(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周に導電弾性層を同心に設けてなり、静電潜像保持体と接触しかつ軸間固定で用いられる導電性ローラにおいて、
導電弾性層は、疎水性がポリプロピレンエーテルグリコールより大きいポリオールを用いて得られるポリウレタンから成り、温度×相対湿度が１０℃×１０％ＲＨの低温低湿と３５℃×８５％ＲＨの高温高湿における導電性ローラの外径変化が２５０μｍ以下であることを特徴とする電子写真用導電性ローラ。
【請求項２】
前記疎水性がポリプロピレンエーテルグリコールより大きいポリオールが、ポリブタジエンポリオール、変成ヒマシ油ポリオール、シリコーンポリオールおよび１，２ポリブチレンオキサイドポリオールから成る群から選ばれた少なくとも１種を５０％以上含有するポリオールであることを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の静電潜像保持体に対向接触して用いられる現像ローラ、帯電ローラなどの導電性ローラに関する。なお本発明で導電性ローラとは、電気抵抗が１０3〜１０10Ωｃｍの範囲のローラをいう。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置においては、静電潜像保持体（感光体）周囲に帯電、現像、転写、清掃等の装置が配置されており、感光体が回転して各装置を経由することによって、画像形成が行われる。これらの帯電、現像、転写、清掃等の装置には、感光体に接触して各々の機能を果たす導電性ローラが使用されるケースが多くなっている。これらの導電性ローラは、感光体と所定の接触幅をもって圧接されて使用されることが多いため、変形しやすく、圧接力が除去された後は変形が回復しやすいことが必要であり、従来から回転軸の外周に低硬度で、金属粉やカーボンブラックのような導電性付与剤を含有するエラストマ（弾性体）または発泡体から成る導電弾性層を形成したものが使用されている。そして導電弾性層には、容易に変形しかつ復元性に優れ、しかも感光体を汚染しないポリウレタンが好適に用いられている。
【０００３】
ポリウレタンは、通常ポリオールとポリイソシアネートとを反応硬化させて得られ、これに用いるポリオールとして、（ａ）エラストマの低硬度化が図れる、（ｂ）材料コストが他のポリオールよりも安価である、（ｃ）常温付近でも液状で扱いやすいなどの理由で従来からプロピレンオキサイドの重合物であるポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＰＧ系ポリオールを用いて得られるポリウレタンは、ＰＰＧ部分の極性が高く親水性であるので、高温高湿の環境では湿気を吸収し、吸収した湿気によって膨潤する。
【０００５】
したがって、ＰＰＧ系ポリオールを用いて得られるポリウレタンを導電弾性層とする帯電ローラ、現像ローラは、高温高湿の環境ではこれらのローラの外径が、低温低湿の条件下の外径よりも大きくなり、たとえば感光体に軸間固定で接触して用いられる現像ロールの場合、次のような問題を有する。
【０００６】
（１）高温高湿下では、感光体との接触面積が増大し、ローラの回転トルクがアップし、回転が不安定になるので画像乱れ（ジッタ）が発生する。
【０００７】
（２）低温低湿下では、感光体との接触面積が減少し、現像が不充分で画像濃度が低下する（黒ベタ印画でムラが生じる）。
【０００８】
なお、電子写真装置における環境変化としては、温度１０〜３５℃、相対湿度３０〜８５％の範囲が通常考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、前記環境変化の範囲で外径変化が少なく、軸間固定でも上記（１），（２）の問題の生じない電子写真装置用導電性ローラを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸の外周に導電弾性層を同心に設けてなり、静電潜像保持体と接触しかつ軸間固定で用いられる導電性ローラにおいて、
導電弾性層は、疎水性がポリプロピレンエーテルグリコールより大きいポリオールを用いて得られるポリウレタンから成り、温度×相対湿度が１０℃×１０％ＲＨの低温低湿と３５℃×８５％ＲＨの高温高湿における導電性ローラの外径変化が２５０μｍ以下であることを特徴とする電子写真用導電性ローラである。
【００１１】
本発明に従えば、ポリウレタンから成る導電弾性層は疎水性がＰＰＧより大きいポリオールを用いて形成されているので、温度が１０〜３５℃、相対湿度が１０〜８５％と変化した場合でも、導電弾性層の吸湿量を低く抑えることができ、導電弾性層の外径変化を導電性ローラの機能に影響を与えない範囲にできる。
【００１２】
前記外径の変化は、温度１０℃、相対湿度１０％と温度３５℃、相対湿度８５％とで２５０μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である。
【００１３】
また本発明は、前記疎水性がポリプロピレンエーテルグリコールより大きいポリオールが、ポリブタジエンポリオール、変成ヒマシ油ポリオール、シリコーンポリオールおよび１，２ポリブチレンオキサイドポリオールから成る群から選ばれた少なくとも１種を５０％以上含有するポリオールであることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、疎水性がＰＰＧより大きいポリオールとしては、前記物質が好ましい。これはＰＰＧでは式（３）に示すように単位骨格にメチル基が１つ付いているのに対し、疎水性がＰＰＧより大きいポリオール、たとえばシリコーンポリオール、１，２−ブチレンオキサイドポリオールでは、式（１）および式（２）に示すように単位骨格に付いているのがエチル基または２つのアルキル基であり、これによって疎水性となる。
【００１５】
【化１】
0003678325.tif 000002
【００１６】
Ｒ1，Ｒ2はアルキル基
【００１７】
【化２】
0003678325.tif 000003
【００１８】
【化３】
0003678325.tif 000004
【００１９】
これらの疎水性がＰＰＧより大きいポリオール（疎水性ポリオール）は、単独で用いるのが好ましいが、ＰＰＧと混合して用いても、得られる導電弾性層の外径の前記環境条件による変化を小さくすることができる。ただし、疎水性ポリオールをＰＰＧと混合して用いる場合、疎水性ポリオールが５０％未満では、外径の環境条件による変化が大きくなり、前記条件を満足しない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性ローラは、回転軸の外周に導電弾性層を同心に設けた構成を有している。
【００２１】
上記回転軸としては、通電性を有し、剛性の大きい金属製のパイプや棒からなり、両端部が軸受支持すべく精密加工されたものが用いられる。防錆の点でステンレスや表面処理（めっき、燐酸塩処理など）鋼が好適に用いられる。これらは、脱脂洗浄・粘着剤塗布後、導電弾性層形成金型に位置決めして配置される。
【００２２】
導電弾性層に含有される導電性付与剤としては、カーボンブラックや銅、酸化錫等の金属、金属酸化物の粉末があげられ、これらは通常、ポリオール１００部に対し０．５〜１０重量部混練り分散される。
【００２３】
ポリウレタンからなる導電弾性層は、上記疎水性ポリオールとイソシアネートをイソシアネートインデックス（ＯＨ基に対するＮＣＯ基のモル比率）が１００〜１１０になる量で混合し、反応硬化させて、ＪＩＳ  Ａ硬度で２５〜５５度に形成される。ここで用いるイソシアネート成分としては、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）などであり、特にＨＤＩの３量体（ＨＤＩトリマー）およびビューレット体（ＨＤＩビューレット）が、前記疎水性ポリオールとも相溶性がよく、３官能で立体網目構造を取りやすいので好ましく用いられる。
【００２４】
また、ポリウレタン形成反応の速度を調整するため、通常触媒を用いる。触媒としては、錫系触媒（トリメチル錫ラウレート、ジブチル錫ジラウレートなど）や四級アミン塩触媒｛１，８−ジアザビシクロ−（５，４，０）−ウンデセン−７（ＤＢＵ）および１，５−ジアザビシクロ−（４，３，０）−ノネン−５（ＤＢＮ）のフェノール塩やギ酸塩など｝をポリオール１００部に対し０．０５〜０．５重量部添加混合しておく。
【００２５】
本発明の導電性ローラは、前記疎水性がＰＰＧより大きいポリオールと上記導電性付与剤、触媒を混練りした後、イソシアネートを混合した液を、前記回転軸を保持して予熱した金型に注入し、硬化させ、アフタキュア後、研磨等で外周面を調整し、そのまま、または必要に応じて表面塗布層を設けて得られる。
【００２６】
本発明の導電性ローラは、感光体周辺に、感光体の軸と平行で、軸間距離を固定して取付けられ、帯電、現像、転写クリーニング等の機能を果たす。
【００２７】
（実施例）
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００２８】
（導電性ローラの作成）
ステンレス鋼からなり、一端に軸受支持部および駆動キヤ嵌合部を設け、他端に軸受支持部を設けた長さ３２０ｍｍの回転軸を脱脂洗浄し、導電弾性層形成部に接着剤（ロード社製ケムロック２０８）を塗布、乾燥した後、導電弾性層形成用金型に、両端部を位置決め固定して１１０℃に予熱して保持した。
【００２９】
表１に示す各種ポリオール１００重量部に、導電性付与剤としてカーボンブラック（ライオンアクゾ社製ケッチエンブラックＥＣ）を０．５重量部加え、３本ロールで混練り分散させ、次いで触媒としてジブチル錫ジラウレートを０．１部加え、混合した後、４０℃・３Ｔｏｒｒで３時間以上減圧脱水した。
【００３０】
このポリオールと、イソシアネートとしてＨＤＩトリマーおよびＴＤＩ（いずれも住友バイエルウレタン社製）をイソシアネートインデックスが１０５になるよう配合し、ウレタン形成用混合液を得、前記予熱金型に注入した。１００℃で３０分硬化後、金型から回転軸と導電弾性層成形体を外し、１００℃で２０時間アフタキュアし、冷却後成形体の外周を研磨して導電弾性層の外径１８ｍｍ、長さ２６０（回転軸長さ３２０ｍｍ）の導電性ローラを得た。
【００３１】
（硬度の測定）
１Ｋｇの定荷重で、ＪＩＳ−Ａ型硬度を測定した。
【００３２】
（ローラ外径の測定）
ローラを軸を固定して、回転させながら、ミツトヨ社製レーザ外径測定機ＬＳＭ３００を用いてローラの外径を測定した。測定環境は、常態（Ｎ／Ｎ）として２２℃，相対湿度５０％、低温低湿（Ｌ／Ｌ）条件として１０℃，相対湿度１０％、高温高湿（Ｈ／Ｈ）条件として３５℃，相対湿度８５％とし、測定は各条件下で４０時間放置後行った。
【００３３】
（実機評価）
外径３０ｍｍの感光体に軸間距離２３．９ｍｍでローラをセット（固定）し、前記低温低湿の条件（Ｌ／Ｌ）で黒ベタ画像のムラ性と、高温高湿の条件（Ｈ／Ｈ）で５％印字における画像乱れ（ジッタ）とで評価した。なお実機評価は各環境条件で４０時間放置後、その環境条件で行った。
【００３４】
用いたポリオールの種類などと評価結果とを表１に示す。
【００３５】
【表１】
0003678325.tif 000005
【００３６】
なお、表１においてＰＢＧは１，２ブチレンオキサイドの重合物のポリオールであり、ＰＢＧ１は大日本インキ社製ハイブロックＢＧ−２０００、ＰＢＧ２は大日本インキ社製ハイブロックＢＧ−３０００である。またＰＢＲは液状ポリブタジエンであり、出光石油化学社製ＢＤ−Ｒ４５ＨＴである。ＤＣＯは、変成ヒマシ油であり、は豊国製油社製ＨＳ−２Ｇ−１２０である。またこれらのポリオールのＯＨ価を（）内に示す。
【００３７】
（結果の考察）
導電弾性層に、ポリオールとして疎水性がＰＰＧより大きなポリオールを５０％以上含むポリオールを用いて得られるポリウレタンを用いることによってローラの外径変化量は、環境が変化しても２５０μｍ以下となり、黒ベタのムラやジッタのない良好な画像が得られた。本実施の形態では、疎水性がＰＰＧより大きなポリオールとして１，２ブチレンオキサイド、液状ポリブタジエンもしくは変成ヒマシ油またこれらの混合物を用いたが、シリコーンまたはシリコーンと前記の物質との混合物を用いても同様の結果が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ポリオールとして疎水性がＰＰＧより大きいポリオールを５０％以上含むポリオールとイソシアネートとを反応させて得られるポリウレタンから成る導電弾性層を有する導電性ローラを感光体と軸間距離を固定して用いるので、環境変化による導電性ローラの外径の変化が少なくなり、黒ベタ画像のムラやジッタのない良好な画像が得られる。