説明

電子写真機器用無端ベルト

【課題】摩擦係数が小さく、耐久性に優れた電子写真機器用無端ベルトを提供する。
【解決手段】表面が感光体に接するか、もしくは近接した状態で周方向に駆動される電子写真機器用無端ベルトであって、その少なくとも基層1が、下記の(A)〜(C)を共重合させてなる変性ポリアミドイミド樹脂を用いて形成されている。
(A)芳香族イソシアネート化合物。
(B)芳香族系多価カルボン酸の無水物。
(C)分子中にポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーンポリマーであって、片末端もしくは両末端に、上記(A)のイソシアネート基に対する反応基を有するシリコーンポリマー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真機器用無端ベルトに関するものであり、詳しくはフルカラーLBP(レーザービームプリンター)やフルカラーPPC(プレーンペーパーコピア)等の電子写真技術を採用した電子写真機器において、中間転写ベルトや紙転写搬送ベルト等に用いられる電子写真機器用無端ベルトに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、フルカラーLBPやフルカラーPPC等の電子写真技術を採用した電子写真機器において、トナー像の転写用,紙転写搬送用,感光体基体用等の用途に、無端ベルト(シームレスベルト)が多用されている。このような無端ベルトとしては、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等のフッ素系樹脂に、導電性カーボンブラックを配合したものを、ディッピング法等の成形方法により、筒状フィルムに形成したものが用いられている。
【0003】
しかし、上記フッ素系樹脂製ベルトは、電気特性には優れるものの、弾性率等のベルト物性が低くなるとともに、コストが高くなるという難点がある。
【0004】
一方、ポリアミドイミド樹脂にカーボンブラックを含有させてなる半導電性管状ポリアミドイミドを、画像形成装置用転写ベルトに用いることが提案されている(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−261768号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載のポリアミドイミド樹脂は、剛直な分子構造で構成されているため、剛性が高い。したがって、このようなポリアミドイミド樹脂を用いてなる画像形成装置用転写ベルトは、耐屈曲性が悪いため、耐久性に劣るとともに、摩擦係数が高いため、ブレードのめくれやトナーの離型性が劣る等の難点がある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、摩擦係数が小さく、耐久性に優れた電子写真機器用無端ベルトの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するため、本発明の電子写真機器用無端ベルトは、表面が感光体に接するか、もしくは近接した状態で周方向に駆動される電子写真機器用無端ベルトであって、その少なくとも基層が、下記の(A)〜(C)を共重合させてなる変性ポリアミドイミド樹脂を用いて形成されているという構成をとる。
(A)芳香族イソシアネート化合物。
(B)芳香族系多価カルボン酸の無水物。
(C)分子中にポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーンポリマーであって、片末端もしくは両末端に、上記(A)のイソシアネート基に対する反応基を有するシリコーンポリマー。
【0008】
本発明者らは、摩擦係数が小さく、耐久性に優れた電子写真機器用無端ベルトを得るため、基層(ベース層)用材料を中心に鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、芳香族イソシアネート化合物と、芳香族系多価カルボン酸の無水物と、特定のシリコーンポリマーとを共重合させてなる変性ポリアミドイミド樹脂を作製し、この変性ポリアミドイミド樹脂を用いて基層(ベース層)を形成すると好結果が得られることを突き止めた。すなわち、上記特定のシリコーンポリマーの反応基が、芳香族イソシアネート化合物のイソシアネート基と直接反応して、ブロック共重合体またはグラフト共重合体の形で、ポリアミドイミド樹脂にポリジメチルシロキサン構造を組み込むことができるため、ポリアミドイミド樹脂の耐屈曲性が向上する。そのため、基層のみからなる単層、もしくは基層を含む2層以上の層からなる複層の電子写真機器用無端ベルトにおいて、その少なくとも基層を、上記変性ポリアミドイミド樹脂を用いて形成すると、電子写真機器用無端ベルトの耐久性が向上するとともに、摩擦係数を下げることができ、ブレードのめくれの問題や、トナーの離型性等を改善することができることを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【0009】
このように、本発明の電子写真機器用無端ベルトは、基層のみからなる単層、もしくは基層を含む2層以上の層からなる複層の電子写真機器用無端ベルトにおいて、その少なくとも基層が、上記ポリジメチルシロキサン構造を組み込んだ変性ポリアミドイミド樹脂を用いて形成されている。そのため、電子写真機器用無端ベルトの耐久性が向上するとともに、摩擦係数を下げることができ、ブレードのめくれの問題や、トナーの離型性等を改善することができる。
【0010】
そして、上記特定のシリコーンポリマーが、両末端に、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有するものである場合には、シリコーンポリマーの両末端にある反応基(ヒドロキシル基またはカルボキシル基)が、芳香族イソシアネート化合物のイソシアネート基と直接反応して、ブロック共重合体の形で、ポリアミドイミド樹脂にポリジメチルシロキサン構造を均一に組み込むことができるため、特に耐屈曲性を改善することができる。
【0011】
また、上記特定のシリコーンポリマーが、片末端に、ヒドロキシル基およびカルボキシル基の少なくとも一方の反応基を合計2個有するものである場合には、シリコーンポリマーの片末端にある反応基(ヒドロキシル基またはカルボキシル基)が、芳香族イソシアネート化合物のイソシアネート基と直接反応して、グラフト共重合体の形で、ポリアミドイミド樹脂にポリジメチルシロキサン構造を組み込むことができる。そのため、熱処理時にポリジメチルシロキサン構造が基層の表面側に偏在するようになり、特に摩擦係数を下げることができる。
【0012】
また、上記(A)〜(C)とともに、カルボン酸両末端ポリマー(D)を共重合させた変性ポリアミドイミド樹脂を用いると、上記カルボン酸両末端ポリマー(D)がソフトセグメント的な役割を果たして、ポリアミドイミド樹脂に柔軟性を付与することができる。そのため、この変性ポリアミドイミド樹脂を用いた電子写真機器用無端ベルトは、破断伸びが大きく、耐久性がさらに向上する。
【0013】
また、上記電子写真機器用無端ベルトの少なくとも基層が、上記変性ポリアミドイミド樹脂とともに、リン含有ポリエスル系樹脂を用いて形成されていると、難燃性が向上するため好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【0015】
本発明の電子写真機器用無端ベルトは、例えば、図1に示すように、基層1の外周面に表層2が直接形成されて構成されている。
【0016】
本発明においては、上記無端ベルトの少なくとも基層1が、下記の(A)〜(C)を共重合(反応)させて得た変性ポリアミドイミド(PAI)樹脂を用いて形成されているのであって、これが最大の特徴である。
(A)芳香族イソシアネート化合物。
(B)芳香族系多価カルボン酸の無水物。
(C)分子中にポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーンポリマーであって、片末端もしくは両末端に、上記(A)のイソシアネート基に対する反応基を有するシリコーンポリマー。
【0017】
上記変性ポリアミドイミド(PAI)樹脂の形成に用いる、上記芳香族系イソシアネート化合物(A)としては、分子中に芳香族環を有する化合物であれば特に限定はないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、リジンジイソシアネート(LDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、反応性、コスト、溶解性の点で、MDI、TODIが好適に用いられる。
【0018】
また、上記芳香族系多価カルボン酸の無水物(B)としては、分子中に芳香族環を有し、上記芳香族系イソシアネート化合物(A)と縮合反応するものであれば特に限定はなく、例えば、芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)、芳香族系多価カルボン酸二無水物(B2)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なお、本発明においては、上記芳香族系多価カルボン酸の無水物(B)とともに、芳香族系多価カルボン酸を併用しても差し支えない。
【0019】
上記芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)としては、例えば、トリメリット酸無水物(無水トリメリット酸)、ナフタレン−1,2,4−トリカルボン酸無水物等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、反応性、コスト、溶解性等の点から、トリメリット酸無水物(無水トリメリット酸)が好適に用いられる。
【0020】
また、上記芳香族系多価カルボン酸二無水物(B2)としては、例えば、ベンゼン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物(ピロメリット酸二無水物)、ベンゾフェノン−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−3,3′,4,4′−テトラカルボン酸二無水物、ビフェニル−2,2′,3,3′−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、デカヒドロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロナフタレン−1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、フェナントレン−1,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、反応性、コスト、溶解性等の点から、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)が好適に用いられる。
【0021】
本発明における芳香族系多価カルボン酸の無水物(B)としては、上記芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)と、芳香族系多価カルボン酸二無水物(B2)とを併用して用いることが好ましい。このように、B1とB2とを併用すると、変性PAI樹脂中のイミド基の比率が高くなるため、吸水性が低下し、無端ベルトの曲がり癖を改善することができるようになる。
【0022】
上記B1と、B2とのモル混合比は、B1/B2=90/10〜50/50の範囲内が好ましく、特に好ましくはB1/B2=80/20〜60/40の範囲内である。このような割合でB1とB2とを併用すると、耐屈曲性を悪化させずに、曲がり癖を改善することができるため好ましい。
【0023】
つぎに、上記(A)および(B)とともに用いられる特定のシリコーンポリマー(C)は、分子中にポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーンポリマーであって、片末端もしくは両末端に、上記(A)のイソシアネート基に対する反応基を有するものであれば特に限定はなく、例えば、両末端に反応基を1個ずつ有するもの、もしくは片末端に反応基を2個有するもの等があげられる。
【0024】
上記ポリジメチルシロキサン構造は、下記の一般式(1)で表される構造単位を、繰り返し単位とする構造である。
【0025】
【化1】

【0026】
上記反応基としては、芳香族系イソシアネート化合物(A)のイソシアネート基と反応する官能基であれば特に限定はなく、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基等があげられる。
【0027】
上記両末端に反応基を1個ずつ有するシリコーンポリマーとしては、具体的には、両末端にカルボキシル基を1個ずつ有するカルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)等があげられる。
【0028】
また、上記片末端に反応基を2個有するシリコーンポリマーとしては、具体的には、片末端にヒドロキシル基を2個有する片末端2官能シリコーンポリマー(信越化学工業社製、X−22−176DX)等があげられる。
【0029】
上記特定のシリコーンポリマー(C)の酸価は、1〜1000mgKOH/gの範囲内が好ましく、特に好ましくは4〜150mgKOH/gの範囲内である。
【0030】
また、上記特定のシリコーンポリマー(C)の数平均分子量(Mn)は、200〜40,000の範囲内が好ましく、特に好ましくは1,000〜20,000の範囲内である。
【0031】
上記特定のシリコーンポリマー(C)の配合割合は、上記(A)〜(C)の合計量全体〔なお、後述のように、カルボン酸両末端ポリマー(D)を用いる場合は、(A)〜(D)の合計量全体〕の1〜20重量%の範囲内が好ましく、特に好ましくは2〜15重量%の範囲内である。すなわち、特定のシリコーンポリマー(C)の配合割合が1重量%未満であると、ベルトの耐久性が劣る傾向がみられ、逆に20重量%を超えると、ベルトの耐伸び性が悪くなるおそれがあるからである。
【0032】
なお、本発明に用いる上記変性ポリアミドイミド樹脂は、上記(A)〜(C)とともに、カルボン酸両末端ポリマー(D)を共重合させたものであっても差し支えない。上記カルボン酸両末端ポリマー(D)としては、ポリマーの末端にカルボン酸をそれぞれ1個有するものであれば特に限定はなく、例えば、カルボン酸両末端ポリブタジエン、カルボン酸両末端水素添加ポリブタジエン、カルボン酸両末端ポリエステル、カルボン酸両末端ポリアミド、カルボン酸両末端ポリアクリロニトリル−ブタジエン共重合体等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
【0033】
上記ポリマーの両末端にカルボン酸を導入するために用いるカルボン酸としては、特に限定はなく、例えば、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
【0034】
上記脂肪族カルボン酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、シュウ酸、コハク酸、コルク酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等があげられる。また、上記芳香族カルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、クロルフタル酸、ニトロフタル酸等があげられる。
【0035】
上記カルボン酸両末端ポリマー(D)は、通常の製法に従って合成したポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリエステル、ポリアミド等のポリマーの両末端に、上記のようなカルボン酸を導入することにより得ることができる。なお、上記ポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリエステル、ポリアミド等のポリマーの合成法は、特に限定するものではない。例えば、ポリエステルやポリアミドは、第4版 実験化学講座28 高分子合成(日本化学会編、1992年、丸善株式会社発行)の第208頁〜第231頁および第252頁〜第287頁に記載の方法に準じて作製することができる。
【0036】
上記カルボン酸両末端ポリマー(D)のうち、カルボン酸両末端ポリエステルは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、加熱装置、攪拌装置、還流装置、水分離器、蒸留塔および温度計を備えた反応槽に、アジピン酸やセバシン酸等のジカルボン酸と、メチルペンタンジオール,ノナンジオール,メチルオクタンジオール等のジオールとを仕込み、所定温度(例えば、220℃)まで所定時間(例えば、1時間)かけて昇温する。さらに所定温度(例えば、220℃)で縮重合反応を続けた後、所定温度(例えば、室温)まで冷却することにより、所望のカルボン酸両末端ポリエステルを得ることができる。
【0037】
なお、カルボン酸両末端ポリブタジエン等のカルボン酸両末端ポリマー(D)も、上記製法に準じて作製することができる。
【0038】
上記カルボン酸両末端ポリマー(D)の酸価は、15〜150mgKOH/gの範囲内が好ましく、特に好ましくは45〜110mgKOH/gの範囲内である。
【0039】
また、上記カルボン酸両末端ポリマー(D)の数平均分子量(Mn)は、750〜7500の範囲内が好ましく、特に好ましくは1000〜2500の範囲内である。
【0040】
上記カルボン酸両末端ポリマー(D)の配合割合は、上記(A)〜(D)の合計量全体の5〜50重量%の範囲内が好ましく、特に好ましくは10〜30重量%の範囲内である。すなわち、カルボン酸両末端ポリマー(D)の配合割合が5重量%未満であると、耐久性が悪くなる傾向がみられ、逆に50重量%を超えると、クリープ率が悪化する傾向がみられるからである。
【0041】
ここで、上記芳香族イソシアネート化合物(A)のイソシアネート基の総モル数(a)と、芳香族系多価カルボン酸の無水物(B)の酸無水物基とカルボキシル基との総モル数(b)、およびカルボン酸両末端ポリマー(D)のカルボキシル基の総モル数(d)の合計総モル数〔(b)+(d)〕とのモル混合比は、(a)/〔(b)+(d)〕=90/100〜130/100の範囲内が好ましく、特に好ましくは(a)/〔(b)+(d)〕=100/100〜120/100の範囲内である。すなわち、(a)/〔(b)+(d)〕の値が、上記上限または下限の範囲から外れると、PAI樹脂の分子量を高くすることが困難となり、耐久性が悪化する傾向がみられるからである。
【0042】
つぎに、上記変性PAI樹脂は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器を準備し、上記芳香族イソシアネート化合物(A)と、無水トリメリット酸等の芳香族系多価カルボン酸の無水物(B)と、特定のシリコーンポリマー(C)と、必要に応じてカルボン酸両末端ポリマー(D)とを所定量配合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP),N,N−ジメチルホルムアミド(DMF),N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC),γ−ブチロラクトン等の極性溶剤を仕込み、窒素気流下、撹拌しながら所定時間(好ましくは、1〜3時間)かけて所定温度(好ましくは、130〜150℃)まで昇温する。つぎに、所定温度(好ましくは、130〜150℃)で所定時間(好ましくは、約3〜5時間)反応させた後、反応を停止することにより、変性PAI樹脂を調製することができる。
【0043】
このようにして得られる変性PAI樹脂は、数平均分子量(Mn)が5,000〜100,000の範囲内が好ましく、特に好ましくはMnが10,000〜50,000の範囲内である。すなわち、PAI樹脂のMnが5,000未満であると、引き裂き強度が低くなり、耐久性が悪化し、逆にPAI樹脂のMnが100,000を超えると、溶液粘度が高くなり加工性が悪化する傾向がみられるからである。なお、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法により測定することができる。
【0044】
なお、上記基層1の形成に用いる材料(基層用材料)としては、上記変性PAI樹脂とともに、導電性充填剤やリン含有ポリエスル系樹脂等を用いても差し支えない。また、上記基層用材料には、上記各成分とともに、DMF,DMAC,トルエン,アセトン,NMP等の有機溶剤や、炭酸カルシウム等の通常の充填剤を、必要に応じて含有させることも可能である。
【0045】
上記導電性充填剤としては、特に限定はないが、例えば、カーボンブラック,グラファイト等の導電性粉末、アルミニウム粉末,ステンレス粉末等の金属粉末、導電性酸化亜鉛(c−ZnO),導電性酸化チタン(c−TiO2 ),導電性酸化鉄(c−Fe3 4 ),導電性酸化錫(c−SnO2 )等の導電性金属酸化物、第四級アンモニウム塩,リン酸エステル,スルホン酸塩,脂肪族多価アルコール,脂肪族アルコールサルフェート塩のようなイオン性導電剤等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
【0046】
また、上記リン含有ポリエスル系樹脂としては、リン含有量がリン含有ポリエスル系樹脂全体の3〜15重量%の範囲内にあるものが好ましく、特に好ましくはリン含有量が5〜10重量%の範囲内にあるものである。上記リン含有量がこのような範囲内にあると、難燃性が向上するため好ましい。
【0047】
上記基層用材料は、例えば、前記変性PAI樹脂と、導電性充填剤と、有機溶剤と、充填剤とを必要に応じて適宜に配合し、撹拌羽根で混合した後、リングミル,ボールミル,サンドミル等を用いて分散させることにより調製することができる。
【0048】
つぎに、上記表層2の形成に用いる材料(表層用材料)としては、特に限定はなく、例えば、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、作業性を考慮して、液状または溶剤可溶タイプのものが好適に用いられる。また、汚れ防止、塗膜強度、あるいは密着性を向上させる目的で、前記樹脂材料を変性したものを用いてもよく、例えば、変性アクリル系樹脂があげられる。この変性アクリル系樹脂としては、アクリル樹脂の分子構造を母体とし、他の樹脂ないし樹脂成分で変性されたものであれば特に限定はないが、シリコーン変性アクリル系樹脂が好適に用いられる。
【0049】
上記シリコーン変性アクリル系樹脂としては、例えば、シリコーングラフトアクリル系樹脂があげられる。このシリコーングラフトアクリル系樹脂としては、アクリル系樹脂(主鎖)にシリコーン系樹脂がグラフト重合したものであれば特に限定するものではない。このシリコーングラフトアクリル系樹脂の具体例としては、東亞合成社製のサイマックUS−350等があげられる。
【0050】
なお、上記表層用材料としては、前記樹脂材料に対して、イソシアネート樹脂,アミノ樹脂,フェノール樹脂,キシレン樹脂等の樹脂架橋剤を用いて、樹脂架橋を施した材料や、感光性モノマーまたはポリマーに光重合開始剤を混合した紫外線硬化型材料を用いても差し支えない。
【0051】
上記表層用材料は、例えば、変性アクリル系樹脂と、DMF,トルエン,アセトン等の有機溶剤とを適宜に配合し、撹拌羽根で混合することにより調製することができる。なお、各層を精度良く形成するためには、隣接する層の形成材料に用いる有機溶剤は、互いに異なった種類のものを使用することが好ましい。すなわち、表層用材料に用いる有機溶剤と、基層用材料に用いる有機溶剤とは、互いに異なった種類のものを使用することが好ましい。
【0052】
ここで、前記図1に示した、本発明の電子写真機器用無端ベルトは、例えばつぎのようにして作製することができる。すなわち、前記と同様にして、基層用材料を調製し、これを金型(円筒形基体)の表面にスプレーコーティングする。ついで、これを150〜300℃で3〜6時間乾燥することにより、金型の表面に基層1を形成する。つぎに、この基層1の表面に、前記と同様にして調製した表層用材料を、ディッピング法にてコーティングし乾燥した後、基層1と円筒形基体との間にエアーを吹き付けることにより、円筒形基体を抜き取り、基層1の表面に、表層2が形成されてなる2層構造の無端ベルト(図1参照)を作製することができる。なお、表層2の形成方法は、上記ディッピング法に限定されるものではなく、基層1の形成方法と同様に、スプレーコーティングすることにより形成しても差し支えない。
【0053】
また、本発明の電子写真機器用無端ベルトの基層1は、上記製法以外に、押出成形法、インフレーション法、ブロー成形法、ディッピング法、遠心成形法等により、作製することも可能である。そして、上記表層2の形成を省略することにより、基層1のみからなる単層構造の無端ベルトを作製することができる。
【0054】
本発明の電子写真機器用無端ベルトの各層の厚みは、ベルトの用途に応じて適宜に設定されるが、基層1の厚みは、通常、30〜300μmの範囲内であり、好ましくは50〜200μmの範囲内である。また、表層2の厚みは、0.1〜10μmの範囲内が好ましく、特に好ましくは0.5〜5μmの範囲内である。また、本発明の電子写真機器用無端ベルトは、内周長が90〜1500mmで、幅が100〜500mm程度のものが好ましい。すなわち、上記寸法の範囲内に設定すると、電子写真複写機等に組み込んで使用するのに適した大きさとなるからである。
【0055】
なお、本発明の電子写真機器用無端ベルトは、少なくとも基層1を備えた構造であればよく、前記図1に示したような、基層1の外周面に表層2を直接形成した2層構造に限定されるものではない。本発明の電子写真機器用無端ベルトは、例えば、基層1のみからなる単層構造、基層1と表層2との間に、熱可塑性樹脂層もしくはゴム弾性層を介在させた3層構造、基層1と表層2との間に、熱可塑性樹脂層およびゴム弾性層の双方を介在させた4層構造等であっても差し支えない。ただし、これらの場合において、基層1は、前述の変性PAI樹脂を用いて形成されている必要がある。
【0056】
この場合、上記基層1と表層2との間に介在させる熱可塑性樹脂層用材料としては、特に限定はないが、熱可塑性樹脂とともに、必要に応じて、メチルエチルケトン(MEK),トルエン等の溶剤等が用いられる。なお、この熱可塑性樹脂層用材料中にも、先に述べたような、導電性充填剤を配合しても差し支えない。
【0057】
また、上記熱可塑性樹脂としては、特に限定はなく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF),テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA),エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート(PC)系樹脂、ポリアミド系樹脂、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)系樹脂、EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)系樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、難燃性に優れる点で、PVDF等のフッ素系樹脂を用いることが好ましい。
【0058】
また、上記基層1と表層2との間に介在させるゴム弾性層用材料としては、ゴム材および加硫剤とともに、必要に応じて、加硫促進剤、溶剤、加工助剤、老化防止剤等が用いられる。なお、このゴム弾性層用材料中にも、先に述べたような、導電性充填剤を配合しても差し支えない。
【0059】
上記ゴム材としては、特に限定はないが、難燃性の観点から、塩素化ポリエチレンゴム(CPE)、クロロプレンゴム(CR)等が用いられる。これらのなかで、電子写真機器用無端ベルトに要求される電気特性、弾力性、耐久性に合わせて最適材料が選定される。
【0060】
本発明の電子写真機器用無端ベルトは、フルカラーLBPやフルカラーPPC等の電子写真技術を採用した電子写真機器において、トナー像の転写用,紙転写搬送用,感光体基体用等の用途に好適に用いられるが、これに限定するものではなく、例えば、フルカラーではない、単色の電子写真複写機の転写ベルト等にも使用することができる。
【0061】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【0062】
〔実施例1〕
(基層用材料の調製)
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT、Mn:250.26)22重量部(以下「部」と略す)と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203、Mn:264.29)29部と、芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)である無水トリメリット酸(Mn:192.12)38部と、特定のシリコーンポリマー(C)として、片末端にヒドロキシル基を2個有する片末端2官能シリコーンポリマー(信越化学工業社製、X−22−176DX、酸価:30mgKOH/g、Mn:3740)10部と、NMP溶剤280部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:29重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0063】
(表層用材料の調製)
シリコーングラフトアクリル系樹脂(東亞合成社製、サイマックUS−350)100部と、トルエン溶剤500部とを配合し、撹拌羽根で混合して、表層用材料を調製した。
【0064】
(無端ベルトの作製)
金型(円筒形基体)を準備し、この表面に上記基層用材料をスプレーコーティングして、金型の表面に基層を形成し、250℃で2時間加熱処理をした。つぎに、この基層の表面に、上記表層用材料をディッピング法にてコーティングし、乾燥した後、基層と円筒形基体との間にエアーを吹き付けることにより、円筒形基体を抜き取り、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0065】
〔実施例2〕
無水トリメリット酸の配合割合を37部に変更するとともに、片末端2官能シリコーンポリマー(信越化学工業社製、X−22−176DX)に代えて、両末端にカルボキシル基を1個ずつ有するカルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750、酸価:75mgKOH/g、Mn:1496)を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0066】
〔実施例3〕
(基層用材料の調製)
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT)22部と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203)29部と、無水トリメリット酸36部と、特定のシリコーンポリマー(C)である片末端2官能シリコーンポリマー(信越化学工業社製、X−22−176DX)10部と、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000、酸価:52mgKOH/g、Mn:2158)20部と、NMP溶剤330部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:30重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0067】
(無端ベルトの作製)
上記基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0068】
〔実施例4〕
(基層用材料の調製)
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT)22部と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203)29部と、無水トリメリット酸35部と、特定のシリコーンポリマー(C)であるカルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)10部と、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000、酸価:52mgKOH/g、Mn:2158)20部と、NMP溶剤330部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:30重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0069】
(無端ベルトの作製)
上記基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0070】
〔実施例5〕
カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000)に代えて、カルボン酸両末端水素添加ポリブタジエン(日本曹達社製、CI−1000、酸価:59mgKOH/g、Mn:1902)を用いる以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0071】
〔実施例6〕
無水トリメリット酸の配合割合を36部に変更するとともに、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000)に代えて、カルボン酸両末端ポリアクリロニトリル−ブタジエン共重合体(宇部興産社製、CTBN1300X13、酸価:32mgKOH/g、Mn:3506)を用いる以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0072】
〔実施例7〕
無水トリメリット酸の配合割合を34部に変更するとともに、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000)に代えて、カルボン酸両末端ポリエステル(日本化成社製、クロバックス300−8S、酸価:103mgKOH/g、Mn:1089)を用いる以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0073】
〔実施例8〕
無水トリメリット酸の配合割合を36部に変更するとともに、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000)に代えて、C36ダイマー酸(C18の不飽和脂肪酸の2量体を主成分とする)と、ヘキサメチレンジアミンとからなるカルボン酸両末端ポリアミド(酸価:38.0mgKOH/g、Mn:2953)を用いる以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0074】
〔実施例9〕
(基層用材料の調製)
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT)22部と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203)29部と、無水トリメリット酸35部と、特定のシリコーンポリマー(C)であるカルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)10部と、カルボン酸両末端ポリブタジエン(日本曹達社製、C−1000、酸価:52mgKOH/g、Mn:2158)20部と、NMP溶剤330部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:30重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部と、下記のようにして調製したリン含有ポリエステル(リン含有量5.5重量%)8部とを配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0075】
なお、上記リン含有ポリエステルは、つぎのようにして調製した。すなわち、ジメチルフタレート65部、エチレングリコール290部および下記の構造式(1)で表されるホスフィン酸誘導体125部、触媒としてジメチルテレフタレートおよびホスフィン酸誘導体に対し0.1重量%の酢酸マンガン、0.5重量%の酢酸リチウムおよび0.03重量%の三酸化アンチモンを混合し、常圧で160〜220℃で3時間加熱してエステル交換反応を行い、ほぼ理論量のメタノールを留去し、ついで系の温度を250℃とし、圧力を徐々に減じ1Torr以下にし、6時間反応させて重量平均分子量9000、リン含有量5.5重量%のリン含有ポリエステルを得た。
【0076】
【化2】

【0077】
(無端ベルトの作製)
上記基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0078】
〔実施例10〕
無水トリメリット酸の配合割合を37部に、カルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)の配合割合を1部に、かつ、NMP溶剤の配合割合を310部にそれぞれ変更する以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0079】
〔実施例11〕
無水トリメリット酸の配合割合を34部に、カルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)の配合割合を26部に、かつ、NMP溶剤の配合割合を370部にそれぞれ変更する以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0080】
〔実施例12〕
無水トリメリット酸の配合割合を37部に、カルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)の配合割合を0.7部に、かつ、NMP溶剤の配合割合を300部にそれぞれ変更する以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0081】
〔実施例13〕
無水トリメリット酸の配合割合を33部に、カルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)の配合割合を30部に、かつ、NMP溶剤の配合割合を380部にそれぞれ変更する以外は、実施例4と同様にして、基層用材料を調製した。そして、この基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、無端ベルトを作製した。
【0082】
〔実施例14〕
(基層用材料の調製)
撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT)22部と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203)29部と、芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)である無水トリメリット酸27部と、芳香族系多価カルボン酸二無水物(B2)であるエチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)(新日本理化社製、リカシッドTMEG−100、Mn:410.3)19部と、特定のシリコーンポリマー(C)であるカルボン酸両末端シリコーンポリマー(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY16−750)10部と、カルボン酸両末端ポリエステル(日本化成社製、クロバックス300−8S、酸価:103mgKOH/g、Mn:1089)20部と、NMP溶剤360部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:30重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0083】
(無端ベルトの作製)
上記基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0084】
〔比較例〕
(基層用材料の調製)
特定のシリコーンポリマー,カルボン酸両末端ポリマーを配合しない以外は、実施例に準じて、基層用材料を調製した。すなわち、撹拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、MDI(日本ポリウレタン社製、ミリオネートMT)22部と、TODI(日本曹達社製、TODI/R203)29部と、無水トリメリット酸38部と、NMP溶剤250部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら1時間かけて130℃まで昇温し、そのまま130℃で約5時間反応させた後反応を停止し、PAI−NMP溶液(固形分濃度:26重量%)を調製した。つぎに、このPAI−NMP溶液に、カーボンブラック(昭和キャボット社製、ショウブラックN220)4部を配合し、撹拌羽根で混合した後、ボールミル分散させて基層用材料を調製した。
【0085】
(無端ベルトの作製)
上記基層用材料を用いる以外は、実施例1と同様にして、基層(厚み:80μm)の表面に、表層(厚み:1μm)が形成されてなる2層構造の無端ベルトを作製した。
【0086】
このようにして得られた実施例および比較例の無端ベルトを用い、下記の基準に従って各特性の評価を行った。これらの結果を後記の表1〜表3に併せて示した。なお、特定のシリコーンポリマーの配合割合〔上記(A)〜(D)の合計量中に占める(C)の割合〕を、表中に記載した。
【0087】
〔PAI(Mn)〕
各実施例および比較例で得たPAI樹脂のTHF希釈溶液を調製し、GPCによる分子量(ポリスチレン換算)を測定した。
【0088】
〔引張弾性率、破断伸び〕
JIS K7127に準じて、引張弾性率および破断伸びを測定した。なお、引張速度は、毎分10±2.0mmとした。
【0089】
〔クリープ率〕
無端ベルトを20mm×180mmの大きさに切断して、短冊状のテストピースを作製した。このテストピースの一端に、250±5gの荷重をかけて吊るし、50℃×95%RHの環境下、24時間放置した後の伸び率を計算した。
【0090】
〔耐屈曲性〕
JIS P8115に準じて、Folding Endurancetester MIT−D(東洋精機社製)を用い、荷重9.8Nの条件下、各無端ベルトのMIT回数を測定した。このMIT回数は、耐屈曲性の評価の指標となるものであり、このMIT回数が多い程、耐屈曲性に優れていることを示す。
【0091】
〔ベンチ耐久試験〕
直径13mmの金属製ローラーを2本準備し、2本の金属製ローラー間に無端ベルト(幅150mm)を張架した状態で、一方の金属製ローラーをテーブル上に固定した。ついで、テーブルに固定していない他方の金属製ローラーがテーブルの端部になるように配置し、この金属製ローラーの両端にオモリを2kgずつ吊り下げ(総荷重4kg)、ラボ環境(25℃×40%RH)下で、無端ベルトを回転駆動させた。そして、無端ベルトに亀裂が確認できるまでの累積回転数を測定した。
【0092】
〔静摩擦係数〕
STATIC FRICTIONTESTER μs(ヘイドン社製、Type 94i)を用いて、各無端ベルトの静摩擦係数を測定した。
【0093】
〔難燃性〕
各無端ベルトの基層用材料を用いて、UL−94に準拠して難燃性の評価試験を行った。なお、難燃性の評価は、「VTM−1」よりも「VTM−0」の方が難燃性に優れていることを示す。
【0094】
〔吸水率〕
無端ベルトを10mm×150mmの大きさに切断して、短冊状のテストピースを作製した。このテストピースを、80℃×95%RHの環境下、24時間放置し、放置前後の重量変化により吸水率を計算した。
【0095】
〔開き角度〕
図2に示すように、無端ベルトを25mm×150mmの大きさに切断して、短冊状のテストピース20を作製した。このテストピース20を、直径13mmの金属製パイプ21に巻き付けた後、テストピース20の端部どうしを重ね合わせ、ここに0.5kgのオモリ(図示せず)をかけて吊るし、50℃×95%RHの環境下、24時間放置した。ついで、オモリを外し、図3に示すように、重ね合わせたテストピース20の両端を開放した後、テストピース20の円弧状部分を中心に、これを挟む左右のテストピース20の表面を上方に延長させたと仮想し、その左右仮想延長部23で作った角度θを、開き角度θとして測定した。この開き角度θが180°に近い方が、曲がり癖(カール癖)が少ないことを示しており、開き角度θが50°以上であれば画像に影響しない。
【0096】
【表1】

【0097】
【表2】

【0098】
【表3】

【0099】
上記結果から、いずれの実施例品も、引っ張り弾性率および破断伸びが高く、またクリープ率が低く、耐久性に優れていた。また、静摩擦係数が低いため、ブレードのめくれや、トナーの離型性を改善することができる。特に実施例14品は、芳香族系多価カルボン酸無水物(B1)と、芳香族系多価カルボン酸二無水物(B2)とを併用しているため、吸水率が小さく、また、開き角度も大きく、カール癖特性に優れていた。
【0100】
これに対し、比較例品は、特定のシリコーンポリマー、カルボン酸両末端ポリマーを共重合させていないPAIを用いて基層を形成しているため、破断伸びが小さく、耐久性に劣るとともに、静摩擦係数が高いため、ブレードのめくれや、トナーの離型性を改善することができなかった。また、比較例品は、吸水率が大きく、開き角度も小さく、カール癖特性に劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【0101】
本発明の電子写真機器用無端ベルトは、フルカラーLBP(レーザービームプリンター)やフルカラーPPC(プレーンペーパーコピア)等の電子写真技術を採用した電子写真機器において、中間転写ベルトや紙転写搬送ベルト等に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0102】
【図1】本発明の電子写真機器用無端ベルトの一例を示す部分断面図である。
【0103】
【図2】電子写真機器用無端ベルトの開き角度の測定方法を示す説明図である。
【0104】
【図3】測定する開き角度を示す説明図である。
【符号の説明】
【0105】
1 基層
2 表層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面が感光体に接するか、もしくは近接した状態で周方向に駆動される電子写真機器用無端ベルトであって、その少なくとも基層が、下記の(A)〜(C)を共重合させてなる変性ポリアミドイミド樹脂を用いて形成されていることを特徴とする電子写真機器用無端ベルト。
(A)芳香族イソシアネート化合物。
(B)芳香族系多価カルボン酸の無水物。
(C)分子中にポリジメチルシロキサン構造を有するシリコーンポリマーであって、片末端もしくは両末端に、上記(A)のイソシアネート基に対する反応基を有するシリコーンポリマー。
【請求項2】
上記(C)のシリコーンポリマーが、両末端に、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有するものである請求項1記載の電子写真機器用無端ベルト。
【請求項3】
上記(C)のシリコーンポリマーが、片末端に、ヒドロキシル基およびカルボキシル基の少なくとも一方の反応基を合計2個有するものである請求項1記載の電子写真機器用無端ベルト。
【請求項4】
上記(C)のシリコーンポリマーの配合割合が、上記(A)〜(C)の合計量全体の1〜20重量%の範囲内である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真機器用無端ベルト。
【請求項5】
上記変性ポリアミドイミド樹脂が、上記(A)〜(C)とともに、下記の(D)を共重合させたものである請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真機器用無端ベルト。
(D)カルボン酸両末端ポリマー。
【請求項6】
上記(C)のシリコーンポリマーの配合割合が、上記(A)〜(D)の合計量全体の1〜20重量%の範囲内である請求項5記載の電子写真機器用無端ベルト。
【請求項7】
上記電子写真機器用無端ベルトの少なくとも基層が、上記変性ポリアミドイミド樹脂とともに、リン含有ポリエステル系樹脂を用いて形成されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子写真機器用無端ベルト。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−47587(P2006−47587A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−227206(P2004−227206)
【出願日】平成16年8月3日(2004.8.3)
【出願人】(000219602)東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Fターム(参考)】