CN1087843C - 接触充电元件及其制备方法和使用它的电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

支撑在电荷接收元件上并被提供电荷接收元件充电电压的接触充电元件。它包括导电基材、弹性层和表面层且层合设置。表面层包括用电子束照射交联的交联聚合物。表面层优选是由交联聚合物制成的无缝管形式。用电子束照射交联的表面层不太可能有交联剂或其分解产物传递到电荷接收元件上的问题。充电元件显示出改进的耐久性和稳定的均匀充电性，适于在不同环境下进行电子照相成像。

Description

接触充电元件及其制备方法和使用它的电子照相设备
本发明涉及与电荷接收元件接触并将其(被充电元件)充电的充电元件，及其制备方法和使用这种充电元件的电子照相设备。
在包括电子照相设备(如复印机或打印机)和静电记录设备的成像设备中，迄今为止，电晕放电器主要用作包括光敏元件、介电材料等电荷接收元件的载像元件表面非接触式充电装置。这种电晕放电器的一个优点是具有均匀的充电性。
不过，电晕放电器要求昂贵的高压供电和例如本身屏蔽或高压供电屏蔽用的隔离体。此外，它还伴随出现相当多的电晕放电付产物，如臭氧，结果还要求辅助装置和构件用于处理付产物，因此导致设备的尺寸增大和生产成本增高。
为此，日益采用接触充电式充电装置。接触充电是一种通过使加有电压的充电元件与电荷接收元件接触将电荷接收元件表面充电成规定极性和电压的方法，并具有低电压供电、很少出现付产物，如在电晕放电中产生的臭氧、和简化成本等优点，因此使生产成本下降。
根据所用的充电元件的形状和形式的不同，电荷接收装置可分为使用辊式充电元件的辊式充电器(充电辊)(例如公开在日本公开未决专利申请(JP-A)63-7380和JP-A56-91253中)，包括刮刀(blade)形元件的刮刀式充电器(充电刮刀)(公开在例如JP-A64-24264和JP-A56-194349中)，以及包括刷形元件的刷式充电器(例如公开在JP-A64-24264中)。
充电元件可单独提供DC电压(DC电压施加方案)，但最好进行这样的方案(AC电压施加方案)，其中通过形成峰—峰电压至少是给接触充电元件施加DC电压时电荷接收元件的充电起始电压2倍的脉动电场(交流电场或AC电场，例如其电压随时间定期变化的电场或电压)将电荷接收元件充电，因为可以进行均匀的充电处理。
辊式充电器的充电辊绕辊旋转并以规定压力压在电荷接收元件表面，以按照电荷接收元件表面移动进行旋转。
充电辊一般具有多层结构，包括中心处的芯金属、围绕芯金属设置的辊形导电弹性层以及在其外周表面上设置的表面层。
在以上结构中，芯金属是维持辊整体形状的刚性体，还起着供电电极层的作用。
弹性层一般包括体积电阻率为104-109ohm·cm的导电元件，还起着通过其弹性变形确保与电荷接收元件表面均匀接收的作用。所以，弹性层一般包括具有以橡胶硬度(JIS A)表示至多70度的回弹性的硫化橡胶。
表面层具有改进电荷接收元件的均匀荷电率、防止因电荷接收元件表面上的针孔等等出现的漏电、防止调色剂颗粒或纸屑粘附及防止泛油或加到弹性层中以降低其硬度的增塑剂的作用。表面层的体积电阻率可以是105-1013ohm·cm，而且传统上是通过涂装导电漆形成的。
此外，就其应用条件而言，要求充电元件表面上覆有具有良好的机械强度、耐磨性、抗臭氧性以及耐热和耐冷性并具有低温吸收性、良好的回弹性、耐儒变性、低压缩永久应变和易加工性的材料。
如果表面材料不满足上述特性，充电辊易在使用过程中劣化或不适应环境条件的变化导致像缺陷。
此外，在充电器和电荷接收元件之间形成脉动电场以使电荷接收元件均匀充电的情况下，可能在其间诱发机械脉动作用产生异常噪声，这称作充电噪音，抑制这种噪音便提出了重要问题。
通过降低弹性层的橡胶硬度可有效地降低充电噪音，但通过简单提高软化剂的量很难充分降低硬度。所以，已考虑使用橡胶泡沫或海棉橡胶。由此形成的充电辊称作泡沫式充电辊，不使用泡沫材料的另一类称作实心式充电辊。
在泡沫式充电辊的情况下，在硫化时形成的表面皮层很可能具有差的表面光滑度，因此必须通过磨蚀处理除掉皮层。不过，由于气泡或孔尺寸很难均匀，大尺寸气泡很可能通过磨蚀在表面露出，导致在后序步骤操作形成的表面层中出现凹形。在充电辊的表面层中形成的这种表面凹形造成充电失败，不能提供良好的图像。
另一方面，已提出一种方法，其中首先将聚合物制成无缝管材，然后用于盖在弹性层上形成表面层(JP-A3-59682和JP-A5-2313)。
在使用上述无缝管材的情况下，所得表面层没有凹面，即使下面的弹性层有大的气泡，因此提供的辊表面光滑度优良。不仅如此，表面层还应具有多种上述作用，因此还要求具有优良的机械强度、耐磨性、抗臭氧性和耐热及耐冷性。
本发明的总的目的是提供上述物理特性优良的接触充电元件。
本发明的另一目的是提供一种生产这种接触充电元件的方法。
本发明的又一目的是提供一种使用这种接触充电元件的电子照相设备。
按照本发明，提供了一种支撑在电荷接收元件上并被提供电荷接收元件充电电压的接触充电元件，它包括叠层设置的导电基材、弹性层和表面层；所述表面层包括一种通过电子束辐射而交联的交联聚合物。
按照本发明的又一方面，还提供了一种支撑在电荷接收元件上并被提供给电荷接收元件充电电压的接触充电元件的生产方法，它包括以下步骤：
(1)在导电基材上形成弹性层，
(2)将聚合物制成无缝管(seamless tube)，
(3)通过电子束辐射将无缝管形聚合物交联，以及
(4)将弹性层用交联的无缝管覆盖。
按照本发明的另一方面，提供了一种电子照相设备和这种电子照相设备用的处理盒，它们分别包括上述接触充电元件。
在结合附图研究了以下说明的本发明优选实施方案后，本发明的这些和其它目的、特点和优点将会更明白。
图1是包括本发明接触充电元件的转印式电子照相设备的示意图。
图2是适用于本发明的电子束辐射设备的示意图。
构成本发明接触充电元件的弹性层可包括主要由弹性材料和赋予导电性的试剂构成的导电橡胶组合物。
弹性材料可适当包括：橡胶，如硅氧烷橡胶、乙丙橡胶、EPDM(乙基/丙基/二烯三元共聚物)氟化橡胶、聚氨酯橡胶、表氯醇橡胶、表氯醇-环氧乙烷橡胶、丙烯酸类橡胶、乙烯-丙烯酸类橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、1，2-聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯戊二烯橡胶、腈橡胶、改性腈橡胶、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、聚硫醚橡胶或氯化聚乙烯橡胶；或苯乙烯类、烯烃类、酯类、氨基甲酸乙酯类、异戊二烯类、1，2-丁二烯类、氯乙烯类、酰胺类、离聚物类等等的热塑性弹性体。
用于赋予弹性层导电性的赋予导电性材料可包括已知材料。其例子可包括：碳细颗粒，包括炭黑和石墨颗粒在内；镍、银、铝和铜之类的金属细颗粒；主要由氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化铝和氧化硅之类的金属氧化物构成并掺杂了具有不同原子价的杂质离子的细颗粒；导电纤维，如碳纤维，金属纤维，如不锈钢，导电须晶，如碳须晶和由用金属氧化物、碳等等表面处理钛酸钾须晶以赋予导电性而获得的导电钛酸钾须晶；以及导电聚合物细颗粒，如聚苯胺和聚吡咯。
含有赋予导电性材料的弹性层一般紧邻于作为导电基材或供电电极(层)的芯金属成型为辊形。以下，这样的金属和弹性层整体称作辊元件。
弹性层可通过不是特别严格的方法，可以是普通的橡胶成型法，如注塑、挤出和加压成型法成型。芯和弹性层可通过插塑法在芯金属周围直接形成弹性层或通过以粗管形式成型弹性层并将芯金属嵌入粗管中彼此整合起来。
通过在上述导电橡胶组合物中加入软化剂如油或增塑剂能降低弹性层的刚性。作为另一种方法，通过形成橡胶泡沫的弹性层可降低弹性层刚性。
弹性层具有显微光滑的表面很重要。因此，在弹性层成型之后不具有足够光滑表面的情况下，例如当它成型为橡胶泡沫或采用加压成型法有毛刺线时，可能需要采用磨蚀或修正的辅助软化处理。
此外，由于弹性层一般压在电荷接收元件上，就需要弹性层具有小的压缩永久应变。所以，弹性层最好由硫化橡胶或交联橡胶制成。
构成本发明接触充电元件表面层的聚合物适宜包括上面构成弹性层所述的各种橡胶或热塑性弹性体。聚合物也可以是塑料，其例子包括聚烯烃，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，如尼龙6、尼龙66、尼龙11、龙龙12和其它共聚物尼龙；饱和聚酯，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)；聚碳酸酯；苯乙烯类树脂，如聚苯乙烯、HIPS(高冲击聚苯乙烯)、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)；丙烯酸类树脂；氯乙烯树脂；二氯乙烯树脂；聚缩醛；聚苯氧及其聚苯乙烯改性产物；聚酰亚胺树脂；聚烯丙酸酯(polyally-late)；以及二氟乙烯均聚物和共聚物。可进一步使用包括两种或多种选自上述橡胶、热塑性弹性体和塑料的聚合物的聚合物合金或聚合物共混物。
通过将这种可交联聚合物涂装到弹性层表面上并用电子束或电子射线照射聚合物层产生交联反应可形成表面层。
也可以先将这种聚合物制成无缝管，然后用该聚合物的无缝管覆盖弹性层来形成表面层。更具体地说，无缝管可如下制备：将含有这种聚合物、上述赋予导电性试剂和根据需要另一选择性添加剂的聚合物进行挤压成型、注塑、吹塑等等形成组合物的管材。其中，特别优选挤压成型。
简单由上述成型或形成法形成的聚合物层或管不能充分满足表面层或表面层材料所需的特性。所以，聚合物用电子束或电子射线照射来交联。对交联来说，已经知道化学交联法，其中交联剂，如根据聚合物适当选择的硫、有机过氧化物或胺被加到聚合物组合物中，然后加热聚合物组合物。电子束交联比化学交联法有利，因为它不需要或很少需要交联剂，几乎不可能由交联剂或其分解产物污染电荷接收元件，不需要高温处理；而且也比γ-射线交联有利(因为工艺安全)。
与相应的非交联聚合物相比，由此得到的交联聚合物可具有改进的耐磨性、耐热性和抗儒变性，因此预计能满足表面层所需的特性。
在本发明中，适用于交联的电子束照射设备代表性结构如图2所示。参考图2，电能由DC电源通过电缆21供应到加速管22，在此由热金属丝发出的热电子在150-1000kV加速电压下被加速形成不规则的电子束，电子束在通过扫描器时被提供磁场，形成扫描电子束，然后通过窗口照射要被交联的物体，即：直接设置在窗口下的聚合物管或涂层。
电子束照射交联可在管形成过程中的不同时间点进行。更具体地说，可在管形成之后以及在辊元件嵌入之前，或在嵌入辊元件之后进行交联。此外，在通过湿涂装形成表面层的情况下，一般优选先干燥聚合物涂膜，然后用电子束辐射涂膜。
在电子束交联法中，有时根据要交联的聚合物种类最好加入交联助剂，以提供物理特性得到改进的交联聚合物。
交联助剂的优选例子有多官能单体，如异氰脲酸三烯丙酯、二甲基丙烯酸四亚乙基二醇酯、二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三羟甲基丙烷、三甲基丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙酯、四羟甲基甲烷四甲基丙烯酸酯和三甲氧基乙氧基乙烯基硅烷。
一般来说，辐射剂量可在5-50M拉德(相当于12-120卡/克聚合物)中适当选择，但也可以根据聚合物种类、有或无交联助剂和加速电压水平等诸因素，在合适的水平进行选择。
交联无缝管最好具有100-500μm厚度，更优选150-350μm。
另一方面，通过湿涂法制备的表面层厚度为10-150μm比较合适。
在制成充电元件表面层之后，这种状态下的表面层最好有105-1013ohm·cm电阻率，特别是106-1012ohm·cm。
如上所述，构成表面层的无缝管适宜通过挤出成型。更具体地说，将聚合物、赋予导电性试剂和另一选择性添加剂如交联剂和/或稳定剂预先配制成化合物，然后将该化合物通过挤出机捏和和挤压，并通过环形狭缝的模头，然后冷却以连续形成无缝管。
如果管尺寸增大，例如通过冷却过程中空气加压或在冷却后再加热，可以制备热收缩管，如果不进行这种尺寸增大处理，可以制备非热收缩管。
用于本发明的无缝管既可以是非热收缩的，也可以是热收缩的，但可根据它是否是这两种，以不同方式用于覆盖弹性层。
就非热收缩管而言，要求管内径至多与弹性层的外径相同，以确保弹性层和表面层之间紧密接合，而通过吹入压缩空气增大管径时，将辊元件嵌入管中，然后将空气卸压以完全嵌入或用管包住。
另一方面，就热收缩管而言，管内径最好大于弹性层的外径，在***辊元件之后，例如在维持在其软化点附近温度的恒温器中定期加热使其对于弹性层热收缩以进行紧密接合，完全嵌入或包覆辊元件。
下面对于各聚合物进行进一步说明。
聚乙烯(一般是乙烯均聚物)根据结晶度的不同，可分为低密度聚乙烯或高密度聚乙烯。作为特殊等级，也可以使用乙烯与极性聚合物的共聚物，其例子可包括乙酸乙烯酯，丙烯酸类单体，如甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸，马来酐，氯乙烯和乙烯基硅烷。近年来，也已使用与α-烯烃和丁烯-1的共聚物(直链低密度聚乙烯)。这里，聚乙烯中可包括上述乙烯的均聚物和共聚物。
聚乙烯具有许多优良特性，但耐热性很差，因此当在其未交联状态下用它构成充电辊时，所得表面层因儒变变形，由此失去其表面光滑性。
除了上述赋予导电性试剂之外，交联的聚乙烯根据需要还可含有多种选加的添加剂，例如稳定剂、润滑剂和绝缘填料。
聚酰胺可包括尼龙12，它一般是通过缩聚ω-月桂基内酰胺或12-氨基十二烷酸生产的；和尼龙11，它一般是通过缩聚11-氨基十一烷酸生产的。
上述两种聚酰胺，即尼龙12和尼龙11与普通目的聚酰胺和尼龙6和66相比，具有显著不同的分子结构，且软化度、耐磨性和低温特性优良，并具有低湿吸收性，适于构成充电元件的表面层。
除了上述电荷赋予剂之外，根据需要，还可以往尼龙12或尼龙11中加入不同的稳定剂和绝缘填料。
聚酰胺的电子束固化可通过预先加入烯丙基化合物如异氰脲酸三烯丙基酯加速，以便在空气中通过电子束照射能有效交联。
乙烯—丙烯酸类橡胶，由E.I.Dupont于1975年首次商品化的较新型橡胶，广义上可称作丙烯酸类橡胶，但具有与普通丙烯酸类橡胶显著不同的分子结构，因此具有显著特征的物理特性。
乙烯—丙烯酸类橡胶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为第三单体的三元共聚物市售。乙烯-丙烯酸类橡胶可以是上述二元或三元共聚物。
乙烯—丙烯酸类橡胶具有的有利特性包括(1)与耐油性良好的平衡性的良好的耐热性，(2)比丙烯酸类橡胶更好的低温特性以及(3)良好的耐气候性和抗臭氧性。乙烯—丙烯酸类橡胶还具有大的机械强度、小的压缩永久应变和良好的耐挠曲性。
除了上述赋予导电性试剂之外，还可以往乙烯、丙烯酸类橡胶中根据需要加入硫化剂、填料、老化抑制剂、促进剂或加工助剂。
乙烯—丙烯酸类橡胶用的填料的例子一般可包括：炭黑，发烟胶体无水二氧化硅，碳酸钙，硫酸钡，和二氧化钛。不过，也可以加入其它无机或有机填料。
作为老化抑制剂，一般使用二苯胺类或酚类抗氧化剂。
氯化聚乙烯是由聚乙烯氯化制得的热塑性聚合物。氯化聚乙烯具有抗臭氧性、软化性、耐热性，等等。
除上上述赋予导电性试剂外，还可以往氯化聚乙烯中加入稳定剂和各种绝缘填料。稳定剂和合适的例子可包括：普通有机锡化合物，环氧化物，铅化合物，金属皂和金属氧化物。
表氯醇—环氧乙烷橡胶是通过共聚合几乎等摩尔量表氯醇和环氧乙烷形成的，是一种具有良好的耐热性、耐冷性和抗臭氧综合平衡性的合成橡胶。用于本发明的表氯醇—环氧乙烷橡胶还可包括进一步含少量烷基缩水甘油醚作为交联单体的三元共聚物。
上述二元和三元共聚物具有显著改进的低温特性，这种特性是表氯醇均聚物的一个不足之处。
除了上述赋予导电性试剂之外，也可以根据需要往表氯醇—环氧乙烷橡胶中加入硫化剂、老化抑制剂、各种绝缘填料和加工助剂。
磺氯化橡胶是由E.I.Dupont于1951年开发的合成橡胶，是由聚乙烯与氯和亚硫酸气体反应获得的。磺氯化聚乙烯的分子结构由下式表示：磺氯化聚乙烯具有优良的抗臭氧性、耐热性、机械强度和耐磨性并具有较小的压缩永久应变。
改性腈橡胶是一种共混物橡胶或合成橡胶，是改进腈橡胶(即，丙烯腈—丁二烯共聚物，NBR)差的抗臭氧性开发出的，其例子可包括腈橡胶和聚氯乙烯共混物(NBR/PVC)、腈橡胶和EPDM的共混物(NBR/EPDM)、氢化腈橡胶和羧基化腈橡胶，它们全都是市售的，很容易购买到。
在改性的腈橡胶中，NBR/PVC以显示有利特性的共混物橡胶形式获得，这种橡胶包括NBR和几乎任何比例的PVC的相容共混物，因为NBR和PVC具有化学性相互类似的极性基团。具体地说，NBR/PVC与NBR相比，具有显著改进的抗臭氧性和改进的抗挠曲性以及耐磨性。此外，NBR/PVC与NBR相比，还具有改进的挤压加工性并提供表面光滑和精细光泽的成型制品。
NBR/EPDM是70年代新近开发的共混物橡胶，由于使用优良抗臭氧性的EPDM，具有改进的NRR抗臭氧性，还具有良好的加工性和机械性。
氢化腈橡胶是一种通过以特殊方式将NBR(腈橡胶)主链中所含的大量的双键氢化以降低其不饱和度而得到的橡胶，并具有改进的抗臭氧性、耐热性、耐冷性、机械强度、耐磨性和加工性。
本发明的接触充电元件可具有任何形状，包括辊形和刮刀形，其选择取决于所采用的电子照相设备的要求。
图1是包括本发明的接触充电元件的电子照相设备的实施方案的截面示意图。
参考图1，鼓式电子照相光敏元件1用作电荷接收元件或电荷载带元件，它包括例如铝的导电支撑层1b和在其上形成的光导层1a。光敏元件1以规定周速顺时针围绕轴1a旋转。利用辊式充电元件2进行初始接触充电以将光敏元件1均匀充电，使其表面具有规定极性和电势。充电元件2以下述顺序包括芯金属(或轴)2c作为导电支撑体、弹性层2b和表面层2d。芯金属2c具有由轴承元件(未示出)旋转支撑的芯金属的两端。芯金属2c与轴1d平行设置，并且在由加压元件(未示出)如弹簧施加的规定压力下使充电元件2紧靠在光敏元件1上，由此与光敏元件1的旋转相匹配。
初始充电是由电源3通过摩擦电极3a向芯金属2c施加DC偏压或叠加DC偏压进行的，由此给旋转光敏元件1的外表面接触性地提供规定极性和规定电压。
然后，将由上述充电元件2均匀充电的光敏元件1的圆周表面通过图像曝光装置10进行成像曝光(例如，原像激光束扫描曝光或狭缝曝光)，从而在光敏元件1的圆周表面上形成相应于目的图像数据的静电潜像。由此形成的浅像利用显影装置11由调色剂显影或显象，顺序形成调色剂像(或显影图像)。
调色剂像依次转印到转印接收材料14如纸的正面，并与光敏元件1的旋转同步，通过转印装置12由供纸部分(未示出)及时传输到光敏元件1和转印装置12(即，此实施方案中的转印辊)之间的转印位置。转印装置(辊)12用于将转印接收材料14的背面充电，以便具有与调色剂的极性相反的极性，从而将光敏元件1上形成的调色剂像转印到材料14的正面。
然后，将上面有调色剂像的转印接收材料14从光敏元件1的表面上移除，输送到固像装置(未示出)，从而进行固像，作为图像产品输出。
将转印操作后的光敏元件1的表面利用清洁装置13进行清洁，从光敏元件1的表面上除去和回收粘连物，如残余调节剂，由此得到清洁的表面，准备下次循环。
在本发明中，图1所示的电子照相设备的许多元件，如光敏元件、充电元件、显影装置和清洁装置可以整体组装成处理盒，以便该盒可以能拆卸和安装方式安装到设备主体上。例如，本发明的充电元件和任意选择的一个或两个显影装置和清洁装置可与光敏元件一起整合成处理盒，以便工艺盒能利用设备主体的导轨装置媒介如轨道由设备的主体装上和拆下。
本发明的充电元件可用作转印装置、初次充电装置或放电(或除电荷)装置，或进一步用作传输装置，如供纸辊。
包括本发明充电元件的电子照相设备可作为复印设备、激光束打印机、LED打印机实施，也可作为电子照相应用设备，如电子照相成像板***实施。
以下参考实施例更详细地说明本发明，其中“份(数)”意指“重量份(数)”。
实施例1
按以下方式制备具有弹性层的辊元件。
100份EPOM(“EPT4045”，Mitsui Sekiyu Kagaku K.K)、10份1号锌白(硫化促进剂和增强剂)、2份硬脂酸、2份促进剂M(2-疏基苯并噻唑)、1份促进剂BZ(二丁基二硫氨基甲酸锌)、2份硫、5份发泡剂(“CELLMIKE C”，Sankyo Kasei K.K.产)、5份发泡助剂(“CELLTON NP”，Sankyo Kasei K.K.)、20份FEF(快速挤出炉)碳、70份绝缘油(石蜡油)和8份导电碳(“ketjen black EC”，LionK.K.产)进行混合，然后用双辊磨捏和分散，形成橡胶化合物。将这种橡胶化合物裹住预先涂有底漆的铁制芯金属，然后放入40℃和100kg/cm2预成型模具中，接着于160℃硫化30分钟以形成覆盖了皮层的泡沫型辊元件。
通过用研磨机研磨除去皮层，完成了具有6mm芯金属直径、12mm外径、250mm芯金属长和230mm弹性层长的辊元件。
辊元件的电阻率测定如下：将辊元件放在铝片上并在各端放上500克载荷以施加1kg总载荷，在芯金属和铝片之间的电阻率测定为2×106ohm·cm。
由此制得的辊元件通过嵌入到预先形成的由电子束照射交联的导电聚乙烯的非热收缩的管中涂覆表面层2a(图1所示)。
更具体地说，导电聚乙烯化合物制备如下：将100份高压聚乙烯(“SUNTEC LDL6810”，Asaki Kasei K.K产)、10份赋予导电性试剂(炭黑“#4500”，Tohkai Carbon K.K.产)和2份硬脂酸锌混合并通过挤出机熔融捏和混合物，以形成无缝管产物。
然后，在250kV加速电压下，借助于电子束照射机(“CURETRON”，Nisshin High-voltage K.K.产)用200M拉德电子束照射该管。
由此得到的导电交联的非热收缩聚乙烯管具有11.5mm内径，250μm厚，和1×106-1×108ohm·cm体积电阻率。
将以上制得的辊元件嵌入非热收缩管中，同时往管中吹入压缩空气，由此形成与辊元件的弹性层周围紧密接合的表面层(图1中2a)。
充电辊装入处理盒，(“EP-L”，Canon K.K.产)中，安装在激光束打印机(“Laser Shot A404”，Canon K.K.产)中，并在H/H(32.5℃/80％RH高温/高湿)、N/N(25.0℃/50％RH常温/常湿)和L/L(15.0℃/10％RH低温/低湿)各环境下，进行10,000张连续成像试验，从而所得图像得到下表1示出的评价结果。
                     表1
环境            H/H          N/N          L/L
初始               ○         ○         ○
3000张             ○         ○         ○
6000张             ○         ○         ○
10000张            ○         ○         ○
按照以下与后面表中所示的结果类似的标准，用肉眼评价图像。
○：图像无沙雾、黑点和针孔之类的图像缺陷。
△：近一半的产品图像有上述图像缺陷的任一种。
×：几乎所有产品图像有上述图像缺陷的任一种。
实施例2
以实施例1同样方式制备导电尼龙12化合物，只是用100份尼龙12(“Diamide L 1700，Daicel Huels K.K.产)替代聚乙烯，另外使用2份异氰脲酸三烯丙酯(交联助剂)和将炭黑的量改为8份。然后，以实施例1同样方式将化合物制成无缝管，只是模具温度改为250℃，以及在150kV加速电压下用10M拉德电子束照射进行交联。
将实施例1制得的辊元件嵌入上面制得的导电交联的非热收缩尼龙12管中，同时往管中吹入压缩空气以完成充电辊。作为与实施例1同样方式的连续成像结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表2所示的评价结果。
                      表2环境              H/H           N/N            L/L初始               ○            ○             ○3000张             ○            ○             ○6000张             ○            ○             ○
10000张         ○            ○             ○
实施例3
以下述方式制备导电乙烯—丙烯酸类橡胶化合物。
100份乙烯—丙烯酸橡胶(“BAYMAC D”，Showa DenkoDupont K.K.产)、1份二苯胺类抗氧化剂(“NOWGUARD 445”)、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(赋予导电性试剂)和2份异氰脲酸三烯丙酯混合并用双辊磨机捏和分散，形成片形橡胶化合物。
用挤出机通过具有环形缝的模头(于75℃加热)挤出该橡胶化合物并冷却以形成无缝管。
在250kV加速电压下，用10M拉德电子束照射将管交联。
导电非热收缩乙烯—丙烯酸类橡胶管具有11.5mm内径，300μm厚，1×106-1×108ohm·cm体积阻率。
以实施例1制得的辊元件嵌入以上制得的导电非热收缩管中，同时往管中吹入压缩空气以完成充电辊。作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表3所示的评价结果。
                        表3
环境              H/H           N/N           L/L
初始               ○            ○            ○
3000张             ○            ○            ○
6000张             ○            ○            ○
10000张            ○            ○            ○
实施例4
以实施例1同样方式制备导电聚丙烯/EPDM化合物，只是使用70份聚丙烯(“MA7”，Mitsubishi Yuka K.K.产)和30份EPDM(“EPT 4045”，Mitsui Sekiyu Kagaku K.K.产)的聚合物共混物代替聚乙烯，另外使用2份异氰脲酸三烯丙酯(交联助剂)。然后，以实施例同样方式将化合物制成无缝管，只是模具温度改为220℃，以及在150kV加速电压下用10M拉德电子束照射进行交联。
将实施例1制得的辊元件嵌入上面制得的导电交联的非热收缩聚丙烯/EPDM管中，同时往管中吹入压缩空气以完成充电辊。作为与实施例1同样方式的连续成像结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表2所示的评价结果。
                        表4
环境             H/H           N/N           L/L
初始              ○            ○            ○
3000张            ○            ○            ○
6000张            ○            ○            ○
10000张           ○            ○            ○
比较例1
以实施例1同样方式制备充电辊，只是导电聚乙烯无缝管在其成型后直接进行辊元件嵌入，不经电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表5所示的评价结果。
                            表5
环境           H/H               N/N             L/L
初始             ○            ○            ○
3000张           ×                          ○                          ×
6000张           ×                          ×                          ×
比较例2
以实施例1同样方式制备充电辊，只是导电聚乙烯无缝管在其成型后直接进行辊元件嵌入，不经电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表6所示的评价结果。
                         表6
环境               H/H         N/N          L/L
初始                ○          ○           ○
3000张              ○          ○           ○
6000张              ○          ○           ○
10000张             △          ○           ○
比较例3
以实施例3同样方式制备充电辊，只是导电聚乙烯无缝管在其成型后直接进行辊元件嵌入，不经电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表7所示的评价结果。
                         表7
环境            H/H           N/N           L/L
初始             ×                          ○                        ○
3000张           ×                          ×                        ×
6000张           ×                          ×                        ×
比较例4
以实施例4同样方式制备充电辊，只是导电聚乙烯无缝管在其成型后直接进行辊元件嵌入，不经电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表8所示的评价结果。
                      表8
环境              H/H           N/N          L/L
初始               ○            ○           ○
3000张             ×                          ×                        ×
6000张             ×                          ×                        ×
从表1-8的结果可以理解，具有含交联聚合物表面层的充电辊显示了优良的耐久性和稳定均匀的充电性，适于在不同的环境条件下进行电子照相成像，因此适于实际应用。
此外，作为充电噪音测定结果，实施例1-4的所有充电元件产生的噪音低于55kB，这在实施上毫无问题。
实施例5
提供包括导电氯化聚乙烯的热收缩交联无缝管(“SUMITUBEG3”，Sumitomo Denko K.K.产)。这种热收缩管的内径为16.5mm，厚250μm。
然后，将实施例1制得的辊元件嵌入热收缩管中，所得结合体在250℃空气气氛的恒温器中加热15分钟，以使管相对于辊元件的弹性收缩，从而完成了具有紧密附着表面层的充电辊。
热收缩后的管显示1×106-1×108ohm·cm体积电阻率。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表9所示的评价结果。
                       表9
环境              H/H         N/N         L/L
初始               ○          ○          ○
3000张             ○          ○          ○
6000张             ○          ○          ○
从表9所示的结果可以理解，具有含导电交联聚合物表面层的充电辊显示了优良的耐久性和稳定的均匀充电性，适于在不同的环境条件下进行电子照相成相，因此适于实际应用。
此外，作为充电噪音测定结果，实施例9的充电元件产生低于55dB的噪音，这在实施上毫无问题。
实施例6
100份醇溶尼龙(“CM8000”，Toray K.K.产)溶于甲醇/水混合物溶剂中形成固体含量为20wt.％的载体溶液，里面加入3份赋予导电性试剂(炭黑“#4500”，Tohkai Carbon K.K.产)和2份异氰脲酸三烯丙酯(交联助剂)并用油漆搅拌器混合分散，得到导电油漆。
将实施例1制得的辊元件浸入导电油漆中，取出并干燥，在辊元件上形成涂膜。
然后，采用实施例1用的电子束照射机，用总共10M拉德电子束照射辊元件上的涂层。更具体地讲，电子束照射重复三遍，同时改变辊元件方向，以便在圆周方向用均匀剂量的电子束照射涂层聚合物，完成了具有由湿涂法形成的表面层(图1中2a)的充电辊。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表10所示的评价结果。
                       表10
环境             H/H          N/N          L/L
初始              ○           ○           ○
3000张            ○           ○           ○
6000张            ○           ○           ○
10000张           ○           ○           ○
比较例5
以实施例6同样方式制备充电辊，只是从导电油漆中省略异氰脲酸三烯丙基酯，以及还省略了油漆干燥后的电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表11所示的评价结果。
                     表11
环境            H/H          N/N          L/L
初始             ○           ○           ○
3000张           △           △           △
6000张           ×                        ×                        ×
实施例7
导电油漆制备如下：将100份氯化聚乙烯(“ELASREN402ANA”，Showa Denkeo K.K.产)溶于甲苯中形成固体含量为5wt.％的载体溶液，里面加入30份赋予导电性试剂(导电氧化锡“SN-100”，Ishihara Sangyo K.K.产)，并用油漆搅拌器混合分散。
以实施例6同样方式制备充电辊，只是使用由此制得的导电油漆。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表12所示的评价结果。
                       表12
环境             H/H         N/N          L/L
初始              ○          ○           ○
3000张            ○          ○           ○
6000张            ○          ○           ○
10000张           ○          ○           ○
对比例6
以实施例7同样方式制备充电辊，只是省略油漆干燥后的电子束照射。
作为以实施例1同样方式连续成像的结果，包括充电辊的激光束打印机提供了下表13所示的评价结果。
                      表13
环境            H/H         N/N          L/L
初始             △          ○           ○
3000张           ×                      △                       △
6000张           ×                      ×                        ×

Claims (16)

1.一种接触充电元件(2)，它支撑在电荷接收元件(1)上并被提供电荷接收元件(1)充电电压，包括叠层设置的导电基材(2c)、弹性层(2a)和表面层(2d)，所述表面层(2d)包括一种用电子束照射交联的交联聚合物。
2.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述表面层(2d)包括由交联聚合物制成的无缝管。
3.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述表面层(2d)通过涂装可交联聚合物涂膜并通过电子束照射交联涂膜而制成。
4.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联聚乙烯。
5.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联尼龙12或尼龙11。
6.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联乙烯-丙烯酸类聚合物。
7.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联聚丙烯。
8.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联氯化聚乙烯。
9.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联表氯醇-环氧乙烷橡胶。
10.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中所述交联聚合物包括交联磺氯化聚乙烯。
11.按照权利要求1所述的接触充电元件，其中交联改性的腈橡胶。
12.一种支撑在电荷接收元件(1)上并被提供电荷接收元件(1)充电电压的接触充电元件(2)的生产方法，它包括以下步骤：
(1)在导电基材(2c)上形成弹性层(2b)，
(2)将聚合物制成无缝管(2d)，
(3)通过电子束辐射将无缝管形聚合物交联，以及
(4)将弹性层(2b)用交联的无缝管(2d)覆盖。
13.一种电子照相设备，包括接触充电元件(2)和电子照相光敏元件(1)；所述接触充电元件(2)包括叠层设置的导电基材(2c)、弹性层(2b)和表面层(2d)；所述表面层(2d)包括一种通过电子束照射交联的交联聚合物。
14.按照权利要求13所述的电子照相设备，其中所述表面层(2d)包括一种由交联聚合物制成的无缝管。
15.一种可拆卸安装到成像设备主组件上的处理盒，包括电子照相光敏元件(1)和充电元件(2)，它们相互整合成工艺盒，其中充电元件(2)包括叠层设置的导电基材(2c)、弹性层(2b)和表面层(2d)；所述表面层(2d)包括一种由电子束照射交联的交联聚合物。
16.按照权利要求15所述的处理盒，其中所述表面层(2d)包括一种由交联聚合物制成的无缝管。
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