CN104516234A - 导电性构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导电性构件、处理盒和电子照相设备。导电性构件具有导电性支承体和形成于导电性支承体上的表面层，其中表面层具有有连续开孔的多孔体，并且导电性构件满足以下(1)和(2)：(1)在特定条件下，自从放电完成经过10秒后，导电性构件的表面电位为10V以上；和(2)当在作为被充电构件的聚对苯二甲酸乙二酯膜与导电性构件之间施加直流电压，并且使聚对苯二甲酸乙二酯膜充电时，在|Vin|>|Vth|的范围内满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|，其中，Vd表示聚对苯二甲酸乙二酯膜的充电电位，Vin表示导电性构件与聚对苯二甲酸乙二酯膜之间施加的电压，Vth表示放电起始电压。

Description

导电性构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及通过放电使被充电构件充电的导电性构件，特别是，可用作用于电子照相设备的充电构件、转印构件等的导电性构件，以及使用该导电性构件的处理盒和电子照相设备。
背景技术
通过放电使被充电构件充电的导电性构件用于电子照相设备、臭氧产生设备、除电设备、空气滤清器、静电集尘器、静电涂布设备或静电吸附设备等。特别是，电子照相设备中，例如，使用如充电构件或转印构件等导电性构件。
电子照相设备中，将导电性构件与包括用作被充电构件的电子照相感光构件或介电构件的记录介质接触配置或接近配置，并且由于通过重叠交流电压获得的直流电压或仅直流电压的施加使得通过放电使此类被充电构件的表面进行充电处理。
近几年，随着电子照相图像形成过程的高速化，使被充电构件充电所花费的时间已相对较短。该趋势对于使被充电构件稳定地且可靠地充电是不利的。具体地，电子照相图像形成过程的高速化使得难以赋予被充电构件表面充分的充电电位。鉴于该问题，日本专利申请特开2005-316263公开了其中充电构件的最外层包含铁电颗粒从而导致介电常数的增加，由此导致放电电流量的增加的技术。
此外，日本专利申请特开2004-245933公开了其中位于多层充电构件的表面层以下的至少一层为电阻高的层从而使得充电性能改善的技术。
根据本发明人的研究，为了在高速化的电子照相图像形成过程中赋予被充电构件充分的充电电位，需要提高施加至导电性构件的电压。然而，当提高日本专利申请特开2005-316263和日本专利申请特开2004-245933各自公开的充电构件的施加的电压时，可能诱发局部的强放电(以下，也称为“异常放电”)，从而妨碍稳定放电并且由于异常放电引起从几十微米至几毫米范围内的图像不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供具有稳定的充电性能使得即使当施加电压提高时也几乎不引起异常放电的导电性构件。
此外，本发明的目的是提供能够稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相设备和处理盒。
根据本发明的一方面，提供一种导电性构件，其包括：导电性支承体，和形成于导电性支承体上的表面层，其中
表面层包括具有连续开孔的多孔体，和
导电性构件满足以下(1)和(2)：
(1)在导电性构件的表面带电的情况下，从放电完成经过10秒后的导电性构件的表面电位为10V以上，所述导电性构件的表面的带电利用电晕放电单元、通过将8kV的电压施加至电晕放电单元并从其放电来进行，所述电晕放电单元配置为电晕放电单元的栅格部距导电性构件的表面1mm；和
(2)当在作为被充电构件的聚对苯二甲酸乙二酯膜与导电性构件之间施加直流电压，并且使聚对苯二甲酸乙二酯膜充电时，在|Vin|>|Vth|的范围内满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|，
其中，
Vd表示聚对苯二甲酸乙二酯膜的充电电位，
Vin表示在导电性构件与聚对苯二甲酸乙二酯膜之间施加的电压，
Vth表示放电起始电压。
根据本发明的另一方面，提供处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体，所述处理盒包括导电性构件和电子照相感光构件。根据本发明的另一方面，提供包括导电性构件和电子照相感光构件的电子照相设备。
参考附图，从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1为示出导电性构件的放电特性的一个实例的图。
图2A为示出垂直于作为导电性构件的一个实例的充电辊的轴方向的截面的图。
图2B为示出垂直于作为导电性构件的一个实例的充电辊的轴方向的截面的图。
图3为用于说明作为表面层的制造方法的一个实例的电纺丝法的图。
图4为通过电纺丝法制备的表面层的截面图像。
图5为通过利用斯宾那多分解(spinodal decomposition)的方法制备的表面层的截面图像。
图6为示出电子照相用处理盒的一个实例的图。
图7为示出电子照相设备的一个实例的图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施方案。
根据帕邢定律(Paschen's law)产生大气中的接近放电现象。该现象具体地为其中游离的电子在通过电场加速并且与空气中的气体分子和电极碰撞从而以重复的方式生成电子和阳离子的同时指数增加的电子雪崩的扩散现象。电子雪崩根据电场而扩散，并且扩散决定最终的放电电荷量。此处的放电电荷量随着放电空间电场的增强而指数增加。因此，当达到相对于根据帕邢定律的条件过剩的电场时，容易产生局部的强放电(异常放电)。特别是，当在用于电子照相设备的接触充电辊中代表性观察到的放电间隙随着该过程而变窄时，如果没有稳定地产生比较宽间隙的放电，则产生过剩电场并且产生局部的强放电。在过剩电场中，带电偏压的提高导致电场的大变化，容易导致更强的放电。
对于抑制异常放电，降低放电空间的电场是有效的。然而，当仅降低放电空间的电场时，放电电荷量可能减少从而导致被充电构件的充电不良。在这方面，根据汤森理论(Townsend theory)，放电电荷量由放电空间的初期电子数和电场决定。即，不仅为了降低放电空间的电场而且为了确保需要的放电电荷量，需要增加初期电子数。
本发明人进行了密集的研究，结果，发现可通过如下的导电性构件解决上述问题，所述导电性构件包括导电性支承体和形成于导电性支承体的表面层，其中表面层包含具有连续开孔的多孔体，并且导电性构件满足以下(1)和(2)。
(1)在导电性构件的表面带电的情况下，从放电完成经过10秒后的导电性构件的表面电位为10V以上，所述导电性构件的表面的带电利用电晕放电单元、通过将8kV的电压施加至电晕放电单元并从其放电来进行，所述电晕放电单元配置为电晕放电单元的栅格部距导电性构件的表面1mm；和
(2)当在作为被充电构件的聚对苯二甲酸乙二酯膜与导电性构件之间施加直流电压，并且使聚对苯二甲酸乙二酯膜充电时，在|Vin|>|Vth|的范围内满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|，其中，Vd表示聚对苯二甲酸乙二酯膜的充电电位，Vin表示在导电性构件与聚对苯二甲酸乙二酯膜之间施加的电压，Vth表示放电起始电压。
认为根据本发明的导电性构件可解决上述问题的原因如下。
当导电性构件的表面层包含具有连续开孔的多孔体时，表面层与被充电构件之间产生的放电在表面层内部也连续产生。此处，表面层与被充电构件之间产生的放电使表面层通过阳离子或电子而带电。表面层的带电极性为与在导电性构件和聚对苯二甲酸乙二酯膜之间的施加偏压相反的极性，由此表面层内部的电场提高并且表面层与被充电构件之间的电场降低。
于是，只要如上述(1)规定的自从放电完成经过10秒后表面层在表面上具有10V以上的电位，通过充电构件使如电子照相感光构件等被充电构件充电的步骤中充电构件的表面层与被充电构件之间的电场可显著减弱。
关于上述(1)，当自从放电完成经过10秒后的表面电位为小于10V时，不能充分获得导电性构件的表面层与被充电构件之间的电场的减弱效果。结果，不能充分获得异常放电的抑制效果。
此处，在局部的强放电中，如上所述，表面层与被充电构件之间的电场为支配的。因此，当降低表面层与被充电构件之间的电场时，抑制局部的强放电(放电空间的电场降低)。然而，当仅仅降低表面层与被充电构件之间的电场时，如上所述被充电构件的充电电位降低。
图1示出施加偏压Vin与被充电构件的充电电位Vd之间的关系。在其中表面层不具有开孔的导电性构件中，或其中在表面层具有开孔的同时表面层内部不产生放电的导电性构件中，其中Vin表示在导电性构件与聚对苯二甲酸乙二酯膜之间施加的电压和Vth表示放电起始电压，在其中产生放电的|Vin|>|Vth|的范围内满足|Vd|＝|Vin|-|Vth|的关系(图1中的虚线“A”)。
然而，当满足上述(1)时，随着放电的进行，带电量增加并且还促进放电区域的电场降低，由此满足|Vd|<|Vin|-|Vth|(图1中的虚线“B”)。
另一方面，当表面层具有可放电的连续开孔时，使表面层带电，从而导致表面层内部的电场提高，随后产生表面层内部的放电。表面层内部产生的电子促进表面层与被充电构件之间的放电，导致对于被充电构件的放电电荷量增加(初期电子数增加，图1中的线“C”)。
因此，导电性构件同时满足上述(1)和(2)，即使施加电压提高，也可抑制异常放电，并且可获得具有高带电性的导电性构件。
以下，详细描述本发明的导电性构件。以下，作为导电性构件的代表例描述充电构件，但本发明的导电性构件在其形状和用途方面不限于此类充电构件。
图2A和图2B为本发明导电性构件的示意图。导电性构件包括包含导电性支承体的外周面上的多孔体的表面层，并且可用作电子照相用充电构件。导电性构件例如，如图2A所示，可包括作为导电性支承体的芯轴12，和包括设置在芯轴的外周上的具有连续开孔的多孔体的表面层11。此外，导电性构件，如图2B所示，可包括芯轴12，设置在芯轴的外周上的导电性树脂层13，以及包括设置在导电性树脂层的外周上的具有连续开孔的多孔体的表面层11。因此，导电性支承体可在芯轴的外周具有导电性树脂层。导电性树脂层13可具有其中配置多个具有不同材料的导电性树脂层的多层结构，只要可获得本发明的效果即可。
<导电性支承体>
(芯轴)
作为芯轴，可使用根据用途适当地选自可用于导电性构件的构件的构件。作为用于电子照相用充电构件的芯轴，例如，可利用其中碳钢合金的表面以约5μm的厚度镀镍的圆柱状材料。
(导电性树脂层)
作为形成导电性树脂层的材料，可使用橡胶材料或树脂材料等。橡胶材料没有特别地限定，并且可根据导电性构件的用途适当选择使用。用于电子照相用充电构件的橡胶材料的实例包括表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物的氢化产物、硅橡胶、丙烯酸类橡胶和聚氨酯橡胶。用于电子照相用充电构件的树脂材料的实例包括丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、环氧树脂和硅酮树脂。如果需要，这些材料还可以两种以上组合使用。
为了调节电阻值，如果需要，可将以下添加至导电性树脂层。
显示导电性的炭黑和石墨；如氧化锡等氧化物；如铜和银等金属；通过用氧化物或金属覆盖颗粒的表面赋予导电性的导电性颗粒；显示离子导电性的季铵盐；如磺酸盐等具有离子交换性能的离子导电剂等。
可添加通常用作树脂的配混剂的填料、软化剂、加工助剂、增粘剂、防粘剂、分散剂、发泡剂、粗化颗粒等，只要不损害本发明的效果即可。
可设定导电性树脂层的电阻值使得获得在1×102Ω·cm以上且1×1010Ω·cm以下的范围内选择的体积电阻率。
<形成表面层的多孔体>
从抑制异常放电的观点，对于形成根据本发明的表面层的多孔体具有以下结构是重要的。
[多孔体的结构]
形成表面层的多孔体具有有连续开孔的结构。所述结构指孔在表面层内部彼此连续连接并且孔内的空隙还连接至表面层外部。为了促进连续放电，多孔体优选至少沿表面层的厚度方向具有其中多个孔连续连接并且各孔与表面层外部连通的结构。为了促进连续放电，进一步优选，多孔体沿与表面层的厚度相交的方向可具有其中多个孔中的一些可以相交以连通的结构。进一步优选，表面层可具有其中多个孔连接以使得面向导电性支承体的表面层的外部与面向表面的表面层的外部连通的结构。此类连续的开孔能够使通过表面层内的放电产生的电子移动至表面层外部。
[多孔体的形态]
为了满足上述(1)，需要导电性构件具有使得构件可通过电晕放电而带电的电特性。此外，为了满足上述(2)，需要产生表面层内的充分放电。为了实现上述(1)和(2)，控制表面层的厚度、孔隙率、表面积和体积电阻率是重要的。
1.体积电阻率
为了使导电性构件满足上述(1)，需要抑制从通过电晕放电而带电的表面层向导电性支承体或导电性树脂层的电荷衰减。因此，表面层可以为非导电性。为了使表面层为非导电性，在设定体积电阻率为至少1.0×1010Ω·cm的同时可制备表面层。
2.孔隙率
为了在表面层内产生充分放电，放电必要的空气需要存在于表面层内。随着孔隙率越高，表面层内的放电越容易产生。认为其原因是因为为了表面层内产生放电需要一定量以上的空气。为了在表面层中满足上述(1)和(2)，即，有效实现充电和放电二者的目的，表面层的孔隙率可以在40％-98％的范围内选择。
3.比表面积
本发明中比表面积指每单位面积的表面积，并且表示从被充电构件观察的在单位面积内存在的多孔体的全部表面积，即，在表面层的外表面上的单位面积内存在的多孔体的全部表面积(包括连续开孔内的表面积)。为了在表面层中满足上述(1)和(2)，即，更有效实现充电和放电二者的目的，形成表面层的多孔体的比表面积可以在0.5μm2/μm2-100μm2/μm2的范围内选择。
4.厚度
随着表面层的厚度增加，表面层的带电量增加。此外，考虑到由于通过表面层分担的电压增加导致表面层与被充电构件之间分担的电压降低，可抑制表面层的厚度达到一定值。从所述原因，表面层的厚度可以在1μm-200μm的范围内。
[多孔体的制造方法]
形成表面层的多孔体的制造方法没有特别地限定，只要多孔体可形成为导电性支承体上的表面层即可，并且包括以下制造方法。
·沉积通过熔融纺丝或电纺丝制备的细纤维的方法。
·通过利用高分子溶液的相分离形成孔的方法。
·通过利用发泡体形成孔的方法。
·通过用如激光等能量束照射形成孔的方法。
·沉积树脂颗粒的方法
在上述方法中，根据本发明的多孔体可具有以亚微米至几十微米的数量级构成的孔和骨架，并且可有效形成复杂的形状。因此，可采用沉积通过电纺丝制备的细纤维的方法、利用高分子溶液的层分离的方法等。
制备具有约0.01-40μm的平均纤维直径的细纤维的方法的实例包括电纺丝法(电纺丝法·静电纺丝法)、复合纺丝法、聚合物共混纺丝法、熔喷纺丝法(melt-blow spinning method)和闪蒸纺丝法。细纤维的制备方法中，为了以亚微米至几十微米的数量级构成孔和骨架，可采用电纺丝法。
参考图3描述通过电纺丝法制备纤维层(表面层)的方法。如图3所示，使用高压电源25、形成多孔体的液体原料的贮藏罐21、喷嘴26和接地24的导电性支承体23。
将液体原料以一定速度从贮藏罐21挤出至喷嘴26。将1至50kV的电压施加至喷嘴26，并且当电吸引力超过液体原料的表面张力时，液体原料的射流22朝向导电性支承体23喷射。当此时的液体原料为其中使用溶剂的液体原料时，射流22中的溶剂逐渐挥发，并且在到达导电性支承体23之前液体原料纤维化，具有几十微米以下的减小直径，并且随着沿导电性支承体23的表面形状附着而固定化。可采用其中将不用溶剂而通过加热至熔点以上的温度而熔融的液状材料用作液体原料以通过降低射流22中的温度形成纤维的方法。作为一个实例，通过电纺丝法制备的表面层的截面图像显示在图4中。
然后，描述通过利用高分子材料溶液的相分离形成表面层的方法。此处的高分子材料溶液表示包含高分子材料和溶剂的溶液。利用高分子材料溶液的相分离的方法的实例包括以下三种方法。通过此类方法形成的表面层为具有包含具有高分子材料的三维连续骨架和三维连续开孔的所谓的共连续结构的表面层。
1.将多种高分子材料或高分子材料的前驱体与溶剂混合，并且改变温度、湿度、溶剂浓度、高分子材料聚合时多种高分子材料之间的相容性等，从而诱发高分子材料与高分子材料之间的相分离。然后，除去一种高分子材料，从而提供其中连续骨架和连续孔共存的多孔体。作为一个实例，选择在溶液中彼此相容并且干燥后彼此不相容的高分子材料的组合。将高分子溶液施涂于根据本发明的导电性树脂层后，在干燥过程中高分子材料之间的相分离进行，从而形成相分离结构。干燥后，将所得物浸渍于可仅溶解一种高分子材料的选择溶剂中。浸渍步骤可使一种高分子材料洗脱，获得多孔结构。
2.将高分子材料或高分子材料的前驱体与溶剂混合，并且改变温度、湿度、溶剂浓度、高分子材料聚合时高分子材料与溶剂之间的相容性等，从而诱发高分子材料与溶剂之间的相分离(斯宾那多分解)。然后，除去溶剂，从而获得其中连续骨架和连续孔共存的多孔体。
具体地，首先选择在常温下彼此不相容并且加热时彼此相容的高分子材料和溶剂。此类高分子材料与溶剂的组合的实例包括聚乳酸(高分子材料)与二噁烷(溶剂)的组合，和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)(高分子材料)与乙醇(溶剂)的组合。然后，将根据本发明的导电性支承体浸渍于其中在加热回流下将高分子材料溶解于溶剂中的涂布液中。然后，将所得物在常温下静置，从而使高分子材料与溶剂的相分离进行，在导电性支承体的周围形成内部包含溶剂相的高分子材料的层。最后，从高分子材料的层除去溶剂，从而获得具有高分子材料的多孔结构。
3.将高分子材料、水、溶剂、表面活性剂和聚合引发剂混合，从而制备油包水型乳液，在油中使高分子材料聚合，然后除去水，从而获得其中连续骨架和连续孔共存的多孔体。作为一个实例，将高分子材料的前驱体溶解于非水系溶剂中，并且将所得物与水和表面活性剂混合，从而调节乳液溶液。然后，将根据本发明的导电性树脂层浸渍于溶液中。浸渍后，使乳液溶液中的高分子材料聚合。聚合后，在干燥过程中可将水蒸发，从而获得多孔结构。
这些方法中，在2中所述的方法中，在相分离的初期阶段结构容易固定，由此可有效微细地形成多孔体的孔和骨架。此外，可采用该方法，因为容易形成具有斯宾那多分解时特征的复杂形状的多孔体。此处，图5示出通过方法2制备的表面层的截面图像的一个实例。
[多孔体层形成用材料]
形成根据本发明的多孔体的骨架的材料，即，形成划分各孔的骨架和壁的材料没有特别地限定，只要该材料可形成多孔体即可。作为多孔体形成用材料，可使用包括树脂材料的有机材料，如二氧化硅或二氧化钛等无机材料，或有机材料和无机材料的杂化材料。
树脂材料的实例包括以下：如聚(甲基丙烯酸甲酯)等(甲基)丙烯酸系聚合物，以及如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃系聚合物；聚苯乙烯；聚酰亚胺、聚酰胺和聚酰胺酰亚胺；如对聚苯氧和对聚苯硫等聚芳撑类(芳香族系聚合物)；聚醚；聚乙烯醚；聚乙烯醇；将磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)、磷酸基、锍基、铵基或吡啶鎓基引入其中的聚烯烃系聚合物、聚苯乙烯、聚酰亚胺和聚芳撑类(芳香族系聚合物)；如聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯等含氟系聚合物；其中将磺酸基、羧基、磷酸基、锍基、铵基或吡啶鎓基引入至含氟系聚合物的骨架的全氟磺酸聚合物、全氟羧酸聚合物和全氟磷酸聚合物；聚丁二烯系化合物；如弹性体和凝胶等聚氨酯系化合物；环氧系化合物；有机硅系化合物；聚氯乙烯；聚对苯二甲酸乙二酯；(乙酰基)纤维素；尼龙；和多芳基化合物。
此处，聚合物可单独使用或其多种组合使用，可使用其中将特定官能团引入聚合物链的聚合物，或者可使用由作为上述聚合物的原料的单体的两种以上的组合制造的共聚物。
无机材料包括Si、Mg、Al、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sn和Zn的氧化物。更具体地，无机材料包括以下金属氧化物：二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化铝溶胶、氧化锆、氧化铁和氧化铬。
[添加剂]
关于多孔体，可以将添加剂添加至形成多孔体的材料中，只要不损害本发明的效果并且可形成多孔体即可。添加剂的实例包括显示导电性的炭黑和石墨，如氧化锡等氧化物，如铜和银等金属，通过用氧化物或金属覆盖颗粒的表面赋予导电性的导电性颗粒，显示离子导电性的季铵盐，以及如磺酸盐等具有离子交换性能的离子导电剂等。可添加通常用作树脂的配混剂的填料、软化剂、加工助剂、增粘剂、防粘剂或分散剂，只要不损害本发明的效果即可。
以下，描述导电性构件的各物理性质的测量方法。应当注意，后述实施例和比较例的物理性质也根据以下方法来测量。
[厚度的测量]
表面层的厚度为沿与导电性支承体的表面垂直的方向测量的表面层的厚度，并且指通过将充电构件的长度方向分割为五等份并且测量在各部分任意5点切出的切片的厚度获得的总计25点的厚度平均值。此外，表面层在各点处的厚度还可通过切出包含来自充电构件的导电性支承和表面层的切片并且使切片进行X-射线CT测量等来测量。
[比表面积的测量]
表面层的比表面积可通过BET法来测量，例如，可通过测量形成具有已知表面积的表面层的材料的BET来测定，随后测量表面层的BET，并且计算BET的比例。本发明的表面层的比表面积指通过将充电构件的长度方向分割为五等份并且测量在各部分任意1点切出的切片的比表面积获得的在5点处的比表面积的平均值。
[孔隙率的测量]
表面层的孔隙率为在任意二维截面中测量的孔隙率的平均值，并且指通过将充电构件的长度方向分割为五等份并且测量在各部分任意5点切出的切片的孔隙率获得的总计25点的孔隙率的平均值。此外，各测量点处的孔隙率可通过SEM设备来观察，并且通过图像处理软件(ImageProPlus，由MediaCybernetics,Inc.制造)来计算。此外，观察的视野可以为一边为形成表面层的孔和骨架的结构周期的约100倍的正方形。
[通过电晕放电的导电性构件表面电位的测量]
通过电晕放电的导电性构件(充电构件)表面电位的测量使用测量带电量的设备(商品名：DRA-2000L，由Quality Engineering Associates,Inc.制造)而进行。具体地，将测量带电量的设备的电晕放电单元配置为其栅格部与导电性构件的表面之间的间隙为1mm。然后，将8kV的电压施加至电晕放电单元，从而产生放电，使导电性构件的表面带电，并且测量放电完成后和完成后10秒的导电性构件的表面电位。
[充电电位Vd和放电起始电压Vth的测量]
如下测量充电电位Vd和放电起始电压Vth。
首先，将导电性构件配置为与其中一个表面沉积铝的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)片(商品名：Metalumy S#25，由Toray Advanced Film Co.,Ltd.制造)的未沉积铝的表面相对。将PET片的表面与导电性构件的表面之间的间隔设定为8μm。
将负电压施加至充电构件的芯轴，并且将PET片的沉积铝的表面接地。然后，以不使得充电构件和PET片之间的间隙变化来相对移动充电构件和PET片，使20mm平方以上的区域充电。将此处的相对移动速度设定为10mm/s。然后，在保持2mm的间隙的同时，在PET片上配置电位测量装置(表面电位计Model 344，由Trek Japan,probe:6000B-7C制造)，从而测量表面电位。通过进行三次表面电位测量并且计算三个结果的平均值获得充电电位Vd。
此外，由表面电位从3V至5V变化时的施加偏压与表面电位之间的差计算Vth，例如，当施加偏压为500V和表面电位为4V时，Vth为496V。
<处理盒和电子照相设备>
上述充电构件可适当地用于通过电子照相法的图像形成使用的电子照相用处理盒和电子照相设备的充电构件。以下，描述处理盒和电子照相设备。
·处理盒
图6为配备有根据本发明的导电性构件作为充电构件(以下，也称为“充电辊”)的电子照相用处理盒的示意性截面图。处理盒在盒的容器中以一体化方式容纳充电辊42和鼓形状的电子照相感光构件(以下，也称为“感光鼓”)41，并且可拆卸地安装至电子照相设备的主体。图6所示的处理盒除了充电辊42和感光鼓41以外，还可具有至少由显影辊43和调色剂容器46构成的显影单元。此处，如果需要，显影单元可设置有调色剂供给辊44、调色剂49、显影刮板48和搅拌叶片410。此外，图6所示的处理盒可设置有与感光鼓41的表面抵接的清洁刮板45和废调色剂收纳容器47。
·电子照相设备
图7为其中将根据本发明的导电性构件用作充电辊的电子照相图像形成设备(以下，也称为“电子照相设备”)的示意性结构图。电子照相设备为四个处理盒可拆卸地安装至其的彩色图像形成设备。将黑色、品红色、黄色和青色的各色调色剂用于各处理盒。将感光鼓51沿箭头方向旋转并且通过将电压从带电偏压电源施加至其的充电辊52而均匀充电，并且通过曝光光511使静电潜像形成于感光鼓51的表面上。另一方面，通过搅拌叶片510将贮存于调色剂容器56的调色剂59供给至调色剂供给辊54，并且输送至显影辊53。然后，通过与显影辊53接触配置的显影刮板58使显影辊53的表面均匀地涂布有调色剂59，并且通过摩擦带电将电荷提供至调色剂59。使静电潜像通过提供通过与感光鼓51接触配置的显影辊53输送的调色剂59显影，并且可视化为调色剂图像。
感光鼓上可视化的调色剂图像通过借助一次转印偏压电源将电压施加至其的一次转印辊512转印至通过张力辊513和中间转印带驱动辊514支承并驱动的中间转印带515。各颜色的各调色剂图像顺次重叠，从而在中间转印带上形成彩色图像。
将转印材料519通过供给辊供给至设备内，并且输送至中间转印带515与二次转印辊516之间。将电压从二次转印偏压电源施加至其的二次转印辊516将中间转印带515上的彩色图像输送至转印材料519。通过定影单元518使转印有彩色图像的转印材料519进行定影处理，并且排出设备外，并且打印操作结束。
另一方面，通过清洁刮板55刮去未转印的并残留在感光鼓上的调色剂并且贮存在废调色剂收纳容器57中，并且在清洁的感光鼓51上重复进行该步骤。也通过清洁设备517刮去未转印的并残留在一次转印带上的调色剂。
实施例
<实施例1>
[芯轴]
作为导电性芯轴，提供其中全长为252mm，从各两端部至沿长度方向11mm的位置的部分的外径为6mm并且其它中央部的外径为8.4mm，并且使易切削钢的表面进行化学镀镍处理的阶梯圆棒。
[液体原料1的调节]
作为用于实施例1的表面层的材料制备以下液体原料1。首先，制备其中将通过将聚(乙二醇)二缩水甘油醚以8％的质量比添加至聚己内酯(PCL，分子量：80000，由Sigma-Aldrich Co.,LLC.制造)获得的混合物用二氯甲烷(DCM)与二甲基甲酰胺(DMF)以75:25的比例(体积比)的混合溶液稀释至10质量％的1mL稀释液。然后，将稀释液与相对于聚(乙二醇)二缩水甘油醚为10质量％的芳香族锍盐系潜在性催化剂(商品名：SI-60L，由Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.制造)混合，从而获得液体原料1。
[体积电阻率的测量]
将液体原料1制作成片状膜，使膜充分干燥，然后制备具有500μm的厚度的片。然后，使用电阻测量装置(商品名：Hiresta UP，由Mitsubishi ChemicalAnalytech Co.,Ltd.制造)以测量体积电阻率，其为1×1014Ω·m(1×1016Ω·cm)(施加电压为250V)。
[表面层的制备]
然后，通过电纺丝法喷射液体原料1，并且将所得纤维沉积在导电性芯轴的侧面上。即，将芯轴安装至电纺丝设备(由Mecc Co.,Ltd.制造)的集电体部，并且将芯轴接地。然后，将液体原料1填充在罐内，在将20kV的电压施加至喷嘴(非斜面针G22)的同时以1.0ml/h的速度排出液体原料1，并且使液体原料1朝向芯轴喷射。此处，以10mm/s的喷嘴沿芯轴的长度方向的移动速度，500rpm的芯轴的旋转速度，以及与芯轴的大直径部的长度相同的230mm的行程进行喷射46秒。然后，将包含所得多孔体的表面层放置在烘箱内并且在80℃下热处理3小时，从而获得导电性构件1。对于由此获得的导电性构件1，通过上述方法测量厚度、孔隙率和比表面积，并且进行以下测量(1)和(2)以及评价(1)和(2)。结果与实施例2-10和比较例1与2的结果一起列在表3中。
此处，通过以下方法测量通过电纺丝法获得的形成表面层的细纤维的直径。即，将细纤维从表面层取样，并且使其表面进行铂沉积。将所得物用环氧树脂包埋并且通过切片机切成具有相同厚度的四等份，从而获得五个试样。对于各试样，切断面上出现的任意十根细纤维的截面使用扫描电子显微镜(SEM)(商品名：S-4800，由Hitachi High-Technologies Corporation制造)以2000倍的倍率来观察，并且测量各截面的最大长度。将最大长度定义为各截面中细纤维的直径(纤维直径)。结果，纤维直径在0.5-3.0μm的范围内。
[测量(1)]
根据上述[通过电晕放电的导电性构件的表面电位的测量]，在放电完成后10秒测量导电性构件1的表面电位，并且结果列在表3的测量(1)的列中。
[测量(2)]
根据上述[充电电位Vd和放电起始电压Vth的测量]，测量放电起始电压Vth，然后设定施加偏压Vin使得满足Vin＝Vth-300和Vin＝Vth-600，并且测定是否满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|。
然后，在满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|的情况下，这种情况评价为“A”，在不满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|的情况下，这种情况评价为“B”，并且结果列在表3的测量(2)的列中。
[表面层的体积电阻率的测量]
将导电性构件1的表面层切出并且通过100g重的载荷夹持在具有5mm的直径的电极之间，并且向其施加100V的电压。测量电极之间流动的电流值和电极之间的厚度，从而测定表面层的体积电阻率。结果，体积电阻率为1×1015Ω·m以上(1×1017Ω·cm以上)。
[评价(1)]
为了观察本发明导电性构件的局部强放电的抑制效果，使用电子照相设备以进行评价。
作为电子照相设备，提供电子照相激光打印机(商品名：LaserjetCP4525dn，由Hewlett-Packard Development Company,L.P.制造)。然而，为了将导电性构件放置在严格的评价环境中，改造激光打印机使得输出速度为500mm/秒，其高于原始输出速度。
然后，将作为充电辊的导电性构件1安装至激光打印机的专用调色剂盒。将调色剂盒安装至激光打印机，并且在温度为23℃和相对湿度为50％的环境下输出半色调图像(其中沿与感光鼓的旋转方向垂直的方向以2点的间隔画具有1点的宽度的横线的图像)。此处，图像分辨率为1200dpi，并且充电辊与电子照相感光构件之间的施加电压为-1000V。目视观察所得电子照相图像，并且观察由于充电构件的局部强放电引起的图像不均匀的有无。
然后，除了将施加电压以每10V的变化变更为-1010V、-1020V、-1030V…以外，以与上述相同的方式重复电子照相图像的输出和图像的目视评价。然后，记录形成其中可目视观察由于充电构件的局部强放电引起的图像不均匀的电子照相图像时的施加电压(VE1)，并且测量在施加电压下输出图像时的电子照相感光构件的电位(VE2)。值VE1和VE2列在表3中。作为参考，各导电性构件的放电起始电压Vth显示在表3中。
[评价(2)]
测量电子照相设备中在-1100V的施加电压下感光构件的充电电位。
<实施例2>
除了在实施例1中将电纺丝法中的喷嘴1变更为喷嘴2(非斜面针G25)并且以1.7ml/h的速度输出液体原料1以外，以与实施例1相同的方式制备并评价导电性构件2。
<实施例3>
除了使通过电纺丝法的喷射进行194秒以外，以与实施例1相同的方式制备并评价导电性构件3。
<实施例4>
除了使通过电纺丝法的喷射进行194秒以外，以与实施例2相同的方式制备并评价导电性构件4。
<实施例5>
除了使通过电纺丝法的喷射进行388秒以外，以与实施例1相同的方式制备并评价导电性构件5。
<实施例6>
除了使通过电纺丝法的喷射进行388秒以外，以与实施例2相同的方式制备并评价导电性构件6。
<实施例7>
[芯轴]
作为导电性芯轴，提供其中全长为252mm，从各两端部至沿长度方向11mm的位置的部分的外径为6mm并且其它中央部的外径为8.4mm，并且使易切削钢的表面进行化学镀镍处理的阶梯圆棒。
[液体原料2的调节]
将聚乳酸(重均分子量Mw：120000，由Sigma-Aldrich Co.,LLC.制造)(8.5g)、74g二噁烷和11g蒸馏水混合，并且伴随搅拌将混合物在80℃下加热6小时，从而获得液体原料2。
[体积电阻率的测量]
将液体原料2制作成片状膜，使膜充分干燥，然后制备具有500μm的厚度的片。然后，使用用于实施例1的电阻测量装置以测量体积电阻率，其为1×1013Ω·m(1×1015Ω·cm)(施加电压为250V)。
[表面层的制备]
将液体原料2注入将芯轴放入其中的具有内径的圆筒容器内，并且在50℃下保温30分钟，随后在0℃下冷却1小时，从而在芯轴的周面上析出聚乳酸。然后，用蒸馏水取代圆筒容器内的溶剂(二噁烷和蒸馏水)。3小时后，再一次用蒸馏水取代容器内的水。经过3小时后，从圆筒容器内取出周围形成包含聚乳酸的膜的芯轴，并且在25℃下真空干燥24小时，从而获得设置有包含聚乳酸的多孔膜作为表面层的导电性构件7。以与实施例1相同的方式评价获得的导电性构件7。
此处，如使用X射线CT检查设备(商品名：TOHKEN-SkyScan 2011(辐射源：TX-300)，由Mars Tohken X-ray Inspection Co.,Ltd.制造)从表面层的厚度测量时的图像观察的，所得表面层具有包含具有高分子材料(聚乳酸)的三维连续骨架和三维连续开孔的共连续结构。
[表面层的体积电阻率的测量]
将导电性构件7的表面层切出并且通过100g重的载荷夹持在具有5mm的直径的电极之间，并且向其施加100V的电压。测量电极之间流动的电流值和电极之间的厚度，从而测定表面层的体积电阻率。结果，体积电阻率为1×1015Ω·m以上(1×1017Ω·cm以上)。
<实施例8>
除了将圆筒容器的内径变更为以外，以与实施例7相同的方式制备导电性构件8，并且以与实施例1相同的方式评价。
<实施例9>
除了通过电纺丝法的喷射时间为776秒，另外在表面层与金属圆筒抵接的同时进行在80℃下的热处理步骤3小时以外，以与实施例1相同的方式制备并评价导电性构件9。
<实施例10>
除了在表面层与金属圆筒抵接的同时进行在80℃下的热处理步骤3小时以外，以与实施例6相同的方式制备并评价导电性构件10。
<比较例1>
[未硫化橡胶组合物的调节]
通过加压捏合机混合以下表1中示出种类和量的各材料，从而获得A捏和橡胶组合物。此外，将166质量份A捏和橡胶组合物以及以下表2中示出种类和量的各材料通过开炼机混合，从而制备未硫化橡胶组合物。
[表1]
[表2]
<导电性辊的制备>
[芯轴]
提供其中全长为252mm并且外径为6mm，并且使易切削钢的表面进行化学镀镍处理的圆棒。然后，使用辊涂机以在除了圆棒的两端部11mm以外的230mm的范围内围绕圆棒的全周施涂作为粘合剂的Metaloc U-20(商品名，由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)。在本实施例中，将施涂有粘合剂的圆棒用作导电性芯轴。
[导电性弹性层(导电性树脂层)]
然后，将内径为12.5mm的模头安装至具有导电性芯轴的供给机构和未硫化橡胶辊的排出机构的十字头挤出机的前端，将挤出机和十字头的温度调节至80℃并且将导电性芯轴的输送速度调节至60mm/秒。在上述条件下从挤出机供给未硫化橡胶组合物，并且十字头内导电性芯轴的外周部覆盖有未硫化橡胶组合物，从而获得未硫化橡胶辊。然后，将未硫化橡胶辊放在170℃下的热风硫化炉中并且加热60分钟，从而使橡胶组合物硫化，获得其中弹性层形成于芯轴的外周部的辊。然后，将弹性层的两端部切除10mm以除去，并且弹性层部的沿长度方向的长度为231mm。最后，通过磨石抛光弹性层的表面。由此，获得其中从中央部向两端部各90mm的各位置的各直径为8.4mm并且中央部的直径为8.5mm的导电性构件11。以与实施例1相同的方式评价获得的导电性构件11。
<比较例2>
用聚氨酯溶液浸渍涂布比较例1中获得的导电性构件11，从而获得在导电性构件11的外周设置有具有3μm的厚度的聚氨酯层的导电性构件12。以与实施例1相同的方式评价获得的导电性构12。此处，在比较例2的评价(1)中，由于带电不良使得未输出半色调图像，由此不能进行评价。
[表3]
本发明可提供一种导电性构件，其可施加高施加电压，可使局部强放电的产生被抑制，从而提供稳定的放电，并且具有高带电能力。
虽然参考示例性实施方案已描述了本发明，但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。以下权利要求书的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。

Claims (7)

1.一种导电性构件，其包括导电性支承体，和形成于所述导电性支承体上的表面层，其特征在于，
所述表面层包含具有连续开孔的多孔体，和
所述导电性构件满足以下(1)和(2)：
(1)在所述导电性构件的表面带电的情况下，从放电完成经过10秒后的所述导电性构件的表面电位为10V以上，所述导电性构件的表面的带电利用电晕放电单元、通过将8kV的电压施加至所述电晕放电单元并从其放电来进行，所述电晕放电单元配置为所述电晕放电单元的栅格部距所述导电性构件的表面1mm；和
(2)当在作为被充电构件的聚对苯二甲酸乙二酯膜与所述导电性构件之间施加直流电压，并且使所述聚对苯二甲酸乙二酯膜充电时，在|Vin|>|Vth|的范围内满足|Vd|≥|Vin|-|Vth|，
其中，
Vd表示所述聚对苯二甲酸乙二酯膜的充电电位，
Vin表示所述导电性构件与所述聚对苯二甲酸乙二酯膜之间施加的电压，
Vth表示放电起始电压。
2.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述多孔体的孔隙率为40％-98％，并且所述多孔体的比表面积为0.5μm2/μm2-100μm2/μm2。
3.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述表面层的体积电阻率为至少1.0×1010Ω·cm。
4.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述表面层包含通过电纺丝法形成的纤维。
5.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述表面层包含具有高分子材料的三维连续骨架和三维连续开孔。
6.一种处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体，所述处理盒包括电子照相感光构件和充电构件，其特征在于，所述充电构件为根据权利要求1-5任一项所述的导电性构件。
7.一种电子照相设备，其特征在于，其包括根据权利要求1-5任一项所述的导电性构件和电子照相感光构件。
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