专利名称：显影辊及成像装置的制作方法
显影辊及成像装置
技术领域：
本发明涉及显影辊，尤其是应用于打印机、复印机内将墨粉转移至静电潜像承载构建(感光鼓)使静电潜像形成可见的墨粉图像的显影辊及成像装置。
背景技术：
通常，打印机、复印机都由静电潜像承载构建(也称感光鼓)、为感光鼓充电的的充电辊、将墨粉转移至感光鼓使静电潜像形成可见的墨粉图像的显影辊、将墨粉由感光鼓转印至其它介质上的转印辊等导电胶胶辊构成。近几年来，以打印机为代表的成像设备在人们的日常生活中得到了广泛的普及，并且打印机的小型化已经成为一种趋势。在这种背景下，不含磁粉的单组分墨粉得到了迅速的普及。当使用含有磁粉的双组分墨粉时，由于电磁作用，墨粉可以相对容易的传输到感光鼓上。但是若是用无磁性的单组分墨粉时，不能在使用磁性来传输到感光鼓上。对于显影辊，为了保证显影辊和感光鼓之间的辊系宽度，显影辊的基本构造都是金属轴芯外侧包覆有弹性体，有些为了防止小分子析出污染感光鼓，通常也会在弹性层外
包覆一层树脂层。对于显影辊，弹性层具有均匀的电特性，对于打印图像质量是至关重要的。目前，现有大多数显影辊俱是在金属轴芯外侧包覆有导电弹性体，即在作为弹性体的橡胶中使之含有导电剂，一般采用电子导电(例如金属、炭黑等导电剂)和离子导电两种导电模式，对于离子导电性橡胶，橡胶中存在醚键或酯键，橡胶整体显示亲水性。这样，特别是在高温高湿环境下，由于吸水，电阻值有降低的趋势，相反在低温低湿环境下，由于橡胶通过干燥，电荷载体的游离离子浓度下降，因 此离子导电性下降，电阻值上升。简而言之，即离子导电模式的显影辊电阻对环境的依附性太强，会直接影响显影辊的性能。对于电子导电显影辊，由于炭黑或金属氧化物等导电性物质一般很难分散于橡胶中，以至于显影辊的电特性不稳定而且随着添加量的增加，弹性层的硬度也会明显增加，这样会导致打印浓度不均匀的缺陷，并且硬度过高也会导致感光鼓严重划伤。对于上述问题，中国专利局公开的专利文献CN102243459A提出使用四丁基高氯酸铵或N- 丁基-3-甲基吡啶鎗双(三氟甲磺酰)亚胺中的一种来解决电阻稳定性方面的问题，但是此专利存在严重缺陷:I)、氯醚橡胶的加工性很差，而且压缩永久变形大；2)、氯醚橡胶为主体橡胶，氯醚橡胶中由于含有氯，具有较高的表面自由能，这样墨粉和墨粉中的添加剂容易附着于氣酿橡I父表面，墨粉粘附在显影棍表面对初始带电图像影响不大，但是随着打印的进行便会产生鬼影、底灰等缺陷；3)、氯醚橡胶属于强极性橡胶，具有离子导电性，橡胶自身环境稳定性便很差；4)、四丁基高氯酸铵或N-丁基-3-甲基吡啶鎗双(三氟甲磺酰)亚胺价格都非常昂贵，而且单独使用四丁基高氯酸铵或N- 丁基-3-甲基吡啶鎗双(三氟甲磺酰)亚胺并不能保证很好的环境稳定性。
发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术缺陷，提供一种对环境依附性小，电特性均一，硬度低的显影辊胶辊。本发明提供的显影辊技术方案是:一种显影辊，包括金属轴芯及含有导电剂的导电弹性体，所述导电弹性体包覆所述金属轴芯，所述导电弹性体中的导电剂为占该导电弹性体橡胶质量份数5-50%的四丁基高氯酸铵和聚乙二醇的混合物。具体地，所述导电剂占导电弹性体中橡胶质量份数的10-30%，优选10-30%。具体地，所述导电剂是由固态聚乙二醇与四丁基高氯酸铵组成。优选地，所述四丁基高氯酸铵与固态聚乙二醇的比例为2:8飞:4。优选地，所述聚乙二醇的分子量范围为2000-10000。优选地，所述导电弹性体是由丁腈橡胶和顺丁橡胶共混组成，其中顺丁橡胶占该混合胶质量份数的20%-60%，丁腈橡胶占该混合胶质量份数的40-80% ；优选地，所述导电弹性体固有电阻在104-1011 Q。优选地，所述导电弹性体硬度ASKERA在30-80 °之间。
本发明还提供了一种成像装置，包括上述所述的显影辊。本发明提供的显影辊，选用四丁基高氯酸铵和聚乙二醇的混合物作为导电弹性体的导电剂，其具有较为均匀的电特性，能调整电性能，使显影辊电阻均匀，可在不增加弹性体硬度的同时，保证显影辊电阻具有较小的环境依赖性和较低的电压依赖性，即具有优异的环境稳定性和电压稳定性，并且该导电剂不会析出污染感光鼓，能够有效的避免打印图像不均匀等打印缺陷。采用上述显影辊的成像装置，打印图像密度均匀，图像质量好，品质高，具有广阔的应用前景。
图1为本发明显影辊结构示意图。
具体实施方式
为实现本发明目的，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1，本发明提供的显影辊实施例结构包括金属轴芯1、覆盖该金属轴芯I的导电弹性体2。所述金属轴芯I材料没有特殊限制，具体可使用不锈钢、铝、铁、镍、铝合金等金属材料，也可以由导电树脂构成。所述导电弹性体2中的橡胶主要使用丁腈橡胶和顺丁橡胶。其中顺丁橡胶含量控制在导电弹性体2中的橡胶总量的20%-60%，丁腈橡胶的含量控制在40%-80%。对于顺丁橡胶，若含量低于20%，则显影辊导电弹性体2的弹性将会变差，若高于70%，则整个导电弹性体2橡胶体系的电阻会变高。对于丁腈橡胶，若含量低于40%，则不能很好的保证导电弹性体2配方体系的电阻，若高于80%，则导电弹性体2橡胶的混炼性、整个显影辊的研磨性和尺寸精度都会变差。对于丁腈橡胶，可以使用丙烯腈含量在43%以上的及高丙烯腈含量的丁腈橡胶或丙烯腈含量在36-43%的高丙烯腈含量的丁腈橡胶、丙烯腈含量25-35%的中丙烯腈含量的丁腈橡胶，也可以使用丙烯腈含量在24%以下的低丙烯腈含量丁腈橡胶。但是考虑到环境稳定性，优选丙烯腈含量在25-35%的丁腈橡胶。对于顺丁橡胶，可以使用市面上任意一款顺丁橡胶，可以用非充油顺丁橡胶，如BR9000、BR9002、BR9003、BR9004、BR9100等；也可以使用充油顺丁橡胶，如BR9175、BR9075、BR9073等。但是考虑到对OPC的污染情况，优选非充油顺丁橡胶。进一步地，为了保证良好的辊隙宽度，对导电弹性体2的硬度做一定的限制，其ASKER A控制在30-80°之间，优选在30-50°之间。由于现有显影辊弹性体中的导电剂之电子导电体系如炭黑导电、金属粉末导电等存在导电剂分散不均匀和电压依附性强的问题。因此，本发明显影辊导电弹性体2中的导电剂选择离子导电体系，为了克服离子导电剂环境稳定性差的问题，经过大量实验，提供了在不增加导电弹性体硬度、导电性优秀、环境依附性非常小而且很容易分散的离子导电剂，该导电剂选用四丁基高氯酸铵和聚乙二醇的混合物，可满足上述要求。其中聚乙二醇为固体聚乙二醇，四丁基高氯酸铵与聚乙二醇比例范围为2:8-6:4。上述范围中，当四丁基高氯酸铵所占比例少于20%时，则显影辊的电阻会增加，若高于60%则会大大增加显影辊的成本。所述四丁基高氯酸铵可以使用市面上任意一款四丁基高氯酸铵，固体聚乙二醇要求分子量范围为2000-10000，如PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG8000等，考虑到电性能和稳定性综合性质，优选PEG2000。大量试验证明，本发明显影辊中，导电剂添加量应控制在整个橡胶质量份数的5%-50%，最好控制在10%-30%。若低于5%则电阻值可能过高，若高于50%虽对电阻的影响不大,但显影辊环境稳定性会变差,成本也会增加很多。关于导电剂的制备方法，所有固体混合的方法都适用于本发明，具体可采用下述步骤:首先将两种成分的粉末或片状固体在三辊机上研磨粉碎研细，然后分别按照一定的比例使两种固体在三辊机上混炼、研磨均匀即可。本发明显影辊中导电弹性体2制备过程中，交联剂可以选自元素硫、硒、碲，含硫化合物如二硫化二吗啡啉、四硫化二吗啡啉、烷基苯酚一硫化物等，还可以是有机过氧化物如过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯等，也可以是醌类、胺类、树脂类化合物。这些交联剂可以一种单独使用也可以是两种或两种以上共混使用。本发明中显影辊中导电弹性体2制备过程中，使用硫化剂的同时还可以使用硫化助剂，硫化助剂选自二硫代氨基甲酸盐如二丁基二硫代氨基甲酸钠等，黄原酸盐如乙基黄原酸锌等，秋兰姆类一硫化四甲基秋兰姆等，噻唑类如二硫化二苯并噻唑等，次磺酰胺类如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或一种以上。进一步地，本发明中显影辊中导电弹性体2制备过程中，硫化活性剂选自氧化锌、氧化镁、一氧化铅、硬脂酸、碳酸锌中的一种或一种以上。显影辊的制备方法:
I)使用密闭式炼胶机或开放式炼胶机，素炼丁腈橡胶和顺丁橡胶，然后向密炼机内投入氧化锌、硬脂酸、碳酸钙、炭黑、离子导电剂、硫磺等填料，加至上述混炼胶中，并分散均匀，得到导电混炼胶；2)使用挤出机成型，成型过程中中间插入轴芯，使其预成形为中间是金属轴芯1、外层为导电弹性体2的胶辊；3)将该预成型胶辊放入硫化罐中，在150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型。4)使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。下面结合实施例多本发明进一步详述。实施例1:将丁腈橡胶40份、顺丁橡胶60份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑(补强炭黑)15份、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=2:8) 10份、硫磺1.5份，在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯1，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。实施例2:将丁腈橡胶40份、顺丁橡胶60份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑(补强炭黑)15份、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=3:7) 10份、硫磺1.5份，在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。本实施例中，除离子导电剂组份比例不同外，其余均和实施例1相同。实施例3:将丁腈橡胶40份、顺丁橡胶60份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑15份(补强炭黑)、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=4:6) 10份、硫磺1.5份，在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。本实施例中，除离子导电剂组份比例、不同外，其余均和实施例1相同。实施例4:将丁腈橡胶30份、顺丁橡胶70份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑15份、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=2:8)10份、硫磺1.5份在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。
然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。本实施例中，除混炼胶橡胶组成比例不同外，其余均和实施例1相同。对比例1:将丁腈橡胶40份、顺丁橡胶60份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑15份、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=1:9)10份、硫磺1.5份在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。本实施例中，除离子导电剂组份比例不同外，其余均和实施例1相同。对比例2:将丁腈橡胶40份、顺丁橡胶60份；氧化锌5份、硬脂酸I份、碳酸钙20份、1#炭黑15份、离子导电剂(四丁基高氯酸铵:聚乙二醇=2:8)3份、硫磺1.5份在开放式炼胶机或密闭式炼胶机上将他们混炼均匀，得到导电橡胶组合物。然后将导电橡胶组合物挤出机成型，成型过程中中间插入金属轴芯，使其形成中间为金属轴芯，外层为导电弹性体的胶辊。最后将该预成型胶辊放入硫化罐中，以150°C、压力0.4MPa的条件下，加热1.5h，通过硫化交联反应使胶辊真正成型，并使用砂轮将胶辊外层研磨掉，并控制尺寸。本实施例中，除离子导电剂添加份数与实施例1不同外，其余均和实施例1相同。对比例3:本实施例中，除混炼胶橡胶组成比例(丁腈橡胶20份、顺丁橡胶80份)与实施例3不同外，其余均和实施例3相同。对比例4:与实施例1相比，本实施例使用2#导电炭黑20份做导电剂，其余均和实施例1相同。对比例5:与实施例3相比，本实施例橡胶选择100份氯醚橡胶，其余均和实施例1相同。对比例6:与对比例5相比，本实施例橡胶选择100份氯醚橡胶，使用2#导电炭黑15份作为导电剂，其余均和实施例1相同。上述实验结果见表I。表I
权利要求
1.一种显影辊，包括金属轴芯及含有导电剂的导电弹性体，所述导电弹性体包覆所述金属轴芯，其特征在于:所述导电弹性体中的导电剂为占该导电弹性体橡胶质量份数5-50%的四丁基高氯酸铵和聚乙二醇的混合物。
2.如权利要求1所述的显影辊，其特征在于:所述导电剂占导电弹性体中橡胶质量份数的 5%-50%，优选 10-30%。
3.如权利要求1所述的显影辊，其特征在于:所述导电剂是由固态聚乙二醇与四丁基高氯酸铵组成。
4.如权利要求1所述的显影辊，其特征在于:所述四丁基高氯酸铵与固态聚乙二醇的比例为2:8 6:4。
5.如权利要求1所述的显影辊，其特征在于:所述聚乙二醇的分子量范围为2000-10000。
6.如权利要求1-5任一项所述的显影辊，其特征在于:所述导电弹性体是由丁腈橡胶和顺丁橡胶共混组成，其中顺丁橡胶占该混合胶质量份数的20%-60%，丁腈橡胶占该混合胶质量份数的40-80% ； 如权利要求1-5任一项所述的显影辊，其特征在于:所述导电弹性体固有电阻为104-1011 Ω。
7.如权利要求1-5任一项所述的显影辊，其特征在于:所述导电弹性体硬度ASKERA在30-80。之间。
8.一种成像装置，其特征在于:包括权利要求1-7任一项所述的显影辊。
全文摘要
本发明提供了一种显影辊，包括金属轴芯及覆盖该金属轴芯的导电弹性体，所述导电弹性体中的导电剂为占该导电弹性体橡胶质量份数5-50%的四丁基高氯酸铵和聚乙二醇的混合物，所述四丁基高氯酸铵与聚乙二醇的比例为2:8~6:4。本发明还提供了一种成像装置，包括上述显影辊。本发明提供的显影辊具有较为均匀的电特性，能调整电性能，使显影辊电阻均匀，可在不增加弹性体硬度的同时，保证显影辊电阻具有较小的环境依赖性和较低的电压依赖性，即具有优异的环境稳定性和电压稳定性，并且该导电剂不会析出污染感光鼓，能够有效的避免打印图像不均匀等打印缺陷。采用上述显影辊的成像装置，打印图像密度均匀，图像质量好，品质高。
文档编号C08K5/04GK103105762SQ201210572498
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者曹方敏, 佟振双, 孟鸿, 李绍昌, 周宏辉, 羊辉 申请人:深圳市乐普泰科技股份有限公司