(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、該少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、かつ式−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、Ｘを該少なくとも１種のカーボンブラックと直接結合する結合を有しており、かつ、Ｘは、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、かつ、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である、
を含んでなる抵抗性複合材でコーティングされた基材であって、
該抵抗性複合材は、該複合材中の該少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける体積抵抗、Ｒｖを有しており、Ｒｖは、少なくとも１０６オーム・ｃｍであり；かつ、
ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有しており、
該実質的な直線関係が、少なくとも０．８の適合度値（Ｒ２）を有するか、あるいは、
該実質的な直線関係が、ｌｏｇＲｖが、−ｍ・ＸＣＢと正比例し、ｍは０超であり、かつ１５以下である、と規定され、
該基材が、静電画像形成装置の帯電ローラー、静電画像形成装置の転写ローラーもしくはベルト、およびトナーカートリッジ中に配置された、現像剤層をその上に担持するための現像剤担持ローラーから選ばれる、基材。
【請求項２】
静電画像担持部材；ならびに、
帯電ローラー；
転写ローラーもしくはベルト；および、
トナーカートリッジ中に配置された、現像剤層をその上に担持するための現像剤担持ローラー、
の少なくとも１つ；
を含んでなる、静電画像形成装置であって、
該帯電ローラー、該転写ローラーもしくはベルト、および該現像剤担持ローラーの少なくとも１つは、抵抗性複合材を含む外層を有しており、該抵抗性複合材は、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、該少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、かつ式−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、Ｘを該少なくとも１種のカーボンブラックと直接結合する結合を有しており、かつ、Ｘは、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、かつ、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である、
を含んでなり、該抵抗性複合材は、該複合材中の該少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける体積抵抗、Ｒｖを有しており、Ｒｖは、少なくとも１０６オーム・ｃｍであり；かつ、
ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有しており、
該実質的な直線関係が、少なくとも０．８の適合度値（Ｒ２）を有するか、あるいは、
該実質的な直線関係が、ｌｏｇＲｖが、−ｍ・ＸＣＢと正比例し、ｍは０超であり、かつ１５以下である、と規定される、
静電画像形成装置。
【請求項３】
ＸＣＢが、０．１〜０．６の範囲である、請求項１記載の基材。
【請求項４】
Ｒｖが、１０６〜１０１２オーム・ｃｍの範囲である、請求項１記載の基材。
【請求項５】
Ｒｖが、１０８〜１０１２オーム・ｃｍの範囲である、請求項１記載の基材。
【請求項６】
前記実質的な直線関係が、少なくとも０．８の適合度値（Ｒ２）を有する、請求項１記載の基材。
【請求項７】
前記実質的な直線関係が、ｌｏｇＲｖが、−ｍ・ＸＣＢと正比例し、ｍは０超であり、かつ１５以下である、と規定される、請求項１記載の基材。
【請求項８】
−Ｘ(Ｇ)−が、モノマーであり、かつ前記少なくとも１種の有機基が、式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を含み、かつｎが１〜２０の範囲であるオリゴマーを含む、請求項１記載の基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示されるのは、特殊なパーコレーション挙動を有する、高抵抗複合材、組成物およびコーティングならびに、それを含む静電画像現像システムおよび部品である。
【背景技術】
【０００２】
電子写真システムおよびプロセスが知られており、例えば、米国特許第2,297,691号、第3,666,363号、第4,071,361号、第5,489,498号、第5,744,276号、第5,942,366号、および第6,002,895号明細書中に記載されているものが挙げられ、それらを参照することによって本明細書の内容とする。これらのシステムおよびプロセスでは、一般に、感光性部材、例えば感光性ドラム、が帯電ローラーと接触して回転される。静電潜像が、光導電性材料を含む感光性部材上に形成され、その画像が次いでトナーで現像される。結果としてのトナー画像が、感光性部材と相対する転写ローラーもしくはベルトとの間に搬送される、転写媒体、例えば紙上に転写される。トナー画像は、次いで、転写媒体上に、例えば、加熱、押圧、または加熱と押圧によって、あるいは溶媒蒸気で、定着されて、画像形成された複写を得る。転写されなかった感光性部材上の残りのトナーは、種々の方法によって取り除かれる。上記の工程は、繰り返すことができる。
【０００３】
これらの電子写真システムの部品、例えば、帯電ローラーおよび転写ローラーもしくはベルトなどは、中心軸（mandrel）を備えて作成されており、その中には導電性の弾性層が、例えば米国特許第6,002,895号明細書中に記載されているように、その軸の外側面に形成され、これを参照することによって本明細書の内容とする。これらのローラーの表面領域の電気的性質は、これらの部品を用いるシステムの性能および生産性に影響を与える可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、所望の表面の電気的性質、例えば抵抗率、を有する電子写真システム用の、高度に抵抗性のコーティングへの必要性がなお存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに開示されるのは、抵抗性の複合材の１つの態様であり、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、そして式−Ｘ(Ｇ)−を有し、ここでＸは、少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そして、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である、
を含んでなり、そして、
この抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける体積抵抗、Ｒｖを有しており、Ｒｖは、少なくとも１０６オーム−ｃｍであり；そして、
ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有している。
【０００６】
１つの態様では、この実質的な直線関係は、少なくとも０．８の適合度（Ｒ２）、例えば、少なくとも０，９の適合度（Ｒ２）を有している。
【０００７】
１つの態様では、ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．６に変化する場合に、ＸＣＢと実質的な直線関係を有している。
【０００８】
１つの態様では、この実質的な直線関係は、ｌｏｇＲｖが、−ｍ・ＸＣＢに正比例すると規定され、ここでｍは、０よりも大きく、そして１５以下である。
【０００９】
１つの態様では、抵抗性複合材は、表面抵抗、Ｒｓが少なくとも１０６オーム／スクエア、例えば少なくとも１０７オーム／スクエア、１０６〜１０１２オーム／スクエアの範囲、または１０７〜１０１１オーム／スクエアの範囲。
【００１０】
１つの態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲、または更には０．１〜０．６の範囲に亘るＸＣＢの全体の範囲に亘って、少なくとも１０６オーム／スクエア、例えば少なくとも１０７または少なくとも１０８オーム／スクエアの表面抵抗を維持する。
【００１１】
１つの態様では、少なくとも１種の有機基は、２０００以下の分子量を有している。１つの態様では、Ｇは、アルキル、カルボン酸エステル、アミド、アルコキシル、エーテル、ケトン、アシル、およびハロゲン化物から選択された少なくとも１つの基を含んでおり、例えばＧは、フッ素を含んでいる。他の態様では、−Ｘ(Ｇ)−は、モノマーであり、そして少なくとも１種の有機基は、オリゴマーを含み、例えば、少なくとも１種の有機基は、式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を含み、そしてｎは、１〜２０の範囲である。更に他の態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、更に、−Ｘ(Ｇ)−モノマーから誘導された、吸着されたオリゴマーで変性されている。
【００１２】
１つの態様では、少なくとも１種の樹脂は、アクリル、ウレタン、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ならびにそれらの混合物および共重合体から選ばれる。アクリルは、スチレン−アクリルから選ぶことができる。
【００１３】
他の態様は、ここに開示された抵抗性複合材でコーティングされた基材に向けられる。１つの態様では、この基材は、静電画像形成装置の帯電ローラー、静電画像形成装置の転写ローラーもしくはベルト、およびトナーカートリッジ中に配置された、現像剤層をその上に搬送するための現像剤搬送ローラーから選択される。
【００１４】
他の態様は、
静電画像担持部材；および
以下の少なくとも１つ、
帯電ローラー；
転写ローラーもしくはベルト；および
トナーカートリッジ中に配置された、その上に現像剤層を搬送するための、現像剤搬送ローラー、
を含み、
帯電ローラー、転写ローラーもしくはベルト、および現像剤搬送ローラーの少なくとも１つは、ここに開示された抵抗性複合材を含む、例えば少なくとも１種の樹脂；少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラックを含む、外層を有しており、少なくとも１種の有機基は４０００以下の分子量を有しており、そして式−Ｘ(Ｇ)−を有しており、ここでＸは、少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、そして、抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢで、体積抵抗、Ｒｖを有し、ここでＲｖは、少なくとも１０６オーム−ｃｍであり、そしてｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと実質的な直線関係を有している、静電画像形成装置に向けられる。
【００１５】
他の態様は、
基材上に組成物を適用すること、
この組成物は、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、そして式−Ｘ(Ｇ)−を有し、ここでＸは、少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合しており、そして、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、および、
カーボンブラックを分散させるのに十分な媒質
を含んでおり、ならびに
この組成物を硬化させてコーティングされた記事を形成すること、
を含み、
ここで、この抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける表面抵抗、Ｒｓを有しており、Ｒｓは、少なくとも１０６オーム／スクエアであり；そして、ｌｏｇＲｓは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有している
を含むコーティングされた基材の製造方法に向けられる。
【００１６】
１つの態様では、少なくとも１種の樹脂は、硬化可能であり、そしてアクリル、ウレタン、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ならびにそれらの混合物および共重合体から選ばれる。
【００１７】
１つの態様では、硬化は、本組成物を化学線で照射することを含む。他の態様は、硬化は、本組成物を空気乾燥すること、または本組成物を加熱することを含む。１つの態様では、媒質は、液体有機媒質である。
【００１８】
他の態様は、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、を含み、
この少なくとも１種の有機基は４０００以下の分子量を有し、そして式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を有し、ここでＸは、少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、そしてｎは、１〜２０の範囲である、
抵抗性複合材に向けられている。
【００１９】
１つの態様では、抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおいて、体積抵抗、Ｒｖを有しており、ここでＲｖは、少なくとも１０６オーム−ｃｍであり、そしてｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５に変化する場合に、ＸＣＢに実質的な直線関係を有している。他の態様では、本組成物あ、少なくとも１０６オーム／スクエアの表面抵抗、Ｒｓを有しており、Ｇは、アルキル、カルボン酸エステル、アミド、アルコキシル、エーテル、ケトン、アシル、およびハロゲン化物から選択された少なくとも１種の基を含むことができる。１つの態様では、Ｇは、フッ素である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、変性されていないカーボンブラック（ＣＢ）(プロットＡ）を含む複合材と、ここで開示した態様による複合材（プロット）Ｂとの質量分率に対する、ｌｏｇ ｐ（体積もしくは表面抵抗、ｙ軸）の代表的なグラフである。
【００２１】
【図２】図２は、ここで開示した態様による、高度に抵抗性のコーティングでコーティングされた少なくとも１つのローラー部品を含む、電子写真装置の概略図である。
【００２２】
【図３】図３は、ここで開示した態様による、高度に抵抗性のコーティングでコーティングされた電子写真機械用のローラーの断面図である。
【００２３】
【図４Ａ】図４Ａは、変性されていないカーボンブック、「ＣＢ−未変性」（◆）、および疎水性に変性されたカーボンブラック、「ＢＡＢ−変性」（黒三角）および「４−Ｆ−変性」（黒四角）を含むアクリル樹脂複合材についてのカーボンブラックの相対体積分率（Ｘ）に対するログスケールでの表面抵抗（Ｒｓ）のプロットである。
【００２４】
【図４Ｂ】図４Ｂは、変性されていないカーボンブック、「ＣＢ−未変性」（◆）、および疎水性に変性されたカーボンブラック、「ＢＡＢ−変性」（黒三角）および「４−Ｆ−変性」（黒四角）を含むアクリル樹脂複合材についてのカーボンブラックの相対体積分率（Ｘ）に対するログスケールでの体積抵抗（Ｒｖ）のプロットである。
【００２５】
【図５Ａ】図５Ａは、変性されていないカーボンブック、「ＣＢ−未変性」（◆）、および疎水性に変性されたカーボンブラック、「ＢＡＢ−変性」（黒三角）および「４−Ｆ−変性」（黒四角）を含むポリウレタン複合材についてのカーボンブラックの相対体積分率（Ｘ）に対するログスケールでの表面抵抗（Ｒｓ）のプロットである。
【００２６】
【図５Ｂ】図５Ｂは、変性されていないカーボンブック、「ＣＢ−未変性」（◆）、および疎水性に変性されたカーボンブラック、「ＢＡＢ−変性」（黒三角）および「４−Ｆ−変性」（黒四角）を含むポリウレタン複合材についてのカーボンブラックの相対体積分率（Ｘ）に対するログスケールでの体積抵抗（Ｒｖ）のプロットである。
【００２７】
【図６Ａ】図６Ａ〜６Ｃは、それぞれ１．９、２．４、および約７分間の保持時間領域を特徴とする、４−ＦＡ変性複合材のＭＥＫ抽出物のマススペクトルである。
【図６Ｂ】図６Ａ〜６Ｃは、それぞれ１．９、２．４、および約７分間の保持時間領域を特徴とする、４−ＦＡ変性複合材のＭＥＫ抽出物のマススペクトルである。
【図６Ｃ】図６Ａ〜６Ｃは、それぞれ１．９、２．４、および約７分間の保持時間領域を特徴とする、４−ＦＡ変性複合材のＭＥＫ抽出物のマススペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここに開示されるのは、包括的に、電子写真機械部品のためのコーティングとしての用途を備えた、カーボンブラック／ポリマー抵抗性複合材およびそれから作られたそれぞれのコーティングである。
【００２９】
カーボンブラック製品、例えば表面改質カーボンブラックは、種々の用途における使用について開示されており、例えば、プラスチック組成物、インク、コーティング、ゴム組成物、紙組成物、繊維製品組成物、およびコーティング組成物、例えば着色コーティングおよび自動車トップコートなどが挙げられ、例えば、米国特許第6,740,151号、第6,645,287号、第5,713,988号、第5,698,016号、第5,900,029号明細書などに記載されており、これらを参照することによって、本明細書の内容とする。
【００３０】
また、カーボンブラックは、特定の電気的性質を与えることができ、そして特定の抵抗性の要求を有するポリマー系の部品に、それらを有用とさせる。例えば、特定のカーボンブラックの充填量は、ポリマー複合材の体積抵抗性に影響を与え、そして体積抵抗性は、材料の固有の尺度である。低いカーボンブラック濃度では、カーボンブラックの寄与は無視できるほどなので、全体の抵抗性は、ポリマーの抵抗と事実上同じである。カーボンブラックの充填量が増加するに従って、カーボンブラックの接触抵抗は、その複合材の全体の抵抗性に寄与し始める。特定の臨界的なカーボンブラック濃度において、カーボンブラックは、抵抗の急激な低下を引き起こすことによって、抵抗挙動に優位に影響を与える。この現象は、「パーコレーション」として知られており、そこでは、全体の抵抗性はしばしば、（ａ）個々のカーボンブラックの分散粒子または凝集体の接触抵抗、および（ｂ）ポリマー中のそのカーボンブラック粒子もしくは凝集体の間の間隔のトンネル抵抗に起する。
【００３１】
図１には、２種のカーボンブラック／ポリマー複合材についての、カーボンブラック含有量に対する抵抗（ｌｏｇ ρ、体積または表面）の２つの代表的なパーコレーション曲線が示されており、そこでは、それぞれの複合材は、同じ樹脂を含んでいるが、しかしながら異なる種類のカーボンブラックを含んでいる。図１では、変性されていないカーボンブラック／ポリマー複合材（曲線「Ａ」）についてのパーコレーション曲線は、階段関数の形態に近似し、低いもしくは無視し得る程のカーボン濃度においては、高い開始時抵抗、ρ（体積抵抗が約１０１４〜１０１６オーム−ｃｍ、または表面抵抗が約１０１３〜１０１５オーム／スクエア）そ備え、上述したパーコレーション現象が、特定のカーボン充填量閾値で起こり、そこでは、この曲線は、約１０２〜１０４オーム−ｃｍの体積抵抗の値へと、急激な抵抗の低下（「パーコレーション」）をたどる。この閾値を過ぎると、より高いカーボン充填量は、複合材抵抗に非常に小さな影響しか与えない。「Ａ」曲線の挙動に従う、慣用の複合材は、抵抗の要求、例えば１０６〜１０１３オーム−ｃｍの範囲の体積抵抗を要求される用途において困難性を呈する。この範囲における目標の抵抗率は、カーボン濃度に対して高度に敏感であり、カーボン充填量におけるいいずれかの小さな偏差も、複合材の抵抗を有意に変える可能性がある。このような感受性は、カーボン充填量のより低いおよび／またはより広い範囲に亘るより予測可能な、そして制御された抵抗挙動を要求する用途におけるカーボンブラック−ポリマーコーティングの有用性を潜在的に制限する、複合材についての他の要求、例えば、適合性、機械加工性など、に合致するようにカーボン濃度を調整するに当たって、コーティングの製造業者に、少しの余地しか残さない。
【００３２】
ここに開示されるのは、カーボンブラックの特定の表面変性が、図１中の曲線「Ｂ」によって示されているように、慣用のパーコレーション現象から、抵抗性能を変化させるということの発見である。曲線Ｂは、ログスケール上での、抵抗性から伝導性へのより「平坦化された」または直線的な転移をたどる。従来技術の複合材の急激なパーコレーション低下は、本発明の複合材では事実上存在せず、抵抗は、カーボン充填量の幅広い範囲に亘って、カーボン含有量に伴って漸次の減少を示す。この平坦化された挙動は、「中間的な」抵抗性（例えば、少なくとも１０６オーム−ｃｍ、例えば、１０６〜１０１３オーム−ｃｍ）を必要とする用途において有用である可能性がある。ここで開示された複合材では、抵抗は、カーボン含有量に対して過剰に敏感ではないために、目標の抵抗性を、カーボンブラック充填値の広い範囲に亘って得ることができ、このことは大規模な製造において望ましい。
【００３３】
カーボン充填量の幅広い範囲に亘って目標の抵抗性を得る能力は、例えば、オフィス自動化（Ｏ／Ａ）ローラー、例えば電子写真（「ＥＰ」）画像機械において用途を有し、それらは、他のオフィス機器の中で、プリンターおよびコピー機の部品である。それらのローラーは、しばしば機能、例えば帯電、トナー転写、および現像、を可能にする特定の電気的な性能特性を有している。そのようなローラーを組み込んだ機械の例が、図２に示されており、（１）帯電、（２）露光、（３）現像、（４）トナー転写、（５）トナー溶融、および（５）クリーニングに関するサブシステムを有する電子写真機械１を示している。
【００３４】
それに限定される訳ではないが、図２の電子写真機械１は、白黒写真複写機、カラー写真複写機、レーザープリンタ、および光導電体から紙へと画像を転写することができるＥＰ装置または機械を表していることができる。図２の機械１は、感光性ドラム１０あるいは、アルミニウムなどで作られた伝導性基材層およびその周辺部に形成された光導電性層を含む、他の静電画像担持部材を含んでいる。初期の帯電工程の間に、ドラム１０は、回転され（矢印で示されているように、説明の目的で反時計回り）、その間、第一次の接触帯電手段１１と圧力を掛けて接触しており、第一次の接触帯電手段１１は、示されているような帯電ローラー、あるいは帯電ブラシまたは帯電ブレードであることができる。この帯電ローラー１１にバイアスを与えることによって、感光性ドラム１０の表面を、所定の極性および電位に帯電させる。
【００３５】
次いで、帯電した感光性ドラム１０を、矢印１２で示された方向を有する光束、例えば、レーザー光線またはアナログ光線、に暴露させることによって露光を行い、画像を走査することによってデジタル静電潜像を形成させる。次いで、現像区域中で、静電潜像は、トナー１３、例えば、負の摩擦帯電を有する、磁性トナーを収容したトナー貯蔵チャンバー２２、および着脱可能で取り外し可能である現像ローラー１５を含む、トナーカートリッジ組立体１４によって反転現像される。感光性ドラム１０の伝導性基材は、接地されており、そしてＡＣバイアス、パルスバイアスおよび／またはＤＣバイアスが、バイアス適用部材１６によって現像ロール１５に対して適用されており、トナー粒子のドラム１０上への堆積を可能にしている。
【００３６】
トナー転写の間に、転写媒体Ｐ、例えば紙のシート、が補給され、そしてローラー２３（矢印によって示されているようにそれぞれの方向に回転する）およびコンベヤー部材２４によって、転写区域へと、矢印２５によって示された方向に、供給され、そこで、転写媒体Ｐは、転写ローラー１８を通して、電位印加装置１７によって、静電的に帯電される。転写ローラー１８は、感光性ドラム１０の表面と、圧力を掛けて接触させられ、そして現像されたトナー画像が、ドラム１０の表面から、転写媒体Ｐへと静電的に転写される。転写ローラー１８は、代替としては、例えば、カラー機においては、転写ベルトであることができる。
【００３７】
トナー画像を含む転写媒体Ｐは、加熱押圧ローラー定着組立体１９を用いて、溶融および定着に付される。転写工程の後に感光性ドラム１０上に残ったトナーは、クリーニングブレード２０または他のクリーニング手段の作用によって取り除かれる。このクリーニング工程は、ドラム上に磁性トナーがほとんど残っていない場合には、任意であることができる。クリーニングの後に、感光性ドラム１０の表面上の残留電荷は、消去露光２１によって除去される。全体の手順を、後に続く画像に対して繰り返すことができる。
【００３８】
この限定するものではない説明では、帯電ローラー１１、現像ローラー１５、および転写ローラーもしくはベルト１８のいずれか１つもしくは２つ以上には、ここに開示された種々の態様による特殊なパーコレーション挙動を有する抵抗性コーティングを与えることができる。電子写真機械１の他の特徴および操作条件は、米国特許第6,002,895号明細書中に記載されたそれらの部品を含むことができ、それらの部品の開示を、参照することによって本明細書の内容とする。
【００３９】
特定の表面変性が、カーボン充填量値の広い範囲に亘って、平坦な、または直線的な抵抗性を示すカーボンブラック／ポリマー複合材を与えることができることが見出された。そのような複合材は、上記のＯ／ＡローラーまたはＥＰ機械部品における用途を有することができる。従って、１つの態様は、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、そして式−Ｘ(Ｇ)−を有しており、ここでＸは、この少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合しており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である、
を含む抵抗性複合材であって、
そして、この抵抗性複合材は、コーティング中のこの少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおいて、体積抵抗、Ｒｖを有し、ここで、Ｒｖは少なくとも１０６オーム−ｃｍ、そしてｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５に変化する場合に、ＸＣＢと実質的に直線関係を有している、
抵抗性複合材を提供する。
【００４０】
抵抗性は、当技術分野で知られている種々の技術、例えば、ＡＳＴＭ手順Ｄ２５７−９３中に規定されている方法、を用いて測定することができる。特に断りのない限り、ここに記載された全ての抵抗性は、体積抵抗値である。また、表面抵抗値も、当技術分野で知られている方法によって得ることができる。
【００４１】
１つの態様では、ログスケールでは、ＸＣＢは、抵抗性に正比例するので、実質的な直線関係が明らかとなる。特定の態様では、この実質的な直線関係は、ＸＣＢが０．１から０．６へと変化する場合には維持される。１つの態様では、ｌｏｇＲｖとＸＣＢとの間の直線関係は、ＸＣＢが０．１から０．５へ、または０．１から０．６へと変化する場合には、ｌｏｇＲｖが−ｍ・ＸＣＢと正比例するという形態をとる。ｌｏｇＲｖとＸＣＢのプロットにおいては、ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが増加するに連れて低下し、データの点は、負の傾き、すなわち、−ｍを有する線に適合する。ｍの小さな値は、カーボン充填量に対する抵抗の平坦化された応答を示しており、カーボンブラック粒子の伝導性回路網の形成による伝導の開始を効果的に遅延させる。１つの態様では、ｍは０よりも大きく、そして１５以下である。幾つかの態様では、ｍは、０よりも大きく、そして１０以下である。他の態様では、まは５〜１５、または５〜１０の範囲である。
【００４２】
１つの態様では、「実質的に直線」は、特定の適合度値、Ｒ２に適合する直線性を表している。１つの態様では、Ｒ２は、少なくとも０．８である。他の態様では、Ｒ２は、少なくとも０８５、少なくとも０．９、または更には、０．９５の大きさである。ｍの値および対応する切片は、幾つかの因子、例えば、とりわけ、有機基の性質、変性されたカーボンブラックの構造、樹脂の化学的性質、に依存する可能性がある。
【００４３】
カーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢは、カーボン含有量の１つの尺度であり、０〜１の範囲の尺度を備えており、そして、例えば、複合材中のＣＢの体積分率値、および下記の式で示されるような、ＤＢＰ値で表されるＣＢ構造から計算することができる。
ＸＣＢ＝Φ／Φｍａｘ
式中、Φｍａｘ＝（１００／ρＣＢ）／（（１００／ρＣＢ）＋ＤＢＰ））
最大の体積分率Φｍａｘは、ＤＢＰにおけるカーボンブラックの体積分率（ｃｃ／１００ｇカーボンブラック、での）であり、これは、定められた体積中のカーボンブラック粒子の最大充填の状態である。
【００４４】
１つの態様では、抵抗性複合材は、ＸＣＢ値の範囲、例えば、０．１〜０．５、あるいは更には０．１〜０．６の範囲、に亘って、開示された抵抗特性を有している。いずれかの与えられた複合材は、単一のＸＣＢを有しているけれども、その抵抗性との関係には、ＸＣＢ値を変化させることによって（例えば、樹脂の量に対して、カーボンブラックの濃度を低下または増加させることによって）、そして、当初の複合材から作られた一連のそのような複合材の抵抗値を測定することによって、定めることができる。
【００４５】
１つの態様では、抵抗性複合材は、０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ、例えば、０．１〜０．５の範囲のＸＣＢ、を有している。抵抗性複合材の変性されたカーボンブラックの濃度測定の他の基準、例えば、質量分率（例えば、％ｗ／ｗ）、体積分率、または少なくとも１種の樹脂に対する少なくとも１種のカーボンの比率、例えば、顔料のバインダーに対する比率（Ｐ／Ｂ）、が知られている。１つの態様では、複合材は、５〜３０質量％、例えば、１０〜３０質量％、５〜２０質量％、または１０〜３０質量％の範囲の変性カーボンブラック濃度を有している。他の態様では、本複合材は、２〜１５体積％の範囲の変性カーボンブラック体積分率を有している。他の態様では、本複合材は、Ｐ／Ｂ比として、０．１〜０．４５、例えば０．１〜０．３の範囲である。
【００４６】
１つの態様では、本複合材は、少なくとも１０６オーム−ｃｍの体積抵抗、例えば少なくとも１０８オーム−ｃｍの抵抗、を有している。他の態様では、本複合材は、１０６〜１０１５オーム−ｃｍ、例えば１０８〜１０１５オーム−ｃｍ、１０６〜１０１３オーム−ｃｍ、１０８〜１０１５オーム−ｃｍ、１０６〜１０１２オーム−ｃｍ、または１０８〜１０１２オーム−ｃｍの体積抵抗を有している。１つの態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の全体の範囲に亘って、少なくとも１０６オーム−ｃｍ、例えば少なくとも１０８オーム−ｃｍの体積抵抗を維持している。１つの態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の範囲に亘って、１０６〜１０１５オーム−ｃｍ、例えば１０８〜１０１５オーム−ｃｍの体積抵抗を維持している。他の態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の範囲に亘って、１０６〜１０１２オーム−ｃｍ、例えば１０８〜１０１２オーム−ｃｍの抵抗を維持している。
【００４７】
１つの態様では、本複合材は、少なくとも１０６オーム／スクエアの表面抵抗、例えば少なくとも１０７または少なくとも１０８オーム／スクエアの抵抗を有している。他の態様では、本複合材は、１０６〜１０１４オーム／スクエア、例えば１０７〜１０１４オーム／スクエア、１０６〜１０１２オーム／スクエア、１０７〜１０１４オーム／スクエア、１０７〜１０１２オーム／スクエア、または１０７〜１０１１オーム／スクエアの抵抗を有している。１つの態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の全体の範囲に亘って、少なくとも１０６オーム／スクエア、例えば少なくとも１０７もしくは少なくとも１０８オーム／スクエア表面抵抗を維持している。１つの態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の範囲に亘って、１０６〜１０１４オーム／スクエア、例えば１０７〜１０１４オーム／スクエア、の抵抗を維持している。他の態様では、本複合材は、０．１〜０．５の範囲または更には０．１〜０．６の範囲のＸＣＢ値の範囲に亘って、１０６〜１０１２オーム／スクエア、例えば１０７〜１０１２オーム／スクエアまたは１０７〜１０１１オーム／スクエアの抵抗を維持している。
【００４８】
所望の抵抗挙動を、カーボンブラックの特定の表面変性で得ることができることが見出された。１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックが、少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有しており、例えば、この少なくとも１種の有機基は、疎水性である。１つの態様では、この疎水性は、ノニオン性である少なくとも１種の有機基からもたらされる。他の態様では、この疎水性は、ノニオン性およびノニオン化可能（nonionizable）である少なくとも１種の有機基からもたらされ、例えば、この少なくとも１種の有機基は、溶液中で、イオン性基もしくはイオン化可能基には、容易には変換または加水分解されない。米国特許出願公開第2006/0084751号明細書では、パーコレーション閾値をより高いカーボン充填量値に移動させ、そして従って、遅延させる複合材を開示しているものの、この少なくとも１種の有機基がイオン性またはイオン化可能である場合には、パーコレーション現象がなお観察されることが、以前に見出されていた。いずれかの理論によって拘束されることは望まないが、疎水性で、ノニオン性の変性カーボンブラックは、さもなければ伝導性回路網に寄与する可能性がある水素結合機構に関与する可能性が低い。１つの態様では、水素結合の可能性を低減する、または排除することによって、このような疎水性の変性は、パーコレーション挙動を平坦化または消去することができる。
【００４９】
１つの態様では、少なくとも１種の有機基は、−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、これはノニオン性であり、ここでＸは、少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合しており、そしてＧは、Ｘの置換基である。１つの態様では、Ｘは、カーボンブラック表面に、化学的に結合しており、例えば、共有結合しており、吸着された基に比較して、カーボンブラック上へのこれらの基のより安定した結合を与える。また、この態様では、−Ｘ(Ｇ)−基を含む吸着された化合物が存在していてもよく、そしてカーボンブラック表面が、−Ｘ(Ｇ)−基をも含んでいる限りにおいては、複合材の電気的性質に寄与することができる。共有もしくは化学結合の方法は、以下により詳細に記載されている。１つの態様では、Ｘは、アリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択される。例示的なアリーレンとしては、フェニレン、ナフチレン、およびビフェニレンが挙げられ、そして例示的なヘテロアリーレンとしては、１つもしくは２つ以上の酸素または窒素原子で置換された環炭素を有する、フェニレン、ナフチレン、およびビフェニレンが挙げられる。Ｘがアルキレンである場合には、例としては、置換されたまたは非置換のアルキレンが挙げられ、それらは分岐していても、もしくは非分岐でもよい。例えば、アルキレンは、Ｃ１〜Ｃ１２アルキレン、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、またはブチレンであることができる。
【００５０】
１つの態様では、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして少なくとも１種の有機基の疎水性の、そしてノニオン性の性質に寄与する。Ｘは、Ｘの構造に応じて、１つもしくは２つ以上のＧ置換基を含んでいてもよい。１つの態様では、Ｇは、アルキルおよびアルキレン、例えば、−Ｒ’’、ここで、−Ｒ’’は、分岐もしくは非分岐のＣ１〜Ｃ２０アルキルまたはアルキレンであり；カルボン酸エステル、例えば、−ＣＯＯＲ’’または−ＯＣＯＲ’’；アミド、例えば、ＣＯＮＨＲ’’、−ＣＯＮＲ’’２、−  ＮＨＣＯＲ’’、もしくは−ＮＲ’’ＣＯＲ’’；アルコール、エーテル、ケトン、アシル、およびハロゲン化物、から選ばれた少なくとも１種の基を含んでいる。特定の態様では、Ｇは、電子吸引基、例えばフッ素含有基またはフッ素そのもの、を含んでいる。他の態様では、Ｇは、カルボン酸エステルを含んでいる。
【００５１】
他の態様では、Ｇは、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルおよびアルキレン、Ｃ２〜Ｃ２０カルボン酸エステル、Ｃ２〜Ｃ２０アミド、Ｃ１〜Ｃ２０アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ２０エーテル、Ｃ１〜Ｃ２０ケトン、Ｃ１〜Ｃ２０アシル、およびハロゲン化物、から選ばれた少なくとも１種の基を含んでいる。
【００５２】
１つの態様では、−Ｘ(Ｇ)−は、４０００未満の分子量、例えば、３０００未満の分子量、または２０００未満の分子量、を有している。１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、２つもしくは３つ以上の異なる−Ｘ(Ｇ)−基で置換されており、分子量の分布をもたらし、平均のＭＷは、４０００未満、または３０００未満、または２０００未満である。
【００５３】
１つの態様では、−Ｘ(Ｇ)−は、モノマーであり、そして少なくとも１種の有機基は、オリゴマーである。例えば、少なくとも１種の有機基は、−［Ｘ(Ｇ)］ｎ−であり、そしてｎは、１〜２０の範囲である。他の態様では、
少なくとも１種の樹脂；および、
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する、少なくとも１種のカーボンブラック、
を含む抵抗性複合材が提供され、
この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有しており、そして式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を含んでおり、ここで、Ｘは、この少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、そしてｎは、１〜２０の範囲である。
【００５４】
１つの態様では、分子量は、３０００未満、または２０００未満の分子量である。他の態様では、オリゴマーの分子量は、４０００未満、３０００未満または２０００未満のの質量平均分子量である。他の態様では、値「ｎ」は、１〜２０の範囲の平均値である。
【００５５】
いずれかの理論によって拘束されるのは望まないが、オリゴマーは、ジアゾニウムイオン中間体を介した、有機モノマーのカーボンブラックへの結合の間に形成され、そこでは、ジアゾニウムイオンのカーボンブラックによる還元が、ラジカルオリゴマー化の成長を可能とするラジカル種を生成させる。１つの態様では、この成長は、少なくとも１種の有機基を含むラジカル中間体の、カーボンブラック表面への最初の結合を含んでいる。１つの態様では、Ｘは、アリーレンであり、そしてＧは、ジアゾニウムイオン中間体を介した、少なくとも１種の有機基の結合の間に形成される可能性があるアリールラジカルを安定させるのに十分な電気的性質を有している。１つの態様では、Ｇは、アリールラジカルを安定させるのに十分に電子吸引性である。
【００５６】
１つの態様では、ジアゾニウム塩結合は、「貧溶媒」、例えば、反応物および／または反応生成物を溶解させないもの、の存在の下に行われる（例えば、Guoら、Macromolecules、39、9035-9040、2006を参照）。１つの態様では、この貧溶媒は、水または水性溶液である。いずれかの理論によって拘束されることは望まないが、貧溶媒は、疎水性反応物のカーボンブラック表面上への吸着をもたらす可能性がある。ジアゾニウム塩が、カーボンブラック表面からの電子によって還元されて、ラジカル種が形成された場合には、カーボンブラック表面に沿って存在する疎水性反応物の局所的な高い濃度の存在が、カーボンブラック表面へのラジカルの挿入（結合）と、他の種とのラジカル成長との間の競争をもたらし、それらの内の後者が、オリゴマー化をもたらす。
【００５７】
１つの態様では、有機基のカーボンブラック表面への結合に加えて、本複合材は、ここに開示されたいずれかの−Ｘ(Ｇ)−基を含む、−Ｘ(Ｇ)−モノマーを含んだ吸着されたオリゴマーを更に含んでいる。いずれかの理論によって拘束されることは望まないが、上記で議論したラジカル反応は、カーボンブラック表面に結合されていない反応物を含む可能性がある。更には、吸着されたオリゴマーは、変性されたカーボンブラックの電子的性質／抵抗性の性質に寄与する可能性がある。
【００５８】
更には、いずれかの理論によって拘束されることは望まないが、特定の態様における少なくとも１種の有機基のオリゴマー的性質は、より高いカーボンブラック含有量であってさえも、本複合材の高抵抗性に寄与する可能性がある。それらの疎水性（上記のように、それは水素結合の網目構造の可能性を低減させる）に加えて、オリゴマーの長さおよび／または体積が、高いカーボンブラック充填量であってさえも、それぞれのカーボンブラック中心の間の距離を物理的に延長させる可能性があり、それによって電子のトンリングの可能性を低減させる。
【００５９】
特定の態様では、抵抗性複合材中で低揮発性物質含有量を維持することが、高い抵抗性を維持することの要因であることが見出された。１つの態様では、変性された少なくとも１種のカーボンブラックは、３％未満、０．５％〜３％、または１．０％〜３．０％の揮発性物質含有量を有している。
【００６０】
それらの複合材は、基材のコーティングとして有用であることができる。従って、１つの態様では、
少なくとも１種の樹脂； 
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する、少なくとも１種のカーボンブラック、
を含む抵抗性複合材でコーティングされた基材が提供され、
この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有しており、そして式−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、ここで、Ｘは、この少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、そして、この抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおいて、表面抵抗、Ｒｓを有しており、ここでＲｓは、少なくとも１０６オーム／スクエアであり；そしてｌｏｇＲｓは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと実質的に直線関係を有している。
【００６１】
１つの態様では、Ｏ／ＡまたはＥＰローラー／ベルト部品は、「平坦化された」パーコレーション挙動を示すカーボンブラック−ポリマー複合材コーティングを与えられた基材として作用することができる。開示された複合材を外層として適用することによって、ＥＰ装置の製造者および他の独特の装置の製造者は、抵抗性挙動を有意に変化させることなしに、カーボンブラック充填量の水準のより広い範囲に亘って、コーティングを配合するに当たってのより大きな融通性を有することができる。ローラーコーティングは、コーティング配合物中のカーボン充填量にもたらされる変化により寛容であり、そしてカーボンブラックが、より低いカーボン充填量の水準、例えば３０質量％未満のカーボンのものを含む、幅広い範囲の値に亘って調整された場合に、目標の抵抗性の範囲内に留めることができる。
【００６２】
更に、多くのＯ／Ａローラーが、通常の使用の間に、他の部品に対して、有意な押圧をもたらされ、これがローラーコーティングの体積充填量を有効に変化させる可能性がある。例えば、慣用のＥＰ装置では、体積充填量におけるこの変化は、抵抗性に影響を与える可能性があり、急勾配のパーコレーション挙動をもたらす可能性があるので、目標の抵抗性を維持するのを、より困難にさせる。従って、そのような押圧に付された場合にさえも、所望の抵抗性挙動を維持するローラーコーティングへの必要性が存在している。特定の態様では、開示された複合材は、このような特徴に合致する抵抗性コーティングを提供することができる。また、本明細書の教示の種々の態様のコーティングは、有用な方法で、緩和時間を有益に調整すること、ならびに電流、およびローラーの他の電気的性質を制御することの目的において、ＥＰ機械におけるローラーコーティングとして有用である。
【００６３】
１つの態様では、基材は、
帯電ローラー；
転写ローラーもしくはベルト；および
トナーカートリッジ中に配置された、その上に現像剤層を担持するための、現像剤担持ローラー
の少なくとも１つを含んでいる。
【００６４】
１つの態様では、帯電ローラー、転写ローラーもしくはベルト、および現像剤担持ローラーの少なくとも１つは、ここに開示された抵抗性複合材のいずれか１種を含む外層を有している。
【００６５】
他の態様では、
静電画像担持部材；ならびに
帯電ローラー；
転写ローラーもしくはベルト；および
トナーカートリッジ中に配置された、その上に現像剤層を担持するための、現像剤担持ローラー、
の少なくとも１つ、
を含む静電画像形成装置が提供され、
帯電ローラー、転写ロールもしくはベルト、および現像剤担持ローラーの少なくとも１つは、
少なくとも１種の樹脂； 
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する、少なくとも１種のカーボンブラック、
を含む抵抗性複合材を含む外層を有しており、
この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有しており、そして式−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、ここで、Ｘは、この少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、そして、この抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおいて、表面抵抗、Ｒｓを有しており、ここでＲｓは、少なくとも１０６オーム／スクエアであり；そしてｌｏｇＲｓは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと実質的に直線関係を有している。
【００６６】
図３は、ローラー５０の断面図であり、図２の機械１のための、高い抵抗性のコーティングを必要とする、ローラー１１、１５または１８のいずれか１つを表していることができる。図３では、ローラー５０は、中心に位置する中心軸（mandrel）５１を有しており、この限定するものではない説明の中では、この中心軸は、鋼製軸であり、そしてこの態様においては、１０ｍｍの直径であることができるが、当技術分野で知られているように変えることができる。伝導性の弾性層５２が、軸５１の周囲に形成され、それは、この態様では、約２．５ｍｍの厚さであることができる。伝導性の弾性層５２は、１０６〜１０１３オーム−ｃｍの体積抵抗を有する弾性材料、例えば、伝導性材料、例えば、カーボンがその中に分散されたポリウレタン、またはエチレン−プロピレン−ジエン型の三元共重合体（ＥＰＤＭ）、で作ることができる。比較的に薄いが、しかしながら高い抵抗性の層／コーティング５３が、伝導性層５２の上に適用されており、層５３は、ここに開示された種々の態様によって開示された複合材のいずれかを含むことができる。層５３は、内側層５２の、さもなければ望ましくないパーコレーション性向に取って代わるおよび／またはその制御を援けることができる。
【００６７】
１つの態様では、コーティング／層５３は、ログ抵抗値とカーボン含有量特性の、概ね直線関係を有しており、表面抵抗は、少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率に対して、ローラーの運転の間に、少なくとも１０６オーム／スクエア、少なくとも１０７オーム／スクエア、または更には少なくとも１０８オーム／スクエアである。１つの態様では、コーティング／層５３は、変性された少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率が、０．１〜０．５、または０．１〜０．６の範囲で変わる場合に、１０６〜１０１２オーム／スクエアの範囲、例えば１０６〜１０１１オーム／スクエア、１０７〜１０１２オーム／スクエア、１０７〜１０１２オーム／スクエア、１０７〜１０１１オームスクエアの表面抵抗を有している。抵抗性のコーティング５３は、カーボン含有量に敏感ではなく、そして従ってこのパラメータの調整にはより寛容であり、それ故に、コーティングは、コーティング配合物中のカーボン含有量のいずれかの小さな変化、または運転中に発生するローラーの圧縮の影響に対して、抵抗性の急激な低下を示さない。
【００６８】
抵抗性のコーティング５３の厚さは、用途の種類および規模に応じて変わる可能性がある。１つの態様では、抵抗性のコーティングの厚さは、０．０１〜１５ｍｍ、例えば、０．１〜１０ｍｍ、０．１〜５ｍｍ、０．１〜１ｍｍ、または０．１５〜０．２５ｍｍの範囲である。種々の態様において、抵抗性のコーティング５３は、一般的に、ロール５０における緩和時間を調整し、また電流を制御するのに十分な厚さで用いられる。
【００６９】
１つの態様では、抵抗性コーティングは、ここに開示したように（例えば、層／コーティング５３）、基材（例えば、周囲層５２またはここに開示したいずれかのローラー／ベルト）に、硬化性のコーティング組成物として、適用することができる。１つの態様では、本組成物は、基材上で、その場で硬化することができる。従って、他の態様は、
組成物を、基材上に適用すること、この組成物は、
少なくとも１種の樹脂； 
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する、少なくとも１種のカーボンブラック、
この少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有しており、そして式−Ｘ(Ｇ)−を含んでおり、ここで、Ｘは、この少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、そしてアリーレン、ヘテロアリーレン、およびアルキレンから選択され、Ｇは、Ｘの置換基であり、そして、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり；および、
カーボンブラックを分散させるのに十分な媒質、
を含んでおり、ならびに、
本組成物を硬化させて、コーティングされた基材を形成すること、
を含む、基材をコーティングする方法を提供し、
この抵抗性複合材は、コーティング中の少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおいて、表面抵抗、Ｒｓを有しており、ここでＲｓは、少なくとも１０６オーム／スクエアであり；そしてｌｏｇＲｓは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと実質的に直線関係を有している。
【００７０】
１つの態様では、少なくとも１種の樹脂は、硬化性であり、従って硬化可能な組成物を提供する。１つの態様では、硬化可能な組成物は、少なくとも１種の硬化性樹脂、ここに記載した少なくとも１種のカーボンブラック、および少なくとも１種の液体媒質を含んでおり、後者は、以下に更に詳細に説明される。
【００７１】
この硬化性組成物は、当業者に知られているいずれかの方法、例えば、高せん断混合、を用いて形成することができる。種々の態様では、本組成物は、変性されたカーボンブラック、例えば練り顔料（millbase）の分散を用いて調製される。変性されたカーボンブラックの量は、分散液の総乾燥質量を基準として、１質量％〜６０質量％の範囲、例えば５質量％〜３０質量％であることができる。
【００７２】
１つの態様では、少なくとも１種の樹脂は、１種もしくは２種以上の種々の知られた方法、例えば、熱的に、またはいずれかの輻射線源、例えば赤外もしくは紫外線によって、または更には空気乾燥、によって硬化することができる。１つの態様では、硬化性のコーティング組成物は、感光性であり、例えば輻射線によって硬化することができる。この樹脂が輻射線によって硬化可能である場合には、硬化性コーティング組成物は、更に、それぞれのカーボンブラックで光を吸収することでラジカルを発生する、光開始剤を含むことができる。他の態様では、硬化性コーティング組成物は、感熱性であり、例えば、温度を変えることによって、例えば、加熱することによって、硬化することができる。２種以上の樹脂、例えば、２、３、４、５または６種以上、を用いることができる。
【００７３】
硬化性コーティングは、当技術分野で知られたいずれかの方法、例えば色々な技術の中で、スプレイコーティング、転写式コーティング、スロットコーティング、キャスティング、刷毛塗り、で適用することができる。種々の態様では、コーティングは、化学線源に暴露されて、ポリマー樹脂およびその内容物の硬化を促進することができる。光開始剤を、硬化性コーティング組成物中に含めて、硬化プロセスを促進することができる。また、コーティングは、乾燥させて、有機液体媒質を取り去ることができる。
【００７４】
硬化性コーティング組成物は、最小限の付加的な成分（添加剤および／または共溶媒）および処理工程で形成することができる。しかしながら、添加剤、例えば、界面活性剤および共溶媒もまた含むことができる。モノマーおよび／またはオリゴマーもまた加えることができる。
【００７５】
１つの態様では、非常に薄い最外の剥離コート５４を、ローラー５０の最外の表面上に与えることができる。この剥離コートは、例えば、ナイロン樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）またはＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）で作ることができ、それらのいずれかを用いることができる。コーティング５４は、０．１〜４ミクロン以上の範囲の厚さにコーティングすることができる。それは下層を、摩損および化学的分解から保護することができるが、しかしながら、ロール５０の電気的性質に有意に影響しないように十分に薄い。
【００７６】
１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、硬化性コーティングを配合するのに用いられる極性の有機媒質中に分散可能である。１つの態様では、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）中のポリマー（例えば、アクリル系もしくはポリウレタン）での、例えば、０．５：１０〜１：２０のカーボンブラック対ポリマー（樹脂）比および１５〜３０質量％の範囲の総固形分のカーボンブラックの分散液が与えられる。
【００７７】
カーボンブラック、樹脂、有機基、および本複合材の他の特徴の更なる詳細が、以下に説明される。
【００７８】
カーボンブラック
１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、当業者によって通常用いられているいずれかの種類であることができる。カーボンブラックの代表的な例としては、チャネルブラック、ファーネスブラックおよびランプブラックが挙げられ、例えば、Cabot Corporationから入手可能な、Regal（商標）、Black Pearls（商標）、Elftex（商標）、Monarch（商標）、Mogul（商標）、およびVulcan（商標）の名称で市販されているカーボンブラック（例えば、Black Pearls（商標）2000、Black Pearls（商標）1400、Black Pearls（商標）1300、Black Pearls（商標）1100、Black Pearls（商標）1000、Black Pearls（商標）900、Black Pearls（商標）880、Black Pearls（商標）800、Black Pearls（商標）700、Black Pearls（商標）L、Elftex（商標）8、Monarch（商標）1400、Monarch（商標）1300、Monarch（商標）1100、Monarch（商標）1000、Monarch（商標）900、Monarch（商標）880、Monarch（商標）800、Monarch（商標）700、Mogul（商標）L、Mogul（商標）E、Regal（商標）250、Regal（商標）250R、Regal（商標）350、Regal（商標）350R、Regal（商標）330、Regal（商標）400、Vulcan（商標）P、Vulcan（商標）XC-72、Vulcan（商標）XC-72R）が挙げられる。また、少なくとも１種のカーボンブラックは、安定した分散液を形成するために、種々の異なる種類の分散剤と組み合わせて用いることができる。
【００７９】
１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、炭素相およびケイ素含有種相を含む多相の凝集体あるいは、炭素相および金属含有種相を含む多相凝集体である。また、炭素相とケイ素含有種相とを含む多相凝集体は、ケイ素処理されたカーボンブラック凝集体と考えることができ、そして炭素相と金属含有種相とを含む多相凝集体は、金属処理されたカーボンブラックと考えることができる。当業者には、多相凝集体は、別個のカーボンブラック凝集体と、別個のシリカもしくは金属凝集体の混合物を表すのではなく、そしてシリカ被覆カーボンブラックではないことが理解されるであろう。むしろ、少なくとも１種のカーボンブラックとして用いることができる多相凝集体としては、凝集体の表面に、もしくは表面近傍に、および／または凝集内内部に、濃縮された少なくとも１種のケイ素含有または金属含有領域を含んでいる。この凝集体は、従って、少なくとも２つの相を含んでおり、その一方は、炭素であり、そしてその他方は、ケイ素含有種、金属含有種またはその両方である。この凝集体の一部であることができるケイ素含有種は、シリカカップリング剤と同様にはカーボンブラック凝集体に結合してはいないが、しかしながら、実際に、炭素相として、同じ凝集体の一部である。
【００８０】
金属処理されたカーボンブラックは、少なくとも炭素相と金属含有種相を含む凝集体である。例示的な金属含有種としては、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、アンチモニー、クロム、ネオジム、鉛、テルル、バリウム、セシウム、鉄、銀、銅およびモリブデンを含む化合物が挙げられる。金属含有種相は、凝集体の少なくとも一部を通して分布されていることができ、そして凝集体の固有の部分である。また、金属処理されたカーボンブラックは、２種以上の金属含有種相を含むことができ、あるいは金属処理されたカーボンブラックはまた、ケイ素含有種相および／またはホウ素含有種晶を含むことができる。
【００８１】
これらの多層凝集体の製造の詳細は、米国特許第5,830,930号、第5,877,238号、第5,948,835号明細書、１９９６年１１月２２日出願の米国特許出願第08/750,017号（これは、国際出願公開第96/37547号の国内段階の出願である）、および米国特許第6,017,980号、第5,948,835号、および第6,057,387号明細書に開示されており、それらを参照することによって本明細書の内容とする。
【００８２】
また、シリカコーティングされたカーボン製品、例えば、１９９６年１１月２８日公開の国際出願公開第96/37547号に記載されているもの、を、少なくとも１種カーボンブラックとして用いることができ、これを参照することにより本明細書の内容とする。
【００８３】
少なくとも１種カーボンブラックは、カーボンブラックの所望の性質に応じて、窒素吸着によって測定された、広い範囲のＢＥＴ表面積を有することができる。例えば、少なくとも１種のカーボンブラックは、１０〜６００ｍ２／ｇ、例えば５０〜３００ｍ２／ｇの範囲の表面積を有している。当業者に知られているように、より大きな表面積は、より小さな一次粒子径に対応している。また、少なくとも１種のカーボンブラックは、当技術分野で知られている、種々の一次粒子径を有することができる。例えば、一次粒子径は、５ｎｍ〜１００ｎｍ、例えば１０ｎｍ〜８０ｎｍ、または１５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であることができる。例えば、もしも所望の用途に対して、より大きな表面積が容易には入手できない場合には、当業者には、少なくとも１種のカーボンブラックは、慣用の径低減技術または粉砕技術、例えば、ボールミルもしくはジェットミル、に付して、所望であれば、カーボンブラックをより小さな粒子径に変えることができることも理解される。
【００８４】
また、少なくとも１種のカーボンブラックは、広い範囲のジブチルフタレート吸収（ＤＢＰ）値を有することができ、これはカーボンブラックの構造または分岐の尺度である。例えば、ＤＢＰ値は、２５〜４００ｍＬ／１００ｇ、例えば３０〜３００ｍＬ／１００ｇ、または約８０〜１８０ｍＬ／１００ｇの範囲であることができる。少なくとも１種のカーボンブラックは、広い範囲の一次粒子径、例えば１０〜１００ｎｍ、例えば、１５〜３０ｎｍを有することができる。１つの態様では、少なくとも１種のカーボンブラックは、本質的に全体的に球形の形状を有している。他の態様では、他の形状、例えば、針状および平板状もまた、用いることができる。
【００８５】
１つの態様では、本抵抗性複合材に、異なるカーボンブラックを用いることができ、異なる性質（例えば、それぞれが異なる表面積および／または構造を有する２種のカーボンブラック）を有し、そして、同じ結合された有機基（例えば、少なくとも１つのカルボン酸エーテルもしくはフッ素含有基を含むもの）を有する、それぞれのカーボンブラックを一緒に用いることができる。
【００８６】
有機基
少なくとも１種の有機基をカーボンブラックに結合させるのに用いることができる方法は、ジアゾニウム処理であることができ、例えば以下の特許にそれが詳述されている：米国特許第6,852,158号、第6,664,312号、第6,551,393号、第6,534,569号、第6,372,820号、第6,368,239号、第6,350,519号、第6,337,358号、第6,103,380号、第7,173,078号、第7,056,962号、第6,953,825号、第6,942,724号、第6,936,097号、第6,929,889号、第6,911,073号、第6,494,943号、第6,478,863号、および第6,472,471号明細書、これらを参照することによって、本明細書の内容とする。１つの態様では、この結合は、ジアゾニウム反応によって与えることができ、少なくとも１種の有機基は、ジアゾニウム塩置換基を有している。他の態様では、直接の結合が、ジアゾニウムおよび安定なフリーラジカル法を用いて形成することができ、例えば、米国特許第6,068,688号、第6,337,358号、第6,368,239号、第6,551,393号、第6,852,158号に記載されており、そこでは、少なくとも１種のラジカルと少なくとも１つの粒子との反応が用いられており、ラジカルは、ラジカル捕捉ができる１種もしくは２種以上の粒子の存在の下での、少なくとも１種の遷移金属化合物と少なくとも１種の有機ハロゲン化物化合物との相互作用などから発生される。更に他の態様では、少なく１種のカーボンブラックは、米国特許第5,554,739号、第5,707,432号、第5,837,045号、第5,851,280号、第5,885,335号、第5,895,522号、第5,900,029号、第5,922,118号、および第6,042,643号、および国際出願公開第99/23174号の方法を用いて変性することができ、これらを参照することによって本明細書の内容とする。
【００８７】
１つの態様では、有機基の混合物を用いることができる。例えば、少なくとも１種のカーボンブラックは、２種もしくは３種以上の有機基で変性することができ、その少なくとも１つは式−Ｘ(Ｇ)−を有している。あるいは、２種もしくは３種以上の変性されたカーボンブラックを提供することができ、そのそれぞれが、式−Ｘ(Ｇ)−を有しており、特有の、そして異なる結合された有機基を有している（例えば、１つのカーボンブラックは、少なくとも１つのカルボン酸基もしくはその塩を含む結合された有機基を有しており、そして他のカーボンブラックは、少なくとも１つのスルホン酸基もしくはその塩を含む結合された有機基を有している）。結合された−Ｘ(Ｇ)−基を有する変性されたカーボンブラックの他の組み合わせを用いることができる。１つの態様では、組み合わせて用いる変性されたカーボンブラックのいずれも、−Ｘ(Ｇ)−として大きなポリマー基、例えば、２０００超、３０００超、または４０００超のＭＷを有するもの、を含んではいない。
【００８８】
少なくとも１つの態様の目的では、少なくとも１種のカーボンブラックに結合された有機基の量は、変性されたカーボンブラックの抵抗性および分散性を調製する目的に対して有用であることができる。
【００８９】
結合された有機基の量は、特定の所望の性能特性を得るために、変えることができる。１つの態様では、結合された有機基の量は、窒素吸着によって測定された（ＢＥＴ法）、カーボンブラックの表面積、ｍ２当たりに０．０１〜１０．０マイクロモルの有機基の範囲である。他の態様では、結合された有機基の量は、０．１〜８マイクロモル／ｍ２、例えば０．１〜６マイクロモル／ｍ２、０．１〜５マイクロモル／ｍ２、０．０５〜３マイクロモル／ｍ２の範囲である。更には、変性されたカーボンブラックは、付加的な結合された有機基を更に含むことができる。このことは、更に向上した性質をもたらす可能性がある。しかしながら、付加的な結合された基が存在する場合には、それらはまた非ポリマー性基である。
【００９０】
樹脂
１つの態様では、少なくとも１種の樹脂は、アクリル、ウレタン、エポキシ、ポリイミド、ポリエステルならびにそれらの混合物および共重合体から選択される。例示的なアクリル樹脂としては、スチレン−アクリル酸共重合体樹脂、例えば、JONCRYL 611 resins（Johnson Polymers）として商業的に入手可能なもの、が挙げられる。例示的なエポキシとしては、ビスフェノール−Ａ樹脂またはエポキシノボラック樹脂が挙げられる。
【００９１】
液体媒質
種々の態様では、硬化可能なコーティング組成物は、液体媒質ならびにここに開示されたいずれかの複合材、例えば、少なくとも１種の硬化性樹脂、およびここに開示されたように疎水性の変性を有する少なくとも１種のカーボンブラック、を含んだ複合材、を含んで提供される。
【００９２】
媒質は、水性媒質または非水性媒質のいずれかであることができる。ここに開示された種々の態様による非水性媒質の例としては、ケトン溶媒、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、およびシクロヘキサノン；炭化水素溶媒、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、solvent naphtha No. 1、solvent naphtha No. 2、solvent naphtha No. 3、シクロヘキサン、エチルベンゼン、Solvesso 100、Solvesso 150、およびミネラルスピリット；アルコール溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、アミルアルコールおよびシクロヘキサノール；エステル溶媒、例えば酢酸エチル、ｎ−ブチルアセテート、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エステル；ならびにエーテル溶媒、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ（high cellosolve）およびメチルカルビトール、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート；アルキレングリコール、例えばジエチレングリコールおよびプロピレングリコール；エーテル、例えばモノメチルエーテル；アルキルアミド、例えばジメチルホルムアミド、およびジメチルアセトアミド；ならびにそれらの混合物を挙げることができる。それらの中で、ケトン溶媒、例えば、メチルエチルケトンを用いることができる。それらの溶媒は、混合物として用いることができる。媒質は、硬化性コーティング組成物から、常圧の下でポリマー溶液を加熱することによって、硬化性コーティング組成物の１０〜８０質量％を除去し、および／または残りを減圧の下で除去することによって、除去することができる。
【００９３】
用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」の使用は、特に断りのない限り、または文脈から明確に否定されない限り、単数形および複数形の両方を包含すると理解されなければならない。用語「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（including）」および「含む（containing）」は、特に断りのない限り、解放型の用語（すなわち、「含んでいるが、それらには限定されない」ことを意味している）であると理解されなければならない。本明細書における値の範囲の記述は、特に断りのない限り、その範囲に含まれるそれぞれの個々の値を、個々に言及するための略記法として作用することを単に意図しており、そしてそれぞれの個々の値は、それが個々にここに記載されているように、本明細書中に包含される。ここに記載された全ての方法は、特に断りのない限り、または文脈から明確に否定されない限り、いずれかの好適な順番で実施することができる。ここに与えられた、いずれかの、および全ての例の使用あるいは例示的な用語（例えば、「例えば」）は、単に、本発明をより良く説明することを意図したものであり、そして特に断りのない限り、本発明の範囲に限定を加えるものではない。本明細書中のいずれの言葉も、本発明の実施に必須の、いずれかの特許請求されていない要素を表していると理解されてはならない。
【実施例】
【００９４】
例１
この例は、非変性のカーボンブラックに対して、ここに開示した例示的な変性したカーボンブラックを含むポリマー複合体の抵抗性挙動を比較している。
【００９５】
Cabot Corporationから、VULCAN（商標）XC 72（「VXC72」）として商業的に入手可能なカーボンブラックの品種を、非変性のカーボンブラック対照（「ＣＢ−非変性」）として用いた。
【００９６】
VXC72の一部を、ブチル−４−アミノベンゾエート（「ＢＡＢ−変性」）および４−Ｆ−アニリン（「４−Ｆ−変性」）で変性した。変性は、ジアゾニウム塩反応を用いて実施して、ＢＡＢ−変性では３．６μｍ／ｍ２そして４−Ｆ−変性では６μｍ／ｍ２の表面被覆率を得た。
【００９７】
４−Ｆ−アニリン変性したVXC72は、以下の手順に従って調製した。脱イオン水６６０ｇを、オーバーヘッド攪拌機、熱電対および凝縮器を備えた２Ｌガラス製反応器に充填した。VXC72を８０ｇを、緩やかな撹拌の下で、反応器にゆっくりと、１０分間で加えた。４−Ｆ−アニリン（１３．５５ｇ）を、次いでこの反応混合物に、滴下で加えて、そして１０分間撹拌した。３０％のメタンスルホン酸３８．９ｇを、撹拌しながら、ゆっくりと反応器に加えた。次いで、反応混合物を、撹拌しながら、６５℃に加熱した。所望の温度に到達した後に、３６ｇのイソプロパノールを、反応混合物にゆっくりと加えた。亜硝酸ナトリウム２０％水溶液４２．０３ｇを、滴下で、ゆっくりと加えた。反応混合物を、６５℃で、９０分間撹拌した。反応混合物が冷却された後に、処理されたVXC72を、ブフナーろ過器で分離し、水で数回すすぎ、そして８５℃で一晩乾燥した。
【００９８】
ブチル−４−アミノベンゾエート（ＢＡＢ）変性されたVXC72を、以下の手順に従って調製した。脱イオン水６６０ｇを、オーバーヘッド攪拌機、熱電対および凝縮器を備えた２Ｌガラス製反応器に充填した。VXC72を８０ｇ、緩やかな撹拌の下で、反応器にゆっくりと、１０分間で加えた。ＢＡＢ（１５．６ｇ）を、次いでこの反応混合物に、滴下で加えて、そして１０分間撹拌した。３０％のメタンスルホン酸２３．４ｇを、撹拌しながら、ゆっくりと反応器に加えた。反応混合物を、撹拌しながら、６５℃に加熱した。所望の温度に到達した後に、３６ｇのイソプロパノールを、反応混合物にゆっくりと加えた。亜硝酸ナトリウム２０％水溶液２５．２ｇを、滴下で、ゆっくりと加えた。反応混合物を、６５℃で、９０分間撹拌した。反応混合物が冷却された後に、処理されたカーボンブラックを、ブフナーろ過器で分離し、水で数回すすぎ、そして８５℃で一晩乾燥した。
【００９９】
それぞれのカーボンブラック試料について、以下の樹脂でポリマー複合材を調製した：・DSM NeoResinsのアクリル樹脂NeoCryl B-814；および
・以下の２成分から作られた、Bayerの２成分溶媒系ポリウレタン系
ポリアクリレートesmophen A 870A BA、酢酸ブチル（ＢＡ）中の７０％溶液、および、
ポリイソシアネートDesmodur N 3790 BA、ＢＡ中の９０％溶液
【０１００】
溶媒分散液（練り顔料）をScandex塗料振とう機中で調製した。レットダウン分散液を、３ミルのドローダウンバーで、鋼製のＱプレート上にコーティングした。薄膜を最初にフードの中で空気乾燥し、続いて、１２０℃でオーブンン乾燥した。最終的な薄膜は、１０〜３０μｍの厚さを有していた。
【０１０１】
体積および抵抗性測定値は、ＥＴＳ抵抗プローブ803Bを装備したKeithley 6517電位計を用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７−９３に記載された手順に従って得た。抵抗を測定するための電圧は５Ｖであった。表面抵抗値は、コンピュータから直接に得た。
【０１０２】
体積抵抗値（Ｒｖ）は、以下の式に従って計算した。
Ｒｖ＝（７．１×Ｒ）／（ｌ×１０−４）
式中、Ｒｖの単位は、オーム−ｃｍであり、Ｒは、オームで測定された薄膜抵抗であり；７．１は、測定電極のｃｍ２での面積である、そしてｌは、測定された薄膜のミクロンでの厚さである。
【０１０３】
図４Ａおよび４Ｂは、ＣＢ−非変性（◆）、ＢＡＢ−変性（黒三角）、そして４−Ｆ−変性（黒四角）のアクリル樹脂とのＣＢ複合材についての、それぞれ相対体積分率（Ｘ）に対するログ尺度での表面（Ｒｓ）および体積（Ｒｖ）抵抗のプロットである。図５Ａおよび５Ｂは、ポリウレタンでの３種の複合材についての、同様のプロットを示している。ログ抵抗と相対体積分率の間の直線的挙動は、変性されたカーボンブラック複合材について容易に明らかであるが、一方で、非変性カーボンブラック複合材は、約２以下のＸで、パーコレーションを示した。０．１〜０．５（そして場合によっては０．１〜０．６）の範囲のＸの間隔で、変性されたカーボンブラック試料についての（ΔｌｏｇＲ／ΔＸ）の直線のプロットの傾きは負であり、そして１５未満、そして場合によっては、更には１０未満（例えば、５〜１５、または５〜１０）である。更に、０．１〜０．５（または、場合によっては０．１〜０．６）のＸの範囲内では、Ｒ２値は、０．９以上または更には、０．９５以上である。また、０．１〜０．５、または場合によっては０．１〜０．６のＸの範囲内では、変性された試料については、ログ抵抗値は、８以上（１０８オーム／スクエア超の抵抗率）または少なくとも６以上を維持する。対照的に、非変性のカーボンについては、低いカーボン充填量において、ログ抵抗値は、６以下の値に劇的に低下する。
【０１０４】
従って、疎水性の変性は、カーボンブラック／ポリマー複合材の抵抗性挙動を、広いカーボン濃度範囲に亘って変化させることが実証された。
【０１０５】
例２
この例は、４−Ｆ−アニリンで変性されたカーボンブラックのオリゴマー的な性質を実証している。
【０１０６】
Cabot Corporationから、REGAL（商標）330（「R330」）として商業的に入手可能なカーボンブラックの品種を、水性スラリー中で、４−Ｆ−アニリンで変性した。
【０１０７】
スラリー中の反応
スラリー中の反応を、オーバーヘッド混合機を備えた２Ｌの３首ガラス製反応器中で行った。熱電対を備えた温度制御器を通して連結されたマントルヒータを、反応器中の温度を安定させるように用いた。２５０ｇの水を反応器に充填し、次いで１２０ｇのR330を加えた。反応混合物を６０℃に昇温した。別のビーカー中で、４−ＦＡ（７．５２ｇ）を、硝酸溶液（３８．１ｇ、１１．４％溶液）に撹拌しながら、ゆっくりと加え、そして中和されたアニリン塩が溶解するまでゆっくりと加熱した。このアニリン塩溶液を、滴下で、混合しながらカーボンブラックスラリーに加えた。約１０分間後に、亜硝酸ナトリウム溶液（２３．４ｇ、２０％溶液）を、ゆっくりと滴下で加えた。ＮａＮＯ２添加の終了後に、反応液を６０℃で約１時間混合した。反応混合物をブフナー漏斗中に放出し、真空下でろ過し、水で数回すすぎ、そして８５℃で一晩乾燥した。
【０１０８】
乾燥した処理されたカーボンブラックが、ＭＥＫでソックスレー抽出された場合には、ＧＣ／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳデータは、２２分間超の保持時間を有するピークを示し、高分子種の存在を表している。ＭＥＫ抽出物のＬＣ／ＭＳ分析は、１．９、２．４および約７分間の保持時間を備えた３群のオリゴマーによって示される、オリゴマー成分の形成を裏付けた。それらのピークの面積は、ＵＶ吸収で測定された。図６Ａ〜Ｃは、ＭＥＫ抽出された４−ＦＡ変性複合材のＬＣＭＳのマススペクトル（ＲＴ）であり、それぞれ１．９、２．４および約７分間の保持時間領域で特徴付けられる。１４４４ａｕの大きさの質量が明らかである。フルオロフェニルラジカルの質量が９５ａｕであると仮定すると、ＭＥＫ抽出物は、１５以下のフルオロフェニル基を備えたオリゴマーを含んでいるはずである。この試料は、典型的には９００〜１０００ａｕの範囲である他の試料と比べて、最も大きな質量を示している。
【０１０９】
本発明の他の態様が、本明細書を考慮することにより、そしてここに開示された本発明の実施によって、当業者には明らかとなるであろう。本明細書および例は、添付の特許請求の範囲で表される発明およびその等価物の真の範囲および精神の単に例示であると考えなければならないことが意図されている。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
（１）少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、該少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、かつ式−Ｘ(Ｇ)−を有し、Ｘは、該少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合されており、かつ、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、かつ、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である、
を含んでなる抵抗性複合材であって、該抵抗性複合材は、コーティング中の該少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける体積抵抗、Ｒｖを有しており、Ｒｖは、少なくとも１０６オーム−ｃｍであり；かつ、
ｌｏｇＲｖは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有している、
抵抗性複合材。
（２）ＸＣＢが、０．１〜０．６の範囲である、（１）記載の抵抗性複合材。
（３）ＸＣＢが、０．１〜０．５の範囲である、（１）記載の抵抗性複合材。
（４）Ｒｖが、１０６〜１０１２オーム−ｃｍの範囲である、（１）記載の抵抗性複合材。
（５）Ｒｖが、少なくとも１０８オーム−ｃｍである、（１）記載の抵抗性複合材。
（６）Ｒｖが、１０８〜１０１２オーム−ｃｍの範囲である、（１）記載の抵抗性複合材。
（７）ＸＣＢが、０．１〜０．５の範囲であり、かつＲｖが、１０８〜１０１２オーム−ｃｍの範囲である、（１）記載の抵抗性複合材。
（８）前記実質的な直線関係が、少なくとも０．８の適合度値（Ｒ２）を有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（９）前記実質的な直線関係が、少なくとも０．９の適合度値（Ｒ２）を有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１０）ＸＣＢが０．１から０．６に変化する場合に、ｌｏｇＲｖが、ＸＣＢと実質的な直線関係を有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１１）前記実質的な直線関係が、ｌｏｇＲｖが、−ｍ・ＸＣＢと正比例し、ｍは０超であり、かつ１５以下である、と規定される、（１）記載の抵抗性複合材。
（１２）前記複合材が、少なくとも１０６オーム／スクエアの表面抵抗、Ｒｓを有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１３）前記複合材が、少なくとも１０７オーム／スクエアの表面抵抗、Ｒｓを有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１４）前記複合材が、１０６〜１０１２オーム／スクエアの範囲の表面抵抗、Ｒｓを有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１５）前記複合材が、１０７〜１０１１オーム／スクエアの範囲の表面抵抗、Ｒｓを有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１６）前記複合材が、０．１〜０．５の範囲のＸＣＢ値の全体の範囲に亘って、少なくとも１０６オーム／スクエアの表面抵抗、Ｒｓを維持する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１７）前記複合材が、０．１〜０．５の範囲のＸＣＢ値の範囲に亘って、１０６〜１０１２オーム／スクエアの範囲の表面抵抗、Ｒｓを維持する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１８）前記少なくとも１種の有機基が、２０００以下の分子量を有する、（１）記載の抵抗性複合材。
（１９）Ｇが、アルキル、カルボン酸エステル、アミド、アルコキシル、エーテル、ケトン、アシル、およびハロゲン化物から選ばれる少なくとも１つの基を含む、（１）記載の抵抗性複合材。
（２０）Ｇが、カルボン酸エステルを含む基から選ばれる、（１９）記載の抵抗性複合材。
（２１）Ｇが、フッ素を含む、（１９）記載の抵抗性複合材。
（２２）−Ｘ(Ｇ)−が、モノマーであり、かつ前記少なくとも１種の有機基がオリゴマーを含む、（１）記載の抵抗性複合材。
（２３）前記少なくとも１種の有機基が、式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を含み、かつｎが１〜２０の範囲である、（２２）記載の抵抗性複合材。
（２４）前記少なくとも１種のカーボンブラックが、前記−Ｘ(Ｇ)−モノマーから誘導された、吸着されたオリゴマーで更に変性されている、（１）記載の抵抗性複合材。
（２５）前記少なくとも１種の樹脂が、アクリル、ウレタン、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ならびにそれらの混合物および共重合体から選ばれる、（１）記載の抵抗性複合材。
（２６）前記アクリルが、スチレン−アクリルから選ばれる、（２５）記載の抵抗性複合材。
（２７）（１）記載の抵抗性複合材でコーティングされた基材。
（２８）前記基材が、静電画像形成装置の帯電ローラー、静電画像形成装置の転写ローラーもしくはベルト、およびトナーカートリッジ中に配置された、現像剤層をその上に担持するための現像剤担持ローラーから選ばれる、（２７）記載の基材。
（２９）静電画像担持部材；ならびに、
帯電ローラー；
転写ローラーもしくはベルト；および、
トナーカートリッジ中に配置された、現像剤層をその上に担持するための現像剤担持ローラー、
の少なくとも１つ；
該帯電ローラー、該転写ローラーもしくはベルト、および該現像剤担持ローラーの少なくとも１つは、（１）記載の抵抗性複合材を含む外層を有している、
を含んでなる、静電画像形成装置。
（３０）コーティングされた基材の製造方法であって、
組成物を基材上に適用すること、該組成物は、
少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、該少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、かつ式−Ｘ(Ｇ)−を有し、Ｘは、該少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合しており、かつ、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、かつ、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性である； および
該カーボンブラックを分散させるのに十分な媒質、
を含んでおり、ならびに、
該組成物を硬化させて、該コーティングされた基材を形成すること、
を含んでなり、
該抵抗性複合材は、該コーティング中の該少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢにおける表面抵抗、Ｒｓを有しており、Ｒｓは、少なくとも１０６オーム／スクエアであり；かつ、
ｌｏｇＲｓは、ＸＣＢが０．１から０．５へと変化する場合に、ＸＣＢと、実質的に直線関係を有している、
方法。
（３１）前記少なくとも１種の樹脂が、硬化性であり、かつアクリル、ウレタン、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ならびにそれらの混合物および共重合体から選ばれる、（３０）記載の方法。
（３２）前記硬化が、前記組成物を化学線で照射することを含む、（３０）記載の方法。
（３３）前記硬化が、前記組成物を空気乾燥することを含む、（３０）記載の方法。
（３４）前記硬化が、前記組成物を加熱することを含む、（３０）記載の方法。
（３５）前記媒質が、液体有機媒質である、（３０）記載の方法。
（３６）少なくとも１種の樹脂；
少なくとも１種の有機基で疎水性に変性された表面を有する少なくとも１種のカーボンブラック、該少なくとも１種の有機基は、４０００以下の分子量を有し、かつ式−[Ｘ(Ｇ)]ｎ−を有し、Ｘは、該少なくとも１種のカーボンブラックに直接に結合しており、かつ、アリーレン、ヘテロアリーレンおよびアルキレンから選ばれ、Ｇは、Ｘの置換基であり、かつ、−Ｘ(Ｇ)−はノニオン性であり、ｎは、１〜２０の範囲である、
を含んでなる抵抗性複合材。
（３７）前記抵抗性複合材が、コーティング中の前記少なくとも１種のカーボンブラックの相対体積分率、ＸＣＢで、体積抵抗、Ｒｖを有し、Ｒｖが、少なくとも１０６オーム−ｃｍであり、かつｌｏｇＲｖが、ＸＣＢが０．１から０．５に変化する場合に、ＸＣＢと実質的に直線関係を有する、（３６）記載の抵抗性複合材。
（３８）前記複合材が、少なくとも１０６オーム／スクエアの表面抵抗、Ｒｓを有する、（３６）記載の抵抗性複合材。
（３９）Ｇが、アルキル、カルボン酸エステル、アミド、アルコキシル、エーテル、ケトン、アシル、およびハロゲン化物から選ばれた少なくとも１つの基を含む、（３６）記載の抵抗性複合材。
（４０）Ｇが、カルボン酸エステルを含む基から選ばれる、（３６）記載の抵抗性複合材。
（４１）Ｇが、フッ素である、（３６）記載の抵抗性複合材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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