CN1534400A - 显影辊 - Google Patents

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近藤光由
彦
加地明彦
贵
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Abstract

提供一种即使在低温·低湿环境下残留电荷也较少的显影辊。作为沿轴体1的外周依次层叠有最内层2、中间层3以及最外层4的显影辊，所述中间层3中含有离子导电剂及碳黑，该中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm以下，所述最外层4的体积固有电阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内。

Description

显影辊
技术领域
本发明涉及复印机、打印机等电子复制装置中使用的显影辊。
背景技术
一般来说，电子复制装置中的复印这样进行，即，在感光鼓的表面形成原稿的静电潜像，使墨粉附着在该静电潜像上而形成墨粉像，将该墨粉像转印固定在复印纸上。进行该复印时的上述墨粉像这样形成，即，通常，由墨粉供给辊将墨粉盒中的墨粉供给显影辊的表面，通过显影辊表面与与之相对的墨粉层形成板的摩擦，使所述墨粉带电，并在显影辊的表面形成墨粉层，使该墨粉层的墨粉附着到上述感光鼓的静电潜像上而形成。
但是，对上述显影辊的一个性能要求，就是要具有良好的墨粉输送性，该性能对获得高画质图像具有很重要的作用。为此，本申请人曾提出过这样一种显影辊，即，沿轴体的外周依次形成有最内层和中间层和最外层，中间层的体积固有电阻(ρv)小于106Ω·cm，最外层的体积固有电阻(ρv)在107～1012Ω·cm的范围内(参照专利文献1：特开平8-190263号公报)。根据该显影辊，可减少残留电荷，因而墨粉输送性良好，可得到高画质的图像。
但是，使用专利文献1的显影辊时，虽然在常温(23℃左右)·常湿(53％左右)环境下，能够得到很好的结果，但在低温(15℃左右)·低湿(10％左右)环境下，残留电荷增加，要获得高画质图像尚有若干进行改进的余地。
发明内容
本发明是针对这种情况提出来的，其目的是，提供一种即使在低温·低湿环境下，也能够使残留电荷较少的显影辊。
为实现上述目的，本发明的显影辊，作为一种具有轴体、沿该轴体的外周形成的最内层、形成于该最内层的外周面上的中间层、以及形成于该中间层的外周面上的最外层的显影辊，所述中间层含有离子导电剂及碳黑，该中间层的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm以下，所述最外层的体积固有电阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内。
对于显影辊，为了做到即使在低温·低湿环境下残留电荷也较少，本发明人就显影辊的形成材料等反复进行了深入的研究。其结果，发现对于在沿轴体的外周依次形成有最内层和中间层和最外层的显影辊，若使所述中间层含有离子导电剂及碳黑，该中间层的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm以下，所述最外层的体积固有电阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内，便能够达到所期望的目的，并实现了本发明。
附图说明
图1是本发明显影辊的一个实施形式的剖视图。
图2是对上述显影辊的最外层的残留电荷进行测定的方法的说明图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施形式结合附图进行详细说明。
图1展示了本发明显影辊的一个实施形式。该显影辊，由轴体1、形成于该轴体1的外周面上的最内层2、形成于该最内层2的外周面上的中间层3、以及形成于该中间层3的外周面上的最外层4构成。并且，上述中间层中，含有离子导电剂及碳黑，该中间层的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm以下。而且，上述最外层的体积固有电阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内。
更具体地说，对于上述轴体1，并无特别限制，例如可使用金属制造的实心物或圆筒物等。另外，作为其材料，可列举出铁、对铁进行电镀而成的材料、不锈钢、铝等。此外，在上述轴体1的表面，可根据需要涂布粘接剂或底漆等。再有，需要时，可使上述粘接剂和底漆等具有导电性。
对于上述最内层2的形成材料，并无特别限制，例如可列举出，硅橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、聚氨酯类弹性物等。它们可以单独或两种以上一起使用。其中，从低硬度下溢浆较少的角度考虑，以使用硅橡胶为宜。
在上述最内层2的形成材料中，也可以根据需要适当添加交联剂、硫化剂、发泡剂、增塑剂、软化剂、粘接力增加剂、导电剂等。它们可以单独或两种以上一起使用。
作为上述中间层3的形成材料，可使用，下述作主成分的材料中含有离子导电剂及碳黑的材料。即，对于作主成分的材料，并无特别限制，例如可列举出，加氢丙烯腈-丁二烯橡胶(氢化腈橡胶，H-NBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(腈橡胶，NBR)、聚氨酯类弹性物、氯丁橡胶(CR)、天然橡胶、丁二烯橡胶(BR)、异丁橡胶(IIR)等。它们可以单独或两种以上一起使用。其中，从粘接性和涂液的稳定性考虑，尤以H-NBR为佳。
作为上述离子导电剂，例如可列举出，三甲基十八烷铵氯化物(トリメチルオクタデシルアンモニウムクロライド)、苯三甲基铵氯化物(ベンジルトリメチルア ンモニウムクロライド)、三辛基丙烯铵氯化物(トリオクチルプロピレンアンモニウムクロライド)、三辛基丙基铵溴化物(トリオクチルプロピルアンモニウムブロマイド)、三甲基十八烷铵パ-クロレ-ト(トリメチルオクタデシルアンモニウムパ-クロレ-ト)、四丁基铵氢硫酸盐(テトラブチル アンモニウムハイドロゲンサルフエ-ト)、四丁基铵ヒドロキサイド(テトラブチルアンモニウムヒドロキサイド)等四级铵化合物、以及这些四级铵化合物的过氯酸盐、安息香酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、氢氧化物盐等。它们可以单独或两种以上一起使用。其中，以使用四丁基铵氢硫酸盐(テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフエ-ト)、四丁基铵ヒドロキサイド(テトラブチルアンモニウムヒドロキサイド)为宜。
上述离子导电剂，在作为上述中间层3的主成分的材料中含有很少的量，即可发挥效果，从而即使在低温·低湿环境下也能够使残留电荷较少，但最好是，相对于100份重量的作为上述中间层3的主成分的材料，在0.5～10份重量的范围内。离子导电剂的含量即便超过10份重量，效果也不会改变，因而不需要含有10份重量以上。相反，若含量过多，会出现离子导电剂向最外层4渗出的倾向，有可能使起雾现象易于发生。
此外，对于上述碳黑，并无特别限制，可使用通用品。这种碳黑，与上述离子导电剂一起使用，以使上述中间层3的体积固有电阻(ρv)在所希望的范围(1.0×106Ω·cm以下)内，其含量，相对于100份重量的作为上述中间层3的主成分的材料，在20～50份重量的范围内。
作为上述中间层3的形成材料，除了上述离子导电剂及碳黑之外，还可列举出，硫化剂、硫化促进剂、硬脂酸、氧化锌(ZnO)、软化剂等，它们也可以使用。它们可以单独或两种以上一起使用。
作为上述最外层4的形成材料，可使用在下述作主成分的材料中含有导电剂的材料。即，对于上述作主成分的材料，并无特别限制，例如可列举出，NBR、含氟合成橡胶、硅改性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、含氟树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂等。它们可以单独或两种以上一起使用。其中，从利用聚合物自身的极性而使之具有离子导电性、以及具有阻挡油脂和增塑剂从下层转移过来的耐油性考虑，以使用NBR为宜。
作为上述导电剂，例如可列举出，碳黑、石墨、钛酸钾、氧化铁、c-TiO2、c-ZnO、c-SnO2、离子导电剂等。上述“c-”，表示具有导电性。它们可以单独或两种以上一起使用。并且，通过使最外层4含有该导电剂，可使其体积固有电阻(ρv)在所希望的范围(1.0×107～1.0×1013Ω·cm)内，其含量，相对于100份重量的作为上述最外层4的主成分的材料，在0～20份重量的范围内。除此之外，根据需要还可以适当添加稳定剂、紫外线吸收剂、防带电剂、增强剂、带电控制剂、润滑剂、染料、颜料、阻燃剂、油等。它们可以单独或两种以上一起使用。
这种显影辊，例如可如下制作。即，首先，如下调制上述显影辊的最内层2、中间层3以及最外层4的形成材料。最内层2的形成材料(混合物)，是通过将形成最内层2的各成分以叶片式搅拌机等搅拌机进行搅拌而进行调制。中间层3的形成材料(涂液)，是通过将作为形成中间层3的各成分以球磨机、辊式混碾机进行混碾，向其混合物中添加有机溶剂进行混合、搅拌而进行调制。而最外层4的形成材料(涂液)，是通过将形成最外层4的各成分以球磨机、辊式混碾机等混碾机进行混碾，向其混合物中添加有机溶剂进行混合、搅拌而进行调制。作为上述有机溶剂，例如可列举出，甲基乙基甲酮(MEK)、甲醇、甲苯、异丙醇、乙二醇-甲醚、二甲替甲酰胺、四氢呋喃、乙酸乙脂等。其中，从溶解性良好的要求考虑，以使用MEK为宜。它们可以单独或两种以上一起使用。
其次，准备用来形成最内层2的圆筒形模具和轴体1。并且，在上述圆筒形模具的内周面涂布石蜡等脱模剂，根据需要在上述轴体1的外周面涂布粘接剂或聚合物等。然后，在外嵌有下盖的上述圆筒形模具的中心线上放置上述轴体1，向该轴体1与圆筒形模具之间的空隙中填充最内层2的形成材料(混合物)之后，将上盖外嵌在上述圆筒形模具上。接下来，将该外嵌有下盖和上盖的圆筒形模具放入烘箱内，进行加热并对最内层2的形成材料(混合物)进行硫化，在轴体1的外周部形成最内层2。之后，进行脱模。也可以在进行该脱模之后，进行二次硫化。
其次，在最内层2的轴向上的两个端部的外周面上，以辊涂法涂布中间层3的形成材料(涂液)等之后，进行干燥和加热等处理而形成中间层3。然后，在中间层3的外周面上，以辊涂法涂布最外层4的形成材料(涂液)等之后，进行干燥和加热等处理而形成最外层4。通过以上步骤，便可制作出上述显影辊。
在上述实施形式中，对于最内层2的厚度，并无特别限制，但以在0.1～10mm的范围内为宜，尤以0.5～6mm为佳。中间层3的厚度，也无特别限制，但以在3～30μm的范围内为宜，尤以5～20μm为佳。而最外层4的厚度也同样，并无特别限制，但以在3～30μm的范围内为宜，尤以5～20μm为佳。另外，对上述最内层2、中间层3、以及最外层4各自的厚度，可从显影辊上采取断面试品，利用其显微镜照片进行测定。此外，在上述实施形式中，是在轴体1的外周依次形成最内层2、中间层3、最外层4的，但在最内层2的内周面上、各层之间、最外层4的外周面上，也可以增加功能与相邻的层相同或不同的层。
下面，与对比例一起对实施例进行说明。
[实施例1]
为了制作显影辊，预先准备了轴体1、最内层2的形成材料(混合物)、中间层3的形成材料(涂液)、最外层4的形成材料(涂液)、以及用来形成最内层2的圆筒形模具等。作为上述轴体1，准备了直径8mm的铁制实心圆柱形轴体。
〔最内层2的形成材料(混合物)的调制〕
将导电性硅橡胶(KE1357 A/B，信越化学工业公司制造)用叶片式搅拌机进行搅拌，调制出最内层2的形成材料(混合物)。
〔中间层3的形成材料(涂液)的调制〕
相对于100份重量的H-NBR(宰涛(ゼツト)葆鲁0020，日本杰昂(ゼオン)公司制造)，使用0.1份重量的离子导电剂(三甲基十八烷铵パ-クロレ-ト(トリメチルオクタデシルアンモニウムパ-クロレ-ト))、50份重量的碳黑(凯茨钦(ケツチエン)碳黑EC，狮子(ライオン)公司制造)、0.5份重量的硬脂酸、5份重量的氧化锌(ZnO)、1份重量的硫化促进剂(BZ；zinc di-n-butyldithiocarbamate)、2份重量的硫化促进剂(CZ；N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide)、1份重量的硫等，用球磨机进行混碾后，添加400份重量的MEK进行混合、搅拌，调制出中间层3的形成材料(涂液)。
〔最外层4的形成材料(涂液)的调制〕
相对于100份重量的NBR与聚氯乙烯(PVC)的胶乳混合物(尼葆鲁(ニポ-ル)DN-508，日本杰昂(ゼオン)公司制造)(NBR：70份重量，PVC：30份重量)，将10份重量的碳黑(登卡(デンカ)碳黑HS-100，电气化学工业公司制造)用球磨机进行混碾后，添加400份重量MEK进行混合、搅拌，调制出最外层4的形成材料(涂液)。
〔显影辊的制作〕
与上述实施形式同样地制作出显影辊。在该制作中，形成最内层2时进行的加热硫化为190℃×20分钟，使得最内层2的形成厚度为5mm。而中间层3的形成厚度为10μm，最外层4的形成厚度为15μm。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×103Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×107Ω·cm。
[实施例2]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使离子导电剂的含量为0.5份重量，碳黑的含量为35份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为2.0×103Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×109Ω·cm。
[实施例3]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使离子导电剂的含量为1份重量，碳黑的含量为30份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为5.0×103Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×1011Ω·cm。
[实施例4]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使离子导电剂的含量为5份重量，碳黑的含量为25份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×104Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×1012Ω·cm。
[实施例5]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使离子导电剂的含量为10份重量，碳黑的含量为20份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×1013Ω·cm。
[对比例1]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使之不含有离子导电剂，碳黑的含量为30份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×104Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×1012Ω·cm。
[对比例2]
在上述实施例1的中间层3的形成材料(涂液)的调制中，使离子导电剂的含量为1份重量，碳黑的含量为15份重量。除此之外，均与上述实施例1相同。所制作出来的显影辊，其中间层3的体积固有电阻(ρv)为1.0×107Ω·cm，最外层4的体积固有电阻(ρv)为1.0×1014Ω·cm。
对如上得到的实施例1～5以及对比例1、2的显影辊，以如下方法对残留电荷进行测定，并且对复印图像的画质进行评价。该残留电荷的测定及复印图像的复印，是在常温(23℃)·常湿(53％)环境下和低温(15℃)·低湿(10％)环境下进行的。
〔残留电荷的测定〕
首先，如图2所示，沿显影辊的轴向，设置带电器(コロトロン)11。此时，上述带电器11的芯部11a与显影辊的最外层4的表面之间的距离为10mm。之后，将上述带电器11的芯部11a，经由恒流控制装置(恒定电流设定为-100μA)12连接到直流电源13的负极上，将该直流电源13的正极接地。此外，将上述带电器11的屏蔽部11b，与显影辊的轴体1一起接地。之后，在使显影辊以1分钟70转的转速作周向旋转的状态下，通过带电器11使最外层4的表面带电，在从该使其带电的位置旋转90度后的位置上，对最外层4的残留电荷进行测定。该残留电荷的测定这样进行，即，使与表面电位计(Trek公司制造，1541型)14相连的探头(电位检测器)15，沿显影辊的轴向在最外层4的图像区域内以8.7mm/s的速度移动而进行。此时，探头15与最外层4的表面之间的距离为1mm。上述表面电位计14显示出残留电荷的最大值，将该残留电荷值一并填写在下面的表1中。上面所述的图像区域，是指可形成墨粉层的区域，是除去自最外层4的两个端边向内5mm范围内的部分之外的中间部分。
〔图像浓度〕
此外，将所得到的实施例1～5以及对比例1、2的显影辊组装在激光打印机(EPSON公司制造，LP-3000)中，实际进行图像打印。对打印10000张后的图像，通过目视对其浓度进行判定。将判定的结果，以图像未发生浓度不均者用○表示、稍有不均但并不明显者用△表示、显著浓度不均者用×表示的方式，一并填入下面的表1中。
表1
               中间层   最外层     残留电荷(V)        图像评价
  离子导电剂 碳黑   体积固有电阻(Ω·cm)   体积固有电阻(Ω·cm)   23℃53％   15℃10％     23℃53％     15℃10％
实施例1   0.1份   50份   1.0×103   1.0×107   30   60     ○     △
实施例2   0.5份   35份   2.0×103   1.0×109   20   25     ○     ○
实施例3   1份   30份   5.0×103   1.0×1011   10   20     ○     ○
实施例4   5份   25份   1.0×104   1.0×1012   10   20     ○     ○
实施例5   10份   20份   1.0×106   1.0×1013   10   20     ○     ○
对比例1   -   30份   1.0×104   1.0×1012   30   400     ○     ×
对比例2   1份   15份   1.0×107   1.0×1014   70   100     △     ×
由上面表1的结果可知，当使用实施例1～5的显影辊时，即使在低温(15℃)·低湿(10％)环境下，残留电荷也很少，可得到良好的画质。另外，作为实施例1，由于离子导电剂的配比量较少，为0.1份重量，因此，在低温·低湿环境下的图像有些差。
发明的效果
如上所述，根据本发明的显影辊，作为一种具有轴体、沿该轴体的外周形成的最内层、形成于该最内层的外周面上的中间层、以及形成于该中间层的外周面上的最外层的显影辊，由于上述中间层含有离子导电剂及碳黑，该中间层的体积固有电阻(ρv)为1.0×106Ω·cm以下，上述最外层的体积固有电阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内，因此，即使在低温·低湿环境下，也能够使显影辊的残留电荷较少，得到良好的画质。
特别是，作为本发明的显影辊，当上述离子导电剂的含量，相对于100份重量的作为形成上述中间层的主成分的材料，在0.5～10份重量的范围内，碳黑的含量在20～50份重量所范围内时，即使在低温·低湿环境下，也能够使显影辊的残留电荷进一步减少，得到更为优良的画质。

Claims (2)

1.一种显影辊，具有轴体、沿该轴体的外周形成的最内层、形成于该最内层的外周面上的中间层、以及形成于该中间层的外周面上的最外层，其特征是，所述中间层含有离子导电剂及碳黑，该中间层的体积固有电阻(ρv)设定为1.0×106Ω·cm以下，所述最外层的体积固有电阻(ρv)设定为在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范围内。
2.如权利要求1所述的显影辊，其特征是，所述离子导电剂的含量，相对于100份重量的作为形成所述中间层的主成分的材料，设定为在0.5～10份重量的范围内，碳黑的含量设定为在20～50份重量的范围内。
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