專利名稱：接觸充電元件及其制備方法和使用它的電子照相設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將與電荷接收元件接觸的電荷接收元件(被充電元件)充電的充電元件，及其制備方法和使用這種充電元件的電子照相設備。
在包括電子照相設備(如復印機或打印機)和靜電記錄設備的成像設備中，迄今為止，電暈放電器主要用作包括光敏元件、介電材料等電荷接收元件的載像元件表面非接觸式充電裝置。這種電暈放電器的一個優(yōu)點是具有均勻的充電性。
不過，電暈放電器要求昂貴的高壓供電和例如本身屏蔽或高壓供電屏蔽用的隔離體。此外，它還伴隨出現(xiàn)相當多的電暈放電付產物，如臭氧，結果還要求輔助裝置和構件用于處理付產物，因此導致設備的尺寸增大和生產成本增高。
為此，日益采用接觸充電式充電裝置。接觸充電是一種通過使加有電壓的充電元件與電荷接收元件接觸將電荷接收元件表面充電成規(guī)定極性和電壓的方法，并具有低電壓供電、很少出現(xiàn)付產物，如在電暈放電中產生的臭氧、和簡化成本等優(yōu)點，因此使生產成本下降。
根據(jù)所用的充電元件的形狀和形式的不同，電荷接收裝置可分為使用輥式充電元件的輥式充電器(充電輥)(例如公開在日本公開未決專利申請(JP-A)63-7380和JP-A56-91253中)，包括刮刀(blade)形元件的刮刀式充電器(充電刮刀)(公開在例如JP-A64-24264和JP-A56-194349中)，以及包括刷形元件的刷式充電器(例如公開在JP-A64-24264中)。
充電元件可單獨提供DC電壓(DC電壓施加方案)，但最好進行這樣的方案(AC電壓施加方案)，其中通過形成峰-峰電壓至少是給接觸充電元件施加DC電壓時電荷接收元件的充電起始電壓2倍的脈動電場(交流電場或AC電場，例如其電壓隨時間定期變化的電場或電壓)將電荷接收元件充電，因為可以進行均勻的充電處理。
輥式充電器的充電輥繞輥旋轉并以規(guī)定壓力壓在電荷接收元件表面，以按照電荷接收元件表面移動進行旋轉。
充電輥一般具有多層結構，包括中心處的芯金屬、圍繞芯金屬設置的輥形導電彈性層以及在其外周表面上設置的表面層。
在以上結構中，芯金屬是維持輥整體形狀的剛性體，還起著供電電極層的作用。
彈性層一般包括體積電阻率為104-109ohm·cm的導電元件，還起著通過其彈性變形確保與電荷接收元件表面均勻接收的作用。所以，彈性層一般包括具有以橡膠硬度(JIS A)表示至多70度的回彈性的硫化橡膠。
表面層具有改進電荷接收元件的均勻荷電率、防止因電荷接收元件表面上的針孔等等出現(xiàn)的漏電、防止調色劑顆?；蚣埿颊掣郊胺乐狗河突蚣拥綇椥詫又幸越档推溆捕鹊脑鏊軇┑淖饔谩１砻鎸拥捏w積電阻率可以是105-1013ohm·cm，而且傳統(tǒng)上是通過涂裝導電漆形成的。
此外，就其應用條件而言，要求充電元件表面上覆有具有良好的機械強度、耐磨性、抗臭氧性以及耐熱和耐冷性并具有低溫吸收性、良好的回彈性、耐儒變性、低壓縮永久應變和易加工性的材料。
如果表面材料不滿足上述特性，充電輥易在使用過程中劣化或不適應環(huán)境條件的變化導致像缺陷。
此外，在充電器和電荷接收元件之間形成脈動電場以使電荷接收元件均勻充電的情況下，可能在其間誘發(fā)機械脈動作用產生異常噪聲，這稱作充電噪音，抑制這種噪音便提出了重要問題。
通過降低彈性層的橡膠硬度可有效地降低充電噪音，但通過簡單提高軟化劑的量很難充分降低硬度。所以，已考慮使用橡膠泡沫或海棉橡膠。由此形成的充電輥稱作泡沫式充電輥，不使用泡沫材料的另一類稱作實心式充電輥。
在泡沫式充電輥的情況下，在硫化時形成的表面皮層很可能具有差的表面光滑度，因此必須通過磨蝕處理除掉皮層。不過，由于氣泡或孔尺寸很難均勻，大尺寸氣泡很可能通過磨蝕在表面露出，導致在后序步驟操作形成的表面層中出現(xiàn)凹形。在充電輥的表面層中形成的這種表面凹形造成充電失敗，不能提供良好的圖像。
另一方面，已提出一種方法，其中首先將聚合物制成無縫管材，然后用于蓋在彈性層上形成表面層(JP-A3-59682和JP-A5-2313)。
在使用上述無縫管材的情況下，所得表面層沒有凹面，即使下面的彈性層有大的氣泡，因此提供的輥表面光滑度優(yōu)良。不僅如此，表面層還應具有多種上述作用，因此還要求具有優(yōu)良的機械強度、耐磨性、抗臭氧性和耐熱及耐冷性。
本發(fā)明的總的目的是提供上述物理特性優(yōu)良的接觸充電元件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產這種接觸充電元件的方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種使用這種接觸充電元件的電子照相設備。
按照本發(fā)明，提供了一種支撐在電荷接收元件上并被提供電荷接收元件充電電壓的接觸充電元件，它包括層合設置的導電基材、彈性層和表面層；所述表面層包括一種通過電子束輻射而交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。
按照本發(fā)明的又一方面，還提供了一種支撐在電荷接收元件上并被提供給電荷接收元件充電電壓的接觸充電元件的生產方法，它包括以下步驟(1)在導電基材上形成彈性層，(2)將聚合物制成無縫管(seamless tube)，(3)通過電子束輻射將無縫管形聚合物交聯(lián)，以及(4)將彈性層用交聯(lián)的無縫管覆蓋。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種電子照相設備和這種電子照相設備用的工藝盒總成，它們分別包括上述接觸充電元件。
在結合附圖研究了以下說明的本發(fā)明優(yōu)選實施方案后，本發(fā)明的這些和其它目的、特點和優(yōu)點將會更明白。


圖1是包括本發(fā)明接觸充電元件的轉印式電子照相設備的示意圖。
圖2是適用于本發(fā)明的電子束輻射設備的示意圖。
構成本發(fā)明接觸充電元件的彈性層可包括主要由彈性材料和賦予導電性的試劑構成的導電橡膠組合物。
彈性材料可適當包括橡膠，如硅氧烷橡膠、乙丙橡膠、EPDM(乙基/丙基/二烯三元共聚物)氟化橡膠、聚氨酯橡膠、表氯醇橡膠、表氯醇-環(huán)氧乙烷橡膠、丙烯酸類橡膠、乙烯-丙烯酸類橡膠、天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、1，2-聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯戊二烯橡膠、腈橡膠、改性腈橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚硫醚橡膠或氯化聚乙烯橡膠；或苯乙烯類、烯烴類、酯類、氨基甲酸乙酯類、異戊二烯類、1，2-丁二烯類、氯乙烯類、酰胺類、離聚物類等等的熱塑性彈性體。
用于賦予彈性層導電性的賦予導電性材料可包括已知材料。其例子可包括碳細顆粒，包括炭黑和石墨顆粒在內；鎳、銀、鋁和銅之類的金屬細顆粒；主要由氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化鋁和氧化硅之類的金屬氧化物構成并摻雜了具有不同原子價的雜質離子的細顆粒；導電纖維，如碳纖維，金屬纖維，如不銹鋼，導電須晶，如碳須晶和由用金屬氧化物、碳等等表面處理鈦酸鉀須晶以賦予導電性而獲得的導電鈦酸鉀須晶；以及導電聚合物細顆粒，如聚苯胺和聚比咯。
含有賦予導電性材料的彈性層一般緊鄰于作為導電基材或供電電極(層)的芯金屬成型為輥形。以下，這樣的金屬和彈性層整體稱作輥元件。
彈性層可通過不是特別嚴格的方法，可以是普通的橡膠成型法，如注塑、擠出和加壓成型法成型。芯和彈性層可通過插塑法在芯金屬周圍直接形成彈性層或通過以粗管形式成型彈性層并將芯金屬嵌入粗管中彼此整合起來。
通過在上述導電橡膠組合物中加入軟化劑如油或增塑劑能降低彈性層的剛性。作為另一種方法，通過形成橡膠泡沫的彈性層可降低彈性層剛性。
彈性層具有顯微光滑的表面很重要。因此，在彈性層成型之后不具有足夠光滑表面的情況下，例如當它成型為橡膠泡沫或采用加壓成型法有毛刺線時，可能需要采用磨蝕或修正的輔助軟化處理。
此外，由于彈性層一般壓在電荷接收元件上，就需要彈性層具有小的壓縮永久應變。所以，彈性層最好由硫化橡膠或交聯(lián)橡膠制成。
構成本發(fā)明接觸充電元件表面層的聚合物適宜包括上面構成彈性層所述的各種橡膠或熱塑性彈性體。聚合物也可以是塑料，其例子包括聚烯烴，如聚乙烯、乙烯共聚物、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、聚丁烯和聚-4-甲基戊烯-1；聚酰胺，如尼龍6、尼龍66、尼龍11、龍龍12和其它共聚物尼龍；飽和聚酯，如PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)；聚碳酸酯；苯乙烯類樹脂，如聚苯乙烯、HIPS(高沖擊聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)、AES(丙烯腈/EPDM/苯乙烯)和AAS(丙烯腈/丙烯酸酯/苯乙烯)；丙烯酸類樹脂；氯乙烯樹脂；二氯乙烯樹脂；聚縮醛；聚苯氧及其聚苯乙烯改性產物；聚酰亞胺樹脂；聚烯丙酸酯(polyally-late)；以及二氟乙烯均聚物和共聚物。可進一步使用包括兩種或多種選自上述橡膠、熱塑性彈性體和塑料的聚合物的聚合物合金或聚合物共混物。
通過將這種可交聯(lián)聚合物涂裝到彈性層表面上并用電子束或電子射線照射聚合物層產生交聯(lián)反應可形成表面層。
也可以先將這種聚合物制成無縫管，然后用該聚合物的無縫管覆蓋彈性層來形成表面層。更具體地說，無縫管可如下制備將含有這種聚合物、上述賦予導電性試劑和根據(jù)需要另一選擇性添加劑的聚合物進行擠壓成型、注塑、吹塑等等形成組合物的管材。其中，特別優(yōu)選擠壓成型。
簡單由上述成型或形成法形成的聚合物層或管不能充分滿足表面層或表面層材料所需的特性。所以，聚合物用電子束或電子射線照射來交聯(lián)。對交聯(lián)來說，已經知道化學交聯(lián)法，其中交聯(lián)劑，如根據(jù)聚合物適當選擇的硫、有機過氧化物或胺被加到聚合物組合物中，然后加熱聚合物組合物。電子束交聯(lián)比化學交聯(lián)法有利，因為它不需要或很少需要交聯(lián)劑，幾乎不可能由交聯(lián)劑或其分解產物污染電荷接收元件，不需要高溫處理；而且也比γ-射線交聯(lián)有利(因為工藝安全)。
與相應的非交聯(lián)聚合物相比，由此得到的交聯(lián)聚合物可具有改進的耐磨性、耐熱性和抗儒變性，因此預計能滿足表面層所需的特性。
在本發(fā)明中，適用于交聯(lián)的電子束照射設備代表性結構如圖2所示。參考圖2，電能由DC電源通過電纜21供應到加速管22，在此由熱金屬絲發(fā)出的熱電子在150-1000kV加速電壓下被加速形成不規(guī)則的電子束，電子束在通過掃描器時被提供磁場，形成掃描電子束，然后通過窗口照射要被交聯(lián)的物體，即直接設置在窗口下的聚合物管或涂層。
電子束照射交聯(lián)可在管形成過程中的不同時間點進行。更具體地說，可在管形成之后以及在輥元件嵌入之前，或在嵌入輥元件之后進行交聯(lián)。此外，在通過濕涂裝形成表面層的情況下，一般優(yōu)選先干燥聚合物涂膜，然后用電子束輻射涂膜。
在電子束交聯(lián)法中，有時根據(jù)要交聯(lián)的聚合物種類最好加入交聯(lián)助劑，以提供物理特性得到改進的交聯(lián)聚合物。
交聯(lián)助劑的優(yōu)選例子有多官能單體，如異氰脲酸三烯丙酯、二甲基丙烯酸四亞乙基二醇酯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、三羥甲基丙烷、三甲基丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙酯、四羥甲基甲烷四甲基丙烯酸酯和三甲氧基乙氧基乙烯基硅烷。
一般來說，輻射劑量可在5-50M拉德(相當于12-120卡/克聚合物)中適當選擇，但也可以根據(jù)聚合物種類、有或無交聯(lián)助劑和加速電壓水平等諸因素，在合適的水平進行選擇。
交聯(lián)無縫管最好具有100-500μm厚度，更優(yōu)選150-350μm。
另一方面，通過濕涂法制備的表面層厚度為10-150μm比較合適。
在制成充電元件表面層之后，這種狀態(tài)下的表面層最好有105-1013ohm·cm電阻率，特別是106-1012ohm·cm。
如上所述，構成表面層的無縫管適宜通過擠出成型。更具體地說，將聚合物、賦予導電性試劑和另一選擇性添加劑如交聯(lián)劑和/或穩(wěn)定劑預先配制成化合物，然后將該化合物通過擠出機捏和和擠壓，并通過環(huán)形狹縫的模頭，然后冷卻以連續(xù)形成無縫管。
如果管尺寸增大，例如通過冷卻過程中空氣加壓或在冷卻后再加熱，可以制備熱收縮管，如果不進行這種尺寸增大處理，可以制備非熱收縮管。
用于本發(fā)明的無縫管既可以是非熱收縮的，也可以是熱收縮的，但可根據(jù)它是否是這兩種，以不同方式用于覆蓋彈性層。
就非熱收縮管而言，要求管內徑至多與彈性層的外徑相同，以確保彈性層和表面層之間緊密接合，而通過吹入壓縮空氣增大管徑時，將輥元件嵌入管中，然后將空氣卸壓以完全嵌入或用管包住。
另一方面，就熱收縮管而言，管內徑最好大于彈性層的外徑，在插入輥元件之后，例如在維持在其軟化點附近溫度的恒溫器中定期加熱使其對于彈性層熱收縮以進行緊密接合，完全嵌入或包覆輥元件。
下面對于各聚合物進行進一步說明。
聚乙烯(一般是乙烯均聚物)根據(jù)結晶度的不同，可分為低密度聚乙烯或高密度聚乙烯。作為特殊等級，也可以使用乙烯與極性聚合物的共聚物，其例子可包括乙酸乙烯酯，丙烯酸類單體，如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸，馬來酐，氯乙烯和乙烯基硅烷。近年來，也已使用與α-烯烴和丁烯-1的共聚物(直鏈低密度聚乙烯)。這里，聚乙烯中可包括上述乙烯的均聚物和共聚物。
聚乙烯具有許多優(yōu)良特性，但耐熱性很差，因此當在其未交聯(lián)狀態(tài)下用它構成充電輥時，所得表面層因儒變變形，由此失去其表面光滑性。
除了上述賦予導電性試劑之外，交聯(lián)的聚乙烯根據(jù)需要還可含有多種選加的添加劑，例如穩(wěn)定劑、潤滑劑和絕緣填料。
聚酰胺可包括尼龍12，它一般是通過縮聚ω-月桂基內酰胺或12-氨基十二烷酸生產的；和尼龍11，它一般是通過縮聚11-氨基十一烷酸生產的。
上述兩種聚酰胺，即尼龍12和尼龍11與普通目的聚酰胺和尼龍6和66相比，具有顯著不同的分子結構，且軟化度、耐磨性和低溫特性優(yōu)良，并具有低濕吸收性，適于構成充電元件的表面層。
除了上述電荷賦予劑之外，根據(jù)需要，還可以往尼龍12或尼龍11中加入不同的穩(wěn)定劑和絕緣填料。
聚酰胺的電子束固化可通過預先加入烯丙基化合物如異氰脲酸三烯丙基酯加速，以便在空氣中通過電子束照射能有效交聯(lián)。
乙烯-丙烯酸類橡膠，由E.I.Dupont于1975年首次商品化的較新型橡膠，廣義上可稱作丙烯酸類橡膠，但具有與普通丙烯酸類橡膠顯著不同的分子結構，因此具有顯著特征的物理特性。
乙烯-丙烯酸類橡膠主要包括乙烯和丙烯酸甲酯的二元共聚物，一般以包括羧酸化合物作為第三單體的三元共聚物市售。乙烯-丙烯酸類橡膠可以是上述二元或三元共聚物。
乙烯-丙烯酸類橡膠具有的有利特性包括(1)與耐油性良好的平衡性的良好的耐熱性，(2)比丙烯酸類橡膠更好的低溫特性以及(3)良好的耐氣候性和抗臭氧性。乙烯-丙烯酸類橡膠還具有大的機械強度、小的壓縮永久應變和良好的耐撓曲性。
除了上述賦予導電性試劑之外，還可以往乙烯、丙烯酸類橡膠中根據(jù)需要加入硫化劑、填料、老化抑制劑、促進劑或加工助劑。
乙烯-丙烯酸類橡膠用的填料的例子一般可包括炭黑，發(fā)煙膠體無水二氧化硅，碳酸鈣，硫酸鋇，和二氧化鈦。不過，也可以加入其它無機或有機填料。
作為老化抑制劑，一般使用二苯胺類或酚類抗氧化劑。
氯化聚乙烯是由聚乙烯氯化制得的熱塑性聚合物。氯化聚乙烯具有抗臭氧性、軟化性、耐熱性，等等。
除上上述賦予導電性試劑外，還可以往氯化聚乙烯中加入穩(wěn)定劑和各種絕緣填料。穩(wěn)定劑和合適的例子可包括普通有機錫化合物，環(huán)氧化物，鉛化合物，金屬皂和金屬氧化物。
表氯醇-環(huán)氧乙烷橡膠是通過共聚合幾乎等摩爾量表氯醇和環(huán)氧乙烷形成的，是一種具有良好的耐熱性、耐冷性和抗臭氧綜合平衡性的合成橡膠。用于本發(fā)明的表氯醇-環(huán)氧乙烷橡膠還可包括進一步含少量烷基縮水甘油醚作為交聯(lián)單體的三元共聚物。
上述二元和三元共聚物具有顯著改進的低溫特性，這種特性是表氯醇均聚物的一個不足之處。
除了上述賦予導電性試劑之外，也可以根據(jù)需要往表氯醇-環(huán)氧乙烷橡膠中加入硫化劑、老化抑制劑、各種絕緣填料和加工助劑。
磺氯化橡膠是由E.I.Dupont于1951年開發(fā)的合成橡膠，是由聚乙烯與氯和亞硫酸氣體反應獲得的?；锹然垡蚁┑姆肿咏Y構由下式表示
磺氯化聚乙烯具有優(yōu)良的抗臭氧性、耐熱性、機械強度和耐磨性并具有較小的壓縮永久應變。
改性腈橡膠是一種共混物橡膠或合成橡膠，是改進腈橡膠(即，丙烯腈-丁二烯共聚物，NBR)差的抗臭氧性開發(fā)出的，其例子可包括腈橡膠和聚氯乙烯共混物(NBR/PVC)、腈橡膠和EPDM的共混物(NBR/EPDM)、氫化腈橡膠和羧基化腈橡膠，它們全都是市售的，很容易購買到。
在改性的腈橡膠中，NBR/PVC以顯示有利特性的共混物橡膠形式獲得，這種橡膠包括NBR和幾乎任何比例的PVC的相容共混物，因為NBR和PVC具有化學性相互類似的極性基團。具體地說，NBR/PVC與NBR相比，具有顯著改進的抗臭氧性和改進的抗撓曲性以及耐磨性。此外，NBR/PVC與NBR相比，還具有改進的擠壓加工性并提供表面光滑和精細光澤的成型制品。
NBR/EPDM是70年代新近開發(fā)的共混物橡膠，由于使用優(yōu)良抗臭氧性的EPDM，具有改進的NRR抗臭氧性，還具有良好的加工性和機械性。
氫化腈橡膠是一種通過以特殊方式將NBR(腈橡膠)主鏈中所含的大量的雙鍵氫化以降低其不飽和度而得到的橡膠，并具有改進的抗臭氧性、耐熱性、耐冷性、機械強度、耐磨性和加工性。
本發(fā)明的接觸充電元件可具有任何形狀，包括輥形和刮刀形，其選擇取決于所采用的電子照相設備的要求。
圖1是包括本發(fā)明的接觸充電元件的電子照相設備的實施方案的截面示意圖。
參考圖1，鼓式電子照相光敏元件1用作電荷接收元件或電荷載帶元件，它包括例如鋁的導電支撐層1b和在其上形成的光導層1a。光敏元件1以規(guī)定周速順時針圍繞軸1a旋轉。利用輥式充電元件2進行初始接觸充電以將光敏元件1均勻充電，使其表面具有規(guī)定極性和電勢。充電元件2以下述順序包括芯金屬(或軸)2c作為導電支撐體、彈性層2b和表面層2d。芯金屬2c具有由軸承元件(未示出)旋轉支撐的芯金屬的兩端。芯金屬2c與軸1d平行設置，并且在由加壓元件(未示出)如彈簧施加的規(guī)定壓力下使充電元件2緊靠在光敏元件1上，由此與光敏元件1的旋轉相匹配。
初始充電是由電源3通過摩擦電極3a向芯金屬2c施加DC偏壓或疊加DC偏壓進行的，由此給旋轉光敏元件1的外表面接觸性地提供規(guī)定極性和規(guī)定電壓。
然后，將由上述充電元件2均勻充電的光敏元件1的圓周表面通過圖像曝光裝置10進行成像曝光(例如，原像激光束掃描曝光或狹縫曝光)，從而在光敏元件1的圓周表面上形成相應于目的圖像數(shù)據(jù)的靜電潛像。由此形成的淺像利用顯影裝置11由調色劑顯影或顯象，順序形成調色劑像(或顯影圖像)。
調色劑像依次轉印到轉印接收材料14如紙的正面，并與光敏元件1的旋轉同步，通過轉印裝置12由供紙部分(未示出)及時傳輸?shù)焦饷粼?和轉印裝置12(即，此實施方案中的轉印輥)之間的轉印位置。轉印裝置(輥)12用于將轉印接收材料14的背面充電，以便具有與調色劑的極性相反的極性，從而將光敏元件1上形成的調色劑像轉印到材料14的正面。
然后，將上面有調色劑像的轉印接收材料14從光敏元件1的表面上移除，輸送到固像裝置(未示出)，從而進行固像，作為圖像產品輸出。
將轉印操作后的光敏元件1的表面利用清潔裝置13進行清潔，從光敏元件1的表面上除去和回收粘連物，如殘余調節(jié)劑，由此得到清潔的表面，準備下次循環(huán)。
在本發(fā)明中，圖1所示的電子照相設備的許多元件，如光敏元件、充電元件、顯影裝置和清潔裝置可以整體組裝成工藝盒總成，以便該盒可以能拆卸和安裝方式安裝到設備主體上。例如，本發(fā)明的充電元件和任意選擇的一個或兩個顯影裝置和清潔裝置可與光敏元件一起整合成工藝盒總成，以便工藝盒能利用設備主體的導軌裝置媒介如軌道由設備的主體裝上和拆下。
本發(fā)明的充電元件可用作轉印裝置、初次充電裝置或放電(或除電荷)裝置，或進一步用作傳輸裝置，如供紙輥。
包括本發(fā)明充電元件的電子照相設備可作為復印設備、激光束打印機、LED打印機實施，也可作為電子照相應用設備，如電子照相成像板系統(tǒng)實施。
以下參考實施例更詳細地說明本發(fā)明，其中“份(數(shù))”意指“重量份(數(shù))”。
實施例1按以下方式制備具有彈性層的輥元件。
100份EPOM(“EPT4045”，Mitsui Sekiyu Kagaku K.K)、10份1號鋅白(硫化促進劑和增強劑)、2份硬脂酸、2份促進劑M(2-疏基苯并噻唑)、1份促進劑BZ(二丁基二硫氨基甲酸鋅)、2份硫、5份發(fā)泡劑(“CELLMIKE C”，Sankyo Kasei K.K.產)、5份發(fā)泡助劑(“CELLTON NP”，Sankyo Kasei K.K.)、20份FEF(快速擠出爐)碳、70份絕緣油(石蠟油)和8份導電碳(“ketjen black EC”，LionK.K.產)進行混合，然后用雙輥磨捏和分散，形成橡膠化合物。將這種橡膠化合物裹住預先涂有底漆的鐵制芯金屬，然后放入40℃和100kg/cm2預成型模具中，接著于160℃硫化30分鐘以形成覆蓋了皮層的泡沫型輥元件。
通過用研磨機研磨除去皮層，完成了具有6mm芯金屬直徑、12mm外徑、250mm芯金屬長和230mm彈性層長的輥元件。
輥元件的電阻率測定如下將輥元件放在鋁片上并在各端放上500克載荷以施加1kg總載荷，在芯金屬和鋁片之間的電阻率測定為2×106ohn·cm。
由此制得的輥元件通過嵌入到預先形成的由電子束照射交聯(lián)的導電聚乙烯的非熱收縮的管中涂覆表面層2a(圖1所示)。
更具體地說，導電聚乙烯化合物制備如下將100份高壓聚乙烯(“SUNTEC LD L6810”，Asaki Kasei K.K產)、10份賦予導電性試劑(炭黑“#4500”，Tohkai Carbon K.K.產)和2份硬脂酸鋅混合并通過擠出機熔融捏和混合物，以形成無縫管產物。
然后，在250kV加速電壓下，借助于電子束照射機(“CURETRON”，Nisshin High-voltage K.K.產)用200M拉德電子束照射該管。
由此得到的導電交聯(lián)的非熱收縮聚乙烯管具有11.5mm內徑，250μm厚，和1×106-1×108ohm·cm體積電阻率。
將以上制得的輥元件嵌入非熱收縮管中，同時往管中吹入壓縮空氣，由此形成與輥元件的彈性層周圍緊密接合的表面層(圖1中2a)。
充電輥裝入工藝盒總成(“EP-L”，Canon K.K.產)中，安裝在激光束打印機(“Laser Shot A404”，Canon K.K.產)中，并在H/H(32.5℃/80％RH高溫/高濕)、N/N(25.0℃/50％RH常溫/常濕)和L/L(15.0℃/10％RH低溫/低濕)各環(huán)境下，進行10,000張連續(xù)成像試驗，從而所得圖像得到下表1示出的評價結果。
表1環(huán)境H/HN/NL/L
初始 ○○○3000張○○○6000張○○○10000張 ○○○按照以下與后面表中所示的結果類似的標準，用肉眼評價圖像?！饒D像無沙霧、黑點和針孔之類的圖像缺陷。
△近一半的產品圖像有上述圖像缺陷的任一種。
X幾乎所有產品圖像有上述圖像缺陷的任一種。
實施例2以實施例1同樣方式制備導電尼龍12化合物，只是用100份尼龍12(“Diamide L1700，Daicel Huels K.K.產)替代聚乙烯，另外使用2份異氰脲酸三烯丙酯(交聯(lián)助劑)和將炭黑的量改為8份。然后，以實施例1同樣方式將化合物制成無縫管，只是模具溫度改為250℃，以及在150kV加速電壓下用10M拉德電子束照射進行交聯(lián)。
將實施例1制得的輥元件嵌入上面制得的導電交聯(lián)的非熱收縮尼龍12管中，同時往管中吹入壓縮空氣以完成充電輥。作為與實施例1同樣方式的連續(xù)成像結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表2所示的評價結果。
表2環(huán)境H/HN/NL/L初始○ ○ ○3000張 ○ ○ ○6000張 ○ ○ ○
10000張 ○ ○ ○實施例3以下述方式制備導電乙烯-丙烯酸類橡膠化合物。
100份乙烯-丙烯酸橡膠(“BAYMAC D”，Showa DenkoDupont K.K.產)、1份二苯胺類抗氧化劑(“NOWGUARD445”)、2份硬脂酸、0.5份磷酸烷基酯、0.5份十八烷胺、20份FEF碳、2份石墨化炭黑EC(賦予導電性試劑)和2份異氰脲酸三烯丙酯混合并用雙輥磨機捏和分散，形成片形橡膠化合物。
用擠出機通過具有環(huán)形縫的模頭(于75℃加熱)擠出該橡膠化合物并冷卻以形成無縫管。
在250kV加速電壓下，用10M拉德電子束照射將管交聯(lián)。
導電非熱收縮乙烯-丙烯酸類橡膠管具有11.5mm內徑，300μm厚，1＞106-1×108ohm·cm體積阻率。
以實施例1制得的輥元件嵌入以上制得的導電非熱收縮管中，同時往管中吹入壓縮空氣以完成充電輥。作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表3所示的評價結果。
表3環(huán)境H/HN/N L/L初始 ○○○3000張 ○○○6000張 ○○○10000張 ○○○實施例4
以實施例1同樣方式制備導電聚丙烯/EPDM化合物，只是使用70份聚丙烯(“MA7”，Mitsubishi Yuka K.K.產)和30份EPDM(“EPT4045”，Mitsui Sekeiyu Kagaku K.K.產)的聚合物共混物代替聚乙烯，另外使用2份異氰脲酸三烯丙酯(交聯(lián)助劑)。然后，以實施例同樣方式將化合物制成無縫管，只是模具溫度改為220℃，以及在150kV加速電壓下用10M拉德電子束照射進行交聯(lián)。
將實施例1制得的輥元件嵌入上面制得的導電交聯(lián)的非熱收縮聚丙烯/EPDM管中，同時往管中吹入壓縮空氣以完成充電輥。作為與實施例1同樣方式的連續(xù)成像結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表2所示的評價結果。
表4環(huán)境H/HN/NL/L初始 ○ ○ ○3000張 ○ ○ ○6000張 ○ ○ ○10000張 ○ ○ ○比較例1以實施例1同樣方式制備充電輥，只是導電聚乙烯無縫管在其成型后直接進行輥元件嵌入，不經電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表5所示的評價結果。
表5環(huán)境H/HN/NL/L
初 ○○○3000張 ×○×6000張 ×××比較例2以實施例1同樣方式制備充電輥，只是導電聚乙烯無縫管在其成型后直接進行輥元件嵌入，不經電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表6所示的評價結果。
表6環(huán)境H/HN/N L/L初始 ○○○3000張 ○○○6000張 ○○○10000張 △○○比較例3以實施例3同樣方式制備充電輥，只是導電聚乙烯無縫管在其成型后直接進行輥元件嵌入，不經電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表7所示的評價結果。
表7環(huán)境H/HN/NL/L初始× ○ ○3000張 × × ×6000張 × × ×
比較例4以實施例4同樣方式制備充電輥，只是導電聚乙烯無縫管在其成型后直接進行輥元件嵌入，不經電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表8所示的評價結果。
表8環(huán)境H/HN/NL/L初始 ○○ ○3000張 ×× ×6000張 ×× ×從表1-8的結果可以理解，具有含交聯(lián)聚合物表面層的充電輥顯示了優(yōu)良的耐久性和穩(wěn)定均勻的充電性，適于在不同的環(huán)境條件下進行電子照相成像，因此適于實際應用。
此外，作為充電噪音測定結果，實施例1-4的所有充電元件產生的噪音低于55kB，這在實施上毫無問題。
實施例5提供包括導電氯化聚乙烯的熱收縮交聯(lián)無縫管(“SUMITUBEG3”，Sumitomo Denko K.K.產)。這種熱收縮管的內徑為16.5mm，厚250μm。
然后，將實施例1制得的輥元件嵌入熱收縮管中，所得結合體在250℃空氣氣氛的恒溫器中加熱15分鐘，以使管相對于輥元件的彈性收縮，從而完成了具有緊密附著表面層的充電輥。
熱收縮后的管顯示1×106-1×108ohm·cm體積電阻率。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表9所示的評價結果。
表9環(huán)境H/HN/N L/L初始 ○ ○ ○3000張 ○ ○ ○6000張 ○ ○ ○從表9所示的結果可以理解，具有含導電交聯(lián)聚合物表面層的充電輥顯示了優(yōu)良的耐久性和穩(wěn)定的均勻充電性，適于在不同的環(huán)境條件下進行電子照相成相，因此適于實際應用。
此外，作為充電噪音測定結果，實施例9的充電元件產生低于55dB的噪音，這在實施上毫無問題。
實施例6100份醇溶尼龍(“CM8000”，Toray K.K.產)溶于甲醇/水混合物溶劑中形成固體含量為20wt.％的載體溶液，里面加入3份賦予導電性試劑(炭黑“#4500”，Tohkai Carbon K.K.產)和2份異氰脲酸三烯丙酯(交聯(lián)助劑)并用油漆攪拌器混合分散，得到導電油漆。
將實施例1制得的輥元件浸入導電油漆中，取出并干燥，在輥元件上形成涂膜。
然后，采用實施例1用的電子束照射機，用總共10M拉德電子束照射輥元件上的涂層。更具體地講，電子束照射重復三遍，同時改變輥元件方向，以便在圓周方向用均勻劑量的電子束照射涂層聚合物，完成了具有由濕涂法形成的表面層(圖1中2a)的充電輥。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表10所示的評價結果。
表10環(huán)境H/HN/N L/L初 ○○○3000張 ○○○6000張 ○○○10000張 ○○○比較例5以實施例6同樣方式制備充電輥，只是從導電油漆中省略異氰脲酸三烯丙基酯，以及還省略了油漆干燥后的電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表11所示的評價結果。
表11環(huán)境H/HN/NL/L初始 ○ ○○3000張 △ △△6000張 × ××實施例7導電油漆制備如下將100份氯化聚乙烯(“ELASREN402ANA”，Showa Denko K.K.產)溶于甲苯中形成固體含量為5wt.％的載體溶液，里面加入30份賦予導電性試劑(導電氧化錫“SN-100”，Ishihara Sangyo K.K.產)，并用油漆攪拌器混合分散。
以實施例6同樣方式制備充電輥，只是使用由此制得的導電油漆。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表12所示的評價結果。
表12環(huán)境H/HN/NL/L初始○ ○ ○3000張 ○ ○ ○6000張 ○ ○ ○10000張 ○ ○ ○對比例6以實施例7同樣方式制備充電輥，只是省略油漆干燥后的電子束照射。
作為以實施例1同樣方式連續(xù)成像的結果，包括充電輥的激光束打印機提供了下表13所示的評價結果。
表13環(huán)境H/HN/NL/L初始△ ○ ○3000張 × △ △6000張 × × ×
權利要求
1.一種接觸充電元件，它支撐在電荷接收元件上并被提供電荷接收元件充電電壓，包括層合設置的導電基材、彈性層和表面層、所述表面層包括一種用電子束照射交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。
2.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述表面層包括由交聯(lián)聚合物制成的無縫管。
3.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述表面層通過涂裝可交聯(lián)聚合物涂膜并通過電子束照射交聯(lián)涂膜而制成。
4.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)聚乙烯。
5.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)尼龍12或尼龍11。
6.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)乙烯-丙烯酸類聚合物。
7.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)聚丙烯。
8.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)氯化聚乙烯。
9.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)表氯醇-環(huán)氧乙烷橡膠。
10.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中所述交聯(lián)聚合物包括交聯(lián)磺氯化聚乙烯。
11.按照權利要求1所述的接觸充電元件，其中交聯(lián)改性的腈橡膠。
12.一種支撐在電荷接收元件上并被提供電荷接收元件充電電壓的接觸充電元件的生產方法，它包括以下步驟(1)在導電基材上形成彈性層，(2)將聚合物制成無縫管，(3)通過電子束輻射將無縫管形聚合物交聯(lián)，以及(4)將彈性層用交聯(lián)的無縫管覆蓋。
13.一種電子照相設備，包括接觸充電元件和電子照相光敏元件；所述接觸充電元件包括層合設置的導電基材、彈性層和表面層；所述表面層包括一種通過電子束照射交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。
14.按照權利要求13所述的電子照相設備，其中所述表面層包括一種由交聯(lián)聚合物制成的無縫管。
15.一種可拆卸安裝到成像設備主組件上的工藝盒總成，包括電子照相光敏元件和充電元件，它們相互整合成工藝盒，其中充電元件包括層合設置的導電基材、彈性層和表面層；所述表面層包括一種由電子束照射交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。
16.按照權利要求15所述的工藝盒總成，其中所述表面層包括一種由交聯(lián)聚合物制成的無縫管。
全文摘要
支撐在電荷接收元件上并被提供電荷接收元件充電電壓的接觸充電元件。它包括導電基材、彈性層和表面層且層合設置。表面層包括用電子束照射交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。表面層優(yōu)選是由交聯(lián)聚合物制成的無縫管形式。用電子束照射交聯(lián)的表面層不太可能有交聯(lián)劑或其分解產物傳遞到電荷接收元件上的問題。充電元件顯示出改進的耐久性和穩(wěn)定的均勻充電性，適于在不同環(huán)境下進行電子照相成像。
文檔編號G03G15/02GK1153326SQ9610131
公開日1997年7月2日 申請日期1996年1月18日 優(yōu)先權日1995年1月18日
發(fā)明者平井義浩, 山下崇史, 竹中正明 申請人:佳能株式會社, 佳能化成株式會社