专利名称:带电辊、处理盒以及电子照相装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及带电辊,处理盒以及电子照相装置,更详细地讲,涉及在电子照相感光体的接触带电中所使用的带电辊,具有该带电辊的处理盒以及电子照相装置。
背景技术:
近年来,作为电子照相感光体的带电装置,接触带电装置正在被实用化。接触带电装置与以往使用的电晕带电相比较,能够抑制伴随着电子照相感光体的带电而产生的臭氧,另外能够降低带电所必需的耗电。而且,特别是作为带电部件使用了带电辊的辊带电方式,从带电的稳定性出发十分适于应用。
辊带电方式在被带电体上压接了导电性的弹性辊,通过对其施加电压进行被带电体的带电。
而在接触带电中,通过从带电部件(带电辊)向被带电体的放电进行带电,通过在带电辊上施加某个阈值电压以上的电压开始被带电体的带电。如果示出例子,则对于具有厚度25μm感光层的有机感光体(OPC)压接了带电辊的情况下,如果把绝对值大约640V以上的电压施加到带电辊上,则感光体的表面电位开始上升,然后,对于施加电压以斜率1线性地增加感光体表面电位。以后,把该阈值电压定义为带电开始电压Vth。
即,为了获得在电子照相中作为必要的感光体表面电位Vd,需要在带电辊上施加不低于图像形成自身所需要的电压的Vd+Vth这样的DC电压。而把这样仅将DC电压施加到带电部件上进行带电的方法称为DC带电。
但是,在DC带电中根据环境变化带电部件的电阻值易于变动。另外,伴随着感光体的使用,通过感光层逐渐剥离,感光层的膜厚一旦发生变化,则Vth变动。根据这些理由,并不能够容易把感光体的电位控制为所希望的值。
为此,为了谋求带电的进一步均匀,使用AC+DC带电方式,该方式是在带电部件上施加在相当于所希望的Vd的DC电压上叠加了具有2×Vth以上的峰-峰值电压的AC成分的电压(例如,参照专利文献1)。这是以由AC产生的电位均衡效应为目的的方法,被带电体的电位收敛在作为AC电压峰值的中央位置的Vd,难以受到环境等的干扰。
作为带电辊,有在导电性支撑部件上通过导电性无缝管形成表面层的例子(例如,参照专利文献2)。进而,公开了由氟树脂构成的无缝管(例如,参照专利文献3),还公开了由导电性不同的层结构构成的多层管(例如参照专利文件4)。作为这样的带电辊的制造方法,作为上述以往技术可以举出通过插入形成的方法。另外,还提出了使用直角机头挤压机的表面形成方法(例如,参照专利文献5)。
这样,通过无缝管形成带电辊的方法通过作为基体上的弹性层使用发泡体,用无缝管进一步将其覆盖,能够形成平滑表面,能够使被带电体更均匀地带电。
作为用无缝管覆盖支撑构件的具体方法,有在支撑构件上外嵌无缝管的方法。具体地讲,把无缝管的内径做成比要被覆盖的支撑构件的外径大,通过物理或者化学的方法,例如通过热使管收缩嵌合,或者把无缝管的内径做成比要被覆盖的支撑构件的外径小,通过物理或者化学的方法,例如通过空气压使管扩展嵌合的方法(例如,参照专利文献6)。
而在带电辊表面,经过电子照相感光体附着显像剂(调色剂或者添加剂)的情况下,带电辊表面的电阻值发生变化,或者产生电阻的分散,其结果,有时不能够使电子照相感光体稳定而且良好地带电,以及不能够得到良好电子照相图像。从而,使带电辊承担能够抑制显像剂向带电辊表面附着的表面性在可以稳定地得到高品质的电子照片图像方面是重要的。这里,在具有在弹性层周面上外嵌了无缝管的结构的带电辊中,本发明者们尚未找到用无缝管可靠地覆盖弹性层的同时,谋求外嵌后的带电辊表面性的进一步改善的例子。
专利文献1特开昭63-149669号公报专利文献2美国专利4967231号说明书专利文献3特开平5-2313号公报专利文献4特开平5-96648号公报专利文献5特开平6-58325号公报专利文献6特开平10-228156号公报发明内容因此,本发明的目的在于提供外嵌无缝管覆盖心轴周面的弹性层的周面,能够更可靠地抑制显像剂向成为表面层的带电辊的表面附着的带电辊。
另外,本发明的其它目的在于提供具备外嵌无缝管覆盖心轴周面的弹性层的周面,构成表面层的带电辊,稳定地给出高品位电子照片图像的处理盒以及电子照相装置。
本发明的第1方案提供带电辊,这是接触带电装置用的带电辊,特征是具备导电性基体,覆盖该导电性基体外周的弹性层,外嵌成使得覆盖该弹性层的外周的无缝管,该无缝管构成该带电辊的表面层,另外,该带电辊具有十点平均粗糙度(Rzjis94)3.0μm以下,粗糙度曲线的平均长度(RSm)0.10mm以下的表面。
根据以上所述,本发明能够提供防止显像剂(例如调色剂或者添加剂等)向辊表面的附着,可以得到稳定而且良好的均匀带电特性和输出图像品质的带电辊和具有该带电辊的处理盒以及电子照相装置。
图1示出本发明的带电辊的结构例。
图2是具备作为一次带电单元具有本发明的带电辊的处理盒的电子照相装置的概略结构图。
图3是由本发明的无缝管构成的带电辊的制造装置的概略结构图。
具体实施例方式
以下,详细地说明本发明的实施形态。
图1示出本发明一形态的带电辊的结构例。带电辊11具有覆盖导电性心轴1的周面的弹性层2和外嵌在该弹性层2的周面的无缝管3。而且,该无缝管3构成带电辊的表面层。这里,无缝管具有第1层31和第2层32的叠层构造。而且在本发明中,带电辊表面的十点平均粗糙度(Rzjis94)是3.0μm以下。作为下限虽然没有特别限定,但是1.0μm左右是现实的下限。另外,RSm是0.10mm以下,更好是0.08mm,而作为现实的下限值是0.04mm左右。
如果依据这样的结构,则能够极其有效地抑制显像剂向带电辊表面的附着。
而本发明中的十点平均粗糙度(Rzjis94)是根据JIS B 06011994求出的值,(Rzjis94)的计算中必要的基准长度取为2.5mm。另外,RSm是根据JIS B 06012001求出的「基准长度中的粗糙度曲线要素的长度Xs的平均值」,这里的基准长度是2.5mm。另外,在RSm的计算中使用的最小高度的定义取为JIS B 06012001中的粗糙度曲线的最大高度粗糙度(maximum height of profile)Rz的10%。
作为构成本发明的带电辊的表面层的无缝管,考虑橡胶粒子与热可塑性弹性体的混合物。这里,作为橡胶粒子的具体例子,可以举出包括在耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)等中所包含的EPDM(三元乙丙橡胶)交联橡胶粒子的材料等。橡胶粒子的粒径或者形状没有特别的限制,只要满足本发明的表面粗糙度(Rzjis94)以及凹凸的平均间隔(RSm)即可。
作为本发明的无缝管的具体例子,例如可以举出(A)热可塑性苯乙烯弹性体和(B)HIPS构成的2成分的树脂以及作为导电剂的碳黑(C)构成的无缝管。
具体地讲,作为(A)成分的热可塑性苯乙烯弹性体,可以举出聚(苯乙烯-氢化丁二烯-晶体烯烃)三元嵌段共聚物(SEBC),聚(苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯)三元嵌段共聚物(SEBS),聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)三元嵌段共聚物(SBS),聚(苯乙烯-氢化异戊二烯-苯乙烯)三元嵌段共聚物(SEPS)以及聚(苯乙烯-乙烯异戊二烯-苯乙烯)三元嵌段共聚物(SEPS)另一方面,作为(B)成分,理想的是耐冲击性聚苯乙烯(HIPS),特别是包含EPDM交联橡胶粒子的耐冲击性聚苯乙烯更为理想。
作为(A)成分与(B)成分的比例,最好是质量比为(A)/(B)=80/20~40/60,更理想的是60/40~40/60。通过采用该范围,能够发挥预定的表面粗糙度,另外能够改善显像剂向带电辊表面的附着性。另外,还不会发生管过硬,弹性特性差,不能够覆盖或者即使能够覆盖但是辊形状差,作为带电辊难于使用这样的问题。
作为本发明中的基本树脂结构,通过混合热可塑性苯乙烯弹性体与HIPS,能够良好地控制表面的粗糙度。进而,在HPIS中含有的橡胶成分具有使RSm值(凹凸平均间隔)成为0.10mm以下的效果。本发明中,通过减小RSm值,降低调色剂以及其添加剂等与辊表面的接触面积,由此具有降低附着性的效果。
(C)成分的碳黑的使用比例最好是10~60质量%,更理想的是20~40质量%。通过把(C)成分的碳黑的含有比例取为上述的范围以内,能够防止发生由通电使用时的阻抗增大而引起的作为带电辊的耐久性下降,或者辊过硬,弹性特性差而不能够外嵌到弹性层上的情况。
(C)成分的碳黑种类只要无缝管的体电阻值成为1×106~1×1011Ω·cm,而且满足上述含有量则可以是任一种碳黑,另外还可以混合使用2种以上的碳黑。
作为(C)成分的碳黑,例如是作为市场上销售的产品的KETJENBLACK(Lion Akzo公司制),Printex,SpecialBlack,ColorBlack(Degussa公司制),BLACKPEARLS(Cabot公司制),旭碳(旭碳公司制),三菱碳(三菱化学公司制),DENKA BLACK(电气化学工业公司制),SEAST以及TOKA BLACK(东海碳公司制)等。
作为其它的添加剂,根据需要可以举出导电性充填剂,防老化剂,软化剂,可塑剂,增强剂以及充填剂等。作为导电性充填剂,上述的碳黑是必须的,而除此以外也可以使用石墨或者金属氧化物。作为金属氧化物,例如可以举出氧化钛或者氧化铅等。
其次,作为本发明的无缝管的制造方法的一个实施形态,首先,把苯乙烯系列热可塑性弹性体,HIPS以及碳黑与必要的添加剂混合,接着做成粉末。然后,由挤压机把所得到的粉末做成无缝管。而且,通过把成形加工了的无缝管外嵌到支撑构件上,形成导电性构件(带电辊)。
本发明的无缝管的厚度方面没有特别的限制,而最好是100~600μm。另外,还可以做成多层同时成形管。
以下,例示了外嵌了本发明的无缝管的支撑构件的结构、材质或者制造方法。
作为支撑构件的一个形态,可以举出弹性辊。作为材质,作为导电性基体,使用铁,铜以及不锈钢等金属,碳分散树脂,金属或者金属氧化物分散树脂等,作为其形状,能够使用棒形以及板形等。例如,作为弹性管的结构,可以在导电性基体上设置弹性层。另外,还可以在该弹性层的外侧进一步设置导电层或者电阻层。作为弹性层,能够使用氯丁橡胶,异戊二烯橡胶,EPDM橡胶,聚氨酯橡胶,环氧橡胶以及丁基橡胶等橡胶或海绵,或者用苯乙烯丁二烯,聚氨酯,聚酯以及乙烯醋酸乙烯酯等热可塑性树脂形成。还可以使得在这些橡胶或者树脂中含有碳黑,金属以及金属氧化物粒子等导电剂。
作为导电层,例如可以使用金属蒸镀膜,导电性粒子分散树脂或者导电性树脂等,作为金属蒸镀膜,可以举出铝,铟,镍,铜以及铁等,作为导电性粒子分散树脂,可以举出把碳,铝,镍以及氧化钛等导电性粒子分散在氨基甲酸乙酯,聚酯,醋酸乙烯-氯乙烯共聚物以及聚甲基丙烯酸甲酯等树脂中的材料等,作为导电性树脂,可以举出含季铵盐的聚甲基丙烯酸甲脂,聚乙烯苯胺,聚乙烯吡咯,聚丁二炔以及聚乙烯亚胺等。
作为电阻层,能够使用导电性树脂以及导电性粒子分散绝缘树脂等。作为导电性树脂,能够使用乙基纤维素,硝酸纤维素,甲氧甲基化聚酰胺,乙氧甲基化聚酰胺,共聚物聚酰胺,聚乙烯醇或者干酪素等树脂。作为导电性粒子分散树脂的例子,能够举出把碳,铝,氧化铟以及氧化钛等导电性粒子少量分散在氨基甲酸乙酯,聚酯,醋酸乙烯-氯乙烯共聚物以及聚甲基丙烯酸甲酯等绝缘性树脂中的材料等。
作为带电辊,具有支撑构件和无缝管的本发明结构的构件在制造稳定性方面出色,能够稳定地生产以往难以稳定生产的中间电阻区。
作为把本发明的无缝管外嵌成覆盖该弹性层外周的方法没有特别限定。例如,具有在把无缝管的内径成形为小于弹性辊的外径以后,利用空气压等扩大该无缝管的内径,然后插入弹性辊,通过无缝管的收缩力密切接触弹性辊的周围表面的方法,或者作为热收缩性把无缝管覆盖到弹性辊上以后加热收缩使其密切接触到弹性辊的周围表面上的方法等。
在本发明中使用的电子照相感光体,曝光单元,显像单元,复制单元以及清洁单元等没有特别限定。
图2示出通过导引单元把作为一次带电单元具有本发明的带电辊11的处理盒21安装到电子照相装置本体中的电子照相装置的概略剖面。
图2中,电子照相感光体13以预定的圆周速度沿着箭头方向旋转驱动。感光体13在旋转过程中,通过具备电源12的作为一次带电单元的本发明的带电辊11,在其周围表面上接受正或者负的预定电位的均匀带电,接着,接受来自缝隙曝光或者激光光束扫描曝光等曝光单元(未图示)的图像曝光14。这样在感光体13的周围表面上顺序地形成静电潜像。
形成的静电潜像接着由显像单元15进行调色剂显像,显像了的调色剂显像图像由复制单元16在位于感光体13与复制单元16之间的与感光体13的旋转同步从未图示的供纸单元取出并供纸的复制材料17上,顺序进行复制。
接受了图像复制的复制材料17从感光体面分离后被引导到图像定影单元18,通过接受图像定影,作为复制物(拷贝)打印输出到装置以外。
图像复制后的感光体13的表面由清洁单元19去除复制残留调色剂,使表面清洁,以便在以后的反复图像形成中使用。
实施例以下,举出具体的实施例更详细地说明本发明。但是,本发明的实施形态并不限定于该实施例。另外,实施例中的「份」意味着「质量部分」。
在本实施例中,使用以下所示的方法制作了2层同时成形管。
如图3所示,在成形中使用的模具4中,在气体导入用的中央通孔5的周围设置内外双重的环形挤压流路6以及7,在成形时,在内侧流路6中从第1挤压机加压注入内层用材料,另外在外侧流路7中从第2挤压机9加压注入表面层用材料,由在使内层31与表面层32重合一体挤压得到的2层同时成形管3的外周设置的水冷环10进行冷却,通过管抽取装置22将其抽出,顺序切断为预定的长度,作为带电辊用的无缝管,在接着的工艺中,外嵌到具有覆盖导电性基体1周围的发泡弹性体层2的弹性管的周面。
作为具体的外嵌方法,首先,把管的内径挤压成形为等于或者小于支撑体外径,制作了无缝管,接着例如通过压力扩展管内径,插入支撑体等方法使得能够进行嵌入,覆盖支撑体。
这样,通过多层同时挤压成形形成无缝管3,能够容易制作包括难以单独作为管被覆的薄层的由多层膜构成的管。
把所得到的无缝管3外嵌到弹性辊的周围表面上,制作了图1所示的带电辊11。
无缝管实施例以及比较例1另外,构成无缝管3的表面层32的树脂是SEBC(苯乙烯含有率20%)与HIPS的比例按照质量比SEBC/HIPS=0/100,20/80,40/60,60/40,80/20以及100/0变化,对于每种情况,添加了5份KETJEN BLACK EC,20份Special Black 250,10份氧化镁,1份硬脂酸钙,使用加压式捏和机在180℃下混合15分钟,在冷却粉碎以后由造粒用挤压机挤压成粉末。另外,以SEBC/HIPS为0/100的情况作为样品号1-1,以下,把20/8作为1-2,40/6作为1-3,60/40作为1-4,80/20作为1-5,100/0作为1-6。
作为构成无缝管3的内层31的树脂是在100份热可塑性聚氨基甲酸乙酯弹性体(TPU)中,添加16份KETJEN BLACK EC,10份氧化镁,1份硬脂酸钙,使用加压式捏和机在180℃下混合15分钟,冷却粉碎后通过造粒用挤压机挤压成粉末。
使用上述的粉末,用具备图3所示的内径16.5mm的模具和外径18.5mm的尖端的2层挤压机挤压成形后,经过抽样、冷却工艺,成形加工为内径11.1mm,表面层的厚度100μm,内层的厚度400μm的无缝管。
无缝管的比较例2作为管的表面层,用在60份SEBC(苯乙烯含有率20%)和40份GPPS(通用聚苯乙烯)中添加5份KETJEN BLACK,20份SpecialBlack 250,10份氧化镁,1份硬脂酸钙,使用加压式捏和机在180℃下混合15分中,在冷却粉后通过造粒用挤压机挤压成粉末(样品号2)。然后,经过与无缝管实施例/比较例1相同的制造工艺,成形加工为内径11.1mm,表面层的厚度100μm,内层的厚度400μm的无缝管。
如图1所示的导电性辊那样,制作了在由不锈钢、电镀处理后的铁,黄铜以及导电性塑料等良导电性材料构成的导电性基体1的外周设置由导电性的弹性材料构成的发泡弹性体层2,进而,在该发泡弹性体层2的外周外嵌了上述无缝管的带电辊。把该带电辊组装到图2所示的处理盒中。
关于带电辊的表面粗糙度(Rzjis94)以及凹凸平均粗糙度(RSm)的测定,根据JIS-B-06011994进行。另外,测定条件取为测定长度2.5mm,测定速度0.5mm/min,截止波长0.8mm。
调色剂附着性的评价是在组装到图2所示的处理盒中,连续输出1000张图像,目视观察图像输出后的带电辊,根据下述基准评价了调色剂的附着状况。下述表1中示出其结果。
A确认了极少的调色剂附着。
B虽然确认了调色剂附着,但是在允许范围内。
C大量地附着了调色剂成分。
进而,使用该辊,连续输出了10000张图像,评价了由调色剂附着引起的图像不良的发生。表1示出结果。
A在图像几乎没有确认由调色剂附着产生的不良。
B虽然确认了极少的由调色剂附着引起的黑线条,但是在允许范围内。
C清楚地出现由调色剂附着引起的图像不良(黑线条)。
表1
*不可外嵌无缝管如以上那样,通过把(B)成分的HIPS的含有量取为一定的比例,对于表面粗糙度,能够做成Rz 3.0μm以下而且凹凸的平均间隔Sm 0.10mm以下,与此相伴随,能够降低调色剂附着性,难以发生由调色剂附着引起的图像不良。另一方面,作为基本树脂,使用不具有橡胶成分的GPPS(通用聚乙烯)的比较例2的带电辊不能够充分地降低RSm值。为此,在带电辊表面确认了调色剂附着,另外使用该带电辊形成的电子照相图像也不良。
权利要求
1.一种带电辊,该带电辊在接触带电装置中使用,其特征在于具备导电性基体、覆盖该导电性基体外周的弹性层和外嵌成覆盖该弹性层外周的无缝管,该无缝管构成该带电辊的表面层,该带电辊表面的十点平均粗糙度Rzjis94小于等于3.0μm,粗糙度曲线的平均长度RSm小于等于0.10mm。
2.权利要求1所述的带电辊,其特征在于该无缝管含有耐冲击性聚苯乙烯HIPS。
3.根据权利要求2所述的带电辊,其特征在于,该无缝管含有(A)热可塑性苯乙烯弹性体,(B)耐冲击性聚苯乙烯HPIS,而且,(A)成分与(B)成分的比例按质量比为(A)/(B)=80/20~40/60。
4.根据权利要求1所述的带电辊,其特征在于该无缝管是多层的叠层体。
5.一种处理盒,其特征在于一体地支撑电子照相感光体和权利要求1~4的任一项中所述的带电辊,装卸自由地安装在电子照相装置本体上。
6.一种电子照相装置,其特征在于具备电子照相感光体和权利要求1~4的任一项中所述的带电辊。
全文摘要
本发明涉及接触带电装置用的带电辊,该带电辊具备导电性基体,覆盖该导电性基体外周的弹性层,外嵌成使得覆盖该弹性层外周的无缝管,该无缝管构成该带电辊的表面层,另外该带电辊具有十点平均粗糙度(Rzjis94)3.0μm以下,粗糙度曲线的平均长度(RSm)0.10mm以下的表面。
文档编号G03G15/02GK1609726SQ200410033520
公开日2005年4月27日 申请日期2004年4月6日 优先权日2003年4月7日
发明者阿边博司, 高桥宏文 申请人:佳能化成株式会社