DE60029237T2

DE60029237T2 - Gemischte Harzzusammensetzung, Rohr aus Harz, die Herstellung von einem Rohr aus Harz und eine lichtempfindliche Trommel

Info

Publication number: DE60029237T2
Application number: DE60029237T
Authority: DE
Inventors: Munenori Kodaira-shi Iizuka; Kunio Machida
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: DE60018695D1; US20020037465A1; EP1113047B1; EP1113047A1; DE60018695T2; DE60029237D1; EP1229080B1; EP1229080A3; US20040084797A1; EP1229080A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischharzkomponente, ein Harzrohr, ein Verfahren zur Herstellung des Harzrohrs und eine lichtempfindliche Trommel. Die lichtempfindliche Trommel wird für elektrofotografische Vorrichtungen, wie z.B. Kopiergeräte, Faxgeräte und Drucker, verwendet.
Der elektrostatische Aufzeichnungsvorgang für Kopiermaschinen, Faxgeräte und Drucker besteht aus mehreren Schritten. Zuerst wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel einheitlich elektrostatisch geladen. Die geladene Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel wird mit einem aus einem optischen System projizierten Bild belichtet. Der belichtete Teil verliert an Ladung, wodurch sich ein latentes elektrostatisches Bild ausbildet, auf das in Folge ein Toner aufgebracht wird. Der Toner haftet elektrostatisch an der lichtempfindlichen Trommel, wodurch sich ein Tonerbild ergibt. Schließlich wird das Tonerbild zum Drucken auf ein Aufzeichnungsmedium, wie z.B. Papier, OHP-Folien oder Fotopapier, übertragen.
Im oben angeführten elektrostatischen Aufzeichnungsvorgang wird üblicherweise eine lichtempfindliche Trommel eingesetzt, die aus einer zylinderförmigen Basis mit guter Leitfähigkeit, in ihre beiden Enden fest eingepassten Flanschen und einer lichtempfindlichen Schicht besteht, die auf der Außenoberfläche davon, wie in 1 gezeigt, ausgebildet ist. Die lichtempfindliche Trommel ist drehbar auf Wellen gelagert, die in die Löcher in den Flanschen eingeführt und am Hauptkörper einer elektrofotografischen Vorrichtung angebracht sind. Die lichtempfindliche Trommel wird von einem Motor über ein Getriebe und ein auf dem Flansch ausgebildetes angetriebenes Rad gedreht.
Die oben angeführte zylinderförmige Basis besteht aufgrund ihres Gewichts, guter mechanischer Bearbeitbarkeit und hoher Leitfähigkeit herkömmlicherweise aus einer Aluminiumlegierung.
Leider macht die zylinderförmige Basis aus Aluminiumlegierung eine Präzisionsbearbeitung erforderlich, um die strengen Anforderungen, wie z.B. Dimensionsgenauigkeit und vorgeschriebene Oberflächenrauigkeit, zu erfüllen und zu ermöglichen, dass die Flansche in ihre Enden passen. Manchmal wird dabei eine Behandlung erforderlich, durch die verhindert wird, dass ihre Oberfläche oxidiert. Solche zusätzliche Vorgänge führen zu hohen Herstellungskosten, womit eine Aluminiumlegierung nicht unbedingt ein zufrieden stellendes Material für die zylinderförmige Basis, aus der die lichtempfindliche Trommel besteht, darstellt.
Mittlerweile ist eine Idee zur Herstellung einer zylinderförmigen Basis aus einer Harzmischung vorgeschlagen worden, die hauptsächlich aus Polyphenylensulfid-(PPS-)Harz besteht. Gemäß dieser Idee ist es möglich, auf relativ einfache Weise durch Spritzgießen eine leichte zylinderförmige Basis auszubilden, die über ausgezeichnete Chemikalien- und Hitzebeständigkeit verfügt. Ferner ist es auch möglich, beide Flansche 2a und 2b in der zylinderförmigen Basis aus derselben Harzmischung einstückig auszubilden.
Die Harzmischung auf PPS-Basis muss als Rohmaterial für die zylinderförmige Basis 1 der lichtempfindlichen Trommel 20 Gew.-% Ruß oder mehr enthalten, um elektrisch Leitfähigkeit zu sein. Bei einem derart hohen Rußgehalt ist die Harzmischung auf PPS-Basis sehr spröde und muss folglich mit Glasfasern oder dergleichen verstärkt werden, damit die resultierende zylinderförmige Basis die erforderliche Festigkeit aufweist.
Die oben angeführte herkömmliche Technologie weist jedoch folgende zu lösende Probleme auf.
Die mit einer großen Menge an Ruß und Verstärkungsfasern ausgestattete Harzmischung auf PPS-Basis weist beim Schmelzen enorm schlechtes Fließvermögen auf. Folglich ergibt sich eine schlechte Oberflächenübertragung beim Spritzgießen, und die resultierende zylinderförmige Basis verfügt über geringe Oberflächenglätte. Dies ist bei der Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht auf ihrer Oberfläche von Nachteil.
Ferner erfährt ein Harzrohr, das durch Spritzgießen aus einem thermoplastischen Harz oder einer Mischung davon erhalten wird, nach dem Formen im Lauf der Zeit Dimensionsränderungen. Ein solches eignet sich deshalb nicht als Basis für die lichtempfindliche Trommel, die äußerst hohe Dimensionsgenauigkeit erfordert.
Andererseits weist die aus einer PPS-Harzmischung gebildete zylinderförmige Basis schlechte Beschichtbarkeit auf, wenn die lichtempfindliche Schicht darauf ausgebildet wird. Somit kann die resultierende lichtempfindliche Trommel ihre Druckleistung aufgrund ihrer unvollständigen lichtempfindlichen Schicht nicht zur Gänze erfüllen. Anders gesagt neigt die durch Beschichten der zylinderförmigen Harzbasis mit einem lichtempfindlichen Material gebildete lichtempfindliche Trommel dazu, fehlerhafte Bilder (wie z.B. schwarze Flecken) zu ergeben, wenn sie im Laserdruck eingesetzt wird.
Ein weiterer Nachteil der zylinderförmigen Harzbasis besteht darin, dass ihre Außenfläche beim Entformen, dem auf das Entformen folgenden Tempern und Beschichten mit dem lichtempfindlichen Material beschädigt wird. Schäden auf der Außenfläche wirken sich negativ auf die Beschichtbarkeit aus und führen zu einer unvollständig ausgebildeten lichtempfindlichen Schicht. Der Zustand der lichtempfindlichen Schicht hat starken Einfluss auf die Druckleistung der lichtempfindlichen Trommel.
Ferner unterliegt jedes durch Spritzguss geformte Harzprodukt einer Schrumpfung beim Abkühlen und Härten nach dem Spritzguss. Diese Schrumpfung ist eine der Ursachen für die Verschlechterung der Dimensionsgenauigkeit der zylinderförmigen Harzbasis.
Ein weiterer Nachteil der zylinderförmigen Harzbasis liegt darin, dass ihre Dimensionsgenauigkeit durch das nach Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht erfolgende Erhitzen und Trocknen beeinflusst wird. Die lichtempfindliche Schicht wird auf der Außenfläche der zylinderförmigen Basis durch Beschichten mit einer Lösung eines lichtempfindlichen Materials (wie z.B. Phthalocyanin und Diphenylhydrazon) und eines Bindemittels in einem Lösungsmittel (wie z.B. Alkohol, Chloroform und Toluol) ausgebildet. Der Beschichtungsvorgang wird gefolgt von 30- bis 120-minütigem Trocknen bei etwa 100 bis 120°C zur Entfernung des Lösungsmittels. Bei diesem Trocknungsvorgang wird die zylinderförmige Basis auch erhitzt und erfährt folglich Dimensionsänderungen, wobei sich der Außendurchmesser und die Geradheit leicht ändern. Diese verschlechterte Dimensionsgenauigkeit beeinträchtigt die Leistung der lichtempfindlichen Trommel und verschlechtert in der Folge die Druckleistung.
Ein weiterer Nachteil der zylinderförmigen Harzbasis besteht darin, dass sie manchmal bricht, wenn sie mit dem Flansch 2a oder 2b versehen wird. Dies führt zu einer verringerten Produktionsausbeute.
Zudem weist die zylinderförmige Harzbasis schlechte Beschichtbarkeit für die lichtempfindliche Schicht auf. Zur Ausbildung der lichtempfindlichen Schicht wird die Außenfläche der zylinderförmigen Basis mit einer Lösung eines lichtempfindlichen Materials (wie z.B. Phthalocyanin und Diphenylhydrazon) und eines Bindemittels in einem Lösungsmittel (wie z.B. Alkohol, Chloroform und Toluol) ausgebildet. Die Beschichtungsschicht wird anschließend zur Entfernung des Lösungsmittels bei etwa 100 bis 120°C 30 bis 120 Minuten lang getrocknet. Eine herkömmliche Harzbasis weist beim Erhitzen und Trocknen einen langsamen Temperaturanstieg auf, wodurch es lange dauert, bis das Lösungsmittel entfernt ist. Dies stellt für die Massenproduktion einen Nachteil dar. Unvollständige Lösungsmittelentfernung führt beim Drucken zu schlechten Bildern (wie z.B. schwarzen Flecken). Folglich spielt die Beschichtbarkeit der lichtempfindlichen Schicht eine große Rolle für die Druckleistung der lichtempfindlichen Trommel.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Erläuterungen gemacht.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Harzrohrs, das ausgezeichnete Dimensionsstabilität aufweist und sich für Anwendungen (wie z.B. als Basis für lichtempfindliche Trommeln) eignet, die hohe Dimensionsstabilität erfordern.
Um obiges Ziel zu erreichen, haben die Erfinder umfangreiche Studien durchgeführt, die ergaben, dass ein Harzrohr nach dem Formen im Laufe der Zeit folgende Dimensionsänderungen erfährt. Wenn sich ein geschmolzenes Harz allmäglich verfestigt, richten sich seine Moleküle so aus, dass die stabilste Kristallstruktur ausgebildet wird. Beim Spritzgießen wird das in die Formhöhlung eingespritzte geschmolzene Harz jedoch so rasch abgekühlt, dass die Molekülorientierung aufhört, bevor der stabile Zustand erreicht ist. Das resultierende geschmolzene Produkt weist eine Restspannung auf, die allmählich abnimmt, was im Laufe der Zeit zu Dimensionsänderungen führt.
Untersuchungen der Erfinder vorliegender Erfindung ergaben, dass es möglich ist, Dimensionsänderungen zu verhindern und somit ein Harzrohr mit guter Dimensionsstabilität und Dimensionsgenauigkeit herzustellen, was für die Basis der lichtempfindlichen Trommel erforderlich ist, wenn das spritzgegossene Produkt unter geeigneten Bedingungen getempert wird, damit sich Moleküle nach dem Entformen umorientieren können, sodass die Restspannung aufgehoben wird, um einen stabilen Kristallzustand zu ergeben.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Harzmischung, ein Harzrohr, ein Verfahren zur Herstellung des Harzrohrs und eine lichtempfindliche Trommel bereit, die im Folgenden erläutert werden.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs durch Spritzgießen aus einem thermoplastischen Harz oder einer Harzmischung, die auf diesem thermoplastischen Harz basiert, worin das geformte Produkt nach dem Entformen getempert wird, worin die Harzmischung zumindest eine Harzkomponente umfasst, die aus einem aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhaltenen Polyamidharz und einer durch Mischen eines Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhaltenen Mischharz ausgewählt ist.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im ersten Aspekt definierten Harzrohrs, worin das Tempern 0,5 bis 2 h lang bei 100 bis 140°C durchgeführt wird.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im ersten Aspekt definierten Harzrohrs, worin das Harzrohr ein elektrisch leitfähiges Harzrohr ist, das durch Spritzgießen aus einer elektrisch leitfähigen Harzmischung hergestellt wird, die aus einem thermoplastischen Harz und einem darin dispergierten elektrisch leitfähigen Material besteht.
Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im dritten Aspekt definierten Harzrohrs, worin die elektrisch leitfähige Harzmischung Ruß als elektrisch leitendes Material enthält.
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im vierten Aspekt definierten Harzrohrs, worin der Gehalt an Ruß 5 bis 30 Gew.-% beträgt.
Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im ersten Aspekt definierten Harzrohrs, worin die elektrisch leitfähige Harzmischung eine ist, in der ein anorganischer Verstärkerfüllstoff dispergiert ist.
Der siebente Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im sechsten Aspekt definierten Harzrohrs, worin der Gehalt des anorganischen Füllstoffs 1 bis 30 Gew.-% beträgt.
Der achte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im ersten Aspekt definierten Harzrohrs, worin das Harzrohr eine Basis für eine lichtempfindliche Trommel darstellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel für die lichtempfindliche Trommel zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Harze, die sich zur Verwendung in vorliegender Erfindung eignen, werden aus einem aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhaltenen Polyamidharz und einem durch Mischen eines Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhaltenen Mischharz ausgewählt.
Das mittels Polykondensationsreaktion aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhaltene Polyamidharz wird im Allgemeinen als Nylon MXD6 bezeichnet.
Das durch Mischen des Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhaltene Mischharz ist aus folgenden Gründen wünschenswert.
Es ist die Idee der Ausbildung der zylinderförmigen Basis aus einem elektrisch leitfähigen Harz auf Polyamidbasis vorgeschlagen worden. Das für diesen Zweck verwendete Polyamidharz (PA) weist eine höhere Wasserabsorption (gemessen gemäß ASTM D-570) als andere Harze auf. Beispielsweise weist PA66 einen Wert von 0,6 bis 3% und PA6 einen Wert von 0,7 bis 1,8% auf. Formprodukte mit solch hoher Wasserabsorption können hinsichtlich Dimensionsgenauigkeit ein Problem darstellen. Dies bedeutet, das sie sich aufgrund von Wasserabsorption ausdehnen, wenn sie 2 bis 3 Stunden lang bei einer Atmosphäre von 30°C und darüber und 90% r.F. und darüber stehen gelassen werden. Das Ausdehnen kann die Funktion des lichtempfindlichen Körpers beeinträchtigen und folglich die Bildqualität stark verschlechtern.
Gemäß vorliegender Erfindung wird das Polyamidharz mit hoher Wasserabsorption mit einem Harz gemischt, das eine Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% aufweist, und das resultierende Mischharz wird als Basismaterial verwendet. Die daraus resultierende Harzmischung weist geringe Wasserabsorption auf und erfährt in stark feucht-heißen Umgebungen lediglich geringe Dimensionsänderungen.
Das für das Mischharz verwendete Polyamidharz kann jedes bekannte Polyamidharz sein, wie z.B. Nylon MXD6, Nylon-6, Nylon-11, Nylon-12, Nylon-46, Nylon-66, Nylon-610, Nylon-612, Nylon-1212 und Copolymere davon, wobei diese keinen speziellen Einschränkungen unterliegen.
Das für das Mischharz verwendete Harz mit geringer Wasserabsorption (auch als Zusatzharz bezeichnet) umfasst PP (Polypropylen), PPE (Polyphenylenether) und PPS (Polyphenylensulfid) und dergleichen, wobei Zweiteres und Dritteres bevorzugt werden und Zweiteres besonders bevorzugt wird.
Das erfindungsgemäße Mischharz kann durch Mischen des Polyamidharzes (wie z.B. PA66) mit dem Zusatzharz in einer Menge von 7 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%, erhalten werden.
Das Mischen kann mittels Verträglichkeitsverbesserer erleichtert werden, um die Verträglichkeit der zwei Harzkomponenten zu verbessern. Gute Verträglichkeit trägt zu guten mechanischen Eigenschaften (mechanischer Festigkeit), geringer Wasserabsorption und hoher Chemikalienbeständigkeit bei. Beispiele für Verträglichkeitsverbesserer umfassen Maleinsäure-modifiziertes Polypropylen (PP) für das PA-PP-System und ein Copolymer eines Epoxy-modifizierten Polystyrols (PS) mit Polymethylmethacrylat (PMMA) für das PA-PPS- oder PA-PPE-System.
Das aus dem Polyamidharz und dem Zusatzharz bestehende Mischharz ergibt ein Formprodukt, das bessere Dimensionsstabilität als jenes aufweist, das, wie oben angeführt, aus dem Polyamidharz allein erhalten wird. Dies wird durch die nachstehend in Tabelle 1 angeführten Bezugsbeispiele veranschaulicht. Die Wasserabsorption und Dimensionsänderung in Tabelle 1 sind als Differenz der Werte vor und nach 24-stündigem Stehenlassen in einem Bad mit konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit bei 50°C und 95% r.F. angegeben. Es sei angemerkt, dass die Wasserabsorption und Dimensionsstabilität des Formprodukts stark verbessert werden, wenn das Polyamidharz mit dem Zusatzharz mit geringer Wasserabsorption gemischt wird.
Tabelle 1
Die Harzmischung der vorliegenden Erfindung kann ein elektrisch leitfähiges Material enthalten, um je nach Verwendung elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Das elektrisch leitfähige Material unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern es einheitlich im oben angeführten Harz dispergierbar ist. Dieses umfasst beispielsweise Ruß, Graphit, Aluminiumpulver, Kupferpulver, Nickelpulver und elektrisch leitfähiges Glaspulver, wobei Ruß bevorzugt wird. Die Menge des elektrisch leitfähigen Materials unterliegt keinen besonderen Einschränkungen; sie liegt im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, der Verbindung. Wenn die Harzmischung für die zylinderförmige Basis der lichtempfindlichen Trommel beabsichtigt ist, sollte die Menge des elektrisch leitfähigen Materials so eingestellt werden, dass das resultierende Formprodukt einen Oberflächenwiderstand aufweist, der 10⁶ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt, vorzugsweise 10⁵ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt, noch bevorzugter 10⁴ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt.
Darüber hinaus kann die Harzmischung eine Reihe von anorganischen Füllstoffen (wie z.B. Fasern) zur Verstärkung und Ausdehnung enthalten. Beispiele für anorgani sche Füllstoffe umfassen Kohlefasern, elektrisch leitfähige oder nicht leitfähige Whiskers und elektrisch leitfähige oder nicht leitfähige Glasfasern. Elektrisch leitfähige Fasern können auch als leitfähiges Material dienen. Bei Verwendung von elektrisch leitfähigen Fasern sollte das leitfähige Material in geringerer Menge eingesetzt werden.
Der anorganische Füllstoff wird in unterschiedlichen Mengen ohne Einschränkungen hinsichtlich Art sowie Länge und Durchmesser der Fasern verwendet. Er sollte in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%, noch bevorzugter 10 bis 25 Gew.-%, der Harzmischung zugesetzt werden. Gemäß vorliegender Erfindung verbessert der anorganische Füllstoff die Festigkeit und Steifheit des Formprodukts, ohne die Oberflächenglätte negativ zu beeinflussen.
Die oben angeführte Harzmischung kann zusätzlich zum oben angeführten leitfähigen Material und anorganischen Füllstoff beliebige bekannte Additive in geeigneten Mengen enthalten, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Silicon, Molybdänsulfid (MoS₂) und Metallseife. Zudem können das oben angeführte leitfähige Material und der anorganische Füllstoff einer Oberflächenbehandlung mit Silanhaftvermittler oder Titanathaftvermittler unterzogen werden.
Die Harzmischung ist ein Gemisch, das durch Mischen des oben angeführten Basisharzes mit dem oben angeführten, langsam kristallisierenden Harz hergestellt wird, um eine Hautschicht auszubilden, wobei beide Harze in Form von Pellets vorliegen. Das resultierende Pelletgemisch wird so einer Spritzgussmaschine zugeführt. Das Pelletgemisch kann unter Verwendung beliebiger bekannter Mischvorrichtungen, wie z.B. einer Mischtrommel, die trockenmischen kann, erhalten werden. Wenn die Harzmischung die oben angeführten anorganischen Füllstoffe enthält (wie z.B. leitfähiges Material und Verstärkermaterial), ist es wünschenswert (jedoch nicht zwingend), dass diese zuerst durch Einkneten in die Pellets des Basisharzes eingeführt werden. Das Spritzgießen kann unter Normalbedingungen (was Temperatur und Druck anbelangt) erfolgen.
Die Harzmischung wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Aufgrund der Tatsache, dass sie auf ihrem Formprodukt eine Hautschicht ausbildet und folglich für eine glatte Oberfläche sorgt, obwohl sie Additive enthält (wie z.B. leitfähiges Material und Verstärkermaterial), umfassen ihre bevorzugten Anwendungen die zylinderförmige Basis für die lichtempfindliche Trommel, die gute Chemikalienbeständigkeit, mechanische Festigkeit und Oberflächenglätte aufweisen muss.
Die eben angeführte lichtempfindliche Trommel besteht aus einer zylinderförmigen Basis 1 und einer lichtempfindlichen Schicht 3, die, wie in 1 gezeigt, auf ihrer Außenfläche ausgebildet ist. Die zylinderförmige Basis 1 wird durch Formen aus der Harzmischung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung erhalten. Üblicherweise enthält die Harzmischung das oben angeführte leitfähige Material, damit sie geeignete Leitfähigkeit aufweist, und enthält auch den oben angeführten anorganischen Füllstoff zur Verstärkung. Die Mischungsbedingungen dabei sind wie oben angeführt.
Die in 1 gezeigte lichtempfindliche Trommel ist so aufgebaut, dass die zylinderförmige Basis 1 getrennt davon geformte Flansche 2a und 2b aufweist, die fest in ihre beiden Enden eingepasst sind. Beide Flansche 2a und 2b können mit der zylinderförmigen Basis 1 aus der elektrisch leitfähigen Harzmischung der vorliegenden Erfindung einstückig ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, das Getriebe 6 mit der zylinderförmigen Basis aus der erfindungsgemäßen Harzmischung einstückig auszubilden, da die Harzmischung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Formprodukt mit hoher Festigkeit und Steifigkeit ergibt, wenn sie einen anorganischen Verstärkerfüllstoff aufweist.
Die Außenfläche der zylinderförmigen Basis 1 sollte vorzugsweise (jedoch nicht zwingend) eine solche Oberflächenrauigkeit aufweisen, dass die mittlere Mittellinienhöhe (Ra) 0,8 μm entspricht oder darunter liegt, insbesondere 0,2 μm entspricht oder darunter liegt, dass die Maximalhöhe (Rmax) 1,6 μm entspricht oder darunter liegt, insbesondere 0,8 μm entspricht oder darunter liegt, und die mittlere Zehn-Punkt-Höhe (Rz) 1,6 μm entspricht oder darunter liegt, insbesondere 0,8 μm entspricht oder darunter liegt. Bei übermäßig hohen Werten von Ra, Rmax und Rz weist die Außenfläche der zylinderförmigen Basis 1 Oberflächenunregelmäßigkeiten auf, die sich in der darauf ausgebildeten lichtempfindlichen Schicht 3 manifestieren. Solche Oberflächenunregelmäßigkeiten führten zu qualitativ schlechten Bildern. Die oben angeführte wünschenswerte Oberflächenglätte kann ohne weiteres unter Verwendung der Harzmischung erhalten werden, auch wenn die Harzmischung zur Verstärkung einen anorganischen Füllstoff enthält.
Die lichtempfindliche Schicht 3 auf der Außenfläche der zylinderförmigen Basis 1 kann in beliebiger bekannter Schichtstruktur aus jedem beliebigen bekannten Material ausgebildet sein.
Die Struktur der lichtempfindlichen Trommel ist nicht auf die in 1 dargestellte Struktur beschränkt. Beispielsweise weisen die Flansche 2a und 2b statt den Löchern 5 zur Aufnahme von Wellen mitunter hervorstehende Wellen auf. Die hervorstehenden Wellen ermöglichen, dass die lichtempfindliche Trommel drehbar auf der elektrofotografischen Vorrichtung angebracht werden kann. Die Form der Flansche 2a und 2b sowie das Verfahren zum Antreiben der lichtempfindlichen Trommel und anderer Strukturen kann innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung beliebig variiert werden.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein durch Spritzgießen und anschließendes Tempern aus einem thermoplastischen Harz oder einer Harzmischung auf Basis des thermoplastischen Harzes ausgebildetes Harzrohr.
Das oben angeführte thermoplastische Harz oder die oben angeführte darauf basierende Harzmischung unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, sofern sie durch Spritzgießen zu einem Rohr geformt werden können; sie werden den Anwendungen des herzustellenden Harzrohrs entsprechend ausgewählt. Wenn als Basis für die lichtempfindliche Trommel das Harzrohr verwendet wird, sollte der Thermoplast vorzugsweise ein Polyamidharz (oder Nylonharz) sein, das ein Harzrohr mit guter mechanischer Festigkeit und glatter Oberfläche (was für die lichtempfindliche Schicht wünschenswert ist) ergibt. Dieses Polyamidharz wird oben erläutert. Hinsichtlich guter Dimensionsstabilität, die durch das Tempern erhalten wird, ist es erforderlich, zumindest eine Spezies zu verwenden, die aus einem aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhaltenen Polyamidharz und einer durch Mischen eines Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhaltenen Mischharz ausgewählt ist.
Gemäß vorliegender Erfindung kann das Formmaterial ein Gemisch aus Harzen oder ein Gemisch aus oben angeführtem Nylon MXD6 und/oder dem durch Mischen des Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von 0,3% oder weniger mit einem anderen Harz erhaltenen Mischharz sein. Beispiele für andere Harze umfassen Nylon-11, Nylon-12, Nylon-46, Nylon-66, Nylon-610, Nylon-612, Nylon-1212 oder Copolymere davon, wobei deren Mischungsverhältnisse keinen speziellen Einschränkungen unterliegen. Es ist jedoch erwünscht, dass das Nylon MXD6 oder das durch Mischen des Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von 0,3% oder weniger erhaltene Mischharz oder ein Gemisch davon 30 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 100 Gew.-%, im Gemisch ausmacht.
Das leitfähige Material, der anorganische Füllstoff oder beliebige bekannte Additive können in den Additiven, wie oben erläutert, enthalten sein.
Im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Menge des leitfähigen Materials, wie z.B. Ruß; eine gewünschte Menge beträgt jedoch 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%, der Harzmischung. Wenn die Harzmischung für die zylinderförmige Basis der lichtempfindlichen Trommel verwendet wird, sollte die Rußmenge so eingestellt sein, dass das resultierende Formprodukt einen Oberflächenwiderstand aufweist, der 10⁶ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt, vorzugsweise 10⁵ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt, noch bevorzugter 10⁴ Ω/☐ entspricht oder darunter liegt.
Im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Menge des anorganischen Füllstoffs ohne spezielle Einschränkungen hinsichtlich Füllstoffart sowie Länge und Durchmesser der Fasern entsprechend ausgewählt. Üblicherweise beträgt sie 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%, noch bevorzugter 10 bis 25 Gew.-%, der Harzmischung. Der anorganische Füllstoff führt zu einer deutlichen Verbesserung der Festigkeit und Steifheit des Formprodukts ohne die Oberflächenglätte negativ zu beeinflussen.
Die lichtempfindliche Trommel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein zylinderförmiger Körper, dessen Basis aus oben der angeführten elektrisch leitfähigen Harzmischung ausgebildet ist. Die zylinderförmige Basis kann mittels beliebiger bekannter Verfahren ausgebildet werden, wie z.B. Spritzguss- und Extrusionsformen, wobei Ersteres bevorzugt wird. Das Formen kann unter herkömmlichen Bedingungen (hinsichtlich Temperatur und Druck) erfolgen.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung dient dazu, ein Harzrohr bereitzustellen, dessen Dimensionsstabilität durch Tempern nach dem Entformen verbessert wird.
Das Tempern wird durch Erhitzen des Formprodukts in einem Bad mit konstanter Temperatur oder dergleichen nach dem Entformen erzielt. Die Temperbedingungen unterliegen keinen speziellen Einschränkungen und werden je nach dem verwendeten Formmaterial gewählt. Die Temperatur beim Tempern beträgt üblicherweise 100 bis 140°C, insbesondere 100 bis 130°C, und die Temperdauer beträgt üblicherweise 0,5 bis 2 Stunden, insbesondere 1 bis 1,5 Stunden. Das Tempern bei niedrigeren als den oben spezifizierten Temperaturen dauert länger als 5 Stunden, wobei es zu keiner zufrieden stellenden Spannungsaufhebung kommt. Das Tempern bei höheren Temperaturen über 140°C führt zu Harzzersetzung und -entformung, wodurch das Formprodukt negativ beeinflusst wird.
Das oben angeführte Tempern sollte üblicherweise bei 100 bis 140°C, vorzugsweise bei 100 bis 125°C, noch bevorzugter bei 115 bis 120°C, und üblicherweise 0,5 bis 2 Stunden, vorzugsweise 1 bis 1,5 Stunden, mit jener Harzmischung durchgeführt wer den, die als Komponenten ein Polyamidharz, das aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhalten wird, ein Polyamidharz, das aus ε-Caprolacton erhalten wird, und ein Mischharz, das durch Mischen eines Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhalten wird, enthält. Tempern auf diese Weise gewährleistet Spannungsaufhebung und führt zu einer stabilen Kristallstruktur.
Das Formverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird entsprechend an die Herstellung des Harzrohrs (die zylinderförmige Basis für die lichtempfindliche Trommel) angepasst, das hohe Dimensionsgenauigkeit erfordert.
Die in 1 dargestellte lichtempfindliche Trommel besteht aus einer zylinderförmigen Basis 1 und getrennt davon geformten Flanschen 2a und 2b, die fest in beide Enden der zylinderförmigen Basis 1 eingepasst sind. Beide Flansche 2a und 2b können mit der zylinderförmigen Basis 1 mittels Formverfahren gemäß oben angeführtem zweitem Aspekt der vorliegenden Erfindung einstückig ausgebildet sein. Der Flansch weist hohe Festigkeit und Steifheit auf, wenn er aus oben angeführter Harzmischung, ausgebildet ist, die einen anorganischen Füllstoff enthält, sodass der Flansch mit dem Getriebe 6 einstückig ausgebildet sein kann.
Wenn das so erhaltene Harzrohr als Basis der lichtempfindlichen Trommel verwendet wird, ist es wünschenswert, dass ihre Außenfläche einer solchen Endbehandlung unterzogen wird, dass sie die oben spezifizierte Oberflächenrauigkeit aufweist.
Das durch das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhaltene Harzrohr eignet sich zur Verwendung als Basis der lichtempfindlichen Trommel, die hohe Dimensionsgenauigkeit erfordert. Seine Verwendung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen detailliert beschrieben, die nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung dienen sollen.
Beispiele 1 und 2 und Vergleichsbeispiel 3
Eine elektrisch leitfähige Harzmischung mit nachstehender Zusammensetzung wurde auf herkömmliche Weise hergestellt, und diese wurde durch Spritzgießen zu einer zylinderförmigen Basis für die lichtempfindliche Trommel ausgebildet, die einen Außendurchmesser von 30 mm, eine Länge von 230 mm und eine Wandstärke von 2 mm aufwies. Beim Spritzgießen wurde für sämtliche Proben die gleiche Form verwendet, und dieses wurde unter den gleichen Bedingungen durchgeführt. Die resultierende zylinderförmige Basis wurde unter den in Tabelle 2 angeführten Bedingungen getempert, wobei die Vergleichsprobe nicht getempert wurde. Die getemperten Proben wurden auf im Laufe der Zeit auftretende Dimensionsänderungen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt.
Elektrisch leitfähige Harzmischung:
Nylon-66 („Novamid" von Mitsubishi Enpla) 50 Gew.-%
Ruß („Ketjen Black" von Lion) 15 Gew.-%
Kaliumtitanat-Whiskers („Dentol" von Outsuka Kagaku) 15 Gew.-%
Nylon MXD6 („Reny" von Mitsubishi Enpla) 20 Gew.-%
Tabelle 2
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass die zylinderförmige Basis, die bei 100 bis 140°C (innerhalb des im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung spezifizierten Bereichs) getempert wurde, sehr geringe Änderungen nach dem Tempern aufweist und hinsichtlich Dimensionsstabilität besser ist.
Wirkung der Erfindung
Im Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden auf einfache Weise Harzrohre bereitgestellt, die leichtgewichtig sind und hinsichtlich Festigkeit und Dimensionsstabilität überlegen sind, womit sie sich zur Verwendung als Basis für eine lichtempfindliche Trommel eignen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs durch Spritzgießen aus einem thermoplastischen Harz oder einer Harzmischung, die auf diesem thermoplastischen Harz basiert, worin die Harzmischung zumindest eine Harzkomponente umfasst, die aus einem aus m-Xylylendiamin und Adipinsäure erhaltenen Polyamidharz und einer durch Mischen eines Polyamidharzes mit einem Harz mit einer Wasserabsorption von nicht mehr als 0,3% erhaltenen Mischharz ausgewählt ist, und worin das geformte Produkt nach der Entformung getempert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach Anspruch 1, worin das Tempern 0,5–2 h lang bei 100–140°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das Harzrohr ein elektrisch leitfähiges Harzrohr ist, das durch Spritzgießen aus einer elektrisch leitfähigen Harzmischung hergestellt wird, die aus einem thermoplastischen Harz und einem darin dispergierten elektrisch leitfähigen Material besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach Anspruch 3, worin die elektrisch leitfähige Harzmischung Ruß als elektrisch leitendes Material enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach Anspruch 4, worin der Gehalt an Ruß 5–30 Gew.-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die elektrisch leitfähige Harzmischung eine solche ist, in der ein anorganischer Verstärkerfüllstoff dispergiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach Anspruch 6, worin der Gehalt des anorganischen Füllstoffs 1–30 Gew.-% beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Harzrohrs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Harzrohr eine Basis für eine lichtempfindliche Trommel darstellt.