JP3617349B2

JP3617349B2 - 導電性ロール

Info

Publication number: JP3617349B2
Application number: JP36565798A
Authority: JP
Inventors: 均吉川; 智志鈴木; 昭二有村
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP2000186129A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる、現像ロール，帯電ロール，転写ロール等の導電性ロールとしては、例えば、軸体の外周面に形成されたベースゴム層と、表面層とを有し、上記表面層がシリコーン変性ウレタンポリマーを用いて形成されたものが提案されている（特願平９−６８１００号）。そして、上記シリコーン変性ウレタンポリマーは高絶縁性であるため、表面層に電荷が蓄積しやすく、それを防止するために、一般に、カーボン粉末等の導電剤を用いて除電している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すように、導電性ロール６１の表面層６２の表面側では、カーボン粉末６３同士が０．５〜５μｍ程度離れて分散しているため、カーボン粉末６３間は除電することができず、電荷が蓄積する。そのため、上記カーボン粉末６３間に、トナーの外添剤である直径０．００１〜０．０１μｍ程度のシリカ（ＳｉＯ₂）粉末６４が付着する結果、トナーフィルミングが発生し、１万枚（１０Ｋ）画出し後の画質が悪く、耐久性に劣るという難点がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高帯電性を維持しながらも残留電荷を低減でき、トナーフィルミングが発生せず、耐久性に優れた導電性ロールの提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の導電性ロールは、軸体の外周面に形成されたベースゴム層と、表面層とを有する導電性ロールであって、上記表面層が、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する導電性組成物によって形成されているという構成をとる。
（Ａ）分子構造中にシロキサン結合を有し、両末端に水酸基またはアミノ基を有する下記の一般式（１）で表される直鎖状化合物。
【化２】
（Ｂ）二官能性イソシアネート。
（Ｃ）鎖延長剤。
（Ｄ）スルホン酸基、カルボキシル基およびそれらの塩からなる群から選ばれた少なくとも一つのイオン性官能基を有する鎖延長剤。
【０００６】
すなわち、本発明者らは、高帯電性を維持しながらも残留電荷を低減でき、トナーフィルミングが発生せず、優れた耐久性を備えた導電性ロールを得るため、表面層形成材料を中心に研究を重ねた。その研究の過程で、従来の導電剤を用いる除電方法の代わりに、表面層形成材料として用いるシリコーン変性ウレタンポリマー自体に除電性を付与すると、好結果が得られるのではないかと想起した。そして、さらに研究開発を続けたところ、上記Ａ〜Ｃ成分とともに、特定のイオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）を用いると、シリコーン変性ウレタンポリマーの分子構造中にイオン性官能基を導入でき、その結果、上記イオン性官能基によりポリマー自体に導電性が付与され、ポリマー自体が除電性を備えることを突き止めた。その結果、上記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーを表面層形成材料として用いてなる導電性ロールは、高帯電性を維持しながらも残留電荷を低減でき、トナーフィルミングが発生せず、優れた耐久性を備えることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
そして、上記導電性組成物が導電剤をさらに含有する場合は、導電剤自身の有する除電性により、さらに優れた除電効果を得ることができる。
【０００８】
また、上記導電性組成物が三官能性イソシアネートをさらに含有する場合は、上記三官能性イソシアネートがいわゆる架橋剤として働き、上記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーが立体構造をとるため、塗膜強度やタック性低減に効果があり、耐久性の向上につながる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明に係る導電性組成物は、特定の直鎖状化合物（Ａ成分）と、二官能性イソシアネート（Ｂ成分）と、鎖延長剤（Ｃ成分）と、特定のイオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）とを用いて得ることができる。
【００１１】
上記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）は、下記の一般式（１）で表され、分子構造中にシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ結合）を有し、両末端に水酸基またはアミノ基を有するものであり、両末端の水酸基またはアミノ基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００１２】
【化３】
【００１３】
上記一般式（１）において、Ｒ¹、Ｒ²で表される炭素数１〜２０のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、ドデシレン基等があげられる。
【００１４】
上記一般式（１）で表される化合物のなかでも、両末端のＸがいずれも水酸基である、ポリジメチルシロキサンジカルビノールが好適に用いられる。
【００１５】
上記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）は、数平均分子量が５００〜１００００の範囲のものが好ましく、特に好ましくは１０００〜６０００である。また、上記直鎖状化合物（Ａ成分）中のシロキサン結合の含有率は、５〜９０重量％が好ましく、特に好ましくは２０〜６０重量％である。
【００１６】
上記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）とともに用いられる二官能性イソシアネート（Ｂ成分）としては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）〔２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩの混合物を含む〕、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素化ＭＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニレンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水素化キシリレンジイソシアネート（ＨＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）〔２，２，４−ＴＭＤＩと２，４，４−ＴＭＤＩの混合物〕、エチリデンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、ジクロロヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシル−４，４′−ジイソシアネート、１−メチル−２，４−ジイソシアナトシクロヘキサン、１−メチル−２，６−ジイソシアナトシクロヘキサン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１７】
上記二官能性イソシアネート（Ｂ成分）の配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜４０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜２５部である。
【００１８】
前記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる鎖延長剤（Ｃ成分）としては、一般に分子量３００未満の一分子内に二個以上の活性水素を有する化合物があげられ、具体的には、ジオール類、ジアミン類、アミノアルコール類等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
上記ジオール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスフェノールＡまたはこれらのアルキレンオキサイド付加物や、グリセリン、トリメチロールプロパン等があげられる。なお、上記アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、スチレンオキサイド等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２０】
前記ジアミン類としては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ポリオキシプロピレンジアミン、ビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン等の脂肪族ジアミンや、メタキシレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、４，４′−メチレンビス（２−クロルアニリン）、１，５−ナフチレンジアミン等の芳香族ジアミン等があげられる。
【００２１】
前記アミノアルコール類としては、例えば、エタノールアミン、プロパノールアミン、ε−アミノヘキサノールや、メチルジエタノールアミン、メチルジイソプロパノールアミン、エチルジエタノールアミンまたはこれらのアルキレンオキサイド付加物等のＮ−アルキルジアルカノールアミンや、フェニルジエタノールアミン、ｍ−トリルジエタノールアミンまたはこれらのアルキレンオキサイド付加物等のＮ−アリールジアルカノールアミン等があげられる。
【００２２】
上記鎖延長剤（Ｃ成分）の配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００部に対して、１〜２０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは２〜１５部である。
【００２３】
前記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる特定のイオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）としては、前記Ａ〜Ｃ成分を反応させて得られるシリコーン変性ウレタンポリマー中に、イオン性官能基を導入できるものであれば特に限定するものではない。上記特定のイオン性官能基としては、スルホン酸基、カルボキシル基またはこれらの塩が用いられる。
【００２４】
上記イオン性官能基として、スルホン酸基またはその塩を有する鎖延長剤（Ｄ成分）としては、例えば、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸、５−スルホイソフタル酸、スルホコハク酸またはこれらカルボン酸のモノメチル，ジメチルエステル等、あるいはこれらのスルホン酸アルカリ金属塩（ナトリウム塩，カリウム塩等），アンモニウム塩等があげられる。
【００２５】
前記イオン性官能基として、カルボキシル基またはその塩を有する鎖延長剤（Ｄ成分）としては、例えば、メタクリル酸、２，３−ジヒドロキシプロピオン酸、２，２−ジメチロールプロピオン酸、酒石酸、２−メチル酒石酸、２，３−ジヒドロキシイソ酪酸、２，３−ジヒドロキシ−２−イソプロピル酪酸、３，１１−ジヒドロキシミリスチン酸、９，１０−ジヒドロキシステアリン酸、２，６−ジヒドロキシ−１，２−ジヒドロ−４−ピリジンカルボン酸等、またはこれらのアルカリ金属塩（ナトリウム塩，カリウム塩等），アンモニウム塩等があげられる。
【００２６】
上記イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）のなかでも、イソシアネートとの反応性とイオン化が容易である点で、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸、酒石酸またはこれらの塩が好適に用いられる。
【００２７】
上記イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）の配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００部に対して、０．０１〜２０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．１〜３部である。すなわち、上記Ｄ成分の配合割合が０．０１部未満であると、シリコーン変性ウレタンポリマーの分子構造中に導入されるイオン性官能基が少なくなりすぎ、シリコーン変性ウレタンポリマー自体に充分な除電性を付与することができないからである。逆に、上記Ｄ成分の配合割合が２０部を超えると、シリコーン変性ウレタンポリマーの分子構造中に導入されるイオン性官能基が多くなりすぎ、イソシアネートとの反応性が低下し、ポリマー化が困難になったり、生成したポリマーの溶剤への溶解度が低下するため、ロール作製時においてコーティング液としての塗布が困難になるからである。
【００２８】
なお、本発明に係る導電性組成物には、前記Ａ〜Ｄ成分の他に、汎用のポリオールを配合することができる。上記ポリオールとしては、前記鎖延長剤（Ｃ成分）として用いられるジオール類よりも高分子量のものが用いられ、好ましくは分子量３００〜１００００の範囲のものが用いられる。このようなポリオールを用いることにより、塗膜強度の向上、タック性、柔軟性の制御が可能になる。
【００２９】
上記ポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレン系（ポリエーテル系）ポリオール、ポリエステル系ポリオール、α−オレフィン系ポリオール等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００３０】
上記ポリオキシアルキレン系（ポリエーテル系）ポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリオキシプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体等があげられる。
【００３１】
上記ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート、エチレンアジペートとブチレンアジペートとの共重合体、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ炭酸エステル（ＰＣＤ）、ダイマー酸エステル、セパテン酸エステル等があげられる。
【００３２】
上記ポリオールの配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００部に対して、５〜５０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜２０部である。
【００３３】
また、本発明に係る導電性組成物には、前記各成分の他に、導電剤を配合することができる。このように導電剤を用いると、導電剤自身の有する除電性により、さらに優れた除電効果を得ることができる。上記導電剤としては、ｃ−ＴｉＯ₂、ｃ−ＺｎＯ、カーボンブラック、ｃ−ＳｎＯ₂、酸化鉄、グラファイト、チタン酸カリウム、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、リチウム塩等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なお、上記「ｃ−」とは導電性を有することを意味する。
【００３４】
上記導電剤の配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００部に対して、０．０１〜２５０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．１〜１７０部である。
【００３５】
そして、本発明に係る導電性組成物には、前記各成分の他に、三官能性イソシアネートを配合することができる。このように三官能性イソシアネートを用いると、上記三官能性イソシアネートがいわゆる架橋剤として働き、前記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーが立体構造をとるため、塗膜強度やタック性低減に効果があり、耐久性の向上につながる。
【００３６】
上記三官能性イソシアネートとしては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニール）チオホスフェート、リジンエステルトリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート、クルードＭＤＩ等のアダクト体やビューレット体等があげられる。
【００３７】
上記三官能性イソシアネートの配合割合は、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）１００部に対して、５〜４０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１５〜３０部である。
【００３８】
さらにまた、本発明に係る導電性組成物には、前記各成分の他に、帯電制御剤、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、補強剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤、オイル等を必要に応じて適宜に配合することができる。
【００３９】
上記帯電制御剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、アジン系（ニグロシン系）アゾ化合物、オキシナフトエ酸系金属錯体、サリチル酸系金属錯体、界面活性剤（アニオン系、カチオン系、ノニオン系）等があげられる。また、上記充填剤としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ等の無機物等があげられる。
【００４０】
そして、前記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、前記特定の直鎖状化合物（Ａ成分）と二官能性イソシアネート（Ｂ成分）とを配合し、反応（８０〜１２０℃×１〜５時間）を行い、粘度の安定したところで取り出すことにより、シリコーン変性ウレタンプレポリマーを作製する。ついで、このプレポリマーに前記鎖延長剤（Ｃ成分）、イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）および必要に応じてその他の成分を配合して、反応（８０〜１２０℃×１〜５時間）を行い、これを溶剤に溶解することによって、分子構造中にイオン性官能基を有するシリコーン変性ウレタンポリマーを得ることができる。
【００４１】
上記Ａ〜Ｄ成分の配合比率は、Ａ，ＣおよびＤ成分中のＯＨ基の合計量と、二官能性イソシアネート（Ｂ成分）中のＮＣＯ基量とが当量になるよう設定するのが好ましい。
【００４２】
また、上記溶剤としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、酢酸エチル等があげられる。
【００４３】
本発明に係る導電性組成物は、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、定着ロール、転写ロール等の導電性ロールの表面層形成材料として用いられるが、現像ロールの表面層形成材料として用いるのが好ましい。
【００４４】
本発明に係る導電性組成物を表面層の形成材料として用いてなる現像ロールとしては、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成され、その外周面に中間層３が形成され、さらにその外周面に表面層４が形成されて構成されたものがあげられる。
【００４５】
上記軸体１は特に制限するものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。また、上記軸体１上に、接着剤、プライマー等を必要に応じて塗布してもよく、さらに上記接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化してもよい。
【００４６】
前記ベースゴム層２形成材料としては、特に制限はなく、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリウレタン系エラストマー等があげられる。なかでも、低硬度でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムが好ましく用いられる。なお、上記ベースゴム層２形成材料としてシリコーンゴムを用いた場合には、シリコーンゴム表面をコロナ放電、プラズマ放電等により活性化させる工程や、さらにその後、プライマーを塗布する工程を行ってもよい。なお、上記ベースゴム層２形成材料には前記と同様の導電剤を適宜に添加してもよい。
【００４７】
前記中間層３形成材料としては、特に制限はなく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム）（以下「ＮＢＲ」と略す）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム）（以下「Ｈ−ＮＢＲ」と略す）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ，ＣＯ）、ナイロン等があげられる。なかでも、接着性およびコーティング液の安定性の点から、Ｈ−ＮＢＲが好ましく用いられる。
【００４８】
なお、上記中間層３形成材料には、硫黄等の加硫剤、グアニジン、チアゾール、スルフェンアミド、ジチオカルバミン酸塩、チウラム等の加硫促進剤、ステアリン酸、ＺｎＯ（亜鉛華）、軟化剤、導電剤等を適宜に添加してもよい。また、上記導電剤としては、前記と同様のものが用いられる。
【００４９】
そして、上記現像ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず前記ベースゴム層２形成材料用の各成分をニーダー等の混練機を用いて混練し、ベースゴム層２形成材料を作製する。また、前記中間層３形成材料用の各成分をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に前記有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、中間層３形成材料（コーティング液）を作製する。さらに、前記と同様にして、表面層４形成材料となる本発明に係る導電性組成物（コーティング液）を作製する。
【００５０】
つぎに、図２に示すように、軸体１を準備し、その外周面に必要に応じて接着剤、プライマー等を塗布した後、下蓋５を外嵌した円筒型６内に上記軸体１をセットする。そして、前記ベースゴム層２形成材料を注型等した後、上記円筒型６に上蓋７を外嵌する。ついで、上記ロール型全体を加熱して上記ベースゴム層２形成材料を加硫し（１５０〜２２０℃×３０分）、ベースゴム層２を形成する。続いて、このベースゴム層２が形成された軸体１を脱型し、必要に応じ反応を完結させる（２００℃×４時間）。ついで、必要に応じロール表面にコロナ放電処理を行う。さらに必要に応じロール表面にカップリング剤の塗布を行う。そして、上記ベースゴム層２の外周に中間層３形成材料となるコーティング液を塗布し、もしくは上記ベースゴム層２形成済みのロールを前記コーティング液中に浸漬して引き上げた後、乾燥および加熱処理を行うことにより、ベースゴム層２の外周に中間層３を形成する。さらに、上記中間層３の外周に表面層４形成材料となる本発明に係る導電性組成物（コーティング液）を塗布し、もしくは上記中間層３形成済みのロールを前記コーティング液中に浸漬して引き上げた後、乾燥および加熱処理を行うことにより、中間層３の外周に表面層４を形成する。上記コーティング液の塗布方法は、特に限定するものではなく、例えば、ディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等があげられる。このようにして、軸体１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成され、その外周に中間層３が形成され、さらにその外周に表面層４が形成された現像ロールを作製することができる。
【００５１】
このようにして得られた現像ロールのベースゴム層２の厚みは、通常、０．５〜１０ｍｍの範囲に設定され、好ましくは３〜６ｍｍであり、中間層３の厚みは、通常、１〜９０μｍの範囲に設定され、好ましくは３〜３０μｍであり、表面層４の厚みは、通常、３〜１００μｍの範囲に設定され、好ましくは５〜５０μｍである。
【００５２】
なお、図１においては、現像ロールとして三層構造のものをあげたが、ベースゴム層２の外周面に形成される層は何層でもよく、ロールの用途等に応じ、適宜の数の層が形成される。
【００５３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００５４】
【実施例１】
〔ロール基体〕
軸体となる芯金（直径１０ｍｍ、ＳＵＳ３０４製）と、ベースゴム層形成材料として液状シリコーンゴムにカーボンブラックを添加したものと、中間層形成材料として水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）にカーボンブラックを添加したものを準備した。そして、前述の方法に準じて、軸体の外周面にベースゴム層（厚み５ｍｍ）および中間層（厚み２０μｍ）を形成し、ロール基体を作製した。
【００５５】
〔表面層〕
まず、直鎖状化合物（Ａ成分）として、下記の式（２）で表される、分子量１０００のシリコーンジオール（Ｘ２２−１６０ＡＳ、信越化学社製）を準備した。
【００５６】
【化４】
【００５７】
そして、上記シリコーンジオール１００部と、二官能性イソシアネート（Ｂ成分）である４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（コスモネートＰＨ、三井化学社製）３７．５部と、鎖延長剤（Ｃ成分）である１，４−ブタンジオール１．９部と、イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）である１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸ナトリウム４．３部と、触媒であるジブチル錫ジラウレート（ＤＢＴＤＬ）０．００１部とを配合し、前述の方法に従い、導電性組成物を作製した。つぎに、この導電性組成物を、前記ロール基体の外周面にロールコート法により塗布した後、乾燥して表面層（厚み２０μｍ）を形成し、目的とする現像ロールを作製した。
【００５８】
【実施例２】
導電剤としてアセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１５部をさらに配合する他は、実施例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００５９】
【実施例３】
イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）として、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸ナトリウムに代えて、酒石酸カリウム５．０部を用いる他は、実施例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６０】
【実施例４】
導電剤としてアセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１５部をさらに配合する他は、実施例３と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６１】
【実施例５】
三官能性イソシアネート（コロネート２５０７、日本ポリウレタン社製）１０部をさらに配合する他は、実施例４と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６２】
【実施例６】
ポリオール（ＰＴＭＧ、分子量：１０００）２０部をシリコーンジオール８０部とともに配合する他は、実施例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６３】
【実施例７】
イオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）として、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸ナトリウムに代えて、１，２−ジヒドロキシベンゼン−３，５−ジスルホン酸二ナトリウム７．０部を用いる他は、実施例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６４】
【比較例１】
１，４−ブタンジオールの配合割合を３．９部とし、１，４−ブタンジオール−２−スルホン酸ナトリウムを配合しない他は、実施例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６５】
【比較例２】
導電剤としてアセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）１５部をさらに配合する他は、比較例１と同様にして導電性組成物を作製した。そして、この導電性組成物を用いて、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。
【００６６】
このようにして得られた実施例品および比較例品の現像ロールについて、トナー帯電量、残留電荷、画質、トナーフィルミングおよび電気抵抗について、下記の基準に従い比較評価を行った。これらの結果を、後記の表１および表２に併せて示した。
【００６７】
〔トナー帯電量〕
現像ロールのトナー帯電量を、２０℃×５０％ＲＨの環境下、つぎのようにして測定した。すなわち、図３に示すように、現像ロール３０表面上に現像剤（トナー）３２層を形成し、吸引ポンプ３３により現像剤３２を吸引しファラデーケージ３４により測定した（ファラデーケージ法）。図において、３５はフィルター、３６は絶縁体パイプ、３７は電位計、３８、３９は導体で互いに分離している。
【００６８】
〔残留電荷〕
図４に示すように、現像ロール４１を回転数６０ｒｐｍで矢印方向に回転させながら、コロナ放電線（コントロン）４２を用いて１００μＡのコロナ電流を印加し、現像ロール４１の表面を帯電した。そして、表面電位計４３により上記現像ロール４１表面の残留電荷を測定した。
【００６９】
〔画質〕
現像ロールをプリンター（沖データ社製のＭＬ６００Ｌ）に組み込み、初期、３０００枚（３Ｋ）および１万枚（１０Ｋ）画出し後の画質を目視により評価した。すなわち、文字やイメージをプリントし、画質に問題がなく、細線が鮮明にプリントされたものを○、かすれやかぶり等が発生したものを×として表示した。なお、かすれとは細線がとぎれたものをいい、かぶりとはイメージのないところにトナーが飛んでいるものをいう。
【００７０】
〔トナーフィルミング〕
現像ロール表面に現像剤（トナー）が厚く付着した部分は、帯電性が悪くなり複写画像に不良を生じる。具体的には、現像ロール表面に現像剤（トナー）の一部が１μｍ以上の厚みで付着すると、画像が著しく悪化する。そこで、トナー付着の厚みが１μｍ以上であったものをトナーフィルミングが発生したものとした。そして、トナーフィルミングが発生したものを×、発生しなかったものを○として表示した。
【００７１】
〔電気抵抗〕
電気抵抗は、印加電圧と電流を測定することにより求めた。すなわち、図５（Ａ）に示す、主電極５１ａとガード電極５１ｂとを備えた形状の電極５１を、図５（Ｂ）に示すロール５０表面上に２０箇所形成し、印加電圧１００Ｖの条件で、電気抵抗を測定し、２０箇所の測定値の中央値を求めた。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
上記表１および表２の結果から、実施例品の現像ロールは、トナー帯電量が高く維持され、初期の残留電荷が小さいことがわかる。また、１０Ｋ後の残留電荷の上昇が抑制され、トナーフィルミングが発生しないため、１０Ｋ後の画質も良好で、耐久性に優れていることがわかる。
【００７５】
これに対して、比較例１品の現像ロールは、初期の残留電荷が著しく高く、初期の画質が劣ることがわかる。また、１０Ｋ後の残留電荷も極めて高く、トナーフィルミングが発生し、画質が劣ることがわかる。また、比較例２品の現像ロールは、導電剤を用いて除電しているため、初期および３Ｋ後の画質は良好であるが、１０Ｋ後の残留電荷が高く、トナーフィルミングが発生し、画質が悪く、耐久性に劣ることがわかる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導電性ロールに係る導電性組成物は、特定の直鎖状化合物（Ａ成分）と、二官能性イソシアネート（Ｂ成分）と、鎖延長剤（Ｃ成分）と、特定のイオン性官能基を有する鎖延長剤（Ｄ成分）とを含有するものであり、上記Ａ〜Ｄ成分からなるシリコーン変性ウレタンポリマーは、分子構造中に導電性および除電性に優れたイオン性官能基を備えている。本発明の導電性ロールは、上記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーを、表面層形成材料として用いているため、高帯電性を維持しながらも残留電荷を低減でき、トナーフィルミングが発生せず、優れた耐久性を備えている。また、上記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーは、ポリマー自体が除電性を備えているため、従来のようなイオン導電剤（第四級アンモニウム塩，ホウ酸塩，リチウム塩等）を用いて除電する場合に比べて、ブルームがなく、通電による特性変化も生じない。
【００７７】
そして、上記導電性組成物が導電剤をさらに含有する場合は、導電剤自身の有する除電性により、さらに優れた除電効果を得ることができる。
【００７８】
また、上記導電性組成物が三官能性イソシアネートをさらに含有する場合は、上記三官能性イソシアネートがいわゆる架橋剤として働き、上記特殊なシリコーン変性ウレタンポリマーが立体構造をとるため、塗膜強度やタック性低減に効果があり、耐久性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性ロールの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の導電性ロールの製法を示す断面図である。
【図３】現像ロールのトナー帯電量の測定方法を示す説明図である。
【図４】現像ロールの残留電荷の測定方法を示す模式図である。
【図５】現像ロールの電気抵抗の測定方法を示す模式図である。
【図６】従来の導電性ロールの表面層におけるシリカ粉末の付着状態を示す模式図である。

Claims

軸体の外周面に形成されたベースゴム層と、表面層とを有する導電性ロールであって、上記表面層が、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する導電性組成物によって形成されていることを特徴とする導電性ロール。
（Ａ）分子構造中にシロキサン結合を有し、両末端に水酸基またはアミノ基を有する下記の一般式（１）で表される直鎖状化合物。
（Ｂ）二官能性イソシアネート。
（Ｃ）鎖延長剤。
（Ｄ）スルホン酸基、カルボキシル基およびそれらの塩からなる群から選ばれた少なくとも一つのイオン性官能基を有する鎖延長剤。
導電剤を含有する請求項１記載の導電性ロール。
三官能性イソシアネートを含有する請求項１または２記載の導電性ロール。
三官能性イソシアネートの配合割合が、上記（Ａ）成分１００重量部に対して、５〜４０重量部の範囲内に設定されている請求項３記載の導電性ロール。