JP5065552B2

JP5065552B2 - Transfer roller and image forming apparatus

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Publication number: JP5065552B2
Application number: JP2001037893A
Authority: JP
Inventors: 美保齋藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP2002244454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ，プリンター等の電子写真装置又は静電記録装置等において、画像形成体に当接しないで使用される画像形成装置部材及びこの部材を装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用，現像用，転写用，トナー供給用，クリーニング用などに供される部品の部材として、導電性ポリウレタン部材が注目されており、帯電ローラ，現像ローラ，転写ローラ，トナー供給ローラ，クリーニングローラなどの弾性を有するローラやトナー層規制ブレード，クリーニングブレード等の弾性を有するブレード等の形態で用いられている。
特に電子写真方式カラー画像形成装置の転写ローラ、中間転写ベルト方式画像形成装置の１次転写ローラもしくは２次転写ローラ又はタンデム方式画像形成装置の転写ローラにおいては、その電気抵抗が１０⁷Ω以下の低抵抗であることが求められ、金属や金属酸化物の粉末あるいはカーボンブラック等の電子導電剤を混入する方法と電解質を原材料に配合する方法がある。
しかしながら、金属や金属酸化物の粉末あるいはカーボンブラック等の電子導電剤を混入する方法では、電気抵抗が一定であるポリウレタン部材を再現性良く製造することは困難であり、このような導電性ポリウレタン部材を製造できたとしても、電気抵抗の位置ばらつきが大きく、例えば電子写真方式カラー画像形成装置の中間転写ローラとして使用した場合、画像に色むらが生じるという問題がある。
一方、過塩素酸ナトリウムのような電解質（イオン導電剤）を用いると、電気抵抗が１０⁷Ω以下で抵抗ばらつきのない導電性ポリウレタン部材を製造し得るが、多量の電解質を使用しなければならないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、少量の電解質の添加により低電気抵抗を実現したポリウレタンからなる画像形成装置部材を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ポリエチレンオキサイドはポリプロピレンオキサイドよりも親水性であり、イオンを解離する作用が強いため、電解質が充分に働くことに着目し、ポリウレタンエチレンオキサイド単位を所定量以上含有するポリオールを用いることにより、電解質の添加量が少量であっても低電気抵抗のポリウレタンが得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、ポリウレタン原料と強電解質及び／又は弱電解質を含む組成物を硬化させた導電性ポリウレタンからなり、画像形成体に当接しない画像形成装置部材において、ポリウレタン原料が、重量平均分子量４５００以上、エチレンオキサイド単位の含有率が１５重量％以上かつ３官能のポリエーテルポリオール及び／又は重量平均分子量１５００以上、エチレンオキサイド単位の含有率が１５重量％以上かつ２官能のポリエーテルポリオールを６０重量％以上含むポリオールと、ポリイソシアネートからなり、強電解質の添加量がポリオール１００重量部に対して0.３〜2.０重量部であり、弱電解質の添加量がポリオール１００重量部に対して1.０〜5.０重量部であることを特徴とする画像形成装置部材及びこの画像形成装置部材を装着した画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置部材は、ポリウレタン原料と強電解質及び／又は弱電解質を含む組成物を硬化させた導電性ポリウレタンからなる。本発明で用いるポリウレタン原料において、ポリエーテル成分を構成する３官能のポリエーテルポリオールの重量平均分子量は４５００以上、２官能のポリエーテルポリオールの重量平均分子量は１５００以上のものであるが、これらのポリエーテルポリオールにおいて、架橋点間の重量平均分子量は１５００〜７０００であることが好ましく、１６００〜４０００がより好ましい。ここで、３官能のポリエーテルポリオールにおいて重量平均分子量が４５００であるとは、架橋点間の重量平均分子量が１５００であることを意味し、２官能のポリエーテルポリオールにおいて重量平均分子量が１５００であるとは、架橋点間の重量平均分子量が１５００であることを意味する。架橋点間の重量平均分子量が１５００未満であると、エチレンオキサイド単位の含有率が１５重量％以上であっても、電解質が効果的に働かず、低電気抵抗のポリウレタンを得ることができないという不都合が生じる。
【０００６】
上記３官能のポリエーテルポリオール又は２官能のポリエーテルポリオールにおいて、エチレンオキサイド単位の含有率は１５重量％以上であるが、１５〜８０重量％が好ましく、１８〜７５重量％がより好ましい。エチレンオキサイド単位の含有率が１５重量％未満であると、電解質が効果的に働かず、低電気抵抗のポリウレタンを得ることができないという不都合が生じる。
本発明で用いるポリオール成分は、このような３官能のポリエーテルポリオール及び／又は２官能のポリエーテルポリオールを６０〜１００重量％含むものであることが好ましく、特に好ましくは７０〜１００重量％である。ポリオール成分におけるこのような特定のポリオールの含有率が６０重量％未満であると、低電気抵抗を有するポリウレタンを得ることができない。
【０００７】
上記３官能のポリエーテルポリオールは、グリセリン，トリメチロールプロパン，ヘキサントリオール等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合することにより得ることができる。また、上記２官能のポリエーテルポリオールは、水，プロピレングリコール，エチレングリコール等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合することにより得ることができる。分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであるのが好ましい。
本発明で用いるポリオール成分において、上記特定のポリエーテルポリオールに他のポリオールを０〜４０重量％の範囲で併用することができる。他のポリオールとしては上記特定のポリエーテルポリオール以外のポリエーテルポリオール，ポリテトラメチレンエーテルグリコール，酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール，カプロラクトンを開環重合して得られるポリエステルポリオール，ポリカーボネートジオール等が挙げられる。
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えばテトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドしてもよい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
【０００８】
ポリウレタンを構成するポリイソシアネート成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体が用いられる。このジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体としては特に制限はないが、例えばジアミノジフェニルメタン又はその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、特に制限はないが、通常純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは2.０５〜4.００、より好ましくは2.５０〜3.５０のものが用いられる。またこれらのジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体を変性して得られた誘導体、例えばポリオールなどで変性したウレタン変性物，ウレチジオン形成による二量体，イソシアヌレート変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物，アロハネート変性物，ウレア変性物，ビュレット変性物なども用いることができるが、これらの中で、ウレタン変性物，カルボジイミド／ウレトンイミン変性物が特に好ましい。
【０００９】
本発明においては、ジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、所望により、本発明の目的が損なわれない範囲で、上記ジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体と共に、トリレンジイソシアネートなどの各種芳香族イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの各種脂肪族イソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環族イソシアネート又はそれらの誘導体を併用することができる。
このジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体の配合量としては特に制限はないが、このポリイソシアネート成分中のイソシアネート基と上記ポリオール成分中の水酸基との比ＮＣＯ基／ＯＨ基が、モル比で通常0.９〜1.５となるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは1.０〜1.２の範囲である。
【００１０】
本発明で用いる強電解質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム（例えばラウリルトリメチルアンモニウム），へキサデシルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えばステアリルトリメチルアンモニウム），ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウム等の第４級アンモニウム、リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属又はカルシウム，マグネシウム等のアルカリ土類金属の、過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩などが挙げられる。また、弱電解質としては、上記第４級アンモニウム、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の、アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルホン酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩などが挙げられる。本発明において強電解質としては、第４級アンモニウム，アルカリ金属又はアルカリ土類金属の、過塩素酸塩，ホウフッ化水素酸塩又は塩酸塩が好ましく、弱電解質としては、第４級アンモニウム塩の、アルキル硫酸塩又はカルボン酸塩が好ましい。本発明において強電解質と弱電解質は併用してもよく、また、一種を単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本発明において強電解質の添加量は、ポリオール１００重量部に対して0.３〜2.０重量部であるが、0.３〜1.０重量部が好ましい。強電解質の添加量が0.３重量部未満であると低抵抗の導電性ポリウレタンを得ることが困難であり、また2.０重量部を超えると不経済である。弱電解質の添加量は、ポリオール１００重量部に対して1.０〜5.０重量部であるが、1.０〜3.０重量部が好ましい。
【００１１】
本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で電子導電材を上記電解質と併用することができる。電子導電材としては、ケッチェンブラック，アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック，グラファイト；酸化スズ，酸化チタン，酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル，銅等の金属；カーボンウイスカー，黒鉛ウイスカー，炭化チタンウイスカー，導電性チタン酸カリウムウイスカー，導電性チタン酸バリウムウイスカー，導電性酸化チタンウイスカー，導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカーなどが挙げられる。
【００１２】
ポリウレタン原料、電解質等を含む組成物を硬化させるための反応触媒としては、例えばトリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミンなどのジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル，エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート，ジブチル錫ジアセテート，ジブチル錫ジラウレート，ジブチル錫マーカブチド，ジブチル錫チオカルボキシレート，ジブチル錫ジマレエート，ジオクチル錫マーカブチド，ジオクチル錫チオカルボキシレート，フェニル水銀プロピオン酸塩，オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの中で、有機錫触媒が特に好ましい。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１３】
導電性ポリウレタンをフォーム体とする場合、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、ポリウレタンフォームのセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分からなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤，アニオン性界面活性剤，両性等の界面活性剤や各種ポリエーテル，各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリオール１００重量部に対して0.１〜１０重量部とすることが好ましく、0.５〜５重量部とすることが特に好ましい。
【００１４】
ポリウレタンフォームを製造する際の発泡方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば水，有機溶剤，各種代替フロンなどの発泡剤による方法、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法などが好ましく用いられる。本発明においてはこれらの中で、機械的な攪拌により気泡を混入させる方法が特に好ましい。
本発明の画像形成装置部材を製造する際の配合及び加熱硬化は、上記ポリオール成分、イソシアネート成分、電解質、反応触媒及び所望により用いられる各種添加成分を混合攪拌し、必要に応じて上記方法により気泡を混入させ、所定のモールドなどに注型するか又はブロック状に自由発泡するなどの操作を行ったのち、加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。
また、予め、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させてイソシアネート基を有するプレポリマーを調製し、これをエチレングリコール，１，４−ブタジオール，トリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を用いて硬化させるプレポリマー法も用いることができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置部材は、ポリウレタン部材と金属部材とを構成部材とするものであって、その構造については特に制限はないが、通常、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛などのメッキを施した金属部材やアルミニウム，ステンレス鋼などの金属部材を、その一部又は全体をポリウレタン部材で被覆したものであり、用途によりローラ，ドラム，ブレードなどの形態で使用される。画像形成装置部材が低抵抗導電性ローラである場合には、硫黄快削鋼などに亜鉛等のメッキを施した芯金を、導電性ポリウレタンで円筒形に被覆し、さらに必要に応じて、その外側に導電性，半導電性又は絶縁性の塗料を塗布したものを例示することができる。
【００１６】
金属部材とポリウレタン部材の接合方法については特に制限はないが、金属部材をあらかじめモールド内部に配設しておきポリウレタン組成物を注型硬化する方法や、ポリウレタン部材を所定の形状に成形した後接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材とポリウレタンの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、導電性塗料からなる接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
ポリウレタン部材の成形方法としては特に制限はなく、公知の方法、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる方法などを用いることができる。
本発明の画像形成装置部材は、その電気抵抗を１０⁷Ω以下とすることができるものであり、画像形成体に当接しないで使用されるものである。このような画像形成装置部材として、例えば電子写真方式カラー画像形成装置の中間転写ローラ、中間転写ベルト方式画像形成装置の１次転写ローラもしくは２次転写ローラ又はタンデム方式画像形成装置の転写ローラが挙げられる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
参考例１
エチレンオキサイド単位１６重量％とプロピレンオキサイド単位８４重量％からなる重量平均分子量５０００の３官能ポリエーテルポリオール８０重量部と重量平均分子量１０００のポリテトラメチレンエーテルグリコール２０重量部からなるポリオール成分１００重量部、ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとグリコール変性ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物からなるイソシアネート１７重量部、ＮａＣｌＯ₄（強電解質）０．５重量部及びジブチル錫ジラウレート０．００５重量部を、気泡を機械的攪拌により混入しながら混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、９０℃で６時間加熱硬化して、直径１６ｍｍで長さ２１０ｍｍのポリウレタン製ローラを作製した。このローラの抵抗は１０^6.3Ωであった。なお、ローラの抵抗は、被試験ローラの両端に各５００ｇの荷重をかけて銅板上に押し付け、抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用い、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００１８】
比較例１
プロピレンオキサイド単位からなる重量平均分子量３０００の３官能ポリエーテルポリオール８０重量部と重量平均分子量１０００のポリテトラメチレンエーテルグリコール２０重量部からなるポリオール成分１００重量部、ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとグリコール変性ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物からなるイソシアネート２６重量部、ＮａＣｌＯ₄（強電解質）0.５重量部及びジブチル錫ジラウレート0.００３重量部を混合し、その混合物を直径６ｍｍの金属製シャフトを中心に配設したモールドに注型した後、９０℃で６時間加熱硬化して、直径１６ｍｍで長さ２１０ｍｍのポリウレタン製ローラを作製した。このローラの抵抗は１０^7.3Ωであった。
比較例２
比較例１において、ＮａＣｌＯ₄（強電解質）0.５重量部の代わりにＲＣ₂Ｈ₅ＳＯ₄（Ｒはアルキル基，弱電解質）2.０重量部を用いた以外は比較例１と同様にしてローラを作製した。このローラの抵抗は１０^7.3Ωであった。
【００１９】
比較例３
エチレンオキサイド単位１６重量％とプロピレンオキサイド単位８４重量％からなる重量平均分子量５０００の３官能ポリエーテルポリオール８０重量部を、エチレンオキサイド単位７５重量％とプロピレンオキサイド単位２０重量％からなる重量平均分子量３３６０の３官能ポリエーテルポリオール８０重量部に代え、ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとグリコール変性ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物からなるイソシアネートの配合量を１７重量部から２1.７重量部に代えた以外は実施例１と同様にしてローラを作製し、同様にしてローラの抵抗を測定したところ、１０^7.4Ωであり、画像形成装置の中間転写ローラとして用いるには電気抵抗が高すぎるものであった。
【００２０】
実施例１
エチレンオキサイド単位１６重量％とプロピレンオキサイド単位８４重量％からなる重量平均分子量５０００の３官能ポリエーテルポリオール８０重量部を、エチレンオキサイド単位２０重量％とプロピレンオキサイド単位８０重量％からなる重量平均分子量４０００の２官能ポリエーテルポリオール８０重量部に代え、ジフェニルメタンジイソシアネートとカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートとグリコール変性ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物からなるイソシアネートの配合量を１７重量部から１６．３重量部に代えた以外は参考例１と同様にしてローラを作製し、同様にしてローラの抵抗を測定したところ、１０^5.8Ωであり、画像形成装置の中間転写ローラとして用いるに適当な電気抵抗を有するものであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、少量の電解質の添加により、１０⁷Ω以下の電気抵抗を有する画像形成装置部材を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus member used without contacting an image forming body in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, or an electrostatic recording apparatus, and an image forming apparatus equipped with this member. is there.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advancement of electrophotographic technology, in an image forming apparatus such as a dry electrophotographic apparatus, conductive polyurethane is used as a member for parts used for charging, developing, transferring, toner supplying, cleaning, etc. Members are attracting attention, and are used in the form of elastic rollers such as charging rollers, developing rollers, transfer rollers, toner supply rollers, and cleaning rollers, and blades having elasticity such as toner layer regulating blades and cleaning blades. .
In particular, in the transfer roller of the electrophotographic color image forming apparatus, the primary transfer roller or the secondary transfer roller of the intermediate transfer belt type image forming apparatus, or the transfer roller of the tandem type image forming apparatus, the electric resistance is 10 ⁷ Ω or less. Low resistance is required, and there are a method of mixing metal or metal oxide powder or an electronic conductive agent such as carbon black, and a method of blending an electrolyte into the raw material.
However, it is difficult to produce a polyurethane member having a constant electric resistance with good reproducibility by a method of mixing an electronic conductive agent such as metal or metal oxide powder or carbon black. Can be produced, there is a problem that the position of the electric resistance is large, and for example, when used as an intermediate transfer roller of an electrophotographic color image forming apparatus, color unevenness occurs in the image.
On the other hand, when an electrolyte (ionic conductive agent) such as sodium perchlorate is used, a conductive polyurethane member having an electric resistance of 10 ⁷ Ω or less and no resistance variation can be produced, but a large amount of electrolyte must be used. There is a problem.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus member made of polyurethane that realizes low electrical resistance by adding a small amount of electrolyte.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have paid attention to the fact that polyethylene oxide is more hydrophilic than polypropylene oxide and has a strong action of dissociating ions, so that the electrolyte works sufficiently. It has been found that by using a polyol containing a predetermined amount or more of a polyurethane ethylene oxide unit, a polyurethane having a low electrical resistance can be obtained even if the amount of electrolyte added is small. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention comprises a polyurethane raw material and a conductive polyurethane obtained by curing a composition containing a strong electrolyte and / or a weak electrolyte, and in the image forming apparatus member that does not contact the image forming body, the polyurethane raw material has a weight average molecular weight. 60 or more of 4500 or more, a content of ethylene oxide units of 15 wt% or more and a trifunctional polyether polyol and / or a weight average molecular weight of 1500 or more and a content of ethylene oxide units of 15 wt% or more and a bifunctional polyether polyol It consists of a polyol containing at least wt% and a polyisocyanate, and the addition amount of strong electrolyte is 0.3 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyol, and the addition amount of weak electrolyte is with respect to 100 parts by weight of polyol. Image forming apparatus member having 1.0 to 5.0 parts by weight and image forming apparatus part The is to provide an image forming apparatus equipped.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The image forming apparatus member of the present invention is made of conductive polyurethane obtained by curing a composition containing a polyurethane raw material and a strong electrolyte and / or a weak electrolyte. In the polyurethane raw material used in the present invention, the trifunctional polyether polyol constituting the polyether component has a weight average molecular weight of 4500 or more, and the bifunctional polyether polyol has a weight average molecular weight of 1500 or more. In the ether polyol, the weight average molecular weight between the crosslinking points is preferably 1500 to 7000, more preferably 1600 to 4000. Here, the weight average molecular weight of 4500 in the trifunctional polyether polyol means that the weight average molecular weight between the crosslinking points is 1500, and the weight average molecular weight of the bifunctional polyether polyol is 1500. Means that the weight average molecular weight between the crosslinking points is 1500. If the weight average molecular weight between the cross-linking points is less than 1500, the electrolyte does not work effectively even if the ethylene oxide unit content is 15% by weight or more, and it is not possible to obtain a low electrical resistance polyurethane. Occurs.
[0006]
In the trifunctional polyether polyol or the bifunctional polyether polyol, the content of the ethylene oxide unit is 15% by weight or more, preferably 15 to 80% by weight, and more preferably 18 to 75% by weight. When the content of the ethylene oxide unit is less than 15% by weight, the electrolyte does not work effectively, resulting in a disadvantage that a polyurethane having a low electrical resistance cannot be obtained.
The polyol component used in the present invention preferably contains 60 to 100% by weight, particularly preferably 70 to 100% by weight of such trifunctional polyether polyol and / or bifunctional polyether polyol. When the content of the specific polyol in the polyol component is less than 60% by weight, a polyurethane having a low electric resistance cannot be obtained.
[0007]
The trifunctional polyether polyol can be obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide using glycerol, trimethylolpropane, hexanetriol or the like as a starting material. The bifunctional polyether polyol can be obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide using water, propylene glycol, ethylene glycol or the like as a starting material. The arrangement of ethylene oxide and propylene oxide in the molecular chain is preferably random.
In the polyol component used in the present invention, another polyol can be used in combination with the specific polyether polyol in the range of 0 to 40% by weight. Other polyols include polyether polyols other than the above specific polyether polyols, polytetramethylene ether glycol, polyester polyols obtained by condensing acid and glycol components, polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of caprolactone, polycarbonate diols, and the like. Can be mentioned.
Polytetramethylene ether glycol is obtained, for example, by cationic polymerization of tetrahydrofuran, and those having a weight average molecular weight of 400 to 4000, particularly in the range of 650 to 3000 are preferably used. Further, polytetramethylene ether glycols having different molecular weights may be blended. Furthermore, polytetramethylene ether glycol obtained by copolymerizing an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide can also be used.
[0008]
As the polyisocyanate component constituting the polyurethane, diphenylmethane diisocyanate or a derivative thereof is used. Although there is no restriction | limiting in particular as this diphenylmethane diisocyanate or its derivative (s), For example, the diphenylmethane diisocyanate or its derivative (s) obtained by phosgenating diamino diphenylmethane or its derivative (s) is used. Examples of the derivatives of diaminodiphenylmethane include polynuclear bodies, and pure diphenylmethane diisocyanate obtained from diaminodiphenylmethane, polymeric diphenylmethane diisocyanate obtained from a polynuclear body of diaminodiphenylmethane, and the like can be used. The number of functional groups of polymeric diphenylmethane diisocyanate is not particularly limited, but usually a mixture of pure diphenylmethane diisocyanate and polymeric diphenylmethane diisocyanate having various functional groups is used, and the average number of functional groups is preferably from 2.05 to 4.00. More preferably, 2.50-3.50 is used. Derivatives obtained by modifying these diphenylmethane diisocyanates or their derivatives, such as urethane modified products modified with polyols, dimers formed by uretidione formation, isocyanurate modified products, carbodiimide / uretonimine modified products, allophanate modified products, urea Modified products, burette modified products, and the like can also be used. Among these, urethane modified products and carbodiimide / uretonimine modified products are particularly preferable.
[0009]
In the present invention, one kind of diphenylmethane diisocyanate or a derivative thereof may be used, or two or more kinds may be used in combination. In addition, the diphenylmethane diisocyanate and its derivatives, various aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate, various aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, and alicyclic rings such as isophorone diisocyanate, as long as the object of the present invention is not impaired as desired. Group isocyanates or their derivatives can be used in combination.
The amount of diphenylmethane diisocyanate or its derivative is not particularly limited, but the ratio NCO group / OH group of isocyanate group in the polyisocyanate component to hydroxyl group in the polyol component is usually 0.9 to The blending amount is preferably set so as to be 1.5, more preferably in the range of 1.0 to 1.2.
[0010]
Examples of the strong electrolyte used in the present invention include tetraethylammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium (for example, lauryltrimethylammonium), hexadecyltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium (for example, stearyltrimethylammonium), benzyltrimethylammonium, and a modified fatty acid dimethylethyl. Perchlorates, chlorates, hydrochlorides, bromates of quaternary ammonium such as ammonium, lauroylaminopropyldimethylethylammonium, alkali metals such as lithium and sodium, or alkaline earth metals such as calcium and magnesium, Examples thereof include iodate, borofluoride, and sulfate. Examples of the weak electrolyte include alkyl sulfates, carboxylates, sulfonates, and trifluoromethyl sulfates of the above quaternary ammonium, alkali metal, or alkaline earth metal. In the present invention, the strong electrolyte is preferably a quaternary ammonium, alkali metal or alkaline earth metal perchlorate, borohydrofluoride or hydrochloride, and the weak electrolyte is a quaternary ammonium salt, Alkyl sulfates or carboxylates are preferred. In the present invention, the strong electrolyte and the weak electrolyte may be used in combination, or one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
In the present invention, the addition amount of the strong electrolyte is 0.3 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol, but is preferably 0.3 to 1.0 parts by weight. If the addition amount of the strong electrolyte is less than 0.3 parts by weight, it is difficult to obtain a low-resistance conductive polyurethane, and if it exceeds 2.0 parts by weight, it is uneconomical. The addition amount of the weak electrolyte is 1.0 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol, but is preferably 1.0 to 3.0 parts by weight.
[0011]
In the present invention, an electronic conductive material can be used in combination with the electrolyte as long as the effects of the present invention are not impaired. Electronic conductive materials include conductive carbon blacks such as ketjen black and acetylene black; carbon blacks for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT and MT; carbon blacks for ink such as oxidized carbon black , Pyrolytic carbon black, graphite; conductive metal oxides such as tin oxide, titanium oxide and zinc oxide; metals such as nickel and copper; carbon whisker, graphite whisker, titanium carbide whisker, conductive potassium titanate whisker, conductive Examples thereof include conductive whiskers such as barium titanate whiskers, conductive titanium oxide whiskers, and conductive zinc oxide whiskers.
[0012]
Examples of the reaction catalyst for curing a composition containing a polyurethane raw material and an electrolyte include monoamines such as triethylamine and dimethylcyclohexylamine, diamines such as tetramethylethylenediamine, tetramethylpropanediamine and tetramethylhexanediamine, and pentamethyl. Triamines such as diethylenetriamine, pentamethyldipropylenetriamine, tetramethylguanidine, cyclic amines such as triethylenediamine, dimethylpiperazine, methylethylpiperazine, methylmorpholine, dimethylaminoethylmorpholine, dimethylimidazole, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol , Trimethylaminoethylethanolamine, methylhydroxyethylpiperazine, hydroxyethylmolybdenum Alcohol amines such as holine, ether amines such as bis (dimethylaminoethyl) ether, ethylene glycol bis (dimethyl) aminopropyl ether, stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker butylide, dibutyltin Examples thereof include organometallic compounds such as thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker butylide, dioctyltin thiocarboxylate, phenylmercury propionate, and lead octenoate. Of these, organotin catalysts are particularly preferred. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
[0013]
When the conductive polyurethane is used as a foam body, it is preferable to blend a silicone foam stabilizer and various surfactants with the polyurethane raw material in order to stabilize the cells of the polyurethane foam. As the silicone foam stabilizer, a dimethylpolysiloxane-polyoxyalkylene copolymer or the like is suitably used, and those composed of a dimethylpolysiloxane moiety having a molecular weight of 350 to 15000 and a polyoxyalkylene moiety having a molecular weight of 200 to 4000 are particularly preferable. The molecular structure of the polyoxyalkylene moiety is preferably an addition polymer of ethylene oxide or a co-addition polymer of ethylene oxide and propylene oxide, and its molecular terminal is preferably ethylene oxide. Examples of the surfactant include cationic surfactants, anionic surfactants, surfactants such as amphoteric, and nonionic surfactants such as various polyethers and various polyesters.
The blending amount of the silicone foam stabilizer and various surfactants is preferably 0.1 to 10 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.
[0014]
The foaming method for producing the polyurethane foam is not particularly limited, and a known method, for example, a method using a foaming agent such as water, an organic solvent or various alternative chlorofluorocarbons, or a method of mixing bubbles by mechanical stirring is preferably used. It is done. In the present invention, among these, the method of mixing bubbles by mechanical stirring is particularly preferable.
When the image forming apparatus member of the present invention is prepared and heat-cured, the polyol component, isocyanate component, electrolyte, reaction catalyst and various additive components used as desired are mixed and stirred, and if necessary, bubbles are produced by the above method. It is preferable to use a method of heat curing after performing an operation such as pouring into a predetermined mold or performing free foaming in a block shape.
In addition, a prepolymer having an isocyanate group is prepared in advance by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, and this is pre-cured by using a chain extender such as ethylene glycol, 1,4-butadiol or trimethylolpropane. Polymer methods can also be used.
[0015]
The image forming apparatus member of the present invention comprises a polyurethane member and a metal member as constituent members, and there is no particular limitation on the structure thereof. Usually, a steel material such as sulfur free-cutting steel is plated with zinc or the like. A metal member such as aluminum member, stainless steel member or the like is partially or entirely covered with a polyurethane member, and is used in the form of a roller, a drum, a blade, or the like depending on the application. When the image forming apparatus member is a low resistance conductive roller, a core metal obtained by plating zinc or the like on sulfur free-cutting steel or the like is coated in a cylindrical shape with conductive polyurethane, and if necessary, The thing which applied the electroconductive, semiconductive, or insulating coating material to the outer side can be illustrated.
[0016]
The method for joining the metal member and the polyurethane member is not particularly limited. However, the metal member is placed in the mold in advance and the polyurethane composition is cast and cured, or the polyurethane member is molded into a predetermined shape and then bonded. Or the like can be used. In either method, an adhesive layer can be provided between the metal member and the polyurethane as necessary. As this adhesive layer, a known material such as an adhesive made of a conductive paint or a hot melt sheet can be used. it can.
The method for molding the polyurethane member is not particularly limited. In addition to a known method, for example, a method of casting into a mold having a predetermined shape as described above, a method of cutting from a block to a predetermined size by a cutting process, or a predetermined by polishing treatment. A method of making these dimensions or a method of appropriately combining these methods can be used.
The image forming apparatus member of the present invention can have an electric resistance of 10 ⁷ Ω or less, and is used without contacting the image forming body. Examples of such an image forming apparatus member include an intermediate transfer roller of an electrophotographic color image forming apparatus, a primary transfer roller or a secondary transfer roller of an intermediate transfer belt type image forming apparatus, or a transfer roller of a tandem image forming apparatus. It is done.
[0017]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Reference example 1
100 parts by weight of a polyol component comprising 80 parts by weight of a trifunctional polyether polyol having a weight average molecular weight of 5000 consisting of 16% by weight of ethylene oxide units and 84% by weight of propylene oxide units, and 20 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a weight average molecular weight of 1000, Mixing 17 parts by weight of isocyanate consisting of a mixture of diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate and glycol-modified diphenylmethane diisocyanate, 0.5 part by weight of NaClO ₄ (strong electrolyte) and 0.005 part by weight of dibutyltin dilaurate by mechanical stirring The mixture was poured into a mold having a metal shaft with a diameter of 6 mm as the center, and then heat-cured at 90 ° C. for 6 hours to obtain a length of 16 mm. To prepare a polyurethane roller of 10mm. The resistance of this roller was 10 ^6.3 Ω. The resistance of the roller was measured by applying a load of 500 g to both ends of the roller to be tested and pressing it on the copper plate, and applying a voltage of 100 V using a resistivity meter R8340A (manufactured by Advantest).
[0018]
Comparative Example 1
80 parts by weight of a trifunctional polyether polyol having a weight average molecular weight of 3000 consisting of propylene oxide units and 100 parts by weight of a polyol component consisting of 20 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a weight average molecular weight of 1000, diphenylmethane diisocyanate and carbodiimide modified diphenylmethane diisocyanate and glycol modification 26 parts by weight of an isocyanate composed of a mixture of diphenylmethane diisocyanate, 0.5 part by weight of NaClO ₄ (strong electrolyte) and 0.003 part by weight of dibutyltin dilaurate were mixed, and the mixture was disposed around a metal shaft having a diameter of 6 mm. After casting into a mold, it was cured by heating at 90 ° C. for 6 hours to produce a polyurethane roller having a diameter of 16 mm and a length of 210 mm. The resistance of this roller was 10 ^7.3 Ω.
Comparative Example 2
Comparative Example 1 was the same as Comparative Example 1 except that 2.0 parts by weight of RC ₂ H ₅ SO ₄ (R is an alkyl group, weak electrolyte) was used instead of 0.5 parts by weight of NaClO ₄ (strong electrolyte). To make a roller. The resistance of this roller was 10 ^7.3 Ω.
[0019]
Comparative Example 3
80 parts by weight of a trifunctional polyether polyol having a weight average molecular weight of 5000 consisting of 16% by weight of ethylene oxide units and 84% by weight of propylene oxide units, and having a weight average molecular weight of 3360 consisting of 75% by weight of ethylene oxide units and 20% by weight of propylene oxide units. Example 1 except that instead of 80 parts by weight of the trifunctional polyether polyol, the amount of isocyanate composed of a mixture of diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate and glycol-modified diphenylmethane diisocyanate was changed from 17 parts by weight to 21.7 parts by weight. to prepare a roller in the same manner, was measured the resistance of the roller in the same manner, a 10 ^7.4 Omega, for use as an intermediate transfer roller of the image forming apparatus was electric resistance is too high
[0020]
Example 1
80 parts by weight of a trifunctional polyether polyol having a weight average molecular weight of 5000 consisting of 16% by weight of ethylene oxide units and 84% by weight of propylene oxide units, and having a weight average molecular weight of 4000 comprising 20% by weight of ethylene oxide units and 80% by weight of propylene oxide units. Reference Example 1 except that the amount of isocyanate composed of a mixture of diphenylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate and glycol-modified diphenylmethane diisocyanate was changed from 17 parts by weight to 16.3 parts by weight instead of 80 parts by weight of the bifunctional polyether polyol. A roller was produced in the same manner, and the resistance of the roller was measured in the same manner. As a result, it was 10 ^5.8 Ω, and it had an appropriate electrical resistance for use as an intermediate transfer roller of an image forming apparatus. It was.
[0021]
【Effect of the invention】
According to the present invention, an image forming apparatus member having an electric resistance of 10 ⁷ Ω or less can be obtained by adding a small amount of electrolyte.

Claims

ポリウレタン原料と強電解質とを含む組成物を硬化させた導電性ポリウレタンからなり、画像形成体に当接しない転写ローラにおいて、
前記ポリウレタン原料が、重量平均分子量１５００以上、エチレンオキサイド単位の含有率が１５重量％以上かつ２官能のポリエーテルポリオールを６０重量％以上含むポリオールと、ポリイソシアネートからなり、前記強電解質が過塩素酸ナトリウムであり、該過塩素酸ナトリウムの添加量がポリオール１００重量部に対して０．３〜２．０重量部であり、電気抵抗が１０⁷Ω以下であることを特徴とする転写ローラ。In a transfer roller made of conductive polyurethane obtained by curing a composition containing a polyurethane raw material and a strong electrolyte, and not in contact with the image forming body,
The polyurethane raw material, Weight average molecular weight 1500 or more, the content of ethylene oxide units and a polyol containing 15 wt% or more and a bifunctional polyether polyol 60 wt% or more, a polyisocyanate, the strong electrolyte perchloric A transfer roller which is sodium acid, the amount of sodium perchlorate added is 0.3 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyol, and the electric resistance is 10 ⁷ Ω or less.

前記転写ローラが、電子写真方式カラー画像形成装置の中間転写ローラ、中間転写ベルト方式画像形成装置の１次転写ローラもしくは２次転写ローラ又はタンデム方式画像形成装置の転写ローラである請求項１に記載の転写ローラ。The transfer roller, an intermediate transfer roller of an electrophotographic type color image forming apparatus, according to the intermediate transfer belt method according to claim 1 which is a transfer roller of the primary transfer roller or the secondary transfer roller or tandem image forming apparatus of an image forming apparatus Transfer roller.

請求項１又は２に記載の転写ローラを装着してなる画像形成装置。The image forming apparatus obtained by mounting the transfer roller according to claim 1 or 2.