CN102203683B - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

充电构件、处理盒和电子照相设备 Download PDF

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Abstract

公开一种充电构件，充电构件即使长时间重复使用后也能够防止由于带电不良或附着物导致的图像被污损和即使在长期运行停止后也能够防止由于变形和由于变形导致的旋转速度的变化产生的C-永久变形图像。进一步公开对于电子照相设备优选的充电构件，电子照相设备如此设计以产生更高质量的图像、产生彩色图像和具有更长的使用寿命，充电构件对于直流电压施加型和借助接触充电使感光体带电是优选的，并且耐久性优异。充电构件包括导电性支承体和表面层。表面层包含粘结剂和分散于粘结剂中并且在其表面中具有凹部的树脂颗粒。在表面层上具有由树脂颗粒导致的凸部。各凸部具有由树脂颗粒的凹部导致的凹部。树脂颗粒用粘结剂覆盖。

Description

充电构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及充电构件、使用充电构件的处理盒和电子照相设备。
背景技术
作为用于接触充电的充电构件，日本专利申请特开2003-316112公开了一种充电构件，其中为了抑制感光构件的带电不均匀，在充电构件的表面中包含树脂颗粒以形成凹凸。
用于接触充电的充电构件的表面随着使用至归因于显影剂的物质例如调色剂、外部添加剂、纸粉等的附着而逐渐被污染。该趋势在如上所述的具有形成于其表面上的凹凸的充电构件中是特别显著的。当使用其中这些物质已经附着至其表面的充电构件用于形成电子照相图像时，由于归因于污染的带电不均匀导致在电子照相图像中，在一些情况下出现点状和条纹状缺陷。此类缺陷在半色调图像中特别明显地观察到。此外，所述缺陷特别易于出现在在仅将直流电压施加至充电构件从而使感光构件带电的方法中。
用于接触充电的充电构件通常接触感光构件。因此，当将电子照相设备以静止状态长时间放置时，将充电构件的特定部分与感光构件压接。结果，在一些情况下在压接部分中，出现不易于恢复的变形即所谓永久变形。下文中，此类变形称作“压缩永久变形”或“C永久变形”。当将具有C永久变形的充电构件用于形成电子照相图像时，在一些情况下在对应于发生C永久变形部分的电子照相图像中，出现条纹状不均匀。
发明内容
本发明旨在提供一种充电构件，所述充电构件能够抑制发生由于充电构件表面污染导致的电子照相图像中的缺陷，并且抑制发生由于C永久变形导致的电子照相图像中的不均匀。本发明还旨在提供一种能够稳定地提供具有高品质的电子照相图像的电子照相设备和处理盒。
根据本发明的充电构件是包括导电性支承体和表面层的充电构件，其中表面层包括树脂颗粒和其中分散树脂颗粒的粘结剂，在树脂颗粒表面上各自具有凹部；由树脂颗粒产生的凸部形成于表面层的表面上；凸部各自具有由树脂颗粒的凹部产生的凹部；和树脂颗粒的表面用粘结剂覆盖。
根据本发明的处理盒是一体地包括上述充电构件和与充电构件接触配置的感光构件的处理盒，并且可拆卸地安装至电子照相设备的主体。根据本发明的电子照相设备包括上述充电构件，和与充电构件接触配置的感光构件。
根据本发明，即使当长时间重复使用电子照相设备时，也能够抑制发生由于不良带电和附着物导致的图像中的污迹。另外，即使在电子照相设备在停止状态长时间放置后，也能够抑制发生由于C永久变形导致的图像中的条纹状不均匀。
附图说明
图1是说明作为根据本发明的充电构件的实例的包含在表面层中的树脂颗粒的示意图。
图2是说明作为根据本发明的充电构件的实例的表面层的截面。
图3是说明根据本发明的充电构件的实例的截面图。
图4是说明测量根据本发明的充电构件的电阻的测量设备的示意性构造图。
图5是说明根据本发明的电子照相设备的实例的示意性构造图。
图6是说明根据本发明的处理盒的实例的示意性构造图。
具体实施方式
图3说明根据本发明的充电构件的截面。充电构件包括导电性支承体1和覆盖导电性支承体1的外周面的表面层3。
[A表面层]
图2是表面层3的一部分的放大的截面图。所述表面层3包括树脂颗粒58和其中分散树脂颗粒的粘结剂31，在树脂颗粒58表面上各自具有凹部。树脂颗粒58用粘结剂31覆盖。此外，表面层3的表面具有由树脂颗粒58产生的凸部51。由树脂颗粒58的凹部55产生的凹部54形成于凸部51的顶上。
关于常规的充电构件，本发明人对附着物如调色剂沉积至其表面上的原因和由于C永久变形导致的电子照相图像中的不均匀发生的原因进行了研究。在研究过程期间，详细观察此类充电构件和感光构件的接触和旋转状态。结果，已经发现充电构件的表面在其中在充电构件和感光构件之间易于产生滑动的情况下可能变得被污染。认为这是因为滑动导致感光构件上的显影剂等被压碎并且牢固地附着在充电构件上。
接着，本发明人对使得感光构件上的显影剂等难以附着在充电构件上的对策进行研究。在研究过程期间，在在充电构件表面上形成凸部的树脂颗粒的表面上形成凹部，并且观察到包括用于表面层的该树脂颗粒的充电构件和感光构件之间的接触状态。结果，在充电构件表面上的凸部中不具有凹部的充电构件仅在凸部的顶点附近接触感光构件。另一方面，充电构件和感光构件之间的接触面积在在充电构件表面上具有凸部的充电构件中增加，所述凸部在其顶部各自具有凹部。因此，充电构件根据感光构件的旋转稳定化从而抑制滑动。此外，获得以下认识：使在充电构件和感光构件之间的接触部中的接触压力分散，从而有效地抑制在感光构件上的显影剂等被压碎并且附着至充电构件上。
在具有C永久变形的充电构件中，当具有C永久变形的部分接触感光构件时，充电构件的旋转速度改变。这样的旋转速度的改变导致感光构件中的带电不均匀。然而，发现即使在具有C永久变形的此类充电构件中，也能够在于充电构件表面上具有凸部的充电构件中抑制发生归因于C永久变形的图像中的条纹状不均匀，所述凸部在凸部的顶部各自具有凹部。认为这是因为充电构件和感光构件之间的接触面积增加，从而即使当C永久变形部分接触感光构件时，也抑制旋转速度的大的变化。此外，发现由于凸部在充电构件和感光构件之间的接触部中的压力通过接触面积的增加而被分散，能够使得涉及C永久变形的表面本身中的变形量更小。本发明是基于本发明人这样的认识。
表面层3所具有的形成于凸部51的顶部的凹部52可以具有开口直径54为不小于0.5μm至不大于5μm。当开口直径54不小于0.5μm时，可以增加充电构件和感光构件之间的接触面积，此外，可以将充电构件和感光构件之间的接触压力分散在接触面上。当开口直径不大于5μm时，可以抑制通过充电构件和感光构件之间的接触引起的树脂颗粒58的变形，树脂颗粒58在表面层3的表面上形成凸部51。此外，凹部52的开口的最大深度53优选为不小于0.5μm至不大于2μm。只要开口的最大深度53在与开口直径有关的此范围内，感光构件就能够接触凹部52的整个表面，从而增加当充电构件接触感光构件时的接触面积。因此，可以防止当充电构件接触感光构件时树脂颗粒的变形。由此，可以更确定地抑制由于C永久变形导致的图像中的条纹状不均匀的发生和由于表面污染导致的图像中的污迹的发生。
具有凸部51的形状(即，在凸部的顶部具有凹部52)的凸部相对于在表面层3的表面上形成的凸部的总数优选不小于80％。因此，可以增加充电构件和感光构件之间的接触面积，并且可以进一步抑制发生由于C永久变形图像或表面污染导致的缺陷图像。树脂颗粒58也用粘结剂树脂31覆盖，因此抑制树脂颗粒58从表面层3脱落。优选不小于50％的凹部55的表面积用粘结剂覆盖。
图1是分散在表面层3中的树脂颗粒58的截面图。树脂颗粒58的平均粒径优选为不小于1μm至不大于50μm，并且特别地，为不小于5μm至不大于35μm。当树脂颗粒的平均粒径不大于50μm时，即使在长期使用中，也能够抑制树脂颗粒从充电构件表面脱落。当树脂颗粒的平均粒径不小于1μm时，感光构件能够通过放电的产生而稳定地带电。为了生产具有这样的平均粒径的树脂颗粒，可以适当调整在生产时要添加的表面活性剂的量、要添加的分散稳定剂的量、搅拌速度等。树脂颗粒的平均粒径可以从通过使用Coulter Counter Multisizer等测量粉末状树脂颗粒获得的测量值得出。具体地，将0.1-5ml表面活性剂(烷基苯磺酸盐)添加至100-150ml电解质溶液，和将2-20mg试样(树脂颗粒)添加至该溶液。将悬浮的电解液样品借助超声分散器进行分散处理1-3分钟。按照树脂颗粒尺寸根据Coulter CounterMultisizer使用17μm或100μm的孔，参考体积测量粒径从0.3至64μm的分布。借助计算机处理确定在此条件下测量的质量平均粒径。
树脂颗粒58的凹部55可以具有平均为不小于0.2μm至不大于25μm的开口直径57，并且可以具有不小于0.2μm至不大于5μm的平均深度。树脂颗粒的凹部55优选具有树脂颗粒的开口直径57与树脂颗粒的直径56的比(下文中称作“开口比”)平均在不小于0.05至不大于0.5的范围内的开口。当所述开口比不小于0.05时，可以进一步分散通过充电构件和感光构件的接触施加至充电构件表面的压力。结果，可以更加确定地抑制发生由于表面污染导致的缺陷图像。此外，当所述开口比不大于0.5时，即使当充电构件长时间未驱动时，也能够抑制由充电构件和感光构件的接触引起的树脂颗粒58的变形，并且可以更确定地抑制发生由于C永久变形导致的缺陷图像。
树脂颗粒58的硬度可以为不小于1×10-5N至不大于1×10-4N。当树脂颗粒的硬度不小于1×10-5N时，即使当充电构件长时间未驱动时，也能够抑制由充电构件和感光构件的接触引起的树脂颗粒的变形，并且可以更确定地抑制发生由于C永久变形图像导致的缺陷图像。此外，当树脂颗粒的硬度不大于1×10-4N时，可以进一步分散通过充电构件和感光构件的接触施加至充电构件表面的压力。结果，可以更加确定地抑制发生由于表面污染导致的缺陷图像。
<表面层的形成方法>
表面层3的形成方法包括以下两种方法。
<<方法1>>
生产各自具有凹部55的树脂颗粒58。接下来，制备其中将树脂颗粒58分散在粘结剂中或粘结剂的原料中的涂布液。将涂布液施涂至导电性支承体或弹性层上，并且干燥和硬化，从而形成表面层3。
<<方法2>>
生产不具有凹部的球形树脂颗粒。制备其中将树脂颗粒分散在粘结剂中或粘结剂的原料中的涂布液。此时，将能够溶胀球形树脂颗粒的挥发性溶剂添加至涂布液中，从而在涂布液中溶胀球形树脂颗粒。将该涂布液施涂至导电性支承体或弹性层上。接着，将涂布液的涂层干燥和硬化。在此干燥和硬化过程中，调整涂层的干燥速度、涂层的硬化速度和溶剂从溶胀的球形树脂颗粒挥发的速度。由此，可以将球形树脂颗粒转换为树脂颗粒58，可以形成具有凸部51的表面层3。下文中，将给出这些方法的细节。
<<关于方法1>>
首先，给出用于方法1的树脂颗粒58的制备方法的描述。将形成树脂颗粒的单体或聚合性化合物、不溶于水并且不与单体或聚合性化合物反应的增塑剂以及当需要时的聚合引发剂、表面活性剂、分散稳定剂等添加至水性介质中并且在搅拌下混合，从而获得微细液滴分散其中的混合溶液。接着，将混合溶液加热同时在氮气气氛下搅拌混合溶液。混合凹部形成剂，并且聚合单体或聚合性化合物。
具体地，单体可以包括以下：丙烯酸烷基酯如丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯；不饱和酯如甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烯丙酯和马来酸二烯丙酯；不饱和烃类如苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯、丁二烯、二乙烯基苯、二乙烯萘和二乙烯基醚；丙烯腈，具有聚合性基团的有机硅氧烷，和具有聚合性基团的聚氨酯；以及具有不小于两个不饱和基团的羧酸酯，如二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯。
聚合性化合物包括异氰酸酯化合物和能够与异氰酸酯反应的胺的组合或者异氰酸酯化合物和能够与异氰酸酯反应的多元醇的组合。异氰酸酯化合物的具体实例包括以下：三亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯(phenylenediisocyanate)、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯和三苯甲烷二异氰酸酯；以及甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的加合物、二异氰酸二甲苯酯和三羟甲基丙烷的加合物等。能够与异氰酸酯化合物反应的胺的实例包括乙二胺、亚丙基二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺和六亚甲基二胺。能够与异氰酸酯化合物反应的多元醇的实例包括乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇和儿茶酚。
作为凹部形成剂，使用不溶于水、不与单体或聚合性化合物反应并且在常温下具有挥发性的这样的有机溶剂。凹部形成剂的实例包括烃类如戊烷、己烷、庚烷、癸烷、苧烯和乙醚。这些烃的添加量相对于100质量份单体可以在不小于1质量份至不大于30质量份的范围内。
具体地，分散稳定剂可以包括以下：明胶、甘油和聚乙烯醇；十二烷基苯磺酸，和壬基酚苯基醚二磺酸钾；以及硬脂酸铵、壬基苯基聚氧乙烯醚磺酸铵和辛基苯基聚氧乙烯醚硫酸铵。作为聚合引发剂，可以使用有机过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰和过氧化氢二异丙苯和过渡金属盐如硫酸铁、碳酸铁和碘化铜。
作为增塑剂，可以使用脂肪酸酯、液体石蜡、烯烃等。在树脂颗粒中形成的凹部的深度和开口直径可以通过适当调整增塑剂的添加量和增塑剂的材料来调整。增塑剂的添加量相对于100质量份单体可以在不小于0.1质量份至不大于3质量份的范围内。
当使用如上所述的凹部形成剂进行悬浮聚合或乳液聚合时，获得在壳中含有烃作为凹部形成剂的球形颗粒，所述壳包括由上述单体或聚合性化合物制成的树脂。当干燥球形颗粒时，包含的凹部形成剂通过壳挥发以致球形颗粒的内部变得中空。结果，球形颗粒被大气压压碎，从而获得具有凹部55的树脂颗粒58。树脂颗粒58的凹部的尺寸根据凹部形成剂的挥发性的差异而变化。因此，凹部55的开口直径和最大深度可以通过凹部形成剂的选择而调整。
将通过上述方法获得的树脂颗粒58与粘结剂和分散介质等混合，从而制备涂布液。接着，将该涂布液通过已知的方法如浸涂法和喷雾法施涂至导电性支承体或弹性层上，并且干燥，从而获得表面层3。
分散介质可以根据树脂颗粒的材料和粘结剂的硬化条件适当地选择。当树脂颗粒58由具有相对较高的极性的材料如丙烯酸树脂和聚氨酯树脂组成时，可以列举以下作为优选的分散介质：醇类(甲醇、乙醇、异丙醇等)；酮类(丙酮、甲乙酮、环己酮等)；酰胺类(N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等)；亚砜类(二甲亚砜等)；醚类(四氢呋喃、二噁烷、乙二醇单甲醚等)；和酯类(乙酸甲酯、乙酸乙酯等)。
在制备涂布液时的分散过程中，应该小心不将树脂颗粒58破碎。具体地，可以使得分散时间比在通常的分散条件下更低以致适当地为0.5-5小时。
此外，为了使凹部52位于在表面层3的表面上形成的凸部51的顶部，应当使树脂颗粒58存在于表面层中以致凹部55面向表面侧。为了使得树脂颗粒58以这种方式存在，在将涂布液的涂层干燥的过程中应当将涂层的干燥温度升高，或者应当降低涂布液的固成分。由此，增加涂布液的分散介质从涂层挥发的挥发速度，由此可以将树脂颗粒58的凹部55通过以高速挥发的分散介质的流动直接朝向表面侧。
作为表面层3的形成方法的具体实例，首先，将树脂颗粒58以外的要分散的组分如导电层细颗粒与粘结剂和直径为0.8mm的玻璃珠混合，并且借助油漆搅拌分散机在24小时-36小时内分散。接着，添加和分散树脂颗粒58。分散时间可以为1小时-3小时。随后，调节所得的混合物以致具有3-30mPa和更优选3-10mPa的粘度，从而制备涂布液。随后，通过浸涂法等，将涂布液的涂层形成于导电性支承体或弹性层上，从而具有1-50μm和更优选5-30μm的干燥层厚度。将该涂层在20-50℃的温度特别地为30-50℃的温度下干燥。表面层3可以通过此类方法形成。
<<关于方法2>>
方法2是以下方法：其中将不具有凹部的树脂颗粒分散在用于形成表面层的涂布液中，并且在干燥该涂布液的涂层的过程中，形成表面层3同时各球形树脂颗粒的部分凹陷，从而形成树脂颗粒58。
具体地，将溶胀球形树脂颗粒的溶剂添加至涂布液。将该涂布液的涂层通过浸涂法等形成于导电性支承体或弹性层上。将该涂层干燥，从而形成表面层。将热固性树脂用作涂布液中的粘结剂。此外，硬化温度和在涂布液中溶胀球形树脂颗粒的溶剂的气化温度之间的差异接近于约20℃。因此，溶剂可以在粘结剂完全硬化之前从溶胀的球形树脂颗粒气化。接着，部分球形树脂颗粒通过溶剂从溶胀的球形树脂颗粒气化而变形以致球形树脂颗粒变为树脂颗粒58。由于此时粘结剂并没有完全硬化，因此粘结剂采用树脂颗粒58的凹部55的形状。结果，形成具有特有的表面形状的表面层3。方法2能够比方法1更容易在凸部51的顶部形成凹部54。
在表面层中的上述树脂颗粒的含量相对于100质量份粘结剂优选不小于2质量份至不大于120质量份，更优选不小于5质量份至不大于100质量份，还更优选不小于5质量份至不大于50质量份。当树脂颗粒的含量不小于2质量份时，可以实现充电构件和感光构件的稳定接触。当树脂颗粒的含量不大于120质量份时，能够容易地控制表面粗糙度。
在上述方法1中使用的粘结剂可以包括，例如树脂、天然橡胶和合成橡胶。能够将树脂如热固性树脂和热塑性树脂用作所述树脂。特别地，从容易控制涂布液的粘度的观点，优选以下树脂：氟碳聚合物、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、缩丁醛树脂等。合成树脂包括乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸类橡胶和表氯醇橡胶等。可以将热固性树脂和橡胶用作用于上述方法2的粘结剂。
此外，为了容易形成凹部，作为在上述方法2中使用的球形树脂颗粒，使用其材料能够被溶剂溶胀的树脂颗粒。具体地，考虑到通过要使用的溶剂的溶胀程度，球形树脂颗粒可以从以下中适当地选择：聚酰胺树脂、有机硅树脂、氟碳聚合物、(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、萘树脂、呋喃树脂、二甲苯树脂、烯烃树脂和环氧树脂；树脂如这些的共聚物、改性产物或衍生物；乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、二乙烯基苯聚合物、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物和聚丙烯腈；苯乙烯-丁二烯共聚橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶和丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)；橡胶如氯丁橡胶(CR)和表氯醇橡胶等；聚烯烃热塑性弹性体、聚氨酯热塑性弹性体、聚苯乙烯热塑性弹性体、氟橡胶热塑性弹性体、聚酯热塑性弹性体和聚酰胺热塑性弹性体；以及热塑性弹性体如聚丁二烯热塑性弹性体、乙烯-乙酸乙烯酯热塑性弹性体、聚氯乙烯热塑性弹性体和氯化聚乙烯热塑性弹性体。在这些之中，优选丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和苯乙烯树脂，这是因为其易于形成凹部。
树脂颗粒58优选包含炭黑。当炭黑包括在树脂颗粒中时，即使将充电构件与要充电的感光构件长时间接触，仍能够抑制树脂颗粒变形。因此，能够更确定地抑制发生由于C永久变形导致的缺陷图像。在树脂颗粒中的炭黑的含量相对于制成树脂颗粒的树脂的总量可以为不小于5质量份至不大于20质量份。当在此范围内包括炭黑时，能够抑制树脂颗粒及其凹部变形并且还能够容易地控制树脂颗粒的硬度以致在期望的范围内。包含在树脂颗粒中的炭黑可以为HAF、FEF、ISAF、SAF、SRF、FT、EPC、MPC等。树脂颗粒58可以含有二氧化硅。当二氧化硅包含在树脂颗粒中时，可以改进粘结剂与形成表面层的树脂颗粒的亲和性。由此，即使当长时间不驱动充电构件时，也能够进一步抑制通过充电构件和感光构件的接触引起的树脂颗粒的变形以及树脂颗粒和粘结剂之间产生的偏差。结果，能够更确定地抑制发生由于C永久变形导致的缺陷图像。二氧化硅的含量相对于制成树脂颗粒的树脂的总量可以为不小于3质量份至不大于20质量份。当在此范围内包括二氧化硅时，树脂颗粒与粘结剂的亲和性增加，并且抑制树脂颗粒的硬度增加。作为包含在树脂颗粒中的二氧化硅，可以使用通过卤化硅化合物的气相氧化生成的干法二氧化硅或从气相二氧化硅、水玻璃等生产的湿法二氧化硅两者。二氧化硅优选地由一次粒径为约不大于0.5μm的细颗粒组成。
在表面层3中的上述树脂颗粒的含量相对于100质量份粘结剂优选不小于2质量份至不大于120质量份，更优选不小于5质量份至不大于100质量份，还更优选不小于5质量份至不大于50质量份。当树脂颗粒的含量不小于2质量份时，可以实现充电构件和感光构件的稳定接触。当树脂颗粒的含量不大于120质量份时，能够容易地控制表面粗糙度。表面层3能够具有在23℃/50％RH环境下不小于102Ωcm至不大于1016Ωcm的体积电阻率。当表面层具有这样的体积电阻率时，由于放电所述感光构件可以适当地带电。可以将通过以下测量方法获得的测量值用作体积电阻率。测量在23℃/50％RH环境下通过使用电阻测量设备“Hiresta-UP”(由Mitsubishi Chemical Corporation制造)并且将250V电压施加至要测量的样品30秒钟来进行。当表面层由多层组成时，从各层的材料组成物制备试样并且测量体积电阻率。当各层的材料组成物由固体如橡胶或树脂组成时，使用通过使用固体材料如此形成以致具有厚度为2mm的样品。当各层的材料组成物为涂布液时，使用通过将涂布液施涂至铝片上并且干燥和固化涂布液而获得的样品。
为了赋予表面层以预定的体积电阻率，除了树脂颗粒58以外表面层3优选包含导电性细颗粒。导电性细颗粒包括以下：金属如铝、钯、铁、铜和银的细颗粒；金属氧化物如氧化钛、氧化锡和氧化锌的细颗粒；以及炭黑如炉黑、热裂法炭黑、乙炔黑和科琴黑(ketjen black)的细颗粒。这些导电性细颗粒可以各自单独地或组合使用。此外，当使用炭黑时，更优选使用以由用炭黑覆盖的金属氧化物细颗粒组成的复合导电性细颗粒的形式的炭黑。由于炭黑形成多种结构，因此难以使得炭黑均匀地存在于粘结剂中。当炭黑以由用炭黑覆盖的金属氧化物组成的复合导电性细颗粒的形式使用时，可以将炭黑均匀地分散在粘结剂中。因此，可以更容易地控制体积电阻率。用于该目的的金属氧化物细颗粒包括金属氧化物和复合金属氧化物。具体地，作为金属氧化物，可以示例以下：氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钛(二氧化钛、一氧化钛等)、氧化铁、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆等。此外，作为复合金属氧化物，可以示例以下：钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡、锆酸钙等。更优选将金属氧化物细颗粒进行表面处理。关于表面处理，可以使用以下：有机硅化合物如烷氧基硅烷、氟代烷基硅烷和聚硅氧烷，各种偶联剂如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂，低聚物或高分子化合物。这些可以各自单独的或组合使用。为了易于控制表面层的体积电阻率，这些导电性细颗粒的平均粒径优选0.01μm-0.9μm并且更优选0.01μm-0.5μm。在表面层中的这些导电性颗粒的含量优选在其中可以将稍后描述的体积电阻率赋予充电构件的范围内。具体地，例如，所述范围相对于100质量份粘结剂可以为2质量份-80质量份和优选20质量份-60质量份。此外，表面层可以在其中不损害上述粘结剂和树脂颗粒的功能的范围内包含其它添加剂。作为添加剂，可以示例以下：例如，氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钛(二氧化钛、一氧化钛等)、氧化铁、二氧化硅、氧化铝、氧化镁和氧化锆等；钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡、锆酸钙、硫酸钡、二硫化钼、碳酸钙和碳酸镁；以及材料如白云石、滑石、高岭土、云母、氢氧化铝、氢氧化镁、沸石、硅灰石、硅藻土、玻璃珠、膨润土、蒙脱土、中空玻璃球、石墨、有机金属化合物和有机金属盐的颗粒。
表面层3的厚度可以根据树脂颗粒58的粒径选择，并且优选不小于1μm至不大于50μm。在此范围内的表面层的厚度是优选的，这是因为能够有效地形成由树脂颗粒产生的凸部和可以将树脂颗粒用粘结剂覆盖。将辊用尖锐的刀具切割，并且用光学显微镜观察截面，从而测量表面层的厚度。
[导电性支承体]
导电性支承体具有导电性，支承在表面上形成的表面层，并且产生要充电的构件如感光构件和表面层之间的放电。因此，导电性支承体用作用于将直流电压或其中直流电压和交流电压彼此叠加的电压施加至表面层的电极。导电性支承体的材料包括，例如，金属如铁、铜、不锈钢、铝和镍，以及这些的合金。
[充电构件]
根据本发明的充电构件必须仅具有上述导电性支承体和表面层，并且可以具有任何形状如辊状形状、板状形状等。充电构件可以具有功能层如在导电性支承体和表面层之间的弹性层。特别地，为了改进充电构件的耐久性，充电构件优选具有弹性层。
为了适当地使感光构件带电，优选根据本发明的充电构件通常具有在23℃和50％RH的环境中的电阻为不小于1×102Ω至不大于1×1010Ω。上述充电构件的微硬度优选不小于40°至不大于75°。表面层所具有的由树脂颗粒产生的凸部具有凹部，并且充电构件的微硬度不小于50°。由此，能够抑制通过充电构件和感光构件的接触引起的充电构件的过度变形。当充电构件的微硬度不大于60°时，可以显著增加表面层所具有的凹部和感光构件之间的接触面积。因此，能够抑制发生在旋转期间的滑动。可以将通过在23℃/55％环境中借助微硬度试验机MD-1型(由KOBUNSHI KEIKI CO.，LTD.制造)以峰值保持模式的测量获得的测量值用作微硬度。
在上述充电构件中，表面的十点平均粗糙度Rz(μm)优选为2≤Rz≤30，并且表面的平均凹凸间隔Sm(μm)优选为15≤Sm≤150。充电构件表面的十点平均粗糙度Rz(μm)更优选为3≤Rz≤150。充电构件表面的平均凹凸间隔Sm(μm)更优选为20≤Sm≤150。当充电构件表面的表面粗糙度Rz和平均凹凸间隔Sm分别在上述范围内时，能够抑制由于不良放电和污染导致的图像缺陷。可以将根据日本工业标准JIS B0601-1994测量的值用作表面的十点平均粗糙度Rz和平均凹凸间隔Sm。使用表面粗糙度测量仪器(商品名：SE-3500，由Kosaka Laboratory Ltd.制)进行测量。关于Rz，在充电构件表面上随机的六个位置处进行测量，并且可以采用平均值。关于Sm，从充电构件的表面随机选择六个位置，测量在10点处的凹凸间隔，并且可以采用平均值。
当上述充电构件具有辊状形状时，为了使充电构件与感光构件均匀接触，充电构件优选具有其中充电构件在沿充电构件的纵向的中央部分最厚并且沿纵向向两端变薄的所谓的凸起状。圆筒状充电构件通常以将充电构件压在支承体的两端处这样的状态与感光构件接触。按压压力(pressing pressure)在沿充电构件的纵向的中央部分较小并且沿纵向向两端变大。因此，在对应于中央部分的图像和对应于两端的图像之间出现浓度不均匀。所述凸起状能够抑制这样的浓度不均匀。关于凸起量，优选在中央部分的外径和在距离中央部分90mm的位置处的外径之间的差不小于30μm至不大于200μm。当所述差不小于30μm时，能够避免两端接触和中央部分不接触这样的状态。当所述差不大于200μm时，能够避免中央部分接触和两端不接触这样的状态。
如在图3中所示，充电构件的形状包括具有导电性支承体1和覆盖导电性支承体1的外周面的表面层3的辊状形状。当需要时，可以将弹性层设置在导电性支承体1和表面层3之间。此外，充电构件的形状不限于辊状形状，并且可以为板状形状或带状形状。
设置有充电构件的弹性层可以由弹性体如橡胶和热塑性弹性体制成。在这些之中，从确保充电构件和感光构件之间的充分的辊隙的观点，优选橡胶，并且更优选合成橡胶。在合成橡胶之中，列举极性橡胶作为优选的实例，这是因为其具有均匀的电阻。具体地，因为弹性覆盖层的电阻和硬度，优选NBR和表氯醇橡胶等。在温度为23℃和湿度为50％RH的环境中，弹性层的体积电阻率可以为不小于102Ωcm至不大于1010Ωcm。弹性层的体积电阻率可以通过适当添加导电剂如炭黑、导电性金属氧化物、碱金属盐和铵盐至粘结材料中来调整。当粘结材料是极性橡胶时，优选使用铵盐。为了调整硬度，除了导电性颗粒以外弹性层可以包含添加剂如软化油和增塑剂以及上述绝缘性颗粒。弹性层可以通过与导电性支承体和表面层之间的粘合剂粘附来设置。优选可以将导电性粘合剂用作粘合剂。
[电子照相图像形成设备]
图5说明包括根据本发明的充电辊5的电子照相设备的截面。电子照相感光构件4沿箭头的方向以预定圆周速度(处理速度)旋转。充电辊5以预定的按压压力接触电子照相感光构件4。充电辊5随着电子照相感光构件4的旋转而旋转。接着，电子照相感光构件4通过从电源19施加预定的直流电压至充电辊5而以预定电位充电。充电的电子照相感光构件4用根据图像信息调制的激光束11照射，从而形成静电潜像。静电潜像通过与电子照相感光构件4接触配置的显影辊6而显影。转印单元具有接触型转印辊8。调色剂图像从电子照相感光构件4转印至转印材料7如普通纸。清洁单元具有清洁刮板10和收集容器34。残留在电子照相感光构件4上的转印残留调色剂通过清洁刮板刮除，并且收集在收集容器34中。清洁刮板10和收集容器34可以通过借助显影单元收集转印残留调色剂而消除。定影单元9由加热辊等组成，从而将转印的调色剂图像定影至转印材料7上。根据本发明的电子照相设备优选这样构造以仅施加直流电压至充电构件，从而使电子照相感光构件带电。
[A处理盒]
图6说明处理盒的截面，在所述处理盒上将根据本发明的充电辊5和电子照相感光构件4以彼此接触的方式安装。处理盒如此构造以使得可拆卸地安装至电子照相设备的主体。示于图4的处理盒进一步包括显影辊6和清洁刮板10等。
[实施例]
根据本发明的充电构件将详细描述如下。
<合成例1>
[树脂颗粒1的生产]
将以下材料放置在4L的高压釜内并且混合，所述高压釜内部用氮气置换。
Figure BPA00001357784800181
将高压釜内部进一步充分地用氮气置换。接着，在搅拌混合物的同时使得混合物在120℃的温度下反应20小时。接着，在减压下除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯。然后，添加甲苯，从而获得具有非挥发性含量为90质量％的异氰酸酯预聚物合成产物。接着，将100g异氰酸酯预聚物合成产物和以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在3.0m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在1个半小时内升高至80℃(聚合起始温度)。
Figure BPA00001357784800182
接着，在大约60分钟内添加5g戊烷，并且随后将获得的溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。使用用直径为0.5μm的氧化锆珠填充的预研磨分散机(ready mill dispersingmachine)将获得的悬浮液在5m/秒的圆周速度下分散20小时。接着，提取内容物并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒1。
<合成例2>
[树脂颗粒2的生产]
在树脂颗粒1的生产中，将″ADEKA POLYETHER G-300″的量改变为190g，并且将″ADEKA POLYETHER P-1000″的量改变为590g。除此之外，以与树脂颗粒1的生产情况相同的方式进行所述过程，并且获得异氰酸酯预聚物合成产物。接下来，将100g获得的异氰酸酯预聚物合成产物和以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在2.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在1个半小时内升高至80℃(聚合起始温度)。
Figure BPA00001357784800191
接着，在大约60分钟内添加5g戊烷，并且随后将获得的溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒2。
<合成例3>
[树脂颗粒3的生产]
添加1000g水和25g十二烷基硫酸钠至20L的玻璃容器，与以下材料混合，并且在5m/秒下搅拌的同时加热至50℃。
Figure BPA00001357784800201
接着，添加10g 10％的异丙醇中的钛酸四丙酯(titaniumtetrapropoxide)并且搅拌1小时。随后，添加100g 10％的六亚乙基二胺水溶液，并且进行反应15小时。使用用直径为0.5μm的氧化锆珠填充的Visco Mill分散机，将获得的悬浮液在5m/秒的旋转速度下分散。将分散液通过离心分离机脱水并洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒3。
<合成例4>
[树脂颗粒4的生产]
将以下材料在其内部用氮气置换的2L的高压釜内混合。
Figure BPA00001357784800202
此外，充分进行使用氮气的上置置换(upwarddisplacement)，接着密封，并且在120℃下进行搅拌和混合20小时，从而进行反应。接着，在减压下除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯。然后，添加甲苯，从而获得具有非挥发性含量为90质量％的异氰酸酯预聚物合成产物。接着，将100g获得的异氰酸酯预聚物合成产物和以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在1.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。
  炭黑#75(由Asahi Carbon Co.，Ltd.制造)   10g
  二氧化硅粉末SS-50(由TOSOH CORPORATION制造)   3g
冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用纯水洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒4。
<合成例5>
[树脂颗粒5的生产]
在树脂颗粒1的生产中，将″ADEKA POLYETHER G-300″的量改变为150g，并且将″ADEKA POLYETHER P-1000″的量改变为790g。除此之外，以与树脂颗粒1的生产情况相同的方式进行所述过程，并且获得异氰酸酯预聚物合成产物。接下来，将100g上述异氰酸酯预聚物合成产物和以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在4.0m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在1个半小时内升高至80℃(聚合开始温度起始温度)。
  具有运动粘度为130mm2/秒的二甲基聚硅氧烷   1g
  炭黑#75(由Asahi Carbon Co.，Ltd.制造)   10g
  二氧化硅粉末SS-50(由TOSOH CORPORATION制造)   3g
接着，在大约60分钟内添加30g戊烷，并且随后将获得的溶液的温度在6小时内升高至100℃。将溶液在100℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得各自具有一个凹部的树脂颗粒5。
<合成例6>
[树脂颗粒6的生产]
将100g在合成例1中合成的异氰酸酯预聚物和以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在3.0m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在1个半小时内升高至80℃(聚合起始温度)。
  具有运动粘度为130mm2/秒的二甲基聚硅氧烷   1g
  炭黑#75(由Asahi Carbon Co.，Ltd.制造)   10g
接着，在大约60分钟内添加5g戊烷，并且随后将获得的溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得各自具有一个凹部的树脂颗粒6。
<合成例7>
[树脂颗粒7的生产]
将100g在合成例4中生产的异氰酸酯预聚物合成产物添加至包括碳酸镁的水中。在将溶液在1.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用纯水洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒7。
<合成例8>
[树脂颗粒8的生产]
将1000g水和25g十二烷基硫酸钠放置在20L的玻璃容器中，并且与以下材料混合，并且在5m/秒下搅拌的同时在50℃下加热。
Figure BPA00001357784800231
接着，添加10g 10％的异丙醇中的钛酸四丙酯溶液并且搅拌1小时。随后，添加100g 10％的六亚乙基二胺水溶液，并且进行反应15小时。使用用直径为0.5μm的氧化锆珠填充的ViscoMill分散机，将获得的悬浮液在5m/秒的旋转速度下分散20小时。将分散液通过离心分离机脱水。洗涤脱水产物并通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒8。
<合成例9>
[树脂颗粒9的生产]
在合成例8中，不混合“炭黑”并且将“六亚甲基二异氰酸酯的加合物”的量改变为5g。除此之外，以与合成例8的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒9。
<合成例10>
[树脂颗粒10的生产]
将以下材料添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在1.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在1个半小时内升高至80℃(聚合起始温度)。
Figure BPA00001357784800232
接着，在大约60分钟内添加15g戊烷，并且随后将获得的溶液的温度在6小时内升高至100℃。将溶液在100℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒10。
<合成例11>
[树脂颗粒11的生产]
在合成例10中，将添加至包括磷酸钙的水中的材料用以下材料代替。
  涉及合成例6的异氰酸酯预聚物合成产物   100g
  具有运动粘度为130mm2/秒的二甲基聚硅氧烷   2g
此外，戊烷的量为3g。作为反应条件，将获得的溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。除此之外，以与合成例10的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒11。
<合成例12>
[树脂颗粒12的生产]
在合成例11中，将异氰酸酯预聚物用根据合成例1的异氰酸酯预聚物代替。此外，将戊烷的量改变为5g。除此之外，以与合成例11的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒12。
<合成例13>
[树脂颗粒13的生产]
将以下材料放置在20L的玻璃容器内，并且通过氮气鼓泡来混合。
  聚乙烯醇   20g
  水   5000g
  乙二胺四乙酸钠   2g
在氮气气氛中，将以下材料添加至要悬浮的所得混合物中，并且保持在10℃下。
  丙烯酸十八酯   78g
  丙烯酸丁酯   84g
  乙二醇二甲基丙烯酸酯   2.3g
  苯乙烯   35g
  硬脂酸甘油酯   0.3g
将该混合物在3.5m/秒下搅拌的同时，将混合物的温度升高至100℃。接着，添加2g叔丁基过氧化氢和18g甲基庚烷，并且进行反应7小时。使用用直径为0.5μm的氧化锆珠填充的预研磨分散机，将获得的悬浮液在5m/秒的旋转速度下分散20小时。将分散液通过离心分离机脱水并洗涤，并通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒13。
<合成例14>
[树脂颗粒14的生产]
将100g根据合成例1的异氰酸酯预聚物合成产物添加至包括焦磷酸镁的水中。在将溶液在1.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时。随后，将溶液在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用纯水洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒14。
<合成例15>
[树脂颗粒15的生产]
在合成例13中，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.1g。此外，将搅拌速度改变为2.5m/秒，将反应温度改变为80℃，并且将甲基庚烷的量改变为20g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒15。
<合成例16>
[树脂颗粒16的生产]
在合成例12中，将二甲基聚硅氧烷的量改变为3g，将搅拌速度改变为2.5m/秒。此外，将戊烷的量改变为15g。除此之外，以与合成例12的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒16。
<合成例17>
[树脂颗粒17的生产]
在合成例13中，将84g“丙烯酸丁酯”用65g“丙烯酸乙酯”代替。此外，将硬脂酸甘油酯的量改变为0.1g。进一步，将甲基庚烷的量改变为8g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒17。
<合成例18>
[树脂颗粒18的生产]
在合成例13中，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.4g，将“硬脂酸甘油酯”的量改变为0.5g，和将“甲基庚烷”的量改变为30g。此外，将搅拌速度改变为4.0m/秒。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒18。
<合成例19>
[树脂颗粒19的生产]
在合成例14中，将反应温度改变为125℃。除此之外，以与合成例14的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒19。
<合成例20>
[树脂颗粒20的生产]
在合成例12中，将2g“二甲基聚硅氧烷”改变为3g“运动粘度为200mm2/秒的聚异戊二烯”。此外，将“戊烷”的量改变为10g。除此之外，以与合成例12的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒20。
<合成例21>
[树脂颗粒21的生产]
在合成例13中，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.6g，和将“甲基庚烷”的量改变为30g。此外，将搅拌速度改变为2.5m/秒，和将反应温度改变为60℃。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒21。
<合成例22>
[树脂颗粒22的生产]
在合成例13中，将84g“丙烯酸丁酯”用70g“丙烯酸丙酯”代替，和将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.6g。此外，将搅拌速度改变为4.0m/秒，将反应温度改变为80℃，和将“甲基庚烷”的量改变为30g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒22。
<合成例23>
[树脂颗粒23的生产]
将100g作为在树脂颗粒1的生产中的中间产物的异氰酸酯预聚物合成产物和3g运动粘度为200mm2/秒的聚异戊二烯添加至包括焦磷酸镁的水中。在将溶液在1.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度升高至80℃(聚合起始温度)。接着，在大约60分钟内添加15g戊烷，并且随后将获得溶液的温度在6小时内升高至110℃。将溶液在110℃下原样保持5小时，并且随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用乙醚洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒23。
<合成例24>
[树脂颗粒24的生产]
在合成例2中，将“运动粘度为200mm2/秒的聚异戊二烯”的量改变为4g，并且将搅拌速度改变为1.5m/秒。此外，将添加“戊烷”之后的反应温度改变为110℃。除此之外，以与合成例2的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒24。
<合成例25>
[树脂颗粒25的生产]
在合成例13中，将“苯乙烯”的量改变为15g，将搅拌速度改变为4.0m/秒，和将反应温度改变为60℃。此外，将18g“甲基庚烷”用25g“戊烷”代替。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒25。
<合成例26>
[树脂颗粒26的生产]
在合成例13中，将84g“丙烯酸丁酯”用70g“丙烯酸丙酯”代替。此外，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.6g，和将“硬脂酸甘油酯”的量改变为0.1g。此外，将搅拌速度改变为2.0m/秒，和将“甲基庚烷”的量改变为10g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒26。
<合成例27>
[树脂颗粒27的生产]
将100g合成例1中的异氰酸酯预聚物合成产物添加至包括磷酸钙的水中。在将溶液在2.5m/秒下搅拌的同时，将溶液的温度在6小时内升高至115℃。将溶液在115℃下原样保持5小时，和随后在大约6小时内冷却至30℃。冷却后，提取内容物，并通过离心分离机脱水，然后，用纯水洗涤，并且通过真空干燥机干燥，接着分级，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒27。
<合成例28>
[树脂颗粒28的生产]
在合成例16中，将搅拌速度改变为4.0m/秒。除此之外，以与合成例16的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒28。
<合成例29>
[树脂颗粒29的生产]
在合成例23中，将“聚异戊二烯”的量改变为4g。此外，将“戊烷”的量改变为25g。除此之外，以与合成例23的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒29。
<合成例30>
[树脂颗粒30的生产]
在合成例13中，将“丙烯酸丁酯”用“甲基丙烯酸乙酯”代替。将乙二醇二甲基丙烯酸酯的量改变为2.8g，将苯乙烯的量改变为40g，和将硬脂酸甘油酯的量改变为0.1g。此外，将搅拌速度改变为2.5m/秒，和将“甲基庚烷”的量改变为10g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒30。
<合成例31>
[树脂颗粒31的生产]
在合成例24中，将搅拌速度改变为3.0m/秒，和将“戊烷”的量改变为2g。除此之外，以与合成例24的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒31。
<合成例32>
[树脂颗粒32的生产]
在合成例24中，将搅拌速度改变为1.8m/秒，和将“戊烷”的量改变为10g。除此之外，以与合成例24的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒32。
<合成例33>
[树脂颗粒33的生产]
在合成例13中，将“丙烯酸丁酯”的量改变为70g，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.6g，和将“硬脂酸甘油酯”的量改变为0.1g。此外，将搅拌速度改变为4.5m/秒，和将反应温度改变为80℃。此外，使用10g辛烷代替18g“甲基庚烷”。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒33。
<合成例34>
[树脂颗粒34的生产]
在合成例13中，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为2.6g，和将“硬脂酸甘油酯”的量改变为0.5g。将搅拌速度改变为2.0m/秒，和将反应温度改变为30℃。此外，使用45g“庚烷”代替18g“甲基庚烷”。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒34。
<合成例35>
[树脂颗粒35的生产]
在合成例27中，将搅拌速度改变为3.0m/秒。除此之外，以与合成例27的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得具有一个凹部的树脂颗粒35。
<合成例36>
[树脂颗粒36的生产]
在合成例13中，将“丙烯酸十八酯”的量改变为40g，将“乙二醇二甲基丙烯酸酯”的量改变为15g，将“硬脂酸甘油酯”的量改变为0g，和将“甲基庚烷”的量改变为0g。除此之外，以与合成例13的情况相同的方式进行所述过程，从而由此获得不具有凹部的树脂颗粒36。
<合成例37>
[树脂颗粒37的生产]
在20L玻璃容器中，将15g具有皂化度为88％的聚乙烯醇分散入1500g水中，从而获得分散液。此外，制备其中将20g甲苯二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加合物(CORONATE L：由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.制造)溶解于15g甲苯中的液体。将该溶液和上述分散液混合并且分散，从而获得乳化液。将3L该乳化液放置在另一玻璃容器中，并且在70℃下加热，从而进行反应3小时。将该分散液通过离心分散机脱水并洗涤，并且通过真空干燥机干燥。将获得的颗粒分级，从而获得作为平均粒径为15μm的中空微胶囊的树脂颗粒37。
<合成例38>
[导电性颗粒的生产]
将140g甲基氢聚硅氧烷添加至7.0kg二氧化硅作为金属氧化物颗粒(平均粒径为15nm，体积电阻率为1.8×1012Ω·cm)同时运行轮碾机(edge-runner)。在线荷载为588N/cm(60kg/cm)和搅拌速度为22rpm的运行条件下进行混合和搅拌30分钟。接下来，在运行轮碾机的同时，在10分钟内添加7.0kg炭黑颗粒(粒径为28nm，体积电阻率为1.0×102Ω·cm，pH 6.5)。此外，在线荷载为588N/cm(60kg/cm)时进行混合和搅拌60分钟，并且添加炭黑以覆盖甲基氢聚硅氧烷。随后，使用干燥机在80℃下将产物干燥60分钟以致获得导电性复合颗粒。搅拌速度为22rpm。获得的导电性颗粒具有平均粒径为15nm和体积电阻率为2.3×102Ω·cm。
<合成例39>
[氧化钛颗粒的生产]
将1000g针状金红石型氧化钛颗粒(平均粒径为15nm，长度∶宽度＝3∶1，体积电阻率为5.2×1010Ω·cm)、作为表面处理剂的110g异丁基三甲氧基硅烷，和作为溶剂的3000g甲苯混合，从而制备浆液。将该浆液通过搅拌器混合30分钟。随后，将浆液供给至有效内容积为80％的用具有平均粒径为0.8mm的玻璃珠填充的Visco Mill，并且在35±5℃的温度下进行湿法破碎处理。使用捏合机，将甲苯借助真空蒸馏(浴温：110℃，产物温度：30-60℃，压力降低程度：大约100托)从通过湿法破碎处理获得的浆液中除去。然后，在120℃下进行采用表面处理剂的烘焙处理2小时。将如此进行烘焙处理的颗粒冷却至室温，并且借助销棒粉碎机粉碎。
<实施例1>
[弹性层的生产]
将直径为6mm和长度为252.5mm的不锈钢制芯轴用作导电性支承体。将热固性粘合剂(METALOC U-20：由Toyo KagakuKenkyusho Co.，Ltd.制造)施涂至芯轴上，并干燥。
接着，将以下材料通过调整在50℃下的密闭型混合机捏合10分钟，制备原料配混物。
Figure BPA00001357784800331
关于表氯醇橡胶三元聚合物，将1质量％硫磺(硫化剂)、1质量％硫化二苯并噻唑(DM)(硫化促进剂)和0.5质量％一硫化四甲基秋兰姆(TS)添加至该原料配混物。在双辊冷却至20℃的情况下，将获得的混合物捏合10分钟，并获得用于弹性层的配混物。将该用于弹性层的配混物通过挤出机挤出至涂覆有粘合剂的导电性支承体上，并且如此形成以致具有外径为大约9mm的辊状形状。接着，使用电炉在160℃下进行粘合剂的硫化和硬化1小时。切掉橡胶的两端以致橡胶长度为228mm。随后，将具有外径为8.5mm和凸起量(crown amount)(中央部的外径和距离中央部90mm的位置处的外径之间的差)为120μm的表面抛光并处理，从而生产弹性层。
[表面层的生产]
将质量比为1∶1的甲基异丁基酮和甲乙酮的混合溶剂添加至己内酯改性的丙烯酸多元醇溶液。调节该溶液以致固成分为8.5质量％，并制备丙烯酸多元醇液体。向丙烯酸多元醇液体中的100质量份固成分添加以下材料，从而制备混合溶液。
Figure BPA00001357784800341
*添加封端的HDI和封端的IPDI的混合物以使″NCO/OH＝1.0″
将420g上述混合溶液和作为介质的200g平均粒径为0.8mm的玻璃珠在450mL的玻璃瓶中混合。接着，使用油漆搅拌分散机进行第一分散24小时。分散之后，添加5.16质量份树脂颗粒1(相对于100重量份丙烯酸多元醇等于20质量份的量)。接着，进行第二分散30分钟，从而获得用于表面层形成的涂布液。将该用于表面层形成的涂布液通过浸涂施涂至获得的弹性层上一次，并且在常温下空气干燥不小于30分钟，用设定在90℃下的热风循环干燥机干燥1小时，并进一步用设定在160℃下的热风循环干燥机干燥1小时。进行调整以致浸涂时间为10秒钟，并且拉起速度初期为15mm/秒和最终为1mm/秒。在15mm/秒-1mm/秒之间，速度相对于时间线性变化。由此，在弹性层上形成表面层，并获得充电构件1。将该充电构件1放置于N/N(常温常湿：23℃/55％RH)环境中不小于24小时。随后，将充电构件进行以下评价。
[表面状态]
通过使用光学显微镜观察充电构件1的表面，确定由根据本发明树脂颗粒产生的表面层上的凸部的凹部的形状(开口直径、开口深度)、各自具有凹部的凸部的比例、和形成凸部的树脂颗粒的粒径、开口比和硬度。
表面层的凸部51所具有的凹部52的开口直径54和最大深度53通过以下方法计算。首先，对于沿充电构件的纵向随机选择的表面上的10个位置，通过使用激光束显微镜(商品名LSM5PASCAL；由Carl Zeiss制造)获得在视野(0.5mm×0.5mm)内的三维形状上的图像数据。使用获得的图像数据计算在视野内的一个凸部51的顶部形成的凹部52的最大投影面积。基于最大投影面积计算圆当量直径。将其定义为一个凹部52的开口直径。此外，计算接触凹部52底部的凹部52的最大凸部平面和接触凹部52的边缘的凹部52的最大凸部平面之间的距离。将其定义为一个凹部52的最大深度。在相同的视野内对于10个凸部51进行上述工作。将由此获得的100个凹部52的开口直径的算术平均值和100个凹部52的最大深度的算术平均值定义为一个充电构件的开口直径54和最大深度53。
关于在形成于表面层的表面上的凸部之中，在顶部各自具有凹部的凸部的数量的比例，从以上获得的三维形状上的数据随机选择120个由树脂颗粒58产生的凸部。接着，在那些凸部之中，计数其中形成由树脂颗粒58的凹部55产生的凹部52的凸部的数量。对于各个测量位置进行该工作，从而确定在总计1200个由树脂颗粒58产生的凸部中具有凹部52的凸部的数量。将其定义为在形成于一个充电构件的表面层的表面上的凸部之中，在顶部处各自具有凹部的凸部数量的比例。
通过以下方法计算在表面层中的树脂颗粒58的凹部55的开口比。借助聚焦离子束″FB-2000C″(由Hitachi，Ltd.制造)将沿充电构件的纵向随机选择的表面上的10个位置在500μm内每隔20nm切割。拍摄截面图像。接着，将通过拍摄相同的树脂颗粒58获得的图像与截面图像结合，从而确定树脂颗粒58的立体图像。基于该立体图像，计算具有凹部55的树脂颗粒58的开口比。关于凹部55的开口直径，基于凹部55的最大投影面积计算圆当量直径并且定义为开口直径57。基于树脂颗粒58的最大投影面积计算圆当量直径并定义为粒径56。通过将获得的开口直径除以获得的粒径确定开口比。对于各自在相同位置处切割的10个树脂颗粒进行该工作。将由此获得的总计为100个树脂颗粒58的粒径的算术平均值和总计为100个树脂颗粒58的开口直径的算术平均值定义为在一个充电构件中的树脂颗粒的粒径和开口比。
关于树脂颗粒58的硬度，使用根据以下测量方法的测量值。作为测量设备，使用Nano Indenter(商品名；由MTS SystemsCorporation制造)。测量条件如下：用于压痕试验的头部：DCM，试验模式：CSN(连续刚度测量)，和压头：Berkovich型钻石压头。测量参数如下：
允许的漂移速度(Allowable Drift Rate)0.05nm/s；
频率目标(Frequency Target)45.0Hz；
谐波位移目标(Harmonic Displacement Target)1.0nm；
应变率目标(Strain Rate Target)0.05 1/S；和
深度限制(Depth Limit)2000nm。
关于特定的测量方法，首先，用刀片将一小片表面层(5mm长，5mm宽和3mm厚)从表面层中切出。用光学显微镜观察在这一小片中的树脂颗粒58(100倍放大倍率)。借助刀片将树脂颗粒58在接近其中心处切割，并观察树脂颗粒的截面。树脂颗粒的硬度是在截面中的硬度。其硬度已测量的树脂颗粒具有在平均粒径的90％-110％范围内的直径，所述平均粒径从基于树脂颗粒的截面积计算的圆当量直径得出。对于100个复合颗粒进行该测量，并且计算测量值的算术平均数。
[表面层的微硬度]
将微硬度试验仪MD-1型(由KOBUNSHI KEIKI Co.，Ltd.制造)用于微硬度的测量。在23℃/55％的环境中以峰保持模式进行测量。结果示于表3。
[表面层的厚度]
关于表面层的厚度，通过使用光学显微镜观察和测量在总计9个位置(对于沿圆周方向的3个位置各自沿轴向方向3个位置)处的表面层的截面，采用测量值的平均值。
[充电构件的表面粗糙度]
基于日本工业标准(JIS)B 0601-1994测量表面的10点平均粗糙度Rz和平均凹凸间隔Sm。使用表面粗糙度测量仪器(商品名：SE-3500，由Kosaka Laboratory Ltd.制造)进行测量。Rz由在充电构件表面上随机选择的6个位置处的Rz的算术平均值表示。此外，Sm是在充电构件表面上随机选择的6个位置处的Sm(凹凸的平均间隔)的算术平均值。在Rz和Sm的测量中，截止值为0.8mm，评价长度为8mm，和作为截止过滤器，使用高斯(Gaussian)过滤器。
[充电构件的电阻]
在电阻的测量中，如在图4中所示，将轴1通过轴承(未示出)支承在向其施加载荷的充电构件的两侧上。将充电构件平行于具有与感光构件相同曲率的柱状金属16配置并且与柱状金属16接触。将柱状金属16通过未示出的马达旋转。在旋转之后，旋转充电构件同时接触柱状金属。从电源17施加200V的直流电压，并且通过电流表23测量流入电阻15的电流，并且从测量值，计算充电构件的电阻。施加至充电构件的轴的各两侧的力为5N，金属柱的直径为30mm，和旋转的圆周速度为45mm/秒。
[图像评价]
对于获得的充电构件1进行污染附着促进试验。将充电构件1安装在通过改造激光打印机(商品名：LBP 5400，由Canon Inc.制造)以致具有处理速度为200mm/秒而获得的电子照相设备(下文中称作评价机1)上。随后，在常温常湿环境(25℃，50％RH)中在100张纸上连续输出实心黑色图像。接着，在一张纸上输出实心白色图像。重复该操作6次以致总计在600张纸上输出黑色实心图像。通过该工作，促使调色剂和外部添加剂附着至充电构件表面上。使用该充电构件1，进行如下的图像评价试验1和图像评价试验2。
[图像评价试验1]
在常温常湿环境(环境1：温度为23℃，湿度为50％RH)和低温低湿环境(环境2：温度为15℃，湿度为10％RH)中进行图像评价试验1。将评价机1用于在多张纸上连续打印具有打印浓度为2％的图像(由沿垂直于感光构件的旋转方向的方向每隔5个点的宽度为2个点的水平线组成的图像)。接着，在初始阶段、打印3000张后和打印6000张后，输出半色调图像(由沿垂直于感光构件的旋转方向的方向每隔2个点的宽度为1个点的水平线组成的图像)用于图像评价。根据以下标准通过目视观察评价获得的三张半色调图像：
A：既没有观察到由于带电不均匀导致的条纹状浓度不均匀(条纹状图像)也没有观察到点状浓度不均匀(点状图像)；
B：在某些情况下观察到极轻微的条纹状或点状浓度不均匀；
C：在某些情况下观察到条纹状或点状浓度不均匀；和
D：在许多位置总是观察到条纹状或点状浓度不均匀。
[图像评价试验2]
改造用于评价机的处理盒以通过在一侧为0.8kgf和在两侧总计为1.6kgf的弹簧具有按压压力。将充电构件1安装在该处理盒上，并将其分别放置于温度为30℃和湿度为80％RH的环境中1个月以及温度为40℃和湿度为95％的环境中1个月。接着，在温度为23℃和湿度为50％的环境中并且进一步在温度为15℃和湿度为10％的环境中，通过使用上述用于图像评价的评价机1，输出半色调图像(由沿垂直于感光构件的旋转方向的方向每隔2个点的宽度为1个点的水平线组成的图像)。
接着，在各自环境中，在3000张纸上连续打印具有打印浓度为2％的图像(由沿垂直于感光构件的旋转方向的方向每隔50个点的宽度为2个点的水平线组成的图像)。随后，输出半色调图像用于图像评价。根据以下标准对获得的图像评价由于C永久变形导致的缺陷图像。结果示于表中。
A：在图像中没有观察到由于C永久变形导致的条纹状不均匀。
B：在某些情况下在图像中观察到极轻微的由于C永久变形导致的条纹状不均匀。
C：在图像中可以观察到比等级B更浓的由于C永久变形导致的条纹状不均匀。
D：在图像中总是观察到由于C永久变形导致的浓的条纹状不均匀。
[实施例2-5]
树脂颗粒及其要添加至用于表面层形成的涂布液中的量、和进入涂布液中的浸渍时间如表1所示改变。除此之外，以与实施例1的情况相同的方式生产和评价充电构件2-5。
表1
Figure BPA00001357784800401
[实施例6-35，比较例1]
树脂颗粒及其量、和要添加至用于表面层形成的涂布液的导电性细颗粒、第一分散时间和浸渍时间如以下表2所示改变。除此之外，以与实施例1的情况相同的方式生产和评价充电构件6-36。
[比较例2]
将添加至用于表面层形成的涂布液的树脂颗粒1用树脂颗粒37代替，将浸渍时间改变为40秒。除此之外，以与实施例1的情况相同的方式形成表面层。接着，研磨表面层，从而生产具有由中空胶囊产生的凹部的充电构件37，并进行评价。将磨石(由TEIKEN Corporation制造；绿色碳化硅的研磨粒(JIS代号：GC)和粒径#80，等级C，结构20，和粘结剂V(玻璃化的))用于研磨。作为研磨方法，将该磨石安装至圆筒状研磨机。将表面层的表面研磨15μm，和研磨由树脂颗粒37产生的凸部并除去。研磨条件如下：从橡胶辊与磨石接触的时间点至完成的时间段：8秒，磨石的转速：2050rpm，橡胶辊的转速：350rpm。此外，使用其中磨石旋转方向与橡胶辊的旋转方向相同的向上切割(uppercut)方法。
表2
Figure BPA00001357784800411
以下表3-6示出根据上述实施例1-35和比较例1-2的充电构件的评价结果和图像评价的结果。
表3
Figure BPA00001357784800421
表3(续)
表4
Figure BPA00001357784800432
表4(续)
Figure BPA00001357784800441
表5
Figure BPA00001357784800451
表5(续)
Figure BPA00001357784800461
表6
表6(续)
Figure BPA00001357784800481
本申请要求2008年10月31日提交的日本专利申请2008-281601的权益，在此将其全文引入以作参考。

Claims (4)

1.一种充电构件，其包括导电性支承体和表面层，其中
所述表面层包括树脂颗粒和分散所述树脂颗粒的粘结剂，所述树脂颗粒各自在其表面上具有凹部，并且在所述表面层的表面上形成由所述树脂颗粒产生的凸部，和
所述凸部各自具有由所述树脂颗粒的凹部产生的凹部，并且所述树脂颗粒在表面上用所述粘结剂覆盖；
其中所述凸部所具有的所述凹部的开口直径为0.5μm-5μm，并且所述凸部所具有的所述凹部的深度为0.5μm-2μm。
2.根据权利要求1所述的充电构件，其中所述表面层的表面所具有的凸部总数的80%以上具有所述凹部。
3.一种处理盒，其包括根据权利要求1或2所述的充电构件和与所述充电构件接触配置的感光构件，并且可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
4.一种电子照相设备，其包括根据权利要求1或2所述的充电构件和与所述充电构件接触配置的感光构件。
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