(57)【要約】【課題】ローラの抵抗値の環境変動が少なく、かつローラ１本内での抵抗バラツキが小さい導電性ローラを提供することを目的とする。【解決手段】導電剤として少なくともカーボンブラックを配合したポリオールを含むポリオール成分（Ａ）と、該ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を配合したポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを混合し、反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる弾性層を備える導電性ローラにおいて、抵抗値の環境変動（温度10℃、相対湿度15％の環境での抵抗値と、温度28℃、相対湿度85％の環境での抵抗値との差）が1.5桁以内であり、抵抗バラツキ（温度10℃、相対湿度15％の環境下でローラを１回転させたときの抵抗値の最大値と最小値との差）が0.15桁以内であることを特徴とする導電性ローラである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電剤として少なくともカーボンブラックを配合したポリオールを含むポリオール成分（Ａ）と、該ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を配合したポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを混合し、反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる弾性層を備える導電性ローラにおいて、環境変動（温度10℃、相対湿度15％の環境での抵抗値と、温度28℃、相対湿度85％の環境での抵抗値との差）が1.5桁以内であり、抵抗バラツキ（温度10℃、相対湿度15％の環境下でローラを１回転させたときの抵抗値の最大値と最小値との差）が0.15桁以内であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
導電剤を配合していない前記ポリオール成分（Ａ）に前記イソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値が導電剤を配合していない前記ポリオール成分（Ｂ）に前記イソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値より高いことを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記ポリオール成分（Ａ）に含まれるポリオールと、前記ポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールとの質量比での比率が３：７〜７：３であることを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以下であることを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ローラ、特に複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真複写装置に使用する導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真複写装置には、通常、ポリウレタン等からなる弾性層を備え、該弾性層にイオン性導電剤やカーボンブラック等の導電剤を配合することによって導電性を付与した導電性ローラが使用されている。当該導電性ローラにおいて、導電剤としてイオン性導電剤を単独で配合した場合、環境条件の変化による該ローラの抵抗値の変動（抵抗値の環境変動）が大きくなるため、ローラに導電性を付与する手段として、導電剤としてカーボンブラックを単独で配合する手法（特許文献１）や、イオン性導電剤とカーボンブラックの両方を配合する手法（特許文献２）が採られてきた。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６６７３２号公報
【特許文献２】特開平７−３３９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、カーボンブラックを単独でローラに配合した場合には、当該ローラ１本内での抵抗値のバラツキ（抵抗バラツキ）が大きくなるため、画像ムラが生じ、また、ロット間でのローラの抵抗値の変動が大きくなるという問題点がある。また、イオン性導電剤とカーボンブラックの両方を配合する方法では、低温・低湿環境下でのローラ１本内で抵抗値バラツキが大きくなり、それによって画像ムラが生じるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、ローラの抵抗値の環境変動が小さく、かつローラ１本内での抵抗バラツキが小さい導電性ローラ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】
【０００６】
本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、導電剤として少なくともカーボンブラックを分散させたポリオールを含むポリオール成分と、該ポリオール成分と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を分散させたポリオールを含むポリオール成分と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを混合、反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる弾性層を備えるローラを製造することによって、イオン導電剤の特徴であるローラの抵抗値の均一性と、カーボンブラックの特徴である環境条件の変化により抵抗値が変動しないという特性を持つ導電性ローラを得、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明の導電性ローラは、導電剤として少なくともカーボンブラックを配合したポリオールを含むポリオール成分（Ａ）と、該ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を配合したポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる弾性層を備える導電性ローラにおいて、抵抗値の環境変動（温度10℃、相対湿度15％の環境での抵抗値と、温度28℃、相対湿度85％の環境での抵抗値との差）が1.5桁以内であり、抵抗バラツキ（温度10℃、相対湿度15％の環境下でローラを１回転させたときの抵抗値の最大値と最小値との差）が0.15桁以内であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の導電性ローラの好適例においては、導電剤を配合していない前記ポリオール成分（Ａ）に前記イソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値が導電剤を配合していない前記ポリオール成分（Ｂ）に前記イソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値より高いことを特徴とする。
【０００９】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記ポリオール成分（Ａ）に含まれるポリオールと、前記ポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールとの質量比での比率が３：７〜７：３であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ローラの抵抗バラツキが小さく、環境条件の変化による抵抗値の変動が小さい導電性ローラを提供し得るという有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の詳細を説明する。本発明の導電性ローラは、導電剤として少なくともカーボンブラックを配合したポリオールを含むポリオール成分（Ａ）と、該ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を配合したポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる弾性層を備える導電性ローラにおいて、抵抗値の環境変動（温度10℃、相対湿度15％の環境での抵抗値と、温度28℃、相対湿度85％の環境での抵抗値との差）が1.5桁以内であり、抵抗バラツキ（温度10℃、相対湿度15％の環境下でローラを１回転させたときの抵抗値の最大値と最小値との差）が0.15桁以内であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の導電性ローラの弾性層は、導電剤として少なくともカーボンブラックを配合したポリオールを含むポリオール成分（Ａ）と、該ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくく、導電剤としてイオン導電剤を配合したポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）と、ポリイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させることによって得られる海島構造を有するポリウレタンからなる。前記ポリオール成分（Ａ）及び前記ポリオール成分（Ｂ）は混合が容易であるため、きれいな海島構造を形成することができる。
【００１４】
ここで、ポリオール成分（Ａ）及びポリオール成分（Ｂ）のうち、配合量が多いポリオール成分由来のポリウレタン部分が海部となり、配合量が少ないポリオール成分由来のポリウレタン部分が島部となる。ポリオール成分（Ａ）及びポリオール成分（Ｂ）の配合量が同量である場合には、どちらのポリオール成分由来のポリウレタン部分が海部となってもよい。このような海島構造を弾性層に持たせることで、ローラの抵抗バラツキを小さくし、かつローラの抵抗値の環境変動を小さくすることができる。
【００１５】
さらに、本発明の導電性ローラは、抵抗値の環境変動（温度10℃、相対湿度15％の環境での抵抗値と、温度28℃、相対湿度85％の環境での抵抗値との差）が1.5桁以内であり、抵抗バラツキ（温度10℃、相対湿度15％の環境下でローラを１回転させたときの抵抗値の最大値と最小値との差）が0.15桁以内であることを特徴とする。ここで、抵抗値の環境変動は、温度10℃、相対湿度15％の環境（以下、L/L環境と呼ぶ）でのローラの抵抗値と温度28℃、相対湿度85％の環境（以下、H/H環境と呼ぶ）でのローラの抵抗値との差であり、L/L環境及びH/H環境での抵抗値は、それぞれL/L環境下及びH/H環境下でφ30mmのアルミドラム上でローラを回転させ、低電流制御にて10μAを流したときの電流値より算出したものである。また、抵抗バラツキは、L/L環境下でφ30mmのアルミドラム上でローラを１回転させ、ローラに1000Vの電圧を印加した時のローラの抵抗値の最大値と最小値との差である。
【００１６】
ここで、環境変動が1.5桁以内の範囲内にないと、ローラの環境変動に対応する大容量の電源が必要となり、プリンターのコストアップとなる。また、抵抗バラツキが0.15桁以内の範囲内にないと、ハーフトーン画像や黒ベタ画像を印字した場合に、濃度ムラが発生する。
【００１７】
本発明の導電性ローラにおいては、導電剤を配合していないポリオール成分（Ａ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値が導電剤を配合していないポリオール成分（Ｂ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値より高いことが好ましい。導電剤を配合していないポリオール成分（Ａ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値が、導電剤を配合していないポリオール成分（Ｂ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値と同等であるか、又は低い場合、ローラ抵抗バラツキが大きくなる恐れがある。具体的には、導電剤を配合していないポリオール成分（Ａ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値は、導電剤を配合していないポリオール成分（Ｂ）にイソシアネート成分を反応させることによって得られるポリウレタンの抵抗値より１桁以上高いことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の導電性ローラにおいては、前記ポリオール成分（Ａ）に含まれるポリオールと、前記ポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールの質量比での比率が３：７〜７：３であるのが好ましい。ポリオール成分（Ａ）の比率が３以下の場合、希望する環境変動値が得られず、７より大きい場合は、カーボンブラックを単独で配合した場合と同様に抵抗バラツキが大きくなる。
【００１９】
上記ポリオール成分（Ａ）に含まれるポリオールとしては、ポリテトラメチレングリコール、ポリイソプレンポリオール、ポリブタジエンポリオール等が挙げられる。これらの中でも、コストメリット、作業性の観点から、ポリテトラメチレングリコール、ポリブタジエンポリオールが好ましい。
【００２０】
上記ポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらの中でも、環境変動をより低くする観点から、ポリプロピレングリコールが好ましい。これらのポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）は、上記ポリオール成分（Ａ）と相溶しにくい。また、上記に列挙したポリオール成分（Ａ）に含まれるポリオールの抵抗値は上記に列挙したポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールの抵抗値よりも高い。
【００２１】
上記イソシアネート成分に含まれるポリイソシアネートとしては、ＭＤＩ、ＴＤＩ等すべてのポリイソシアネートが挙げられる。これらの中でも、フォーム物性、作業性の観点から、液状の変性ＭＤＩが好ましい。
【００２２】
本発明の導電性ローラにおいては、上記ポリオールを含むポリオール成分（Ａ）に導電剤として少なくともカーボンブラックを配合することによって、ポリオール成分（Ａ）に導電性を付与し、上記ポリオールを含むポリオール成分（Ｂ）に導電剤としてイオン導電剤を配合することによって、ポリオール成分（Ｂ）に導電性を付与する。上記ポリオール成分（Ａ）に配合するカーボンブラックとしては、ＦＴ級、ＭＴ級サーマルブラック、ＳＲＦ級オイルファーネスブラック等が挙げられる。これらの中でも、抵抗バラツキの均一性の観点から、ＦＴ級サーマルブラックが好ましい。
【００２３】
なお、本発明の導電性ローラにおいては、上記カーボンブラックのDBP吸油量が100ml/100g以下であることが好ましく、60ml/100g以下であることがより好ましい。本発明に使用するカーボンブラックのDBP吸油量が上記範囲であることによって、抵抗バラツキを制御したローラを生産することができる。また、上記カーボンブラックの配合量は、上記ポリオール成分（Ａ）及び上記ポリオール成分（Ｂ）に含まれるポリオールの総和100質量部に対して8〜12質量部とするのが好ましい。
【００２４】
ポリオール成分（Ｂ）に配合するイオン導電剤としては、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）、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、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、マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属等の、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、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。これらの中でも、ポリプロピレングリコールへの相溶性の観点から、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウムが好ましい。
【００２５】
なお、ポリオール成分（Ａ）には、導電剤として、上記カーボンブラックに加えて、ポリオール成分（Ｂ）に配合する導電剤として上記に列挙したイオン導電剤を配合してもよい。ポリオール成分（Ａ）に配合するイオン導電剤の種類は、ポリオール成分（Ｂ）に配合するイオン導電剤と同じか、又は異なっていてもよい。
【００２６】
上記ポリオール成分（Ａ）と上記ポリオール成分（Ｂ）には、さらに触媒を添加するのが好ましい。該触媒は、ポリオール成分（Ａ）又はポリオール成分（Ｂ）のいずれか一方に添加してもよく、また、両方に添加してもよい。該触媒は、ウレタン化反応用の触媒であり、例えばアミン系の触媒、有機金属触媒等が挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、また、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
上記ポリオール成分（Ａ）、上記ポリオール成分（Ｂ）には、他にも、本発明の効果を損なわない範囲内で無機炭酸塩等の充填剤、シリコーン製泡剤や各種界面活性剤等の製泡剤、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。
【００２８】
本発明の導電性ローラは、上記ポリオール成分（Ａ）、上記ポリオール成分（Ｂ）、上記イソシアネート成分を機械的攪拌により混合し、例えば、中心部に金属製のシャフトを配置した所望の形状の金型内へ注入後、加熱硬化させることによって製造することができる。
【００２９】
以下に、実施例を挙げて本発明をさら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。
【実施例】
【００３０】
表１に示す配合処方に従い、表２に示す配合量のポリテトラメチレングリコール（PTMG）をポリオール成分（Ａ）に、表２に示す配合量のポリプロピレングリコール（PPG）をポリオール成分（Ｂ）に配合し、さらに、表２に示す種類及び配合量のカーボンブラックを表２に示す通りにポリオール成分（Ａ）及びポリオール成分（Ｂ）に配合して、各実施例及び比較例に用いるポリオール成分（Ａ）及びポリオール成分（Ｂ）を得た。得られたポリオール成分（Ａ）、ポリオール成分（Ｂ）、表１に示すイソシアネート成分を乾燥空気とともに機械的攪拌により混合し、発泡させ、得られた混合物を直径6mmの金属製シャフトを組み込んだ内径18mmの筒形状の金型へ注入し、90℃で3時間加熱硬化させた。得られたローラを脱型して、研磨し、外径16mmの導電性ローラを得た。実施例１〜５及び比較例１〜８の導電性ローラを得た。得られた導電性ローラのポリウレタン弾性層の断面を電子顕微鏡で観察したところ、比較例７及び８以外の実施例及び比較例のローラの弾性層は海島構造を有していた。また、ポリオール成分（Ａ）に使用したポリオール（ポリテトラメチレングリコール、PTMG）は、該ポリオールに触媒及びイソシアネート成分を混合し、反応させて得られるポリウレタンの抵抗値がポリオール成分（Ｂ）に使用したポリオール（ポリプロピレングリコールPPG）に触媒及びイソシアネート成分を混合し、反応させて得られるポリウレタンの抵抗値よりも高いものである。得られた各実施例及び各比較例の導電性ローラの環境変動及び抵抗バラツキを測定した。測定結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】
2008129444.tif 000002
【００３２】
*1  重量平均分子量1000のポリテトラメチレングリコール．
*2  重量平均分子量5000のポリプロピレングリコール．
*3  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（水酸基価32）．
*4  ルプラネートMB301．
*5  各実施例及び比較例のPTMG及びPPGの配合量を表２に示す．
【００３３】
【表２】
2008129444.tif 000003
【００３４】
*6  DBP吸油量30ml/100g．
*7  デンカブラック（DBP吸油量125ml/100g）．
【００３５】
表２より、各実施例のローラでは、環境変動及び抵抗バラツキの両方が規定する範囲内、すなわち、環境変動が1.5桁以内で、抵抗バラツキが0.15桁以内であり、環境変動が小さく、かつ抵抗バラツキも小さいことが分かる。これに対して、各比較例のローラでは、環境変動及び抵抗バラツキのうちいずれか一方が上記の規定する範囲を越えていた。