JPH0250187A

JPH0250187A - 導電性ロール

Info

Publication number: JPH0250187A
Application number: JP63202245A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Hashimoto; 和信橋本; Saburo Hayashi; 三郎林; Ko Ishihara; 石原　興
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は電気写真複写機に用いられる導電性ロールに
関するものである。

〔従来の技術〕

近年、加工性に富み軽量でコスト的にも安価な導電性ポ
リマーが注目されている。このような導電性ポリマーは
、例えば電子写真複写機の電子部品である帯電ロール、
現像ロール等の導電性ロールに応用可能である。このよ
うな導電性ロールは、通常、第１図に示すように、金属
シャフト１とその外周面に形成された半導電性高分子Ｎ
（円筒状スリーブ）２によって構成される単層ロールか
、第２図に示すように、金属シャフト１と半導電性高分
子層２との間に樹脂またはゴムの中間層３を有する２層
ロールの構造をとる。しかしながら、従来知られている
ポリピロール系導電性樹脂組成物は、導電領域のもので
あって半導電領域のものではなく、しかも、その大部分
が上記のような半導電性樹脂組成物に代わるものとして
使用されるには未だ充分な加工性および電気特性等の安
定性等を備えていない。例えば、特開昭６１−２３５４
２８号公報には、基体上にピロールモノマーとマトリッ
クス樹脂とからなる溶液を塗装し、これを基体ごと触媒
が溶解した溶液に浸漬し、触媒を上記ピロールモノマー
塗膜内部に導入してピロールを酸化重合させることによ
り導電性樹脂組成物を得る方法が開示されている。また
、特開昭６０−２２３８５４号公報には、熱可塑性樹脂
溶液（Ａ）とポリピロール（Ｂ）との割合（重量％）が
（Ａ）／　（Ｂ）＝７０／３０〜２０／８０の範囲にな
っている導電性樹脂組成物が開示されている。この組成
物は、例えば、熱可塑性樹脂とピロールとの混合溶液に
、パーオキソ酸塩等の酸素含有酸化剤を触媒として作用
させピロールを重合させることにより製造される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記２種類の方法によって得られる導電
性樹脂組成物は、導電剤として導電ポリマー（ポリピロ
ール）を用いており、この導電ポリマーがマトリックス
樹脂中に均一に分散していないという問題を有している
。また、上記導電ポリマーは、溶剤に対して不溶である
か、あるいは可溶であっても塗布加工が不可能であるた
め、加圧成形等により所定形状に形成することが行われ
ている。したがって、上記導電性樹脂組成物の溶剤溶液
を用い、作業の簡単なディッピングによって軸体の外周
に導電性樹脂製のスリーブを形成することは不可能であ
る。また、この導電性樹脂組成物は硬度が大でかつ脆い
ため加圧成形等をするに際しても、加工性が悪いという
欠点をも有している。そのうえ、上記導電性樹脂組成物
は、雰囲気の湿度等によって電気特性がかなり変化する
ため、電気特性の安定性の点でも問題がある。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製
法が容易で、電気特性の安定性した導電性ロールの提供
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の導電性ロールは
、軸体の外周に半導電性高分子層が形成された導電性ロ
ールであって、上記半導電性高分子層が、マトリックス
樹脂であるアルコール可溶性ナイロンとポリピロールか
らなる半導電性樹脂組成物であって、上記アルコール可
溶性ナイロン（Ｘ）とポリピロール（Ｙ）の割合（重量
比）が（Ｘ）／　（Ｙ）＝７１／２９〜９９／１の範囲
に設定され、脱触媒によってピロール重合用の酸化重合
触媒の残存量が１０重置方以下になっているものによっ
て形成されているという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記導電性樹脂組成物が高い
誘電率を有していることに着目し、これを用いて導電性
ロールの外周層を形成しようと着想した。そして、導電
性樹脂組成物自体が有する欠点は新技術の開発で解消す
べく一連の研究を重ねた。その研究の過程で、ポリピロ
ールの使用割合が半導電性樹脂組成物の加工性および電
気特性の安定性に大きな形容を及ぼすことを突き止めた
。そして、このポリピロールの使用割合を中心にさらに
研究を重ねた結果、ポリピロールの使用割合を所定の範
囲内で低減させると、得られる樹脂組成物が半導ＴＬ領
領域なると同時に軟質化し加工性等が大幅に向上するこ
とを突き止めた。また、本発明者らは、樹脂組成物中に
含まれているピロール重合用の酸化重合触媒およびマト
リックス樹脂にも着目し、上記ポリピロールの割合に関
する研究と平行してこれらに関する研究も重ねた。その
結果、酸化重合触媒の殆どのものは潮解性を有するため
、ピロールの重合は水系で行われることが多い、したが
って、水に馴染みのよいアルコールに可溶なナイロンを
マトリックス樹脂に用いると、ピロールがマトリックス
ナイロン中に均一に分散した状態で重合することを突き
止めた。また、上記触媒が残存している半導電性樹脂組
成物に脱触媒処理を施し触媒の残存量をある特定の値以
下に低減すると、ポリピロールの使用量の低減と相まっ
て上記樹脂組成物が完全な半導電領域に入ると同時に、
電気特性の環境依存性が大幅に改善されことを突き止め
、このような半導電性樹脂組成物を用いると優れた特性
を有する導電性ロールが得られることを見出しこの発明
に到達した。

この発明の導電性ロールの半導電性高分子Ｎ（円筒状ス
リーブ）は、マトリックス樹脂と、ピロールモノマーと
、ピロール重合用の酸化重合触媒とを含む半導電性樹脂
組成物を用いて得られる。

上記マトリックス樹脂としては、アルコール可溶性ナイ
ロンが用いられる。例えば、Ｎ−メトキシメチルナイロ
ン、Ｎ−ヒドロキシエチルナイロン等があげられる。ま
た、市販のアルコール可溶性ナイロンは、はとんどがナ
イロン６−ナイロン６６−ナイロン６１０の三元共重合
体のものであるが、ナイロン６−ナイロン６６−ビス（
４−アミノシクロへキシル）メタン−６のような一部に
ナイロン１１．ナイロン１２あるいはその他のナイロン
を共重合させたものも使用可能である。

上記ピロールモノマーとしては、ピロール自体（７）（
ｌｈ、ｉｌ換ヒロール、Ｎ−アルキルピロール、Ｎ−ア
リールピロール、３および４の炭素位でモノアルキル置
換またはジアルキル置換されたピロールおよび３および
４の炭素位でモノハロゲン置換またはジハロゲン置換さ
れたピロール等があげられる。この発明においては、ピ
ロールは、単独でもしくは上記ピロールモノマーと他の
化合物との混合物として使用できる。場合により他の複
素環化合物、例えばフラン、チオフェンまたはチアゾー
ルを上記ピロールモノマーの一部に代えて用いてもよい
。

上記マトリックス樹脂（Ｘ）とポリピロール（Ｙ）との
割合（重量比）は、（Ｘ）／　（Ｙ）が７１／２９〜９
９／１の範囲内でＸ＋Ｙ＝１００に設定されなければな
らない。すなわち、上記範囲を外れると、加工性等に優
れた半導電性樹脂組成物が得られなくからである。した
がって、各原料配合に際し、ピロールモノマーの配合量
は上記（Ｘ）／　（Ｙ）値を満たすように設定する必要
がある。

上記ピロール重合用の酸化重合触媒としては、鉄、アル
ミニウム、銅、白金等の金属塩化物、過硫酸ナトリウム
、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、
重クロム酸カリウム等の無機系過酸化物、過硫酸塩−酸
性亜硫酸ナトリウム、過酸化水素−第一鉄塩、クメンヒ
ドロペルオキシド−第一鉄塩、過酸化ペンゾイルージメ
ヂルアニリル等のレドックス触媒等があげられる。

上記酸化重合触媒の配合割合は、ピロールモノマー１モ
ルに対して酸化重合触媒が０．５〜４モルとなるように
配合することが好適である。

なお、この発明では、上記のようなマトリックス樹脂、
ピロール、酸化重合触媒以外に、それらを溶解混合させ
るための有機溶剤が用いられる。

上記有機溶剤としては、メタノール、エタノール、２−
プロパツール等のアルコール類、ジメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の
エーテル類、ジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ’−ジメチ
ルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセト
ニトリル、エチレンカーボナートおよびギ酸等があげら
れる。

この発明の導電性ロールは、上記各原料を用いて、例え
ばつぎのようにして製造される。すなわち、まず有機溶
剤にマトリックス樹脂であるアルコール可溶性ナイロン
を溶解させこれにピロールモノマーを添加し温度Ｏ〜−
４０°Ｃ下で撹拌する。つぎに、この溶液に重合触媒を
加え重合させた後、重合溶液を水中に投入し凝集させ反
応を停止させる。そして、得られた重合物を清浄な水（
常温程度）で１〜２昼夜浸漬し脱触媒する。さらに、必
要に応じて、第２段階として、常温〜１００°Ｃの清浄
な水で１〜７日間、好ましくは３日間浸漬を続け、重合
物表面のｐ！（値が略中性を示す時点で浸漬を終了させ
半導電性樹脂組成物をつくる。

このようにして脱触媒処理が施された半導電性樹脂組成
物中の酸化重合触媒の残存量はｌ０ＩＥ量％（以下「％
」と略す）以下、好ましくは５％以下に設定されなけれ
ばならない。すなわち、酸化重合触媒の残存量が１０％
を超えると、この発明の半導電性弾性体を形成する半導
電性樹脂組成物が所定の半導電領域（１０４〜１０”Ω
・ｃｍ）に入らないばかりか、電気特性の安定化効果が
得られなくなるからである。通常、上記脱触媒処理、特
に第２段階の脱触媒処理を行うことにより、酸化重合触
媒の残存量は上記の範囲内におさまるようになる。つぎ
に、上記半導電性樹脂組成物を溶剤に溶解して特定粘度
の溶液とし、この溶液に金属シャフトである芯金を浸漬
してデイツプコーティングすることにより、第１図に示
すように、上記金属シャフト１を芯金としその外周に半
導電性高分子Ｎ２が形成された導電性ロールを製造する
ことができる。

このようにして得られる導電性ロールは、その外周層の
半、導電性高分子層２が、マトリックス樹脂としてアル
コール可溶性ナイロンを用いていて電気特性が安定で加
工性に富んだ半導電性樹脂組成物で形成されているため
、電気特性が安定で雰囲気湿度の大小によって変化する
ことがない。また、ディッピング等により半導電性高分
子層の形成が可能になるため、製造が橿めて簡単になる
。

なお、上記導電性ロールの軸体は、中実体であってもよ
いし、中空体であってもよい。また、エンドキャップ状
に左右に２分割されたものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の導電性ロールは、マトリック
ス樹脂としてアルコール可溶性ナイロンを用いこのマト
リックス樹脂中にポリピロールが上記特定の割合で均一
に含有されている半導電性樹脂組成物を用いて外周の半
導電性高分子層を形成しているため、製法が容易でかつ
電気特性が安定している（環境依存性が小さくなる）。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〕２１のガラス製フラスコ容器中に、メタノール３２５ｍ
に６／６６／６１０三元共重合ナイロン（東し社製、に
−８０）５０ｇを溶解した溶液に、ピロール重量比（（
Ｘ）／　（Ｙ）における（Ｙ）の値〕が９％の割合にな
るようビロールを添加し撹拌しながら温度を一２０″Ｃ
に保った。つぎに、この溶液に、ベルオキソジ硫酸ナト
リウムの２モル水溶液１００ｄを撹拌速度４００　ｒｐ
ｍで撹拌しながら約３０分間を要して滴下した。ついで
、６時間後に上記重合溶液を水に投入し凝集させてゴム
状塊を作製し反応を停止させた。そして１、回収後、上
記重合物であるゴム状塊をそのままではなく、少しほぐ
したりまたは薄く延ばしたりして膨潤し易い状態にし、
７２時間流水（温度６０”Ｃ）に浸漬した。つぎに、室
温下で２４時間風乾した後、さらに温度５０″Ｃで２４
時間真空乾燥し黒色塊状物の半導電性樹脂組成物をつ（
つた。回収率は９８％であった。つぎに、上記半導電性
樹脂組成物を用い、前記の製法にしたがって導電性ロー
ルを製造した。得られた導電性ロールの体積抵抗率を測
定（測定条件：高温高温（３０°ＣＸ５５ＲＨ％）　＜
　Ｒｏ　、ｌ＞　、低温低湿（１０″ＣＸ２３　ＲＨ％
）＜ＲＬＬ＞）　し、環境依存性に対する影響および電
気特性の安定性を調べた。

〔実施例２〜４〕ピロール重量比を各々８％、１０％、２５％に変えた。

それ以外は実施例１と同様にして導電性ロールをつくり
、その環境依存性に対する影響および電気特性の安定性
を調べた。

〔比較例１］７２時間流水に浸漬しての脱触媒処理を行わなかった。

〔比較例２〜４〕７２時間流水に浸漬しての脱触媒処理を行わなかった。

それ以外は実施例２〜４と同様にして導電性ロールをつ
くり、その環境依存性に対する影響および電気特性の安
定性を調べた。

（比較例５，６〕ピロール重量比を各々６０％、８０％に変えた。それ以
外は実施例１と同様にして重合を行ったが、生成物はメ
タノールに溶解せず、塗布加工ができなかった。

このようにして得られた電気特性の安定性を下記の表に
示し、かつ環境依存性の測定の結果を第３図に示す。な
お、変動幅Ａは実施例１．変動幅Ｂは実施例２．変動幅
Ｃは実施例３．変動幅りは実施例４．変動幅Ｅは比較例
１．変動幅Ｆは比較例２．変動幅Ｇは比較例３．変動幅
■１は比較例４である。

（余　　白　　）１１１．金漏：／イフト　２・・・キ漆を牲謳ｌか３層
・・惰Ｒ，Ｅ１層特許出願人　　東海ゴム工業株式会社代理人　　弁理士　　西　胚　征　彦 ※　変動幅は１０　ｇ　（Ｒ１ｌ１４／　Ｒｔｔ）で求
めた。

上記の結果より、実施別品はいずれも比較別品に比べて
体積抵抗率の変動幅が小さい。したがって、電気特性が
安定していることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は導電性ロールの構成を示す縦断面図、第２図は
他の導電性ロールの構成を示す縦断面図、第３図は脱触
媒処理の有無による電気的特性の関係を示す図である。第２図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸体の外周に半導電性高分子層が形成された導電
性ロールであつて、上記半導電性高分子層が、マトリッ
クス樹脂であるアルコール可溶性ナイロンとポリピロー
ルからなる半導電性樹脂組成物であつて、上記アルコー
ル可溶性ナイロン（Ｘ）とポリピロール（Ｙ）の割合（
重量比）が（Ｘ）／（Ｙ）＝７１／２９〜９９／１の範
囲に設定され、脱触媒によつてピロール重合用の酸化重
合触媒の残存量が１０重量％以下になつているものによ
つて形成されていることを特徴とする導電性ロール。