JPH1034763A

JPH1034763A - 導電性フッ素系重合体ベルト

Info

Publication number: JPH1034763A
Application number: JP9095425A
Authority: JP
Inventors: Manabu Nishikawa; 西川　　学; Rika Hayashi; 里香林; Yasuhiro Terunuma; 康弘照沼; Kouichi Sakogawa; 佐子川　　広一; Yukiyoshi Komatsuzaki; 行吉小松崎
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-02-10
Anticipated expiration: 2017-04-14
Also published as: JP3986112B2

Abstract

(57)【要約】【課題】連続的・断続的な繰り返しの電圧印加によっ
ても、抵抗値の低下が少なく、長期間、安定して抵抗値
を維持できるフッ素系重合体ベルト。【解決手段】フッ素系重合体１００重量部と、カーボ
ンブラック８５〜３０重量％及び導電性フィラー１５〜
７０重量％からなる導電性成分２０〜５０重量部とを含
有したフッ素系重合体組成物からなり、表面抵抗値が１
０⁵〜１０¹⁴Ω／□、かつ体積抵抗値が１０⁵〜１０¹⁴
Ω・ｃｍの範囲で、体積抵抗値を表面抵抗値で除した値
が０．００１〜１０００の範囲であることを特徴とする
フッ素系重合体ベルト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素系重合体ベ
ルトに関する。更に詳しくは、抵抗値の経時安定性に優
れたフッ素系重合体ベルトに関する。該フッ素系重合体
ベルトは、電子写真式複写機、レーザープリンター、フ
ァクシミリ機等に好適に使用される。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真式複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の中間転写装置、転写分離装置、搬
送装置、帯電装置、現像装置等において、導電性ベルト
が多用されている。導電性ベルトとしては、例えば熱可
塑性樹脂に導電性のカーボンブラックを配合したものが
一般的である。これをフィルム状に成形加工したものを
繋ぎ合わせてベルト状にして使用する。また、筒状フィ
ルムに押出成形し、この筒状フィルムを水平方向に輪切
りしたものがシームレスベルトとして知られている（特
開平２−２３３７６５号公報、特開平３−８９３５７号
公報及び特開昭６４−２６４３９号公報等）。

【０００３】導電性ベルトは、要求に応じてさまざまな
熱可塑性樹脂が使用される。特にフッ素系重合体は、難
燃性、耐久性、耐フィルミング性（トナー離型性）など
が他の熱可塑性樹脂より優れているため多用されてい
る。しかし、フッ素系重合体導電性ベルトを用いた複写
機、プリンター、ファクシミリなどでは導電性ベルトの
抵抗値が経時的に低下して画像が劣化する問題があっ
た。例えば、複写機などの中間転写ベルトなどに使用し
た場合においては、トナーをベルト表面に電気的に引き
つけるために帯電させる必要があり、コロナ放電等によ
り繰り返し高電圧が印加される。この高電圧によりフッ
素系重合体ベルトは、抵抗値が徐々に低下して、そのた
め、ベルトへのトナーの移行量が減少して画像に悪影響
を及ぼす。フッ素系重合体ベルトにおいてこのような現
象が起こるのは、導電性フィラーとフッ素系重合体との
界面剥離及び重合体内部の結晶部欠陥などによる導電キ
ャリアのトラップが原因となり空間電荷制限電流で抵抗
値が低下すると考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、難燃
性、耐久性、耐フィルミング性（トナー離型性）等に優
れ、更に抵抗値の経時安定性に優れたフッ素系重合体ベ
ルトを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
のため、鋭意検討した結果、フッ素系重合体にカーボン
ブラック及び導電性フィラーからなる導電性成分を含有
させたフッ素系重合体組成物を用いることにより、経時
安定性を改良できることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は、フッ素系重合体１００重量部
と、カーボンブラック８５〜３０重量％及び導電性フィ
ラー１５〜７０重量％からなる導電性成分２０〜５０重
量部とを含有したフッ素系重合体組成物からなり、表面
抵抗値が１０⁵〜１０¹⁴Ω／□、かつ体積抵抗値が１０
⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍの範囲で、体積抵抗値を表面抵抗値
で除した値が０．００１〜１０００の範囲であることを
特徴とするフッ素系重合体ベルトに存する。

【０００６】

【発明の実施の形態】

（フッ素系樹脂）本発明に使用するフッ素系重合体とし
ては、特に限定されるものではないが、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化
ビニル等のフッ素樹脂、あるいは、テトラフルオロエチ
レン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、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、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体、
エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体等のフ
ッ素樹脂共重合体、フッ素系ゴム及びフッ素系エラスト
マー等の１種類または、これらの混合物が使用できる。

【０００７】フッ素樹脂としては、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、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
テル共重合体が好ましく、さらにエチレン／テトラフル
オロエチレン共重合体でエチレンとテトラフルオロエチ
レンの組成比が７０／３０〜３０／７０モル％で、ＭＦ
Ｒが１．０〜３０．０ｇ／１０ｍｉｎのものがより好ま
しく、ＭＦＲが１．５〜１．９ｇ／１０ｍｉｎのものが
とくに好ましい。ＭＦＲの測定条件は、ＡＳＴＭＤ１
２３８温度３００℃ 荷重２．１６ｋｇである。

【０００８】また、本発明の効果を損なわない範囲にお
いて、他の熱可塑性樹脂を併用することができる。併用
する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン（高密度、中密度、低密度、直鎖状低密度）、プロ
ピレン−エチレンブロックまたはランダム共重合体、ゴ
ムまたはラテックス成分、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または、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、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカー
ボネイト、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレ
ンエーテル、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルホン、ポ
リフェニレンスルファイド、ポリビスアミドトリアゾー
ル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメチレンメタク
リレート、アクリル酸−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が挙げられ、フッ素樹脂に対して
は、好ましくは５０重量％以下、更に好ましくは２０重
量％以下である。

【０００９】（カーボンブラック）本発明に使用するカ
ーボンブラックとしては、特に限定されるものではない
が、具体的には、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が好ましい。この中でもカー
ボン凝集による外観不良を防ぐためにはアセチレンブラ
ックが好ましい、さらに１次粒子径が１０〜１００ｎ
ｍ、比表面積１０〜２００ｍ²／ｇ、ＰＨ値８〜１１の
ものがより好ましい。

【００１０】（導電性フィラー）本発明で使用する導電
性フィラーとしては、特に限定されるものではないが、
例えば、カーボン系導電性フィラー、金属系導電性フィ
ラー、金属酸化物系導電性フィラー等が挙げられる。カ
ーボン系導電性フィラーとしては、グラファイト、カー
ボンファイバー、活性炭、木炭等が挙げられ、金属系導
電性フィラーとしては、銀、銅、ニッケル、亜鉛などの
粉末状のもの、フレーク状のものとしては、アルミフレ
ーク、銀フレーク、ニッケルフレークなどが挙げられ、
金属繊維状のものとしては、鉄、銅、ステンレスなどが
ある。金属酸化物系導電性フィラーとしては、酸化亜
鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタンなどがある。
金属酸化物系導電性フィラーの中には、格子欠陥の存在
により余剰電子が生成し導電性を示すものがある。これ
らの金属酸化物系導電性フィラーは、この性質を利用し
てドーパントを添加し空孔の形成を促進して導電性を増
加させたフィラーである。酸化亜鉛のドーパントとして
はアルミニウムなど、酸化錫のドーパントとしてはアン
チモンなど、酸化インジウムのドーパントとしては錫な
どを使う。導電性酸化チタンの場合は、酸化チタンに導
電性酸化錫を被覆したものなどがある。

【００１１】導電性被覆フィラーは、各種フィラーを導
電性の素材でコートした導電性フィラーである。とくに
導電性酸化錫でコートしたものが良く使用されていて、
例えばチタン酸カリ系白色導電性フィラーなどがある。
この中でもとくに外観不良や強度の問題を防ぐためには
金属イオンをドープした導電性被覆をもつ金属酸化物系
である導電性酸化チタン（ＴｉＯ₂、被覆部ＳｎＯ
₂（Ｓｎドープ））、導電性酸化亜鉛（ＺｎＯ（Ａｌ³⁺
ドープ））などが好ましい。導電性フィラーとしては、
粒子の重量平均粒径が０．００１〜１０μｍ、好ましく
は０．０１〜１μｍ、ＢＥＴ法比表面積が１〜１００ｍ
²／ｇ、好ましくは１〜８０ｍ²／ｇ、１００ｋｇ／ｃ
ｍ²粉体圧における粉体抵抗値が１Ω・ｃｍ〜１００Ｍ
Ω・ｃｍ、好ましくは１Ω・ｃｍ〜１ＭΩ・ｃｍ、更に
好ましくは１〜１０⁵Ω・ｃｍ、最も好ましくは１〜１
０³Ω・ｃｍのものが望ましい。

【００１２】（導電性成分の配合量と配合方法）導電性
成分としては、カーボンブラック８５〜３０重量％及び
上記導電性フィラー１種類以上を１５〜７０重量％で構
成される。導電性フィラーが上記範囲以下では、抵抗低
下特性の改良効果が少なく、７０重量％を越えるとベル
トの外観や強度に悪影響を及ぼす可能性がある。導電性
成分の配合方法は、予めカーボンブラックに導電性フィ
ラーを混合機などで混合してからフッ素系重合体に配合
しても良く、またフッ素系重合体に各々を別々に配合し
ても良い。さらには、マスターバッチ法によって、フッ
素系重合体組成物を製造しても良い。

【００１３】（フッ素系重合体の導電性成分含有量）フ
ッ素系重合体には、フッ素系重合体１００重量部に対し
て、上記導電性成分が２０〜５０重量部、好ましくは２
６〜５０重量部添加される。２０重量部未満では導電性
に乏しく、５０重量部を越えるとフッ素系重合体組成物
の成形性、具体的には、折り曲げ性、加工性に問題が生
じる。

【００１４】（表面抵抗値・体積抵抗値）本発明のフッ
素系重合体ベルトの表面抵抗値は、１０⁵〜１０¹⁴Ω／
□、体積抵抗値は、１０⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍで、かつ体
積抵抗値を表面抵抗値で除した値が０．００１〜１００
０、好ましくは０．０１〜１００のものが用いられる。
さらに転写用ベルトとしては、表面抵抗値が１０⁷〜１
０¹⁴Ω／□、体積抵抗値が１０⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍでか
つ体積抵抗値を表面抵抗値で除した値が０．０１〜１０
０のものがより好ましく、搬送用、定着用ベルトとして
は、表面抵抗値が１０⁷〜１０¹⁴Ω／□、体積抵抗値が
１０⁵〜１０¹²Ω・ｃｍでかつ体積抵抗値を表面抵抗値
で除した値が０．００１〜１０００のものがより好まし
く、帯電用ベルトとしては、表面抵抗値が１０⁵〜１０
¹⁴Ω／□、体積抵抗値が１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍでかつ
体積抵抗値を表面抵抗値で除した値が０．００１〜１０
００のものがより好ましく、現像用ベルトとしては、表
面抵抗値が１０⁵〜１０¹⁴Ω／□、体積抵抗値が１０⁷
〜１０¹²Ω・ｃｍかつ体積抵抗値を表面抵抗値で除した
値が０．００１〜１０００のものがより好ましい。

【００１５】（抵抗低下特性値の評価方法）抵抗低下の
評価方法としては、ＪＩＳＫ６９１１に準拠した電
極を用いて、電圧１００Ｖ／１５０μｍを１０秒間印加
して抵抗値を測定し、これを抵抗低下試験前の抵抗値
（Ａ０）とする。その１秒後に３００Ｖ／１５０μｍを
１０秒間印加する。この操作を１００回繰り返した後
に、ＪＩＳＫ６９１１に準拠した電極を用いて、電
圧１００Ｖ／１５０μｍを１０秒間印加して測定した抵
抗値を抵抗低下試験後の抵抗値（Ａ１００）とする。抵
抗低下特性値は、下記式により計算したもので、１％以
上であるものが好ましく、更に好ましくは５％以上、特
に好ましくは１０％以上である。

【００１６】

【数２】抵抗低下特性値（％）＝（Ａ１００／Ａ０）×１００

【００１７】（付加成分）さらに本発明では、発明の効
果を著しく損なわない範囲でこれらの成分の他に付加的
成分を配合することができる。付加成分としては、各種
フィラー、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、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、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、モンモリナイト、ア
スベスト、中空ガラス玉、二硫化モリブデン、木粉、も
み殻、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
等）、滑剤、有機・無機系の各種顔料、紫外線吸収剤、
帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、架橋
剤、流れ性改良剤などを挙げることができる。

【００１８】（配合方法）本発明のフッ素系重合体組成
物は、必要な成分を一軸押出機、二軸押出機、多軸押出
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、ニーダー等の通常の混練機を用いて製造す
ることができる。通常は押出機等で各成分を各々に混練
してペレット状のコンパウンドにした後で加工するが、
特殊な場合は各成分を直接成形機に供給し、成形機で本
組成物を混練しながら成形することもできる。

【００１９】（ベルトの製造方法）本発明のベルトの製
造方法については、特に限定されるものではないが、例
えば、フィルム状のものを必要に応じて適切な寸法に切
断して繋ぎ合わせてベルト状にする方法、または、つな
ぎ目のないシームレスベルトなどを成形してもよい。フ
ィルム及びシームレスベルトは、連続溶融押出成形法、
射出成形法、あるいはブロー成形法、インフレーション
成形法などの公知の方法を採用することができる。とく
にシームレスベルトの望ましい成形方法としては、連続
溶融押出成形法で、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しだし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。

【００２０】ベルトの厚みは、１μｍ以上１０００μｍ
以下が好ましく、１００μｍ以上７００μｍ以下がさら
に好ましい。また、これらベルトは、ドラムあるいはロ
ールなどに巻き付けたり、被覆したりして使用しても良
い。また、製造されたベルトの表面の外観改良やトナー
などの離型性改良のために処理剤の塗布、研磨処理など
の表面処理を施しても良い。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例を用いて説明する。実施例及
び比較例に使用した材料は以下の通りである。表１に３
〜６の導電性フィラーの物性表を示す。１．エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（旭硝
子社製、商品名アフロンＣ５５Ａ）ＭＦＲ１．４〜２．０ｇ／１０ｍｉｎ（測定条件Ａ
ＳＴＭＤ−１２３８温度３００℃ 荷重２．１７ｋ
ｇ）エチレン／テトラフルオロエチレン組成比４５／５５
モル％

【００２２】２．アセチレンブラック（電気化学社製、
商品名デンカブラック）１次粒子径：４０ｎｍ比表面積：６５ｍ²／ｇ３．導電性酸化チタン（Ｓｂドープ）石原産業社製、
商品名タイペークＥＴ６００Ｗ（導電性フィラー１）、
タイペークＥＴ３００Ｗ（導電性フィラー２）４．導電性酸化錫（Ｓｂドープ）石原産業社製、商品
名ＳＮ１００Ｐ（導電性フィラー３）５．導電性酸化亜鉛（Ａｌドープ）白水化学工業社
製、商品名２３−Ｋ（導電性フィラー４）、２３−Ｋ
（Ｃ）（導電性フィラー５）６．導電性酸化チタン（Ｎドープ）三菱マテリアル社
製、商品名チタンブラック１３Ｍ（導電性フィラー６）

【００２３】実施例及び比較例においての実験、評価方
法は以下の通りである。１．表面抵抗（Ω／□）測定装置：ハイレスターＩＰ（三菱化学社製）測定端子：ＨＡ端子（三菱化学社製）測定電圧：５００Ｖ測定時間：１０秒測定端子押し付け荷重：１ｋｇ

【００２４】２．体積抵抗（Ω・ｃｍ）測定装置：ＲＡ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）測定端子：ＪＩＳＫ−６９１１準拠測定電圧：１００Ｖ測定時間：１０秒測定端子押し付け荷重：４ｋｇ

【００２５】３．抵抗低下特性値測定装置：ＲＡ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）測定端子：ＪＩＳＫ−６９１１準拠測定方法：１００Ｖの電圧を１０秒間印加し、抵抗低下
試験前の抵抗値（Ａ０）を測定する。測定１秒後、３０
０Ｖの電圧を１０秒間印加、１秒間停止を１００回繰り
返す。上記抵抗低下試験後に、試験前と同様に抵抗値
（Ａ１００）を測定する。

【００２６】

【数３】抵抗低下特性値（％）＝（Ａ１００／Ａ０）×１００

【００２７】該抵抗低下特性値が大きいほど、抵抗値が
低下しにくいことを示す。４．画像試験レーザープリンター装置（ＫＬ−２０１０コニカ
（株））に搬送・転写ベルトを装着し、黒べたの画像を
Ａ４サイズの紙で２０００枚複写後、転写された画像の
状態を目視により観察し、白く抜けた（転写されない）
部分が認められたら×、認められなければ○と評価し
た。

【００２８】（実施例１）表２、表３に記載した配合量
で各成分を二軸混練機を用いて溶融混練してペレット状
の重合体組成物とした。次にこの重合体組成物を環状ダ
イ付き４０ｍｍφの押出機により、環状ダイより下方に
溶融チューブの状態で押出す。押出した溶融チューブ
を、環状ダイと同一軸上に支持棒を介して装着した、冷
却マンドレル外表面に接しめて冷却固化させて１５０μ
ｍ厚のシームレスベルトとした。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を保持した状態
で引き取った。得られたベルトの表面・体積抵抗値、抵
抗値低下特性、画像評価結果を表３に示した。

【００２９】（実施例２）表２、表３に記載した配合量
で各成分を二軸混練機を用いて溶融混練してペレット状
の導電性組成物とした。次にこの重合体組成物を４０ｍ
ｍφの押出機により、１５０μｍ厚みのフィルム状に加
工して、適切な長さに切断してフィルム端を熱溶着にて
接合しベルト状とした。得られたベルトの表面・体積抵
抗値、抵抗低下特性値、画像評価結果を表３に示した。

【００３０】（実施例３〜８、比較例１〜３）表２、表
３に記載した配合量で実施例１と同様にして重合体組成
物を混練し、シームレスベルトを作成評価した。評価結
果を表３に示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、フッ素系重合体にカー
ボンブラック及び導電性フィラーからなる導電性成分を
含有させることにより、繰り返し高電圧印加等による経
時変化、即ち、抵抗低下特性が改良される。経時的な画
像の劣化を抑制することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐子川広一茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者小松崎行吉茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号株式会社つくばプロテック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フッ素系重合体１００重量部と、カーボ
ンブラック８５〜３０重量％及び導電性フィラー１５〜
７０重量％からなる導電性成分２０〜５０重量部とを含
有したフッ素系重合体組成物からなり、表面抵抗値が１
０⁵〜１０¹⁴Ω／□、かつ体積抵抗値が１０⁵〜１０¹⁴
Ω・ｃｍの範囲で、体積抵抗値を表面抵抗値で除した値
が０．００１〜１０００の範囲であることを特徴とする
フッ素系重合体ベルト。
【請求項２】ＢＥＴ法比表面積が１〜１００ｍ²／ｇ
であり、１００ｋｇ／ｃｍ²圧粉体で測定した粉体抵抗
値が１Ω・ｃｍ〜１００ＭΩ・ｃｍである導電性フィラ
ーを使用する請求項１記載のフッ素系重合体ベルト。
【請求項３】下記式で定義される抵抗低下特性値が１
％以上である請求項１または２記載のフッ素系重合体ベ
ルト。【数１】抵抗低下特性値（％）＝（Ａ１００／Ａ０）×１００Ａ０：抵抗低下試験前の抵抗値Ａ１００：３００Ｖ／１５０μｍの電圧を１０秒間印加
する操作を１秒間隔で繰り返し、１００回印加する抵抗
低下試験の後の抵抗値
【請求項４】導電性フィラーが、金属酸化物である請
求項１〜３いずれかに記載のフッ素系重合体ベルト。