JP2002316709A - 導電性ベルトまたはローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 体積抵抗率や表面抵抗率を所望の範囲内で安
定的に制御することができ、かつ、バラツキがない導電
性ベルトまたはローラを提供すること。 【解決手段】 導電性樹脂層から形成されているか、あ
るいは基体上に導電性樹脂層が形成された構造の導電性
ベルトまたはローラにおいて、該導電性樹脂層が、主鎖
にチオフェン環を有する導電性ポリマーから形成された
層であることを特徴とする導電性ベルトまたはローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置などで用いられる導電性部材として好適な導
電性ベルトまたはローラに関し、さらに詳しくは、主鎖
にチオフェン環を有する導電性ポリマーから形成された
層を有する導電性ベルトまたはローラに関する。

【０００２】本発明において、導電性の範囲は、金属か
ら半導体そして絶縁体の領域までであり、好ましくは、
金属などの導体と絶縁性樹脂などの絶縁体との間の体積
抵抗率、例えば１．０×１０²〜１．０×１０¹³Ωｃｍ
の範囲を意味しており、いわゆる半導電性領域を包含し
ている。

【０００３】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の複写機、
ファクシミリ、レーザビームプリンタなどの画像形成装
置においては、帯電、露光、現像、転写、定着、除電な
どの各工程を経て画像が形成されている。これらの各工
程では、静電気を精密に制御することが必要である。そ
のため、このような画像形成装置においては、例えば、
帯電ベルト、帯電ローラ、転写ベルト、転写ローラなど
の導電性部材が配置されている。

【０００４】具体的に、感光体表面を帯電させる方法と
して、従来のコロナ帯電装置を用いる方式では、オゾン
を発生するため、電圧を印加した帯電ベルトまたはロー
ラを感光体と接触させて、感光体表面に直接電荷を与え
て帯電させる方式が開発されている。転写工程では、コ
ロナ放電を用いた転写方式に代えて、転写ベルトまたは
ローラを転写紙の裏面から感光体に圧接し、転写ベルト
またはローラにバイアス電圧を印加することで転写電界
を形成し、クーロン力で感光体表面のトナー像を転写紙
上に転写する方式が開発されている。

【０００５】このような画像形成装置におけるベルトや
ローラなどの部材には、少なくとも表面層が適度の導電
性を有することが要求されている。導電性の範囲は、多
くの場合、半導電性領域である。導電性ベルトやローラ
などの導電性部材を形成するには、一般に、絶縁性の合
成樹脂に導電性フィラーや界面活性剤などの帯電防止剤
を練り込んだ導電性樹脂組成物が用いられている。

【０００６】導電性ローラの場合には、芯金などのロー
ラ基体上に、直接またはゴム層などを介して、導電性樹
脂組成物をコーティングしたり、導電性樹脂組成物から
形成されたチューブを被せたりして、導電性樹脂層を形
成している。

【０００７】導電性ベルトの場合には、導電性樹脂組成
物によりシームレスベルトを形成したり、金属や耐熱性
樹脂からなるベルト基体上に、導電性樹脂組成物をコー
ティングするか、導電性樹脂組成物から形成されたシー
ト若しくはシームレスベルトを貼り合せている。導電性
樹脂組成物により形成されたシームレスベルトは、導電
性樹脂層のみからなり、エンドレスベルトまたはシーム
レスチューブとも呼ばれている。

【０００８】画像形成装置に用いられる導電性ベルトや
ローラなどの導電性部材には、(1)それぞれの用途に応
じて、所望の導電性領域の体積抵抗率及び／または表面
抵抗率を有すること、(2)体積抵抗率及び／または表面
抵抗率の分布が均一であること、(3)温度や湿度などの
環境条件の変動によっても、体積抵抗率及び／または表
面抵抗率があまり変化しないこと、(4)感光体などの他
部材を汚染しないこと、(5)導電性樹脂層の機械的強
度、可撓性、柔軟性、加工性などに優れることなどが求
められている。

【０００９】ところが、絶縁性の合成樹脂に導電性フィ
ラーや界面活性剤などを練り込んだ導電性樹脂組成物を
用いて導電性ベルトやローラなどの導電性部材を作製す
る従来の方法では、上記の諸特性を十分に満足させるこ
とができないという問題があった。

【００１０】導電性カーボンブラックなどの導電性フィ
ラーは、合成樹脂と混練する際、粘度の上昇や分散不良
を引き起こしやすく、均一に分散させることが困難であ
る。導電性フィラーの不均一分散は、導電性部材の表面
抵抗率の場所によるバラツキをもたらす。

【００１１】また、導電性フィラーを含有する導電性樹
脂組成物から形成した導電性部材は、使用中に体積抵抗
率や表面抵抗率が変動しやすい。導電性樹脂組成物の体
積抵抗率や表面抵抗率を均一かつ安定化させるには、導
電性フィラーの配合量を増大させる必要がある。しか
し、導電性フィラーの配合量を増大させると、導電性部
材の柔軟性、可撓性、機械的強度などが損われやすくな
る。

【００１２】しかも、導電性フィラーの配合量によっ
て、導電性部材の体積抵抗率や表面抵抗率が急激に変動
しやすい。導電性フィラーの配合量が少ないと、樹脂組
成物中で導電性フィラーが個々バラバラに分散している
ため、導電性部材の体積抵抗率や表面抵抗率を半導電性
領域にまで下げることが難しい。一方、導電性フィラー
の配合量を増大させていくと、樹脂組成物中で導電性フ
ィラー同士が連結した分散状態になり、導電性部材の体
積抵抗率及び表面抵抗率が急激に低下する。

【００１３】このように、導電性樹脂組成物の体積抵抗
率及び表面抵抗率は、主として導電性フィラーの分散状
態に依拠しているため、 所望の体積抵抗率や表面抵抗
率を有する導電性部材を安定して作製することが困難で
ある。また、導電性フィラーを含有する導電性樹脂組成
物から形成された導電性部材は、温度や湿度が変化する
と、体積抵抗率及び表面抵抗率が大きく変動しやすく、
高温高湿環境下では特にその傾向が著しい。さらに、該
導電性部材は、電圧の変動に伴う低籍抵抗率や表面抵抗
率の変動も大きい。

【００１４】絶縁性の合成樹脂に界面活性剤などの帯電
防止剤を練り込んだ導電性樹脂組成物から形成した導電
性部材は、温度や湿度などの環境の変化に伴って、体積
抵抗率や表面抵抗率が大きく変動しやすい。しかも、界
面活性剤などの帯電防止剤は、導電性部材の表面にブリ
ードして、他部材を汚染しやすい。

【００１５】合成樹脂製のベルトやローラの表面に帯電
防止剤を塗布する方法もあるが、帯電防止剤が容易に除
去されやすく、しかも帯電防止剤が他部材を汚染する。
合成樹脂に代えて、ゴム材料を用いても、導電性フィラ
ーや帯電防止剤を練り込む方法では、導電性樹脂組成物
の場合と同様の問題が発生する。

【００１６】電子写真方式などの画像形成装置におい
て、導電性ベルトやローラなどの導電性部材の体積抵抗
率や表面抵抗率にバラツキが生じたり、不安定である
と、均一な帯電や転写ができなくなり、画像ムラの原因
となる。

【００１７】電子写真方式などの画像形成装置では、ト
ナーの定着温度が高いため、各部材は、通常、高温環境
下で使用される。また、画像形成装置は、天候によって
は、高温高湿環境下で使用されることが多い。環境条件
の変動によって、導電性ベルトやローラの体積抵抗率や
表面抵抗率が大きく変動すると、高画質の画像を形成す
ることができなくなる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、体積
抵抗率や表面抵抗率を所望の範囲内で安定的に制御する
ことができ、かつ、体積抵抗率や表面抵抗率の場所によ
るバラツキがない導電性ベルトまたはローラを提供する
ことにある。

【００１９】また、本発明の目的は、温度や湿度などの
環境変化、あるいは電圧の変動によっても、体積抵抗率
や表面抵抗率の変動が極めて小さい導電性ベルトまたは
ローラを提供することにある。

【００２０】さらに、本発明の目的は、体積抵抗率や表
面抵抗率を半導電性領域に精密に制御することができ、
他部材を汚染することがなく、画像形成装置用導電性部
材として好適な導電性ベルトまたはローラを提供するこ
とにある。

【００２１】本発明者らは、鋭意研究した結果、導電性
樹脂層として、主鎖にチオフェン環を有する導電性ポリ
マーから形成された層を用いることにより、前記目的を
達成できることを見出し、この知見に基づいて本発明を
完成するに至った。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
樹脂層から形成されているか、あるいは基体上に導電性
樹脂層が形成された構造の導電性ベルトまたはローラに
おいて、該導電性樹脂層が、主鎖にチオフェン環を有す
る導電性ポリマーから形成された層であることを特徴と
する導電性ベルトまたはローラが提供される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明で使用する導電性ポリマー
は、主鎖にチオフェン環を有するポリマーであり、以
下、「チオフェン系ポリマー」と呼ぶことがある。ポリ
チオフェンは、下記式（１）

【００２４】

【化１】

【００２５】で表わされる繰り返し単位を有するポリマ
ーである。式中、ｘは、重合度を表わし、以下の式でも
同じである。

【００２６】チオフェン系ポリマーは、主鎖にチオフェ
ン環を有するものであれば、チオフェン誘導体から形成
されたポリマーであってもよい。したがって、本発明で
は、以下の式（２）

【００２７】

【化２】

【００２８】で表わされる繰り返し単位を有するポリマ
ーを使用することができる。

【００２９】上記式（２）において、Ｒ¹及びＲ²は、そ
れぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、
アルケンスルホン酸基〔−（ＣＨ）_n−ＳＯ₃ ^-Ｎａ⁺〕、
シクロヘキシル基、フェニル基、アルキル置換フェニル
基などである。また、Ｒ¹及びＲ²は、互いに結合して、
飽和または不飽和の単環または多環を形成してもよい。
単環または多環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタ
レン環、ピラジン環、ジオキサン環などが挙げられる。
これらの単環または多環は、アルキル基などの置換基を
有していてもよい。

【００３０】また、主鎖にチオフェン環を有する導電性
ポリマーとしては、式（３）

【００３１】

【化３】

【００３２】（式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記と同じ）で表
わされる主鎖中にチオフェン環と二重結合を含むポリ
（２，５−チェニレンビニレン）や、主鎖中にチオフェ
ン環と三重結合を含むポリ（２，５−チェニレンエチニ
レン）なども挙げられる。

【００３３】主鎖にチオフェン環を有するポリマーは、
主鎖に沿って一次元的に広がったπ電子系を有するπ共
役導電性ポリマーであるため、半導電性領域を示す導電
性樹脂層を形成することができる。チオフェン系ポリマ
ーは、例えば、(1)ＦｅＣｌ₃、（ＮＨ₄）₂Ｓ₂Ｏ₈、硫
酸、五フッ化ヒ素などの酸化剤を用いた化学酸化重合
法、(2)電解重合法、(3)脱ハロゲン化重縮合法、(4)グ
リニヤールカップリング法などにより合成することがで
きる。チオフェン系ポリマーは、種々のドーパントでド
ーピングすることにより、導電率を調整することができ
る。

【００３４】これらのチオフェン系ポリマーの中でも、
溶解性または溶融性を示し優れた加工性を有しているこ
と、高い導電率を示すこと、周囲環境に対して安定であ
ること、導電性を調整できること、機能性を付与できる
こと、高分子量のポリマーが得られやすいことなどの観
点から、式（４）

【００３５】

【化４】

【００３６】で表わされる繰り返し単位を有するポリ
（３−アルキルチオフェン）が好ましい。式中、ｎは、
１〜３０の整数であるが、溶解性、耐熱性、導電性など
のバランスの観点からは、４〜２２の範囲であることが
好ましく、６〜１２の範囲であることがより好ましい。

【００３７】ポリ（３−アルキルチオフェン）のアルキ
ル基の鎖長が短すぎると、有機溶媒に対する溶解性が低
下する。ヘキシル基以上の長鎖アルキル基を有するポリ
（３−アルキルチオフェン）は、クロロホルム、テトラ
ヒドロフラン、トルエン、ベンゼンなどの一般の有機溶
媒に可溶であるため、好ましい。一方、アルキル基の鎖
長が長くなるに従って、導電性（導電率）が減少する。
アルキル基の鎖長が長すぎると、ポリマーの融点が低下
する。

【００３８】ポリ（３−アルキルチオフェン）の具体例
としては、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−
ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェ
ン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（３−ドデ
シルチオフェン）、ポリ（３−オクタデシルチオフェ
ン）、ポリ（３−ドコシルチオフェン）などが挙げられ
る。アルキル基が異なるモノマーの共重合体であっても
よい。

【００３９】ポリ（３−アルキルチオフェン）は、例え
ば、クロロホルム中で塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）を用い
た３−アルキルチオフェンの化学酸化重合法により製造
することができる。しかし、この化学酸化重合法によれ
ば、高度に立体規則性を有するポリ（３−アルキルチオ
フェン）を得ることができない。

【００４０】ポリ（３−アルキルチオフェン）は、ポリ
マー鎖中に大きく分けて式（５）

【００４１】

【化５】

【００４２】（式中、Ｒは、アルキル基である。）であ
らわされる頭−尾結合(Head-to-Tail)（ＨＴ構造）と、
式（６）

【００４３】

【化６】

【００４４】（式中、Ｒは、アルキル基である。）で表
わされる頭−頭結合(Head-to-Head)（ＨＨ構造）との２
つの構造が含まれている。このミクロ構造は、¹Ｈ−Ｎ
ＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲなどにより解析されている。

【００４５】上記ＨＴ構造（ＨＴ−ＨＴ構造ともいう）
の割合が好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％
以上、特に好ましくは９５％以上の立体規則性ポリ（３
−アルキルチオフェン）は、ＨＴ構造とＨＨ構造が混在
するポリ（３−アルキルチオフェン）に比べて、アルキ
ル基同士の立体障害が小さく、主鎖中のπ共役平面が増
大することが期待され、その結果、導電性が向上し、か
つ、耐環境性に優れており、極めて安定した導電率（あ
るいは体積抵抗率や表面抵抗率）を示すようになる。

【００４６】ＨＴ構造を有する立体規則性ポリ（３−ア
ルキルチオフェン）は、例えば、２−ブロモ−３−アル
キルチオフェンを出発材料とし、２段階反応によりグリ
ニヤール試薬を合成し、次いで、ニッケル触媒によるク
ロスカップリング反応を行う方法、テトラヒドロフラン
中で活性亜鉛とニッケル触媒を用いて、２，５−ジブロ
モ−３−アルキルチオフェンを脱ハロゲン重縮合する方
法〔Tian-An Chen, X.Wu, and R.D. Rieke, J. Am. Che
m. Soc., 117, 233-244 (1995)〕などにより合成するこ
とができる。

【００４７】また、主鎖にチオフェン環を有する導電性
ポリマーとして、式（７）

【００４８】

【化７】

【００４９】で表わされるポリ（アルキレンジオキシチ
オフェン）が好ましい。

【００５０】式（７）中、ｎは、通常０〜３０、好まし
くは０〜２１の整数である。ｎ＝０の場合は、ポリ（エ
チレンジオキシチオフェン）を表わす。ポリ（アルキレ
ンジオキシチオフェン）は、透明性に優れ、通常の環境
下で非常に安定しており、安定した導電率を示す。ポリ
（アルキレンジオキシチオフェン）は、酸化重合法、電
解重合法などにより合成することができる。

【００５１】本発明で使用するチオフェン系ポリマーの
分子量は、有機溶媒に可溶である場合、ゲルパーミエー
ションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）で測定したポリスチ
レン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）で、通常５，０００
〜５００，０００、好ましくは６，０００〜３００，０
００、より好ましくは７，０００〜２００，０００であ
る。また、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍ
ｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）で表わされる分子量分布は、
通常１．５〜７、好ましくは２〜６程度である。

【００５２】主鎖にチオフェン環を有する導電性ポリマ
ーは、耐熱性が良好であり、多くの場合、１００℃また
はそれ以上の高温でも安定した体積抵抗率や表面抵抗率
を示す。また、チオフェン系ポリマーは、吸湿性が小さ
く、湿度の変化に伴う体積抵抗率や表面抵抗率の変化が
極めて小さい。さらに、導電性カーボンブラックを配合
した導電性樹脂組成物に比べて、導電性フィラーの分散
の粗密による体積抵抗率や表面抵抗率のバラツキがな
く、均一な導電性を示す。

【００５３】主鎖にチオフェン環を有する導電性ポリマ
ーの中でも、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ
（エチレンジオキシチオフェン）は、耐熱性に優れ、安
定した体積抵抗率や表面抵抗率を示す。ポリ（３−アル
キルチオフェン）の中でもＨＴ構造の立体規則性ポリ
（３−アルキルチオフェン）は、ＨＴ−ＨＴ構造が規則
的に繰り返しており、その立体規則性によって、分子間
のチオフェンユニット間のπ共役が広がっており、極め
て安定した体積抵抗率や表面抵抗率示す。

【００５４】ポリ（３−アルキルチオフェン）は、チオ
フェン環側鎖のアルキル基の鎖長により体積抵抗率や表
面抵抗率を系統的に変化させることができる。ポリ（３
−ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−オクチルチオフェ
ン）、ポリ（３−ドデシルチオフェン）、ポリ（３−オ
クタデシルチオフェン）の順に半導電性領域での体積抵
抗率や表面抵抗率が高くなる。

【００５５】そこで、アルキル基の鎖長が異なる少なく
とも２種類のポリ（３−アルキルチオフェン）からそれ
ぞれ形成された少なくとも２層からなる多層構成を形成
すると、体積抵抗率や表面抵抗率が傾斜したポリ（３−
アルキルチオフェン）層を得ることができる。また、こ
の方法によって、外面と内面とで表面抵抗率が異なるポ
リ（３−アルキルチオフェン）層を得ることができる。
例えば、画像形成装置における転写ベルトやローラで
は、帯電しやすいように外面の表面抵抗率を高くし、背
面からの転写電圧が有効に作用するように内面の表面抵
抗率及び体積抵抗率を低くすることが好ましい。

【００５６】ポリ（３−アルキルチオフェン）などのチ
オフェン系ポリマーに、例えば、ジフェノキノン、ｐ−
トルエンスルホン酸、塩化第二鉄などのドーパントを
０．１〜１００％程度添加することにより、体積抵抗率
を低下させて導電性に近づけることができる。同一のド
ーパントを同一量配合した場合でも、ポリ（３−アルキ
ルチオフェン）のアルキル基の鎖長により、体積抵抗率
や表面抵抗率を系統的に変化させることができる。導電
性ポリマーへのドーピング法としては、気相ドーピン
グ、液相ドーピング、電気化学的ドーピングなどがあ
る。

【００５７】主鎖にチオフェン環を有するチオフェン系
ポリマーの層を形成するには、電解重合法のように、重
合過程でフィルムに成形加工するものは、常法に従って
フィルム化する。長鎖アルキル基でチオフェン環の３位
置を置換したポリ（３−アルキルチオフェン）は、加熱
により溶融し、また、種々の有機溶媒に可溶であるた
め、それらの性質を利用した成膜法を採用することがで
きる。

【００５８】溶解性を示すチオフェン系ポリマーは、ク
ロロホルムやトルエン、塩化メチレンなどの有機溶媒に
溶解させ、得られた溶液を塗布法、スピンコーティング
法、キャスティング法などで成膜することができる。

【００５９】シームレスベルトを作製する場合には、例
えば、鏡面仕上げをしたステンレス管などの支持体上に
ポリチオフェン系ポリマー溶液を塗布し、熱処理などで
溶媒を揮散させて成膜する方法が好ましい。２層以上の
多層構成の被膜を形成するには、重ね塗りの方法を適用
すればよい。成膜後、支持体を脱型すれば、シームレス
ベルトが得られる。また、ポリイミドフィルムなどのベ
ルト基体や芯金などのローラ基体上に成膜すれば、基体
と一体化した導電性ベルトまたはローラが得られる。

【００６０】導電性ポリマー層は、それ単独で導電性ベ
ルトを形成する場合、厚みは、好ましくは３０μｍ〜２
ｍｍ、より好ましくは５０μｍ〜１ｍｍである。導電性
ポリマー層をベルト基体やローラ基体上に形成する場合
には、厚みは、好ましくは２０μｍ〜１ｍｍ、より好ま
しくは３０〜５００μｍである。

【００６１】本発明の導電性ポリマー層の温度２０℃、
電圧１００Ｖで測定した体積抵抗率は、通常１．０×１
０²〜１．０×１０¹³Ωｃｍ、好ましくは１．０×１０⁴
〜１．０×１０¹²Ωｃｍ、より好ましくは１．０×１０
⁵〜１．０×１０¹¹Ωｃｍの範囲である。また、導電性
ポリマー層の温度２０℃、電圧１００Ｖで測定した表面
抵抗率は、通常１．０×１０³〜１．０×１０¹⁴Ω／
□、好ましくは１．０×１０⁴〜１．０×１０¹³Ω／
□、より好ましくは１．０×１０⁵〜１．０×１０¹²Ω
／□の範囲である。

【００６２】導電性ポリマー層の温度２０℃、電圧１０
０Ｖで測定した外面の表面抵抗率（ρｓ１；Ω／□）
と、温度２０℃、電圧１００Ｖで測定した体積抵抗率
（ρｖ；Ωｃｍ）との比（ρｓ１／ρｖ）は、１．５以
上であることが好ましい。導電性ポリマー層が単層であ
る場合、この比（ρｓ１／ρｖ）は、１．５〜１５程度
である。導電性ポリマー層が多層である場合、この比
（ρｓ１／ρｖ）を５〜２０程度とすることができる。
転写ベルトなどの場合において、帯電しやすいように外
面の表面抵抗率を高くし、背面からの転写電圧が有効に
作用するように体積抵抗率を低くすることが好ましい。

【００６３】導電性ポリマー層を主鎖にチオフェン環を
有する少なくとも２種類の導電性ポリマーからそれぞれ
形成された少なくとも２層からなる多層構成とし、そし
て、温度２０℃、電圧１００Ｖで測定した外面の表面抵
抗率（ρｓ１）と内面の表面抵抗率（ρｓ２）との比
（ρｓ１／ρｓ２）を２以上とすることが好ましい。こ
の比（ρｓ１／ρｓ２）は、より好ましくは２〜２０程
度である。転写ベルトなどの場合においては、帯電しや
すいように外面の表面抵抗率を高くし、背面からの転写
電圧が有効に作用するように内面の表面抵抗率と体積抵
抗率を低くすることが好ましい。２層構成の場合、各層
の厚さの比は、通常、５：９５〜９５：５、好ましくは
１０：９０〜９０：１０、より好ましくは２０：８０〜
８０：２０である。

【００６４】本発明の導電性ポリマー層を有する導電性
ベルトまたはローラは、表面抵抗率の環境依存性が小さ
く、例えば、測定温度を２０℃から１００℃に変化さ
せた場合、測定電圧を１０Ｖ、１００Ｖ、５００Ｖと
変化させた場合、温度６０℃、相対湿度９０％の環境
下で測定した場合、温度８０℃、相対湿度９０％で測
定した場合のいずれにおいても、表面抵抗率の値は、実
質的に同一水準を維持している。例えば、これらの諸条
件を変化させても、表面抵抗率の最小値に対する最大値
の倍率は１０未満であり、多くの場合３未満、さらには
２．５未満である。体積抵抗率も同様の水準の耐環境性
を示す。

【００６５】

【実施例】以下に、合成例、実施例、及び比較例を挙げ
て、本発明についてより具体的に説明する。

【００６６】［合成例１］ポリ（３−ヘキシルチオフェ
ン）の合成 ５０ミリリットル（ｍＬ）の滴下ロートを備えた３００
ｍＬの３つ口フラスコ中に、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ₃）
１０．０ｇとクロロホルム１００ｍＬを入れて十分に攪
拌した。滴下ロートに、モノマーである３−ｎ−ヘキシ
ルチオフェン３．０ｇとクロロホルム１０ｍＬを入れ
た。フラスコ内の塩化第２鉄溶液を攪拌しつつ、滴下ロ
ートから３−ｎ−ヘキシルチオフェン溶液をゆっくり滴
下した。全量を滴下後、さらに室温で２時間反応させ
た。

【００６７】反応終了後、反応混合液に蒸留水１００ｍ
Ｌを加えて、さらに２時間攪拌した。反応溶液を分液ロ
ートに移して、濃茶褐色となったクロロホルム層を分け
取った。このクロロホルム層を、エタノール５００ｍＬ
と濃塩酸５０ｍＬの混合溶液中に投入して、３０分間攪
拌した。その後、生じた濃茶褐色沈殿物を濾過して取
り、これをエタノールで洗浄した。この粗生成物をクロ
ロホルム／エタノールで再沈精製し乾燥することによっ
て、２．２ｇの濃茶褐色粉末状のポリ（３−ヘキシルチ
オフェン）を得た。

【００６８】このようにして得られたポリ（３−ヘキシ
ルチオフェン）は、例えば、クロロホルム、テトラヒド
ロフラン（ＴＨＦ）、トルエン、ベンゼンなどの有機溶
媒に可溶であった。ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィ（ＧＰＣ）によりポリ（３−ヘキシルチオフェン）
の分子量を測定した結果、ポリスチレン換算の重量平均
分子量（Ｍｗ）は、７１，４００で、重量平均分子量
（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表わされる分
子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、３．４であった。

【００６９】［合成例２］ポリ（３−オクチルチオフェ
ン）の合成 ３−ｎ−ヘキシルチオフェンに代えて、３−ｎ−オクチ
ルチオフェンを用いたこと以外は、合成例１と同様にし
て、ポリ（３−オクチルチオフェン）を合成した。得ら
れたポリ（３−オクチルチオフェン）の重量平均分子量
（Ｍｗ）は、６３，０００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）は、３．３であった。

【００７０】［合成例３］ポリ（３−ドデシルチオフェ
ン）の合成 ３−ｎ−ヘキシルチオフェンに代えて、３−ｎ−ドデシ
ルチオフェンを用いたこと以外は、合成例１と同様にし
て、ポリ（３−ドデシルチオフェン）を合成した。得ら
れたポリ（３−ドデシルチオフェン）の重量平均分子量
（Ｍｗ）は、４８，０００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）は、３．５であった。

【００７１】［合成例４］ＨＴ構造ポリ（３−オクチル
チオフェン）の合成 ５０ｍＬの滴下ロートを備えた２００ｍＬの３つ口フラ
スコ中に、活性亜鉛(Rieke Zn*)のテトラヒドロフラン
溶液（Aldrich社製）を活性亜鉛１１．０ミリモル（ｍ
ｍｏｌ）相当量で添加した。このフラスコには、撹拌用
のマグネットを入れた。滴下ロートには、２，５−ジブ
ロモ−３−オクチルチオフェン（Aldrich社製）を３．
５４ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）入れ、窒素雰囲気下で冷却
して、−７８℃の温度にした。

【００７２】この温度を保ったまま、フラスコ内の活性
亜鉛溶液を激しく攪拌しつつ、滴下ロートより２，５−
ジブロモ−３−オクチルチオフェンを全量滴下した。１
時間攪拌した後、冷却をやめ、ゆっくりと約３時間かけ
て温度を０℃まで上昇させた。次に、約１２ｍｇのジフ
ェニルフォスフィノエタンニッケルクロライド〔ＮｉＣ
ｌ₂（ＤＰＰＥ）、Aldrich社製〕と乾燥テトラヒドロフ
ラン２０ｍｌを加えて、そのまま２４時間攪拌を続けて
徐々に室温にまで温度を上昇させた。

【００７３】反応終了後、暗紫色の反応混合液を、メタ
ノール５００ｍＬと濃塩酸５００ｍＬとの混合溶液中に
投入して、３０分間攪拌した。その後、生じた暗紫色の
沈殿物を濾過して取り、これをメタノールで洗浄した。
この粗生成物をクロロホルム／エタノールで再沈精製
し、暗紫色粉末のポリマー１．４ｇを得た。

【００７４】このようにして得られたポリマーは、例え
ば、クロロホルム、ＴＨＦ、トルエン、ベンゼンなどの
有機溶媒に可溶であった。ＧＰＣにより該ポリマーの分
子量を測定したところ、ポリスチレン換算の重量平均分
子量（Ｍｗ）は、１４２，０００で、分子量分布（Ｍｗ
／Ｍｎ）は、３．１であった。このポリマーの¹Ｈ−Ｎ
ＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ、及びＩＲスペクトルの測定結果
は、文献〔Tian-An Chen, X. Wu, and R.D. Rieke, J.
Am. Chem. Soc., 117, 233-244 (1995)〕の値と一致し
ており、ミクロ構造が頭−尾結合である立体規則性ポリ
（３−オクチルチオフェン）であることが確認された。

【００７５】[合成例５]ＨＴ構造ポリ（３−ヘキシルチ
オフェン）の合成 ２，５−ジブロモ−３−オクチルチオフェンに代えて、
２，５−ジブロモ−３−ヘキシルチオフェンを用いたこ
と以外は、合成例４と同様にして、ＨＴ構造ポリ（３−
ヘキシルチオフェン）を合成した。このＨＴ構造ポリ
（３−ヘキシルチオフェン）の重量平均分子量（Ｍｗ）
は、９５，０００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、
５．６であった。

【００７６】[合成例６]ＨＴ構造ポリ（３−ドデシルチ
オフェン）の合成 ２，５−ジブロモ−３−オクチルチオフェンに代えて、
２，５−ジブロモ−３−ドデシルチオフェンを用いたこ
と以外は、合成例４と同様にして、ＨＴ構造ポリ（３−
ドデシルチオフェン）を合成した。このＨＴ構造ポリ
（３−ドデシルチオフェン）の重量平均分子量（Ｍｗ）
は、１０６，０００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、
３．３であった。

【００７７】［合成例７］ポリエチレンジオキシチオフ
ェンの合成 バイエル社製バイトロンＭ〔２，３−ジヒドロチエノ
（３，４−ｂ）（１，４）ジオキシン〕４ｇにバイトロ
ンＣ〔トリス（パラトルエンスルホン酸）鉄（III）の
４０％ブタノール液〕を配合して酸化重合することによ
り、ポリエチレンジオキシチオフェンを合成した。得ら
れたポリエチレンジオキシチオフェンの重量平均分子量
（Ｍｗ）は、７，２００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）
は、５．１であった。

【００７８】[実施例１]転写ベルトの作製 厚さ５ｍｍ、外径２２０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのステ
ンレス管の表面を鏡面仕上げした。このステンレス管の
表面に、合成例１で合成したポリ（３−ヘキシルチオフ
ェン）のトルエン溶液（濃度約１０重量％）を塗布し、
次いで、熱処理によりトルエンを揮発させて被膜を形成
した。ステンレス管から被膜を脱型して、厚さ１００μ
ｍ、幅２５０ｍｍ、直径２２０ｍｍφのシームレスベル
トを得た。

【００７９】［実施例２〜７］ポリ（３−ヘキシルチオ
フェン）に代えて、合成例２〜７で合成した各ポリマー
を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、それぞれ
シームレスベルトを作製した。

【００８０】［実施例８］実施例１と同様にして、ステ
ンレス管の表面に厚さ５０μｍのポリ（３−ヘキシルチ
オフェン）の被膜を形成し、次いで、その上から、厚さ
５０μｍのポリ（３−オクチルチオフェン）の被膜を形
成した。これによって、内層がポリ（３−ヘキシルチオ
フェン）で外層がポリ（３−オクチルチオフェン）であ
る２層構成を有し、厚さ１００μｍ、幅２５０ｍｍ、φ
２２０ｍｍのシームレスベルトを得た。

【００８１】［実施例９］ポリ（３−ヘキシルチオフェ
ン）及びポリ（３−ドデシルチオフェン）を用いて、実
施例８と同様にして、内層がポリ（３−ヘキシルチオフ
ェン）で外層がポリ（３−ドデシルチオフェン）である
２層構成を有し、厚さ１００μｍ、幅２５０ｍｍ、φ２
２０ｍｍのシームレスベルトを得た。

【００８２】［実施例１０］ＨＴ構造ポリ（３−ヘキシ
ルチオフェン）及びＨＴ構造ポリ（３−オクチルチオフ
ェン）を用いて、実施例８と同様にして、内層がポリ
（３−ヘキシルチオフェン）で外層がポリ（３−オクチ
ルチオフェン）である２層構成を有し、厚さ１００μ
ｍ、幅２５０ｍｍ、φ２２０ｍｍのシームレスベルトを
得た。

【００８３】［実施例１１］ＨＴ構造ポリ（３−ヘキシ
ルチオフェン）及びＨＴ構造ポリ（３−ドデシルチオフ
ェン）を用いて、実施例８と同様にして、内層がポリ
（３−ヘキシルチオフェン）で外層がポリ（３−ドデシ
ルチオフェン）である２層構成を有し、厚さ１００μ
ｍ、幅２５０ｍｍ、φ２２０ｍｍのシームレスベルトを
得た。

【００８４】［比較例１］ポリイミドワニス（宇部興産
社製Ｕワニス）に導電性カーボンブラック（東海カーボ
ン社製Ｎ２２０）をポリイミド固形分１００重量部に対
して３０重量部の割合で配合した。このワニスをステン
レス管の表面に塗布し、熱処理によって溶媒を揮発させ
て被膜（厚さ１００μｍ）を形成した。被膜をステンレ
ス管から脱型して、ポリイミド製のシームレスレスベル
トを得た。

【００８５】＜評価方法＞実施例１〜１１及び比較例１
で作製した各シームレスベルトについて、ハイレスタ
（ダイアインスツルメンツ社製）を用いて、表面抵抗率
（Ω／□）値と体積抵抗率（Ωｃｍ）を測定した。印可
電圧を１０Ｖ、１００Ｖ、及び５００Ｖと変化させて、
温度２０℃、相対湿度（ＲＨ）４０％の室内中で測定し
た。また、シームレスベルトをホットプレート上で加熱
して、６０℃、８０℃、及び１００℃の温度で内外面の
表面抵抗率を測定した。さらに、シームレスベルトを恒
温恒湿槽に２４時間投入し、取り出した直後に、表面抵
抗率と体積抵抗率を測定した。恒温恒湿槽の条件は、６
０℃／９０％ＲＨ、及び８０℃／９０％ＲＨとした。

【００８６】測定結果を表１〜３に示す。表１〜３にお
いて、Ａ〜Ｇは、以下のポリマーに対応する。 Ａ：ポリ（３−ヘキシルチオフェン） Ｂ：ポリ（３−オクチルチオフェン） Ｃ：ポリ（３−ドデシルチオフェン） Ｄ：ＨＴ構造の立体規則性ポリ（３−ヘキシルチオフェ
ン） Ｅ：ＨＴ構造の立体規則性ポリ（３−オクチルチオフェ
ン） Ｆ：ＨＴ構造の立体規則性ポリ（３−ドデシルチオフェ
ン） Ｇ：ポリエチレンジオキシチオフェン

【００８７】

【表１】

【００８８】

【表２】

【００８９】

【表３】

【００９０】＜考察＞表１〜３の結果から、本発明の導
電性ベルトは、温度や湿度などの環境の変化による表面
抵抗率及び体積抵抗率の変化が極めて小さく、耐環境性
に優れていることが分かる。また、長鎖アルキル基の鎖
長が異なるポリ（３−アルキルチオフェン）からなる多
層構成とすることにより、外面の表面抵抗率を高くした
り、内面の表面抵抗率を低くすることができる。このよ
うな精密な表面抵抗率の制御によって、例えば、転写ベ
ルトとして優れた機能を有する導電性ベルトを得ること
ができる。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、体積抵抗率や表面抵抗
率を所望の範囲内で安定的に制御することができ、か
つ、体積抵抗率や表面抵抗率の場所によるバラツキがな
い導電性ベルトまたはローラが提供される。また、本発
明によれば、温度や湿度などの環境変化、あるいは電圧
の変動によっても、体積抵抗率や表面抵抗率の変動が極
めて小さい導電性ベルトまたはローラが提供される。

【００９２】さらに、本発明によれば、体積抵抗率や表
面抵抗率を半導電性領域に精密に制御することができ、
他部材を汚染することがなく、画像形成装置用導電性部
材として好適な導電性ベルトまたはローラが提供され
る。

【００９３】本発明の導電性ベルトやローラは、電子写
真方式などの画像形成装置における帯電ベルトや転写ベ
ルトなどの導電性部材として好適である。本発明の導電
性ベルトやローラは、これ以外にも、産業用の搬送ベル
トやローラなどの広範な分野に適用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３ Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３ (72)発明者 山川 真弘 大阪府大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 2H200 FA01 FA08 FA18 GB50 HA02 HA28 HB12 HB13 HB22 HB45 HB46 JA02 JA25 JA26 JB06 JB45 JB46 LA23 MA04 MB01 MB04 MB05 3F024 BA02 CA04 CB02 CB07 3J103 AA02 AA21 EA11 FA18 GA02 GA57 GA58 GA60 HA04 HA20 HA60 4J032 BA04 BA07 BB01 BB09 BC01 CG01 CG06 CG08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性樹脂層から形成されているか、あ
   るいは基体上に導電性樹脂層が形成された構造の導電性
   ベルトまたはローラにおいて、該導電性樹脂層が、主鎖
   にチオフェン環を有する導電性ポリマーから形成された
   層であることを特徴とする導電性ベルトまたはローラ。
2. 【請求項２】 該導電性ポリマーが、ポリ（３−アルキ
   ルチオフェン）である請求項１記載の導電性ベルトまた
   はローラ。
3. 【請求項３】 該ポリ（３−アルキルチオフェン）が、
   頭−尾結合のミクロ構造を有する立体規則性ポリ（３−
   アルキルチオフェン）である請求項２記載の導電性ベル
   トまたはローラ。
4. 【請求項４】 該導電性ポリマーが、ポリ（アルキレン
   ジオキシチオフェン）である請求項１記載の導電性ベル
   トまたはローラ。
5. 【請求項５】 該導電性ポリマー層が、アルキル基の鎖
   長が異なる少なくとも２種類のポリ（３−アルキルチオ
   フェン）からそれぞれ形成された少なくとも２層からな
   る多層構成を有するものである請求項１乃至３のいずれ
   か１項に記載の導電性ベルトまたはローラ。
6. 【請求項６】 該導電性ポリマー層の温度２０℃、電圧
   １００Ｖで測定した体積抵抗率が、１．０×１０²〜
   １．０×１０¹³Ωｃｍの範囲である請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の導電性ベルトまたはローラ。
7. 【請求項７】 該導電性ポリマー層の温度２０℃、電圧
   １００Ｖで測定した表面抵抗率が、１．０×１０³〜
   １．０×１０¹⁴Ω／□の範囲である請求項１乃至６のい
   ずれか１項に記載の導電性ベルトまたはローラ。
8. 【請求項８】 該導電性ポリマー層の温度２０℃、電圧
   １００Ｖで測定した外面の表面抵抗率（ρｓ１；Ω／
   □）と、温度２０℃、電圧１００Ｖで測定した体積抵抗
   率（ρｖ；Ωｃｍ）との比（ρｓ１／ρｖ）が、１．５
   以上である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導電
   性ベルトまたはローラ。
9. 【請求項９】 該導電性ポリマー層が、主鎖にチオフェ
   ン環を有する少なくとも２種類の導電性ポリマーからそ
   れぞれ形成された少なくとも２層からなる多層構成を有
   しており、かつ、温度２０℃、電圧１００Ｖで測定した
   外面の表面抵抗率（ρｓ１）と内面の表面抵抗率（ρｓ
   ２）との比（ρｓ１／ρｓ２）が２以上である請求項１
   乃至８のいずれか１項に記載の導電性ベルトまたはロー
   ラ。
10. 【請求項１０】 画像形成装置用導電性部材である請求
    項１乃至９のいずれか１項に記載の導電性ベルトまたは
    ローラ。