DE112015001173B4

DE112015001173B4 - Ladungsbauteil, Herstellungsverfahren für Ladungsbauteil, elektrofotografisches Gerät und Prozesskartusche

Info

Publication number: DE112015001173B4
Application number: DE112015001173.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Watanabe; Shinsuke Kokubo; Toshiro Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: WO2015136919A1; JP2015187721A; US9372429B2; CN105900019B; JP6463176B2; CN105900019A; DE112015001173T5; US20150355567A1

Abstract

Ladungsbauteil, mit:
einem elektrisch leitenden Träger; und
einer elastischen Schicht als einer Oberflächenschicht,
wobei: die elastische Schicht in einer Elastizitätsmodulverteilung an jeweiligen Stellen in ihrer Tiefenrichtung mindestens einen lokalen Maximalwert hat; und
wenn
bei Vorliegen nur eines lokalen Maximalwerts des Elastizitätsmoduls der lokale Maximalwert als „a“ definiert wird und eine Tiefe der Stelle des lokalen Maximalwerts von der Oberfläche der elastischen Schicht aus als „Tmax“ definiert wird,
bei Vorliegen von mehreren lokalen Maximalwerten des Elastizitätsmoduls der lokale Maximalwert des Elastizitätsmoduls an der Stelle, die in der Tiefenrichtung am nächsten an der Oberfläche der elastischen Schicht liegt, als „a“ definiert wird und eine Tiefe dieser Stelle von der Oberfläche der elastischen Schicht aus als „Tmax“ definiert wird und
ein Elastizitätsmodul der elastischen Schicht an einer Stelle, die von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von 0,1 µm hat, als „b“ definiert wird,
„a“, „Tmax“ und „b“ die folgenden Ausdrücke (1) bis (3) erfüllen:

0,8 μ m \leq Tmax \leq 2,5 μ m

0,6 MPa \leq b \leq 1,2 MPa

(a - b) / b \geq 0,40

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladungsbauteil, das in einem elektrofotografischen Gerät zu verwenden ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren für das Ladungsbauteil. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein elektrofotografisches Gerät und eine Prozesskartusche, die das Ladungsbauteil enthalten.
Stand der Technik
Als Mittel zum Laden eines lichtempfindlichen Bauteils in einem elektrofotografischen Gerät wie einem Kopiergerät oder einem Drucker gibt es ein Kontaktaufladungssystem, das damit einhergeht, mit dem lichtempfindlichen Bauteil ein Ladungsbauteil in Kontakt zu bringen, um das lichtempfindliche Bauteil aufzuladen. Als Ladungsbauteil ist im Allgemeinen ein Bauteil mit einem Aufbau bekannt, bei dem auf einem elektrisch leitenden Träger eine elektrisch leitende elastische Schicht ausgebildet ist und auf der elektrisch leitenden elastischen Schicht eine Oberflächenschicht ausgebildet ist. Als elektrisch leitender Träger wird eine aus Metall bestehende Welle verwendet. Für die elektrisch leitende elastische Schicht wird vulkanisierter Kautschuk mit verschiedenen darin eingemischten Zusatzstoffen verwendet, damit die Funktionen als Ladungsbauteil erfüllt werden können. Zudem wird für die Oberflächenschicht ein Harz oder dergleichen verwendet, damit Funktionen wie die Steuerung eines elektrischen Widerstandswerts und die Verhinderung von Schmieren erfüllt werden können.
Die elektrisch leitende elastische Schicht hat im Allgemeinen als spezifischen Durchgangswiderstand eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 1 × 10³ bis 1 × 10⁷ Ω·cm. Damit eine elastische Schicht mit einer solchen elektrischen Leitfähigkeit erzielt wird, offenbart die Patentliteratur 1, dass eine elektrisch leitende Kautschukzusammensetzung der Elektronenleitungsart mit darin eingemischten elektrisch leitenden Partikeln wie Ruß verwendet wird, um die elastische Schicht auszubilden.
Allerdings kann bei dem Ladungsbauteil, das eine solche elastische Schicht enthält, die einen Kautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer verwendet, wenn die elastische Schicht mit dem lichtempfindlichen Bauteil über eine lange Zeitdauer statisch in Anlage gebracht wird, im Anlageabschnitt eine Verformung erzeugt werden, die sich nicht leicht erholt (Druckverformungsrest). Es sollte beachtet werden, dass „Druckverformungsrest“ im Folgenden manchmal kurz als „D-Rest“ bezeichnet wird. Wenn das Ladungsbauteil, in dem der D-Rest erzeugt wird, zur elektrofotografischen Bilderzeugung verwendet wird, kann in einem elektrofotografischen Bild ein Fehler auftreten. Dabei wird ein solches elektrofotografisches Bild, das einen horizontalen, streifenartigen Fehler hat, der durch den D-Rest im Ladungsbauteil hervorgerufen wird, manchmal als „D-Rest-Bild“ bezeichnet. Um die Erzeugung des D-Rest-Bildes zu unterdrücken, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, das damit einhergeht, auf einer Oberfläche der elastischen Schicht eine Oberflächenschicht hoher Härte und geringer Reibung auszubilden, die aus einem Harzmaterial oder dergleichen ausgebildet wird (siehe Patentliteratur 2).
Darüber hinaus ist ein Ladungsbauteil mit einer Elastizitätsmodulverteilung bekannt, die in Tiefenrichtung an einer Stelle einen lokalen Maximalwert hat (siehe Patentliteratur 3).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP H09-090714 A
PTL 2: JP 2000-267394 A
PTL 3: US 2009 / 0 087 220 A1

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Wie in der Patentliteratur 2 offenbart ist, ist das Ladungsbauteil, das diese Oberflächenschicht hoher Härte enthält, jedoch anfällig für Schmiere auf seiner Oberfläche. Ein solches Ladungsbauteil, an dessen Oberfläche Schmiere anhaftet, kann in einem elektrofotografischen Bild einen Fehler hervorrufen.
Dementsprechend zielt die Erfindung darauf ab, ein Ladungsbauteil zur Verfügung zu stellen, das dazu imstande ist, das Anhaften von Schmiere auf seiner Oberfläche zu unterdrücken sowie die Erzeugung eines D-Rest-Bildes zu unterdrücken. Zudem zielt die Erfindung darauf ab, ein Ladungsbauteil zur Verfügung zu stellen, bei dem die Anhaftung von Schmiere während einer Langzeitnutzung unterdrückt wird. Zudem zielt die Erfindung darauf ab, ein elektrofotografisches Gerät zur Verfügung zu stellen, das dazu imstande ist, stabil ein elektrofotografisches Bild hoher Qualität zu erzeugen.
Lösung des Problems
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Ladungsbauteil vorgesehen, das die Merkmale von Patentanspruch 1 umfasst.
Außerdem wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Herstellungsverfahren für das Ladungsbauteil zur Verfügung gestellt, das die Merkmale von Patentanspruch 9 umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zudem ein elektrofotografisches Gerät zur Verfügung gestellt, das die Merkmale von Patentanspruch 12 umfasst. Zudem ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Prozesskartusche vorgesehen, die die Merkmale von Patentanspruch 13 umfasst.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Ladungsbauteil zur Verfügung gestellt, das dazu imstande ist, eine Anhaftung von Schmiere auf seiner Oberfläche zu unterdrücken sowie die Erzeugung eines D-Rest-Bildes zu unterdrücken. Außerdem wird erfindungsgemäß ein elektrofotografisches Gerät zur Verfügung gestellt, das dazu imstande ist, stabil ein elektrofotografisches Bild hoher Qualität zu erzeugen.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ladungswalze.
2 ist eine erläuternde Darstellung eines Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts.
3 ist ein schematisches Konfigurationsschaubild eines erfindungsgemäßen elektrofotografischen Geräts.
4 ist eine Grafik, um ein Messbeispiel eines Elastizitätsmoduls mit einem Atomkraftmikroskop zu zeigen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Erfinder haben gewissenhafte Untersuchungen durchgeführt, die darauf abzielten, ein Ladungsbauteil zu erzielen, das weniger anfällig dafür ist, einen Bildfehler hervorzurufen, der aus einem Druckverformungsrest resultiert, und das die Anhaftung von Schmiere auf seiner Oberfläche unterdrückt.
Infolgedessen haben die Erfinder herausgefunden, dass die oben genannten Aufgaben durch ein Ladungsbauteil gemäß Patentanspruch 1 gelöst werden können.
Es sollte beachtet werden, dass die Stelle, die von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von 0,1 µm hat, in der folgenden Beschreibung manchmal als „äußerster Oberflächenabschnitt“ oder „Oberflächennahbereich“ bezeichnet wird und der Elastizitätsmodul „b“ manchmal als „Elastizitätsmodul b im äußersten Oberflächenabschnitt“ oder „Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich“ bezeichnet wird. Das erfindungsgemäße Ladungsbauteil wird im Folgenden anhand einer Ladungswalze beschrieben, die ein typisches Beispiel für das Ladungsbauteil ist.
Die Erfinder vermuten, dass der Grund, warum die Wirkungen der Erfindung erzielt werden können, wenn in einer Elastizitätsmodulverteilung der elastischen Schicht als einer Oberflächenschicht in ihrer Tiefenrichtung die Bedingungen erfüllt sind, die durch die mathematischen Ausdrücke (1) bis (3) im Patentanspruch 1 dargestellt werden, der Folgende ist.
Der Druck von einem lichtempfindlichen Bauteil wird hauptsächlich auf die Oberfläche des Ladungsbauteils aufgebracht. Um den Druckverformungsrest der elastischen Schicht zu unterdrücken, ist es daher notwendig, zwischen Polymermolekülen, die die elastische Schicht bilden, eine stabile Vernetzungskette auszubilden und dadurch eine Formänderung zu unterdrücken, nachdem das Ladungsbauteil für eine lange Zeitdauer stehen gelassen wurde. Dafür ist es wirksam, die Härte der elastischen Schicht zu erhöhen. Wenn andererseits die Anhaftung von Schmiere an der elastischen Schicht berücksichtigt wird, ist es wirksam, die Härte der elastischen Schicht zu verringern. Folglich ist es für den Stand der Technik schwierig gewesen, die Unterdrückung des Druckverformungsrests und die Verringerung der Anhaftung von Schmiere gut auszugleichen.
Die Erfinder haben die an der Oberflächenschicht des Ladungsbauteils anhaftende Schmiere untersucht und festgestellt, dass der Hauptverursacher der Schmiere ein externer Tonerzusatzstoff ist. Der externe Zusatzstoff besteht aus Feinpartikeln, die jeweils einen Partikeldurchmesser von etwa 1 µm oder weniger haben. Wenn der äußerste Oberflächenabschnitt der elastischen Schicht, der mit den Feinpartikeln in Kontakt gebracht wird, eine hohe Härte hat, sind die Feinpartikel dafür anfällig, damit in Presskontakt gebracht zu werden, sodass sie an der Oberfläche der elastischen Schicht anhaften. Wenn die durch den mathematischen Ausdruck (2) dargestellte Bedingung erfüllt wird, kann daher der äußerste Oberflächenabschnitt der elastischen Schicht, mit dem der externe Zusatzstoff in Presskontakt gebracht wird, eine geringe Härte haben, und es kann die Anhaftung des externen Zusatzstoffs verringert werden.
Um andererseits die Erzeugung eines D-Rests und weiter die Erzeugung eines D-Rest-Bildes zu unterdrücken (nachstehend manchmal als „Verbesserung des D-Rest-Verhaltens“ bezeichnet), ist es wie oben beschrieben wirksam, die Härte der Oberfläche der elastischen Schicht zu erhöhen. Allerdings haben die Erfinder Untersuchungen vorgenommen und festgestellt, dass auch dann, wenn die Oberfläche der elastischen Schicht eine solche verhältnismäßig geringe Härte hat, dass sie den mathematischen Ausdruck (2) erfüllt, damit wie oben beschrieben die Anhaftung von Schmiere unterdrückt wird, das D-Rest-Verhalten verbessert werden kann, wenn in einem Bereich, der von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von 0,8 µm oder mehr und 2,5 µm oder weniger hat, ein Abschnitt ausgebildet wird, der einen hohen Elastizitätsmodul hat.
Dadurch können gleichzeitig eine Verbesserung des D-Rest-Verhaltens und eine Verringerung der Anhaftung von Schmiere erreicht werden, was die Aufgabe der Erfindung ist.
In dem erfindungsgemäßen Ladungsbauteil beträgt Tmax vorzugsweise 0,8 µm oder mehr und 1,8 µm oder weniger. Der lokale Maximalwert a des Elastizitätsmoduls in einem Innenabschnitt der elastischen Schicht beträgt vorzugsweise 1,5 MPa oder mehr. Der Elastizitätsmodul b im äußersten Oberflächenabschnitt beträgt vorzugsweise 0,7 MPa oder mehr und 1,2 MPa oder weniger.
Außerdem ist bei der Erfindung ein Elastizitätsmodul c im Innenabschnitt der elastischen Schicht an einer tiefen Stelle, die von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von mehr als 2,5 µm hat, vorzugsweise kleiner als der Elastizitätsmodul b. Wenn der Elastizitätsmodul c an einer Stelle, die von der Oberfläche des Ladungsbauteils aus eine Tiefe von 300 µm hat, kleiner als der Elastizitätsmodul b an einer Stelle ist, die von der Oberfläche aus eine Tiefe von 0,1 µm hat, wird das Folgevermögen des Ladungsbauteils gegenüber dem lichtempfindlichen Bauteil gesteigert, wenn das Ladebauteil angetrieben wird, während es mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Bauteils in Kontakt gebracht wird, und die Aufladungsgleichmäßigkeit kann weiter verbessert werden. Dabei ist ein bestimmter Wert des Elastizitätsmoduls c zum Beispiel vorzugsweise 0,5 MPa oder weniger.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist.
--- Ladungsbauteil ---
1 ist eine Darstellung eines schematischen Konfigurationsbeispiels der Ladungswalze als dem Ladungsbauteil der Erfindung. Eine Ladungswalze 1 umfasst einen elektrisch leitenden Träger 11 und eine elastische Schicht 12 als eine auf dem elektrisch leitenden Träger 11 ausgebildete Oberflächenschicht. Das erfindungsgemäße Ladungsbauteil kann als die Ladewalze 1 verwendet werden, um ein elektrofotografisches Gerät auszubilden, das in 3 dargestellt ist.
-- Elektrisch Leitender Träger --
Als Material des elektrisch leitenden Trägers kann zum Beispiel ein Metall wie Eisen, Kupfer, rostfreier Stahl, Aluminium oder Nickel und eine Legierung dieser Metalle genannt werden. Außerdem kann der zu verwendende elektrisch leitende Träger in Anbetracht der Haftung an die elastische Schicht einen darauf aufgebrachten Klebstoff haben. Ein Beispiel des Klebstoffs ist ein wärmehärtendes Harz oder ein thermoplastisches Harz mit einem darin eingebauten elektrisch leitenden Mittel. Als Klebstoff kann ein auf Urethanharz basierender Klebstoff, ein auf Akrylharz basierender Klebstoff, ein auf Polyesterharz basierender Klebstoff, ein auf Polyetherharz basierender Klebstoff, ein auf Epoxidharz basierender Klebstoff oder dergleichen verwendet werden.
--- Herstellungsverfahren für Ladungsbauteil ---
Die elastische Schicht kann zum Beispiel erfindungsgemäß wie unten beschrieben ausgebildet werden.
Zunächst wird eine unvulkanisierte Kautschukwalze ausgebildet, indem auf dem elektrisch leitenden Träger (Dorn) eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung auflaminiert wird. Als ein Verfahren zum Ausbilden der Kautschukwalze gibt es zum Beispiel: (1) ein Verfahren, das damit einhergeht, die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung mit einem Extruder zu extrudieren, um die Zusammensetzung in einer Rohrform auszubilden, und den Metallkern darin einzuführen; (2) ein Verfahren, das damit einhergeht, die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung mit einem Extruder, der mit einem Spritzkopf ausgestattet ist, in eine Zylinderform mit dem in ihrer Mitte vorgesehenen Kern zu koextrudieren, um einen Formkörper zu erzielen, der einen gewünschten Außendurchmesser hat; oder (3) ein Verfahren, das damit einhergeht, die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung mit einer Spritzformmaschine in eine Form, die einen gewünschten Außendurchmesser hat, zu spritzen, um einen Formkörper zu erzielen. Unter diesen Verfahren wird das Verfahren (2) bevorzugt, da das Verfahren eine kontinuierliche Herstellung erleichtert, eine geringe Anzahl an Schritten umfasst und zur Herstellung mit geringen Kosten geeignet ist.
Als Nächstes wird der ausgebildete unvulkanisierte Kautschuk vulkanisiert, um eine vulkanisierte Kautschukwalze zu erzeugen, bei der um den Träger herum eine vulkanisierte Kautschukschicht ausgebildet ist. Die Vulkanisation erfolgt durch Wärmebehandlung. Eine Heizvorrichtung kann eine Heißluftofenbeheizung mittels eines Gutofens, eine Heißvulkanisation durch ferne Infrarotstrahlen, eine Dampfbeheizung mittels eines Vulkanisierers oder dergleichen einsetzen. Darunter werden eine Heißluftofenbeheizung und das Beheizen durch ferne Infrarotstrahlen bevorzugt, da eine kontinuierliche Herstellung ermöglicht wird.
Danach kann die Oberfläche der vulkanisierten Kautschukwalze außerdem einer Schleifbehandlung unterzogen werden. Als Verfahren zum Schleifen der Oberfläche der vulkanisierten Kautschukwalze gibt es zum Beispiel ein Verfahren eines Längsschleifsystems, das damit einhergeht, ein Schleifen durchzuführen, bei dem ein Schleifstein oder die vulkanisierte Kautschukwalze in eine Schubrichtung von ihr bewegt wird. Alternativ gibt es ein Verfahren eines Einstechschleifsystems, das damit einhergeht, die vulkanisierte Kautschukwalze um die Achse des Dorns zu drehen, und das dem Schleifstein erlaubt, eine größere Breite als die Länge der Walze zu haben, um die Walze zu schneiden, ohne den Schleifstein hin und her zu bewegen. Das Verfahren des Einstechschleifsystems ist eher zu bevorzugen, da das Verfahren die folgenden Vorteile hat: Die vulkanisierte Kautschukwalze kann auf einmal über ihre volle Länge geschliffen werden; und die Bearbeitungszeitdauer kann verglichen mit dem Verfahren des zylindrischen Längsschleifsystems verkürzt werden.
Dann kann die elastische Schicht, die in ihrer Tiefenrichtung eine bestimmte Elastizitätsmodulverteilung (Härteverteilung) hat, was ein Merkmal der Erfindung ist, ausgebildet werden, indem die vulkanisierte Kautschukschicht der vulkanisierten Kautschukwalze in einer Atmosphäre, die eine Sauerstoffkonzentration von 500 ppm oder mehr und 13.000 ppm oder weniger hat, mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird.
Eine Elektronenstrahlbestrahlung erfolgt im Allgemeinen in einer Atmosphäre mit einer geringen Sauerstoffkonzentration (in einer Stickstoffatmosphäre), damit eine Spaltreaktion einer Polymermolekülkette unterdrückt wird, die durch Oxidation hervorgerufen wird. Bei der Erfindung erfolgt die Elektrodenstrahlbestrahlung jedoch in einer Atmosphäre mit einer passenden Sauerstoffkonzentration, und dadurch kann erfindungsgemäß die elastische Schicht ausgebildet werden, die in ihrer Tiefenrichtung ein bestimmtes Elastizitätsmodulprofil (Härteprofil) hat.
Bei der herkömmlichen Oberflächenbehandlung der vulkanisierten Kautschukschicht in dem Ladungsbauteil mittels eines Elektronenstrahls erfolgt die Bestrahlung in einer Atmosphäre, die eine so geringe Sauerstoffkonzentration wie möglich hat, und dadurch wird die Härte im äußersten Oberflächenabschnitt der elastischen Schicht im Ladungsbauteil erhöht. Allerdings wird bei der Erfindung der Elastizitätsmodul der elastischen Schicht in der Ladungswalze in ihrem äußersten Oberflächenabschnitt verringert, indem zugelassen wird, dass bei einer Polymermolekülkette eine Spaltreaktion durch Oxidation voranschreitet, anstatt eine Radikalvernetzungskette auszubilden, wodurch die Vernetzungsdichte eines Polymers verringert wird. Im Gegensatz dazu wird der Elastizitätsmodul der elastischen Schicht auf ihrer Innenabschnittsseite erhöht, was zu einer lokalen Maximalhärte führt, da die Innenabschnittsseite weniger durch Sauerstoff beeinflusst wird und somit die Oxidation unterdrückt wird, und dadurch wird der Vernetzungswirkungsgrad des Polymers gesteigert. Dann nimmt der Elastizitätsmodul der elastischen Schicht allmählich ab, da die Elektronenstrahl-Bestrahlungsenergie allmählich kleiner wird, wenn die Tiefe von der Oberfläche der elastischen Schicht aus größer wird. Infolgedessen kommt es zu einer Härtedifferenz zwischen dem äußersten Oberflächenabschnitt der elastischen Schicht und ihrem Innenabschnitt. Somit wird das D-Rest-Verhalten des Ladungsbauteils verbessert, und außerdem wird durch die Flexibilität des äußersten Oberflächenabschnitts der elastischen Schicht die Anhaftung von Schmiere auf der Oberfläche der elastischen Schicht, die durch Partikelverdichtung hervorgerufen wird, unterdrückt, was zu einer Verbesserung der Aufladungsgleichmäßigkeit führt.
Bislang ist zwar ein Verfahren zur Steuerung der Härteverteilung der elastischen Schicht in ihrer Tiefenrichtung beschrieben worden, in dem die Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre gesteuert wird, doch kann die Härteverteilung auch mittels einer Energiedifferenz gesteuert werden, die dem Elektronenstrahl erlaubt, die elastische Schicht in ihrer Tiefenrichtung zu durchdringen. Die Bedingungen der Härtungsbehandlung der elastischen Schicht mittels eines Elektronenstrahls werden durch eine Beschleunigungsspannung und eine Dosis des Elektronenstrahls bestimmt, und die Härteverteilung der elastischen Schicht in ihrer Tiefenrichtung kann durch die Höhe der Beschleunigungsspannung gesteuert werden. Außerdem kann die Härteverteilung der elastischen Schicht in ihrer Tiefenrichtung auch gesteuert werden, indem die Menge des Polymers, des Rußes oder dergleichen eingestellt wird, die in der elastischen Schicht einzumischen ist.
Wie oben beschrieben wurde, hat die elastische Schicht im erfindungsgemäßen Ladungsbauteil ein bestimmtes Härteprofil (Elastizitätsprofil), bei dem der Oberflächennahbereich weich ist und der Innenabschnitt hart ist. Somit werden gleichzeitig der Druckverformungsrest und die Anhaftung von Schmiere unterdrückt. Es sollte beachtet werden, dass später ein Messverfahren für den Elastizitätsmodul der elastischen Schicht beschrieben wird.
-- Elastische Schicht --
Ein Ausgangsmaterial zum Ausbilden der elastischen Schicht (Kautschukzusammensetzung zum Ausbilden der elastischen Schicht) ist zum Beispiel ein Gemisch aus einem Bindemittelpolymer und einem Zusatzstoff. Das Bindemittelpolymer ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Material ist, das Gummielastizität zeigt. Bestimmte Beispiele des Kautschukmaterials schließen Folgendes ein: wärmehärtende Kautschukmaterialien, erzielt durch Einmengen eines Vernetzungsmittels wie eines Vulkanisiermittels in Ausgangsmaterialkautschuken wie einem Naturkautschuk (NR), einem Isopren-Kautschuk (IR), einem Butadien-Kautschuk (BR), einem Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), einem Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR), einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymerkautschuk (EPDM), einem Epichlorhydrin-Homopolymer (CHC), einem Epichlorhydrin-Ethylenoxid-Copolymer (CHR), einem Epichlorhydrin-Ethylenoxid-Allylglycidylether-Terpolymer (CHR-AGE), einem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), einem hydrierten Acrylnitril-Butadien-Copolymer (H-NBR), einem Chloropren-Kautschuk (CR) und einem Acryl-Kautschuk (ACM, ANM); und thermoplastische Elastomere wie ein auf Polyolefin basierendes thermoplastisches Elastomer, ein auf Polystyrol basierendes thermoplastisches Elastomer, ein auf Polyester basierendes thermoplastisches Elastomer, ein auf Polyurethan basierendes thermoplastisches Elastomer, ein auf Polyamid basierendes thermoplastisches Elastomer und ein auf Polyvinylchlorid basierendes thermoplastisches Elastomer. Zudem kann eine Mischung dieser Polymere verwendet werden. Darunter wird unter den Gesichtspunkten, dass der elastischen Schicht elektrische Leitfähigkeit verliehen wird und der Vernetzungswirkungsgrad bei der Oberflächenbehandlung der elastischen Schicht durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl oder dergleichen verbessert wird, ein Acrylnitril-Butadien-Kautschuk bevorzugt. Der Gehalt an Acrylnitril in dem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 18 Masse% oder mehr und 41 Masse% oder weniger.
Die elastische Schicht kann nach Bedarf als elektrisch leitende Partikel Ruß enthalten. Der Ruß kann darin eingemischt werden, nachdem er so eingestellt wurde, dass die elastische Schicht einen gewünschten elektrischen Widerstandswert zeigt. Der Rußgehalt beträgt bezogen auf 100 Masseteile des Bindemittelpolymers vorzugsweise 20 Masseteile oder mehr und 70 Masseteile oder weniger. Wenn der Rußgehalt 20 Masseteile oder mehr beträgt, wird eine Verringerung der Härte der elastischen Schicht unterdrückt und es kann eine mäßig hohe Härte erzielt werden. Wenn der Rußgehalt außerdem 70 Masseteile oder weniger beträgt, wird eine Erhöhung der Härte der elastischen Schicht unterdrückt und es kann leicht eine mäßig hohe Härte erzielt werden. Wenn die Härte der elastischen Schicht zu hoch ist, kann ein Anlagefehler mit dem lichtempfindlichen Bauteil auftreten und es kann bei Langzeitnutzung Schmiere wie Toner oder Papierpulver heterogen an der Oberfläche des Ladungsbauteils anhaften, was zu einem Bildfehler führt.
Beispiele der Art des eingemischten Rußes schließen, ohne darauf besonders eingeschränkt zu sein, Gasofenruß, Ölofenruß, Thermalruß, Lampenruß, Acetylenruß und Ketjenblack ein.
Zudem können zu der Kautschukzusammensetzung zum Ausbilden der elastischen Schicht nach Bedarf ein Füllstoff, eine Verarbeitungshilfe, eine Vernetzungshilfe, ein Vernetzungsbeschleuniger, ein Vernetzungsbeschleunigeraktivator, ein Vernetzungsverzögerer, ein Plastifiziermittel, ein Dispergiermittel oder dergleichen zugegeben werden, die im Allgemeinen als ein Mischungsbestandteil für einen Kautschuk verwendet werden. Als Verfahren zum Mischen dieser Ausgangsmaterialien gibt es zum Beispiel ein Mischverfahren, das damit einhergeht, einen geschlossenen Mischer wie einen Banbury-Mischer oder einen Druckkneter zu verwenden, oder ein Mischverfahren, das damit einhergeht, einen offenen Mischer wie eine offene Walze zu verwenden.
Die Dicke der elastischen Schicht ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt, doch sie beträgt vorzugsweise etwa 1,0 mm bis 1,8 mm.
--- Elektronenstrahl-Bestrahlungsgerät ---
2 ist eine Darstellung eines schematischen Schaubilds eines Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts, das erfindungsgemäß zum Ausbilden der elastischen Schicht zu verwenden ist. Das Elektronenstrahl-Bestrahlungsgerät ist ein Gerät, das so aufgebaut ist, dass es die Oberfläche der Kautschukwalze mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, während es der Kautschukwalze zu drehen erlaubt. Wie in 2 dargestellt ist, enthält das Gerät einen Elektronenstrahlerzeugungsabschnitt 21, eine Bestrahlungskammer 22 und ein Bestrahlungsloch 23.
Der Elektronenstrahlerzeugungsabschnitt 21 umfasst ein Anschlusselement 24, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen, und eine Beschleunigungsröhre 25, um einen vom Anschlusselement 24 erzeugten Elektronenstrahl in einem Vakuumraum (Beschleunigungsraum) zu beschleunigen. Zudem wird das Innere des Elektronenstrahlerzeugungsabschnitts mit einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe oder dergleichen bei einem Vakuum von 10^-3 bis 10^-6 Pa gehalten, um ein Elektron daran zu hindern, mit einem Gasmolekül zu kollidieren, sodass es Energie verliert.
Wenn ein Filament 26 erhitzt wird, indem darauf durch eine (nicht gezeigte) Energiequelle ein Strom aufgebracht wird, gibt das Filament 26 Thermoelektronen frei, und nur die Thermoelektronen, die durch das Anschlusselement 24 gegangen sind, werden wirksam als Elektronenstrahl entnommen. Dann wird der Elektronenstrahl im Beschleunigungsraum in der Beschleunigungsröhre 25 mit ihrer Beschleunigungsspannung beschleunigt. Danach geht der Elektronenstrahl durch eine Bestrahlungslochfolie 27, sodass er eine Kautschukwalze 28 bestrahlt, die auf der Unterseite des Bestrahlungslochs 23 in der Bestrahlungskammer 22 transportiert wird.
Außerdem wird der Kautschukwalze 28 erlaubt, sich zur Walzendrehung mit einem Bauteil 29 zu drehen, wobei sie sich durch Transportmittel in der Bestrahlungskammer von der linken Seite zur rechten Seite in 2 bewegt. Es sollte beachtet werden, dass der Elektrodenstrahlerzeugungsabschnitt 21 und die Bestrahlungskammer 22 von einer (nicht gezeigten) Bleiabschirmung umgeben sind, um Röntgenstrahlen, die bei der Elektronenstrahlbestrahlung sekundär erzeugt wird, daran zu hindern, zur Außenseite zu entweichen.
Die Bestrahlungslochfolie 27 ist aus einer Metallfolie ausgebildet und trennt die Vakuumatmosphäre im Elektronenstrahlerzeugungsabschnitt 21 von einer Luftatmosphäre in der Bestrahlungskammer 22. Außerdem wird über die Bestrahlungslochfolie 27 ein Elektronenstrahl in die Bestrahlungskammer 22 entnommen. Dementsprechend hat die Bestrahlungslochfolie 27, die an der Grenze zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungsabschnitt 21 und der Bestrahlungskammer 22 vorzusehen ist, wünschenswerterweise kein Stiftloch, sie hat genügend mechanische Festigkeit, um die Vakuumatmosphäre im Elektronenstrahlerzeugungsabschnitt 21 aufrechtzuerhalten, und sie erlaubt dem Elektronenstrahl, leicht durch sie hindurchzugehen. Daher ist die Bestrahlungslochfolie 27 wünschenswerterweise eine Metallfolie mit einem geringen spezifischen Gewicht und einer geringen Dicke, wobei im Allgemeinen eine Aluminiumfolie oder eine Titanfolie verwendet wird.
Die Bedingungen zur Aushärtungsbehandlung mit einem Elektronenstrahl hängen von der Beschleunigungsspannung und der Dosis des Elektronenstrahls ab. Die Beschleunigungsspannung beeinflusst die Aushärtungsbehandlungstiefe. Eine Bedingung für die Beschleunigungsspannung ist bei der Erfindung vorzugsweise ein Bereich von 40 kV oder mehr und 300 kV oder weniger als ein Niedrigenergiebereich. Bei 40 kV oder mehr kann eine ausreichende Behandlungsdicke erreicht werden, um die Wirkungen der Erfindung zu erzielen. Außerdem kann die Steuerung der Beschleunigungsspannung auf 300 kV oder weniger eine Erhöhung der Größe des Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts und eine Erhöhung der Gerätekosten unterdrücken. Die Bedingung für die Beschleunigungsspannung liegt besser noch in einem Bereich von 70 kV oder mehr und 150 kV oder weniger.
Die Dosis des Elektronenstrahls bei der Elektronenstrahlbestrahlung wird durch den folgenden mathematischen Ausdruck (4) definiert. $D = (K \cdot I) / V$
In dem mathematischen Ausdruck stellt D eine Dosis (kGy) dar, K stellt eine Gerätekonstante dar, I stellt einen Elektronenstrom (mA) dar und V stellt eine Behandlungsgeschwindigkeit (m/min) dar. Die Gerätekontante K ist eine Konstante, die den Wirkungsgrad eines einzelnen Geräts darstellt, und ein Gradmesser für die Leistungsfähigkeit des Geräts. Die Gerätekonstante K kann bestimmt werden, indem die Dosis gemessen wird, während der Elektronenstrom und die Behandlungsgeschwindigkeit unter einer Bedingung konstanter Beschleunigungsspannung geändert werden. Die Dosis des Elektronenstrahls wird wie unten beschrieben gemessen. An der Oberfläche der Kautschukwalze wird ein Dosimetriefilm angebracht, die Oberfläche der Kautschukwalze wird tatsächlich mit dem Elektronenstrahl bestrahlt, und der Dosimetriefilm wird mit einem Filmdosimeter einer Dosismessung unterzogen. Der Dosimetriefilm und das Filmdosimeter, die zu verwenden sind, können jeweils ein FWT-60 und ein FWT-92D sein (die jeweils von Far West Technology, Inc. hergestellt werden).
Die Dosis des Elektronenstrahls fällt bei der Erfindung vorzugsweise in einen Bereich von 30 kGy oder mehr oder 3.000 kGy oder weniger. Die Steuerung der Dosis auf 30 kGy oder mehr kann leicht für eine Oberflächenhärte sorgen, die ausreicht, um für die Wirkung der Erfindung zu sorgen. Außerdem kann die Steuerung der Dosis auf 3.000 kGy oder weniger eine Zunahme der Herstellungskosten aufgrund einer Vergrößerung des Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts oder einer Erhöhung der Behandlungszeit unterdrücken. Die Dosis des Elektronenstrahls kann vorzugsweise in einen Bereich von 200 kGy oder mehr oder 2.000 kGy oder weniger fallen.
Bei der Erfindung beträgt die Sauerstoffkonzentration in der Bestrahlungskammer 22 bei der Elektronenstrahl-Bestrahlungsbehandlung 500 ppm oder mehr und 13.000 ppm oder weniger. Wenn die Sauerstoffkonzentration weniger als 500 ppm beträgt, ist die Oberfläche der Walze aufgrund der Atmosphäre, die eine geringe Sauerstoffkonzentration hat, weniger empfänglich für eine Oxidation, was den äußersten Oberflächenabschnitt daran hindert, einen weichen Aufbau zu haben, und die Schmierbeständigkeit senkt. Wenn die Sauerstoffkonzentration mehr als 13.000 ppm beträgt, ist die Oberfläche der Walze sehr für Oxidation empfänglich, was den Elastizitätsmodul im inneren Oberflächenabschnitt sowie den lokalen Maximalwert darin verringert und das D-Rest-Verhalten verschlechtert.
Bei der Erfindung kann als Elektronenstrahl-Bestrahlungsquelle eine (nicht gezeigte) abtastende Elektronenstrahl-Bestrahlungsquelle oder eine (nicht gezeigte) flächige Elektronenstrahl-Bestrahlungsquelle verwendet werden.
--- Elektrofotografisches Gerät und Prozesskartusche ---
Ein erfindungsgemäßes elektrofotografisches Gerät umfasst ein elektrofotografisches lichtempfindliches Bauteil und ein Ladungsbauteil, das so angeordnet ist, dass es sich mit dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil in Kontakt befindet. Als Ladungsbauteil wird das erfindungsgemäße Ladungsbauteil verwendet. Außerdem umfasst eine erfindungsgemäße Prozesskartusche ein elektrofotografisches lichtempfindliches Bauteil und ein Ladungsbauteil, das so angeordnet ist, dass es sich mit dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil in Kontakt befindet. Die Prozesskartusche ist lösbar am Hauptkörper eines elektrofotografischen Geräts montierbar. Als Ladungsbauteil wird das erfindungsgemäße Ladungsbauteil verwendet.
3 ist eine Darstellung einer Schnittansicht des elektrofotografischen Geräts, das das erfindungsgemäße Ladungsbauteil enthält. Ein elektrofotografisches lichtempfindliches Bauteil 31 ist ein trommelförmiges elektrofotografisches lichtempfindliches Bauteil, das als seine Grundaufbauschichten einen elektrisch leitenden Träger 31b mit elektrischer Leitfähigkeit aus Aluminium oder dergleichen und eine auf dem elektrisch leitenden Träger 31b ausgebildete lichtempfindliche Schicht 31a umfasst. Das elektrofotografische lichtempfindliche Bauteil 31 wird so angetrieben, dass es sich im Uhrzeigersinn von 3 mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit um eine Welle 31c dreht. Die erfindungsgemäße Ladungswalze 1 wird durch eine (nicht gezeigte) Drückvorrichtung, die an beiden Enden des elektrisch leitenden Trägers 11 vorgesehen ist, gegen das elektrofotografische lichtempfindliche Bauteil 31 gedrückt. Wenn das elektrofotografische lichtempfindliche Bauteil 31 durch eine (nicht gezeigte) Antriebsvorrichtung gedreht wird, wird die Ladungswalze 1 so angetrieben, dass sie sich mit der Drehung des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 dreht. Wenn durch eine gleitende Energiequelle 33a, die mit einer Energiequelle 33 verbunden ist, auf den elektrisch leitenden Träger 11 eine vorbestimmte Gleichspannung aufgebracht wird, wird das elektrofotografische lichtempfindliche Bauteil 31 auf eine vorbestimmte Polarität und ein vorbestimmtes Potential aufgeladen.
Das elektrofotografische lichtempfindliche Bauteil 31, dessen Umfangsfläche mit der Ladungswalze 1 aufgeladen wird, wird dann durch eine Belichtungsvorrichtung 34 einer Belichtung (Laserstrahlabtastbelichtung, Schlitzbelichtung eines Vorlagenbilds oder dergleichen) unterzogen, die der beabsichtigten Bildinformation entspricht, und dadurch wird auf der Umfangsfläche ein elektrostatisches Latentbild erzeugt, das der beabsichtigten Bildinformation entspricht. Das elektrostatische Latentbild wird durch ein Entwicklungsbauteil 35 fortlaufend als ein Tonerbild visualisiert. Das Tonerbild wird dann synchron zur Drehung des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 zu einem passenden Zeitpunkt fortlaufend durch eine Übertragungsvorrichtung 36 auf ein Übertragungsmaterial 37 übertragen, das von einem (nicht gezeigten) Papiereinspeisevorrichtungsabschnitt auf einen zwischen dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil 31 und der Übertragungsvorrichtung 36 befindlichen Übertragungsabschnitt transportiert wird. Die Übertragungsvorrichtung 36 ist in diesem Beispiel eine Übertragungswalze, und das Tonerbild auf der Seite des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 wird auf das Übertragungsmaterial 37 übertragen, indem das Übertragungsmaterial 37 von der Rückseite des Übertragungsmaterials 37 aus mit einer Polarität gegensätzlich zu der des Toners aufgeladen wird. Das Übertragungsmaterial 37, auf dessen Oberfläche das Tonerbild übertragen worden ist, wird von dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil 31 getrennt, zur Bildfixierung zu einer (nicht gezeigten) Fixiervorrichtung transportiert und schließlich als ein Material ausgegeben, das mit einem Bild ausgebildet ist. In dem Fall, dass alternativ auch auf der Rückseite des Übertragungsmaterials ein Bild ausgebildet wird, wird das Übertragungsmaterial zu einer Rücktransportvorrichtung für den Übertragungsabschnitt transportiert.
Nachdem das Bild übertragen wurde, wird die Umfangsfläche des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 durch eine Vorbelichtungsvorrichtung 38 einer Vorbelichtung unterzogen, und dadurch wird eine Ladung, die auf einer elektrofotografischen lichtempfindlichen Trommel zurückbleibt, entfernt (Ladungsentfernung). Als Vorbelichtungsvorrichtung 38 kann eine bekannte Vorrichtung verwendet werden, und bevorzugte Beispiele davon können eine LED-Chipanordnung, eine Glühlampe, eine Halogenlampe und eine Fluoreszenzlampe einschließen. Die Umfangsfläche des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 wird nach der Ladungsentfernung durch ein Reinigungsbauteil 39 einer Entfernung von klebenden Verunreinigungen wie Übertragungsresttoner unterzogen, damit sie eine reine Oberfläche ist, und erneut zur Bilderzeugung verwendet.
Die Ladungswalze 1 kann mit dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil 31 angetrieben werden, das mit einer Oberflächenbewegung angetrieben wird, sie kann am Drehen gehindert werden, oder sie kann zwangsangetrieben werden, sodass sie sich mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit in einer Richtung entlang der Oberflächenbewegungsrichtung des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils 31 oder in einer Richtung entgegengesetzt dazu dreht. In dem Fall, dass das elektrofotografische Gerät als ein Kopiergerät verwendet wird, erfolgt die Belichtung darüber hinaus zum Beispiel, indem Reflektionslicht von oder Durchgangslicht durch eine Vorlage verwendet wird, die Vorlage abgelesen wird, um es in ein Signal umzuwandeln, und beruhend auf dem Signal eine Laserstrahlabtastung erfolgt oder indem eine LED-Anordnung angesteuert wird.
Als elektrofotografisches Gerät, das das erfindungsgemäße Ladungsbauteil verwenden kann, gibt es zum Beispiel ein Kopiergerät, einen Laserstrahldrucker, einen LED-Drucker oder ein Elektrofotografie anwendendes Gerät wie eines, das ein elektrofotografisches Plattenherstellungssystem einsetzt.
Beispiele
Die Erfindung wird nun genauer anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
--- Beispiel 1 ---
-- 1. Anfertigung Unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung für Elastische Schicht --

Die Materialien, die unten in Tabelle 1 angegeben sind, wurden in einem 6 Liter großen Druckkneter (Handelsname: TD6-15MDX, hergestellt von Toshin Co., Ltd.) 16 Minuten lang bei einer Befüllungsrate von 70 Vol% und einer Schaufeldrehzahl von 30 U/min gemischt. Auf diese Weise wurde eine geknetete Kautschukzusammensetzung A erzielt. Tabelle 1

Material	Masseteil(e)
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (Handelsname: DN401LL, hergestellt von Zeon Corporation, Gehalt an Acrylnitril: 18 Masse%)	100
Zinkstearat	1
Zinkoxid	5
Kalziumcarbonat (Handelsname: Nanox #30, hergestellt von Maruo Calcium Co., Ltd.)	15
Ruß 1 (Handelsname: Raven 1000, hergestellt von Columbian Chemicals Company)	25
Ruß 2 MT-Kohlenstoff (Handelsname: Thermax Floform N990, Hergestellt von Cancarb)	20

Als Nächstes wurden die Materialien, die unten in Tabelle 2 angegeben sind, insgesamt zwanzigmal mit einer offenen Walze, die einen Walzendurchmesser von 12 Zoll (0,30 m) hatte, von zwei Seiten mit einer Vorderwalzendrehzahl von 10 U/min und einer Hinterwalzendrehzahl von 8 U/min und einem Walzenintervall von 2 mm geschnitten. Danach wurde das Gemisch zehnmal mit einem Walzenintervall von 0,5 mm einem engen Fräsen unterzogen. Auf diese Weise wurde eine unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung für eine elastische Schicht erzielt. Tabelle 2

Material	Masseteil(e)
Geknetete Kautschukzusammensetzunq A	166
Schwefel	1,2
Tetrabenzylthiuramdisulfid (Handelsname: Nocceler TBzTD, herqestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)	1,2
N-t-butyl-2-benzothiazolsulfenimid (Handelsname: SANTOCURE-TBSI, herqestellt von FLEXSYS)	1,2

-- 2. Ausbildung Vulkanisierte Kautschukschicht --
Es wurde ein zu verwendender elektrisch leitender Träger erzielt, indem auf die Säulenfläche einer aus Stahl bestehenden Säulenstange (mit einer nickelplattierten Oberfläche) in ihrem mittleren Abschnitt in ihrer Axialrichtung auf einer Länge von 228 mm ein Klebstoff (Metaloc U-20, hergestellt von Toyo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.) aufgebracht wurde, wobei die Stange einen Durchmesser von 6 mm und eine Länge von 252 mm hatte und daraufhin ein 30minütiges Trocknen des Klebstoffs bei 80°C folgte. Als Nächstes wurde die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzung durch Extrusion mittels eines Spritzkopfs zusammen mit dem in ihrer Mitte vorgesehenen elektrisch leitenden Träger koaxial in eine Zylinderform extrudiert. Somit wurde eine unvulkanisierte Kautschukwalze hergestellt, bei der der Außenumfang des elektrisch leitenden Trägers mit der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzung beschichtet war. Der hier verwendete Extruder hatte einen Zylinderdurchmesser von 45 mm (φ45) und L/D = 20. Während der Extrusion wurden die Temperaturen des Spritzkopfs, des Zylinders und der Schraube auf jeweils 90°C eingestellt.
Die beiden in ihrer Achsenrichtung liegenden Enden der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungsschicht bei der ausgebildeten unvulkanisierten Kautschukwalze wurden so zugeschnitten, dass die Länge der unvulkanisierten Kautschukzusammensetzungsschicht in der Achsenrichtung 226 mm betrug. Danach wurde die unvulkanisierte Kautschukwalze in einem Elektroofen 40 Minuten lang bei einer Temperatur von 160°C erhitzt, und dadurch wurde die unvulkanisierte Kautschukzusammensetzungsschicht vulkanisiert, sodass eine vulkanisierte Kautschukschicht ausgebildet wurde. Als Nächstes wurde die Oberfläche der vulkanisierten Kautschukschicht mit einer Schleifmaschine eines Einstichschleifsystems geschliffen. Auf diese Weise wurde eine vulkanisierte Kautschukwalze erzielt, die eine kronenförmige Kautschukschicht aufwies, die an ihren Endabschnitten einen Durchmesser von 8,35 mm hatte und in ihrem mittleren Abschnitt einen Durchmesser von 8,50 mm hatte.
-- 3. Oberflächenhärtungsbehandlung Vulkanisierte Kautschukschicht --
Die Oberfläche der erzielten vulkanisierten Kautschukwalze wurde durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl einer Härtungsbehandlung unterzogen. Auf diese Weise wurde eine „Ladungswalze 1“ mit einem gehärteten Bereich in der Oberfläche der elastischen Schicht erzielt. Die Elektronenstrahlbestrahlung erfolgte mittels eines Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts (Handelsname: „Low energy electron beam irradiation source EB-ENGINE“, hergestellt von Hamamatsu Phontonics K.K.) mit einer maximalen Beschleunigungsspannung von 70 kV und einem maximalen Elektronenstrom von 4,5 mA. Es sollte beachtet werden, dass die Luft in der Bestrahlungskammer mit einem Stickstoffgas ausgespült wurde, um vor der Elektronenstrahlbestrahlung die Sauerstoffkonzentration in der Bestrahlungskammer einzustellen. Die Behandlungsbedingungen waren die Folgenden: eine Beschleunigungsspannung von 70 kV; ein Elektronenstrom (Bestrahlungsstrom) von 3,2 mA; eine Behandlungsgeschwindigkeit (Abtastgeschwindigkeit) von 0,6 m/min; und eine Sauerstoffkonzentration von 800 ppm. Dabei betrug die Gerätekonstante des Elektronenstrahl-Bestrahlungsgeräts bei einer Beschleunigungsspannung von 70 kV 218, und die Dosis wurde beruhend auf dem mathematischen Ausdruck (4) mit 1.163 kGy berechnet.
-- 4. Beurteilung --
Mit den folgenden Verfahren wurden verschiedene Beurteilungen vorgenommen.
- 4-1. Messung Härte Vulkanisierte Kautschukschicht -
Die vulkanisierte Kautschukschicht nach der Elektronenstrahlbestrahlung wurde hinsichtlich ihrer MD-1 Härte gemessen. Die Messung erfolgte mittels eines Mikrohärtemessers (Handelsname: MD-1 capa, hergestellt von Kobunshi Keiki Co., Ltd.) in einer Umgebung mit einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 55% in einem Peakhaltemodus. Genauer gesagt wurde die vulkanisierte Kautschukwalze auf eine Metallplatte gesetzt und einfach dadurch fixiert, dass Metallblöcke so platziert wurden, dass die vulkanisierte Kautschukwalze am Rollen gehindert wurde. Ein Messende vom Typ A wurde in einer Richtung senkrecht zur Metallplatte präzise auf die Mitte der vulkanisierten Kautschukwalze gedrückt, und fünf Sekunden nach dem Drücken wurde ein Wert abgelesen. Die Messung erfolgte am mittleren Abschnitt der vulkanisierten Kautschukwalze und an zwei Endabschnitten, die vom Kautschukendabschnitt der vulkanisierten Kautschukwalze aus in ihrer Achsenrichtung einen Abstand von 30 bis 40 mm hatten, an jeweils drei Stellen in Umfangsrichtung. Auf diese Weise erfolgte die Messung an insgesamt neun Stellen. Ein Mittelwert der erzielten Messwerte wurde als die MD-1 Härte der vulkanisierten Kautschukschicht definiert. Dadurch wurde festgestellt, dass die MD-1 Härte der vulkanisierten Kautschukschicht 70,8° betrug.
- 4-2. Messung Elastizitätsmodul Elastische Schicht -
Die elastische Schicht in der Ladungswalze 1 wurde in ihrer Dickenrichtung an jeder Stelle von der Oberfläche der elastischen Schicht bis zu einem Innenabschnitt von ihr durch das folgende Verfahren hinsichtlich ihres E-Moduls (Elastizitätsmoduls) beurteilt.
Die elastische Schicht wurde mit einem Kryomikrotom (FC6, hergestellt von Leica) in einem Zustand, in dem die Ladungswalze 1 bei -110°C gehalten wurde, mittels eines Diamantmessers aus der Ladungswalze 1 herausgeschnitten, um eine Kautschukprobe zu erzielen, die in ihrer Dickenrichtung glatte Querschnitte hatte. Die erzielte Kautschukprobe wurde an jedem Punkt, der von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine vorbestimmte Tiefe hatte, mit einem Atomkraftmikroskop (AFM, E-sweep, hergestellt von SII Nano Technology, Inc.) mittels eines Auslegers (Handelsname „SI-DF20“, hergestellt von SII Nano Technology, Inc., Material: SiN, Sondenlänge: 12,5 µm, Spitzenradius: 10 nm) gemessen. Es sollte beachtet werden, dass das Messintervall auf 0,1 µm eingestellt wurde. An jedem der Messpunkte (Messstellen) wurde 10mal eine Kraftkurve gemessen, und der Elastizitätsmodul wurde ohne den Maximalwert und den Minimalwert als ein Mittelwert von 8 Punkten festgelegt.
4 ist ein Beispiel von Messergebnissen des Elastizitätsmoduls der elastischen Schicht in einer Dickenrichtung von ihr. Die horizontale Achse der Grafik stellt eine Messtiefe (µm) dar, das heißt einen Abstand von der Oberfläche der elastischen Schicht bis zur Messstelle. Die vertikale Achse der Grafik stellt ein Elastizitätsmodul (MPa) dar. Als Ergebnis betrug der lokale Maximalwert a des Elastizitätsmoduls 1,3 MPa, die Tiefe Tmax betrug 0,8 µm, der Elastizitätsmodul b betrug 0,8 MPa und der Elastizitätsmodul c an einer Stelle, die eine Tiefe von 300 µm hatte, betrug 0,4 MPa.
- 4-3. Beurteilung D-Rest-Bild -
Die Ladungswalze 1 wurde in eine Prozesskartusche eingebaut, indem auf beide Enden der Ladungswalze 1 eine Last von 500 g aufgebracht wurde, um die Walze koaxial mit einem lichtempfindlichen Bauteil von φ30 mm in Presskontakt zu bringen. Die Prozesskartusche wurde 30 Tage lang in einer Umgebung mit einer Temperatur von 40°C und einer relativen Feuchtigkeit von 95° gelassen (nachstehend als „harte Versuchsumgebung“ bezeichnet). Als Nächstes wurde die Prozesskartusche in ein elektrofotografisches Gerät (LBP7200C, hergestellt von Canon Inc.) eingebaut, und es wurde ein D-Rest-Bild beurteilt, das durch einen Druckverformungsrest der Ladungswalze hervorgerufen wurde. Das Beurteilungsergebnis wurde beruhend auf den folgenden Kriterien A bis E eingestuft. Die Ladungswalze 1 wurde als Rang B beurteilt.

A: Es wurde kein D-Rest-Bild beobachtet.
B: Es wurde ein wirklich extrem leichtes D-Rest-Bild beobachtet.
C: Es wurde ein extrem leichtes D-Rest-Bild beobachtet.
D: Es wurde ein leichtes D-Rest-Bild beobachtet.
E: Es wurde ein deutliches D-Rest-Bild beobachtet.

- 4-4. Messung Formänderungsbetrag -
Nachdem die Ladungswalze der harten Verscuhsumgebung von Absatz 4-3 ausgesetzt worden war, wurde sie in einem Abschnitt, der sich mit dem lichtempfindlichen Bauteil in Presskontakt befand, hinsichtlich ihres Verformungsbetrags gemessen. Für die Messung wurde ein allgemeines Laserabmessungsgerät (LS-5500, hergestellt von Keyence Corporation) verwendet, und „ein Formänderungsbetrag“ wurde als „eine Differenz zwischen dem Außendurchmesser d₂ des Presskontaktabschnitts und des Außendurchmessers d₁ des Presskontaktabschnitts vor dem Presskontakt“ definiert. Der Außendurchmesser des Presskontaktabschnitts wurde an Stellen gemessen, die jeweils einen Abstand von 90 mm vom mittleren Abschnitt der Ladungswalze zum Ende hin hatten, und der Mittelwert wurde als der Außendurchmesser des Presskontaktabschnitts genommen. Als Ergebnis wurde ein Formänderungsbetrag von 4,8 µm festgestellt.
- 4-5. Beurteilung Bild vor und nach Langzeitversuch -
Die Ladungswalze 1 wurde in eine elektrofotografische Prozesskartusche eingebaut, und die Prozesskartusche wurde in ein elektrofotografisches Gerät (LBP7200C, hergestellt von Canon Inc.) eingebaut, das so aufgebaut war, dass es A4-Papier in Portraitorientierung ausgab. Es erfolgte eine Bildbeurteilung, indem das Gerät verwendet wurde.
Genauer wurde auf einem A4-Papier als ein erstes Bild ein Halbtonbild (ein Bild, in dem in einer Richtung senkrecht zur Drehrichtung des elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteils in Abständen von zwei Punkten Linien mit einer Breite von einem Punkt gezogen waren) ausgegeben. Dieses wird als „Anfangsbild“ bezeichnet. Als Nächstes wurde auf 2.500 Blättern A4-Papier kontinuierlich ein Bild ausgegeben, in dem mit einer Druckdichte von 1% ein Buchstabe „E“ mit einer Buchstabengröße von 4 Punkten ausgebildet war (nachstehend auch als „Bild mit Buchstabe E“ bezeichnet). Anschließend wurde erneut das Halbtonbild auf A4-Papier ausgegeben. Dies wird als „Bild nach dem Langzeitversuch“ bezeichnet. Es sollte beachtet werden, dass die Bilder in einer Umgebung mit einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% ausgegeben wurden.
Das erzielte Anfangsbild und das Bild nach dem Langzeitversuch wurden visuell untersucht und beruhend auf den folgenden Kriterien beurteilt. Außerdem wurde hinsichtlich des Bilds nach dem Langzeitversuch in dem Fall, dass darin ein Bildfehler beobachtet wurde, der folgende Vorgang durchgeführt, um die Ursache des Bildfehlers herauszufinden: Nach der Ausgabe des Bilds nach dem Langzeitversuch wurde die Prozesskartusche aus dem elektrofotografischen Gerät genommen, die Ladungswalze wurde wiederum aus der Prozesskartusche genommen, und es wurde auf der Oberfläche der Ladungswalze das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Schmiere untersucht. Es wurde ein Korrespondenzzusammenhang zwischen einem Bildfehlerabschnitt in dem Bild nach dem Langzeitversuch, in dem der Bildfehler beobachtet wurde, und einem Schmiereanhaftungsabschnitt in der Ladungswalze untersucht, und es wurde analysiert, ob der Bildfehler von der Schmiere auf der Oberfläche der Ladungswalze stammte oder nicht.

A: Es trat kein Bildfehler auf.
B: Es trat ein extrem leichter Bildfehler auf.
C: Es trat ein leichter Bildfehler auf.
D: Es trat ein deutlicher Bildfehler auf.

Als Ergebnis betrug der Rang des Anfangsbilds A und der Rang des Bilds nach dem Langzeitversuch A.
--- Beispiele 2 bis 30 ---
Mit Ausnahme dessen, dass das Polymer (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), die Sauerstoffkonzentration, die Abtastgeschwindigkeit und/oder der Bestrahlungsstrom auf die in den Tabellen 3-1 bis 5-2 angegebene Bedingung geändert wurde(n), wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 eine Ladungswalze hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 3-1 bis 5-2 angegeben. Es sollte beachtet werden, dass als Acrylnitril-Butadien-Kautschuk N230SV (hergestellt von JSR Corporation) und N220S (hergestellt von JSR Corporation) verwendet wurden, die Acrylnitrilgehalte von jeweils 35 Masse% und 41 Masse% hatten.
--- Beispiel 31 ---
Mit Ausnahme dessen, dass die eingemischte Menge an Ruß 1 auf 30 Masseteile geändert wurde, wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 eine Ladungswalze hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 5-2 angegeben.
Es sollte beachtet werden, dass die Ladungswalze gemäß Beispiel 31 einer Oberflächenuntersuchung unterzogen wurde und dass dabei wie bei den Ladungswalzen gemäß den anderen Beispielen keine Schmiere beobachtet wurde, die aus einer Anhaftung eines externen Zusatzstoffs oder dergleichen resultierte. Allerdings war der Elastizitätsmodul c an einer Stelle, die von der Oberflächenschicht aus eine Tiefe von 300 µm hatte, größer als der Elastizitätsmodul b an der Oberfläche. Daher war verglichen mit den anderen Beispielen die Anlage am elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil instabil, und somit war der Rang des Beurteilungsergebnisses des Bilds nach dem Langzeitversuch „B“.
--- Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und 7 ---
Mit Ausnahme dessen, dass die Sauerstoffkonzentration auf die in den Tabellen 6-1 und 6-2 angegebenen Werte geändert wurde, wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 Ladungswalzen hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 6-1 und 6-2 angegeben.
--- Vergleichsbeispiele 4 und 8 ---
Mit Ausnahme dessen, dass nur die Sauerstoffkonzentration oder die Sauerstoffkonzentration und der Bestrahlungsstrom auf die in den Tabellen 6-1 und 6-2 angegebenen Werte geändert wurden, wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 Ladungswalzen hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in den Tabellen 6-1 und 6-2 angegeben.
--- Vergleichsbeispiel 5 ---
Mit Ausnahme dessen, dass die Sauerstoffkonzentration, der Bestrahlungsstrom und die Abtastgeschwindigkeit auf jeweils 26.000 ppm, 3,8 mA und 0,4 m/min geändert wurden, wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 3 eine Ladungswalze hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 6-2 angegeben.
--- Vergleichsbeispiel 6 ---

Mit Ausnahme dessen, dass die Sauerstoffkonzentration auf 18.000 ppm geändert wurde, wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 9 eine Ladungswalze hergestellt und den Beurteilungen unterzogen. Die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 6-2 angegeben. Tabelle 3-1

		Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	-	100	-	-	100
	NBR (DN401LL)	100	-	-	100	-
	NBR (N220S)	-	-	100	-	-
	Ruß 1	25	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70	70
	Bestrahlunqsstrom (mA)	3,2	3,2	3,2	3,2	3,2
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,6	0,6	0,6	0,6	0,45
	Dosis (kGy)	1.163	1.163	1.163	1.163	1.550
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	800	800	500	550	550
MD-1 Härte		70,8	71,8	72,6	71,3	71,9

Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,7	0,7	0,8	0,7	0,8
	Tiefe Tmax (µm)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	1,3	1,7	1,8	1,0	1,5
	Änderungsrate (a-b)/b	0,86	1,43	1,25	0,43	0,88
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,4	0,5	0,4	0,4

Beurteilunq D-Rest-Bild
	Bildrang	B	A	A	B	A
Formänderungsbetrag (µm)		4,8	4,2	4,0	4,9	4,2

Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch
	Anfangsbild	A	A	A	A	A
	Bild nach Langzeitversuch	A	A	A	A	A

Tabelle 3-2

		Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	-	100	100	100	100
	NBR (DN401LL)	-	-	-	-	-
	NBR (N220S)	100	-	-	-	-
	Ruß 1	25	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,6	3,2	3,2	3,8	3,8
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,45	0,6	0,6	0,6	0,5
	Dosis (kGy)	1.744	1.163	1.163	1.381	1.657
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	550	1.500	2.100	1.400	900
MD-1 Härte		72,6	71,3	71,6	72,3	71,9

Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,9	0,7	0,7	1,2	1,2
	Tiefe Tmax (µm)	0,8	0,8	0,9	0,8	0,8
	Lokaler Maximalwert „a“ von Elastizitätsmodul (MPa)	2,8	1,4	1,8	1,7	1,7
	Änderungsrate (a-b)/b	2,11	1,00	1,57	0,42	0,42
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,5	0,3	0,3	0,3	0,3

Beurteilung D-Rest-Bild
	Bildrang	A	A	A	A	A
Formänderungsbetrag (µm)		4,0	4,3	4,1	3,9	4,1

Tabelle 4-1

		Beispiel 11	Beispiel 12	Beispiel 13	Beispiel 14	Beispiel 15
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	100	-	-	-	100
	NBR (DN401LL)	-	100	100	100	-
	NBR (N220S)	-	-	-	-	-
	Ruß 1	25	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	20	20	20	20
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70	70
	Bestrahlunqsstrom (mA)	3,8	3,2	3,4	3,8	3,2
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,4	0,6	0,6	0,6	0,6
	Dosis (kGy)	2.071	1.163	1.235	1.381	1.163
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	550	3.400	5.100	6.600	5.400
MD-1 Härte		71,1	70,4	70,7	70,8	71,6

Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	1,0	0,6	0,6	0,7	0,9
	Tiefe Tmax (µm)	0,8	1,8	1,8	1,8	1,8
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	1,6	1,1	2,1	2,4	1,5
	Änderungsrate (a-b)/b	0,60	0,83	2,50	2,43	0,67
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,3	0,3	0,4	0,4

Beurteilunq D-Rest-Bild
	Bildrang	A	B	A	A	A
Formänderungsbetrag (µm)		4,2	4,6	4,4	4,3	4,5

Tabelle 4-2

		Beispiel 16	Beispiel 17	Beispiel 18	Beispiel 19	Beispiel 20
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	100	100	-	-	-
	NBR (DN401LL)	-	-	-	-	-
	NBR (N220S)	-	-	100	100	100
	Ruß 1	25	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	20	20	20	20	20
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
Beschleunigungsspannung (kV)		70	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,2	3,2	3,6	3,8	4,0
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,5	0,4	0,6	0,6	0,6
	Dosis (kGy)	1.395	1.744	1.308	1.381	1.453
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	4.600	4.900	6.800	5.400	7.700
MD-1 Härte		71,6	71,2	72,3	72,2	72,5

Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,9	1,0	1,2	1,2	1,2
	Tiefe Tmax (µm)	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	1,9	2,0	1,7	2,1	2,9
	Änderungsrate (a-b)/b	1,11	1,00	0,42	0,75	1,42
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,3	0,4	0,4	0,4	0,4

Beurteilunq D-Rest-Bild
	Bildrang	A	A	A	A	A
Formänderungsbetrag (µm)		4,4	4,3	4,1	4,0	3,9

Tabelle 5-1

		Beispiel 21	Beispiel 22	Beispiel 23	Beispiel 24	Beispiel 25
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	-	-	-	-	-
	NBR (DN401LL)	100	100	100	100	-
	NBR (N220S)	-	-	-	-	100
	Ruß 1	25	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,8	3,8	4,0	3,8	3,2
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,6	0,6	0,6	0,4	0,6
	Dosis (kGy)	1.381	1.381	1.453	2.071	1.163
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	9.900	13.000	8.700	6.500	7.400
MD-1 Härte		72,6	72,4	72,6	72,2	71,6
Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,6	0,6	0,6	0,7	0,9
	Tiefe Tmax (µm)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	0,9	1,9	2,0	2,4	1,6
	Änderungsrate (a-b)/b	0,50	2,17	2,33	2,43	0,78
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
Beurteilung D-Rest-Bild
	Bildrang	B	A	A	A	A
Formänderungsbetrag (µm)		4,6	4,3	4,2	4,0	4,5
Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch
	Anfangsbild	A	A	A	A	A
	Bild nach Langzeitversuch	A	A	A	A	A

Tabelle 5-2

		Beispiel 26	Beispiel 27	Beispiel 28	Beispiel 29	Beispiel 30	Beispiel 31
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	-	100	-	-	-	-
	NBR (DN401LL)	-	-	-	-	-	100
	NBR (N220S)	100	-	100	100	100	-
	Ruß 1	25	25	25	25	25	30
	Ruß 2	20	20	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	15	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,2	3,2	3,5	3,8	4,0	3,2
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	Dosis (kGy)	1.163	1.163	1.272	1.381	1.453	1.163
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	8.800	9.400	12.200	10.800	8.400	800
MD-1 Härte		71,4	71,9	72,6	72,5	72,2	73,6
Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,8	0,9	1,2	1,2	1,2	0,6
	Tiefe Tmax (µm)	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	0,9
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	1,4	1,5	1,8	2,7	3,4	1,1
	Änderunqsrate (a-b)/b	0,75	0,67	0,50	1,25	1,83	0,83
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,4	0,5	0,4	0,4	0,7
Beurteilung D-Rest-Bild
	Bildrang	B	A	A	A	A	B
Formänderungsbetrag (µm)		4,7	4,5	4,0	3,8	3,6	4,7
Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch
	Anfangsbild	A	A	A	A	A	A
	Bild nach Langzeitversuch	A	A	A	A	A	B

Tabelle 6-1

		Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	100	100	100	-
	NBR (DN401LL)	-	-	-	100
	NBR (N220S)	-	-	-	-
	Ruß 1	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1
	Kalziumcarbonat	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,2	3,2	3,2	3,2
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,6	0,6	0,6	0,6
	Dosis (kGy)	1.163	1.163	1.163	1.163
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	300	28.000	32.000	17.000
MD-1 Härte		71,9	71,6	71,3	71,5
Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	0,70	0,70	0,60	0,50
	Tiefe Tmax (µm)	0,10	2,60	3,00	1,80
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	0,70	1,30	1,20	0,90
	Änderungsrate (a-b)/b	0,00	0,86	1,00	0,80
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,4	0,4	0,4
Beurteilung D-Rest-Bild
	Bildrang	B	C	C	C
Formänderungsbetrag (µm)		4,6	4,9	5,1	4,7
Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch Anfangsbild
Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch Anfangsbild		A	A	A	A
	Bild nach Langzeitversuch	D	D	C	A

Tabelle 6-2

		Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6	Vergleichsbeispiel 7	Vergleichsbeispiel 8
Elastische Schicht
	NBR (N230SV)	-	100	100	-
	NBR (DN401LL)	-	-	-	100
	NBR (N220S)	100	-	-	-
	Ruß 1	25	25	25	25
	Ruß 2	20	20	20	20
	Zinkoxid	5	5	5	5
	Zinkstearat	1	1	1	1
	Kalziumstearat	15	15	15	15
	Schwefel	1,2	1,2	1,2	1,2
	Nocceler TBzTD	1,2	1,2	1,2	1,2
	TBSI	1,2	1,2	1,2	1,2
Elektronenstrahlbestrahlung		vorhanden	vorhanden	vorhanden	vorhanden
	Beschleunigungsspannung (kV)	70	70	70	70
	Bestrahlungsstrom (mA)	3,8	3,8	3,2	3,6
	Abtastgeschwindigkeit (m/min)	0,4	0,6	0,6	0,6
	Dosis (kGy)	2.071	1.381	1.163	1.308
	Sauerstoffkonzentration (ppm)	26.000	18.000	16.000	24.000
MD-1 Härte		72,1	71,9	71,2	71,8
Elastizitätsmodul
	Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich (MPa)	1,30	0,70	0,90	0,60
	Tiefe Tmax (µm)	2,50	1,90	1,40	2,50
	Lokaler Maximalwert a von Elastizitätsmodul im Innenabschnitt (MPa)	1,90	0,90	1,20	0,80
	Änderunqsrate (a-b)/b	0,46	0,29	0,33	0,33
	Elastizitätsmodul c bei Tiefe von 300 µm (MPa)	0,4	0,4	0,4	0,4
Beurteilung D-Rest-Bild
	Bildrang	A	C	B	C
Formänderungsbetrag (µm)		4,3	4,6	4,5	4,8
Bildbeurteilung vor und nach Langzeitversuch
	Anfangsbild	A	A	A	A
	Bild nach Langzeitversuch	D	B	C	D

Wie aus den Tabellen 6-1 und 6-2 hervorgeht, ist im Vergleichsbeispiel 1 der Elastizitätsmodul b im äußersten Oberflächenabschnitt (Oberflächennahbereich) gleich dem lokalen Maximalwert a, und somit wird auf der Oberfläche der Walze die Anhaftung von Schmiere gefördert, was zu einem niedrigeren Rang des Bilds nach dem Langzeitversuch führt. In jedem der Vergleichsbeispiele 2 und 3 befindet sich die Stelle Tmax an einem weiter innen liegenden Abschnitt, und somit ist der Verformungsbetrag der Walze groß, was zu einem niedrigeren Rang des D-Rest-Bilds führt. Im Vergleichsbeispiel 4 ist der Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich gering und das Bild nach dem Langzeitversuch zufriedenstellend, doch ist der Rang des D-Rest-Bildes niedriger. Im Vergleichsbeispiel 5 ist der Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich hoch und der Rang des Bilds nach dem Langzeitversuch niedriger. In jedem der Vergleichsbeispiele 6 bis 8 ist die Änderungsrate zwischen dem Elastizitätsmodul b im Oberflächennahbereich und dem lokalen Maximalwert a im Innenabschnitt klein, und jeder der Ränge des D-Rest-Bildes und des Bildes nach dem Langzeitversuch ist niedriger.
Verglichen mit diesen Ergebnissen sind in jedem der Beispiele 1 bis 31 die Beurteilungsränge des D-Rest-Bildes und des Bildes nach dem Langzeitversuch A oder B, und es wird ein zufriedenstellendes Bild ohne praktisches Problem erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Ladungswalze
11: elektrisch leitender Träger
12: elastische Schicht

Claims

Ladungsbauteil, mit: einem elektrisch leitenden Träger; und einer elastischen Schicht als einer Oberflächenschicht, wobei: die elastische Schicht in einer Elastizitätsmodulverteilung an jeweiligen Stellen in ihrer Tiefenrichtung mindestens einen lokalen Maximalwert hat; und wenn bei Vorliegen nur eines lokalen Maximalwerts des Elastizitätsmoduls der lokale Maximalwert als „a“ definiert wird und eine Tiefe der Stelle des lokalen Maximalwerts von der Oberfläche der elastischen Schicht aus als „Tmax“ definiert wird, bei Vorliegen von mehreren lokalen Maximalwerten des Elastizitätsmoduls der lokale Maximalwert des Elastizitätsmoduls an der Stelle, die in der Tiefenrichtung am nächsten an der Oberfläche der elastischen Schicht liegt, als „a“ definiert wird und eine Tiefe dieser Stelle von der Oberfläche der elastischen Schicht aus als „Tmax“ definiert wird und ein Elastizitätsmodul der elastischen Schicht an einer Stelle, die von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von 0,1 µm hat, als „b“ definiert wird, „a“, „Tmax“ und „b“ die folgenden Ausdrücke (1) bis (3) erfüllen: $0,8 μ m \leq Tmax \leq 2,5 μ m$
$0,6 MPa \leq b \leq 1,2 MPa$
$(a - b) / b \geq 0,40$
Ladungsbauteil nach Anspruch 1, wobei der Elastizitätsmodul „b“ höher als ein Elastizitätsmodul „c“ der elastischen Schicht an einer Stelle ist, die von der Oberfläche der elastischen Schicht aus eine Tiefe von 300 µm hat.
Ladungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Bestandteil der elastischen Schicht als ein Bindemittelpolymer einen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk umfasst.
Ladungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elastische Schicht bezogen auf 100 Masseteile eines Bindemittelpolymers 20 bis 70 Masseteile Ruß enthält.
Ladungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Tiefe „Tmax“ 0,8 µm oder mehr und 1,8 µm oder weniger beträgt.
Ladungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der lokale Maximalwert „a“ des Elastizitätsmoduls 1,5 MPa oder mehr beträgt.
Ladungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Elastizitätsmodul „b“ 0,7 MPa oder mehr und 1,2 MPa oder weniger beträgt.
Ladungsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ladungsbauteil eine Walzenform hat.
Herstellungsverfahren für das Ladungsbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Herstellungsverfahren einen Schritt umfasst, in dem eine vulkanisierte Kautschukschicht auf einem Außenumfang des elektrisch leitenden Trägers in einer Atmosphäre, die eine Sauerstoffkonzentration von 500 ppm oder mehr und 13.000 ppm oder weniger hat, mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, um die elastische Schicht auszubilden.
Herstellungsverfahren für das Ladungsbauteil nach Anspruch 9, wobei eine Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 40 kV oder mehr und 300 kV oder weniger beträgt.
Herstellungsverfahren für das Ladungsbauteil nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Dosis des Elektronenstrahls 30 kGy oder mehr und 3.000 kGy oder weniger beträgt.
Elektrofotografisches Gerät, mit: einem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil; und einem Ladungsbauteil, das so angeordnet ist, dass es sich mit dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil in Kontakt befindet, wobei das Ladungsbauteil das Ladungsbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Prozesskartusche, mit: einem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil; und einem Ladungsbauteil, das so angeordnet ist, dass es sich mit dem elektrofotografischen lichtempfindlichen Bauteil in Kontakt befindet, wobei die Prozesskartusche lösbar an einem Hauptkörper eines elektrofotografischen Geräts montierbar ist und wobei das Ladungsbauteil das Ladungsbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.