(57)【要約】【課題】画像形成装置に適用した際に、画像不良が発生しにくく、高画質な画像が得られる導電性ローラを提供すること。更に、前記導電性ローラを有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】シャフトと、シャフトの外周に形成された弾性層とを備え、弾性層が、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させてなるポリウレタンを含み、弾性層が、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有し、弾性層が、ポリイソシアネート１００質量部に対して、イオン導電剤を０．１〜１０質量部含有することを特徴とする、導電性ローラ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、シャフトの外周に形成された弾性層とを備え、
弾性層が、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させてなるポリウレタンを含み、
弾性層が、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有し、
弾性層が、ポリイソシアネート１００質量部に対して、イオン導電剤を０．１〜１０質量部含有することを特徴とする、
導電性ローラ。
【請求項２】
前記弾性層が前記カーボンブラックを、ポリイソシアネート１００質量部に対して１〜２５質量部含有する、請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記弾性層の体積抵抗値が１０４Ω以上１０９Ω以下である、請求項１又は２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記弾性層が含有するポリウレタンが、発泡ポリウレタンである、請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項５】
前記導電性ローラが、更に弾性層の表面に形成された表層を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項６】
前記導電性ローラが、現像ローラである、請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ローラ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の導電性ローラを有することを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機において、感光体の周囲には、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラなどの導電性ローラが配設されている。
これらの導電性ローラでは、それぞれの用途に好適な抵抗を有するとともに、均一な帯電性を有することが重要であり、帯電の均一性を向上させる種々の方法が報告されている。
特許文献１には、被帯電体に当接させ電圧を印加することにより該被帯電体を帯電処理する帯電部材であって、少なくとも導電性弾性層を有する帯電部材において、該導電性弾性層が、窒素吸着比表面積が４５〜３００［ｍ２／ｇ］かつＤＢＰ吸油量が５０〜２５０［ｍｌ／１００ｇ］の導電性顔料を含有することを特徴とする帯電部材が記載されている。
また、特許文献２には、母粒子の表面を導電材で被覆した導電性複合粒子を含有する表面抵抗層を備えた帯電部材において、該導電性複合粒子の比表面積が８０ｍ２／ｇ以上、３００ｍ２／ｇ以下であり、かつ該導電性複合粒子のＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ３／１００ｇ以上、２５０ｃｍ３／１００ｇ以下であることを特徴とする帯電部材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３４４６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、画像形成装置に適用した際に、画像不良が発生しにくく、高画質な画像が得られる導電性ローラを提供することである。更に本発明は、前記導電性ローラを有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意検討した結果、シャフトの外周に形成された弾性層を有する導電性ローラにおいて、導電剤として特定のＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラック、及び特定の含有量のイオン導電剤を使用することにより、上記の課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜７＞に関する。
＜１＞  シャフトと、シャフトの外周に形成された弾性層とを備え、弾性層が、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させてなるポリウレタンを含み、弾性層が、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有し、弾性層が、ポリイソシアネート１００質量部に対して、イオン導電剤を０．１〜１０質量部含有することを特徴とする、導電性ローラ。
＜２＞  前記弾性層が前記カーボンブラックを、ポリイソシアネート１００質量部に対して１〜２５質量部含有する、＜１＞に記載の導電性ローラ。
＜３＞  前記弾性層の体積抵抗値が１０４Ω以上１０９Ω以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の導電性ローラ。
＜４＞  前記弾性層が含有するポリウレタンが、発泡ポリウレタンである、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の導電性ローラ。
＜５＞  前記導電性ローラが、更に弾性層の表面に形成された表層を備える、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の導電性ローラ。
＜６＞  前記導電性ローラが、現像ローラである、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の導電性ローラ。
＜７＞  ＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の導電性ローラを有することを特徴とする、画像形成装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、画像形成装置に適用した際に、画像不良が発生しにくく、高画質な画像が得られる導電性ローラを提供することができる。更に本発明によれば、前記導電性ローラを有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の導電性ローラの一実施態様を示す、導電性ローラの軸方向に直交する方向での断面図である。
【図２】電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明をその実施形態に基づき詳細に例示説明する。なお、以下の説明において、数値範囲を示す「Ａ〜Ｂ」の記載は、端点であるＡ及びＢを含む数値範囲を表し、Ａ＜Ｂの場合、「Ａ以上Ｂ以下」を表し、Ａ＞Ｂの場合、「Ａ以下Ｂ以上」を表す。
また、質量部及び質量％は、それぞれ、重量部及び重量％と同義である。
【０００９】
［導電性ローラ］
本発明の導電性ローラは、シャフトと、シャフトの外周に形成された弾性層とを備え、弾性層が、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させてなるポリウレタンを含み、弾性層が、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有し、弾性層が、ポリイソシアネート１００質量部に対して、イオン導電剤を０．１〜１０質量部含有することを特徴とする。
【００１０】
本発明者等は、弾性層を有する導電性ローラにおいて、弾性層が特定のＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラックを含有し、更に、イオン導電剤を特定量含有することにより、画像形成装置に適用した際に、画像不良が発生しにくく、高画質な画像が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。なお、本発明において、高画質な画像とは、少なくともドット再現性に優れた画像を意味し、画像濃度ムラが抑制された画像であることが好ましい。
上記の効果が得られる詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
画像形成装置に適用される導電性ローラには、所望の抵抗値が求められてきたが、本発明者等は、特に弾性層を有する導電性ローラにおいては、弾性層の抵抗値及び抵抗値の均一性が高画質な画像を得るためには重要であることを見出した。
弾性層が特定のＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラックを含有することで、所望の抵抗値が達成されたものと考えられる。また、イオン導電剤を特定の範囲で含有することで、導電性ローラ内での抵抗値の均一性が向上するとともに、導電性ローラ間での抵抗値の均一性も向上し、より高画質な画像が得られるとともに、導電性ローラの生産性の向上にも寄与するものと考えられる。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
以下に図面を参照しつつ、本発明の導電性ローラの実施形態について説明する。図１は、本発明の導電性ローラ１０の一例を示す、導電性ローラ１０の軸方向に直交する方向での断面図である。
図１において、導電性ローラ１０は、複写機、プリンター等の画像形成装置内で使用することが好ましく、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラなどに使用される。これらの中でも、本発明の導電性ローラは、特に現像ローラに好適な抵抗値を有し、抵抗の均一性に優れることから、現像ローラであることが好ましい。
本発明の導電性ローラ１０は、図１に示すように、シャフト１２と、シャフト１２側から、少なくとも弾性層１３を有する。本発明において、導電性ローラ１０は、少なくともシャフト１２の外周に形成された弾性層１３を有し、更に、弾性層１３の外周側に形成された表層１４を有することが好ましい。なお、本発明において、導電性ローラ１０は、弾性層１３と表層１４との間に、下層（不図示）を有していてもよく、また、弾性層１３と下層との間に、接着層（不図示）を有していてもよく、特に限定されない。
これらの中でも、本発明の導電性ローラは、シャフト１２の外周に形成された弾性層１３及び表層１４を少なくとも有することが好ましく、シャフト１２の外周に形成された弾性層１３及び表層１４からなることがより好ましい。
【００１２】
＜シャフト＞
シャフト１２は、導電性ローラ１０の軸となるものであり、良好な導電性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材に、ニッケルや亜鉛のメッキを施したものや、鉄、ステンレススチール、及びアルミニウムなどの金属製とすることができる。また、シャフト１２は、十分な剛性を有していれば、その形状は特に限定されず、中実体、又はその内部を中空にくりぬいた円筒体などが挙げられる。
【００１３】
＜弾性層＞
本発明において、弾性層１３は、シャフト１２の外周側、図１では、シャフト１２の外周上に形成され、導電性及び弾性を有する層であり、導電性ローラ１０が被帯電体に当接した際の圧力を吸収するとともに、シャフト１２からの電流を導電性ローラ１０の表面まで通電させる層である。
本発明において、弾性層１３は、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させて得られるポリウレタンを含み、更に、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックを含有する。
【００１４】
（ポリウレタン）
本発明において、弾性層は、ポリイソシアネート及びポリオールを反応させて得られるポリウレタンを含有する。
ポリウレタンを構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネート又はその誘導体、脂肪族イソシアネート又はその誘導体、脂環族イソシアネート又はその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネート又はその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）又はその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又はその誘導体が好適に用いられる。
【００１５】
トリレンジイソシアネート又はその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。
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、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、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、ポリオール等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。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００１６】
また、ポリイソシアネートをポリオールにより予めプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリイソシアネートとポリオールとを、好ましくは４０〜７０℃で、好ましくは６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイソシアネートとの配合量の比率は、得られるプレポリマーのポリイソシアネート含有率が４〜３０質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０質量％を超えると、プレポリマー化されていないイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。イソシアネートを予めポリオールによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、後述するポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００１７】
ポリオール成分としては、例えば、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合した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たポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。
【００１８】
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、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、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、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したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、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を出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは２〜９５質量％、より好ましくは５〜９０質量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、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との配列は、ランダムであることが好ましい。
【００１９】
なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６，０００の範囲のものが好ましく、４００〜３，０００の範囲のものがより好ましい。また、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を出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９，０００の範囲のものが好ましく、１，５００〜６，０００の範囲のものがより好ましい。更に、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００２０】
また、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ることができ、重量平均分子量は、好ましくは４００〜４，０００の範囲、より好ましくは６５０〜３，０００の範囲である。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することも好ましい。更に、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。
更に、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、質量比で好ましくは９５：５〜２０：８０の範囲、より好ましくは９０：１０〜５０：５０の範囲である。
また、前記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。
【００２１】
本発明において、弾性層が含有するポリウレタンは、未発泡のゴム状でもよく、発泡したフォーム状でもよいが、より弾性に優れた弾性層を得る観点から、発泡ポリウレタン（ポリウレタンフォーム）であることが好ましい。
【００２２】
（カーボンブラック）
本発明において、弾性層は、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラックを含有する。カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下であると、所望の体積抵抗値が得られる。
弾性層が含有するカーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、所望の体積抵抗値を得る観点から、好ましくは３０ｍｌ／１００ｇ以上、より好ましくは４０ｍｌ／１００ｇ以上、更に好ましくは５０ｍｌ／１００ｇ以上であり、また、好ましくは１１０ｍｌ／１００ｇ以下、より好ましくは１００ｍｌ／１００ｇ以下、更に好ましくは９０ｍｌ／１００ｇ以下である。
ここで、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２１７：２０１７に準拠して測定することができる。
なお、弾性層は、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ未満又は１２０ｍｌ／１００ｇを超えるカーボンブラックを含有していてもよいが、その含有量は、ＤＢＰ吸油量が２０ｍｌ／１００ｇ以上１２０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラックの含有量を１００質量部としたとき、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは３０質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下、より更に好ましくは３質量部以下、より更に好ましくは１質量部以下、より更に好ましくは含有しないことである。
なお、カーボンブラックは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
弾性層が含有するカーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、所望の抵抗を有する導電性ローラを得る観点から、好ましくは２０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは４０ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは６０ｍ２／ｇ以上、より更に好ましくは７０ｍ２／ｇ以上であり、そして、好ましくは４００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは３００ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは２５０ｍ２／ｇ以下、より更に好ましくは２００ｍ２／ｇ以下である。
ここで、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２１７：２０１７に準拠して測定することができる。
【００２４】
弾性層中のカーボンブラックの含有量は、ポリイソシアネート１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは２質量部以上であり、そして、好ましくは２５質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１５質量部以下、より更に好ましくは８質量部以下である。
弾性層中のカーボンブラックの含有量が上記範囲内であると、所望の抵抗値を容易に得やすい。
【００２５】
（イオン導電剤）
本発明において、弾性層は、ポリイソシアネート１００質量部に対して、イオン導電剤を０．１〜１０質量部含有する。弾性層がイオン導電剤を上記の含有量で含有することにより、導電性ロール内での抵抗の均一性が向上し、高画質な画像が得られる。
イオン導電剤の含有量は、ポリイソシアネート１００質量部に対して、好ましくは８質量部以下、より好ましくは４質量部以下である。
【００２６】
イオン導電剤としては、限定されるものではないが、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）、ヘ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などと過塩素酸、塩素酸、塩酸、臭素酸、ヨウ素酸、ホウフッ化水素酸、硫酸、エチル硫酸、カルボン酸、スルホン酸などとのアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属と過塩素酸、塩素酸、塩酸、臭素酸、ヨウ素酸、ホウフッ化水素酸、トリフルオロメチル硫酸、スルホン酸などとのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩；が挙げられる。
【００２７】
イオン導電剤としては、リチウム塩が好ましい、イオン導電剤がリチウム塩であると、より抵抗均一性に優れた導電性ローラが得られる。
該リチウム塩は、スルホン酸やトリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸の塩であってもよいし、過塩素酸やテトラフルオロホウ酸等の無機酸の塩であってもよい。ここで、該リチウム塩としては、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ６Ｈ５ＳＯ３等が挙げられる。
また、リチウム塩として、リチウム塩ポリオールを使用してもよい。リチウム塩ポリオールとしては、リチウム塩をポリオールに溶解し、配位させてイオン化（Ｌｉ＋）した複合体の１種又は２種以上が挙げられる。前記リチウム塩ポリオールの具体例としては、例えば当栄ケミカル（株）製のサンコノール（登録商標）ＰＥＯ−２０Ｒ等が挙げられる。
これらリチウム塩は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。上記リチウム塩は、種々の溶剤に溶解させて上記弾性層用原料に混合してもよい。
【００２８】
（その他の添加剤）
弾性層の原料中には、上述したポリイソシアネート及びポリオール、カーボンブラック、並びにイオン導電剤に加えて、所望に応じ、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、架橋剤、界面活性剤、触媒、整泡剤等のその他の添加剤を添加することができ、これにより所望に応じた弾性層とすることができる。
ポリウレタンフォームの硬化反応に用いる触媒としては、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等のジアミン類；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（Ｓｔａｎｎｏｕｓ  Ｏｃｔａｎｏａｔｅ）、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド（Ｔｉｎ  ｄｉｂｕｔｙｌ  ｍｅｒｃａｐｔｉｄｅ）、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プチド、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。これらの触媒は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
上記発泡剤としては、水、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキシド共重合体、ポリジメチルシロキサン−ポリプロピレンオキサイド共重合体、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンアジペート共重合体などが例示される。
【００３０】
本発明においては、ポリウレタンが発泡ポリウレタン（ポリウレタンフォーム）である場合には、ポリウレタンフォーム配合中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、フォーム材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３５０〜１５，０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４，０００のポリオキシアルキレン部分と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、両性等のイオン系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。
これらの整泡剤及び界面活性剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリイソシアネートとポリオールとの総量１００質量部に対して０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．５〜５質量部とすることがより好ましい。
【００３１】
本発明において、弾性層が含有するポリウレタンが発泡ポリウレタン（ポリウレタンフォーム）である場合、ポリウレタンフォーム原料の発泡方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、特には、不活性ガスを混入しながら機械的撹拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。
ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のウレタンフォーム原料と反応しない気体が挙げられる。なお、本発明において、かかるポリウレタンフォーム原料からなる弾性層の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従えばよい。
【００３２】
弾性層が含有するポリウレタンが発泡ポリウレタンである場合、その発泡倍率は、適度な弾性と、強度とを両立する観点から、好ましくは１〜２０倍、より好ましくは１〜１０倍、更に好ましくは１〜５倍である。
【００３３】
弾性層の体積抵抗値は、画像形成装置に適用した場合に高画質な画像を得る観点から、好ましくは１０４Ω以上、より好ましくは１０４．５Ω以上、更に好ましくは１０５Ω以上、より更に好ましくは１０６Ω以上、より更に好ましくは１０７Ω以上であり、好ましくは１０１０Ω以下、より好ましくは１０９．５Ω以下、更に好ましくは１０９Ω以下、より更に好ましくは１０８．５Ω以下、より更に好ましくは１０８以下である。
弾性層の体積抵抗値は、実施例に記載の方法により測定される。
【００３４】
弾性層の層厚は、導電性ローラの半径にも依存するが、例えば、導電性ローラが３〜１０ｍｍの半径を有する場合には、弾性層の層厚は、好ましくは２〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜８ｍｍ、更に好ましくは３〜６ｍｍである。
また、弾性層のアスカーＣ硬度は、好ましくは４５〜７０°、より好ましくは５０〜７０°、更に好ましくは５８〜６２°である。アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７３１２：１９９６に依拠して測定した値である。アスカーＣ硬度が上記範囲内であると、例えば導電性ローラが現像ローラである場合には、感光体と接触するのに最適な硬度範囲となり、トナーの劣化を抑えつつ、トナーの塊を崩し、現像ムラを解消することができ、より高画質が画像が得られると考えられる。
【００３５】
＜表層＞
本発明の導電性ローラ１０は、弾性層１３の外周に直接的に又は間接的に形成された表層１４を有することが好ましい。上述したように、弾性層１３と表層１４との間に、接着層や下層を有していてもよいが、弾性層１３の表面に、直接的に表層１４が形成されていることが好ましい。
表層１４は、導電性ローラ１０の表面を形成するとともに、導電性ローラ１０を現像ローラとして使用する場合には、感光体に当接する層である。
表層は、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の各種溶剤系塗料により形成することができる。これらの中でも、表層は、樹脂成分としてポリウレタンを含有することが好ましい。
また、ウレタン、アクリル、シリカ等からなる微粒子を含有させることで、表面粗さを調整してもよい。
表層には、導電剤（カーボンブラック等の電子導電剤、及びイオン導電剤）や、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加してもよい。これらの中でも、表層の導電性をより高めるために、導電剤を含有することが好ましく、これにより、より高画質な画像が得られる。前記導電剤としては、イオン導電剤及び電子導電剤から選択される少なくとも１種を使用すればよく、２種以上を併用してもよい。イオン導電剤としては、弾性層で例示したイオン導電剤が例示される。また、電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子：現像酸化チタンウィスカー、現像チタン酸バリウムウィスカー等の現像ウィスカー等が挙げられる。更に、前記電子導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の現像カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト等を使用することができる。
表層は、弾性層に、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いて、所定の溶剤系塗料を塗工し、乾燥して、所望に応じ加熱硬化させることにより、形成することが可能である。
【００３６】
表層が、ポリウレタンを含有する場合、表層を形成するための表層用組成物は、ポリイソシアネート及びポリオールを含有することが好ましく、これに加えて、上述した導電剤、老化防止剤等を含有することが好ましい。更に、ポリイソシアネートとポリオールとの反応を促進するために、触媒を含有することが好ましく、該触媒としては、弾性層において例示したウレタン化触媒が例示される。
ポリイソシアネート及びポリオールとしては、弾性層において例示した化合物が挙げられる。
表層がポリウレタンを含有する場合、該ポリウレタンは、フォーム状ではなく、ゴム状であることが好ましい。
【００３７】
表層の層厚は、導電性ローラの半径にも依存するが、例えば、導電性ローラが３〜１０ｍｍの半径を有する場合には、表層の層厚は、好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは２〜３０μｍ、更に好ましくは１０〜３０μｍである。
【００３８】
本発明の導電性ローラは、導電性ローラとしての体積抵抗値が、画像形成装置に適用した場合に高画質な画像を得る観点から、好ましくは１０５Ω以上、より好ましくは１０５．５Ω以上、更に好ましくは１０６Ω以上、より更に好ましくは１０７Ω以上、より更に好ましくは１０８Ω以上であり、好ましくは１０１１Ω以下、より好ましくは１０１０．５Ω以下、更に好ましくは１０１０Ω以下、より更に好ましくは１０９．５Ω以下、より更に好ましくは１０９以下である。
導電性ローラの体積抵抗値が上記範囲内であると、特に現像ローラとしての特性に優れる。
【００３９】
［画像形成装置］
本発明の導電性ローラは、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に適用することが好ましい。すなわち、本発明の導電性ローラは、画像形成装置に配設されることが好ましい。
本発明の導電性ローラは、感光体の周囲に配設される、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラなどの導電性ローラとして好適であり、特に、現像ローラとして好適に使用される。
図２は、本発明の導電性ローラが適用された電子写真方式の非磁性一成分現像画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図２において、本実施形態に係る画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム１を有し、この感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１を帯電する帯電ローラ７と、この感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成装置としての例えば露光装置と、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラ２と、感光体ドラム１上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録媒体８に転写する転写ローラ５と、感光体ドラム１上の残留トナーを清掃するクリーニングローラ６とを順次配設したものである。現像剤供給ローラ３は、現像ローラ２に当接して配置されている。
【００４０】
感光体１は、記録媒体８を介して転写ローラ５に当接している。記録媒体８が通過していない時は、転写ローラ５は感光体１と直接、当接している。現像剤供給ローラ３、現像ローラ２及び感光体１を矢印方向に回転させることにより、現像剤が現像剤供給ローラ３により、現像ローラ２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられた後、感光体１上の静電潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして感光体１と転写ローラ５との間に電界を発生させることにより、感光体１上の現像剤像を記録媒体８に転写させる。また、クリーニングローラ６により、転写後に感光体１表面に残留する現像剤が除去される。
【実施例】
【００４１】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
［弾性層の作製］
＜実施例１＞
プレポリマー化ＴＤＩ（旭硝子（株）製、８００ＢＰ）１００質量部と導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）２５質量部とを配合したイソシアネート成分、及び、エステル系ポリオール（クラレ（株）製、Ｆ５１０）１２．５質量部と、エステル系ポリオール（クラレ（株）製、Ｆ１０１０）１２．５質量部と、エーテル系ポリオール（三洋化成工業（株）製、ＦＡ９５１）２５質量部と、整泡剤（東レダウコーニング（株）製、ＳＦ２９３７Ｆ）３質量部と、触媒（日東化成（株）製、Ｕ−１００）０．０５質量部と、脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）２質量部と、過塩素酸ナトリウム（昭和化学工業（株）製、ＭＰ−１００）０．３質量部とを配合したポリオール成分を混合し、メカニカルフロス法で発泡させて、金属軸（φ８ｍｍ）がセットされた金型に注入した。その後、この混合物を１２０℃３０分にて加熱硬化させて、金属軸の外周に厚み６ｍｍの弾性層を形成した。
【００４３】
＜実施例２＞
使用した導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）を１６質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、弾性層を形成した。
【００４４】
＜実施例３＞
使用した導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）を８質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、弾性層を形成した。
【００４５】
＜実施例４＞
使用した導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）を４質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、弾性層を形成した。
【００４６】
＜実施例５＞
使用した導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）を１質量部に変更した以外は実施例１と同様にして、弾性層を形成した。
【００４７】
＜実施例６＞
導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）８質量部の代わりに、導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ６０５、ＤＢＰ吸油量＝７７ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝８５ｍ２／ｇ）８質量部を使用した以外は実施例１と同様にして弾性層を形成した。
【００４８】
＜実施例７＞
導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）８質量部の代わりに、導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ２８５、ＤＢＰ吸油量＝１１１ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝７７ｍ２／ｇ）８質量部を使用した以外は実施例１と同様にして弾性層を形成した。
【００４９】
＜実施例８＞
導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）８質量部の代わりに、導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、アサヒサーマルＦＴ、ＤＢＰ吸油量＝２８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝２４ｍ２／ｇ）８質量部を使用した以外は実施例１と同様にして弾性層を形成した。
【００５０】
＜実施例９＞
脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）を４質量部に変更するとともに、リチウム塩（三光化学工業（株）製、サンコノール）２質量部をポリオール成分に添加した以外は実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５１】
＜実施例１０＞
過塩素酸ナトリウム（昭和化学工業（株）製、ＭＰ−１００）を使用しない以外は、実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５２】
＜実施例１１＞
脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）２質量部の代わりに、過塩素酸ナトリウム（昭和化学工業（株）製、ＭＰ−１００）２質量部を使用した以外は、実施例１０と同様にして弾性層を形成した。
【００５３】
＜実施例１２＞
脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）２質量部の代わりに、リチウム塩（三光化学工業（株）製、サンコノール）２質量部を使用した以外は、実施例１０と同様にして弾性層を形成した。
【００５４】
＜比較例１＞
イオン導電剤である脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）、及び過塩素酸ナトリウム（昭和化学工業（株）製、ＭＰ−１００）を使用しない以外は、実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５５】
＜比較例２＞
イオン導電剤である脂肪族第四級アンモニウムサルフェート（花王（株）製、ＫＳ−４８）の使用量を６質量部、過塩素酸ナトリウム（昭和化学工業（株）製、ＭＰ−１００）の使用量を２質量部に変更し、更に、リチウム塩（三光化学工業（株）製、サンコノール）を４質量部使用した以外は、実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５６】
＜比較例３＞
導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）８質量部の代わりに、導電性カーボンブラック（電気化学工業（株）製、デンカブラック、ＤＢＰ吸油量＝１２５ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝６１ｍ２／ｇ）８質量部を使用した以外は実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５７】
＜比較例４＞
導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ８０５、ＤＢＰ吸油量＝５８ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１９８ｍ２／ｇ）８質量部の代わりに、導電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製、ＳＢ３０５、ＤＢＰ吸油量＝１３６ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ＝１４７ｍ２／ｇ）８質量部を使用した以外は実施例３と同様にして弾性層を形成した。
【００５８】
［表層の作製］
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業（株）製、ＰＴＧ１０００ＳＮ：ＯＨ価１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００質量部に対し、カーボンブラック（三菱化学（株）製カーボンブラック、ＭＡ６００）５質量部を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）３５０質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー（株）製、コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）４０質量部を添加し、撹拌モーターで３０分間撹拌し、表層用塗料を調製した。
実施例１〜１２、及び比較例１〜４で得られた、弾性層付きのシャフトに対して、上記表層用塗料をディッピング法により塗装し、１０５℃、１２０分の条件で乾燥させることで、厚さ２０μｍの表層を形成し、導電性ローラとした。
【００５９】
［評価］
実施例及び比較例で得られた弾性層又は導電性ローラに対して、以下の評価を行った。
＜弾性層の体積抵抗値＞
弾性層の体積抵抗値は、以下の方法により測定した。
すなわち、ローラを金属板上に載置し、ローラ両端に荷重５００ｇを負荷し、シャフト１２と金属板との間に１００Ｖを印加して、５秒後の抵抗を抵抗測定機（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、Ｒ８３４０）により測定した。
結果を以下の表に示す。
【００６０】
＜ドット再現性＞
得られた導電性ローラを、現像ローラとしてカートリッジに組み込み、２５℃、５０％ＲＨ環境下において、レックスマーク製モノクロＭＳ８１２ｄｎにて、初期時の画像を形成した。微小ドット印字部を拡大、観察し目視にて下記基準にて判断した。結果を以下の表に示す。
◎：ドット再現性が非常によい
〇：ドット再現性よい
△：ドット再現性悪い
×：ドット再現性が非常に悪い
【００６１】
【表１】
2019152778.tif 000003
【００６２】
【表２】
2019152778.tif 000004
【００６３】
表１及び表２の結果から、弾性層が本発明の要件を満たす実施例１〜１２では、所望の体積抵抗値が得られ、更に、画像形成装置に適用した際に、ドット再現性に優れる導電性ローラが得られた。
一方、イオン導電剤を含有しない比較例１、及びイオン導電剤の含有量がポリイソシアネート１００質量部に対して１０質量部を超える比較例２では、ドット再現性が悪かった。更に、ＤＢＰ吸油量が１２０ｍｌ／１００ｇを超えるカーボンブラックを含有する比較例３及び４では、弾性層の体積抵抗値が所望の範囲にならず、ドット再現性も最も悪かった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、画像形成装置に適用した際に、画像不良が発生しにくく、高画質な画像が得られる導電性ローラを提供することができ、特に、現像ローラとしての適用が期待される。
【符号の説明】
【００６５】
１  感光体
２  現像ローラ
３  現像剤供給ローラ
４  層規制ブレード
５  転写ローラ
６  クリーニングローラ
７  帯電ローラ
８  記録媒体
１０：導電性ローラ
１２：シャフト
１３：弾性層
１４：表層
【図１】
2019152778.tif 000005
【図２】
2019152778.tif 000006