JP4142187B2 - 転写ベルト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転写ベルトに係り、詳しくは例えば、レーザビームプリンター、ファクシミリ等の電子写真方式の複写機において画像を普通紙に転写できるベルトであり、高速で鮮明な画像転写を可能にした転写ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真方式の複写原理としては、感光体表面に一様な静電気を与えて付感させる帯電工程、帯電した感光体にレーザ光などの光源を照射してパターンを電荷させる露光工程、トナーを静電気により付着させたトナー画像を作製する現像工程、このトナー画像のトナーをチャージャにより逆に電荷させた普通紙やフィルムに転写する転写工程、トナーを付着した普通紙やフィルムをベルト等で搬送し、加熱した定着ロールを通過させ、加熱することでトナーを用紙上に定着させる定着工程、そして転写後、感光体上の残留電荷及び残留トナーを除去して感光体の再利用を可能にする除電・クリーニング工程からなっている。
【０００３】
従来の複写機構では、トナーを静電気により付着させたトナー画像を感光体に接触させた転写ドラム上に作製する現像工程を採用していた。この機構では、転写ドラム、ローラー、チャージャ等の数多くの部品点数を使用するために、装置全体が複雑になってコスト高になり、更には転写ドラムの径が大きくなってスペースを要し、また転写ドラムの回転速度を早めると、転写ドラムに接触する普通紙が転写ドラムに付着して、紙詰まり現象が発生することがあった。
【０００４】
このため、最近においては、転写ドラムに代わり、小スペース化と高速回転の転写が可能な転写ベルトが採用されつつある。上記転写ベルトでは、ゴム中に導電性カーボンブラックやグラファイト、金属粉末などの導電性粉体を配合し、導電性粉体同士の接触により導電性を発現させるものである。しかし、導電性粉体をゴム中に均一に分散させることは極めて困難であり、ゴム中の抵抗値のバラツキが大きく、特に体積固有抵抗値が中抵抗領域（１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ）において安定した値にならない問題があった。
【０００５】
また、モジュラスを高め、ベルトの伸張を阻止するために、カーボンブラックを用いて補強する場合には、高充填する必要があった。しかし、カーボンブラックを充填すると、本来その分散が不均一になり抵抗値のバラツキが大きくなる問題があった。他方、シリカでの補強では粘度が高くなり、加工性が低下したり、もろくなって強度が低下した。
【０００６】
導電ゴム組成物に界面活性剤、金属酸化物の充填剤を配合することにより、帯電防止機能を付与することも知られている。
【０００７】
更に、近年では、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム、ＳＢＲなどのゴムとエピクロルヒドリンゴムをブレンドしたゴム組成物を使用した転写ベルトが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属酸化物を用いて充分な帯電防止機能を付与するためには、かなりの量を配合しなければならず、帯電防止機能が得られても弾性、永久歪みが損なわれることがあった。また、界面活性剤を用いた場合には、帯電防止機能に長期にわたる持続性がなく、ブリードによる表面でのべたつきが発生し、結局このベルトでは付着したトナーを除去するために除電・クリーニングしてもトナーが残留することがあった。
【０００９】
これに対して、ＥＰＲやＥＰＤＭとエピクロルヒドリンゴムをブレンドしたゴム組成物を用いた転写ベルトは、このような問題は解消されるが、ＥＰＤＭの体積抵抗値は一般に１０¹⁵〜１０¹⁶と高く、１０⁸〜１０¹¹の抵抗値を得るにはＥＰＤＭのブレンド量は少量に限定されるため、モジュラスの低い転写ベルトになり、また転写画像も鮮明にならない問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処するものであり、体積固有抵抗値が中抵抗値領域（１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ）でばらつきが小さく、かつ優れた高モジュラスである程度の抵抗値が要求される導電性エラストマー材料を使用し、高速で鮮明な画像転写を可能にした転写ベルトを提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本願の請求項１の発明では、電子写真方式の複写機に使用する転写ベルトにおいて、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムとのブレンド物に不飽和カルボン酸金属塩、および有機過酸化物を添加したゴム組成物を使用した転写ベルトにある。
【００１２】
上記転写ベルトでは、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体を使用することにより体積固有抵抗値を中抵抗値領域（１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ）に調節して静電気の発生を良好にしてトナーを付着させ、また水素化ニトリルゴムを使用することによってモジュラスを高めて、ベルトの歪みを阻止して転写画像を鮮明にすることができる。しかも、カーボンブラックのような粉末状導電剤を添加していないために、体積固有抵抗値のバラツキを小さくして転写画像の濃淡をなくし鮮明な画像を転写することができるところから、複写機用の転写ベルトとして優れた特性を有している。
【００１３】
本願の請求項２の発明では、請求項１記載のゴム組成物に、ポリマーと繊維径３．０μｍ以下のポリアミド繊維とがグラフト結合した微小短繊維を添加した転写ベルトにある。
【００１４】
本願の請求項３の発明では、シリカをエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムとのブレンド物１００重量部に対して１〜５０重量部添加するゴム組成物を用いた転写ベルトにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の転写ベルトは、厚さ３００〜６００μｍ、幅２００〜４００ｍｍ、長さ４００〜１５００からなる継ぎ目のない無端形状で、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムのブレンド物中に不飽和カルボン酸金属塩を配合したものを有機過酸化物で加硫したゴム層からなり、中抵抗値（１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ）を示し、抵抗値のばらつきが小さく、かつ高モジュラスゴムの物性を有し、繊維材料からなる補強材を積層あるいは埋設していない。
【００１６】
ここで言うエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＣ）とは、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体及びエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体などを含み、エピクロルヒドリン系ゴムで有機過酸化物加硫が可能な物である。また、体積固有抵抗値が１０⁷〜１０⁹Ωｃｍの範囲にあるものが選ばれる。
【００１７】
上記水素化ニトリルゴムは、水素添加率８０％以上であり、耐熱性及び耐オゾン性の特性を発揮するために好ましくは９０％以上が良い。水素添加率８０％未満の水素化ニトリルゴムは、耐熱性及び耐オゾン性が極度に低下する。
【００１８】
水素化ニトリルゴムとともに使用する不飽和カルボン酸金属塩は、カルボキシル基を有する不飽和カルボン酸と金属とがイオン結合したものであり、不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸などのモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸が好ましく、金属としてはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、亜鉛、アルミニウム、錫、アンチモンなどを用いることができる。
【００１９】
不飽和カルボン酸金属塩の添加量は、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムのブレンド物１００重量部に対して５〜２００重量部配合される。好ましくは１５〜１００重量部である。この範囲より不飽和カルボン酸金属塩量が少ないと十分なモジュラスが得られず、他方多くなるとミキサーのロータやロールに付着して加工が困難になる。
【００２０】
有機過酸化物は架橋剤として用いられるものであって、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１．１−ｔ−ブチルペロキシ−３．３．５−トリメチルシクロヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルペロキシ）ヘキサン−３、ビス（ｔ−ブチルペロキシジ−イソプロピル））ベンゼン、２．５−ジ−メチル−２．５−ジ（ベンゾイルペロキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペロキシベンゾアート、ｔ−ブチルペロキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどが用いられる。そして、その配合量としてはブレンド物１００重量部に対して過酸化物純分で０．２〜１０重量部とする。０．２重量部未満であると架橋が十分に行われず、１０重量部を超えると十分な弾性が得られなくなるからである。
【００２１】
また、本発明では予め水素化ニトリルゴムに不飽和カルボン酸金属塩を分散させたマスターバッチに水素化ニトリルゴム単体をブレンドし、短繊維そして有機過酸化物を添加して架橋したものを用いることも可能である。
【００２２】
エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムのブレンド比は１０／９０ 〜 ９０／１０である。この範囲よりエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体の量が多いと十分なモジュラスが得られず、少ないと抵抗値が大きくなって目的の物性が得られない。
【００２３】
また、有機過酸化物による架橋効率を高めるため公知の共架橋剤（ＴＡＩＣ、ＴＡＣ、マレイミド、キノンジオキシム、トリメチロールプロパントリメタクリレート、硫黄など）を併用しても良い。また有機過酸化物に加え、公知のエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体またはエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体またはエピクロルヒドリン-エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体用の加硫剤（例えば、鉛丹／エチレンチオウレア、酸化マグネシウム／２，４，６−トリメルカプト−Ｓ−トリアジン）を添加しても良い。
【００２４】
また、本発明の転写ベルトでは、カーボンブラックやシリカなどの通常ゴムに用いられる充填剤を配合し、これによりモジュラスを高くすることができる。 特に、シリカは効果的でエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムのブレンド物１００重量部に対して２０〜５０重量部程度配合することによりモジュラスが飛躍的に高くすることができる。
【００２５】
この配合物に、ポリマーと繊維径３．０μｍ以下のポリアミド繊維とがグラフト結合した微小短繊維またはポリマーと粒径１０μｍ以下の粒状ポリアミドとがグラフト結合した微小粒子を配合することにより、さらに高モジュラスにすることが出来る。配合量はポリアミド量で３０重量部まででこれを越えるとブレンドゴム組成物の抵抗値が大きくなりすぎてしまい目的の物性が得られない。ポリアミドとグラフトさせるポリマーはゴム、ポリオレフィンから少なくとも１種選ばれる。ゴムとしては、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体または水素化ニトリルゴムと同じか相溶性の良いものを選べば、よりモジュラスの高い転写ベルトに仕上げることが出来る。
【００２６】
上記転写ベルトの製造方法では、厚さ０．２〜１．０ｍｍの未加硫ゴムシートを表面の平滑な金型に巻き付けた後、その外側にジャケットを嵌入し、これを加硫缶に入れ、１４０〜１７０°Ｃで２０〜４０分間加硫した。加硫後、上記金型を冷却した後、加硫スリーブを金型から抜き取り、これを２軸のロールに懸架して所定張力を付与して回転させながらカッターにより所定幅に切断して転写ベルトにする。尚、該ベルトの厚みを均一にしたり表面の凹凸を無くすために、グランダーにより表面研磨することもできる。
以下に、本発明の転写ベルトの物性について評価した結果を述べる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜５、比較例１〜４
表１に示された割合の各配合成分をオ−プンロールで混練して厚さ０．４ｍｍのシートを出し、これを表面平滑な直径１５０ｍｍの金型に２重に巻き付け、その外側にジャケットを嵌入し、１６５°Ｃで３０分間加硫した。加硫後、冷却した金型から厚さ０．８ｍｍの加硫スリーブを取り出し、これを２軸ロールに懸架し回転させながらカッターにより幅２３０ｍｍに切断し、その後０．４ｍｍ厚に研磨して転写ベルトを作製した。
得られた転写ベルトの１０％伸張時のモジュラス（ＪＩＳ Ｋ６３０１の低伸張応力試験）、体積固有抵抗値（高抵抗率計：ハイレタスＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０三菱化学社製）を測定した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
この結果、カーボンブラックを４０重量部含む実施例１では、シリカを含む実施例２に比べて体積固有抵抗値が大きく低下せず、バラツキも小さいために、体積固有抵抗値がカーボンブラックの連鎖に大きく影響を受けていないことが判る。
【００３０】
実施例２ではカーボンブラックにより補強したものに比べてモジュラスが極めて高いことが判る。実施例３ではＣＨＣ量が少ない場合であり、高い体積固有抵抗値で安定している。一方、実施例４ではＣＨＣ量が多い場合であり、低い体積固有抵抗値で安定している。また、実施例５では実施例３との比較において体積固有抵抗値が安定したままで、モジュラスをさらに高くすることができる。
一方、比較例３ではＣＨＣとＨＮＢＲのブレンド物になっていないため、実施例に比べてモジュラスも低い。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本願の請求項記載の発明では、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムとのブレンド物に不飽和カルボン酸金属塩、および有機過酸化物を添加したゴム組成物を使用すた電子写真方式の複写機に使用する転写ベルトであり、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体を使用することにより体積固有抵抗値を中抵抗値領域（１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ）に調節して静電気の発生を良好にしてトナーを付着させ、また水素化ニトリルゴムを使用することによってモジュラスを高めて、ベルトの歪みを阻止して転写画像を鮮明にすることができ、しかもカーボンブラックのような粉末状導電剤を添加していないために、体積固有抵抗値のバラツキを小さくして転写画像の濃淡をなくし鮮明な画像を転写することができるところから、複写機用の転写ベルトとして優れた効果を有している。

Claims (3)

1. 電子写真方式の複写機に使用する転写ベルトにおいて、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムとのブレンド物に不飽和カルボン酸金属塩、および有機過酸化物を添加したゴム組成物を使用することを特徴とする転写ベルト。
2. ポリマーと繊維径３．０μｍ以下のポリアミド繊維とがグラフト結合した微小短繊維を添加した請求項１記載の転写ベルト。
3. シリカをエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体と水素化ニトリルゴムとのブレンド物１００重量部に対して１〜５０重量部添加する請求項１記載の転写ベルト。