CN115128921A - 电子照相构件、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电子照相构件、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。电子照相构件包括导电性基体以及包含无机颗粒和粘结剂树脂的弹性层。电子照相构件在电子照相构件的外表面上具有包含无机颗粒的凸部。凸部中包含的无机颗粒的至少一部分露出凸部的表面，并且粘结剂树脂存在于凸部中包含的无机颗粒之间。在沿弹性层的厚度方向的截面中、在第一区域测得的粘结剂树脂的弹性模量E1为1000MPa以上。

Description

电子照相构件、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开涉及电子照相构件、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
近年来，除了其它方面以外，使用电子照相法的电子照相图像形成设备例如复印机、传真机和打印机面临不断增加的对于以低功耗比以往更快地进行多页打印的需求。伴随这些需求，用于电子照相图像形成设备的各种电子照相构件和调色剂所需的性能也变得非常高。特别地，关于对低功耗的需求，作为打印机，定影温度的降低(低温定影)成为主流。伴随该趋势，期望在低温下适当地熔融和定影的调色剂。
当将如上所述的低温定影用调色剂用于反复打印同时还采用公知的电子照相构件时，由于与电子照相构件的摩擦或者伴随摩擦的热和压力，调色剂易于破坏。因此，调色剂组分会粘着并且沉积在与调色剂接触的电子照相构件或图像承载构件的表面上，结果，各组分的原有功能会受到阻碍。该阻碍将使高品质图像的连续输出变得困难。
日本专利申请特开No.2020-170158公开了即使在降低清洁刮板对感光体的接触压力的情况下也可以更可靠地抑制感光体的外表面的污染的显影辊。
本公开的发明人研究了根据日本专利申请特开No.2020-170158的显影辊，并且遇到当通过使用低温定影用调色剂在高温高湿环境下进行多页打印时调色剂粘着至图像承载构件的表面的情况。
发明内容
本公开的至少一个方面涉及提供电子照相构件，其即使在使用低温定影用调色剂的同时在高温高湿环境下长期形成电子照相图像时，也可以用作能够防止调色剂粘着至图像承载构件的表面的显影单元。本公开的另一方面涉及提供有助于高品质电子照相图像的稳定形成的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
根据本公开的一个方面，提供包括导电性基体和弹性层的电子照相构件，弹性层包含无机颗粒和粘结剂树脂，电子照相构件在电子照相构件的外表面上具有凸部，凸部包含无机颗粒，凸部中包含的无机颗粒的至少一部分露出凸部的表面，粘结剂树脂存在于凸部中包含的无机颗粒之间，其中当在沿弹性层(12)的厚度方向的截面中、在第一区域测量粘结剂树脂(14)的弹性模量E1时，弹性模量E1为1000MPa以上，其中第一区域在弹性层的外表面与距离外表面0.1μm深度的位置之间。
根据本公开的另一方面，提供构造为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体的电子照相处理盒，该电子照相处理盒包括上述电子照相构件。
根据本公开的又一方面，提供电子照相图像形成设备，所述电子照相图像形成设备包括构造为承载静电潜像的图像承载构件、构造为使图像承载构件一次带电的充电装置、构造为在一次带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置、构造为通过用调色剂使静电潜像显影而形成调色剂图像的显影单元、和构造为将调色剂图像转印至转印材料的转印装置，其中显影单元包括上述电子照相构件。
参考附图，本公开的进一步特征将从以下示例性实施方案的描述而变得显而易见。
附图说明
图1A为示出根据本公开的电子照相构件的一个实例的示意性截面图，并且图1B为根据本公开的电子照相构件的外表面的放大的示意性截面图。
图2为示出根据本公开的电子照相处理盒的一个实例的示意图。
图3为示出根据本公开的电子照相图像形成设备的一个实例的示意图。
图4为示出本公开中使用的采用紫外线灯的处理设备的示意图。
图5为示出根据本公开的电子照相构件的截面的一个实例的示意图。
图6为根据本公开的实施例1的进行紫外线处理后的电子照相构件的表面的观察照片。
图7为示出本公开的实施例16中使用的电子束照射装置的示意图。
具体实施方式
<电子照相构件>
图1A和1B示出根据本公开的实施方案的电子照相构件。
如图1A中所示，本公开的电子照相构件包括导电性基体11和设置在其外周上的弹性层12。同时，如图1B中所示，该电子照相构件在其外表面上具有凸部15。各凸部15包含无机颗粒13。此外，凸部15中包含的无机颗粒13的至少一部分露出凸部15的外表面，并且粘结剂树脂14存在于凸部15中包含的无机颗粒13之间。
[导电性基体]
可以使用圆柱状或中空圆筒状的导电性芯轴或者通过在该芯轴上形成一层或多层导电性中间层而形成的结构作为导电性基体。
芯轴的形状为圆柱状或中空圆筒状。芯轴由以下导电性物质中的任意者形成：即，金属或合金，例如铝、铜合金和不锈钢；用铬或镍进行镀覆处理的铁；和导电性合成树脂。为了提高对设置在导电性芯轴和基体的外周上的中间层和弹性层等的粘接性的目的，可以在导电性芯轴和基体的表面上涂布公知的粘接剂。
[弹性层]
弹性层为在芯轴上或者隔着中间层在芯轴的外表面上形成的层。本公开的弹性层包含粘结剂树脂和无机颗粒。同时，弹性层可以包含导电性赋予剂和其它添加剂以显示例如电子照相构件所需的导电性和强度等特性。
(粘结剂树脂)
弹性层中的粘结剂树脂优选为具有交联性的橡胶的交联体。二烯系橡胶为这种橡胶的典型实例。
二烯系橡胶的实例包括天然橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)和表氯醇橡胶。
作为后述例如紫外线照射等表面处理的结果，二烯系橡胶有助于弹性层的表面附近的硬度的进一步提高，这归因于二烯系橡胶中包含的双键的交联。
(无机颗粒)
在本公开的电子照相构件中，一部分无机颗粒露出外表面具有的凸部的表面。用于本公开的电子照相构件的无机颗粒仅需要具有一定硬度并且金属化合物等适用于此。金属化合物的实例包括氧化硅、氧化钛、氧化锌、钛酸锶、氧化铝、氧化镁、氧化铜和氧化锡，其通常作为后述的填料和交联助剂等添加至电子照相构件中。在这些物质中，优选使用氧化钛、氧化锌、氧化铝和氧化镁中的任意者，这是因为，通过使一部分无机颗粒露出表面，这些物质可以带来例如电荷赋予性能等额外的效果。
从实现如本公开中讨论的刮除性和橡胶弹性二者的观点，在相对于总量为100质量份的粘结剂树脂为1质量份以上且30质量份以下的范围内使用无机颗粒。此外，使用的无机颗粒的粒径优选为1μm以下。通过将粒径设定为1μm以下，通过无机颗粒的露出而形成的凹凸具有亚微米级的尺寸。因此，可以提高对引起其它构件表面的污染的外部添加剂的刮除性。
这里，“粒径”为借助使用透射型显微镜观察来随机拍摄的无机颗粒中的500个以上的颗粒的测得直径的算术平均值(平均粒径)。在测量直径时，将最大长径Lm和与最大长径垂直的最大宽度Wm的平均值定义为各颗粒的直径，并且通过使用由此获得的值来计算平均粒径。
基本上，通过以适当的累积光量进行后述紫外线处理来促进无机颗粒向凸部的表面的露出。这里，认为进行能量色散型X射线分析(EDX)并且比较基于源自无机颗粒的峰强度算出的电子照相构件的最外表面上的元素量与电子照相组件的内部的元素量的方法，是用于确认无机颗粒露出程度的指标的实例。通过比较从最外表面获得的元素量与从内部获得的元素量，可以表明无机颗粒露出最外表面的程度。
由于电子束以数微米的量侵入，因此无法通过EDX直接确认在最外表面上的露出程度。然而，由于无机颗粒露出最外表面，检测到源自最外表面上的无机颗粒的峰强度高于内部。为此，可以通过比较内部和最外表面的峰强度来确认无机颗粒的露出程度。同时，当将加速电压设定为尽可能低时，电子束的侵入量变得更低，从而便于检测最外表面上的状况。因此，在本公开中采用使用5kV的加速电压的分析。
从使根据本公开的电子照相构件显示充分的调色剂刮除性的观点，就在使用5kV的加速电压进行EDX的情况下算出的最外表面和内部的元素量而言，最外表面上的元素量A优选高于内部的元素量B。同时，外表面上的元素量A更优选为内部的元素量B的130％以上，这是因为该情况表明无机颗粒充分地露出最外表面。
(导电性赋予剂)
可以通过将例如电子导电性物质或离子导电性物质等导电性赋予剂配混至弹性层中来对弹性层赋予导电性。以下物质代表电子导电性物质的实例，即：以例如科琴黑EC和乙炔黑等炭黑为代表的导电性碳材料；橡胶用碳材料，例如超耐磨炉黑(Super AbrasionFurnace)(SAF)、中级SAF(ISAF)、高耐磨炉黑(High Abrasion Furnace)(HAF)、快压出炉黑(Fast Extruding Furnace，FEF)、通用炉黑(General Purpose Furnace)(GPF)、半增强炉黑(Semi-Reinforcing Furnace，SRF)、细粒热裂黑(Fine Thermal)(FT)和中粒热裂黑(Medium Thermal)(MT)；进行氧化处理的颜色(墨)用碳材料；以及例如铜、银和锗等金属及其金属氧化物。在这些物质中，导电性碳材料是特别优选的，这是因为更容易通过使用少量的此类物质来控制导电性。以下物质代表离子导电性物质的实例，即：无机离子导电性物质，例如高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钙和氯化锂；和有机离子导电性物质，例如改性脂肪族二甲基乙硫酸铵和硬脂基乙酸铵。
适当地配混所需量的这些导电性赋予剂中的任意者以达到各电子照相构件所需的导电性。
(其它添加剂)
弹性层可以根据需要进一步包含以颗粒、导电剂、增塑剂、填料、增量剂、交联剂、交联促进剂、硫化助剂、交联助剂、酸接受剂、硬化抑制剂、抗氧化剂和防老化剂等为代表的各种添加剂。可以以在不影响本公开的特征的范围内的量配混这些任选组分中的任意者。
交联剂的实例包括例如粉末硫磺、油处理粉末硫磺、沉淀硫磺、胶体硫磺和分散性硫磺等硫磺产品，以及以例如二硫化四甲基秋兰姆和N,N-二硫代双吗啉等含硫有机化合物为代表的硫系交联剂。
考虑到赋予作为橡胶的良好特性，优选将硫磺的配混比例设定为相对于总计100质量份的粘结剂树脂为0.5质量份以上且2.0质量份以下。同时，当使用含硫有机化合物作为交联剂时，优选将分子中的硫的量调整至在前述范围内的比例。
用于促进交联的交联促进剂的实例包括秋兰姆系促进剂、噻唑系促进剂、硫脲系促进剂、胍系促进剂、次磺酰胺系促进剂、和二硫代氨基甲酸酯系促进剂等。按照达到成形条件和成形物的形状所需的硫化速度来配混适量的交联促进剂。
交联助剂的实例包括例如氧化锌等金属化合物以及例如硬脂酸、油酸和脂肪酸等公知的常规交联助剂。当使用交联助剂时，优选将交联助剂的含量比例设定为相对于总计100质量份的粘结剂树脂为0.1质量份以上且7.0质量份以下。
酸接受剂用于防止在交联的过程中由表氯醇橡胶和CR等产生的含氯气体残留在成品电子照相构件的内部并且防止发生由残留的含氯气体引起的交联抑制或其它构件的污染等。虽然可以使用用作酸受体的各种物质作为酸接受剂，但是优选使用分散性优异的水滑石等。
可用作填料的物质的实例包括氧化锌、二氧化硅、炭黑、滑石、碳酸钙、碳酸镁和氢氧化铝等。通过配混这些填料物质中的任意者，可以期望粘结剂树脂的机械强度的提高。同时，还可以通过使用用作导电性赋予剂的导电性炭黑作为填料如上所述对电子照相构件赋予导电性。按照成形物所期望的特性适当地配混所需量的填料。
关于本公开的电子照相构件在高温环境下打印多页时可以抑制归因于电子照相构件上的划痕或归因于调色剂的粘着的原因，本公开的发明人将在下面陈述观点。
首先，本公开的电子照相构件与常规电子照相构件的区别在于表面附近的粘结剂树脂具有高的硬度并且电子照相构件包括设置有以夹杂高硬度的粘结剂树脂的形式露出表面的无机颗粒的凸部。由于将表面附近的粘结剂树脂设计为非常硬，因此电子照相构件的表面对磨耗等具有优异的耐久性。此外，表面上的粘结剂树脂的硬度的增加使得可以抑制树脂特有的粘性或渗出。结果，对于源自调色剂的粘着或沉积，本公开的电子照相构件也可以显示明显的优越性。
此外，如参考图1B所具体描述地，本公开的电子照相构件在其表面上具有特征。更确切地，在本公开的电子照相构件中，如图1B中所示，弹性层12至少包含无机颗粒13和粘结剂树脂14，并且在其外表面上具有凸部15。同时，凸部15包含无机颗粒13并且粘结剂树脂14存在于无机颗粒13之间。此外，无机颗粒13的至少一部分保持在露出表面的状态。
为此，当使用本公开的电子照相构件作为与电子照相构件接触的构件例如显影单元时，认为这些微细凸部15在例如图像承载构件和调色剂量调节构件等组件的表面上用作刷子，从而显示刮除性或所谓的清洁效果。
同时，为了提高带电稳定性、耐久显影性、流动性和耐久性的目的，通常将金属氧化物例如氧化铝、氧化钛和二氧化硅的细颗粒作为外部添加剂添加至调色剂中。用作调色剂的外部添加剂的这些细颗粒具有非常小的粒径。因此，细颗粒可能由于反复耐久而从调色剂脱离并且沉积在各构件的表面上。因此，细颗粒在一些情况下可能会造成问题。另一方面，这些细颗粒可能会沉积在各构件的表面上，并且由此形成的沉积物可以用作凹凸的起点，以发生源自调色剂的粘着。此外，由于这些细颗粒包含金属氧化物，极其难以通过使用常规树脂颗粒的柔软凹凸等将这些沉积物刮除。
在本公开的电子照相构件中，将上述凸部中的粘结剂树脂设计为提供高硬度。此外，将无机颗粒保持在露出凸部的状态。因此，露出凸部的无机颗粒可以直接作用于源自调色剂的金属氧化物细颗粒的沉积物并且将沉积物有效地刮除。同时，由于存在于无机颗粒之间的粘结剂树脂具有高硬度，即使在打印大量纸张的情况下，即，在很多摩擦机会的情况下，也可以使无机颗粒保持在表面上并且在耐久期间维持刮除性。该效果可以抑制污垢在图像承载构件和调色剂量调节构件的表面上的累积。认为这是可以通过本公开的电子照相构件来抑制在图像上发生不利影响的原因。
此外，在本公开的构成中，如先前所讨论的，电子照相构件的表面附近具有高硬度。尽管如此，电子照相构件的内部保持柔软性，因此电子照相构件可以以高水平抑制由于刮擦导致的图像承载构件等的表面上的划痕以及对调色剂的损伤。
通常将调色剂设计为具有数微米的粒径。因此，作为距离与调色剂接触的电子照相构件的外表面的深度，通过将距离外表面1.0μm深度的位置处的柔软性维持在相同的量级，可以抑制由于与调色剂的反复摩擦导致的调色剂的劣化，并且显著地减少成膜和其它问题的发生。
更确切地，在沿弹性层的厚度方向的截面中、在第一区域测得的粘结剂树脂的弹性模量E1为1000MPa以上。这里，第一区域为弹性层的外表面与距离弹性层的外表面0.1μm深度的位置之间的区域。同时，弹性层的截面中的第二区域的弹性模量E2可以优选为弹性模量E1的80％以下。这里，第二区域为距离外表面1.0μm深度的位置与距离弹性层的外表面1.1μm深度的位置之间的区域。更优选弹性模量E2为弹性模量E1的50％以下。此外，当弹性模量E2为100MPa以下时，第二区域具有充分的弹性。由此，发明人发现弹性层表现出刮除性的进一步提高。
这里，由于位于最外表面的凸部的正下方的第二区域保持弹性，因此同时实现具有高硬度的凸部和其基部的柔性的功能。因此，认为表现出在仅有硬表面的情况下不会存在的额外的刮除性。这里，在确定第一区域和第二区域时，词语“弹性层的外表面”意指弹性层的外表面的无机颗粒未露出的部分，即，弹性层的凸部以外的外表面。
(弹性层的形成)
关于形成弹性层的方法，可以引用通过按照各种成形法将如上所述的弹性层的材料在适当的温度下加热固化适当的时间来在基体上形成弹性层的方法，所述成形法的实例包括挤出成形、压制成形、注射成形、液体注射成形和浇铸成形等。更确切地，可以通过将未固化的弹性层形成材料注入其中设置有基体的圆筒型模具内然后将该材料加热固化而在基体的外周上形成弹性层。
(表面处理)
对按照上述方法形成的弹性层进行表面处理，由此除去最外表面上的粘结剂树脂的部分。因此，可以在弹性层的最外表面上形成包含无机颗粒和粘结剂树脂的凸部，并且使构成各凸部的无机颗粒的至少一部分露出凸部的表面。
为了实现本公开的电子照相构件的构成，需要选择和进行适当的表面处理方法。进行电子照相构件的表面处理的通常的模式包括表面研磨、电晕处理、火焰处理、紫外线处理和电子束处理等。在这些模式中，本公开的发明人选择紫外线处理作为用于提供本公开的电子照相构件的构成的最佳方法。具体地，优选通过如下来制造本公开的电子照相构件：对弹性层进行紫外线处理从而通过除去最外表面上的粘结剂树脂来形成凸部，并且使无机颗粒的至少一部分露出凸部的表面。此外，通过适当地选择用于紫外线处理的光源的波长和处理强度并且控制表面附近的粘结剂树脂的硬度、内部的粘结剂树脂的硬度和无机颗粒的露出程度等来实现根据本公开的电子照相构件的构成。
这里，优选在照射期间保持高的工件温度，这是因为通过以该方式促进粘结剂树脂的分解和挥发可以有效地使无机颗粒露出。尽管如此，为了抑制表面上的粘结剂树脂组分的劣化，优选不使工件温度过度升高。在这一点上，例如，在使排气逐渐增加的同时以低照度长时间照射紫外线。可选地，在高照度的情况下，例如，采用在将每次照射操作保持在短时间内的同时进行数次照射操作的方法是有效的。
通常，紫外线处理的指标表示为“累积光量(mJ)＝照度(mW)×时间(s)”。为了达到所期望的表面附近的粘结剂树脂的硬度和无机颗粒的露出，优选将累积光量设定为30000mJ以上，或者更优选50000mJ以上。通过设定高的累积光量，可以使覆盖无机颗粒的通过研磨等几乎无法除去的粘结剂树脂组分分解。结果，可以通过促进无机颗粒的露出和表面附近的粘结剂树脂的硬化来实现本公开的构成。另一方面，如果将累积光量设定得过高，二烯系橡胶中的有助于交联的双键不足，并且使表面上的粘结剂树脂组分劣化。结果，难以维持粘结剂树脂的高硬度。因此，优选将累积光量设定为300000mJ以下。换言之，优选将累积光量设定为30000mJ以上且300000mJ以下，或者更优选50000mJ以上且300000mJ以下。
同时，为了在进一步提高表面附近的硬度的同时维持内部的柔软性，优选通过使用整个紫外线波长中的较低波长区域中的紫外线进行处理。在选择较低波长区域时，可以通过适当地选择要使用的光源和要使用的滤光器等来实现更优选的本公开的构成。通常使用的紫外线灯的主波长在100至400nm的范围内。具有该范围作为主波长的灯的实例包括准分子灯、低压汞灯和高压汞灯等。其中，优选使用准分子灯作为具有200nm以下的波长作为主波长的灯。
通过进行如上所述的表面处理，可以实现根据本公开的电子照相构件的构成。然而，从进一步提高电子照相构件的耐久性(更长的操作寿命)的观点，优选分两个阶段进行表面处理。具体地，进行目的在于存在于无机颗粒之间的粘结剂树脂的硬化的表面处理作为第一次表面处理，从而防止最终露出外表面的无机颗粒脱落。更确切地，通过使用对使弹性层的相对内部区域硬化产生影响的高波长区域中的紫外线来进行表面处理，以在无机颗粒露出之前促进弹性层内部的无机颗粒附近的粘结剂树脂的硬化。在该情况下，如上所述，在使排气逐渐增加的同时以低照度进行长时间照射，从而抑制表面上的粘结剂树脂组分的劣化。可选地，采用例如在高照度的情况下进行数次短时间的照射的方法等方法也是有用的。
随后，为了使无机颗粒露出，进行第二次表面处理。如上所述，优选通过使用整个紫外线波长中的较低波长区域中的紫外线进行第二次表面处理。
<电子照相处理盒和电子照相图像形成设备>
根据本公开的一个方面的电子照相处理盒为构造为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体的电子照相处理盒，其包括本公开的电子照相构件。同时，根据本公开的一个方面的电子照相图像形成设备为包括如下的电子照相图像形成设备：构造为承载静电潜像的图像承载构件、构造为使图像承载构件一次带电的充电装置、构造为在一次带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置、构造为通过用调色剂使静电潜像显影来形成调色剂图像的显影单元、和构造为将调色剂图像转印至转印材料的转印装置。这里，电子照相图像形成设备包括本公开的电子照相构件作为显影单元。图2和图3为示出本公开的电子照相处理盒的实例和电子照相图像形成设备的实例的示意图。
图2中示出的电子照相处理盒包括图像承载构件201、充电构件202、显影单元203、清洁构件204、调色剂供给构件205和调色剂调节构件206。此外，电子照相处理盒构造为可拆卸地安装至图3中示出的电子照相图像形成设备的主体。
借助连接至未示出的偏置电源的充电构件202使图像承载构件201均匀地带电(一次带电)。接下来，用来自未示出的曝光装置的曝光光301照射图像承载构件201以在其上写入静电潜像。由此，在图像承载构件的表面上形成静电潜像。LED光和激光中的任意者可应用于曝光光。
接下来，使借助显影单元203带电至负极性的调色剂附着至静电潜像并且在图像承载构件上形成调色剂图像。由此，将静电潜像转换为可视图像(显影)。在该情况下，从未示出的偏置电源向显影单元203施加电压。这里，显影单元203与图像承载构件201接触，同时保持例如0.5mm以上且3mm以下的辊隙宽度。将在图像承载构件201上显影的调色剂图像一次转印至中间转印带302。一次转印构件303与中间转印带的背面接触。因此，通过向一次转印构件303施加电压使具有负极性的调色剂图像从图像承载构件201一次转印至中间转印带302。一次转印构件303可以具有构件形状或刮板形状。
当电子照相图像形成设备为全色图像形成设备时，对于以下颜色(即，黄色、青色、品红色和黑色)中的每一者进行上述包括充电、曝光、显影和一次转印的各工序。为此，各自包含上述各色中的一者的总计四个电子照相处理盒可拆卸地安装至图3中示出的电子照相图像形成设备的主体。此外，以一定的时间差依次实施上述包括充电、曝光、显影和一次转印的各工序，由此创建四色的调色剂图像在中间转印带302上重叠以表现全色图像的状态。
随着中间转印带的旋转，将中间转印带302上的调色剂图像输送至与二次转印构件304相对的位置。在预定的时刻将打印纸305沿着输送路径输送至中间转印带302与二次转印构件304之间的空间，并且通过向二次转印构件304施加二次转印偏置电压将中间转印带302上的调色剂图像转印至打印纸305。将借助二次转印构件304转印有调色剂图像的打印纸305输送至定影装置。此后，通过使用定影装置使打印纸305上的调色剂图像熔融和定影，然后将打印纸305从电子照相图像形成设备排出。由此，完成打印操作。
根据本公开的一个方面，可以获得电子照相构件，其即使在通过使用低温定影用调色剂在高温高湿环境下长期形成电子照相图像时也可用作能够防止调色剂粘着至图像承载构件的表面的显影单元。同时，根据本公开的另一方面，可以获得有助于高品质电子照相图像的稳定形成的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
实施例
以下将参考实施例具体描述本公开。然而，应当注意的是，本公开不仅限于这些实施例。
实施例1
<1.电子照相构件的制造>
(基体的制备)
准备外径为6mm且长度为270mm的不锈钢(SUS304)制的芯轴。通过在芯轴的圆周面上涂布导电性硫化粘接剂(产品名：METALOC U-20，由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)然后焙烧粘接剂来制备用作基体的芯轴。
(弹性层的形成)
通过使用6升加压捏合机(产品名：TD6-15MDX，由Toshin Co.,Ltd.制造)通过将下表1中示出的用于弹性层的材料以70体积％的填充率和30rpm的叶片旋转速度混合16分钟来获得混合物A。
[表1]
Figure BDA0003559788390000141
随后，通过使用辊直径为12英寸(0.30m)的开炼辊以10rpm的前辊旋转速度、8rpm的后辊旋转速度和2mm的辊间隙对下表2中示出的材料进行左右轧制总计20次。此后，通过在将辊间隙设定为0.5mm的同时进行薄通10次来获得混合物B。
[表2]
Figure BDA0003559788390000151
接下来，在借助使用十字头的挤出成形使混合物B与位于中心的芯轴同轴地成形为圆筒形的同时，将混合物B与芯轴一起挤出，由此在芯轴的外周面上形成混合物B的层。其中使用的挤出机的规格为料筒直径为45mm(φ45)且L/D＝20。关于挤出期间的温度调节，将机头的温度设定为90℃，将料筒的温度设定为90℃并且将螺杆的温度设定为90℃。将混合物B的层的沿芯轴的长度方向的两端部切断，由此将混合物B的层沿芯轴的长度方向的长度设定为237mm。
此后，将芯轴在电炉中在160℃的温度下加热40分钟。由此，通过将混合物B的层硫化来形成硫化构件。随后，通过用采用切入式磨削方式的研磨机研磨硫化构件的表面来获得研磨辊。这里，通过使用激光测长仪(产品名：控制构件LS-7000、传感头LS-7030R，由Keyence Corporation制造)来测量研磨辊的外径。沿长度方向以10mm的间距测量外径，并且将距离构件端部10mm的位置处的外径与在构件中央处的外径之差定义为凸起量。获得的研磨辊的构件端部的外径为11.998mm并且其构件中央的外径为12.048mm。凸起量为50μm。
对获得的研磨辊的表面进行以下表面处理。
<第一次表面处理>
进行目的在于无机颗粒之间的粘结剂树脂的硬化的表面处理，从而防止最终露出外表面的无机颗粒脱落。更确切地，通过使用对使弹性层的相对内部区域硬化产生影响的、高波长侧的紫外线来进行处理，从而在使无机颗粒露出之前促进弹性层内部的无机颗粒附近的粘结剂树脂的硬化。同时，将紫外线的照射以高照度保持在短时间内，从而抑制发热和保持工件温度较低。
图4为示出本实施例中使用的处理设备的示意图。
将其中使用的紫外线灯41和研磨辊42平行配置。可以任意改变紫外线灯41的表面与研磨辊42的表面之间的距离43。同时，在紫外线处理期间，可以通过使用未示出的旋转机构使研磨辊42旋转。
在使研磨辊42以20rpm的旋转速度旋转的同时，进行紫外线照射。同时，存在位于研磨辊42的下部的排气口，因此可以通过将空气从排气口吹向研磨辊来抑制与紫外线处理有关的研磨辊的温度上升。同时，可以在紫外线灯41与研磨辊42之间适当地配置用于控制过滤器和灯的污染的玻璃板等。
使用高压汞灯(由Eye Graphics Co.,Ltd制造)作为紫外线灯。使用紫外线累积光量计(产品名：UIT-250(主体)、UVD-S365(光接收单元)，由Ushio Inc.制造)来测量研磨辊表面的位置处波长为365nm的紫外线的照度，并且调整灯的输出和距离43以达到照度为30mW。此外，对研磨辊的表面进行吹气处理，从而保持研磨辊的表面不发热。在该状态下，在将照射时间设定为167秒的同时进行第一次表面处理以达到累积光量为约5000mJ。
<第二次表面处理>
在上述第一次表面处理之后进行以下表面处理。
使用准分子UV灯(产品名：GEL40XTS，由Toshiba Lighting&TechnologyCorporation制造)作为紫外线灯。使用紫外线累积光量计(产品名：UIT-250(主体)、VUV-S172(光接收单元)，由Ushio Inc.制造)来测量研磨辊表面的位置处波长为172nm的紫外线的照度。在该情况下，调整距离43以达到照度为15mW。在该状态下，在将照射时间设定为2000秒的同时进行照射以达到累积光量为30000mJ。然而，分数次进行处理以防止研磨辊表面达到100℃以上。
使用接触表面粗糙度计(产品名：Surfcorder SE3500，由Kosaka LaboratoryLtd.制造)来测量获得的电子照相构件的表面粗糙度Ra。测得的值为Ra＝1.05μm。
<粘结剂树脂的弹性模量的测量>
通过使用低温切片机(产品名：FC6，由Leica制造)在将温度保持在-110℃的状态下用金刚石刀将电子照相构件的进行硬度测量的截面上的区域切成薄片。由此制作100μm见方并且沿深度方向的宽度为100μm的薄片。在本公开中，对于如图5中示出的从与基体11相对的表面的对侧上的弹性层12的外表面至深度为0.1μm的第一区域51、和距离弹性层12的外表面深度为1.0μm至1.1μm的第二区域52，分别测量粘结剂树脂的弹性模量。
将SPM系统(产品名：MFP-3D Origin，由Oxford Instruments制造)和探针(产品名：AC160，由Olympus Corporation制造)用于测量。测量力曲线10次，以得到排除了最高值和最低值的8个点的算术平均值。然后，通过使用赫兹理论来计算各弹性模量。
将第一区域的弹性模量定义为E1，同时将第二区域的弹性模量定义为弹性模量E2。各测得的值结果为弹性模量E1＝1527(MPa)和弹性模量E2＝98(MPa)。测量的结果在表4中示出。
<无机颗粒的存在量>
可以通过使用Schottky场发射型扫描电子显微镜(产品名：JSM-7800F，由JEOLLtd.制造)通过观察电子照相构件的表面来确认电子照相构件表面上的无机颗粒的存在量。图6示出进行紫外线处理后的电子照相构件的表面的观察照片。
在各自限定为约3μm见方的观察区域的10个位置处以25000倍的放大倍率进行观察。通过采用如上所述的放大倍率和观察区域，即使在无机颗粒的粒径为1μm以下时也可以充分地观察无机颗粒，并且可以确认微细凸部中包含无机颗粒。同时，可以按照以下方法来确认表面的无机颗粒的露出程度。
对获得的电子照相构件的最外表面和内部进行以下分析。在该情况下，使用电子照相构件的最外表面作为表面的样品。同时，将获得的电子照相构件的深度为5至10μm的部分切出，并且使用通过分析该部分获得的数据作为内部的样品。
使用上述JSM-7800F，在将各观察区域限定为约200μm见方并且施加5kV的加速电压的同时，以500倍的放大倍率进行EDX分析。通过将加速电压设定为5kV，可以将电子束对各样品的侵入量抑制在数微米以内，由此进一步提高对表面的露出程度的灵敏度。通过从通过EDX获取的所有检测到的元素中选择源自无机颗粒的检测峰并且求出在相关检测峰处的元素量(原子％)来获得各测量点的结果。在本实施例中，无机颗粒中包含氧化锌。因此，通过使用锌的峰来将最外表面与内部进行比较。
将电子照相构件沿其长度方向(宽度方向)三等分。然后，从由此获得的区域中的每一者中切出一个样品以显示对应于弹性层的整个厚度的截面。对由此获得的三个样品中的每一者进行其对应于电子照相构件的外表面的表面的EDX分析。
接下来，对各样品进行其对应于沿弹性层的厚度方向的截面的表面的EDX分析。在该情况下，将要分析的区域确定为位于沿厚度方向从表面向内10μm以上的部分，并且将该分析结果确定为内部的分析结果。同时，在移动观察视野的同时，在同一样品中对5个点进行类似的分析。对各样品进行相同的分析。关于总计15个点的结果，分别针对最外表面和内部求出平均值。然后，将元素量彼此比较。结果，从最外表面获得的元素量A为0.45原子％，而从内部获得的元素量B为0.33原子％。分析的结果在表4中示出。
<2.电子照相构件的评价>
在温度为30℃且相对湿度为95％的高温高湿环境下，将如上所述获得的电子照相构件作为显影单元嵌入至用于激光打印机(产品名：HP LaserJet Enterprise ColorM553dn，由HP Inc.制造)的青色盒中。将所述盒在相同的环境中放置48小时并且进行充分老化。
老化后，通过将打印率调整为0.5％来连续打印图像。继续打印直至激光打印机中的盒更换灯亮起。此外，在所述灯亮起之后额外打印500张。然后，将盒拆开以取出图像承载构件和显影单元。对这些组件中的每一者进行表面观察。
(刮除性的评价)
使用激光显微镜(产品名：VK-8700，由Keyence Corporation制造)、同时还使用放大倍率为20倍的物镜来观察图像承载构件的表面。基于以下基准由表面状态评价刮除性：
A：粘着调色剂的面积相对于图像承载构件的总表面积为1％以下；
B：粘着调色剂的面积超过1％且为5％以下；和
C：粘着调色剂的面积超过5％，或者在图像上观察到源自图像承载构件的竖条纹。
这里，关于图像上的竖条纹是否源自图像承载构件，通过以下来判断：在用新的图像承载构件来更换使用过的图像承载构件之后进行打印，然后通过比较更换前后的图像确认竖条纹是否消失。
(成膜评价)
对回收的显影单元的表面进行吹气以从其中除去调色剂。然后，同样使用激光显微镜(产品名：VK-8700，由Keyence Corporation制造)同时还使用放大倍率为20倍的物镜来观察表面。基于以下基准来评价成膜的状态：
A：粘着调色剂的面积相对于显影单元的总表面积为5％以下，这表示特别良好的耐成膜性；
B：粘着调色剂的面积超过5％且为15％以下，这表示良好的耐成膜性；和
C：粘着调色剂的面积超过15％，这表示差的耐成膜性。
(耐久性评价)
在进行上述成膜评价之后，用乙醇洗净显影单元的表面。然后，使用相同的激光显微镜再次观察表面以基于以下基准来评价耐久性：
A：在最外表面上未观察到归因于与其它构件的摩擦的刮擦或裂纹，这表示优异的耐久性；
B：在最外表面上发现极微细(数微米程度)的裂纹；和
C：在最外表面上发现大于调色剂粒径并且埋入调色剂的裂纹等，或者在最外表面上发现可测得的大的刮伤。
[实施例2至4]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量分别达到如表4中示出的累积光量以外，与实施例1同样地获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例5]
采用低压汞无臭氧灯(由Toshiba Lighting&Technology Corporation制造)作为在<第二次表面处理>中使用的灯。使用紫外线累积光量计(产品名：UIT-250(主体)、UVD-S254(光接收单元)，由Ushio Inc.制造)来测量研磨辊表面上波长为254nm的紫外线的照度。调整距离以达到照度为33mW。此后，调整照射时间以达到累积光量为30000mJ。除了上述构成以外，通过进行与实施例1中的那些相同的处理来获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例6至8]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量分别达到如表4中示出的累积光量以外，与实施例5同样地获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例9]
采用高压汞灯(由Eye Graphics Co.,Ltd制造)作为在<第二次表面处理>中使用的灯。使用紫外线累积光量计(产品名：UIT-250(主体)、UVD-S365(光接收单元)，由UshioInc.制造)来测量研磨辊表面上波长为365nm的紫外线的照度。然后，调整距离以达到照度为30mW。此后，调整照射时间以达到累积光量为30000mJ。除了上述构成以外，通过进行与实施例1中的那些相同的处理来获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例10至12]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量分别达到如表4中示出的累积光量以外，与实施例9同样地获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例13]
在实施例1中，在不进行<第一次表面处理>的情况下进行<第二次表面处理>。此外，在<第二次表面处理>中，连续进行处理而不考虑工件温度。通过进行照射以达到累积光量为3000mJ来获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例14]
在实施例5中，在不进行<第一次表面处理>的情况下进行<第二次表面处理>。此外，在<第二次表面处理>中，连续进行处理而不考虑工件温度。通过进行照射以达到累积光量为3000mJ来获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例15]
在实施例9中，在不进行<第一次表面处理>的情况下进行<第二次表面处理>。此外，在<第二次表面处理>中，连续进行处理而不考虑工件温度。通过进行照射以达到累积光量为3000mJ来获得本公开的电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[实施例16]
与实施例1同样地获得研磨辊。与实施例1同样地对该研磨辊进行<第一次表面处理>，然后，代替紫外线处理，进行电子束处理作为<第二次表面处理>。
图7示出电子束照射装置的示意图。可用于本公开的电子束照射装置优选构造为在使研磨辊旋转的同时用电子束照射构件表面。如图7中所示，电子束照射装置例如为包括电子束生成器71、照射室72和照射口73的设备。
电子束生成器71包括产生电子束的端子74和在真空空间(加速空间)中使由端子74产生的电子束加速的加速管75。同时，通过使用未示出的真空泵等使电子束生成器的内部保持为10-3Pa以上且10-6Pa以下的真空，从而防止电子与气体分子碰撞并且损失能量。当通过从未示出的电源供给的电流来加热灯丝76时，灯丝76发射热电子。在热电子中，仅将通过端子74的那些有效地取出作为电子束。然后，通过加速电压使电子束在加速管75内部的加速空间中加速。然后，电子束穿过照射口箔77并且照射至在照射口73下方的照射室72内部输送的研磨辊78上。当将电子束照射至研磨辊78上时，照射室72的内部可以填充有氮气氛。同时，借助未示出的旋转机构使研磨辊78旋转，并且借助输送单元使其在照射室72内部移动。
使用上述电子束照射装置，通过以50kV的加速电压在相当于450kGy的剂量的照射时间内对研磨辊进行电子束处理来获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[比较例1]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量为10000mJ以外，与实施例1同样地获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[比较例2]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量为10000mJ以外，与实施例5同样地获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[比较例3]
除了进行处理同时还设定<第二次表面处理>中的照射时间以使研磨辊的表面上的累积光量为10000mJ以外，与实施例9同样地获得电子照相构件。
对由此获得的电子照相构件进行与在实施例1中进行的那些相同的评价。结果在表4中示出。
[比较例4]
将表3中示出的五种材料进行搅拌并且混合在一起。然后，将由此获得的混合物在甲基乙基酮(由Aldrich制造)中溶解和混合以使其固成分浓度为25质量％。此后，通过用砂磨机使混合物均匀地分散来获得用于表面层的涂料。注意表3中示出的各材料的配混量(质量份)表示作为固成分的配混量。具体地，称量和使用各材料以使除去各材料中的溶剂之后的质量等于表中的质量份。
将与实施例1同样地获得的研磨辊浸渍在获得的用于表面层的涂料中。由此，在研磨辊上形成膜厚度为约15μm的涂膜。然后，通过将涂膜在130℃的温度下加热60分钟来使涂膜干燥和硬化。然后，进行与实施例1的那些相同的表面处理和评价。结果在表4中示出。
然而，关于<无机颗粒的存在量>，通过使用铝的检测值来进行计算，这是因为使用氧化铝颗粒作为无机颗粒。
[表3]
Figure BDA0003559788390000241
Figure BDA0003559788390000251
作为实施例1至4、5至8和9至12之间的比较结果，显而易见的是，可以通过使用具有在较低波长区域中的波长的紫外线来抑制表示电子照相构件内部的硬度的弹性模量E2的增加。此外，这些结果表明通过抑制弹性模量E2的增加会大幅改变作为调色剂的劣化指标的成膜性能。
同时，当将实施例13至15与实施例1、5和9进行比较时，在实施例13至15中仅进行第二次表面处理并且连续进行该表面处理。与这些实施例不同，在实施例1、5和9中，进行高照度下的表面处理作为第一次表面处理，然后进行第二次表面处理数次以使工件温度不升高。这些评价的结果表明，不仅可以通过简单地增加累积光量还可以通过根据目的设计处理方法来获得本公开的电子照相构件的更优选的形式。
同时，在各实施例中，使累积光量增加，从而使表示无机颗粒的露出程度的值A/B增大。在该情况下，显而易见的是，使刮除性与该值的增大成比例地提高。另一方面，虽然比较例4的值A/B较高，但是该比较例不使用二烯系橡胶作为用于形成电子照相构件的表面的树脂。因此，弹性模量E1表明表面上的树脂未通过交联而硬化。因此，在多页打印的情况下，无法通过使用树脂来保持露出表面的无机颗粒，导致它们最终脱落。结果，在耐久结束时失去刮除性。
同时，实施例16的结果显示，在使用电子束用于表面处理的情况下使弹性模量E2的值升高，这使成膜性能劣化。
虽然已经参考示例性实施方案描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围要符合最宽泛的解释，从而涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种电子照相构件，其特征在于，其包括导电性基体(11)和弹性层(12)，
所述弹性层(12)包含无机颗粒(13)和粘结剂树脂(14)，
所述电子照相构件在所述电子照相构件的外表面上具有凸部(15)，
所述凸部(15)包含所述无机颗粒(13)，
所述凸部(15)中包含的所述无机颗粒(13)的至少一部分露出所述凸部(15)的表面，
所述粘结剂树脂(14)存在于所述凸部(15)中包含的所述无机颗粒(13)之间，其中
当在沿所述弹性层(12)的厚度方向的截面中、在第一区域测量所述粘结剂树脂(14)的弹性模量E1时，所述弹性模量E1为1000MPa以上，其中所述第一区域在所述弹性层的外表面与距离所述外表面0.1μm深度的位置之间。
2.根据权利要求1所述的电子照相构件，其中
当在沿所述弹性层的厚度方向的截面中在第二区域中测量所述粘结剂树脂的弹性模量E2时，所述弹性模量E2为所述弹性模量E1的80％以下，其中所述第二区域在距离所述弹性层的外表面1.0μm深度的位置与距离所述弹性层的外表面1.1μm深度的位置之间。
3.根据权利要求2所述的电子照相构件，其中
所述弹性模量E2为所述弹性模量E1的50％以下。
4.根据权利要求2所述的电子照相构件，其中
所述弹性模量E2为100MPa以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子照相构件，其中
所述粘结剂树脂(14)至少包含二烯系橡胶。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电子照相构件，其中
当由通过在5kV的加速电压下进行的能量色散型X射线分析获得的、源自所述无机颗粒的峰强度来计算所述弹性层的元素量时，A值高于B值，其中所述A值为所述电子照相构件的最外表面的元素量，并且所述B值为所述电子照相构件的内部的元素量。
7.根据权利要求6所述的电子照相构件，其中
所述A值为所述B值的130％以上。
8.一种电子照相处理盒，其构造为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，其特征在于，所述处理盒包括根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相构件。
9.一种电子照相图像形成设备，其包括构造为承载静电潜像的图像承载构件、构造为使所述图像承载构件一次带电的充电装置、构造为在一次带电的图像承载构件上形成所述静电潜像的曝光装置、构造为通过用调色剂使所述静电潜像显影而形成调色剂图像的显影单元、和构造为将所述调色剂图像转印至转印材料的转印装置，其特征在于，
所述显影单元包括根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相构件。
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