JP2012058471A - 半導電性ポリアミド系シームレスベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸水率1.5%以下の脂肪族ポリアミド樹脂に、最大径1〜20μm、厚さ0.05〜2μm、アスペクト比(最大径/厚さ)20〜400である板状無機フィラーを配合することにより、温湿度変化や電圧印加においても抵抗が安定し、電気特性にも優れている半導電性シームレスベルトが得られた。
【選択図】なし
Description
例えば、タンデム方式、中間転写方式の画像形成装置に使用する樹脂フィルムベルトにあって、良好な強度、特に優れる耐屈曲を有するものの開発を課題とし、これを熱可塑性ポリアミド(例えばナイロン12)と熱可塑性エラストマー(例えばポリエーテル系、ポリアミド系)やカーボンブラック等の導電性材料との混合によりなる導電性エンドレスベルトで解決したものである(特許文献1)。
項1.吸水率1.5%以下の脂肪族ポリアミド樹脂100重量部に対し、最大径1〜20μm、厚さ0.05〜2μm、アスペクト比(最大径/厚さ)20〜400である板状無機フィラーを5〜40重量部混合してなる半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項2.板状無機フィラーの水分散pHが 5.5〜8.0である、項1記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項3.板状無機フィラーの溶出アルカリ量がNa 10ppm以下、K 20ppm以下である、項1または2記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項4.表面抵抗率が106〜1014Ω/□である、項1〜3いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項5.さらに導電材を含むことを特徴とする、項1〜4いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項6.導電材がカーボンブラックである、項5に記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項7.電子写真装置用シームレスベルトである、項1〜6いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
項8.電子写真装置用中間転写ベルトである、項1〜6いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の半導電性ポリアミド系シームレスベルト(以下、PAシームレスベルトと称する)に必要な強度等機械的物性の基本を形成するポリアミド成分としては、吸水率1.5重量%以下の脂肪族ポリアミド(以下、PA樹脂と称する)を用いる。PA樹脂を使用するのは、より耐久性(耐屈曲性)の高いベルト部材が得られ易くなること、導電材との分散性がより高まり、その結果よりバラツキの小さい電気抵抗の下で、電気抵抗のバランス特性が発現し易くなること、耐環境性と耐電圧性との向上がより発現し易くなることによる。また、吸水率1.5重量%以下のPA樹脂を用いるのは、導電材との分散性が良いこと、PAシームレスベルトとして、少なくとも2本のローラに張架して回転使用する場合に円滑に回転すること、そして、環境変動に対して電気抵抗がより安定であることによる。さらには、吸水率1.0重量%以下のものがより好ましい。
60mm(直径)×3mm(厚さ)の円板を絶乾状態(真空乾燥機にて120℃、0.1Pa以下で48時間処理)で、デシケーターで保存したときの重量をAgとし、その後23℃×50%RH環境下で24時間放置した後の重量をBgとした時の以下の値である。
吸水率(重量%)=(B−A)/A×100
本発明のPAシームレスベルトには、最大径1〜20μm、厚さ0.05〜2μm、アスペクト比(最大径/厚さ)20〜400の板状無機フィラーを配合する。好ましくは最大径1〜10μm、厚さ0.05〜1μm、アスペクト比(最大径/厚さ)50〜300である。当該板状無機フィラーをポリアミド樹脂に含有させることにより、ポリアミド樹脂の特徴である靭性を維持したまま弾性率を上げ、耐クリープ性を向上させることができる。
上記最大径、厚さ及びアスペクト比は、走査型電子顕微鏡による観察で測定し、算出することができる。
本発明のPAシームレスベルトには、半導電性を付与するために、導電材を配合することができる。
本発明のPAシームレスベルトは、最大径1〜20μm、厚さ0.05〜2μm、アスペクト比(最大径/厚さ)20〜400である板状無機フィラーを5〜40重量部含む。好ましくは、7〜25重量部、さらに好ましくは10〜17重量部がよい。
前記板状無機フィラーは、5重量部未満では、十分な弾性率発現が容易にできなくなり、逆に40重量部を超えると、PAシームレスベルトの成形性が悪くなる。
また、当該PAシームレスベルトに半導電性を付与するために、前記の導電材を所望する抵抗率に応じて添加することができる。
本発明のPAシームレスベルトの製造方法は、下記のとおりである。
まず、PAシームレスベルトの製造に先行して、上記PA樹脂、導電材および板状無機フィラーの3成分を混合分散してその製造原料を調製する必要がある。調製手段は、予備乾燥したPA樹脂と導電材および板状無機フィラーを、定量2軸混練機に投入して溶融混練しペレタイズする。あるいは、PA樹脂粉体、導電材、板状無機フィラーを定量しミキサーにて混合後、2軸混練機にて溶融混練しペレタイズする。
かくして得られたPAシームレスベルトは各種用途に使用されるが、特に前記マスターバッチ混合方式に基づいて成形されたPAシームレスベルトは、画像形成装置の用紙搬送ベルトや中間転写ベルトとするのが有効である。つまり、本願発明でいうところの電子写真装置用シームレスベルトとは、前記画像形成装置の用紙搬送ベルトや中間転写ベルトを指し、用紙搬送兼中間転写ベルトもこの中に含まれる。
したがって、耐久性に優れ、電荷移動効率の良い安価な、電子写真用シームレスベルトの製造が可能となる。
本発明において、各値は以下のとおり測定した。
(表面抵抗率)
<測定装置>
抵抗計:ハイレスタ-UP(三菱化学製)
電極:URSプローブ(三菱化学製)
<測定条件>
測定雰囲気:23℃/50%RH
印加電圧:100V
印加時間:10sec
得られたシームレスベルト(直径180mm・幅250mm)を切開し、幅方向中央、周方向に等間隔16点を前記測定装置、前記測定条件にて測定し、その平均値を求めた。
精度0.001mmのダイヤルゲージ゛にて幅方向中央、周方向に等間隔16点測定した値の平均値である。
<測定装置>
オートグラフ:AG-500E(島津製作所製)
<測定条件>
測定雰囲気:23℃/50%RH
試験スピード:20mm/min
試験片幅:25mm
チャック間距離:200mm
試験片引張方向:ベルト周方向
<測定装置>
MIT耐揉疲労試験機:型式DA(東洋精機製)
<測定条件>
測定雰囲気:23℃/50%RH
試験スピード:175cpm
屈折角度:135°
試験片幅:15mm
試験片屈折方向:ベルト周方向
試験荷重:300g
本発明において、画像評価は以下のとおり行った。
<初期画像>
得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとして電子写真装置に装着し、23℃/50%RHの環境下において、フルカラー画像の出力試験を行い、シワによる画像不良、色ずれ、飛び散り、中抜けの観点から画像評価を行った。なお、評価のランクは◎、○、×の三段階で評価し、◎を良好、○を部分的に不良があるが実用上問題なし、×を不良多発とした。
<耐久試験後>
得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとして電子写真装置に装着し、23℃/50%RHの環境下において、1万枚耐久後、フルカラー画像の出力試験を行い、シワによる画像不良、色ずれ、飛び散り、中抜けの観点から画像評価を行った。なお、評価のランクは◎、○、×の三段階で評価し、◎を良好、○を部分的に不良があるが実用上問題なし、×を不良多発とした。
PA12(宇部興産(株)製3020U:吸水率0.7重量%)100重量部にケッチェンブラック600JDを20重量部、板状無機フィラーとしてマイカ(最大径6.0μm、厚さ0.1μm、アスペクト比60、水分散pH6.5、溶出アルカリ量Na:0.2ppm、K:0.9ppm)を13.3重量部添加したものをφ30mm2軸押出機、ヘッド温度200℃にてコンパウンディングを行い、原料ペレットを製造した。この原料ペレットを、φ50mm押出機、スクリューL/D 25、ダイス口径Φ200mm、ダイギャップ0.135、ダイス温度210℃で、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値 1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、前記の測定条件にて表面抵抗率、膜厚、引張弾性率、耐折強度を測定したところ、以下のとおりであった。
膜厚:120μm
引張弾性率:2.2GPa
耐折強度:>100,000回
得られたシームレスベルトを中間転写ベルトとして電子写真装置に装着し、23℃/50%RH環境下において、フルカラー画像の出力試験を行い、初期画像評価を行った。
その後、同環境下で出力画像1万枚の耐久試験を行った。耐久試験後のシームレスベルトを観察したところ、しわ、ピンホールリーク、亀裂、ワレ、等の異常は観察されなかった。さらに画像評価を行ったところ、色ずれ、飛び散り、中抜け等のない、良好な画像が得られた。
各配合成分を表1に示すとおりの配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値 1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。
各配合成分を表1に示すとおりの配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。
PA成分として、PA11(アルケマ製RilsanB:吸水率0.9重量%)を用いた以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。
板状無機フィラー成分を配合しない以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値 1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。初期画像は良好なものの、耐久後はベルト表面にシワ、スジが発生し、画像不良が確認された。
板状無機フィラー成分を42重量部添加する以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値1010Ω/□のシームレスベルトの製膜を試みたが、押出機のトルクオーバーの為製膜を断念した。
板状無機フィラーとして、タルク(日本タルク製FG−15:最大径4.5μm、厚さ0.3μm、アスペクト比15、水分散pH値:9.4、溶出アルカリ量Na:23ppm K:23ppm)を用いた以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。初期画像は表面上の突起物起因の抜けが発生し、耐久後はベルト表面にシワ、スジが発生し、画像不良が確認された。
板状無機フィラーとしてタルク(日本タルク製ミクロエース:最大径22μm、厚さ0.3μm、アスペクト比73、水分散pH値:9.3、溶出アルカリ量Na:13ppm K:22ppm)を用いた以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。初期画像は表面上の突起物起因の抜けが発生し、耐久後はベルト表面にシワ、スジが発生し、画像不良が確認された。
PA成分として、PA6(宇部興産製1030B:吸水率1.8重量%)を用いた以外は、実施例1と同様にして、外径φ180mm、膜厚120μm、表面抵抗値 1010Ω/□のシームレスベルトを製膜した。
得られたシームレスベルトについて、実施例1と同様の測定、評価を行った。評価結果を表1に示した。初期画像は良好なものの、耐久途中(2000枚)にベルト端部のワレが発生し、評価を中断した。
Claims (8)
- 吸水率1.5%以下の脂肪族ポリアミド樹脂100重量部に対し、最大径1〜20μm、厚さ0.05〜2μm、アスペクト比(最大径/厚さ)20〜400である板状無機フィラーを5〜40重量部混合してなる半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 板状無機フィラーの水分散pHが 5.5〜8.0である、請求項1記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 板状無機フィラーの溶出アルカリ量がNa 10ppm以下、K 20ppm以下である、請求項1または2記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 表面抵抗率が106〜1014Ω/□である、請求項1〜3いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- さらに導電材を含むことを特徴とする、請求項1〜4いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 導電材がカーボンブラックである、請求項5に記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 電子写真装置用シームレスベルトである、請求項1〜6いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
- 電子写真装置用中間転写ベルトである、請求項1〜6いずれかに記載の半導電性ポリアミド系シームレスベルト。
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