显影辊和显影装置的制作方法

1.本发明涉及利用电子照相方式的图像形成装置中的显影辊和显影装置。


背景技术：

2.在利用电子照相方式的图像形成装置中设置有向感光鼓供给显影剂即调色剂的显影装置。显影装置具有调色剂容器和显影辊。附着于显影辊的外周面的调色剂随着显影辊的旋转而被供给至感光鼓。在感光鼓上形成静电潜像，通过库仑力将调色剂颗粒从显影辊转移到静电潜像上，由此生成调色剂显像。
3.在附着于显影辊的整个外周面的调色剂中，未转移到感光鼓(未用于图像形成)的调色剂被回收到显影装置的盒中。未用于图像形成的调色剂优选全部回收到盒中。此外，为了防止调色剂从盒泄漏，在盒上设置有包围显影辊的端部的密封部件。
4.另外，对于与密封部件接触的显影辊，也采取了减少调色剂泄漏的措施。专利文献1公开了一种显影辊，其在显影辊的涂层中含有树脂颗粒，涂层的端部含有氟树脂。专利文献2公开了将与密封部件接触的辊的外周面两端部的摩擦系数设为0.15以下。专利文献3公开了辊端部的表面粗糙度ra比辊中央部的表面粗糙度小的显影辊。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2020-46467号公报
8.专利文献2：日本特开2013-083728号公报
9.专利文献3：日本特开2007-248673号公报


技术实现要素：

10.本发明提供一种能够长期减少调色剂泄漏的显影辊和显影装置。
11.本发明的某个方式涉及的显影辊在利用电子照相方式的图像形成装置中被使用。显影辊包括：芯材，由金属制成，呈圆柱形；弹性层，配置于所述芯材的周围，由橡胶制成，呈圆环形；以及表层，配置在所述弹性层的周围，呈圆环形。所述表层包括：中央部，位于显影辊的长度方向中央；以及端部，位于显影辊的长度方向的两端部。所述表层的所述端部的外周面的动摩擦系数为0.1以下，所述表层的所述端部的外周面的十点平均粗糙度rz为1.8μm以下。
12.显影辊的表层的端部的外周面以能够滑动的方式与减少调色剂颗粒从调色剂容器泄漏的密封部件接触。在该方式中，表层的端部的动摩擦系数小，且十点平均粗糙度rz小，由此对密封部件造成的损伤少，因此能够长期减少调色剂泄漏。
附图说明
13.图1是表示本发明的实施方式涉及的显影辊的使用状态的图。
14.图2是实施方式涉及的显影辊的截面图。
15.图3是实施方式涉及的样品的显影辊的主视图。
16.图4是实施方式涉及的另一样品的显影辊的主视图。
17.图5是实施方式涉及的另一样品的显影辊的主视图。
18.图6是表示各样品的参数和调色剂泄漏的实验结果的表。
具体实施方式
19.以下，参照附图说明本发明涉及的各种实施方式。附图的比例尺不一定准确，一部分特征有时会被夸张或省略。
20.如图1所示，利用电子照相方式的图像形成装置具有感光鼓10和显影装置11。感光鼓10沿箭头方向旋转。显影装置11向感光鼓10供给作为显影剂的调色剂颗粒12。在感光鼓10的表面，通过潜像形成装置(未图示)形成有静电潜像，调色剂颗粒12从显影装置11转移到静电潜像，由此在感光鼓10的外周面生成基于调色剂颗粒12的调色剂显像。
21.显影装置11具有储存调色剂颗粒的集合13的调色剂容器(盒)14、全部配置于调色剂容器14内的弹性辊15、一部分配置于调色剂容器14内的显影辊20、以及支承于调色剂容器14的刮刀16(限制刀片)。弹性辊15被向显影辊20按压，显影辊20被向感光鼓10按压。弹性辊15和显影辊20分别沿箭头所示的方向旋转，调色剂容器14内的大致一定量的调色剂颗粒附着于显影辊20。因此，在显影辊20的外周面上形成调色剂颗粒的薄层。随着显影辊20的旋转，附着于显影辊20的调色剂颗粒被朝向感光鼓10输送。
22.配置于调色剂容器14的调色剂颗粒出口的刮刀16由固定于调色剂容器14的支承金属板17支承。刮刀16被按压于显影辊20的外周面，限制附着于显影辊20并从调色剂容器14输送的调色剂颗粒的量。这样，显影辊20以某种程度的力与感光鼓10、弹性辊15、刮刀16分别接触。
23.虽然未图示，但也可以在显影装置11设置对调色剂容器14内的调色剂颗粒的集合13进行搅拌的部件、对调色剂容器14内的调色剂颗粒进行输送的螺杆等。
24.如图2所示，显影辊20包括：金属制的圆柱形的芯材21、配置于芯材21的周围的橡胶制的均匀厚度的圆环形的弹性层22、以及配置于弹性层22周围的橡胶制的均匀厚度的圆环形的表层23。芯材21的直径为几mm，弹性层22的厚度为1至3mm，表层23的厚度为几μm至几十μm。
25.弹性层22由硅橡胶形成。设置弹性层22以确保显影辊20的弹性。
26.表层23是为了提高显影辊20的表面的耐磨损性而设置的。因此，表层23的材料成分与弹性层22的材料成分不同。
27.图3表示显影辊20的一端部及其附近。虽未图示，但在显影辊20的另一端部与图3对称地构成。芯材21相比弹性层22和表层23更向显影辊20的轴线方向外侧延伸。即，芯材21从表层23的端缘23e(也是弹性层22的端缘)突出。芯材21的端部21a被未图示的轴承支承，显影辊20能够绕轴线ax旋转。
28.显影辊20的两端部被密封部件30包围。密封部件30由无纺布例如毛毡形成。密封部件30由调色剂容器14(图3中未示出)支承并固定，防止或减少调色剂颗粒从调色剂容器14漏出。如图所示，表层23的端部的外周面以及芯材21的外周面以能够滑动的方式与密封部件30接触。显影辊20的表层23的端部与密封部件30之间的接触长度c例如为5mm。
29.上述的刮刀16对显影辊20的外周面施加压力，通过摩擦力使调色剂颗粒带电，使调色剂颗粒附着在显影辊20上。如上所述，通过带电而附着于显影辊20的调色剂颗粒转移至感光鼓10上的静电潜像。因此，刮刀16与有助于图像形成的显影辊20的中央接触，但不与显影辊20的两端部接触。在该实施方式中，在显影辊20的两端部附近，在刮刀16形成有切口18。切口18的长度n例如为5mm。
30.为了减少调色剂颗粒通过密封部件30与显影辊20之间的间隙泄漏，在显影辊20的表层23中，将位于显影辊20的长度方向上的两端部的端部23b由与位于显影辊20的长度方向中央的中央部23a的材料不同的材料形成。具体而言，表层23的中央部23a为聚氨酯树脂制，表层23的端部23b为硅酮树脂制。端部23b与中央部23a齐平。
31.在实施方式中，表层23的中央部23a如下制造。
32.首先，在第一阶段，混合下述材料。
33.固体成分为80重量％的聚氨酯改性六亚甲基二异氰酸酯(旭化成株式会社(日本东京)制造的“duranate”(商品名)的等级“e 402-80b”)：16.5重量％；
34.反应性硅油(信越化学工业株式会社(日本东京)制造的“x-22-160as”(商品名))：36.7重量％；
35.作为稀释溶剂的乙酸丁酯：46.8重量％。
36.然后，将混合物在120℃下放置3小时，由此促进成分的反应，生成预聚物。
37.接着，在第二阶段，混合下述材料。
38.第一阶段中生成的预聚物：31.0重量％；
39.作为粘合剂的、固体成分为75重量％的异氰酸酯(住化covestro urethane株式会社(日本兵库)制造的“desmodur l75”(商品名))：4.8重量％；
40.固体成分为20-30重量％的碳分散液(御国色素株式会社(日本兵库)制造的“mhi-bk”(商品名))：17.9重量％；
41.作为稀释溶剂的乙酸丁酯：43.7重量％。
42.并且，在第三阶段，在第二阶段中得到的混合物中添加2.6重量％的硅橡胶颗粒，得到涂布液。硅橡胶颗粒是由杜邦-东丽特殊材料株式会社(dupont toray specialty materials kabushiki kaisha日本东京)制造的“ep-2720”(商品名)。使用硬度计(依据“jisk6253”和“iso 7619”的“a型”)测定的硅橡胶颗粒的硬度为70度。硅橡胶颗粒的平均粒径为2μm。
43.在第四阶段，将该涂布液涂布于弹性层22的轴线方向中央部的周围，使其干燥，由此形成表层23的中央部23a。
44.在实施方式中，表层23的端部23b如下制造。
45.第一阶段的预聚物的生成方法与中央部23a的预聚物的生成方法相同。
46.接着，在第二阶段，混合下述材料。
47.第一阶段中生成的预聚物：31.5重量％；
48.作为粘合剂的异氰酸酯(“desmodur l75”(商品名))：4.9重量％；
49.碳分散液(“mhi-bk”(商品名))：18.2重量％；
50.固体成分为100重量％的硅酮树脂(日油株式会社(日本东京)制造的“modiper fs 700”(商品名))：1.0重量％；
51.作为稀释溶剂的乙酸丁酯：44.4重量％。
52.将该第二阶段中得到的该涂布液在第三阶段中涂布于弹性层22的轴线方向两端部的周围并使其干燥，由此形成表层23的端部23b。
53.通过混合以上的各成分，制成混合有粘合剂和稀释溶剂的分散液。
54.申请人准备了由硅酮树脂制成的端部23b的长度不同的多个样品，关于各样品进行了是否能够抑制调色剂颗粒通过密封部件30与显影辊20之间的间隙泄漏的实验。
55.在各样品中，芯材21的直径为6mm，弹性层22的厚度为1.5mm，表层23的厚度为10μm
±
2μm。显影辊20的表层23的端部与密封部件30之间的接触长度c为5mm。刮刀16的切口18的长度n为5mm。
56.将样品1示于图3。从样品1的表层23的端缘23e到硅酮树脂制的端部23b的长度t为10mm。
57.将样品2示于图4。从样品2的表层23的端缘23e到硅酮树脂制的端部23b的长度t为5mm。
58.将样品3示于图5。从样品3的表层23的端缘23e到硅树脂制的端部23b的长度t为0mm。即，表层23的整体为聚氨酯树脂制。换言之，表层23的整体为中央部23a。
59.图6是表示各样品的参数和调色剂泄漏的实验结果的表。
60.各样品的表层23的外周面的表面粗糙度(十点平均粗糙度rz)使用接触式表面粗糙度测定机进行测定。测定器为株式会社小坂研究所(日本东京)制的surfcorder“se 500”。se 500的触针的半径为2μm，触针的前端角度为60度，接触力为0.75mn。测定的临界值λc为0.8mm，粗糙度的测定长度(基准长度)为4mm，触针的进给速度为0.5mm/sec。测定部位为样品的长度方向中央部。
61.各样品的表层23的外周面的动摩擦系数使用摩擦系数测定机(新东科学株式会社(日本东京)制的表面性测定机(“type：14”(商品名))，在以下所示的测定条件下，依据astm d 1894进行测定。使用铁球的压头对表层23施加的载荷为50g重。测定宽度为1cm。测定速度为50mm/sec。
62.关于样品1、2，仅端部23b的长度t不同。样品3中，表层23的全部为聚氨酯树脂制，因此中央部和端部的粗糙度rz与动摩擦系数相同。
63.在调色剂泄漏的实验中，在由兄弟工业株式会社(日本爱知)制造的彩色打印机“hl-l8360cdw”(商品名)用的调色剂盒即调色剂容器14中安装各样品。调色剂盒是由兄弟工业株式会社制造的tn-493m。
64.在实验中，不将盒安装在打印机上，使得盒的显影辊20以100rpm的旋转速度旋转。然后，经过30分钟以上，目视观察调色剂颗粒是否泄漏。30分钟相当于该打印机中的a4的500张纸的印刷时间。
65.由图6可知，样品1中，30分钟以上都没有调色剂颗粒的泄漏。然而，在样品2和3中，在30分钟内存在调色剂颗粒的泄漏。
66.因此，表层23的端部23b的外周面的动摩擦系数优选比表层23的中央部23a的外周面的动摩擦系数低，表层23的端部23b的外周面的十点平均粗糙度rz优选比表层23的中央部23a的外周面的十点平均粗糙度低。更具体而言，优选表层23的端部23b的外周面的动摩擦系数为0.1以下，表层23的端部23b的外周面的十点平均粗糙度rz为1.8μm以下。在实验
中，端部23b的外周面的动摩擦系数为0.1的情况下，没有调色剂泄漏。可以认为，在表层23的端部23b的动摩擦系数小的情况下，对密封部件30造成的损伤少，能够长期减少调色剂泄漏。因此，在端部23b的外周面的动摩擦系数小于0.1的情况下，预测仍然没有调色剂的泄漏。另外，在实验中，端部23b的外周面的十点平均粗糙度rz为1.8μm的情况下，没有调色剂的泄漏。可以认为，在表层23的端部23b的十点平均粗糙度rz小的情况下，对密封部件30造成的损伤少，能够长期减少调色剂泄漏。因此，在端部23b的外周面的十点平均粗糙度rz小于1.8μm的情况下，预测仍然没有调色剂的泄漏。
67.并且，根据样品1、2的比较可知，优选表层23的端部23b距表层23的端缘23e的长度t为10mm以上。在实验中，当长度t为10mm时，没有调色剂泄漏。表层23的中央部23a由调色剂容易附着的材料形成，与此相对，表层23的端部23b由调色剂难以附着的材料形成。可以认为，在端部23b的长度t大的情况下，到达密封部件30的调色剂颗粒少。因此，在长度t大于10mm的情况下，预测仍然没有调色剂泄漏。
68.从另一个角度来看，调色剂容易附着的中央部23a优选远离密封部件30。根据图3和图4的结果可知，端部23b的长度t优选比显影辊20的表层23的端部23b与密封部件30的接触长度c长，t-c优选为5mm以上。即，表层23的聚氨酯树脂制的(外周面的动摩擦系数高、十点平均粗糙度rz大)中央部23a与硅酮树脂制的(外周面的动摩擦系数低、十点平均粗糙度rz小)端部23b的边界、和与包围端部23b的密封部件30接触的端部23b的部分之间的距离优选为5mm以上。
69.其他变形例：
70.以上，参照本发明的优选实施方式对本发明进行了图示说明，但应当理解，对于本领域技术人员而言，能够在不脱离权利要求书所记载的发明范围的情况下进行形式以及具体内容的变更。这样的变更、改变以及修正应该包含在本发明的范围内。
71.符号说明
72.20
ꢀꢀ
显影辊
73.21
ꢀꢀ
芯材
74.22
ꢀꢀ
弹性层
75.23
ꢀꢀ
表层
76.23a 中央部
77.23b 端部
78.23e 端缘

技术特征：
1.一种显影辊，在利用电子照相方式的图像形成装置中被使用，所述显影辊的特征在于，包括：芯材，由金属制成，呈圆柱形；弹性层，配置于所述芯材的周围，由橡胶制成，呈圆环形；以及表层，配置在所述弹性层的周围，呈圆环形，所述表层包括：中央部，位于显影辊的长度方向中央；以及端部，位于显影辊的长度方向的两端部，所述表层的所述端部的外周面的动摩擦系数为0.1以下，所述表层的所述端部的外周面的十点平均粗糙度r
z
为1.8μm以下。2.如权利要求1所述的显影辊，其特征在于，所述表层的所述中央部的动摩擦系数高于所述表层的所述端部的动摩擦系数，所述表层的所述中央部的十点平均粗糙度r
z
大于所述表层的所述端部的十点平均粗糙度r
z
，所述端部被密封部件包围，所述中央部与所述端部的边界、和与所述密封部件接触的所述端部的部分之间的距离为5mm以上。3.如权利要求1或2所述的显影辊，其特征在于，所述表层的中央部由聚氨酯树脂制成，所述表层的所述端部由硅酮树脂制成。4.一种显影装置，包括：权利要求2所述的显影辊；调色剂容器，其配置有所述显影辊的一部分，储存调色剂颗粒；以及所述密封部件，被所述调色剂容器支承并固定，减少调色剂颗粒从所述调色剂容器的泄漏。5.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，所述密封部件由无纺布制成。

技术总结
在利用电子照相方式的图像形成装置中使用的显影辊包括：芯材，由金属制成，呈圆柱形；弹性层，配置于芯材的周围，由橡胶制成，呈圆环形；以及表层，配置在弹性层的周围，呈圆环形。表层包括位于显影辊的长度方向中央的中央部和位于显影辊的长度方向两端部的端部。表层的端部的外周面的动摩擦系数为0.1以下，表层的端部的外周面的十点平均粗糙度R


技术研发人员：大浦孝祐 细沼慎正 池田笃 赤井优 福冈智 佐佐木宪司
受保护的技术使用者：NOK株式会社
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2023/9/9