JP2002053639A

JP2002053639A - 導電性弾性部材及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002053639A
Application number: JP2000339885A
Authority: JP
Inventors: Junji Sakata; 純二坂田; Tadashi Nakajima; 正中島; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】低電気抵抗、低硬度、微細セル、低圧縮残留
歪、高強度などの優れた特性を併せ持つ導電性弾性部材
を提供すること。【解決手段】ポリオールとポリイソシアネートから合
成したウレタンプレポリマーと、水分散カーボンとを攪
拌混合して得られるポリウレタンフォームからなる導電
性弾性部材において、ポリオールとして、（Ａ）オキシ
プロピレン単位を７０重量％以上含有するポリエーテル
ポリオールをベースとして合成したポリマーポリオール
と（Ｂ）オキシエチレン単位を５０重量％以上含有する
親水性ポリエーテルポリオールとを併用するか又はこれ
らに（Ｃ）オキシプロピレン単位を７０重量％以上含有
するポリエーテルポリオールとを併用する導電性弾性部
材、及び画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置、静
電記録装置及びトナー飛翔記録装置等の画像形成装置な
どにおいて使用される導電性弾性部材に関し、さらに詳
しくは、低電気抵抗、低硬度、微細セル、低圧縮残留
歪、高強度などの優れた特性を併せ持つ導電性弾性部材
及びこれを装着した画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真技術の進歩に伴い、乾式
電子写真装置の転写用部材，トナー供給用部材，帯電用
部材などとして中抵抗弾性ローラが注目され、転写ロー
ラ，現像ローラ，トナー供給ローラ，帯電ローラなどに
用いられている。そして、この中抵抗弾性ローラを形成
する材料として、これまで、ゴム弾性を有する高分子エ
ラストマーや高分子フォームが用いられてきた。従来、
このような目的に使用される部材としては、例えばカー
ボンブラック等の導電性カーボン，金属酸化物，イオン
導電剤などにより導電性を付与したＮＢＲ，ＥＰＤＭ，
シリコーンゴム，ポリウレタンなどのエラストマーやフ
ォームがある。これらの中でもポリウレタン材料は、上
記導電性部材に適した低硬度の部材が得られ、水、低沸
点化合物などの発泡剤を用いる方法、機械的攪拌による
方法などにより、低硬度のフォームとすることができ、
上記部材に好んで用いられている。ポリウレタンフォー
ムは、ポリウレタンの化学構造を決定する原料及びその
配合量の選択によっても硬度を下げることができる。ポ
リウレタンフォームをトナー供給ローラなどの用途に供
する場合、低硬度であると同時に低抵抗でかつ微細セル
を有し、圧縮残留歪が小さく、引張り強さが大きく、か
つ低コストであることが要求される。ポリウレタンフォ
ームに導電性を付与する場合、イオン導電剤を添加して
もポリウレタンフォームの電気抵抗が十分に下がらない
ので、導電性カーボンを多量に添加する必要がある。し
かしながら、導電性カーボンを、ポリウレタンフォーム
の原料であるポリオール，イソシアネート，プレポリマ
ー等に多量に添加すると、導電性カーボンが分散した原
料の粘度が上昇するため、原料の混合攪拌を十分に行う
ことができなくなり、得られたポリウレタンフォームの
セルが粗大であったり、電気抵抗が下がりにくい等の問
題があった。

【０００３】そこで、このような問題点を解決するため
に、ウレタンプレポリマーに水分散カーボン，触媒，整
泡剤等を混合し、水発泡法により導電性ポリウレタンフ
ォームを製造する方法が提案されている。このような製
造方法としては、例えば、ポリオキシエチレン含有量が
６０〜１００重量％のポリオキシエチレン−ポリオキシ
プロピレン共重合ポリエーテルポリオールとイソシアネ
ートとを反応させて得られる親水性プレポリマーと、導
電性カーボン微粒子を含む水分散液を化学当量的に水過
剰条件で混合反応させる方法が提案されている（特開昭
４９−６９７９４号公報、特公昭６１−２０８６号公
報）。この方法で得られた導電性ポリウレタンフォーム
は低抵抗でかつ微細セルのものであるが、発泡後フォー
ムが収縮しやすく、圧縮残留歪が大きい等の問題があ
る。また、ポリオキシエチレン含有量が３０重量％以下
のオキシエチレン−オキシプロピレン共重合ポリエーテ
ルポリオールとイソシアネートとを反応させて得られる
親水性プレポリマーと、導電性カーボン微粒子を含む水
分散液を化学当量的に水過剰条件で混合反応させる方法
が提案されている（特開平２−２２８３５７号公報，特
開平１０−２５１４２６号公報）。この方法では、大気
圧下でフリー発泡させたときにセルが大きく、フォーム
の割れやセル荒れが発生しやすいなどの問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の導電
性弾性部材が有する問題点を解決し、低電気抵抗、低硬
度、微細セル、低圧縮残留歪、高強度などの優れた特性
を併せ持つポリウレタンフォームからなる導電性弾性部
材を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリオー
ルとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリ
マーと、水分散カーボンとを攪拌混合し、水発泡により
ポリウレタンフォームを製造する場合に、微細なセルを
有するポリウレタンフォームを製造する方法について鋭
意検討を重ねた結果、ポリオールとして、特定のポリマ
ーポリオールと特定の親水性ポリエーテルポリオールと
を併用するか、さらにこれらにオキシプロピレン単位の
含有量が多いポリエーテルポリオールを併用することに
より、上記の優れた特性を有するポリウレタンフォーム
製の導電性弾性部材が得られることを見出した。すなわ
ち、親水性ポリオールを単独で用いるとポリウレタンフ
ォームのセルが微細になるが、ポリオキシエチレン鎖の
多い親水性ポリオールは活性が高いため、ポリウレタン
フォームの独立気泡が多くなり、フリー発泡させた場合
に収縮のない正常なポリウレタンフォームを得ることが
できない。本発明者らは、親水性ポリオールを用いた際
のポリウレタンフォームの微細セルを維持しながら、フ
リー発泡により収縮のない適正なポリウレタンフォーム
を得る方法について種々検討したところ、特定のポリマ
ーポリオールと特定の親水性ポリオールとを併用するこ
とにより、均一で微細なセルを有し、独立気泡であり、
収縮しないポリウレタンフォームが得られることを見出
し、さらに特定のポリエーテルポリオールを併用するこ
とにより、より優れた特性を有するポリウレタンフォー
ムが得られ、このようなポリウレタンフォームからなる
導電性弾性部材は、画像形成装置に装着する部材として
好適であることを見出した。本発明は、かかる知見に基
づいて完成したものである。

【０００６】すなわち、本発明は、ポリオールとポリイ
ソシアネートから合成したウレタンプレポリマーと、水
分散カーボンとを攪拌混合して得られるポリウレタンフ
ォームからなる導電性弾性部材において、ポリオールと
して、（Ａ）オキシプロピレン単位を７０重量％以上含
有するポリエーテルポリオールをベースとして合成した
ポリマーポリオールと（Ｂ）オキシエチレン単位を５０
重量％以上含有する親水性ポリエーテルポリオールとを
併用するか又は（Ａ）オキシプロピレン単位を７０重量
％以上含有するポリエーテルポリオールをベースとして
合成したポリマーポリオールと（Ｂ）オキシエチレン単
位を５０重量％以上含有する親水性ポリエーテルポリオ
ールと（Ｃ）オキシプロピレン単位を７０重量％以上含
有するポリエーテルポリオールとを併用することを特徴
とする導電性弾性部材、及び該導電性部材を装着した画
像形成装置を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において、ポリマーポリオ
ール（Ａ）は、オキシプロピレン単位を７０重量％以上
含有するポリエーテルポリオールをベースとして合成し
たポリマーポリオールであり、ポリエーテルポリオール
中で他のモノマー、例えばエチレン性二重結合を有する
モノマー、好ましくはアクリロニトリルやスチレン等の
モノマーを重合させたポリマー微粒子をポリエーテルポ
リオール中に分散させたものである。ポリマーポリオー
ル（Ａ）において、オキシプロピレン単位の含有量は７
０〜１００重量％であることが好ましく、特に好ましく
は８０〜１００重量％である。上記ポリエーテルポリオ
ールは、グリセリン，トリメチロールプロパン，エチレ
ングリコール，プロピレングリコール，ペンタエリスリ
トール，ソルビトール等の開始剤にプロピレンオキサイ
ドとエチレンオキサイドを付加重合させたものである。
ポリマーポリオール（Ａ）は、官能基数が２〜６、特に
2.５〜４、重量平均分子量が２０００〜６０００、特に
２５００〜５０００のものが好ましく用いられる。ま
た、ポリマーポリオールに含まれるポリマー分（固形
分）は１５〜４５重量％、特に２０〜４０重量％のもの
が好ましい。このポリマーを構成するモノマーは、例え
ばエチレン性二重結合を有するモノマー、具体的にはア
クリロニトルリルやスチレンが好適ものとして挙げられ
るが、そのほかにメラミンなどを挙げることができる。
そのポリマー分としてはアクリロニトリル単独ポリマー
又はアクリロニトリルとスチレンのコポリマーが好適で
ある。親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）は、オキシ
エチレン単位を５０重量％以上含有する親水性ポリエー
テルポリオールであり、グリセリン，トリメチロールプ
ロパン，エチレングリコール，プロピレングリコール，
ペンタエリスリトール，ソルビトール等の開始剤にプロ
ピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加重合させ
たものである。親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）に
おいて、オキシエチレン単位の含有量は５０重量％以上
であることが好ましい。親水性ポリエーテルポリオール
（Ｂ）は、官能基数が２〜６、特に2.５〜４、重量平均
分子量が１５００〜６０００、特に２５００〜５０００
のものが好ましく用いられる。ポリエーテルポリオール
（Ｃ）は、オキシプロピレン単位を７０重量％以上含有
するポリエーテルポリオールであり、グリセリン，トリ
メチロールプロパン，エチレングリコール，プロピレン
グリコール，ペンタエリスリトール，ソルビトール等の
開始剤にプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを
付加重合させたものである。ポリエーテルポリオール
（Ｃ）において、オキシプロピレン単位の含有量は８０
〜１００重量％であることが特に好ましい。ポリエーテ
ルポリオール（Ｃ）は、官能基数が２〜６、特に2.５〜
４、重量平均分子量が１５００〜６０００、特に２５０
０〜５０００のものが好ましく用いられる。

【０００８】上記ポリマーポリオール（Ａ）と親水性ポ
リエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール
（Ｃ）との混合比率を変えることにより、種々の硬度の
ポリウレタンフォームを得ることができる。ポリマーポ
リオール（Ａ）と親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）
とポリエーテルポリオール（Ｃ）との混合比率は、ポリ
ウレタンフォームの圧縮残留歪を小さくし、かつ寸法変
化を小さくする点から、ポリマーポリオール（Ａ）３〜
８０重量％、親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）２０
〜６０重量％及びポリエーテルポリオール（Ｃ）０〜６
０重量％とすることが好ましい。ポリマーポリオール
（Ａ）の配合量が多過ぎると、ポリウレタンフォームの
硬度が高くなり過ぎる。また、ポリマーポリオール
（Ａ）の配合量が少な過ぎると、フォームの連通化が促
進されず、発泡後のフォームが収縮しやすくなる。親水
性ポリエーテルポリオール（Ｂ）の配合量が多過ぎる
と、ポリウレタンフォームの圧縮残留歪が大きくなり、
かつ環境条件による寸法変化が大きくなる。親水性ポリ
エーテルポリオール（Ｂ）の配合量が少な過ぎると、ポ
リウレタンフォームのセルが大きくなり、微細セルを必
要とする導電性部材には不適当なものとなる。ポリエー
テルポリオール（Ｃ）の配合量が多過ぎると、セル径が
大きくなるという不都合が生ずる。本発明において、ポ
リマーポリオール（Ａ）と親水性ポリエーテルポリオー
ル（Ｂ）とを併用する場合、ポリマーポリオール（Ａ）
６０〜７５重量％、親水性ポリエーテルポリオール
（Ｂ）２５〜４０重量％とすることが特に好ましい。ま
た、ポリマーポリオール（Ａ）と親水性ポリエーテルポ
リオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）とを併
用する場合、ポリマーポリオール（Ａ）３０〜７５重量
％、親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）２５〜４０重
量％、ポリエーテルポリオール（Ｃ）１０〜３０重量％
とすることが特に好ましい。ポリオール（Ｃ）を併用す
ると、目的とする硬度、セル数、電気抵抗、圧縮残留
歪、引張り強さを得ることが一層容易であるという利点
がある。

【０００９】本発明に係るプレポリマーの合成に使用す
るポリオールとして、必要に応じて上記３種類のポリオ
ール以外のポリエーテルポリオール，ポリエステルポリ
オール，ポリイソプレンポリオール，ポリブタジエンポ
リオール，水素添加ポリブタジエンポリオール等を本発
明の効果を妨げない範囲で適宜併用することができる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリテトラメチレン
グリコール，ポリエチレングリコール，プロパンジオー
ル，ブタンジオール等が挙げられる。ポリエステルポリ
オールとしては、ジカルボン酸とジオールやトリオール
などとの縮合により得られる縮合系ポリエステルポリオ
ール、ジオールやトリオールをベースとし、ラクトンの
開環重合により得られるラクトン系ポリエステルポリオ
ール、ポリエーテルポリオールの末端をラクトンでエス
テル変性したエステル変性ポリオールなどが挙げられ
る。

【００１０】本発明に係るプレポリマーの合成に使用す
るポリイソシアネートとしては、イソシアネート成分と
して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），イソホロン
ジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンイソシア
ナート，水素添加トリレンジイソシアナート，ヘキサメ
チレンジイソシアナート等の不飽和結合を持たないポリ
イソシアナート類やこれらのイソシアヌレート変性物，
カルボジイミド変性物，グリコール変性物等の変性物な
どが好ましく用いられる。特に好ましくは、２，４−ト
リレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシア
ネートとの比率が重量比で８０／２０であるＴＤＩ−８
０である。また、本発明に係るプレポリマーのＮＣＯ基
（イソシアネート基）含有率は３〜３０重量％であるこ
とが好ましく、特に５〜１５重量％が好ましい。

【００１１】本発明で用いる水分散カーボンは、界面活
性剤やカップリング剤を添加したり、カーボンブラック
を表面処理する等の方法によりカーボンブラックを水に
分散させたものであり、カーボンブラックを２〜４０重
量％、特に５〜２０重量％含有するものが好適に用いら
れる。カーボンブラックとしては、電化ブラック，ケッ
チェンブラック，アセチレンブラックなどのガスブラッ
ク、インクブラックを含むオイルファーネスブラック、
サーマルブラック，チャンネルブラック，ランプブラッ
ク等が挙げられる。ウレタンプレポリマーと水分散カー
ボンに含まれる水のＮＣＯ基／ＯＨ基の化学当量比率
は、１／１００〜１／２であることが好ましく、２／１
００〜１０／１００が特に好ましい。本発明において
は、ウレタンプレポリマーと水分散カーボンの攪拌混合
の際に、ポリウレタンフォームのセルを安定させるため
に整泡剤を添加する。整泡剤としてはポリエーテル変性
シリコーン整泡剤が好ましく、そのポリエーテル部にオ
キシエチレン単位を５５重量％以上、特に６０重量％以
上含有するものが好ましい。シリコーン整泡剤の配合量
は、ウレタンプレポリマー１００重量部に対して１〜５
重量部とすることが好ましく、２〜３重量部が特に好ま
しい。

【００１２】フォームを硬化させるための触媒として
は、例えばトリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシル
アミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミ
ン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキ
サンジアミンなどのジアミン類、ペンタメチルジエチレ
ントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，
テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレ
ンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラ
ジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホ
リン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチ
ルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノー
ル，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチル
ヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホ
リン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエ
チル）エーテル，エチレングリコールビス（ジメチル）
アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナ
スオクトエート，ジブチル錫ジアセテート，ジブチル錫
ジラウレート，ジブチル錫マーカプチド，ジブチル錫チ
オカルボキシレート，ジブチル錫ジマレエート，ジオク
チル錫マーカプチド，ジオクチル錫チオカルボキシレー
ト，フェニル水銀プロピオン酸塩，オクテン酸鉛等の有
機金属化合物などが挙げられる。これらの中で、有機錫
触媒が特に好ましい。これらの触媒は単独で用いてもよ
く、二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明にお
いては、必要に応じて、難燃剤，打抜・裁断加工性改良
剤，有機充填剤，無機充填剤等の他の添加剤を、上記攪
拌混合の際に添加することができる。

【００１３】本発明の導電性弾性部材は種々の形状とす
ることができるが、ローラ形状のものとする場合、その
ローラ抵抗（Ω）の対数値が3.０〜6.０〔ｌｏｇΩ〕、
特に3.５〜5.５〔ｌｏｇΩ〕、ローラのアスカーＦ硬度
が４０〜８５度、特に４０〜７０度、さらに４５〜６５
度、ポリウレタンフォームの２５ｍｍ当たりのセル数が
５０〜２００個、特に５０〜１２０個、さらに６０〜１
００個、圧縮残留歪が１〜１０％、特１〜５％、引張り
強さが0.１５〜0.５ＭＰａのものが好ましく用いられ
る。また、ポリウレタンフォームの密度は0.０５〜0.２
ｇ／ｃｍ³が好ましく、特に0.０９〜0.１５ｇ／ｃｍ³
が好ましい。本発明の導電性弾性部材は種々の用途に供
することができるが、画像形成装置の現像剤供給部材や
転写部材として特に好適に用いることができる。これら
をローラ形状のものとする場合、金属製シャフトの周囲
にポリウレタンフォームが形成された形態とすることが
できる。金属製シャフトとしては、硫黄快削鋼などの鋼
材に亜鉛等のメッキを施したもの、アルミニウム，ステ
ンレス鋼，りん青銅等からなるものを用いることができ
る。

【００１４】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。なお、実施例及び比較例で得られた
ローラ等について、下記の要領で特性試験を行った。（１）密度ポリウレタンフォームの空気中での重量を体積で除した
値とした。（２）セル数ハイロックス（株）製のＣＣＤビデオカメラを用い、４
０〜６０倍の倍率で写真撮影を行い、画像のセル数をＪ
ＩＳＫ６４０２に準拠して測定した。（３）圧縮残留歪ＪＩＳＫ６３８２に準拠して測定した。（４）引張り強さＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した。（５）ローラ抵抗被試験ローラ等の両端に各１００ｇの荷重をかけて銅板
上に押し付け、抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト
社製）を用い、１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定
した。

【００１５】実施例１グリセリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレ
ンオキサイド８５重量％を付加した、重量平均分子量５
０００であるポリエーテルポリオールをベースポリオー
ルとした固形分（アクリロニトリル，スチレン重合物）
約２８重量％のポリマーポリオール２０重量部、グリセ
リンにエチレンオキサイド７５重量％とプロピレンオキ
サイド２５重量％を付加した、重量平均分子量３４００
である親水性ポリエーテルポリオール４０重量部、グリ
セリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレンオ
キサイド８５重量％を付加した、重量平均分子量４８０
０であるポリエーテルポリオール４０重量部及びトリレ
ンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）２１重量部を密閉
可能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、容器を振って
内容物を十分に混合した後、６０℃の熱風循環式オーブ
ンに入れた。時々容器をオーブンから取り出し、容器を
振り、内容物を混合しながら４８時間加熱した。このよ
うにして合成したプレポリマーのＮＣＯ含有量は6.０重
量％であった。次に、このプレポリマー１００重量部に
対して導電性カーボンを含有する水分散カーボン〔ライ
オン（株）製，ライオンペーストＷ３１１Ｎ，カーボン
含有量８重量％〕２７重量部に、触媒としてビス−（ジ
メチルアミノエチル）−エーテルの７０重量％ジプロピ
レングリコール溶液〔花王（株）製，カオーライザーＮ
ｏ．１２〕0.１重量部、エーテル鎖の７０重量％がポリ
オキシエチレンからなる反応性シリコーン整泡剤2.５重
量部を溶解させた混合物（合計２9.６重量部）を高速ミ
キサーで混合し、その混合物を３００ｍｍ×１５０ｍｍ
×５０ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入し、発泡後１
００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性ポリウレタン
フォームを作製した。このフォームをバーチカルカッタ
ーを用いて２８ｍｍ×２８ｍｍ×２４０ｍｍの寸法に切
り出し、２８ｍｍ×２８ｍｍの面の中心部にこの面に対
して垂直に直径5.０ｍｍの穴を開け、この穴に、ホット
メルトシートを表面に巻き付けた直径6.０ｍｍの亜鉛メ
ッキを施した硫黄快削鋼製シャフトを差し込み、これを
１２０℃の熱風循環式オーブン中で７０分間加熱し、ポ
リウレタンフォームとシャフトとを接着した。このシャ
フト付きポリウレタンフォームを研磨機により研磨し、
更にポリウレタンフォームの端部をカットし、外径１3.
４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポリウレタンフォーム部分）
のポリウレタンフォーム製導電性ローラを作製した。こ
の導電性ローラのポリウレタンフォーム部の密度は0.１
０６ｇ／ｃｍ³、セル数は１１２個／２５ｍｍ、圧縮残
留歪は3.８％、引張り強さは0.１６２ＭＰａ、２０℃，
５０％ＲＨでのローラ抵抗は１０^4.40Ω、ローラのアス
カーＦ硬度は５０度であり、好適な特性を有するもので
あった。この導電性ローラをトナー供給ローラとして乾
式電子写真装置に組み込み、低温低湿条件（１５℃，１
０％）及び高温高湿条件（３2.５℃，８５％）において
それぞれ４８時間放置した後、白べた画像及び黒べた画
像を印刷したところ、良好な画像が得られた。

【００１６】実施例２グリセリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレ
ンオキサイド８５重量％を付加した、重量平均分子量５
０００であるポリエーテルポリオールをベースポリオー
ルとした固形分（アクリロニトリル，スチレン重合物）
約２８重量％のポリマーポリオール４０重量部、グリセ
リンにエチレンオキサイド７５重量％とプロピレンオキ
サイド２５重量％を付加した、重量平均分子量３４００
である親水性ポリエーテルポリオール６０重量部及びト
リレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）２１重量部を
密閉可能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、容器を振
って内容物を十分に混合した後、６０℃の熱風循環式オ
ーブンに入れた。時々容器をオーブンから取り出し、容
器を振り、内容物を混合しながら４８時間加熱した。こ
のようにして合成したプレポリマーのＮＣＯ含有量は6.
０重量％であった。次に、このプレポリマー１００重量
部に対して導電性カーボンを含有する水分散カーボン
〔ライオン（株）製，ライオンペーストＷ３１１Ｎ，カ
ーボン含有量８重量％〕２７重量部に、触媒としてビス
−（ジメチルアミノエチル）−エーテルの７０重量％ジ
プロピレングリコール溶液〔花王（株）製，カオーライ
ザーＮｏ．１２〕0.１重量部、エーテル鎖の７０重量％
がポリオキシエチレンからなる反応性シリコーン整泡剤
2.５重量部を溶解させた混合物（合計２9.６重量部）を
高速ミキサーで混合し、その混合物を３００ｍｍ×１５
０ｍｍ×５０ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入し、発
泡後１００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性ポリウ
レタンフォームを作製した。このフォームを実施例１と
同様に加工して、外径１3.４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポ
リウレタンフォーム部分）のポリウレタンフォーム製導
電性ローラを作製した。この導電性ローラのポリウレタ
ンフォーム部の密度は0.０７３ｇ／ｃｍ³、セル数は１
１７個／２５ｍｍ、圧縮残留歪は6.８％、引張り強さは
0.１７３ＭＰａ、２０℃，５０％ＲＨでのローラ抵抗は
１０^4.80Ω、ローラのアスカーＦ硬度は３３度であり、
好適な特性を有するものであった。この導電性ローラを
トナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、
低温低湿条件（１５℃，１０％）及び高温高湿条件（３
2.５℃，８５％）においてそれぞれ４８時間放置した
後、白べた画像及び黒べた画像を印刷したところ、良好
な画像が得られた。

【００１７】実施例３実施例１と同様の混合物を用い、加圧モールド法により
導電性ポリウレタンフォームを作製した。すなわち、加
圧モールドとして、上型と下型とのすり合わせ部にゴム
性パッキングが使用され、ベントホールが無く、内寸法
が５０ｍｍ×５０ｍｍ×３００ｍｍのアルミニウム製の
ものを使用し、上記混合物をこの加圧モールドに注入
し、１００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性ポリウ
レタンフォームを作製した。このフォームを実施例１と
同様に加工して、外径１3.４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポ
リウレタンフォーム部分）のポリウレタンフォーム製導
電性ローラを作製した。この導電性ローラのポリウレタ
ンフォーム部の密度は1.３６ｇ／ｃｍ³、セル数は１５
５個／２５ｍｍ、圧縮残留歪は8.７％、引張り強さは0.
１９２ＭＰａ、２０℃，５０％ＲＨでのローラ抵抗は１
０^4.23Ω、ローラのアスカーＦ硬度は７４度であり、好
適な特性を有するものであった。この導電性ローラをト
ナー供給ローラとして乾式電子写真装置に組み込み、低
温低湿条件（１５℃，１０％）及び高温高湿条件（３2.
５℃，８５％）においてそれぞれ４８時間放置した後、
白べた画像及び黒べた画像を印刷したところ、良好な画
像が得られた。実施例４実施例２と同様の混合物を用い、実施例３と同様にして
加圧モールド法により導電性ポリウレタンフォームを作
製した。このフォームを実施例１と同様に加工して、外
径１3.４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポリウレタンフォーム
部分）のポリウレタンフォーム製導電性ローラを作製し
た。この導電性ローラのポリウレタンフォーム部の密度
は1.０７ｇ／ｃｍ³、セル数は１８３個／２５ｍｍ、圧
縮残留歪は9.２％、引張り強さは0.２０４ＭＰａ、２０
℃，５０％ＲＨでのローラ抵抗は１０^4.58Ω、ローラの
アスカーＦ硬度は５８度であり、好適な特性を有するも
のであった。この導電性ローラをトナー供給ローラとし
て乾式電子写真装置に組み込み、低温低湿条件（１５
℃，１０％）及び高温高湿条件（３2.５℃，８５％）に
おいてそれぞれ４８時間放置した後、白べた画像及び黒
べた画像を印刷したところ、良好な画像が得られた。

【００１８】比較例１グリセリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレ
ンオキサイド８５重量％を付加した、重量平均分子量４
８００であるポリエーテルポリオール１００重量部及び
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）２2.２重量
部を密閉可能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、容器
を振って内容物を十分に混合した後、６０℃の熱風循環
式オーブンに入れた。時々容器をオーブンから取り出
し、容器を振り、内容物を混合しながら４８時間加熱し
た。このようにして合成したプレポリマーのＮＣＯ含有
量は6.１重量％であった。次に、このプレポリマー１０
０重量部に対して導電性カーボンを含有する水分散カー
ボン〔ライオン（株）製，ライオンペーストＷ３１１
Ｎ，カーボン含有量８重量％〕２７重量部に、触媒とし
てトリエチレンジアミンの３３重量％ジプロピレングリ
コール溶液〔花王（株）製，カオーライザーＮｏ．３
１〕0.６重量部、エーテル鎖の５０重量％がポリオキシ
エチレンからなる反応性シリコーン整泡剤2.５重量部を
溶解させた混合物（合計３0.１重量部）を高速ミキサー
で混合し、その混合物を３００ｍｍ×３００ｍｍ×７０
ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入し、発泡後１００℃
で１５分間かけて硬化させ、導電性ポリウレタンフォー
ムを作製した。このフォームを実施例１と同様に加工し
て、外径１3.４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポリウレタンフ
ォーム部分）のポリウレタンフォーム製導電性ローラを
作製した。この導電性ローラのポリウレタンフォーム部
の密度は0.０８９ｇ／ｃｍ³、セル数は８１個／２５ｍ
ｍ、圧縮残留歪は7.７％、引張り強さは0.１６８ＭＰ
ａ、２０℃，５０％ＲＨでのローラ抵抗は１０^5.20Ω、
ローラのアスカーＦ硬度は５６度であり、圧縮残留歪は
小さく良好であるが、セルが大きいものであった。この
導電性ローラをトナー供給ローラとして乾式電子写真装
置に組み込み、低温低湿条件（１５℃，１０％）及び高
温高湿条件（３2.５℃，８５％）においてそれぞれ４８
時間放置した後、白べた画像及び黒べた画像を印刷した
ところ、いずれの条件においても、粗大セルに起因する
と考えられる画像ムラが発生した。

【００１９】比較例２グリセリンにエチレンオキサイド７５重量％とプロピレ
ンオキサイド２５重量％を付加した、重量平均分子量３
４００である親水性ポリエーテルポリオール１００重量
部及びトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）２３
重量部を密閉可能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、
容器を振って内容物を十分に混合した後、６０℃の熱風
循環式オーブンに入れた。時々容器をオーブンから取り
出し、容器を振り、内容物を混合しながら４８時間加熱
した。このようにして合成したプレポリマーのＮＣＯ含
有量は5.９重量％であった。次に、このプレポリマー１
００重量部に対して導電性カーボンを含有する水分散カ
ーボン〔ライオン（株）製，ライオンペーストＷ３１１
Ｎ，カーボン含有量８重量％〕２７重量部に、触媒とし
てビス−（ジメチルアミノエチル）−エーテルの７０重
量％ジプロピレングリコール溶液〔花王（株）製，カオ
ーライザーＮｏ．１２〕0.１重量部、エーテル鎖の７０
重量％がポリオキシエチレンからなる反応性シリコーン
整泡剤2.５重量部を溶解させた混合物（合計２9.６重量
部）を高速ミキサーで混合し、その混合物を３００ｍｍ
×１５０ｍｍ×５０ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入
し、発泡後１００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性
ポリウレタンフォームを作製した。このフォームは、独
立気泡が強く、冷却するに従い収縮し、変形した。この
収縮を防ぐためにフォームのクラッシングも試みたが、
独立気泡が強いためクラッシングを行うことができず、
更に強くフォームを圧縮したところ、フォームがパンク
し、ローラに使用できる正常なポリウレタンフォームを
得ることができなかった。

【００２０】比較例３グリセリンにエチレンオキサイド７５重量％とプロピレ
ンオキサイド２５重量％を付加した、重量平均分子量３
４００である親水性ポリエーテルポリオール６０重量
部、グリセリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロ
ピレンオキサイド８５重量％を付加した、重量平均分子
量４８００であるポリエーテルポリオール４０重量部及
びトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）２１重量
部を密閉可能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、容器
を振って内容物を十分に混合した後、６０℃の熱風循環
式オーブンに入れた。時々容器をオーブンから取り出
し、容器を振り、内容物を混合しながら４８時間加熱し
た。このようにして合成したプレポリマーのＮＣＯ含有
量は6.０重量％であった。次に、このプレポリマー１０
０重量部に対して導電性カーボンを含有する水分散カー
ボン〔ライオン（株）製，ライオンペーストＷ３１１
Ｎ，カーボン含有量８重量％〕２７重量部に、触媒とし
てビス−（ジメチルアミノエチル）−エーテルの７０重
量％ジプロピレングリコール溶液〔花王（株）製，カオ
ーライザーＮｏ．１２〕0.１重量部、エーテル鎖の７０
重量％がポリオキシエチレンからなる反応性シリコーン
整泡剤2.５重量部を溶解させた混合物（合計２9.６重量
部）を高速ミキサーで混合し、その混合物を３００ｍｍ
×１５０ｍｍ×５０ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入
し、発泡後１００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性
ポリウレタンフォームを作製した。このフォームは、独
立気泡が強く、冷却するに従い収縮し、変形した。この
収縮を防ぐためにフォームのクラッシングも試みたが、
独立気泡が強いためクラッシングを行うことができず、
更に強くフォームを圧縮したところ、フォームがパンク
し、ローラに使用できる正常なポリウレタンフォームを
得ることができなかった。

【００２１】比較例４グリセリンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレ
ンオキサイド８５重量％を付加した、重量平均分子量５
０００であるポリエーテルポリオールをベースポリオー
ルとした固形分（アクリロニトリル，スチレン重合物）
約２８重量％のポリマーポリオール６０重量部、グリセ
リンにエチレンオキサイド１５重量％とプロピレンオキ
サイド８５重量％を付加した、重量平均分子量４８００
であるポリエーテルポリオール４０重量部及びトリレン
ジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）１９重量部を密閉可
能な容器に量り取り、容器の蓋を閉め、容器を振って内
容物を十分に混合した後、６０℃の熱風循環式オーブン
に入れた。時々容器をオーブンから取り出し、容器を振
り、内容物を混合しながら４８時間加熱した。このよう
にして合成したプレポリマーのＮＣＯ含有量は6.１重量
％であった。次に、このプレポリマー１００重量部に対
して導電性カーボンを含有する水分散カーボン〔ライオ
ン（株）製，ライオンペーストＷ３１１Ｎ，カーボン含
有量８重量％〕２７重量部に、触媒としてビス−（ジメ
チルアミノエチル）−エーテルの７０重量％ジプロピレ
ングリコール溶液〔花王（株）製，カオーライザーＮ
ｏ．１２〕0.１重量部、エーテル鎖の７０重量％がポリ
オキシエチレンからなる反応性シリコーン整泡剤2.５重
量部を溶解させた混合物（合計２9.６重量部）を高速ミ
キサーで混合し、その混合物を３００ｍｍ×１５０ｍｍ
×５０ｍｍの蓋なしのフリー発泡箱に注入し、発泡後１
００℃で１５分間かけて硬化させ、導電性ポリウレタン
フォームを作製した。このフォームを実施例１と同様に
加工して、外径１3.４ｍｍ、長さ２１７ｍｍ（ポリウレ
タンフォーム部分）のポリウレタンフォーム製導電性ロ
ーラを作製した。この導電性ローラのポリウレタンフォ
ーム部の密度は0.１２２ｇ／ｃｍ³、セル数は５８個／
２５ｍｍ、圧縮残留歪は6.６％、引張り強さは0.１５９
ＭＰａ、２０℃，５０％ＲＨでのローラ抵抗は１０^5.40
Ω、ローラのアスカーＦ硬度は８７度であり、目的とす
るポリウレタンフォームよりもセルが大きく、硬度が高
いものであった。この導電性ローラをトナー供給ローラ
として乾式電子写真装置に組み込み、低温低湿条件（１
５℃，１０％）及び高温高湿条件（３2.５℃，８５％）
においてそれぞれ４８時間放置した後、白べた画像及び
黒べた画像を印刷したところ、いずれの条件において
も、粗大セルに起因すると考えられる画像ムラが発生し
た。

【００２２】

【発明の効果】本発明の導電性弾性部材は、低電気抵
抗、低硬度、微細セル、低圧縮残留歪、高強度などの優
れた特性を併せ持ち、該導電性弾性部材を形成するポリ
ウレタンフォームはフリー発泡で製造することができる
ものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３５Ｇ３０１Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｚ //(Ｃ０８Ｇ 18/48 (Ｃ０８Ｇ 18/48 101:00） 101:00）Ｆターム(参考） 2H032 AA05 2H077 AC04 AD06 FA13 FA23 FA27 3J103 AA02 BA31 BA41 FA02 FA03 FA06 FA12 FA18 GA02 GA73 GA74 HA03 HA12 HA18 HA20 HA48 HA52 4J002 CK041 DA036 FD116 GQ02 4J034 BA07 DA01 DB04 DB05 DB07 DG03 DG04 DG08 DG09 DQ05 HA01 HA02 HA07 HC03 HC12 HC17 HC22 HC35 HC46 HC52 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 JA42 KA01 MA02 NA03 NA05 QA03 QA07 QB07 QB14 QB15 QB19 QC01 RA14 5G301 DA18 DA59 DD08 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオールとポリイソシアネートから合
成したウレタンプレポリマーと、水分散カーボンとを攪
拌混合して得られるポリウレタンフォームからなる導電
性弾性部材において、ポリオールとして、（Ａ）オキシ
プロピレン単位を７０重量％以上含有するポリエーテル
ポリオールをベースとして合成したポリマーポリオール
と（Ｂ）オキシエチレン単位を５０重量％以上含有する
親水性ポリエーテルポリオールとを併用するか又は
（Ａ）オキシプロピレン単位を７０重量％以上含有する
ポリエーテルポリオールをベースとして合成したポリマ
ーポリオールと（Ｂ）オキシエチレン単位を５０重量％
以上含有する親水性ポリエーテルポリオールと（Ｃ）オ
キシプロピレン単位を７０重量％以上含有するポリエー
テルポリオールとを併用することを特徴とする導電性弾
性部材。
【請求項２】ポリマーポリオール（Ａ）におけるオキ
シプロピレン単位が７５〜１００重量％であり、親水性
ポリエーテルポリオール（Ｂ）におけるオキシエチレン
単位が６０〜１００重量％であり、ポリエーテルポリオ
ール（Ｃ）におけるオキシプロピレン単位が７５〜１０
０重量％である請求項１記載の導電性弾性部材。
【請求項３】ポリマーポリオール（Ａ）と親水性ポリ
エーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール
（Ｃ）との混合比率が、ポリマーポリオール（Ａ）３〜
８０重量％、親水性ポリエーテルポリオール（Ｂ）２０
〜６０重量％及びポリエーテルポリオール（Ｃ）０〜６
０重量％である請求項１又は２記載の導電性弾性部材。
【請求項４】水分散カーボンが、カーボンブラックを
５〜２０重量％含有するものである請求項１〜３のいず
れかに記載の導電性弾性部材。
【請求項５】ウレタンプレポリマーと水分散カーボン
に含まれる水のＮＣＯ基／ＯＨ基の化学当量比率が、２
／１００〜１０／１００である請求項１〜４の何れかに
記載の導電性弾性部材。
【請求項６】ウレタンプレポリマーと水分散カーボン
との攪拌混合が、さらに触媒と整泡剤を添加して行われ
るものである請求項１〜５のいずれかに記載の導電性弾
性部材。
【請求項７】整泡剤がポリエーテル変性シリコーン整
泡剤であり、該整泡剤のポリエーテル部がオキシエチレ
ン単位を６０重量％以上含有するものである請求項６記
載の導電性弾性部材。
【請求項８】導電性弾性部材がローラ形状を有するも
のであり、該ローラが、その電気抵抗が対数値〔ｌｏｇ
Ω〕で3.０〜6.０、アスカーＦ硬度が４０〜８５度、ポ
リウレタンフォームの２５ｍｍ当たりのセル数が５０〜
２００個、圧縮残留歪が１〜１０％、引張り強さが0.１
５〜0.５ＭＰａのものである請求項１〜７のいずれかに
記載の導電性弾性部材。
【請求項９】導電性弾性部材が、画像形成装置用の現
像剤供給ローラ又は転写ローラである請求項１〜８のい
ずれかに記載の導電性弾性部材。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の導電
性弾性部材を装着してなる画像形成装置。