專利名稱：輥子生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在打印機、復印機等上使用的輥子的制造方法。
背景技術：
在打印機、復印機等中使用各種形式的輥子，例如充電輥、顯影輥、傳送輥、熔合輥、加壓輥等。
作為這類輥子的一個典型示例，下面將說明充電輥。
使用電暈充電、單獨充電、針電極等的非接觸式方法，以及使用輥子、導電電刷等的接觸式方法都是本領域公知的打印機和復印機中使用的充電方法。近來，最普遍使用的是利用輥子的方法，因為它有各種技術優(yōu)點，例如該方法是無臭氧的。
這種方法使用的半導電的輥子要求有下列特點(1)感光鼓輪沒有污染；(2)表面光潔度高；(3)電阻穩(wěn)定(半導電區(qū)域)；(4)偏心??；(5)磨損小和耐上色劑性能好；(6)撓性好；(7)價格低。
為了滿足上述特點，建議采用具有圖2所示結構的半導電輥子。
該半導電輥子的結構是，芯棒被三個層覆蓋，即由EPDM、尿烷等制成的撓性泡沫層的層A，其電阻為1.0E+04～1.0E+08Ωcm；電阻為1.0E+08～1.0E+12Ωcm的彈性體層的層B；和由例如尼龍等樹脂制成的保護層的層C。
在上述結構中，很難形成表面光滑和圍繞著芯棒偏心小的層。在三個層中，最難的是形成具有光滑表面和偏心小的泡沫層。因而，要采用麻煩的方法，例如在日本未經審查的專利申請公告第8-22209號中所述的方法。這時，在起泡層以后，要利用拋光使泡沫層表面光滑，并修正其偏心。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種不需要進行麻煩的加工(例如拋光泡沫層)就能制造表面光潔度高和偏心小的輥子的方法。
根據本發(fā)明，將用于起泡的化合物(下文稱為“泡沫層化合物”)注入位于圓柱形模型中心的芯棒與外徑比圓柱形模型內徑略小的且安裝在圓柱形模型內的電子束照射管之間的空間中。然后，加熱該泡沫層化合物，并使該化合物起泡，使電子束照射管的外表面壓緊在圓柱形模型的內表面上。


圖1為根據本發(fā)明的輥子制造方法的一個示例的示意圖；和圖2為半導電的輥子的一個示例的截面圖。
附圖標記說明1-金屬管， 2-芯棒，3-電子束照射管，4-泡沫層化合物。
具體實施例方式
根據本發(fā)明，制造電子束照射管的材料優(yōu)選為撓性材料(雖然不局限于此)，以便泡沫層的撓性不會降低。電子束照射管可以通過連續(xù)擠壓材料，例如聚烯烴(如，低密度聚乙烯、氯化聚乙烯、EVA、EEA等)，并用電子束照射該材料制成。
當使用充電輥子和顯影輥子時，這些輥子直接與對過氧化物和雜質非常敏感的感光鼓輪接觸。因此，盡可能多地抑制輥子材料的滲漏很重要。
為了抑制滲漏，通常采用涂層或半導電的可以熱收縮的管。然而，對于涂層，其問題是難以控制碳的電阻。另外，還有針孔、厚度均勻性、成本等問題。對于可熱收縮的管，也有電阻控制的問題，這將在下面說明。
相反，根據本發(fā)明的電子束照射管能夠解決上述問題。另外，由于不使用交聯劑，因此完全可以避免感光零件污染。
另外，與在泡沫層上涂敷涂層材料形成保護層的方法不同，不會產生針孔。
當簡單地利用連續(xù)擠壓材料(例如聚烯烴等)和用電子束照射該材料來制造電子束照射管時，電子束照射管的表面光潔度有限制。然而，根據本發(fā)明，將泡沫層化合物噴射在位于圓柱形模型中心的芯棒與外徑比圓柱形模型內徑略小的電子束照射管之間的空間中，并加熱該泡沫層化合物和起泡，使被加熱的電子束照射管的外表面壓緊在圓柱形模型的內表面上。因此，管的外表面的表面光潔度提高，并可以得到表面光潔度高的輥子。
根據本發(fā)明的方法所用的圓柱形模型的內表面優(yōu)選用特殊的方法進行處理。
該處理可以是(例如)氟涂層、鍍硬鉻、共析合金電鍍、混合層疊涂層等；或優(yōu)選是鏡面拋光。
當將被加熱的電子束照射管的外表面壓緊在圓柱形模型的鏡面拋光的內表面上時，電子束照射管的表面光潔度極高。因而，可以得到表面光潔度極高的輥子。
另外，根據本發(fā)明，使用經電子束照射的和具有充分交聯結構的材料制成的管。因此，在加熱泡沫層化合物和使該化合物起泡并且將電子束照射管的外表面壓緊在圓柱形模型的內表面的過程中，沒有熔融物質的流動，因此可以保持預先確定的、優(yōu)選為0.1～1mm的管壁厚度。另外，在管的外表面和模型的內表面之間的徑向方向上可以形成間隙，因此可以容易地從模型中取出加工完成的輥子。然而，當電子束照射管由熱固化能力和結晶性非常好的材料(例如，聚乙烯等)制成時，則在將管壓緊在模型上的同時管被熱固化，不能容易地在冷卻過程中在徑向收縮。另外，這種材料堅硬，因此，制造完成的輥子不能容易地從模型中取出。這樣，優(yōu)選電子束照射管由結晶性較低的材料或非晶體材料制成，這些材料在冷卻過程中可以在一定程度上收縮。
根據本發(fā)明，芯棒可以事先放在模型中，或者可以在安裝電子束照射管的同時放在模型中。另一種方案是，也可以在安裝電子束照射管以后，將芯棒放在圓柱形模型中。
另外，根據本發(fā)明，泡沫層化合物可以為具有固定形狀(如，管、片等)的一個壓塊；或者為具有撓性形狀(如，小球、粉末等)的固體。泡沫層化合物也可以為液體。
如果可以將預定量射入或放入芯棒與電子束照射管之間的空間中，并可以加熱和起泡，使泡沫層化合物的體積增大和使電子束照射管的外表面壓緊在模型的內表面上，則在起泡的過程之前，泡沫層化合物的形狀沒有限制。
另外，根據本發(fā)明，泡沫層化合物的基礎材料沒有限制，可以使用包括橡膠(例如EPDM等)、尿烷、硅樹脂、聚烯烴、PVC等各種材料。然而，優(yōu)選使用彈性體材料。
泡沫層化合物是在上述基礎材料中填加起泡劑和有機微球等形成的。
對于起泡劑，可以使用化學起泡劑-例如ADCA、AIBN、DAB、DPT、BSH、TSH、OBSH等；并可以利用無機基礎材料(例如鋅白、三價硫酸鉛、硝酸鋅、酞酸鉛等)，金屬皂(例如，硬脂酸鋅等)和酸(例如，草酸、琥珀酸、己二酸等)來控制起泡溫度和起泡速率。
可以不將泡沫層化合物噴射入放在圓柱形模型中心的芯棒與外徑比圓柱形模型的內徑略小且在放置在圓柱形模型中的電子束照射管之間的空間中，而是預先在電子束照射管中，用泡沫層化合物形成一個管形狀的內層。在這種情況下，也可以通過將具有這種雙層結構的管放置在圓柱形模型中，并加熱該內層，使內層起泡，使得電子束照射管的外表面壓緊在模型內表面上，而得到表面光潔度高的輥子。
因此，不需要在每一次工作時，將泡沫層化合物射入芯棒和電子束照射管之間的空間中。因此，可以高速連續(xù)地進行由電子束照射實現的交聯。
另外，事先用電子束照射泡沫層化合物，可以在加熱和起泡過程中得到均勻和膨脹率大的泡沫層。因此，當事先用預定量的電子束照射泡沫層化合物并將該化合物射入芯棒和電子束照射管之間的空間中，然后進行加熱和起泡時，電子束照射管的外表面以較大的力均勻地壓緊在模型的內表面上。結果，可得到表面光潔度更高的輥子。
內層的交聯可以是化學交聯，或化學交聯與電子束照射引起的交聯的綜合。
根據本發(fā)明，可能存在一個問題，即考慮到加熱和起泡的過程，電子束照射管和泡沫層化合物的交聯程度比滿足諸如輥子的永久變形等所要求的特性所必需的交聯程度低。這個問題可以通過在加熱和起泡層化合物過程以后，進行化學交聯或重新照射；或使用具有較高分解溫度的交聯劑以增加交聯的密度來解決。
另外，根據本發(fā)明，電子束照射管和泡沫層化合物可具有半導電性。
具有半導電性的電子束照射管和泡沫層化合物可以由聚烯烴制成，其中加入足量的導電填充劑，更具體地說，加入碳、氧化鋅等。
作為使電子束照射管和泡沫層化合物具有半導電性和控制電阻的另一種方法，還可考慮加入離子導電體。在這種情況下，其優(yōu)點是可以減少加工歷程(如，溫度變化等)的影響。但也有由于空氣中潮氣的影響造成電阻率變化的問題。
相反，在如上所述使用碳等的情況下，潮濕對電阻率的影響可減??；然而，這受加工歷程的影響很大，特別是受成形過程的均勻性和加工中的冷卻速率影響很大。
例如，根據與本發(fā)明的方法有些類似的制造方法，輥子是用拋光擠壓的EDPM等，并用熱收縮、半導電的管覆蓋形成的。然而，用這種方法，在收縮過程中，不可避免地會有冷卻不均勻，并使體積電阻率變化3～4個數量級。
相反，根據本發(fā)明，加入足量的導電碳等，并在材料中均勻分散，然后使該材料在恒定溫度下連續(xù)地擠壓和連續(xù)地照射。再將整個輥子體在具有一定厚度的模型中加熱，然后逐漸地和均勻地冷卻。因此，可以得到電阻率變化極小的輥子。
示例在實驗室內用下述方法制造輥子。事先準備一根內徑為16mm，長度為365mm的不銹鋼制成的圓柱形管。對管的內表面進行卸壓處理(releasetreatment)。另外，還要準備一根外徑為9mm的芯棒和將芯棒安裝在管等內的夾具等。
現參照圖1來說明樣品輥子的制造過程。
(a)將芯棒2放在金屬管1的中心，并將電子束照射管3安裝在該管內側和芯棒的外側。
(b)將泡沫層化合物4射入芯棒和電子束照射管之間的空間中；(c)將泡沫層化合物加熱并起泡，使電子束照射管的外表面壓緊在金屬管內表面上，并形成輥子的形狀；(d)冷卻輥子，輥子的外徑略微減小。
(e)取出輥子。
例1利用下列方法形成電子束照射管。首先，連續(xù)擠壓包括按重量計占100份的氯化聚乙烯(氯含量32％，殘余的晶體量50J/g)，按重量計占5份的鉛基穩(wěn)定劑和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料，形成外徑為14mm、厚度為0.25mm的管。然后，利用2兆電子伏特(MeV.)的電子束加速器，以10毫拉德(Mrad)的劑量照射該管。
其次，利用包括按重量計占100份的氯化聚乙烯(殘余晶體量2J/g或更小，在21.6kg時為0.1g/10mim，相對密度1.12)，按重量計占100份的偶氮二酰胺起泡劑(起泡開始溫度197℃，泡沫顆粒的中間直徑11.5微米(μm))和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料，形成作為泡沫層化合物的小球。
芯棒放置在由不銹鋼制成的管的中心，而電子束照射管放在管內側和芯棒的外側。再將小球(泡沫層化合物)噴入芯棒和電子束照射管之間的空間中。
然后，將整體放在恒溫浴內，在250℃下加熱45分鐘。
由于所施加的熱，小球(泡沫層化合物)變成泡沫，體積增加。這樣，將電子束照射管的外表面壓緊在管的內表面上，并形成輥子的形狀。
再冷卻該輥子，使其外徑稍微減小，并從管中取出。
用上述過程得到的輥子表面光潔度高、偏心小、而且耐磨性高和耐上色劑的性能好。
例2在例2中，除了小球用包括按重量計占100份的低密度聚乙烯(熔化指數(MI)3g/10min，密度0.875)，按重量計占10份的偶氮二酰胺起泡劑(起泡開始溫度197℃，泡沫顆粒平均直徑11.5微米)和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料制造以外，與例1的方法差不多相同；然后用2兆電子伏特(MeV)的電子束加速器在6毫拉德(Mrad)劑量下進行照射。
在例2中也可得到偏心小、耐磨性好和耐上色劑的性能好的輥子。另外，例2中所用的小球的量比在例1中所用的小球量少，例2中所得到的輥子的表面光潔度比例1中所得到的輥子的表面光潔度更高。
例3
在例3中，利用下述方法形成具有泡沫層化合物的內層的電子束照射管。首先，利用連續(xù)擠壓形成具有雙層結構的、外徑為14mm、外層厚度為0.25mm、而且內層厚度為0.5mm的管。外層由包括按重量計占100份的氯化聚乙烯(氯含量32％，殘余的晶體量50J/g)，按重量計占5份的鉛基穩(wěn)定劑和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料制成。內層由包括按重量計占100份的低密度聚乙烯(MI3g/10min，密度0.875)，按重量計占10份的偶氮二酰胺起泡劑(起泡開始溫度197℃，泡沫顆粒平均直徑11.5微米)和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料制成。該雙層管利用2兆電子伏特(MeV)的電子束加速器以6毫拉德(Mrad)的劑量進行照射。
上述雙層管安裝在管內部和芯棒的外部，并且整體放在恒溫浴內，在250℃下加熱45分鐘。
由于所施加的熱，由泡沫層化合物形成的內層起泡，其體積增大。這樣，電子束照射管的外表面壓緊在管的內表面上，并形成輥子的形狀。
然后，冷卻輥子，使輥子的外徑稍微減小，并從管中取出。
與例2中所得到的輥子相同，上述方法得到的輥子的表面光潔度高，偏心小、磨損小和耐上色性的性能好。
例4在例4中，作為泡沫層化合物的材料包括按重量計占100份的氯化聚乙烯(氯含量35％，晶體的殘余量2J/g或更小)，按重量計占2份的交聯輔助劑(TAIC)，按重量計占2份的交聯劑(過氧化物，Perbytyl P-T)、按重量計占10份的偶氮二酰胺起泡劑(Cellmike CAP；起泡開始溫度150℃)，按重量計占5份的鉛基穩(wěn)定劑，和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑。然后，用上述材料制成外徑為13mm、壁厚為0.6mm的管。
再將例1所用的電子束照射管置于管的內側和芯棒的外側，并將由泡沫層化合物形成的上述管置于電子束照射管和芯棒之間。
然后，將整體放在恒溫浴內，在160℃下加熱50分鐘。
由于所施加的熱，由泡沫層化合物制成的管起泡，并且體積增加。這樣，電子束照射管的外表面壓緊在管的內表面上，并形成輥子的形狀。
冷卻該輥子，使輥子外徑稍微減小并從管中取出。
用上述方法得到的輥子表面光潔度也高、偏心小、磨損小和耐上色劑的性能好。
例5在例5中，利用下述方法形成具有由泡沫層化合物形成的內層的電子束照射管。首先，利用連續(xù)擠壓過程形成具有雙層結構的管，其外徑為14mm，外層厚度為0.25mm，內層厚度為0.5mm。外層由包括按重量計占100份的氯化聚乙烯(氯含量32％，晶體的殘余量50J/g)，按重量計占28份的碳黑(乙炔碳黑，顆粒直徑420 ，DBP供應速率190ml/100g)，按重量計占5份的鉛基穩(wěn)定劑，和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料制成。內層由包括按重量計占100份的低密度聚乙烯(MI3g/10min，密度0.875)，按重量計占35份的碳黑(乙炔碳黑，顆粒直徑420 DBP供應速率190ml/100g)，按重量計占10份的偶氮二酰胺起泡劑(起泡開始溫度197℃，泡沫顆粒平均直徑11.5微米)，和按重量計占0.2份的酚類抗老化劑的材料制成。然后，利用2兆電子伏特(MeV)的電子束加速器以6毫拉德(Mrad)的劑量照射該雙層管。
再將上述雙層管安放在管的內側和芯棒的外側，并將整體放在恒溫浴內，在250℃下加熱45分鐘。
由于所施加的熱，由泡沫層化合物形成的內層起泡，并且其體積增加。這樣，電子束照射管的外表面壓緊在管的內表面上，輥子的形狀得以形成。
冷卻該輥子，使輥子的外徑稍微減小，并從管中取出。
上述方法得到的輥子為半導電輥子，其在圓周方向和縱向方向的電阻非常均勻。輥子電阻的變化為在1.0E+10Ω左右0.2數量級范圍內。另外，輥子的表面光潔度高、偏心小、磨損小和耐上色劑的性能好。
工業(yè)上的應用如上所述，根據本發(fā)明的制造方法，不需要麻煩的工藝(例如，拋光泡沫層等)，即可以制造偏心小和表面光潔度高的輥子。另外，當使用本發(fā)明制造半導電的輥子時，可以得到在圓周方向和縱向方向電阻都非常均勻的半導電輥子。
權利要求
1.一種制造輥子的方法，其包括下列步驟將泡沫層化合物注入或放入位于圓柱形模型中心的芯棒與外徑比圓柱形模型內徑略小的且安裝在圓柱形模型內的電子束照射管之間的空間中；和加熱該泡沫層化合物并使該化合物起泡，使電子束照射管的外表面壓緊在圓柱形模型的內表面上。
2.如權利要求1所述的制造輥子的方法，其中圓柱形模型的內表面是鏡面拋光的。
3.如權利要求1所述的制造輥子的方法，其中泡沫層化合物事先用電子束照射。
4.如權利要求1所述的制造輥子的方法，其中不是將泡沫層化合物注入或放入位于圓柱形模型中心的芯棒與外徑比圓柱形模型的內徑略小且安放在圓柱形模型中的電子束照射管之間的空間中，而是事先在電子束照射管中形成泡沫層化合物的內層。
5.如權利要求1所述的制造輥子的方法，它還包括在加熱泡沫層化合物和使該化合物起泡的步驟以后，冷卻泡沫層化合物的步驟，使得在電子束照射管的外表面和圓柱形模型的內表面之間形成一個間隙。
6.如權利要求所述的制造輥子的方法，它還包括在加熱泡沫層化合物和使該化合物起泡的步驟以后，再次照射或交聯泡沫層化合物的步驟。
7.如權利要求1至6中任何一條所述的制造輥子的方法，其中電子束照射管和泡沫層化合物具有半導電性。
全文摘要
一種制造輥子的方法，與包括拋光泡沫層的麻煩方法不同，其易于制造偏心小且表面光潔度高的輥子。該方法包括下列步驟將起泡化合物注入設置于圓柱形模型中心的芯棒與外徑比模型內徑略小且安裝在圓柱形模型內的電子束照射管之間的空間中；加熱該起泡化合物，使該化合物起泡；使電子束照射管的外表面壓緊在模型的內表面上。
文檔編號F16C13/00GK1427928SQ01808862
公開日2003年7月2日 申請日期2001年6月14日 優(yōu)先權日2000年6月14日
發(fā)明者池田一秋, 山田克彌 申請人:住友電工超效能高分子股份有限公司