JP3820764B2 - 転写ベルト部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真複写装置に用いられる、用紙搬送用の転写ベルト部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からタンデム方式による転写プロセスとしては、高速カラーレーザープリンターにおける転写プロセスが代表例として知られており、ここでは、４個の印字ユニットが順次並べられ、用紙は転写ベルト部材により搬送され転写される。
前記転写ベルト部材としては、ポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶｄＦ」と称することがある。）等で形成される誘電体ベルト部材、ポリカーボネート（以下、「ＰＣ」と称することがある。）やポリイミドに導電性カーボンブラックを混合したもの等で形成される半導電性ベルト部材が知られている。
【０００３】
しかしながら、前記半導電性ベルト部材の場合、電荷の保持が短時間であるためタンデム型に用いると、転写での電荷注入が少なく、４色連続転写でも比較的電圧の上昇が少ない。しかし、カーボンブラックの抵抗ムラによる画像ディフェクトや電圧により抵抗値が変化するため、転写効率に影響し、用紙の厚さや幅による影響を受けやすく、ＯＨＰ用紙を使用時の高電圧印加でのピンホールリークの懸念等、材料特性としての問題も多い。
前記半導電性ベルト部材の抵抗を制御する方法としては、導電性弾性体における導電性粒子の配合量を変化させる方法等が知られているが、１０8 〜１０14Ω・ｃｍの半導電性領域では狭い領域での安定した抵抗の制御が難しいため、ベルト内やベルト間の抵抗値のバラツキや測定電圧による影響が大きく、転写電圧欠陥の少ない画質が得られにくい。
またアルカリ金属等の有機、無機電解質や４級アンモニウム塩等の帯電防止剤を添加したイオン導電性の半導電性ベルト部材では、ベルト内の抵抗変化分布が小さいわりに温度や湿度等の環境変化経時によるベルト剛性に対する変動が大きく、連続使用によるイオン性物質の偏りからくる抵抗上昇、ベルトテンション低下、吸湿による抵抗低下等の問題がある。
【０００４】
ところで、従来の転写プロセスにおいては、転写ベルト部材から用紙を分離したり転写するのにコロナ帯電器が用いられていた。コロナ帯電器はオゾンの発生を伴うため、オゾンの発生が少なく低電圧での転写が静電吸着搬送ベルトとして可能な点で誘電体ベルト部材も用いられてきた。
しかしながら、前記誘電体ベルト部材の場合、注入された電荷の自然放出はなく、電気的にコントロールされ、環境に対して誘電率は安定に保持されるが、繰り返し転写を行った場合の電荷の蓄積が問題となり転写電圧も高くなってしまう。また、材料的にも高コストで加工条件も厳しいという問題がある。
【０００５】
一方、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（以下、「ＥＰＤＭ」と称することがある。）やクロロプレンゴム（以下、「ＣＲ」と称することがある。）等のエラストマー材料を用いて形成した転写ベルト部材も知られている。しかし、ＥＰＤＭやＣＲは、ＰＶｄＦやポリイミド、ＰＣに比ベて、転写ベルト部材とした場合に剛性が低く、ベルト張架時の永久伸びやうねり、たわみ、折りクセ等が発生するため、ベルトスピードを一定に保持するのが困難であるという問題がある。
また、エラストマー材料を使用するには、エラストマーベルトの一定のベルトスピードを保持し、ベルトレジストレーションと用紙吸着性を保持するため、表面平滑性を得る必要があり、通常の乾式研磨方法では表面粗さのコントロールが困難である。即ち、１０点平均粗さＲｚを５μｍ以内に保持する必要があり、エラストマーベルトの表面粗さを研磨条件（砥石、送りスピード、回転数等）の調整のみで、１０μｍ以下にするのは困難であるという問題もある。後工程としてポリッシュすることも可能であるが、高コストになり易い。
また、エラストマー材料に導電性充填剤として導電性カーボンブラックを添加する際、該カーボンブラックの分散性や混練能力を高めるために、ステアリン酸、柔軟性付与剤、可塑剤等を添加することが行われるが、これらはベルト表面にしみだしてしまい、当接する感光体や転写ロール、用紙等が汚染されて画質も汚染され、表面にトナー等が固着するという問題がある。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として通常、導電性ベルト部材の表面にコーティングにより硬化性離型層を設けたり、多層塗布により表面のレベリング性を利用して摩擦係数を低くする方法が行われている。しかし、これらの方法では、コーティング層液の粘度増加による作業性、遍肉、膜厚調整がしにくくなり、有機溶剤使用時もベルト変形、たわみ、ふくれの発生や、抵抗体にするための導電性フィラーの添加による抵抗ムラの悪化や表面層自体の抵抗調整と耐ピンホールリーク性への絶縁耐圧保持の対応も必要となり、高コストとなる等の問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、半導電領域における抵抗値のバラツキが少なく、広い抵抗領域において環境変動や印加電圧の影響を受けず、安定した抵抗値を有し、特に１０8 〜１０11Ω・ｃｍ程度の高い領域での導電性を有する製造安定性に優れた転写ベルト部材を提供することを目的とする。
また、本発明は、ベルト剛性を高め、平滑性を保持させ、ベルトスピードの低下を防ぎ、エラストマーベルトの表面の摩擦係数を下げ、クリーニング性の向上とトナー等の異物の付着を防止することができる転写ベルト部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 少なくともアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムと、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと、該エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと前記アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムとの中間の溶解度パラメーター値を有する第３のゴムと、を含有し、かつ表面が紫外線照射により改質された導電性弾性層を有することを特徴とする転写ベルト部材である。
＜２＞ 前記第３のゴムが、スチレン−ブタジエン共重合ゴムである前記＜１＞に記載の転写ベルト部材である。
＜３＞ 前記スチレン−ブタジエン共重合ゴムの全ゴム成分に対する含有割合が３〜７０重量％である前記＜２＞に記載の転写ベルト部材である。
＜４＞ 前記導電性弾性層が、カーボンブラック、４級アンモニウム塩、及びアルカリ金属塩の少なくとも１種を含有する前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の転写ベルト部材である。
＜５＞ 前記カーボンブラックが、吸油量の異なる２種以上のカーボンブラックである前記＜４＞に記載の転写ベルト部材である。
＜６＞ 前記導電性弾性層上に、導電性離型層を有する前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の転写ベルト部材である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の転写ベルト部材は、導電性弾性層を有してなり、更に必要に応じて、その他の層を有してなる。
［導電性弾性層］
前記導電性弾性層は、少なくともアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（以下、「ＮＢＲ」と称することがある。）又はクロロプレンゴムを含有し、更にこれらのゴム成分以外のゴム成分を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有してなり、紫外線照射により表面改質されている。
【００１０】
（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム）
前記導電性弾性層は、ゴム成分を含有してなり、該ゴム成分におけるＮＢＲ又はＣＲの含有量としては５〜１００重量％が好ましく、３０〜７０重量％がより好ましい。前記ゴム成分中、ＮＢＲ又はＣＲが５重量％よりも少ない場合には、紫外線照射により前記導電性弾性層の表面を硬化させることが十分できなくなることがある。尚、本発明において、前記ＮＢＲ成分には、水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（以下、「Ｈ−ＮＢＲ」と称することがある。）も含まれる。
【００１１】
前記ゴム成分中、ＮＢＲ又はＣＲ以外の他のゴムとしては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ，ＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）、ウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。
上記例示のゴムのうち、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ，ＥＣＯ）等は耐オゾン性を有している。従って、これらのゴムを用いた場合、転写ベルト部材に耐オゾン性を付与できる。
【００１２】
このようなゴム成分のうち、前記導電性弾性層は、溶解度パラメーター値の異なる２種以上のゴムによって海−島構造となるものが好ましい。
前記溶解度パラメーター値（以下、「ＳＰ値」（Solubility Parameter) と称することがある。）は、下記の式で求められるパラメーター値であって、これを用いることにより２種のゴムの相溶性が求められる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
式中、ΔＨは蒸発潜熱（カロリー／モル）、Ｒは気体定数（＝１．９８７カロリー／（モル・Ｋ））、Ｔは絶対温度（Ｋ）、Ｖはモル体積（モル／ｃｍ2 ）を表す。
本発明では、特にＳＰ値が７．３〜１０．３のゴムの中から、ＳＰ値の異なる少なくとも２種のゴムを選択することが好ましい。ＳＰ値の差は、特に限定されないが、通常０．１以上、好ましくは０．１〜２．４、より好ましくは０．１〜２．０である。
ＳＰ値の異なるゴムの組み合わせの例としては、(1) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(2) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(3) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、(4) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(5) クロロプレンゴム（ＣＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(6) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、(7) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、(8) クロロプレンゴム（ＣＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）等が挙げられる。
【００１５】
ＳＰ値の異なる２種のゴムを混合するとき、それぞれのゴムのＳＰ値が近い場合は相溶性が高く、均一に混合されたゴムが得られる。一方、ＳＰ値の差が大きい２種のゴムを混合する場合は、ゴムの相溶性が低く、均一な混合分散が行われない。このため、混合後のゴムの内部には、微視的に、図１に示すような海−島構造が形成される。かかる海−島構造において、ＳＰ値が大きいゴムとＳＰ値が小さいゴムとを８０：２０〜５０：５０の重量比で配合することにより、ＳＰ値の大きいゴムが海部１を形成し、ＳＰ値の小さいゴムが島部２を形成する。このとき、海部１は連続したマトリックスであるのに対して、島部２は海部１中で分散した状態で存在する。
ＳＰ値の差が大きい２種のゴムを混合した混合物に後述する導電性充填剤を配合する場合、導電性充填剤はＳＰ値の大きいゴム中、及び界面に優先的に存在する。従って、ＳＰ値の大きいゴムからなる海部１に高い導電性を付与することができる。即ち、この場合、ＳＰ値の大きいゴムが海部１を形成し、このゴムに導電性充填剤が配合されるため、導電性の高い部分がゴム中で連続して存在し、ゴム全体で高い導電性を得ることができる。一方、島部２を形成するＳＰ値の小さいゴムは、導電性充填剤の含有量が少ないために導電性は低いが、導電性の高い海部１中に分散して存在していることからゴムの導電性に与える影響が少ない。逆に、このような島部２が存在することで、導電性充填剤の配合量を少なく抑えることができ、そのためゴムの硬度を低く抑えることができる。
【００１６】
ＮＢＲ又はＣＲに比べ、ＳＰ値の小さいＥＰＤＭ（特開平７−３４０３０公報）は、電気特性（環境・印加電圧）は安定しているが永久歪みが大きく、ＮＢＲ又はＣＲにＥＰＤＭを加えたゴム成分に添加剤として加硫剤を加えた場合、加硫剤はＳＰ値の大きいＮＢＲ又はＣＲ側に偏在し、半導電領域の抵抗調整は困難となることがある。また、導電性充填剤としてカーボンブラックを添加した場合、カーボンブラックもＳＰ値の大きいＮＢＲ又はＣＲ側に偏在し、加硫が偏り、抵抗値・ベルト強度の再現性に乏しいことがある。
【００１７】
ところが、ＮＢＲ又はＣＲにＥＰＤＭを加えたゴム成分に対して、ＮＢＲ又はＣＲのＳＰ値とＥＰＤＭのＳＰ値との中間のＳＰ値を有する第３のゴムを含有させることにより、前記問題点を解決することができる。
前記第３のゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（以下、「ＳＢＲ」と称することがある。）が好ましく用いられる。
即ち、ＳＰ値の異なる少なくとも２種のゴムからなるゴム成分に所定量のＳＢＲを含有させることにより、ＳＰ値の大きなゴム相へのカーボンブラックや加硫剤の集中的な偏在が緩和され、海−島構造が小さくなり、その結果、該ゴム相の急激な硬化が抑制され、ゴム全体の加硫速度のバランスが崩れにくくなり、加硫剤の均一な分散性も加わり、電気抵抗の再現性とベルト強度の安定化が得られ、抵抗値のバラツキも大幅に改善される。
【００１８】
これらの組合せからなるゴム成分に対するＳＢＲの含有割合は、３〜７０重量％が好ましく、１５〜３０重量％がより好ましい。ＳＢＲの含有割合が３重量％を下回ると、相溶性が悪くなり、抵抗値のバラツキが大きくなり、製造安定性が悪くなることがある。一方、ＳＢＲの含有割合が７０重量％を上回ると、ゴム自体が硬くなり、混合性や加工性が悪くなることがある。
【００１９】
上述の電気抵抗の再現性とベルト強度の安定化は、ＮＢＲ中のアクリロニトリル含有量を変化させることにより、即ち、低アクリロニトリル〜中高アクリロニトリル〜高アクリロニトリルと変化させることにより、あるいはＳＢＲ中のスチレン含有量を調整しても得られ、ベルト補強性を更に調整することができる。また、Ｈ−ＮＢＲにおける水素添加率に応じてブタジエンユニットの量を変化させることにより、紫外線処理後のベルト表面性や剛性をコントロールすることができる。即ち、Ｈ−ＮＢＲの水素添加率が高くなると、ブタジエンの２重結合が少なくなるので、紫外線照射によって架橋する割合が減少し、強度が上がらなくなる。
【００２０】
ＮＢＲを使用する場合、ＮＢＲ中のアクリロニトリル含有量は通常１５〜５５モル％、好ましくは１５〜３５モル％である。前記Ｈ−ＮＢＲとしては、市販品を用いることができ、該市販品としては、日本ゼオン（株）製のゼットポール１０２０、同２０１０、同２０２０等が挙げられる。前記ＮＢＲとＥＰＤＭとを併用する場合、ＥＰＤＭにおけるジエン類としては、例えば、エチリデンノルボルネン、１，４−へキサジエン、ジシクロぺンタジエン等が挙げられ、これらの中でも、エチリデンノルボルネンが好ましい。ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭとの配合割合は、ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０〜６０／４０が好ましい。
Ｈ−ＮＢＲとＥＰＤＭとの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０〜５０／５０が好ましい。Ｈ−ＮＢＲと、ＮＢＲ又はＣＲとの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＮＢＲ又はＣＲ（重量比）で１００／０〜２０／８０が好ましい。
【００２１】
前記Ｈ−ＮＢＲと、ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭとを併用する場合、これらの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０／０〜１０／７０／２０が好ましい。
また、前記第３のゴムとしてＳＢＲを配合した場合、ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭと、ＳＢＲとの配合割合は、ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ／ＳＢＲ（重量比）で１００／０／０〜４０／３０／３０が好ましい。前記配合割合を、この範囲内に調整することにより、加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック等の偏りの少ない転写ベルト部材を得ることができる。
【００２２】
前記導電性弾性層の厚みは、５０〜５０００μｍが好ましく、８０〜８００μｍがより好ましい。該厚みが５０μｍより薄い場合には、転写ベルト部材の強度がなくなり、ベルト抵抗体自体の抵抗も上がり、ベルトが伸びてしまい、永久伸びが悪化することがある。一方、該厚みが５０００μｍより厚い場合には、ベルトが膜圧バウンドし弾性変形が起こり易くなり、画像を記録する際に画像がずれてしまうことがある。
【００２３】
（その他の成分）
本発明においては、前記その他の成分として、導電性充填剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等が好ましく添加される。
導電性充填剤としては、カーボンブラック、４級アンモニウム塩、及びアルカリ金属塩が好適に使用される。
カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。本発明においては、吸油量の異なる２種以上のカーボンブラックを添加することが好ましく、特にケッチェンブラックと補助的にサーマルブラックとを併用することが、抵抗値の再現性が良く、抵抗値のバラツキの少ない転写ベルト部材を得ることができる点で好ましい。
上記カーボンブラックの一般的な吸油量の値を、以下に例示する。
チャンネルブラック（ダイヤブラックＳＡＦ、９８ｃｍ3 ／１００ｇ）、ファーネスブラック（ＦＷ２００、１０２ｃｍ3 ／１００ｇ）、アセチレンブラック（テレカブラック、１２４ｃｍ3 ／１００ｇ）、サーマルブラック（ＦＴ，ＭＴ、４０ｃｍ3 ／１００ｇ）、ケッチェンブラック（３５０ｃｍ3 ／１００ｇ）。
また、カーボンブラックの粒径は１８〜１２０ｎｍ程度であり、好ましくは２２〜９０ｎｍである。
【００２４】
前記４級アンモニウム塩としては、例えば、テトラブチルアンモニウム塩、テトラオクチルアンモニウム塩、ジメチルヘキシル−ジ（エチレングリコール）アンモニウム塩等が挙げられる。
また、前記アルカリ金属塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4 、ＮａＳＣＮ、ＫＣｌ、Ａｌ（ＯＨ）3 錯体等が挙げられる。
導電性充填剤の配合量は、一般に、ゴム材料１００重量部に対して０．００１〜１０重量部が好ましく、０．０１〜５重量部がより好ましい。導電性充填剤の配合量が前記範囲外の場合には、カーボンブラック等によるゴム補強性と抵抗バラツキの減少という効果が得られなくなることがある。
【００２５】
加硫剤としては、例えば、硫黄、有機含硫黄化合物の他、有機過酸化物等も使用可能である。有機含硫黄化合物としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジチオビスモルホリン等が挙げられる。また、有機過酸化物としては、例えば、べンゾイルペルオキシド等が挙げられる。加硫剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して０．３〜４重量部程度であり、１．０〜３．５重量部の割合で添加するのが好ましい。
【００２６】
加硫促進剤としては、従来より使用されている種々の加硫促進剤が使用可能であるが、本発明においては、特にスルフェンアミド系加硫促進剤を使用するのが好ましい。即ち、ＳＰ値の異なる少なくとも３種のゴムを混合し、成形、加硫して転写ベルトを得るに際し、スルフエンアミド系の加硫促進剤を用いるときは、特定のゴム相（例えばＮＢＲ相）に加硫剤や加硫促進剤が集中的に偏在するのをより一層有効に緩和することができる。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、Ｎ−tert−ブチル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社製のノクセラーＮＳ等）、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（同社製のノクセラーＭＳＡ−Ｇ等）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド（同社製のノクセラーＤＺ等）等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
加硫促進剤は、ゴム成分ｌ００重量部に対して０．３〜４重量部程度であり、０．５〜３重量部の割合で添加するのが好ましい。
【００２７】
加硫促進助剤としては、例えば、亜鉛華等の金属酸化物、ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸、その他の従来公知の加硫促進助剤が挙げられる。
【００２８】
［その他の層］
前記その他の層として、前記導電性弾性層の表面に、導電性離型層を形成することが好ましい。
前記導電性離型層は、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＶｄＦ等の微粉末を含む導電性塗料を塗布することにより形成される。この導電性離型層を有する転写ベルト部材は、表面トナーの固着が少なく、用紙離型性に優れている。これは導電性離型層の離型性微粉末による表面エネルギーが低下し、静電吸着したトナーや用紙に対する剥離性が向上するためと考えられる。
前記導電性塗料に用いられる樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フルオロシリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂、ウレタンエマルション塗料、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルコール可溶性ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
前記導電性離型層は、紫外線処理した導電性弾性層の表面に前記導電性塗料を塗工する方法としては、スプレー法、静電法、ディッピング法、あるいはロールコーター法、カーテンフロー法等が挙げられる。
【００２９】
前記導電性離型層の厚みは、１〜１００μｍが好ましく、３〜３０μｍがより好ましい。該厚みが１μｍより薄い場合には、塗膜欠陥が生じたり、絶縁耐圧が小さくなることがあり、一方、該厚みが１００μｍより厚い場合には、ベルト剛性が変化し、塗膜割れが発生し易くなり、抵抗ムラがで易くなることがある。
【００３０】
（紫外線照射）
前記導電性弾性層は、紫外線照射により表面改質されている。即ち、ゴム成分中の炭素一炭素２重結合部において、紫外線が照射されることにより、分子内や分子間で架橋点が形成され、最表面部のみ架橋反応が進み硬化収縮し、平滑性が得られ、摩擦係数が低くなる。従って、導電性弾性層の表面は、初期のベルトスピードの維持に必要な高剛性及びトナー等の異物クリーニング性に必要な平滑性を有し、一方、導電性弾性層の内部は、紫外線照射による架橋反応がコアまで浸透せず起こらないため、変形のしやすさと弾性を保持でき、一定の導電性を有する。
導電性弾性層を構成するゴム成分は、カーボンブラック等の顔料を添加していない透明なものであってもよく、ゴム成分単独又は複数からなるものであって紫外線を透過しない色を有するものであってもよいが、後者の方が紫外線をより吸収し、紫外線照射による表面の改質を効率的にできるの点で好ましい。本発明において使用される紫外線とは、波長が可視光より短く、Ｘ線より長いものであり、波長が１〜４００ｎｍ程度のものをいう。
【００３１】
［製造方法］
次に、本発明の転写ベルト部材の製造方法の一例を説明する。
ＮＢＲ叉はＣＲにＥＰＤＭを含有したゴム成分にＳＢＲを混合し、これに導電性充填剤を始め各種添加剤を添加した後、円筒上に押出し成形し、次いで１次加硫を行い、更に２次加硫を行う。加硫は高圧蒸気缶加硫が好適であるが、無圧オーブン加硫、プレス加硫等の他の加硫方法であってもよい。加硫条件は、使用するゴム成分や配合量に応じて変化するが、通常１３０〜１７０℃で０．５〜６時間行うのがよい。また、２次加硫は、例えば熱風オーブン中で１３０〜２００℃で０．５〜８時間程度行うのがよい。本発明の転写ベルト部材は所定の長さにカットされ、表面及び裏面は研磨仕上げされる。
この後、図２に示すように０．５〜３０分程度紫外線照射され、表面粗さがＲｚ＝３μｍ程度になるまで平滑に処理され、ＪＩＳ法による体積抵抗測定により印加電圧１ｋＶで１０8 〜１０14Ω・ｃｍ、好ましくは１０10〜１０13Ω・ｃｍで使用される。本発明の転写ベルト部材は、表面抵抗が１０4 〜１０14Ω・□であることが好ましく、１０11〜１０13Ω・□であることがより好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。尚、実施例中の「部」は、全て「重量部」を表す。
（参考例１）
ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）１００部と、以下に示す組成の添加剤を混合しニーダーを用いて混練した後、ベルト状に押出し成形（内径１５０ｍｍ）した。
＜添加剤＞
・カーボンブラック
ライオンアクゾ製ケッチェンブラック ３部
（吸油量：４５０ｃｍ3 ／１００ｇ）
旭カーボン製サーマルブラック ２０部
（吸油量：９２ｃｍ3 ／１００ｇ）
・酸化亜鉛 ５部
・ステアリン酸 １部
・硫黄 １部
・スルフェンアミド系加硫促進剤 １部
【００３３】
次に、押出し成形品を蒸気加硫缶に入れ１６０℃で３０分間１次加硫した。更に熱風オーブンにより１６０℃で４時間、２次加硫して導電性弾性層を有する転写ベルト部材を得た。この転写ベルト部材を研磨機で両面研削し、厚みを５１０μｍに調整し、幅３３０ｍｍにカットした。更に１５０ｍｍ円筒金属内筒ドラムに、該転写ベルト部材を取り付け３００Ｗ紫外線ランプにより１０分間、該転写ベルト部材の表面に紫外線（１００〜４００ｎｍ）を照射し、室温まで冷却した。これにより、紫外線照射前の表面粗さがＲｚ＝１２〜１３μｍであったものが、紫外線照射後は、Ｒｚ＝５μｍ以下と平滑になった。表面粗さは、表面粗さ計（ｓａｒｔｃｏｍ、東京精密社製）を使って、トラバース法により測定した。
次に、ウレタン変成ＰＴＦＥエマルションコート（ＪＬＹ−６０１、日本アチソン社製）を前記導電性弾性層の表面にスプレーコートし、１６０℃で１５分間焼成して、厚みが５〜８μｍの導電性離型層を形成した。
【００３４】
＜体積抵抗値の測定＞
得られた転写ベルト部材について、抵抗測定機（Ｋ８３４０Ａ、アドバンテスト社製）により、体積抵抗値を測定した。体積抵抗値は、５００Ｖを印加したときの値であり、測定値は対数で示した。
【００３５】
＜ゴム引っ張り強度の測定＞
得られた転写ベルト部材について、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、ゴム引っ張り強度Ｍ100%を測定した。
【００３６】
＜画像評価＞
図３に示すように、得られた転写ベルト部材を備えたタンデム方式カラープリンターにより画像評価を行った。印字部は、帯電手段・現像手段・感光体・露光手段等で構成される。印字ユニットは、Ｙｅｌｌｏｗ・Ｍａｇｅｎｔａ・Ｃｙａｎ・Ｂｌａｃｋの各トナーに対応して４個並べられており、カラー画像は、転写ベルト部材で搬送された用紙上にトナーが順次転写されて形成される。プリンター出力は２２℃、湿度８５％ＲＨの環境下で行われ、文字抜けが全く無かったものを○、黒点、白点等の画像デイフェクトはないが、４色塗ったときの最大の文字ズレが１００μｍ以上あったものを△、黒点、白点等の画像デイフェクトが認められたものを×として評価した。評価は目視にて行った。
【００３７】
＜転写ベルト部材の表面汚れの評価＞
上記画像評価を行った際、転写ベルト部材の表面の汚れが全く無かったものを○、汚れが認められたものを×として評価した。評価は目視にて行った。
【００３８】
（比較例１）
参考例１において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００３９】
（参考例２）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）８０部とＨ−ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ ２０１０Ｌ、日本ゼオン社製）２０部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４０】
（比較例２）
参考例２において、紫外線照射を行わなかった外は、参考例２と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４１】
（実施例１）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）４０部とＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製）３０部とＳＢＲ（ＳＢＲ１５０２、日本合成ゴム社製）３０部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４２】
（比較例３）
実施例１において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、実施例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４３】
（参考例３）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）５５部とＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製）３０部とＣＲ（ネオプレンＷＲＴ、昭和電工−Ｄｕｐｏｎｔ社製）１５部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４４】
（比較例４）
参考例３において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、参考例３と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４５】
以下に、実施例１、参考例１〜３、及び比較例１〜４で使用したゴム材料のＳＰ値を示し、表１に、以上の評価結果を示す。
＜ゴム材料＞ ＳＰ値
・ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製） ８．７
・Ｈ−ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ ２０１０Ｌ、日本ゼオン社製） ９．５
・ＣＲ（ネオプレンＷＲＴ、昭和電工−Ｄｕｐｏｎｔ社製） ９．２
・ＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製） ７．９
・ＳＢＲ（ＳＢＲ１５０２、日本合成ゴム社製） ８．６
【００４６】
【表１】
【００４７】
本発明の転写ベルト部材である実施例１は、高モジュラスで所望の体積抵抗が得られ、画像評価においても文字抜け等はなかった。これに対し、比較例１〜４は、低モジュラスで抵抗ムラが大きく、文字ズレも１２０μｍ以上発生しベルト剛性は低かった。このため画像評価の結果も悪く、ブレードクリーニング性も不良で、転写ベルト部材の表面の汚れも発生した。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができる。また、本発明によると、半導電領域における抵抗値のバラツキが少なく、広い抵抗領域において環境変動や印加電圧の影響を受けず、安定した抵抗値を有し、高い領域での優れた導電性を有する製造安定性に優れた転写ベルト部材を提供することができる。
また、本発明によると、ベルト剛性が高く、表面平滑性を保持し、ベルトスピードの低下がなく、エラストマーベルトの表面の摩擦係数が低く、クリーニング性が向上され、トナー等の異物の付着を防止することができる転写ベルト部材を提供することができる。
また、本発明によると、導電性弾性層を３成分エラストマー系にすることにより、非相溶性弾性体のブレンド性を上げることができ、加硫反応均一性を上げ、その結果、永久伸びの少ない、長期保管によるうねり、たわみ、変形の少ない転写ベルト部材を提供することができる。
更に、本発明によると、研磨では得られにくい表面粗さ調整が可能であり、ＮＢＲ又はＣＲの架橋化と高モジュラス化を表面のみで調整でき、導電性離型層を形成することにより、更に用紙剥離性とベルトクリーニング性を向上させた転写ベルト部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ゴムの海−島構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、紫外線照射により表面改質されている状態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の転写ベルトを備えた画像形成装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 海部
２ 島部
３ 紫外線照射
４ 表面架橋部
５ 転写ベルト
１０Ｃ 感光体
１０Ｍ 感光体
１０Ｙ 感光体
１０Ｋ 感光体
１１Ｃ 帯電手段
１１Ｍ 帯電手段
１１Ｙ 帯電手段
１１Ｋ 帯電手段
１２Ｃ 露光手段
１２Ｍ 露光手段
１２Ｙ 露光手段
１２Ｋ 露光手段
１３Ｃ 現像手段
１３Ｍ 現像手段
１３Ｙ 現像手段
１３Ｋ 現像手段
１４Ｃ 転写手段
１４Ｍ 転写手段
１４Ｙ 転写手段
１４Ｋ 転写手段
１５ 駆動ロール
１６ 加熱ロール
１７ 加圧ロール
１８ 冷却手段
１９ 剥離手段
２０ 給紙手段
２１ 記録材
２２Ｃ パターンジェネレータ
２２Ｍ パターンジェネレータ
２２Ｙ パターンジェネレータ
２２Ｋ パターンジェネレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真複写装置に用いられる、用紙搬送用の転写ベルト部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からタンデム方式による転写プロセスとしては、高速カラーレーザープリンターにおける転写プロセスが代表例として知られており、ここでは、４個の印字ユニットが順次並べられ、用紙は転写ベルト部材により搬送され転写される。
前記転写ベルト部材としては、ポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶｄＦ」と称することがある。）等で形成される誘電体ベルト部材、ポリカーボネート（以下、「ＰＣ」と称することがある。）やポリイミドに導電性カーボンブラックを混合したもの等で形成される半導電性ベルト部材が知られている。
【０００３】
しかしながら、前記半導電性ベルト部材の場合、電荷の保持が短時間であるためタンデム型に用いると、転写での電荷注入が少なく、４色連続転写でも比較的電圧の上昇が少ない。しかし、カーボンブラックの抵抗ムラによる画像ディフェクトや電圧により抵抗値が変化するため、転写効率に影響し、用紙の厚さや幅による影響を受けやすく、ＯＨＰ用紙を使用時の高電圧印加でのピンホールリークの懸念等、材料特性としての問題も多い。
前記半導電性ベルト部材の抵抗を制御する方法としては、導電性弾性体における導電性粒子の配合量を変化させる方法等が知られているが、１０8 〜１０14Ω・ｃｍの半導電性領域では狭い領域での安定した抵抗の制御が難しいため、ベルト内やベルト間の抵抗値のバラツキや測定電圧による影響が大きく、転写電圧欠陥の少ない画質が得られにくい。
またアルカリ金属等の有機、無機電解質や４級アンモニウム塩等の帯電防止剤を添加したイオン導電性の半導電性ベルト部材では、ベルト内の抵抗変化分布が小さいわりに温度や湿度等の環境変化経時によるベルト剛性に対する変動が大きく、連続使用によるイオン性物質の偏りからくる抵抗上昇、ベルトテンション低下、吸湿による抵抗低下等の問題がある。
【０００４】
ところで、従来の転写プロセスにおいては、転写ベルト部材から用紙を分離したり転写するのにコロナ帯電器が用いられていた。コロナ帯電器はオゾンの発生を伴うため、オゾンの発生が少なく低電圧での転写が静電吸着搬送ベルトとして可能な点で誘電体ベルト部材も用いられてきた。
しかしながら、前記誘電体ベルト部材の場合、注入された電荷の自然放出はなく、電気的にコントロールされ、環境に対して誘電率は安定に保持されるが、繰り返し転写を行った場合の電荷の蓄積が問題となり転写電圧も高くなってしまう。また、材料的にも高コストで加工条件も厳しいという問題がある。
【０００５】
一方、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（以下、「ＥＰＤＭ」と称することがある。）やクロロプレンゴム（以下、「ＣＲ」と称することがある。）等のエラストマー材料を用いて形成した転写ベルト部材も知られている。しかし、ＥＰＤＭやＣＲは、ＰＶｄＦやポリイミド、ＰＣに比ベて、転写ベルト部材とした場合に剛性が低く、ベルト張架時の永久伸びやうねり、たわみ、折りクセ等が発生するため、ベルトスピードを一定に保持するのが困難であるという問題がある。
また、エラストマー材料を使用するには、エラストマーベルトの一定のベルトスピードを保持し、ベルトレジストレーションと用紙吸着性を保持するため、表面平滑性を得る必要があり、通常の乾式研磨方法では表面粗さのコントロールが困難である。即ち、１０点平均粗さＲｚを５μｍ以内に保持する必要があり、エラストマーベルトの表面粗さを研磨条件（砥石、送りスピード、回転数等）の調整のみで、１０μｍ以下にするのは困難であるという問題もある。後工程としてポリッシュすることも可能であるが、高コストになり易い。
また、エラストマー材料に導電性充填剤として導電性カーボンブラックを添加する際、該カーボンブラックの分散性や混練能力を高めるために、ステアリン酸、柔軟性付与剤、可塑剤等を添加することが行われるが、これらはベルト表面にしみだしてしまい、当接する感光体や転写ロール、用紙等が汚染されて画質も汚染され、表面にトナー等が固着するという問題がある。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として通常、導電性ベルト部材の表面にコーティングにより硬化性離型層を設けたり、多層塗布により表面のレベリング性を利用して摩擦係数を低くする方法が行われている。しかし、これらの方法では、コーティング層液の粘度増加による作業性、遍肉、膜厚調整がしにくくなり、有機溶剤使用時もベルト変形、たわみ、ふくれの発生や、抵抗体にするための導電性フィラーの添加による抵抗ムラの悪化や表面層自体の抵抗調整と耐ピンホールリーク性への絶縁耐圧保持の対応も必要となり、高コストとなる等の問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、半導電領域における抵抗値のバラツキが少なく、広い抵抗領域において環境変動や印加電圧の影響を受けず、安定した抵抗値を有し、特に１０8 〜１０11Ω・ｃｍ程度の高い領域での導電性を有する製造安定性に優れた転写ベルト部材を提供することを目的とする。
また、本発明は、ベルト剛性を高め、平滑性を保持させ、ベルトスピードの低下を防ぎ、エラストマーベルトの表面の摩擦係数を下げ、クリーニング性の向上とトナー等の異物の付着を防止することができる転写ベルト部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 少なくともアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムと、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと、該エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと前記アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムとの中間の溶解度パラメーター値を有する第３のゴムと、を含有し、かつ表面が紫外線照射により改質された導電性弾性層を有することを特徴とする転写ベルト部材である。
＜２＞ 前記第３のゴムが、スチレン−ブタジエン共重合ゴムである前記＜１＞に記載の転写ベルト部材である。
＜３＞ 前記スチレン−ブタジエン共重合ゴムの全ゴム成分に対する含有割合が３〜７０重量％である前記＜２＞に記載の転写ベルト部材である。
＜４＞ 前記導電性弾性層が、カーボンブラック、４級アンモニウム塩、及びアルカリ金属塩の少なくとも１種を含有する前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の転写ベルト部材である。
＜５＞ 前記カーボンブラックが、吸油量の異なる２種以上のカーボンブラックである前記＜４＞に記載の転写ベルト部材である。
＜６＞ 前記導電性弾性層上に、導電性離型層を有する前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の転写ベルト部材である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の転写ベルト部材は、導電性弾性層を有してなり、更に必要に応じて、その他の層を有してなる。
［導電性弾性層］
前記導電性弾性層は、少なくともアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（以下、「ＮＢＲ」と称することがある。）又はクロロプレンゴムを含有し、更にこれらのゴム成分以外のゴム成分を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有してなり、紫外線照射により表面改質されている。
【００１０】
（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム）
前記導電性弾性層は、ゴム成分を含有してなり、該ゴム成分におけるＮＢＲ又はＣＲの含有量としては５〜１００重量％が好ましく、３０〜７０重量％がより好ましい。前記ゴム成分中、ＮＢＲ又はＣＲが５重量％よりも少ない場合には、紫外線照射により前記導電性弾性層の表面を硬化させることが十分できなくなることがある。尚、本発明において、前記ＮＢＲ成分には、水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（以下、「Ｈ−ＮＢＲ」と称することがある。）も含まれる。
【００１１】
前記ゴム成分中、ＮＢＲ又はＣＲ以外の他のゴムとしては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ，ＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）、ウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。
上記例示のゴムのうち、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ，ＥＣＯ）等は耐オゾン性を有している。従って、これらのゴムを用いた場合、転写ベルト部材に耐オゾン性を付与できる。
【００１２】
このようなゴム成分のうち、前記導電性弾性層は、溶解度パラメーター値の異なる２種以上のゴムによって海−島構造となるものが好ましい。
前記溶解度パラメーター値（以下、「ＳＰ値」（Solubility Parameter) と称することがある。）は、下記の式で求められるパラメーター値であって、これを用いることにより２種のゴムの相溶性が求められる。
【００１３】
【数１】
式中、ΔＨは蒸発潜熱（カロリー／モル）、Ｒは気体定数（＝１．９８７カロリー／（モル・Ｋ））、Ｔは絶対温度（Ｋ）、Ｖはモル体積（モル／ｃｍ2 ）を表す。
本発明では、特にＳＰ値が７．３〜１０．３のゴムの中から、ＳＰ値の異なる少なくとも２種のゴムを選択することが好ましい。ＳＰ値の差は、特に限定されないが、通常０．１以上、好ましくは０．１〜２．４、より好ましくは０．１〜２．０である。
ＳＰ値の異なるゴムの組み合わせの例としては、(1) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(2) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(3) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、(4) 水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）とアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(5) クロロプレンゴム（ＣＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、(6) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、(7) アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、(8) クロロプレンゴム（ＣＲ）とエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）とスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）等が挙げられる。
【００１５】
ＳＰ値の異なる２種のゴムを混合するとき、それぞれのゴムのＳＰ値が近い場合は相溶性が高く、均一に混合されたゴムが得られる。一方、ＳＰ値の差が大きい２種のゴムを混合する場合は、ゴムの相溶性が低く、均一な混合分散が行われない。このため、混合後のゴムの内部には、微視的に、図１に示すような海−島構造が形成される。かかる海−島構造において、ＳＰ値が大きいゴムとＳＰ値が小さいゴムとを８０：２０〜５０：５０の重量比で配合することにより、ＳＰ値の大きいゴムが海部１を形成し、ＳＰ値の小さいゴムが島部２を形成する。このとき、海部１は連続したマトリックスであるのに対して、島部２は海部１中で分散した状態で存在する。
ＳＰ値の差が大きい２種のゴムを混合した混合物に後述する導電性充填剤を配合する場合、導電性充填剤はＳＰ値の大きいゴム中、及び界面に優先的に存在する。従って、ＳＰ値の大きいゴムからなる海部１に高い導電性を付与することができる。即ち、この場合、ＳＰ値の大きいゴムが海部１を形成し、このゴムに導電性充填剤が配合されるため、導電性の高い部分がゴム中で連続して存在し、ゴム全体で高い導電性を得ることができる。一方、島部２を形成するＳＰ値の小さいゴムは、導電性充填剤の含有量が少ないために導電性は低いが、導電性の高い海部１中に分散して存在していることからゴムの導電性に与える影響が少ない。逆に、このような島部２が存在することで、導電性充填剤の配合量を少なく抑えることができ、そのためゴムの硬度を低く抑えることができる。
【００１６】
ＮＢＲ又はＣＲに比べ、ＳＰ値の小さいＥＰＤＭ（特開平７−３４０３０公報）は、電気特性（環境・印加電圧）は安定しているが永久歪みが大きく、ＮＢＲ又はＣＲにＥＰＤＭを加えたゴム成分に添加剤として加硫剤を加えた場合、加硫剤はＳＰ値の大きいＮＢＲ又はＣＲ側に偏在し、半導電領域の抵抗調整は困難となることがある。また、導電性充填剤としてカーボンブラックを添加した場合、カーボンブラックもＳＰ値の大きいＮＢＲ又はＣＲ側に偏在し、加硫が偏り、抵抗値・ベルト強度の再現性に乏しいことがある。
【００１７】
ところが、ＮＢＲ又はＣＲにＥＰＤＭを加えたゴム成分に対して、ＮＢＲ又はＣＲのＳＰ値とＥＰＤＭのＳＰ値との中間のＳＰ値を有する第３のゴムを含有させることにより、前記問題点を解決することができる。
前記第３のゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（以下、「ＳＢＲ」と称することがある。）が好ましく用いられる。
即ち、ＳＰ値の異なる少なくとも２種のゴムからなるゴム成分に所定量のＳＢＲを含有させることにより、ＳＰ値の大きなゴム相へのカーボンブラックや加硫剤の集中的な偏在が緩和され、海−島構造が小さくなり、その結果、該ゴム相の急激な硬化が抑制され、ゴム全体の加硫速度のバランスが崩れにくくなり、加硫剤の均一な分散性も加わり、電気抵抗の再現性とベルト強度の安定化が得られ、抵抗値のバラツキも大幅に改善される。
【００１８】
これらの組合せからなるゴム成分に対するＳＢＲの含有割合は、３〜７０重量％が好ましく、１５〜３０重量％がより好ましい。ＳＢＲの含有割合が３重量％を下回ると、相溶性が悪くなり、抵抗値のバラツキが大きくなり、製造安定性が悪くなることがある。一方、ＳＢＲの含有割合が７０重量％を上回ると、ゴム自体が硬くなり、混合性や加工性が悪くなることがある。
【００１９】
上述の電気抵抗の再現性とベルト強度の安定化は、ＮＢＲ中のアクリロニトリル含有量を変化させることにより、即ち、低アクリロニトリル〜中高アクリロニトリル〜高アクリロニトリルと変化させることにより、あるいはＳＢＲ中のスチレン含有量を調整しても得られ、ベルト補強性を更に調整することができる。また、Ｈ−ＮＢＲにおける水素添加率に応じてブタジエンユニットの量を変化させることにより、紫外線処理後のベルト表面性や剛性をコントロールすることができる。即ち、Ｈ−ＮＢＲの水素添加率が高くなると、ブタジエンの２重結合が少なくなるので、紫外線照射によって架橋する割合が減少し、強度が上がらなくなる。
【００２０】
ＮＢＲを使用する場合、ＮＢＲ中のアクリロニトリル含有量は通常１５〜５５モル％、好ましくは１５〜３５モル％である。前記Ｈ−ＮＢＲとしては、市販品を用いることができ、該市販品としては、日本ゼオン（株）製のゼットポール１０２０、同２０１０、同２０２０等が挙げられる。前記ＮＢＲとＥＰＤＭとを併用する場合、ＥＰＤＭにおけるジエン類としては、例えば、エチリデンノルボルネン、１，４−へキサジエン、ジシクロぺンタジエン等が挙げられ、これらの中でも、エチリデンノルボルネンが好ましい。ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭとの配合割合は、ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０〜６０／４０が好ましい。
Ｈ−ＮＢＲとＥＰＤＭとの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０〜５０／５０が好ましい。Ｈ−ＮＢＲと、ＮＢＲ又はＣＲとの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＮＢＲ又はＣＲ（重量比）で１００／０〜２０／８０が好ましい。
【００２１】
前記Ｈ−ＮＢＲと、ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭとを併用する場合、これらの配合割合は、Ｈ−ＮＢＲ／ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ（重量比）で１００／０／０〜１０／７０／２０が好ましい。
また、前記第３のゴムとしてＳＢＲを配合した場合、ＮＢＲ又はＣＲと、ＥＰＤＭと、ＳＢＲとの配合割合は、ＮＢＲ又はＣＲ／ＥＰＤＭ／ＳＢＲ（重量比）で１００／０／０〜４０／３０／３０が好ましい。前記配合割合を、この範囲内に調整することにより、加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック等の偏りの少ない転写ベルト部材を得ることができる。
【００２２】
前記導電性弾性層の厚みは、５０〜５０００μｍが好ましく、８０〜８００μｍがより好ましい。該厚みが５０μｍより薄い場合には、転写ベルト部材の強度がなくなり、ベルト抵抗体自体の抵抗も上がり、ベルトが伸びてしまい、永久伸びが悪化することがある。一方、該厚みが５０００μｍより厚い場合には、ベルトが膜圧バウンドし弾性変形が起こり易くなり、画像を記録する際に画像がずれてしまうことがある。
【００２３】
（その他の成分）
本発明においては、前記その他の成分として、導電性充填剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等が好ましく添加される。
導電性充填剤としては、カーボンブラック、４級アンモニウム塩、及びアルカリ金属塩が好適に使用される。
カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。本発明においては、吸油量の異なる２種以上のカーボンブラックを添加することが好ましく、特にケッチェンブラックと補助的にサーマルブラックとを併用することが、抵抗値の再現性が良く、抵抗値のバラツキの少ない転写ベルト部材を得ることができる点で好ましい。
上記カーボンブラックの一般的な吸油量の値を、以下に例示する。
チャンネルブラック（ダイヤブラックＳＡＦ、９８ｃｍ3 ／１００ｇ）、ファーネスブラック（ＦＷ２００、１０２ｃｍ3 ／１００ｇ）、アセチレンブラック（テレカブラック、１２４ｃｍ3 ／１００ｇ）、サーマルブラック（ＦＴ，ＭＴ、４０ｃｍ3 ／１００ｇ）、ケッチェンブラック（３５０ｃｍ3 ／１００ｇ）。
また、カーボンブラックの粒径は１８〜１２０ｎｍ程度であり、好ましくは２２〜９０ｎｍである。
【００２４】
前記４級アンモニウム塩としては、例えば、テトラブチルアンモニウム塩、テトラオクチルアンモニウム塩、ジメチルヘキシル−ジ（エチレングリコール）アンモニウム塩等が挙げられる。
また、前記アルカリ金属塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4 、ＮａＳＣＮ、ＫＣｌ、Ａｌ（ＯＨ）3 錯体等が挙げられる。
導電性充填剤の配合量は、一般に、ゴム材料１００重量部に対して０．００１〜１０重量部が好ましく、０．０１〜５重量部がより好ましい。導電性充填剤の配合量が前記範囲外の場合には、カーボンブラック等によるゴム補強性と抵抗バラツキの減少という効果が得られなくなることがある。
【００２５】
加硫剤としては、例えば、硫黄、有機含硫黄化合物の他、有機過酸化物等も使用可能である。有機含硫黄化合物としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ’−ジチオビスモルホリン等が挙げられる。また、有機過酸化物としては、例えば、べンゾイルペルオキシド等が挙げられる。加硫剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して０．３〜４重量部程度であり、１．０〜３．５重量部の割合で添加するのが好ましい。
【００２６】
加硫促進剤としては、従来より使用されている種々の加硫促進剤が使用可能であるが、本発明においては、特にスルフェンアミド系加硫促進剤を使用するのが好ましい。即ち、ＳＰ値の異なる少なくとも３種のゴムを混合し、成形、加硫して転写ベルトを得るに際し、スルフエンアミド系の加硫促進剤を用いるときは、特定のゴム相（例えばＮＢＲ相）に加硫剤や加硫促進剤が集中的に偏在するのをより一層有効に緩和することができる。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、Ｎ−tert−ブチル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社製のノクセラーＮＳ等）、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（同社製のノクセラーＭＳＡ−Ｇ等）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド（同社製のノクセラーＤＺ等）等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
加硫促進剤は、ゴム成分ｌ００重量部に対して０．３〜４重量部程度であり、０．５〜３重量部の割合で添加するのが好ましい。
【００２７】
加硫促進助剤としては、例えば、亜鉛華等の金属酸化物、ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸、その他の従来公知の加硫促進助剤が挙げられる。
【００２８】
［その他の層］
前記その他の層として、前記導電性弾性層の表面に、導電性離型層を形成することが好ましい。
前記導電性離型層は、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＶｄＦ等の微粉末を含む導電性塗料を塗布することにより形成される。この導電性離型層を有する転写ベルト部材は、表面トナーの固着が少なく、用紙離型性に優れている。これは導電性離型層の離型性微粉末による表面エネルギーが低下し、静電吸着したトナーや用紙に対する剥離性が向上するためと考えられる。
前記導電性塗料に用いられる樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フルオロシリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂、ウレタンエマルション塗料、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルコール可溶性ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
前記導電性離型層は、紫外線処理した導電性弾性層の表面に前記導電性塗料を塗工する方法としては、スプレー法、静電法、ディッピング法、あるいはロールコーター法、カーテンフロー法等が挙げられる。
【００２９】
前記導電性離型層の厚みは、１〜１００μｍが好ましく、３〜３０μｍがより好ましい。該厚みが１μｍより薄い場合には、塗膜欠陥が生じたり、絶縁耐圧が小さくなることがあり、一方、該厚みが１００μｍより厚い場合には、ベルト剛性が変化し、塗膜割れが発生し易くなり、抵抗ムラがで易くなることがある。
【００３０】
（紫外線照射）
前記導電性弾性層は、紫外線照射により表面改質されている。即ち、ゴム成分中の炭素一炭素２重結合部において、紫外線が照射されることにより、分子内や分子間で架橋点が形成され、最表面部のみ架橋反応が進み硬化収縮し、平滑性が得られ、摩擦係数が低くなる。従って、導電性弾性層の表面は、初期のベルトスピードの維持に必要な高剛性及びトナー等の異物クリーニング性に必要な平滑性を有し、一方、導電性弾性層の内部は、紫外線照射による架橋反応がコアまで浸透せず起こらないため、変形のしやすさと弾性を保持でき、一定の導電性を有する。
導電性弾性層を構成するゴム成分は、カーボンブラック等の顔料を添加していない透明なものであってもよく、ゴム成分単独又は複数からなるものであって紫外線を透過しない色を有するものであってもよいが、後者の方が紫外線をより吸収し、紫外線照射による表面の改質を効率的にできるの点で好ましい。本発明において使用される紫外線とは、波長が可視光より短く、Ｘ線より長いものであり、波長が１〜４００ｎｍ程度のものをいう。
【００３１】
［製造方法］
次に、本発明の転写ベルト部材の製造方法の一例を説明する。
ＮＢＲ叉はＣＲにＥＰＤＭを含有したゴム成分にＳＢＲを混合し、これに導電性充填剤を始め各種添加剤を添加した後、円筒上に押出し成形し、次いで１次加硫を行い、更に２次加硫を行う。加硫は高圧蒸気缶加硫が好適であるが、無圧オーブン加硫、プレス加硫等の他の加硫方法であってもよい。加硫条件は、使用するゴム成分や配合量に応じて変化するが、通常１３０〜１７０℃で０．５〜６時間行うのがよい。また、２次加硫は、例えば熱風オーブン中で１３０〜２００℃で０．５〜８時間程度行うのがよい。本発明の転写ベルト部材は所定の長さにカットされ、表面及び裏面は研磨仕上げされる。
この後、図２に示すように０．５〜３０分程度紫外線照射され、表面粗さがＲｚ＝３μｍ程度になるまで平滑に処理され、ＪＩＳ法による体積抵抗測定により印加電圧１ｋＶで１０8 〜１０14Ω・ｃｍ、好ましくは１０10〜１０13Ω・ｃｍで使用される。本発明の転写ベルト部材は、表面抵抗が１０4 〜１０14Ω・□であることが好ましく、１０11〜１０13Ω・□であることがより好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。尚、実施例中の「部」は、全て「重量部」を表す。
（参考例１）
ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）１００部と、以下に示す組成の添加剤を混合しニーダーを用いて混練した後、ベルト状に押出し成形（内径１５０ｍｍ）した。
＜添加剤＞
・カーボンブラック
ライオンアクゾ製ケッチェンブラック ３部
（吸油量：４５０ｃｍ3 ／１００ｇ）
旭カーボン製サーマルブラック ２０部
（吸油量：９２ｃｍ3 ／１００ｇ）
・酸化亜鉛 ５部
・ステアリン酸 １部
・硫黄 １部
・スルフェンアミド系加硫促進剤 １部
【００３３】
次に、押出し成形品を蒸気加硫缶に入れ１６０℃で３０分間１次加硫した。更に熱風オーブンにより１６０℃で４時間、２次加硫して導電性弾性層を有する転写ベルト部材を得た。この転写ベルト部材を研磨機で両面研削し、厚みを５１０μｍに調整し、幅３３０ｍｍにカットした。更に１５０ｍｍ円筒金属内筒ドラムに、該転写ベルト部材を取り付け３００Ｗ紫外線ランプにより１０分間、該転写ベルト部材の表面に紫外線（１００〜４００ｎｍ）を照射し、室温まで冷却した。これにより、紫外線照射前の表面粗さがＲｚ＝１２〜１３μｍであったものが、紫外線照射後は、Ｒｚ＝５μｍ以下と平滑になった。表面粗さは、表面粗さ計（ｓａｒｔｃｏｍ、東京精密社製）を使って、トラバース法により測定した。
次に、ウレタン変成ＰＴＦＥエマルションコート（ＪＬＹ−６０１、日本アチソン社製）を前記導電性弾性層の表面にスプレーコートし、１６０℃で１５分間焼成して、厚みが５〜８μｍの導電性離型層を形成した。
【００３４】
＜体積抵抗値の測定＞
得られた転写ベルト部材について、抵抗測定機（Ｋ８３４０Ａ、アドバンテスト社製）により、体積抵抗値を測定した。体積抵抗値は、５００Ｖを印加したときの値であり、測定値は対数で示した。
【００３５】
＜ゴム引っ張り強度の測定＞
得られた転写ベルト部材について、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠し、ゴム引っ張り強度Ｍ100%を測定した。
【００３６】
＜画像評価＞
図３に示すように、得られた転写ベルト部材を備えたタンデム方式カラープリンターにより画像評価を行った。印字部は、帯電手段・現像手段・感光体・露光手段等で構成される。印字ユニットは、Ｙｅｌｌｏｗ・Ｍａｇｅｎｔａ・Ｃｙａｎ・Ｂｌａｃｋの各トナーに対応して４個並べられており、カラー画像は、転写ベルト部材で搬送された用紙上にトナーが順次転写されて形成される。プリンター出力は２２℃、湿度８５％ＲＨの環境下で行われ、文字抜けが全く無かったものを○、黒点、白点等の画像デイフェクトはないが、４色塗ったときの最大の文字ズレが１００μｍ以上あったものを△、黒点、白点等の画像デイフェクトが認められたものを×として評価した。評価は目視にて行った。
【００３７】
＜転写ベルト部材の表面汚れの評価＞
上記画像評価を行った際、転写ベルト部材の表面の汚れが全く無かったものを○、汚れが認められたものを×として評価した。評価は目視にて行った。
【００３８】
（比較例１）
参考例１において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００３９】
（参考例２）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）８０部とＨ−ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ ２０１０Ｌ、日本ゼオン社製）２０部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４０】
（比較例２）
参考例２において、紫外線照射を行わなかった外は、参考例２と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４１】
（実施例１）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）４０部とＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製）３０部とＳＢＲ（ＳＢＲ１５０２、日本合成ゴム社製）３０部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４２】
（比較例３）
実施例１において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、実施例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４３】
（参考例３）
参考例１において、ＮＢＲ１００部の代わりに、ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製）５５部とＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製）３０部とＣＲ（ネオプレンＷＲＴ、昭和電工−Ｄｕｐｏｎｔ社製）１５部とからなるブレンドゴムを用いた外は、参考例１と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４４】
（比較例４）
参考例３において、紫外線照射を行わず、導電性離型層を形成しなかった外は、参考例３と同様に転写ベルトを作製し、同様の評価を行った。
【００４５】
以下に、実施例１、参考例１〜３、及び比較例１〜４で使用したゴム材料のＳＰ値を示し、表１に、以上の評価結果を示す。
＜ゴム材料＞ ＳＰ値
・ＮＢＲ（Ｎｉｐｏｌ ＤＮ４０１ＬＬ、日本ゼオン社製） ８．７
・Ｈ−ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ ２０１０Ｌ、日本ゼオン社製） ９．５
・ＣＲ（ネオプレンＷＲＴ、昭和電工−Ｄｕｐｏｎｔ社製） ９．２
・ＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０２１、日本合成ゴム社製） ７．９
・ＳＢＲ（ＳＢＲ１５０２、日本合成ゴム社製） ８．６
【００４６】
【表１】
本発明の転写ベルト部材である実施例１は、高モジュラスで所望の体積抵抗が得られ、画像評価においても文字抜け等はなかった。これに対し、比較例１〜４は、低モジュラスで抵抗ムラが大きく、文字ズレも１２０μｍ以上発生しベルト剛性は低かった。このため画像評価の結果も悪く、ブレードクリーニング性も不良で、転写ベルト部材の表面の汚れも発生した。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができる。また、本発明によると、半導電領域における抵抗値のバラツキが少なく、広い抵抗領域において環境変動や印加電圧の影響を受けず、安定した抵抗値を有し、高い領域での優れた導電性を有する製造安定性に優れた転写ベルト部材を提供することができる。
また、本発明によると、ベルト剛性が高く、表面平滑性を保持し、ベルトスピードの低下がなく、エラストマーベルトの表面の摩擦係数が低く、クリーニング性が向上され、トナー等の異物の付着を防止することができる転写ベルト部材を提供することができる。
また、本発明によると、導電性弾性層を３成分エラストマー系にすることにより、非相溶性弾性体のブレンド性を上げることができ、加硫反応均一性を上げ、その結果、永久伸びの少ない、長期保管によるうねり、たわみ、変形の少ない転写ベルト部材を提供することができる。
更に、本発明によると、研磨では得られにくい表面粗さ調整が可能であり、ＮＢＲ又はＣＲの架橋化と高モジュラス化を表面のみで調整でき、導電性離型層を形成することにより、更に用紙剥離性とベルトクリーニング性を向上させた転写ベルト部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ゴムの海−島構造を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、紫外線照射により表面改質されている状態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の転写ベルトを備えた画像形成装置の概略説明図である。
【符号の説明】
１ 海部
２ 島部
３ 紫外線照射
４ 表面架橋部
５ 転写ベルト
１０Ｃ 感光体
１０Ｍ 感光体
１０Ｙ 感光体
１０Ｋ 感光体
１１Ｃ 帯電手段
１１Ｍ 帯電手段
１１Ｙ 帯電手段
１１Ｋ 帯電手段
１２Ｃ 露光手段
１２Ｍ 露光手段
１２Ｙ 露光手段
１２Ｋ 露光手段
１３Ｃ 現像手段
１３Ｍ 現像手段
１３Ｙ 現像手段
１３Ｋ 現像手段
１４Ｃ 転写手段
１４Ｍ 転写手段
１４Ｙ 転写手段
１４Ｋ 転写手段
１５ 駆動ロール
１６ 加熱ロール
１７ 加圧ロール
１８ 冷却手段
１９ 剥離手段
２０ 給紙手段
２１ 記録材
２２Ｃ パターンジェネレータ
２２Ｍ パターンジェネレータ
２２Ｙ パターンジェネレータ
２２Ｋ パターンジェネレータ
Claims (6)
- 少なくともアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムと、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと、該エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴムと前記アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム又はクロロプレンゴムとの中間の溶解度パラメーター値を有する第３のゴムと、を含有し、かつ表面が紫外線照射により改質された導電性弾性層を有することを特徴とする転写ベルト部材。
- 前記第３のゴムが、スチレン−ブタジエン共重合ゴムである請求項１に記載の転写ベルト部材。
- 前記スチレン−ブタジエン共重合ゴムの全ゴム成分に対する含有割合が３〜７０重量％である請求項２に記載の転写ベルト部材。
- 前記導電性弾性層が、カーボンブラック、４級アンモニウム塩、及びアルカリ金属塩の少なくとも１種を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の転写ベルト部材。
- 前記カーボンブラックが、吸油量の異なる２種以上のカーボンブラックである請求項４に記載の転写ベルト部材。
- 前記導電性弾性層上に、導電性離型層を有する請求項 1〜５のいずれかに記載の転写ベルト部材。
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