[发明专利]高导电性、软质聚氨酯辊

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于打印机和纸张处理设备的高导电、低硬度、低压缩变形(compression set)、低粘性的聚氨酯(urethane)辊。

背景技术

激光打印机通常包括调色剂盒和纸张处理组件。调色剂盒可包括数字光发射器、感光鼓、充电辊、显影辊、显影剂刮板(developer blade)，调色剂转印辊、调色剂储存单元和纸张处理辊(paper handling roller)。纸张处理辊可包括出纸辊和定影辊(fuser roller)。在印刷过程中，调色剂转印辊供给调色剂至显影辊，和显影剂刮片使调色剂在显影辊的表面上形成薄且均匀的层。充电辊向感光鼓充负电荷。在感光鼓经光发射器曝光之后，感光鼓的表面上形成静电潜像，以及显影辊传送调色剂到感光鼓表面以形成调色剂图像。激光打印机还可以包括调色剂刮除器，以在显影辊接触感光鼓之后从显影辊的表面上去除多余的调色剂。随后，在鼓上的调色剂基本被转移到纸张上，然后定影以形成打印产品。

显影辊是圆柱形的，并且通常包括由合成橡胶或聚氨酯弹性体部分包围的中心轴。美国专利No.6352771和No.6780364(Chiang等人)(将两片文献的全部都通过引用并入本文中)描述了采用导电聚氨酯制备显影辊，该导电聚氨酯通过使金属盐溶解在聚氨酯前体中，前体包括聚醚多元醇和/或聚醚多胺，然后使聚氨酯前体与二苯基甲烷二异氰酸酯反应形成。由此产生的聚氨酯具有1E6Ω·cm(即1×10⁶Ω·cm)~9E8Ω·cm(即9×10⁸Ω·cm)范围的电阻率，以及30~50肖氏A硬度，以立方体形式。

发明简述

在第一方面中，导电热固性聚氨酯由混合物形成，该混合物包括：聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯、包括聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合的软链段(soft segment)、以及金属盐。该导电热固性聚氨酯在室温下具有小于约5%的压缩变形。

在第二方面中，用于打印或纸张处理设备的辊，其包括：导电金属芯，以及围绕导电金属芯形成的第一方面的热固性聚氨酯。该辊可以是例如，显影辊、充电辊、出纸辊、加调色剂辊、或偏压传输辊(bias transport roller)。

实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

导电热固性聚氨酯进一步可以包含硬链段(hard segment)，该硬链段包括多元醇、多胺、或它们的组合。在一些情况下，该硬链段选自多元醇、多胺、或它们的组合。硬链段的当量重量小于约200。软链段的当量重量至少约900。在一些情况下，该软链段选自聚酯多元醇、聚酯多胺、或它们的组合。在该混合物中，软链段和硬链段的重量比是至少约100或至少约200。

混合物可进一步包括液体导电添加剂。该液体导电添加剂可以是在溶剂中包含额外金属盐的溶液。溶剂可以具有高的极性和/或高沸点(例如，在大气压力下高于200°F、高于250°F、高于300°F、或高于350°F)。合适的溶剂包括，例如三(2-丁氧基乙基)磷酸酯(TBEP)、三(β-氯乙基)磷酸酯(CEF)和三(β-氯丙基)磷酸酯(PCF)。合适的额外金属盐包括，例如高氯酸锂、氯化铜(II)和氯化铁(III)。液体导电添加剂中额外金属盐的量可以是约1重量%~约20重量%。

金属盐可以是碱金属盐或过渡金属盐。在一些情况下，该金属盐是碱金属盐。碱金属盐可以是碱金属高氯酸盐。该碱金属高氯酸盐可以是，例如高氯酸锂。导电聚氨酯中的金属盐，以及额外金属盐(如果存在的话)的总的重量百分比是约0.1重量%~约8重量%，或约0.2重量%~约5重量%。

导电热固性聚氨酯的压缩变形最低至(as low as)约0.5%。例如，在室温下导电热固性聚氨酯的压缩变形可以为约0.5%~约5%，或室温为约0.5%~约3%。157°F的导电热固性聚氨酯的压缩变形可最低至3%。

导电热固性聚氨酯的硬度最低至为约15肖氏A，以立方体形式(oncube)。例如，导电热固性聚氨酯的硬度可以为约15~约30肖氏A，以立方体形式。在一些情况下，导电热固性聚氨酯的硬度为约20~约30肖氏A，以立方体形式。

导电热固性聚氨酯的体积电阻率可以最低至5E4Ω·cm。例如，导电热固性聚氨酯的体积电阻率可以为约5E4Ω·cm~约9E5Ω·cm。在一些情况下，导电热固性聚氨酯的体积电阻率为约8E4Ω·cm~约6E5Ω·cm。