(57)【要約】【課題】導電性フィラー（カーボンブラック）を含むＰＥＥＫ樹脂組成物が、溶融押出成形時においても不純物を析出させずに、汚染が抑制された中間転写ベルトを始めとする電子写真用ベルトを提供する。【解決手段】ＤＰＳを含むＰＥＥＫ樹脂と、導電材とを含有する樹脂組成物を溶融押出しする工程を経て形成されてなる電子写真用のベルト部材であって、該樹脂組成物は、グリセリン脂肪酸エステルをさらに含有し、該グリセリン脂肪酸エステルは、平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、かつ、水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である電子写真用のベルト部材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジフェニルスルホンを含むポリエーテルエーテルケトン樹脂と、導電材とを含有する樹脂組成物を溶融押出しする工程を経て形成されてなる電子写真用のベルト部材であって、
該樹脂組成物は、グリセリン脂肪酸エステルをさらに含有し、
該グリセリン脂肪酸エステルは、
平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、かつ、
水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする電子写真用のベルト部材。
【請求項２】
ジフェニルスルホンを含むポリエーテルエーテルケトン樹脂と導電材とグリセリン脂肪酸エステルとを含有する樹脂組成物を溶融押出しする工程を有する電子写真用のベルト部材の製造方法であって、
該グリセリン脂肪酸エステルが、
平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、かつ、
水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする電子写真用のベルト部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用ベルトおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置、すなわち電子写真装置として、近年、フルカラー画像の複写やプリントが可能な電子写真装置が実用化されている。フルカラー画像の転写材への転写方式としては、電子写真感光体上に形成された各色のトナー像を中間転写体上に順次重ね合わせて転写して合成トナー像を形成し、この合成トナー像を一括して転写材に転写する方式、すなわち中間転写方式が採られている。かかる中間転写方式において、中間転写体としては、エンドレス形状のベルト部材が用いられることが多い。
【０００３】
かかるベルト部材は、電子写真装置内で２本以上のローラー（懸架ローラー）に懸架され、テンションがかけられた状態で駆動されるため、当該ベルト部材には、十分な耐久性が必要となる。具体的には、高い引張弾性率と優れた耐屈曲性とが要求される。加えて中間転写体として使用される際には、１００Ｖから数ｋＶまたはそれ以上の高電圧が印加されるため、耐熱性や難燃性にも優れていることが望まれている。
【０００４】
上記のような特性を高いレベルで達成可能なベルト部材として、特許文献１には、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、ＰＥＥＫ樹脂とも記載する）に導電性フィラー（カーボンブラック）が添加された樹脂組成物を溶融押出成形することにより製造された半導電性フィルムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１２９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように溶融押出成形に用いられるＰＥＥＫ樹脂は、その成形温度が３５０〜４１０℃の範囲に制御されている。この温度範囲において、ＰＥＥＫ樹脂はその粘度を低下させ溶融状態になり、成形することが可能である。
半導電性フィルムの製造方法では、導電性フィラー（導電材）を残存するＰＥＥＫ樹脂組成物を押出機に供給し、該樹脂組成物の温度を３５０〜４１０℃の範囲内に制御しながら、クリアランスを調整したＴダイまたは環状ダイからフィルム状に溶融押出する。環状ダイを用いた場合には、チューブ状フィルムが溶融押出される。
【０００７】
一方で、ＰＥＥＫ樹脂中には、ＰＥＥＫ樹脂合成時に用いられる重合溶媒であるジフェニルスルホン（以下、ＤＰＳ）を不純物として含むことが知られている。ＤＰＳは融点が１２７℃、沸点が３８０℃であるため、溶融押出し時における３５０〜４１０℃の範囲では、ＰＥＥＫ樹脂組成物中より、液体または気体としてＤＰＳが析出することがある。
【０００８】
このとき、析出したＤＰＳが、ＰＥＥＫ樹脂からなる成形品の表面に付着し、固化することにより、ＰＥＥＫ樹脂からなる成形品の表面を汚染してしまう場合があった。
ＰＥＥＫ樹脂中からＤＰＳを除去する試みとして、ＰＥＥＫ樹脂を溶媒で洗浄する方法や、ＰＥＥＫ樹脂を予め１８０〜２３０℃の温度でアニールする方法などが提案されている。しかしながら、本発明者らの検討では、これらの方法によっては、ＰＥＥＫ樹脂中のＤＰＳを十分には除去できなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ＤＰＳを含むＰＥＥＫ樹脂と導電材とからなる組成物を溶融押出しして得られる電子写真用ベルトであっても、溶融押出成形時にＤＰＳなどの不純物を析出しない電子写真用ベルトを、提供することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題に対して、本発明者が鋭意検討を行なった結果、ＤＰＳが残存するＰＥＥＫ樹脂と導電材とを含有する組成物を溶融押出しして得られる電子写真用ベルトであっても、前記組成物中に下記グリセリン脂肪酸エステルを含有させることによって、ＤＰＳの析出が抑制されることを見出した。
すなわち、本発明によれば、ジフェニルスルホンを含むポリエーテルエーテルケトン樹脂と、導電材とを含有する樹脂組成物を溶融押出しする工程を経て形成されてなる電子写真用のベルト部材であって、該樹脂組成物は、グリセリン脂肪酸エステルをさらに含有し、該グリセリン脂肪酸エステルは、平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、かつ、水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である電子写真用のベルト部材が提供される。
当該グリセリン脂肪酸エステルは、平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、例えば下記構造式（１）で示される構造を有するものが挙げられる。下記構造式（１）におけるＲに相当する部分には、脂肪酸を構成する飽和炭化水素類、不飽和炭化水素類などが該当する。また、ｎは１以上の整数を表す。
【００１１】
【化１】
2014112145.tif 000002
【発明の効果】
【００１２】
ＤＰＳが残存するＰＥＥＫ樹脂と導電材とを含有する組成物に対して、溶融押出成形を実施しても不純物であるＤＰＳが析出しない、汚染が抑制された半導電性フィルムを、提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者は、上記した課題に対して鋭意検討を行なった結果、ジフェニルスルホン（以下、「ＤＰＳ」と略記することがある）が不純物として残存しているポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、「ＰＥＥＫ樹脂」と略記することがある）と導電材とを含有する組成物を溶融押出しして得られる電子写真用ベルトであっても、前記組成物中に下記グリセリン脂肪酸エステルを含有させることによって、ＤＰＳの析出が抑制されることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【００１４】
【化２】
2014112145.tif 000003
【００１５】
上記式（１）中、Ｒに相当する部分には、脂肪酸を構成する飽和炭化水素類、不飽和炭化水素類などが該当する。また、ｎは１以上の整数を表す。
【００１６】
本発明に係る電子写真用のベルト部材は、ジフェニルスルホン（以下、「ＤＰＳ」と略記することがある）を含むポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下、「ＰＥＥＫ樹脂」と略記することがある）と、導電性フィラー（導電材）と、グリセリン脂肪酸エステルとを含む組成物（以下、本発明における樹脂組成物とも記載する）に対して、溶融押出成形を実施して得られる。
【００１７】
樹脂組成物には、ＰＥＥＫ樹脂以外に種々の結晶性熱可塑性樹脂を含有させることができる。結晶性熱可塑性樹脂とは、その融点以下の温度では高分子鎖が規則正しく配列する性質のある熱可塑性樹脂を意味し、架橋や枝分かれ構造が少ない傾向にある。各種結晶性熱可塑性樹脂の中でもＰＥＥＫ樹脂がもっとも好ましい。ＰＥＥＫ樹脂は、結晶性ポリマーでありながら、分子構造上の設計により、その結晶化度を適度に制御することができ、非晶性ポリマーとしての特性を併せ持つことができる。すなわち、ＰＥＥＫ樹脂は、耐薬品性、耐疲労性、強靭性、耐摩耗性、摺動性、耐衝撃性、耐屈曲性および耐熱性に優れている。さらに、ＰＥＥＫ樹脂は、高い難燃性を示し、しかも燃焼時における煙や刺激性ガスの発生がほとんどない。
【００１８】
＜ＰＥＥＫ樹脂＞
ＰＥＥＫ樹脂は下記構造式（２）で示される繰り返し構造単位を有する樹脂である。
【００１９】
【化３】
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【００２０】
結晶性熱可塑性樹脂としてＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）を用いる場合、１種類のみ用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。ＰＥＥＫ樹脂の市販品として代表的なものには、ビクトレックス（Ｖｉｃｔｒｅｘ）社製の商品名「ビクトレックスＰＥＥＫ」シリーズが挙げられる。
ＰＥＥＫ樹脂は、上記構造式で示される繰り返し構造単位を有するものに限られず、種々の化合物で変性したものであってもよい。たとえば、シロキサン変性のＰＥＥＫ樹脂は、特許第２６３９７０７号公報に開示されている。
【００２１】
導電性フィラー（導電材）としては、たとえば、導電性カーボンブラック、黒鉛粉末、金属粉末、および、表面を導電処理した酸化金属ウィスカーなどが挙げられる。これらの中でも、体積抵抗率の制御性や機械的性質などの観点から、導電性カーボンブラックが特に好ましい。
導電性カーボンブラックとしては、たとえば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、および、チャンネルブラックを挙げることができる。これらの中でも、アセチレンブラック、および、オイルファーネスブラックが好ましい。これらの導電性カーボンブラックは、１種類のみ用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
樹脂組成物中の導電性フィラーの割合は、結晶性熱可塑性樹脂１００質量部に対して５質量部以上４０質量部以下であるが、好ましくは５質量部以上３０質量部以下であり、より好ましくは６質量部以上２０質量部以下である。導電性フィラーの含有比率を上記範囲内とすることによって、電子写真用ベルト部材の体積抵抗率が低くなりすぎたり、その機械的性質が低下してしまうことを有効に抑制することができる。
【００２３】
樹脂組成物には、酸化防止剤、熱安定剤、熱老化防止剤、耐侯剤、可塑剤、結晶核剤、流動性改良剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、染料および顔料などの着色剤、難燃剤、ならびに、難燃助剤などの添加剤を１種類以上残存させることができる。
【００２４】
＜グリセリン脂肪酸エステル＞
グリセリン脂肪酸エステルとしては、例えば、下記構造式（１）で示される構造を有するものが挙げられる。下記構造式（１）におけるＲに相当する部分には、脂肪酸を構成する飽和炭化水素類、不飽和炭化水素類などが該当する。また、ｎは１以上の整数を表す。
【００２５】
【化４】
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【００２６】
そして、本発明にかかるグリセリン脂肪酸エステルは、
平均分子量が５３０ｇ／ｍｏｌ以上、１５００ｇ／ｍｏｌ以下であり、かつ、水酸基価が４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
【００２７】
なお、本発明における水酸基価とは、試料１ｇ中に含まれる水酸基（−ＯＨ）を無水酢酸でアセチル化したあとの副生成物である酢酸を中和するために要する水酸化カリウムの質量である。
【００２８】
４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の水酸基価を有するグリセリン脂肪酸エステルでは、溶融時にＤＰＳのＰＥＥＫ樹脂外への析出を抑制出来なかったため不適であると分かった。一方、６８０ｍｇＫＯＨ／ｇ超では、溶融時にＤＰＳのＰＥＥＫ樹脂外への析出は抑制できているものの、成形した電子写真用ベルトの機能特性、主に弾性率が変化してしまうことが分かった。これは電子写真用ベルト内に存在する水酸基が多すぎるため、外気からの水分を吸収（吸湿）してしまって起こる変化と考えられる。
【００２９】
一定以上の水酸基価を有するグリセリン脂肪酸エステルを樹脂組成物中に含有させることにより、当該樹脂組成物を熔融押出しして形成されてなるベルト部材の表面へのＤＰＳの析出が抑制されることについては明確な理由は明らかでないが、本発明者は次のように考えている。
すなわち、ＤＰＳはその分子中央部に、スルホン基（−ＳＯ２−）があり、この部分が負に分極している。一方で、グリセリン脂肪酸エステルには分子中に多数の水酸基（−ＯＨ）を有しており、水酸基の水素部分が正に分極している。この正と負の引き合う分子間相互作用によりグリセリン脂肪酸エステルが、ＤＰＳを捕捉し析出を抑制していると考えられる。
本発明に係るグリセリン脂肪酸エステルは、例えば、下記表１に示したような商品名にて市販されているものを用いることができる。
【００３０】
【表１】
2014112145.tif 000006
【００３１】
樹脂組成物としては、ＰＥＥＫ樹脂、導電性フィラー、グリセリン脂肪酸エステルのそれぞれを適量を抽出し、攪拌混合したものを用いてもよい。また、ＰＥＥＫ樹脂と導電性フィラーが予め混練固化された樹脂ペレットに適量のグリセリン脂肪酸エステルを攪拌混合したものを用いてもよい。
樹脂組成物中のグリセリン脂肪酸エステルの割合は、結晶性熱可塑性樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上、２質量部以下が好ましく、０．１質量部以上、１質量部以下がより好ましく、０．２質量部以上、０．５質量部以下がより一層好ましい。グリセリン脂肪酸エステルの割合が大きすぎると、電子写真用ベルトの機械的特性が低下する場合がある。また、グリセリン脂肪酸エステルの割合が小さすぎると、不純物であるＤＰＳによる汚染防止効果が低下する場合がある。
【００３２】
電子写真用ベルトの厚みの平均値は５０乃至２５０μｍの範囲にあることが好ましく、６０乃至１５０μｍの範囲にあることがより好ましく、７０乃至１１０μｍの範囲にあることがより一層好ましい。電子写真用ベルトの厚みが薄すぎると、厚みを均一にするのが難しくなる傾向にある。一方、電子写真用ベルトの厚みが厚すぎると、柔軟性が低下する傾向にある。
【００３３】
電子写真用ベルトは半導電性であることが好ましい。具体的には、電子写真用ベルトの体積抵抗率は１．０×１０Ｅ３乃至１．０×１０Ｅ１４Ωｃｍの範囲にあることが好ましく、１．０×１０Ｅ５乃至１．０×１０Ｅ１３Ωｃｍの範囲にあることがより好ましい。また、電子写真用ベルトの体積抵抗率と表面抵抗率との比（表面抵抗率／体積抵抗率）は１乃至１０００の範囲にあることが好ましい。
【００３４】
電子写真用ベルトの製造方法には、特に限定はなく、どのような製造方法を用いてもよい。たとえば、シートをつなぎ合わせてシームレスベルトを製造する方法（特開平８−１８７７７３号公報などを参照）でもよい。また例えば、円筒ダイスから円筒として押出してベルトとする方法（特開２００１−１３８０１号公報および特許第０２８８６３５０号公報などを参照）でもよい。
【００３５】
［実施例１］
表２に記載の材料を攪拌混合機を用いて、１時間攪拌したのちに、溶融押出し温度が３８０℃に設定された一軸スクリュー押出機に供給し、円筒ダイスより溶融押出し、直径２３０ｍｍの円筒状の無端フィルム（ベルト）を作成した。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
［実施例２〜６、および比較例１〜５］
実施例１におけるグリセリン脂肪酸エステルを下記の表３に示すように変更したが、撹拌時間およびフィルム作成条件は実施例１と同じである。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
［評価］
実施例１によって得られたフィルムを１０ｃｍ×１０ｃｍに切り取り、これを１片として、１０片をサンプルとして抽出した。抽出したサンプルを正立顕微鏡（オリンパス製ＢＸ−４１）にて１０倍の明視野対物レンズにて、くまなく観察し、ＤＰＳ析出の有無、およびグリセリン脂肪酸エステルの析出の有無を調査した。実施例２〜６および比較例１〜５も同様に評価した。
また電子写真用ベルトの機能特性確認として、弾性率を評価した。グリセリン脂肪酸エステルを添加しない系と比較して、弾性率の変化が５％以内に収まっているものを「変化なし」とし、一方５％を超えて変化しているものを「変化あり」として評価した。
実施例１〜６、および比較例１〜５の評価の結果を、表４に示す。
【００４０】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上、詳しく説明してきたように、本発明によって、導電性フィラー（カーボンブラック）を含み、かつＤＰＳが残存するＰＥＥＫ樹脂組成物が、溶融押出成形時においても不純物を析出させることはない。これにより汚染が抑制された中間転写ベルトを始めとする電子写真用ベルトを、提供することができるため、より効率のよい生産が可能になる。