CN202275268U - 双层结构的送粉辊 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种双层结构的送粉辊，包括轴芯及包覆于轴芯上的导电层，所述导电层由内层导电性发泡管和外层导电性复合纤维层组合构成。采用本实用新型双层结构的送粉辊，其内层使用耐热型、耐气候型、耐臭氧型茂金属催化剂的EPDM橡胶，而外层采用导电型复合纤维层解决了送粉辊与显影辊的面接触而产生的碳粉破碎现象的问题，把一根根纤维植在送粉辊外表面，与显影辊形成线接触，可降低相互间的压力，同时形成了高分子网状结构，具有不溶性，且导电型物质分布纤维内外层，能提高碳粉的带电性效率和稳定碳粉的供给，以及电子照相装置使用的送粉辊的耐磨性、导电性及供给碳粉的稳定性，提高了送粉辊与显影辊接触产生的画像品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光成像技术领域，尤其涉及电子照相成像设备用送粉辊结构及该送粉辊的制造方法。
背景技术
参见图1，在成像技术领域里，一般的电子照相成像装置的带电方式是充电辊1在感光鼓3表面用电荷使感光体带电，激光扫描装置2漏光过程（根据控制器输入的数据，激光束照射在感光鼓3上，使导电部分重和，形成潜在影像。重和或粉碎方式形成的碳粉颗粒4通过送粉辊6，供给显影辊5，用碳粉颗粒4把感光鼓3表面上出现潜在的图像转到可视画像，在这过程中，为了使碳粉颗粒4均匀地固定在纸张上，使用出粉刮刀7来控制碳粉颗粒4的带电层。
通过充电辊1、转印辊8，把感光鼓3表面的碳粉颗粒4转到纸张9上。纸张9通过可对碳粉颗粒4加压、加力的压紧轮10把碳粉颗粒4融化并固定到纸张9上，最后用清洁辊把感光鼓3表面的残留碳粉颗粒4清除干净。
上述送粉辊6把碳粉颗粒4均匀地供给到显影辊5上，与显影辊5贴合在一起，如果显影辊5和碳粉颗粒4受的压力太大的话，碳粉颗粒4会破碎，导致碳粉颗粒4的供给和回收出现问题。
现有的送粉辊是聚氨酯、硅胶、EPDM加离子导电剂或碳黑等电子导电剂制成，因不均匀的密度和高硬度，会产生与显影辊面接触等问题，聚氨酯加离子导电剂发泡的制作方法会使发泡体表面的黏结性高，发泡孔不均匀，导致碳粉颗粒黏在送粉辊或发泡孔超过10微米时碳粉颗粒在发泡孔里面凝固，降低弹性。而且聚氨酯加导电型液体的制作方式使用导电型液体添加带电防止剂，带电防止剂可吸收湿气，提高导电率，可是在聚氨酯发泡管高速回转时会膨胀，降低了耐久性能。
硅胶发泡或 EPDM加碳黑的制作方法中用碳黑做发泡体很困难，因不均匀的发泡孔结构，不能均匀地供给碳粉。
上述单层结构的送粉辊与显影辊接触，相互施压，驱动时对显像部齿轮施加扭矩力（Torque Force），打印画像里会出现齿轮周期的细线，不能保证均匀的导电性，也不能防止碳粉颗粒凝固在送粉辊的现象，以及与显影辊之间的相互压力导致碳粉破碎现象。
近来出现了轴芯上植导电型复合纤维的送粉辊，可是因为复合纤维的表面会做带电防止剂即表面活性剂处理，所以会降低耐磨性。即寿命在5000页以上的高速显像机上使用的话，会降低导电性、耐磨性，复合纤维从轴芯上脱落。而且送粉辊的外径10mm以上时因复合纤维跟显影辊接触，纤维被压以后不能复原。为了解决此问题，轴芯外径要做到9mm左右，这样的话送粉辊会变得很重，轴芯因为是SUS或SUM材质的，所以会提高制造单价，增加生产成本。而且，在轴芯上植导电型复合纤维，因单层结构复合纤维长度的影响，设计打印机显像结构时会受到送粉辊大小的制约，高速打印机和具耐磨性的电子照片成像装置在打印机、传真机、一体机、复印机上不能使用。
发明内容
本实用新型目的是为了提高电子照相装置使用的送粉辊的耐磨性、导电性及供给碳粉的稳定性，提供了一种由内层导电型发泡体和外层复合纤维层构成的双层结构的送粉辊。
为实现上述目的，本实用新型方法所提出的技术方案是：
一种双层结构的送粉辊，包括轴芯及包覆于所述轴芯上的导电层，所述送粉辊的导电层由内层导电性发泡管和外层导电性复合纤维层组合构成。
具体地，所述导电层体积电阻为10^5 ohm/cm - 10^6 ohm/cm。
进一步地，所述内层导电性发泡管具有耐热型、耐气候型、耐臭氧型茂金属催化剂的三元乙丙橡胶，其电阻在10^4 ohm/cm以下。
具体地，所述外层导电性复合纤维层是在研磨好的内层导电性发泡管上采用高压放电方式植入的复合纤维构成。
进一步地，所述复合纤维是在聚酰胺树脂或聚烯烃系树脂中的任意一种中掺有离子性、吸湿性的永久带电剂及助剂，形成高分子网状结构。
采用上述双层结构的送粉辊，其内层使用耐热型、耐气候型、耐臭氧型茂金属催化剂的EPDM橡胶，低电阻（体积电阻10^4ohm/cm），且EPDM橡胶高温重和性比现用的钒系催化剂要好，可以省略脱灰工程，价格低廉，是特性优秀的合成橡胶。而外层采用导电型复合纤维层解决了送粉辊与显影辊的面接触而产生的碳粉破碎现象的问题，把一根根纤维植在送粉辊外表面，与显影辊形成线接触，可降低相互间的压力，同时形成了高分子网状结构，具有不溶性，且导电型物质分布纤维内外层，能提高碳粉的带电性效率和稳定碳粉的供给，在湿度低（0-20% RH）的环境下也能维持除电功能，改善了现有技术中单层结构制成的送粉辊的因发泡孔不均匀导致碳粉颗粒进到发泡孔里固化、发泡管变硬，导致给显影辊施加压力，碳粉破碎的等等问题，提高了送粉辊与显影辊接触产生的画像品质。
附图说明
图1为现有电子照相成像设备结构示意图；
图2为本实用新型双层送粉辊结构实施例示意图。
具体实施方式
为实现本实用新型目的，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在激光打印领域中，送粉辊6是运载碳粉4的重要部件，一般由海绵导电体和金属轴芯组成，配合显影辊5使用，其作用相当于磁芯，可为显影辊5提供足够的上粉量，与显影辊5贴合且与显影辊5转动方向相反，能充分磨擦碳粉4，使碳粉4带上足够的电荷。主要考核参数：尺寸、圆度及圆跳动、海绵体的弹性、孔的密度、吸粉量、海绵体的电阻、耐磨性、耐环境性。为了使碳粉有均匀地带电量（q/m），送粉辊6要有均匀地中电阻（体积电阻10^5 ohm/cm- 10^6 ohm/cm），对时间的变化量要小，耐磨性好，维持低硬度。
参见图2，本实用新型首先提供了一种双层结构的送粉辊6，包括轴芯61及包覆于所述轴芯61上的导电层，该导电层由内层导电性发泡管62和外层导电性复合纤维层63组合构成。其中：
轴芯61采用SUS(Steel use stainless)或SUM（在普通钢铁上镀镍）材质；
内层导电性发泡管62包括下述重量份的原料：橡胶90-110；不溶性硫磺1.5-2.5；硫化剂 2.0-3.0；促进剂 0.4- 0.7；发泡剂5.0-6.0；加工补助剂9.0-11.0；硬脂酸7.0-8.0；氧化锌3.5-5.0；另，还掺有导电剂5.0-6.5。上述组分优选三元乙丙橡胶料100；不溶性硫磺2.0；硫化剂 2.5；促进剂 0.6；发泡剂5.5；加工补助剂10.0；硬脂酸7.5；氧化锌4.5；导电剂6.2。由于内层导电性发泡管62负有导电性才能给轴芯61和导电型复合纤维层63充电，而且要有弹性，因此，上述组分中，主要成分橡胶选用具有耐热型、耐气候型、耐臭氧型茂金属催化剂的三元乙丙橡胶（EPDM），其具有低电阻（体积电阻10^4ohm/cm），且可降低单价，EPDM橡胶高温重和性比现用的钒系催化剂要好，也可以省略脱灰工程，降低单价，是特性优秀的合成橡胶。当然，也可选用其他橡胶料。三元乙丙橡胶(EPDM)橡胶中加不溶性硫磺，可维持其弹性；所述硫化剂为硫代氨基甲酸酯（Thiocarbamate）类硫化剂、巯基苯并噻唑（Mercaptobenzothiazole)类硫化剂中的一种或两种的混合物 。发泡剂的选择要根据加工上的设定时间、温度、排气、粒子要均匀，分散均匀，可选用Cellcom-H Series, -p-Toluenesulfonyl hydrazide系列的无味、无毒、具有吸热发泡特征的添加剂，可使EPDM橡胶有浮扬性、吸音性、吸收性、弹性等特性，使产品变轻，缓和冲击力，而且不会影响高分子的混料、硫化；促进剂选用秋兰姆(Thiurams)系列；加工补助剂选用脂肪酸V-8132；为了增强三元乙丙橡胶的分散及弹力，还添加了硬脂酸，添加氧化锌可提高三元乙丙橡胶的耐磨性。导电剂选用碳黑#3050B的颗粒，大小为50nm，因平均粒子外径小，氮吸收表面面积在50m2/g的大的结构，导电性很好。
外层的导电性复合纤维层63是在极性很强的聚酰胺（Polyamides）树脂或聚乙烯、聚丙烯、亚克力、维尼龙等极性低的聚烯烃系树脂中的任意一种中掺入具有离子性、吸湿性的永久带电剂及助剂，形成高分子网状结构，纤维里面存在不溶性、导电型物质。由此构成的送粉辊5能稳定地供给碳粉，可提高碳粉带电性的效率。
导电性复合纤维具体可包括下述重量份的原料：
聚酰胺树脂或聚烯烃系树脂：90-110；聚合物稳定剂：2-4；偶联剂：4-6，还包括10-15的导电剂。其中聚酰胺树脂或聚烯烃系树脂选用尼龙、聚酯纤维、亚克力、维尼龙树脂，导电剂选用碳黑600J，偶联剂可采用硅烷偶联剂, 聚合物稳定剂可采用美国GreatLakes公司生产的Anox^TMFiberPlus聚合物稳定剂。
由上述组分及结构构成的送粉辊6中，内层导电型发泡管62赋予电的性质，可使轴芯61和导电型复合纤维层63通电，有弹性，而外层导电型复合纤维层63与显影辊5形成线接触，把相互压力降到最低。这样，导电型复合纤维层63解决了送粉辊6与显影辊5的面接触而产生的碳粉颗粒4的破碎现象，把一根根纤维植于送粉辊6外表面，可与显影辊5形成线接触，降低相互的压力，同时形成一高分子网状结构，具有不溶性，导电型物质分布纤维内外层，能提高碳粉的带电性效率和稳定碳粉的供给，进而提高了电子照相成像产品品质。
下面为本实用新型产品与现有技术中其他产品对比试验结果。
比较例1: 导电型聚氨酯体(聚氨酯加导电液的送粉辊)
比较例2: 导电型硅胶体(硅胶加发泡剂、导电型碳黑的送粉辊)
比较例3: 轴芯表面植导电型复合纤维的送粉辊
实施例: 本实用新型产品
| 测试项目 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 本实用新型实施例 |
| 电阻 | 2.0E+07 | 5.0E+04 | 2.0E+04 | 7.0E+05 |
| 初始碳粉带电量(Q/M) | 30.2 Mc/g | 35.6 Mc/g | 32.8 Mc/g | 28.5 Mc/g |
| 测扭力 | 1.9kgf.cm | 2.0kgf.cm | 1.6kgf.cm | 1.2kgf.cm |
| 硬度（打印5000页后) | 45度 | 52度 | 55度 | 35度 |
| 测黑度(碳粉攻击效果) | 1.62 id | 2.20 id | 1.86 id | 2.07 id |
| 永久压扁力(%) | 9% | 12% | 无法测量 | 9% |
* 测试电阻方法: 把测试胶辊放在测试治具 (Jig)上，两端各加500g砝码，以1KG力施加压力，胶辊底部用管撑住，一定的速度（23rpm）回转，送粉辊轴芯上加500V DC电压，用电流表测电流值。
电流值(R)= 电压(Voltage)/电流(Ampere), 单位: ohm/cm
* 初始碳粉带电量(Q/M)测试方法: 测试从送粉辊转到显影辊的碳粉量（制造商:TREK, 型号:212HS , 单位:Mc/g）
* 测试扭力方法: 连接激光打印机硒鼓的齿轮部的显影辊轴芯装上测扭力仪器，一边转动，一边测扭力。碳粉硒鼓接触式的激光打印机的显影辊、感光鼓、送粉辊、充电辊是相互接触的。 现比较显影辊、感光鼓、充电辊用同一产品，把送粉辊换成比较例1、比较例2、比较例3、本实用新型实施例，测扭力。
（测扭力仪器制造商:TOHNICHI, 型号:6BTG 单位:kgf.cm）
* 测试硬度方法: Text 2% Random打印5000页后把辊从硒鼓取出测试。碳粉黏在上面的情况下测硬度才能知道硬度是否会上升，也能确定碳粉凝固程度。
（测试仪器： ASKER C 硬度计）
* 测试黑度方法: 用激光打印机打印黑(Black)页，测试黑度。
（测黑度仪器制造商: x-rite , 黑度单位：id）
* 测试永久压扁率方法: 把发泡物(Foam)压缩50%，放进恒温恒湿箱22个小时后，解除压缩板，30分钟后再测厚度，确认压扁率。(标准 JIS K6382)
永久压扁率(%)=(测试前厚度-测试后厚度) / 测试前厚度
* 评价结果:
* 电阻: 中电阻(5.0E+05-5.0E+06)=> 优秀；低电阻(1.0E+04-4.0E+05)=> 良好； 高电阻(6.0E+06-5.0E+07) =>不良
比较例1:不良(高电阻,随着打印页数增加，会发生碳粉供给不良)
比较例2:良好 (低电阻)
比较例3:良好 (低电阻)
本实用新型实施例:优秀 (中电阻)
* 初始碳粉带电量(Q/M):25.0-30.0Mc/g=>优秀；30.1-35.0Mc/g=>良好；
35.1-40.0Mc/g=>不良
比较例1:良好
比较例2:不良
比较例3:良好
本实用新型实施例:优秀
*测扭力:1.0-1.5kgf.cm=>优秀；1.5-2.0kgf.cm=>良好；2.0-2.5kgf.cm=>不良
比较例1:良好
比较例2:良好
比较例3:良好
本实用新型实施例:优秀
* 打印5000页后测试硬度:25度-35度=>优秀；36度-45度=>良好；46-55度=>不良
比较例1:良好
比较例2:不良
比较例3:不良
本实用新型实施例:优秀
* 测黑度:2.01-2.20 id=>优秀；1.81-2.00=>良好；1.60-1.80=>不良
比较例1:不良
比较例2:优秀
比较例3:良好
本实用新型实施例:优秀
* 永久压扁率(%)测试: 8%以内=>优秀； 8%以上-10%以内=>良好； 10%以上=>不良
比较例1:良好
比较例2:不良
比较例3:不良
本实用新型实施例:良好
根据上述测定评价结果：比较例1的电阻高，影响碳粉供给，黑度测量不良。比较例2的永久压扁率不好，打印5000页后硬度上升，耐久性碳粉供给出现问题。比较例3无法测永久压扁率，致使超过送粉辊外径尺寸公差，导致碳粉供给出现问题。本实用新型实施例在所有项目评价中都是优秀或良好。
以上所述实施例仅表达了本实用新型优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种双层结构的送粉辊，包括轴芯及包覆于所述轴芯上的导电层，其特征在于：所述送粉辊的导电层由内层导电性发泡管和外层导电性复合纤维层组合构成。
2.根据权利要求1所述的双层结构的送粉辊，其特征在于：所述导电层体积电阻为10^5 ohm/cm - 10^6 ohm/cm。
3. 根据权利要求1所述的双层结构的送粉辊，其特征在于：所述内层导电性发泡管具有耐热型、耐气候型、耐臭氧型茂金属催化剂的三元乙丙橡胶，其电阻在10^4 ohm/cm以下。
4.根据权利要求1-3任一项所述的双层结构的送粉辊，其特征在于：所述外层导电性复合纤维层是在研磨好的内层导电性发泡管上采用高压放电方式植入的复合纤维构成。
5.根据权利要求4所述的双层结构的送粉辊，其特征在于：所述复合纤维是在聚酰胺树脂或聚烯烃系树脂中的任意一种中掺有离子性、吸湿性的永久带电剂及助剂，形成的高分子网状结构。
Priority Applications (1)
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| CN2011203675104U CN202275268U (zh) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | 双层结构的送粉辊 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN110597039A (zh) * | 2018-06-12 | 2019-12-20 | 住友橡胶工业株式会社 | 显影辊 |
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2011
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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