(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
<導電性エンドレスベルト>
以下に、本発明の導電性エンドレスベルトを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
【0012】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分として、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂と、熱可塑性ポリエステル系エラストマーと、を含み、添加剤として、カルボジイミド化合物と、導電剤と、を含み、前記熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が、前記樹脂成分100質量部中、55質量部以上であり、前記カルボジイミド化合物が、カルボジイミド基を20個以上有する脂肪族カルボジイミド化合物であることを特徴とする。
【0013】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分として、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂と、熱可塑性ポリエステル系エラストマーと、を含み、該熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が、樹脂成分100質量部中、55質量部以上であり、剛性の高い熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が多いため、引張弾性率が向上している。
また、本発明の導電性エンドレスベルトは、添加剤として、カルボジイミド基を20個以上有する脂肪族カルボジイミド化合物を含み、該カルボジイミド化合物が従来よりも多くのカルボジイミド基を有するため、加熱成形時に熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂が加水分解しても、生成したカルボキシル基とカルボジイミド基との反応が速やかに起こり、架橋により、加水分解によって切断された分子を繋ぎ合わせ、樹脂成分の分子量の低下を抑制できる。そして、樹脂成分の分子量の低下を抑制できるため、本発明の導電性エンドレスベルトは、耐折れ性も向上している。
【0014】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分として、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂を含む。該熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂としては、具体的には、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂が挙げられ、これらの中でも、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂が好ましい。これら熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。また、これら熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂は、市販されており、容易に入手できる。
【0015】
前記熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量は、前記樹脂成分100質量部中、55質量部以上であり、55〜75質量部の範囲が好ましい。熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が、樹脂成分100質量部中、55質量部未満では、導電性エンドレスベルトの引張弾性率を十分に向上させることができない。一方、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が、樹脂成分100質量部中、75質量部以下であれば、導電性エンドレスベルトの耐折れ性を更に向上させることができる。
【0016】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分として、熱可塑性ポリエステル系エラストマーを含む。該熱可塑性ポリエステル系エラストマーとしては、例えば、ハードセグメント及びソフトセグメントにポリエステルを用いたポリエステル−ポリエステル型のもの、ハードセグメントにポリエステル、ソフトセグメントにポリエーテルを用いたポリエステル−ポリエーテル型のもの等を用いることができる。なお、熱可塑性ポリエステル系エラストマーのハードセグメントとしては、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)樹脂等の熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂や、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリブチレンナフタレート(PBN)樹脂等の熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂が挙げられ、ソフトセグメントとしては、例えば、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル等が挙げられる。これら熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、1種単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。
【0017】
前記熱可塑性ポリエステル系エラストマーの含有量は、前記樹脂成分100質量部中、45質量部以下であり、5〜45質量部の範囲が好ましく、25〜45質量部の範囲が更に好ましい。熱可塑性ポリエステル系エラストマーの含有量が、樹脂成分100質量部中、45質量部を超えると、導電性エンドレスベルトの引張弾性率を十分に向上させることができない。一方、熱可塑性ポリエステル系エラストマーの含有量が、樹脂成分100質量部中、5質量部以上であれば、導電性エンドレスベルトの耐折れ性を更に向上させることができ、25質量部以上であれば、導電性エンドレスベルトの耐折れ性をより一層向上させることができる。
【0018】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分として、上述した熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂及び熱可塑性ポリエステル系エラストマー以外の樹脂を含んでもよい。かかる樹脂としては、熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【0019】
本発明の導電性エンドレスベルトは、添加剤として、カルボジイミド化合物を含み、該カルボジイミド化合物が、カルボジイミド基を20個以上有する脂肪族カルボジイミド化合物であることを特徴とする。ここで、脂肪族カルボジイミド化合物は、例えば、下記式:
−N=C=N−R
1−
(式中、R
1は脂肪族化合物由来の2価の有機基である)で表される繰り返し単位を主要構成単位とする化合物である。
【0020】
前記脂肪族カルボジイミド化合物は、例えば、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の加水分解によって生じたカルボキシル基と、下記反応式:
【化1】
(式中、R
1は脂肪族化合物由来の2価の有機基であり、R
2は熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂由来の1価の有機基である)のように反応し、カルボジイミド基とカルボキシル基とが反応して再架橋するため、樹脂成分の分子量の低下を抑制できる。
なお、カルボジイミド化合物としては、脂肪族カルボジイミド化合物の他に、芳香族カルボジイミド化合物も知られているが、芳香族カルボジイミド化合物を使用した場合、耐折れ性の向上効果が小さく、また、再架橋が不十分で、引張弾性率が低下してしまう。
【0021】
前記脂肪族カルボジイミド化合物は、例えば、有機ポリイソシアネートを、イソシアネート基のカルボジイミド化反応を促進する触媒の存在下で反応させることにより合成することもできるが、市販されており、容易に入手できる。
なお、合成原料として使用する有機ポリイソシアネートとしては、へキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートが挙げられ、また、触媒としては、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、チタン酸テトラブチル等が挙げられる。
前記カルボジイミド化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0022】
前記カルボジイミド化合物の添加量は、前記樹脂成分100質量部に対し、0.05〜30質量部の範囲が好ましく、0.1〜5質量部の範囲が更に好ましく、0.3〜3質量部の範囲がより一層好ましい。カルボジイミド化合物の添加量をこの範囲内とすることで、導電性エンドレスベルトの耐折れ性が更に向上する。
【0023】
本発明の導電性エンドレスベルトは、添加剤として、導電剤を含む。ここで、導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。
前記電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック、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ブラック、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、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、カーボンウィスカー,黒鉛ウィスカー,炭化チタンウィスカー,導電性チタン酸カリウムウィスカー,導電性チタン酸バリウムウィスカー,導電性酸化チタンウィスカー,導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。
前記イオン導電剤としては、例えば、テトラエチルアンモニウム,テトラブチルアンモニウム,ドデシルトリメチルアンモニウム,ヘキサデシルトリメチルアンモニウム,オクタデシルトリメチルアンモニウム,ベンジルトリメチルアンモニウム,変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の四級アンモニウムの過塩素酸塩,塩素酸塩,塩酸塩,臭素酸塩,ヨウ素酸塩,ホウフッ化水素酸塩,硫酸塩,アルキル硫酸塩,カルボン酸塩,スルホン酸塩等、リチウム,ナトリウム,カリウム等のアルカリ金属の過塩素酸塩,塩素酸塩,塩酸塩,臭素酸塩,ヨウ素酸塩,ホウフッ化水素酸塩,トリフルオロメチル硫酸塩,スルホン酸塩等、カルシウム,マグネシウム等のアルカリ土類金属の過塩素酸塩,塩素酸塩,塩酸塩,臭素酸塩,ヨウ素酸塩,ホウフッ化水素酸塩,トリフルオロメチル硫酸塩,スルホン酸塩等が挙げられる。
前記導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0024】
前記導電剤の添加量は、目的とするエンドレスベルトの導電性に応じて、適宜調整できるが、例えば、導電剤が電子導電剤の場合、該電子導電剤の添加量は、樹脂成分100質量部に対して、好ましくは1〜100質量部、より好ましくは1〜80質量部、より一層好ましくは5〜50質量部であり、また、導電剤がイオン導電剤の場合、該イオン導電剤の添加量は、樹脂成分100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.05〜5質量部である。また、特には、導電剤としてカーボンブラックを用いる場合は、該カーボンブラックを、前記樹脂成分100質量部に対し、5〜30質量部添加することが好ましい。
【0025】
本発明の導電性エンドレスベルトは、添加剤として、上述したカルボジイミド化合物及び導電剤以外の添加剤を含んでもよい。かかる添加剤としては、例えば、各種充填材、カップリング剤、酸化防止剤、滑剤、表面処理剤、顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、架橋剤、着色剤等が挙げられる。
【0026】
本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂成分としての、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂及び熱可塑性ポリエステル系エラストマーと、添加剤としての、カルボジイミド化合物及び導電剤と、を混合し、所望に応じて、他の樹脂成分及び添加剤を更に配合して、樹脂組成物を調製し、例えば、該樹脂組成物を所望の形状に加熱成形することで製造できる。
ここで、樹脂組成物の調製には、二軸混練機等を使用できる。また、加熱成形の方法としては、押出し成形等を採用できる。
【0027】
本発明の導電性エンドレスベルトは、引張弾性率が2,000MPa以上であることが好ましい。引張弾性率が2,000MPa以上であれば、導電性エンドレスベルトを画像形成装置に組み込んだ際、導電性エンドレスベルトが伸長して、画像形成装置の他の構成部材と干渉してしまうのを十分に抑制できる。
【0028】
<画像形成装置>
次に、本発明の導電性エンドレスベルトを組み込んだ画像形成装置の一実施形態を説明する。
本発明の導電性エンドレスベルトは、
図1に示すタンデム方式による画像形成装置や、
図2に示す中間転写方式による画像形成装置や、
図3に示すタンデム中間転写方式による画像形成装置等に用いることができる。
【0029】
図1は、タンデム方式の画像形成装置の印字部構成例であり、本発明の導電性エンドレスベルトは、転写搬送ベルト10として用いることができる。
図1においては、感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ3、現像ブレード4、トナー供給ローラ5及びクリーニングブレード6で構成する印字ユニットを、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBの各トナーに対応して4個並べており、駆動ローラ(駆動部材)9により循環駆動されて転写搬送ベルト10で搬送した用紙上に、トナーを順次転写し、カラー画像を形成する。転写搬送ベルトの帯電及び除電は、それぞれ帯電ローラ7及び除電ローラ8で行う。また、用紙をベルトへ吸着させるための用紙帯電には、吸着ローラ(図示せず)が使用される。これらの対応により、オゾンの発生を抑えることができる。吸着ローラでは、用紙を搬送路から転写搬送ベルトに乗せるとともに、転写搬送ベルトへの静電吸着を行う。また、転写後の用紙分離は、転写電圧を低くすることにより用紙と転写搬送ベルトの吸着力を弱くして、曲率分離のみで行うことができる。
【0030】
図2は、中間転写方式による画像形成装置の印字部構成例であり、本発明の導電性エンドレスベルトは、中間転写部材20として用いることができる。
図2中、11はドラム状の感光体であり、図中矢印方向に回転するようになっている。この感光体ドラム11は、一次帯電器12によって帯電され、次いで画像露光13により露光部分の帯電が消去され、第1の色成分に対応した静電潜像がこの感光体ドラム11上に形成され、さらに静電潜像が現像器41により第1色のマゼンタトナーMで現像され、第1色のマゼンタトナー画像が感光体ドラム11上に形成される。次いで、このトナー画像が、駆動ローラ(駆動部材)30により循環駆動されて感光体ドラム11と接触しながら循環回転する中間転写部材20に転写される。この場合、感光体ドラム11から中間転写部材20への転写は、感光体ドラム11と中間転写部材20とのニップ部において、中間転写部材20に電源61から印加される一次転写バイアスにより行われる。この中間転写部材20に第1色のマゼンタトナー画像が転写された後、前記感光体ドラム11はその表面がクリーニング装置14により清掃され、感光体ドラム11の1回転目の現像転写操作が完了する。以降、感光体ドラム11が3回転し、各周回ごとに現像器42,43,44を順次用いて、第2色のシアントナー画像、第3色のイエロートナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次感光体ドラム11上に形成され、これが周回ごとに中間転写部材20に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写部材20上に形成される。なお、
図2の装置にあっては、感光体ドラム11の周回ごとに現像器41,42,43,44が順次入れ替わってマゼンタトナーM、シアントナーC、イエロートナーY、ブラックトナーBによる現像が順次行われるようになっている。
【0031】
次に、前記合成カラートナー画像が形成された中間転写部材20に転写ローラ25が当接し、そのニップ部に給紙カセット19から紙等の記録媒体26が給送される。これと同時に二次転写バイアスが電源29から転写ローラ25に印加され、中間転写部材20から記録媒体26上に合成カラートナー画像が転写されて加熱定着され、最終画像となる。合成カラートナー画像を記録媒体26へと転写した後の中間転写部材20は、表面の転写残留トナーがクリーニング装置35により除去され、初期状態に戻り、次の画像形成に備えるようになっている。なお、中間転写部材20を回転させる駆動ローラまたは駆動ギアには適宜電源61から電圧を印加することができ、この場合の電圧は直流のみの印加または直流に交流を重量する印加など、印加条件は適時選択することができる。
【0032】
図3は、タンデム方式と中間転写方式とを組み合わせたタンデム中間転写方式の印字部構成例であり、本発明の導電性エンドレスベルトは、タンデム中間転写部材50として用いることができる。感光体ドラム52a,52b,52c,52d上の静電潜像をそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにより現像する第1現像部54a、第2現像部54b、第3現像部54c、第4現像部54dが、タンデム中間転写部材50に沿って順次配置されており、このタンデム中間転写部材50を図中の矢印方向に循環駆動させて、各現像部54a,54b,54c,54dの感光体ドラム52a,52b,52c,52d上に形成された4色のトナー像を順次転写することにより、このタンデム中間転写部材50上にカラーのトナー像を形成し、このトナー像を紙等の記録媒体53上に転写することにより、プリントアウトを行う。符号55は、タンデム中間転写部材50を循環駆動するための駆動ローラ若しくはテンションローラを示し、符号56は記録媒体送りローラ、符号57は記録媒体送り装置、符号58は記録媒体上の画像を加熱等により定着させる定着装置を示す。また、符号59はタンデム中間転写部材50に電圧を印加する電源装置(電圧印加手段)を示し、この電源装置59は、トナー像を、感光体ドラム52a,52b,52c,52dから上記タンデム中間転写部材50に転写する場合と、タンデム中間転写部材50から記録媒体53上に転写する場合とで、印加する電圧の正負を反転させることができるようになっている。
【0033】
このように、本発明によれば、
図1〜
図3に示される転写搬送ベルト10、中間転写部材20、タンデム中間転写部材50等として用いることができる導電性エンドレスベルトとして、十分な引張弾性率と耐折れ性を付与することができる。
【実施例】
【0034】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0035】
表1に示す各配合成分を二軸混練機により溶融混練して、得られた混練物を環状ダイスを用いて押出し成形することにより、内径220mm、厚さ100μm、幅250mmの寸法を有する導電性エンドレスベルトを作製した。得られた各導電性エンドレスベルトに対し、以下の手順に従い耐折れ性(耐折れ回数)と、引張弾性率を測定評価した。結果を表1に示す。
【0036】
<耐折れ性(耐折れ回数)>
各ベルトから長さ100mm、幅15mmの試験片を切り出し、東洋精機(株)製のMIT耐揉疲労試験機を用いて、折り曲げ速度175回/min、回転角度135度、引張荷重14.7N(1.5kgf)の条件で耐折り曲げ回数を測定した。
【0037】
耐折り曲げ回数が20,000回以上の場合を合格(○)、20,000回未満の場合を不合格(×)と判定した。
【0038】
<引張弾性率の測定>
以下に示す条件にて、引張弾性率の測定を行った。
装置:(株)島津製作所製、引張試験機 EZ test(解析ソフト:Trappezium)
サンプル:短冊形状(長さ100mm×幅10mm×標準厚み100μm)
引張速度:5mm/sec
データサンプリング間隔:100mmsec
測定方法:0.5〜0.6%伸度での傾き(記載ある場合はJISに記載の接線法)
測定環境:室温(23±3℃、55±10%RH)
【0039】
引張弾性率が2,000MPa以上の場合を合格(○)、2,000MPa未満の場合を不合格(×)と判定した。
【0040】
【表1】
【0041】
*1 熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂: ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプラスチック社製、「ジュラネックス800FP」
*2 熱可塑性ポリエステル系エラストマー: 東洋紡社製、「ペルプレンE−450B」
*3 脂肪族カルボジイミド化合物A: 日清紡ケミカル社製、「カルボジライトHMV−8CA」、カルボジイミド当量=248、分子量=4020、1分子当りのカルボジイミド基数=16個
*4 脂肪族カルボジイミド化合物B: 日清紡ケミカル社製、「カルボジライトHMV−15CA」、カルボジイミド当量=262、分子量=5237、1分子当りのカルボジイミド基数=20個
*5 芳香族カルボジイミド化合物C: ラインケミー社製、「スタバクゾールP100」、カルボジイミド当量=330、1分子当りのカルボジイミド基数=32個
*6 導電剤: カーボンブラック、デンカ社製、「デンカブラック」
【0042】
表1の実施例1〜4の結果から、本発明に従う導電性エンドレスベルトは、耐折れ性に優れ、引張弾性率も高いことが分かる。
一方、比較例2の結果から、熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂の含有量が、樹脂成分100質量部中、55質量部未満では、引張弾性率が低くなることが分かる。
また、比較例3の結果から、カルボジイミド化合物が芳香族カルボジイミド化合物であると、耐折れ性が実施例に比べて低くなり、また、引張弾性率も低くなることが分かる。
また、比較例4の結果から、カルボジイミド化合物のカルボジイミド基が20個未満であると、耐折れ性が実施例に比べて低くなることが分かる。