| 【発明の名称】 |
導電性現像ローラー |
| 【発明者】 |
【氏名】大西 淳
【住所又は居所】神戸市兵庫区明和通３丁目２番１５号 バンドー化学株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】プリンター、ファクシミリ、コピー等の電子写真装置に用いられる導電性現像ローラーに関し、従来の導電性現像ローラーと同等の電気的特性を安定した状態で維持させつつ、架橋反応に要する時間を従来に比べて著しく短縮することを課題とする。
【解決手段】軸体２の外周に、導電弾性層３が設けられた導電性現像ローラーにおいて、前記導電弾性層３を構成する導電弾性材料に、亜鉛系酸化物が添加されていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸体(2) の外周に、導電弾性層(3) が設けられた導電性現像ローラーにおいて、前記導電弾性層(3) を構成する導電弾性材料に、亜鉛系酸化物が添加されていることを特徴とする導電性現像ローラー。
【請求項２】 亜鉛系酸化物が、酸化亜鉛である請求項１記載の導電性現像ローラー。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、プリンター、ファクシミリ、コピー等の電子写真装置に用いられる導電性現像ローラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プリンター、ファクシミリ、コピー等に応用されている電子写真プロセス技術においては、多数のエラストマータイプの導電性現像ローラーが用いられている。
【０００３】このような導電性現像ローラーは、軸体の外周に、エラストマーからなる導電弾性層が設けられた構成からなるものであるが、この種の導電性現像ローラーには、電気的特性を安定な状態に制御することが必要とされ、特に半導電性領域の電気的特性を制御することは、設計，生産面において非常に重要なことである。
【０００４】このような電気的特性を制御する手法として、一般にイオン導電タイプと電子伝導タイプがある。
【０００５】特に後者の電子伝導タイプは、カーボンブラック等の導電性粒子を添加し、その導電性粒子のストラクチャーを形成することにより、エラストマーに導電性が付与されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このようなエラストマーを成形するに際しては、重合反応を促進させるために、ジアミン類、環状アミン類等のアミン系触媒や、ジブチルチンジラウレート（ＤＢＴＤＬ）のような有機金属系触媒を数百ppm添加するような手段が採用されている。
【０００７】しかし、このようなアミン系触媒や有機金属系触媒のような重合促進剤は、導電性付与のために添加されているカーボンブラックがストラクチャーを形成する前に機能を生じさせ、従って、カーボンブラックがストラクチャーを形成する前に架橋反応が終結することとなっていた。
【０００８】よって、カーボンブラックの導電性付与剤としての機能が十分に発揮されず、エラストマーに導電性を付与することが十分にできず、その結果、導電性現像ローラーの電気的特性を安定な状態に制御することができないという問題点が生じていた。
【０００９】そして、このようなカーボンブラックの添加によりエラストマーに導電性を付与する手法においては、電気的特性を安定な状態に制御するために、１時間以上という長時間の架橋反応を行うことによって対処されていた。しかし、架橋反応の時間が長くなることは、導電性現像ローラーの生産性の観点等からは、本来好ましいことではない。
【００１０】本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来の導電性現像ローラーと同等の電気的特性を安定した状態で維持させつつ、架橋反応に要する時間を従来に比べて著しく短縮することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その課題を解決するための手段は、軸体２の外周に、導電弾性層３が設けられた導電性現像ローラーにおいて、前記導電弾性層３を構成する導電弾性材料に、亜鉛系酸化物が添加されていることである。
【００１２】亜鉛系酸化物としては、たとえば酸化亜鉛が用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】一実施形態の現像ローラー９は、ローラー本体１の中心部に、軸体２が設けられた構成からなる。ローラー本体１は、軸体２の外周に設けられた導電弾性層３と、その導電弾性層３の外周に設けられた表面層４からなる。
【００１５】軸体としては、本実施形態ではＳＵＳやＳＵＭ等の金属を、ニッケル無電解メッキしたものが用いられる。また、導電弾性層３を構成する材料としては、導電性熱硬化性ウレタンエラストマーが用いられる。
【００１６】本実施形態の導電性熱硬化性ウレタンエラストマーは、ポリエステルポリオールにカーボンブラックを練り込み、これにトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）と、加水分解防止剤としてのカルボジイミドを添加し、さらに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を添加したものが用いられる。
【００１７】ポリエステルポリオールは、本実施形態では、ジエチレングリコールとアジピン酸とから得られる。カーボンブラックとしては、ケッチェンブラックＥＣ（商品名：ケッチェンブラックインターナショナル株式会社製）を用い、ポリエステルポリオール100 部に対して0.5 部練り込んだ。
【００１８】また、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）は、好ましくはポリエステルポリオール100 部に対して６〜９部配合される。さらに、カルボジイミド（加水分解防止剤）は、好ましくはポリエステルポリオール100 部に対して0.3 〜1.5 部配合される。
【００１９】さらに、表面層４は、本実施形態では、熱可塑性ポリウレタン系の皮膜が用いられる。
【００２０】次に、このような導電性現像ローラー９を製造する場合について説明すると、先ず軸体２を構成する金属製シャフトを金型に入れ、その軸体２の外周に導電弾性層３を形成すべく、上記ポリエステルポリオールやトルエンジイソシアネート等のウレタン材料、及び導電性付与剤としてのカーボンブラック等を入れて攪拌し、金型に流し込む。
【００２１】次に、金型全体に均一に熱をかけ、架橋反応を生じさせる。そして、架橋反応が終了すれば、金型を冷却した後、成形体を脱型する。このようにして得られた成形体の外径の凹凸、偏心を除去し、その外周に均一厚さの表面層４を形成しうるように、導電弾性層３の外周を研磨する。
【００２２】その後、研磨済みの導電弾性層３に表面層４を設けることによって、上記のような現像ローラー９が得られることとなる。
【００２３】本実施形態においては、導電弾性層３を構成する材料である導電性熱硬化性ウレタンエラストマーに、酸化亜鉛が添加されているため、架橋反応が終了するまでの時間が著しく短縮されることとなった。酸化亜鉛の添加によって架橋時間が短くなる理由は必ずしも定かではないが、一応、酸化亜鉛がアルカリ性を示し、それがウレタン反応を促進させると推定される。
【００２４】上記のような構成からなる導電性現像ローラー９は、図２に示すような現像装置11に組み込まれて使用される。この現像装置11において、５は静電潜像保持体である感光体ドラム、６は現像剤層を形成する手段としての薄層化ブレード、７は現像剤供給ローラ、８は現像剤をそれぞれ示す。
【００２５】このような現像装置11において、導電性現像ローラ９が感光体ドラム５に対向して圧接され、この導電性現像ローラ９の感光体ドラムとの圧接位置の反対側には、回転軸10を中心に回転する現像剤供給ローラ７が圧接され、また前記導電性現像ローラ９と感光体ドラム５との圧接位置の回転上流側には、導電性現像ローラ９の外周面に現像剤の薄層を形成する部材である薄層化ブレード６が配置され、さらに枠体に軸受を介して両端を支持された回転軸２の一端には、導電性現像ローラ９を感光体ドラム５より速い周速度で回転させる駆動部材（図示せず）が取り付けられている。
【００２６】尚、上記実施形態では、導電弾性層３を構成するウレタンエラストマーに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を添加したが、酸化亜鉛（ＺｎＯ）以外の亜鉛系酸化物を添加することも可能である。
【００２７】また、上記実施形態では、導電弾性層３を構成するウレタンエラストマーの材料の１つであるポリエステルポリオールの原料として、ジエチレングリコールとアジピン酸とから得られるものを使用したが、ポリエステルポリオールの原料は該実施形態に限定されるものではない。また、他の種類のポリオール、或いはジオールを用いることも可能である。
【００２８】さらに、該実施形態では、イソシアネートとして、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を用いたが、ＴＤＩ以外のイソシアネート、たとえばジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等を用いることも可能である。
【００２９】さらに、上記実施形態では、カーボンブラックとしてケッチェンブラックＥＣ（商品名：ケッチェンブラックインターナショナル株式会社製）を用いたが、これ以外のカーボンブラックを使用することもむろん可能である。尚、本発明は、導電性付与剤としてカーボンブラックを用いることを主眼とするものであるが、これ以外に、たとえば金属粒子を導電性付与剤として用いることも可能である。
【００３０】さらに、加水分解防止剤の種類も、上記実施形態のカルボジイミドに限定されるものではない。
【００３１】尚、本発明は、上記のようなウレタンエラストマーを架橋反応で得る際に、酸化亜鉛の添加によって架橋時間が短縮できることを見い出してなされたものであるので、導電弾性層３を構成する材料として、導電性熱硬化性ウレタンエラストマーを用いることを主眼とするものであるが、本発明に用いる導電弾性層３を構成する材料は、ウレタンエラストマーに限定されるものではなく、他の材料、たとえばＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、シリコンゴム等を用いることも可能である。
【００３２】さらに、上記実施形態では、軸体２として、ＳＵＳやＳＵＭ等の金属を、ニッケル無電解メッキしたものを用いたが、軸体２の材質もこれに限定されるものではなく、剛性が大きく細くて曲がりにくいものであれば、その材質は限定されるものではない。
【００３３】尚、このような軸体２は、両端部を軸支したりギヤ等の駆動部材を嵌め込むため、ＪＩＳハメアイ寸法に応じて高精度に加工して用いられるのが望ましい。また、軸体２は脱脂洗浄し、必要に応じて接着剤を塗布してもよい。
【００３４】さらに、上記実施形態では、導電弾性層３の外側に表面層４が設けられていたが、このような表面層４を形成することは本発明に必須の条件ではない。
【００３５】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００３６】（実施例１）本実施例の導電性熱硬化性ウレタンエラストマーの組成、配合量は次のとおりである。
成分 配合量（重量部）
ポリエステルポリオール １００部カーボンブラック ０．５部カルボジイミド １部ＴＤＩ ７．８部【００３７】この導電性熱硬化タイプウレタンエラストマーに、500ppmのＺｎＯを添加した。架橋条件として、150 ±５℃の温度で、金型内で15分間架橋を行い、脱型した後、150 ±５℃の温度で、２時間架橋を行った。
【００３８】得られたローラーの電気抵抗を測定したところ、0.7〜1.1 ×104Ω・cmであった。
【００３９】（実施例２）本実施例の導電性熱硬化性ウレタンエラストマーの組成、配合量は上記実施例１と同じである。
【００４０】その導電性熱硬化タイプウレタンエラストマーに、100ppmのＺｎＯを添加した。架橋条件は、実施例１と同様に行った。
【００４１】得られたローラーの電気抵抗を測定したところ、0.8 〜1.1 ×104Ω・cmであった。電気抵抗の測定試験は、実施例１と同様にして行った。
【００４２】（比較例１）上記実施例１及び２と組成、配合量が同じ導電性熱硬化タイプウレタンエラストマーを用い、ＺｎＯを添加せずに架橋を行ったものを比較例１とした。架橋条件として、150±５℃の温度で、金型内で１時間架橋を行い、脱型した後、150±５℃の温度で、２時間架橋を行った。
【００４３】得られたローラーの電気抵抗を、上記実施例と同様の試験で測定したところ、0.9 〜1.1 ×104Ω・cmであった。
【００４４】（比較例２）上記実施例１及び２と組成、配合量が同じ導電性熱硬化タイプウレタンエラストマーを用い、ジブチルチンジラウレート（ＤＢＴＤＬ）を500ppm添加したものを比較例２とした。架橋条件は、上記比較例１と同様に行った。
【００４５】得られたローラーの電気抵抗を測定したところ、上記実施例と同様の試験で測定したところ、103〜106Ω・cm程度であった。
【００４６】上記実施例や比較例の結果からも明らかなように、実施例１，２においては、比較例１，２と同程度の電気的特性を得るために、比較例１，２に比べて金型内での架橋反応時間を1/4 以下にすることができた。尚、脱型後の架橋時間は実施例と比較例とで同じであるが、脱型後においてはすでに品質に影響のない状態にまで架橋反応が進行し終わっており、その後は温度のみで架橋反応を続行させているだけである。従って、脱型後の架橋時間が同じであっても、金型内での架橋反応時間が短縮されていることで、上記実施例の効果が明らかに認められるのである。ただし、このことは、酸化亜鉛等の亜鉛系酸化物の添加を、金型内での架橋反応時になすことを本発明において必須条件とするのを意味するものではない。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、軸体の外周に、導電弾性層が設けられた導電性現像ローラーにおいて、前記導電弾性層を構成する導電弾性材料に、亜鉛系酸化物が添加されているものであるため、架橋反応時間を従来に比べて著しく短縮することができた。
【００４８】ちなみに、従来では、１時間以上の長時間を要していた架橋反応時間を、本発明によって15分〜20分と、約1/4〜1/3程度に短縮することができた。
【００４９】この結果、導電性現像ローラーの生産性を従来に比べて著しく向上させることができた。
【００５０】しかも、このように架橋反応時間を短縮できるにもかかわらず、電気的特性は従来と同程度に制御することができた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５０６１
【氏名又は名称】バンドー化学株式会社
【住所又は居所】兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番１５号
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| 【出願日】 |
平成１４年２月２０日（２００２．２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４３３２
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 昇 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２４１５０５（Ｐ２００３−２４１５０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月２９日（２００３．８．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−４３２７２（Ｐ２００２−４３２７２） |
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