專利名稱：顯影輥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、激光打印機(jī)等顯影裝置上使用的顯影輥及其制造方法，特別是，涉及非磁性一成分色料調(diào)色劑顯影方式的顯影裝置中使用的顯影輥及其制造方法。
以前，激光打印機(jī)等顯影裝置主要是使用磁性的二成分色料調(diào)色劑顯影方式。但是，由于近年來地球環(huán)境的保護(hù)以及資源的節(jié)約日漸受到重視，使用非磁性一成分色料調(diào)色劑的顯影方式開始受到注目，它的實(shí)用化正在不斷發(fā)展，該色料調(diào)色劑不需回收不產(chǎn)生廢的色料調(diào)色劑，且色料調(diào)色劑盒中的色料調(diào)色劑能全部用完。
這種非磁性一成分色料調(diào)色劑顯影方式的顯影裝置基本上包括感光鼓、為了在感光鼓上形成靜電潛影而使用的靜電潛影形成手段的直接接在感光鼓上的旋轉(zhuǎn)顯影輥、供給顯影輥非磁性一成分色料調(diào)色劑的由聚氨酯海綿制的供給輥等組成的色料調(diào)色劑供給部分、由使得顯影輥上供給的色料調(diào)色劑厚度均一的聚氨酯橡膠、氨基甲酸乙酯樹脂制成的刀片等構(gòu)成的色料調(diào)色劑限制部分。一般的，首先，以靜電潛影手段所規(guī)定的圖像情報(bào)為基礎(chǔ)在感光鼓表面形成靜電潛影，色料調(diào)色劑供給部分在顯影輥表面提供色料調(diào)色劑，色料調(diào)色劑限制部分對(duì)顯影輥上供給的色料調(diào)色劑進(jìn)行限制使之厚度均一，在顯影輥的表面形成均一的色料調(diào)色劑薄層。在表面形成了厚度均一的色料調(diào)色劑薄層的顯影輥是按在感光鼓上形成的靜電潛影的順序?qū)⑸险{(diào)色劑附著在感光鼓及其端部。從而實(shí)現(xiàn)色料調(diào)色劑顯影。
在這種非磁性一成分色料調(diào)色劑顯影方式的顯影裝置上使用的顯影輥，是通過其表面附著了通過摩擦接觸帶上正電或負(fù)電的色料調(diào)色劑的導(dǎo)電性輥構(gòu)成的。通常，所述導(dǎo)電性輥在構(gòu)成輥主體的導(dǎo)電性芯材(芯金)圓柱面上具有由導(dǎo)電性材料形成的導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)。以前，作為形成這種導(dǎo)電層的導(dǎo)電性材料使用的是導(dǎo)電性橡膠材料，該導(dǎo)電性橡膠材料以硅膠、丙烯腈丁二烯橡膠、聚胺酯橡膠、硅變性乙烯丙烯橡膠等橡膠材料為基礎(chǔ)，配合了碳黑或金屬粉等材料以使這些材料具有導(dǎo)電性。
但是，硅膠和硅變性乙烯丙烯橡膠中含有低分子的硅氧烷，由于它向表面移動(dòng)，因而存在著與顯影輥接觸的感光鼓表面被低分子的硅氧烷污染的問題。另外，由于丙烯腈丁二烯橡膠使用硫磺或硫磺衍生物作加硫劑也會(huì)使感光鼓表面被加硫劑污染。另一方面，聚胺酯橡膠雖然幾乎不污染感光鼓的表面，但其體積阻力隨環(huán)境改變變化較大(即阻力的環(huán)境依存性大)，因此存在缺乏實(shí)用性的問題。
因此，為了解決以前基礎(chǔ)橡膠的導(dǎo)電層存在的問題，特別是感光鼓表面的污染問題，特許第2504978號(hào)公報(bào)公開了在基礎(chǔ)橡膠的導(dǎo)電層表面設(shè)置被覆層的技術(shù)。該被覆層是由聚胺酯樹脂和帶有官能團(tuán)的含氟化合物的反應(yīng)產(chǎn)物(含氟聚氨酯樹脂)形成的。該被覆層可以阻止基礎(chǔ)橡膠的導(dǎo)電層中的上述移動(dòng)性污染物質(zhì)的移動(dòng)，因此可以防止該移動(dòng)性污染物質(zhì)對(duì)感光鼓表面的污染。
但是，具有由含氟聚胺酯形成的被覆層的顯影輥存在發(fā)生所謂負(fù)重影的問題。即，例如如果將字符背景有黑實(shí)體部分的蠟紙印刷，印刷后的紙存在黑實(shí)體部分的字符很淺的問題，對(duì)此一直在尋求解決的方法。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種不產(chǎn)生負(fù)重影或可大幅度減少負(fù)重影產(chǎn)生的顯影輥。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的，也是其主要課題，是提供一種不污染感光鼓表面且不發(fā)生負(fù)重影的顯影輥及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能控制摩擦帶電列使之既適合帶正電的色料調(diào)色劑又適合帶負(fù)電的色料調(diào)色劑的顯影輥及其制造方法。
從本發(fā)明的第一個(gè)方面看，是提供一種顯影輥，具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上的被覆層，其特征是，該被覆層的厚度為30μm以下4μm以上，且其至少表面部分是由多孔材料構(gòu)成的。
從本發(fā)明的第一個(gè)方面看，上述被覆層至少在表面部分設(shè)置的孔的大小優(yōu)選的是3μm以下0.1μm以上，此外更優(yōu)選的是被覆層全部由有多孔材料構(gòu)成。
從本發(fā)明的第一個(gè)方面看，導(dǎo)電層優(yōu)選的是由導(dǎo)電性橡膠材料形成的。
從本發(fā)明的第一個(gè)方面看，通常被覆層包含聚醇和異氰酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物?；蛘?，被覆層也可以包含聚醇、異氰酸鹽和帶有活潑氫的活性硅油的反應(yīng)產(chǎn)物。在這些情況中，聚醇最優(yōu)選的是含氟的聚醇。
從本發(fā)明的第二個(gè)方面看，是提供一種顯影輥，它具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上的被覆層，其特征是，該被覆層是將反應(yīng)混合物置于該聚醇和該異氰酸鹽的反應(yīng)條件下可得到的產(chǎn)物，該反應(yīng)混合物含有氣孔形成劑，該氣孔形成劑包含聚醇、異氰酸鹽及揮發(fā)性硅油。
為了制造這種顯影輥，本發(fā)明提供了顯影輥的制造方法，該方法的特征是具有以下工序準(zhǔn)備在周面上設(shè)置了導(dǎo)電層的芯金；將含有聚醇、異氰酸鹽及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物應(yīng)用于該導(dǎo)電層的表面以及將該反應(yīng)混合物置于該聚醇和該異氰酸鹽的反應(yīng)條件下。
另外，本發(fā)明提供一種顯影輥，它具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上設(shè)置的被覆層，該被覆層是以將混合物置于該聚醇及該活性硅油和該異氰酸鹽化合物的反應(yīng)條件下可得到的產(chǎn)物，所述混合物含有氣孔形成劑，所述氣孔形成劑包含聚醇、具有活潑氫的活性硅油、異氰酸鹽化合物及揮發(fā)性硅油。
為了制造這種顯影輥，本發(fā)明提供了顯影輥的制造方法，該方法的特征是具有以下工序準(zhǔn)備在周面上設(shè)置了導(dǎo)電層的芯金；將含有聚醇、具有活潑氫的活性硅油、異氰酸鹽化合物及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物應(yīng)用于該導(dǎo)電層的表面以及將該反應(yīng)混合物置于該聚醇及活性硅油和該異氰酸鹽化合物的反應(yīng)條件下。
在本發(fā)明中，上述聚醇優(yōu)選的是含氟聚醇，更優(yōu)選的是以四氟化乙烯單體為主成分的聚醇共聚物。
在本發(fā)明中，上述活性硅油優(yōu)選的是以下的通式(1)或(2)表示的物質(zhì)
在通式(1)和(2)中，各R表示-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示20以下的整數(shù)。
發(fā)明的被覆層可以通過上述含氟聚醇與上述活性硅油的混合比率控制其摩擦帶電列。
另外，本發(fā)明的導(dǎo)電層優(yōu)選的是由付與了硅膠、丙烯腈丁二烯橡膠、硅變性乙烯丙烯橡膠、聚胺酯橡膠中的任意一種橡膠導(dǎo)電性的材料形成的。


圖1是表示本發(fā)明涉及的顯影輥構(gòu)成的概略剖面圖；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例6的顯影輥表面的表面狀態(tài)的100倍掃描電子顯微鏡照片。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施例6的顯影輥表面的表面狀態(tài)的500倍掃描電子顯微鏡照片。
圖4是表示實(shí)施例6的顯影輥的導(dǎo)電層和被覆層剖面的3000倍掃描電子顯微鏡照片。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
圖1是概略的表示本發(fā)明涉及的顯影輥剖面的剖面圖。
如圖1所示，本發(fā)明的顯影輥10基本上具有圓柱狀的導(dǎo)電性輥主體(芯金)12、設(shè)置的將該芯金12的圓柱面實(shí)質(zhì)上全部覆蓋的導(dǎo)電層14以及將導(dǎo)電層的外周面實(shí)質(zhì)上全部覆蓋的被覆層16。
本發(fā)明的芯金與以前的芯金沒有特別的不同之處，可以是用鐵等金屬制成的。
本發(fā)明的導(dǎo)電層14優(yōu)選的是由以彈性聚合物材料為基礎(chǔ)并在其中配合了碳黑、金屬粉末等導(dǎo)電性付與劑的導(dǎo)電性彈性聚合物材料形成的。作為基礎(chǔ)的彈性聚合物材料可以使用硅膠、丙烯腈丁二烯橡膠、硅變性乙烯丙烯橡膠、聚胺酯橡膠等合成橡膠材料，或熱可塑性氨基甲酸乙酯樹脂等熱可塑性彈性體。本發(fā)明優(yōu)選的基礎(chǔ)聚合物材料是合成橡膠材料，從而導(dǎo)電層優(yōu)選的是用導(dǎo)電性橡膠材料形成的。另外，導(dǎo)電性付與劑優(yōu)選的是，以導(dǎo)電層14呈現(xiàn)出102～1010Ω·cm的體積阻力為比例在基礎(chǔ)聚合物材料中配合的。而且導(dǎo)電層14優(yōu)選的是具有20°～60°的JIS A硬度。
另外，由于顯影輥10與感光鼓、色料調(diào)色劑限制部分同尖端部分形成接觸，基礎(chǔ)導(dǎo)電層14的壓縮變形較大，并會(huì)在顯影輥上殘留尖端痕跡，給圖像帶來較壞的影響。因此，導(dǎo)電層14的構(gòu)成材料優(yōu)選的是70℃時(shí)在25％壓縮負(fù)荷下放置22小時(shí)后呈現(xiàn)出5％以下壓縮永久變形，但實(shí)際上其壓縮永久變形在10％以下也可以毫無防礙的使用。
本發(fā)明的被覆層16，其表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與以前的被覆層不同。本發(fā)明的被覆層16至少其表面部分是由多孔材料特別是微小多孔材料構(gòu)成的，優(yōu)選的是被覆層16全部由那樣的多孔材料構(gòu)成。被覆層16至少在表面部分具有的多孔材料，優(yōu)選的是其大小達(dá)到與其接觸的色料調(diào)色劑粒子不能進(jìn)入其中的程度。更優(yōu)選的是孔的大小在3μm以下0.1μm以上，最好的是0.1～1μm。被覆層16特別優(yōu)選的是全部由具有這樣大小的孔的多孔材料構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的被覆層其厚度優(yōu)選的是30μm以下4μm以上。如果厚度超過30μm，所得到的被覆層表面會(huì)有變得粗糙的趨勢(shì)，另一方面如果厚度不足4μm，其被覆層就不能起到作為屏障層防止基礎(chǔ)導(dǎo)電層14中的污染物質(zhì)向表面移動(dòng)的作用，而且具有其耐損耗性降低的趨勢(shì)。被覆層16的厚度最優(yōu)選的是約10～20μm。
本發(fā)明的被覆層，例如可以通過將含有聚醇、異氰酸鹽化合物及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物放置在聚醇和異氰酸鹽化合物的反應(yīng)條件下生成。更具體的說，是將上述反應(yīng)混合物放置在聚醇和異氰酸鹽反應(yīng)生成聚氨基甲酸乙酯(聚醇通過異氰酸鹽硬化)的充分的溫度條件下(此反應(yīng)中揮發(fā)性硅油揮發(fā))。揮發(fā)性硅油在此反應(yīng)中揮發(fā)，并由此使反應(yīng)產(chǎn)物聚氨基甲酸乙酯成為微小多孔材料，起到氣孔形成劑的作用。這種場(chǎng)合下，不言而喻被覆層16包含聚醇和異氰酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物。
上述聚醇優(yōu)選的是在常溫(20～30℃)下是液態(tài)的，可以使用各種聚醇。被覆層16必須是具有帶電性的，優(yōu)選的是聚醇和異氰酸鹽反應(yīng)生成摩擦帶電列大的被覆層(聚氨基甲酸乙酯)。這樣的聚醇，可以以聚乙二醇、聚丙二醇、聚1,4-丁二醇及其共聚物等聚烯醇樣的聚醚聚醇作為優(yōu)選例。
但是，本發(fā)明使用的聚醇最優(yōu)選的是含氟聚醇。含氟聚醇不僅與異氰酸鹽反應(yīng)生成具有較大摩擦帶電列的被覆層，而且生成的被覆層的阻力環(huán)境依存性減小。含氟聚醇的含氟率越高摩擦帶電列帶的負(fù)電越多。這種含氟聚醇的優(yōu)選例是以三氟化乙烯單體為主原料的共聚物(含有三氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇)、以四氟化乙烯單體為主原料的共聚物(含有四氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇)。這些含氟聚醇，市售的有大金工業(yè)(株)生產(chǎn)的商品澤弗爾(含有四氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇)、旭玻璃工業(yè)(株)生產(chǎn)的魯米氟隆(含有三氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇)。也可以使用市售的大日本油墨化學(xué)工業(yè)(株)生產(chǎn)的商品名為德芬隆的含氟聚醇。這樣的含氟聚醇，例如，是以四氟化乙烯單體為主原料的，至少含有與之共聚的丙烯酸的羥基單羧酸酯和/或丙烯酸的乙二醇單酯總共2摩爾。這些含氟共聚物聚醇，通過上述丙烯酸酯單體獲得OH成分(丙烯酸的羥基單羧酸酯上的羧基的OH、丙烯酸的乙二醇單酯上的未被酯化的乙二醇OH)。
本發(fā)明最優(yōu)選的是含有四氟化乙烯單體并一起為主成分的共聚物聚醇。
上述異氰酸鹽化合物優(yōu)選的是使用二苯甲烷二異氰酸鹽(MDI)、三氯乙烯二異氰酸鹽(TDI)、六甲撐二乙氰酸鹽(HDI)等二異氰酸鹽及其縮二脲變性體、異三聚氰酸變性體、氨基甲酸乙酯變性體等。最優(yōu)選的異氰酸鹽化合物是HDI及其縮二脲變性體、異三聚氰酸變性體、聚氨基甲酸乙酯變性體等。異氰酸鹽化合物的分子鏈越長(zhǎng)，生成的聚氨基甲酸乙酯被覆層16具有越高的柔軟性。
本發(fā)明使用的揮發(fā)性硅油是，在聚醇和異氰酸鹽化合物反應(yīng)生成聚氨基甲酸乙酯被覆層16的溫度條件下，到生成聚氨基甲酸乙酯的反應(yīng)(聚醇通過異氰酸鹽硬化)結(jié)束為止可以實(shí)質(zhì)上全部揮發(fā)的硅油。如果到聚醇和異氰酸鹽生成聚氨基甲酸乙酯的反應(yīng)實(shí)質(zhì)上結(jié)束為止硅油沒有完全揮發(fā)，就會(huì)在生成的聚氨基甲酸乙酯層(被覆層16)上殘留硅油，有污染感光鼓表面的危險(xiǎn)。最希望的是，揮發(fā)性硅油具有揮發(fā)性，在150℃加熱時(shí)在30分鐘之內(nèi)可完全揮發(fā)。最優(yōu)選的揮發(fā)性硅油是與使用的聚醇和異氰酸鹽不反應(yīng)的非活性硅油。作為揮發(fā)性硅油，除二甲基硅油、環(huán)狀硅油之外，其烷基異構(gòu)體、聚醚異構(gòu)體等的衍生物也可以較好的使用。在這其中優(yōu)選的是具有10個(gè)以下硅氧烷鍵單位(-SiO-)的硅油。為了使其具有不活潑性，各-SiO-鍵單位中硅的2個(gè)剩余的原子價(jià)分別被烷基、芳烷基、芳基等不帶有活潑氫的有機(jī)基飽和，如果是直鏈的硅油其兩端也要帶有上述非活性有機(jī)基。
聚醇和異氰酸鹽化合物以聚醇的羥基當(dāng)量與異氰酸鹽化合物的異氰酸鹽基當(dāng)量的比大約為1∶1的比例含在上述混合物中，也有含有稍稍過剩異氰酸鹽化合物的情況。另外，揮發(fā)性硅油優(yōu)選的是其含量為所使用的聚醇的重量的1-30％，更優(yōu)選的是其含量為所使用的聚醇的重量的5-20％
被覆層16最優(yōu)選的是，根據(jù)需要將反應(yīng)混合物通過噴涂等方法涂在已涂了底漆的導(dǎo)電層14的表面并作為薄膜，在聚醇和異氰酸鹽化合物可以反應(yīng)的溫度下，通常是約100～200℃，加熱該涂膜時(shí)生成的，該反應(yīng)混合物含有分散在良好溶劑中的上述液態(tài)聚醇(特別是液態(tài)含氟聚醇)、異氰酸鹽化合物及由揮發(fā)性硅油形成的氣孔形成劑，以及根據(jù)需要一同分散在溶劑中的付與被覆層導(dǎo)電性的導(dǎo)電性付與劑(例如碳黑、金屬粉末等)和/或填充材料(例如二氧化硅)。這種情況下，使用的溶劑是具有與揮發(fā)性硅油同樣的揮發(fā)性或更高的揮發(fā)性的溶劑，例如醋酸丁酯等。通常，涂膜的硬化程度為20～60％。
如果聚醇和異氰酸鹽化合物的混合物中存在揮發(fā)性硅油，將混合物噴涂在導(dǎo)電層14上之后，由于溶劑的存在，揮發(fā)性硅油就可以通過溶劑作媒介存在于聚醇和已氰酸鹽的混合物中。但是，如果通過加熱溶劑不斷揮發(fā)，不溶于聚醇和異氰酸鹽化合物的混合物中的揮發(fā)性硅油就會(huì)不再能溶在聚醇和異氰酸鹽的混合物中。結(jié)果，揮發(fā)性硅油在聚醇和異氰酸鹽的混合物中形成互相分離的許多小液滴，生成以聚醇和異氰酸鹽的混合物為連續(xù)相(海)以揮發(fā)性硅油的小液滴為島的所謂海島構(gòu)造。而且，將溶劑揮發(fā)后的具有海島構(gòu)造物質(zhì)進(jìn)一步加熱，在聚醇和異氰酸鹽反應(yīng)生成聚氨基甲酸乙酯的過程中，形成島的揮發(fā)性硅油的小液滴就會(huì)揮發(fā)，其揮發(fā)的部分形成孔，從而聚氨基甲酸乙酯被覆層16成為多孔的材料。
由多孔材料形成的被覆層16的各孔的大小如上所述，但它可以由使用的揮發(fā)性硅油的種類決定，上面給出的揮發(fā)性硅油的例子每一個(gè)都可以提供這種范圍內(nèi)的孔的大小。
另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)全部如上所述，通過異氰酸鹽化合物和作為優(yōu)選聚醇的含氟聚醇反應(yīng)生成的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆層16，由于氟的存在其摩擦帶電列帶有很強(qiáng)的負(fù)電，但是，在生成聚氨基甲酸乙酯的反應(yīng)中由于與含有活潑氫的活性硅油共存，形成被覆層的聚氨基甲酸乙酯中導(dǎo)入了含硅氧烷鍵的成分，可使微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆層的摩擦帶電列發(fā)生改變。在含氟聚醇和異氰酸鹽化合物的反應(yīng)中所加入的該活性硅油可將其硅氧烷成分導(dǎo)入聚醇和異氰酸鹽化合物反應(yīng)生成的聚氨基甲酸乙酯中。硅氧烷或硅酮其自身的摩擦帶電列是帶正電的，其含量越多，就可以使得到的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆層16帶有越多的正電。即，通過改變加入的活性硅油的量可以控制被覆層的摩擦帶電列。這種情況下，不言而喻，被覆層16包含聚醇及活性硅油和異氰酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物(硅酮變性聚氨基甲酸乙酯)。
上述含有活潑氫的活性硅油是可以與異氰酸鹽反應(yīng)的，例如具有氨基(伯胺和/或仲胺)的硅油、具有硫醇基的硅油、具有羥基的硅油(例如具有羧基的硅油、具有酚OH基的硅油、具有醇OH基的硅油)等。這些活性硅油市售的有氨基變性硅油、硫醇基變性硅油、羧基變性硅油、酚變性硅油、甲醇變性硅油等。在本發(fā)明中可以使用在僅一端、兩端和/或側(cè)鏈上帶有上述活性有機(jī)基團(tuán)的硅油。優(yōu)選的是使用在硅油的骨架中具有鍵合了的氫的硅油。
更優(yōu)選的活性硅油如下面的通式(1)或(2)所示
在通式(1)和(2)中，各R表示-C3H6OC2H4或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5，n表示20以下的整數(shù)。特別優(yōu)選的硅油是各R為-C3H6OC2H4OH時(shí)通式(1)表示的硅油，其中n最優(yōu)選的是10。這種活性硅油在市面上也有銷售。
為了形成由導(dǎo)入了這種硅油的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯構(gòu)成的被覆層，可以在與微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆層有關(guān)的上述反應(yīng)混合物中再加入上述具有活潑氫的活性硅油，將該混合物如上所述涂在導(dǎo)電層上，并使之在相同的反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)中，揮發(fā)性硅油呈現(xiàn)出如上所述的揮發(fā)過程，活性硅油與含氟聚醇(及異氰酸鹽)一起構(gòu)成連續(xù)相。雖然通過該反應(yīng)導(dǎo)入了硅油，但仍可以得到具有與未導(dǎo)入硅油的上述微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯同樣大小的孔的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆層。在這種情況下，反應(yīng)混合物中羥基當(dāng)量加上活潑氫當(dāng)量與異氰酸鹽當(dāng)量的比為1∶1，也可以存在稍稍過剩的異氰酸鹽。
含氟聚醇和活性硅油的混合比率中如果活性硅油大量過剩，就會(huì)在得到的被覆層中表現(xiàn)出很強(qiáng)的硅酮化合物的特性，產(chǎn)生被覆層的耐損耗性降低的不良影響，因此不是優(yōu)選的。一般的，含氟聚醇和活性硅油的重量比優(yōu)選的是1∶3以下，在這個(gè)范圍內(nèi)改變活性硅油的比例，可以使被覆層的摩擦帶電列從帶負(fù)電荷到帶正電荷之間改變。
另外，市售的活性硅油中有含本發(fā)明使用的揮發(fā)性硅油10重量％以上的。使用這種含有大量的揮發(fā)性硅油的活性硅油制品時(shí)，隨活性硅油的用量不同，存在沒有必要另外添加用于形成多孔材料的揮發(fā)性硅油(即含有的揮發(fā)性硅油就這種使用)的情況，也存在可另外少量添加揮發(fā)性硅油的情況，因此有必要在事前用凝膠滲透色譜法等分析手段把握活性硅油中揮發(fā)性硅油的量。
本發(fā)明的顯影輥10，構(gòu)成其最外層的被覆層16由以上說明的多孔材料形成，這樣其表面由于所述的孔構(gòu)成了微觀上的粗糙面，與以前的最外層形成平滑面的顯影輥相比作用在色料調(diào)色劑上的鏡像力比較緩和。結(jié)果，本發(fā)明的顯影輥，進(jìn)一步促進(jìn)了色料調(diào)色劑供給部分除去殘留的色料調(diào)色劑的作用，使新的色料調(diào)色劑容易附著在所述最外層的表面。因此，本發(fā)明的顯影輥與以前表面平滑的顯影輥相比，較難產(chǎn)生由顯影輥表面的殘留色料調(diào)色劑引起的負(fù)重影。另外，由于構(gòu)成本發(fā)明的顯影輥?zhàn)钔鈱拥谋桓矊?6是多孔材料，因此具有彈性，有外力時(shí)容易變形，而且由于色料調(diào)色劑粒子形成了柔軟的被膜，色料調(diào)色劑不會(huì)被感光鼓和尖端部分損壞。
以下結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。實(shí)施例1在外徑為10mm的鐵制的軸芯金上被覆體積阻力為106Ω·cm、JIS A硬度為45°的導(dǎo)電性硅膠，制成外徑為16mm的橡膠被覆輥。
另一方面，在含氟聚醇(大金工業(yè)社生產(chǎn)的澤弗爾)100重量份和導(dǎo)電性碳黑(キャボット社生產(chǎn))5重量份中加入醋酸丁酯300重量份，用分散機(jī)使之分散。在該分散物中加入揮發(fā)性硅油(信越化學(xué)工業(yè)社KF96L)5重量份，攪拌，形成主劑。在主劑中加入作為硬化劑的聚氨基甲酸乙酯變性六甲撐二異氰酸鹽(旭化成工業(yè)社生產(chǎn)的杜拉鹽)調(diào)制成涂層材料A，其中主劑中羥基的當(dāng)量與硬化劑中異氰酸鹽的當(dāng)量的比為1∶1。將這種涂層材料A涂裝在上述被覆輥上，其厚度為10μm，風(fēng)干后于160℃加熱40分鐘形成所期望的微小多孔材料被覆層。該被覆層圓周方向的表面粗糙度為4μm。比較例除不添加揮發(fā)性硅油以外，采用與實(shí)施例1相同的方法制成具有非多孔材料(致密)被覆層的顯影輥。該被覆層圓周方向的表面粗糙度為4μm。
<負(fù)重影試驗(yàn)>
按實(shí)施例1制成的顯影輥，為了與按比較例制成的顯影輥相比評(píng)價(jià)作為顯影輥的性能是否具有優(yōu)越性，在使用了帶正電的色料調(diào)色劑的三田工業(yè)社生產(chǎn)的激光打印機(jī)(DP-560)中裝入按實(shí)施例1和比較例制成的各顯影輥，印刷規(guī)定的具有黑實(shí)體部分的試驗(yàn)圖，調(diào)查在多次印刷后紙的黑實(shí)體部分是否發(fā)生字符的重影。使用的試驗(yàn)圖表用A4大小的紙，具有由印刷了多數(shù)字符的多數(shù)字符行形成的字符區(qū)域以及其字符區(qū)域下側(cè)印刷了多數(shù)黑四角圖形的圖形區(qū)域，在圖表兩側(cè)部分印刷了與字符區(qū)域交叉并延長(zhǎng)到圖形區(qū)域的縱向的帶狀黑實(shí)體部分。圖形區(qū)域存在于2個(gè)黑實(shí)體部分之間。
結(jié)果，實(shí)施例1的顯影輥未見發(fā)生負(fù)重影，而比較例的顯影輥發(fā)生了負(fù)重影。因此，證實(shí)被覆層的多孔材料具有防止負(fù)重影發(fā)生的效果。
其次，為了證實(shí)由于在被覆層中通過化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)入了具有羥基的活性硅油會(huì)導(dǎo)致帶負(fù)電的被覆層中的正電量增加，在以下的實(shí)施例2～8中改變具有羥基的硅油的量制成摩擦帶電列不同的變性聚氨基甲酸乙酯被覆玻璃板。實(shí)施例2除不添加導(dǎo)電性碳黑以外，調(diào)制與實(shí)施例1的涂層材料A具有相同組成的涂層材料B，將其涂裝在玻璃板上，厚度為10μm，風(fēng)干后，于160℃加熱40分鐘，形成所期望的微小多孔材料。實(shí)施例3
主劑中加入甲醇變性的活性硅油(信越化學(xué)工業(yè)社生產(chǎn)的X-22-160AS各R為-C3H6OC2H4OH,n為10時(shí)通式(1)表示的硅油)10重量份，并且調(diào)整揮發(fā)性硅油對(duì)于含氟甲醇和活性硅油總量的比使之與實(shí)施例2的主劑中揮發(fā)性硅油對(duì)于含氟甲醇的比相同，調(diào)制與實(shí)施例2相同的涂層材料C。與實(shí)施例2同樣使用該涂層材料C在玻璃板上形成微小多孔材料被覆層。實(shí)施例4制作除將甲醇變性的活性硅油的量改變?yōu)?5重量份以外，與實(shí)施例3相同的具有微小多孔材料被覆層的玻璃板。實(shí)施例5制作除將甲醇變性的活性硅油的量改變?yōu)?0重量份以外，與實(shí)施例3相同的具有微小多孔材料被覆層的玻璃板。實(shí)施例6制作除將甲醇變性的活性硅油的量改變?yōu)?5重量份以外，與實(shí)施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。
并且制作除使用本實(shí)施例調(diào)制的涂層以外，與實(shí)施例1相同的顯影輥。實(shí)施例7制作除將甲醇變性的活性硅油的量改變?yōu)?00重量份以外，與實(shí)施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。實(shí)施例8制作除將甲醇變性活性硅油的量改變?yōu)?50重量份以外，與實(shí)施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。
<摩擦帶電試驗(yàn)>
為了調(diào)查摩擦帶電列，將按實(shí)施例2～8制成的玻璃板的被覆層系列互相摩擦使之摩擦帶電，使用表面電位計(jì)(門羅社生產(chǎn))測(cè)定其帶電電位是帶正電還是帶負(fù)電，順次測(cè)定實(shí)施例2～8的玻璃板的摩擦帶電列。結(jié)果，實(shí)施例2帶負(fù)電，實(shí)施例2～8所帶的正電按順序增強(qiáng)，得出具有羥基的活性硅油的量越多所帶正電越強(qiáng)的結(jié)論。
<掃描電子顯微鏡觀察>
被覆層由多孔材料構(gòu)成，為了證實(shí)顯影輥表面3μm以下的孔有無數(shù)個(gè)，使用掃描電子顯微鏡給實(shí)施例6制成的顯影輥的被覆層表面拍攝照片。該照片如圖2至圖4所示。圖2是顯影輥的被覆層表面的100倍照片，圖3是顯影輥的被覆層表面的500倍照片，圖4是導(dǎo)電層(導(dǎo)電性硅膠層)和被覆層的剖面3000倍照片。通過觀察這些照片，可以得知本發(fā)明的顯影輥的被覆層是具有3μm以下無數(shù)孔的多孔材料。實(shí)施例9為了與實(shí)施例1的顯影輥對(duì)比看看實(shí)際上帶正電的色料調(diào)色劑是否可以用在打印機(jī)上，在實(shí)施例1的主劑中加入實(shí)施例3中使用甲醇變性活性硅油75重量份，導(dǎo)電性碳黑和揮發(fā)性硅油的比例也按實(shí)施例1調(diào)整，與實(shí)施例1同樣的制作顯影輥。
<失光試驗(yàn)1>
在使用帶正電色料調(diào)色劑的三田工業(yè)社生產(chǎn)的激光打印機(jī)(DP-560)上裝入實(shí)施例9制成的顯影輥，印刷規(guī)定的試驗(yàn)圖表。使用的試驗(yàn)圖表在A4大小的紙的上部印刷著長(zhǎng)寬約為20mm的總共四個(gè)黑四角和白四角，并按黑四角、白四角、黑四角、白四角的順序相互分隔，其下部在與上部中央的黑四角相對(duì)應(yīng)的位置印刷著白四角，與上部?jī)蓚?cè)的黑四角與白四角之間的位置相對(duì)應(yīng)的位置印刷著2個(gè)黑四角。使用色差計(jì)(美能達(dá)社生產(chǎn))測(cè)定亮度，用印刷前紙的亮度減去印刷后紙上的試驗(yàn)圖表中與白四角對(duì)應(yīng)部分的亮度所得到的值除以印刷前紙的亮度得到的值(％)即為失光量。
在三田工業(yè)社生產(chǎn)的DP-560上裝入的顯影輥的失光量為0.5％，因此以0.5％以下為合格其余不合格來進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果，實(shí)施例1的顯影輥失光量為0.2％，是合格的，實(shí)施例9的顯影輥失光量為2％不合格，相對(duì)于帶正電的色料調(diào)色劑帶負(fù)電多的實(shí)施例1的顯影輥顯示出良好的結(jié)果，與實(shí)施例1相比帶正電多的實(shí)施例9的顯影輥得出失光量大不能使用的結(jié)果。實(shí)施例10在外徑為10mm的鐵制軸芯金上被覆體積阻力為106Ω·mJISA硬度為25°的導(dǎo)電性硅膠制作外徑為20mm的輥。并且制作被覆了與實(shí)施例1相同的被覆層的顯影輥。實(shí)施例11將實(shí)施例10的顯影輥的被覆層改變?yōu)閷?shí)施例9的被覆層，制作顯影輥。
<失光試驗(yàn)2>
在使用帶負(fù)電的色料調(diào)色劑的日本電器社生產(chǎn)的マルチラィタ-2200NW2上裝入實(shí)施例10和實(shí)施例11制成的顯影輥，使用與上述失光試驗(yàn)相同的方法測(cè)定失光量。
由于在日本電器社生產(chǎn)的マルチラィタ-2200NW2上裝入的顯影輥的失光量為2％，以2％以下為合格其余不合格來進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果實(shí)施例10失光量為3％不合格，實(shí)施例11失光量為1.5％合格，對(duì)應(yīng)于帶負(fù)電的色料調(diào)色劑帶正電多的實(shí)施例11顯示出良好的結(jié)果，與實(shí)施例11相比帶負(fù)電多的實(shí)施例10得出失光量大不能使用的結(jié)果。
根據(jù)該結(jié)果可以得知，對(duì)于使用帶正電的色料調(diào)色劑的打印機(jī)來說不含活性硅油的實(shí)施例1的被覆層的配合是有效的，對(duì)于使用帶負(fù)電的色料調(diào)色劑的打印機(jī)來說也與活性硅油反應(yīng)的實(shí)施例9的被覆層的配合是有效的。而且根據(jù)該結(jié)果，本發(fā)明的被覆層可以通過調(diào)整活性硅油的量使之對(duì)應(yīng)于帶正電的色料調(diào)色劑和帶負(fù)電的色料調(diào)色劑兩種情況。
另外，上述實(shí)施例制成的顯影輥都不污染所使用的顯影裝置的感光鼓表面。
按照上述本發(fā)明，可以提供能夠抑制負(fù)重影產(chǎn)生的顯影輥。此外，本發(fā)明的顯影輥不污染感光鼓表面。此外，以前顯影輥的被覆層只能使用帶正電或帶負(fù)電一種極性，而本發(fā)明的被覆層可以通過改變活性硅油的簡(jiǎn)單配比從而改變摩擦帶電列，無論帶何極性，都能很容易的制作具有最合適的摩擦帶電量的顯影輥。因此，本發(fā)明的顯影輥非常適用于非磁性一成分色料調(diào)色劑的顯影裝置。
權(quán)利要求
1．顯影輥，具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上的被覆層，其特征在于，該被覆層具有30μm以下4μm以上的厚度，并且至少其表面部分由多孔材料構(gòu)成。
2．如權(quán)利要求1所述的顯影輥，其特征在于，至少在被覆層表面部分設(shè)置的孔的大小為3μm以下0.1μm以上。
3．如權(quán)利要求2所述的顯影輥，其特征在于，被覆層全部由多孔材料構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，導(dǎo)電層是由導(dǎo)電性橡膠材料形成的。
5．如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，被覆層包含聚醇和異氰酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物。
6．如權(quán)利要求5所述的顯影輥，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
7．如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，被覆層包含聚醇。異氰酸鹽及具有活潑氫的活性硅油的反應(yīng)產(chǎn)物。
8．如權(quán)利要求7所述的顯影輥，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
9．顯影輥，具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上的被覆層，其特征在于，該被覆層是將含有聚醇、異氰酸鹽化合物及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物置于該聚醇和該異氰酸鹽化合物的反應(yīng)條件下得到的。
10．顯影輥，具有芯金、設(shè)置在該芯金周面上的導(dǎo)電層和設(shè)置在該導(dǎo)電層周面上的被覆層，其特征在于，該被覆層是將含有聚醇、具有活潑氫的活性硅油、異氰酸鹽化合物及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的混合物置于該聚醇及該活性硅油和該異氰酸鹽化合物的反應(yīng)條件下得到的。
11．如權(quán)利要求9或10所述的顯影輥，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
12．如權(quán)利要求11所述的顯影輥，其特征在于，含氟聚醇是含有四氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇。
13．如權(quán)利要求9至12中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，活性硅油如以下通式(1)或(2)所示
在通式(1)和(2)中，各R表示-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示20以下的整數(shù)。
14．如權(quán)利要求11至13中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，被覆層的摩擦帶電列可以通過含氟聚醇和活性硅油的混合比例來控制。
15．如權(quán)利要求9至14中任意一項(xiàng)所述的顯影輥，其特征在于，導(dǎo)電層是由硅膠、丙烯腈丁二烯橡膠、硅變性乙烯丙烯橡膠、聚胺酯橡膠中的任意一種橡膠付與了導(dǎo)電性后所得到的材料形成的。
16．顯影輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟準(zhǔn)備在周面設(shè)置了導(dǎo)電層的芯金，使含有聚醇、異氰酸鹽化合物及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于導(dǎo)電層的表面，以及將該反應(yīng)混合物置于該聚醇和該異氰酸鹽的反應(yīng)條件下。
17．顯影輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟準(zhǔn)備在表面設(shè)置了導(dǎo)電層的芯金，使含有聚醇、具有活潑氫的活性硅油、異氰酸鹽及包含揮發(fā)性硅油的氣孔形成劑的反應(yīng)混合物適用于該導(dǎo)電層的表面，以及將該反應(yīng)混合物置于該聚醇及活性硅油和該異氰酸鹽的反應(yīng)條件下。
18．如權(quán)利要求16或17所述的顯影輥的制造方法，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
19．如權(quán)利要求18所述的顯影輥的制造方法，其特征在于，含氟聚醇是含有四氟化乙烯單體并以其為主成分的共聚物聚醇。
20．如權(quán)利要求17至19中任意一項(xiàng)所述的顯影輥的制造方法，其特征在于，活性硅油如以下通式(1)或(2)所示
在通式(1)和(2)中，各R表示-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示20以下的整數(shù)。
21．如權(quán)利要求17至20中任意一項(xiàng)所述的顯影輥的制造方法，其特征在于，被覆層的摩擦帶電列可通過改變含氟聚醇和活性硅油的混合比例來控制。
22．如權(quán)利要求16至21中任意一項(xiàng)所述的顯影輥的制造方法，其特征在于，導(dǎo)電層是由硅膠、丙烯腈丁二烯橡膠、硅變性乙烯丙烯橡膠、聚胺酯橡膠中的任意一種橡膠付與了導(dǎo)電性后所得到的材料形成的。
全文摘要
具有芯金(12)、設(shè)置在芯金(12)的周面上的導(dǎo)電層(14)、設(shè)置在導(dǎo)電層周面上的被覆層(16)的顯影輥。被覆層(16)具有30μm以下4μm以上的厚度,并且至少其表面部分由多孔材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)B23P15/00GK1222691SQ9812655
公開日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月26日
發(fā)明者平山中 申請(qǐng)人:日東工業(yè)株式會(huì)社