JP3543375B2 - 半導電性高分子部材並びに転写装置及び現像装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、帯電防止機能を有する包装部材や衝撃吸収部材、電子写真プロセスで利用する半導電性部材などとして使用される半導電性高分子部材並びに画像形成装置の転写装置及び現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、電子技術の進歩に伴い、電子部品を保護するための包装材及び衝撃吸収材の帯電防止技術に対する要求が高まっている。また、電子写真技術の進歩に伴い、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、とりわけ現像又は転写等の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、所定の電気抵抗値であるのみならず、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、電気抵抗の印加電圧依存性が少なく、低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が少なく、かつ連続して通電した際の電気抵抗の変動幅が少ないことが必要である。
【0003】
従来、このような用途に用いられる半導電性部材としては、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や金属酸化物の粉末、ウイスカーを混入したり、カーボンブラック等のフィラー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が、この種の高分子部材は、電気抵抗の位置ばらつきが大きく、電気抵抗の測定電圧依存性が大きいという問題点があった。
【0004】
また、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/又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・トリメチル・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などの4級アンモニウム塩の如き有機イオン物質よりなる導電剤及び/又は親水性のポリエーテルやポリエステルの如き帯電防止剤を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混入して、所定の抵抗値に調整した高分子部材も知られているが、この種の高分子部材は低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が大きいという問題点があった。
【0005】
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提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ウレタンフォーム又はウレタンエラストマーの基材に対し、導電性付与剤としてテトラシアノエチレンを添加することにより、電気抵抗が温度15〜32.5℃、相対湿度10〜85%において測定電圧10〜5000Vの範囲で体積抵抗1×105Ω・cm以上l×1010Ω・cm以下であり、かつ電気抵抗の位置ばらつきが少なく、しかも低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が少ない半導電性高分子部材が確実に得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
従って、本発明は、ウレタンフォーム又はウレタンエラストマーを基材とし、これに導電性付与剤としてテトラシアノエチレンを添加してなり、電気抵抗が温度15〜32.5℃、相対湿度10〜85%において測定電圧10〜5000Vの範囲で1×105〜l×1010Ω・cmであり、上記電気抵抗の位置ばらつきが±20%以下であり、かつ温度15℃、相対湿度10%の電気抵抗が温度32.5℃、相対湿度85%の電気抵抗の50倍以内であることを特徴とする半導電性高分子部材を提供する。更に、かかる部材を転写ローラとして用いた画像形成装置の転写装置、及び現像ローラとして用いた画像形成装置の現像装置を提供する。
【0008】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。 本発明に係る半導電性高分子部材は、高分子物質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15〜32.5℃、相対湿度10〜85%において、測定電圧10〜5000Vの範囲で体積抵抗1×105〜1×1010Ω・cm、好ましくは2×107〜5×109Ω・cmであり、上記電気抵抗の位置ばらつきが±20%以下、好ましくは±10%以下であり、かつ低温低湿時(15℃、10%)の電気抵抗が高温高湿時(32.5℃、85%)の電気抵抗の50倍以内、好ましくは40倍以内であるものである。
【0009】
ここで、上記高分子材料としては、ウレタンフォーム又はウレタンエラストマーが用いられる。
【0010】
なお、ウレタンフォームを得る場合の発泡方法に制限はないが、発泡剤による方法や機械的な撹拝により気泡を混入する方法が好ましく用いられる。また、ウレタンの製造方法にも制限はないが、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鎖延長剤と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MDI、イソホロンジイソシアネート等の硬化剤を上記導電性付与剤、カーボンブラック等の補強剤、架橋反応触媒などと共に混合した後、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。
【0011】
本発明の半導電性高分子部材は、上記ウレタンフォーム又はウレタンエラストマーを基材とし、これに導電性付与剤として、電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質であるテトラシアノエチレンを添加するものであり、このテトラシアノエチレンを添加することにより、本発明の目的が効果的に達成される。
【0012】
ここで、上記テトラシアノエチレンは、電子移動錯体を形成し得る電子受容物質であり、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。
【0013】
上記テトラシアノエチレンの添加量は、上記ウレタンフォーム又はウレタンエラストマー100重量部に対して0.001〜20重量部、望ましくは0.01〜1重量部とすることが好ましい。
【0014】
なお、上記テトラシアノエチレンに加え、本発明の効果を損なわない範囲で、カーボンブラックや金属粉、金属酸化物等の公知の導電性フィラーを併用しても良く、過塩素酸リチウムの如き無機イオン物質や4級アンモニウム塩の如き有機イオン物質からなるイオン性導電剤、陽イオン性界面活性剤、負イオン性界面活性剤、各種ベタインの如き両性イオン界面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエステル等の非イオン性帯電防止剤を併用しても良い。また、ウレタン系部材ではポリオール成分を予めイソシアネートによりプレポリマー化しておくことも好ましい。
【0015】
本発明の半導電性高分子部材は、帯電防止機能を有する包装部材、帯電防止機能を有する衝撃吸収部材、電子写真プロセスで利用する半導電性部材、例えば現像、転写装置等に用いる弾性ローラ等として好適に用いられる。
【0016】
また、本発明の半導電性高分子部材は、その電気抵抗の変動が印加電圧に対して安定であり、好ましくは2倍以下、より好ましくは1.2倍以下であることが挙げられる。すなわち、カーボンブラックや金属粉、金属酸化物等のフィラーにより導電性を付与した高分子部材は電気抵抗が印加電圧に対して変動し、例えば印加電圧10Vの場合の電気抵抗が印加電圧5000Vにおける電気抵抗の5倍もの値を示すが、本発明の半導電性高分子部材の電気抵抗の測定電圧依存性は、測定電圧10Vにおける電気抵抗が、測定電圧5000Vにおける電気抵抗の2倍以下であり、このため電子写真等による画像形成装置の半導電性高分子部材、特に転写装置、現像装置のローラ等として好適である。
【0017】
【実施例】
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、湿度は相対湿度である。
【0018】
〔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100重量部、1,4−ブタンジオール6.56重量部、トリレンジイソシアネート22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、テトラシアノエチレン0.01重量部をハンドミキサーで混合し、その混合物を5.5mm厚の平モールドに注入し、60℃で12時間キュアーして、シート状ウレタンフォームを作製した。
【0019】
次いで、面積19.6cm2の円形電極を用いて、上記ウレタンフォームの電気抵抗をTreck社製610C電源によりウレタンフォームの4点で測定した。測定時の温度、湿度は各々15℃、10%であった。電気抵抗は4点の平均値で印加電圧が1000Vの時1.4×109Ω、4000Vの時1.3×109Ωであった。電気抵抗の位置ばらつきは平均値に対して±5%の範囲であった。また、測定時の温度、湿度が各々32.5℃、85%では、印加電圧1000Vの時電気抵抗は4点の平均値で5.7×107Ωであった。
【0020】
〔比較例1〕
配合する導電剤をテトラシアノエチレン0.01重量部に代えて過塩素酸ナトリウム(NaClO4、分子量122.5)の33%ジエチレングリコールモノメチルエステル溶液0.04重量部とした以外は実施例1と同様に実験を行った。測定時の温度、湿度は各々15℃、10%で、電気抵抗は4点の平均値で印加電圧が1000Vの時2.9×108Ω、4000Vの時2.7×108Ωであった。電気抵抗の位置ばらつきは平均値に対して±5%の範囲であった。また、測定時の温度、湿度が各々32.5℃、85%では、印加電圧1000Vの時電気抵抗は4点の平均値で4.6×106Ωであった。実施例と比較して、本比較例のウレタンフォームは、低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動が大きいことが認められる。
【0022】
〔比較例2〕
配合する導電剤をテトラシアノエチレン0.01重量部に代えてアセチレンブラック1.5重量部とした以外は実施例1と同様に実験を行った。測定時の温度、湿度は各々15℃、10%で、電気抵抗は4点の平均値で印加電圧が1000Vの時2.9×108Ω、4000Vの時7.8×107Ωであった。電気抵抗の位置ばらつきは平均値に対して±50%以上であった。また、測定時の温度、湿度が各々32.5℃、85%では、印加電圧1000Vの時電気抵抗は4点の平均値で3.0×108Ωであった。実施例と比較して、本比較例のウレタンフォームは、印加電圧1000Vと4000Vの間の電気抵抗の変動が大きいことが認められる。
【0023】
〔実施例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100重量部、1,4−ブタンジオール6.56重量部、トリレンジイソシアネート22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、テトラシアノエチレン0.01重量部をハンドミキサーで混合し、その混合物で直径6mmの金属製シャフトを被覆、硬化した直径16.5mmで長さ215mmのウレタンフォーム転写ローラを作製した。
【0024】
次いで、上記転写ローラを図1に示す画像形成装置に組み込み、1.3μAの定電流電源を転写電源として、温度、湿度が各々15℃、10%の環境でグレースケール、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。更に温度、湿度が各々32.5℃、85%の環境でグレースケール、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。
【0025】
なお、図1において、1は感光体、2は帯電ローラ、3は現像ローラ、4は転写ローラ、5は普通紙等の転写材であり、感光体1にレーザービームが照射されて露光される。
【0026】
〔比較例3〕
配合する導電剤をテトラシアノエチレン0.01重量部に代えて過塩素酸ナトリウム(NaClO4、分子量122.5)の33%ジエチレングリコールモノメチルエステル溶液0.04重量部とした以外は実施例3と同様に実験を行った。温度、湿度が各々15℃、10%の環境でグレースケール、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。しかし、温度、湿度が各々32.5℃、85%の環境でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させたところ、黒ベタ画像は充分な黒色度が得られなかった。
【0027】
〔実施例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、1,4−ブタンジオール6.56重量部、トリレンジイソシアネート22重量部、ジブチルチンジラウレート0.01重量部、テトラシアノエチレン0.01重量部を真空中でラボミキサーにより混合し、その混合物で直径6mmの金属製シャフトを被覆、硬化した直径20mmで長さ222mmのウレタンエラストマー現像ローラを作製した。
【0028】
次いで、上記現像ローラを図1の画像形成装置に組み込み、実施例3と同様にして温度、湿度が各々15℃、10%の環境でグレースケール、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。更に温度、湿度が各々32.5℃、85%の環境でグレースケール、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。
【0029】
【発明の効果】
本発明の半導電性高分子部材は、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が少なく、かつ連続して通電した際の電気抵抗の変動幅が少ないものであり、これを電子写真プロセスの現像・転写等に用いる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】実施例、比較例の転写ローラ又は現像ローラを組み込んだ画像形成装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電ローラ
3 現像ローラ
4 転写ローラ
5 転写材
6 レーザービーム
Claims (6)
- ウレタンフォーム又はウレタンエラストマーを基材とし、これに導電性付与剤としてテトラシアノエチレンを添加してなり、電気抵抗が温度15〜32.5℃、相対湿度10〜85%において測定電圧10〜5000Vの範囲で1×105〜l×1010Ω・cmであり、上記電気抵抗の位置ばらつきが±20%以下であり、かつ温度15℃、相対湿度10%の電気抵抗が温度32.5℃、相対湿度85%の電気抵抗の50倍以内であることを特徴とする半導電性高分子部材。
- テトラシアノエチレンの添加量が、ウレタンフォーム又はウレタンエラストマー100重量部に対して0.001〜20重量部である請求項1記載の部材。
- 測定電圧10Vにおける電気抵抗が、測定電圧5000Vにおける電気抵抗の2倍以下である請求項1又は2記載の部材。
- 電子写真プロセス用の弾性ローラである請求項1〜3のいずれか1項記載の部材。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の部材を、転写ローラとして用いた画像形成装置の転写装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の部材を、現像ローラとして用いた画像形成装置の現像装置。
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- 1994-07-18 JP JP18774594A patent/JP3543375B2/ja not_active Expired - Fee Related
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