(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主としてポリウレタンからなる電子写真装置用半導電性弾性部材であって、
前記ポリウレタンは、ポリオール、平均官能基数が２．１〜３のイソシアネート、及び、下記一般式（１）で表される低分子化合物を反応させてなり、
前記ポリオールと前記低分子化合物との配合比（重量比）が８０／２０〜９５／５であり、
前記ポリオールの数平均分子量は、１０００〜２０００である
ことを特徴とする電子写真装置用半導電性弾性部材。
【化１】
0004447190.tif 000005
式中、Ｒは−ＣＯ２Ｃ４Ｈ９、−ＣＨ２ＣＯＣ３Ｈ７を表す。
【請求項２】
イソシアネートは、１種類の化合物であるか又は２種類以上の化合物の混合物であることを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用半導電性弾性部材
【請求項３】
ポリウレタン中にｐＨ６以下の酸性カーボンブラックが５μｍ以下の分散粒度で１〜８重量％分散していることを特徴とする請求項１又は２記載の電子写真装置用半導電性弾性部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置において感光体上のトナーを転写する中間転写体や、その他各種ブレード、現像ローラー、転写ローラー、帯電ローラーに適用可能な電子写真装置用半導電性弾性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置は、昨今フルカラー化が急速に進み、更に高画質、高速化の方向にある。フルカラー方式としては、イエロー、シアン、マゼンダ、黒のトナーを用いて、感光体上でおのおの潜像を作成した後、中間転写体上に転写して上記の各種カラートナーの混色によりカラー像を作成する中間転写方式がある。
【０００３】
この中間転写体には半導電性の弾性部材が使用される。また、トナーを摩擦帯電し感光体上に搬送する現像ローラーや、感光体上のトナーを紙等に転写する転写ローラー、感光体を帯電させる帯電ローラー等にも半導電性の弾性部材が使用される。これら部材には従来クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム等の合成ゴムが使用されていた。
【０００４】
しかし、通常上記の合成ゴムには導電性を付与するためにカーボンブラックが添加されるが、同時にカーボンブラックで補強性を付与する必要があるためにカーボンブラックの添加量が多くなり、その結果、中間転写体に必要な１０６〜１０１１Ω程度の中抵抗領域の電気抵抗が制御できなかったり、電圧による抵抗の変動が激しかったりするといった欠点を有していた。
導電性カーボンブラックを添加したポリウレタン部材も提案されているが、同様に中抵抗領域の抵抗が安定しないといった問題があった。
【０００５】
更に、図１に示すようなローラーでは圧縮永久歪が小さいことが、図２に示すようなベルトでは引張りによる永久歪が小さいことが、それぞれ要求される。従来のゴム部材ではこれら歪が大きく、長期に渡る使用で変形を生じ寿命の点で問題があった。更に、ベルト形状の成形品は薄肉で使用されるために、成形品自体を薄肉に成形する必要があるが、従来は金型から脱型する際に腰がないことや、合成ゴムではシートを金型に巻きつけて加硫するために、厚さ精度がでないことから、ある程度厚肉に成形し研磨仕上げをする必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、加工性に優れ、耐久性、電気抵抗安定性にも優れる電子写真装置用半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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主としてポリウレタンからなる半導電性の電子写真装置用半導電性弾性部材であって、前記ポリウレタンは、ポリオール、平均官能基数が２．１〜３のイソシアネート、及び、下記一般式（１）で表される低分子化合物を反応させてなり、前記ポリオールと前記低分子化合物との配合比（重量比）が８０／２０〜９５／５であり、前記ポリオールの数平均分子量は、１０００〜２０００である電子写真装置用半導電性弾性部材である。
【０００８】
【化２】
0004447190.tif 000002
【０００９】
式中、Ｒは−ＣＯ２Ｃ４Ｈ９、−ＣＨ２ＣＯＣ３Ｈ７を表す。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の電子写真装置用半導電性弾性部材は、主としてポリウレタンからなるものである。
上記ポリウレタンは、ポリオール、平均官能基数が２．１〜３のイソシアネート、及び、上記一般式（１）で表される低分子化合物を反応させてなる。
上記ポリオールとしては特に限定されず、例えば、ポリ（エチレンアジペート）ポリオール、ポリ（ブチレンアジペート）ポリオール、ポリ（エチレンブチレンアジペート）ポリオールに代表される縮合系ポリエステルポリオール；ポリ（カプロラクトン）ポリオール、ポリ（β−メチルγ−バレロラクトン）ポリオールに代表されるラクトン系ポリエステルポリオール；ポリ（オキシテトラメチレン）ポリオール、ポリ（プロピレン）ポリオールに代表されるポリエーテルポリオール；ポリ（イソプレン）ポリオール、ポリ（ブタジエン）ポリオールに代表されるオレフィン系ポリオール；ポリ（カーボネート）ポリオール、ひまし油系ポリオール、アクリル系ポリオール、ダイマー酸系ポリオール、シリコン系ポリオール、フッ素系ポリオール等を挙げることができる。
【００１１】
上記ポリオールは、数平均分子量が１０００〜２０００であることが好ましい。１０００未満であると、弾性部材のガラス転移温度が高くなり使用温度領域で弾性を損なうことがある。一方、２０００を超えると、永久伸びが大きくなり同様に弾性部材として耐久性に劣ることがある。
【００１２】
本発明で用いられるイソシアネートは、複数の官能基を有するものであり、平均官能基数が２．１〜３であるものである。ポリウレタンの永久歪を小さくし、加工時の脱型作業をやりやすくするには化学架橋を導入することが効果的である。また薄肉成形品を加工する場合には原料粘度は低い方が有利である。特に液状で成形できるポリウレタンは有利である。しかしながら、ポリウレタンに架橋を導入するためにポリオールを多官能にすると、ポリオールの粘度自体が高くなり、加工性に劣る結果となる。そこで、本発明では、架橋の役目を果たす多官能成分をイソシアネート側に導入した。
但し、イソシアネートの平均官能基数が３を超えると、ポリウレタン成形品自体が脆くなることから、３以下が好ましく、逆に、２．１未満であると、永久伸びが大きくなる。
【００１３】
このようなイソシアネートとしては、例えば、ノルボルナンジイソシアネート（２官能）、ヘキサメチレンジイソシアネートをヌレート変性したもの（３官能）、イソホロンジイソシアネート（２官能）、ヘキサメチレンジイソシアネート（２官能）、トリレンジイソシアネート（２官能）、ナフタレンジイソシアネート（２官能）、ジフェニルメタンジイソシアネート（２官能）、粗ジフェニルメタンジイソシアネート（２官能）等が用いられ、平均官能基数が２．１〜３となるように、単独で用いられるか、又は、２種以上が併用される。
【００１４】
上記ポリウレタンは、ポリオール及びイソシアネートに、更に、上記一般式（１）で表される低分子化合物を反応させてなる。ポリウレタンの永久伸びや脱型性には化学架橋成分以外にハードセグメントの凝集効果も有効に働く。アミノ基とイソシアネート基とが反応するとウレア結合が形成されるが、一般には、水酸基とイソシアネート基からなるウレタン結合に比べ、ウレア結合は凝集力が高く、形成されるハードセグメントも強固になる。上記一般式（１）で表される低分子化合物は、Ｃｌの電子吸引性とＲの立体障害の効果により、一般に用いられるジアミン系化合物の硬化剤に比べイソシアネートとの反応がおそく、反応液の流動時間が長いので、薄肉の半導電性弾性ベルト等を成形するのに有利である。また、反応液の流動時間が短く、増粘しながら金型内を液が流れると、カーボンブラックの配列が乱れ成形品の抵抗値のバラツキの原因となるが、上記低分子化合物を硬化剤として用いることにより、液の流動時間が長いので、電気抵抗の安定化にもつながる。
【００１５】
本発明において、上記ポリオールと上記低分子化合物とは、重量比が８０／２０〜９５／５となるように配合される。低分子化合物が２０を超えると、硬くなりすぎ弾性部材として適用できなくなる。一方、５未満であると、ハードセグメントの効果がなくなる。
【００１６】
本発明の電子写真装置用半導電性弾性部材は、上記ポリウレタン中にｐＨ６以下の酸性カーボンブラックが５μｍ以下の分散粒度で１〜８重量％分散していることが好ましい。ここで言う分散粒度とはグラインドゲージによる線条法により求めることができる。
一般に中間転写体には１０６〜１０１１Ωといった半導電性が要求される。導電性を付与するには、カーボンブラックを用いることが最も安易且つ安価であるが、通常の導電性カーボンブラックでは添加量に対する電気抵抗の変化が大きく半導電性領域を制御できない。そこで、一般には導電性カーボンブラックとして使用しないｐＨ６以下の酸性カーボンブラックを５μｍ以下の分散粒度で１〜８重量％分散させることで、上記半導電領域を安定的に制御することができる。
上記酸性カーボンブラックの分散粒度が５μｍを超えると、ミクロ的な抵抗のバラツキが大きくなる。
上記酸性カーボンブラックの配合量が、１重量％未満であると、抵抗がマクロ的に安定しない。一方、８重量％を超えると、抵抗が下がりすぎ、また、ポリマーの粘度が高く加工性に劣る。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
ポリオールとして数平均分子量１０００のポリエステル系ポリオール（日本ポリウレタン工業社製、Ｎ４０４９）を用いた。これにあらかじめ酸性カーボンブラックである三菱化学社製ＭＡ８（ＰＨ３．０）を、ポリオール９０重量部に対し１０重量部混合予備攪拌した後、３本ロールで分散粒度が４μｍになるように分散させた。こうしてＣＢマスターをつくり、生のポリオールでポリウレタン中で４重量％ＣＢ濃度になるように希釈した。イソシアネートと反応する官能基を有する低分子化合物として、分子量２４２の芳香族ジアミン（住化バイエルウレタン社製、Ｂ１６０４）を上記の希釈後のＣＢマスター８０重量部に対し２０重量部混合し１１０℃に加熱、攪拌、減圧して脱酸処理した。
【００１９】
次に、３官能イソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネートをヌレート変性したもの（住化バイエルウレタン社製、スミジュールＮ３３００）と、２官能のイソシアネートとしてノルボルナンジイソシアネート（三井化学社製、ＮＢＤＩ）とを用いた。これらのイソシアネートは平均官能基数がｆ＝２．５になるように７４／２６の重量比であらかじめブレンドして使用した。このブレンドイソシアネートを先のブレンドポリオールに対しＮＣＯｉｎｄｅｘ＝１０５になるように計量混合し、遠心成形機に金型をセットし２０００ｒｐｍで回転させながら注入し、円筒状の弾性部材を得た。
【００２０】
（実施例２）
実施例１においてポリオールと低分子化合物の比率を９５／５にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（実施例３）
実施例１においてイソシアネートの平均官能基数が２．１となるように３／２官能イソシアネートの比率を２５／７５でブレンドした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２１】
（実施例４）
実施例１においてイソシアネートの平均官能基数が３となるように３／２官能イソシアネートの比率を１００／０とした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（実施例５）
実施例１においてポリオールの数平均分子量を２０００（日本ポリウレタン工業社製、Ｎ４０１０）にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２２】
（実施例６）
実施例１においてＣＢの配合量を１．０重量％にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（実施例７）
実施例１においてＣＢの配合量を８重量％にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２３】
（実施例８）
実施例１において平均官能基数ｆ＝２．３のイソシアネートであるクルードＭＤＩ（住化バイエルウレタン社製、４４ｖ−２０）を用いた以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２４】
（実施例９）
実施例１においてＣＢの分散粒度を２０μｍにした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（実施例１０）
実施例１においてＣＢの配合量を０．３重量％にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２５】
（実施例１１）
実施例１においてＣＢの配合量を１０重量％にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２６】
（比較例１）
実施例１においてポリオールとして数平均分子量７５０（日本ポリウレタン工業社製、Ｎ７５０）のものを用いた以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（比較例２）
実施例１においてポリオールとして数平均分子量２５００（日本ポリウレタン工業社製、Ｎ３０２７）のものを用いた以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２７】
（比較例３）
実施例１においてポリオールと低分子化合物との配合比（重量比）を７０／３０にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（比較例４）
実施例１においてポリオールと低分子化合物との配合比（重量比）を９７／３にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
【００２８】
（比較例５）
実施例１において官能基数ｆ＝３のイソシアネートと、官能基数ｆ＝２のイソシアネートとの比率を０／１００にした以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
（比較例６）
実施例１において低分子化合物として分子量４００の芳香族化合物（日本乳化剤社製、ＢＡ−Ｐ３）を用いた以外は実施例１と同様にして、弾性部材を得た。
各実施例及び比較例で得られた弾性部材の評価結果を表１及び表２に示した。
【００２９】
【表１】
0004447190.tif 000003
【００３０】
【表２】
0004447190.tif 000004
【００３１】
測定方法
＊１）ＪＩＳ  １号ダンベルを５％伸長したときの応力から換算
＊２）ＪＩＳ  １号ダンベルを５０％伸長して１０分間保持した後の値
＊３）ｔ０．３ｍｍ＊Φ１８０ｍｍ＊Ｌ３８０ｍｍの成形品の脱型状態
＊４）５００Ｖを１０秒間印加してハイレスターｕｐ、ＵＲＳプローブで測定した値
＊５）１００Ｖ、１０００Ｖでの測定値をｌｏｇ（Ｒ１００Ｖ）−ｌｏｇ（Ｒ１０００Ｖ）で計算した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成よりなるので、成形性に優れ、且つ、抵抗が安定しており、永久歪の小さい、耐久性のある電子写真装置用半導電性弾性部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドラム形状を有する電子写真装置用半導電性弾性部材の１態様を示す模式図である。
【図２】ベルト形状を有する電子写真装置用半導電性弾性部材の１態様を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ポリウレタン弾性層
２  芯金
【図１】
0004447190.tif 000006
【図２】
0004447190.tif 000007