專利名稱：顯影輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等電子復(fù)制裝置中使用的顯影輥。
背景技術(shù)：
一般來說，電子復(fù)制裝置中的復(fù)印這樣進(jìn)行，即，在感光鼓的表面形成原稿的靜電潛像，使墨粉附著在該靜電潛像上而形成墨粉像，將該墨粉像轉(zhuǎn)印固定在復(fù)印紙上。進(jìn)行該復(fù)印時(shí)的上述墨粉像這樣形成，即，通常，由墨粉供給輥將墨粉盒中的墨粉供給顯影輥的表面，通過顯影輥表面與與之相對(duì)的墨粉層形成板的摩擦，使所述墨粉帶電，并在顯影輥的表面形成墨粉層，使該墨粉層的墨粉附著到上述感光鼓的靜電潛像上而形成。
但是，對(duì)上述顯影輥的一個(gè)性能要求，就是要具有良好的墨粉輸送性，該性能對(duì)獲得高畫質(zhì)圖像具有很重要的作用。為此，本申請(qǐng)人曾提出過這樣一種顯影輥，即，沿軸體的外周依次形成有最內(nèi)層和中間層和最外層，中間層的體積固有電阻(ρv)小于106Ω·cm，最外層的體積固有電阻(ρv)在107～1012Ω·cm的范圍內(nèi)(參照專利文獻(xiàn)1特開平8-190263號(hào)公報(bào))。根據(jù)該顯影輥，可減少殘留電荷，因而墨粉輸送性良好，可得到高畫質(zhì)的圖像。
但是，使用專利文獻(xiàn)1的顯影輥時(shí)，雖然在常溫(23℃左右)·常濕(53％左右)環(huán)境下，能夠得到很好的結(jié)果，但在低溫(15℃左右)·低濕(10％左右)環(huán)境下，殘留電荷增加，要獲得高畫質(zhì)圖像尚有若干進(jìn)行改進(jìn)的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)這種情況提出來的，其目的是，提供一種即使在低溫·低濕環(huán)境下，也能夠使殘留電荷較少的顯影輥。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯影輥，作為一種具有軸體、沿該軸體的外周形成的最內(nèi)層、形成于該最內(nèi)層的外周面上的中間層、以及形成于該中間層的外周面上的最外層的顯影輥，所述中間層含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層的體積固有電阻(ρv)為1.0×106Ω·cm以下，所述最外層的體積固有電阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范圍內(nèi)。
對(duì)于顯影輥，為了做到即使在低溫·低濕環(huán)境下殘留電荷也較少，本發(fā)明人就顯影輥的形成材料等反復(fù)進(jìn)行了深入的研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)于在沿軸體的外周依次形成有最內(nèi)層和中間層和最外層的顯影輥，若使所述中間層含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層的體積固有電阻(ρv)為1.0×106Ω·cm以下，所述最外層的體積固有電阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范圍內(nèi)，便能夠達(dá)到所期望的目的，并實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明顯影輥的一個(gè)實(shí)施形式的剖視圖。
圖2是對(duì)上述顯影輥的最外層的殘留電荷進(jìn)行測定的方法的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1展示了本發(fā)明顯影輥的一個(gè)實(shí)施形式。該顯影輥，由軸體1、形成于該軸體1的外周面上的最內(nèi)層2、形成于該最內(nèi)層2的外周面上的中間層3、以及形成于該中間層3的外周面上的最外層4構(gòu)成。并且，上述中間層中，含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層的體積固有電阻(ρv)為1.0×106Ω·cm以下。而且，上述最外層的體積固有電阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范圍內(nèi)。
更具體地說，對(duì)于上述軸體1，并無特別限制，例如可使用金屬制造的實(shí)心物或圓筒物等。另外，作為其材料，可列舉出鐵、對(duì)鐵進(jìn)行電鍍而成的材料、不銹鋼、鋁等。此外，在上述軸體1的表面，可根據(jù)需要涂布粘接劑或底漆等。再有，需要時(shí)，可使上述粘接劑和底漆等具有導(dǎo)電性。
對(duì)于上述最內(nèi)層2的形成材料，并無特別限制，例如可列舉出，硅橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、聚氨酯類彈性物等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。其中，從低硬度下溢漿較少的角度考慮，以使用硅橡膠為宜。
在上述最內(nèi)層2的形成材料中，也可以根據(jù)需要適當(dāng)添加交聯(lián)劑、硫化劑、發(fā)泡劑、增塑劑、軟化劑、粘接力增加劑、導(dǎo)電劑等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。
作為上述中間層3的形成材料，可使用，下述作主成分的材料中含有離子導(dǎo)電劑及碳黑的材料。即，對(duì)于作主成分的材料，并無特別限制，例如可列舉出，加氫丙烯腈-丁二烯橡膠(氫化腈橡膠，H-NBR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(腈橡膠，NBR)、聚氨酯類彈性物、氯丁橡膠(CR)、天然橡膠、丁二烯橡膠(BR)、異丁橡膠(IIR)等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。其中，從粘接性和涂液的穩(wěn)定性考慮，尤以H-NBR為佳。
作為上述離子導(dǎo)電劑，例如可列舉出，三甲基十八烷銨氯化物(トリメチルオクタデシルアンモニウムクロライド)、苯三甲基銨氯化物(ベンジルトリメチルア ンモニウムクロライド)、三辛基丙烯銨氯化物(トリオクチルプロピレンアンモニウムクロライド)、三辛基丙基銨溴化物(トリオクチルプロピルアンモニウムブロマイド)、三甲基十八烷銨パ-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)、四丁基銨氫硫酸鹽(テトラブチル アンモニウムハイドロゲンサルフエ-ト)、四丁基銨ヒドロキサイド(テトラブチルアンモニウムヒドロキサイド)等四級(jí)銨化合物、以及這些四級(jí)銨化合物的過氯酸鹽、安息香酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物鹽等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。其中，以使用四丁基銨氫硫酸鹽(テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフエ-ト)、四丁基銨ヒドロキサイド(テトラブチルアンモニウムヒドロキサイド)為宜。
上述離子導(dǎo)電劑，在作為上述中間層3的主成分的材料中含有很少的量，即可發(fā)揮效果，從而即使在低溫·低濕環(huán)境下也能夠使殘留電荷較少，但最好是，相對(duì)于100份重量的作為上述中間層3的主成分的材料，在0.5～10份重量的范圍內(nèi)。離子導(dǎo)電劑的含量即便超過10份重量，效果也不會(huì)改變，因而不需要含有10份重量以上。相反，若含量過多，會(huì)出現(xiàn)離子導(dǎo)電劑向最外層4滲出的傾向，有可能使起霧現(xiàn)象易于發(fā)生。
此外，對(duì)于上述碳黑，并無特別限制，可使用通用品。這種碳黑，與上述離子導(dǎo)電劑一起使用，以使上述中間層3的體積固有電阻(ρv)在所希望的范圍(1.0×106Ω·cm以下)內(nèi)，其含量，相對(duì)于100份重量的作為上述中間層3的主成分的材料，在20～50份重量的范圍內(nèi)。
作為上述中間層3的形成材料，除了上述離子導(dǎo)電劑及碳黑之外，還可列舉出，硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硬脂酸、氧化鋅(ZnO)、軟化劑等，它們也可以使用。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。
作為上述最外層4的形成材料，可使用在下述作主成分的材料中含有導(dǎo)電劑的材料。即，對(duì)于上述作主成分的材料，并無特別限制，例如可列舉出，NBR、含氟合成橡膠、硅改性丙烯酸樹脂、丙烯酸樹脂、硅樹脂、含氟樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。其中，從利用聚合物自身的極性而使之具有離子導(dǎo)電性、以及具有阻擋油脂和增塑劑從下層轉(zhuǎn)移過來的耐油性考慮，以使用NBR為宜。
作為上述導(dǎo)電劑，例如可列舉出，碳黑、石墨、鈦酸鉀、氧化鐵、c-TiO2、c-ZnO、c-SnO2、離子導(dǎo)電劑等。上述“c-”，表示具有導(dǎo)電性。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。并且，通過使最外層4含有該導(dǎo)電劑，可使其體積固有電阻(ρv)在所希望的范圍(1.0×107～1.0×1013Ω·cm)內(nèi)，其含量，相對(duì)于100份重量的作為上述最外層4的主成分的材料，在0～20份重量的范圍內(nèi)。除此之外，根據(jù)需要還可以適當(dāng)添加穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、防帶電劑、增強(qiáng)劑、帶電控制劑、潤滑劑、染料、顏料、阻燃劑、油等。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。
這種顯影輥，例如可如下制作。即，首先，如下調(diào)制上述顯影輥的最內(nèi)層2、中間層3以及最外層4的形成材料。最內(nèi)層2的形成材料(混合物)，是通過將形成最內(nèi)層2的各成分以葉片式攪拌機(jī)等攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌而進(jìn)行調(diào)制。中間層3的形成材料(涂液)，是通過將作為形成中間層3的各成分以球磨機(jī)、輥式混碾機(jī)進(jìn)行混碾，向其混合物中添加有機(jī)溶劑進(jìn)行混合、攪拌而進(jìn)行調(diào)制。而最外層4的形成材料(涂液)，是通過將形成最外層4的各成分以球磨機(jī)、輥式混碾機(jī)等混碾機(jī)進(jìn)行混碾，向其混合物中添加有機(jī)溶劑進(jìn)行混合、攪拌而進(jìn)行調(diào)制。作為上述有機(jī)溶劑，例如可列舉出，甲基乙基甲酮(MEK)、甲醇、甲苯、異丙醇、乙二醇-甲醚、二甲替甲酰胺、四氫呋喃、乙酸乙脂等。其中，從溶解性良好的要求考慮，以使用MEK為宜。它們可以單獨(dú)或兩種以上一起使用。
其次，準(zhǔn)備用來形成最內(nèi)層2的圓筒形模具和軸體1。并且，在上述圓筒形模具的內(nèi)周面涂布石蠟等脫模劑，根據(jù)需要在上述軸體1的外周面涂布粘接劑或聚合物等。然后，在外嵌有下蓋的上述圓筒形模具的中心線上放置上述軸體1，向該軸體1與圓筒形模具之間的空隙中填充最內(nèi)層2的形成材料(混合物)之后，將上蓋外嵌在上述圓筒形模具上。接下來，將該外嵌有下蓋和上蓋的圓筒形模具放入烘箱內(nèi)，進(jìn)行加熱并對(duì)最內(nèi)層2的形成材料(混合物)進(jìn)行硫化，在軸體1的外周部形成最內(nèi)層2。之后，進(jìn)行脫模。也可以在進(jìn)行該脫模之后，進(jìn)行二次硫化。
其次，在最內(nèi)層2的軸向上的兩個(gè)端部的外周面上，以輥涂法涂布中間層3的形成材料(涂液)等之后，進(jìn)行干燥和加熱等處理而形成中間層3。然后，在中間層3的外周面上，以輥涂法涂布最外層4的形成材料(涂液)等之后，進(jìn)行干燥和加熱等處理而形成最外層4。通過以上步驟，便可制作出上述顯影輥。
在上述實(shí)施形式中，對(duì)于最內(nèi)層2的厚度，并無特別限制，但以在0.1～10mm的范圍內(nèi)為宜，尤以0.5～6mm為佳。中間層3的厚度，也無特別限制，但以在3～30μm的范圍內(nèi)為宜，尤以5～20μm為佳。而最外層4的厚度也同樣，并無特別限制，但以在3～30μm的范圍內(nèi)為宜，尤以5～20μm為佳。另外，對(duì)上述最內(nèi)層2、中間層3、以及最外層4各自的厚度，可從顯影輥上采取斷面試品，利用其顯微鏡照片進(jìn)行測定。此外，在上述實(shí)施形式中，是在軸體1的外周依次形成最內(nèi)層2、中間層3、最外層4的，但在最內(nèi)層2的內(nèi)周面上、各層之間、最外層4的外周面上，也可以增加功能與相鄰的層相同或不同的層。
下面，與對(duì)比例一起對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。
為了制作顯影輥，預(yù)先準(zhǔn)備了軸體1、最內(nèi)層2的形成材料(混合物)、中間層3的形成材料(涂液)、最外層4的形成材料(涂液)、以及用來形成最內(nèi)層2的圓筒形模具等。作為上述軸體1，準(zhǔn)備了直徑8mm的鐵制實(shí)心圓柱形軸體。
〔最內(nèi)層2的形成材料(混合物)的調(diào)制〕將導(dǎo)電性硅橡膠(KE1357 A/B，信越化學(xué)工業(yè)公司制造)用葉片式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，調(diào)制出最內(nèi)層2的形成材料(混合物)。
〔中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制〕相對(duì)于100份重量的H-NBR(宰濤(ゼツト)葆魯0020，日本杰昂(ゼオン)公司制造)，使用0.1份重量的離子導(dǎo)電劑(三甲基十八烷銨パ-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(凱茨欽(ケツチエン)碳黑EC，獅子(ライオン)公司制造)、0.5份重量的硬脂酸、5份重量的氧化鋅(ZnO)、1份重量的硫化促進(jìn)劑(BZ；zinc di-n-butyldithiocarbamate)、2份重量的硫化促進(jìn)劑(CZ；N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide)、1份重量的硫等，用球磨機(jī)進(jìn)行混碾后，添加400份重量的MEK進(jìn)行混合、攪拌，調(diào)制出中間層3的形成材料(涂液)。
〔最外層4的形成材料(涂液)的調(diào)制〕相對(duì)于100份重量的NBR與聚氯乙烯(PVC)的膠乳混合物(尼葆魯(ニポ-ル)DN-508，日本杰昂(ゼオン)公司制造)(NBR70份重量，PVC30份重量)，將10份重量的碳黑(登卡(デンカ)碳黑HS-100，電氣化學(xué)工業(yè)公司制造)用球磨機(jī)進(jìn)行混碾后，添加400份重量MEK進(jìn)行混合、攪拌，調(diào)制出最外層4的形成材料(涂液)。
〔顯影輥的制作〕與上述實(shí)施形式同樣地制作出顯影輥。在該制作中，形成最內(nèi)層2時(shí)進(jìn)行的加熱硫化為190℃×20分鐘，使得最內(nèi)層2的形成厚度為5mm。而中間層3的形成厚度為10μm，最外層4的形成厚度為15μm。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×103Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×107Ω·cm。
在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使離子導(dǎo)電劑的含量為0.5份重量，碳黑的含量為35份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為2.0×103Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×109Ω·cm。
在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使離子導(dǎo)電劑的含量為1份重量，碳黑的含量為30份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為5.0×103Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×1011Ω·cm。
在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使離子導(dǎo)電劑的含量為5份重量，碳黑的含量為25份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×104Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×1012Ω·cm。
在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使離子導(dǎo)電劑的含量為10份重量，碳黑的含量為20份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×106Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×1013Ω·cm。
在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使之不含有離子導(dǎo)電劑，碳黑的含量為30份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×104Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×1012Ω·cm。

在上述實(shí)施例1的中間層3的形成材料(涂液)的調(diào)制中，使離子導(dǎo)電劑的含量為1份重量，碳黑的含量為15份重量。除此之外，均與上述實(shí)施例1相同。所制作出來的顯影輥，其中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×107Ω·cm，最外層4的體積固有電阻(ρv)為1.0×1014Ω·cm。
對(duì)如上得到的實(shí)施例1～5以及對(duì)比例1、2的顯影輥，以如下方法對(duì)殘留電荷進(jìn)行測定，并且對(duì)復(fù)印圖像的畫質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。該殘留電荷的測定及復(fù)印圖像的復(fù)印，是在常溫(23℃)·常濕(53％)環(huán)境下和低溫(15℃)·低濕(10％)環(huán)境下進(jìn)行的。
〔殘留電荷的測定〕首先，如圖2所示，沿顯影輥的軸向，設(shè)置帶電器(コロトロン)11。此時(shí)，上述帶電器11的芯部11a與顯影輥的最外層4的表面之間的距離為10mm。之后，將上述帶電器11的芯部11a，經(jīng)由恒流控制裝置(恒定電流設(shè)定為-100μA)12連接到直流電源13的負(fù)極上，將該直流電源13的正極接地。此外，將上述帶電器11的屏蔽部11b，與顯影輥的軸體1一起接地。之后，在使顯影輥以1分鐘70轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速作周向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過帶電器11使最外層4的表面帶電，在從該使其帶電的位置旋轉(zhuǎn)90度后的位置上，對(duì)最外層4的殘留電荷進(jìn)行測定。該殘留電荷的測定這樣進(jìn)行，即，使與表面電位計(jì)(Trek公司制造，1541型)14相連的探頭(電位檢測器)15，沿顯影輥的軸向在最外層4的圖像區(qū)域內(nèi)以8.7mm/s的速度移動(dòng)而進(jìn)行。此時(shí)，探頭15與最外層4的表面之間的距離為1mm。上述表面電位計(jì)14顯示出殘留電荷的最大值，將該殘留電荷值一并填寫在下面的表1中。上面所述的圖像區(qū)域，是指可形成墨粉層的區(qū)域，是除去自最外層4的兩個(gè)端邊向內(nèi)5mm范圍內(nèi)的部分之外的中間部分。
〔圖像濃度〕此外，將所得到的實(shí)施例1～5以及對(duì)比例1、2的顯影輥組裝在激光打印機(jī)(EPSON公司制造，LP-3000)中，實(shí)際進(jìn)行圖像打印。對(duì)打印10000張后的圖像，通過目視對(duì)其濃度進(jìn)行判定。將判定的結(jié)果，以圖像未發(fā)生濃度不均者用○表示、稍有不均但并不明顯者用△表示、顯著濃度不均者用×表示的方式，一并填入下面的表1中。
表1

由上面表1的結(jié)果可知，當(dāng)使用實(shí)施例1～5的顯影輥時(shí)，即使在低溫(15℃)·低濕(10％)環(huán)境下，殘留電荷也很少，可得到良好的畫質(zhì)。另外，作為實(shí)施例1，由于離子導(dǎo)電劑的配比量較少，為0.1份重量，因此，在低溫·低濕環(huán)境下的圖像有些差。
發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的顯影輥，作為一種具有軸體、沿該軸體的外周形成的最內(nèi)層、形成于該最內(nèi)層的外周面上的中間層、以及形成于該中間層的外周面上的最外層的顯影輥，由于上述中間層含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層的體積固有電阻(ρv)為1.0×106Ω·cm以下，上述最外層的體積固有電阻(ρv)在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范圍內(nèi)，因此，即使在低溫·低濕環(huán)境下，也能夠使顯影輥的殘留電荷較少，得到良好的畫質(zhì)。
特別是，作為本發(fā)明的顯影輥，當(dāng)上述離子導(dǎo)電劑的含量，相對(duì)于100份重量的作為形成上述中間層的主成分的材料，在0.5～10份重量的范圍內(nèi)，碳黑的含量在20～50份重量所范圍內(nèi)時(shí)，即使在低溫·低濕環(huán)境下，也能夠使顯影輥的殘留電荷進(jìn)一步減少，得到更為優(yōu)良的畫質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種顯影輥，具有軸體、沿該軸體的外周形成的最內(nèi)層、形成于該最內(nèi)層的外周面上的中間層、以及形成于該中間層的外周面上的最外層，其特征是，所述中間層含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層的體積固有電阻(ρv)設(shè)定為1.0×106Ω·cm以下，所述最外層的體積固有電阻(ρv)設(shè)定為在1.0×107～1.0×1013Ω·cm的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的顯影輥，其特征是，所述離子導(dǎo)電劑的含量，相對(duì)于100份重量的作為形成所述中間層的主成分的材料，設(shè)定為在0.5～10份重量的范圍內(nèi)，碳黑的含量設(shè)定為在20～50份重量的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供一種即使在低溫·低濕環(huán)境下殘留電荷也較少的顯影輥。作為沿軸體1的外周依次層疊有最內(nèi)層2、中間層3以及最外層4的顯影輥，所述中間層3中含有離子導(dǎo)電劑及碳黑，該中間層3的體積固有電阻(ρv)為1.0×10
文檔編號(hào)F16C13/00GK1534400SQ200410033239
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者山口和志, 近藤光由, 加地明彥, 大竹康貴, 彥, 由, 貴 申請(qǐng)人:東海橡膠工業(yè)株式會(huì)社