(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム又はウレタン樹脂に導電剤を添加してなる導電性の高分子エラストマー又は高分子フォーム材料を注入成形、射出成形又は押出成形により所望の形状に成形した後、成形物に研磨・研削処理又は切削加工あるいはこれらの両方を行う後加工を施して、導電性部材を得る導電性部材の製造方法において、上記後加工後に熱処理を施すことを特徴とする導電性部材の製造方法。
【請求項２】
上記熱処理の条件が、温度８０〜２００℃，処理時間１分〜７２時間である請求項１記載の導電性部材の製造方法。
【請求項３】
導電剤を添加したウレタンフォーム材料を所望の形状に成形し、上記後加工を施した後、これを熱処理する請求項１又は２に記載の導電性部材の製造方法。
【請求項４】
上記導電剤が導電性フィラーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性部材の製造方法。
【請求項５】
上記導電性フィラーがカーボンブラックである請求項４記載の導電性部材の製造方法。
【請求項６】
温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、温度３２．５℃，相対湿度８５％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の１０倍以下であり、かつ電力１０ｍＷで連続通電した後の温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、連続通電前の同条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の３倍以下である導電性部材を得るための製造方法である請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性部材の製造方法。
【請求項７】
導電性部材として、電子写真プロセスに用いられる弾性ローラを得るための製造方法である請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電防止機能を有する包装部材、帯電防止機能を有する衝撃吸収部材、特に電子写真プロセスなどで使用される現像部材や転写部材として好適に使用される導電性部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真技術の進歩にともなってレーザプリンターや乾式複写機などの画像形成装置に用いられる導電性部材の性能に対する要求も厳しくなっており、とりわけ現像，転写等のプロセスに用いにれる弾性ローラの性能が注目されている。
【０００３】
従来、このような用途に用いられる導電性部材は、金属又は金属酸化物の粉末や、ウィスカー，カーボンブラックなどの導電性フィラーを混入して所定の抵抗値に調整したゴムやウレタンなどからなる高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料により形成されていた。これらの導電性部材を電子写真プロセスにおける現像部材や転写部材として用いる場合に要求される性能は、１×１０４〜１×１０１２Ωｃｍ程度の中抵抗領域で所定の電気抵抗を有しているだけにとどまらず、低温低湿時と高温高湿時とで電気抵抗の変動幅が小さく、かつ連続して通電した際の電気抵抗の変動幅が少ないことである。
【０００４】
ところが、金属や金属酸化物の粉末、又はウィスカーやアセチレンブラック，ケッチェンブラック等の導電性カーボンブラックなどの導電性フィラーを混入することにより所定の抵抗値に調整した高分子エラストマーや高分子フォーム等からなる導電性部材は、製造時の電気抵抗に位置ばらつきが大きく、特にカーボンブラックを用いた導電性部材には、通常、連続通電により電気抵抗が徐々に増大するという欠点がある。
【０００５】
また、導電性部材を得る別の手段として、過塩素酸リチウム，過塩素酸ナトリウム，過塩素酸カルシウムなどの無機イオン物質、陽イオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、過塩素酸テトラエチルアンモニウム，過塩素酸テトラブチルアンモニウム，ホウフッ化テトラブチルアンモニウム等の４級アンモニウム塩などの有機イオン物質よりなる導電剤及び／又は親水性のポリエーテルやポリエステル等の帯電防止剤を混入して所定の抵抗値に調整したゴムやウレタンなどからなる高分子エラストマーや高分子フォーム材料を用いる方法もある。
【０００６】
しかしながら、このような物質を混入することにより所定の抵抗値に調整した高分子エラストマーや高分子フォーム材料などで形成した導電性部材は、低温低湿時と高温高湿時とで電気抵抗の変動幅が大きいという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、連続通電による電気抵抗の増大が小さく、かつ低温低湿時と高温高湿時とでの電気抵抗の変動幅も小さく、更に電気抵抗の位置ばらつきが小さく、電子写真プロセスにおける現像部材や転写部材として好適に使用される導電性部材を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ゴムやウレタン樹脂に導電剤を添加してなる導電性の高分子エラストマー又は高分子フォーム材料を注入成形、射出成形又は押出成形により所望の形状に成形した後、成形物に研磨・研削処理や切削加工などの所定の後加工を施して、導電性部材を得る場合に、上記後加工後に熱処理を施すことにより、温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、温度３２．５℃，相対湿度８５％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の１０倍以下であり、かつ電力１０ｍＷで連続通電した後の温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、連続通電前の同条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の３倍以下である優れた電気的物性を有する導電性部材を得ることが可能であり、このような導電性部材であれば、電子写真プロセスにおける現像部材や転写部材として用いた場合でも、十分満足し得る性能を使用環境の変動や連続通電にかかわらず確実に発揮し得ることを見い出し、本発明を完成したものである。
【０００９】
従って、本発明は、ゴム又はウレタン樹脂に導電剤を添加してなる導電性の高分子エラストマー又は高分子フォーム材料を注入成形、射出成形又は押出成形により所望の形状に成形した後、成形物に研磨・研削処理又は切削加工あるいはこれらの両方を行う後加工を施して、導電性部材を得る導電性部材の製造方法において、上記後加工後に熱処理を施すことを特徴とする導電性部材の製造方法を提供する。
【００１０】
ここで、熱処理によって、上述のような連続通電による電気抵抗の増大が小さく、かつ低温低湿時と高温高湿時とでの電気抵抗の変動幅も小さく、更に電気抵抗の位置ばらつきも小さい導電性部材が得られる理由は、必ずしも明かではないが、以下のように考えることができる。即ち、本発明の効果は、特に制限されるものではないが、ガスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、インクブラック、導電性ブラック等のカーボンブラックなどからなる導電性フィラーを混入して導電性を調整した場合に特に顕著であり、このことから見るに、カーボンブラック等の導電性フィラーによって成形時に形成された導電パスを導電性高分子材料に応力が加わっていない状態で加熱することにより、導電性フィラーを高分子の熱運動で安定化，再配置することができ、これにより導電性部材の特性が向上するものと考えられる。
【００１１】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の導電性部材の製造方法は、ゴムやウレタン樹脂に導電剤を添加して導電性を調整した高分子エラストマーや高分子フォーム材料を用途に応じて所望の形状に成形した後、研磨・研削処理や切削加工などの後処理を施し、更にこれを熱処理するものである。
【００１２】
まず、材料としてゴムを用いる場合には、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴムに導電剤、硫黄や過酸化物等の架橋剤、老化防止剤、架橋反応促進剤等を混合した後、この混合物を所望の形状が型取りされた金型内に注入・射出成形する方法、又はこの混合物を押し出し成形する方法等の公知の成形方法を使用して加熱硬化させることにより、所望形状の導電性部材を得る方法が好ましく用いられるが、必要に応じて得られた導電性部材の表面を研磨・切削加工することもできる。
【００１３】
また、材料としてウレタンを用いる場合には、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、グリセリンにポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイドを付加重合したポリオール、ポリエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール等のポリオール成分と、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート等のポリイソシアネート成分とからなるウレタンに導電剤、架橋反応触媒、整泡剤等を混合した後、この混合物を所望の形状が型取りされた金型内に注入・射出する方法、又はこの混合物を押し出し成形する方法等の公知の成形方法を使用して加熱硬化させることにより、所望形状の導電性部材を得る方法が好ましく用いられるが、必要に応じて得られた導電性部材の表面を研磨・研削加工することもできる。なお、ポリオール成分を予めイソシアネートによりプレポリマー化しておくこともできる。
【００１４】
なお、用途等によっては導電性部材を低硬度化する等の目的で、これらの材料を発泡体とすることも好ましい。材料の発泡方法は、特に限定されず、材料がゴムの場合には発泡剤による方法が好ましく、一方、材料がウレタンの場合には発泡剤による方法又は機械的な撹拌により気泡を混入する方法が好ましく採用される。
【００１５】
ここで、本発明の導電性部材に用いられる導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック，電化ブラック等のガスブラック、ＳＦＲ級，ＧＰＦ級，ＦＥＦ級，ＨＡＦ級，ＩＳＡＦ級，ＳＡＦ級等のオイルファーネスブラック、ＦＴ級，ＭＴ級，旭サーマル等のサーマルブラック、三菱化学＃２５，＃３３，＃４４，＃４５，＃５２，＃９５，ＣＦ９等のインクブラック、三菱化学＃３０５０，＃３２５０等の導電性ブラック、デグザックＰｒｉｎｔｅｘ  １５０  Ｔ  等のチャンネルブラック、コロンビアンＲａｖｅｎ  ７８０  等の疑似ランプブラックやランプブラック、酸化スズ，酸化亜鉛，酸化チタン等の金属酸化物や酸化スズ，酸化亜鉛，酸化チタン等に導電性処理を施した表面処理金属酸化物、同フレークや同ウィスカー等の金属からなる導電性フィラーなどが挙げられる。これら導電剤の添加量はゴム又はウレタン等の主材料１００重量に対して０．０１〜５０重量部であることが好ましく、特に中抵抗領域で安定に抵抗を制御する観点からＤＢＰ吸油量が３０〜１２５ｍｌ／１００ｇ（ミディアムストラクチャー）のカーボンブラックを０．５〜１０重量部程度添加することが好ましい。
【００１６】
その他の導電剤としては、例えばテトラシアノエチレン及び／又はその誘導体，テトラシアノキノジメタン及び／又はその誘導体，ベンゾキノン及び／又はその誘導体，クロルアニル及び／又はその誘導体，アントラキノン及び／又はその誘導体アントラセン及び／又はその誘導体，ジクロロジシアノベンゾキノン及び／又はその誘導体，フェロセン及び／又はその誘導体，フタロシアニン及び／又はその誘導体，テトラチアフルバレン及び／又はその誘導体等の電荷移動物質、過塩素酸リチウム，過塩素酸ナトリウム，過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド，ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド，オクタデシル・トリメチルアンモニウムクロライド，変性脂肪酸，ジメトル・エチルアンモニウムエトサルフェート等の陽イオン性界面活性剤、ラウリルベタイン，ステアリルベタイン，ジメチル・アルキルラウリルベタイン等の両性イオン界面活性剤、過塩素酸テトラエチルアンモニウム，過塩素酸テトラブチルアンモニウム，ほうふっ化テトラブチルアンモニウム等の４級アンモニウム塩などの有機イオン物質からなる導電剤、親水性のポリエーテルやポリエステルなどの帯電防止剤などが挙げられ、これら導電剤の添加量はゴム又はウレタン等の主材料１００重量部に対して０．００１〜５重量部であることが好ましい。
【００１７】
これら導電剤の添加による抵抗値の調整は、特に制限されるものではないが、電子写真プロセスに用いられる現像部材や転写部材を得る場合には、通常、部材の電気抵抗が１×１０４〜１×１０１２Ωｃｍ程度の中抵抗領域となるように調整することができる。なお、上記導電剤は、１種類を単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００１８】
本発明の製造方法は、このようにして所望の形状に形成した導電性部材に熱処理を施すことにより、導電性部材の電気的物性を最適化するものである。この場合、この熱処理の条件は、所望の電気的特性が得られるように導電性部材の材料や形態（形状や大きさ等）などに応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、通常は８０〜２００℃、特に９０〜１４０℃の温度で１分〜７２時間、特に１５分〜８時間処理する条件が好ましい。この場合、熱処理温度が８０℃未満であると熱処理による効果が得られない場合があり、一方２００℃を超えると、ローラ表面がべとついて感光体等を汚染するものとなってしまう場合がある。なお、加熱手段としては、乾熱オーブン、スチーム、温水浴等の公知の手段を用いることができる。また、この熱処理は、導電性部材を金型より取り出した状態で、研磨・切削加工後に行われる。
【００１９】
この熱処理によって、導電性部材の電気特性を最適化することが可能であり、具体的には、温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、温度３２．５℃，相対湿度８５％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の１０倍以下で、かつ電力１０ｍＷで連続通電した後の温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗が、連続通電前の同条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の３倍以下である導電性部材を得ることが可能である。なお、温度１５℃，相対湿度１０％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗は、特に制限されるものではないが、上記温度３２．５℃，相対湿度８５％の条件下における測定電圧１０００Ｖでの電気抵抗の１／１００以上，１０倍以下であることが好ましく、また上記連続通電による通電時間は、特に制限されないが通常１５０時間程度とすることができる。
【００２０】
また、この熱処理工程では、成形工程において成形材料の金型へ注入・射出或いは押し出しを行った時の温度又は研磨・切削加工時の応力の非一様性によって発生する電気抵抗の位置ばらつきと応力を低減することができ、具体的には、ローラ状の導電性部材の場合、電圧１０００Ｖ，温度１５℃，相対湿度１０％の条件で、１ｃｍ幅の銅板を用いて長手方向で等間隔に６点、周方向で９０度毎に４方向の合計２４点における電気抵抗を評価したとき、電気抵抗の最低値と最高値との差を１０以内とすることができる。
【００２１】
更に、後述する実施例でも明らかなように、電気抵抗の電圧依存性も改善することができ、具体的には、温度２５℃，相対湿度５５％の環境で、電圧５００Ｖで測定した電気抵抗が１０００Ｖで測定した電気抵抗の２．５倍以下となるようにすることができる。
【００２２】
なお、この熱処理は、加熱により分子運動を活性化し、カーボンブラック等の導電性フィラーを再配置・安定化する観点から上述したカーボン等の導電性フィラーを含むゴム又はウレタン等の高分子材料からなる導電性部材に対して行うことが好ましい。更に、独立気泡を含むゴム又はウレタンの発泡体では、気泡の膨張・収縮による応力緩和が好影響を与えることとなる。
【００２３】
本発明の製造方法により得られる導電性部材の形態は、用途，目的等に応じて適宜選定されるものであり、特に制限されるものではないが、電子写真プロセス等による画像形成装置の現像機構で使用される現像部材や転写機構で使用される転写部材とする場合には、通常、芯金を中心に配置したローラ形状とすることが好ましい。また、この導電性部材は、このような画像形成装置の現像機構で使用される現像部材や転写機構で使用される転写部材として好適に使用されるものである。この場合、画像形成装置としては、例えば、図１に示したように、帯電ローラで一様に帯電させた感光体（画像形成体）表面に光学系からレーザービームを露光して静電潜像を形成し、この感光体表面に現像部材（図では、ローラ状）を備えた現像機構部から現像剤を供給して、上記静電潜像を可視画像化し、更にこの可視画像を転写ローラ（図では、ローラ状）を備えた転写機構部で普通紙等の記録媒体に転写する画像形成装置を例示することができる。そして、本発明製造方法により得られた導電性部材は、このような画像形成装置において、現像部材の表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で現像部材を画像形成体に接触又は近接させて画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する現像機構部の現像部材や、転写部材に近接又は接触させて記録媒体を帯電させ、画像形成体表面に形成された可視画像を前記記録媒体に転写する転写機構部の転写部材として好適に使用されるものである。なお、図１では、画像形成体として表面に静電潜像を保持する感光体を用いた例を示したが、画像形成体は感光体等の潜像保持体に限定されるものではなく、表面に現像剤を供給して直接現像剤による画像を形成するものであってもよい。
【００２４】
本発明製造方法により得られた導電部材を用いた画像形成装置の現像機構及び転写機構は、通電時の抵抗上昇がほとんどなく長寿命であり、また従来から用いられているイオン導電剤によって導電性を付与した部材を用いた現像機構及び転写機構と比較して高温高湿時と低温低湿時とで電気抵抗の変動が少なく、電源の容量を小さくすることができるものである。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダムに付加し、そのエチレンオキサイド・ユニットの含有率が１２％、分子量３５００であるポリエーテルポリオール１００重量部、１，４−ブタンジオール６．０５重量部、トリレンジイソシアネート２２重量部、反応性シリコーン系界面活性剤４重量部、ジブチルチンジラウレート０．０１重量部、窒素吸着量により測定した比表面積６０ｍ２／ｇでＤＢＰ吸油量６３ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック６重量部をミキサーで混合し、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、１００℃で５時間キュアーしてから研磨し、直径１６．７ｍｍで長さ２１５ｍｍのウレタンフォーム転写ローラを作成した。次いで、この転写ローラを１００℃で２時間乾熱オーブンで熱処理した。
【００２６】
得られたローラを厚さ２ｍｍの銅板上に載せ、ローラ両端部に各々５００ｇの荷重をかけて上記銅板上に圧接しながら、１０００Ｖの電圧を印加して芯金と銅板との間の電気抵抗を測定した。その結果、２５℃／５５％（温度／湿度、以下同様）環境下での電気抵抗が６．６×１０７Ω、３２．５℃／８５％環境下での電気抵抗が１．５×１０８Ω、１５℃／１０％環境下での電気抵抗が２．０×１０７Ωであった。
【００２７】
このローラを転写ローラとして図１に示した画像形成装置に組み込み、１５℃／１０％でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷したところ、いずれも良好な画像が得られた。
【００２８】
［実施例２］
研磨後の加熱処理温度を１２０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして転写ローラを作成した。得られたローラにつき実施例１と同様に電気抵抗を測定したところ、２５℃／５５％環境下での電気抵抗が１．３×１０８Ω、３２．５℃／８５％環境下での電気抵抗が２．３×１０８Ω、１５℃／１０％環境下での電気抵抗が４．２×１０７Ωであった。
【００２９】
このローラを転写ローラとして図１に示した画像形成装置に組み込み、１５℃／１０％でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷したところ、いずれも良好な画像が得られた。
【００３０】
［比較例１］
カーボンブラックの配合量を２．５重量部とし、研磨後の加熱処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様に転写ローラを作成した。得られたローラにつき実施例１と同様に電気抵抗を測定したところ、２５℃／５５％環境下での電気抵抗が８．５×１０７Ω、３２．５℃／８５％環境下での電気抵抗が８．０×１０７Ω、１５℃／１０％環境下での電気抵抗が５．７×１０７Ωであった。
【００３１】
このローラを転写ローラとして図１に示した画像形成装置に組み込み、１５℃／１０％でグレースケール、黒ベタ、白ベタ画像を印刷したところ、黒ベタ画像の両端部で転写不良が発生した。
【００３２】
転写ローラの評価
上記実施例１，２及び比較例１の転写ローラにつき、以下の項目による評価を行った。結果を表１に示す。
（１）連続通電
図１の画像形成装置の感光体をアルミ素管に変更し、温度／湿度が２５℃／５５％の環境下で、通電電力１０ｍＷで１５０時間連続して回転させた後、温度／湿度が１５℃／１０％の環境下に４８時間放置し、同環境下で厚さ２ｍｍの銅板上に載せ、ローラ両端部を各々５００ｇの力で圧接しながら１０００Ｖの電圧を印加して芯金と銅板との間の電気抵抗を測定し、この電気抵抗値を連続通電前の同環境下での電気抵抗値で割り算した値で評価した。
（２）電気抵抗の環境依存性
上述した各例の３２．５℃／８５％での電気抵抗値を１５℃／１０％での電気抵抗値で割り算した値で評価した。
（３）電気抵抗の位置ばらつき
電圧１０００Ｖ、温度１５℃、相対湿度１０％の条件で、１ｃｍ幅の銅板で長手方向に等間隔に６点、周方向で９０度毎に４方向の２４点で電気抵抗を測定し、最大抵抗値と最小抵抗値との差で評価した。
（４）電気抵抗の電圧依存性
温度２５℃、相対湿度５５％の環境下で、電圧５００Ｖで測定した電気抵抗を同環境下、電圧１０００Ｖで測定した電気抵抗で割り算した値で評価した。
【００３３】
【表１】
0003608616.tif 000002
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電気抵抗の位置ばらつきが小さく、かつ電気抵抗の印加電圧依存性が少なく、また低温低湿時と高温高湿時とで電気抵抗の変動幅が小さく、しかも連続通電した後であっても電気抵抗の変動幅が小さい導電性部材が得られる。また、この導電性部材を画像形成装置の現像，転写等のプロセスに利用することにより、良好な画像を長期に亘って確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性部材が装着される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図１】
0003608616.tif 000003