CN1983053B - 导电性橡胶部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加工性优异，且即使在感光体中接触而使用，也不会划伤感光体表面和磨损橡胶部件表面，低成本，可以长期维持良好特性的导电辊和刮板等中特别适合的导电性部件。在具有至少一层导电性弹性层的导电性橡胶部件中，在使用时至少与相邻部件接触的最外层的导电性弹性层12是将在含有氯丁二烯橡n胶的橡胶基材中含有导电性赋予材料的橡胶组合物硫化得到的材料，且该导电性弹性层12的表层部分是使用至少含有异氰酸酯成分和有机溶剂的表面处理液浸渍形成的表面处理层12a。

Description

导电性橡胶部件

技术领域

本发明涉及在用于在电子照相式复印机和打印机、或喷墨式复印机和打印机等图像形成装置的感光体等中赋予均匀的电荷的导电辊和刮板等中特别适合的导电性橡胶部件。

背景技术

在电子照相式复印机和打印机等图像形成装置的导电辊中，对感光体等要求非污染性、导电性等。因此，目前使用聚氨酯、硅橡胶的材料，但由于对感光体等的污染性、起电性等考虑，提出了在各种弹性层表面设置各种涂覆层、表面处理层或被覆管的材料(参见例如专利文献1～专利文献4等)。

在其中的专利文献4中，作为低价格、可以长期维持良好特性的起电部件，本申请人进行了申请，公开了如下的带电部件：其是具有由表氯醇类橡胶基材构成的弹性层的带电部件，具有通过含有选自含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物的至少一种聚合物、导电性赋予剂和异氰酸酯成分的表面处理液进行表面处理而形成的表面处理层。

此外，为了改进作为带电辊的特性，申请人提出了如下的带电辊，其具有在由氯醚橡胶构成的橡胶层中使用含有异氰酸酯化合物的表面处理液进行表面处理得到的表面处理层(参见专利文献5)。

然而，氯醚橡胶具有加工性较差这样的缺点，因此难以在生产性提高和成本降低中进行复杂的挤压成型和注塑成型等，相反，即使添加大量增塑剂和加工助剂(油膏)，也要求高度的成型技术和各种装置，此外，其结果灵为了获得优异的辊特性(耐污染性、表面性、压缩永久变形)，需要相当水准的技术。

【专利文献1】特开平6-175470号公报(权利要求等)

【专利文献2】特开平5-281831号公报(权利要求等)

【专利文献3】特开平4-214579号公报(权利要求2、[0022]等)

【专利文献4】特开2002-040760号公报(权利要求等)

【专利文献5】特许3444391号公报(权利要求等)

发明内容

鉴于如上的事实，本发明的目的是提供一种加工性优异，同时，即使与感光体接触使用，也不会划伤感光体表面，磨损橡胶部件表面，低成本，可以长期维持良好特性的导电辊和刮板等特别适合的导电性部件。

解决上述课题的本发明的第1方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于在具有至少一层导电性弹性层的导电性橡胶部件中，在使用时与对应部件接触侧的至少最外层的导电性弹性层是将在含有氯丁橡胶基材中含有导电性赋予材料的硫化橡胶组合物，且该导电性弹性层的表层部分是使用至少含有异氰酸酯成分和有机溶剂的表面处理液浸渍形成的表面处理层。

本发明的第2方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于在第1方式所述的导电性橡胶部件中，在上述氯丁橡胶中混合氯醚橡胶。

本发明的第3方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于在第1或第2的任一个方式所述的导电性橡胶部件中，上述表面处理液进一步至少含有碳黑、和选自含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物中的至少一种聚合物、中的一种。

本发明的第4方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于在第1～3的任一个方式所述的导电性橡胶部件中，上述表面处理液进一步含有聚醚类聚合物。

本发明的第5方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于第4方式所述的聚醚类聚合物具有活性氢。

本发明的第6方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于第5方式所述的聚醚类聚合物是氯醚橡胶。

本发明的第7方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于在第1～6的任一个方式所述的导电性橡胶部件中，上述导电性赋予材料是电子导电性赋予材料和离子导电性赋予材料中的至少一种。

本发明的第8方式是一种导电性橡胶部件，其特征在于第1～7的任一个方式所述的导电性橡胶部件是辊形状或刮板形状。

根据本发明，可以提供加工性优异且具有在表层一体化的表面处理层，尤其是即使在用作与感光体接触的部件的情况下也不会污染感光体表面、磨损辊表面和刮板顶端，低成本，能长期维持良好特性的导电性橡胶部件。

附图说明

图1本发明导电辊的剖面图。

符号说明

10导电辊

11芯骨

12弹性层

12a表面处理层

13发泡层

具体实施方式

以下，例示作为本发明导电性橡胶部件一例的导电辊并对本发明进行详细说明。

在图1中表示作为本发明导电性橡胶部件一例的导电辊的剖面图。如图1(a)所示，导电辊10在芯骨11上具有由含有氯丁二烯橡胶的基体构成的弹性层12，弹性层12的表层部分是表面处理层12a。此外，如图1(b)所示，导电辊10也可以在芯骨11与由含有氯丁二烯橡胶的基体构成的弹性层12之间具有例如发泡层13。其中，在由基体构成的弹性层12和芯骨11之间任意设置的层可以是发泡层或无发泡层，此外，也可以是1层以上的结构。在该情况下，最上层的弹性层只要具有下述的条件即可。此外，弹性层12当然可以是固体(无发泡)，也可以是海绵(发泡体)。

如上所述，本发明导电辊10的弹性层12由含有氯丁二烯橡胶的基体构成，该基体是将含有氯丁二烯橡胶的橡胶基材硫化而获得。其中，作为橡胶基材，只要是以氯丁二烯为主体的材料即可，也可以适当混合其他橡胶材料。作为可以混合的橡胶基材，可以列举：聚氨酯、氯醚橡胶、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)等，特别优选表氯类橡胶。这是由于能在弹性层中赋予导电性，因而是优选的。另外，作为表氯醇类橡胶，可以列举表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-丙烯基缩水甘油醚共聚物、表氯醇-环氧乙烷-丙烯基缩水甘油醚三元共聚物等。

此外，必须在弹性层12中添加导电性赋予材料。即，基体(弹性层12)是将在橡胶基材中添加了导电性赋予材料的橡胶组合物而硫化得到的材料。作为导电性赋予材料，可以是碳黑、金属粉等电子导电性赋予材料、油墨导电赋予材料、或将两者混合使用。作为离子导电赋予材料，可以列举有机盐类、无机盐类、金属络合物、离子性液体等。作为有机盐类、无机盐类，可以列举过氯酸锂、季铵盐、三氟代乙酸钠等。此外，作为金属络合物，可以列举卤化亚铁-乙二醇等，具体地说，可以列举特许第3655364号公报中所述的材料。另一方面，离子性液体是指在室温下为液体的熔融盐，也称为常温熔融盐的物质，尤其是熔点为70℃以下，优选为30℃以下的物质。具体地说，可以列举特开2003-202722号公报中所述的材料。

这样的弹性层12由于含有氯丁二烯的基体的加工性良好，因此能容易地通过注塑成型、挤压成型等成型。

另外，弹性层12可以在成型后对外表面进行研磨，也可以不进行研磨。

表面处理层12a可以通过在表面处理液中浸渍弹性层12或通过刮涂等涂布表面处理液，进行干燥固化形成，通过用表面处理液浸渍弹性层12的表面层部分12的表层部分而形成表面处理层12a。

其中，表面处理液是至少在有机溶剂中溶解了异氰酸酯成分的处理液。

作为表面处理液中所含的异氰酸酯成分，可以列举2，6-二异氰酸甲苯(TDI)、4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯撑二异氰酸酯(PPDI)、1，5-萘撑二异氰酸酯(NDI)和3，3-二甲基二苯基-4，4’-二异氰酸酯(TODI)等异氰酸酯化合物以及上述的多聚体和改性体等。此外，可以列举由多元醇和异氰酸酯构成的预聚物。

此外，在表面处理液中还可以含有聚醚类聚合物。其中，聚醚类聚合物优选在有机溶剂中是可溶的，此外，优选具有活性氢，可以通过与异氰酸酯化合物反应而化学键合的物质。

作为具有活性氢的适合聚醚类聚合物，可以列举例如氯醚橡胶。其中所述的氯醚橡胶是指未硫化状态的橡胶。氯醚橡胶由于能在表面处理层中赋予导电性的同时赋予弹性，因此是优选的。另外，氯醚橡胶在末端具有活性氢(羟基)，因此还优选在单元中具有羟基、烯丙基等活性氢的物质。另外，作为氯醚橡胶，可以列举表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-丙烯基缩水甘油醚共聚物、表氯醇-环氧乙烷-丙烯基缩水甘油醚三元共聚物及其衍生物等。

作为具有活性氢的其他适合的聚醚类聚合物，能列举具有羟基或烯丙基的聚合物，可以列举例如多元醇、乙二醇等。在这样的聚醚类聚合物中，与在两末端包含具有活性氢的基团的物质相比，仅在一个末端包含具有活性氢的基团的物质是优选的。此外，优选数均分子量为300～1000。这是由于这样能在表面处理层中赋予弹性。作为这样的聚醚类聚合物，可以列举例如聚烷撑二醇单甲醚、聚烷撑二醇二甲醚、烯丙化聚醚、聚烷撑二醇二醇、聚烷撑二醇三醇等。

通过在这样的表面处理液中添加聚醚类聚合物，能够提高表面处理层的柔软性和强度，结果没有磨损期望的辊表面或划伤接触的感光体表面的担忧。

此外，在表面处理液中还可以含有自含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物选出的聚合物。

在本发明表面处理液中使用的含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物在规定的溶剂中是可溶的，因此可以与异氰酸酯化合物反应而化学键合。含氟丙烯酸酯聚合物是例如具有羟基、烷基或羧基的溶剂可溶性氟类聚合物，可以列举例如丙烯酸酯、丙烯酸氟烷酯的嵌段聚合物或其衍生物等。此外，含硅丙烯酸酯聚合物是溶剂可溶性的硅系聚合物，可以列举例如丙烯酸酯和丙烯酸硅氧烷酯的嵌段共聚物或其衍生物等。

此外，在表面处理液中，作为导电性赋予材料，还可以进一步添加乙炔黑、ケツチエン黑、ト—カ黑等碳黑。

在表面处理液中使用的碳黑相对于异氰酸酯成分优选为0～40重量％。如果过多，则会产生脱落、物性降低等问题，因此是不优选的。

此外，表面处理液中的含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物相对于异氰酸酯成分，含氟丙烯酸酯聚合物和和含硅丙烯酸酯聚合物的总量优选为10～70重量％。如果少于10重量％，则在表面处理层中保持碳黑等的效果减小。另一方面，如果聚合物量过多，则存在带电辊的电阻值上升，放电特性降低的问题和由于异氰酸酯成分相对较少而无法形成有效的表面处理层的问题。

此外，表面处理液含有异氰酸酯成分和根据需要含有的溶解了这些聚醚类聚合物、含氟丙烯酸酯聚合物和和含硅丙烯酸酯聚合物的有机溶剂。作为有机溶剂，没有特别的限定，只要使用乙酸乙酯、甲乙酮(MEK)、甲苯等有机溶剂即可。

在本发明中，通过在弹性层12的表面层浸渍表面处理液和固化而设置表面处理层12a，因此表面处理层12a能通过在弹性层12表面层浸渍而一体设置。这样的表面处理层12a主要通过异氰酸酯成分固化形成，其一体形成，使得异氰酸酯成分的密度从表面向内部逐渐变小。因此，可以防止增塑剂等污染物质渗出至导电辊表面，因此形成对感光体的污染性优异的导电辊。

此外，作为在芯骨11和弹性层12之间任意设置的层，可列举例如发泡层，可列举腈系橡胶发泡体、尤其是中高腈或高腈系橡胶。为了满足带电辊中要求的导电性，必须在发泡层中添加足够量的导电性赋予材料，但如果添加导电性赋予材料，则硬度变高，无法获得足够的紧度。另一方面，如果为了获得低硬度而增加增塑剂的添加量，则增塑剂会移动至带电辊的外表面，从而污染所接触的感光体，此外，由于低硬度而难以发泡。因此，优选具有低气体透过性且能高发泡的硝基类橡胶发泡体。另外，发泡层可以是独立气泡，也可以是连通气泡。

本发明中的导电性橡胶部件适合在例如导电辊和刮板等中使用。

以下，基于实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于此。

(实施例1)

<辊的制造>

在100重量份氯丁二烯(スカイプレンE-33：东ソ-社制)中，分别添加10重量份ト-カ黑#5500(东海カ—ボン社制)、30重撒サ—マル、5重量份氧化锌、4重量份氧化镁、2重量份硬脂酸、0.5重量份硫化剂(アクセル#22川口化学社制)，在珊器中混合，将其在φ6的套筒中挤压成型后，进行160℃×30分的硫化，形成内径φ6mm、外径φ10的橡胶辊。

<表面处理液的制备>

在100重量份乙酸乙酯中添加10重量份异氰酸酯化合物(MDI)，混合溶解，制备表面处理液。

<辊的表面处理>

在将表面处理液于23℃下的原样下浸渍上述辊60秒后，在保持120℃的烘箱中加热1小时，从而形成表面处理层，将其作为实施例1的导电辊。

(实施例2)

在球磨机中分散混合100重量份乙酸乙酯、4重量份乙炔黑(电气化学社制)和2重量份丙烯酸硅氧烷聚合物(モデイパ—FS700：日本油脂社制)3小时后，添加混合20重量份异氰酸酯化合物(MDI)，从而制备表面处理液，在与实施例1同样的橡胶辊的弹性层表面上，使用前面制备的表面处理液形成表面处理层，将其作为实施例2的导电辊。

(实施例3)

在100重量份氯丁二烯(スカイプレンE-33：东ソ—社制)中，分别添加5重量份乙炔黑(电气化学社制)、1重量份高氯酸四乙铵(关东化学社制)、5重量份橡胶状用品(黑橡胶代用品纯品：天满サブ化工社制)、5重量份二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯(DOP)、5重量份锌白、3重量份氧化镁、2重量份硬脂酸、1.5重量份硫化剂(アクセル#22：川口化学社制)，在辊混合器中混合，将其在预先放入φ6套筒的管式模具中挤压成型，进行160℃×30分的硫化，形成内径φ6mm、外径φ10mm的橡胶辊。

<表面处理液的制备>

在球磨机中分散混合100重量份乙酸乙酯、2重量份乙炔黑(电气化学社制)和1重量份丙烯酸氟聚合物(モデイパ—F600：日本油脂社制)3小时后，添加混合10重量份异氰酸化合物(MDI)并使其溶解，制备表面处理液。

<辊的表面处理>

在将表面处理液于23℃下的原样下，通过喷射在上述辊表面上喷镀2次，用表面处理液浸渍辊(弹性层)。将其在保特120℃的烘箱中加热1小时，从而形成表面处理层，将其作为实施例3的导电辊。

(实施例4)

将在实施例3中，氯丁二烯橡胶(スカイプレンE-33：东ソ—社制)改为70重量份，混合30重量份氯醚橡胶(エピクロマ—CG-102：ダイソ—社制)的辊作为实施例4的导电辊。

(实施例5)

将在实施例4中，在表面处理液中进一步混合3重量份氯醚橡胶(エピクロマ—C：ダイソ—社制)的辊作为实施例5的导电辊。

(实施例6)

将在实施例5中，在注塑成型后，对外表面进行研磨的辊作为实施例6的导电辊。

(比较例1)

将在实施例1中，不通过异氰酸酯溶液进行表面处理的辊作为比较例1的导电辊。

(比较例2)

将在实施例1橡胶辊的弹性层表面上使用聚氨酯涂料(ネオレツツR-940：楠本化成社制)形成涂覆层的辊作为比较例2的导电辊。

(比较例3)

将在实施例1中，使用100重量份氯醚橡胶(エピクロマ—CG-102：ダイソ—社制)代替100重量份氯丁二烯像胶的辊作为比较例3的导电辊。

(比较例4)

将在实施例3中，使用100重量份氯醚橡胶(エピクロマ—CG-102：ダイソ—社制)代替100重量份氯丁二烯的辊作为比较例4的导电辊。

(比较例5)

将在比较例4中，二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯(DOP)为20重量份的辊作为比较例5的导电辊。

(试验例1)辊表面评价

用肉眼观察各实施例和各比较例的导电辊成型后的辊表面。结果在表1中示出。

(试验例2)图像评价

将实施例1～2和比较例1～3的导电辊作为带电辊，在市售的打印机上安装，在LL环境(10℃，30％RH)、NN环境(25℃，50％RH)和HH环境(35℃，85％RH)下进行印刷，对该印刷物进行图像评价。该结果在下表1中示出。图像良好的记为○，图像普通的记为△，图像不佳的记为×。另外，所谓的“图像普通”是指在实际机器使用中没有问题的状态，所谓的“图像不佳”是指发现浓度不均匀和劣化等的状态。

(试验例3)OPC污染试验

将各实施例和各比较例的导电辊作为带电辊，与安装在市售的激光打印机的调色粉盒中的感光体接触，与调色粉盒一起在50℃，90％RH的环境下保持14天后，将调色粉盒与带电辊一起安装在打印机中输出图像。比较此时的图像并用显微镜观察接触的OPC和带电辊的表面。该结果与试验例1同样在表1中示出。图像良好的记为○，图像普通的记为△，图像不佳的记为×。另外，所谓的“图像普通，是指在实际机器使用中没有问题的状态，所谓的“图像不佳”是指发现浓度不均匀和劣化等的状态。

(试验例4)连续印刷试验

将实施例3～6的导电辊作为带电辊，安装在市售的激光打印机中，在HH环境(35℃，85％RH)下连续印刷10000张后，在LL环境下进行印刷，对其印刷物进行图像评价。该结果在下述表2中示出。图像良好的记记为○，图像普通的记为△，图像不佳的记为×。另外，所谓的“图像普通”是指在实际机器使用中没有问题的状态，所谓的“图像不佳”是指发现浓度不均匀和劣化等的状态。

(结果汇总)

如表1所示，通过挤压成型而成型的实施例1和2的导电辊的辊表面良好。将实施例1和2的导电辊用作带电辊印刷的印刷物的图像在各自的环境下获得了良好的评价。此外，在OPC污染试验中，没有发现OPC的污染、在辊表面也没有发现应变，用作带电辊印刷的印刷物图像也获得了良好的评价。

相反，没有进行表面处理的比较例1的导电辊的辊表面良好，将比较例1的导电辊用作带电辊印刷的印刷物图像在所有的环境下均获得了普通的评价。然而，在OPC污染试验中发现OPC污染，在辊表面，在与OPC接触时残留应变，印刷物的图像获得了不佳的评价。

设置了涂覆层的比较例2的导电辊的辊表面良好，在NN、HH环境下印刷的印刷物的图像获得了良好的评价，在LL环境下获得了普通的评价。此外，在OPC污染试验中，没有发现OPC的污染，但在辊表面，在与OPC接触时残留应变。

由氯醚橡胶构成的比较例3的导电辊是通过在套筒上挤压橡胶而形成的橡胶辊，由于模内流动性恶化而在辊表面上形成很大的波纹，无法获得能用作导电辊的表面。

由此发现，导电性弹性层由将含有氯丁二烯橡胶的橡胶组合物硫化得到的材料构成，表层部分是表面处理层的本发明的导电性橡胶部件可以通过挤压成型而良好地制备，同时即使与感光体接触使用，也不会划伤感光体表面，以及磨损橡胶部件表面，在任意的环境下均能维持良好的特性。

表1

○：图像良好△：图像普通  ×：图像不佳

另一方面，如表2所示，通过注塑成型而形成的实施例3～6的导电辊的辊表面良好。

将实施例3的导电辊用作带电辊印刷的印刷物的图像在LL环境下普通，在NN环境、HH环境下良好。此外，在OPC污染试验中，未发现OPC的污染，在辊表面未发现应变，用作带电辊印刷的印刷物的图像也良好。在连续印刷试验中，OPC的状态未发现改变，印刷物的图像普通。

混合了氯醚橡胶的实施例4的导电辊在任意的环境下印刷物的图像均良好，在连续印刷试验中，OPC的状态未发现改变，印刷物的图像普通。

在表面处理液中也混合了氯醚橡胶的实施例5的导电辊与实施例4相比，在LL环境下的电阻值降低，获得了柔软性，因此在连续印刷试验中，即使印刷10000张后，在LL环境下图像也良好。

将对外表面进行研磨的实施例6的导电辊用作带电辊印刷的印刷物的图像在各自的环境下良好，在OPC污染试验中，未发现OPC的污染，在辊表面也未发现应变，印刷物的图像也良好。此外，在连续印刷试验中，印刷物的图像良好。

相反，由氯醚橡胶构成的比较例4的导电辊通过注塑成型形成橡胶辊时，由于模内流动性恶化而在辊表面上形成很大的波纹，无法获得能用作导电辊的表面。

此外，比较例5的导电辊与比较例4相比，由于混合了较多的增塑剂，因此能良好地形成辊表面，但在OPC污染试验中，发现由于增塑剂的渗出产生OPC的污染，在辊表面上，在与OPC接触挤压时残留应变，印刷物的图像不佳。

由此发现，本发明的导电性弹性部件可以通过注塑成型而良好地形成，同时，即使与感光体接触使用，也不会划伤感光体表面，以及磨损橡胶部件表面，在任意的环境下均能维持良好的特性。此外，发现通过在表面处理液中使用聚醚类聚合物，还可以进一步长期维持良好的特性。

表2

○：图像良好△：图像普通  ×：图像不佳

Claims (8)

1.一种导电性橡胶部件，其特征在于，具有至少一层导电性弹性层，在使用时与对应部件接触的一侧的至少最外层的导电性弹性层是在含有氯丁二烯橡胶的橡胶基材中含有导电性赋予材料的硫化橡胶组合物，而且该导电性弹性层的表层部分是使用至少含有异氰酸酯成分和有机溶剂的表面处理液浸渍形成的表面处理层，上述表面处理层是异氰酸酯成分固化而形成的，并且以使异氰酸酯成分的密度从表面向内部逐渐变小的方式一体地形成在上述导电性弹性层的表层部上。

2.根据权利要求1所述的导电性橡胶部件，其特征在于，在上述氯丁二烯橡胶中混合有氯醚橡胶。

3.根据权利要求1所述的导电性橡胶部件，其特征在于，上述表面处理液进一步含有：碳黑、和选自含氟丙烯酸酯聚合物和含硅丙烯酸酯聚合物中的至少一种聚合物、中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的导电性橡胶部件，其特征在于，上述表面处理液进一步含有聚醚系聚合物。

5.根据权利要求4所述的导电性橡胶部件，其特征在于，所述的聚醚系聚合物具有活性氢。

6.根据权利要求5所述的导电性橡胶部件，其特征在于，所述的聚醚系聚合物是氯醚橡胶。

7.根据权利要求1所述的导电性橡胶部件，其特征在于，上述导电性赋予材料是电子导电性赋予材料和离子导电性赋予材料中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种导电性橡胶部件，其特征在于，所述的导电性橡胶部件是辊形状或刮板形状。