CN104067179B - 电子照相用辊及其生产方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电子照相用辊，其中使调色剂等对其表面的附着最小化，并且不趋向于发生相对于感光构件的滑移。所述电子照相用辊具有导电性支承体和作为表面层的弹性层。具有平的外周面的球状颗粒保持在弹性层中，以致平面的一部分或全部露出弹性层的表面。在露出弹性层的表面的球状颗粒的平面和作为在相对于辊的轴正交取向的截面中与电子照相用辊的周面相切并且与朝向电子照相用辊的周面且通过电子照相用辊的轴中心的直线正交的平面之间建立锐角的内角。

Description

电子照相用辊及其生产方法

技术领域

本发明涉及在电子照相设备中用作充电辊等的电子照相用辊及其生产方法。

背景技术

配置接触式充电装置的充电辊以便通过设置在充电辊轴的两侧上的加压手段如弹簧在规定的加压力下与电子照相用感光构件(下文中称为“感光构件”)保持接触，并且随着感光构件的旋转而从动地旋转。作为此类充电辊，为了改进图像的均匀性，本领域中已知其表面上形成约几μm的凹凸的充电辊。

专利文献1公开了具有导电性支承体、电阻控制层和表面涂膜的充电辊，其中粗糙化表面形成用颗粒露出表面涂膜的表面以便形成凹凸。在此类充电辊中，控制颗粒露出表面的状态以便实现优异的充电性能。此外，在此类充电辊中，其与感光构件的接触保持基本上多点的接触，因而动摩擦系数下降从而带来可以防止调色剂、外部添加剂和纸粉等附着至其表面的效果。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.2007-225914

发明内容

发明要解决的问题

然而，随着近年来已经使电子照相设备高速化和小型化，存在其中当构造为粗糙化表面形成用颗粒露出表面涂膜的表面的此类充电辊在高速驱动并且在直径小的情况下使用时带来新的问题的情况。即，在感光构件和充电辊之间在它们旋转的初期可能出现滑移，并且在充电辊滑移的部分和充电辊未滑移的部分之间可能出现感光构件的带电电位之差，以致电子照相图像可能会具有横条纹状不均匀。

因此，本发明的目的是提供一种可以防止调色剂等附着至其表面并且不可能容易地引起在感光构件上的滑移的电子照相用辊，并且提供其生产方法。

此外，本发明的另一目的是还提供一种有助于稳定的形成高等级电子照相图像的电子照相设备和处理盒。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供一种电子照相用辊，其包括导电性支承体和作为表面层的弹性层，其中：所述弹性层将各自在外周面上具有平面的球状颗粒以所述平面的一部分或全部露出所述弹性层的表面的方式保持，和其中：露出所述弹性层的表面的各所述球状颗粒的平面和与通过与所述电子照相用辊的轴正交的截面中的轴中心并朝向所述电子照相用辊的周面的直线正交并且与所述电子照相用辊的周面相切的平面形成锐角的内角。

根据本发明，还提供一种电子照相用辊，其包括导电性支承体和作为表面层的弹性层，其中：弹性层包含树脂粘结剂和用于使所述电子照相用辊的表面粗糙化的球状颗粒；所述球状颗粒各自在其外周面上具有平面，且各所述球状颗粒的平面的一部分或全部以朝向所述弹性层的外侧方向的方式露出所述表面层的表面。

根据本发明，还提供上述电子照相用辊的生产方法；所述方法包括下述步骤：在导电性支承体上形成包含分散有球状颗粒的树脂粘结剂的弹性层；和其后，研磨所述弹性层的表面以使各所述球状颗粒的一部分露出所述表面并且同时在各所述球状颗粒的外周面上形成平面。

根据本发明，进一步提供一种电子照相设备，其包括充电辊和与所述充电辊接触配置的转鼓型感光构件；所述充电辊为前述电子照相用辊。

根据本发明，进一步提供一种处理盒，其包括充电辊和与所述充电辊接触配置的转鼓型感光构件，并且被构造为可拆卸地安装至电子照相设备的主体；所述充电辊为前述电子照相用辊。

发明的效果

根据本发明，可以获得调色剂等不可能容易附着至其表面并且在其旋转开始时不可能容易引起在与之接触的构件上滑移的电子照相用辊。根据本发明，还可以获得有助于稳定的形成高等级电子照相图像的电子照相设备和处理盒。

附图说明

图1为示出根据本发明的充电辊的表面附近的截面的示意图。

图2为根据本发明的充电辊的表面的电子显微镜照片。

图3为充电辊的动摩擦系数和静摩擦系数的柱状图。

图4为测量摩擦系数的仪器的示意图。

图5示出摩擦系数的测量数据的实例。

图6为示出当根据本发明的充电辊和感光构件旋转时它们之间的接触状态的示意图。

图7为示出当根据本发明的充电辊和感光构件保持静止时它们之间的接触状态的示意图。

图8为示出根据本发明的充电辊的实例的示意图。

图9示出电子照相设备的实例。

图10示出处理盒的实例。

具体实施方式

将根据本发明的电子照相用辊构造为至少具有导电性支承体和作为表面层的弹性层。电子照相用辊包含树脂粘结剂和用于使其表面粗糙化的球状颗粒。

于是，表面层保持球状颗粒。球状颗粒在其外周面上各自具有至少一个平面。于是，球状颗粒以平面的一部分或全部露出弹性层的表面的方式被表面层所保持。

球状颗粒还以露出表面层表面的各球状颗粒具有的平面的一部分或全部朝向外侧方向的方式保持在该表面层中。

更具体地，球状颗粒以露出电子照相用辊的表面的各球状颗粒的“平面”和“与通过与电子照相用辊的轴正交的截面的轴中心并且朝向电子照相用辊的周面的直线正交且与电子照相用辊的周面相切的平面”形成锐角的内角的方式保持在弹性层中。

图2示出根据本发明的充电辊的表面用电子显微镜的观察。因而，各球状颗粒具有的平面以其倾斜成相对于电子照相用辊的表面为锐角的内角的状态露出电子照相用辊的表面。这里，各球状颗粒具有的平面是指例如，具有10μm²以上的宽度和沿垂直于其面内的平面的方向高低差为0.5μm以下的部位。

除了由于露出表面的球状颗粒形成的凸部(下文中也为“通过球状颗粒形成的凸部”)以外，如图2中所示，具有与通过此类球状颗粒形成的凸部基本上相同的高度以下的凸部也可能存在于根据本发明的电子照相用辊的表面上。

在根据本发明的电子照相用辊的外周面的面积认为是100％时，由露出表面的球状颗粒的表面所占据的面积可以优选为1％以上且30％以下的比例。

此外，为了详述球状颗粒如何露出表面，在图1中给出在沿与本发明的电子照相用辊的轴正交的方向的截面中其表面附近的示意图。

如图1中所示，树脂粘结剂12和用于使辊表面粗糙化的球状颗粒11露出电子照相用辊的表面，并且球状颗粒各自具有至少一个平面。各球状颗粒具有的平面以其朝向与辊圆周相切的平面14(微观上，通过对应于电子照相用辊的平均外径的平面)倾斜这样的状态露出表面。通过各球状颗粒的平面和与电子照相用辊的周面接触的平面14形成的角度形成锐角的内角13。也就是说，与辊周面相切的平面和各球状颗粒具有的平面形成锐角的内角，所述与辊周面相切的平面与通过电子照相用辊的轴中心并且朝向电子照相用辊的周面的直线正交。在下文中所描述的那些中，各球状颗粒的平面相对于与辊周面相切的平面形成的锐角的内角也简称为“倾斜平面的角度”，所述与辊周面相切的平面与通过电子照相用辊的轴并且朝向电子照相用辊的周面的直线正交。

<倾斜平面角度的测量>

倾斜平面的角度可以由电子照相用辊的表面的三维观察图像来计算。作为此类观察用显微镜，可以使用激光显微镜VK8700(由KeyenceCo.制造)。

在约300μm×300μm的视野中观察的电子照相用辊的表面的图像，通过使用激光显微镜附属的软件来分析从而获得粗糙度曲线。这里，电子照相用辊的表面的线粗糙度的平均线对应于在与辊周面相切的平面上的线段，所述与辊周面相切的平面与通过电子照相用辊的轴并且朝向电子照相用辊的周面的直线正交。因此，计算出通过各球状颗粒的倾斜平面上的线段和电子照相用辊的表面的线粗糙度的平均线形成的角度。通过该方法，对球状颗粒的平面(其为露出弹性层的表面的球状颗粒的平面)露出电子照相用辊的表面的该表面上的100个点处测量倾斜平面的角度，并且这些的算术平均值取作一个电子照相用辊的倾斜平面的角度。

然后，在本发明中，倾斜平面的角度值可以优选为约4°至30°，和特别地5°至20°。

图3中，对于倾斜平面露出其表面的电子照相用辊、不具有平面的真球颗粒露出其表面的电子照相用辊和没有颗粒露出其表面并且具有平滑表面的电子照相用辊各自示出静摩擦系数和动摩擦系数。除了露出表面的倾斜平面是否存在于表面上以外，这些全部是共同的辊。静摩擦系数和动摩擦系数通过下述方法测量。

<摩擦系数的测量>

如何测量摩擦系数的实例(概要)示于图4中。该测量方法为当要测量的构件具有辊形状时优选的方法，并且为基于欧拉带(Euler’sbelt)公式的方法。为要测量的构件的充电辊41和带42以规定的角度(θ)相互接触。带在其一端部与测量部(荷重计43和记录仪44)连接并且在其另一端部与砝码45连接。当在该状态下充电辊沿规定方向在规定速度下旋转，在测量部测量的力由F(g)表示和砝码质量由W(g)表示时，摩擦系数(μ)根据下述表达式求得。

μ＝(1/θ)1n(F/W)

通过该测量方法获得的图的实例在图5中示出。在电子照相用辊旋转之后即刻求得的值为其开始旋转所必须的力，并且随后的值是辊继续旋转所必须的力。在旋转开始点(即，在t＝0的时间点)的力取作静摩擦力，另外在8≤t(秒)≤10时间段内的平均值取作动摩擦力。

作为带的材料，使用聚酯膜(厚度：100μm；宽度：30mm；长度：180mm；商品名：LUMILARS10,#100；购自TorayIndustries,Inc.)，并且在100g的荷重、115rpm的转数和100次/秒的数据存储间隔下进行测量。从在这些类条件下获得的动摩擦力和静摩擦力，计算动摩擦系数μD和静摩擦系数μS。

如图3中所示，在真球颗粒露出表面的辊中，静摩擦系数μS和动摩擦系数μD都小，在没有球状颗粒露出表面的辊中，静摩擦系数μS和动摩擦系数μD都大。另一方面，在源自存在的球状颗粒的倾斜平面露出表面的辊中，动摩擦系数μD像真球颗粒露出表面的电子照相用辊一样小，静摩擦系数μS像没有球状颗粒露出表面的电子照相用辊一样大。

从这些结果中，推测本发明的电子照相用辊通过如下所述的机理可以防止任何污染物附着至其并且还可以防止其自身在旋转初期滑移。

首先，从动摩擦系数小的试验的结果中推测，当电子照相用辊旋转时，如图6中所示，其与感光构件61在具有倾斜平面的球状颗粒的边缘处为多点接触。因为动摩擦系数小，即使在混入任何污染物时，当电子照相用辊旋转时也防止此类污染物对其摩擦。

此外，从动摩擦系数大的试验的结果中推测，当电子照相用辊静止时，如图7中所示，其与感光构件在具有倾斜平面的球状颗粒的平面处为多面接触。因为动摩擦系数大，所以防止电子照相用辊滑移，因为其随着感光构件的旋转而从动旋转。

预期在旋转时和静止时的接触状态的变化引起相对于具有倾斜平面的球状颗粒是相对柔软的树脂粘结剂变形。此外，认为，树脂粘结剂对于像在旋转时的任何高频率刺激难以变形而对于像在静止时的任何低频率刺激容易变形的树脂粘结剂的性质带来在旋转时和静止时接触状态的变化。

出于上述原因，如所认为的，可以防止发生由于调色剂等的附着而引起的任何不良图像，并且还可以防止发生当辊与转鼓型感光构件接触而从动旋转时由在旋转初期的滑移引起的任何带电不均匀。此外，在根据本发明的电子照相用辊中，静摩擦系数μS与动摩擦系数μD的比例即μS/μD可以优选大于1.4。

如下所述详细地说明根据本发明的电子照相用辊的构成。作为电子照相用辊的形式，其可以包括如图8所示，设置有导电性支承体81和作为表面层的弹性层82的充电辊。

[弹性层]

作为表面层的弹性层至少包含树脂粘结剂，并且还将各自在外周面上具有平面的球状颗粒以该平面的一部分或全部露出弹性层的表面的方式保持。这使得弹性层的表面即电子照相用辊的表面粗糙化。

<树脂粘结剂>

树脂粘结剂不特别限定，只要其可以在电子照相用辊的实际使用温度的范围内赋予具有弹性层以橡胶弹性即可。

下面给出树脂粘结剂的具体实例：通过配混原料橡胶与交联剂获得的热固性橡胶材料，其原料橡胶包括天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、乙丙三元共聚物橡胶(EPDM)、表氯醇均聚物(CO)、表氯醇-环氧乙烷共聚物(ECO)、表氯醇-环氧乙烷-丙烯酸类缩水甘油醚三元共聚物(GECO)、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、丙烯腈-丁二烯共聚物的氢化产物(H-NBR)、氯丁橡胶(CR)和丙烯酸类橡胶(ACM、ANM)；和热塑性弹性体如聚烯烃类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体和氯乙烯类热塑性弹性体；可以使用任意这些。任意这些可以单独或以两种以上的组合使用。

向弹性层中，可以添加作为添加剂的导电剂，以用于控制弹性层的电阻的目的。也可以向其中任选地添加通常用作橡胶的配混剂的填料、加工助剂、抗氧化剂、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂、交联延迟剂、分散剂、增塑剂和软化剂等。

<球状颗粒>

球状颗粒可以优选具有平均粒径为3μm至50μm。只要它们的平均粒径为3μm以上，则可以防止由于粒径小而导致的与感光构件的接触面积增加。此外，只要它们的平均粒径为50μm以下，则可以防止由于粒径太大而导致的任何带电的缺陷在图像上被看到。作为进一步的优选范围，球状颗粒可以具有平均粒径为4μm至20μm。

作为球状颗粒的平均粒径，将采用通过下述方法获得的体积平均粒径。

将表面层在500μm的长度上以20nm的间隔的任意点处通过使用聚焦离子束加工设备(FB-2000C；由HitachiLtd.制造)切割，并且在电子显微镜上拍照它们的截面图像。然后，拍摄的像球状颗粒的图像以20nm的间隔组合在一起以计算立体的颗粒形状。对球状颗粒的任意的100个颗粒进行操作，并且将这些取作测量的对象颗粒。具有由获得的单个的立体的颗粒形状计算的体积的颗粒的球当量直径取作体积平均粒径，并且将全部对象颗粒的体积平均粒径的平均值取作体积平均粒径。

球状颗粒的材料可以包括例如，丙烯酸类树脂、聚丁二烯树脂、聚苯乙烯树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、尼龙树脂、氟类树脂、硅酮树脂、环氧树脂和聚酯树脂。为了增强本发明的效果，优选使用与树脂粘结剂相比相对较硬的球状颗粒。

作为将树脂粘结剂、其添加剂和球状颗粒的捏合的方法，可用的是利用密闭式捏合机如班伯里混炼机、混合混炼机或加压捏合机的方法和利用开放式捏合机如开炼辊的方法。

作为通过捏合获得的捏合产物在导电性支承体上形成为层的方法，可以使用成形方法如挤出成型、注射成型或压缩成型。考虑到例如使对此的加工有效，优选要成为弹性层的捏合产物与导电性支承体一体化挤出的十字头挤出。其后，在需要使树脂粘结剂交联时，优选经过如成型交联、硫化罐交联、连续交联、远红外或近红外交联或者诱导热交联等交联的步骤。

在球状颗粒不露出由此成型的弹性层的表面的情况下，可以进行研磨。进行研磨可以使表面平滑或者精确地修饰其轮廓。作为研磨方法，可以使用纵向研磨体系或切入式研磨体系。纵向研磨体系为其中短磨轮移动至辊表面以研磨其表面的方法。与之相对地，切入式研磨体系是其中使用宽度比弹性层的长度大的磨轮并且使磨轮沿磨轮的径向前进以进行研磨的方法。优选切入式研磨体系，因为可以使加工时间更短。

表面处理可以进一步通过用紫外线或电子射线照射来进行，以便例如使弹性层表面非附着并防止弹性层从其内部引起任何渗出或喷霜。

[如何生产来自球状颗粒的倾斜平面露出表面的电子照相用辊]

作为根据本发明的来自球状颗粒的倾斜平面露出表面的电子照相用辊的生产方法，例举下述(A)至(C)方法。

(A)其中将具有倾斜平面的球状颗粒例如半球状的球状颗粒预先与树脂粘结剂混合随后成形的方法。

(B)其中具有倾斜平面的球状颗粒例如半球状的球状颗粒以其半球的平面朝向外侧的方式附着至弹性层的表面的方法。

(C)其中将露出表面的球状颗粒后加工以形成倾斜平面的方法。

其中将半球状的球状颗粒预先与树脂粘结剂混合随后成形的上述方法(A)的方法，可能难以根据成形方法来控制半球状的球状颗粒的露出状态或半球的倾斜平面的倾斜角度。

其中半球状的球状颗粒以其半球的平面朝向外侧的方式附着至弹性层的表面的上述方法(B)的方法，可能使附着至半球状的球状颗粒的表面的步骤复杂化。

其中将露出表面的球状颗粒后加工以形成倾斜平面的上述方法(C)的方法，可以提供倾斜平面和与电子照相用辊的周面相切的假设平面形成的均匀内角，并且可以说是优选的方法。此外，半球状的球状颗粒也可以通过日本专利申请特开No.2001-278746中公开的方法来产生。

代替地，最优选的方法[下文中“方法(D)”]为其中包含树脂粘结剂和已经分散于树脂粘结剂中的球状颗粒的层形成于导电性支承体的周面上，并且该层的表面通过使用辊状磨轮实施切入式研磨的方法。更具体而言，优选方法(D)包括下述步骤(D-i)至(D-iii)：

(D-i)在辊状导电性支承体上形成由丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂构成的球状颗粒已经分散于其中的、包含NBR或CO、ECO或GECO等表氯醇橡胶作为树脂粘结剂的层的步骤；

(D-ii)以使其旋转轴平行于辊状导电性支承体的旋转轴的方式配置辊状磨轮的步骤；和

(D-iii)形成于导电性支承体上的包含球状颗粒和树脂粘结剂的层的表面借助于磨轮研磨，从而使各球状颗粒的至少一部分露出层的表面并且同时在球状颗粒的外周面上形成平面。

根据该生产方法，可以容易地获得球状颗粒的各倾斜平面的至少一部分露出表面的电子照相用辊。

在上述方法(D)中，作为使用的球状颗粒的材料，优选为能够使各球状颗粒的一部分被研削和在步骤(D-iii)中形成平面的材料。为此，优选球状颗粒具有小的艾氏(Izod)冲击强度(ASTMD256)。此外，对于使研削表面具有倾斜平面，优选球状颗粒具有大的拉伸模量(ASTMD638)。具体而言，作为球状颗粒，优选使用具有20×10³kg/cm²以上的拉伸模量和5kg·cm/cm以下的艾氏冲击强度、特别地30×10³kg/cm²以上的拉伸模量和2kg·cm/cm以下的艾氏冲击强度的那些。具有这些物性的材料可以包括丙烯酸类树脂和苯乙烯树脂。

通过使露出表面的各球状颗粒的平面和与通过与电子照相用辊的轴正交的截面的轴且朝向电子照相用辊的周面的直线正交的并且与电子照相用辊的周面相切的平面形成的锐角的内角也以通过选择在上述步骤(D-iii)中的研磨用条件来控制。

具体而言，倾斜平面的角度可以根据需要通过控制例如硫化橡胶辊的旋转速度和辊状磨轮的旋转速度即研磨速度，以及具有包含球状颗粒和作为树脂粘结剂的硫化橡胶并且覆盖辊状导电性支承体的周面的层的硫化橡胶辊来改变。

例如，可以优选借助于专用于橡胶辊的圆筒研削盘(商品名：LEO-600-F4L-BME，由MinakuchiMachineryWorksLtd.制造)并且在如下所示的加工条件下来进行研磨。作为磨轮，优选使用如GC等的硬磨轮材料作为磨轮的材料并且用具有砂砾为#80以下的磨粒的粗粒磨轮进行研磨。此外，作为硫化橡胶的硬度，优选辊为柔软的，只要球状颗粒不从粘结剂脱落即可，并且优选使用具有辊橡胶显微硬度为75以下的辊。对于沿磨轮和工件的旋转方向的相对速度，优选为高的，并且优选其设定为40m/min以上。对于其沿磨轮和工件的接近方向的相对速度，也优选为高的，并且优选其设定为10m/min以上。在沿接近方向的距离变得最短和辊已经开始具有期望的外径之后，优选立即向后移动磨轮以缩短辊和磨轮之间的接触时间。

已知为用于使电子照相用辊粗糙化的目的的颗粒的聚乙烯树脂或尼龙树脂的球状颗粒具有大于5kg·cm/cm的艾氏冲击强度，并且在研磨时不切割，其中难以形成倾斜平面。此外，类似于聚氨酯树脂或各种橡胶的球状颗粒的情况，它们具有小于20×10³kg/cm²的拉伸模量以及5kg·cm/cm以下的艾氏冲击强度，因而研磨表面变成水平的并且不形成任何倾斜平面。

拉伸模量和艾氏冲击强度不能对大的球状颗粒进行测量，因而它们可以对由于颗粒相同材料制成的试验片进行测量。艾氏冲击强度根据ASTMD256来测量，和拉伸模量根据ASTMD638来测量。

作为树脂粘结剂，其可以优选为主要由具有接近于丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂的极性(SP值)的NBR或表氯醇橡胶构成的树脂粘结剂。与其中使用极性远的树脂粘结剂的情况相比，球状颗粒在研磨时可以从表面较少地脱落。

在包括树脂粘结剂、添加至其的添加剂和球状颗粒的弹性层原料的体积假设为100％时，球状颗粒可以优选为1％以上且30％以下的体积比率。

关于研磨步骤，在本发明中，优选在强的剪切力下在短时间内进行研磨，只要可以获得期望的表面粗糙度即可。这样做能够使球状颗粒避免具有水平的研磨面。

[导电性支承体]

导电性支承体的材料可以包括例如，金属或其合金，如铁、铜、不锈钢、铝和镍。为了与弹性层粘接的目的，导电性支承体也可以为涂布有粘合剂的支承体，并且也可以使用这样的支承体。粘合剂可以包括由引入导电剂的热固性树脂或热塑性树脂构成的那些。可用的为聚氨酯树脂类、丙烯酸类树脂类、聚酯树脂类、聚醚树脂类或环氧树脂类粘合剂。

[电子照相用辊的物性]

根据本发明的电子照相用辊的电阻和表面粗糙度，当其用作接触充电用辊时可以为任何值，只要它们是在接触充电用辊中一般所要求的即可。具体而言，它们可以为如下所示的值。

其可以具有在温度23℃和相对湿度50％的环境下约1×10⁴Ω至1×10⁸Ω的电阻。作为其表面粗糙度，其可以具有表面的十点平均粗糙度Rzjis为2μm以上且30μm以下，和表面的凹凸平均间隔Rm为15μm以上且150μm以下。作为表面的十点平均粗糙度Rzjis和表面的凹凸平均间隔Rm，可以采用通过根据JISB0601-2001表面粗糙度的标准的测量方法得到的值。这些可以通过使用表面轮廓分析仪SE-3400(由KosakaLaboratoryLtd.制造)来测量。这里，Sm为通过在测量长度中的十点处测量凹凸间隔而求得的值。Rzjis和Sm通过在随机地6点处测量电子照相用辊的表面求得，并且可以使用求得的平均值。

[电子照相设备]

图9为其中根据本发明的电子照相用辊用作充电辊的电子照相设备的截面图。电子照相设备具有感光构件401、给该构件静电地充电的充电辊402、从中发出用于形成潜像的光408的曝光单元(未示出)、显影装置403、转印调色剂图像至转印材料404的转印装置405、清洁刮板407和定影装置406等。感光构件401为在导电性基体上具有感光层的转鼓型。将感光构件401沿箭头所示的方向在规定的圆周速度下旋转地驱动。将充电辊402在规定的加压力下压向感光构件401，由此与其接触配置。充电辊402追随感光构件的旋转而从动旋转，并且将规定的电压从充电电源413施加至其以给感光构件401静电地充电至规定的电位。作为在感光构件401上形成潜像的潜像形成单元，例如，使用曝光单元如激光束扫描器。由此均匀带电的感光构件401依照图像信息曝光从而于其上形成静电潜像。显影装置403具有与感光构件401接触设置的接触型显影辊。使静电潜像利用已经静电地处理以具有与感光构件的带电极性相同的极性的调色剂通过反转显影而可视化且显影为调色剂图像。转印装置405具有接触型转印辊。调色剂图像从感光构件401转印至转印材料404如普通纸。清洁刮板407机械地擦除并收集感光构件401上残留的任何转印残余调色剂。定影装置406由保持加热的辊等构成，并且将已经转印的调色剂图像定影至转印材料404。

图10为具有根据本发明的充电辊402、感光构件401、显影装置403和清洁刮板407等一体化连接并且构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体的处理盒的截面图。

根据本发明的电子照相用辊适合作为如上所述的电子照相设备和处理盒的接触充电用的充电辊。

实施例

实施例1

(弹性层用未硫化橡胶组合物1的制备)

以下示出的材料借助于6升压力捏合机(产品名：TD6-15MDX；由ToshinCo.,Ltd.制造)以70vol.％的填充率和30rpm的叶片转数混合16分钟，从而获得A-捏合的橡胶组合物。

表1

接下来，将以下示出的材料借助于辊直径为12英寸的开炼辊在10rpm的前辊转数和8rpm的后辊转数和2mm的辊间隙下进行左右切割总计20次来混合。其后，辊间隙变为0.5mm以进行10次薄通，从而获得弹性层用未硫化橡胶组合物1。

表2

(弹性层的形成)

将直径5mm和长度252mm的圆柱状导电性芯轴(由钢制成并且在其表面上镀有镍)在其圆柱面的沿轴向226mm的中央部涂布有导电性硫化粘合剂(METALOCU-20，购自ToyokagakuKenkyushoCo.,Ltd.)，随后在80℃下干燥30分钟。在该实施例中，涂布有导电性粘合剂的圆柱状导电性芯轴用作导电性支承体。接下来，上述未硫化橡胶组合物1在围绕导电性支承体同轴地并且以圆筒形来成形的同时通过利用十字头的挤出与导电性支承体一起挤出，从而生产具有导电性支承体和涂布于其外周上的未硫化橡胶组合物1的直径7.8mm的未硫化橡胶辊。作为挤出机，使用具有45mm(Φ45)的筒体直径和20的L/D的挤出机，在挤出时对于头将温度控制为90℃、对于筒体将温度控制为90℃和对于螺杆将温度控制为90℃。由此成形的未硫化橡胶辊在其两端部切割，从而使其弹性层部分的沿其轴向的长度为228mm。其后，将其借助于电炉在160℃下加热40分钟，从而获得硫化橡胶层。

所得硫化橡胶辊借助于切入式研磨机(商品名：“专用于橡胶辊的CNC研磨盘，LEO-600-F4L-BME”；由MinakuchiMachineryWorksLtd.制造)对其表面实施研磨，从而获得具有端部直径7.35mm和中央部直径7.50mm的冠状形状的弹性层的研磨完成的橡胶辊。使用磨轮(商品名：“GrindingWheelGC-60-B-VRG-PM”；由NoritakeCo.,Limited制造)在2,800rpm的磨轮旋转速度、333rpm的辊旋转速度和相对于硫化橡胶辊的直径方向30mm/分钟的研磨速度的条件下进行研磨。

(弹性层的电子射线处理)

研磨完成的橡胶辊用电子射线对其表面照射以进行固化处理，从而获得电子照相用辊1。在用电子射线照射时，使用最大加速电压为150kV和最大电流为40mA的电子射线照射设备(由IwasakiElectricCo.,Ltd.制造)，并且在照射时进行氮气吹扫。处理条件为加速电压：150kV，电流：35mA，处理速度：1m/min和氧浓度：100ppm。

通过激光显微镜VK8700(由KeyenceCo.制造)观察电子照相用辊1的表面，发现具有倾斜平面的球状丙烯酸类树脂颗粒露出表面。与电子照相用辊1的周面相切的平面和具有倾斜平面的球状颗粒的平面之间形成的锐角的内角为10°。此外，关于通过前述方法测量的静摩擦系数、动摩擦系数和十点平均粗糙度Rzjis，静摩擦系数为0.67，动摩擦系数为0.34和Rzjis为6.8μm。

[评价1：对由于旋转初期的滑移引起的图像不均匀的评价]

使用电子照相用辊1，以下述方式进行图像评价。

首先，作为用于评价的电子照相设备，使用改造为具有记录介质进给速度为200mm/sec的高速度的电子照相设备(商品名：LBP7200C；由CANONINC.制造)。此外，将电子照相设备用的黑色处理盒的充电辊的轴承改造为可安装具有比正规充电辊小的直径的充电辊。然后，电子照相用辊1作为充电辊安装在如此改造的处理盒中。该处理盒安装至电子照相设备。

如上所述，关于用于评价的电子照相设备，使其记录介质进给速度高于普通的，并且还使充电辊的直径更小。这提供更趋于引起由于辊滑移导致的图像不均匀的条件。

作为评价用图像，复制半色调图像(其中宽度为1点和间隔为2点的横线沿垂直于感光构件的旋转方向的方向画出的中间浓度的图像)。关于此类半色调图像，复制两种图像，即通过用激光曝光图案抖动而图像处理的实际使用图像和以使由于充电辊引起的任何图像不均匀更容易辨识出而尚未图像处理的研究目的的图像，从而根据下述标准进行评价。

A：在尚未图像处理的半色调图像中，未观察到任何横带状图像不均匀。

B：在尚未图像处理的半色调图像中，在充电辊沿其周长的周期中轻微观察到横带状图像不均匀，但是在图像处理过的半色调图像中，在充电辊沿其周长的周期中未观察到任何横带状图像不均匀。

C：在尚未图像处理的半色调图像中，在充电辊沿其周长的周期中观察到横带状图像不均匀，但是在图像处理过的半色调图像中，在充电辊沿其周长的周期中未观察到任何横带状图像不均匀。

D：在图像处理过的半色调图像中，在充电辊沿其周长的周期中观察到横带状图像不均匀性。

在该评价中，在充电辊沿其周长的周期中的横带状图像不均匀已知在充电辊和感光构件之间的驱动之前的接触位置处出现。结果，关于在旋转初期由于辊滑移引起的图像不均匀，电子照相用辊1评价为“A”。

[评价2：对由于污染物的附着引起的图像不均匀的评价]

使用电子照相用辊1，以下述方式进行图像评价。在该评价中，使用与评价1中所用的相同的电子照相设备。

设定使污染物附着至充电辊的耐久条件以致电子照相设备在一张上复制图像时停止和形成图像的操作在10秒后再次开始，并且重复该驱动以在15,000张上形成电子照相图像。复制的图像为以它们的图像形成面积的1面积％各自随机地打印在A4-尺寸纸上的图像。

在此类耐久试验之后，作为评价用图像，复制两种图像，即已经图像处理的半色调图像和尚未图像处理的半色调图像，从而根据下述标准进行评价。

A：在尚未图像处理的半色调图像中，未观察到任何纵线状图像不均匀。

B：在尚未图像处理的半色调图像中，轻微观察到纵线状图像不均匀，但是在图像处理过的半色调图像中，未观察到任何纵线状图像不均匀。

C：在尚未图像处理的半色调图像中，观察到纵线状图像不均匀，但是在图像处理过的半色调图像中，未观察到任何纵线状图像不均匀。

D：在图像处理过的半色调图像中，观察到纵线状图像不均匀。

在该评价中，纵线状图像不均匀已知对应于在污染物附着至充电辊的表面的不均匀。结果，关于由于污染物的附着引起的图像不均匀，电子照相用辊评价为“A”。

实施例2-8

除了代替在实施例1中的球状颗粒，颗粒的种类、它们的平均粒径和它们添加的质量份如下表7中所示改变以外，以与实施例1相同的方式生产实施例2-8的电子照相用辊。这些以相同方式评价。当颗粒的种类和平均粒径改变时，使用下述球状颗粒。

表3

实施例9

除了代替在实施例1中的电子射线处理，进行紫外线处理以外，实施例9的充电辊以与实施例1相同的方式生产。其以相同方式评价。在用紫外线照射时，使用低压汞灯(商品名：GLQ500US/11；由HarisonToshibaLightingCorporation制造)，并且在充电辊旋转的同时均匀照射表面。设定紫外线的光量为：在254nm传感器中的感光度为8,000mJ/cm²。

实施例10

除了未硫化橡胶组合物1改变为下述未硫化橡胶组合物2以外，根据实施例10的电子照相用辊以与实施例1相同的方式生产。其以相同方式评价。

(弹性层用未硫化橡胶组合物2的制备)

将以下示出的材料借助于6升压力捏合机(产品名：TD6-15MDX；由ToshinCo.,Ltd.制造)以70vol.％的填充率和30rpm的叶片转数混合16分钟，从而获得A-捏合的橡胶组合物。

表4

接下来，将以下示出的材料借助于辊直径为12英寸的开炼辊在8rpm的前辊转数和10rpm的后辊转数和2mm的辊间隙下进行左右切割总计20次来混合。其后，辊间隙变为0.5mm以进行薄通10次，从而获得弹性层用未硫化橡胶组合物2。

表5

实施例11

(弹性层用未硫化橡胶组合物3的制备)

除了在制备未硫化橡胶组合物1时，不添加球状颗粒以外，以与未硫化橡胶组合物1的制备相同的方式制备未硫化橡胶组合物3。

(弹性层的形成)

具有导电性支承体和涂布于其外周上的未硫化橡胶组合物3的7.8mm直径的未硫化橡胶辊以与实施例1相同的方式生产。

由丙烯酸类树脂构成和平均粒径为8μm的半球状的球状颗粒全部铺展由聚四氟乙烯(PTFE)制成的片材上，然后使未硫化橡胶辊沿着所述片材向下翻滚，由此半球状的球状颗粒从由PTFE制成的片材转移至未硫化橡胶辊的表面。

作为半球状的球状颗粒全部铺展由PTFE制成的片材上的条件，将颗粒以半球的平面朝向由PTFE制成的片材和当从上面观察由PTFE制成的片材时铺展上面的半球状的球状颗粒的面积比率为10面积％的方式铺展。未硫化橡胶辊沿着由PTFE制成的片材在100mm/秒的速度下在对辊的两端施加500g的荷重下向下翻滚。

由此使半球状的球状颗粒附着至其表面的未硫化橡胶辊在其两端部切割从而制成沿其轴向具有228mm宽度的弹性层部分，其后在160℃下的电炉中实施热处理40分钟，从而获得硫化橡胶辊。

(弹性层的电子射线处理)

将该硫化橡胶辊以与实施例1相同的方式对其表面进行电子射线处理，从而获得实施例11的充电辊。关于该实施例11的充电辊，与实施例1相同的方式进行评价。

比较例1和2

除了不添加在实施例1和8中的球状颗粒以外，分别以与实施例1和8相同的方式生产比较例1和2的充电辊。这些以相同方式评价。

比较例3-5

除了代替在实施例1中的球状颗粒，颗粒的种类、它们的平均粒径和它们添加的质量份如下表6中所示改变以外，以与实施例1相同的方式生产比较例3-5的充电辊。这些以相同方式评价。作为球状颗粒，使用下述颗粒。

表6

表7

表8

从如表8中所示的实施例和比较例之间的比较中，可以看出，在使具有倾斜平面的颗粒露出其表面的充电辊中，改善了由于滑移引起的图像不均匀和由于污染物引起的图像不均匀。可以进一步看到，静摩擦系数越高，由于滑移引起的图像不均匀的改善效果越高，以及动摩擦系数越低，由于污染物引起的图像不均匀的改善效果越高。

在比较例1中，因为弹性层不包含任何球状颗粒导致高动摩擦系数，由于污染物引起的纵线状图像不均匀评价为“D”。在比较例2中，进行紫外线处理，与比较例1中的电子射线处理相比，这降低摩擦系数，并且由于滑移引起的横带状图像不均匀由于低的静摩擦系数而如此多以致于评价为“D”。在比较例3中，使露出至表面的二氧化硅球状颗粒保持其颗粒原样的形状，因而由于滑移引起的横带状图像不均匀由于低的静摩擦系数而如此多以致于评价为“D”。

在比较例4中，硅酮树脂的球状颗粒在研磨时脱落，因此辊表面具有由已经脱落的硅酮树脂球状颗粒形成的空穴，因而像其中弹性层不包含任何球状颗粒的情况一样导致高动摩擦系数，因而由于污染物引起的纵线状图像不均匀评价为“D”。在比较例5中，聚氨酯树脂的球状颗粒的研磨过的表面保持平行于与充电辊的周面相切的平面，因而导致高动摩擦系数，因而由于污染物引起的纵线状图像不均匀评价为“D”。

本申请要求于2012年1月18日提交的日本专利申请No.2012-008344的权益，据此通过引用方式将其以其整体引入此处。

附图标记说明

11用于使表面粗糙化的球状颗粒

12树脂粘结剂

13锐角的内角

14与辊圆周相切的假设平面

Claims (14)

1.一种电子照相用辊，其包括导电性支承体和作为表面层的弹性层，其特征在于：

所述弹性层将各自在外周面上具有平面的球状颗粒以所述平面的一部分或全部露出所述弹性层的表面的方式保持，和其中：

露出所述弹性层的表面的各所述球状颗粒的平面，和与通过与所述电子照相用辊的轴正交的截面中的轴中心并朝向所述电子照相用辊的周面的直线正交并且与所述电子照相用辊的周面相切的平面形成锐角的内角。

2.根据权利要求1所述的电子照相用辊，其中：

所述锐角的内角为4°至30°。

3.根据权利要求2所述的电子照相用辊，其中：

所述锐角的内角为5°至20°。

4.根据权利要求1所述的电子照相用辊，其中：

所述球状颗粒具有体积平均粒径为3μm至50μm。

5.根据权利要求1所述的电子照相用辊，其中所述弹性层包括树脂粘结剂。

6.根据权利要求5所述的电子照相用辊，其中所述树脂粘结剂包括丙烯腈-丁二烯共聚物或表氯醇橡胶。

7.根据权利要求1所述的电子照相用辊，其中所述球状颗粒包括丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂。

8.根据权利要求1所述的电子照相用辊，其中所述电子照相用辊是充电辊。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的电子照相用辊的生产方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

在导电性支承体上形成包含分散有球状颗粒的树脂粘结剂的弹性层，和其后

研磨所述弹性层的表面以使各所述球状颗粒的一部分露出所述表面并且同时在各所述球状颗粒的外周面上形成平面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述树脂粘结剂包括丙烯腈-丁二烯共聚物或表氯醇橡胶，和所述球状颗粒包括丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂。

11.一种电子照相设备，其包括充电辊和与所述充电辊接触配置的转鼓型感光构件；

其特征在于，所述充电辊是根据权利要求1-8任一项所述的电子照相用辊。

12.一种处理盒，其包括充电辊和与所述充电辊接触配置的转鼓型感光构件，并且其被构造为可拆卸地安装至电子照相设备的主体；

其特征在于，所述充电辊是根据权利要求1-8任一项所述的电子照相用辊。

13.一种电子照相用辊，其包括导电性支承体和作为表面层的弹性层，其特征在于：

所述弹性层包含树脂粘结剂和用于使所述电子照相用辊的表面粗糙化的球状颗粒；

所述球状颗粒各自在其外周面上具有平面，并且各所述球状颗粒的平面的一部分或全部以朝向所述弹性层的外侧方向的方式露出所述表面层的表面。

14.根据权利要求13所述的电子照相用辊，其中所述电子照相用辊是充电辊。