CN101454728B - 显影刮板 - Google Patents

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Abstract

一种刮板构件，以硅橡胶为主要成分，并含有从由作为所述硅橡胶的添加成分的超高分子量聚乙烯、碳纳米管和球壳状碳分子组成的组中选出的至少1种而构成，因此，在实用范围内不使硅橡胶的柔软度受损地减小摩擦系数使其容易滑动，可减少橡胶的磨损量、不损画质并提高显影刮板的耐刷性。另外，通过减小摩擦系数使其容易滑动，可减小因显影辊与显影刮板接触而产生的力，从而可将驱动电动机的小型化来节约能源并实现装置的紧凑化。

Description

显影刮板
技术领域
本发明涉及显影刮板，尤其涉及激光打印机、复印机及传真机等电子照相图像形成装置的显影装置中使用的显影刮板。
背景技术
在采用电子照相成像工艺的图像形成装置中，设有用以使感光鼓上的潜像显影的显影装置。
公知的显影装置，例如显影装置71(参照特开2003-43812号公报等)，如图5所示，它设有贮料斗72、显影辊73、可转动的搅拌板74及显影刮板75。
这种显影装置71中，贮料斗72内的显影剂76由搅拌板74提供给显影辊73，并通过显影刮板75和显影辊73的摩擦带电，以薄层的形式均匀地附着在显影辊203的周面上，然后，显影剂76从显影辊73移动到形成有潜影的感光鼓77上从而进行显影。
公知的显影刮板75，例如具有以下结构的显影刮板：沿着金属制支持构件82的端侧部，形成有由弹性构件构成刮板构件84。
显影刮板75的刮板构件84使用的弹性构件，例如由硅橡胶形成。在形成由这种硅橡胶构成的弹性构件时，将交联剂(硬化剂)掺混到硅橡胶中，并通过将其注入模具的型腔中后使其硬化，成形出具有预定形状的弹性构件。
迄今，未曾有人作过这样的尝试：为了有效利用硅橡胶本身具有的良好物性(如柔软性、耐热性、耐久性等)而特意向硅橡胶内加添加剂，使其发挥特殊功能。
然而，提高由弹性构件构成的刮板构件84的耐刷性是极为重要的因素，因为这关系到是否能够长时间确保产品质量。
发明内容
本发明基于上述实际情况构思而成，其目的在于：在实用范围内不使硅橡胶的柔软度等物性受损地减小摩擦系数，使其容易滑动以减少橡胶的磨损量、不影响画质并提高显影刮板的耐刷性。
完成上述课题的本发明为一种显影刮板，所述显影刮板在支持构件的端侧部设有刮板构件；所述刮板构件的结构以硅橡胶为主要成分，并含有从由作为所述硅橡胶的添加成分的超高分子量聚乙烯、碳纳米管及球壳状碳分子组成的组中选出的至少1种。
作为本发明的优选实施例，其中：所述超高分子量聚乙烯为含有100万以上的分子量、其平均颗粒尺寸为20～125μm的粉末；硅橡胶以100重量份中占5～40重量份的比例包含所述超高分子量聚乙烯。
作为本发明的优选实施例，其中：所述超高分子量聚乙烯的表面进行了活性化处理，其表面生成有-OH基、-COOH基。
作为本发明的优选实施例，其中：硅橡胶以100重量份中占2～10重量份的比例包含所述碳纳米管。
作为本发明的优选实施例，其中：硅橡胶以100重量份中占0.5～5重量份的比例包含所述球壳状碳分子。
作为本发明的优选实施例，其中：所述刮板构件的摩擦系数为1.2以下。
本发明的显影刮板上的刮板构件，以硅橡胶为主要成分而构成，含有从由作为所述硅橡胶的添加成分的超高分子量聚乙烯、碳纳米管及球壳状碳分子组成的组中选出的至少1种，因此，在实用范围内不使硅橡胶的柔软度等物性受损地减小摩擦系数，使其容易滑动以减少橡胶的磨损量，不影响画质并提高显影刮板的耐刷性。另外，通过减小摩擦系数使其容易滑动，可减小因显影辊与显影刮板接触而产生的力，从而可通过将驱动电动机的小型化来节约能源并实现装置的紧凑化。
附图说明
图1为表示一例本发明的显影刮板的透视图；
图2为表示又一例本发明的显影刮板的透视图；
图3为表示又一例本发明的显影刮板的透视图；
图4为图3的平面图；
图5为一例表示显影装置的结构；
图6为用以说明摩擦磨损试验的测量装置的概略图；
图7为表示摩擦磨损试验的结果的曲线图；
图8为用以说明旋转式摩擦磨损试验的测量装置的概略图；
图9为表示摩擦磨损试验的结果的曲线图；以及
图10为表示摩擦磨损试验的结果的曲线图。
具体实施方式
以下就本发明的优选实施例进行说明。
本发明例如涉及显影刮板75，如图1所示，具有位于支持构件82端侧部的刮板构件84，其要点在于刮板构件84的形成材料。
本发明的要部即刮板构件84，以硅橡胶为主要成分构成，并含有从由作为所述硅橡胶的添加成分的超高分子量聚乙烯、碳纳米管及球壳状碳分子组成的组中选出的至少1种。
对于本发明使用的刮板构件84的形状，并无特殊限定，例如，可为如图1～3所示的任一刮板构件84的形状，作为支持构件82，可适当选用例如不锈钢、弹簧用磷青铜等的金属基板，也可选用陶瓷基板或树脂基板。
作为刮板构件84的主要成分即硅橡胶，例如可为液态硅橡胶和硬化剂的混合物。
以下分别就硅橡胶中的各添加成分进行详细说明。
〔超高分子量聚乙烯〕
本发明中使用的超高分子量聚乙烯，含有100万以上(特别是100万～500万)的分子量，其平均颗粒尺寸为20～125μm(优选35～100μm)的粉末。超高分子量聚乙烯中也可混入碳化钛微粒。
本发明中使用的超高分子量聚乙烯的表面最好进行活性化处理，在其表面生成-OH基、-COOH基。通过对其表面进行活性化处理，提高在主要成分即硅橡胶中的分散性及粘接性。
硅橡胶以100重量份中占5～40重量份的比例包含所述超高分子量聚乙烯。若不足5重量份，则会产生如下问题：不能通过添加超高分子量聚乙烯而充分减小摩擦系数并提高耐磨损性。另一方面，若超过40重量份，则存在如下倾向：由于添加成分即超高分子量聚乙烯添加过量，导致超出了硅橡胶具有的柔软性等物性的实用允许范围。
作为超高分子量聚乙烯，具体可优选使用商品名为inhance(美国Fluoroseal公司)和商品名为mipelon(三井化学公司)等的超高分子量聚乙烯。
〔碳纳米管〕
本发明使用的碳纳米管最好由等离子CVD法(化学汽相沉积法(Chemical Vapor Deposition))、热CVD法、表面分解法、流动汽相合成法、电弧放电法等合成。
这样的碳纳米管以100重量份中占2～10重量份的比例包含于硅橡胶。
若不足2重量份，则会产生如下问题：不能通过添加超高分子量聚乙烯而充分减少摩擦系数并提高耐磨损性。另一方面，若超过10重量份，则存在如下倾向：由于添加成分即超高分子量聚乙烯添加过量，导致超出了硅橡胶具有的柔软性等物性的实用允许范围。
〔球壳状碳分子(fullerene)〕
例如，以C60和C70为代表的球壳状碳分子，含有将多个碳原子配置成球状的笼型结构。该球壳状碳分子的碳骼为这种碳的同素异性体，该碳的同素异性体具有通过含应变的sp2碳杂化轨道间的共价键来闭合的立体中空球壳状结构，其分子结构由多面体构成，其中所述多面体由5边形和6边形构成。
另外，为了提高在主要成分即硅橡胶中的分散性及粘接性，最好预先用各种公知的方法对球壳状碳分子表面进行化学改性。
所述球壳状碳分子以100重量份中占0.5～5重量份的比例包含于硅橡胶。若未满0.5重量份，则会产生如下问题：不能通过添加超高分子量聚乙烯而充分减小摩擦系数并提高耐磨损性。另一方面，若超过5重量份，则有如下倾向：由于添加成分即超高分子量聚乙烯添加过量，导致超出了硅橡胶具有的柔软性等物性的实用允许范围。
〔实施例〕
以下通过具体实施例就本发明进行更详细的说明。
(实施例1)
作为向主要成分即硅橡胶中添加的添加剂，准备了超高分子量聚乙烯(商品名为inhance、型号为UH-1250)。
该超高分子量聚乙烯为平均粒径为30μm、分子量约为50～600万的物质。
以如下表1所示的比例(重量份)(相对于硅橡胶100重量份)添加由这种超高分子量聚乙烯构成的添加剂，由此制造用于物性测定的各种样品。
用所制作的各样品分别求出：(1)硬度(Duro-A)：JIS K6253；(2)拉伸强度：JIS K6251；以及(3)伸长量：JIS K6251。并且，制造成作为实际显影刮板起作用的形态，然后将其装入电子照相图像形成装置的显影装置中，进行了实际使用实验。对于使用实验的结果，若判断没有问题时，则用「○」表示，若判断有问题则用「×」表示。作为判断的分界标准，在图像形成时若出现条纹或带时，则判断为有问题。
结果见下表1。
表1
根据表1所示的结果确认：对于将超高分子量聚乙烯用作添加剂情况，含有量在5～40重量份的范围内时，在完成作为显影刮板的功能方面，尤其不会有问题。
接着，用由如上表1中样品I-1(超高分子量聚乙烯的含有量为0)的成分而制作的试样和由样品I-4(超高分子量聚乙烯的含有量为20重量份)的成分而制作的试样，根据如下要领进行摩擦磨损试验。
〔摩擦磨损试验〕
图6为测量装置的概略图。
如图6所示，将试样片固定在旋转工作台上，并使其与上部固定的试样球接触。这时，试样球和用于球的固定的夹具类设定为：通过万向支架(gimbal)来调整整体的平衡，从而消除加在试样球上的垂直载荷。试样球上部放有负荷重量，并通过试样球将载荷的分量(垂直载荷)加在试样上。从旋转工作台中心设定试样球的位置的距离偏离后，通过使工作台旋转，使得试样球在以试样上设定的距离为半径的圆周上滑动，这时，通过负荷传感器来测量试样和试样球间产生的摩擦力。
测定条件设为：
·负荷重量：50g
·设定半径：3mm
·旋转速度：15rpm
·线速度：1.88mm/sec
图7中的曲线示出了结果。根据如图7所示的结果，可知：样品I-4(超高分子量聚乙烯的含有量为20重量份)的本发明样品，随着时间的推移，摩擦系数一直保持极低的状态。
接着，使用由如上表1中样品I-1(超高分子量聚乙烯的含有量为0)的成分制造的试样、由样品I-2(含有5重量份超高分子量聚乙烯)的成分制造的试样以及由样品I-4(含有20重量份超高分子量聚乙烯)的成分制造的试样，根据下述要点进行旋转式磨损试验。
〔旋转式磨损试验〕
图8概略示出了测定方法。
实验步骤如下。
(1)将试样固定并保持在砝码上。
(2)砝码的定载荷设为100g。
(3)将# 2400研磨纸固定在转盘上。
(4)对试样施加100g的定载荷，将研磨纸放在固定的转盘上，使转盘以150rpm的速度旋转30分钟来研磨试样，然后对试样的研磨程度进行评估。
通过表面光洁度形状测量器测量来测量前后的形状，将前后之差作为研磨量。试样形状设为长45mm×宽10mm×厚1.5mm。
结果见下表2。
表2
1-1(比较) 1-2(本发明) 1-4(本发明)
试验前厚度(mm) 1.48 1.48 1.48
试验后厚度(mm) 1.31 1.38 1.40
磨损量(mm) 0.17 0.10 0.08
残余量(％) 89 93 95
根据表2所示的结果可知：样品I-2(含有5重量份超高分子量聚乙烯)和样品I-4(含有20重量份超高分子量聚乙烯)的本发明样品具有非常良好的耐磨损性。
还可确认：上述实施例1中，将本发明的超高分子量聚乙烯的平均颗粒尺寸从60μm改变为35、45及135μm的粉末，也可得到类似于表1～表2和图7所示的结果。
再者，本发明的超高分子量聚乙烯可作为添加剂添加到通常用作显影刮板的橡胶材料即硅橡胶、聚氨酯橡胶中，特别是添加到其耐磨损性比聚氨酯橡胶差的硅橡胶中，可取得明显的添加效果。
(实施例2)
作为用于向主要成分即硅橡胶中添加的添加剂，准备了碳纳米管(昭和电工(股份)VGCF)。
以表3所示的比例(重量份)(相对于硅橡胶100重量份)，添加由这种碳纳米管构成的添加剂，制造用于物性测定的各样品。
用制成的各样品，分别求出以下值：(1)硬度(Duro-A)：JIS K6253；(2)拉伸强度：JIS K6251；以及(3)伸长量：JIS K6251。并且，将其制成作为实际显影刮板使用的形态，然后将其装入电子照相图像形成装置的显影装置中进行使用实验。对于使用实验的结果，若判断没有问题时，则用「○」表示，若判断有问题则用「×」表示。作为判断的边界标准(境界レベル)，在图像形成时若出现条纹或条带时，则判断为有问题。
结果见下表3。
表3
Figure G2007800192832D00091
根据表3所示的结果可确认：对于将碳纳米管用作添加剂的情况，含有量在2～10重量份的范围内时，在实现作为显影刮板的功能上尤其不会有问题。
接着，使用由样品II-1(碳纳米管的含有量为0)的成分制造的试样和由样品II-4(含有10重量份碳纳米管)的成分制造的试样，根据与上述实施例1的情况同样的要领进行摩擦磨损试验。
图9的曲线示出了测量结果。从图9所示的结果可知：样品II-4(含10重量份碳纳米管)的本发明样品，相对于时间的推移，其摩擦系数很低。
(实施例3)
作为向主要成分即硅橡胶中添加的添加剂，准备了通过电弧放电法制造的球壳状碳分子(C60约60％重量、C70约25％重量、其他为高次球壳状碳分子)。
以表4所示的比例(重量份)(相对于硅橡胶100重量份)，添加由这样的球壳状碳分子构成的添加剂，从而制成物性测定的各种样品。
使用制成的各样品，分别求出以下值：(1)硬度(Duro-A)：JISK6253；(2)拉伸强度：JIS K6251；以及(3)伸长量：JIS K6251，此外，将其制造成用作实际显影刮板的形态，然后将其装入电子照相图像形成装置的显影装置中进行使用实验。对于使用实验的结果，若判断没有问题时，则用「○」表示，若判断有问题则用「×」表示。作为判断的边界标准，在图像形成时若出现条纹或条带时，则判断为有问题。
结果见下表4。
表4
Figure G2007800192832D00101
根据表4所示的结果确认：对于将球壳状碳分子作为添加剂使用的情况，含有量在0.5～5重量份的范围内时，在实现作为显影刮板的功能方面，尤其不会有问题。
接着，使用由样品III-1(球壳状碳分子的含有量为0)的成分而制造的试样和由样品III-5(含5重量份的球壳状碳分子)的成分而制造的试样，按照与上述实施例1的情况相同的要领进行摩擦磨损试验。
图10的曲线示出了测量结果。如图10所示的结果，可知：样品III-5(含5重量份的球壳状碳分子)的本发明样品，相对于时间的推移，摩擦系数一直保持极低的状态。
根据以上结果，本发明的效果显而易见。换言之，本发明的显影刮板上的刮板构件以硅橡胶为主要成分，并含有从由作为所述硅橡胶的添加成分的超高分子量聚乙烯、碳纳米管及球壳状碳分子组成的组中选出的至少1种，因此，在实用范围内不使硅橡胶的柔软度受损地减小摩擦系数并使其容易滑动，可减少橡胶的磨损量、不损画质并提高显影刮板的耐刷性。另外，通过减小摩擦系数使其容易滑动，可减小因显影辊与显影刮板接触而产生的力，从而可将驱动电动机的小型化来节约能源并实现装置的紧凑化。
产业上的可利用性
可用于电子照相图像形成装置的显影装置中使用的显影刮板的制造。

Claims (3)

1.一种在支持构件的端侧部设有刮板构件的显影刮板，其特征在于：
所述刮板构件以硅橡胶为主要成分而构成，并且作为该硅橡胶的添加成分而含有超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯为具有100万以上的分子量、平均颗粒尺寸为20～125μm的粉末，以100重量份硅橡胶中占5～40重量份的比例被包含。
2.如权利要求1所述的显影刮板，其中：
所述超高分子量聚乙烯的表面被活性化处理，其表面生成有-OH基、-COOH基。
3.如权利要求1所述的显影刮板，其中：
所述刮板构件的摩擦系数为1.2以下。
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