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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Aufladewalze zur Verwendung in einem Bild gebenden Gerät, wie etwa
einer elektrophotographischen Kopiermaschine, Laserstrahldrucker
oder dergleichen.
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Es ist eine Aufladungswalze bekannt,
welche in ein Bild gebendes Gerät,
wie etwa eine elektrophotographische Kopiermaschine oder Drucker,
eingebaut wird, so dass die Aufladungswalze in Rollkontakt mit einer
photoempfindlichen Trommel zum Aufladen der umlaufenden Oberfläche der
photoempfindlichen Trommel gehalten wird. Genauer beschrieben, wird
eine derartige Aufladungswalze in einem sog. „Walzen-Auflade"-Verfahren verwendet,
welches eines der bekannten Verfahren zum Aufladen einer photoempfindlichen Trommel
ist, auf welcher ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wird.
In dem Rollaufladeverfahren, wird die Aufladungswalze, auf welche
eine Aufladespannung angelegt wird, in Presskontakt mit der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel gehalten. Die Aufladewalze und die
photoempfindliche Trommel werden zusammen rotiert, so dass die äußere umlaufende
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel gleichförmig durch die Aufladungswalze
aufgeladen wird, bevor die Oberfläche lokal bildweise mit optischen Bildsignalen
belichtet wird.
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Im Allgemeinen beinhaltet die Aufladungswalze
einen elektrisch leitenden Mittelschaft (Metallkern) und eine elektrisch
leitende Kautschuk-Schicht, welche eine niedrige Härte besitzt
und aus einer Kautschuk-Schicht gebildet ist. Die Kautschuk-Schicht
besteht aus entweder einem festen elastischen Körper, dessen Härte verringert
wird, indem eine große
Menge an Weichmacher zugegeben wird, oder einem geschäumten Körper. Die
elektrisch leitende Kautschuk-Schicht wird auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Mittelschaftes mit einer geeigneten Dicke gebildet. Auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der leitenden Kautschuk-Schicht werden eine Widerstandseinstellungsschicht
und eine Schutzschicht in dieser Reihenfolge gebildet. Eine Elektrodenschicht
wird, sofern benötigt,
zwischen der leitenden Kautschuk-Schicht und der Widerstandseinstellungsschicht
eingefügt.
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Gemäß den Druckschriften EP-A-O
797 128 und US-Patent Nr. 5,804,309 ist in den wie vorstehend beschrieben
aufgebauten Aufladungswalze die Widerstandseinstellungsschicht verwendet
worden, welche aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet ist,
die durch Mischen eines geeigneten Kautschukmaterials mit einem
Ionen leitenden Material, wie etwa quartärem Ammoniumsalz, hergestellt
wurde, um so der Kautschukzusammensetzung einen gewünschten
spezifischen Volumenwiderstandzu geben. Jedoch tendiert die Widerstandseinstellungsschicht,
die das Ionen leitende Material enthält, dazu, an einer Variation
von dessen Eigenschaften aufgrund der Änderung der Betriebsumgebung
der Aufladungswalze zu leiden. Um dieses Problem zu lösen, wird
in Betracht gezogen, die Widerstandseinstellungsschicht zu bilden,
indem eine Kautschukzusammensetzung verwendet wird, welche Elektronen
leitende Teilchen beinhaltet, wie etwa Ruß-Teilchen als ein leitendes Material.
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Jedoch verschlechtert die Verwendung
der Aufladungswalze, dessen Widerstandseinstellungsschicht die Elektronen
leitenden Teilchen enthält,
eine Qualität
eines wiedergegebenen oder gedruckten Bildes, wenn die Oberfläche der
photoempfindlichen Trommel Fehler aufweist, wie etwa Nadellöcher, oder
verkratzte, verwundene oder anderweitig beschädigte oder defekte Teile. Das
heißt,
das wiedergegebene Bild beinhaltet unerwünschterweise Druckdefekte (zum
Beispiel Nadellochdefekt), das den defekten Teilen entspricht, sogar wenn
die Oberflächendefekte
der photoempfindlichen Trommel nicht so beträchtlich schwerwiegend sind.
Zum Beispiel tendiert ein Bildbereich, das einem Nadelloch und dessen
Nachbarschaft entspricht, dazu, verschmiert zu sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Aufladungswalze bereitzustellen, welche das Auftreten
von Druckdefekten aufgrund von Defekten Teilen der äußeren umlaufenden
Oberfläche
einer photoempfindlichen Trommel, die mit der Aufladungswalze verwendet
wird, zu verhindern.
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Die vorstehende Aufgabe kann gemäß der Erfindung
gelöst
werden, welche eine Aufladungswalze bereitstellt, die umfasst: einen
Mittelschaft; eine elektrisch leitende Kautschukschicht, die auf
der äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Mittelschaftes gebildet ist und eine Härte von 5 bis 30° JIS A besitzt;
eine Widerstandseinstellungsschicht, die radial auswärts der leitenden
Kautschukschicht gebildet ist; und eine Schutzschicht, die radial
auswärts
der Widerstandseinstellungsschicht gebildet ist. Die Widerstandseinstellungsschicht
ist aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet, die hergestellt
wurde, indem ein Kautschukmaterial mit Teilchen eines Elektronen
leitenden Materials und Teilchen eines elektrisch isolierenden Materials
vermischt wurde. Die Kautschukzusammensetzung umfasst 10 bis 50
Gewichtsteile des elektrisch isolierenden Materials pro 100 Gewichtsteilen
des Elektronen leitenden Materials.
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In der erfindungsgemäß aufgebauten
Aufladungswalze enthält
die Widerstandseinstellungsschicht die vorbestimmte Menge der elastisch
isolierenden Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen,
so dass die elektrisch isolierenden Teilchen und die Elektronen
leitenden Teilchen in dem Kautschukmaterial dispergiert sind. Diese
Aufladungswalze verhindert effektiv das Auftreten der Druckdefekte
aufgrund Nadellöchern
oder anderen defekten Teilen der Oberfläche der photoempfindlichen
Trommel.
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Gemäß einer bevorzugten Form der
vorliegenden Erfindung besteht die elektrisch leitende Kautschukschicht
aus einem geschäumten
Körper,
welcher gebildet wurde, indem eine schäumbare elektrisch leitende Kautschukzusammensetzung
geschäumt
wurde.
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Gemäß einer anderen bevorzugten
Form der vorliegenden Erfindung besteht die elektrisch leitende Kautschukschicht
aus einem festen elastischen Körper,
und die Aufladungswalze umfasst ferner eine Elektrodenschicht, die
zwischen der elektrisch leitenden Kautschukschicht und der Widerstandseinstellungsschicht eingefügt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Form der
vorliegenden Erfindung umfasst die Kautschukzusammensetzung der
Widerstandseinstellungsschicht 30 bis 100 Gewichtsteile des Elektronen
leitenden Materials pro 100 Gewichtsteilen des Kautschukmaterials,
so dass die Widerstandseinstellungsschicht eine gewünschte elektrische
Leitfähigkeit
(Widerstandswert) besitzt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Form der vorliegenden Erfindung besitzt die Widerstandseinstellungsschicht
einen spezifischen Volumenwiderstandinnerhalb eines Bereichs von
1 × 105 bis 1 × 1011 Ω·cm.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehenden und optionalen Aufgaben,
Merkmale, Vorteile und technische Bedeutung der vorliegenden Erfindung
wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung besser verstanden werden, wenn diese in Zusammenhang
mit dem begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
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1 eine
transversale Querschnittsansicht einer Aufladungswalze ist, die
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
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2 eine
transversale Querschnittsansicht einer Aufladungswalze ist, die
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezug nehmend auf 1 wird eine Aufladungswalze gezeigt,
die gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Aufladungswalze von 1 beinhaltet einen elektrisch
leitenden Mittelschaft (Metallkern) 10 aus einem Metallmaterial,
und eine elektrisch leitende Kautschukschicht 12, welche
auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Mittelschaftes 10 gebildet ist und aus einem elektrisch
leitenden festen elastischen Körper
mit einer relativ geringen Härte
zusammengesetzt ist. Auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 werden eine
Elektrodenschicht 14, eine Widerstandseinstellungsschicht 16 und
eine Schutzschicht 18 in der Reihenfolge der Beschreibung
in der Richtung radial auswärts
der Walze laminiert. Jede der Schichten 14, 16, 18 besitzt
einen vorbestimmten geeigneten Dickewert.
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Bezug nehmend als nächstes auf 2 wird eine andere Ausführungsform
der Aufladungswalze gezeigt, in welcher die elektrisch leitende
Kautschukschicht 12 aus einem elektrisch leitendem geschäumten Körper aufgebaut
ist, und keine Elektrodenschicht zwischen der elektrisch leitenden
Kautschukschicht 12 und der Widerstandseinstellungsschicht 16 eingefügt ist.
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Genauer beschrieben, ist der Mittelschaft 10 der
Aufladungswalze aus einem SUS-Material oder einem eisenhaltigen
Material, wie etwa SUM22 oder SUM24 hergestellt, und ist mit Nickel
mit einer Dicke von 3 bis 20 μm
durch stromloses Abscheiden platziert. Im Allgemeinen besitzt der
Mittelschaft 10 eine zylindrische Gestalt und einen äußeren Durchmesser
von ungefähr
5 bis 10 mm φ.
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Die elektrisch leitende Kautschukschicht 12,
die auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Mittelschaftes 10 gebildet ist, ist aus einem beliebigen
bekannten elektrisch leitenden elastischen Material oder beliebigen
bekannten elektrisch leitenden schäumbaren Material gebildet,
so dass die erhaltene Kautschukschicht 12 eine Härte aufweist,
die innerhalb eines Bereichs von 5° bis 30° (Hs: JIS-A Härte, JIS:
Japanischer Industriestandard) liegt, um der Aufladungswalze im
Wesentlichen die benötigten
Eigenschaften einer geringen Härte
(hohe Weichheit) und hoher Flexibilität zu geben. Das elastische
Material, das zum Bereitstellen des elektrisch leitenden festen
elastischen Körpers
verwendet wird, kann nur aus einem beliebigen bekannten Kautschukmaterial,
wie etwa EPDM, SBR, NR, Polynorbornenkautschuk, bestehen, oder kann
eine Mischung aus zwei oder mehreren der vorstehend angegebenen
Kautschukmaterialien sein. Das schäumbare Material, das zum Bereitstellen
des elektrisch leitenden geschäumten
Körpers
verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, sondern kann in geeigneter
Weise unter beliebigen bekannten schäumbaren Materialien, wie etwa NBR,
hydriertes NBR, Urethankautschuk, und EPDM ausgewählt werden,
solange wie das verwendete schäumbare
Material einen ausreichenden Widerstand gegenüber Ermüdung des erhaltenen geschäumten Körpers besitzt,
und der erhaltene geschäumte
Körper
die Eigenschaften erfüllt,
die für
die Aufladungswalze benötigt
werden. Das schäumbare
Material wird geschäumt,
indem ein bekanntes Schäumungsmittel,
wie etwa Azodicarbonamid, 4,4'-Oxybisbenzolsuflonylhydrazid,
Dinitrosopentamethylentetramin oder NaHCO3 verwendet
wird. Zu dem elastischen Material oder dem schäumbaren Material, wie vorstehend
beschrieben, wird ein elektrisch leitendes Material, wie etwa Ruß, Metallpulver,
leitendes Metalloxid oder quartäres
Ammoniumsalz gegeben, so dass die erhaltene elektrisch leitende
Kautschukschicht 12 einen gewünschten spezifischen Volumenwiderstandswert
besitzt. Wenn die Kautschukschicht 12 aus dem festen elastischen
Körper
zusammengesetzt ist, beinhaltet das elastische Material für den festen
elastischen Körper
ferner eine relativ große
Menge eines Weichmachers, wie etwa Prozessöl oder ein flüssiges Polymer,
so dass die erhaltene Kautschukschicht 12 eine ausreichend
geringe Härte
und ausreichend hohe Flexibilität
aufweist.
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Wenn die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 aus
dem elektrisch leitenden festen elastischen Körper, wie vorstehend beschrieben,
zusammengesetzt ist, besitzt die erhaltene Kautschukschicht 12 im
Allgemeinen einen spezifischen Volumenwiderstand bzw. Durchgangswiderstand
von 1 × 101 bis 1 × 104 Ω·cm, und eine
Dicke von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm. Wenn die elektrisch
leitende Kautschukschicht 12 aus dem elektrisch leitenden
geschäumten
Körper
zusammengesetzt ist, besitzt die erhaltene Kautschukschicht 12 im
Allgemeinen einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 103 bis 1 × 106 Ω cm,
und eine Dicke von 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm.
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Die Aufladungswalze von 1 beinhaltet die Elektrodenschicht 14,
die auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der
elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 angeordnet ist.
Diese Elektrodenschicht 14 funktioniert, um eine Variation
des Widerstandswertes der Kautschukschicht 12 zu verhindern,
und zudem funktioniert diese als eine Weichmacherblockierschicht
zum effektiven Verhindern des Ausblutens des Weichmachers aus der leitenden
Kautschukschicht 12. Die Elektrodenschicht 14 funktioniert
auch zum Verbessern der Stabilität der
Bindung zwischen der leitenden Kautschukschicht 12 und
der Widerstandseinstellungsschicht 16. Die Elektrodenschicht 14 wird
aus einem Material gebildet, das ähnlich zu einem herkömmlich verwendeten
Material zum Bilden der Elektrodenschicht ist, zum Beispiel eine
Mischung aus einem Nylonmaterial, wie etwa Nmethoxymethyliertes
Nylon und einem elektrisch leitendem Material, wie etwa Ruß, Metallpulver,
oder leitendes Metalloxid. Die Elektrodenschicht 14 aus
der so hergestellten Mischung besitzt einen spezifischen Volumenwiderstandvon
1 × 101 bis 1 × 105 Ω·cm, und
eine Dicke von im Allgemeinen 3 bis 20 μm, vorzugsweise 4 bis 10 μm.
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Die Aufladungswalze der vorliegenden
Erfindung beinhaltet die Widerstandseinstellungsschicht 16, welche
radial auswärts
der elektrisch leitenden Kautschukschicht 12 über die
Elektrodenschicht 14 angeordnet ist, die in der ersten
Ausführungsform,
die in 1 gezeigt wird,
dazwischen eingefügt
ist, oder welche direkt auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der Kautschukschicht 12 in der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform
gebildet ist. Diese Widerstandseinstellungsschicht 16 steuert
den elektrischen Widerstand der Aufladungswalze, um hierdurch die
Haltespannung zu erhöhen
oder den Durchschlagswiderstand (Widerstand gegenüber Austreten
eines elektrischen Stroms) der Aufladungswalze zu verbessern. Das
Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist es, die Widerstandseinstellungsschicht 16 aus
einer Kautschukzusammensetzung zu bilden, die aus einem Kautschukmaterial,
Teilchen eines Elektronen leitenden Materials, und einer vorbestimmten
Menge von Teilchen eines elektrisch isolierenden Materials besteht.
Das heißt
die Widerstandseinstellungsschicht 16, in welcher die elektrisch
isolierenden Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen
in dem Kautschukmaterial dispergiert sind, kann das herkömmlicherweise
erfahrene Problem der Verschlechterung eines wiedergegebenen Bildes
eliminieren oder minimieren, wie etwa Druckfehler aufgrund von defekten
Teilen, wie etwa Nadellöcher,
die auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
einer photoempfindlichen Trommel gebildet sind, die mit der Aufladungswalze
verwendet wird.
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Das Kautschukmaterial der Kautschukzusammensetzung
zum Herstellen der Widerstandseinstellungsschicht 16 kann
unter verschiedenen Arten von bekannten Kautschukmaterialien ausgewählt werden,
wie etwa NBR, Epichlorhydrinkautschuk (insbesondere ECO) und Acrylkautschuk,
insbesondere aus polaren Polymeren ausgewählt werden, wie etwa NBR oder
ECO. Die Elektronen leitenden Teilchen, welche die Widerstandseinstellungsschicht 16 einen
gewünschten
Wert von elektrischer Leitfähigkeit
verleihen, ist im Allgemeinen aus Ruß hergestellt, wie etwa FEF,
SRF, Ketjen-Schwarz und Acetylen-Schwarz, aber kann aus Metallpulver,
leitenden Metalloxid, wie etwa C-TiO2 oder
C-ZnO, Graphit oder Kohlenfaser hergestellt sein. Die Elektronen
leitenden Teilchen besitzen eine durchschnittliche Größe oder
Durchmesser von ungefähr
120 μm oder kleiner
und einen spezifischen Volumenwiderstandvon ungefähr 1 × 101 Ω·cm oder
weniger. Die Elektronen leitenden Teilchen werden zu dem vorstehend
angegebenen Kautschukmaterial zugegeben oder in diesem dispergiert,
um so die Widerstandseinstellungsschicht 16 bereitzustellen,
die die Elektronen leitenden Teilchen enthält, die darin dispergiert sind.
Die Menge der Elektronen leitenden Teilchen in der Kautschukzusammensetzung
beträgt
30 bis 100 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 90 Gewichtsteile pro
100 Gewichtsteile des Kautschukmaterials, welches eine Hauptkomponente
der Kautschukzusammensetzung ist.
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Die elektrisch isolierenden Teilchen,
die zu der Kautschukzusammensetzung zusammen mit den Elektronen
leitenden Teilchen zugegeben werden, werden in geeigneter Weise
aus Siliciumdioxid hergestellt, aber können aus Calciumcarbonat oder
Blatt-ähnlichen
Teilchen, wie etwa Glimmer oder Ton hergestellt werden. Die isolierenden
Teilchen besitzen einen spezifischen Volumenwiderstand von ungefähr 1 × 1010 Ω·cm oder höher, und
einen durchschnittlichen Durchmesser, welcher abhängig von
der spezifischen Art des elektrisch isolierenden Materials eingestellt
wird, zum Beispiel ein durchschnittlicher Durchmesser innerhalb
eines Bereichs von ungefähr
0,01 μm
bis 40 μm.
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Die elektrisch isolierenden Teilchen
sind in der Kautschukzusammensetzung in einer Menge von 10 bis 50
Gewichtsteilen, vorzugsweise 25 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen
der Elektronen leitenden Teilchen enthalten. Wenn die Menge der
isolierenden Teilchen kleiner als die vorstehend angegebene untere Grenze
von 10 Gewichtsteilen ist, kann die erhaltene Aufladungswalze einen
gewünschten
Effekt zum Eliminieren oder Verringern der Verschlechterung des
wiedergegebenen Bildes aufgrund von Nadellöchern oder anderen Fehlern
oder Defekten auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel nicht zeigen. Wenn die Menge der
isolierenden Teilchen die vorstehend angegebenen obere Grenze von
50 Gewichtsteilen überschreitet,
wird die Leichtigkeit der Extrusion und des Misch- oder Knetverfahrens
der erhaltenen Kautschukzusammensetzung verschlechtert.
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Zu der Kautschukzusammensetzung zum
Bilden der Widerstandseinstellungsschicht 16 werden ferner
ein Vulkanisierungsmittel, ein Vulkanisierungsbeschleuniger oder
-förderer,
und verschiedene Arten von Zusatzstoffen, wie etwa ein antistatisches
Mittel, Zinkweiß,
und Stearinsäure
gegeben. Die so erhaltene Kautschukzusammensetzung wird vulkanisiert,
um die gewünschte
Widerstandseinstellungsschicht 16 mit einem spezifischen
Volumenwiderstandvon 1 × 105 bis 1 × 1011 Ω·cm bereitzustellen.
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Die Widerstandseinstellungsschicht 16 besitzt
gewünschter
Weise im Allgemeinen eine Dicke innerhalb eines Bereichs von ungefähr 100 bis
800 μm,
um der Aufladungswalze Eigenschaften zu verleihen, die bei dessen
Verwendung und Herstellung benötigt
werden. Angesichts des Verfahrens zum Herstellen der Aufladungswalze
und der benötigten
Härte der
Aufladungswalze wird angenommen, dass die Aufladungswalze mit der
Widerstandseinstellungsschicht, dessen Dicke nicht größer als
200 μm beträgt, weniger
wahrscheinlich eine ausreichend gleichförmige Verteilung von dessen
Widerstandswert und einen gewünschten
Durchschlagswiderstand besitzt, und dass die Aufladungswalze mit
der Widerstandseinstellungsschicht, dessen Dicke nicht geringer
als 700 μm
ist, dazu tendiert, eine relativ lange Heizzeit zum Vulkanisieren
der Widerstandseinstellungsschicht zu benötigen, was zum Risiko der thermischen
Verschlechterung der darunter liegenden leitenden Kautschukschicht 12 aufgrund
der langen Erhitzungszeit führt.
In dieser Hinsicht ist es bevorzugt, dass die Widerstandseinstellungsschicht 16 eine
Dicke in einem Bereich von 200 bis 700 μm besitzt.
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Auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der
Widerstandseinstellungsschicht 16 wird die Schutzschicht 18 als
die herkömmliche
Aufladungswalze gebildet. Die Schutzschicht 18 wird aus
einer Mischung aus einer Harzzusammensetzung gebildet, die hergestellt
wurde, indem ein Nylonmaterial, wie etwa N-methoxymethyliertes Nylon
oder ein Fluor denaturiertes Acrylatharz und ein elektrisch leitendes
Material, wie etwa Ruß oder
leitendes Metalloxid, vermischt werden. Die Schutzschicht 18,
die aus der vorstehend beschriebenen Harzzusammensetzung hergestellt
wurde, besitzt einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 108 bis 1 × 1013 Ω·cm und
eine Dicke von 3 bis 20 μm.
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Die Aufladungswalzen der vorliegenden
Erfindung, wie in 1 und 2 gezeigt, können auf
eine bekannte Weise hergestellt werden, während die vorstehend beschriebenen
Materialien für
die jeweiligen Schichten 12, 14, 16, 18 verwendet
werden. Im Allgemeinen werden zwei verschiedene Verfahren selektiv
verwendet. In einem der zwei Verfahren wird die elektrisch leitende
Kautschukschicht 12 anfänglich
auf dem Mittelschaft 10 gebildet, indem das elektrisch
leitende feste elastische Material oder das elektrisch leitende schäumbare Material
gemäß einem
bekannten Verfahren, wie etwa Formen, verwendet wird. Auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der erhaltenen Kautschukschicht 12 werden die Elektrodenschicht 14 (in
der Ausführungsform
von 1 allein), die Widerstandseinstellungsschicht 16 und
die Schutzschicht 18 mit jeweiligen Dickewerten in der
Reihenfolge der Beschreibung durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren,
wie etwa Eintauchen, gebildet, wodurch die gewünschte Aufladungswalze von 1 oder 2 erhalten wird. In dem anderen Verfahren
werden die Materialien für
den elektrisch leitenden geschäumten
Körper
und die Widerstandseinstellungsschicht gleichzeitig durch einen
Extruder geführt,
um so ein zweischichtiges laminares Rohr bereitzustellen, das aus
einer inneren Schicht, das die elektrisch leitende Kautschukschicht 12 ergibt,
und einer äußeren Schicht,
die die Widerstandseinstellungsschicht 16 ergibt, besteht.
Der Mittelschaft 10 wird in das so hergestellte laminare
Rohr eingeschoben. Der so erhaltene Aufbau wird in einer geeigneten
Form platziert und einem Hitzebehandlungsverfahren unterzogen, um
die Kautschukmaterialien der zwei Schichten des Rohrs zu vulkanisieren
und die innere Schicht zu schäumen,
so dass die elektrisch leitende Kautschukschicht 12, die aus
dem geschäumten
Körper
besteht, um den Mittelschaft 10 herum gebildet ist, während die
Widerstandseinstellungsschicht 16 auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der geschäumten
Kautschukschicht 12 gebildet ist. Auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der Widerstandseinstellungsschicht 16 wird die Schutzschicht 18 mit
einer geeigneten Dicke durch ein bekanntes Beschichtungsverfahren,
wie etwa Eintauchen, gebildet, wodurch die gewünschte Aufladungswalze von 2 erhalten wird.
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In der Aufladungswalze, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, werden die elektrisch leitende Kautschukschicht 12,
die Elektrodenschicht 14 (sofern vorgesehen), die Widerstandseinstellungsschicht 16 und
die Schutzschicht 18 aufeinander in der Reihenfolge der
Beschreibung auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
des Mittelschaftes 10 laminiert. Die elektrisch leitende
Kautschukschicht 12 gibt der Aufladungswalze die gewünschte geringe
Härte oder
hohe Flexibilität
und eine herausragende elektrische Leitfähigkeit. Die Elektrodenschicht 14,
welche sofern benötigt
bereitgestellt wird, dient zur Verminderung einer Variation des
Widerstandswertes der Kautschukschicht 12. Die Widerstandseinstellungsschicht 16 stellt
den verbesserten Durchschlagswiderstand der Aufladewalze bereit.
Darüber
hinaus beinhaltet die Kautschukzusammensetzung zum Herstellen der
Widerstandseinstellungsschicht 16 die elektrisch isolierenden
Teilchen genauso wie die Elektronen leitenden Teilchen, so dass
die vorstehend erwähnten
zwei Arten von Teilchen gleichförmig
in dem Kautschukmaterial der Widerstandseinstellungsschicht 16 dispergiert
werden. Die Widerstandseinstellungsschicht 16, die wie
vorstehend beschrieben aufgebaut ist, eliminiert oder minimiert
effektiv das Problem der Verschlechterung des wiedergegebenen Bildes,
wie etwa die Druckdefekte, aufgrund der defekten Teile, wie etwa
Nadellöcher
oder Kratzer auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel.
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BEISPIELE
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Um das Prinzip der vorliegenden Erfindung
weiter zu verdeutlichen, werden einige Beispiele der Aufladungswalze,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, beschrieben werden. Jedoch muss verstanden
werden, dass die Erfindung nicht auf Details dieser Beispiele begrenzt
ist, sondern durch verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen verwirklicht werden kann, welche
Fachleuten geläufig sind,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Es wurden sechs Proben der Aufladungswalze,
die in 2 gezeigt wird,
erhalten, gemäß Beispielen 1 bis 4 der
vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielen 1 und 2.
Jede der Walzenproben wurde auf die folgende Weise hergestellt.
Anfänglich
wurden jeweils Materialien für
die elektrisch leitende Kautschukschicht (12), die Widerstandseinstellungsschicht
(16) und die Schutzschicht (18) hergestellt. Das
Material für
die Schutzschicht wurde in Methylethylketon aufgelöst, um so
eine Beschichtungsflüssigkeit
mit einem geeigneten Viskositätswert
bereitzustellen. Es sei bemerkt, dass die Materialien für die Widerstandseinstellungsschichten der
jeweiligen Walzenproben verschiedene Mengen der Elektronen leitenden
Teilchen und verschiedene Mengen der elektrisch isolierenden Teilchen
enthalten, wie in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
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Zusammensetzung
der elektrisch leitenden Kautschukschicht
Ethylenpropylen-Kautschuk | 100
Gew.-% |
Ruß | 25
Gew.-% |
Zinkoxid | 5
Gew.-% |
Stearinsäure | 1
Gew.-% |
Prozessöl | 30
Gew.-% |
Dinitrosopentamethylentetramin | 15
Gew.-% |
(Schäumungsmittel) | |
Schwefel | 1
Gew.-% |
Dibenzothiazolyldisulfid | 2
Gew.-% |
(Vulkanisierungsbeschleuniger) | |
Tetramethylthiurammonosulfid | 1
Gew.-% |
(Vulkanisierungsbeschleuniger) | |
-
Zusammensetzung
für die
Widerstandseinstellungsschicht
NBR
(Gehalt an Acrylnitril: 33,5%) | 100
Gew.-% |
FEF-Ruß | 60
bis 80 Gew.-% |
(Elektronen
leitende Teilchen) | (siehe
Tabelle 1) |
Siliciumdioxid | 0
bis 36 Gew.-% |
(elektrisch
isolierende Teilchen) | (siehe
Tabelle 1) |
Zinkoxid | 5
Gew.-% |
Stearinsäure | 1
Gew.-% |
Dibenzothiazolyldisulfid | 1
Gew.-% |
Tetramethylthiurammonosulfid | 1
Gew.-% |
Schwefel | 1
Gew.-% |
-
Zusammensetzung
für die
Schutzschicht
Fluor-modifiziertes
Acrylat-Harz | 50
Gew.-% |
fluoriertes
Olefin-Harz | 50
Gew.-% |
leitendes
Titanoxid | 100
Gew.-% |
-
Die Materialien für die elektrisch leitende Kautschukschicht
und die Widerstandseinstellungsschicht mit den jeweiligen Zusammensetzungen,
wie vorstehend beschrieben, wurden gleichzeitig durch einen Extruder
geführt,
um so ein zweischichtiges laminares Rohr zu erhalten, das aus einer
inneren Schicht, die die elektrisch leitende Kautschukschicht ergibt,
und einer äußeren Schicht,
die die Widerstandseinstellungsschicht ergibt, besteht. Anschließend wurde
ein Eisenkernelement, das einen äußeren Durchmesser
von 6 mm besaß und
mit Nickel plattiert war, in eine innere Bohrung des laminaren Rohres
eingefügt,
nachdem die zylindrische Oberfläche
des Kernelementes einer Bindungsbehandlung unter Verwendung eines
geeigneten elektrisch leitenden Bindemittels unterzogen wird. Ein
Aufbau des laminaren Rohres und des hierin eingefügten Kernelementes
wurde dann in einen Formhohlraum einer zylindrischen Metallform
in Position gebracht. Danach wurde das laminare Rohr einem Hitzebehandlungsverfahren
bei einer Temperatur von 170°C
für 30
Minuten unterzogen, um die Kautschukmaterialien der inneren und äußeren Schichten
des Rohres zu vulkanisieren und die innere Schicht zu schäumen, um
hierdurch eine intermediäre
Kautschukwalze bereitzustellen, die ein 3 mm dicke leitende Kautschukschicht 12,
die aus dem elektrisch leitenden Kautschukschaumkörper gebildet
war, und eine 500 μm
dicke Widerstandseinstellungsschicht 16, die aus dem nicht
schäumbaren
semi-leitendem Kautschukmaterial gebildet war, umfasste. Die Schichten 12, 16 werden
als eine Einheit in dieser Reihenfolge auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des
Kernelementes 10 laminiert. Nachdem die intermediäre Kautschukwalze
aus der Metallform entnommen wurde, wurde diese einem Beschichtungsverfahren
durch Eintauchen unterzogen, wobei die zum Bilden der Schutzschicht
hergestellte Beschichtungsflüssigkeit
verwendet wurde, um hierdurch eine 5 μm-dicke Schutzschicht 18 bereitzustellen,
die als eine Einheit auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der erhaltenen Kautschukwalze gebildet war. So wurden die 6 Proben
der Aufladungswalze von 2 erhalten.
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Die Widerstandseinstellungsschicht
von jeder der Probenrollen gemäß Beispielen
1 bis 4 gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
die vorbestimmte Menge der elektrisch isolierenden Teilchen, wie
in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Andererseits enthält die Widerstandseinstellungsschicht
der Probenwalze gemäß dem Vergleichsbeispiel
1 nicht die isolierenden Teilchen, und die Widerstandseinstellungsschicht
der Probenwalze gemäß Vergleichsbeispiel
2 enthält
die isolierenden Teilchen, dessen Menge außerhalb des vorstehend angegebenen
Bereichs (10 bis 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Elektronen
leitenden Teilchen) der vorliegenden Erfindung ist, wie zudem in
Tabelle 1 angegeben.
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Die so erhaltenen sechs Aufladungswalzen
gemäß Beispielen
1 bis 4 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden bewertet, indem
die Druckdefekte beobachtet wurden, welche auf den Bildern erschienen,
die unter Verwendung dieser Aufladungswalzen gedruckt wurden, und
indem die Leichtigkeit des Verarbeitens des Materials für die Widerstandseinstellungsschicht
von jeder Walze auf die nachstehend angegebene Weise untersucht
wurden. Die Bewertungsergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle
1 angegeben. Die angegebenen Ergebnisse enthüllen, dass jede der Aufladungswalze
der Beispiele 1 bis 4, dessen Widerstandseinstellungsschicht den
spezifischen Gehalt von elektrisch isolierenden Teilchen gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält,
praktisch akzeptabel sind.
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[Druckdefekt]
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Jede der Aufladungswalze wurde aktuell
auf einem Laserstrahldrucker („LASER-JET
4L", hergestellt von
JAPAN HEWLETT PACKARD. Co., Ltd., Japan) eingebaut. Die photoempfindliche
Trommel des Druckers wurde auf dessen äußeren umlaufenden Oberfläche mit
Nadellöcher,
die jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm besaßen, bereitgestellt. Unter
der Betriebsumgebung von 15°C
und 10% relativer Feuchtigkeit wurde ein Druckbetrieb gemäß optischen
Testbildsignalen durchgeführt,
welche entworfen wurden, um keine Bildpunkte (schwarze Punkte) zu
verursachen, die auf einem Blatt gedruckt wurden. Das Aufzeichnungsblatt
wurde untersucht, um zu überprüfen, ob
die gedruckten Defekte in der Form von schwarzen Punkten, die darauf
gedruckt waren, den Nadellöchern
entsprachen, die auf der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel gebildet waren. Es wurde der Durchmesser
von jeder Fläche
der schwarzen Punkte gemessen, und das Verhältnis des gemessenen Durchmessers
zu dem Durchmesser des entsprechenden Nadelloches wurde berechnet.
In der folgenden Tabelle 1 gibt „
![Figure 00200001](https://patentimages.storage.***apis.com/1c/39/c2/8ba2e4bac41fe2/00200001.png)
" an, dass das erhaltene Verhältnis nicht
kleiner als 1,0 ist und kleiner als 1,4 ist, „0" gibt an, dass das erhaltene Verhältnis nicht
kleiner 1,4 ist und kleiner als 1,8 ist und „p" gibt an, dass das erhaltene Verhältnis nicht
kleiner als 1,8 ist und kleiner als 2,2 ist, während „x" angibt, dass das erhaltene Verhältnis nicht
kleiner als 2,2 ist.
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Die Aufladungswalze ist akzeptabel,
wenn das Verhältnis
kleiner als 2,2 ist.
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[Leichtigkeit des Verarbeitens
von Materials für
die Widerstandseinstellungsschicht]
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Jedes der Materialien für die Widerstandseinstellungsschichten
gemäß Beispielen
1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde auf dessen Leichtigkeit
des Verarbeitens bewertet, das heißt Leichtigkeit des Mischens
und der Extrusion. In der folgenden Tabelle 1 gibt „O" an, dass die Leichtigkeit
des Verarbeitens des Materials sowohl beim Mischen als auch der
Extrusion akzeptabel ist, „Δ" gibt an, dass die
Extrusion des Materials einen relativ hohen Druck benötigt, welches
eine geringe Produktionseffizienz der Widerstandseinstellungsschicht
verursachen kann, und „x" gibt an, dass das
Material nicht in geeigneter Weise gemischt werden kann und nicht
extrudiert werden kann.
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Wie aus den in der vorstehenden Tabelle
1 angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, eliminiert und vermindert
jede der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebauten Aufladungswalzen effektiv das Problem der
Verschlechterung der wiedergegebenen Bilder, wie etwa der Druckdefekte,
aufgrund von Fehlern, wie etwa Nadellöcher und Kratzern, die auf
der äußeren umlaufenden
Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel vorhanden sind, die auf das Vorhandensein
der Widerstandseinstellungsschicht zurückgehen, die aus der Kautschukzusammensetzung
gebildet ist, die die Elektronen leitenden Teilchen und die elektrisch
isolierenden Teilchen in einem Verhältnis enthalten, das gemäß der vorliegenden
Erfindung vorbestimmt ist. Tabelle 1 gibt auch an, dass jedes Material
für die
Widerstandseinstellungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung
in dessen Leichtigkeit der Verarbeitung zufriedenstellend ist.