充電構(gòu)件、充電構(gòu)件的制造方法和電子照相設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供在具有足以使得形成相對于感光構(gòu)件的充分輥隙寬度的柔性的同時不容易引起感光構(gòu)件清潔不良的充電構(gòu)件。充電構(gòu)件包括導(dǎo)電性支承體；和作為表面層的彈性層。彈性層進(jìn)一步包括在其表面上通過用電子束照射硬化的區(qū)域。所述區(qū)域以復(fù)合顆粒露出彈性層表面上的狀態(tài)支承復(fù)合顆粒，其中包括二氧化硅的多孔顆粒在其表面被覆包含碳原子的膜，由此使彈性層表面粗糙化。
【專利說明】充電構(gòu)件、充電構(gòu)件的制造方法和電子照相設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在電子照相設(shè)備等中使用的充電構(gòu)件，并涉及電子照相設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]用于使被充電物體如感光構(gòu)件接觸充電的充電構(gòu)件通常設(shè)置有包含橡膠或熱塑性彈性體等的彈性層，以確保與被充電物體的均勻輥隙和防止被充電物體損壞。然而，調(diào)色劑或外部添加劑易于粘附至該彈性層的表面。此外，當(dāng)彈性層和感光構(gòu)件在靜止?fàn)顟B(tài)下長期彼此抵接時，彈性層的抵接部中可能發(fā)生永久變形。為了應(yīng)付該問題，專利文獻(xiàn)I公開了包括通過將彈性層表面用能量射線如紫外線或電子束進(jìn)行照射形成的表面改性層的充電構(gòu)件。
[0003]引文列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請?zhí)亻_H09-160355
【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，作為對于根據(jù)以上專利文獻(xiàn)I的充電構(gòu)件的研究結(jié)果，在一些情況下感光構(gòu)件中發(fā)生清潔不良。即，感光構(gòu)件中發(fā)生的清潔不良是指應(yīng)該由彈性刮板基本上除去的感光構(gòu)件表面上的殘余調(diào)色劑未被彈性刮板除去，導(dǎo)致通過隨后的電子照相圖像形成周期形成的電子照相圖像品質(zhì)劣化的現(xiàn)象。
[0008]鑒于前述，本發(fā)明旨在提供在具有能夠形成相對于感光構(gòu)件的充分輥隙寬度的柔性的同時幾乎不引起感光構(gòu)件中的清潔不良的充電構(gòu)件，及其制造方法。此外，本發(fā)明旨在提供能夠穩(wěn)定地形成高品質(zhì)電子照相圖像的電子照相設(shè)備。
_9] 用于解決問題的方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供充電構(gòu)件，其包括:導(dǎo)電性支承體；和作為表面層的彈性層，其中:彈性層具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域；所述硬化區(qū)域以復(fù)合顆粒露出所述彈性層表面上的狀態(tài)支承在含二氧化硅多孔顆粒的表面上被覆有含碳膜的所述復(fù)合顆粒，由此使所述彈性層的表面粗糙化。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供電子照相設(shè)備，其包括:上述充電構(gòu)件；和感光構(gòu)件。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供充電構(gòu)件的制造方法，充電構(gòu)件包括導(dǎo)電性支承體，和作為表面層的彈性層，彈性層具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域，硬化區(qū)域以復(fù)合顆粒露出所述彈性層表面上的狀態(tài)支承在含二氧化硅多孔顆粒的表面上被覆有含碳膜的所述復(fù)合顆粒，由此使所述彈性層的表面粗糙化，所述方法包括以下步驟:(I)在支承體上形成包含復(fù)合顆粒的橡膠層；(2)將橡膠層表面研磨從而使復(fù)合顆粒的一部分露出；和(3)通過將步驟(2)中獲得的其上露出復(fù)合顆粒的一部分的橡膠層表面用電子束進(jìn)行照射使橡膠層表面硬化，從而形成彈性層。[0012] 發(fā)明的效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供在具有能夠形成相對于感光構(gòu)件的充分輥隙寬度的柔性的同時抑制清潔不良發(fā)生的充電構(gòu)件，及其制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為說明充電輥的結(jié)構(gòu)實例的示意性截面圖。
[0015]圖2為說明包括充電構(gòu)件的電子照相設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)實例的圖。
[0016]圖3A為說明本發(fā)明充電構(gòu)件的表面形狀實例的示意性截面圖。
[0017]圖3B為說明本發(fā)明充電構(gòu)件的表面形狀實例的示意性截面圖。
[0018]圖4為示出通用硬度的測量結(jié)果實例的圖。
[0019]圖5為說明電子束照射設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)實例的圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人對于根據(jù)以上專利文獻(xiàn)I的充電構(gòu)件中發(fā)生清潔不良的原因進(jìn)行了深入研究。結(jié)果，本發(fā)明人推測發(fā)生的機(jī)理如下。
[0021]圖2說明包括作為充電構(gòu)件的充電輥的電子照相設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)實例。作為被充電物體的電子照相感光構(gòu)件(下文中，簡稱為”感光構(gòu)件? 21包括導(dǎo)電性支承體21b和在支承體21b上形成的感光層21a并且具有鼓狀。此外，感光構(gòu)件圍繞在中心的軸21c沿圖中的順時針方向以預(yù)定圓周速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。將充電輥10配置為與感光構(gòu)件21接觸并且以預(yù)定的極性和電位使感光構(gòu)件充電(一次充電)。充電輥10包括芯軸11和在芯軸11上形成的彈性層12，將其在芯軸11的兩端部通過按壓單元(未示出)壓向感光構(gòu)件21，并且根據(jù)感光構(gòu)件21的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。通過用連接至電源23的摩擦電源23a向芯軸11施加預(yù)定的直流電流(DC)偏壓，使感光構(gòu)件21以預(yù)定的極性和電位進(jìn)行接觸充電。然后，將其周面用充電輥10充電的感光構(gòu)件21通過曝光單元24接受目標(biāo)圖像信息的曝光(例如，激光束掃描曝光或原稿圖像的狹縫曝光)。因此，在其周面上形成對應(yīng)于目標(biāo)圖像信息的靜電潛像。然后，將靜電潛像通過顯影構(gòu)件25順次顯影成作為調(diào)色劑圖像的可視圖像。然后，將調(diào)色劑圖像通過轉(zhuǎn)印單元26順次轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印材料27上，所述轉(zhuǎn)印材料27與感光構(gòu)件21的旋轉(zhuǎn)同步地從給紙單元部(未示出)取出從而在適當(dāng)時機(jī)輸送至感光構(gòu)件21和轉(zhuǎn)印單元26之間的轉(zhuǎn)印部。
[0022]圖2中的轉(zhuǎn)印單元26為轉(zhuǎn)印輥，通過從轉(zhuǎn)印材料27背面以與調(diào)色劑極性相反的極性充電使感光構(gòu)件21側(cè)上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印材料27上。將其表面上轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印材料27與感光構(gòu)件21分離，輸送至使圖像定影的定影單元(未示出)，并且作為圖像形成物輸出?？蛇x擇地，也將反面上要形成圖像的轉(zhuǎn)印材料輸送至朝向轉(zhuǎn)印部的再輸送單元(未示出)。將圖像轉(zhuǎn)印后的感光構(gòu)件21周面通過借助于清潔構(gòu)件(彈性刮板)28除去粘附污染物如轉(zhuǎn)印殘余調(diào)色劑而清潔。將其表面清潔的感光構(gòu)件21進(jìn)行作為隨后周期的電子照相圖像形成過程。
[0023]一系列的電子照相圖像形成過程時，充電輥在與感光構(gòu)件的輥隙附近的間隙中放電，由此使感光構(gòu)件表面充電。在此情況下，充電輥附近產(chǎn)生的電暈放電產(chǎn)物和感光構(gòu)件表面上的磨耗粉等粘附至感光構(gòu)件表面。然后，它們在充電輥和感光構(gòu)件之間的輥隙處通過壓向感光構(gòu)件表面在感光構(gòu)件表面上積累。
[0024]然后，感光構(gòu)件和彈性刮板之間的摩擦系數(shù)逐漸增加。一定時間經(jīng)過后，彈性刮板由于感光構(gòu)件和彈性刮板之間的高摩擦系數(shù)開始振動，這使得難以充分除去感光構(gòu)件表面上的殘余調(diào)色劑。結(jié)果，殘余調(diào)色劑粘附至其表面的感光構(gòu)件進(jìn)行作為隨后周期的電子照相圖像形成過程。
[0025]在這種情況下，感光構(gòu)件和彈性刮板之間摩擦系數(shù)的增加顯著地出現(xiàn)在包括作為表面層的彈性層的充電輥中。為此的原因大概是包括作為表面層的彈性層的充電輥具有柔軟表面，因此充電輥和感光構(gòu)件之間輥隙部的接觸表面積增加，結(jié)果引起摩擦系數(shù)增加的物質(zhì)(下文中，也稱作"摩擦系數(shù)增加物質(zhì)?如電暈放電產(chǎn)物易于固著至感光構(gòu)件表面。
[0026]鑒于前述，本發(fā)明的發(fā)明人為了提供在具有提供與感光構(gòu)件的適當(dāng)輥隙的柔性的同時幾乎不引起電暈放電產(chǎn)物固著至感光構(gòu)件表面的充電構(gòu)件，進(jìn)行了各種研究。
[0027]結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該目的能夠通過充電構(gòu)件包括具有如下結(jié)構(gòu)的彈性層作為表面層來實現(xiàn):彈性層在其表面中具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域，硬化區(qū)域以至少部分復(fù)合顆粒露出彈性層表面上的狀態(tài)的支承在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒，并且復(fù)合顆粒使彈性層表面粗糙化。
[0028]以下，描述根據(jù)本發(fā)明充電構(gòu)件的實施方案。
[0029]〈充電構(gòu)件〉
[0030]根據(jù)本發(fā)明的充電構(gòu)件包括導(dǎo)電性支承體和作為表面層的彈性層。此外，通過在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒使彈性層表面粗糙化。此外，彈性層其表面中具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域。此外，通過硬化區(qū)域以各顆粒的一部分(下文中，簡稱為復(fù)合顆粒的一部分)露出彈性層表面上的狀態(tài)支承至少一部分復(fù)合顆粒。
[0031]充電構(gòu)件的形狀可以適當(dāng)選擇并且可以為輥狀或葉片狀等。此處，集中于輥狀充電輥進(jìn)行描述。
[0032]應(yīng)當(dāng)注意，硬化區(qū)域可以在全部彈性層表面上形成，當(dāng)本發(fā)明的充電構(gòu)件為例如充電輥時，硬化區(qū)域可以在彈性層的全部外周面上形成。
[0033]圖1為根據(jù)本發(fā)明的輥狀充電構(gòu)件(下文中，縮寫為"充電輥")10的示意性截面圖。充電輥10包括作為導(dǎo)電性支承體的芯軸11和在芯軸11上形成的彈性層12。本發(fā)明的充電構(gòu)件可以用作電子照相設(shè)備用充電構(gòu)件，例如用于圖2中所述的電子照相設(shè)備的充電輥10等。
[0034]圖3A和3B為說明本發(fā)明充電構(gòu)件的表面形狀的示意圖。本發(fā)明中充電構(gòu)件的彈性層包括在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒31，并且復(fù)合顆粒31使彈性層表面粗糙化。此外，彈性層表面通過用電子束照射進(jìn)行硬化處理，復(fù)合顆粒31的一部分露出彈性層表面上并且通過彈性層中的硬化區(qū)域13支承。
[0035]復(fù)合顆粒31通過硬化區(qū)域13支承。因此，即使當(dāng)彈性層與被充電物體如感光構(gòu)件抵接時，在彈性層與被充電物體之間的輥隙處也不發(fā)生復(fù)合顆粒在彈性層中的包埋。
[0036]復(fù)合顆粒31因為其顆粒表面被覆有含碳膜而具有與彈性層的高親合性，此外，復(fù)合顆粒31因為彈性層中的橡膠組分進(jìn)入源自多孔顆粒的孔而容易在充電輥表面上保持。即使當(dāng)電子照相設(shè)備中的充電構(gòu)件的使用期間被充電物體如感光構(gòu)件和充電構(gòu)件之間發(fā)生摩擦?xí)r，這也使得防止顆粒從充電輥表面脫落。此外，復(fù)合顆粒31在顆粒內(nèi)部包含二氧化硅，因此其為硬顆粒。因此，在使用磨石等的研磨步驟中，顆粒自身難以研磨，因此其能夠存在于橡膠層(彈性層)表面上。
[0037]因此，復(fù)合顆粒31能夠以復(fù)合顆粒的一部分露出彈性層表面上的狀態(tài)維持表面的凹凸形狀，并且能夠減小與感光構(gòu)件的接觸表面積。這使得摩擦系數(shù)增加物質(zhì)難以固著至彈性層表面，其能夠有助于清潔不良的改進(jìn)。
[0038]應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明充電構(gòu)件中，全部復(fù)合顆?？梢詫⑵湟徊糠致冻鰪椥詫颖砻嫔稀？蛇x擇地，如圖3A和3B中所述，構(gòu)成全部復(fù)合顆粒31的一部分的復(fù)合顆粒可以將其一部分露出彈性層表面上，并且可以存在在彈性層中包含其全部表面的復(fù)合顆粒。
[0039](導(dǎo)電性支承體)
[0040]導(dǎo)電性支承體支承在其上設(shè)置的彈性層(通常，導(dǎo)電性彈性層)，可以使用適當(dāng)選自能夠傳導(dǎo)充電時需要的電流的電子照相設(shè)備領(lǐng)域中已知的構(gòu)件的導(dǎo)電性支承體。導(dǎo)電性支承體用材料示例為金屬如鐵、鋁、鈦、銅和鎳，以及包括那些金屬的合金，如碳鋼、不銹鋼、硬鋁、黃銅和青銅。
[0041](彈性層)
[0042]彈性層可以包含基礎(chǔ)聚合物及其交聯(lián)產(chǎn)物，和在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒。作為基礎(chǔ)聚合物，使用在充電構(gòu)件的實際使用溫度范圍內(nèi)能夠賦予彈性層橡膠彈性的材料。基礎(chǔ)聚合物的實例包括熱塑性彈性體和熱固性橡膠。
[0043]熱固性橡膠可以為通過將交聯(lián)劑配混至原料橡膠中獲得的橡膠組合物。此處，原料橡膠的具體實例包括天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丁基橡膠(異丁烯-異戊二烯橡膠:IIR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、表氯醇均聚物(CHC)、表氯醇-環(huán)氧乙烷共聚物(CHR)、表氯醇-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚三聚物(CHR-AGE)、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、氫化的丙烯腈_ 丁二烯共聚物(H-NBR)、氯丁橡膠(CR)和丙烯酸類橡膠(ACM、ANM)。
[0044]此外，熱塑性彈性體的具體實例包括熱塑性彈性體如熱塑性聚烯烴類熱塑性彈性體、聚苯乙烯類熱塑性彈性體、聚酯類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體和氯乙烯類熱塑性彈性體。
[0045]此外，交聯(lián)劑的實例可以包括硫磺、二枯基過氧化物、對苯醌二肟和P，P’ - 二苯醌二肟。
[0046]此外，彈性層可以包含導(dǎo)電劑、填料、加工助劑、抗氧化劑、交聯(lián)助劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、交聯(lián)補(bǔ)充促進(jìn)劑、交聯(lián)延遲劑和分散劑。
[0047]除非另有說明，否則此處使用的彈性層意指作為表面層的彈性層(有時稱作表面彈性層)。本發(fā)明中，表面彈性層可以直接在導(dǎo)電性支承體上形成?？蛇x擇地，在導(dǎo)電性支承體和表面彈性層之間可以形成其它層(例如粘合層)。
[0048]此外，彈性層還可以由多個層(具有除表面彈性層以外的一層或多層彈性層)形成。然而，在這點上，當(dāng)彈性層由多個層形成時，在最外表面上需要形成包含在多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒的層(表面彈性層)。此外，當(dāng)彈性層由多個層形成時，在涉及擠出成管狀的方法或涉及使用稍后所述十字頭的擠出的方法中，優(yōu)選通過使用多層擠出機(jī)同時形成各層。本發(fā)明中，為了使簡化生產(chǎn)步驟的效果最大化，最優(yōu)選彈性層由單一層(僅僅表面彈性層)形成。[0049]彈性層中包含的復(fù)合顆粒實例可以包括其表面全部和部分被覆有含碳膜的含二氧化硅(SiO2)多孔顆粒。含二氧化硅多孔顆粒僅為具有多孔結(jié)構(gòu)并且包含二氧化硅的顆粒，可以使用例如通過將稻殼或米糠油榨油后殘留的脫脂米糠適當(dāng)粉碎獲得的產(chǎn)品，或多孔二氧化硅顆粒。當(dāng)具有多孔結(jié)構(gòu)并且大量包含二氧化硅的稻殼或脫脂米糠在適當(dāng)溫度下燃燒時，二氧化硅的含量比能夠超過90質(zhì)量％。應(yīng)當(dāng)注意，單一種類的含二氧化硅多孔顆粒或復(fù)合顆?？梢詥为毷褂?，或可以組合使用其兩種以上。
[0050]此外，多孔顆粒可以僅由二氧化硅組成，或可以包括除二氧化硅以外的K20、Na2O,CaO、MgO 或 Fe2O3。
[0051]應(yīng)當(dāng)注意，從顆粒硬度的觀點，多孔顆粒中二氧化硅的含量設(shè)定至優(yōu)選80質(zhì)量％以上，更優(yōu)選95質(zhì)量％以上。多孔顆粒中二氧化硅的含量可以通過感應(yīng)耦合等離子體(ICP)光發(fā)射光譜確定。
[0052]含碳膜可以為通過使有機(jī)物質(zhì)(例如熱固性樹脂，糖類如蔗糖，或浙青如煤浙青)碳化獲得的碳化膜。應(yīng)當(dāng)注意，從與彈性層的親合性的觀點，膜中的碳原子含量設(shè)定至優(yōu)選50質(zhì)量％以上，更優(yōu)選90質(zhì)量％以上。膜中碳的含量可以通過能量分散型熒光X射線分析設(shè)備(EDX)分析確定。
[0053]應(yīng)當(dāng)注意，含碳膜可以僅由碳組成，或可以包括除碳以外的元素，如氮、氧、硅、硫、氫、鈉、鉀、氯、溴、磷或鎂。
[0054]此外，從與彈性層的親合性的觀點，含碳膜的厚度優(yōu)選50nm以上，并且從保持孔的形狀的觀點為10 μ m以下。該膜的厚度可以通過透射電子顯微鏡(TEM)觀察確定。
[0055]本發(fā)明中，復(fù)合顆?？梢岳缤ㄟ^將熱固性樹脂和含二氧化硅多孔顆粒混合并且煅燒混合物而形成。即，復(fù)合顆?？梢詾橥ㄟ^將多孔二氧化硅顆粒表面或者粉碎的稻殼或脫脂米糠的表面被覆熱固性樹脂，隨后煅燒獲得的顆粒，即，包括其全部表面被覆有碳化的樹脂膜的含二氧化硅多孔顆粒的顆粒。熱固性樹脂的實例可以包括酚醛樹脂。
[0056]以下，具體描述復(fù)合顆粒的生產(chǎn)方法。
[0057]向原料(多孔顆粒:例如，通過網(wǎng)篩的粉碎的稻殼或脫脂米糠粉末)以相對于原料和熱固性樹脂的總質(zhì)量為5至50質(zhì)量％的比率添加熱固性樹脂如酚醛樹脂，隨后混合。在熱固性樹脂的混合步驟中，通過將原料與熱固性樹脂混合的同時，添加適量的水或添加混合有適量的粘結(jié)劑如海藻糊料或淀粉的水溶液來制備漿料。熱固性樹脂與原料混合后，在將所得物通過使用已知造粒機(jī)如鼓狀造粒機(jī)造粒的同時，升溫至60至80°C從而除去揮發(fā)性組分，然后干燥。將所得造粒產(chǎn)品通過5-目篩從而獲得粒狀混合物。
[0058]此后，升溫至800至1，4000C，將粒狀混合物在惰性氣體中煅燒和碳化從而獲得煅燒產(chǎn)物。將所得煅燒產(chǎn)品粉碎然后經(jīng)受篩和分級機(jī)從而具有期望的粒徑，由此獲得包括其表面被覆有碳的多孔二氧化硅顆粒的復(fù)合顆粒。
[0059]粉碎機(jī)示例為如下:Counter Jet Mill>Micron Jet和Inomizer (全部為商品名，由Hosokawa Micron制造);IDS型磨機(jī)和PJM Jet粉碎機(jī)(商品名，由Nippon PneumaticMfg C0., Ltd.制造)；Cross Jet Mill (商品名，由Kurimoto Tekkosho KK制造);Ulmax (商品名，由 Nisso Engineering C0., Ltd.制造)；SK Jet O-Mill(商品名，由 SeishinEnterprise C0., Ltd.制造)；Criptron (商品名，由 Kawasaki Heavy Industries, Ltd.制造)；Turbo Mill (商品名，由 Turbo Kogyo C0., Ltd.制造);以及 Super Rotor (商品名,由 Nisshin Engineering Inc.制造)。
[0060]分級機(jī)的實例包括:Classiel、Micron分級機(jī)和Spedic分級機(jī)(全部為商品名，由 Seishin Enterprise C0., Ltd.制造)；Turbo 分級機(jī)(商品名，由 Nisshin EngineeringInc.制造)；Micron分離機(jī)、Turboprex (全部為商品名，ATP)和TSP分離機(jī)(商品名，由Hosokawa Micron 制造)；Elbow Jet (商品名，由 Nittetsu Mining C0., Ltd.制造)；分散分離機(jī)(商品名，由Nippon Pneumatic Mfg C0., Ltd.制造)；以及YM Microcut (商品名，由 Yasukawa Shoji K.K.制造)。
[0061]篩分粗顆粒等用的篩分設(shè)備示例為Ultra Sonic (商品名，由KoeiSangyoC0., Ltd.制造)；Rezona Sieve 和 Gyro Sifter (兩者為商品名，由 TokujuCorporation 制造);Vibrasonic 系統(tǒng)(商品名，由 Dalton C0., Ltd.制造)；Sonicreen (商品名，由 Shinto Kogyo K.K.制造)；Turbo Screener (商品名，由 Turbo Kogyo C0., Ltd.制造)；Microsifter (商品名，由 Makino Mfg.c0., Ltd.制造)；以及圓振動篩(circularvibrating sieves)。
[0062]本發(fā)明中使用的復(fù)合顆粒的結(jié)構(gòu)可以通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察和能量分散熒光X射線分析設(shè)備(EDX)分析而確認(rèn)。
[0063]其具體方法為以下所示。首先，將生產(chǎn)的復(fù)合顆粒在環(huán)氧樹脂中進(jìn)行分散和包埋處理。接著，通過使用低溫系統(tǒng)(商品名:〃REICHERT-NISSE1-FCS〃，由Leica制造)，用裝配有金剛石刀的超薄切片機(jī)(商品名:〃EM-ULTRA⑶T.S"，由Leica制造)生產(chǎn)薄膜樣品。此時，薄膜樣品的大小設(shè)定至0.2mmX 0.7mm。此后，顆粒截面通過SEM觀察并且通過EDX分析來分析。
[0064]?設(shè)備:S4700( 商品名，由 Hitachi, Ltd.制造)
[0065].加速電壓:20kV
[0066]?倍率:5,000 倍
[0067]當(dāng)將通過上述方法生產(chǎn)的復(fù)合顆粒進(jìn)行該分析時，可以確認(rèn)復(fù)合顆粒在其表面上具有包含碳作為主組分的層并且在其內(nèi)部(例如復(fù)合顆粒的中心部分)具有包含二氧化硅作為主組分的顆粒。
[0068]復(fù)合顆粒的孔徑可以通過用掃描電子顯微鏡(商品名:JE0L LV5910,由JEOLLtd.制造)進(jìn)行觀察，拍攝圖像，并且通過使用圖像分析軟件(商品名=Image-PiO Plus,由Planetron制造)分析拍攝的圖像而確定。分析時，由微米棒校準(zhǔn)在拍攝圖像時每單位長度的像素數(shù)，并且測量從圖像隨機(jī)選擇的50個顆?；趫D像上的像素數(shù)的單向粒徑。此時，計數(shù)一個顆粒中在拍攝的圖像上能夠確定的全部孔。
[0069]復(fù)合顆粒的孔徑優(yōu)選0.5 μ m以上,特別優(yōu)選I μ m以上。當(dāng)孔徑為0.5 μ m以上時，在彈性層中使用的構(gòu)成材料如基礎(chǔ)聚合物進(jìn)入孔中，這便于在輥表面上的保持。
[0070]彈性層中復(fù)合顆粒的配混量相對于100質(zhì)量份的基礎(chǔ)聚合物優(yōu)選為I質(zhì)量份以上且5質(zhì)量份以下。當(dāng)配混量為I質(zhì)量份以上時，能夠容易充分地減小與被充電物體如感光構(gòu)件的表面的接觸表面積。當(dāng)配混量為5質(zhì)量份以下時，發(fā)生硬度增加，并且能夠容易地抑制由于調(diào)色劑或外部添加劑更容易粘附至充電輥表面引起的圖像不良的發(fā)生。
[0071]本發(fā)明中使用的復(fù)合顆粒的重均粒徑優(yōu)選5 μ m以上且70 μ m以下。當(dāng)重均粒徑為5 μ m以上時，能夠容易充分地減小與被充電物體如感光構(gòu)件的表面的接觸表面積。此外，當(dāng)重均粒徑為70 ii m以下時，能夠容易地抑制由于在被充電物體如感光構(gòu)件的表面上的大粒徑導(dǎo)致的擦傷引起的圖像不良。
[0072]應(yīng)當(dāng)注意，復(fù)合顆粒的重均粒徑意指用流式顆粒圖像分析儀"FPIA-3000"(商品名，由SYSMEX CORPORATION制造)測量的圓當(dāng)量直徑的重量平均值。
[0073]具體測量方法如下所述。首先，向玻璃制容器中裝入預(yù)先從其中除去不純固體等的約20ml離子交換水。向容器添加作為分散劑的通過將商品名:〃Contaminon N〃(由非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和有機(jī)助洗劑形成并且具有PH為7的用于洗滌精密測量單元的10質(zhì)量％的中性洗漆劑水溶液，由Wako Pure Chemical Industries, Ltd.制造)用離子交換水稀釋約三質(zhì)量倍制備的約0.2ml稀釋液。此外，將約0.02g測量樣品(復(fù)合顆粒)添加至容器，然后將混合物用超聲波分散單元進(jìn)行分散處理2分鐘從而可以獲得測量用分散液。此時，將分散液適當(dāng)冷卻從而具有10°C以上且40°C以下的溫度。作為超聲波分散單元，使用具有振蕩頻率為50kHz和電輸出為150W的桌上型超聲波清洗分散單元(如商品名:〃VS-150〃(由VELV0-CLEAR制造))。向水槽中裝入預(yù)定量的離子交換水，并且向水槽添加約2ml的Contaminon N。
[0074]測量時使用安裝有標(biāo)準(zhǔn)物鏡(10倍)的流式顆粒圖像分析儀，使用顆粒鞘〃PSE-900A〃(商品名，由SYSMEX CORPORATION制造)作為鞘液。將根據(jù)該步驟制備的分散液引入至流式顆粒圖像分析儀中，根據(jù)LPF測量模式的定量計數(shù)模式測量粒徑。
[0075]關(guān)于測量，開始測量前用標(biāo)準(zhǔn)膠乳顆粒(通過用離子交換水稀釋例如由DukeScientific 制造的商品名:"RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex MicrosphereSuspensions5200A〃獲得)進(jìn)行自動調(diào)焦。此后,從開始測量每兩小時優(yōu)選進(jìn)行調(diào)焦。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意，在稍后所述的實施例中，使用由SYSMEX CORPORATION進(jìn)行校準(zhǔn)操作并且接受由SYSMEX CORPORATION頒發(fā)的校準(zhǔn)證書的流式顆粒圖像分析儀。
[0077]本發(fā)明中，通過復(fù)合顆粒使彈性層表面粗糙化。關(guān)于粗糙度，充電構(gòu)件表面的十點平均粗糙度Rz優(yōu)選3 ii m以上且30 ii m以下。當(dāng)Rz控制在上述數(shù)值范圍內(nèi)時，能夠更確定地抑制由于與感光構(gòu)件的接觸表面積增加引起的清潔性降低和污物對于表面的粘附。應(yīng)當(dāng)注意，Rz可以基于JIS B0601:1982測量。
[0078]〈充電構(gòu)件的制造方法〉
[0079]根據(jù)本發(fā)明的充電構(gòu)件的制造方法包括以下步驟:
[0080](I)在導(dǎo)電性支承體上形成橡膠層，該橡膠層包括在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒；
[0081](2)將橡膠層表面研磨從而使橡膠層表面上復(fù)合顆粒的一部分露出；和
[0082](3)通過將步驟(2)中獲得的其上復(fù)合顆粒的一部分露出的橡膠層表面用電子束進(jìn)行照射，使橡膠層表面硬化從而形成彈性層。
[0083]以下描述各步驟。
[0084](步驟I)
[0085]首先，在導(dǎo)電性支承體上形成包含復(fù)合顆粒的橡膠層。應(yīng)當(dāng)注意，橡膠層可以為包含成形為預(yù)定形狀的復(fù)合顆粒(其可以包含基礎(chǔ)聚合物和添加劑等)的混合物。以下描述步驟I的具體實例。
[0086]首先，制備包含構(gòu)成彈性層的基礎(chǔ)聚合物(熱固性橡膠或熱塑性彈性體)和復(fù)合顆粒的混合物。應(yīng)當(dāng)注意，在使用作為基礎(chǔ)聚合物的熱固性橡膠情況下的混合物，即，熱固性橡膠的預(yù)硫化組合物在下文中稱作未硫化橡膠組合物。隨后，在導(dǎo)電性支承體上所得混合物成形為預(yù)定形狀，根據(jù)需要進(jìn)行交聯(lián)操作等用于固化，由此形成橡膠層。下文中，由熱固性橡膠形成和通過形成硫化前的形狀獲得的輥稱作未硫化橡膠輥，由硫化后的熱固性橡膠形成的輥稱作硫化橡膠輥。
[0087]作為橡膠輥的形成方法，給出以下實例:包括將橡膠組合物用擠出機(jī)擠出成型為管狀并且將芯軸插入所得物中的方法；包括用裝配有十字頭的擠出機(jī)將橡膠組合物圍繞在中心的芯軸共擠出為圓筒狀，由此獲得具有期望外徑的成型制品的方法；以及包括通過使用注射模塑機(jī)將橡膠組合物注入至具有期望外徑的模具中從而獲得成型制品的方法。那些中，使用十字頭擠出機(jī)的擠出成型方法因為容易應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)，步驟數(shù)少，并且適合于低成本制造，所以最優(yōu)選。
[0088]當(dāng)橡膠材料(基礎(chǔ)聚合物)為熱固性橡膠時,成型后進(jìn)行硫化。通過加熱處理進(jìn)行硫化，作為加熱設(shè)備，可以給出例如用吉爾老化恒溫箱(Geer oven)的熱風(fēng)爐加熱、用遠(yuǎn)紅外照射的加熱硫化和用硫化罐的水蒸汽加熱。那些中，熱風(fēng)爐加熱或遠(yuǎn)紅外加熱等因為使得連續(xù)生產(chǎn)而優(yōu)選。
[0089](步驟2)
[0090]隨后，將橡膠輥中的橡膠層表面進(jìn)行研磨處理，由此使橡膠層表面上復(fù)合顆粒的一部分露出。復(fù)合顆粒在其顆粒內(nèi)部包含二氧化硅，因此是硬的。因此，在研磨步驟中難以使用磨石等研磨顆粒自身，因此能夠存在于橡膠層表面上。橡膠輥表面的研磨方法示例為以下研磨模式:涉及用沿輥的長軸方向移動的磨石研磨的橫向研磨模式；以及涉及在使得輥圍繞在中心的芯軸旋轉(zhuǎn)的同時用比輥的長度寬的磨石切削的切入式研磨模式。切入式圓筒研磨模式因為具有橡膠輥的全部寬度能夠一次性研磨的優(yōu)點，并且與橫向圓筒研磨模式相比能夠縮短加工時間而是更優(yōu)選的。
[0091](步驟3)
[0092]最終，研磨后的橡膠層表面(橡膠輥表面)通過用電子束照射進(jìn)行表面硬化處理，從而形成在其表面中具有硬化區(qū)域的彈性層。
[0093]圖5說明電子束照射設(shè)備的示意圖。作為可以在本發(fā)明中使用的電子束照射設(shè)備，可以合適地使用在使得研磨后的橡膠輥旋轉(zhuǎn)的同時用電子束照射輥表面的設(shè)備。例如，如圖5中所述，所述設(shè)備包括電子束發(fā)生部51、照射室52和照射孔53。
[0094]電子束發(fā)生部51具有用于發(fā)生電子束的端子54和用于在真空空間(加速空間)中使在端子54中生成的的電子束加速的加速管55。此外，為了防止電子與氣體分子碰撞以損失能量，使電子束發(fā)生部的內(nèi)部用真空泵(未示出)等保持真空為10_3Pa以上且10_6Pa以下。當(dāng)絲極56通過用借助于電源(未示出)的電流施加加熱時，絲極56釋放熱電子，僅僅通過端子54的熱電子作為電子束有效地取出。
[0095]然后，電子束在電子束的加速電壓下在加速管55的加速空間中加速。此后，電子穿過照射孔箔57以照射在照射孔53下方的照射室52內(nèi)輸送的研磨后的橡膠輥58。當(dāng)用電子束照射研磨后的橡膠輥58時，照射室52的內(nèi)部可以為氮氣氣氛。此外，使得研磨后的橡膠輥58用輥旋轉(zhuǎn)用構(gòu)件59旋轉(zhuǎn)，并且通過輸送單元從圖5中照射室的左側(cè)移動至其右偵U。應(yīng)當(dāng)注意，為了防止用電子束照射時二次發(fā)生的X射線泄漏至外部，電子束發(fā)生部51和照射室52由鉛屏蔽(未示出)圍繞。
[0096]照射孔箔57由金屬箔形成并且將電子束發(fā)生部中的真空氣氛與照射室內(nèi)的空氣氣氛分離。此外，經(jīng)由照射孔箔57向照射室內(nèi)提取電子束。如上所述，當(dāng)將電子束應(yīng)用于輥的照射時，用電子束照射輥的照射室52內(nèi)部可以為氮氣氣氛。因此，電子束發(fā)生部51和照射室52之間的邊界處設(shè)置的照射孔箔57不期望具有針孔，具有足以維持電子束發(fā)生部中的真空氣氛的機(jī)械強(qiáng)度，并且使得電子束容易地穿過。
[0097]因此，照射孔箔57期望為具有小的比重和小的厚度的金屬箔，通常使用鋁或鈦箔。用電子束的硬化處理條件取決于電子束的加速電壓和劑量。加速電壓影響硬化處理深度(也稱作硬化處理厚度或硬化區(qū)域的厚度)，本發(fā)明中使用的加速電壓條件在低能量區(qū)域中優(yōu)選40kV以上且300kV以下。當(dāng)加速電壓為40kV以上時，能夠容易獲得足以提供本發(fā)明的效果的硬化處理深度。此外，當(dāng)加速電壓設(shè)定至300kV以下時，能夠特別抑制由于電子束照射設(shè)備大型化引起的設(shè)備成本增加。更優(yōu)選的加速電壓條件為SOkV以上且150kV以下。
[0098]用電子束照射時，電子束的劑量通過以下等式⑴定義。
[0099]D= (K ? I)/V......(I)
[0100]等式中，D表示劑量(kGy)，K表示設(shè)備常數(shù)，I表示電子電流(mA)，V表示處理速度(m/分鐘)。設(shè)備常數(shù)K為表示各設(shè)備效率的常數(shù)并且為設(shè)備性能的指標(biāo)。設(shè)`備常數(shù)K可以通過測量在恒定加速電壓的條件下在不同電子電流和處理速度時的劑量而確定。電子束劑量的測量可以通過如下進(jìn)行:將劑量測量用膜附著至輥表面上，作為實際情況將所得物用電子束照射設(shè)備處理，并且將輥表面上的劑量測量用膜使用膜劑量計測量。在此情況下，作為劑量測量用膜和膜劑量計，可以分別使用商品名:FWT-60和商品名:FWT-92D型(兩者由 Far West Technology 制造)。
[0101]本發(fā)明中使用的電子束劑量優(yōu)選30kGy以上且3，OOOkGy以下。當(dāng)劑量為30kGy以上時，能夠容易獲得足以提供本發(fā)明的效果的表面硬度。此外，當(dāng)劑量為3，OOOkGy以下時，能夠特別抑制由于電子束照射設(shè)備大型化引起的制造成本增加或處理時間增加。電子束劑量的更優(yōu)選條件為200kGy以上且2，OOOkGy以下。
[0102]本發(fā)明中，露出彈性層表面上的復(fù)合顆粒通過用電子束硬化的區(qū)域支承。
[0103]圖3A和3B為說明本發(fā)明充電棍的表面形狀的不意圖。圖3A說明硬化區(qū)域具有大厚度的情況，圖3B說明硬化區(qū)域具有小厚度的情況。
[0104]硬化區(qū)域的厚度不特別限制，但是優(yōu)選為要使用復(fù)合顆粒的重均粒徑的0.5倍以上且200iim以下。
[0105]當(dāng)硬化區(qū)域的厚度設(shè)定至復(fù)合顆粒的重均粒徑的0.5倍以上時，能夠更確定地抑制露出充電構(gòu)件表面上的復(fù)合顆粒包埋至與感光構(gòu)件的輥隙處的彈性層中。
[0106]此外，當(dāng)硬化區(qū)域的厚度設(shè)定至200 以下時，能夠抑制由于充電構(gòu)件的內(nèi)部硬度增加引起的與感光構(gòu)件的輥隙寬度變得過窄。
[0107]如上所述，用電子束的硬化處理深度取決于加速電壓而變化。此外，通常，已知電子束穿透深度取決于被照射物質(zhì)的密度而變化。因此，作為確定實際硬化處理深度的方法，可以給出使用通用硬度計的表面硬度測量。
[0108]通用硬度為通過將壓頭在負(fù)荷下按壓至測量目標(biāo)中而作為(試驗負(fù)荷)/ (試驗負(fù)荷下的壓頭表面積)(N/mm2)確定的物理性質(zhì)值。測量通用硬度可以例如通過使用硬度測量設(shè)備如由Fischer制造的超微硬度計H-1OOV(商品名)進(jìn)行。該測量設(shè)備中，將壓頭如四角錐壓頭在施加預(yù)定相對小的試驗負(fù)荷的同時按壓至被測量物中，并且在當(dāng)壓痕深度達(dá)到預(yù)定值時的時間點，基于壓痕深度確定與壓頭的接觸表面積。然后，由上述表達(dá)式確定通用硬度。即，當(dāng)將壓頭在恒定負(fù)荷測量條件下按壓至被測量物中時，此時相對于壓痕深度的應(yīng)カ定義為通用硬度。
[0109]圖4示出通用硬度測量結(jié)果的實例。圖中，橫軸表示壓痕深度(iim)和縱軸表示硬度(N/mm2)。基于圖4，在從作為相對于壓痕深度硬度變化小的線性區(qū)域沿橫軸150 y m以上且200 以下的測量區(qū)域外推的直線和測量曲線之間出現(xiàn)差異的點處的橫軸值可以定義為硬化區(qū)域13的厚度。應(yīng)當(dāng)注意，圖4中測量實例的硬化區(qū)域的厚度為50 u m。
[0110]此外，如上所述，電子束處理的特征在于具有例如距離輥表面IOiim以上的深度的硬化區(qū)域能夠在如上所述的ー層彈性層中產(chǎn)生。
[0111]用電子束進(jìn)行照射的充電輥，通常，彈性層的內(nèi)部為軟的，并且僅在彈性層的表面中形成沿充電輥徑向具有硬度梯度(具體地，彈性層表面上最硬并且朝向彈性層的內(nèi)部變得更軟)的硬化區(qū)域。當(dāng)充電輥用通用硬度計測量吋，獲得圖4中所示的測量結(jié)果。即，通過使用通用硬度計，可以確定充電構(gòu)件的彈性層具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域。
[0112]實施例
[0113]下文中，通過實施例的方式更詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例。應(yīng)當(dāng)注意，以下中，除非另有說明，作為試劑等使用商購高純度產(chǎn)品。
[0114]〈復(fù)合顆粒N0.1至4的制備〉
[0115]通過以下方法生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的在含二氧化硅多孔顆粒的表面被覆有含碳膜的復(fù)合顆粒。
[0116]首先，作為原料，準(zhǔn)備通過70-目篩的脫脂米糠。向脫脂米糠以相對于原料和酚醛樹脂的總質(zhì)量為25質(zhì)量％比率添加酚醛樹脂(商品名:GA-1364A，由DIC制造)，隨后混合。
[0117]此后，將混合物加熱至90°C的溫度，造粒，并且通過5-目篩從而獲得粒狀混合物。
[0118]將粒狀混合物在氮氣下在旋轉(zhuǎn)管式爐內(nèi)煅燒。應(yīng)當(dāng)注意，煅燒期間以TC /分鐘的速率從室溫(約25°c )升溫至500°C。然后，將混合物在500°C下靜置I小時。接著，以2V /分鐘的速率升溫至900°C。此后，將混合物在900°C下靜置2小時，然后冷卻至室溫，從而獲得煅燒產(chǎn)物。在這種情況下，將溫度以2V /分鐘的速率從900°C冷卻至室溫。
[0119]將所得煅燒產(chǎn)品通過使用裝配有氣流分級單元的粉碎機(jī)粉碎和分級，從而獲得具有下表1中所示的重均粒徑和孔徑的復(fù)合顆粒N0.1至4。
[0120]表1
【權(quán)利要求】
1.一種充電構(gòu)件，其包括:導(dǎo)電性支承體；和作為表面層的彈性層， 其中: 所述彈性層具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域；和 所述硬化區(qū)域以復(fù)合顆粒露出所述彈性層表面上的狀態(tài)支承在含二氧化硅多孔顆粒的表面上被覆有含碳膜的所述復(fù)合顆粒，由此使所述彈性層的表面粗糙化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電構(gòu)件，其中所述含二氧化硅多孔顆粒中二氧化硅的含量為80質(zhì)量％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電構(gòu)件，其中所述含二氧化硅多孔顆粒僅由二氧化硅組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述含碳膜中碳原子的含量為50質(zhì)量％以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述含碳膜僅由碳原子組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述含碳膜的厚度為50nm以上且IOym以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電構(gòu)件，其中所述復(fù)合顆粒的重均粒徑為5μπι以上且70 μ m以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述復(fù)合顆粒的孔徑為Iμ m以上且20 μ m以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述彈性層包括熱固性橡膠或熱塑性彈性體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的充電構(gòu)件，其中所述硬化區(qū)域的厚度為所述復(fù)合顆粒的重均粒徑的0.5倍以上，并且為200 μ m以下。
11.一種電子照相設(shè)備，其包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項所述的充電構(gòu)件；和感光構(gòu)件。
12.一種充電構(gòu)件的制造方法，所述充電構(gòu)件包括導(dǎo)電性支承體，和作為表面層的彈性層， 所述彈性層具有通過用電子束照射形成的硬化區(qū)域， 所述硬化區(qū)域以復(fù)合顆粒露出所述彈性層表面上的狀態(tài)支承在含二氧化硅多孔顆粒的表面上被覆有含碳膜的所述復(fù)合顆粒，由此使所述彈性層的表面粗糙化， 所述方法包括以下步驟: (1)在所述支承體上形成包含所述復(fù)合顆粒的橡膠層； (2)研磨所述橡膠層的表面從而使所述復(fù)合顆粒的一部分露出；和 (3)通過將所述步驟(2)中獲得的露出所述復(fù)合顆粒的一部分的所述橡膠層的表面用電子束進(jìn)行照射，使所述橡膠層的表面硬化從而形成所述彈性層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的充電構(gòu)件的制造方法，其中所述步驟(3)中所述電子束的加速電壓為40kV以上且300kV以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的充電構(gòu)件的制造方法，其中所述步驟(3)中所述電子束的劑量為30kGy以上且3，OOOkGy以下。
【文檔編號】G03G15/02GK103597411SQ201280027487
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】野瀨啟二, 原田昌明, 渡邊宏曉 申請人:佳能株式會社