CN100424593C - 导电性构件 - Google Patents

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Abstract

一种导电性构件，其特征在于，在由金属或树脂构成的基体21上设置导电性弹性层22的导电性构件中，是将作为导电剂的、至少使导电性合成橡胶或导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到合成橡胶中，硫化上述合成橡胶而制成橡胶弹性体，导电性弹性层22是由该橡胶弹性体构成的。

Description

导电性构件
技术领域
本发明涉及导电性构件。特别是，本发明涉及配置在复印机、打印机、传真机等电子照相印刷装置的感光鼓(图像载体)周围的转印辊、充电辊、显影辊、清洗辊、转印带、中间转印带，以及中间转印鼓中的至少某一种构件所使用的导电性构件。
背景技术
众所周知的复印机、打印机、传真机等电子照相印刷装置的结构如图1所示。
图中的标号1表示感光鼓。充电辊2、激光光束照射部3、显影部4、一次转印辊5、以及清洗辊6分别配置在上述感光鼓的周围。由多个支撑辊7a、7b、7c支撑的中间转印带8在上述感光鼓1与一次转印辊5之间进行传输。清扫残留在中间转印带8上的墨粉的刮板9配置在接近中间转印带8的位置。二次转印辊10配置在与上述支撑辊7b相对的位置，使纸张11通过其两者之间。墨粉被转印的纸张11由定影装置12加热压印后成为印刷品。
图1的电子照相印刷装置如下所述动作。首先，对充电辊2加上电荷使其充电，在激光光束照射部3制成潜像之后，将墨粉转移至感光鼓1。其次，对一次转印辊5加上偏压，将附着在感光鼓1上的墨粉转移至中间转印带8。接着，对二次转印辊10加上偏压，使附着在中间转印带8上的墨粉转印到纸张11上。然后，用定影装置12加热压印纸张11，使其成为印刷品。
导电化的弹性橡胶或树脂的导电性构件用于上述充电辊2、一次转印辊5、清洗辊6、中间转印带8、以及二次转印辊10。但是，对于配置在感光鼓1的周围的这些导电性构件，作为电气特性要求电阻值的误差要小，环境影响度要小，以及电压影响度要小。还希望上述导电性构件具有弹性，特别希望是低硬度的，并且具有较小的压缩永久性变形。上述导电性构件一般使用导电化的高分子弹性橡胶的材料。
然而，高分子弹性橡胶的导电化的方法可采用通过离子导电剂进行导电化或分散电子导电剂进行导电化中的任何一种方法。但是，离子导电性和电子导电性的电气特性具有如下表1所示的完全相反的特性。例如，使用离子导电剂的导电性构件时，如图6所示，即使假设在常温常湿(NN)的环境下，将导电性构件的电阻值设定为恰当的电阻值，但在高温高湿(HH)的环境下，也因其电阻值的下降而不能得到恰当的电流值，成为妨碍形成图像的原因。另外，在低温低湿(LL)的环境下，也因其电阻值的上升而不能得到恰当的电流值，成为妨碍形成图像的原因。在图6中，线(a)表示电子导电的情形，线(b)表示离子导电的情形。
另外，如图7所示，使用电子导电剂的导电性构件时，存在低电压时电阻值上升的特性，因此低电压时不能得到恰当的电流值。在图7中，线(a)表示电子导电的情形，线(b)表示离子导电的情形。再有，电子导电时，如图8所示，在中等电阻值区域，存在由于配合份额的不同而电阻值急剧变化的情况。进一步还有，如图9所示，由于加工时的电子导电剂的分散性的影响，使产品内及产品间的电阻值的误差增大。在图9中，线(a)表示体积电阻值，线(b)表示电阻零散值。另外，最近通过使用离子导电系列材料和电子导电系列材料，使其杂交(hybrid)(以下，将具有离子导电性和电子导电性的复合导电性简称为杂交)，试图减少两导电材料的缺点。
一般，离子导电和电子导电的杂交是在离子导电化的合成橡胶或树脂中，混合电子导电剂、例如导电性碳黑或金属氧化物的颗粒，并使其硫化，或使树脂热固化而得到的，试图制成电阻值的电压影响度低、环境影响度低的导电性构件。
但是，由于电子导电剂的分散性大、中等电阻值区域的变动多等问题，不能微调电子导电的电阻值，通过杂交来减少离子导电特性的缺点和电子导电特性的缺点是很困难的。
图10A至图10D是表示用导电系列不同的导电剂制成的厚1.5mm×宽200mm×长300mm的平板硫化胶片(press sheet)的面内电阻误差值，是在外加100V电压时比较因不同导电而产生的电阻值(单位为：logΩ·cm)的误差的结果。具体就是，图10A表示导电剂为离子系列材料的情形，最大电阻值为8.05，最小电阻值为7.94，电阻值差为0.11，电阻值的误差很小。图10B表示导电剂为电子系列材料的情形，最大电阻值为8.49，最小电阻值为7.81，电阻值差为0.68，电阻值的误差很大。图10C表示导电剂为离子系列+电子系列材料，用上述一般的方法杂交的情形，最大电阻值为7.43，最小电阻值为6.86，电阻值差为0.57，电阻值的误差不小。图10D表示采用本发明的导电性粉末杂交的情形，最大电阻值为7.88，最小电阻值为7.70，电阻值差为0.18，电阻值的误差小。
这样，采用电子导电系列、离子导电系列或一般的离子导电与电子导电的杂交，不能确保稳定的电阻值，成为妨碍形成图像的原因。
过去，作为上述导电性构件的领先技术，众所周知的有以下的专利文献1～5。
专利文献1(特开平4-85341号公报)
在专利文献1中公开了一种在未硫化的硅橡胶中配合从硫化了的导电性硅橡胶中得到的导电性粉末而得到的导电性硅橡胶海绵。这里，在上述导电性橡胶中含有作为导电性赋予剂的碳黑。
一般，当在未硫化的硅橡胶中配合碳黑时，则硫化延迟，不能得到均匀的多孔(海绵状)橡胶。这里，专利文献1希望通过配合含有碳黑的导电性橡胶粉末，来得到具有均匀细孔的导电性硅橡胶海绵。但是，在专利文献1中，未记载通过离子导电性和电子导电性的杂交来谋求电气特性的稳定性的内容。
专利文献2(特开2001-242725号公报)
在专利文献2中公开了一种中间转印体，其特征在于，该中间转印体是在基材上至少具有表面层的中间转印体，上述表面层含有赋予电子传导性的导电剂和赋予离子传导性的导电剂。而且，在专利文献2中记载了作为赋予电子传导性的导电剂的、表面氟化处理后得到的碳黑，还记载了赋予离子导电性的导电剂是阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、两性表面活性剂、以及非离子活性剂中的任何一种活性剂。
专利文献3(特开2002-116638号公报)
在专利文献3中公开了一种导电辊，其特征在于，在辊芯轴的周围设有弹性体聚合物，该弹性体聚合物是在赋予的通过离子导电机构导电性物质的导电性材料中将通过电子导电机构的导电性物质进行分散的材料，上述弹性体的硬度为5至70°(AskerC)。
上述专利文献2及3都为通常进行的电子导电和离子导电的杂交。但在这些方法中，如上所述，在6～9logΩ·cm的中等电阻值区域中电阻值易变，由于电子导电剂的分散性的影响和配合份额的误差，难以得到稳定的电阻值。
专利文献4(特开2002-229350号公报)
在专利文献4中公开了一种导电性转印辊，其特征在于，该导电性转印辊是由设置在芯轴上的第1导电性弹性层、设置在该第1导电性弹性层上的第2导电性弹性层、以及设置在该第2导电性弹性层上的脱模性覆盖层构成，上述第1导电性弹性层和第2导电性弹性层通过电子导电、离子导电或将其合并的杂交导电而赋予导电性。而且，在专利文献4中主要记载了导电剂[可以是利用导电性碳的电子导电，也可以是利用高氯酸锂等的离子导电，也可以是将其合并的杂交导电]。
专利文献5(特开2002-3651号公报)
在专利文献5中公开了一种半导电性橡胶合成物，其特征在于，该半导电性橡胶合成物是含有由离子导电性橡胶材料组成的聚合物连续相和由电子导电性橡胶材料组成的聚合物粒子相的海岛结构的橡胶合成物，上述离子导电性橡胶材料以体积固有电阻率为1×1012Ω·cm以下的原料橡胶A为主，上述电子导电性橡胶材料是通过在原料橡胶B中配合导电颗粒使其导电而得到的。
而且，在专利文献5中主要记载有[预先只在原料橡胶B中添加导电性碳黑等的导电性颗粒制得母炼胶，然后，将得到的母炼胶和原料橡胶A掺和，制成半导电性橡胶合成物]。而且，在专利文献5中还记载了[原料橡胶A为极性橡胶，原料橡胶B与原料橡胶A不相溶]。即，将形成聚合物粒子相的原料橡胶B掺和到以未硫化的状态形成聚合物连续相的原料橡胶A中，然后将其硫化，聚合物连续相和粒子相的海岛结构是利用原料橡胶A和B的非相溶性而形成的。
但在该方法中，为了得到海岛结构，需要原料橡胶A和B的极性相异，并且具有不相溶性。而且，为了得到相同的结构，希望原料橡胶B的Sp值比原料橡胶A的Sp值要小且其差要大。所以，限制了可使用的聚合物的选择余地。而且，由于海岛结构是掺和未硫化的原料橡胶之后将其硫化而得到的，因此为了得到一定的海岛结构，原料橡胶A和B的粘度和混合比、搅拌时的温度和时间等的加工条件都受到很大的限制。还有，即使根据专利文献5所述的方法，也存在一些导电性颗粒移动到聚合物连续层的现象，不能充分地控制和稳定其电气特性。
发明内容
本发明的目的在于，通过利用离子导电和电子导电的杂交来改善电子导电剂的分散性并微调其电阻值，能减少电子导电的缺点、即低电压时电阻值上升这一问题，同时能减少离子导电的缺点、即受环境的变动而使电阻值变化这一问题，由此来提供能得到稳定图像的导电性构件。
基于本发明的第1观点的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将作为导电剂的、至少使导电性合成橡胶或导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到合成橡胶中，硫化上述合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
基于本发明的第2观点的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将电子导电性合成橡胶或电子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到离子导电性合成橡胶中，硫化上述离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
基于本发明的第3观点的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将离子导电性合成橡胶或离子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶中，硫化上述电子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
基于本发明的第4观点的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将复合导电性合成橡胶或复合导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶中，硫化上述电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
基于本发明的第5观点的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任一种导电性的合成橡胶或具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任一种导电性的混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到复合导电性合成橡胶中，硫化上述复合导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
根据本发明，能减少电子导电的缺点、即低电压时电阻值上升这一问题，同时能减少离子导电的缺点、即受环境的变动而使电阻值变化这一问题，由此来提供能得到稳定图像的导电性构件。
附图说明
图1是电子照相印刷装置的说明图。
图2是本发明的实施例1～5的充电辊的剖面图。
图3是本发明的实施例6的转印带的剖面图。
图4是本发明的实施例7的转印带的剖面图
图5是本发明的实施例8、9的转印辊的剖面图。
图6是表示环境(LL、NN、HH)与体积电阻值关系的特性图。
图7是表示电压与体积电阻值关系的特性图。
图8是表示碳黑的配合份额与体积电阻值关系的特性图。
图9是表示碳黑的配合份额与体积电阻值、误差电阻值的关系的特性图。
图10A～D是表示因导电的不同而产生的电阻值误差的比较的特性图。
图11是表示导电剂配合后区域、导电性橡胶配合区域与体积电阻值关系的特性图。
具体实施方式
以下来说明本发明的导电性构件。
本发明者们经过各种各样的研究，终于探明了以下内容。即，将离子导电、或电子导电、或用离子导电与电子导电相杂交的任何一种导电剂与用橡胶或树脂粉末化并将该粉末与离子导电、电子导电、或用离子导电与电子导电相杂交的合成橡胶或树脂配合杂交化，通过这样能够降低产品的电阻值的误差(相当于上述的图10D)，能消除中等电阻值区域中电阻值的急剧变化，能减少电子导电特性的缺点、即电压影响度，能减少离子导电特性的缺点、即环境影响度，以及能减少两导电特性的缺点。
1)基于第1发明的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将作为导电剂的、至少将导电性合成橡胶或导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到合成橡胶中，硫化上述合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
2)基于第2发明的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将电子导电性合成橡胶或电子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到离子导电性合成橡胶中，硫化上述离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
3)基于第3发明的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将离子导电性合成橡胶或离子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶中，硫化上述电子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
4)基于第4发明的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将复合导电性合成橡胶或复合导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶中，硫化上述电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
5)基于第5发明的导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任一种导电性的合成橡胶或具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任一种导电性的混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到复合导电性合成橡胶中，硫化上述复合导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，上述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
以下来详细说明本发明。
作为使橡胶或树脂等绝缘材料通电的方法，有配合例如离子导电剂或电子导电剂使其通电的方法。但是，如上述表1所示，这些导电剂的电气特性完全相反，在用于鼓周围的导电构件的中等电阻值区域情况下，很难使用。
一般，通过离子导电与电子导电相杂交的方法来试图缓和两者的特性。但是，由于存在电子导电剂的分散性和在中等电阻值区域的电阻值急剧变化等问题，因此怎么也无法达到缓和特性的稳定效果。
这里，本发明者们提出了能应对分散性和在中等电阻值区域电阻值急剧变化等问题的方法。即，通过将离子导电、或电子导电、或采用两导电而相杂交的任何一种橡胶或树脂固化并粉末化，然后配合到导电化的橡胶混合物(合成橡胶)或混合树脂中，能够消除分散性和在中等电阻值区域电阻值急剧变化等问题，能够缓和离子导电、电子导电的特性。而且，通过大量配合这次建议的导电性粉末的方法，能够降低因分散不良而产生的电阻值的误差，而且即使大量配合导电性粉末，也能降低电阻值的变动。所以，能较好地兼顾环境影响度和电压影响度的性能，不受温度、湿度的影响，能再现稳定的图像。
在本发明中，作为上述橡胶混合物中所含的橡胶有，例如天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、表氯醇橡胶(ECO)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、乙丙橡胶(EPM、EPDM)、氟橡胶(FR)、硅橡胶(SR)以及这些的混合物。
在本发明中，作为上述混合树脂中所含的树脂有，例如聚氯乙烯树脂(PVC)、聚乙酸乙烯树脂(PVA)、聚氨酯树脂(UR)、热塑性聚氨酯树脂、热固性聚氨酯树脂、环氧树脂。
在本发明中，作为橡胶的配合剂有，例如硫化剂、硫化促进剂、共交联剂、防老化剂、增塑剂、增强剂、充填剂。
作为上述硫化剂可使用，例如硫、有机含硫化合物、有机过氧化物。对于橡胶的硫化剂添加量，通常是对于100重量份的橡胶，硫化剂较好为0.1～20重量份，最好为0.1～10重量份。这里，橡胶的硫化剂添加量未满0.1重量份时，有的情况下不完全硫化；若超过20重量份，则有的情况下橡胶的硬度太高，破坏了其弹性。
作为上述硫化促进剂有，例如氧化镁(MgO)，二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四亚乙基缩秋兰姆等秋兰姆类，二丁基氨荒酸锌、二乙基氨基酸锌等氨基酸盐类、2-巯基苯并三唑(mercaptobenzotriazole)、N-环巳基-2-苯并噻唑亚磺酰胺等噻唑类、其它的硫脲类。
作为上述硫化助剂公认的有，例如氧化锌、金属氧化物、硬脂酸和油酸等脂肪酸。
作为上述共交联剂有，例如利用有机过氧化物的乙二醇·二甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷、三甲基丙烯酸、多官能性甲基丙烯酸单体、三芳基异氰酸盐、含金属的单体等过去一直使用的化学品。
作为上述防老化剂有，例如2-巯基苯并咪唑等咪唑类、苯基-α-萘胺、NN-二-β-萘基-p-苯二胺类、苯乙烯化酚等酚类。
作为上述软化剂有，例如硬脂酸等脂肪酸、石蜡、代胶物类。
作为上述增强剂有，例如碳黑、白碳黑。
在本发明中，虽然导电性构件一般来说即使是固态单层也没问题，但在要求低硬度时，可望利用发泡剂得到海绵状的橡胶。而且，也能将固态层和海绵层任意组合得到多层。这里，作为发泡剂，可使用具有代表性的例如碳酸氢钠、亚硝基化合物系列的DPT(商品名：CELLULAR D，永和化成制造)、叠氮化合物系列的叠氮二酰胺(商品名：VINYFOR，AC#3，永和化成制造)、磺酰·酰肼系列的苯磺酰·酰肼(商品名：NEOCELLBORN N#1000S，永和化成制造)等的化学发泡剂。
在本发明中，最好在导电性构件的表面设置墨粉脱模层。理由是，若不设墨粉脱模层，则存在例如墨粉只附着在橡胶表面，妨碍形成图像。上述墨粉脱模层虽然能通过喷涂墨粉脱模材料的方法来形成，但不只限于此。作为上述墨粉脱模层的材料有，例如FEUA改性氟树脂涂料(旭硝子制造)、含氟多元醇改性氟树脂涂料(住友精化制造)、PUDF改性氟树脂涂料(关西涂料制造)、聚酰氨酯改性氟树脂涂料(日本Miractron公司制造、日本Bee Chemical公司制造)、丙烯酸改性氟树脂涂料(日本Acheson公司制造)、苯酚改性氟树脂涂料(日本Acheson公司制造)、醇酸改性氟硅涂料(信越化学制造)、丙烯酸改性硅涂料(信越化学制造)、水溶性尼龙(帝国化学制造，日本Bee Chemical公司制造)、N甲基甲氧基化尼龙(帝国化学制造、日本Bee Chemical公司制造)。
本发明的导电性构件的结构是在由金属或树脂构成的基体上设置导电性橡胶层，作为上述基体，用于辊子时，能用铁、铝等圆筒状构件；用于带状体时，能用树脂带等公认的构件。
在本发明中，导电性构件中使用的导电剂分为电子导电剂和离子导电剂两类。
在上述电子导电剂中，有导电性的碳黑和金属氧化物的粉末以及对这些导电粉末进行表面处理后得到的粉末。通过添加使其离子导电化的离子导电剂有，四氰基乙烯与其衍生物、苯醌与其衍生物、二茂铁与其衍生物、二氯氰基苯醌与其衍生物等电荷移动物质、过氯酸钙等无机离子物质、其它阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂等。还能将环氧乙烷结合的表氯醇橡胶等作为具有离子导电性的橡胶来使用。
在本发明中，电子导电性合成橡胶是混入上述电子导电剂的合成橡胶。电子导电性橡胶是硫化上述电子导电性合成橡胶而成的橡胶。离子导电性合成橡胶是混入上述离子导电剂的合成橡胶或者是表氯醇橡胶等这些本身具有离子导电性的橡胶的混合物。离子导电性橡胶是硫化上述离子导电性合成橡胶而成的橡胶。复合导电性合成橡胶是通过在具有离子导电性的橡胶中混入电子导电剂、或混入电子导电剂以及离子导电剂，使其同时具有电子导电和离子导电的两种导电性的合成橡胶。复合导电性橡胶是硫化上述复合导电性合成橡胶而成的橡胶。本发明中的橡胶弹性体就是由这些橡胶构成的。
本发明中的导电性粉末是用一般的方法将已配合上述导电剂的合成橡胶、或树脂混合物、或上述表氯醇橡胶等具有离子导电性的橡胶的混合物硫化，使其固化并粉末化而制成的。制成导电性粉末的橡胶、树脂以及混入其中的配合剂与上述橡胶混合物以及混合树脂中列举的橡胶、树脂以及上述各种配合剂相同。制造电子导电性粉末时使用电子导电剂；制造离子导电性粉末时使用离子导电剂或具有离子导电性的橡胶。还可以同时使用两者，得到具有电子导电性和离子导电性的复合导电性(杂交)粉末。
粉末化的方法有，用研磨机研磨已固化的橡胶或树脂，或用粉碎机粉碎的方法，但不只限于此。上述导电性粉末的粒径较佳为0.1μm以上并且1000μm以下。这里，粒径未满0.1μm时，与碳黑等的导电剂没有什么不同，不能得到本发明的效果。另外，粒径大于1000μm时，导电性粉末影响弹性层的表面，使表面性变差。上述粒径更好的范围为0.1μm以上并且500μm以下，最好的范围为1μm以上并且100μm以下。
而且，上述导电性粉末希望是将橡胶或树脂导电化达到其体积电阻值为109Ω·cm以下、较佳为105Ω·cm以下，并将其粉末化而成的。为了得到本发明的效果，对于混入导电性粉末的聚合物100重量份，上述导电性粉末的配合量希望配合达到60以上重量份。
而且，使用由热塑性树脂而成的导电性粉末时，混入该导电性粉末的合成橡胶的硫化温度必须不超过上述热塑性树脂的塑化温度。
关于本发明中的杂交，有导电性粉末和混入这些导电性粉末的聚合物(橡胶或树脂)的导电性的各种各样的组合。聚合物为离子导电性时，作为导电性粉末可使用电子导电性、电子导电与离子导电的复合导电性的粉末。聚合物为电子导电性时，作为导电性粉末可使用离子导电性、复合导电性的粉末。聚合物为复合导电性时，作为导电性粉末可使用电子导电性、离子导电性、复合导电性的粉末。进一步，聚合物为非导电性时，在导电性粉末中可使用复合导电性的粉末。
而且，本发明的导电性粉末可使用由离子导电性、电子导电性以及复合导电性的橡胶或树脂加工而成的粉末，混入导电性粉末的聚合物可形成为弹性体或海绵体的单层或多层。通过这些组合，能够提供电子导电性与离子导电性混合的各种各样类型的导电性构件。
作为设置在电子照相印刷装置的感光鼓周围的导电性构件所要求的电气特性，首先是环境影响度低。这里，环境影响度低是指LL(低温低湿)环境和HH(高温高湿)环境的电阻值之差要小，具体就是希望电阻值之差为1.0logΩ·cm以下。若满足于此，则不管环境的温湿度怎么样，都能得到稳定的图像。其次是电压影响度低的要求。具体就是希望外加10V电压时的电阻值与外加250V电压时的电阻值之差为0.5logΩ·cm以下。若满足于此，则不管电压的大小怎么样，都能得到稳定的图像。而且，希望环境影响度的电阻值之差与电压影响度的电阻值之差的和要小，具体就是其和为1.5logΩ·cm以下。进一步，即使实现了以上的电气特性，也希望导电构件内的电阻值的误差小，具体就是电阻值的最大值与最小值之差为0.5logΩ·cm以下。
作为满足这些要求用的方法一般有，在离子导电化的混合物中分散电子导电剂与其杂交以减少两导电的缺点的方法。下表2是表示用该表2所示的配方(单位：重量份)，在加压(press)150℃、硫化时间30分钟制成的薄膜(厚1.5mm、宽200mm、长300mm)的体积电阻值等的测量值。如表2所示，No.1为离子导电性橡胶的商品名为Gechron3106(日本ZEON公司制造)与商品名为Gechron1100(日本ZEON公司制造)杂交而得到的杂交物，其体积电阻值在NN(常温常湿)的环境下设定为8.36logΩ·cm。在该No.1配方中，以碳黑(商品名：SEAST3，东海碳公司制造)为变量，用如上所述的一般的方法杂交，制成No.2～No.6的硫化橡胶薄膜，各数据如表2所示。还有，测量电阻值是使用三菱化学公司制造的商品名为Hiresta UP的测量仪。
No.1～No.3的电阻值的变动很少，并且电压影响度很低，但环境影响度很高。而且，电阻值的误差也很小。No.1～No.3相当于图11的变动少的区域A1。这里，图11表示合成橡胶所对应的导电剂(SEAST3)的配合量与体积电阻值的关系(曲线(a))以及本发明的导电性橡胶粉末的配合量与体积电阻值的关系(曲线(b))。
另外，在No.4～No.6中，随着SEAST 3的添加量的增加，体积电阻值急剧变化。而且，电压影响度变高，环境影响度变低。而且，电阻值的误差也变大，并有电压影响度增大的倾向。No.4～No.6相当于图11的急剧变动的区域A2。
而且，电阻值的误差如图9所示。从图9可知，若碳的配合量增加时，则从10重量份这一部位开始体积电阻值急剧下降，另一方面，电阻值的误差也随之变大。因此可以理解，在中等电阻值区域控制电阻值是很难的。
其次来说明本发明的具体的实施例。
还有，以下所示的各实施例和比较例中，将电阻值的变动少的No.3配方(SEAST 3的配合比例为：10重量份)作为比较例1。而且，在上述No.3中，将导电化达到其电阻值为4logΩ·cm以下的导电性橡胶粉末按照No.7～No.9作为变量，并将其作为比较例2和实施例1～2。进一步，在No.9中取代上述导电性橡胶粉末，配合导电化达到其电阻值为4logΩ·cm以下的导电性树脂粉末，并将其作为实施例3。
(实施例1)
使用上表2的No.8，用如下所示的一般的橡胶辊成型法制成外径为15φ、长为320mm的充电辊。原料橡胶使用日本ZEON公司产的离子导电橡胶原料，商品名为Gechron1100和商品名为Gechron3100。而且，作为电子导电剂使用碳黑(商品名：SEAST3，东海碳公司制造)。其它的配合剂使用如表2所示的一般的橡胶配合剂。
上述充电辊的成型工序如以下的1)～7)所示。
1)首先，配合No.8，混合搅拌之后，呈带状分出。
2)其次，在6φ的芯轴上用挤压机(三菱制作公司制造)将在上述1)中分出的混合物挤压达到橡胶外径为17φ，形成橡胶层。
3)接着，将挤压成上述2)规定的橡胶外径的橡胶层和芯轴一起放在160℃的烘箱中，硫化60分钟。
4)硫化之后，从芯轴上剥取橡胶层，插入到产品用的6φ的芯轴。这时，在芯轴上涂有粘合剂。
5)进一步，用研磨机将上述橡胶层的外径研磨成15φ，切除橡胶的两端，使其宽为规定的320mm。
6)接着，用喷涂法在上述橡胶层上涂上厚为15μm的作为墨粉脱模层的聚氨酯改性氟树脂(日本Bee Chemical公司制造)。
7)最后，将涂上树脂的橡胶层放在160℃的烘箱中，烧结15分钟，制成充电辊。
以下来说明本实施例中使用的离子导电和电子导电的复合导电性(杂交)橡胶粉末的制造方法。
1)首先，混合搅拌下表3的配方A之后，分出，作为混合物。
2)其次，在准备好了的芯轴上将在上述1)中得到的混合物卷绕形成橡胶层，接着在该橡胶层上将带状的布螺旋状地绕上去。
3)接着，将在上述2)中用布螺旋状地缠上覆盖的橡胶层与芯轴一起放入5.5kg/cm2的钢罐中120分钟，进行硫化。
4)硫化之后，除去螺旋状地缠着的布。
5)进一步，研磨硫化后的橡胶层，制成平均粒径为5μm的导电性橡胶粉末，将其作为表2的No.7，8，9中使用的导电性粉末。
实施例1的充电辊如图2所示，在芯轴(基体)21上依次设置橡胶层(导电性弹性层)22、墨粉脱模层23，上述橡胶层22是在离子导电与电子导电的复合导电性(杂交)橡胶中混入复合导电性橡胶粉末而构成的。
实施例1的充电辊的硬度为61°，体积电阻值(NN)为8.15logΩ·cm，环境影响度(LL值与HH值之差)为0.93logΩ·cm，电压影响度(10V值与250V值之差)为0.17logΩ·cm。而且，辊内的电阻值的最大值与最小值之差为0.36logΩ·cm。
接着，将上述充电辊设置作为图1的电子照相印刷装置的标号2的充电辊，外加1000V的电压进行印刷试验。其结果是，充电均匀，再现了很好的图像。
(实施例2)
用与实施例1相同的方法，只改变复合导电性橡胶粉末的配合量，用上表2的No.9的配方来制成充电辊。实施例2的充电辊的硬度为64°，体积电阻值(NN)为8.11logΩ·cm，环境影响度(LL值与HH值之差)为0.43logΩ·cm，电压影响度(10V值与250V值之差)为0.38logΩ·cm。而且，辊内的电阻值的最大值与最小值之差为0.38logΩ·cm。
接着，与实施例1相同，将实施例2的充电辊设置作为图1的电子照相印刷装置的标号2的充电辊，外加1000V的电压进行印刷试验。其结果是，充电均匀，再现了很好的图像。而且，确认了在LL环境下及HH环境下都能再现很好的图像。
(实施例3)
在上表2的No.9中用电子导电性树脂粉末取代实施例2中使用的复合导电性橡胶粉末，制成充电辊。这里，上述导电性树脂粉末的制造工序如下。
1)将上表3的配方B的聚氯乙烯(商品名：ZEST P-21，日本ZEON公司制造)、硬脂酸氧化镁、SEAST 3、以及一半的DOP放入品川式搅拌机，进行混合搅拌。
2)接着，在1)中已充分搅拌之后，一点一点地掺入另外一半的DOP，制成糊浆。
3)接着，将上述糊浆注入放有芯轴的模子中，在160℃、180分钟的条件下加热固化。
4)进一步，冷却后脱模，制成导电性树脂辊。
5)其后，研磨上述辊，制成平均粒径为5μm的导电性树脂粉末。
用该导电性树脂粉末取代与实施例2相同的作为No.9的配合剂的导电性橡胶粉末。实施例3的充电辊的硬度为62°，体积电阻值(NN)为8.23logΩ·cm，环境影响度(LL值与HH值之差)为0.53logΩ·cm，电压影响度(10V值与250V值之差)为0.44logΩ·cm。而且，电阻值的最大值与最小值之差为0.36logΩ·cm。
接着，与实施例1相同，将上述充电辊设置作为图1的电子照相印刷装置的标号2的充电辊，外加1000V的电压进行刷试验。其结果是，充电均匀，再现了很好的图像。而且，确认了在LL环境下及HH环境下都能再现很好的图像。
(比较例1)
用一般的方法，通过以杂交来缓和离子导电与电子导电的电气特性的方法制成充电辊，进行比较。
采用与实施例1相同的成型工序用上表2的No.3制成外径为15φ、长为320mm的充电辊。墨粉脱模层的成型也与实施例1的相同。
比较例1的充电辊的硬度为58°，体积电阻值(NN)为8.29logΩ·cm，环境影响度(LL值与HH值之差)为1.85logΩ·cm，电压影响度(10V值与250V值之差)为0.13logΩ·cm。而且，电阻值的最大值与最小值之差为0.43logΩ·cm。
接着，与实施例1相同，将上述充电辊设置作为图1的电子照相印刷装置的标号2的充电辊外加1000V的电压进行印刷试验。其结果是，充电均匀，在NN环境下虽再现了很好的图像，但在LL环境下电阻值升高，在HH环境下电阻值降低，不能再现满意的图像。
(比较例2)
采用与一般的橡胶辊成型方法即实施例1的充电辊的成型工序相同的方法，用上表2的No.7，制成外径为15φ、长为320mm的充电辊。上述充电辊的硬度为61°，体积电阻值(NN)为8.23logΩ·cm，环境影响度(LL值与HH值之差)为1.37logΩ·cm，电压影响度(10V值与250V值之差)为0.30logΩ·cm。而且，电阻值的最大值与最小值之差为0.34logΩ·cm。
接着，与实施例1相同，将上述充电辊设置作为图1的电子照相印刷装置的标号2的充电辊，外加1000V的电压进行印刷试验。其结果与比较例1的相同。
以下，考察表2的No.1～No.9。No.1～No.6采用一般的杂交方法，No.1～No.3配方的电压影响度低，但环境影响度为1.0logΩ·cm以上，对图像的评价低。No.4～No.6的环境影响度、电压影响度都很差，而且辊内的电阻值的误差也很大，对图像的评价很低。No.7～No.9是采用本发明的缓和离子导电与电子导电的电气特性的方法配合导电性橡胶或树脂粉末进行杂交的方法。No.7由于导电性橡胶粉末的添加量很少，因此电气特性的改善不充分。No.8、No.9不仅改善了环境、电压影响度以及电阻值的误差，也再现了稳定的图像。
(实施例4)
采用下表4(单位：重量份)所示的实施例4的配方，通过与上述实施例1相同的工序制成辊。表4中的导电性粉末A～C是将表3的导电性粉末配方A～C的合成橡胶或混合树脂固化并粉末化而成的导电性粉末。制得的辊是在芯轴上依次设置导电性弹性层和墨粉脱模层，上述导电性弹性层是由混入离子导电性橡胶粉末的电子导电与离子导电的复合导电性(杂交)橡胶海绵而构成的。辊的硬度为10(JIS-A)。
将实施例4制得的辊用于图1的标号5的转印辊时，不受电压、环境的影响，转印均匀，图像印刷很好。
(实施例5)
采用下表4所示的实施例5的配方，通过与上述实施例1相同的工序制成辊。制得的辊是在芯轴上依次设置导电性弹性层和墨粉脱模层，上述导电性弹性层是由混入电子导电性树脂粉末的离子导电性橡胶海绵而构成的。辊的硬度为5(JIS-A)。
将实施例5制得的辊用于图1的标号5的转印辊时，能得到与实施例4相同的效果。
(实施例6)
首先，用上表4的实施例6的配方将已混合搅拌的合成橡胶溶于甲苯中备好橡胶溶液。其次，在表面涂有粘合剂的外径为24.8mm、厚为50μm的由聚酰亚胺制成的带状基体上涂覆该橡胶溶液。接着，等甲苯挥发后，在120℃、30分钟的条件下加热固化，在树脂带状基体上设置混入了电子导电与离子导电的复合导电性(杂交)橡胶粉末的离子导电性橡胶层，以制成转印带。
实施例6的转印带如图3所示，在由聚酰亚胺构成的树脂带层(基体)24上设置橡胶层(导电性弹性层)22，上述橡胶层22是在离子导电性橡胶中混入离子导电与电子导电的复合导电性(杂交)橡胶粉末而构成的。
将得到的转印带用于没有中间转印带的复印机的转印带时，不受电压、环境的影响，能得到很好的图像。
(实施例7)
首先，采用上表4的实施例7的配方，实行与实施例6相同的工序。其后采用喷涂法在带表面涂上厚为10μm的作为墨粉脱模层的FEUA变性氟树脂涂料(旭硝子制造)，以制成中间转印带。
得到的中间转印带是在树脂带基体上设置混入了离子导电性橡胶粉末的电子导电性橡胶层，再在其上设置墨粉脱模层而构成的。将该中间转印带装在图1的标号8的位置上进行印刷试验时，不受电压、环境的影响，能得到很好的图像。
(实施例8)
将采用上表4的实施例8的配方混合搅拌后的合成橡胶作为上层，将在EPDM中配合公认的硫化剂、硫化催化剂、防老化剂、软化剂等的绝缘性合成橡胶作为下层，同时挤压该2层，制成辊。除了同时挤压2层之外，其它的制造工序与实施例1中的相同。
得到的辊是在芯轴上依次设置2层橡胶层和墨粉脱模层，上述橡胶层的上层是混入了电子导电与离子导电的复合导电性(杂交)橡胶粉末的电子导电性橡胶海绵而构成的。
将得到的辊用于图1的标号10的转印辊时，不受电压、环境的影响，能得到很好的图像。
(实施例9)
将采用上表4的实施例9的配方混合搅拌后的合成橡胶作为上层，将与实施例4相同的配方的合成橡胶作为下层，同时挤压该2层，制成辊。除了同时挤压2层之外，其它的制造工序与实施例1中的相同。
得到的辊是在芯轴上依次设置2层橡胶层和墨粉脱模层，上述橡胶层的上层混入了电子导电与离子导电的复合导电性(杂交)橡胶粉末，下层是混入了离子导电性橡胶粉末的电子导电与离子导电的复合导电性(杂交)的橡胶海绵层而构成的。
将得到的辊用于图1的标号10的转印辊时，不受电压、环境的影响，能得到很好的图像。
还有，本发明不只限于上述实施方式，在实施阶段只要不脱离其宗旨的范围，可改变结构要素将其具体化。而且，通过将上述实施方式中公开的多个结构要素进行适当组合，能形成各种各样的发明。例如，可以从实施方式公开的全部结构要素中删除几个结构要素。还可将不同的实施方式的结构要素进行适当的组合。
[表1]
  导电剂的种类   电阻值的决定   电流速度   电阻值误差   电压影响度   环境影响度   通电上升
  离子导电剂   离子浓度   小   小   小   大   小
  电子导电剂   电子颗粒间距离   大   大   大   小   大
[表2]
  No.1   No.2   No.3   No.4   No.5   No.6   No.7   No.8   No.9
  Gechron 3106   50   50   50   50   50   50   50   50   50
  Gechron 1100   50   50   50   50   50   50   50   50   50
  硫化锌2种   5   5   5   5   5   5   5   5   5
  硫磺   1   1   1   1   1   1   1   1   1
  NOCCELER C2   1   1   1   1   1   1   1   1   1
  NOCRAC TT   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  NOCRAC 224S   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  硬脂酸   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  Brown FacticeBrownPR纯种   20   20   20   20   20   20   20   20   20
  SEAST 3   -   7.5   10   12.5   15   17.5   10   10   10
  导电性橡胶(树脂)粉末   -   -   -   -   -   -   50   75   100
  橡胶薄膜硬度[JIS A]   55   57   58   60   63   65   62   62   63
  体积电阻值(NN值)[log Ω·cm]   8.36   8.28   8.31   7.47   7.00   5.60   8.33   8.19   7.96
  环境影响度*1[log Ω·cm]   1.76   1.81   1.85   1.85   1.68   0.84   1.37   0.94   0.33
  电压影响度*2[log Ω·cm]   0.11   0.08   0.13   0.54   0.84   1.78   0.30   0.17   0.16
  *1+*2   1.87   1.89   1.98   2.39   2.52   2.62   1.67   1.11   0.49
  电阻值误差[log Ω·cm]   0.27   0.28   0.43   0.83   1.75   2.43   0.34   0.37   0.41
  印刷图像评价   差   差   差   差   差   差   差   良好   良好
*1：(LL值-HH值)  *2：(10V值-250V值)
电阻零散值表示最大值与最小值之差
NN值：温度23℃、湿度55RH％时的电阻值
LL值：温度10℃、湿度15RH％时的电阻值
LL值：温度50℃、湿度85RH％时的电阻值
[表3]
Figure C20041010227400251
体积电阻值的单位：logΩ·cm
[表4]
Figure C20041010227400261

Claims (10)

1. 一种导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将作为导电剂的、至少使导电性合成橡胶或导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到合成橡胶中，硫化所述合成橡胶而制成橡胶弹性体，所述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
2. 如权利要求1所述的导电性构件，其特征在于，所述导电性弹性层是海绵层。
3. 如权利要求1所述的导电性构件，其特征在于，所述导电性粉末的体积电阻值为109Ω·cm以下，粒径为0.1μm以上，1000μm以下。
4. 如权利要求1所述的导电性构件，其特征在于，在所述导电性构件的最上层设置有墨粉脱模层。
5. 如权利要求1所述的导电性构件，其特征在于，至少可用作为转印辊，充电辊、显影辊、清洗辊、转印带、中间转印带，以及中间转送鼓中的任何一种构件。
6. 一种导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将电子导电性合成橡胶或电子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到离子导电性合成橡胶中，硫化所述离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，所述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
7. 一种导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将离子导电性合成橡胶或离子导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶中，硫化所述电子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，所述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
8. 一种导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将复合导电性合成橡胶或复合导电性混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶中，硫化所述电子导电性合成橡胶或离子导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，所述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
9. 一种导电性构件，其特征在于，在将导电性弹性层设置在由金属或树脂构成的基体上的导电性构件中，是将具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任何一种导电性的合成橡胶或具有电子导电性、离子导电性、复合导电性中的任何一种导电性的混合树脂固化并粉末化的导电性粉末混入到复合导电性合成橡胶中，硫化所述复合导电性合成橡胶而制成橡胶弹性体，所述导电性弹性层是由该橡胶弹性体构成的。
10. 一种导电性构件，其特征在于，在由金属或树脂构成的基体上设置多层的导电性构件中，所述多层的全部或一部分为如权利要求1所述的导电性弹性层。
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