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    Einehalbleitende Walze, die einen Schaft (12), eine Basisschicht mitniedriger Härte(14), die auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes ausgebildet ist, und eine Beschichtungsschicht (16),die durch Beschichten radial auswärts der Basisschicht mit niedrigerHärte ausgebildetist, beinhaltet, wobei die Beschichtungsschicht derart ausgebildetist, dass ein Kautschukmaterial oder ein elastomeres Material durchwenigstens ein Harzvernetzungsmaterial vernetzt wird.
    公开号:DE102004004575A1
    申请号:DE200410004575
    申请日:2004-01-29
    公开日:2004-10-14
    发明作者:Motoharu Komaki Ishihara；Akihiko Komaki Kaji；Yasuki Komaki Ohtake；Hirofumi Komaki Okuda
    申请人:Sumitomo Riko Co Ltd；
    IPC主号:G03G15-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine halbleitende Walze,wie etwa eine Entwicklungswalze, zur Verwendung in Büroautomatisierungs-(OA)Maschinenoder Vorrichtungen, wie etwa elektrofotografische Kopiermaschinen,Drucker und Telekopiervorrichtungen.
    [0002] HalbleitendeWalzen, wie etwa eine Entwicklungswalze und eine Aufladungswalze,sind in Büroautomatisierungs-(OA) Maschinen oder Vorrichtungen, wie etwa elektrofotografischenKopiermaschinen, Druckern und Telekopiervorrichtungen eingebaut.Zum Beispiel ist die Entwicklungswalze eingebaut, sodass diese inKontakt mit dem Toner kommt, sodass ein latentes elektrostatischesBild, das auf der äußeren umlaufenden Oberfläche einerfotoempfindlichen Trommel, als ein Bildtragemedium, gebildet ist,in ein sichtbares Bild entwickelt wird. Die Aufladungswalze istin den Maschinen eingebaut, sodass die Aufladungswalze rotiert wird, während diesein Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel gehalten wird. Soführendie halbleitenden Walzen jeweilige Funktionen durch.
    [0003] Genauerbeschrieben trägtdie Entwicklungswalze eine Schicht aus Toner auf ihrer äußeren umlaufendenOberfläche.Die Entwicklungswalze und die lichtempfindliche Trommel werden rotiert,währenddie Entwicklungswalze in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommelgehalten wird, auf welcher das latente Bild gebildet ist, sodassdas latente Bild in ein Tonerbild entwickelt wird. Die Aufladungswalzeund die lichtempfindliche Trommel werden rotiert, sodass die Aufladungswalze,auf welcher eine Spannung angelegt wird, in Presskontakt mit der äußeren umlaufendenOberflächeder lichtempfindlichen Trommel gehalten wird, um hierdurch die äußere umlaufendeOberflächeder lichtempfindlichen Trommel aufzuladen.
    [0004] Derartige,vorstehend beschriebene halbleitende Walzen, beinhalten einen geeignetenSchaft (Metallkern) als einen elektrisch leitenden Körper undeine elektrisch leitende Basisschicht mit einer geeigneten Dicke,die auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes gebildet ist, und durch einen festen elastischen Körper zusammengesetztist, einen geschäumtenelastischen Körperoder dergleichen. Die halbleitenden Walzen beinhalten ferner, sofernbenötigt,eine Zwischenschicht bzw. intermediäre Schicht und eine Oberflächenschichtin der Form einer Widerstands-Einstellungsschichtund einer Schutzschicht, die radial auswärts der Basisschicht ausgebildetsind, zum Zweck des Einstellens des elektrischen Widerstands derWalze und zum Schützender Basisschicht, die eine relativ niedrige Härte aufweist.
    [0005] Inden letzten Jahren hat es zunehmenden Bedarf nach hoher Bildqualität und Energiesparen(Verminderung des elektrischen Leistungsverbrauchs) bei den Büroautomatisierungs-(OA)Maschinenoder Vorrichtungen, wie etwa Kopiermaschinen, Druckern und Telekopiervorrichtungen,gegeben. Um einen derartigen Bedarf zu erfüllen, wird anstelle eines herkömmlich verwendetenzerkleinerten Toners ein sphärischerPolymertoner mit einer relativ kleinen Teilchengröße und Teilchengrößenunterschiedund einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet, sodass die Tonerteilchengleichförmigaufgeladen werden können.
    [0006] Wennein Kontaktdruck zwischen der halbleitenden Walze und der lichtempfindlichenTrommel relativ groß ist,tendiert der Polymertoner mit einem erniedrigten Schmelzpunkt dazu,durch Erweichen gebrochen oder deformiert zu werden, und die Teilchendes Toners tendieren dazu, sich zu aggregieren, was es erschwert,die beabsichtigte hohe Bildqualität und das Energiesparen zuerreichen. Angesichts hiervon muss die halbleitende Walze derartangeordnet werden, dass sie eine sorgfältige Handhabung des Tonerssicherstellt, um eine großeSpannung zu verhindern, die auf den Toner wirkt. Hierzu wird dieHärte derBasisschicht, welche die Härteder Walze beeinflusst, herabgesenkt. Ferner werden die intermediäre Schichtund die Oberflächenschichtaus einem weichen Kautschukmaterial oder einem elastomeren Materialgebildet, angesichts der Tatsache, dass die Walze dazu tendiert,zu zerknittern oder Falten zu bilden, wenn eine Differenz zwischender Härteder Basisschicht und der Härteder Zwischen- oder Oberflächenschicht,die radial auswärtsvon der Basisschicht ausgebildet sind, zunimmt.
    [0007] Wenndie intermediäreSchicht oder die Oberflächenschichtgebildet wird, indem das Kautschukmaterial oder das Elastomermaterialgemäß einembekannten Beschichtungsverfahren, wie etwa Eintauch- oder Walzenbeschichtungsverfahrenauf der Basisschicht mit niedriger Härte gebildet wird, insbesondereauf der Basisschicht mit niedriger Härte, die durch einen festen,elastischen Körperzusammengesetzt ist, besitzt die intermediäre Schicht oder die Oberflächenschicht,die als die Beschichtungsschicht dient, keine ausreichende Vernetzungsdichte,sodass die Walze keinen ausreichend hohen Abriebswiderstand zeigenkann, um einer langen Nutzungsdauer zu widerstehen. Zudem besitzendie Beschichtungsschichten von individuellen Walzen verschiedeneDickewerte aufgrund eines Voranschreitens von Sengschaden der Kautschukkomponentein der Beschichtungsflüssigkeit.In diesem Fall besitzen die Walzen nicht die beabsichtigte Oberflächenbedingung, diezum Erreichen der hohen Bildqualität benötigt wird. Wenn die Menge desVernetzungsmittels, das zu der Beschichtungsflüssigkeit zugegeben wird, verringertwird, um zu ermöglichen,dass die Beschichtungsflüssigkeitbei Raumtemperatur mit hoher Stabilität gelagert wird, ohne an demSengschaden zu leiden, schreitet das Vernetzen oder Vulkanisierennicht voran, was in nicht erwünschterWeise eine Zeitdauer erhöht,die zur Vulkanisierung benötigtwird, und die Produktionseffizienz verschlechtert. Zudem wird dieVernetzungsdichte der Beschichtungsschicht in nicht erwünschterWeise herabgesenkt.
    [0008] Daim Allgemeinen die Menge der Beschichtungsflüssigkeit, die für das Beschichtungsverfahrenzum Ausbilden der intermediäreSchicht oder der Oberflächenschichtgebildet wird, größer istals diejenige, die tatsächlichin dem Beschichtungsverfahren verwendet wird, wird ein Teil derBeschichtungsflüssigkeitunvermeidlicherweise nicht verbraucht. Die nicht verwendete Beschichtungsflüssigkeitwird angesichts der Kosten wiedergewonnen und recycelt. In dem Recyclingverfahrenschreitet der Sengschaden der Kautschukkomponente in der Beschichtungsflüssigkeitvoran, sodass die Beschichtungsflüssigkeit dazu tendiert, geliertzu werden, wobei Agglomerate hergestellt werden. Wenn die Beschichtungsflüssigkeit,welche die Agglomerate beinhaltet, auf die äußere Oberfläche der Basisschicht beschichtetwird, leidet die Walze unerwünschterweisean Oberflächendefekten,was die Ausschussrate erhöht.
    [0009] Herkömmlicherweisewird die Oberflächeder halbleitenden Walze, insbesondere die Oberfläche der Entwicklungswalze, leichtaufgeraut, um deren Tonerübertragungsfähigkeitzu verbessern. Zum Beispiel wird die Oberfläche der Basisschicht in geeigneterWeise durch Schleifen oder Formen aufgeraut, sodass die Walze einegewünschteOberflächenrauheitbesitzt. Alternativ wird, wie in JP-A-2000-330372 offenbart, ein Aufrauungsmittel,wie etwa ein sphärischerToner, zu der Beschichtungsschicht gegeben (die als die intermediäre Schichtoder die Oberflächenschichtdient), sodass die Walze eine gewünschte Oberflächenrauigkeitaufweist. Aufgrund der Verwendung des Polymertoners, der vorstehendbeschrieben wurde, wird das gleichförmige Aufladen des Toners zumErreichen einer hohen Bildqualitätrealisiert. Um eine weiter verbesserte Bildqualität zu erreichen,muss man die Oberflächenrauheitder Walze genau steuern. Wenn die intermediäre Schicht oder die Oberflächenschichtder Walze durch das Beschichtungsverfahren gebildet wird, besitzendie Beschichtungsschichten von individuellen Walzen in unerwünschterWeise unterschiedliche Dickenwerte, was es ziemlich erschwert, dieOberflächenrauheit,wie erwünscht,zu steuern.
    [0010] Dievorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend beschriebenenStands der Technik geschaffen. Es ist daher eine erste Aufgabe dervorliegenden Erfindung, eine halbleitende Walze bereitzustellen, dieeine Beschichtungsschicht beinhaltet, die gebildet wird, indem radialnach außenvon einer Basisschicht mit niedriger Härte beschichtet wird, welchehalbleitende Walze einen Abriebswiderstand zeigt, der hoch genugist, um einer lange Nutzungsdauer zu widerstehen, indem die Vernetzungsschichtder Beschichtungsschicht verbessert wird, und welche eine gewünschte Oberflächenbedingungmit hoher Genauigkeit besitzt, die auf die Leichtigkeit der Steuerungder Dicke der Beschichtungsschicht zurückgeht.
    [0011] Esist eine zweite Aufgabe der Erfindung, eine halbleitende Walze bereitzustellen,welche hoch ökonomischund effizient hergestellt wird, ohne an Defekten auf ihre Oberfläche aufgrundvon Agglomeraten zu leiden, welche von der Gelierung der Beschichtungsflüssigkeitzum Bilden der Beschichtungsschicht stammen; sogar wenn die Beschichtungsflüssigkeitrecycelt wird.
    [0012] Umdie vorstehend angegebenen Aufgaben zu erreichen, haben die Erfinderder vorliegenden Erfindung umfangreiche Studien durchgeführt undherausgefunden, dass beim Schwefelvernetzen (Schwefelvulkanisieren),das herkömmlicherweisezum Vernetzen (Vulkanisieren) der Beschichtungsschicht durchgeführt wird,die Vernetzungsdichte der Beschichtungsschicht aus den folgendenGründenverschlechtert wird: der Schwefel als das Vernetzungsmittel (Vulkanisierungsmittel)wandert in die Basisschicht mit niedriger Härte durch Erhitzen oder wirdin diese übertragen.Ferner wird die Inhibitorkomponente der Basisschicht, welche dasVernetzen der Beschichtungsschicht verhindert, in die Beschichtungsschicht übertragen.Die Erfinder haben ferner das Folgende herausgefunden: in der Beschichtungsschicht,welche das Schwefelvernetzungsmittel enthält, schreitet der Sengschadenbei Raumtemperatur mit der Zeit voran, was die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeitvergrößert. Wenndie Viskositätder Beschichtungsflüssigkeiteingestellt wird, indem ein Lösungsmittelverwendet wird, auf einen beabsichtigten Wert, der für das verwendeteBeschichtungsverfahren geeignet ist, wird die Menge der festen Komponentein der Beschichtungsflüssigkeitin unerwünschterWeise aufgrund der Zugabe des Lösungsmittelsgeändert,was es erschwert, die Dicke der Beschichtungsschicht zu steuern.Die Erfinder haben herausgefunden, dass die Beschichtungsschichteine hohe Vernetzungsdichte besitzt, wenn die Beschichtungsschichtdurch Harzvernetzen gebildet wird, in welcher der Kautschuk oderdas Elastomermaterial durch ein Harzmaterial als ein Vernetzungsmittelvernetzt wird, anstelle des herkömmlichen Schwefelvernetzens.Die halbleitende Walze, deren Beschichtungsschicht eine hohe Vernetzungsdichtebesitzt, die vorstehend beschrieben wurde, zeigt einen verbessertenWiderstand gegenüberVerschleiß.Da zudem die Beschichtungsflüssigkeit,welche das Harzvernetzungsmittel beinhaltet, nicht an einer Zunahmeihrer Viskositätaufgrund des Sengschadens des Kautschuks oder Elastomermaterialsleidet, das in der Beschichtungsschicht eingeschlossen ist, welcherSengschaden bei Raumtemperatur stattfindet, gibt es keinen Bedarf, dieViskositätdurch Zugabe des Lösungsmittelseinzustellen, sodass die Menge der festen Komponente, die in derBeschichtungsflüssigkeitenthalten ist, konstant gehalten wird, was es ermöglicht,die Dicke der Beschichtungsschicht zu steuern.
    [0013] Dievorliegende Erfindung ist, basierend auf den vorstehend beschriebenenUntersuchungen, entwickelt worden, und die vorstehend angegebenenAufgaben könnengemäß dem Prinzipder vorliegenden Erfindung gelöstwerden, welche eine halbleitende Walze inklusive eines Schaftesbereitstellt, eine Basisschicht mit niedriger Härte, die auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes gebildet ist, und eine Beschichtungsschicht, die gebildetwird, indem radial auswärtsder Basisschicht mit niedriger Härtebeschichtet wird, wobei die Beschichtungsschicht derart gebildetwird, dass ein Kautschukmaterial oder ein Elastomermaterial durchwenigstens ein Harzvernetzungsmittel vernetzt wird.
    [0014] Inder vorliegenden halbleitenden Walze, die wie vorstehend beschrieben,aufgebaut ist, wobei die Beschichtungsschicht gebildet wird, indemdas Harzvernetzungsmittel anstelle des herkömmlicherweise verwendeten Schwefelvernetzungsmittelsverwendet wird, wird effektiv verhindert, dass das Harzvernetzungsmittelin die Basisschicht mit niedriger Härte wandert oder übertragenwird, um hierdurch die Vernetzungsdichte der Beschichtungsschichtzu verbessern. Daher wird der vorliegenden halbleitenden Walze vorteilhafterweiseein Verschleißwiderstandgegeben, der hoch genug ist, um einer Langzeitnutzung zu widerstehen.
    [0015] Inder vorliegenden halbleitenden Walze beinhaltet die Beschichtungsflüssigkeitzum Ausbilden der Beschichtungsschicht das Harzvernetzungsmittel.Die Beschichtungsflüssigkeit,welche das Harzvernetzungsmittel beinhaltet, leidet nicht an einerZunahme der Viskositätaufgrund des Sengschadens des Kautschuk- oder Elastomermaterials,das darin eingeschlossen ist, welcher Sengschaden bei Raumtemperaturstattfindet, sodass die Viskosität,die in geeigneter Weise auf einen gewünschten Wert, abhängig vondem verwendeten Beschichtungsverfahren eingestellt ist, unverändert bleibt.Demgemäß bestehtkein Bedarf, die Viskosität durchZugabe des Lösungsmittelseinzustellen, sodass die Menge der festen Komponente, d.h. die Kautschuk- oderElastomerkomponente in der Beschichtungsflüssigkeit, konstant gehaltenwird, wodurch die Dicke der Beschichtungsschicht leicht gesteuertwerden kann, was ermöglicht,dass die halbleitende Walze eine gewünschte Oberflächenbedingungmit hoher Genauigkeit besitzt.
    [0016] Inder Beschichtungsflüssigkeit,welche das Harzvernetzungsmittel enthält, wird der Sengschaden des Kautschuk-oder Elastomermaterials verhindert und eine Gelierung oder Agglomerationder Beschichtungsflüssigkeitist nicht wahrscheinlich. Demgemäß leidet,sogar wenn die Beschichtungsflüssigkeitrecycelt oder wiederverwendet wird, die halbleitende Walze nichtan unerwünschtenOberflächendefektenaufgrund der Gelierung oder Agglomeration der Beschichtungsflüssigkeit.So wird mit der vorliegenden halbleitenden Walze eine hohe Ökonomieund eine hohe Produktionseffizienz erreicht.
    [0017] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder halbleitenden Walze gemäß der vorliegendenErfindung besitzt das wenigstens eine Harzvernetzungsmittel einearomatische Ringstruktur oder eine heterocyclische Struktur. Esist insbesondere bevorzugt, als das Harzvernetzungsmittel Phenol-Formaldehyd-Harzvom Resoltyp oder Xylol-Formaldehyd-Harzvom Resoltyp zu verwenden. Vorzugsweise wird verhindert, dass dasHarzvernetzungsmittel mit einer derartigen aromatischen Ringstrukturoder einer heterocyclischen Struktur in die Basisschicht mit niedrigerHärte wandertoder übertragenwird, wodurch die Beschichtungsschicht die beabsichtigte hohe Vernetzungsdichtebesitzt.
    [0018] Ineiner anderen bevorzugten Ausführungsformder halbleitenden Walze gemäß der vorliegendenErfindung ist das wenigstens eine Harzvernetzungsmittel in einerMenge von 1 bis 60 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen einer Gesamtmengedes Harzvernetzungsmittels und des Kautschukmaterials oder des Elastomermaterialseingeschlossen.
    [0019] Alsdas Kautschukmaterial ist es bevorzugt, Acrylnitril-Butadienkautschuk(NBR) zu verwenden, dessen Acrylnitrilgehalt nicht weniger als 30%beträgt.
    [0020] DieBasisschicht mit niedriger Härteist vorzugsweise durch einen festen, elastischen Körper zusammengesetzt.Die Beschichtungsschicht, die radial auswärts der Basisschicht mit niedrigerHärte,die durch den festen, elastischen Körper zusammengesetzt ist, gebildetist, genießtdie Vorteile der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenwurden, angesichts der Tatsache, dass das Schwefelvernetzungsmitteldazu tendiert, leichter in die Basisschicht zu wandern oder übertragenzu werden, die durch den festen, elastischen Körper zusammengesetzt ist, alsBasisschichten, die aus anderen Materialien gebildet sind.
    [0021] Dievorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technischeund industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung wird anhandder folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugtenAusführungsformender Erfindung besser verstanden werden, wenn im Zusammenhang mitden beigefügtenZeichnungen betrachtet, in welchen:
    [0022] 1 eine Schnittansicht einerhalbleitenden Walze ist, die gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
    [0023] 2A bis 2D fragmentarische, vergrößerte Ansichtender halbleitenden Walzen sind, die gemäß anderen Ausführungsformender vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, wobei 2A und 2B jeweiligehalbleitende Walzen zeigen, von welchen jede eine zweischichtigeStruktur besitzt, die aus einer Basisschicht mit niedriger Härte undeiner Oberflächenschichtbestehen, während 2C und 2D jeweilige halbleitende Walzen zeigen,von welchen jede eine dreilagige Struktur besitzt, die aus einerBasisschicht mit niedriger Härte, einerintermediärenSchicht, und einer Oberflächenschichtbesteht.
    [0024] Zunächst, bezugnehmendauf die Querschnittsansicht von 1,dort wird ein repräsentativesBeispiel füreine Walzenstruktur gezeigt, die in einer halbleitenden Walze gemäß der vorliegendenErfindung verwendet wird. Die halbleitende Walze, der Bezugszeichen 10 in 1 zugeordnet ist, beinhalteteinen balken- oder rohrförmigen,elektrisch leitenden Schaft 12 (Metallkern), der aus Metallgebildet ist, wie etwa rostfreier Stahl. Auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes 12 wird eine elektrisch leitende Basisschicht mitniedriger Härte 14 bereitgestellt,die eine geeignete Dicke besitzt und durch einen festen, elastischenKörperoder einen geschäumten,elastischen Körperzusammengesetzt ist, die jeweils eine relativ niedrige Härte besitzen.Ferner ist eine Oberflächenschichtin der Form einer Beschichtungsschicht 16 mit einer geeigneten Dickeradial auswärtsvon der Basisschicht mit niedriger Härte 14 durch Beschichtengebildet, wie etwa Walzenbeschichten oder Eintauchen.
    [0025] Dievorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsschicht 16,die radial auswärtsder Basisschicht mit niedriger Härte 14 durchHarzvernetzen gebildet wird, wobei das Kautschuk- oder Elastomermaterialdurch wenigstens ein Vernetzungsmittel, das nachstehend beschriebenwird, vernetzt wird, anstelle des herkömmlicherweise verwendeten Schwefelvernetzens,in welchem das Schwefelmaterial als ein Vernetzungsmittel verwendetwird.
    [0026] Inder halbleitenden Walze 10, die gemäß der vorliegenden Erfindungaufgebaut ist, ist die Basisschicht mit niedriger Härte 14 aufder äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes 12 ausgebildet, indem bekannte, leitende,elastische Materialien verwendet werden, welche eine feste Strukturergeben, oder leitende, schäumbareMaterialien, sodass die Basisschicht mit niedriger Härte 14 einengeringen Grad der Härte odereinen hohen Grad der Weichheit besitzt, die der JIS-A-Härte vonungefähr5° bis 50° entspricht,die durch die halbleitende Walze benötigt wird.
    [0027] Beispielefür daselastische Material, welches die Basisschicht mit niedriger Härte 14 ergibt,beinhalten bekannte, elastische Kautschukmaterialien, wie etwa Ethylen-Propylen-Dienkautschuk(EPDM), Styrol-Butadienkautschuk(SBR), natürlichenKautschuk (NR), Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR), Silikonkautschukund Polynorbornenkautschuk, und bekannte Elastomermaterialien, wieetwa Polyurethan. Indem wenigstens eines der elastischen Kautschukmaterialienoder wenigstens eines der Elastomermaterialien verwendet wird, die vorstehendbeschrieben wurden, wird die Basisschicht mit niedriger Härte 14,die durch einen elastischen Körpermit einer relativ niedrigen Härtezusammengesetzt ist, einstückigauf dem Schaft 12 auf eine Weise gebildet, die in der Technikbekannt ist. Wie in der Technik bekannt, wird ein geeignetes Klebemittelzum einstückigenAusbilden der Basisschicht 14 auf dem Schaft 12 verwendet,sofern benötigt.Die Basisschicht 14 kann durch den festen elastischen Körper zusammengesetztsein, der unter Verwendung der elastischen Kautschukmaterialienoder der Elastomermaterialien, die vorstehend beschrieben wurden,ausgebildet wurde. Alternativ kann die Basisschicht 14 durcheinen geschäumten,elastischen Körperzusammengesetzt sein, der unter Verwendung von schäumbaren Kautschukmaterialienoder schäumbarenUrethanmaterialien ausgebildet wurde. Als die schäumbarenMaterialien, welche den geschäumtenelastischen Körperergeben, können beliebigebekannte schäumbareMaterialien verwendet werden, vorausgesetzt, dass die halbleitendeWalze, die erhalten wird, die Eigenschaften zeigt, die durch dieWalze benötigtwerden, ohne an permanenter Einstellung etc. zu leiden. Zum Beispielwird ein Kautschukmaterial, wie etwa Acrylnitril-Butadienkautschuk (NBR), hydrierterNBR (H-NBR), Polyurethankautschuk, EPDM oder Silikonkautschuk durchein bekanntes Schäumungsmittel,wie etwa Azodicarbonamid, 4,4'-Oxybisbenzol-Sulfonylhydrazid,Dinitrosopentamethylentetramin oder NaHCO3 zumBeispiel zum Bereitstellen der durch den geschäumten, elastischen Körper zusammengesetztenBasisschicht geschäumt.
    [0028] Zudem zuvor beschriebenen Material für die Basisschicht 14 wirdwenigstens ein elektrisch leitendes Mittel zugegeben, sodass derBasisschicht 14 die benötigteLeitfähigkeitgegeben wird, und der spezifische Volumenwiderstand der Basisschicht 14 aufeinen gewünschtenWert eingestellt wird. Beispiele für das leitende Mittel beinhaltenRuß, Grafit,Kaliumtitanat, Eisenoxid, c-TiO2, c-ZnO,c-SnO2 und ein Ionen leitendes Mittel, wieetwa quartäresAmmoniumsalz, Borat oder ein oberflächenaktives Mittel. Wenn dieBasisschicht 14 aus der festen Struktur unter Verwendungdes elastischen Materials, wie etwa des elastischen Kautschukmaterials ausgebildetwird, wird eine großeMenge an Weichmacher, wie etwa einem Prozessöl oder einem flüssigen Polymer,zu dem elastischen Material gegeben, sodass die Basisschicht 14 einenniedrigen Grad an Härteund einen hohen Grad an Weichheit aufweist.
    [0029] Wenndie Basisschicht mit niedriger Härte 14 ausdem leitenden, elastischen Material ausgebildet ist, besitzt dieBasisschicht 14 einen spezifischen Volumenwiderstand imAllgemeinen in einem Bereich von ungefähr 1 × 103 Ω·cm bisungefähr1 × 1012 Ω·cm undweist eine Dicke im Allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis10 mm auf, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 2 bis4 mm. Wenn die Basisschicht mit niedriger Härte 14 aus dem leitenden,schäumbarenMaterial ausgebildet ist, besitzt die Basisschicht 14 einenspezifischen Volumenwiderstand im Allgemeinen in einem Bereich vonungefähr1 × 103 Ω·cm bisungefähr1 × 1012 Ω·cm undweist eine Dicke im Allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis10 mm, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 3 bis 6 mm auf.
    [0030] Inder in 1 gezeigten vorliegenden,halbleitenden Walze ist die Beschichtungsschicht 16 radial auswärts derBasisschicht mit niedriger Härte 14,die vorstehend beschrieben wurde, ausgebildet, wodurch effektivverhindert wird, dass der Toner an der Oberfläche der Walze anhaftet odersich akkumuliert. Die Beschichtungsschicht 16 der halbleitendenWalze gemäß der vorliegendenErfindung wird derart ausgebildet, dass das Kautschukmaterial deselastomeren Materials sich durch wenigstens ein nachstehend beschriebenesHarzvernetzungsmittel vernetzt. Gemäß der vorliegenden Anordnungwird effektiv verhindert, dass das in der Beschichtungsschicht 16 vorhandeneVernetzungsmittel in die Basisschicht 14 übertragenwird oder zu dieser wandert, wodurch die Beschichtungsschicht 16 eineausreichend hohe Vernetzungsdichte aufweist. Daher wird der halbleitendenWalze 10 ein herausragender Verschleißwiderstand verliehen.
    [0031] DasKautschukmaterial oder das elastomere Material für die Beschichtungsschicht 16 wirdaus bekannten Kautschukmaterialien und Elastomermaterialien ausgewählt, welcheherkömmlicherweisezum Ausbilden der Beschichtungsschicht verwendet werden und welchein Lösungsmittelnlöslichsind. Wenigstens eines der Kautschukmaterialien oder wenigstenseines der Elastomermaterialien könnenin geeigneter Weise ausgewähltwerden. Beispiele fürdie Kautschukmaterialien beinhalten NR, Isoprenkautschuk (IR), Butadienkautschuk(BR), SBR, NBR, H-NBR, EPDM, Ethylen-Propylenkautschuk, Butylkautschuk,Acrylkautschuk, Polyurethankautschuk, Chloroprenkautschuk, chloriertenPolyethylenkautschuk, chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk undEpichlorhydrinkautschuk. Beispiele für das Elastomermaterial beinhaltenthermoplastisches Polyurethanelastomer und Polyamidelastomer. Unterden vorstehend Beschriebenen ist es bevorzugt, NR, IR, BR, SBR undNBR zu verwenden, da die Beschichtungsschicht 16, die unterVerwendung der Kautschukmaterialien ausgebildet wird, in bemerkenswerterWeise die vorstehend beschriebenen Effekte der vorliegenden Erfindungzeigt. Es ist insbesondere bevorzugt, NBR zu verwenden, dessen Acrylnitril-(AN)Gehaltnicht weniger als 30% beträgt.Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen NBR kann der spezifischeVolumenwiderstand leicht auf einen Wert eingestellt werden, derim Allgemeinen fürdie Oberflächeder halbleitenden Walze benötigtwird (d.h. ungefähr1 × 105 bis 1 × 1012 Ω·cm). Fernerbesitzt das vorstehend beschriebene NBR eine herausragende Vernetzungsfähigkeitin Bezug auf das Harzvernetzungsmittel, wie etwa das nachstehend beschriebenePhenol-Formaldehyd-Harz, und herausragende Mischfähigkeitoder Löslichkeithinsichtlich eines derartigen Harzvernetzungsmittels.
    [0032] UnterVerwendung des Kautschukmaterials oder des Elastomermaterials, dasvorstehend beschrieben wurde, wird eine Beschichtungsflüssigkeitzum Ausbilden der Beschichtungsschicht 16 hergestellt.Zu dem Kautschukmaterial oder dem Elastomermaterial wird wenigstensein bekanntes Harzvernetzungsmittel zum Vernetzen des Kautschukmaterialsoder des Elastomermaterials gegeben. So verwendet die vorliegende Erfindungein Harzvernetzungsverfahren, wobei das Kautschukmaterial oder dasElastomermaterial durch das Harzvernetzungsmittel vernetzt wird,welches hohe Stabilitätder Beschichtungsflüssigkeitbei Raumtemperatur sicherstellt.
    [0033] DasHarzvernetzungsmittel, das verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt,sondern kann in geeigneter Weise aus bekannten Harzvernetzungsmittelnausgewähltwerden.
    [0034] Beispielefür dasHarzvernetzungsmittel sind thermoplastisches Harz, wie etwa Phenol-Formaldehyd-Harz,Xylol-Formaldehyd-Harz, Amino-Harz, Guanamin-Harz, ungesättigtesPolyester-Harz, Diallylphthalat-Harz, Epoxid-Harz, Phenoxy-Harz und Urethan-Harz.Genauer beinhalten Beispiele fürdas Amino-Harz melaminharzartige Vernetzungsmittel, wie etwa vollständig alkylmethyliertesMelamin-Harz, Methylolgruppen-methyliertes Melamin-Harz, Iminogruppen-methyliertesMelamin-Harz, vollständigalkylvermischtes etherifiziertes Melamin-Harz, Methylolgruppen-vermischtes,etherifiziertes Melamin-Harz, Iminogruppen-vermischtes, etherifiziertesMelamin-Harz und hochfestes butyliertes Melamin-Harz. Beispielefür dasEpoxidharz beinhalten epoxidharzartige Vernetzungsmittel, wie etwaBisphenol-A-Glycidylether-Epoxid-Harz, Bisphenol-Glycidylether-Epoxid-Harz, Novolak-Glycidylether-Epoxid-Harz, Polyethylenglykolglycidylether-Epoxid-Harz,Polypropylenglykolglycidylether-Epoxid-Harz, Glyceringlycidylether-Epoxid-Harz,aromatisches Glycidylether-Epoxid-Harz, aromatisches Glycidylamin-Epoxid-Harz, Phenolglycidylamin-Epoxid-Harz,Hydrophthalsäure-Glycidylester-Epoxid-Harzund Dimersäureglycidylester-Epoxid-Harz.Beispiele des Urethan-Harzesbeinhalten Polyisocyanat(e), wie Tolyloldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat,Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat; derartige Isocyanatevom Diuret-Typ, Isocyanurattyp und Trimethylolpropan-modifiziertenTyp und von deren blockierten Typ. Zudem kann zu dem vorstehendbeschriebenen Harzvernetzungsmittel in geeigneter Weise verwendete,modifizierte Materialien der Harzvernetzungsmittel, hochfestes Benzoguanamin-Harz, Glycoluryl-Harz,carboxymodifiziertes Amino-Harz zugegeben werden.
    [0035] Unterden verschiedenen bekannten Harzvernetzungsmitteln, die vorstehendbeschrieben wurden, ist es bevorzugt, ein Harzvernetzungsmittelmit einer aromatischen Ringstruktur oder einer heterocyclischen Strukturzu verwenden. Insbesondere wird Phenolformaldehyd-Harz vom Resoltypoder Xylolformaldehyd-Harz vom Resoltyp vorzugsweise verwendet.Diese Harze vom Resoltyp sind Präpolymere,die durch Additions-Kondensations-Reaktion von Phenol oder Xylolund Formaldehyd mit einem Alkalikatalysator erhalten wurden. DieErfinder der vorliegenden Erfindung spekulieren, dass das Harzvernetzungsmittelmit der aromatischen Ringstruktur oder heterocyclischen Strukturinsbesondere, das Phenol-Formaldehyd-Harzvom Resoltyp oder Xylol-Formaldehyd-Harz vom Resoltyp effektiv darangehindert wird, in die Basisschicht mit niedriger Härte 14 übertragenzu werden oder einzudringen, was auf die Molekülstruktur oder Molekülgröße zurückgeht, sodassdie Beschichtungsschicht 16 eine gewünschte Vernetzungsdichte aufweist.Jedoch ist der Mechanismus nicht klar.
    [0036] DieMenge des Harzvernetzungsmittels wird in geeigneter Weise, abhängig vondem gewünschten Gradder Flexibilitätoder Weichheit, ermittelt. Die Menge des Harzvernetzungsmittelswird in einem Bereich von 1 bis 60 Gew.-Teilen gehalten, vorzugsweise10 bis 50 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge des Harzvernetzungsmittelsund des Kautschukmaterials oder des elastomeren Materials. Mit anderenWorten, das Verhältnisdes Harzvernetzungsmittels zu dem Kautschukmaterial oder dem elastomerenMaterial (das Harzvernetzungsmittel:das Kautschukmaterial oder dasElastomermaterial) wird innerhalb eines Bereichs von 1:99 bis 60:40,vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10:90 bis 50:50 ausgewählt. Wenndie Menge des Harzvernetzungsmittels exzessiv klein ist, schreitetdas Vernetzen oder das Vulkanisieren der Beschichtungsschicht 16 nichtausreichend voran. In diesem Fall ist die Zeitdauer, die für das Vernetzenbenötigtwird, in nicht erwünschterWeise erhöht,was die Produktionseffizienz verschlechtert. Zudem ist die Beschichtungsschicht 16 nichtausreichend vernetzt, was zu einem unzureichenden Verschleißwiderstandführt.Wenn die Menge des Harzvernetzungsmittels exzessiv groß ist, istdie Härteder Beschichtungsschicht 16 andererseits exzessiv erhöht, sodassdie halbleitende Walze unerwünschterweisean verschiedenen Problemen leiden kann, wie etwa unzureichende Flexibilität oder Weichheitund Knitter oder Falten.
    [0037] Umzu ermöglichen,dass die halbleitende Walze 10 verschiedene physikalischeEigenschaften, wie etwa Halbleiterfähigkeit und Weichheit besitzt,die fürdie Walze 10 benötigtwird, beinhaltet das Material für dieBeschichtungsschicht 16 ferner, sofern benötigt, wenigstensein leitendes Mittel, wenigstens einen Füllstoff, wenigstens einen Weichmacherund verschiedene Zusatzstoffe in jeweiligen geeigneten Mengen, zusätzlich zudem Kautschukmaterial oder dem elastomeren Material und dem Harzvernetzungsmittel,die vorstehend beschrieben wurden. Beispiele für das leitende Mittel beinhaltenRuß, Grafit, Kaliumtitanat,Eisenoxid, c-TiO2, c-ZnO, c-SnO2,Ionen leitende Mittel, wie etwa quartäres Ammoniumsalz, Borat, einoberflächenaktives Mittel.Wenn die halbleitende Walze 10 als eine Entwicklungswalzehergestellt wird, kann, sofern benötigt, ein Aufrauungsmitteleingeschlossen sein, wie etwa ein Füllstoff mit einer geeignetenGestalt und Größe, um zu ermöglichen,dass die Oberflächeder Walze aufgeraut wird, sofern benötigt, sodass die Entwicklungswalze einebeabsichtigte Toner-Übertragungsfähigkeitbesitzt.
    [0038] DasMaterial fürdie Beschichtungsschicht 16, in welcher verschiedene, vorstehendbeschriebene Komponenten vermischt werden, wird in einem Lösungsmittelauf eine bekannte Weise aufgelöst,um so eine Beschichtungsflüssigkeitmit einer beabsichtigten Viskosität bereitzustellen. Beliebigebekannte Lösungsmittel können zumHerstellen der Beschichtungsflüssigkeitverwendet werden, welche das Kautschukmaterial oder das elastomereMaterial, das Harzvernetzungsmittel und die Zusatzstoffe einschließt, solangewie das Kautschukmaterial oder das elastomere Material in Lösungsmittelnaufgelöstwerden. Zum Beispiel könnenorganische Lösungsmittelverwendet werden, wie etwa Aceton, Methylethylketon, Methanol, Isopropylalkohol,Methylcellosolv, Toluol und Dimethylformamid. Wenigstens eines hiervonoder eine beliebige Kombination von diesen Lösungsmitteln können verwendetwerden. Währenddie Viskositätder Beschichtungsflüssigkeitin geeigneter Weise, abhängigvon dem Beschichtungsverfahren, das verwendet wird, eingestelltwird, wird die Viskositätim Allgemeinen in einem Bereich von ungefähr 5 bis 1000 mPa·s gehalten.
    [0039] Dieso hergestellte Beschichtungsflüssigkeit,wobei das Harzvernetzungsmittel zum Vernetzen des Kautschukmaterials oderdes elastomeren Materials eingeschlossen ist, besitzt keine Tendenzfür einenSengschaden des Kautschukmaterials oder des elastomeren Materialsbei Raumtemperatur, sodass keine Tendenz besteht, dass die Beschichtungsflüssigkeitan einer Änderungder Viskositätleidet. Demgemäß wird dieViskositätder Beschichtungsflüssigkeitbei einem bestimmten Wert gehalten, der für das Beschichtungsverfahren geeignetist, das zum Ausbilden der Beschichtungsschicht 16 verwendetwird, wodurch die Dicke der Beschichtungsschicht 16 leichtauf einen gewünschtenWert mit einer hohen Stabilitätgesteuert werden kann und die halbleitende Walze 10 einegewünschteOberflächenbedickungmit beträchtlichhoher Genauigkeit besitzt.
    [0040] Inder Beschichtungsflüssigkeit,die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, findet der Sengschadendes Kautschukmaterials oder des elastomeren Materials, das darinenthalten ist, nicht bei Raumtemperatur statt, sodass es keine Tendenzgibt, dass die Beschichtungsflüssigkeitan Gelierung leidet und eine viel längere Lebensdauer besitzt alsherkömmlicheBeschichtungsflüssigkeiten.Demgemäß wird,sogar wenn die Beschichtungsflüssigkeitwiederholt zum Ausbilden der Beschichtungsschicht 16 verwendetwird, Vorteilhafterweise verhindert, dass die halbleitende Walze 10 anOberflächendefektenund Verschlechterung der Erscheinung leidet, welche von Agglomeratenaufgrund der Gelierung der Beschichtungsflüssigkeit stammen. So kann diehalbleitende Walze 10 hoch ökonomisch und hoch effizienthergestellt werden. Die vorstehend beschriebene Beschichtungsflüssigkeitkann wiederholt verwendet werden, sodass die vorliegende Beschichtungsflüssigkeithoch ökonomischund umweltfreundlich ist.
    [0041] Dievorstehend beschriebene Beschichtungsflüssigkeit wird auf der Basisschicht 14 mitniedriger Härtebeschichtet, sodass die Beschichtungsschicht 16 auf derBasisschicht 14 laminiert wird, wodurch die beabsichtigtehalbleitende Walze 10 bereitgestellt wird.
    [0042] DieBeschichtungsschicht 16, die wie vorstehend beschriebengebildet wurde, besitzt im Allgemeinen einen spezifischen Volumenwiderstandvon ungefähr1 × 103 bis 1 × 1012 Ω·cm undeine Dicke von ungefähr1 bis 200 μm.
    [0043] BeimHerstellen der halbleitenden Walze, die in 1 gezeigt ist, können verschiedene bekannteVerfahren verwendet werden. Zum Beispiel wird unter Verwendung desMaterials fürdie Basisschicht mit niedriger Härte,die Basisschicht 14 gebildet, auf der äußeren umlaufenden Oberfläche desSchaftes 12, der mit einem Klebemittel beschichtet ist,durch bekannte Verfahren, wie etwa Extrusion und Formen unter Verwendungeiner Metallform. Auf der äußeren umlaufendenOberflächeder so gebildeten Basisschicht 14 mit niedriger Härte wirddie Basisschicht 16 durch Beschichten gebildet, damit sieso eine geeignete Dicke aufweist. So wird die beabsichtigte halbleitendeWalze erhalten. In der vorliegenden Erfindung können verschiedene bekannteBeschichtungsverfahren, wie etwa Eintauchen, Walzenbeschichten,und Sprühbeschichten,verwendet werden. Die Beschichtungsflüssigkeit, welche die Basisschicht 14 mitniedriger Härtebedeckt, wird einer Wärmebehandlungunter gewöhnlichenBedingungen (z.B. bei 120 bis 200°Cfür 10bis 120 Minuten) unterzogen, sodass das Lösungsmittel entfernt wird unddas Kautschukmaterial oder das Elastomermaterial vernetzt wird,um hierdurch die Beschichtungsschicht 16 bereitzustellen,die die gewünschteFlexibilitätoder Weichheit aufweist.
    [0044] Dieso aufgebaute halbleitende Walze 10, in der die Basisschicht 14 mitniedriger Härteund die Beschichtungsschicht 16 in der Reihenfolge derBeschreibung auf dem Schaft 12 ausgebildet sind, zeigteinen niedrigen Grad an Härteoder einen hohen Grad an Weichheit und gute Leitfähigkeitaufgrund der Basisschicht 14 mit niedriger Härte. Fernerwird effektiv verhindert, dass der Toner an der Oberfläche derWalze anhaftet oder an dieser sich akkumuliert, was auf die Beschichtungsschicht 16 zurückgeht.Zudem zeigt die halbleitende Walze 10 einen herausragendenVerschleißwiderstandund die gewünschteOberflächenbedingungmit hoher Genauigkeit.
    [0045] Diehalbleitende Walze 10 gemäß der vorliegenden Erfindungwird vorteilhafterweise in der Form der Entwicklungswalze, Aufladungswalze,Transferwalze etc. fürdie Büroautomatisierungs-(OA)Maschinenoder Vorrichtungen verwendet, wie etwa die elektrofotografischenKopiermaschinen, Drucker und Telekopierer.
    [0046] Während dievorliegend bevorzugte Ausführungsformdieser Erfindung im Detail anhand der Zeichnung beschrieben wordenist, muss verstanden werden, dass die Erfindung auf andere Weiseverwirklicht werden kann.
    [0047] Diehalbleitende Walze 10, die in 1 gezeigt wird, besitzt eine zweilagigeStruktur, die aus der Basisschicht 14 mit niedriger Härte undder Beschichtungsschicht 16, die als die Oberflächenschichtauf der äußeren umlaufendenOberflächeder Basisschicht 14 ausgebildet ist, besteht. Die Strukturder halbleitenden Walze ist nicht auf die in 1 Gezeigte beschränkt, vorausgesetzt, dass diehalbleitende Walze wenigstens die Beschichtungsschicht einschließt, diedurch Beschichten radial auswärtsder Basisschicht 14 mit niedriger Härte ausgebildet ist. Zum Beispielkann die halbleitende Walze eine dreilagige Struktur aufweisen,die aus der Basisschicht 14 mit niedriger Härte, derOberflächenschicht(16), und einer dazwischen eingefügten intermediären Schichtbesteht, oder einer vielschichtigen Struktur, die aus der Basisschicht 14 mitniedriger Härte,der Oberflächenschicht(16), und wenigstens zwei intermediären Schichten, die dazwischeneingefügtsind, besteht. Die intermediäreSchicht/Schichten ist/sind durch verschiedene Verfahren, wie etwaBeschichten und Extrusionsformen, ausgebildet. Beim Ausbilden derintermediärenSchicht/Schichten durch Beschichten können das Schwefelvernetzungsverfahrenoder das Harzvernetzungsverfahren verwendet werden.
    [0048] DieOberflächeder Entwicklungswalze als ein Beispiel der halbleitenden Walze wirdin geeigneter Weise aufgeraut, sodass die Entwicklungswalze eineverbesserte Tonertransfereigenschaft zeigt. Zum Beispiel kann eineBeschichtungsschicht (die als eine Oberflächenschicht 24 dient),in welcher ein Aufrauungsmittel 22 mit einer vorbestimmtenTeilchengröße enthaltenist, auf der äußeren umlaufendenOberflächeeiner Basisschicht 20 mit niedriger Härte ausgebildet werden, wiein 2A gezeigt. Wie in 2B gezeigt, kann auf der äußeren umlaufendenOberflächeder Basisschicht 20 mit niedriger Härte, welche in geeigneter Weisedurch Schleifen oder Formen aufgeraut ist, eine Beschichtungsschicht(die als die Oberflächenschicht 24 dient)ausgebildet werden, um eine geeignete Dicke aufzuweisen. Wenn diehalbleitende Walze die dreilagige Struktur besitzt, die aus derBasisschicht mit niedriger Härte,der intermediärenSchicht und der Oberflächenschichtbesteht, wird eine intermediäreSchicht 26 mit einer geeigneten Dicke auf der äußeren umlaufendenOberfläche derBasisschicht 20 mit niedriger Härte ausgebildet, und eine Beschichtungsschicht(die als die Oberflächenschicht 24 dient),in welcher das Aufrauungsmittel 22 enthalten ist, wirdauf der äußeren umlaufendenOberflächeder intermediärenSchicht 26 gebildet, wie in 2C gezeigt.Wie in 2D gezeigt, wirdeine Beschichtungsschicht (die als die intermediäre Schicht 26 dient),in welcher das Aufrauungsmittel 22 enthalten ist, auf der äußeren umlaufendenOberflächeder Basisschicht 20 mit niedriger Härte ausgebildet, und eine Beschichtungsschicht(die als die Oberflächenschicht 24 dient),die eine geeignete Dicke aufweist, wird auf der äußeren umlaufenden Oberfläche derintermediäreSchicht 26 ausgebildet. Sogar wo die Oberfläche derWalze aufgeraut wird, wie vorstehend in 2A bis 2D beschrieben,kann die Variation der Dicke der Beschichtungsschicht gemäß der vorliegendenErfindung minimiert werden, wodurch die Walze eine genau gesteuerte gewünschte Oberflächenrauheitmit beträchtlichhoher Genauigkeit aufweist. In der Entwicklungswalze mit der dreilagigenStruktur, die aus der Basisschicht mit niedriger Härte, derintermediärenSchicht und der Oberflächenschichtbesteht, werden die Dickenwerte der Basisschicht mit niedriger Härte undder intermediären Schichtjeweils vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 10 mm gehalten,in einem Bereich von 1 bis 200 μm(vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 50 μm) gehalten und in einem Bereichvon 1 bis 200 μm(vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 50 μm) gehalten.
    [0049] Esmuss verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Änderungen,Modifikationen und Verbesserungen verwirklicht werden kann, diedem Fachmann geläufigsind, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der in denbeigefügtenAnsprüchendefiniert ist.
    [0050] Umdie vorliegende Erfindung weiter zu erläutern, werden einige Beispieleder vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Es muss verstandenwerden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Details dieser Beispieleund die vorhergehende Beschreibung begrenzt ist.
    [0051] Umdie halbleitende Walze mit der in 1 gezeigtenStruktur zu erhalten, wurde elektrisch leitender Silikonkautschuk(X34-264 A/B, der von Shin-etsu Chemicals, Co. Ltd., Japan erhältlich ist)als das Material fürdie Basisschicht (14) mit niedriger Härte hergestellt, während 13Arten von Materialien zum Ausbilden jeweiliger Beschichtungsschichten(16) hergestellt wurden, um so jeweilige Zusammensetzungenaufzuweisen, wie in den folgenden Tabelle 1 bis 3 angegeben (d.h.Beispiele A bis M). Jedes von denjenigen Materialien für die Beschichtungsschichtenwurde in Methylethylketon aufgelöst,um hierdurch jeweilige Beschichtungsflüssigkeiten bereitzustellen,die jeweils eine bestimmte Viskosität (ungefähr 10 mPa·s) aufwiesen.
    [0052] Anfangswurden auf die folgende Weise intermediäre Kautschukwalzen hergestellt,die jeweils aus einem Nickelplattierten Metallkern (Schaft 12),der aus SUS 304 hergestellt wurde und einen äußeren Durchmesser von 10 mmbesaß,und aus der Basisschicht (14) mit niedriger Härte unterVerwendung des Materials fürdie Basisschicht mit niedriger Härte,das vorstehend beschrieben wurde, bestand. Genauer beschrieben wurdedie Basisschicht (14) mit niedriger Härte durch Formen unter Verwendungeiner Metallform auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes (12), der mit einem geeigneten leitenden Clearmittelbeschichtet war, ausgebildet. Die Basisschicht (14) mitniedriger Härte,die auf dem Schaft (12) ausgebildet ist, besitzt eine Dickevon 5 mm und ist durch einen leitenden elastischen Körper ausSilikonkautschuk zusammengesetzt. Die Vulkanisierungstemperaturund die Zeitdauer, die zum Ausbilden der Basisschicht (14)mit niedriger Härteverwendet wird, betrugen 170°Cund 30 Minuten. Die so ausgebildete Basisschicht (14) mitniedriger Härtebesitzt eine JIS-A-Härtevon 35° undeinen spezifischen Volumenwiderstand von 8 × 104 Ω·cm.
    [0053] Nachdemdie intermediärenKautschukwalzen aus den jeweiligen Formen herausgenommen wurden, wurdensie einem Beschichtungsverfahren durch Eintauchen unter Verwendungder wie vorstehend beschrieben hergestellten Beschichtungsflüssigkeitenzum Ausbilden der jeweiligen Beschichtungsschichten unterzogen.Die Beschichtungsschichten wurden durch Vernetzen unter den jeweiligenBedingungen ausgebildet, die auch in der Tabelle 1 bis 3 angegebensind. So wurden halbleitende Walzen gemäß Beispielen A bis M erhalten.In jeder der so erhaltenen halbleitenden Walzen wurde die Beschichtungsschicht(16) mit einer Dicke von 15 μm einstückig auf der äußeren umlaufendenOberflächeder intermediärenKautschukwalze, die vorstehend beschrieben wurde, ausgebildet. Jededer Beschichtungsschichten (16) der halbleitenden Walzengemäß BeispielenA bis L besitzt 100 % Modulusfestigkeit von ungefähr 5 MPa,währenddie Beschichtungsschicht (16) der halbleitenden Walze gemäß BeispielM 100 Modulusfestigkeit von 15 MPa besitzt. Jede der Beschichtungsschichten(16) gemäß BeispielenA bis M besitzt einen spezifischen Volumenwiderstand von ungefähr 1 × 1010 Ω·cm.
    [0054] Jededer so erhaltenen halbleitenden Walzen gemäß Beispielen A bis M wurdebewertet in Bezug auf: (1) Vernetzungsgrad; (2) Qualität der Bilder,die hergestellt wurden, bevor die Walze Ausdauertests unterzogen wurde;(3) Qualitätvon Bildern, die nach den Ausdauertests wiedergegeben wurden, d.h.nach Bildwiedergabe auf 6000 Papierblättern und nach Bildwiedergabeauf 15000 Papierblättern,wobei die Walze tatsächlichauf einer elektrofotografischen Kopiermaschine eingebaut war; (4)Vorhandensein von Knittern auf der Walzenoberfläche nach dem Ausdauertest;und (5) eine Änderungder Oberflächenrauheit.
    [0055] EinStück Watte,das mit Methylethylketon imprägniertwar, wurde auf die Oberflächevon jeder der halbleitenden Walzen gemäß Beispielen A bis L gepresst,und die Oberflächevon jeder Walze wurde stark mit der Watte abgerieben. Für die Halbleiterwalzegemäß BeispielM wurde ein StückWatte, das mit Methanol imprägniertwar, verwendet. Nach Abrieb wurde die Watte zum Bewerten des Vernetzungsgradsgemäß der folgendenKriterien beobachtet, und die Ergebnisse der Bewertung sind in derfolgenden Tabelle 4 angegeben. ❍: Im Wesentlichen wurdenkeine Änderungenbeobachtet. X: Die Oberflächeder Walze wurde aufgelöstund die Watte war mit Ruß,der hieran anhaftete, gefärbt.
    [0056] Jedehalbleitende Walze wurde als eine Entwicklungswalze verwendet undauf einer kommerziell erhältlichen,elektrofotografischen Kopiermaschine eingebaut. Bilder wurden unter20°C und50% relativer Feuchtigkeit wiedergegeben. Die wiedergegebenen Bilderwurden gemäß der folgendenKriterien bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in der Tabelle4 angegeben. ❍:Einfarbige schwarze Bilder besaßeneinen ausreichenden Grad an Dichte (d.h. nicht geringer als 1,4in Macbethdichte), ohne an Dichtevariation und weißen Bildpunktenzu leiden. Gedruckte Schriftzeichen litten nicht an Fading und Verschmieren. X:Einfarbige schwarze Bilder besaßeneinen unzureichenden Grad an Dichte (d.h. weniger als 1,4 in Macbethdichte),und litten an Dichtevariationen und/oder weißen Bildpunkten.
    [0057] Jedehalbleitende Walze wurde als eine Entwicklungswalze verwendet undauf einer kommerziell erhältlichenelektrofotografischen Kopiermaschine eingebaut. Bilder wurden unter20°C und50 % relativer Feuchtigkeit auf 6000 Papierblättern und 15000 Papierblättern wiedergegeben.Nach dem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren und dem 15000 BlattBildwiedergabeverfahren wurden die wiedergegebenen Bilder gemäß der folgendenKriterien bewertet. Das Ergebnis der Bewertung wird in Tabelle 4angegeben. ❍:Einfarbige schwarze Bilder besaßeneinen unzureichenden Grad an Dichte (d.h. nicht weniger als 1,4in Macbethdichte), ohne an Dichtevariation und weißen Bildpunktenzu leiden. Gedruckte Schriftzeichen litten nicht an Fading und Verschmieren. Δ: Einfarbigeschwarze Bilder litten nicht an Defekten, während Schriftzeichen an Fadingund Verschmieren litten. X: Bilder litten an Dichtevariationund/oder weißenBildpunkten.
    [0058] Nachdem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren und dem 15000 Blatt Bildwiedergabeverfahrenwurde die Walzenoberflächezum Prüfen,ob die Walzenoberflächean Knitter litt, überprüft. DieErgebnisse der Bewertung sind in Tabelle 4 angegeben. (In der Tabelle4 gibt "❍" an, dass die Walzenoberfläche keineKnitter besaß,während "X" angibt, dass die Walzenoberfläche an Knitterlitt.)
    [0059] Nachdem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren und dem 15.000 Blatt Bildwiedergabeverfahrenwurde die Oberflächenrauheit(Ra) an fünfverschiedenen Teilen der Oberflächeder Walze auf die folgende Weise gemessen, zum Überprüfen, ob die Walzenoberfläche verschlissenwar und die Teilchen entfernt wurden oder von der Oberfläche sichseparierten. Die Oberflächenrauheit(Ra) wurde gemäß JIS-B0601 unter Verwendung eines Oberflächenrauheits-Meßgeräts ("SURFCOM", erhältlich vonTokyo Seimitsu Co., Ltd., Japan) unter den folgenden Bedingungengemessen: gemessene Länge:4 mm, Stylus: 0102508, Cutoff: 0,8 mm, Zuführrate des Stylus: 0,3 mm/s.Die durchschnittliche OberflächenrauheitRa wurde gemäß der folgendenKriterien bewertet und die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle4 angegeben. ❍:Die Menge der Änderungder OberflächenrauheitRa vor und nach jedem Ausdauertest betrug weniger als 0,2 μm. Δ: Die Mengeder Änderungder OberflächenrauheitRa vor und nach jedem Ausdauertest betrug weniger als 0,4 μm. X:Die Menge der Änderungder OberflächenrauheitRa vor und nach jedem Ausdauertest betrug 0,4 μm oder mehr.
    [0060] Wieaus den in der Tabelle 4 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist,besaßenin den halbleitenden Walzen gemäß BeispielenA bis J, deren Beschichtungsschichten gemäß dem Harzvernetzungsverfahrenausgebildet wurden, die wiedergegebenen Bilder einen hohen Qualitätsgrad nachdem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren. Ferner zeigten diese halbleitendenWalzen (Beispiele A bis J) herausragenden Verschleißwiderstandund litten nicht an Knitter, sogar nach dem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren.Insbesondere die halbleitenden Walzen gemäß Beispielen A bis F, H undI, wobei die Harzvernetzungsverfahren mit der aromatischen Ringstrukturoder der heterocyclischen Ringstruktur verwendet wurden, zeigtendie herausragenden Eigenschaften, die vorstehend beschrieben wurden,sogar nach dem 15000 Blatt Bildwiedergabeverfahren.
    [0061] ImGegensatz dazu war in den halbleitenden Walzen gemäß BeispielenK und L, deren Beschichtungsschichten gemäß dem Schwefel-Vulkanisierungsverfahrenausgebildet wurden, die Vulkanisierung unzureichend, was unerwünschte Bilddefektenach dem 6000 Blatt Bildwiedergabeverfahren verursachte. Die halbleitendeWalze gemäß BeispielM, deren Beschichtungsschicht aus Methoxy-methyliertem Nylon (Methoxy-methyliertemPolyamid) ausgebildet war, litt an herabgesetzter Bildqualität und Knitteraufgrund der Beschichtungsschicht, deren Härte höher war als die Basisschicht.
    [0062] ZumBestätigender Lebensdauer von jeder der Beschichtungsflüssigkeiten gemäß BeispielenH und L wurden die Konzentrationswerte der festen Komponente (solute)in den jeweiligen Beschichtungsflüssigkeiten sofort nach Herstellung,zu einem Zeitpunkt von 2 Wochen nach Herstellung und zu einem Zeitpunktvon einem Monat nach Herstellung berechnet. Die berechneten Konzentrationensind in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Jede Beschichtungsflüssigkeitwurde durch das Lösungsmittel,sofern benötigt,verdünnt,sodass die Viskositätder Beschichtungsflüssigkeitauf ungefähr10 MPa·seingestellt wurde. Indem die Beschichtungsflüssigkeiten H und L verwendetwurden, wurden halbleitende Walzen auf eine Weise hergestellt, die ähnlich zuder vorstehend Beschriebenen an den folgenden drei Zeitpunkten war:sofort nach Herstellung der Beschichtungsflüssigkeiten; zwei Wochen nachder Herstellung; und einen Monat nach der Herstellung. Für jede Walzewurden die Dicke der Beschichtungsschicht und die Oberflächenrauheit(Ra) gemessen. Die Ergebnisse sind auch in der folgenden Tabelle5 angegeben. Die Experimente wurden in der Laborumgebung (LABO) durchgeführt. ImAllgemeinen wird die Walze so hergestellt, sodass die OberflächenrauheitRa vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 ± 0,2 aufweist, um die hoheBildqualitätsicherzustellen.
    [0063] Wieaus den in Tabelle 5 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, mussverstanden werden, dass der Sengschaden in der Beschichtungsflüssigkeitgemäß BeispielH verhindert werden kann, welche das Harzvernetzungsmittel verwendet,sodass die Beschichtungsflüssigkeitnicht an Gelierung leidet. Demgemäß wird bestätigt, dass die Beschichtungsschicht,die aus der Beschichtungsflüssigkeitausgebildet ist, die das Harzvernetzungsmittel beinhaltet, nichtan Variation der Dicke leidet. Ferner besitzt die halbleitende Walze,deren Beschichtungsschicht aus der Beschichtungsflüssigkeitausgebildet ist, die das Harzvernetzungsmittel einschließt, diegewünschteOberflächenrauheitmit beträchtlichhoher Genauigkeit. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlichist, ist in der vorliegenden halbleitenden Walze, deren Beschichtungsschichtunter Verwendung des Harzvernetzungsmittels ausgebildet ist, anstelledes herkömmlicherweiseverwendeten Schwefelvernetzungsmittels die Vernetzungsdichte derBeschichtungsschicht wesentlich verbessert, sodass die halbleitendeWalze Vorteilhafterweise einen Verschleißwiderstand zeigt, der hochgenug ist, um einer langen Benutzungsdauer zu widerstehen.
    [0064] Dader Sengschaden des Kautschukmaterials oder des elastomeren Materialsin der Beschichtungsflüssigkeitnicht bei Raumtemperatur aufgrund der Verwendung des Harzvernetzungsmittelsstattfindet, leidet die Beschichtungsflüssigkeit nicht an einer Änderungin deren Viskosität.Daher kann die Menge des Kautschukmaterials oder des elastomerenMaterials, die in der Beschichtungsflüssigkeit enthalten ist, konstantgehalten werden, was eine leichte Steuerung der Dicke der Beschichtungsschichtermöglicht,wodurch die halbleitende Walze Vorteilhafterweise die gewünschte Oberflächenbedingungmit beträchtlichhoher Genauigkeit aufweist.
    [0065] Dadie Beschichtungsflüssigkeit,die das Harzvernetzungsmittel beinhaltet, frei von Sengschaden und resultierenderGelierung ist, leidet die halbleitende Walze nicht an Oberflächendefektenaufgrund von Agglomeraten, welche durch Gelierung der Beschichtungsflüssigkeitgebildet werden würden,sogar wenn die Beschichtungsflüssigkeitrecycelt oder wiederverwendet wird. Demgemäß kommt der vorliegenden halbleitenden Walzeeine hohe Ökonomieund hohe Produktivitätzu.
    [0066] Einehalbleitende Walze, die einen Schaft (12), eine Basisschichtmit niedriger Härte(14), die auf einer äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes ausgebildet ist, und eine Beschichtungsschicht (16),die durch Beschichten radial auswärts der Basisschicht mit niedrigerHärte ausgebildetist, beinhaltet, wobei die Beschichtungsschicht derart ausgebildetist, dass ein Kautschukmaterial oder ein elastomeres Material durchwenigstens ein Harzvernetzungsmittel vernetzt wird.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Halbleitende Walze, die einen Schaft (12),eine Basisschicht mit niedriger Härte (14), die aufeiner äußeren umlaufendenOberflächedes Schaftes ausgebildet ist, und eine Beschichtungsschicht (16),die durch Beschichten radial auswärts der Basisschicht mit niedrigerHärte ausgebildetist, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsschichtderart ausgebildet ist, dass ein Kautschukmaterial oder ein elastomeresMaterial durch wenigstens ein Harzvernetzungsmittel vernetzt ist.
    [2] Halbleitende Walze gemäß Anspruch 1, wobei das wenigstenseine Harzvernetzungsmittel eine aromatische Ringstruktur oder eineheterocyclische Struktur aufweist.
    [3] Halbleitende Walze gemäß Anspruch 2, wobei das wenigstenseine Harzvernetzungsmittel Phenol-Formaldehyd-Harz vom Resoltyp oder Xylol-Formaldehyd-Harz vom Resoltypist.
    [4] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis3, wobei das wenigstens eine Harzvernetzungsmittel in einer Mengevon 1 bis 60 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen einer Gesamtmenge desHarzvernetzungsmittels und des Harzmaterials oder des elastomerenMaterials eingeschlossen ist.
    [5] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis3, wobei das wenigstens eine Harzvernetzungsmittel in einer Mengevon 10 bis 50 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen, bezogen auf das Gewichteiner Gesamtmenge des Harzvernetzungsmittels und des Kautschukmaterialsoder des elastomeren Materials eingeschlossen ist.
    [6] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis5, wobei das Kautschukmaterial Acrylnitril-Butadienkautschuk ist,dessen Acrylnitrilgehalt nicht weniger als 30% beträgt.
    [7] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis6, wobei die Beschichtungsschicht einen spezifischen Volumenwiderstandvon 1 × 103 bis 1 × 1012 Ω·cm besitzt.
    [8] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis7, wobei die Beschichtungsschicht eine Dicke von 1 bis 200 μm besitzt.
    [9] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis8, wobei die Basisschicht mit niedriger Härte durch einen festen elastischenKörperzusammengesetzt ist.
    [10] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis8, wobei die Basisschicht mit niedriger Härte durch einen geschäumten elastischenKörperzusammengesetzt ist.
    [11] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis10, wobei die Basisschicht mit niedriger Härte eine JIS-A-Härte von 5° bis 50° besitzt.
    [12] Halbleitende Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis11, wobei der Basisschicht mit niedriger Härte durch wenigstens ein elektrischleitendes Mittel eine elektrische Leitfähigkeit verliehen ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN1519665A|2004-08-11|
    US7288058B2|2007-10-30|
    JP2004233607A|2004-08-19|
    US20040152575A1|2004-08-05|
    CN100354765C|2007-12-12|
    JP4354189B2|2009-10-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-10-14| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-11-16| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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