性が良好でなく、転写ベルト等として画像形成装置に装着すると、画質が十分でないことが判明した。とりわけ、近年求められる高画質用の微粒子トナーを使用する画像形成装置において、画質が不十分であり、高画質の要請に対応できないものであった。原料樹脂中の異物除去のために原料であるポリエーテルスルホン樹脂とカーボンブラックの組成物をペレット製造時にフィルターにて濾過しても平滑性は改善されなかった。

本発明は、ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）又はカーボンブラックを配合して導電性を調整したＰＥＳからなり、表面平滑性の優れた樹脂製シームレスベルトの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の樹脂製シームレスベルトの製造方法は、成形手段を備えた単軸押出機を使用してポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）又はＰＥＳとカーボンブラックからなる樹脂組成物をチューブ状に押し出す押出工程及び前記チューブを裁断してシームレスベルトとする裁断工程を有し、
前記成形手段と単軸押出機の間にはブレーカープレートを配設し、
前記押出工程は、前記ブレーカープレートの単軸押出機側に焼結金属フィルターを配設することを特徴とする。

係る製造方法によって、ポリエーテルスルホン樹脂からなり、表面平滑性の優れた樹脂製シームレスベルトを製造することができる。

上記構成により表面平滑性の高い樹脂製シームレスベルトが得られる理由は明らかではないが、ＰＥＳをシームレスベルト成形用の押出機のシリンダー内で成形温度である３３０〜３８０℃に加熱すると、反応して小さなゲル状粒子を形成するが、焼結金属フィルターを通過させることによって係るゲル状粒子が除去され、次にゲル状粒子が形成される前に成形が完了することも重要な１因であると推定される。

上記の樹脂製シームレスベルトの製造方法においては、前記焼結金属フィルターは、非多孔性金属材料にて縁取りされたものであることが好ましい。

係る構成の製造方法によって、さらに表面平滑性の高い樹脂製シームレスベルトを製造することができる。

上記の樹脂製シームレスベルトの製造方法においては、さらに前記単軸押出機と前記焼結金属フィルターの間にギアポンプを配設することが好ましい。

上記の構成によって、厚み精度に優れ、表面平滑性の高い樹脂製シームレスベルトを製造することができる。

本発明の樹脂製シームレスベルトは、樹脂材料としてポリエーテルスルホン樹脂を使用する。ポリエーテルスルホン樹脂は、市販品を使用することが好ましく、例えばスミカエクセルＰＥＳ ４１００Ｐ、ＶＩＣＴＲＥＸ ４８００Ｇ（住友化学）等が使用可能である。

樹脂製シームレスベルトの体積抵抗率等の電気特性を調整し、半導電性や導電性を付与する場合には、カーボンブラックを添加することが好ましい。導電性付与のために添加するカーボンブラックとしては、ケッチェンブラックＥＣ等のＥＣカーボン、ＥＣＦカーボン、ＳＣＦカーボン、ＣＦカーボン、アセチレンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ等のカーボンブラックが例示される。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもかまわない。

本発明の樹脂製シームレスベルトの製造方法に使用する樹脂組成物においては、上記のカーボンブラックに加えて、必要に応じてさらに公知の導電性充填材を配合することができ、係る導電性充填材としては、具体的には、銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属材料、酸化錫、酸化インジウム等の金属酸化物、金属をコーティングしたマイカ等の無機材料、カーボンブラックやグラファイト、炭素繊維等の炭素化合物、チオシアン酸アンモニウム等のイオン性導電材料が例示される。これらの導電性材料も、必要に応じて２種以上を併用することができる。

ポリエーテルスルホン樹脂には、必要に応じて加工性改良剤、他の充填剤、安定剤、老化防止剤、分散改良剤等の添加剤を添加してもよい。

図１は、本発明の樹脂製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。樹脂製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の源流側に原料樹脂を供給するホッパー２５とからなる。ダイス２７から原料樹脂がチューブ状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樹脂製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。

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、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（ＪＩＳ Ｂ ８３５６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。

（実施例）
ポリエーテルスルホン樹脂スミカエクセルＰＥＳ４１００Ｐ（住友化学）１００重量部とアセチレンブラック（デンカブラック：電気化学工業）１２重量部とを２軸押出機にて溶融混練し、ペレット状の樹脂組成物を製造した。

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。焼結金属フィルターとしては、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（ＪＩＳ Ｂ ８３５６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。得られた樹脂製シームレスベルトは、単軸押出機に先端にギアポンプを配設した結果、厚さの均一性に優れたものであった。

（比較例）
焼結金属フィルターを使用することなく、実施例と同様にして厚さ１５０μｍの樹脂製シームレスベルトを製造した。

（評価）
＜体積抵抗率＞
抵抗測定装置Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト）を使用し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して体積抵抗率を測定した。

＜ヤング率＞
引張り試験機４３００（インストロン社製）を使用し、ＪＩＳ Ｋ ７１１５に準拠して測定を行った。

＜表面平滑性＞
作製した樹脂製シームレスベルトから５×５ｃｍのサンプルを任意の箇所より１０枚切り出し、マイクロスコープＶＨＸ−１００（キーエンス）を使用して表面上に存在する異物に基づく凹凸数を観察評価した。評価結果は、２５０ｃｍ^２当たり（５×５ｃｍ×１０枚）の異物（大きさ数μｍ〜数百μｍ）の個数にて示した。

（評価結果）
実施例と比較例の樹脂製シームレスベルトの体積抵抗率及びヤング率は、いずれも２．０×１０^１０Ω・ｃｍ、２２５０ＭＰａであり、画像形成装置に使用する中間転写ベルトとして好適な値であった。表面平滑性の評価結果は表１に示した。本発明のベルトは表面平滑性に優れたものであった。

本発明の樹脂製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 焼結金属フィルターの図２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

符号の説明

２６ シリンダー
２８ スクリュー
３１ 焼結金属フィルター
３３ ブレーカープレート
４３ ダイス

Claims (3)

1. 成形手段を備えた単軸押出機を使用してポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ）又はＰＥＳとカーボンブラックからなる樹脂組成物をチューブ状に押し出す押出工程及び前記チューブを裁断してシームレスベルトとする裁断工程を有し、
   前記成形手段と単軸押出機の間にはブレーカープレートを配設し、
   前記押出工程は、前記ブレーカープレートの単軸押出機側に焼結金属フィルターを配設することを特徴とする樹脂製シームレスベルトの製造方法。
2. 前記焼結金属フィルターは、フィルター部材の周縁を非多孔性金属材料からなる縁枠材にて縁取りしたものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製シームレスベルトの製造方法。
3. さらに前記単軸押出機と前記焼結金属フィルターの間にギアポンプを配設することを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製シームレスベルトの製造方法。

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