(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を添加することにより導電性を付与されているポリウレタンよりなる導電性部材において、ポリウレタン部材が重量平均分子量１５００〜６０００のグリセリンを出発物質とする３官能のポリエーテルポリオール成分とポリイソシアナート成分と非導電性吸油物質とを混合硬化させてなるポリウレタン部材であって、該ポリウレタンが、２０〜１２０［ミリリットル／１００ｇ］の吸油量を有する軽質炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムから選ばれる非導電性吸油物質を含み、非導電性吸油物質の配合量Ｚ［重量％］が、非導電性吸油物質を添加しないときの導電性ポリウレタンの抽出率［アセトン溶媒で、９０℃、８時間、ソクスレー抽出した抽出率］をＸ［重量％］、配合すべき非導電性吸油物質の吸油量をＹ［ミリリットル／１００ｇ］とした場合、
０．５Ｘ≦０．０１ＹＺ≦４Ｘ
を満足することを特徴とする導電性ポリウレタン部材。
【請求項２】
電解質が、アルキル硫酸の第４級アンモニウム塩及び多塩基カルボン酸の第４級アンモニウム塩から選ばれるものである請求項１記載の導電性ポリウレタン部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載の導電性ポリウレタン部材を用いて構成され、かつ感光体に接触して使用される画像形成装置部品。
【請求項４】
感光体に接触して使用される画像形成装置部品が、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ又はクリーニングブレードである請求項３記載の画像形成装置部品。
【請求項５】
請求項１又は２記載の導電性ポリウレタン部材を用いて構成され、かつトナーに接触して使用される画像形成装置部品。
【請求項６】
トナーに接触して使用される画像形成装置部品が、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ、トナー層規制ブレード又はクリーニングブレードである請求項５記載の画像形成装置部品。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載の画像形成装置部品を装着してなる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ポリウレタン部材、それを用いた画像形成装置部品及び画像形成装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、諸特性に優れた電子写真プロセスなどに好適に用いられる導電性ポリウレタン部材、それを用いた画像形成装置部品及び該部品を帯電用部品，現像用部品，トナー供給用部品，転写用部品あるいはクリーニング用部品として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，クリーニング用などに供される部品の部材として、導電性ポリウレタン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，クリーニングローラなどの弾性を有するローラやトナー層規制ブレード，クリーニングブレード等の弾性を有するブレード等の形態で用いられている。
これらの目的に使用されるポリウレタン部材には、通常ポリウレタンエラストマーやポリウレタンフォームが充当され、そして、これらには、低硬度であって、感光体や転写材などを汚染することがなく、かつ１０4 〜１０10Ωという中抵抗領域で所定の抵抗値を有し、しかも電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性が著しく低い等の性質が求められている。
ポリウレタン部材に導電性を付与する方法には、金属や金属酸化物の粉末あるいはカーボンブラック等を混入する方法と電解質を原材料に配合する方法がある。しかしながら、金属や金属酸化物の粉末あるいはカーボンブラック等の混入による方法では、電子写真プロセスに必要な中抵抗領域で抵抗値が一定であるポリウレタン部材を再現性良く製造することは困難であり、このようなポリウレタン部材を製造できたとしても、電気抵抗の位置ばらつきが大きく、電気抵抗の電圧依存性が大きいという問題がある。
一方、ポリエーテルポリウレタンやポリエステルポリウレタン等の極性を有するポリウレタン材料に過塩素酸ナトリウムのような電解質（イオン導電剤）を混入することにより、低硬度で、かつ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ポリウレタン部材を製造し得る。また、ポリウレタンに電解質を添加してなる導電性ポリウレタンは、ポリウレタンの組成や添加する電解質の種類と量を変更することにより、導電率を調整することができる。製造の容易性を考慮すると、種々の抵抗値を有するポリウレタン部材を同一の製造設備で、かつポリウレタンの組成や電解質の種類と量を変更するための切り替えに掛かる工程数をできるだけ少なくすることが重要であり、ポリウレタンの組成や添加する電解質の種類を変更せず、電解質の量を変更するだけで種々の抵抗値を有するポリウレタン部材を製造できることが有利である。
しかしながら、ポリウレタン部材に添加する電解質の量を増加して低抵抗ポリウレタン部材を製造し、この低抵抗ポリウレタン部材を感光体などに接触させて用いる部材の用途に供すると、低抵抗ポリウレタン部材中の電解質が感光体に移行して感光体汚染を引き起こし、また、この低抵抗ポリウレタン部材をトナーに接触させて用いる部材の用途に供すると、部材表面に析出した電解質がトナー融着を引き起こすなどの問題があった。
【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ポリウレタン部材がもつ問題点を克服し、諸特性に優れた導電性ポリウレタン部材、それを用いた画像形成装置部品及び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、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、導電性を有するポリウレタンに特定の非導電性吸油物質を含有させてなる特定のポリウレタン部材は、感光体を汚染することなく、トナーと融着することなく、低硬度であり、電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性が著しく低く、電子写真装置等の画像形成装置用の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。
すなわち、本発明は、電解質を添加することにより導電性を付与されているポリウレタンよりなる導電性部材において、ポリウレタン部材が重量平均分子量１５００〜６０００のグリセリンを出発物質とする３官能のポリエーテルポリオール成分とポリイソシアナート成分と非導電性吸油物質とを混合硬化させてなるポリウレタン部材であって、該ポリウレタンが、２０〜１２０［ミリリットル／１００ｇ］の吸油量を有する軽質炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムから選ばれる非導電性吸油物質を含み、非導電性吸油物質の配合量Ｚ［重量％］が、非導電性吸油物質を添加しないときの導電性ポリウレタンの抽出率［アセトン溶媒で、９０℃、８時間、ソクスレー抽出した抽出率］をＸ［重量％］、配合すべき非導電性吸油物質の吸油量をＹ［ミリリットル／１００ｇ］とした場合、
０．５Ｘ≦０．０１ＹＺ≦４Ｘ
を満足することを特徴とする導電性ポリウレタン部材、この導電性ポリウレタン部材を用いて構成され、かつ感光体又はトナーに接触して使用される画像形成装置部品、及びこれらの画像形成装置部品を装着してなる画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性ポリウレタン部材は、導電性を有するポリウレタンに非導電性吸油物質を含有させてなるポリウレタン部材である。
非導電性吸油物質としては、軽質，重質，微粉化，脂肪酸処理等の炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム，クレー，焼成クレー，シラン改質クレー，タルク，シリカ，ウォラストナイト，ゼオライト，珪藻土，珪砂，スレート粉，軽石粉，アルミナホワイト，硫酸アンモニウム，硫酸バリウム，リトポン，硫酸カルシウム，酸化マグネシウム，二硫化モリブデン，水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，ケイ酸ジルコニウム等が用いられ、特に炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムが好ましい。
導電性ポリウレタンに配合する非導電性吸油物質の吸油量は、１０〜２００［ミリリットル／１００ｇ］であることが好ましく、２０〜１２０［ミリリットル／１００ｇ］が特に好ましい。非導電性吸油物質の配合量Ｚ［重量％］は、非導電性吸油物質を添加しないときの導電性ポリウレタンの抽出率をＸ［重量％］、配合する非導電性吸油物質の吸油量をＹ［ミリリットル／１００ｇ］とした場合、
0.１Ｘ≦0.０１ＹＺ≦７Ｘ
を満足する量であるが、好ましくは、
0.5 Ｘ≦0.０１ＹＺ≦４Ｘ
を満足する量である。ここで、非導電性吸油物質の配合量Ｚ［重量％］とは、導電性ポリウレタン組成物中の配合割合をいう。非導電性吸油物質の吸油量とは、ＪＩＳ  Ｋ６２２１の６．１．２項に規定されているカーボンブラックの吸油量測定法と同じ方法により測定した値である。また、導電性ポリウレタンの抽出率とは、導電性ポリウレタン約５ｇを約３ｍｍ角の小片に刻み、円筒濾紙を用い、アセトンを抽出溶媒として９０℃で８時間ソクスレー抽出器により抽出した抽出物の導電性ポリウレタンに対する重量百分率である。このような抽出物としては、例えばウレタン反応による鎖延長が不充分な低分子ポリウレタン、原材料に配合したシリコーン整泡剤や界面活性剤、電解質などが挙げられる。
上記式の意味するところは以下のとおりである。すなわち、ポリウレタン部材に含まれ、感光体を汚染したりトナーを融着したりする成分は、溶剤で抽出される抽出成分と深い関係があり、後述する本発明の作用機構と関係するが、添加する吸油物質によって抽出成分の１０％、より好ましくは抽出成分の５０％を吸収するために吸油物質添加量の下限が示され、一方、吸油物質の添加量を多くすると、製造時にポリウレタン原料の粘度が上昇し、原料圧送ポンプ容量を大きくしたり、ポリウレタン部材を製造する速度を低下させる必要が生じてくるので、これを避けるために上記式において上限を設定している。
吸油物質には、カーボンブラックや導電性亜鉛華の如き導電性を発現する物質もある。本発明の効果を損なわない範囲で、これらの導電性吸油物質を本発明の導電性ポリウレタン部材に配合することもできるが、通常これらの導電性吸油物質を添加すると電気抵抗の電圧依存性が増大するので注意が必要である。
【０００６】
本発明のポリウレタン部材を構成するポリオール成分としては、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールが用いられ、特にエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールが好適である。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオール，トリエタノールアミン，ジグリセリン，ペンタエリスリトール，エチレンジアミン，メチルグルコジット，芳香族ジアミン，ソルビトール，ショ糖，リン酸等を出発物質とし、エチレンオキシドとプロピレンオキシドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水，プロピレングリコール，エチレングリコール，グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキシドとプロピレンオキシドの比率やミクロ構造については特に制限はないが、エチレンオキサイドの比率が２〜８０重量％が好ましく、より好ましくは５〜２５重量％である。そして末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであるのが好ましい。
【０００７】
このポリエーテルポリオールの分子量としては特に制限はないが、水，プロピレングリコール，エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特に４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【０００８】
本発明のポリウレタン部材を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むことが好ましい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えばテトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドして用いることも好ましく、この場合、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールとの比率が重量比で９０：１０〜１０：９０の範囲になるように用いるのが好ましく、特に７０：３０〜４０：６０の範囲になるように用いるのが好ましい。
また、上記ポリオール成分とともに、本発明の目的が損なわれない範囲で、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、アジピン酸などの酸成分とエチレングリコールなどのグリコール成分を縮合して得られるポリエステルポリオール、ε−カプロラクタムを開環重合して得られるポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール，ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【０００９】
ポリウレタン部材を構成するポリイソシアナート成分として、ジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体が用いられる。このジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体としては特に制限はないが、例えばジアミノジフェニルメタン又はその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアナート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートの官能基数については、特に制限はないが、通常純ジフェニルメタンジイソシアナートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアナートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは2.０５〜4.００、より好ましくは2.５０〜3.５０のものが用いられる。またこれらのジフェニルメタンジイソシアナート又はその誘導体を変性して得られた誘導体、例えばポリオールなどで変性したウレタン変性物，ウレチジオン形成による二量体，イソシアヌレート変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物，アロハネート変性物，ウレア変性物，ビュレット変性物なども用いることができるが、これらの中で、ウレタン変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。
【００１０】
本発明においては、ジフェニルメタンジイソシナナートやその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、所望により、本発明の目的が損なわれない範囲で、上記ジフェニルメタンジイソシナートやその誘導体と共に、トリレンジイソシアナートなどの各種芳香族イソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナートなどの各種脂肪族イソシアナート、イソホロンジイソシアナート等の脂環族イソシアナート又はそれらの誘導体を併用することができる。
このジフェニルメタンジイソシアナートやその誘導体の配合量としては特に制限はないが、このポリイソシアナート成分中のイソシアナート基と上記ポリオール成分中の水酸基との比ＮＣＯ基／ＯＨ基が、モル比で通常0.９〜1.５となるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは1.０〜1.２の範囲である。
【００１１】
導電性ポリウレタン部材を構成するために添加する導電性付与材としては、特に制限はなく、例えばガスブラック，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，ランプブラック等のカーボンブラック、導電性亜鉛華等の導電性金属酸化物が挙げられるが、電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性を抑制するためには電解質により導電性を付与することが好ましい。電解質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウラルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチアンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウム等の第４級アンモニウム，リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属又はカルシウム，マグネシウム等のアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩などが挙げられる。これらの中で、アルキル硫酸の第４級アンモニウム塩や多塩基カルボン酸の第４級アンモニウム塩が好ましく、アミド結合を有する第４級アンモニウムのアルキル硫酸塩が特に好ましい。電解質の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.０１〜１０重量部とすることが好ましく、0.１〜３重量部とすることが更に好ましい。
【００１２】
ポリウレタン材料、電解質等を含むポリウレタン組成物を硬化させるための反応触媒としては、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，ジブチル錫マーカブチド，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ブチド，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。
【００１３】
本発明の導電性ポリウレタン部材をフォーム状のものとする場合、ポリウレタン組成物にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤，アニオン性界面活性剤，両性等の界面活性剤や各種ポリエーテル，各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン材料１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００１４】
ポリウレタンフォームを製造する際の発泡方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば水，有機溶剤，各種代替フロンなどの発泡剤による方法、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法などが好ましく用いられる。これらの中で、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法が特に好ましい。ポリウレタンフォームの発泡倍率については特に制限はないが、最大セル径を５００μｍ未満とすることが好ましく、特に最大セル径を２００μｍ未満とすることが好ましい。また、嵩密度は0.２〜0.７ｇ／ミリリットルの範囲が好ましく、特に0.３〜0.６ｇ／ミリリットルの範囲とすることが好ましい。
【００１５】
本発明の導電性ポリウレタン部材を製造する際の配合及び加熱硬化は、上記ポリオール成分、イソシアナート成分、電解質、反応触媒及び所望により用いられる各種添加成分を混合攪拌し、必要に応じて上記方法により気泡を混入させ、. 所定のモールドなどに注型するか又はブロック状に自由発泡するなどの操作を行ったのち、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。
また、予め、ポリオール成分とポリイソシアナート成分とを反応させてイソシアネート基を有するプレポリマーを調製し、これをエチレングリコール，１，４−ブタジオール，トリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を用いて硬化させるプレポリマー法も用いることができる。
本発明の導電性ポリウレタン部材が、感光体等を汚染せず、かつトナーを融着しない作用機構について定かではないが、ポリウレタン部材から感光体へ移行する汚染物質やポリウレタン部材表面でトナーを融着させる物質を、ポリウレタン部材に含まれる非導電性吸油物質が吸着する効果であろうと推定される。
【００１６】
本発明の導電性ポリウレタン部材の主な利用分野である画像形成装置部品は、導電性ポリウレタン部材と金属部材とを構成部材とするものであって、その構造については特に制限はないが、通常、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材やアルミニウム，ステンレス鋼などの金属部材を、その一部又は全体を本発明の導電性ポリウレタン部材で被覆したものであり、用途によりローラ，ドラム，ブレードなどの形態で使用される。すなわち、画像形成装置部品が中抵抗弾性導電性ローラである場合には、硫黄快削鋼などに亜鉛等のメッキを施した芯金を、導電性ポリウレタンフォームで円筒形に被覆し、さらに必要に応じて、その外側に導電性，半導電性又は絶縁性の塗料を塗布したものを例示することができる。
【００１７】
金属部材と導電性ポリウレタン部材の接合方法については特に制限はないが、金属部材をあらかじめモールド内部に配設しておきポリウレタン組成物を注型硬化する方法や、導電性ポリウレタン部材を所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材と導電性ポリウレタンフォームの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
本発明の導電性ポリウレタン部材の成形方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる方法などを用いることができる。
本発明の導電性ポリウレタンを用いた画像形成装置部品の種類としては特に制限はないが、感光体に接触して使用される画像形成装置部品として、帯電ローラ，現像ローラ，トナー供給ローラ，転写ローラ，クリーニングローラ，クリーニグブレードなどを挙げることができ、トナーに接触して使用される画像形成装置部品として、現像ローラ，トナー供給ローラ，クリーニングローラ，トナー層規制ブレード，クリーニングブレードなどを挙げることができる。
【００１８】
図１は、本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着し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、トナー供給用ローラ３と潜電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラ２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙などの記録媒体８を介して、本発明に係る転写ローラ５を当接させた構造を示している。トナー供給用ローラ３，現像ローラ２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給用ローラ３により、現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられたのち、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングローラであり、このクリーニングローラ６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラである。
【００１９】
【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。
【００２０】
比較例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、ＯＨ価３４ｍｇＫＯＨ／ｇ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５０重量部、重量平均分子量２０００でＯＨ価が５６ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール４０重量部、重量平均分子量１０００でＯＨ価が１１３ｍｇＫＯＨ／ｇのポリテトラメチレンエーテルグリコール１０重量部、ジフェニルメタンジイソシアナートとウレタン変性ジフェニルメタンジイソシアナートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアナートの混合物でイソシアナート基含有率２6.３重量％の混合イソシアネート成分１9.５重量部、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物でＯＨ価３２ｍｇＫＯＨ／ｇであるシリコーン系整泡剤４重量部、電解質とし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ム0.６重量部、ジブチル錫ジラウレート0.００５重量部、黒色顔料をポリオールに分散させてなるＯＨ価４５ｍｇＫＯＨ／ｇの黒色着色料2.５重量部を、機械的攪拌により発泡させながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、１００℃で１０時間加熱硬化して、直径１6.５ｍｍで長さ２１５ｍｍのポリウレタンフォーム製ローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度３８°、平均セル径１３０μｍ、最大セル径１９０μｍであった。
【００２１】
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.21Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０8.15Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。黒ベタ、白ベタ画像は良好であったものの、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。このような画像の乱れは、感光体汚染が発生したためと考えられる。
この転写ローラの導電性ポリウレタン約５ｇを約３ｍｍ角の小片に刻み、円筒濾紙を用い、アセトンを抽出溶媒として９０℃で８時間ソクスレー抽出器により抽出し、抽出率を測定したところ1.８％であった（Ｘ＝1.８）。
【００２２】
ここで、後述する実施例１及び実施例２において添加する吸油物質の量について説明する。実施例１及び実施例２は、比較例１のポリウレタン部材に吸油量３０ミリリットル／１００ｇの軽質炭酸カルシウム及び吸油量９０ミリリットル／ｇの炭酸マグネシウムをそれぞれ配合したものである。上述したように、非導電性吸油物質の配合量Ｚ［重量％］（導電性ポリウレタン組成物中の配合割合）は、非導電性吸油物質を添加しないときの導電性ポリウレタンの抽出率をＸ［重量％］、添加する非導電性吸油物質の吸油量をＹ［ミリリットル／１００ｇ］とした場合、
0.１Ｘ≦0.０１ＹＺ≦７Ｘ
を満足する量であり、好ましくは、
0.5 Ｘ≦0.０１ＹＺ≦４Ｘ
を満足する量であるので、実施例１における吸油量３０ミリリットル／１００ｇの軽質炭酸カルシウムの場合、Ｘ＝1. 8、Ｙ＝３０を上記式に代入すると、軽質炭酸カルシウムの配合量Ｚ［重量％］は、
0.６≦Ｚ≦４2.０
の範囲であり、好ましくは、
3.０≦Ｚ≦２4.０
の範囲である。配合総量から軽質炭酸カルシウムの配合重量部数を計算すると0.７６〜９1.７重量部であり、好ましくは3.９〜４0.０重量部である。
同様に、実施例２における吸油量９０ミリリットル／１００ｇの炭酸マグネシウムの場合、Ｘ＝1. 8、Ｙ＝９０を上記式に代入すると、炭酸マグネシウムの配合量Ｚ［重量％］は、
0.２≦Ｚ≦１4.０
の範囲であり、好ましくは、
1.０≦Ｚ≦8.０
の範囲である。配合総量から好ましい炭酸マグネシウムの配合重量部数を計算すると、0.２５〜２0.６重量部、好ましくは1.３〜１1.０重量部である。
【００２３】
実施例１
比較例１において、吸油量３０ミリリットル／１００ｇの軽質炭酸カルシウムを１０重量部（Ｚ＝約7.３重量％，0.０１ＹＺ＝約2.２）を配合した以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.４３ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度３９°、平均セル径１２０μｍ、最大セル径１６０μｍであった。
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.19Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０8.12Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像はいずれも良好であった。
【００２４】
実施例２
比較例１において、吸油量９０ミリリットル／１００ｇの炭酸マグネシウムを５重量部（Ｚ＝約3.８重量％，0.０１ＹＺ＝約3.４）を配合した以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度４１°、平均セル径１２０μｍ、最大セル径１６０μｍであった。
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.22Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０8.15Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像はいずれも良好であった。
【００２５】
比較例２
比較例１において、吸油量３０ミリリットル／１００ｇの軽質炭酸カルシウムを１００重量部（Ｚ＝約４４重量％，0.０１ＹＺ＝約１3.２）を配合した以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.５６ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度４７°、平均セル径１１０μｍ、最大セル径１５０μｍであった。
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.55Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０8.32Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像はいずれも良好であった。しかしながら、ポリウレタン組成物の粘度が高いため、工程速度を実施例１，２の半分の工程速度とせざるを得ず、製造効率が低下することが認められた。
【００２６】
比較例３
比較例１において、吸油量３０ミリリットル／１００ｇの軽質炭酸カルシウムを0.５重量部（Ｚ＝約0.３９重量％，0.０１ＹＺ＝約0.１２）を配合した以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.４０ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度３８°、平均セル径１３０μｍ、最大セル径１９０μｍであった。
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.21Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０8.15Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。黒ベタ、白ベタ画像は良好であったものの、グレースケール画像では転写ローラが接触していた位置の画像が黒っぽく乱れていた。しかしながら、その画像不良の程度は、比較例１よりもかなり改善されていることが認められた。
【００２７】
比較例４
比較例１において、吸油量１００ミリリットル／１００ｇのＨＡＦ級オイルファーネスブラック（導電性吸油物質）を５重量部配合した以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。フォーム部分の嵩密度は0.３９ｇ／ミリリットルで、アスカーＣ硬度４３°、平均セル径１２０μｍ、最大セル径１６０μｍであった。
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２３℃，５０％であった。電気抵抗は、印加電圧が１０００Ｖのとき１０8.03Ωであり、印加電圧１０００Ｖで電気抵抗は１０6.55Ω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４０℃，９５％の環境で１２０時間放置し、さらに温度，湿度がそれぞれ２３℃，５０％の環境で４８時間放置した後、グレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷させた。黒ベタ画像とグレースケール画像では転写不良が、白ベタ画像ではカブリが発生し良好な画像が得られなかった。これは、転写ローラを構成するポリウレタン部材の電気抵抗に電圧依存性があることによって引き起こされたものと考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の導電性ポリウレタン部材は、感光体等を汚染することなく、トナーと融着することなく、低硬度であり、電気抵抗の位置ばらつきや電圧依存性が著しく低く、例えば帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ，クリーニングローラなどの弾性を有するローラやトナー層規制ブレード，クリーニングブレード等の弾性を有するブレードなどの形態で画像形成装置部品として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置部品を転写ローラとして装着し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：画像形成体
２：現像ローラ
３：トナー供給用ローラ
４：層規制ブレード
５：転写ローラ
６：クリーニングローラ
７：帯電ローラ
８：記録媒体
【図１】
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