專利名稱：導(dǎo)電性輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電性輥，詳細(xì)地說(shuō)，是涉及對(duì)可使用于打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、自動(dòng)取款機(jī)(ATM)等的辦公(OA)設(shè)備中的電子照相裝置的圖象形成機(jī)構(gòu)、進(jìn)行電氣特性改進(jìn)、抑制調(diào)色劑擴(kuò)散的導(dǎo)電性輥。
背景技術(shù)：
在打印機(jī)、電子照相復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)裝置等的電子照相裝置中的導(dǎo)電性機(jī)構(gòu)中，使用著使感光鼓一樣地帶電的帶電輥、用于輸送調(diào)色劑的調(diào)色劑供給輥、使調(diào)色劑附著于感光體用的輥顯影輥以及用來(lái)將調(diào)色劑涂布像從感光體復(fù)制到用紙上的復(fù)制輥等的圖象形成裝置中所使用的各種導(dǎo)電性輥。
這樣的導(dǎo)電性輥，一般，由圓柱狀的芯體及在該芯體周圍層疊成同心圓狀的硫化橡膠構(gòu)成，根據(jù)它的用途，對(duì)電阻等的導(dǎo)電性、防污染性、低硬度等的種種性能，有一定的要求。其中，復(fù)制輥，為了將感光體上形成的靜電潛像復(fù)制到紙上，特別將電阻等的導(dǎo)電性列為重要參數(shù)。
為了使這種導(dǎo)電性輥具有導(dǎo)電性，可采用通過(guò)在橡膠中將含聚乙烯氧化物等的聚醚構(gòu)造的導(dǎo)電性等聚物和導(dǎo)電性增塑劑進(jìn)行配合、控制輥的電阻的方法，但由于容易滲出，可能會(huì)污染感光體。
此外，雖然可列舉通過(guò)將碳黑或金屬氧化物等的導(dǎo)電附加劑混入橡膠中、使其分散，以控制輥的電阻的方法，但是，由于存在因碳黑添加量的微小變化即導(dǎo)致電阻值急劇變化的區(qū)域，有時(shí)難以控制電阻值。
因此，作為解決電阻誤差的方法，列舉出將表氯醇橡膠等的低電阻離子導(dǎo)電性聚合物、和NBR等的高電阻離子導(dǎo)電性聚合物進(jìn)行混合以調(diào)整電阻的方法。由于只使混合比變化就能調(diào)整電阻，所以容易控制電阻。但是，由于表氯醇橡膠屬于氯元素系，如要在使用后進(jìn)行焚燒處理、或加熱及切斷分解進(jìn)行再循環(huán)，由于處理?xiàng)l件、存在燃燒時(shí)發(fā)生氯化氫等有害氣體及二噁英的危險(xiǎn)，隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，在其廢棄時(shí)的處理上存在難點(diǎn)。
此外，在使用表氯醇橡膠時(shí)靜電電容增大，其頻率依存性也增大。這樣，為了減小靜電電容，最好用導(dǎo)電材料調(diào)整電阻。
又，即使將電阻設(shè)計(jì)在需要值，有時(shí)、出現(xiàn)顯像時(shí)在感光鼓的兩端部等處產(chǎn)生局部的調(diào)色劑附著、調(diào)色劑涂布像在紙上等處飛散、在復(fù)制的調(diào)色劑涂布處擴(kuò)散(調(diào)色劑偏移)的問(wèn)題。
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，在日本專利特開(kāi)平11-249386號(hào)公報(bào)中，為防止調(diào)色劑涂布處端部模糊及端部飛散，提出將從輥的長(zhǎng)度方向兩端的各端面至長(zhǎng)度方向15％以內(nèi)的端部的靜電電容做得比其他部分大的導(dǎo)電性輥。
但是，在上述日本專利特開(kāi)平11-249386號(hào)公報(bào)中的導(dǎo)電性輥中，只不過(guò)將端部的夾持部位(日文ニツプ)做小、使靜電電容增大、提高了外表上的電阻值，如果通過(guò)改變頻率使材料本身的靜電電容變得過(guò)大，仍有發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散的問(wèn)題。即，如果整體的靜電電容不限制在某一范圍內(nèi)，則存在即使在端部以外的部分，也會(huì)發(fā)生調(diào)色劑涂布處模糊及飛散的問(wèn)題。
特開(kāi)平11-249386號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題提出的，以提供電阻的調(diào)整容易、且靜電電容小、電氣特性好，能可靠地抑制調(diào)色劑擴(kuò)散的導(dǎo)電性輥?zhàn)鳛檎n題。
為解決上述課題，本發(fā)明提供具有以下特征的導(dǎo)電性輥是具有芯體、以及在該芯體的表面?zhèn)鹊膶?dǎo)電性彈性層輥；在100Hz時(shí)的靜電電容是50pF以下，在施加電壓1000V時(shí)的電阻為10的5次方Ω以上、10的9次方Ω以下。
調(diào)色劑擴(kuò)散，是一種因?qū)щ娦詮椥詫拥呐浜喜牧现休d電媒體(碳黑等的導(dǎo)電性充填劑、導(dǎo)電體、極性分子)的極化速度不同而引起的現(xiàn)象，該極化慢、則調(diào)色劑擴(kuò)散容易發(fā)生。這樣，本發(fā)明人認(rèn)為，調(diào)色劑擴(kuò)散的現(xiàn)象，屬于表示極化速度指標(biāo)的靜電電容小者不容易發(fā)生，從深入研究的結(jié)果可見(jiàn)，由于靜電電容小、頻率依存性減少，可抑制調(diào)色劑擴(kuò)散，因此，將上述靜電電容規(guī)定在50pF以下。
即，本發(fā)明的導(dǎo)電性輥，電阻值低，在10的5次方Ω以上、10的9次方Ω以下，且靜電電容的范圍取在50pF以下，因此，極化速度可控制在適當(dāng)?shù)乃俣?，能抑制調(diào)色劑擴(kuò)散。其結(jié)果是，能使調(diào)色劑可靠地附著于所需的位置、從而獲得良好的圖象。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性輥中，100Hz時(shí)的靜電電容取在50pF以下，在比50pF大時(shí)，極化變慢，因此、不能產(chǎn)生抑制調(diào)色劑擴(kuò)散的效果。靜電電容不限制地取接近0的值也可以。最好是30pF以下、10pF以上。
上述100Hz的頻率，是容易展現(xiàn)材料具有的靜電電容的頻率特性的頻率，即是靜電電容容易比高頻時(shí)的靜電電容大的頻率。尤其，靜電電容的頻率依存性大的材料即使在100Hz的頻率時(shí)，由于靜電電容的值也變得十分大，因此，就容易判斷與調(diào)色劑擴(kuò)散的評(píng)價(jià)的關(guān)系、并對(duì)在頻率100Hz時(shí)的靜電電容進(jìn)行規(guī)定。這里的靜電電容，指的是包含芯體的導(dǎo)電性輥整體的靜電電容。
此外，在本發(fā)明的導(dǎo)電性輥中，之所以將電阻值取在10的5次方Ω以上、10的9次方Ω以下，是由于適合作為彩色復(fù)印機(jī)或彩色打印機(jī)用等的輥顯影輥、帶電輥、復(fù)制輥、調(diào)色劑供給輥等使用時(shí)的電阻值的緣故。即，電阻值比10的5次方Ω小時(shí)，電流過(guò)分流動(dòng)，容易發(fā)生圖象不良。另外，比10的9次方Ω大時(shí)，復(fù)制及帶電、調(diào)色劑供給等的效率降低，作為導(dǎo)電性輥難以適合實(shí)用。此外，最好是在10的6次方Ω以上、10的9次方Ω以下。
根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性輥，交流低頻102Hz(L)的靜電電容C(L)和交流高頻105Hz(H)的靜電電容C(H)滿足下述關(guān)系0＜(C(L)-C(H))/(log10Hz(H)-log10Hz(L))＜10即，對(duì)于交流的低頻102Hz(L)時(shí)的靜電電容C(L)、及在交流的高頻105Hz(H)時(shí)的靜電電容C(H)，最好是將C(L)與C(H)之差除以Hz(H)的對(duì)數(shù)值與Hz(L)的對(duì)數(shù)值的差的值為10以下。
當(dāng)上述數(shù)學(xué)式的上述值比10大時(shí)，頻率依存性大、調(diào)色劑擴(kuò)散容易發(fā)生。
具體說(shuō)，所謂低頻，是指100Hz～1000Hz的范圍，所謂高頻，是指10000Hz～100000Hz的范圍。在頻率在1000Hz以上時(shí)，即使用發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散的材料形成導(dǎo)電性彈性層、或用不發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散的材料來(lái)形成，靜電電容也幾乎是一定值。但是，在100Hz程度的低頻時(shí)發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散的材料中，靜電電容增大。這樣，將低頻102Hz(L)與高頻105Hz(H)時(shí)的靜電電容作為評(píng)價(jià)值使用，作為難以發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散的材料，可抑制調(diào)色劑擴(kuò)散的發(fā)生。
為如上所述地使導(dǎo)電性輥的電氣性能達(dá)到最佳化，導(dǎo)電性輥的導(dǎo)電性彈性層由在橡膠成分中配合離子導(dǎo)電性填充劑的橡膠組合物構(gòu)成，作為離子導(dǎo)電性填充劑，使用具有可離解于陰離子和陽(yáng)離子的氟基、磺酰基的鋰鹽、鉀鹽、季胺鹽或咪唑嗡鹽。輥?zhàn)鳛閷?dǎo)電性充填劑，采用具備屬于離子導(dǎo)電性充填劑的有氟基及磺?；年庪x子的鹽時(shí)，具備有氟基及磺?；年庪x子的鹽，由于強(qiáng)的電子吸引效果使電荷非局部化，故因陰離子穩(wěn)定而顯示出橡膠組成物中高的離解度，可實(shí)現(xiàn)高的離子導(dǎo)電性。
這樣，配合具備有氟基及磺?；年庪x子的鹽，通過(guò)使均勻分散、由于能高效地實(shí)現(xiàn)低電阻，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整橡膠成分的配合，可不使其他方面的物性惡化、實(shí)現(xiàn)低電阻、且能抑制感光體污染的問(wèn)題。
具體說(shuō)，導(dǎo)電性彈性層，是采用從乙烯-丙烯-二烯烴共聚合橡膠(EPDM)、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、丁二烯橡膠(BR)中選擇的至少1種以上的橡膠，并采用相對(duì)100重量份含有20重量份以下的作為離子導(dǎo)電性充填劑的具有氟基及磺酰基的陰離子的鹽的橡膠組成物而形成的。對(duì)上述鹽取20重量部以下，是由于若超過(guò)20重量部時(shí)靜電電容容易變大。又，對(duì)具備有氟基及磺?；年庪x子的鹽，相對(duì)100重量部取0.01重量部以上、20重量部以下較好、進(jìn)而取5重量部以上、15重量部以下的比例，則最好。
作為具有所述氟基及磺?；汝庪x子的鹽，特別理想的是使用由雙氟烷基磺酰亞胺離子、三氟烷基磺酰甲基化物離子組成的鹽。EPDM，由于主鏈由飽和烴構(gòu)成、主鏈中不含雙鍵，即使在高濃度臭氧氛圍、光線照射等的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間暴露，也難以引起分子主鏈切斷。因此，可提高耐氣候性、耐氧化性。作為EPDM橡膠有僅由橡膠成分組成的非充油類橡膠，及含有橡膠成分的同時(shí)，也含有親充油性的充油類橡膠。在本發(fā)明中，可以使用任一種。按照上述觀點(diǎn)，EPDM可用于全橡膠中20重量％以上、100重量％以下的范圍。對(duì)與NBR及BR等混合的情況，最好為20重量％以上、40重量％以下。
此外，NBR，以壓縮永久變形及硬度低、物性非常優(yōu)異者為好。此外，在混合NBR(尤其含有液狀NBR者)時(shí)，由于聚合鏈移動(dòng)，使得加工也容易、且由于離子的輸送效率也高、故電阻也可減低。此外，由于低腈量的NBR類的Tg低，粘彈性及電阻值的環(huán)境依存性小，在室溫附近顯示出非常好的特性。NBR，以全橡膠中20重量％以上、80重量％以下為最好。
又，BR，由于具有Tg低、難以受環(huán)境左右的特征，所以最好。BR，以全橡膠中20重量％以上、80重量％以下為最好。
作為橡膠的成分，也可采用其他的、如甲基丁二烯橡膠(IR)、天然橡膠(NR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯橡膠、丁基橡膠(IIR)、聚異丁烯橡膠、硅橡膠(Si)、聚胺脂橡膠(U)、丙烯基橡膠等。此外，橡膠組成物中，也可根據(jù)需要、配入油之類的軟化劑、防老化劑、及其他充填劑等。
此外，由于在本發(fā)明的導(dǎo)電性輥中使用的橡膠組成物中配入化學(xué)發(fā)泡劑，輥被海綿化，肖氏硬度E可在20以上、40以下。在復(fù)制輥等需要夾持部位(日文ニツプ)寬度的構(gòu)件中也可應(yīng)用。由此，可增大導(dǎo)電性輥被靜電潛像保持體擠壓時(shí)的夾持部位寬度。
之所以作成上述范圍，是由于不滿20時(shí)容易過(guò)于柔軟、耐磨損性差。另一方面，如超過(guò)40時(shí)則過(guò)分硬、與堅(jiān)硬的感光體接觸時(shí)易發(fā)生圖象上的缺陷。此外，此時(shí)，相對(duì)橡膠成分100重量部，化學(xué)發(fā)泡劑最好以2重量部以上、12重量部以下的比例配入，發(fā)泡增強(qiáng)劑最好以12重量部以下的比例配入。
作為加硫劑，特別是，最好是用來(lái)可實(shí)現(xiàn)低電阻的粉末硫磺。此外，除硫磺、有機(jī)含硫化合物外，過(guò)氧化物等也可使用。作為有機(jī)含硫化合物，可以舉出例如，二硫化四甲基秋蘭姆、N，N-二硫代二嗎啉。作為過(guò)氧化物，可列舉苯酰過(guò)氧化物等。此外，其中，在加硫同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡時(shí)，從加硫速度與發(fā)泡速度的良好平衡考慮，最好使用硫磺。
加硫劑的添加量，相對(duì)橡膠成分100重量部，以0.5重量部以上、5重量部以下為好，1重量部以上、3重量部以下則更好。
此外，可配入加硫催化劑，也可使用熟石灰、氧化鎂(MgO)、氧化鉛(PbO)等的無(wú)機(jī)催化劑、以及下面記載的有機(jī)催化劑。
作為有機(jī)促進(jìn)劑，可以適當(dāng)組合使用2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑等的噻唑類，如亞磺酰胺類，一硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四甲基秋蘭姆、四硫化二雙五亞甲基秋蘭姆等的秋蘭姆類及硫脲等。
此外，加硫催化劑，相對(duì)橡膠成分100重量部，以0.5重量部以上、5重量部以下為好，1重量部以上、4重量部以下則更好。
本發(fā)明的導(dǎo)電性輥可由通常的方法制得。例如，可使用下述的已知的各種方法將上述橡膠組合物(混合物)以所需的配比投入輥式開(kāi)練機(jī)、班伯里密練機(jī)、捏合機(jī)等的橡膠混練裝置中，在100℃混練約1-20分鐘后，用單軸擠出機(jī)預(yù)制成形為管狀。將該預(yù)制成形品在160℃硫化10-60分鐘后，插入芯軸，研磨其表面。然后，切割成所需尺寸，作成輥。輥輥 輥混和物的加硫，例如，可通過(guò)電動(dòng)壓力機(jī)、罐加硫、電子射線的照射等進(jìn)行。加硫時(shí)間等的加硫條件，因橡膠成分、加硫劑等的種類及配合比、發(fā)泡劑與發(fā)泡增強(qiáng)劑的種類及量的不同而不同，可以用加硫試驗(yàn)用電流計(jì)(例如鉗形表)求得最適當(dāng)?shù)募恿驎r(shí)間來(lái)決定。此外，加硫溫度也可根據(jù)需要在上述溫度上下進(jìn)行決定。又，為了使感光體污染減低，最好設(shè)定加硫條件、以使能夠盡量獲得足夠的加硫量。
成形可在加硫前或與加硫同時(shí)進(jìn)行。例如，將混和物放在輥形狀的模具內(nèi)壓縮成形后，通過(guò)加熱模具進(jìn)行加硫?；颍部赏ㄟ^(guò)注射成形、連續(xù)自動(dòng)成形、擠出成形，一邊形成管狀(輥狀)、薄板狀、帶狀等所需的形狀，一邊進(jìn)行加硫。
導(dǎo)電性輥，作成圓筒狀成形的導(dǎo)電性彈性層的壁厚是3mm～9mm，理想是4mm～6mm。這被認(rèn)為是，由于壁厚比上述范圍小時(shí)難以得到適當(dāng)?shù)膴A持部位，比上述范圍大時(shí)構(gòu)件又過(guò)大，難以實(shí)現(xiàn)小型輕量化。
為了使導(dǎo)電性輥的機(jī)械強(qiáng)度提高，可根據(jù)需要、在對(duì)電阻無(wú)影響的范圍內(nèi)配入充填劑。作為填充劑，可以舉出如二氧化硅、炭黑、粘土、滑石、碳酸鈣、二價(jià)亞磷酸鹽(DLP)、堿式碳酸鎂、氧化鋁等的粉末。配入充填劑時(shí)，充填劑最好每導(dǎo)電性輥全體取30重量％以下。這被認(rèn)為是，充填劑的配入、在改善橡膠的拉伸強(qiáng)度及拉裂開(kāi)強(qiáng)度方面是有效的，過(guò)多配入時(shí)會(huì)使橡膠的柔軟性大大降低。
本發(fā)明的導(dǎo)電性輥，可作成只有1層導(dǎo)電性彈性層，在導(dǎo)電性彈性層以外，為進(jìn)行輥的電阻調(diào)整及表面保護(hù)等，也可形成2層、3層的多層構(gòu)造，可根據(jù)要求性能適當(dāng)設(shè)定各層的配合、層疊順序及層疊厚度等。此外，導(dǎo)電性輥，不僅橡膠成分、作為整體，最好是非鹵素系。此外，導(dǎo)電性彈性層可以是最內(nèi)層。芯體，可用鋁、鋁合金、不銹鋼(SUS)、鐵等金屬、及陶瓷制造。
通過(guò)以上說(shuō)明可知，按照本發(fā)明，設(shè)定低電阻，由于同時(shí)對(duì)頻率100Hz時(shí)的靜電電容取上述規(guī)定范圍的值，因此，能可靠地抑制導(dǎo)電性輥的調(diào)色劑擴(kuò)散。這樣，能使導(dǎo)電性輥的電氣特性提高，進(jìn)而獲得良好的圖象。
此外，由于采用從EPDM、NBR、BR等所選擇的橡膠成分，不僅使耐臭氧性優(yōu)異，而且，由于是非鹵素系，故鹵素成分引起副作用的事情不會(huì)發(fā)生，能實(shí)現(xiàn)既減低壓縮永久變形又減低電阻。這樣，即使在使用后進(jìn)行焚燒等處理、也能作成沒(méi)有引發(fā)氯化氫氣體等有害物質(zhì)的危險(xiǎn)的、環(huán)保性能優(yōu)異的制品。
又，由于包含具有可離解成陰離子及陽(yáng)離子的氟基及磺酰基的鹽，不會(huì)使各種物性值降低、通過(guò)少量添加即可非常大地降低電阻值。
因此，本發(fā)明的導(dǎo)電性輥，可適用于激光束打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、ATM等的OA機(jī)器中的電子照相裝置的圖象形成機(jī)構(gòu)等。具體說(shuō)，作為使調(diào)色劑附著于感光體用的輥顯影輥、用于使感光鼓一樣地帶電的帶電輥、用于將調(diào)色劑涂布像從感光體復(fù)制到用紙上的復(fù)制輥、輸送調(diào)色劑用的調(diào)色劑供給輥、以及從內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)復(fù)制帶用的驅(qū)動(dòng)輥等的導(dǎo)電性輥，都是極有用的。特別是，由于能增大夾持部位寬度、抑制調(diào)色劑擴(kuò)散，因此，可有效地將調(diào)色劑涂布像復(fù)制到紙上，適用于復(fù)制輥。


圖1，是本發(fā)明的導(dǎo)電性輥的概略圖。
圖2，是表示導(dǎo)電性輥的靜電電容的測(cè)定方法的圖。
圖3，是表示導(dǎo)電性輥的電阻的測(cè)定方法的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的導(dǎo)電性輥10。導(dǎo)電性輥10，具備具有導(dǎo)電性的圓柱狀的SUS制的芯體2、以及在芯體2的外周面上呈圓筒狀的具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電性彈性層1。在導(dǎo)電性彈性層1的中空部壓入芯體2裝配而成。
導(dǎo)電性輥10，具有作為橡膠成分，導(dǎo)電性輥10使用非鹵類的EPDM橡膠30重量份和NBR橡膠70重量份作為橡膠成分。導(dǎo)電性輥10還具有導(dǎo)電性彈性層1，所述導(dǎo)電性彈性層1系對(duì)100重量份的橡膠成分，使用作為離子導(dǎo)電性的填充劑的、具有氟基及磺?；年庪x子的鹽5重量份作為導(dǎo)電性填充劑，及使用化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡的非鹵類橡膠組合物而形成。作為具有氟基及磺酰基等陰離子的鹽，可以使用鋰—雙(三氟甲磺酰)亞胺。又，作為化學(xué)發(fā)泡劑，使用偶氮二甲酰胺(ADCA)及4，4’-氧雙(苯磺酰肼)(OBSH)共8重量份，發(fā)泡助劑使用脲4重量份。
再有，所述橡膠組合物中，可按需要量配合硫化劑(硫磺)、硫化促進(jìn)劑(二硫化二苯并噻唑)、無(wú)機(jī)填充劑(輕質(zhì)碳酸鈣)，作為整體組合物的非鹵類組合物。
混練該橡膠組成物后，用擠出機(jī)按圓筒狀擠出進(jìn)行預(yù)備成形，將其裁切成規(guī)定尺寸、獲得預(yù)備成形體。將該預(yù)備成形體投入加壓式水蒸氣式加硫罐，在使化學(xué)發(fā)泡劑氣體化發(fā)泡的同時(shí)，以橡膠成分交聯(lián)的溫度加硫。
加硫處理的條件，因橡膠成分、化學(xué)發(fā)泡劑、加硫劑等的添加劑的種類及配合比的不同而不同，可適當(dāng)調(diào)整。在該加硫成形的圓筒狀的導(dǎo)電性彈性層1的中空插入由金屬制的軸構(gòu)成的芯體(φ6mm)2，在研磨同時(shí)完成切割。
導(dǎo)電性輥10，通過(guò)配入化學(xué)發(fā)泡劑、進(jìn)行海綿化，取肖氏硬度E為33。此外，取100Hz時(shí)的靜電電容為33pF，施加1kV時(shí)的電阻值取107.5Ω。此外，導(dǎo)電性輥10，對(duì)于交流的低頻Hz(L)時(shí)的靜電電容C(L)、及在交流的高頻Hz(H)時(shí)的靜電電容C(H)，將C(L)與C(H)之差除以Hz(H)的對(duì)數(shù)值與Hz(L)的對(duì)數(shù)值的差的值，即，數(shù)學(xué)式1(C(L)-C(H))/(log10Hz(H)-log10Hz(L))的值取2.7。
具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，低頻為102Hz(L)，靜電電容C(L)為33pF。又，高頻為105Hz(H)，靜電電容C(H)為33pF。由此，得到數(shù)學(xué)式1的值為2.7。靜電電容 靜電電容這樣，導(dǎo)電性輥10，電阻值低得成為107.5Ω，靜電電容也小得成為33pF，由于上述數(shù)學(xué)式1的值取2.7，能可靠地抑制調(diào)色劑擴(kuò)散。此外，不含氯等鹵素，可進(jìn)行電阻的調(diào)整，且能得到優(yōu)異的物性(壓縮永久變形低，低硬度)。因此，適合用作復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)等的電子照相裝置的輥顯影輥、帶電輥、復(fù)制輥等。特別對(duì)復(fù)制輥?zhàn)詈线m。
上述實(shí)施形態(tài)以外，導(dǎo)電性彈性層1，作為橡膠成分既可單獨(dú)使用EPDM，也可對(duì)從其他、NBR、BR等所選擇的橡膠調(diào)整適當(dāng)配合量進(jìn)行使用。此外，也可將其他各種導(dǎo)電性充填劑按希望的配合量配入。此外，不進(jìn)行發(fā)泡也行。
導(dǎo)電性輥10，只做成芯體2的外周面上1層的導(dǎo)電性彈性層1，但為進(jìn)行輥的電阻調(diào)整及表面保護(hù)等，也可形成2層、3層的多層構(gòu)造，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定各層的配合、層疊順序及層疊厚度等。芯體，也可用其他材料、如鋁、鋁合金、鐵等金屬、或陶瓷制造。
以下，對(duì)本發(fā)明的導(dǎo)電性輥的實(shí)施例1～16及比較例1～6進(jìn)行詳述。對(duì)實(shí)施例1～16及比較例1～6，按通常方法對(duì)表1或表2中記載的配合進(jìn)行混練、擠出、加硫、成形加工、研磨，作成軸徑φ6mm、輥外徑φ15mm、橡膠長(zhǎng)度230mm的導(dǎo)電性輥(即，導(dǎo)電性彈性層的厚度9mm)。詳細(xì)地說(shuō)，將表1或表2中的配合投入混練機(jī)，在100℃條件下混練1～20分鐘左右后，利用橡膠混練裝置擠出形成管狀、從而得到預(yù)備成形體。接著，將該預(yù)備成形體投入加硫罐，在160℃條件下加硫30分鐘后，插入鐵制的軸(直徑φ6mm)，進(jìn)行研磨、切割，作成導(dǎo)電性輥(外徑φ15mm，長(zhǎng)度230mm)。
表1

表2

又，表1，2中各個(gè)配方的數(shù)值單位為重量份。又，電阻數(shù)值為常用對(duì)數(shù)值(log10Ω)。DM為二硫化二苯并噻唑。發(fā)泡劑1為化學(xué)發(fā)泡劑4，4’-氧雙(苯磺酰肼)(OBSH)。發(fā)泡劑2為偶氮二甲酰胺(ADCA)，發(fā)泡助劑使用脲。
導(dǎo)電性添加鹽1為鋰-雙(三氟甲磺酰)亞胺(住友3M株式會(huì)社制)，導(dǎo)電性添加鹽2為三氟甲磺酸鋰(森田化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)，導(dǎo)電性添加鹽3己基三甲胺-雙(三氟甲磺酰)亞胺(“IL-A1”廣榮化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)，導(dǎo)電性添加鹽4為1-乙基-3-甲基咪唑啉-雙(三氟甲磺酰)亞胺(“EMI-TSFI”STERA化學(xué)株式會(huì)社制)，導(dǎo)電性添加鹽5為鉀-雙(三氟甲磺酰)亞胺(森田化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制)。
此外，表中，數(shù)學(xué)式1的欄，表示上述的(C(L)-C(H))/(log10Hz(H)-log10Hz(L))的值。數(shù)學(xué)式1，適當(dāng)取比0大比10小的值。
(實(shí)施例1～實(shí)施例16)實(shí)施例1～實(shí)施例16中的任一個(gè)，如表1所示，電阻的常用對(duì)數(shù)值取在本發(fā)明的范圍內(nèi)，100Hz時(shí)的導(dǎo)電性輥的靜電電容也取在本發(fā)明的范圍內(nèi)的50pF以下。實(shí)施例1～6、16，采用導(dǎo)電性添加鹽1；實(shí)施例7～10，采用導(dǎo)電性添加鹽2；實(shí)施例11，采用導(dǎo)電性添加鹽5；實(shí)施例12，采用導(dǎo)電性添加鹽3；實(shí)施例13，采用導(dǎo)電性添加鹽4；對(duì)具備有氟基及磺?；年庪x子的鹽的導(dǎo)電性添加鹽的種類進(jìn)行變更。實(shí)施例14、15，不用導(dǎo)電性添加鹽。
采用導(dǎo)電性添加鹽3～5的實(shí)施例11～13，由于陽(yáng)離子增大，可實(shí)現(xiàn)通電上升的減低。
此外，實(shí)施例16，采用在EO-PO-AGE共聚合體中預(yù)先混入導(dǎo)電性添加鹽1的鹽。
(比較例1～比較例6)另外，比較例1～比較例6，將電阻的常用對(duì)數(shù)值或100Hz時(shí)的靜電電容取在本發(fā)明的范圍外。比較例1～3采用導(dǎo)電性添加鹽1，比較例4～6采用導(dǎo)電性添加鹽2。
如以下那樣，就有關(guān)電阻、硬度、靜電電容(100Hz)、感光體污染的有無(wú)、調(diào)色劑擴(kuò)散的項(xiàng)目，對(duì)實(shí)施例及比較例的導(dǎo)電性輥進(jìn)行試驗(yàn)及/或評(píng)價(jià)。
(靜電電容)用LCR計(jì)(東洋技術(shù)公司制)進(jìn)行測(cè)定。如圖2所示，在載放導(dǎo)電性輥20的鋁板P與軸22間加上電壓，通過(guò)LCR計(jì)在R(電阻)成分和C(電容)成分的并聯(lián)電路中進(jìn)行測(cè)定。軸22兩端的負(fù)荷固定為500g。
用頻率100Hz進(jìn)行測(cè)定。此外，也可按低頻Hz(L)取100Hz，高頻Hz(H)取100000Hz進(jìn)行測(cè)定。
(電阻值的測(cè)定)
在溫度23℃、相對(duì)濕度55％的氛圍中、如圖3所示，將穿有芯體2的導(dǎo)電性彈性層1搭靠在金屬制圓筒3上，使連接到電源4的+側(cè)的內(nèi)阻r(10kΩ)的導(dǎo)線的前端與金屬制圓筒3的一端面連接，同時(shí)，使連接到電源4的一側(cè)的導(dǎo)線的前端與導(dǎo)電性彈性層1的另一端面連接，進(jìn)行通電。在芯體2的兩端部各加上500g的負(fù)荷F，在芯體2與金屬制圓筒3間加上1kV的電壓、并通過(guò)使金屬制圓筒3轉(zhuǎn)動(dòng)，使導(dǎo)電性輥10作間接轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，在圓周方向進(jìn)行36次電阻測(cè)定，并求出其平均值。該值適合在10的9.0次方以下。在表1中，表示常用對(duì)數(shù)值。
(硬度(肖氏硬度E))在溫度23℃、相對(duì)濕度55％的環(huán)境中、在左右軸部加上500g的負(fù)荷，用肖氏硬度E硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)定。
又，將40以下作為適當(dāng)值。
(感光體污染)用500g的負(fù)荷使導(dǎo)電性輥壓緊感光體，在40℃、90％RH條件下放置2周時(shí)間，用目視確認(rèn)感光體表面的污染情況。用目視不能確認(rèn)感光體表面污染時(shí)打○，能確認(rèn)時(shí)打×。
(調(diào)色劑擴(kuò)散評(píng)價(jià))用兄弟公司制LBP HL-1240，進(jìn)行調(diào)色劑擴(kuò)散評(píng)價(jià)。
詳細(xì)地，畫出100μm寬的黑白線，進(jìn)行評(píng)價(jià)。沒(méi)有調(diào)色劑擴(kuò)散時(shí)寫“無(wú)”；有調(diào)色劑擴(kuò)散時(shí)寫“有”(判定)根據(jù)上述測(cè)定及試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)滿足要求性能的導(dǎo)電性輥優(yōu)質(zhì)品打○；對(duì)劣質(zhì)品打×。
如表2所示那樣，比較例1、4，由于電阻值比10的9次方大，因此作為導(dǎo)電性輥是不適當(dāng)?shù)?。比較例2、5及比較例3、6，在100Hz時(shí)的靜電電容比50pF大，按數(shù)學(xué)式1規(guī)定的值也過(guò)大，處在范圍之外，因此，會(huì)發(fā)生調(diào)色劑擴(kuò)散。
此外，如表1所示那樣，實(shí)施例1～實(shí)施例16的導(dǎo)電性輥，硬度(肖氏硬度E)在31～39、是適當(dāng)?shù)?，感光體污染也完全沒(méi)有、數(shù)學(xué)式1的值在10以下、是適當(dāng)?shù)?，完全沒(méi)有調(diào)色劑擴(kuò)散、如表1中表示判斷結(jié)果完全是○那樣，可確認(rèn)是完全優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)電性輥。實(shí)施例5、6，由于作為橡膠成分，采用BR和EPDM、并配合導(dǎo)電性添加鹽1，所以耐氣候性良好。又，橡膠成分只用BR、配合導(dǎo)電性添加鹽時(shí)，產(chǎn)生臭氧劣化。
此外，在實(shí)施例11～13，由于配合導(dǎo)電性添加鹽3～5，其陽(yáng)離子比鋰陽(yáng)離子稍重，所以，可更大地減低連續(xù)通電時(shí)的電阻上升。且可進(jìn)一步減低電阻值的環(huán)境依存性。
又，屬于BR及EO-PO-AGE共聚合體的2因次系的實(shí)施例14，可保持靜電電容減小時(shí)進(jìn)行電阻調(diào)整，屬于BR及EO-PO-AGE共聚合體與氯丁的3因次系的實(shí)施例15，還可進(jìn)一步抑制環(huán)境變動(dòng)。又，在EO-PO-AGE共聚合體中預(yù)先混入導(dǎo)電性添加鹽1的實(shí)施例16，能比EO-PO-AGE共聚合體單獨(dú)使用時(shí)更少量地得到期望的電阻，同時(shí)，比導(dǎo)電性添加鹽1單獨(dú)使用時(shí)更能減低通電上升。
按照上述實(shí)施例，本發(fā)明的導(dǎo)電性輥，能確認(rèn)顯示出適用于圖象形成裝置的導(dǎo)電性輥的低電阻值，由于靜電電容也小、可抑制調(diào)色劑擴(kuò)散，可防止感光體污染。此外，由于實(shí)施例的配合不含氯，所以，也能成為兼顧環(huán)境的導(dǎo)電性輥。
符號(hào)說(shuō)明1-導(dǎo)電性彈性層2-芯體10-導(dǎo)電性輥
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性輥，具有芯體、以及在該芯體的表面?zhèn)鹊膶?dǎo)電性彈性層，其特征在于，在100Hz時(shí)的靜電電容是50pF以下，在施加電壓為1000V時(shí)的電阻為10的5次方Ω以上、10的9次方Ω以下。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性輥，其特征在于，在上述100Hz時(shí)的靜電電容為10pF以上。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性輥，其特征在于，在交流的低頻102Hz(L)時(shí)的靜電電容C(L)、及在交流的高頻105Hz(H)時(shí)的靜電電容C(H)，滿足下式關(guān)系0＜(C(L)-C(H))/(log10Hz(H)-log10Hz(L))＜10
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性輥，其特征在于，上述導(dǎo)電性彈性層，由在橡膠成分中配入離子導(dǎo)電性充填劑的橡膠組成物構(gòu)成；作為上述離子導(dǎo)電性充填劑，采用具有可離解成陰離子及陽(yáng)離子的氟基、磺?；匿圎}、鉀鹽、第4級(jí)銨鹽、或咪唑啉鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性輥，其特征在于，上述導(dǎo)電性彈性層，是采用從乙烯-丙烯-二烯烴共聚合橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、丁二烯橡膠中選擇的至少1種以上的橡膠，并采用相對(duì)橡膠成分100重量份含有0.01重量份以上20重量部以下的、作為離子導(dǎo)電性充填劑具有氟基及磺?；年庪x子的鹽的橡膠組成物而形成的。
全文摘要
一種導(dǎo)電性輥。對(duì)具有芯體(2)、以及在該芯體(2)的表面?zhèn)染哂袑?dǎo)電性彈性層(1)的導(dǎo)電性輥(10)；使100Hz時(shí)的靜電電容為50pF以下，在施加電壓為1000V時(shí)的電阻為10的5次方Ω以上、10的9次方Ω以下。此外，在交流的低頻Hz(L)時(shí)的靜電電容C(L)、及在交流的高頻Hz(H)時(shí)的靜電電容C(H)，成立下式關(guān)系0<(C(L)－C(H))/(log
文檔編號(hào)B25F5/02GK1501196SQ20031011436
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者上坂憲市, 服部高幸, 越智淳, 幸 申請(qǐng)人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社