JP2001047566A

JP2001047566A - 導電性部材

Info

Publication number: JP2001047566A
Application number: JP22419899A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Okamoto; 久美子岡本; Manabu Nishikawa; 西川　　学; Akira Watanabe; 渡邉　　朗
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体を汚染させることがなく、また感光体
に粘着することもない導電性部材を提供する。【解決手段】導電性の母材層の上に導電性フィラーを
含む表面層が設けられた導電性部材であって、該表面層
は該フィラーを分散させるための界面活性剤を含む合成
樹脂層よりなる導電性部材において、該表面層中の該導
電性フィラーの含有量をＦとした場合に、該表面層中に
おけるアニオン系、カチオン系、ノニオン系の各界面活
性剤の含有量が次の範囲にあることを特徴とする。アニ
オン系界面活性剤の含有量Ａ：Ｆの０〜２５％。カチオ
ン系界面活性剤の含有量Ｃ：Ｆの０〜５％。ノニオン系
界面活性剤の含有量Ｎ：ＡとＣとの合計量の２０〜５０
％。ただしＡとＣとの合計量はＦの２．５％以上。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真用装置の
帯電用ローラ、現像用ローラ、除電用ローラ、転写用ロ
ーラ等に好適な導電性部材に係り、特に帯電ローラとし
て好適に用いられる導電性部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機及びレーザビームプリンタ等に広
く利用されている電子写真装置は、一般にドラム状等の
感光体を備えており、その感光体に対して帯電、露光を
行って静電潜像を形成し、その後感光体上の潜像に応じ
てトナーを付着させて現像し、次のその感光体上のトナ
ーを記録用紙等の記録媒体に転移させて転写し、その後
その感光体を所定の電位に除電すると共に、感光体上に
残留するトナーを清掃し、次の記録に備えるようになっ
ている。

【０００３】この電子写真装置の感光体に対してその帯
電領域に所定電位を付与する帯電ローラ、転写領域に搬
送されてきた記録媒体に対して所定電位を付与する帯電
ローラ、あるいは転写後の感光体に於いてその帯電領域
を一定電位に均一化させる除電ローラ等の導電性ローラ
が使用されている。

【０００４】このような電子写真用装置の帯電ローラな
どの導電性部材として、導電性の母材層の表面に導電性
フィラー及び界面活性剤を含む合成樹脂よりなる表面層
を設けたものがある。

【０００５】この電子写真用装置に使用される導電性部
材においては、該導電性部材と接する相手部材の表面層
を汚染する場合がある。即ち、導電性部材に含まれる導
電性フィラーを分散させるための分散剤や、弾性層を架
橋させるための架橋剤、硬度を低くして相手部材とのニ
ップ幅を大きくするための可塑剤などが相手部材を汚染
することがある。例えば、電子写真用の帯電ローラは、
通常２層以上の構造になっていて、弾性層に硬度を低下
させるための可塑剤が入っているのが一般的であるが、
この可塑剤によって相手部材の感光体が汚染及び粘着す
る。このため、帯電ローラの最表層に保護層などを設け
るようにしているが、この保護層についても、導電性が
要求され導電性付与を行うために、カーボンブラックや
導電性フィラーを分散させるための分散剤が添加される
ことがある（特開平３−３３７６８号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、この保護層を
設けた場合にあっても、該保護層中に含まれる分散剤が
感光体を汚染する。分散剤を使用しない表層を形成する
ことも可能であるが、ディップコートする場合は、分散
剤が存在しないとコート液の保存安定性が短くなり、カ
ーボンブラックや導電性フィラーが凝集しやすくなる問
題及び硬く割れやすいなどの問題もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の導電性部材は、
導電性の母材層の上に導電性フィラーを含む表面層が設
けられた導電性部材であって、該表面層は該フィラーを
分散させるための界面活性剤を含む合成樹脂層よりなる
導電性部材において、該表面層中の該導電性フィラーの
含有量をＦとした場合に、該表面層中におけるアニオン
系、カチオン系、ノニオン系の各界面活性剤の含有量が
次の範囲にあることを特徴とする。

【０００８】アニオン系界面活性剤の含有量ＡはＦの０
〜２５％カチオン系界面活性剤の含有量ＣはＦの０〜５％ノニオン系界面活性剤の含有量ＮはＡとＣとの合計量の
２０〜５０％（ただしＡとＣとの合計量はＦの２．５％
以上）本発明の導電性部材は、導電性フィラー及び該フィラー
分散用の界面活性剤を含有した導電性表面層の該界面活
性剤としてアニオン系界面活性剤及び／又はカチオン系
界面活性剤に対しノニオン系界面活性剤を併用すること
によりフィラーの分散性が顕著に向上するという新規な
知見に基づいて完成されたものである。

【０００９】即ち、フィラーを分散させるための界面活
性剤としてはカチオン系界面活性剤及びアニオン系界面
活性剤が分散能が高く好適である。しかしながら、カチ
オン系界面活性剤は、それに含まれるアミンが感光ドラ
ム等の相手部材を構成するポリカーボネートを分解し易
い。また、アニオン系界面活性剤は分散能が高く、ポリ
カーボネートを分解することもないが、感光ドラムに付
着して帯電不良をひきおこし易い。ノニオン系界面活性
剤は、分散能は低いものの、このカチオン系界面活性剤
及び／又はアニオン系界面活性剤に対しノニオン系界面
活性剤を併用すると、界面活性剤全体としての分散能が
向上すると共に、カチオン系及びアニオン系界面活性剤
の配合量を少なくしても十分な分散能が得られること、
そして、これによりポリカーボネートの分解や帯電不良
などの弊害が大幅に抑制されることが見出された。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明についてさらに詳細に
説明する。

【００１１】〔導電性部材の全体的な構成〕本発明の導
電性部材は、導電性の母材層とその上の導電性表面層と
を有するものであるが、このような導電性部材としては
具体的には電子写真装置の帯電用、現像用、除電用、転
写用等の導電性ローラが挙げられ、とくに帯電ローラに
適用するのに好適である。このような導電性ローラは、
通常は金属製の芯材（シャフト）と、この芯材の外周に
形成された半導電性弾性層とを有しており、本発明で
は、この半導電性弾性層の上に上記表面層が形成され
る。

【００１２】〔表面層の構成〕この表面層は、合成樹脂
（バインダー樹脂）中に導電性フィラーと該フィラー分
散用の界面活性剤とを含有させたものである。

【００１３】バインダー樹脂としては、相手材との摺動
性及び溶剤との可溶性などの点から選択されるが、例え
ば、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹
脂、シリコン系樹脂などが使用できる。特に、安価で取
り扱いが容易であるポリアミド系及びウレタン系樹脂が
好ましい。中でも、アルコール可溶性のポリアミド樹
脂、例えば共重合ナイロン、Ｎメチル化メトキシナイロ
ンが取り扱いし易く、好ましい。また、数平均分子量が
１００００〜２００００のものが好ましい。表面層の硬
度を柔らかくするために、ポリアミド系樹脂に高分子量
のポリエチレングリコールなどを添加してもよい。

【００１４】界面活性剤のうち、アニオン系界面活性剤
としては、カルボン酸塩系、硫酸エステル塩系、スルホ
ン酸塩系、りん酸エステル塩系などがある。カチオン系
界面活性剤としては、第一〜三級アミン塩、第四級アミ
ン塩などがある。ノニオン系界面活性剤としては、エー
テル系、エステル系、エーテルエステル系、含窒素系な
どがある。界面活性剤の選択としては、分散させるカー
ボンブラックなどの導電性フィラーの種類によって選ば
れる。

【００１５】本発明では、この表面層中の導電性フィラ
ーの含有量Ｆに対し、アニオン系界面活性剤の含有量Ａ
をＦの０〜２５％、カチオン系界面活性剤の含有量Ｃを
Ｆの０〜５％、ノニオン系界面活性剤の含有量ＮをＡ＋
Ｃとの２０〜５０％、（ただしＡとＣとの合計はＦの
２．５％以上）としている。

【００１６】各界面活性剤の配合割合をこの範囲とする
ことにより、導電性フィラーの分散性を良好にすること
ができると共に、カチオン系界面活性剤による感光ドラ
ム等のポリカーボネートの分解や、アニオン系界面活性
剤の感光ドラム等にブリードして帯電不良をひき起こす
ことが十分に防止される。

【００１７】アニオン系界面活性剤の好ましい含有量Ａ
はＦの０〜２５％とくに０〜１５％であり、カチオン系
界面活性剤の好ましい含有量ＣはＦの０〜５％とくに０
〜２％であり、アニオン系界面活性剤とカチオン系界面
活性剤との合計Ａ＋ＣはＦの２．５〜３０％とくに２．
５〜７％であることが好ましい。ノニオン系界面活性剤
は、Ａ＋Ｃの２０〜５０％とくに２０〜３０％であるこ
とが好ましい。

【００１８】導電性フィラーは、カーボンブラック、カ
ーボン系導電性フィラー、金属系導電性フィラー、金属
酸化物系導電性フィラー等の一種類または、二種以上組
み合わせて用いることができる。

【００１９】カーボンブラックとしては、アセチレンブ
ラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等が
挙げられる。カーボン系導電性フィラーとしては、グラ
ファイト、グラファイト繊維、グラファイトフィブリ
ル、カーボンファイバー、活性炭、木炭等が挙げられ、
金属系導電性フィラーとしては、銀、銅、ニッケル、亜
鉛等の粉末状のもの、フレーク状のものとしては、アル
ミフレーク、銀フレーク、ニッケルフレーク等が挙げら
れ、金属繊維状のものとしては、鉄、銅、ステンレスな
どが挙げられる。

【００２０】金属酸化物系導電性フィラーとしては、酸
化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン（二酸化
チタン、一酸化チタンなど）等、が挙げられる。金属酸
化物系導電性フィラーの中には、格子欠陥の存在により
余剰電子が生成し導電性を示すものがある。これらの金
属酸化物系導電性フィラーは、この性質を利用してドー
パントを添加し空孔の形成を促進して導電性を増加させ
たフィラーである。

【００２１】酸化亜鉛のドーパントとしてはアルミニウ
ムなど、酸化錫のドーパントとしてはアンチモンなど、
酸化インジウムのドーパントとしては錫などが使用され
る。導電性酸化チタンの場合は、酸化チタンに導電性酸
化錫を被覆したものなどが挙げられる。

【００２２】導電性フィラーとしては、上記のうちでも
特に、カーボンブラックを使用することが好ましい。カ
ーボンブラックの物性としては、表面に官能基を有する
ものが溶液分散性が良好となるため、ｐＨ値が６以下の
ものが好ましく、さらに好ましくは４以下である。また
ＤＢＰ吸油量としては、３００ｍｌ／１００ｇ以下のも
のが好ましい。さらに、好ましくは表面を樹脂被覆した
カーボンブラックで、粉体抵抗値（圧力１００ｋｇ／ｃ
ｍ²時）０．１〜１０¹⁰Ω・ｃｍのものが好ましい。

【００２３】表面層の厚さは１〜１００μｍとくに５〜
５０μｍ程度が好ましい。

【００２４】〔半導電性弾性層の構成〕導電性部材が導
電性ローラである場合、芯材（金属シャフト）の外周に
半導電性弾性層が設けられる。この半導電性弾性層とし
ては、特に限定されるものではないが、高分子重合体組
成物に導電性を付与したものが使用できる。特に弾性率
が５０００ｋｇ／ｃｍ²未満のものが好ましく、好まし
くは、４０００ｋｇ／ｃｍ²未満、３０００ｋｇ／ｃｍ²
未満のものがさらに好ましい。弾性率は、５ｋｇ／ｃｍ
²以上とくに１０ｋｇ／ｃｍ²以上が好ましい。

【００２５】弾性層としては、加硫系及び架橋系の高分
子重合体組成物などを用いることが好ましい。また、生
産工程簡略化、リサイクル性などの点からは、無加硫・
無架橋タイプの熱可塑性エラストマーを用いることがで
きる。導電性を付与する方法としては、先に述べた導電
性フィラーなどを高分子重合体組成物の溶融物に分散さ
せる方法及び溶液状のモノマー及び高分子重合体組成物
に分散させて後から硬化させる方法などがある。また、
導電性付与剤としては、帯電防止剤、イオン性物質（例
えば、過塩素酸リチウム、塩化ナトリウムなどのアルカ
リ性金属塩）なども使用することができる。

【００２６】（配合方法）この半導電性弾性層は、必要
な成分を一軸押出機、二軸押出機、多軸押出機、バンバ
リーミキサー、ロール、ブラベンダー、ニーダーなどの
通常の混練機を用いて製造することができる。通常は押
出機などで各成分を混練してペレット状にコンパウンド
した後加工するが、各成分を直接成形機に供給し、成形
機で本組成物を混練しながら成形することもできる。

【００２７】配合比率は熱可塑性エラストマーなどの樹
脂成分１００重量部に対して導電性フィラーを２〜２０
０重量部、とくに３〜１００重量部である。

【００２８】使用する熱可塑性エラストマーと導電性フ
ィラーとの組み合わせにより好適に配合比率は変化する
が、半導電性弾性層の体積抵抗率が１Ｅ２〜１Ｅ１２Ω
・ｃｍ、好ましくは１Ｅ４〜１Ｅ１０Ω・ｃｍの範囲と
なるように選定することが好ましい。

【００２９】〔導電性部材の製造方法〕本発明の導電性
部材としての導電性ロールを製造するには、押出成形に
よる鋼管被覆や、押出成形による電線被覆の方法と同様
の方法を用いることができる。例えば、押出機にて溶融
された半導電性熱可塑性エラストマーを、クロスヘッド
ダイに送り込む。クロスヘッド内に入った溶融樹脂は、
マニホールドを経てダイとニップルの間を通過し、クロ
スヘッド外へ押し出される。金属シャフトはシャフト押
し込み装置によりクロスヘッドの中心に供給され、その
上に、溶融押出しされた半導電性熱可塑性エラストマー
が被覆される。クロスヘッドダイは中実型クロスヘッド
ダイ及びチューブ型クロスヘッドダイのいずれも使用で
きる。チューブ型の場合にはエラストマーと金属シャフ
ト間の密着性を向上させる目的で減圧用吸気装置より減
圧することができる。またエラストマーと金属シャフト
間の密着性向上には金属シャフトを予め酸洗等による脱
脂、及び高温に加熱することが有効である。

【００３０】半導電性熱可塑性エラストマーと金属シャ
フトの積層物は、空冷あるいは水冷される。水冷の場合
は水槽中に押出したり、円周上に配置した水シャワーで
冷却されたりする。

【００３１】表面層は、二層押出にて、即ち、熱可塑性
エラストマーを芯金に被覆した直後に被覆することがで
きる。また、あらかじめチューブ状に成形した表面層を
ロールに被せて収縮させて形成することもできる。ま
た、溶剤などに溶融させた表面層形成用組成物に上記ロ
ールをディップして形成することもできる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例及び比較例について説明する。

【００３３】下記の半導電性弾性層形成用材料の混合物
を二軸押出機により溶融混練しペレット状にした。この
ペレットをクロスヘッドを取り付けた単軸押出機にて溶
融して芯金（直径８ｍｍ、肉厚３ｍｍ、長さ３２０ｍｍ
のアルミニウム製）に被覆した。減圧は実施せず、冷却
は空冷で行った。

【００３４】〔半導電性弾性層形成用材料〕スチレン系熱可塑性エラストマー：ラバロンＴ３２０ＣＨ４５．５ｗｔ％（三菱化学社製）スチレン系熱可塑性エラストマー：タフテックＳＲ２２４４１９．５ｗｔ％（理研ビニル社製）カーボンブラック：アセチレンブラックデンカブラック１２ｗｔ％（電気化学社製）改質剤：エポキシ系改質剤モディパーＡ４２００３ｗｔ％（日本油脂社製）パラフィンオイル：ＰＷ９０（出光興産社製）２０ｗｔ％成形したロールの無極性熱可塑性エラストマー部の抵抗
値は、１２ｍｍ幅の銅製の電極に３．２ｇ／ｍｍの荷重
をかけて、印加電圧１００Ｖ、印加時間１０秒にて測定
したところ、１×１０⁶Ωであった。

【００３５】このロールの表面に次の塗膜材料を用い下
記の方法によって塗布液を製造した。

【００３６】〔塗膜材料〕カーボンブラック１：ＤＢＰ吸油量１００ｍｌ／１００ｇ、ｐＨ６粒子径３０ｎｍ粉体抵抗値１×１０²Ω・ｃｍカーボンブラック２：ＤＢＰ吸油量６５ｍｌ／１００ｇ、ｐＨ３粒子径２４ｎｍ粉体抵抗値１×１０^-1Ω・ｃｍアニオン系界面活性剤：オレイン酸ナトリウムカチオン系界面活性剤：ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドノニオン系界面活性剤：ステアリン酸モノグリセライド〔塗布液の作り方〕ナイロンとしてアミランＣＭ８００
０（東レ株式会社）をメタノールに溶解させ、表１に示
す割合にてカーボンブラック、分散剤を加え、直径５ｍ
ｍのアルミナボールを用いて、８０ｒｐｍ，３日間ボー
ルミル分散を行う。

【００３７】この塗布液をディッピングによって塗布
し、１００℃にて２０分乾燥し、厚さ１５μｍの表面層
を形成した。

【００３８】このようにして製造した導電性ローラにつ
いて次の〜の試験を行った。なお、塗布液のライフ
についてに従って評価した。これらの結果を表２に示
す。

【００３９】感光体汚染テスト帯電ローラを感光体に長手方向に接触させ、１６．７ｇ
ｆ／ｃｍの荷重を加えた状態を、温度４５℃、湿度９０
％の環境下で１０日間保持した後に、帯電ローラと感光
体を離す。

【００４０】テスト後の感光体をキャノン社製プリンタ
ーＬＢＰ７３０にセットし、テスト画像を出力する。汚
染がある場合は帯電ローラに接触した後が黒ないし白く
出力される。

【００４１】なお、感光体の製造法は後述の通りであ
る。

【００４２】タックの評価上記感光体汚染テストと同様に感光体に帯電ローラを圧
着放置した後、帯電ローラの両端を同時に軸と垂直方向
に力を加えて帯電ローラから引き剥がすときの力（Ｆ）
を測定する。Ｆを帯電ローラと感光体が接触していた長
さで割った値をタック力とする。（Ｎ／ｃｍ）割れの評価塗布後の帯電ローラをキャノン社製プリンターＬＢＰ７
３０にセットし、１００００回のテスト印刷を行い、テ
スト後の帯電ローラの表面を目視観察する。

【００４３】弾性層との接着性評価方法ローラの表面層に幅５ｍｍ，長さ２０ｍｍの方形の切り
込みを入れ、ローラを水平に設置し、短辺の一端を保持
し、垂直方向に一定速度（１０ｍｍ／分）で引き上げた
時の応力を測定した。

【００４４】塗布液のライフの評価ボールミル分散後の塗布液を密閉容器に入れ、２０℃の
環境下で放置し、液の粘度をＥ型粘度計を用いて測定す
る。また、液の状態を目視観察する。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】なお、本実施例で用いた感光体の製造法は
次の通りである。導電性支持体として、肉厚０．５ｍｍ
で６０φ×２６０ｍｍのアルミニウムシリンダーを用意
した。

【００４８】共重合ナイロン４部およびタイプ８ナイロ
ン４部をメタノール５０部、ｎ−ブタノール５０部に溶
解し、上記支持体上に浸漬塗布して０．６μｍ厚の下引
き層を形成した。

【００４９】ジスアゾ顔料１０部及びポリビニルブチラ
ール樹脂１０部を、シクロヘキサノン１２０部と共にサ
ンドミル装置で１０時間分散した。分散液にメチルエチ
ルケトン３０部を加えて上記下引き層上に塗布し、０．
１５μ厚の電荷発生層を形成した。

【００５０】重量平均分子量１２万のポリカーボネート
樹脂１０部及びヒドラゾン化合物１０部をモノクロルベ
ンゼン８０部に溶解した。これを上記電荷発生層上に塗
布して、１６μｍ厚の電荷輸送層を形成し、電子写真感
光体を製造した。

【００５１】

【発明の効果】上記実施例及び比較例からも明らかな通
り、本発明によると、感光体を汚染させることがなく、
また感光体に粘着することもない導電性部材が提供され
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 (72)発明者渡邉朗茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内Ｆターム(参考） 2H003 CC05 2H032 AA05 2H077 AD06 FA12 FA25 3J103 AA02 AA14 AA21 AA51 BA41 FA07 FA14 GA02 GA57 GA58 GA66 GA74 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA20 HA22 HA41 HA52 4F100 AA37 AK01B AK12 AK46B AK53 AL09C AR00A AR00C BA02 BA03 BA07 CA18B CA21B CA23B GB41 JA20B JB16C JG01A JG01B JG01C JK07C YY00B

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の母材層の上に導電性フィラーを
含む表面層が設けられた導電性部材であって、該表面層
は該フィラーを分散させるための界面活性剤を含む合成
樹脂層よりなる導電性部材において、該表面層中の該導電性フィラーの含有量をＦとした場合
に、該表面層中におけるアニオン系、カチオン系、ノニ
オン系の各界面活性剤の含有量が次の範囲にあることを
特徴とする導電性部材。アニオン系界面活性剤の含有量ＡはＦの０〜２５％カチオン系界面活性剤の含有量ＣはＦの０〜５％ノニオン系界面活性剤の含有量ＮはＡとＣとの合計量の
２０〜５０％ただしＡとＣとの合計量はＦの２．５％以上
【請求項２】請求項１において、前記母材層は、導電
性の芯材と、該芯材の外周面上に設けられた半導電性弾
性層を有することを特徴とする導電性部材。
【請求項３】請求項２において、弾性層が熱可塑性エ
ラストマーよりなることを特徴とする導電性部材。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、前記表面層の合成樹脂がポリアミド系樹脂であるこ
とを特徴とする導電性部材。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、前記表面層の厚さが１〜５０μｍであることを特徴
とする導電性部材。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、導電性部材が電子写真用装置の帯電ローラであるこ
とを特徴とする導電性部材。