CN107037704B - 显影辊及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显影辊及其制造方法,该显影辊具备柔软性优异的多孔质结构的内层和由滑动性、耐磨耗性优异的管构成的外层,而且整体比现状柔软且能够良好地抑制调色剂的劣化。对于显影辊(1),在由含有乙丙系橡胶和石蜡系油的半导电性橡胶组合物的多孔质体构成的筒状的内层(2)的外周面(3)上设置由具有半导电性聚酰胺系热塑性弹性体无缝管构成的外层(4),整体的AskerC型硬度为30~60°。制造方法中,在成为外层原料的厚度(T)为100~400μm的管内压入外径(D1)相对于该管的内径(D2)的差(D1)‑(D2)所表示的过盈量为100~400μm的内层。

Description

显影辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显影辊及其制造方法,该显影辊组装至利用电子照相法的成像装置中进行使用。
背景技术
在激光打印机、静电式复印机、普通纸传真机装置和它们的复合设备等利用电子照相法的成像装置中,使用显影辊来将形成在感光体表面的静电潜像显影为调色剂像。
对于显影辊,通常将在橡胶中混配电子导电性导电剂和/或离子导电性导电剂而赋予其半导电性,将该半导电性橡胶组合物成型为筒状并使其交联而制造显影辊。
近年来,伴随着成像装置的小型化,显影辊趋于小径化,或者,伴随着成像装置的高速化,显影辊的旋转速度趋于逐年上升。
此外,近年来,为了提高调色剂的电荷性,在成像装置的显影部内与显影辊抵接的层形成刮刀对该显影辊的外周面的抵接力也存在逐年增加的趋势。
因此,特别是显影辊的外周面中,上述层形成刮刀两端的边缘所抵接的位置容易在短期内发生磨耗或者损伤,经常产生调色剂由此处侧漏的问题。
特别是,调色剂发生劣化,部分固着在层形成刮刀的前端等后,在形成图像上产生白色的纵向条纹状或点状的浓度斑等,为了抑制此等情况的发生,例如在上述半导电性橡胶组合物中添加发泡剂使其发泡、交联等,使显影辊为多孔质结构,提高柔软性,在该情况下,特别存在容易在短期产生上述侧漏等问题的趋势。
因此,提出了下述方案:显影辊本身为多孔质结构,确保良好的柔软性,同时在其外周面的至少与层形成刮刀两端的边缘抵接的区域涂布含有聚氨酯树脂、酚醛树脂、氟树脂、有机硅树脂等的涂布剂,然后使其干燥,在聚氨酯树脂、酚醛树脂的情况下进一步使其固化,形成覆盖层(专利文献1等)。
但是,上述中由聚氨酯树脂、酚醛树脂构成的覆盖层的耐磨耗性优异但滑动性低,因此显影辊的旋转转矩上升,存在难以良好成像的趋势。另一方面,由氟树脂、有机硅树脂构成的覆盖层的滑动性优异但耐磨耗性不充分,因此有时在短期内发生磨损而失去效力。
此外,对于制备涂料而言,需要有机溶剂,但有机溶剂的使用对于环境的负荷大,还存在与近年来的低VOC(挥发性有机化合物)化的主流相悖的问题。
正在研究将由赋予了半导电性的橡胶组合物的多孔质体构成的筒状体作为内层,用由具有半导电性的树脂无缝管构成的外层覆盖该内层外周的大致整个面(专利文献2、3等)。
成为上述外层原料的管是将树脂挤出成型等而形成的,作为树脂,无需考虑对有机溶剂的溶解性等,可以选择强度、耐磨耗性等优异的树脂,因此不会如由涂布剂构成的覆盖层那样在短期内发生磨损而失去效力,能够形成高强度且耐磨耗性优异的外层。
此外,由上述树脂构成且经过上述工序,由此外层的表面平滑且滑动性也优异,因此也能够抑制显影辊的旋转转矩的上升,形成良好的图像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3580340号公报
专利文献2:日本特开2005-134503号公报
专利文献3:日本特开2014-170158号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,对于具有上述内层和外层这2层结构的以往的显影辊而言,其具有将多孔质且原本柔软的内层的外周用上述外层紧固的结构,因此整体的柔软性存在低于单独由内层构成的现有显影辊的趋势,相应地,存在容易产生调色剂的劣化和与此相伴的形成图像的浓度斑等的问题。
本发明的目的在于提供一种显影辊及其制造方法,该显影辊具备柔软性优异的多孔质结构的内层和由滑动性、耐磨耗性优异的管构成的外层,而且整体比现状柔软且能够良好地抑制调色剂的劣化。
用于解决课题的手段
本发明为一种显影辊,该显影辊具备由半导电性橡胶组合物多孔质体构成的筒状内层和设置在所述内层外周的外层,所述半导体性橡胶组合物含有乙丙系橡胶和石蜡系油,所述外层由具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体无缝管构成,所述显影辊整体的AskerC型硬度为30°以上60°以下。
此外,本发明为一种本发明的显影辊的制造方法,该制造方法包括下述工序:在成为所述外层原料的所述管内压入外径D1大于所述管的内径D2的内层,所述管的厚度T为100μm以上400μm以下,且所述外径D1与所述内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为100μm以上400μm以下。
发明效果
根据本发明,能够提供一种显影辊及其制造方法,该显影辊具备柔软性优异的多孔质结构的内层和由滑动性、耐磨耗性优异的管构成的外层,而且整体比现状柔软且能够良好地抑制调色剂的劣化。
附图说明
图1中,图(a)为示出本发明的显影辊的实施方式的一例的立体图,图(b)为上述示例的显影辊的端面图。
图2中,图(a)为示出利用本发明的制造方法制造上述示例的显影辊的工序的一例的立体图,图(b)为上述工序中使用的内层的端面图,图(c)为成为外层原料的管的端面图。
具体实施方式
图1的(a)为示出本发明的显影辊的实施方式的一例的立体图,图1的(b)为上述示例的显影辊的端面图。
参照图1的(a)(b),上述显影辊1是在由多孔质半导电性橡胶组合物形成为筒状的内层2的外周面3上层积由具有半导电性聚酰胺系热塑性弹性体无缝管构成的外层4而成的,所述半导电性橡胶组合物含有乙丙系橡胶和石蜡系油。此外,轴6插入固定于内层2的中心通孔5中。
上述显影辊1的整体的AskerC型硬度限定为30°以上60°以下。
在上述显影辊1中,至少选择与石蜡系油的亲和性、相容性优异的乙丙系橡胶作为成为上述内层2的原料的半导电性橡胶组合物的橡胶成分,并混配上述石蜡系油,由此能够在使半导电性橡胶组合物的熔融粘度下降而提高发泡性的状态下进行发泡、交联,因此,与现状相比,能够提高上述半导电性橡胶组合物的发泡体的发泡倍率,能够提高由该发泡体构成的内层2的柔软性。
此外,聚酰胺系热塑性弹性体与乙丙系橡胶和石蜡系油的亲和性、相容性低,,通过利用聚酰胺系热塑性弹性体的管形成外层4,其发挥作为该石蜡系油的阻挡层的功能,能够抑制混配在内层2中的石蜡系油渗出至显影辊1的外周面7而污染感光体。
因此,根据本发明,通过组合上述内层2和外层4,能够提供一种显影辊1,该显影辊1不产生对感光体的污染,具有柔软性,整体的AskerC型硬度满足60°以下的范围,能够良好地抑制调色剂的劣化。
需要说明的是,上述显影辊1的整体的AskerC型硬度限定为上述60°以下且30°以上的范围是基于下述理由。
即,特别是如后所述,整体的AskerC型硬度小于该范围时,对于在成为外层4原料的管8(参照图2的(a)~(c))内压入内层2而制造的显影辊1而言,上述外层4对于内层2的紧固力不足,该外层4在例如成像时容易相对于内层2发生偏移。
另一方面,如上所述,整体的AskerC型硬度超过上述范围的情况下,显影辊1的整体的柔软性下降,容易产生调色剂的劣化和与此相伴的浓度不均等。
与此相对,通过使显影辊1的整体的AskerC型硬度为上述范围来赋予该显影辊1适度的柔软性,由此不产生外层4的偏移等,能够良好地抑制调色剂的劣化,能够形成没有浓度不均等的良好的图像。
需要说明的是,若考虑进一步提高该效果,在上述范围中,显影辊1的整体的AskerC型硬度优选为45°以上,优选为50°以下。
需要说明的是,在本发明中,以在温度23±2℃、湿度55±2%的环境下,按照(社)日本橡胶协会标准规范SRIS 0101“膨胀橡胶的物理试验方法”中规定的测定方法测定的值表示显影辊1的整体的AskerC型硬度。
此外,对于显影辊1的外周面7,在保持原本原料管8的表面的状态下,过于平滑而无法输送足够量的调色剂,形成图像的黑色实心浓度有可能不充分。
因此,上述外周面7优选进行例如镜面研磨等使其粗面化。
粗面化后的外周面7的表面粗糙度可以任意设定,但若考虑良好地维持形成图像的精细性等,则以日本工业标准JIS B0601:2013“制品的几何特性规格(GPS)-表面性状:轮廓曲线方式-术语,定义和表面性状参数”中规定的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra表示,优选为1.5μm以下。
此外,若考虑充分确保基于上述粗面化的效果,以上述算术平均粗糙度Ra表示,则外周面7的表面粗糙度优选为0.5μm以上。
图2的图(a)为示出利用本发明的制造方法制造上述示例的显影辊的工序的一例的立体图,图2的(b)为上述工序中使用的内层的端面图,图2的(c)为成为外层原料的管的端面图。
参照图2的(a)~(c),在上述制造方法中,准备成为外层4原料的具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体无缝管8和预先在中心通孔5中插入固定有轴6的内层2,内层2的外径D1大于管8的内径D2,在上述管8内压入上述内层2。
于是,内层2与管8电接合,同时被以机械方式固定,形成由上述管8构成的外层4,制造显影辊1。
管8的厚度T限定为100μm以上400μm以下,同时内层2的外径D1与管8的内径D2之差D1-D2所表示的过盈量限定为100μm以上400μm以下。
管8的厚度T限定为100μm以上400μm以下是基于下述理由。
即,管8的厚度T小于该范围时,外层4的阻隔性下降,混配至内层2的石蜡系油容易渗出至显影辊1的外周面7,容易产生对感光体的污染。此外,外层4容易在较短期内发生磨耗而损失。
另一方面,管8的厚度T超过上述范围的情况下,整体的AskerC型硬度超过60°,显影辊1的柔软性下降,容易产生调色剂的劣化和与此相伴的浓度不均等。
与此相对,通过使管8的厚度T为上述范围,能够制造一种显影辊1,该显影辊1维持由该管8构成的外层4对于石蜡系油的良好的阻隔性和良好的耐磨耗性,同时具有整体的AskerC型硬度满足60°以下范围的柔软性,能够良好地抑制调色剂的劣化和与此相伴的上述浓度不均等的产生。
此外,上述D1-D2所表示的外层4相对于内层2的过盈量限定为100μm以上400μm以下是基于下述理由。
即,过盈量小于该范围时,无法充分得到基于外层4对内层2的紧固力,因此外层4容易相对于该内层2发生偏移。
另一方面,过盈量超过上述范围的情况下,基于外层4对内层2的紧固过强,外层4容易因例如成像时由于层形成刮刀的挤压力而发生断裂。
与此相对,通过使过盈量为上述范围,能够制造成像时外层4不易偏移、不易断裂的显影辊1。
〈内层2〉
(乙丙系橡胶)
作为成为内层2原料的乙丙系橡胶,属于乙烯和丙烯的共聚物的乙丙橡胶(EPM)和属于乙烯、丙烯和二烯的共聚物的三元乙丙橡胶(EPDM)均可以使用,特别优选EPDM。
此外,作为EPDM,使乙烯、丙烯和二烯共聚而得到的各种共聚物均可以使用。作为二烯,可以举出亚乙基降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)等。
其中,作为二烯为ENB的EPDM,可以举出例如住友化学株式会社制的ESPRENE(注册商标)EPDM 501A[门尼粘度ML1+4(100℃):44、乙烯含量:52%、二烯含量:4.0%]、505A[门尼粘度ML1+4(100℃):47、乙烯含量:50%、二烯含量:9.5%]等的至少1种。此外,作为二烯为DCDP的EPDM,可以举出例如住友化学株式会社制的ESPRENE EPDM 301A[门尼粘度ML1+4(100℃):44、乙烯含量:50%、二烯含量:5.0%]、301[门尼粘度ML1+4(100℃):55、乙烯含量:62%、二烯含量:3.0%]、305[门尼粘度ML1+4(100℃):60、乙烯含量:60%、二烯含量:7.5%]等的1种或2种以上。
此外,作为EPDM,除了上述示例的非充油EPDM之外,还已知利用填充油进行填充的充油EPDM,在本发明中,也可以使用该充油EPDM中的填充油为石蜡系油的充油EPDM代替EPDM+石蜡系油。
作为EPDM,可以举出上述示例的1种或2种以上。
(其他橡胶成分)
若考虑进一步提高之前说明的基于组合乙丙系橡胶、石蜡系油和聚酰胺系热塑性弹性体的效果,则优选仅单独使用乙丙系橡胶(包括合用2种以上乙丙系橡胶的情况)作为形成内层2的橡胶成分。
但是,可以在不阻碍上述效果的范围合用其他橡胶。
作为该其他橡胶,可以举出例如天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等的1种或2种以上。
其他橡胶的混配比例优选为橡胶成分的总量100质量份中的20质量份以下、特别优选为10质量份以下。
(石蜡系油)
作为石蜡系油,可以使用与乙丙系橡胶具有良好相容性的各种石蜡系油。
作为石蜡系油,可以举出例如出光兴产株式会社制的Diana(注册商标)操作油PW系列的各种油等的1种或2种以上。
相对于至少含有乙丙系橡胶的橡胶成分的总量100质量份,石蜡系油的混配比例优选为20质量份以上,优选为100质量份以下。
石蜡系油的混配比例小于该范围时,有可能无法充分得到基于混配该石蜡系油得到的上述效果:使半导电性橡胶组合物的熔融粘度下降,提高发泡性,由此提高发泡体的发泡倍率,提高内层2、甚至显影辊1的柔软性。即,有可能无法赋予显影辊1整体的AskerC型硬度满足60°以下的范围的高柔软性。
另一方面,石蜡系油的混配比例超过上述范围的情况下,过量的石蜡系油渗出至与外层4的界面,阻碍该外层4与内层2之间的电传导,有可能使显影辊1的半导电性下降。此外,外层4还有可能容易相对于内层2发生偏移。
与此相对,通过使石蜡系油的混配比例为上述范围,能够抑制产生显影辊1的半导电性下降、外层4的偏移等,同时提高半导电性橡胶组合物的发泡性,提高发泡倍率,提高内层2的柔软性,赋予显影辊1整体的AskerC型硬度满足60°以下的范围的高柔软性,良好地抑制调色剂的劣化和与此相伴的浓度不均等的产生。
需要说明的是,若考虑进一步提高该效果,则相对于橡胶成分的总量100质量份,石蜡系油的混配比例在上述范围中优选为40质量份以上,优选为60质量份以下。
此外,如上所述,使用填充油为石蜡系油的充油EPDM作为EPDM的情况下,选择使用相对于EPDM100质量份的充油量为上述范围的充油EPDM即可。
此外,充油量不足的情况下,补充石蜡系油即可,充油量过量的情况下,补充非充油EPDM等即可。
对于成为内层2原料的半导电性橡胶组合物,可以在至少含有上述乙丙系橡胶的橡胶成分和石蜡系油中以规定比例混配用于使上述橡胶成分交联的交联成分、用于要使内层2为多孔质结构而使其发泡的发泡成分、用于赋予内层2半导电性的导电剂等而制备。
(交联成分)
作为交联成分,可以举出交联剂、促进剂。
其中,作为交联剂,可以举出例如硫系交联剂、硫脲系交联剂、三嗪衍生物系交联剂、过氧化物系交联剂、各种单体等的1种或2种以上。
此外,作为硫系交联剂,可以举出例如粉末硫、油处理粉末硫、沉淀硫、胶态硫、分散性硫等硫;四甲基秋兰姆二硫化物、N,N-二硫代双吗啉等有机含硫化合物等。
作为硫脲系交联剂,可以举出例如四甲基硫脲、三甲基硫脲、乙烯硫脲、(CnH2n+ 1NH)2C=S[式中,n表示1~10的数]所表示的硫脲等的1种或2种以上。
进一步,作为过氧化物交联剂,可以举出例如过氧化苯甲酰等。
乙丙系橡胶为EPDM的情况下,优选硫作为交联剂。
相对于至少含有上述乙丙系橡胶的橡胶成分的总量100质量份,硫的混配比例优选为0.5质量份以上,优选为3质量份以下。
需要说明的是,例如使用油处理粉末硫、分散性硫等作为硫的情况下,上述混配比例为各个硫中所含的作为有效成分的硫本身的比例。
作为促进剂,可以举出例如消石灰、氧化镁(MgO)、铅黄(PbO)等无机促进剂或有机促进剂等的1种或2种以上。
此外,作为有机促进剂,可以举出例如1,3-二邻甲苯胍、1,3-二苯胍、1-邻甲苯双胍、二邻苯二酚硼酸盐的二邻甲苯胍盐等胍系促进剂;2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物等噻唑系促进剂;N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺等次磺酰胺系促进剂;四甲基秋兰姆单硫化物、四甲基秋兰姆二硫化物、四乙基秋兰姆二硫化物、双五亚甲基秋兰姆四硫化物等秋兰姆系促进剂;硫脲系促进剂等的1种或2种以上。
促进剂因种类而功能不同,因此优选合用2种以上促进剂。
各个促进剂的混配比例可以根据种类任意设定,相对于橡胶成分的总量100质量份,通常分别优选为0.5质量份以上,优选为3质量份以下。
(发泡成分)
作为发泡成分,可以使用利用加热分解产生气体的各种发泡剂。
作为该发泡剂,可以举出例如偶氮二酰胺(ADCA)、4,4′-氧代双(苯磺酰氨基脲)(OBSH)、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)等的1种或2种以上。
相对于橡胶成分的总量100质量份,发泡剂的混配比例优选为3质量份以上,优选为8质量份以下。
发泡剂的混配比例小于该范围时,内层2的发泡倍率不足,显影辊1的整体的AskerC型硬度超过60°,柔软性下降,有可能容易产生调色剂的劣化和与此相伴的浓度不均等。
另一方面,发泡剂的混配比例超过上述范围的情况下,内层2的发泡倍率过高,显影辊1的整体的AskerC型硬度小于30°,例如外层容易在成像时相对于内层发生偏离。
发泡剂为ADCA的情况下,可以组合使用起到降低该ADCA的分解温度而促进分解的作用的例如脲系的发泡助剂。
发泡助剂的混配比例可以根据组合的发泡剂的种类等任意设定,相对于橡胶成分的总量100质量份,优选为1质量份以上,优选为3质量份以下。
(导电剂)
作为导电剂,可以举出上述那样的电子导电性导电剂和/或离子导电性导电剂。特别优选电子导电性导电剂。
作为电子导电性导电剂,可以举出例如具有电子导电性的各种炭黑或石墨等的1种或2种以上。
相对于橡胶成分的总量100质量份,电子导电性导电剂的混配比例优选为30质量份以上,优选为60质量份以下。
电子导电性导电剂的混配比例小于该范围时,内层2的电阻值过高,无法赋予显影辊1的整体充分的半导电性,例如形成图像的黑色实心浓度有可能下降。
另一方面,电子导电性导电剂的混配比例超过上述范围的情况下,即使混配例如石蜡系油,内层2、甚至显影辊1也变硬,该显影辊1的整体的AskerC型硬度超过60°,柔软性下降,有可能容易产生调色剂的劣化和与此相伴的浓度不均等。
(其他添加剂)
半导电性橡胶组合物中可以进一步根据需要混配各种添加剂。作为添加剂,可以举出例如交联助剂、抗劣化剂、填充剂、防焦剂、润滑剂、颜料、抗静电剂、阻燃剂、中和剂、成核剂、共交联剂等。
其中,作为交联助剂,可以举出例如氧化锌等金属化合物;硬脂酸、油酸、棉籽脂肪酸等脂肪酸、其他以往公知的交联助剂的1种或2种以上。特别优选合用氧化锌和硬脂酸。
相对于橡胶成分的总量100质量份,交联助剂的混配比例分别优选为0.5质量份以上,优选为6质量份以下。
作为抗劣化剂,可以举出各种抗老化剂、抗氧化剂等。
其中,作为抗老化剂,可以举出例如二乙基二硫代氨基甲酸镍[大内新兴化学工业株式会社制造的NOCRAC(注册商标)NEC-P]、二丁基二硫代氨基甲酸镍[大内新兴化学工业株式会社制造的NOCRAC NBC]等。
相对于橡胶成分的总量100质量份,抗老化剂等抗劣化剂的混配比例优选为0.3质量份以上,优选为1质量份以下。
作为填充剂,例如可以举出氧化锌、二氧化硅、增强用的炭黑、粘土、滑石、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝等中的1种或2种以上。
通过混配填充剂,可以提高内层2的机械强度等。
相对于橡胶成分的总量100质量份,填充剂的混配比例优选为20质量份以上,优选为40质量份以下。
作为防焦剂,例如可以举出N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸酐、N-亚硝基二苯基胺、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯等中的1种或2种以上。特别优选N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺。
相对于橡胶成分的总量100质量份,防焦剂的混配比例优选为0.1质量份以上,优选为5质量份以下。
共交联剂是指其本身发生交联且也与橡胶成分发生交联反应而具有使整体高分子化作用的成分。
作为共交联剂,可以举出例如以甲基丙烯酸酯、或者甲基丙烯酸或丙烯酸的金属盐等为代表的烯键式不饱和单体、利用了1,2-聚丁二烯的官能团的多官能聚合物类、或者二肟等中的1种或2种以上。
其中,作为烯键式不饱和单体,可以举出例如下述(a)~(h)所表示的化合物等的1种或2种以上。
(a)丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等单羧酸类。
(b)马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸类。
(c)(a)(b)的不饱和羧酸类的酯或酸酐。
(d)(a)~(c)的金属盐。
(e)1,3-丁二烯、异戊二烯、2-氯-1,3-丁二烯等脂肪族共轭二烯。
(f)苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯等芳香族乙烯基化合物。
(g)三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、乙烯基吡啶等具有杂环的乙烯基化合物.
以及(h)(甲基)丙烯腈或者α-氯丙烯腈等乙烯基氰化合物、丙烯醛、甲酰基甾醇、乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、乙烯基丁基酮。
此外,作为(c)的不饱和羧酸类的酯,优选单羧酸类的酯。
作为单羧酸类的酯,可以举出例如下述的各种化合物等的1种或2种以上。
(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯等(甲基)丙烯酸的烷基酯。
(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸丁基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸的氨基烷基酯。
(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯甲酰基酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯等具有芳香族环的(甲基)丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸环氧环己酯等具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯。
N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸四氢糠基酯等具有各种官能团的(甲基)丙烯酸酯。
乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙烯二甲基丙烯酸酯(EDMA)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、异丁烯乙烯二甲基丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯。
(半导电性橡胶组合物)
含有以上说明的各成分的半导电性橡胶组合物可以与以往同样地制备。
首先对橡胶成分进行塑炼,接着,加入石蜡系油、导电剂和除了交联成分、发泡成分以外的各种添加剂进行混炼后,最后加入交联成分、发泡成分进行混炼,由此得到半导电性橡胶组合物。
混炼中可以使用例如密炼机、班伯里混合机、捏合机、挤出机等密闭式的混炼机、或开炼辊等。
(内层2的制作)
对于制造内层2而言,首先使用挤出成型机将上述半导电性橡胶组合物挤出成型为筒状,接着,切割为规定的长度,在硫化罐内加压、加热使其发泡、交联。
接着,使用烘箱等对发泡、交联后的筒状体进行加热使其二次交联,冷却后进行研磨使其成为规定的外径D1
〈轴6〉
轴6利用例如铁、铝、铝合金、不锈钢等金属整体地形成。
轴6可以在从筒状体的切割后至将内层2压入管8后的任意时刻,插入固定于通孔5。
但是,在切割后,优选以先将轴6插入固定于通孔5的状态进行二次交联、研磨和如图2的(a)所示那样进行向管8的压入。
由此,能够防止二次交联时的膨胀收缩导致的筒状体→内层2的翘曲或变形。此外,一边以轴6为中心进行旋转一边进行研磨,由此能够提高该研磨的作业性,且能够抑制外周面3的偏移。进一步,能够提高将内层2压入管8时的作业性。
对于轴6,例如藉由具有导电性的粘接剂与内层2电接合,同时被以机械方式固定,或者将外径大于通孔5的内径的轴压入通孔5中,由此与内层2电接合,同时被以机械方式固定,与该内层2整体地旋转。
在前者的情况下,通过烘箱中的加热,筒状体发生二次交联,同时热固化性粘接剂发生固化,该轴6与筒状体→内层2电接合,同时被以机械方式固定。
此外,在后者的情况下,压入的同时,完成电接合和机械固定。
〈外层4〉
对于外层4,如之前说明的那样,由具有半导电性的热塑性弹性体无缝管8构成。
管8可以将含有上述热塑性弹性体的弹性体组合物挤出成型为具有规定厚度T和内径D2的筒状等而制作。
作为聚酰胺系热塑性弹性体,可以举出含有聚酰胺作为硬链段、含有聚醚、聚酯、聚丙二醇、聚四甲基醚二醇等至少1种作为软链段的嵌段共聚物的1种或2种以上。
为了赋予管8半导电性,在成为其原料的弹性体组合物中混配电子导电性导电剂和/或离子导电性导电剂即可。特别是,从防止由于渗出导致的感光鼓、调色剂或周边部件的污染的观点出发,优选电子导电性导电剂。
作为电子导电性导电剂,可以举出上述具有电子导电性的各种炭黑、石墨、或碳纳米管等碳原纤等的1种或2种以上。
特别是,若考虑成本、显影辊的特性等,则优选能够以少量添加形成导电性回路、可以调整电阻的DBP吸油量大的炭黑。
相对于聚酰胺系热塑性弹性体100质量份,炭黑的混配比例优选为30质量份以下、特别优选为15质量份以下。
炭黑的混配比例超过该范围的情况下,外层4变硬,有可能容易产生调色剂的劣化。此外,还有可能导致成本上升。
此外,对于炭黑的混配比例的下限没有特别限定,为了赋予管8适度的半导电性,相对于聚酰胺系热塑性弹性体100质量份,优选为0.5质量份以上、特别优选为1质量份以上。
具备上述各部的显影辊1可以组装至例如激光打印机、静电式复印机、普通纸传真机装置、或它们的复合设备等利用电子照相法的成像装置中进行使用。
实施例
〈实施例1〉
使用乙丙系橡胶中的EPDM[住友化学株式会社制的ESPRENEEPDM 505A、门尼粘度ML1+4(100℃):47、乙烯含量:50%、二烯含量:9.5%]作为橡胶成分。
此外,使用出光兴产株式会社制的Diana操作油PW-380作为石蜡系油。
使用班伯里混合机对上述EPDM100质量份进行塑炼,同时加入石蜡系油60质量份和下述表1所示的成分中的交联成分、发泡成分以外的成分并进行混炼,然后加入交联成分、发泡成分进一步进行混炼,制备成为内层原料的半导电性橡胶组合物。
【表1】
成分 质量份
填充剂 30
交联助剂I 5
交联助剂II 1
电子导电性导电剂 50
发泡剂 6
发泡助剂 2
交联剂 1.6
促进剂TS 1
促进剂MBTS 2
表1中的各成分如下所述。需要说明的是,表中的质量份为相对于以橡胶成分计的EPDM100质量份的质量份。
填充剂:重质碳酸钙、Shiraishi Calcium株式会社制的BF-300
交联助剂I:三井金属矿业株式会社制的2种氧化锌
交联助剂II:硬脂酸、日油株式会社制的商品名TUBAKI
电子导电性导电剂:炭黑ISAF、东海碳株式会社制的Sheast6
发泡剂:ADCA、永和化成工业株式会社制的VINYFORAC#3
发泡助剂:脲系、永和化成工业株式会社制的CellPaste101
交联剂:5%充油硫、鹤见化学工业株式会社制
促进剂TS:四甲基秋兰姆单硫化物、秋兰姆系促进剂、三新化学工业株式会社制的Sanceler(注册商标)TS
促进剂MBTS:二-2-苯并噻唑基二硫化物、噻唑系促进剂、三新化学工业株式会社制的SancelerDM
将上述半导电性橡胶组合物供给至挤出成型机,挤出成型为外径Φ15mm、内径Φ6.5mm的筒状,安装至交联用的临时轴上,在硫化罐内于160℃使其交联、发泡1小时。
接着,将交联后的筒状体重新安装至外周面涂布有导电性的热固化性粘接剂的外径Φ7.0mm的轴上,在烘箱中加热至160℃,使其粘接在该轴上,然后使用圆筒研磨机对外周面进行研磨,加工成外径D1=16.00mm,进一步进行水洗,制作与轴一体化的内层。
此外,作为成为外层原料的管,准备具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体制无缝管[GUNZE株式会社制的SLV、导电性尼龙套筒],其厚度T=100μm、内径D2=15.80mm。外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
并且,在上述管内压入上述内层后,切割两端,进一步使用#2000的抛光膜[三共理化学株式会社制的MIRROR FILM(注册商标)],通过镜面研磨使管的外周面粗面化,制造显影辊。
按照上述测定方法,以负荷1kg对上述显影辊的整体的AskerC型硬度进行测定,结果为32°。
此外,根据使用激光显微镜[株式会社Keyence制的VX-100]对显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra进行测定的结果,按照上述规定求出显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra,结果为1μm。
〈实施例2〉
使作为混配至半导电性橡胶组合物的发泡剂的ADCA的量为5质量份,除此之外,与实施例1同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为100μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为45°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例3〉
使内层的外径D1为15.80mm,且使用GUNZE株式会社制的SLV中的内径D2为15.60mm、厚度T为200μm的管作为成为外层原料的具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体制无缝管,除此之外,与实施例1同样地进行,制造显影辊。
如上所述,成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为47°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例4〉
使内层的外径D1为15.40mm,且使用GUNZE株式会社制的SLV中的内径D2为15.20mm、厚度T为400μm的管作为成为外层原料的具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体制无缝管,除此之外,与实施例1同样地进行,制造显影辊。
如上所述,成为外层原料的管的厚度T为400μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为55°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例5〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为4质量份,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为58°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例6〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为5质量份,并且使内层的外径D1为15.70mm,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为100μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为45°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例7〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为5质量份,并且使内层的外径D1为16.00mm,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为400μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为48°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例8〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为5质量份,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为45°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实施例9〉
变更镜面研磨的条件,使显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1.48μm,除此之外,与实施例8同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为45°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1.48μm。
〈比较例1〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为50质量份,不混配发泡剂、发泡助剂,除此之外,与实施例1同样地进行,制备非发泡性的半导电性橡胶组合物。
并且,使用该半导电性橡胶组合物的同时不形成外层,除此之外,与实施例1同样地进行,制造非多孔质且单层的显影辊,其外径D1为16.00mm。对显影辊的外周面进行镜面研磨使轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
显影辊的整体的AskerC型硬度为50°,如上所述,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈比较例2〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为50质量份、作为发泡剂的ADCA的量为2质量份,除此之外,与实施例4同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为400μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为65°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈比较例3〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为50质量份、作为发泡剂的ADCA的量为8质量份,除此之外,与实施例1同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为100μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为200μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为25°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈比较例4〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为50质量份、作为发泡剂的ADCA的量为6质量份,并且使内层的外径D1为16.10mm,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为500μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为55°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈比较例5〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为4质量份,并且使内层的外径D1为15.66mm,除此之外,与实施例3同样地进行,制造显影辊。
成为外层原料的管的厚度T为200μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为60μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为58°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈比较例6〉
使混配至半导电性橡胶组合物的石蜡系油的量为40质量份、作为发泡剂的ADCA的量为6质量份,并且使内层的外径D1为15.10mm,且使用GUNZE株式会社制的SLV中的内径D2为15.00mm、厚度T为500μm的管作为成为外层原料的具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体制无缝管,除此之外,与实施例1同样地进行,制造显影辊。
如上所述,成为外层原料的管的厚度T为500μm,外径D1与内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为100μm。
此外,显影辊的整体的AskerC型硬度为62°,显影辊外周面的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1μm。
〈实际设备试验〉
将上述实施例、比较例中制造的显影辊与组装至市售的激光打印机的调色剂盒的已有的显影辊交换,在温度23±1℃、相对湿度55±1%的环境下,在A4尺寸的普通纸上连续成像3000张1%浓度的图像,观察此时显影辊的状态,同时观察是否在形成图像上产生白色的纵向条纹状、点状的浓度斑。
并且,关于浓度斑,以下述基准进行评价。
○:没有发现浓度斑。
△:发现不妨碍实用性程度的极轻微的浓度斑。
×:发现浓度斑。
将以上的结果列于表2~表4。
【表2】
Figure BDA0001155128560000191
【表3】
Figure BDA0001155128560000192
Figure BDA0001155128560000201
【表4】
Figure BDA0001155128560000202
由表2~表4的实施例1~9、比较例1的结果可知,通过使显影辊为多孔质结构的内层和由管构成的外层这2层结构,能够不易产生调色剂的劣化和与此相伴的形成图像的浓度斑等。
其中,由实施例1~9、比较例2、3、6的结果可知,为了得到上述效果且不产生外层的偏移等,上述2层结构的显影辊的整体的AskerC型硬度需要为30°以上60°以下。
此外,由实施例1~9、比较例4~6的结果可知,为了制造不产生外层的断裂、偏移等且上述效果也优异的显影辊,需要使成为外层原料的管的厚度T为100μm以上400μm以下、且使内层的外径D1与管的内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为100μm以上400μm以下。
进一步,由实施例1~9的结果可知,为了进一步提高上述效果,整体的AskerC型硬度优选为45°以上,优选为50°以下。为此,相对于橡胶成分的总量100质量份,优选使石蜡系油的混配比例为20质量份以上、特别优选为40质量份以上,优选为100质量份以下、特别优选为60质量份以下;外周面的表面粗糙度以轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra表示,优选为1.5μm以下。
符号说明
T 厚度
D1 外径
D2 内径
1 显影辊
2 内层
3 外周面
4 外层
5 通孔
6 轴
7 外周面
8 管

Claims (3)

1.一种显影辊,其具备由半导电性橡胶组合物多孔质体构成的筒状内层和设置在所述内层外周的单层外层,所述半导电性橡胶组合物含有乙丙系橡胶和石蜡系油,所述外层由具有半导电性的聚酰胺系热塑性弹性体的无缝管构成,所述显影辊整体的AskerC型硬度为45°以上60°以下,所述管的壁厚T为100μm以上400μm以下,且所述内层的外径D1与所述外层的内径D2之差D1-D2所表示的过盈量为100μm以上400μm以下。
2.如权利要求1所述的显影辊,其中,
相对于至少含有所述乙丙系橡胶的橡胶成分的总量100质量份,所述半导电性橡胶组合物中的所述石蜡系油的混配比例为20质量份以上100质量份以下。
3.如权利要求1或2所述的显影辊,其中,
所述管的外周面是轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra为1.5μm以下的粗糙面。
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