JP3636103B2 - 成形部材、エンドレスベルト、画像形成装置用ベルト及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐屈曲性、成形寸法安定性などの物性に優れた成形部材と、このように優れた物性を有する無端（エンドレス）のエンドレスベルト及び該エンドレスベルトを用いた、電子写真式複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ機等に利用される中間転写ベルト、搬送転写ベルト、又は感光体ベルトの画像形成装置用ベルト並びにこの画像形成装置用ベルトを備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＯＡ機器等などの画像形成装置として、感光体、トナーを用いた電子写真方式や感光体を用いずにトナーを直接エンドレスベルト上に転写させるトナージェット方式が考案され上市されている。これらの装置には継ぎ目の有無に関わらず感光体ベルト、中間転写ベルト、搬送転写ベルト、転写分離ベルト、帯電チューブ、現像スリーブ、定着用ベルト、トナー転写ベルト等の導電性、半導電性、絶縁性の各種電気抵抗に制御したエンドレスベルトが用いられている。
【０００３】
例えば、中間転写装置は、中間転写体上にトナー像を一旦形成し、次に紙等へトナーを転写させるように構成されている。この中間転写体の表層におけるトナーへの帯電、除電のために導電性のエンドレスベルトが用いられている。このエンドレスベルトは、マシーンの機種毎に異なった表面抵抗率や厚み方向電気抵抗（体積固有抵抗率）に設定（導電、半導電、絶縁）されている。
【０００４】
また、搬送転写装置は、紙を一旦搬送転写体上に保持した上で感光体からのトナーを搬送転写体上に保持した紙上へ転写させ、さらに除電により紙を搬送転写体より離すように構成されている。この搬送転写体表層においては紙への帯電、除電のためにシーム有り、無しのエンドレスベルトが用いられている。このエンドレスベルトは、上記と同様にマシーン機種毎に異なった表面電気抵抗や厚み方向電気抵抗（体積固有抵抗率）に設定されている。
【０００５】
図１は従来の中間転写装置の側面図である。図中、１は感光ドラム、６は導電性エンドレスベルトである。１の感光ドラムの周囲には、帯電器２、半導体レーザー等を光源とする露光光学系３、トナーが収納されている現像器４及び残留トナーを除去するためのクリーナー５よりなる電子写真プロセスユニットが配置されている。導電性エンドレスベルト６は、搬送ローラ７，８，９に掛け渡されて、矢印方向に回転する感光ドラムと同調して矢印方向に移動するようになっている。
【０００６】
次に、動作について説明する。まず矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１の表面を帯電器２により一様に帯電する。次に、光学系３により図示しない画像読み取り装置等で得られた画像に対応する静電潜像を感光ドラム１上に形成する。静電潜像は現像器４でトナー像に現像される。このトナー像を、静電転写機１０により導電性エンドレスベルト６へ静電転写し、搬送ローラ９と押圧ローラ１２の間で記録紙１１に転写する。
【０００７】
ところで、電子写真式複写機等の導電性エンドレスベルトの場合には、機能上２本以上のロールにより高張力で長時間駆動されるため、十分な耐久性が要求される。さらに、中間転写装置等に使用される場合は、ベルト上でトナーによる画像を形成して紙へ転写するため、駆動時にベルトが弛んだり、伸びたりすると、画像ズレの原因となる。また、トナーの転写を静電気的に行うため、ある程度の導電性も必要である。
【０００８】
このようなエンドレスベルトは、トナー画像を決定する重要部品であり、感光体、トナーとともに３大重要部品の一つと考えられている。
【０００９】
そのため中間転写ベルトには次の▲１▼〜▲７▼が要求される。
▲１▼ 半導体領域にて所定の表面抵抗率と体積固有抵抗率を有していること。
▲２▼ トナー離型性を有していること。
▲３▼ 厚みが薄く均一であること。
▲４▼ 機械的強度が強い（割れにくい）こと。
▲５▼ 環境（温度，湿度）による抵抗値の変動が少ないこと。
▲６▼ 低コストであること。
▲７▼ シームレスで真円なベルトであること。
【００１０】
また、近年のマシーンの高速印刷化に伴い、ベルトを駆動する速度が速まり、ベルトの耐久性を向上させる必要が出てきている。
【００１１】
特に、感光体を４つ並べたタンデム型の搬送転写、中間転写ベルトやトナージェット用ベルトでは高速で印刷できる点で注目されており、特に耐久性と画像ズレが重要となっている。
【００１２】
現在までエンドレスベルトとしては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル等の樹脂組成物中に、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックを添加し、これを数十〜数百μｍ程度の厚さに成形することで所定の電気抵抗率（表面抵抗率、体積固有抵抗率）に設定したベルトを中間転写体用ベルト、紙搬送とトナー転写を兼ねた搬送転写用ベルトを得ていることが知られている（特開昭６３−３１１２６７号公報、特開平５−１７０９４６号公報、特開平６−２２８３３５号公報等）。
【００１３】
なお、エンドレスベルトの作製方法としては次のような方法が考えられている。
【００１４】
(i) 回転成形法（又は遠心成形法とも表現する場合がある）
円筒状金型の内周面に溶液を溶かした樹脂を入れ、金型を回転させながら温度を加え、溶媒を半分以上揮発させてから金型の内部よりシームレス状のチューブを取り出す工程と、別の円筒状金型の外部にシームレスチューブを装着し、温度を加えて熱硬化反応をさせる工程とからなる（特開昭６０−１７０８６２号公報）。この方法は、主にポリイミド製転写ベルトの製造に用いられる。
【００１５】
(ii) 押出成形法
導電性物質をコンパウンドした樹脂を環状に溶融押出しする方法である。この方法は、主にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリイミド系転写ベルトの作製方法に用いられている。
【００１６】
(iii) ディッピング法
樹脂溶液を円筒状又は円柱状金型外面にディッピング塗布等により一定厚みに塗布し、加熱成膜した後、金型より成膜したチューブ状フィルムを引き抜く方法である。この方法は、主にポリフッ化ビニリデン製転写フィルムの作製に用いられている。
【００１７】
(iv) ゴム押出し成形法
ポリウレタンゴムを筒状に押し出し加硫した後、表面研磨し、再外層表面にフッ素樹脂等をコートする方法が報告されている（電子写真学会誌３３（１）４３（１９９４））。
【００１８】
従来、このような導電性エンドレスベルトとしては、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂にカーボンブラックなどの導電性物質を配合して成形したものが主として用いられている。なかでも、熱可塑性樹脂を主成分にしたものは、連続成形が容易であり、広く用いられてきた。
【００１９】
熱可塑性樹脂として、特に熱可塑性エステル系樹脂を用いた成形部材の分野においては、エステル交換反応（共重合化）を促進させることで２種以上の熱可塑性エステル系樹脂を互いに微分散化できることが報告されている。しかしながら、これまでの技術では、エステル交換（共重合化）を促進させると、解重合による低分子量体の生成が進行し、これにより得られる成形部材の発泡を伴ったり、分子鎖切断が進行して分子量低下による成形部材の機械物性低下（引張破断伸び率が小さくなるなど）を伴う等の不具合があり、エステル交換反応の促進による樹脂の微分散化は、実用化されるには至っていない。
【００２０】
このため、実際には、エステル交換反応を抑制することにより物性低下を防いだ成形部材が実用品として用いられているのが現状である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の物性低下の問題を解決し、熱可塑性非晶性樹脂を用いて、耐屈曲性、成形寸法安定性などの物性に優れた成形部材、エンドレスベルト及び該エンドレスベルトを用いた、電子写真式複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ機等に利用される中間転写ベルト、搬送転写ベルト、感光体ベルト等の画像形成装置用ベルト並びにこの画像形成装置用ベルトを備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の成形部材は、エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂、反応触媒、電気抵抗値調整のための導電性物質、及びキレーターを加熱混合し、成形してなり、導電性物質としてカーボンブラックを１〜５０重量％含有することを特徴とする。
【００２３】
即ち、本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、従来より広く用いられているエステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂に着目し、その共重合化及び高分子量化のための反応触媒及びキレーターを加熱混練させると、成形条件に影響を受けることなく、エステル交換反応等による共重合化や高分子量化がなされた成形部材を安定に得ることができ、従来のエステル交換反応を抑制させた手法で得られる成形部材よりも、耐屈曲性などの物性が優れ、導電性物質を配合しても機械物性の低下の問題は殆ど起こらないことを見出し、本発明に到達した。
【００２４】
本発明において、反応触媒としてはチタン（Ｔｉ）系化合物が好ましく、その中でもアルキルチタネートが特に好ましい。添加するキレーターとしては特に制限はなく公知のキレーターを用いることができるが、その中でもリン（Ｐ）系化合物が好ましい。
【００２５】
本発明において、エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂としてはポリカーボネート（以下「ＰＣ」と略記する。）やポリアリレート（以下「ＰＡｒ」と略記する。）等のポリエステルが好適である。
【００２７】
本発明のエンドレスベルトはこのような本発明の成形部材よりなるものであり、導電性物質を含有する場合において、表面抵抗率が１〜１０¹⁶Ωであり、かつ１本のエンドレスベルトにあっては該抵抗率の最大値が最小値の１００倍以下であることが好ましい。
【００２８】
本発明の画像形成装置用ベルトは、この導電性エンドレスベルトからなる中間転写ベルト、搬送転写ベルト又は感光体ベルトである。
【００２９】
本発明の画像形成装置は、この画像形成装置用ベルトを備えるものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
まず、本発明における成形原料の各配合成分及びその配合割合について説明する。
【００３２】
（エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂）
本発明に用いる熱可塑性非晶性樹脂は、エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂であれば良く、例えば、主鎖にエステル結合を有するポリエステルや、側鎖にエステル結合を有する非晶性高分子が挙げられる。なお、本発明で用いる熱可塑性非晶性樹脂とは、結晶化度が０％以上、１０％未満であるものを指す。
【００３３】
具体的にはＰＣ（ポリカーボネート）やＰＡｒ（ポリアリレート）などのポリエステルやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの側鎖にエステル結合を有する樹脂が好適な例として挙げることができる。なかでもポリエステルが好ましい。
【００３４】
また、本発明に用いる熱可塑性非晶性樹脂は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で共重合成分を導入することもできる。具体的な例としてエステル結合を主鎖とし、ポリメチレングリコールなどのエステル結合を導入したものなどを挙げることができる。
【００３５】
本発明に用いる熱可塑性非晶性樹脂の分子量に特に制限はなく、例えば、重量平均分子量１０，０００〜１００，０００程度の一般的な分子量の樹脂を用いることができるが、引張破断伸びなどの機械物性の高い要求がある場合には高分子量のものが好ましい。この場合の分子量は２０，０００以上が好ましく、２５，０００以上であればさらに好ましく、３０，０００以上であれば特に好ましい。
【００３６】
本発明においては、このようなエステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂の１種を単独で使用しても良く、２種以上を混合して使用しても良い。
【００３７】
また、エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂に、該エステル成分と反応触媒により反応し得る官能基を有する熱可塑性樹脂を混ぜて用いることもできる。この場合の官能基の例としては、水酸基やカルボキシル基が挙げられる。
【００３８】
（反応触媒）
反応触媒は、熱可塑性非晶性樹脂に含有されるエステル結合の反応を触媒する能力を有していれば良く、特に制限はない。具体的には、有機酸と水酸基を縮合できる能力を有するポリエステル系重合触媒等を用いることができる。
【００３９】
反応触媒のなかでもＴｉ（チタン）系化合物が好ましく、活性が高いことからアルキルチタネートが特に好ましい。アルキルチタネートの中でもテトラブチルチタネート又はテトラキス（２−エチルヘキシル）オルソチタネートが好ましく、これらはＴＹＺＯＲ ＴＯＴ（ＤｕＰｏｎｔ製）やＴＹＺＯＲ ＴＢＴ（ＤｕＰｏｎｔ製）として市販品を容易に入手することができる。
【００４０】
また、Ｔｉ系反応触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属含有化合物又は亜鉛含有化合物と組み合わせることで、より有効に作用するので好ましく、なかでもＭｇ（マグネシウム）含有化合物を併用することは特に好ましい。
【００４１】
Ｍｇ（マグネシウム）を含む化合物としては特に制限はないが、有機酸マグネシウム塩が好ましく、酢酸マグネシウムが特に好ましい。その使用量は、Ｔｉ系化合物のＴｉ元素に対するＭｇ含有化合物のＭｇ元素の重量比Ｍｇ／Ｔｉで２／８〜８／２が好ましく、５／５程度が特に好ましい。
【００４２】
成形材料中の反応触媒の含有量としては、少なすぎると有効に作用しないことがあることから、ある程度多い方が好ましく、反応触媒中の金属分の重量が成形原料の合計重量に対し１ｐｐｍ以上が好ましく、１０ｐｐｍ以上であればさらに好ましく、２０ｐｐｍ以上であれば特に好ましい。一方、エステル系樹脂は重金属の多量存在下で解重合を起こすことがあるため、反応触媒の含有量は多過ぎないことが好ましく、反応触媒中の金属分の重量が成形原料の合計重量に対し１００００ｐｐｍ以下が好ましく、１０００ｐｐｍ以下であればさらに好ましく、５００ｐｐｍ以下であれば特に好ましい。なお、以下において、成形原料の合計重量に対する反応触媒としてのＴｉ系化合物のＴｉ元素の重量割合を「Ｔｉ濃度」と称す場合がある。
【００４３】
（キレーター）
反応触媒の活性が高すぎると、樹脂の解重合を促進して分子量低下による機械的物性低下、低分子量体発生に伴う発泡等が問題になることがある。
【００４４】
そこで、本発明では、反応触媒中の金属にキレートする能力を有するキレーターを用いて、解重合を抑制する。
【００４５】
キレーターの種類としては特に制限はなく、公知のキレーターを用いることができる。
【００４６】
例としては、亜リン酸エステル、リン酸エステル、リン酸塩等のＰ系化合物、ヒドラジン類を挙げることができ、これらは例えば、イルガホス１６８（日本チバガイギー（株）製）、ＰＥＰ３６（旭電化工業（株）製）、サンドスタブＰ−ＥＰＱ（クラリアントジャパン（株）製）の亜リン酸エステル、ＩＲＧＡＮＯＸＭＤ１０２４（日本チバガイギー（株）製）、ＣＤＡ−６（旭電化工業（株）製）のヒドラジン類などとして容易に市場から入手することができる。中でも、Ｐ系化合物は特に好ましい。
【００４７】
以下にキレーターとしてのＰ系化合物について詳細に説明する。
【００４８】
反応触媒、例えばＴｉ系化合物は共重合化や高分子量化の触媒として有効ではあるが、副反応としての解重合も促進し、活性が高すぎると解重合の方が優先することもある。本発明においては、キレーターとして配合されたＰ系化合物は反応触媒としてのＴｉ系化合物のＴｉに配位する。これにより、触媒としての反応規則性が高くなり、副反応の解重合を抑制して、共重合化と高分子量化を促進することができる。
【００４９】
Ｐ系化合物としては、リン酸、リン酸塩、リン酸エステル、亜リン酸、亜リン酸塩、及び亜リン酸エステルよりなる群から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。
【００５０】
リン酸塩、亜リン酸塩としては金属塩であれば特に制限はないがアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が好ましい。
【００５１】
リン酸エステルとしては下記一般式（Ｉ）で示されるものが挙げられる。
【００５２】
【化１】

【００５３】
（（Ｉ）式中、Ｒ¹，Ｒ²，Ｒ³はそれぞれ独立に水素又は炭素数１〜２０のアルキル基又はアリール基であり、Ｚは単結合又は酸素原子で少なくともその一つは酸素原子である。）
【００５４】
リン酸エステルの具体例としてはリン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル等が挙げられる。
【００５５】
また、亜リン酸エステルとしては下記一般式（II）〜（IV）で示されるものが挙げられる。
【００５６】
【化２】

【００５７】
（（II）式中、Ｒ⁴，Ｒ⁵，Ｒ⁶はそれぞれ独立に炭素数１〜２０のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルアルキル基、アルキルアリール基を示し、Ｚは単結合又は酸素原子で少なくとも一つは酸素原子である。）
【００５８】
その具体例としては、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、デシル−ジフェニルホスファイト、フェニル−ジ−２−エチルヘキシルホスファイト、フェニル−ジデシルホスファイト、トリス（ビフェニル）ホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト等が挙げられる。
【００５９】
【化３】

【００６０】
（（III）式中、Ｒ⁷，Ｒ⁸，Ｒ⁹，Ｒ¹⁰はそれぞれ独立に（II）式のＲ⁴，Ｒ⁵，Ｒ⁶の定義に属するものであり、Ｚは（II）式のＺと同一定義のものである。Ｙは炭素数１〜３０のアルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基、アルアルキレン基、アルキルアリーレン基を示す。）
【００６１】
その具体例としては、テトラフェニル−４，４'−イソプロピリデン−ジフェノールジホスファイト、テトラトリデシル−４，４'−イソプロピリデン−ジフェノールジホスファイト、テトラトリデシル−４，４'−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）ジホスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−４，４'−ビフェニレン）ホスファイト等が挙げられる。
【００６２】
【化４】

【００６３】
（（IV）式中、Ｒ¹¹は炭素数１〜３０のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルアルキル基、アルキルアリール基であり、Ｒ¹²は炭素数１〜２０のアルキレン基であり、Ｚは式（II）のＺと同一定義のものである。）
【００６４】
その具体例としては、ビス（ステアリル）ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス（ノニルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイト等が挙げられる。
【００６５】
上記した各種の化合物の内でも、特にトリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、ビス（ステアリル）ペンタエリスリトールジホスファイト及びビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジホスファイトが好ましい。
【００６６】
キレーターの配合量は含有反応触媒量により異なるので特に規定しないが、少ないと反応抑制剤としての添加効果を殆ど発揮せず、ある程度の濃度を超えた時点から顕著に効果を発揮する。従って、本発明においては、成形原料中における反応触媒の金属にキレートするキレーターの元素重量として好ましくは１０ｐｐｍ以上、より好ましくは５０ｐｐｍ以上、特に好ましくは１００ｐｐｍ以上とする。なお、キレーターの配合量が多過ぎると反応触媒の活性が失われ、良好な成形部材が得られなくなるため、成形原料中における反応触媒の金属にキレートするキレーターの元素重量として６０００ｐｐｍ以下、特に３０００ｐｐｍ以下とする。なお、以下において、成形原料の合計重量に対するキレーターの反応触媒の金属にキレートする元素の重量割合を「キレート元素濃度」と称す場合がある。
【００６７】
（導電性物質）
本発明において、成形部材の電気抵抗値を調整するために導電性物質を配合する。特に画像形成装置に用いられるエンドレスベルト等においては電気的にトナーや紙等を吸着、転写させるために表面抵抗値や体積抵抗値を用途に合わせて調整する必要があるため、成形原料中に導電性物質を配合する。
【００６８】
配合する導電性物質としては、分散性に優れているカーボンブラックを用いる。
【００７０】
カーボンブラックの種類としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが好適に使用でき、この中でも不純物としての官能基が少なくカーボン凝集による外観不良を発生しにくいアセチレンブラックが特に好適に使用できる。さらに一次粒子径が１０〜１００ｎｍ、比表面積１０〜２００ｍ²／ｇ，ｐＨ値３〜１１のものがより好ましい。
【００７１】
また、使用するカーボンブラックは１種類であっても２種類又はそれ以上であっても良い。さらには、カーボンブラックには樹脂を被覆したカーボンブラックや、黒鉛化処理したカーボンブラックや、酸性処理したカーボンブラック等の公知の後処理工程を施したカーボンブラックを用いても何ら問題はない。
【００７２】
また、導電性物質の分散性を向上させる目的でシラン系、アルミネート系、チタネート系、又はジルコネート系等のカップリング剤で処理したカーボンブラックを用いても良い。
【００７３】
導電性物質の配合量としては、使用する導電性物質の物性により発現する抵抗値は変化するので、所望する抵抗値が得られる導電性物質濃度を見極めて設定する必要がある。本発明においては、成形部材中のカーボンブラックの割合（以下例えば、「カーボンブラック濃度」と称す場合がある。）が、１〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％、特に好ましくは１〜２５重量％とする。上記範囲を超えると製品の外観が悪くなり、また、材料強度が低下して好ましくない。
【００７４】
（付加的配合材；任意成分）
本発明の成形部材の成形原料には、各種目的に応じて任意の配合成分を配合することができる。
【００７５】
具体的には、日本チバガイギー社製イルガノックス１０１０（商品名）などの酸化防止剤、熱安定剤、各種可塑剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、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、着色剤、難燃剤、分散剤等の各種添加剤を添加することができる。
【００７６】
更に、本発明の効果を著しく損なわない範囲内で、第２，第３成分として各種熱可塑性樹脂、各種エラストマー、熱硬化性樹脂、フィラー等の配合材を配合することができる。
【００７７】
付加成分としての熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン、ポリエチレン（高密度，中密度，低密度，直鎖状低密度）、プロピレンエチレンブロック又はランダム共重合体、ゴム又はラテックス成分、例えばエチレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又は、その水素添加誘導体、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアミド、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、ポリイミド、液晶性ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリビスアミドトリアゾール、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、ポリフッ素化ビニリデン、ポリフッ素化ビニル、クロロトリフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエステル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、ポリウレタン共重合体等の１種又はこれらの２種以上の混合物からなるものが使用できる。
【００７８】
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の１種又はこれらの２種以上の混合物からなるものが使用できる。
【００７９】
また、各種フィラーとしては、例えば炭酸カルシウム（重質、軽質）、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラス繊維、ガラスビーズ、ベントナイト、アスベスト、中空ガラス玉、黒鉛、二硫化モリブデン、酸化チタン、炭素繊維、アルミニウム繊維、スチレンスチール繊維、黄銅繊維、アルミニウム粉末、木粉、もみ殻、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物、有機金属化合物、有機金属塩等のフィラーの他、添加剤として酸化防止剤（フェノール系、硫黄系、リン酸エステル系など）、滑剤、有機・無機の各種顔料、紫外線防止剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、銅害防止剤、難燃剤、架橋剤、流れ性改良剤等を挙げることができる。
【００８０】
次に、本発明における加熱混練、成形、熱処理方法、成形品の物性、用途等について説明する。
【００８１】
（加熱混練，成形，熱処理）
本発明においては、熱可塑性非晶性樹脂、反応触媒、キレーター及び必要に応じて添加される上記付加的配合材を加熱混練して樹脂組成物とした後に成形部材を成形しても良く、熱可塑性非晶性樹脂、反応触媒、キレーター及び必要に応じて添加される上記付加的配合材を加熱混練してそのまま成形部材を成形しても良い。この加熱混練に当っては、予め原料を乾燥することにより、より一層良好な物性の成形部材を得られる場合があることから、加熱混練に先立つ原料の乾燥処理は有効である。
【００８２】
加熱混練の手段には特に制限はなく公知の技術を用いることができる。例えば、まず成形原料を混練して樹脂組成物とするのであれば、一軸押出機、二軸混練押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、プラストグラフ、ニーダーなどを用いることができる。また、こうして得た樹脂組成物からエンドレスベルトを得る場合でも公知の技術を用いることができる。例えば射出成形機、押し出し成形機などを用いて常法に従って成形することができる。
【００８３】
このようにして得られた成形部材を熱処理することにより、より物性の向上した成形部材とすることが可能となる。この場合、熱処理条件は用いる原料樹脂にもよるが、通常６０〜２００℃の温度、好ましくは７０〜１２０℃の温度で５〜６０分、好ましくは１０〜３０分程度である。このような熱処理を行うことにより、エンドレスベルトとした場合等において、後述の耐折回数や引張弾性率の向上が見られる。
【００８４】
（本発明の成形部材の用途）
本発明の成形部材の用途に特に制限はなく、ＯＡ機器の構成部品，機能部材、自動車の外装部品，内装材、家電機器の構成部材、汎用フィルムなどとして幅広く用いることができる。
【００８５】
なかでも耐屈曲性など要求物性の厳しいＯＡ機器分野、特に機能部材には好適に用いることができ、例えばエンドレスベルト形状として、電子写真式複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ機等の画像形成装置に中間転写ベルト，搬送転写ベルト，感光体ベルトなどとして用いると、割れ，伸びなど不具合が少ないので好適である。
【００８６】
以下に、本発明の成形部材の好適な使用例の一例としてのエンドレスベルトについて説明する。
【００８７】
（エンドレスベルト）
本発明のエンドレスベルトを得るには、前述の熱可塑性非晶性樹脂、反応触媒、キレーター及び必要に応じて配合されるその他の付加成分を例えば二軸混練押出機により混合し、ペレット化した後にエンドレスベルトとなるように成形する手法が特に好ましく用いられる。
【００８８】
成形方法については、特に限定されるものではなく、連続溶融押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、あるいはインフレーション成形法など公知の方法を採用して得ることができるが、特に望ましいのは、連続溶融押出成形法である。特に押し出したチューブの内径を高精度で制御可能な下方押出方式の内部冷却マンドレル方式あるいはバキュームサイジング方式が好ましく、内部冷却マンドレル方式が最も好ましい。
【００８９】
また、この成形時の温度，滞留時間の適正化により、より良好な物性のエンドレスベルトを得ることができるので、各配合にあわせて条件を調整することが好ましい。
【００９０】
（エンドレスベルトの物性）
本発明によれば、以下のような物性を有するエンドレスベルトを得ることができる。
【００９１】
・耐折回数
本発明のエンドレスベルトを例えば中間転写ベルトとして画像形成装置に用いる場合、耐屈曲性が悪いとクラックが発生して画像が得られなくなることから、耐屈曲性の良好なエンドレスベルトが好ましい。
【００９２】
耐屈曲性の程度は、ＪＩＳ Ｐ−８１１５の耐折回数の測定方法に従うことで定量的に評価でき、耐折回数の大きいエンドレスベルトほどクラックが入りにくく、耐屈曲性に優れていると判断することができる。
【００９３】
具体的な数値としては、５００回以上であれば一応エンドレスベルトとしての機能を発揮して使用することができるが、実用的には５０００回以上が好ましく、１００００回以上であれば更に好ましく、３００００回以上であれば、特にクラックが発生しにくくなるので特に好ましい。
【００９４】
・引張弾性率
エンドレスベルトの引張弾性率が低いと、例えば中間転写ベルトとして画像形成装置に用いる場合に張力により少し伸びが発生してしまい、色ズレなど不具合を発生することがあるので引張弾性率が高い方が好ましく、具体的には１０００ＭＰａ以上が好ましく、１５００ＭＰａ以上であるとさらに好ましく、２０００ＭＰａ以上であるとさらに好ましく、２５００ＭＰａ以上であれば色ズレなどの不具合を大幅に抑えることができるので特に好ましい。
【００９５】
・表面抵抗率
本発明のエンドレスベルトでは導電性物質としてカーボンブラックを配合することにより導電性を得ることができる。エンドレスベルトの抵抗領域は目的により異なるが、表面抵抗率１〜１×１０¹⁶Ωの範囲から選定することが好ましい。
【００９６】
表面抵抗率の更に好ましい範囲は用途により異なるが、例えば感光体ベルトとして用いる場合には必要に応じて外表面の電荷を内表面に逃がせるように１〜１×１０⁶Ωと低い表面抵抗率が好ましく、中間転写ベルトとして用いる場合には帯電−転写の容易にできる１×１０⁶〜１×１０¹¹Ωが好ましく、搬送転写ベルトとして用いる場合には帯電しやすく高電圧でも破損しにくい１×１０¹⁰〜１×１０¹⁶Ωと高い領域が好ましい。
【００９７】
また、エンドレスベルト１本中の表面抵抗率の分布は狭い方が好ましく、それぞれの好ましい表面抵抗率領域において、１本中の最大値が最小値の１００倍以内であることが好ましく、１０倍以内であることが特に好ましい。
【００９８】
エンドレスベルトの表面抵抗率は例えばダイヤインスツルメント（株）製ハイレスタ，ロレスタやアドバンテスト（株）製Ｒ８３４０Ａなどにより容易に測定することができる。
【００９９】
・エンドレスベルトの厚み
エンドレスベルトの厚みは５０〜１０００μｍが好ましく、８０〜５００μｍが更に好ましく、１００〜２００μｍであれば特に好ましい。
【０１００】
（エンドレスベルトの用途）
本発明のエンドレスベルトは、電子写真式複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ機等の画像形成装置に中間転写ベルト、搬送転写ベルト、感光体ベルトなどとして用いた場合、割れ、伸びなど不具合が少なく、長期に亘り安定に使用することができる。
【０１０１】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【０１０２】
以下の実施例及び比較例では、下記の原料及び成形条件でエンドレスベルトを製造し、その評価を行なって結果を表１に示した。
【０１０３】
（原料）
原料は下記のものを用い、配合割合は表１の通りとした。
【０１０４】
［熱可塑性非晶性樹脂］
ＰＣ（重量平均分子量２８，０００；ＰＳ換算重量平均分子量６４，０００）
ＰＡｒ（重量平均分子量３０，０００；ＰＳ換算重量平均分子量６９，０００）
【０１０５】
［反応触媒］
Ｔｉ系化合物（チタニウム(IV)ブトキシド）
【０１０６】
［キレーター］
Ｐ系化合物（サンドスタブＰ−ＥＰＱ：テトラキス（２，４−ジターシャリブチルフェニル）４，４’−ビフェニリレンジホスホナイト（構造式は下記の通り）；クラリアントジャパン（株）製）
ヒドラジン類（ＩＲＧＡＮＯＸ ＭＤ１０２４；日本チバガイギー（株）製）
【０１０７】
【化５】

【０１０８】
［導電性物質］
カーボンブラック（デンカブラック；電気化学（株）製）
【０１０９】
（加熱混練）
各原料を、二軸混練押出機（ＩＫＧ（株）製 ＰＭＴ３２）を用いて溶融混合し、樹脂組成物をペレット化した。
【０１１０】
（エンドレスベルトの成形方法）
この材料ペレットを１３０℃で８時間乾燥し、直径φ１８０ｍｍ、リップ幅１ｍｍの６条スパイラル型環状ダイ付き４０ｍｍφの押出機により、環状ダイ下方に溶融チューブ状態で押し出し、押し出した溶融チューブを、環状ダイと同一軸線上に支持棒を介して装着した外径１７０ｍｍの冷却マンドレルの外表面に接しめて冷却固化させつつ、次に、シームレスベルトの中に設置されている中子と外側に設置されているロールにより、シームレスベルトを円筒形に保持した状態で引き取りつつ３４０ｍｍ長の長さで輪切りにして下記に記載の厚み、滞留時間となるよう押出量、引き取り速度を調整し、直径１６９ｍｍの樹脂製シームレスエンドレスベルトとした。なお、エンドレスベルトの物性の滞留時間依存性を評価するため、滞留時間を調節し、下記の２種類の条件で成形した。
【０１１１】
条件Ａ；滞留時間１２分、厚み１５０μｍを目標とし、厚みの範囲が±１５μｍになるように調整して成形
条件Ｂ；滞留時間２４分、厚み１５０μｍを目標とし、厚みの範囲が±１５μｍになるように調整して成形
【０１１２】
この条件Ｂでは、条件Ａより滞留時間が長くなるようスクリューの回転を遅くして成形すると共に、条件Ａとベルト厚みが同じになるように引取速度も遅く調整して成形した。
【０１１３】
（評価）
評価は必要に応じ、エンドレスベルトを適当な大きさに切り開いて実施した。
【０１１４】
・耐折回数
ＪＩＳ Ｐ−８１１５準拠
各サンプルで３回づつ測定し、平均値（有効数字２桁）を代表値とした。耐折回数は、耐屈曲疲労性の指標で数字が大きいほど割れにくく丈夫であることを意味する。
【０１１５】
・厚み
東京精密（株）製のマイクロメーターを用いてシームレスベルトの円周方向２０ｍｍピッチで測定した。
【０１１６】
・表面抵抗率
表面抵抗率は測定器により好適に測定できる領域が異なるので以下のように使い分けた。測定時間は１０秒とし、エンドレスベルトの円周方向に２０ｍｍピッチで測定した。
【０１１７】
１〜１０⁶Ωとなるサンプル ：ダイヤインスツルメント（株）製 ロレスタ（商品名）
１０⁶〜１０¹³Ωとなるサンプル ：ダイヤインスツルメント（株）製 ハイレスタ（ＨＡ端子）（商品名）（印加電圧５００Ｖ）
１０¹³〜１０¹⁶Ωとなるサンプル：アドバンテスト（株）製 Ｒ８３４０Ａ （商品名）（ＪＩＳ電極）（印加電圧５００Ｖ）
【０１１８】
比較例１
表１の配合で、まず、成形条件Ａで表面抵抗率を１０⁹Ω程度に調整してエンドレスベルトを成形した。この表面抵抗率のエンドレスベルトは中間転写ベルトとして好適に用いることができる。
【０１１９】
この比較例１では、Ｔｉ系化合物は配合しなかったので、共重合化、高分子量化の反応は生じなかったと考えられる。得られた成形部材の耐折回数は２５０回であった。また、成形条件Ｂにおいても条件Ａ品とほぼ同物性のエンドレスベルトを得ることができた。
【０１２０】
本比較例のエンドレスベルトを中間転写ベルトとして画像形成装置に搭載したところ、良好な初期画像を得た。さらに連続で画像出力を続けたが、約３０００枚出力した時点でエンドレスベルトにクラックが発生し、画像出力ができなくなった。
【０１２１】
本樹脂組成物ペレットは成形条件が多少変化してもベルトの物性があまり変化しないので熱的に安定で扱いやすい意味で好ましい材料といえる。ただし、耐折回数２５０回程度であるので、中間転写ベルトとしての初期物性においても実用性能を有さず、物性的には全く不十分であるといえる。
【０１２２】
比較例２
比較例１の配合を基準とし、Ｔｉ系化合物をＴｉ濃度９８ｐｐｍ配合した。得られたペレットでエンドレスベルトの成形を試みたが、条件Ａ，Ｂどちらにおいてもダイ出口から出てきた樹脂は劣化が激しく、ドローダウンしてしまい、エンドレスベルトを得ることができなかった。
【０１２３】
これは、Ｔｉ系化合物が共重合化と高分子量化と共に、解重合の触媒として作用し、本比較例２の条件のもとでは、解重合の方が優先してしまったためと考えられる。
【０１２４】
比較例３
比較例１を基本配合とし、キレーターとしてのＰ系化合物を０．５重量部配合した。
【０１２５】
この比較例３では、比較例１と同様にＴｉ系化合物を配合しなかったので、共重合化、高分子量化の反応は生じなかったと考えられる。得られた成形部材の耐折回数は２７０回であった。また、成形条件Ｂにおいても条件Ａ品とほぼ同物性のエンドレスベルトを得ることができた。
【０１２６】
ただし、耐折回数が低いので、比較例１と同様に中間転写ベルトとしての初期物性においても実用性能を有さず、物性的には全く不十分であるといえる。
【０１２７】
実施例１
比較例３の配合を基本とし、さらにＴｉ系化合物をＴｉ濃度６９ｐｐｍ配合した。
【０１２８】
その結果、成形条件Ａ，Ｂのいずれでも、良好なエンドレスベルトを得ることができ、特に条件Ａでは、耐折回数は１３，０００回と非常に高い値が得られた。
【０１２９】
本実施例１では、成形条件が変わっても、安定して良好且つ高物性のエンドレスベルトを得ることができた。これは、Ｔｉ系化合物にＰ系化合物が配位したことで、触媒としての反応選択性が高められたため、成形条件が変わっても安定して物性の高いエンドレスベルトが得られるようになったためと考えられる。
【０１３０】
実施例２
実施例１の組成を基準とし、Ｔｉ系化合物及びＰ系化合物の配合量をさらに高めた。
【０１３１】
これにより、実施例１よりも更に耐折回数の高い良好なエンドレスベルトを安定的に得ることができた。
【０１３２】
本実施例２のエンドレスベルトを中間転写ベルトとして画像形成装置に搭載したところ、良好な初期画像を得た。さらに連続で画像出力を続けたが、画像形成装置の目標寿命となる約１０万枚出力してもエンドレスベルトにクラックが発生することがなかった。また、耐折回数も高く、中間転写ベルトとして使用しても初期物性を満足し、長期にわたり連続使用できるので良好な物性であるといえる。
【０１３３】
実施例３
実施例２の組成を基準とし、カーボンブラック濃度を下げて表面抵抗率１０¹²Ω程度のエンドレスベルトを得た。本エンドレスベルトは搬送転写ベルトとして好適に用いることができる。
【０１３４】
実施例４
実施例３の組成を基準とし、カーボンブラック濃度を上げて表面抵抗率１０⁴Ω程度のエンドレスベルトを得た。本エンドレスベルトは感光体ベルトの基材として好適に用いることができる。
【０１３５】
実施例５
実施例２の組成を基準とし、キレーターとしてＰ系化合物の代わりにヒドラジン類を１重量部配合してエンドレスベルトを得た。
【０１３６】
上記実施例３〜５においても、耐折回数の高い良好なエンドレスベルトを安定的に得ることができた。
【０１３７】
【表１】

【０１３８】
【発明の効果】
以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によると、耐屈曲性や成形寸法安定性等に優れ、溶融混合時の反応による物性劣化を抑えたエンドレスベルト等の熱可塑性非晶性樹脂成形部材と、このエンドレスベルトを用いた画像形成装置用ベルトと、この画像形成装置用ベルトを用いた画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の中間転写装置の側面図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 帯電器
３ 露光光学系
４ 現像器
５ クリーナー
６ 導電性エンドレスベルト
７，８，９ 搬送ローラ

Claims (7)

1. エステル結合を有する熱可塑性非晶性樹脂、反応触媒、電気抵抗値調整のための導電性物質、及びキレーターを加熱混合し、成形してなり、導電性物質としてカーボンブラックを１〜５０重量％含有することを特徴とする成形部材。
2. 反応触媒がチタン系化合物であることを特徴とする請求項１に記載の成形部材。
3. 反応触媒がアルキルチタネートであることを特徴とする請求項２に記載の成形部材。
4. キレーターがリン系化合物であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成形部材。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の成形部材からなることを特徴とするエンドレスベルト。
6. 請求項５に記載のエンドレスベルトからなる画像形成装置用中間転写ベルト、搬送転写ベルト、又は感光体ベルトである画像形成装置用ベルト。
7. 請求項６に記載の画像形成装置用ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。

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