JP2008213268A - Manufacturing method of semiconducting belt - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子材料、なかでも特にカラー画像形成装置の中間転写ベルト、転写搬送ベルト等にとして使用される半導電性ベルトの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing an electronic material, in particular, a semiconductive belt used as an intermediate transfer belt, a transfer conveyance belt or the like of a color image forming apparatus.
主にカラー画像形成装置では、感光体上に形成されるトナー像をいったん転写した後、さらにこの転写像を転写材に転写するのに用いられる中間転写ベルトや、感光体上に形成されるトナー像を転写材に直接転写するために用いられる転写搬送ベルトなどの半導電性ベルトが使用されている。 Mainly in color image forming apparatuses, after a toner image formed on a photoconductor is once transferred, an intermediate transfer belt used to transfer the transferred image onto a transfer material or a toner formed on the photoconductor A semiconductive belt such as a transfer conveyance belt used for directly transferring an image to a transfer material is used.
これら画像形成装置に使用される半導電性ベルトは、高精度の画像を形成するために、初期弾性率等の機械的強度に優れていることが要求される。このような半導電性ベルトとしては、特許文献1に示すように、機械的強度に優れたスーパーエンジニアリングプラスチックであるポリエーテルサルホン(PES)を用い、これを押出成形装置によって円筒状に押し出した後、これをカットしたものが知られている。
上記押出成形装置によってPESを円筒状に押し出す場合、押出ダイスとしては、サーキューラーダイスが使用される。このサーキューラーダイスは、ダイスを構成する内筒部と外筒部の間の隙間から円筒状のPESフィルムを押し出す構造となっている。 When the PES is extruded into a cylindrical shape by the extrusion molding apparatus, a circular die is used as the extrusion die. This circular die has a structure in which a cylindrical PES film is extruded from a gap between an inner cylindrical portion and an outer cylindrical portion constituting the die.
ところが、押出成形装置から押し出されたPESフィルムは、電気抵抗値の印加電圧依存性が大きいという問題があった。これはPESを溶融押出しした場合、最表面層に極薄いPESの絶縁層が形成されている等の理由が考えられる。加えて、PESを溶融押出しするには300℃以上の高温が必要となるため、どうしても押出成形装置に温度ムラが生じ、この温度ムラが半導電性フィルムの電気特性に影響を与えているものと考えられた。 However, the PES film extruded from the extrusion molding apparatus has a problem that the applied voltage depends greatly on the applied voltage. This may be because, when PES is melt-extruded, an extremely thin PES insulating layer is formed on the outermost surface layer. In addition, since a high temperature of 300 ° C. or higher is required to melt-extrude PES, temperature unevenness is inevitably generated in the extrusion molding apparatus, and this temperature unevenness affects the electrical characteristics of the semiconductive film. it was thought.
画像形成装置の中間転写ベルトや転写搬送ベルト等に半導電性ベルトを使用し、電気抵抗値の印加電圧依存性が大きい場合、ベルトに印加される電圧が変動すると、それに伴って半導電性ベルトの電気抵抗値が変動し、これが画像不良の原因となっていた。したがって、半導電性ベルトに印加される電圧を一定にする装置が別途必要となり、装置自体のコストが高くなるといった問題があった。 When a semiconductive belt is used for the intermediate transfer belt or transfer / conveying belt of the image forming apparatus, and the voltage applied to the belt fluctuates when the electrical resistance value has a large dependency on the applied voltage, the semiconductive belt is accordingly changed. The electrical resistance value fluctuated and this caused image defects. Therefore, a separate device for keeping the voltage applied to the semiconductive belt is necessary, and the cost of the device itself is increased.
また、上記押出成形装置から押し出されたPESフィルムは、電気抵抗値の面内バラツキも大きくなっており、これがトナー転写量の不均一を引き起こし、画像不良の原因となっていた。 Further, the PES film extruded from the extrusion molding apparatus has a large in-plane variation in electric resistance value, which causes non-uniform toner transfer amounts and causes image defects.
そこで、本願発明においては、半導電性ベルトにおける電気抵抗値の電圧依存性を小さくすることが可能であるとともに、電気抵抗値の面内バラツキを抑制可能な、電気特性に優れた半導電性ベルトの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, it is possible to reduce the voltage dependence of the electrical resistance value in the semiconductive belt, and it is possible to suppress the in-plane variation of the electrical resistance value, and the semiconductive belt having excellent electrical characteristics. It aims at providing the manufacturing method of.
上記課題を解決するために、本発明では、導電性フィラーを含有するポリエーテルサルホン(PES)系樹脂フィルムからなる半導電性ベルトを製造する方法であって、導電性フィラーを含有するポリエーテルサルホン系樹脂をフィルム状に成形した後、該フィルムにコロナ放電処理を施すことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing a semiconductive belt comprising a polyethersulfone (PES) resin film containing a conductive filler, the polyether containing a conductive filler. After the sulfone-based resin is formed into a film, the film is subjected to corona discharge treatment.
上記構成によれば、電気抵抗値の電圧依存性が小さく、さらに電気抵抗値の面内バラツキが抑制された、電気特性に優れた半導電性ベルトを製造することが可能となる。ここで特筆すべきは、半導電性ベルト表面の電気特性(表面抵抗率)のみならず、PES系フィルム(以下、PESフィルムという)の厚み方向の電気特性である体積抵抗率についても電圧依存性及び面内バラツキともに著しく改善されることである。 According to the above configuration, it is possible to manufacture a semiconductive belt excellent in electrical characteristics in which the voltage dependence of the electrical resistance value is small and the in-plane variation of the electrical resistance value is suppressed. It should be noted that not only the electrical characteristics (surface resistivity) of the surface of the semiconductive belt but also the volume resistivity, which is the electrical characteristics in the thickness direction of the PES film (hereinafter referred to as PES film), is voltage-dependent. Both the in-plane variation and the in-plane variation are remarkably improved.
すなわち、従来よりコロナ放電処理は、プラスチック等の表面改質を目的として一般的に行なわれているが、本発明のように、半導電性ベルトの電気特性において、コロナ放電処理を行なうことによって表面抵抗率のみならず体積抵抗率についても電圧依存性及び面内バラツキが改善可能であるということはまったく予想されていなかったところである。 That is, conventionally, corona discharge treatment is generally performed for the purpose of surface modification of plastics and the like. However, as in the present invention, the surface of the semiconductive belt is treated by corona discharge treatment. It has not been anticipated that the voltage dependency and in-plane variation can be improved not only for the resistivity but also for the volume resistivity.
コロナ放電処理を施すためには、放電電極と対向電極との間にPESフィルムを介在させ、さらに、前記対向電極と、PESフィルムとを導電性弾性体層を介して密着させた状態でコロナ放電処理を施すことが好ましい。これにより、上記電気抵抗値の改善効果がさらに高くなる。 In order to perform the corona discharge treatment, a PES film is interposed between the discharge electrode and the counter electrode, and the corona discharge is performed in a state where the counter electrode and the PES film are in close contact with each other through a conductive elastic layer. It is preferable to perform the treatment. Thereby, the improvement effect of the said electrical resistance value becomes still higher.
この理由については不明であるが、剛性が高く、クッション性に乏しいPESフィルムに直接電極を接触させるのに比べて、電極とPESフィルムとの間に導電性弾性体層を介在させた場合には、PESフィルムを導電性弾性体層との間に隙間を生じることなく密着させることが可能となる。 The reason for this is unclear, but when a conductive elastic layer is interposed between the electrode and the PES film, compared to directly contacting the electrode with a PES film having high rigidity and poor cushioning properties. The PES film can be brought into close contact with the conductive elastic layer without generating a gap.
これにより、電極が接触しているPESフィルム全体に均一にコロナ放電処理を施すことができるためと考えられる。ここで、導電性弾性体とは、半導電性であるPESフィルムよりも体積抵抗の低い弾性体を意味し、より具体的にはPESフィルムよりも体積抵抗率が低いことを意味する。このような導電性弾性体は、例えば、ゴムにカーボンブラックを混合することによって得ることができる。 This is considered to be because corona discharge treatment can be uniformly applied to the entire PES film in contact with the electrode. Here, the conductive elastic body means an elastic body having a volume resistance lower than that of the semiconductive PES film, and more specifically means that the volume resistivity is lower than that of the PES film. Such a conductive elastic body can be obtained, for example, by mixing carbon black with rubber.
コロナ放電処理を施すPESフィルムは、シート状に形成した後、これを筒状に加工してもよいが、最初から筒状に形成したものを使用することによってシームレスベルトを得ることができる。具体的には、PESフィルムとして、サーキュラーダイスを備えた押出成形装置から押し出された筒状のものを使用することができる。 The PES film subjected to the corona discharge treatment may be processed into a cylindrical shape after being formed into a sheet shape, but a seamless belt can be obtained by using a cylindrical shape formed from the beginning. Specifically, as the PES film, a cylindrical film extruded from an extrusion molding apparatus equipped with a circular die can be used.
この場合、筒状のPESフィルムを離間して対向配置された一対の回転ロールに張架し、この状態でフィルムの一部を挟むように電極対を設置すれば回転ロールを回転させることによりPESフィルムを容易にスライド移動させることができる。 In this case, the cylindrical PES film is stretched between a pair of opposed rotating rolls facing each other, and if the electrode pair is installed so as to sandwich a part of the film in this state, the rotating roll is rotated to rotate the PES. The film can be easily slid.
ポリエーテルサルホン(PES)は、[−ph−SO2−ph−O−](ただし、phはフェニル基を示す)で示される繰返し構造単位からなる樹脂であるが、PESの特性を阻害しない範囲内で他の繰返し構造単位を含む共重合体であってもよい。また、同じ趣旨で、その他の熱可塑性樹脂等をブレンドして使用してもよい。本発明では、これらをポリエーテルサルホン(PES)系樹脂と総称している。 Polyether sulfone (PES) is, [- ph-SO 2 -ph -O -] ( although, ph represents a phenyl group) is a resin comprising a repeating structural unit represented by, does not inhibit the properties of PES It may be a copolymer containing other repeating structural units within the range. Further, for the same purpose, other thermoplastic resins and the like may be blended and used. In the present invention, these are collectively referred to as polyethersulfone (PES) resin.
導電性フィラーとしては、半導電性ベルトに導電性を付与するために用い得るフィラーであれば特に限定されないが、カーボンブラック、グラファイト、鉄、銅、銅合金、ニッケル、アルミニウム等の金属若しくは合金、又は酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン酸化錫−酸化インジウム若しくは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の金属酸化物の微粉末が例示される。これらの金属若しくは合金若しくは金属酸化物は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。中でも、安価で汎用性があることからカーボンブラックを用いるのが好ましい。 The conductive filler is not particularly limited as long as it is a filler that can be used to impart conductivity to the semiconductive belt, but carbon black, graphite, iron, copper, copper alloy, nickel, aluminum or other metals or alloys, Alternatively, fine powders of metal oxides such as tin oxide, zinc oxide, titanium oxide tin oxide-indium oxide or tin oxide-antimony oxide composite oxide are exemplified. These metals, alloys or metal oxides can be used alone or in admixture of two or more. Among them, it is preferable to use carbon black because it is inexpensive and versatile.
そして、本発明における半導電性ベルトとは、上記導電性フィラーを配合することによって体積抵抗率(150μm厚)が、中間転写ベルトや、転写搬送ベルトに用いられる106Ω・cm〜1013Ω・cmの範囲に調整されたベルトを意味する。 The semiconductive belt in the present invention has a volume resistivity (150 μm thickness) of 10 6 Ω · cm to 10 13 Ω used for an intermediate transfer belt or a transfer conveyance belt by blending the conductive filler. -Belts adjusted to the cm range.
本発明においてコロナ放電処理に用いられるPESフィルムとしては、通常、半導電性ベルトとして使用される数十μm〜数百μmの厚みのものであれば問題なく使用することができる。 In the present invention, the PES film used for the corona discharge treatment can be used without any problem as long as it has a thickness of several tens to several hundreds of μm that is usually used as a semiconductive belt.
本発明においては、前記導電性フィラーを含有するポリエーテルサルホン系樹脂をフィルム状に成形した後、該フィルムの表裏面側にそれぞれ設置された放電電極と対向電極との間に電圧を印加してコロナ放電処理を施すようにしたため、電気抵抗値の電圧依存性が小さく、さらに電気抵抗値の面内バラツキが抑制された半導電性ベルトを製造することが可能となる。 In the present invention, after forming the polyethersulfone-based resin containing the conductive filler into a film shape, a voltage is applied between the discharge electrode and the counter electrode respectively installed on the front and back sides of the film. Since the corona discharge treatment is performed, it is possible to manufacture a semiconductive belt in which the voltage dependency of the electric resistance value is small and the in-plane variation of the electric resistance value is suppressed.
以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明に係る半導電性ベルトの製造方法に用いられる、PESフィルムにコロナ放電処理を施すための放電装置を概略を示す平面図であり、図2は、放電装置の断面図である。なお、本実施形態では、PESフィルム1として、PES系樹脂をサーキュラーダイスを備えた押出成形装置から押出した筒状のものを使用している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing a discharge device for performing corona discharge treatment on a PES film used in the method for producing a semiconductive belt according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the discharge device. is there. In the present embodiment, as the
放電装置は、離間して対向配置された放電電極2と、対向電極3とを備えており、両電極2,3間にPESフィルム1を介在させ、電圧を印加することによりコロナ放電させる構成となっている。
The discharge device includes a
対向電極3は回転可能なロール形状に形成されており、その外周面にはアセチレンブラックを混合したNBRからなる導電性弾性体層4が形成されている。導電性弾性体層4の体積抵抗率は、3.0×107Ω・cmとされている。導電性弾性体層4の厚みは、対向電極3がPESフィルム1に充分密着可能なクッション性を発揮する程度であればよく、通常、0.3mm〜3mmであるのが好ましく、本実施形態では0.5mmとされている。
The
放電装置は、ロール状の対向電極3から離間して対向配置される駆動ロール5を備えており、対向電極3と駆動ロール5との間に筒状のPESフィルム1が張架され、駆動ロール5が回転することにより、PESフィルム1が循環移動するようになっている。放電電極2は、対向電極に対して少し離れた位置に対向配置されている。これにより、PESフィルム1は、導電性弾性体層4を介して対向電極3に密着し、放電電極2からは一定距離離れた状態で保持される。
The discharge device includes a
PESフィルム4は、駆動ロール5と対向電極3との間を循環移動しながら、電極2,3間でコロナ放電処理され、これにより半導電性ベルトを得ることができる。なお、半導電性ベルトの電気特性の改善効果を得るためには、放電装置の処理密度は20W・min/m2以上とするのが好ましい。20W・min/m2未満では電気特性の改善効果が低くなる場合がある。
The
[半導電性ベルトの作製]
上記実施形態で説明した放電装置を使用して半導電性ベルトを作製し、電気抵抗値の電圧依存性及び電気抵抗値の面内バラツキの電気特性について評価を行った。以下にその試験条件を記す。
[Production of semiconductive belt]
A semiconductive belt was produced using the discharge device described in the above embodiment, and the voltage dependence of the electrical resistance value and the electrical characteristics of the in-plane variation of the electrical resistance value were evaluated. The test conditions are described below.
先ず、PESフィルムの原料であるPES系樹脂として、住友化学社製ポリエーテルサルホン(スミカエクセル4100P)を使用し、PES系樹脂100重量部に対して導電性フィラーとして電気化学工業社製カーボンブラック(アセチレンブラック、デンカブラック粒状)を13重量部添加し、2軸スクリューを有する押出機にて溶融混練押出しして、ペレット状に造粒した。 First, polyethersulfone (Sumika Excel 4100P) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. is used as the PES resin that is the raw material of the PES film, and carbon black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. as a conductive filler with respect to 100 parts by weight of the PES resin. 13 parts by weight of (acetylene black, Denka black granule) was added, and melt-kneaded and extruded by an extruder having a twin screw, and granulated into pellets.
このペレット状原料を、口径94mmのサーキュラーダイスを備えた押出成形装置により、筒状に押出して、外径88mm、表面温度230℃に設定したサイジングマントルに沿わせ、冷却しつつ引取り、厚さ150μmの円筒状フィルムを成形した。その円筒状フィルムから長さ266mmの筒状PESフィルム4を作製した。
This pellet raw material is extruded into a cylindrical shape by an extrusion molding apparatus equipped with a circular die having a diameter of 94 mm, and is taken along a sizing mantle set to an outer diameter of 88 mm and a surface temperature of 230 ° C. A 150 μm cylindrical film was formed. A
得られたPESフィルム4を放電装置を用いてコロナ放電処理を施した。放電装置としては、春日電機社製AGI−023を使用し、ベルト速度3.3m/min、処理電力300W(処理密度:300W・min/m2)でコロナ放電処理を行なった。
The obtained
このようにして得られた半導電性ベルトについて以下の評価試験を行った(発明品)。なお、比較材としては、コロナ放電処理以外は同じ方法によって作製した半導電性ベルトを使用した。 The following evaluation test was performed on the semiconductive belt thus obtained (invention product). In addition, as a comparative material, the semiconductive belt produced by the same method except corona discharge treatment was used.
[評価試験]
(1)電気抵抗値の電圧依存性
JIS K6911に準拠して上記半導電性ベルトの表面抵抗率及び体積抵抗率を抵抗測定装置(アドバンテスト社製R8340A)により、印加電圧100V、250V及び500Vで測定した。
[Evaluation test]
(1) Voltage dependence of electrical resistance value In accordance with JIS K6911, the surface resistivity and volume resistivity of the semiconductive belt are measured at an applied voltage of 100 V, 250 V and 500 V with a resistance measuring device (R8340A manufactured by Advantest). did.
測定に関しては、図3及び図4に示すように、半導電性ベルトをシート状に切り開いてTD方向(ベルト周方向)に8点、MD方向(ベルト周方向に対して垂直方向)に4点をとり、各交点の32箇所において実施し、その平均値を算出した。発明品の結果を図5に比較材の結果を図6にそれぞれ示す。 As shown in FIGS. 3 and 4, the measurement is performed by cutting the semiconductive belt into a sheet shape and making 8 points in the TD direction (belt circumferential direction) and 4 points in the MD direction (perpendicular to the belt circumferential direction). Was taken at 32 points of each intersection, and the average value was calculated. FIG. 5 shows the result of the invention, and FIG. 6 shows the result of the comparative material.
(2)電気抵抗値の面内バラツキ
上記と同様に、JIS K6911に準拠して印加電圧500Vで半導電性ベルトの表面抵抗率及び体積抵抗率を32箇所で測定した。その結果を、発明品については図7、図8に、比較材については図9、図10にそれぞれ示す。
(2) In-plane variation of electric resistance value In the same manner as described above, the surface resistivity and volume resistivity of the semiconductive belt were measured at 32 locations with an applied voltage of 500 V in accordance with JIS K6911. The results are shown in FIGS. 7 and 8 for the inventive product and FIGS. 9 and 10 for the comparative material, respectively.
[評価結果]
電気抵抗値の電気依存性について、100V印加時の平均測定値を500V印加時の平均測定値で割ったlog値を表1に示す。この値は、小さくなるほど電圧依存性が低いことを意味している。
[Evaluation results]
Table 1 shows log values obtained by dividing the average measured value when 100 V is applied by the average measured value when 500 V is applied with respect to the electrical dependence of the electrical resistance value. This value means that the smaller the voltage, the lower the voltage dependency.
また、電気抵抗値の面内バラツキについて、32点測定値の最大値を最低値で割ったlog値を表1に示す。この値が小さいほど電気抵抗値の面内バラツキが小さいことを意味している。 Table 1 shows log values obtained by dividing the maximum value of the measured values at 32 points by the minimum value for the in-plane variation of the electrical resistance value. The smaller this value is, the smaller the in-plane variation of the electric resistance value is.
図7、図8及び表1より、PESフィルムにコロナ放電処理を施すことにより、表面抵抗率及び体積抵抗率ともに、電圧依存性が著しく改善されることが判明した。また、図9〜図12及び表1より、表面抵抗率及び体積抵抗率の面内バラツキについても大幅に改善されることが判明した。 From FIG. 7, FIG. 8 and Table 1, it was found that the voltage dependency of both the surface resistivity and the volume resistivity was remarkably improved by subjecting the PES film to corona discharge treatment. 9 to 12 and Table 1, it was found that the in-plane variation of the surface resistivity and the volume resistivity is also greatly improved.
なお、本実施例におけるコロナ放電処理の条件では、PESフィルムの光沢度はコロナ放電処理の前後では変化がなく、フィルム表面状態がコロナ放電処理によって変化していないことが確認された。 In addition, on the conditions of the corona discharge process in a present Example, the glossiness of the PES film did not change before and after the corona discharge process, and it was confirmed that the film surface state was not changed by the corona discharge process.
1 PESフィルム
2 放電電極
3 対向電極
4 導電性弾性体層
5 駆動ロール
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The method for producing a semiconductive belt according to claim 1 or 2, wherein the film subjected to the corona discharge treatment is a cylindrical one extruded from an extrusion molding device equipped with a circular die.
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- 2007-03-02 JP JP2007052890A patent/JP2008213268A/en not_active Withdrawn
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