(57)【要約】【課題】導電性塗膜を形成した場合に、従来に比べ、電気抵抗を均一に低下させることができ、弾性率の過度な上昇を抑制しつつ破断伸びを確保することができる導電性塗料を提供する。【解決手段】導電性塗料は、ゴム弾性を有するゴム弾性部１２の表面に積層される導電性塗膜１４を形成するために用いられる塗料であり、アルコールに溶けるように変性基が導入されたポリマーからなるアルコール可溶性ポリマーと、カーボン材の表面が親水化されてなる親水性カーボンと、アルコールとを含有する。親水性カーボンは、カーボン材の表面に水素原子を含有する表面官能基を有することが好ましい。導電性塗料は、上記変性基と反応して架橋点を形成可能な官能基を２以上有する化合物や酸などをさらに含有することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層される導電性塗膜を形成するために用いられる導電性塗料であって、
アルコールに溶けるように変性基が導入されたポリマーからなるアルコール可溶性ポリマーと、カーボン材の表面が親水化されてなる親水性カーボンと、アルコールとを含有することを特徴とする導電性塗料。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性塗料であって、
上記親水性カーボンは、上記カーボン材の表面に水素原子を含有する表面官能基を有することを特徴とする導電性塗料。
【請求項３】
請求項１または２に記載の導電性塗料であって、
上記変性基は、アルコキシアルキル基、カルボキシル基、および、ヒドロキシル基から選択される１種または２種以上を含むことを特徴とする導電性塗料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性塗料であって、
さらに、上記変性基と反応して架橋点を形成可能な官能基を２以上有する化合物を含有することを特徴とする導電性塗料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性塗料であって、
さらに、酸を含有することを特徴とする導電性塗料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性塗料であって、
さらに、導電性の金属酸化物を含有することを特徴とする導電性塗料。
【請求項７】
ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層されてなる導電性塗膜であって、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性塗料を用いて形成されていることを特徴とする導電性塗膜。
【請求項８】
軸体と、該軸体の外周面に沿って形成された層状のゴム弾性部と、該ゴム弾性部の表面に沿って積層された導電性塗膜とを有する帯電部材であって、
上記導電性塗膜は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性塗料、導電性塗膜および帯電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な分野において、バインダーポリマーと、導電剤と、溶媒とを含有する導電性塗料が使用されている。例えば、複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を採用する画像形成装置の分野では、感光体を帯電させる帯電部材の表層塗膜を形成するため、導電性塗料が用いられている。
【０００３】
具体的には、例えば、特許文献１には、Ｎ−メトキシメチル化ポリアミドと、カーボンブラックと、メタノール／水混合溶媒とを含有する導電性塗料により、帯電ロールの表層塗膜を形成する点が記載されている。
【０００４】
また例えば、特許文献２には、ゴム系、ウレタン系、アクリル系等の樹脂と、酸化スズ等の導電性の金属酸化物や水分散カーボンなどの導電剤とを含有する水系の導電性塗料により、帯電ロールの表層塗膜を形成する点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２２８８９号公報
【特許文献２】特開２０１１−３９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バインダーポリマーとして、Ｎ−メトキシメチル化ポリアミドのようなアルコールに可溶なポリマーを用い、これを溶媒としてのアルコールにて溶解し、導電剤としてのカーボンブラックを添加して導電性塗料を得ようとする場合には、次のような問題が発生する。
【０００７】
すなわち、カーボンブラックは、元来、疎水性である。そのため、アルコールにカーボンブラックが分散し難く、凝集しやすい。それ故、この塗料により形成した導電性塗膜は、バインダーポリマー中にカーボンブラックが均一に分散されず、電気抵抗が不均一になりやすいといった問題がある。
【０００８】
導電性塗膜の電気抵抗を均一にするため、カーボン材のような電子導電剤ではなく、第四級アンモニウム塩のようなイオン導電剤を用いることが考えられる。しかし、イオン導電剤は、導電性塗膜からブリードしやすく、導電性塗膜と接触する相手部材を汚染する。そのため、導電性塗膜へのイオン導電剤の添加はできる限り控えたい。
【０００９】
また、酸化スズ等の導電性の金属酸化物は、塗料中に多量に添加しても、導電性塗膜の電気抵抗が低下し難く、低電気抵抗化に限界がある。さらに、上記金属酸化物の多量添加により、導電性塗膜の弾性率が過度に上昇するといった問題がある。導電性塗膜の弾性率が過度に高くなると、導電性塗膜が硬くなり過ぎ、導電性塗膜と接触する相手部材が損傷されやすくなる。また、上記金属酸化物の多量添加は、導電性塗膜の破断伸びを低下させるといった問題も引き起こす。導電性塗膜の破断伸びが低下すると、下層の変形に追従しきれず、導電性塗膜が剥離しやすくなる。この問題は、下層がゴム弾性を有する場合に特に顕著である。
【００１０】
なお、特許文献２の技術は、疎水性の強いカーボンを分散剤によって水中に分散させた水分散カーボンを用いる技術である。そのため、この技術を適用すると導電性塗膜から分散剤がブリードし、イオン導電剤を用いた場合と同様に、相手部材の汚染が懸念される。
【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、導電性塗膜を形成した場合に、従来に比べ、電気抵抗を均一に低下させることができ、弾性率の過度な上昇を抑制しつつ破断伸びを確保することができる導電性塗料を提供しようとするものである。また、この導電性塗料よりなる導電性塗膜、この導電性塗膜を用いた帯電部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層される導電性塗膜を形成するために用いられる導電性塗料であって、アルコールに溶けるように変性基が導入されたポリマーからなるアルコール可溶性ポリマーと、カーボン材の表面が親水化されてなる親水性カーボンと、アルコールとを含有することを特徴とする導電性塗料にある（請求項１）。
【００１３】
本発明の他の態様は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層されてなる導電性塗膜であって、上記導電性塗料を用いて形成されていることを特徴とする導電性塗膜にある（請求項７）。
【００１４】
本発明のさらに他の態様は、軸体と、該軸体の外周面に沿って形成された層状のゴム弾性部と、該ゴム弾性部の表面に沿って積層された導電性塗膜とを有する帯電部材であって、上記導電性塗膜は、上記導電性塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電部材にある（請求項８）。
【発明の効果】
【００１５】
上記導電性塗料は、バインダーポリマーとしてのアルコール可溶性ポリマーと、導電剤としての親水性カーボンと、溶媒としてのアルコールとを組み合わせて用いている。上記親水性カーボンは、従来の疎水性の強いカーボンに比べ、上記塗料中において凝集し難く、均一に分散される。そのため、上記塗料より形成した導電性塗膜は、アルコール可溶性ポリマー中に親水性カーボンが均一に分散され、電気抵抗が均一になる。また、上記親水性カーボンは、従来の導電性の金属酸化物に比べ、少ない添加量で導電性塗膜の低電気抵抗化を図ることができる。そのため、上記塗料より形成した導電性塗膜は、電気抵抗を低下させることができるうえ、導電剤による弾性率の過度な上昇を抑制することができる。また、導電性塗膜の破断伸びも同時に確保することができる。
【００１６】
上記導電性塗膜は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層されてなり、上記導電性塗料を用いて形成されている。そのため、上記導電性塗膜は、従来の導電性塗膜に比べ、電気抵抗が低くかつ均一であり、弾性率の過度な上昇を抑制しつつ破断伸びを確保することができる。
【００１７】
特に、弾性率の過度な上昇を抑制することができるため、導電性塗膜と接触する相手部材を損傷させ難い。また、破断伸びを確保することができるため、下方に配置されるゴム弾性部の弾性変形に対して追従しやすく、ゴム弾性部との密着性に優れる。
【００１８】
上記帯電部材は、軸体と、軸体の外周面に沿って形成された層状のゴム弾性部と、ゴム弾性部の表面に沿って積層された導電性塗膜とを有しており、導電性塗膜が、上記導電性塗料を用いて形成されている。
【００１９】
そのため、これを例えば、帯電像を用いる電子写真方式の画像形成装置に組み込み、感光体を帯電させるために用いた場合には、次の利点がある。すなわち、導電性塗膜の電気抵抗が低くかつ均一であるので、感光体をムラなく帯電させることができる。そのため、導電性塗膜の電気抵抗が高いときや不均一のときに発生するスジ状の画像を抑制することができる。また、導電性塗膜の弾性率の過度な上昇を抑制することができるので、導電性塗膜と接触する感光体表面を損傷させ難い。そのため、画像形成装置の耐久性向上に寄与することができる。また、導電性塗膜の破断伸びを確保できるので、感光体との接触によるゴム弾性部の弾性変形に対して導電性塗膜をよく追従させることができる。そのため、導電性塗膜が剥離し難く、これに起因する画像不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例に係る帯電部材を示した図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面を示した図である。
【図３】実験例における、導電性塗料中の導電剤の添加量と導電性塗膜の電気抵抗との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
上記導電性塗料について説明する。なお、後述する導電性塗膜、帯電部材における説明も参照することができる。
【００２２】
上記導電性塗料は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層される導電性塗膜を形成するために用いられるものである。ゴム弾性部としては、例えば、電圧を印加することによって被帯電体を帯電させる帯電部材が備えるゴム弾性部などを例示することができる。また、帯電部材としては、具体的には、帯電像を用いる電子写真方式の画像形成装置内に組み込まれた感光体等の潜像担持体を帯電させるための帯電部材や、帯電性を利用し、電子部品・材料等に付着した微細なダストを除去するための帯電部材などを例示することができる。詳しくは後述する。
【００２３】
上記導電性塗料は、バインダーポリマーとしてアルコール可溶性ポリマーを含有する。アルコール可溶性ポリマーは、溶媒としてのアルコールに溶けるように変性基が導入されたポリマーである。導電性塗料は、アルコール可溶性ポリマーを１種含有していてもよいし、２種以上含有することもできる。
【００２４】
上記アルコール可溶性ポリマーにおける変性基が導入される前のポリマーとしては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２などのポリアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルなどのアクリル系ポリマー、ポリジエチルシロキサンなどのアクリルシリコーン系ポリマー、ポリアセタール、ポリブチラールなどのアセタール樹脂などを例示することができる。
【００２５】
上記アルコール可溶性ポリマーにおける変性基は、上述のポリマーにグラフト法や共重合法などによって導入することができる。アルコール可溶性ポリマーは、変性基を１種含有していてもよいし、２種以上含有することもできる。
【００２６】
ここで、上記変性基は、アルコキシアルキル基、カルボキシル基、および、ヒドロキシル基から選択される１種または２種以上を含んでいるとよい（請求項３）。
【００２７】
この場合には、アルコール可溶性ポリマーがアルコールに溶けやすくなる。そのため、塗料中においてアルコール可溶性ポリマーが凝集したり、アルコールと分離したりし難くなる。そのため、塗膜形成性が向上し、均一な厚みの導電性塗膜を形成することができる。また、上記変性基を利用して、導電性塗膜を架橋させることも可能となる。
【００２８】
上記アルコキシアルキル基としては、具体的には、例えば、メトキシメチル基などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００２９】
上記アルコール可溶性ポリマーとしては、汎用性、コスト面等の観点から、より具体的には、Ｎ−メトキシメチル化ポリアミド、カルボキシル基を含有するアクリル系ポリマー、ヒドロキシル基を含有するアセタール樹脂などを好適なものとして例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００３０】
上記導電性塗料は、導電剤としての親水性カーボンを含有する。親水性カーボンは、カーボン材の表面が親水化されてなる。したがって、疎水性のカーボン材が分散剤を用いて水等に分散されてなる水分散カーボンとは異なるものである。導電性塗料は、親水性カーボンを１種含有していてもよいし、２種以上含有することもできる。
【００３１】
上記親水性カーボンにおけるカーボン材としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイトなどを例示することができる。これらのうち、好ましくは、分散性、入手容易性、コストなどの観点から、カーボンブラックが好適である。
【００３２】
ここで、上記親水性カーボンは、カーボン材の表面に水素原子を含有する表面官能基を有しているとよい（請求項２）。つまり、上記親水性カーボンは、カーボン材の表面に表面官能基が化学結合することにより親水化されていることが好ましい。
【００３３】
この場合には、塗料中の親水性カーボンがより均一に分散されやすく、導電性塗膜の電気抵抗をより均一にしやすくなる。
【００３４】
上記表面官能基としては、具体的には、カルボキシル基、ヒドロキシル基などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。上記表面官能基のうち、分散安定性等の観点から、好ましくは、カルボキシル基、ヒドロキシル基であるとよい。上記表面官能基のうち、カルボキシル基は、イオン同士の反発により分散安定性に優れるため、特に好適に用いることができる。上記表面官能基の量は、分散性向上等の観点から、表面官能基の総和量で、好ましくは、３μｅｑ／ｍ２以上とすることができる。
【００３５】
上記導電性塗料は、溶媒としてのアルコールを含有する。アルコールとしては、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノールなどを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。また、アルコールは、水と混合して用いることも可能である。
【００３６】
上記導電性塗料は、基本的に上記成分を含有するが、これら以外にも下記成分を含有することができる。
【００３７】
上記導電性塗料は、架橋剤として、上記変性基と反応して架橋点を形成可能な官能基を２以上有する化合物を含有することができる（請求項４）。
【００３８】
この場合には、導電性塗膜を形成する際に、上記化合物を介してアルコール可溶性ポリマーの変性基間を架橋することができる。そのため、導電性塗膜の耐ヘタリ性が向上する。それ故、相手部材に導電性塗膜を接触させて使用する場合であっても導電性塗膜がヘタリ難い。また、上記架橋により、導電性塗膜の耐摩耗性も向上する。それ故、相手部材との接触によって導電性塗膜が摩耗するのを抑制しやすくなる。また、架橋の網目構造によるバリア効果によってゴム弾性部に含まれる成分の導電性塗膜表面へのブリードを抑制しやすくなる。
【００３９】
上記化合物の官能基としては、例えば、メチロール基、アミノ基、アルコキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、メルカプト基、シアノ基などを例示することができる。上記化合物は、同種の官能基を２以上有していてもよいし、異なる官能基を２以上有していてもよい。
【００４０】
上記化合物は、２官能基以上の多官能であればよく、用いるアルコール可溶性ポリマーの種類等に応じて最適なものを選択することができる。上記化合物は、具体的には、例えば、アルコール可溶性ポリマーが、アルコキシアルキル基などを有する場合、メラミン    （アミノ基を３つ含有）、メラミン樹脂、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート、イソシアネート基を２つ含有）、ＨＤＩ型イソシアネート（ヌレート型、アダクト型、ビウレット型）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００４１】
上記導電性塗料は、架橋触媒として、酸を含有することができる（請求項５）。
【００４２】
この場合には、導電性塗膜を形成する際に、上記酸の触媒作用によりアルコール可溶性ポリマー間を架橋することができる。そのため、導電性塗膜の耐ヘタリ性が向上する。それ故、相手部材に導電性塗膜を接触させて使用する場合であっても導電性塗膜がヘタリ難い。また、上記架橋により、導電性塗膜の耐摩耗性も向上する。それ故、相手部材によって導電性塗膜が削られるのを抑制しやすくなる。また、架橋の網目構造によるバリア効果によってゴム弾性部に含まれる成分の導電性塗膜表面へのブリードを抑制しやすくなる。
【００４３】
上記酸は、有機酸であってもよいし、無機酸であってもよい。これらは１種または２種以上併用することができる。また、上記酸は、用いるアルコール可溶性ポリマーの種類等に応じて最適なものを選択することができる。
【００４４】
上記有機酸としては、具体的には、例えば、クエン酸、酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸などを例示することができる。上記無機酸としては、具体的には、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などを例示することができる。
【００４５】
上記導電性塗料は、導電剤として、導電性の金属酸化物を含有することができる（請求項６）。
【００４６】
この場合には、導電性塗膜を形成した場合に、導電剤として親水性カーボンだけを用いた場合に比べ、導電剤の添加量を増加させたときの電気抵抗の低下度合を緩やかにすることができる。そのため、導電性塗膜の電気抵抗の制御を行いやすくなる。
【００４７】
導電性の金属酸化物としては、具体的には、例えば、ｃ−ＳｎＯ２、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ（ｃ−は導電性を意味する。）、チタン酸バリウム等を例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。これらのうち、好ましくは、電気抵抗を制御しやすい、低コストなどの観点から、ｃ−ＳｎＯ２であるとよい。
【００４８】
なお、上記導電性塗料は、上述した作用効果を損なわない範囲内であれば、導電剤として、表面が親水化されていない疎水性の上記カーボン材を含有することが妨げられるものではない。電気抵抗を低下させる効果があるからである。また、上記導電性塗料は、他にも、例えば、レべリング剤、消泡剤、濡れ剤などの添加剤を１種または２種以上含有することが可能である。
【００４９】
上記導電性塗料において、親水性カーボンの含有量は、導電性の付与、低電気抵抗化などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、１質量部以上、さらに好ましくは、３質量部以上とすることができる。一方、親水性カーボンの含有量は、弾性率の上昇抑制、破断伸びの低下抑制、表面性の悪化抑制などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、８０質量部以下、より好ましくは、６０質量部以下、さらに好ましくは、４０質量部以下とすることができる。
【００５０】
上記導電性塗料において、アルコールの含有量は、バインダーポリマーの溶解性、塗工性などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、１００質量部以上、より好ましくは、１５０質量部以上、さらに好ましくは、２００質量部以上とすることができる。一方、アルコールの含有量は、レべリング性（塗工後の表面性）などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、１９００質量部以下、より好ましくは、１５００質量部以下、さらに好ましくは、９００質量部以下とすることができる。
【００５１】
上記導電性塗料において、任意に添加される上記化合物（架橋剤）の含有量は、架橋効果の発揮などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、１質量部以上、さらに好ましくは、３質量部以上とすることができる。一方、上記化合物の含有量は、弾性率の上昇抑制、破断伸びの低下抑制などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、８０質量部以下、より好ましくは、６０質量部以下、さらに好ましくは、４０質量部以下とすることができる。
【００５２】
上記導電性塗料において、任意に添加される上記酸の含有量は、触媒効果の発揮などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、０．５質量部以上、さらに好ましくは、１質量部以上とすることができる。一方、上記酸の含有量は、ポリマーと溶剤との相溶性悪化を抑制するなどの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、８質量部以下、より好ましくは、６質量部以下、さらに好ましくは、４質量部以下とすることができる。
【００５３】
上記導電性塗料において、任意に添加される金属酸化物の含有量は、電気抵抗の調整などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、５質量部以上、さらに好ましくは、１０質量部以上とすることができる。一方、金属酸化物の含有量は、弾性率の上昇抑制、破断伸びの低下抑制、表面性の悪化抑制などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、１００質量部以下、より好ましくは、９５質量部以下、さらに好ましくは、９０質量部以下とすることができる。
【００５４】
上記導電性塗料において、任意に添加される疎水性カーボンの含有量は、電気抵抗の調整などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、１質量部以上、さらに好ましくは、３質量部以上とすることができる。一方、疎水性カーボンの含有量は、弾性率の上昇抑制、破断伸びの低下抑制、表面性の悪化抑制などの観点から、アルコール可溶性ポリマー１００質量部に対し、好ましくは、２０質量部以下、より好ましくは、１０質量部以下、さらに好ましくは、５質量部以下とすることができる。
【００５５】
上記導電性塗料は、例えば、次のようにして調製することができる。すなわち、溶媒としてのアルコールにアルコール可溶性ポリマーを溶解させる。次いで、この溶液に親水性カーボン、必要に応じて配合する架橋剤、酸、金属酸化物等を添加し、十分に混合してこれらを分散させる。これにより上記導電性塗料を調製することができる。この際、形成する導電性塗膜の厚みに応じて、溶媒の量を調整することにより塗料の固形分量を調整することができる。塗料の固形分量は、通常、５〜８０％程度とすることができる。  
【００５６】
次に、上記導電性塗膜について説明する。なお、上述の導電性塗料における説明、後述する帯電部材における説明も参照することができる。
【００５７】
上記導電性塗膜は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層されてなり、上記導電性塗料を用いて形成されてなる。具体的には、例えば、ゴム弾性部の形状等を考慮し、ロールコート法、バーコート法、ディッピング法、スプレー法、ディスペンサコート法等の各種の塗工法を用い、ゴム弾性部表面に上記導電性塗料を塗工（コーティング）した後、必要に応じて、乾燥、熱処理することにより導電性塗膜を形成することができる。なお、上記乾燥により、アルコールや水等の溶媒が除去され、固化体からなる導電性塗膜を得ることができる。また、上記熱処理は、塗料中に架橋剤や架橋触媒等を添加した場合に行うことができる。上記熱処理により、架橋が形成され、架橋体（硬化体）からなる導電性塗膜を得ることができる。
【００５８】
導電性塗膜の電気抵抗（体積抵抗率）は、低電気抵抗化などの観点から、好ましくは、
１×１０５〜１×１０１４Ω・ｃｍ程度、より好ましくは、１×１０６〜１×１０１０Ω・ｃｍ程度とすることができる。また、導電性塗膜の厚みは、導電性塗膜の損傷抑制、導電性塗膜と接触する相手部材の損傷抑制などの観点から、好ましくは、１〜６０μｍ程度、より好ましくは、５〜３０μｍ程度とすることができる。
【００５９】
次に、上記帯電部材について説明する。なお、上述の導電性塗料、導電性塗膜における説明も参照することができる。
【００６０】
上記帯電部材は、軸体と、軸体の外周面に沿って形成された層状のゴム弾性部と、ゴム弾性部の表面に沿って積層された表層としての導電性塗膜とを有している。
【００６１】
上記軸体としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属（合金含む）からなる中実体（芯金）や中空体、導電性プラスチックからなる中実体や中空体、導電性または非導電性のプラスチックからなる中実体や中空体に金属めっきを施したものなどを例示することができる。
【００６２】
上記ゴム弾性部に含まれるゴム材料（エラストマーも含む）としては、例えば、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、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）、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（Ｑ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。
【００６３】
上記ゴム弾性部は、１層または２層以上から構成することができる。また、ゴム弾性部は、必要に応じて、導電剤、滑材、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、補強剤、充填剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有することができる。
【００６４】
上記添加剤のうち導電剤は、ゴム弾性部の導電性、つまり、電気抵抗（体積抵抗率）を調整し、帯電性を向上させるために有用である。上記導電剤としては、具体的には、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等のカーボン系導電材料、チタン酸バリウム、ｃ−ＴｉＯ２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２等の導電性の金属酸化物や金属ナノ粒子などといった電子導電剤、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、過塩素酸塩、イオン液体などといったイオン導電剤などを例示することができる。
【００６５】
なお、ゴム弾性部の電気抵抗（体積抵抗率）は、帯電性向上、通電による材料破壊抑制などの観点から、好ましくは、１×１０２〜１×１０１０Ω・ｃｍ程度、より好ましくは、１×１０３〜１×１０９Ω・ｃｍ程度とすることができる。また、ゴム弾性部の厚みは、被帯電体等の相手部材との接触による変形に対する回復性向上、通電による材料破壊抑制などの観点から、好ましくは、０．２〜２０ｍｍ程度、より好ましく、０．５〜１０ｍｍ程度とすることができる。
【実施例】
【００６６】
実施例に係る導電性塗料、導電性塗膜および帯電部材について、図面を用いて具体的に説明する。
【００６７】
実施例に係る導電性塗料は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層される導電性塗膜を形成するために用いられる。本例では、具体的には、図１、図２に示すように、帯電像を用いる電子写真方式の画像形成装置内に組み込まれるロール形状の帯電部材１０が備えるゴム弾性部１２の表面に積層される導電性塗膜１４を形成するために用いられる。導電性塗料は、アルコールに溶けるように変性基が導入されたポリマーからなるアルコール可溶性ポリマーと、カーボン材の表面が親水化されてなる親水性カーボンと、アルコールとを少なくとも含有している。
【００６８】
実施例に係る導電性塗膜は、ゴム弾性を有するゴム弾性部の表面に積層されてなるものであって、上記導電性塗料を用いて形成されている。本例では、具体的には、図１、図２に示すように、上記帯電部材１０が備えるゴム弾性部１２の表面に積層されている。
【００６９】
図１、図２に示すように、実施例に係る帯電部材１０は、軸体１６と、軸体１６の外周面に沿って形成された層状のゴム弾性部１２と、ゴム弾性部１２の表面に沿って積層された導電性塗膜１４とを有しており、上記導電性塗膜１４は、上記導電性塗料を用いて形成されている。
【００７０】
以下、異なる配合組成からなる導電性塗料の試料を複数作製するとともに、これらを用いて、各導電性塗膜の試料、各帯電ロールの試料を作製し、評価を行った。その実験例について説明する。
【００７１】
（実験例）
（導電性塗料の配合材料）
導電性塗料の配合材料として次のものを準備した。
＜アルコール可溶性ポリマー＞
・Ｎ−メトキシメチル化ポリアミド[ナガセケムテックス（株）製、「トレジンＥＦ−３０Ｔ」]
・カルボキシル基含有アクリル系ポリマー[東亞合成（株）製、「ＡＲＵＦＯＮ  ＵＣ−３５１０」]
・ヒドロキシル基含有ブチラール樹脂[積水化学工業（株）製、「エスレックＢＬ−１０」]
＜導電剤＞
・親水性カーボン（カーボン材：カーボンブラック、表面官能基：カルボキシル基）[東海カーボン（株）製、「Ａｑｕａ−Ｂｌａｃｋ００１」]
・酸化スズ（導電性の金属酸化物）[三菱マテリアル（株）製、「Ｔ−１」]
・疎水性カーボン（表面官能基が導入されていない通常のカーボンブラック）［電気化学工業（株）製、「デンカブラックＨＳ１００」］
・第四級アンモニウム塩（臭化トリメチル−ｎ−デシルアンモニウム）（イオン導電剤）[関東化学（株）製、試薬]
＜架橋剤＞
・メラミン樹脂（メチロール基を３つ含有）[日本カーバイド工業（株）製、「ニカレヂンＳ−１７６」]
・ＨＤＩ型イソシアネート（イソシアネート基を３つ含有）[旭化成ケミカルズ（株）製、「デュラネートＭＦ−Ｂ６０Ｂ」]
＜酸＞
・クエン酸（試薬）
【００７２】
（導電性塗料の調製）
後述の表１および表２に示した各成分割合（質量部）となるように各成分を秤量した。次いで、所定の溶媒中に所定のアルコール可溶性ポリマーを溶解させた。次いで、この溶液に、所定の導電剤を分散し、その後、必要に応じて所定の架橋剤、酸を添加して十分に撹拌した。これにより、導電性塗料の試料１〜２１を調製した。なお、アルコール可溶性ポリマーとしてカルボキシル基含有アクリル系ポリマーを用いた場合には、溶媒としてエタノールを用い、それ以外のアルコール可溶性ポリマーを用いた場合には、溶媒としてメタノール／水混合溶媒（メタノール：水＝約３：１）を用いた。
【００７３】
（導電性塗膜、帯電ロールの作製）
ヒドリンゴム[ダイソー（株）製、「エピクロマーＣＧ１０２」]１００質量部と、ステアリン酸０．５質量部と、亜鉛華（ＺｎＯ）５質量部と、加硫促進剤（三新化学（株）製、「サンセラーＤＭ」）１質量部と、加硫促進剤（三新化学（株）製、「サンセラーＴＴ」）０．５質量部と、硫黄（（株）軽井沢製錬製所製）１質量部と、炭酸カルシウム（白石工業（株）製、「ホワイトンＳＢ」）３０質量部と、可塑剤（（株）ＡＤＥＫＡ製、「アデカサイザーＲＳ１０７」）２０質量部と、第四級アンモニウム塩（テトラメチルアンモニウムパークロレート）（イオン導電剤）１質量部とを配合し、ロール練りにて、ゴム弾性部形成用組成物を調製した。
【００７４】
次いで、円柱状のロール成形空間を有するロール成形金型を準備し、ロール成形空間と同軸となるように直径８ｍｍのＳＵＳ３０４製の芯金をセットした。この芯金をセットしたロール成形空間に、上記調製したゴム弾性部形成用組成物を注入し、１６０℃にて４５分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性の軸体としての芯金と、芯金の外周面に沿って形成された厚み２ｍｍの層状のゴム弾性部とを有するロール体を２１本作製した。
【００７５】
次いで、各ロール体のゴム弾性部の表面に、ロールコート法を用いて、上記調製した各導電性塗料を塗工し、１４０℃にて３０分間加熱することにより、厚み２０μｍの各導電性塗膜を形成した。これにより、各ゴム弾性部の外周面に沿って積層された各導電性塗膜を有する帯電ロールの試料１〜２１を作製した。
【００７６】
（導電性塗膜の電気抵抗およびそのばらつき）
ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠し、導電性塗膜の電気抵抗（体積抵抗率）（Ω・ｃｍ）およびそのばらつきを測定した。すなわち、片面に導電膜が形成されたＰＥＴフィルムの表面（導電膜側）に、バーコート法により各導電性塗料を塗工した。なお、各導電性塗料は、厚み３０μｍの塗膜を形成することができるようにメタノール（カルボキシル基含有アクリル系ポリマーの場合はエタノール）にて固形分量を調整してある。次いで、これを１４０℃で３０分間加熱することにより、厚み３０μｍの塗膜を形成した。以上により各測定用試料を作製した。
【００７７】
次いで、上記作製した各測定用試料の表面に銀ペーストを用いて１ｃｍ四方の表面電極（ガード電極付き）を形成した。その後、２５℃×５０％ＲＨの環境下にて、表面電極とＰＥＴフィルムの導電膜との間に１Ｖの電圧を印加することにより、３箇所の抵抗値（Ω）を測定した。得られた３箇所の抵抗値（Ω）から電気抵抗（体積抵抗率）（Ω・ｃｍ）を算出し、その平均値を各抵抗測定用試料の電気抵抗（体積抵抗率）（Ω・ｃｍ）とした。また、電気抵抗（体積抵抗率）（Ω・ｃｍ）のばらつきは、測定された電気抵抗（体積抵抗率）の最高値と最低値との差を１０の指数の差として求めた。
【００７８】
（導電性塗膜の弾性率および破断伸び）
ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に準拠し、各導電性塗膜の試料を形成した各導電性塗料の試料を用いて厚み３０μｍの試験片（ＪＩＳ２号）を作製し、弾性率、破断伸びを測定した。この際、引張速度は、毎分１０±２ｍｍとし、試験片の数は１０個とした。そして、得られた測定値の平均値を、各導電性塗膜の弾性率（ＭＰａ）、破断伸び（％）とした。
【００７９】
（導電性塗膜の弾性回復率）
ＰＥＴフィルムの表面に、バーコート法により各導電性塗料を塗工した。なお、各導電性塗料は、厚み３０μｍの塗膜を形成することができるようにメタノールにて固形分量を調整してある。次いで、これを１４０℃で３０分間加熱することにより、厚み３０μｍの塗膜を形成した。以上により各測定用試料を作製した。
【００８０】
次に、微小硬さ試験機（フィッシャー社製、「フィッシャースコープＨＭ２０００」）を用い、２３℃×５０％ＲＨの環境下にて、各測定試料の弾性回復率を次の手順により測定した。なお、微小硬さ試験機の圧子には、ビッカース四角錐（材質：ダイヤモンド）を用いた。（１）５秒後に１０ｍＮに達するように、測定用試料表面に一定の速度で荷重を負荷する。（２）荷重１０ｍＮが負荷された状態で３０秒間保持する。（３）５秒後に０ｍＮに達するように一定の速度で荷重を除荷する。測定位置を変えながら上記（１）〜（３）の一連の手順を繰り返し行い、１試料あたり４点データを取り、弾性回復率を求めた。圧子の埋め込みによる全仕事量は、一部塑性変形の仕事に消費されるが、残りは全て試験荷重除荷時に弾性逆変形の仕事として開放される。上記弾性回復率の値は、試験力とその試験荷重で生じた押込み深さの関係から求めた全仕事量に占める弾性逆変形仕事量の割合を百分率で表したものである。導電性塗膜の弾性回復率の値が高いほど、変形後の形状回復性能が高いためヘタリ難く、耐ヘタリ性に優れることを示す。  
【００８１】
（画像スジ）
各帯電ロールをプリンター（富士ゼロックス（株）製、「ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ  Ｃ３３５０」）に組み込み、ベタ画像を形成させてその画像を評価した。評価は目視確認にて行い、導電性塗膜の電気抵抗が高いときや電気抵抗にばらつきがあるときに発生するスジがほとんど見られなかった場合を「Ａ」、上記スジが多数見られた場合を「Ｃ」と判断した。  
【００８２】
（耐久性）
各帯電ロールをプリンター（富士ゼロックス（株）製、「ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ  Ｃ３３５０」）に組み込み、有機感光体に帯電ロールを摺接させて１０，０００枚画像を形成した後の両者の損傷状態を調べた。有機感光体の表面に傷が見られず、かつ帯電ロールの導電性塗膜の剥離が見られなかった場合を耐久性に優れるとして「Ａ」、有機感光体に傷が見られた場合を耐久性に劣るとして「Ｃ」とした。
【００８３】
（感光体汚染）
有機感光体に各帯電ロールの導電性塗膜の表面を接触させ、３０℃×８５％ＲＨの条件下で３日間放置した。その後、この有機感光体をプリンター（富士ゼロックス（株）製、「ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ  Ｃ３３５０」）に組み込み、ベタ画像を形成させてその画像を評価した。評価は目視確認にて行い、画像にムラや色抜けがなかった場合を感光体汚染「なし」、画像にムラや色抜けが発生した場合を感光体汚染「あり」と判断した。
【００８４】
表１および表２に作製した表層塗料の配合（質量部）、導電性塗膜および帯電ロールの評価結果をまとめて示す。
【００８５】
【表１】
2013181093.tif 000003
【００８６】
【表２】
2013181093.tif 000004
【００８７】
表１および表２によれば、以下のことがわかる。
すなわち、試料１７の導電性塗料は、その表面が親水化されていない疎水性のカーボンブラックを導電剤として用いている。そのため、溶媒であるアルコールに分散し難く、凝集しやすい。それ故、試料１７の導電性塗膜は、バインダーポリマー中に導電剤が均一に分散されず、電気抵抗ばらつきが大きくなった。また、電気抵抗ばらつきの増加に起因して、試料１７の帯電ロールは、感光体をムラなく帯電させることができず、形成した画像にスジが発生した。
【００８８】
試料１８の導電性塗料は、導電性の金属酸化物である酸化スズを導電剤として用いている。そのため、試料１８の導電性塗膜は、電気抵抗を下げるために導電剤を多量に添加しなければならず、これにより弾性率が過度に上昇する。また、破断伸びも同時に低下する。それ故、試料１８の帯電ロールは、感光体と摺接させて使用しているうちに、硬い導電性塗膜が感光体表面を傷つける。また、導電性塗膜の破断伸びが低いので、ゴム弾性部の弾性変形に対して導電性塗膜が追従し難く、剥離も確認された。これらの結果から、プリンターの耐久性向上に寄与することは困難であるといえる。なお、試料１９の帯電ロールは、導電性塗膜が硬すぎ、ゴム弾性部の弾性変形に対して追従できなかったため、ロールの評価は行わなかった。
【００８９】
試料２０の導電性塗料は、導電剤として、酸化スズと疎水性カーボンとを組み合わせて用いている。しかしながら、試料２０の導電性塗膜は、電気抵抗のばらつきが大きい。そのため、試料２０の帯電ロールは、試料２０の帯電ロールと同様に、形成した画像にスジが発生した。
【００９０】
試料２１の導電性塗料は、導電剤としてイオン導電剤を用いている。そのため、試料２１の導電性塗膜は、その表面にイオン導電剤がブリードしやすい。それ故、試料２１の帯電ロールは、イオン導電剤によって感光体が汚染され、形成された画像にムラや色抜けが発生した。
【００９１】
これらに対し、試料１〜１６の導電性塗料は、試料１〜１６の導電性塗膜の評価結果に示されるように、導電性塗膜を形成した場合に、電気抵抗を均一に低下させることができ、弾性率の過度な上昇を抑制しつつ破断伸びを確保することができている。
【００９２】
また、試料１〜１６の帯電ロールは、試料１〜１６の導電性塗膜を用いている。そのため、試料１〜１６の帯電ロールは、導電性塗膜の電気抵抗が低くかつ均一であるので、感光体をムラなく帯電させることができる。それ故、形成した画像にスジが発生することがほとんどなかった。また、導電性塗膜の弾性率の過度な上昇を抑制することができるので、導電性塗膜と摺接する感光体表面を傷つけ難かった。また、導電性塗膜の破断伸びを確保できるので、感光体との摺接によるゴム弾性部の弾性変形に対して導電性塗膜をよく追従させることができ、導電性塗膜が剥離し難かった。これらの結果から、プリンターの耐久性向上に寄与することができるといえる。
【００９３】
さらに、試料４〜６と試料１０〜１２の評価結果を比較すると、次のことがわかる。すなわち、試料１０〜１２の導電性塗料は、塗料中に架橋剤や酸を配合している。そのため、試料１０〜１２の導電性塗膜は、架橋によって弾性回復率が向上する。つまり、試料１０〜１２の導電性塗膜は、試料４〜６の導電性塗膜に比べ、耐ヘタリ性に優れる。これにより、試料１０〜１２の帯電ロールは、感光体と長期間接触した状態とされた場合であっても、導電性塗膜がヘタリ難くなる。それ故、導電性塗膜のヘタリに起因するスジ状の画像不具合を抑制するのに有利であるといえる。
【００９４】
上記実験では、導電性塗料中における導電剤の種類と添加量（質量部）とを変えることにより、導電性塗膜の電気抵抗（Ω・ｃｍ）がどのように変化するかをあわせて調査した。以下、これについて説明する。
【００９５】
上記調査では、具体的には、上述のＮ−メトキシメチル化ポリアミド１００質量部に対し、上述の親水性カーボン単体を２０、４０、６０、８０、１００質量部配合した各導電性塗料の試料（以下、これらをまとめて「条件１」という。）と、上述のＮ−メトキシメチル化ポリアミド１００質量部に対し、上述の親水性カーボンおよび酸化スズを１：１９の質量比で２０、４０、６０、８０、１００質量部配合した各導電性塗料の試料（以下、これらをまとめて「条件２」という。）とを作製した。なお、これら各導電性塗料の試料は、厚み３０μｍの塗膜を形成することができるようにメタノールにて固形分量を調整してある。そして、上述の電気抵抗の測定と同様にして、各導電性塗料の試料から各測定用試料を作製し、導電剤の添加量と電気抵抗との関係を求めた。その結果を図３に示す。
【００９６】
図３に示されるように、親水性カーボンと導電性の金属酸化物とを併用して用いた条件２の場合には、親水性カーボン単体を用いた条件１の場合に比べ、導電性塗膜の電気抵抗（Ω・ｃｍ）が緩やかに低下することがわかる。したがって、この結果から、親水性カーボンと導電性の金属酸化物の添加量を調節することにより、導電性塗膜の電気抵抗を所望の狙い値に制御しやすくなることが確認された。
【００９７】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  帯電部材
１２  ゴム弾性部
１４  導電性塗膜
【図１】
2013181093.tif 000005
【図２】
2013181093.tif 000006
【図３】
2013181093.tif 000007