JPH0844148A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 近年、電子技術の進歩に伴い、電子写真プロ
セスで利用する半導電性部材に対する要求も高まってお
り、とりわけ帯電プロセスに利用される弾性ローラが注
目されている。このような用途に用いられる半導電性部
材は所定の電気抵抗値、硬度であるのみならず、連続し
て圧力を加えながら回転する等の応力に対し充分な機械
的強度を保持することが必要である。従って、本発明は
かかる従来の半導電性高分子部材の欠点を解決し、上述
した諸特性を兼備した半導電性高分子部材を用いた画像
形成装置の帯電装置を提供することを目的とする。 【構成】 上記目的を達成するため、ポリウレタンフォ
ームの製造方法を特殊な方法とし、これに導電剤を添加
して導電性を付与することにより、破断強力が２ｋｇｆ
／ｃｍ² 以上であり、アスカーＣ硬度が５０°以下であ
り、かつ電気抵抗が１×１０⁴ 〜１×１０¹²Ωｃｍであ
る半導電性高分子部材を用いた画像形成装置の帯電装置
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスで使
用される半導電性高分子部材を用いた画像形成装置等の
帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩に伴い、電子写真
プロセスで利用する半導電性部材に対する要求も高まっ
ており、とりわけ帯電プロセスに利用される弾性ローラ
が注目されている。このような用途に用いられる半導電
性部材は所定の電気抵抗値、硬度であるのみならず、連
続して圧力を加えながら回転する等の応力に対し充分な
機械的強度を保持することが必要である。

【０００３】従来、このような用途に用いられる半導電
性部材は、高分子エラストマーや高分子フォーム等の高
分子物質に金属酸化物の粉末、カーボンブラック、過塩
素酸リチウムや過塩素酸ナトリウムの如き無機イオン物
質、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサル
フェート等の如き陽イオン性界面活性剤、ほうふっ化テ
トラブチルアンモニウム等の第４級アンモニウム塩の如
き有機イオン物質、電荷移動錯体を形成し得る電子受容
物質等の導電剤を混入することにより、所定の抵抗値に
調整した高分子部材が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような部材は高品
位画像を得るために低硬度である必要がある。高分子部
材を低硬度化するためには、気泡を混入しフォーム体と
する方法、補強材として用いられるカーボンブラック等
の配合量を低下させたり、補強度の低いグレードに変更
する方法、オイル等の可塑剤を添加する方法が用いられ
ている。ところがフォーム体とする方法や補強材を減量
したり、補強材の種類を変更するだけでは部材の破断強
力が低下し、この種の部材は通常５００ｇ以上の荷重を
かけた状態で回転させて使用されるため、破断強力が
２．２ｋｇｆ／ｃｍ² を下回ると長期間の使用中に部材
が破損することがあり、特に２ｋｇｆ／ｃｍ² 以下で部
材の破損頻度が増大するという問題点があった。また、
可塑剤を添加する方法では長期間の使用中に可塑剤がブ
リードし、感光体を汚染するという問題点があった。従
って、本発明はかかる従来の半導電性高分子部材の欠点
を解決し、上述した諸特性を兼備した半導電性高分子部
材を用いた画像形成装置の帯電装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ポリウレタンフ
ォームの製造方法を特殊な方法とし、これに導電剤を添
加して導電性を付与することにより、破断強力が２ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 以上であり、アスカーＣ硬度が５０°以下で
あり、かつ電気抵抗が１×１０⁴ 〜１×１０¹²Ωｃｍで
ある半導電性高分子部材が初めて得られることを知見
し、本発明をなすに至った。

【０００６】以下、本発明につき詳しく説明する。本発
明に係わる半導電性高分子部材は、ポリウレタンフォー
ムに導電性付与剤を添加混合してなるものであり、その
電気抵抗が温度２２℃、相対湿度５５％において、測定
電圧１０００Ｖで体積抵抗１×１０⁴ 〜１×１０¹²Ωｃ
ｍ、好ましくは２×１０⁷ 〜５×１０¹¹Ωｃｍであり、
破断強力が２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上、好ましくは２．２ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 以上であり、アスカーＣ硬度が５０°以
下、好ましくは４２°以下であるものである。

【０００７】ここで、ポリウレタンフォームは、ポリエ
ーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタ
ジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、グリセ
リンにポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサ
イドを付加重合したポリオール、エチレングリコール、
プロパンジオール、ブタンジオール等のポリオール成分
を、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニル
メタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメ
タンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）やウレトンイ
ミン変性ジフェニルメタンジイソシアネート等の液状Ｍ
ＤＩ、イソホロンジイソシアネート等のイソシアネート
によりプレポリマー化した材料を構成材料として含むこ
とにより本発明の目的が効果的に達成される。

【０００８】鎖延長剤には、エチレングリコール、プロ
パンジオール、ブタンジオール等公知のポリオールを用
いることができるが、特に分子量５００以下、好ましく
は分子量２００以下のポリオールが好ましく用いられ
る。また、発泡方法はメカニカルフロス法（機械的な攪
拌により気泡を混入する方法）とすることにより、本発
明の目的が効果的に達成される。

【０００９】本発明の半導電性高分子部材は、上記高分
子物質を基材とし、これに導電性付与剤を添加するもの
である。導電性を付与するための導電剤に制限はない
が、金属や金属酸化物の粉末やウイスカー、カーボンブ
ラック等のフィラー、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナト
リウム、過塩素酸カルシウムの如き無機イオン物質及び
／またはラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、
ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタ
デシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルル
アンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアン
モニウムクロライド、変性脂肪族・ジメチルエチルアン
モニウムエトサルフェートの如き陽イオン性界面活性
剤、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ジメチル
アルキルラウリルベタインの如き両性イオン界面活性
剤、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テト
ラブチルアンモニウム、ほうふっ化テトラブチルアンモ
ニウム等の４級アンモニウム塩の如き有機イオン物質及
び／又は親水性のポリオールやポリエステルの如き帯電
防止剤、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメ
タン、ベンゾキノン、クロルアニル、アントラキノン、
アントラセン、ジクロロジシアノベンゾキノン、フェロ
セン、フタロシアニン等の電荷移動錯体を形成し得る電
子受容物質等が用いることが出来、また基材であるウレ
タンフォームとの相溶性を向上させる等の目的でこれら
の化合物の誘導体や電荷移動錯体を形成し得る電子受容
物質をテトラチアフルバレン、リチウム等の電子供与物
質と錯体を形成した形で使用してもよい。なお、本発明
の効果を損なわない範囲で、プレポリマー化していない
ポリマーポリオール等を併用したり、水やフロン等の発
泡剤を併用してもよい。

【００１０】上記の部材を帯電装置に用いる形状に制限
はないが、通常芯金を中央に配設したローラ形状にして
用いられる。ローラ形状にする方法に制限はないが、通
常砥石により研磨する方法やローラ形状に合わせたモー
ルドを使用して自己スキン付きフォームやエラストマー
を得る方法が用いられる。

【００１１】また、環境安全性、騒音、画像改善等の観
点から本発明の帯電部材の上に１つ以上の導電性、半導
電性、あるいは絶縁性の各種被膜層を設けることも可能
である。これらの各種被膜層としては、例えば、ナイロ
ン等が好ましく用いられ、特にナイロン１２を１５重量
％以上含有する共重合ナイロンで形成することにより、
帯電環境安全性を向上させることが可能である。この共
重合ナイロンの融点は、１２０℃以下が良く、特に７０
〜１２０℃、とりわけ９０〜１１０℃であることが好ま
しい。この場合の被膜の体積固有抵抗率に制限はない
が、通常１０⁶ 〜１０¹³Ωｃｍとすることが好ましい。

【００１２】この体積抵抗率を調整する目的で、カーボ
ンブラック、酸化スズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子
を一種以上配合することができる。また、アクリル樹脂
成分を５〜７０重量％含有するウレタン変性アクリル樹
脂を含む樹脂層で被膜層を形成することも好ましく、ア
クリル樹脂成分のガラス転移温度が室温から１２０℃の
範囲のものが好ましく用いられる。この場合の被膜の体
積抵抗率に制限はないが、通常１０⁶ 〜１０¹³Ωｃｍと
することが好ましい。

【００１３】この体積抵抗率を調整する目的で、カーボ
ンブラック、酸化スズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子
を一種以上配合することができ、更にウレタン変性アク
リル樹脂中にシリコーン成分を１〜５０重量％添加する
ことも好ましい。また、被帯電体との表面近傍に粒径３
５〜１００μｍの粒子を配置することにより騒音を低減
することができる。この場合の粒子に制限はなく、絶縁
性または導電性を有する粒子のいずれも好ましく用いら
れ、絶縁性粒子を導電性の塗膜または弾性体材料で被覆
してもよい。粒子の配合量に制限はないが、塗膜または
弾性体材料を形成し得るポリマー１００重量部に対し３
〜５０重量部が好ましい。

【００１４】以下、実施例、比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、湿度は相対湿度、硬度はアスカーＣ
硬度である。

【実施例】

［実施例１］グリセリンにプロピレンオキサイドとエチ
レンオキサイドを付加して分子量５０００としたポリエ
ーテルポリオールをトリレンジイソシアネートでプレポ
リマー化したポリエーテル系プレポリマー１００重量
部、１，４ブタンジオール６．５５重量部、シリコーン
系界面活性剤２重量部、ジブチルチンジラウレート０．
０１重量部、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウム
エトサルフェート０．０１５重量部をミキサーで混合・
機械発泡し、その混合物で直径６ｍｍの金属製シャフト
を中心に配設した直径１６．５ｍｍ，長さ２１５ｍｍの
自己スキン付きウレタンフォーム帯電ローラを作成し
た。帯電ローラの硬度は３８°であった。

【００１５】次いで、上記帯電ローラを、図１に示す画
像形成装置に組み込み、温度、湿度が各々２２℃、５５
％の環境で抵抗値を測定したところ１０００Ｖで１×１
０⁸Ωであった。−１７００Ｖの定電圧電源を帯電電源
として、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷さ
せたところ良好な画像が得られた。更に、この帯電ロー
ラの金属製シャフトを除去して厚さ４ｍｍのリング状試
験片を作成し、引っ張り試験をしたところ破断強力は
２．９ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００１６】［比較例１］グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、トリレン
ジイソシアネート６．０３重量部、シリコーン系界面活
性剤２重量部、ジブチルチンジラウレート０．０３重量
部、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサル
フェート０．０１５重量部をミキサーで混合・機械発泡
し、その混合物で直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に
配設した直径１６．５ｍｍ、長さ２１５ｍｍの自己スキ
ン付きウレタンフォーム帯電ローラを作成した。帯電ロ
ーラの硬度は３５°であった。

【００１７】次いで、上記帯電ローラを、第１図に示す
画像形成装置に組み込み、温度、湿度が各々２２℃、５
５％の環境で抵抗値を測定したところ１０００Ｖで、１
×１０⁸ Ωであった。−１７００Ｖの定電圧電源を帯電
電源として、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印
刷したところ良好な画像が得られた。更に、この帯電ロ
ーラの金属製シャフトを除去して厚さ４ｍｍのリング状
試験片を作成し、引っ張り試験を行ったところ破断強力
は０．６ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００１８】［比較例２］グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、粗製ジフ
ェニルメタンジイソシアネート９．１５重量部、シリコ
ーン系界面活性剤２重量部、ジブチルチンジラウレート
０．００３重量部、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモ
ニウムエトサルフェート０．０１５重量部をミキサーで
混合・機械発泡し、その混合物で直径６ｍｍの金属製シ
ャフトを中心に配設した直径１６．５ｍｍ、長さ２１５
ｍｍの自己スキン付きウレタンフォーム帯電ローラを作
成した。帯電ローラの硬度は３８°であった。

【００１９】次いで、上記帯電ローラを、第１図に示す
画像形成装置に組み込み、温度、湿度が各々２２℃、５
５％の環境で抵抗値を測定したところ１０００Ｖで、１
×１０⁸ Ωであった。−１７００Ｖの定電圧電源を帯電
電源として、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印
刷したところ良好な画像が得られた。更に、この帯電ロ
ーラの金属製シャフトを除去して厚さ４ｍｍのリング状
試験片を作成し、引っ張り試験を行ったところ破断強力
は０．２ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００２０】［比較例３］グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオールをトリレンジイソシアネ
ートでプレポリマー化したポリエーテル系プレポリマー
１００重量部、１，４ブタンジオール６．１重量部、蒸
留水０．５重量部、ジブチルチンジラウレート０．０１
重量部、トリエチレンジアミン０．０３重量部、変性脂
肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート
０．０１５重量部をミキサーで混合し、その混合物で直
径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設した直径１６．
５ｍｍ，長さ２１５ｍｍの自己スキン付きウレタンフォ
ーム帯電ローラを作成した。帯電ローラの硬度は３７°
であった。

【００２１】次いで、上記帯電ローラを、図１に示す画
像形成装置に組み込み、温度、湿度が各々２２℃、５５
％の環境で抵抗値を測定したところ１０００Ｖで１×１
０⁸Ωであった。−１７００Ｖの定電圧電源を帯電電源
として、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷さ
せたところ良好な画像が得られた。更に、この帯電ロー
ラの金属製シャフトを除去して厚さ４ｍｍのリング状試
験片を作成し、引っ張り試験をしたところ破断強力は
０．９ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００２２】［比較例４］グリセリンにプロピレンオキ
サイドとエチレンオキサイドを付加して分子量５０００
としたポリエーテルポリオール１００重量部、トリレン
ジイソシアネート１５．５重量部、１，４−ブタンジオ
ール６．５５重量部、シリコーン系界面活性剤２重量
部、ジブチルチンジラウレート０．０１重量部、変性脂
肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート
０．０１５重量部をミキサーで混合・機械発泡し、その
混合物で直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設した
直径１６．５ｍｍ、長さ２１５ｍｍのウレタンフォーム
帯電ローラを作成した。帯電ローラの硬度は４２°であ
った。

【００２３】次いで、上記帯電ローラを、第１図に示す
画像形成装置に組み込み、温度、湿度が各々２２℃、５
５％の環境で抵抗値を測定したところ１０００Ｖで、１
×１０⁸ Ωであった。−１７００Ｖの定電圧電源を帯電
電源として、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印
刷したところ良好な画像が得られた。更に、この帯電ロ
ーラの金属製シャフトを除去して厚さ４ｍｍのリング状
試験片を作成し、引っ張り試験を行ったところ破断強力
は１．８ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の半導電性高分子部材は、低硬度
で、高破断強度であり、かつ所定の抵抗値を与えるもの
であり、これを電子写真プロセスの帯電ローラに利用す
れば、好適な画像が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の構造を示した一例の概略図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 破断強度が２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上であ
   り、アスカ−Ｃ硬度が５０°以下であり、かつ電気抵抗
   が１×１０⁴ 〜１×１０¹²Ωｃｍであるポリウレタンフ
   ォームを構成材料として含むことを特徴とする半導電性
   高分子部材を用いた画像形成装置の帯電装置。
2. 【請求項２】前記ポリウレタンフォームがプレポリマー
   化したポリオール成分を原料として含み、かつメカニカ
   ルフロス法により発泡されたことを特徴とする請求項１
   記載の部材を用いた画像形成装置の帯電装置。