JPH10207181A

JPH10207181A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JPH10207181A
Application number: JP797397A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yakushiji; 薬師寺　　学; 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: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、耐熱性の優れた帯電部材及びこれ
を用いた帯電装置を提供することを目的とする。【解決手段】被帯電体に当接させ、この被帯電体との
間に電圧を印加することにより、該被帯電体を帯電させ
る帯電部材において、前記帯電部材が、ポリオール成分
として開始剤にエチレンオキサイドとプロピレンオキサ
イドがランダムに付加したポリエーテルポリオールを含
むウレタンからなる弾性層を有することにより上記課題
を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真等の機構
で使用される帯電部材及び帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真技術の進歩に伴い電子写
真等の機構で使用する帯電部材（体積固有抵抗１０³ 〜
１０¹⁰Ω・ｃｍ）に対する要求が高まっており、とりわ
け帯電等のプロセスに利用される弾性ローラが注目され
ている。従来、このような用途に用いられる帯電部材
は、高分子エラストマーや高分子フォーム等の高分子物
質に過塩素酸リチウムや過塩素酸ナトリウムの如き無機
イオン物質、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエ
トサルフェート等の如き陽イオン性界面活性剤、ホウフ
ッ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、あるいは金属酸化物やカーボ
ンブラック等の導電性材料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。

【０００３】このような高分子部材として、ポリウレタ
ン、特にポリエーテルポリオールとポリイソシアネート
から成るポリウレタンが、その特性、取扱性、価格など
の利点から多用され、ポリエーテルポリオールの中でも
グリセリン等の開始剤に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や、さらにその末端にエ
チレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールが
用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電子写真等の
機構で使用される帯電部材には、所定の電気抵抗である
のみならず、高電圧で長時間通電した際の発熱に十分耐
え得ること、とりわけ高分子部材の分解により感光体を
汚染せず、その電気抵抗が変化しないことが必要とされ
ている。また、弾性層の表面に塗膜を付与する際に、例
えばディッピング法等により形成された塗膜を乾燥する
工程において、その乾燥温度に弾性層が充分耐え得るこ
とも必要とされている。

【０００５】ところが、従来のポリウレタンを形成する
ポリオール成分がプロピレンオキサイドのみの場合、耐
熱性は良いが反応性が劣るため成形が困難であったり、
親水性が低いためイオンが動きにくくローラの導電性の
確保が困難になる等の問題がある。また、末端にエチレ
ンオキサイドを付加した場合、１級水酸基が多いため反
応性が高く、親水性が増すため導電性は確保できるが、
耐熱性が劣る等の問題がある。従って、本発明はかかる
従来の高分子部材の欠点を解決し、耐熱性の優れた帯電
部材及びこれを用いた帯電装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、電子写真等の
機構で使用される帯電部材において、前記帯電部材がポ
リオール成分としてグリセリン等に、エチレンオキサイ
ドとプロピレンオキサイドがランダムに付加したポリエ
ーテルポリオールを含むポリウレタンからなることによ
り耐熱性が向上し、反応性と導電性をも確保できること
を知見し、本発明を完成させるに至ったものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき更に詳しく説
明する。本発明に係る帯電部材は、ポリウレタンフォー
ムやエラストマーに導電性材料を添加混合してなる弾性
層を有するものであり、ポリウレタンの原料として、グ
リセリン等の開始剤にエチレンオキサイドとプロピレン
オキサイドがランダムに付加したポリエーテルポリオー
ルを用いるものである。

【０００８】ポリエーテルポリオールの構造としては、
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、エチレンジアミン、ソルビトール、しょ糖等の公
知の開始剤に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサ
イドがランダムに付加したものであればよい。全ポリエ
ーテルポリオール成分中に含まれるエチレンオキサイド
の割合は、３〜５０重量％、より好ましくは５〜２０重
量％であり、３％より少ないと反応性が劣るため成型が
困難であったり、親水性が低いためイオンが動きにく
く、ローラの導電性の確保が困難である。また、５０％
より多いと耐熱性が悪くなり好ましくない。なお、本発
明の効果を損なわない範囲で、ポリエーテルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ア
クリロニトリルポリオール、ポリテトラメチレンエーテ
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、ポリカーボネートポリオール等の公知
のポリオールを混合してもよい。

【０００９】また、ポリイソシアネート化合物として
は、一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラ
ストマー製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤ
Ｉ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素
数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらのポ
リイソシアネートの混合物や変性物等が用いられる。

【００１０】鎖延長剤には、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ポリオールを用いる
ことができるが、特に分子量５００以下、好ましくは分
子量２００以下のポリオールが好ましく用いられる。

【００１１】本発明の帯電部材は、上記ポリウレタンを
基材とし、これに導電性材料を添加するものである。こ
の導電性材料としては、特に制限はないが、例えば金属
や金属酸化物の粉末やウィスカー、カーボンブラック等
のフィラー、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、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニ
ウムクロライド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、ホウフッ化テトラブチルアンモニウム等の４級アン
モニウム塩の如き有機イオン物質及び/ 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、テトラシ
アノエチレン、テトラシアノキノジメタン、ベンゾキノ
ン、クロルアニル、アントラキノン、アントラセン、ジ
クロロジシアノベンゾキノン、フェロセン、フタロシア
ニン等の電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質等が用
いることができる。また、基材であるポリウレタンとの
相溶性を向上させる等の目的でこれらの化合物の誘導体
や電荷移動錯体を形成し得る電子受容物質をテトラチア
フルバレン、リチウム等の電子供与物質と錯体を形成し
た形で使用しても良い。なお、これらの導電性材料の添
加量は、ウレタン１００重量部に対して０．０１〜５０
重量部であることが好ましい。

【００１２】また、本発明者らは上記導電性材料のうち
特に種々のカーボンブラックについて試験したところ、
比表面積をＸ（ｍ² ／ｇ）、ＤＢＰ吸油量をＹ（ｍｌ／
１００ｇ）としたとき、２５≦Ｘ≦１３０かつ−０．４
３Ｘ＋８８≦Ｙ≦−０．４３Ｘ＋１３４のカーボンブラ
ックが、導電性部材のしなやかさを損なわず電気抵抗を
安定制御し得ることを知見した。この範囲を第１図に図
示する。なお、中抵抗領域で安定に抵抗を制御する観点
から、ＤＢＰ吸油量が３０〜１２５ｍｌ／１００ｇ（ミ
ディアムストラクチャー）のカーボンブラックをウレタ
ン１００重量部に対して０．５〜１０重量部を添加する
ことが好ましい。

【００１３】ウレタンの製造方法としては、ワンショッ
ト法やプレポリマー法が用いられるが、特にプレポリマ
ー法を用いると、感光体汚染が少なく耐熱性の良いウレ
タンが得られるので好ましい。発泡させる場合の発泡方
法に制限はなく、水やフロン等の発泡剤による方法や、
機械的な撹伴により気泡を混入する方法（メカニカルフ
ロス法）等が用いられるが、特にメカニカルフロス法を
用いると感光体汚染の少ないフォームが得られるので好
ましい。

【００１４】上記の帯電部材を電子写真装置に用いる形
状に制限はないが、通常芯金を中心に配設したローラ形
状や、ブレード等のブロック形状にして用いられる。ロ
ーラ形状にする方法に制限はないが、通常砥石により研
磨する方法や、ローラ形状に合わせたモールドを使用し
て自己スキン付きフォームやエラストマーを得る方法が
用いられる。

【００１５】なお、本発明に係る弾性層の表面に１層乃
至複数層の樹脂層を設けることもできる。樹脂層は、特
に限定されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、フェノ
ール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン
変性アクリル樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、スチ
レン樹脂、塩化ビニリデン系共重合体ラテックス、ポリ
ビニルアセタール樹脂、フッ素樹脂等の１つ又はこれら
を２種以上混合したものが挙げられる。また、これら樹
脂層に添加される導電性物質は、特に限定されず、弾性
層と同様な導電性物質が使用できる。なお、その他の樹
脂層の厚みは、特に限定されないが、通常１〜６００μ
ｍ程度に調整される。

【００１６】

【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。［実施例１］分子量３５００、官能基数３、エチレンオ
キサイドが主鎖にランダムに付加しその含有率が１２％
であるポリエーテルポリオールにトリレンジイソシアネ
ートを加え、６０℃で１５時間反応させてウレタンプレ
ポリマーを得た。このウレタンプレポリマー１００部
に、１，４−ブタンジオール６．０５部、シリコーン系
界面活性剤４部、ジブチルチンジラウレート０．０１
部、陽イオン性界面活性剤混合物０．１部、変性脂肪族
ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート０．４２
部、黒色顔料２部を加え、ミキサーで混合した。その混
合物を、予めシャフトが配置されている１１０℃に予熱
されたモールドに注型し、１１０℃にて３０分間加熱
し、両端部を除くシャフト表面に、導電性ウレタンフォ
ーム層が形成された帯電ローラを得た。この帯電ローラ
を９０℃のオーブンに入れて加熱し続け、数時間毎に状
態を目視で観察して耐熱性を調べた。この結果を表１に
示す。

【００１７】この帯電ローラの抵抗は、Ａｄｖａｎｔｅ
ｓｔ社Ｒ８３４０Ａを用い、両側に５００ｇの荷重をか
けて銅板上で測定した。また、ローラ硬度をアスカーＣ
硬度計を用い測定した。これらの結果を表２に示す。

【００１８】［実施例２］実施例１で得られた帯電ロー
ラの弾性層の表面に厚さ１００μｍの樹脂層を設けた以
外は、実施例１と同様の帯電ローラを作成した。樹脂層
は水系ディスパージョンタイプのポリウレタン樹脂１０
０部に、カーボンブラックを２５部添加した塗料を使用
した。ここで、樹脂層を形成する際、実施例１で得られ
た帯電ローラを上記塗料中にディッピング後、１１５
℃、６時間の条件下で乾燥させたが、弾性層には変化が
見られなかった。なお、帯電ローラのアスカーＣ硬度は
６６°、ＪＩＳ１０点平均粗さＲ_Z は１．７μｍであ
った。また、帯電ローラをプリンターにセットして画像
を印刷したところ、３０００枚まで何の異状も認められ
なかった。

【００１９】［比較例１］分子量５０００、官能基数
３、プロピレンオキサイドのみが含まれるポリエーテル
ポリオールを用い、１，４−ブタンジオールを５．１９
部配合した以外は実施例１と同様にして帯電ローラを作
成した。耐熱性の結果を表１に、ローラ抵抗、硬度を表
２に示す。耐熱性は比較例２、３よりかなり良いが、反
応性が低いためうまく発泡できず硬度が高くなる。また
親水性が低いのでローラ抵抗が高い。

【００２０】［比較例２］分子量４９００、官能基数
３、エチレンオキサイドが末端のみに１４．５％含まれ
るポリエーテルポリオールを用い、1,4-ブタンジオール
を４．７６部配合した以外は実施例１と同様にして帯電
ローラを作成した。耐熱性の結果を表１に、ローラ抵
抗、硬度を表２に示す。末端のエチレンオキサイドによ
って親水性が増し、ローラ抵抗は低くなるが、耐熱性は
悪くなる。

【００２１】［比較例３］分子量５０００、官能基数
３、エチレンオキサイドが末端のみに１６％含まれるポ
リエーテルポリオールを用い、１，４−ブタンジオール
を６．４７部配合した以外は実施例１と同様にして帯電
ローラを作成した。耐熱性の結果を表１に、抵抗、硬度
を表２に示す。比較例２よりもさらに末端のエチレンオ
キサイドが増えたため、ローラ抵抗は低く、耐熱性は悪
くなる。

【００２２】［比較例４］比較例３の帯電ローラを使用
した以外は、実施例２と同様の帯電ローラを作成した。
ここで、乾燥後の帯電ローラ表面を観察したところ、表
面の所々に窪みが発生していた。なお、帯電ローラのア
スカーＣ硬度は５９°、ＪＩＳ１０点平均粗さＲ_Z は
４．２７μｍであった。また、帯電ローラをプリンター
にセットして画像を印刷したところ、１７００枚で不良
画像となった。ローラ表面を観察すると、窪みに多量の
トナーが詰まっていて、これが帯電不良を起こしたこと
がわかった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】実施例と比較例とを比較すると、実施例のローラが耐熱
性が特に優れていることが明らかである。さらに実施例
のローラは、ローラ抵抗が低くなっており、導電性も優
れているが明らかである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の帯電部材は、優れた耐熱性を与
えるものであり、これを電子写真等の機構で使用される
帯電ローラに利用すれば、塗装後の乾燥で不具合を起こ
すことなく、しかも優れた耐久性が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカーボンブラックの特性を表すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に当接させ、この被帯電体との
間に電圧を印加することにより、該被帯電体を帯電させ
る帯電部材において、前記帯電部材が、ポリオール成分
としてエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドがラ
ンダムに付加したポリエーテルポリオールを含むポリウ
レタンからなる弾性層を有することを特徴とする帯電部
材。
【請求項２】上記ポリエーテルポリオールにおいて、
全ポリエーテルポリオール成分中に含まれるエチレンオ
キサイドの割合が３〜５０重量％であることを特徴とす
る請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】上記ポリエーテルポリオールがイソシア
ネート成分により予めプレポリマー化したものであるこ
とを特徴とする請求項１又は２項に記載の帯電部材。
【請求項４】被帯電体に当接し該被帯電体を帯電させ
る帯電部材と、被帯電体と帯電部材との間に電圧を印加
する電圧印加手段とを具備してなる帯電装置において、
前記帯電部材として請求項１乃至３いずれか１項に記載
の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。