ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КАРТРИДЖ И ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTROCONDUCTIVE ELEMENT, PROCESS CARTRIDGE AND ELECTROPHOTOGRAPHIC DEVICE

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Данное изобретение относится к электропроводному элементу, который заряжает заряжаемый элемент посредством разряда, в частности к электропроводному элементу, который может быть использован в качестве зарядного (заряжающего) элемента, элемента переноса или т.п. для применения в электрофотографическом устройстве, а также технологическому картриджу и электрофотографическому устройству с его применением.
Описание предшествующего уровня техники
[0002] Электропроводный элемент, который заряжает заряжаемый элемент посредством разряда, применяют в электрофотографическом устройстве, устройстве получения озона, нейтрализующем устройстве, воздухоочистителе, электростатическом пылеуловителе, устройстве для электростатического нанесения покрытия, устройстве для электростатической адсорбции или т.п. В частности, в электрофотографическом устройстве, например, используют электропроводный элемент, такой как зарядный элемент или элемент переноса.
[0003] В электрофотографическом устройстве электропроводный элемент размещен в соприкосновении со средой для записи или вблизи нее, включая электрофотографический фоточувствительный элемент или диэлектрический элемент, который служит в качестве заряжаемого элемента, и поверхность такого заряжаемого элемента подвергается обработке зарядкой посредством разряда, обусловленного приложением напряжения постоянного тока, полученного наложением переменного напряжения, или лишь напряжения постоянного тока.
[0004] Вместе с увеличением скорости процесса формирования электрофотографического изображения время, затрачиваемое на зарядку заряжаемого элемента, стало сравнительно короче в последние годы. Такая тенденция невыгодна для стабильной и надежной зарядки заряжаемого элемента. Более конкретно увеличение скорости процесса формирования электрофотографического изображения затрудняет придание достаточного потенциала заряда поверхности заряжаемого элемента. Принимая во внимание такую проблему, в выложенной заявке на патент Японии №2005-316263 описывается технология, в которой внешний слой зарядного элемента содержит ферроэлектрические частицы, чтобы получить в результате увеличение диэлектрической постоянной, что приводит к увеличению величины разрядного тока.
[0005] Кроме того, в выложенной заявке на патент Японии № 2004-245933 описывается технология, в которой по меньшей мере один слой, расположенный ниже поверхностного слоя многослойного зарядного элемента, является слоем с высоким электрическим сопротивлением, тем самым приводя к улучшению характеристики заряда.
[0006] В соответствии с исследованиями авторов данного изобретения напряжение, прикладываемое к электропроводному элементу, требуется увеличить, чтобы придавать достаточный потенциал заряда заряжаемому элементу в процессе формирования электрофотографического изображения с повышенной скоростью. Однако если увеличить приложенное напряжение в зарядном элементе, описанном в каждой из выложенной заявки на патент Японии №2005-316263 и выложенной заявки на патент Японии №2004-245933, можно вызвать локальный и сильный разряд (далее также называемый «аномальным разрядом»), что предотвращает стабильный разряд и вызывает неравномерность изображения в интервале от нескольких десятков микрометров до нескольких миллиметров вследствие аномального разряда.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Данное изобретение направлено на предоставление электропроводного элемента, имеющего стабильную характеристику заряда, так что аномальный разряд почти не возникает, даже когда прикладываемое напряжение увеличено.
[0008] Помимо этого, данное изобретение направлено на предоставление электрофотографического устройства и технологического картриджа, которые делают возможным стабильное формирование высококачественного электрофотографического изображения.
[0009] В соответствии с одним аспектом данного изобретения предложен электропроводный элемент, содержащий электропроводную опору и поверхностный слой, сформированный на электропроводной опоре, при этом поверхностный слой включает в себя пористое тело, имеющее непрерывные открытые поры, а электропроводный элемент удовлетворяет следующим условиям (1) и (2):
(1) поверхностный потенциал электропроводного элемента по прошествии 10 секунд после завершения разряда для зарядки поверхности электропроводного элемента составляет 10 В или более, причем зарядка поверхности электропроводного элемента выполняется узлом коронного разряда, который расположен таким образом, что сетчатая часть узла коронного разряда отделена от поверхности электропроводного элемента на 1 мм посредством приложения напряжения 8 кВ к узлу коронного разряда и создания разряда из него; и
(2) при приложении напряжения постоянного тока между пленкой полиэтилентерефталата в качестве заряжаемого элемента и электропроводным элементом и зарядке пленки полиэтилентерефталата удовлетворяется условие |Vd|≥|Vin|-|Vth| в интервале |Vin|>|Vth|, где Vd представляет собой потенциал заряда пленки полиэтилентерефталата, Vin представляет собой напряжение, приложенное между электропроводным элементом и пленкой полиэтилентерефталата, Vth представляет собой напряжение начала разряда.
[0010] В соответствии с другим аспектом данного изобретения предложен технологический картридж, выполненный с возможностью присоединения к основному корпусу электрофотографического устройства и отсоединения от него, содержащий электропроводный элемент и электрофотографический фоточувствительный элемент. В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предложено электрофотографическое устройство, содержащее электропроводный элемент и электрофотографический фоточувствительный элемент.
[0011] Другие признаки данного изобретения станут очевидными из нижеследующего описания типичных вариантов осуществления со ссылками на приложенные чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Фиг. 1 представляет собой график, иллюстрирующий пример разрядных характеристик электропроводного элемента.
[0013] Фиг. 2A представляет собой вид, иллюстрирующий поперечное сечение, перпендикулярное направлению вала зарядного ролика, в качестве примера электропроводного элемента.
[0014] Фиг. 2B представляет собой вид, иллюстрирующий поперечное сечение, перпендикулярное направлению вала зарядного ролика, в качестве примера электропроводного элемента.
[0015] Фиг. 3 представляет собой вид для описания способа электропрядения в качестве примера способа получения поверхностного слоя.
[0016] Фиг. 4 представляет собой изображение сечения поверхностного слоя, полученного способом электропрядения.
[0017] Фиг. 5 представляет собой изображение сечения поверхностного слоя, полученного способом с применением спинодального распада.
[0018] Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий пример электрофотографического технологического картриджа.
[0019] Фиг. 7 представляет собой вид, иллюстрирующий пример электрофотографического устройства.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0020] Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения будут теперь описаны подробно в соответствии с сопроводительными чертежами.
[0021] Явление разряда в зазоре в атмосфере создается в соответствии с законом Пашена. Данное явление представляет собой, более конкретно, явление распространения электронной лавины, при котором скорость высвобожденного электрона экспоненциально увеличивается при ускорении электрическим полем и сталкивании с молекулой газа и электродом в воздухе с образованием электрона и положительного иона повторяющимся образом. Электронная лавина распространяется в соответствии с электрическим полем, и распространение определяет конечную величину заряда разрядом. Количество заряда разрядом при этом экспоненциально увеличивается, когда электрическое поле в пространстве разряда сильнее. Поэтому, когда достигается чрезмерное электрическое поле по сравнению с условием в соответствии с законом Пашена, легко генерируется локальный и сильный разряд (аномальный разряд). В частности, когда разрядный промежуток, обычно наблюдаемый в контактном зарядном ролике для применения в электрофотографическом устройстве, сужается в ходе процесса, генерируется чрезмерное электрическое поле и генерируется локальный и сильный разряд, если разряд в сравнительно широком зазоре не генерируется стабильным образом. В чрезмерном электрическом поле увеличение напряжения смещения заряда приводит к большому изменению в электрическом поле, вследствие чего легко происходит более сильный разряд.
[0022] Для подавления аномального разряда эффективно уменьшение электрического поля в пространстве разряда. Однако когда электрическое поле в пространстве разряда просто уменьшено, количество заряда разрядом может быть уменьшено, что вызывает неудачный заряд заряжаемого элемента. В связи с этим, в соответствии с теорией Таунсенда, количество заряда разрядом определяется числом первоначальных электронов и электрическим полем в пространстве разряда, а именно число первоначальных электронов требуется увеличить, чтобы не только уменьшить электрическое поле в пространстве разряда, но и обеспечить необходимое количество заряда разрядом.
[0023] Авторы данного изобретения провели интенсивные исследования и в результате обнаружили, что эта проблема может быть решена посредством электропроводного элемента, включающего электропроводную опору и поверхностный слой, сформированный на электропроводной опоре, при этом поверхностный слой включает в себя пористое тело, имеющее непрерывные открытые поры, и электропроводный элемент удовлетворяет приведенным ниже условиям (1) и (2).
(1) Поверхностный потенциал электропроводного элемента по прошествии 10 секунд после завершения разряда для зарядки поверхности электропроводного элемента составляет 10 В или более, причем зарядка поверхности электропроводного элемента выполняется узлом коронного разряда, который расположен таким образом, что сетчатая часть узла коронного разряда отделена от поверхности электропроводного элемента на 1 мм посредством приложения напряжения 8 кВ к узлу коронного разряда и создания разряда из него.
(2) При приложении напряжения постоянного тока между пленкой полиэтилентерефталата в качестве заряжаемого элемента и электропроводным элементом и зарядке пленки полиэтилентерефталата удовлетворяется условие |Vd|≥|Vin|-|Vth| в интервале |Vin|>|Vth|, где Vd представляет собой потенциал заряда пленки полиэтилентерефталата, Vin представляет собой напряжение, приложенное между электропроводным элементом и пленкой полиэтилентерефталата, Vth представляет собой напряжение начала разряда.
[0024] Причиной, почему электропроводный элемент в соответствии с данным изобретением может решить вышеуказанную проблему, считается следующее.
[0025] Когда поверхностный слой электропроводного элемента включает пористое тело, имеющее непрерывные открытые поры, разряд, генерируемый между поверхностным слоем и заряжаемым элементом, непрерывно генерируется также в поверхностном слое. При этом разряд, генерируемый между поверхностным слоем и заряжаемым элементом, делает возможным зарядку поверхностного слоя положительными ионами или электронами. Полярность заряда поверхностного слоя является полярностью, противоположной прикладываемому напряжению смещения между электропроводным элементом и пленкой полиэтилентерефталата, и, соответственно, электрическое поле в поверхностном слое увеличивается, а электрическое поле между поверхностным слоем и заряжаемым элементом уменьшается.
[0026] В таком случае, пока поверхностный слой имеет потенциал 10 В или более на поверхности по прошествии 10 секунд после завершения разряда, согласно вышеприведенному условию (1), электрическое поле между поверхностным слоем зарядного элемента и заряжаемым элементом на этапе зарядки зарядным элементом заряжаемого элемента, такого как электрофотографический фоточувствительный элемент, может быть значительно ослаблено.
[0027] В отношении вышеприведенного условия (1), когда поверхностный потенциал по прошествии 10 секунд после завершения разряда меньше, чем 10 В, эффект ослабления электрического поля между поверхностным слоем электропроводного элемента и заряжаемым элементом не достигается в достаточной мере. В результате эффект подавления аномального разряда не может быть достигнут в достаточной мере.
[0028] При этом при локальном сильном разряде электрическое поле между поверхностным слоем и заряжаемым элементом является доминирующим, как описано выше. Соответственно, когда электрическое поле между поверхностным слоем и заряжаемым элементом уменьшено, локальный и сильный разряд подавляется (уменьшение электрического поля в пространстве разряда). Однако, когда электрическое поле между поверхностным слоем и заряжаемым элементом просто уменьшено, потенциал заряда заряжаемого элемента понижен, как описано выше.
[0029] Фиг. 1 иллюстрирует взаимосвязь между прикладываемым напряжением смещения Vin и потенциалом заряда Vd заряжаемого элемента. В электропроводном элементе, в котором поверхностный слой не имеет открытых пор, или электропроводном элементе, в котором, хотя поверхностный слой и имеет открытые поры, разряд не генерируется в поверхностном слое, условие |Vd|=|Vin|-|Vth| удовлетворяется в интервале |Vin|>|Vth|, в котором генерируется разряд, где Vin представляет собой напряжение, приложенное между электропроводным элементом и пленкой полиэтилентерефталата, а Vth - напряжение начала разряда (пунктирная линия «A» на фиг. 1).
[0030] Когда вышеприведенное условие (1) удовлетворяется, однако, количество заряда увеличивается, а также промотируется уменьшение электрического поля в области разряда по мере развития разряда, и, соответственно, удовлетворяется условие |Vd|<|Vin|-|Vth| (штрихпунктирная линия «B» на фиг. 1).
[0031] С другой стороны, когда поверхностный слой имеет способные к разряду непрерывные открытые поры, поверхностный слой заряжается, что тем самым приводит к увеличению электрического поля в поверхностном слое, с последующим генерированием разряда в поверхностном слое. Электроны, генерируемые в поверхностном слое, способствуют разряду между поверхностным слоем и заряжаемым элементом, что приводит к увеличению количества заряда разрядом на заряжаемом элементе (увеличение числа первоначальных электронов, линия «C» на фиг. 1).
[0032] Поэтому электропроводный элемент, одновременно удовлетворяющий вышеприведенным условиям (1) и (2), даже если прикладываемое напряжение увеличено, может подавлять аномальный разряд, и может быть получен электропроводный элемент, обладающий высокой поляризуемостью.
[0033] Далее подробно описан электропроводный элемент по данному изобретению. Далее в качестве типичного примера электропроводного элемента описан зарядный элемент, однако электропроводный элемент по данному изобретению не ограничивается таким зарядным элементом в отношении его формы и применения.
[0034] Фиг. 2A и 2B представляют собой схематические виды электропроводного элемента по данному изобретению. Электропроводный элемент включает в себя поверхностный слой, включающий пористое тело на внешней окружной поверхности электропроводной опоры, и может быть использован в качестве электрофотографического зарядного элемента. Электропроводный элемент может включать сердечник 12 в качестве электропроводной опоры и предусмотренный на окружной периферии сердечника поверхностный слой 11, включающий пористое тело, имеющее непрерывные открытые поры, например, как проиллюстрировано на фиг. 2A. Кроме того, электропроводный элемент может включать сердечник 12, предусмотренный на периферии сердечника слой 13 электропроводной смолы, а также предусмотренный на периферии слоя электропроводной смолы поверхностный слой 11, включающий пористое тело, имеющее непрерывные открытые поры, как проиллюстрировано на фиг. 2B. Таким образом, электропроводная опора может иметь слой электропроводной смолы на окружной периферии сердечника. Слой 13 электропроводной смолы может иметь многослойную структуру, в которой расположено множество слоев электропроводной смолы с разным материалом, при условии, что может быть достигнут эффект данного изобретения.
[0035] Электропроводная опора
[0036] Сердечник
[0037] В качестве сердечника может быть использован элемент, подходящим образом выбранный из элементов, которые могут быть использованы для электропроводного элемента, в зависимости от применения. В качестве сердечника для электрофотографического зарядного элемента, например, может быть использован цилиндрический материал, в котором поверхность легированной углеродистой стали покрыта никелем при толщине примерно 5 мкм.
[0038] Слой электропроводной смолы
[0039] В качестве материала для формирования слоя электропроводной смолы может быть использован каучуковый материал, смола или т.п. Каучуковый материал не ограничивается особым образом и может быть подходящим образом выбран и использован в зависимости от применения электропроводного элемента. Примеры каучукового материала для электрофотографического зарядного элемента включают гомополимер эпихлоргидрина, сополимер эпихлоргидрина и этиленоксида, тройной сополимер эпихлоргидрина, этиленоксида и аллилглицидилового простого эфира, сополимер акрилонитрила и бутадиена, гидрогенизированный продукт сополимера акрилонитрила и бутадиена, силиконовый каучук, акриловый каучук и уретановый каучук. Примеры смолы для электрофотографического зарядного элемента включают акриловую смолу, полиуретан, полиамид, сложный полиэфир, полиолефин, эпоксидную смолу и силиконовую (кремнийорганическую) смолу. Данные материалы могут также быть использованы в комбинации двух или более их видов, при необходимости.
[0040] Указанные ниже компоненты могут быть добавлены, при необходимости, к слою электропроводной смолы для того, чтобы отрегулировать величину электрического сопротивления.
[0041] Углеродная сажа и графит, обладающие электронной проводимостью; оксиды, такие как оксид олова; металлы, такие как медь и серебро; электропроводные частицы, которым придана электропроводность посредством покрывания поверхности частицы оксидом или металлом; соль четвертичного аммония, обладающая ионной проводимостью; ионнопроводящий агент, обладающий способностью к ионному обмену, такой как сульфонат; и т.п.
[0042] Наполнитель, пластификатор, технологическая добавка, вещество для повышения клейкости, вещество для снижения клейкости, диспергирующий агент, вспенивающий агент, укрупняющие частицы или т.п., обычно используемые в качестве примешиваемого компонента смолы, могут быть добавлены, при условии, что не ухудшается эффект данного изобретения.
2
10
[0043] Величина электрического сопротивления слоя электропроводной смолы может быть установлена таким образом, что достигается объемное удельное сопротивление, выбранное в интервале от 1×10 Ом·см или более до 1×10 Ом·см или менее.
[0044] Пористое тело для формирования поверхностного слоя
[0045] С точки зрения подавления аномального разряда важно, чтобы пористое тело для формирования поверхностного слоя в соответствии с данным изобретением имело нижеследующее строение.
[0046] Структура пористого тела
[0047] Пористое тело для формирования поверхностного слоя имеет структуру с непрерывными открытыми порами. Такая структура означает, что поры в поверхностном слое непрерывным образом соединены одна с другой и пустота в поре также выходит наружу из поверхностного слоя. Пористое тело, для того чтобы способствовать непрерывному разряду, предпочтительно имеет строение, при котором множество пор непрерывно соединены, и каждая из пор сообщается с внешней стороной поверхностного слоя по меньшей мере в направлении толщины поверхностного слоя. Для того чтобы способствовать непрерывному разряду, предпочтительнее, пористое тело может иметь строение, при котором некоторые из множества пор могут пересекаться, сообщаясь друг с другом в направлении, пересекающем толщину поверхностного слоя. Еще предпочтительнее, поверхностный слой может иметь строение, при котором множество пор связано так, что внешняя сторона поверхностного слоя, обращенная к электропроводной опоре, сообщается с внешней стороной поверхностного слоя, обращенной к поверхности. Такие непрерывные открытые поры позволяют электронам, сгенерированным разрядом в поверхностном слое, перемещаться наружу из поверхностного слоя.
[0048] Форма пористого тела
[0049] Для того чтобы удовлетворялось вышеприведенное условие (1), необходимо, чтобы электропроводный элемент имел такие электрические характеристики, чтобы элемент мог заряжаться коронным разрядом. Кроме того, для того чтобы удовлетворялось вышеприведенное условие (2), необходимо, чтобы достаточный разряд генерировался в поверхностном слое. Для того чтобы достигнуть вышеприведенных условий (1) и (2), важно регулировать толщину, пористость, площадь поверхности и объемное удельное сопротивление поверхностного слоя.
[0050] 1. Объемное удельное сопротивление
10
[0051] Для того чтобы электропроводный элемент удовлетворял вышеприведенному условию (1), необходимо подавлять убывание заряда от заряженного коронным разрядом поверхностного слоя к электропроводной опоре или слою электропроводной смолы. Поэтому поверхностный слой может быть неэлектропроводным. Для того чтобы поверхностный слой был неэлектропроводным, поверхностный слой может быть приготовлен при том, что его объемное удельное сопротивление установлено на по меньшей мере 1,0×10 Ом·см.
[0052] 2. Пористость
[0053] Для того генерировать достаточный разряд в поверхностном слое, необходимо, чтобы в поверхностном слое присутствовал требующийся для разряда воздух. По мере того как пористость повышается, разряд в поверхностном слое генерируется легче. Причиной этого, как считают, является то, что определенное количество или более воздуха требуется для генерирования разряда в поверхностном слое. Для того чтобы удовлетворялись вышеприведенные условия (1) и (2) в поверхностном слое, а именно, эффективным образом достигался как заряд, так и разряд, пористость поверхностного слоя может быть выбрана в интервале от 40% до 98%.
[0054] 3. Удельная площадь поверхности
2
2
2
2
[0055] Удельная площадь поверхности в данном изобретении означает площадь поверхности на единичную площадь и представляет собой всю площадь поверхности пористого тела, находящегося на единичной площади, наблюдаемой со стороны заряжаемого элемента, а именно всю площадь поверхности пористого тела, находящегося на единице площади на внешней поверхности поверхностного слоя (включая площадь поверхности в непрерывных открытых порах). Для того чтобы удовлетворялись вышеприведенные условия (1) и (2) в поверхностном слое, а именно более эффективным образом достигались целевые заряд и разряд, удельная площадь поверхности пористого тела для формирования поверхностного слоя может быть выбрана в интервале от 0,5 мкм/мкм до 100 мкм/мкм.
[0056] 4. Толщина
[0057] Когда толщина поверхностного слоя больше, количество заряда в поверхностном слое увеличено. Кроме того, принимая во внимание снижение напряжения, распределяемого между поверхностным слоем и заряжаемым элементом, вследствие увеличения напряжения, распределяемого поверхностным слоем, толщина поверхностного слоя может быть уменьшена до определенного значения. По этим причинам толщина поверхностного слоя может составлять в интервале от 1 мкм до 200 мкм.
[0058] Способ изготовления пористого тела
[0059] Способ изготовления пористого тела для формирования поверхностного слоя особо не ограничивается, при условии, что пористое тело может быть сформировано в качестве поверхностного слоя электропроводной опоре, и включает следующие способы изготовления.
- Способ осаждения тонкого волокна, полученного формованием из расплава или электропрядением.
- Способ формирования пор с применением фазового разделения раствора полимера.
- Способ формирования пор с применением пены.
- Способ формирования пор облучением энергетическим лучом, таким как лазерный.
- Способ осаждения частиц смолы.
[0060] В вышеуказанных способах пористое тело в соответствии с данным изобретением может иметь сформированные поры и каркас размером порядка от субмикрон до нескольких десятков микрон и может быть эффективно сформировано в сложной форме. Поэтому могут быть использованы способ осаждения тонкого волокна, полученного электропрядением, способ с применением отделения слоя раствора полимера или т.п.
[0061] Примеры способа получения тонкого волокна, имеющего средний диаметр примерно 0,01-40 мкм, включают способ электропрядения (способ электропрядения - способ электростатического прядения), способ композитного прядения, способ прядения полимерной смеси, способ выдувного формования волокон из расплава и способ прядения с мгновенным затвердеванием. Среди этих способов получения тонких волокон способ электропрядения может быть использован для того, чтобы сформировать поры и каркас размером порядка от субмикрон до нескольких десятков микрон.
[0062] Способ формирования слоя волокон (поверхностного слоя) способом электропрядения описан со ссылками на фиг. 3. Как проиллюстрировано на фиг. 3, используют источник 25 электропитания высокого напряжения, резервуар 21 для хранения жидкого исходного материала для формирования пористого тела, сопло 26 и электропроводную опору 23 с заземлением 24.
[0063] Жидкий исходный материал экструдируют из резервуара 21 для хранения к соплу 26 при определенной скорости. К соплу 26 прикладывают напряжение от 1 до 50 кВ, и когда электрическая сила притяжения превышает поверхностное натяжение жидкого исходного материала, к электропроводной опоре 23 выбрасывается струя 22 жидкого исходного материала. Когда жидкий исходный материал является при этом жидким исходным материалом, в котором использован растворитель, этот растворитель в струе 22 постепенно улетучивается, и жидкий исходный материал формуется в виде волокна перед достижением электропроводной опоры 23, имеет уменьшенный диаметр порядка нескольких десятков микрометров или менее и затвердевает при присоединении к электропроводной опоре 23 в соответствии с формой ее поверхности. Может быть использован способ, в котором в качестве жидкого исходного материала используют жидкий материал без растворителя, расплавленный нагреванием до температуры, равной температуре плавления или выше нее, чтобы формировать волокно посредством снижения температуру в струе 22. В качестве одного примера, изображение поперечного сечения поверхностного слоя, сформированного способом электропрядения, проиллюстрировано на фиг. 4.
[0064] Далее описан способ формирования поверхностного слоя с применением фазового разделения раствора полимерного материала. Раствор полимерного материала здесь представляет собой раствор, включающий полимерный материал и растворитель. Примеры способа с применением фазового разделения раствора полимерного материала включают следующие три способа. Поверхностный слой, сформированный таким способом, является поверхностным слоем, имеющим так называемую «сонепрерывную» структуру, имеющую трехмерно непрерывный каркас из полимерного материала и трехмерно непрерывные открытые поры.
[0065] 1. Несколько полимерных материалов или предшественников полимерных материалов и растворитель смешивают и изменяют температуру, влажность, концентрацию растворителя, совместимость между несколькими полимерными материалами при полимеризации полимерных материалов и т.п., чтобы тем самым вызвать фазовое разделение между полимерным материалом и полимерным материалом. После этого один из полимерных материалов удаляют, тем самым получая пористое тело, в котором сосуществуют непрерывный каркас и непрерывные поры. В качестве одного примера, выбирают сочетание полимерных материалов, которые совместимы друг с другом в растворе и не совместимы друг с другом после сушки. После нанесения раствора полимеров на слой электропроводной смолы в соответствии с данным изобретением в ходе сушки протекает фазовое разделение между полимерными материалами с образованием структуры с фазовым разделением. После сушки полученный продукт погружают в выбранный растворитель, который может растворять лишь один из полимерных материалов. Стадия погружения может позволить вымывать один из полимерных материалов, получая пористую структуру.
[0066] 2. Полимерный материал или предшественник полимерного материала и растворитель смешивают и изменяют температуру, влажность, концентрацию растворителя, совместимость между полимерным материалом и растворителем при полимеризации полимерного материала и т.п., чтобы тем самым вызвать фазовое разделение между полимерным материалом и растворителем (спинодальный распад). После этого растворитель удаляют, чтобы тем самым получая пористое тело, в котором сосуществуют непрерывный каркас и непрерывные поры.
[0067] Более конкретно, первоначально выбирают полимерный материал и растворитель, которые не совместимы друг с другом при обычной температуре и совместимы друг с другом при нагревании. Примеры такого сочетания полимерного материала и растворителя включают сочетание полимолочной кислоты (полимерный материал) и диоксана (растворитель) и сочетание полиметилметакрилата (PMMA) (полимерный материал) и этанола (растворитель). Затем электропроводную опору в соответствии с данным изобретением погружают в жидкость для нанесения покрытия, в которой полимерный материал растворен в растворителе, при нагревании с обратным холодильником. После этого полученный продукт оставляют выстаиваться при обычной температуре, чтобы тем самым сделать возможным протекание фазового разделения полимерного материала и растворителя, с образованием слоя полимерного материала, включающего в себя фазу растворителя, вокруг электропроводной опоры. Наконец, растворитель удаляют из слоя полимерного материала, тем самым получая пористую структуру с полимерным материалом.
[0068] 3. Полимерный материал, воду, растворитель, поверхностно-активное вещество и инициатор полимеризации смешивают, чтобы приготовить эмульсию типа «вода в масле», полимерный материал полимеризуют в масле, а после этого воду удаляют, тем самым получая пористое тело, в котором сосуществуют непрерывный каркас и непрерывные поры. В качестве одного примера, предшественник полимерного материала растворяют в неводном растворителе, и полученный продукт смешивают с водой и поверхностно-активным веществом, чтобы отрегулировать эмульсионный раствор. Затем, слой электропроводной смолы в соответствии с данным изобретением погружают в данный раствор. После погружения полимерный материал в эмульсионном растворе полимеризуют. После полимеризации воду можно испарить в ходе сушки, получив пористую структуру.
[0069] Среди этих способов, в способе, описанном в пункте 2, структура легко обеспечивается на первоначальной стадии фазового разделения, и поэтому поры и каркас пористого тела могут быть эффективно сформированы тонкодисперсными. Кроме того, этот способ может быть применен, поскольку легко формируется пористое тело, имеющее сложную форму, характерную при спинодальном распаде. При этом фиг. 5 иллюстрирует пример изображения сечения поверхностного слоя, полученного способом 2.
[0070] Материал для формирования слоя пористого тела
[0071] Материал каркаса для формирования пористого тела в соответствии с данным изобретением, а именно, материал для формирования каркаса или стенки, которые ограничивают каждую пору, особо не ограничивается при условии, что материал может формировать пористое тело. В качестве материала для формирования пористого тела может быть использован органический материал, включая смолу, неорганический материал, такой как диоксид кремния (кремнезем) или диоксид титана, или гибридный материал из органического материала и неорганического материала.
3
[0072] Примеры смолы включают следующие материалы: (мет)акриловые полимеры, такие как полиметилметакрилат, и полиолефиновые полимеры, такие как полиэтилен и полипропилен; полистирол; полиимид, полиамид и полиамидимид; полиарилены (ароматические полимеры), такие как поли(п-фениленоксид) и поли(п-фениленсульфид); простой полиэфир; поливиниловый простой эфир; поливиниловый спирт; полимеры полиолефинового типа, полистирол, полиимид и полиарилены (ароматический полимер), в которые введена группа сульфоновой кислоты (-SOH), карбоксильная группа (-COOH), группа фосфорной кислоты, группа сульфония, группа аммония или группа пиридиния; фторсодержащие полимеры, такие как политетрафторэтилен и поливинилиденфторид; полимер перфторсульфоновой кислоты, полимер перфторкарбоновой кислоты и полимер перфторфосфорной кислоты, в которых группа сульфоновой кислоты, карбоксильная группа, группа фосфорной кислоты, группа сульфония, группа аммония или группа пиридиния введена в каркас фторсодержащего полимера; соединения типа полибутадиена; соединения типа полиуретана, такие как эластомер и гель; соединения эпоксидного типа; соединения силиконового типа; поливинилхлорид; полиэтилентерефталат; (ацетил)целлюлозу; нейлон; и полиарилат.
[0073] При этом данные полимеры могут быть использованы в отдельности или в сочетании нескольких их видов, может быть использован полимер, в котором в полимерную цепь введена особая функциональная группа, или может быть использован сополимер, полученный из сочетания двух или более мономеров в качестве исходных материалов вышеуказанных полимеров.
[0074] Неорганический материал включает оксиды Si, Mg, Al, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Sn и Zn. Более конкретно, неорганический материал включает следующие оксиды металлов: диоксид кремения, оксид титана, оксид алюминия, золь оксида алюминия, оксид циркония, оксид железа и оксид хрома.
[0075] Добавка
[0076] В отношении пористого тела, к материалу для формирования пористого тела может быть добавлена добавка при условии, что не ухудшается эффект данного изобретения и пористое тело может быть сформировано. Примеры добавки включают углеродную сажу и графит, обладающие электронной проводимостью, оксиды, такие как оксид олова, металлы, такие как медь и серебро, электропроводные частицы, которым придана электропроводность посредством покрывания поверхности частицы оксидом или металлом, соль четвертичного аммония, обладающая ионной проводимостью, и ионнопроводящий агент, обладающий способностью к ионному обмену, такой как сульфонат. Наполнитель, пластификатор, технологическая добавка, придающее клейкость вещество, вещество для снижения клейкости или диспергирующий агент, обычно используемые в качестве примешиваемого компонента смолы, могут быть добавлены при условии, что не ухудшается эффект данного изобретения.
[0077] Далее описаны методы измерения соответствующих физических свойств электропроводного элемента. Следует заметить, что физические свойства в описанных далее примерах и Сравнительных примерах также измеряли в соответствии с нижеследующими методами.
[0078] Измерение толщины
[0079] Толщина поверхностного слоя является толщиной поверхностного слоя, измеренной в направлении, перпендикулярном поверхности электропроводной опоры, и означает среднее значение толщин всего в 25 точках, полученных делением зарядного элемента в продольном направлении на пять равных частей и измерением толщин сечений, вырезанных в любых 5 точках в каждой из частей. Кроме того, толщина поверхностного слоя в каждой точке может также быть измерена вырезанием сечения, включающего электропроводную опору и поверхностный слой, из зарядного элемента и подверганием этого сечения измерению с применением рентгеновской компьютерной томографии (КТ) или т.п.
[0080] Измерение удельной площади поверхности
[0081] Удельная площадь поверхности поверхностного слоя может быть измерена методом БЭТ, и, например, может быть определена измерением методом БЭТ материала, образующего поверхностный слой с известной площадью поверхности, с последующим измерением методом БЭТ поверхностного слоя и вычислением соотношения величин, полученных методом БЭТ. Удельная площадь поверхности поверхностного слоя по данному изобретению представляет собой среднее значение удельных площадей поверхности в 5 точках, полученных делением зарядного элемента в продольном направлении на пять равных частей и измерением удельной площади поверхности сечения, вырезанного в любой 1 точке в каждой из частей.
[0082] Измерение пористости
[0083] Пористость поверхностного слоя является средним значением пористостей, измеренных в любом двумерном поперечном сечении, и означает среднее значение пористостей всего в 25 точках, полученных делением зарядного элемента в продольном направлении на пять равных частей и измерением пористости сечений, вырезанных в любых 5 точках в каждой из частей. Кроме того, пористость в каждой точке измерения может быть определена обследованием в сканирующем электронном микроскопе (SEM) и вычислением посредством программного обеспечения для обработки изображений (ImageProPlus производства компании Media Cybernetics, Inc.). При этом поле зрения при обследовании может быть квадратным, примерно в 100 раз превышающим структурный период поры и каркаса для формирования поверхностного слоя, на боковой стороне.
[0084] Измерение поверхностного потенциала электропроводного элемента посредством коронного разряда
[0085] Измерение поверхностного потенциала электропроводного элемента (зарядного элемента) посредством коронного разряда выполняют с использованием прибора для измерения количества заряда (торговое наименование: DRA-2000L, производства компании Quality Engineering Associates, Inc.). Более конкретно, узел коронного разряда прибора для измерения количества заряда располагают таким образом, что зазор между его сетчатой частью и поверхностью электропроводного элемента составляет 1 мм. Затем к узлу коронного разряда прикладывают напряжение 8 кВ, чтобы генерировать разряд, заряжающий поверхность электропроводного элемента, и измеряют поверхностные потенциалы электропроводного элемента после завершения разряда и через 10 секунд после завершения.
[0086] Измерения потенциала заряда Vd и напряжения начала разряда Vth
[0087] Потенциал заряда Vd и напряжение начала разряда Vth измеряют следующим образом.
[0088] Сначала электропроводный элемент располагают так, чтобы он находился напротив поверхности, не покрытой алюминием, листа ПЭТ (полиэтилентерефталата) (торговое наименование: Metalumy S#25, производства компании Toray Advanced Film Co., Ltd.), одна из поверхностей которого покрыта осажденным алюминием. Зазор между поверхностью листа ПЭТ и поверхностью электропроводного элемента устанавливают на 8 мкм.
[0089] Отрицательное напряжение прикладывают к сердечнику зарядного элемента, а покрытую осажденным алюминием поверхность листа ПЭТ заземляют. Затем зарядный элемент и лист ПЭТ перемещают один относительно другого так, чтобы зазор между ними не изменялся, заряжая область 20 мм в квадрате или более. Скорость относительного перемещения при этом устанавливают на 10 мм/с. Затем прибор для измерения потенциала (измеритель поверхностного потенциала Model 344, производства компании Trek Japan, зонд: 6000B-7C) располагают на листе ПЭТ при поддержании зазора 2 мм, измеряя поверхностный потенциал. Потенциал заряда Vd получают выполнением измерения поверхностного потенциала три раза и вычислением среднего значения трех результатов измерения.
[0090] Кроме того, Vth вычисляют по разности между прикладываемым напряжением смещения при изменении поверхностного потенциала с 3 В до 5 В и поверхностным потенциалом, и, например, когда прикладываемое напряжение смещения составляет 500 В, а поверхностный потенциал составляет 4 В, величина Vth составляет 496 В.
[0091] Технологический картридж и электрофотографическое устройство
[0092] Зарядный элемент, описанный выше, может быть соответствующим образом использован в качестве зарядного элемента электрофотографического технологического картриджа и электрофотографического устройства для применения при формировании изображений электрофотографическим способом. Далее описаны технологический картридж и электрофотографическое устройство.
[0093] Технологический картридж
[0094] Фиг. 6 представляет собой схематический вид в разрезе электрофотографического технологического картриджа, снабженного электропроводным элементом в соответствии с данным изобретением в качестве зарядного элемента (далее также называемого «зарядным роликом»). Технологический картридж вмещает в себя зарядный ролик 42 и электрофотографический фоточувствительный элемент в форме барабана (далее также называемый «фоточувствительным барабаном») 41, размещенные встроенным образом в контейнере картриджа, и выполнен с возможностью присоединения к основному корпусу электрофотографического устройства и отсоединения от него. Технологический картридж, проиллюстрированный на фиг. 6, может иметь, в дополнение к зарядному ролику 42 и фоточувствительному барабану 41, узел проявления, образованный по меньшей мере проявляющим роликом 43 и контейнером 46 для тонера. При этом узел проявления может быть снабжен валиком 44 подачи тонера, тонером 49, дозирующим лезвием 48 и перемешивающей лопастью 410, при необходимости. Кроме того, технологический картридж, проиллюстрированный на фиг. 6, может быть снабжен очистным ракельным ножом 45 и резервуаром 47 для размещения отходов тонера, примыкающими к поверхности фоточувствительного барабана 41.
[0095] Электрофотографическое устройство
[0096] Фиг. 7 представляет собой схематический вид строения устройства формирования электрофотографического изображения (далее называемого также «электрофотографическим устройством»), в котором электропроводный элемент в соответствии с данным изобретением использован в качестве зарядного ролика. Данное электрофотографическое устройство является устройством формирования цветных изображений, в котором съемным образом установлены четыре технологических картриджа. В соответствующих технологических картриджах используются соответствующие тонеры черного, пурпурного, желтого и голубого цветов. Фоточувствительный барабан 51 вращается в направлении стрелки и равномерно заряжается зарядным роликом 52, к которому приложено напряжение от источника электропитания для подачи напряжения смещения заряда, и электростатическое скрытое изображение формируется на поверхности фоточувствительного барабана 51 посредством экспонирующего света 511. С другой стороны, тонер 59, хранящийся в контейнере 56 для тонера, подается к валику 54 подачи тонера перемешивающей лопастью 510 и перемещается на проявляющий ролик 53. В таком случае поверхность проявляющего ролика 53 равномерно покрывается тонером 59 дозирующим лезвием 58, расположенным в контакте с проявляющим роликом 53, и заряд придается тонеру 59 посредством фрикционного заряда. Электростатическое скрытое изображение проявляется посредством обеспечения перемещенного проявляющим роликом 53 тонера 59 расположенным в контакте с фоточувствительным барабаном 51 и визуализируется в качестве тонерного изображения.
[0097] Визуализированное тонерное изображение на фоточувствительном барабане переносится валиком 512 первичного переноса, к которому приложено напряжение посредством источника электропитания для подачи напряжения смещения первичного переноса, на ленту 515 промежуточного переноса, поддерживаемую и приводимую в движение натяжным валиком 513 и валиком 514 привода ленты промежуточного переноса. Соответствующие тонерные изображения соответствующих цветов последовательно накладываются одно на другое, образуя цветное изображение на ленте промежуточного переноса.
[0098] Предназначенный для переноса материал 519 подается подающим роликом в устройство и перемещается между лентой 515 промежуточного переноса и валиком 516 вторичного переноса. Валик 516 вторичного переноса, к которому приложено напряжение от источника электропитания для подачи напряжения смещения вторичного переноса, переносит находящееся на ленте 515 промежуточного переноса цветное изображение на предназначенный для переноса материал 519. Предназначенный для переноса материал 519, на который перенесено цветное изображение, подвергается фиксирующей обработке посредством узла 518 закрепления и выпускается из устройства, и операция печати завершается.
[0099] С другой стороны, тонер, не перенесенный и остающийся на фоточувствительном барабане, счищается очистным ракельным ножом 55 и хранится в резервуаре 57 для размещения отходов тонера, и данный этап выполняется повторно на очищаемом фоточувствительном барабане 51. Тонер, не перенесенный и остающийся на ленте первичного переноса, также счищается очистным узлом 517.
[00100] Примеры
[00101] Пример 1
[00102] Сердечник
[00103] В качестве электропроводного сердечника использовали ступенчатый круглый стержень, полная длина которого составляла 252 мм, внешний диаметр части от каждого из обоих концов до положения 11 мм в продольном направлении составлял 6 мм, а внешний диаметр остальной, центральной части составлял 8,4 мм, и поверхность легкообрабатываемой резанием стали была подвергнута обработке химическим никелированием.
[00104] Регулирование жидкого исходного материала 1
[00105] Представленный ниже жидкий исходный материал 1 приготавливали в качестве материала поверхностного слоя для применения в примере 1. Вначале приготавливали 1 мл разбавленного раствора, в котором смесь, полученную добавлением поли(этиленгликоль)диглицидилового простого эфира в массовой доле 8% по отношению к поликапролактону (PCL, молекулярная масса: 80000, производства компании Sigma-Aldrich Co., LLC.), разбавляли до 10% по массе смешанным раствором дихлорметана (DCM) и диметилформамида (DMF) в соотношении 75:25 (объемное соотношение). Затем разбавленный раствор смешивали с 10% по массе скрытого катализатора на основе ароматической соли сульфония (торговое наименование: SI-60L, производства компании Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) по отношению к поли(этиленгликоль)диглицидиловому простому эфиру, получив жидкий исходный материал 1.
[00106] Измерение объемного удельного сопротивления
14
16
[00107] Жидкий исходный материал 1 формовали в виде листовой пленки, пленку достаточно сушили и затем получали лист с толщиной 500 мкм. После этого использовали прибор для измерения сопротивления (торговое наименование: Hiresta UP, производства компании Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.), чтобы измерить объемное удельное сопротивление, которое составило 1×10 Ом·м (1×10 Ом·см) (прикладываемое напряжение составляло 250 В).
[00108] Формирование поверхностного слоя
[00109] Затем жидкий исходный материал 1 эжектировали способом электропрядения, и получаемое волокно наносили на боковую поверхность электропроводного сердечника, а именно сердечник устанавливали на участке коллектора устройства электропрядения (производства компании Mecc Co., Ltd.), и сердечник заземляли. Затем, жидким исходным материалом 1 заполняли резервуар, жидкий исходный материал 1 выпускали на скорости 1,0 мл/ч при приложении напряжения 20 кВ к соплу (нескошенному игольчатому соплу G22), и жидкий исходный материал 1 эжектировали в направлении сердечника. При этом эжекцию выполняли в течение 46 секунд при скорости перемещения сопла в продольном направлении сердечника 10 мм/с, скорости вращения сердечника 500 об/мин и ходе 230 мм, который был таким же, что и длина части сердечника с большим диаметром. После этого поверхностный слой, включающий полученное пористое тело, помещали в печь и термообрабатывали при 80°C в течение 3 часов, получив электропроводный элемент 1. В отношении полученного таким образом электропроводного элемента 1 выполняли измерения толщины, пористости и удельной площади поверхности вышеописанными методами и выполняли нижеследующие Измерения (1) и (2) и Оценки (1) и (2). Результаты представлены в таблице 3 вместе с результатами в примерах 2 по 10 и Сравнительных примерах 1 и 2.
[00110] При этом диаметр тонкого волокна, образующего поверхностный слой, полученный способом электропрядения, измеряли следующим методом, а именно брали образец тонкого волокна из поверхностного слоя, и его поверхность подвергали осаждению платины. Полученный продукт заделывали в эпоксидную смолу и разрезали на четыре равные части, имеющие одинаковую толщину, посредством микротома, чтобы сделать пять образцов. В отношении каждого из образцов поперечные сечения любых десяти тонких волокон, обнаруживаемых на поверхности среза, обследовали при применении сканирующего электронного микроскопа (SEM) (торговое наименование: S-4800, производства компании Hitachi High-Technologies Corporation) при 2000-кратном увеличении и измеряли максимальную длину каждого сечения. Максимальную длину определяли как диаметр тонкого волокна (диаметр волокна) в каждом из сечений. В качестве результата, диаметр волокна находился в интервале от 0,5 до 3,0 мкм.
[00111] Измерение (1)
[00112] В соответствии с (Измерением поверхностного потенциала электропроводного элемента коронным разрядом), описанным выше, поверхностный потенциал электропроводного элемента 1 измеряли через 10 секунд после завершения разряда, и результаты представлены в колонке Измерение (1) в таблице 3.
[00113] Измерение (2)
[00114] В соответствии с [Измерениями потенциала заряда Vd и напряжения начала разряда Vth], описанными выше, измеряли напряжение начала разряда Vth, после чего прикладываемое напряжение смещения Vin устанавливали таким образом, чтобы удовлетворялись условия Vin=Vth-300 и Vin=Vth-600, и определяли, выполняется ли условие |Vd|≥|Vin|-|Vth| или нет.
[00115] Затем, в случае, когда условие |Vd|≥|Vin|-|Vth| выполнялось, данный случай оценивали как «A», в случае, когда условие |Vd|≥|Vin|-|Vth| не выполнялось, данный случай оценивали как «B», и результаты представлены в колонке Измерение (2) в таблице 3.
[00116] Измерение объемного удельного сопротивления поверхностного слоя
15
17
[00117] Поверхностный слой электропроводного элемента 1 срезали и размещали между электродами, имеющими диаметр 5 мм, при нагрузке 100 г, и прикладывали к нему напряжение 100 В. Величину тока, протекающего между электродами, и толщину между электродами измеряли, чтобы тем самым определить объемное удельное сопротивление поверхностного слоя. В качестве результата, объемное удельное сопротивление составило 1×10 Ом·м или более (1×10 Ом·см или более).
[00118] Оценка (1)
[00119] Для того чтобы наблюдать эффект подавления локального и сильного разряда электропроводного элемента по данному изобретению, электрофотографическое устройство использовали для выполнения оценки.
[00120] В качестве электрофотографического устройства применяли электрофотографический лазерный принтер (торговое наименование: Laserjet CP4525dn, производства компании Hewlett-Packard Development Company, L. P.). Однако для того чтобы поместить электропроводный элемент в более жестких условиях эксплуатации для оценки, лазерный принтер изменяли таким образом, что скорость вывода составляла 500 мм/с, что было выше, чем первичная скорость вывода.
[00121] Затем электропроводный элемент 1 в качестве зарядного ролика устанавливали в специальный картридж с тонером для данного лазерного принтера. Картридж с тонером устанавливали в лазерный принтер и выводили полутоновое изображение (изображение, в котором поперечные линии шириной в 1 растровую точку были проведены с интервалом в 2 растровые точки в направлении, перпендикулярном направлению вращения фоточувствительного барабана) в окружающей среде с температурой 23°C и относительной влажностью 50%. При этом разрешение изображения составляло 1200 точек/дюйм, а приложенное напряжение между зарядным роликом и электрофотографическим фоточувствительным элементом составляло -1000 В. Результирующее электрофотографическое изображение визуально обследовали и определяли наличие неравномерности изображения вследствие локального и сильного разряда от зарядного элемента.
[00122] Затем вывод электрофотографического изображения и визуальную оценку изображения повторяли таким же образом, как описано выше, за исключением того, что прикладываемое напряжение изменяли на -1010 В, -1020 В, -1030 В ... через каждые 10 В. После этого регистрировали приложенное напряжение (VE1) во время формирования электрофотографического изображения, в котором неравномерность изображения вследствие локального и сильного разряда от зарядного элемента могла наблюдаться визуально, и измеряли потенциал (VE2) электрофотографического фоточувствительного элемента во время вывода изображения при данном приложенном напряжении. Величины VE1 и VE2 представлены в таблице 3. В качестве контроля, напряжение начала разряда Vth каждого электропроводного элемента приведено в таблице 3.
[00123] Оценка (2)
[00124] Измеряли потенциал заряда фоточувствительного элемента при прикладываемом напряжении -1100 В в электрофотографическом устройстве.
[00125] Пример 2
[00126] Электропроводный элемент 2 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что сопло 1 в способе электропрядения заменяли на сопло 2 (нескошенное игольчатое сопло G25), и жидкий исходный материал 1 выпускали при скорости 1,7 мл/ч в примере 1.
[00127] Пример 3
[00128] Электропроводный элемент 3 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что эжекцию способом электропрядения выполняли в течение 194 секунд.
[00129] Пример 4
[00130] Электропроводный элемент 4 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 2, за исключением того, что эжекцию способом электропрядения выполняли в течение 194 секунд.
[00131] Пример 5
[00132] Электропроводный элемент 5 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что эжекцию способом электропрядения выполняли в течение 388 секунд.
[00133] Пример 6
[00134] Электропроводный элемент 6 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 2, за исключением того, что эжекцию способом электропрядения выполняли в течение 388 секунд.
[00135] Пример 7
[00136] Сердечник
[00137] В качестве электропроводного сердечника был предусмотрен ступенчатый круглый стержень, полная длина которого составляла 252 мм, внешний диаметр части от каждого из обоих концов до положения 11 мм в продольном направлении составлял 6 мм, а внешний диаметр остальной, центральной части составлял 8,4 мм, и поверхность легкообрабатываемой резанием стали была подвергнута обработке химическим никелированием.
[00138] Регулирование жидкого исходного материала 2
[00139] Полимолочную кислоту (среднемассовая молекулярная масса Mw: 120000, производства компании Sigma-Aldrich Co., LLC.) (8,5 г), 74 г диоксана и 11 г дистиллированной воды смешивали, и эту смесь нагревали при 80°C при перемешивании в течение 6 часов, получив жидкий исходный материал 2.
[00140] Измерение объемного удельного сопротивления
13
15
[00141] Жидкий исходный материал 2 формовали в виде листовой пленки, пленку достаточно сушили и затем получали лист с толщиной 500 мкм. После этого использовали прибор для измерения сопротивления, используемый в примере 1, чтобы измерить объемное удельное сопротивление, которое составило 1×10 Ом·м (1×10 Ом·см) (прикладываемое напряжение составляло 250 В).
[00142] Получение поверхностного слоя
[00143] Жидкий исходный материал 2 инжектировали в цилиндрический контейнер, имеющий внутренний диаметр ⌀8,41 мм, в котором был размещен сердечник, и выдерживали в нагретом состоянии при 50°C в течение 30 минут и затем охлаждали до 0°C в течение 1 часа, чтобы осадить полимолочную кислоту на периферии сердечника. После этого растворители (диоксан и дистиллированную воду) в цилиндрическом контейнере заменяли дистиллированной водой. По прошествии 3 часов, воду в контейнере снова заменяли дистиллированной водой. По прошествии 3 часов сердечник, вокруг которого была сформирована пленка, включающая полимолочную кислоту, извлекали из цилиндрического контейнера и сушили в вакууме при 25°C в течение 24 часов, получив электропроводный элемент 7, снабженный пористой пленкой с полимолочной кислотой в качестве поверхностного слоя. Полученный электропроводный элемент 7 оценивали таким же образом, как и в примере 1.
[00144] При этом полученный поверхностный слой имел сонепрерывную структуру, имеющую трехмерно непрерывный каркас с полимерным материалом (полимолочной кислотой) и трехмерно непрерывные открытые поры, наблюдавшуюся на изображении при измерении толщины поверхностного слоя с применением прибора для рентгеновской компьютерной томографии (КТ) (торговое наименование: TOHKEN-SkyScan 2011 (источник излучения: TX-300), производства компании Mars Tohken X-ray Inspection Co., Ltd.).
[00145] Измерение объемного удельного сопротивления поверхностного слоя
15
17
[00146] Поверхностный слой электропроводного элемента 7 срезали и размещали между электродами, имеющими диаметр 5 мм, при нагрузке 100 г, и прикладывали к нему напряжение 100 В. Величину тока, протекающего между электродами, и толщину между электродами измеряли, чтобы тем самым определить объемное удельное сопротивление поверхностного слоя. В качестве результата, объемное удельное сопротивление составило 1×10 Ом·м или более (1×10 Ом·см или более).
[00147] Пример 8
[00148] Электропроводный элемент 8 изготавливали таким же образом, как и в примере 7, за исключением того, что внутренний диаметр цилиндрического контейнера изменяли на ⌀8,5 мм, и оценивали таким же образом, как и в примере 1.
[00149] Пример 9
[00150] Электропроводный элемент 9 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что время эжекции способом электропрядения составляло 776 секунд, и, кроме того, стадию термообработки при 80°C в течение 3 часов выполняли при прилегании поверхностного слоя к металлическому цилиндру.
[00151] Пример 10
[00152] Электропроводный элемент 10 изготавливали и оценивали таким же образом, как и в примере 1, за исключением того, что стадию термообработки при 80C в течение 3 часов выполняли при прилегании поверхностного слоя к металлическому цилиндру.
[00153] Сравнительный пример 1
[00154] Регулирование невулканизованной каучуковой композиции
[00155] Соответствующие материалы, виды и количества которых представлены в таблице 1 ниже, смешивали посредством пластикатора с приложением давления, получив пластицированную каучуковую композицию. Кроме того, 166 частей по массе пластицированной каучуковой композиции и соответствующие материалы, виды и количества которых приведены в таблице 2 ниже, смешивали посредством открытых валков, чтобы получить невулканизованную каучуковую композицию.
[00156] Таблица 1
Материал
Смешиваемое количество (части по массе)
Исходный каучук
Акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR) (торговое наименование: Nipol DN219, производства компании Zeon Corporation)
100
Электропроводный агент
Углеродная сажа (торговое наименование: Tokablack #7360SB, производства компании Tokai Carbon Co., Ltd.)
40
Наполнитель
Карбонат кальция (торговое наименование: Nanox #30, производства компании Maruo Calcium Co., Ltd.)
20
Ускоритель вулканизации
Оксид цинка
5
Технологическая добавка
Стеариновая кислота
1
[00157] Таблица 2
Материал
Смешиваемое количество (части по массе)
Сшивающий агент
Сера
1,2
Ускоритель вулканизации
Тетрабензилтиурам дисульфид (торговое наименование: TBZTD, производства компании Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)
4,5
[00158] Изготовление электропроводного валика
[00159] Сердечник
[00160] Использовали круглый стержень, полная длина которого составляла 252 мм и внешний диаметр составлял 6 мм, и поверхность легкообрабатываемой резанием стали подвергали обработке химическим никелированием. Затем использовали валковое устройство для нанесения покрытия, чтобы нанести Metaloc U-20 (торговое наименование, производства компании Toyokagaku Kenkyusho Co., Ltd.) в качестве адгезива вокруг всего круглого стержня в интервале 230 мм, исключая участки длиной 11 мм на обоих концах круглого стержня. В данном примере круглый стержень, на который был нанесен адгезив, использовали в качестве электропроводного сердечника.
[00161] Электропроводный эластичный слой (слой электропроводной смолы)
[00162] Затем матрицу с внутренним диаметром 12,5 мм присоединяли к переднему концу экструдера с Т-образной головкой, имеющему механизм для подачи электропроводного сердечника и механизм для выпуска валика с невулканизованным каучуком, температуры экструдера и Т-образной головки регулировали до 80°C, и скорость перемещения электропроводного сердечника регулировали до 60 мм/с. Невулканизованную каучуковую композицию подавали из экструдера при вышеуказанных условиях, и окружную часть электропроводного сердечника покрывали невулканизованной каучуковой композицией в Т-образной головке, получив покрытый невулканизованным каучуком валик. После этого покрытый невулканизованным каучуком валик загружали в печь для вулканизации горячим воздухом при 170°C и нагревали в течение 60 минут, чтобы вулканизовать каучуковую композицию, получая валик, в котором на периферийной части сердечника был сформирован эластичный слой. После этого оба конца эластичного слоя обрезали на 10 мм для удаления, и длина участка эластичного слоя в продольном направлении составляла 231 мм. Наконец, поверхность эластичного слоя полировали шлифовальным кругом. Таким образом получали электропроводный элемент 11, в котором каждый диаметр в каждом положении, отстоящем на 90 мм от центральной части к каждому из обоих концов, составлял 8,4 мм, и диаметр центральной части составлял 8,5 мм. Полученный электропроводный элемент 11 оценивали таким же образом, как и в примере 1.
[00163] Сравнительный пример 2
[00164] Электропроводный элемент 11, полученный в Сравнительном примере 1, покрывали погружением раствором полиуретана, чтобы получить электропроводный элемент 12, снабженный полиуретановым слоем толщиной 3 мкм на окружной периферии электропроводного элемента 11. Полученный электропроводный элемент 12 оценивали таким же образом, как и в примере 1. При этом в оценке (1) в сравнительном примере 2 не было выведено полутоновое изображение вследствие неудачного заряда, и соответственно оценка не могла быть выполнена.
[00165] Таблица 3
Толщина (мкм)
Пористость (%)
Удельная площадь поверхности (мкм<sup>2</sup>/мкм<sup>2</sup>)
Измерение (1)(В)
Измерение (2)
Оценка (1)
Оценка (2) Vd (В)
КонтрольVth (В)
VE1 (В)
VE2 (В)
Пример 1
8
95
2,1
50
А
-1240
-800
-650
-470
Пример 2
10
92
2,2
45
A
-1230
-780
-630
-470
Пример 3
40
91
12,4
240
A
-1420
-1000
-680
-500
Пример 4
48
90
14,7
230
A
-1440
-1000
-660
-510
Пример 5
82
85
27,2
420
A
-1650
-1000
-430
-600
Пример 6
95
82
29,7
405
A
-1660
-1000
-420
-610
Пример 7
5
68
1,3
25
A
-1320
-850
-630
-460
Пример 8
42
70
9,5
190
A
-1370
-920
-640
-500
Пример 9
56
55
54,3
780
A
-1720
-1000
-360
-680
Пример 10
40
52
29,7
408
A
-1650
-1000
-430
-630
Сравнительный пример 1
-
-
-
0
A
-1190
-500
-420
-450
Сравнительный пример 2
3
-
-
150
B
Не оценено
0
-
[00166] Данное изобретение может предложить электропроводный элемент, к которому может быть приложено высокое напряжение, которое может сделать возможным подавление генерации локального и сильного разряда, чтобы обеспечить стабильный разряд, и который обладает высокой поляризуемостью.
[00167] Несмотря на то, что данное изобретение было описано здесь со ссылками на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными примерными вариантами осуществления. Объему нижеследующей формулы изобретения следует придавать наиболее широкое толкование, с тем, чтобы охватывать все такие модификации, эквивалентные структуры и функции.