CN102132222A

CN102132222A - 带电辊

Info

Publication number: CN102132222A
Application number: CN2009801328608A
Authority: CN
Inventors: 高野纯一; 田河宏高; 江头泉; 白仓代治郎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2011-07-20
Also published as: KR20110050687A; US20110249372A1; JPWO2010021403A1; US8711543B2; WO2010021403A1; JP5209055B2

Abstract

本发明提供可在接触式带电方法中使用的、可更简单地制作的、能更有效地防止由导电剂引起的不利情况的带电辊。所述带电辊为带电辊(10)、(20)，其具有轴(1)、和形成于轴(1)的外周的弹性层(2)、和形成于弹性层(2)的外周面的表层(3)，其中，弹性层(2)是用紫外线固化型树脂形成的，表层(3)是用热固化型树脂形成的。弹性层(2)的厚度优选为0.9～1.3mm，轴(1)优选为金属制的中空圆筒体或实心圆柱体。

Description

带电辊

技术领域

本发明涉及带电辊(以下也简称为“辊”)，详细而言，涉及可在接触式带电方法中使用的、可更简单地制作的、能更有效防止由导电剂引起的不利情况的带电辊。

背景技术

一般，对于复印机、打印机、传真机等使用电子照相方式的图像形成装置，在图像形成的各工序中，使用转印辊、显影辊、调色剂供给辊、带电辊、清洁辊、中间转印辊、带驱动辊等赋予了导电性的辊。

作为这种导电性辊，已知有在由金属或树脂形成的导电轴上设置由发泡或非发泡橡胶形成的弹性层、并在其上设置一层以上的表层来形成的带电辊等。例如，专利文献1中公开了在由发泡层形成的弹性层的表面具有由聚氨酯树脂等形成的电阻调整层和表皮层的带电辊。另外，专利文献2中公开了在由发泡层或发泡层和表皮层形成的弹性层的表面涂布紫外线固化型树脂而成的发泡体辊。进而，专利文献3中公开了具有非发泡橡胶弹性层和由聚硅氧烷形成的表层的导电性辊。再有，专利文献4中公开了具有由弹性体形成的弹性层和包含紫外线固化型树脂的树脂包覆层的导电性辊。

另外，专利文献5中公开了在由树脂形成的导电轴上设置有由紫外线固化型树脂形成的树脂层的显影辊。

进而，已知使用紫外线固化型树脂作为导电性辊的弹性层。例如，专利文献6中公开了用模涂布机涂布紫外线固化型树脂的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-121445号公报

专利文献2：日本特开2002-310136号公报

专利文献3：日本特开2007-232861号公报

专利文献4：日本特开2008-165214号公报

专利文献5：国际公开第2005/121906号小册子

专利文献6：日本特开2006-184895号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1～4记载的现有的导电性辊的弹性层是由发泡橡胶或非发泡橡胶形成的，因此作为工序，需要组模工序、预热工序、铸型工序、加热固化工序、冷却工序、以及实心层(电阻调整层等)制作工序。例如，在专利文献2的段落[0015]等中公开了作为利用发泡橡胶的弹性层形成方法的、利用双组分橡胶的模具内发泡方法，专利文献3的段落[0012]～[0014]等中公开了作为利用非发泡橡胶的弹性层形成方法的、注射成型橡胶管并插入心轴的方法、以及通过挤出在心轴上设置橡胶层并通过旋转磨石进行研磨的方法。因此，在专利文献1～4记载的方法中，为了形成弹性层，需要专用的设备和较长的固化等的时间，希望对其进行改良。

另外，在接触式带电方法中使用的带电辊中，为了具有能耐受与感光体的抵接的弹性而需要设置弹性层。然而，专利文献5记载的方法通过在中空圆筒体上以树脂层的形式设置紫外线固化型树脂的方法来形成弹性层，但由于是中空的，因此存在直径会过大的问题。

进而，如专利文献6中记载的方法那样，在弹性层上进一步层叠包含紫外线固化型树脂的化合物时，希望进一步对由炭黑等导电剂导致的透明度降低、或低分子导电剂的渗出等由导电剂引起的影响进行改良。

因此，本发明的目的在于，解决上述问题，提供可在接触式带电方法中使用的、可更简单地制作的、能更有效地防止由导电剂引起的不利情况的带电辊。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，通过使用紫外线固化型树脂作为弹性层并进一步在弹性层上层叠不含紫外线固化型树脂的化合物，可以得到可在接触式带电方法中使用的、可更简单地制作的、还能防止由导电剂引起的不利情况的带电辊，从而完成了本发明。

即，本发明的带电辊，其具有轴、和形成于该轴的外周的弹性层、和形成于该弹性层的外周面的表层，

其特征在于，前述弹性层是用紫外线固化型树脂形成的，

前述表层是用热固化型树脂形成的。

另外，在本发明的带电辊中，前述弹性层的厚度优选为0.9～1.3mm，前述轴优选为金属制的中空圆筒体或实心圆柱体。

发明的效果

根据本发明，可以提供可在接触式带电方法中使用的、可更简单地制作的、能防止由导电剂引起的不利情况的带电辊。

附图说明

图1是示出本发明的适宜实施方式的带电辊的一个例子的图。

图2是示出本发明的适宜实施方式的带电辊的另一例子的图。

附图标记说明

1 轴

2 弹性层

3 表层

10、20 带电辊

具体实施方式

下面边参照附图边详细说明本发明的适宜实施方式。

图1是示出本发明的适宜实施方式的带电辊的一个例子的图。本发明的带电辊10具有轴1、和形成于该轴1的外周的弹性层2、和形成于弹性层2的外周面的表层3。

另外，在本发明中，重要的是，弹性层2是用紫外线固化型树脂形成的，同时表层3是用热固化型树脂形成的。通过由紫外线固化型树脂使带电辊具有所需的弹性，可以不设置以往的利用橡胶的弹性层地形成带电辊。另外，如果在表层中使用紫外线固化型树脂，则在配合炭黑作为导电剂的情况下，由于炭黑是黑色的，因此有可能会吸收紫外线、使固化不充分，而通过在表层中使用热固化型树脂，则不论是哪一种导电剂都可以充分进行固化。

在本发明中，作为紫外线固化型树脂，只要能够获得本发明所期望的效果则没有特别限定，优选为具有下述(1)～(4)的特性的紫外线固化型树脂：

(1)与轴1的密合性良好；

(2)体积电阻率为10⁶～10⁸Ω·cm；

(3)具有柔软性，断裂强度大；

(4)不发生低分子导电剂的渗出。

由此，可以兼具现有的带电辊中的发泡体弹性层和实心表层这两者的特性。

作为上述紫外线固化型树脂，可列举出聚酯树脂、聚醚树脂、氟树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸-聚氨酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、有机硅树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙烯基醚系树脂、乙烯基酯系树脂和在这些树脂中导入特定官能团而得到的改性树脂等，这些树脂可以使用单独一种，也可以将两种以上混合使用。对于上述化合物，在后述导电剂的基础上，根据需要还可以包含反应性稀释剂。上述化合物中优选包含光聚合引发剂、光聚合促进剂。此外，可以根据需要包含公知的添加剂。

作为所述紫外线固化型树脂，特别优选为包含具有聚氨酯骨架的低聚物和紫外线聚合引发剂的聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂组合物。

另外，在本发明中，作为可以在弹性层2的紫外线固化型树脂中添加的导电剂，可采用适当的物质，作为碳系导电剂，可使用科琴黑(Ketjen black)、乙炔黑，作为橡胶用炭黑，可使用SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、FT、MT等，此外，还可使用氧化炭黑等墨用炭黑、热解炭黑、石墨等。

另外，可以添加高分子离子导电剂作为导电剂，作为所述高分子离子导电剂，例如可以使用日本特开平9-227717号公报、日本特开平10-120924号公报和日本特开2000-327922号公报中记载的物质，对此没有特别限定。

具体而言，可举出由(A)有机聚合物材料、(B)可离子导电的聚合物或共聚物、和(C)无机盐或低分子量有机盐形成的混合物。在此，成分(A)是聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚氨酯或聚酯；成分(B)是低聚乙氧基化的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、芳香族环的低聚乙氧基化的苯乙烯，聚醚聚氨酯，聚醚脲，聚醚酰胺、聚醚酯酰胺或聚醚酯；另外，成分(C)是无机酸或低分子量有机质子酸的碱金属盐、碱土金属盐、锌盐或铵盐，优选为LiClO₄、LiCF₃SO₃、NaClO₄、LiBF₄、NaBF₄、KBF₄、NaCF₄SO₃、KClO₄、KPF₆、KCF₃SO₃、KC₄F₉SO₃、Ca(ClO₄)₂、Ca(PF₆)₂、Mg(ClO₄)₂、Mg(CF₃SO₃)₂、Zn(ClO₄)₂、Zn(PF₆)₂、或Ca(CF₃SO₃)₂等。

在本发明中，对形成上述弹性层2的方法没有特别限定，通常采用如下方法：制备分散或溶解有上述紫外线固化型树脂成分和导电剂等的涂料溶液，通过浸渍法、喷涂法、辊涂布法、模涂布法等将该涂料溶液涂布于上述轴1上并使其干燥固化的方法，其中，特别优选使用浸渍法。通过将紫外线固化型树脂直接涂布于轴1，可以简化制造工序。

另外，本发明的带电辊10的弹性层2的厚度优选为0.9～1.3mm。通过将弹性层2的厚度设定为所述范围，可以防止火花放电。如果弹性层2的厚度小于0.9mm，则特别是在以中美洲等为代表的高温低湿地区，有可能会由心轴(轴)对感光体产生火花放电，因而不优选。另一方面，如果弹性层2的厚度超过1.3mm，则浸渍涂布时的外径的控制会变得相当困难，容易产生左右差，因而不优选。此外，如果辊的外径左右差过大，则带电辊与感光体的密合性会变得不均匀，尤其在外径小的部分，其与感光体的密合变得不充分而无法充分发挥带电能力，有可能在图像评价中发生漏印这一不利情况。

在本发明中，作为轴1，可以使用金属制或塑料制的中空圆筒体或实心圆柱体的轴，优选为金属制的中空圆筒体或实心圆柱体，更优选为金属制的中空圆筒体。由此，可以进一步降低成本。

在本发明中，作为用于形成上述表层3的树脂，可以使用在形成带电部件的表层时使用的公知的橡胶、树脂，对此没有特别限定，可例示出聚氨酯改性丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺树脂和氟树脂等，可以使用它们中的一种或将两种以上混合使用。在这些当中，从能够赋予带电辊表面的耐调色剂附着性的观点来看，优选使用氟树脂。

作为该氟树脂，具体可例示出聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、氯三氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-偏二氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯等。

另外，在用于形成该表层3的树脂中，没有特别限定，可以添加导电剂来赋予或调整表层的导电性(电阻)。在该情况下，作为导电剂，没有特别限定，可以使用各种电子导电剂、各种离子导电剂，在本发明中特别优选使用碳。

可以适当调整导电剂的添加量以获得所期望的电阻。在该情况下，表层3的体积电阻率优选为1×10⁴～1×10¹²Ω·cm，特别优选为1×10⁶～1×10⁸Ω·cm，可以调整导电剂的添加量以实现这样的体积电阻率，使用碳作为导电剂时的添加量相对于基材树脂通常为1～100phr，特别是10～70phr左右。

此外，在用于形成该表层3的树脂组合物中，可以根据需要添加交联剂、增粘剂、触变性赋予剂、结构粘性赋予剂等添加剂。

对形成上述表层3的方法没有特别限定，通常而言，一般采用如下方法：制备分散或溶解有上述树脂成分和导电剂等的涂料溶液，并通过浸渍法、喷涂法、辊涂布法等涂布该涂料溶液，然后使其热固化等。此外，作为用于制备上述涂料溶液的溶剂，根据构成树脂组合物的基材树脂的种类等来适当选择即可，例如在使用氟树脂作为基材树脂时，可适宜地使用甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、甲苯、二甲苯等。

另外，表层3的厚度可以根据带电辊10的形态等来设定，对此没有特别限定，通常可为1～30μm，特别是1～20μm，如果低于1μm，则有可能辊的耐久性差，另一方面，如果超过20μm，则有可能对带电特性产生不良影响，或者表面产生皱褶等，无法获得良好的表面性能。

图2是示出本发明的适宜实施方式的带电辊的另一例子的图。在其被挤压在感光鼓上时在长度方向上形成均匀的工作面是重要的，因此带电辊20具有长度方向的中央部的直径大于端部的中凸(crown)形状。

在辊长度方向的截面上，长度方向的中央部比端部突出，作为表示其突出程度的中凸量，优选设定为50～300μm，通过这样，可以使一般的图像更好。在将中凸量设定为小于50μm时，辊长度方向的中央部的接触压力降低，另一方面，在将其设定为超过300μm时，辊长度方向的中央部的接触过强，上述任一情况均有可能导致带电量不均匀。此外，本发明的带电辊的中凸量的测定使用Mitutoyo Corporation制造的高精度激光测定仪LSM-430v进行。通过该测定仪在辊中央部和从中央部起向端部延伸90mm处测定外径，以中央部的外径与向两端部方向各延伸90mm处的外径的平均值的差为辊中凸量。例如，对于辊长250mm的带电辊，从一端起，在35mm、125mm、215mm的三个点测定外径。此时，将从一端起35mm处的外径记作A(mm)、125mm处的外径记作B(mm)、215mm处的外径记作C(mm)时，中凸量(μm)可以用下述计算式(1)来求出。

中凸量(μm)＝{B-(A+C)/2}×1000 (1)

另外，在本发明中，带电辊10、20优选使偏差(膜厚精度)在辊长度方向整个区域中为70μm以下。带电辊10、20与感光体在接触的同时旋转，在带电辊10、20的偏差大时，带电辊10、20与感光体之间会产生空隙。进而，其空隙距离也多种多样。在该情况下，残留在感光体上的调色剂颗粒和外部添加剂容易侵入到该空隙中、附着于带电辊10、20而形成不均匀。因此，会产生辊表面被斑驳污染这一结果，会成为图像不良的原因。此外，本发明的带电辊10、20的偏差的测定使用MitutoyoCorporation制造的高精度激光测定仪LSM-430v进行。通过该测定仪，分别在测定辊长度方向上的5个点测定外径，以各点所测定的外径的最大值与最小值的差的平均值为偏差。

带电辊10、20的制造方法为：将配合有紫外线固化型树脂的涂料涂布于轴1，照射紫外线(UV)，从而形成弹性层2。接着，在弹性层2上涂布表层3的涂料溶液，然后进行热固化。对于此时的固化温度，例如在使用水系涂料的情况下，可以设定为高于溶剂的沸点的温度，设定为约105℃以上。通过用紫外线固化型树脂形成弹性层，可以简化带电辊的制作工序和制作时间。

另外，在本发明中，对于用于使紫外线固化型树脂固化的紫外线(UV)的照射量和累积光量，只要能充分固化紫外线固化型树脂则没有特别限定，例如在100～700W/cm²的UV照射强度下以累积光量为200～3000mJ/cm²的方式进行照射。

实施例

下面用实施例来更详细地说明本发明。

(实施例1～4)

用模涂布机在中空圆筒体状的金属轴部件1(材质：铝A6063，长度：230mm，厚度0.7mm，外径φ18mm)的表面涂布下述表1所示的配方的涂布液，以1500W/cm²的UV照射强度照射5秒钟，得到下述表1所示的厚度的由紫外线固化型树脂形成的弹性层。测定所得由紫外线固化型树脂形成的弹性层的体积电阻率(Ω·cm)。

<体积电阻率的测定>

在温度23℃、相对湿度50％下，使用连接有UR探测器的Hiresta UP(三菱化学公司制造)作为测定装置，测定在250V的测定电压下的体积电阻率(Ω·cm)。

[表1]

※1)聚氨酯低聚物A，第一工业制药株式会社制造

※2)聚氨酯低聚物B，第一工业制药株式会社制造

※3)聚氨酯低聚物C，第一工业制药株式会社制造

※4)商品名：MTG-A，共荣社化学株式会社制造

※5)商品名：14EG-A，新中村化学工业株式会社制造

※6)商品名：ASA，新中村化学工业株式会社制造

※7)商品名：DPM-A，共荣社化学株式会社制造

※8)商品名：Sankonol MTG-A-50R，三光化学工业株式会社制造

※9)商品名：IRGACURE 184，Ciba Specialty Chemicals Inc.制造

进而，将作为表层3用的基材树脂的100质量份四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、作为导电剂的30质量份碳、以及30质量份PE粉末(商品名：SL3505，Elementis公司制造)混合，并以使得基材树脂浓度为10％的方式溶解分散在甲乙酮溶剂中而得到涂料溶液(表层形成用)，使用所得涂料溶液通过浸涂法形成厚度5μm的表层3(10⁷Ω·cm)，得到图1所示的带电辊。

实施例1～4的带电辊具有良好的体积电阻率，且均未发生导电剂的渗出等问题。另外，由于实施例1～4的带电辊用紫外线固化型树脂来形成弹性层，因此，与以往的弹性层使用橡胶等的带电辊相比，可廉价且简单地进行制造。

(实施例5～8)

接着，除了如下述表2所示地改变弹性层的厚度以外，与实施例1同样地制作带电辊。针对所得各带电辊，按照下述进行外径左右差的测定和图像评价。其结果一并示于下述表2。

<外径左右差的测定>

使用Mitutoyo Corporation制造的高精度激光测定仪LSM-430v，在从辊中央部起向端部延伸90mm处测定外径，求出向两端部方向各延伸90mm处的外径的差，以其为外径左右差(μm)。

<图像的评价>

将所得带电辊安装在HP公司制造的打印机Laser jetCP1210中，通过调色剂浓度的均匀性来评价图像。图像评价的评价基准如下所示。

<评价基准>

○：整个图像没有浓度不均匀，是均匀的。

△：图像的一部分有漏印，确认到部分浓度不均匀。

×：图像的大部分有漏印，确认到多处浓度不均匀。

[表2]

如上述表中所示，可以看出，如果弹性层的厚度过厚，则辊的外径左右差增大，图像性能降低。

Claims

1.一种带电辊，其具有轴、和形成于该轴的外周的弹性层、和形成于该弹性层的外周面的表层，

其特征在于，所述弹性层是用紫外线固化型树脂形成的，

所述表层是用热固化型树脂形成的。

2.根据权利要求1所述的带电辊，其中，所述弹性层的厚度为0.9～1.3mm。

3.根据权利要求1所述的带电辊，其中，所述轴为金属制的中空圆筒体或实心圆柱体。