調色劑傳送輥的製作方法
2023-11-07 05:15:02 1
專利名稱：調色劑傳送輥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種調色劑傳送輥，它具有可防止調色劑滲漏並且與橡膠輥的外表面以可滑動的方式相接觸的密封部件。更具體地，本發明涉及調色劑傳送輥，它能夠通過有效散發密封部件與橡膠輥滑動接觸時兩者之間摩擦產生的熱量以抑制其密封部件的磨損，並且能夠防止調色劑滲漏。該調色劑傳送輥優選作為顯影輥使用。
背景技術：
近年來，在使用電子成像法的列印技術中，高速列印、高質量圖像成形、彩色圖像成形以及成像裝置的小型化已取得進展並且被越來越廣泛地使用。調色劑正是這一系列進步的關鍵。為滿足上述要求，需要形成細分的調色劑顆粒，使調色劑顆粒的直徑均勻，並且使調色劑顆粒呈球形。關於形成細分的調色劑顆粒的技術，近來已經研製出了直徑不大於10μm的調色劑以及直徑不大於5μm的調色劑。關於使調色劑呈球形的技術，近來已經研製出了球形度不小於99％的調色劑。為了形成高質量的圖像，聚合調色劑已代替傳統的粉狀調色劑被廣泛使用。聚合調色劑能夠從數碼信息獲得列印內容後使色彩點很好地再現，從而獲得高質量的列印內容。
與形成細分的調色劑顆粒、使調色劑的顆粒直徑均勻、使調色劑顆粒呈球形、以及由傳統使用的粉狀調色劑向聚合調色劑轉變的技術改進相對應，採用電子成像法的構成成像裝置的部件需要具有很高的操作性能，以及具有能使各部件的性能均維持到成像裝置及其他裝置的使用壽命結束的耐久性。
為了滿足這種需求，本發明者通過將損耗因數調節填充劑與電特性均一的離子導電橡膠混合，研製了電特性均一、其充電調色劑等的性能優異、並且能夠保持充電調色劑等的性能的導電性橡膠輥(日本公開專利申請第2004-170845號中(專利文獻1))。
上述導電橡膠輥能夠以較高量保持調色劑的填充量，並且因此改進了調色劑的傳送性能。但該導電橡膠輥的耐久性仍有改進的餘地。
為了改進橡膠輥的耐久性並且使其能夠長期可靠地顯示高性能，對於下述輥(以下將描述)來說，能夠將很小的並且具有很好形狀的調色劑準確傳送至成像裝置的下一個部件上就十分重要。這些輥包括能向成像裝置的下一個部件提供定量調色劑的顯影輥、電子成像感光器、傳送輥、以及收集殘留在傳送輥上未傳送的調色劑的清潔輥。成像裝置的各個部件不會使調色劑向其內部滲漏也很重要。
更具體地，環狀的密封部件以可滑動的方式裝配在傳送調色劑的橡膠輥軸向的兩端。細分的調色劑顆粒易於滲入分隔傳送區域與非傳送區域的分界處，即橡膠輥的外表面與密封部件的內表面之間的滑動接觸部分。球形的調色劑由於其構形而更容易滲入滑動接觸部分。調色劑滲入滑動接觸部分使橡膠輥和密封部件通過調色劑互相接觸。結果是施加在滑動接觸部分上的高壓力會強烈地產生熱量。產生的熱量會使橡膠輥和密封部件高度磨損，並且然後造成調色劑滲漏。在使用聚合調色劑時，組成調色劑的熱塑性樹脂熔融。結果是調色劑顆粒變大並且產生邊緣，從而相互熔接並形成帶有稜角的大顆粒。因此加速了橡膠輥和密封部件的損壞。橡膠輥的外表面與密封部分的內表面相互接觸時的滑動產生了熱量。因此即使調色劑沒有滲入滑動接觸部分，橡膠輥和密封部件之間也會磨損而在其間產生縫隙。因此調色劑還是容易滲入其間。隨著時間推移，仍會由於調色劑滲入其間而發生上述問題。
以下發明正是為了解決上述由於橡膠輥和密封部件之間的滑動接觸產生熱量而導致的問題。
日本公開專利申請第2002-91158號(專利文獻2)中公開了一種內部具有空間的單組分顯影輥，並且在顯影輥的兩端具有散熱部分，使外部空氣和空間內得以流通。
在該說明書的描述中，上述結構使在顯影輥與調色劑抑制部件之間的接觸部分所產生的熱量向外散發，因而防止了溫度升高以及調色劑顆粒的聚集和粘連。
日本公開專利申請第2002-278386號(專利文獻3)中公開了一種成像裝置，其具有位於顯影輥附近的顯影劑攪動/傳送部件，該部件由高溫導熱部件如熱管組成。該成像裝置進一步包含位於顯影劑攪動/傳送部件末端的散熱(熱交換)片。根據該說明書的描述，這一結構抑制了來自除成像部分以外的其它部分的熱量的影響，並且改善了冷卻效果。
然而，這一結構導致成像裝置體積較大，並且冷卻速度會由於空氣流速和部件位置的不同而發生差異。因此可能會有一些部分具有較低的調色劑傳送性能。
專利文獻1日本公開專利申請第2004-170845號專利文獻2日本公開專利申請第2002-91158號專利文獻3日本公開專利申請第2002-278386號
發明內容
本發明的目的在於提供一種調色劑傳送輥，其結構包括沿橡膠輥外表面滑動的防止調色劑滲漏的密封部件，從而能夠抑制磨損並且防止調色劑滲漏。
為達到這一目的，本發明提供了一種調色劑傳送輥，它具有用於防止調色劑滲漏並且與橡膠輥外表面滑動接觸的密封部件。以100質量份的離子導電橡膠為基準，該調色劑傳送輥含有3～50質量份的氧化鋁，以及損耗因數調節填充劑。
在調色劑傳送輥中，環狀密封部件可滑動地裝配在橡膠輥軸向的兩端。
如上所述，在含有具有優異導熱性的氧化鋁的調色劑傳送輥中，密封部件與含有氧化鋁的橡膠輥的外表面之間的滑動接觸摩擦產生的熱量能夠被迅速分散至整個橡膠輥。傳導至橡膠輥內部的熱量可以通過金屬制的內芯向外散逸，並且可以通過含有氧化鋁的橡膠輥表面散熱。因此可以長期有效地抑制由於密封部件和橡膠輥之間的滑動接觸摩擦產生的熱量而加速的密封部件的磨損，並且防止調色劑的滲漏。由於橡膠輥不會因為密封部件和橡膠輥之間的滑動接觸摩擦產生的熱量而產生高溫，也就可以防止構成聚合調色劑的熱塑性樹脂熔融。因而可以防止聚合調色劑顆粒變大或產生邊緣，並且相互熔接而形成帶有稜角的較大顆粒。因此，密封部件和橡膠輥的耐久性就能得到很大程度的改進。
氧化鋁是鋁的氧化物(Al2O3)。以100質量份的離子導電橡膠為基準，調色劑傳送輥包含3～50質量份的氧化鋁，優選為5～30質量份，並且進一步優選為8～25質量份。調色劑傳送輥含有3～50質量份氧化鋁的原因如下如果調色劑傳送輥包含的氧化鋁少於3質量份，難以獲得使密封部件和橡膠輥之間的滑動接觸摩擦產生的熱量向外散逸的效果。另一方面，如果調色劑傳送輥包含大於50質量份的氧化鋁，橡膠輥的硬度會增加，並且由於過硬會進一步加速調色劑劣化。此外用於打磨橡膠輥表面的打磨材料的耐久性也會變差。這時就需要重新打磨。當調色劑傳送輥包含的氧化鋁少於30質量份時，優選將氧化鋁與損耗因數調節填充劑相混合。
優選本發明中使用的全部氧化鋁顆粒的不少於80％具有的直徑為不大於1μm，並且進一步優選全部氧化鋁顆粒的不少於50％具有的直徑為不大於0.5μm。具有較小直徑的氧化鋁能夠均勻分散，這使散熱效果得以改善並且使橡膠輥表面變得均勻。
而本發明中使用的離子導電橡膠，可以使用多種不飽和橡膠或熱塑性橡膠作為共聚橡膠和混合橡膠。
更具體地，可以使用表滷醇橡膠(表氯醇橡膠)、聚醚橡膠、丙烯腈橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、異戊二烯橡膠、以及矽橡膠。這些離子導電橡膠可以單獨或兩種以上組合使用。
本發明中使用的離子導電橡膠優選為含環氧乙烷的橡膠。聚醚聚合物和表氯醇橡膠可以作為含環氧乙烷的橡膠使用。
而聚醚聚合物可以使用環氧乙烷-環氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物、環氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物、環氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物、環氧乙烷-環氧丙烷共聚物、以及聚氨酯橡膠。
而表氯醇橡膠，可以使用表氯醇(EP)均聚橡膠、表氯醇-環氧乙烷共聚物、表氯醇-環氧丙烷共聚物、表氯醇-烯丙基縮水甘油醚共聚物、表氯醇-環氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物、表氯醇-環氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物、以及表氯醇-環氧乙烷-環氧丙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物。
本發明中使用的離子導電橡膠優選使用包含表氯醇橡膠作為其主要組分的橡膠。當表氯醇橡膠和其他橡膠組分互相混合時，以100質量份的橡膠組分為基準，優選加入不小於20質量份並且小於100質量份的表氯醇橡膠。
而與表氯醇橡膠混合的其他橡膠組分可以使用具有相對較高電阻的橡膠例如丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)和氯丁二烯橡膠，以及具有較低電阻的聚合物。而具有較低電阻的聚合物，可以使用環氧乙烷和不飽和環氧化物的二元共聚物、環氧丙烷和不飽和環氧化物的二元共聚物、以及環氧乙烷、環氧丙烷和不飽和環氧化物的三元共聚物。而不飽和環氧化物可以使用烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、以及單氧化丁二烯。
而與表氯醇橡膠混合的其他橡膠組分，優選為氯丁二烯橡膠或/和環氧乙烷(EO)-環氧丙烷(PO)-烯丙基縮水甘油醚(AGE)共聚物(在下文中用EO-PO-AGE共聚物表示)。表氯醇橡膠、氯丁二烯橡膠和EO-PO-AGE共聚物的混合橡膠具有優異的耐磨性。這樣通過結合向離子導電橡膠加入氧化鋁、向離子導電橡膠加入表氯醇橡膠、氯丁二烯橡膠和EO-PO-AGE共聚物的混合橡膠，提高了調色劑傳送輥的耐磨性，從而有效地防止調色劑的滲漏。混合橡膠組分中的共聚比例沒有特別限制，但是可以適當選擇。例如，表氯醇橡膠、氯丁二烯橡膠和EO-PO-AGE共聚物中的共聚重量比分別為2～5∶4～7∶1，並且優選為3～4∶5～6∶1。關於橡膠的耐磨性，表氯醇橡膠、氯丁二烯橡膠和EO-PO-AGE共聚物的混合橡膠的耐磨性比表氯醇橡膠更高。表氧醇橡膠的耐磨性比表氯醇橡膠和氯丁二烯橡膠的混合橡膠更高。
本發明中使用的離子導電橡膠優選具有不小於1.2的比重。
當離子導電橡膠的比重不小於1.2時，它具有相當大的熱容。這使它具有較大的熱值。
具有較大熱值的含有氧化鋁的橡膠輥會由於氧化鋁而顯示出優異的散熱效果，這與不含氧化鋁的橡膠輥相比，能更有效地減少密封部件的磨損。
比重越大，熱容和熱值就越大。因此離子導電橡膠的比重優選為不小於1.35，並且進一步優選為不小於1.4。離子導電橡膠的比重的上限優選為1.6。
橡膠輥中優選含有將弱導電性炭黑或/和經脂肪酸處理的碳酸鈣作為損耗因數調節填充劑使用。通過向離子導電橡膠中加入這些組分，橡膠輥能夠具有比含有離子導電橡膠的傳統橡膠組合物低得多的損耗因數，並且不會使橡膠組合物的離子導電性劣化。而損耗因數調節填充劑可以使用粘土、有機/無機顏料、及其他類似物。
弱導電性炭黑具有較大直徑、較低程度的結構改變、以及賦予橡膠輥導電性的作用較小。含有弱導電性炭黑的橡膠輥，由於在不增加其導電性的情況下發生極化反應、以及在其電阻均一性未劣化的情況下控制橡膠輥的靜電特性，而能使其具有類似電容器的功能。
有多種弱導電性炭黑可以選用。例如，優選使用通過煅燒法或熱法製得的具有較大顆粒直徑的炭黑。最為優選使用熱法製得的炭黑，因為熱法製得的炭黑幾乎不含雜質。根據炭黑的分級優選使用SRF炭黑、FT炭黑和MT炭黑。可以使用用於顏料中的炭黑。
弱導電性炭黑的平均直徑優選在100nm～500nm的範圍內。具有上述直徑的弱導電性炭黑不會抑制氧化鋁的分散，並且在弱導電性炭黑和氧化鋁較好地分散時對氧化鋁具有親和力。
經脂肪酸處理的碳酸鈣比普通碳酸鈣更具有活性，並且因為碳酸鈣表面存在脂肪酸而使之成為潤滑劑。這使經脂肪酸處理的碳酸鈣能夠輕易並且可靠地實現高度分散。當極化反應通過脂肪酸對碳酸鈣的處理而加速時，橡膠層的類電容器功能也有所增加。這有效地減少了損耗因數。
本發明的橡膠輥中混入的損耗因數調節填充劑的量的選擇應當為以100Hz的頻率向其施加5V交流電時其損耗因數的範圍為0.1～1.5。橡膠輥的電子特性之一的損耗因數指的是表示電流流動性(導電性)和電容器組件影響程度(靜電容量)的指示量。或者說，損耗因數是表示當向橡膠輥施加交流電時相位延遲的參數，即當向橡膠輥施加電壓時電容器組件的電容率。當損耗因數較大時，比較容易向橡膠輥加電壓(充電)，這使極化的過程變慢。另一方面，當損耗因數較小時，不易向橡膠輥加電壓，這使極化的過程變快。通過將損耗因數設定在上述0.1～1.5的範圍內，調色劑傳送輥的極化可以被設定在最佳的範圍內。這樣就能夠在調色劑傳送輥電阻的均一性不劣化的情況下向調色劑賦予靜電特性，並且保持所賦予的靜電特性。
通過離子導電難以實現損耗因數小於0.1。如果損耗因數大於1.5，就不可能向調色劑傳送輥賦予上述優良的電子特性。本發明的調色劑傳送輥的損耗因數的範圍進一步優選設為0.2～1.0。
更具體地，當使用弱導電性炭黑作為損耗因數調節填充劑時，優選將不少於5質量份並且不大於70質量份的弱導電性炭黑加入到100質量份的橡膠組分中。儘管弱導電性炭黑的合適量系根據其種類各不相同，但通過將弱導電性炭黑的量設定在上述範圍內，可以在保持離子導電狀態的同時減小損耗因數。進一步優選將不少於25質量份並且不大於55質量份的弱導電性炭黑加入到100質量份的橡膠組分中，這樣在弱導電性炭黑和氧化鋁較好地分散時弱導電性炭黑對氧化鋁具有親和力。
當使用經脂肪酸處理的碳酸鈣作為損耗因數調節填充劑時，優選將不少於30質量份並且不大於80質量份的經脂肪酸處理的碳酸鈣加入到100質量份的橡膠組分中。如果加入到100質量份的橡膠組分中的經脂肪酸處理的碳酸鈣少於30質量份，對損耗因數的影響程度較低。這樣難以減小損耗因數。另一方面，如果加入到100質量份的橡膠組分中的經脂肪酸處理的碳酸鈣大於80質量份，損耗因數就可以控制。但橡膠組合物的硬度易於變大，並且其電阻值也易于波動。進一步優選將不少於40質量份並且不大於70質量份的經脂肪酸處理的碳酸鈣加入到100質量份的橡膠組分中。
優選損耗因數調節填充劑混入的量大於氧化鋁的量。當使用弱導電性炭黑作為損耗因數調節填充劑時，混入的弱導電性炭黑的量大於氧化鋁的量。
調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500均優選為在105～108的範圍內，並且進一步優選為在105～107的範圍內。
如果調色劑傳送輥的電阻小於105，過大的電流會導致形成的圖像易於出現缺陷。並且有漏電的可能。另一方面，如果調色劑傳送輥的電阻大於108，當噴灑調色劑的環境溫度和溼度較低時，電壓波動過大。
優選調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500之間建立以下關係logR100-logR500＜0.5通過將施加接近顯影偏差的500V的電壓時的電阻作為基準，施加100V電壓時的電阻值與其之差作以上規定，可以使其電特性例如電阻均一。優選調色劑傳送輥具有離子導電性，因為離子導電性調色劑傳送輥對電壓的依賴程度較小。在調色劑傳送輥的電子導電取決於所含有普通炭黑及其它類似物的情況下，(logR100-logR500)的值不小於1。
調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz優選為不小於1μm並且不大於8μm。如果調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz小於1μm，調色劑難以傳送。另一方面，如果調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz大於8μm，調色劑會聚集在調色劑傳送輥表面的凹陷內。這使調色劑的傳送易於變得不均勻。進一步優選調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz為不大於10μm。
調色劑傳送輥的表面摩擦係數優選為在0.1～1.5的範圍內。在這個範圍裡可以較大程度地填充調色劑，防止調色劑粘在調色劑傳送輥表面，並且減小密封部分的熱值。如果調色劑傳送輥的表面摩擦係數大於1.5，調色劑會受到巨大的應力例如剪切力。另一方面，如果調色劑傳送輥的表面摩擦係數小於0.1，調色劑會發生滑動並且因此難以傳送充分量的調色劑。
本發明的調色劑傳送輥可以作為各種需要具有將調色劑保持在其表面進行傳送功能的輥使用。更具體地，本發明的調色劑傳送輥可以作為顯影輥、電子成像感光器、傳送帶、以及成像裝置的清潔輥使用。
本發明的調色劑傳送輥的調色劑傳送量無特定限制，但優選該調色劑傳送輥能夠傳送的調色劑的量為0.01～1.0mg/cm2。
本發明的調色劑傳送輥具有防止調色劑滲漏的密封部件。沒有必要拘泥於密封部件的名稱，設置在調色劑傳送輥上並且與調色劑傳送輥的外表面滑動接觸的部件都包括在本發明範圍內。例如，具有安裝在橡膠輥上與之接觸的調色劑收集裝置的清潔輥、具有清潔器的裝料輥、以及傳送輥，都屬於本發明中的「具有密封部件的調色劑傳送輥」。
發明效果在含有具有優異熱傳導性的氧化鋁的調色劑傳送輥中，密封部件和橡膠輥外表面之間的滑動接觸摩擦產生的熱量可以被迅速地分散至整個橡膠輥並且將熱量向外散出。因此可以長期有效地抑制由於密封部件和橡膠輥之間的滑動接觸摩擦產生的熱量加速密封部件的磨損並且防止調色劑滲漏。
由於調色劑傳送輥不會因為密封部件和橡膠輥之間的滑動接觸摩擦產生的熱量而引發高溫，也就可以防止構成聚合調色劑的熱塑性樹脂熔融。因此可以防止聚合調色劑顆粒變大或產生邊緣，並且相互熔接而形成帶有稜角的較大顆粒。因此密封部件的耐久性就能得到很大程度的改進。
當組成調色劑傳送輥的橡膠的耐磨度較低時，密封部分就容易被磨損。但可以通過向耐磨度較低的橡膠中加入氧化鋁對其加以改進。這樣就可以抑制密封部件的磨損，並且因此提高密封部件的耐久性。
由於本發明的調色劑傳送輥因為其中包含氧化鋁而具有保留電子的特性，調色劑傳送輥能夠有效地用充電調色劑，並且具有優異的調色劑傳送性能。當調色劑被充電在不多於10μC/g時會產生模糊的圖像。當將本發明的調色劑傳送輥作為顯影輥使用時，可以長期對調色劑充電。因此能夠抑制模糊圖像的產生。
圖1所示是本發明的調色劑傳送輥的示意圖。
圖2所示是本發明實施方式中的調色劑傳送輥電阻的測量方法。
圖3所示是本發明的調色劑傳送輥的摩擦係數的測量方法。
具體實施例方式
以下將參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
如圖1所示，本發明的調色劑傳送輥10具有厚度為0.5mm～15mm(本實施方式中為10mm)的圓柱形橡膠輥1、通過壓合插入橡膠輥1空心部分的直徑為10mm的柱狀內芯2、以及用於防止調色劑4滲漏的-對環狀密封部件3。密封部件3在橡膠輥的軸向上可滑動地裝配在橡膠輥1的兩端。
橡膠輥1和內芯2用導電性粘合劑相互連結。內芯2由金屬製成，如鋁、鋁合金、SUS、以及鐵或陶瓷。
密封部件3由無紡布如特氟綸(Teflon，註冊商標)或片材(sheet)製成。
橡膠輥1的厚度設定為0.5mm～15mm的原因如下如果橡膠輥1的厚度小於0.5mm，難以獲得適當的輥隙。如果橡膠輥1的厚度大於15mm，會因為調色劑傳送輥10太大而使安裝了調色劑傳送輥10的裝置難以減小尺寸和重量。
而用於橡膠輥1的離子導電橡膠使用了表氯醇橡膠。也可以使用表氯醇橡膠和氯丁二烯橡膠的混合橡膠(混合比1∶1)，以及表氯醇橡膠、氯丁二烯橡膠和EO-PO-AGE共聚物的混合橡膠(混合比4∶5∶1)。
而上述表氯醇橡膠優選使用表氯醇-環氧乙烷二元共聚物或表氯醇-環氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚三元共聚物。其中優選使用的表氯醇橡膠中，表氯醇、環氧乙烷以及烯丙基縮水甘油醚優選分別以45～10mol％、50～80mol％以及0～10mol％進行共聚，進一步優選分別以40～20mol％、55～75mol％以及0～10mol％進行共聚，並且更進一步優選分別以40mol％、56mol％以及4mol％進行共聚。
而與表氯醇橡膠混合的EO-PO-AGE共聚物，優選使用其中EO、PO和AGE以90∶4∶6共聚的EO-PO-AGE共聚物。
以100質量份的上述離子導電橡膠為基準，橡膠輥1包含3～50質量份的氧化鋁。加入到離子導電橡膠中的氧化鋁優選為5～30質量份，進一步優選為8～25質量份。為了提高氧化鋁的分散度，優選佔全部氧化鋁顆粒的91％的具有不大於1μm的直徑，並且佔全部氧化鋁顆粒的64％的具有不大於500nm的直徑。
橡膠輥1進一步含有損耗因數調節填充劑。而損耗因數調節填充劑，使用弱導電性炭黑或經脂肪酸處理的碳酸鈣。優選使用弱導電性炭黑，因為它在弱導電性炭黑和氧化鋁很好地分散時對氧化鋁具有親和力，並且不會抑制氧化鋁的分散。當使用經脂肪酸處理的碳酸鈣時，由於經脂肪酸處理的碳酸鈣對氧化鋁具有良好的親和力，需要注意會有可能部分聚集形成大顆粒雜質。
為了使弱導電性炭黑具有使弱導電性炭黑和氧化鋁很好地分散的親和力，弱導電性炭黑的顆粒直徑為100～500nm，並且優選為120nm。為了使本發明的調色劑傳送輥的損耗因數為在0.1～1.5範圍內的適當值，以100質量份的離子導電橡膠為基準，弱導電性炭黑的混入量設為5～70質量份。為了很好地將弱導電性炭黑與氧化鋁混合，以100質量份的離子導電橡膠為基準，弱導電性炭黑的混入量優選為25～55質量份，並且進一步優選為40質量份。
為了使本發明的調色劑傳送輥1的損耗因數為在0.1～1.5之間的適當值，以100質量份的離子導電橡膠為基準，經脂肪酸處理的碳酸鈣的混入量設為30～80質量份。為了很好地將經脂肪酸處理的碳酸鈣與氧化鋁混合，以100質量份的離子導電橡膠為基準，經脂肪酸處理的碳酸鈣的混入量優選為40～70質量份，並且進一步優選為50質量份。
除了上述基本組分以外，調色劑傳送輥1可以含有下列添加劑，除非它們的使用與本發明的目的相悖硫化劑、硫化促進劑、硫化促進輔助劑、無機填充劑、酸接受劑、軟化劑、抗老化劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、滑潤劑、顏料、抗靜電劑、阻燃劑、中和劑、增塑劑、胚心成形劑(core-forming agent)、抑泡劑和交聯劑。本發明的調色劑傳送輥1包含硫化劑。
而調色劑傳送輥1所含有的硫化劑包括硫基硫化劑、三嗪衍生物、硫脲基硫化劑、以及單體。這些硫化劑可以單獨或兩種以上組合使用。而硫基硫化劑可以使用硫粉末、含有機硫化合物例如四甲基秋蘭姆二硫化物、N，N-二硫代二嗎啉、及其它類似物。而硫脲基硫化劑可以單獨或組合使用四甲基硫脲、三甲基硫脲、亞乙基硫脲、以及如(CnH2n+1NH)2C＝S(n為1～10的整數)所示的硫脲。其中，優選將硫粉末和亞乙基硫脲混合使用。
以100質量份的橡膠組分為基準，加入的硫化劑的量優選為不小於0.5並且不大於5質量份，並且進一步優選不小於1並且不大於3質量份。
當調色劑傳送輥1的離子導電橡膠使用含滷橡膠如表氯醇橡膠時，以100質量份的含滷橡膠為基準，使用的酸接受劑的量優選為不小於0.5並且不大於10質量份，並且進一步優選為不小於1.0並且不大於8.0質量份。
如果混入的酸接受劑的量小於0.5質量份，難以獲得防止硫化抑制以及其他部件受汙染的效果。另一方面，如果混入的酸接受劑的量大於5.0質量份，橡膠輥的硬度易於增高。而酸接受劑由於水滑石和magsarat具有良好的分散性而優選使用。酸接受劑也可以使用多種有酸接受劑作用的物質。
優選橡膠輥1的表面形成一層氧化膜。該氧化膜優選具有許多C＝O基或C-O基。氧化膜的作用在於能夠降低調色劑傳送輥的摩擦係數，並且調節其損耗因數。能夠通過用紫外線和/或臭氧照射橡膠輥表面並且氧化橡膠輥，從而在其表面形成氧化膜。優選通過用紫外線照射橡膠輥表面而在其表面形成氧化膜，因為使用紫外線可以使處理時間較短，並且形成氧化膜的成本較低。形成氧化膜的處理能夠根據已知的方法進行。例如，儘管紫外線波長的變化是根據橡膠輥表面與紫外線照射燈之間的距離以及橡膠的種類，使用波長為100nm～400nm的紫外線，並且優選波長為100nm～200nm的紫外線，照射30秒～30分鐘並且優選為1～10分鐘。紫外線強度與照射條件(時間、箱內溫度、距離)的選擇範圍是為了能夠獲得本發明的調色劑傳送輥的損耗因數及摩擦係數。
假設氧化膜形成之前當向橡膠輥施加50V的電壓時橡膠輥的電阻為R50，並且氧化膜形成之後當向橡膠輥施加50V的電壓時橡膠輥的電阻為R50a，優選logR50a-logR50＝0.2～1.5。當logR50a-logR50的值小於0.2時，難以獲得較低的摩擦係數，並且難以改進調色劑傳送輥的耐久性。另一方面，當logR50a-logR50的值大於1.5時，當調色劑傳送輥運作時電阻的變化很大。這樣難以獲得良好的靜電特性。當50V的低壓能夠穩定施加於調色劑傳送輥時，此時其電阻被設為指示值。這樣可以準確獲取氧化膜形成造成的電阻的微小升高。進一步優選為logR50a-logR50＝0.5～1.2。
本發明的調色劑傳送輥能夠通過傳統方法製得。例如，使用班伯裡混合器將組成調色劑傳送輥的組分揉合後，將揉合組分的混合物通過橡膠擠壓機擠壓為管狀。擠壓後的管狀材料在160℃下硫化15～70分鐘後，將內芯插入其中，並且與其結合。在擠壓後的管狀材料表面打磨後，將其切割為需要的尺寸。然後將切割後的部分適當打磨以形成輥。通過使用用於硫化測試的流變儀(例如，硫化試驗機(Curelastometer )確認最佳硫化時間，以確定硫化時間。硫化溫度可以設定為接近上述溫度的溫度。為了減少對其他部件和壓縮裝置的汙染，優選設置能夠獲得充分硫化量的條件。通過向離子導電橡膠加入發泡劑可以形成發泡輥。
將橡膠輥用水清洗後，在其表面形成了氧化膜。更具體地，通過使用紫外線照射，距離紫外線發射器10cm的橡膠輥表面在其圓周方向90度的範圍內被紫外線(波長184.9nm和253.7nm)照射5分鐘。橡膠輥旋轉90度四次以使其整個外表面(360度)形成氧化膜。
在以上述方法製得的調色劑傳送輥中，調色劑傳送輥在100V的電壓下的電阻R100的範圍為6≤logR100≤6.1，並且其在500V的電壓下的電阻R500的範圍為5.9≤logR500≤6。調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz設定為不小於1.0μm並且不大於8.0μm。調色劑傳送輥的表面摩擦係數設定為0.3～1.0。
使用本發明的調色劑傳送輥作為顯影輥，在多張紙張上列印形成1％的圖像。當列印7,500張紙時，調色劑出現在密封部分的正面。當列印8,000張紙時，出現了模糊的圖像。調色劑並未滲入密封部分。
本發明的調色劑傳送輥的實施例以及對照例的調色劑傳送輥如下所述。
表1-1
表1-2
實施例和對照例的調色劑傳送輥的組分如下所述。
而橡膠組分使用了表氯醇橡膠(「epichlomer CG102」，Daiso公司製造)。橡膠組分為環氧乙烷(EO)、表氯醇(EP)和烯丙基縮水甘油醚(AGE)分別以56mol％、40mol％和4mol％共聚的表氯醇聚合物。該表氯醇橡膠的比重為1.24。
在實施例1～7和對照例1和3中，使用弱導電性炭黑(「Asahi#15」，Asahi Carbon公司製造，基本粒子的平均直徑為120nm)作為損耗因數調節填充劑。在實施例8和對照例2中，使用經脂肪酸處理的碳酸鈣(「Hakuenka CC」，Shiraishi Calcium公司製造)作為損耗因數調節填充劑。
使用了氧化鋁(「AL-160SG-1」，Shaowa Denko公司製造)。91％的全部氧化鋁顆粒其直徑不大於1μm。64％的全部氧化鋁顆粒的其直徑不大於500nm。
儘管在表中沒有顯示，還使用了下列物質。在100質量份的橡膠組分中加入0.5質量份的硫作為硫化劑。在100質量份的橡膠組分中加入1.4質量份的亞乙基硫脲(「Accel22-S」，Kawaguchi Kagaku製造)。在100質量份的橡膠組分中加入3質量份的水滑石(「DHT-4A-2」，Kyowa Kagaku Kogyo公司製造)作為酸接受劑。
實施例和對照例的調色劑傳送輥的製造方法如下所述。
使用班伯裡混合器將如表1所示的組分揉合後，將揉合組分通過擠壓機擠壓得到外徑為φ22mm和內徑為φ9～9.5mm的管子。將管子安裝在直徑為φ8mm的軸上，用於硫化。橡膠組分在160℃下的硫化罐中硫化1小時後，將管子安裝在直徑為φ10mim的塗布有導電性粘合劑的軸上。管子與軸在160℃的烘箱中互相結合。在每個製得的橡膠輥的末端被切割並且成形後，對其表面進行橫向拋光，並且使用柱式拋光機將其表面最終拋光為類似鏡面的表面，從而每個橡膠輥具有JIS B 0601中設定的3～5μm的預定表面粗糙度Rz。這樣就獲得了具有φ20mm(偏差0.05)的調色劑傳送輥。
將橡膠輥用水清洗後，使用紫外線照射其表面以使其表面形成氧化膜。更具體地，通過使用紫外線發射器(「PL21-200」，Sen Tokushu Kogen Kabushiki Kaisha製造)，距離紫外線發射器10cm的橡膠輥表面在其圓周方向90度的範圍內被紫外線(波長184.9nm和253.7nm)照射5分鐘。橡膠輥旋轉90度四次以在其整個外表面(360度)形成氧化膜。
對用上述方法製得的實施例和對照例的調色劑傳送輥的下列特性進行測定。
·表面粗糙度Rz的測定根據JIS B 0601(1994)進行表面粗糙度Rz的測定。
·輥的電阻的測定如表2所示，插入了內芯2的橡膠輥1被安裝在鋁筒3上，橡膠輥1與鋁筒3相接觸。與電源4的正極相連的具有內電阻r(100Ω)的導線的一端，與鋁筒3的一個端面相連。與電源4的負極相連的導線的一端，與內芯2的一個端面相連。這樣，就形成了電流的通路。在內芯2的兩端施加500g的負載。橡膠輥1以30rpm的速度旋轉。施加在裝置上的電壓E為500V和100V。這樣，在4秒內測量100次在內電阻r上的電壓V。使用上述公式計算電阻R。
橡膠輥1的電阻R為R＝r×E/(V-r)。由於可以認為(-r)的一項非常小，所以R＝r×E/V。在恆定溫度為23℃和恆定溼度為55％的條件下進行測定。
·摩擦係數的測定參照圖3，通過在Euler方程中代入由裝置中的數字式測力計41測定的數值，測得調色劑傳送輥43的摩擦係數。裝置包含數字式測力計41(「Model PPX-2T」，Imada公司製造)、摩擦塊42(由聚酯製成的商品名OHP膜，與調色劑傳送輥43的接觸寬度為50mm)、重量為20g的重物、以及調色劑傳送輥43。
將每個實施例和對照例的調色劑傳送輥作為顯影輥安裝在購自市場上的雷射印表機上，進行密封部分的耐磨性以及產生模糊圖像的評估。雷射印表機使用了具有正靜電性的單組分未磁化的調色劑。
·密封部分的耐磨性在多張紙張上列印形成1％的圖像。每次列印了500張紙時通過目視檢查密封部分的汙染程度。當調色劑出現在密封部分的正面時就判定調色劑傳送輥出現了磨損。表1顯示了當調色劑出現在密封部分的正面時列印的紙張的數量。密封部分的磨損幾乎沒有非常耐用的(不少於10,000張紙)調色劑傳送輥被標記為◎。密封部分磨損很少比較耐用的(8,000～9,500張紙)調色劑傳送輥被標記為○。在對照例1～3的調色劑傳送輥中，當進行如表1所示的紙張數量的列印時，調色劑出現在密封部分的正面，並且還滑入密封部分。
·產生模糊圖像在多張紙張上列印形成1％的圖像。每次列印了500張紙時檢查一張圖像的一部分上連續輸出的黑點和白色背景。當輸出的用於評估的圖像上白色背景變暗時就判定形成了模糊圖像。表1顯示了當白色背景變暗時列印的紙張的數量。列印不到6,000張紙就產生模糊圖像的調色劑傳送輥被標記為×，因為該調色劑傳送輥的耐久性得不到保證。當列印完6,500～7,500張紙時產生模糊圖像的調色劑傳送輥被標記為△，因為該調色劑傳送輥的實際應用不理想。當列印完8,000～9,500張紙時產生模糊圖像的調色劑傳送輥被標記為○，因為該調色劑傳送輥是耐用的。列印完不少於10,000張紙之後產生模糊圖像的調色劑傳送輥被標記為◎，因為該調色劑傳送輥非常耐用。
·綜合評估將每個實施例和對照例的調色劑傳送輥作為顯影輥安裝在使用調色劑(調色劑壽命6，000張)的購自市場上的印表機上，進行密封部分的耐磨性以及產生模糊圖像的綜合評估。
◎調色劑傳送輥在實際應用中非常耐用，並且能夠長時間保持形成高質量圖像。
○～◎調色劑傳送輥在實際應用中非常耐用，並且能夠保持形成高質量圖像。
○調色劑傳送輥在實際應用中是耐用的，並且能夠保持形成高質量圖像。
△調色劑傳送輥在實際應用中不太耐用，當調色劑傳送輥磨損時，調色劑會流入密封部分。在產生模糊圖像之前密封部分已經磨損。
×調色劑傳送輥不適合作為顯影輥，並且不能實際應用。
顯然通過對實施例1～7和對照例1的調色劑傳送輥之間的比較，以及通過對實施例8和對照例2的調色劑傳送輥之間的比較，向離子導電橡膠中加入不少於3質量份的氧化鋁，能夠有效地防止產生模糊圖像，提高密封部分的耐磨性，並且防止調色劑滲入密封部分。
顯然通過對實施例1～7和對照例3的調色劑傳送輥之間的比較，可以適當向離子導電橡膠中加入3～50質量份的氧化鋁。優選向離子導電橡膠中加入8～25質量份的氧化鋁，以提高密封部分的耐磨性，並且防止產生模糊圖像。
·工業應用本發明的調色劑傳送輥能夠被用於顯影輥、清潔輥、具有清潔器的裝料輥、以及用於成像裝置的傳送輥。
權利要求
1.一種調色劑傳送輥，其包含用於防止調色劑滲漏並與橡膠輥外表面滑動接觸的密封部件，所述調色劑傳送輥含有作為基準的100質量份的離子導電橡膠，3～50質量份的氧化鋁，以及損耗因數調節填充劑。
2.如權利要求1所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述環狀的密封部件以可滑動的方式裝配在所述橡膠輥軸向的兩端。
3.如權利要求1所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述離子導電橡膠的比重被設定為不小於1.2。
4.如權利要求2所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述離子導電橡膠的比重被設定為不小於1.2。
5.如權利要求1所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，弱導電性炭黑或/和經脂肪酸處理的碳酸鈣被作為所述損耗因數調節填充劑使用。
6.如權利要求2所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，弱導電性炭黑或/和經脂肪酸處理的碳酸鈣被作為所述損耗因數調節填充劑使用。
7.如權利要求3所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，弱導電性炭黑或/和經脂肪酸處理的碳酸鈣被作為所述損耗因數調節填充劑使用。
8.如權利要求1所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500均在105～108的範圍內；logR100-logR500＜0.5；所述調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz為不小於1μm並且不大於8μm；以及所述調色劑傳送輥的表面摩擦係數在0.1～1.5的範圍內。
9.如權利要求2所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500均在105～108的範圍內；logR100-logR500＜0.5；所述調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz為不小於1μm並且不大於8μm；以及所述調色劑傳送輥的表面摩擦係數在0.1～1.5的範圍內。
10.如權利要求3所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500均在105～108的範圍內；logR100-logR500＜0.5；所述調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz為不小於1μm並且不大於8μm；以及所述調色劑傳送輥的表面摩擦係數在0.1～1.5的範圍內。
11.如權利要求5所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥在施加100V電壓時的電阻R100和在施加500V電壓時的電阻R500均在105～108的範圍內；logR100-logR500＜0.5；所述調色劑傳送輥的表面粗糙度Rz為不小於1μm並且不大於8μm；以及所述調色劑傳送輥的表面摩擦係數在0.1～1.5的範圍內。
12.如權利要求1所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥被用於成像裝置中的顯影輥。
13.如權利要求2所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥被用於成像裝置中的顯影輥。
14.如權利要求3所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥被用於成像裝置中的顯影輥。
15.如權利要求5所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥被用於成像裝置中的顯影輥。
16.如權利要求8所述的調色劑傳送輥，其特徵在於，所述調色劑傳送輥被用於成像裝置中的顯影輥。
全文摘要
一種調色劑傳送輥(10)，其包含用於防止調色劑滲漏並與橡膠輥(1)外表面滑動接觸的密封部件(3)。所述調色劑傳送輥(10)含有作為基準的100質量份的離子導電橡膠，3～50質量份的氧化鋁，以及損耗因數調節填充劑。環狀的密封部件(3)以可滑動的方式裝配在橡膠輥(1)軸向的兩端。離子導電橡膠的比重優選被設定為不小於1.2。
文檔編號F16C13/00GK1786842SQ20051012482
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月22日 優先權日2004年12月9日
發明者水本善久 申請人:住友橡膠工業株式會社