JPH1152675A - 半導電性ゴム部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない添加量で安定した半導電性を得ること
ができる半導電性ゴム部材を提供する。 【解決手段】 ポリオール成分とイソシアネート成分か
らなり且つ導電性カーボンが分散されたポリウレタンか
らなる弾性体層を有し、前記イソシアネート成分として
脂肪族系イソシアネートの少なくとも一種を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法を応用
した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成プロ
セスにおける帯電、転写、現像装置等に用いられる半導
電性ゴム部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成プロセスにおける帯
電、転写、現像装置等に使用される帯電、現像、転写部
材には、ウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ポリオ
レフィンゴム等に導電性を持たせた半導電性ゴムが使用
されている。また、通常絶縁性を有するゴムなどの弾性
体に導電性を付与する手段としては、帯電防止剤、過酸
化物イオン、カーボン、導電性金属及び金属酸化物等を
分散させる方法が従来から用いられている。特に、耐摩
耗性、非汚染性、導電性等の優れたウレタンをマトリッ
クスに用いた、半導電性部材が特開平６−３５２９８号
公報、特開平６−２００９２１号公報等に提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら半導電性部材は
比較的高い抵抗領域では帯電防止剤、過酸化物イオン等
でも安定した中抵抗が得られる。しかしながら、さらに
抵抗を下げようとしてこれら導電剤の添加量を増やして
も、さらに低抵抗のものを得ることができない。一方、
カーボン、金属酸化物等を用いた場合、広範囲の抵抗値
を得ることはできるが、その分散状態のバラツキが抵抗
値のバラツキに大きく影響を与える。また、バラツキを
押さえるために導電性の鈍い導電化剤を用いた場合、目
的の抵抗値を得るためのカーボン添加量が増えるため、
原料マトリックスの粘度を上昇させ、これにより成形加
工性の悪化、気泡残り、寸法不良等の問題が生じる。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑み、少ないカ
ーボン添加量で安定した半導電性を得ることができる半
導電性ゴム部材を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
ポリオール成分とイソシアネート成分からなり且つ導電
性カーボンが分散されたポリウレタンからなる弾性体層
を有し、前記イソシアネート成分として脂肪族系イソシ
アネートの少なくとも一種を含有することを特徴とする
半導電性ゴム部材にある。

【０００６】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記導電性カーボンの添加量が前記ポリオール成分
１００重量部に対して０．５〜５重量部の範囲であるこ
とを特徴とする半導電性ゴム部材にある。

【０００７】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記導電性カーボンのＤＢＰ吸油量が２００
ｃｃ／１００ｇ以下であることを特徴とする半導電性ゴ
ム部材にある。

【０００８】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記脂肪族系イソシアネートが、総イ
ソシアネート成分中２５〜１００当量％含有されている
ことを特徴とする半導電性ゴム部材にある。

【０００９】本発明は、ポリウレタンマトリックスにカ
ーボンを分散させた系において、ポリウレタンのイソシ
アネート成分をカーボン分散性の良いものを選択するこ
とにより、マトリックス中のカーボン分散度を上げてカ
ーボンストラクチャーを発達させ、これにより少ないカ
ーボン添加量で高い導電性を得るようにしたものであ
る。すなわち、本発明は、イソシアネート成分として特
定の脂肪族系イソシアネートを加えることによりカーボ
ンの分散性を向上させ、少ないカーボン添加量で安定し
た半導電性を有する導電性ゴム部材を実現したものであ
る。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】本発明における導電性ゴム部材は均一な半
導電性を持ち、尚かつ良好な成形作業性を有した、ポリ
ウレタン弾性体層を有する。ポリウレタン弾性体層は、
ポリイソシアネート成分、導電性カーボンを分散させた
ポリオール成分及び鎖延長剤成分を反応硬化させること
により形成することができる。

【００１２】ここで、導電性カーボンとしては、一般的
に用いられているものを用いることができるが、原料粘
度上昇を押さえるため，ＤＢＰ吸油量が２００ｃｃ／１
００ｇ以下であることが望ましい。なお、ここでいうＤ
ＢＰ吸油量とは、ＪＩＳ Ｋ６２２１に準じて測定され
るものをいう。

【００１３】導電化カーボンとしては、デンカブラック
（電気化学工業株式会社製）、トーカブラック（東海カ
ーボン株式会社製）、ｐｒｉｎｔｅｘＬ、Ｌ６（デグサ
ジャパン株式会社製）、＃３０３０、＃３０５０（三菱
化学株式会社製）等を挙げることができる。

【００１４】ポリイソシアネート成分としては、脂肪族
系イソシアネートを少なくとも一種用いる必要がある。
ここで、脂肪族系イソシアネートとしては、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、
水添４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添
キシリレンジイソシアネートなどを挙げることができ
る。

【００１５】ポリイソシアネート成分としては、この
他、脂肪族系イソシアネートに加え、第二イソシアネー
ト成分として、４，４’−ジフェニルメタンジイソシア
ネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート等の芳香
族系イソシアネートを用いることができる。これら第二
イソシアネート成分も単独もしくは複数混合して用いる
ことができる。

【００１６】本発明では、脂肪族イソシアネートを、総
イソシアネート中、２５〜１００当量％となるように用
いるのが好ましい。これは、カーボン分散度上昇の効果
を顕著に得るためである。すなわち、イソシアネート成
分として２５ｍｏｌ％以上の脂肪族系イソシアネートを
含有することにより、原料粘度の低下、相溶性の効果か
らカーボンの二次疑集が顕著に起こりにくくなり、これ
によりカーボン分散性が上がり、少ないカーボン添加量
で高い導電効果が得られかつ分散状態の均一な半導電性
を有するウレタンゴム部材が得られる。但し、物性面を
考慮して芳香族系イソシアネートの比率を上げた場合、
カーボンの分散度は減少し、導電性は減少する傾向を示
す。

【００１７】本発明で用いるポリオール成分としては、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等
のポリアルキレングリコールなどポリエーテルポリオー
ル、ε−カプロラクトン開環重合体、ポリカーボネート
ポリオール等のポリエステルポリオール、さらにこれら
ポリオール成分の共重合体などを挙げることができる
が、勿論、これに限定されるものではない。

【００１８】本発明では、常法により、鎖延長剤として
低分子量ポリオールを加えることができる。

【００１９】鎖延長剤としては、エチレングリコール、
プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオ
ペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン、１，２，４−ブタン
トリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタ
エリスリトール等の多価アルコールを挙げることができ
る。

【００２０】本発明の半導電性ゴム部材には、ワンショ
ット法、擬プレポリマー法及びプレポリマー法の何れの
製造法も適用可能である。

【００２１】例えば、ワンショット法では以下の様にし
て製造される。まず、ポリオール成分に導電化カーボン
を加えロールミル等を用いて十分に分散混合を行い、カ
ーボンバッチを調製する。次いで、このカーボンバッチ
にイソシアネート成分、硬化剤成分を適時加えて十分攪
拌したのち、１００℃〜１６０℃に保温された金型に注
入し、１５〜９０分加熱により鎖延長、架橋してポリウ
レタンエラストマーを得る。得られたポリウレタンエラ
ストマーを金型から取り出し、４ｈ加熱熟成を行った後
に、所定の形状に加工することにより半導電性ゴム部材
が得られる。

【００２２】本発明の半導電性ゴム部材は、複写機、プ
リンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置に使
用される帯電、現像、転写のロールもしくはブレード形
状の各種部材に適用することができる。なお、各用途に
より、目的とされる抵抗値が異なるが、それぞれカーボ
ン添加量とイソシアネート配合で広範囲に抵抗調整が可
能である。

【００２３】なお、本発明の半導電性部材は、用途に応
じて各種形状に成形可能である。例えば、図１（ａ）に
示すように、芯金１の周囲に円筒状の弾性ゴム部材２を
設けたロール形状、又は、図１（ｂ）に示すように、板
状の弾性ゴム部材３からなるシート形状など、種々の形
態が考えられる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例により説明す
るが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。

【００２５】（実施例１）ポリテトラメチレングリコー
ル（ＭＷ＝２０００、ｆ＝２、三洋化成社製）９８重量
部と導電化カーボンブラック２重量部とを混合攪拌した
後、ロールミルで混練りして均一にカーボンを分散させ
たものをカーボンブラックとした。次いで、このカーボ
ンブラックを１１０℃で２ｈ減圧脱泡後、これに、ヘキ
サメチレンジイソシアネート（住友バイエルウレタン社
製）６２重量部、４，４−ジフェニルメタンジイソシア
ネート（三井東圧株式会社製）２３重量部、１，４−ブ
タンジオール（三菱化学株式会社製）９重量部を順次加
え、１分間攪拌した。その後、これを１２０℃に予熱さ
れた遠心成形金型に注入し、３０分回転させながら反応
硬化させた後、金型より取り出し、４ｈ加熱熟成を行っ
て半導電性シートを製造した。

【００２６】（実施例２）実施例１のヘキサメチレンジ
イソシアネート６２重量部に変えて、ヘキサメチレンジ
イソシアネート３１重量部、および４，４−ジフェニル
メタンジイソシアネート（三井東圧株式会社製）２０重
量部を用いた以外は実施例１と同様にしてシートを製造
した。

【００２７】（比較例１）実施例１のヘキサメチレンジ
イソシアネートに変えて、４，４−ジフェニルメタンジ
イソシアネート４０重量部を用いた以外は実施例１と同
様にしてシートを製造した。

【００２８】（電気抵抗値測定）各実施例１および２、
比較例１の各シートの体積抵抗、および各面の表面抵抗
を測定し、その結果を表１に示した。

【００２９】なお、電気抵抗は、図２に示すように、シ
ート１０を主電極１１およびガード電極１２と対向電極
１３とで挟み、２３℃、５５％ＲＨの環境下において、
印加電圧１００Ｖの条件により測定した。

【００３０】

【表１】

【００３１】比較例１のシートにおいては、表裏の抵抗
差が４桁程度あるのに対して、実施例１および２では抵
抗差が小さく、実施例１においてその差は０．５桁程度
にとどまっている。すなわち、実施例１および２ではカ
ーボン分散度がよく、その中でも実施例１が最もカーボ
ン分散度がよく、これにより抵抗値のばらつき減少に効
果が得られたことを示している。また、体積抵抗におい
ても実施例１および２のシートの値が比較例１に比べて
低く、同カーボン添加量において低抵抗化の効果が得ら
れたことが認められた。

【００３２】

【発明の効果】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導電性ゴム部材の例を示す外観図で
ある。

【図２】表面抵抗および体積抵抗の測定方法を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 芯金 ２ 弾性ゴム部材 ３ 弾性ゴム部材 １０ シート １１ 主電極 １２ ガード電極 １３ 対向電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール成分とイソシアネート成分か
   らなり且つ導電性カーボンが分散されたポリウレタンか
   らなる弾性体層を有し、前記イソシアネート成分として
   脂肪族系イソシアネートの少なくとも一種を含有するこ
   とを特徴とする半導電性ゴム部材。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記導電性カーボン
   の添加量が前記ポリオール成分１００重量部に対して
   ０．５〜５重量部の範囲であることを特徴とする半導電
   性ゴム部材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記導電性カ
   ーボンのＤＢＰ吸油量が２００ｃｃ／１００ｇ以下であ
   ることを特徴とする半導電性ゴム部材。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記脂
   肪族系イソシアネートが、総イソシアネート成分中２５
   〜１００当量％含有されていることを特徴とする半導電
   性ゴム部材。