JPH11293128A

JPH11293128A - 導電性高分子部材及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH11293128A
Application number: JP9348298A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島; Junji Sakata; 純二坂田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高湿環境での抵抗と低温低湿環境での抵
抗の変動が抑制されるとともに、連続使用においても抵
抗上昇が抑制され、電子写真用部材として好適な導電性
高分子部材を提供すること。【解決手段】極性を有する構造単位を含む高分子化合
物に、少なくとも１個のアミド結合を有する第四級アン
モニウム塩を含有させてなる導電性高分子材料を用いた
導電性高分子部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子部材
及び画像形成装置に関する。さらに詳しくは、本発明
は、高温高湿環境での抵抗と低温低湿環境での抵抗の変
動が抑制され、電子写真用部材などとして好適な導電性
高分子部材、及びこの導電性高分子部材を装着してなる
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
電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用，現像用，
転写用，トナー供給用などに供される部材として、高分
子部材が注目されており、帯電ローラ，現像ローラ，転
写ローラ，トナー供給ローラなどの弾性を有するローラ
の形態で用いられている。弾性ローラによる帯電や転写
などのプロセスでは、この高分子部材は、従来のコロト
ロン帯電器などと比較し、より低い電源電圧で必要な画
像形成体帯電電位やトナー転写量が得られるなどの利点
がある。これらの目的に使用される高分子部材には、通
常ゴム又はポリウレタンなどの高分子エラストマーやフ
ォームが用いられ、そして、これらには、画像形成体や
転写材などを汚染することがなく、かつ１０⁴〜１０¹⁰
Ωという中抵抗領域で所定の抵抗値を有することが求め
られる場合が多い。ところが、金属や金属酸化物の粉
末、あるいはカーボンブラックなどを混入させることに
より、電子写真用等の導電性部材として必要な中抵抗領
域で抵抗値が一定である高分子部材を製造することは困
難であり、たとえ製造できたとしても、電気抵抗の位置
ばらつきが大きく、かつ電気抵抗の電圧依存性が大きい
などの問題があった。一方、極性を有する高分子材料
に、過塩素酸ナトリウムのようなイオン導電性物質を混
入させたものを用いることにより、中抵抗領域で抵抗ば
らつきや抵抗の電圧依存性が実質的にない高分子部材を
製造しうることが知られているが、このような高分子部
材は、３2.５℃，８５％のような高温高湿環境での抵抗
と、１５℃，１０％のような低温低湿環境での抵抗の変
動が大きい上に、長時間の連続通電により、イオン導電
性物質が過分極し、電気抵抗が上昇するという問題があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の導電性高分子部材がもつ欠点を克服し、高温高湿
環境での抵抗と低温低湿環境での抵抗の変動が抑制され
るとともに、連続使用においても抵抗上昇が抑制され、
電子写真用部材などとして好適な導電性高分子部材、及
びこの導電性高分子部材を装着した画像形成装置を提供
することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、極性高分子化
合物にアミド結合を有する第四級アンモニウム塩を含有
させてなる導電性高分子材料を用いた部材は、高温高湿
環境での抵抗と低温低湿環境での抵抗の変動が抑制され
るとともに、連続使用においても抵抗上昇が抑制され、
電子写真用部材等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。

【０００５】すなわち、本発明は、（１）極性を有する
構造単位を含む高分子化合物に、少なくとも１個のアミ
ド結合を有する第四級アンモニウム塩を含有させてなる
導電性高分子材料を用いたことを特徴とする導電性高分
子部材、（２）電子写真用部材として用いられる上記
（１）の導電性高分子部材、及び（３）上記（１），
（２）の導電性高分子部材を装着したことを特徴とする
画像形成装置、を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の導電性高分子部材に用い
られる導電性高分子材料は、極性を有する構造単位を含
む高分子化合物（以下、極性高分子化合物と称すること
がある。）に、少なくとも１個のアミド結合を有する第
四級アンモニウム塩を含有させて、導電性を付与するこ
とにより得られたものである。上記極性高分子化合物と
しては、極性を有する構造単位を含み、かつ適度の可撓
性を有するものであればよく、特に制限されず、各種状
況に応じて、様々な極性高分子化合物の中から適宜選択
することができる。このような極性高分子化合物として
は、例えばポリウレタンや、ＮＢＲ，ウレタンゴム（練
り込み型），エピクロロヒドリンゴム，アクリルゴム，
クロロプレンなどの極性ゴムを挙げることができるが、
これらの中でポリウレタンが特に好ましい。このポリウ
レタンとしては、例えばポリエーテルポリオール，ポリ
エステルポリオール，ポリテトラメチレンエーテルグリ
コール、あるいはグリセリンなどの多価アルコールにエ
チレンオキシドやプロピレンオキシドを付加重合させて
なるポリオールなどの親水性ポリオールを構成成分とし
て含むものが好ましい。

【０００７】本発明においては、この極性高分子化合物
は一種用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよ
い。また、本発明の効果が損なわれない範囲で、所望に
より、極性を有しない高分子化合物、例えばポリイソプ
レン，ポリブタジエン，水素添加ポリブタジエンなどの
疎水性ゴムなどと組み合せて用いてよい。このような極
性高分子化合物に、少なくとも１個のアミド結合を有す
る第四級アンモニウム塩を含有させることにより、抵抗
を１０⁴〜１０¹⁰Ωの中抵抗領域に調整し、かつ３2.５
℃，８５％のような高温高湿環境での抵抗と１５℃，１
０％のような低温低湿環境での抵抗の変動を抑制できる
とともに、長時間の連続通電でも抵抗の上昇を抑制しう
る導電性高分子部材を与える導電性高分子材料を得るこ
とができる。本発明においては、該導電性高分子材料
は、フォーム状に発泡体とすることも好ましい。発泡さ
せる場合の発泡方法としては特に制限はなく、水や発泡
剤による方法、機械的な攪拌により気泡を混入する方法
などが好ましく用いられる。また、本発明の導電性高分
子材料には、本発明の効果が損なわれない範囲で、カー
ボンブラックや金属粉，金属酸化物粉などのフィラー系
導電剤を適宜添加することができる。

【０００８】本発明において、極性高分子化合物として
ポリウレタンを用いる場合、導電性高分子材料の製造方
法としては特に制限はないが、例えば前記した親水性ポ
リオール、及びエチレングリコール，プロパンジオー
ル，ブタンジオールなどの親水性鎖延長剤と、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），イソホロンジイソシアネ
ートなどの架橋剤を、後述する導電性付与のために用い
られる第四級アンモニウム塩、カーボンブラックなどの
補強着色剤、架橋反応触媒などと共に混合したのち、加
熱硬化させる方法が好ましく用いられる。また、上記ポ
リオール類を予めイソシアネート化しておき、エチレン
グリコールや１，４−ブタンジオール，トリメチロール
プロパンなどの鎖延長剤を用いて硬化する方法も好適に
用いられる。

【０００９】一方、極性高分子化合物としてゴム類を用
いる場合、導電性高分子材料の製造方法としては、特に
制限はないが、例えばＮＢＲ，ウレタンゴム（練り込み
型），エピクロロヒドリンゴム，アクリルゴム，クロロ
プレンゴムなどの極性ゴムに、後述する導電性付与のた
めに用いられる第四級アンモニウム塩、硫黄やジクミル
ペルオキシドなどの架橋剤、亜鉛華などの加硫助剤、ベ
ンゾチアゾール誘導体などの加硫促進剤、各種アミン類
などの老化防止剤等の配合薬品を添加し、バンバリミキ
サーやニーダなどで混練したのち、加熱や電子線などで
架橋させる公知の方法を用いることができ、オキシビス
（ベンゼンスルホニルヒドラジド）などの発泡剤等を添
加して発泡体とすることもできる。本発明において用い
られる少なくとも１個のアミド結合を有する第四級アン
モニウム塩としては、各種のものがあり、適宜状況に応
じて選択すればよいが、例えば一般式（Ｉ）

【００１０】

【化１】

【００１１】（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴は、それぞれ炭素数１
〜３０のアルキル基，炭素数１〜３０のアミノアルキル
基，炭素数６〜３０のアリール基，炭素数６〜３０のア
ミノアリール基，炭素数７〜３０のアラルキル基，炭素
数７〜３０のアミノアラルキル基，炭素数７〜３０のア
ルキルアリール基又は炭素数７〜３０のアミノアルキル
アリール基を示し、それらはたがいに同一でも異なって
いてもよく、Ａは炭素数１〜３０のアルキレン基，炭素
数１〜３０のアミノアルキレン基，炭素数６〜３０のア
リーレン基，炭素数６〜３０のアミノアリーレン基，炭
素数７〜３０のアラルキレン基，炭素数７〜３０のアミ
ノアラルキレン基，炭素数７〜３０のアルキルアリーレ
ン基又は炭素数７〜３０のアミノアルキルアリーレン基
を示し、Ｘ ^n-はｎ価の酸根を示す。なお、ｎは１〜６の
整数である。）で表される化合物を挙げることができ
る。ここで、Ｘ^n-で示される酸根の種類としては特に制
限はないが、有機酸根が連続通電した際の過分極を抑制
しうるので好適である。この有機酸根としては、例えば
メチル硫酸根，エチル硫酸根，プロピル硫酸根などのア
ルキル硫酸根、及び酢酸根，マロン酸根，リンゴ酸根，
コハク酸根，シュウ酸根，マレイン酸根，フマル酸根，
フタル酸根，イソフタル酸根，テレフタル酸根，トリメ
リット酸根，トリメシン酸根，トリカルバリン酸根など
のカルボン酸根を好ましく挙げることができる。

【００１２】本発明の導電性高分子部材は、このように
して得られた導電性高分子材料を用いたものであって、
該導電性高分子部材が導電性ローラである場合には、通
常、鉄にメッキを施したものやステンレス鋼などからな
る芯金を、前記の導電性高分子材料で被覆することによ
り製造される。この導電性ローラは、用途によっては、
導電性や半導電性、あるいは絶縁性の塗料により、その
外側を塗装してもよい。このものは、１０⁴〜１０¹⁰Ω
の中抵抗領域で安定な抵抗値を示すものである。本発明
の導電性高分子部材は、その用途については特に制限は
ないが、電子写真用部材として用いるのが好ましく、例
えば転写用部材，現像用部材，帯電用部材，トナー供給
用部材などとして好適に用いられる。また、本発明は前
記導電性高分子部材を装着した画像形成装置をも提供す
るものであり、例えば複写機などの電子写真方式の画像
形成装置に組み込む場合は、転写用部材，現像用部材，
帯電用部材，トナー供給用部材などに適用される。次
に、本発明の導電性高分子部材を、転写用部材として、
画像形成装置に装着した例について説明する。

【００１３】図１は、本発明の導電性高分子部材（転写
用部材）を用いた電子写真方式の画像形成装置の一例を
示す説明図であって、芯金（図示せず）を具備した本発
明の転写用部材（転写ローラ）１を、画像形成体（感光
体）２に紙などの記録媒体（転写材）４を介して当接さ
せ、該転写用部材１と画像形成体２との間に、電源３に
より電圧を印加し、画像形成体と転写用部材間に電界を
発生させることによって、画像形成体２上のトナーを記
録媒体４に転写するものである。

【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。実施例１グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドを
ランダムに付加し、オキシエチレン単位の含有量が１６
重量％、官能基数が実質上３、重量平均分子量５０００
のポリエーテルポリオールを製造した。このポリエーテ
ルポリオール１００重量部を、予め４０℃に加熱し、４
０℃に加熱したジフェニルメタンジイソシアネート３０
重量部と混合、攪拌して密閉容器に入れ、４０℃で４８
時間反応させたところ、イソシアネート基含有量が5.６
７重量％のプレポリマーが得られた。このようにして得
られたプレポリマー６０重量部、重量平均分子量１００
０で、末端水酸基が実質上第一級である（第一級化率９
９％）ポリテトラメチレンエーテルグリコール１6.２重
量部、重量平均分子量３０００で、末端水酸基が実質上
第一級であるポリテトラメチレンエーテルグリコール２
3.８重量部、反応性シリコーン系整泡剤４重量部、エチ
ル硫酸ラウロイルイミノプロピルジメチルエチルアンモ
ニウム１重量部及びジブチル錫ジラウレート0.００３重
量部を機械的攪拌により発泡させながら混合し、この混
合物を用い、直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設
した直径１6.５ｍｍ、長さ２１５ｍｍのウレタンフォー
ム製ローラを作製した。

【００１５】上記ローラを厚さ５ｍｍのアルミニウム板
の上に載せ、ローラの両端をそれぞれ５００ｇの力で圧
接しながら、芯金と銅板の間の電気抵抗を測定した。測
定時の温度，湿度はそれぞれ２０℃，５０％であった。
電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき1.１×１０⁸
Ωであった。また、測定時の温度，湿度がそれぞれ３５
℃，８５％では、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は1.７
×１０⁷Ω、１５℃，１０％では、印加電圧１０００Ｖ
で4.５×１０⁸Ωであった。１５℃，１０％における電
気抵抗を、３2.５℃，８５％における電気抵抗で除し、
その常用対数で表示した環境指数は1.４２であった。上
記ローラを、図１に示す画像形成装置に転写ローラとし
て組み込んだ。温度，湿度がそれぞれ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、さらに温度，湿度がそれ
ぞれ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。次に、画像形成装置の感光体をアルミニウム素管に
変更し、温度２０℃，湿度５０％の環境下において、１
０００Ｖの電圧を印加したまま、１５０時間連続して回
転させたのち、上記と同様の方法により抵抗を測定し
た。その結果、電気抵抗は２０℃，５０％で1.１×１０
⁸Ω、３2.５℃，８５％で1.７×１０⁷Ω、１５℃，１
０％で4.５×１０⁸Ωであった。この転写ローラを前記
と同様に画像形成装置に組み込み、温度１５℃，湿度１
０％の環境下でグレースケール、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。

【００１６】比較例１実施例１において、エチル硫酸ラウロイルイミノプロピ
ルジメチルエチルアンモニウム１重量部の代わりに、エ
チル硫酸変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム（アミ
ド結合を含有していない）0.４重量部を用いた以外は、
実施例１と同様にして実施した。その結果、初期抵抗
は、２０℃，５０％で6.３×１０⁷Ω、３2.５℃，８５
％で5.０×１０⁶Ω、１５℃，１０％で3.５×１０⁸Ω
であった。１５℃，１０％における電気抵抗を、３2.５
℃，８５％における電気抵抗で除し、その常用対数で表
示した環境指数は1.８４であった。次に、画像形成体の
感光体をアルミニウム素管に変更し、温度２０℃，湿度
５０％の環境下において、１０００Ｖの電圧を印加した
まま、１５０時間連続して回転させたのち、上記と同様
の方法により抵抗を測定した。その結果、電気抵抗は２
０℃，５０％で9.０×１０⁷Ω、３2.５℃，８５％で5.
０×１０⁶Ω、１５℃，１０％で9.３×１０⁸Ωであっ
た。

【００１７】

【発明の効果】本発明の導電性高分子部材は、高温高湿
環境での抵抗と低温低湿環境での抵抗の変動が抑制され
るとともに、連続使用においても抵抗上昇が抑制され、
転写用部材，現像用部材，帯電用部材，トナー供給用部
材などの電子写真用部材として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性高分子部材を用いた電子写真
方式の画像形成装置の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１：転写用部材（転写ローラ）２：画像形成体（感光体）３：電源４：記録媒体（転写材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 15/08 ５０１Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１Ａ５０１Ｄ 15/16 １０３ 15/16 １０３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極性を有する構造単位を含む高分子化合
物に、少なくとも１個のアミド結合を有する第四級アン
モニウム塩を含有させてなる導電性高分子材料を用いた
ことを特徴とする導電性高分子部材。
【請求項２】極性を有する構造単位を含む高分子化合
物が、ポリウレタンである請求項１記載の導電性高分子
部材。
【請求項３】少なくとも１個のアミド結合を有する第
四級アンモニウム塩の酸根が、有機酸である請求項１記
載の導電性高分子部材。
【請求項４】有機酸が、カルボン酸又はアルキル硫酸
である請求項３記載の導電性高分子部材。
【請求項５】電子写真用部材として用いられる請求項
１記載の導電性高分子部材。
【請求項６】電子写真用部材が、転写用部材である請
求項５記載の導電性高分子部材。
【請求項７】電子写真用部材が、現像用部材である請
求項５記載の導電性高分子部材。
【請求項８】電子写真用部材が、帯電用部材である請
求項５記載の導電性高分子部材。
【請求項９】電子写真用部材が、トナー供給用部材で
ある請求項５記載の導電性高分子部材。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
導電性高分子部材を装着したことを特徴とする画像形成
装置。