JP3970002B2 - フッ素系シームレス機能ベルト - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真式複写機やプリンタ等の中間転写用あるいは搬送用等に使用されるシームレス機能ベルトに関する。
【0002】
【従来の技術】
OA機器は普通、躯体部、データ処理ユニット、及び印刷ユニットから構成されており、印刷ユニットは駆動系、光学系、感光系、転写系、搬送系および定着系等から構成されている。これらの中では各種のシームレス機能ベルトが使用されている。すなわち、感光系の感光体基体用の導電性シームレスベルト、静電潜像を書かせる前に感光体に電荷を帯電させる帯電用の導電性ないし絶縁性シームレスベルト、トナー画像を転写した後に感光体の残留電位を除電する導電性のシームレスベルト、感光体上のトナー画像を紙に転写する時に用いる中間転写用の半導電性シームレスベルトおよび静電気で紙を吸着して搬送するための半導電性ないし絶縁性シームレスベルト等である。
【0003】
上記のシームレス機能ベルトとしてはゴム製、ポリエステル製、フッ素樹脂製のものが知られている。要求性能としては、使用条件に合った抵抗範囲のものであることは勿論であるが、それ以外に、トナーの固着に対する耐久性、繰り返しの折り曲げに対する耐久性、寸法精度および難燃性等が必要とされる。ゴム製のものはトナーの固着に対する耐久性、寸法精度および難燃性の点で劣っており、ポリエステル製のものはトナーの固着に対する耐久性および難燃性の点で劣っている。一方、フッ素樹脂製のものはトナーの固着に対する耐久性、繰り返しの折り曲げに対する耐久性、寸法精度および難燃性すべての面で優れている。
【0004】
シームレス機能ベルトの抵抗範囲を使用条件の範囲内に制御するための導電性フィラーとしては分散性がよく、広い範囲で抵抗制御が可能であるためにカーボンブラックが一般的に用いられている。しかしながら、フッ素樹脂とカーボンブラックを主成分とするシームレス機能ベルトは、抵抗範囲が半導電性の場合には、高電圧を加えて使用すると電気抵抗が低下するという現象が起き、電気的な耐久性の不足が指摘されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電子写真式複写機やプリンタ等で使用されるシームレス機能ベルトを提供することを目的とするものである。特に、本発明は導電性フィラーとしてカーボンブラックを用いる半導電性のフッ素樹脂組成物からなるシームレス機能ベルトを提供することを目的とするものである。更に、本発明は、使用時の電気抵抗の低下が改良された優れたフッ素樹脂組成物からなる半導電性のシームレス機能ベルトを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、電子写真式複写機やプリンタ等で用いられる、導電性フィラーとしてカーボンブラックを含有するフッ素樹脂組成物からなる半導電性のシームレス機能ベルトの電気抵抗の低下を改良するために種々検討し、特定の範囲の性能を有するカーボンブラックを用いることにより、その課題が解決されることを見いだし、本発明に到達した。
【0007】
すなわち、本発明は比表面積(m2/g)の値の平方根を一次粒子径(nm)の値で割った値が0.3以上0.531以下のカーボンブラックを3〜30重量%含有するフッ素樹脂組成物からなり、体積固有抵抗が105 〜1014Ω・cmの範囲で、100V10秒印加後の体積固有抵抗ρV0に対する100V1時間印加後の体積固有抵抗ρV1の比ρV1/ρV0が1以上4/3以下であることを特徴とするフッ素系シームレス機能ベルトを要旨とするものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】
本発明で用いるフッ素樹脂としては各種フッ素樹脂が用いられるが、具体的にはテトラフルオロエチレンーエチレン共重合体(以下ETFEと略記する。)、ポリビニリデンフルオライド(以下PVDFと略記する。)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下PFAと略記する。)、ポリクロロトリフルオロエチレン(以下PCTFEと略記する。)又はクロロフルオロエチレン−エチレン共重合体(以下ECTFEと略記する。)等が挙げられる。これらを単独でも二種以上併用してもよい。トナーの固着に対する耐久性が高いという点からETFE、PFAが好ましく、比較的低温で成形ができるという点からはETFE、PVDF、PCTFEおよびECTFEが好ましい。従って、双方の観点からETFEが特に好ましい。
【0009】
本発明で用いるカーボンブラックとしては、比表面積が大きく、一次粒子径が小さいほど体積固有抵抗の低下が小さい傾向があり、比表面積(m2/g)の値の平方根を一次粒子径(nm)の値で割った値が0.3以上であれば体積固有抵抗の低下は少なく、0.4以上であれば体積固有抵抗の低下は殆ど無い。
【0010】
本発明において、カーボンブラックの比表面積(m2/g)の値の平方根を一次粒子径(nm)の値で割った値は0.531以下である。
【0011】
なお、本発明の体積固有抵抗の変化は、実施例1の様に100V10秒印加後と100V1時間印加後の抵抗変化から求め、本発明では、100V10秒印加後の体積固有抵抗ρV0に対して100V1時間印加後の体積固有抵抗ρV1の低下が無く、ρV1/ρV0 が4/3以下である。
【0012】
カーボンブラックの種類としては、上記の範囲の特性を満たすものであれば特に制限はなく、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、およびサーマルブラック等を使うことができる。これらのカーボンブラックは、一種類の使用も、また二種類以上の併用も可能である。フッ素樹脂組成物には、フッ素樹脂とカーボンブラックの他に本発明の特性を損なわない範囲で、他のフィラーや添加剤等を加えることができる。
【0013】
導電性フィラーとしてカーボンブラックを含有するフッ素樹脂組成物からなる半導電性のシームレス機能ベルトにおいて、電気抵抗の低下が観測されるのは体積固有抵抗が105 〜1014Ω・cmの範囲であり、電気抵抗の低下の度合いが大きいのは106
〜1013Ω・cmの範囲である。本発明により得られる半導電性のシームレス機能ベルトは、電気抵抗が制御され、抵抗安定性に優れており、電子写真式複写機やプリンタ等の帯電用、中間転写用あるいは搬送用等のシームレス機能ベルトとしての使用に有利に供される。
【0014】
【実施例】
以下、本発明を実施例に沿って具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各測定方法は次の通りである。
(融点)フッ素樹脂の融点は示差熱走査熱量測定(DSC)を用いて測定した。
(比表面積)カーボンブラックの比表面積はカタログ値を用いた。
(一次粒子径)カーボンブラックの一次粒子径はカタログ値を用いた。
(形状因子)カーボンブラックの比表面積の値の平方根を一次粒子径で割った値。
(体積固有抵抗)三菱化学(株)製ハイレスタ、ロレスタを用いて測定した。
(トナーの固着に対する耐久性)純水の接触角を測定した。
(繰り返しの折り曲げに対する耐久性)東洋精機(株)製MIT耐折疲労試験機を用いて破断するまでの折り曲げ回数を測定した。
(寸法精度)ベルトを切り開いて周長を測定した。
(難燃性)UL−94に基づいて評価した。
【0015】
(原料)
純水接触角が比較的大きく、融点が比較的低いという点から次のETFE等を用いた。
(ETFE)旭硝子(株)製アフロンCOP
C88A。融点=260℃、純水接触角=98°。
(PVDF)三菱化学(株)製カイナー760。融点=170℃、純水接触角=90°。
(PFA)旭硝子(株)製アフロンPFA
P−66−P。融点=306℃、純水接触角=115°。
(PCTFE)ダイキン工業(株)製ネオフロンCTFE
M−300P。融点=211℃、純水接触角=84°。
(PBT)鐘紡(株)製PBT−128。融点=225℃、純水接触角=74°。
【0016】
カーボンブラックは次のものを用いた。
(CB1)キャブラック社製カーボンブラックXC−72。一次粒子径=30nm、比表面積=254m2 /g、形状因子=0.531。
(CB2)三菱化学(株)製カーボンブラック
ECカーボン。一次粒子径=30nm、比表面積=800m2 /g、形状因子=0.943。
(CB3)電気化学(株)製カーボンブラック
デンカブラック。一次粒子径=40nm、比表面積=61m2 /g、形状因子=0.195。
(CB4)東海カーボン(株)製カーボンブラック
トーカブラック#3855。一次粒子径=25nm、比表面積=85m2 /g、形状因子=0.369。
(CB5)東海カーボン(株)製カーボンブラック
トーカブラック#3845。一次粒子径=40nm、比表面積=60m2 /g、形状因子=0.194。
(CB6)東海カーボン(株)製カーボンブラック
トーカブラック#3800。一次粒子径=70nm、比表面積=30m2 /g、形状因子=0.078。
【0017】
樹脂組成物は各樹脂とカーボンブラックを二軸混練機を用いて混練して、組成物とした。
(組成物1)ETFEにCB1を14wt%加えた。
(組成物2)ETFEにCB2を6wt%加えた。
(組成物3)ETFEにCB3を15wt%加えた。
(組成物4)ETFEにCB4を14wt%加えた。
(組成物5)ETFEにCB5を16wt%加えた。
(組成物6)ETFEにCB6を22wt%加えた。
(組成物7)PVDFにCB1を13wt%加えた。
(組成物8)PFAにCB5を15wt%加えた。
(組成物9)PCTFEにCB1を15wt%加えた。
(組成物10)PBTにCB5を16wt%加えた。
【0018】
実施例1
組成物1を環状ダイを有する押出機から押し出して定尺カットすることにより、周長350mm、長さ260mm、厚さ150μmのシームレスベルトを得た。100V10秒印加後の体積固有抵抗(ρV0 )は3.0×109 Ω・cm(以下3E09Ω・cmと略記する。)、100V1時間印加後の体積固有抵抗(ρV1 )は4E09Ω・cmであった。純水接触角は98°であり、折り曲げ耐久回数は80000回であった。周長は350±0.10mmであり、難燃性はVTM0相当であった。
【0019】
実施例2,3
組成物4および9を用いて実施例1と同様にして表1の結果を得た。
【0020】
比較例1〜6
組成物3、5、6、8、10および2を用いて、実施例1と同様にして表2の結果を得た。
【0021】
比較例7
ウレタンゴムとカーボンブラックよりなるゴム組成物を用いて、実施例1と同様にして得たゴム製シームレスベルトのρV0 は3E09Ω・cm、ρV1
は4E09Ω・cmであった。純水接触角は60°であり、折り曲げ耐久回数は40000回であった。周長は350±1.5mmであり、難燃性は無かった。
【0022】
【表1】
Figure 0003970002
【0023】
【表2】
Figure 0003970002
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、抵抗安定性、トナーの固着に対する耐久性、繰り返しの折り曲げに対する耐久性、寸法精度および難燃性に優れた電子写真式複写機やプリンタ等に好適に使用されるシームレス機能ベルトを提供することができる。

Claims (1)

  1. 比表面積(m2/g)の値の平方根を一次粒子径(nm)の値で割った値が0.3以上、0.531以下のカーボンブラックを3〜30重量%含有するフッ素樹脂組成物からなり、体積固有抵抗が105 〜1014Ω・cmの範囲で、100V10秒印加後の体積固有抵抗ρV0に対する100V1時間印加後の体積固有抵抗ρV1の比ρV1/ρV0が1以上4/3以下であることを特徴とするフッ素系シームレス機能ベルト。
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