JP2023095571A - Electrophotographic belt, electrophotographic image forming apparatus, and conductive resin mixture - Google Patents
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- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
Abstract
Description
本開示は、電子写真用ベルト、該電子写真用ベルトを具備した電子写真画像形成装置、及び導電性樹脂混合物に関する。 The present disclosure relates to an electrophotographic belt, an electrophotographic image forming apparatus equipped with the electrophotographic belt, and a conductive resin mixture.
電子写真画像形成装置においては、転写材を搬送する搬送転写ベルトや、中間転写ベルトとして、エンドレス形状を有する熱可塑性樹脂製の電子写真用ベルトが用いられている。このような電子写真用ベルトは、安価で高強度、かつ印刷した画像が高精細であることが求められている。
特許文献1には、ポリフェニレンスルフィド(以降、「PPS」ともいう)の海部に、ナイロンとカーボンブラックとが分散されたナイロン領域が分散された海島構造を有する半導電性樹脂混合物から形成された電子写真用ベルトが開示されている。そしてこのような構成を有する電子写真用ベルトは、抵抗ムラ(表面抵抗率のバラつき)が抑制できることが開示されている。
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus, an electrophotographic belt made of thermoplastic resin and having an endless shape is used as a transfer belt for conveying a transfer material and an intermediate transfer belt. Such electrophotographic belts are required to be inexpensive, have high strength, and provide high-definition printed images.
また、特許文献2には、下記の方法が開示されている。
結晶性ポリエステルと、ポリエーテルエステルアミド及びポリエーテルアミドから選択される少なくとも一方とを含む樹脂混合物から成形されたプリフォームを2軸延伸成形することによって導電性の電子写真用ベルトを製造する方法。
Moreover,
A method for producing a conductive electrophotographic belt by biaxially stretching a preform formed from a resin mixture containing a crystalline polyester and at least one selected from polyetheresteramide and polyetheramide.
特許文献2に記載の方法によれば電子写真用ベルトを低コストで製造することができる。特許文献1に係る半導電性樹脂混合物は、導電剤としてカーボンブラックを用いている。このため、導電剤としてポリエーテルエステルアミドの如きイオン導電剤を用いている特許文献2に係る電子写真用ベルトと比較して、導電性の環境依存性が低い点において優れている。そこで、本発明者らは、特許文献1に記載の海島構成を有する半導電性樹脂混合物を用いて2軸延伸成形法によって電子写真用ベルトを作製することを試みた。
According to the method described in
しかしながら、特許文献1に係る半導電性樹脂混合物から形成したプリフォームは、2軸延伸成形することができなかった。
However, the preform formed from the semiconductive resin mixture according to
本開示の一態様は、低コストで製造し得る、表面抵抗率ムラが十分に小さく、また、導電性の環境依存性を小さい電子写真用ベルトの提供に向けたものである。また、本開示のほかの態様は、高品位な電子写真画像を形成することのできる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。さらに、本開示のほかの態様は、2軸延伸成形法に用い得る導電性樹脂混合物の提供に向けたものである。 One aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic belt that can be manufactured at low cost, has sufficiently low surface resistivity unevenness, and has low environmental dependence of conductivity. Another aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic image forming apparatus capable of forming a high-quality electrophotographic image. Yet another aspect of the present disclosure is directed to providing a conductive resin mixture that can be used in biaxial stretch molding.
本開示の一態様によれば、
電子写真用ベルトであって、
導電性の基層を有し、
該基層は、結晶性ポリエステル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びカーボンブラックを含み、
該基層は、該結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、該アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体を含むドメインと、を有するマトリックス・ドメイン構造を有し、
該カーボンブラックは、該ドメインに偏在しており、
該結晶性ポリエステルは、分子内に、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体の構造部分を有する、電子写真用ベルトが提供される。
また、本開示の他の態様によれば、上記の電子写真用ベルトを中間転写ベルトとして具備する電子写真画像形成装置が提供される。さらに本開示の他の態様によれば、2軸延伸成形法に用い得る導電性樹脂混合物が提供される。
According to one aspect of the present disclosure,
An electrophotographic belt,
having a conductive base layer,
the base layer comprises crystalline polyester, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and carbon black;
the base layer has a matrix-domain structure having a matrix containing the crystalline polyester and domains containing the acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer;
The carbon black is unevenly distributed in the domain,
The crystalline polyester provides an electrophotographic belt having a structural portion of a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer in the molecule.
Further, according to another aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic image forming apparatus including the above electrophotographic belt as an intermediate transfer belt. Yet another aspect of the present disclosure provides a conductive resin mixture that can be used in a biaxial stretch molding process.
本開示の一態様によれば、低コストで製造し得る、表面抵抗率ムラが十分に小さく、また、導電性の環境依存性を小さい電子写真用ベルトを得ることができる。また、本開示のほかの態様によれば、高品位な電子写真画像を形成することのできる電子写真画像形成装置を得ることができる。さらに、本開示のほかの態様によれば、2軸延伸成形法に用い得る導電性樹脂混合物を得ることができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to obtain an electrophotographic belt that can be manufactured at low cost, has sufficiently small surface resistivity unevenness, and has low environmental dependence of conductivity. Further, according to another aspect of the present disclosure, it is possible to obtain an electrophotographic image forming apparatus capable of forming high-quality electrophotographic images. Furthermore, according to another aspect of the present disclosure, a conductive resin mixture that can be used in biaxial stretching molding can be obtained.
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」及び「XX~YY」との記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味している。また、数値範囲が段階的に記載されている場合においては、各数値範囲の上限及び下限の任意に組み合わせを開示しているものである。 In the present disclosure, the descriptions “XX or more and YY or less” and “XX to YY” representing numerical ranges mean numerical ranges including the lower and upper limits, which are endpoints, unless otherwise specified. In addition, when numerical ranges are described stepwise, any combinations of the upper and lower limits of each numerical range are disclosed.
特許文献1に係る半導電性樹脂混合物を用いたプリフォームが2軸延伸成形をすることができなかった理由を、本発明者らは以下のように推測している。すなわち、特許文献1に係るドメインはナイロンとカーボンブラックとを含んでいる。ナイロンは結晶性樹脂であるため、2軸延伸成形のために加熱したプリフォームを延伸する際に、カーボンブラックを結晶核としてナイロンの球晶が急速に発達し、高硬度化する。その結果、ドメインをマトリックスの延伸に追従させて延伸させることができないためであると考えられる。
このような考察に基づき、本発明者らは、マトリックスの構成材料として、優れた強度を発揮させ得る結晶性ポリエステルを用い、ドメインの構成材料として結晶性ポリエステルとは相溶性が低く、かつ、結晶性が低いアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(以降、「ABS」ともいう)を選択し、検討を重ねた。
The present inventors presume as follows why the preform using the semiconductive resin mixture according to
Based on these considerations, the present inventors used a crystalline polyester that can exhibit excellent strength as a constituent material of the matrix, and as a constituent material of the domain, have low compatibility with the crystalline polyester and have a crystal structure. An acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (hereinafter also referred to as "ABS") having low resistance was selected and examined repeatedly.
その結果、結晶性ポリエステルに、カーボンブラックを含むABSを分散させた導電性樹脂混合物は、以下のようなものとなっていた。すなわち、結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、ABSを含むドメインとを有するマトリックス・ドメイン構造を有し、かつ、カーボンブラックがドメインに偏在したものとなっていた。しかしながら、マトリックスとドメインとの界面部分には微小なクラックが認められた。かかる樹脂混合物を用いて形成したプリフォームを2軸延伸成形した場合、延伸に伴ってマトリックスとドメインとの界面が破断することが懸念された。そこで、本発明者らは、当該樹脂混合物を用いて2軸延伸成形によって電子写真用ベルトを得るためには、当該樹脂混合物のマトリックスとドメインとの界面に生じるクラックの発生を防止するための技術開発が必要であることを認識した。 As a result, a conductive resin mixture in which ABS containing carbon black was dispersed in crystalline polyester was as follows. That is, it had a matrix-domain structure having a matrix containing crystalline polyester and a domain containing ABS, and carbon black was unevenly distributed in the domains. However, minute cracks were observed at the interface between the matrix and the domains. When a preform formed using such a resin mixture is biaxially stretched, there is a concern that the interface between the matrix and the domain may break as the preform is stretched. Therefore, the present inventors have proposed a technique for preventing the occurrence of cracks at the interface between the matrix and the domains of the resin mixture in order to obtain an electrophotographic belt by biaxial stretching molding using the resin mixture. Recognized the need for development.
このような認識の下、更なる検討を重ねた結果、以下のことを見出した。すなわち、原料としての結晶性ポリエステルに、カーボンブラックを分散させたABSと共に溶融混練する際に、さらに、マレイン酸変性スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体を加えることによって、マトリックスと界面との間のクラックの発生が有効に防止された樹脂混合物を得られる。なお、本明細書においては、以降、原料としての結晶性ポリエステルを、「原料ポリエステル」という場合がある。また、マレイン酸変性スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体を、「m-SEBS」という場合がある。 Based on such recognition, as a result of repeated further studies, the following facts were found. That is, when the crystalline polyester as a raw material is melt-kneaded with ABS in which carbon black is dispersed, a maleic acid-modified styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer is further added to the matrix and the interface. It is possible to obtain a resin mixture in which cracks are effectively prevented from occurring. In this specification, hereinafter, the crystalline polyester as a raw material may be referred to as "raw material polyester". Also, the maleic acid-modified styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer is sometimes referred to as "m-SEBS".
樹脂混合物の調製の際に、m-SEBSを用いることにより、マトリックスとドメインとの界面へのクラックの発生が防止された樹脂混合物を得られる理由を本発明者らは以下のように考察している。すなわち、m-SEBSは、分子内にスチレンブロックを有しているため、ABSの分子中のスチレンブロックとの親和性が高い。一方、m-SEBSの分子内のマレイン酸変性部は、原料ポリエステルとの溶融混練の過程で、該原料ポリエステルの末端のヒドロキシ基と反応する(図6参照)。その結果、SEBSを構造部分として有する、SEBS変性結晶性ポリエステルが得られることとなる。その結果、本開示に係る樹脂混合物は、マトリックス中の結晶性ポリエステルが分子内に有するSEBSの構造部分が、ドメイン中のABSのスチレンブロックと相互作用し、マトリックスとドメインとの界面との親和性が向上する。その結果、マトリックスとドメインとの間のクラックの発生が抑制されるものと考えられる。なお、本開示において、樹脂混合物の構成成分としての結晶性ポリエステルは、上で説明したSEBS変性結晶性ポリエステルを指す。 The present inventors consider the reason why the use of m-SEBS in the preparation of the resin mixture prevents the occurrence of cracks at the interface between the matrix and the domains as follows. there is That is, since m-SEBS has a styrene block in its molecule, it has a high affinity with the styrene block in the ABS molecule. On the other hand, the maleic acid-modified portion in the molecule of m-SEBS reacts with the terminal hydroxy group of the raw material polyester during the melt-kneading process with the raw material polyester (see FIG. 6). As a result, an SEBS-modified crystalline polyester having SEBS as a structural portion is obtained. As a result, in the resin mixture according to the present disclosure, the structural part of SEBS that the crystalline polyester in the matrix has in the molecule interacts with the styrene block of the ABS in the domain, and the affinity with the interface between the matrix and the domain improves. As a result, the occurrence of cracks between the matrix and the domains is thought to be suppressed. In the present disclosure, the crystalline polyester as a component of the resin mixture refers to the SEBS-modified crystalline polyester described above.
以下、本開示の一態様に係る樹脂混合物について詳細に説明する。なお、本開示は以下の態様に限定されるものではない。 Hereinafter, the resin mixture according to one aspect of the present disclosure will be described in detail. Note that the present disclosure is not limited to the following aspects.
1.導電性樹脂混合物
本開示の一態様に係る樹脂混合物は、結晶性ポリエステル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びカーボンブラックを含む。該結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、該アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体を含むドメインと、を有するマトリックス・ドメイン構造を有する。また、該カーボンブラックは、該ドメインに偏在している。さらに、該結晶性ポリエステルは、分子内に、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(SEBS)の構造部分を有する。すなわち、SEBS変性結晶性ポリエステルである。
そして、このような樹脂混合物は、例えば、原料としての結晶性ポリエステルとm-SEBSとの混合物と、カーボンブラックを分散させたABSとを混合し、溶融混練することによって製造することができる。以降、結晶性ポリエステルとm-SEBSとの混合物を「マスターバッチA」という場合があり、カーボンブラックを分散させたABSを「マスターバッチB」という場合がある。
1. Conductive Resin Mixture A resin mixture according to one aspect of the present disclosure includes a crystalline polyester, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and carbon black. It has a matrix-domain structure having a matrix containing the crystalline polyester and domains containing the acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer. Also, the carbon black is unevenly distributed in the domains. Furthermore, the crystalline polyester has a structural portion of styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer (SEBS) in the molecule. That is, it is an SEBS-modified crystalline polyester.
Such a resin mixture can be produced, for example, by mixing a mixture of crystalline polyester and m-SEBS as raw materials with ABS in which carbon black is dispersed, followed by melt-kneading. Hereinafter, the mixture of crystalline polyester and m-SEBS may be referred to as "masterbatch A", and ABS with carbon black dispersed therein may be referred to as "masterbatch B".
1-1. 結晶性ポリエステル(原料ポリエステル)
原料としての結晶性ポリエステルは、ジカルボン酸とジオールとの重縮合、オキシカルボン酸もしくはラクトンの重縮合、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。さらなる多官能性モノマーを併用してもよい。結晶性ポリエステルは、1種のエステル結合を含むホモポリエステルであっても、複数のエステル結合を含むコポリエステル(共重合体)であってもよい。
1-1. Crystalline polyester (raw material polyester)
Crystalline polyester as a raw material can be obtained by polycondensation of dicarboxylic acid and diol, polycondensation of oxycarboxylic acid or lactone, or polycondensation using a plurality of these components. Additional polyfunctional monomers may be used in combination. The crystalline polyester may be a homopolyester containing one ester bond or a copolyester (copolymer) containing a plurality of ester bonds.
結晶性ポリエステルとしては、高い結晶性を有し、優れた耐熱性を示すポリアルキレンテレフタレート及びポリアルキレンナフタレートからなる群より選択される少なくとも一種が好適な例として挙げることができる。また、ポリアルキレンナフタレートおよびポリアルキレンイソフタレートとの共重合体を好適に用いることができる。
ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびポリアルキレンイソフタレートにおけるアルキレンの炭素数は、高い結晶性及び耐熱性を得ることができるという観点から2以上16以下が好ましい。より具体的には、結晶性ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、およびこれらを含む共重合体が好ましい。これらの1種類を単独で用いることも、2種類以上を組み合わせて用いることも可能である。
Preferred examples of the crystalline polyester include at least one selected from the group consisting of polyalkylene terephthalates and polyalkylene naphthalates that have high crystallinity and excellent heat resistance. Copolymers of polyalkylene naphthalate and polyalkylene isophthalate can also be preferably used.
The number of alkylene carbon atoms in polyalkylene terephthalate, polyalkylene naphthalate and polyalkylene isophthalate is preferably 2 or more and 16 or less from the viewpoint that high crystallinity and heat resistance can be obtained. More specifically, preferred crystalline polyesters are polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymers containing these. It is also possible to use one of these types alone, or to use two or more types in combination.
1-2.アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)
ABSは、アクリロニトリルとブタジエンとスチレンの連鎖重合によって得ることができる。若しくは、アクリロニトリル-スチレン共重合体にブタジエンゴムをコンパウンドすることによっても得ることができる。また、それぞれの成分の比率によって示す性質が変化する。アクリロニトリルが多く含まれる場合は耐熱性、機械的強度に優れ、ブタジエンが多く含まれる場合は耐衝撃性に優れ、スチレンが多く含まれる場合は光沢性、加工性に優れる。本発明においては、電子写真用ベルトとして用いることを考慮すると機械的強度に優れたアクリロニトリルが多く含まれるものが好ましいが、特に限定されない。
1-2. Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS)
ABS can be obtained by chain polymerization of acrylonitrile, butadiene and styrene. Alternatively, it can be obtained by compounding acrylonitrile-styrene copolymer with butadiene rubber. In addition, the properties shown vary depending on the ratio of each component. When a large amount of acrylonitrile is contained, excellent heat resistance and mechanical strength are obtained. When a large amount of butadiene is contained, excellent impact resistance is obtained. When a large amount of styrene is contained, excellent glossiness and workability are obtained. In the present invention, considering the use as an electrophotographic belt, the belt preferably contains a large amount of acrylonitrile, which has excellent mechanical strength, but is not particularly limited.
1-3. カーボンブラック
カーボンブラックとしては、以下を用いることが可能である。例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、を含む。
カーボンブラックは結晶性や連結状態が多様であり、各種製造方法や粉砕方法により形状やサイズにも特徴がある。これらは1種類を単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて用いることも可能である。基層中のカーボンブラックの含有量は、電子写真用ベルトに導電性を付与するという観点から基層に対して1質量%以上が好ましい。また、他の摺動部材(例えば、転写ローラや張架ローラなど)との摺擦による割れや摩耗といった物理的劣化を抑制するという観点から、基層中のカーボンブラックの含有量は、基層に対して30質量%以下が好ましい。また、カーボンブラックの含有量は、電子写真用ベルトを溶媒等で溶かした残渣の量から求めることができる。
また、「カーボンブラックがドメイン中に偏在」とは、後述するカーボンブラックのドメイン偏在指数が80%以上であることを意味する。
該ドメイン偏在指数は85%以上であることが好ましい。
1-3. Carbon Black As carbon black, the following can be used. Examples include acetylene black, furnace black, channel black and thermal black.
Carbon black has a wide variety of crystallinity and connection states, and has characteristics in shape and size depending on various production methods and pulverization methods. These may be used singly or in combination of two or more. The content of carbon black in the base layer is preferably 1 mass % or more based on the base layer from the viewpoint of imparting conductivity to the electrophotographic belt. In addition, from the viewpoint of suppressing physical deterioration such as cracks and wear due to rubbing with other sliding members (such as transfer rollers and tension rollers), the content of carbon black in the base layer is is preferably 30% by mass or less. Also, the content of carbon black can be obtained from the amount of residue after dissolving the electrophotographic belt with a solvent or the like.
Further, "carbon black is unevenly distributed in the domain" means that the domain uneven distribution index of carbon black, which will be described later, is 80% or more.
The domain uneven distribution index is preferably 85% or more.
1-4.マレイン酸変性スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(m-SEBS)
m-SEBSは、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体をマレイン酸変性させることで得ることができる。SEBS共重合体は、スチレンとエチレンとブタジエンの連鎖重合によって得ることができる。若しくは、スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体のブタジエン部(-CH2-CH=CH-CH2-)の一部を水素添加することによっても得ることができる。ハードセグメントであるスチレンが多く含まれる場合は熱安定性に優れ、ソフトセグメントであるエチレン、ブタジエンが多く含まれる場合は柔軟性、耐衝撃性に優れる。本発明においては、界面補強剤として使用しているため、各成分の比率は特に限定されないが、優れた機械的強度を得ることができるという観点から、スチレンが多く含まれる方が好ましい。また、ABS共重合体のスチレン部分との馴染みがよいという観点からもスチレンが多く含まれる方が好ましい。具体的には、m-SEBS共重合体に含まれるスチレンの含有量は、20質量%以上が好ましい。
1-4. Maleic acid-modified styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer (m-SEBS)
m-SEBS can be obtained by modifying a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer with maleic acid. SEBS copolymers can be obtained by chain polymerization of styrene, ethylene and butadiene. Alternatively, it can be obtained by partially hydrogenating the butadiene portion ( --CH.sub.2 --CH.dbd.CH-- CH.sub.2-- ) of the styrene-butadiene-styrene copolymer. When a large amount of styrene, which is a hard segment, is contained, the thermal stability is excellent, and when a large amount of ethylene and butadiene, which are soft segments, are contained, the flexibility and impact resistance are excellent. In the present invention, since it is used as an interface reinforcing agent, the ratio of each component is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining excellent mechanical strength, it is preferable that a large amount of styrene is contained. Also, from the viewpoint of good compatibility with the styrene portion of the ABS copolymer, it is preferable that the styrene content is large. Specifically, the content of styrene contained in the m-SEBS copolymer is preferably 20% by mass or more.
1-4.添加剤
マスターバッチAおよびマスターバッチBの少なくとも一方には、本開示の効果を損なわない範囲でその他の成分を添加してもよい。その他の成分の例としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、有機顔料、無機顔料、pH調整剤、架橋剤、相溶化剤、離型剤、カップリング剤、滑剤、などが含まれる。これらの添加剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組合せて用いてもよい。添加剤の使用量は適宜設定することができ、特に限定されない。
1-4. Additives Other components may be added to at least one of masterbatch A and masterbatch B within a range that does not impair the effects of the present disclosure. Examples of other components include antioxidants, ultraviolet absorbers, organic pigments, inorganic pigments, pH adjusters, cross-linking agents, compatibilizers, release agents, coupling agents, lubricants, and the like. These additives may be used singly or in combination of two or more. The amount of the additive to be used can be set appropriately and is not particularly limited.
本開示に係る方法で製造された導電性樹脂混合物は、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法などの公知の成形法に適用することができ、任意の形状で製造できる。例えば、シームレスベルトを製造する場合、ブロー成形法、押出成形法などが好適である。本発明中に開示した方法で製造された導電性樹脂混合物は、マトリックス・ドメイン構造を有するため、当該導電性樹脂混合物からなる成形体もまた当該マトリックス・ドメイン構造を有する。 The conductive resin mixture produced by the method according to the present disclosure can be applied to known molding methods such as injection molding, extrusion molding, blow molding, compression molding, and injection compression molding. shape can be manufactured. For example, when manufacturing a seamless belt, a blow molding method, an extrusion method, or the like is suitable. Since the conductive resin mixture produced by the method disclosed in the present invention has a matrix-domain structure, a molded article made of the conductive resin mixture also has the matrix-domain structure.
本開示に係る導電性樹脂混合物は、上記シームレスベルト以外にも太陽電池用基材等にも利用することができる。この他にも、発電機、電動機、電圧調整器、整流器、センサー、LEDランプ、半導体、コンピューター、プリント基板などの電子機器部品、照明部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、複写機部品に代表される家庭・事務機器部品、自動車関連部品、フィルム、容器、パイプ、チューブ、ホースなどの各種成形品、繊維などに用いることができる。 The conductive resin mixture according to the present disclosure can be used not only for the seamless belt but also for solar cell substrates and the like. In addition to this, households represented by electronic equipment parts such as generators, electric motors, voltage regulators, rectifiers, sensors, LED lamps, semiconductors, computers, printed circuit boards, lighting parts, refrigerator parts, air conditioner parts, copier parts・It can be used for various molded products such as office equipment parts, automobile-related parts, films, containers, pipes, tubes, hoses, and fibers.
2.電子写真用ベルト
本開示の一態様に係る電子写真用ベルトは、少なくとも導電性の基層を有する。
図5(a)に、本開示の一態様に係る、エンドレスベルト形状を有する電子写真用ベルト500の斜視図を示す。層構成の例としては、図5(a)のA-A´線の断面が、図5(b-1)に示すように、前記した導電性樹脂混合物を含む基層501のみで構成された単層(モノレイヤー)構造が挙げられる。この場合、基層501の外表面500-1が電子写真用ベルトのトナー担持面(外表面)となる。
2. Electrophotographic Belt An electrophotographic belt according to one aspect of the present disclosure has at least a conductive base layer.
FIG. 5(a) shows a perspective view of an
また層構成の他の例としては、A-A´線の断面が、図5(b-2)に示すように、基層501と、基層501の外周面を被覆する第2の層502とを有する積層構造を有するものが挙げられる。第2の層502が設けられている場合は、第2の層502の外表面500-1が電子写真用ベルトのトナー担持面となる。第2の層の機能のうちの一つには、トナーの離型性の向上が挙げられる。
As another example of the layer structure, the cross section taken along the line AA' is shown in FIG. and those having a laminated structure. When the
第2の層の例としては、例えば、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化物を含む、耐摩耗性に優れる層が挙げられる。このような第2の層は、例えば、基層の外周面上に、光硬化性の樹脂の如き活性エネルギー線硬化性樹脂を含む組成物を塗布し、硬化させることによって設けることができる。活性エネルギー線硬化性樹脂の例としては、例えば、アクリル樹脂が好適に用いられる。また、第2の層の表面抵抗率の調整のために、導電性粒子を添加してもよい。導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛などが挙げられる。
また、基層501の内周面を被覆する第3の層(不図示)を設けてもよい。第3の層の例としては、例えば、第1の層を補強するための樹脂層や、電子写真用ベルトの内周面を導電化するための導電層が挙げられる。
Examples of the second layer include a layer having excellent abrasion resistance, which contains a cured product of an active energy ray-curable resin. Such a second layer can be provided, for example, by applying a composition containing an active energy ray-curable resin such as a photocurable resin onto the outer peripheral surface of the base layer and curing the composition. As an example of the active energy ray-curable resin, for example, an acrylic resin is preferably used. Conductive particles may also be added to adjust the surface resistivity of the second layer. Examples of conductive particles include carbon black, graphite, carbon nanotubes, carbon microcoils, zinc oxide, and zinc antimonate.
Also, a third layer (not shown) covering the inner peripheral surface of the
2-1.基層
本開示の一態様に係る、エンドレス形状を有する基層は、結晶性ポリエステル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びカーボンブラックを含む。そして、該基層は、該結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、該アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体を含むドメインと、を有するマトリックス・ドメイン構造を有する。また、該カーボンブラックは、該ドメインに偏在しており、該結晶性ポリエステルは、分子内に、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体の構造部分を有する。
2-1. Base Layer A base layer having an endless shape, according to one aspect of the present disclosure, comprises a crystalline polyester, an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and carbon black. The base layer has a matrix-domain structure having a matrix containing the crystalline polyester and domains containing the acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer. In addition, the carbon black is unevenly distributed in the domains, and the crystalline polyester has a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer structural portion in the molecule.
トナーの転写性は基本的には、基層の電気特性に依存する。そして、高品位な電子写真画像を得るためには、基層の表面抵抗率は、例えば、1.0×103Ω/□~1.0×1013Ω/□であることが好ましい。表面抵抗率が1.0×103Ω/□以上であれば、抵抗が著しく低くなることを防ぎ、転写電界を容易に得ることができ、画像の抜けやガサツキが生じることを効果的に抑制することができる。表面抵抗率が1.0×1013Ω/□以下であれば、転写電圧が過大になることをより有効に抑制することができ、電源の大型化やコストの増大を効果的に抑えることができる。 The transferability of the toner basically depends on the electrical properties of the base layer. In order to obtain high-quality electrophotographic images, the surface resistivity of the base layer is preferably, for example, 1.0×10 3 Ω/□ to 1.0×10 13 Ω/□. If the surface resistivity is 1.0×10 3 Ω/□ or more, the resistance can be prevented from being significantly lowered, the transfer electric field can be easily obtained, and the occurrence of omissions and roughness of the image can be effectively suppressed. can do. If the surface resistivity is 1.0×10 13 Ω/□ or less, it is possible to more effectively suppress the transfer voltage from becoming excessive, and to effectively suppress the increase in size and cost of the power supply. can.
基層の厚みは、特に限定されるものではない。しかし、電子写真画像形成装置内において屈曲された状態で配置されるため、柔軟性を担保する観点から、40μm~500μm、特には、50μm~100μmとすることが好ましい。
そして、上記の基層は、前記した導電性の樹脂混合物を用いて、例えば、以下の工程(i)~(iii)を経て製造することができる。
The thickness of the base layer is not particularly limited. However, since it is arranged in an electrophotographic image forming apparatus in a bent state, it is preferably 40 μm to 500 μm, particularly 50 μm to 100 μm, from the viewpoint of ensuring flexibility.
Then, the base layer can be manufactured by using the conductive resin mixture described above, for example, through the following steps (i) to (iii).
工程(i):前記した導電性の樹脂混合物からなる試験管形状を有するプリフォームを得る。
工程(ii):該プリフォームをその長手方向に延伸すると共に該プリフォーム内に気体を導入して、長手方向及び周方向の2軸に延伸成形し、2軸延伸成形品(以降、「ボトル」ともいう)を得る(2軸延伸ブロー成型)。
工程(iii):該ボトルの両端を切断してエンドレス形状の2軸延伸円筒フィルムを得る。
Step (i): A test tube-shaped preform is obtained from the conductive resin mixture described above.
Step (ii): The preform is stretched in its longitudinal direction and a gas is introduced into the preform to biaxially stretch and mold in the longitudinal and circumferential directions to obtain a biaxially stretched molded product (hereinafter referred to as “bottle ”) is obtained (biaxial stretch blow molding).
Step (iii): Both ends of the bottle are cut to obtain an endless biaxially stretched cylindrical film.
工程(i)に関し、まず、原料としての結晶性ポリエステル、m-SEBSを含むマスターバッチAと、カーボンブラックを分散させたABSを含むマスターバッチBを調製する。
次いで、マスターバッチAの調製方法としては、原料としての結晶性ポリエステルとm-SEBSとを混合し、更に熱溶融混練する。このときの温度としては、例えば、220℃以上、330℃以下、時間としては、例えば、3~5分とすることが好ましい。原料ポリエステルとm-SEBSとの反応を十分進めることができ、かつ、樹脂の熱劣化を防止し得るためである。得られたマスターバッチAは、ペレット化しておくことが好ましい。
Regarding step (i), first, a masterbatch A containing crystalline polyester and m-SEBS as raw materials and a masterbatch B containing ABS in which carbon black is dispersed are prepared.
Next, as a method for preparing masterbatch A, the crystalline polyester and m-SEBS as raw materials are mixed, and the mixture is melted and kneaded. The temperature at this time is, for example, 220° C. or higher and 330° C. or lower, and the time is preferably, for example, 3 to 5 minutes. This is because the reaction between the raw material polyester and m-SEBS can be sufficiently advanced and the thermal deterioration of the resin can be prevented. The obtained masterbatch A is preferably pelletized.
また、及びマスターバッチBは、ABSと所定量のカーボンブラックとを混合し、更に熱溶融混練する。このときの温度としては、190℃以上、270℃以下、時間としては、例えば、3~5分とすることが好ましい。得られたマスターバッチBは、ペレット化しておくことが好ましい。
このようにマスターバッチA及びマスターバッチBをあらかじめ調製したのち、マスターバッチA及びマスターバッチBを混合して本開示に係る樹脂混合物を調製することが好ましい。これにより、樹脂混合物中において、カーボンブラックをABSを含むドメイン中により確実に偏在させることができる。すなわち、本開示に係る樹脂混合物においては、カーボンブラックをABSを含むドメインに偏在させ、カーボンブラックを結晶性ポリエステルと直接接触させないようにすることが好ましい。これにより、該樹脂混合物から形成されたプリフォームを2軸延伸する際に、カーボンブラックを核とする結晶性ポリエステルの球晶の生成を防ぎ、マトリックス部分の硬度の上昇による延伸不良を防止し得る。
In addition, and masterbatch B is obtained by mixing ABS and a predetermined amount of carbon black, followed by heat-melting and kneading. The temperature at this time is preferably 190° C. or higher and 270° C. or lower, and the time is preferably 3 to 5 minutes, for example. The obtained masterbatch B is preferably pelletized.
After masterbatch A and masterbatch B are prepared in advance in this way, it is preferable to mix masterbatch A and masterbatch B to prepare the resin mixture according to the present disclosure. Thereby, in the resin mixture, the carbon black can be more reliably unevenly distributed in the domains containing the ABS. That is, in the resin mixture according to the present disclosure, it is preferable that the carbon black is unevenly distributed in the domains containing the ABS so that the carbon black is not brought into direct contact with the crystalline polyester. As a result, when the preform formed from the resin mixture is biaxially stretched, the formation of crystalline polyester spherulites with carbon black as the nucleus can be prevented, and stretching defects due to an increase in hardness of the matrix portion can be prevented. .
こうして得られたマスターバッチA及びマスターバッチBを溶融させて、本開示に係る樹脂混合物を調製する。そして、得られた樹脂混合物を用いて試験管形状のプリフォームを成形する。プリフォームの成型方法は特に制限はなく、例えば、以下の方法が挙げられる。図2に示したように、射出成形装置201を用いて当該樹脂混合物の溶融物を、キャビティ型203及びコア型207からなるプリフォーム成形用金型に注入し、当該プリフォーム成形用金型内で固化させて所定の形状を有するプリフォーム205を成形する方法。なお、このとき、当該溶融物が注入されるプリフォーム成形用金型の温度は、例えば、40℃以下にしておくことが好ましい。金型内に注入された溶融物は金型内で冷却され固化していくが、このとき速やかに冷却することで、結晶性ポリエステルの結晶化が進行することを防止できる。プリフォーム内における結晶性ポリエステルの結晶化を抑えることで、工程(ii)における延伸ブロー成型での結晶性ポリエステルの2軸方向への結晶配向をより正確に制御することができる。なお、射出成型法でプリフォームを成形する場合には、本開示に係る樹脂混合物と、プリフォームの成形とは同時的に進行することになる。すなわち、射出成型装置のエクストルーダー内でのマスターバッチA及びマスターバッチBが加熱されて溶融混練される過程で本開示に係る樹脂混合物が調製されると共に、溶融状態の該樹脂混合物が成形用金型のキャビティに射出される。その結果、該樹脂混合物からなるプリフォームが成形されることとなる。
The masterbatch A and masterbatch B thus obtained are melted to prepare a resin mixture according to the present disclosure. Then, the obtained resin mixture is used to form a test tube-shaped preform. The preform molding method is not particularly limited, and examples thereof include the following methods. As shown in FIG. 2, an
次に、工程(ii)において、プリフォームの2軸延伸ブロー成型を行う。まず図3(a)に示すように、プリフォーム205を加熱炉301に入れ延伸可能な温度にまで加熱する。このときの加熱時間は1分以内が好ましい。加熱時間を5分以内とすることで、加熱中にプリフォーム内で結晶性ポリエステルの結晶化が進行することを防止することができる。加熱されたプリフォームは矢印305の方向に搬送される。次いで、左側型303-1及び右側型303-2を組み合わせることによって内部に円筒形状のキャビティ303-3が形成されてなるブロー金型303を加熱されたプリフォーム205の直上から矢印307の方向に下降させる。そして、図3(b)に示ように、ブロー金型303の口部に配置する。
Next, in step (ii), the preform is subjected to biaxial stretch blow molding. First, as shown in FIG. 3(a), the
なお、加熱されたプリフォームの温度が、次の2軸延伸工程開始までに下がらないように、短時間(例えば、20秒以内)でブロー金型の口部に設置することが好ましい。これにより、プリフォームが徐冷されることによるプリフォーム内での結晶性ポリエステルの結晶化の進行を防止できる。なお、プリフォームの加熱温度は、例えば、予め、プリフォームの構成材料である樹脂混合物を示差走査熱量測定装置(DSC)を用いて、昇温時の吸熱ピークやベースラインのシフトをみて算出してもよく、ガラス転移温度(Tg)から決定してもよい。 In addition, it is preferable to place the heated preform at the opening of the blow mold within a short period of time (for example, within 20 seconds) so that the temperature of the heated preform does not drop before the start of the next biaxial stretching step. This can prevent the progress of crystallization of the crystalline polyester in the preform due to slow cooling of the preform. The heating temperature of the preform is calculated, for example, by using a differential scanning calorimeter (DSC) in advance for the resin mixture, which is the constituent material of the preform, and looking at the endothermic peak and baseline shift during temperature rise. may be determined from the glass transition temperature (Tg).
ブロー金型303内に設置した、加熱されたプリフォーム205を、図3(c)に示すように、延伸棒309を矢印311の方向に駆動させ、プリフォーム205の長手方向に延伸する。この延伸を1次延伸と言う。また、延伸棒309の駆動に同期させてプリフォーム205の口部から気体をプリフォーム内に流入させて(矢印313)、プリフォームを、その周方向に膨張させる。これを2次延伸と言う。吹き込む気体の例としては、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴンが挙げられる。その結果、プリフォーム205は、図3(c)の矢印315に示す各方向に膨張し、キャビティ303-3の内壁に密着し、その状態で冷却して固化させる。次いで、ブロー金型303の右側型303-1及び左側型303-2を分離することにより、ボトル形状の成型品(以降、「ブローボトル」ともいう)をブロー金型303から取り出す。
The
次いで、図3(d)に示すように、得られたブローボトル317の口部側の部分と、該口部側とは反対側の上端の部分とを切断して、基層となる2軸延伸円筒フィルム319を得る。
なお、ブローボトル317の切断前に必要に応じて加熱処理を行ってブローボトルの外周面の表面の粗さの調整や結晶性ポリエステルの結晶性の微調整等を行ってもよい。具体的には例えば、図4に示すようにブローボトル317を円筒状の金型401内に入れ、次いで該ブローボトル内に気体を充填する。そして、ブローボトル内部の気体が漏出しないように、金型401の上部及び下部には外型を装着した状態として金型401の外周面に当接させたローラ形状のヒータ403で金型401を回転させながら加熱する。加熱温度としては、例えば、130~190℃程度、加熱時間としては、例えば、ブローボトルの全周が均一に60秒程度加熱されるようにする。
Then, as shown in FIG. 3(d), the obtained
Before cutting the
本開示に係る電子写真用ベルトの用途としては、中間転写ベルトに限定されるものではなく、例えば、搬送転写ベルトなどにも好適に用いられる。 Applications of the electrophotographic belt according to the present disclosure are not limited to intermediate transfer belts, but are also suitable for, for example, transport transfer belts.
<電子写真画像形成装置>
以下に、本開示の一態様に係る電子写真用ベルトを中間転写ベルトとして用いた電子写真画像形成装置の例について説明する。この電子写真画像形成装置は、図1に示したように、複数色の電子写真ステーションを中間転写ベルトの回転方向に並べて配置した、いわゆるタンデム型の構成を有する。なお、以下の説明では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に関する構成の符号に、それぞれ、Y、M、C、kの添え字を付しているが、同様の構成については添え字を省略する場合もある。
<Electrophotographic image forming apparatus>
An example of an electrophotographic image forming apparatus using an electrophotographic belt according to an aspect of the present disclosure as an intermediate transfer belt will be described below. As shown in FIG. 1, this electrophotographic image forming apparatus has a so-called tandem type configuration in which electrophotographic stations of a plurality of colors are arranged side by side in the rotational direction of an intermediate transfer belt. In the following description, suffixes Y, M, C, and k are attached to the reference numerals for the respective colors of yellow, magenta, cyan, and black, but the suffixes are omitted for similar configurations. sometimes.
図1において、感光ドラム(感光体、像担持体)1Y、1M、1C、1kの周囲には、帯電装置2Y、2M、2C、2k、露光装置3Y、3M、3C、3k、現像装置4Y、4M、4C、4k、中間転写ベルト(中間転写体)6が配置されている。感光ドラム1は、矢印Fの方向(反時計回り方向)に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。帯電装置2は、感光ドラム1の周面を所定の極性、電位に帯電する(1次帯電)。露光装置3としてのレーザビームスキャナーは、不図示のイメージスキャナー、コンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に対応してオン/オフ変調したレーザ光を出力して、感光ドラム1上の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム1面上に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
In FIG. 1, charging
現像装置4Y、4M、4C、4kは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(k)の各色成分のトナーを内包している。そして、画像情報に基づいて使用する現像装置4を選択し感光ドラム1面上に現像剤(トナー)が現像され、静電潜像がトナー像として可視化される。本実施形態では、このように静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。また、このような帯電装置、露光装置、現像装置により電子写真画像形成手段を構成している。
The developing
また、中間転写ベルト6は、エンドレス形状を有する電子写真用ベルトで構成されている。そして、中間転写ベルト6は、外周面が感光ドラム1の表面と当接するよう、複数のローラ20、21、22によって張架されている。本実施形態では、ローラ20は中間転写ベルト6の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、ローラ22は中間転写ベルト6の駆動ローラ、ローラ21は2次転写用の対向ローラである。そして、中間転写ベルト6は、ローラ22の駆動により、矢印Gの方向へ回動する。また、中間転写ベルト6を挟んで感光ドラム1と対向する1次転写位置には、それぞれ、1次転写ローラ5Y、5M、5C、5kが配置されている。
The
感光ドラム1にそれぞれ形成された各色未定着トナー像は、1次転写ローラ5に不図示の定電圧源または定電流源によりトナーの帯電極性と逆極性の1次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト6上に順次静電的に1次転写される。そして、中間転写ベルト6上に4色の未定着トナー像が重ね合わされたフルカラー画像を得る。中間転写ベルト6は、このように感光ドラム1から転写されたトナー像を担持しつつ回転する。1次転写後の感光ドラム1の1回転毎に感光ドラム1表面は、クリーニング装置11で転写残トナーがクリーニングされ、繰り返し作像工程に入る。
The unfixed toner image of each color formed on the
また、転写媒体としての記録材7の搬送経路に面した中間転写ベルト6の2次転写位置には、中間転写ベルト6のトナー像担持面側に2次転写ローラ(転写部)9を圧接配置している。また、2次転写位置の中間転写ベルト6の裏面側には、2次転写ローラ9の対向電極をなし、バイアスが印加される対向ローラ21が配設されている。中間転写ベルト6上のトナー像を記録材7に転写する際、対向ローラ21にはトナーと同極性のバイアスが転写バイアス印加手段28により、例えば-1000~-3000Vが印加されて-10~-50μAの電流が流れる。このときの転写電圧は転写電圧検知手段29により検知される。さらに、2次転写位置の下流側には、2次転写後の中間転写ベルト6上に残留したトナーを除去するクリーニング装置(ベルトクリーナ)12が設けられている。
At the secondary transfer position of the
記録材7は搬送ガイド8を通過して矢印Hの方向に搬送され、2次転写位置に導入される。2次転写位置に導入された記録材7は、2次転写位置で挾持搬送され、その時に、2次転写ローラ9の対向ローラ21に2次転写バイアス印加手段28から所定の値に制御された定電圧バイアス(転写バイアス)が印加される。対向ローラ21にトナーと同極性の転写バイアスを印加することで転写部位において中間転写ベルト6上に重ね合わされた4色のフルカラー画像(トナー像)を記録材7へ一括転写し、記録材上にフルカラーの未定着トナー像を形成する。トナー画像の転写を受けた記録材7は不図示の定着器へ導入され加熱定着される。
The
以下に、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例および比較例に係る電子写真用ベルトの製造に用いる材料を以下に示す。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. Materials used for manufacturing electrophotographic belts according to Examples and Comparative Examples are shown below.
(物性値の測定法、評価法)
実施例および比較例に係る電子写真用ベルトの特性値の測定方法および評価方法は、以下の(1)~(5)のとおりである。
(評価1)表面抵抗率の評価
電子写真用ベルト基層の表面抵抗率の測定は、JIS-K6911に準拠する方法で測定した。測定装置としては、高抵抗計(商品名:ハイレスタUP MCP-HT450型、三菱化学アナリティック(株)製)の主電極の内径が50mm、ガード・リング電極の内径が53.2mm、外径が57.2mmのプローブ(商品名:UR-100、三菱化学アナリティック(株)製)を用いた。表面抵抗率は、電子写真用ベルトの単位面積(1cm2)当たりの表面抵抗値とし、単位は[Ω/□]として示す。
(Method for measuring physical property value, evaluation method)
Methods for measuring and evaluating characteristic values of electrophotographic belts according to Examples and Comparative Examples are as described in (1) to (5) below.
(Evaluation 1) Evaluation of Surface Resistivity The surface resistivity of the base layer of the electrophotographic belt was measured according to JIS-K6911. As a measuring device, a high resistance meter (trade name: Hiresta UP MCP-HT450, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytic Co., Ltd.) has a main electrode with an inner diameter of 50 mm, a guard ring electrode with an inner diameter of 53.2 mm, and an outer diameter of A 57.2 mm probe (trade name: UR-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytic Co., Ltd.) was used. The surface resistivity is defined as the surface resistance value per unit area (1 cm 2 ) of the electrophotographic belt, and the unit is [Ω/□].
作製した電子写真用ベルト基層を、温度23℃、相対湿度50%に制御された環境試験室に24時間静置した。その後、温度23℃、相対湿度50%環境下にて、該電子写真用ベルトに電圧250Vを10秒間印加し、この電子写真用ベルト基層の周方向の4箇所の表面抵抗率を測定した。得られた表面抵抗率の平均値を常温常湿における表面抵抗率の指標とした。
表面抵抗率ムラは、該表面抵抗率の測定値における最大値及び最小値の比の対数をとった値とした。つまり、表面抵抗率ムラは、Log10(最大値/最小値)で表される。
The produced electrophotographic belt base layer was allowed to stand for 24 hours in an environmental test chamber controlled at a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%. Thereafter, a voltage of 250 V was applied to the electrophotographic belt for 10 seconds under an environment of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%, and the surface resistivity of the electrophotographic belt base layer was measured at four points in the circumferential direction. The average value of the obtained surface resistivities was used as an index of the surface resistivity at normal temperature and normal humidity.
The surface resistivity unevenness was a value obtained by taking the logarithm of the ratio of the maximum value and the minimum value in the measured surface resistivity values. That is, the surface resistivity unevenness is represented by Log 10 (maximum value/minimum value).
(評価2)カーボンブラックのドメイン偏在指数
電子写真用ベルト全体に含まれるカーボンブラックのうち、ドメイン部分に存在しているカーボンブラックの割合をカーボンブラックのドメイン偏在指数とする。カーボンブラックのドメイン偏在指数は、熱重量測定装置(商品名:TGA/DSC3+、メトラー・トレド社製)を用いて算出した。
まず、電子写真用ベルトから切り出したサンプルの質量WD&Mを測定した。
次に、該サンプルを25℃から10℃/分の昇温速度で380℃まで昇温させ380℃で4時間保持した後にドメイン及びマトリックス中のカーボンブラックの質量(質量WCBD&CBM)を測定した。
(WD&M-WCBD&CBM)によって算出される質量が、マトリックス部の樹脂及びドメイン部の樹脂の分解によって減少した質量である。
(WCBD&CBM/WD&M)×100によって算出される値(%)を、電子写真用ベルト全体に含まれるカーボンブラックの質量割合Aとした。
(Evaluation 2) Carbon Black Domain Uneven Distribution Index The ratio of carbon black present in the domain portion to the carbon black contained in the entire electrophotographic belt is defined as the carbon black domain uneven distribution index. The domain maldistribution index of carbon black was calculated using a thermogravimetry device (trade name: TGA/DSC3+, manufactured by Mettler Toledo).
First, the mass WD&M of a sample cut out from the electrophotographic belt was measured.
Next, the sample was heated from 25° C. to 380° C. at a heating rate of 10° C./min, and held at 380° C. for 4 hours.
The mass calculated by (W D&M - W CBD&CBM ) is the mass decreased due to decomposition of the resin in the matrix part and the resin in the domain part.
A value (%) calculated by (W CBD&CBM /W D&M )×100 was taken as the mass ratio A of carbon black contained in the entire electrophotographic belt.
また、以下の方法でドメイン部分に存在しているカーボンブラックの割合を算出した。
まず、電子写真用ベルトから切り出したサンプルをアルカリ性溶液に一晩浸漬させてマトリックス部の結晶性ポリエステルを溶解させた後に、純水で洗浄、乾燥させた後にドメイン部の質量WDを測定した。
次に、該サンプルを25℃から10℃/分の昇温速度で380℃まで昇温させ380℃で4時間保持した後にドメイン中のカーボンブラックの質量(WCBD)を測定した。
(WCBD/WD)×100によって算出される値(%)を、ドメイン部に含まれるカーボンブラックの質量割合Bとした。
(WCBD/WCBD&CBM)×100によって算出される値(%)を、カーボンブラック(CB)のドメイン偏在指数とする。このドメイン偏在指数が100%に近いほど、カーボンブラックがドメイン部分に偏在していることを表す。
Also, the ratio of carbon black existing in the domain portion was calculated by the following method.
First, a sample cut out from an electrophotographic belt was immersed in an alkaline solution overnight to dissolve the crystalline polyester in the matrix portion, washed with pure water, dried, and then the mass WD of the domain portion was measured.
Next, the sample was heated from 25° C. to 380° C. at a heating rate of 10° C./min, held at 380° C. for 4 hours, and then the mass of carbon black in the domain (W CBD ) was measured.
A value (%) calculated by (W CBD /W D )×100 was taken as the mass ratio B of carbon black contained in the domain portion.
A value (%) calculated by (W CBD /W CBD&CBM )×100 is defined as the domain uneven distribution index of carbon black (CB). The closer the domain maldistribution index is to 100%, the more maldistributed the carbon black is in the domain portion.
(評価3)クラックの評価
クラックの評価は、走査型電子顕微鏡(商品名:Ultra55、Carl Zeiss社製)を使用して樹脂成形物(2軸延伸前の試験管形状のプリフォーム)の断面及び電子写真用ベルトの断面の観察を行い、断面の画像を取得した。取得した画像から樹脂成形物のクラックの有無及び電子写真用ベルトのクラックの有無(すなわち、ブロー成形後のクラックの有無)を判断した。観察面の露出には、クライオミクロトーム(商品名:UC6、Leica社製)を使用した。マトリックスとドメインとを区別するために、クライオミクロトームを用いて観察面を露出させた後、4%OsO4水溶液で蒸気染色を行い、ブタジエン成分を染色した。この染色により、ブタジエン成分が存在する部分がABS共重合体であると判断した。
(Evaluation 3) Evaluation of cracks Evaluation of cracks is carried out using a scanning electron microscope (trade name: Ultra55, manufactured by Carl Zeiss) to evaluate the cross section of the resin molding (test tube-shaped preform before biaxial stretching) and A cross section of the electrophotographic belt was observed and an image of the cross section was acquired. The presence or absence of cracks in the resin molding and the presence or absence of cracks in the electrophotographic belt (that is, the presence or absence of cracks after blow molding) were determined from the acquired images. A cryomicrotome (trade name: UC6, manufactured by Leica) was used to expose the observation surface. To distinguish between the matrix and the domains, a cryomicrotome was used to expose the observation surface, followed by vapor staining with a 4% OsO4 aqueous solution to stain the butadiene component. From this staining, it was judged that the part where the butadiene component was present was the ABS copolymer.
(評価4)耐久性の評価
JIS P8115に準拠し、試験片を幅10mm、長さ100mmの大きさに切断し、MIT形耐折試験機((株)安田精機製作所製No.307 MIT形耐折度試験機)を用いて下記の条件で、破壊までの回数を測定した。
測定条件:折り曲げ速度 180回/分、折り曲げ角度 左右135°、引張荷重 9.8N。
(Evaluation 4) Evaluation of durability In accordance with JIS P8115, the test piece was cut into a size of 10 mm in width and 100 mm in length, and an MIT type folding endurance tester (Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd. No. 307 MIT type endurance Using a folding tester), the number of times until breakage was measured under the following conditions.
Measurement conditions: bending speed 180 times/min, bending angle left and right 135°, tensile load 9.8N.
(評価5)電子写真画像形成装置のデジタル再現性
図1に示した構成の電子写真画像形成装置を使用し、電子写真用ベルトとしての中間転写ベルトを装着し、温度30℃、相対湿度80%に制御された環境試験室に24時間静置した。その後、細線画像(30本/5mm)が紙上に転写にされた時点の未定着画像を出力し、それを100℃のオーブンを用いて非加圧で定着させ画像を得た。その画像を、ルーペを用いて観察し、各細線画像のトナーの飛び散りの有無を確認し、下記の基準で評価した。
<評価基準>
ランクA:トナーの飛び散りが発生した細線画像が0本。
ランクB:トナーの飛び散りが発生した細線画像が1~5本。
ランクC:トナーの飛び散りが発生した細線画像が6~10本。
ランクD:トナーの飛び散りが発生した細線画像が11本以上。
(Evaluation 5) Digital Reproducibility of Electrophotographic Image Forming Apparatus Using the electrophotographic image forming apparatus having the configuration shown in FIG. placed in an environmental test chamber controlled at 24 hours. Thereafter, an unfixed image at the time when the thin line image (30 lines/5 mm) was transferred onto the paper was output, and was fixed in an oven at 100° C. without pressure to obtain an image. The image was observed using a magnifying glass to confirm the presence or absence of toner scattering on each fine line image, and evaluated according to the following criteria.
<Evaluation Criteria>
Rank A: No thin line image with toner scattering.
Rank B: 1 to 5 thin line images with toner scattering.
Rank C: 6 to 10 thin line images with toner scattering.
Rank D: 11 or more thin line images with toner scattering.
[実施例1]
(基層の作製)
<プリブレンドサンプル1、プリブレンドサンプル2>
表5Aに記載の材料配合比になるように、各種材料を事前にプリブレンドした。
具体的には、ABS1とCB1とをプリブレンドしたものをプリブレンドサンプル1(マスターバッチB)とした。
また、cPES1とm-SEBS1とをプリブレンドしたものをプリブレンドサンプル2(マスターバッチA)とした。
[Example 1]
(Preparation of base layer)
<
Various materials were pre-blended in advance so as to achieve the material blending ratios listed in Table 5A.
Specifically, ABS1 and CB1 were preblended to obtain preblend sample 1 (masterbatch B).
Preblend sample 2 (masterbatch A) was obtained by preblending cPES1 and m-SEBS1.
<非晶性熱可塑性樹脂混合物1>
次に、プリブレンドサンプル1を二軸押出し機(商品名:TEX30α、(株)日本製鋼所製)を用いて、熱溶融混練して非晶性熱可塑性樹脂混合物を調製した。熱溶融混練温度は190℃以上、270℃以下の範囲内となるように調整し、熱溶融混練時間はおよそ3~5分とした。得られた非晶性熱可塑性樹脂混合物をペレット化し、非晶性熱可塑性樹脂混合物1とした。
<結晶性熱可塑性樹脂混合物1>
同様に、プリブレンドサンプル2を二軸押出し機(商品名:TEX30α、(株)日本製鋼所製)を用いて、熱溶融混練して結晶性熱可塑性樹脂混合物を調製した。熱溶融混練温度は220℃以上、330℃以下の範囲内となるように調整し、熱溶融混練時間はおよそ3~5分とした。得られた結晶性熱可塑性樹脂混合物をペレット化し、結晶性熱可塑性樹脂混合物1とした。
<Amorphous
Next, the
<Crystalline
Similarly, the
次いで、得られた非晶性熱可塑性樹脂混合物1を温度90℃で10時間、結晶性熱可塑性樹脂混合物1を温度140℃で10時間、それぞれ乾燥させた。ペレット化した非晶性熱可塑性樹脂混合物1、および結晶性熱可塑性樹脂混合物1を、表5Aに記載の材料配合比になるように、射出成形装置(商品名:SE180D、住友重機械工業(株)製)に、投入した。そして、シリンダ設定温度を250~300℃とし、温度が30℃に温調された試験管形状の金型内に射出成形してプリフォームを作製した。得られたプリフォームは、外径が50mm、内径が46mm、長さが150mmの試験管形状を有していた。
Next, the obtained amorphous
次に、上記のプリフォームを、2軸延伸成形装置を用いてその長手方向及び周方向の2軸方向に延伸した。まず、図3(a)に示したように、プリフォーム205を加熱するための非接触型のヒータ(不図示)を備えた加熱装置301内にプリフォーム205を入れ、ヒータで、プリフォームの外表面温度が120~160℃となるように加熱した。次いで、加熱したプリフォーム205に対して、金型温度を30℃に保ったブロー金型303を矢印307の方向に下降させて、加熱されたプリフォーム205をブロー金型303の口部分に配置した(図3(b))。次いで、図3(c)に示したように、延伸棒309を矢印311の方向に駆動させるとともに、図3(c)中、矢印313で示したように、プリフォーム205の口部分からその内部に温度23℃に温調された空気を導入した。こうして、プリフォーム205を2軸方向に延伸させ、ブロー金型の内壁に密着させた。次いで、ブロー金型303の右側型303-1及び左側型303-2を分離して、ブロー金型303からボトル形状の成型品(ブローボトル)317を取り出した。
Next, the above preform was biaxially stretched in its longitudinal direction and circumferential direction using a biaxial stretching molding device. First, as shown in FIG. 3A, the
次いで、得られたブローボトル317を、図4に示した電鋳法で作製されたニッケル製の円筒金型401の中にセットし、外型405を装着した。エアー圧力0.1MPaをブローボトル内に印加し、外部にエアーが漏出しないよう調整することでブローボトル317の外周面を円筒金型の内周面に密着させた。さらに、ニッケル製円筒金型401を回転させながら加熱ヒータ403を用いて130~190℃に加熱し、合計60秒間均一に加熱した。
Next, the obtained
その後、このニッケル製円筒金型に温度25℃のエアーを吹き当てて1分かけて常温(25℃)まで冷却し、ブローボトル317内に印加していたエアーの圧力を解除し、アニールにより寸法が改善されたブローボトル317を得た。プリフォーム205およびブローボトル317の寸法から2軸延伸倍率は、横延伸倍率(周方向)Lpが4.0倍、縦延伸倍率(周方向と直交する方向)Laが4.3倍であった。
次いで、図3(d)に示したように、ブローボトル317の口部側の部分と当該口部側とは反対側の部分を切断して、周長630mm、幅250mm、厚さ70μmの電子写真用ベルトの基層を作製した。
After that, air at a temperature of 25° C. is blown against this nickel cylindrical mold to cool it down to room temperature (25° C.) over 1 minute. Thus, a
Next, as shown in FIG. 3(d), the
(表面層用塗工液の調合)
表4に記載のアクリル樹脂混合物をAN/PTFE/GF/SL/IRG=66/20/1.0/12/1.0(固形分換算での質量比)の割合で秤量し、粗分散処理を行った溶液を、下記の高圧乳化分散器を用いて分散を行った。
高圧乳化分散器、商品名:ナノヴェイタ、吉田機械興業(株)製
含有するPTFEの50%平均粒径が200nmになるまで本分散処理を行った。得られた分散液を表面層用塗工液とした。
(Preparation of coating solution for surface layer)
The acrylic resin mixture described in Table 4 was weighed at a ratio of AN / PTFE / GF / SL / IRG = 66 / 20 / 1.0 / 12 / 1.0 (mass ratio in terms of solid content), and coarsely dispersed. was dispersed using the following high-pressure emulsifying disperser.
High-pressure emulsifying disperser, trade name: Nanoveita, manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd. This dispersing treatment was carried out until the 50% average particle size of the contained PTFE reached 200 nm. The resulting dispersion was used as a surface layer coating liquid.
(表面層の形成)
前記基層を円筒状の型(周長630mm)の外周にはめ込み、端部をシールしたうえで、前記表面層用塗工液で満たした容器に型ごと浸漬し、硬化性組成物の液面と電子写真用ベルト基層の相対速度が一定になるように引き上げた。このようにして、電子写真用ベルト基層表面に塗工液からなる塗膜を形成した。求められる表面層の膜厚に応じて、引き上げ速度(硬化性組成物の液面と電子写真用ベルト基層の相対速度)と硬化性組成物の溶剤比を調整することができる。
(Formation of surface layer)
The base layer is fitted on the outer periphery of a cylindrical mold (perimeter of 630 mm), the ends are sealed, and the mold is immersed in a container filled with the surface layer coating liquid, and the liquid surface of the curable composition and the The electrophotographic belt substrate was pulled up so that the relative velocity was constant. Thus, a coating film made of the coating liquid was formed on the surface of the electrophotographic belt base layer. Depending on the desired thickness of the surface layer, the pulling speed (relative speed between the liquid surface of the curable composition and the electrophotographic belt base layer) and the solvent ratio of the curable composition can be adjusted.
本実施例では、引き上げ速度を10~50mm/秒とし、表面層の膜厚が約3μmになるように調整した。本実施例において塗布方向とは電子写真用ベルト基層を引き上げる方向とは逆の方向のことを指す。すなわち、最初に塗工液から引き上げた場所が最上流となる。塗工液を塗布した電子写真用ベルト基層は円筒状の型から外され、23℃環境、排気下で1分間乾燥させた。乾燥温度、乾燥時間は溶剤種、溶剤比、膜厚から適宜調整する。その後、塗膜にUV照射機(商品名:UE06/81-3、アイグラフィック(株)製)を用い、積算光量が600mJ/cm2になるまで紫外線を照射し、塗膜を硬化させた。 In this example, the lifting speed was set to 10 to 50 mm/sec, and the film thickness of the surface layer was adjusted to about 3 μm. In this embodiment, the coating direction means the direction opposite to the direction in which the electrophotographic belt base layer is pulled up. That is, the place where it is pulled up from the coating liquid first becomes the most upstream. The electrophotographic belt base layer coated with the coating solution was removed from the cylindrical mold and dried for 1 minute at 23° C. under exhaust. The drying temperature and drying time are appropriately adjusted depending on the type of solvent, solvent ratio, and film thickness. Thereafter, the coating film was cured by irradiating the coating film with ultraviolet rays using a UV irradiator (trade name: UE06/81-3, manufactured by Eyegraphic Co., Ltd.) until the integrated light quantity reached 600 mJ/cm 2 .
表面層の厚さは、同条件で別途作製した電子写真用ベルト基層を切断し、その断面を電子顕微鏡(商品名:XL30-SFEG、FEI社製)で観察する破壊検査で実施した。破壊検査の結果、表面層の厚さは2.8μmであった。このようにして基層の外周面上に表面層が形成された電子写真用ベルトを得た。
この電子写真用ベルトを、上記の(評価1)~(評価5)に供した。評価結果を表6Aに示す。
The thickness of the surface layer was determined by a destructive test in which an electrophotographic belt base layer separately prepared under the same conditions was cut and the cross section was observed with an electron microscope (trade name: XL30-SFEG, manufactured by FEI). A destructive test revealed that the thickness of the surface layer was 2.8 μm. Thus, an electrophotographic belt having a surface layer formed on the outer peripheral surface of the base layer was obtained.
This electrophotographic belt was subjected to the above (Evaluation 1) to (Evaluation 5). The evaluation results are shown in Table 6A.
[実施例2~16]
材料種および配合量を下記表5A、5Bに記載したとおりとした以外は、実施例1と同様にして電子写真用ベルトを作製し、評価した。これらの評価結果を表6A、6Bに示す。
[Examples 2 to 16]
An electrophotographic belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the material types and blending amounts were as shown in Tables 5A and 5B below. These evaluation results are shown in Tables 6A and 6B.
[比較例1~6]
材料種および配合量を下記表5Bに記載したとおりとした以外は、実施例1と同様にして電子写真用ベルトを作製し、評価した。これらの評価結果を表6Bに示す。
比較例1においては、界面補強剤であるm-SEBS共重合体が含まれていない。そして、結晶性ポリエステルとABS共重合体との界面にクラックが存在していることが確認された。
比較例2においては、カーボンブラック含有量が過少な場合である。そのため、表面抵抗率は1×1014[Ω/□]となり、電子写真用ベルトとして適する範囲を逸脱した。
[Comparative Examples 1 to 6]
An electrophotographic belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the material types and compounding amounts were as shown in Table 5B below. These evaluation results are shown in Table 6B.
In Comparative Example 1, no m-SEBS copolymer as an interfacial reinforcing agent was included. It was also confirmed that cracks were present at the interface between the crystalline polyester and the ABS copolymer.
In Comparative Example 2, the carbon black content is too small. Therefore, the surface resistivity was 1×10 14 [Ω/□], which was out of the range suitable for an electrophotographic belt.
比較例3においては、ABS共重合体が含まれていない。ブロー成形ができなかったのは、1次ブロー時にプリフォームを加熱した際に、カーボンブラックを結晶核とした球晶化が促進され、硬くなったためだと考えられる。
比較例4においては、結晶性ポリエステルが含まれていない。ブロー成形ができなかったのは、プリフォームを2軸延伸した際に、配向結晶化による高強度化が起こらず、局所的に薄くなった部分から破断してしまったと考えられる。
比較例5は、界面補強剤としてマレイン酸変性していないスチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体を使用したこと以外は実施例2と同様とした。界面補強剤としてマレイン酸変性していないスチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体を使用したため、界面補強効果を十分に得ることができず、樹脂成形物にクラックが存在していた。そのため、表6に示すように、MIT試験における破壊までの回数は、実施例2と比較して低下した。
Comparative Example 3 does not contain an ABS copolymer. It is considered that the reason why the blow molding could not be performed was that when the preform was heated during the primary blow, spherulization was promoted with the carbon black as the crystal nucleus, and the preform became hard.
Comparative Example 4 does not contain crystalline polyester. The reason why the blow molding could not be performed is considered to be that when the preform was biaxially stretched, the high strength due to the oriented crystallization did not occur, and the locally thinned portion was broken.
Comparative Example 5 was the same as Example 2, except that a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer not modified with maleic acid was used as the interfacial reinforcing agent. Since a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer not modified with maleic acid was used as the interfacial reinforcing agent, a sufficient interfacial reinforcing effect could not be obtained, and cracks were present in the resin molding. Therefore, as shown in Table 6, the number of times until failure in the MIT test was lower than in Example 2.
1 感光ドラム
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
5 1次転写ローラ
6 中間転写ベルト
7 記録材
9 2次転写ローラ
11 クリーニング装置(ドラムクリーナ)
12 クリーニング装置(ベルトクリーナ)
20 テンションローラ
21 対向ローラ
22 駆動ローラ
28 転写バイアス印加手段
29 転写高圧検知手段
205 プリフォーム
303 ブロー金型
309 延伸棒
317 ブローボトル
12 cleaning device (belt cleaner)
20
Claims (7)
導電性の基層を有し、
該基層は、結晶性ポリエステル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びカーボンブラックを含み、
該基層は、該結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、該アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体を含むドメインと、を有するマトリックス・ドメイン構造を有し、
該カーボンブラックは、該ドメインに偏在しており、
該結晶性ポリエステルは、分子内に、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体の構造部分を有する、ことを特徴とする電子写真用ベルト。 An electrophotographic belt,
having a conductive base layer,
the base layer comprises crystalline polyester, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and carbon black;
the base layer has a matrix-domain structure having a matrix containing the crystalline polyester and domains containing the acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer;
The carbon black is unevenly distributed in the domain,
An electrophotographic belt, wherein the crystalline polyester has a structural portion of a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer in its molecule.
結晶性ポリエステル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びカーボンブラックを含み、
該結晶性ポリエステルを含むマトリックスと、該アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体を含むドメインと、を有するマトリックス・ドメイン構造を有し、
該カーボンブラックは、該ドメインに偏在しており、
該結晶性ポリエステルは、分子内に、スチレン-エチレン-ブタジエン-スチレン共重合体の構造部分を有する、ことを特徴とする導電性樹脂混合物。 A conductive resin mixture,
crystalline polyester, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, and carbon black;
having a matrix-domain structure having a matrix containing the crystalline polyester and domains containing the acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer;
The carbon black is unevenly distributed in the domain,
A conductive resin mixture, wherein the crystalline polyester has a structural portion of a styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer in its molecule.
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