显影辊及其制造方法

专利名称：显影辊及其制造方法
技术领域：
本发明涉及复印机、传真机、激光打印机等显影装置上使用的显影辊及其制造方法，特别是，涉及非磁性一成分色料调色剂显影方式的显影装置中使用的显影辊及其制造方法。
以前，激光打印机等显影装置主要是使用磁性的二成分色料调色剂显影方式。但是，由于近年来地球环境的保护以及资源的节约日渐受到重视，使用非磁性一成分色料调色剂的显影方式开始受到注目，它的实用化正在不断发展，该色料调色剂不需回收不产生废的色料调色剂，且色料调色剂盒中的色料调色剂能全部用完。
这种非磁性一成分色料调色剂显影方式的显影装置基本上包括感光鼓、为了在感光鼓上形成静电潜影而使用的静电潜影形成手段的直接接在感光鼓上的旋转显影辊、供给显影辊非磁性一成分色料调色剂的由聚氨酯海绵制的供给辊等组成的色料调色剂供给部分、由使得显影辊上供给的色料调色剂厚度均一的聚氨酯橡胶、氨基甲酸乙酯树脂制成的刀片等构成的色料调色剂限制部分。一般的，首先，以静电潜影手段所规定的图像情报为基础在感光鼓表面形成静电潜影，色料调色剂供给部分在显影辊表面提供色料调色剂，色料调色剂限制部分对显影辊上供给的色料调色剂进行限制使之厚度均一，在显影辊的表面形成均一的色料调色剂薄层。在表面形成了厚度均一的色料调色剂薄层的显影辊是按在感光鼓上形成的静电潜影的顺序将色料调色剂附着在感光鼓及其端部。从而实现色料调色剂显影。
在这种非磁性一成分色料调色剂显影方式的显影装置上使用的显影辊，是通过其表面附着了通过摩擦接触带上正电或负电的色料调色剂的导电性辊构成的。通常，所述导电性辊在构成辊主体的导电性芯材(芯金)圆柱面上具有由导电性材料形成的导电层结构。以前，作为形成这种导电层的导电性材料使用的是导电性橡胶材料，该导电性橡胶材料以硅胶、丙烯腈丁二烯橡胶、聚胺酯橡胶、硅变性乙烯丙烯橡胶等橡胶材料为基础，配合了碳黑或金属粉等材料以使这些材料具有导电性。
但是，硅胶和硅变性乙烯丙烯橡胶中含有低分子的硅氧烷，由于它向表面移动，因而存在着与显影辊接触的感光鼓表面被低分子的硅氧烷污染的问题。另外，由于丙烯腈丁二烯橡胶使用硫磺或硫磺衍生物作加硫剂也会使感光鼓表面被加硫剂污染。另一方面，聚胺酯橡胶虽然几乎不污染感光鼓的表面，但其体积阻力随环境改变变化较大(即阻力的环境依存性大)，因此存在缺乏实用性的问题。
因此，为了解决以前基础橡胶的导电层存在的问题，特别是感光鼓表面的污染问题，特许第2504978号公报公开了在基础橡胶的导电层表面设置被覆层的技术。该被覆层是由聚胺酯树脂和带有官能团的含氟化合物的反应产物(含氟聚氨酯树脂)形成的。该被覆层可以阻止基础橡胶的导电层中的上述移动性污染物质的移动，因此可以防止该移动性污染物质对感光鼓表面的污染。
但是，具有由含氟聚胺酯形成的被覆层的显影辊存在发生所谓负重影的问题。即，例如如果将字符背景有黑实体部分的蜡纸印刷，印刷后的纸存在黑实体部分的字符很浅的问题，对此一直在寻求解决的方法。
因此，本发明的主要目的是提供一种不产生负重影或可大幅度减少负重影产生的显影辊。
本发明进一步的目的，也是其主要课题，是提供一种不污染感光鼓表面且不发生负重影的显影辊及其制造方法。
本发明的另一目的是提供一种能控制摩擦带电列使之既适合带正电的色料调色剂又适合带负电的色料调色剂的显影辊及其制造方法。
从本发明的第一个方面看，是提供一种显影辊，具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上的被覆层，其特征是，该被覆层的厚度为30μm以下4μm以上，且其至少表面部分是由多孔材料构成的。
从本发明的第一个方面看，上述被覆层至少在表面部分设置的孔的大小优选的是3μm以下0.1μm以上，此外更优选的是被覆层全部由有多孔材料构成。
从本发明的第一个方面看，导电层优选的是由导电性橡胶材料形成的。
从本发明的第一个方面看，通常被覆层包含聚醇和异氰酸盐的反应产物。或者，被覆层也可以包含聚醇、异氰酸盐和带有活泼氢的活性硅油的反应产物。在这些情况中，聚醇最优选的是含氟的聚醇。
从本发明的第二个方面看，是提供一种显影辊，它具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上的被覆层，其特征是，该被覆层是将反应混合物置于该聚醇和该异氰酸盐的反应条件下可得到的产物，该反应混合物含有气孔形成剂，该气孔形成剂包含聚醇、异氰酸盐及挥发性硅油。
为了制造这种显影辊，本发明提供了显影辊的制造方法，该方法的特征是具有以下工序准备在周面上设置了导电层的芯金；将含有聚醇、异氰酸盐及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物应用于该导电层的表面以及将该反应混合物置于该聚醇和该异氰酸盐的反应条件下。
另外，本发明提供一种显影辊，它具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上设置的被覆层，该被覆层是以将混合物置于该聚醇及该活性硅油和该异氰酸盐化合物的反应条件下可得到的产物，所述混合物含有气孔形成剂，所述气孔形成剂包含聚醇、具有活泼氢的活性硅油、异氰酸盐化合物及挥发性硅油。
为了制造这种显影辊，本发明提供了显影辊的制造方法，该方法的特征是具有以下工序准备在周面上设置了导电层的芯金；将含有聚醇、具有活泼氢的活性硅油、异氰酸盐化合物及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物应用于该导电层的表面以及将该反应混合物置于该聚醇及活性硅油和该异氰酸盐化合物的反应条件下。
在本发明中，上述聚醇优选的是含氟聚醇，更优选的是以四氟化乙烯单体为主成分的聚醇共聚物。
在本发明中，上述活性硅油优选的是以下的通式(1)或(2)表示的物质
在通式(1)和(2)中，各R表示-C3H6OC2H4OH或-C3H6OCH2-C(CH2OH)2C2H5,n表示20以下的整数。
发明的被覆层可以通过上述含氟聚醇与上述活性硅油的混合比率控制其摩擦带电列。
另外，本发明的导电层优选的是由付与了硅胶、丙烯腈丁二烯橡胶、硅变性乙烯丙烯橡胶、聚胺酯橡胶中的任意一种橡胶导电性的材料形成的。


图1是表示本发明涉及的显影辊构成的概略剖面图；图2是表示本发明实施例6的显影辊表面的表面状态的100倍扫描电子显微镜照片。
图3是表示本发明实施例6的显影辊表面的表面状态的500倍扫描电子显微镜照片。
图4是表示实施例6的显影辊的导电层和被覆层剖面的3000倍扫描电子显微镜照片。
下面结合附图对本发明作详细的说明。
图1是概略的表示本发明涉及的显影辊剖面的剖面图。
如图1所示，本发明的显影辊10基本上具有圆柱状的导电性辊主体(芯金)12、设置的将该芯金12的圆柱面实质上全部覆盖的导电层14以及将导电层的外周面实质上全部覆盖的被覆层16。
本发明的芯金与以前的芯金没有特别的不同之处，可以是用铁等金属制成的。
本发明的导电层14优选的是由以弹性聚合物材料为基础并在其中配合了碳黑、金属粉末等导电性付与剂的导电性弹性聚合物材料形成的。作为基础的弹性聚合物材料可以使用硅胶、丙烯腈丁二烯橡胶、硅变性乙烯丙烯橡胶、聚胺酯橡胶等合成橡胶材料，或热可塑性氨基甲酸乙酯树脂等热可塑性弹性体。本发明优选的基础聚合物材料是合成橡胶材料，从而导电层优选的是用导电性橡胶材料形成的。另外，导电性付与剂优选的是，以导电层14呈现出102～1010Ω·cm的体积阻力为比例在基础聚合物材料中配合的。而且导电层14优选的是具有20°～60°的JIS A硬度。
另外，由于显影辊10与感光鼓、色料调色剂限制部分同尖端部分形成接触，基础导电层14的压缩变形较大，并会在显影辊上残留尖端痕迹，给图像带来较坏的影响。因此，导电层14的构成材料优选的是70℃时在25％压缩负荷下放置22小时后呈现出5％以下压缩永久变形，但实际上其压缩永久变形在10％以下也可以毫无防碍的使用。
本发明的被覆层16，其表面及内部结构与以前的被覆层不同。本发明的被覆层16至少其表面部分是由多孔材料特别是微小多孔材料构成的，优选的是被覆层16全部由那样的多孔材料构成。被覆层16至少在表面部分具有的多孔材料，优选的是其大小达到与其接触的色料调色剂粒子不能进入其中的程度。更优选的是孔的大小在3μm以下0.1μm以上，最好的是0.1～1μm。被覆层16特别优选的是全部由具有这样大小的孔的多孔材料构成。
另外，本发明的被覆层其厚度优选的是30μm以下4μm以上。如果厚度超过30μm，所得到的被覆层表面会有变得粗糙的趋势，另一方面如果厚度不足4μm，其被覆层就不能起到作为屏障层防止基础导电层14中的污染物质向表面移动的作用，而且具有其耐损耗性降低的趋势。被覆层16的厚度最优选的是约10～20μm。
本发明的被覆层，例如可以通过将含有聚醇、异氰酸盐化合物及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物放置在聚醇和异氰酸盐化合物的反应条件下生成。更具体的说，是将上述反应混合物放置在聚醇和异氰酸盐反应生成聚氨基甲酸乙酯(聚醇通过异氰酸盐硬化)的充分的温度条件下(此反应中挥发性硅油挥发)。挥发性硅油在此反应中挥发，并由此使反应产物聚氨基甲酸乙酯成为微小多孔材料，起到气孔形成剂的作用。这种场合下，不言而喻被覆层16包含聚醇和异氰酸盐的反应产物。
上述聚醇优选的是在常温(20～30℃)下是液态的，可以使用各种聚醇。被覆层16必须是具有带电性的，优选的是聚醇和异氰酸盐反应生成摩擦带电列大的被覆层(聚氨基甲酸乙酯)。这样的聚醇，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样的聚醚聚醇作为优选例。
但是，本发明使用的聚醇最优选的是含氟聚醇。含氟聚醇不仅与异氰酸盐反应生成具有较大摩擦带电列的被覆层，而且生成的被覆层的阻力环境依存性减小。含氟聚醇的含氟率越高摩擦带电列带的负电越多。这种含氟聚醇的优选例是以三氟化乙烯单体为主原料的共聚物(含有三氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇)、以四氟化乙烯单体为主原料的共聚物(含有四氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇)。这些含氟聚醇，市售的有大金工业(株)生产的商品泽弗尔(含有四氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇)、旭玻璃工业(株)生产的鲁米氟隆(含有三氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇)。也可以使用市售的大日本油墨化学工业(株)生产的商品名为德芬隆的含氟聚醇。这样的含氟聚醇，例如，是以四氟化乙烯单体为主原料的，至少含有与之共聚的丙烯酸的羟基单羧酸酯和/或丙烯酸的乙二醇单酯总共2摩尔。这些含氟共聚物聚醇，通过上述丙烯酸酯单体获得OH成分(丙烯酸的羟基单羧酸酯上的羧基的OH、丙烯酸的乙二醇单酯上的未被酯化的乙二醇OH)。
本发明最优选的是含有四氟化乙烯单体并一起为主成分的共聚物聚醇。
上述异氰酸盐化合物优选的是使用二苯甲烷二异氰酸盐(MDI)、三氯乙烯二异氰酸盐(TDI)、六甲撑二乙氰酸盐(HDI)等二异氰酸盐及其缩二脲变性体、异三聚氰酸变性体、氨基甲酸乙酯变性体等。最优选的异氰酸盐化合物是HDI及其缩二脲变性体、异三聚氰酸变性体、聚氨基甲酸乙酯变性体等。异氰酸盐化合物的分子链越长，生成的聚氨基甲酸乙酯被覆层16具有越高的柔软性。
本发明使用的挥发性硅油是，在聚醇和异氰酸盐化合物反应生成聚氨基甲酸乙酯被覆层16的温度条件下，到生成聚氨基甲酸乙酯的反应(聚醇通过异氰酸盐硬化)结束为止可以实质上全部挥发的硅油。如果到聚醇和异氰酸盐生成聚氨基甲酸乙酯的反应实质上结束为止硅油没有完全挥发，就会在生成的聚氨基甲酸乙酯层(被覆层16)上残留硅油，有污染感光鼓表面的危险。最希望的是，挥发性硅油具有挥发性，在150℃加热时在30分钟之内可完全挥发。最优选的挥发性硅油是与使用的聚醇和异氰酸盐不反应的非活性硅油。作为挥发性硅油，除二甲基硅油、环状硅油之外，其烷基异构体、聚醚异构体等的衍生物也可以较好的使用。在这其中优选的是具有10个以下硅氧烷键单位(-SiO-)的硅油。为了使其具有不活泼性，各-SiO-键单位中硅的2个剩余的原子价分别被烷基、芳烷基、芳基等不带有活泼氢的有机基饱和，如果是直链的硅油其两端也要带有上述非活性有机基。
聚醇和异氰酸盐化合物以聚醇的羟基当量与异氰酸盐化合物的异氰酸盐基当量的比大约为1∶1的比例含在上述混合物中，也有含有稍稍过剩异氰酸盐化合物的情况。另外，挥发性硅油优选的是其含量为所使用的聚醇的重量的1-30％，更优选的是其含量为所使用的聚醇的重量的5-20％
被覆层16最优选的是，根据需要将反应混合物通过喷涂等方法涂在已涂了底漆的导电层14的表面并作为薄膜，在聚醇和异氰酸盐化合物可以反应的温度下，通常是约100～200℃，加热该涂膜时生成的，该反应混合物含有分散在良好溶剂中的上述液态聚醇(特别是液态含氟聚醇)、异氰酸盐化合物及由挥发性硅油形成的气孔形成剂，以及根据需要一同分散在溶剂中的付与被覆层导电性的导电性付与剂(例如碳黑、金属粉末等)和/或填充材料(例如二氧化硅)。这种情况下，使用的溶剂是具有与挥发性硅油同样的挥发性或更高的挥发性的溶剂，例如醋酸丁酯等。通常，涂膜的硬化程度为20～60％。
如果聚醇和异氰酸盐化合物的混合物中存在挥发性硅油，将混合物喷涂在导电层14上之后，由于溶剂的存在，挥发性硅油就可以通过溶剂作媒介存在于聚醇和已氰酸盐的混合物中。但是，如果通过加热溶剂不断挥发，不溶于聚醇和异氰酸盐化合物的混合物中的挥发性硅油就会不再能溶在聚醇和异氰酸盐的混合物中。结果，挥发性硅油在聚醇和异氰酸盐的混合物中形成互相分离的许多小液滴，生成以聚醇和异氰酸盐的混合物为连续相(海)以挥发性硅油的小液滴为岛的所谓海岛构造。而且，将溶剂挥发后的具有海岛构造物质进一步加热，在聚醇和异氰酸盐反应生成聚氨基甲酸乙酯的过程中，形成岛的挥发性硅油的小液滴就会挥发，其挥发的部分形成孔，从而聚氨基甲酸乙酯被覆层16成为多孔的材料。
由多孔材料形成的被覆层16的各孔的大小如上所述，但它可以由使用的挥发性硅油的种类决定，上面给出的挥发性硅油的例子每一个都可以提供这种范围内的孔的大小。
另外，本发明人发现全部如上所述，通过异氰酸盐化合物和作为优选聚醇的含氟聚醇反应生成的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆层16，由于氟的存在其摩擦带电列带有很强的负电，但是，在生成聚氨基甲酸乙酯的反应中由于与含有活泼氢的活性硅油共存，形成被覆层的聚氨基甲酸乙酯中导入了含硅氧烷键的成分，可使微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆层的摩擦带电列发生改变。在含氟聚醇和异氰酸盐化合物的反应中所加入的该活性硅油可将其硅氧烷成分导入聚醇和异氰酸盐化合物反应生成的聚氨基甲酸乙酯中。硅氧烷或硅酮其自身的摩擦带电列是带正电的，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层16带有越多的正电。即，通过改变加入的活性硅油的量可以控制被覆层的摩擦带电列。这种情况下，不言而喻，被覆层16包含聚醇及活性硅油和异氰酸盐的反应产物(硅酮变性聚氨基甲酸乙酯)。
上述含有活泼氢的活性硅油是可以与异氰酸盐反应的，例如具有氨基(伯胺和/或仲胺)的硅油、具有硫醇基的硅油、具有羟基的硅油(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。这些活性硅油市售的有氨基变性硅油、硫醇基变性硅油、羧基变性硅油、酚变性硅油、甲醇变性硅油等。在本发明中可以使用在仅一端、两端和/或侧链上带有上述活性有机基团的硅油。优选的是使用在硅油的骨架中具有键合了的氢的硅油。
更优选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以下的整数。特别优选的硅油是各R为-C3H6OC2H4OH时通式(1)表示的硅油，其中n最优选的是10。这种活性硅油在市面上也有销售。
为了形成由导入了这种硅油的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯构成的被覆层，可以在与微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆层有关的上述反应混合物中再加入上述具有活泼氢的活性硅油，将该混合物如上所述涂在导电层上，并使之在相同的反应条件下进行反应。在反应中，挥发性硅油呈现出如上所述的挥发过程，活性硅油与含氟聚醇(及异氰酸盐)一起构成连续相。虽然通过该反应导入了硅油，但仍可以得到具有与未导入硅油的上述微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯同样大小的孔的微小多孔材料含氟聚氨基甲酸乙酯被覆层。在这种情况下，反应混合物中羟基当量加上活泼氢当量与异氰酸盐当量的比为1∶1，也可以存在稍稍过剩的异氰酸盐。
含氟聚醇和活性硅油的混合比率中如果活性硅油大量过剩，就会在得到的被覆层中表现出很强的硅酮化合物的特性，产生被覆层的耐损耗性降低的不良影响，因此不是优选的。一般的，含氟聚醇和活性硅油的重量比优选的是1∶3以下，在这个范围内改变活性硅油的比例，可以使被覆层的摩擦带电列从带负电荷到带正电荷之间改变。
另外，市售的活性硅油中有含本发明使用的挥发性硅油10重量％以上的。使用这种含有大量的挥发性硅油的活性硅油制品时，随活性硅油的用量不同，存在没有必要另外添加用于形成多孔材料的挥发性硅油(即含有的挥发性硅油就这种使用)的情况，也存在可另外少量添加挥发性硅油的情况，因此有必要在事前用凝胶渗透色谱法等分析手段把握活性硅油中挥发性硅油的量。
本发明的显影辊10，构成其最外层的被覆层16由以上说明的多孔材料形成，这样其表面由于所述的孔构成了微观上的粗糙面，与以前的最外层形成平滑面的显影辊相比作用在色料调色剂上的镜像力比较缓和。结果，本发明的显影辊，进一步促进了色料调色剂供给部分除去残留的色料调色剂的作用，使新的色料调色剂容易附着在所述最外层的表面。因此，本发明的显影辊与以前表面平滑的显影辊相比，较难产生由显影辊表面的残留色料调色剂引起的负重影。另外，由于构成本发明的显影辊最外层的被覆层16是多孔材料，因此具有弹性，有外力时容易变形，而且由于色料调色剂粒子形成了柔软的被膜，色料调色剂不会被感光鼓和尖端部分损坏。
以下结合实施例说明本发明，但本发明并不仅限于此。实施例1在外径为10mm的铁制的轴芯金上被覆体积阻力为106Ω·cm、JIS A硬度为45°的导电性硅胶，制成外径为16mm的橡胶被覆辊。
另一方面，在含氟聚醇(大金工业社生产的泽弗尔)100重量份和导电性碳黑(キャボット社生产)5重量份中加入醋酸丁酯300重量份，用分散机使之分散。在该分散物中加入挥发性硅油(信越化学工业社KF96L)5重量份，搅拌，形成主剂。在主剂中加入作为硬化剂的聚氨基甲酸乙酯变性六甲撑二异氰酸盐(旭化成工业社生产的杜拉盐)调制成涂层材料A，其中主剂中羟基的当量与硬化剂中异氰酸盐的当量的比为1∶1。将这种涂层材料A涂装在上述被覆辊上，其厚度为10μm，风干后于160℃加热40分钟形成所期望的微小多孔材料被覆层。该被覆层圆周方向的表面粗糙度为4μm。比较例除不添加挥发性硅油以外，采用与实施例1相同的方法制成具有非多孔材料(致密)被覆层的显影辊。该被覆层圆周方向的表面粗糙度为4μm。
<负重影试验>
按实施例1制成的显影辊，为了与按比较例制成的显影辊相比评价作为显影辊的性能是否具有优越性，在使用了带正电的色料调色剂的三田工业社生产的激光打印机(DP-560)中装入按实施例1和比较例制成的各显影辊，印刷规定的具有黑实体部分的试验图，调查在多次印刷后纸的黑实体部分是否发生字符的重影。使用的试验图表用A4大小的纸，具有由印刷了多数字符的多数字符行形成的字符区域以及其字符区域下侧印刷了多数黑四角图形的图形区域，在图表两侧部分印刷了与字符区域交叉并延长到图形区域的纵向的带状黑实体部分。图形区域存在于2个黑实体部分之间。
结果，实施例1的显影辊未见发生负重影，而比较例的显影辊发生了负重影。因此，证实被覆层的多孔材料具有防止负重影发生的效果。
其次，为了证实由于在被覆层中通过化学反应导入了具有羟基的活性硅油会导致带负电的被覆层中的正电量增加，在以下的实施例2～8中改变具有羟基的硅油的量制成摩擦带电列不同的变性聚氨基甲酸乙酯被覆玻璃板。实施例2除不添加导电性碳黑以外，调制与实施例1的涂层材料A具有相同组成的涂层材料B，将其涂装在玻璃板上，厚度为10μm，风干后，于160℃加热40分钟，形成所期望的微小多孔材料。实施例3
主剂中加入甲醇变性的活性硅油(信越化学工业社生产的X-22-160AS各R为-C3H6OC2H4OH,n为10时通式(1)表示的硅油)10重量份，并且调整挥发性硅油对于含氟甲醇和活性硅油总量的比使之与实施例2的主剂中挥发性硅油对于含氟甲醇的比相同，调制与实施例2相同的涂层材料C。与实施例2同样使用该涂层材料C在玻璃板上形成微小多孔材料被覆层。实施例4制作除将甲醇变性的活性硅油的量改变为25重量份以外，与实施例3相同的具有微小多孔材料被覆层的玻璃板。实施例5制作除将甲醇变性的活性硅油的量改变为50重量份以外，与实施例3相同的具有微小多孔材料被覆层的玻璃板。实施例6制作除将甲醇变性的活性硅油的量改变为75重量份以外，与实施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。
并且制作除使用本实施例调制的涂层以外，与实施例1相同的显影辊。实施例7制作除将甲醇变性的活性硅油的量改变为100重量份以外，与实施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。实施例8制作除将甲醇变性活性硅油的量改变为150重量份以外，与实施例3相同的具有微小多孔材料的玻璃板。
<摩擦带电试验>
为了调查摩擦带电列，将按实施例2～8制成的玻璃板的被覆层系列互相摩擦使之摩擦带电，使用表面电位计(门罗社生产)测定其带电电位是带正电还是带负电，顺次测定实施例2～8的玻璃板的摩擦带电列。结果，实施例2带负电，实施例2～8所带的正电按顺序增强，得出具有羟基的活性硅油的量越多所带正电越强的结论。
<扫描电子显微镜观察>
被覆层由多孔材料构成，为了证实显影辊表面3μm以下的孔有无数个，使用扫描电子显微镜给实施例6制成的显影辊的被覆层表面拍摄照片。该照片如图2至图4所示。图2是显影辊的被覆层表面的100倍照片，图3是显影辊的被覆层表面的500倍照片，图4是导电层(导电性硅胶层)和被覆层的剖面3000倍照片。通过观察这些照片，可以得知本发明的显影辊的被覆层是具有3μm以下无数孔的多孔材料。实施例9为了与实施例1的显影辊对比看看实际上带正电的色料调色剂是否可以用在打印机上，在实施例1的主剂中加入实施例3中使用甲醇变性活性硅油75重量份，导电性碳黑和挥发性硅油的比例也按实施例1调整，与实施例1同样的制作显影辊。
<失光试验1>
在使用带正电色料调色剂的三田工业社生产的激光打印机(DP-560)上装入实施例9制成的显影辊，印刷规定的试验图表。使用的试验图表在A4大小的纸的上部印刷着长宽约为20mm的总共四个黑四角和白四角，并按黑四角、白四角、黑四角、白四角的顺序相互分隔，其下部在与上部中央的黑四角相对应的位置印刷着白四角，与上部两侧的黑四角与白四角之间的位置相对应的位置印刷着2个黑四角。使用色差计(美能达社生产)测定亮度，用印刷前纸的亮度减去印刷后纸上的试验图表中与白四角对应部分的亮度所得到的值除以印刷前纸的亮度得到的值(％)即为失光量。
在三田工业社生产的DP-560上装入的显影辊的失光量为0.5％，因此以0.5％以下为合格其余不合格来进行评价。结果，实施例1的显影辊失光量为0.2％，是合格的，实施例9的显影辊失光量为2％不合格，相对于带正电的色料调色剂带负电多的实施例1的显影辊显示出良好的结果，与实施例1相比带正电多的实施例9的显影辊得出失光量大不能使用的结果。实施例10在外径为10mm的铁制轴芯金上被覆体积阻力为106Ω·mJISA硬度为25°的导电性硅胶制作外径为20mm的辊。并且制作被覆了与实施例1相同的被覆层的显影辊。实施例11将实施例10的显影辊的被覆层改变为实施例9的被覆层，制作显影辊。
<失光试验2>
在使用带负电的色料调色剂的日本电器社生产的マルチラィタ-2200NW2上装入实施例10和实施例11制成的显影辊，使用与上述失光试验相同的方法测定失光量。
由于在日本电器社生产的マルチラィタ-2200NW2上装入的显影辊的失光量为2％，以2％以下为合格其余不合格来进行评价。结果实施例10失光量为3％不合格，实施例11失光量为1.5％合格，对应于带负电的色料调色剂带正电多的实施例11显示出良好的结果，与实施例11相比带负电多的实施例10得出失光量大不能使用的结果。
根据该结果可以得知，对于使用带正电的色料调色剂的打印机来说不含活性硅油的实施例1的被覆层的配合是有效的，对于使用带负电的色料调色剂的打印机来说也与活性硅油反应的实施例9的被覆层的配合是有效的。而且根据该结果，本发明的被覆层可以通过调整活性硅油的量使之对应于带正电的色料调色剂和带负电的色料调色剂两种情况。
另外，上述实施例制成的显影辊都不污染所使用的显影装置的感光鼓表面。
按照上述本发明，可以提供能够抑制负重影产生的显影辊。此外，本发明的显影辊不污染感光鼓表面。此外，以前显影辊的被覆层只能使用带正电或带负电一种极性，而本发明的被覆层可以通过改变活性硅油的简单配比从而改变摩擦带电列，无论带何极性，都能很容易的制作具有最合适的摩擦带电量的显影辊。因此，本发明的显影辊非常适用于非磁性一成分色料调色剂的显影装置。
权利要求
1．显影辊，具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上的被覆层，其特征在于，该被覆层具有30μm以下4μm以上的厚度，并且至少其表面部分由多孔材料构成。
2．如权利要求1所述的显影辊，其特征在于，至少在被覆层表面部分设置的孔的大小为3μm以下0.1μm以上。
3．如权利要求2所述的显影辊，其特征在于，被覆层全部由多孔材料构成。
4．如权利要求1至3中任意一项所述的显影辊，其特征在于，导电层是由导电性橡胶材料形成的。
5．如权利要求1至4中任意一项所述的显影辊，其特征在于，被覆层包含聚醇和异氰酸盐的反应产物。
6．如权利要求5所述的显影辊，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
7．如权利要求1至4中任意一项所述的显影辊，其特征在于，被覆层包含聚醇。异氰酸盐及具有活泼氢的活性硅油的反应产物。
8．如权利要求7所述的显影辊，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
9．显影辊，具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上的被覆层，其特征在于，该被覆层是将含有聚醇、异氰酸盐化合物及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物置于该聚醇和该异氰酸盐化合物的反应条件下得到的。
10．显影辊，具有芯金、设置在该芯金周面上的导电层和设置在该导电层周面上的被覆层，其特征在于，该被覆层是将含有聚醇、具有活泼氢的活性硅油、异氰酸盐化合物及包含挥发性硅油的气孔形成剂的混合物置于该聚醇及该活性硅油和该异氰酸盐化合物的反应条件下得到的。
11．如权利要求9或10所述的显影辊，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
12．如权利要求11所述的显影辊，其特征在于，含氟聚醇是含有四氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇。
13．如权利要求9至12中任意一项所述的显影辊，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以下的整数。
14．如权利要求11至13中任意一项所述的显影辊，其特征在于，被覆层的摩擦带电列可以通过含氟聚醇和活性硅油的混合比例来控制。
15．如权利要求9至14中任意一项所述的显影辊，其特征在于，导电层是由硅胶、丙烯腈丁二烯橡胶、硅变性乙烯丙烯橡胶、聚胺酯橡胶中的任意一种橡胶付与了导电性后所得到的材料形成的。
16．显影辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤准备在周面设置了导电层的芯金，使含有聚醇、异氰酸盐化合物及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物适用于导电层的表面，以及将该反应混合物置于该聚醇和该异氰酸盐的反应条件下。
17．显影辊的制造方法，其特征在于，包括以下步骤准备在表面设置了导电层的芯金，使含有聚醇、具有活泼氢的活性硅油、异氰酸盐及包含挥发性硅油的气孔形成剂的反应混合物适用于该导电层的表面，以及将该反应混合物置于该聚醇及活性硅油和该异氰酸盐的反应条件下。
18．如权利要求16或17所述的显影辊的制造方法，其特征在于，聚醇是含氟聚醇。
19．如权利要求18所述的显影辊的制造方法，其特征在于，含氟聚醇是含有四氟化乙烯单体并以其为主成分的共聚物聚醇。
20．如权利要求17至19中任意一项所述的显影辊的制造方法，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以下的整数。
21．如权利要求17至20中任意一项所述的显影辊的制造方法，其特征在于，被覆层的摩擦带电列可通过改变含氟聚醇和活性硅油的混合比例来控制。
22．如权利要求16至21中任意一项所述的显影辊的制造方法，其特征在于，导电层是由硅胶、丙烯腈丁二烯橡胶、硅变性乙烯丙烯橡胶、聚胺酯橡胶中的任意一种橡胶付与了导电性后所得到的材料形成的。
全文摘要
具有芯金(12)、设置在芯金(12)的周面上的导电层(14)、设置在导电层周面上的被覆层(16)的显影辊。被覆层(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构成。
文档编号B23P15/00GK1222691SQ9812655
公开日1999年7月14日 申请日期1998年12月25日 优先权日1997年12月26日
发明者平山中 申请人:日东工业株式会社