JP3772402B2

JP3772402B2 - 導電性組成物

Info

Publication number: JP3772402B2
Application number: JP20391796A
Authority: JP
Inventors: 均吉川; 昭二有村; 紀雄神原
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: JPH1046023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機又はプリンターにおける、帯電ロール，転写ロール，現像ロール等の導電性ロール、クリーニングブレード、又は、層形成ブレードの導電性弾性層形成材料として用いられる導電性組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真複写機による複写はつぎのようにして行われる。すなわち、軸中心に回転する感光ドラムに原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写することにより複写を行うものである。この場合、上記感光ドラム表面に対して静電潜像を形成させるためには、予め感光ドラム表面を帯電させ、この帯電部分に対して原稿像を光学系を介して投射し、光の当たった部分の帯電を打ち消すことにより静電潜像をつくるということが行われている。そして、上記静電潜像の形成に先立って感光ドラム表面を帯電させる方式としては、最近では、帯電ロールを感光ドラム表面に直接接触させて感光ドラム表面を帯電させるロール帯電方式が採用されている。このようにして感光ドラム表面に形成された静電潜像にトナー像を形成させる方法としては、図１に示すように、現像ロール２を用いた方式（接触現像方式）が採られている。すなわち、トナー供給口３から供給したトナー４を、矢印方向に回転する現像ロール２表面に付着させ、このトナー４をこの現像ロール２と摺接し連れ回りする感光ドラム１表面の静電潜像部分に移行させ感光ドラム１表面にトナー像を形成する。図１において、６はトナーボックスである。このようにして形成されたトナー像は、図２に示すように、感光ドラム１表面と摺接して連れ回りする転写ロール５表面に移行され、移送された複写紙上に転写し、続いて定着ロール（図示せず）等によって複写紙に定着される。このようにして複写が行われる。
【０００３】
このような構成の電子写真複写機において、現像ロール２、転写ロール５および帯電ロール等の導電性ロールは、ロール形成層のいずれかに導電性弾性層を備えている。この導電性弾性層の形成材料としては、耐摩擦性や耐圧縮歪み性等に優れるポリウレタン組成物が用いられているが、近年、上記導電性弾性層には、導電性に優れ、しかも柔軟性に優れる等の特性が要求されるようになっている。
【０００４】
そこで、つぎのようなポリウレタン組成物が提案されている。
【０００５】
▲１▼ ウレタンにアルカリ金属塩、四級アンモニウム塩を混合し、ＮＣＯ／ＯＨ比が０．７〜１であるポリウレタン組成物（特開平６−２４８１７４号公報）。
【０００６】
▲２▼ 平均分子量２０００〜３０００のポリオールと、ウレタンプレポリマーとからなるポリウレタン組成物（特公平１−３６８４４号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のポリウレタン組成物を用いた各種ロールは、づきのような欠点がある。すなわち、上記▲１▼のポリウレタン組成物を用いたロールは、ＮＣＯ／ＯＨ比が変動してＮＣＯが過剰になると、表面に未硬化の部分ができるため、べたつきが生じ、脱型性が悪くなったり、硬くなりすぎたりするという欠点がある。一方、上記▲２▼のポリウレタン組成物を用いたロールは、硬度を低下させると、へたりが大きくなるという欠点がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、導電性ロール等の導電性弾性層に用いた場合に、べたつきがなく、脱型性に優れ、かつ、低硬度でもへたりが少ない導電性組成物の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の導電性組成物は、電子写真複写機又はプリンターにおける、導電性ロール、クリーニングブレード、又は、層形成ブレードの導電性弾性層形成材料として用いられる導電性組成物であって、マトリックス成分として、下記の（Ａ）および（Ｂ）を備え、下記の（Ｃ）を導電剤として含有しているという構成をとる。
（Ａ）分子量３０００〜１２０００の範囲に設定されたポリオール。
（Ｂ）ウレタンプレポリマー。
（Ｃ）下記の一般式（１）で表されるホウ酸エステル化合物。
【化２】

〔式中、Ｒ¹およびＲ²は水素原子、アルキル基またはアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。〕
【００１０】
すなわち、本発明者らは、上記課題を解決すべく、導電性組成物の形成材料等について鋭意研究を重ねた。その結果、上記（Ａ）および（Ｂ）をマトリックス成分として備え、これに上記（Ｃ）を導電剤として含有させた導電性組成物が有効であることを突き止めた。そして、この導電性組成物を用いて、電子写真複写機又はプリンターにおける、導電性ロール等の導電性弾性層を作製した場合には、べたつきがなく、脱型性に優れ、かつ、低硬度でもへたりが少ないことを見いだし本発明に到達した。
【００１１】
また、上記特定のポリオール（Ａ）として、分子量３０００〜１２０００の範囲のポリオキシプロピレングリコールを用いた場合には、適度な粘度を有し、作業性に優れ、かつ、低硬度でもへたりが少ないことを突き止めた。
【００１２】
そして、上記特定のホウ酸エステル化合物（Ｃ）の配合量が、上記特定のポリオール（Ａ）１００重量部に対して、０．００１〜５重量部の範囲に設定されていれば、上記ホウ酸エステル化合物（Ｃ）と上記ポリオール（Ａ）との相溶性に優れ、ブルームがなく安定した電気抵抗が得られることを突き止めた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１４】
本発明の導電性組成物は、電子写真複写機又はプリンターにおける、導電性ロール、クリーニングブレード、又は、層形成ブレードの導電性弾性層形成材料として用いられる導電性組成物であって、マトリックス成分として、分子量３０００〜１２０００の範囲に設定されたポリオール（Ａ）およびウレタンプレポリマー（Ｂ）を備え、上記一般式（１）で表されるホウ酸エステル化合物（Ｃ）を導電剤として含有するものである。
【００１５】
本発明の導電性組成物において、マトリックス成分とは、マトリックス成分が組成物全体の少なくとも５０重量％（以下「％」と略す）を占めている場合をいい、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上である。上記マトリックス成分として、上記（Ａ）および（Ｂ）を備えるとは、マトリックス成分が、上記特定のポリオール（Ａ）およびウレタンプレポリマー（Ｂ）からなる場合、上記（Ａ）および（Ｂ）に加えてさらに他の成分を備える場合の双方を含む趣旨である。
【００１６】
上記マトリックス成分を構成する特定のポリオール（Ａ）は、分子量が３０００〜１２０００の範囲に設定されていることが必要であり、好ましくは４０００〜１００００、特に好ましくは５０００〜７０００である。すなわち、分子量が３０００未満であると、硬度が上がるからであり、逆に、分子量が１２０００を超えると、粘度が高いため流動性が悪く、気泡が入ったり、分散が悪くなったりするからである。
【００１７】
上記ポリオール（Ａ）は、上述のように分子量が３０００〜１２０００の範囲にあるものであれば制限はないが、特に、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体系ポリオール等が好ましく、なかでも、適度な粘度を有し、作業性に優れる等の点で、ポリオキシプロピレングリコールが好適である。
【００１８】
また、上記ポリオキシプロピレングリコールは、１分子中に２〜４個の水酸基を有するものが好ましい。すなわち、１分子中の水酸基が２個未満であれば、圧縮永久歪みが悪くなるからであり、逆に、４個を超えると、低硬度化が難しいからである。
【００１９】
上記マトリックス成分としてのウレタンプレポリマー（Ｂ）は、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合して得られるものであり、上記特定のポリオール（Ａ）の架橋剤として作用するものである。そして、上記特定のポリオール（Ａ）と上記ウレタンプレポリマー（Ｂ）の配合比率は、上記特定のポリオール（Ａ）のＯＨの数に対する上記ウレタンプレポリマー（Ｂ）のＮＣＯの数の比率（ＮＣＯ／ＯＨ比）を１．０〜１．１とするのが好ましく、特に好ましくは１．０１〜１．０５である。すなわち、ＮＣＯ／ＯＨ比が１．０未満では未反応ポリオールが残り、タックがあったり、物性が充分に得られないからであり、逆に１．１を超えると圧縮永久歪みが悪くなったり、硬くなったりするからである。
【００２０】
上記ポリイソシアネートとしては、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添加ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート（ＤＤＩ）等があげられる。なかでも、ＭＤＩ、ＴＯＤＩ等を用いることが好ましい。
【００２１】
また、上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート、エチレンアジペートとブチレンアジペートとの共重合体等のポリエステルポリオールや、ポリカプロラクトン、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール、ジメチルシリコーンポリオール、フッ化アルキルポリオール等があげられ、なかでも、相溶性等の点で、上記特定のポリオール（Ａ）が好適である。上記ポリオールの分子量は、１０００〜１２０００が好ましく、特に好ましくは、分子量４０００〜１００００である。
【００２２】
そして、上記ポリイソシアネートとポリオールとを用いたウレタンプレポリマー（Ｂ）の調製は、特に制限するものではなく、例えば、つぎのようにして調製される。すなわち、まず、上記ポリイソシアネートとポリオールとを配合して混合する。つぎに、この混合物を、８０〜１２０℃の温度で、３０〜９０分間反応させることにより、ウレタンプレポリマー（Ｂ）を得ることができる。
【００２３】
上記ウレタンプレポリマー（Ｂ）におけるＮＣＯ／ＯＨ比は、１．２〜３０が好ましく、特に好ましくは２〜２０である。すなわち、ＮＣＯ／ＯＨ比が１．２未満であれば、ポリオールとの反応が悪くなったり、配合比率が偏り、バラツキが大きくなるからであり、逆に、３０を超えると、保管安定性が悪くなるからである。
【００２４】
上記マトリックス成分に配合する導電剤としては、上記一般式（１）で表されるホウ酸エステル化合物（Ｃ）が用いられる。
【００２５】
上記一般式（１）において、Ｒ¹は水素原子、アルキル基またはアリール基を示し、好ましくはアリール基である。
【００２６】
上記アルキル基としては、炭素数１〜１８のアルキル基が好ましく、より好ましくは、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基であり、特に好ましくはブチル基、ペンチル基である。
【００２７】
また、上記アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が好ましく、特に好ましくはフェニル基である。
【００２８】
上記一般式（１）におけるＲ²は、水素原子、アルキル基またはアリール基を示し、好ましくはアリール基である。そして、このＲ²におけるアルキル基、アリール基の好ましい例としては、上記Ｒ¹と同様のものがあげられる。
【００２９】
そして、上記ホウ酸エステル化合物（Ｃ）としては、下記の式（２）で表されるホウ酸エステル化合物が特に好ましい。
【００３０】
【化３】

【００３１】
上記特定のホウ酸エステル化合物（Ｃ）の配合量は、上記特定のポリオール（Ａ）１００部に対して、０．００１〜５部の範囲が好ましく、より好ましくは０．０１〜１部、特に好ましくは０．０５〜０．５部である。すわなち、上記ホウ酸エステル化合物（Ｃ）の配合量が０．００１部未満では、充分な導電性が得られないからであり、逆に、５部を超えると、硬くなったり、ブルームしたりするからである。
【００３２】
本発明の導電性組成物には、上記特定のポリオール（Ａ）、ウレタンプレポリマー（Ｂ）、ホウ酸エステル化合物（Ｃ）の他にも、各種添加剤を適宜に配合することができる。これら添加剤としては、金属酸化物等の導電剤、カーボンブラック、グラファイト、炭酸カルシウム、マイカ、シリカ等の補強剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３４】
【実施例１〜６】
下記の表１に示す各成分を同表に示す割合で配合し、導電性組成物を調製した。つぎに、この導電性組成物を用いてシート（大きさ２００×２００ｍｍ、厚み２ｍｍ）を作製した。
【比較例１，２】
下記の表１に示す各成分を同表に示す割合で配合し、実施例１と同様にしてウレタン組成物を調製した。つぎに、このウレタン組成物を用いて実施例１と同様にしてシートを作製した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
このようにして得られた実施例品および比較例品のシートを用いて、下記の基準に従い、硬度、電気抵抗、圧縮永久歪み、感光体汚染および複写画像について比較評価を行った。その結果を下記の表２に併せて示す。なお、硬度はＪＩＳＡ法に従って測定した。
【００３７】
〔電気抵抗〕
電気抵抗は、シート外表面上に銀ペーストで１０ｍｍ四方の電極を描き（ガード電極付）、一方、シートの反対側の面に対抗電極を設け、電極間の抵抗をＪＩＳＫ６９１１に記載の方法に準じて測定した。
【００３８】
〔圧縮永久歪み〕
圧縮永久歪みは、ＪＩＳＫ６３０１に記載の方法に準じ、７０℃×２２時間×２５％圧縮の条件下で測定した。
【００３９】
〔感光体汚染〕
感光体汚染は、シートを感光ドラムに貼り付けて、５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３０日間放置し、感光体汚染に起因する感光ドラムの割れやキズの発生を目視観察した。そして、感光ドラムに割れやキズが発生しなかった場合を「なし」、割れやキズが発生した場合を「あり」として表示した。
【００４０】
〔複写画像〕
複写画像は、シートを貼り付けた感光ドラムを複写機に組み込み実際に複写を行うことによって評価した。すなわち、２０枚複写した場合に、１０枚目までにシートの貼り付け跡が画像に残らないものを「良好」とし、その他を「不良」として表示した。
【００４１】
【表２】

【００４２】
上記表２の結果から、実施例１〜６品は、低硬度で圧縮永久歪みの値が小さいことから、低硬度でへたりが少なく、また、電気抵抗にも優れ、しかも感光体汚染がなく、複写画像も良好であることがわかる。これに対して、比較例１，２品は、圧縮永久歪みの値が大きいことから、へたりが大きく、また、感光体汚染があり、特に比較例２品は、複写画像も不良であることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性組成物は、マトリックス成分として、分子量３０００〜１２０００の範囲に設定されたポリオール（Ａ）およびウレタンプレポリマー（Ｂ）を備え、上記一般式（１）で表されるホウ酸エステル化合物（Ｃ）を導電剤として含有するものである。そのため、本発明の導電性組成物を用いて、電子写真複写機又はプリンターにおける導電性ロールやブレードを作製した場合には、べたつきがなく、脱型性に優れ、かつ、低硬度でもへたりが少ない。また、本発明の導電性組成物は、コストが安価であり、実用的にも優れている。したがって、本発明の導電性組成物は、帯電ロール、転写ロール、現像ロール等の導電性ロール等の導電性弾性層として好適に用いることができる。
【００４４】
また、上記特定のホウ酸エステル化合物（Ｃ）の配合量を、上記特定のポリオール（Ａ）１００重量部に対して、０．００１〜５重量部の範囲に設定すれば、上記ホウ酸エステル化合物（Ｃ）と上記ポリオール（Ａ）との相溶性に優れ、ブルームやブリードがなく、物性の低下が少ないという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性ロールを現像ロールとして使用した例を示す構成図である。
【図２】導電性ロールを転写ロールとして使用した例を示す構成図である。

Claims

電子写真複写機又はプリンターにおける、導電性ロール、クリーニングブレード、又は、層形成ブレードの導電性弾性層形成材料として用いられる導電性組成物であって、マトリックス成分として、下記の（Ａ）および（Ｂ）を備え、下記の（Ｃ）を導電剤として含有していることを特徴とする導電性組成物。
（Ａ）分子量３０００〜１２０００の範囲に設定されたポリオール。
（Ｂ）ウレタンプレポリマー。
（Ｃ）下記の一般式（１）で表されるホウ酸エステル化合物。

〔式中、Ｒ¹およびＲ²は水素原子、アルキル基またはアリール基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。〕
上記（Ａ）が、分子量３０００〜１２０００の範囲のポリオキシプロピレングリコールである請求項１記載の導電性組成物。
上記（Ｃ）の配合量が、上記（Ａ）１００重量部に対して、０．００１〜５重量部の範囲に設定されている請求項１または２記載の導電性組成物。