JP2005248084A

JP2005248084A - 導電性弾性部材及びそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP2005248084A
Application number: JP2004062997A
Authority: JP
Inventors: Junji Sakata; 純二坂田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】硬度及び圧縮永久歪が低い導電性弾性部材を提供する。
【解決手段】ポリオールを含むポリオール成分及びポリイソシアネートを含むイソシアネート成分からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製導電性弾性部材において、ポリオール成分の水酸基価を10〜40mgKOH/gとし、ポリオールとして、ＰＯ／ＥＯ質量比が100/0〜95/5のポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール及びプロピレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオールからなる群から選択される少なくとも一種の疎水性ポリオールを用い、イソシアネート成分のＮＣＯ含有率を1〜25％とし、ポリイソシアネートとして、変性ＴＤＩ、変性ＭＤＩ及び変性ＨＤＩからなる群から選択される少なくとも一種の変性イソシアネートを用い、ポリウレタンエラストマー中のＥＯ鎖の含有率を5質量％以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、導電性弾性部材及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に電子写真プロセス等に使用され、硬度及び圧縮永久歪が低く、トナーが凝集・融着し難く、表面が削れ難く、耐久性に優れた導電性弾性部材に関するものである。

近年、電子写真システムのカラー化、高速化、高画質化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用したカラー・レーザー・プリンターが増えつつある。ここで、低融点のトナーを使用する場合、該低融点のトナーが、各部品間で圧縮又は摩擦を繰り返し受けることによりダメージを受けて、トナーが凝集・融着する等して、画像不良が発生し易いため、低硬度のローラが要求される。

しかしながら、従来、通常用いられるウレタンエラストマー製のローラは、ローラのアスカーＣ硬度が65〜80度と高いため、低融点トナーの凝集・融着を引き起こしやすい。そのため、低融点トナーを使用した電子写真システムにおいては、ローラのアスカーＣ硬度が40〜60度程度のものが求められている。

一方、電子写真システムに低硬度のローラを用いた場合、ローラ表面に感光ドラム、ブレード、供給ローラ等による圧接痕が発生し易いため、低硬度ローラには圧縮永久歪の低い材料を用いる必要がある。しかしながら、低硬度の材料は、圧縮永久歪が大きくなる傾向があるため、硬度及び圧縮永久歪の両方を十分に低くバランスすることが、非常に難しかった（特許文献１〜３参照）。

特開２００３−２５２９４７号公報特開平９−３４２１６号公報特開平９−１１４１９０号公報

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、硬度及び圧縮永久歪が低く、トナーが凝集・融着し難く、表面が削れ難く、耐久性に優れた導電性弾性部材を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる導電性弾性部材を用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ポリオール成分及びイソシアネート成分からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製の導電性弾性部材において、特定のポリオール及び特定のポリイソシアネートを用いることで、電性弾性部材の硬度及び圧縮永久歪を十分に低くでき、該電性弾性部材を現像ローラとして画像形成装置に用いることで、画像形成装置の画像品質及び耐久性を改善できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の導電性弾性部材は、ポリオールを含むポリオール成分（Ａ）及びポリイソシアネートを含むイソシアネート成分（Ｂ）からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製の導電性弾性部材において、
前記ポリオール成分の水酸基価が10〜40mgKOH/gで、該ポリオール成分が、プロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）との質量比（ＰＯ／ＥＯ）が100/0〜95/5のポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール及びプロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオールからなる群から選択される少なくとも一種の疎水性ポリオールを含み、
前記イソシアネート成分のＮＣＯ含有率が1〜25％で、該イソシアネート成分が、変性ＴＤＩ、変性ＭＤＩ及び変性ＨＤＩからなる群から選択される少なくとも一種の変性イソシアネートを含み、
前記ポリウレタンエラストマー中のエチレンオキサイド（ＥＯ）鎖の含有率が5質量％以下であり、
外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラでのアスカーＣ硬度が40〜60度で、直径29mm、厚さ12.7mmのコイン形状でのアスカーＣ硬度が30〜50度であり、
圧縮永久歪が8％以下であり、
外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラでの、温度12℃、湿度10％RHで72時間放置した後の外径寸法と、温度32.5℃、湿度85％RHで72時間放置した後の外径寸法との差が140μm以下であることを特徴とする。

本発明の導電性弾性部材の好適例においては、前記ポリオール成分が、前記疎水性ポリオール単独、又は前記疎水性ポリオールとその他のポリオールとのブレンドからなる。

本発明の導電性弾性部材の他の好適例においては、前記疎水性ポリオールは、平均官能基数が2〜3である。

本発明の導電性弾性部材の他の好適例においては、前記変性イソシアネートがポリオール変性イソシアネートである。

本発明の導電性弾性部材の他の好適例においては、前記ポリオール成分が更に触媒及び導電性付与剤を含む。

本発明の導電性弾性部材の他の好適例においては、前記導電性弾性部材が現像ローラである。

また、本発明の画像形成装置は、上記導電性弾性部材を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、ポリオールを含むポリオール成分及びポリイソシアネートを含むイソシアネート成分からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製の導電性弾性部材において、特定のポリオール及び特定のポリイソシアネートを用いることで、硬度及び圧縮永久歪が十分に低い導電性弾性部材を提供することができる。また、かかる導電性弾性部材を用いた、画像品質及び耐久性に優れた画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の導電性弾性部材は、ポリオールを含むポリオール成分及びポリイソシアネートを含むイソシアネート成分からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製であって、前記ポリオール成分の水酸基価が10〜40mgKOH/gで、該ポリオール成分が、プロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）との質量比（ＰＯ／ＥＯ）が100/0〜95/5のポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール及びプロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオールからなる群から選択される少なくとも一種の疎水性ポリオールを含み、前記イソシアネート成分のＮＣＯ含有率が1〜25％で、該イソシアネート成分が、変性ＴＤＩ、変性ＭＤＩ及び変性ＨＤＩからなる群から選択される少なくとも一種の変性イソシアネートを含み、前記ポリウレタンエラストマー中のエチレンオキサイド（ＥＯ）鎖の含有率が5質量％以下であることを特徴とする。

上記ポリオール成分に用いるポリオールは、プロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）との質量比（ＰＯ／ＥＯ）が100/0〜95/5のポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール及びプロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオールからなる群から選択される少なくとも一種の疎水性ポリオールを含み、その他のポリオールを含んでもよい。これらポリオールは、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。なお、本発明において、上記ポリオール成分は、水酸基価が10〜40mgKOH/gの範囲であることを要する。また、上記疎水性ポリオールは、平均官能基数が2〜3であるのが好ましい。

上記イソシアネート成分に用いるポリイソシアネートは、変性ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、変性ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）及び変性ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）からなる群から選択される少なくとも一種の変性イソシアネート（ウレタンプレポリマー）を含む。なお、変性ＭＤＩには、変性ピュアーＭＤＩ及び変性ポリメリックＭＤＩが含まれる。これら変性イソシアネートは、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。上記変性イソシアネートの中でも、ポリオール変性イソシアネートが特に好ましく、変性に用いるポリオールとしては、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。また、上記イソシアネート成分は、ＮＣＯ（イソシアネート基）含有率が1〜25％の範囲にあることを要する。

上記ポリオール成分には、更に触媒及び導電性付与剤を添加するのが好ましい。該触媒は、ウレタン化反応用の触媒であり、例えば、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル，エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。

上記導電性付与剤としては、導電性カーボン、イオン導電剤、金属酸化物粉末、金属粉末等が挙げられる。これら導電性付与剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。導電性付与剤の使用量は、上記ポリオール100質量部に対して0.1〜10質量部の範囲が好ましい。

また、上記ポリオール成分及びイソシアネート成分からなるポリウレタン原料には、必要に応じて、その他の公知の添加剤を用いることができる。

本発明において、上記ポリオール成分とイソシアネート成分との質量比（ポリオール成分／イソシアネート成分）は、100／5〜100／120の範囲が好ましく、また、イソシアネートインデックスは、90〜120の範囲が好ましい。

上記ポリウレタン原料よりなるポリウレタンエラストマーにおいて、ポリウレタンエラストマー中のエチレンオキサイド（ＥＯ）鎖の含有率は5質量％以下であることを要する。エチレンオキサイド（ＥＯ）鎖の含有率が5質量％を超えると、低温・低湿環境保管時と高温・高湿環境保管時とで、導電性弾性部材の外径変化率が大きくなり、寸法安定性が低下する。

本発明の導電性弾性部材は、外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラ形状でのアスカーＣ硬度が40〜60度で、直径29mm、厚さ12.7mmのコイン形状でのアスカーＣ硬度が30〜50度である。ローラ形状又はコイン形状でのアスカーＣ硬度が上記の範囲を満たすことで、現像ローラ等の弾性部材として十分な硬度を確保しつつ、低融点トナーの凝集・融着を防止することができる。

本発明の導電性弾性部材は、圧縮永久歪が8％以下である。ここで、導電性弾性部材の圧縮永久歪は、例えば、ＪＩＳＫ-６３０１（１９７５）に準拠して測定でき、具体的には、直径29mmで高さ12.7mmの試験片に対し、規定の熱処理条件（70℃で22時間）の下、試験片を高さ方向に25％圧縮して求めることができる。

本発明の導電性弾性部材は、外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラでの、温度12℃、湿度10％RHで72時間放置した後の外径寸法と、温度32.5℃、湿度85％RHで72時間放置した後の外径寸法との差が140μm以下である。本発明の導電性弾性部材は、寸法安定性が高いため、現像ローラ等の精密部品として好適である。

本発明の導電性弾性部材を構成するポリウレタンエラストマーは、上記ポリオール成分と、上記イソシアネート成分とを混合撹拌することで得られる。また、ポリウレタンエラストマーの形成を、所望の形状の金型内で行うことで、所望の形状の導電性弾性部材を製造することができる。

本発明の導電性弾性部材は、画像形成装置の現像ローラとして好適である。この場合、該現像ローラは、上記ポリウレタンエラストマー以外に、金属製シャフト等の他の材料を備えてもよい。該現像ローラは、例えば、中心部に金属製のシャフトを配置した所望の形状の金型内に上記ウレタン原料を混合撹拌して注入し、硬化させて製造することができる。

本発明の画像形成装置は、上記の導電性弾性部材を用いることを特徴とし、上記の導電性弾性部材を現像ローラとして備えるのが好ましい。本発明の画像形成装置は、上記導電性弾性部材を用いる以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。

以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー１を供給するためのトナー供給ローラ２と、静電潜像を保持した感光ドラム３と、トナー供給ローラ２と感光ドラム３との間に配置された現像ローラ４と、現像ローラ４の上部に設けられた現像ブレード５と、感光ドラム３の下方に位置する転写部６と、感光ドラム３に隣接して設けられたクリーニング部７とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

トナー供給ローラ２と、現像ローラ４と、感光ドラム３とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ２上のトナー１が現像ローラ４を経て感光ドラム３に送られる。トナー１は、現像ローラ４上で現像ブレード５により均一な薄層に整えられ、更に現像ローラ４と感光ドラム３とが接触しながら回転することにより、現像ローラ４から感光ドラム３の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー１は、転写部６で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム３上に残留するトナー１は、クリーニング部７のクリーニングブレード８によって除去される。本発明の画像形成装置においては、例えば、現像ローラ４に上述の硬度及び圧縮永久歪が低く、外径の環境変動が小さい導電性弾性部材を用いることで、トナー１の融点が通常より低くても、トナー１の凝集・融着が抑制することができ、長期に渡って良好な画像を形成することができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
グリセリンにプロピレンオキサイドを付加した３官能で分子量9,000のポリエーテルポリオール100質量部に、導電性カーボン1.6質量部及びジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）0.15質量部を加え十分に撹拌混合した後、減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをポリオール成分とした。なお、該ポリオール成分の水酸基価は、19mgKOH/gであった。一方、ＮＣＯ含有率が11％のポリプロピレングリコール変性ポリメリックＭＤＩを減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをイソシアネート成分とした。ポリオール成分とイソシアネート成分との比率が101.75質量部／13.70質量部（イソシアネートインデックス＝103）になるようにして、２成分注型機にてポリオール成分とイソシアネート成分とを3000rpmで高速撹拌混合し、得られたウレタン原液を外径寸法がφ8mmの芯金をセットした筒形状のモールド及び圧縮永久歪（Ｃセット）測定用サンプル作製金型に注入し、90℃で60分間熱風循環オーブンにて加熱キュアーした。筒形状のモールドから芯金付きウレタン・ローラを取り出し、熱硬化性塗液を該ローラ表面に塗布し、60℃で1時間加熱乾燥して、外径寸法がφ16.0mmの導電性ローラを得た。得られた導電性ローラに対し、ローラ抵抗、アスカーＣ硬度、外径寸法変化率を測定した。また、Ｃセット測定用サンプルに対して、ＪＩＳ法にてＣセットを測定した。

その結果、上記導電性ローラは、室温での抵抗値が100Ｖで10^4.8Ωで、ローラのアスカーＣ硬度が53度であり、コイン形状（12.7mm、φ29.0mm）でのアスカーＣ硬度が44度であった。また、温度12℃、湿度10％RH（Ｌ／Ｌ環境）で72時間放置した後と、温度32.5℃、湿度85％RH（Ｈ／Ｈ環境）で72時間放置した後との導電性ローラの外径寸法の差が134μmであった。また、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）での圧縮永久歪は4.4％であった。

この導電性ローラを現像ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度40℃、湿度95％RHの環境下で2週間放置した後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。次に、この乾式電子写真装置を、温度20℃、湿度50％RHの環境下で48時間放置後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して10000枚印刷した後、グレーの画像を印刷したところ、トナーの凝集・融着に起因する白スジ等の画像不良はなく、良好な画像が得られた。また、使用したトナーカートリッジを分解し、現像ローラの表面を観察したところ、現像ローラ表面には削れ等が無いことが分かった。更に、現像ローラの近くのトナーを顕微鏡で観察したところ、トナーは初期状態を維持しており、凝集・融着は観察されなかった。

（実施例２）
プロピレンオキサイドにて変性した官能基数が約2.3で分子量4,800のプロピレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオール100質量部に、導電性カーボン1.6質量部及びジブチルスズジラウレート0.12質量部を加え十分に撹拌混合した後、減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをポリオール成分とした。なお、該ポリオール成分の水酸基価は、27mgKOH/gであった。一方、ＮＣＯ含有率が10％の変性ピュアーＭＤＩを減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをイソシアネート成分とした。ポリオール成分とイソシアネート成分との比率が101.72質量部／20.83質量部（イソシアネートインデックス＝103）になるようにして、２成分注型機にてポリオール成分とイソシアネート成分とを3000rpmで高速撹拌混合し、得られたウレタン原液を外径寸法がφ8mmの芯金をセットした筒形状のモールド及び圧縮永久歪（Ｃセット）測定用サンプル作製金型に注入し、90℃で60分間熱風循環オーブンにて加熱キュアーした。筒形状のモールドから芯金付きウレタン・ローラを取り出し、熱硬化性塗液を該ローラ表面に塗布し、60℃で1時間加熱乾燥して、外径寸法がφ16.0mmの導電性ローラを得た。得られた導電性ローラに対し、ローラ抵抗、アスカーＣ硬度、外径寸法変化率を測定した。また、Ｃセット測定用サンプルに対して、ＪＩＳ法にてＣセットを測定した。

その結果、上記導電性ローラは、室温での抵抗値が100Ｖで10^4.2Ωで、ローラのアスカーＣ硬度が56度であり、コイン形状（12.7mm、φ29.0mm）でのアスカーＣ硬度が46度であった。また、温度12℃、湿度10％RH（Ｌ／Ｌ環境）で72時間放置した後と、温度32.5℃、湿度85％RH（Ｈ／Ｈ環境）で72時間放置した後との導電性ローラの外径寸法の差が83μmであった。また、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）での圧縮永久歪は6.8％であった。

（実施例３）
官能基数が2.3で分子量2,800のポリブタジエンポリオール50質量部と、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加した３官能で分子量9,000のポリエーテルポリオール50質量部と、導電性カーボン1.6質量部と、ジブチルスズジラウレート0.12質量部とを十分に撹拌混合した後、減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをポリオール成分とした。なお、該ポリオール成分の水酸基価は、33mgKOH/gであった。一方、ＮＣＯ含有率が10％の変性ピュアーＭＤＩを減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをイソシアネート成分とした。ポリオール成分とイソシアネート成分との比率が101.72質量部／25.45質量部（イソシアネートインデックス＝103）になるようにして、２成分注型機にてポリオール成分とイソシアネート成分とを3000rpmで高速撹拌混合し、得られたウレタン原液を外径寸法がφ8mmの芯金をセットした筒形状のモールド及び圧縮永久歪（Ｃセット）測定用サンプル作製金型に注入し、90℃で60分間熱風循環オーブンにて加熱キュアーした。筒形状のモールドから芯金付きウレタン・ローラを取り出し、熱硬化性塗液を該ローラ表面に塗布し、60℃で1時間加熱乾燥して、外径寸法がφ16.0mmの導電性ローラを得た。得られた導電性ローラに対し、ローラ抵抗、アスカーＣ硬度、外径寸法変化率を測定した。また、Ｃセット測定用サンプルに対して、ＪＩＳ法にてＣセットを測定した。

その結果、上記導電性ローラは、室温での抵抗値が100Ｖで10^4.1Ωで、ローラのアスカーＣ硬度が54度であり、コイン形状（12.7mm、φ29.0mm）でのアスカーＣ硬度が45度であった。また、温度12℃、湿度10％RH（Ｌ／Ｌ環境）で72時間放置した後と、温度32.5℃、湿度85％RH（Ｈ／Ｈ環境）で72時間放置した後との導電性ローラの外径寸法の差が102μmであった。また、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）での圧縮永久歪は7.4％であった。

（比較例１）
グリセリンにプロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）とを質量比（ＰＯ／ＥＯ）＝86/14にて付加した３官能で分子量7,000のポリエーテルポリオール100質量部に、導電性カーボン1.6質量部及びジブチルスズジラウレート0.08質量部を加え十分に撹拌混合した後、減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをポリオール成分とした。なお、該ポリオール成分の水酸基価は、25mgKOH/gであった。一方、ＮＣＯ含有率が10％の変性ピュアーＭＤＩを減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをイソシアネート成分とした。ポリオール成分とイソシアネート成分との比率が101.68質量部／19.28質量部（イソシアネートインデックス＝103）になるようにして、２成分注型機にてポリオール成分とイソシアネート成分とを3000rpmで高速撹拌混合し、得られたウレタン原液を外径寸法がφ8mmの芯金をセットした筒形状のモールド及び圧縮永久歪（Ｃセット）測定用サンプル作製金型に注入し、90℃で60分間熱風循環オーブンにて加熱キュアーした。筒形状のモールドから芯金付きウレタン・ローラを取り出し、熱硬化性塗液を該ローラ表面に塗布し、60℃で1時間加熱乾燥して、外径寸法がφ16.0mmの導電性ローラを得た。得られた導電性ローラに対し、ローラ抵抗、アスカーＣ硬度、外径寸法変化率を測定した。また、Ｃセット測定用サンプルに対して、ＪＩＳ法にてＣセットを測定した。

その結果、上記導電性ローラは、室温での抵抗値が100Ｖで10^4.7Ωで、ローラのアスカーＣ硬度が48度であり、コイン形状（12.7mm、φ29.0mm）でのアスカーＣ硬度が40度であった。また、温度12℃、湿度10％RH（Ｌ／Ｌ環境）で72時間放置した後と、温度32.5℃、湿度85％RH（Ｈ／Ｈ環境）で72時間放置した後との導電性ローラの外径寸法の差が191μmであった。また、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）での圧縮永久歪は7.2％であった。

この導電性ローラを現像ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度40℃、湿度95％RHの環境下で2週間放置した後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、画像にスジ状の不良が確認された。現像ローラをカートリッジから取り出し、外観を観察したところ、現像ブレード及び感光ドラム（ＯＰＣ）との圧接痕が確認された。次に、同様にして作製した未使用の導電性ローラを現像ローラとして乾式電子写真装置のカートリッジに組み込み、この乾式電子写真装置を、温度20℃、湿度50％RHの環境下で48時間放置後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して10000枚印刷した後、グレーの画像を印刷したところ、トナーの凝集・融着に起因する白スジ等の画像不良はなく、良好な画像が得られた。また、使用したトナーカートリッジを分解し、現像ローラの表面を観察したところ、現像ローラ表面には削れ等が無いことが分かった。更に、現像ローラの近くのトナーを顕微鏡で観察したところ、トナーは初期状態を維持しており、凝集・融着は観察されなかった。

（比較例２）
グリセリンにプロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）とを質量比（ＰＯ／ＥＯ）＝86/14にて付加した３官能で分子量4,800のポリエーテルポリオール100質量部に、導電性カーボン1.6質量部及びジブチルスズジラウレート0.08質量部を加え十分に撹拌混合した後、減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをポリオール成分とした。なお、該ポリオール成分の水酸基価は、35mgKOH/gであった。一方、ＮＣＯ含有率が23％の変性ピュアーＭＤＩを減圧下で撹拌しながら20分間脱泡し、これをイソシアネート成分とした。ポリオール成分とイソシアネート成分との比率が101.68質量部／27.00質量部（イソシアネートインデックス＝103）になるようにして、２成分注型機にてポリオール成分とイソシアネート成分とを3000rpmで高速撹拌混合し、得られたウレタン原液を外径寸法がφ8mmの芯金をセットした筒形状のモールド及び圧縮永久歪（Ｃセット）測定用サンプル作製金型に注入し、90℃で60分間熱風循環オーブンにて加熱キュアーした。筒形状のモールドから芯金付きウレタン・ローラを取り出し、熱硬化性塗液を該ローラ表面に塗布し、60℃で1時間加熱乾燥して、外径寸法がφ16.0mmの導電性ローラを得た。得られた導電性ローラに対し、ローラ抵抗、アスカーＣ硬度、外径寸法変化率を測定した。また、Ｃセット測定用サンプルに対して、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）にてＣセットを測定した。

その結果、上記導電性ローラは、室温での抵抗値が100Ｖで10^4.4Ωで、ローラのアスカーＣ硬度が65度であり、コイン形状（12.7mm、φ29.0mm）でのアスカーＣ硬度が55度であった。また、温度12℃、湿度10％RH（Ｌ／Ｌ環境）で72時間放置した後と、温度32.5℃、湿度85％RH（Ｈ／Ｈ環境）で72時間放置した後との導電性ローラの外径寸法の差が198μmであった。また、ＪＩＳ法（熱処理条件：70℃、22時間）での圧縮永久歪は2.3％であった。

この導電性ローラを現像ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、温度40℃、湿度95％RHの環境下で2週間放置した後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。次に、この乾式電子写真装置を、温度20℃、湿度50％RHの環境下で48時間放置後、グレー（濃度8％）の画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。更に連続して10000枚印刷した後、グレーの画像を印刷したところ、画像に白スジが発生した。使用したトナーカートリッジを分解し、現像ローラの表面を観察したところ、白スジが発生した位置に対応する現像ローラの表面に削れがあることが分かった。更に、削れた部分の近くのトナーを顕微鏡で観察したところ、トナーが凝集・融着していた。

表１から明らかなように、本発明で規定するポリオール成分及びイソシアネート成分を用いたウレタンエラストマー製導電性ローラは、寸法安定性に優れ、該ローラを現像ローラとして用いた画像形成装置は、高温・高湿下でも良好な画像を形成することができると共に、耐久性にも優れている。

本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。

符号の説明

１トナー
２トナー供給ローラ
３感光ドラム
４現像ローラ
５現像ブレード
６転写部
７クリーニング部
８クリーニングブレード

Claims

ポリオールを含むポリオール成分及びポリイソシアネートを含むイソシアネート成分からなるポリウレタン原料から得られるポリウレタンエラストマー製の導電性弾性部材において、
前記ポリオール成分の水酸基価が10〜40mgKOH/gで、該ポリオール成分が、プロピレンオキサイド（ＰＯ）とエチレンオキサイド（ＥＯ）との質量比（ＰＯ／ＥＯ）が100/0〜95/5のポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール及びプロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオールからなる群から選択される少なくとも一種の疎水性ポリオールを含み、
前記イソシアネート成分のＮＣＯ含有率が1〜25％で、該イソシアネート成分が、変性ＴＤＩ、変性ＭＤＩ及び変性ＨＤＩからなる群から選択される少なくとも一種の変性イソシアネートを含み、
前記ポリウレタンエラストマー中のエチレンオキサイド（ＥＯ）鎖の含有率が5質量％以下であり、
外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラでのアスカーＣ硬度が40〜60度で、直径29mm、厚さ12.7mmのコイン形状でのアスカーＣ硬度が30〜50度であり、
圧縮永久歪が8％以下であり、
外径φ16mm、芯金径φ8mmのローラでの、温度12℃、湿度10％RHで72時間放置した後の外径寸法と、温度32.5℃、湿度85％RHで72時間放置した後の外径寸法との差が140μm以下であることを特徴とする導電性弾性部材。
前記ポリオール成分が、前記疎水性ポリオール単独、又は前記疎水性ポリオールとその他のポリオールとのブレンドからなることを特徴とする請求項１に記載の導電性弾性部材。
前記疎水性ポリオールは、平均官能基数が2〜3であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性弾性部材。
前記変性イソシアネートがポリオール変性イソシアネートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性弾性部材。
前記ポリオール成分が、更に触媒及び導電性付与剤を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性弾性部材。
前記導電性弾性部材が現像ローラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性弾性部材。
請求項１〜６のいずれかに記載の導電性弾性部材を用いた画像形成装置。