本發(fā)明涉及導電部件、處理盒及圖像形成設備。

背景技術：

電子照相圖像形成涉及通過充電和曝光在感光體的表面形成靜電潛像、通過用充電的色調劑對所述靜電潛像顯影形成色調劑圖像、轉印所述色調劑圖像至諸如紙張等記錄介質上、并在所述記錄介質上對所述色調劑圖像定影。一種用于圖像形成的圖像形成設備配置作為充電單元或轉印單元的導電部件。

例如，日本特開2011-095546號公報公開了一種充電輥，其中在軸的外周表面安置導電彈性層并在所述導電彈性層的外面安置表面層。所述導電彈性層由包含特定量的氯醚橡膠和/或丁腈橡膠和過氧化物交聯(lián)劑的橡膠組合物形成。所述表面層由合成樹脂組合物形成，所述合成樹脂組合物包含特定比例的選自具有特定的平均粒徑的二氧化硅、酚醛樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚烯烴樹脂和氟樹脂中的至少一種粗糙度生成顆粒。

日本特開2002-278218號公報公開了一種給待充電部件充電的充電部件。此充電部件與待充電的部件接觸并通過在所述充電部件和待充電的部件之間施加電壓給所述待充電的部件充電。至少與待充電部件接觸的充電部件的表面是由包含含有疏水性粉末的樹脂組合物的表面層形成的。

技術實現(xiàn)要素：

當所述導電部件的外周表面由于操作而污染，在所述污染區(qū)域的導電性變得與未污染的區(qū)域的導電性不同。由于此差異，可能產(chǎn)生電阻不均勻性。

具體而言，當導電部件用作圖像形成設備的充電部件時，導電部件的外周表面可能被如色調劑的外添劑等高度絕緣的污染物污染，且所述導電部件可能具有電阻不均勻性。當通過使用具有電阻不均勻性的導電部件作為充電部件形成圖像時，充電部件的充電性(充電能力)可能變得不均勻，并且因為電荷不均勻性可能出現(xiàn)圖像濃度不均勻性。

本發(fā)明的一個目的是提供一種導電部件，當與絕緣顆粒在表面層取自厚度方向上的截面占少于50％的面積時相比，其由于絕緣污染物的污染導致的電阻不均勻性的發(fā)生被抑制。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供包括基材、在所述基材上的彈性層和在所述彈性層上的表面層的導電部件。所述表面層包含樹脂和絕緣顆粒。所述絕緣顆粒在表面層的取自厚度方向上的截面中占50％～70％的面積。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述絕緣顆粒是無機顆粒。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述絕緣顆粒包含選自sio2、tio2和al2o3中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述絕緣顆粒是樹脂顆粒。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述表面層具有裂紋。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供如第五方面所述的導電部件，其中，相對于表面層的整個外周表面，所述裂紋的面積分數(shù)為0.1％～30％。

根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供如第五方面所述的導電部件，其中，相對于表面層的整個外周表面，所述裂紋的面積分數(shù)為0.1％～20％。

根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供如第五方面所述的導電部件，其中，相對于表面層的整個外周表面，所述裂紋的面積分數(shù)為0.1％～15％。

根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述樹脂包含聚酰氨樹脂。

根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供如第一方面所述的導電部件，其中，所述樹脂包含甲氧基甲基化聚酰氨樹脂。

根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種能夠可拆卸地安裝到圖像形成設備的處理盒，所述處理盒包括圖像支持體和給所述圖像支持體充電并包括如第一到第十方面中任一方面所述的導電部件的充電裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供一種圖像形成設備，所述圖像形成設備包括圖像支持體；給所述圖像支持體充電并包括如第一到第十方面中任一方面所述的導電部件的充電裝置；在所述圖像支持體的經(jīng)充電表面形成潛像的潛像形成裝置；通過用色調劑在所述圖像支持體的表面上使?jié)撓耧@影以形成色調劑圖像的顯影裝置；及將圖像支持體表面上的色調劑圖像轉印到記錄介質上的轉印裝置。

根據(jù)本發(fā)明的第一、第二、第三、第四、第九或第十方面，當與絕緣顆粒在表面層取自厚度方向上的截面占少于50％的面積時相比，提供一種由于絕緣污染物的污染導致的電阻不均勻性的發(fā)生被抑制的導電部件。

根據(jù)本發(fā)明的第五、第六、第七、或第八方面，當與絕緣顆粒在表面層取自厚度方向上的截面占50％～70％的面積且所述表面層不具有裂紋時相比，提供一種具有更高充電性的導電部件。

根據(jù)本發(fā)明的第十一或十二方面，當與使用絕緣顆粒在表面層取自厚度方向上的截面占少于50％面積的導電部件時相比，提供一種由于其導電部件的電阻不均勻性引起的電荷不均勻性導致的圖像濃度不均勻性被抑制的處理盒或圖像形成設備。

附圖說明

基于下列附圖，對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述，其中：

圖1是例示根據(jù)示例性實施方式的導電部件的實例的示意性透視圖；

圖2是例示根據(jù)該示例性實施方式的導電部件的實例的示意性截面圖；

圖3是例示根據(jù)該示例性實施方式的導電部件的實例的表面層和彈性層在取自厚度方向上的截面的示意圖；

圖4是例示根據(jù)該示例性實施方式的導電部件的實例的表面層的外周表面的示意圖；

圖5是用于示例性實施方式中的充電裝置的示意性透視圖；

圖6是例示根據(jù)示例性實施方式的圖像形成設備的實例的示意圖；及

圖7是例示根據(jù)示例性實施方式的處理盒的實例的示意圖。

具體實施方式

下面，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式。

導電部件

根據(jù)示例性實施方式的導電部件包括基材、在所述基材上的彈性層和在所述彈性層上的表面層。所述表面層包含樹脂和絕緣顆粒。所述絕緣顆粒在表面層取自厚度方向上的截面占50％～70％的面積(下文該比例也稱為“絕緣顆粒面積分數(shù)”)。出于本說明書的目的，“絕緣”指20℃時的體積電阻率為1×10¹⁴ω·cm以上。

因為根據(jù)本示例性實施方式的導電部件具有上述特征，由絕緣污染物污染引起的電阻不均勻性被抑制。推測其是由于如下原因。

當導電部件的外周表面由于操作被污染時，污染區(qū)域的導電性變得與未污染區(qū)域的導電性不同。因為此差異，可能產(chǎn)生電阻的不均勻性。

特別是，當導電部件用作給電子照相圖像形成設備的圖像支持體充電的充電部件且反復形成圖像時，導電部件的外周表面有時是被污染物逐漸污染的。污染物的一個實例為用于色調劑的外添劑。具體而言，例如推測當殘留在圖像支持體上的色調劑的外添劑等遷移到充電部件時，用作充電部件的導電部件的外周表面被污染。一旦導電部件的外周表面被諸如色調劑的外添劑等高度絕緣污染物污染，污染區(qū)域的導電性下降(電阻增加)而未污染的區(qū)域的導電性仍然是高的(低電阻)，且因為此差異可能發(fā)生電阻不均勻性。導電部件外周表面上的污染物隨著使用而逐漸積累，推測導電部件的電阻分布會隨著使用歷史而變化。

當通過使用具有電阻不均勻性的導電部件作為充電部件形成圖像時，在給圖像支持體充電的時間，絕緣污染物出現(xiàn)在充電部件和圖像支持體之間，并可能導致電荷不均勻性。當所述圖像支持體以不均勻性方式充電，因為電荷不均勻性可能發(fā)生圖像濃度不均勻性。

相反地，在本示例性實施方式中，表面層中的絕緣顆粒的面積分數(shù)為50％～70％。即，在所述導電部件用于操作之前，所述表面層包含比現(xiàn)有技術中數(shù)量更大的絕緣顆粒。因此，即使當導電部件的外周表面被絕緣污染物污染時，污染區(qū)域導電性的變化仍然很小，因為其中的導電性原本就低(電阻原本就高)。污染區(qū)域和非污染區(qū)域之間導電性的差異(電阻差異)也小。換句話說，推測導電部件的電阻分布不會因污染而發(fā)生很大變化，而這抑制了電阻不均勻性的發(fā)生。

當使用電阻不均勻性被抑制的導電部件作為充電部件形成圖像時，電荷不均勻性被抑制，并且因此由電荷不均勻性導致的圖像濃度不均勻性被抑制。

推測因為本示例性實施方式的導電部件的表面層中的絕緣顆粒的面積分數(shù)是50％～70％，由于絕緣污染物污染導致的電阻不均勻性被抑制。

所述表面層中的絕緣顆粒的面積分數(shù)的測量如下。

通過冷凍切片機方法從導電部件的表面層的厚度方向上制備截面樣品。所述樣品用掃描電子顯微鏡觀察。任意選擇十個4μm×4μm的區(qū)域。測量每個區(qū)域中被絕緣顆粒占據(jù)的區(qū)域面積，平均值被認為是“表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)”。如果表面層的厚度小于4μm，則增加觀察區(qū)域的數(shù)量以使總的觀察面積保持相同。

在本示例性實施方式中，因為表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)是在上述范圍內，當與面積分數(shù)低于上述范圍時相比，由絕緣污染物引起的電阻不均勻性更少，而當與面積分數(shù)超過上述范圍時相比，所述表面層的耐久性更高。因此，所述表面層容易保持為膜。

根據(jù)本示例性實施方式的導電部件可以僅包含基材、彈性層、表面層。作為另一種選擇，例如，可以在彈性層和基材之間安置中間層(粘合層)或者可以在彈性層和表面層之間安置另一個中間層(例如，電阻調節(jié)層或遷移預防層)。

下面，將參考附圖詳細描述根據(jù)本示例性實施方式的導電部件。圖1是例示根據(jù)本示例性實施方式的導電部件的實例的示意性透視圖。圖2是圖1中示出的導電部件的沿線ii-ii取得的示意性截面圖。

參考圖1和圖2，本示例性實施方式的導電部件121a是輥形部件(充電輥)，其包括例如基材30(軸)、基材30的外周表面上的粘合層33、粘合層33的外周表面上的彈性層31和彈性層31的外周表面上的表面層32。

下面，將詳細描述根據(jù)本示例性實施方式的導電部件的組成元件。以下描述中忽略附圖標記。

基材

基材是起電極和導電部件的支撐部件作用的部件(軸)。

用于基材的材料的實例包括如鐵(易切削鋼等)、銅、黃銅、不銹鋼、鋁、和鎳等金屬。具有電鍍外表面的部件(例如，樹脂部件或陶瓷部件)或包含分散的導電劑的部件(例如，樹脂部件或陶瓷部件)也可以用作基材。

基材可以是中空部件(圓柱形部件)或實心部件(柱狀部件)?；目梢允菍щ姴考?/p>

對于本說明書的目的，“導電”指20℃時的體積電阻率小于1×10¹⁴ω·cm。

彈性層

所述彈性層例如包含，彈性材料、導電劑和其他添加劑。

彈性材料的實例包括異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、氯醚橡膠、丁基橡膠、聚氨酯、硅橡膠、氟橡膠、丁苯橡膠、聚丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、表氯醇-環(huán)氧乙烷共聚物橡膠、表氯醇-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠(epdm)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡膠(nbr)、天然橡膠以及前述物質的混合橡膠。其中，可以使用聚氨酯、硅橡膠、epdm、表氯醇-環(huán)氧乙烷共聚物橡膠、表氯醇-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠、nbr以及前述物質的混合橡膠。彈性材料可以是發(fā)泡的或不發(fā)泡的。

所述導電劑的實例包括電子導電劑和離子導電劑。

電子導電劑的實例包括下列的粉末：如科琴黑和乙炔黑等炭黑；熱解碳和石墨；如鋁、銅、鎳和不銹鋼等金屬和合金；如氧化錫、氧化銦、氧化鈦、氧化錫-氧化銻固溶體和氧化錫-氧化銦固溶體等導電金屬氧化物；及具有導電表面的絕緣基材。

離子導電劑的實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或氯酸鹽；及如鋰和鎂等堿土金屬和堿金屬的高氯酸鹽和氯酸鹽。

這些導電劑可以單獨使用或組合使用。

炭黑的具體實例包括全部由orionengineeredcarbonsllc生產(chǎn)的"specialblack350"、"specialblack100"、"specialblack250"、"specialblack5"、"specialblack4"、"specialblack4a"、"specialblack550"、"specialblack6"、"colorblackfw200"、"colorblackfw2"、和"colorblackfw2v"，及全部由cabot公司生產(chǎn)的"monarch880"、"monarch1000"、"monarch1300"、"monarch1400"、"mogul-l"、和"regal400r"。

所述導電劑的平均粒徑例如是1nm～200nm。平均粒徑從取自彈性層的樣品測定。使用電子顯微鏡觀察樣品，測量導電劑的100個顆粒的直徑(最長軸)，其平均值(數(shù)量平均值)被認為是平均粒徑。

當所述導電劑是電子導電劑時，不特別限制待添加的導電劑的量，相對于100重量份的彈性材料，可以為1重量份～30重量份。所述量可以為15重量份～25重量份。當所述導電劑是離子導電劑時，相對于100重量份的彈性材料，所述導電劑的量可以為0.1重量份～5.0重量份或者可以為0.5重量份～3.0重量份。

添加到彈性層的其他添加劑的實例包括可以被混入彈性層的常用材料，如軟化劑、塑化劑、固化劑、硫化劑、硫化促進劑、抗氧化劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑和填料(二氧化硅、碳酸鈣等)。

當彈性層也作為電阻調節(jié)層時，彈性層的體積電阻率可以是10³ω·cm～10¹⁴ω·cm、10⁵ω·cm～10¹²ω·cm或者10⁷ω·cm～10¹²ω·cm。

彈性層的體積電阻率為通過下面的過程測定的值。

即，從彈性層取得片狀測量樣品。根據(jù)日本工業(yè)標準(japaneseindustrialstandards，jis)k6911(1995)使用測量夾具(advantest公司生產(chǎn)的r12702a/bresistivitychamber)和高電阻計(advantest公司生產(chǎn)的r8340a數(shù)字超高電阻/微電流計)，給測量樣品施加電壓30秒以使電場(所施加電壓/復合板厚度)為1000v/cm，然后將電流值代入到以下公式中以測定體積電阻率：

體積電阻率(ω·cm)＝(19.63×所施加電壓(v))/(電流值(a)×測量樣品厚度(cm))

盡管其厚度取決于使用導電部件的設備，彈性層的厚度例如是1mm～15mm，可以是2mm～10mm，或可以是2mm～5mm。

彈性層的厚度為通過下面的過程測定的值。

通過用單刃刀切割彈性層，從三處位置獲取彈性層樣品，即在軸向上距一端20mm的位置、在軸向上距另一端20mm的位置以及在軸向的中心。取決于厚度在5～50倍的適當放大倍數(shù)下觀察每個切割出的樣品的截面以測定厚度，其平均值被認為是彈性層的厚度。使用keyence公司生產(chǎn)的vhx-200數(shù)字顯微鏡進行測量。

粘合層

粘合層是可選層。例如，粘合層由包含粘合劑(樹脂或橡膠)的組合物形成。粘合層可能由包含粘合劑和諸如導電劑等其他添加劑的組合物形成。

所述樹脂的實例包括聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯樹脂和聚甲基丙烯酸丁酯樹脂)、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙烯醇縮乙醛樹脂、聚芳酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、苯氧樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、聚酰氨樹脂、聚乙烯吡啶樹脂、和纖維素樹脂。

所述樹脂的其他實例包括丁二烯樹脂(rb)、聚苯乙烯樹脂(例如，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體(sbs))、聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、聚乙烯樹脂(pe)、聚丙烯樹脂(pp)、聚氯乙烯樹脂(pvc)、丙烯酸樹脂、苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂、丁二烯丙烯腈共聚物樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂、乙烯-甲基丙烯酸(emaa)共聚物樹脂以及前述物質的改性樹脂。

所述橡膠的實例包括乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠(epdm)、聚丁二烯、天然橡膠、聚異戊二烯、丁苯橡膠(sbr)、氯丁橡膠(cr)、丁腈橡膠(nbr)、硅橡膠、氨基甲酸酯橡膠和氯醚橡膠。

其中，可以使用氯丁橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯或氯化聚乙烯作為所述樹脂或橡膠。

所述導電劑的實例包括下列的導電粉末：如科琴黑和乙炔黑等炭黑；熱解碳和石墨；如鋁、銅、鎳和不銹鋼等金屬和合金；如氧化錫、氧化銦、氧化鈦、氧化錫-氧化銻固溶體和氧化錫-氧化銦固溶體等導電金屬氧化物；及具有導電表面的絕緣基材。

所述導電劑的平均粒徑例如是0.01μm～5μm、0.01μm～3μm或0.01μm～2μm。

平均粒徑通過從粘合層切割出的樣品測定，使用電子顯微鏡觀察樣品，測量所述導電劑的100個顆粒的直徑(最長軸)，并對結果進行平均。

相對于100重量份的粘合層，所述導電劑的含量是0.1重量份～6重量份、0.5重量份～6重量份、或者1重量份～3重量份。

除了導電劑之外的添加劑的實例包括交聯(lián)劑、固化加速劑、無機填料、有機填料、阻燃劑、抗靜電劑、導電性賦予劑、潤滑劑、滑動性賦予劑、表面活性劑、著色劑和酸受體?？梢赃x擇或包含兩種以上的所述添加劑。

表面層

所述表面層包含樹脂和絕緣顆粒，如果需要，其可以包含導電劑和其他添加劑。

表面層中使用的樹脂的實例包括丙烯酸樹脂、纖維素樹脂、聚酰氨樹脂、共聚物尼龍、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、聚芳酯樹脂、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氟乙烯)及脲樹脂。

共聚物尼龍是包含選自尼龍610、尼龍11和尼龍12的一種或多種單元作為聚合單元的共聚物。也可以包含尼龍6或尼龍66等作為其它聚合單元。

添加到彈性層的彈性材料可以用作此樹脂。

從表面層電子性質、抗污染性、適當?shù)挠捕取C械強度的保持性、導電劑的分散性、膜形成性等出發(fā)，表面層中使用的樹脂可以是聚酰胺樹脂(尼龍)，或更具體地是甲氧基甲基化聚酰胺樹脂(甲氧基甲基化尼龍)。

這些樹脂可以單獨使用或組合使用。

當在表面層中使用超過兩種樹脂時，所述表面層可以具有由第一樹脂組成海和第二樹脂組成島的海-島結構。

所述海-島結構通過調節(jié)第一樹脂和第二樹脂之間的溶解度參數(shù)(sp值)的差和第一樹脂和第二樹脂的混合比而形成。第一樹脂和第二樹脂之間sp值的差可以是2～10，因為海島結構在此差值時是平滑形成的。從形成適當尺寸的島出發(fā)，第一樹脂和第二樹脂的混合比可以是2～20重量份的第二樹脂相對于100重量份的第一樹脂。在某些情況下，第二樹脂的量可以是5～15重量份。

在此示例性實施方式中，溶解度參數(shù)(sp值)通過《聚合物手冊》(第4版，johnwiley&sons)的vii680-683中描述的方法計算。主要樹脂的溶解度參數(shù)在該書的vii702-711中描述。

當表面層具有上述的海-島結構時，第一樹脂的具體實例包括如上在表面層中使用的示例性樹脂的那些樹脂。從表面層電子性質、抗污染性、適當?shù)挠捕?、機械強度的保持性、導電劑的分散性、膜形成性等出發(fā)，第一樹脂可以是聚酰胺樹脂(尼龍)，或更具體地是甲氧基甲基化聚酰胺樹脂(甲氧基甲基化尼龍)。

第二樹脂的實例包括聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚苯乙烯樹脂和聚乙烯醇。這些樹脂可以單獨使用或組合使用。

表面層中使用的絕緣顆?？梢允侨魏谓^緣顆粒。所述絕緣顆粒的一個實例是無機顆粒。

所述無機顆粒的具體實例包括選自sio2、tio2、al2o3、cuo、zno、sno2、ceo2、fe2o3、mgo、bao、cao、k2o、na2o、zro2、cao·sio2、k2o·(tio2)n、al2o3·2sio2、caco3、mgco3、baso4、mgso4、10cao·3p2o5·h2o、玻璃和云母中的至少一種的顆粒。

樹脂顆粒也可以用作絕緣顆粒。所述樹脂顆粒的具體實例包括聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、三聚氰胺樹脂、氟樹脂和硅樹脂的顆粒。

所述絕緣顆?？梢允菬o機顆粒，或特別是包括sio2、tio2、al2o3、玻璃或云母的顆粒，或者或從抑制電阻不均勻性出發(fā)是包括sio2的顆粒。

絕緣顆粒在20℃的體積電阻率可以是等于或大于1×10¹⁴ω·cm的任意值。從抑制電阻不均勻性出發(fā)，體積電阻率可以是1×10¹⁴ω·cm～1×10¹⁹ω·cm或1×10¹⁶ω·cm～1×10¹⁸ω·cm。

絕緣顆粒的體積電阻率如下進行測量。測量環(huán)境為溫度為20℃且相對濕度(rh)為50％。

首先，從所述層中分離絕緣顆粒。將待測量的分離的絕緣顆粒放置在配備20cm²的電極板的圓形夾具的表面以形成具有約1mm～3mm厚度的絕緣顆粒層。放置另一個20cm²的電極板至絕緣顆粒層上以夾持所述絕緣顆粒層。為了去除絕緣顆粒之間的間隙，在絕緣顆粒層上的電極板上放置4kg的負重，然后測量所述絕緣顆粒層的厚度(cm)。將所述絕緣顆粒層之上和之下的兩個電極連接至靜電計和高壓電源上。在兩個電極之間施加高壓以使電場達到特定的值，測量此時流過的電流值(a)以計算絕緣顆粒的體積電阻率(ω·cm)。用于計算絕緣顆粒的體積電阻率(ω·cm)的公式如下：

ρ＝e×20/(i-i0)/l

其中，ρ表示絕緣顆粒的體積電阻率(ω·cm)，e表示外加電壓(v)，i表示電流值(a)，i0表示外加電壓為0v時的電流值(a)，且l表示絕緣顆粒層的厚度(cm)。在此公式中，使用在1,000v的施加電壓下的體積電阻率。

絕緣顆粒的數(shù)均粒徑例如是0.01μm～3.0μm、0.05μm～2.0μm或0.1μm～1μm。

當絕緣顆粒的數(shù)均粒徑在上述范圍內，當與數(shù)均粒徑低于此范圍時相比，圖像支持體和導電部件的污染更少，且當與數(shù)均粒徑超過該范圍時相比，從導電部件脫離的絕緣顆粒對圖像的副作用更少。

絕緣顆粒的數(shù)均粒徑通過觀察測量上述表面層中的絕緣顆粒的面積分數(shù)的截面來計算，測量100個絕緣顆粒的直徑(最長軸)，并對結果進行平均。

只要絕緣顆粒的面積分數(shù)在上述范圍內，表面層中絕緣顆粒的含量可以是任意值。例如，所述絕緣顆粒的含量可以是40％重量份～90％重量份或者可以是50％重量份～80％重量份。

表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)是50％～70％，或者從對電阻不均勻性的抑制和表面層耐久性出發(fā)，可以是53％～70％或55％～70％。

表面層中使用的導電劑的實例包括電子導電劑和離子導電劑。電子導電劑的實例包括下列的粉末：如科琴黑和乙炔黑等炭黑；熱解碳和石墨；如鋁、銅、鎳和不銹鋼等金屬和合金；如氧化錫、氧化銦、氧化鈦、氧化錫-氧化銻固溶體、和氧化錫-氧化銦固溶體等導電金屬氧化物；及具有導電表面的絕緣基材。離子導電劑的實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或氯酸鹽；及如鋰和鎂等堿土金屬和堿金屬的高氯酸鹽和氯酸鹽。所述導電劑可以單獨使用或組合使用。

所述導電劑可以是炭黑。所述炭黑可以是科琴黑、乙炔黑或ph為5以下的氧化炭黑等。這樣的炭黑的具體實例包括全部由orionengineeredcarbonsllc生產(chǎn)的"specialblack350"、"specialblack100"、"specialblack250"、"specialblack5"、"specialblack4"、"specialblack4a"、"specialblack550"、"specialblack6"、"colorblackfw200"、"colorblackfw2"、和"colorblackfw2v"，及全部由cabot公司生產(chǎn)的"monarch880"、"monarch1000"、"monarch1300"、"monarch1400"、"mogul-l"、和"regal400r"。

相對于分離絕緣顆粒后剩余的表面層的整個重量，表面層中導電劑的含量例如是3％重量份～30％重量份。從導電部件充電性出發(fā)，導電劑含量可以是5％重量份～20％重量份。

表面層中使用的其他添加劑的實例包括諸如塑化劑、軟化劑、硫化促進劑、和硫化劑等已知化合物。

表面層的厚度例如是1μm～30μm。從保持機械強度出發(fā)，所述厚度可以是1μm～20μm或3μm～15μm。表面層的厚度是通過與彈性層厚度測量相同的過程而測量的值。

表面層可以具有裂紋。“裂紋”是從表面層的外周表面向彈性層延伸的槽狀區(qū)域。

圖3是示出本示例性實施方式的導電部件的表面層和彈性層在厚度方向上的截面的示意圖，圖4是示出本示例性實施方式的導電部件的表面層的外周表面的示意圖。

如圖3所示，導電部件的表面層32中存在某些穿透表面層32的裂紋34。裂紋34是在徑向上從表面層32的外周表面32a穿透到中心的溝槽并且最遠到達表面層32和彈性層31之間的界面32b。

盡管圖3中示出的裂紋34全部穿透表面層32，可以與此相反。裂紋34可以是在表面層32的外周表面32a中形成的任何槽狀裂紋，并且不必穿透表面層32。

裂紋34可以是從表面層32的外周表面32a延伸到彈性層31的任意裂紋，并且其不必垂直于外周表面32a。

導電部件表面層32的外周表面32a中的裂紋34的形狀不進行特別限制。例如，如圖4所示，裂紋34可以具有與在干涸土地中形成的裂紋類似的形狀，即無規(guī)形狀。裂紋34可以包括在表面層32的外周表面32a中彼此相交的裂紋和/或不與其他裂紋交叉的裂紋。

在此示例性實施方式中，表面層中的裂紋提高了導電部件的充電性。

如上所討論，根據(jù)本示例性實施方式的導電部件，表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)在上述范圍內，并且因此與現(xiàn)有技術的導電部件相比，表面層的體積電阻率趨于更高。然而，當所述表面層具有裂紋時，彈性層的導電性自然地有助于導電部件的充電能力，并且因此，推測其獲得高充電性而抑制由于污染導致的電阻不均勻性。當失效了較少的電阻不均勻性和高充電性的導電部件用作充電部件以形成圖像時，由電阻不均勻性導致的電荷不均勻性引起的圖像濃度的不均勻性和在非圖像部分由充電性減少引起的起霧均被抑制。

用于獲得具有裂紋的表面層的方法的實例為一種涉及調節(jié)添加到表面層的絕緣顆粒的量的方法。有助于形成表面層中的裂紋的絕緣顆粒的量取決于諸如絕緣顆粒的粒徑和樹脂類型等條件。例如，絕緣顆粒的量可以被設定為使表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)為50％～70％的水平。

表面層中裂紋的面積分數(shù)不進行特別限制，且其例如是，0.1％～30％、可以是0.1％～20％或0.1％～15％。

表面層中裂紋的面積分數(shù)為裂紋的總面積與表面層的外周表面的全部面積之比。

與裂紋的面積分數(shù)超過此范圍相比，當裂紋的面積分數(shù)在上述范圍內時，表面層的耐久性得以提高并且外周表面的污染趨于更少。與裂紋的面積分數(shù)低于此范圍相比，充電性被提高。

表面層中每個裂紋的寬度不進行特別限制，且其例如是，0.1μm～20μm或者0.1μm～10μm。

表面層中裂紋寬度為在裂紋的長度方向上以100μm間隔測量的外周表面中的裂紋的平均寬度。一個裂紋的寬度在厚度方向上和在深度方向上可以不同。

與寬度超過此范圍相比，當裂紋的寬度在上述范圍內時，外周表面更少被污染，且當與寬度低于此范圍相比，充電性提高。

表面層中裂紋的存在/缺失、裂紋的面積分數(shù)、和裂紋的寬度可通過分析通過電子顯微鏡觀察表面層的外周表面獲得的圖像(例如，500μm×500μm區(qū)域)進行測定。

表面層中裂紋的面積分數(shù)和裂紋的寬度可通過調節(jié)添加到表面層中的絕緣顆粒的量進行調節(jié)。

制造導電部件的方法

首先，例如，制備由圓柱形或柱狀基材形成的輥狀部件和基材外周表面上的彈性層。此輥狀部件可以通過任意方法制備。例如，橡膠材料的混合物、導電劑和其他添加劑(如果需要)可以環(huán)繞在基材周圍并加熱進行硫化以形成彈性層。

用于形成彈性層的外周表面上的表面層的方法可以是任意方法，例如可以將通過在溶劑中溶解和分散樹脂、絕緣顆粒、導電劑和其他添加劑(如果需要)所制備的分散體施涂到彈性層的外周表面，可將施涂的分散體干燥以形成表面層。施涂分散體的方法的實例包括刮刀涂布法、邁耶棒涂布法、噴涂法、浸涂法、珠涂法、氣刀涂布法和幕涂法。

盡管輥狀導電部件作為導電部件的實例在本示例性實施方式中進行描述，本示例性實施方式的導電部件并不限于此，并且可以是環(huán)帶狀部件、板狀部件或刮片狀部件。

充電裝置

現(xiàn)在將對用于示例性實施方式的充電裝置進行描述。圖5是用于本示例性實施方式的充電裝置的實例的透視示意圖。用于本示例性實施方式的充電裝置是本示例性實施方式的導電部件用作充電部件的實例。

參考圖5，用于本示例性實施方式的充電裝置12包括例如彼此接觸的充電部件121和清潔部件122。充電部件121的軸(基材)的兩個末端和清潔部件122的軸122a在軸向上通過導電軸承123支撐，從而充電部件121和清潔部件122是可旋轉的。電源124連接到導電軸承123中的一個。用于本示例性實施方式的充電裝置不限制于此結構。例如，可以省略清潔部件122。

提供清潔部件122是為了清潔充電部件121的表面，其例如具有輥型形狀。清潔部件122例如由軸122a和軸122a的外周表面上的彈性層122b構成。

軸122a是導電的圓柱形或柱形部件。用于軸122a的材料的實例包括如鐵(易切削鋼等)、銅、黃銅、不銹鋼、鋁、和鎳等金屬。軸122a的其他實例包括具有電鍍外表面的部件(例如，樹脂部件或陶瓷部件)和包含分散的導電劑的部件(例如，樹脂部件或陶瓷部件)。

彈性層122b由具有三維多孔結構的發(fā)泡體形成。彈性層122b可以在表面的內側和突出和凹處具有孔，并且可以是有彈性的。用于彈性層122b的材料的實例包括可拉伸的樹脂和橡膠材料，諸如聚氨酯、聚乙烯、聚酰胺、烯烴、三聚氰胺和丙烯、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、丁苯橡膠、氯丁二烯、硅氧烷和腈。

在這些可拉伸的樹脂和橡膠材料中，從有效地通過與充電部件121摩擦而移除如色調劑和外添劑等外來物質出發(fā)，且從避免通過與清潔部件122摩擦而引起的充電部件121表面的劃痕出發(fā)，并從長時間抑制撕裂和斷裂出發(fā)，可以使用聚氨酯作為材料。

所述聚氨酯可以是任意聚氨酯。聚氨酯的實例包括多元醇(例如，聚酯多元醇、聚醚多元醇或丙烯酰多元醇)和異氰酸酯(例如，2,4-甲苯二異氰酸脂、2,6-甲苯二異氰酸脂、4,4-二苯甲烷二異氰酸酯、二異氰酸聯(lián)甲苯胺或1,6-六亞甲基二異氰酸酯)之間的反應產(chǎn)物和通過使用前述物質的鏈增長物(例如，1,4-丁二醇和三羥甲基丙烷)獲得的反應產(chǎn)物。聚氨酯通常使用發(fā)泡劑(水或諸如偶氮二甲酰胺或偶氮二異丁腈等偶氮化合物)發(fā)泡。

導電軸承123旋轉地支撐充電部件121和清潔部件122并且在導電軸承123和充電部件121之間保持軸與軸的距離。導電軸承123可以由任何導電材料形成并且可以是任何形式。例如，可以使用導電軸承和導電滑動軸承。

電源124是通過施加電壓至導電軸承123而給充電部件121和清潔部件122充電的裝置，并且可以是任何已知的高壓電源。

圖像形成設備和處理盒

根據(jù)示例性實施方式的圖像形成設備包括圖像支持體、給所述圖像支持體充電的充電裝置、在充電的圖像支持體表面形成潛像的潛像形成裝置、通過用色調劑在圖像支持體表面上顯影潛像以形成色調劑圖像的顯影裝置、和轉印圖像支持體的表面上的色調劑圖像到記錄介質上的轉印裝置。配備根據(jù)本示例性實施方式的導電部件的充電裝置用作此圖像形成設備的充電裝置。

用于形成圖像的色調劑可以包含具有與本示例性實施方式的導電部件的表面層中使用的絕緣顆粒的體積電阻率大約相同(例如，0.9～1.1倍)的體積電阻率的外添劑。以此方式，由色調劑的外添劑引起的本示例性實施方式的導電部件的外周表面的污染造成的電阻不均勻性被抑制，且由電阻不均勻性引起的電荷不均勻性導致的圖像濃度的不均勻性被抑制。

根據(jù)示例性實施方式的的處理盒是能夠可拆卸地安裝到圖像形成設備上的，并且包括圖像支持體和給所述圖像支持體充電的充電裝置。配備本示例性實施方式的導電部件的充電裝置(其為用于本示例性實施方式的充電裝置)用作處理盒的充電裝置。

可選地，根據(jù)本示例性實施方式的處理盒可以進一步包括通過用色調劑在圖像支持體表面上顯影潛像而形成色調劑圖像的顯影裝置、轉印圖像支持體的表面上的色調劑圖像到記錄介質上的轉印裝置、及在轉印后移除圖像支持體表面上的殘留色調劑的清潔裝置中的至少一種。

下面將參考附圖對根據(jù)本示例性實施方式的圖像形成設備和處理盒進行描述。圖6是例示本示例性實施方式的圖像形成設備的實例的示意圖。圖7是例示本示例性實施方式的處理盒的實例的示意圖。

參考圖6，圖像形成設備101包括圖像支持體10。給圖像支持體10充電的充電裝置12、通過充電裝置12給圖像支持體10充電曝光形成潛像的曝光裝置14、將通過使用曝光裝置14形成的潛像用色調劑顯影以形成色調劑圖像的顯影裝置16、將通過顯影裝置16形成的色調劑圖像轉印到記錄介質a上的轉印裝置18、在轉印后移除圖像支持體10表面上的殘留色調劑的清潔裝置20、和定影通過轉印裝置18轉印到記錄介質a上的色調劑圖像的定影裝置22。

例如，使用圖5中示出的充電裝置12作為圖像形成設備101的充電裝置12。通常在電子照相圖像形成設備中使用的裝置用作圖像形成設備101的圖像支持體10、曝光裝置14、顯影裝置16、轉印裝置18、清潔裝置20、和定影裝置22。以下描述所述裝置的實例。

圖像支持體10可以是任意已知的感光體。圖像支持體10可以是有機感光體，也就是分別提供電荷產(chǎn)生層和電荷傳輸層的分立功能類型，或具有由具有電荷傳輸性質和交聯(lián)結構的硅氧烷樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、胍胺樹脂或丙烯酸樹脂形成的表面層的感光體。

例如，使用激光光學系統(tǒng)或發(fā)光二極管(led)陣列作為曝光裝置14。

顯影裝置16例如是使得在表面上具有顯影劑層的顯影劑支持體接觸或接近圖像支持體10從而使色調劑附著到圖像支持體10表面上的潛像上以形成色調劑圖像的顯影裝置。顯影裝置16的顯影模式可以是使用雙組分顯影劑的顯影模式。

轉印裝置18的實例包括諸如電暈管或柵極電暈管等非接觸式轉印裝置，以及通過使導電轉印輥與圖像支持體10與其間的記錄介質a接觸而轉印色調劑圖像至記錄介質a上的接觸式轉印裝置。

清潔裝置20是通過使得清潔刮板直接接觸圖像支持體10表面而移除附著在該表面的色調劑、紙粉、外來物質等的部件?？梢允褂们鍧嵥⒒蚯鍧嵼伒茸鳛榍鍧嵮b置20代替清潔刮板。

定影裝置22可以是使用加熱輥的熱定影裝置。所述熱定影裝置例如包括，定影輥和設置在與定影輥接觸的加壓輥或帶。所述定影輥例如包括，具有用于加熱的內置式加熱燈的圓柱形芯，和在所述圓柱形芯的外周表面上的防粘層(例如，耐熱樹脂涂層或耐熱橡膠涂層)。所述加壓輥例如包括，圓柱形芯和在所述圓柱形芯的外周表面上的彈性層。所述加壓帶例如包括，帶狀基材和在基材表面上的耐熱彈性層。

用未定影的色調劑圖像的定影過程可以例如涉及，在定影輥和加壓輥或帶之間插入已轉印有未定影的色調劑圖像的記錄介質a，從而色調劑圖像由于色調劑中所含的粘合劑素質和添加劑等的熱融合而被定影。

圖像形成設備101不限于具有上述結構的裝置。例如，圖像形成設備101可以是包括中間轉移體的中間轉移型圖像形成設備或其中用于形成不同顏色的色調劑圖像的圖像形成單元平行放置的串聯(lián)圖像形成設備。

參考圖7，根據(jù)示例性實施方式的處理盒102包括整合到殼體24中的圖像支持體10、充電裝置12、顯影裝置16和清潔裝置20。殼體24具有用于曝光的開口24a、用于電荷清除曝光的開口24b和安裝軌道24c。處理盒102能夠可拆卸地安裝到圖像形成設備101上。

在以上說明中，使用本示例性實施方式的導電部件作為充電裝置(充電裝置的充電部件)的圖像形成設備是作為本示例性實施方式的圖像形成設備被描述的。作為另一種選擇，本示例性實施方式的圖像形成設備可以包括本示例性實施方式的導電部件作為轉印裝置(轉印裝置的轉印部件)。

實施例

現(xiàn)在將通過使用實施例對示例性實施方式進行描述。這些實施例不限制示例性實施方式的范圍。除非另有說明，“份”指“重量份”。

實施例1：充電輥的制備

彈性層的形成

通過添加15重量份的導電劑(炭黑，asahicarbon有限公司生產(chǎn)的asahithermal)、1重量份的硫化劑(硫，200目，tsurumichemicalindustry有限公司生產(chǎn))、和2.0重量份的硫化促進劑(ouchishinkochemicalindustrial有限公司生產(chǎn)的noccelerdm)到100重量份的彈性材料(表氯醇-環(huán)氧乙烷-烯丙基縮水甘油醚共聚物橡膠)中制備的混合物，用開放輥捏合以獲得用于形成彈性層的組合物。通過壓力成型機將用于形成彈性層的組合物環(huán)繞在直徑8mm的sus303軸(基材)的外周表面，其間設有粘合層。放置基材和環(huán)繞在基材周圍的組合物到180℃爐中，進行熱處理30分鐘。作為結果，在基材的粘合層上形成了具有3.5mm厚度的彈性層。

所述粘合層是由粘合劑(lordfareast公司生產(chǎn)，序列號：xj150)形成的層(厚度：15μm)。

對獲得的彈性層的外周表面進行拋光。作為結果，獲得具有厚度3.0mm的彈性層和直徑為14mm的導電彈性輥。

表面層的形成

通過在甲醇/1-丁醇(基于重量為3:1)混合溶劑中溶解作為第一樹脂的尼龍樹脂(namariichi有限公司生產(chǎn)的n-甲氧基甲基化尼龍，fr-101)制備100重量份的第一樹脂溶液(固體濃度：8重量％)，通過在甲醇/1-丁醇(基于重量為3:1)混合溶劑中溶解10重量份的聚乙烯醇縮丁醛樹脂(denka有限公司生產(chǎn)的denkabutyral)制備第二樹脂溶液，添加8重量份的炭黑(cabot公司生產(chǎn)的monarch880)，并攪動獲得的混合物30分鐘，混合2重量份的固化劑(檸檬酸)和90重量份數(shù)均粒徑為0.1μm的二氧化硅顆粒。在珠磨機中分散獲得的混合物以獲得分散體。

分散體的溫度被調節(jié)至18.5℃，在21℃的環(huán)境溫度通過浸涂將所述分散體施涂至導電彈性輥的外周表面，施涂的分散體保持在相同的溫度以干燥。

然后在160℃進行20分鐘加熱以形成具有8μm厚度的表面層。

實施例2～8和比較例1～3：充電輥的制備

以與實施例1相同的方式獲得充電輥，不同之處在于，在實施例1的“表面層的形成”中，如表中所示改變添加的絕緣顆粒的類型、數(shù)均粒徑和量。在此表中，"-"指不存在對應成分。

實施例9：充電輥的制備

以與實施例1相同的方式獲得導電彈性輥。

通過在甲醇/1-丁醇(基于重量為3:1)混合溶劑中溶解作為第一樹脂的尼龍樹脂(namariichi有限公司生產(chǎn)的n-甲氧基甲基化尼龍，fr-101)制備100重量份的第一樹脂溶液(固體濃度：8重量％)，混合8重量份的炭黑(cabot公司生產(chǎn)的monarch880)、2重量份的固化劑(檸檬酸)和54重量份數(shù)均粒徑為0.1μm的二氧化硅顆粒。在珠磨機中分散獲得的混合物以獲得分散體。

分散體的溫度被調節(jié)至18.5℃，在21℃的環(huán)境溫度通過浸涂將所述分散體施涂至導電彈性輥的外周表面，施涂的分散他保持在相同的溫度以干燥。

然后在160℃進行20分鐘加熱以形成具有8μm厚度的表面層。

充電輥的評價

表面層的性質

使用上述方法用掃描電子顯微鏡(sem)測量表面層中絕緣顆粒的面積分數(shù)。使用上述方法測定表面層中裂紋的存在/缺失、裂紋的面積分數(shù)和裂紋的寬度。結果在表中示出。

電阻不均勻性(圖像濃度的不均勻性)的評價

將所制備的充電輥加載到彩色復印機(富士施樂株式會社生產(chǎn)的docucentrecolor450)的處理盒中，在10℃、15％rh的環(huán)境中輸出中間色調圖像(圖像濃度：50％)。在第10張和第10,000張上裸眼觀察濃度不均勻性，且對進行圖像如下分類。使用僅包含二氧化硅顆粒(數(shù)均粒徑：0.3μm，體積電阻率：1×10¹⁶ω·cm)作為外添劑的色調劑作為用于形成圖像的色調劑。

g1(aa)：沒有觀察到濃度不均勻性。

g2(a)：在多于兩個位置觀察到在仔細觀察下勉強可分辨的濃度不均勻性。

g3(b)：在多于三個位置觀察到在仔細觀察下勉強可分辨的濃度不均勻性，但所述不均勻性是可接受的。

g4(f)：可清楚分辨的不均勻性且其是不可接受的。

充電性的評價(起霧)

將所制備的充電輥加載到彩色復印機(富士施樂株式會社生產(chǎn)的docucentrecolor450)的處理盒中，在10℃、15％rh的環(huán)境中輸出具有圖像部分和非圖像部分的圖像。在第10張和第10,000張上觀察在非圖像部分中的起霧。對進行圖像如下分類。使用僅包含二氧化硅顆粒(數(shù)量-平均粒徑：0.3μm，體積電阻率：1×10¹⁶ω·cm)作為外添劑的色調劑作為用于形成圖像的色調劑。

g1(a)：未觀察到起霧。

g2(b)：在仔細觀察下勉強可分辨的起霧，且其是可接受的。

g3(f)：可清楚分辨的起霧且其是不可接受的。

上述結果顯示，與比較例相比，由導電部件的電阻不均勻性引起的電荷不均勻性所導致的圖像濃度不均勻性在實施例中被抑制。

提供對本發(fā)明的實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將本發(fā)明限制于所披露的精確形式。顯然，許多改進和變化對于本領域技術人員是顯而易見的。選擇并描述所述實施方式是為了能夠最好地解釋本發(fā)明的原理及其實際用途，由此使得本領域的其他技術人員能夠理解適用于預計的特定用途的本發(fā)明的各種實施方式和各種改進方案。本發(fā)明的范圍由下述權利要求及其等同物所限定。