CN102819208A - 显影辊的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种效率高、成本低、电学性能优异的显影辊生产方法，其步骤如下：①将芯轴放置在模具中，②往模具内注入半导电性橡胶进行发泡处理，在注完半导电性橡胶后，模具连同芯轴一起绕芯轴中心轴转动，直到完成发泡，发泡后的半导电性橡胶固化在芯轴表面形成弹性层，③将作显影辊导电表面层的材料熔融，并形成流延瀑布，④将步骤②中得到的芯轴和弹性层的结合体一边自转一边经过流延瀑布，⑤弹性层覆盖导电表面层后保持自转状态，在自转状态下进行固化处理，得到最终显影辊产品。

Description

显影辊的生产方法

技术领域：

本发明涉及一种显影辊的生产方法。

背景技术：

显影辊是用于电子照相图像形成设备中，负责一边粘附显影剂，一边把粘附到的显影剂转介给感光鼓，使感光鼓上的静电潜像可视出来，要实现这个过程，要求显影辊与感光鼓接触压合，这对显影辊弹性、表面硬度、粗糙度和带电特性都有特殊要求。

生产具有上述特性的显影辊，传统的方法是把芯轴放进模具内，然后往模腔内注入橡胶，进行发泡处理，使芯轴表面粘附一层半导电性橡胶弹性层，然后再把芯轴和半导电性橡胶弹性层的结合体放置到另一模具内，注入导电表面层橡胶，待橡胶固化后对表层橡胶进行打磨处理，得到表面硬度、粗糙度和带电特性都复合要求的显影辊。但这种生产方法需要两套模具、还要进行打磨处理，这增加了生产成本外，还增加了生产步骤，降低生产效率，此外，上述往模具注入熔融的半导电性橡胶进行发泡和注入熔融导电表面层橡胶进行成型，在固化前，较重的分子（例如导电石墨分子）会下沉到模腔的底部，导致固化后的半导电性橡胶弹性层和导电表面层电学性能不一致，影响显影效果的一致性。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种效率高、成本低、电学性能优异的显影辊生产方法。

本发明的发明目的可以通过以下的技术方案来实现：显影辊的生产方法，其步骤如下：①将芯轴放置在模具中，②往模具内注入半导电性橡胶进行发泡处理，在注完半导电性橡胶后，模具连同芯轴一起绕芯轴中心轴转动，直到完成发泡，发泡后的半导电性橡胶固化在芯轴表面形成弹性层，③将作显影辊导电表面层的材料熔融，并形成流延瀑布，④将步骤②中得到的芯轴和弹性层的结合体一边自转一边经过流延瀑布，⑤弹性层覆盖导电表面层后保持自转状态，在自转状态下进行固化处理，得到最终显影辊产品。

自转速度保持在120～200r/min。

芯轴和弹性层的结合体在流延瀑布下停留并自转至少一圈，然后穿过环状件，刮除多余的导电表面层熔融材料，然后再进入步骤④。

固化条件是，固化时间为10分钟～30分钟，固化温度为80～180℃。

采用本技术方案后，本发明的有益效果是：注入半导电性橡胶后，模具连同芯轴一起转动，直到发泡完成，这样使弹性层内各成分分布非常均匀，提高弹性层的电学特性，同理，通过将导电表面层材料熔融并形成流延瀑布，使经过的芯轴和弹性层结合体附上导电表面层材料，然后使其不停自转并进行固化处理，这个过程由于自转的作用使导电表面层内各成分分布保持均匀一致，导致它的电学性能得到非常大的优化，显影辊表面带电非常均匀，从而提高对感光鼓充电的均匀性。导电表面层不用通过模具成型，减少模具的投入，熔融后的导电表面层材料粒度非常细，生产得到显影辊后可以省去打磨工序，提高生产效率。

附图说明：

图1为本发明显影辊的结构示意图。

具体实施方式：

下面对本技术作进一步说明。

本实施例的显影辊的生产方法，其步骤如下：①将芯轴放置在模具中，②往模具内注入半导电性橡胶进行发泡处理，在注完半导电性橡胶后，模具连同芯轴一起绕芯轴中心轴转动，直到完成发泡，发泡后的半导电性橡胶固化在芯轴表面形成弹性层，该弹性层各项物理性能非常均匀，③将作显影辊导电表面层的材料熔融，并形成流延瀑布，④将步骤②中得到的芯轴和弹性层的结合体一边自转一边经过流延瀑布，自转速度保持在120～200r/min，芯轴和弹性层的结合体在流延瀑布下停留并自转至少一圈，然后穿过环状件，刮除多余的导电表面层熔融材料，⑤弹性层覆盖导电表面层后保持自转状态，在自转状态下进行固化处理，固化条件是，固化时间为10分钟～30分钟，固化温度为80～180℃，得到最终显影辊产品。

芯轴1在本实施例中为圆柱状，但可为中空圆筒状。

通常使用具有施加的电偏压或接地的显影辊1。因而，芯轴1为支撑构件，并且优选由导电性材料制成以使至少芯轴1的表面为导电性的。因此，在芯轴1中，至少外周面由导电性材料制成，所述导电性材料足以施加预定电压至在外周面上形成的弹性层2。作为具体芯轴的结构，可示例以下:

由金属和合金之一如Al、Cu合金或SUS制成的芯轴；

由具有设置有镀Cr或Ni表面的铁制成的芯轴；和

由具有设置有镀Cr或Ni表面的合成树脂制成的芯轴。

在用于电子照相图像形成设备的显影辊中，通常，芯轴11具有4mm至10mm的外径是适当的。

弹性层

弹性层2使用橡胶作为原料的主组分而形成。可将通常用于显影辊的各种橡胶用作为原料主组分的橡胶。具体地，列举以下：乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、NBR氢化物、聚硫橡胶和聚氨酯橡胶。

在本发明的显影辊中，为主组分的橡胶材料可与为弹性层本身要求的功能而需要的组分适合地共混，所述需要的组分为例如导电剂、发泡剂和非导电性填料，以及用于形成橡胶成型体的各种添加组分，例如交联剂、催化剂和分散剂。

导电剂包括基于离子导电机制的离子导电性物质，和基于电子导电机制的导电赋予剂，可使用离子导电性物质和导电赋予剂之一或两者。

基于电子导电机制的导电剂包括以下：金属如铝、钯、铁、铜和银的粉末和纤维；金属氧化物如氧化钛、氧化锡和氧化锌；金属化合物如硫化铜和硫化锌的粉末；由通过电解处理、喷涂或混合和振动将氧化锡、氧化锑、氧化铟、氧化钼、锌、铝、金、银、铜、铬、钴、铁、铅、铂或铑粘附至其表面的适当的颗粒组成的粉末；炭黑型导电剂如乙炔黑、科琴黑(KetjenBlack)(商品名)、PAN炭黑、沥青炭黑和碳纳米管。

基于离子导电机制的导电赋予剂包括以下：碱金属盐如LiCF3SO3、NaClO4、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN和NaCl；铵盐如NH4Cl、NH4SO4和NH4NO3；碱土金属盐如Ca(ClO4)2和Ba(ClO4)2；这些盐和多元醇如1，4-丁二醇、乙二醇。聚乙二醇、丙二醇和聚丙二醇及它们的衍生物的配合物；这些盐和一元醇如乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、聚乙二醇一甲醚和聚乙二醇一乙醚的配合物；阳离子表面活性剂如季铵盐；阴离子表面活性剂如脂族磺酸盐、烷基硫酸盐和烷基磷酸盐；两性表面活性剂如甜菜碱。

这些导电剂可单独或以它们的两种以上的混合物使用。

此外，也可将加入导电性高分子化合物代替导电剂，或将导电性高分子化合物与导电剂一起加入的方法用作赋予弹性层以导电性的方法。

导电性高分子化合物是指包括具有共轭体系的聚合物如聚乙炔作为主体聚合物(host polymer)的高分子化合物，所述高分子化合物用掺杂剂如I2掺杂以导电化。

主体聚合物包括，例如以下：聚乙炔、聚(对苯)、聚吡咯、聚噻吩胺、聚(对苯醚)、聚(对苯硫醚)、聚(对苯乙炔)(poly(p-phenylene vinylene)、聚(2，6-二甲基苯醚)、聚(双酚A碳酸酯)、聚乙烯咔唑、聚二乙炔、聚(N-甲基-4-乙烯基吡啶)、聚苯胺、聚喹啉和聚(苯醚砜)。

除了I2之外，掺杂剂包括以下：卤素如Cl2、Br2、ICl、ICl3、IBr和IF3；路易斯酸如PF5、AsF5、SbF5、FeCl3、AlCl3和CuCl2；碱金属如Li、Na、Rb和Cs；碱土金属如Be、Mg、Ca、Sc和Ba；芳香族磺酸如对甲苯磺酸、苯磺酸、蒽醌磺酸、萘磺酸、萘二磺酸和萘三磺酸，或它们的碱金属盐。

在这些中，炭黑型导电剂为相对低价容易可得的，并且也能够提供良好的导电性而不依赖于为主组分的橡胶的类型，因而是优选的。根据为主组分的橡胶材料，可适合地使用通常使用的以下手段作为将细粉末导电剂分散入为主组分的橡胶材料中的手段。例如，可列举辊捏合机、班伯里密炼机(Banbury mixers)、球磨机、砂磨机和油漆搅拌器。

填料和增量剂包括以下：二氧化硅、石英细粉末、硅藻土、氧化锌、碱性碳酸镁、活性碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、二氧化钛、滑石、云母粉末、硫酸铝、硫酸钙、硫酸钡、玻璃纤维、有机补强剂和有机填料。

这些填料颗粒的表面可用有机硅化合物处理以疏水化。

可适当选择和使用用于高分子化合物的已知抗氧化剂如受阻酚类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂、胺类抗氧化剂和硫类抗氧化剂作为抗氧化剂。

可将已知材料用作加工助剂。具体地，可使用脂肪酸如硬脂酸和油酸，及脂肪酸的金属盐和酯。

例如，为了从硅橡胶形成橡胶成型体，可使用液体硅橡胶作为主剂、聚有机氢硅氧烷作为交联组分和铂催化剂，以使橡胶组分彼此交联。

为了与感光鼓接触以确保间隙宽度(nip width)，此外，为了满足适当的设定性(set properties)，弹性层的厚度优选0.5mm以上，更优选1.0mm以上。不存在弹性层厚度的特别的上限，除非损害显影辊外径的精度。实际上，弹性层的厚度可为6.0mm以下，特别地5.0mm以下。弹性层的厚度根据弹性层的硬度适当地确定，以达到预期的间隙宽度。

具有导电表面层的弹性层的拉伸模量不特别限定，但优选1.0MPa以上至100.0MPa以下，更优选1.0MPa以上至30.0MPa以下。当将具有导电表面层的弹性层的拉伸模量设定在上述数值范围内时，即使将显影辊与接触构件如电子照相感光构件长期静置接触，在显影辊的接触部也不容易发生压接永久变形。此外，通过接触构件与显影辊之间施加至调色剂的压力也不过大，因此能够有效地抑制调色剂的外部添加剂的脱离和埋没，以及在调色剂中的蜡等的渗出。

导电表面层

导电表面层3以水性聚氨酯系树脂为主要成分，且含有水分散硅石和/或水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物。通过添加水分散硅石和水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物的至少一者，可以获得所需的表层伸长率，可以提高对感光体等的追随性，还能够消除调色剂成膜和调色剂漏出的问题。

根据本发明，导电表面层3中，可以添加水分散硅石和水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物中的至少一者，也可以同时添加上述两者，且在任意情况下均可获得防止发生调色剂成膜和调色剂漏出的效果。尤其，在添加水分散硅石的情况下，由于亲水性硅石在表层内发挥了吸湿效果，因此，具有即使在高湿度时也能够确保水性表层的表面性的优点

另外，因为导电表面层3中添加的水分散硅石和/或水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物的添加量，就水分散硅石而言，相对于100重量份的水性聚氨酯系树脂的固体成分，优选在0.2～30重量份的范围内，特别优选在5～20重量份的范围内；就水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物而言，相对于100重量份的水性聚氨酯系树脂的固体成分，优选在0.2～30重量份的范围内，特别优选在5～20重量份的范围内。在水分散硅石或水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物的添加量少于上述范围时，有可能无法充分防止调色剂成膜和调色剂漏出；另一方面，在超过上述范围时，有可能在与水性聚氨酯系树脂的分散性上出现问题。

在本发明中，通过使用上述水性聚氨酯系树脂和水分散硅石和/或水性硅酮丙烯酸酯接枝聚合物，可以获得伸长率优选为50～400％的范围内，更优选为100～300％的范围内，在11Hz频率下的储存弹性模量优选为8～20MPa的范围内，更优选为10～20MPa的范围内的柔软的表层。另外，对导电表面层3的膜厚没有特定限制，优选为10～50μm的范围内。

导电表面层3也可以由下述材料制成，按重量份的成分配比为：尼龙：20～50份；二氧化硅：2.0～5.0份；聚乙稀：0.1～0.5份；颜料0.3～0.8；石墨0.5～1.5份；抗静电剂：8～15份；有机溶剂：600～1000份。

作为优选，所述的尼龙为醇溶尼龙；所述的醇溶尼龙是一种经多元共聚缩合而成的特种尼龙，醇溶尼龙的最大特征是可溶于甲醇、乙醇、丙醇以及其它低级脂肪醇中。醇溶尼龙具备的此种特性使得其可以适合涂敷、浸渍等工艺，赋予最终用品耐磨性、耐擦痕性、耐油性、耐化学药品性、耐碱性、耐臭氧性，提高韧性、强韧性、弹性回复性、柔软可挠性和耐热性等。本发明采用的醇溶尼龙主要有尼龙8061、尼龙8062、尼龙8063等；所述的抗静电剂由以下重量百分比的成分组成：铵盐：70～85％；丁二醇：15％～30％。其中铵盐分子式为[C12H25N+(CH3)3]CH3SO42-)；丁二醇为1，4丁二醇；所述的抗静电剂的粘度为2～3cps；所述的颜料为黑色颜料-EB；所述的有机溶剂为醇类有机溶剂。所述的醇类有机溶剂主要是低级脂肪醇，如乙醇、甲醇等。通过上述成分及其含量制成的充电辊表面层成分的分布均一形成均衡的电阻值；粗糙度低；具有良好的导电效果。

将石墨粉碎并过800目。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.显影辊的生产方法，其步骤如下：①将芯轴放置在模具中，②往模具内注入半导电性橡胶进行发泡处理，在注完半导电性橡胶后，模具连同芯轴一起绕芯轴中心轴转动，直到完成发泡，发泡后的半导电性橡胶固化在芯轴表面形成弹性层，③将作显影辊导电表面层的材料熔融，并形成流延瀑布，④将步骤②中得到的芯轴和弹性层的结合体一边自转一边经过流延瀑布，⑤弹性层覆盖导电表面层后保持自转状态，在自转状态下进行固化处理，得到最终显影辊产品。

2.根据权利要求1所述的显影辊的生产方法，其特征在于：自转速度保持在120～200r/min。

3.根据权利要求1所述的显影辊的生产方法，其特征在于：芯轴和弹性层的结合体在流延瀑布下停留并自转至少一圈，然后穿过环状件，刮除多余的导电表面层熔融材料，然后再进入步骤④。

4.根据权利要求1所述的显影辊的生产方法，其特征在于：固化条件是，固化时间为10分钟～30分钟，固化温度为80～180℃。