JP6752137B2 - 画像形成装置用転写ベルト及び画像形成装置用転写ベルトの製造方法 - Google Patents
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(1)ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)とカーボンブラック(C)とアルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位とエポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体(D)とを含有した組成物からなる基材層と、熱可塑性エラストマー(E)とイオン導電剤(F)とを含有した組成物からなる弾性層を積層したことを特徴とする画像形成装置用転写ベルト;
(2)前記基材層が、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)との合計量100重量%に対し、前記ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)50重量%〜95重量%と前記ポリアミド樹脂(B)50重量%〜5重量%とを含有したことを特徴とする(1)記載の画像形成装置用転写ベルト;
(3)前記エポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位が、(メタ)アクリル酸グリシジルであることを特徴とする(1)又は(2)記載の画像形成装置用転写ベルト;
(4)基材層を内層、弾性層を外層とした画像形成装置用転写ベルトの製造方法において、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)とカーボンブラック(C)とアルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位とエポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体である相溶化剤(D)とを含有した基材層を形成する組成物と、熱可塑性エラストマー(E)とイオン導電剤(F)とを含有した弾性層を形成する組成物をそれぞれ別々の押出機に供給し、環状ダイスより共押出することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法;
が提供される。
また、基材層に相溶化剤を用いることにより、ポリフッ化ビニリデン樹脂とポリアミド樹脂が海島構造を形成(連続相がポリフッ化ビニリデン樹脂、分散相がポリアミド樹脂)され、押出成形が可能となり、その結果製膜性が向上するばかりでなく、得られた転写ベルトの耐引裂性が向上する。
さらに、基材層に弾性層を積層した転写ベルトは、表面に凹凸を形成した高級紙や表面の粗い紙等に対して良好な転写性を有し、また画像の中抜けを防止するといった優れた効果を有している。
本発明の画像形成装置用転写ベルトの層構成は、基材層と弾性層とからなる多層構造のチューブ状の転写ベルトや基材層と弾性層と表面層からなる多層構造のチューブ状の転写ベルトである。この画像形成装置用転写ベルトは、例えば、中間転写ベルト、転写搬送ベルト等として使用される。
本発明の基材層は、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とポリアミド樹脂(B)とカーボンブラック(C)と相溶化剤(D)とを含有していることを特徴とする。さらに詳しくは、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とポリアミド樹脂(B)との相溶化剤として、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)と相溶性を有するアルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位と、ポリアミド樹脂(B)末端のアミノ基やカルボキシル基と反応性を示すエポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体を用いることにより、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)マトリクス中にポリアミド樹脂(B)が微分散した海島構造を呈する半導電性樹脂組成物よりなる。なお、ここでいう半導電性とは、温度23℃、相対湿度50%RH、印加電圧500Vにおける体積抵抗率が1×106〜1×1013Ω・cmの範囲内であることを意味する。
本発明に用いられるポリフッ化ビニリデン樹脂は、ポリフッ化ビニリデン、またはその共重合体から選ばれる1種、或いは2種以上の混合物である。フッ化ビニリデン共重合体としては、例えば、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体にフッ化ビニリデンの側鎖を有するグラフト共重合体等が挙げられ、これらの中から選ばれる1種、或いは2種以上を用いることができる。これらの中でも、引張弾性率を高くするためにポリフッ化ビニリデンを主体とするのが好ましい。
本発明に用いられるポリアミド樹脂(B)は、ジアミンとジカルボン酸との重縮合、α,ω−アミノカルボン酸の自己縮合、ラクタム類の開環重合などによって得られ、十分な分子量を有する熱可塑性樹脂である。
カーボンブラック(C)としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック及びカーボンナノチューブ等の導電性カーボンブラックを挙げることができ、特に、平均粒子径40nm以下のカーボンブラックが少量の配合で電気抵抗を下げることができるので好ましい。また、本発明においては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基、オキサゾリン基、から選ばれる1種以上の官能基を有するポリマーがグラフト付加されたグラフト化カーボンブラック、或いは低分子量化合物で表面処理したカーボンブラックも用いることができる。
本発明に用いられる相溶化剤(D)は、アルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位と、エポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体であって、1分子中に1個以上のエポキシ基を含有することを特徴とする。1分子中に1個以上のエポキシ基を含有する共重合体を相溶化剤として用いることにより、ポリフッ化ビニリデン樹脂マトリクス中にポリアミド樹脂が微分散した海島構造を呈する半導電性樹脂組成物とすることができる。
本発明の弾性層は、熱可塑性エラストマーにイオン導電剤を配合した組成物から形成される。弾性層に使用する樹脂は、例えば、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ジエン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマーなど必要に応じて適宜選択することができる。これらの熱可塑性エラストマーは単独でも、必要に応じて2種以上を混合使用してもよい。これらの中でも、特にポリウレタン系エラストマーは、押出成形性に優れ特に好ましい。
イオン導電剤としては、例えばポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド共重合体、ポリエーテルエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルアミド、部分架橋ポリエチレンオキサイド共重合体、アイオノマー(側鎖にカルボン酸のアルカリ金属塩、スルホン酸のアルカリ金属塩、4級アンモニウム塩を有するポリマー)、イオン電解質等があげられ、これらを単独で、あるいは二種類以上併用することができる。イオン電解質としては、4級アンモニウム塩、アルカリ金属のチオシアン酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ハロゲン含有酸素酸塩、脂肪族アルコールサルフェート塩、過塩素酸アミンを用いることができ、これらのうち特に、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、チオシアン酸リチウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、アルキルサルフェート、テトラアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。
転写効率の優れた画像形成装置用転写ベルトを得るために、弾性層の上に表面層を形成してもよい。弾性層上に形成する表面層は、トナーとの離型性やクリーニング性を有し、弾性層と強固に接着し、弾性層の柔らかさを阻害しない性質とクラックの発生しない追従性が求められる。
また、多官能アクリレートオリゴマーとしては、ノボラック型、ビスフェノール型エポキシ樹脂をアクリレート変性したエポキシアクリレート、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られるウレタン化合物のアクリレート変性物であるウレタンアクリレート、ポリエステル樹脂をアクリレート変性したポリエステルアクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明の基材層を形成するための組成物の製造方法には特に制限はないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、カーボンブラック(C)、相溶化剤(D)及び必要に応じて用いられる添加剤を配合してドライブレンドした後、溶融混練する方法、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)にカーボンブラック(C)を予め溶融混練してマスターバッチを作製し、これにポリアミド樹脂(B)、相溶化剤及び必要に応じて用いられる添加剤を溶融混練する方法、ポリアミド樹脂(B)に所定量のカーボンブラック(C)を配合し、溶融混練してマスターバッチを作製し、押出成型時にマスターバッチとポリフッ化ビニリデン樹脂(A)と相溶化剤(D)とを溶融混練する方法等が挙げられる。
(1)溶融粘度
長さ10mm×直径1mmのダイを取り付けた島津製作所製高化式フローテスターを用いて溶融粘度を測定した。なお、その単位を(poise)として表した。
(2)ショアA硬度
厚さ2mmのシートを3枚重ねて厚み6mmとし、デューロメータ タイプA(上島製作所製)を用いて測定した。
(3)電気抵抗(体積抵抗率)及び電気抵抗(体積抵抗率)のバラつき
URSプローブを取り付けたハイレスタUP(MCP−HT450、ダイヤインスツルメンツ社製)を用い、460mm×400mmのサンプルについてTD方向に10点、MD方向に10点の体積抵抗率を測定した。次いで、体積抵抗率の測定値の平均値を求め、それをサンプルの体積抵抗率(測定条件:温度23℃、相対湿度50%RH、荷重2kg、印加電圧500V、10秒)とした。
また、体積抵抗率の測定値のバラつきを以下の式で求めた。
体積抵抗率のバラつき[桁]=log10(体積抵抗率の最大値/体積抵抗率の最小値)
(4)電気抵抗(体積抵抗率)の通電上昇
サンプルに500Vの電圧を3時間連続で印加(主電極外径50mm、ガード電極内径70mm(両側導電ゴム付))し、所定時間毎に電流値を読み取り、体積抵抗率を求めた。次いで、得られた体積抵抗率を常用対数表記に換算し、電圧印加後の常用対数表記の体積抵抗率から電圧印加前の常用対数表記の体積抵抗率を引くことにより、体積抵抗率の通電上昇[桁]を算出した。
(5)分散相の大きさ
ロータリミクロトーム(ST−102型、株式会社日本ミクロトーム社製)を用いて厚さ2〜5μmに試験片を切出した後、得られた樹脂組成物の試験片をデジタルマイクロスコープ(VHX−500、株式会社キーエンス社製)を用いて試験片断面の観察を行った。試験片の相分離構造が海島構造であった場合、測定サンプル上のランダムに選択した点を中心に低倍率から徐々に倍率を上げ、ポリアミド樹脂の分散相(島)が50個以上100個未満観察されたときに、分散相の粒径を測定した。(分散相の粒径は、長軸aの長さと短軸bの長さとの平均値とする。)この操作を10点で繰り返し行い、その平均値をポリアミド樹脂の平均粒径とした。
<ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)>
・ポリフッ化ビニリデン(A−1)[融点:168℃、溶融粘度:4500poise(測定温度200℃、荷重100kg)]
・ポリフッ化ビニリデン(A−2)[融点:168℃、溶融粘度:15000poise(測定温度200℃、荷重100kg)]
・ポリフッ化ビニリデン(A−3)[融点:142℃、溶融粘度:22800poise(測定温度200℃、荷重100kg)、フッ化ビニリデンと6−フッ化プロピレンとの共重合体]
<ポリアミド樹脂(B)>
・ナイロン12(B−1)[融点:176〜180℃、溶融粘度:1700poise(測定温度200℃、荷重100kg)]
<カーボンブラック(C)>
・カーボンブラック(C−1)[吸油量:190ml/100g、BET表面積:70m2/g]
<相溶化剤(D)>
・相溶化剤(D−1)[主鎖:メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレート共重合体、側鎖:メタクリル酸メチル重合体、エポキシ当量1650g/eq]
・相溶化剤(D−2)[メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレート共重合体、平均分子量:6000、エポキシ当量:310g/eq]
・相溶化剤(D−3)[エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、側鎖:メタクリル酸ブチル重合体、エポキシ当量:1350g/eq]
・相溶化剤(D−4)[スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、平均分子量:11000、エポキシ当量:556g/eq]
<熱可塑性エラストマー(E)>
・熱可塑性エステル系ポリウレタン(E−1)[ショアA硬度:59、溶融粘度:2150poise]
・熱可塑性エーテル系ポリウレタン(E−2)[ショアA硬度:55、溶融粘度:6000poise]
<イオン導電剤(F)>
・エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体(F−1)[プロピレンオキサイド含量:10%]
・過塩素酸リチウム三水和物(F−2)
・テトラブチルアンモニウムハイドロサルフェート(F−3)
表1に示した配合比となるように、ポリフッ化ビニリデン樹脂とポリアミド樹脂とカーボンブラックと相溶化剤とをスクリュー径38φmm二軸混練押出機を用いて溶融混練し、コンパウンドを得た。次いで、得られたコンパウンドを環状ダイス(設定温度:210℃、押出径:50φmm)を備えた単軸押出機に供給し、溶融状態でチューブ状に押出す(押出速度:1.5m/min)ことで厚さ100μmのチューブ状のフィルムを得た。得られたチューブ状のフィルムの分散相サイズを表1に示す。
一方、表1に示すように、相溶化剤として主鎖がエチレンーグリシジルメタクリレート共重合体であり、側鎖がメタクリル酸ブチル重合体である共重合体(アルキル鎖の炭素数が4)を配合した基材層5は、分散相サイズが5μmを超える結果を示した。相溶化剤として、スチレンーグリシジルメタクリレート共重合体を配合した基材層6は、ポリフッ化ビニリデン相とナイロン12相とが交錯した相互連結構造となっており、ナイロン12相が分散相とならず、分散相のサイズを測定することができなかった。また、相溶化剤を配合しなかった基材層7は、基材層5及び6と同様、分散相サイズが5μmを超える結果を示した。
シリンダー径50mmの押出機2台の先端に2層の環状ダイを装着した装置を用い、基材層を形成する組成物と弾性層を形成する組成物とを共押出してチューブ状に形成後、長さ400mmにカットし、基材層を内層とする基材層の厚さ150μm、弾性層の厚さ250μm、周長850mm、幅400mmの転写ベルトを得た。
Claims (4)
- ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)とカーボンブラック(C)とアルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位とエポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体(D)とを含有した組成物からなる基材層と、熱可塑性エラストマー(E)とイオン導電剤(F)とを含有した組成物からなる弾性層を積層したことを特徴とする画像形成装置用転写ベルト。
- 前記基材層が、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)との合計量100重量%に対し、前記ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)50重量%〜95重量%と前記ポリアミド樹脂(B)50重量%〜5重量%とを含有したことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置用転写ベルト。
- 前記エポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位が、(メタ)アクリル酸グリシジルであることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置用転写ベルト。
- 基材層を内層、弾性層を外層とした画像形成装置用転写ベルトの製造方法において、ポリフッ化ビニリデン樹脂(A)とナイロン6、ナイロン4、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6,10、ナイロン6,12、ナイロン6/6,6、ナイロン6/6,6/12、ナイロン6,MXD(MXDはm−キシリレンジアミン成分を表す)、ナイロン6,6T(Tはテレフタル酸成分を表す)、ナイロン6,6I(Iはイソフタル酸成分を表す)の単独、或いは2種以上であるポリアミド樹脂(B)とカーボンブラック(C)とアルキル鎖の炭素数が3以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位とエポキシ基を有するビニル単量体由来の構成単位とを含む共重合体である相溶化剤(D)とを含有した基材層を形成する組成物と、熱可塑性エラストマー(E)とイオン導電剤(F)とを含有した弾性層を形成する組成物をそれぞれ別々の押出機に供給し、環状ダイスより共押出することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
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