(57)【要約】【課題】  生産性及び導電特性が良好となりうるもので、しかも、製造する際、ウレタン原料液のミキシング時に於ける急激な架橋反応を抑制しうる電子写真装置用導電性ローラを提供する。【解決手段】  本発明は、カーボンブラックが配合されたウレタンエラストマー製の導電層が、軸体の外側に周設されてなる電子写真装置用導電性ローラであって、  前記導電層は、カーボンブラックと架橋触媒としての有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒とが配合されたウレタン原料液により形成されてなり、前記ウレタン原料液中の前記有機酸亜鉛の配合量が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒の配合量が４５〜１４０ｐｐｍとされてなることを特徴とする電子写真装置用導電性ローラを提供する。【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラックが配合されたウレタンエラストマー製の導電層が、軸体の外側に周設されてなる電子写真装置用導電性ローラであって、
前記導電層は、カーボンブラックと架橋触媒としての有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒とが配合されたウレタン原料液により形成されてなり、前記ウレタン原料液中の前記有機酸亜鉛の配合量が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒の配合量が４５〜１４０ｐｐｍとされてなることを特徴とする電子写真装置用導電性ローラ。
【請求項２】
カーボンブラックの配合されたウレタン原料液を用いて、軸体の外周にウレタンエラストマー製の導電層を形成する電子写真装置用導電性ローラの製造方法であって、
前記ウレタン原料液には、架橋触媒として、有機酸亜鉛が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒が４５〜１４０ｐｐｍ配合されてなることを特徴とする電子写真装置用導電性ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター、複写機、ファクシミリなどの電子写真装置に用いられる導電性ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、複写機、ファクシミリなどの電子写真装置においては、例えば、帯電ローラ、現像ローラ、クリーニングローラ、転写ローラなどのように、導電性を有する各種ローラが用いられている。
【０００３】
近年、この種の導電性ローラとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）等のゴム系の導電層を備えたローラに代わり、低硬度で低永久変形性という優れたゴム特性を有するウレタンエラストマー製の導電層を備えたローラが多用される傾向にある（例えば、下記特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−３４２１５号公報
【０００４】
ところで、ウレタンエラストマー製の導電層を得るためには、ウレタンエラストマーのウレタン原料液（通常、ポリオール及びイソシアネートの配合された液、又は、ウレタンプレポリマーの液）に、導電性付与剤たるカーボンブラックを配合して成型する必要がある。カーボンブラックの配合により、微粒子状であるカーボンブラックがその導電層の内部において鎖状の集合体（以下、ストラクチャーともいう）を形成し、導電性が発現されることとなる。
【０００５】
しかしながら、前記ウレタンエラストマー製の導電層は、その原料中の−ＮＣＯ基と−ＯＨ基とを架橋させて構成されるものであるため、架橋によって上述のようなカーボンブラックによるストラクチャーの形成が阻害される場合があり、カーボンブラックの添加量の割に十分な導電性が得られなかったり、導電性にバラツキが生じる等、良好な導電特性が得られない場合がある。
これに対して、カーボンブラックのストラクチャーを十分に発達させるべく、ウレタンエラストマーの架橋反応を遅くすることも考えられるが、架橋反応を遅くすれば導電性ローラの生産性が低下することとなる。
【０００６】
また、ウレタン原料液にカーボンブラックが配合されると、ウレタン原料液の粘度が上昇することから、成型前のミキシング時に於いて、ウレタン原料液の温度を高める必要（通常、９０〜１１０℃）がある。
しかしながら、この種のウレタン原料液には、通常、架橋触媒が配合されており、この架橋触媒がウレタン原料液温度の上昇に伴って、成型前のウレタン原料液ミキシング時に架橋反応を急激に進行させる事態が生じうる。
従って、例えば、間欠ショットによる注型方式で成型する場合には、注型機のミキシング部（例えば、混練用のローター）の汚れを引き起こすという問題が生じうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、上記従来の問題点に鑑み、本発明は、生産性及び導電特性が良好となりうるもので、しかも、製造する際、ウレタン原料液のミキシング時に於ける急激な架橋反応を抑制しうる電子写真装置用導電性ローラ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明は、カーボンブラックが配合されたウレタンエラストマー製の導電層が、軸体の外側に周設されてなる電子写真装置用導電性ローラであって、
前記導電層は、カーボンブラックと架橋触媒としての有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒とが配合されたウレタン原料液により形成されてなり、前記ウレタン原料液中の前記有機酸亜鉛の配合量が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒の配合量が４５〜１４０ｐｐｍとされてなることを特徴とする電子写真装置用導電性ローラを提供する。
斯かる構成からなる電子写真装置用導電性ローラに於いては、架橋触媒としての有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒が比較的カーボンブラックのストラクチャー発達を阻害し難い割に架橋反応を速やかに進行させることができるため、これらの架橋触媒がそれぞれ上記の如き配合量にて配合されたウレタン原料液によれば、導電性のバラツキが少なく且つカーボンブラックの添加量に応じて十分な導電性を有する導電層となりつつも、生産性も良好なものとなりうる。
しかも、有機酸亜鉛の活性化する温度（触媒として作用する温度）が他の架橋触媒よりも高いためか（通常、１１０〜１５０℃）、有機酸亜鉛２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒１４０ｐｐｍ以下のウレタン原料液であれば、ミキシング時に於いて、例えば、１００℃程度に加熱しても、ウレタン原料液ミキシング時に於ける架橋反応の急激な進行も抑制されうるものとなる。
更に、架橋触媒として有機酸亜鉛が単独で用いられた場合には、架橋反応が非常に速く進行して、導電層の表面シワや反応ムラが発生する虞があるところ、環状アミン系触媒が併用され且つそれぞれ上記の如き配合量とされていることから、表面シワや反応ムラも少ないものとなりうる。
【０００９】
また、本発明は、カーボンブラックの配合されたウレタン原料液を用いて、軸体の外周にウレタンエラストマー製の導電層を形成する電子写真装置用導電性ローラの製造方法であって、
前記ウレタン原料液には、架橋触媒として、有機酸亜鉛が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒が４５〜１４０ｐｐｍ配合されてなることを特徴とする電子写真装置用導電性ローラの製造方法を提供する。
斯かる方法によれば、上述の如く、有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒が比較的カーボンブラックのストラクチャー発達を阻害し難い割に架橋反応を速やかに進行させることができるので、導電性のバラツキが少なく且つカーボンブラックの添加量に応じて十分な導電性を有する導電層を形成できる。更に、ミキシング時に於ける急激な架橋反応を抑制しつつ、効率良く製造することができる。
また、カーボンブラックの添加量に応じて導電性を制御し易く、体積抵抗値の制御が容易で再現性よく体積抵抗値を制御することが可能となる。
例えば、体積抵抗値１０3〜１０7Ωの範囲内に於いて、該体積抵抗値を±１０0.5Ωの範囲で正確に制御しうる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の電子写真装置用導電性ローラは、生産性及び導電特性が良好となりえ、しかも、ウレタン原料液のミキシング時に於ける於架橋反応の抑制して製造しうるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る電子写真装置用導電性ローラついて、さらに詳細に説明する。
本発明に於いて、導電層とは、軸体の外側に周設され、カーボンブラックの配合により、導電性が高められたウレタンエラストマー製の層を意味する。該導電層は、カーボンブラックの配合されたウレタン原料液を用いて、成型硬化させることにより形成される。また、ウレタン原料液とは、成型硬化によって導電層を形成する液で、該ウレタン原料液には、通常、イソシアネート、ポリオール、カーボンブラック、更には架橋触媒が配合されている。
前記イソシアネートとしては、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）を挙げることができる。
前記ポリオールとしては、ＰＥＡ（ポリエチレンアジペート）、ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール）等を挙げることができる。
【００１２】
本発明に於いて、架橋触媒とは、ウレタン原料液中の末端−ＮＣＯ基と末端−ＯＨ基との反応を促進させる触媒を意味し、該触媒として、有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒が配合されてなる。
有機酸亜鉛とは、亜鉛と有機酸との反応生成塩で有り、該有機酸亜鉛としては、ステアリン酸亜鉛、オクチル酸亜鉛、等を挙げることができる。
塩を形成する有機酸としては、オクチル酸、オレイン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ステアリン酸、ギ酸、オルソフタル酸、酢酸、マレイン酸、リノール酸等を挙げることができる。
【００１３】
環状アミン系触媒とは、分子内に飽和若しくは不飽和のヘテロ単環を有するアミンであり、該環状アミン系触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、Ｎ，−メチル，Ｎ’−（２ジメチルアミノ）−エチルピペラジン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ・（Ｎ’，Ｎ’−ジメチルアミノエチル）−モルホリン、１，２−ジメチルイミダゾール等を挙げることができる。
【００１４】
本発明に於いて、前記有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒のウレタン原料液中の配合量は、有機酸亜鉛が５〜２８ｐｐｍ、環状アミン系触媒が４５〜１４０ｐｐｍ（ウレタン原料液中に溶媒が含まれている場合には溶媒を除く）である。
それぞれ斯かる範囲とすることにより、上述の如く、導電性のバラツキが少なく且つカーボンブラックの添加量に応じた十分な導電性を有する導電層となりつつも、生産性も良好なものとなりうる。
また、斯かる範囲であれば、触媒がブリード又はブルームする虞も殆どない。従って、電子写真装置に組み込んで使用した場合に、他部材を汚染する虞も殆どないものとなる。
尚、本発明に於いては、本発明の効果を阻害しない範囲で、有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒以外の従来公知の架橋触媒が配合されていてもよいが、但し、その分、導電特性及びミキシング時に於ける急激な架橋反応の抑制の点において、その効果は低減することになる。
従って、架橋触媒として、有機酸亜鉛及び環状アミン系触媒のみが配合されているものが好ましい。
【００１５】
本発明に於いて、カーボンブラックとしては、配合によって導電層の導電性を向上させるものであれば特に限定されず、各種のカーボンブラックを使用することができる。市販のカーボンブラックとしては、例えば、商品名「ケッチェンブラックＥＣ」（ライオンアクゾ社製）を使用することができる。
ウレタン原料液中に於けるカーボンブラックの配合量は、特に限定されず、所望の体積抵抗値となるように適宜調整すればよい。例えば、体積抵抗値を１０3〜１０7Ωの範囲とする場合には、ウレタン原料液中のウレタン原料成分（通常、イソシアネート及びポリオール、又はプレポリマー）１００重量部に対して、カーボンブラックを０．４〜０．６重量部とすることが好ましい。
【００１６】
尚、本発明においては、ウレタン原料液に、他の添加剤が配合されていてもよい。他の添加剤としては、例えば、加水分解防止剤、鎖延長剤等を挙げることができる。
【００１７】
電子写真装置用導電性ローラを製造する具体例としては、まず、所定量のウレタン原料（通常、イソシアネート及びポリオール、又はこれらを一部反応させたプレポリマー）、架橋触媒、カーボンブラック等を混合してウレタン原料液とし、９５〜１１０℃で十分にミキシングした後、予め接着剤の塗布された軸体がセットされ且つ予熱された金型内に注入し、１３０〜１６０℃の所定温度で１５〜２５分保持して硬化させる。次いで、脱型した後に、１４０〜１６０℃の所定温度にて１〜２時間のアフターキュアを施した後、好ましくは室温にて冷却する。こうして、導電性軸体の周囲にウレタンエラストマー製の導電層が形成されてなるローラを得ることができる。
このようにして成型されたローラは、外周面の研磨等の最終仕上げを行うことにより、電子写真装置用導電性ローラとして使用することができる。
尚、本発明に於いて、軸体としては、例えば、ステンレス等の金属製の棒状体を使用することができる。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明について更に詳細に説明する。
【００１９】
（実施例１）
ジエチレングリコールとアジピン酸とが反応したポリエステルポリオール９９．５重量部とカーボンブラック（ライオンアクゾ社製、ケッチェンブラックＥＣ）０．５重量部とを混練したカーボンブラック含有ポリエステルポリオール１００重量部と、トリレンジイソシアネート７．７５重量部と、カルボンジイミド（加水分解防止剤）１．０重量部と、１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジン（環状アミン系触媒、商品名「ＮＰ」、東ソー（株）社製）０．０１重量部（ウレタン原料液中９２ｐｐｍ）と、オクチル酸亜鉛（商品名「ＬＢＺ−７３２」、堺化学（株）社製）０．００２６重量部（ウレタン原料液中２４ｐｐｍ）とを混練して実施例１のウレタン原料液を作製した。
【００２０】
（実施例２）
１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジンの量を０．０１５重量部（ウレタン原料液中１３８ｐｐｍ）、オクチル酸亜鉛の量を０．００３重量部（ウレタン原料液中２８ｐｐｍ）とした以外は、実施例１と同様にして実施例２のウレタン原料液を作製した。
【００２１】
（実施例３）
１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジンの量を０．００５重量部（ウレタン原料液中４６ｐｐｍ）、オクチル酸亜鉛の量を０．００１重量部（ウレタン原料液中９ｐｐｍ）とした以外は、実施例１と同様にして実施例３のウレタン原料液を作製した。
【００２２】
（実施例４）
１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジンを１００ｐｐｍとなるように配合し、且つ、オクチル酸亜鉛に代えてステアリン酸亜鉛を用い、５ｐｐｍとなるように配合した以外は、実施例１と同様にして実施例４のウレタン原料液を作製した。
【００２３】
（比較例１）
１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジンの量を０．０１６重量部（ウレタン原料液中１４７ｐｐｍ）、オクチル酸亜鉛の量を０．００３２重量部（ウレタン原料液中２９ｐｐｍ）とした以外は、実施例１と同様にして比較例１のウレタン原料液を作製した。
【００２４】
（比較例２）
１−（ジメチルアミノエチル）−４−メチルピペラジンの量を０．００４重量部（ウレタン原料液中３７ｐｐｍ）、オクチル酸亜鉛の量を０．０００８重量部（ウレタン原料液中７ｐｐｍ）とした以外は、実施例１と同様にして比較例２のウレタン原料液を作製した。
【００２５】
（比較例３）
架橋触媒を用いない他は実施例１と同様にして比較例３のウレタン原料液を作製した。
【００２６】
（試験例）
〈ゲル化タイム〉
１５０℃±２℃の平板金型の上に、原料液を３ｇ滴下し、原料液の流動性が無くなるまでの時間を測定した。
〈表面シワ、ローター汚れ〉
各原料液を、１００℃の条件下、ローターで３０秒間混練した後、金型に注入して１５０℃に加熱し、導電層を成型した。成型後、得られた導電層の表面ヒケ（表面シワ）の有無を目視にて観察し、表面ヒケの認められるものを×、認められないものを○で評価した。また、ローターの汚れを目視にて観察し、汚れの認められるものを×、認められないものを○で評価した。
＜体積抵抗値＞
成型後のポリウレタンエラストマーの表面を研磨した後、導電層の体積抵抗値（Ω）を、アドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａを用いて測定した。
それぞれ結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2005345728.tif 000002