JP2015011061A - ベルト部材、画像形成装置及びベルト部材の製造方法 - Google Patents

ベルト部材、画像形成装置及びベルト部材の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性及び表面平滑性と、押出成形時に必要な抵抗制御性及び成型安定性とを満たしたベルト部材、画像形成装置並びにベルト部材の製造方法を提供する。【解決手段】ベルト部材において、PPS、PEEK及びPVDFの少なくとも1つの結晶性樹脂と、PES、PC、PPE及びPSF、PARの少なくとも1つの非晶性樹脂とからなる非相溶系のポリマーアロイで構成され、結晶性樹脂と非晶性樹脂の重量比率が70:30〜95:5であり、第一の導電剤であるカーボンが連続相にのみ偏在し、ZnO粒子、SnO2粒子、SbドープSnO2粒子、InドープSnO2粒子、PドープSnO2粒子及びこれら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子の少なくとも1つの第二の導電剤も連続相にのみ存在し、UL94規格で厚み50〜150[μm]の条件でVTM−0の難燃性である。【選択図】図1

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられるベルト部材、そのベルト部材を備えた画像形成装置、並びに、ベルト部材の製造方法に関するものである。
中間転写体としてベルト部材である中間転写ベルトを使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の色成分画像を順次積層転写してカラープリントを出力するカラー画像形成装置あるいは多色画像形成装置として有用である。
この種の画像形成装置としては、従来、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂などの樹脂で形成した中間転写ベルトを使用した画像形成装置が多く提供されてきた。
特許文献1には、ポリイミド樹脂を円筒状の金型の外表面にキャスト成形した後、この金型を加熱しポリイミド樹脂をイミド化した後、離型することで、中間転写ベルトに用いられるベルト部材を作製することが開示されている。また、特許文献2には、ポリイミド樹脂を円筒状の金型の内表面に塗布した後、この金型を回転させ加熱し、ポリイミド樹脂をイミド化した後、離型することで、中間転写ベルトに用いられるベルト部材を作製することが開示されている。
ところが、このようにして中間転写ベルトに用いられるベルト部材をポリイミド樹脂で作製した場合には、材料コストが高かったり、イミド化工程に時間がかかり製造コストが高くなったりする。また、中間転写ベルトの寸法規格が変更されるたびに、新たな金型が必要になるので、金型が多数個必要となり、その分、イニシャルコストが高くなってしまう。
中間転写ベルトは、画像形成装置を構成する部品の中でも高価格な部品であり、低コスト化が強く要求されている。中間転写ベルトの低コスト化を図るために、例えば、特許文献3で開示されているように、熱可塑性樹脂を用いて押出成形することにより、非常に安価に中間転写ベルトを作製することができる。
しかしながら、従来の熱可塑性樹脂を押出成形することで作製された中間転写ベルトは、中間転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性及び表面平滑性や、押出成形時に必要な抵抗制御性及び成型安定性の全てを満たせるものではなかった。その結果、ベルト走行時のベルト破断を防止し、白ポチ等の画像欠陥の問題を解決し、特性の制御が容易で製造再現性を得やすく、低コスト生産を実現でき、難燃性によって高レベルの安全性要求にも応えられるといったニーズを満足することができなかった。
また、感光体上のトナー像が転写される記録媒体を搬送する転写搬送ベルトにおいても、上述したのと同様の問題がある。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性及び表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性及び成型安定性を満たしたベルト部材、そのベルト部材を備えた画像形成装置、並びに、ベルト部材の製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及び、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリサルフォン、非晶ポリアリレートから選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂とからなる非相溶系のポリマーアロイで構成されており、前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂の重量比率が70:30〜95:5であり、第一の導電剤であるカーボンが連続相にのみ偏在し、ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子、及び、これら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤も連続相にのみ存在し、UL94規格で厚み50[μm]〜150[μm]の条件でVTM−0の難燃性であることを特徴とするものである。
以上、本発明によれば、転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性、表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性、成型安定性を全て満たすことができるという優れた効果がある。
実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 PPSとPCとのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトの弾性率を示したグラフ。 PPSとPCとのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトのMIT値を示したグラフ。 PEEKとPESとのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトの弾性率を示したグラフ。 PEEKとPESとのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトのMIT値を示したグラフ。 ダイスの下部にマンドレルを直結して配置した状態を示す製造装置の模式図。 樹脂導電性ベルトを転写搬送ベルトとして用いた画像形成装置の概略構成図。
[実施形態1]
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図1には中間転写ベルトを有した代表的なタンデム型画像形成装置を一例に挙げており、本発明は以下の構成のみに捉われるものではない。
画像形成装置1は、載置された原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置(ADF)5と、原稿を読み取るスキャナ(読取装置)4、トナー画像を形成する画像形成部3、そして、その下に記録媒体である記録紙Pを備え、供給する給紙部2が配置されている。
給紙部2には、記録紙Pを積載収容する給紙カセット80と、給紙カセット80に積載収容された記録紙Pを搬送路79に向けて給紙する給紙ローラ82と、給紙される記録紙Pを分離する分離ローラ81とが設けられている。給紙ローラ82で給紙され、分離ローラ81で1枚づつに分離された記録紙Pは、搬送路79内を搬送ローラ83によって搬送される。
搬送路79の記録紙搬送方向下流側には、レジストローラ対84が配設されている。レジストローラ対84は、搬送路79内を搬送ローラ83によって搬送されてくる記録紙Pをローラ間に挟み込んだ後、所定のタイミングで2次転写ニップに向けて送り込む。
画像形成装置1は、その中央部に画像形成部3が配置されている。画像形成部3の内部の略中央には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーに対応したプロセスカートリッジとしての作像ユニット10を、水平な横方向に並列で配置し、タンデム画像形成部20が構成されている。
4つの作像ユニット10Y,10C,10M,10Kの上方には、スキャナ4によって読み取られて色別分解された画像情報などに基づいて、帯電した各感光体11の表面を各色の画像データに基づいて露光し、潜像を形成する露光装置12が備えられている。
また、4つの作像ユニット10Y,10C,10M,10Kの下方には、中間転写ベルト61を、駆動ローラ652、従動ローラ651及び支持ローラ653に掛け回して回転可能に支持した転写装置60が配置されている。
いずれの作像ユニット10でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別に関係ない場合はY、C、M、Kの表示を省略する。
各作像ユニット10Y,10C,10M,10Kは、感光体11Y,11C,11M,11Kを有している。また、各感光体11の周りには、帯電ローラ21、現像装置30、潤滑剤塗布装置(不図示)、クリーニング装置40などがそれぞれ配置されている。
帯電ローラ21は、感光体表面に電荷を与えるものである。現像装置30は、感光体表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とするものである。潤滑剤塗布装置は、感光体表面に潤滑剤を塗布するものである。クリーニング装置40は、トナー像転写後の感光体表面をクリーニングブレードによってクリーニングするものである。
帯電ローラ21は、導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成されている。帯電ローラ21は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)と交流電圧(AC)との少なくとも一方が印加される。
帯電ローラ21は、感光体11に近接している部分で放電して、感光体11を帯電させる。また、帯電ローラ21を感光体11に非接触とすることで、感光体11から帯電ローラ21に転写残トナーが付着するのを抑えられ、帯電ローラ21が転写残トナーによって汚れるのを抑制することができる。なお、帯電ローラ21を感光体11に近接させずに接触させても良い。
また、帯電ローラ21には、帯電ローラ21の表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。これにより、装置内を浮遊しているトナーなどが帯電ローラ21の表面に付着したとしても、帯電クリーナローラによって帯電ローラ21の表面をクリーニングし、帯電ローラ21が汚れるのを抑制できる。
現像装置30は、感光体11と対向する位置に、図示しないが内部に磁界発生手段を備える現像スリーブが配置されている。
現像スリーブの下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像スリーブへ汲み上げる機構を併せて有する攪拌・搬送スクリューが備えられている。
現像スリーブによって搬送されるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、規制部材によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像スリーブに担持される。現像スリーブは、感光体11との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体11に供給する。
また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジが、着脱可能に感光体11上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置30に必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジを、特に大容量としておくことも可能である。
クリーニング装置40は、クリーニングブレード及びそのブレードを保持するホルダー等で構成され、感光体11に対してそのブレード部材を圧接させることにより、感光体11から残留トナーを除去する。除去したトナー等は、図示しない廃トナー回収コイルで、図示しない廃トナー容器に搬送し、貯留する。
転写装置60は、トナー像が積層される中間転写ベルト61、感光体11上のトナー像を中間転写ベルト61に転写・積層させる一次転写ローラ62、積層されたトナー像を記録紙Pに転写する二次転写ローラ63等を備えている。
さらに、転写装置60は、二次転写ローラ63に対向する部分で、中間転写ベルト61の内側に支持ローラ653が設けられている。また、中間転写ベルト61の外側には、中間転写ベルト61を外側から押圧して張力を付与するテンションローラ657を設けられている。
中間転写ベルト61を挟んで、各感光体11と対向する位置には、感光体11上に形成されたトナー像を中間転写ベルト61上に一次転写する一次転写ローラ62がそれぞれ配置されている。
一次転写ローラ62は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)と交流電圧(AC)との少なくとも一方が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、感光体11から中間転写ベルト61側に引き寄せ移行させることで、一次転写する。
中間転写ベルト61を介して駆動ローラ652と対向する位置には、光学センサ90が中間転写ベルト61のおもて面に対して所定の間隙をあけて配設されている。この光学センサ90は、反射型フォトセンサからなり、図示しない発光素子から発した光を、中間転写ベルト61のおもて面や、中間転写ベルト61上のトナー像で反射させ、その反射光量を図示しない受光素子によって検知する。
そして、図示しない制御部で光学センサ90からの出力電圧値に基づいて、中間転写ベルト61上のトナー像を検知したり、トナー像の画像濃度(単位面積あたりのトナー付着量)を検知したりする。
また、中間転写ベルト61に積層されたトナー像は、二次転写ローラ63と中間転写ベルト61とが接することで形成された二次転写部で記録紙P上に二次転写される。
二次転写ローラ63には、一次転写ローラ62と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)と交流電圧(AC)との少なくとも一方が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆極性で、中間転写ベルト61から記録紙P側にトナーを引き寄せ移行させることで二次転写する。
二次転写ローラ63は、金属よりなる円筒状の芯金と、この芯金の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された樹脂材料からなる表面層とから構成されている。
芯金を構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層となっている。これは、二次転写ローラ63を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ63には弾性機能が要求されることに起因するものである。
また、二次転写ローラ63の表面をクリーニングするクリーニング手段としてクリーニングブレード22が設けられている。また、中間転写ベルト61には、二次転写後の中間転写ベルト61の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置64が設けられている。
転写装置60の下方には、記録紙上のトナー像を記録紙に定着させる定着装置70が備えられている。
2次転写ニップでトナー像が転写された記録紙Pは、2つの張架ローラ65a,65bに張架された記録紙搬送ベルト66により定着装置70へ送り込まれる。
定着装置70は、内部に不図示のハロゲンヒーターを有する定着ローラ71と、これに対向し、圧接して配置される加圧ローラ72とから構成されている。
定着装置70は、フルカラー画像とモノクロ画像、あるいは、片面印刷か両面印刷かによって定着条件を制御したり、記録媒体の種類に応じて定着条件を制御したりするなど、最適な定着条件となるように不図示の制御手段により制御される。
また、両面印刷モードが選択されているときには、片面に画像を定着した記録紙Pを切換爪851により記録紙反転搬送装置89側に搬送する。そして、反転路87の内に所定の配置した複数の搬送ローラや図示しないガイド部材によって、反転路87上を往復移動させて、記録紙の表裏を反転させる。記録紙の表裏を反転したら、再度、切換爪852で搬送経路を切り替えて、画像形成のための搬送路に記録紙Pを復帰させ、この搬送路上を搬送されて再び転写位置へ導く。そして、記録紙Pの裏面に画像を転写し定着した後は、排紙ローラ85によって排紙トレイ86上に最終的に排出される。
このときに、記録紙Pが1枚のときには、記録紙Pの表裏を反転させてから、記録紙反転搬送装置89の反転路87を通過させる。そして、再度、レジストローラ対84で、作像ユニット10によって画像が形成されるのを待って、適切なタイミングで、転写位置に送り込まれ記録紙P上に画像が転写される。記録紙Pの裏面に画像を転写し定着した後は、排紙ローラ85によって排紙トレイ86上に最終的に排出される。
記録紙Pが複数枚あるときには、記録紙反転搬送装置89内の記録紙反転収納装置88に片面にトナー像が形成された記録紙Pを、予め設定された所定枚数だけ一旦、収納する。次ぎに、そこから記録紙Pが給紙ローラ82で給紙され、分離ローラ81で1枚づつに分離されて、搬送ローラ83で搬送され、再度、レジストローラ対84で、作像ユニット10によって画像が形成されるのを待って、記録紙P上に画像が形成される。記録紙Pの裏面に画像を転写し定着した後は、排紙ローラ85によって排紙トレイ86上に最終的に排出される。
図1に示す構成は、上述したタンデム方式に用いられる色毎の作像ステーションの並置方向に沿った展張面を形成できるように、駆動ローラ652及び従動ローラ651に中間転写ベルト61を掛け回している。
一方、駆動ローラ652の下方に位置する転写位置では、支持ローラ653と従動ローラ651との間の展張面の途中に、前記展張面をベルト外側から内側に湾曲させるテンションローラ657が、ベルト外側から前記展張面を押し込むように配置されている。
このようにテンションローラ657を配置し、テンションローラ657により前記展張面を上方へ迂回させることで、ベルト内側に湾曲された中間転写ベルト61の湾曲部下方に空間を形成することができる。
これにより、中間転写ベルト61の湾曲部下方に形成された空間に、定着装置70などを配置することで、画像形成装置内の縦方向でのスペースの有効利用が可能となり、画像形成装置の縦方向での寸法を小さくすることができる。よって、このような空間の有効利用により、画像形成装置の小型化を図ることができる。
<中間転写ベルト>
次に、本実施形態の画像形成装置で好適に用いられる中間転写ベルト61について説明する。
本実施形態においては、中間転写ベルト61として、次のような導電性樹脂ベルトを用いている。すなわち、第1群から選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、第2群から選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂から成る非相溶系のポリマーアロイで構成されている。なお、結晶性樹脂と非晶性樹脂との重量比率が70:30〜95:5である。そして、第一の導電剤であるカーボンが連続相にのみ偏在し、下記第3群と下記第4群から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤も連続相にのみ存在し、UL94規格において厚み50[μm]〜150[μm]の条件でVTM−0の難燃性である。
(第1群)ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)。
(第2群)ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリサルフォン(PSF)、非晶ポリアリレート(PAR)。
(第3群)ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子
(第4群)第3群のうちのいずれかに被覆された酸化物粒子
これにより、(1)機械特性、(2)電気特性、(3)難燃性、(4)表面平滑性、(5)抵抗制御性、(6)成形安定性の課題の解決を達成することができる。その結果、ベルト走行時のベルト破断を防止し、白ポチ等の画像欠陥の問題を解決し、特性の制御が容易で製造再現性を得やすく、低コスト生産を実現でき、難燃性によって高レベルの安全性要求にも応えられる。
なお、中間転写ベルトとして必要な特性値や、押出成形製造時に必要な特性値などは、以下の通りである。
1.機械特性
(1)耐屈曲性(MIT試験):JIS−P8115 500回以上(膜厚70±10[μm])
(2)引張弾性率:JIS−K7127準拠 1800[MPa]以上
2.電気特性
(1)表面抵抗率:10[Ω/□]〜1014[Ω/□]望ましくは10[Ω/□]〜1012[Ω/□](100[V]〜500[V]間の任意電圧において)
(2)体積抵抗率:10[Ω・cm]〜1014[Ω・cm]望ましくは10[Ω・cm]〜1012[Ω・cm](100[V]〜500[V]間の任意電圧において)
(3)電圧依存性(表面抵抗率):1桁以内(100[V]〜500[V]間)
(4)電圧依存性(体積抵抗率):2桁以内(100[V]〜250[V]間)
(5)環境依存性(表面抵抗率):0.5桁以内(10[℃]10[%]RH〜30[℃]90[%]RH間)
(6)環境依存性(体積抵抗率):1桁以内(10[℃]10[%]RH〜30[℃]90[%]RH間)
3.難燃性:UR94規格において厚み50[μm]〜150[μm]でVTM−0
4.表面平滑性:20度光沢 70以上(日本電色製PG−1使用)
5.抵抗制御性
・製造条件を変化させたときの電気特性の変化の再現性が高い。
・成形温度による体積抵抗値の変化率[logΩ/℃]が0.2以下
6.成形安定性
・押出成形機内のスクリューにより原料樹脂を安定的・連続的に供給できること。
・成形評価機において30分以上、樹脂圧力が2[MPa]を下回らないこと。
ここで、一般にポリマーアロイでは、配合比の高い樹脂が連続相、低い樹脂が分散相となる。本実施形態では、カーボンと、カーボンでない導電剤との両方が連続相にのみに偏在するように、ポリマー配合処方を鋭意検討した。
なお、ここで言う偏在とは、導電性付与材の連続相中あるいは分散相における存在確率が95[%]程度以上であるとする。
従来、難燃性の熱可塑性樹脂としては、次のものが実用化されている。ポリ塩化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー)等である。
難燃性の熱可塑性樹脂を用いた導電性の無端ベルトとしては、特許文献4で、ポリエーテルサルフォンと液晶ポリマーと導電性フィラーとを配合した導電性の無端ベルトが提案されている。
ところが、この導電性の無端ベルトは耐屈曲性が低いため、ベルト走行時の端部クラック等が発生しやすく、耐久性が劣るという問題がある。
特許文献5では、分散相と連続相とに異なる導電剤を偏在させることにより、体積抵抗率と表面抵抗率とを任意の値に独立に制御する方法が提案されている。
ところが、この方法では抵抗率を任意の値にすることは確かに容易であるが、分散相に導電剤であるカーボンが偏在された場合、電圧依存性が悪化してしまうことが原理的に避けられない。
また、 特許文献5では、ポリエーテルエステルアミドをカーボンとは別に第二の導電剤として用いている。ところが、連続相にカーボンが偏在された場合、ポリエーテルエステルアミドとカーボンとが別の場所に存在することになるため、異なる導電メカニズムの複合化による電圧依存性の改善効果が発現し難くなる。
さらに、難燃性のベルト部材を得ることを主眼に置いた場合、ポリエーテルエステルアミドのような有機導電剤は、難燃性樹脂の成形温度に耐えることができず、分解反応を起こしてしまう。そのため、酸化金属に代表されるようなカーボン以外の無機導電剤が第二の導電剤として必須である。
このような従来技術を踏まえて、まず、本実施形態の中間転写ベルト61に用いられる導電性樹脂ベルトの(1)機械特性や(3)難燃性をいかにして満足するかについて説明する。
ポリフェニレンサルファイド(PPS)は、下記化1で示す構造を有する結晶性の難燃ポリマーである。大別すると、架橋型ポリマーとリニアー型ポリマーの2種類があるが、中間転写ベルト61のように薄いフィルム状のベルト部材を製造する場合はリニアー型ポリマーが好ましい。架橋型ポリマーでは、ゲル化物が多く含まれ、フィルム成膜すると表面に異物欠点となって現れるため、使用は微量に留めるか避ける。
Figure 2015011061
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)は、下記化2で示す構造を有する結晶性の難燃ポリマーであるが、他の材料との変性物であっても良く、特に限定されない。PEEKとのポリマーアロイ化でも、PPS同様に耐屈曲性(MIT試験回数)が大きく向上する。
Figure 2015011061
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、下記化3の構造を有する結晶性の難燃ポリマーである。PVDFとのポリマーアロイ化でも、PPS同様に耐屈曲性(MIT試験回数)が大きく向上する。しかし、PVDFの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において弾性率が不足する。
Figure 2015011061
ポリエーテルサルフォン(PES)は、下記化4の構造を有する非晶性の難燃ポリマーであるが、他の材料との変性物であっても良く、特に限定されない。PESの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において、耐屈曲性(MIT値)が不足する。
Figure 2015011061
ポリカーボネート(PC)は、下記化5の構造を有する非晶性のポリマーであるが、難燃性ではない。PCの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において、耐屈曲性(MIT値)が不足する。
Figure 2015011061
ポリフェニレンエーテル(PPE)は、下記化6の構造を有する非晶性のポリマーであるが、難燃性ではない。PESの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において、耐屈曲性(MIT値)が不足する。
Figure 2015011061
ポリサルフォン(PSF)は、下記化7の構造を有する非晶性の難燃ポリマーである。PSFの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において、耐屈曲性(MIT値)が不足する。
Figure 2015011061
非晶ポリアリレート(PAR)は、下記化8の構造を有する非晶性の難燃ポリマーである。PARの単独ポリマーにカーボンを配合したフィルムでは、フィルムの機械特性において、耐屈曲性(MIT値)が不足する。
Figure 2015011061
以上のように、ポリマー単独では機械特性と難燃性の要求を満たすポリマーは、非常に限られてしまい、残る課題である電気特性や抵抗制御性の改善をするための処方の自由度が確保できない。
そのため、本願発明者らが、ポリマー同士のアロイ化を鋭意検討した結果、特性項目が不足する材料同士であってもアロイ化による相乗効果により、前述した(1)機械特性や(3)難燃性を達成できることがわかった。
ただし、アロイ化による導電性樹脂ベルトの特性の改善は、単純にアロイ化する前の樹脂単体の特性の平均値となることもあるが、アロイ化前のポリマーの特性を下回ることも、または大きく凌駕することもあることがわかった。そして、それをうまく回避または利用することによって、(1)機械特性や(3)難燃性を解決するポリマーアロイ処方の体系化に至った。
ただし、(3)難燃性に関しては、後述するように導電剤が連続相に存在していることが必須条件となる。
例えば、結晶性樹脂であるポリフェニレンサルファイド(PPS)と、非晶性樹脂であるポリカーボネート(PC)とのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトの弾性率を図2に示し、図3にMIT値を示した。
結晶性樹脂であるポリフェニレンサルファイド(PPS)と、非晶性樹脂であるポリカーボネート(PC)との重量比率が、10:90〜30:70、及び、70:30〜100:0のときに、弾性率とMIT値それぞれの目標値を超えることがわかる。
また、別の例として、結晶性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と、非晶性樹脂であるポリエーテルサルフォン(PES)とのポリマーアロイから構成される導電性樹脂ベルトの弾性率を図4に示し、図5にMIT値を示した。
結晶性樹脂であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)と、非晶性樹脂であるポリエーテルサルフォン(PES)との重量比率が、15:85〜20:80、及び、60:40〜100:0のときに、弾性率やMIT値それぞれの目標を超えることがわかる。
この他にも、ポリフェニレンサルファイド(PPS)とポリエーテルサルフォン(PES)とのポリマーアロイや、ポリフェニレンサルファイド(PPS)とポリフェニレンエーテル(PPE)とのポリマーアロイなどを含め、全ての組み合わせで鋭意検討を行った。
その結果、第1群に示した結晶性樹脂と、第2群に示した非晶性樹脂とから選定する限りは、どのような組み合わせでも、結晶性樹脂と非晶性樹脂の重量比率が、70:30〜100:0のとき、難燃性、弾性率及びMIT値の目標を常に達成することがわかった。
次に、本実施形態の中間転写ベルト61に用いられる導電性樹脂ベルトの(2)電気特性や(4)表面平滑性や(5)抵抗制御性や(6)成形安定性をいかにして満足するかについて説明する。
まず、一種の単独ポリマーに、一種の導電剤(カーボン)を配合した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・ポリマーアロイでないのでカーボンの配合量が非常に多量になり、表面平滑性を満足できなくなる。
・カーボンの配合量が少量で済むような大比表面積カーボンを使用すると、抵抗値が高感度過ぎとなり、製造条件による抵抗値のばらつきが制御しきれなくなる。また、抵抗値の電圧安定性が著しく低下する。
・抵抗値の電圧依存性が悪くなる。
・非晶性樹脂のみを用いた場合、前述したような機械特性をほとんど満足できない。
・結晶性樹脂のみを用いた場合、成形安定性を損なう。
次に、一種のポリマーに、一種の導電剤(酸化金属)を配合した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・ポリマーアロイでないので導電剤の配合量が多量になり表面平滑性を満足できなくなる。
・抵抗値の環境依存性が悪くなる。
・非晶性樹脂のみを用いた場合、前述のように機械特性をほとんど満足できない。
・結晶性樹脂のみを用いた場合、成形安定性を損なう。
次に、一種のポリマーに、二種の導電剤(カーボン+酸化金属)を配合した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・ポリマーアロイでないので導電剤の配合量が多量になり表面平滑性を満足できなくなる。
・非晶性樹脂のみを用いた場合、前述したような機械特性をほとんど満足できない。
・結晶性樹脂のみを用いた場合、成形安定性を損なう。
次に、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、一種の導電剤(カーボン)を配合した例を考える。この場合には、抵抗値の電圧依存性が悪くなるといった不具合が生じる。
次に、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、一種の導電剤(酸化金属)を配合した例を考える。この場合には、抵抗値の環境依存性が悪くなるといった不具合が生じる。
次に、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、二種の導電剤(カーボン+酸化金属など)を配合し、二種の導電剤の両方が分散相に偏在した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・導電剤が偏在するので機械強度が満足できなくなる。
・導電剤が偏在するので電圧依存性が満足できなくなる。
・導電剤が偏在するので表面平滑性が満足できなくなる。
・連続相に導電剤が存在しないので難燃性が満足できない場合がある。
次に、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、二種の導電剤(カーボン+酸化金属)を配合し、導電剤のうちカーボンのみが分散相に偏在した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・カーボンでない導電剤とカーボンとが同じ場所にいないので、カーボンでない導電剤のカーボン間充填による電圧依存性の改善が期待できなくなる。
・カーボンが偏在するので機械強度が満足できなくなる。
・カーボンが偏在するので表面平滑性が満足できなくなる。
・カーボンが偏在するので電圧依存性が満足できなくなる。
・電圧依存性を改善するためには、カーボンでない導電剤を多量に添加する必要があり高コストである。
・分散相に導電剤が存在すると、溶融混練条件や、フィルム表面または内部で大きく異なる分散相のサイズを均一化しないと、抵抗値の位置偏差が抑えられない。
・分散相サイズの均一化のために、相溶化機能をもつ添加剤を少量添加すると、フィルム上の異物欠点が生じ画像不良となる。
・分散相サイズの均一化ができたとしても、製造条件により分散相のアスペクト比を制御する必要が生じる。
次に、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、二種の導電剤(カーボン+酸化金属)を配合し、導電剤のうちカーボンでない方が分散相に偏在した例を考える。この場合には、次のような不具合が生じる。
・カーボンでない導電剤とカーボンとが同じ場所にいないので、カーボンでない導電剤のカーボン間充填による電圧依存性の改善が期待できなくなる。
・分散相に導電剤が存在すると、溶融混練条件や、フィルム表面または内部で大きく異なる分散相のサイズを均一化しないと、抵抗値の位置偏差が抑えられない。
・分散相サイズの均一化のために、相溶化機能をもつ添加剤を少量添加すると、フィルム上の異物欠点が生じ画像不良となる。
・分散相サイズの均一化ができたとしても、製造条件により分散相のアスペクト比を制御する必要が生じる。
最後に、本実施形態の中間転写ベルト61で用いられる導電性樹脂ベルトのように、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、二種の導電剤(カーボン+酸化金属など)を配合し、導電剤の両方が連続相に偏在した例を考える。この場合には、次のように、不具合が生じることはない。
・ポリマーアロイであることから、導電剤の配合量は適度に少なくなり表面平滑性と機械特性は満足できるようになる。
・導電剤が分散相に偏在していないことから、機械特性や表面平滑性や電圧依存性を損なうことはない。
・酸化金属が使用されていることから、抵抗値の環境依存性も満足できるようになる。
・カーボンでない導電剤とカーボンとが同じ場所にいるので、電圧依存性が満足できるようになる。
・導電剤が分散相に偏在していないことから、分散相のサイズが多少変化しても連続相の抵抗値は大きく変化しないので、安定した製造ができるようになる。
・分散相には導電剤が存在しないので、難燃性が満足できないことが懸念されるが、分散相の存在比率を30[%]以下にすることにより難燃性を確保できる。
以上のように、二種のポリマー(ポリマーアロイ)に、二種の導電剤(カーボン+酸化金属)を配合し、二種の導電剤の両方を連続相に偏在させる方法でのみ、(2)電気特性や(4)表面平滑性や(5)抵抗制御性や(6)成形安定性を同時に満足することができる。そして、これと、前述したような(1)機械特性や(3)難燃性を満足するポリマーの選定結果を組み合わせる。
これにより、(1)機械特性や(2)電気特性や(3)難燃性や(4)表面平滑性や(5)抵抗制御性や(6)成形安定性全てを同時に満足する導電性樹脂ベルトを得ることができる。
なお、原理的にはポリマーは二種以上であれば何種類でもよく、導電剤もカーボンを含んだ二種以上であれば何種類であっても、上述したような種々の効果を得ることに差し障りない。
また、本実施形態の中間転写ベルト61に用いられる導電性樹脂ベルトは、UL94規格においてVTM−0の難燃性を有している。
上述したように導電性樹脂ベルトを構成することで、難燃性の導電性樹脂ベルトが得られるが、その全ては膜厚を厚くしたり導電剤添加量を増やしたりすることにより、容易にUL94規格においてVTM−0の難燃性にすることができる。このように、UL94規格においてVTM−0の難燃性とすることで、より高い安全基準を満たすことができる。
ここで、上記第1群に示される結晶性樹脂のうちポリエーテルエーテルケトン(PEEK)は高コスト材料であり、これを使用することも可能であるが、コスト上の問題により酸化金属の配合量が制限されてしまう。そのため、より低コストな要求に応える場合に限っては、結晶性樹脂としてポリフェニレンサルファイド(PPS)またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)を選定することが望ましい。
また、第1群に示される結晶性樹脂のうちポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、後述する実施例からわかるように弾性率が低めである。そのため、より長寿命な製品要求に応える場合に限っては、結晶性樹脂としてポリフェニレンサルファイド(PPS)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)を選定することが望ましい。
したがって、第1群に示される結晶性樹脂のうちから、少なくともポリフェニレンサルファイド(PPS)を含む1種以上のポリマーを選定することが、上述した効果を最大化する。
なお、第1群に示される結晶性樹脂のうちからポリフェニレンサルファイド(PPS)を選定し、さらに第2群に示される非晶性樹脂のうちからポリカーボネート(PC)を選定する。このことで、他の組み合わせに比べて、最も低コスト化を図ることができる。これは単純に、ポリマーアロイを構成する二種の樹脂の原料価格による効果である。
また、第1群に示される結晶性樹脂のうちからポリフェニレンサルファイド(PPS)を選定し、さらに第2群に示される非晶性樹脂のうちからポリエーテルサルフォン(PES)を選定することにより、他の組み合わせに比べて機械特性が最大化される。
これは、ポリフェニレンサルファイド(PPS)の連続相中に存在するポリエーテルサルフォン(PES)の分散相は、そのドメイン径(粒子径)が約50[nm]と非常に小さく微分散化されることによる。
また、第1群に示される結晶性樹脂のうちからポリフェニレンサルファイド(PPS)を選定し、さらに第2群に示される非晶性樹脂のうちからポリフェニレンエーテル(PPE)を選定する。このことで、他の組み合わせに比べて、最も異物による突起欠点の数が少ない導電性樹脂ベルトを得ることができる。
これは、結晶性樹脂であるポリフェニレンサルファイド(PPS)と、非晶性樹脂であるポリフェニレンエーテル(PPE)との最適成形温度が近いため、樹脂の熱劣化を防ぎながら成形することが可能であることによる。
また、ポリマーアロイに、下記第5群から選ばれるような相溶化剤を配合することで、ポリマーアロイの微分散化を図ることができる。
(第5群)エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー、オキサゾリン基含有ポリマー
一般に2種類の樹脂によるポリマーアロイにおいては、樹脂同士の相性により分散のし易さが概ね決定している。このため、第1群に示される結晶性樹脂と第2群に示される非晶性樹脂とを、ポリマーアロイとして組み合わせたときの分散相のサイズが、数百[nm]と粗大になってしまう組み合わせも存在する。
そのような場合には、表面平滑性を損なうため、第5群の中から適切な相溶化剤を選定して、ポリマーのアロイ化を行えば、分散相のサイズを小さくすることができる。そのため、後述する課題を解決することができ、製造条件が広がり、またその特性も向上する。
例えば、第1群に示される結晶性樹脂からポリフェニレンサルファイド(PPS)を、第2群に示される非晶性樹脂からポリカーボネート(PC)を、第5群の中からエチレン・グリシジルメタクリレートコポリマーを、それぞれ選定しポリマーのアロイ化を行う。これにより、原料樹脂の溶融混練条件をシビアに設定せずとも、後述する課題を解決することができる。
なお、ここでいう課題とは、主に機械特性と電気特性と表面平滑性とを指し、具体的には機械特性が低すぎるとき、抵抗率が低すぎるとき、抵抗率の電圧依存性が悪いとき、または、表面平滑性が低すぎるときに相溶化剤を処方する。
また、混練条件等を詳細に検討したり管理維持したりすれば、第5群の物質の添加は必須ではない。一方、ポリマーアロイの樹脂の組み合わせで達成可能になった課題をより容易に達成したいときや、その課題を達成するプロセスウインドウを広げたいときには有効である。
また、相溶化剤自体が僅かな分散相を形成することがあるが、その場合は、非晶性樹脂の分散相の中にさらに相溶化剤による分散相が存在する形態になっても良いし、結晶性樹脂の連続相の中に相溶化剤による分散相が存在する形態になっても良い。
なお、第5群以外の相溶化剤を用いると、耐熱性や反応性の問題で、ガスを生じたり、異物を生じたりするので、第5群に示された二つの相溶化剤から選定することが重要である。
次に、本実施形態の導電性樹脂ベルトで用いられる上記第二の導電剤について説明する。
第二の導電剤としては、上記第3群及び上記第4群で示したように、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOでコートされた酸化物粒子などを用いることができる。
第二の導電剤として、上記第3群及び上記第4群の酸化金属系導電剤のうち、ZnO(酸化亜鉛)粒子を用いることで、他の酸化金属系導電剤に比べて、最も低コスト化を図ることができる。なお、本実施形態で第二の導電剤として用いるZnOは導電性の酸化金属であり、例えば、Alなどの導電性材料を含ませている。
また、第3群及び第4群の酸化金属系導電剤のうち、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOでコートされた酸化物粒子を使用することで、体積抵抗が低下し表面抵抗はあまり低下しない傾向が強いことが実験的に確かめられている。そして、このような効果は、どのような問題が発生したときに利用すべきかというと、以下のようなときである。
カーボンを含む熱可塑性樹脂の押出成形においては、次のことがわかっている。すなわち、樹脂の溶融粘度が低すぎたり、成形温度が高すぎたり、押出成形機内の樹脂流路が長すぎたり、樹脂の冷却硬化時の延伸率が高すぎたりすると、押出面内方向にカーボンが配列し、体積抵抗率(膜厚方向の抵抗率)が上昇する。
樹脂の種類にもよるが、押出成形を行う以上、このようなカーボンの配列を制御するには限界があり、完全に異方性のないカーボン分散状態を実現するのは難しい。
そこで、表面抵抗率と比較して体積抵抗率の低い中間転写ベルト(導電性樹脂ベルト)が要求された場合には、ZnO粒子よりやや高コストとなるが、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOでコートされた酸化物粒子などを使用する。これにより、体積抵抗率が良く低下し、要求された抵抗率を達成することができる。
ZnO粒子やPドープ系、Inドープ系にも体積抵抗を低下させる効果は十分あるが、対コスト比の効果で考えると、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOでコートされた酸化物粒子が効率よく体積抵抗を低下させることができる。
ただし、第3群または第4群の酸化金属系導電剤を添加する理由は、体積抵抗率の低下のみに留まるものではない。すなわち、抵抗率の電圧依存性の改善、抵抗率の環境依存性の改善、カーボン多量添加による機械強度低下の抑止、カーボン多量添加による表面平滑性低下の抑止、カーボン多量添加によるフィルム表面突起欠点発生の抑止、及び、難燃性の付与などもである。
そのため、体積抵抗率を低下させる必要がない場合の中間転写ベルト(導電性樹脂ベルト)においても、第3群または第4群の酸化金属系導電剤いずれかの添加は必須であり、これを欠かすと前記の各課題のほとんどが解決に至らなくなる。
また、中間転写ベルト61の測定電圧100[V]における体積抵抗率(Rv100)が10[Ω・cm]〜1014[Ω・cm]であり、測定電圧500[V]における表面抵抗率(Rs500)が10[Ω/□]〜1014[Ω/□]であることが望ましい。これにより、導電性樹脂ベルトが画像形成装置に搭載しやすい抵抗値となる。
より望ましくは、導電性樹脂ベルトの測定電圧100[V]における体積抵抗率(Rv100)が10[Ω・cm]〜1012[Ω・cm]であり、500[V]における表面抵抗率(Rs500)が10[Ω/□]〜1012[Ω/□]とする。これにより、導電性ベルトがより画像形成装置に搭載しやすい抵抗値となる。
なお、本実施形態においては、三菱化学製ハイレスタUP MCP−HT450を用いて、測定電圧100[V]、10[msec]値の条件で体積抵抗率を測定し、測定電圧500[V]、10[msec]値の条件で表面抵抗率を測定している。
また、本実施形態の中間転写ベルト61に用いられる導電性樹脂ベルトは、次のような工程を少なくとも経て製造される。すなわち、溶融混練工程で、第1群から選ばれる少なくとも一つの結晶性樹脂と、第2群から選ばれる少なくとも一つの非晶性樹脂と、第一の導電剤であるカーボンと、第3群と第4群とから選ばれる少なくとも一つの第二の導電剤とを溶融混練し溶融混練物を得る。そして、成形工程で溶融混練物を押出成形して成形物を得る。
なお、特に特定の混練温度において特定の配合順序にて混練することで、導電剤の偏在する箇所を制御することができる。
また、成形工程においては、ダイスの下部にマンドレルと呼ばれる円柱部材を配置し、マンドレルで溶融混練物のガラス転移温度以下まで冷却する。
具体的には、図6に示すように、ダイスとして環状ダイスであるスパイラルダイス50を用いており、このスパイラルダイス50の下部に直結させてマンドレル51が配置されている。
マンドレル51には、不図示の油温度調節機が接続されており、マンドレル51の温度制御が可能となっている。マンドレル51の温度は、例えば、溶融混練物(ポリマーアロイ)のガラス転移温度以下に設定し、マンドレル51を抜ける時までに溶融混練物(ポリマーアロイ)が固化するようにする。このことで、押し出し成形された成形物は、マンドレル径と同一の寸法(周長)が得られる。
また、スパイラルダイス50の下部にマンドレル51があることで、押し出し成形された成形物の安定した周長(寸法)制御が可能になる。その他にも、外気の影響を受け難くなる、振動の影響を受け難くなる、及び、生産開始前の段取りが容易になる等の生産管理面での多大な効果がある。
また、前述したように、中間転写ベルト(導電性樹脂ベルト)の特性、特に電気特性の異方性を減らすことを念頭に置くならば、ダイス径とマンドレル径との関係は1対1対応が好ましい。
一方、マンドレル径がダイス径のマイナス10[%]程度は、成形装置の追加工無しで制御可能である。場合によっては、中間転写ベルト(導電性樹脂ベルト)の膜厚偏差を特に低下させる目的で、マンドレル径をダイス径のマイナス50[%]程度に設定することもある。
ここで、もし難燃性の要求がないのであれば、自由に材料を選定することができるので、所望の機械特性や電気特性などを得るような材料処方は、以下に挙げる提案のように数多く存在する。逆にいえば、難燃性という課題が付け加わると、材料選定の問題で、以下に挙げる提案のほぼ全てが立ち行かなくなる。
特許文献6では、ポリマーアロイにおいて、その分散相内に導電剤である導電性フィラーの80[%]以上を偏在させることにより、従来困難であった、中抵抗領域での抵抗率制御を可能にする提案がなされている。
ところが、この方法でじゃ抵抗率を出すのは容易であるが、導電剤の偏在により抵抗率の電圧依存性が悪くなることが原理的に避けられない。
特許文献7では、ポリマーアロイにおいて、導電剤であるカーボンを連続相中に偏在させる方法が提案されている。
ところが、カーボンでない無機導電剤を添加しないので、電圧依存性が悪化してしまう。
特許文献8では、カーボンを用いずイオン導電性の導電剤を用い、環境依存性を極力低減するため分散相中に導電剤を分散させるなどの提案をされている。
ところが、ここで目標とされている環境依存性は、我々の解決しようとする課題である環境依存性よりも約1.7倍大きな値を目標としており、この方法に拠ると、我々の解決しようとする課題の解決には至ることができない。また、難燃性も考慮された材料選定をされていない。
特許文献9では、ポリエーテルサルフォンとポリエーテルエーテルケトンと導電性成分とを含む、導電性熱可塑性樹脂フィルムについて提案されている。
ところが、このような配合では、難燃性は達成できるが、所望の機械特性が達成できない。
特許文献10では、導電性付与材が優先的に分散された樹脂Aを分散相とし、導電性付与材の分散性が比較的低い樹脂Bを連続相に有することによって、抵抗のばらつきが低減された転写ベルトが提案されている。
ところが、導電性付与材が分散相に偏在すると、導電性付与材添加率に対する抵抗値の感度が高くなってしまい、抵抗制御が困難になる、また、樹脂Aを強分散するため混練工程が複雑になってしまい、現実的ではないなどの課題がある。
特許文献11では、非晶質樹脂であるポリアリレート樹脂からなるエンドレスベルト状の転写部材が提案されている。
ところが、非晶質樹脂単独では、目標の機械特性のうち耐屈曲性を達成できない。
特許文献12では、ポリフェニレンスルフィド樹脂と、ポリエーテルイミド樹脂またはポリエーテルサルフォン樹脂と、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基を含む相溶化剤との、ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物が提案されている。
また、導電性フィラーを配合した例も開示されているが、このような配合では、薄いフィルム(50[μm]〜80[μm])では、難燃性としてUL94規格でVTM−0の達成は困難であり、VTM−1となる。
特許文献13では、結晶性樹脂と非晶性樹脂とのポリマーアロイにおいて、表面部と厚み方向の中央部とで異なる海島構造が形成されている転写ベルトで、抵抗の環境安定性などを達成することが開示されている。
ところが、この方法に拠ると、結晶性樹脂と非晶性樹脂との間に化学結合を形成する必要があるため、製造工程がシンプルでなくなる。その他、ポリマーアロイが、ポリアルキレンテレフタレートとポリカーボネートとの組み合わせなどであるため、難燃性が達成できない。
特許文献14では、黒色でない難燃性を持つ導電性組成物を提供する方法として、ポリフッ化ビニリデンに非晶ポリエステル樹脂と、顔料と、テトラアルキルアンモニウム硫酸塩(または亜硫酸塩)を配合することを提案している。
機械特性と導電剤とのコストを課題とせず、その他の特性を満足するだけであれば、この方法でも問題はない。しかし、耐折強度の低下と、導電剤のコストを抑えることを考えると、カーボンを併用することは避けられず、カーボンを使用すると、たちまち抵抗制御が難しくなることから、明確に連続相に導電剤を偏在させるという考えがないと、本発明には至らない。
特許文献15では、高価である導電剤の添加量を極力抑えることを目的とし、導電性粒子(X)を含有する相(B)の連続相中に、導電性粒子(X)を含有しない相(A)が分散相を形成している導電性樹脂組成物を提案している。
ところが、抵抗値の発現に焦点を当てているため、分散相の配合比率を30[wt%]以上に設定しており、そのようにすると確かに抵抗値が非常に低下することは、我々の検討でも明らかになったが、この方法では耐折強度不足となってしまう。
また、この提案は、帯電防止の用途を念頭においているため、抵抗が下がることに特化していると考えられ、このような組成物では、耐折強度不足のほか抵抗値の電圧依存性や抵抗値の環境依存性も満たされないはずである。
特許文献16では、熱硬化性樹脂の遠心成型時における遠心力を調整することにより、カーボン等のフィラーを表面側に偏在させ、金属酸化物フィラーを裏面側に偏在させる。これにより、安価な樹脂素材の抵抗調整と強度調整とを実現することが開示されている。
ところが、遠心成型であるから、押出成型レベルの製造コストには到達しないはずである。
このように挙げた種々の提案に対して、本実施形態の中間転写ベルト61として用いられる導電性樹脂は、常に難燃性を満足しながら機械特性、電気特性、表面平滑性、抵抗制御性、成形安定性を同時に解決できるような材料処方を鋭意検討したものである。そして、極めて限られた範囲の特定の材料の組み合わせで、それを実現できることを発見し、それを体系化したものである。
[実験]
次に、中間転写ベルトとして必要な特性値や、押出成形製造時に必要な特性値の評価実験について説明する。
まず、評価対象である実施例1〜実施例12の導電性樹脂ベルトや比較例1〜比較例17の導電性樹脂ベルトの、各種材料の配合条件を示す。
<実施例1の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 80[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 20[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(低DBPカーボン) 12[重量部]
・第二の導電剤:なし
<実施例2の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(低DBPカーボン) 12[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例3の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(低DBPカーボン) 12[重量部]
・第二の導電剤:SbドープSnOに被覆された酸化物粒子 3[重量部]
<実施例4の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 10[%]
・相溶化剤:オキサゾリン基含有ポリマー 0.1[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(低DBPカーボン) 12[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例5の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 95[%]
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 5[%]
・相溶化剤:オキサゾリン基含有ポリマー 0.1[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:SbドープSnO粒子 3[重量部]
<実施例6の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PPE) 10[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 0.5[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:SbドープSnO粒子 3[重量部]
<実施例7の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PPE) 10[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 0.5[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:SnO粒子 3[重量部]
<実施例8の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) 70[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 30[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 2[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例9の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) 70[%]
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 30[%]
・相溶化剤:オキサゾリン基含有ポリマー 2[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例10の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) 70[%]
・非晶性樹脂:ポリサルフォン(PSF) 30[%]
・相溶化剤:オキサゾリン基含有ポリマー 2[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例11の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) 70[%]
・非晶性樹脂:非晶ポリアリレート(PAR) 30[%]
・相溶化剤:オキサゾリン基含有ポリマー 2[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<実施例12の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 4[重量部]
<比較例1の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 100[%]
・非晶性樹脂:なし
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例2の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK) 100[%]
・非晶性樹脂:なし
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例3の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 100[%]
・非晶性樹脂:なし
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例4の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:なし
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 100[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例5の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:なし
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 100[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例6の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:なし
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PPE) 100[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例7の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:なし
・非晶性樹脂:ポリサルフォン(PSF) 100[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例8の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:なし
・非晶性樹脂:非晶ポリアリレート(PAR) 100[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 6[重量部]
<比較例9の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 30[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 70[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 0.5[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 5.8[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<比較例10の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 60[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 40[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 0.5[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 5.6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<比較例11の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 100[%]
・非晶性樹脂:なし
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:SbドープSnO粒子 3[重量部]
<比較例12の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリサルフォン(PSF) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 5.6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<比較例13の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PES) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:なし
<比較例14の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 60[%]
・非晶性樹脂:ポリカーボネート(PC) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 5.6[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<比較例15の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 50[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PPE) 50[%]
・相溶化剤:エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー 1[重量部]
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 5.5[重量部]
・第二の導電剤:ZnO粒子 3[重量部]
<比較例16の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 90[%]
・非晶性樹脂:ポリフェニレンエーテル(PPE) 10[%]
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:アセチレンブラック(高DBPカーボン) 6[重量部]
・第二の導電剤:SbドープSnO粒子 3[重量部]
<比較例17の導電性樹脂ベルト>
・結晶性樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS) 90[%]
・非晶性樹脂:非晶ポリアリレート(PAR)
・相溶化剤:なし
・第一の導電剤:なし
・第二の導電剤:ZnO粒子 20[重量部]
なお、相溶化剤、第一の導電剤及び第二の導電剤の単位である「重量部]は、結晶性樹脂と非晶性樹脂との合計重量に対する重量部である。
表1に各実施例の導電性樹脂ベルト及び比較例の導電性樹脂ベルトの配合条件と評価結果を示す。具体的には、各配合成分の材料を2軸押し出し混練機(L/D=60)を用いて、ペレット化する。そして、図6に示すスパイラルダイス50やマンドレル51を用いて、押出成形を行い、内径250[mm]、幅235[mm]の寸法を有する導電性樹脂ベルトを得た。得られた各実施例及び比較例の導電性樹脂ベルトは、下記の手順や基準に従い、評価を行った。
Figure 2015011061
評価としては、測定値が以下に示す特性値を定量的に満たしていれば「○」、測定値が前記特性値を定量的に満たしていなければ「×」、測定値が前記特性値を定量的にかろうじて満たしているか、かろうじて満たしていないかのどちらでも「△」、としている。なお、「かろうじて」の範囲の定義については、製造のばらつきにより「○」の品と「×」の品が両方現れてくるようであれば「△」としている。
1.機械特性
(1)耐屈曲性(MIT試験):JIS−P8115 500回以上(膜厚70±10[μm])
(2)引張弾性率:JIS−K7127準拠 1800[MPa]以上
2.電気特性
(1)表面抵抗率:10[Ω/□]〜1014[Ω/□]望ましくは10[Ω/□]〜1012[Ω/□](100[V]〜500[V]間の任意電圧において)
(2)体積抵抗率:10[Ω・cm]〜1014[Ω・cm]望ましくは10[Ω・cm]〜1012[Ω・cm](100[V]〜500[V]間の任意電圧において)
(3)電圧依存性(表面抵抗率):1桁以内(100[V]〜500[V]間)
(4)電圧依存性(体積抵抗率):2桁以内(100[V]〜250[V]間)
(5)環境依存性(表面抵抗率):0.5桁以内(10[℃]10[%]RH〜30[℃]90[%]RH間)
(6)環境依存性(体積抵抗率):1桁以内(10[℃]10[%]RH〜30[℃]90[%]RH間)
3.難燃性:UR94規格において厚み50[μm]〜150[μm]でVTM−0
4.表面平滑性:20度光沢 70以上(日本電色製PG−1使用)
5.抵抗制御性
・製造条件を変化させたときの電気特性の変化の再現性が高い。
・成形温度による体積抵抗値の変化率[logΩ/℃]が0.2以下
6.成形安定性
・押出成形機内のスクリューにより原料樹脂を安定的・連続的に供給できること。
・成形評価機において30分以上、樹脂圧力が2[MPa]を下回らないこと。
なお、表1で「PPS」から「PAR」までの数値の単位は「%」である。また、「エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマー」から「SbドープSnOに被覆された酸化物粒子」の数値の単位は[PPSからPARまでの合計重量に対する重量部]である。
表1からわかるように、実施例1から実施例12の導電性樹脂ベルトは、中間転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性、表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性、成型安定性を全て満たすことができる。
一方、比較例1から比較例17の導電性樹脂ベルトは、中間転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性及び表面平滑性や、押出成形時に必要な抵抗制御性及び成型安定性の少なくとも何れか1つの特性を満たすことができないのがわかる。
[実施形態2]
次に、本実施形態の導電性樹脂ベルトを用いた画像形成装置の実施形態について説明する。
図7は、実施形態1で中間転写ベルト61に用いた樹脂導電性ベルトを、後述する転写搬送ベルト111として用いた画像形成装置の概略構成図である。
図7に示すように、この画像形成装置は、像担持体たる感光体101の周囲に、帯電装置102、現像装置103、ドラムクリーニング装置104、不図示の除電装置等が配設される作像ユニット105を備えている。
作像ユニット105は、各種装置を共通の保持体に保持し、装置本体に対して一体的に脱着することで、各種装置を同時に交換できるようになっている。
感光体101は、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成されたドラム形状のものであって、図示しない駆動手段によって図中矢印A方向に回転駆動される。
帯電装置102は、感光体101に接触または近接させて設けられた帯電ローラ102aを備えている。そして、図示しない電源により帯電バイアスが印加される帯電ローラ102aと、感光体101との間に放電を発生させることで、感光体101の表面を一様帯電せしめる。
この画像形成装置においては、トナーの正規帯電極性と同じマイナス極性に感光体101を一様帯電せしめる。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。帯電装置102としては、帯電ローラ102a等の帯電部材を感光体101に接触あるいは近接させる方式に代えて、帯電チャージャーによる帯電方式を採用してもよい。
作像ユニット105の上方には、図示しない潜像書込手段たる光書込ユニットが配設されている。光書込ユニットは、画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光Lにより、一様帯電せしめられた感光体101の表面を光走査して静電潜像を形成する。
現像装置103は、感光体101表面に形成された静電潜像に帯電したトナーを付着させることでトナー像を可視像化する。この現像装置103は、ケーシング内に現像ローラ103aを内包する現像部と、現像剤を撹拌搬送する搬送スクリュウ103b,103cを内包する現像剤搬送部とを有している。そして、現像剤搬送部内で、搬送スクリュウ103b,103cが回転することにより、現像剤が攪拌されつつ現像ローラ103aへと搬送される。
また、現像剤搬送部において、ケーシングの下壁には図示しないトナー濃度センサが設けられており、現像剤搬送部の現像剤のトナー濃度を検知する。そして、その検知結果に基づいて、不図示のトナー補給装置により現像装置103の現像剤搬送部にトナーが補給される。
現像部に収容されている現像ローラ103aは、搬送スクリュウ103bに対向しているとともに、ケーシングに設けられた開口を通じて、感光体101にも対向している。
現像ローラ103aは、回転駆動される非磁性パイプからなる筒状の現像スリーブと、これの内部に現像スリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラとを具備している。そして、搬送スクリュウ103bから供給される現像剤をマグネットローラの発する磁力によって現像スリーブ表面に担持しながら、現像スリーブの回転により感光体101に対向する現像領域に搬送する。
現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体101の静電潜像よりも大きく、且つ感光体101の一様帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加されている。これにより、現像スリーブと感光体101の静電潜像との間には、現像スリーブ上のトナーを静電潜像に向けて静電移動させる電界が形成され、静電潜像にトナーが付着してトナー像に現像される。
作像ユニット105の下方には、転写搬送ベルト111を具備する搬送ユニット110が配設されている。
転写搬送ベルト111は、転写ローラ106や、駆動ローラを含む複数の支持ローラ113,114,115により、感光体101に対向する走行面が略水平方向となるように略逆三角形に張架され、矢印B方向に表面移動する。また、搬送ユニット110では、転写搬送ベルト111を感光体101と転写ローラ106との間に挟みこんで転写ニップ部を形成している。
また、搬送ユニット110の下方には、記録紙Pを紙束の状態で収容する給紙カセット120が配設されている。
給紙カセット120は、紙束の一番上の記録紙Pに給紙ローラ121を当接させており、これを所定のタイミングで回転駆動させることで、その記録紙Pを給紙路に向けて送り出す。
給紙路の末端付近には、レジストローラ対122が配設されている。給紙カセット120内の記録紙Pは、画像形成動作とタイミングを合わせて給紙ローラ121により所定の搬送経路に向けて給紙され、レジストローラ対122の手前で待機する。
レジストローラ対122は、挟み込んだ記録紙Pを感光体101上のトナー像が転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて送り出す。レジストローラ対122により送り出された記録紙Pは、略水平方向に張架された転写搬送ベルト111の走行面に載り、図中矢印C方向に搬送される。
そして、転写搬送ベルト111上に搬送された記録紙Pは、感光体101の周速度と等速ないしは略等速の周速度を持って感光体101の回転方向に対して順方向に搬送され、転写ローラ106と感光体101に挟まれた転写ニップ部に搬送される。
転写ニップ部では、記録紙Pが感光体101に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、図示していない高圧電源を具備する転写ローラ106により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、感光体101表面に形成されたトナー像は、転写ニップ部において記録紙Pに転写される。
トナー像を記録紙Pに転写した後の感光体101の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニング装置104により除去され、感光体101表面が清掃される。次いでその感光体101表面は不図示の除電装置、例えば除電ランプによってその表面電位が初期化される。
トナー像が転写された記録紙Pは、支持ローラ113の位置で転写搬送ベルト111から分離し、定着装置123に向けて搬送される。定着装置123は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ123aと、これに向けて押圧される加圧ローラ123bとの当接による定着ニップ部に記録紙Pを挟み込み、加熱や加圧の作用によりトナー像を定着せしめる。
トナー像が定着せしめられた記録紙Pは、その後、装置外に排出されるか、裏面に画像を形成させる場合には、記録紙Pは不図示の記録紙反転機構を通り、再び転写ニップ部へ搬送され、画像形成が行われる。
本実施形態においては、実施形態1で中間転写ベルト61に用いられる導電性樹脂ベルトを、転写搬送ベルト111として用いる。これにより、転写搬送ベルト111として必要な機械特性、電気特性、難燃性、表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性、成型安定性を全て満たすことができる。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及び、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリサルフォン、非晶ポリアリレートから選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂とからなる非相溶系のポリマーアロイで構成されており、前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂の重量比率が70:30〜95:5であり、第一の導電剤であるカーボンが連続相にのみ偏在し、ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子、及び、これら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤も連続相にのみ存在し、UL94規格で厚み50[μm]〜150[μm]の条件でVTM−0の難燃性である。これよれば、上記実施形態について説明したように、転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性、表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性、成型安定性を全て満たすことができる。
(態様B)
(態様A)において、上記結晶性樹脂がポリフェニレンサルファイドである。これによれば、上記実施形態について説明したように、結晶性樹脂としてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリフッ化ビニリデン(PVDF)を選定したときと比較して、低コスト化や長寿命化をより図ることができる。
(態様C)
(態様B)において、上記非晶性樹脂がポリカーボネートである。これによれば、上記実施形態について説明したように、他の組み合わせに比べて、最も低コスト化を図ることができる。
(態様D)
(態様B)において、上記非晶性樹脂がポリエーテルサルフォンである。これによれば、上記実施形態について説明したように、他の組み合わせに比べて機械特性が最大化される。
(態様E)
(態様B)において、上記非晶性樹脂がポリフェニレンエーテルである。これによれば、上記実施形態について説明したように、他の組み合わせに比べて、最も異物による突起欠点の数が少ないベルト部材を得ることができる。
(態様F)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)または(態様E)において、エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマーまたはオキサゾリン基含有ポリマーから選ばれるような相溶化剤を配合することにより、上記ポリマーアロイの微分散化をしている。これによれば、上記実施形態について説明したように、ポリマーアロイの樹脂の組み合わせで達成可能になった課題をより容易に達成したり、その課題を達成するプロセスウインドウを広げたりすることができる。
(態様G)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)または(態様F)において、上記第二の導電剤が、ZnO粒子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、他の酸化金属系導電剤に比べて、最も低コスト化を図ることができる。
(態様H)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)または(態様F)において、上記第二の導電剤が、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOで被覆された酸化物粒子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、体積抵抗率が良く低下し、要求された抵抗率を達成することができる。
(態様I)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)、(態様F)、(態様G)または(態様H)において、ベルト部材の、測定電圧100[V]での体積抵抗率が10[Ω・cm]〜1014[Ω・cm]であり、測定電圧500[V]における表面抵抗率が10[Ω/□]〜1014[Ω/□]である。これによれば、上記実施形態について説明したように、ベルト部材が画像形成装置に搭載しやすい抵抗値となる。
(態様J)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)、(態様F)、(態様G)または(態様H)において、ベルト部材の、測定電圧100[V]での体積抵抗率が10[Ω・cm]〜1012[Ω・cm]であり、測定電圧500[V]における表面抵抗率が10[Ω/□]〜1012[Ω/□]である。これによれば、上記実施形態について説明したように、ベルト部材がより画像形成装置に搭載しやすい抵抗値となる。
(態様K)
像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上に形成された潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段と、記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記中間転写ベルトとして、(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)、(態様F)、(態様G)、(態様H)、(態様I)または(態様J)のベルト部材を用いる。これによれば、ベルト走行時のベルト破断を防止し、白ポチ等の画像欠陥の問題を解決し、特性の制御が容易で製造再現性を得やすく、低コスト生産を実現でき、難燃性によって高レベルの安全性を確保しつつ、良好な画像形成を行うことができる。
(態様L)
像担持体と、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、像担持体上に形成された潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像が転写される記録媒体を搬送する転写搬送ベルトと、像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記転写搬送ベルトとして、(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)、(態様F)、(態様G)、(態様H)、(態様I)または(態様J)のベルト部材を用いる。これによれば、ベルト走行時のベルト破断を防止し、白ポチ等の画像欠陥の問題を解決し、特性の制御が容易で製造再現性を得やすく、低コスト生産を実現でき、難燃性によって高レベルの安全性を確保しつつ、良好な画像形成を行うことができる。
(態様M)
結晶性樹脂と非晶性樹脂とからなるポリマーアロイで構成されたベルト部材の製造方法において、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及び、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリサルフォン、非晶ポリアリレートから選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂と、第一の導電剤であるカーボンと、ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子、及び、これら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤とを溶融混練して溶融混練物を得る溶融混練工程と、前記溶融混練物を押出成形して成形物を得る成形工程とを有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、転写ベルトとして必要な機械特性、電気特性、難燃性、表面平滑性を満たしつつ、押出成形時に必要な抵抗制御性、成型安定性を全て満たしたベルト部材を製造することができる。
(態様N)
(態様M)において、上記成形工程で用いるダイスの下部にマンドレルを配置し、該マンドレルで上記溶融混練物のガラス転移温度以下まで冷却する。これによれば、上記実施形態について説明したように、押し出し成形された成形物の安定した周長(寸法)制御が可能になる。また、外気の影響を受け難くなる、振動の影響を受け難くなる、及び、生産開始前の段取りが容易になる等の生産管理面での多大な効果がある。
1 画像形成装置
2 給紙部
3 画像形成部
4 スキャナ
10 作像ユニット
11 感光体
12 露光装置
20 タンデム画像形成部
21 帯電ローラ
22 クリーニングブレード
30 現像装置
40 クリーニング装置
50 スパイラルダイス
51 マンドレル
60 転写装置
61 中間転写ベルト
62 一次転写ローラ
63 二次転写ローラ
64 ベルトクリーニング装置
65a 張架ローラ
65b 張架ローラ
66 記録紙搬送ベルト
70 定着装置
71 定着ローラ
72 加圧ローラ
79 搬送路
80 給紙カセット
81 分離ローラ
82 給紙ローラ
83 搬送ローラ
84 レジストローラ対
85 排紙ローラ
86 排紙トレイ
87 反転路
88 記録紙反転収納装置
89 記録紙反転搬送装置
90 光学センサ
101 感光体
102 帯電装置
102a 帯電ローラ
103 現像装置
103a 現像ローラ
103b 搬送スクリュウ
104 ドラムクリーニング装置
105 作像ユニット
106 転写ローラ
110 搬送ユニット
111 転写搬送ベルト
113 支持ローラ
114 支持ローラ
115 支持ローラ
120 給紙カセット
121 給紙ローラ
122 レジストローラ対
123 定着装置
123a 定着ローラ
123b 加圧ローラ
651 従動ローラ
652 駆動ローラ
653 支持ローラ
657 テンションローラ
851 切換爪
852 切換爪
特許第3411091号公報 特許第5064615号公報 特開2011−186035号公報 特開2006−098602号公報 特開2003−107930号公報 特許第4298480号公報 特表2002−544308号公報 特許第4575970号公報 特開2005−292208号公報 特開2010−195957号公報 特開2000−137389号公報 特許第4844559号公報 特許第3948227号公報 特許第4391142号公報 特開2003−238822号公報 特許第3888038号公報

Claims (14)

  1. ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及び、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、
    ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリサルフォン、非晶ポリアリレートから選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂とからなる非相溶系のポリマーアロイで構成されており、
    前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂の重量比率が70:30〜95:5であり、
    第一の導電剤であるカーボンが連続相にのみ偏在し、
    ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子、及び、これら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤も連続相にのみ存在し、
    UL94規格で厚み50[μm]〜150[μm]の条件でVTM−0の難燃性であることを特徴とするベルト部材。
  2. 請求項1のベルト部材において、
    上記結晶性樹脂がポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする導電性樹脂ベルト。
  3. 請求項2のベルト部材において、
    上記非晶性樹脂がポリカーボネートであることを特徴とするベルト部材。
  4. 請求項2のベルト部材において、
    上記非晶性樹脂がポリエーテルサルフォンであることを特徴とするベルト部材。
  5. 請求項2のベルト部材において、
    上記非晶性樹脂がポリフェニレンエーテルであることを特徴とするベルト部材。
  6. 請求項1、2、3、4または5のベルト部材において、
    エチレン・グリシジルメタクリレートコポリマーまたはオキサゾリン基含有ポリマーから選ばれるような相溶化剤を配合することにより、上記ポリマーアロイの微分散化をしていることを特徴とするベルト部材。
  7. 請求項1、2、3、4、5または6のベルト部材において、
    上記第二の導電剤が、ZnO粒子であることを特徴とするベルト部材。
  8. 請求項1、2、3、4、5または6のベルト部材において、
    上記第二の導電剤が、SnO粒子、SbドープSnO粒子、または、SbドープSnOで被覆された酸化物粒子であることを特徴とするベルト部材。
  9. 請求項1、2、3、4、5、6、7または8のベルト部材において、
    測定電圧100[V]での体積抵抗率が10[Ω・cm]〜1014[Ω・cm]であり、測定電圧500[V]における表面抵抗率が10[Ω/□]〜1014[Ω/□]であることを特徴とするベルト部材。
  10. 請求項1、2、3、4、5、6、7または8のベルト部材において、
    測定電圧100[V]での体積抵抗率が10[Ω・cm]〜1012[Ω・cm]であり、測定電圧500[V]における表面抵抗率が10[Ω/□]〜1012[Ω/□]であることを特徴とするベルト部材。
  11. 像担持体と、
    像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
    像担持体上に形成された潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、
    像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、
    中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段と、
    記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
    前記中間転写ベルトとして、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のベルト部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
  12. 像担持体と、
    像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
    像担持体上に形成された潜像にトナーを用いてトナー像とする現像手段と、
    像担持体上のトナー像が転写される記録媒体を搬送する転写搬送ベルトと、
    像担持体上のトナー像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
    記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
    前記転写搬送ベルトとして、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のベルト部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
  13. 結晶性樹脂と非晶性樹脂とからなるポリマーアロイで構成されたベルト部材の製造方法において、
    ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及び、ポリフッ化ビニリデンから選ばれる少なくとも1つの結晶性樹脂と、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、及び、ポリサルフォン、非晶ポリアリレートから選ばれる少なくとも1つの非晶性樹脂と、第一の導電剤であるカーボンと、ZnO粒子、SnO粒子、SbドープSnO粒子、InドープSnO粒子、PドープSnO粒子、及び、これら粒子のうちの何れかに被覆された酸化物粒子から選ばれる少なくとも1つの第二の導電剤とを溶融混練して溶融混練物を得る溶融混練工程と、
    前記溶融混練物を押出成形して成形物を得る成形工程とを有することを特徴とするベルト部材の製造方法。
  14. 請求項13のベルト部材の製造方法において、
    上記成形工程で用いるダイスの下部にマンドレルを配置し、該マンドレルで上記溶融混練物のガラス転移温度以下まで冷却することを特徴とするベルト部材の製造方法。
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