本發(fā)明涉及導(dǎo)電構(gòu)件、充電裝置、處理盒和圖像形成設(shè)備。

背景技術(shù)：

在通過電子照相過程形成圖像時(shí)，感光體的表面被充電并曝光，從而在其上形成靜電潛像，所述靜電潛像通過帶電的色調(diào)劑顯影為色調(diào)劑圖像，且所述色調(diào)劑圖像被轉(zhuǎn)印至如紙等記錄介質(zhì)，然后定影。在用于以這種方式形成圖像的圖像形成設(shè)備內(nèi)部，設(shè)置導(dǎo)電構(gòu)件作為充電單元或轉(zhuǎn)印單元。例如，日本專利第5493529號(hào)公開了一種具有表面層的導(dǎo)電構(gòu)件，所述表面層具有海-島結(jié)構(gòu)，其中，相對(duì)于島部中存在的全部炭黑，存在于自島部與海部之間的界面起50nm之內(nèi)的島部部分的炭黑含量百分比不小于90％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有表面層的導(dǎo)電構(gòu)件，所述表面層具有海-島結(jié)構(gòu)，并且，相比于其中島部的平均直徑不在約至少100nm且不大于表面層厚度的1/10的范圍內(nèi)的情況，或者相比于其中存在于海部的導(dǎo)電劑分散在整個(gè)海部中的情況，所述導(dǎo)電構(gòu)件能夠減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了本發(fā)明的以下方面。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種導(dǎo)電構(gòu)件，所述導(dǎo)電構(gòu)件包括襯底、形成于所述襯底上的彈性層和形成于所述彈性層上的表面層，所述表面層具有包括海部和島部的海-島結(jié)構(gòu)，所述海部至少含有第一樹脂和導(dǎo)電劑，所述島部至少含有第二樹脂，所述島部的平均直徑為大約至少100nm且不大于所述表面層的厚度的1/10，并且所述海部中包含的導(dǎo)電劑不均勻地分布在海部與島部之間的界面附近。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述島部的平均直徑大約不小于150nm。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，所述島部的平均直徑大約不小于200nm。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所述島部的平均直徑大約不大于所述表面層的厚度的1/15。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述島部的平均直徑大約不大于所述表面層的厚度的1/20。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，相對(duì)于所述表面層中含有的導(dǎo)電劑的總量，所述海部中存在的導(dǎo)電劑的量大約不小于80％。

根據(jù)本發(fā)明的第七方面，相對(duì)于所述表面層中含有的導(dǎo)電劑的總量，所述海部中存在的導(dǎo)電劑的量大約不小于85％。

根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所述海部含有作為第一樹脂的聚酰胺樹脂。

根據(jù)本發(fā)明的第九方面，所述海部含有作為第一樹脂的甲氧基甲基化聚酰胺樹脂。

根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了一種充電裝置，其包含第一方面至第九方面中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了一種處理盒，其包含圖像載體和用于對(duì)所述圖像載體進(jìn)行充電的第十方面所述的充電裝置，其中所述處理盒可拆卸地附接于圖像形成設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供了一種圖像形成設(shè)備，所述圖像形成設(shè)備包括：圖像載體；第十方面所述的充電裝置，其用于對(duì)所述圖像載體進(jìn)行充電；潛像形成裝置，其用于在帶電的圖像載體的表面上形成潛像；顯影裝置，其用于利用色調(diào)劑使所述圖像載體的表面上的潛像顯影以形成色調(diào)劑圖像；和轉(zhuǎn)印裝置，其用于將形成于所述圖像載體的表面上的色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)。

本發(fā)明的第一方面至第五方面、第八方面和第九方面各自提供了具有表面層的導(dǎo)電構(gòu)件，所述表面層具有海-島結(jié)構(gòu)，并且，相比于其中島部的平均直徑不在上述范圍內(nèi)的情況，或者相比于其中存在于海部中的導(dǎo)電劑分散于整個(gè)海部中的情況，所述導(dǎo)電構(gòu)件能夠減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。

本發(fā)明的第六和第七方面各自提供了導(dǎo)電構(gòu)件，相比于其中海部中存在的導(dǎo)電劑的量相對(duì)于表面層中所含導(dǎo)電劑的總量小于90％的情況，所述導(dǎo)電構(gòu)件能進(jìn)一步減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。

本發(fā)明的第十至第十二方面提供了充電裝置、處理盒和圖像形成設(shè)備，其相比于 導(dǎo)電構(gòu)件的表面層具有以下海-島結(jié)構(gòu)的情況能夠減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)：在所述海-島結(jié)構(gòu)中，島部的平均直徑不在上述范圍內(nèi)，或者，存在于海部中的導(dǎo)電劑分散于整個(gè)海部中。

附圖說明

將基于以下附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，其中：

圖1是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例的示意性透視圖；

圖2是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例的示意性截面圖；

圖3是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例中的表面層的放大截面圖；

圖4是示出第二示例性實(shí)施方式的充電裝置的實(shí)例的示意性透視圖；

圖5是示出第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的示意圖；

圖6是示出第四示例性實(shí)施方式的處理盒的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的示意圖；和

圖7示出了通過利用掃描電子顯微鏡觀察實(shí)施例1中充電輥的表面層的樣品而獲得的圖片。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)例的示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。

導(dǎo)電構(gòu)件

圖1是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例的示意性透視圖。圖2是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例的示意性截面圖。圖3是示出第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)例中的表面層的放大截面圖。圖2是沿圖1中的II-II線截取的截面圖。

如圖1和2所示，第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A為例如輥形式，且包括軸體30(襯底的實(shí)例)、形成于軸體30的外表面上的彈性層31和形成與彈性層31的外表面上的表面層32。

如圖3所示，表面層32具有海-島結(jié)構(gòu)，其包括海部33A和島部33B。術(shù)語(yǔ)“海-島結(jié)構(gòu)”在本文中是指其中兩種混合的樹脂彼此不相容且其中作為分散相的島部33B處在作為連續(xù)相的海部33A之內(nèi)的狀態(tài)。海部33A中所含的樹脂在本文中稱為“第一樹脂”，且島部33B中所含的樹脂在本文中稱為“第二樹脂”。

在表面層32中，島部33B的平均直徑約為至少100nm并且小于或等于表面層32的厚度的1/10。表面層32的厚度優(yōu)選為3μm至25μm，更優(yōu)選為5μm至20μm，進(jìn)而優(yōu)選為6μm至15μm。

島部33B的平均直徑如下進(jìn)行確定。

通過用冷凍切片機(jī)沿厚度方向切割表面層32來制備樣品片，并利用掃描電子顯微鏡觀察所述樣品以選擇10個(gè)任意島部33B。在每個(gè)所選出的10個(gè)島部33B中，確定輪廓線上的任意兩點(diǎn)之間的最大長(zhǎng)度(即，長(zhǎng)徑)。將所述10個(gè)島部33B的長(zhǎng)徑的平均值定義為其平均直徑(nm)。

通過利用掃描電子顯微鏡沿厚度方向觀察表面層的截面表面來確定表面層32的厚度。

如圖3所示，表面層32具有包括海部33A和島部33B的海-島結(jié)構(gòu)，而且還含有導(dǎo)電劑34。

表面層32中所含的導(dǎo)電劑34至少存在于海部33A中，且可以存在于島部33B中；然而，合適的是，導(dǎo)電劑34在海部33A中比在島部33B中更多。相對(duì)于在整個(gè)表面層32中的導(dǎo)電劑34的總量，導(dǎo)電劑34在海部33A中的含量百分比(也稱作“海部33A中的不均勻分布百分比”)優(yōu)選大約不小于80％，且更優(yōu)選大約不小于85％。

存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面附近。

存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面附近的這種狀態(tài)可以通過存在于從海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面起100nm以內(nèi)的海部33A部分中的導(dǎo)電劑34的含量百分比(也稱作“海部33A界面處的不均勻分布百分比”)來顯示。當(dāng)海部33A界面處的不均勻分布百分比大約不小于80％時(shí)，這顯示出存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面附近的狀態(tài)。海部33A界面處的不均勻分布百分比越高越合適；特別地，合適的是大約不小于85％的百分比。

海部33A中的導(dǎo)電劑34的不均勻分布百分比和海部33A界面處的導(dǎo)電劑的百分比如下進(jìn)行確定。

通過用冷凍切片機(jī)沿厚度方向切割表面層32來制備樣品片，并利用掃描電子顯微鏡觀察所述樣品，以選擇出10個(gè)任意的包含海部33A和島部33B的4-μm正方形 區(qū)域。在每個(gè)所述區(qū)域中，測(cè)定導(dǎo)電劑34的總面積、海部33A中的導(dǎo)電劑34的面積以及在從海部33A與每個(gè)島部33B的界面起100nm以內(nèi)的海部33A部分中的導(dǎo)電劑34的面積。在表面層32的厚度小于4μm的情形中，增加待分析的區(qū)域的數(shù)目以使總面積能與進(jìn)行這種分析的上述面積相同。

海部33A中的不均勻分布百分比如下給出：對(duì)“海部33A中的導(dǎo)電劑34的面積÷導(dǎo)電劑34的總面積×100”進(jìn)行計(jì)算，并確定10個(gè)區(qū)域中的計(jì)算結(jié)果的平均值，將該平均值定義為海部33A中的不均勻分布百分比(％)。

海部33A界面處的不均勻分布百分比如下給出：對(duì)“從界面起100nm內(nèi)的海部33A部分中的導(dǎo)電劑34的面積÷海部33A中導(dǎo)電劑34的面積×100”進(jìn)行計(jì)算，并確定10個(gè)區(qū)域中的計(jì)算結(jié)果的平均值，將該平均值定義為海部33A界面處的不均勻分布百分比(％)。

在第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A中，島部33B的平均直徑約為至少100nm并且小于或等于表面層32的厚度的1/10，并且，存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與島部33B之間的界面附近，從而減少了不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。據(jù)信這種對(duì)不均勻圖像濃度的出現(xiàn)的減少由以下機(jī)制所致。

導(dǎo)電構(gòu)件用作例如充電構(gòu)件，其用于對(duì)電子照相圖像形成設(shè)備中的圖像載體進(jìn)行充電。當(dāng)作為充電構(gòu)件的導(dǎo)電構(gòu)件對(duì)圖像載體的表面進(jìn)行充電時(shí)，其需要經(jīng)受以適合于圖像載體的旋轉(zhuǎn)速度的速度進(jìn)行的充電和放電，以便對(duì)圖像載體的表面高度均勻地充電，這使得能夠形成減少了不均勻圖像濃度的圖像。如果導(dǎo)電構(gòu)件的傳導(dǎo)速率相對(duì)于圖像載體的旋轉(zhuǎn)速度較小，則難以對(duì)圖像載體的表面高度均勻地充電。

增加表面層中所含導(dǎo)電劑的量可以是提高導(dǎo)電構(gòu)件的傳導(dǎo)速率的技術(shù)之一。然而，導(dǎo)電劑量的增加會(huì)因?yàn)閷?dǎo)電劑在表面層中的不均勻分布或因?yàn)樵谀承┣樾沃行纬上鄬?duì)較大的聚集體而導(dǎo)致不均勻的放電。

在第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A中，島部33B的平均直徑約為至少100nm并且小于或等于表面層32的厚度的1/10，并且，存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面附近。這意味著導(dǎo)電劑34沿著每個(gè)具有合適尺寸的島部33B的外周以高密度存在。

在導(dǎo)電構(gòu)件121A中，由于存在于海部33A中的導(dǎo)電劑34不均勻地分布在海部33A與每個(gè)島部33B之間的界面附近，故與導(dǎo)電劑分散于整個(gè)海部中的情形相比， 導(dǎo)電劑34濃度高的區(qū)域存在于島部33B的外側(cè)。在導(dǎo)電構(gòu)件121A中，這種導(dǎo)電劑34高濃度區(qū)域充當(dāng)以一定間隔存在的導(dǎo)電路徑；因此，據(jù)信在厚度方向上導(dǎo)電層32的導(dǎo)電效率高于導(dǎo)電劑分散于整個(gè)海部中的情形。

將導(dǎo)電劑在海部和每個(gè)島部之間的界面附近的不均勻分布位于島部外部的情形與所述不均勻分布位于島部?jī)?nèi)部的情形進(jìn)行比較，前一情形中的導(dǎo)電劑高濃度區(qū)域之間的距離更小，而且前一情形中的表面層表面與導(dǎo)電劑高濃度區(qū)域之間的距離也更小；因此，認(rèn)為整個(gè)表面層在厚度方向的導(dǎo)電效率變高。

在導(dǎo)電構(gòu)件121A中，島部33B的平均直徑約為至少100nm并且小于或等于表面層32的厚度的1/10，且據(jù)推測(cè)表面層32在厚度方向的導(dǎo)電效率因此較高。

在島部的平均直徑小于100nm的情形中，在表面層厚度方向上的島部的數(shù)目過多；在該情形中，據(jù)推測(cè)整個(gè)表面層的導(dǎo)電效率未得到提高。為此，島部33B的平均直徑大約不小于100nm，優(yōu)選大約不小于150nm，且更優(yōu)選大約不小于200nm。

在島部的平均直徑大于表面層的厚度的1/10的情形中，據(jù)信單個(gè)島部的體積較大，且沿每個(gè)島部33B的外側(cè)的導(dǎo)電路徑變長(zhǎng)。另外，從輥表面的放電變得不規(guī)則，這導(dǎo)致易于發(fā)生不均勻放電。因此，島部33B的平均直徑約為小于或等于表面層32的厚度的1/10，優(yōu)選約小于或等于1/15，且更優(yōu)選約小于或等于1/20。特別地，島部33B的平均直徑大約優(yōu)選為不小于1000nm，更優(yōu)選為不小于800nm，進(jìn)而優(yōu)選為不小于600nm。

此外，在第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A中，整個(gè)表面層中的導(dǎo)電劑的量不需要很大；因此，導(dǎo)電劑的不均勻分布或相對(duì)較大聚集體的形成所致的不均勻放電較不可能發(fā)生。

在第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A中，由于上文所述的機(jī)制，表面層32具有用于從一部分至另一部分高效導(dǎo)電的導(dǎo)電路徑；因此，據(jù)推測(cè)在表面層32的厚度方向上的傳導(dǎo)速率高，并且導(dǎo)電構(gòu)件121A能減少圖像載體表面上的不均勻充電，所述不均勻充電可能與圖像載體的旋轉(zhuǎn)速度的增加成比例地發(fā)生。第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A在其初始使用階段且甚至在反復(fù)形成圖像之后能夠減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。

據(jù)信當(dāng)?shù)谝皇纠詫?shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A中的海部33A中導(dǎo)電劑34的不均勻分布百分比大約不小于80％(優(yōu)選大約不小于85％)時(shí)，在表面層厚度方向上的導(dǎo)電 效率進(jìn)一步得到提高，并因此進(jìn)一步減少不均勻圖像濃度的出現(xiàn)。

島部33B的平均直徑和導(dǎo)電劑34的不均勻分布可以例如如下進(jìn)行控制。

島部33B的平均直徑可以例如通過調(diào)節(jié)分散液中的第一樹脂含量和第二樹脂含量來控制，在所述分散液中，第一樹脂、第二樹脂和導(dǎo)電劑溶解并分散于溶劑中，且所述分散液將被涂敷于彈性層31的外表面上以形成表面層32。

另外，當(dāng)將分散液涂敷于彈性層31的外表面上以形成表面層32時(shí)，可以調(diào)節(jié)所涂敷的分散液(也稱為”涂布膜”)的干燥用時(shí)(調(diào)節(jié)涂布膜處于潮濕態(tài)的時(shí)間)來控制島部33B的平均直徑。涂布膜處于潮濕態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，島部變大的可能性越大；涂布膜處于潮濕態(tài)的時(shí)間越短，島部變小的可能性越大。涂布膜的干燥用時(shí)可以通過改變用于制備分散液的溶劑類型、混合比、分散液的溫度和涂布膜的干燥條件(例如，溫度、濕度和鼓風(fēng))來調(diào)節(jié)。

為了在海部33A中產(chǎn)生導(dǎo)電劑34的不均勻分布，例如可以選擇對(duì)導(dǎo)電劑的親和力小于對(duì)第一樹脂的親和力的樹脂作為第二樹脂；可以基于各類樹脂對(duì)導(dǎo)電劑的親和力的程度來調(diào)節(jié)海部33A中導(dǎo)電劑34的不均勻分布百分比以及海部33A的界面處導(dǎo)電劑34的不均勻分布百分比。這些不均勻分布百分比也可如下進(jìn)行控制：對(duì)導(dǎo)電劑進(jìn)行表面處理和改性，調(diào)節(jié)將第一樹脂、第二樹脂和導(dǎo)電劑溶解和分散在溶劑中得到的分散液的分散性，改變分散液中所含導(dǎo)電劑的量(導(dǎo)電劑的量越大，界面附近的不均勻分布程度變小的可能性越大)，及其組合。

現(xiàn)在將描述第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件121A的各個(gè)層的細(xì)節(jié)和制備這些層的方法。

表面層32

表面層32具有海-島結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)第一樹脂與第二樹脂之間的溶解度參數(shù)(SP值)差異并調(diào)節(jié)第一樹脂和第二樹脂的含量百分比來形成所述海-島結(jié)構(gòu)。就易于形成海-島結(jié)構(gòu)而言，合適的是第一樹脂和第二樹脂之間的SP值的差為2～10。就易于形成各自具有適當(dāng)尺寸的島部而言，相對(duì)于100重量份的第一樹脂，第二樹脂的含量?jī)?yōu)選為2重量份～20重量份，且更優(yōu)選為5重量份～15重量份。

在第一示例性實(shí)施方式中，根據(jù)Polymer Handbook,第四版；John Wiley&Sons,Inc.；VII 680-683來計(jì)算溶解度參數(shù)(SP值)。主要類型的樹脂的溶解度參數(shù)記載于此文獻(xiàn)的VII 702-711中。

用于形成海部33A的第一樹脂的實(shí)例包括：丙烯酸系樹脂、纖維素樹脂、聚酰胺樹脂、共聚尼龍、聚氨酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚乙烯基樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、苯乙烯-丁二烯樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂、硅氧烷樹脂、氟樹脂(例如，四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和聚偏二氟乙烯)和脲樹脂。共聚尼龍是含有尼龍610、尼龍11和尼龍12中的一種或多種作為聚合單元并且可以含有尼龍6或尼龍66作為另一聚合單元的共聚物。用于形成彈性層31的彈性材料可以用作第一樹脂。第一樹脂可以是一種樹脂或兩種以上樹脂的組合。

就以下方面而言，用于形成海部33A的第一樹脂優(yōu)選為聚酰胺樹脂(尼龍)，且更優(yōu)選為甲氧基甲基化聚酰胺樹脂(甲氧基甲基化尼龍)：表面層32的電性質(zhì)及其對(duì)污染的抗性；考慮到將表面層32設(shè)置于彈性層31之上，表面層32的適當(dāng)?shù)挠捕群涂杀３中?maintainability)；以及在使用表面層32形成用分散液的情形中導(dǎo)電劑的分散性和成膜性。

用于形成島部33B的第二樹脂的實(shí)例包括聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚苯乙烯樹脂和聚乙烯醇。第二樹脂可以是一種樹脂或兩種以上樹脂的組合。

導(dǎo)電劑34的實(shí)例包括電子型導(dǎo)電劑和離子型導(dǎo)電劑。電子型導(dǎo)電劑的實(shí)例包括：如科琴黑和乙炔黑等炭黑的粉末；熱解碳和石墨；導(dǎo)電性金屬和合金，例如鋁、銅、鎳和不銹鋼；導(dǎo)電性金屬氧化物，例如錫氧化物、銦氧化物、鈦氧化物、錫氧化物-銻氧化物固溶體和錫氧化物-銦氧化物固溶體；以及經(jīng)過表面處理而具有導(dǎo)電性的絕緣體。離子型導(dǎo)電劑的實(shí)例包括：如四乙基銨和月桂基三甲基銨等鎓離子的高氯酸鹽和氯酸鹽，以及如鋰或鎂等堿金屬或堿土金屬的高氯酸鹽和氯酸鹽。這些導(dǎo)電劑可以單獨(dú)使用或組合使用。

合適的是，導(dǎo)電劑34是炭黑。炭黑的實(shí)例包括：科琴黑、乙炔黑和pH約為5以下的氧化炭黑。其具體實(shí)例包括：SPECIAL BLACK 350、SPECIAL BLACK 100、SPECIAL BLACK 250、SPECIAL BLACK 5、SPECIAL BLACK 4、SPECIAL BLACK 4A、SPECIAL BLACK 550、SPECIAL BLACK 6、COLOR BLACK FW200、COLOR BLACK FW2和COLOR BLACK FW2V，其各自由Orion Engineered Carbons S.A.制造；以及MONARCH 880、MONARCH 1000、MONARCH 1300、MONARCH 1400和MOGUL-L及REGAL 400R，其各自由Cabot Corporation制造。

相對(duì)于表面層32的重量，表面層32中的導(dǎo)電劑34的量?jī)?yōu)選為3重量％～30重量％，更優(yōu)選為5重量％～20重量％。

合適的是，表面層32的體積電阻率為至少10³Ωcm且不大于10¹⁴Ωcm。

彈性層31

彈性層31例如含有彈性材料、導(dǎo)電劑和另一種添加劑。

彈性材料的實(shí)例包括異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、表氯醇橡膠、丁基橡膠、聚氨酯、聚硅酮橡膠、氟橡膠、丁苯橡膠、丁二烯橡膠、丁腈橡膠、乙烯-丙烯橡膠、表氯醇-氧化乙烯共聚物橡膠、表氯醇-氧化乙烯-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠(NBR)、天然橡膠以及它們的共混橡膠。特別地，合適的是聚氨酯、聚硅酮橡膠、EPDM、表氯醇-氧化乙烯共聚物橡膠、表氯醇-氧化乙烯-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠、NBR以及它們的共混橡膠。這些彈性材料可以為發(fā)泡的或未發(fā)泡的。

導(dǎo)電劑的實(shí)例包括電子型導(dǎo)電劑和離子型導(dǎo)電劑。電子型導(dǎo)電劑的實(shí)例包括：如科琴黑和乙炔黑等炭黑的粉末；熱解碳和石墨；導(dǎo)電性金屬和合金，例如鋁、銅、鎳和不銹鋼；導(dǎo)電性金屬氧化物，例如錫氧化物、銦氧化物、鈦氧化物、錫氧化物-銻氧化物固溶體和錫氧化物-銦氧化物固溶體；以及經(jīng)過表面處理而具有導(dǎo)電性的絕緣體。離子型導(dǎo)電劑的實(shí)例包括：如四乙基銨和月桂基三甲基銨等鎓離子的高氯酸鹽和氯酸鹽，以及如鋰或鎂等堿金屬或堿土金屬的高氯酸鹽和氯酸鹽。這些導(dǎo)電劑可以單獨(dú)使用或組合使用。

炭黑的具體實(shí)例包括：SPECIAL BLACK 350、SPECIAL BLACK 100、SPECIAL BLACK 250、SPECIAL BLACK 5、SPECIAL BLACK 4、SPECIAL BLACK 4A、SPECIAL BLACK 550、SPECIAL BLACK 6、COLOR BLACK FW200、COLOR BLACK FW2和COLOR BLACK FW2V，其各自由Orion Engineered Carbons S.A.制造；以及MONARCH 880、MONARCH 1000、MONARCH 1300、MONARCH 1400和MOGUL-L及REGAL 400R，其各自由Cabot Corporation制造。

對(duì)導(dǎo)電劑的量沒有特別限制；相對(duì)于100重量份的彈性材料，電子型導(dǎo)電劑的量理想地為1重量份至30重量份，且更理想地為15重量份至25重量份。在采用離子型導(dǎo)電劑的情形中，相對(duì)于100重量份的彈性材料，所述導(dǎo)電劑的量理想地為0.1重量份至5.0重量份，且更理想地為0.5重量份至3.0重量份。

用于彈性層31中的另一種添加劑的實(shí)例包括可以通常用于形成彈性層的材料，例如軟化劑、增塑劑、固化劑、硫化劑、硫化加速劑、抗氧化劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑和填料(例如，二氧化硅和碳酸鈣)。

彈性層31的厚度平均而言理想地為約1mm至15mm，且更理想地約為2mm至10mm。

彈性層31的體積電阻率理想地為至少10³Ωcm且不大于10¹⁴Ωcm。

軸體30

軸體30是圓柱形或柱形的導(dǎo)電構(gòu)件。在此情形中，術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)電”是指體積電阻率小于10¹³Ωcm。

用于形成軸體30的材料的實(shí)例包括金屬材料，例如鐵(例如，易切削鋼)、銅、黃銅、不銹鋼、鋁和鎳。軸體30可以例如為其外表面已經(jīng)過電鍍的構(gòu)件(例如樹脂或陶瓷構(gòu)件)，或者其中分散有導(dǎo)電劑的構(gòu)件(例如樹脂或陶瓷構(gòu)件)。

制造導(dǎo)電構(gòu)件121A的方法

制備輥構(gòu)件，其中在具有圓柱形或柱形形狀的軸體30的外表面上設(shè)置有彈性層31。該輥構(gòu)件可以通過任何技術(shù)制備。制備輥構(gòu)件的技術(shù)的實(shí)例如下：繞著軸體30卷繞橡膠材料或橡膠材料和可選的導(dǎo)電劑以及另一種添加劑的混合物，并加熱所卷繞的材料以進(jìn)行硫化，從而形成彈性層31。

可以通過任何技術(shù)在彈性層31的外表面上形成表面層32。形成表面層32的理想技術(shù)涉及將在溶劑中溶解和分散有第一樹脂、第二樹脂和導(dǎo)電劑的分散液涂敷至彈性層31的外表面并使所涂敷的分散液干燥。涂敷分散液的技術(shù)的實(shí)例包括刮涂、線棒涂布、噴涂、浸涂、珠涂、氣刀涂布和幕涂。

已將作為輥構(gòu)件的導(dǎo)電構(gòu)件121A描述為第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件；然而，第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件不限于此，并且可以是環(huán)形帶或板的形式。

第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件的結(jié)構(gòu)可以包括：例如，設(shè)置在襯底和彈性層之間的粘合劑層(底涂層(primer layer))、設(shè)置在彈性層和表面層之間的電阻調(diào)節(jié)層或防轉(zhuǎn)移層以及設(shè)置在表面層的外側(cè)(最外表面)上的涂層(保護(hù)層)。

充電裝置

現(xiàn)將描述第二示例性實(shí)施方式的充電裝置。圖4是示出第二示例性實(shí)施方式的充電裝置的實(shí)例的示意性透視圖。第二示例性實(shí)施方式的充電裝置包括充電構(gòu)件，所述 充電構(gòu)件為第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件。

如圖4中所示，第二示例性實(shí)施方式的充電裝置12包括例如彼此接觸的充電構(gòu)件121和清潔構(gòu)件122。軸向上的充電構(gòu)件121的軸體的兩個(gè)末端和清潔構(gòu)件122的軸體122A的兩個(gè)末端由導(dǎo)電軸體軸承123(導(dǎo)電軸承)保持，使得這些構(gòu)件能夠旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)電軸體軸承123中的一個(gè)與電源124連接。第二示例性實(shí)施方式的充電裝置可以具有除上述結(jié)構(gòu)外的任何其它結(jié)構(gòu)；例如，可以不提供清潔構(gòu)件122。

清潔構(gòu)件122用于清潔充電構(gòu)件121的表面，并且為例如輥的形式。清潔構(gòu)件122包括例如軸體122A和設(shè)置于其外表面上的彈性層122B。

軸體122A是圓柱形或柱形的導(dǎo)電構(gòu)件。用于形成軸體122A的材料的實(shí)例包括金屬材料，例如鐵(例如，易切削鋼)、銅、黃銅、不銹鋼、鋁和鎳。軸體122A可以例如為其外表面已經(jīng)過電鍍的構(gòu)件(例如樹脂或陶瓷構(gòu)件)，或者其中分散有導(dǎo)電劑的構(gòu)件(例如樹脂或陶瓷構(gòu)件)。

理想的是，彈性層122B由具有三維多孔結(jié)構(gòu)、在其內(nèi)部及其表面上具有中空部和粗糙度并且具有彈性的發(fā)泡材料形成。用于形成彈性層122B的材料的具體實(shí)例包括發(fā)泡的樹脂材料和橡膠材料，例如聚氨酯、聚乙烯、聚酰胺、烯烴、三聚氰胺或聚丙烯、丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠(NBR)、乙烯-丙烯-二烯共聚物橡膠(EPDM)、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁二烯、硅酮和腈。

在這些發(fā)泡的樹脂材料和橡膠材料中，可以特別適合使用聚氨酯，因?yàn)橥ㄟ^在充電構(gòu)件121之上的摩擦滑動(dòng)可以高效地除去如色調(diào)劑顆粒或外添劑等外來物質(zhì)，而充電構(gòu)件121的表面較不容易因其與清潔構(gòu)件122的摩擦而受損，且長(zhǎng)期而言彈性層122B較不易撕裂或斷裂。

對(duì)聚氨酯沒有特別限制，且其實(shí)例包括從多元醇(例如，聚酯多元醇、聚醚多元醇和丙烯酰多元醇)與異氰酸酯(例如，2,4-三氯乙烯二異氰酸酯、2,6-三氯乙烯二異氰酸酯、4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯、聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯和1,6-六亞甲基二異氰酸酯)的反應(yīng)獲得的反應(yīng)物，以及從涉及使用其擴(kuò)鏈劑(例如，1,4-丁二醇和三羥甲基丙烷)的反應(yīng)獲得的反應(yīng)物。聚氨酯通常通過使用發(fā)泡劑(例如，水或者偶氮化合物，例如偶氮二甲酰胺和偶氮二異丁腈)來發(fā)泡。

導(dǎo)電軸體軸承123用于將充電構(gòu)件121和清潔構(gòu)件122一體地保持，從而使這兩個(gè)構(gòu)件能旋轉(zhuǎn)并且維持其間的軸體間距離。導(dǎo)電軸體軸承123可以由任何材料、以任 何形狀形成，條件是其由導(dǎo)電材料制成。其實(shí)例包括導(dǎo)電軸承和導(dǎo)電滑動(dòng)軸承。

電源124是對(duì)導(dǎo)電軸體軸承123施加電壓從而對(duì)充電構(gòu)件121和清潔構(gòu)件122充電的裝置，且采用已知的高壓電源。

圖像形成設(shè)備和處理盒

第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備包括：圖像載體；對(duì)所述圖像載體進(jìn)行充電的充電單元；在帶電的圖像載體表面上形成潛像的潛像形成單元；利用色調(diào)劑使圖像載體表面上的潛像顯影以形成色調(diào)劑圖像的顯影單元；和將形成于圖像載體表面上的色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)的轉(zhuǎn)印單元。充電單元具有第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件；換言之，充電單元是第二示例性實(shí)施方式的充電裝置。

第四示例性實(shí)施方式的處理盒以可拆卸的方式附接至圖像形成設(shè)備，并且包括圖像載體和對(duì)圖像載體進(jìn)行充電的充電單元。充電單元具有第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件；換言之，充電單元是第二示例性實(shí)施方式的充電裝置。

第四示例性實(shí)施方式的處理盒可以可選地包括選自以下單元的至少一個(gè)：利用色調(diào)劑使圖像載體表面上的潛像顯影以形成色調(diào)劑圖像的顯影單元；將形成于圖像載體表面上的色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)的轉(zhuǎn)印單元；和在轉(zhuǎn)印后除去殘留在圖像載體表面上的色調(diào)劑的清潔單元。

下面將參照附圖描述第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備和第四示例性實(shí)施方式的處理盒。圖5是示出第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的示意圖。圖6是示出第四示例性實(shí)施方式的處理盒的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的示意圖。

如圖5所示，第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備101包括圖像載體10和設(shè)置于其周圍的其它裝置，包括對(duì)圖像載體10充電的充電裝置12、使通過充電裝置12充電的圖像載體曝光以形成潛像的曝光裝置14、用色調(diào)劑使由曝光裝置14形成的潛像顯影以形成色調(diào)劑圖像的顯影裝置16、將由顯影裝置16形成的色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)A的轉(zhuǎn)印裝置18、在轉(zhuǎn)印后除去殘留在圖像載體10的表面上的色調(diào)劑的清潔器20、以及將由轉(zhuǎn)印裝置18轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)A的色調(diào)劑圖像定影的定影裝置22。

圖像形成設(shè)備101的充電裝置可以為，例如，圖4所示的充電裝置12。圖像形成設(shè)備101中的圖像載體10、曝光裝置14、顯影裝置16、轉(zhuǎn)印裝置18、清潔器20和定影裝置22可以是通常用在電子照相圖像形成設(shè)備中的那些已知裝置?，F(xiàn)將對(duì)這些裝置的實(shí)例進(jìn)行描述。

圖像載體10沒有特別限制，且可以使用已知的感光體。圖像載體10適合為其中電荷生成層和電荷輸送層分開的功能分離型有機(jī)感光體，或者是具有由能輸送電荷并且具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的硅氧烷樹脂或酚系樹脂形成的表面的感光體。

曝光裝置14可以為，例如，激光光學(xué)系統(tǒng)和LED陣列。

顯影裝置16例如用于使顯影劑載體(其表面上已形成了顯影劑層)與圖像載體10接觸或靠近圖像載體10，以使色調(diào)劑附著至形成于圖像載體10的表面上的潛像，由此形成色調(diào)劑圖像。由顯影裝置16進(jìn)行的合適的顯影是采用雙組份顯影劑的顯影。

轉(zhuǎn)印裝置18執(zhí)行例如非接觸轉(zhuǎn)印(例如，涉及使用電暈管或格柵電暈管的工序)或接觸轉(zhuǎn)印等轉(zhuǎn)印工序，在接觸轉(zhuǎn)印中，使導(dǎo)電性轉(zhuǎn)印輥與圖像載體10接觸，且記錄介質(zhì)A位于其間，以將色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印至記錄介質(zhì)A。

在清潔器20中，例如，使清潔刮板直接與圖像載體10的表面接觸以除去殘留在其上的色調(diào)劑、紙粉和污物。清潔器20可以是除清潔刮板以外的構(gòu)件；例如，其可以是清潔刷或清潔輥。

定影裝置22適合為涉及使用熱輥的熱定影裝置。熱定影裝置例如包括定影輥和被設(shè)置成與定影輥接觸的壓力輥或壓力帶。定影輥例如包括圓柱形芯棒、設(shè)置在其中的加熱燈和形成于圓柱形芯棒外表面上的防粘層(例如，耐熱樹脂涂層和耐熱橡膠涂層)。壓力輥例如包括圓柱形芯棒和形成于其外表面上的耐熱彈性層。壓力帶例如包括帶形襯底和形成于其表面上的耐熱彈性層。

未定影的色調(diào)劑圖像的定影工序例如如下：使已轉(zhuǎn)印有未定影的色調(diào)劑圖像的記錄介質(zhì)A在定影輥和壓力輥或壓力帶之間行進(jìn)，以使包含在色調(diào)劑中的粘合劑樹脂、添加劑或其他材料熔化，從而將色調(diào)劑圖像定影。

第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備101的結(jié)構(gòu)不限于上文所述的結(jié)構(gòu)；例如，圖像形成設(shè)備101可以為涉及使用中間轉(zhuǎn)印體的圖像形成設(shè)備或者并列設(shè)置有用于形成不同顏色的色調(diào)劑圖像的圖像形成單元的串聯(lián)型圖像形成設(shè)備。

如圖6所示，在第四示例性實(shí)施方式的處理盒102中，殼體24一體化容納有圖像載體10、充電裝置12、顯影裝置16和清潔器20，其各自在圖5所示的圖像形成設(shè)備中使用。殼體24具有用于曝光工序的開口24A、用于曝光以除電的開口24B和連接扶手24C。處理盒102可以可拆卸地附接于圖5所示的圖像形成設(shè)備101。

已在第三示例性實(shí)施方式中描述了包括導(dǎo)電裝置(其導(dǎo)電構(gòu)件是第一示例性實(shí)施 方式的導(dǎo)電構(gòu)件)的圖像形成設(shè)備；然而，第三示例性實(shí)施方式的圖像形成設(shè)備可以具有這種結(jié)構(gòu)：其中，轉(zhuǎn)印裝置的轉(zhuǎn)印構(gòu)件是第一示例性實(shí)施方式的導(dǎo)電構(gòu)件。

實(shí)施例

現(xiàn)將參照實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但其不限于所述實(shí)施例。

實(shí)施例1：充電輥1的制造

彈性層的形成

向100重量份彈性材料(表氯醇-氧化乙烯-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠)添加15重量份導(dǎo)電劑(炭黑，Asahi Thermal，由Asahi Carbon Co.,Ltd.制造)、1重量份硫化劑(硫，200目，由Tsurumi Chemical Corporation制造)和2.0重量份硫化加速劑(NOCCELER DM，由OUCHI SHINKO CHEMICAL INDUSTRIAL CO.,LTD.制造)，并用開放輥捏合該混合物以獲得彈性層形成用組合物。用按壓機(jī)將該彈性層形成用組合物卷繞在由SUS 303形成的直徑為8mm的軸體(導(dǎo)電性支持體)的外表面周圍，從而在其間設(shè)置粘合劑層。將所得產(chǎn)物在180℃的爐中加熱30分鐘以在軸體上形成厚度為3.5mm的彈性層。對(duì)彈性層的外表面進(jìn)行拋光以制造直徑為14mm且具有厚度3.0mm的彈性層的導(dǎo)電性彈性輥。

表面層的形成

將作為第一樹脂的尼龍樹脂(N-甲氧基甲基化尼龍，F(xiàn)R-101，由Namariichi Co.,Ltd.制造)溶解于甲醇和1-丁醇的混合溶劑(甲醇與1-丁醇的重量比為3:1)中，以制備100重量份的第一樹脂溶液(固體內(nèi)容物濃度：8重量％)。然后，將10重量份作為第二樹脂的聚乙烯醇縮丁醛樹脂(Denka Butyral，由Denka Company Limited制造)溶解于甲醇和1-丁醇的混合溶劑(甲醇與1-丁醇的重量比為3:1)中，向其中添加8重量份炭黑(MONARCH880，由Cabot Corporation制造)，然后將混合物攪拌30分鐘以制備第二樹脂溶液。將這些溶液與2重量份固化劑(檸檬酸)混合，并用珠磨機(jī)對(duì)該混合物進(jìn)行分散以制備分散液。

將分散液的溫度調(diào)節(jié)至18.5℃，然后在21℃的環(huán)境溫度下將導(dǎo)電彈性輥浸沒于所述分散液中，以將分散液涂敷于導(dǎo)電彈性輥的外表面上。將所產(chǎn)生的輥保持在相同溫度以使其干燥。

其后，獲得了充電輥1，其中產(chǎn)品在160℃被加熱20分鐘以形成厚度為8μm的表面層。

實(shí)施例2～8和比較例1～5：充電輥2～8和比較用充電輥1～5的制備

如實(shí)施例1那樣制備充電輥和比較用充電輥，不同之處在于，實(shí)施例1中的用于溶解樹脂的溶劑的類型、其混合比、導(dǎo)電劑含量、分散液的溫度以及形成表面層時(shí)的涂敷和干燥工序的環(huán)境溫度如表1中所示改變。

實(shí)施例9：充電輥9的制備

如實(shí)施例1中那樣制備充電輥9，不同之處在于，使用10重量份的科琴黑EC(Lion Specialty Chemicals Co.,Ltd.制造)代替8重量份的炭黑，并且實(shí)施例1中的用于溶解樹脂的溶劑的類型、其混合比、分散液的溫度以及形成表面層時(shí)的涂敷和干燥工序的環(huán)境溫度如表1中所示改變。

實(shí)施例10：充電輥10的制備

如實(shí)施例1中那樣制備充電輥10，不同之處在于，使用100重量份AMILAN CM8000(Toray Industries,Inc.制造)代替所述第一樹脂，用10重量份S-LEC B(SEKISUI CHEMICAL CO.,LTD.制造)代替所述第二樹脂，并且實(shí)施例1中的用于溶解樹脂的溶劑的類型、其混合比、導(dǎo)電劑含量、分散液的溫度以及形成表面層時(shí)的涂敷和干燥工序的環(huán)境溫度如表1中所示改變。

充電輥的評(píng)價(jià)

表面層的性質(zhì)

使用掃描電子顯微鏡(SEM)以上文所述的方式測(cè)定島部的平均直徑、海部中的不均勻分布百分比和海部界面處的不均勻分布百分比。表1示出了測(cè)定結(jié)果。

圖7示出了用SEM觀察實(shí)施例1中的充電輥的表面層所獲得的圖片。在圖7所示的圖中，白點(diǎn)的區(qū)域是炭黑。如圖7中顯見的，在充電輥的表面層中，存在于海部中的炭黑不均勻地分布在島部附近。

不均勻圖像濃度的評(píng)估

將所制造的充電輥中的每一個(gè)附接至由富士施樂株式會(huì)社制造的彩色復(fù)印機(jī)DocuCentre Color450的處理盒上，并在10℃的溫度和15％的相對(duì)濕度下輸出半色調(diào)圖像(圖像濃度：50％)。在輸出10次和10000次時(shí)，目視觀察不均勻圖像濃度，并且如下對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行分類。

G1(好)：未觀察到不均勻的圖像濃度

G2(可接受)：通過非常仔細(xì)的觀察可觀察到不均勻的圖像濃度，但可接受

NG(差)：明顯觀察到不均勻的圖像濃度，不可接受

在表1中，PVB是指聚乙烯醇縮丁醛樹脂，CB是指炭黑，而KB指科琴黑。

提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的前述描述是為了說明和描述的目的。并非試圖窮盡本發(fā)明所披露的精確形式或?qū)⒈景l(fā)明限制于所披露的精確形式。顯然，許多改進(jìn)和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。選擇并描述所述實(shí)施方式是為了能夠最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際用途，由此使得本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解適用于預(yù)計(jì)的特定用途的本發(fā)明的各種實(shí)施方式和各種改進(jìn)方案。本發(fā)明的范圍由下述權(quán)利要求及其等同物所限定。