JPH0934216A - 導電性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性ローラの導電弾性層の永久歪みを小さ
くする。 【構成】 回転軸と、その外周に同心に導電弾性層を設
けた導電性ローラにおいて、導電弾性層がヘキサメチレ
ンジイソシアネートの３量体、ビューレット体またはそ
れらの混合物から成るポリイソシアネートと、高分子量
ポリプロピレンポリオールを主成分とするポリオールと
を、イソシアネートインデックス８０〜１２０で反応さ
せて得られるポリウレタンエラストマーから成る導電性
ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性ローラ、特に低
永久歪み特性を有する導電性ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリ、プリンタ等の電
子写真装置においては、感光体の周囲に帯電ローラ、現
像ローラのような導電性ローラを使用するものが多い。

【０００３】たとえば、一成分現像方式の電子写真装置
の現像部では、図１に示すように、層厚規制ブレード３
により、現像ローラ２の外周に薄層担持したトナー（現
像剤）４を感光体１に移動させ、静電潜像を顕像化して
現像が成される。

【０００４】このように導電性ローラは、常にドラムま
たはローラ、ブレード等によって圧接されるので、その
構成部材は容易に変形する必要がある。そのため、回転
軸の外周に低硬度のエラストマー（弾性体）から成る導
電弾性層が形成される。

【０００５】従来、導電性ローラに用いられるエラスト
マーとしては、シリコンゴム、アクリロニトリルブタジ
エンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が知られている
が、容易に変形し、しかも配合剤による感光体汚染が少
ないポリウレタンエラストマーが好ましく用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリウ
レタンエラストマーにおいては、容易に変形するため硬
度を低くしていくと永久歪みが大きくなり、復元性に劣
るものとなる。

【０００７】復元性に劣ると感光体との均一な圧接や、
トナーの均一な厚みでの担持ができず、画像不良の原因
となる。

【０００８】ポリウレタンエラストマーにおいて低硬
度、たとえばＪＩＳ−Ａ４０度以下で、しかも永久歪み
を小さくする試みもなされているが、電子写真装置用と
して、満足すべき導電性ローラは得られていない。

【０００９】本発明はこの課題を解決するために成され
たものであり、低硬度で永久歪みが小さく、しかも感光
体汚染のない導電性ローラを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、回転軸
と、その外周に同心に導電弾性層を設けた導電性ローラ
において、導電弾性層がヘキサメチレンジイソシアネー
ト（ＨＤＩ）の３量体（ＨＤＩトリマー）、ビューレッ
ト体（ＨＤＩビューレット）またはそれらの混合物から
成るポリイソシアネートと、高分子量ポリプロピレンポ
リオールを主成分とするポリオールとを、イソシアネー
トインデックス８０〜１２０で反応させて得られるポリ
ウレタンエラストマーから成る導電性ローラが提供され
る。

【００１１】本発明に用いられるポリイソシアネート
は、ＨＤＩトリマーまたはＨＤＩビューレットである。
ＨＤＩトリマーはホスフィン等の触媒を用いて、ＨＤＩ
を３量化したものであり、式（１）の構造を有する。Ｈ
ＤＩビューレットは、式（２）の構造を有する。

【００１２】

【化１】

【００１３】

【化２】

【００１４】本発明では、ＨＤＩトリマー、ＨＤＩビュ
ーレットを単独または混合したポリイソシアネートをポ
リオールとの反応に用いる。

【００１５】本発明において、ポリイソシアネートと反
応するポリオールは、高分子量ポリプロピレンポリオー
ルを主成分とするもので、高分子量ポリプロピレンポリ
オール単独または高分子量ポリプロピレンポリオール
に、低分子量ポリオールを０．５〜５重量％添加して用
いる。高分子量ポリプロピレンポリオールとしては、分
子量２０００〜８０００、官能基数２〜３のものが好ま
しく用いられる。また低分子量ポリオールとしては、分
子量１０００未満、官能基数２〜４のポリプロピレンポ
リオールやエチレングリコール、２−エチルヘキサノー
ル等が用いられる。

【００１６】本発明においては、ＨＤＩトリマー、ＨＤ
Ｉビューレットまたはそれらの混合物から成るポリイソ
シアネートとポリプロピレンポリオールを主成分とする
ポリオールとをイソシアネートインデックス８０〜１２
０で反応させて、ポリウレタンエラストマーを得る。イ
ソシアネートインデックスが８０より小さくなると、必
要な硬度が得られず、また粘着性が高くなるためローラ
として使用する際にゴミ、トナー等の付着が起こりやす
くなる。１２０より大きくなると、イソシアネート基の
反応完結に時間がかかり、脱型時間が長くなり、生産性
の低下を招く。イソシアネートインデックスは、ポリイ
ソシアネートに含まれるイソシアネート基とポリオール
に含まれる水酸基のモル比の１００倍を意味し、これを
基にポリイソシアネートとポリオールの配合量が決定さ
れる。

【００１７】また、ポリイソシアネートとポリオールの
反応速度を調整するため、通常錫系触媒（トリメチル錫
ラウレート、ジブチル錫ジラウレート等）やアミン系触
媒（トリエチレンジアミン等）がポリオールに０．１〜
０．５重量部添加して用いられる。

【００１８】本発明の導電性ローラの導電弾性層を形成
するポリウレタンエラストマーに導電性を付与する導電
性付与剤としては、カーボンブラックや銅、酸化錫、等
の金属および金属酸化物の粒子等が挙げられる。これら
の導電性付与剤は通常予めポリオール１００重量部に、
０．５〜１．０重量部添加され、均一に分散される。

【００１９】本発明の導電性ローラの導電弾性層を形成
するポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネート
と導電性付与剤を含有するポリオールとを、イソシアネ
ートインデックスに基づいた量で配合した反応混合物
を、回転軸を内部に設置したローラ成形用金型に注入
し、加熱硬化させて成形される。回転軸としては、金属
から成るパイプや棒の両端を軸受支持すべく加工したも
のが用いられる。防錆の点より、ステンレス鋼製や表面
処理をした鋼製のものが好ましく用いられる。これらの
回転軸は、外周部を脱脂洗浄し、接着剤を塗布、乾燥し
た後、ローラ成形用金型に位置決めして設置され、８０
〜１１０℃に予熱される。この金型に、前記の反応混合
物を注入し、回転軸の外周に導電弾性層が形成された成
形体を得る。

【００２０】本発明の導電性ローラは、上記成形体の導
電弾性層の外周を研摩加工したもの、あるいは研摩加工
面にさらに樹脂液を塗布し、用途に合わせて導電性や表
面性を改良したものである。

【００２１】

【作用】本発明は、導電弾性層の形成にＨＤＩトリマ
ー、ＨＤＩビューレットまたはその混合物とポリプロピ
レンポリオールを用いることを特徴とする。このように
形成したポリウレタンエラストマーの永久歪みが低くな
る理由は必ずしも明らかではないが、ＨＤＩトリマー、
ＨＤＩビューレットとポリプロピレンポリオールとの相
溶性が極めてよく、混合時に両者が完全に均一に混ざ
り、反応硬化過程においても、ポリイソシアネート偏在
域や、ポリオール偏在域ができないこと、および、ＨＤ
Ｉトリマー、ＨＤＩビューレットとも３官能性で、立体
網目構造を取りやすいことが作用していると考えられ
る。

【００２２】

【実施例】実施例および比較例により本発明を説明する
が、これらは本発明の範囲を限定するものではない。部
は特に示す以外重量部である。またＭＷは分子量を、ｆ
は官能基数を示す。

【００２３】実施例１ ポリプロピレンポリオール（ＭＷ＝４０００、ｆ＝２、
住友バイエルウレタン株式会社製）９９部と、ポリプロ
ピレンポリオール（ｆ＝４、ＭＷ＝４００、住友バイエ
ルウレタン株式会社製）１部と、カーボンブラック（ラ
イオン・アクゾ株式会社製）０．５部とをよく混合撹拌
後、ロールで練った。

【００２４】この混合物へ、１．８−ジアザビシクロ−
（５，４，０）−ウンデセン−７のフェノール塩（ＤＢ
Ｕ−フェノール塩）（サンアプロ株式会社（製））０．
２部を添加し、撹拌して触媒を分散させた。混合物が均
一になった後、４０℃、３Ｔｏｒｒ以下の圧力で３時間
以上減圧脱水した。

【００２５】このように調整したポリオール混合物に、
ＨＤＩビューレットをイソシアネートインデックスが１
０５になるように計量して添加した。添加時のポリオー
ル成分とイソシアネート成分の温度はいずれも４０℃で
あった。ポリイソシアネート添加後、アジテータで撹拌
した。

【００２６】外周に接着剤を塗布したステンレス製の芯
金（回転軸）を８０℃に加熱したローラ用金型にセット
した。この金型に前記反応混合物を注入して、約１０分
間反応硬化させてポリウレタンエラストマーから成る導
電弾性層を形成した。これを脱型し、室温で１日放置乾
燥した。このローラを研磨機で表面研磨し、導電性ロー
ラを得た。

【００２７】圧縮永久歪み特性を測定するために、前記
反応混合物を圧縮永久歪みサンプル用金型に注入して、
圧縮永久歪み測定用サンプルを調製した。

【００２８】実施例２〜８ 実施例１と同様にして導電性ローラを得た。使用したポ
リイソシアネート成分、ポリオール成分等の配合量およ
びイソシアネートインデックスを表１に示す。

【００２９】比較例１、２ 実施例１と同様に反応混合物を調製したが、ポリイソシ
アネート成分であるＨＤＩビューレットに変えて、変性
ＭＤＩを使用した。使用したポリイソシアネート成分、
ポリオール成分等の配合量およびイソシアネートインデ
ックスについては表２に示す。

【００３０】比較例３ 実施例４におけるポリイソシアネート成分であるＨＤＩ
トリマーの使用量をイソシアネートインデックスが１２
５となるように配合した以外は実施例４と同じようにし
てローラを得た。他の成分の配合量については表２に示
す。

【００３１】比較例４ 実施例１において、ポリイソシアネート成分であるＨＤ
Ｉビューレットの代わりに、ＴＤＩ−８０を用いた以外
は同様にしてローラを得た。他の成分の配合量について
は表２に示す。

【００３２】圧縮永久歪み測定試験 圧縮永久歪みの測定は、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に従っ
た。圧縮条件は７０℃×２２時間とした。

【００３３】その他の特性試験 脱型のしやすさは、前記のように１０分間反応硬化させ
た後脱型し、その容易度を判定した。硬度の測定は、Ｊ
ＩＳ−Ｋ−６３０１，Ａ硬度に従った。粘着性は、触手
で判定した。特性試験の結果を表３に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、特定のＨＤＩ、ＨＤＩ
ビューレット等を使用し、イソシアネートインデックス
を所定の範囲に調整したポリウレタンエラストマーによ
り、導電弾性層を形成しているので、ローラの永久歪み
が小さくなり、感光体への圧接や、ローラ、ブレードと
の圧接によって生ずる変形に対する復元性に優れた導電
性ローラが得られる。

【００３８】したがって電子写真装置に本発明の導電性
ローラを用いた場合、感光体やローラ、ブレード等への
圧接性もよく、トナーの均一な薄層化や感光体への安定
した転送を可能にし、さらには、感光体への摺接による
帯電を可能にする。それにより画像不良の解消に役立
つ。

【００３９】したがって、感光体上の静電潜像の現像の
画像むらがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ローラの１つの使用例である現
像装置の要部を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 現像ローラ ３ 現像ブレード ４ トナー ５ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 伸一 兵庫県尼崎市久々知３丁目13番26号 住友 バイエルウレタン株式会社内 (72)発明者 永易 正 兵庫県尼崎市久々知３丁目13番26号 住友 バイエルウレタン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、その外周に同心に導電弾性層
   を設けた導電性ローラにおいて、導電弾性層がヘキサメ
   チレンジイソシアネートの３量体、ビューレット体また
   はそれらの混合物から成るポリイソシアネートと、高分
   子量ポリプロピレンポリオールを主成分とするポリオー
   ルとを、イソシアネートインデックス８０〜１２０で反
   応させて得られるポリウレタンエラストマーから成るこ
   とを特徴とする導電性ローラ。