导电性构件、处理盒和图像形成设备

文档序号:1041901 发布日期:2020-10-09 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 导电性构件、处理盒和图像形成设备 (Conductive member, process cartridge, and image forming apparatus ) 是由 菊池裕一 西冈悟 高岛健二 山内一浩 仓地雅大 古川匠 于 2020-03-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及导电性构件、处理盒和图像形成设备。提供了能够防止出现重影图像的可用作充电构件的导电性构件。该构件包括导电性支承体和导电层,导电层具有包含第一交联橡胶的基体和域,域各自包含第二交联橡胶和电子导电剂,域中的至少一部分露出构件的外表面而构成凸部,外表面由基体和露出的域构成,并且在横坐标为频率和纵坐标为阻抗的双对数图中,在频率为1.0×10&lt;Sup&gt;5&lt;/Sup&gt;Hz至1.0×10&lt;Sup&gt;6&lt;/Sup&gt;Hz时的斜率为-0.8至-0.3,且在频率为1.0×10&lt;Sup&gt;-2&lt;/Sup&gt;Hz至1.0×10&lt;Sup&gt;1&lt;/Sup&gt;Hz时的阻抗为1.0×10&lt;Sup&gt;3&lt;/Sup&gt;至1.0×10&lt;Sup&gt;7&lt;/Sup&gt;Ω。(The invention relates to a conductive member, a process cartridge, and an image forming apparatus. Provided is a conductive member that can be used as a charging member and that can prevent the occurrence of ghost images. The member includes a conductive support and a conductive layer having a matrix including a first crosslinked rubber and domains each including a second crosslinked rubber and an electronic conductive agent, at least a part of the domains being exposed to an outer surface of the member to constitute a convex portion, the outer surface being constituted by the matrix and the exposed domains and having a frequency sum on an abscissaOn the ordinate, the logarithmic graph of the impedance at a frequency of 1.0 × 10 5 Hz to 1.0 × 10 6 The slope at Hz is-0.8 to-0.3 and the frequency is 1.0 × 10 ‑2 Hz to 1.0 × 10 1 Impedance at Hz of 1.0 × 10 3 To 1.0 × 10 7 Ω。)

导电性构件、处理盒和图像形成设备

技术区域

本公开旨在可以用作电子照相图像形成设备中的充电构件、显影构件或转印构件的电子照相用导电性构件,处理盒和电子照相图像形成设备。

背景技术

在电子照相图像形成设备中使用诸如充电构件、转印构件或显影构件等导电性构件。作为导电性构件,已知构成为具有导电性支承体和配置在支承体上的导电层的导电性构件。此类导电性构件在将电荷从导电性支承体输送至导电性构件表面且通过放电或摩擦带电将电荷施加至接触物体中起作用。

充电构件为如下的构件:在充电构件和电子照相感光构件之间引起放电,由此使电子照相感光构件表面带电。显影构件为如下的构件:通过摩擦带电控制涂覆其表面的显影剂的电荷,由此给予均匀的带电量分布,随后根据所施加的电场将显影剂均匀地转印至电子照相感光构件的表面。转印构件为如下的构件:将显影剂从电子照相感光构件转印至印刷介质或中间转印体,同时将由此转印的显影剂通过放电而稳定化。

这些导电性构件各自需要实现电子照相感光构件或如中间转印体或印刷介质等接触物体的均匀的带电。

日本专利申请特开No.2002-3651公开了具有基体-域(domain)结构的橡胶组合物,其包括由主要包含体积电阻率为1×1012Ω·cm以下的原料橡胶A的离子导电性橡胶材料构成的聚合物连续相,和由通过将导电性颗粒与原料橡胶B共混而导电化的导电性橡胶材料构成的聚合物颗粒相,以及公开了具有由该橡胶组合物形成的弹性体层的充电构件。

发明内容

本公开的一方面旨在提供即使在应用于高速电子照相图像形成方法中时也能够稳定地使被充电体带电,并且可以用作充电构件、显影构件或转印构件的导电性构件。

本公开的另一方面旨在提供有助于形成高等级的电子照相图像的处理盒。本公开的进一步可选方面旨在提供可形成高等级的电子照相图像的电子照相图像形成设备。

根据本公开的一方面,提供一种电子照相用导电性构件,其包括具有导电性外表面的支承体和在所述支承体的外表面上的导电层,

所述导电层具有包含第一交联橡胶的基体和分散于所述基体中的域,

所述域各自包含第二交联橡胶和电子导电剂,

所述域中的至少一部分露出所述导电性构件的外表面而在所述导电性构件的外表面上构成凸部,

所述导电性构件的外表面由所述基体和露出所述导电性构件的外表面的所述域构成,其中

在横坐标为频率和纵坐标为阻抗的双对数图中,在频率为1.0×105Hz至1.0×106Hz时的斜率为-0.8以上且-0.3以下,且在频率为1.0×10-2Hz至1.0×101Hz时的阻抗为1.0×103至1.0×107Ω,所述阻抗通过如下测量:在包括温度23℃和相对湿度50%的环境中,将振幅为1V的交流电压,在频率在1.0×10-2Hz和1.0×107Hz之间变化的同时,施加在所述支承体的外表面与直接设置在所述导电性构件的外表面上的铂电极之间。

根据本公开的另一方面,提供一种处理盒,其构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体,电子照相用的所述处理盒包括上述导电性构件。根据本公开的进一步可选方面,提供一种电子照相图像形成设备,其包括上述导电性构件。

参照附图从以下示例性实施方案的描述,本发明的进一步特征将变得显而易见。

附图说明

图1A为电子照相法的示意图。

图1B为充电前的电位分布的形象图示。

图1C为在不存在预曝光设备时在用常规充电构件充电之后的电位分布的形象图示。

图1D为在不存在预曝光设备时在用本发明的充电构件充电之后的电位分布的形象图示。

图2A为其中在没有放电的遗漏的情况下放电的总量是充分的状态的形象图示。

图2B为其中放电的总量由于放电的遗漏而不充分的状态的形象图示。

图3为阻抗特性的图表的说明图。

图4为阻抗行为的说明图。

图5为在感光鼓和充电构件之间的接触部附近的概念图。

图6为垂直于充电辊的长度方向的截面图。

图7A为在导电层的厚度方向的示意性截面图。

图7B为图7A中的导电层的外表面附近的放大图。

图8为包络周长的说明图。

图9A为在与XZ平面92平行的截面92a中从导电性构件切出截面的说明图。

图9B为在导电层的厚度方向的截面中从导电性构件切出截面的说明图。

图10为处理盒的概略图。

图11为电子照相设备的概略图。

图12为形成于充电辊中的测量电极的状态的概略图。

图13为测量电极的截面图。

图14为阻抗测量系统的概略图。

图15为用于重影图像评价的图像的概略图。

图16为示出实施例17中获得的双对数图的图。

图17为导电性构件的生产方法的说明图。

具体实施方式

现在将依照附图详细描述本发明的优选实施方案。

根据本发明人的研究,如日本专利申请特开No.2002-3651中公开的充电构件已确认在对于被充电体的均匀带电性上是优异的。然而,本发明人认识到,充电构件在近来更高速度的图像形成方法方面的改善仍然存在余地。具体地,根据日本专利申请特开No.2002-3651的充电构件,当进行高速电子照相图像形成方法时,在一些情况下,不能在充电步骤之前使被充电体表面上形成的非常小的电位不均一充分地均匀化。进一步,在一些情况下,形成其中不应该形成的图像由于不均一电位而在原图像上以重叠的方式出现的电子照相图像(下文中,也称为"重影图像")。

本发明人推测以下是根据日本专利申请特开No.2002-3651的充电构件引起重影图像的原因。

将参照图1A至图1D描述其中重影图像出现的现象。图1A中,附图标记11表示充电构件,附图标记12表示感光鼓,附图标记13表示充电工序之前的表面电位测量部,附图标记14表示充电工序之后的表面电位测量部。通常,经历转印工序的感光鼓具有不均一表面电位,如图1B中所示。因而,不均一表面电位进入充电工序,并且如图1C中所示的不均一电荷电位根据不均一表面电位而形成,使得重影图像出现。在此情况下,只要充电构件具有给予充分的电荷以使不均一表面电位均匀化的能力,则没有重影图像出现。

然而,认为根据日本专利申请特开No.2002-3651的充电构件不能与伴随电子照相图像形成方法的高速化而导致的被充电体的放电间隔的缩短化充分地对应。其机理讨论如下。

在充电构件与感光鼓之间的接触部附近的微小空隙中,放电通常在其中电场的强度与微小空隙距离之间的关系满足帕邢定律(Paschen's law)的区域(region)中发生。在使感光鼓旋转的同时引起放电的电子照相法中,当经时监控充电构件表面的一个点时,发现从放电的起始点至终点,多次放电反复发生,而不是以持续的方式发生。

本发明人使用示波器测量并且分析了根据日本专利申请特开No.2002-3651的充电构件在高速处理中的详细放电状态。在根据日本专利申请特开No.2002-3651的充电构件中,获得如下现象:其中充电工序部分造成具有高频率的放电不太可能发生的时机,即放电的遗漏。放电的遗漏推测会使放电的总量减少并且不能补偿不均一表面电位。

图2A和图2B说明其中发生放电的遗漏的状态的形象图示。图2A说明其中放电的总量在没有放电遗漏的情况下是充分的状态。图2B说明其中放电的总量由于放电的遗漏而不充分的状态。

放电的遗漏发生推测是因为,首先,通过在充电构件的表面上的放电来消耗电荷,然后,对于随后的放电电荷供给不能保持与消耗同步。

因而,在通过放电消耗电荷之后,为了将随后的电荷快速供给至充电构件的表面,可以通过改善放电频率来抑制放电的遗漏。

在此情况下,本发明人认为,仅仅在充电构件内部的快速的充电循环是不充分的。具体地,放电的遗漏可以通过借由放电的电荷消耗和在充电构件表面上的电荷供给的快速循环来得到抑制。然而,当可有助于循环的电荷量随着循环所需要的时间缩短而减少时,单次放电量减少,使得放电的总量无法达到使不均一表面电位均匀化的水平。因而,本发明人认为,必要的是不仅抑制放电的遗漏,即改善放电频率,而且改善单次放电量。

本发明人进一步发现,不仅对于上述的放电现象而且对于在充电构件与感光鼓之间的接触部,重影图像可以通过给予使感光鼓的不均一表面电位均匀化的效果而得到进一步抑制。

因此,本发明人进行研究以获得可以在短时间内积累充分的电荷、快速释放电荷且即使在其与感光鼓的接触部中也进一步能够使不均一表面电位均匀化的导电性构件。结果,本发明人发现了,如下所述构成的导电性构件可以良好地满足上述要求。

导电性构件包括具有导电性外表面的支承体和配置在支承体的外表面上的导电层。导电层具有包含第一交联橡胶的基体和分散于基体中的多个域。域包含第二交联橡胶和电子导电剂。

铂电极直接设立在导电性构件的外表面上,并且在包括温度23℃和湿度50%RH的环境中,将振幅为1V的交流电压,在使频率在1.0×10-2Hz和1.0×107Hz之间变化的同时,施加在支承体的外表面与电极膜之间。由此测量阻抗。在横坐标为频率和纵坐标为阻抗的双对数图中,以下第一个要求和第二个要求均满足,并且进一步满足以下对于表面形状的第三个要求作为对域-基体结构而言是独特的表面形状的特征。

<第一个要求>

在频率为1.0×105Hz至1.0×106Hz时的斜率为-0.8以上且-0.3以下。

<第二个要求>

在频率为1.0×10-2Hz至1.0×101Hz时的阻抗为1.0×103至1.0×107Ω。

<第三个要求>

域中的至少一部分露出导电性构件的外表面,使得凸部设置在导电性构件的外表面上,并且导电性构件的外表面具有基体和露出导电性构件的外表面的域。

具体地,根据本方面的导电性构件在不使用用以使不均一的表面电位均匀化的预曝光设备情况下可以形成如图1D中所示的均匀的电位分布。

下文中,根据本方面的导电性构件通过采取其作为充电构件的形态作为实例来描述。根据本方面的导电性构件按用途不限于充电构件,并且也可适用于例如显影构件和转印构件。

根据本方面的导电性构件包括具有导电性外表面的支承体和设置在支承体的外表面上的导电层。导电层具有导电性。在此,导电性定义为小于1.0×108Ω·cm的体积电阻率。导电层具有包含第一交联橡胶的基体和分散于基体中的多个域。域包含第二交联橡胶和电子导电剂。导电性构件满足上述的<第一个要求>、<第二个要求>和<第三个要求>。

<第一个要求>

第一个要求规定了,在导电性构件内的电荷的停滞不太可能在高频率侧发生。

当测量传统导电性构件的阻抗时,在高频率侧的斜率总是为-1。在本文上下文中,斜率是指在导电性构件的阻抗特性对频率的双对数图中相对于横坐标的斜率,如图3中所示。

导电性构件的等价回路由电阻R和电容C的并联电路表明。阻抗的绝对值|Z|可以由以下给出的表达式(1)表示,其中f表示频率。

Figure BDA0002428562450000071

在高频率侧,阻抗呈现为斜率为-1的直线,推测是因为,由于电荷的移动不能配合高频电压由此而停滞,测量到大幅增加的电阻值R,即所谓的绝缘电容。电荷的停滞状态可以评估为其中表达式(1)中的R近似于无穷大的状态。该方面中,表达式(1)中的分母(R-2+(2πf)2C2)的因子能够近似于R-2相对于(2πf)2C2取非常小的值。因而,表达式(1)可以通过消去R-2变形为近似表达式,例如,表达式(2)。最后,表达式(2)以在两边取对数的方式变形为表达式(3)。因而,logf的斜率为-1。

log|Z|=-logf-log(2πC) (3)

表达式(1)至(3)中的意思将参照图4来描述。图4中,纵坐标描绘阻抗的绝对值的对数(log|Z|),且横坐标描绘测量用振荡电压的频率的对数(logf)。图4说明由表达式(1)表示的阻抗行为。首先,如上所述,满足表达式(1)的阻抗的绝对值随着频率增大,在某一频率下开始降低。这种降低的行为呈现为在双对数图中的斜率为-1的直线,如图4中所示,而斜率不依赖于充电构件的电阻值、电容等,如由表达式(3)表示。

因为测量的绝缘树脂层的阻抗特性呈现为斜率为-1的直线,所以导电性构件中的导电层的阻抗测量中的斜率为-1的状态推测表现为在高频率侧的电荷的移动停滞的特性。当在高频率侧的电荷的移动停滞时,用于放电的电荷的供给不能保持与放电频率同步。结果,存在失去放电的时机,推测会导致放电的遗漏。

另一方面,在根据本公开的导电性构件中,导电层的阻抗的斜率在1.0×105Hz至1.0×106Hz的高频率区域中为-0.8以上且-0.3以下。因此,在高频率侧的电荷的供给不太可能停滞。结果,对于在从阻抗取固定值的低频率区域至高频率区域的频率中的放电,特别是在其中电荷的移动容易停滞的高频率侧的放电,可以供给电荷。因为电荷的供给可以在宽的频率区域充分地实现,所以抑制了放电的遗漏并且放电的总量可以得到改善。高频率区域的斜率为在从导电性构件放电的频率中的最大频率的放电区域。因此,放电的遗漏似乎在该区域中容易发生。当斜率在此类频率区域中显示在上述范围中的大于-1的值时,在低于该频率区域的高频率区域中也获得大于-1的斜率。因而,抑制放电的遗漏并且放电的总量可以得到改善。

在使用电子照相用充电辊作为充电构件与感光鼓组合的情况下,本发明人预测在以下范围内的具体的放电频率。

在以面向感光鼓的外表面配置且与感光鼓同步旋转地移动的充电辊的表面上沿移动方向的放电区域设定为0.5mm至1mm。因为电子照相设备的处理速度最高为100至500mm/sec,所以感光鼓的表面通过放电区域所需要的时间在10-3sec至10-2sec的范围。在放电的详细观察中,通过单次放电的放电区域的长度为0.01mm至0.1mm。因此,在感光鼓的表面上的同一点通过整个放电区域的同时,推测放电发生至少5至100次。因而,充电辊的放电频率推测落在几Hz至1.0×106Hz的范围内。处理速度越高要求使得放电频率越高并且要求增加放电次数。因此,特别重要的是控制在上述范围中从1.0×105Hz至1.0×106Hz的高频率区域中的放电和导电机构。

如上所述,在高频率区域中阻抗的斜率偏离-1对于放电次数的增加是有效的。这可以良好地实现快速进行放电和对于随后放电的电荷供给的特性。阻抗的斜率偏离-1意味着,在导电性构件内的电荷的供给不停滞。因此,此类充电构件获得抑制放电遗漏的特性。

<第二个要求>

涉及到第二个要求的在低频率侧的阻抗表示电荷不太可能停滞的特性。

这从在低频率侧的阻抗的斜率不为-1的区域中也是显然的。表达式(1)中的频率f近似于零,因而可以近似为电阻值R。因此,发现电阻值R表示电荷在单一方向上移动的能力。

因而,在用施加的低频率电压的测量中,可以推测的是,在其中电荷的移动可以配合电压振荡的状态下模拟电荷的移动量。

以低频率移动的电荷的量用作电荷从充电构件移动到测量电极的容易性的指标,并且也可以用作通过放电从充电构件的表面移动至感光鼓的电荷量的指标。

用于涉及第一个要求和第二个要求的阻抗的测量中的交流电压具有1V的振幅。用于该测量的振荡电压相对于实际上施加至电子照相图像形成设备中的充电构件的几百伏至几千伏的电压是相当低的。因而,认为涉及第一个要求和第二个要求的阻抗的测量能够在较高水平下评价从充电构件的表面的放电的容易性。

放电的容易性可以通过满足第二个要求而控制在合适的范围。如果阻抗低于1.0×103Ω,则对于随后放电的电荷的供给由于单次放电量太大而不能保持同步,因而导致放电遗漏。因而,重影图像难以抑制。另一方面,如果阻抗超过1.0×107Ω,则放电的容易性减少且达不到用于补偿不均一表面电位的放电量。

在充电构件中,如图4中所示,低频率区域中的阻抗的绝对值呈固定值。例如,可以使用在频率1Hz下的阻抗值来代替在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz中的阻抗。

满足第一个要求和第二个要求二者的导电性构件能够实现从低频率侧到高频率侧的频率区域中的放电量,使得放电达到消除感光鼓的不均一表面电位且抑制重影图像的水平。在高频率侧的放电的遗漏可以通过满足第一个要求来得到抑制。此外,重影图像的出现可以通过满足第二个要求并且由此进一步改善放电特性来得到有效抑制。

<阻抗的测量方法>

可以通过以下方法来测量阻抗。

阻抗测量要求消除导电性构件与测量电极之间的接触电阻的影响。为此目的,低电阻薄膜中的铂积聚在导电性构件的表面上,并且该薄膜用作电极。然后,通过使用导电性支承体作为接地电极,用两个端子测量阻抗。

电极的形成方法的实例可以包括诸如金属沉积、溅射、金属糊剂的涂布和金属带的贴附等电极形成方法。在这些方法中,从降低导电性构件与电极之间的接触电阻的观点出发,优选通过沉积铂的薄膜来形成铂电极的方法。

在使铂电极形成于导电性构件的表面上的情况下,考虑到其便利性和薄膜的均匀性,对真空沉积设备赋予能够保持导电性构件的机构。对于具有圆柱状截面的导电性构件,优选使用进一步设置有旋转机构的真空沉积设备。例如,对于具有弯曲(例如圆形)截面的圆柱状导电性构件,优选使用如下给出的方法,因为上述作为测量电极的铂电极难以与阻抗测量设备连接。

具体地,宽度在10mm至20mm程度的铂电极在导电性构件的长度方向上形成。然后,将金属片无任何间隙地卷绕在所得物上。金属片可以与来自测量设备的测量电极连接,然后进行测量。结果,可以在测量设备中适当地获得来自导电性构件中的导电层的电信号,并且可以进行阻抗测量。金属片可以是电阻值与在测量阻抗时用于测量设备的连接电缆的金属部分的电阻值相等的金属片。例如,可以使用铝箔或金属带。

阻抗测量设备可以是诸如阻抗分析仪、网络分析仪或频谱分析仪等设备,其可以在高达1.0×107Hz的频率区域测量阻抗。其中,优选使用阻抗分析仪从导电性构件的电阻区域测量阻抗。

将提及阻抗测量条件。使用阻抗测量设备,在1.0×10-2Hz至1.0×107Hz的频率区域中测量阻抗。在包括温度23℃和湿度50%RH的环境中进行测量。为了减少测量的变化,优选在每一频率数字(digit)下确立五个以上的测量点。交流电压的振幅为1V。

关于测量电压,考虑到要施加至电子照相设备中的导电性构件的电压分布,可以用施加的直流电压进行测量。具体地,此类测量适合于在将10V以下的直流电压与振荡电压以叠加的方式施加的同时将电荷的传输和蓄积特性定量化。

接下来,将提及用于计算阻抗的斜率的方法。

基于通过在上述条件下测量获得的测量结果,使用市售电子表格软件将阻抗的绝对值相对于测量频率绘制在双对数图上。在通过该双对数图获得的图上在1.0×105至1.0×106Hz的频率区域中的阻抗绝对值的斜率可以通过利用在1.0×105至1.0×106Hz的频率区域中的测量点来确定。具体地,对于在该频率区域中的曲线图的绘图,通过最小二乘法计算线性函数的近似直线,并且可以计算其斜率。

随后,计算在双对数图中在1.0×10-2至1.0×101Hz的频率区域中的测量点的算术平均值,并且该获得的值可以视为在低频率侧的阻抗。

在包括在沿作为轴向的长度方向划分的五等份获得的各区域中的任意位置的5个位置进行圆柱状充电构件的阻抗斜率的测量,以及可以计算在5个位置的斜率测量值的算术平均值。

<第三个要求>

包括满足关于涉及到第一个要求和第二个要求的阻抗的规定的导电层的导电性构件,可以减少放电的遗漏。然而,为了获得高等级的电子照相图像,认为更高速度的电子照相处理需要进一步降低感光鼓的不均一表面电位。

因此,本发明人已经设想了通过涉及第三个要求的源于露出充电构件的外表面的域的凸部,将电荷在与感光鼓的接触部注入到感光鼓。在本文上下文中,注入带电意味着,通过将电荷从与感光鼓表面接触的导电性构件的外表面中的导电部分,根据相对于感光鼓表面的电位差,在接触部注入而引起带电。

图5示出在感光鼓51与具有导电性支承体55和导电层56的充电构件52之间的接触部53附近的概念图。如图5所示,放电54引起微小空隙,该微小空隙在工艺的上游侧相对于接触部53施加电位差。根据来自充电构件52的放电,感光鼓的尚未被均匀化的残留的不均一表面电位可以通过从凸部注入带电而进一步均匀化。

由于充电部件的表面电位为负值,并且相对于感光鼓表面上的不均一表面电位是恒定的,因此在接触部的电位差和注入的电荷量在感光鼓的不均一表面电位中的在具有负的小表面电位的位置处相比于具有大的表面电位的位置处较大。

简而言之,在接触部的注入带电对于使不均一表面电位均匀化是有效的。

根据本方面的导电性构件具有基体-域结构,该基体-域结构可以根据关于第一个要求和第二个要求的阻抗的规定在导电层内充分地蓄积电荷和高效地传输电荷,因此,推测其不仅具有抑制放电的遗漏而且具有注入带电的高效率。此外,导电部分具有凸形状并且构成为单独地与感光鼓接触。该构成进一步改善注入带电的效率。另外,要接触的导电部分富含具有高电荷传输效率的低电阻的电子导电剂。该构成对于注入带电也可能是有利的。

具体地,导电部分的凸部的高度优选50nm以上且200nm以下。50nm以上的高度可以实现仅导电性凸部与感光鼓的接触。另一方面,凸部的高度优选200nm以下,因为在放电区域中发生源于凸部的不均一放电。

如上所述,根据第一个要求和第二个要求而可以抑制放电的遗漏并且另外能够通过导电性凸部实现高效注入带电的根据本公开的构成,推测能够抑制在高速处理中的重影图像。

<导电性构件>

根据本方面的导电性构件将参照图6通过采取具有辊形状的导电性构件(下文中,称为导电性辊)作为一个实例来描述。图6为垂直于导电性辊的作为轴向的长度方向的截面图。导电性辊61具有圆柱状导电性支承体62和形成于支承体62的外周、即外表面上的导电层63。

<导电性支承体>

可以适当地选择在电子照相用导电性构件的区域中已知的材料,或可以用于此类导电性构件中的材料,并将其用作构成导电性支承体的材料。其实例包括铝、不锈钢、具有导电性的合成树脂以及金属和合金,例如铁和铜合金。这些材料可以进一步用铬、或镍等进行氧化处理或镀覆处理。任意的电镀和化学镀可以用作镀覆的类型。从尺寸稳定性的观点出发,优选化学镀。在本文上下文中,所使用的化学镀的类型的实例可以包括镍镀,铜镀,金镀和用各种合金镀覆。镀层厚度优选为0.05μm以上。考虑到加工效率和防锈能力之间的平衡,镀层厚度优选为0.1至30μm。支承体的圆柱形状可以是实心圆柱形状或中空圆柱形状。该支承体的外径优选在φ3mm至φ10mm的范围。

在支承体与导电层之间中等电阻层或绝缘层的存在阻碍在通过放电消耗电荷之后电荷的快速供给。因此,优选的是,应该将导电层直接配置在支承体上,或者应该将导电层仅仅经由由薄膜和导电性树脂层如底漆等形成的中间层而配置在支承体的外周。

可以根据导电层形成用橡胶材料和支承体的材料等来选择和使用已知的底漆。用于底漆的材料的实例包括热固性树脂和热塑性树脂。具体地,可以使用诸如酚醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸系树脂、聚酯树脂、聚醚树脂或环氧树脂等材料。

树脂层和支承体的阻抗在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz的频率下优选在1.0×10-5至1.0×102Ω的范围。在低频率下具有在上述范围内的阻抗的支承体和树脂层是优选的,因为可以进行对导电层的充分的电荷供给,并且因为不阻碍导电层的基体-域结构具有根据第一个要求和第二个要求的抑制放电遗漏的功能。

除了通过将存在于最外表面的导电层剥离来进行测量之外,可以通过与上述阻抗的斜率的测量相同的方式来测量树脂层的阻抗。可以在支承体被覆有树脂层或导电层之前的状态下,或在充电辊形成后将由导电层或者由树脂层和导电层形成的被覆层剥离的状态下,以与上述的阻抗的测量相同的方式来测量支承体的阻抗。

<导电层>

满足上述的<第一个要求>、<第二个要求>和<第三个要求>的导电性构件优选为,例如,具有满足以下构成(i)至构成(iv)的导电层的导电性构件。

构成(i):基体的体积电阻率为大于1.0×1012Ω·cm且1.0×1017Ω·cm以下。

构成(ii):域的体积电阻率为1.0×101Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下。

构成(iii):相邻域之间的距离在0.2μm以上且2.0μm以下的范围。

构成(iv):域中的至少一部分露出导电性构件的外表面,使得凸部设置在导电性构件的外表面上,并且导电性构件的外表面具有基体和露出导电性构件的外表面的域的表面。

下文中,将描述因素(i)至(iv)。

图7A示出导电层的在垂直于导电性辊的长度方向的方向上的部分截面图。导电层7包括具有基体7a和域7b的基体-域结构。域7b包含导电性颗粒7c作为电子导电剂。图7B为导电层的在与导电层的导电性支承体侧相反一侧的表面(下文中,也称为"导电层的外表面")附近的放大图。

将电压施加至包含导电层的导电性构件中的导电支承体与被充电体之间,在所述导电层中,包含电子导电剂的域分散在基体中。然后,如下所述,认为导电层内的电荷向与导电层的面向导电支承体的一侧相反的一侧、即导电性构件的外表面侧移动。结果,电荷在域和基体之间的界面附近蓄积。然后,将电荷从位于导电性支承体侧的域顺序地输送至位于与导电性支承体侧相反一侧的域,以到达导电层的与导电性支承体侧相反一侧的表面(下文中,也称为"导电层的外表面")。在这方面,如果所有域的电荷通过单次充电步骤移动到导电层的外表面侧,则需要时间在导电层中蓄积电荷以用于下一充电步骤。具体地,难以响应于高速电子照相图像形成方法。因此,优选的是,通过施加偏压来防止域之间的同时电荷转移。域中充分量的电荷的蓄积对于在限制电荷运动的高频率区域中通过单次放电的充分量的放电也是有效的。

如图7B所示,域7b中的至少一部分露出导电性构件的外表面,使得凸部7b-01设置在导电性构件的外表面上。此类凸部构成与感光鼓的接触部。结果,使在域中充分地蓄积的电荷在接触部有效地注入到电子照相感光构件。

如上所述,优选的是,防止在施加偏压时在域之间的同时电荷转移,并且满足构成(i)至(iv)以在域中充分蓄积电荷。

<构成(i)>

基体的体积电阻率;

当基体的体积电阻率为大于1.0×1012Ω·cm且1.0×1017Ω·cm以下时,可以防止电荷在绕过(bypassing)域的同时在基体内移动。进一步,可以防止域中蓄积的电荷泄露至基体,并由此防止进入似乎在导电层内形成连通的导电路径的状态。

对于上述的<第一个要求>,即使在施加高频偏压下也必须经由导电层中的域移动电荷。本发明人认为,为此目的,其中电荷充分蓄积的导电性区域(regions)(域(domains))通过电绝缘性区域(基体)彼此分隔的构成是有效的。当基体的体积电阻率落在如上所述高电阻区域的范围内时,电荷可以充分地保留在各域与基体之间的界面,并且可以防止域的电荷泄露。

本发明人还发现,受限于域介导的路径的电荷移动路径对于满足上述<第二个要求>的导电层是有效的。存在于域中的电荷的密度可以通过防止电荷从域中泄漏到基体中,以及将电荷传输路径限制为由多个域介导的路径来改善。因此,可以进一步增加填充在各域中的电荷量。认为,这可以改善在作为放电起点的域(其作为导电相)表面的放电中涉及的电荷的总数,因此可以改善从充电构件的表面的放电的容易性。

如上所述,从导电层的外表面的放电从作为导电相的域中通过电场引出电荷。与此同时,借由空气通过电场而电离所产生的正离子与具有负电荷的导电层的表面碰撞,从而产生从导电层的表面释放电荷的γ效应。如上所述,在充电构件表面上的作为导电相的域中可以存在高密度电荷。因此,还可以改善在正离子通过电场与导电层的表面碰撞时的放电效率。在这种状态下,与传统的充电构件相比,推测大量电荷可以通过放电容易地产生。

基体的体积电阻率的测量方法;

基体的体积电阻率可以例如通过从导电层切出包括基体-域结构的具有预定厚度(例如,1μm)的薄片,并且使扫描探针显微镜(SPM)或原子力显微镜(AFM)的微探针与该薄片中的基体接触来测量。

例如,从弹性层切出薄片,如图9A所示,以致当将导电性构件的长度方向定义为X轴,导电层的厚度方向定义为Z轴且周向定义为Y轴时,薄片包括平行于XZ平面的截面92a的至少一部分。可选地,如图9B所示,切出薄片,使得薄片包括垂直于导电性构件的轴向的YZ平面(例如,93a、93b和93c)的至少一部分。切出薄片的方法的实例包括锋利的剃刀、切片机和聚焦离子束(FIB)。

对于测量体积电阻率,将从导电层切出的薄片的一个表面接地。随后,使扫描探针显微镜(SPM)或原子力显微镜(AFM)的微探针与薄片的接地表面相反的一侧的表面上的基体部分接触。向其施加50V的直流电压5秒,并测量接地电流值5秒。从所获得的值计算算术平均值,并且将所施加的电压除以该计算值以计算电阻值。最后,使用薄片的膜厚将电阻值转换为体积电阻率。在这方面,SPM或AFM可以与电阻值同时测量薄片的膜厚。

圆柱状充电构件中的基体的体积电阻率值例如,通过将导电层在周向上分成4份,并在长度方向上分成5份,每1个区域切出一个薄片样品,获得上述测量值,然后计算总共20个样品的体积电阻率的算术平均值来确定。

<构成(ii)>

域的体积电阻率;

域的体积电阻率优选1.0×101Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下。域的体积电阻率越低,可以越有效地将电荷传输路径限定为由多个域介导的路径,同时抑制基体中电荷的不期望的移动。

域的体积电阻率更优选1.0×102Ω·cm以下。当域的体积电阻率降低至上述范围时,可以极大地改善域内移动的电荷量。因此,可以将导电层在频率为1.0×10-2Hz至1.0×101Hz时的阻抗调节至等于或小于1.0×105Ω的较低范围,并且电荷传输路径可以进一步有效地限定为由域介导的路径。

域的体积电阻率通过将电子导电剂用于域的橡胶组分,从而将其导电性设置为预定值来调节。

包括基体用橡胶组分的橡胶组合物可以用作域用橡胶材料。橡胶组合物的溶解度参数(SP值)与构成基体的橡胶材料的溶解度参数(SP值)之差优选在以下范围内以形成基体-域结构:SP值之差为0.4(J/cm3)0.5以上且5.0(J/cm3)0.5以下,特别地更优选0.4(J/cm3)0.5以上且2.2(J/cm3)0.5以下。

域的体积电阻率可以通过适当地选择电子导电剂的类型和电子导电剂的添加量来调节。用于将域的体积电阻率调节至1.0×101Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下的电子导电剂优选为根据电子导电剂的分散量可将体积电阻率从高电阻大幅改变为低电阻的电子导电剂。

共混至域中的电子导电剂的实例包括:例如炭黑和石墨等碳材料;例如氧化钛和氧化锡等导电性氧化物;例如Cu和Ag等金属;以及通过用导电性氧化物或金属涂覆其表面而导电化的颗粒。

如果需要,可以以适当的量共混两种以上的这些电子导电剂以供使用。

在如上所述的电子导电剂中,优选使用导电性炭黑,因为导电性炭黑对橡胶具有大的亲和性,并且因为电子导电剂颗粒之间的距离易于控制。共混至域中的炭黑的类型不特别限制。其具体实例包括气炉法炭黑、油炉法炭黑、热解法炭黑、灯黑、乙炔黑和科琴黑(Ketjenblack)。

其中,可以适当地使用DBP吸收量为40cm3/100g以上且170cm3/100g以下的量并且能够赋予这些域以高导电性的导电性炭黑。

优选将例如导电性炭黑等电子导电剂以每100质量份包含在域中的橡胶组分为20质量份以上且150质量份以下共混至域中。共混比特别优选为50质量份以上且100质量份以下。以这样的比例共混电子导电剂是优选的,因为与普通的电子照相用导电性构件相比,共混了大量的电子导电剂。这可以容易地将域的体积电阻率控制在1.0×101Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下的范围。如果需要,可以将通常用作橡胶的共混剂的添加剂添加到域用橡胶组合物中,而不会抑制根据本公开的有利效果。

此类添加剂的实例包括填料、加工助剂、交联剂、交联助剂、交联促进剂、抗氧化剂、交联促进助剂、交联延迟剂、软化剂、分散剂和着色剂。

域的体积电阻率的测量方法;

可以与上述<基体的体积电阻率的测量方法>相同的方式进行域的体积电阻率的测量,不同之处在于:将测量位置改变为与域相对应的位置;并且将在测量电流值时施加的电压改变为1V。

在本文上下文中,域优选具有均匀的体积电阻率。为了改善域的体积电阻率的均匀性,优选使域中的电子导电剂的量均匀化。这可以进一步稳定从导电性构件的外表面到被充电体的放电。

具体地,在导电层的厚度方向上的截面中出现的域中各自所包含的电子导电剂的部分的截面积与域各自的截面积的比例优选地,例如,在以下范围内:当导电性颗粒的总截面积与域的截面积的比例的标准偏差定义为σr且该比例的平均值定义为μr时,变化系数σr/μr优选0以上且0.4以下。

减小各个域中所包含的导电剂的个数或量的变化的方法可以用于0以上且0.4以下的σr/μr中。当将基于这种指标的体积电阻率的均匀性赋予至域时,可以抑制在导电层内的电场集中,并且可以减少将电场局部施加至其的基体的存在。这可以使基体的导电最小化。

σr/μr更优选0以上且0.25以下。这可以进一步有效地抑制在导电层内的电场集中,并且可以进一步将在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz处的阻抗减小至1.0×105Ω以下。

为了改善域的体积电阻率的均匀性,优选在下述的制备域形成用橡胶组合物(CMB)的步骤中增加与第二交联橡胶共混的电子导电剂例如炭黑的量。

域的体积电阻率的均匀性指标的测量方法;

域的体积电阻率的均匀性由域中的导电剂的量决定,因此可以通过测量域中的电子导电剂的量的变化来评价。

首先,以与在上述基体的体积电阻率的测量中使用的方法相同的方式制备切片。随后,用诸如冷冻割断法、交叉研磨机或聚焦离子束(FIB)等的手段形成断裂面。考虑到断裂面的平滑性和观察用预处理,优选FIB。另外,为了适当地进行基体-域结构的观察,可以进行在作为导电相的域和作为绝缘相的基体之间适当地产生对比度的预处理,例如染色处理或沉积处理。

断裂面形成和预处理之后的切片在扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)下观察,以确认基体-域结构的存在。在这些方法中,由于域的面积的精确定量,因此在1000倍至100000倍的SEM下的观察是优选的。具体程序将在后面提及。

<构成(iii)>

相邻域的表面之间的距离的算术平均值Dm(下文中,也称为“域表面间距离”)

域表面间距离的算术平均值Dm优选0.2μm以上且2.0μm以下。

Dm优选2.0μm以下,特别优选1.0μm以下,因为其中具有涉及构成(ii)的体积电阻率的域分散在具有涉及构成(i)的体积电阻率的基体中的导电层满足上述<第二个要求>。

另一方面,为了通过用作绝缘区域的基体而可靠地将域彼此分隔,从而在域中充分地蓄积电荷,Dm优选为0.2μm以上,特别优选为0.3μm以上。

域表面间距离的测量方法;

域表面间距离的测量方法可以如下进行。

首先,以与在上述基体的体积电阻率的测量中使用的方法相同的方式制备切片。另外,为了适当地进行基体-域结构的观察,可以进行在导电相和绝缘相之间适当地产生对比度的预处理,例如染色处理或沉积处理。

断裂面形成和铂沉积之后的切片在扫描电子显微镜(SEM)下观察,以确认基体-域结构的存在。在这些方法中,由于对域的面积进行了精确的定量,因此在1000倍至100000倍的SEM下的观察是优选的。具体程序将在后面提及。

域表面间距离Dm的均匀性;

关于构成(iii),域表面间距离的均匀分布是更优选的。当通过在导电层内局部地产生一些域表面间距离长的位置而引起电荷的供给与周围相比停滞的位置时,域间表面距离的均匀分布可以减少抑制容易放电的现象。

在电荷传输的截面、即如图9B所示在导电层的厚度方向上的截面中,在从导电层的外表面沿支承体方向在深度为0.1T至0.9T的厚度区域中的任意3个位置处,获得50μm见方的观察区域。在这方面,使用观察区域中的域表面间距离的平均值Dm和域表面间距离的变化σm计算的变化系数σm/Dm优选0以上且0.4以下,更优选0.10以上且0.30以下。

域表面间距离Dm的均匀性的测量方法;

可以通过将以与域表面间距离的测量中相同的方式直接观察断裂面获得的图像定量化来测量域表面间距离的均匀性。具体程序将在后面提及。

根据本方面的导电性构件可以通过例如,包括以下步骤(i)至(iv)的方法形成:

(i)制备包含炭黑和第二橡胶的域形成用橡胶组合物(下文中,也称为"CMB");

(ii)制备包含第一橡胶的基体形成用橡胶组合物(下文中,也称为"MRC");

(iii)捏合CMB和MRC以制备具有基体-域结构的橡胶组合物;和

(iv)直接或经由附加层在导电性支承体上形成步骤(iii)中制备的橡胶组合物的层,并且使橡胶组合物的层固化(交联)以形成根据本方面的导电层。

例如,构成(i)至构成(iii)可以通过选择在每个步骤中使用的材料并调节生产条件来控制。在下文中,将描述其方法。

首先,关于构成(i),基体的体积电阻率取决于MRC的组成。

至少一种低导电性橡胶,例如天然橡胶,丁二烯橡胶,丁基橡胶,丙烯腈-丁二烯橡胶,聚氨酯橡胶,硅橡胶,氟橡胶,异戊二烯橡胶,氯丁二烯橡胶,苯乙烯-丁二烯橡胶,乙烯-丙烯橡胶或聚降冰片烯橡胶,可以用作MRC中使用的第一橡胶。如果需要,填料、加工助剂、交联剂、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂、交联延迟剂、抗氧化剂、软化剂、分散剂和/或着色剂,可以在基体的体积电阻率可以落入上述范围的前提下添加至MRC中。另一方面,优选的是,为了将基体的体积电阻率调节到上述范围内,MRC不应包含诸如炭黑等电子导电剂。

构成(ii)可以通过CMB中的电子导电剂的量来调节。为此的方法的实例包括使用DBP吸收量在40cm3/100g以上且170cm3/100g以下的导电性炭黑作为电子导电剂的方法。具体地,可以通过将CMB制备为相对于CMB的总质量包含40质量%以上且200质量%以下的导电性炭黑来实现构成(ii)。

以下4个因素(a)至(d)的控制对于构成(iii)是有效的:

(a)CMB和MRC之间的界面张力σ的差;

(b)MRC的粘度(ηm)与CMB的粘度(ηd)的比例(ηm/ηd);

(c)在步骤(iii)中,在将CMB和MRC捏合时的剪切速度(γ)和剪切时的能量(EDK);和

(d)步骤(iii)中CMB相对于MRC的体积分数。

(a)CMB和MRC之间的界面张力的差;

在混合两种不混溶的橡胶的情况下,通常发生相分离。这是因为,由于相同聚合物之间的相互作用与不同聚合物之间的相互作用相比较强,因此相同聚合物彼此聚集以减小用于稳定的自由能。相分离结构的界面与不同的聚合物接触,因此具有与通过相同聚合物之间的相互作用而稳定的内部的自由能相比更高的自由能。结果,产生了意欲减小与不同聚合物的接触面积的界面张力,以便减小界面的自由能。当该界面张力小时,甚至不同的聚合物也被更均匀地混合以便增加熵。均匀混合状态是溶解。因此,界面张力倾向于与作为溶解度指标的SP值(溶解度参数)相关。

简而言之,认为CMB和MRC之间的界面张力的差与其中分别包含的橡胶之间的SP值之差相关。为了选择橡胶,MRC中的第一橡胶和CMB中的第二橡胶优选为溶解度参数的绝对值之差在以下范围内的橡胶原料:SP值的绝对值之差优选0.4(J/cm3)0.5以上且5.0(J/cm3)0.5以下,特别优选0.4(J/cm3)0.5以上且2.2(J/cm3)0.5以下。在该范围内,可以形成稳定的相分离结构,并且可以减小CMB的域直径D。在本文上下文中,可用于CMB的第二橡胶的具体实例包括天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、乙烯-丙烯橡胶(EPM和EPDM)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、硅橡胶和聚氨酯橡胶(U),可以使用其中的至少一种。

导电层的厚度不特别限制,只要获得导电性构件的期望功能和效果即可。导电层的厚度优选1.0mm以上且4.5mm以下。

域和基体之间的质量比(域:基体)优选5:95至40:60,更优选10:90至30:70,进一步优选13:87至25:75。

<SP值的测量方法>

SP值可以通过使用具有已知SP值的材料并制作校准曲线来精确地计算。由材料制造商提供的目录值可用作该已知SP值。例如,NBR和SBR的SP值基本上由丙烯腈和苯乙烯的含量百分比确定,而不取决于它们的分子量。使用诸如热解气相色谱法(Py-GC)或固体NMR的分析办法,对构成基体和域的橡胶分析其丙烯腈或苯乙烯的含量百分比。因此,它们的SP值可以从由具有已知SP值的材料获得的校准曲线计算出。异戊二烯橡胶的SP值由诸如1,2-聚异戊二烯、1,3-聚异戊二烯、3,4-聚异戊二烯、顺式1,4-聚异戊二烯和反式-1,4-聚异戊二烯的异构体结构来确定。因此,如在SBR和NBR中一样,异构体的含量百分比通过诸如Py-GC或固体NMR等的方法分析,并且异戊二烯橡胶的SP值可以由具有已知SP值的材料计算。具有已知SP值的材料的SP值通过Hansen溶解度球法确定。

(b)CMB和MRC之间的粘度比

随着CMB和MRC之间的粘度比(ηd/ηm)接近于1,可以减小域的最大费雷特直径。具体地,粘度比优选1.0以上且2.0以下。CMB和MRC之间的粘度比可以通过选择CMB和MRC中使用的原料橡胶的门尼粘度或调节要与之共混的填料的类型或量来调节。增塑剂例如石蜡油可以添加至其中,而不干扰相分离结构的形成。另外,粘度比可以通过调节捏合温度来调节。CMB和MRC的粘度通过基于JIS K 6300-1:2013在捏合时的橡胶温度下测量门尼粘度ML(1+4)而获得。

(c)在将MRC和CMB捏合时的剪切速度(γ)和剪切时的能量

随着在将MRC和CMB捏合时的剪切速度越快或者随着剪切时的能量越大,可以减小域表面间距离Dm和Dms(将在后面提及)。

可通过增加捏合机中诸如叶片或螺杆等搅拌构件的内径,从而减小从搅拌构件的端面到捏合机的内壁的间隙;或通过增加转数来增加剪切速度。通过增加搅拌构件的转数;或提高CMB中的第一橡胶和MRC中的第二橡胶的粘度,可以实现剪切时的能量增加。

(d)CMB相对于MRC的体积分数

CMB相对于MRC的体积分数与域形成用橡胶混合物和基体形成用橡胶混合物碰撞的聚结概率相关。具体地,域形成用橡胶混合物与基体形成用橡胶混合物碰撞的聚结概率随着域形成用橡胶混合物相对于基体形成用橡胶混合物的体积分数的减小而降低。简而言之,域表面间距离Dm和Dms(将在后面提及)可以通过在产生必要的导电性的范围内减小域在基体中的体积分数来减小。

CMB相对于MRC的体积分数(即,域相对于基体的体积分数)优选15%以上且40%以下。

在导电性构件中,当将在导电层的长度方向上的长度定义为L并且将导电层的厚度定义为T时,如图9B所示的在导电层的厚度方向上的截面在3个位置,即在导电层的长度方向上的中央以及从导电层的两端朝向中央的L/4处获得。在导电层的厚度方向上的各截面优选满足以下。

对于各截面,在距导电层的外表面的深度为0.1T至0.9T的厚度区域中的任意3个位置处设置15μm见方的观察区域。在这方面,在总共9个观察区域中的每一个中观察到的80个数%以上的域优选满足以下构成(v)和构成(vi)。

构成(v)

域中所包含的电子导电剂的截面积与域的截面积的比例μr为20%以上。

构成(vi)

当域的周长定义为A且域的包络周长定义为B时,A/B为1.00以上且1.10以下。

构成(v)和构成(vi)可以规定域形状。"域形状"定义为在导电层的厚度方向上的截面中出现的域的截面形状。

域的形状优选为在其周面上没有凹凸的形状,即,近似球形的形状。域之间的电场的不均匀性可以通过减少与形状有关的凹凸结构的数量来减少。简而言之,可以减少电场集中发生的位置的数量,从而减少基体中超出必要的电荷传输的现象。

本发明人已经获得以下发现:一个域中所包含的电子导电剂(导电性颗粒)的量影响该域的外形。

具体地,本发明人已经获得以下发现:随着填充在一个域中的导电性颗粒的量增加,该域的外形更接近球形。随着接近球形域的数量增加,域之间的电子转移的集中点的数量会减少。

根据本发明人的研究,其中在一个域的截面处观察到的导电性颗粒的总截面积与域的截面积的比例为20%以上的域可以呈现更接近球形的形状,尽管其原因尚不清楚。结果,此类域可以呈现能够使域之间的电子转移的集中显著缓和的外形,因此是优选的。具体地,包含在域中的导电性颗粒的截面积与域的截面积的比例优选20%以上,更优选25%以上且30%以下。

本发明人发现了,在外周上没有凹凸的域形状应当优选满足以下表达式(5):

1.00≤A/B≤1.10...(5)

(A:域的周长,B:域的包络周长)

表达式(5)表示域的周长A与域的包络周长B的比例。在本文上下文中,包络周长是指如图8所示通过连接在观察区域中观察到的域81的凸部而获得的周长。

域的周长与域的包络周长的比例为1作为最小值。该比例为1意味着域具有在截面形状中没有凹部的形状,例如真圆形或椭圆形。该比例为1.1以下意味着域不具有大的凹凸形状。因此,不太可能表现出电场的各向异性。

<域的形状参数的测量方法>

使用切片机(商品名:Leica EMFCS,Leica Microsystems GmbH制)在-100℃的切割温度下从导电性构件(导电性辊)的导电层中切出厚度为1μm的超薄切片。然而,如下所述,需要在垂直于导电性构件的长度方向的截面处制备切片,并评价该切片的断裂面上的域的形状。其原因将在下面提及。

图9A和图9B是在3个轴上,具体地在X、Y和Z轴上三维地示出导电性构件91的形状的图示。在图9A和图9B中,X轴描绘与导电性构件的长度方向(轴向)平行的方向,并且Y轴和Z轴各自描绘与导电性构件的轴向垂直的方向。

图9A示出在平行于XZ平面92的截面92a处从导电性构件切出切片的形象图示。XZ平面可以绕导电性构件的轴旋转360°。导电性构件与感光鼓接触地旋转,并在通过与感光鼓的间隙时放电。考虑到这一点,平行于XZ平面92的截面92a描绘了在某一时刻发生同时放电的表面。感光鼓的表面电位通过使一定量的与截面92a对应的表面通过而形成。

因此,在某一时刻发生同时放电的截面,例如截面92a的分析不足以评价域的形状,这与导电性构件内的电场集中相关。因为可以评价包括给定量的截面92a的域形状,因此需要在与垂直于导电性构件的轴向的YZ平面93平行的截面上进行评价。

当将导电层的长度方向上的长度定义为L时,对于该评价选择总共3个位置,即,在导电层的长度方向上的中央处的截面93b,以及在从导电层的两端到中央在L/4的两个位置处的截面(93a和93c)。

在截面93a至93c的观察位置处进行以下测量:当将导电层的厚度定义为T时,在各切片中在距外表面的深度为0.1T以上且0.9T以下的厚度区域中的任意3个位置处设置15μm见方的观察区域。可以在总共9个位置的观察区域中进行测量。

将铂沉积在获得的切片中以获得沉积切片。随后,在扫描电子显微镜(SEM)(商品名:S-4800,Hitachi High-Technologies Corp.制)下以1000倍或5000倍拍摄沉积切片的表面以获得观察图像。

接下来,为了将所分析的图像中的域形状定量化,使用图像处理软件Image-ProPlus(产品名,Media Cybernetics Inc.制)对图像进行8位灰度级处理(grayscaled),以获得具有256灰阶的黑白图像。随后,图像通过单色反转来处理,以使断裂面内的域变白以获得二值化图像。

<<域中的导电性颗粒的截面积比μr的测量方法>>

域中的电子导电剂的截面积比可以通过将在5000倍下拍摄的观察图像的二值化图像定量化来测量。

使用图像处理软件(商品名:Image-Pro Plus;Media Cybernetics Inc.制)对图像进行8位灰度级处理,以获得具有256灰阶的黑白图像。以允许识别炭黑颗粒的方式进行观察到的图像的二值化,以获得二值化图像。将获得的图像应用于计数功能,以计算分析图像中的域的截面积S和各域中包含的作为电子导电剂的炭黑颗粒的总截面积Sc。

然后,计算在9个位置的Sc/S的算术平均值μr作为各域中的电子导电剂的截面积比。

电子导电剂的截面积比μr影响域的体积电阻率的均匀性。除了测量截面积比μr之外,还可以如下测量域的体积电阻率的均匀性。

通过上述测量方法,从μr和μr的标准偏差σr,计算σr/μr作为域的体积电阻率的均匀性的指标。

<<域的周长A和包络周长B的测量方法>>

通过图像处理软件的计数功能,对于在1000倍下拍摄的观察图像的二值化图像中存在的域组,计算以下各项:

周长A(μm)和

包络周长B(μm)。

将这些值代入以下表达式(5),并且采用来自9个位置的评价图像的算术平均值:

1.00≤A/B≤1.10...(5)

(A:域的周长;B:域的包络周长)

<<域的形状指数的测量方法>>

域的形状指数可以计算为μr(面积%)为20%以上且周长比A/B满足表达式(5)的域的数量相对于域的总数量的百分比。域的形状指数优选80个数%以上且100个数%以下。

将二值化图像应用于图像处理软件Image-Pro Plus(Media Cybernetics Inc.制)的计数功能,以计算各二值化图像中的域数量。可以进一步确定满足μr≥20和表达式(5)的域的数量百分比。

如构成(v)中所规定的,填充在域中的高密度的导电性颗粒使得域的外形接近于球形,并且可以减小如构成(vi)中所规定的凹凸。

为了获得如构成(v)中所规定的填充有高密度的电子导电剂的域,电子导电剂优选具有DBP吸收量在40cm3/100g以上且170cm3/100g以下的炭黑。

DBP吸收量(cm3/100g)是指可被100g炭黑吸收的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的体积,并根据日本工业标准(JIS)K 6217-4:2017(橡胶工业用炭黑-基本特性-第4部分:油吸收量(OAN)和压缩样品的油吸收量(COAN)的测定(Determination of oil absorption number(OAN)and oil absorption number of compressed sample(COAN)))。

通常,炭黑具有葡萄状构造(botryoidal conformation),其具有平均粒径为10nm以上且50nm以下的聚集的一次颗粒。该葡萄状构造称为结构,其程度由DBP的吸收量(cm3/100g)定量化。

具有在上述范围内的DBP吸收量的导电性炭黑具有未充分发展的结构,因此表现出较少的炭黑颗粒的聚集和在橡胶中的良好分散性。因此,可以在域中大量填充此类导电性炭黑。结果,可以容易地获得具有更接近球形的外形的域。

具有在上述范围内的DBP吸收量的导电性炭黑不太可能形成聚集体,因此有助于形成与要求(vi)有关的域。

<构成(iv)>

关于根据本公开的导电性构件的外表面,如在<第三个要求>部分中所述,用作导电部的域中的至少一部分作为凸部露出导电性构件的外表面,以便实现高效率的注入带电。

凸部构造为如通过源自本公开的基体-域结构的导电机构所获得的高导电响应性,并且富含诸如炭黑等电子导电剂。在这样的构成中,可以进一步实现仅仅凸部与感光鼓的接触。

因而,根据本公开的导电性构件可以展现从源自存在于外表面上的域的凸部高效率的注入带电,因此即使在与感光鼓的接触部处也可以使不均一表面电位均匀化。

具体地,源于域的凸部的高度优选50nm以上且200nm以下。50nm以上的高度可以实现源于域的凸部与感光鼓的接触。该高度更优选150nm以上。另一方面,凸部的高度优选200nm以下,因为在放电域中发生源自凸部的不均匀放电。

在导电性构件的外表面上提供凸部的域存在,使得相邻域的凸部之间的距离的算术平均值Dms(算术平均表面间距离)优选2.0μm以下,特别优选0.2μm以上且2.0μm以下。当凸部间距离落入上述范围时,电荷可以在许多点处注入到感光鼓表面。因此,可以改善源于域的凸部的注入带电性。

<源于域的凸部的形成方法>

可以通过研磨导电性构件的表面来形成源于域的凸部。本发明人还认为,由于导电层具有基体-域结构,因此源于域的凸部可以通过使用磨石的研磨步骤适当地形成。源于域的凸部优选通过使用切入式研磨机(plunge polishing machine)和研磨磨石的研磨方法形成。

将给出一种源于域的凸部可以通过磨石研磨而形成的推测机理。首先,分散在基体中的域填充有诸如炭黑等电子导电剂,因此比未填充有电子导电剂的基体被更高地增强。具体地,在使用相同的磨石进行研磨工序的情况下,与基体相比,被高度增强的域更耐研磨,因此容易形成凸部。源于域的凸部可以通过利用由这种增强差异引起的研削性差异来形成。特别地,将根据本实施方案的导电性构件构造成使得域填充有大量的炭黑。因此,可以适当地形成凸部。

这里将描述用于研磨的切入式研磨机的研磨磨石。研磨磨石的表面粗糙度可以根据研磨效率和构成导电层的材料的类型来适当地选择。磨石的该表面粗糙度可以通过磨粒的类型、粒度、结合度、结合剂、质地(磨粒百分比)等来调节。

"磨粒的粒度"是指磨粒的尺寸,并且由例如#80表示。在该情况下,数字是指筛分磨粒的筛网中每英寸(25.4mm)的最小开口数。数量越大表示磨粒越细。"磨粒的等级"是指硬度,并由字母A至Z表示。该等级越接近A意味着越柔软,而等级越接近Z意味着越硬。富含结合剂的磨粒形成更硬等级的磨石。"磨粒的质地(磨粒百分比)"是指磨粒与磨石的总体积的体积比。质地的粗糙度和精细度由该质地的大或小值表示。表示质地的数字越大意味着越粗糙。具有大量这样的质地并且具有大孔的磨石称为多孔磨石,并且具有诸如防止由磨石引起的堵塞和磨削烧伤等的优点。

通常,该研磨磨石可以通过混合原材料(磨料、结合剂、成孔剂等),然后压制成型,干燥,烧制和精加工来生产。可以使用绿色碳化硅(GC)、黑色碳化硅(C)、白色刚玉(WA)、棕色氧化铝(A)、或氧化锆氧化铝(Z)等作为磨粒。这些材料可以单独使用或作为其两种以上的混合物使用。根据目的,可以适当地使用玻璃化的(V)、类树脂(B)、类树脂增强(BF)、橡胶(R)、硅酸盐(S)、氧化镁(Mg)、或虫胶(E)等作为结合剂。

在本文上下文中,研磨磨石的长度方向上的外径形状优选为倒冠形状,其中外径从端部向中央部逐渐减小,使得导电性辊可以研磨成冠状。研磨磨石的外径形状优选为在长度方向上具有圆弧曲线或二次方以上的高阶曲线的形状。

此外,研磨磨石的外径形状可以是由诸如四次曲线(quartic curve)和正弦函数的各种数学表达式中的任一个表示的形状。对于研磨磨石的外形,优选的是,外径应平滑地变化。可选地,外形可以是其中圆弧曲线等近似为具有直线的多边形的形状。在与该研磨磨石的轴向对应的方向上的宽度优选等于或大于在导电性辊的轴向上的宽度。

源于域的凸部可以通过考虑上述因素适当地选择磨石,并在促进域和基体之间的研削性差异的条件下进行研磨步骤来形成。

具体地,该条件优选地涉及控制研磨或使用钝的磨粒。源于域的凸部可以例如,通过采用诸如使用经处理的磨石的研磨等的手段以缩短粗削后的精密研磨步骤的时间来适当地形成。经处理的磨石的实例包括用橡胶构件处理的磨石,具体地,例如,通过研磨用共混有磨粒的橡胶构件修整过的磨石的表面而磨损磨粒来处理的磨石。

<源于域的凸部的确认方法>

从导电层中取出包括表面的薄切片。源于域的凸部的确认和凸部的高度的测量可以使用微探针来进行。

制备薄切片的手段的实例包括锋利的剃刀、切片机和FIB。在这些手段中,可形成非常平滑的截面的FIB是优选的。当将导电层的长度方向上的长度定义为L时,导电层的切出位置为3个位置,即,在长度方向上的中央,以及从导电层的两端朝向中央的L/4处。

观察用薄切片可以进行在作为导电相的域和作为绝缘相的基体之间适当地产生对比度的预处理,例如染色处理或沉积处理,以便进行基体-域结构的更精确的观察。

随后,在SPM下测量从导电性构件采样的薄切片的表面轮廓和电阻分布。由此,可以确认凸部是源于域的凸部。与此同时,可以从形状轮廓定量地评价凸部的高度。例如,可以使用诸如SPM(MFP-3D-Origin,Oxford Instruments K.K.制)等设备。

电阻值分布和形状轮廓通过使用该设备测量导电性构件的表面来测量。

随后,确认通过上述测量获得的表面形状轮廓中的凸部源于具有比电阻值分布的周围更高的导电性的域。凸部的高度从轮廓进一步计算出。

计算方法包括通过获得来自源于域的形状轮廓的算术平均值与来自与其相邻的基体的形状轮廓的算术平均值之间的差来确定高度。

在从三个位置处切出的每个切片中测量随机选择的20个凸部,并且可以计算总共60个凸部的值的算术平均值。

<源于域的凸部的表面间距离Dms的测量方法>

源于域的凸部的表面间距离Dms的测量方法可以如下进行。

当将导电层的长度方向上的长度定义为L并且将导电层的厚度定义为T时,使用剃刀从3个位置,即在导电层的长度方向上的中央以及从导电层的两端朝向中央的L/4处,切出包括充电构件的外表面的样品。样品的尺寸在充电构件的周向和长度方向二者上均为2mm,其厚度设定为导电层的厚度T。对于获得的3个样品中的每一个,在与充电构件的外表面相对应的表面中的任意3个位置处设置50μm见方的分析区域。在扫描电子显微镜(商品名:S-4800,Hitachi High-Technologies Corp.制)下以5000倍拍摄3个分析领域。由此获得的总共9张拍摄图像中的每一个使用图像处理软件(商品名:LUZEX;Nireco Corp.制)来二值化。

用于二值化的程序如下进行:将拍摄的图像进行8位灰度级处理,以获得具有256灰阶的黑白图像。然后,将拍摄的图像二值化以使图像中的域变黑,从而获得拍摄图像的二值化图像。随后,对于9个二值化图像的每一个计算域表面间距离,并且进一步计算其算术平均值。该值视为Dms。表面间距离是指位于最接近的域的壁之间的距离,并且可以通过在图像处理软件中将测量参数设置为相邻壁之间的距离来确定。

<域直径D>

域的圆当量直径D的算术平均值(下文中,也简称为"域直径D")优选0.1μm以上且5.0μm以下。

0.10μm以上的平均域直径D可以更有效地限制导电层中的电荷移动路径。平均域直径D更优选0.15μm以上,进一步优选0.20μm以上。

5.0μm以下的平均域直径D可以以指数方式增加表面积与域的总体积的比率,即域的比表面积,并且可以飞跃性地改善电荷从域中的释放效率。由于上述原因,平均域直径D更优选2.0μm以下,进一步优选为1.0μm以下。

为了进一步减小域之间的电场集中,优选的是,域应该具有更结晶球形的外形。为此目的,优选的是,域直径应该在上述范围内是较小的。其方法的实例包括以下方法,该方法涉及:在步骤(iii)中将MRC和CMB捏合以使MRC和CMB相分离,然后在制备包括在来自MRC的基体中形成的来自CMB的域的橡胶组合物的步骤中将可归因于CMB的域直径控制为较小的。减小的域直径增加了域的比表面积并增加了域与基体之间的界面。因此,张力在域的界面处起作用,使得减小了张力。结果,域具有更接近球形的外形。

在本文上下文中,关于通过熔融捏合两种不混溶的聚合物而形成的基体-域结构中的域直径(最大费雷特直径D)的决定因素,以下表达式是已知的。

–泰勒公式

D=[C·σ/ηm·γ]·f(ηm/ηd)...(6)

–吴(Wu)的经验方程

γ·D·ηm/σ=4(ηd/ηm)0.84·ηd/ηm>1...(7)

γ·D·ηm/σ=4(ηd/ηm)-0.84·ηd/ηm<1...(8)

–Tokita方程

在表达式(6)至(9)中,D表示来自CMB的域的最大费雷特直径,C表示常数,σ表示界面张力,ηm表示基体的粘度,ηd表示域的粘度,γ表示剪切速度,η表示混合系统的粘度,P表示碰撞的聚结概率,φ表示域相的体积,EDK表示域相的断裂能。

关于构成(iii),根据表达式(6)至(9)减小域尺寸对于域表面间距离的均匀性是有效的。基体-域结构进一步由在捏合步骤中将域用原料橡胶***以逐渐减小其粒径的过程中何时停止捏合步骤来支配。因此,域表面间距离的均匀性可以通过在捏合工序中的捏合时间和作为捏合强度的指数的捏合转数来控制。较长的捏合时间或较大的捏合转数可以改善域表面间距离的均匀性。

域尺寸的均匀性;

域尺寸越均匀,即粒径分布越窄,越优选。电荷在导电层内通过的均匀的域的尺寸分布可以抑制基体-域结构内的电荷集中,并有效地提高在导电性构件的整个表面的放电的容易性。

在电荷传输的截面中,即如图6所示的在导电层的厚度方向上的截面中,在支承体方向上距导电层的外表面的深度为0.1T至0.9T的厚度区域中的任意3个位置获得50μm见方的观察区域。在这方面,域尺寸的标准偏差σd与域尺寸的平均值D的比例σd/D(变化系数σd/D)优选0以上且0.4以下,更优选0.10以上且0.30以下。

为了改善域直径的均匀性,与改善上述提及的域表面间距离均匀性的方法一样,根据表达式(6)至(9)的域直径的减小改善域直径的均匀性。域直径的均匀性进一步依赖于在捏合MRC和CMB的步骤中在将域用原料橡胶***以逐渐减小其粒径的过程中何时停止捏合步骤而变化。因此,域尺寸的均匀性可以通过捏合工序中的捏合时间和作为捏合强度的指数的捏合转数来控制。较长的捏合时间或较大的捏合转数可以改善域尺寸的均匀性。

域尺寸的均匀性的测量方法;

域直径的均匀性可以通过以与上述域表面间距离的均匀性的测量相同的方式,将通过直接观察断裂面而获得的图像定量化来测量。具体的手段将在下面提及。

<基体-域结构的确认方法>

导电层中的基体-域结构的存在可以通过在由导电层制成的薄切片中形成的断裂面的详细观察来确认。具体程序将在后面提及。

<处理盒>

图10是包括根据本公开的导电性构件作为充电辊的电子照相用处理盒的示意性截面图。该处理盒包括彼此一体化的显影设备和充电设备,并且被构造成可拆卸地安装至电子照相设备的主体。显影设备至少包括彼此一体化的显影辊103和调色剂容器106,并且可以任选地包括调色剂供给辊104、调色剂109、显影刮板108和搅拌叶片1010。充电设备至少包括彼此一体化的感光鼓101、清洁刮板105和充电辊102,并且可以包括废调色剂容器107。将电压施加至充电辊102、显影辊103、调色剂供给辊104和显影刮板108中的每一个。

<电子照相设备>

图11是采用根据本公开的导电性构件作为充电辊的电子照相设备的示意图。该电子照相设备是上述4个处理盒可拆卸地安装至其的彩色电子照相设备。各处理盒使用各个颜色(黑色、品红色、黄色或青色)的调色剂。感光鼓111沿由箭头指示的方向旋转,并且由已经从充电偏压电源施加了电压的充电辊112均匀地充电。通过曝光光1111在感光鼓的表面上形成静电潜像。

同时,通过搅拌叶片1110将存储在调色剂容器116中的调色剂119供给至调色剂供给辊114,并输送至显影辊113上。然后,显影辊113的表面通过与显影辊113接触配置的显影刮板118均匀地涂覆有调色剂119,同时通过摩擦带电将电荷施加到调色剂119。静电潜像通过施加由与感光鼓111接触配置的显影辊113输送的调色剂119而显影,从而可视化为调色剂图像。

感光鼓上的可视化的调色剂图像通过从一次转印偏压电源施加了电压的一次转印辊1112转印到由张力辊1113和中间转印带驱动辊1114支承和驱动的中间转印带1115。各颜色的调色剂图像顺序地叠加以在中间转印带上形成彩色图像。

转印材料1119通过进料辊进给到设备中,并输送到中间转印带1115和二次转印辊1116之间。从二次转印偏压电源向二次转印辊1116施加电压,并且通过二次转印辊将中间转印带1115上的彩色图像转印到转印材料1119。其上转印有彩色图像的转印材料1119通过定影器1118进行定影处理,并从设备排出以终止打印操作。

同时,残留在感光鼓上而未被转印的调色剂被清洁刮板115刮除并存储在废调色剂容器117中。清洁后的感光鼓111重复进行上述步骤。残留在一次转印带上而未被转印的调色剂也通过清洁设备1117刮除。

根据本公开的一个方面,可以获得如下导电性构件:即使当其应用于高速电子照相图像形成方法时也能够使被充电体稳定地带电,并且可以用作充电构件、显影构件或转印构件。根据本公开的另一方面,可以获得有助于形成高等级的电子照相图像的处理盒。根据本公开的进一步可选方面,可以获得能够形成高等级的电子照相图像的电子照相图像形成设备。

[实施例]

<实施例1>

(1.导电层形成用未硫化橡胶组合物)

[1-1.域形成用未硫化橡胶组合物(CMB)的制备]

将材料以表1中记载的量使用6L耐压捏合机(产品名:TD6-15MDX,Toshin Co.,Ltd.制)混合以获得域形成用未硫化橡胶组合物。混合条件包括70vol%的填充率、30rpm的叶片转数和20分钟。

[表1]

表1域形成用未硫化橡胶组合物的原料

Figure BDA0002428562450000381

[1-2.基体形成用未硫化橡胶组合物(MRC)的制备]

将材料以表2中记载的量使用6L耐压捏合机(产品名:TD6-15MDX,Toshin Co.,Ltd.制)混合以获得基体形成用未硫化橡胶组合物。混合条件包括70vol%的填充率、30rpm的叶片转数和16分钟。

[表2]

表2基体形成用未硫化橡胶组合物的原料

[1-3.未硫化橡胶组合物的制备]

将如上所述获得的CMB和MRC以表3中记载的量使用6L耐压捏合机(产品名:TD6-15MDX,Toshin Co.,Ltd.制)混合以获得未硫化橡胶组合物。混合条件包括70vol%的填充率、30rpm的叶片转数和16分钟。

[表3]

表3未硫化橡胶组合物的原料

原料橡胶 域形成用未硫化橡胶组合物 25
原料橡胶 基体形成用未硫化橡胶组合物 75

[1-4.导电层形成用未硫化橡胶组合物的制备]

将材料以表4中记载的量使用辊直径为12英寸的开炼辊混合以制备导电层形成用未硫化橡胶组合物。混合条件包括10rpm的前辊转数、8rpm的后辊转数、以辊间隙2mm的总共20次左右切割、然后以辊间隙0.5mm的薄通10次。

[表4]

表4导电层形成用未硫化橡胶组合物的原料

(2.导电性构件的制备)

[2-1.具有导电性外表面的支承体的提供]

通过易切削钢(SUS304)的表面的化学镀镍处理,提供总长度为252mm且外径为6mm的圆棒作为具有导电性外表面的支承体。

[2-2.导电层的形成]

将内径为10.0mm的模头安装在十字头挤出机的十字头上,该十字头挤出机具有用于供给导电性支承体的机构和用于排出未硫化橡胶辊的机构。将挤出机和十字头的温度调节至80℃,并且将导电性支承体的输送速度调节至60mm/sec。在这些条件下,从挤出机供给如上所述获得的导电层形成用未硫化橡胶组合物,并且导电性支承体的外周部在十字头中用导电层形成用未硫化橡胶组合物涂覆,从而获得未硫化橡胶辊。

随后,将未硫化橡胶辊添加到160℃的热风硫化炉中并加热60分钟,使得导电层形成用未硫化橡胶组合物硫化,从而获得在导电性支承体的外周部上形成有导电层的橡胶辊。然后,将导电层的两个端部分别切掉10mm,以将导电层部分的长度方向上的长度调节为232mm。

[2-3.导电层的研磨]

接下来,在如上所述获得的橡胶辊中导电层的表面使用旋转磨石在以下给出的研磨条件1下研磨以在导电层中形成源于域的凸部。研磨条件1如下。

(研磨条件1)

提供具有直径为305mm且长度为235mm的中空圆筒形状的磨石(Teiken Corp.制)作为磨石。磨粒的类型、粒度、结合度、结合剂、质地(磨粒百分比)和材料如下。

磨粒材料:GC(绿色碳化硅),(JIS R 6111-2002)

磨粒的粒度:#80(平均粒度:177μm;JIS B 4130)

磨粒的等级:HH(JIS R 6210)

结合剂:V4PO(玻璃化的)

磨粒的质地(磨粒百分比):23(磨粒的含量百分比:16%;JIS R 6242)

导电层的表面使用上述的磨石,在以下研磨条件和研磨方案下进行研磨。

研磨条件包括2100rpm的磨石的转数和250rpm的导电性构件的转数,而粗削步骤包括使磨石与导电性构件的外周在20mm/sec的侵入速度下接触,然后使磨石侵入导电性构件0.24mm。

精密研磨步骤包括将侵入速度改变为1.0mm/sec,使磨石侵入导电性构件0.01mm,然后将磨石与导电性构件分开,从而完成研磨。

将使用磨石和导电性构件的相同旋转方向的上切(uppercut)方案用作研磨方案。

以此方式,获得了作为具有冠状形状的导电性辊的导电性构件A1,其中各自从中央部朝向两个端部在90mm的位置处的各直径为8.44mm,并且在中央部的直径为8.5mm。

(3.特性评级)

[3-1]基体-域结构的确认

通过以下方法确认在导电层中基体-域结构的形成的有无。

使用剃刀切出切片,以便允许观察垂直于导电性构件中的导电层的长度方向的截面。随后,对该切片进行铂沉积,并在扫描电子显微镜(SEM)(商品名:S-4800,HitachiHigh-Technologies Corp.制)下以1,000倍拍摄,从而获得截面图像。

在从导电层的切片中观察到的基体-域结构表现出其中在截面图像中,如图7A所示,多个域分散在基体中并且处于独立状态而彼此不连接的形式。另一方面,基体在图像中处于连续状态。

为了进一步将所获得的拍摄图像定量化,使用图像处理软件(商品名:Image-ProPlus,Media Cybernetics Inc.制)将通过在SEM下观察获得的断裂面图像进行8位灰度级处理以获得具有256灰阶的黑白图像。随后,通过单色反转处理图像,以使断裂面内的域变白。然后,对于图像的亮度分布,基于Otsu的判别分析方法的算法而设定二值化阈值,以获得二值化图像。将二值化图像应用于计数功能,以计算相对于存在于50μm见方的域中并且与二值化图像的框架边界没有接触点的域的总数,如上所述处于孤立而彼此不连接的域的数量的百分比K。

具体地,设定图像处理软件的计数功能,使得不对在二值化图像的4方向上的端部处具有与框架边界的接触点的域计数。

将导电性构件A1(长度方向上的长度:232mm)的导电层在长度方向上划分为5等份,且在周向上划分为4等份。从包括从获得的区域中各取任意1个点的总共20个点准备上述切片,并如上所述测量。在这方面,当算术平均值K(个数%)超过80时,将基体-域结构评价为"有",而当算术平均值K(个数%)低于80时,评价为"无"。关于"基体-域结构的有无"的结果记载在表6-1和6-2中。

[3-2]在1.0×105Hz至1.0×106Hz下的斜率和在1×10-2Hz至1×101Hz下的阻抗的测量

通过下面描述的测量,评价导电性构件的在1.0×105至1.0×106Hz下的阻抗的斜率和在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz下的阻抗。

首先,通过在旋转下的真空铂沉积作为预处理而在导电性构件A1上形成测量电极。在该操作中,使用掩模带形成在长度方向上的宽度为1.5cm并且在周向上均匀的带状电极。由此形成的电极可以通过导电性构件的表面粗糙化而使测量电极和导电性构件之间的接触电阻的影响最小化。随后,在电极上形成导电性构件侧的测量电极,使得铝片与沉积的铂膜接触。

图12示出形成在导电性构件上的测量电极的状态的概略图。在图12中,附图标记121表示导电性支承体,附图标记122表示具有基体-域结构的导电层,附图标记123表示沉积的铂层,附图标记124表示铝片。

图13示出形成在导电性构件上的测量电极的状态的截面图。附图标记131表示导电性支承体,附图标记132表示具有基体-域结构的导电层,附图标记133表示沉积的铂层,附图标记134表示铝片。如图13所示,重要的是将具有基体-域结构的导电层夹在导电性支承体和测量电极之间。

然后,将铝片连接至阻抗测量设备(商品名:Solartron 1260和Solartron 1296,Solartron Metrology Ltd.制)侧的测量电极。图14示出该测量系统的概略图。阻抗测量通过使用导电性支承体和铝片作为两个测量电极来进行。

对于阻抗测量,将导电性构件A1在包括温度23℃和湿度50%RH的环境中放置48小时,以使导电性构件A1内的水分量饱和。

使用振幅为1Vpp的交流电压,在1.0×10-2Hz至1.0×107Hz的频率下(每数字的变化频率为5个测量点)在包括温度23℃和湿度50%RH的环境中测量阻抗,以获得阻抗的绝对值。随后,使用市售电子表格软件将测量结果绘制成具有阻抗的绝对值和频率的双对数图。由(a)在1.0×105Hz至1.0×106Hz下的斜率和(b)在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz下的阻抗的绝对值各自的算术平均值从由双对数图获得的图示中计算出。

关于测量位置,将导电性构件A1(长度方向上的长度:232mm)的导电层在长度方向上划分为5等份,并且在包括分别来自这5个区域中的任意1个点的总共5个点处形成测量电极。进行上述的测量和算术平均值计算。评价结果在表6-1和表6-2中记载为关于导电层的"(a)斜率"和"(b)阻抗"的结果。

[3-3]导电性支承体的在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz下的阻抗的测量

以与[3-3]中相同的方式,对剥离了导电性构件A1的导电层的导电性支承体进行在1.0×10-2Hz至1.0×101Hz下的阻抗测量。评价结果在表6-1和表6-2中记载为导电性支承体的"阻抗"。

[3-4]基体的体积电阻率R1的测量

导电层中包含的基体的体积电阻率通过以下描述的测量来评价。扫描探针显微镜(SPM)(商品名:Q-Scope 250,Quesant Instrument Corporation制)在接触模式中操作。

首先,使用切片机(商品名:Leica EM FCS,Leica Microsystems GmbH制)在-100℃的切削温度下从导电性构件A1的导电层切出厚度为1μm的超薄切片。根据用于放电的电荷传输方向,在垂直于导电性构件的长度方向的截面方向上切出超薄切片。

随后,将超薄切片在包括温度23℃和湿度50%RH的环境中设置在金属板上。然后,选择与金属板直接接触的位置,并使SPM的悬臂与对应于基体的部位接触。将50V电压施加至悬臂5秒,并测量电流值。计算在5秒内获得的电流值的算术平均值。

在SPM下观察测量切片的表面形状。从所获得的高度轮廓来计算测量位置的厚度。从观察表面形状的结果,进一步计算出在与悬臂的接触部处的凹部的面积。从厚度和凹部的面积计算出体积电阻率,并将其视为基体的体积电阻率。

将导电性构件A1(长度方向上的长度:232mm)的导电层在长度方向上划分为5等份,且在周向上划分为4等份。上述切片从包括各自来自该区域中的任意1个点的总共20个点来制备,并且如上所述来测量。将由此的平均值视为基体的体积电阻率R1。评价结果在表6-1和6-2中记载为基体的“体积电阻率”。

[3-5]域的体积电阻率R2的测量

为了评价导电层中包含的域的体积电阻率,除了在与超薄切片中的域相对应的位置处进行测量、并且将测量电压设置为1V之外,以与基体的体积电阻率的测量中相同的方式进行域的体积电阻率R2的测量。评价结果在表6-1和表6-2中记载为域的"体积电阻率"。

[3-6]基体的体积电阻率R1与域的体积电阻率R2的比

计算基体的体积电阻率R1与域的体积电阻率R2的比(R1/R2)的常用对数,以计算基体与域的体积电阻率比。评价结果在表6-1和表6-2中记载为"基体-域电阻比log(R1/R2)"。

[3-7]域的体积电阻率均匀性的指标的评价

域的体积电阻率的均匀性与填充在域中的导电性炭黑的量的均匀性相关。因此,实施每个域中的炭黑量的变化的定量化。

导电层中包含的域的形状通过将如下所述的在扫描电子显微镜(SEM)下获得的观察图像通过图像处理定量化的方法来评价。

以与基体的体积电阻率的测量中相同的方式切出厚度为1mm的薄切片。在该薄切片中,获得了与导电性支承体的轴垂直的表面和与该表面平行的截面的断裂面。当将导电层的长度方向上的长度定义为L时,导电层的切出位置为3个位置,即,长度方向上的中央,以及从导电层的两端朝向中央的L/4处。将铂沉积在获得的切片中以获得沉积切片。随后,沉积切片的表面在扫描电子显微镜(SEM)(商品名:S-4800,Hitachi High-TechnologiesCorp.制)下以1,000倍拍摄,以获得观察图像。

当将导电层的厚度定义为T时,从总共9个位置,即对于从上述的3个测量位置处获得的3个切片中的每一个,距导电层的外表面深度为0.1T到0.9T的厚度区域中的任意3个位置,随后提取15μm见方的区域。

接下来,为了将所获得的拍摄图像定量化,使用图像处理软件(商品名:Image-ProPlus,Media Cybernetics Inc.制)将通过在SEM下观察获得的断裂面图像进行8位灰度级处理,以获得具有256灰阶的黑白图像。随后,通过单色反转处理图像,以使断裂面内的域变白,从而获得二值化图像。随后,将二值化图像应用于计数功能,以计算在15μm见方的区域中存在的域的截面积S和各域中作为电子导电剂的炭黑颗粒的总截面积Sc。然后,对于分析图像中存在的域组,从比例Sc/S的算术平均值μr和标准偏差σr计算σr/μr作为域的体积电阻率的均匀性的指标。

为了计算Sc/S的算术平均值μr和标准偏差σr,从总共9个位置各自切出一个薄片样品并如上所述来测量,并且从总共9个测量值确定μr和σr。评价结果在表6-1和表6-2中记载为域的"体积电阻率均匀性"。

[3-8]域形状的评价

从通过测量以与[3-7]域的体积电阻率均匀性的指标的评价中相同的方式获得的二值化图像而获得的Sc/S的算术平均值μr,以及通过以下描述的方法获得的域的"周长比A/B"来评价域的形状。

对于域的"周长比A/B",以与[3-7]域的体积电阻率均匀性的指标的评价中相同的方式获得二值化图像。使用图像处理软件(商品名:Image-Pro Plus,Media CyberneticsInc.制)将获得的二值化图像应用于计数功能,从而对于在15μm见方的域中存在的域计算以下项目:

周长A(μm)和

包络周长B(μm)。

将这些值进一步代入下面给出的表达式(5)。满足表达式(4)和(5)的条件的域的数量的比例视为域的"形状指数",并且计算为各评价图像中相对于域的总数的个数%。计算来自9个位置的评价图像的平均值,并将其视为域的形状指数。结果记载于表6-1和表6-2中。在表6-1和表6-2中,将通过代入表达式(5)获得的值记载为"电子导电剂截面积比μr"和"周长比A/B"。

20≤μr...(4)

(μr:Sc/S的算术平均值)

1.00≤A/B≤1.10...(5)

(A:域的周长,B:域的包络周长)

[3-9]域直径D的测量

为了测量根据本公开的域直径D,从在上述[3-8]域形状的评价中获得的域的面积S计算圆当量直径。具体地,使用域的面积S计算D=(4S/π)0.5

对于域尺寸的测量,将导电性构件的导电层在周向上划分为4份,并且在长度方向上划分为5份。从这些域的各个任意位置处各自切出一个薄片样品,并以与域形状的测量方法相同的方式来测量。进一步计算来自9个位置的评价图像的平均值,并将其视为域直径D。结果在表6-1和表6-2中记载为域的"圆当量直径D"。

[3-10]域的粒径分布的测量

为了评价域尺寸的均匀性,通过计算域表面间距离的变化来测量域的粒径分布。具体地,对于在[3-9]域直径D的测量中获得的域尺寸分布,从域尺寸的平均值D和标准偏差σd,算出作为粒径分布的指标的σd/D。进一步计算来自9个位置的评价图像的平均值。评价结果在表6-1和表6-2中记载为域的"粒径分布σd/D"。

[3-11]域表面间距离Dm的测量

域表面间距离Dm通过处理借由观察在[3-9]域直径D的测量中获得的图像而获得的观察图像来测量。

具体地,图像处理软件(商品名:LUZEX,Nireco Corp.制)用于域尺寸的测量方法中。从域间表面距离的分布计算算术平均值。进一步计算来自9个位置的评价图像的平均值,并将其视为域表面间距离Dm。评价结果在表6-1和表6-2中记载为基体的"域表面间距离Dm"。

[3-12]域表面间距离的均匀性的指标的测量

为了评价域表面间距离的均匀性,对于在[3-11]域表面间距离Dm的测量中获得的域表面间距离分布计算平均值Dm和标准偏差σm,以计算出σm/Dm。进一步计算出来自9个位置的评价图像的平均值,并将其视为域表面间距离的均匀性的指标。评价结果在表6-1和表6-2中记载为基体的"域表面间距离均匀性σm/Dm"。

[3-13]在导电性构件的外表面观察到的构成凸部的域的表面间距离的测量和算术平均值Dms的计算

当将导电层的长度方向上的长度定义为L并且将导电层的厚度定义为T时,使用剃刀从3个位置,即导电层的长度方向上的中央以及从导电层的两端朝向中央的L/4处切出包括导电性构件的外表面的样品。样品的尺寸在导电性构件的周向和长度方向上均为2mm,厚度设定为导电层的厚度T。对于获得的3个样品中的每一个,在与导电性构件的外表面相对应的表面中的任意3个位置处,设置各自边长为50μm的分析正方形区域。

在扫描电子显微镜(商品名:S-4800,Hitachi High-Technologies Corp.制)下以5000倍拍摄3个分析正方形区域。使用图像处理软件(商品名:LUZEX;Nireco Corp.制)将由此获得的总共9个拍摄图像中的每一个进行二值化。二值化的程序如下进行:将拍摄图像进行8位灰度级处理,以获得具有256灰阶的黑白图像。然后,通过单色反转将拍摄图像处理并且以使图像中的域变白的方式二值化,从而获得拍摄图像的二值化图像。随后,对于9个二值化图像中的每一个计算域表面间距离,并且进一步计算其算术平均值。进一步计算所算出的9个算术平均值中的每一个的算术平均值,并将其视为构成域的凸部的表面间距离的算术平均值Dms。评价结果在表6-1和表6-2中记载为基体的"凸部之间的表面间距离Dms"。

[3-14]域的体积分数的测量

域的体积分数通过使用FIB-SEM进行导电层的三维测量来计算。

具体地,使用FIB-SEM(FEI Company Japan Ltd.制)(上面详细提及)重复用聚焦离子束切出截面和SEM观察,以获得切片图像组。

然后,所获得的图像中的基体-域结构使用3D可视化和分析软件(商品名:Avizo,FEI Company Japan Ltd.制)三维地构建。随后,基体-域结构通过使用分析软件进行二值化来识别。

为了进一步将体积分数定量化,在三维图像中计算在10μm边的任意1个立方体形状的样品中包含的域的体积,并将其与10μm边的立方体的体积(1000μm3)的比例计算为域的"体积分数"。

对于域的体积分数的测量,将导电性构件在周向上划分为4份,并且在长度方向上划分为5份。从这些区域的各个任意位置各自切出一个薄片样品,并如上所述来测量。从总共20个测量值的算术平均值计算体积分数。评价结果在表6-1和6-2中记载为域的"体积分数"。

[3-15]源于域的凸部的测量

以与[3-13]在导电性构件的外表面上提供凸部的相邻域的凸部之间的表面间距离Dms的测量中相同的方式获得测量切片。当将导电层的长度方向上的长度定义为L时,导电层的切出位置为3个位置,即,长度方向上的中央,以及从导电层的两端朝向中央的L/4处。

在如上所述获得的包括导电性构件表面的切片中导电性构件的表面使用SPM(MFP-3D-Origin,Oxford Instruments K.K.制)在以下给定的条件下测量。通过上述测量来测量电阻值分布和形状轮廓。

测量模式:AM-FM模式

探针:OMCL-AC160TS(商品名;Olympus Corp.制)

共振频率:251.825至261.08kHz

弹簧常数:23.59至25.18N/m

扫描速度:0.8至1.5Hz

扫描尺寸:10μm、5μm和3μm

目标振幅:3V和4V

设定点(Set point):全部为2V

随后,确认通过上述测量获得的表面形状轮廓中的凸部为源自于具有比电阻值分布中的周围更高的导电性的域。由该轮廓进一步计算出凸形状的高度。

该计算方法涉及通过得到在源自于域的形状轮廓的算术平均值和与其相邻的基体的形状轮廓的算术平均值之间的差来确定高度。算术平均值由在从3个位置切出的每一个切片中测量的随机选择的20个凸部的值计算出。进一步计算出总共60个凸部的高度的算术平均值。评价结果在表6-1和表6-2中记载为凸部的"高度"。

(4.图像评价)

[4-1]充电能力的评价

导电性构件A1通过以下给出的评价来确认具有抑制放电遗漏的功能。

首先,提供电子照相激光打印机(商品名:LaserJET Enterprise M553dn,HPDevelopment Company,L.P.制)作为电子照相设备。接下来,为了适应测量环境的目的,将导电性构件A1、电子照相设备和处理盒在23℃和50%RH的环境中放置48小时。

对于在高速处理中的评价,改造激光打印机,使得每单位时间要输出的纸张数为每分钟75张A4尺寸的纸,这比原始的要输出的纸张数大。在这方面,记录介质的输出速度设置为370mm/sec,图像分辨率设置为1200dpi。从激光打印机中除去预曝光设备。

改造处理盒,并在其中安装表面电位探针(主体:型号347,探针:型号3800S-2,TREK,Inc.制),以便允许测量在充电工序之后的转鼓表面电位。

将放置在上述环境中的导电性构件A1作为充电辊装载在处理盒中,然后将处理盒安装至激光打印机。

在与上述相同的环境中,从外部电源(Trek 615,日本TREK制)将-1000V电压施加至导电性构件A1,并且在输出实白图像和实黑图像时测量感光鼓的表面电位。然后,计算在实黑图像的输出和实白图像的输出之间充电工序之后的感光鼓的表面电位差作为导电性构件A1的充电能力。评价结果在表6-1和表6-2中记载为“黑白之间的电位差”。

[4-2]重影图像评价

导电性构件A1通过以下方法确认为具有在高速处理中针对带电前的感光鼓的不均一表面电位能够引起均匀放电的效果。

使用在上述"充电能力的评价"中使用的激光打印机形成评价图像。以与上述"充电能力的评价"中相同的方式,为了适应测量环境的目的,将导电性构件A1、激光打印机和处理盒在23℃和50%RH的环境中放置48小时,并在与上述相同的环境中进行评价图像形成。

评价图像在图像的上部具有字母"E",并且从图像的中央到下部具有半色调图案。

具体地,在图像中,在图像的上端的10cm处打印4点大小的字母"E",使得覆盖率为A4尺寸纸张的4面积%。结果,在转印工序之后,即在充电工序之前,感光鼓的表面电位可以在感光鼓的大约一圈的区域中沿着与最初的字母"E"相对应的表面电位形成不均一。图15示出评价图像的说明图。

将半色调(在与感光鼓的旋转方向垂直的方向上绘制宽度为1点且间隔为2点的横线)图像输出到低于10cm部分的部分处。根据本公开的导电性构件的功能性可以依赖于在该半色调图像上是否在感光鼓的一圈之前出现字母"E"来判断。判断标准如下所述。结果记载于表6-1和表6-2中。

[半色调图像上字母"E"的评价]

等级A:即使通过显微镜观察,在半色调图像上也未发现源自字母"E"的图像不均一。

等级B:在半色调图像的一部分上目视未发现源自字母"E"的图像不均一,但是其在显微镜下观察到。

等级C:在半色调图像的一部分上目视发现字母"E"的图像。

等级D:在整个半色调图像中目视发现字母"E"的图像,或者由于其他图像缺陷而无法评价。

<实施例2至31>

除了将表5A-1至表5A-4中记载的材料和条件分别用作原料橡胶、电子导电剂、硫化剂、硫化促进剂和研磨条件之外,导电构件A2至A31以与实施例1中相同的方式生产。

表5A-1至表5A-4中记载的材料的细节记载在橡胶材料的表5B-1中、在电子导电剂的表5B-2中、在硫化剂和硫化促进剂的表5B-3中。

关于研磨条件,研磨条件1如实施例1所述,研磨条件2和3给出如下。

(研磨条件2)

除了精密研磨步骤中的侵入速度设定为0.5mm/sec之外,研磨条件2与研磨条件1相同。

(研磨条件3)

除了精密研磨步骤中的侵入速度设定为0.2mm/sec之外,研磨条件3与研磨条件1相同。所得的结果记载在表6-1和表6-2中。

实施例29中,将碳纤维增强的聚醚醚酮(商品名:rPEEK CF30,Teijin Ltd.制)使用能够形成与实施例1中的支承体相同形状的圆棒用的模具,在380℃的模具温度下成型。将获得的由导电性树脂制成的圆棒(总长度:252mm,外径:6mm)用作支承体。

实施例30中,由导电性树脂制成的圆棒以与实施例29中相同的方式形成。包括圆棒的外周的长度方向上的中央部但不包括11mm的两端部的230mm的范围使用辊涂机用以下粘合剂遍布整个外周涂覆。

粘合剂

将粘合剂(商品名:Metaloc N-33,Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制)用甲基异丁基酮稀释至25质量%。

在用粘合剂涂覆之后,通过在180℃下加热30分钟来烘烤粘合剂。实施例30中,将如此获得的具有底漆层的圆棒用作支承体。

实施例31中,将35质量份的酚醛树脂(商品名:PR-50716,Sumitomo BakeliteCo.,Ltd.制)和5质量份的六亚甲基四胺(商品名:Urotropine,Sumitomo Seika ChemicalsCo.,Ltd.制)用90℃的加热辊熔融捏合3分钟,然后取出,并粉碎成颗粒状。将获得的成型材料在175℃的模具温度下注射成型以形成圆棒。将铂沉积在所获得的由绝缘性树脂制成的圆棒的整个外表面上,并用作支承体。

对实施例2至31中获得的各充电构件,测量并评价与实施例1相同的项目。

[表5A-1]

DBP表示DBP吸收量,且其单位为(cm3/100g)。

关于表中的门尼粘度,原料橡胶的值是目录值,并且域用未硫化橡胶组合物的值是基于JIS K 6300-1:2013的门尼粘度ML(1+4),并且在将构成域用未硫化橡胶组合物的所有材料捏合的橡胶温度下测量。SP值的单位为(J/cm3)0.5。表5A-3也是一样。

[表5A-2]

DBP表示DBP吸收量,且其单位为(cm3/100g)。

关于表中的门尼粘度,原料橡胶的值是目录值,并且基体用未硫化橡胶组合物的值是基于JIS K 6300-1:2013的门尼粘度ML(1+4),并且在将构成基体用未硫化橡胶组合物的所有材料捏合的橡胶温度下测量。SP值的单位为(J/cm3)0.5。表5A-4也是一样。

[表5A-3]

Figure BDA0002428562450000561

[表5B-1]

表5B-1原料橡胶种类

Figure BDA0002428562450000581

[表5B-2]

表5B-2导电剂

Figure BDA0002428562450000582

[表5B-3]

表5B-3硫化剂和硫化促进剂

Figure BDA0002428562450000591

Figure BDA0002428562450000611

<实施例32>

除了导电性支承体的直径改变为5mm、并且导电性构件研磨之后的外径设定为10.0mm之外,导电性构件B1以与实施例1中相同的方式生产。

导电性构件B1用作转印构件以进行下述的评价。

提供电子照相用激光打印机(商品名:LaserJET M608dn,HP DevelopmentCompany,L.P.制)作为电子照相设备。

首先,为了适应测量环境的目的,将导电性构件B1和激光打印机在23℃和50%RH的环境中放置48小时。

然后,将导电性构件B1作为转印构件安装至激光打印机。

对于在高速处理中的评价,改造激光打印机,使得每单位时间要输出的纸张数为每分钟75张A4尺寸的纸,这比原始的要输出的纸张数大。在这方面,记录介质的输出速度设置为370mm/sec,图像分辨率设置为1200dpi。激光打印机在包括23℃和50%相对湿度的环境中放置48小时。

改造电子照相设备,以允许测量用作记录介质的A4尺寸纸的与将转印有显影剂的表面相对的反对侧的表面电位。使用与充电辊的实施例相同的表面电位计和表面电位测量用探针。

评价A4尺寸纸张的具有显影剂的位置和无显影剂的反对侧(与将会转印有显影剂的表面相对)之间的表面电位差,结果为5V。

(比较例)

<比较例1>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,以与实施例1中相同的方式,在通过对易切削钢的表面进行化学镀镍处理而提供的总长度为252mm且外径为6mm的圆棒上生产通过挤出和研磨用于形成导电性树脂层的导电性基层C1-A。随后,将导电性树脂层根据下面给出的方法进一步设立在导电性基层C1-A上,以生产导电性构件C1。导电性构件C1以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

首先,将甲基异丁基酮作为溶剂添加到己内酯改性的丙烯酸系多元醇溶液中,以将固成分含量调节至10质量%。相对于1000质量份(固成分含量:100质量份)的丙烯酸系多元醇溶液,使用以下在表7中记载的材料制备混合溶液。在这方面,封端HDI和封端IPDI的混合物满足官能团摩尔比"NCO/OH=1.0"。

[表7]

随后,将210g的混合溶液和200g的作为介质的平均粒径为0.8mm的玻璃珠在450mL玻璃瓶中混合,并使用油漆搅拌器分散机初步分散24小时,从而获得导电性树脂层形成用涂料。

将导电性基层C1-A以其长度方向作为垂直方向浸入导电性树脂层形成用涂料中,并通过浸渍法来涂布。浸涂的浸渍时间为9秒,上拉速度是初始速度为20mm/sec和最终速度为2mm/sec,其间速度随着时间线性变化。将获得的涂布产物在常温下在空气中干燥30分钟,随后在设定为90℃的热风循环干燥机中干燥1小时,进一步在设定为160℃的热风循环干燥机中干燥1小时,从而获得导电性构件C1。评价结果记载于表9中。

该比较例中,导电层由具有两层结构的弹性层构成,其中电子导电的树脂层配置在离子导电的弹性层的外周面上,并且构成为作为导电性构件产生单一导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

[表8-1]

Figure BDA0002428562450000641

<比较例2>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C2以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C2以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,导电层由电子导电的弹性层构成,并且构成为作为导电性构件产生单一导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例3>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C3以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C3以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,虽然具有域和基体,但是基体为离子导电的基层,并且最终构成为作为导电性构件产生单一导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例4>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C4以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C4以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,基体具有低的体积电阻率并且构成为作为导电性构件产生单一导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例5>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C5以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C5以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,虽然具有基体-域结构,但是基体具有低的体积电阻率,其无法限制电荷移动至域,使得电荷泄露至基体,导致放电的容易性降低。因而,在高频率区域中的阻抗增加,并且重影图像给予等级D。

<比较例6>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C6以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C6以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,虽然具有基体-域结构,但是域具有高的体积电阻率,同时基体具有低阻值,并且构成为作为导电性构件产生单一连续的导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例7>

除了使用表8-1和表8-2中记载的材料和条件之外,导电性构件C7以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C7以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,形成导电相和绝缘相的双连续结构来代替基体-域结构,具体地,构成为作为导电性构件产生单一连续的导电通路。因而,高频率区域中的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例8>

[1-1.未硫化橡胶组合物的制备]

使用表8-3中记载的量的材料,以与实施例1的[1-1.域形成用未硫化橡胶组合物的制备]中相同的方式制备未硫化橡胶组合物。

[表8-3]

表8-3未硫化橡胶组合物的原料

Figure BDA0002428562450000681

[1-2.域形成用未硫化橡胶组合物的制备]

将各材料以表8-4中记载的量在与实施例1的[1-4.导电层形成用未硫化橡胶组合物的制备]相同的条件下捏合,以制备域形成用未硫化橡胶组合物。

[表8-4]

表8-4域形成用未硫化橡胶组合物的原料

[1-3.域形成用硫化橡胶颗粒的制备]

将获得的域形成用未硫化橡胶组合物放置于厚度为2mm的模具中,并且使用热压机在10MPa的压力和160℃的温度下硫化30分钟。将橡胶片从模具中取出,并且冷却至室温,以获得厚度为2mm的域形成用橡胶组合物的硫化橡胶片。

将获得的域形成用橡胶组合物的硫化橡胶片通过浸渍于液氮中48小时来完全冻结,然后捶打以形成粗粉末。然后,使用碰撞板式超音速射流粉碎机(商品名:CPY+USF-TYPE,Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制)同时进行冷冻粉碎和分级处理,从而获得域形成用硫化橡胶颗粒。

[1-4.基体形成用未硫化橡胶组合物的制备]

使用表8-5中记载的量的材料,以与实施例1的[1-2.基体形成用未硫化橡胶组合物(MRC)的制备]中相同的方式制备基体形成用未硫化橡胶组合物。

[表8-5]

表8-5基体形成用未硫化橡胶组合物的原料

Figure BDA0002428562450000691

[1-5.未硫化橡胶组合物的制备]

使用表8-6中记载的量的材料,以与实施例1的[1-3.未硫化橡胶组合物的制备]中相同的方式制备未硫化橡胶组合物。

[表8-6]

表8-6橡胶组合物的原料

[1-6.导电层形成用橡胶组合物的制备]

使用表8-7中记载的量的材料,以与实施例1的[1-4.导电层形成用橡胶组合物的制备]中相同的方式制备导电层形成用橡胶组合物。

[表8-7]

表8-7导电层形成用橡胶组合物的原料

除了使用上述的导电层形成用橡胶组合物的原料之外,导电性构件C8以与实施例1中相同的方式来生产。导电性构件C8以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。

该比较例中,导电通路在导电性构件内不均匀地形成,因为分散了通过冷冻粉碎形成的具有大尺寸的各向异性的导电橡胶颗粒。这意味着域实质上具有大的厚度。结果,高频率下的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。

<比较例9>

[未硫化的聚环氧氯丙烷(hydrin)橡胶组合物的制备]

将各材料以表8-8中记载的量,在与实施例1的[1-1.域形成用未硫化橡胶组合物的制备]相同的条件下捏合,以制备未硫化的聚环氧氯丙烷橡胶组合物。

[表8-8]

表8-8未硫化的聚环氧氯丙烷橡胶组合物的原料

然后,将各材料以表8-9中记载的量,在与实施例1的导电层形成用橡胶组合物的制备中相同的条件下捏合,以制备导电层形成用聚环氧氯丙烷橡胶组合物。

[表8-9]

表8-9导电层形成用聚环氧氯丙烷橡胶组合物

接下来,以与实施例1中公开的相同方式,提供了导电层用未硫化橡胶组合物。

为了围绕芯轴的导电性表面形成以上提供的导电层用聚环氧氯丙烷橡胶组合物的层和未硫化橡胶组合物的层,使用如图17所示的两层挤出设备进行两层挤出。图17是两层挤出步骤的示意图。挤出机172包括两层十字头173。第二导电层可以使用两种未硫化橡胶通过两层十字头173而层叠在第一导电层上,以制备导电性构件176。通过沿由箭头所示方向旋转的芯轴进给辊174传送的导电性芯轴171从后面***到两层十字头173中。将中空圆筒形的两种未硫化橡胶层与芯轴171同时一体地挤出,从而获得围绕芯轴表面形成层叠的未硫化橡胶层的未硫化橡胶辊175。

比较例中,调节通过使用两层十字头的挤出成型,使得温度为100℃且挤出物的外径为10.0mm。接下来,将芯轴与聚环氧氯丙烷橡胶组合物和未硫化橡胶组合物一起挤出,并且获得聚环氧氯丙烷橡胶组合物的层和未硫化橡胶组合物的层依序层叠在芯轴的表面上的未硫化橡胶辊。

然后,将未硫化橡胶辊导入内部维持在160℃的温度下的热风硫化炉中,并且加热1小时以使聚环氧氯丙烷橡胶组合物的层和未硫化橡胶组合物的层硫化,从而获得橡胶辊,其中依序包括含有固化的聚环氧氯丙烷橡胶的层、即第一导电层,和具有基体-域结构的层、即第二导电层的层叠导电层形成在芯轴的导电性表面上。然后,层叠导电层的两个端部各自切掉10mm,以将其长度方向上的长度调节至232mm。

最后,层叠导电层的外表面用旋转磨石研磨,以获得具有冠形状的导电性辊C9,其中在各自从中央部朝向两个端部90mm位置处的直径各自为8.4mm,并且在中央部的直径为8.5mm。导电性辊C9以与实施例1中相同的方式测量并评价。结果记载于表9中。因为导电性辊C9在离子导电并具有中等电阻率的第一导电层上具有包含基体-域结构的第二导电层,所以高频率区域中的阻抗的斜率由第一导电层的特性支配,并且高频率下的阻抗的斜率为-1,并且重影图像给予等级D。这里,表9中,比较例9的导电性支承体的阻抗值,即2.50E+06,为在频率1.0×10-2Hz至1.0×101Hz下的阻抗,其在包括温度23℃和相对湿度50%的环境中通过将振幅为1V的交流电压施加至支承体的外表面与直接设置在第一导电层的与面向芯轴的表面相对的表面上的铂电极之间来测量,同时使频率在1.0×10-2Hz和1.0×107Hz之间变化。

Figure BDA0002428562450000741

尽管已经参考示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释,以便涵盖所有此类修改和等同的结构和功能。

64页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:导电性构件、处理盒、和电子照相图像形成设备

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!