JPH0854770A

JPH0854770A - 帯電装置用部材および帯電装置

Info

Publication number: JPH0854770A
Application number: JP16846794A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島; Yoshitomo Masuda; 善友増田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、かかる従来の帯電装置用部材の欠
点を解決し、上述した諸特性を兼備した帯電装置用部材
を提供することを目的とする。【構成】本発明の帯電装置用部材は、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 〜１×１０
¹⁰Ωｃｍ以下であり、上記電気抵抗の位置ばらつきが±
２０％以下であり、上記電気抵抗の測定電圧依存性が測
定電圧１０〜５０００Ｖの範囲で±２０％以下であり、
かつ温度１５℃、相対湿度１０％の電気抵抗が温度３
２．５℃、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスで利
用する帯電装置に好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩に伴い電子写真プ
ロセスで利用する帯電装置用部材に対する要求も高まっ
ており、とりわけ帯電装置用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帯電装置用部材は所定
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、かつ電気抵抗の印加電圧依存性が少なく、
かつ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、このような帯電装置用部材として
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やウィスカーを混入した
り、カーボンブラックなど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、変成脂肪
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および／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】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、か
かる従来の帯電装置用部材の欠点を解決し、上述した諸
特性を兼備した帯電装置用部材を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するするための手段】本発明者らは、上記
問題点を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ポリウレ
タンを代表とする高分子エラストマーや高分子フォーム
等の高分子物質に対し、電荷移動錯体を形成し得る電子
受容物質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１×１０⁵ 〜１×
１０¹⁰Ωｃｍであり、かつ電気抵抗の位置ばらつきが少
なく、電気抵抗の測定電圧依存性が測定電圧１０Ｖ〜５
０００Ｖの範囲で少なく、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帯電装置用部材が初め
て得られることを知見し、本発明を成すに至った。従っ
て、本発明は、請求項１を提供する。

【０００７】以下本発明に係る帯電装置用部材は、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 〜１×１０¹⁰Ωｃｍ、好ましくは２
×１０⁷ 〜５×１０⁹ Ωｃｍ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、上記電気抵抗の測定電圧依存性が測定電圧１０〜
５０００Ｖの範囲で±２０％、好ましくは±１５％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。

【０００８】ここで、高分子物質としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリウレタン等の樹脂、天然ゴ
ム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の合成ゴム等が挙げら
れ、またこれらのフォームも使用することができ、特に
本発明は高分子フォームやエラストマーが好適に用いら
れ、中でもウレタンフォーム、ウレタンエラストマーが
好ましい。なお、高分子フォームを得る場合の発泡方法
に制限はないがゴム系部材では発泡剤により発泡する方
法、ウレタン系部材では発泡剤による方法や機械的な攪
拌により気泡を混入する方法が好ましく用いられる。ゴ
ム系部材の製造方法に制限はないが、ゴム材料を導電性
付与剤、硫黄や過酸化物等の架橋剤、カーボンブラック
等の補強剤、老化防止剤、架橋反応促進剤などと共に混
合した後、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。

【０００９】ウレタン系部材の製造方法についても制限
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)、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（変性MDI)、イ
ソホロンジイソシアネート等の架橋剤を導電性付与剤、
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。その際に、所定の寸法のモールド等を用いる方法等
により、平滑な表面層（いわゆる自己スキン及び／又は
インテグラルスキン）を形成することも好ましい。

【００１０】ここで前記自己スキンとは、通常金属製或
は他の材質の型に注入して注入物を固める場合に、必ず
型に接した部分に薄い膜状の皮膜が生ずるもので、これ
を自己スキンという。従って、通常そのスキン厚は極薄
く、精々１μｍ〜８００μｍ程度であり、このスキンと
内部材料との物性の差（密度、強度等）はあまりない。
勿論、今回のように機械攪拌により気泡を混入させたフ
ォーム材料の場合には、型内での反応がほぼ終了してい
るので、いわゆるウレタンにおいてインテグラルフォー
ム用配合或は型等の条件を設定・コントロールして、ウ
レタン反応を起こさせつつ内部フォームと表面側のフォ
ームとの間を連続的にその密度やセル数或はこれに伴っ
て物性を変化させる所謂インテグラルスキンフォームの
ものとは異なるものである。通常インテグラルスキンフ
ォームに比べて低硬度となる。抵抗値：（内・外側共）１×１０⁵ 〜１×１０¹⁰
Ωｃｍ。平均セル径：（内・外側共）２０〜３００μｍ。密度：（内・外側共）０．３〜０．８ｇ／ｃｍ
³ 。

【００１１】もちろん、必要に応じて上記インテグラル
スキンフォーム様の所望のものに制作することもでき
る。この場合の内部・外部の物性等は大体次のような範
囲が可能である。密度：内部材０．３〜０．８ｇ／ｃｍ³ 、外部材０．６
〜１．１ｇ／ｃｍ³ 表皮厚：外部材０．３ｍｍ〜３ｍｍ平均セル径：内部材２００〜３００μｍ、外部材１〜１
００μｍ。

【００１２】本発明の帯電装置用部材は、上記高分子物
質を基材とし、これに導電性付与剤を添加するものであ
るが、本発明においては、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が好適であり、この電荷
移動錯体を形成し得る電子受容物質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。

【００１３】ここで、電荷移動錯体を形成し得る電子受
容物質としては、テトラシアノエチレンおよびその誘導
体、テトラシアノキノジメタンおよびその誘導体、ベン
ゾキノンおよびその誘導体、クロルアニルおよびその誘
導体、アントラキノンおよびその誘導体、アントラセン
およびその誘導体、ジクロロジシアノベンゾキノンおよ
びその誘導体、フェロセンおよびその誘導体、フタロシ
アニンおよびその誘導体等が挙げられ、その１種を単独
で、または２種以上を組み合わせて用いることができ
る。これらの中では、テトラシアノキノジメタン、テト
ラシアノエチレンが好ましい。

【００１４】上記電荷移動錯体を形成し得る電子受容物
質の添加量は、上記高分子物質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、本発明を達成する上から好ましい。な
お、上記電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質に加
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
リオール成分をあらかじ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】また、勿論、環境安定性、汚染性、騒音、
画像改善等の観点から本発明の帯電装置用部材の上に１
つ以上の導電性、半導電性或は絶縁性の各種被覆層を設
けることも可能である。

【００１６】これらの各種被覆層としては、例えば、ナ
イロン等が好ましく用いられ、特にナイロン１２を１５
重量％以上含有する共重合ナイロンで形成することによ
り、帯電環境安定性を向上させることが可能である。こ
の共重合ナイロンの融点としては、１２０℃以下が良
く、特に７０〜１２０℃、とりわけ９０〜１１０℃であ
ることが好ましい。この場合の被覆層の体積抵抗率とし
ては、１０⁶ 〜１０¹³Ωｃｍが好ましい。なお、この体
積抵抗率を調整する目的でカーボンブラック、酸化スズ
粒子、酸化チタン等の金属酸化物粒子を１つ以上配合す
ることができる。

【００１７】また、アクリル樹脂成分が５〜７０重量％
含有するウレタン変性アクリル樹脂を含む樹脂層で形成
することも好ましく、このアクリル樹脂成分としては、
ポリマーとしてのガラス転移温度Ｔ_g が室温から約８０
℃までのものが良い。この場合の被覆層の体積抵抗率と
しては、１０⁶ 〜１０¹³Ωｃｍが好ましい。なお、この
体積抵抗率を調整する目的でカーボンブラック、酸化ス
ズ粒子、酸化チタン等の金属酸化物粒子を１つ以上配合
することができる。また、汚染性を向上させる目的で反
応後のウレタン変性アクリル樹脂中にシリコーン成分を
１〜５０重量％程度添加することができる。

【００１８】さらに、例えば、被帯電体との表面近傍に
粒径３５〜１００μｍの粒子を配置することにより、汚
染性、騒音などを低減できる。この場合の粒子として
は、絶縁性または導電性を有する粒子のいずれでも良い
が、絶縁性粒子の場合には、導電性の塗膜または弾性体
材料で被覆するように配置しても良い。粒子の配合量と
しては、塗膜または弾性体材料を形成し得るポリマー１
００重量部に対して３〜５０重量部が好ましい。

【００１９】

【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、ここでいう湿度とは相対湿度を示す。［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５．５ｍ
ｍ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。ついで、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１．４×１０⁹ Ω、４
０００Ｖの時１．３×１０⁹Ωであった。電気抵抗の位
置ばらつきは±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１０
００Ｖの時、電気抵抗は４点の平均値で５．７×１０⁷
Ω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２．９×１０⁸ Ω、４
０００Ｖの時２．７×１０⁸ Ωであった。電気抵抗の位
置ばらつきは±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１０
００Ｖの時、電気抵抗は４点の平均値で４．６×１０⁶
Ω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。

【００２１】［実施例２］配合する導電剤をテトラシア
ノエチレン０．０１重量部に代えてテトラシアノキノジ
メタン０．０１６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、１．９×１０⁸ Ω、４０００Ｖの時１．９×１０
⁸ Ωであった。電気抵抗の位置ばらつきは±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１．５×１０⁷ Ωであった。

【００２２】［比較例２］配合する導電剤をテラシアノ
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
×１０⁸ Ω、４０００Ｖの時７．８×１０⁷ Ωであっ
た。電気抵抗の位置ばらつきは±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３．０×１０⁸ Ω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３０
００Ｖ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、長さ２１５ｍｍのウレタンフォー
ム帯電ローラを作製した。ついで上記帯電ローラを第１
図に示す電子写真装置の耐電装置に組み込み、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。さらに温度、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。

【００２４】［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。

【００２５】［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、トリレン
ジイソシアネート６．０３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０．０３５重
量部、テトラシアノエチレン０．０３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、長さ２１５
ｍｍの自己スキン付きウレタンフォームローラに、アク
リル変性ウレタン樹脂（アクリル樹脂成分４０重量％）
にカーボンブラック（三菱化成２４００Ｂ）を２０重量
部を混合した被膜層を設けた帯電ローラを作成した。次
いで、上記帯電ローラを第１図に示す電子写真装置の帯
電装置に組み込み、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。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電装置
用部材は、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、かつ電気
抵抗の印加電圧依存性が少なく、かつ低温低湿時と高温
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電子写真帯電装置用
部材であり、これを帯電ローラ等の帯電装置に利用すれ
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】図１は電子写真装置の概略構成図の一例を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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 以上１×１０¹⁰Ωｃｍ以下であり、
上記電気抵抗の位置ばらつきが±２０％以下であり、上
記電気抵抗の測定電圧依存性が測定電圧１０〜５０００
Ｖの範囲で±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帯電
装置用部材。
【請求項２】高分子物質を基材とし、電荷移動錯体を
形成し得る電子受容物質を添加してなることを特徴とす
る請求項１記載の帯電装置用部材。
【請求項３】高分子物質がウレタンフォーム又はウレ
タンエラストマーであることを特徴とする請求項２記載
の帯電装置用部材。
【請求項４】電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質
がテトラシアノキノジメタン又はテトラシアノエチレン
であることを特徴とする請求項２又は３記載の帯電装置
用部材。
【請求項５】電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質
の添加量が高分子材料に対して０．００１〜２０重量部
であることを特徴とする請求項２、３又は４記載の帯電
装置用部材。
【請求項６】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倍以下であるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の帯電
防止用部材。
【請求項７】電子写真プロセス用の弾性ローラである
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の帯電装置用部
材。
【請求項８】上記請求項１乃至７記載の帯電装置用部
材を用いて構成したことを特徴とする帯電装置。