(57)【要約】【課題】例え高温・高湿下で長期間放置されても、トナーが接触部分で固まるのを抑制防止して保存性の維持を図ることができ、これにより高品位の画像を得ることのできる半導電性ロールを提供する。【解決手段】回転可能な円柱形の導電性軸体４０と、この導電性軸体４０の外周面を被覆する円筒の弾性層４１とを備える。そして、この弾性層４１の表面を連続あるいは不連続の薄い被覆層４２で被覆し、この被覆層４２を、ガラス転移温度Ｔｇが２００〜３５０℃のポリアミドイミド系樹脂とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軸体の外周部を弾性層で被覆した半導電性ロールであって、
弾性層の表面を被覆層で被覆し、この被覆層を、ガラス転移温度Ｔｇが２００〜３５０℃のポリアミドイミド系樹脂としたことを特徴とする半導電性ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、又はファクシミリ等の画像形成装置に使用される半導電性ロールに関し、特に現像ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導電性ロールは、導電性軸体と、この導電性軸体の外周面を被覆する弾性層とから形成され、様々な用途に供されるが、その用途の一つとして電子写真方式のプリンタ等からなる画像形成装置があげられる。
この種の画像形成装置としては、図７に示す感光ドラム１を備え、この感光ドラム１の周囲には、一定電位に帯電する帯電ロール２、潜像を形成する露光機であるＬＥＤアレイ３、トナーを付着させて可視像を得る現像ロール４、感光体のトナー像を記録紙５に写し取る転写ロール６、及びクリーニングロール７が配設されており、これらの近傍には、トナー搬送ロール８、摩擦帯電ブレード９、及びトナー用の攪拌機１０が設置されている。
【０００３】
現像ロール４は、金属シャフトからなる導電性軸体の外周面に、半導電性で円筒の弾性層が覆着されることにより形成されている。弾性層は、ウレタンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム等の材料に、電子伝導性物質やイオン伝導性物質等の導電性付与剤が添加配合されることにより形成されている。このような現像ロール４には、画像の高品位化のため、トナー帯電量、画像濃度、耐フィルミング性、グレイニネス、残像特性、耐久性、環境特性等が要求される。この要求を満たすため、特性を実現できる被覆層を現像ロール４の弾性層表面にコートする方法がしばし用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導電性ロールは、以上のように弾性層の表面に特性を実現できる被覆層がコートされるが、常温・常湿下で上記特性を満たすものでも、流通期間や不使用期間が長期に亘る等、高温・高湿下で長期間放置されると、被覆層の塑性変形や歪みにより、トナーを介在したロール圧接部、例えば感光ドラム１と現像ロール４の間、摩擦帯電ブレード９と現像ロール４の間等でトナーがロール表面に埋没したり、固着する等の問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、例え高温・高湿下で長期間放置されても、トナーが接触部分で固まるのを抑制防止して保存性の維持を図り、これを通じて高品位の画像を得ることのできる半導電性ロールを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、導電性軸体の外周部を弾性層で被覆したものであって、
弾性層の表面を被覆層で被覆し、この被覆層を、ガラス転移温度Ｔｇが２００〜３５０℃のポリアミドイミド系樹脂としたことを特徴としている。
【０００７】
ここで、特許請求の範囲における被覆層は、弾性層の表面を連続あるいは非連続で覆うが、ここにいう連続とは、切れ間無く弾性層を覆うことをいう。また、ガラス転移温度Ｔｇとは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）より求められる補外ガラス転移開始温度をいう。被覆層は、弾性層の表面に単層で設けられても良いし、複層で設けられても良い。この複層で設けられる場合には、最外層が、ガラス転移温度Ｔｇが２００〜３５０℃のポリアミドイミド系樹脂であれば良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における半導電性ロールは、図１に示すように、回転可能な円柱形の導電性軸体４０と、この導電性軸体４０の外周面を被覆する円筒の弾性層４１とを備え、この弾性層４１の表面を薄い被覆層４２で被覆し、この薄膜からなる被覆層４２を、所定のガラス転移温度Ｔｇを有するポリアミドイミド系樹脂とするようにしている。
【０００９】
導電性軸体４０としては、良好な導電性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、通常は鉄、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮等で構成された、いわゆる「芯金」、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等からなる絶縁芯体の表面にメッキを施して導電化したもの、あるいは熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック、金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成されたもの等が用いられる。このような導電性軸体４０は、その一端部が接地されるか、あるいはバイアス電圧が印加されることにより、潜像担持体の電圧、トナーに対する電荷の注入、潜像担持体からのトナーの搬送による静電潜像の現像等の機能を発揮する。
【００１０】
弾性層４１は、ゴム材料に導電剤等が添加された弾性体からなり、材質、硬度、強度については特に制限されるものではない。ゴム材料としては、ニトリルゴム、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を含む）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプロピレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム等があげられる。これら一種、二種以上の混合ゴムを用いることもできる。
【００１１】
被覆層４２は、ポリアミドイミド系樹脂からなり、弾性層４１の表面を単層の状態で被覆したり、図２に示すように弾性層４１の表面を複層の状態で被覆する。ポリアミドイミド系樹脂とは、芳香族ジアミン又はジイソシアネートと三塩基酸無水物とを反応させることにより得られ、構造的には芳香族ポリイミドと芳香族ポリアミドの交互共重合体を形成するポリアミドイミドを基本骨格とした各種変性ポリマーと、これらを主成分としたブレンドポリマーのことをいう。このような被覆層４２には、他機能を付与するため、導電剤や充填材、荷電制御剤等の各種添加剤を配合することができる。
【００１２】
被覆層４２は、弾性層４１の表面を連続あるいは不連続の状態で被覆する。弾性層４１の表面を被覆層４２により連続状態で被覆する場合には、図３に示すように弾性層４１の表面を円筒の状態で被覆したり、図４に示すように弾性層４１の表面を連続した断面略山形、波形の状態で被覆すれば良い。これに対し、弾性層４１の表面を非連続状態で被覆する場合には、図５に示すように被覆層４２の一部を削除して弾性層４１の一部を露出させたり、図６に示すように弾性層４１の表面に複数の弾性層４１を隙間をおいて略パレタイザ状に積み上げた構造にすれば良い。このような非連続状態は、弾性層４１との濡れ性や加熱乾燥時の熱膨張差を利用することにより形成することができる。また、被覆層４２は、印字画像に支障を来さないのであれば、均一に平滑な薄膜でも良いし、そうでなくても良い。
【００１３】
被覆層４２の膜厚は、特に制限されるものではないが、１〜１００μｍ程度であれば良い。但し、図５のように弾性層４１が一部露出する不連続被覆状態の場合、被覆率が小さい程、高温・高湿下でのトナー固着性が悪化するため、被覆層４２の被覆率が３０％以上であるのが好ましい。
【００１４】
被覆層４２を形成するポリアミドイミド系樹脂のガラス転移温度Ｔｇは２００〜３５０℃の範囲であることが好ましい。これは、２００℃未満の場合には、高温・高湿（促進環境として６０℃、９０％ＲＨ、３日間）の条件下において、トナーを介し本発明に係る半導電性ロールが圧接放置されることにより、被覆層４２の塑性変形や粘着性の上昇でトナーがロール表面に固着してしまい、画像に支障を来すからである。逆に、３５０℃を超える場合、弾性層４１に対する被覆層４２の追従性が悪く、弾性層４１としての特性が損なわれ、耐久印字後の画像に支障を来すからである。
【００１５】
被覆層４２の被覆は、スプレー法やディッピング法等により必要に応じた塗布量で行えば良い。この被覆に際しては、弾性層４１と被覆層４２の接着性を増すため、プライマーをアンカー材として設けても良い。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明に係る半導電性ロールの実施例を比較例と共に説明する。
半導電性ロールの作製
導電性軸体として、ＳＵＳ２２に無電解ニッケルメッキした直径１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシャフトを用い、このシャフトにシリコーン系プライマーＮｏ．１６［信越化学工業株式会社製  商品名］を塗布し、ギアーオーブン中で１５０℃、１０分間焼き付け処理を施した。
【００１７】
また、弾性層の組成物として、シリコーン生ゴムＫＥ‐７８ＶＢＳ［信越化学工業株式会社製  商品名］１００重量部に、カーボンブラック・サーマルブラック［旭カーボン株式会社製  商品名］１０重量部、煙霧質シリカ充填材・アエロジエル２００［日本アエロジエル株式会社製  商品名］２５重量部、有機過酸化物系加硫剤Ｃ‐８［信越化学工業株式会社製  商品名］２重量部を添加してミキシングロールで混合し、これを円筒形キャビティからなる圧縮成形金型により１７５℃、１０分間の条件で導電性軸体の外周面に加硫接着成形した。こうして加硫接着成形したら、ギアーオーブン中で２００℃、７時間、二次加硫を行い、円筒研削盤で研磨し、直径２０ｍｍ、平均抵抗値１Ｅ＋０４Ω、硬度４０Ｈｓの半導電性ロールを作製した。
【００１８】
実施例１、２
乾燥後のガラス転移温度が表１に示す温度であるポリアミドイミド系樹脂塗料にカーボンブラックを５重量部添加してビーズミルにより分散させ、これをスプレー法で基材ロールに膜厚１０μｍで塗布して１０分間室温で風燥し、その後、ギアーオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて被覆層付きの半導電性ロールを作製した。
【００１９】
実施例３
２液タイプのウレタン系塗料であるプレポリマー液にカーボンブラックを５重量部添加してビーズミルにより分散させ、イソシアネート液１０重量部と混合させ、これをスプレー法で基材ロールに膜厚１０μｍで塗布して１０分間室温で風燥した。こうして室温で風燥したら、乾燥後のガラス転移温度が表１に示す温度であるポリアミドイミド系樹脂塗料にカーボンブラックを５重量部添加してビーズミルにより分散させ、これをスプレー法で基材ロールに膜厚１０μｍで塗布して１０分間室温で風燥し、その後、ギアーオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて被覆層付きの半導電性ロールを作製した。
【００２０】
比較例１、２
表１に示す２液タイプのウレタン系塗料であるプレポリマー液にカーボンブラックを５重量部添加してビーズミルにより分散させ、イソシアネート液１０重量部と混合させ、これをスプレー法で基材ロールに膜厚１０μｍで塗布して１０分間室温で風燥した。室温で風燥したら、ギアーオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて被覆層付きの半導電性ロールを作製した。
【００２１】
比較例３
乾燥後のガラス転移温度が表１に示す温度であるポリアミドイミド系樹脂塗料にカーボンブラックを５重量部添加してビーズミルにより分散させ、これをスプレー法で基材ロールに膜厚１０μｍで塗布して１０分間室温で風燥した後、ギアーオーブン中で２００℃、３０分乾燥、硬化させて被覆層付きの半導電性ロールを作製した。
【００２２】
実施例、比較例の半導電性ロールを作製したら、これらを市販の負帯電トナーを使用する電子写真式プリンタに現像ロールとしてセットし、温度２５℃、湿度６０％ＲＨの条件下で初期データを得た。こうして初期データを得たら、温度５０℃、湿度９０％ＲＨ、７２時間放置し、再び温度２５℃、湿度６０％ＲＨの条件下で印字試験を行い、高温・高湿放置後の評価データを得た。そして、以下の項目について試験し、結果を表１にまとめた。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
試験項目
・ロール抵抗値
実施例、比較例の半導電性ロールをそのゴムの全長よりも５ｍｍ長い金メッキ電極上に置き、半導電性ロールの両端部にそれぞれ５００ｇの分銅を吊持させ、１００Ｖの電圧を１秒印加して半導電性ロールの導電性軸体と弾性層表面の被覆層間の電気抵抗値を測定した。
・印字濃度
黒ベタ印字のマクベス濃度をマクベス濃度計を使用して測定した。初期、高温、高湿放置後共に１．３以上を合格、１．３未満を不合格とした。
【００２５】
・カブリ（帯電特性）
黒ベタ、網点、５％デューティー、白地印字等を繰り返し、５％デューティーの白地部のマクベス濃度をマクベス濃度計を使用して測定した。初期、高温、高湿放置後共に０．０１５未満を合格、０．０１５以上を不合格とした。
【００２６】
・トナー固着
高温、高湿放置後の黒ベタ、網点印字で現像ロールと感光ドラム、現像ロールと摩擦帯電ブレードの圧接部で現像ロール側にトナー固着の有無、画像の印字濃度差の有無を目視で測定した。
・表面クラックによる画像ムラ
５％デューティーで２万枚印字後、黒ベタ、網点印字において表面の被覆層のクラック、シワによる画像ムラを目視で測定した。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、例え高温・高湿下で長期間放置されても、トナーが接触部分で固まるのを抑制防止し、トナーの保存性を維持向上させることができるという効果がある。そして、これを通じて高品位の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導電性ロールの実施形態を示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る半導電性ロールの実施形態における弾性層と被覆層を示す断面説明図である。
【図３】本発明に係る半導電性ロールの第２の実施形態における弾性層と被覆層を示す断面説明図である。
【図４】本発明に係る半導電性ロールの第３の実施形態における弾性層と被覆層を示す断面説明図である。
【図５】本発明に係る半導電性ロールの第４の実施形態における弾性層と被覆層を示す断面説明図である。
【図６】本発明に係る半導電性ロールの第５の実施形態における弾性層と被覆層を示す断面説明図である。
【図７】画像形成装置を示す全体説明図である。
【符号の説明】
１          感光ドラム
４          現像ロール
４０        導電性軸体
４１        弾性層
４２        被覆層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004212803.tif 000008
【図６】
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【図７】
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