JP2003162106A

JP2003162106A - 導電ロール用導電材料及びこれを含有する分散液、並びに導電ロール及び導電ロール用塗料組成物

Info

Publication number: JP2003162106A
Application number: JP2001363667A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Hara; 進一郎原; Tetsuharu Kadowaki; 徹治門脇
Original assignee: Mikuni Color Ltd
Current assignee: Mikuni Color Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】導電特性と組成物の安定性に優れた導電ロール
用分散液、並びに導電ロール形成用組成物を得る。【解決手段】母粒子の表面が導電性の材料で被覆されて
なる複合粒子から成る導電ロール用導電材料、母粒子の
表面が導電性の材料で被覆されてなる複合粒子が樹脂エ
マルジョンに配合されてなる導電ロール用塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に電子写真複写
装置等に用いる導電ロールの形成、その他各種の用途に
有用な複合粒子、かかる複合粒子を含有する分散液並び
にこれらを用いた導電ロール用材料及び導電ロールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より複写機及びレーザービームプリ
ンタ等に広く利用されている電子写真記録装置において
は、感光ドラムに導電性のゴムローラーが接触する構造
となっている。図１に、電子写真記録装置の感光ドラム
と導電ロールの位置関係の概略概念図を示す。図中、１
は感光ドラム、２は帯電ロール、３は現像ロール、４は
転写ロールである。これらのうち帯電ロール（２）、現
像ロール（３）、転写ロール（４）は導電性のロール
（以下「導電ロール」という。）であり、一般に、導電
性のゴムローラーが良導体からなるシャフトの外周に中
間層として設けられ、ゴムローラーのさらに外周に被覆
膜が形成された構造となっている（特開平１０−１７
１，２１２号公報等）。図２に、導電ロールの構造の断
面の概念図を示す。図中、５は良導体のシャフト、６は
中間層、７は被覆層である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ゴムローラー
と被覆膜は、導電性を付与するために各種の導電性フィ
ラーが配合された組成となっている。導電性フィラーと
しては一般には、ケッチェンブラックＥＣやアセチレン
ブラック、ファーネスブラック等のような導電性のカー
ボンブラックが用いられるが、特に高い導電性を発現し
うるカーボンブラックは凝集力が強く、高濃度に分散さ
せることが非常に困難であり、また分散安定性も悪く、
経済性にも劣るといった問題がある。このような問題に
対処するものとして、特開平１１−１５８，３２１号公
報には、特定のＤＢＰ吸油量、平均一次粒子径、ＢＥＴ
比表面積、ｐＨで規定されるカーボンブラックを分散体
として用いることが開示されている。

【０００４】しかしながら、このようなカーボンブラッ
ク分散体を用いた場合でも、さらに導電性を向上するた
めにカーボンブラック含有量を増やすと増粘することが
ありロールを形成するゴム成分への分散性が悪くなると
いう問題、ハンドリング性が悪くなるという問題があっ
た。また、いったん調製されたカーボンブラック分散液
や、導電ロールを形成するためのゴム組成物や樹脂組成
物が、経時変化して増粘・分離・沈降することもあっ
た。

【０００５】このような問題を解決し、導電ロールを形
成する材料の物性を安定化することが望まれていた上
に、特に導電ロール表面の被覆膜の用途では、表面の抵
抗のバラツキを更に抑えることのできる塗料組成物が望
まれていた。しかし従来の塗料組成物では、導電材料の
添加量のわずかなふれや分散不良で抵抗が大きく変化し
てしまい、所定の抵抗にコントロールするのが困難であ
った。さらに、導電性を向上するために大量のカーボン
ブラックを添加するとロールの硬度が硬くなってしまう
という問題があった。以上のような問題を解決するため
に複数種類のカーボンブラックを組み合わせることも提
案されているが（特開平１０−１７１，２１２号公
報）、上述の問題は未だ充分に解決されたとは言い難か
ったし、カーボンブラック同士のブレンドが充分でない
と物性が一層不均一になるという問題もあった。特に、
カーボンブラックには図３に示すように、コンパウンド
へのカーボンブラック配合量を増加していくと急激に抵
抗が変化する域がある、いわゆる「パーコレーション現
象」を示すことが知られている。このため、均一で安定
した電気特性を得ることは一層困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
鑑みて鋭意検討を重ねた。その結果、特定の構造の複合
粒子を用いることにより、導電特性と組成物の安定性に
優れた導電ロール用分散液、並びに導電ロール形成用組
成物を得ることができることを見出して本発明に到達し
た。すなわち本発明は、

【０００７】（１）母粒子の表面が導電性の材料で被覆
されてなる複合粒子から成る導電ロール用導電材料、
（２）母粒子が有機高分子材料である上記（１）記載の
導電ロール用導電材料、（３）導電性の材料がカーボン
ブラックである上記（１）又は（２）記載の導電ロール
用導電材料、（４）導電性の材料が粒子状であってその
一部が母粒子の表面に埋め込まれた状態である上記
（１）〜（３）のいずれかに記載の導電ロール用導電材
料、

【０００８】（５）母粒子の表面が導電性の材料で被覆
されてなる複合粒子が樹脂エマルジョンに配合されてな
る導電ロール用塗料組成物、（６）母粒子が有機高分子
材料である上記（５）記載の導電ロール用塗料組成物、
（７）導電性の材料がカーボンブラックである上記
（５）又は（６）記載の導電ロール用塗料組成物、

【０００９】（８）母粒子の表面が導電性の材料で被覆
されてなる複合粒子を含有する導電ロール、（９）母粒
子が有機高分子材料である上記（８）記載の導電ロー
ル、（１０）導電性の材料がカーボンブラックである上
記（８）又は（９）記載の導電ロール、（１１）母粒子
の表面が導電性の材料で被覆されてなる複合粒子が分散
媒に分散されてなる分散液、

【００１０】（１２）母粒子が有機高分子材料である上
記（１１）記載の分散液、（１３）導電性の材料がカー
ボンブラックである上記（１１）又は（１２）記載の分
散液、（１４）遊離の導電性材料を含む上記（１１）〜
（１３）のいずれかに記載の分散液、（１５）分散剤と
して水溶性樹脂を含有する上記（１１）〜（１４）のい
ずれかに記載の分散液、

【００１１】（１６）分散剤としてアクリル系高分子材
料を含有する上記（１１）〜（１５）のいずれかに記載
の分散液、（１７）上記（１１）〜（１６）のいずれか
に記載の分散液を、マトリックス樹脂と配合してなる導
電ロール用塗料組成物、（１８）上記（１１）〜（１
６）のいずれかに記載の分散液を、マトリックス樹脂と
配合し成形することを特徴とする導電ロールの製造方
法、に存する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。（複合粒子の構造）本発明の複合粒子は、母粒子の表面
が導電材料で被覆されたものである。ここで「母粒子」
とは、本発明でいう複合粒子すなわち複数の材質から構
成される粒子の、核を形成している部分を刺す。母粒子
及び導電性の材料による被覆から構成される複合粒子の
断面の概念図を、図４に示す。図中、８は母粒子、９は
導電性の材料である。導電性の材料による被覆の程度
は、母粒子の表面が完全に導電材料で覆われている必要
はなく、母粒子表面の被覆が部分的で母粒子の材質が一
部むき出しになっていてもよい。導電性の材料が母粒子
の表面に付着している状態でも、母粒子に部分的に埋め
込まれている状態でもよい。また、導電性の材料を母粒
子の内部に含んでいても差し支えない。導電性の材料と
して粒子状のものを用い、図５に示すように、母粒子を
核として導電性の材料が子粒子として母粒子を覆う構造
とすることもできる。図のように、子粒子の一部が母粒
子の表面に埋め込まれた状態で母粒子を被覆すること
で、より強固に固着することができる。

【００１３】母粒子の材質は限定されないが、特に有機
高分子を用いるのが好ましい。母粒子を有機高分子とす
ることにより、導電性の材料の密着性が良く複合粒子を
形成でき、分散液中やバインダー等に配合した際にも、
導電性の材料がはがれたりすることを防止できるため好
都合である。

【００１４】本発明の複合粒子は、このように母粒子の
表面が導電性の材料で被覆されていることにより、以下
の効果を有する。導電性の材料が、より粒径の大きい母
粒子に乗った状態で分散されているため、導電材料を単
独で分散液とした場合や直接ゴム成分等と混合した場合
に比較して、凝集や不均一な分散がおさえられ、均一な
分散状態が得られる。また、導電性の材料として超微細
なカーボンブラック粒子を単独で分散液とした場合のよ
うな、増粘や沈降・二次凝集といった経時での物性変化
も抑えられ、分散状態の安定した、良好な分散状態の分
散液を得ることができる。そして、このように導電材料
が均一に分散した分散液を用いるため、導電ロール中に
導電材料をより均一に存在させることができる。すなわ
ち、導電ロール中での導電材料のミクロなバラツキがお
さえられ、このため、導電ロール上の抵抗値が極めて均
一なものとなる。

【００１５】また、母粒子として高分子材料等の真比重
の軽いものを選択すれば、この母粒子の表面を導電性の
材料が覆っていることから少量の導電性の材料で大きな
導電面積を確保することができるため、より少量の添加
量で導電性を発揮する。このため、導電性を上げるため
にカーボンブラックを増加した場合にロールの強度が低
くなったり寸法安定性が悪くなる、といった問題も解決
できる。導電材料が、より少量の添加量で導電性を発揮
するのは、上記したように複合粒子の重量に対して高い
割合の導電面積が確保できるためのみならず、複合粒子
表面の導電材料の電荷により複合粒子が数珠状に接触し
て、導電パスを形成するためと推測される。これは、本
発明者らが鋭意検討して複合粒子の物性を探究すること
により得られた推測である。分散液中における本発明の
複合粒子の電子顕微鏡写真（３，０００倍。図６〜１３
に示す）から、複合粒子が数珠状に接触してネットワー
クを形成していることが判る。

【００１６】このように、より少量のカーボンブラック
で導電性を発揮することから、カーボンブラック量を増
加した場合のパーコレーション現象による問題もおさえ
られる。また、分散液が安定であることから、カーボン
ブラックを単独で水性分散液とした場合に比較して分散
剤の量を減らすことができ、分散剤がロール物性に与え
る悪影響も防止できる。

【００１７】（母粒子）母粒子の材質は、表面に導電材
料を担持できる材質であれば特に制限されず、有機材料
又は無機材料であって表面の導電材料とは異なる材質で
あればよい。これらの中で特に、導電性ロールを形成し
た際のロール特性に応じて好ましいものを選択するのが
望ましい。例えば、ロールのマトリックスを形成する各
種のゴム成分や樹脂成分と同一又は類似の成分等、マト
リックス成分と相溶性に優れたもの、ロール表面の撥水
性を充分に確保するための撥水性の樹脂が挙げられる。
導電材料の密着性の点から、また複合粒子の真比重に対
する導電面積を高めることができる点からは前述のよう
に有機高分子材料が好ましい。

【００１８】有機高分子としては、例えば、低密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン、エチレンアクリル酸共
重合体、ポリアミド、アクリル樹脂、４フッ化エチレン
等のフッ素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラニン樹
脂、シリコーン樹脂、ポリメタクリレート、ポリスチレ
ン、エポキシ樹脂、ポリエステルなどが挙げられる。無
機粒子としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、酸
化チタンなどが挙げられる。

【００１９】母粒子の形状は制限はなく、球形、破砕
形、不定形等、いずれでもよい。母粒子の大きさにも制
限はないが、一般には平均粒子径で０．５〜５０μｍ、
好ましくは１〜３０μｍ、さらに好ましくは２〜１０μ
ｍである。母粒子がこの範囲より小さいと表面に添着で
きる導電性の材質の量が低下し所望の導電性を得るのが
難しくなる。一方、この範囲より大きいと得られる導電
ロールの表面の平滑性に影響を与えることがあるためで
ある。

【００２０】（導電性の材料）本発明の複合粒子の表面
に存在させる導電性の材料としては、一般に導電ロール
に配合させる導電性の材料であれば特に制限されず用い
ることができる。例えば、導電性の粉末、ウィスカー、
繊維状物質として金属や表面に導電化処理をした各種金
属酸化物、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等や、
カーボンブラックが挙げられる。その他、過塩素酸リチ
ウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムの如き
無機イオン物質、ラウリルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、オクタデシル・トリメチルアンモニウムクロライ
ド、ドデシル・トリメチルアンモニウムクロライド、ヘ
キサデシル・トリメチルアンモニウムクロライド、変性
脂肪族、ジメチル・エチルアンモニウムクロライド、の
如き陽イオン性界面活性剤、過塩素酸テトラエチルアン
モニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、ほうふ
っ化テトラブチルアンモニウム等の４級アンモニウム塩
の如き有機イオン物質、親水性のポリエーテルやポリエ
ステルの如き帯電防止剤、テトラシアノエチレン、テト
ラシアノキノジメタン、ベンゾキノン、クロルアニル、
アントラキノン、アントラセン、ジクロロジシアノベン
ゾキノン、フェロセン、フタロシアニン等の電荷移動錯
体を形成し得る電子受容物質等を用いることができ、こ
れらの化合物の誘導体や電荷移動錯体を形成し得る電子
受容物質をテトラチアフルバレン、リチウム等の電子供
与物質と錯体を形成した形で使用しても良い。特に、酸
化錫、酸化錫−インジウム固溶体（ＩＴＯ）及び酸化錫
−アンチモン固溶体等の導電性粉末も好ましく用いられ
る。その他、カーボンブラック、カーボンファイバー、
カーボンナノチューブ、カーボンウィスカー、フラーレ
ン等の炭素質の粉末や繊維状物質が挙げられる。これら
の材料のうち中でも、カーボンブラックは、導電材料の
中では最も小さい粒子であり、また母粒子に埋め込みや
すく、導電性の発揮に寄与するストラクチャーを保有す
ること、成形物の硬度が向上する点、さらには比較的安
価である点からも特に優れた材料である。カーボンブラ
ック等の導電材料に有機高分子材料等で被覆して母粒子
との密着性を上げて使用しても構わない。

【００２１】カーボンブラックとしては特に制限はな
く、一般的に導電ロールに導電性付与材として用いられ
るものが挙げられる。一般に、カーボンブラックは、天
然ガス、アセチル、芳香族炭化水素油などを熱分解、不
完全燃焼などさせて得られる微細な球状粒子の集合体で
あり、その製法は、ファーネスブラック法、チャンネル
ブラック法よびアセチレンブラック熱分解法に大別され
ている。

【００２２】特に高い導電性を有する導電性カーボンブ
ラックとしては、アセチレン法によるアセチレンブラッ
ク、ファーネス法によるファーネスブラック、シェル法
のガス化炉による特殊カーボンブラックなどがあげられ
る。

【００２３】特に好ましくは、「デンカブラック」（旭
電化（株）製）、ケッチェンブラックＥＣ（ライオン
（株）製）、バルカンＸＣ−７２Ｒ（キャボット社
製）、東海５５００（東海カーボン（株）製）が挙げら
れ、その他の汎用カーボンブラックであるＭＣＦ、ＲＣ
Ｆ、ＬＣＦ、例えば＃４０、＃４５Ｌ（三菱化学（株）
製）、プリンテックス＃５５、プリンテックス＃７５
（デグサ社製）３３０Ｒ、４００Ｒ（キャボット社製）
と二種以上を混合してもよい。水性分散液を調製するに
はアルカリ性カーボン、油性分散液を調製するには酸性
カーボンを用いるのが好ましい。

【００２４】（配合比）母粒子に対する導電性材料の比
率は任意に設定することができる。前述のように本発明
の複合粒子を用いることにより導電面積を高めることが
できるので、導電性の材料は比較的少量で良く、母粒
子：導電性材料の重量比で１００：０．５〜１００：３
０、特に好ましくは１００：２〜１００：１５程度でも
充分効果を発揮する。

【００２５】（複合粒子の製法）本発明の複合粒子の製
造は、母粒子と導電性材料とを乾式混合して添着させる
のが極めて効率的である。この方法を実施するために、
ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所
製）、コスモス（川崎重工業製）、メカノフュージョン
システム（ホソカワミクロン製）、サーフュージングシ
ステム（日本ニューマチック工業製）メカノミル・スピ
ードニーダー・スピードミル・スピラコーター（岡田精
工製）などのいずれの公知の乾式粉体混合機も用いるこ
とができる（粉体と工業，１９，１１，１９８９参
照）。特に高気流中衝撃法であるハイブリダイゼーショ
ンシステム（奈良機械製作所製）を用いることが望まし
い。

【００２６】ハイブリダイゼーションシステムは、高速
回転するローター、ステーター及び循環回路で構成され
たハイブリダイザーを主体とした衝撃式粉体混合機によ
るシステムであり、ハイブリダイザー内に投入された被
処理物は分散されながら衝撃力を主体とした圧縮、摩
擦、剪断力等の機械的作用をくりかえし受ける。このハ
イブリダイゼーションシステムによる方法は大きな衝撃
を粒子に与えるので母粒子への導電材料の結合がより強
固なものになる。

【００２７】また、粒子を衝撃式粉体混合機で処理する
ことにより、粒子の形状や大きさを揃えたり、破砕形の
粒子の破砕面や角を滑らかにすることもできる。ハイブ
リダイゼーションシステムによる複合粒子の製造方法は
特に制限されず、ハイブリダイゼーションシステムによ
る粉体処理の一般的な手法を用いて実施すればよい。具
体的には、母粒子及び導電性材料を装置に仕込み、数分
〜数十分間、周速数十〜数百ｍ／ｓ程度で処理を行うこ
とにより、短時間でも容易に母粒子上に導電性材料を固
定化することができる。

【００２８】衝撃式粉体混合機で添着する際、母粒子と
導電性材料のみでも十分複合粒子を製造できるが、その
他の材質を加えた複合粒子をつくることもできる。

【００２９】（分散媒の説明）本発明の分散液は、以上
説明した本発明の複合粒子を水又はその他の分散媒に分
散したものである。分散媒は、複合粒子を分散すること
ができ、また後述する分散液の用途に応じて適宜選択す
ればよい。分散媒としては、たとえばセロソルブアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、３−メトキシブチルアセテート、メトキシプロピ
ルアセテート、２−メトキシエチルアセテートなどのセ
ロソルブアセテート系溶媒；３−エトキシエチルプロピ
オネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプ
ロピオネートなどのエーテル結合およびエステル結合を
有する炭化水素化合物などの有機溶媒、水などが好まし
く用いられる。

【００３０】（分散剤の説明）分散剤は、複合粒子の液
中での分散性をさらに向上させるために好ましく用いら
れる。分散剤としては、前記分散媒に溶解するものが望
ましく、その代表例としては、例えば油性ではポリウレ
タン、ポリアクリレートなどのポリカルボン酸エステ
ル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン
酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、
ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長
鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボ
ン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレ
ンイミン）と遊離のカルボン酸基を有するポリエステル
との反応により形成されたアミドやその塩など；水性で
は（メタ）アクリルレイン酸共重合体、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂や水溶
性高分子化合物；ラウリル硫酸ソーダ、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ソーダ、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ
塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスル
ホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスル
ホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミ
ン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸
アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ス
テアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチ
レン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなど
のアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンオレイル
エーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエ
チレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリ
コールモノラウレートなどのノニオン性界面活性剤；ア
ルキル４級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイ
ド付加物などのカチオン性界面活性剤；アルキルジメチ
ルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキ
ルイミダゾリンなどの両性界面活性剤があげられ、これ
らは単独でまたは２種以上を混合して用いることができ
る。

【００３１】具体的には、例えばＳＭＡ−１４４０−２
０（川原油化（株）製）、ジョンクリル６２（ジョンソ
ンポリマー社製）、ソルスパース２４０００、ソルスパ
ース５０００、ソルスパース１３２４０、ソルスパース
１７０００、ソルスパース２０００、ソルスパース２４
０００、ソルスパース３２５５０（以上、アビシア社
製）、ＢＹＫ−１６１〜１６５、ＢＹＫ−１７０、ＢＹ
Ｋ−１７４、ＢＹＫ−１８２（以上、ビックケミー社
製）、エフカ４０１０、エフカ４０４６、エフカ４０４
７（以上、エフカ社製）、アジスパーＰＢ−７１１、ア
ジスパーＰＢ−８２１（以上、味の素（株）製）が挙げ
られる。これら分散剤の含有量は、複合粒子の分散性を
さらに向上させる効果が充分に発揮されるためには、複
合粒子１００重量部に対して５重量部以上、特に１０重
量部以上が好ましく、一方、後述する各種用途の組成物
中での複合粒子の含有量を充分なものとするためには、
分散液中の分散剤の含有量は複合粒子１００重量部に対
し６０重量部以下、特に４０重量部以下とするのが好ま
しい。

【００３２】（界面活性剤）界面活性剤としては、アニ
オン性、カチオン性、非イオン性、両イオン性活性剤を
用いることができる。アニオン性活性剤としては、脂肪
酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスル
ホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキ
ルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキ
ルジアリールエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸
塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリ
オキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフ
タレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチ
レングリセロール脂肪酸エステル等を例示できる。非イ
オン性活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテ
ル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポ
リマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソル
ビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、
ボリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンアルキルアミン、フッ素系、シリコン系等の非イオン
性活性剤が例示できる。カチオン性活性剤としては、ア
ルキルアミン塩、アルキルピリジウム塩、アルキルイミ
ダゾリウム塩等を例示できる。両イオン性活性剤として
は、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド、ホ
スファジルコリン等が例示できる。界面活性剤は、組成
物全組成を基準として０．１〜１０重量％、好ましくは
０．５〜３重量％を配合する。

【００３３】（遊離の導電性材料）分散液中に複合粒子
表面を構成する導電材料以外の、遊離の導電材料を存在
させることもできる。こうすることにより、前述の、数
珠状に接触している複合粒子が形成するネットワークの
隙間に遊離の導電材料が入り込むことにより、導電パス
が補強され、より電気特性が向上すると推測される。ま
た、分散液中に、異なる導電材料で被覆した複数種類の
複合粒子をブレンドして配合してもよい。こうして後述
する導電ロール等の製品に複数の要求特性を同時に満足
させたり、導電性の微調整を行ったりすることもでき
る。

【００３４】（分散液の調製）分散液の調製方法は特に
制限されない。以上説明した複合粒子を、所定の分散媒
中に配合して混合すればよい。ペイントシェーカー等で
分散するだけでも充分である。複合粒子が凝集している
場合には、ビーズミル、ボールミル等の各種のメディア
ミルを用いて粉砕しても良い。

【００３５】（複合粒子の含有量）前述のように、複合
粒子が互いに接触してネットワークを形成することによ
り導電パスを形成できるため、比較的少量の導電材料で
所望の導電性付与効果を得ることができる。一般に、導
電ロール中の導電材料の配合量として０．００１〜１０
重量％、好ましくは０．０１〜８重量％、さらに好まし
くは０．２〜２重量％である。分散液中の複合粒子の存
在量は制限されないが、一般には５〜５０重量％、好ま
しくは１０〜４０重量％、さらに好ましくは１５〜３５
重量％である。

【００３６】（用途）以上説明した本発明の複合粒子及
びこれを含有する分散液は、特に、電子写真記録装置に
用いる現像用、帯電用、除電用、転写用等の導電ロール
における中間層あるいは被覆膜を形成する導電性調整材
料として有用である。

【００３７】（中間層の形成）これら導電ロールは一般
に、図２のように、良導体の金属シャフト５を芯とし、
その外周に設けられた、柔軟性を有する中間層６と、さ
らに外周に設けられた被覆層７とから構成されている。
中間層６は、感光ドラムに対する密着性の向上や硬度の
調整、圧縮永久歪みの低減を図るために軟化材として液
状ゴムを配合した、固形ゴムで形成されているのが一般
的である。固形ゴムとしては例えば１，４−ブタジエン
等のポリブタジエンゴム、液状ゴムとしては例えばポリ
イソプレンゴムが使用される。また中間層としてはポリ
スチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ポリアミド、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰ
ＤＭ）及びエピクロロヒドリン等の発泡性材料も使用さ
れる。

【００３８】これらゴム成分、発泡性材料等の有機高分
子成分に、導電性を調整するために導電性の粉末すなわ
ち表面に導電化の処理をした各種金属酸化物、例えばケ
ッチェンブラック等のカーボンブラック、酸化亜鉛、酸
化チタン、酸化錫等を混合することによって抵抗を１０
^４〜１０^７オームの半導体領域の特殊な狭い範囲に調整
することが行われている。本発明の複合粒子及びこれを
含有する分散液は、このような目的の導電性付与材料と
して用いることができる。ゴム成分等への配合方法は限
定されず、粉末状態の複合粒子をゴム成分に配合する、
分散液としてゴム成分等に配合する、あるいは複合粒子
あるいは分散液を用いて予めマスターバッチを作製して
おき、これをゴム成分等に配合して混練することもでき
る。あるいは、分散液に樹脂溶液、樹脂エマルジョン等
の樹脂成分を配合して組成物を調製してこれを用いるこ
ともできる。

【００３９】（被覆層の形成）被覆層７は、エピクロル
ヒドリン、アクリルゴム、接着性のあるシリコンゴム、
クロルスルホン化ポリエチレン、フルオロオレフィンビ
ニルエーテル共重合体、一液性あるいは二液性のポリウ
レタン、Ｎ−メトキシロチルナイロン等の変性ナイロ
ン、ナイロンとポリエーテルとの共重合体、ポリエステ
ル系エラストマー等の各種ナイロン、水性エマルジョン
系樹脂材料としてアクリル樹脂、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
ラテックス等の樹脂材料に、レベリング剤、界面活性剤
を適宜添加した水性エマルジョン系樹脂組成物等、様々
なものが使用でき、一般には３〜６００μｍ程度の厚さ
に形成されている。これらの材料のうち特に水性エマル
ジョン系樹脂組成物は、前述の中間層として発泡体材料
を用いた場合に発泡体の空孔に被覆膜成分がしみ込んで
発泡体を固くすることを防止する目的で好ましく使用さ
れる。この被覆層の導電性調整にも上述した本発明の複
合粒子及び分散液を用いて所望の抵抗値に調整すること
ができる。この被覆層には本発明の複合粒子及び分散液
の他、従来より用いられている酸化チタン、導電性酸化
錫、カーボンブラック等の導電材料を配合してももちろ
ん差し支えない。被覆膜の抵抗値は１０^６〜１０ ^１０ρ
・ｃｍに調整される。また、この被覆層は複数の層を積
層したものでもかまわない。

【００４０】中間層の外周にさらに被覆層を設けること
により、中間層にポリイソプレン系ゴムを使用した場合
にゴム層から浸出することも防止している。被覆層の形
成は、上述した各成分を分散してロール上に塗布可能な
塗料組成物とすればよい。この際の各成分の分散は、例
えばシェーカーを用い、通常９０〜１６０℃で、４時間
以内の条件で乾燥させることによって行うことができ、
このような分散方法及び乾燥時間とすれば、ロール表面
の摩擦係数を高くすることができ、融着改良に効果的で
ある。中間層の形成、被覆層の形成共に、異なる複合粒
子を含有する複数種類の分散液を配合して物性を調整し
てもよい。また、被覆層の塗布工程を数回繰り返して多
層化したり固着を強固にしてもよく、この場合も異なる
複合粒子を含有する分散液を使用して異なる物性の層を
形成することもできる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。なお「部」は「重量部」、「％」は「重量％」
を示す。

【００４２】（実施例１）平均粒子径５μｍの、ポリメ
チルメタクリレート粒子（綜研化学（株）製「ＭＸ−５
００」、以下「PMMA粒子」という。）90部と、カーボン
ブラック（「リーガル４００R」、キャボット社製）10
部を、「ハイブリダイザーNHS-0型」(奈良機械製作所社
製)に投入し、回転速度１６２００回／分、処理時間３
分で処理したところ、PMMA粒子がカーボンブラックで被
覆された複合粒子が作製できた。

【００４３】（実施例２）平均粒子径５μｍのPMMA粒子
80部と、カーボンブラック（「リーガル４００R」、キ
ャボット社製）20部を「ハイブリダイザーNHS-0型」(奈
良機械製作所社製)に投入し、回転速度１６２００回／
分、処理時間20分で処理したところ、PMMA粒子がカーボ
ンブラックで被覆された複合粒子が作製できた。

【００４４】（実施例３）ハイブリダイザーでの処理時
間を２０分にした以外は実施例１と同様の操作を行った
ところ、ＰＭＭＡ粒子がカーボンブラックで被覆された
複合粒子が作製できた。

【００４５】（実施例４）平均粒子径５μｍのPMMA粒子
の代わりに平均粒子径１０μｍのPMMA粒子を用いた以外
は実施例１と同様の操作を行ったところ、ＰＭＭＡ粒子
がカーボンブラックで被覆された複合粒子が作製でき
た。

【００４６】（実施例５）平均粒子径５μｍのPMMA粒子
の代わりに平均粒子径３μｍのPMMA粒子を用いた以外は
実施例１と同様の操作を行ったところ、ＰＭＭＡ粒子が
カーボンブラックで被覆された複合粒子が作製できた。

【００４７】（実施例６）平均粒子径５μｍのPMMA粒子
の代わりに平均粒子径６μｍのポリエチレン粒子（商品
名「フロービーズ」、住友精化（株）製）を用いた以外
は実施例１と同様の操作を行ったところ、ポリエチレン
粒子がカーボンブラックで被覆された複合粒子が作製で
きた。

【００４８】（実施例７）平均粒子径３μのＰＭＭＡ粒
子９０部とケッチェンブラックＥＣ（ライオン（株）
製）１０部をＮＨＳ−０型ハイブリダイザー（奈良機械
製作所製）に投入し、回転速度１６２００回／分、処理
時間３分で処理したところ、ＰＭＭＡ粒子がカーボンブ
ラックで被覆された複合粒子が作製できた。

【００４９】（実施例８〜１４）各々、実施例１〜７で
得られた複合粒子を用い、以下の処方で分散液を調製し
た。〔配合処方〕メチルエチルケトン４４.５６部ソルスパース２４０００ＧＲ（アビシア社製）２５％溶液２１.１２部ソルスパース５０００（アビシア社製）１.３２部複合粒子３３.００部 ―――――――――――――――――――――――――――――― 合計１００.００部

【００５０】なお、分散剤として用いた「ソルスパース
２４０００ＧＲ」はポリエステル樹脂であり、メチルエ
チルケトンに溶解して２５％溶液として用いた。また
「ソルスパース５０００」は顔料誘導体シアニンブルー
誘導体スルフォン化されたものである。得られた分散液
はいずれも、良好な分散安定性を示した。実施例８〜１
３（各々実施例１〜６で得られた複合粒子を使用）で得
られた分散液中の複合粒子の電子顕微鏡写真（３，００
０倍）を、各々図６〜１１に示す。樹脂粒子の表面がカ
ーボンブラック粒子で覆われてなる複合粒子が互いに接
触して数珠状のネットワーク構造を形成していることが
わかる。

【００５１】（実施例１５〜２１）各々、実施例１〜７
で得られた複合粒子を用い、以下の処方で分散液を調製
した。〔配合処方〕イオン交換水５６.４部ＳＭＡ−１４４０−２０（川原油化（株）製）１０.０部ジョンクリル６２（ジョンソンポリマー社製）３.４部ベストサイド２００Ｋ（大日本インキ工業（株）製）０.１部サーフィノール１０４Ｈ（エアープロダクト社製）０.１部複合粒子３０.０部 ――――――――――――――――――――――――――――――― 合計１００.０部

【００５２】なお、分散剤として用いた「ＳＭＡ−１４
４０−２０」はスチレン無水マレイン酸共重合体からな
る水溶性樹脂を主成分とするものであり、「ジョンクリ
ル６２」はスチレン-α-メチルスチレン-アクリル酸共
重合体からなる水溶性樹脂を主成分とするものである。
「サーフィノール１０4Ｈ」はアセチレンジオールを成
分とする界面活性剤（濡れ湿潤剤）である。「ベストサ
イド２００Ｋ」は防腐剤として用いた。得られた分散液
は、良好な分散安定性を示した。実施例１９及び２０
（各々実施例５及び６で得られた複合粒子を用いたも
の）で得られた分散液の電子顕微鏡写真（３，０００
倍）を、各々図１２及び１３に示す。樹脂粒子の表面が
カーボンブラック粒子で覆われてなる複合粒子が互いに
接触して数珠状のネットワーク構造を形成していること
がわかる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の複合粒子により、導電材料の量
がより少量で優れた導電性を発揮し、また抵抗値が極め
て均一な導電ロールを得ることができる。さらに、導電
ロールの強度・寸法安定性を向上できる。このような優
れた物性の導電ロールを形成するために有用な分散液
を、安定した状態で得ることができる。また、分散液が
安定であることから、カーボンブラックを水性分散液と
した場合に比較して分散剤の量を減らすことができ、分
散剤がロール物性に与える悪影響も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真記録装置の感光ドラムと導電ロールの
位置関係を示す概略概念図

【図２】導電ロールの構造の断面を示す概念図

【図３】カーボンブラックのパーコレーション現象を示
す図

【図４】本発明の複合粒子の断面を示す概念図

【図５】導電性の材料として粒子状のものを用いた本発
明の複合粒子の断面を示す概念図

【図６】実施例８で得られた分散液中の複合粒子の電子
顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図７】実施例９で得られた分散液中の複合粒子の電子
顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図８】実施例１０で得られた分散液中の複合粒子の電
子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図９】実施例１１で得られた分散液中の複合粒子の電
子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図１０】実施例１２で得られた分散液中の複合粒子の
電子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図１１】実施例１３で得られた分散液中の複合粒子の
電子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図１２】実施例１９で得られた分散液中の複合粒子の
電子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【図１３】実施例２０で得られた分散液中の複合粒子の
電子顕微鏡写真（３，０００倍）を示す図

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電ロール３現像ロール４転写ロール５良導体のシャフト６中間層７被覆層８母粒子９導電性の材料

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０１Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１Ｄ 15/16 １０３ 15/16 １０３ // Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｆターム(参考） 2H071 BA43 DA06 DA08 DA09 2H077 AD06 FA13 FA16 FA22 FA27 2H200 FA02 FA18 HA02 HA28 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 JA02 JA23 JA25 JA26 LC00 LC04 MA02 MA03 MA14 3J103 AA02 FA14 FA18 GA66 GA74 HA03 HA20 HA52 4F070 AA32 AC04 AE06 BA10 BB02 DB04 DC02 DC13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母粒子の表面が導電性の材料で被覆されて
なる複合粒子から成る導電ロール用導電材料。
【請求項２】母粒子が有機高分子材料である請求項１記
載の導電ロール用導電材料。
【請求項３】導電性の材料がカーボンブラックである請
求項１又は２記載の導電ロール用導電材料。
【請求項４】導電性の材料が粒子状であってその一部が
母粒子の表面に埋め込まれた状態である請求項１〜３の
いずれかに記載の導電ロール用導電材料。
【請求項５】母粒子の表面が導電性の材料で被覆されて
なる複合粒子が樹脂エマルジョンに配合されてなる導電
ロール用塗料組成物。
【請求項６】母粒子が有機高分子材料である請求項５記
載の導電ロール用塗料組成物。
【請求項７】導電性の材料がカーボンブラックである請
求項５又は６記載の導電ロール用塗料組成物。
【請求項８】母粒子の表面が導電性の材質で被覆されて
なる複合粒子を含有する導電ロール。
【請求項９】母粒子が有機高分子材料である請求項８記
載の導電ロール。
【請求項１０】導電性の材料がカーボンブラックである
請求項８又は９記載の導電ロール。
【請求項１１】母粒子の表面が導電性の材料で被覆され
てなる複合粒子が分散媒に分散されてなる分散液。
【請求項１２】母粒子が有機高分子材料である請求項１
１記載の分散液。
【請求項１３】導電性の材料がカーボンブラックである
請求項１１又は１２記載の分散液。
【請求項１４】遊離の導電性材料を含む請求項１１〜１
３のいずれかに記載の分散液。
【請求項１５】分散剤として水溶性樹脂を含有する請求
項１１〜１４のいずれかに記載の分散液。
【請求項１６】分散剤としてアクリル系高分子材料を含
有する請求項１１〜１５のいずれかに記載の分散液。
【請求項１７】請求項１１〜１６のいずれかに記載の分
散液を、マトリックス樹脂と配合してなる導電ロール用
塗料組成物。
【請求項１８】請求項１１〜１６のいずれかに記載の分
散液を、マトリックス樹脂と配合し成形することを特徴
とする導電ロールの製造方法。