JP2004184513A - Semiconductive composition for electrophotographic equipment member, and electrophotographic equipment member using the same - Google Patents

Semiconductive composition for electrophotographic equipment member, and electrophotographic equipment member using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductive composition for an electrophotographic equipment member having small variation of electric resistance in a heat and humidity environment and having both excellent characteristics of voltage dependency of the electric resistance and environment dependency of the electric resistance. <P>SOLUTION: The semiconductive composition for the electrophotographic equipment member makes the following (A) and (B) essential components. In the semiconductive composition, a conductive polymer having a surfactant structure of (A) has 20 % or more of solubility to toluene or methyl ketone and less than 3 % of solubility to water. Here, (A) is the conductive polymer having the surfactant structure, and (B) is a binder polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真機器部材用半導電性組成物およびそれを用いた電子写真機器部材に関するものであり、詳しくは現像ロール等の電子写真機器部材に用いられる半導電性組成物およびそれを用いた電子写真機器部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、現像ロール等の電子写真機器部材に用いられる導電性組成物は、好適に使用するためには電気抵抗の制御が必須である。そのため、従来は、樹脂やゴム等のバインダーポリマーに、第四級アンモニウム塩等のイオン導電剤や、カーボンブラック等の電子導電剤を配合することにより、電気抵抗の制御を行っていた。
【0003】
上記導電剤のうち、イオン導電剤は、バインダーポリマーに溶解するため、導電性のばらつきが小さく、また電圧を変化させた時の電気抵抗の変動が小さく、電気抵抗の電圧依存性に優れるという利点がある。しかし、イオン導電剤は水分等の影響を受けやすく、高温高湿と低温低湿の条件下では電気抵抗が2桁以上変動するため、電気抵抗の環境依存性に劣り、電子写真機器部材としての使用には制約が多い。一方、カーボンブラック等の電子導電剤は、水分等の影響を受けにくく、高温高湿と低温低湿の条件下での電気抵抗の変動が小さいため、電気抵抗の環境依存性に優れているという利点がある。しかし、電子導電剤は、一般に、凝集性が強いため、バインダーポリマー中での均一分散が困難であり、したがって、電気抵抗のばらつきが大きく、導電性の制御が困難である。また、比較的均一に分散している場合でも、導電性発現のメカニズムがバインダーポリマー中のカーボン間を、電子が高電圧により伝わるトンネル効果もしくはホッピング現象によるものであるため、電圧を変化させた時の電気抵抗の変動が大きく、電気抵抗の電圧依存性に劣る。
【0004】
これらの問題を解決するため、従来、ポリウレタンロール表面に、ポリアニリンとナイロンの複合体を固定したロール状の帯電部材(特許文献1参照)や、π電子共役系導電性高分子、樹脂成分および溶剤を含む帯電防止膜形成用組成物(特許文献2参照)が提案されている。また、組成材料中に、電子導電性を付与する導電剤と、ポリアニリン等の導電性ポリマーとを含有する中間転写体(特許文献3参照)や、酸性基を有する水溶性ポリアニリンと、水溶性高分子化合物または水系エマルジョン形成高分子化合物からなる水系高分子化合物とを含有する半導電性部材(特許文献4参照)が提案されている。しかしながら、特許文献1では、導電性ポリマーであるポリアニリンと、ナイロンの相溶性が悪く、1μm以上の粒として凝集した組成物となっているため、電気抵抗の初期特性、電気抵抗の電圧依存性に劣り、特許文献2では、π電子共役系導電性高分子と、樹脂成分との相溶性が悪いために、電気抵抗の電圧依存性に劣る。また、特許文献3では、ポリアニリン等の導電性ポリマーが、電子導電性を付与する導電剤とのブレンド時に、脱ドープが必須で、その場合もN−メチル−2−ピロリドン(NMP)という特殊溶剤にしか溶解しないため、電子導電性を付与する導電剤と、導電性ポリマーとのブレンドが非常に困難である。また、塗膜形成後に酸化処理が必要であり、均一な制御が難しく、工程も煩雑である。特許文献4では、酸性基を有する水溶性ポリアニリンが水溶性であるため、製品への塗布時にハジキや塗布ムラが発生したり、湿熱条件で放置した場合の経時変化が大きく、電子写真機器部材としての使用には制約が大きい。
【0005】
これらの問題を解決すべく、本発明者らは、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーと、バインダーポリマーとを必須成分とする導電性組成物について、すでに特許出願を行っている(特許文献5参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−88506号公報
【特許文献2】
特開平9−48921号公報
【特許文献3】
特開2001−324882号公報
【特許文献4】
特開2002−89543号公報
【特許文献5】
特開2002−167519号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、特許文献5に記載の導電性組成物について、さらに検討を重ねた結果、このものは、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーと、バインダーポリマーとの相溶性が若干劣って、湿熱条件下に長期間放置すると、導電性がやや低下する傾向がみられることを突き止めた。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、湿熱環境での電気抵抗の変動が小さく、しかも電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性の双方の特性に優れた、電子写真機器部材用半導電性組成物およびそれを用いた電子写真機器部材の提供をその目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、下記の(A)および(B)を必須成分とする電子写真機器部材用半導電性組成物であって、(A)の界面活性剤構造を有する導電性ポリマーが、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%以上で、かつ、水に対する溶解度が3%未満である電子写真機器部材用半導電性組成物を第1の要旨とし、この電子写真機器部材用半導電性組成物を、電子写真機器部材の少なくとも一部に用いた電子写真機器部材を第2の要旨とする。
(A)界面活性剤構造を有する導電性ポリマー。
(B)バインダーポリマー。
【0010】
すなわち、本発明者らは、自らが出願した上記特許文献5に記載の導電性組成物について、さらに鋭意研究を重ねた結果、このものは、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーを形成するために用いられる界面活性剤が、水との親和性が良好で、溶剤への溶解性は悪いために、水分により解離しやすく、通電時にドーパントとしての役割を担えなくなる。そのため、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーと、バインダーポリマーとの相溶性が若干劣って凝集物が発生し、それによって湿熱環境での電気抵抗が変動する傾向がみられることを突き止めた。そして、さらに研究を続けたところ、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーとして、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%以上で、かつ、水に対する溶解度が3%未満のものを用いると、水との親和性が低下して、溶剤への溶解性が適正に向上するため、バインダーポリマーとの相溶性が良好となって凝集物の発生を抑制でき、その結果、得られる半導電性組成物は、湿熱環境での電気抵抗の変動が小さくなり、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。
【0011】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【0012】
本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、界面活性剤構造を有する導電性ポリマー(A成分)と、バインダーポリマー(B成分)とを用いて得ることができる。
【0013】
この界面活性剤構造を有する導電性ポリマー(A成分)は、例えば、導電性ポリマーの原料モノマーと、界面活性剤とを、酸化剤の存在下に、水中で酸化重合させる等の化学酸化重合法等によって製造することができる。
【0014】
このような導電性ポリマーの原料モノマーとしては、重合体がドーピングにより導電性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、アニリン(アニリン誘導体の他、アニリン塩酸塩等のアニリン塩も含む)、ピロール、チオフェン、アルキルチオフェン、エチレンジオキシチオフェン、イソナフトチオフェン、3−チオフェン−β−エタンスルホン酸、ジチェノチオフェン、アセチレン、パラフェニレン、フェニンビニレン、フラン、セレノフェン、テルロフェン、イソチアナフテン、パラフェニレンスルフィド、パラフェニレンオキシド、ビニレンスルフィド等が挙げられる。
【0015】
また、界面活性剤としては、特に限定はないが、分子構造中にスルホン酸基(−SOH)を有するものが好ましく、例えば、下記の一般式(1)または(2)で表されるものがあげられる。
【0016】
【化3】

Figure 2004184513
【0017】
【化4】
Figure 2004184513
【0018】
一般式(1)において、好ましいRとしては、炭素数2〜12のアルキル基等があげられる。また、Rとしては、水素、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ基が好ましく、さらに好ましくは、水素、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ基である。また、nは2〜4の整数が好ましい。
【0019】
また、一般式(2)において、好ましいRおよびRとしては、水素、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ基、ニトロ基またはハロゲンがあげられる。一般式(2)における好ましいMとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンがあげられる。
【0020】
上記界面活性剤としては、分子構造中にスルホン酸基を有し、かつ、ナフタレン構造およびアントラセン構造の少なくとも一方を有するものが特に好ましい。
【0021】
また、ナフタレン構造およびアントラセン構造は、1〜9個のうちの任意の数の置換基を有するものが好ましい。この置換基としては、例えば、水素、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、ナフチル基、ナフチルアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン等があげられる。これら置換基は、単独で置換されていてもよいし、2種以上が置換されていてもよい。
【0022】
このような特定の界面活性剤中のスルホン酸基当量は、340〜600の範囲内が好ましく、特に好ましくは380〜550の範囲内である。すなわち、スルホン酸基当量が340未満であると、バインダーポリマー(B成分)との相溶性が悪くなる傾向がみられ、逆に600を超えると、ドーパントとしての効果が減少する傾向がみられるからである。このスルホン酸基当量は、水酸化ナトリウムの滴定や熱重量分析法(TGA)に従って求められる。
【0023】
前記の化学酸化重合法に用いる酸化剤としては、特に限定はないが、例えば、過硫酸アンモニウム(APS)、過酸化水素水、塩化第二鉄等があげられる。
【0024】
導電性ポリマーの原料モノマーと、界面活性剤との混合比は、モル比で、原料モノマー/界面活性剤=1/0.03〜1/3の範囲内が好ましく、特に好ましくは原料モノマー/界面活性剤=1/0.05〜1/2の範囲内である。すなわち、界面活性剤のモル比が低くなると、バインダーポリマー(B成分)との相溶性や分散性が低下する傾向がみられ、逆に界面活性剤のモル比が高くなると、界面活性剤の、イオン導電性への寄与効果が強くなりすぎ、導電性ポリマーの電子導電性を減らす傾向がみられるからである。
【0025】
このようにして得られる特定の導電性ポリマー(A成分)の数平均分子量(Mn)は、1,000〜100,000の範囲内が好ましく、特に好ましくは1,000〜20,000の範囲内である。
【0026】
つぎに、上記特定の導電性ポリマー(A成分)とともに用いられるバインダーポリマー(B成分)としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレア系樹脂、ゴム系ポリマー、熱可塑性エラストマー等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、特定の導電性ポリマー(A成分)との相溶性に優れる点で、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系ポリマー、熱可塑性エラストマーが好適に用いられる。
【0027】
また、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリヒドロキシメタクリレート、アクリルシリコーン系樹脂、アクリルフッ素系樹脂、公知のアクリルモノマーを共重合したもの等があげられる。
【0028】
また、ウレタン系樹脂としては、分子構造中にウレタン結合を有する樹脂であれば特に限定はなく、例えば、エーテル系,エステル系,アクリル系,脂肪族系等のウレタンや、それにシリコーン系ポリオールまたはフッ素系ポリオールを共重合させたもの等があげられる。なお、ウレタン系樹脂は、分子構造中にウレア結合またはイミド結合を有するものであってもよい。
【0029】
また、フッ素系樹脂としては、例えば、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等があげられる。
【0030】
また、ポリイミド系樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド(PAI)、ウレタンイミド、シリコーンイミド等があげられる。
【0031】
また、エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシノボラック樹脂、臭素化型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ポリアミド併用型エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アミノ樹脂併用型エポキシ樹脂、アルキッド樹脂併用型エポキシ樹脂等があげられる。
【0032】
また、ウレア系樹脂としては、分子構造中にウレア結合を有する樹脂であれば特に限定はなく、例えば、ウレタンウレアエラストマー、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等があげられる。
【0033】
また、ゴム系ポリマーとしては、例えば、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR(H−NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム、クロロプレンゴム(CR)、塩素化ポリエチレン(Cl−PE)、エピクロロヒドリンゴム(ECO,CO)、エチレンプロピレンジエンポリマー(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、フッ素ゴム、アクリルゴム(ACM)等があげられる。
【0034】
また、熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS),スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)等のスチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、合成プロセスの簡便さ、溶剤との溶解性の点で、TPUが好適に用いられる。
【0035】
このようなバインダーポリマー(B成分)の数平均分子量(Mn)は、500〜2,000,000の範囲内が好ましく、特に好ましくは2,000〜800,000の範囲内である。
【0036】
上記バインダーポリマー(B成分)と、導電性ポリマー(A成分)とは、後記のようにして混合され半導電性組成物化されるが、上記導電性ポリマー(A成分)の原料(導電性ポリマーの原料モノマーと、界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマー(B成分)との混合比は、重量比で、A成分の原料/B成分=1/99〜40/60の範囲が好ましく、特に好ましくはA成分の原料/B成分=4/96〜35/65である。すなわち、A成分の原料の重量比が1未満であると、導電性への効果が少なくなる傾向がみられ、逆にA成分の原料の重量比が40を超えると、得られる組成物が固くて脆くなりやすく、組成物としての物性が低下する傾向がみられるからである。
【0037】
なお、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物には、特定の導電性ポリマー(A成分)およびバインダーポリマー(B成分)に加え、場合によって、イオン導電剤、電子導電剤、架橋剤等を適宜配合しても差し支えない。
【0038】
このイオン導電剤としては、例えば、過塩素酸リチウム、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩等のポリマー中でイオン解離する化合物があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。
【0039】
このようなイオン導電剤の配合割合は、物性や電気特性の点から、特定の導電性ポリマー(A成分)の原料(原料モノマーと、界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマー(B成分)との合計100重量部(以下「部」と略す)に対して、0.01〜5部の範囲内が好ましく、特に好ましくは0.5〜2部の範囲内である。
【0040】
また、電子導電剤としては、例えば、カーボンブラック、c−ZnO(導電性酸化亜鉛)、c−TiO(導電性酸化チタン)、c−SnO(導電性酸化錫)、グラファイト等があげられる。
【0041】
この電子導電剤の配合割合は、物性や電気特性の点から、特定の導電性ポリマー(A成分)の原料(原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマー(B成分)との合計100部に対して、5〜30部の範囲内が好ましく、特に好ましくは8〜20部の範囲内である。
【0042】
また、架橋剤としては、例えば、硫黄、イソシアネート、ブロックイソシアネート、メラミン等の尿素樹脂、エポキシ硬化剤、ポリアミン硬化剤、パーオキサイド等があげられる。
【0043】
このような架橋剤の配合割合は、物性、粘着、液保管性の点から、特定の導電性ポリマー(A成分)の原料(原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマー(B成分)との合計100部に対して、1〜30部の範囲内が好ましく、特に好ましくは3〜10部の範囲内である。
【0044】
なお、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物には、前記各成分に加えて、架橋促進剤、老化防止剤等を必要に応じて配合しても差し支えない。
【0045】
この架橋促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系架橋促進剤、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤等があげられる。
【0046】
本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、まず、前述の方法に従い、特定の導電性ポリマー(A成分)を作製する。つぎに、この特定の導電性ポリマー(A成分)に、バインダーポリマー(B成分)を配合するとともに、必要に応じて、イオン導電剤、電子導電剤、架橋剤等を配合する。そして、これらをロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練することにより、目的とする半導電性組成物を得ることができる。ここで、上記特定の導電性ポリマー(A成分)は、溶剤に溶解した状態のものが用いられる。また、バインダーポリマー(B成分)は、溶剤に溶解した状態で用いられる。
【0047】
この溶剤としては、例えば、m−クレゾール、メタノール、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶剤等があげられる。
【0048】
ここで、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物における、特定の導電性ポリマー(A成分)は、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%以上で、かつ、水に対する溶解度が3%未満でなければならず、特に、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が30〜300%の範囲内で、かつ、水に対する溶解度が1%未満であることが好ましい。すなわち、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%未満であると、バインダーポリマー溶液との混合時に凝集が発生し、電気特性が悪化するからであり、また、水に対する溶解度が3%以上であると、水との親和性が上がり、電子導電性が水分により阻害されるために、湿熱での電気抵抗経時上昇が発生するからである。
【0049】
本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、25℃×50%RHの環境下、10Vの電圧を印加した時の電気抵抗が10〜1011Ω・cmの範囲内であることが好ましく、特に好ましくは10〜1010Ω・cmの範囲内である。すなち、電気抵抗が10Ω・cm未満であると、電気抵抗が低すぎるため、トナーへの電荷供給や感光体への帯電性等の点で、電子写真機器部材として画像への利点が少なくなる傾向がみられ、逆に1011Ω・cmを超えると、電気抵抗が高すぎるため、チャージアップが起こり、電子写真機器部材としての制御が困難になる傾向がみられるからである。
【0050】
本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物を用いて塗膜を形成した場合、バインダーポリマー(B成分)中に存在する特定の導電性ポリマー(A成分)の凝集物(1μm以上)が、塗膜全体の面積の3%未満であることが好ましく、特に好ましくは0.5%未満である。すなわち、この凝集物が、塗膜全体の面積の3%を超えると、電圧に対する電気抵抗の変動が大きくなる傾向がみられるからである。
【0051】
本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、電子写真機器部材の少なくとも一部(全部もしくは一部)に用いられる。この電子写真機器部材としては、例えば、現像ロール,帯電ロール,転写ロール,トナー供給ロール等の導電性ロール、中間転写ベルト,紙送りベルト等の導電性ベルト等があげられ、これらの構成層の少なくとも一部に用いられる。すなわち、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物を、電子写真機器部材の構成層の少なくとも一部に用いると、この半導電性組成物を用いて形成した構成層の電気抵抗の電圧依存性および環境依存性が小さくなる。その結果、他の構成層においても、電気抵抗の電圧依存性および環境依存性の影響を受けにくくなるため、電子写真機器部材全体としての電気抵抗の電圧依存性および環境依存性が小さくなる。
【0052】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【0053】
まず、本発明に係る組成物を、以下のようにして作製した。
【0054】
【組成物1】
アニリン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(ジノニルナフタレンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:460〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0055】
【組成物2】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部と、ブロックイソシアネート(大日本インキ化学工業社製、バーノックDB980K)5部とを、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0056】
【組成物3】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)であるPMMA(住友化学工業社製、LG6A、Mn:20,000)80部を、溶剤(MEK)100部および溶剤(トルエン)500部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0057】
【組成物4】
アニリン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(ジノニルナフタレンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:460〕0.5molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)であるエピクロルヒドリンゴム(大阪曹達社製、エピクロマーCG)80部と、受酸剤(酸化亜鉛)8部と、チオウレア系架橋促進剤(三新化学社製、サンセラー22C)2.4部とを、2本ロールを用いて混練し、これらを溶剤(MEK)300部および溶剤(トルエン)200部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0058】
【組成物5】
組成物4と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)90部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)10部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0059】
【組成物6】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)70部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)30部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0060】
【組成物7】
アニリン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(2,2′−ジナフチルメタン−6−スルホン酸ナトリウム−6′−スルホン酸、スルホン酸基当量:450)1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、アクリルフッ素系樹脂(大日本インキ化学工業社製、ディフェンサTR230K)80部と、ブロックイソシアネート(大日本インキ化学工業社製、バーノックDB980K)5部とを、溶剤(MEK)550部および溶剤(トルエン)100部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0061】
【組成物8】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリアミドイミド(東洋紡績社製、バイロマックスHR16NN)80部を、溶剤(NMP)500部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0062】
【組成物9】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、EPDM(住友化学工業社製、エスプレン505)80部と、酸化亜鉛5部と、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーBZ)2部と、チウラム系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーTRA)1部と、硫黄2部とを、2本ロールを用いて混練し、これらを溶剤(MEK)100部および溶剤(トルエン)500部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0063】
【組成物10】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、アクリルゴム(電気化学工業社製、デンカER7300t)80部と、酸化マグネシウム4部と、アミン系架橋剤(デュポンダウエラストマー社製、ダイアック♯1)1部と、グアニジン系架橋促進剤(住友化学社製、ソクシノールDT)2部とを、2本ロールを用いて混練し、これらを溶剤(MEK)300部および溶剤(トルエン)300部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0064】
【組成物11】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ブタジエンゴム(JSR社製、BR1220NM)80部と、酸化亜鉛5部と、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーBZ)2部と、チウラム系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーTRA)1部と、硫黄2部とを、2本ロールを用いて混練し、これらを溶剤(MEK)100部および溶剤(トルエン)500部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0065】
【組成物12】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、H−NBR(日本ゼオン社製、ゼットポール0020)80部と、架橋剤(硫黄)1部と、スルフェンアミド系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーCZ)0.5部と、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーBZ)0.5部とを、2本ロールを用いて混練し、これらを溶剤(MEK)100部および溶剤(トルエン)500部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0066】
【組成物13】
ピロール1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(ジノニルナフタレンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:460〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリピロール(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部と、ブロックイソシアネート(大日本インキ化学工業社製、バーノックDB980K)5部とを、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリピロールの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0067】
【組成物14】
チオフェン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(ジノニルナフタレンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:460〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下して酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリチオフェン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部と、ブロックイソシアネート(大日本インキ化学工業社製、バーノックDB980K)5部とを、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリチオフェンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0068】
【組成物15】
組成物1と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)70部と、アセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)5部と、ブロックイソシアネート(大日本インキ化学工業社製、バーノックDB980K)5部とを、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0069】
【組成物16】
組成物4と同様にして、同様の界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、ポリエーテルポリオール(三洋化成社製、FA718)90部と、ポリマーポリオール(三井化学社製、POP31−28)10部と、第三級アミン触媒(花王社製、カオライザーNo.31)0.5部と、第三級アミン触媒(東ソー社製、トヨキャットHX−35)0.05部と、シリコーン系整泡剤(日本ユニカー社製、L−5309)2部と、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部のトルエン溶液40部(50%溶液)とを、3本ロールを用いて混練した。つぎに、溶剤を揮発させた後、発泡剤(水)2部を添加し、混練を行った。そして、これにクルードMDI(住友バイエルウレタン社製、スミジュール44V20)8.8部と、トリレンジイソシアネート(三井化学社製、TDI−80)20.5部とを加え、注型機を用いて混合し、80℃に加熱した型に注型発泡させた後、80℃で30分間熱処理して、5倍発泡シート(300mm×300mm、厚み10mm)を作製した。
【0070】
【組成物17】
アニリン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(一般式(1)において、R=ブチル基、R=水素、n=2、m=3で表される化合物)〔スルホン酸基当量:534〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、分子構造中にスルホン酸Na基を有するバインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部とを、溶剤(MEK)400部および溶剤(トルエン)200部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0071】
【組成物18】
アニリン1molと、分子構造中にスルホン酸基を有する界面活性剤(9−アントラセンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:460〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリン(A成分)を得た。つぎに、バインダーポリマー(B成分)である、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部を加え、10分間攪拌し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0072】
つぎに、本発明において、比較例となるべき組成物を、以下のようにして作製した。
【0073】
【組成物A】
エピクロルヒドリンゴム(大阪曹達社製、エピクロマーCG)100部と、イオン導電剤であるホウ酸塩(日本カーリット社製、LR147)2部と、受酸剤(酸化亜鉛)10部と、チオウレア系架橋促進剤(三新化学社製、サンセラー22C)3部とを配合し、2本ロールを用いて混練した後、これらを溶剤(MEK)300部および溶剤(トルエン)150部に溶解して、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0074】
【組成物B】
ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)100部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解させた後、これに導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)7部を配合し、3本ロールを用いて混練して組成物を調製した。そして、これを150℃にて30分間加熱架橋して、SUS304板上に厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0075】
【組成物C】
アセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)の配合量を20部に変更した。それ以外は、組成物Bと同様にして、導電性塗膜を作製した。
【0076】
【組成物D】
カーボンブラックを分散させたシリコーン(信越化学工業社製、KE1350AB)をSUS304板上にプレス成型(150℃×10分)して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0077】
【組成物E】
特開平5−88506号公報に記載の実施例1に準じて、導電性塗膜を作製した。すなわち、アニリン0.4mol/lと、硫酸1.0mol/lと、過硫酸アンモニウム0.5mol/lとを含む水溶液を調製し、化学酸化重合法によりポリアニリンを重合した。得られたポリアニリンを水酸化ナトリウムで中性に調整した後、水洗し、乾燥して、粒子径約1μmのポリニリン粉末を得た。つぎに、可溶性ナイロン50部を、溶剤(メタノール)500部に溶解させ、これに上記ポリアニリン粉末50部を添加し、レッドデビルで混合して組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0078】
【組成物F】
特開2002−89543号公報に記載の実施例7に準じて、導電性塗膜を作製した。すなわち、ポリアニリンスルホン酸(三菱レーヨン社製)の10%水溶液と、ウレンタン系樹脂(武田薬品工業社製、タケラックW−635)と、メラミン系架橋剤(住友化学工業社製、スミテックスレジンM−3)とを、固形分組成比(重量比)が、それぞれ20:100:10となるように配合し、室温攪拌にて均一な組成物を調製した。このようにして得られた組成物を用いて、アルミニウム容器にてキャストコーティングし、80℃で予備乾燥して溶媒を揮発させた後、さらに架橋反応を進行させるため、130℃で15分間加熱処理し、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0079】
【組成物G】
特開2001−324882号公報に記載の実施例1に準じて、導電性塗膜を作製した。すなわち、乾燥したフッ化処理カーボンブラック(ALLIED社製、ACCUFLVOR2028)を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に所定量配合し、ボールミルを用いて室温で6時間混合した。ついで、このカーボンブラック分散NMP液に、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)294.2gと、p−フェニレンジアミン(PDA)108.2gとを溶解し、窒素雰囲気において、室温で4時間攪拌しながら反応させ、フッ化処理カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を得た。また、NMP200gに、ポリアニリン粉末20gを添加し、オートホモミキサーを用いて5000rpmで1時間攪拌して溶解させ、10重量%濃度の脱ドープ状態のポリアニリン溶液を得た。ついで、上記フッ化処理カーボンブラック入りポリアミド酸溶液に、所定量のポリアニリン溶液を添加した後、攪拌羽根を用いて室温で1時間攪拌し、所望配合量のフッ化処理カーボンブラック、ポリアニリン入りポリアミド酸溶液(樹脂:ポリアニリン:フッ化処理カーボンブラック=74重量%:15重量%:11重量%)を得た。そして、この溶液をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して200℃まで2℃/分の昇温温度で昇温し、さらに200℃で30分加熱して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0080】
【組成物H】
ポリエーテルポリオール(三洋化成社製、FA718)90部と、ポリマーポリオール(三井化学社製、POP31−28)10部と、第三級アミン触媒(花王社製、カオライザーNo.31)0.5部と、第三級アミン触媒(東ソー社製、トヨキャットHX−35)0.05部と、発泡剤(水)2部と、シリコーン系整泡剤(日本ユニカー社製、L−5309)2部と、ケッチェンブラック3部とを配合し、3本ロールを用いて混練した。そして、これにクルードMDI(住友バイエルウレタン社製、スミジュール44V20)8.8部と、トリレンジイソシアネート(三井化学社製、TDI−80)20.5部とを加え注型機を用いて混合し、80℃にした型に注型発泡させた後、80℃で30分間熱処理して、5倍発泡シート(300mm×300mm、厚み10mm)を作製した。
【0081】
【組成物I】
特開2002−167519号公報に記載の実施例に準じて、導電性塗膜を作製した。すなわち、アニリン1molと、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸)〔スルホン酸基当量:326〕1molとを、水溶液化した酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molを滴下しながら酸化重合させ、界面活性剤構造を有するポリアニリンを得た。つぎに、バインダーポリマーである、ポリエステル(アジペート)系TPU(三井武田ケミカル社製、エラストラン1040)80部を、溶剤(MEK)200部および溶剤(トルエン)400部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリン20部を加え、3本ロールを用いて混練し、導電性組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
【0082】
このようにして得られた導電性塗膜等を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表1〜表5に併せて示した。
【0083】
〔溶解度〕
各組成物に用いられる導電性ポリマーの、トルエンまたはメチルエチルケトン(MEK)に対する溶解度、および水に対する溶解度を測定した。
【0084】
〔凝集物の面積〕
各導電性塗膜の、バインダーポリマー中に存在する導電性ポリマーの粒径(メジアン径)を、5〜8μmの膜厚のフィルムを3000倍に拡大観察(光学顕微鏡)して測定した。そして、粒径が1μm以上の凝集物が、塗膜全体に占める割合(面積)を測定した。
【0085】
〔電気抵抗、電気抵抗の電圧依存性〕
各導電性塗膜等について、25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗(Rv=1V)と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗(Rv=133V)を、SRIS 2304に準じてそれぞれ測定した。そして、Log(Rv=1V/Rv=133V)により、電気抵抗の電圧依存性を変動桁数で表示した。
【0086】
〔電気抵抗の環境依存性〕
各導電性塗膜等について、印加電圧10Vの条件下、低温低湿(15℃×10%RH)時の電気抵抗(Rv=15℃×10%RH)と、高温高湿(35℃×85%RH)時の電気抵抗(Rv=35℃×85%RH)を、SRIS 2304に準じてそれぞれ測定した。そして、Log(Rv=15℃×10%RH/Rv=35℃×85%RH)により、電気抵抗の環境依存性を変動桁数で表示した。
【0087】
〔環境による電気抵抗変動〕
各導電性塗膜について、50℃×95%RHの環境下で30日間放置後の電気抵抗を、SRIS 2304に準じて、25℃×50%RHの環境下で、10V印加で測定した(Rv=30日)。そして、Log(Rv=30日/Rv=0日)により、環境による電気抵抗変動を変動桁数で表示した。
【0088】
【表1】
Figure 2004184513
【0089】
【表2】
Figure 2004184513
【0090】
【表3】
Figure 2004184513
【0091】
【表4】
Figure 2004184513
【0092】
【表5】
Figure 2004184513
【0093】
上記表の結果から、組成物1〜18は、水への親和性が悪く、溶剤への溶解性に優れた導電性ポリマーを用いているため、バインダーポリマーとの相溶性が良好で、凝集物の発生を抑制でき、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性の双方の特性に優れ、環境による電気抵抗変動も小さかった。
【0094】
これに対して、組成物Aは、イオン導電剤を用いているため、電気抵抗の環境依存性が劣り、組成物B,C,Dは、電子導電剤を分散して用いているため、電気抵抗の電圧依存性が劣っていた。組成物Eは、導電性ポリマーとしてポリアニリンを用いているが、ナイロンと粒子(1μmレベル)として混合されているため、凝集物が多く発生するとともに、電気抵抗の電圧依存性に劣っていた。組成物Fは、水との親和性が良好な導電性ポリマーを用いているため、電気抵抗の環境依存性が劣り、環境による電気抵抗変動が大きかった。組成物Gは、ポリアニリンが、フッ化処理カーボンブラックやポリアミック酸との相溶性が悪く、凝集物が多量に発生するため、電気抵抗の電圧依存性が大きかった。組成物Hは、導電性カーボンの凝集物が多く発生するとともに、電気抵抗の電圧依存性に劣っていた。組成物Iは、水への親和性に優れ、溶剤への溶解性が悪い導電性ポリマーを用いているため、バインダーポリマーとの相溶性が若干劣って凝集物が発生し、環境による電気抵抗変動があった。
【0095】
つぎに、本発明に係る電子写真機器部材の実施例について、比較例と併せて説明する。
【0096】
【実施例1】
〔現像ロールの作製〕
軸体である芯金(直径10mm、SUS304製)をセットした射出成形用金型内に、カーボンブラックを分散させたシリコーン(信越化学工業社製、KE1350AB)〔組成物D〕を注型し、150℃×45分の条件で加熱した後、脱型して、軸体の外周面に沿ってベース層を形成した。そして、このベース層の表面をコロナ放電処理(条件:0.3kW×20秒)した。ついで、前記で調製した組成物Cを上記ベース層の外周面に塗布して、中間層を形成した。さらに、上記中間層の表面に、前記で調製した組成物1からなる表層を形成し、軸体の外周面にベース層が形成され、その外周面に中間層が形成され、さらにその外周面に表層が形成されてなる現像ロールを作製した。
【0097】
【実施例2〜19、比較例1〜5】
ベース層用材料、中間層用材料および表層用材料として、後記の表6〜表9に示す組成物を用いる以外は、実施例1と同様にして、現像ロールを作製した。なお、ベース層、中間層もしくは表層を形成していないものについては、「−」と表示した。
【0098】
このようにして得られた実施例品および比較例品の現像ロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表6〜表9に併せて示した。
【0099】
〔電気抵抗、電気抵抗の電圧依存性〕
現像ロールの表面をSUS板に押し当てた状態で、現像ロールの両端に各1kgの荷重をかけ、現像ロールの芯金と、SUS板に押し当てた現像ロール表面との間の電気抵抗を、SRIS 2304に準じて測定した。なお、電気抵抗は、25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗(Rv=1V)と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗(Rv=133V)をそれぞれ測定した。そして、Log(Rv=1V/Rv=133V)により、電気抵抗の電圧依存性を変動桁数で表示した。
【0100】
〔電気抵抗の環境依存性〕
上記電気抵抗の評価に準じて、印加電圧10Vの条件下、低温低湿(15℃×10%RH)の時の電気抵抗(Rv=15℃×10%RH)と、高温高湿(35℃×85%RH)の時の電気抵抗(Rv=35℃×85%RH)を、SRIS 2304に準じてそれぞれ測定した。そして、Log(Rv=15℃×10%RH/Rv=35℃×85%RH)により、電気抵抗の環境依存性を変動桁数で表示した。
【0101】
〔硬度(JIS A)〕
各現像ロールの最表面の硬度を、JIS K 6253に準じて測定した。
【0102】
〔圧縮永久歪み〕
各現像ロールの圧縮永久歪みを、温度70℃、試験時間22時間、圧縮率25%の条件下、JIS K 6262に準じて測定した。
【0103】
〔現像ロール特性〕
(画像ムラ)
各現像ロールを市販のカラープリンターに組み込み、20℃×50%RHの環境下において画像出しを行った。評価は、ハーフトーン画像での濃度ムラがなく、細線のとぎれや色ムラがなかったものを○、濃度ムラが生じたものを×とした。
【0104】
(環境による画質の変動)
各現像ロールを市販のカラープリンターに組み込み、15℃×10%RHの環境下において画像出しを行った時と、35℃×85%RHの環境下において画像出しを行った時の、環境による画質の変動の評価を行った。評価は、べた黒画像を印刷し、マクベス濃度計で変化が0.1以下の時を○、0.1を超える時を×とした。
【0105】
〔環境による電気抵抗経時変化〕
上記電気抵抗の評価に準じて、50℃×95%RHの環境下で30日間放置後の電気抵抗を、SRIS 2304に準じて、25℃×50%RHの環境下で10V印加で測定した(Rv=30日)。そして、Log(Rv=30日/Rv=0日)により、環境による電気抵抗経時変化を変動桁数で表示した。
【0106】
【実施例20〜23、比較例6〜9】
〔帯電ロールの作製〕
ベース層用材料、中間層用材料もしくは表層用材料として、後記の表10および表11に示す組成物を用いる以外は、実施例1の現像ロールの製法に準じて、帯電ロールを作製した。なお、ベース層、中間層もしくは表層を形成していないものについては、「−」と表示した。
【0107】
【実施例24、比較例10】
〔転写ロールの作製〕
ベース層用材料、中間層用材料もしくは表層用材料として、後記の表12に示す組成物を用いる以外は、実施例1の現像ロールの製法に準じて、転写ロールを作製した。なお、ベース層、中間層もしくは表層を形成していないものについては、「−」と表示した。
【0108】
【実施例25,26、比較例11】
〔転写ベルトの作製〕
ベース層用材料、中間層用材料もしくは表層用材料として、後記の表13に示す組成物を用いる以外は、実施例1の現像ロールの製法に準じて、単層もしくは多層構造の中間転写ベルト(無端ベルト)を作製した。なお、ベース層、中間層もしくは表層を形成していないものについては、「−」と表示した。
【0109】
【実施例27、比較例12】
〔トナー供給ロールの作製〕
ベース層用材料、中間層用材料もしくは表層用材料として、後記の表14に示す組成物を用いる以外は、実施例1の現像ロールの製法に準じて、単層もしくは多層構造の中間転写ベルト(無端ベルト)を作製した。なお、ベース層、中間層もしくは表層を形成していないものについては、「−」と表示した。
【0110】
このようにして得られた実施例品および比較例品の帯電ロール、転写ロール、転写ベルト、トナー供給ロールを用いて、前記現像ロールの特性評価の基準に準じて、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表10〜表14に併せて示した。なお、転写ベルトの電気抵抗は、転写ベルトの内部に直径10mm、重さ1kgのSUS棒を載せ、このSUS棒に接する部分と、SUS板との間の電気抵抗を、SRIS 2304に準じて測定した。
【0111】
【表6】
Figure 2004184513
【0112】
【表7】
Figure 2004184513
【0113】
【表8】
Figure 2004184513
【0114】
【表9】
Figure 2004184513
【0115】
【表10】
Figure 2004184513
【0116】
【表11】
Figure 2004184513
【0117】
【表12】
Figure 2004184513
【0118】
【表13】
Figure 2004184513
【0119】
【表14】
Figure 2004184513
【0120】
上記結果から、すべての実施例品は、電子写真機器部材の構成層の少なくとも一部に、本発明の半導電性組成物(組成物1〜18)を用いているため、現像ロール特性、帯電ロール特性、転写ロール特性、転写ベルト特性、トナー供給ロール特性に優れていた。
【0121】
これに対して、比較例品は、電気抵抗の電圧依存性や電気抵抗の環境依存性に劣る組成物(組成物A〜Iのいずれか)のみを用いているため、現像ロール特性、帯電ロール特性、転写ロール特性、転写ベルト特性、トナー供給ロール特性に劣っていた。
【0122】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、界面活性剤構造を有する導電性ポリマー(A成分)と、バインダーポリマー(B成分)とを必須成分とし、界面活性剤構造を有する導電性ポリマー(A成分)が、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%以上で、かつ、水に対する溶解度が3%未満であるものである。そのため、界面活性剤構造を有する導電性ポリマー(A成分)が、水との親和性が低下し、溶剤への溶解性が適正に向上するため、バインダーポリマー(B成分)との相溶性が良好となって凝集物の発生を抑制でき、その結果、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物は、湿熱環境での電気抵抗の変動が小さくなるとともに、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性の双方の特性に優れるという効果を奏する。
【0123】
また、A成分の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、分子構造中にスルホン酸基を有し、かつ、ナフタレン構造およびアントラセン構造の少なくとも一方を有するか、もしくはこれらが特定の置換基を備えているか、A成分の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、前記の一般式(1)で表されるものであると、A成分とB成分との相溶性がさらに向上するようになる。しかも、A成分の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤中のスルホン酸基当量が、特定の範囲内に設定されていると、A成分とB成分との相溶性がより一層向上するようになる。
【0124】
また、本発明の電子写真機器部材用半導電性組成物を、電子写真機器部材の少なくとも一部に用いると、この半導電性組成物に特有な効果を備えた電子写真機器部材を得ることができる。すなわち、本発明の半導電性組成物を、電子写真機器部材の構成層の少なくとも一部に用いると、先で述べたような、湿熱環境での電気抵抗変動が小さくなり、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性の双方の特性に優れるという、本発明の半導電性組成物の効果が、この半導電性組成物を用いていない他の構成層にも及ぶようになる。その結果、電子写真機器部材全体として、湿熱環境での電気抵抗変動が小さくなるため、良好な画像が得られるという効果を奏する。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductive composition for an electrophotographic device member and an electrophotographic device member using the same, and more particularly, to a semiconductive composition used for an electrophotographic device member such as a developing roll, and a use thereof. Related to electrophotographic equipment members.
[0002]
[Prior art]
Generally, for a conductive composition used for a member of an electrophotographic apparatus such as a developing roll, control of electric resistance is indispensable to use it suitably. Therefore, conventionally, the electrical resistance has been controlled by blending an ion conductive agent such as a quaternary ammonium salt or an electronic conductive agent such as carbon black with a binder polymer such as a resin or rubber.
[0003]
Among the above-mentioned conductive agents, the ionic conductive agent dissolves in the binder polymer, so that the dispersion of conductivity is small, and the fluctuation of electric resistance when the voltage is changed is small, and the electric resistance is excellent in voltage dependency. There is. However, ionic conductive agents are susceptible to the effects of moisture and the like, and their electrical resistance fluctuates by more than two orders of magnitude under high-temperature, high-humidity and low-temperature, low-humidity conditions. Has many restrictions. On the other hand, an electronic conductive agent such as carbon black is less susceptible to moisture and the like, and has a small variation in electrical resistance under high-temperature, high-humidity, and low-temperature, low-humidity conditions, and thus has the advantage of being excellent in the environmental dependence of electrical resistance. There is. However, since the electronic conductive agent generally has a strong cohesive property, it is difficult to uniformly disperse it in the binder polymer, and therefore, the electric resistance has a large variation, and it is difficult to control the conductivity. In addition, even when the voltage is changed even when the voltage is changed, even if the particles are relatively uniformly dispersed, the mechanism of manifesting conductivity is a tunnel effect or a hopping phenomenon in which electrons are transmitted by a high voltage between carbons in the binder polymer. Of the electric resistance is large, and the electric resistance is poor in voltage dependency.
[0004]
In order to solve these problems, conventionally, a roll-shaped charging member in which a composite of polyaniline and nylon is fixed on a polyurethane roll surface (see Patent Document 1), a π-electron conjugated conductive polymer, a resin component, and a solvent There has been proposed a composition for forming an antistatic film (see Patent Document 2). Further, an intermediate transfer member (see Patent Document 3) containing a conductive agent for imparting electronic conductivity and a conductive polymer such as polyaniline in a composition material, a water-soluble polyaniline having an acidic group, A semiconductive member containing a molecular compound or a water-based polymer compound comprising a water-based emulsion-forming polymer compound has been proposed (see Patent Document 4). However, in Patent Document 1, since the compatibility between polyaniline, which is a conductive polymer, and nylon is poor and the composition is agglomerated as particles of 1 μm or more, the initial characteristics of electrical resistance and the voltage dependence of electrical resistance are reduced. In Patent Document 2, since the compatibility between the π-electron conjugated conductive polymer and the resin component is poor, the voltage dependence of the electric resistance is poor. Further, in Patent Document 3, when a conductive polymer such as polyaniline is blended with a conductive agent that imparts electronic conductivity, undoping is indispensable, and in such a case, a special solvent called N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used. Therefore, it is very difficult to blend a conductive agent imparting electronic conductivity with a conductive polymer. Further, an oxidation treatment is required after the formation of the coating film, so that uniform control is difficult and the process is complicated. In Patent Document 4, since water-soluble polyaniline having an acidic group is water-soluble, repelling and uneven coating occur at the time of application to a product, and the time-dependent change when left under moist heat conditions is large. There are great restrictions on the use of.
[0005]
In order to solve these problems, the present inventors have already applied for a patent for a conductive composition containing a conductive polymer having a surfactant structure and a binder polymer as essential components (Patent Document 5). reference).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-88506
[Patent Document 2]
JP-A-9-48921
[Patent Document 3]
JP 2001-324882 A
[Patent Document 4]
JP-A-2002-89543
[Patent Document 5]
JP-A-2002-167519
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventors have further studied the conductive composition described in Patent Literature 5, and as a result, it has found that the compatibility between the conductive polymer having a surfactant structure and the binder polymer is slightly higher. Inferiorly, it has been found that when left for a long time under wet heat conditions, the conductivity tends to slightly decrease.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has been made in view of the above. An electrophotographic apparatus having a small variation in electrical resistance in a wet heat environment and having excellent characteristics of both voltage dependence of electrical resistance and environmental dependence of electrical resistance. It is an object of the present invention to provide a semiconductive composition for equipment members and an electrophotographic equipment member using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductive composition for an electrophotographic device member comprising the following (A) and (B) as essential components, and has a surfactant structure of (A). A first aspect of the present invention is a semiconductive composition for an electrophotographic device member, wherein the conductive polymer has a solubility in toluene or methyl ethyl ketone of 20% or more and a solubility in water of less than 3%. A second aspect is an electrophotographic device member using the semiconductive composition for at least a part of the electrophotographic device member.
(A) A conductive polymer having a surfactant structure.
(B) a binder polymer.
[0010]
That is, the present inventors have conducted further intensive studies on the conductive composition described in Patent Document 5 filed by the present inventor, and as a result, it was found that this formed a conductive polymer having a surfactant structure. Since the surfactant used in (1) has a good affinity for water and poor solubility in a solvent, it is easily dissociated by water, and cannot play a role as a dopant during energization. Therefore, it has been found that the compatibility between the conductive polymer having a surfactant structure and the binder polymer is slightly inferior to form aggregates, which tends to change the electric resistance in a wet heat environment. Further research was continued. As a conductive polymer having a surfactant structure, a polymer having a solubility in toluene or methyl ethyl ketone of 20% or more and a solubility in water of less than 3% was used. As the solubility is reduced and the solubility in the solvent is appropriately improved, the compatibility with the binder polymer is improved and the generation of aggregates can be suppressed, and as a result, the obtained semiconductive composition has a wet heat The present inventors have found that the fluctuation of the electric resistance in the environment can be reduced and the intended purpose can be achieved, and the present invention has been achieved.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0012]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention can be obtained by using a conductive polymer having a surfactant structure (A component) and a binder polymer (B component).
[0013]
The conductive polymer having the surfactant structure (A component) can be obtained, for example, by a chemical oxidative polymerization method such as oxidative polymerization of a raw material monomer of the conductive polymer and a surfactant in water in the presence of an oxidizing agent. And the like.
[0014]
The raw material monomer of such a conductive polymer is not particularly limited as long as the polymer has conductivity by doping, and examples thereof include aniline (in addition to aniline derivatives, aniline salts such as aniline hydrochloride), Pyrrole, thiophene, alkylthiophene, ethylenedioxythiophene, isonaphthothiophene, 3-thiophene-β-ethanesulfonic acid, dichenothiophene, acetylene, paraphenylene, pheninvinylene, furan, selenophene, tellurophen, isothianaphthene, Examples include paraphenylene sulfide, paraphenylene oxide, and vinylene sulfide.
[0015]
Further, the surfactant is not particularly limited, but a sulfonic acid group (-SO 3 H) is preferable, and examples thereof include those represented by the following general formula (1) or (2).
[0016]
Embedded image
Figure 2004184513
[0017]
Embedded image
Figure 2004184513
[0018]
In the general formula (1), preferred R 1 Examples thereof include an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms. Also, R 2 As hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylsulfinyl group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, and a hydroxy group are preferable, and hydrogen, An alkoxy group, an alkylthio group, an alkylthioalkyl group, an alkylsulfinyl group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, and a hydroxy group. Further, n is preferably an integer of 2 to 4.
[0019]
In the general formula (2), preferred R 3 And R 4 As hydrogen, alkyl group, alkoxy group, alkylthio group, alkylthioalkyl group, alkylsulfinyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, alkylsulfonyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group, nitrile group, hydroxy group, nitro group Or halogen. Preferred M in the general formula (2) includes a sodium ion, a potassium ion and an ammonium ion.
[0020]
As the surfactant, those having a sulfonic acid group in the molecular structure and at least one of a naphthalene structure and an anthracene structure are particularly preferable.
[0021]
Further, the naphthalene structure and the anthracene structure preferably have an arbitrary number of substituents among 1 to 9. Examples of the substituent include hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylaryl group, an arylalkyl group, an alkylsulfinyl group, an alkoxyalkyl group, an aryloxyalkyl group. Examples include a naphthyl group, a naphthylalkyl group, an alkylsulfonyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, a hydroxy group, a nitro group, and a halogen. These substituents may be substituted alone, or two or more of them may be substituted.
[0022]
The sulfonic acid group equivalent in such a specific surfactant is preferably in the range of 340 to 600, and particularly preferably in the range of 380 to 550. That is, if the sulfonic acid group equivalent is less than 340, the compatibility with the binder polymer (component B) tends to be deteriorated, and if it exceeds 600, the effect as a dopant tends to decrease. It is. The sulfonic acid group equivalent is determined according to sodium hydroxide titration or thermogravimetric analysis (TGA).
[0023]
The oxidizing agent used in the chemical oxidative polymerization is not particularly limited, and examples thereof include ammonium persulfate (APS), aqueous hydrogen peroxide, and ferric chloride.
[0024]
The mixing ratio between the raw material monomer of the conductive polymer and the surfactant is preferably in a molar ratio of raw material monomer / surfactant = 1 / 0.03 to 1/3, and particularly preferably raw material monomer / interface. Activator = 1 / 0.05-1 / 2. That is, when the molar ratio of the surfactant decreases, the compatibility and dispersibility with the binder polymer (component B) tend to decrease. Conversely, when the molar ratio of the surfactant increases, the This is because the effect of contributing to ionic conductivity becomes too strong, and there is a tendency to reduce the electronic conductivity of the conductive polymer.
[0025]
The number average molecular weight (Mn) of the specific conductive polymer (component A) thus obtained is preferably in the range of 1,000 to 100,000, particularly preferably in the range of 1,000 to 20,000. It is.
[0026]
Next, as the binder polymer (component B) used together with the specific conductive polymer (component A), for example, acrylic resin, urethane resin, fluorine resin, polyimide resin, epoxy resin, urea resin , Rubber-based polymers, thermoplastic elastomers and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylic resins, urethane resins, rubber polymers, and thermoplastic elastomers are preferably used because of their excellent compatibility with a specific conductive polymer (component A).
[0027]
Examples of the acrylic resin include, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polyhydroxy methacrylate, acrylic silicone resin, acrylic fluorine resin, and known acrylic resin. Examples thereof include those obtained by copolymerizing monomers.
[0028]
The urethane-based resin is not particularly limited as long as it has a urethane bond in its molecular structure. Examples thereof include urethanes such as ether-based, ester-based, acryl-based, and aliphatic-based resins, and silicone-based polyols or fluorine-based resins. Those obtained by copolymerizing a system polyol are exemplified. The urethane resin may have a urea bond or an imide bond in the molecular structure.
[0029]
Examples of the fluorine resin include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-ethylene tetrafluoride copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene hexafluoride copolymer, and the like. .
[0030]
Examples of the polyimide resin include polyamide imide (PAI), urethane imide, and silicone imide.
[0031]
As the epoxy resin, for example, bisphenol A type epoxy resin, epoxy novolak resin, brominated type epoxy resin, polyglycol type epoxy resin, polyamide combined type epoxy resin, silicone modified epoxy resin, amino resin combined type epoxy resin, An alkyd resin combined type epoxy resin and the like can be mentioned.
[0032]
The urea resin is not particularly limited as long as it has a urea bond in the molecular structure, and examples thereof include urethane urea elastomers, melamine resins, and urea formaldehyde resins.
[0033]
Examples of the rubber polymer include natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), hydrogenated NBR (H-NBR), styrene butadiene rubber (SBR), and isoprene rubber (IR). , Urethane rubber, chloroprene rubber (CR), chlorinated polyethylene (Cl-PE), epichlorohydrin rubber (ECO, CO), ethylene propylene diene polymer (EPDM), butyl rubber (IIR), fluoro rubber, acrylic rubber (ACM) And the like.
[0034]
Examples of the thermoplastic elastomer include styrene-based thermoplastic elastomers such as styrene-butadiene block copolymer (SBS) and styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS), and urethane-based thermoplastic elastomers (TPU). ), Olefin-based thermoplastic elastomer (TPO), polyester-based thermoplastic elastomer (TPEE), polyamide-based thermoplastic elastomer, fluorine-based thermoplastic elastomer, PVC-based thermoplastic elastomer, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, TPU is preferably used in view of simplicity of the synthesis process and solubility in a solvent.
[0035]
The number average molecular weight (Mn) of such a binder polymer (component B) is preferably in the range of 500 to 2,000,000, and particularly preferably in the range of 2,000 to 800,000.
[0036]
The binder polymer (component B) and the conductive polymer (component A) are mixed and formed into a semiconductive composition as described below, but the raw material (the conductive polymer of the conductive polymer) of the conductive polymer (component A) is mixed. The mixing ratio of the raw material monomer and the surfactant) to the binder polymer (B component) is preferably in a weight ratio of the raw material of the A component / the B component = 1/99 to 40/60, Particularly preferably, the ratio of raw material of component A / component of B = 4/96 to 35/65. That is, if the weight ratio of the component A raw material is less than 1, the effect on conductivity tends to be reduced. Conversely, if the weight ratio of the component A raw material exceeds 40, the resulting composition becomes hard. This is because the composition tends to be brittle and the physical properties of the composition tend to decrease.
[0037]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention may contain an ionic conductive agent, an electronic conductive agent, and a crosslinking agent in addition to a specific conductive polymer (A component) and a binder polymer (B component). Etc. may be appropriately blended.
[0038]
Examples of the ionic conductive agent include compounds that dissociate ions in polymers such as lithium perchlorate, quaternary ammonium salts and borates. These may be used alone or in combination of two or more.
[0039]
From the viewpoint of physical properties and electrical properties, the mixing ratio of the ionic conductive agent is determined based on the raw material (the total amount of the raw material monomer and the surfactant) of the specific conductive polymer (A component) and the binder polymer (B component). ) Is preferably in the range of 0.01 to 5 parts, particularly preferably in the range of 0.5 to 2 parts, based on a total of 100 parts by weight (hereinafter abbreviated as "part").
[0040]
Examples of the electron conductive agent include carbon black, c-ZnO (conductive zinc oxide), and c-TiO. 2 (Conductive titanium oxide), c-SnO 2 (Conductive tin oxide), graphite and the like.
[0041]
The mixing ratio of the electronic conductive agent is determined based on the physical properties and electrical characteristics of the raw material (the total amount of the raw material monomer and the surfactant) of the specific conductive polymer (component A) and the binder polymer (component B). It is preferably in the range of 5 to 30 parts, particularly preferably in the range of 8 to 20 parts, based on 100 parts in total.
[0042]
Examples of the crosslinking agent include urea resins such as sulfur, isocyanate, blocked isocyanate, and melamine, epoxy curing agents, polyamine curing agents, and peroxides.
[0043]
The mixing ratio of such a cross-linking agent is determined from the viewpoint of physical properties, adhesion, and liquid storage properties, that is, the raw material (the total amount of the raw material monomer and the surfactant) of the specific conductive polymer (A component) and the binder polymer (B The amount is preferably in the range of 1 to 30 parts, particularly preferably 3 to 10 parts, based on 100 parts in total.
[0044]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention may contain a crosslinking accelerator, an antioxidant, and the like, if necessary, in addition to the above components.
[0045]
Examples of the crosslinking accelerator include a sulfenamide-based crosslinking accelerator, a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator, and the like.
[0046]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention can be prepared, for example, as follows. That is, first, a specific conductive polymer (component A) is prepared according to the method described above. Next, a binder polymer (component B) is added to the specific conductive polymer (component A), and an ionic conductive agent, an electronic conductive agent, a cross-linking agent, and the like are added as necessary. And these are kneaded using a kneading machine such as a roll, a kneader, a Banbury mixer or the like, whereby a desired semiconductive composition can be obtained. Here, the specific conductive polymer (component A) is used in a state of being dissolved in a solvent. The binder polymer (component B) is used in a state of being dissolved in a solvent.
[0047]
Examples of the solvent include organic solvents such as m-cresol, methanol, methyl ethyl ketone (MEK), toluene, tetrahydrofuran (THF), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
[0048]
Here, the specific conductive polymer (component A) in the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention has a solubility in toluene or methyl ethyl ketone of 20% or more and a solubility in water of less than 3%. In particular, the solubility in toluene or methyl ethyl ketone is preferably in the range of 30 to 300%, and the solubility in water is preferably less than 1%. That is, if the solubility in toluene or methyl ethyl ketone is less than 20%, aggregation occurs at the time of mixing with the binder polymer solution, and the electrical characteristics are deteriorated. If the solubility in water is 3% or more, water This is because the affinity with, for example, increases, and the electronic conductivity is impaired by moisture.
[0049]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention has an electric resistance of 10 when a voltage of 10 V is applied in an environment of 25 ° C. × 50% RH. 6 -10 11 It is preferably within the range of Ω · cm, particularly preferably 10 7 -10 10 Within the range of Ω · cm. That is, the electric resistance is 10 6 If it is less than Ω · cm, the electrical resistance is too low, and there is a tendency that the advantage of the electrophotographic device member to the image decreases in terms of charge supply to the toner and charging property to the photoreceptor. To 10 11 If the resistance exceeds Ω · cm, the electrical resistance is too high, so that a charge-up occurs and the control as an electrophotographic device member tends to be difficult.
[0050]
When a coating film is formed using the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention, an aggregate (1 μm or more) of a specific conductive polymer (A component) present in the binder polymer (B component) is formed. It is preferably less than 3% of the total area of the coating film, particularly preferably less than 0.5%. That is, when this aggregate exceeds 3% of the area of the entire coating film, the fluctuation of the electric resistance with respect to the voltage tends to increase.
[0051]
The semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention is used for at least a part (all or a part) of an electrophotographic device member. Examples of the electrophotographic device members include conductive rolls such as a developing roll, a charging roll, a transfer roll, and a toner supply roll, and conductive belts such as an intermediate transfer belt and a paper feed belt. Used at least in part. That is, when the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention is used for at least a part of the constituent layer of the electrophotographic device member, the voltage of the electric resistance of the constituent layer formed using the semiconductive composition is reduced. Dependencies and environmental dependencies are reduced. As a result, the other constituent layers are less susceptible to the voltage dependence and the environment dependence of the electric resistance, so that the voltage dependence and the environment dependence of the electric resistance of the entire electrophotographic apparatus member are reduced.
[0052]
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0053]
First, the composition according to the present invention was prepared as follows.
[0054]
[Composition 1]
1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in its molecular structure (dinonylnaphthalenesulfonic acid) [sulfonic acid group equivalent: 460] are oxidized while dropping 1 mol of an aqueous oxidizing agent (ammonium persulfate). Polymerization was carried out to obtain polyaniline (A component) having a surfactant structure. Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), is dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene). Then, 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polyaniline having the above-mentioned surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0055]
[Composition 2]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), and 5 parts of blocked isocyanate (Bernock DB980K, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Was dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene), and 20 parts of an active ingredient (nonvolatile component) of the above-mentioned polyaniline having a surfactant structure was added. ) Was prepared. Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0056]
[Composition 3]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of PMMA (LG6A, Mn: 20,000, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), was dissolved in 100 parts of a solvent (MEK) and 500 parts of a solvent (toluene). 20 parts of an active ingredient (nonvolatile content) of polyaniline having a surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0057]
[Composition 4]
1 mol of aniline and 0.5 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in the molecular structure (dinonylnaphthalenesulfonic acid) [equivalent of sulfonic acid group: 460] are added dropwise to 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate) in an aqueous solution. While oxidatively polymerizing, polyaniline (A component) having a surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of epichlorohydrin rubber (Epichromer CG, manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.) which is a binder polymer (component B), 8 parts of an acid acceptor (zinc oxide), and a thiourea-based crosslinking accelerator (manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd., Suncellar 22C) and 2.4 parts were kneaded using a two-roll mill, and these were dissolved in 300 parts of a solvent (MEK) and 200 parts of a solvent (toluene), and then the active ingredient of the polyaniline having the above surfactant structure ( (Non-volatile component) 20 parts was added and stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating solution). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0058]
[Composition 5]
Polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained in the same manner as in composition 4. Next, 90 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) as a binder polymer (component B) is dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene). Then, 10 parts of an active ingredient (nonvolatile content) of the polyaniline having the above surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0059]
[Composition 6]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 70 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) as a binder polymer (component B) is dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene). Then, 30 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polyaniline having the above surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0060]
[Composition 7]
An aqueous solution of 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in a molecular structure (sodium 2,2'-dinaphthylmethane-6-sulfonate-6'-sulfonic acid, sulfonic acid group equivalent: 450) Oxidative polymerization was carried out while 1 mol of the oxidized agent (ammonium persulfate) was added dropwise to obtain polyaniline (A component) having a surfactant structure. Next, 80 parts of an acrylic fluorine-based resin (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., Defensa TR230K), which is a binder polymer (component B), and 5 parts of blocked isocyanate (burnock DB980K, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) After dissolving in 550 parts of a solvent (MEK) and 100 parts of a solvent (toluene), 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of the above-mentioned polyaniline having a surfactant structure is added, and the mixture is stirred for 10 minutes to obtain a composition (coating liquid) Was prepared. Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0061]
[Composition 8]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, after dissolving 80 parts of polyamideimide (Vylomax HR16NN, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) as a binder polymer (component B) in 500 parts of a solvent (NMP), the active ingredient of polyaniline having the above surfactant structure is dissolved. (Non-volatile content) 20 parts was added and stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0062]
[Composition 9]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of EPDM (Esprene 505, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) which is a binder polymer (component B), 5 parts of zinc oxide, and a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator (Noxeller, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) BZ) (2 parts), 1 part of a thiuram-based cross-linking accelerator (Noxeller TRA, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and 2 parts of sulfur are kneaded using a two-roll mill, and these are mixed with 100 parts of a solvent (MEK). After dissolving in 500 parts of a solvent (toluene), 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of the above polyaniline having a surfactant structure was added, followed by stirring for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0063]
[Composition 10]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of an acrylic rubber (Denka ER7300t, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 4 parts of magnesium oxide, and an amine-based crosslinking agent (Diac # 1 manufactured by Dupont Dow Elastomer Co., Ltd.) 1 as a binder polymer (B component) 1 And 2 parts of a guanidine-based crosslinking accelerator (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Succinol DT) are kneaded using a two-roll mill, and these are dissolved in 300 parts of a solvent (MEK) and 300 parts of a solvent (toluene). Then, 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polyaniline having the above-mentioned surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0064]
[Composition 11]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of butadiene rubber (BR1220NM, manufactured by JSR Corporation), which is a binder polymer (component B), 5 parts of zinc oxide, and a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator (Noxeller BZ, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) 2 parts, 1 part of a thiuram-based cross-linking accelerator (Noxeller TRA, manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and 2 parts of sulfur are kneaded using a two-roll mill, and these are mixed with 100 parts of a solvent (MEK) and a solvent. After dissolving in 500 parts of (toluene), 20 parts of the active ingredient (nonvolatile matter) of the above-mentioned polyaniline having a surfactant structure was added and stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0065]
[Composition 12]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of H-NBR (Zetpol 0020, manufactured by Zeon Corporation) as a binder polymer (component B), 1 part of a crosslinking agent (sulfur), and a sulfenamide-based crosslinking accelerator (Ouchi Shinko Chemical 0.5 parts of Noxeller CZ (manufactured by Kogyo Co., Ltd.) and 0.5 parts of a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator (Noxeller BZ manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) are kneaded using two rolls, and these are mixed. After dissolving in 100 parts of a solvent (MEK) and 500 parts of a solvent (toluene), 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of the above polyaniline having a surfactant structure is added, and the mixture is stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Prepared. Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0066]
[Composition 13]
1 mol of pyrrole and 1 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in its molecular structure (dinonylnaphthalenesulfonic acid) [sulfonic acid group equivalent: 460] are oxidized while dropping 1 mol of an aqueous oxidizing agent (ammonium persulfate). Polymerization was performed to obtain polypyrrole (A component) having a surfactant structure. Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), and 5 parts of blocked isocyanate (Bernock DB980K, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Was dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene), and 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polypyrrole having the above-mentioned surfactant structure was added. ) Was prepared. Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0067]
[Composition 14]
1 mol of thiophene and 1 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in the molecular structure (dinonylnaphthalenesulfonic acid) [sulfonic acid group equivalent: 460] are oxidized by dropping 1 mol of an aqueous solution of an oxidizing agent (ammonium persulfate). Polymerization was performed to obtain a polythiophene having a surfactant structure (A component). Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastoran 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), and 5 parts of blocked isocyanate (Bernock DB980K, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Was dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene), and 20 parts of an active ingredient (nonvolatile component) of polythiophene having the above-mentioned surfactant structure was added. ) Was prepared. Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0068]
[Composition 15]
In the same manner as in composition 1, polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained. Next, 70 parts of a polyester (adipate) -based TPU (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Elastolane 1040), which is a binder polymer (component B), and 5 parts of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., Denka Black HS100), After dissolving 5 parts of a blocked isocyanate (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., Vernock DB980K) in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene), the active ingredient of the polyaniline having the surfactant structure (non-volatile) is dissolved. Minutes), and stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0069]
[Composition 16]
Polyaniline (component A) having the same surfactant structure was obtained in the same manner as in composition 4. Next, 90 parts of a polyether polyol (manufactured by Sanyo Chemical Industries, FA718), 10 parts of a polymer polyol (manufactured by Mitsui Chemicals, POP31-28), and a tertiary amine catalyst (manufactured by Kao Corporation, Kaolyzer No. 31) 0 0.5 parts, 0.05 part of a tertiary amine catalyst (manufactured by Tosoh Corporation, Toyocat HX-35), 2 parts of a silicone foam stabilizer (manufactured by Nippon Unicar, L-5309), and the above surfactant Using 40 parts (50% solution) of a toluene solution of 20 parts of the active ingredient (nonvolatile content) of polyaniline having a structure, kneaded using a three-roll mill. Next, after volatilizing the solvent, 2 parts of a foaming agent (water) was added and kneaded. Then, 8.8 parts of crude MDI (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane, Sumidur 44V20) and 20.5 parts of tolylene diisocyanate (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., TDI-80) were added, and the mixture was cast using a casting machine. The mixture was cast and foamed in a mold heated to 80 ° C., and then heat-treated at 80 ° C. for 30 minutes to produce a 5-fold foam sheet (300 mm × 300 mm, thickness 10 mm).
[0070]
[Composition 17]
1 mol of aniline and a surfactant having a sulfonic acid group in the molecular structure (in the general formula (1), R 1 = Butyl group, R 2 = Hydrogen, compound represented by n = 2, m = 3) [sulfonic acid group equivalent: 534] 1 mol and oxidative polymerization of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate) in the form of an aqueous solution to form a surfactant structure (A component) having the following formula: Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B) having a sodium sulfonate group in the molecular structure, and 400 parts of a solvent (MEK) After dissolving in 200 parts of a solvent (toluene), 20 parts of the active ingredient (nonvolatile content) of the above-mentioned polyaniline having a surfactant structure was added, followed by stirring for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0071]
[Composition 18]
1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant having a sulfonic acid group in its molecular structure (9-anthracenesulfonic acid) [sulfonic acid group equivalent: 460] are oxidized while dropping 1 mol of an aqueous oxidizing agent (ammonium persulfate). Polymerization was carried out to obtain polyaniline (A component) having a surfactant structure. Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.), which is a binder polymer (component B), is dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene). Then, 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polyaniline having the above-mentioned surfactant structure was added, and the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0072]
Next, in the present invention, a composition to be a comparative example was prepared as follows.
[0073]
[Composition A]
100 parts of epichlorohydrin rubber (Epichromer CG, manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.), 2 parts of borate as an ion conductive agent (LR147, manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.), 10 parts of acid acceptor (zinc oxide), and thiourea-based crosslinking promotion 3 parts of an agent (Suncellar 22C, manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.) and kneading using two rolls, then dissolving these in 300 parts of a solvent (MEK) and 150 parts of a solvent (toluene) to obtain a composition. (Coating liquid) was prepared. Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0074]
[Composition B]
After dissolving 100 parts of polyester (adipate) TPU (Elastolane 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) in 200 parts of solvent (MEK) and 400 parts of solvent (toluene), acetylene black (electricity) 7 parts of Denka Black HS100 (manufactured by Chemical Industry Co., Ltd.) were blended and kneaded using a three-roll mill to prepare a composition. Then, this was heated and crosslinked at 150 ° C. for 30 minutes to produce a 100 μm-thick conductive coating film on a SUS304 plate.
[0075]
[Composition C]
The blending amount of acetylene black (Denka Black HS100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK) was changed to 20 parts. Otherwise, in the same manner as in composition B, a conductive coating film was prepared.
[0076]
[Composition D]
Silicone in which carbon black was dispersed (KE1350AB, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was press-molded (150 ° C. × 10 minutes) on a SUS304 plate to form a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0077]
[Composition E]
A conductive coating film was prepared according to Example 1 described in JP-A-5-88506. That is, an aqueous solution containing 0.4 mol / l of aniline, 1.0 mol / l of sulfuric acid, and 0.5 mol / l of ammonium persulfate was prepared, and polyaniline was polymerized by a chemical oxidation polymerization method. The obtained polyaniline was adjusted to neutrality with sodium hydroxide, washed with water, and dried to obtain a polyaniline powder having a particle diameter of about 1 μm. Next, 50 parts of soluble nylon was dissolved in 500 parts of a solvent (methanol), and 50 parts of the above-mentioned polyaniline powder was added thereto and mixed with Red Devil to prepare a composition (coating liquid). Then, after applying this composition (coating liquid) on a SUS304 plate, it was crosslinked by heating at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0078]
[Composition F]
A conductive coating film was prepared according to Example 7 described in JP-A-2002-89543. That is, a 10% aqueous solution of polyaniline sulfonic acid (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), a urethane-based resin (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., Takelac W-635), and a melamine-based cross-linking agent (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Sumitex Resin M-) And 3) were blended such that the solid content composition ratio (weight ratio) became 20: 100: 10, and a uniform composition was prepared by stirring at room temperature. The composition thus obtained was cast-coated in an aluminum container, pre-dried at 80 ° C. to evaporate the solvent, and then heat-treated at 130 ° C. for 15 minutes to further promote the crosslinking reaction. Then, a conductive coating film having a thickness of 100 μm was prepared.
[0079]
[Composition G]
A conductive coating film was produced according to Example 1 described in JP-A-2001-324882. That is, a predetermined amount of dried fluorinated carbon black (ACCUFLVOR2028, manufactured by ALLIED) was blended in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and mixed at room temperature for 6 hours using a ball mill. Next, 293.2 g of 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 108.2 g of p-phenylenediamine (PDA) were dissolved in the carbon black-dispersed NMP solution. The reaction was carried out while stirring at room temperature for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a polyamic acid solution containing fluorinated carbon black. In addition, 20 g of polyaniline powder was added to 200 g of NMP, and the mixture was stirred and dissolved at 5000 rpm for 1 hour using an auto-homomixer to obtain a 10% by weight undoped polyaniline solution. Next, a predetermined amount of the polyaniline solution is added to the fluorinated carbon black-containing polyamic acid solution, and the mixture is stirred at room temperature for 1 hour using a stirring blade to obtain a desired blended amount of the fluorinated carbon black and the polyaniline-containing polyamic acid. A solution (resin: polyaniline: fluorinated carbon black = 74% by weight: 15% by weight: 11% by weight) was obtained. Then, after applying this solution on a SUS304 plate, heat-crosslinking is performed at 150 ° C. for 30 minutes, and the temperature is raised to 200 ° C. at a temperature increase rate of 2 ° C./min. A 100 μm conductive coating was produced.
[0080]
[Composition H]
90 parts of polyether polyol (manufactured by Sanyo Chemical Co., FA718), 10 parts of polymer polyol (manufactured by Mitsui Chemicals, POP31-28), and 0.5 part of tertiary amine catalyst (manufactured by Kao Corporation, Kaolyzer No. 31) And 0.05 parts of a tertiary amine catalyst (Toyocat HX-35, manufactured by Tosoh Corporation), 2 parts of a foaming agent (water), and 2 parts of a silicone-based foam stabilizer (L-5309, manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) And 3 parts of Ketjen Black were blended and kneaded using a three-roll mill. Then, 8.8 parts of Crude MDI (Sumitomo Bayer Urethane Co., Sumidur 44V20) and 20.5 parts of tolylene diisocyanate (Mitsui Chemicals Co., Ltd., TDI-80) are added and mixed using a casting machine. Then, the mixture was cast and foamed in a mold at 80 ° C., and then heat-treated at 80 ° C. for 30 minutes to produce a 5-fold foam sheet (300 mm × 300 mm, thickness 10 mm).
[0081]
[Composition I]
A conductive coating film was produced according to the examples described in JP-A-2002-167519. That is, 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant (dodecylbenzenesulfonic acid) [sulfonic acid group equivalent: 326] are oxidatively polymerized while 1 mol of an aqueous oxidizing agent (ammonium persulfate) is added dropwise to form a surfactant structure. To obtain polyaniline. Next, 80 parts of a polyester (adipate) -based TPU (Elastol 1040, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) as a binder polymer was dissolved in 200 parts of a solvent (MEK) and 400 parts of a solvent (toluene), and then the above-mentioned surfactant was obtained. 20 parts of polyaniline having an agent structure was added and kneaded using a three-roll mill to prepare a conductive composition (coating liquid). Then, this composition (coating liquid) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.
[0082]
Using the conductive coating film and the like thus obtained, each characteristic was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Tables 1 to 5 below.
[0083]
〔solubility〕
The solubility of the conductive polymer used in each composition in toluene or methyl ethyl ketone (MEK) and the solubility in water were measured.
[0084]
(Aggregate area)
The particle size (median diameter) of the conductive polymer present in the binder polymer of each conductive coating film was measured by observing a film having a thickness of 5 to 8 μm at 3000 times magnification (optical microscope). Then, the ratio (area) of aggregates having a particle size of 1 μm or more to the entire coating film was measured.
[0085]
[Electric resistance, voltage dependence of electric resistance]
Regarding each conductive coating film and the like, in an environment of 25 ° C. × 50% RH, the electric resistance when applying a voltage of 1 V (Rv = 1 V) and the electric resistance when applying a voltage of 133 V (Rv = 133 V) Was measured according to SRIS 2304, respectively. Then, the voltage dependence of the electric resistance was represented by the number of digits of variation by Log (Rv = 1 V / Rv = 133 V).
[0086]
[Environmental dependence of electrical resistance]
The electric resistance (Rv = 15 ° C. × 10% RH) at low temperature and low humidity (15 ° C. × 10% RH) and the high temperature and high humidity (35 ° C. × 85% The electrical resistance (Rv = 35 ° C. × 85% RH) at the time of (RH) was measured according to SRIS 2304. Then, the logarithm (Rv = 15 ° C. × 10% RH / Rv = 35 ° C. × 85% RH) was used to indicate the environmental dependence of the electric resistance in a variable digit.
[0087]
[Electric resistance fluctuation due to environment]
The electric resistance of each conductive coating film after being left for 30 days in an environment of 50 ° C. × 95% RH was measured according to SRIS 2304 in an environment of 25 ° C. × 50% RH by applying 10 V (Rv = 30 days). And, by Log (Rv = 30 days / Rv = 0 days), the electric resistance fluctuation due to the environment was displayed by the number of digits of the fluctuation.
[0088]
[Table 1]
Figure 2004184513
[0089]
[Table 2]
Figure 2004184513
[0090]
[Table 3]
Figure 2004184513
[0091]
[Table 4]
Figure 2004184513
[0092]
[Table 5]
Figure 2004184513
[0093]
From the results in the above table, Compositions 1 to 18 have poor affinity for water and use a conductive polymer with excellent solubility in solvents, so that the compatibility with the binder polymer is good and the aggregates Was suppressed, and both the voltage dependence of the electric resistance and the environment dependence of the electric resistance were excellent, and the fluctuation of the electric resistance due to the environment was small.
[0094]
On the other hand, the composition A uses an ionic conductive agent, so that the environmental resistance of the electric resistance is poor. The compositions B, C, and D use an electronic conductive agent dispersed therein. The voltage dependence of the resistance was poor. Composition E used polyaniline as the conductive polymer, but because it was mixed with nylon as particles (1 μm level), many aggregates were generated and the electrical resistance was poor in voltage dependence. Since the composition F uses a conductive polymer having a good affinity for water, the environmental resistance of the electric resistance was poor, and the electric resistance greatly fluctuated due to the environment. In composition G, polyaniline had poor compatibility with the fluorinated carbon black and polyamic acid, and a large amount of aggregates were generated. Therefore, the voltage dependence of electrical resistance was large. In the composition H, many aggregates of the conductive carbon were generated, and the voltage dependence of the electric resistance was poor. Since the composition I uses a conductive polymer having excellent affinity for water and poor solubility in a solvent, the compatibility with the binder polymer is slightly inferior, and agglomerates are generated. was there.
[0095]
Next, examples of the electrophotographic apparatus member according to the present invention will be described together with comparative examples.
[0096]
Embodiment 1
[Production of developing roll]
Injection-molded silicone (KE1350AB, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) [composition D] into an injection molding mold in which a core metal (diameter: 10 mm, made of SUS304) as a shaft was set. After heating at 150 ° C. for 45 minutes, the mold was removed and a base layer was formed along the outer peripheral surface of the shaft. Then, the surface of the base layer was subjected to a corona discharge treatment (condition: 0.3 kW × 20 seconds). Next, the composition C prepared above was applied to the outer peripheral surface of the base layer to form an intermediate layer. Further, on the surface of the intermediate layer, a surface layer composed of the composition 1 prepared as described above is formed, a base layer is formed on the outer peripheral surface of the shaft, an intermediate layer is formed on the outer peripheral surface, and further on the outer peripheral surface. A developing roll having a surface layer formed thereon was produced.
[0097]
Examples 2 to 19, Comparative Examples 1 to 5
A developing roll was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compositions shown in Tables 6 to 9 below were used as the base layer material, the intermediate layer material, and the surface layer material. In addition, about the thing which does not form a base layer, an intermediate | middle layer, or a surface layer, it displayed with "-".
[0098]
Using the developing rolls of the example product and the comparative example product thus obtained, each characteristic was evaluated according to the following criteria. These results are shown in Tables 6 to 9 below.
[0099]
[Electric resistance, voltage dependence of electric resistance]
With the surface of the developing roll pressed against the SUS plate, a load of 1 kg was applied to each end of the developing roll, and the electric resistance between the core of the developing roll and the surface of the developing roll pressed against the SUS plate, It was measured according to SRIS 2304. The electric resistance is the electric resistance (Rv = 1 V) when a voltage of 1 V is applied and the electric resistance (Rv = 133 V) when a voltage of 133 V is applied in an environment of 25 ° C. × 50% RH. It was measured. Then, the voltage dependence of the electric resistance was represented by the number of digits of variation by Log (Rv = 1 V / Rv = 133 V).
[0100]
[Environmental dependence of electrical resistance]
According to the evaluation of the electric resistance, the electric resistance (Rv = 15 ° C. × 10% RH) at low temperature and low humidity (15 ° C. × 10% RH) and the high temperature and high humidity (35 ° C. × The electric resistance (Rv = 35 ° C. × 85% RH) at the time of 85% RH was measured in accordance with SRIS 2304, respectively. Then, the logarithm (Rv = 15 ° C. × 10% RH / Rv = 35 ° C. × 85% RH) was used to indicate the environmental dependence of the electric resistance in a variable digit.
[0101]
[Hardness (JIS A)]
The hardness of the outermost surface of each developing roll was measured according to JIS K6253.
[0102]
(Compression set)
The compression set of each developing roll was measured according to JIS K 6262 under the conditions of a temperature of 70 ° C., a test time of 22 hours, and a compression ratio of 25%.
[0103]
[Developing roll characteristics]
(Image unevenness)
Each developing roll was incorporated in a commercially available color printer, and an image was formed in an environment of 20 ° C. × 50% RH. The evaluation was evaluated as "O" when there was no density unevenness in the halftone image and no breaks or color unevenness of the thin line, and "Poor" when the density unevenness occurred.
[0104]
(Variation in image quality due to environment)
Image quality depending on the environment when each developing roll is incorporated into a commercially available color printer and an image is output under an environment of 15 ° C. × 10% RH, and when an image is output under an environment of 35 ° C. × 85% RH. Was evaluated. For evaluation, a solid black image was printed, and when the change was 0.1 or less with a Macbeth densitometer, ○ was given, and when it exceeded 0.1, x was given.
[0105]
[Electrical resistance over time due to environment]
According to the evaluation of the electric resistance, the electric resistance after being left for 30 days in an environment of 50 ° C. × 95% RH was measured in an environment of 25 ° C. × 50% RH according to SRIS 2304 by applying 10 V ( Rv = 30 days). Then, the change with time in the electrical resistance due to the environment was indicated by the number of digits of variation by Log (Rv = 30 days / Rv = 0 days).
[0106]
Examples 20 to 23, Comparative Examples 6 to 9
(Preparation of charging roll)
A charging roll was prepared in accordance with the method of manufacturing the developing roll of Example 1, except that the compositions shown in Tables 10 and 11 below were used as the material for the base layer, the material for the intermediate layer, or the material for the surface layer. In addition, about the thing which does not form a base layer, an intermediate | middle layer, or a surface layer, it displayed with "-".
[0107]
Example 24, Comparative Example 10
[Production of transfer roll]
A transfer roll was prepared according to the method of manufacturing the developing roll of Example 1, except that the composition shown in Table 12 below was used as the material for the base layer, the material for the intermediate layer, or the material for the surface layer. In addition, about the thing which does not form a base layer, an intermediate | middle layer, or a surface layer, it displayed with "-".
[0108]
Embodiments 25 and 26, Comparative Example 11
[Production of transfer belt]
Except for using the composition shown in Table 13 below as the material for the base layer, the material for the intermediate layer, or the material for the surface layer, an intermediate transfer belt having a single-layer or multilayer structure ( Endless belt). In addition, about the thing which does not form a base layer, an intermediate | middle layer, or a surface layer, it displayed with "-".
[0109]
Example 27, Comparative Example 12
[Production of toner supply roll]
Except for using the composition shown in Table 14 below as the material for the base layer, the material for the intermediate layer, or the material for the surface layer, an intermediate transfer belt having a single-layer or multilayer structure ( Endless belt). In addition, about the thing which does not form a base layer, an intermediate | middle layer, or a surface layer, it displayed with "-".
[0110]
Using the charging roll, the transfer roll, the transfer belt, and the toner supply roll of the thus-obtained example product and the comparative example product, each characteristic was evaluated in accordance with the standard for evaluating the characteristics of the developing roll. . These results are shown in Tables 10 to 14 below. The electric resistance of the transfer belt was measured by placing a SUS rod having a diameter of 10 mm and weighing 1 kg inside the transfer belt, and measuring the electric resistance between a portion in contact with the SUS rod and the SUS plate according to SRIS 2304. did.
[0111]
[Table 6]
Figure 2004184513
[0112]
[Table 7]
Figure 2004184513
[0113]
[Table 8]
Figure 2004184513
[0114]
[Table 9]
Figure 2004184513
[0115]
[Table 10]
Figure 2004184513
[0116]
[Table 11]
Figure 2004184513
[0117]
[Table 12]
Figure 2004184513
[0118]
[Table 13]
Figure 2004184513
[0119]
[Table 14]
Figure 2004184513
[0120]
From the above results, all of the products of Examples use the semiconductive composition (compositions 1 to 18) of the present invention for at least a part of the constituent layers of the electrophotographic device member, and therefore have the characteristics of the developing roll and the charging. The roll characteristics, transfer roll characteristics, transfer belt characteristics, and toner supply roll characteristics were excellent.
[0121]
On the other hand, since the comparative example uses only a composition (any one of the compositions A to I) that is inferior in the voltage dependence of the electric resistance and the environment dependence of the electric resistance, the developing roll characteristics and the charging roll The characteristics, transfer roll characteristics, transfer belt characteristics, and toner supply roll characteristics were inferior.
[0122]
【The invention's effect】
As described above, the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention comprises, as essential components, a conductive polymer having a surfactant structure (A component) and a binder polymer (B component). The conductive polymer having a structure (component A) has a solubility in toluene or methyl ethyl ketone of 20% or more and a solubility in water of less than 3%. Therefore, the affinity of the conductive polymer (A component) having a surfactant structure with water is reduced, and the solubility in a solvent is appropriately improved, so that the compatibility with the binder polymer (B component) is good. As a result, the formation of aggregates can be suppressed, and as a result, the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention has a small variation in electrical resistance in a wet heat environment, This has the effect of being excellent in both characteristics of the environmental dependence of resistance.
[0123]
Further, the surfactant used for forming the surfactant structure of the component A has a sulfonic acid group in a molecular structure and has at least one of a naphthalene structure and an anthracene structure, or the surfactant has a specific structure. Or the surfactant used for forming the surfactant structure of the component A is a compound represented by the above general formula (1). Compatibility is further improved. Moreover, when the sulfonic acid group equivalent in the surfactant used to form the surfactant structure of the component A is set within a specific range, the compatibility between the component A and the component B is further improved. Be improved.
[0124]
Further, when the semiconductive composition for an electrophotographic device member of the present invention is used for at least a part of an electrophotographic device member, an electrophotographic device member having an effect unique to the semiconductive composition can be obtained. it can. That is, when the semiconductive composition of the present invention is used for at least a part of the constituent layers of an electrophotographic device member, as described above, the electric resistance fluctuation in a moist heat environment is reduced, and the voltage dependence of the electric resistance is reduced. The effect of the semiconductive composition of the present invention, which is excellent in both properties of the property and the environment dependency of electric resistance, extends to other constituent layers not using the semiconductive composition. As a result, fluctuations in electrical resistance in a moist heat environment are reduced as a whole of the electrophotographic device member, and thus an effect is obtained in that a good image can be obtained.

Claims (9)

下記の(A)および(B)を必須成分とする電子写真機器部材用半導電性組成物であって、(A)の界面活性剤構造を有する導電性ポリマーが、トルエンまたはメチルエチルケトンに対する溶解度が20%以上で、かつ、水に対する溶解度が3%未満であることを特徴とする電子写真機器部材用半導電性組成物。
(A)界面活性剤構造を有する導電性ポリマー。
(B)バインダーポリマー。
A semiconductive composition for an electrophotographic device member comprising the following (A) and (B) as essential components, wherein the conductive polymer having a surfactant structure of (A) has a solubility in toluene or methyl ethyl ketone of 20: % Or more and a solubility in water of less than 3%.
(A) A conductive polymer having a surfactant structure.
(B) a binder polymer.
(A)の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、分子構造中にスルホン酸基を有するものである請求項1記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。2. The semiconductive composition according to claim 1, wherein the surfactant used for forming the surfactant structure (A) has a sulfonic acid group in a molecular structure. (A)の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、分子構造中にスルホン酸基を有し、かつ、ナフタレン構造およびアントラセン構造の少なくとも一方を有するものである請求項2記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。The surfactant used for forming the surfactant structure of (A) has a sulfonic acid group in a molecular structure and has at least one of a naphthalene structure and an anthracene structure. A semiconductive composition for an electrophotographic device member. 界面活性剤の分子構造中にあるナフタレン構造またはアントラセン構造が、1〜9個のうちの任意の数の置換基を有し、前記の置換基が水素、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアルキル基、ナフチル基、ナフチルアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ基、ニトロ基およびハロゲンからなる群から選ばれている請求項3記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。The naphthalene structure or the anthracene structure in the molecular structure of the surfactant has an arbitrary number of substituents among 1 to 9, and the substituent is hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkylthio group. Group, alkylthioalkyl group, aryl group, alkylaryl group, arylalkyl group, alkylsulfinyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, naphthyl group, naphthylalkyl group, alkylsulfonyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group, nitrile group 4. The composition according to claim 3, wherein the composition is selected from the group consisting of, a hydroxy group, a nitro group and a halogen. (A)の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、下記の一般式(1)で表されるものである請求項1または2記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。
Figure 2004184513
The semiconductive composition for an electrophotographic device member according to claim 1 or 2, wherein the surfactant used for forming the surfactant structure (A) is represented by the following general formula (1). object.
Figure 2004184513
(A)の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤が、下記の一般式(2)で表されるものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。
Figure 2004184513
The electrophotographic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the surfactant used for forming the surfactant structure (A) is represented by the following general formula (2). A semiconductive composition for a member.
Figure 2004184513
(A)の界面活性剤構造を形成するために用いられる界面活性剤中のスルホン酸基当量が、340〜600の範囲内である請求項2〜6のいずれか一項に記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。The electrophotographic apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the sulfonic acid group equivalent in the surfactant used to form the surfactant structure (A) is in the range of 340 to 600. A semiconductive composition for a member. (B)のバインダーポリマーが、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレア系樹脂、ゴム系ポリマー、および熱可塑性エラストマーからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真機器部材用半導電性組成物。(B) the binder polymer is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, a urethane resin, a fluorine resin, a polyimide resin, an epoxy resin, a urea resin, a rubber polymer, and a thermoplastic elastomer. The semiconductive composition for an electrophotographic device member according to claim 1, wherein the composition is: 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真機器部材用半導電性組成物を、電子写真機器部材の少なくとも一部に用いたことを特徴とする電子写真機器部材。An electrophotographic device member, wherein the semiconductive composition for an electrophotographic device member according to any one of claims 1 to 8 is used for at least a part of the electrophotographic device member.
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