JP5740804B2 - 導電性エンドレスベルト - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ、特にカラーレーザープリンタ等の電子写真装置や静電記録装置等において、中間転写ベルトや転写搬送ベルト等として好適に用いられる導電性エンドレスベルト（以下、単に「ベルト」と表記することもある）に関する。

従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置では、まず、感光体（潜像保持体）の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法が採られている。このようなトナーを用いたカラープリントの方式として、中間転写ベルト方式が一般に知られている。

中間転写ベルト方式でカラープリントを行う画像形成装置は、例えば図２に示したように、ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの４色でそれぞれ現像を行う４台の現像器１ａ〜１ｄで、各感光ドラム２ａ〜２ｄにそれぞれの色でトナー像を形成し、各感光ドラム２ａ〜２ｄに接して張設された中間転写ベルト３に転写ローラ５から電圧を印加して、各感光ドラム２ａ〜２ｄに形成された各色（ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）のトナー像を中間転写ベルト３の表面に転写して該中間転写ベルト３の表面にカラー画像を形成し、二次転写ローラ６でこの中間転写ベルト３に接触した記録用紙（記録メディア）４に電圧を印加して、中間転写ベルト３表面のカラー像を転写し、これを定着器７で加熱して定着させるようになっている。

このような画像形成装置に用いられる上記中間転写ベルト３としては、各感光ドラム２ａ〜２ｄで形成されたトナー像を正確に転写するために、良好な弾性率及び柔軟性（屈曲耐久性）が求められている。該ベルトの弾性率が低いと、走行時にシワを生じて、トナー像の正確な転写が困難となる場合があり、柔軟性に乏しいと早期の破損につながるおそれがある。従来、良好な弾性率と柔軟性を両立させるため、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を基材としたものが多く用いられている。また、機械的特性も求められるため、充填剤や軟化剤等を配合することも一般的に行われており（特開２００３−７６０８８号公報：特許文献１）、基材としてゴムを用いたものなども提案されている（特開平１０−１２９８７６号公報：特許文献２）。

ベルトの弾性率を上げるには、該ベルトを形成する基材にタルクを配合することが有効であるが、要求される弾性率が得られるだけの量のタルクを配合した場合、ベルトとして要求される柔軟性（屈曲耐久性）が得られないおそれがある。更には、表面性（光沢度）の低下をも招き、十分な光沢度を有していない場合には、転写残トナーのクリーニング不良が起こりやすくなり、ゴーストの発生などの印刷不良の発生を招くことがある。

このように、導電性エンドレスベルトにおいて、印刷品質と耐久性の向上の観点から、該ベルトを形成する樹脂組成物の配合の工夫により、弾性率と柔軟性（屈曲耐久性）及び表面性（光沢度）とを両立するという二律背反的課題を解決することが望まれる。

特開２００３−７６０８８号公報 特開平１０−１２９８７６号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、良好な弾性率と柔軟性（屈曲耐久性）及び表面性（光沢度）とを兼ね備えた導電性エンドレスベルトを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、ベルトを形成する基材として熱可塑性樹脂を用い、該樹脂にタルク及びワックスを所定量配合することで、良好な弾性率及び柔軟性（屈曲耐久性）を両立し得、更に、ベルト表面にワックスを積極的にブルームさせることにより、ワックスからなる被膜層が形成され、その表面性（光沢度）を効果的に向上させ得ることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、下記の（１）〜（５）の発明を提供する。
（１）ポリエステル樹脂とポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含む熱可塑性樹脂成分１００質量部に対して、タルク０．１〜６質量部、ワックス０．０５〜０．２５質量部を含有する樹脂組成物で形成され、上記ワックスが表面にブルームしたことにより形成された被覆層を有することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
（２）上記ワックスとして、ポリエチレンワックス、油脂系合成ワックス、水素化ワックス、酸化ワックス、配合ワックス、変成モンタンワックス及び天然ワックスから選ばれた１種又は２種以上を用いた（１）記載の導電性エンドレスベルト。
（３）上記ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びポリブチレンナフタレートから選ばれた１種又は２種以上である（１）又は（２）記載の導電性エンドレスベルト。
（４）上記ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレートであり、かつ上記ポリエステル系熱可塑性エラストマーがポリブチレンナフタレートエラストマーである（３）記載の導電性エンドレスベルト。
（５）中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置で、中間転写ベルトとして用いられるものである（１）〜（４）のいずれか１項記載の導電性エンドレスベルト。

本発明の導電性エンドレスベルトは、良好な弾性率と柔軟性（屈曲耐久性）とを兼ね備えると共に、ベルト表面に形成された被覆層により表面性（光沢度）にも優れたものであり、該ベルトをカラー画像形成装置の中間転写ベルトとして使用することにより、中間転写ベルト方式でカラープリントを行う場合に、中間転写ベルトから記録媒体へ画像を転写する際の転写効率及び画質を有効に向上させることができ、より高品質なカラー画像を効率的に得ることができるものである。また、上記被覆層は、成形後において、基材に配合されたワックスがブルームすることにより形成されるため、後工程で被覆層を形成する必要がなく、より効率的な生産を可能とし得、コスト的にも優位なものとすることができる。

本発明にかかる導電性エンドレスベルトの一実施例を示す概略断面図である。 中間転写ベルト方式によるカラー印刷電子写真装置を示す概略図である。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の導電性エンドレスベルトは、図１に示したように、基層３１の表面にワックスの被覆層３２を形成したエンドレスベルトであり、該被覆層３２は、基層３１を形成する材料に配合されたワックスを、成形後のベルト表面にブルームさせることにより形成されるものである。本発明の導電性エンドレスベルトは、例えば図２の示されたような画像形成装置において、中間転写ベルト３として好適に使用されるものである。

上記基層３１は、通常樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端樹脂ベルトが用いられ、従来から中間転写ベルトなどとして用いられる導電性エンドレスベルトの基層と同様のものを使用することができる。その基材とする材料は、熱可塑性樹脂のいずれでも使用可能である。具体的には次の材料が好適に使用される。即ち、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリブチレンナフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリエーテルニトリル、熱可塑性ポリイミド系材料、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアミド酸などの熱可塑性樹脂、及びこれらの混合樹脂、またこれらの混合樹脂で調製された熱可塑性エラストマーなどを使用することができる。本発明においては、基層３１の基材として、弾性率、柔軟性に優れると共に、後述するワックスのブルームしやすさの観点から、極性を有するものが好ましく、特にポリエステル樹脂及びポリエステル系熱可塑性エラストマーを好適に用いることができる。

タルクは、ベルトの弾性率を向上させる観点から配合されるものであり、公知のものを用いることができる。具体的には、市販品としてＳＧ−２０００（日本タルク（株）製）、ＨＴ−１００Ｂ（浅田製粉（株）製）等が例示され、特にＨＴ−１００Ｂを好適に用いることができる。配合量は、上記熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．１〜１５質量部、好ましくは５〜１０質量部とされる。配合量が０．１質量部未満であると、要求される弾性率が得られないおそれがあり、１５質量部を超えると、柔軟性（屈曲耐久性）及び表面性（光沢度）の低下を招くおそれがある。

なお、特に制限されるものではないが、本発明で用いる上記タルクの平均一次粒子径は通常１０μｍ以下、好ましくは８μｍ以下とされる。平均一次粒子径が１０μｍを超えると、柔軟性（屈曲耐久性）及び表面性（光沢度）の低下を招くおそれがある。

ワックスは、基層３１に柔軟性を付与すると共に、成形後のベルト表面にブルームさせることで、基層３１の表面に被覆層３２を形成することを目的として配合されるものである。このワックスとしては、公知のワックスを用いることができ、特に制限されるものではないが、具体的には、ポリエチレンワックス（例えば、三洋化成工業（株）製のサンワックス１７１Ｐ等）、油脂系合成ワックス（高級脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、ケトン・アミン類）、水素化ワックス、酸化ワックス（例えば、日本精蝋（株）製のＮＰＳシリーズ及びＯＸシリーズ、三井化学（株）製の三井ハイワックス４０５２Ｅ等）、配合ワックス（例えば、日本精蝋（株）製のＰＡＬＶＡＸシリーズ及びＮＥＯＰＡＬＡＸシリーズ等）、変成モンタンワックス、天然ワックス等を例示することができる。本発明においては、上記熱可塑性樹脂に配合した際のブルームさせやすさの観点から、極性有さない、もしくは小さいものを好適に使用でき、特にポリエチレンワックスを好適に用いることができる。配合量は、上記熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．０５〜５質量部、好ましくは０．１〜１質量部とされる。配合量が０．０５質量部未満であると、要求される表面性が得られないおそれがあり、５質量部を超えると、押出成形時に材料がスクリューにかみ込みにくくなり、ベルトの成形性が低下するおそれがある。

通常、この基層３１には導電剤が配合され、１０⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍ程度の良好な導電性が付与される。導電剤としては、公知の電子導電性物質、イオン導電性物質を用いることができる。

電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどが挙げられる。

また、イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、トリデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、ラウリルトリメチルアンモニウムパークロレート、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（３’−ドデシロキシ−２’−ヒドロキシプロピル）メチルアンモニウムエトサルフェート、３−ラウルアミドプロピル−トエイメチルアンモニウムメチルサルフェート、ステアルアミドプロピルジメチル−β−ヒドロキシエチル−アンモニウム−ジハイドロジェンフォスフェート、テトラブチルアンモニウムホウフッ酸塩、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の第４級アンモニウムの過塩素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、メチルサルフェート塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、アセテート等の有機イオン性導電物質或は電荷移動錯体などが挙げられる。

導電剤の配合量は、所望の抵抗値に応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、電子導電性物質の場合は上記熱可塑性樹脂１００質量部に対して１〜３０質量部、好ましくは５〜２０質量部とされ、イオン導電性物質の場合は上記熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．０１〜３質量部、好ましくは０．１〜１質量部とされる。

なお、この基層３１には、必要に応じて上記の添加剤以外にも、公知の酸化防止剤、熱安定剤、可塑剤、光安定剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、接着剤、難燃剤、分散剤などの公知の添加剤を適宜配合することができ、また、必要に応じて、合成樹脂に添加される公知の充填剤、例えばガラス繊維、カーボン繊維、マイカ、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの補強材と複合化することもできる。

被覆層３２は、ベルト成形後に基層３１を形成する樹脂組成物に配合されたワックスがベルトの表面にブルームすることにより形成されるものである。この時、該被覆層３２の厚さは特に制限されるものではないが、薄すぎると、要求される表面性（光沢度）が得られないおそれがあり、一方、厚すぎると、画像転写時に感光体を汚染するおそれがあるため、通常は０．１〜１０μｍとされ、特に１〜５μｍであることが好ましい。

本発明の導電性エンドレスベルトは、上記のように、良好な弾性率及び柔軟性（屈曲耐久性）を両立すると共に、表面にワックスで形成された被覆層３２を有することにより良好な表面性（光沢度）を有しているため、中間転写ベルトとして使用した際に、画像品質に優れるものである。この場合、本発明導電性エンドレスベルトが適用される中間転写ベルトを用いた画像形成装置としては、図２に示された現像器１ａ〜１ｄ及び感光ドラム２ａ〜２ｄをベルト３に沿って一列に並べた装置に限定されるものではなく、１つの感光ドラムに対して複数の４つの像装置を入れ替えながら各色（ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）の現像を行って感光ドラム上にカラー画像を形成し、これを中間転写ベルトに転写してこれを搬送し、紙等の記録媒体へと転写する装置など、中間転写ベルト上にトナー像を形成し、これを紙等の記録媒体へと転写する装置であれば、その中間転写ベルトとしていずれの装置にも好適に採用される。

以下、本発明について実施例及び比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

［実施例１，２、参考例１，２、比較例１〜３］
下記表１に示す配合のベルト用材料を常法に従って混練、押出成形して図１に示した構造の導電性エンドレスベルト（幅１５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を作製した。
得られた各導電性エンドレスベルトにつき、下記ＪＩＳ規格に準拠して測定を行って引張弾性率、屈曲耐久性及び光沢度を評価した。

《評価方法》
［引張弾性率］
ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠し、１号形試験片を作製して、試験速度１±０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定を行い、以下の基準により評価した。結果は表１に示した。
◎：２３００ＭＰａ以上
○：２１００ＭＰａ以上２３００ＭＰａ未満
△：１９００ＭＰａ以上２１００ＭＰａ未満
×：１９００ＭＰａ未満
［屈曲耐久性］
幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの試験片を作製し、（株）東洋精機製作所製「ＭＩＴ−ＤＡ」を用いて、荷重２ｋｇ、折り曲げ角度９０°の条件で繰り返し屈曲を与え、破断するまでの回数を測定し、以下の基準により評価した。結果は表１に示した。
○：２０００回以上
△：１０００回以上２０００回未満
×：１０００回未満
［光沢度］
（株）堀場製作所製のハンディ光沢計を用いて測定し、以下の基準により評価した。結果は表１に示した。
◎：７０以上
○：５０以上７０未満
△：３０以上５０未満
×：３０未満

上記表１で使用した各配合成分の詳細は以下の通りである。
ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート、ポリプラスチックス（株）製「８００ＦＰ」
ＰＢＮＥ：ポリエステル系エラストマー、東洋紡績（株）製「ＥＮ１６０００」
タルク：浅田製粉（株）製「ＨＴ−１００Ｂ」
ワックス：低分子量ポリエチレン、三洋化成工業（株）製「サンワックス１７１Ｐ」
カーボンブラック：電気化学工業（株）製「デンカブラック」

表１の結果から、本発明の導電性エンドレスベルトが弾性率及び柔軟性（屈曲耐久性）を両立すると共に、良好な表面性（光沢度）を備えていることが確認された。

１ａ〜１ｄ 現像器
２ａ〜２ｄ 感光ドラム
３ 中間転写ベルト（導電性エンドレスベルト）
３１ 基層
３２ 被覆層
４ 記録用紙（記録メディア）
５ 転写ローラ
６ 二次転写ローラ
７ 定着装置

Claims (5)

1. ポリエステル樹脂とポリエステル系熱可塑性エラストマーとを含む熱可塑性樹脂成分１００質量部に対して、タルク０．１〜６質量部、ワックス０．０５〜０．２５質量部を含有する樹脂組成物で形成され、上記ワックスが表面にブルームしたことにより形成された被覆層を有することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
2. 上記ワックスとして、ポリエチレンワックス、油脂系合成ワックス、水素化ワックス、酸化ワックス、配合ワックス、変成モンタンワックス及び天然ワックスから選ばれた１種又は２種以上を用いた請求項１記載の導電性エンドレスベルト。
3. 上記ポリエステル樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びポリブチレンナフタレートから選ばれた１種又は２種以上である請求項１又は２記載の導電性エンドレスベルト。
4. 上記ポリエステル樹脂がポリブチレンテレフタレートであり、かつ上記ポリエステル系熱可塑性エラストマーがポリブチレンナフタレートエラストマーである請求項３記載の導電性エンドレスベルト。
5. 中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置で、中間転写ベルトとして用いられるものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性エンドレスベルト。

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