環境負荷を低減した押出成形による中間転写ベルト
The Production of an Intermediate Transfer Belt by Extrusion Molding with Reduced Environmental Impact

塚本宗夫＊

Toshio TSUKAMOTO

要旨
高機能カラー MFPの中間転写ベルトには，電気抵抗の安定性と難燃性の観点から溶媒キャスト加工によるポ倉地

育夫＊

Yasuo KURACHI

1

はじめに地球環境破壊の問題が深刻になり，安全安心な工業製リイミド（PI）が使われている。押出成形によるポリフェ品の機能として環境適合機能が重要になってきた。複写3世代ベルト）が開発され，その環境負荷に関して，ラシステムを構成する各種のデバイスには，高機能・高付ニレンスルフィド（PPS）を用いた中間転写ベルト（第イフサイクルアセスメント（LCA）の観点から検討した。
調査範囲を原材料製造からベルトの素管製造までとし，製造方法による環境負荷を比較するためにCO2排出量，エネルギー消費量という観点からインベントリ分析を行った。その結果，第3世代ベルトのCO2排出量は，ポリイミドベルトに比べて約75％，消費エネルギーは，機，プリンタの作像原理として採用されている電子写真加価値の材料が多く用いられている。そのため，それらデバイスの環境対応技術の開発には，材料技術の革新が必要であり，要求される機能を満たしつつ，環境適合機能を満足させなければならない難易度の高いテーマである。
タンデム式カラー電子写真システム用中間転写ベルト

約65％削減されることが示された。新しく開発されたにおいて，環境負荷低減を目標として押出成形技術を用いえる。

ンスルフィド（PPS）を基材とする中間転写ベルト（第中間転写ベルトは環境負荷を低減した環境対応ベルトとい，かつ，転写機能を満たすために新たにポリフェニレ3世代ベルト）を開発した。製品の環境負荷を評価する

Abstract

方法としてはライフサイクルアセスメント（LCA）があ

Because it is electrically stable and flame retardant, poly-り，電子写真システムも評価済みである１）。本稿では，

imide (PI) is usually used for the intermediate transfer belt

新たに開発した第3世代ベルトの基材について，LCAのin high-performance, color multi function printers; PI belts

観点からその環境負荷低減効果をポリイミド（PI）ベル

are manufactured through a solvent-based casting process.

ト基材と比較した結果を報告する。

Now a third generation belt has been developed which ismade of polyphenylene sulfide (PPS) through an extrusion
process. The difference between the two is their impact on
the environment, as found from the viewpoint of life cycle

2PPS中間転写ベルト基材の開発
カラー電子写真システムの転写方式の一例をFig.1 に示す。中間転写方式は，感光体上に形成されたトナー像

assessment (LCA).
We preformed an LCA whose scope was from the min-を中間転写ベルト上へ転写し（1次転写），中間転写ベing process of raw materials through the manufacturing

ルト上でY，M，C，Kの4色のトナー像を重ね合わせた後，process of the belt, and we here discuss any negative im-

用紙上へ転写する（2次転写）方式である２）。

pact on the environment occurring from the method ofmanufacturing PPS belts. We analyzed PPS belts from theviewpoint of CO2 emissions and energy consumption, andwe found that PPS belts were 75% lower in CO2 emissions
than PI belts and consumed 65% less in energy than the PIbelts. The new PPS intermediate transfer belt can be regarded as a boon to the reduction of impact on the environment.

＊コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱生産本部 生産技術センター デバイス技術部

Fig.1 Intermediate transfer

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.6（2009）37高機能カラー MFPの中間転写ベルト基材には，電気

そこで，この問題を解決するために，有機溶媒を必要抵抗の安定性と難燃性の観点からこれまでPIが用いられとしないシームレスベルトの成形法として，押出成形法てきた。PIを基材としたベルト（PIベルト）の製造には，を用いたベルトの製造技術を開発した。押出成形法で製溶媒キャスト加工の一種である遠心成形法が用いられ造するため熱可塑性樹脂を使用でき，難燃性と機械強度る。以下，概略を説明する（Fig.2a）。有機溶媒に分散しの観点からPPS樹脂を選定した。第3世代ベルトの製造たPIの前駆体であるポリアミック酸に，カーボン等の添方法は，PPSとナイロン及びカーボンの3種の原料を混加剤を混合した後，円筒状芯体に塗布し，回転させなが練してペレットを作製し，そのペレットを押出機で溶融ら乾燥させる。その後，200 〜 350℃でイミド化したシーさせ，円筒状の金型を通して，サイジングで冷却，所定ムレスベルトを脱型し中間転写ベルトのサイズに揃えのサイズに成形する（Fig.2b）３）。その後の工程はPIのアる。その後，アセンブリ加工として，端部加工その他をセンブリ加工と同じである。

行い，転写ベルトに仕上げる。この製造方法の問題は，先に述べた遠心成形法で製造される中間転写ベルトと原料分散媒として多量の有機溶媒を必要とし，その廃棄比較して，押出成形法により製造される中間転写ベルト処理に環境負荷の増大を伴うことである。

は，画像形成部材として要求される電気抵抗の安定性が課題であったが，この課題を新規に開発したPPS ／ナイロンのポリマーアロイを用いて克服した。Fig.3 は，本材料で製造したベルトの電気特性の一例である。ベル
ト周方向の表面比抵抗は，PPS単独ではカーボンの分散安定性が乏しいのでバラツキが大きいが，その分散安定性が高いナイロンをPPSに相溶化させたポリマーアロイ
では，表面比抵抗のバラツキが小さくなり，PIベルト並みの安定性を達成している。

Fig.2 Method of producing transfer belt

Fig.3 Electrical resistance of intermediate transfer belt

Fig.4 Life cycle system of the intermediate transfer belt made of polyimide

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Fig.5 Life cycle system of the intermediate transfer belt made of polyimide including chemical recycling

Fig.6 Life cycle system of third generation intermediate transfer belt made of polyphenylene sulfide

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3

中間転写ベルトのLCA考察
第3世代ベルト及びPIベルトを製造する際に発生する環境負荷を評価した。ここでは，中間転写ベルトの素管1kgの製造を機能単位とした。製造方法による環境負荷を比較するためにCO2排出量，エネルギー消費量という観点からインベントリ分析を行った。データベースは，㈳産業環境管理協会JEMAI-LCA Proを用いた１）。
成形方法の違いによる環境負荷を比較するため，ベルトの端部加工を含むアセンブリ加工は同じと仮定して，調査範囲は原材料製造から中間転写ベルトの素管製造までとした。比較対象となるPIベルトの製造法については，

Fig.8 Expended energy of life cycle

文献４） を参考に，PIワニスを外部購入し排出される有機溶媒について焼却処理する場合（PIケース1）とPIワ（独）
産業技術総合研究所ライフサイクルアセスメント

ニスを内製し，排出される有機溶媒を回収してケミカルセンターが「製品等ライフサイクル環境影響評価技術開リサイクルする場合（PIケース2）の2種のケースで考発」と連携して開発した手法（LIME）１） を用いて，経察した。第3世代ベルト製造プロセスは，ベルト成形工済効果を測るために環境負荷の統合化を行った。第3世

程から廃棄される樹脂のリサイクルを考慮して調査し代ベルトを用いた時の改善効果額の算定にあたっては，た。これらの調査範囲をライフサイクルシステムとしてLIMEのver.1の統合化係数を用い，第3世代ベルトの環表すと，それぞれFig.4，Fig.5，Fig.6 のようになる。
Fig.7 に各ライフサイクルシステムに係るCO2排出量境影響とPIベルトの比較を行いFig.9 にまとめた。押出を示す。第3世代ベルト製造に係るライフサイクルシス

金額で表すと23.3円/kgと見積もられ，PIベルトを第3テム内のCO2排出量は8.3kg-CO2/kgであり，PIベルト世代ベルトに置き換えることによる改善効果額は，83.7と 比 較 し て 約25kg-CO2/kg（2Lの ペ ッ ト ボ ト ル で 約

成形で製造される第3世代ベルト素管1kgの環境負荷を円/kgと見積もられた。

6250本に相当）削減されている。第3世代ベルトでのCO2排出量は，原材料製造が多くを占めている。それに対して，PIベルトでは，製造工程でもCO2排出量が多く，このうち有機溶媒を使用するプロセスに係るCO2排出量は約12 kg-CO2/kgと見積もられた。

Fig.9 Impact assessment

今回の評価にはアセンブリ加工のプロセスを含めなかった。理由は，生産能力などの設定条件によって結果が大きく左右されるためである。それに対して原材料から素管製造までのプロセスは計算結果に付帯設備の及ぼFig.7 CO2 emissions over life cycle

す影響は小さかった。今回の調査範囲での比較結果とし
また，消費エネルギーについてもPIベルトを製造する場合と比較して小さくなっており環境負荷削減効果を確認できた（Fig.8）。PIベルトの溶媒回収後のリサイクルて，第3世代ベルトのCO2排出量は，PIベルトに比べて約75％，消費エネルギーは，約65％削減されることが示された。

有無の比較では溶媒のケミカルリサイクルを行うことでも環境負荷削減効果を確認できた。

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4結論
環境負荷低減を目標に，押出成形技術を用いて，PIベルトと同等性能である第3世代ベルトを開発した。
LCAによる考察から，PIベルトの替わりに第3世代ベルトを用いることで環境改善効果額は83.7円/kgと見積もられた。
今後の取組みとして，再利用可能な材料を開発した強みとして，工程の廃材をリサイクルし，工場のゼロエミッションへ貢献する予定である。
●参考文献１）㈳産業環境管理協会，LCAの実務，2005
２）稲 田保幸，森智英，廣井俊顕，川上勲，横山知明. KONICAMINOLTA Tech. Rep., Vol. 5（2008）p.46-49

３）宮本賢人，栗山博之. KONICA MINOLTA Tech. Rep., Vol. 2（2005）p.127-130

４）日本ポリイミド協会編，最新ポリイミド〜基礎と応用〜，2002

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