導電性ローラ
【課題】高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な導電性ローラを提供する。
【解決手段】シャフト１と、該シャフト１の外周に形成された弾性層２と、該弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える導電性ローラにおいて、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、表層３のガラス転移温度が４５℃以上である導電性ローラである。水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましく、水系塗料が、造膜助剤を含有することが好ましい。表層３のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。
【解決手段】シャフト１と、該シャフト１の外周に形成された弾性層２と、該弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備える導電性ローラにおいて、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、表層３のガラス転移温度が４５℃以上である導電性ローラである。水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましく、水系塗料が、造膜助剤を含有することが好ましい。表層３のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。
【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】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。
【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ローラ部材としては、軸の外周に、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】
例えば、特許文献１には、導電性樹脂層が導電性フィラーと表面未処理シリカを有する水系樹脂を含有する帯電部材が開示されている。また、特許文献２には、弾性層がウレタンフォームからなり、表層が、水系ウレタン系樹脂を主成分とし、水分散シリカおよび／または水系シリコーンアクリルグラフトポリマーを含有する現像ローラが開示されている。さらに、特許文献３には、表層を形成する方法として、樹脂成分及び導電剤等を分散又は溶解した塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディピング法、スプレー法、ロールコーター法などにより塗布して乾燥固化させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４５８６３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００９−２５４１９号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００７−１２１４４５号公報（特許請求の範囲、段落［００２９］等）
【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、特許文献１記載の技術は、低温低湿環境−高温高湿環境における抵抗差を小さくすることを考慮したものであるが、水系塗料の種類によっては、高温高湿環境下で樹脂の軟化が起こり、プリンタ等に使用した場合に表層が感光体に圧着、貼り付くという不具合があった。また、特許文献２記載の技術は、トナーフィルミングやトナー漏れの発生のない現像ローラを実現することを目的としたものであるため、高温高湿環境下での安定性に関しては、改良の余地があった。さらに、特許文献３記載の技術は、弾性層の厚さを１．５ｍｍ以下とするなど弾性層を改良する技術であるため、表層については改良の余地があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、表層を水系塗料を使用して形成し、さらに、特定の温度要件を満たすことにより、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な導電性ローラが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、前記表層のガラス転移温度が４５℃以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の導電性ローラは、前記水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましく、前記水系塗料が、造膜助剤を含有することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の導電性ローラは、前記表層のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な導電性ローラを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。本発明の導電性ローラ１０は、シャフト１と、該シャフト１の外周に形成された弾性層２と、該弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備えるものである。
【００１５】
図２は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。本発明において、導電性ローラ２０は、シャフト１の外周に弾性層２を形成し、この弾性層２上に特定の樹脂組成物からなる接着層４および抵抗調整層５を形成すると共に、この抵抗調整層５上に表層３を形成したものとすることもできる。なお、接着層４および抵抗調整層５については、必須の構成ではなく、図１に示すように弾性層２の外側に直接表層３を形成してもよい。
【００１６】
本発明において、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、表層３のガラス転移温度（Ｔｇ）が４５℃以上であることが肝要である。導電性ローラの最外層である表層３のＴｇを外気の温度よりも高く設定することで、導電性ローラを４０℃、９５ＲＨ％の高温高湿下でもガラス転移温度以下で使用することができるため、表層３の樹脂の軟化が起こらず、感光体への圧着・貼りつきを回避することができる。また、水系塗料を使用することで、弾性層２の腐食なく直接塗布でき、弾性層２上に塗料を薄く塗ることができる。
【００１７】
さらに、本発明の導電性ローラは、表層３のガラス転移温度が５０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度を５０℃以上とすることで表層３の樹脂の軟化をより防止でき、感光体への圧着・貼りつきをより防止できる。
【００１８】
さらにまた、本発明の導電性ローラは、表層３のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が１００℃を超えると塗布後の乾燥工程で十分に乾燥できないおそれがあり、好ましくない。
【００１９】
本発明において、シャフト１としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
【００２０】
また、上記弾性層２を形成する弾性体は、特に制限はなく、感光体等の被帯電体との良好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、公知のゴム或いは樹脂、又はこれらに独立気泡を分散させたフォーム体で形成することができる。具体的には、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を基材ゴムとするゴム組成物が例示されるが、特にポリウレタンが好ましく、更にはポリウレタンフォームがより好ましく用いられる。この場合、ポリウレタンフォームの発泡倍率は、特に制限されるものではないが、１．２〜５０倍、特に１．５〜１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３程度が適当である。
【００２１】
上記弾性層２には、導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とすることができる。その導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタドデシ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、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＮａＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ４＋の塩などの電解質、また、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、酸化処理を施したカラー（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、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常弾性層の体積抵抗率が１００〜１０８Ω・ｃｍ、好ましくは１０２〜１０６Ω・ｃｍとなるように調整される。
【００２２】
また、この弾性層２には、上記導電剤の他にも、必要に応じて、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、湿潤剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００２３】
また、本発明の導電性ローラ１０、２０は、弾性層２の厚みが、１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであることがさらに好ましい。弾性層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。
【００２４】
本発明において、上記表層３を形成する材料である水系塗料としては、帯電部材の表層を形成する場合に用いられる公知のゴムや樹脂を用いることができ、表層３のガラス転移温度（Ｔｇ）が４５℃以上であれば特に限定されないが、例えば、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。ゴム系樹脂としては、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、ウレタン系樹脂としては、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、アクリル系樹脂としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョン、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等を好適に用いることができる。
【００２５】
また、本発明において使用できる水系塗料としては、水系アクリル樹脂であることが好ましい。かかる水系アクリル樹脂としては、アクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとを必須成分とし、任意にその他のモノマーを含むものが好ましく、その他のモノマーとしては、エチルアクリレート、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリロニトリルおよびｎ−ブチルアクリレートを必須成分とするのは、これらが弾性（セット性）の向上に寄与するためであり、かかる観点からは、可能な限りｎ−ブチルアクリレート量を増量し、他の成分を減量するとともに、必須成分以外のその他のモノマー成分のモノマー比率を減らすことが好ましい。一方、アクリロニトリルの比率を高めすぎると、弾性層等が硬くなってしまうため好ましくない。したがって、必須成分であるアクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとのモノマー比率は、モル比で１〜２５：９９〜７５、特には５〜２０：９５〜８０の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
また、上記水系アクリル樹脂は、分子中に活性水素を有する基を含んでいることが好ましい。活性水素を有する基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等が挙げられるが、好適にはカルボキシル基である。本発明において、かかる活性水素を有する基を含むモノマーの比率は、全モノマー量の３〜６％の範囲内とすることが好ましい。本発明においては、活性水素を有する基を含むモノマーの比率をこの範囲内とすることで、表面酸価が１０ｍｇ／ｇ以上、例えば１０〜２０ｍｇ／ｇに調整された水系アクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００２７】
本発明において用いることができる水系塗料としては、例えば、アクリルシリコン樹脂（ＥＸ１０２ＳＩ、日本触媒（株）製）、アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５８、大成ファインケミカル（株）製）、アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５６、大成ファインケミカル（株）製）、アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３、新中村化学（株）製）等を挙げることができる。
【００２８】
また、本発明の導電性ローラは、表層３に使用する水系塗料が架橋剤を含有することが好ましい。表層３のガラス転移温度が４５℃未満となる場合であっても、水系塗料に架橋剤を配合することで最終的に表層３のガラス転移温度を４５℃以上とすることができ、感光体への圧着・貼りつきを回避することができる。
【００２９】
上記架橋剤としては、表層３のガラス転移温度を４５℃以上にすることができれば特に限定されないが、例えば、親水性基含有脂肪族ポリイソシアネート（バイヒジュール３１００、住化バイエルウレタン（株）製）等を挙げることができる。
【００３０】
さらに、本発明の導電性ローラは、表層３に使用する水系塗料が造膜助剤を含有することが好ましい。一般にＴｇが高い水系塗料は製膜時にクラックが発生するおそれがあるが、造膜助剤を含有することで高いＴｇの水系塗料をクラックの発生を防止して導電性ローラの表層３に適用できる。
【００３１】
上記造膜助剤としては、製膜時のクラックの発生を防止できれば特に限定されないが、例えば、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（ＣＳ-１２、チッソ（株）製）、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノアセテート（ＣＳ-８、チッソ（株）製）等を挙げることができる。
【００３２】
また、上記表層３を形成する水系塗料中には、導電性ローラ１０、２０の均一放電性を補助するために、シリカ、ナイロン、ウレタン−尿素粒子、アクリル粒子等の粒子を分散させてもよい。さらに、表層３のトナーフィルミングの発生を防止するため、シリコーンアクリルグラフトポリマーを添加してもよい。
【００３３】
また、上記表層３を形成する水系塗料中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表層３の導電性（電気抵抗）を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカーボンを用いることが好ましい。
【００３４】
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表層３の抵抗は、体積抵抗率１×１０４〜１×１０１２Ω・ｃｍ、特に１×１０６〜１×１０８Ω・ｃｍとすることが好ましく、このような体積抵抗率を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して１〜１００ｐｈｒ、特に１０〜７０ｐｈｒ程度とされる。
【００３５】
なお、この表層３を形成する水系塗料中には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００３６】
この表層３を形成する方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記水系塗料成分及び導電剤等を分散又は溶解した水系塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディピング法、スプレー法、ロールコーター法、リング塗装法などにより上記弾性層２または下記抵抗調整層５上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディピング法が好ましく用いられる。なお、上記弾性層２も、水系塗料を用いてディピング法等により形成してもよい。かかる場合シャフト１に直接水系塗料を塗布することができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【００３７】
上記表層３の厚さは、導電性ローラ１０、２０の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常１〜３０μｍ、特に１〜２０μｍとすることができ、１μｍ未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方２０μｍを超えると帯電特性に悪影響を与えたり、表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。
【００３８】
本発明の帯電ローラ１０、２０は、上記弾性層２上に表層３を形成したものであるが、必要に応じて弾性層２と表層３との間に抵抗調整層５や、弾性層２と抵抗調整層３との間に接着層４を介在させることもできる。
【００３９】
この弾性層２上に形成される上記抵抗調整層３は、樹脂基材に導電剤を添加した樹脂組成物により形成される。この樹脂組成物を構成する樹脂基材は、上記体積抵抗率を有するものであればいずれのものでもよく、特に制限されるものではないが、具体的には、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができ、特にウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂等の水系塗料が好ましく用いられる。また、この水系塗料に添加される導電剤としては、弾性層２に用いられた導電剤と同じものを使用することができる。
【００４０】
上記抵抗調整層５は、導電性ローラ１０、２０の電気抵抗値を調整するものであり、該抵抗調整層５の抵抗値は上記弾性層２の抵抗値や部材に求められる抵抗値に応じて適宜設定されるが、通常は１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍ、特に１×１０５〜１×１０７Ω・ｃｍとされる。この場合、上記導電剤の配合量は、この抵抗値が達成される適量とされるが、通常は上記水系塗料基材１００質量部に対して、０．１〜２０質量部、特に１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００４１】
また、上記抵抗調整層５には、上記導電剤の他に本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜な添加剤を配合することができ、例えば、オキサゾリン系、エポキシ系、メラミン系、グアナミン系、イソシアネート系、フェノール系等の架橋剤を用いる低抵抗樹脂基材に応じて適量配合することができ、さらに抵抗調整層５の目的を逸脱しない範囲で、造膜助剤、分散剤、増粘剤、レベリング剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００４２】
抵抗調整層５の厚さは、上記弾性層２の厚さや導電性ローラ１０、２０の形態などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は１０〜５００μｍ、特に５０〜３００μｍとすることが好ましく、５０μｍ未満であると、十分な抵抗値の調整を行うことが困難になる場合があり、一方３００μｍを超えると、相対的に弾性層の厚みが薄くなってローラ硬度（部材硬度）が高くなってしまったり、必要以上にコスト高となったりする場合がある。
【００４３】
上記抵抗調整層５の形成方法は、特に制限はなく、公知のディピング法、スプレー法、押出成形法などの公知の方法により形成することができるが、通常は上記低抵抗樹脂基材、イオン導電性物質、その他の添加剤を分散又は溶解した塗料溶液を用いてディピング法、スプレー法などにより、上記弾性層２上に塗布する方法が好ましく用いられ、特にディピング法が好適に用いられる。
【００４４】
本発明において、上記弾性層２と上記抵抗調整層５との間に両層を強固に接着させるために厚さ１〜５０μｍ程度の接着層４を設けることができる。この場合、接着層４は、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料を含有する塗料をディピング法などにより弾性層２上に塗布することにより形成することができ、必要に応じて導電剤や他の添加剤を添加することもできる。
【００４５】
図３は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。感光ドラムに押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要であるため、導電性ローラ３０は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
【００４６】
ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、５０〜３００μｍとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を５０μｍ未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、３００μｍを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明における導電性ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長２５０ｍｍの導電性ローラにおいては、一方の端から３５ｍｍ、１２５ｍｍ、２１５ｍｍの３点において外径を測定する。その際、一方の端から３５ｍｍ位置における外径をＡ（ｍｍ）、１２５ｍｍ位置における外径をＢ（ｍｍ）、２１５ｍｍ位置における外径をＣ（ｍｍ）とすると、クラウン量（μｍ）は下記計算式（１）、
クラウン量（μｍ）＝｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２｝×１０００ （１）
で求めることができる。
【００４７】
また、本発明において、導電性ローラ１０、２０、３０は、振れ（膜厚精度）をローラ長さ方向全領域において、７０μｍ以下とすることが好ましい。導電性ローラ１０、２０、３０を帯電ローラと使用して感光体と接触しながら回転している場合、導電性ローラ１０、２０、３０の振れが大きい時には、導電性ローラ１０、２０、３０と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、導電性ローラ１０、２０、３０にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、本発明における導電性ローラ１０、２０、３０の振れの測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、外径を、ローラ長さ方向各５点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を振れとした。
【実施例】
【００４８】
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１〜８、比較例１〜３）
シャフト１として金属シャフトを使用した。次いで、ポリエステル型ポリオール、イソシアネートおよびカーボン（旭カーボン社製、旭＃８０）を添加して密度０．５５ｇ／ｃｍ３のポリウレタンフォームを調製し、シャフト１の外周に、該ポリウレタンフォームを成形して、厚み３ｍｍの弾性層２を形成した。次いで、水系塗料（アクリル樹脂）に導電剤としてカーボン（旭カーボン社製、旭＃８０）を添加して、樹脂濃度３７％の水系塗料（３７％水系塗料）を調製し、弾性層２が形成されたシャフト１を該３７％水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み１５μｍの接着層４を形成した。次いで、水系塗料（ポリウレタン樹脂）に導電剤として４級アンモニウム塩を添加した樹脂濃度５０％の水系塗料（５０％水系塗料）を調製し、接着層４が形成されたシャフト１を該５０％水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み１２０μｍの抵抗調整層５を形成した。次いで、下記表１および２に示す配合処方で表層３用の水系塗料を調製し、抵抗調整層５が形成されたシャフト１を該表層３用の水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み４μｍの表層３を形成して、図２記載の導電性ローラを得た。得られた導電性ローラについて下記試験を行い、結果を表１および２に併記する。
【００４９】
（抵抗測定）
円柱状の対極に得られた導電性ローラの外周面を１ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で押し当て、シャフトと対極との間に１００Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めた。
【００５０】
（マイクロ硬度）
得られた導電性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。
【００５１】
（表面粗さ）
得られた導電性ローラの表面粗さとして、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して得られた導電性ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）を求めた。
【００５２】
（ガラス転移温度測定（Ｔｇ））
得られた導電性ローラの表層の試験片を作製し、動的粘弾性測定機［ＳＩＩ製ＥＸＳＴＡＲ−６０００］にて試験片を引っ張り振動用治具に固定し、１Ｈｚの周波数で応力をかけ、その際に発生する応答を検知させる。測定より求められたＥ'（貯蔵弾性率）、Ｅ"（損失弾性率）より正弦損ｔａｎδを求め、そのピークが発生する温度をＴｇ（ガラス転移温度）とした。
【００５３】
（感光体（ＯＰＣ）貼り付き）
得られた導電性ローラを帯電ローラとして画像形成装置に設置し、４０℃９５ＲＨ％下での感光体への貼りつきの有無を試験した。貼り付きがなく良好な場合を○、貼り付きが見られた場合を×として表記する。
【００５４】
【表１】
※１：アクリルシリコン樹脂（ＥＸ１０２ＳＩ、日本触媒（株）製）
※２：アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５８、大成ファインケミカル（株）製）
※３：アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５６、大成ファインケミカル（株）製）
※４：アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３、新中村化学（株）製）
※５：アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３（１０）、新中村化学（株）製）
※６：フッ素樹脂（ＦＥ４４００、旭硝子（株）製）
※７：アクリル樹脂（ウルトラゾールＢ-６００、ガンツ化成（株）製）
※８：２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（ＣＳ-１２、チッソ（株）製）
※９：２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノアセテート（ＣＳ-８、チッソ（株）製）
※１０：水系シリコーングラフトアクリルポリマー（サイマックＵＳ−４５０、東亞合成（株）製）
※１１：ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン（ＢＹＫ−３３３、ビックケミー・ジャパン（株）製）
※１２：含フッ素ノニオン系界面活性剤（フタージェント２１５Ｍ、（株）ネオス製）
※１３：親水性基含有脂肪族ポリイソシアネート（バイヒジュール３１００、住化バイエルウレタン（株）製）
※１４：シリカ（ファインシールＸ−１２、（株）トクヤマ製）
※１５：ウレタン粒子（アートパールＣ８００、根上工業（株）製）
※１６：ナイロン粒子（ガンツパールＧＰＡ−５５０、ガンツ化成（株）製）
※１７：黒色有機顔料の水系分散液（ＢＯＮＪＥＴ ＢＬＡＣＫ ＣＷ−３（オリエント化学（株）製）
【００５５】
【表２】
【００５６】
実施例１〜８の導電性ローラは、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、感光体への圧着・貼りつきもなく、安定で良好な導電性ローラであった。一方、比較例１〜３の導電性ローラは、高温高湿下で樹脂の軟化して、感光体へ圧着・貼りつきが見られた。
【符号の説明】
【００５７】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
４ 接着層
５ 抵抗調整層
１０、２０、３０ 導電性ローラ
【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】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。
【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ローラ部材としては、軸の外周に、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】
例えば、特許文献１には、導電性樹脂層が導電性フィラーと表面未処理シリカを有する水系樹脂を含有する帯電部材が開示されている。また、特許文献２には、弾性層がウレタンフォームからなり、表層が、水系ウレタン系樹脂を主成分とし、水分散シリカおよび／または水系シリコーンアクリルグラフトポリマーを含有する現像ローラが開示されている。さらに、特許文献３には、表層を形成する方法として、樹脂成分及び導電剤等を分散又は溶解した塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディピング法、スプレー法、ロールコーター法などにより塗布して乾燥固化させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４５８６３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００９−２５４１９号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００７−１２１４４５号公報（特許請求の範囲、段落［００２９］等）
【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、特許文献１記載の技術は、低温低湿環境−高温高湿環境における抵抗差を小さくすることを考慮したものであるが、水系塗料の種類によっては、高温高湿環境下で樹脂の軟化が起こり、プリンタ等に使用した場合に表層が感光体に圧着、貼り付くという不具合があった。また、特許文献２記載の技術は、トナーフィルミングやトナー漏れの発生のない現像ローラを実現することを目的としたものであるため、高温高湿環境下での安定性に関しては、改良の余地があった。さらに、特許文献３記載の技術は、弾性層の厚さを１．５ｍｍ以下とするなど弾性層を改良する技術であるため、表層については改良の余地があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、表層を水系塗料を使用して形成し、さらに、特定の温度要件を満たすことにより、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な導電性ローラが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の導電性ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、前記表層のガラス転移温度が４５℃以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の導電性ローラは、前記水系塗料が、架橋剤を含有することが好ましく、前記水系塗料が、造膜助剤を含有することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の導電性ローラは、前記表層のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、安定な導電性ローラを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの一例を示す断面図である。本発明の導電性ローラ１０は、シャフト１と、該シャフト１の外周に形成された弾性層２と、該弾性層２の外周面に形成された表層３と、を備えるものである。
【００１５】
図２は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。本発明において、導電性ローラ２０は、シャフト１の外周に弾性層２を形成し、この弾性層２上に特定の樹脂組成物からなる接着層４および抵抗調整層５を形成すると共に、この抵抗調整層５上に表層３を形成したものとすることもできる。なお、接着層４および抵抗調整層５については、必須の構成ではなく、図１に示すように弾性層２の外側に直接表層３を形成してもよい。
【００１６】
本発明において、表層３が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、表層３のガラス転移温度（Ｔｇ）が４５℃以上であることが肝要である。導電性ローラの最外層である表層３のＴｇを外気の温度よりも高く設定することで、導電性ローラを４０℃、９５ＲＨ％の高温高湿下でもガラス転移温度以下で使用することができるため、表層３の樹脂の軟化が起こらず、感光体への圧着・貼りつきを回避することができる。また、水系塗料を使用することで、弾性層２の腐食なく直接塗布でき、弾性層２上に塗料を薄く塗ることができる。
【００１７】
さらに、本発明の導電性ローラは、表層３のガラス転移温度が５０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度を５０℃以上とすることで表層３の樹脂の軟化をより防止でき、感光体への圧着・貼りつきをより防止できる。
【００１８】
さらにまた、本発明の導電性ローラは、表層３のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が１００℃を超えると塗布後の乾燥工程で十分に乾燥できないおそれがあり、好ましくない。
【００１９】
本発明において、シャフト１としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
【００２０】
また、上記弾性層２を形成する弾性体は、特に制限はなく、感光体等の被帯電体との良好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、公知のゴム或いは樹脂、又はこれらに独立気泡を分散させたフォーム体で形成することができる。具体的には、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を基材ゴムとするゴム組成物が例示されるが、特にポリウレタンが好ましく、更にはポリウレタンフォームがより好ましく用いられる。この場合、ポリウレタンフォームの発泡倍率は、特に制限されるものではないが、１．２〜５０倍、特に１．５〜１０倍程度が好ましく、フォーム密度は、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３程度が適当である。
【００２１】
上記弾性層２には、導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とすることができる。その導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタドデシ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、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＮａＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ４＋の塩などの電解質、また、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、酸化処理を施したカラー（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、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常弾性層の体積抵抗率が１００〜１０８Ω・ｃｍ、好ましくは１０２〜１０６Ω・ｃｍとなるように調整される。
【００２２】
また、この弾性層２には、上記導電剤の他にも、必要に応じて、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、チクソトロピー性付与剤、湿潤剤、ブロッキング防止剤、架橋剤、成膜助剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００２３】
また、本発明の導電性ローラ１０、２０は、弾性層２の厚みが、１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜３．０ｍｍであることがさらに好ましい。弾性層２の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。
【００２４】
本発明において、上記表層３を形成する材料である水系塗料としては、帯電部材の表層を形成する場合に用いられる公知のゴムや樹脂を用いることができ、表層３のガラス転移温度（Ｔｇ）が４５℃以上であれば特に限定されないが、例えば、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。ゴム系樹脂としては、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、ウレタン系樹脂としては、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、アクリル系樹脂としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョン、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等を好適に用いることができる。
【００２５】
また、本発明において使用できる水系塗料としては、水系アクリル樹脂であることが好ましい。かかる水系アクリル樹脂としては、アクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとを必須成分とし、任意にその他のモノマーを含むものが好ましく、その他のモノマーとしては、エチルアクリレート、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリロニトリルおよびｎ−ブチルアクリレートを必須成分とするのは、これらが弾性（セット性）の向上に寄与するためであり、かかる観点からは、可能な限りｎ−ブチルアクリレート量を増量し、他の成分を減量するとともに、必須成分以外のその他のモノマー成分のモノマー比率を減らすことが好ましい。一方、アクリロニトリルの比率を高めすぎると、弾性層等が硬くなってしまうため好ましくない。したがって、必須成分であるアクリロニトリルとｎ−ブチルアクリレートとのモノマー比率は、モル比で１〜２５：９９〜７５、特には５〜２０：９５〜８０の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
また、上記水系アクリル樹脂は、分子中に活性水素を有する基を含んでいることが好ましい。活性水素を有する基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等が挙げられるが、好適にはカルボキシル基である。本発明において、かかる活性水素を有する基を含むモノマーの比率は、全モノマー量の３〜６％の範囲内とすることが好ましい。本発明においては、活性水素を有する基を含むモノマーの比率をこの範囲内とすることで、表面酸価が１０ｍｇ／ｇ以上、例えば１０〜２０ｍｇ／ｇに調整された水系アクリル樹脂を好適に用いることができる。
【００２７】
本発明において用いることができる水系塗料としては、例えば、アクリルシリコン樹脂（ＥＸ１０２ＳＩ、日本触媒（株）製）、アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５８、大成ファインケミカル（株）製）、アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５６、大成ファインケミカル（株）製）、アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３、新中村化学（株）製）等を挙げることができる。
【００２８】
また、本発明の導電性ローラは、表層３に使用する水系塗料が架橋剤を含有することが好ましい。表層３のガラス転移温度が４５℃未満となる場合であっても、水系塗料に架橋剤を配合することで最終的に表層３のガラス転移温度を４５℃以上とすることができ、感光体への圧着・貼りつきを回避することができる。
【００２９】
上記架橋剤としては、表層３のガラス転移温度を４５℃以上にすることができれば特に限定されないが、例えば、親水性基含有脂肪族ポリイソシアネート（バイヒジュール３１００、住化バイエルウレタン（株）製）等を挙げることができる。
【００３０】
さらに、本発明の導電性ローラは、表層３に使用する水系塗料が造膜助剤を含有することが好ましい。一般にＴｇが高い水系塗料は製膜時にクラックが発生するおそれがあるが、造膜助剤を含有することで高いＴｇの水系塗料をクラックの発生を防止して導電性ローラの表層３に適用できる。
【００３１】
上記造膜助剤としては、製膜時のクラックの発生を防止できれば特に限定されないが、例えば、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（ＣＳ-１２、チッソ（株）製）、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノアセテート（ＣＳ-８、チッソ（株）製）等を挙げることができる。
【００３２】
また、上記表層３を形成する水系塗料中には、導電性ローラ１０、２０の均一放電性を補助するために、シリカ、ナイロン、ウレタン−尿素粒子、アクリル粒子等の粒子を分散させてもよい。さらに、表層３のトナーフィルミングの発生を防止するため、シリコーンアクリルグラフトポリマーを添加してもよい。
【００３３】
また、上記表層３を形成する水系塗料中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表層３の導電性（電気抵抗）を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカーボンを用いることが好ましい。
【００３４】
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表層３の抵抗は、体積抵抗率１×１０４〜１×１０１２Ω・ｃｍ、特に１×１０６〜１×１０８Ω・ｃｍとすることが好ましく、このような体積抵抗率を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して１〜１００ｐｈｒ、特に１０〜７０ｐｈｒ程度とされる。
【００３５】
なお、この表層３を形成する水系塗料中には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００３６】
この表層３を形成する方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記水系塗料成分及び導電剤等を分散又は溶解した水系塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディピング法、スプレー法、ロールコーター法、リング塗装法などにより上記弾性層２または下記抵抗調整層５上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディピング法が好ましく用いられる。なお、上記弾性層２も、水系塗料を用いてディピング法等により形成してもよい。かかる場合シャフト１に直接水系塗料を塗布することができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【００３７】
上記表層３の厚さは、導電性ローラ１０、２０の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常１〜３０μｍ、特に１〜２０μｍとすることができ、１μｍ未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方２０μｍを超えると帯電特性に悪影響を与えたり、表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。
【００３８】
本発明の帯電ローラ１０、２０は、上記弾性層２上に表層３を形成したものであるが、必要に応じて弾性層２と表層３との間に抵抗調整層５や、弾性層２と抵抗調整層３との間に接着層４を介在させることもできる。
【００３９】
この弾性層２上に形成される上記抵抗調整層３は、樹脂基材に導電剤を添加した樹脂組成物により形成される。この樹脂組成物を構成する樹脂基材は、上記体積抵抗率を有するものであればいずれのものでもよく、特に制限されるものではないが、具体的には、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂、エステル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができ、特にウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂等の水系塗料が好ましく用いられる。また、この水系塗料に添加される導電剤としては、弾性層２に用いられた導電剤と同じものを使用することができる。
【００４０】
上記抵抗調整層５は、導電性ローラ１０、２０の電気抵抗値を調整するものであり、該抵抗調整層５の抵抗値は上記弾性層２の抵抗値や部材に求められる抵抗値に応じて適宜設定されるが、通常は１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍ、特に１×１０５〜１×１０７Ω・ｃｍとされる。この場合、上記導電剤の配合量は、この抵抗値が達成される適量とされるが、通常は上記水系塗料基材１００質量部に対して、０．１〜２０質量部、特に１〜１０質量部とすることが好ましい。
【００４１】
また、上記抵抗調整層５には、上記導電剤の他に本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜な添加剤を配合することができ、例えば、オキサゾリン系、エポキシ系、メラミン系、グアナミン系、イソシアネート系、フェノール系等の架橋剤を用いる低抵抗樹脂基材に応じて適量配合することができ、さらに抵抗調整層５の目的を逸脱しない範囲で、造膜助剤、分散剤、増粘剤、レベリング剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の公知の添加剤を適量配合することができる。
【００４２】
抵抗調整層５の厚さは、上記弾性層２の厚さや導電性ローラ１０、２０の形態などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常は１０〜５００μｍ、特に５０〜３００μｍとすることが好ましく、５０μｍ未満であると、十分な抵抗値の調整を行うことが困難になる場合があり、一方３００μｍを超えると、相対的に弾性層の厚みが薄くなってローラ硬度（部材硬度）が高くなってしまったり、必要以上にコスト高となったりする場合がある。
【００４３】
上記抵抗調整層５の形成方法は、特に制限はなく、公知のディピング法、スプレー法、押出成形法などの公知の方法により形成することができるが、通常は上記低抵抗樹脂基材、イオン導電性物質、その他の添加剤を分散又は溶解した塗料溶液を用いてディピング法、スプレー法などにより、上記弾性層２上に塗布する方法が好ましく用いられ、特にディピング法が好適に用いられる。
【００４４】
本発明において、上記弾性層２と上記抵抗調整層５との間に両層を強固に接着させるために厚さ１〜５０μｍ程度の接着層４を設けることができる。この場合、接着層４は、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料を含有する塗料をディピング法などにより弾性層２上に塗布することにより形成することができ、必要に応じて導電剤や他の添加剤を添加することもできる。
【００４５】
図３は、本発明の好適実施形態に係る導電性ローラの他の一例を示す断面図である。感光ドラムに押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要であるため、導電性ローラ３０は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
【００４６】
ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、５０〜３００μｍとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を５０μｍ未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、３００μｍを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明における導電性ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう９０ｍｍの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各９０ｍｍの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長２５０ｍｍの導電性ローラにおいては、一方の端から３５ｍｍ、１２５ｍｍ、２１５ｍｍの３点において外径を測定する。その際、一方の端から３５ｍｍ位置における外径をＡ（ｍｍ）、１２５ｍｍ位置における外径をＢ（ｍｍ）、２１５ｍｍ位置における外径をＣ（ｍｍ）とすると、クラウン量（μｍ）は下記計算式（１）、
クラウン量（μｍ）＝｛Ｂ−（Ａ＋Ｃ）／２｝×１０００ （１）
で求めることができる。
【００４７】
また、本発明において、導電性ローラ１０、２０、３０は、振れ（膜厚精度）をローラ長さ方向全領域において、７０μｍ以下とすることが好ましい。導電性ローラ１０、２０、３０を帯電ローラと使用して感光体と接触しながら回転している場合、導電性ローラ１０、２０、３０の振れが大きい時には、導電性ローラ１０、２０、３０と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、導電性ローラ１０、２０、３０にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、本発明における導電性ローラ１０、２０、３０の振れの測定は、ミツトヨ（株）製高精度レーザ測定機ＬＳＭ−４３０ｖを用いて行った。本測定機により、外径を、ローラ長さ方向各５点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を振れとした。
【実施例】
【００４８】
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１〜８、比較例１〜３）
シャフト１として金属シャフトを使用した。次いで、ポリエステル型ポリオール、イソシアネートおよびカーボン（旭カーボン社製、旭＃８０）を添加して密度０．５５ｇ／ｃｍ３のポリウレタンフォームを調製し、シャフト１の外周に、該ポリウレタンフォームを成形して、厚み３ｍｍの弾性層２を形成した。次いで、水系塗料（アクリル樹脂）に導電剤としてカーボン（旭カーボン社製、旭＃８０）を添加して、樹脂濃度３７％の水系塗料（３７％水系塗料）を調製し、弾性層２が形成されたシャフト１を該３７％水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み１５μｍの接着層４を形成した。次いで、水系塗料（ポリウレタン樹脂）に導電剤として４級アンモニウム塩を添加した樹脂濃度５０％の水系塗料（５０％水系塗料）を調製し、接着層４が形成されたシャフト１を該５０％水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み１２０μｍの抵抗調整層５を形成した。次いで、下記表１および２に示す配合処方で表層３用の水系塗料を調製し、抵抗調整層５が形成されたシャフト１を該表層３用の水系塗料にディッピングして熱乾燥して、厚み４μｍの表層３を形成して、図２記載の導電性ローラを得た。得られた導電性ローラについて下記試験を行い、結果を表１および２に併記する。
【００４９】
（抵抗測定）
円柱状の対極に得られた導電性ローラの外周面を１ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で押し当て、シャフトと対極との間に１００Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めた。
【００５０】
（マイクロ硬度）
得られた導電性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。
【００５１】
（表面粗さ）
得られた導電性ローラの表面粗さとして、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して得られた導電性ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）を求めた。
【００５２】
（ガラス転移温度測定（Ｔｇ））
得られた導電性ローラの表層の試験片を作製し、動的粘弾性測定機［ＳＩＩ製ＥＸＳＴＡＲ−６０００］にて試験片を引っ張り振動用治具に固定し、１Ｈｚの周波数で応力をかけ、その際に発生する応答を検知させる。測定より求められたＥ'（貯蔵弾性率）、Ｅ"（損失弾性率）より正弦損ｔａｎδを求め、そのピークが発生する温度をＴｇ（ガラス転移温度）とした。
【００５３】
（感光体（ＯＰＣ）貼り付き）
得られた導電性ローラを帯電ローラとして画像形成装置に設置し、４０℃９５ＲＨ％下での感光体への貼りつきの有無を試験した。貼り付きがなく良好な場合を○、貼り付きが見られた場合を×として表記する。
【００５４】
【表１】
※１：アクリルシリコン樹脂（ＥＸ１０２ＳＩ、日本触媒（株）製）
※２：アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５８、大成ファインケミカル（株）製）
※３：アクリルウレタン樹脂（ＷＥＭ３０５６、大成ファインケミカル（株）製）
※４：アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３、新中村化学（株）製）
※５：アクリルシリコン樹脂（ＤＫ−Ｃ−３（１０）、新中村化学（株）製）
※６：フッ素樹脂（ＦＥ４４００、旭硝子（株）製）
※７：アクリル樹脂（ウルトラゾールＢ-６００、ガンツ化成（株）製）
※８：２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート（ＣＳ-１２、チッソ（株）製）
※９：２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノアセテート（ＣＳ-８、チッソ（株）製）
※１０：水系シリコーングラフトアクリルポリマー（サイマックＵＳ−４５０、東亞合成（株）製）
※１１：ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン（ＢＹＫ−３３３、ビックケミー・ジャパン（株）製）
※１２：含フッ素ノニオン系界面活性剤（フタージェント２１５Ｍ、（株）ネオス製）
※１３：親水性基含有脂肪族ポリイソシアネート（バイヒジュール３１００、住化バイエルウレタン（株）製）
※１４：シリカ（ファインシールＸ−１２、（株）トクヤマ製）
※１５：ウレタン粒子（アートパールＣ８００、根上工業（株）製）
※１６：ナイロン粒子（ガンツパールＧＰＡ−５５０、ガンツ化成（株）製）
※１７：黒色有機顔料の水系分散液（ＢＯＮＪＥＴ ＢＬＡＣＫ ＣＷ−３（オリエント化学（株）製）
【００５５】
【表２】
【００５６】
実施例１〜８の導電性ローラは、高温高湿下で樹脂の軟化が起こらず、感光体への圧着・貼りつきもなく、安定で良好な導電性ローラであった。一方、比較例１〜３の導電性ローラは、高温高湿下で樹脂の軟化して、感光体へ圧着・貼りつきが見られた。
【符号の説明】
【００５７】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
４ 接着層
５ 抵抗調整層
１０、２０、３０ 導電性ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、前記表層のガラス転移温度が４５℃以上であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記水系塗料が、架橋剤を含有する請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記水系塗料が、造膜助剤を含有する請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記表層のガラス転移温度が１００℃以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える導電性ローラにおいて、
前記表層が、水系塗料を塗布後、乾燥させて形成され、かつ、前記表層のガラス転移温度が４５℃以上であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記水系塗料が、架橋剤を含有する請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記水系塗料が、造膜助剤を含有する請求項１または２記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記表層のガラス転移温度が１００℃以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２２８６（Ｐ２０１１−２２２８６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６０４４（Ｐ２００９−１６６０４４）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【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２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【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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