(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に設けられた第１の導電性弾性層と、この第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを具備し、前記第１の導電性弾性層が硬度５００Ｎ以下の連続気泡のポリウレタン発泡体からなると共に、前記第２の導電性弾性層が導電性ゴム状弾性体からなり、前記第２の導電性弾性層は、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理されて当該表面処理液を含浸させた表面処理層を有することを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の導電性弾性層は、表面抵抗値が５×１０４Ω以下であることを特徴とする導電性部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第２の導電性弾性層は、体積抵抗値が１×１０１０Ω以下であることを特徴とする導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために用いられる導電性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の帯電ロール・現像ロール、トナー規制、さらには中間転写ロール、ベルト等には、感光体等への非汚染性の他、所定の導電性、摩擦係数等が要求される。そこで、従来、ポリウレタン、シリコーンゴム製のものが用いられていたが、感光体等への汚染性、帯電性等の理由から、ポリウレタン、シリコーンゴムに代わって各種弾性層表面に各種コーティング層、被覆チューブを設けたものが提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、導電性スポンジ体層上にポリアミド樹脂チューブからなる導電性最外層を設けた現像ロールが提案されている。また、下記特許文献２には、ワックス等の滑剤を含む表面層を具備する帯電部材が開示されている。また、下記特許文献３には、フッ化炭素を含有する導電性重合体からなる塗布層またはシームレスチューブからなる表面層を有する導電性部材が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２０４２３４号公報  （特許請求の範囲、図１）
【特許文献２】
特開平７−１３４４６７号公報  （特許請求の範囲、図１）
【特許文献３】
特開平８−１６０７０１号公報  （特許請求の範囲、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の導電性部材では、内側のスポンジ層の硬度が比較的高いので、一定変位・一定荷重に対するニップ幅が稼げない上、ロール中央部と端部とでニップ幅が異なる傾向があるという問題がある。また、このようなスポンジ層の硬度の問題により、フィルミングが生じやすく、寿命が短いという問題がある。
【０００６】
一方、ポリアミドなどの樹脂チューブを外層としている場合、樹脂チューブ自体の剛性が比較的高いので、ロール変形に対して追従し難いという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、ロール全域でニップ幅を大きく確保することができ、画像欠陥を防止することができる導電性部材を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、芯金上に設けられた第１の導電性弾性層と、この第１の導電性弾性層上に設けられた第２の導電性弾性層とを具備し、前記第１の導電性弾性層が硬度５００Ｎ以下の連続気泡のポリウレタン発泡体からなると共に、前記第２の導電性弾性層が導電性ゴム状弾性体からなり、前記第２の導電性弾性層は、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理されて当該表面処理液を含浸させた表面処理層を有することを特徴とする導電性部材にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記第１の導電性弾性層は、表面抵抗値が５×１０４Ω以下であることを特徴とする導電性部材にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記第２の導電性弾性層は、体積抵抗値が１×１０１０Ω以下であることを特徴とする導電性部材にある。
【００１２】
かかる本発明では、第１の導電性弾性層を硬度５００Ｎ以下の連続気泡のポリウレタン発泡体とすると共に、第２の導電性弾性層を導電性ゴム状弾性体とすることにより、一定荷重・一定変位を印加したときに、ニップ幅がロール全体に亘って均一に大きくとることができ、また、第２の導電性弾性層が柔軟なため、フィルミングや、紙粉等の挟み込み等による画像欠陥を軽減することができる。
【００１３】
ここで、第１の導電性弾性層は、硬度５００Ｎ以下の連続気泡のポリウレタン発泡体である。硬度５００Ｎ以下とは、ＪＩＳ  Ｋ６４００の測定方法による硬度が５００Ｎ以下という意味であり、例えば、Ａｓｋｅｒ  Ｃでは測定できないような低硬度である。
【００１４】
また、材質は連続気泡のポリウレタンであれば特に限定されないが、導電剤により導電性を付与する必要がある。導電性付与は、導電性カーボンによる電子導電でも、過塩素酸リチウム等によるイオン導電でも、これらを併せたハイブリッド導電でもよい。第１の導電性弾性層の表面抵抗値は、５×１０４Ω以下程度が好適である。
【００１５】
第１の導電性弾性層の肉厚は特に限定されないが、例えば、１〜２０ｍｍ程度、好ましくは、１〜１０ｍｍ程度である。
【００１６】
一方、第２の導電性弾性層は、導電性ゴム状弾性体からなる。ここで、導電性ゴム状弾性体としては、導電性を有するゴム状弾性体、又は導電性を付与したゴム状弾性体であり、シート形状の体積抵抗値が１×１０１０Ω以下、好ましくは、１×１０７Ω以下のものである。なお、体積抵抗値は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に準じて測定したものである。また、ゴム硬度としては、ＪＩＳ  Ａで９０°以下、好ましくは６０°以下である。
【００１７】
第２の導電性弾性層の材質としては、エピクロルヒドリン系ゴム、シリコーン系ゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタン、ＣＲなどを挙げることができる。また、導電性を付与する場合には、導電性カーボンによる電子導電でも、過塩素酸リチウム等によるイオン導電でも、これらを併せたハイブリッド導電でもよい。
【００１８】
第２の導電性弾性層の肉厚は特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍ程度、好ましくは、０．３〜１．５ｍｍ程度である。
【００１９】
また、第２の導電性弾性層の表面は、表面処理されているのが好ましい。表面処理はイソシアネート化合物を含浸させて硬化させたイソシアネート処理でもよいが、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理され、この表面処理液を含浸する表面処理層を有するようにするのが好ましい。
【００２０】
ここで、イソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）および前記記載の多量体および変性体などを挙げることができる。
【００２１】
また、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００２２】
本発明では、これらのポリマーを一種又は二種以上混合して用いる。表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して２〜３０重量％とするのが好ましい。少ないとカーボンブラックを表面処理層中に保持する効果が小さくなり、多すぎると相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できない。
【００２３】
また、表面処理液には導電剤としてカーボンブラックが用いられる。カーボンブラックの種類は特に限定されず、例えば、ケッチェンブラック（ライオン社製）、トーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）などが挙げられる。表面処理液中のカーボンブラックは、イソシアネート成分に対して１０〜４０重量％であるのが好ましい。これより少ないと有効な帯電特性が発揮できず、多すぎると脱落等の問題が生じ好ましくないからである。
【００２４】
さらに、表面処理液は、これらアクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマー及びイソシアネート化合物を溶解する溶剤を含有する。溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【００２５】
本発明の導電性部材の製造方法は特に限定されないが、一般的には、芯金上に第１の導電性弾性層を形成し、必要に応じて寸法合わせのために研磨した後、第２の導電性弾性層を形成する。第２の導電性弾性層は、第１の導電性弾性層の上に直接形成してもよいが、チューブ状に別途製造した後、必要に応じて接着剤層を介して被覆するようにすればよい。
【００２６】
ここで、第２の導電性弾性層は、直接形成する場合もチューブ状に製造する場合も、成形後、研磨してもよいが、鏡面加工或いは所定の状態に粗した金型を用いて成形して無研磨状態で使用してもよい。第２の導電性弾性層の表面粗さは、使用するトナーの種類、使用状態等によって適宜選択する必要がある。ある程度大きな表面粗さを有する方がトナーが付着しなくてよい場合もあるし、表面粗さが小さいほどよい場合もある。表面粗さが小さい方がよい場合には、トナーや外添剤等の成分が、研磨目や表面に付着しやすく、それが原因でロールの電気抵抗値を上昇し、ロールとして必要な電気特性から逸脱する可能性がある場合である。
【００２７】
このような表面粗さが小さいものを製造する場合には、無研磨状態で使用するように鏡面仕上げした金型で成形するのが好ましい。研磨した場合には、その表面粗さを極力低くすることに限界があるからである。一方、無研磨品とすると、表面粗さＲｚ３μｍ以下、好ましくは表面粗さＲｚ２μｍ以下程度の製品が比較的容易に製造することができ、このような表面粗さのものを得るためには、チューブ状に別途成形する方法が挙げられる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
図１には実施例に係る導電性部材である導電性ロールの横断面を示す。図１に示すように、導電性ロール１０は、芯金１１上に、第１の導電性弾性層１２、第２の導電性弾性層１３及び表面処理層１４を順次具備するものである。
【００３０】
第１の導電性弾性層１２は、ゴム硬度がＪＩＳ  Ｋ６４００の測定方法で６９Ｎ（Ａｓｋｅｒ  Ｆで３０°）の連続気泡発泡ポリウレタンであり、表面抵抗値は１０４Ω以下であった。第１の導電性弾性層１２は、５ｍｍ厚とした。
【００３１】
一方、第２の導電性弾性層１３は、厚さ１．５ｍｍ厚のエピクロルヒドリンゴムチューブであり、接着剤を介して第１の導電性弾性層１２上に被覆した。
【００３２】
ここで、第２の導電性弾性層１３は鏡面金型を用いて成形した無研磨品であり、表面粗さＲｚは２．０μｍ、表面粗さＲａは０．５μｍである。また、第２の導電性弾性層１３を被せたロールとして測定したロール抵抗値は４×１０６Ωであった。
【００３３】
ここでのロール抵抗値は、芯金を主電極とし、開き角度９０度のＶ字状の対向電極とし、ロールを対向電極状に自然に載置した状態で１０Ｖ印加したときの抵抗値である。
【００３４】
また、第２の導電性弾性層１３に用いたエピクロルヒドリンゴムで厚さ２．１９ｍｍのシートを製造し、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に基づき、主電極外径＝φ５０ｍｍ、ガード電極＝φ７０ｍｍとし、１０Ｖ印加したときの体積抵抗値Ｒｖ（Ω）、体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）、表面抵抗値Ｒｓ（Ω）及び表面抵抗率ρｓ（Ω）を特定した結果を下記に示す。
【００３５】
Ｒｖ＝１．９×１０５Ω、ρｖ＝１．７×１０８Ω・ｃｍ
Ｒｓ＝５．６×１０６Ω、ρｓ＝１．０×１０８Ω
【００３６】
また、第２の導電性弾性層１３の表面の表面処理層１４は、酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤＩ；大日本インキ社製）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部、アクリルシリコーンポリマー（モディパーＦＳ７００；日本油脂社製）２重量部をボールミルで３時間分散混合した表面処理液を用い、これを２３℃に保ったまま、ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱することにより形成した。
【００３７】
（実施例２）
第２の導電性弾性層１３として、厚さ０．５ｍｍ厚のエピクロルヒドリンゴムチューブである点は実施例１と同様であるが、成形後表面研磨した研磨品を用い、実施例１と同様に製造した第１の導電性弾性層１２上に接着剤を介して被覆した。
【００３８】
第２の導電性弾性層１３の表面粗さＲｚは１０μｍ、表面粗さＲａは１．５μｍであった。また、第２の導電性弾性層１３を被せたロールとして測定したロール抵抗値は４×１０６Ωであった。
【００３９】
（比較例）
芯金上にゴム硬度がＡｓｋｅｒ  Ｃで３０°（１０００Ｎ以上）の連続気泡の発泡ポリウレタン層を形成し（表面抵抗値は１０４Ω以下）、これに厚さ０．１０ｍｍの導電性ＰＡチューブ（硬度はＪＩＳ  Ａで測定すると９０°以上となる）を被せて帯電ロールとした。
【００４０】
ここで、導電性ＰＡチューブの表面粗さＲｚは２．０μｍ、表面粗さＲａは０．５μｍである。また、第２の導電性弾性層１３を被せたロールとして測定したロール抵抗値は２×１０６Ωであった。
【００４１】
（試験例）
実施例１，２の導電性ロール及び比較例の帯電ロールを試験機（カシオＮ４０３）で使用したところ、実施例の導電性ロールではニップ幅が同一で帯電不良は発生しなかったが、比較例の帯電ロールでは、ロール中央部でのニップ幅が減少する傾向があり、帯電不良が発生した。
【００４２】
また、１３０００枚印刷した後のフィルミングを比較したところ、比較例のものは全体的に白くなっていたが、実施例１のものは全く問題なかった。また、実施例２のものは端部及び部分的に一部白い部分が観察できたが、プリントアウトされた画像には、影響がなかった。
【００４３】
この結果、実施例１，２の帯電ロールは、第１の導電性弾性層１２のゴム硬度が非常に小さく、且つこれに被せる第２の導電性弾性層１３が樹脂系材料ではなく、ゴムやエラストマーなどの弾性体で形成されているので、十分なニップが確保でき、フィルミングも発生し難く、耐久性の面でも優れたものであることが確認された。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的容易に製造でき、且つ低硬度と高寸法精度であり、抵抗値の調整も比較的容易にできる導電性ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る導電性ロールの断面図である。
【符号の説明】
１０  導電性ロール
１１  芯金
１２  第１の導電性弾性層
１３  第２の導電性弾性層
１４  表面処理層
【図１】
0004215155.tif 000002