DE69910636T2

DE69910636T2 - Aufladerolle mit Widerstandseinstellschicht

Info

Publication number: DE69910636T2
Application number: DE69910636T
Authority: DE
Inventors: Atsuhiro Komaki-shi Kawano; Kenichi Komaki-shi Tsuchiya
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP3967450B2; DE69910636D1; JPH11237782A; EP0938032A3; EP0938032A2; US6190295B1; EP0938032B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufladewalze zur Verwendung in einem Bild gebenden Gerät, wie etwa einer elektrophotographischen Kopiermaschine, Laserstrahldrucker oder dergleichen.
Es ist eine Aufladungswalze bekannt, welche in ein Bild gebendes Gerät, wie etwa eine elektrophotographische Kopiermaschine oder Drucker, eingebaut wird, so dass die Aufladungswalze in Rollkontakt mit einer photoempfindlichen Trommel zum Aufladen der umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel gehalten wird. Genauer beschrieben, wird eine derartige Aufladungswalze in einem sog. „Walzen-Auflade"-Verfahren verwendet, welches eines der bekannten Verfahren zum Aufladen einer photoempfindlichen Trommel ist, auf welcher ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wird. In dem Rollaufladeverfahren, wird die Aufladungswalze, auf welche eine Aufladespannung angelegt wird, in Presskontakt mit der äußeren umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel gehalten. Die Aufladewalze und die photoempfindliche Trommel werden zusammen rotiert, so dass die äußere umlaufende Oberfläche der photoempfindlichen Trommel gleichförmig durch die Aufladungswalze aufgeladen wird, bevor die Oberfläche lokal bildweise mit optischen Bildsignalen belichtet wird.
Im Allgemeinen beinhaltet die Aufladungswalze einen elektrisch leitenden Mittelschaft (Metallkern) und eine elektrisch leitende Kautschuk-Schicht, welche eine niedrige Härte besitzt und aus einer Kautschuk-Schicht gebildet ist. Die Kautschuk-Schicht besteht aus entweder einem festen elastischen Körper, dessen Härte verringert wird, indem eine große Menge an Weichmacher zugegeben wird, oder einem geschäumten Körper. Die elektrisch leitende Kautschuk-Schicht wird auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes mit einer geeigneten Dicke gebildet. Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der leitenden Kautschuk-Schicht werden eine Widerstandseinstellungsschicht und eine Schutzschicht in dieser Reihenfolge gebildet. Eine Elektrodenschicht wird, sofern benötigt, zwischen der leitenden Kautschuk-Schicht und der Widerstandseinstellungsschicht eingefügt.
Gemäß den Druckschriften EP-A-O 797 128 und US-Patent Nr. 5,804,309 ist in den wie vorstehend beschrieben aufgebauten Aufladungswalze die Widerstandseinstellungsschicht verwendet worden, welche aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet ist, die durch Mischen eines geeigneten Kautschukmaterials mit einem Ionen leitenden Material, wie etwa quartärem Ammoniumsalz, hergestellt wurde, um so der Kautschukzusammensetzung einen gewünschten spezifischen Volumenwiderstandzu geben. Jedoch tendiert die Widerstandseinstellungsschicht, die das Ionen leitende Material enthält, dazu, an einer Variation von dessen Eigenschaften aufgrund der Änderung der Betriebsumgebung der Aufladungswalze zu leiden. Um dieses Problem zu lösen, wird in Betracht gezogen, die Widerstandseinstellungsschicht zu bilden, indem eine Kautschukzusammensetzung verwendet wird, welche Elektronen leitende Teilchen beinhaltet, wie etwa Ruß-Teilchen als ein leitendes Material.
Jedoch verschlechtert die Verwendung der Aufladungswalze, dessen Widerstandseinstellungsschicht die Elektronen leitenden Teilchen enthält, eine Qualität eines wiedergegebenen oder gedruckten Bildes, wenn die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel Fehler aufweist, wie etwa Nadellöcher, oder verkratzte, verwundene oder anderweitig beschädigte oder defekte Teile. Das heißt, das wiedergegebene Bild beinhaltet unerwünschterweise Druckdefekte (zum Beispiel Nadellochdefekt), das den defekten Teilen entspricht, sogar wenn die Oberflächendefekte der photoempfindlichen Trommel nicht so beträchtlich schwerwiegend sind. Zum Beispiel tendiert ein Bildbereich, das einem Nadelloch und dessen Nachbarschaft entspricht, dazu, verschmiert zu sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladungswalze bereitzustellen, welche das Auftreten von Druckdefekten aufgrund von Defekten Teilen der äußeren umlaufenden Oberfläche einer photoempfindlichen Trommel, die mit der Aufladungswalze verwendet wird, zu verhindern.
Die vorstehende Aufgabe kann gemäß der Erfindung gelöst werden, welche eine Aufladungswalze bereitstellt, die umfasst: einen Mittelschaft; eine elektrisch leitende Kautschukschicht, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes gebildet ist und eine Härte von 5 bis 30° JIS A besitzt; eine Widerstandseinstellungsschicht, die radial auswärts der leitenden Kautschukschicht gebildet ist; und eine Schutzschicht, die radial auswärts der Widerstandseinstellungsschicht gebildet ist. Die Widerstandseinstellungsschicht ist aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet, die hergestellt wurde, indem ein Kautschukmaterial mit Teilchen eines Elektronen leitenden Materials und Teilchen eines elektrisch isolierenden Materials vermischt wurde. Die Kautschukzusammensetzung umfasst 10 bis 50 Gewichtsteile des elektrisch isolierenden Materials pro 100 Gewichtsteilen des Elektronen leitenden Materials.
In der erfindungsgemäß aufgebauten Aufladungswalze enthält die Widerstandseinstellungsschicht die vorbestimmte Menge der elastisch isolierenden Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen, so dass die elektrisch isolierenden Teilchen und die Elektronen leitenden Teilchen in dem Kautschukmaterial dispergiert sind. Diese Aufladungswalze verhindert effektiv das Auftreten der Druckdefekte aufgrund Nadellöchern oder anderen defekten Teilen der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel.
Gemäß einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung besteht die elektrisch leitende Kautschukschicht aus einem geschäumten Körper, welcher gebildet wurde, indem eine schäumbare elektrisch leitende Kautschukzusammensetzung geschäumt wurde.
Gemäß einer anderen bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung besteht die elektrisch leitende Kautschukschicht aus einem festen elastischen Körper, und die Aufladungswalze umfasst ferner eine Elektrodenschicht, die zwischen der elektrisch leitenden Kautschukschicht und der Widerstandseinstellungsschicht eingefügt ist.
Gemäß einer bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung umfasst die Kautschukzusammensetzung der Widerstandseinstellungsschicht 30 bis 100 Gewichtsteile des Elektronen leitenden Materials pro 100 Gewichtsteilen des Kautschukmaterials, so dass die Widerstandseinstellungsschicht eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit (Widerstandswert) besitzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung besitzt die Widerstandseinstellungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstandinnerhalb eines Bereichs von 1 × 10⁵ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und optionalen Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische Bedeutung der vorliegenden Erfindung wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden werden, wenn diese in Zusammenhang mit dem begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
1 eine transversale Querschnittsansicht einer Aufladungswalze ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
2 eine transversale Querschnittsansicht einer Aufladungswalze ist, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf 1 wird eine Aufladungswalze gezeigt, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Aufladungswalze von 1 beinhaltet einen elektrisch leitenden Mittelschaft (Metallkern) 10 aus einem Metallmaterial, und eine elektrisch leitende Kautschukschicht 12, welche auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes 10 gebildet ist und aus einem elektrisch leitenden festen elastischen Körper mit einer relativ geringen Härte zusammengesetzt ist. Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 werden eine Elektrodenschicht 14, eine Widerstandseinstellungsschicht 16 und eine Schutzschicht 18 in der Reihenfolge der Beschreibung in der Richtung radial auswärts der Walze laminiert. Jede der Schichten 14, 16, 18 besitzt einen vorbestimmten geeigneten Dickewert.
Bezug nehmend als nächstes auf 2 wird eine andere Ausführungsform der Aufladungswalze gezeigt, in welcher die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 aus einem elektrisch leitendem geschäumten Körper aufgebaut ist, und keine Elektrodenschicht zwischen der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 und der Widerstandseinstellungsschicht 16 eingefügt ist.
Genauer beschrieben, ist der Mittelschaft 10 der Aufladungswalze aus einem SUS-Material oder einem eisenhaltigen Material, wie etwa SUM22 oder SUM24 hergestellt, und ist mit Nickel mit einer Dicke von 3 bis 20 μm durch stromloses Abscheiden platziert. Im Allgemeinen besitzt der Mittelschaft 10 eine zylindrische Gestalt und einen äußeren Durchmesser von ungefähr 5 bis 10 mm φ.
Die elektrisch leitende Kautschukschicht 12, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes 10 gebildet ist, ist aus einem beliebigen bekannten elektrisch leitenden elastischen Material oder beliebigen bekannten elektrisch leitenden schäumbaren Material gebildet, so dass die erhaltene Kautschukschicht 12 eine Härte aufweist, die innerhalb eines Bereichs von 5° bis 30° (Hs: JIS-A Härte, JIS: Japanischer Industriestandard) liegt, um der Aufladungswalze im Wesentlichen die benötigten Eigenschaften einer geringen Härte (hohe Weichheit) und hoher Flexibilität zu geben. Das elastische Material, das zum Bereitstellen des elektrisch leitenden festen elastischen Körpers verwendet wird, kann nur aus einem beliebigen bekannten Kautschukmaterial, wie etwa EPDM, SBR, NR, Polynorbornenkautschuk, bestehen, oder kann eine Mischung aus zwei oder mehreren der vorstehend angegebenen Kautschukmaterialien sein. Das schäumbare Material, das zum Bereitstellen des elektrisch leitenden geschäumten Körpers verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, sondern kann in geeigneter Weise unter beliebigen bekannten schäumbaren Materialien, wie etwa NBR, hydriertes NBR, Urethankautschuk, und EPDM ausgewählt werden, solange wie das verwendete schäumbare Material einen ausreichenden Widerstand gegenüber Ermüdung des erhaltenen geschäumten Körpers besitzt, und der erhaltene geschäumte Körper die Eigenschaften erfüllt, die für die Aufladungswalze benötigt werden. Das schäumbare Material wird geschäumt, indem ein bekanntes Schäumungsmittel, wie etwa Azodicarbonamid, 4,4'-Oxybisbenzolsuflonylhydrazid, Dinitrosopentamethylentetramin oder NaHCO₃ verwendet wird. Zu dem elastischen Material oder dem schäumbaren Material, wie vorstehend beschrieben, wird ein elektrisch leitendes Material, wie etwa Ruß, Metallpulver, leitendes Metalloxid oder quartäres Ammoniumsalz gegeben, so dass die erhaltene elektrisch leitende Kautschukschicht 12 einen gewünschten spezifischen Volumenwiderstandswert besitzt. Wenn die Kautschukschicht 12 aus dem festen elastischen Körper zusammengesetzt ist, beinhaltet das elastische Material für den festen elastischen Körper ferner eine relativ große Menge eines Weichmachers, wie etwa Prozessöl oder ein flüssiges Polymer, so dass die erhaltene Kautschukschicht 12 eine ausreichend geringe Härte und ausreichend hohe Flexibilität aufweist.
Wenn die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 aus dem elektrisch leitenden festen elastischen Körper, wie vorstehend beschrieben, zusammengesetzt ist, besitzt die erhaltene Kautschukschicht 12 im Allgemeinen einen spezifischen Volumenwiderstand bzw. Durchgangswiderstand von 1 × 10¹ bis 1 × 10⁴ Ω·cm, und eine Dicke von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm. Wenn die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 aus dem elektrisch leitenden geschäumten Körper zusammengesetzt ist, besitzt die erhaltene Kautschukschicht 12 im Allgemeinen einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶ Ω cm, und eine Dicke von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm.
Die Aufladungswalze von 1 beinhaltet die Elektrodenschicht 14, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 angeordnet ist. Diese Elektrodenschicht 14 funktioniert, um eine Variation des Widerstandswertes der Kautschukschicht 12 zu verhindern, und zudem funktioniert diese als eine Weichmacherblockierschicht zum effektiven Verhindern des Ausblutens des Weichmachers aus der leitenden Kautschukschicht 12. Die Elektrodenschicht 14 funktioniert auch zum Verbessern der Stabilität der Bindung zwischen der leitenden Kautschukschicht 12 und der Widerstandseinstellungsschicht 16. Die Elektrodenschicht 14 wird aus einem Material gebildet, das ähnlich zu einem herkömmlich verwendeten Material zum Bilden der Elektrodenschicht ist, zum Beispiel eine Mischung aus einem Nylonmaterial, wie etwa Nmethoxymethyliertes Nylon und einem elektrisch leitendem Material, wie etwa Ruß, Metallpulver, oder leitendes Metalloxid. Die Elektrodenschicht 14 aus der so hergestellten Mischung besitzt einen spezifischen Volumenwiderstandvon 1 × 10¹ bis 1 × 10⁵ Ω·cm, und eine Dicke von im Allgemeinen 3 bis 20 μm, vorzugsweise 4 bis 10 μm.
Die Aufladungswalze der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Widerstandseinstellungsschicht 16, welche radial auswärts der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 über die Elektrodenschicht 14 angeordnet ist, die in der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, dazwischen eingefügt ist, oder welche direkt auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der Kautschukschicht 12 in der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform gebildet ist. Diese Widerstandseinstellungsschicht 16 steuert den elektrischen Widerstand der Aufladungswalze, um hierdurch die Haltespannung zu erhöhen oder den Durchschlagswiderstand (Widerstand gegenüber Austreten eines elektrischen Stroms) der Aufladungswalze zu verbessern. Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist es, die Widerstandseinstellungsschicht 16 aus einer Kautschukzusammensetzung zu bilden, die aus einem Kautschukmaterial, Teilchen eines Elektronen leitenden Materials, und einer vorbestimmten Menge von Teilchen eines elektrisch isolierenden Materials besteht. Das heißt die Widerstandseinstellungsschicht 16, in welcher die elektrisch isolierenden Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen in dem Kautschukmaterial dispergiert sind, kann das herkömmlicherweise erfahrene Problem der Verschlechterung eines wiedergegebenen Bildes eliminieren oder minimieren, wie etwa Druckfehler aufgrund von defekten Teilen, wie etwa Nadellöcher, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche einer photoempfindlichen Trommel gebildet sind, die mit der Aufladungswalze verwendet wird.
Das Kautschukmaterial der Kautschukzusammensetzung zum Herstellen der Widerstandseinstellungsschicht 16 kann unter verschiedenen Arten von bekannten Kautschukmaterialien ausgewählt werden, wie etwa NBR, Epichlorhydrinkautschuk (insbesondere ECO) und Acrylkautschuk, insbesondere aus polaren Polymeren ausgewählt werden, wie etwa NBR oder ECO. Die Elektronen leitenden Teilchen, welche die Widerstandseinstellungsschicht 16 einen gewünschten Wert von elektrischer Leitfähigkeit verleihen, ist im Allgemeinen aus Ruß hergestellt, wie etwa FEF, SRF, Ketjen-Schwarz und Acetylen-Schwarz, aber kann aus Metallpulver, leitenden Metalloxid, wie etwa C-TiO₂ oder C-ZnO, Graphit oder Kohlenfaser hergestellt sein. Die Elektronen leitenden Teilchen besitzen eine durchschnittliche Größe oder Durchmesser von ungefähr 120 μm oder kleiner und einen spezifischen Volumenwiderstandvon ungefähr 1 × 10¹ Ω·cm oder weniger. Die Elektronen leitenden Teilchen werden zu dem vorstehend angegebenen Kautschukmaterial zugegeben oder in diesem dispergiert, um so die Widerstandseinstellungsschicht 16 bereitzustellen, die die Elektronen leitenden Teilchen enthält, die darin dispergiert sind. Die Menge der Elektronen leitenden Teilchen in der Kautschukzusammensetzung beträgt 30 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 90 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Kautschukmaterials, welches eine Hauptkomponente der Kautschukzusammensetzung ist.
Die elektrisch isolierenden Teilchen, die zu der Kautschukzusammensetzung zusammen mit den Elektronen leitenden Teilchen zugegeben werden, werden in geeigneter Weise aus Siliciumdioxid hergestellt, aber können aus Calciumcarbonat oder Blatt-ähnlichen Teilchen, wie etwa Glimmer oder Ton hergestellt werden. Die isolierenden Teilchen besitzen einen spezifischen Volumenwiderstand von ungefähr 1 × 10¹⁰ Ω·cm oder höher, und einen durchschnittlichen Durchmesser, welcher abhängig von der spezifischen Art des elektrisch isolierenden Materials eingestellt wird, zum Beispiel ein durchschnittlicher Durchmesser innerhalb eines Bereichs von ungefähr 0,01 μm bis 40 μm.
Die elektrisch isolierenden Teilchen sind in der Kautschukzusammensetzung in einer Menge von 10 bis 50 Gewichtsteilen, vorzugsweise 25 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Elektronen leitenden Teilchen enthalten. Wenn die Menge der isolierenden Teilchen kleiner als die vorstehend angegebene untere Grenze von 10 Gewichtsteilen ist, kann die erhaltene Aufladungswalze einen gewünschten Effekt zum Eliminieren oder Verringern der Verschlechterung des wiedergegebenen Bildes aufgrund von Nadellöchern oder anderen Fehlern oder Defekten auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel nicht zeigen. Wenn die Menge der isolierenden Teilchen die vorstehend angegebenen obere Grenze von 50 Gewichtsteilen überschreitet, wird die Leichtigkeit der Extrusion und des Misch- oder Knetverfahrens der erhaltenen Kautschukzusammensetzung verschlechtert.
Zu der Kautschukzusammensetzung zum Bilden der Widerstandseinstellungsschicht 16 werden ferner ein Vulkanisierungsmittel, ein Vulkanisierungsbeschleuniger oder -förderer, und verschiedene Arten von Zusatzstoffen, wie etwa ein antistatisches Mittel, Zinkweiß, und Stearinsäure gegeben. Die so erhaltene Kautschukzusammensetzung wird vulkanisiert, um die gewünschte Widerstandseinstellungsschicht 16 mit einem spezifischen Volumenwiderstandvon 1 × 10⁵ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm bereitzustellen.
Die Widerstandseinstellungsschicht 16 besitzt gewünschter Weise im Allgemeinen eine Dicke innerhalb eines Bereichs von ungefähr 100 bis 800 μm, um der Aufladungswalze Eigenschaften zu verleihen, die bei dessen Verwendung und Herstellung benötigt werden. Angesichts des Verfahrens zum Herstellen der Aufladungswalze und der benötigten Härte der Aufladungswalze wird angenommen, dass die Aufladungswalze mit der Widerstandseinstellungsschicht, dessen Dicke nicht größer als 200 μm beträgt, weniger wahrscheinlich eine ausreichend gleichförmige Verteilung von dessen Widerstandswert und einen gewünschten Durchschlagswiderstand besitzt, und dass die Aufladungswalze mit der Widerstandseinstellungsschicht, dessen Dicke nicht geringer als 700 μm ist, dazu tendiert, eine relativ lange Heizzeit zum Vulkanisieren der Widerstandseinstellungsschicht zu benötigen, was zum Risiko der thermischen Verschlechterung der darunter liegenden leitenden Kautschukschicht 12 aufgrund der langen Erhitzungszeit führt. In dieser Hinsicht ist es bevorzugt, dass die Widerstandseinstellungsschicht 16 eine Dicke in einem Bereich von 200 bis 700 μm besitzt.
Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der Widerstandseinstellungsschicht 16 wird die Schutzschicht 18 als die herkömmliche Aufladungswalze gebildet. Die Schutzschicht 18 wird aus einer Mischung aus einer Harzzusammensetzung gebildet, die hergestellt wurde, indem ein Nylonmaterial, wie etwa N-methoxymethyliertes Nylon oder ein Fluor denaturiertes Acrylatharz und ein elektrisch leitendes Material, wie etwa Ruß oder leitendes Metalloxid, vermischt werden. Die Schutzschicht 18, die aus der vorstehend beschriebenen Harzzusammensetzung hergestellt wurde, besitzt einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁸ bis 1 × 10¹³ Ω·cm und eine Dicke von 3 bis 20 μm.
Die Aufladungswalzen der vorliegenden Erfindung, wie in 1 und 2 gezeigt, können auf eine bekannte Weise hergestellt werden, während die vorstehend beschriebenen Materialien für die jeweiligen Schichten 12, 14, 16, 18 verwendet werden. Im Allgemeinen werden zwei verschiedene Verfahren selektiv verwendet. In einem der zwei Verfahren wird die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 anfänglich auf dem Mittelschaft 10 gebildet, indem das elektrisch leitende feste elastische Material oder das elektrisch leitende schäumbare Material gemäß einem bekannten Verfahren, wie etwa Formen, verwendet wird. Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der erhaltenen Kautschukschicht 12 werden die Elektrodenschicht 14 (in der Ausführungsform von 1 allein), die Widerstandseinstellungsschicht 16 und die Schutzschicht 18 mit jeweiligen Dickewerten in der Reihenfolge der Beschreibung durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren, wie etwa Eintauchen, gebildet, wodurch die gewünschte Aufladungswalze von 1 oder 2 erhalten wird. In dem anderen Verfahren werden die Materialien für den elektrisch leitenden geschäumten Körper und die Widerstandseinstellungsschicht gleichzeitig durch einen Extruder geführt, um so ein zweischichtiges laminares Rohr bereitzustellen, das aus einer inneren Schicht, das die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 ergibt, und einer äußeren Schicht, die die Widerstandseinstellungsschicht 16 ergibt, besteht. Der Mittelschaft 10 wird in das so hergestellte laminare Rohr eingeschoben. Der so erhaltene Aufbau wird in einer geeigneten Form platziert und einem Hitzebehandlungsverfahren unterzogen, um die Kautschukmaterialien der zwei Schichten des Rohrs zu vulkanisieren und die innere Schicht zu schäumen, so dass die elektrisch leitende Kautschukschicht 12, die aus dem geschäumten Körper besteht, um den Mittelschaft 10 herum gebildet ist, während die Widerstandseinstellungsschicht 16 auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der geschäumten Kautschukschicht 12 gebildet ist. Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der Widerstandseinstellungsschicht 16 wird die Schutzschicht 18 mit einer geeigneten Dicke durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren, wie etwa Eintauchen, gebildet, wodurch die gewünschte Aufladungswalze von 2 erhalten wird.
In der Aufladungswalze, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, werden die elektrisch leitende Kautschukschicht 12, die Elektrodenschicht 14 (sofern vorgesehen), die Widerstandseinstellungsschicht 16 und die Schutzschicht 18 aufeinander in der Reihenfolge der Beschreibung auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes 10 laminiert. Die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 gibt der Aufladungswalze die gewünschte geringe Härte oder hohe Flexibilität und eine herausragende elektrische Leitfähigkeit. Die Elektrodenschicht 14, welche sofern benötigt bereitgestellt wird, dient zur Verminderung einer Variation des Widerstandswertes der Kautschukschicht 12. Die Widerstandseinstellungsschicht 16 stellt den verbesserten Durchschlagswiderstand der Aufladewalze bereit. Darüber hinaus beinhaltet die Kautschukzusammensetzung zum Herstellen der Widerstandseinstellungsschicht 16 die elektrisch isolierenden Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen, so dass die vorstehend erwähnten zwei Arten von Teilchen gleichförmig in dem Kautschukmaterial der Widerstandseinstellungsschicht 16 dispergiert werden. Die Widerstandseinstellungsschicht 16, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, eliminiert oder minimiert effektiv das Problem der Verschlechterung des wiedergegebenen Bildes, wie etwa die Druckdefekte, aufgrund der defekten Teile, wie etwa Nadellöcher oder Kratzer auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel.
BEISPIELE
Um das Prinzip der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, werden einige Beispiele der Aufladungswalze, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, beschrieben werden. Jedoch muss verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf Details dieser Beispiele begrenzt ist, sondern durch verschiedene Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen verwirklicht werden kann, welche Fachleuten geläufig sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es wurden sechs Proben der Aufladungswalze, die in 2 gezeigt wird, erhalten, gemäß Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen 1 und 2. Jede der Walzenproben wurde auf die folgende Weise hergestellt. Anfänglich wurden jeweils Materialien für die elektrisch leitende Kautschukschicht (12), die Widerstandseinstellungsschicht (16) und die Schutzschicht (18) hergestellt. Das Material für die Schutzschicht wurde in Methylethylketon aufgelöst, um so eine Beschichtungsflüssigkeit mit einem geeigneten Viskositätswert bereitzustellen. Es sei bemerkt, dass die Materialien für die Widerstandseinstellungsschichten der jeweiligen Walzenproben verschiedene Mengen der Elektronen leitenden Teilchen und verschiedene Mengen der elektrisch isolierenden Teilchen enthalten, wie in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.

Zusammensetzung der elektrisch leitenden Kautschukschicht

Ethylenpropylen-Kautschuk	100 Gew.-%
Ruß	25 Gew.-%
Zinkoxid	5 Gew.-%
Stearinsäure	1 Gew.-%
Prozessöl	30 Gew.-%
Dinitrosopentamethylentetramin	15 Gew.-%
(Schäumungsmittel)
Schwefel	1 Gew.-%
Dibenzothiazolyldisulfid	2 Gew.-%
(Vulkanisierungsbeschleuniger)
Tetramethylthiurammonosulfid	1 Gew.-%
(Vulkanisierungsbeschleuniger)

Zusammensetzung für die Widerstandseinstellungsschicht

NBR (Gehalt an Acrylnitril: 33,5%)	100 Gew.-%
FEF-Ruß	60 bis 80 Gew.-%
(Elektronen leitende Teilchen)	(siehe Tabelle 1)
Siliciumdioxid	0 bis 36 Gew.-%
(elektrisch isolierende Teilchen)	(siehe Tabelle 1)
Zinkoxid	5 Gew.-%
Stearinsäure	1 Gew.-%
Dibenzothiazolyldisulfid	1 Gew.-%
Tetramethylthiurammonosulfid	1 Gew.-%
Schwefel	1 Gew.-%

Zusammensetzung für die Schutzschicht

Fluor-modifiziertes Acrylat-Harz 50 Gew.-%

fluoriertes Olefin-Harz 50 Gew.-%

leitendes Titanoxid 100 Gew.-%
Die Materialien für die elektrisch leitende Kautschukschicht und die Widerstandseinstellungsschicht mit den jeweiligen Zusammensetzungen, wie vorstehend beschrieben, wurden gleichzeitig durch einen Extruder geführt, um so ein zweischichtiges laminares Rohr zu erhalten, das aus einer inneren Schicht, die die elektrisch leitende Kautschukschicht ergibt, und einer äußeren Schicht, die die Widerstandseinstellungsschicht ergibt, besteht. Anschließend wurde ein Eisenkernelement, das einen äußeren Durchmesser von 6 mm besaß und mit Nickel plattiert war, in eine innere Bohrung des laminaren Rohres eingefügt, nachdem die zylindrische Oberfläche des Kernelementes einer Bindungsbehandlung unter Verwendung eines geeigneten elektrisch leitenden Bindemittels unterzogen wird. Ein Aufbau des laminaren Rohres und des hierin eingefügten Kernelementes wurde dann in einen Formhohlraum einer zylindrischen Metallform in Position gebracht. Danach wurde das laminare Rohr einem Hitzebehandlungsverfahren bei einer Temperatur von 170°C für 30 Minuten unterzogen, um die Kautschukmaterialien der inneren und äußeren Schichten des Rohres zu vulkanisieren und die innere Schicht zu schäumen, um hierdurch eine intermediäre Kautschukwalze bereitzustellen, die ein 3 mm dicke leitende Kautschukschicht 12, die aus dem elektrisch leitenden Kautschukschaumkörper gebildet war, und eine 500 μm dicke Widerstandseinstellungsschicht 16, die aus dem nicht schäumbaren semi-leitendem Kautschukmaterial gebildet war, umfasste. Die Schichten 12, 16 werden als eine Einheit in dieser Reihenfolge auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Kernelementes 10 laminiert. Nachdem die intermediäre Kautschukwalze aus der Metallform entnommen wurde, wurde diese einem Beschichtungsverfahren durch Eintauchen unterzogen, wobei die zum Bilden der Schutzschicht hergestellte Beschichtungsflüssigkeit verwendet wurde, um hierdurch eine 5 μm-dicke Schutzschicht 18 bereitzustellen, die als eine Einheit auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der erhaltenen Kautschukwalze gebildet war. So wurden die 6 Proben der Aufladungswalze von 2 erhalten.
Die Widerstandseinstellungsschicht von jeder der Probenrollen gemäß Beispielen 1 bis 4 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die vorbestimmte Menge der elektrisch isolierenden Teilchen, wie in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Andererseits enthält die Widerstandseinstellungsschicht der Probenwalze gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 nicht die isolierenden Teilchen, und die Widerstandseinstellungsschicht der Probenwalze gemäß Vergleichsbeispiel 2 enthält die isolierenden Teilchen, dessen Menge außerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs (10 bis 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Elektronen leitenden Teilchen) der vorliegenden Erfindung ist, wie zudem in Tabelle 1 angegeben.
Die so erhaltenen sechs Aufladungswalzen gemäß Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden bewertet, indem die Druckdefekte beobachtet wurden, welche auf den Bildern erschienen, die unter Verwendung dieser Aufladungswalzen gedruckt wurden, und indem die Leichtigkeit des Verarbeitens des Materials für die Widerstandseinstellungsschicht von jeder Walze auf die nachstehend angegebene Weise untersucht wurden. Die Bewertungsergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Die angegebenen Ergebnisse enthüllen, dass jede der Aufladungswalze der Beispiele 1 bis 4, dessen Widerstandseinstellungsschicht den spezifischen Gehalt von elektrisch isolierenden Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, praktisch akzeptabel sind.
[Druckdefekt]
Jede der Aufladungswalze wurde aktuell auf einem Laserstrahldrucker („LASER-JET 4L", hergestellt von JAPAN HEWLETT PACKARD. Co., Ltd., Japan) eingebaut. Die photoempfindliche Trommel des Druckers wurde auf dessen äußeren umlaufenden Oberfläche mit Nadellöcher, die jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm besaßen, bereitgestellt. Unter der Betriebsumgebung von 15°C und 10% relativer Feuchtigkeit wurde ein Druckbetrieb gemäß optischen Testbildsignalen durchgeführt, welche entworfen wurden, um keine Bildpunkte (schwarze Punkte) zu verursachen, die auf einem Blatt gedruckt wurden. Das Aufzeichnungsblatt wurde untersucht, um zu überprüfen, ob die gedruckten Defekte in der Form von schwarzen Punkten, die darauf gedruckt waren, den Nadellöchern entsprachen, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel gebildet waren. Es wurde der Durchmesser von jeder Fläche der schwarzen Punkte gemessen, und das Verhältnis des gemessenen Durchmessers zu dem Durchmesser des entsprechenden Nadelloches wurde berechnet. In der folgenden Tabelle 1 gibt „
" an, dass das erhaltene Verhältnis nicht kleiner als 1,0 ist und kleiner als 1,4 ist, „0" gibt an, dass das erhaltene Verhältnis nicht kleiner 1,4 ist und kleiner als 1,8 ist und „p" gibt an, dass das erhaltene Verhältnis nicht kleiner als 1,8 ist und kleiner als 2,2 ist, während „x" angibt, dass das erhaltene Verhältnis nicht kleiner als 2,2 ist.
Die Aufladungswalze ist akzeptabel, wenn das Verhältnis kleiner als 2,2 ist.
[Leichtigkeit des Verarbeitens von Materials für die Widerstandseinstellungsschicht]
Jedes der Materialien für die Widerstandseinstellungsschichten gemäß Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde auf dessen Leichtigkeit des Verarbeitens bewertet, das heißt Leichtigkeit des Mischens und der Extrusion. In der folgenden Tabelle 1 gibt „O" an, dass die Leichtigkeit des Verarbeitens des Materials sowohl beim Mischen als auch der Extrusion akzeptabel ist, „Δ" gibt an, dass die Extrusion des Materials einen relativ hohen Druck benötigt, welches eine geringe Produktionseffizienz der Widerstandseinstellungsschicht verursachen kann, und „x" gibt an, dass das Material nicht in geeigneter Weise gemischt werden kann und nicht extrudiert werden kann.
Tabelle 1
Wie aus den in der vorstehenden Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, eliminiert und vermindert jede der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Aufladungswalzen effektiv das Problem der Verschlechterung der wiedergegebenen Bilder, wie etwa der Druckdefekte, aufgrund von Fehlern, wie etwa Nadellöcher und Kratzern, die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der photoempfindlichen Trommel vorhanden sind, die auf das Vorhandensein der Widerstandseinstellungsschicht zurückgehen, die aus der Kautschukzusammensetzung gebildet ist, die die Elektronen leitenden Teilchen und die elektrisch isolierenden Teilchen in einem Verhältnis enthalten, das gemäß der vorliegenden Erfindung vorbestimmt ist. Tabelle 1 gibt auch an, dass jedes Material für die Widerstandseinstellungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung in dessen Leichtigkeit der Verarbeitung zufriedenstellend ist.

Claims

Aufladungswalze, die umfasst: einen Mittelschaft (10); eine elektrisch leitende Kautschukschicht (12), die auf einer äußeren umlaufenden Oberfläche des Mittelschaftes gebildet ist und eine Härte von 5 bis 30° JIS A aufweist; eine Widerstandseinstellungsschicht (16), die radial auswärts der leitenden Kautschukschicht gebildet ist; und eine Schutzschicht (18), die radial auswärts der Widerstandseinstellungsschicht gebildet ist, wobei die Widerstandseinstellungsschicht aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet ist, die hergestellt wurde, indem ein Kautschukmaterial mit Teilchen eines Elektronen leitenden Materials und Teilchen eines elektrisch isolierenden Materials vermischt wurden, die Kautschukzusammensetzung 10 bis 50 Gewichtsteile des elektrisch isolierenden Materials pro 100 Gewichtsteile des Elektronen leitenden Materials umfasst.
Aufladungswalze gemäß Anspruch 1, wobei die Kautschukzusammensetzung der Widerstandseinstellungsschicht 25 bis 40 Gewichtsteile des elektrisch leitenden Materials pro 100 Gewichtsteilen des Elektronen leitenden Materials umfasst.
Aufladungswalze gemäß Ansprüchen 1 oder 2, wobei die elektrisch leitende Kautschukschicht aus einem geschäumten Körper besteht, welcher durch Schäumen einer schäumbaren elektrisch leitenden Kautschukzusammensetzung gebildet ist.
Aufladungswalze gemäß Anspruch 3, wobei der geschäumte Körper eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 2 bis 10 mm und einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb eines Bereichs von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶ Ω·cm besitzt.
Aufladungswalze gemäß Ansprüchen 1 oder 2, wobei die elektrisch leitende Kautschukschicht aus einem festen elastischen Körper besteht, und die Aufladungswalze ferner eine Elektrodenschicht (14) umfasst, die zwischen der elektrisch leitenden Kautschukschicht und der Widerstandseinstellungsschicht eingefügt ist.
Aufladungswalze gemäß Anspruch 5, wobei der feste elastische Körper eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 1 bis 10 mm und einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb eines Bereichs von 1 × 10¹ bis 1 × 10⁹ Ω·cm besitzt.
Aufladungswalze gemäß Ansprüchen 5 oder 6, wobei die Elektrodenschicht eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 3 bis 20 μm und einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb eines Bereichs von 1 × 10¹ bis 1 × 10⁵ Ω·cm besitzt.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kautschukzusammensetzung der Widerstandseinstellungsschicht 30 bis 100 Gewichtsteile des Elektronen leitenden Materials pro 100 Gewichtsteilen des Kautschukmaterials umfasst.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Widerstandseinstellungsschicht eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 100 bis 800 μm besitzt.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Widerstandseinstellungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb eines Bereichs von 1 × 10⁵ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm besitzt.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schutzschicht eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 3 bis 20 μm und einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb eines Bereichs von 1 × 10⁸ bis 1 × 10¹³ Ω·cm besitzt.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Teilchen des Elektronen leitenden Materials einen durchschnittlichen Durchmesser von 120 μm oder weniger besitzen.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Elektronen leitende Material einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10¹ Ω·cm oder weniger besitzt.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Teilchen des elektrisch isolierenden Materials einen durchschnittlichen Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 40 μm besitzen.
Aufladungswalze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das elektrisch isolierende Material einen spezifischen Volumenwiderstand von wenigstens 1 × 10¹⁰ Ω·cm besitzt.