JP4614491B2 - 高分子弾性部材、それを用いた画像形成装置部品及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置及びトナー飛翔記録装置等の画像形成装置などにおいて使用される高分子弾性部材に関し、さらに詳しくは、優れた耐高電圧特性を有し、かつ感光体（画像形成体）を汚染したり、トナー（現像剤）融着を引き起こしたりすることのない高分子弾性部材、該部材を用いた画像形成装置部品及び該部品を装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用，現像用，転写用，トナー供給用，クリーニング用などに供される部品の部材として、高分子弾性部材が注目されており、帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ，クリーニングローラ等の弾性を有するローラやトナー層規制ブレード，クリーニングブレード等の弾性を有するブレードなどの形態で用いられている。
これらの目的に使用される高分子弾性部材には、ゴム弾性を有する高分子エラストマーや高分子フォームが材料として用いられており、高分子弾性部材は、低硬度であり、感光体や転写材を汚染することなく、トナーと融着することなく、高電圧を印加されても劣化しないことが求められる。
ここで、高分子エラストマーや高分子フォームを構成する材料としては、イソプレンゴム，エチレンプロピレンゴム，シリコーンゴム，エピクロルヒドリンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム等の固形ゴム加硫物や、ポリオール等の液状原料をイソシアナートにより硬化させたポリウレタン等が用いられている。これらの材料からなる高分子弾性部材からなる画像形成装置部品は、導電性を有することが求められる場合もあり、例えばカーボンブラック，金属酸化物等の導電材を混合したり、電解質を添加したりすることにより所定の電気抵抗値に調整される。
【０００３】
しかしながら、上記高分子弾性部材からなる画像形成装置部品は、長時間にわたり高電圧を印加すると、その表面がべとついたり、電気抵抗が変化する等の問題があり、一般に高電圧により破壊されにくいとされているアクリロニトリルブタジエンゴムにおいても、表面がべとつく等の問題は完全には解決されていない。このような問題点を解決するためには、画像形成装置部品を構成する高分子弾性部材に老化防止剤を添加することが一般に行われている。しかし、老化防止剤として、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチル−ブチル）−ｐ−フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン誘導体、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン等のキノリン誘導体、ジチオカルバミン酸ニッケル等のジチオカルバミン酸塩、１，３−ビス（ジメチルアミノプロピル）−２−チオ尿素等のチオ尿素誘導体を添加すると、これらの老化防止剤が部材表面に析出し、感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりするという問題が生じる。また、老化防止剤として、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のモノフェノール誘導体、２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のポリフェノール誘導体、プロピオン酸オクトデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のヒンダードフェノール誘導体を添加した場合、これらの老化防止剤が感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりするという問題はないものの、長時間にわたり高電圧を印加した際の高分子弾性部材におけるべとつきや電気抵抗の変化を抑制する能力が不充分であるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような高分子弾性部材が有する問題点を解決し、優れた耐高電圧性を有し、かつ感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりすることがなく、感光体又はトナーに接触又は近接して用いられる画像形成装置部品を構成する用途に好適な高分子弾性部材を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、亜リン酸トリエステル類を含有させてなる高分子弾性部材は、優れた耐高電圧性を有し、かつ感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりすることがないことを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、下記一般式
【０００６】
【化２】
【０００７】
（式中、Ｒ1 ，Ｒ2 及びＲ3 は、それぞれ炭素数１〜２０のアルキル基，炭素数２〜２０のアルケニル基，炭素数７〜２０のアラルキル基又は炭素数６〜２０のアリール基を示す。）
で表される亜リン酸トリエステル類を含むことを特徴とする高分子弾性部材、この高分子弾性部材を用いて構成され、かつ画像形成体に接触もしくは近接して使用されるか又は現像剤に接触もしくは近接して使用される画像形成装置部品、及びこれらの画像形成装置部品を装着してなる画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子弾性部材は、上記一般式で表される亜リン酸トリエステル類を含むものである。上記式において、炭素数１〜２０のアルキル基としては、メチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ペンチル基，ヘキシル基，オクチル基，デシル基，ドデシル基（ラウリル基），トリデシル基，テトラデシル基，ヘキサデシル基，オクタデシル基（ステアリル基）などが挙げられる。炭素数２〜２０のアルケニル基としては、オクタデセニル基（オレイル基）などが挙げられる。炭素数７〜２０のアラルキル基としては、α−メチルベンジル；α，α−ジメチルベンジル基；α−エチルベンジル；α，α−ジエチルベンジル基；α−ブチルベンジル；α，α−ジブチルベンジル基；フェネチル基などが挙げられる。また、炭素数６〜２０のアリール基としては、フェニル基；トリル基；エチルフェニル基；キシリル基；ノニルフェニル基；２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基などが挙げられる。
なお、Ｒ1 ，Ｒ2 及びＲ3 の好ましい例としては、それぞれエチル基，プロピル基，デシル基，トリデシル基，２−エチルヘキシル基，ドデシル基（ラウリル基），オクタデセニル基（オレイル基），オクタデシル基（ステアリル基），フェニル基，ノニルフェニル基あるいは２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基である。
上記一般式で表される亜リン酸トリエステル類の好ましい具体的としては、トリデシル亜リン酸，トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸，トリス（ノニルフェニル）亜リン酸，フェニル・ジデシル亜リン酸，ジフェニル・トリデシル亜リン酸，ジフェニル・ノニルフェニル亜リン酸，トリス（トリデシル）亜リン酸などが挙げられる。これらの亜リン酸トリエステル類は一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【０００９】
上記亜リン酸トリエステル類が添加される高分子弾性材料としては、イソプレンゴム，ブタジエンゴム，スチレンブタジエンゴム，クロロプレンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，ブチルゴム，エチレンプロピレンゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴム，クロロスルホン化ポリエチレンゴム，塩素化ポリエチレン，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴム等の固形ゴム、ポリオール等の液状原料をイソシアナート等で硬化させたポリウレタンなどが挙げられる。この中で、感光体の汚染やトナーの融着防止における効果の点から、イソプレンゴム，ブタジエンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，シリコーンゴム，ポリウレタンが特に好ましく用いられる。
【００１０】
上記亜リン酸トリエステル類の添加量は、高分子弾性材料１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.３〜３重量部とすることが特に好ましい。添加方法は、高分子弾性部材の原料に混合する方法が好ましく、すなわち高分子弾性材料として固形ゴムを用いる場合は、補強剤や充填材等の配合成分とともに原料ゴムに混練する方法等が好ましく、高分子弾性材料としてポリオール等の液状原料をイソシアナート等で硬化させるポリウレタン材料等を用いる場合は、液状原料に溶解する方法が好ましい。
【００１１】
ここで、ポリウレタン材料を構成するポリオール成分としては、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールが用いられ、特にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールが好適である。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオール，トリエタノールアミン，ジグリセリン，ペンタエリスリトール，エチレンジアミン，メチルグルコジット，芳香族ジアミン，ソルビトール，ショ糖，リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜８０重量％が好ましく、より好ましくは５〜２５重量％である。そして末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであるのが好ましい。
【００１２】
このポリエーテルポリオールの分子量は、水，プロピレングリコール，エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特に４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。このポリオール成分の官能基数は２〜３のものが好ましい。
【００１３】
本発明のポリウレタン部材を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むことが好ましい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えばテトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドして用いることも好ましく、この場合、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの比率が重量比で９０：１０〜１０：９０の範囲になるように用いるのが好ましく、特に７０：３０〜４０：６０の範囲になるように用いるのが好ましい。
また、上記ポリオール成分とともに、本発明の目的が損なわれない範囲で、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、アジピン酸などの酸成分とエチレングリコールなどのグリコール成分を縮合して得られるポリエステルポリオール、ε−カプロラクタムを開環重合して得られるポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール，ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００１４】
ポリウレタン材料を構成するイソシアナート成分として、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体が用いられる。このトリレンジイソシアナート又はその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアナート、２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、２，４−トリレンジイソシアナートと２，６−トリレンジイソシアナートの混合物、ウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物などが挙げられる。またジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体としては、例えばジアミノジフェニルメタン又はその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアナートが用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアナート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートの官能基数については、通常純ジフェニルメタンジイソシアナートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは2.０５〜4.００、より好ましくは2.５０〜3.５０のものが用いられる。またこれらのジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体を変性して得られた誘導体、例えばポリオールなどで変性したウレタン変性物，ウレチジオン形成による二量体，イソシアヌレート変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物，アロハネート変性物，ウレア変性物，ビュレット変性物なども用いることができるが、これらの中で、ウレタン変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。
【００１５】
本発明においては、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナートやその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、所望により、ヘキサメチレンジイソシアナートなどの各種脂肪族イソシアナート、イソホロンジイソシアナート等の脂環族イソシアナート又はそれらの誘導体を併用することができる。
このイソシアナート成分の配合量は、状況により変動し、一義的に定めることはできないが、通常は、イソシアナート成分中のイソシアナート基と上記ポリオール成分中の水酸基との比ＮＣＯ基／ＯＨ基が、モル比で0.９〜1.５となるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは1.０〜1.２の範囲である。
【００１６】
高分子弾性部材あるいはこの高分子弾性部材からなる画像形成装置部品に導電性を付与する場合は、導電性付与材を高分子弾性材料に混合ないし溶解することができる。導電性付与材としては、例えばガスブラック，インクブラックを含むオイルファーネスブラック，サーマルブラック，チャンネルブラック，ランプブラック等のカーボンブラック、導電性亜鉛華等の導電性金属酸化物が挙げられるが、電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性を抑制するためには電解質により導電性を付与することが好ましい。電解質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウラルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチアンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウム等の第４級アンモニウム，リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属又はカルシウム，マグネシウム等のアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩などが挙げられる。これらの中で、アルキル硫酸の第４級アンモニウム塩や多塩基カルボン酸の第４級アンモニウム塩が好ましく、アミド結合を有する第４級アンモニウムのアルキル硫酸塩が特に好ましい。電解質の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.０１〜１０重量部とすることが好ましく、0.１〜３重量部とすることが更に好ましい。
【００１７】
ポリウレタン材料、電解質等を含むポリウレタン組成物を硬化させるための反応触媒としては、例えばトリエチルアミン，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などのジアミン類、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、スタナスオクトエート，ジブチル錫ジアセテート，ジブチル錫ジラウレート，ジブチル錫マーカブチド，ジブチル錫チオカルボキシレート，ジブチル錫ジマレエート，ジオクチル錫マーカプチド，ジオクチル錫チオカルボキシレート，フェニル水銀プロピオン酸塩，オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの中で、有機錫触媒が特に好ましい。これらの触媒は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。
【００１８】
ポリウレタン部材をフォーム状のものとする場合、ポリウレタンにシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤，アニオン性界面活性剤，両性等の界面活性剤や各種ポリエーテル，各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００１９】
ポリウレタンフォームを製造する際の発泡方法としては、例えば水，有機溶剤，各種代替フロンなどの発泡剤による方法、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法などが好ましく用いられる。これらの中で、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法が特に好ましい。ポリウレタンフォームの発泡倍率については特に制限はないが、最大セル径を５００μｍ未満とすることが好ましく、特に最大セル径を２００μｍ未満とすることが好ましい。また、嵩密度は0.２〜0.７ｇ／ミリリットルの範囲が好ましく、特に0.３〜0.６ｇ／ミリリットルの範囲とすることが好ましい。
【００２０】
ポリウレタン部材を製造する際の配合及び加熱硬化は、上記ポリオール成分、イソシアナート成分、電解質、反応触媒及び所望により用いられる各種添加成分を混合攪拌し、必要に応じて上記方法により気泡を混入させ、所定のモールドなどに注型するか又はブロック状に自由発泡するなどの操作を行ったのち、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。
また、予め、ポリオール成分とイソシアナート成分とを反応させてイソシアナート基を有するプレポリマーを調製し、これをエチレングリコール，１，４−ブタジオール，トリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を用いて硬化させるプレポリマー法も用いることができる。
【００２１】
本発明の高分子弾性部材の主な利用分野である画像形成装置部品は、高分子弾性部材と金属部材とを構成部材とするものであって、通常、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材やアルミニウム，ステンレス鋼，りん青銅などの金属部材を、その一部又は全体を本発明の高分子弾性部材で被覆したものであり、用途によりローラ，ドラム，ブレードなどの形態で使用される。すなわち、画像形成装置部品が高分子弾性ローラである場合には、硫黄快削鋼などに亜鉛等のメッキを施した芯金を、本発明の高分子弾性部材で円筒形に被覆し、さらに必要に応じて、その外側に導電性，半導電性又は絶縁性の塗料を塗布したものを例示することができる。
【００２２】
金属部材と高分子弾性部材の接合方法については、金属部材をあらかじめモールド内部に配設しておき高分子弾性材料組成物を注型硬化する方法や、高分子弾性部材を所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材と高分子弾性部材との間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどを用いることができる。
本発明の高分子弾性部材の成形方法としては、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる方法などを用いることができる。
本発明の高分子弾性材部材を用いた画像形成装置部品のうち、感光体等の画像形成体に接触又は近接して使用される画像形成装置部品としては、帯電部品，現像部品，転写部品，現像剤供給部品，クリーニング部品などを挙げることができ、トナー等の現像剤に接触又は近接して使用される画像形成装置部品として、現像部品，転写部品，現像剤供給部品，クリーニング部品，現像剤層規制部品などを挙げることができる。これらの部品は、ローラやブレードの形態で使用することができる。
【００２３】
図１は、本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図であって、トナー供給用ローラ３と潜電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラ２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙などの記録媒体８を介して、本発明に係る転写ローラ５を当接させた構造を示している。トナー供給用ローラ３，現像ローラ２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給用ローラ３により、現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられたのち、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングローラであり、このクリーニングローラ６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラである。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
ローラ作製
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ランダムに付加し、そのエチレンオキサイド単位の含有率が１６重量％、実質的な官能基数が３、重量平均分子量５０００、ＯＨ価３４ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエーテルポリオール６０重量部、重量平均分子量１０００でＯＨ価１１３ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリテトラメチレンエーテルグリコール４０重量部、ジフェニルメタンジイソシアナートとウレタン変性ジフェニルメタンジイソシアナートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物でイソシアナート基含有率２6.３重量％の混合イソシアナート成分２4.６重量部、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物でＯＨ価３２ｍｇＫＯＨ／ｇであるシリコーン系整泡剤４重量部、電解質としてエチル硫酸変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム0.４重量部、ジブチル錫ジラウレート0.０３重量部、黒色顔料をポリオールに分散させてなるＯＨ価４５ｍｇＫＯＨ／ｇの黒色着色料2.５重量部、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸0.５重量部を、機械的攪拌により発泡させながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、１００℃で１０時間加熱硬化して、直径１6.５ｍｍで長さ２１５ｍｍのポリウレタンフォーム製ローラを作製した。
ローラ物性評価
フォーム部分の嵩密度は0.４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度４０°であった。上記ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板の上に載せ、ローラの両端をそれぞれ５００ｇの力で圧接しながら、芯金と銅板の間の電気抵抗を測定した。測定時の温度，湿度はそれぞれ２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が３０００Ｖのとき１０7.78Ωであった。このローラの表面に直径１２ｍｍのアルミニウム平板を５０ｇｆの力で押し付けた後、平板を１０ｍｍ／分の速度で引き離したときの引っ張り応力をデジタルフォースゲージを用いて測定したところ、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。
ＯＰＣ（有機半導体）汚染性評価
上記ローラを、図１に示す画像形成装置に転写ローラとして組み込んだ。温度，湿度がそれぞれ４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
次いで、上記ローラを画像形成装置から取り外し、温度２３℃、湿度５０％の環境でアルミニウム製ドラムを対極として４０００Ｖの電圧を印加しながら１００時間回転し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、前述の方法と同様にして、電気抵抗とローラ表面のべとつきを評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.75Ωとほとんど変化なく、引っ張り応力も0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
【００２５】
比較例１
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸を配合しない以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.01Ωであり、引っ張り応力は２３ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２６】
実施例２
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてトリデシル亜リン酸0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.76Ωであり、引っ張り応力は0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価を行ったところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
【００２７】
比較例２
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.16Ωであり、引っ張り応力は１９ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２８】
比較例３
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.19Ωであり、引っ張り応力は１４ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２９】
比較例４
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてＮ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３０】
比較例５
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３１】
比較例６
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてジチオカルバミン酸ニッケル0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の高分子弾性部材は、感光体等を汚染することなく、現像剤と融着することなく、また長時間高電圧を印加して場合でも表面がべとつかず、電子写真方式等の画像形成装置に用いる高分子弾性部材として好適であり、帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ（現像剤供給ローラ），クリーニングローラ等の弾性を有するローラやトナー層規制ブレード（現像剤層規制ブレード），クリーニングブレード等の弾性を有するブレードなどの形態で画像形成装置部品を構成し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１：画像形成体
２：現像ローラ
３：トナー供給用ローラ
４：層規制ブレード
５：転写ローラ
６：クリーニングローラ
７：帯電ローラ
８：記録媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電記録装置及びトナー飛翔記録装置等の画像形成装置などにおいて使用される高分子弾性部材に関し、さらに詳しくは、優れた耐高電圧特性を有し、かつ感光体（画像形成体）を汚染したり、トナー（現像剤）融着を引き起こしたりすることのない高分子弾性部材、該部材を用いた画像形成装置部品及び該部品を装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用，現像用，転写用，トナー供給用，クリーニング用などに供される部品の部材として、高分子弾性部材が注目されており、帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ，クリーニングローラ等の弾性を有するローラやトナー層規制ブレード，クリーニングブレード等の弾性を有するブレードなどの形態で用いられている。
これらの目的に使用される高分子弾性部材には、ゴム弾性を有する高分子エラストマーや高分子フォームが材料として用いられており、高分子弾性部材は、低硬度であり、感光体や転写材を汚染することなく、トナーと融着することなく、高電圧を印加されても劣化しないことが求められる。
ここで、高分子エラストマーや高分子フォームを構成する材料としては、イソプレンゴム，エチレンプロピレンゴム，シリコーンゴム，エピクロルヒドリンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム等の固形ゴム加硫物や、ポリオール等の液状原料をイソシアナートにより硬化させたポリウレタン等が用いられている。これらの材料からなる高分子弾性部材からなる画像形成装置部品は、導電性を有することが求められる場合もあり、例えばカーボンブラック，金属酸化物等の導電材を混合したり、電解質を添加したりすることにより所定の電気抵抗値に調整される。
【０００３】
しかしながら、上記高分子弾性部材からなる画像形成装置部品は、長時間にわたり高電圧を印加すると、その表面がべとついたり、電気抵抗が変化する等の問題があり、一般に高電圧により破壊されにくいとされているアクリロニトリルブタジエンゴムにおいても、表面がべとつく等の問題は完全には解決されていない。このような問題点を解決するためには、画像形成装置部品を構成する高分子弾性部材に老化防止剤を添加することが一般に行われている。しかし、老化防止剤として、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチル−ブチル）−ｐ−フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン誘導体、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン等のキノリン誘導体、ジチオカルバミン酸ニッケル等のジチオカルバミン酸塩、１，３−ビス（ジメチルアミノプロピル）−２−チオ尿素等のチオ尿素誘導体を添加すると、これらの老化防止剤が部材表面に析出し、感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりするという問題が生じる。また、老化防止剤として、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のモノフェノール誘導体、２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のポリフェノール誘導体、プロピオン酸オクトデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のヒンダードフェノール誘導体を添加した場合、これらの老化防止剤が感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりするという問題はないものの、長時間にわたり高電圧を印加した際の高分子弾性部材におけるべとつきや電気抵抗の変化を抑制する能力が不充分であるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような高分子弾性部材が有する問題点を解決し、優れた耐高電圧性を有し、かつ感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりすることがなく、感光体又はトナーに接触又は近接して用いられる画像形成装置部品を構成する用途に好適な高分子弾性部材を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、亜リン酸トリエステル類を含有させてなる高分子弾性部材は、優れた耐高電圧性を有し、かつ感光体を汚染したり、トナー融着を引き起こしたりすることがないことを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、下記一般式
【０００６】
【化２】
（式中、Ｒ1 ，Ｒ2 及びＲ3 は、それぞれ炭素数１〜２０のアルキル基，炭素数２〜２０のアルケニル基，炭素数７〜２０のアラルキル基又は炭素数６〜２０のアリール基を示す。）
で表される亜リン酸トリエステル類を含むことを特徴とする高分子弾性部材、この高分子弾性部材を用いて構成され、かつ画像形成体に接触もしくは近接して使用されるか又は現像剤に接触もしくは近接して使用される画像形成装置部品、及びこれらの画像形成装置部品を装着してなる画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子弾性部材は、上記一般式で表される亜リン酸トリエステル類を含むものである。上記式において、炭素数１〜２０のアルキル基としては、メチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，ペンチル基，ヘキシル基，オクチル基，デシル基，ドデシル基（ラウリル基），トリデシル基，テトラデシル基，ヘキサデシル基，オクタデシル基（ステアリル基）などが挙げられる。炭素数２〜２０のアルケニル基としては、オクタデセニル基（オレイル基）などが挙げられる。炭素数７〜２０のアラルキル基としては、α−メチルベンジル；α，α−ジメチルベンジル基；α−エチルベンジル；α，α−ジエチルベンジル基；α−ブチルベンジル；α，α−ジブチルベンジル基；フェネチル基などが挙げられる。また、炭素数６〜２０のアリール基としては、フェニル基；トリル基；エチルフェニル基；キシリル基；ノニルフェニル基；２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基などが挙げられる。
なお、Ｒ1 ，Ｒ2 及びＲ3 の好ましい例としては、それぞれエチル基，プロピル基，デシル基，トリデシル基，２−エチルヘキシル基，ドデシル基（ラウリル基），オクタデセニル基（オレイル基），オクタデシル基（ステアリル基），フェニル基，ノニルフェニル基あるいは２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基である。
上記一般式で表される亜リン酸トリエステル類の好ましい具体的としては、トリデシル亜リン酸，トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸，トリス（ノニルフェニル）亜リン酸，フェニル・ジデシル亜リン酸，ジフェニル・トリデシル亜リン酸，ジフェニル・ノニルフェニル亜リン酸，トリス（トリデシル）亜リン酸などが挙げられる。これらの亜リン酸トリエステル類は一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【０００９】
上記亜リン酸トリエステル類が添加される高分子弾性材料としては、イソプレンゴム，ブタジエンゴム，スチレンブタジエンゴム，クロロプレンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，ブチルゴム，エチレンプロピレンゴム，ウレタンゴム，シリコーンゴム，クロロスルホン化ポリエチレンゴム，塩素化ポリエチレン，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴム等の固形ゴム、ポリオール等の液状原料をイソシアナート等で硬化させたポリウレタンなどが挙げられる。この中で、感光体の汚染やトナーの融着防止における効果の点から、イソプレンゴム，ブタジエンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，シリコーンゴム，ポリウレタンが特に好ましく用いられる。
【００１０】
上記亜リン酸トリエステル類の添加量は、高分子弾性材料１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.３〜３重量部とすることが特に好ましい。添加方法は、高分子弾性部材の原料に混合する方法が好ましく、すなわち高分子弾性材料として固形ゴムを用いる場合は、補強剤や充填材等の配合成分とともに原料ゴムに混練する方法等が好ましく、高分子弾性材料としてポリオール等の液状原料をイソシアナート等で硬化させるポリウレタン材料等を用いる場合は、液状原料に溶解する方法が好ましい。
【００１１】
ここで、ポリウレタン材料を構成するポリオール成分としては、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールが用いられ、特にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールが好適である。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオール，トリエタノールアミン，ジグリセリン，ペンタエリスリトール，エチレンジアミン，メチルグルコジット，芳香族ジアミン，ソルビトール，ショ糖，リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜８０重量％が好ましく、より好ましくは５〜２５重量％である。そして末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであるのが好ましい。
【００１２】
このポリエーテルポリオールの分子量は、水，プロピレングリコール，エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特に４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。このポリオール成分の官能基数は２〜３のものが好ましい。
【００１３】
本発明のポリウレタン部材を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むことが好ましい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えばテトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドして用いることも好ましく、この場合、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの比率が重量比で９０：１０〜１０：９０の範囲になるように用いるのが好ましく、特に７０：３０〜４０：６０の範囲になるように用いるのが好ましい。
また、上記ポリオール成分とともに、本発明の目的が損なわれない範囲で、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、アジピン酸などの酸成分とエチレングリコールなどのグリコール成分を縮合して得られるポリエステルポリオール、ε−カプロラクタムを開環重合して得られるポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール，ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００１４】
ポリウレタン材料を構成するイソシアナート成分として、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体が用いられる。このトリレンジイソシアナート又はその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアナート、２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、２，４−トリレンジイソシアナートと２，６−トリレンジイソシアナートの混合物、ウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物などが挙げられる。またジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体としては、例えばジアミノジフェニルメタン又はその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアナートが用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアナート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートの官能基数については、通常純ジフェニルメタンジイソシアナートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは2.０５〜4.００、より好ましくは2.５０〜3.５０のものが用いられる。またこれらのジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体を変性して得られた誘導体、例えばポリオールなどで変性したウレタン変性物，ウレチジオン形成による二量体，イソシアヌレート変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物，アロハネート変性物，ウレア変性物，ビュレット変性物なども用いることができるが、これらの中で、ウレタン変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。
【００１５】
本発明においては、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナートやその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、所望により、ヘキサメチレンジイソシアナートなどの各種脂肪族イソシアナート、イソホロンジイソシアナート等の脂環族イソシアナート又はそれらの誘導体を併用することができる。
このイソシアナート成分の配合量は、状況により変動し、一義的に定めることはできないが、通常は、イソシアナート成分中のイソシアナート基と上記ポリオール成分中の水酸基との比ＮＣＯ基／ＯＨ基が、モル比で0.９〜1.５となるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは1.０〜1.２の範囲である。
【００１６】
高分子弾性部材あるいはこの高分子弾性部材からなる画像形成装置部品に導電性を付与する場合は、導電性付与材を高分子弾性材料に混合ないし溶解することができる。導電性付与材としては、例えばガスブラック，インクブラックを含むオイルファーネスブラック，サーマルブラック，チャンネルブラック，ランプブラック等のカーボンブラック、導電性亜鉛華等の導電性金属酸化物が挙げられるが、電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性を抑制するためには電解質により導電性を付与することが好ましい。電解質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウラルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチアンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウム等の第４級アンモニウム，リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属又はカルシウム，マグネシウム等のアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩などが挙げられる。これらの中で、アルキル硫酸の第４級アンモニウム塩や多塩基カルボン酸の第４級アンモニウム塩が好ましく、アミド結合を有する第４級アンモニウムのアルキル硫酸塩が特に好ましい。電解質の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.０１〜１０重量部とすることが好ましく、0.１〜３重量部とすることが更に好ましい。
【００１７】
ポリウレタン材料、電解質等を含むポリウレタン組成物を硬化させるための反応触媒としては、例えばトリエチルアミン，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などのジアミン類、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、スタナスオクトエート，ジブチル錫ジアセテート，ジブチル錫ジラウレート，ジブチル錫マーカブチド，ジブチル錫チオカルボキシレート，ジブチル錫ジマレエート，ジオクチル錫マーカプチド，ジオクチル錫チオカルボキシレート，フェニル水銀プロピオン酸塩，オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの中で、有機錫触媒が特に好ましい。これらの触媒は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。
【００１８】
ポリウレタン部材をフォーム状のものとする場合、ポリウレタンにシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤，アニオン性界面活性剤，両性等の界面活性剤や各種ポリエーテル，各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００１９】
ポリウレタンフォームを製造する際の発泡方法としては、例えば水，有機溶剤，各種代替フロンなどの発泡剤による方法、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法などが好ましく用いられる。これらの中で、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法が特に好ましい。ポリウレタンフォームの発泡倍率については特に制限はないが、最大セル径を５００μｍ未満とすることが好ましく、特に最大セル径を２００μｍ未満とすることが好ましい。また、嵩密度は0.２〜0.７ｇ／ミリリットルの範囲が好ましく、特に0.３〜0.６ｇ／ミリリットルの範囲とすることが好ましい。
【００２０】
ポリウレタン部材を製造する際の配合及び加熱硬化は、上記ポリオール成分、イソシアナート成分、電解質、反応触媒及び所望により用いられる各種添加成分を混合攪拌し、必要に応じて上記方法により気泡を混入させ、所定のモールドなどに注型するか又はブロック状に自由発泡するなどの操作を行ったのち、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。
また、予め、ポリオール成分とイソシアナート成分とを反応させてイソシアナート基を有するプレポリマーを調製し、これをエチレングリコール，１，４−ブタジオール，トリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を用いて硬化させるプレポリマー法も用いることができる。
【００２１】
本発明の高分子弾性部材の主な利用分野である画像形成装置部品は、高分子弾性部材と金属部材とを構成部材とするものであって、通常、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材やアルミニウム，ステンレス鋼，りん青銅などの金属部材を、その一部又は全体を本発明の高分子弾性部材で被覆したものであり、用途によりローラ，ドラム，ブレードなどの形態で使用される。すなわち、画像形成装置部品が高分子弾性ローラである場合には、硫黄快削鋼などに亜鉛等のメッキを施した芯金を、本発明の高分子弾性部材で円筒形に被覆し、さらに必要に応じて、その外側に導電性，半導電性又は絶縁性の塗料を塗布したものを例示することができる。
【００２２】
金属部材と高分子弾性部材の接合方法については、金属部材をあらかじめモールド内部に配設しておき高分子弾性材料組成物を注型硬化する方法や、高分子弾性部材を所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材と高分子弾性部材との間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどを用いることができる。
本発明の高分子弾性部材の成形方法としては、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる方法などを用いることができる。
本発明の高分子弾性材部材を用いた画像形成装置部品のうち、感光体等の画像形成体に接触又は近接して使用される画像形成装置部品としては、帯電部品，現像部品，転写部品，現像剤供給部品，クリーニング部品などを挙げることができ、トナー等の現像剤に接触又は近接して使用される画像形成装置部品として、現像部品，転写部品，現像剤供給部品，クリーニング部品，現像剤層規制部品などを挙げることができる。これらの部品は、ローラやブレードの形態で使用することができる。
【００２３】
図１は、本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図であって、トナー供給用ローラ３と潜電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラ２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙などの記録媒体８を介して、本発明に係る転写ローラ５を当接させた構造を示している。トナー供給用ローラ３，現像ローラ２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給用ローラ３により、現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられたのち、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングローラであり、このクリーニングローラ６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラである。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
ローラ作製
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ランダムに付加し、そのエチレンオキサイド単位の含有率が１６重量％、実質的な官能基数が３、重量平均分子量５０００、ＯＨ価３４ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエーテルポリオール６０重量部、重量平均分子量１０００でＯＨ価１１３ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリテトラメチレンエーテルグリコール４０重量部、ジフェニルメタンジイソシアナートとウレタン変性ジフェニルメタンジイソシアナートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物でイソシアナート基含有率２6.３重量％の混合イソシアナート成分２4.６重量部、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物でＯＨ価３２ｍｇＫＯＨ／ｇであるシリコーン系整泡剤４重量部、電解質としてエチル硫酸変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム0.４重量部、ジブチル錫ジラウレート0.０３重量部、黒色顔料をポリオールに分散させてなるＯＨ価４５ｍｇＫＯＨ／ｇの黒色着色料2.５重量部、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸0.５重量部を、機械的攪拌により発泡させながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、１００℃で１０時間加熱硬化して、直径１6.５ｍｍで長さ２１５ｍｍのポリウレタンフォーム製ローラを作製した。
ローラ物性評価
フォーム部分の嵩密度は0.４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度４０°であった。上記ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板の上に載せ、ローラの両端をそれぞれ５００ｇの力で圧接しながら、芯金と銅板の間の電気抵抗を測定した。測定時の温度，湿度はそれぞれ２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が３０００Ｖのとき１０7.78Ωであった。このローラの表面に直径１２ｍｍのアルミニウム平板を５０ｇｆの力で押し付けた後、平板を１０ｍｍ／分の速度で引き離したときの引っ張り応力をデジタルフォースゲージを用いて測定したところ、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。
ＯＰＣ（有機半導体）汚染性評価
上記ローラを、図１に示す画像形成装置に転写ローラとして組み込んだ。温度，湿度がそれぞれ４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
次いで、上記ローラを画像形成装置から取り外し、温度２３℃、湿度５０％の環境でアルミニウム製ドラムを対極として４０００Ｖの電圧を印加しながら１００時間回転し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、前述の方法と同様にして、電気抵抗とローラ表面のべとつきを評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.75Ωとほとんど変化なく、引っ張り応力も0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
【００２５】
比較例１
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸を配合しない以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.01Ωであり、引っ張り応力は２３ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２６】
実施例２
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてトリデシル亜リン酸0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.76Ωであり、引っ張り応力は0.１ｇｆ以下でローラ表面のべとつきは感じられなかった。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価を行ったところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
【００２７】
比較例２
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.16Ωであり、引っ張り応力は１９ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２８】
比較例３
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて２，２−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール、黒ベタ、白ベタいずれも良好な画像が得られた。
連続通電評価
実施例１と同様の連続通電試験を行った後の、電気抵抗とローラ表面のべとつきを実施例１と同様にして評価したところ、電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.19Ωであり、引っ張り応力は１４ｇｆでローラ表面はべとついていた。再度、このローラを画像形成装置に組み込み、実施例１と同様にして画像評価しようとしたところ、記録紙が転写ローラにからまってしまい、画像評価ができなかった。記録紙が転写ローラにからまったのは、転写ローラ表面のべとつきが原因と考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００２９】
比較例４
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてＮ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３０】
比較例５
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えて６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３１】
比較例６
ローラ作製
実施例１において、トリス（２−エチルヘキシル）亜リン酸に代えてジチオカルバミン酸ニッケル0.５重量部を配合した以外は実施例１と同様にしてローラを作製した。
ローラ物性評価
ローラの電気抵抗は、実施例１と同条件で１０7.78Ωであり、ローラ表面のべとつきを表す引っ張り応力は0.１ｇｆ以下であった。
ＯＰＣ汚染性評価
実施例１と同様にして画像を評価したところ、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。これは感光体汚染が生じたためと考えられ、このローラは画像形成装置部品として不適当である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の高分子弾性部材は、感光体等を汚染することなく、現像剤と融着することなく、また長時間高電圧を印加して場合でも表面がべとつかず、電子写真方式等の画像形成装置に用いる高分子弾性部材として好適であり、帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ（現像剤供給ローラ），クリーニングローラ等の弾性を有するローラやトナー層規制ブレード（現像剤層規制ブレード），クリーニングブレード等の弾性を有するブレードなどの形態で画像形成装置部品を構成し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１：画像形成体
２：現像ローラ
３：トナー供給用ローラ
４：層規制ブレード
５：転写ローラ
６：クリーニングローラ
７：帯電ローラ
８：記録媒体
Claims (6)
- 主にイソシアナート成分とポリオール成分から製造されたポリウレタン材料からなる高分子弾性部材であって、該ポリオール成分は、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含み、該ポリエーテルポリオールと該ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの比率が重量比で９０：１０〜１０：９０の範囲のものであり、且つ下記一般式
で表される亜リン酸トリエステル類を含む高分子弾性部材を用いて構成される、画像形成体又は現像剤に接触又は近接して使用される画像形成装置部品。 - Ｒ1、Ｒ2及びＲ3が、それぞれエチル基、プロピル基、デシル基、トリデシル基、２−エチルヘキシル基、ドデシル基、オクタデセニル基、オクタデシル基、フェニル基、ノニルフェニル基あるいは２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基である請求項１に記載の画像形成装置部品。
- 前記イソシアナート成分と前記ポリオール成分の配合量比が、ＮＣＯ／ＯＨのモル比で０．９〜１．５である請求項１に記載の画像形成装置部品。
- 前記ポリオール成分の官能基数が２〜３である請求項１又は３に記載の画像形成装置部品。
- 画像形成体に接触又は近接して使用される画像形成装置部品が、転写部品、帯電部品、現像部品、現像剤供給部品又はクリーニング部品であり、現像剤に接触又は近接して使用される画像形成装置部品が、転写部品、現像部品、現像剤供給部品、クリーニング部品又は現像剤層規制部品である請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置部品。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置部品を装着してなる画像形成装置。
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