(57)【要約】【課題】高弾性率を有していて画像の転写性において実用的な性能を有し、耐屈曲性、耐久性に優れたシームレスベルト並びにその製造方法を提供する。【解決手段】ナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有するヤング率が１２００ＭＰａ以上の熱可塑性ポリエステルエラストマーからなるシームレスベルトとする。【選択図】        図１
2004258153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有するヤング率が１２００ＭＰａ以上の熱可塑性ポリエステルエラストマーからなることを特徴とするシームレスベルト。
【請求項２】
押出機により熱可塑性エラストマーをチューブ状に押し出して所定幅に裁断し、シームレスベルトを製造するシームレスベルトの製造方法であって、
前記熱可塑性エラストマーはナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有するヤング率が１２００ＭＰａ以上の熱可塑性ポリエステルエラストマーであり、
前記押出機には、先端部にギアポンプが設けられており、
前記ギアポンプの吐出口に熱可塑性エラストマーをチューブ状に押し出す円筒状のダイが装着されており、
前記ダイの吐出口には前記ダイから押し出されたチューブの内面に摺接する円柱状のサイジング装置と前記チューブを所定長さに裁断する裁断装置が連設されており、
前記ダイの吐出口は、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点より１０℃以上低温に温度調整されていることを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【請求項３】
前記サイジングダイの表面粗さが、Ｒａにて５〜５０であることを特徴とする請求項２に記載のシームレスベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性エラストマー製のシームレスベルト及びその製造方法に関し、より詳細には電子写真方式のモノクロないしカラーの複写機、プリンター、ファクシミリやこれらの機能を備えた複合機に使用される転写ベルト、中間転写ベルト、転写搬送ベルト等に好適な熱可塑性ポリエステルエラストマー製のシームレスベルト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機に使用される中間転写ベルトとしては、ポリイミド樹脂製ベルトが公知であり（例えば特許文献１）、実用化されている。ポリイミド樹脂製のベルトはヤング率が３０００ＭＰａ以上の高剛性樹脂であり、画像の転写性能や耐久性に優れたシームレスベルトである。
【０００３】
また、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）のポリマーアロイ樹脂製のベルトも公知である（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１８６１６２号公報
【特許文献２】
特開平６−１４９０８３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポリイミド樹脂ベルトは、ポリアミド酸溶液を円筒状の金型表面に被覆して乾燥し、加熱してイミド化させて製造することが必要であって、材料的にも製造コスト的にも高価なものであり、低コスト化の要請には容易に対応することができない。また、ポリイミド樹脂ベルトは脆性があり、傷、折りじわが生じると容易に破損するため、その取扱いが難しいという課題も有する。
【０００５】
これに対してＰＣ／ＰＢＴアロイ樹脂ベルトは、チューブ状に連続的に押出成形することができ、材料コストもポリイミド樹脂より低いものであるために低コスト化の要請に対応可能であり、かつ画像の転写性においても実用的な性能を有するものであるが、耐久性、耐屈曲性においてまだ改良の余地がを有するものである。また、可とう性に乏しくて一度折れ曲がると元に戻らず、取扱い性の点でなお課題を有する。
【０００６】
本発明の目的は、高弾性率を有していて画像の転写性において実用的な性能を有し、耐屈曲性、耐久性に優れたシームレスベルト並びにその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のシームレスベルトは、ナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有するヤング率が１２００ＭＰａ以上の熱可塑性ポリエステルエラストマーからなることを特徴とする。
【０００８】
上記構成の熱可塑性ポリエステルエラストマーを使用したシームレスベルトは、転写ベルトとして使用したときに高弾性率を有しているために画像の転写性において実用的な性能を有し、耐屈曲性、耐久性にも優れたシームレスベルトである。
【０００９】
熱可塑性ポリエステルエラストマーの構成成分であるポリオキシアルキレングリコールの平均分子量（ＧＰＣ法による）が４００未満の場合には得られるシームレスベルトの可とう性、弾性が低下し、４０００を超えるとヤング率が１２００ＭＰａ未満となる。ポリオキシアルキレングリコールの平均分子量は５００〜３０００であることがより好ましく、７００〜２５００であることが更に好ましい。
【００１０】
ポリオキシアルキレングリコールは、熱可塑性ポリエステルエラストマー重合体においてソフトセグメントを構成し、その結果重合体に可とう性が付与される。
【００１１】
熱可塑性ポリエステルエラストマーのヤング率は、１２００ＭＰａ以上であるが、上限は３０００ＭＰａになることはなく、通常２０００程度である。
【００１２】
シームレスベルトは、体積抵抗率が１０５  〜１０１２Ω・ｃｍであることが好  ましく、ベルト内での抵抗値のバラツキは、最大値Ｒｍａｘ  と最小値Ｒｍｉｎ  の比、Ｒｍａｘ  ／Ｒｍｉｎ  が１０以下であり、１に近いほど好ましい。
【００１３】
本発明のシームレスベルトは、付着したトナーのクリーニングが容易に行えることから、表面に潤滑層を有していることが好ましい。
【００１４】
本発明のシームレスベルトのサイズは、使用する機器に応じて適宜設定されるが、一般には周長が５００〜１２００ｍｍ、厚さが０．１〜０．５ｍｍ、幅が２００〜５００ｍｍである。
【００１５】
別の本発明は、押出機により熱可塑性エラストマーをチューブ状に押し出して所定幅に裁断し、シームレスベルトを製造するシームレスベルトの製造方法であって、
前記熱可塑性エラストマーはナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有するヤング率が１２００ＭＰａ以上の熱可塑性ポリエステルエラストマーであり、
前記押出機には、先端部にギアポンプが設けられており、
前記ギアポンプの吐出口に熱可塑性エラストマーをチューブ状に押し出す円筒状のダイが装着されており、
前記ダイの吐出口には前記ダイから押し出されたチューブの内面に摺接する円柱状のサイジング装置と前記チューブを所定長さに裁断する裁断装置が連設されており、
前記ダイの吐出口は、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点より１０℃以上低温に温度調整されていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成の製造方法により、転写ベルトとして使用したときに高弾性率を有しているために画像の転写性において実用的な性能を有し、耐屈曲性、耐久性にも優れたシームレスベルトが得られる。特に前記ダイの吐出口（ダイリップ）の温度を前記熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点より１０℃以上低温に温度調整することにより、押し出した連続チューブの収縮が防止され、寸法精度に優れたシームレスベルトを製造することができる。
【００１７】
連続チューブは、裁断装置により所定幅に裁断されてシームレスベルトが製造される。連続チューブ押出方向は、垂直下方であることが安定に製造でき、好ましい。
【００１８】
上述のシームレスベルトの製造方法においては、前記サイジングダイの表面粗さが、Ｒａにて５〜５０μｍであることが好ましい。
【００１９】
サイジングダイの表面粗さを上記範囲にすることにより、押出後のチューブがサイジングダイに粘着することなくベルトを連続的に製造することができる。サイジングダイの表面粗さがＲａにて５未満では押出後のチューブがサイジングダイに粘着する場合が発生し、５０を超えると、チューブ引取り時に引っ掛かりが生じて得られるシームレスベルトの厚さの精度が低下し、偏差が大きくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分として含有する。
【００２１】
熱可塑性ポリエステルエラストマーの構成成分であるナフタレンジカルボン酸としては、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸が例示され、１種以上を使用することができる。とりわけ、２，６−ナフタレンジカルボン酸を使用することが好ましい。
【００２２】
ナフタレンジカルボン酸と共に、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸を併用することも好ましい。
【００２３】
芳香族ジカルボン酸に加えて、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸を併用して可とう性などを調整したものであってもよい。
【００２４】
ポリエステルエラストマーを構成する全ジカルボン酸中の、ナフタレンジカルボン酸の割合は、５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上であり、ナフタレンジカルボン酸が１００モル％であってもよい。
【００２５】
熱可塑性ポリエステルエラストマーの構成成分である低分子量グリコールとしては、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ｐ−キシリレングリコール、ｍ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族ジオール、脂環族ジオールが例示される。低分子量グリコールは、単独で使用してもよく、２種以上を使用してもよい。これらの中でもエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールから選択される少なくとも１種の使用が好ましい。
【００２６】
熱可塑性ポリエステルエラストマーの構成成分である平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等が例示され、得られるシームレスベルトの物理的特性が優れている点より、ポリオキシテトラメチレングリコールを使用することが好ましい。
【００２７】
ナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシアルキレングリコールを構成成分とする熱可塑性ポリエステルエラストマーとしては、市販品を使用することも可能であり、好適な市販品としては、ペルプレンＰＢ−６００やポリオキシアルキレングリコールの分子量を変えたグレード（東洋紡績：ポリオキシアルキレングリコール＝ポリオキシテトラメチレングリコール）が例示される。
【００２８】
ポリオキシアルキレングリコールのＧＰＣ法による平均分子量の測定は、以下の方法にて行う。
カラム：ＭＩＸ−Ｅ  ２本（ポリマーラボラトリー社）
溶剤：ＴＨＦ
測定温度：４０℃
溶剤流量：０．７ｍｌ／ｍｉｎ
分子量の計算には、標準ポリスチレンを使用する。測定装置は特に限定されないが、例えば液体クロマトグラフＬＣ−１０Ａ（島津製作所）の使用が好適である。
【００２９】
シームレスベルトの電気抵抗値、即ち体積抵抗率ないし表面抵抗率を所定の範囲内の値とするために、導電性の充填剤を添加することは好ましい態様である。導電性材料は、公知の導電性材料が限定なく使用可能である。具体的には、銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属材料、酸化錫、酸化インジウム等の金属酸化物、金属をコーティングしたマイカ等の無機材料、カーボンブラックやグラファイト、炭素繊維等の炭素化合物、過塩素酸リチウム、チオシアン酸アンモニウム等のイオン性導電材料が例示される。これらの導電性材料は、必要に応じて２種以上を併用する。
【００３０】
上記の導電性材料の中でも、補強効果も併せて得られ、しかも転写ベルト、中間転写ベルト、転写搬送ベルト等に要求される半導電性の実現が容易なことから、カーボンブラックの使用が特に好ましい。カーボンブラックとしては、具体的には、ＥＣ（Ｅｘｔｒａ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）カーボン、ＥＣＦ（Ｅｘｔｒａ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｕｒｎａｎｃｅ  ）カーボン、ＳＣＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｕｒｎａｎｃｅ  ）カーボン、ＣＦ（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｕｒｎａｎｃｅ  ）カーボン、アセチレンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のカーボンブラックが例示される。これらは単独で使用してもよく、２種以上を併用してもかまわない。
【００３１】
熱可塑性ポリエステルエラストマーには、必要に応じて加工性改良剤、他の充填剤、安定剤、老化防止剤、分散改良剤等の添加剤を添加することは好ましい態様である。
【００３２】
本発明のシームレスベルトの表面には、トナーのクリーニングの容易化等を目的として表面潤滑層を設けることは好ましい態様である。表面潤滑層を構成する材料としては、ＰＦＡ等のフッ素含有樹脂、ポリ四フッ化エチレン微粉末、グラファイト、二硫化モリブデン、ＢＮ等の潤滑性材料を含有する潤滑性樹脂が例示される。これらの潤滑性樹脂は、熱可塑性ポリエステルエラストマーからなるシームレスベルトの製造時に共押出により積層して表面潤滑層を形成してもよく、塗料化して塗装することにより表面潤滑層を形成してもよい。
【００３３】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のシームレスベルトの製造に好適な製造装置の例を示したものである。製造装置１０は、スクリューを内蔵したシリンダー１２とこれを駆動する駆動部１３とを有し、シリンダー１２には原料樹脂供給のためのホッパー１１が設けられている。
【００３４】
シリンダーの先端にはクロスヘッドダイ１４が装着されており、溶融して吐出された樹脂を連続状のチューブ２０に成形して下方に押し出すように構成されている。チューブ２０は冷却後にカッターＣにて所定の長さに裁断され、シームレスベルト２２が製造される。
【００３５】
図２には、クロスヘッドダイ１４に装着されたサイジングダイ２４を例示した。連続状チューブ２０は、クロスヘッドダイ１４から所定の厚さで押し出された後にサイジングダイ２４の表面を滑りながら形状を維持しつつ冷却される。サイジングダイ２４は、その外面に押し出されたチューブが摺接して冷却されるものであり、外形が円柱状であればよく、その内部形状は問わず、内部が空洞であってもよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例等について説明する。
（実施例１、２、比較例１〜３）
表１に示した熱可塑性ポリエステルエラストマーを使用し、厚さ０．１５ｍｍ、内周長５６５ｍｍ、幅４００ｍｍのシームレスベルトを作製した。
使用した材料は、以下のとおりである。
（Ａ）：ペルプレン（東洋紡績）融点＝２４１℃
（Ｂ）：ペルプレン（東洋紡績）融点＝２１６℃
（Ｃ）：ペルプレン（東洋紡績）融点＝２３３℃
（Ｄ）：ペルプレンＥ−４５０（東洋紡績）融点＝２２１℃
実施例２に使用した材料は、ペルプレン（融点２４１℃）／ペルプレン（融点２１６℃＝３／１（重量比）のブレンド品を使用した。ペルプレン（Ａ），（Ｂ）は、いずれもナフタレンジカルボン酸、低分子量グリコール、平均分子量が４００〜４０００のポリオキシテトラメチレングリコールを構成成分として含有する。
【００３７】
シームレスベルトの製造は、図１に示した製造装置を使用し、ダイの吐出口の温度を前記熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点より１０℃以上低温に設定し、サイジングダイの表面粗さは、ブラスト処理を行ってＲａにて５〜５０の範囲に調整して使用した。得られたシームレスベルトは、いずれも平均厚さが１５０μｍ、厚さのばらつき（偏差）は５％以下であった。
【００３８】
得られたシームレスベルトの製造時の押出性能とベルトとしての評価結果を表１に示した。評価方法は以下のとおりである。評価結果を表１に示した。
＜画像転写性能＞
市販の転写ベルト方式の複写機に実施例１、２、比較例１〜３のベルトを装着し、線幅３００μｍ、線間隔５００μｍの格子模様の画像の複写を行い、格子模様の再現性を目視にて評価した。
【００３９】
＜体積抵抗率＞
測定装置としてＵｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｍｅｔｅｒ  Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト）を使用し、測定プローブとしてＵＲ−１００（三菱化学）を使用して、印加電圧５００Ｖにて測定し、電圧印加１０秒後の抵抗値を読み取った。測定はベルトの１０点について測定を行い、平均値と偏差を求めた。
【００４０】
＜感光体汚染＞
複写機から取り外した感光体の表面に、ベルトから切り取った５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形のシートサンプルをセロハンテープを使用して貼り付けて箱に収容して蓋をし、４０℃、湿度８５％ＲＨの恒温恒湿チャンバー中に２週間放置する。その後、感光体からサンプルを剥離除去して複写機に取り付け、全面黒又は灰色の画像形成を行い、ベルトから切り出したシートサンプルの貼着位置に白抜け等の画像不良がないかどうかを目視にて評価した。
【００４１】
＜耐屈曲疲労性能＞
ＪＩＳ  Ｐ  ８１１５に準拠し、ＭＩＴ試験機を使用して折り曲げ速度１７５回／ｍｉｎ、回転角度１３５度、左右引っ張り荷重１．５ｋｇｆの条件にて破壊するまでの回数を測定した。
【００４２】
【表１】
2004258153.tif 000003
表１の結果より、実施例１、２のベルトを使用した場合には良好な画像が得られるが、比較例１、２、３については、画像転写性能が十分ではなかった。
【００４３】
（実施例３、４、比較例４、５）
熱可塑性ポリエステルエラストマーとしてペルプレン（Ａ）を使用してサイジングダイの表面粗さの影響を評価した。サイジングダイの表面粗さは、ブラスト処理の条件（特に時間）を変更することにより調整した。ブラスト処理条件の設定は、まずサイジングダイ構成材料と同一材料の平板をブラスト処理し、表面粗さ（Ｒａ）を測定し、所定の表面粗さとなる同一条件でサイジングダイ表面をブラスト処理することにより行った。サイジングダイの表面粗さの影響の評価結果は、表２に示した。
【００４４】
＜表面粗さの測定方法＞
レーザー顕微鏡ＯＬＳ１０００（オリンパス光学）を使用して表面粗さを測定し、Ｒａを算出した。
【００４５】
【表２】
2004258153.tif 000004
表２の結果より、サイジングダイの表面粗さがＲａにて５〜５０の範囲を超える場合には、チューブの引取りが効果的に行えないことが分かる。
【００４６】
（実施例５、６、比較例６）
実施例５、６、比較例６においては、チューブ押出時の、ダイの吐出口（ダイリップ）の温度の効果を検討した。熱可塑性ポリエステルエラストマー材料としては、実施例３、４と同じ（Ａ）を使用した。熱可塑性ポリエステルエラストマー（Ａ）の融点（Ｔｍ  ）は２４１℃である。実施例５、６では、ダイリップ温度をＴｍ  よりそれぞれ２６℃、１１℃低く調整し、比較例６では４℃高く設定した。評価は、得られたシームレスベルトの厚さ精度（偏差）により行った。結果を表３に示した。
【００４７】
【表３】
2004258153.tif 000005
表３の結果より、ダイ吐出口の温度を、熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点より１０℃以上低く調整すると、得られたシームレスベルトの厚さ精度（偏差）が優れたものとなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シームレスベルトの製造に好適な製造装置の例を示した概略図
【図２】クロスヘッドダイに装着されたサイジングダイの例を示した概略図
【図１】
2004258153.tif 000006
【図２】
2004258153.tif 000007