专利名称：成像设备的辊、制造该辊的方法及包括该辊的成像设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于成像设备的辊、制造该辊的方法及包括该辊的成像设备。
背景技术：
如图I中所示，根据一般的电子照相成像设备的充电机构，在被充电辊16充电之后，图像载体11曝光于激光扫描单元(LSU) 18，从而在图像载体11上形成静电潜像。通过调色剂供应辊13将调色剂14供应到显影辊12。通过调色剂层调节装置15使供应在显影 辊12上的调色剂14变成均匀的薄层，同时使所述调色剂14摩擦带电。由调色剂层调节装置15调节的调色剂14使图像载体11上的静电潜像显影成调色剂图像，然后调色剂图像通过转印辊19被转印到纸上，并被定影装置(未示出)定影。清洁刮片17用于去除在转印之后残留在图像载体11上的调色剂。如上所述，成像设备采用摩擦辊，诸如，例如充电辊、显影辊、调色剂供应辊和转印辊。这些摩擦辊通常呈轴状并由金属制成。例如，SUM 22、SUS416等被广泛用于制造摩擦棍。伪导电橡胶(pseudo-conductive rubber)或泡沫部分被安装到其周围涂有粘合剂的金属轴。如果有必要，可执行硫化。通常在大约180°C执行硫化工艺，因此，具有良好的耐热性的材料是适宜的。对于获得期望的外径的抛光工艺而言，具有高的抗弯强度的材料通常是适宜的。因此，替代这样的金属材料的树脂需要具有高的导电性、耐热性和机械强度。金属轴(诸如芯杆)非常昂贵，且由于比重大而导致金属轴非常重。此外，金属轴的相对两端的结构越复杂，通过切削进行加工的成本越高。一般而言，金属轴由镀有镍(Ni)或锌(Zn)的易切削钢制成。然而，当长时间暴露于潮湿的环境下时，易切削钢容易生锈。因此，为了避免这种问题，通常用更加昂贵的材料(诸如不锈钢)来代替易切削钢。
发明内容
其他方面和/或优点将在下面的描述中进行部分阐述，部分将通过描述而清楚，或者可通过本发明的实施而了解。根据本公开的一方面，提供了一种成像设备的辊，所述辊包括轴，包含加强纤维和粘合剂树脂；弹性体，围绕所述轴的外表面，其中，加强纤维的平均长度与平均直径之比(L/D)为大约 15000 I 至大约 50000 I。加强纤维可包括从由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、全芳香族聚酯纤维、超强度聚乙烯纤维、聚苯并恶唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯硫醚纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维和金属纤维组成的组中选择的至少一种。加强纤维的平均长度可以为大约IOOmm至大约500mm。所述轴可具有多层结构，该多层结构包括内层和围绕内层的外表面的外层。
所述轴的内层直径与外层直径之比可以是O. 85或更小。所述内层可包含玻璃纤维，所述外层可包含碳纤维。所述粘合剂树脂可包括从由聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺树脂组成的组中选择的至少一种。相对于按重量计算100份的粘合剂树脂，所述轴可包含按重量计算大约40份至大约250份的加强纤维。所述弹性体可包括从由聚氨酯橡胶、丙烯腈橡胶、表氯醇橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丙烯腈丁二烯异戊二烯橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃基树脂、氟基聚合树脂、聚氨酯泡沫和硅泡沫组成的组中选择的至少一种。
所述辊可以是成像设备的显影辊、供应辊、清洁辊、充电辊或转印辊。根据本公开的另一方面，提供了一种制造成像设备的辊的方法，所述方法包括下述步骤将连续丝束形式的至少一种加强纤维供应到包含熔融粘合剂树脂的浸溃浴；通过拉伸浸有熔融粘合剂树脂的连续丝束形式的所述至少一种加强纤维来制造轴；用弹性体涂覆所述轴的外表面。根据本公开的另一方面，提供了一种成像设备，所述成像设备包括图像载体，静电潜像形成在所述图像载体上；显影辊，将调色剂供应到图像载体；供应辊，将调色剂供应到显影辊；充电辊，给图像载体充电，其中，显影辊、供应辊和充电辊中的至少一个包括上面所描述的辊。
通过参照附图对本公开的示例性实施例进行的详细描述，本公开的上述和其他特点及优点将变得更加清楚，在附图中图I示出了一般的电子照相成像设备的示例；图2示出了根据实施例的成像设备的辊；图3是根据另一实施例的成像设备的辊的截面图。
具体实施例方式现在，将参照附图更加充分地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施例。根据本公开的实施例，利用具有良好的导电性、耐热性和机械特性、轻的重量以及良好的耐腐蚀性、耐油性和耐化学性的加强纤维来制造用于成像设备的辊，其中，加强纤维的长度被调节成与轴的长度相同。因此，以较低的成本获得相对于一般的轴具有较高的抗弯强度的辊。图2示出了根据实施例的成像设备的辊。参照图2，所述辊包括轴32，包含加强纤维(未示出)和粘合剂树脂(未示出)；弹性体31，围绕轴32。加强纤维可以是丝束或者搓捻的长丝纱线的形式。加强纤维对用于成像设备的辊的中央的轴的强度有益。粘合剂树脂浸于加强纤维之间并被固化，以使加强纤维牢固地粘
口 ο可使用给轴提供刚性、抗拉强度和耐热性从而确保辊长期稳定操作的任何加强纤维。加强纤维的示例包括但不限于从由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、全芳香族聚酯纤维、超强度聚乙烯纤维、聚苯并恶唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯硫醚纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维和金属纤维(诸如不锈钢、铜、黄铜等)组成的组中选择的至少一种。碳纤维的非限制性示例包括通过使聚丙烯腈(PAN)碳化而获得的PAN基碳纤维以及浙青基碳纤维。碳纤维具有高的导电性，并在被模制成产品时具有高的抗弯强度，因此，满足成像设备的辊正常操作所需的高抗弯强度和导电性。玻璃纤维被广泛用作用于强化树脂的材料。由于玻璃纤维能够与粘合剂树脂牢固地粘合，因此玻璃纤维可以给轴提供良好的表面特性。玻璃纤维非常廉价，因此适于用作辊的非导电轴的材料。尽管玻璃纤维自身具有相对差的抗弯强度，但是玻璃纤维可提供高得足以使轴正常操作的强度，只要轴被制造成具有大得足以抗弯曲的外径即可。
通过将几十微米的短纤维添加到作为主要成分的粘合剂树脂并利用注射成型来制造一般的树脂基轴，而通过使束或纱线形式的加强纤维经过包含粘合剂树脂的浸溃浴并利用拉挤成型来制造根据本公开的实施例的成像设备的辊的轴。加强纤维可被制备成具有与轴的长度对应的长度。例如，加强纤维可具有大约IOOmm至大约500mm的长度。加强纤维的平均长度与平均直径之比(L/D)可以是例如大约15000 I至大约50000 1，优选地，大约20000 I至大约45000 I。 成像设备的辊的制造包括对围绕轴的弹性体进行抛光。弹性体是由诸如橡胶或泡沫的材料形成的绝缘体或伪导电体。对于一般的树脂基轴而言，在抛光工艺期间会出现过度弯曲的现象，因此，弹性体变形为倒冠形状。然而，当加强纤维的平均长度与平均直径之比(L/D)在上述范围内时，加强纤维的长度足以与轴的整个长度对应，因此可以以低的材料成本提高轴的抗弯强度，解决了包含短加强纤维的一般的轴抗弯强度低的问题。如上所述，为了使作为主要加强成分的加强纤维牢固地粘合，粘合剂树脂可以是可在浸于束或纱线形式的加强纤维之间之后固化的任何树脂。例如，可使用热固性树脂，热固性树脂一旦(例如，通过热)被固化就不会变软，并具有耐热性、耐溶剂性和耐化学性以及良好的机械特性和电绝缘特性。例如，也可使用热塑性树脂。粘合剂树脂的示例包括但不限于从由聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺树脂组成的组中选择的至少一种。作为热固性树脂的一种，乙烯基酯树脂可通过使环氧树脂与丙烯酸反应并使反应产物溶解于苯乙烯中而获得。乙烯基酯树脂的耐腐蚀性强、机械强度高且延展性高。基于按重量计算100份的粘合剂树脂，轴中的加强纤维的量可以是例如按重量计算大约40份至大约250份，优选为按重量计算大约60份至大约230份。当加强纤维的量在这些范围内时，可有助于轴的制造过程中的模制工艺，制成的辊可具有高的抗拉强度和抗弯强度，并可具有足以工作很长一段时间的耐久性。除包括加强纤维和粘合剂树脂之外，所述轴还可包括各种树脂添加剂，例如，脱模齐U、固化剂、润滑剂等，只要它们不与本发明的目的抵触即可。在一些实施例中，围绕所述轴的管形弹性体可以是例如发泡橡胶或不发泡橡胶。例如，所述橡胶可以是具有交联系统(诸如硫基交联系统)的任何橡胶或其混合物。例如，弹性体可包括从由聚氨酯橡胶、丙烯腈橡胶、表氯醇橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丙烯腈丁二烯异戊二烯橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃基树脂(例如，PE、PP、PS、PVC等)、氟基聚合树脂(例如，PTFE, ETFE, PFA、PEP、PVF、FPE等及其混合物)、聚氨酯泡沫和硅泡沫组成的组中选择的至少一种。丙烯腈丁二烯橡胶是通过丙烯腈和丁二烯的低温乳液聚合而获得的共聚物，并且丙烯腈丁二烯橡胶的耐油性和耐化学性强。丙烯腈的含量越大，树脂基特性(诸如耐磨性、抗拉强度和耐化学性)越强，而另一方面，抗弹性(repelling elasticity)、永久压缩性收缩、耐寒性和延展性越差。例如，丙烯腈的含量可以是但不限于大约IOm0Ie^ (摩尔百分比)至大约35mole%。如果丙烯 腈的含量超过大约35mole%,则丙烯腈丁二烯橡胶会更容易受环境条件的影响。如果丙烯腈的含量小于大约IOmole %，则丙烯腈丁二烯橡胶的电阻会增加。表氯醇橡胶可以是例如环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚-表氯醇三元共聚物或者环氧乙烷-表氯醇共聚物。如果环氧乙烷的共聚比小于36m0le%，则导电辊(诸如充电辊或显影辊)的电阻会不足。因此，在表氯醇橡胶中，环氧乙烷的共聚比可以为大约38m0le%至大约58mole%。表氯醇橡胶可被单独使用或者可与其他基础橡胶(base rubber)混合使用。就挤塑特性和成本而言，基于按重量计算100份的其他基础橡胶，可使用按重量计算大约5份至大约100份的表氯醇橡胶。在成像设备的辊的另一实施例中，轴也可包括多层加强纤维，而非在前述实施例中描述的单层加强纤维。图3是根据本公开的另一实施例的成像设备的辊的截面图。参照图3，具有多层结构的辊可包括轴51，包括内层51a和围绕内层51a的外层51b ;弹性体52，围绕轴51。在所述多层结构中，内层51a可包括成本较低且不损害辊的刚性、抗拉强度或耐热性的加强纤维，而外层51b可包括成本可能较高但机械特性比内层51a的机械特性更好(例如，刚性更强)的加强纤维。对于需要充电能力的辊而言，考虑到成本效益，可使用导电的加强纤维来围绕内层。轴51的内层直径与外层直径之比可以是大约0. 85或更小，在一些实施例中，轴51的内层直径与外层直径之比可以是大约0.01至大约0. 85，在另一些实施例中，轴51的内层直径与外层直径之比可以是大约0. 05至大约0. 8。当轴51的内层直径与外层直径之比在这些范围内时，即使在多层结构的内层51a中使用其强度通常不足以形成单层轴的机械性差的纤维，也可提高轴51的整体机械强度。在一个实施例中，轴51的内层51a可包括玻璃纤维，而外层51b可包括碳纤维。为了保持轴51的整体刚性，在内层51a中使用的玻璃纤维的量可比在外层51b中使用的碳纤维的量大。外层51b中的碳纤维使得能够在不添加导电剂的情况下制造具有充电能力的辊。根据本公开的另一实施例，一种制造成像设备的辊的方法可包括下述步骤将连续丝束形式的至少一种加强纤维供应到包含熔融粘合剂树脂的浸溃浴；通过拉伸浸有熔融粘合剂树脂的连续丝束形式的所述至少一种加强纤维来制造轴；用弹性体涂覆所述轴的外表面。下面，将详细描述制造成像设备的辊的方法。在搅拌器中将熔融粘合剂树脂和其他添加剂(例如，脱模剂、硬化剂等)充分混合并将其注入到浸溃浴中。使缠绕在圆柱形杆上的连续丝束或纱线形式的加强纤维经过浸溃浴，以浸有粘合剂树脂，然后利用拉挤成型在塑模机中进行模制，从而制造初始轴(preliminary shaft)。对于具有多层结构的轴而言,使两种连续丝束形式的加强纤维分别经过浸溃浴，在塑模机的入口之前以内层 和外层的形式聚集，并利用拉挤成型进行模制。塑模机中的拉挤速度可以为大约5cm/min至大约200cm/min,浸溃后的加强纤维被保持的模制时间可以为大约I分钟至大约4分钟，塑模机的温度可以为大约140°C至大约160°C。根据塑模机的模具的形状，初始轴的截面形状可以是例如圆形、矩形或三角形截面形状。利用无心抛光机对初始轴的表面进行抛光以获得期望的外径，接着利用用于阶梯切割(St印-cut)和D切割(D-CUt)的专用加工机器进行加工，从而获得最终轴。然后，用弹性体涂覆轴的外表面，从而获得用于成像设备的辊。可利用各种已知的方法来执行涂覆。例如，可将轴预先放置在塑模机中，其间，可在轴的周围浇注弹性材料(例如，聚氨酯模制材料)，并使其固化。另一方法可包括利用弹性材料模制管并通过压力将轴插入到弹性的管中。另一方法可包括在轴的外表面涂覆粘合剂并在大约100°c至大约120°C的高温下将弹性材料片附着到轴的外表面。在橡胶弹性体被用于涂覆轴之前或之后，如果有必要，橡胶弹性体可被硫化。当通过拉挤浸有粘合剂树脂的加强纤维来制造轴时，加强纤维的长度可被调节成与轴的长度相等。在这种情况下，通过支撑整个轴，加强纤维可显著提高辊的抗弯强度。另一方面，当利用通常的注射成型来制造传统的树脂轴时，为了使塑模机平稳地运行，仅添加具有几毫米短长度的加强材料。然而，在用弹性体涂覆这种传统的树脂轴之后，传统的树脂轴的抗弯强度会在抛光工艺期间降低。在根据上述实施例的用于成像设备的辊中，利用加强纤维和粘合剂树脂而非利用金属来制造所述轴。因此，由于材料的重量轻，所以材料成本和工艺成本降低，分配成本较低且易搬运。所述轴还具有提高的耐腐蚀性、耐化学性和耐油性。一般的金属轴大部分由镀有镍(Ni)或锌(Zn)的易切削钢制成，或者通过使用昂贵的不锈钢而制成。因此，一般的金属轴的材料成本高。对于金属轴而言，用于阶梯切割金属轴的两端的加工成本以及用于驱动齿轮总成(driving gear assembly)的D切割的加工成本也很高。金属轴的结构越复杂，加工成本会越高。然而，根据本公开的实施例，轴可由加强纤维和粘合剂树脂以及添加剂(例如，硬化剂、脱模剂等，添加剂为可选)形成，因此其材料成本低。相对于加工一般的金属轴所需的成本，用于被模制成圆棒形式的树脂轴的切削、阶梯切割和D切割加工的成本非常低。根据另一实施例，可通过以下述方式形成内层和外层以更低的成本制造所述轴在内层中使用较大量的价格比碳纤维相对便宜的玻璃纤维，在外层中使用比玻璃纤维的量少的量的碳纤维。根据本公开的实施例，所述轴的重量大约为一般的金属轴的重量的五分之一，并且容易搬运，从而降低了分配成本。主要通过汽车、火车、船舶等运输的摩擦辊由于冲击而频繁振动或掉落，这在摩擦辊较重时更加严重，从而导致大量的调色剂漏出。然而，可通过使用根据本公开的实施例的重量轻的轴来防止这些问题。用于一般的金属轴的材料在潮湿的环境下容易被腐蚀。当长时间置于潮湿的仓库中时，即便是镀有镍(Ni)或锌(Zn)的易切削钢也会被腐蚀，因此对产品性能和图像品质产生负面影响。此外，镀有Ni或Zn的易切削钢本身对弹性材料的附着性差，尤其会通过空气泡沫而与弹性材料分离，从而降低了产品产出率。然而，根据实施例，包括加强纤维和粘合剂树脂的轴与弹性材料高度相容，从而具有强的附着性。此外，由于轴的重量轻，因此驱动系统可具有轻的重量，从而功耗较低。根据本公开的用于成像设备的辊可在各种成像设备(诸如打印机、传真机、复印机等)中用作显影辊、供应辊、清洁辊、充电辊、转印辊等。根据实施例，成像设备包括图像载体，静电潜像形成在所述图像载体上；显影辊，将调色剂供应到图像载体；供应辊，将调色剂供应到显影辊；充电辊，给图像载体充电，其中，显影辊、供应辊和充电辊中的至少一个是在前述实施例中描述的辊。如图I中所示，根据实施例的成像设备可包括图像载体11、显影辊12、调色剂供应辊13、调色剂14、调色剂层调节装置15、充电装置16、清洁刮片17、激光扫描单元(LSU) 18和转印辊19，其中，显影辊12和充电装置16中的一个包括在图2中示出的轴31和弹性体32。在根据实施例的成像设备的充电机构中，在被充电装置16充电之后，图像载体11暴露于LSU 18，从而在图像载体11上呈现静电潜像。通过调色剂供应辊13将调色剂14供应到显影辊12。通过调色剂层调节装置15使供应在显影辊12上的调色剂14变薄而形成均匀 的层，同时使所述调色剂14摩擦带电。经过调色剂层调节装置15的调色剂14使图像载体11上的静电潜像显影成调色剂图像，然后调色剂图像通过转印辊19被转印到纸上，并被定影装置(未示出)定影。通过清洁刮片17去除在转印到纸上之后残留在图像载体11上的调色剂。电子照相成像设备可包括根据本公开的实施例的辊作为显影辊。电子照相成像设备的示例包括通常的电子照相成像设备，其包括激光打印机、LED头打印机、传真机、复印机和多功能外围设备。将参照下面的示例进一步详细地描述公开的实施例。下面的示例仅仅是为了说明性目的并不意在限制本发明的范围。示例 I在搅拌器中将按重量计算100份的乙烯基酯基粘合剂树脂(SAMHWA PAINT IND.CO，. LTD/POLIMASTER HT-340)、按重量计算3份的脂肪酸酯基脱模剂(Technik ProductInc. /TECH LUBE KP-175)以及按重量计算5份的过氧化酯基硬化剂(Seki Arkema/LuperoxTBEC)充分混合，并将其放入用于拉挤成型的浸溃浴中。使直径为7 的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(12K，Toray Co. ,Japan)经过浸溃浴，并利用圆形模具进行模制，以获得外径为大约5. 2mm且长度为大约257mm的初始轴。拉挤速度为40cm/min,浸溃后的碳纤维在模具中保持和固化的时间为2. 5分钟，模制温度为160°C。利用无心抛光机对初始轴进行加工，以使其具有5mm的外径，接着进行阶梯切割和D切割加工，以制造最终轴。最终轴中的碳纤维的长度为257mm，对应于轴的长度。用乙基醋酸乙烯酯(ethylvinylacetate,EVA)基热溶胶(Samsunggratech co. /HCF 600)涂覆轴的外表面，在110°C的高温下附着聚氨酯泡沫(MF-80Foam，可从IN0AC，Co. , Japan获得)弹性体，以制造外径为12. 4mm的供应棍。示例 2除了使用聚酯基粘合剂树脂(SAMHWAPAINT IND. CO, . LTD/POLIMASTER HT-320)之外，按照与示例I中的方式相同的方式制造供应辊。示例3
除了使用环氧基粘合剂树脂(JEILCHEMICAL CO,Ltd. /JT-205A)之外，按照与示例I中的方式相同的方式制造供应辊。示例 4
在搅拌器中将按重量计算100份的乙烯基酯基粘合剂树脂(SAMHWA PAINT IND.CO，. LTD/POLIMASTER HT-340)、按重量计算3份的脂肪酸酯基脱模剂(Technik ProductInc. /TECH LUBE KP-175)以及按重量计算5份的过氧化酯基硬化剂(SEKI ARKEMA/Luperox TBEC)充分混合，并将其放入用于拉挤成型的浸溃浴中。使直径为7 y m的玻璃纤维(2200TEX，可从KCC Co.，Ltd，Korea获得)以及直径为7 y m的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(12K,Toray Co. ,Japan)经过浸溃浴，并利用圆形模具按照下述方式进行模制玻璃纤维被布置为形成芯，碳纤维被布置为围绕玻璃纤维，从而获得初始轴。初始轴具有多层结构，该多层结构包括包含玻璃纤维的内层和包含碳纤维的外层。内层的外径为3_，外层的外径为5.2mm。初始轴的长度为257mm。拉挤速度为40cm/min，浸溃后的纤维在模具中保持和固化的模制时间为2. 5分钟，模制温度为160°C。利用无心抛光机对初始轴进行加工，以使其具有5mm的外径，接着进行阶梯切割和D切割加工，以获得最终轴。最终轴中的碳纤维和玻璃纤维的长度为257mm，对应于轴的长度。用乙基醋酸乙烯酯(EVA)基热熔胶涂覆轴的外表面，在110°C的高温下附着聚氨酯泡沫(MF-80Foam，可从IN0AC，Co.，Japan获得)弹性体，以获得外径为12. 4mm的供应辊。示例5除了轴的内层的外径为3mm且外层的外径为5mm之外，按照与示例4中的方式相同的方式制造供应棍。比较示例I除了通过对金属SUS 416进行切割来制造轴以使其具有5mm的直径和257mm的长度之外，按照与示例I中的方式相同的方式制造供应辊。比较示例2除了通过利用一般的注射成型由按重量计算100份的含碳聚甲醛(POM)树脂(LGChem, CF-610)、按重量计算100份的玻璃纤维(直径为9 y m且长度为3mm，CS03-JAFT-2,可从Akira Fiber Glass Co.获得)以及按重量计算12份的导电碳(Vulcan XC-72,可从Cabot Co. ,Ltd.获得)来制造直径为5mm且长度为257mm的导电轴之外,按照与示例I中的方式相同的方式制造供应辊。对在示例I至示例5以及比较示例I和比较示例2中制造的供应辊的机械强度(抗弯强度)以及耐热性、耐腐蚀性和耐化学性进行评价。结果在下面的表I中示出。评价方法抗弯强度利用内部制造的夹具来测量抗弯强度，当在标记点之间相距200mm的情况下将200gf(克力)和400gf的载荷施加到轴的中间时，所述夹具测量轴的中间的垂向位移(displacement of sagging)。
_0] 实际的机械强度评价利用配备在三星打印机ML-1665K中的作为显影单元的一部分的多个供应辊中的每个来进行实际评价。当在20张纸上连续打印全黑色图案(all-black pattern)时,基于下面的标准评价在供应辊中是否出现调色剂供应故障，或者何时出现调色剂供应故障。评价标准◎:供应辊中没有出现调色剂供应不足
〇在全黑色图案的一半部分之后看到浓度差异A :在全黑色图案的一半部分之后发现供应辊中调色剂不足X :在全黑色图案的起始部分发现供应辊中调色剂不足_7] 耐热性在60°C的温度条件下将每个轴放置24小时，同时在标记点之间相距200mm的情况下将300gf和500gf的重量悬挂在轴的中间。然后，在将重量移除之后每个轴不会回到其初始状态的永久垂向变形被解读为失效(runout)，然后基于下面的标准评价耐热性。评价标准◎:未发现变形(300g_重量基准)〇0.01彡变形< 0.02(300g_重量基准)A :0. 02 彡变形< 0. 04 (300g-重量基准)X :0. 04彡变形(300g_重量基准)耐腐蚀性在35°C ±2°C的温度下，在每个试验轴上执行盐水喷雾试验。以I. 25kg/cm2s的压力喷洒5wt% (重量百分比)的NaCl水溶液达4小时，并观察轴表面上的变化，诸如生锈。评价标准◎:在喷洒之后，在轴表面上未发现污点〇在喷洒之后，在轴表面上发现一个污点(不考虑污点的大小)A :在喷洒之后，在轴表面上发现两个污点X :在喷洒之后，在轴表面上发现三个或更多个污点表I示例I 示例2 示例3 示例4示例5比较示比较示
_______例I 例2
轴的轴的
单层碳单层碳单层碳内径内径SUS 416单层碳
纤维纤维纤维 3 mm3mm单层纤维
轴的材料和直彳圣
轴的抽的
轴的直轴的直轴的直轴的直轴的直
外後外径
径5 径5 径:径5 径:5
5 mm5 mm
mm mm 5 mmmm mm
玻璃玻璃纤维纤维
轴中的加强纤维3671436714
36714 36714 36714 ^^ _ - 333.3
的L/D碳纤碳纤
维 维
_____36714 36714___
(如果具有多层结
构)内层直径与外 --- 0.6 0.8--
层直後之比________
实际评^
OOOO O◎X
价
机械强--------
0.079 0.079 0.079 0.115 0.162 0.049 0.265
度(抗弯 200 gf
^mm mm mm mm mm mm mm
强度)--------
0.181 0.181 0.181 0,218 0.324 0.087 0.602
400 gf
mm mm mm mm mm mm mm
耐热彳生(热应变) O__o__o__o__o__O__a
耐腐蚀性◎◎◎◎◎▲◎
拉挤成扭挤成拉挤成拉挤拉挤>主射成
制造方’法型型 T成型成型切割型参照表1，与采用SUS 416金属轴的比较示例I的辊相似，示例I至示例5的辊具有良好的机械强度(被测量为抗弯强度)，而不考虑它们是具有单层结构还是多层结构。示例I至示例5的辊均具有显著提高的耐腐蚀性和耐化学性，并被认为即使被长时间储存在潮湿的仓库中也不会使功能劣化且不会导致图像品质降低。与示例I至示例5不同，考虑到注射成型方法的限制(即，不能使用与轴的长度对应的长纤维)，使用直径为9 u m且长度为3mm的玻璃纤维来制造比较示例2的辊。因此，比较示例2的辊被示出为具有极低的抗弯强度和耐热性。在比较示例2的辊中，当对轴的外表面进行抛光时，弹性体中央区域的直径显著减小，从而形成倒冠形状。这是由树脂轴的抗弯强度相对于抛光压力不足造成的。虽然已经参照本公开的示例性实施例具体示出并描述了本公开，但是本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的 精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种成像设备的辊，所述辊包括 轴，包含加强纤维和粘合剂树脂； 弹性体，围绕所述轴的外表面， 其中，加强纤维的平均长度与平均直径之比为大约15000 I至大约50000 I。
2.如权利要求I所述的辊，其中，加强纤维包括从由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、全芳香族聚酯纤维、超强度聚乙烯纤维、聚苯并恶唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯硫醚纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维和金属纤维组成的组中选择的至少一种。
3.如权利要求I所述的棍，其中，加强纤维的平均长度为大约IOOmm至大约500mm。
4.如权利要求I所述的辊，其中，所述轴具有多层结构，该多层结构包括内层和围绕内层的外表面的外层。
5.如权利要求4所述的辊，其中，所述轴的内层直径与外层直径之比是0.85或更小。
6.如权利要求4所述的辊，其中，所述内层包含玻璃纤维，所述外层包含碳纤维。
7.如权利要求I所述的辊，其中，所述粘合剂树脂包括从由聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺树脂组成的组中选择的至少一种。
8.如权利要求I所述的辊，其中，相对于按重量计算100份的粘合剂树脂，所述轴包含按重量计算大约40份至大约250份的加强纤维。
9.如权利要求I所述的辊，其中，所述弹性体包括从由聚氨酯橡胶、丙烯腈橡胶、表氯醇橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、丁腈橡胶、丙烯腈丁二烯异戊二烯橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃基树脂、氟基聚合树脂、聚氨酯泡沫和硅泡沫组成的组中选择的至少一种。
10.如权利要求I所述的辊，其中，所述辊是成像设备的显影辊、供应辊、清洁辊、充电辊或转印辊。
11.一种制造成像设备的辊的方法，所述方法包括下述步骤 将连续丝束形式的至少一种加强纤维供应到包含熔融粘合剂树脂的浸溃浴； 通过拉伸浸有熔融粘合剂树脂的连续丝束形式的所述至少一种加强纤维来制造轴； 用弹性体涂覆所述轴的外表面。
12.如权利要求11所述的方法，其中，加强纤维包括从由玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、全芳香族聚酯纤维、超强度聚乙烯纤维、聚苯并恶唑纤维、聚苯并噻唑纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯硫醚纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维和金属纤维组成的组中选择的至少一种。
13.如权利要求11所述的方法，其中，加强纤维的平均长度为大约IOOmm至大约500mmo
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂树脂包括从由聚酯树脂、乙烯基酯树月旨、环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺树脂组成的组中选择的至少一种。
15.一种成像设备，所述成像设备包括 图像载体，静电潜像形成在所述图像载体上； 显影辊，用于将调色剂供应到图像载体； 供应辊，用于将调色剂供应到显影辊；充电辊，用于给图像载体充电，其中，显影辊、供应辊和充电辊中的至少一个包括如 权利要求I所述的辊。
全文摘要
本发明提供一种成像设备的辊、制造该辊的方法及包括该辊的成像设备。所述辊包括轴，包含加强纤维和粘合剂树脂；弹性体，围绕所述轴的外表面，其中，加强纤维的平均长度与平均直径之比(L/D)为大约15000∶1至大约50000∶1。
文档编号B32B7/12GK102636971SQ2012100315
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月9日 优先权日2011年2月9日
发明者朴东真, 李勇勋, 白明输, 郑喜元, 金文荣, 金顺男 申请人:三星电子株式会社