(57)【要約】【課題】温度及び湿度等の雰囲気等に関わらず、安定した導電性を有する導電性植毛部材及び導電性ローラ並びにそれらの製造方法を提供する。【解決手段】本導電性ローラは、芯材と、この芯材を被覆し且つ芯材に接着された弾性多孔質層２３と、弾性多孔質層２３に接着層３を介して植毛された導電性繊維とを備え、この導電性繊維は、導電性高分子層（ポリピロール層等）４１２と水分保持層（コロイダルシリカ層等）４１３とが積層された構造を備える多層被覆繊維４１及び導電性高分子（ポリピロール等）と水分保持粒子（コロイダルシリカ等）とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材に接着層を介して植毛された導電性繊維とを備え、該導電性繊維は、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする導電性植毛部材。
【請求項２】
上記導電性繊維は、上記多層被覆繊維及び上記単層被覆繊維のうちの該多層被覆繊維である請求項１に記載の導電性植毛部材。
【請求項３】
上記多層被覆繊維は、繊維と、該繊維を被覆する上記導電性高分子層と、該導電性高分子層を被覆する上記水分保持層とからなるもの、又は繊維と、該繊維を被覆する上記水分保持層と、該水分保持層を被覆する上記導電性高分子層とからなるものである請求項１又は２に記載の導電性植毛部材。
【請求項４】
基材に接着剤を塗布し、塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜が形成された上記基材に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維を、静電力により植毛する静電植毛工程とを備えることを特徴とする導電性植毛部材の製造方法。
【請求項５】
芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着された弾性多孔質層と、該弾性多孔質層に接着層を介して植毛された導電性繊維とを備え、該導電性繊維は、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項６】
上記導電性繊維は、上記多層被覆繊維及び上記単層被覆繊維のうちの該多層被覆繊維である請求項５に記載の導電性ローラ。
【請求項７】
上記多層被覆繊維は、繊維と、該繊維を被覆する上記導電性高分子層と、該導電性高分子層を被覆する上記水分保持層とからなるもの、又は繊維と、該繊維を被覆する上記水分保持層と、該水分保持層を被覆する上記導電性高分子層とからなるものである請求項５又は６に記載の導電性ローラ。
【請求項８】
芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着された弾性多孔質層とを備えるローラ基体における該弾性多孔質層に接着剤を塗布し、塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜が形成された上記弾性多孔質層に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維を、静電力により植毛する静電植毛工程とを備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性植毛部材及び導電性ローラ並びにそれらの製造方法に関する。更に詳しくは、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性を有する導電性植毛部材及び導電性ローラ並びにそれらの製造方法に関する。
本発明は、複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等に適用される電子写真方式の画像形成装置、半導体等の静電気の影響を受け易い電子部品を取扱うところでの除電装置、カメラ等の光学機械の部材、電磁ノイズ防止シートなどに広く利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導電性繊維を備える導電性材料は、複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等に適用される電子写真方式の画像形成装置、除電装置、光学機械の部材等において幅広く利用されている。
また、従来より使用されている導電性繊維としては、繊維をタンニン、吐酒石等により処理して、繊維表面にタンニン化合物等を生成させ、その保水性を利用して表面の通電性を保つ方法や、繊維に界面活性剤、珪酸ソーダ、コロイダルシリカ等を付着させ、それらの吸着水分を利用して表面の通電性を保つ方法を用いた電着処理繊維、即ち導電性を得るために繊維表面に水分を保持させるための処理が施された繊維が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。更には、ポリピロール等の導電性高分子により繊維表面が被覆された導電性高分子被覆繊維や、ピロール及びコロイダルシリカ等を用いて形成された導電層を有する導電性繊維が知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２０７７６号公報
【特許文献２】
特開平８−３０９２６７号公報
【非特許文献１】
「静電気学会誌」、１９９２年、第１６巻、第５号、ｐ．３８９−３９５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
導電性繊維を備える導電性材料を機能部材として、特に画像形成装置等に用いられる導電性ローラなどとして使用するには、静電気力を作用させるために必要な電荷を移動させるため、部材の電気抵抗を所望の値に制御できることが必要である。特に、近年、画像形成装置に対する高画質化、装置の小型化等の要求が高まりつつあり、電気抵抗を制御する際の精度の向上、導電性機能部材の長寿命化等が求められている。
しかしながら、上記の従来技術は、静電植毛の際に効率よく均質に、更には安全に植毛するため、繊維の飛翔性、流動性、分級性、難燃性を向上させることを目的としたものであり、繊維が植毛された後の導電性材料の導電性に関しては何ら考慮されていない。
【０００５】
即ち、上記の導電性高分子被覆繊維を用いて導電性機能部材を作製した場合、低湿度雰囲気下の使用においては印加電圧及び経過時間によらず１０５〜１０７Ωの比較的低い抵抗値を示し、導電性は安定しているが、高湿度雰囲気下の使用、特に長時間連続での使用においては、印加される電界により繊維表面の導電性高分子層からドーパントが電気泳動して離脱してしまい、抵抗値が時間と共に不可逆的に上昇し、要求される抵抗値の範囲を逸脱してしまうことが考えられる。よって、電気抵抗を所望の値に制御することが困難となることがあり、長寿命化の要求に対応することも困難となる。また、上記の電着処理繊維を用いて導電性機能部材を作製した場合、高湿度雰囲気下の使用においては経過時間によらず１０５〜１０７Ωの比較的低い抵抗値を示し、高電圧を印加することなどにより水分が離脱しても、空気中から水分が供給されるため抵抗値は安定している。しかし、低湿度雰囲気下の使用においては、水分の離脱が生じるため、抵抗値が１０９Ωを超える程高くなってしまい、電気抵抗を所望の値に制御することが困難となることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性を有する導電性植毛部材及び導電性ローラ並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の通りである。
（１）基材と、該基材に接着層を介して植毛された導電性繊維とを備え、該導電性繊維は、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする導電性植毛部材。
（２）上記導電性繊維は、上記多層被覆繊維及び上記単層被覆繊維のうちの該多層被覆繊維である上記（１）に記載の導電性植毛部材。
（３）上記多層被覆繊維は、繊維と、該繊維を被覆する上記導電性高分子層と、該導電性高分子層を被覆する上記水分保持層とからなるもの、又は繊維と、該繊維を被覆する上記水分保持層と、該水分保持層を被覆する上記導電性高分子層とからなるものである上記（１）又は（２）に記載の導電性植毛部材。
（４）基材に接着剤を塗布し、塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜が形成された上記基材に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維を、静電力により植毛する静電植毛工程とを備えることを特徴とする導電性植毛部材の製造方法。
（５）芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着された弾性多孔質層と、該弾性多孔質層に接着層を介して植毛された導電性繊維とを備え、該導電性繊維は、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする導電性ローラ。
（６）上記導電性繊維は、上記多層被覆繊維及び上記単層被覆繊維のうちの該多層被覆繊維である上記（５）に記載の導電性ローラ。
（７）上記多層被覆繊維は、繊維と、該繊維を被覆する上記導電性高分子層と、該導電性高分子層を被覆する上記水分保持層とからなるもの、又は繊維と、該繊維を被覆する上記水分保持層と、該水分保持層を被覆する上記導電性高分子層とからなるものである上記（５）又は（６）に記載の導電性ローラ。
（８）芯材と、該芯材を被覆し且つ該芯材に接着された弾性多孔質層とを備えるローラ基体における該弾性多孔質層に接着剤を塗布し、塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜が形成された上記弾性多孔質層に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維を、静電力により植毛する静電植毛工程とを備えることを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の導電性植毛部材によれば、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性が得られる。特に、湿度の高低に応じて、多層被覆繊維においては導電性高分子層と水分保持層のいずれかに、単層被覆繊維においては導電層における導電性高分子と水分保持粒子のいずれかに、電流が選択的に流れるため、安定した導電性が得られる。
また、導電性繊維が多層被覆繊維であり、この多層被覆繊維が特定の構成である場合、十分な導電性を有する導電性植毛部材とすることができる。
本発明の導電性植毛部材の製造方法によれば、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性を有する導電性植毛部材を容易に製造することができる。
本発明の導電性ローラによれば、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性が得られる。特に、湿度の高低に応じて、多層被覆繊維においては導電性高分子層と水分保持層のいずれかに、単層被覆繊維においては導電層における導電性高分子と水分保持粒子のいずれかに、電流が選択的に流れるため、安定した導電性が得られる。そのため、精度の高い電気抵抗の制御が可能となり、且つ寿命が長くなり、複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等に適用される電子写真方式の画像形成装置において好適に利用できる。
また、導電性繊維が多層被覆繊維であり、この多層被覆繊維が特定の構成である場合、十分な導電性を有する導電性ローラとすることができる。
本発明の導電性ローラの製造方法によれば、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性を有する導電性ローラを容易に製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
［１］導電性植毛部材及びその製造方法
（１）導電性植毛部材
上記「基材」は、導電性を有しており、接着層により導電性繊維を支持できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、導電性を付与した弾性多孔質体、導電性プラスチック、及び鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属などの材質からなるものが挙げられる。
【００１０】
上記「接着層」は、上記基材に植毛される導電性繊維を固定するものである。この接着層は、導電性を有していることが好ましいが、植毛される繊維が基材表面に接触しており、基材と導電性繊維とが十分に導通されておれば、導電性を有していなくてもよい。
この接着層は、例えば、公知の接着剤を基材表面に塗布し、乾燥及び／又は硬化させて形成される。
この接着剤としては、例えば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、合成ゴム及び天然ゴム等を主成分とする接着剤を用いることができる。また、これらを主成分とする水系接着剤が、基材として弾性多孔質のものを用いた場合、基材を膨潤させることが少ないため好ましい。なかでも、アクリル樹脂が主成分であることが好ましい。このアクリル樹脂は、非反応性ポリアクリル酸エステル（非架橋型）、反応性ポリアクリル酸エステル（主としてメチロールメラミンを架橋剤として用いる。）及び自己架橋型ポリアクリル酸エステルに分けられ、反応型、自己架橋型は耐水性、耐アルカリ性、耐溶剤性等に優れるため、多く用いられている。また、反応型アクリル樹脂の場合、物性を改良するために官能基としてカルボキシル基、アミド基、アミノ基、エポキシ基及びヒドロキシル基等の少なくとも１種を導入したものであってもよい。尚、これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００１１】
また、接着層に導電性を付与する場合には、上記接着剤に導電性フィラーを含有させればよい。この導電性フィラーとしては、例えば、導電性セラミック系フィラー、炭素系導電性フィラー等が挙げられる。導電性セラミック系フィラーにおけるセラミックとしては、酸化物系セラミック、ケイ化物系セラミック及び炭化物系セラミック等が挙げられる。酸化物系セラミックとしては、酸化スズ、酸化チタン、インジウム等の原子価の異なる元素をドープした酸化スズ、チタン酸カリウムウィスカー等の電気絶縁性酸化物の表面に酸化スズをコートしてなる導電性チタン酸カリウムウィスカーなどが挙げられる。ケイ化物系セラミックとしては、ケイ化モリブデン等が挙げられる。炭化物系セラミックとしては、炭化タングステン等が挙げられる。また、炭素系導電性フィラーとしては、カーボンブラック、炭素短繊維、グラファイト粒子等が挙げられる。
【００１２】
この接着層の厚みは特に限定されないが、２０〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは４０〜３００μｍである。この厚みが２０〜５００μｍである場合、繊維の脱落が起こりにくい。また、基材が弾性多孔質体等の柔軟性を有するものであっても、その柔軟性を損なうことが少ないため好ましい。
【００１３】
上記基材に植毛される上記「導電性繊維」は、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方である。これらの繊維は、植毛時の電界等の調整を考慮した場合、どちらか一方のみが植毛されていることが好ましい。特に、本発明においては、導電性繊維は、多層被覆繊維及び単層被覆繊維のうちの多層被覆繊維とすることができる。
【００１４】
本発明においては、このような導電性繊維により、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性が得られる。特に、湿度の高低に応じて、多層被覆繊維においては導電性高分子層と水分保持層のいずれかに、単層被覆繊維においては導電層における導電性高分子と水分保持粒子のいずれかに、電流が選択的に流れるため、安定した導電性が得られる。具体的に言うと、湿度が低い場合には、多層被覆繊維においては導電性高分子層、単層被覆繊維においては導電層における導電性高分子に選択的に電流が流れるため、安定した導電性が得られる。一方、湿度が高い場合には、多層被覆繊維においては水分保持層、単層被覆繊維においては導電層における水分保持粒子に選択的に電流が流れる。そのため、多層被覆繊維においては導電性高分子層、単層被覆繊維においては導電層におけるドーパントの移動が抑制され、抵抗値の上昇を防ぐことができる。よって、本発明の導電性植毛部材は、湿度の高低に関わらず、長期に渡って安定した導電性が得られる。
【００１５】
上記「多層被覆繊維」は、上記「導電性高分子層」と上記「水分保持層」とが積層された構造を備えるものであれば特に限定されず、後記の導電層が更に積層されていてもよい。また、各々の層が積層される順序は特に限定されない。更に、積層される層の数は特に限定されないが、通常各々１層である。特に、この多層被覆繊維は、繊維と、この繊維を被覆する導電性高分子層と、この導電性高分子層を被覆する水分保持層とからなるもの、又は繊維と、この繊維を被覆する水分保持層と、この水分保持層を被覆する導電性高分子層とからなるものとすることができる。これらの多層被覆繊維は、１種類のみ用いてよいし、２種以上を混合して用いてよいが、１種類のみ用いられていることが好ましい。
【００１６】
上記繊維としては、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン及びビニロン等の化学繊維、羊毛、木綿及び麻等の天然繊維、その他の複合紡糸繊維などが挙げられる。これらは、１種のみ用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００１７】
上記導電性高分子層を形成する導電性高分子としては、例えば、ピロール、Ｎ−メチルピロール、アニリン、チオフェン及びチオフェン−３−スルホン酸等のモノマーを重合させたポリマー又はコポリマーから形成されるものが挙げられる。なかでも、重合反応の活性が高く、繊維表面に導電性高分子層を短時間で形成することが可能なため、ピロールが好ましく用いられる。
この導電性高分子層における導電性は、例えば、重合する際に用いられる酸化重合触媒がドーパントとして機能し、導電性高分子と錯体を形成することにより発揮される。また、重合する際にドーパントを併用することなどにより導電性を向上させることもできる。
上記酸化重合触媒は特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄及び過マンガン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
また、上記他のドーパントとしては、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロベンゼンスルホン酸、トリクロロベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、イソプロピルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸及びスルホサリチル酸等の芳香族スルホン酸、トリフルオロスルホン酸、過塩素酸、塩酸、硫酸及び硝酸等が挙げられる。更には、これらのアルカリ金属塩を用いることもできる。これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００１８】
上記水分保持層は、水分を保持することが可能であり、保持された水分を利用して通電性を保つことができるものであれば特に限定されない。例えば、この層を形成する面に界面活性剤、珪酸ソーダ、コロイダルシリカ等を付着させて形成されたものなどが挙げられる。この場合、それらの吸着水分を利用して通電性が保たれる。また、この層を形成する面をタンニン、吐酒石等により処理し、タンニン化合物等を生成させたもの等を挙げることもできる。この場合は、それらの保水性を利用して通電性が保たれる。
尚、上記導電性高分子層及び水分保持層を形成する方法は特に限定されず、例えば、特許文献１及び非特許文献１に記載の各々の方法等を参照することができる。
【００１９】
また、多層被覆繊維における導電性高分子層の厚さは、０．００５〜０．２μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．１μｍである。
更に、多層被覆繊維における水分保持層の厚さは、０．００５〜０．２μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．２μｍである。
また、この導電性高分子層と水分保持層の厚さの合計は、０．０１〜０．４μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．３μｍである。両者の合計が０．０１〜０．４μｍである場合、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性が得られる。また、繊維からの導電性高分子層及び水分保持層の脱落が抑制でき、且つ繊維の柔軟性が損なわれにくい。
【００２０】
上記「単層被覆繊維」は、繊維が、導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆されたものである。
上記導電性高分子としては、前記モノマーにより重合されるものが挙げられる。また、上記水分保持粒子としては、水分を保持することが可能であり、保持された水分を利用して通電性を保つことができ、且つ上記モノマーの重合を妨げないものであればよい。例えば、界面活性剤、珪酸ソーダ、コロイダルシリカ等が挙げられる。
上記単層被覆繊維を製造する方法は、特に限定されず、例えば、繊維及びコロイダルシリカの存在下にピロールを重合させて形成することができる。また、特許文献２に記載の方法等を参照することができる。
【００２１】
また、単層被覆繊維における導電層の厚さは、０．０１〜０．４μｍであることが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．３μｍである。この厚さが０．０１〜０．２μｍである場合、温度及び湿度等の雰囲気や印加される電圧に関わらず、安定した導電性が得られる。また、繊維からの導電層の脱落が抑制でき、且つ繊維の柔軟性が損なわれにくい。
更に、この導電層における導電性高分子と水分保持粒子の割合（質量比）は特に限定されず、用途に応じて適宜調整することができる。
【００２２】
上記導電性繊維の表面漏洩抵抗値（温度：２３℃、湿度：５５％）は、１０５〜１０１０Ωであることが好ましい。この値が１０５〜１０１０Ωである場合、得られる導電性植毛部材を、画像形成装置や除電装置等に好適に利用できる。
また、上記導電性繊維の長さは、用途に応じて適宜調整することができ、特に限定されないが、０．１〜５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．５〜２ｍｍ、更に好ましくは０．８〜１．５ｍｍである。この長さが０．１〜５ｍｍである場合、繊維同士が絡み合うことなく、接着層を介して基材に植毛することができる。
更に、導電性繊維の太さは用途に応じて適宜調整することができ、特に限定されないが、０．５６〜５．６デシテックスであることが好ましく、より好ましくは０．５６〜３．３デシテックスである。この太さが０．５６〜５．６デシテックスである場合、繊維を基材に接着層を介して十分且つ均一に植毛することができる。
尚、導電性繊維の長さ及び太さは、上記の好ましい値を適宜組み合わせることができる。
また、導電性繊維の植毛密度は、その太さにもよるが特に限定されず、合計で５０〜１０００本／ｍｍ２であることが好ましく、より好ましくは７５〜８００本／ｍｍ２である。
更に、これらの繊維は、基材に対して、それぞれ３０〜９０°の角度で植毛されていることが好ましく、より好ましくは５０〜９０°、更に好ましくは７０〜９０°である。この角度が９０°に近いほど、繊維の先端が導電性植毛部材の対向物におよそ垂直にあたることになるため好ましい。
【００２３】
（２）導電性植毛部材の製造方法
本発明の導電性植毛部材を製造する方法は特に限定されないが、例えば、本発明の導電性植毛部材の製造方法により製造することができる。
上記「塗膜形成工程」においては、基材に接着剤が塗布され、上記「塗膜」が形成される。上記「基材」、上記「接着剤」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
接着剤の塗布量は、所望の本数の導電性繊維を固着することができれば特に限定されないが、２０ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、より好ましくは２０〜５００ｇ／ｍ２、更に好ましくは４０〜３００ｇ／ｍ２である。
接着剤の塗布方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、スプレー塗布、ロールコート及び浸漬塗布等の方法が挙げられる。なかでも、均一に塗布することができ、且つ塗布量の制御が容易であるため、スプレー塗布法により塗布することが好ましい。
【００２４】
また、上記「静電植毛工程」においては、上記塗膜に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維が静電力により植毛される。具体的には、塗膜が形成された基材に高電圧を印加しながら、塗膜に向けて所定長さの導電性繊維を供給して、導電性繊維を植毛し、その後、塗膜を乾燥及び／又は硬化させて、導電性繊維を基材に接着層を介して固着させる。
上記「多層被覆繊維」、上記「単層被覆繊維」及び上記「導電性繊維」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
【００２５】
［２］導電性ローラ及びその製造方法
（１）導電性ローラ
上記「芯材」は、十分な機械的強度を有し、その表面に弾性多孔質層を支持できるものであり、且つ導電性を有していればよく、その材質等は特に限定されない。この芯材としては、例えば、快削鋼等にめっきを施した芯材、アルミニウム合金及びステンレス鋼等からなる芯材、樹脂製の基体にめっきを施し、導電性を付与した芯材等を使用することができる。
また、芯材の径方向の断面形状は、特に限定されないが、通常、円形又は略円形であり、楕円形、四角形又は三角形等の形状であってもよい。更に、この芯材は中実体であっても、中空体であってもよい。
【００２６】
上記「弾性多孔質層」は、弾性多孔質体からなり、芯材の周面に形成されているものである。
この弾性多孔質体としては、例えば、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、エチレンプロピレン非共役ジエンゴムスポンジフォーム、及びクロロプレンゴムスポンジフォーム等が挙げられる。なかでも、ウレタンフォームである場合、容易に低密度、且つ低硬度のフォームとすることができるため好ましい。尚、ウレタンフォームなどのようにセル膜を有しているものは、除膜処理されていても、除膜処理されていなくてもよい。
また、この弾性多孔質層には、導電性が付与されており且つ上記芯材と導通していることが好ましい。特に、導電性繊維を固定している接着層に導電性が付与されていない場合、又は接着層に導電性が付与されてはいるが、接着層と芯材とが接触しておらず、両者が導通していない場合には、弾性多孔質層に導電性が付与されており、且つ芯材と導通している必要がある。一方、接着層に導電性が付与されており且つ芯材と接触しており、両者が導通している場合には、必ずしも弾性多孔質層に導電性が付与されていなくてもよい。尚、弾性多孔質層に導電性を付与する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
【００２７】
この弾性多孔質体のセル数は特に限定されないが、３０〜３０００個／２５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは４０〜３０００個／２５ｍｍである。このセル数が３０〜３０００個／２５ｍｍである場合、導電性繊維の植毛密度が適度となる。
また、弾性多孔質体の密度は特に限定されないが、１０〜５００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、より好ましくは３０〜３００ｋｇ／ｍ３である。この密度が１０〜５００ｋｇ／ｍ３である場合、導電性ローラの硬さが適度となる。
【００２８】
尚、上記「接着層」、上記「多層被覆繊維」、上記「単層被覆繊維」及び上記「導電性繊維」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
【００２９】
（２）導電性ローラの製造方法
本発明の導電性ローラを製造する方法は特に限定されず、例えば、本発明の導電性ローラの製造方法により製造することができる。
上記「塗膜形成工程」においては、ローラ基体の表面に接着剤が塗布され、上記「塗膜」が形成される。この際に塗布される上記「接着剤」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
上記「ローラ基体」は、芯材と、芯材を被覆し且つこの芯材に接着されている弾性多孔質層とを備える。また、上記「芯材」及び上記「弾性多孔質層」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
このローラ基体を製造する方法は特に限定されず、例えば、円筒状の弾性多孔質体を形成し、その後、接着剤を塗布した芯材を挿入し、弾性多孔質体と芯材とを接着することにより得ることができる。また、弾性多孔質体ブロックを形成し、芯材を挿通させるための孔を開け、その後、接着剤を塗布した芯材を挿入し、弾性多孔質体ブロックと芯材とを接着し、次いで、ローラ形状となるように外面を研磨等することにより得ることもできる。更に、仮シャフトを用いたモールド成形等により得ることもできる。この際に用いられる接着剤は特に限定されず、前記の接着剤を使用することができる。また、この接着剤には、前記の導電性フィラーを含有させることが好ましい。
【００３０】
また、上記「静電植毛工程」においては、上記塗膜に、導電性高分子層と水分保持層とが積層された構造を備える多層被覆繊維及び導電性高分子と水分保持粒子とを含む導電層により被覆された単層被覆繊維のうちの少なくとも一方の導電性繊維が静電力により植毛される。具体的には、塗膜が形成された弾性多孔質層に高電圧を印加しながら、塗膜に向けて所定長さの導電性繊維を供給して、導電性繊維を植毛し、その後、塗膜を乾燥及び／又は硬化させて、導電性繊維を弾性多孔質層に接着層を介して固着させる。
上記「多層被覆繊維」、上記「単層被覆繊維」及び上記「導電性繊維」については、前記の各説明をそのまま適用できる。
【００３１】
また、本発明の導電性ローラ及び本発明の製造方法により得られる導電性ローラは、温度１０〜２８℃及び湿度８５％以下（特に、湿度１５〜８５％）の雰囲気下において、後記実施例と同様にして測定した抵抗値（印加電圧：５０００Ｖ以下、特に５〜３０００Ｖ、更には５〜２０００Ｖ）が１０５〜１０１０Ωであって、環境変化や経時変化の小さいものとすることができる。
更に、これらのローラは、後記実施例と同様にして測定した、初期と６０分後との抵抗値の変化率（常用対数で表した場合の変化率）を±１５％以内、特に±１０％以内とすることができる。
【００３２】
また、本発明の導電性ローラ及び本発明の製造方法により得られる導電性ローラは、事務機器用ローラとすることができる。この事務機器用ローラとしては、複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置などに組み込まれているトナー供給ローラ、クリーニングローラ及び帯電ローラ等が挙げられる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
［１］導電性ローラの製造
実施例１
図１〜３を用いて、実施例１の導電性ローラ１の製造方法を説明する。尚、図１は導電性ローラを説明する模式図、図２は導電性ローラの断面を説明する模式図、及び図３は図１におけるＡ部の拡大図である。
芯材２１（直径；６ｍｍ、長さ；３６０ｍｍ、材質；ＳＵＭ２２）の表面に、厚さ２０μｍ程度となるようにホットメルト接着剤（乾燥後、接着層２２となる。）を塗布し、この芯材２１を弾性多孔質体に挿通させるために予め設けられた弾性多孔質体の孔に挿通し、加熱して接着させた。尚、この弾性多孔質体としては、導電性カーボンブラック分散液とアクリルエマルジョンとを混合し、エマルジョン中のカーボンブラックが３０質量％となるようにしたものを、弾性多孔質体（ポリエーテル系軟質ウレタンフォーム、株式会社イノアックコーポレーション製、セル数；７０個／２５ｍｍ、密度；８０ｋｇ／ｍ３）に含浸させ、乾燥させて導電性を付与した弾性多孔質体（体積固有抵抗値；５×１０５Ω・ｃｍ）を用いた。また、上記導電性カーボンブラック分散液としては、三陽色素株式会社製、固形分が３６質量％であるものを用いた。更に、上記アクリルエマルジョンとしては、日本ゼオン株式会社製、固形分が４５質量％であるものを用いた。
その後、外形を研削、研磨し、芯材２１と弾性多孔質層２３（長さ；３１０ｍｍ）とが接着層２２を介して接合されてなるローラ基体２（直径；１６ｍｍ）を製造した。
【００３４】
次いで、エマルジョン中の酸化スズが３０質量％となるように、酸化スズ分散液とアクリル系エマルジョンとを混合して得られたアクリル系エマルジョン接着剤を、塗着量が２．５ｇ（１６０ｇ／ｍ２）となるように、得られたローラ基体２における弾性多孔質層２３の表面に、スプレー塗布し、塗膜（乾燥後、接着層３となる）を形成した。尚、上記酸化スズ分散液としては、御国色素株式会社製、商品名「ＭＬＦ−３０」、固形分が２９質量％であるものを用いた。また、上記アクリル系エマルジョンとしては、日本ゼオン株式会社製、商品名「Ｎｉｐｏｌ  ８５２」、不揮発分が約４５％であるものを用いた。
その後、静電植毛装置（東洋電植株式会社製）により、６０ｋＶの電圧で、多層被覆繊維４１［ナイロン６６繊維４１１（長さ；１．０ｍｍ、太さ；３．３デシテックス）と、この繊維を被覆する導電性高分子層４１２（ポリピロール層、厚さ；０．０２μｍ）と、この導電性高分子層を被覆する水分保持層４１３（コロイダルシリカ層、厚さ；０．０２μｍ）とからなるもの、酸化重合触媒；過硫酸アンモニウム（導電性高分子層におけるドーパント：硫酸イオン）］を、塗膜が形成された弾性多孔質層２３に向けて供給して植毛（植毛密度；１００本／ｍｍ２）し、温度８０℃に調整した熱風循環乾燥炉内で３０分間乾燥させて多層被覆繊維４１を接着層３を介して固着し、導電性繊維４（多層被覆繊維４１）が植毛された導電性ローラ１を製造した。
尚、使用した多層被覆繊維の各条件における表面漏洩抵抗値は、１０６Ω（温度：２３℃、湿度：５５％）である。
【００３５】
実施例２
図４を用いて、実施例２の導電性ローラの製造方法を説明する。尚、図４は、導電性ローラの断面を拡大した模式図であり、拡大部位は図３と同様である。
実施例１で用いた多層被覆繊維の代わりに単層被覆繊維４２［株式会社ニッセン製、商品名「ドリーマロン」、ナイロン６６繊維４２１（長さ；１．０ｍｍ、太さ；３．３デシテックス）の表面が導電層４２２（導電性高分子；ポリピロール、水分保持粒子；コロイダルシリカ、厚さ；０．０２μｍ）により被覆されたもの、酸化重合触媒；過硫酸アンモニウム（ドーパント：硫酸イオン）、質量比（導電性高分子：水分保持粒子）は１：１］を静電植毛したこと以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを製造した。
尚、使用した単層被覆繊維の各条件における表面漏洩抵抗値は、１０６Ω（温度：２３℃、湿度：５５％）である。
【００３６】
比較例１（導電性高分子層のみが被覆された繊維を植毛した導電性ローラ）
実施例１で用いた多層被覆繊維の代わりに導電性高分子層（厚さ；０．０２μｍ）のみが被覆された繊維［株式会社ニッセン製、商品名「ドリーマロン」、ナイロン６６繊維（長さ；１．０ｍｍ、太さ；３．３デシテックス）がポリピロールにより被覆されたもの、酸化重合触媒；過硫酸アンモニウム（ドーパント：硫酸イオン）］を静電植毛したこと以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを製造した。
尚、使用した導電性高分子層のみが被覆された繊維の各条件における表面漏洩抵抗値は、２×１０７Ω（温度：２３℃、湿度：５５％）、１．２×１０７Ω（温度：２８℃、湿度：８５％）である。
【００３７】
比較例２（水分保持層のみが被覆された繊維を植毛した導電性ローラ）
実施例１で用いた多層被覆繊維の代わりに水分保持層（厚さ；０．０２μｍ）のみが被覆された繊維［ナイロン６６繊維（長さ；１．０ｍｍ、太さ；３．３デシテックス）がコロイダルシリカにより処理されたもの］を静電植毛したこと以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを製造した。
尚、使用した水分保持層のみが被覆された繊維の各条件における表面漏洩抵抗値は、４×１０７Ω（温度：２３℃、湿度：５５％）、３×１０５Ω（温度：２８℃、湿度：８５％）である。
【００３８】
［２］導電性ローラの性能評価
（１）温度２３℃、湿度５５％の雰囲気下における抵抗値
実施例１、２及び比較例１、２の各導電性ローラを、温度２３℃、湿度５５％の雰囲気下で２４時間静置し、その後、各導電性ローラにおける芯材の両端に各々１００ｇのおもりを取り付け、この雰囲気下で１００Ｖの電圧を印加して、導電性ローラの下に敷いた真鍮板と芯材との間における、初期（電圧を印加して１０秒後）の抵抗値を、絶縁抵抗計（株式会社アドバンステスト製、型式「Ｒ８３４０」）にて測定した。その結果を表１に示す。尚、抵抗値は、常用対数［ｌｏｇ（Ｒ／Ω）］で表した。
【００３９】
（２）測定雰囲気及び印加電圧の変化による抵抗値の変化
実施例１、２及び比較例１、２の各導電性ローラを、表２に示す各雰囲気下（温度；１０℃、湿度；１５％、及び温度；２８℃、湿度；８５％）で２４時間静置し、上記（１）と同様に芯材におもりを取り付け、各雰囲気下で１０Ｖ及び１０００Ｖの各電圧を印加して、導電性ローラの下に敷いた真鍮板と芯材との間における、初期（１０秒後）及び６０分後の抵抗値を上記と同様にして測定した。その結果を表２に併記する。尚、各抵抗値は、常用対数で表した。
【００４０】
【表１】
2004335316.tif 000003
【００４１】
【表２】
2004335316.tif 000004
【００４２】
［３］実施例の効果
表１によれば、実施例１、２及び比較例１、２の各導電性ローラの抵抗値［ｌｏｇ（Ｒ／Ω）］は、６．６９〜７．７０であり、温度２３℃、湿度５５％の雰囲気下での導電性においては何の問題もないことが分かった。
【００４３】
しかし、表２によれば、導電性高分子のみ被覆された繊維が植毛された比較例１においては、温度２８℃、湿度８５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際に７．３１（初期）から８．４６（６０分後）となり、約１６％（常用対数で表した場合）も上昇してしまった。また、印加電圧１０００Ｖの際にも７．３２（初期）から９．５７（６０分後）となり、約３１％も上昇してしまった。よって、この雰囲気下では安定した導電性が得られないことが分かった。
また、温度２８℃、湿度８５％の雰囲気下で、６０分後の抵抗値が９．５７と上昇してしまった比較例１の導電性ローラを、温度２３℃、湿度５５％の雰囲気下で２４時間静置し、この雰囲気下で１００Ｖの電圧を印加したところ、１０秒後の抵抗値は８．５となり、表１における比較例１の抵抗値７．４９よりも大きな値となった。このことから、一度抵抗値が上昇してしまうと、雰囲気が変わっても導電性は改善されず、抵抗値の上昇は不可逆的なものであることが分かった。
【００４４】
更に、水分保持層のみ被覆された繊維が植毛された比較例２においては、温度１０℃、湿度１５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際には初期の段階から１０．３と高く、６０分後においても１１．３と高かった。更に、印加電圧１０００Ｖの際にも初期の段階から抵抗値が１０．３と高く、６０分後においても１１．０と高かった。このことから、この雰囲気下では安定した導電性が得られないことが分かった。尚、温度２８℃、湿度８５％の雰囲気下では、印加電圧及び経過時間に関係なく、導電性に問題はなかった。
【００４５】
これに対して、多層被覆繊維が植毛された実施例１においては、温度１０℃、湿度１５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際に６．８３（初期）、７．４２（６０分後）（抵抗値の変化率；約＋９％）であり、印加電圧１０００Ｖの際に６．７８（初期）、７．５５（６０分後）（変化率；約＋１１％）であった。また、温度２８℃、湿度８５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際に７．０１（初期）、７．５９（６０分後）（変化率；約＋８％）であり、印加電圧１０００Ｖの際に６．９４（初期）、７．５６（６０分後）（変化率；約＋９％）であった。
また、単層被覆繊維が植毛された実施例２においては、温度１０℃、湿度１５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際に７．７２（初期）、７．８４（６０分後）（変化率；約＋２％）であり、印加電圧１０００Ｖの際に７．６８（初期）、７．８９（６０分後）（変化率；約＋３％）であった。また、温度２８℃、湿度８５％の雰囲気下の抵抗値が、印加電圧１０Ｖの際に７．９４（初期）、７．８１（６０分後）（変化率；約−２％）であり、印加電圧１０００Ｖの際に７．９２（初期）、７．７９（６０分後）（変化率；約−２％）であった。
これらのことから実施例１及び２の各導電性ローラは、湿度等の雰囲気、印加電圧及び経過時間により性能が左右されず、優れた導電性を有するものであることが分かった。
【００４６】
尚、本発明においては、上記の具体的な実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、本発明の導電性ローラは、図５に示すように、実施例１で用いた多層被覆繊維の代わりに、繊維４１１と、この繊維４１１を被覆する水分保持層４１３（例えば、コロイダルシリカ層等）と、この水分保持層４１３を被覆する導電性高分子層４１２（例えば、ポリピロール層等）とからなる多層被覆繊維４１が植毛されたものであってもよい。
また、本発明の導電性ローラは、実施例１で用いた多層被覆繊維の代わりに、導電性高分子層と、水分保持層と、導電層とが積層された構造を備える多層被覆繊維が植毛されたものであってもよい。尚、これらの積層順序は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性ローラを説明する模式図である。
【図２】導電性ローラの断面を説明する模式図である。
【図３】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図４】実施例２の導電性ローラにおける断面の一部を拡大した模式図である
【図５】他の例の導電性ローラにおける断面の一部を拡大した模式図である
【符号の説明】
１；導電性ローラ、２；ローラ基体、２１；芯材、２２；接着層、２３；弾性多孔質層、３；接着層、４；導電性繊維、４１；多層被覆繊維、４１１；繊維、４１２；導電性高分子層、４１３；水分保持層、４２；単層被覆繊維、４２１；繊維、４２２；導電層。
【図１】
2004335316.tif 000005
【図２】
2004335316.tif 000006
【図３】
2004335316.tif 000007
【図４】
2004335316.tif 000008
【図５】
2004335316.tif 000009