導電性ローラ
【課題】 弾性層が十分な耐溶剤性を有しない場合であっても所望の表面粗さおよびローラ硬度を確保することができ、かつ、ある程度広範な材料選択の幅を有する導電性ローラを提供する。
【解決手段】 弾性層２上に、下層導電層３と表層樹脂層４とを順次備える導電性ローラである。弾性層２が独立気泡構造を有する発泡体からなり、下層導電層３が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、下層導電層３の厚みが１０〜１００μｍの範囲内である。
【解決手段】 弾性層２上に、下層導電層３と表層樹脂層４とを順次備える導電性ローラである。弾性層２が独立気泡構造を有する発泡体からなり、下層導電層３が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、下層導電層３の厚みが１０〜１００μｍの範囲内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の各種用途に用いられるローラ部材、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして好適な導電性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の電子写真プロセスのそれぞれにおいて、導電性を付与したローラ部材が用いられている。
【０００３】
従来、これら現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給、クリーニング）等として用いられる導電性ローラとしては、導電性の金属シャフトの外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与した導電性のゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる導電性弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。
【０００４】
かかる導電性ローラは、通常、金属シャフトの外周に担持させた弾性層の表面に塗料を塗布することにより形成される。ところが、弾性層上に塗膜を形成する場合、弾性層の耐溶剤性によっては、塗料中に含まれる溶剤により弾性層表面が溶解するなどして、最終的に得られるローラにおいて、所望の表面粗さが確保できなくなる場合があった。
【０００５】
この問題に対し、弾性層上に水系塗料を用いた塗膜を設けることで弾性層に対する溶剤の影響を排除する技術として、例えば、特許文献１には、有機化合物を有機溶剤に溶解した塗料から形成した表面被膜を、有機溶剤による溶解または膨潤性を有する有機化合物の発泡体からなるローラ本体表面に有する複合ローラにおいて、所定の有機化合物と水溶媒とを含む混合溶液から形成した塗膜を、表面被膜形成塗料に含まれる有機溶剤に対する溶剤遮蔽膜としてローラ本体と表面被膜との間に設けることで、表面被膜形成用塗料中の有機溶剤によるローラ本体の溶解、膨潤を防いで、平滑表面を有する複合ローラを得る技術が記載されている。この複合ローラは、ローラ本体が連続気泡構造の発泡体からなり、溶剤遮蔽被膜としてはフッ化ビニリデン、表面被膜としてはフッ素ゴムが使用されることが開示されている。
【特許文献１】特許第２９９６８４６号公報（特許請求の範囲、段落［０００５］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、上記のように、水系塗料の塗膜を用いることで溶剤遮蔽性を確保するためには、その塗膜にはある程度の厚みが必要となるが、一方で、塗膜をあまり厚くすると、ローラ表面が硬くなって所望のローラ性能が得られなくなるという問題がある。この点に関し、上記特許文献１においては、ローラ本体と表面被膜に対して接着性を有する溶剤遮蔽被膜の溶質として、耐溶剤性の高いフッ化ビニリデンを使用することで、厚み３〜７μｍ程度の薄膜で、溶剤遮蔽機能を得つつ、柔軟性不足の問題を回避している（段落［００１２］）。
【０００７】
しかしながら、上記技術では、水系塗料として広範な材料を選択することができず、従って表層となる表面被膜の材料についても制限されてしまうという難点があった。そのため、ローラ設計の自由度の観点からも、より広範な材料の使用を可能としつつ、上記問題を解消しうる技術が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明の目的は、弾性層が十分な耐溶剤性を有しない場合であっても所望の表面粗さおよびローラ硬度を確保することができ、かつ、ある程度広範な材料選択の幅を有する導電性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を解決することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の導電性ローラは、弾性層上に、下層導電層と表層樹脂層とを順次備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が独立気泡構造を有する発泡体からなり、前記下層導電層が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、該下層導電層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、前記下層導電層を、前記水系塗料のディップ塗布により形成することができる。また、前記下層導電層のマイクロ硬度は、好適には１０〜４５°の範囲内であり、前記水系塗料は、好適にはゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上である。さらに、前記発泡体としては、ポリウレタンフォームを好適に用いることができる。さらにまた、前記表層樹脂層は、好適には、球状微粒子を含有する。このような構成とすることで、本発明の導電性ローラは、特に、現像ローラまたは帯電ローラとして好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水系塗料からなる下層導電層を設けたことにより、弾性層が十分な耐溶剤性を有しない場合であっても弾性層の溶剤あれ等の問題の発生を防止して、所望の表面粗さおよびローラ硬度を確実に確保することができ、かつ、ある程度広範な材料選択の幅を有する導電性ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一例の導電性ローラの断面図を示す。図示するように、本発明の導電性ローラは、シャフト１の外周に担持された弾性層２上に、下層導電層３と表層樹脂層４とを順次備える。
【００１４】
シャフト１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。
【００１５】
弾性層２は、独立気泡構造を有する発泡体であり、本発明において好適には、ポリウレタンフォームを用いる。かかるポリウレタンフォームを形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００１６】
ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドトの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００１７】
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が重量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００１８】
また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０重量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５重量％である。イソシアネートの含有率が４重量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０重量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００１９】
ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、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（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属や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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合である。
【００２０】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、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、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒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。
【００２１】
本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００２２】
本発明で用いるポリウレタンフォームは、密度が０．２〜０．８ｇ／ｃｍ3であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ3である。また、ポリウレタンフォームのアスカーＣ硬度は１５〜７０°が好ましく、より好ましくは１５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ3、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る点から、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００２３】
また、弾性層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、シャフト１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、弾性層２を得ることができる。
【００２４】
下層導電層３は、導電剤を含む水系塗料からなり、かかる水系塗料としては、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を好適に用いることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。また、これらに含有させる導電剤としては、弾性層２について先に挙げたものと同様のものを用いることができ、特に制限されるものではない。下層導電層３には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することができる。
【００２５】
また、下層導電層３の厚みは１０〜１００μｍであることが必要であり、特には、３０〜８０μｍの範囲内とする。この厚みが１０μｍ未満では弾性層に対する溶剤遮蔽効果や下層側からの汚染物質の染み出し防止のための目止効果が不十分となり、溶剤ヤラレにより所望の表面粗さが付与できなくなる。一方、厚みが１００μｍを超えると、下層導電層３が弾性層２の柔らかさに追随することができずに割れ、剥がれ等が生じ、ローラ自体も硬くなってトナーダメージ等のローラ性能面での不具合も発生する。
【００２６】
下層導電層３は、弾性層２上に上記水系塗料を塗布することにより、１層または２層以上にて形成することができる。その塗布方法としては特に制限されるものではなく、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いることができるが好適には、ディップ塗布を用いる。前述の特許文献１に記載のような連続気泡構造の発泡体からなるローラ本体では、水系塗料が気泡内部に浸透してしまうため、ディップ塗布により平滑な塗膜を形成することはできないが、本発明に係る弾性層２は独立気泡構造を有するため、ディップ塗布によっても、平滑な塗膜の形成が可能である。
【００２７】
また、下層導電層３のマイクロ硬度は、膜厚５００μｍの場合において、好適には１０〜４５°の範囲内であり、この程度の硬度とすることで、最終的に得られるローラ表面について、所望のローラ硬度を実現することができる。かかるマイクロ硬度は、例えば、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型により測定することができる。
【００２８】
表層樹脂層４は、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の溶剤系塗料により形成することができ、ウレタン、アクリル、シリカ等の球状微粒子を含有させることで、表面粗さを調整することができる。かかる表層樹脂層４の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａで、通常２μｍ以下、特には０．５〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。また、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層樹脂層４の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜５０μｍ、特には１〜４０μｍ程度とすることができる。
【００２９】
本発明の導電ローラは、特に制限されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置における現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給ローラ、クリーニングローラ）等の各種ローラ部材として好適に用いることができ、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして有用である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
実施例１
まず、芯金１（φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させた。
【００３１】
具体的には、イソシアネート成分（プレポリマー化イソシアネート ＴＤＩ＋ポリエーテルポリオール）１００重量部と、ポリオール成分（ポリエーテルポリオール）２０重量部と、カーボンブラック（アセチレンブラック）２重量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２重量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、前記芯金１を、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを１１０℃に調整した熱風オーブン中に１時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。
【００３２】
硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したＣＲゴムラテックス塗料をディップ塗布することにより、弾性層２の外周に、膜厚６０μｍの下層導電層３を形成した。次いで、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したポリウレタン系溶剤系塗料をディップ塗布することにより、膜厚１５μｍの表層樹脂層４を形成して、ローラ本体部がφ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍである導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３３】
実施例２
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３４】
実施例３
下層導電層３の形成用塗料として、ポリエーテル系ポリウレタンを主成分とし、カーボンブラック（ケッチェンブラック）およびイオン導電剤（四級アンモニウム塩）を配合したウレタン系エマルジョン塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３５】
実施例４
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例３と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３６】
実施例５
下層導電層３の形成用塗料として、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したアクリル系エマルジョン塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３７】
実施例６
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例５と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３８】
比較例
下層導電層３の形成用塗料として、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したウレタン系エマルジョン塗料を用い、下層導電層３の膜厚を８μｍとした以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであったが、表層樹脂層４の塗料による溶剤あれにより、均一な表面粗さ制御はできなかった。
【００３９】
各実施例および比較例で得られた導電性ローラの下層導電層３までのマイクロ硬度および最終的なローラのマイクロ硬度を、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型を用いて測定した。その結果を、下記の表１中に示す。また、各導電性ローラを、現像ローラとしてプリンタカートリッジに装着し、ヒューレット・パッカード社製 Ｌａｓｅｒｊｅｔ ４０５０にて画像印刷試験を行い、結果を画像ムラについて評価した。良好なものを○、画像ムラが発生したものを×とした。この結果を、併せて下記の表１中に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
上記表１に示すように、実施例１〜６のローラでは、下層導電層３形成時および最終的に得られるローラの双方において、良好な硬度が得られている。これにより、下層導電層３形成までの段階で、所望のローラ硬度が得られていることが確かめられた。一方、比較例のローラは、下層導電層３形成時および最終的に得られるローラの双方において、高硬度となり、また、溶剤あれにより画像不良が生じてしまった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る導電性ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 下層導電層
４ 表層樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の各種用途に用いられるローラ部材、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして好適な導電性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、現像、帯電、転写（トナー供給、クリーニング）等の電子写真プロセスのそれぞれにおいて、導電性を付与したローラ部材が用いられている。
【０００３】
従来、これら現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給、クリーニング）等として用いられる導電性ローラとしては、導電性の金属シャフトの外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与した導電性のゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる導電性弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。
【０００４】
かかる導電性ローラは、通常、金属シャフトの外周に担持させた弾性層の表面に塗料を塗布することにより形成される。ところが、弾性層上に塗膜を形成する場合、弾性層の耐溶剤性によっては、塗料中に含まれる溶剤により弾性層表面が溶解するなどして、最終的に得られるローラにおいて、所望の表面粗さが確保できなくなる場合があった。
【０００５】
この問題に対し、弾性層上に水系塗料を用いた塗膜を設けることで弾性層に対する溶剤の影響を排除する技術として、例えば、特許文献１には、有機化合物を有機溶剤に溶解した塗料から形成した表面被膜を、有機溶剤による溶解または膨潤性を有する有機化合物の発泡体からなるローラ本体表面に有する複合ローラにおいて、所定の有機化合物と水溶媒とを含む混合溶液から形成した塗膜を、表面被膜形成塗料に含まれる有機溶剤に対する溶剤遮蔽膜としてローラ本体と表面被膜との間に設けることで、表面被膜形成用塗料中の有機溶剤によるローラ本体の溶解、膨潤を防いで、平滑表面を有する複合ローラを得る技術が記載されている。この複合ローラは、ローラ本体が連続気泡構造の発泡体からなり、溶剤遮蔽被膜としてはフッ化ビニリデン、表面被膜としてはフッ素ゴムが使用されることが開示されている。
【特許文献１】特許第２９９６８４６号公報（特許請求の範囲、段落［０００５］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、上記のように、水系塗料の塗膜を用いることで溶剤遮蔽性を確保するためには、その塗膜にはある程度の厚みが必要となるが、一方で、塗膜をあまり厚くすると、ローラ表面が硬くなって所望のローラ性能が得られなくなるという問題がある。この点に関し、上記特許文献１においては、ローラ本体と表面被膜に対して接着性を有する溶剤遮蔽被膜の溶質として、耐溶剤性の高いフッ化ビニリデンを使用することで、厚み３〜７μｍ程度の薄膜で、溶剤遮蔽機能を得つつ、柔軟性不足の問題を回避している（段落［００１２］）。
【０００７】
しかしながら、上記技術では、水系塗料として広範な材料を選択することができず、従って表層となる表面被膜の材料についても制限されてしまうという難点があった。そのため、ローラ設計の自由度の観点からも、より広範な材料の使用を可能としつつ、上記問題を解消しうる技術が望まれていた。
【０００８】
そこで本発明の目的は、弾性層が十分な耐溶剤性を有しない場合であっても所望の表面粗さおよびローラ硬度を確保することができ、かつ、ある程度広範な材料選択の幅を有する導電性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記問題を解決することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の導電性ローラは、弾性層上に、下層導電層と表層樹脂層とを順次備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が独立気泡構造を有する発泡体からなり、前記下層導電層が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、該下層導電層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、前記下層導電層を、前記水系塗料のディップ塗布により形成することができる。また、前記下層導電層のマイクロ硬度は、好適には１０〜４５°の範囲内であり、前記水系塗料は、好適にはゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上である。さらに、前記発泡体としては、ポリウレタンフォームを好適に用いることができる。さらにまた、前記表層樹脂層は、好適には、球状微粒子を含有する。このような構成とすることで、本発明の導電性ローラは、特に、現像ローラまたは帯電ローラとして好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水系塗料からなる下層導電層を設けたことにより、弾性層が十分な耐溶剤性を有しない場合であっても弾性層の溶剤あれ等の問題の発生を防止して、所望の表面粗さおよびローラ硬度を確実に確保することができ、かつ、ある程度広範な材料選択の幅を有する導電性ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一例の導電性ローラの断面図を示す。図示するように、本発明の導電性ローラは、シャフト１の外周に担持された弾性層２上に、下層導電層３と表層樹脂層４とを順次備える。
【００１４】
シャフト１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。
【００１５】
弾性層２は、独立気泡構造を有する発泡体であり、本発明において好適には、ポリウレタンフォームを用いる。かかるポリウレタンフォームを形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００１６】
ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドトの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５重量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０重量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００１７】
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が重量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００１８】
また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０重量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５重量％である。イソシアネートの含有率が４重量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０重量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００１９】
ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、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（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属や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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合である。
【００２０】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、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、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒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。
【００２１】
本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．５〜５重量部とすることが更に好ましい。
【００２２】
本発明で用いるポリウレタンフォームは、密度が０．２〜０．８ｇ／ｃｍ3であることが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ3である。また、ポリウレタンフォームのアスカーＣ硬度は１５〜７０°が好ましく、より好ましくは１５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、密度０．２〜０．８ｇ／ｃｍ3、アスカーＣ硬度２０〜６５°の独立気泡構造を有するポリウレタンフォームを得る点から、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００２３】
また、弾性層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、シャフト１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、弾性層２を得ることができる。
【００２４】
下層導電層３は、導電剤を含む水系塗料からなり、かかる水系塗料としては、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を好適に用いることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。また、これらに含有させる導電剤としては、弾性層２について先に挙げたものと同様のものを用いることができ、特に制限されるものではない。下層導電層３には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することができる。
【００２５】
また、下層導電層３の厚みは１０〜１００μｍであることが必要であり、特には、３０〜８０μｍの範囲内とする。この厚みが１０μｍ未満では弾性層に対する溶剤遮蔽効果や下層側からの汚染物質の染み出し防止のための目止効果が不十分となり、溶剤ヤラレにより所望の表面粗さが付与できなくなる。一方、厚みが１００μｍを超えると、下層導電層３が弾性層２の柔らかさに追随することができずに割れ、剥がれ等が生じ、ローラ自体も硬くなってトナーダメージ等のローラ性能面での不具合も発生する。
【００２６】
下層導電層３は、弾性層２上に上記水系塗料を塗布することにより、１層または２層以上にて形成することができる。その塗布方法としては特に制限されるものではなく、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いることができるが好適には、ディップ塗布を用いる。前述の特許文献１に記載のような連続気泡構造の発泡体からなるローラ本体では、水系塗料が気泡内部に浸透してしまうため、ディップ塗布により平滑な塗膜を形成することはできないが、本発明に係る弾性層２は独立気泡構造を有するため、ディップ塗布によっても、平滑な塗膜の形成が可能である。
【００２７】
また、下層導電層３のマイクロ硬度は、膜厚５００μｍの場合において、好適には１０〜４５°の範囲内であり、この程度の硬度とすることで、最終的に得られるローラ表面について、所望のローラ硬度を実現することができる。かかるマイクロ硬度は、例えば、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型により測定することができる。
【００２８】
表層樹脂層４は、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の溶剤系塗料により形成することができ、ウレタン、アクリル、シリカ等の球状微粒子を含有させることで、表面粗さを調整することができる。かかる表層樹脂層４の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａで、通常２μｍ以下、特には０．５〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。また、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層樹脂層４の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜５０μｍ、特には１〜４０μｍ程度とすることができる。
【００２９】
本発明の導電ローラは、特に制限されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置における現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ（トナー供給ローラ、クリーニングローラ）等の各種ローラ部材として好適に用いることができ、特には、現像ローラまたは帯電ローラとして有用である。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
実施例１
まず、芯金１（φ８ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させた。
【００３１】
具体的には、イソシアネート成分（プレポリマー化イソシアネート ＴＤＩ＋ポリエーテルポリオール）１００重量部と、ポリオール成分（ポリエーテルポリオール）２０重量部と、カーボンブラック（アセチレンブラック）２重量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２重量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、前記芯金１を、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを１１０℃に調整した熱風オーブン中に１時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。
【００３２】
硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したＣＲゴムラテックス塗料をディップ塗布することにより、弾性層２の外周に、膜厚６０μｍの下層導電層３を形成した。次いで、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したポリウレタン系溶剤系塗料をディップ塗布することにより、膜厚１５μｍの表層樹脂層４を形成して、ローラ本体部がφ１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍである導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３３】
実施例２
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３４】
実施例３
下層導電層３の形成用塗料として、ポリエーテル系ポリウレタンを主成分とし、カーボンブラック（ケッチェンブラック）およびイオン導電剤（四級アンモニウム塩）を配合したウレタン系エマルジョン塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３５】
実施例４
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例３と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３６】
実施例５
下層導電層３の形成用塗料として、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したアクリル系エマルジョン塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３７】
実施例６
表層樹脂層４の形成用塗料として、Ｄ50＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したアクリル系溶剤系塗料を用いた以外は実施例５と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであった。
【００３８】
比較例
下層導電層３の形成用塗料として、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したウレタン系エマルジョン塗料を用い、下層導電層３の膜厚を８μｍとした以外は実施例１と同様にして、導電性ローラを作製した。得られたローラの表面粗さはＪＩＳ算術平均粗さＲａで０．６〜０．９μｍであったが、表層樹脂層４の塗料による溶剤あれにより、均一な表面粗さ制御はできなかった。
【００３９】
各実施例および比較例で得られた導電性ローラの下層導電層３までのマイクロ硬度および最終的なローラのマイクロ硬度を、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型を用いて測定した。その結果を、下記の表１中に示す。また、各導電性ローラを、現像ローラとしてプリンタカートリッジに装着し、ヒューレット・パッカード社製 Ｌａｓｅｒｊｅｔ ４０５０にて画像印刷試験を行い、結果を画像ムラについて評価した。良好なものを○、画像ムラが発生したものを×とした。この結果を、併せて下記の表１中に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
上記表１に示すように、実施例１〜６のローラでは、下層導電層３形成時および最終的に得られるローラの双方において、良好な硬度が得られている。これにより、下層導電層３形成までの段階で、所望のローラ硬度が得られていることが確かめられた。一方、比較例のローラは、下層導電層３形成時および最終的に得られるローラの双方において、高硬度となり、また、溶剤あれにより画像不良が生じてしまった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る導電性ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 下層導電層
４ 表層樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層上に、下層導電層と表層樹脂層とを順次備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が独立気泡構造を有する発泡体からなり、前記下層導電層が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、該下層導電層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記下層導電層が、前記水系塗料のディップ塗布により形成されてなる請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記下層導電層のマイクロ硬度が１０〜４５°の範囲内である請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記水系塗料がゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項５】
前記発泡体がポリウレタンフォームである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項６】
前記表層樹脂層が球状微粒子を含有する請求項１〜５のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項７】
現像ローラとして用いられる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項８】
帯電ローラとして用いられる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項１】
弾性層上に、下層導電層と表層樹脂層とを順次備える導電性ローラにおいて、
前記弾性層が独立気泡構造を有する発泡体からなり、前記下層導電層が導電剤を含む水系塗料からなり、かつ、該下層導電層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記下層導電層が、前記水系塗料のディップ塗布により形成されてなる請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記下層導電層のマイクロ硬度が１０〜４５°の範囲内である請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記水系塗料がゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項５】
前記発泡体がポリウレタンフォームである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項６】
前記表層樹脂層が球状微粒子を含有する請求項１〜５のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項７】
現像ローラとして用いられる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項８】
帯電ローラとして用いられる請求項１〜６のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【図１】
【公開番号】特開２００６−３４９７４０（Ｐ２００６−３４９７４０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７２２５５（Ｐ２００５−１７２２５５）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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