CN103176381A - 导电辊、成像装置和处理盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电辊、成像装置和处理盒，所述导电辊包括导电性芯材以及包覆所述导电性芯材的泡沫弹性层。所述泡沫弹性层包含：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，该导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。本发明的导电辊的电阻率几乎不会随着环境变化而改变。

Description

导电辊、成像装置和处理盒

技术领域

本发明涉及导电辊、成像装置和处理盒。

背景技术

用于电子照相成像装置和喷墨成像装置的导电辊是通过将导电性泡沫弹性体包覆于导电性金属芯材的外周而制成的。所述导电性泡沫弹性体是通过将导电性材料分散在普通弹性体中以使该弹性体具有导电性，并使用空气或者氮气对弹性体进行机械发泡、或者使用发泡剂进行化学发泡而形成的。弹性体的例子包括三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、聚氨酯橡胶、硅橡胶和聚降冰片烯橡胶（Norsorex）。导电性材料的例子包括炭黑、金属氧化物、有机和无机电解质。

日本待审查专利申请公开No.08-334995公开了一种半导电辊的例子，其包括导电性芯材和包覆于所述导电性芯材的外周的半导电性泡沫弹性体。所述半导电性泡沫弹性体是通过将两种不同性质的炭黑分散在NBR和EPDM的不相溶共混物中而形成的。

日本待审查专利申请公开No.11-201140公开了导电性泡沫橡胶辊的例子。该导电性泡沫橡胶辊是将一种橡胶组合物进行硫化和发泡而形成的，其中该橡胶组合物包含具有高溶解度参数（SP）（A_sp）的橡胶A和具有低溶解度参数（SP）（B_sp）的橡胶B，橡胶A和橡胶B的重量比（A_w/B_w）为4/1，并且A_sp/B_sp比值为1.15以上。将由所述橡胶组合物形成并安装在芯材外周的柱体装载到两端开口的圆柱形模具中，并在其中进行发泡和硫化，其中，所述芯材位于所述圆柱形模具的中心轴上。

日本待审查专利申请公开No.08-303449公开了一种导电性橡胶组合物的例子，该组合物包含至少两种具有不同SP的橡胶和导电性填料。这两种橡胶的SP比值为1.15以上。具有高SP的橡胶与具有低SP的橡胶的质量比值为80:20至50:50。

日本待审查专利申请公开No.2002-212413公开了一种导电性橡胶组合物的例子，该组合物包含100重量份的导电性聚合物和0.1重量份至7.0重量份的无卤素的季铵盐。所述导电性聚合物包含环氧乙烷-环氧丙烷-烯丙基缩水甘油醚三元聚合物(A)和丁腈橡胶(B)，(A):(B)的重量比为70:30至5:95。所述三元聚合物(A)包含50摩尔%至至95摩尔%的环氧乙烷，1摩尔%至49摩尔%的环氧丙烷和1摩尔%至10摩尔%的烯丙基缩水甘油醚，并且所述所述三元聚合物A的数均分子量Mn为10,000以上。

日本待审查专利申请公开No.10-254215公开了半导电辊的例子，该半导电辊包括导电性芯材和包覆于所述导电性芯材的外周的导电性泡沫弹性体。该导电泡沫弹性体具有由SP不同的三种橡胶以及分散于这三种橡胶中的两种吸油性能不同的炭黑形成的海-岛结构。所述三种SP不同的橡胶为（例如）NBR、EPDM、和SP介于其它两种橡胶的SP之间的橡胶（例如，氯丁橡胶(CR)或者SBR）。

发明内容

本发明的目的是提供一种导电辊，所述导电辊的电阻率几乎不会随着环境变化而改变。

根据本发明的第一方面，提供了一种导电辊，该导电辊包括导电性芯材，以及包覆于所述导电性芯材的外周的泡沫弹性层。所述泡沫弹性层包含：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，这三种导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

根据本发明的第二方面，所述导电性橡胶为选自由丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯橡胶、丁二烯橡胶和丁苯橡胶构成的组中的至少三种橡胶。所述绝缘橡胶为选自由三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶。

根据本发明的第三方面，所述导电性橡胶和所述绝缘橡胶为丁腈橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶，或者为氯丁橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶。

根据本发明的第四方面，所述绝缘橡胶的含量为橡胶成分总量的约30质量%至约40质量%。

根据本发明的第五方面，所述导电性橡胶为：选自由氯醚橡胶和聚氨酯橡胶构成的组中的至少一种低电阻率橡胶；选自由丁腈橡胶和氯丁橡胶构成的组中的至少一种中等电阻率橡胶；和选自由丁二烯橡胶和丁苯橡胶构成的组中的至少一种高电阻率橡胶。所述绝缘橡胶为选自由三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶。

根据本发明的第六方面，所述低电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约10质量%至约20质量%。所述中等电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约20质量%至约30质量%。所述高电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约20质量%至约30质量%。所述绝缘橡胶的含量为橡胶成分总量的约30质量%至约40质量%。

根据本发明的第七方面，提供了一种成像装置，其包括：

图像载体；

充电设备，其对所述图像载体的表面进行充电；

潜像形成设备，其在经所述充电设备充电的所述图像载体上形成静电潜像；

显影设备，其利用调色剂使位于所述图形载体上的所述静电潜像显影，从而形成调色剂图像；以及

转印辊，其设置为与所述图像载体接触，并且当记录介质插入所述图像载体和所述转印辊之间时，所述转印辊上施加有转印电压，从而将所述调色剂图像转印到所述记录介质上。所述转印辊为根据第一方面所述的导电辊。

根据本发明的第八方面，提供了一种处理盒，该处理盒以可拆卸的方式安装在成像装置上。所述处理盒包括：图像载体、充电设备、潜像形成设备、显影设备和清洁设备中的至少一者，其中，所述充电设备对所述图像载体的表面进行充电；所述潜像形成设备在经所述充电设备充电的所述图像载体上形成静电潜像；所述显影设备利用调色剂使位于所述图形载体上的所述静电潜像显影，从而形成调色剂图像；所述清洁设备对所述图像载体的表面进行清洁；以及转印辊，其设置为与所述图像载体接触，并且在所述转印辊上施加有转印电压，从而当记录介质插入所述图像载体和所述转印辊之间时将所述调色剂图像转印到所述记录介质上。所述转印辊为根据第一方面所述的导电辊。

与如下导电辊相比，根据本发明第一方面所述的导电辊的电阻率随着环境的变化而发生的改变较小，其中上述导电棍中所包括的泡沫弹性层不包含如下成分：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，这三种导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

与如下导电辊相比，根据本发明的第二方面所述的导电辊的电阻率随着环境的变化而发生的改变较小，其中上述导电辊中所包括的泡沫弹性层不包含选自由丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯橡胶、丁二烯橡胶和丁苯橡胶构成的组中的至少三种橡胶作为导电性橡胶，并且也不包含选自由三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶作为绝缘橡胶。

与如下导电辊相比，根据本发明的第三方面所述的导电辊的电阻率随着环境的变化而发生的改变较小，其中上述导电辊所包括的泡沫弹性层不包含丁腈橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶作为导电性橡胶和绝缘橡胶，或者不包含氯丁橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶作为导电性橡胶和绝缘橡胶。

与如下导电辊相比，根据本发明第四方面所述的导电辊在通电过程中随着时间的延长其电阻率降低程度较小，并且泡沫弹性层的电阻率升高程度较小，其中上述导电辊包括泡沫弹性层，该泡沫弹性层中所包含的绝缘橡胶的含量不为橡胶成分总量的约30质量%至约40质量%。

根据本发明第五方面的导电辊提供了更宽的电阻率调节范围，转印、充电或者中和区域所需的电学特性的稳定性得以改进，并提供了更长的使用寿命、更轻度的劣化，由环境造成的电阻率变化在所需的电阻率调节范围（1×10⁴Ωcm至1×10¹¹Ωcm）内、并且变化量为1个数量级或更小，并且由于通电后的电疲劳劣化而产生的中心电阻率的变化程度更小。此外，作为转印辊，在从高温、高湿度环境至低温、低湿度环境的各种环境中，导电辊表现出了变化量为两个数量级或更小的稳定的电阻率，其电阻率位于较宽的电阻率控制范围内，即1×10³Ωcm至1×10¹⁰Ωcm，该电阻率控制范围为形成转印电场所需的电阻率范围。

根据本发明第六方面的导电辊由于添加了具有高抗臭氧性的材料，因而表现出较少的材料劣化，所述材料劣化是由转印电场的施加、在纸张传送过程中在记录介质和带上的剥离放电以及带间的放电现象而导致的。在以预定电压或者电流进行通电的过程中，随时间的延长所述绝缘橡胶的电阻率下降幅度变小，并且还改善了橡胶材料的抗臭氧性。此外，橡胶材料形成精细的、均匀的、稳定的海-岛结构，该海-岛结构中的崩裂更少，由此抑制了泡沫弹性层的电阻率的增加。此外，由于在橡胶与导电性填料的混合过程中所产生的热量减少，因此橡胶更易与导电性填料混溶，由此提高了添加剂和导电性填料在混合过程中的分散稳定性。因此，导电辊随着环境的变化（比如温度和湿度的变化）而表现出的电阻率变化更小，对施加电压的依赖性更小，并且具有低硬度和高稳定性。

与如下成像装置相比，根据本发明第七方面所述的成像装置随环境的变化而发生的密度改变更小，其中上述成像装置不包括这样的导电辊作为转印辊，该导电辊所包括的泡沫弹性层包括含如下成分：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，这三种导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

与如下处理盒相比，根据本发明第八方面所述的处理盒的密度随环境的变化而发生的密度改变更小，其中上述处理盒不包括这样的导电辊作为转印辊，该导电辊中所包括的泡沫弹性层包含如下成分：

至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，这三种导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

附图简要说明

下面将基于以下附图详细说明本发明的示例性实施方案，其中：

图1为根据示例性实施方案的导电辊的例子的截面图；以及

图2为包括根据示例性实施方案的导电辊作为转印辊的成像装置的例子的示意图。

具体实施方式

导电辊

下面详细说明根据本发明示例性实施方案的导电辊。

根据本示例性实施方案的导电辊包括导电性芯材，以及包覆于所述导电性芯材的外周的泡沫弹性层。所述泡沫弹性层包含：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，这三种导电性橡胶的体积电阻率小于1×10¹⁴Ωcm或约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为1×10¹⁴Ωcm或更大或者约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

背景技术中用作（例如）电子照相成像装置中的转印辊、中间转印带或者纸张传送/吸引带上的转印辊、或者喷墨成像装置中的充电辊的导电辊表现出不稳定的电学特性和转印电场，尤其是，还表现出随环境变化（比如温度和湿度的变化）而产生的电阻率的改变。

根据本示例性实施方案的导电辊包括泡沫弹性层，该泡沫弹性层包含至少三种体积电阻率不同的导电性橡胶和至少一种绝缘橡胶（即，包含至少四种橡胶材料）、以及至少两种导电性填料。由绝缘橡胶材料和导电性橡胶材料构成的混合物形成了这样的海-岛结构，该海-岛结构包括由导电性橡胶形成的“海”和由绝缘橡胶形成的的“岛”。将至少四种橡胶材料和至少两种导电性填料混合在一起能够提供精细的岛，由此形成橡胶界面处的混溶性得到改进的海-岛结构。此外，导电性填料分布在海-岛结构中的界面处，这样能够降低导电性填料的浓度，因此提高了导电性填料的分散性。位于这种精细结构中的海-岛界面处的导电性填料提供了大量的导电路径，因此使电学特性稳定。所述导电性填料也提供电阻率变化较小的的导电性，由此减小了随环境变化（比如，温度和湿度的变化）而发生的电阻率的改变。

尽管纸张的电阻率和转印电场发生变化，但是根据本示例性实施方案的导电辊仍能够稳定地进行图像转印、纸张传送和吸引、并且形成一次转印图像。此外，所述导电辊提供了较宽的电阻率设计控制范围，从而能够根据成像速度、记录介质的电阻和环境而稳定地形成转印电场。

对于诸如聚氨酯橡胶、NBR和CR之类的离子导电性橡胶，导电性填料减小了在高温和高湿度环境（例如，28℃和85%RH）下的电阻下降程度，并且减小了在低温和低湿度环境（例如，10℃和15%RH）下因低含水量而引起的电阻增加程度。因此，所述导电性填料在任何环境中均能使电阻保持稳定。

诸如EPDM和丁基橡胶之类的烯烃橡胶为高绝缘橡胶，其电阻率随着所施加的电压及其含量的不同而在10¹⁴Ωcm至10¹⁶Ωcm范围内变化；而随着环境的变化（包括湿度的变化），导电性和吸湿性更高的橡胶（例如，SBR、聚氨酯橡胶、NBR和CR）的电阻率在较低的范围内变化（即，10⁸Ωcm至10¹³Ωcm）。由于官能团（例如，双键、腈基或者聚氨酯键）的环氧烷烃成分、极性成分或者离子成分（例如，游离水、杂质离子组分(比如卤素离子)、水合离子成分或者具有氢键或醚键的离子成分）的保水性不同，因此这些橡胶的电阻率根据这些成分的组成、含量、共聚、嵌段和聚合度的不同而有所不同。环氧氯丙烷成分具有高离子导电性结构，该结构包含具有醚键的离子成分（例如，游离羟基或氯）。根据醚成分的分子量、PEG和PPG的含量和橡胶硫化时分子内的交联密度的不同，环氧乙烷(PEG)-环氧丙烷(PPG)-烯丙基缩水甘油醚(AGE)三元聚合物的导电率可在10⁴Ωcm至10⁸Ωcm的范围内进行调节。添加导电性填料（例如，炭黑、导电性无机氧化物或者金属氧化物）能够以减小环境变化的方式有效地稳定低电阻率范围的调整、橡胶成分的电阻率调整范围和根据电压变化的导电性填料中的导电性调节。

对于包覆于芯材的外周的泡沫弹性层中所包含的导电性橡胶和绝缘橡胶，可通过提取各橡胶成分来测定该成分对（例如）电阻率的影响、分散性、混溶性、SP、和离子组分，并进行以及诸如混合、分散、硫化、发泡和提取的操作，从而对导电性橡胶和绝缘橡胶的贡献加以分离。如果添加单一成分，由于导电性、发泡性、硫化性和混溶性不同，因此难以将各成分对导电性的贡献独立出来。由于各成分的类型和含量以及导电性填料的分散性不同，因此，海-岛结构对电阻率的贡献尚未被很好的理解。在电子显微镜（例如，透射电子显微镜(TEM)）下观察显示，EPDM和其它成分的共混物或者混合物形成大的海-岛结构，并且第三种成分和随后添加的成分使得形成了精细的海-岛结构，并且使得炭黑稳定地聚集在极性橡胶成分的界面处。多种橡胶组分的混合以及导电性填料的稳定聚集和分散使得本示例性实施方案具有优异的环境稳定性。

橡胶材料

作为体积电阻率小于1×10¹⁴Ωcm或者小于约1×10¹⁴Ωcm的导电性橡胶，泡沫弹性层可包含选自由NBR、CR、ECO、聚氨酯橡胶、丁二烯橡胶和SBR构成的组中的至少三种橡胶。作为体积电阻率为1×10¹⁴Ωcm以上或者为约1×10¹⁴Ωcm以上的绝缘橡胶，泡沫弹性层可包含选自由EPDM、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶。

上述列举的橡胶材料中，NBR优选具有较低至中等偏上的丙烯腈含量，具体而言，其丙烯腈含量为15摩尔%至55摩尔%，更优选为15摩尔%至35摩尔%。

SBR中的苯乙烯含量优选为15摩尔%至55摩尔%，更优选为15摩尔%至35摩尔%（中等偏上的苯乙烯含量）。

EPDM中二烯的例子包括亚乙基降冰片烯、1,4-己二烯、二环戊二烯和异佛尔酮。

作为导电性橡胶，泡沫弹性层可包含：选自由ECO和聚氨酯橡胶构成的组中的至少一种橡胶（低电阻率橡胶）；选自由丁二烯橡胶和SBR构成的组中的至少一种橡胶（高电阻率橡胶）；和选自由NBR和CR构成的组中的至少一种橡胶（中等电阻率橡胶）。

添加体积电阻率为1×10⁶Ωcm至1×10⁷Ωcm的低电阻率橡胶（如ECO或聚氨酯橡胶）能够提供更宽的电阻率调节范围，并且使包括泡沫弹性层的导电辊具有转印、充电、或者中和区域所需的更高的电学特性稳定性、更长的寿命、更轻度的劣化、由环境造成的电阻率变化在所需的电阻率调节范围（1×10⁴Ωcm至1×10¹¹Ωcm）内、并且变化量为1个数量级或更小，并且因通电后的电疲劳劣化而引起的中心电阻率变化程度减小。

具体而言，导电性橡胶和绝缘橡胶的组合可为NBR、ECO、SBR和EPDM的组合，或者为CR、ECO、SBR和EPDM的组合。这种组合能够提供这样的转印辊：在转印电场所需的宽导电性控制范围内（即，1×10³Ωcm至1×10¹⁰Ωcm），在从高温、高湿度环境到低温、低湿度环境的各种环境中，所述转印辊表现出变化量为两个数量级或更小的稳定的电阻率。

所述低电阻率橡胶（如ECO或者聚氨酯橡胶）的含量优选为橡胶成分总量的5质量%至50质量%或约5质量%至约50质量%，更优选为10质量%至40质量%或约10质量%至约40质量%，进一步优选为10质量%至20质量%或约10质量%至约20质量%。

所述高电阻率橡胶（如丁二烯橡胶或者SBR）的含量优选为5质量%至50质量%或约5质量%至约50质量%，更优选为10质量%至40质量%或约10质量%至约40质量%，进一步优选为20质量%至30质量%或约20质量%至约30质量%。

所述中等电阻率橡胶（如NBR或者CR）的含量优选为5质量%至50质量%或约5质量%至约50质量%，更优选为10质量%至40质量%或约10质量%至约40质量%，进一步优选为20质量%至30质量%或约20质量%至约30质量%。

所述绝缘橡胶（如EPDM、硅橡胶或者丁基橡胶）的含量优选为10质量%至40质量%或约10质量%至约40质量%，更优选为30质量%至40质量%或约30质量%至约40质量%。具体而言，如果所述绝缘橡胶的含量为30质量%至40质量%或约30质量%至约40质量%，由于添加了具有高抗臭氧性的材料，因而该导电辊表现出较少的材料劣化，所述材料劣化是由转印电场的施加、在纸张传送过程中在记录介质和带上的剥离放电以及带间的放电现象而导致的。

如果所述绝缘橡胶的含量为30质量%以上，则在以预定电压或者电流进行通电的过程中，随时间的延长所述绝缘橡胶的电阻率下降幅度变小，并且还改善了橡胶材料的抗臭氧性。如果所述绝缘橡胶的含量为40质量%以下，那么橡胶材料会形成精细的、均匀的、稳定的海-岛结构，该海-岛结构中的崩裂更少，由此抑制了泡沫弹性层的电阻率的增加。

如果所述高电阻率橡胶和中等电阻率橡胶的含量在上述范围内，由于在橡胶与导电性填料的混合过程中所产生的热量减少，因此橡胶更易与导电性填料混溶，由此提高了添加剂和导电性填料在混合过程中的分散稳定性。因此，导电辊随着环境的变化（比如温度和湿度的变化）而表现出的电阻率变化更小，对施加电压的依赖性更小，并且具有低硬度和高稳定性。从电阻率和抗臭氧性的角度来看，在含有至少三种橡胶的共混橡胶中，单独一种绝缘橡胶的含量可为30质量%至40质量%或约30质量%至约40质量%；并且在含有至少三种橡胶的共混橡胶中，两种或者更多种绝缘橡胶的总含量可为50质量%至90质量%或约50质量%至约90质量%。

导电性填料

本示例性实施方案中可用的导电性填料的例子包括炭黑、金属氧化物、以及有机和无机电解质，其中优选炭黑。

除了炭黑之外的其他例子包括石墨和金属氧化物（比如氧化锡和二氧化钛）。

所述导电性填料可为具有不同性质的两种炭黑，尤其是具有不同吸油性的两种炭黑的组合。例如，所述导电性填料可为柯琴黑（Ketjen black）与热解炭黑（比如FT或者MT）的组合，其中柯琴黑具有高吸油性和高导电性，热解炭黑为具有低吸油性和优异的橡胶增强性能的软碳型炭黑。当添加相对少量的这种炭黑组合时，能够提供电阻率变化较小的导电性。

柯琴黑的例子包括柯琴黑EC、柯琴黑EC-600和柯琴黑EC-600JD（得自Lion Akzo株式会社）。

热解炭黑的例子包括FT碳和MT碳（得自Asahi Carbon株式会社）、N990AR090（得自J.M.Huber株式会社）、HTC#20（得自Chubu Carbon）、MT N990（得自Evonik Degussa有限公司）、Sevacarb MT（得自Columbian Chemicals公司）、以及#3030B和#4013B（得自Mitsubishi Chemical株式会社）。

例如，柯琴黑和热解炭黑的质量比优选为1:1至1:8，更优选为1:2至1:5。

例如，根据橡胶材料比例的不同，基于100质量份的橡胶成分的总量，柯琴黑的含量可为2质量份至20质量份；基于100质量份的橡胶成分的总量，热解炭黑的含量可为10质量份至40质量份。添加这两种具有不同导电性的炭黑降低了随着电压急剧变化而产生的电阻率的变化、降低了导电辊本身导电性的变化、并提高了在连续成型、捏合和填料混合中的模压加工性和稳定的混溶性，因此有助于大规模生产时的批量稳定性。

添加剂

用于泡沫弹性层的添加剂的例子包括硫化剂、发泡剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、增塑剂、增强剂和填料。可根据需要加入除硫化剂、发泡剂和硫化促进剂之外的其他添加剂。尤其是，可避免使用易于引起渗出的添加剂（比如软化剂和增塑剂）。

硫化剂的例子包括硫、有机硫化合物和有机过氧化物。有机硫化合物的例子包括二硫化四甲基秋兰姆和N,N’-二硫代双吗啉。有机过氧化物的例子包括过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰。基于100质量份的橡胶成分的总量，硫化剂的添加量优选为0.3质量份至4质量份，更优选为1.0质量份至3.5质量份。

所述硫化促进剂可选自现有技术中使用的各种硫化促进剂，优选选自磺酰胺硫化促进剂。基于100质量份的橡胶成分的总量，硫化促进剂的添加量优选为0.3质量份至4质量份，更优选为0.5质量份至3质量份。

发泡剂可选自现有技术中使用的各种硫化促进剂，优选选自偶氮二甲酰胺（ADCA）发泡剂，其趋于延迟整体橡胶的硫化，因此可抑制一些橡胶层的快速硫化。

防老剂的例子包括：咪唑，如2-巯基苯并咪唑；胺，如苯基-α-萘胺、N,N’-二(β-萘基)对苯二胺和N-苯基-N’-异丙基对苯二胺；以及酚，如二叔丁基对甲酚和苯乙烯化酚。

导电辊的制造方法

接下来说明本示例性实施方案的导电辊的制造方法的例子。

将至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶和至少一种绝缘橡胶按混溶性的顺序预先混合，最后与EPDM混合。向其中加入至少两种导电性填料和可任选的添加剂。将所得混合物捏合，并通过挤出成型将其成型为具有预定长度的圆筒体。将该圆筒体安装在圆柱形芯材外周以进行硫化。硫化工艺可为罐硫化或者其它的硫化工艺（如无压烘箱硫化）。硫化条件根据所用橡胶材料的类型和含量的不同而有所改变，不过硫化一般在140℃至170℃下进行0.5小时至6小时。在硫化工艺中，对混合物进行发泡处理从而形成导电性的泡沫弹性管。发泡倍率优选为140体积%至400体积%，更优选为200体积%至350体积%。

所述导电性芯材可为（例如）不锈钢、铜、铁、镀镍的铁或者铝金属芯材（轴）。

可在所述泡沫弹性层上面形成电阻层。可通过用如下涂料对泡沫弹性层进行涂覆或浸渍，并通过加热干燥使该涂膜固化而形成的，其中该涂料是通过将诸如炭黑或金属氧化物（例如，氧化钛或氧化锡）之类的导电性填料分散在诸如聚氨酯、丙烯酸、或者尼龙之类的聚合物中而制备的。可通过在形成各涂层的同时或之后对涂层进行加热干燥，从而使涂膜固化。用于电阻层的涂料可为有机溶剂类涂料或诸如水基聚氨酯之类的乳液，其中水基聚氨酯之类的乳液干燥速度相对较慢。

性质

厚度

所述泡沫弹性层的厚度优选为1mm至50mm，更优选为10mm至30mm。

辊隙电阻（nip resistance）

如上所述，根据本示例性实施方案的导电辊具有良好的电学特性。具体而言，所述泡沫弹性层在23℃和55%RH下的辊隙电阻优选为10⁴Ω/cm至10¹⁰Ω/cm，更优选为10⁷Ω/cm至10¹⁰Ω/cm，进一步优选为10⁷Ω/cm至10⁹Ω/cm。在电子照相成像装置中，当将导电辊用作转印辊时，辊隙电阻为10⁴Ω/cm以上能够防止记录介质的电荷不足，因此避免了对记录介质的吸引不足。在电子照相成像装置中，当将导电辊用作转印辊时，辊隙电阻为10¹⁰Ω/cm以下时能够防止记录介质的电荷过多，因此避免了图像缺陷。然而，辊隙电阻并不一定受本示例性实施方案的成像装置的结构的限制。例如，如果在转印辊和记录介质之间设置有带状物，则考虑到带状物的电阻，辊隙电阻可调整为小于10⁷Ω/cm。

使用得自Mitsubishi Petrochemical株式会社的HIRESTA IP的圆柱形电极HR探针，在1公斤的荷重下施加1,000V的电压（10秒钟充电），从而测量辊隙电阻。可在铝滚筒的辊隙处测量泡沫弹性层的辊隙电阻。

根据本示例性实施方案的导电辊在28℃和85%RH下的体积电阻率优选为10¹⁰Ωcm以下，更优选为10⁹Ωcm以下，在10℃和15%RH下的体积电阻率优选为10⁴Ωcm至10⁹Ωcm，更优选为10⁷Ωcm至10⁹Ωcm，并且这两种环境下的辊隙电阻的差值在一个数量级以下。

按照如下方式测量在28℃和85%RH下以及在10℃和15%RH下的体积电阻率（辊隙处）。在上述温度-湿度条件下，通过施加3KV电压100小时从而使导电辊通电。将直径为12mm、长度为330mm的两个不锈钢辊置于与导电辊接触的位置处，接触深度为0.2mm，这两个不锈钢辊之间在圆周方向上的距离为10mm。对金属辊施加1KV的直流（DC）电压，在10秒后读取电流（I）。通过下式确定表面电阻率Rs：

Rs=LV/GI

（其中L为导电辊的长度(cm)，G为两个金属辊之间的距离）。

从导电辊上切下高度为1cm的块体，并将其夹持在两个金属板之间，施加100V的直流电压以测量10秒后的电阻。由测得的电阻计算体积电阻率。

Asker C硬度

根据本示例性实施方案的导电辊的泡沫弹性层的Asker C硬度优选为20°至80°，更优选为30°至60°。Asker C硬度为80°以下能够确保具有充分的辊隙量，由此提供稳定的电荷和转印性能。Asker C硬度为20℃以上硬度能够确保具有适当的辊隙面积，由此避免相对于记录介质的速度发生变化。

Asker C硬度是指在200g的荷重下的回弹硬度，根据JIS K 7312或者JIS S 6050，使用得自Kobunshi keiki株式会社的Asker C硬度计对其进行测量。

用途

根据本示例性实施方案的导电辊可用作如下用途，（例如）：电子照相复印机或者静电打印机中对图像载体表面进行充电的充电辊；将调色剂图像从图像载体转印至转印介质的转印辊；将调色剂转移至图像载体的调色剂转移辊；或者清除图像载体上的调色剂的清洁辊。导电辊也可用作（例如）喷墨成像装置中在油墨从喷墨头喷出前对中间转印部件进行充电的充电辊。

图1为作为根据本示例性实施方案的导电辊的例子的转印辊的截面图。参见图1，转印辊包括导电性芯材11、泡沫弹性层12、第一电阻层13和第二电阻层14。

图2为成像装置的例子的示意图，该成像装置包括根据本示例性实施方案的导电辊作为转印辊。该成像装置为电子照相激光束打印机。

参见图2，作为图像载体，感光体鼓1（比如有机光电导体）在驱动单元的驱动下沿着箭头方向以预定的处理速度（在28毫米/秒和56毫米/秒之间转换）旋转。充电辊2与感光体鼓1的表面接触以将其充电至特定的电势。

电源3用于向充电辊2施加（例如）振荡电压，该振荡电压包含DCG、电压为-350V的LV成分以及频率为350Hz、电压为2,000Vpp的正弦曲线的AC成分，其中LV表示σv，其为体积电阻成分，DCG表示包含DC成分的AC成分。通过充电辊2将DC成分（-350V）叠加至AC偏压（2,000V），以使感光体鼓1的表面电势稳定，同时仅根据DC电压来控制转印辊。充电辊2将感光体鼓1的表面充电至-350V，这等于所施加电压的DC成分。然后激光写入设备（未示出）使感光体鼓1的表面暴露于基于图像信息的图像光，以形成基于图像信息的静电潜像。

显影设备4的显影辊4a供应显影剂（比如单组份磁性显影剂），以使在感光体鼓1上形成的静电潜像显影，从而形成调色剂图像。然后将转印辊6充电，以将调色剂图像转印至于预定时间供给的作为记录介质的转印纸9。向转印辊6输送恒定的转印电流，该恒定电流被控制在3μA-5μA的范围内。

在通过用于除电的放电设备（未示出）进行放电之后，将其上转印有调色剂图像的转印纸9与感光体鼓1的表面分离，然后将转印纸9传送至定影设备（未示出）。在将调色剂图像定影至转印纸9之后，将转印纸9排出到装置的外部，这样就完成了成像循环。

在完成调色剂图像的转印后，清洁设备8的清洁刀片8a除去在感光体鼓1表面上残留的调色剂，以准备下一次成像循环。在图2中，压簧5使充电辊2与感光体鼓1的表面接触，并且清洁垫7清洁充电辊2的表面。

例子

下文参照以非限定性的实施例和比较例更详细地描述本发明，除非有特别说明，否则“份”是指“质量份”。

实施例1

在不锈钢芯材上（直径8mm的导电性芯材）形成泡沫弹性层。

首先，将20份的NBR（DN211，由Zeon株式会社制造）、40份的EPDM（EP33，由JSR株式会社制造）、30份的SBR（由DenkiKagaku kogyo Kabushiki Kaisha制造）和10份的ECO（610，由Daiso株式会社制造）混合在一起。

NBR包含33摩尔%的丙烯腈，其体积电阻率为10¹⁰Ωcm。

EPDM包含作为二烯的5-亚乙基-2-降冰片烯，其体积电阻率为10¹⁴Ωcm。

SBR包含30摩尔%的苯乙烯，其体积电阻率为10¹¹Ωcm。

ECO的体积电阻率为10⁷Ωcm。

向上述四种橡胶材料的混合物中加入以下成分：28份AsahiThermal（HS100，由Asahi Carbon株式会社制造，DVB吸收率：28ml/g）和6份柯琴黑（EC，由Lion Akzo株式会社制造）作为两种导电性炭黑；1.5份硫（由Tsurumi Chemical株式会社制造）作为硫化剂；5份硫化促进剂（NOCCELER M，由Ouchi Shinko ChemicalIndustrial株式会社制造）；1份硬脂酸和6份发泡剂（OBSH）。用辊捏合上述混合物，并通过挤出成型将其成型为圆筒体。将该圆筒体切割至A3大小，并安装在芯材的外周，然后在高压蒸汽罐中于160℃下发泡和硫化30分钟。将发泡层抛光至直径为18.7mm。

按照如下方式对这样形成的导电辊的性质进行测量和评价。

辊隙电阻

在高温和高湿度条件（28℃和85%RH）下，使用得自MitsubishiPetrochemical株式会社的HIRESTA IP的圆柱形电极HR探针，通过在1kg的荷重下施加1,000V的电压（10秒钟充电）来测量泡沫弹性层的辊隙电阻。泡沫弹性层的辊隙电阻是在铝鼓的辊隙处测量的。实施例1的导电辊的泡沫弹性层的辊隙电阻为10^7.4Ω（7.4logΩ）。辊隙电阻的环境变化

通过上述步骤在低温和低湿度条件（10℃和15%RH）下测量泡沫弹性层的辊隙电阻。计算由于环境的温度和湿度变化（高温高湿度环境和低温低湿度环境之间的差异）引起的电阻（辊隙电阻）变化。

实施例1的导电辊的辊隙电阻环境变化值显示为0.3个数量级。

Asker C硬度

通过上述步骤测量泡沫弹性层的Asker C硬度。实施例1中导电辊的泡沫弹性层的Asker C硬度为37°。

通电测试后辊隙电阻的变化

在低温、低湿度环境（10℃和15%RH）下，对导电辊施加3kv电压以通电100小时。然后按照上述步骤在高温、高湿度环境（28℃和85%RH）下测量辊隙电阻。在通电测试后，实施例1的导电辊的辊隙电阻变化显示为0.8个数量级，这在印刷质量方面是可以接受的。通电测试后Asker C硬度的变化

按照上述步骤测量通电测试后泡沫弹性层的Asker C硬度的变化。实施例1的导电辊的泡沫弹性层的Asker C硬度没有发生变化。通电测试后外观的变化

通电测试后，目测泡沫弹性层的外观所产生的任何变化。实施例1的导电辊的泡沫弹性层外观没有发生变化。

图像质量评价

通过下述步骤来形成图像，并评价图像质量。

将导电辊安装在图2所示的电子照相成像装置中作为转印辊6。印刷图像，并根据以下标准评价高温、高湿度环境（28℃和85%RH）下的转印性能和低温、低湿度环境（10℃和15%RH）下的图像质量：

A：转印性能良好，图像具有良好的图像质量，没有密度变化。

B：图像质量存在局部变化。

C：转印性能差，图像存在图像缺陷（密度发生变化）。

实施例2-3和比较例1

按照与实施例1中相同的步骤制造并评价导电辊，不同之处在于，将橡胶材料和炭黑的含量改为下表1所示的含量。

表1

提供对本发明的示例性实施方案的上述描述是为了举例和说明。并非旨在穷举，或将本发明限定为所公开的精确形式。明显地，对于本领域技术人员，多种变型和修改将是显而易见的。选择并描述这些实施方案为的是更好地说明本发明的原理和其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员理解本发明的多种实施方案，并且其多种变型适用于所预期的特定用途。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式限定。

Claims (8)

1.一种导电辊，包括：

导电性芯材；以及

包覆所述导电性芯材的泡沫弹性层，该泡沫弹性层包含：至少三种具有不同体积电阻率的导电性橡胶，该导电性橡胶的体积电阻率小于约1×10¹⁴Ωcm；至少一种体积电阻率为约1×10¹⁴Ωcm或更大的绝缘橡胶；以及至少两种导电性填料。

2.根据权利要求1所述的导电辊，其中

所述导电性橡胶为选自由丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯醚橡胶、聚氨酯橡胶、丁二烯橡胶和丁苯橡胶构成的组中的至少三种橡胶；并且

所述绝缘橡胶为选自由三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶。

3.根据权利要求2所述的导电辊，其中所述导电性橡胶和所述绝缘橡胶为丁腈橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶，或者为氯丁橡胶、氯醚橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的导电辊，其中所述绝缘橡胶的含量为橡胶成分总量的约30质量%至约40质量%。

5.根据权利要求1所述的导电辊，其中

所述导电性橡胶为选自由氯醚橡胶和聚氨酯橡胶构成的组中的至少一种低电阻率橡胶、选自由丁腈橡胶和氯丁橡胶构成的组中的至少一种中等电阻率橡胶、和选自由丁二烯橡胶和丁苯橡胶构成的组中的至少一种高电阻率橡胶；并且

所述绝缘橡胶为选自由三元乙丙橡胶、硅橡胶和丁基橡胶构成的组中的至少一种橡胶。

6.根据权利要求5所述的导电辊，其中

所述低电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约10质量%至约20质量%；

所述中等电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约20质量%至约30质量%；

所述高电阻率橡胶的含量为橡胶成分总量的约20质量%至约30质量%；并且

所述绝缘橡胶的含量为橡胶成分总量的约30质量%至约40质量%。

7.一种成像设备，包括：

图像载体；

充电设备，其对所述图像载体的表面进行充电；

潜像形成设备，其在经所述充电设备充电的所述图像载体上形成静电潜像；

显影设备，其使用调色剂将位于所述图形载体上的所述静电潜像显影，从而形成调色剂图像；以及

转印辊，其设置为与所述图像载体接触，并且当记录介质插入所述图像载体和所述转印辊之间时，向所述转印辊上施加转印电压，从而将所述调色剂图像转印到所述记录介质上，所述转印辊包括根据权利要求1所述的导电辊。

8.一种处理盒，其以可拆卸的方式安装在成像装置上，该处理盒包括：

图像载体、充电设备、潜像形成设备、显影设备和清洁设备中的至少一者，其中，所述充电设备对所述图像载体的表面进行充电；所述潜像形成设备在经所述充电设备充电的所述图像载体上形成静电潜像；所述显影设备利用调色剂使位于所述图形载体上的所述静电潜像显影，从而形成调色剂图像；所述清洁设备对所述图像载体的表面进行清洁；以及

转印辊，其设置为与所述图像载体接触，并且当记录介质插入所述图像载体和所述转印辊之间时，向所述转印辊上施加转印电压，从而将所述调色剂图像转印到所述记录介质上，所述转印辊包括根据权利要求1所述的导电辊。

Images