特許 7101186 導電性エンドレスベルト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-06

(45)【発行日】2022-07-14

(54)【発明の名称】導電性エンドレスベルト

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/16 20060101AFI20220707BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20220707BHJP

【ＦＩ】

G03G15/16

G03G15/00 552

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019550278

(86)(22)【出願日】2018-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2018039673

(87)【国際公開番号】W WO2019087925

(87)【国際公開日】2019-05-09

【審査請求日】2021-07-19

(31)【優先権主張番号】P 2017213500

(32)【優先日】2017-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005278

【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186015

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100096714

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124121

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 由美子

(74)【代理人】

【識別番号】100176566

【弁理士】

【氏名又は名称】渡耒 巧

(74)【代理人】

【識別番号】100180253

【弁理士】

【氏名又は名称】大田黒 隆

(72)【発明者】

【氏名】小倉 崇

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 智

【審査官】中澤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６８９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０００９１０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／１６

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像形成装置に用いられる無端ベルト状の導電性エンドレスベルトにおいて、
基材樹脂が、熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂と、熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂と、熱可塑性エラストマーと、を含有し、かつ、該基材樹脂の全量に対し、該熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂を３６質量％以上含有するとともに、該熱可塑性エラストマーを１０質量％以上４０質量％以下で含有することを特徴とする導電性エンドレスベルト。

【請求項2】

前記熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂が熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂であって、かつ、該熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂と前記熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂との質量比率が、０．６４～１．５０の範囲内である請求項１記載の導電性エンドレスベルト。

【請求項3】

転写ベルトである請求項１または２記載の導電性エンドレスベルト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置等における静電記録プロセスにおいて、表面に静電潜像を保持した潜像保持体等の画像形成体表面に現像剤を供給して形成されたトナー像を、紙等の記録媒体へと転写する際に用いられる導電性エンドレスベルト（以下、単に「ベルト」とも称する）に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、複写機やプリンタ等における静電記録プロセスでは、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静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、ＯＨＰ、印画紙等の記録媒体へと転写することにより、プリントする方法が採られている。

【0003】

この場合、カラーレーザープリンタやカラー複写機においても、基本的には前記プロセスに従ってプリントが行われるが、カラー印刷の場合には、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを用いて色調を再現するもので、これらのトナーを所定割合で重ね合わせて必要な色調を得るための工程が必要であり、この工程を行うためにいくつかの方式が提案されている。

【0004】

中でも、汎用の方式として、図２に示すような無端状の転写ベルトを用いてカラー画像の形成を行うプリント方式が知られている。図示する装置においては、感光体ドラム１１ａ～１１ｄ上の静電潜像を夫々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにより現像する第１現像部１２ａ～第４現像部１２ｄが転写ベルト１０に沿って順次配置されている。この転写ベルト１０を図中の矢印方向に循環駆動させて、各現像部１２ａ～１２ｄの感光体ドラム１１ａ～１１ｄ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、転写ベルト１０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１３上に転写することにより、プリントアウトを行う。ここで、図示する装置において、現像に用いるトナーの配列順は特に制限されるものではなく、任意に選択可能である。なお、図中、符号１４は、転写ベルト１０を循環駆動するための駆動ローラまたはテンションローラを示し、１５は２次転写ローラ、１６は記録媒体送り装置、１７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。

【0005】

このような電子写真方式の画像形成プロセスにおいて使用可能なベルトの基材樹脂としては、従来、熱可塑性樹脂が汎用されている。例えば、特許文献１には、樹脂基材が、（ａ）熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂および／または（ｂ）熱可塑性ポリアルキレンテレフタレート樹脂と、（ｃ）熱可塑性ポリエステル系エラストマーとからなり、かつ、（ｃ）成分の配合比率が（ａ）および／または（ｂ）成分１００重量部に対し１～１５重量部の範囲内である導電性エンドレスベルトが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－２５１３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一般に、ベルトにおいては、使用環境が変化しても安定した性能を発揮させるために、電気抵抗に電圧依存性がないこと、すなわち、電圧の変化によって電気抵抗が変動しないことが求められる。しかしながら、近年では、プリンタの仕様によって、ベルトについても電圧依存性があるものや様々な抵抗値を有するものが求められるようになり、さらなる改良が求められていた。

【0008】

そこで、本発明の目的は、上記問題を解消して、電気抵抗が電圧依存性を有する導電性エンドレスベルトを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、ベルトの基材樹脂を特定の熱可塑性樹脂の組合せとし、その熱可塑性樹脂の比率を規定することにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

【0010】

すなわち、本発明は、画像形成装置に用いられる無端ベルト状の導電性エンドレスベルトにおいて、
基材樹脂が、熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂と、熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂と、熱可塑性エラストマーと、を含有し、かつ、該基材樹脂の全量に対し、該熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂を３６質量％以上含有するとともに、該熱可塑性エラストマーを１０質量％以上４０質量％以下で含有することを特徴とするものである。

【0011】

本発明のベルトにおいては、前記熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂が熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂であって、かつ、該熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂と前記熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂との質量比率が、０．６４～１．５０の範囲内であることが好ましい。

【0012】

本発明のベルトは、特に、転写ベルトとして有用である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、上記構成としたことで、電気抵抗が電圧依存性を有する導電性エンドレスベルトを実現することができた。また、特に、基材樹脂として熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂と熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂とを併用して、これらの質量比率を所定の範囲とすることで、電圧依存性を有するとともに、巻癖の発生についても抑制した導電性エンドレスベルトとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】本発明の導電性エンドレスベルトの一構成例を示す幅方向断面図である。

【図1B】本発明の導電性エンドレスベルトの他の構成例を示す幅方向断面図である。

【図2】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。

【図3A】実施例における巻癖の評価方法に係る説明図である。

【図3B】実施例における巻癖の評価方法に係る他の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１Ａ，図１Ｂは、本発明の導電性エンドレスベルトの一構成例を示す幅方向断面図である。無端ベルト状の導電性エンドレスベルトには、一般に、ジョイントありのものとジョイントなしのもの（いわゆるシームレスベルト）とがあるが、本発明においてはいずれのものであってもよく、好ましくはシームレスベルトである。本発明の導電性エンドレスベルトは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、転写ベルト等として用いることができるものである。

【0016】

本発明の導電性エンドレスベルトが、例えば、図２に示す転写ベルト１０である場合、感光体ドラム１１ａ～１１ｄを備える現像部１２ａ～１２ｄと紙等の記録媒体１３との間に配設されて、駆動ローラ１４等の駆動部材により循環駆動され、各感光体ドラム１１ａ～１１ｄの表面に形成された４色のトナー像を一旦転写保持し、次いでこれを記録媒体１３へと転写することで、カラー画像を形成する。なお、ここではトナーが４色の場合について説明しているが、トナーの色数が４色に限られないことは言うまでもない。

【0017】

本発明のベルトは、ベルトを構成する基材樹脂が、熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂と熱可塑性ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）とを含有するとともに、基材樹脂の全量に対し、ＰＢＴを３６質量％以上含有する点に特徴を有する。

【0018】

ＰＢＴはベルトの基材樹脂に用いられている材料であるが、多く配合しすぎると巻癖が悪化する傾向があるため、従来は他の樹脂との組合せで、３６質量％に満たない少量しか用いられてこなかった。これに対し、本発明者らは、ＰＢＴを従来よりも多く添加することで、電気抵抗に電圧依存性を有するベルトとすることができることを見出した。ＰＢＴを３６質量％以上と多量で含有させることで、導電剤の偏在が起こって、これにより電圧依存性を発現させるものと考えられる。ＰＢＴの含有量は、基材樹脂の全量に対し、３６質量％以上とすることが必要であり、好適には３６質量％以上６０質量％以下、より好適には３６質量％以上４４質量％以下である。

【0019】

本発明においてＰＢＴと併用する熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂としては、具体的には例えば、熱可塑性ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、熱可塑性ポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）等を挙げることができ、好適には、ＰＢＮを用いる。

【0020】

本発明においては、特には、基材樹脂としてＰＢＮとＰＢＴとを併用して、ＰＢＮとＰＢＴとの質量比率（ＰＢＮの質量／ＰＢＴの質量）を０．６４～１．５０の範囲内とすることが好ましく、１．０５～１．５０の範囲とすることがより好ましい。ＰＢＮとＰＢＴとの質量比率を上記範囲に規定することにより、電気抵抗の電圧依存性を有するとともに、巻癖の発生を抑制したベルトとすることができる。ここで、巻癖とは、ベルトを一定時間固定していた際に、ベルトを固定していた形状によって、ベルトに痕が残ってしまう現象をいう。ＰＢＮとＰＢＴとの上記質量比率を得るために、ＰＢＮの配合量は、基材樹脂の全量に対し、例えば、４６質量％以上とすることが好ましく、５４質量％以下とすることが好ましい。

【0021】

本発明においては、基材樹脂が、さらに、熱可塑性エラストマーを含有することが好ましく、これにより、ベルトの耐折れ性等の耐久性を向上する効果を得ることができる。本発明において用いる熱可塑性エラストマーとしては、特に制限されるものではなく、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリエーテル系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、スチレン系、アクリル系、ポリジエン系等の各種のものを挙げることができ、中でも、熱可塑性ポリエステル系エラストマーが好適である。本発明においては、熱可塑性ポリエステル系エラストマーの中でも、特に、ＰＢＮエラストマーを好適に用いることができ、これにより、ベルトを柔らかくして、ベルトの耐久性をより向上することができる。本発明における熱可塑性エラストマーの配合量は、基材樹脂の全量に対し、４０質量％以下とすることができ、好適には３０質量％以下であって、好適には５質量％以上である。

【0022】

なお、本発明において基材樹脂として用いる熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂やＰＢＴ等のポリエステル系材料は、成形加熱時において加水分解による分子量低下を引き起こしやすいという難点がある。そのため、本発明のベルトには、カルボジイミド基を有する化合物を添加して、カルボジイミド基とカルボン酸との反応によりポリエステル系材料を再架橋させることで、分子量の低下を抑制することが好ましい。これにより、ベルトの脆化を防止することができ、耐久時におけるベルトの耐割れ性を向上することが可能となる。かかるカルボジイミド化合物は市場で容易に入手可能であり、例えば、日清紡ケミカル（株）製の商品名：カルボジライト等を挙げることができる。また、カルボジイミド化合物は、あらかじめマスターバッチ化されたペレット等の形態でも用いることができ、例えば、日清紡ケミカル（株）製の商品名：カルボジライトＥペレット、Ｂペレット等を好適に用いることができる。

【0023】

かかるカルボジイミド化合物の添加量としては、特に制限されるものではないが、基材樹脂１００質量部に対し、好ましくは０．０５質量部以上、より好ましくは０．１質量部以上であって、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは５質量部以下の範囲内である。

【0024】

また、本発明のベルトには、導電性を調整するために、導電剤を適宜配合することができる。かかる導電剤としては、特に制限されるものではなく、公知の電子導電剤やイオン導電剤等を適宜用いることができる。

【0025】

このうち電子導電剤としては、具体的には例えば、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、酸化処理等を施したカラ－（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および金属酸化物、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、カーボンウイスカー、黒鉛ウイスカー、炭化チタンウイスカー、導電性チタン酸カリウムウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカー、導電性酸化チタンウイスカー、導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカー等が挙げられる。

【0026】

また、イオン導電剤としては、具体的には例えば、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、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過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、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、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、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。

【0027】

本発明において、上記導電剤は、１種を単独で用いても、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよく、例えば、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせて用いることもでき、この場合、印加される電圧の変動や環境の変化に対しても安定して導電性を発現させることができる。

【0028】

上記導電剤の配合量としては、電子導電剤については、基材樹脂１００質量部に対し、通常１００質量部以下であり、特には８０質量部以下、とりわけ５０質量部以下であって、例えば１質量部以上、とりわけ５質量部以上である。また、イオン導電剤については、基材樹脂１００質量部に対し、通常０．０１質量部以上、特には０．０５質量部以上であって、通常１０質量部以下、特には５質量部以下の範囲である。本発明においては特に、導電剤としてカーボンブラックを用いて、これを基材樹脂１００質量部に対し、５質量部以上、３０質量部以下にて添加することが好ましい。

【0029】

また、本発明のベルトには、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の成分に加えて他の機能性成分を適宜添加することも可能であり、例えば、各種充填材、補強材、難燃剤、酸化防止剤、相溶化剤、カップリング剤、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、架橋剤等を適宜配合することができる。さらに、着色剤を添加して着色を施してもよい。

【0030】

本発明のベルトの厚さは、適用される部材等の形態に応じて適宜選定されるものであるが、好ましくは５０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲内である。また、その表面粗さとしては、好適には、ＪＩＳ １０点平均粗さＲｚで１０μｍ以下、特に６μｍ以下、更には３μｍ以下とする。さらに、体積抵抗率としては、１０^２Ω・ｃｍ以上、１０^１３Ω・ｃｍ以下の範囲内に調整することが好ましい。さらにまた、本発明のベルトの引張弾性率は、１０００ＭＰａ以上とすることが好ましく、特に好ましくは１５００ＭＰａ以上であって、３０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。

【0031】

また、本発明のベルトには、図１Ａ，図１Ｂに一点鎖線で示すように、図２の画像形成装置における駆動ローラ１４などの駆動部材と接触する側の面に、該駆動部材に形成した嵌合部（図示せず）と嵌合する嵌合部を形成してもよく、本発明の導電性エンドレスベルトは、このような嵌合部を設け、これを駆動部材に設けた嵌合部（図示せず）と嵌合させて走行させることにより、導電性エンドレスベルトの幅方向のずれを防止することができる。この場合、前記嵌合部は、特に制限されるものではないが、図１Ａ，図１Ｂに示すように、ベルトの周方向（回転方向）に沿って連続する凸条とし、これを駆動ローラ等の駆動部材の周面に周方向に沿って形成した溝に嵌合させるようにすることが好ましい。

【0032】

なお、図１Ａでは、１本の連続する凸条を嵌合部として設けた例を示したが、この嵌合部は多数の凸部をベルトの周方向（回転方向）に沿って一列に並べて突設してもよく、また嵌合部を２本以上設けたり（図１Ｂ）、ベルトの幅方向中央部に設けてもよい。更に、嵌合部として図１Ａ，図１Ｂに示した凸条ではなく、ベルトの周方向（回転方向）に沿った溝を設け、これを前記駆動ローラ等の駆動部材の周面に周方向に沿って形成した凸条と嵌合させるようにしてもよい。

【0033】

本発明のベルトは、上記基材樹脂および導電剤等を含む樹脂組成物の押出し成形により好適に製造することができ、具体的には例えば、二軸混練機により上記各種配合成分を含む樹脂組成物を混練し、得られた混練物を環状ダイスを使って押出し成形することにより製造することができる。または、静電塗装等の粉体塗装法、ディップ法または遠心注型法も好適に採用することができる。

【実施例】

【0034】

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記の表中に示す配合に従い、２軸混練機で混合分散して、ペレットを得た。このペレットを用いて、単軸押し出し機の先に円筒状のダイスを備えた成形機にて押出し成形することにより、内径２２０ｍｍ、厚さ１２０μｍ、幅２５０ｍｍにて、エンドレス形状の転写ベルトを成形した。

【0035】

＜電圧依存性の評価＞
得られた転写ベルトについて、温度２５℃、相対湿度５０％にて、測定装置として、株式会社三菱ケミカルアナリテック製のハイレスタ－ＵＸ ＭＣＰ－ＨＴ８００にリングプローブＵＲ－１００を接続したものを用いて、測定電圧１００Ｖおよび２５０Ｖにおける表面抵抗をそれぞれ測定し、その差分を取って、表面抵抗の電圧依存性を評価した。この値が０．２０以上であれば、電圧依存性があるといえる。

【0036】

＜巻癖の評価＞
得られた転写ベルトについて、以下に従い、巻癖の有無を評価した。
各ベルトから長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を切り出し、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で、図３Ａに示すように、試験片２０の両端に片側２００ｇ（計４００ｇ）の荷重をかけ、φ１８ｍｍの金属軸２１に掛けた状態で１２日間放置した。その後、荷重を外して、温度２５℃、相対湿度５０％の環境で２４時間放置し、図３Ｂに示すように、試験片２０についた癖の角度θを測定して、以下に従い評価を行った。
◎：巻癖角度θが４５°以上１８０°以下である場合。
○：巻癖角度θが３０°以上４５°未満である場合。
×：巻癖角度θが０°以上３０°未満である場合。

【0037】

これらの結果を、下記の表中に併せて示す。

【0038】

【表1】

＊１）ＰＢＮ，帝人株式会社製、商品名ＴＱＢ－ＯＴ
＊２）ＰＢＴ，ウィンテックポリマー株式会社製、商品名ジュラネックス７００ＦＰ
＊３）熱可塑性エラストマー，東洋紡株式会社製、商品名ペルプレンＥＮ－１６０００
＊４）カルボジイミド化合物，日清紡ケミカル株式会社製 商品名カルボジライトＨＭＶ－８ＣＡ
＊５）カーボンブラック，デンカ株式会社製 商品名デンカブラック（アセチレンブラック）

【0039】

上記表中に示すように、基材樹脂が熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂とＰＢＴとを含有し、ＰＢＴの含有量が３６質量％以上である各実施例のベルトにおいては、良好な電圧依存性が得られていることが確かめられた。さらに、熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂としてＰＢＮを用いて、ＰＢＮとＰＢＴとの質量比率を０．６４～１．５０とすることで、巻癖についても確実に解消されることが分かった。

【符号の説明】

【0040】

１０ 転写ベルト
１１ａ～１１ｄ 感光体ドラム
１２ａ～１２ｄ 現像部
１３ 記録媒体
１４ 駆動ローラまたはテンションローラ
１５ ２次転写ローラ
１６ 記録媒体送り装置
１７ 定着装置
２０ 試験片
２１ 金属軸

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】