JP2003140425A - 半導電性部材及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電材の分散性に優れ、電気抵抗のばら
つきが小さく、かつ安定した電気抵抗を有する半導電性
部材を提供すること。 【解決手段】 弾性層、あるいは弾性層と該弾性層の表
面に形成された塗膜層とを有し、弾性層及び／又は塗膜
層に導電材が含有された半導電性部材において、該導電
材が、コーティング樹脂を溶解した溶液を噴霧すること
により予め該樹脂でコーティングされた樹脂コーティン
グ導電材である半導電性部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に帯電ローラ、
現像ローラ、転写ローラ、転写ベルト、中間転写ベルト
あるいは現像剤量規制ブレードなどの形態で電子写真装
置に装着して使用される半導電性部材、及びこの半導電
性部材を装着してなる電子写真装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導電性部材の製造に用いる
導電材に樹脂をコーティングすることによって、導電材
の分散性が向上し、結果として半導電性部材における電
気抵抗のばらつきや電圧依存特性が改良されることが知
られている。樹脂コーティング導電材の製造方法として
は、導電材を予め水又は有機溶剤に分散させ、これにコ
ーティング樹脂の溶液を添加し、攪拌した後、ろ過乾燥
させて、樹脂コーティング導電材を製造する方法がよく
知られている。しかしながら、このような方法では、樹
脂コーティング導電材が造粒されてしまい、得られる樹
脂コーティング導電材の粒径が大きくなってしまうた
め、電気抵抗が下がりにくくなる傾向が著しくなる。ま
た、導電材がカーボンである場合などは、粒径を小さく
しようとして、樹脂コーティングしたカーボンを粉砕機
等にかけると、カーボンの分子結合をも切断することと
なってしまい、結果として高い電気抵抗ものしか得られ
ないという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、導電材の分散性に優れ、電気抵
抗のばらつきが小さく、かつ安定した電気抵抗を有する
半導電性部材、及びこの半導電性部材を備えた電子写真
装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、樹脂を水又は
有機溶剤に溶解した溶液を導電材に噴霧することにより
得られた樹脂コーティング導電材は、粒径が著しく小さ
く、この樹脂コーティング導電材を用いることにより、
導電材の分散性、電気特性に優れた半導電性部材を安定
的に得ることができることを見出した。本発明はかかる
知見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明
は、弾性層、あるいは弾性層と該弾性層の表面に形成さ
れた塗膜層とを有し、弾性層及び／又は塗膜層に導電材
が含有された半導電性部材において、該導電材が、コー
ティング樹脂を溶解した溶液を噴霧することにより予め
該樹脂でコーティングされた樹脂コーティング導電材で
あることを特徴とする半導電性部材、及びこの半導電性
部材を備えたことを特徴とする電子写真装置を提供する
ものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の半導電性部材は、導電材
として、表面に予め樹脂をコーティングした樹脂コーテ
ィング導電材を用いることを特徴とする。すなわち、コ
ーティング処理をしない導電材を用いた場合と比較し
て、導電材の分散性を制御することが容易となり、半導
電性部材における電気抵抗のばらつきや電気抵抗の電圧
依存性を小さくすることができるものである。本発明の
半導電性部材は、弾性層、あるいは弾性層と該弾性層の
表面に形成された塗膜層とを有するものであり、塗膜層
を形成すると、弾性層から低分子量成分等がブリードア
ウトすることにより起こる汚染の防止、帯電量の制御等
の点において有利である。樹脂コーティング導電材は、
弾性層、塗膜層の少なくともどちらか一方に含有されて
いればよい。弾性層又は塗膜層における樹脂コーティン
グ導電材の含有量は、目的とする電気抵抗に応じて適宜
選定することができる。

【０００６】導電材としては、カーボン、金属、金属酸
化物などが挙げられる。カーボンとしては、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、Ｓ
ＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，Ｆ
Ｔ，ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処埋を施したインク
用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造
グラファイト等が挙げられる。金属酸化物としては、ア
ンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙
げられ、金属としては、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウ
ム等が挙げられる。これらの導電材は一種用いても．二
種以上を組み合わせて用いてもよく、またこれらに限定
されるものではない。本発明で用いる樹脂コーティング
導電材は、樹脂を水又は有機溶剤に溶解した溶液を導電
材に噴霧することにより製造される。具体的には、ま
ず、導電材をコーティングするためのコーティング樹脂
（場合によっては樹脂硬化剤と共に）を、水又は有機溶
剤に溶解する。ここで、有機溶剤としては、コーティン
グ樹脂が溶解し得るものを用いるのは当然であるが、製
造時に乾燥工程を経る関係上、沸点が高いものは好まし
くない。例えばメタノール、エタノール、アセトン、２
−ブタノン等か好適に用いられる。

【０００７】コーティング樹脂としては、後述するイオ
ン導電剤が溶解又は分散するものであればいずれの樹脂
種であってもよい。例えば、ウレタン樹脂，アクリル樹
脂，ポリエステル樹脂，ウレタン変性アクリル樹脂，シ
リコーン樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，スチレ
ン樹脂，ブチラール樹脂，塩化ビニリデン樹脂，メラミ
ン樹脂，フェノール樹脂，フッ素樹脂などが挙げられる
が、これらの限定されるものではない。これは単独で用
いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。コ
ーティング樹脂には、必要に応じて架橋剤、可塑剤等の
添加剤を添加することができる。本発明で用いる樹脂コ
ーティング導電材においては、コーティング樹脂にイオ
ン導電剤を添加し、電気抵抗、その他の特性を制御する
ことも可能である。イオン導電剤としては、例えばテト
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，変性脂肪族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，アルキ
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又はアルカリ土類
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。これらのイオン導
電剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用い
てもよい。また、その配合量は特に制限はなく、各種状
況に応じて適宜選定されるが、通常、コーティング樹脂
１００質量部に対し、通常0.０１〜３０質量部、好まし
くは0.０１〜１５質量部の割合で配合される。

【０００８】樹脂コーティング導電材における樹脂コー
ティング量は、導電材に対して0.０１〜４０重量％、好
ましくは0.０５〜３０重量％、さらに好ましくは0.０１
〜２０重量％である。コーティング量が0.０１重量％よ
りも少ないと、分散性改良の効果を得ることができず、
また、４０重量％を超えると、導電性が得られにくくな
る。この際、樹脂の濃度は、得られる樹脂コーティング
導電材の粒径、及び単位時間あたりの生産量に影響する
ので、適宜調整が必要である。このように調製された樹
脂溶液を、スプレーにて噴霧する。噴霧は、窒素等の不
活性ガス雰囲気下又は減圧下で、処理容器に収容した導
電材に噴霧する方法により行なうことが好ましいが、こ
れらの方法に限定されるものではない。噴霧時間は、樹
脂コーティング導電材における樹脂コーティング量や樹
脂の濃度に応じて適宜調整すればよいが、通常１５分〜
５時間程度である。

【０００９】また、処理容器内の温度は、水又は有機溶
剤が即座に乾燥するのに必要な沸点よりも十分に高い温
度に設定することを要する。この設定温度が低すぎる
と、十分乾燥していない状態で樹脂コーティング導電材
同士が付着して凝集し、得られる粒径が大きくなること
となる。また、樹脂コーティング導電材同士が付着して
凝集することを防ぐために、導電材を激しく攪拌しなが
らコーティング樹脂を噴霧することが好ましい。導電材
を攪拌する方法としては、処理容器の下部に攪拌羽根を
挿入し、この攪拌羽根を回転させる手段を用いることが
考えられる。この場合、処理容器底面を＃２００メッシ
ュ（０．１２ｍｍ）程度の金網で形成し、この金網から
処理容器内に高温の圧縮空気を導入する手段を併用する
と、導電材をより激しく攪拌することができるようにな
ると共に、乾燥速度を速めることができるので、好まし
い。

【００１０】ところで、このようにコーティング樹脂を
溶解した溶液を、導電材に噴霧することにより、樹脂コ
ーティング導電材を得るという乾式処理は、例えば特開
平１１−２５７３４４号公報に記載されているような、
導電材を予め水又は有機溶剤に分散させ、これにコーテ
ィング樹脂の溶液を添加して攪拌した後、ろ過し、乾燥
させて樹脂コーティング導電材を製造する湿式処理より
も、得られる粒径が小さくなるという点で有利である。
導電材の粒径については、弾性層及び／又は塗膜層に配
合され、実際に用いられる場合、物性に大きく影響する
要因となる、例えば、樹脂コーティング導電材の粒径が
大きくなるすぎると、電気抵抗が著しく下がりにくくな
り、所望の電気抵抗を得ることができないという問題が
生じる。従って、粒径のコントロールは、この製造工程
において極めて重要な要因である。例えば、弾性層を形
成する材料としてポリウレタンを用い、導電材としてカ
ーボンを用いた場合、樹脂コーティングカーボンの平均
粒径が１００μｍを超えると、所望の電気抵抗が極めて
得られにくくなる。従って、樹脂コーティング導電材平
均粒径は、１００μｍ以下であることが好ましく、より
好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以
下である。

【００１１】本発明の半導電性部材の形態としては、例
えば、芯材の外周に弾性層が形成された半導電性ローラ
が挙げられる。半導電性ローラを構成する芯材として
は、例えばリン青銅，ステンレス鋼，アルミニウム，鉄
等の金属製シャフトが挙げられる。弾性層を形成するゴ
ムとしては、例えば、ポリウレタン，天然ゴム，ブチル
ゴム，ニトリルゴム，イソプレンゴム，ブタジエンゴ
ム，シリコーンゴム，スチレンブタジエンゴム，エチレ
ンプロピレンゴム，エチレンプロピレンジエンゴム，ク
ロロプレンゴム，アクリルゴム等が用いられる。これら
の弾性層用材料は、適宜、導電性付与剤、加硫剤、軟化
剤、発泡剤などの添加剤を配合した組成物として調製さ
れる。そして、弾性層は、射出成形、押出成形、プレス
成形などの手段により、芯材の表面に上記の弾性層用材
料を加硫成形することにより形成される。

【００１２】塗膜層は、弾性層の表面に塗料の形態のも
のを塗布した後に乾燥させることにより形成される。塗
料としては、マトリックス成分として水溶性又は水分散
性のものを用いる水性導電性塗料と、マトリックス成分
として有機溶媒に可溶なものを用いる油性導電性塗料が
ある。水性導電性塗料のマトリックス成分としては、例
えば、アクリル樹脂，ポリエステル樹脂，ポリウレタン
樹脂，酢酸ビニル樹脂，イソプレンゴムラテックス，ブ
タジエンゴムラテックス，クロロプレンゴムラテックス
等が挙げられる。油性導電性塗料のマトリックス成分と
しては、可溶性共重合ナイロン，アルキッド樹脂，メラ
ミン樹脂，ポリエステル樹脂，シリコーン樹脂，ウレタ
ン樹脂，アクリルウレタン樹脂，フッ素樹脂，フェノー
ル樹脂等が挙げられる。塗膜層の厚さは、通常、１〜１
００μｍとすることができる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 ［実施例１］下記の配合１のコーティング樹脂溶液を調
製した。８０℃に保温した処理容器内に、導電材として
デンカブラック（粉状カーボンブラック，電気化学工業
（株）製）５０ｇを入れ、攪拌羽根を６００ｒｐｍで回
転させながら、処理容器の底部から８０℃の圧縮空気を
導入し、粉状カーボンブラックを激しく攪拌しながら、
上記コーティング樹脂溶液を、約３０分間、口径５００
μｍのスプレーにて霧状に噴霧した。噴霧が終了した
後、１０分間乾燥させ、平均粒径が５.４μｍの樹脂コ
ーティングカーボンを得た。

【００１４】（配合１） ルミフロンＬＦ２００（フッ素樹脂，旭硝子（株）製）
4.２ｇ エクセルハードナーＨＸ（ＩＰＤＩ（イソホロンジイソ
シアネート）系架橋剤，亜細亜工業（株）製）0.７ｇ ２−ブタノン（溶剤）２９５ｇ

【００１５】上記樹脂コーティングカーボン５ｇ及び下
記の配合２のウレタンエラストマー原料を混合機で攪拌
混合し、金属シャフトを配置した金型に注型し、９０℃
で６時間硬化させてローラを作製し、これを研磨して、
金属シャフトの外周に長さ２３０ｍｍ、肉厚４ｍｍ（ロ
ーラ外径１６ｍｍ）の半導電性弾性層が形成されたロー
ラ状部材を得た。

【００１６】（配合２） サンニックスＧＲ５０００（ポリエーテル系ポリオー
ル，三洋化成（株）製）６０ｇ ＰＴＧ−１０００ＳＮ（ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール，保土ヶ谷化学工業（株）製，）４０ｇ ルプラネートＭＢ３０１（ＭＤＩ（ジフェニルメタンジ
イソシアネート）系イソシアネート，ＢＡＳＦ・イノア
ック（株）製）２２ｇ ネオスタンＵ−１００（錫系触媒，日東化成（株）製）
0.００４ｇ

【００１７】上記ローラ状部材表面に、下記の配合３の
塗料をディッピング法により塗布し、１００℃にて３時
間乾燥させることにより、厚さ7.０ｍｍの導電性塗膜層
を有するローラ状現像剤担持体を得た。

【００１８】（配合３） ＥＡＵ６５Ｂ（アクリルウレタン樹脂，亜細亜工業
（株）製）３6.７ｇ エクセルハードナーＨＸ（ＩＰＤＩ系架橋剤，亜細亜工
業（株）製）2.３ｇ ＭＨＩ＃２２０（キシレン分散カーボンブラック，御國
色素（株）製，固形分率４０重量％）１０ｇ ２−ブタノン（溶剤）６１ｇ

【００１９】［実施例２］実施例１において、配合１の
コーティング樹脂溶液の代りに下記の配合４のコーティ
ング樹脂溶液を用いた以外は、実施例１と同様にしてロ
ーラ状現像剤担持体を得た。

【００２０】（配合４） ＤＰ３０７（ウレタン樹脂，三洋化学（株）製）6.３ｇ エクセルハードナーＨＸ（ＩＰＤＩ系架橋剤，亜細亜工
業（株）製）0.６ｇ ２−ブタノン（溶剤）２９３ｇ

【００２１】［実施例３］実施例１において、配合１の
コーティング樹脂溶液の代りに下記の配合５のコーティ
ング樹脂溶液を用いた以外は、実施例１と同様にしてロ
ーラ状現像剤担持体を得た。

【００２２】（配合５） ＤＰ３０７（ウレタン樹脂，三洋化学（株）製）6.３ｇ エクセルハードナーＨＸ（ＩＰＤＩ系架橋剤，亜細亜工
業（株）製）0.６ｇ ＫＳ−５５５（４級アンモニウム過塩素酸塩，花王
（株）製）0.２ｇ ２−ブタノン（溶剤）２９３ｇ

【００２３】［実施例４］実施例１において、配合１の
コーティング樹脂溶液の代りに下記の配合６のコーティ
ング樹脂溶液を用い、噴霧時間を５時間とした以外は、
実施例１と同様にしてローラ状現像剤担持体を得た。

【００２４】（配合６） ルミフロンＬＦ２００（フッ素樹脂，旭ガラス（株）
製）４２ｇ エクセルハードナーＨＸ（ＩＰＤＩ系架橋剤，亜細亜工
業（株）製）７ｇ ２−ブタノン（溶剤）２９５０ｇ

【００２５】［比較例１］実施例１において、樹脂コー
ティングカーボンの代りに樹脂コーティングしないカー
ボンをそのまま用い、かつ配合２のウレタンエラストマ
ー原料の代りに下記の配合７のウレタンエラストマー原
料でローラ状部材を作製した以外は、実施例１と同様に
してローラ状現像剤担持体を得た。

【００２６】（配合７） サンニックスＧＲ５０００（ポリエーテル系ポリオー
ル，三洋化成（株）製）６０ｇ ＰＴＧ−１０００ＳＮ（ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール，保土ヶ谷化学工業（株）製，）４０ｇ ルプラネートＭＢ３０１（ＭＤＩ系イソシアネート，Ｂ
ＡＳＦ・イノアック（株）製）２２ｇ ネオスタンＵ−１００（錫系触媒，日東化成（株）製）
0.００４ｇ デンカブラック（粉状カーボンブラック，電気化学工業
（株）製）２ｇ

【００２７】このようにして作製された実施例及び比較
例のローラ状トナー担持体について、下記の方法により
各特性を測定するとともに、これらのローラ状トナー担
持体をプリンタに装着して印刷し、画像評価を行なっ
た。結果を表１に示す。 （１）コーティング樹脂量 ＴＧＡ（熱重量分析）測定装置において、樹脂コーティ
ング導電材を昇温速度で２０℃／ｍｉｎで８００℃まで
昇温し、昇温前後の重量変化により、コーティングされ
た樹脂量を算出した。 （２）樹脂コーティング導電材の平均粒径 粒度分布測定装置（シスメックス（株）製，マスターサ
イザー２０００）により測定した。 （３）ローラの電気抵抗及び抵抗のばらつき 作製したローラ状現像剤担持体と金属製ドラムとを両端
に各4.９Ｎの荷重をかけて圧接し、回転させた状態で、
ローラ状トナー担持体と金属製ドラムとの間に１００Ｖ
の電圧を印加して、ローラ状現像剤担持体の電気抵抗を
７２箇所測定した。電気抵抗は測定値の平均値、抵抗の
ばらつきは、ローラ１回転内における最大抵抗と最小抵
抗の差とした。なお、表１において、例えば0.２桁と
は、最大抵抗の対数と最小抵抗の対数との差が0.２桁と
いうことを意味する。 （４）画像出しテスト 作製したローラ状トナー担持体を市販のＬＢＰ（レーザ
ビームプリンタ）に装着し、ハーフトーン画像を印刷
し、画像状態を目視にて判定し、画像が良好である場合
を○、画像がやや良好である場合を△、画像が良好では
ない場合を×とした。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の半導電性部材は、導電材の分散
性に優れ、電気抵抗のばらつきが小さく、かつ安定した
電気抵抗を有するものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｅ ４Ｊ０３７ Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ ４Ｊ０３８ 15/08 ５０１ 15/08 ５０１Ｄ 15/16 15/16 １０３ １０３ (72)発明者 増田 善友 東京都羽村市神明台３−５−28 Ｆターム(参考） 2H071 BA42 BA43 DA06 DA08 DA09 2H077 AD06 AD13 FA13 FA16 FA22 FA27 2H200 FA18 HA02 HB12 HB43 HB45 HB46 HB47 JA02 JB06 JB45 JB46 JB47 JC03 JC15 JC16 JC17 MA03 MA04 MA14 MA17 MA20 MB02 MB04 MC01 MC15 3J103 AA02 FA18 GA56 GA66 GA74 HA12 HA20 HA43 HA48 HA52 4F100 AA37A AA37B AK51A CC00B DA20 EH61 GB48 JA20A JA20B JG01A JG01B JK07A YY00A YY00B 4J037 AA02 AA04 AA11 AA22 CC13 CC14 CC16 CC22 CC23 CC24 CC26 CC27 CC28 DD05 EE03 FF11 4J038 CA021 CF021 CG001 DD001 DG001 HA026 HA066 HA216 KA08 KA15 NA20 PC02 PC07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性層、あるいは弾性層と該弾性層の表
   面に形成された塗膜層とを有し、弾性層及び／又は塗膜
   層に導電材が含有された半導電性部材において、該導電
   材が、コーティング樹脂を溶解した溶液を噴霧すること
   により予め該樹脂でコーティングされた樹脂コーティン
   グ導電材であることを特徴とする半導電性部材。
2. 【請求項２】 樹脂コーティング導電材が、その平均粒
   径が１００μｍ以下のものである請求項１に記載の半導
   電性部材。
3. 【請求項３】 樹脂コーティング導電材が、その樹脂コ
   ーティング量が導電材に対して0.０１〜４０重量％のも
   のである請求項１又は２に記載の半導電性部材。
4. 【請求項４】 樹脂コーティング導電材が、そのコーテ
   ィング樹脂中にイオン導電剤を含むものである請求項１
   〜３のいずれかに記載の半導電性部材。
5. 【請求項５】 コーティング樹脂が、フッ素樹脂又はウ
   レタン樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の半導
   電性部材。
6. 【請求項６】 弾性層がポリウレタンからなり、導電材
   がカーボンである請求項１〜５のいずれかに記載の半導
   電性部材。
7. 【請求項７】 半導電性部材が、芯材の外周に弾性層が
   形成された半導電性ローラである請求項１〜６のいずれ
   かに記載の半導電性部材。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の半導電
   性部材を備えたことを特徴とする電子写真装置。