(57)【要約】【課題】環境依存性が低く、優れた導電性を有し、かつ、ブリードアウトの発生が抑制された導電性ローラを提供する。【解決手段】シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された一層以上のウレタン樹脂性の樹脂被覆層４とを備えた導電性ローラ１において、前記樹脂被覆層４のうち少なくとも一層に、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含ませる。また、上記弾性層３に隣接するウレタン樹脂性の樹脂被覆層４は、水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂からなることが好ましい。【選択図】図１
2008070444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された一層以上のウレタン樹脂性の樹脂被覆層とを備えた導電性ローラにおいて、
前記樹脂被覆層のうち少なくとも一層が、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有することを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記弾性層に隣接する樹脂被覆層が、水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂が、紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有する樹脂被覆層が、ウレタン樹脂100質量部に対して、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを0.05〜10質量部含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ローラを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性層及び樹脂被覆層を有する導電性ローラ並びに該導電性ローラを備えた画像形成装置に関し、特に環境依存性が低く、優れた導電性を有し、かつ、ブリードアウトの発生が抑制された導電性ローラ、及び該導電性ローラを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式の画像形成装置においては、現像ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、クリーニングローラ、定着用の加圧ローラ等として、ロール形状の導電性弾性部材、即ち、導電性ローラが多用されており、該導電性ローラは、通常、長さ方向両端部を軸支されて取り付けられるシャフト部材と、該シャフト部材の半径方向外側に配設された一層以上の弾性層とを備えている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に樹脂被覆層を形成する場合がある。
【０００３】
上記導電性ローラの弾性層や樹脂被覆層には、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、ポリウレタン等のエラストマーが用いられており、これに導電性を付与するためにカーボンブラック等の電子導電剤及び過塩素酸塩や４級アンモニウム塩等のイオン導電剤が添加されている。ここで、カーボンブラック等の電子導電剤を樹脂被覆層に使用した場合、導電性ローラの導電性のバラツキが大きくなってしまう可能性がある。一方、イオン導電剤を樹脂被覆層に使用した場合は、導電性ローラの導電性の環境依存性が大きくなり、また、ブリードアウトが生じ易く、感光ドラムを汚染し易いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、環境依存性が低く、優れた導電性を有し、かつ、ブリードアウトの発生が抑制された導電性ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる導電性ローラを用いることにより、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、弾性層に隣接するウレタン樹脂性の樹脂被覆層に、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを適用することで、ブリードアウトが発生することなく、低温、低湿下での良好な導電性を発現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された一層以上のウレタン樹脂性の樹脂被覆層とを備えた導電性ローラにおいて、前記樹脂被覆層のうち少なくとも一層が、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の導電性ローラの好適例は、前記弾性層に隣接する樹脂被覆層が、水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂からなる。ここで、前記水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂は、紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂であるのが好ましい。
【０００８】
本発明の導電性ローラは、前記リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有する樹脂被覆層が、ウレタン樹脂100質量部に対して、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを0.05〜10質量部含有するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、上記導電性ローラを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弾性層の外周上に一層以上のウレタン樹脂性の樹脂被覆層が配設された導電性ローラにおいて、該弾性層に隣接する樹脂被覆層にリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含ませることで、環境依存性が低く、優れた導電性を有し、かつ、ブリードアウトの発生が抑制された導電性ローラを提供することができる。また、かかる導電性ローラを備えることにより、良好な画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜導電性ローラ＞
以下に、本発明の導電性ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の導電性ローラの一例の断面図である。図示例の導電性ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成されたウレタン樹脂性の樹脂被覆層４とを備える。なお、図１に示す導電性ローラ１は、ウレタン樹脂性の樹脂被覆層４を一層のみ有するが、本発明の導電性ローラは、図２に示す導電性ローラ５のように、ウレタン樹脂性の樹脂被覆層６ａ，６ｂを二層以上有することもできる。
【００１２】
本発明の導電性ローラは、上記樹脂被覆層のうち少なくとも一層が、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド［Ｌｉ(ＣＦ3ＳＯ2)2Ｎ］及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタン［Ｌｉ(ＣＦ3ＳＯ2)3Ｃ］を含有することを特徴とする。本発明の導電性ローラは、弾性層に隣接する樹脂被覆層がリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含むため、導電性の環境依存性、特に低温、低湿の環境下での依存性が低く、優れた導電性を有する。このため、導電剤としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを用いた場合、導電剤の配合量を低減することができ、導電剤のブリードアウトの発生が抑制される。従って、かかる樹脂被覆層を有する導電性ローラを画像形成装置に使用した場合、感光ドラムの汚染を防止することができる。
【００１３】
本発明の導電性ローラのシャフト部材としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体や高剛性樹脂製の円筒体、芯金の外周に高剛性樹脂を配置した複合体等が挙げられる。なお、シャフト部材に高剛性の樹脂を使用する場合、高剛性樹脂に導電剤を添加・分散させて、十分に導電性を確保することが好ましい。ここで、高剛性樹脂に分散させる導電剤としては、カーボンブラック粉末、グラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の粉末状導電剤が好ましい。これら導電剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。該導電剤の配合量は、特に制限されるものではないが、高剛性樹脂の全体に対して5〜40質量％の範囲が好ましく、5〜20質量％の範囲が更に好ましい。
【００１４】
上記金属製芯金や金属製円筒体の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等が挙げられる。また、上記高剛性の樹脂基材の材質としては、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリアセタール、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートが好ましい。これら高剛性樹脂は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
本発明の導電性ローラの弾性層は、エラストマーと導電剤とを含み、必要に応じて他の成分を含むことができる。該弾性層に用いるエラストマーとしては、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ＥＣＯ及びポリウレタンが好ましい。上記弾性層には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいし、発泡体として用いてもよい。
【００１６】
上記弾性層に用いる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、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、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。
【００１７】
また、上記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、ヘキサデシ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、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。
【００１８】
上記弾性層は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を103〜1010Ωcmとすることが好ましく、104〜108Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層の抵抗値が103Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により導電性ローラ自体が破壊される場合があり、1010Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００１９】
上記弾性層は、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層は、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。
【００２０】
本発明の導電性ローラの弾性層は、ウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタン、即ち、メカニカル・フロス法発泡成形ウレタンからなることが好ましい。該発泡ウレタンは、発泡剤を用いることなく、ウレタン原料を機械的に撹拌して気泡を混入させる方法で製造される。ここで、ウレタン原料としては、ポリオール及びポリイソシアネート、又はポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー及び鎖延長剤が挙げられ、該ウレタン原料には、更に触媒、整泡剤並びに上述の導電剤等を添加することができる。また、上記発泡ウレタン中の気泡は主として独立気泡であり、その発泡倍率及び密度はエアーの入れ方で適宜調整することができる。
【００２１】
上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、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、プロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオール及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。なお、上記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１,４-ブタンジオール、１,６-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とから得られ、また、上記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られる。
【００２２】
上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリイソシアネートとしては、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（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）や、これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等を用いることができる。これらポリイソシアネートの使用量は、該ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）と上記ポリオールの水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。
【００２３】
上記ポリイソシアネートは、上記ポリオールとワンショット法で反応させてもよいし、予め上記ポリオールと反応させてウレタンプレポリマーとした後、触媒の存在下、鎖延長剤等と反応させてもよい。なお、合成されたウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率は、3〜30質量％の範囲が好ましく、5〜15質量％の範囲が更に好ましく、ウレタンプレポリマーの合成におけるポリイソシアネート及びポリオールの使用量は、ウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率が上記の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。また、上記鎖延長剤は、上記ウレタンプレポリマー同士を連結する化合物であり、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ポリエーテルポリオール、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及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。これら鎖延長剤の使用量は、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基（ＮＣＯ）と鎖延長剤の水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう、適宜選択されることが好ましい。
【００２４】
上記発泡ウレタン原料に用いることができる触媒は、ウレタン化反応用の触媒であり、具体的には、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；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等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。
【００２５】
上記発泡ウレタン原料に用いることができる整泡剤としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル等のシリコーン系整泡剤の他、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活剤等を挙げることができる。該整泡剤の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.5〜5.0質量部の範囲が好ましい。
【００２６】
上記エラストマー原料、好ましくは機械的攪拌により発泡させたウレタン原料を、予めシャフトが配置された円筒状のモールドに注入し、反応硬化させることで、シャフトの外周上に弾性層を有するローラ本体を得ることができる。
【００２７】
本発明の導電性ローラは、トナーに対する帯電性や付着性を制御したり、感光ドラム及び成層ブレード等との摩擦力を低減したり、弾性層による感光ドラム等の汚染を防止するために、上記弾性層の外周面上に一層以上のウレタン樹脂性の樹脂被覆層を備える。
【００２８】
本発明の導電性ローラを構成する樹脂被覆層のうち少なくとも一層は、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有するウレタン樹脂からなり、必要に応じて微粒子等の公知の添加剤を含むことができる。なお、本発明の導電性ローラにおいて、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有する樹脂被覆層以外の樹脂被覆層は、ウレタン樹脂からなり、更に、上記弾性層に用いる導電剤として例示したものと同様のものを含んでもよく、必要に応じて微粒子等の公知の添加剤を含んでもよい。
【００２９】
また、上記樹脂被覆層のうち弾性層に隣接する樹脂被覆層においては、ウレタン樹脂として水性ウレタン樹脂が好ましく、例えば、水に分散又は溶解させるためにポリウレタン骨格の主鎖中に親水性の置換基を導入したり、必要に応じて乳化剤を添加することで得られる水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂が更に好ましい。かかる水性ウレタン樹脂を適用する場合、本発明の導電性ローラにおいては、上記弾性層に隣接する樹脂被覆層が、通常、水性ウレタン樹脂を含む水系塗料を弾性層に塗布することにより形成されるが、この場合、塗料に用いる溶剤が水であるために、作業環境に優しい手法で製造することができる。また、従来の有機溶剤を含む塗料を用いて樹脂被覆層を形成する場合、有機溶剤によって弾性層が溶解・破損する問題があったが、本発明においては、弾性層に隣接する樹脂被覆層に用いる水性ウレタン樹脂が、有機溶剤を使用しないために、弾性層の溶解・破損が抑制され、弾性層の硬化を防止できる。なお、これらウレタン樹脂は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３０】
また、上記水分散性ウレタン樹脂又は水溶性ウレタン樹脂は、紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂であることが好ましい。ここで、紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂とは、紫外線により重合可能な水性のウレタン系モノマー及び／又はオリゴマー、好ましくは、紫外線により重合可能な炭素原子間二重結合を有する水性のウレタン系モノマー及び／又はオリゴマーをいう。また、紫外線により重合可能な炭素原子間二重結合を有する水性のウレタン系モノマー及び／又はオリゴマーとしては、水性のウレタン系(メタ)アクリレートモノマー及び／又はオリゴマーが好ましい。なお、水性のウレタン系モノマー及びオリゴマーは、水に溶解又は分散するものであればいずれも使用できる。
【００３１】
上記ウレタン系(メタ)アクリレートモノマー及びオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。
【００３２】
上記弾性層に隣接する樹脂被覆層が紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂からなる場合、該樹脂被覆層は、例えば、紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂を含む水系塗料を弾性層の外周面に塗布した後、紫外線照射により紫外線硬化型水性ウレタン樹脂を硬化させて形成される。これによって、樹脂被覆層の形成に長い乾燥ラインを準備する必要がなくなり、更に、乾燥工程の諸条件のバラツキに起因する樹脂被覆層の特性のバラツキを排除することができる。ここで、上記水系塗料は、更に、反応性希釈剤、光重合開始剤、光重合促進剤等を含むのが好ましい。なお、水系塗料を弾性層の表面に塗布する方法としては、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法、ダイコート法等が挙げられる。また、紫外線照射に用いる光源としては、水銀灯、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。紫外線照射の条件は、紫外線硬化型水性ウレタン樹脂の種類や塗布量に応じて適宜選択され、例えば、照射強度10〜2000mW/cm2、積算光量50〜2000mJ/cm2の範囲が好ましい。
【００３３】
上記紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂を含む水系塗料において、該水系塗料の粘度は、水の使用量を変えることで適宜調整することができるが、必要に応じて重合性二重結合を有する反応性希釈剤を含有してもよい。該反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に、(メタ)アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の単官能、２官能又は多官能の重合性化合物等を使用することができる。上記水系塗料における反応性希釈剤の配合量は、上記紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂100質量部に対して、10〜200質量部の範囲が好ましい。
【００３４】
上記紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂を含む水系塗料は、光重合開始剤を含有することが好ましく、該光重合開始剤は、紫外線を照射されることによって、上述したウレタン系(メタ)アクリレートモノマーやウレタン系(メタ)アクリレートオリゴマーの重合を開始させる作用を有する。該光重合開始剤としては、４-ジメチルアミノ安息香酸、４-ジメチルアミノ安息香酸エステル、２,２-ジメトキシ-２-フェニルアセトフェノン、アセトフェノンジエチルケタール、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン及び３,３-ジメチル-４-メトキシベンゾフェノン、４,４-ジメトキシベンゾフェノン、４,４-ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス(４-ジアルキルアミノフェニル)ケトン、ベンジル及びベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体、ベンゾイン及びベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘導体、ベンゾインイソプロピルエーテル、２-ヒドロキシ-２-メチルプロピオフェノン、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、キサントン、チオキサントン及びチオキサントン誘導体、フルオレン、２,４,６-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(２,６-ジメトキシベンゾイル)-２,４,４-トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス(２,４,６-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、２-メチル-１-[４-(メチルチオ)フェニル]-２-モルホリノプロパン-１,２-ベンジル-２-ジメチルアミノ-１-(モルホリノフェニル)-ブタノン-１等が挙げられる。これら光重合開始剤は、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。上記水系塗料における光重合開始剤の配合量は、上記紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂100質量部に対して、0.2〜5.0質量部の範囲が好ましい。光重合開始剤の配合量が0.2質量部以下では、紫外線硬化型水性ウレタン樹脂の紫外線硬化を開始させる効果が小さく、一方、5.0質量部を超えると、紫外線硬化を開始させる効果が飽和する一方、コストが高くなる。
【００３５】
上記水系塗料に光重合開始剤を配合する場合、光重合開始剤による重合反応を促進するために、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の第３級アミン系光重合促進剤、トリフェニルホスフィン等のホスフィン系光重合促進剤、チオジグリコール等のチオエーテル系光重合促進剤等を更に水系塗料に添加してもよい。これら光重合促進剤の添加量は、上記紫外線硬化型の水性ウレタン樹脂100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましい。
【００３６】
本発明の導電性ローラにおいて、上記樹脂被覆層のうち少なくとも一層は、導電剤としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド［Ｌｉ(ＣＦ3ＳＯ2)2Ｎ］及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタン［Ｌｉ(ＣＦ3ＳＯ2)3Ｃ］を含有することを要する。また、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを含有する樹脂被覆層においては、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンの配合量が、ウレタン樹脂100質量部に対し0.05〜10質量部であるのが好ましい。上記配合量が0.05質量部未満では、導電性能が発現されず、一方、10質量部を超えると、樹脂に対する溶解性が低下してしまう。
【００３７】
更に、上記樹脂被覆層に用いることができる微粒子としては、ゴム又は合成樹脂製の微粒子やカーボン製の微粒子及びシリカ系微粒子等の無機微粒子が好ましく、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタンアクリレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ガラス状カーボン製の微粒子及びシリカ微粒子が特に好ましい。これら微粒子は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、上記微粒子の配合量は、ウレタン樹脂100質量部に対して、5〜40質量部の範囲が好ましい。更に、上記微粒子の平均粒径は、3〜20μmの範囲が好ましい。
【００３８】
上記樹脂被覆層の合計の厚さは、特に制限されるものではないが、5〜100μmの範囲が好ましい。ここで、厚さは、平均厚さをさす。樹脂被覆層の厚さの合計が5μm未満では、樹脂被覆層を配設する効果が小さく、100μmを超えると、導電性ローラの表面が硬くなり、柔軟性が損なわれる。
【００３９】
本発明の現像ローラの製造方法は、特に限定されるものではなく、樹脂被覆層を構成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法又はスプレー法等によって、上述の方法で得たローラ本体の弾性層上に塗布した後、乾燥又は紫外線照射により製造する方法が好適に採用される。なお、本発明の導電性ローラの製造においては、製造コストを低減するために、工程数を少なくすることが好ましく、例えば、上記シャフト部材と上記弾性層とからなるローラ本体を上記塗料に一度浸漬し、適宜乾燥する等して樹脂被覆層を形成することが好ましい。
【００４０】
本発明の導電性ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μm以下であることが好ましい。導電性ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μmを超えると、現像ローラとして使用した場合にトナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。なお、この平均粗さ（Ｒｚ）は、上記微粒子の平均粒径及び粒径分布等を選択することでコントロールすることができる。
【００４１】
本発明の導電性ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が103〜1010Ωであることが好ましく、104〜108Ωであることが更に好ましい。導電性ローラの抵抗値が103Ω未満では、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、導電性ローラの抵抗値が1010Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが導電性ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に導電性ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、導電性ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。
【００４２】
本発明の導電性ローラは、アスカーＣ硬度が80°以下であることが好ましく、20〜70°であるのが更に好ましい。導電性ローラのアスカーＣ硬度が80°を超えると、導電性ローラと感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像が行えなくなるおそれがあり、また、導電性ローラを現像ローラとして用いた場合、トナーに損傷を与え、感光ドラムや成層ブレードヘのトナー固着等が発生して画像不良が起こり易い。一方、導電性ローラが低硬度過ぎると、導電性ローラを現像ローラとして用いた場合、感光ドラムや成層ブレードとの摩擦力が大きくなり、ジッター等の画像不良が発生するおそれがある。なお、上記導電性ローラは、感光ドラムや成層ブレード等に当接して使用されるため、硬度を低硬度に設定する場合でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好ましく、具体的には20％以下とすることが好ましい。
【００４３】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、上述した導電性ローラを備えることを特徴とし、該導電性ローラを現像ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラ及び転写ローラの少なくともいずれかとして備えるのが好ましい。本発明の画像形成装置は、上記導電性ローラを備える以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。
【００４４】
以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図３は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー７を供給するためのトナー供給ローラ８と、静電潜像を保持した感光ドラム９と、トナー供給ローラ８と感光ドラム９との間に配置された現像ローラ１０と、現像ローラ１０の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード１１と、感光ドラム９の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ１２と、感光ドラム９の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１３と、感光ドラム９に隣接して設けられたクリーニング部１４とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。
【００４５】
図示例の画像形成装置においては、感光ドラム９に帯電ローラ１２を当接させて、感光ドラム９と帯電ローラ１２との間に電圧を印加して、感光ドラム９を一定電位に帯電させた後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム９上に形成する。次に、トナー供給ローラ８と、感光ドラム９と、現像ローラ１０とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ８上のトナー７が現像ローラ１０を経て感光ドラム９に送られる。現像ローラ１０上のトナー７は、成層ブレード１１により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１０と感光ドラム９とが接触しながら回転することにより、トナー７が現像ローラ１０から感光ドラム９の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー７は、転写ローラ１３で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム９上に残留するトナー７は、クリーニング部１４のクリーニングブレード１５によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、トナー供給ローラ８、現像ローラ１０、帯電ローラ１２及び転写ローラ１３の少なくともいずれかに、上述した環境依存性が低く、優れた導電性を有し、かつ、ブリードアウトの発生が抑制された本発明の導電性ローラを用いることで、優れた画像を安定的に形成することが可能となる。
【実施例】
【００４６】
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。
【００４７】
まず、実施例１〜７及び比較例１〜４に共通した仕様の弾性層を有するローラ本体を以下の処方に基づき作製した。
【００４８】
（ローラ本体の作製）
ポリエーテルポリオールによりプレポリマー化されたＮＣＯ含有率6.7％のポリオール変性トリレンジイソシアネートであるイソシアネート成分100質量部と、導電性カーボンブラック2.0質量部、水酸基価37.0mgKOH/gで平均官能基数３のポリエーテルポリオール21質量部、水酸基価388mgKOH/gで平均官能基数３のポリエーテルポリオール19質量部、水酸基価34mgKOH/gの反応性シリコーン整泡剤（ポリジメチルシロキサン／ポリエチレンオキサイド共重合体）5質量部、過塩素酸ナトリウム0.3質量部及びジブチルスズジラウレート0.2質量部とを混合し、ポリウレタン原料を調製した。このポリウレタン原料をメカニカルフロス法により発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、金属軸がセットされた金型に注型することにより、軸の周囲にウレタン発泡体の弾性層を有するローラ本体を作製した。なお、得られたウレタン発泡体の発泡倍率は1.6倍であった。
【００４９】
（実施例１）
水分散性ウレタン樹脂［第一工業製薬（株）製、商品名：スーパーフレックス１０７Ｍ］100質量部と、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.1質量部とを精製水20質量部に添加し、攪拌モータで30分間攪拌して、下層用塗料Ａを調製した。一方、有機溶剤系のウレタン樹脂塗料［日本ポリウレタン工業（株）製、商品名：ニッポランＮ５１９６］100質量部と、カーボンブラック25質量部と、ウレタン粒子［根上工業（株）製、商品名：アートパールＣ８００、平均粒径8.8μm］10質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）300質量部に分散させ、攪拌モータで30分間攪拌し、表層用塗料Ａを調製した。次に、上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体に、上記下層用塗料Ａを塗工及び乾燥して平均厚さ20μmの第一樹脂被覆層を形成した後、上記表層用塗料Ａを塗工及び乾燥して平均厚さ10μmの第二樹脂被覆層を有する導電性ローラを作製した。
【００５０】
（実施例２）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの使用量を1質量部に変更する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５１】
（実施例３）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの使用量を15質量部に変更する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５２】
（実施例４）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの使用量を20質量部に変更する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５３】
（実施例５）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドの使用量を3質量部に変更し、更に、表層用塗料Ａにおけるカーボンブラック25質量部に代えて、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド3質量部を使用する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５４】
（実施例６）
有機溶剤系のウレタン樹脂塗料［日本ポリウレタン工業（株）製、商品名：ニッポランＮ５１９６］100質量部と、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド5質量部と、ウレタン粒子［根上工業（株）製、商品名：アートパールＣ８００、平均粒径8.8μm］10質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）300質量部に分散させ、攪拌モータで30分間攪拌し、表層用塗料Ｂを調製した。次に、上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体に、上記表層用塗料Ｂを塗工及び乾燥して平均厚さ15μmの樹脂被覆層を有する導電性ローラを作製した。
【００５５】
（実施例７）
エマルジョンタイプの紫外線硬化型水性ウレタン樹脂［第一工業製薬（株）製、商品名：Ｒ-５００２、固形分40％］100質量部と、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド3質量部と、ウレタン粒子［根上工業（株）製、商品名：アートパールＣ８００、平均粒径8.8μm］10質量と、光重合開始剤［チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、商品名：イルガキュア１１７３］1質量部とを精製水70質量部に分散させ、攪拌モータで30分間攪拌し、表層用塗料Ｃを調製した。その後、上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体に、上記表層用塗料Ｃを塗工し、室温で20分間乾燥した後、窒素雰囲気下で回転させながら、照射強度50mW/cm2、積算光量1000mJ/cm2で紫外線照射し、平均厚さ10μmの樹脂被覆層を有する導電性ローラを作製した。
【００５６】
（比較例１）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.1質量部に代えて、過塩素酸リチウム3質量部を使用する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５７】
（比較例２）
下層用塗料Ａにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.1質量部に代えて、カーボンブラック15質量部を使用する以外は、実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５８】
（比較例３）
表層用塗料Ｂにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド5質量部に代えて、過塩素酸リチウム3質量部を使用する以外は、実施例６と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００５９】
（比較例４）
表層用塗料Ｃにおけるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド3質量部に代えて、過塩素酸リチウム3質量部を使用する以外は、実施例７と同様にして、導電性ローラを作製した。
【００６０】
次に、得られた導電性ローラのアスカーＣ硬度、ローラ抵抗、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）、感光ドラムの汚染性、画像特性を下記の方法で測定・評価した。結果を表１，２に示す。
【００６１】
（１）アスカーＣ硬度
マイクロゴム硬度計ＭＤ−１［高分子計器社製］を用いて、導電性ローラの表面硬度を測定した。
【００６２】
（２）ローラ抵抗
導電性ローラをＳＵＳドラムに1kgfの荷重で押し付け、23℃×60％ＲＨ（Ｎ/Ｎ）、15℃×10％ＲＨ（Ｌ/Ｌ）、30℃×85％ＲＨ（Ｈ/Ｈ）の各環境下で24時間放置した後、同環境下でＡＤＶＡＮＴＥＳＴ−Ｒ８３４０（アドバンテスト社製）を用いて測定した。
【００６３】
（３）表面粗さ
ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠してＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）を求めた。
【００６４】
（４）感光ドラムの汚染性
導電性ローラを感光ドラムに1kgfの荷重で押し付け、40℃×95％ＲＨの高温高湿の環境下に１週間保存した後、該導電性ローラを現像ローラとして実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像を下記基準で判断した。
感光ドラムの汚染が見られなかったものを「○」、感光ドラムの汚染が若干見られたものを「△」、ブリードして感光ドラムの汚染が見られたものを「×」とした。
【００６５】
（５）画像濃度
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、低温低湿（Ｌ/Ｌ）環境下（15℃、10％ＲＨ）、高温高湿（Ｈ/Ｈ）環境下（30℃、80％ＲＨ）において、ヒューレットパッカード社製カラーＬＢＰ４７００ｄｎにて印字率2％の連続画像形成を行い、初期と5000枚印刷後にベタ画像とハーフトーン画像を形成した。ベタ画像とハーフトーン画像について、目視にて下記基準で判断した。
濃度ムラがないものを「○」、若干の濃度ムラがあるものを「△」、濃度ムラがあるものを「×」とした。
【００６６】
（６）耐かぶり性
白ベタの画像出し中に、プリンタを強制停止し、白地部分における感光ドラムへのトナーの飛翔量をテープ転写による濃度比較により評価した。なお、マクベス濃度計を用いて、0.00の白地部分に対する相対濃度を測定し、下記基準で判断した。
相対濃度が0.15未満のものを「○」、相対濃度が0.15以上0.20未満のものを「△」、相対濃度が0.20以上のものを「×」とした。
【００６７】
【表１】
2008070444.tif 000003
【００６８】
【表２】
2008070444.tif 000004
【００６９】
＊１  導電剤としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを使用した樹脂被覆層．
＊２  導電剤として過塩素酸リチウムを使用した樹脂被覆層．
＊３  導電剤としてカーボンブラックを使用した樹脂被覆層．
【００７０】
表１及び表２の結果から明らかなように、樹脂被覆層のうち少なくとも一層に導電剤としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び／又はリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタンを選択した実施例の導電性ローラは、導電剤として従来のイオン導電剤や電子導電剤を選択した比較例の導電性ローラに比べて、感光ドラムを汚染することがなく、画像特性が良好であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の導電性ローラの一例の断面図である。
【図２】本発明の導電性ローラの他の例の断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  導電性ローラ
２  シャフト
３  弾性層
４  ウレタン樹脂性の樹脂被覆層
５  導電性ローラ
６ａ  ウレタン樹脂性の樹脂被覆層
６ｂ  ウレタン樹脂性の樹脂被覆層
７  トナー
８  トナー供給ローラ
９  感光ドラム
１０  現像ローラ
１１  成層ブレード
１２  帯電ローラ
１３  転写ローラ
１４  クリーニング部
１５  クリーニングブレード
【図１】
2008070444.tif 000005
【図２】
2008070444.tif 000006
【図３】
2008070444.tif 000007