JP2011180275A - 導電性ベルト及び電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性のポリエステル樹脂を含む連続相101と、ポリエーテルエステルアミドおよびポリエーテルアミドから選ばれるどちらか一方または両方を含む不連続相103とを有し、かつ、該不連続相が周方向に延びて存在している円筒状の電子写真用の導電性ベルト100であって、結晶化度が内周面側よりも外周面側が低い導電性ベルトによりパーマネントカールを低減する。
【選択図】図1
Description
本発明に係る導電性ベルト100の周方向の断面は、図1(b)に示したように、熱可塑性ポリエステル樹脂を含む連続相101と、ポリエーテルエステルアミドおよびポリエーテルアミドから選ばれるどちらか一方または両方を含む不連続相103とを有する。また、該不連続相103は周方向に延在している。そして、導電性ベルト100の結晶化度が、内周面よりも外周面側が低くなっている。
<熱可塑性ポリエステル樹脂>
連続相101を構成する熱可塑性ポリエステル樹脂(以降「PE」と略記する)は、ジカルボン酸成分とジヒドロキシ成分との重縮合、オキシカルボン酸成分もしくはラクトン成分の重縮合、または、これらの成分を複数用いた重縮合などにより得ることができる。PEはホモポリエステルであってもコポリエステルであってもよい。ジカルボン酸成分の具体例を以下に示す。
・分子内の炭素原子数が8以上16以下の芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸(2,6−ナフタレンジカルボン酸など)、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルメタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸など);
・脂環族ジカルボン酸(シクロヘキサンジカルボン酸などの含有炭素原子数が4〜10個のシクロアルカンジカルボン酸);
・脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの含有炭素原子数が4〜12個の脂肪族ジカルボン酸)。
・含有炭素原子数が2〜10個のアルキレンジオール(エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール);
・含有炭素原子数が4〜12個の脂環族ジオール(シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール);
・含有炭素原子数が6〜20個の芳香族ジオール(ハイドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシビフェニル、ナフタレンジオール、ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA));
・前記芳香族ジオールのアルキレンオキサイド付加体(例えば、ビスフェノールAの炭素原子数が2〜4個のアルキレンオキサイド付加体)、
・ポリオキシアルキレングリコール(ジエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのポリオキシアルキレングリコール)。
PEEAとしては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12などのポリアミドブロック単位と、ポリエーテルエステル単位とからなる共重合体を主たる成分とする化合物を挙げることができる。例えば、ラクタム(例えばカプロラクタム、ラウリルラクタム)またはアミノカルボン酸の塩と、ポリエチレングリコールと、ジカルボン酸とから誘導される共重合体などが挙げられる。前記ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン2酸、ドデカン2酸等が挙げられる。PEEAは溶融重合などの公知の重合方法で製造することができる。勿論、これらに限定されるものではなく、前記PEEAは2種以上のブレンドまたはアロイであってもよい。また、市販のPEEA(商品名:イルガスタットP20、チバスペシャリティーケミカルズ(株)製)、(商品名:TPAE H151、富士化成工業(株)製)および(商品名:ペレスタットNC6321、三洋化成工業(株)製)を用いることもできる。
PEEAおよびPEAの合計量は、PEとPEEAとPEAの総質量に対して、3質量%以上30質量%以下、特には5質量%以上20質量%以下とすることが好ましい。PEEA及びPEAは、導電剤として機能する。そのため、3質量%以上とすることで熱可塑性樹脂組成物、ひいては電子写真用ベルトの電気抵抗を適度に低下させることができる。また、30質量%以下とすることで、樹脂の分解による低粘度化をより良好に抑制でき、その結果として成形された電子写真用ベルトの耐久性を更に向上させられる。
不連続相および連続相のいずれか一方または両方には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分、例えば絶縁性フィラー等を含有させてもよい。絶縁性フィラーの具体例を以下に示す。酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等。
本発明に係る導電性ベルトは3つの構成上の特徴を有する。第1には、PEを含む連続相とPEEA及びPEAから選ばれるいずれか一方または両方とを含む不連続相を有すること、第2に不連続相が周方向に延びて存在していること、第3に厚み方向の結晶化度が外周面側が内周面側よりも低いことである。
そして、上記第1の特徴の構成の達成には、導電性ベルトの製造に用いる熱可塑性樹脂組成物の組成の調整が必要である。すなわち、PE及びPEEAまたはPEAの導電性ベルトの製造に用いる熱可塑性樹脂組成物の総質量に対する質量比をAおよびBとしたとき、A>Bとすることが必要である。より好ましくはA/B>2である。
このようにして得られたボトル状成形物の胴部分を所定の幅に切断せいて本発明に係る円筒形状の導電性ベルトが得られる。
本発明に係る電子写真装置について説明する。図3はフルカラー電子写真装置の断面図である。図3中、中間転写ベルト5として本発明に係る円筒状の導電性ベルトを使用している。電子写真感光体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、一次帯電器2により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。次いで露光手段による画像露光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。なお、前記露光手段としては、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が挙げられる。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)の各現像器は作動が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。電子写真用ベルト5は矢印方向に感光ドラム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上のイエロートナー画像は、感光ドラム1と中間転写ベルト5とのニップ部を通過時に、対向ローラ6から電子写真用ベルト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の外周面に転写される(1次転写)。電子写真用ベルト5に第1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により清掃される。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電子写真用(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。二次転写ローラ7は、駆動ローラ8に対応し平行に軸受させて電子写真用ベルト5の下面部に離間可能な状態に配設されている。
実施例および比較例で作製した電子写真用シームレスベルトの特性値の測定方法および評価方法は次のとおりである。
測定装置は、抵抗計として超高抵抗計(商品名:R8340A、アドバンテスト(株)製)を、そして試料箱として超高抵抗測定用試料箱(商品名:TR42、アドバンテスト(株)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)。
結晶化度は、得られた電子写真用ベルトを30mm×30mmに切断し、下記の装置、条件にて電子写真用ベルトの内周面、外周面を測定した。
装置:X線回折装置 リガク(株)製 RINT−2200
出力:30kV−50mA
ターゲット:Cu(CuKα)
光学系:第1ピンホールコリメータ 1.0mmφ
レシービングスリット(縦幅スリット1゜ 横幅スリット1゜)
測定条件:平行ビーム法
測定速度:10°/min
測角範囲:2θ=5〜40゜
樹脂の非晶質部分と結晶質部分の両方の回折ピークが現れる、2θ=5〜40°の回折角度におけるピークの積分強度から、下記式(1)にて結晶化度(%)を算出した。
結晶化度=(結晶質部分(2θ=26°の付近のピーク)の積分強度/非晶質と結晶質を含む部分(2θ=5〜40°)の積分強度)×100(%) ・・・式(1)
電子写真用ベルトの円周方向の厚み断面をミクロトーム等で切削し、断面を電界放射走査型電子顕微鏡(FE−SEM)XL30(商品名:FEIテクノロジー(株)製)で観察した。断面から観察される海島構造(海成分がポリエステル、島構造成分はポリエーテルエステルアミド)のうち、100μm×100μmの範囲内で各島に相当する部分のアスペクト比を二値化処理により算出し、その平均値を採用した。
導電性ベルトを図3で示されるような装置構造を有するレーザビームプリンタ(商品名:LBP−5200、キヤノン(株)製)の中間転写ユニットに中間転写ベルトとして装着した。このレーザビームプリンタの中間転写ベルトは直径が18mmの駆動ローラと、直径が15mmのテンションローラとの間に、張架応力6kgfにて架け渡されている。このレーザビームプリンタを、温度35℃、95%RHの環境下に1ヶ月静置した。次いで、導電性ベルトを若干量回転駆動させて、静置時に駆動ローラと接していた部分を駆動ローラから離間させ、その状態で温度35℃、相対湿度95%RHの環境下で1日静置した。その後、導電性ベルトの、静置時に駆動ローラが当接していた部分の駆動ローラの当接跡の高さを表面粗さ計(商品名:SE−3500、小坂研究所(株)製)を用いて測定した。この高さをパ−マネントカール高さと定義する。この高さが高いほど、当該部分へのトナー像の一次転写不良が生じ易い。
上記の評価(4)の後、温度23℃、50%RHの環境下で、155g/m2のA4サイズのグロス紙にイエローとマゼンタの2色を使用してオレンジのベタ画像をプリントした。この画像を目視で観察して、パーマネントカールに起因するスジの有無を確認し、以下の基準で評価した。
A:スジが確認できない。
B:スジが確認できる。
後述の実施例および比較例に用いた熱可塑性樹脂組成物の材料を表2〜4に示す。
二軸押出し機(商品名:TEX30α、日本製鋼所(株)社製)を用いて、表5に記載の配合にて熱熔融混練して熱可塑性樹脂組成物を調製した。熱熔融混練温度は260℃以上、280℃以下の範囲内となるように調整し、熱熔融混練時間はおよそ3〜5分とした。得られた熱可塑性樹脂組成物をペレット化し、温度140℃で6時間乾燥させた。次いで、射出成形装置(商品名:SE180D、住友重機械工業(株)製)に、乾燥させたペレット状の熱可塑性樹脂組成物を投入した。そして、シリンダ設定温度を295℃として、温度が30℃に温調された金型内に射出成形してプリフォームを作成した。得られたプリフォームは、外径が20mm、内径が18mm、長さが150mmの試験管形状を有する。そして、このプリフォームが非晶質な状態を含むものであることを以下の方法によって確認した。
プリフォームから縦1mm×横1mmのサンプルを切り出し、該サンプルを示差走査型熱量計(DSC)にて測定した。測定条件は25℃から300℃まで昇温速度10℃/minにて行った。非晶質成分が残っている場合、170℃付近に見られる結晶化発熱ピークが現れる。そして、当該サンプルにおける、結晶化発熱ピークの発熱量が38J/gであった。一方、260℃付近に見られる融解吸熱ピークの吸熱量は62J/gであった。結晶化発熱ピークの発熱量が融解吸熱ピークの吸熱量の1/2以上であることから、該プリフォームは非晶質成分を十分に保持していることを確認した。
熱可塑性樹脂組成物の配合ならびに外部加熱ヒータ温度、内部加熱ヒータ温度、外壁の表面温度、内壁の表面温度を表5に記載した通りとした以外は、実施例1と同様にして電子写真用シームレスベルトを得た。これらの導電性ベルトの評価結果を表6に示す。
熱可塑性樹脂組成物の配合ならびに外部加熱ヒータ、内部加熱ヒータ、外部表面温度、内部表面温度を表7に記載した通りとした以外は、実施例1と同様にしてシームレスの導電性ベルトを得た。これらの導電性ベルトを実施例1と同様にして評価した。評価結果を表8に示す。
2 一次帯電器
3 画像露光
5 中間転写ベルト
6 一次転写対向ローラ
7 二次転写ローラ
8 駆動ローラ
9 中間転写ベルトクリーニングローラ
10 転写材ガイド
11 給紙ローラ
13 クリーニング装置
15 定着器
30、31、33 電源
Claims (4)
- 熱可塑性ポリエステル樹脂を含む連続相と、
ポリエーテルエステルアミドおよびポリエーテルアミドから選ばれるどちらか一方または両方を含む不連続相とを有し、かつ、該不連続相が周方向に延びて存在している円筒状の電子写真用の導電性ベルトであって、
結晶化度が内周面側よりも外周面側が低いことを特徴とする導電性ベルト。 - 前記熱可塑性ポリエステル樹脂が、ポリアルキレンテレフタレートおよびポリアルキレンナフタレートから選ばれる何れか一方または両方を含む請求項1に記載の導電性ベルト。
- 前記ポリアルキレンテレフタレートおよびポリアルキレンナフタレートが各々、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートである請求項2に記載の導電性ベルト。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の導電性ベルトを中間転写ベルトとして具備していることを特徴とする電子写真装置。
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