本發(fā)明涉及用于電子照相設(shè)備的充電構(gòu)件、和電子照相設(shè)備。

背景技術(shù)：

作為用于如電子照相感光構(gòu)件等被充電體的接觸充電的充電構(gòu)件，日本專利申請?zhí)亻_No.2008-276024公開了一種充電構(gòu)件，其包括包含分散在粘結(jié)劑樹脂中的導(dǎo)電性碳顆粒的最外層。另外，日本專利申請?zhí)亻_No.2008-276024還公開了在表面上具有源自導(dǎo)電性碳顆粒的凸部的充電構(gòu)件作為優(yōu)選實施方案。

日本專利申請?zhí)亻_No.H11-174784公開了其中充電構(gòu)件以與感光構(gòu)件不同的圓周速度驅(qū)動的充電設(shè)備，作為能夠防止污染物附著至充電輥的表面的充電設(shè)備。

本發(fā)明的發(fā)明人采用了在日本專利申請?zhí)亻_No.H11-174784中公開的充電設(shè)備中的在表面上具有源自如導(dǎo)電性碳顆粒等導(dǎo)電性顆粒的凸部的充電構(gòu)件，并且已發(fā)現(xiàn)在某些情況下感光構(gòu)件不能穩(wěn)定地帶電。這應(yīng)該是因為充電構(gòu)件的主要與感光構(gòu)件接觸的凸部源自導(dǎo)電性顆粒，由此當(dāng)感光構(gòu)件和充電構(gòu)件以不同的圓周速度驅(qū)動時，在接觸部電荷從充電構(gòu)件注入感光構(gòu)件中。換言之，隨著電荷注入，感光構(gòu)件的表面電位不能以恒定的值收斂(converge)，且旋轉(zhuǎn)的感光構(gòu)件與充電輥的每次摩擦都使感光構(gòu)件的表面電位提高。這應(yīng)該是感光構(gòu)件的電位不穩(wěn)定的原因。

同時，本發(fā)明的發(fā)明人的研究表明，在表面上具有源自如樹脂顆粒等絕緣顆粒的凸部的充電構(gòu)件不太可能導(dǎo)致這種如上所述的由于電荷注入引起的感光構(gòu)件的電位不穩(wěn)定的問題。然而，本發(fā)明的發(fā)明人明白，在表面上具有源自絕緣顆粒的凸部的充電構(gòu)件難以應(yīng)對近年來電子照相圖像形成設(shè)備的處理的高速化。用于本說明書的術(shù)語“絕緣”是指“電絕緣”。

換言之，當(dāng)一旦從源自絕緣顆粒的凸部發(fā)生放電時，則不能再從相同的凸部發(fā)生放電直到所述凸部貯存電荷為止。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面的目的是提供一種充電構(gòu)件，其可以抑制電荷注入感光構(gòu)件中，即使當(dāng)用于具有高處理速度的電子照相圖像形成設(shè)備時也可以使感光構(gòu)件穩(wěn)定地帶電。

另外，本發(fā)明的另一方面的目的是提供能夠提供高品質(zhì)的電子照相圖像的電子照相設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種充電構(gòu)件，其包括導(dǎo)電性支承體和導(dǎo)電性表面層。導(dǎo)電性表面層包括在其外表面上的彼此獨立的凹部，并且

在各凹部中保持有絕緣顆粒，

絕緣顆粒在充電構(gòu)件的表面露出，并且在充電構(gòu)件的表面上形成凸部，

其中，當(dāng)各凹部和在各凹部中保持的絕緣顆粒正交投影在導(dǎo)電性支承體的表面上并且獲得正交投影圖像時，

在正交投影圖像中，存在其中將源自絕緣顆粒的投影圖像的外緣和源自各凹部的投影圖像的外緣隔開的部位，

各凹部的壁的一部分構(gòu)成充電構(gòu)件的表面的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子照相設(shè)備，其包括所述充電構(gòu)件和配置為與所述充電構(gòu)件接觸并且通過所述充電構(gòu)件可充電的被充電構(gòu)件。

參考附圖從以下示例性實施方案的描述中，本發(fā)明的進(jìn)一步特征將變得明顯。

附圖說明

圖1是示出充電構(gòu)件的表面形態(tài)的實例的圖(照片)。

圖2A是示出充電構(gòu)件的表面形狀的實例的示意圖。

圖2B是示出充電構(gòu)件的表面形狀的實例的示意圖。

圖2C是示出充電構(gòu)件的表面形狀的實例的示意圖。

圖2D是示出充電構(gòu)件的表面形狀的實例的示意圖。

圖3是示出充電輥的構(gòu)造實例的示意圖。

圖4A是十字頭擠出成型機的實例的示意構(gòu)造圖。

圖4B是十字頭擠出口附近的實例的示意圖。

圖5是包括充電構(gòu)件的電子照相設(shè)備的實例的示意構(gòu)造圖。

圖6A是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖6B是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖6C是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖6D是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖6E是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖6F是示出凹部的形狀的實例的示意圖。

圖7是用于說明間隙的重心位置相對于絕緣顆粒的重心位置的取向的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。

本發(fā)明的發(fā)明人由此進(jìn)行了研究，以提供可以抑制電荷注入被充電體中并且可以應(yīng)對處理的高速化的充電構(gòu)件，因此，完成了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面的充電構(gòu)件包括導(dǎo)電性支承體和導(dǎo)電性表面層。

表面層可以由導(dǎo)電性彈性材料形成。表面層的表面具有彼此獨立的凹部，并且表面層在各凹部中保持有絕緣顆粒。如本文所用的“凹部”不僅指作為最終制品的充電構(gòu)件中凹陷的部分，而且還指在包括由彈性顆粒占據(jù)的部分的表面層(典型地，導(dǎo)電性彈性材料的表面)中的凹陷。

各凹部中的絕緣顆粒在充電構(gòu)件的表面露出，并且形成凸部。換言之，絕緣顆粒不包埋在表面層的構(gòu)成材料(除絕緣顆粒以外)中，并且部分所述顆粒從表面層構(gòu)成材料(除絕緣顆粒以外)中突出。

當(dāng)各凹部和在各凹部中保持的絕緣顆粒正交投影在支承體的表面上，并且獲得正交投影圖像時，在所述正交投影圖像中，存在其中將源自各凹部的投影圖像的外緣與源自各絕緣顆粒的投影圖像的外緣隔開的部位，并且形成間隙。各凹部的壁的一部分構(gòu)成充電構(gòu)件的表面的一部分。換言之，各凹部的壁的至少一部分在表面露出而未覆蓋有絕緣顆粒。

本發(fā)明的發(fā)明人推測，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的充電構(gòu)件的凸部源自絕緣顆粒而充電構(gòu)件可以應(yīng)對處理的高速化的原因如下。

首先，圖1示出本發(fā)明的充電構(gòu)件的表面的實例。圖2A是沿相對于充電構(gòu)件表面的切線方向觀察到的投影圖(截面圖)，和圖2B是沿相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的投影圖。

充電構(gòu)件的表面是指與被充電體接觸或者接近的面。典型的充電構(gòu)件具有一定的表面粗糙度，并且用于限定相對于充電構(gòu)件表面的法線方向或切向方向的標(biāo)準(zhǔn)面是通過表面粗糙度的沿高度方向的平均線的面。作為用于形成表面層的材料的導(dǎo)電性橡膠組合物構(gòu)成凹部11。由此表面層的外表面具有彼此獨立的多個凹部。在各凹部11中，存在絕緣顆粒。在從相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的觀察點的投影圖像中，絕緣顆粒的外緣的至少一部分與其中存在絕緣顆粒的凹部的外緣的至少一部分以隔開的狀態(tài)存在。換言之，在該投影圖中，存在其中將源自絕緣顆粒的投影圖像的外緣和源自凹部的投影圖像的外緣隔開的部位。所述部位包括由絕緣顆粒的壁和凹部的壁包圍的間隙。絕緣顆粒形成凸部12。

圖2A是在沿相對于充電構(gòu)件表面的切線方向的視點的示意投影圖。在絕緣顆粒與包括在導(dǎo)電性凹部的外緣中并且不與絕緣顆粒的外緣接觸的部分之間發(fā)生放電，并且該放電引起絕緣顆粒的凸部的充電(charge-up)21。這增加了感光構(gòu)件與凸部之間的電位差，并引起強放電22。由此推測，甚至絕緣顆粒的凸部可以提供與具有相同高度的導(dǎo)電性凸部基本上相等的充電均勻性。這種作用需要源自絕緣顆粒的凸部與凹部之間的電位差和間隙。其中絕緣顆粒被導(dǎo)電性顆粒代替或者絕緣顆粒的整個外緣與凹部接觸的情況不能表現(xiàn)出該作用。

由絕緣顆粒構(gòu)成的凸部的充電在通過感光構(gòu)件與充電構(gòu)件之間的輥隙之前發(fā)生，并且當(dāng)感光構(gòu)件與充電構(gòu)件之間的距離變成能夠放電這樣的值時，發(fā)生放電。在通過輥隙時，在其上已經(jīng)發(fā)生充電并且已經(jīng)貯存電荷的凸部的電荷減少，由此在與感光構(gòu)件接觸時幾乎不發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。這很可能抑制可能在導(dǎo)電性顆粒的情況下發(fā)生的感光構(gòu)件的電位繼續(xù)增大的現(xiàn)象。

將參照截面圖2C說明用于獲得這種作用的充電構(gòu)件的表面形狀。相對于充電構(gòu)件表面的法線方向表示為高度。絕緣顆粒的平均粒徑優(yōu)選為6μm以上且30μm以下。當(dāng)平均粒徑為6μm以上時，可以容易地抑制通過由在感光構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)的放電不足而引起的下游側(cè)的間歇放電所引起的橫條紋狀圖像缺陷。當(dāng)平均粒徑為30μm以下時，可以容易地防止發(fā)生由于由調(diào)色劑、添加劑或紙灰附著至凸部的周圍引起的充電電位降低所導(dǎo)致的點狀圖像缺陷(稱為起霧)。

絕緣顆粒的凸部12的高度24高于表面形狀的高度的平均線23，并且優(yōu)選為比其高3μm以上。當(dāng)凸部較高時，可以容易地抑制通過由在感光構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)的放電不足而引起的下游側(cè)的間歇放電所引起的橫條紋狀圖像缺陷。

由絕緣顆粒的壁和凹部的壁包圍的間隙的深度25低于表面形狀的高度的平均線23，并且所述間隙的深度優(yōu)選為平均粒徑的1/3以上。

將源自凹部的投影圖像的外緣26定義為凹部的輪廓沿其與高度的平均線交叉的凹部的周圍。源自絕緣顆粒的投影圖像的外緣是指由正交投影圖像中的絕緣顆粒的輪廓形成的外緣。在本說明書中，術(shù)語“凹部的外緣”和“絕緣顆粒的外緣”分別是指“源自凹部的投影圖像的外緣和“源自絕緣顆粒的投影圖像的外緣”，除非另有說明。

將描述在從沿相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的視點的投影圖中其中將源自絕緣顆粒的投影圖像的外緣和源自凹部的投影圖像的外緣隔開的部位的距離(以下，有時稱為“間隙部距離”)。間隙部距離27定義為，在從沿相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的視點的表面上的投影圖中，由從絕緣顆粒的外緣的一個特定點沿法線方向引出的線和該線與凹部的外緣之間的交點形成的線段中的最長線段(圖2D)。間隙部距離27優(yōu)選為10μm以上且70μm以下。當(dāng)間隙部距離27為10μm以上且70μm以下時，在凸部和在凹部的外緣處存在的凹部的角部分之間發(fā)生放電，并且發(fā)生絕緣凸部的充電，從而增強間隙至感光構(gòu)件的局部電場。因此，發(fā)生強放電，并且容易實現(xiàn)充電均勻性。

當(dāng)間隙部距離27為100％時，間隙的深度相對于表面形狀的高度的平均線優(yōu)選為10％以上且50％以下。當(dāng)所述比例為10％以上時，容易實現(xiàn)充電均勻性。當(dāng)所述比例為50％以下時，在所述間隙的底部發(fā)生令人滿意的放電，并且這容易防止發(fā)生由間隙的底部與感光構(gòu)件之間的局部放電不足而引起的點狀圖像缺陷(稱為起霧)。

凹部可以具有包括半球狀、半橢圓球狀或不定形的任何形狀。凹部的形狀在圖6A至圖6F中示例。圖6A至圖6F是各自從沿相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的視點的投影圖。在圖6A至圖6F中，絕緣顆粒112用黑色圓圈表示。更優(yōu)選地，其中將絕緣顆粒112的外緣和凹部的外緣26隔開的部分的至少一部分位于與絕緣顆粒相距10μm的長短交替虛線和與絕緣顆粒相距70μm的一長兩短交替虛線之間。

在沿相對于充電構(gòu)件表面的法線方向的視點的投影圖中，由絕緣顆粒的外緣和凹部的外緣包圍的間隙的重心位置相對于絕緣顆粒的重心位置優(yōu)選沿充電構(gòu)件的長度方向(在充電輥的情況下，軸方向)取向。這是因為此類充電構(gòu)件更有效地防止沿長度方向產(chǎn)生橫條紋狀圖像缺陷?？梢杂稍趶难叵鄬τ诔潆姌?gòu)件表面的法線方向的視點的投影圖(圖7)中，在連接絕緣顆粒的重心和間隙的重心的方向71與充電構(gòu)件的長度方向72之間形成的銳角73的平均值來表示取向度。所述值在0°與90°之間，90°是指沿與長度方向正交的方向(在充電輥的情況下為旋轉(zhuǎn)方向)取向，45°是指無取向，和0°是指沿長度方向取向。當(dāng)該角度小于45°時，絕緣顆粒和間隙沿充電構(gòu)件的長度方向取向。該角度優(yōu)選為0°以上且20°以下。

凹部(具有絕緣顆粒的凹部)的數(shù)量不限于特定的值，并且例如在表面層的表面上100-μm見方中約為0.2個以上且10個以下?？梢源嬖跊]有絕緣顆粒的凹部和不存在于凹部中的絕緣顆粒。

以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。

<充電構(gòu)件>

圖3示出作為本發(fā)明的充電構(gòu)件的實例的充電輥的構(gòu)造圖。

充電輥30包括作為導(dǎo)電性支承體的芯軸31和形成在芯軸31上的表面層32。

將順序描述構(gòu)成充電構(gòu)件的各組件。

(絕緣顆粒)

在表面層上，露出絕緣顆粒。絕緣顆?？梢允蔷哂?0¹⁰Ωcm以上的體積電阻率的任何絕緣顆粒。絕緣顆粒的體積電阻率可以通過以下步驟來測定。將絕緣顆粒壓縮造粒，并且用粉末電阻率計(resistivity meter)(商品名：粉末電阻率測量系統(tǒng)MCP-PD51，由Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制造)測量所得粒料的體積電阻率。

對于造粒，將待測量的絕緣顆粒放置在粉末電阻率計的直徑為20mm的圓筒狀腔室中。設(shè)定裝載量使得以20kN壓縮顆粒從而得到厚度為3至5mm的粒料。在23℃/50％RH(相對濕度)的環(huán)境中在90V的施加電壓和4kN的負(fù)荷下進(jìn)行測量。

絕緣顆?？梢杂扇魏尾牧闲纬桑纠秊橛衫邕x自酚醛樹脂、硅酮樹脂、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氨酯、尼龍樹脂、聚乙烯、聚丙烯和丙烯酸系樹脂中的至少一種樹脂形成的樹脂顆粒，和由選自二氧化硅、氧化鋁和氧化鋯的至少一種無機物形成的無機顆粒。

表面粗糙度優(yōu)選為6μm以上且30μm以下的十點平均粗糙度Rz，其滿足對于絕緣顆粒和凹部的形狀的上述要求(平均粒徑為6至30μm，間隙部距離為10至70μm)。Rz依照J(rèn)IS B0601：1982。

當(dāng)十點平均粗糙度為6μm以上時，可以容易地抑制通過由源自表面粗糙度小的沿旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)的放電不足而引起的下游側(cè)的間歇放電所引起的橫條紋狀圖像缺陷。當(dāng)十點平均粗糙度為30μm以下時，可以容易地抑制由表面形狀的谷部與感光構(gòu)件之間的局部放電不足而引起的起霧。

絕緣顆粒的平均粒徑為通過以下步驟求得的“長度平均粒徑”。首先，在掃描電子顯微鏡(由JEOL Ltd.制造，商品名：JEOL LV5910)下觀察絕緣顆粒，并記錄圖像。使用圖像分析軟件(商品名：Image-Pro Plus，由Planetron制造)來分析所記錄的圖像。在分析時，基于在照相記錄時的微米條來校準(zhǔn)每單位長度的像素數(shù)。基于圖像上的像素數(shù)來測量從照片中隨機選擇的100個顆粒的單向直徑，并且計算算術(shù)平均粒徑，從而得到絕緣顆粒的平均粒徑。

關(guān)于絕緣顆粒的球形度，以下描述的形狀因子SF1的平均值優(yōu)選為100以上且160以下。這里，形狀因子SF1是根據(jù)等式(1)計算的指數(shù)，并且具有越接近100的形狀因子的顆粒越接近于球狀。即使當(dāng)具有160以下的平均形狀因子的絕緣顆粒在表面層上露出并與感光構(gòu)件直接接觸時，也可以防止感光構(gòu)件被磨耗或損壞。

絕緣顆粒的形狀因子SF1可以通過以下方法來測定。將以與粒徑測量相同的方式在掃描電子顯微鏡下記錄的圖像信息輸入至圖像分析裝置(由Nireco Corporation制造，商品名：Lusex3)中，并且根據(jù)等式(1)計算隨機選擇的100個顆粒圖像各自的SF1。平均值可以是計算值的算術(shù)平均。

SF1＝{(MXLNG)²/AREA}×(π/4)×(100) (1)

(其中，MXLNG是顆粒的絕對最大長度，和AREA是顆粒的投影面積)

在表面層的表面上露出的絕緣顆?？梢允莾煞N以上的絕緣顆粒的組合或者由樹脂的共聚物形成的絕緣顆粒。

(凹部)

作為導(dǎo)電性凹部的存在狀態(tài)，舉例通過在表面層的表面上形成的導(dǎo)電性彈性體組合物的一部分的凹陷形成的凹部。導(dǎo)電性彈性體組合物優(yōu)選具有10³Ωcm以上且10⁹Ωcm以下的體積電阻率，并且是通過適當(dāng)?shù)叵蛟蠌椥泽w中添加導(dǎo)電性材料和交聯(lián)劑等制備的彈性體組合物。

導(dǎo)電性彈性體組合物的體積電阻率可以通過4-端子4-探針法(4-terminal4-probe method)通過使用電阻率計(商品名：Loresta GP，由Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制造)來測定。為了制備樣品，將橡膠組合物放置在厚度為2mm的模具中，并在10MPa和160℃下交聯(lián)10分鐘，得到厚度為2mm的橡膠片。通過4-端子4-探針法測量橡膠片的體積電阻率。在23℃/50％RH(相對濕度)的環(huán)境下，通過使用ESP探針作為探針，在4.532的校正因子、90V的施加電壓和10N的負(fù)荷的條件下進(jìn)行測量。

作為導(dǎo)電性彈性體組合物，可以使用由橡膠或熱塑性彈性體等形成的、并通常用于充電構(gòu)件(所述充電構(gòu)件包括電子照相設(shè)備用的充電輥的導(dǎo)電性彈性層)的導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電性彈性體組合物。

作為橡膠，優(yōu)選使用含有聚氨酯橡膠、硅橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、聚降冰片烯橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠或表氯醇橡膠等的橡膠或橡膠組合物。

熱塑性彈性體并不限于特定的類型，并且可以優(yōu)選使用含有選自通用目的的苯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體、酰胺系彈性體、聚氨酯系彈性體和酯系彈性體等的一種以上的熱塑性彈性體的熱塑性彈性體或熱塑性彈性體組合物。

導(dǎo)電性彈性體組合物的導(dǎo)電機制大致分為離子導(dǎo)電機制和電子導(dǎo)電機制兩種。

具有離子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性彈性體組合物通常由通過表氯醇橡膠、氯丁橡膠和丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)為代表的極性彈性體和離子導(dǎo)電材料而構(gòu)成。離子導(dǎo)電材料是在極性彈性體中被電離從而得到具有高遷移率的離子的離子導(dǎo)電材料。然而，具有離子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性彈性體組合物的電阻在很大程度上取決于環(huán)境，并且可能由于離子移動以顯示導(dǎo)電性的機制而導(dǎo)致滲出或起霜(blooming)。

具有電子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性彈性體組合物典型地通過在彈性體中混合并分散如炭黑、碳纖維、石墨、金屬細(xì)粉末和金屬氧化物等導(dǎo)電性顆粒來制備。具有電子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性彈性體組合物具有以下優(yōu)勢：例如，與具有離子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性彈性體組合物相比，電阻較小程度地取決于溫度和濕度；不太可能發(fā)生滲出或起霜；和組合物廉價。

在充電構(gòu)件中，優(yōu)選使用具有電子導(dǎo)電機制的導(dǎo)電性橡膠組合物，因為當(dāng)感光構(gòu)件與充電構(gòu)件在電位和圓周速度方面不同時，此類組合物較低頻率地發(fā)生由在接觸點處的電荷轉(zhuǎn)移引起的使感光構(gòu)件帶電的現(xiàn)象。

導(dǎo)電性顆粒示例為：如科琴黑EC和乙炔黑等導(dǎo)電性碳的顆粒；例如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT和MT等橡膠用炭黑的顆粒；例如氧化錫、氧化鈦、氧化鋅、銅和銀等金屬和金屬氧化物的顆粒；進(jìn)行了氧化處理的彩色(墨)用碳顆粒；熱解碳顆粒；天然石墨顆粒；和人造石墨顆粒。導(dǎo)電性顆粒優(yōu)選不形成大的凸部，并且優(yōu)選使用平均粒徑為10nm至300nm的導(dǎo)電性顆粒。

可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定此類導(dǎo)電性顆粒的裝載量，使得導(dǎo)電性彈性層(表面層)根據(jù)原料彈性體、導(dǎo)電性顆粒和其它配合劑的類型而具有預(yù)期的電阻。例如，相對于100質(zhì)量份聚合物(原料彈性體)，裝載量可以是0.5質(zhì)量份以上且100質(zhì)量份以下，并且優(yōu)選2質(zhì)量份以上且60質(zhì)量份以下。

導(dǎo)電性彈性體組合物可以含有額外的導(dǎo)電性材料、填料、加工助劑、抗氧化劑、交聯(lián)助劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、交聯(lián)促進(jìn)助劑、交聯(lián)抑制劑、分散劑、及其它添加劑。

(表面層)

表面層是指由彈性材料構(gòu)成的表面層。表面層可以是多層。當(dāng)表面層為多層時，需要含有絕緣顆粒的層形成作為最外層。在導(dǎo)電性支承體和彈性層之間可以形成粘合層。

在本實施方案中，表面層優(yōu)選為單層。這是因為生產(chǎn)工藝得以簡化。在這種情況下，表面層優(yōu)選具有0.8mm以上且4.0mm以下、特別優(yōu)選1.2mm以上且3.0mm以下的厚度，以確保表面層與感光構(gòu)件之間的輥隙寬度。

作為包括在該實施方案的充電構(gòu)件中的特定表面的形成方法，為了使生產(chǎn)工藝簡化，直接使用通過十字頭擠出形成的彈性層的表面的方法是優(yōu)選的。

為了防止表面層具有非粘合性并抑制從表面層的內(nèi)側(cè)滲出或起霜等，可以進(jìn)行應(yīng)用紫外光或電子束的表面處理。

(導(dǎo)電性支承體)

導(dǎo)電性支承體可以是具有導(dǎo)電性、能夠支承表面層等、并能夠保持作為充電構(gòu)件典型地作為充電輥的強度的任何支承體。

<充電構(gòu)件的生產(chǎn)方法>

作為關(guān)于該實施方案的充電構(gòu)件的生產(chǎn)方法的實例，將從簡單的生產(chǎn)步驟的觀點描述有效的方法。換言之，描述通過擠出成形形成表面的生產(chǎn)方法，所述表面具有其中存在絕緣顆粒的凹部、具有由絕緣顆粒形成的凸部，并且其中凸部的外緣的至少一部分與凸部的至少一部分隔開以形成間隙。

所述生產(chǎn)方法包括以下兩個步驟，并且是在表面上形成其中使絕緣顆粒與導(dǎo)電性橡膠組合物之間的界面分離的間隙的充電輥的生產(chǎn)方法。

·未硫化橡膠組合物的制備步驟，所述未硫化橡膠組合物包括導(dǎo)電性橡膠組合物和平均粒徑為6μm以上且30μm以下的絕緣顆粒，并且具有控制為適當(dāng)值的斷裂伸長率。

·在以使擠出成形時獲得100％以下的卷取率(take-up ratio)(后述)的方式拉伸未硫化橡膠組合物的同時，將未硫化橡膠組合物和芯軸一體地進(jìn)行十字頭擠出成形的步驟。

首先，制備含有導(dǎo)電性橡膠組合物和絕緣顆粒并且將構(gòu)成表面層的未硫化橡膠組合物。

在未硫化橡膠組合物中，絕緣顆粒的含量相對于100質(zhì)量份的原料橡膠優(yōu)選為5質(zhì)量份以上且50質(zhì)量份以下。當(dāng)該含量為5質(zhì)量份以上時，表面層上可存在足夠量的絕緣顆粒，并且這能夠特別地降低與感光構(gòu)件的接觸面積。當(dāng)該含量為50質(zhì)量份以下時，絕緣顆粒的量不會過多，并且這能夠容易地防止表面層硬化。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，間隙部距離可以通過由未硫化橡膠的拉伸試驗測定的斷裂伸長率來控制。

斷裂伸長率按照J(rèn)IS K6254-1993通過使用拉伸試驗機(商品名：RTG-1225，由A&D制造)來測定。對于該測量，拉伸速度為500mm/min，斷裂點測量靈敏度是0.01N，標(biāo)距(gauge length)為20mm，樣品寬度為10mm，樣品厚度為2mm，測試溫度為25℃，和測量次數(shù)為兩次。

本發(fā)明人認(rèn)為，斷裂伸長率給出通過直徑為3μm以下的細(xì)裂紋(空隙)的產(chǎn)生而應(yīng)力松弛的指示。因此，當(dāng)細(xì)裂紋幫助應(yīng)力松弛時，當(dāng)應(yīng)力集中在界面處時不太可能產(chǎn)生通過絕緣顆粒與導(dǎo)電性橡膠組合物之間的界面的剝離形成的間隙。換言之，認(rèn)為間隙不太可能在具有小的斷裂伸長率的未硫化橡膠中形成。為了控制由細(xì)裂紋引起的應(yīng)力松弛，優(yōu)選混合具有小的增強性能的填料。碳酸鈣是特別優(yōu)選的，因為它可以通過改變添加量而將斷裂伸長率控制在寬的范圍內(nèi)。為了形成具有適當(dāng)尺寸的間隙，斷裂伸長率優(yōu)選為50％以上且80％以下。

通過剝離形成間隙也可以通過改變未硫化橡膠組合物的門尼粘度和絕緣顆粒與導(dǎo)電性橡膠組合物之間的極性差或粘合性來控制。具有越高的門尼粘度的原料橡膠可給予越大的間隙。

為了使用未硫化橡膠組合物并剝離絕緣顆粒與導(dǎo)電性橡膠組合物之間的界面以形成間隙，使用十字頭擠出成型機，并且使未硫化橡膠組合物拉伸成形。十字頭擠出成型機是這樣的擠出機：使得未硫化橡膠組合物和具有一定長度的芯軸同時進(jìn)給到擠出機，并且包括外周均勻地覆蓋有一定厚度的橡膠材料的芯軸的未硫化橡膠輥從十字頭的出口擠出。

圖4A是十字頭擠出成型機4的示意構(gòu)造圖。十字頭擠出成型機4是用于用未硫化橡膠組合物42均勻地覆蓋芯軸41的整個圓周，從而制造包括中心處的芯軸41的未硫化橡膠輥43的機器。

十字頭擠出成型機4配備有芯軸41和未硫化橡膠組合物42進(jìn)給到其中的十字頭44，用于將芯軸41進(jìn)給到十字頭44的輸送輥45，和用于將未硫化橡膠組合物42進(jìn)給到十字頭44的料筒46。

輸送輥45沿軸方向?qū)⒍鄠€芯軸41連續(xù)地進(jìn)給到十字頭44。料筒46在內(nèi)部配備有螺桿47，且螺桿47旋轉(zhuǎn)以將未硫化橡膠組合物42進(jìn)給到十字頭44中。

當(dāng)芯軸41進(jìn)給到十字頭44中時，整個圓周覆蓋有從料筒46進(jìn)給到十字頭中的未硫化橡膠組合物42。然后芯軸41從在十字頭44的出口處的模頭48送出作為具有覆蓋有未硫化橡膠組合物42的表面的未硫化橡膠輥43。

通過以獲得比十字頭的擠出口的間隙小的厚度的方式使未硫化橡膠組合物成形，或通過使未硫化橡膠拉伸成形，絕緣顆粒與導(dǎo)電性橡膠組合物之間的界面剝離以形成間隙。圖4B示出十字頭擠出口附近的示意圖。當(dāng)十字頭擠出口的模頭的內(nèi)徑為D、未硫化橡膠輥的外徑為d、和芯軸的外徑為d₀時，將對應(yīng)于“(未硫化橡膠組合物的厚度)/(擠出口的間隙)”的(d-d₀)/(D-d₀)定義為卷取率(％)。當(dāng)卷取率為100％時，擠出口的間隙等于未硫化橡膠組合物的厚度。卷取率越小表明在越大程度地拉伸組合物的同時成形，導(dǎo)致間隙越大。卷取率優(yōu)選為90％以下且80％以上，因為形成具有適當(dāng)尺寸的間隙。在典型的成形中，由于模頭膨脹，使得從擠出口排出的未硫化橡膠組合物收縮，得到100％以上的卷取率。

卷取率是通過改變芯軸41通過輸送輥45的芯軸進(jìn)給速度和來自料筒46的未硫化橡膠組合物的進(jìn)給速度的相對比例來控制。此時，未硫化橡膠組合物42從料筒46向十字頭44的進(jìn)給速度設(shè)定為恒定值。芯軸41的進(jìn)給速度和未硫化橡膠組合物42的進(jìn)給速度的比值決定了未硫化橡膠組合物42的壁厚度。

未硫化橡膠組合物成形為各芯軸41的沿長度方向的中央部的外徑(壁厚)比其端部的外徑大的所謂的冠形狀(crown shape)。因此，制得未硫化橡膠輥43。

當(dāng)需要交聯(lián)時，接著將未硫化橡膠輥加熱，從而得到硫化橡膠輥。熱處理方法的具體實例包括具有齒輪烘箱的鼓風(fēng)爐加熱，通過遠(yuǎn)紅外線照射加熱硫化，和用硫化機的蒸汽加熱。具體地，鼓風(fēng)爐加熱和遠(yuǎn)紅外加熱適合于連續(xù)生產(chǎn)，從而是優(yōu)選的。當(dāng)不需要交聯(lián)例如，因為熱塑性彈性體用于形成表面層時，將包括熱塑性彈性體的未硫化橡膠輥適當(dāng)?shù)乩鋮s，例如，可以代替硫化橡膠輥而直接使用。

在隨后的其它步驟中除去硫化橡膠輥各端部的硫化橡膠組合物，并且完成硫化橡膠輥。因此，完成的硫化橡膠輥的芯軸的各端部露出。

在夾緊芯軸的各端部的露出部分的電子照相設(shè)備的情況下，較大的負(fù)荷被施加至充電輥的各端部。在電子導(dǎo)電型導(dǎo)電性橡膠組合物的情況下，負(fù)荷導(dǎo)致劣化，從而提高各端部的電阻率，且可能引起橫條紋狀圖像缺陷。當(dāng)通過所述制造方法將充電輥制成冠形狀時，與輥的中央部相比，各端部的卷取率較小，并且在端部形成較大的間隙。因此，各端部的橫條紋狀圖像缺陷的抑制效果特別高。對于端部與中央部之間的間隙部距離的比例，端部的間隙部距離更優(yōu)選為1.1以上且1.3以下，其中中央部的間隙部距離為1。

表面層可以通過紫外線或電子束照射進(jìn)行表面處理。

其它生產(chǎn)方法包括以下方法，例如。

首先，制備包含發(fā)泡劑的未硫化橡膠組合物。使未硫化橡膠組合物進(jìn)行擠出成形，從而得到硫化橡膠輥。研磨硫化橡膠輥的表面以露出源自通過發(fā)泡形成的空隙的凹部。用具有比凹部的長直徑小的直徑的熱塑性絕緣顆粒涂覆凹部。然后在高于熱塑性絕緣顆粒的熔點的溫度下加熱橡膠輥，并且絕緣顆粒緊密接合。

與該方法相比，在通過其中組合物在控制斷裂伸長率或卷取率的同時被擠出的生產(chǎn)方法所得到的充電輥中，絕緣顆粒和間隙的重心位置沿充電輥的軸方向取向。因此，這種輥具有更高的抑制橫條紋狀圖像不均勻的效果，并且是優(yōu)選的。

隨后，將參照根據(jù)包括屬于本實施方案的充電構(gòu)件的電子照相設(shè)備的實例的構(gòu)造圖(圖5)來說明電子照相圖像形成過程。作為被充電構(gòu)件的電子照相感光構(gòu)件(感光構(gòu)件)51包括導(dǎo)電性支承體51b和形成在支承體51b上的感光層51a，并具有圓筒形狀。電子照相感光構(gòu)件圍繞軸51c在中心處沿圖中所示的順時針以預(yù)定的圓周速度驅(qū)動。待充電的構(gòu)件(感光構(gòu)件51)可以通過充電構(gòu)件(充電輥52)來充電。從除去充電構(gòu)件上的污染物的觀點，充電構(gòu)件優(yōu)選為能夠以相對于被充電構(gòu)件的圓周速度為1.05倍以上或0.95倍以下的充電構(gòu)件圓周速度來驅(qū)動。

將充電輥52配置為與感光構(gòu)件51接觸，并且使感光構(gòu)件51充電至預(yù)定電位。充電輥52包括芯軸52a和形成在芯軸52a上的表面層52b。芯軸52a的各端部通過圖中未示出的按壓單元(pressing unit)壓向電子照相感光構(gòu)件51，充電輥隨著感光構(gòu)件51旋轉(zhuǎn)，或以與感光構(gòu)件51不同的一定的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將預(yù)定的直流電壓從電源53通過摩擦電極(rubbing-friction electrode)53a施加至芯軸52a時，感光構(gòu)件51充電至預(yù)定電位。

在帶電的感光構(gòu)件51的周面上，通過隨后的曝光單元54形成對應(yīng)于目標(biāo)圖像信息的靜電潛像。靜電潛像通過隨后的顯影構(gòu)件55依次可視化為調(diào)色劑圖像。調(diào)色劑圖像依次轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印材料57上。轉(zhuǎn)印材料57以與感光構(gòu)件51的旋轉(zhuǎn)同步的方式從圖中未示出的供紙單元中取出，并在適當(dāng)?shù)臅r機輸送至感光構(gòu)件51與轉(zhuǎn)印單元56之間的轉(zhuǎn)印部。轉(zhuǎn)印單元56是轉(zhuǎn)印輥，并且進(jìn)行與來自轉(zhuǎn)印材料57的背面?zhèn)鹊恼{(diào)色劑相反極性的充電，將感光構(gòu)件51上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印材料57上。在其表面上轉(zhuǎn)印有調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印材料57與感光構(gòu)件51分離，并且輸送至圖中未示出的定影單元。然后使調(diào)色劑定影，并且轉(zhuǎn)印材料57作為圖像形成產(chǎn)品而輸出。從圖像轉(zhuǎn)印之后的感光構(gòu)件51的周面，通過以彈性刮板為代表的清潔構(gòu)件58來除去殘留在感光構(gòu)件51表面上的調(diào)色劑等。清潔之后感光構(gòu)件51的周面進(jìn)行電子照相圖像形成過程的下一個周期。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以提供一種充電構(gòu)件，其可以抑制電荷注入感光構(gòu)件中，且即使當(dāng)用于具有高處理速度的電子照相成像設(shè)備時也可以使感光構(gòu)件穩(wěn)定地充電。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，可以提供一種賦予高品質(zhì)的電子照相圖像的電子照相設(shè)備。

[實施例]

以下將參照實施例進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明，其并不旨在限制本發(fā)明。在以下的說明中，沒有特別指示的試劑等是商購可得的高純度產(chǎn)品，除非另有說明。在各實施例中，制造充電輥。

[實施例1]

(表面層用未硫化橡膠組合物的制備)

將表1中所示的材料混合，從而得到A-捏合的橡膠組合物。使用的混合機是6升加壓捏合機(pressure kneader)(商品名：TD6-15MDX，由Toshin Co.,Ltd.制造)。在70體積％的填充率和30rpm的葉片旋轉(zhuǎn)速度的條件下進(jìn)行混合16分鐘。

[表1]

接著，將上述A-捏合的橡膠與表2中所示的材料混合，從而得到未硫化橡膠組合物-1。使用的混合機是具有12英寸(0.30m)的輥直徑的開煉輥。在10rpm的前輥旋轉(zhuǎn)速度、8rpm的后輥旋轉(zhuǎn)速度和2mm的輥隙的條件下進(jìn)行混合。在左右方向總共進(jìn)行20次往復(fù)運動，然后將輥間隙調(diào)節(jié)為0.5mm，并將該混合物通過薄間隙10次。

[表2]

將未硫化橡膠組合物-1進(jìn)一步與作為絕緣顆粒的20質(zhì)量份球狀PMMA顆粒(商品名：GANZPEARL GM-0801，由Aica Kogyo Co.,Ltd.制造，以下有時稱為“顆粒No.3”)混合，從而得到含有顆粒No.3的未硫化橡膠組合物-1A。使用的混合機是具有12英寸(0.30m)的輥直徑的開煉輥。在8rpm的前輥旋轉(zhuǎn)速度、10rpm的后輥旋轉(zhuǎn)速度和2mm的輥隙的條件下進(jìn)行混合。在左右方向總共進(jìn)行20次往復(fù)運動，然后將輥間隙調(diào)節(jié)為0.5mm，并且將該混合物通過薄間隙10次。PMMA指聚甲基丙烯酸甲酯樹脂。

(斷裂伸長率的測量)

使用拉伸試驗機以測量未硫化橡膠片的斷裂伸長率。使用的未硫化橡膠片通過使表面層用未硫化橡膠組合物-1A在厚度為2mm的矩形模具中成形來制備。在80℃的溫度和10MPa的壓力條件下進(jìn)行所述成形。按照J(rèn)IS K-6251通過使用TENSILON萬能試驗機RTG-1225(商品名，由Orientec Co.,Ltd.制造)進(jìn)行測量。對于所述測量，將未硫化橡膠片切成具有1號啞鈴形狀的試驗片，且以500mm/min的拉伸速度在23℃/50％RH(相對濕度)的環(huán)境中進(jìn)行測量。所得斷裂伸長率為72％。

(橡膠組合物的體積電阻率的測量)

為了測量不包含未硫化橡膠組合物-1A中所含的球狀PMMA顆粒的橡膠組合物的體積電阻率，除了不添加球狀PMMA顆粒以外，以與上述相同的方式(表面層用未硫化橡膠組合物的制備)制備橡膠組合物。將橡膠組合物放置在厚度為2mm的模具中，并在10MPa和160℃下交聯(lián)10分鐘，得到厚度為2mm的橡膠片。橡膠片的體積電阻通過4-端子4-探針法來測量。用電阻率計(商品名：Loresta GP，由Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制造)在23℃/50％RH(相對濕度)的環(huán)境中在90V的施加電壓和10N的負(fù)荷條件下進(jìn)行測量。所得體積電阻率為2,500Ωcm。

(絕緣顆粒的粉末電阻率的測量)

顆粒No.3，即，球狀PMMA顆粒(商品名：GANZPEARL GM-0801，由Aica Kogyo Co.,Ltd.制造)的體積電阻率用粉末電阻率計(商品名：粉末電阻率測量系統(tǒng)MCP-PD51，由Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制造)來測量。在23℃/50％RH(相對濕度)的環(huán)境中在90V的施加電壓和4kN的負(fù)荷下進(jìn)行測量。體積電阻率為10¹⁰Ωcm以上，這表明絕緣性。在表3中，體積電阻率為10¹⁰Ωcm以上的顆粒被示為絕緣，并且體積電阻率為10³Ωcm以下的顆粒被示為導(dǎo)電，這也適用于以下實施例和比較例。

(硫化橡膠層的成形)

為了制備具有用于粘接硫化橡膠層的粘合層的芯軸，首先進(jìn)行以下操作。換言之，將導(dǎo)電性硫化粘合劑(商品名：METALOC U-20，由Toyokagaku Kenkyusho制造)施加至直徑為6mm且長度為252mm的導(dǎo)電性圓柱形芯軸(由鋼制成，具有鍍鎳表面)的沿軸方向的長度為222mm的中央部上，并且在80℃下干燥30分鐘。

通過使用十字頭擠出成型機使具有粘合層的芯軸覆蓋有表面層用未硫化橡膠組合物-1A，得到冠形狀的未硫化橡膠輥。在100℃的成形溫度和10rpm的螺桿旋轉(zhuǎn)速度下在改變芯軸的進(jìn)給速度的同時進(jìn)行成形。在未硫化橡膠輥的軸方向的平均卷取率設(shè)定在87％。十字頭擠出成型機具有8.9mm的模頭內(nèi)徑，和未硫化的橡膠輥沿軸方向的中央處具有8.6mm的外徑，并在各端部具有8.4mm的外徑。

隨后，將未硫化橡膠輥在電爐中在160℃的溫度下加熱40分鐘以使未硫化橡膠組合物層硫化，得到硫化橡膠層。切斷硫化橡膠層的各端部，從而得到沿軸方向232mm的長度。

(擠出后硫化橡膠層的電子束照射)

用電子束照射擠出之后獲得的硫化橡膠輥的表面，并且得到在彈性層(表面層)的表面上具有固化區(qū)域的充電輥。對于用電子束的照射，使用給出150kV的最大加速電壓和40mA的最大電子電流的電子束照射裝置(由Iwasaki Electric Co.,Ltd.制造)，并且在照射時填充氮氣。用電子束的照射在150kV的加速電壓、35mA的電流、1,323kGy的劑量、1m/min的處理速度和100ppm的氧濃度的條件下進(jìn)行。

(表面粗糙度的測量)

測量彈性層表面的十點平均粗糙度Rz。使用的測量設(shè)備是表面粗糙度測量裝置(商品名：SURFCORDER SE3400，由Kosaka Laboratory Ltd.制造)，以及所用的探針是具有2μm的尖端半徑的金剛石接觸式探針。測量按照J(rèn)IS B0601：1982以0.5mm/s的測量速度、0.8mm的截止頻率λc、0.8mm的標(biāo)準(zhǔn)長度和8.0mm的評價長度來進(jìn)行。對于充電輥的Rz值，在軸方向上的三個點×在圓周方向上的兩個點處，每個充電輥總共六個點處進(jìn)行測量，并且使用六個點的平均值。得到的Rz為15μm。

(絕緣顆粒的觀察)

在共焦顯微鏡(商品名：OPTELICS HYBRID，由Lasertec Corporation制造)下，觀察充電輥表面上的絕緣顆粒。觀察在50的物鏡放大倍率、1,024像素的像素數(shù)和0.1μm的高度分辨率的條件下進(jìn)行。絕緣顆粒以露出的狀態(tài)存在。

(間隙部距離的測量)

間隙部距離是指從相對于表面的法線方向的視點的表面的投影圖中，通過從絕緣顆粒的外緣沿法線方向繪制的直線、以及所述直線與凹部的外緣之間的交點形成的線段中的最長線段的長度。間隙部距離由以下步驟來測量。首先，通過使用共焦顯微鏡(商品名：OPTELICS HYBRID，由Lasertec Corporation制造)記錄充電輥表面的高度圖像。觀察在50的物鏡放大倍率、1,024像素的像素數(shù)和0.1μm的高度分辨率的條件下進(jìn)行，并通過將所記錄的圖像平面校正為二次曲面得到的值作為高度值。

接著，使用圖像處理軟件(商品名“Image-Pro Plus”：由Planetron制造)計算間隙部距離。首先，使用平均高度作為閾值，并且使高度圖像二值化。接著，通過計數(shù)/尺寸自動提取低于平均高度的對象。從與所述對象接觸的絕緣顆粒的外緣繪制法線，并測量在距凹部的外緣最長距離處的部分的距離。對于在低于提取的高度的平均值的部分處的對象，以減小面積的順序，在輥的軸方向的中央附近的100個點處和在距離硫化橡膠層的端部20mm附近的100個點處進(jìn)行這樣的操作，并提取平均值。將平均值定義為間隙部距離。當(dāng)該距離為10μm以上且70μm以下時，可以令人滿意地發(fā)揮本發(fā)明的有利效果。

所得間隙部距離為38μm。端部的間隙部距離與中央部的間隙部距離的比例為1.2。中央部的間隙部距離是在上述輥的軸方向上中央附近的100個對象的距離的平均值，和端部的間隙部距離為在距離硫化橡膠層的各端部20mm附近的100個對象的距離的平均值。

(絕緣顆粒的凸部的高度和間隙的深度與長直徑的比例的測定)

通過以下步驟測定絕緣顆粒的凸部高度和間隙深度與間隙部距離的比例。首先，通過使用共焦顯微鏡(商品名：OPTELICS HYBRID，由Lasertec Corporation制造)記錄充電輥表面的高度圖像。觀察在50的物鏡放大倍率、1,024像素的像素數(shù)和0.1μm的高度分辨率的條件下進(jìn)行，并通過將所記錄的圖像平面校正成二次曲面得到的值作為高度值。

從高度圖像中，提取絕緣顆粒的凸部周圍形成的間隙的周邊的橫截面輪廓，并且求得凸部的高度的平均線與頂部之間的距離。所述距離在100個點(100個凸部)處測量，并計算平均值作為凸部高度。以類似的方式，測定高度的平均線和間隙的底部之間的距離，并除以間隙部距離。該操作在100個點(100個凹部)處進(jìn)行，并且計算平均值作為間隙深度與間隙部距離的比例(百分比)。凸部高度為4μm。間隙深度與間隙部距離的比例為23％。

(由絕緣顆粒與凹部的隔開而形成的間隙的重心位置和絕緣顆粒的重心位置的取向的測定)

為了測定由絕緣顆粒與凹部的隔開而形成的間隙的重心位置和絕緣顆粒的重心位置的取向，在透射型電子顯微鏡(以下簡稱為“TEM”)下記錄圖像。作為TEM觀察用樣品，以沿著表面形狀的高度的平均面切斷凹部的方式來切割表面層，從而制備薄切片。所述薄切片通過超薄切片法制備。所使用的超薄切片機是低溫切片機(商品名“Leica EM FCS”，由Leica Microsystems制造)。切割溫度為-100℃。用于觀察樣品的TEM是由Hitachi High-Technologies Corporation制造的H-7100FA(商品名)。將加速電壓設(shè)定為100kV，和視野設(shè)定為明視野。以得到間隙(空隙)、絕緣顆粒和導(dǎo)電性橡膠組合物之間的對比度差異的方式記錄在TEM下觀察到的薄切片的圖像。如果需要的話，就間隙(空隙)、絕緣顆粒和導(dǎo)電性橡膠組合物而言，進(jìn)行圖像處理以使圖像三元化，并且使用所得到的圖像。

在圖像中，通過圖像處理軟件(商品名“Image-Pro Plus”：由Planetron制造)的計數(shù)/尺寸功能，測定凹部中的絕緣顆粒和間隙的重心的x坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。在100個點(100個凹部)處測量由連接兩個點的坐標(biāo)的方向和輥的軸方向形成的銳角，并且將其平均值定義為通過絕緣顆粒和凹部的隔開而形成的間隙的重心位置與絕緣顆粒的重心位置的取向角。所得取向角為0°。實施例1的充電輥的細(xì)節(jié)和含有顆粒No.3的未硫化橡膠組合物1A的斷裂拉伸強度示于表3-1中。

(評價1)評價

將所生產(chǎn)的充電輥安裝至通過改裝電子照相設(shè)備(商品名：LBP7200C，由Canon制造，用于在A4紙上縱向記錄)以得到200mm/秒的記錄介質(zhì)輸出速度而獲得的設(shè)備的黑色盒上。在15℃/10％RH(相對濕度)的環(huán)境下使用改裝的設(shè)備以輸出圖像。

對于圖像輸出條件，使用隨機打印在A4紙的圖像可形成區(qū)域的1面積％上的圖像。輸出圖像，然后將電子照相設(shè)備停止，10秒后，重新啟動圖像形成。重復(fù)該操作，以進(jìn)行30,000張圖像輸出的耐久試驗。30,000張耐久之后，評價用圖像的輸出條件如下：在一張紙上輸出半色調(diào)圖像(中間密度圖像，其中在與感光構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向垂直的方向上，以2個點的間隔繪制各自寬度為1個點的橫線)?；谝韵聵?biāo)準(zhǔn)，使用該圖像，就橫條紋狀圖像不均勻的有無而言，評價充電均勻性。通過觀察充電輥的軸方向的中央部附近處和距離硫化橡膠層的各端部20mm附近處的圖像來進(jìn)行評價。

A：沒有觀察到橫條紋狀圖像不均勻。

B：沒有觀察到橫條紋狀圖像不均勻，但圖像有輕微的粒狀結(jié)構(gòu)(granular texture)。

C：觀察到在實際使用中不會引起問題的程度的輕微的橫條紋狀圖像不均勻。

D：觀察到橫條紋狀圖像不均勻，并且圖像品質(zhì)受損。

E：觀察到橫條紋狀圖像不均勻，并且圖像品質(zhì)顯著受損。

在實施例1中，表面形狀是合適的，所述表面形狀包括凸部高度、間隙部距離、通過絕緣顆粒和凹部的隔開而形成的間隙的重心位置和絕緣顆粒的重心位置的取向、中央部和端部的間隙部距離的比例、以及Rz。因此，就橫條紋狀圖像不均勻的有無而言，充電均勻性評價為等級A，并保持高的圖像品質(zhì)。

(評價2)耐久試驗之前和之后的電位評價

在上述電子照相設(shè)備中，充電輥隨著感光構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。電子照相設(shè)備中的感光構(gòu)件和充電輥用能夠獨立地驅(qū)動感光構(gòu)件和充電輥的夾具進(jìn)行整合，并觀察耐久試驗之前和之后的電位變化。為了評價通過接觸的電荷轉(zhuǎn)移，在30℃/90％RH的環(huán)境中、500V的充電輥電位、200mm/秒的感光構(gòu)件旋轉(zhuǎn)速度和220mm/秒的充電輥旋轉(zhuǎn)速度下進(jìn)行評價。在耐久試驗之前和之后，感光構(gòu)件在所述條件下旋轉(zhuǎn)一次，然后測量充電輥的電位。計算所述差異作為耐久試驗之前和之后的電位差。實施例1的充電輥在耐久試驗之前和之后的電位差為28V。

(評價3)充電不足的評價3

用評價1中所用的電子照相設(shè)備，輸出評價用半色調(diào)圖像(中間濃度的圖像，其中在與感光構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)方向垂直的方向上，以2個點的間隔繪制各自寬度為1個點的橫線)作為第一圖像?；谝韵聵?biāo)準(zhǔn)，使用該圖像評價起霧。

A：沒有觀察到點狀圖像不均勻。

B：觀察到極其輕微的點狀圖像不均勻。

C：觀察到在實際使用中不引起問題的程度的輕微的點狀圖像不均勻。

D：在圖像的寬區(qū)域內(nèi)觀察到點狀圖像不均勻，并且圖像品質(zhì)顯著受損。

所述評價來評價從間隙的放電不足所造成的點狀圖像不均勻(稱為起霧)。

在實施例1中，表面形狀是適當(dāng)?shù)模霰砻嫘螤畎ㄩg隙部距離、間隙深度與間隙部距離的比例、以及Rz。因此，將點狀圖像不均勻評價為等級A，并保持高的圖像品質(zhì)。評價1至3的結(jié)果示于表5-1中。

[表3-1]

[表3-2]

*)以非常小的量使用，以與表面熔合從而形成凸部。

[實施例2至12，比較例1至3]

以與實施例1中含有顆粒No.3的未硫化橡膠組合物-1A相同的方式，根據(jù)如表3-1和表3-2中所示的配方制備含有顆粒的未硫化橡膠組合物。改變擠出成形時的卷取率。除了上述條件以外，以與實施例1中相同的方式生產(chǎn)和評價實施例2至12和比較例1至3的充電輥。在實施例12中，使用醇橡膠來代替NBR。在比較例2中，不添加絕緣顆粒。實施例2至12和比較例1至3的充電輥的細(xì)節(jié)和加工條件示于表3-1和表3-2中。評價結(jié)果示于表5-1和表5-2中。在實施例和比較例中使用的顆粒的材料和平均粒徑一起示于表6中。

[比較例4]

在以與實施例1相同的方式成形的硫化橡膠輥的表面上形成涂層以制備充電輥，并進(jìn)行與實施例1相同的測量和評價。通過以下步驟制備充電輥。

混合表4中所示的材料以制備混合液。

[表4]

多元醇是作為涂層用粘結(jié)劑的多元醇(商品名“PLACCEL DC2016”：由Daicel Chemical Industries,Ltd.制造)(70質(zhì)量％的固成分)。IPDI(異佛爾酮二異氰酸酯)是作為用作涂層用粘結(jié)劑的異氰酸酯單體添加的封端異氰酸酯IPDI(商品名“Vestanat B1370”：由Degussa-Huls制造)。HDI(六亞甲基二異氰酸酯)是作為用作涂層用粘結(jié)劑的異氰酸酯單體添加的封端異氰酸酯HDI(商品名“Duranate TPA-B80E”：由Asahi Kasei Corporation制造)。炭黑是導(dǎo)電性顆粒。

將混合液與具有0.8mm的平均粒徑的玻璃珠一起放入玻璃瓶中，并且通過使用油漆攪拌器分散機分散60小時，從而得到涂層用涂料1。通過浸漬法用涂層用涂料1涂覆以與實施例1相同的方式成形的硫化橡膠輥。隨后，將涂覆的輥在常溫下風(fēng)干30分鐘以上，然后在160℃下加熱1小時，從而得到比較例4的充電輥。涂層具有2μm的膜厚度。

比較例4的充電輥的細(xì)節(jié)和評價結(jié)果示于表3中。

[實施例13]

將實施例1中的未硫化橡膠組合物-1(NBR的量為100質(zhì)量份)與作為發(fā)泡劑的5質(zhì)量份碳酸氫鈉(商品名：Cellmic 266，由Sankyo Kasei制造)混合，得到含有發(fā)泡劑的未硫化橡膠組合物-2。使用的混合機是具有12英寸(0.30m)的輥直徑的開煉輥。該混合是在8rpm的前輥旋轉(zhuǎn)速度、10rpm的后輥旋轉(zhuǎn)速度和2mm的輥隙的條件下進(jìn)行。在左右方向總共進(jìn)行20次往復(fù)運動，然后將輥間隙調(diào)節(jié)為0.5mm，并且將該混合物通過薄間隙10次。

(硫化橡膠層的成形)

為了制備具有用于粘接硫化橡膠層的粘合層的芯軸，首先進(jìn)行以下操作。換言之，將導(dǎo)電性硫化粘合劑(商品名：METALOC U-20；由Toyokagaku Kenkyusho制造)施加至直徑為6mm且長度為252mm的導(dǎo)電性圓柱形芯軸(由鋼制成，具有鍍鎳表面)的沿軸方向的長度為222mm的中央部，并在80℃下干燥30分鐘。

通過使用十字頭擠出成型機使具有粘合層的芯軸覆蓋有表面層用未硫化橡膠組合物-2，得到非冠形狀的未硫化橡膠輥。在芯軸的進(jìn)給速度恒定的同時，在100℃的成形溫度和10rpm的螺桿旋轉(zhuǎn)速度下進(jìn)行成形。在未硫化橡膠輥的軸方向的平均卷取率設(shè)定為103％。十字頭擠出成型機具有9.0mm的模頭內(nèi)徑，且未硫化橡膠輥在軸方向上在中央處具有9.1mm的外徑，并且在各端部具有9.1mm的外徑。

以與實施例1中(硫化橡膠層的成形)相同的方式，隨后將未硫化橡膠輥在電爐中在160℃的溫度下加熱40分鐘以使未硫化橡膠組合物層硫化，得到硫化橡膠層。切斷硫化橡膠層的各端部，從而得到在軸方向上232mm的長度。接著，用切入式研磨系統(tǒng)的研磨機將硫化橡膠層的表面研磨成具有8.4mm的端部直徑和8.6mm的中央部直徑的冠形狀。因此，得到具有硫化橡膠層的硫化橡膠輥，所述硫化橡膠層的表面上形成源自通過發(fā)泡劑的發(fā)泡形成的空隙的凹部。

將球狀聚乙烯顆粒(商品名：Mipelon PM200，由Mitsui Chemicals，Inc制造)與水混合，以使絕緣顆粒的量相對于水為0.1質(zhì)量％，并且用超聲清洗機分散該混合物。在絕緣顆粒分散液中，浸漬硫化橡膠輥，然后以50mm/秒的速度拉起。將硫化橡膠輥風(fēng)干以蒸發(fā)水，并且用所述球狀樹脂顆粒涂覆硫化橡膠層。通過在電爐中在180℃的溫度下加熱15分鐘使球狀聚乙烯顆粒熔融，并且使球狀聚乙烯顆粒與硫化橡膠輥的表面融合。在將硫化橡膠輥的芯軸在兩端部夾持并以60rpm旋轉(zhuǎn)，接著將包封膜(wrapping film)(商品名：3M包封膜片#4000，由3M制造)壓向所述輥以使表面拋光，并除去結(jié)合至凹部以外的區(qū)域的球狀聚乙烯顆粒。結(jié)果，得到實施例13的充電輥。實施例13的充電輥的細(xì)節(jié)示于表3中。評價結(jié)果示于表5-2中。

在實施例1至13和比較例1至4中所使用的全部絕緣顆粒具有100以上且160以下的球形度(形狀因子SF1)。

如表5-1和表5-2所示，在屬于本發(fā)明的實施例1至13的充電構(gòu)件中，充電均勻性評價為等級A至C，耐久試驗之前和之后的電位差被抑制到50V以下，并且起霧評價為等級A至C。

在實施例1至13中，觀察到具有較高的凸部、適當(dāng)?shù)拈g隙部距離和絕緣顆粒與間隙的取向角接近0°的充電構(gòu)件更有可能抑制橫條紋。也觀察到，端部的間隙部距離與中央部的間隙部距離的比例較大且Rz較大的充電構(gòu)件更可能抑制橫條紋。還觀察到，具有較高的凸部、較大的Rz和凸部的較低導(dǎo)電性的充電構(gòu)件更可能使得在耐久試驗之前和之后的電位差小。實施例12的充電構(gòu)件包括離子導(dǎo)電性醇橡膠，因此，與NBR相比，很可能發(fā)生通過接觸的電荷轉(zhuǎn)移，且電位差為49V。在起霧評價中，觀察到具有較短的間隙部距離、間隙深度與間隙部距離的較小的比例、以及較小的Rz的充電構(gòu)件更不可能引起起霧。

相反，比較例1的充電構(gòu)件沒有間隙，因此，中央部的充電均勻性評價為等級C和端部的充電均勻性評價為等級D。比較例2的充電構(gòu)件不包括絕緣顆粒，從而Rz小，中央部和端部各自的充電均勻性評價為等級E，和耐久試驗之前和之后的電位差為87V。在比較例3的充電構(gòu)件中，使用了導(dǎo)電性顆粒，因此可能引起通過與感光構(gòu)件的接觸的電荷轉(zhuǎn)移，并且耐久試驗之前和之后的電位差為112V。在比較例4中，絕緣顆粒的表面覆蓋有導(dǎo)電性涂層，由此中央部和端部各自的充電均勻性評價為等級D，并且耐久試驗之前和之后的電位差為78V。認(rèn)為充電均勻性評價為等級D的原因是，凸部和凹部二者都是導(dǎo)電性的，因而不會發(fā)生通過凸部和凹部之間的放電的充電。另外，凸部具有導(dǎo)電性，由此耐久試驗之前和之后的電位差變高。

在評價3中的起霧評價的結(jié)果表明，在實施例1至13中還抑制了由調(diào)色劑等對凸部周圍的污染。

[表5-1]

[表5-2]

[表6]

雖然參考示例性實施方案已描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明并不局限于公開的示例性實施方案。權(quán)利要求書的范圍符合最寬泛的解釋以涵蓋所有此類改進(jìn)以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。