JP2004279693A

JP2004279693A - 導電性ローラ

Info

Publication number: JP2004279693A
Application number: JP2003070442A
Authority: JP
Inventors: Akio Matsutani; 晃男松谷; Takao Manabe; 貴雄眞鍋; Jun Kamite; 純上手; Keizo Asaoka; 圭三浅岡
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、およびその外周面上に形成された１層以上の表面層からなる導電性ローラにおいては、他の部材を長期間押しつけられた状態で圧縮固定された場合、導電性ローラに接触痕が残り、高画質な画像を得ることが難しいことがあった。
【解決手段】金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成された１層以上の表面層からなる導電性ローラにおいて、厚さ１５０μｍのブレードを線圧４０ｇ／ｃｍで導電性ローラ表面に押し当てた状態で、４０℃、９５％ＲＨの環境に２８日間放置後、導電性ローラ表面に生じた歪みの歪み量が３μｍ以下であることを特徴とする導電性ローラ。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性ローラに関する。さらに詳しくは、例えば電子写真方式を採用した画像記録装置に組み込まれるローラとして用いられる導電性ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式を採用する電子写真装置では、静電気潜像担持体へ電荷を一様に供給する帯電ローラ、トナーを静電潜像担持体へ供給する現像ローラ、トナー像を記録用紙に転写させる転写ローラなどの各種ローラが配置されている。
【０００３】
各種ローラのうち、帯電ローラや現像ローラ、転写ローラの基本構造は同じである。すなわち、これらローラは、金属支持部材の外周面上に導電性弾性層を形成し、場合によっては上記弾性層の外周面上に１層以上の表面層を被覆して構成される。上記弾性層には、適度な弾力変形が必要とされる。例えば、帯電ローラの場合、その表面の電荷を静電気潜像担持体へ供給するためには、帯電ローラと静電気潜像担持体との周方向に適度な接触幅がなければならない。十分な接触幅を確保するために、低硬度なローラ等が用いられている。また、現像ローラの場合、現像ローラ表面に担持されたトナーを、トナーへのストレスを軽減した状態で静電気潜像担持体へ効率良く供給させるには、現像ローラと静電気潜像担持体との周方向における接触幅が必要である。また、転写ローラの場合も、トナー像を中間転写体を介して、または直接用紙等の記録媒体に静電的に効率良く転写するためには、周方向における接触幅を確保することが重要となる。
【０００４】
また、上記３種のローラは十分な接触幅を確保できる程度に軟らかく、電子写真装置内で駆動後、弾性変形した導電性ローラ表面が速やかに回復させる必要がある。導電性ローラ表面の弾性変形が残っていた場合、良好な画像を得ることが難しいことがある。
【０００５】
例えば、特許文献１と特許文献２では圧縮永久歪みの小さい導電性ローラが提案されている。確かに圧縮永久歪みの小さい導電性ローラであれば、導電性ローラ表面の弾性変形が回復し、ある程度良好な画像を得ることができる。しかし、他の部材を長期間押しつけられた状態で圧縮固定された場合、上記特許文献に示されている圧縮永久歪みでは、導電性ローラに接触痕が残り、高画質な画像を得ることが難しいことがあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−７０８３５（段落番号０００６）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２５７１３０（段落番号００１２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状を鑑みてなされたものであり、導電性ローラに発生する歪みを小さくし、歪み由来の画像不良を軽減するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成された１層以上の表面層からなる導電性ローラにおいて、厚さ１５０μｍのブレードを導電性ローラ表面に押し当てて発生する歪みの歪み量に着目し、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成される、少なくとも１層以上からなる表面層より構成される導電性ローラにおいて、厚さ１５０μｍのブレードを線圧４０ｇ／ｃｍで導電性ローラ表面に押し当てた状態で、４０℃、９５％ＲＨの環境に２８日間放置後、導電性ローラ表面に生じた歪みの歪み量が３μｍ以下にすることにより、他の部材を長期間押し当てた状態で圧縮固定されていても圧縮残留歪みの小さく、該残留歪みによる画像不良が小さな導電性ローラに関するものである。
【００１１】
１つの実施態様では、前記導電性ローラ表面に生じた歪みの歪み量が、レーザスポットの形が楕円である反射型レーザ変位測定機、ローラ固定部、ローラ回転機構部およびローラ軸方向駆動部で構成される歪み測定装置を用いて測定することが好ましい。
【００１２】
１つの実施態様では、前記導電性弾性層の動的粘弾性における０．１Ｈｚでのせん断貯蔵弾性率が１×１０^５Ｐａ以上６×１０^６Ｐａであり、かつ、ｔａｎδが０．１以下であることが好ましい。
【００１３】
１つの実施態様では、ローラの抵抗が１×１０^４Ω〜１×１０^８Ωであることが好ましい。
【００１４】
１つの実施態様では、前記弾性層が、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有するオキシプロピレン系重合体
（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒
（Ｄ）導電性付与剤
を必須成分として含有する硬化性組成物を金属支持部材のまわりに硬化させて得られることが好ましい。
【００１５】
１つの実施態様では、前記（Ａ）成分の有機重合体中のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基が、該重合体の末端に存在することが好ましい。
【００１６】
１つの実施態様では、前記（Ｂ）成分が、平均して１分子中に少なくとも２個以上のヒドロシリル基を含有するポリオルガノハイドロジェンシロキサンであることが好ましい。
【００１７】
１つの実施態様では、前記（Ｄ）成分が、カーボンブラックであることが好ましい。
【００１８】
１つの実施態様では、表面層がウレタン樹脂組成物であることが好ましい。
【００１９】
１つの実施態様では、前記導電性ローラが感光体に接触して用いられることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
弾性層ローラ表面の歪みの発生方法と画像評価方法、歪みの測定方法については最後に説明する。
【００２１】
図１は本発明の導電性ローラを模式的に表した図である。本発明の導電性ローラは、金属支持部材１上に導電性弾性層２が形成され、さらに導電性弾性層２の上に表面層３が形成されている。
【００２２】
本発明の導電性ローラの金属支持部材としては、直径が１ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、ステンレス鋼、鉄にメッキを施したものあるいはアルミニウムシャフト、円筒形状のアルミニウム素管を機械加工により仕上げたドラムや、ステンレス板を円筒形状に曲げて作製しこれらのつなぎ部分をレーザ加工により溶接したシームレスロールとしたものを例として挙げることができる。金属支持部材に要求される機能は、導電性弾性層および表面層を支持し所定の形状を維持することであり、旋盤加工・研磨加工等の機械加工及び引き抜き加工・絞り加工などの賦形加工により、容易に加工できる材料であれば、その材質や加工方法に制限を受けるものではない。
【００２３】
導電性弾性層は、０．１Ｈｚでの動的粘弾性におけるせん断貯蔵弾性係数が１×１０^５Ｐａ以上６×１０^６Ｐａ以下であり、かつ、０．１Ｈｚでの動的粘弾性におけるｔａｎδが０．１以下であることが好ましいが、ｔａｎδが０．０８以下であることがより好ましく、０．０７以下がさらに好ましい。ここで用いているせん断貯蔵弾性係数とｔａｎδは別途作製した試験片を用い、ＤＭＳ１１０（セイコー電子工業製）で、ＪＩＳＫ７２４４−６：１９９８に準じた測定方法により定義される。
【００２４】
また、表面層の厚さは、用いる材料、組成および用途などにより適切な値に設定するものであり、とくに限定されないが、通常１〜１００μｍが好ましい。さらに好ましくは５〜５０μｍである。１μｍより薄くなると耐磨耗性が低下し、長期間の耐久性が低下する傾向がある。また、１００μｍより厚いと、弾性層との線膨張率の差に起因してしわが発生しやすくなるまたは圧縮歪みが大きくなるなどの問題が発生する傾向がある。
【００２５】
本発明における表面層の形成方法としては特に制限はないが、導電性弾性層の上から、表面層を構成する樹脂組成物をスプレー塗布、ディップ塗布、ロールコート等の方法を用いて所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、該導電性弾性層の表面層を形成することができる。
【００２６】
具体的には、上記の表面層として使用される樹脂を溶剤に溶かして固形分を５〜２０％にしてスプレーあるいはディッピング塗布する方法が簡便である。使用する溶剤としては用いる表面層の主成分である樹脂が相溶すれば特に制限はなく、具体的には、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、トルエン等が例示される。特に、ウレタン樹脂を用いて表面層を形成する場合、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドやＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが相溶性の観点から好ましい。ここで、表面層の乾燥温度としては、７０〜２００℃が好ましい。乾燥温度が７０℃より低いと乾燥が不十分になる場合があり、２００℃より高いと、下層の導電性弾性層の劣化を招く恐れがある。
【００２７】
本発明においては、表面層溶液の被膜性を改善するために、レベリング剤等の各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。本発明における導電性ローラは、必要に応じて、導電性弾性層の外側に１層以上の表面層を設けてもよい。
【００２８】
ここで、導電性弾性層と表面層との間に、導電性弾性層と表面層の接着性を向上させるため、および導電性ローラの抵抗制御を行うためにプライマー塗布を便宜行っても良い。プライマー塗布方法として、例えば、スプレー法やディッピング法、スポンジ法などの方法で導電性弾性層の外周上に塗布し、乾燥させて表面処理を実施する方法があるが、均一に導電性弾性層の外周上に塗布し、導電性弾性層と表面層の接着性の向上、および、導電性ローラの抵抗制御ができる方法であれば特に制限されるものではない。
【００２９】
ローラの抵抗が１×１０^４Ω〜１×１０^８Ωであることが好ましい。ローラの抵抗が１×１０^４Ω以下である場合、トナーのかぶりが発生することがあり、ローラの抵抗が１×１０^８Ω以上である場合、白抜けが発生することがあった。ここでの導電性ローラの抵抗とは１０ｒｐｍで回転している円筒電極上にローラをのせ、対電極を片方のシャフト部分に接触させて、印加電圧５０Ｖで測定した値のことである。
【００３０】
本発明における導電性弾性層の材料としては、広く一般に導電性ローラの弾性層材料して知られるものを使用することができるが、より好ましい例として、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有するオキシプロピレン系重合体
（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒
（Ｄ）導電性付与剤
を必須成分として含有する硬化性組成物を硬化させて得られるゴム材料が例示される。この硬化性組成物を金属支持部材のまわりに硬化させることで好適な導電性弾性層を得ることが可能となる。ここで（Ａ）成分の重合体は、（Ｃ）成分の存在下、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状になり硬化する。前記硬化性組成物は硬化前には低粘度液体であり、また、ヒドロシリル化反応を利用するため硬化性に非常に優れ、生産性および加工性の観点からより好ましい。前記硬化性組成物を熱硬化させる温度は、８０℃〜１８０℃の範囲内が好ましい。８０℃以上になると、急激にヒドロシリル化反応が進行し、短い時間で硬化させることができる。
【００３１】
ここで、上記（Ａ）成分におけるアルケニル基とは、ヒドロシリル化反応に対して活性のある炭素−炭素２重結合を含む基であれば特に制限されるものではなく、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、メチルビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の脂肪族不飽和炭化水素基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の環式不飽和炭化水素基、メタクリル基等が挙げられる。オキシプロピレン系重合体のアルケニル基の数は、硬化剤である（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するために少なくとも１個必要であるが、良好なゴム弾性を得る観点からは、直鎖上分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基を有し、分岐のある分子の場合は、分子末端に２個以上のアルケニル基を有することが好ましい。本発明における（Ａ）成分は、上記ヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を重合体末端に導入されていることが望ましい。このようにアルケニル基が重合体末端にあるときは、ローラのゴム弾性層を低硬度に設定しやすくなる、高強度化しやすくなるなどの点から好ましい。
【００３２】
前記（Ａ）成分のオキシプロピレン系重合体とは、主鎖を構成する繰り返し単位のうち５０％を超える単位がオキシプロピレン単位からなる重合体をいい、オキシプロピレン単位以外に含有される単位としては、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位やエチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる共重合性単位であってもよい。
【００３３】
上記オキシプロピレン系重合体の分子量としては、数平均分子量（Ｍｎ）で１０００〜５００００であることが好ましい。数平均分子量が１０００未満の場合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的特性（ゴム硬度、伸び率）などが得られにくくなる。一方、数平均分子量があまり大きくなりすぎると、分子中に含まれるアルケニル基１個あたりの分子量が大きくなったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて加工性が悪くなる傾向にある。
【００３４】
本発明における（Ｂ）成分は、硬化剤として使用されるものであり、分子内に２個以上のケイ素原子結合水素原子を含有するものであれば、制限はない。ここで、ヒドロシリル基とはＳｉ−Ｈ結合を有する基を表わすが、本発明においては、同一ケイ素原子（Ｓｉ）に水素原子（Ｈ）が２個結合している場合は、ヒドロシリル基２個と計算する。
【００３５】
（Ｂ）成分としては、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンが好ましいものの一つとして挙げられる。ここで言うポリオルガノハイドロジェンシロキサンとは、ケイ素原子上に炭化水素基あるいは水素原子を有するシロキサン化合物を指す。その構造について具体的に示すと、
【００３６】
【化１】

【００３７】
（２＜ｍ＋ｎ≦５０、２＜ｍ、０≦ｎ、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。）
【００３８】
【化２】

【００３９】
（０＜ｍ＋ｎ≦５０、０＜ｍ、０≦ｎ、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。）
【００４０】
【化３】

【００４１】
（３≦ｍ＋ｎ≦２０、２＜ｍ≦１９、０≦ｎ＜１８、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。）
などで示される鎖状、環状のものや、これらのユニットを２個以上有する
【００４２】
【化４】

【００４３】
（１≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎ、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。２≦ｌ、Ｒ^２は２〜４価の有機基であり、Ｒ^１は２価の有機基。ただし、Ｒ^１はＲ^２の構造によってはなくてもよい。）
【００４４】
【化５】

【００４５】
（０≦ｍ＋ｎ≦５０、０≦ｍ、０≦ｎ、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。２≦ｌ、Ｒ^２は２〜４価の有機基であり、Ｒ^１は２価の有機基。ただし、Ｒ^１はＲ^２の構造によってはなくてもよい。）
【００４６】
【化６】

【００４７】
（３≦ｍ＋ｎ≦５０、１≦ｍ、０≦ｎ、Ｒとしては主鎖の炭素数が２〜２０の炭化水素で１個以上のフェニル基を含有してもよい。２≦ｌ、Ｒ^２は２〜４価の有機基であり、Ｒ^１は２価の有機基。ただし、Ｒ^１はＲ^２の構造によってはなくてもよい。）
などで示されるものが挙げられる。
【００４８】
またこれら（Ｂ）成分の使用にあたっては、（Ａ）成分や（Ｃ）成分、（Ｄ）成分との相溶性、あるいは系中における分散安定性がよいものが好ましい。特に系全体の粘度が低い場合には、（Ｂ）成分として上記各成分との相溶性の低いものを使用すると、相分離が起こり硬化不良を引き起こすことがある。また、分散性助剤として、微粉末シリカ等の粒径の小さいフィラーを配合してもよい。
【００４９】
（Ａ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分との相溶性、あるいは分散安定性が比較的良好なものとして具体的に示すと、
【００５０】
【化７】

【００５１】
（ｎは６〜１２）
【００５２】
【化８】

【００５３】
（２＜ｋ＜３５、０＜ｌ＜１０、Ｒは炭素数８以上の炭化水素基）
などが挙げられる。
【００５４】
また、本発明における（Ｂ）成分の使用量としては、（Ａ）成分のアルケニル基の総量に対して、（Ｂ）成分のケイ素原子結合水素原子が０．８〜５．０当量となるように使用することが好ましい。上記（Ａ）成分のアルケニル基総量に対して（Ｂ）成分のケイ素原子結合水素原子が０．８に満たない場合、架橋が不十分となることがある。また、５．０を越える場合には、硬化後に残留するケイ素原子結合水素原子の影響により物性が大きく変化することが問題となる。特にこの影響を抑制したい場合には１．０〜２．０当量となるように（Ｂ）成分を用いることが好ましい。
【００５５】
本発明の（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒については、特に制限はなく、任意のものが使用できる。具体的に例示すれば、塩化白金酸、白金の単体、アルミナ、シリカ、カ−ボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの；白金ービニルシロキサン錯体｛例えば、Ｐｔ_ｎ（ＶｉＭｅ_２ＳｉＯＳｉＭｅ_２Ｖｉ）_ｎ、Ｐｔ〔（ＭｅＶｉＳｉＯ）_４〕_ｍ｝；白金ーホスフィン錯体｛例えば、Ｐｔ（ＰＰｈ_３）_４、Ｐｔ（ＰＢｕ_３）_４｝；白金ーホスファイト錯体｛例えば、Ｐｔ〔Ｐ（ＯＰｈ）_３〕_４、Ｐｔ〔Ｐ（ＯＢｕ）_３〕_４｝（式中、Ｍｅはメチル基、Ｂｕはブチル基、Ｖｉはビニル基、Ｐｈはフェニル基を表し、ｎ、ｍは整数を表す）、Ｐｔ（ａｃａｃ）_２、また、Ａｓｈｂｙらの米国特許第３１５９６０１及び３１５９６６２号明細書中に記載された白金−炭化水素複合体、並びにＬａｍｏｒｅａｕｘらの米国特許第３２２０９７２号明細書中に記載された白金アルコラ−ト触媒も挙げられる。
【００５６】
また、白金化合物以外の触媒の例としては、ＲｈＣｌ（ＰＰｈ_３）_３、ＲｈＣｌ_３、Ｒｈ／Ａｌ_２Ｏ_３、ＲｕＣｌ_３、ＩｒＣｌ_３、ＦｅＣｌ_３、ＡｌＣｌ_３、ＰｄＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ、ＮｉＣｌ_２、ＴｉＣｌ_４、等が挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、２種以上併用しても構わない。触媒活性の点から塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、Ｐｔ（ａｃａｃ）_２等が好ましい。触媒量としては特に制限はないが、（Ａ）成分中のアルケニル基１ｍｏｌに対して１０^−１〜１０^−８ｍｏｌの範囲で用いるのがよい。好ましくは１０^−２〜１０^−６ｍｏｌの範囲で用いるのがよい。また、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で腐食性であり、また、水素ガスを大量に発生して硬化物が発泡してしまう場合があるので１０^−１ｍｏｌ以上用いない方がよい。
【００５７】
本発明の（Ｄ）成分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや金属酸化物、金属微粉末、さらには、第４級アンモニウム塩、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルイミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤といった化合物などがあげられる。本発明における（Ｄ）成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記カーボンブラックの例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、オイルブラックなどがあげられる。これらカーボンブラックの種類、粒径等に制限はない。
【００５８】
（Ｄ）成分の添加量は、所望の導電特性に応じて調整して添加され、（Ａ）成分の重合体１００重量部に対し、０．０１〜１００重量部、さらには０．１〜５０重量部用いることが好ましい。添加量が少なすぎると、発現される導電付与能が不十分であり、また、添加量が多すぎると硬化性組成物の粘度の上昇が大きく作業性が悪くなる恐れがある。また、用いる導電性付与剤の種類あるいは添加量によっては、ヒドロシリル化反応を阻害するものがあるため、導電性付与物質のヒドロシリル化反応に対する影響を考慮しなければならない。
【００５９】
また、本発明における硬化性組成物には、粘度や硬度を調整する目的で軟化剤、可塑剤を添加してもよい。軟化剤、可塑剤の使用量は（Ａ）成分１００重量部に対して、１００重量部以下が好ましい。それ以上の添加量になると、ブリード等の問題を生じる可能性がある。
【００６０】
また、本発明における硬化性組成物には、組成物の貯蔵安定性を改良する目的で、貯蔵安定性改良剤を使用することができる。この貯蔵安定性改良剤としては、本発明の（Ｂ）成分の保存安定剤として知られている通常の安定剤であり、所期の目的を達成するものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等を好適に用いることができる。さらに具体的には、２−ベンゾチアゾリルサルファイド、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルアセチレンダイカルボキシレート、ジエチルアセチレンダイカルボキシレート、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ビタミンＥ、２−（４−モルフォジニルジチオ）ベンゾチアゾール、３−メチル−１−ブテン−３−オール、アセチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、エチレン性不飽和基含有オルガノシロキサン、アセチレンアルコール、３−メチル−１−ブチル−３−オール、ジアリルフマレート、ジアリルマレエート、ジエチルフマレート、ジエチルマレエート、ジメチルマレート、２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００６１】
本発明における導電性ローラの導電性弾性層の形成方法は，特に限定されず、従来公知の各種ローラの成形方法を用いることができる。例えば、中心にＳＵＳ製などの金属支持部材を設置した金型に、組成物を押出成形、プレス成形、射出成形、反応射出成形（ＲＩＭ）、液状射出成形（ＬＩＭ）、注型成形などの各種成形法により成形し、適切な温度および時間で加熱硬化させてシャフトのまわりに導電性弾性層を成形する。ここで、本発明における導電性ローラの製造方法としては、弾性層を形成するための導電性組成物が液状である場合、生産性、加工性の点で液状射出成形が好ましい。この場合、硬化性組成物は、半硬化させた後に、別途後硬化させるプロセスを設けて完全硬化させてもよい。
【００６２】
次に、本発明の導電性ローラにおいて、導電性弾性層の外周面上に形成される表面層について説明する。
【００６３】
表面層の材料としては、特に制限はないが、導電特性と耐摩耗性の観点からはウレタン結合を含有し、また柔軟性等の観点からはポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート骨格を有する樹脂を主な組成とするウレタン樹脂組成物からなっていればよく、ウレタン樹脂と、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネートとのブレンド樹脂、１分子中にウレタン結合とポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサンからなる群において選ばれる少なくとも１つの骨格を含有するウレタン樹脂組成物であってもよい。
【００６４】
また、表面層を構成する樹脂組成物には抵抗調整、表面形状の調整あるいは導電性弾性層に対する接着性等の観点から、導電性付与剤、各種フィラー等の各種添加剤を必要に応じて添加してもよい。
【００６５】
本発明の導電性ローラは、具体的には、例えば、電子写真装置用の帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、クリーニングローラ、定着用の加圧ローラ、転写ドラム等に好適である。導電性ローラは上記ローラの中でも、良好な画像を得るのに特に重要な感光体に接触して用いられるローラに用いることが好ましく、特に現像ローラに用いられることが好ましい。
【００６６】
＜歪みの発生方法＞
図２は歪み発生治具の模式図である。４−１は厚み１５０μｍ、長さ２０ｃｍのケイ素青銅製のブレードであり、０．５ｍｍのＳＵＳ３０４の板４−２に取り付け、ブレードが１２ｍｍ、ＳＵＳ３０４の板からでるようにした。該ＳＵＳ３０４の板は４−３の金属棒を支点に回転することができ、４−４に適当な重りを吊るすことでブレードを導電性ローラ表面に押し当てることができた。ブレードが２０ｃｍの幅で導電性ローラ表面に均一に接するように、上記金属棒と導電性ローラの金属支持部材が平行になる位置に設定した。ブレードは導電性ローラの頂点に均一に直線として当たるようにした。またブレードと導電性ローラの位置は、ブレードと導電性ローラの接点における、導電性ローラ外周円の接線方向の位置となるようにした。重りは、ブレードが導電性ローラ表面を線圧４０ｇ／ｃｍで押さえつけることができるように調整した。
【００６７】
上記、導電性ローラを取り付けた歪み発生治具を４０℃、９５％ＲＨの環境に２８日間放置した。
【００６８】
＜画像評価方法＞
上記＜歪みの発生方法＞で用いた導電性ローラを歪み発生治具から取り出し、２３℃、５５％ＲＨに２時間放置した。その後ＬＡＳＥＲＳＨＯＴＬＢＰ−２５１０専用のブラックカートリッジに組み込み画像を出力した。評価にはモノクロ、５０％ハーフトーン画像を用い、（歪みの発生方法）で発生させた歪み由来の画像不良の度合いにより評価した。
【００６９】
＜歪み測定方法＞
図３は歪み測定装置の概要図である。該装置はレーザスポットの形が楕円である反射型レーザ変位測定機５、ローラ固定部６、ローラ回転機構部７、ローラ軸方向駆動部８とで構成される。
【００７０】
レーザスポットの形が楕円である反射型レーザ変位測定機としてはＬＫ−０３５（キーエンス製）を用いた。また、導電性ローラの金属支持部材をローラ固定部で固定した。レーザ変位測定機と導電性ローラの位置はレーザ変位測定機のレーザスポットが導電性ローラの頂点に当たる位置、つまりレーザ変位測定機のレーザ発光部が、導電性ローラの金属支持部材の中心軸に対して鉛直方向に当たる位置に設定した。図４はローラ固定部を模式的に表した図である。６−１はベアリングであり、６−２は導電性ローラの金属支持部材である。金属支持部材をベアリングで４点固定した。ここで言う固定とは、導電性ローラの金属支持部材が上下左右には動かないが、回転可能な部品を金属支持部材に接触させることで、金属支持部材を回転させることを可能とさせることである。また導電性ローラをローラ回転機構部で回転させた。ローラ回転機構部としては連続的に回転させることが可能であるモータを用い、回転速度は１ｒｐｍに設定した。導電性ローラの金属支持部材の先端に取り付けたギアと、モータの回転軸先端に取り付けたギアを噛み合わせることで導電性ローラを回転させた。
【００７１】
導電性ローラ表面の歪み量は、導電性ローラを回転させながらレーザ変位測定機で測定した導電性ローラ表面の変位の変化から算出した。レーザ変位測定機から出力されたデータをＮＲ−２０００（キーエンス製）内で１２８点平均し、１０ｍｓ毎に測定データとして取り込んだ。歪み量は３点平均で求めた。測定点は、導電性ローラのブレード押し当て痕の中心点とその両端５ｃｍの部分の３点であった。
【００７２】
測定データからグラフの横軸に測定した時間、縦軸には測定値をプロットしたグラフを作成し、導電性ローラ表面の歪みを算出した。
【００７３】
歪みの算出方法は被測定体の表面の状態によって様々であるが、表面粗さを持つ導電性ローラを測定した場合、上記測定データに表面粗さ成分が含まれるため、フーリエ変換を用い、ある一定周期の波を除いたり、移動平均または単純平均を実施したりして測定データのスムージング処理を行った。上記スムージング処理を行う際、表面粗さ成分の最大値と最小値の差が０．２μｍ以下にし、かつ、歪み量が最大となるように最適化を行った。
【００７４】
【実施例】
以下の実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
（Ａ）成分としてのアリル末端ポリオキシプロピレンＡＣＸ００３（鐘淵化学工業製）５００ｇに対して、（Ｄ）成分としてカーボンブラック＃３０３０Ｂ（三菱化学製）７０ｇを３本ロールで混練した混合物に、ついで、（Ｂ）成分としてポリオルガノハイドロジェンシロキサンＣＲ−１００（鐘淵化学工業製）を１６ｇ、（Ｃ）成分として、ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒（白金含有量３ｗｔ％、キシレン溶液）を３５０μＬ、そして貯蔵安定性改良剤としてジメチルマレートを１７０μＬ秤取し、均一混合した。該組成物を真空脱泡撹拌装置（シーテック（株）製）で９０分間脱泡を行ったあと、得られた導電性組成物をローラ成形用金型に射出圧１ＭＰａで注入し、１４０℃で３０分加熱の条件で直径８ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４ｍｍの導電性弾性層を設けた導電性ローラを作成した。同時に該導電性組成物をポリテトラフルオロエチレンシートを敷いたアルミの金型枠に充填した後、１４０℃、３０分間加熱の条件でプレス成形し、約４ｍｍの動的粘弾性評価用シート状硬化物を得た。上記硬化物から１０ｍｍ×１０ｍｍ×約４ｍｍのブロックを２個切り出し、動的粘弾性評価用ブロックを得た。
【００７６】
弾性層ローラ表面に下記表面層塗布液を塗布した。ポリエーテル系ウレタン樹脂ハイムレンＹ２５８（大日精化製）５０ｇを溶剤（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）３２５ｇに溶解させた後、一次粒径が２０〜５０ｎｍのカーボンブラック２５ｇとウレタン粒子ＵＰ−０９０４（大日精化製）３ｇを溶剤（メチルエチルケトン）１２５ｇに分散させたカーボンブラック分散液を混合して表面層塗布液を調合した。上記表面層塗布液をディッピング法により塗布し、１６０℃で９０分の条件で乾燥させ、導電性ローラを完成させた。
【００７７】
このようにして作成されたローラを、温度２３℃／相対湿度５５％の条件下で２４時間養生したのちに、ローラの抵抗を測定したところ、１．４×１０^６Ωとなった。
【００７８】
動的粘弾性評価用ブロックを用い、ＤＭＳ１１０（セイコー電子工業製）で動的粘弾性測定（測定温度２２℃）を実施した。その結果、０．１Ｈｚにおけるせん断貯蔵係数（Ｇ´）は５．４×１０^５Ｐａであり、ｔａｎδは０．０９２となった。
【００７９】
また、＜歪み発生方法＞で用いた導電性ローラを＜画像評価方法＞で評価し、結果を表１にまとめた。
【００８０】
＜歪み測定方法＞にて上記導電性ローラの歪みを測定した。導電性ローラ表面に表面粗さがあるため、下記の＜歪み量算出方法＞にて歪み量を算出したところ、２．７μｍであった。
【００８１】
＜歪み量算出方法＞
歪み測定装置を用いて得られた測定データを横軸に測定時間、縦軸に変位となるようにプロットした。プロットした図をフーリエ変換で１．５Ｈｚ以下の波を全て除去し、得られたデータを１２８点の移動平均でスムージング処理した。スムージング処理をして得られたデータを再び横軸に測定時間、縦軸に変位となるようにプロットし、歪み幅をローラ周の６％であると仮定し、歪み量を算出した。
【００８２】
（実施例２）
（Ａ）成分としてのアリル末端ポリオキシプロピレンＡＣＸ００３（鐘淵化学工業製）２８０ｇとアリル末端ポリオキシプロピレンＳ８１０ＡＬＰ（鐘淵化学工業製）２２０ｇの合計５００ｇに対して、（Ｄ）成分としてカーボンブラック＃３０３０Ｂ（三菱化学製）７０ｇを３本ロールで混練した混合物に、ついで、（Ｂ）成分としてポリオルガノハイドロジェンシロキサンＣＲ−１００（鐘淵化学工業製）を１６ｇ、（Ｃ）成分として、ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒（白金含有量３ｗｔ％、キシレン溶液）を３５０μＬ、そして貯蔵安定性改良剤としてジメチルマレートを１７０μＬ秤取し、均一混合した。該組成物を真空脱泡撹拌装置（シーテック（株）製）で９０分間脱泡を行ったあと、得られた導電性組成物をローラ成形用金型に射出圧１ＭＰａで注入し、１４０℃で３０分加熱の条件で直径８ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４ｍｍの導電性弾性層を設けた導電性ローラを作成した。同時に該導電性組成物をポリテトラフルオロエチレンシートを敷いたアルミの金型枠に充填した後、１４０℃、３０分間加熱の条件でプレス成形し、約４ｍｍの動的粘弾性評価用シート状硬化物を得た。
【００８３】
以下、表面層の形成方法、導電性ローラの抵抗測定方法、動的粘弾性測定方法、画像評価は（実施例１）と同様の方法で実施した。
【００８４】
その結果、ローラの抵抗は２．３×１０^６Ω、動的粘弾性における貯蔵せん断弾性率は７．７×１０^５Ｐａ、ｔａｎδは０．０６８となった。画像評価は表１にまとめた。また歪み量は２．２μｍとなった。
【００８５】
（比較例１）
（Ａ）成分としてのアリル末端ポリオキシプロピレンＡＣＸ００３（鐘淵化学工業製）５００ｇに対して、補強剤ニップシールＳＳ−５０Ａ（日本シリカ製）５ｇ、（Ｄ）成分としてカーボンブラック＃３０３０Ｂ（三菱化学製）７０ｇを３本ロールで混練した混合物に、ついで、（Ｂ）成分としてポリオルガノハイドロジェンシロキサンＣＲ−１００（鐘淵化学工業製）を１６ｇ、（Ｃ）成分として、ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒（白金含有量３ｗｔ％、キシレン溶液）を３５０μＬ、そして貯蔵安定性改良剤としてジメチルマレートを１７０μＬ秤取し、均一混合した。該組成物を真空脱泡撹拌装置（シーテック（株）製）で９０分間脱泡を行ったあと、得られた導電性組成物をローラ成形用金型に射出圧１ＭＰａで注入し、１４０℃で３０分加熱の条件で直径８ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４ｍｍの導電性弾性層を設けた導電性ローラを作成した。同時に該導電性組成物をポリテトラフルオロエチレンシートを敷いたアルミの金型枠に充填した後、１４０℃、３０分間加熱の条件でプレス成形し、約４ｍｍの動的粘弾性評価用シート状硬化物を得た。
【００８６】
以下、表面層の形成方法、導電性ローラの抵抗測定方法、動的粘弾性測定方法、画像評価は（実施例１）と同様の方法で実施した。
【００８７】
その結果、ローラの抵抗は９．５×１０^５Ω、動的粘弾性における貯蔵せん断弾性率は６．４×１０^５Ｐａ、ｔａｎδは０．１１１となった。画像評価は表１にまとめた。また歪み量は４．２μｍとなった。
【００８８】
【表１】

【００８９】
【発明の効果】
本発明により、導電性ローラの導電性弾性層、または導電性ローラに発生する歪みを小さくし、歪み由来の画像不良を軽減少する導電性ローラを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性ローラを模式的に表した図
【図２】歪み発生治具の模式図
【図３】歪み測定装置の模式図
【図４】ローラ固定部の模式図
【符号の説明】
１支持部材
２導電性弾性層
３表面層
４−１ケイ素青銅製のブレード
４−２ＳＵＳ３０４の板
４−３金属棒
４−４重り
５反射型レーザ変位測定機
６ローラ固定部
７ローラ回転機構部
８ローラ軸方向駆動部
６−１ベアリング
６−２支持部材

Claims

金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成される、少なくとも１層以上からなる表面層より構成される導電性ローラにおいて、厚さ１５０μｍのブレードを線圧４０ｇ／ｃｍで導電性ローラ表面に押し当てた状態で、４０℃、９５％ＲＨの環境に２８日間放置後、導電性ローラ表面に生じた歪みの歪み量が３μｍ以下であることを特徴とする導電性ローラ。
前記導電性ローラ表面に生じた歪みの歪み量が、レーザスポットの形が楕円である反射型レーザ変位測定機、ローラ固定部、ローラ回転機構部およびローラ軸方向駆動部で構成される歪み測定装置を用いて測定することを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
前記導電性弾性層の動的粘弾性における０．１Ｈｚでのせん断貯蔵弾性率が１×１０^５Ｐａ以上６×１０^６Ｐａであり、かつ、ｔａｎδが０．１以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性ローラ。
ローラの抵抗が１×１０^４Ω〜１×１０^８Ωであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
前記弾性層が、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を有するオキシプロピレン系重合体
（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒
（Ｄ）導電性付与剤
を必須成分として含有する硬化性組成物を金属支持部材のまわりに硬化させて得られることを特徴とする導電性ローラに用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
前記（Ａ）成分の有機重合体中のヒドロシリル化反応可能なアルケニル基が、該重合体の末端に存在する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
前記（Ｂ）成分が、平均して１分子中に少なくとも２個以上のヒドロシリル基を含有するポリオルガノハイドロジェンシロキサンである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
前記（Ｄ）成分が、カーボンブラックである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
表面層がウレタン樹脂組成物であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
前記導電性ローラが感光体に接触して用いられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電性ローラ。