(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真等の機構で使用される導電性部材において、前記導電性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ウレタンからなり、且つ、前記導電性部材が窒素吸着法による比表面積をＸ  ［ｍ２／ｇ］  、ＤＢＰ吸油量をＹ  ［ｍｌ／１００ｇ］としたとき、２５≦Ｘ≦１３０  かつ  −０．４３Ｘ＋８８  ≦Ｙ≦  −０．４３Ｘ＋１３４であるカーボンブラックを含有してなることを特徴とする導電性部材。
【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記載の導電性部材。
【請求項３】
上記導電性部材がアスカーＣ硬度７００  以下の発泡体であることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性部材。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか１項記載の導電性部材の表面に現像剤を担持して該現像剤の薄膜を形成し、この状態で静電潜像を表面に保持した潜像保持体に接触又は近接させて該現像剤を潜像保持体の表面の静電潜像に付着させ、該静電潜像を可視化させる現像装置を有することを特徴とする電子写真装置。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれか１項記載の導電性部材で記録媒体を帯電させ、現像剤によって可視化された静電潜像上から現像剤を記録媒体に転写させる転写装置を有することを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電防止機能を有する包装部材、衝撃吸収部材又は電子写真等の機構で使用される現像部材、転写部材等の導電性部材及びこれを用いた電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真技術の進歩に伴いレーザプリンターや乾式コピー等の画像形成装置で利用する導電性部材に対する要求も高まっており、とりわけ現像、転写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導電性部材は、金属や金属酸化物の粉末やウィスカー及び／又はカーボンブラックなどのフィラーを混入し所定の抵抗値に調整したゴム・ウレタンなどの高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料により得られていた。これらの導電性部材に要求される性能は、１  ×１０４  Ωｃｍから１  ×１０１２Ωｃｍ、より好ましくは１  ×１０７  Ωｃｍから１  ×１０１０Ωｃｍという中抵抗領域で所定の電気抵抗値であるのみならず、低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が少なく、かつ連続して通電した際の電気抵抗の変動幅が少ないことである。
【０００３】
ところが、金属や金属酸化物の粉末やウィスカー及び／又はアセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電性カーボンブラックなどのフィラーを混入することにより所定の抵抗値に調整した高分子エラストマーや高分子フォーム等の導電性部材は、製造時の電気抵抗のばらつきが大きく、実質的に所定抵抗値の部品を安定して製造できなかった。そこで、従来高分子エラストマーや高分子フォームの導電性付与に適するとされていたハイストラクチャーのカーボンブラックに代えて、ミディアムストラクチャーのカーボンブラックを用いると比較的電気抵抗が制御しやすいことを本発明者らは知見した（  特開平７−５３８６０  号）  。しかし、このようなカーボンブラックを用いた導電性部材でも、通常連続通電により電気抵抗が徐々に増大するという欠点がある。
【０００４】
また導電性部材を得る別の手段に、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等の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・エトサルフェート等の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等の両性イオン界面活性剤、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などの４級アンモニウム塩等の有機イオン物質よりなる導電剤及び／又は親水性のポリエーテルやポリエステル等の帯電防止剤を混入し所定の抵抗値に調整したゴム・ウレタンなどの高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料による方法もある。しかし、このような物質を混入することにより所定の抵抗値に調整した高分子エラストマーや高分子フォーム等の導電性部材は、低温低湿時と高温高湿時の電気抵抗の変動幅が大きいという欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電子写真等の機構で使用される導電性部材において、通常連続通電による電気抵抗の増大が少なく、低温低湿時と高温高湿時との電気抵抗の変動幅の小さい導電性部材及びこれを用いた電子写真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】
本発明の請求項１の導電性部材は、電子写真等の機構で使用される導電性部材において、前記導電性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ウレタンからなり、且つ、前記導電性部材が窒素吸着法による比表面積をＸ  ［ｍ２／ｇ］  、ＤＢＰ吸油量をＹ  ［ｍｌ／１００ｇ］としたとき、２５≦Ｘ≦１３０  かつ  −０．４３Ｘ＋８８  ≦Ｙ≦  −０．４３Ｘ＋１３４であるカーボンブラックを含有してなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２の導電性部材は、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。
【０００８】
本発明の請求項３の導電性部材は、上記導電性部材がアスカーＣ硬度７００  以下の発泡体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４の電子写真装置は、請求項１乃至３いずれか１項記載の導電性部材の表面に現像剤を担持して該現像剤の薄膜を形成し、この状態で静電潜像を表面に保持した潜像保持体に接触又は近接させて該現像剤を潜像保持体の表面の静電潜像に付着させ、該静電潜像を可視化させる現像装置を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項５の電子写真装置は、請求項１乃至３いずれか１項記載の導電性部材で記録媒体を帯電させ、現像剤によって可視化された静電潜像上から現像剤を記録媒体に転写させる転写装置を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
即ち、従来の高分子エラストマーや高分子フォームからなる高分子部材の導電性付与に適するとされていたケッチェンブラックやアセチレンブラック等のガスブラック、ＩＳＡＦ級やＳＡＦ  級オイルファーネスブラック、三菱化学製＃３０５０  や＃３２５０  導電性ブラックの如きハイストラクチャーのカーボンブラックは、配合量の増大とともに電気抵抗が急激に低下するため、カーボン分散状態の変動に伴って電気抵抗が大きく変動し、所定の抵抗値の部材を安定に生産することが困難である。一方、ＦＴ級やＭＴ級サーマルブラック、ＳＲＦ  級オイルファーネスブラックの如きローストラクチャーのカーボンブラックは、所定の抵抗値を得るために必要な配合量が大量であるため、高分子部材のしなやかさを著しく損ない導電性部材としての機能を果たせず、特に高分子フォーム部材を作製する際は、発泡させることが困難である。
【００１２】
これに反し、ＧＰＦ  級やＦＥＦ  級オイルファーネスブラックや三菱化学製＃１０  、＃２５  、＃３３  、ＣＦ９  、＃５２  、＃４４  、＃４５  、デグッサ製Ｐｒｉｎｔｅｘ  ５５、コロンビアン製Ｒａｖｅｎ  ７８０  等のインクブラックの如きミディアムストラクチャーのカーボンブラックが、導電性部材のしなやかさを失わない範囲の配合量で比較的電気抵抗が制御しやすい。また、ミディアムストラクチャーのカーボンブラックであっても、電気抵抗を制御するためには適当な比表面積である必要がある。例えば、三菱化学製＃２３００  や＃２５００  如き著しく比表面積の大きいカーボンブラックやランプブラックの如き著しく比表面積の小さいカーボンブラックはミディアムストラクチャーであっても所定の抵抗値を得るために必要な配合量が大量になる傾向がある。
【００１３】
また、ＨＡＦ  級オイルファーネスブラックはＦＥＦ  級オイルファーネスブラックよりＤＢＰ  吸油量から判定する限りローストラクチャーであるにも関わらず、配合量の増大とともに電気抵抗が急激に低下することがわかった。この理由は定かでないが、著しく比表面積の大きいカーボンブラックは、導電性部材中でのカーボン分散が困難であるため所定の抵抗値を得るために必要な配合量が大量になり、また著しく比表面積の小さいカーボンブラックは、カーボンブラックの一次粒径が大きくＤＢＰ  吸油量から判定するストラクチャーと導電性に関連する形態的なストラクチャーが必ずしも良く対応していないためではないかと考えられる。
【００１４】
また比表面積が著しく大きくも小さくもない範囲では、同等なストラクチャーで比表面積が異なるカーボンブラックを配合した導電性部材の導電性は、比表面積が大きいものほど、ＤＢＰ  吸油量から判定したストラクチャーより形態的なアスペクト比から判定したストラクチャーが高いため、導電性の変化が急激であると考えられる。これらの点を総合的に判断し、本発明者らは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  −０．４３Ｘ＋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。
【００１５】
ところが、上記のカーボンブラックを用いた通常のポリエーテルポリウレタンに１０００  ［Ｖ］程度の電圧で連続通電すると電気抵抗が増大して行く。このような現象は、電化ブラックの如きハイストラクチャーのカーボンブラックで導電性を付与したときには影響が少ない現象であり、特にローストラクチャーのカーボンブラックになればなるほど電気抵抗が増大する割合が大きい。これは、導電性フィラーを充填し中抵抗領域の導電性部材を作成した場合、その導電パスの量と絶縁ギャップの幅により抵抗が決定され、ハイストラクチャー・カーボンではパスの量が支配的であるのに対して、ローストラクチャー・カーボンではギャップの幅が支配的であり、部材に連続通電することにより、部材が発熱するため導電性部材が変質しギャップの電気抵抗が上昇することが原因である。この様子を模式的に表したのが第２図である。なお、本発明で定義されるカーボンブラックの添加量は、ウレタン１００重量部に対し、２〜８重量部が好ましく、２未満だと抵抗のコントロールが難しく、８を超えると発泡難で好ましくない。
【００１６】
そこで、高分子部材の耐熱性を高めることにより連続通電時の抵抗増大を抑制することが出来、具体的には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成分として含むポリウレタンを用いて導電性部材を作成することによりこの目的は効果的に達成でき、特に本発明者らの特許（  特願平７−２４７８３０号）  に記されているポリエーテルポリオールが好適である。
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％、更に好ましくは５〜２０重量％であり、５重量％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、２０重量％より多いと耐熱性が悪くなってしまうので好ましくない。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、他の公知のポリオールを混合してもよい。
【００１７】
なお、本発明の効果を損なわない範囲で上記の導電性部材に過塩素酸リチウムの如き無機イオン物質や４級アンモニウム塩の如き有機イオン物質からなるイオン性導電剤、陽イオン性界面活性剤、負イオン性界面活性剤、各種ベタインの如き両性イオン界面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエステル等の非イオン性帯電防止剤を併用しても良い。
【００１８】
また、ウレタンの作成方法に制限はなく、ワンショット法、プレポリマー法どちらも用いることが出来、メカニカルフロス法、水発泡法、フロン発泡法などにより発泡体とすることも導電性部材の硬度を低下させる事が必要な用途には好ましい。なお、本発明の導電性部材の硬度は、アスカーＣスケールで７００  以下が好ましく、７００  を超えると転写効率が低下して好ましくない。
【００１９】
上記の部材を転写装置及び／又は現像装置に用いる形状に制限はないが、通常芯金を中央に配設したローラ形状にして用いられる。このような部材を用いて作成された電子写真装置の転写装置及び／又は現像装置は、通電時の抵抗上昇が無く長寿命である。また、従来より用いられているイオン導電剤により導電性を付与した部材を用いて作成された転写装置及び／又は現像装置と比較して高温高湿時と低温低湿時の電気抵抗の変動が少なく、電源の容量を小さなものに出来るため好適である。
【００２０】
【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。なお、湿度は相対湿度である。
【００２１】
［実施例１］
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダムに付加し、そのエチレンオキサイド・ユニットの含有率が１２％  、分子量３５００であるポリエーテルポリオール１００  重量部、１，４−ブタンジオール６．０５重量部、トリレンジイソシアネート２２重量部、反応性シリコーン系界面活性剤  ４重量部、ジブチルチンジラウレート０．０１重量部、窒素吸着量により測定した比表面積６０  ［ｍ２／ｇ］  でＤＢＰ  吸油量６３  ［ｍｌ／ｇ］  のカーボンブラック２．５  重量部をミキサーで混合し、その混合物で直径６ｍｍ  の金属製シャフトを中心に配設した直径１６．５ｍｍで長さ２１５ｍｍ  のウレタンフォーム転写ローラを作製した。
【００２２】
ついで上記転写ローラを厚さ２ｍｍ  の銅板の上に載せ、ローラの両端を各々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、湿度は各々２０℃、５５％  であった。電気抵抗は印加電圧が１，０００Ｖの時  ７．８×１０７  Ωであった。また測定時の温度、湿度が各々３２．５℃、８５％  では、印加電圧１，０００Ｖで電気抵抗は８．０  ×１０７  Ω、１５℃、１０％  では、印加電圧１，０００Ｖで  ５．７×１０７  Ωであった。
【００２３】
さらに上記転写ローラを第３図に示す画像形成装置に組み込んだ。電源は、５  Ａ  定電流となるように設定した。温度、湿度が各々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、湿度が各々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。
【００２４】
ついで画像形成装置の感光体をアルミ素管に変更し、温度、湿度が各々２５℃、５５％  の環境で１，０００  Ｖ  の電圧を印加したまま１５０  時間連続して回転させた後、温度、湿度が各々１５℃、１０％  の環境に４８時間放置し、同環境で転写ローラを厚さ２ｍｍ  の銅板の上に載せ、ローラの両端を各々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。電気抵抗は印加電圧が１，０００Ｖの時６．０  ×１０８  Ωであった。この転写ローラを前述と同様に画像形成装置に組み込み、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た。
【００２５】
［比較例１］
配合するポリオールをエチレンオキサイド・ユニットが末端のみに１６．０％  含まれる分子量５０００のポリエーテルポリオールとし、１，４−ブタンジオールの配合量を６．４７部、カーボンブラックの配合量を３  部とした以外は実施例１と同様に実験を行った。初期の電気抵抗は実施例１  と同様であったが、連続通電後の電気抵抗は１５℃、１０％  で  ２．０×１０９  Ωであった。実施例と比較し、本比較例のウレタンフォームは、連続通電時の抵抗上昇が大きい。この転写ローラを前述と同様に画像形成装置に組み込み、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、黒ベタ画像の黒色度が不足する転写不良現象が現れた。
【００２６】
［実施例２］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積  ２７  ［ｍ２／ｇ］  ＤＢＰ吸油量８７  ［ｍｌ／ｇ］  とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ２．５×１０９  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られた。
【００２７】
［比較例２］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積１１７  ［ｍ２／ｇ］でＤＢＰ  吸油量１１５  ［ｍｌ／ｇ］とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ６×１０５  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られなかった。
【００２８】
［実施例３］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積１２７  ［ｍ２／ｇ］でＤＢＰ  吸油量５３  ［ｍｌ／ｇ］  とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ２×１０７  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られた。
【００２９】
［比較例３］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積２７  ［ｍ２／ｇ］  ＤＢＰ  吸油量６８  ［ｍｌ／ｇ］  とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  １×１０１０Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られなかった。
【００３０】
［実施例４］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積４２  ［ｍ２／ｇ］  ＤＢＰ  吸油量１１５  ［ｍｌ／ｇ］とし、カーボンブラックの配合量を３  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ３×１０８  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られた。
【００３１】
［比較例４］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積９０  ［ｍ２／ｇ］  ＤＢＰ  吸油量１１０  ［ｍｌ／ｇ］とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ４×１０５  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られなかった。
【００３２】
［実施例５］
配合するカーボンブラックを、窒素吸着量により測定した比表面積５５  ［ｍ２／ｇ］  ＤＢＰ  吸油量７０  ［ｍｌ／ｇ］  とし、カーボンブラックの配合量を５  重量部とした以外は実施例１と同様に転写ローラを作製した。この転写ローラを実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。測定時の温度、湿度が２０℃、５５％  で印加電圧が１，０００Ｖの時、ローラの電気抵抗は  ３×１０８  Ωであった。実施例１と同様に画像を印刷させたところ良好な画像が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導電性部材は、電子写真等の機構で使用される導電性部材において、前記導電性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ウレタンからなり、且つ、前記導電性部材が窒素吸着法による比表面積をＸ  ［ｍ２／ｇ］  、ＤＢＰ吸油量をＹ  ［ｍｌ／１００ｇ］としたとき、２５≦Ｘ≦１３０  かつ  −０．４３Ｘ＋８８  ≦Ｙ≦  −０．４３Ｘ＋１３４であるカーボンブラックを含有してなることを特徴とする導電性部材としたことにより、通常連続通電による電気抵抗の増大が少なく、低温低湿と高温高湿時との電気抵抗の変動幅を小さくすることができ、また、この導電性部材を電子写真等の機構で使用される電子写真装置の転写部材、現像部材等に好適に用い得る。
【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。
【図２】本発明に係るカーボンブラックの構造を示す概略図である。
【図３】本発明の導電性部材が装着される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図１】
0003594053.tif 000002
【図２】
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【図３】
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