JP2004352929A - ゴム組成物およびそれを用いた転写ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】体積抵抗率の環境による変動が少なく、しかも少ない配合料でゴム組成物の物性を低下させてしまうことなく十分な導電性を付与することができるゴム組成物を提供する。
【解決手段】転写ベルト１などに用いられるゴム組成物において、ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物からなる導電部材を１〜３０質量部配合したことを特徴とするゴム組成物であり、導電部材としてアルミニウム化合物、チタン化合物、ケイ素化合物にカーボンまたは酸化錫を被膜形成した無機化合物が用いられる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置などに用いられる転写ベルトなどに用いられるゴム組成物とそれを用いた転写ベルトにかかわり、詳しくは導電性の制御に優れたゴム組成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置の中間転写体として導電性を持たせたベルトや、そのようなベルトを円筒形のドラムに被せロール状にした転写ドラムが用いられている。これらのベルトとしては、ゴムなどのエラストマー材料に導電性を持たせたものを用いている。これらの転写体は、感光体表面に形成されたトナー像を電気的吸引力により中間転写体上へ引きつける必要があるため、中〜高抵抗、具体的には、１０^６〜１０^１３Ω・ｃｍといった体積抵抗率に調整した導電性ゴムからなっている。
【０００３】
中間転写体を使用した電子写真装置は、複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像を作成するのに非常に有効である。例えば特許文献１中で述べられた転写方法よりも各色のトナー画像を重ね合わせする際に色ずれを少なくすることができる。
【０００４】
更に、特許文献１の図１のような保持手段（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率を持たせる等）を必要とせずに中間転写体から画像を被記録体に転写することができるため、被記録体を多種多様に選択することができる。例えば、薄い紙（４０ｇ／ｍ^２紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ^２紙）まで、また幅の広狭または長さの長短によらず転写可能である。従って封筒、ハガキ、ラベル紙等まで転写が可能である。
【０００５】
このような電子写真方式の画像形成装置の中間転写体としてゴムや樹脂などにカーボンブラックやイオン系導電剤などを混入して導電性を持たせた素材を用いた転写ベルトを複数の軸に巻きかけた装置やそのようなベルトを円筒形のドラムに被せた転写ロールが用いられている。
【０００６】
特許文献２には樹脂やゴムに配合して導電性を付与するものであって、繊維状のホウ酸アルミニウムの表面を酸化チタンで被覆し、酸化チタンの表面をアンチモンあるいは酸化錫で被覆した繊維状導電性フィラーが開示されている。
【０００７】
特許文献３は同様に樹脂やゴムに配合して導電性を付与するものであって，繊維状ホウ酸アルミニウムの表面に導電性酸化錫を被覆しており、該導電性酸化錫にはアンチモンを含有していないとする繊維状導電性フィラーが開示されている。
【０００８】
特許文献４にはやはり樹脂やゴムに配合して導電性を付与するための配合剤であって、酸化チタンの表面にアンチモン含有酸化錫を被覆した導電剤が開示されている。
【０００９】
以上のような繊維状導電性フィラーは数十μｍなどの長さを有しており、球状や粒状のものと比べると大きなアスペクト比を有している。通常、導電部材を樹脂やゴムなどに配合して導電性を付与するためには、混入した導電部材同士が接触する必要があり、球状や粒状の導電性部材であると多量に混入する必要がある。しかし、繊維状導電性フィラーのようにある程度の長さを有することによって少量の配合によって良好な導電性を付与することができる。また、比較的体積抵抗率が低く少ない配合量で高い導電性を得られるといった利点がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６３−３０１９６０号公報
【特許文献２】
特開平５−２６３０２３号公報
【特許文献３】
特開平６−１１６１１０号公報
【特許文献４】
特開平６−２７９６１８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ゴムに配合する場合は樹脂のように融かして混ぜるのではなく、混練機などを用いてフィラーをゴム中に練りこむことになる。練りこむ際にフィラーが折れてしまったり、切断されたりするものがでてくることから、十分にその効果を発揮することができず、配合しても配合量に相応した導電性の付与が行えないといった問題がある。
【００１２】
十分な導電性を得るために配合量を多くすると、球状や粒状の導電性部材を配合する場合とあまり変わらなくなり、コストの面やゴムの物性に悪影響を与えるといった面で好ましいとはいえなくなる。
【００１３】
そこで、本発明ではそういった問題を解消して、繊維状導電性フィラーをゴムの物性に悪影響を与えない程度に配合するとともに、ゴムを混練する際に繊維状導電性フィラーを折ったり切断したりしないようにして、少量の配合量で良好な導電性を有するゴム組成物を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために本発明の請求項１では、ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物からなる導電部材を１〜３０質量部配合したことを特徴とするゴム組成物である。
【００１５】
導電部材の配合量を１〜３０質量部という範囲に設定することによって、ゴム組成物の物性を低下させてしまうことなく十分な導電性を付与することができる。
【００１６】
請求項２では、ゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下であるゴム組成物としている。
【００１７】
ゴムのムーニー粘度が高すぎると針状結晶構造の導電部材を配合して混練する際に、導電部材が折れてしまって十分に導電性を付与する効果が薄れる。
【００１８】
請求項３では針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種であるゴム組成物としている。また請求項４では無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀であるゴム組成物としている。
【００１９】
無機化合物の中でも特にこの３種の化合物を用い、さらには導電性薄膜としてカーボン、酸化錫、銀を用いることによって、より効率よく導電性を付与することができる。
【００２０】
請求項５ではゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物を１〜３０質量部配合したゴム組成物からなることを特徴とする転写ベルトである。
【００２１】
請求項１と同様に導電部材の配合量を１〜３０質量部という範囲に設定することによって、ゴム組成物の物性を低下させてしまうことなく十分な導電性を付与することができる。
【００２２】
請求項６ではゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下である転写ベルトとしており、ゴムのムーニー粘度が高すぎると針状結晶構造の導電部材を配合して混練する際に、導電部材が折れてしまって十分に導電性を付与する効果が薄れる。
【００２３】
請求項７では、針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種である転写ベルトとしており、また請求項８では無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀である転写ベルトとしている。
【００２４】
無機化合物の中でも特にこの３種の化合物を用い、さらには導電性薄膜としてカーボン、酸化錫、銀を用いることによって、より効率よく導電性を付与することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、図１に示すように少なくとも一対の軸Ｊに掛架して背面に付着させたトナーを被転写体に転写する用途で用いられる転写ベルト１やそのようなベルトをドラムの周囲に被覆した転写ドラムなどの部材として用いられるゴム組成物において、ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物からなる導電部材を１〜３０質量部配合したゴム組成物を用いている。
【００２６】
表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物をゴム組成物に配合することによって、わずかな配合量で高い導電性を付与することができるので、ゴムの物性を低下させることもない。
【００２７】
前記導電部材の配合量はゴム１００質量部に対して導電部材を１〜３０質量部、より好ましくは５〜２０質量部の範囲とする。１質量部未満であるとゴム組成物に十分に導電性を付与することができず、３０質量部を超えて配合すると混練中に導電部材同士の摩擦により結晶が破壊され、導電性を付与する効果が小さくなるので好ましくない。
【００２８】
本発明で用いることができるゴムとしては、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレン−α−オレフィンゴム、ミラブルウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを挙げることができ、この中でもクロロプレンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ミラブルウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムを用いることが、ゴム自体の体積抵抗率が低く、ゴムに導電性を付与することができるというの理由から好ましい。
【００２９】
導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物とは、例えば表面にカーボンや金属など導電性を有する膜を形成した無機化合物からなり、細長い針状結晶の化合物である。細長い形状を有していることから、導電部材同士が接触しやすく、ゴム中に配合することによってより少ない配合量でより高い導電性を付与することができ、ゴム組成物の物性への影響は小さなものに抑えて、体積抵抗率を大きく低下させることができるものである。
【００３０】
本発明で用いることができる針状結晶を有する無機化合物としては、チタン酸カリウムなどのチタン化合物、ホウ酸アルミニウムなどのアルミニウム化合物、ケイ素酸化合物、酸化亜鉛ウィスカが挙げられる。金属の膜として挙げられるのは酸化錫、銀がある。
【００３１】
具体的にはカーボン薄膜を形成したチタン化合物である針状無機物「デントールＢＫ４００」（大塚化学社製）、ケイ酸化合物である針状無機物「デントールＢＫ４００Ｗ」、「デントールＢＫ６００」、酸化錫薄膜を形成したチタン化合物である針状無機物「デントールＷＫ２００Ｂ」（大塚化学社製）、「デントールＷＫ５００」、「デントールＷＫ６００」（大塚化学社製）、銀薄膜を形成したチタン化合物である針状無機物「スーパーデントールＳＤ１００」（大塚化学社製）などを挙げることができる。
【００３２】
その他、通常ゴムに配合する配合剤を配合することはもちろん可能であり、本発明の範囲を外れるものではない。例えば、カーボンブラックやシリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、オイル、ワックス、架橋剤、架橋促進剤、共架橋剤、老化防止剤、加工助剤、可塑剤、短繊維、粘着付与剤、スコーチ防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、難燃剤、耐油性向上剤など配合剤を添加してもよい。
【００３３】
カーボンブラックの配合量はゴム１００質量部に対して２０〜６０質量部であり、２０質量部未満であると十分にゴムの補強を行うことができず、６０質量部を超えると体積抵抗率への影響が大きくなり、体積抵抗率のばらつきが大きくなり好ましくない。
【００３４】
可塑剤としては、例えばポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、その他ＤＯＰなどのフタレート系、ＤＯＡ、ＤＩＤＡなどのアジペート系、ＤＯＳ、ＤＢＳなどのセバケート系、ＴＯＰ、ＴＢＰなどのフォスフェート系、ポリエーテル系の可塑剤を挙げることができる。そして可塑剤の配合量は１０〜５０重量部程度である。
【００３５】
短繊維は、綿、ポリエステル、ポリアミド、アラミドなどの繊維からなる長さが１〜１０ｍｍ程度の通常よく用いられる短繊維を用いることができる。
【００３６】
充填剤としては、珪藻土、亜鉛華、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、アスベスト、ガラス繊維、カーボンブラック、炭酸カルシウム、二酸化チタン、クレー、タルク、アルミナ、シリカなどの無機充填剤が挙げられる。
【００３７】
共架橋剤としては、Ｓｕｌｆｕｒ、Ｄｉｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｔｈｉｕｒａｍ−ｐｅｎｔａｓｕｌｆｉｄｅ、Ｍｅｒｃａｐｔｏｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｅ、ＧＭ、ＤＧＭ、Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−Ｎ’−４−ｄｉｎｉｔｒｏｓｏａｎｉｌｉｎｅ、Ｄｉｎｉｔｒｏｓｏｂｅｎｚｅｎｅ、Ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｄｉｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、Ａｌｌｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、Ｔｒｉａｌｌｙｌｉｓｏｃｙａｎｕｌａｔｅ、Ｄｉａｌｌｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｒｙｃｏｌｄｉｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、Ｄｉｖｉｎｙｌａｄｉｐａｔｅ、Ｍａｌｅｉｃａｎｈｙｄｒｉｄｅ、Ｎ、Ｎ’−Ｍ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ、Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅｔｒｉｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、Ｄｉｖｉｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ、Ｄｉａｌｌｙｌｍｅｌａｍｉｎｅ、Ｄｉｐｈｅｎｙｌｇｕａｎｉｄｉｎｅ、Ｂｕｔｏｎｅ１５０（ｌｉｑ．Ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、Ｂｕｔｏｎ１００（ｌｉｑ．ＳＢＲ）、Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ２２４６から選ばれてなる少なくとも１種の共架橋剤が挙げられる。
【００３８】
また、シリカは転写部材の体積抵抗率を調整するために配合する。シリカはカーボンブラックと同様に補強効果が得られるが、配合することによって体積抵抗率を上げることができる。配合量としてはゴム１００質量部に対して２０〜４０質量部の範囲で配合する。２０質量部未満であると補強効果が不足し、４０質量部を超えると作業性が悪化するので好ましくない。シリカを配合することによってゴムの圧延性が悪くなるので、必要に応じてステアリン酸などの加工助剤を配合してもよい。
【００３９】
以下、本発明の実施例と比較例を挙げて試験を行った。尚、本発明は次に説明する実施例の態様に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４０】
【実施例】
実施例１〜４および比較例１〜４として表１に示すような配合のゴム組成物を架橋して試験片を作成し、粘度、硬度、強度、伸びといった物性を測定するとともに幅２６０ｍｍ×周長５００ｍｍ×厚み０．５ｍｍのベルトを作成して、体積抵抗率（平均値、Ｒ値）を測定した。その結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
表２の結果から実施例１〜４は針状無機化合物を配合した効果により、体積抵抗率のばらつきが非常に低く、体積抵抗率も小さな値となっている。一方、比較例１では針状無機化合物からなる導電部材の配合量が３０質量部を超えて多く配合したものであるが、配合量が多い割に体積抵抗率は低い値となっている。それは配合量が多くなりすぎているためにゴム組成物の粘度が上昇して、混練の際に針状結晶が破壊されて導電性を付与する効果が小さくなっているからだと考えられる。
【００４４】
比較例２はカーボンブラックを配合することによって導電性を付与しようとする配合であるが、体積抵抗率のばらつきが大きい結果となっている。
【００４５】
比較例３はムーニー粘度が高い原料ゴムを用いているが、やはり針状無機化合物からなる導電部材の配合量にも係らず体積抵抗率は高い値となっており、混練時において針状無機化合物が破壊されていることが考えられる。比較例４は全く導電部材を配合していないので体積抵抗率は高い値となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１では、ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物からなる導電部材を１〜３０質量部配合したことを特徴とするゴム組成物である。
【００４７】
導電部材の配合量を１〜３０質量部という範囲に設定することによって、ゴム組成物の物性を低下させてしまうことなく十分な導電性を付与することができる。
【００４８】
請求項２では、ゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下であるゴム組成物としている。
【００４９】
ゴムのムーニー粘度が高すぎると針状結晶構造の導電部材を配合して混練する際に、導電部材が折れてしまって十分に導電性を付与する効果が薄れる。
【００５０】
請求項３では針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種であるゴム組成物としている。また請求項４では無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀であるゴム組成物としている。
【００５１】
無機化合物の中でも特にこの３種の化合物を用い、さらには導電性薄膜としてカーボン、酸化錫、銀を用いることによって、より効率よく導電性を付与できる。
【００５２】
請求項５ではゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物を１〜３０質量部配合したゴム組成物からなることを特徴とする転写ベルトである。
【００５３】
請求項１と同様に導電部材の配合量を１〜３０質量部という範囲に設定することによって、ゴム組成物の物性を低下させてしまうことなく十分な導電性を付与することができる。
【００５４】
請求項６ではゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下である転写ベルトとしており、ゴムのムーニー粘度が高すぎると針状結晶構造の導電部材を配合して混練する際に、導電部材が折れてしまって十分に導電性を付与する効果が薄れる。
【００５５】
請求項７では、針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種である転写ベルトとしており、また請求項８では無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀である転写ベルトとしている。
【００５６】
無機化合物の中でも特にこの３種の化合物を用い、さらには導電性薄膜としてカーボン、酸化錫、銀を用いることによって、より効率よく導電性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転写部材の使用例を示す概要図である。
【符号の説明】
１ 転写ベルト
Ｊ 軸
Ｊ 軸

Claims (8)

1. ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物を１〜３０質量部配合したことを特徴とするゴム組成物。
2. ゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下である請求項１記載のゴム組成物。
3. 針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種である請求項１〜２記載のゴム組成物。
4. 無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀である請求項１〜３記載のゴム組成物。
5. ゴム１００質量部に対して、表面に導電性薄膜を形成した針状結晶構造を有する無機化合物を１〜３０質量部配合したゴム組成物からなることを特徴とする転写ベルト。
6. ゴムのムーニー粘度（１００℃）が、５０以下である請求項５記載の転写ベルト。
7. 針状結晶構造を有する無機化合物がチタン系化合物、アルミニウム系化合物、ケイ素系化合物から選ばれてなる少なくとも１種である請求項５〜６記載の転写ベルト。
8. 無機化合物の導電性薄膜がカーボン、酸化錫、銀である請求項４〜７記載の転写ベルト。

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