JP3426687B2 - 導電性ポリウレタンエラストマー組成物 - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は導電性ポリウレタンエラ
ストマーに関し、より特定すればポリウレタンエラスト
マーの電気的寿命を拡大する非対称イオン性四級アンモ
ニウム塩に関する。本発明は電子写真方式印刷装置に有
用であり、特に電子写真方式結像表面から紙などの受像
表面へトナーを転写するバイアスのかかった転写部材と
して特に有用性を有している。 【０００２】 【従来の技術】電子写真方式印刷の過程において、導電
性表面を実質的に均一な電位に帯電させる。この導電性
表面を画像幅の方向に露光し、複写しようとする原稿文
書の情報領域に対応する静電潜像を記録する。これで原
稿文書内に含まれる情報領域に対応する静電潜像を導電
性表面に記録する。その後、現像剤を静電潜像と当接さ
せて転送する。トナー粒子は現像剤の担体粒子から静電
潜像上に吸引される。得られたトナー粒子の画像を導電
性表面から支持部材の紙上に転写して永久的にこれに定
着する。 【０００３】この過程は周知であり原稿からの光学レン
ズ複写および電子的に生成または保存してある原稿から
の印刷用途に有用である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上述の形式の複写過程
において、現在一般的に行なわれているのはバイアスを
掛けた転写部材を使用して導電部材から紙などの最終支
持部材へ現像した画像を転写することである。一般的に
このようなバイアスを掛けた転写部材はロール状の形状
を成し、ポリエステルを基剤とするポリウレタンにテト
ラヘプチル臭化アンモニウムなどの、抵抗を制御するた
めの添加剤を加えたものより成る。転写部材に約２５マ
イクロアンペア程度しか印加しないような転写システム
においてはバイアス転写部材として十分機能し得る一方
で、その他のシステム、特に１つ以上のトナーならびに
導電体上の大きなトナー堆積高さを複写紙上に転写しな
ければならないような多色画像化システムで問題が発生
する。このようなシステムでは７５マイクロアンペアに
達するさらなる電流が必要である。テトラヘプチル臭化
アンモニウム含有のポリエステルを基剤とするポリウレ
タンは、低い電流負荷（２５マイクロアンペア）では十
分に機能し１５０万回までの電気的寿命を有するが、電
流負荷を増大させた場合（７５マイクロアンペア）、電
気的寿命は５０万回程度にまで短縮することが解った。
これはポリウレタン内部の導電性添加剤の欠乏によるも
のと考えられ、イオン成分を分離したいが、時間と共に
導電性添加剤が欠乏し転写部材の抵抗が増加して、定電
流条件では電源供給部の電圧が上がりすぎ、転写システ
ムの故障を発生させることになるためであると思われ
る。これは現行のシステムが非常に低架橋(low croslin
ked)システムであることから添加剤の可動性が高く、エ
ラストマーの網を通って非常に容易に移動し、そのため
荷電部分の拡散が起こるとともに、転写部材の導電性が
減少することによるものと考えられる。このような従来
技術のシステムはシーナー（Seanor) らの米国特許第
３，９５９，５７４号およびエディ（Eddy) らの米国特
許第３，９５９，５７３号に詳述されている。 【０００５】さらにテトラヘプチル臭化アンモニウムを
添加したバイアス自在な部材として高い耐摩耗性と低い
圧縮変形性を呈する新規なポリエステルを基剤とするポ
リウレタンを使用する試みは、テトラヘプチル臭化アン
モニウムが触媒に悪影響を及ぼして架橋の度合が不十分
となる支障を来している。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の主要な態様で
は、電気的寿命が長い導電性ポリウレタンエラストマー
を提供する。より特定すれば、ポリエーテルを基剤とす
るポリウレタンは実用的電気的寿命を延長するような非
対称イオン性四級アンモニウム塩を含む。非常に非対称
性の強い添加剤ならびに高度な架橋エラストマーを提供
することにより、エラストマーのポリマー網が減少する
添加剤の可動性、これによる導電性添加剤の実用上の寿
命を延長するものと考えられる。非常に非対称性の強い
導電性添加剤の使用は、上記で参照した従来技術システ
ムで使用しているような、対称性テトラヘプチル臭化ア
ンモニウムとは際立って対照的である。 【０００７】本発明のさらなる態様では、導電性ポリウ
レタンエラストマーは化学式ＨＯ［（ＣＨ₂)₄ Ｏ］
_x （但し、８≦ｘ≦４１）の化学式で表わされるポリテ
トラメチレンエーテルグリコールと、前記グリコールの
１００重量部に対して約２０〜約９５重量部の少なくと
も一種のジイソシアネートと、架橋エラストマーを得る
ための、十分な量の連鎖増量剤および架橋剤と、次の化
学式で表わされる、任意の量の非対称四級アンモニウム
塩との反応により得られる。 【化２】 （但し、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ およびＲ₅ はＣ_n Ｈ
_2n+1の化学構造を有し、１０⁷ ないし１０¹¹Ωｃｍの直
流体積抵抗率を得るために、１≦ｎ≦２５とする）特に
好適実施例において四級アンモニウム塩は、ヘキサデシ
ルエチルジメチルアンモニウム硫酸エチルである。 【０００８】 【実施例】図１は、非対称イオン性四級アンモニウム塩
添加剤を含む導電性ポリウレタンエラストマーで導電性
基板上を被覆したバイアス転写ロールの構造を示す部分
的断面の斜視図である。 【０００９】図２は、中間の弾力性被覆材または緩衝材
と導電性基板とを有し、非対称イオン性四級アンモニウ
ム塩添加剤を含む導電性ポリウレタンエラストマーで該
導電性基板上を被覆したバイアス転写ロールの構造を示
す部分的断面の斜視図である。 【００１０】導電性ポリウレタン製エラストマーおよび
特定すればこれから作成したバイアス印加自在な転写部
材は、多様な電子写真装置における用途を有する。特
に、バイアス印加自在な転写部材たとえば転写ロールな
どは、被覆が基板から外周方向にバイアス電位を伝達し
これによって荷電したトナー粒子を吸引することが出来
るため、画像化表面と電気的に協働して該画像化支持表
面から該部材に向って荷電トナー粒子を吸引することが
出来る。非対称性導電性添加剤を選択することにより、
エラストマーを通る添加剤の易動性および拡散性が劇的
に減少し抵抗率が比較的一定になる。その結果転写部材
の抵抗率の定電流かつ大幅に低い荷電率が一般に達成さ
れることになり６倍程度の電気的寿命の延長を提供でき
る。 【００１１】ここで特に図１を参照すると、内部構造を
明確に図示してある転写部材の切取図が図示してある。
転写部材はロールの形状を成しており、基本的に印加す
るバイアス電位に容易に応答するような導電性材料たと
えばアルミニウム、銅、または類似の材料から製造する
剛性の中空円筒２の上に形成する。芯２の上には、導電
性ポリウレタンエラストマーより成る被覆４に該エラス
トマーを導電性に成し、ロールの実用寿命を延長するた
め、本発明による添加剤を加えたものを配置してある。
外部の被覆４はエラストマーから形成し、厚み０．００
１インチないし０．２５０インチ（０．０２５ないし
６．４ｍｍ）程度でショア−Ａ硬度計で硬度６０ないし
９５の硬さを有し、望ましくは０．１００インチ（２．
５４ｍｍ）以下の厚みの場合に硬度８５−９５、また厚
み０．１００インチ以上の場合に硬度６５−７５とす
る。被覆４はバイアス転写部材と光電体の間の接触領域
内およびその付近の大気のイオン化を最小限に抑える。
弾性ポリウレタンは直流体積抵抗率が約１０⁷ ないし
５．０×１０¹¹Ωｃｍを有するのが望ましく、該ポリウ
レタンに添加剤を加えることで達成または制御する。本
発明によれば、導電性基板の被覆は、添加剤として好適
抵抗率範囲内に抵抗率を変化させることの出来る化合物
を含む弾性ポリウレタンの少なくとも１層から形成すべ
きである。バイアス印加自在な転写部材（ロール）を本
発明による導電性エラストマーで被覆することにより、
バイアス印加自在な転写ロールの抵抗率を制御し、また
バイアス印加自在な転写ロールの抵抗率の感度も相対湿
度の変化に対して制御する。 【００１２】図２を参照すると、バイアス自在な転写ロ
ールの切取図とこれの内部構造の明確な図面が図示して
あり、図１に図示したように印加するバイアス電位に容
易に応答することが出来るような導電性金属から作成す
る剛性の中空円筒２が図示してある。剛性の中空円筒２
の上には抵抗率を制御するための添加剤を有し、ショア
−Ａ硬度６０ないしショア−Ａ硬度９５程度の硬度を有
する弾性ポリウレタン材料の比較的厚い中間層を配置す
る。弾性ポリウレタン層は０．０６０インチないし０．
２５０インチ（１．５ないし６．４ｍｍ）程度の厚みを
有し、光導電体ドラム表面との移動しながらの接触の際
に、トナー粒子が接触する部材間で転写されるように延
在する接触領域を提供できるように、ロールが変形でき
るだけの十分な弾力性を有する。弾性ポリウレタンは好
適な厚み範囲の薄い方では比較的硬く、厚み範囲の厚い
方では比較的軟らかい。中間層６は図１の層４に相当す
るもので、芯の荷電電位をロール表面の外部辺縁に電気
的に伝達させるため、バイアス電位に容易に応答し得る
能力を有する必要がある。従って中間層は直流体積抵抗
率が約１０⁷ ないし５．０×１０¹¹Ωｃｍを有するべき
で１０⁹ ないし１０¹⁰Ωｃｍ程度が望ましい。中間層６
の上には比較的薄い外部被覆８を配置し、これは１０¹⁰
ないし１０¹⁵Ωｃｍの間の直流体積抵抗率を有するポリ
ウレタンなどのエラストマーで良く、また厚み約０．０
０１インチ（０．０２５ｍｍ）でショア−Ａ硬度計硬度
約８５〜９５程度の硬さを有するのが望ましい。 【００１３】ポリウレタンエラストマーは一般に次式で
表わすような反応により、ポリイソシアネートとハイド
ロキシル属を含むポリエーテルの反応で製造する。 Ｒ_a ＮＣＯ＋Ｒ_b ＯＨ → Ｒ_a ＮＨＣＯＯＲ_b 本発明の実施においては、ポリウレタンエラストマーは
ＨＯ［（ＣＨ₂)₄ Ｏ］_x Ｈ（但し、８≦ｘ≦４１）の化
学式で表わされる基本ポリマー連鎖を形成するポリテト
ラメチレンエーテルグリコールの反応により製造し、６
５０ないし２９００程度の分子量範囲を提供する。好適
実施例において、弾力性硬度、圧縮変形性および靱性を
含む全体としての機械的特性が通常のオフィス環境で遭
遇する温度および相対湿度分布の範囲にわたって比較的
安定であり、ｘが３９から４１の間である。グリコール
の比較的高い分子量の範囲内では、比較的柔軟な部分を
ポリウレタンエラストマーに用い、比較的広い温度範囲
にわたる高度な弾力性を可能とする。好適なポリテトラ
メチレンエーテルグリコールは、前述の範囲の高い方の
端に近い分子量を有し特に分子量約２９００を有する
Ｅ．Ｉ．デュポン社（E. I. DuPont de Nemours, Inc.
）製のポリエーテルグリコール・テラタン２９００（T
erathane 2900：商標）が好適である。 【００１４】ジイソシナネートは、メチレン・ジイソシ
アネート、ジフェニルメタン・ジイソシアネート、トル
エン・ジイソシアネート、ナフタレン・ジイソシアネー
ト、およびこれらの混合物から成る群から選択し、グリ
コール１００重量部に対して２０重量部から９５重量部
程度の配合量で使用する。ジイソシアネートのＮＣＯ官
能基は最終的なポリマー鎖において比較的硬く剛性の部
分を提供し、硬軟両方の領域を有し強靱だが可撓性の構
造を提供するフィラーとほとんど同様の作用を行なう。
本発明の実施において有用な典型的なジイソシアネート
としては、４・４’ジフェニルメタン・ジイソシアネー
ト、２・４’ジフェニルメタン・ジイソシアネート、２
・４−トルエン・ジイソシアネート、２・６−トルエン
・ジイソシアネート、ナフタレン１・５−ジイソシアネ
ート、ならびにこれらの配合物および混合物が含まれ
る。ジイソシアネートの特に好適な配合物は４・４’ジ
フェニルメタン・ジイソシアネート９８％と２・４’ジ
フェニルメタン・ジイソシアネート２％を含有するもの
でミシガン州ミッドランドにあるダウケミカル社（Dow
Chemical Company, Midland, Michigan ）製の商品名イ
ソシアネート１２５Ｍ（Isocyanate 125M ）がある。 【００１５】好適実施例において、好適な高分子量グリ
コールを用い、ジイソシアネートまたはその配合物は反
応を完了させるための化学量を提供するためグリコール
１００重量部に対して約２２〜約２６重量部の分量で存
在する。 【００１６】機械的特性の最適化および特定すれば低い
圧縮変形性であっても、高い耐摩耗性の達成は連鎖増量
剤および架橋剤の形式と量の選択で得られる。本発明の
実施において２官能基連鎖増量剤および３官能基架橋剤
両方を使用し、２官能基連鎖増量剤を９０％から６０
％、また３官能基架橋剤を１０％から４０％と、低分子
量グリコールほど２官能基剤より３官能基剤を多く使用
する。２官能基剤は靱性を高め、連鎖を直線的に繋げる
傾向で連鎖増量を行なうことで、イソシアネート分子で
遮断される長く一般に可撓性のグリコール鎖を提供す
る。３官能基架橋剤は、２つの官能基末端と他の連鎖と
架橋する９０°の方向を向いた官能基部分とを提供する
傾向にあり、相互に連鎖が滑らないようにして圧縮変形
性と伸展変形性ならびにエラストマーを通る添加剤の易
動性を減少させる。従ってポリウレタンエラストマー内
の硬軟両方の部位の間の適切な架橋が、２官能基連鎖増
量剤と３官能基架橋剤の適切な比率を選択することで得
られる。一般に２官能基連鎖増量剤は化学式ＨＯ（Ｒ₆)
ＯＨで表わされ、Ｒ₆ は２から１２個の炭素原子を有す
る直鎖または分岐鎖アルキル属、また３官能基架橋剤は
化学式Ｒ’−Ｃ−［（ＯＨ）_a （ＣＨ₂ ＯＨ）_b ］で表
わされ、Ｒ’はＨ、ＣＨ₃ 、またはＣ₂ Ｈ₅ で、ａは０
または１、ｂは２または３かつａ＋ｂ＝３である。典型
的な２官能基ダイオールには、エチレングリコール、
１，４ブタンジオール、１，３ブタンジオール１，６ヘ
キサンジオール、およびネオペンチル・グリコールが含
まれ、典型的な３官能基トリオールにはトリメチルプロ
パン、トリメチロールエタン、およびグリセロールが含
まれる。特に好適な２官能基架橋剤には１，４ブタンジ
オール、１，６ヘキサンジオール、および１，３ブタン
ジオールが含まれるが、これはこれらがポリマー鎖を直
線的に延長させるので靱性耐摩耗材を得られるためであ
る。特に好適な３官能基架橋剤にはトリメチロールプロ
パンおよびトリメチロールエタンがあり、これらはポリ
マー鎖を９０°の方向で架橋させ非常に変形に強い網を
作るためである。２官能基ブタンジオールは連鎖増量剤
として機能し、直線的に連鎖を延伸させて線型の軟らか
い領域を提供することで、最終エラストマーにおいて大
きな靱性を提供する。他方で３官能基トリメチロールプ
ロパンは、これが３官能基性であるためと、架橋部位を
提供してポリマーの網を強化することにより架橋した３
次元的網を提供するため、最高の圧縮変形性能力を提供
する。組み合わせ添加剤を大量に使用して、満足し得る
架橋のあるエラストマーを提供する。一般に組み合わせ
連鎖増量剤と架橋剤の総量は、ポリテトラメチレンエー
テルグリコール１００重量部あたり４ないし１８重量部
でグリコール分子量により変化し、グリコールの分子量
が小さいほど多量の架橋剤を使用する。分子量２９００
と大きな分子量を有するグリコールを使用しグリコール
１００重量部に対して約２２〜約２６重量部のジイソシ
アネートを加えた好適実施例においては、わずか４ない
し６重量部の連鎖増量剤および架橋剤で十分で、これは
長いグリコール鎖に対して官能基が限られた数しかない
ためである。 【００１７】本発明による非対称性イオン性四級アンモ
ニウム塩添加剤は次の化学式を有する： 【化３】 ここでＲ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ 、Ｒ₅ はＣ_n Ｈ_2n+1の化
学構造を有し、１≦ｎ≦２５である。Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、
Ｒ₃ 、Ｒ₄ 、Ｒ₅ が同一であっても良いが、全てが同一
ではない方が望ましく、むしろ出来る限り異なり最大限
に非対称となるようにして添加剤の易動性を低くし、こ
れによって電気的寿命を最大限に延長するのが望まし
い。本発明の実施において有用な典型的な非対称イオン
性四級アンモニウム塩としては特に、ヘキサデシルエチ
ルジメチルアンモニウム硫酸エチル（Ｃ₂₀Ｈ₄₄Ｎ・Ｃ₂
Ｈ₅ Ｏ₄ Ｓ）、１−オクタデカンアンモニウム−Ｎ，
Ｎ，Ｎトリメチル−，硫酸メチル（Ｃ₂₁Ｈ₄₆Ｎ・ＣＨ₃
Ｏ₄ Ｓ）、１−ドデカンアンモニウム−Ｎ，Ｎ，Ｎトリ
メチル−，硫酸メチル（Ｃ₁₅Ｈ₃₄Ｎ・ＣＨ₃ Ｏ₄ Ｓ）、
１−ヘプタデカンアンモニウム−Ｎ，Ｎ，Ｎトリメチル
−，硫酸メチル（Ｃ₂₀Ｈ₄₄Ｎ・ＣＨ₃ Ｏ₄ Ｓ）、１−テ
トラデカンアンモニウム−Ｎ，Ｎ，Ｎトリメチル−，硫
酸メチル（Ｃ₁₇Ｈ₃₈Ｎ・ＣＨ₃ Ｏ₄ Ｓ）、１−デカンア
ンモニウム−Ｎ，Ｎ，Ｎトリメチル−，硫酸メチル（Ｃ
₁₃Ｈ₃₀Ｎ・ＣＨ₃ Ｏ₄ Ｓ）がある。ヘキサデシルエチル
ジメチルアンモニウム硫酸エチルは従来技術の実施に対
して大幅な電気的寿命の改善を提供することから特に好
適である。塩類は硬化(curing)したエラストマー内にお
いて、１０⁷ ないし１０¹¹Ωｃｍの体積抵抗率を提供す
るのに十分な量だけ存在する。一般に四級アンモニウム
塩は、全化合物重量に対して０．５重量部ないし８重量
部の割合で存在する。導電性添加剤の総量が増加すると
エラストマーの抵抗率が減少する。高分子量材料におい
ては、低分子量材料と比して導電性添加剤の添加量増加
で抵抗率に大きな影響が出る。これは架橋密度が大きく
連鎖の回転および可撓性が小さいためである。更に、エ
ラストマー層は層の厚みが増加するに従ってコンデンサ
における誘電性材料であると見なすことが出来るように
なるので、抵抗率の要求が減少する。 【００１８】一般に架橋および連鎖機構の反応速度を速
めるために触媒を使用し、硬化(cured) ポリウレタンエ
ラストマーを提供する。一般的な従来型の触媒として
は、ダイオール増量剤の１〜２％溶液にジブチル・ジラ
ウル酸スズ、オクト酸スズを加える。 【００１９】ポリウレタンエラストマーは任意の適切な
方法で作成することが出来る。たとえば、触媒を含めた
全ての反応成分を一度にまたは順次、単一の反応釜に投
入することで、ポリウレタンエラストマーを得ることが
出来る。しかしこの方法では２つの反応が同時に起こり
反応をうまく制御出来ない。１つはグリコールとジイソ
シアネートの反応、もう１つは第１の反応の反応生成物
と増量剤および架橋剤の混合物との間の反応である。つ
まりプレポリマー形成と、連鎖増量と架橋がすべて同時
に発生する。従って少なくともグリコールの一部と少な
くともジイソシアネートの一部のプレポリマーを準備し
て、イソシアネートのＮＣＯ官能基とグリコールのＯＨ
基の反応を起こさせて長鎖を形成し、ＮＣＯ官能基が更
に水を取り込めないようにして、最終的なポリウレタン
エラストマー内に保持しないようにさせ、相対湿度の変
化に対して予測不可能な変化を起こすような本質的問題
を呈さないようにする。もっと低分子量のグリコールで
は、エラストマーの硬化(curing)が発熱性であるためプ
レポリマー法を用いて準備するだけが望ましい。プレポ
リマー法は、最初に低分子量ポリマー性ジイソシアネー
トを用いてポリウレタン形成反応に対して良好な制御を
提供し、モノマー性ジイソシアネートの生成を排除する
ものである。一般に粘性液状のプレポリマーが形成され
たなら、連鎖増量剤と架橋剤の混合物を触媒と共に添加
してポリウレタンエラストマーを形成させる。これ以外
に、反応が開始してから華氏零下４０度（−４０℃）程
度の温度で反応基質を凍結させて反応を中断させ、たと
えば適当な加熱器具内部に凍結反応基質を入れて部分的
に反応を起こさせることで、後日反応を完了させること
も出来る。全ての反応基質を一緒に加えポリマー化反応
が開始したなら射出成型、スピンキャスト、フローコー
ティング、圧縮成型、モールドキャストその他を含む従
来技術のいずれかを用いて形成ポリウレタンを成型する
ことが出来る。形成の後ポリウレタンエラストマーを華
氏２００°ないし２５０°（９３ないし１２１℃）の高
温で１または２時間掛けて硬化(curing)し、さらに同一
温度を１６時間程度まで保持して後硬化(curing)を行な
い、２週間掛けて室温に慣らす。非対称イオン性四級ア
ンモニウム塩を他の反応成分と共に反応釜へ添加する場
合第１に架橋剤と連鎖増量剤の混合物に混和してから添
加剤を加熱溶解し、濾過して不純物を除去した後、華氏
１７６度（８０℃）で脱気して、プレポリマーへ添加す
る。一般に添加剤は全化合物量１００重量部に対して
０．５重量部ないし８重量部程度の量だけ存在する。 【００２０】バイアス転写部材の製造において、一般に
ロール状の、アルミニウムなどの導電性基板を第１にサ
ンドブラスト研磨してからトリクロロメタン洗浄する。
必ずしも必要ではないが、アルミニウム基板に、どちら
もペンシルバニア州エリーのロード・エラストマー・プ
ロダクツ社（Lord Elastomer Products, Erie, PA ）か
ら入手可能な、芳香族と脂肪族の炭水化物溶媒とフィラ
ーの混合物であるケムロック(Chemlock)２１３などのプ
ライマーと、メチルエチルケトン、キシレン、プロピレ
ングリコール、メチルエーテル酢酸とジプロピレングリ
コールメチルエーテルの混合物からなるケムロック２４
８などのシンナーを混合したものをプライマーとシンナ
ーの容積比が１対１０になるように調製して下塗りし、
ポリウレタンエラストマーの抵抗率に影響しない程度の
薄膜被覆を提供するようになすのが望ましい。 【００２１】高分子量グリコールは比較的柔軟で、ショ
ア−Ａ硬度計で硬度６０を有するエラストマーを形成
し、導電性添加剤の実質的部分を取り込んで、ある種の
用途に好適な非常に低い抵抗率を有するエラストマーを
得ることが可能である。更に、高分子量のポリテトラメ
チレン・エチルグリコールは転写部材からトナーを含む
機械的残渣を清掃するのが低分子量グリコールの場合と
比べ更に難しい。たとえば、分子量が約６５０のポリテ
トラメチレンエーテルグリコールに対して分子量約２９
００のポリテトラメチレンエーテルグリコールよりなる
エラストマー表面で残渣を吹き飛ばすには４倍の空気速
度（毎秒９６フィート（３１５ｍ）に対して毎秒４１６
フィート（１３６４ｍ））を要する。従って高分子量お
よび低分子量グリコール双方の最良の属性は高分子量材
料の比較的厚い（０．２５０インチ（６．４ｍｍ））層
をロール表面上に形成し、低レベルで抵抗率を制御でき
るようになし比較的低分子量の材料の薄い被覆を７／１
０ミル（１８μｍ）ないし１から１．５ミル（２５．４
から３８μｍ）程度で基準値１ミル（２５．４μｍ）の
厚さにスプレー塗布して得られる。 【００２２】バイアス転写ロールを作成する特に好適な
方法は、低分子量材料を導電性基板上に塗布することで
ある。これは、メチルエチルケトンまたはその他の従来
の溶媒中に反応成分を解かした混合物から、非常に薄い
膜をスプレー塗布するまたは鋳型成型により行なうこと
が出来る。これにより非常に良好な清浄性を有し、極め
て高価な清掃システムの代わりにブレードクリーナを使
用できるバイアス転写ロールが提供できる。１０⁸ Ωｃ
ｍ以下の比較的低い直流体積抵抗率が望ましいような用
途では、該部材に０．０６０インチ（１．５ｍｍ）の厚
みで被覆することで、または高分子量ポリテトラメチレ
ン・エーテルグリコールから作成した導電性ポリウレタ
ンエラストマーを第１に被覆し、次いで低分子量ポリテ
トラメチレン・エーテルグリコールから作成した導電性
ポリウレタンエラストマーの薄膜をスプレー塗布して
０．５ないし１．５ミル（１３〜３８μｍ）程度の厚み
の上塗りを提供することにより実現可能である。 【００２３】以下の実施例は、本発明による導電性ポリ
ウレタンエラストマーをより明確に示している。実施例
において、全ての部材および比率は特に指定していない
限り重量比である。 【００２４】〔実施例Ｉ〕成分ＡとＢからなるポリエー
テルポリウレタン材料から試料ロールを製造した。成分
Ａは１００重量部のテラタン（商標）２９００と、ニュ
ーヨーク州フラッシングのアセトケミカル社（Aceto ch
emical Company, Flushing, N.Y.）から入手可能なヘキ
サデシルエチルジメチルアンモニウム硫酸エチルであっ
て０．８重量部のカタフォアＣＡ１００（Catafor CA-1
00）と、６０％のブタンジオールに４０％のトリメチロ
ールプロパンの混合物を５．８重量部と、反応速度を制
御するためジブチル・ジラウル酸スズ触媒のブタンジオ
ール１％溶液４ないし８滴よりなる。成分Ａはブタンジ
オールトリメチロールプロパン混合物とカタフォアを８
０℃に予備加熱し、またテラタン２９００を８０℃に予
備加熱して製造した。成分Ｂは４０℃に予備加熱した２
４重量部のメチレンジイソシアネートよりなる。成分Ａ
とＢを別々に３０分間８０℃で脱気した後、成分Ｂを成
分Ａに加えて混合し、混合物を更に１分間脱気する。こ
の材料を予備加熱しておいた鋳型に注入し華氏３００°
（１４９℃）で２時間掛けて硬化(curing)する。硬化
後、鋳型ごと３０分間水浴させて成型した部材を鋳型か
ら取り出す。ロールは室温に３ないし２４時間慣らした
後、華氏３００°（１４９℃）で１６時間後硬化する。
このようにして製造したロールは室温で１６日間慣らし
架橋を安定させ、次いでサウスベンド・グラインダーを
用いて直径１．５インチ（３８．１０ｍｍ）に研磨し
た。製作したロールは抵抗率および電気的寿命を試験
し、ポリエステルポリウレタンとテトラヘプチル臭化ア
ンモニウム導電性添加剤より作成した前述の特許で説明
されているバイアス転写ロールと比較を行なって、次の
ような結果が得られた：特性 実施例Ｉ 従来技術ロール 抵抗率（Ωｃｍ） ２．６２×１０⁹ ３．０×１０⁹ ７５μＡでの電気的寿命 ９００時間 １００時間 【００２５】電気的寿命試験は受光体に対してロールを
回転させる試験台上で行ない、電気的寿命は時間の関数
としてのロール上の抵抗率の増加で決定した。電源電圧
の限界に達した時点でロールの電気的寿命に達した。抵
抗率は従来の装置で試験した。上述の結果は、本発明に
より作成したロールが必要な抵抗率を得ており、少なく
とも従来技術に対して５倍の電気的寿命の改善を達成し
ていることを示している。 【００２６】実施例Ｉのロールはゼロックス社製５０９
０型複写機で受光体およびトナーの互換性と転写能力に
ついて試験を行なった。本ロールは硬度が高い場合にも
受光体に損傷を与えず初期試験における各種トナーと互
換性を有することが解った。 【００２７】〔実施例ＩＩ〕実施例Ｉと同じ手順により
準備し、最終外径を１．４９９インチ（３８．０７ｍ
ｍ）に研磨してから、低分子量ポリテトラメチレンエチ
ルグリコールのデュポンテラタン６５０の反応で得られ
たポリウレタンエラストマーの薄層を次のように被覆し
た：４，４ジフェニルメタンジイソシアネート９２．３
グラムを１６．５グラムのテラタン６５０に添加して均
一な溶液を調製した。反応は発熱性であるため１５分な
いし２０分間撹拌しながら反応させ、その後２時間静置
してから脱気する。これを混合物Ａとする。 【００２８】これとは別にヘキサデシルエチルジメチル
アンモニウム硫酸エチルであるカタフォアＣＡ１００の
４．３グラムをブタンジオール２０．９重量部に加え完
全に溶解するまで撹拌する。その後この混合物を華氏１
４０°（６０℃）のオーブンに溶液が透明になるまで入
れる。この溶液に８３．５グラムの溶解したテラタン６
５０を加え、完全に混和して脱気する。これを混合物Ｂ
とする。 【００２９】スプレー用混合物は、１０グラムのメチル
エチルケトンと１０グラムの酢酸エチルを混合物Ａに加
え、これとは別に１０グラムのメチルエチルケトンと１
０グラムの酢酸エチルを３０グラムの混合物Ｂに加えた
後、０．４グラムの３Ｍ社から入手可能なフッ素系界面
活性剤ＦＣ−４３０を添加する。混合物Ａを華氏１０５
°（４０．６℃）に保ち、混合物Ａを混合物Ｂに加え、
３０秒間激しく撹拌して、スプレー用混合物とする。あ
らかじめ準備しておいたロールを治具に固定し、毎分４
５回転で回転させながら、３０ないし５０回で回転する
ロール表面にスプレー用混合物をスプレーし、低分子量
ポリウレタンの最終厚さ０．０００１インチ（２．５４
μｍ）被覆を得る。被覆したロールは華氏２３０°（１
１０℃）で１６時間掛けて後硬化(curing)した。本ロー
ルは実施例Ｉのロールと同等の電気的寿命を有すると考
えられる。 【００３０】 【発明の効果】つまり、本発明によれば劇的に電気的寿
命を改良した導電性ポリウレタンエラストマーが提供さ
れる。さらに、本エラストマーは相対湿度および温度の
変化に対して環境的に安定であり、比較的安価で、米国
特許第４２６５９９０号に記載の多層導電性受光体と互
換性があり、非常にすぐれた清掃能力特性を有しエラス
トマー硬化(curing)中に分解しない。 【００３１】本明細書で参照した特許および同時出願中
の特許出願はこれにより明らかに全面的にまた完全に本
明細書で参照したことになる。 【００３２】

【図面の簡単な説明】 【図１】 非対称イオン性四級アンモニウム塩添加剤を
含む導電性ポリウレタンエラストマーで導電性基板上を
被覆したバイアス転写ロールの構造を示す部分的断面の
斜視図である。 【図２】 中間の弾力性被覆材または緩衝材と導電性基
板とを有し非対称イオン性四級アンモニウム塩添加剤を
含む導電性ポリウレタンエラストマーで該導電性基板上
を被覆したバイアス転写ロールの構造を示す部分的断面
の斜視図である。 【符号の説明】 ２ 中空円筒、４ 被覆、６ 中間層、８ 外部被覆

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー・エル・マニュエル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14619 ロチェスター サーストンロー ド 503 アパートメント ２、ピー・ オー・ボックス 276 (72)発明者 ジェイムズ・エフ・スミス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14519 オンタリオ ファーネスロード 7284 (72)発明者 トーマス・シー・パーカー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14612 ロチェスター ブロックトンス トリート 50、ニュヨーク州 14580 ウエブスター ピー・オー・ボックス 365 (72)発明者 ロバート・エム・ファーガソン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ペンフィール ドロード 2316 (56)参考文献 特開 平５−24049（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 75/04 - 75/08 C08K 5/41 - 5/42 C08K 5/19 C08G 18/65 - 18/66

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 化学式ＨＯ［（ＣＨ₂)₄ Ｏ]_ｘ Ｈ(但
   し、８≦ｘ≦４１)で表わされるポリテトラメチレンエ
   ーテルグリコール、および前記グリコールの１００重量
   部に対して２０〜９５重量部の少なくとも一種のジイソ
   シアネートと、架橋エラストマーを得るための、十分な
   量の架橋剤および連鎖増量剤と、次の化学式で表わされ
   る、任意の量の非対称イオン性四級アンモニウム塩との
   反応によって得られる導電性ポリウレタンエラストマー
   組成物。 【化１】 （但し、Ｒ_１ 、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４およびＲ_５はＣ_ｎ Ｈ
   _２ｎ＋１の化学構造を有し、１０^７ 〜１０^１１Ωcmの
   直流体積抵抗率を得るために、１≦ｎ≦２５とする)