CN107219738B - 充电部件、处理盒和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电部件、处理盒和图像形成装置。所述充电部件包含支持部件、设置在支持部件上的导电性弹性层和设置在导电性弹性层上的正表面层。周期短于0.1mm的凹凸部和周期为0.1mm以上的凹凸部分布在充电部件的整个外周面上，并满足以下条件(1)和(2)：(1)周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为8μm～11μm；并且(2)周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为2μm～5μm。所述外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度为1μm～3μm。

Description

充电部件、处理盒和图像形成装置
技术领域
本发明涉及充电部件、处理盒和图像形成装置。
背景技术
专利文献1公开了一种充电部件，其包含轴、弹性橡胶层和表面层，其中，弹性橡胶层具有最大高度为12.4μm～28.3μm的凹凸部(irregularity)，表面层具有最大高度为1.5μm～7.9μm的凹凸部。
专利文献2公开了一种充电部件，其包含导电性基体、导电性弹性层和表面层，其中，表面层具有源自细颗粒的凹凸部，表面层的十点表面粗糙度Rz为10μm～20μm，轮廓凹凸部的平均间隔Sm为10μm～20μm。
专利文献3公开了一种充电辊，其包含芯条、导电性弹性体层和表面层，其中，表面层的外周面粗糙度以扫描白光干涉仪测量的面积十点平均粗糙度计为1.5μm～8μm。
[专利文献1]日本特开2015-45788号公报
[专利文献2]日本特开2012-118449号公报
[专利文献3]日本特开2007-225995号公报
发明内容
本发明的一个目的是提供一种充电部件，与充电部件的外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度超过3μm的情况相比，其可减少在感光体由仅施加DC电压的充电部件进行接触充电时微小色线的产生，并可减少在感光体由施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电部件进行接触充电时白点的产生。
实现上述目的的具体措施的实例包括以下方面。
根据本发明的第一方面，提供了一种充电部件，其包含：
支持部件；
设置在所述支持部件上的导电性弹性层；和
设置在所述导电性弹性层上的表面层，
其中，周期短于0.1mm的凹凸部和周期为0.1mm以上的凹凸部分布在所述充电部件的整个外周面上，并满足以下条件(1)和(2)：
(1)所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为8μm～11μm；并且
(2)所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为2μm～5μm，并且
其中，所述外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度为1μm～3μm。
根据本发明的第二方面，在第一方面的充电部件中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度可以为9.0μm～10.8μm。
根据本发明的第三方面，在第一方面的充电部件中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度可以为9.5μm～10.5μm。
根据本发明的第四方面，在第一方面的充电部件中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度可以为2.5μm～4.5μm。
根据本发明的第五方面，在第一方面的充电部件中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度可以为3.0μm～4.0μm。
根据本发明的第六方面，在第一方面的充电部件中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均周期可以为5μm以上。
根据本发明的第七方面，在第一方面的充电部件中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均周期可以为50μm以下。
根据本发明的第八方面，在第一方面的充电部件中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均周期可以为0.20mm以上。
根据本发明的第九方面，在第一方面的充电部件中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均周期可以为0.45mm以下。
根据本发明的第十方面，在第一方面的充电部件中，所述表面层可以含有电子导电剂。
根据本发明的第十一方面，在第一方面的充电部件中，电子导电剂可以为金属氧化物。
根据本发明的第十二方面，提供了一种处理盒，其安装在图像形成装置上，或从图像形成装置拆卸下来，其包含：
电子照相感光体；和
包含第一～第十一方面中任一方面的充电部件的充电设备，所述充电设备向所述充电部件施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压，并且通过接触充电法将所述电子照相感光体的表面充电。
根据本发明的第十三方面，提供了一种图像形成装置，其包含：
电子照相感光体；
包含第一～第十一方面中任一方面的充电部件的充电设备，所述充电设备向所述充电部件施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压，并且通过接触充电法将所述电子照相感光体的表面充电；
潜像形成设备，所述潜像形成设备在经充电的所述电子照相感光体的表面上形成潜像；
显影设备，所述显影设备使用含有色调剂的显影剂将形成在所述电子照相感光体的表面上的所述潜像显影，并且在所述电子照相感光体的表面上形成色调剂图像；和
转印设备，所述转印设备将形成在所述电子照相感光体的表面上的色调剂图像转印到记录介质。
第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一方面的发明提供了下述充电部件：与充电部件的外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度超过3μm的情况相比，其减少了当感光体由仅施加DC电压的充电部件进行接触充电时微小色线的产生，并且减少了当感光体由施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电部件进行接触充电时白点的产生。
第十二或第十三方面的发明提供了下述处理盒或图像形成装置：与充电部件的外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度超过3μm的情况相比，其减少了当感光体由仅施加DC电压的充电部件进行接触充电时微小色线的产生，并且减少了当感光体由施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电部件进行接触充电时白点的产生。
附图说明
将基于以下附图对本发明的示例性实施方式进行详细说明，其中：
图1是显示示例性实施方式的充电部件的实例的示意性构造的图示；
图2A是示意性显示分布在示例性实施方式的充电部件的外周面上的凹凸部的实例的图示；
图2B显示用于获得“外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度”的近似曲线的实例；
图3是显示示例性实施方式的图像形成装置的实例的示意性构造的图示；
图4是显示另一示例性实施方式的另一图像形成装置的实例的示意性构造的图示；
图5是显示再一示例性实施方式的再一图像形成装置的实例的示意性构造的图示；
图6是显示示例性实施方式的处理盒的实例的示意性构造的图示。
具体实施方式
在下文中，将对本发明的示例性实施方式进行说明。对其的说明和实例作为示例性实施方式的实例提供，因此本发明的范围并不限于此。
在本说明书中，“电子照相感光体”也简称为“感光体”。
在本说明书中，“微小色线”指的是出现在半色调图像上的不合意的图像，即，沿与记录介质的输送方向正交的方向延伸并且具有毫米量级长度的线性图像。
充电部件
本示例性实施方式的充电部件包含支持部件、设置在所述支持部件上的导电性弹性层和设置在所述导电性弹性层上的表面层。换言之，本示例性实施方式的充电部件至少包含层积在支持部件上的导电性弹性层和表面层。
然后，周期短于0.1mm的凹凸部和周期为0.1mm以上的凹凸部分布在本示例性实施方式的充电部件的整个外周面上。而且，本示例性实施方式的充电部件满足以下条件(1)和(2)。外周面上的高度分布模式的半值宽度为1μm～3μm。
(1)所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为8μm～11μm。
(2)所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为2μm～5μm。
本示例性实施方式的充电部件的形状没有具体限制。例如，本示例性实施方式的充电部件的形状的实例包括图1所示的辊状，以及带状。
在下文中，将参照附图对本示例性实施方式的充电部件的构造和充电部件的外周面的几何学诸量进行说明。
图1是显示示例性实施方式的充电部件的实例的图示。图1所示的充电部件208包含支持部件30(其为具有圆筒状或柱状的棒状体(轴))、设置在支持部件30的外周面上的导电性弹性层31和设置在导电性弹性层31的外周面上的表面层32。
图2A是示意性显示分布在示例性实施方式的充电部件的外周面上的凹凸部的实例的图示。图2A显示在充电部件208的表面层32和导电性弹性层31沿支持部件30的厚度方向和轴向切割时观察到的形状。充电部件208的外周面由设置在导电性弹性层31上形成的起伏上的表面层32成形。
在本示例性实施方式中，充电部件的外周面的表面纹理使用共聚焦激光显微镜测量。作为测量条件，充电部件的旋转方向(称为“X方向”)上的测量周期为0.05μm，与充电部件的旋转方向正交的方向(称为“Y方向”)上的测量周期为0.05μm，X和Y方向上的测量范围为至少400μm×600μm，高度方向(Z方向)上的测量范围为50μm。然后，当充电部件具有辊状时，对测量数据进行使用辊的曲率的表面修正并进行除去不正常值的噪声修正，由修正后的修正数据得到充电部件的外周面的几何学诸量。其详细说明提供在实施例部分。
“外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度”以修正数据中最低测量点为基准(高度0)，通过建立X和Y方向上的所有测量点的高度的直方图并对该直方图进行曲线近似，以半值宽度(半值处的全宽)获得。图2B显示了用于得到半值宽度的近似曲线的实例。
“周期短于0.1mm的凹凸部”的平均高度和“周期为0.1mm以上的凹凸部”的平均高度通过在修正数据中在Y方向上绘制断面曲线(即，通过连接测量周期为0.05μm的高度形成的曲线，并称为“Y方向断面曲线”)并分析该Y方向断面曲线得到。凹凸部的周期指的是两个相邻的凸部的峰之间的长度。
“周期短于0.1mm的凹凸部”的高度通过使用波长0.1mm为截止值除去长波长成分并建立“粗糙度曲线”而得到。测量由一条Y方向断面曲线建立的一条“粗糙度曲线”上的所有凸部的高度。此处，凸部的高度指的是从作为位于凸部的右侧和左侧处的凹部底部中较低者的凹部底部到凸部峰值的高度。然后，得到一条“粗糙度曲线”上的所有凸部的高度的平均值，进一步得到X方向上的所有“粗糙度曲线”的平均值，于是其平均值为“周期短于0.1mm的凹凸部”的平均高度。
“周期为0.1mm以上的凹凸部”的高度通过使用波长0.1mm作为截止值除去短波长成分并建立“波纹度曲线”而得到。测量由一条Y方向断面曲线建立的一条“波纹度曲线”上的所有凸部的高度。此处，凸部的高度指的是从作为位于凸部的右侧和左侧处的凹部底部中较低者的凹部底部到凸部的高度。然后，得到一条“波纹度曲线”上的所有凸部的高度的平均值，进一步得到X方向上的所有“波纹度曲线”的平均值，于是其平均值为“周期为0.1mm以上的凹凸部”的平均高度。
在本说明书中，“周期短于0.1mm的凹凸部”也称为“粗糙度成分”，“周期为0.1mm以上的凹凸部”也称为“波纹度成分”。
图像形成装置采用向充电部件仅施加DC电压的充电方法，或向充电部件施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电方法。在向充电部件仅施加DC电压而感光体以接触充电法充电的情况中，在一些情况下在图像上产生不合意的微小色线。同时，在向充电部件施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压而感光体以接触充电法充电的情况中，在一些情况下在图像上产生不合意的白点。本示例性实施方式的充电部件减少微小色线和白点二者的产生。作为其较少产生的机理，推测可作以下说明。
在下文中，在感光体由仅施加DC电压的充电部件进行接触充电时产生的微小色线简称为微小色线。在感光体由施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电部件进行接触充电时产生的白点简称为白点。
据认为，微小色线由于感光体与充电部件之间的接触后立即发生的放电现象(后放电)的低放电频率而产生。在仅施加DC电压的情况中，据认为后放电的放电频率较低，在充电部件的外周面上不规则地形成未充分充电的区域，结果，与AC电压叠加到DC电压的情况相比，可能产生微小色线。当充电部件连续使用时，在充电部件的外周面上累积色调剂等。因此，据认为，后放电的放电频率进一步降低，并使得微小色线更清楚可见。
同时，据认为，白点由于在AC电压叠加到DC电压时可能发生的局部强放电而产生。
在较高速度形成图像的情况中和使用具有较小粒径的色调剂形成图像的情况中，微小色线和白点均可能产生并且更清楚可见。
为了减少微小色线的产生，有效的是凹凸部分布在充电部件的外周面上，从而增加感光体与充电部件之间的放电空间并促进后放电。不过，仅使凹凸部分布在充电部件的外周面上并不会导致微小色线产生的有效减少，也不会导致局部强放电发生的减少和白点产生的减少。
根据本示例性实施方式的充电部件，尽管机理并不完全清楚，但据认为“周期短于0.1mm的凹凸部”(粗糙度成分)和“周期为0.1mm以上的凹凸部”(波纹度成分)分布在充电部件的外周面上从而分别具有8μm～11μm和2μm～5μm的平均高度，并且排列有两种凹凸部，从而在仅施加DC电压时促进后放电，在AC电压叠加到DC电压时减少局部强放电的发生，然后使色调剂等不能附着到外周面，结果，减少了微小色线的产生和白点的产生。
粗糙度成分的平均高度优选为8μm～11μm，更优选9.0μm～10.8μm，进而更优选9.5μm～10.5μm。
波纹度成分的平均高度优选为2μm～5μm，更优选2.5μm～4.5μm，进而更优选3.0μm～4.0μm。
在本示例性实施方式中，“外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度”为1μm～3μm。宽于3μm的半值宽度意味着外周面上的凹凸部的高度的偏差。在此情况下，难以减少微小色线和白点。据认为，就外周面上的凹凸部的高度的较低偏差而言，更希望半值宽度较窄。不过，当半值宽度减小到窄于1μm时，分布在外周面上的凹凸部的高度降低，外周面变得接近平坦表面，难以减少微小色线和白点。此外，导电性弹性层通过适合于量产的挤出成型制造，难以具有窄于1μm的半值宽度。
分布在充电部件的外周面上的“周期短于0.1mm的凹凸部”(粗糙度成分)的平均周期优选长于2μm，更优选长于3μm，进而更优选长于5μm，并且优选为50μm以下，更优选20μm以下，进而更优选15μm以下。
分布在充电部件的外周面上的“周期为0.1mm以上的凹凸部”(波纹度成分)的平均周期优选为0.15mm以上，更优选0.20mm以上，进而更优选0.25mm以上，并且优选0.45mm以下，更优选0.35mm以下，进而更优选0.30mm以下。
下面对分布在充电部件的外周面上的粗糙度成分和波纹度成分的高度和周期的控制方法进行说明。
接下来，将对本示例性实施方式的充电部件的各构成要素进行说明。
支持部件
支持部件是充当充电部件的电极和支持体的导电性部件。支持部件可以为中空部件(圆筒部件)或可以为非中空部件。
支持部件的实例包括：由铁(易切削钢等)、铜、青铜、不锈钢、铝或镍等形成的金属部件；使用铬或镍等进行过涂布加工的铁部件；在树脂或陶瓷部件的外周面上进行过镀覆加工的部件；含有导电剂的树脂或陶瓷部件等。
导电性弹性层
导电性弹性层是设置在支持部件的外周面上的层。导电性弹性层可以直接设置在支持部件的外周面上，或可以隔着粘合层设置在支持部件的外周面上。
导电性弹性层可以是单层，或可以是多层层积的层积体。导电性弹性层可以是发泡的导电性弹性层，可以是未发泡的导电性弹性层，或也可以通过层积发泡的导电性弹性层和未发泡的导电性弹性层而形成。
导电性弹性层的示例性实施方式含有弹性材料、导电剂和其他添加剂。
弹性材料的实例包括：例如，聚氨酯、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶，乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、表氯醇橡胶、表氯醇-环氧乙烷橡胶、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、氯化聚异戊二烯、氢化聚丁二烯、丁基橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、天然橡胶和通过混合上述物质获得的弹性材料。在弹性材料中，优选使用聚氨酯、硅酮橡胶、丁腈橡胶、表氯醇橡胶、表氯醇-环氧乙烷橡胶、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶和通过混合上述物质获得的弹性材料。
导电剂的实例包括电子导电剂和离子导电剂。电子导电剂的实例包括：炭黑粉末，如炉黑、热炭黑、槽法炭黑、科琴黑、乙炔黑、着色用炭黑；热解碳；石墨；各种金属或合金，如铝、铜、镍、不锈钢；各种金属氧化物，如氧化锡、氧化铟、二氧化钛、氧化锡-氧化锑固溶体、氧化锡-氧化铟固溶体；在绝缘材料的表面上进行过导电性加工的物质等。离子导电剂的实例包括：如四乙基铵、月桂基三甲基铵、苯基三烷基铵的高氯酸盐或氯酸盐；如锂或镁等碱金属或碱土金属的高氯酸盐或氯酸盐。作为导电剂，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
合意的是，导电性弹性层的体积电阻率为103Ωcm～1014Ωcm。相对于100重量份的弹性材料，导电性弹性层中的电子导电剂含量优选为1重量份～30重量份，更优选15重量份～25重量份。相对于100重量份的弹性材料，导电性弹性层中的离子导电剂含量优选为0.1重量份～5重量份，更优选0.5重量份～3重量份。
导电性弹性层中的其他混配添加剂的实例包括：例如，软化剂、增塑剂、硬化剂、硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、抗氧化剂、表面活性剂、偶联剂和填料。
硫化促进剂的实例包括：噻唑系、福美双(thiram)、亚磺酰胺、硫脲、二硫代氨基甲酸盐系、胍系和醛-氨系等。作为硫化促进剂，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
相对于100重量份的弹性材料，导电性弹性层中的硫化促进剂含量优选为0.01重量份～10重量份，更优选0.1重量份～6重量份。
硫化促进助剂的实例包括氧化锌和硬脂酸等。作为硫化促进助剂，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
相对于100重量份的弹性材料，导电性弹性层中的硫化促进助剂含量优选为0.5重量份～20重量份，更优选1重量份～15重量份。
导电性弹性层中含有的填料的实例包括碳酸钙、二氧化硅和粘土矿物等。作为填料，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
相对于100重量份的弹性材料，导电性弹性层中的填料含量优选为5重量份～60重量份，更优选10重量份～60重量份。
导电性弹性层中含有的颗粒物质(如炭黑等导电剂、如氧化锌等硫化促进助剂或如碳酸钙等填料等)的粒径优选为至多10μm以下，粒径更优选为2μm以下，并且粒径优选为至少20nm以上，粒径更优选为50nm以上。导电性弹性层中含有的颗粒物质的粒径通过使用光学显微镜观察导电性弹性层的截面得到。
导电性弹性层的层厚优选为1mm～10mm，更优选2mm～8mm，进而更优选3mm～6mm。导电性弹性层的层厚是通过使用光学显微镜观察沿与旋转方向正交的方向切割的充电部件截面并测量随机十个点获得平均值而得到的值。
导电性弹性层和支持部件之间插入的粘合层的实例为树脂层，具体而言，由聚烯烃、丙烯酸系树脂、环氧树脂、聚氨酯、丁腈橡胶、氯橡胶、氯乙烯树脂、乙酸乙烯酯树脂、聚酯、酚醛树脂或硅酮树脂等形成的树脂层。粘合层可以含有导电剂(例如，上述的电子导电剂或离子导电剂)。
在支持部件上形成导电性弹性层的方法的实例包括：例如，将棒状支持部件和通过混合弹性材料、导电剂和其他添加剂获得的导电性弹性层形成用组合物由挤出机挤出，在支持部件的外周面上形成导电性弹性层形成用组合物的层，然后将导电性弹性层形成用组合物的层加热而进行交联反应，从而形成导电性弹性层的方法；和将通过混合弹性材料、导电剂和其他添加剂获得的导电性弹性层形成用组合物由挤出机挤出至具有环形带状的支持部件的外周面，在支持部件的外周面上形成导电性弹性层形成用组合物的层，然后将导电性弹性层形成用组合物的层加热而进行交联反应，从而形成导电性弹性层的方法。支持部件可以在其外周面上具有粘合层。
合意的是，分布在充电部件的外周面上的“周期为0.1mm以上的凹凸部”(波纹度成分)为主要源自导电性弹性层的凹凸部。当充电部件的外周面上形成波状起伏并且波状起伏源自导电性弹性层时，波状起伏指示了充电部件与感光体接触时的弹性，可良好地形成与感光体的咬合部，使得容易实现由感光体驱动的性质，获得良好的高速适用性。
分布在导电性弹性层的外周面上的“周期为0.1mm以上的凹凸部”(波纹度成分)的平均高度优选为2μm～5μm。此外，导电性弹性层的外周面上的波纹度成分的平均周期优选为0.15mm以上，更优选0.20mm以上，进而更优选0.25mm以上，并且优选为0.45mm以下，更优选0.35mm以下，进而更优选0.30mm以下。
例如通过以下(i)～(iii)控制导电性弹性层的外周面上的波纹度成分的高度和周期和充电部件的外周面上的波纹度成分的高度和周期。
(i)导电性弹性层形成用组合物中含有的硫化促进剂或硫化促进助剂的量：随着硫化促进剂或硫化促进助剂的量增加，波纹度成分倾向于增加。
(ii)将导电性弹性层形成用组合物由挤出机挤出时得到的模口温度：当模口温度增加时，波纹度成分倾向于减少。优选的是模口温度为60℃～100℃。
(iii)将导电性弹性层形成用组合物加热而进行交联反应时获得的加热温度和加热时长：当加热温度增加时，波纹度成分倾向于减少。当加热时长增加时，波纹度成分倾向于减少。加热温度优选为140℃～200℃，加热时长优选为40分钟～100分钟。
表面层
例如，提供表面层以减少色调剂等对充电部件的污染。
表面层的示例性实施方式包含粘合剂树脂、颗粒和其他添加剂。合意的是，表面层中含有的颗粒设置在粘合剂树脂中。
表面层的粘合剂树脂的实例包括聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚氨酯、酚醛树脂、硅酮树脂、丙烯酸系树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-四氟乙烯共聚物、氟橡胶、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和纤维素等。作为粘合剂树脂，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
表面层中含有的颗粒的实例为导电剂。合意的是，平均粒径为3μm以下且体积电阻率为109Ωcm以下的导电性颗粒作为表面层中含有的导电剂。导电性颗粒的实例包括：金属氧化物，如氧化锡、二氧化钛或氧化锌；以及炭黑等。作为导电性颗粒，就减少微小色线的产生而言，优选使用氧化锡，优选单独使用氧化锡，或使用氧化锡和炭黑。
相对于100重量份的粘合剂树脂，表面层中的导电剂含量优选为5重量份～100重量份，更优选8重量份～80重量份。
表面层可以含有导电剂颗粒以外的颗粒以控制充电部件的表面的纹理。颗粒的实例包括聚酰胺颗粒、氟树脂颗粒和硅酮树脂颗粒等，就减少微小色线的产生而言，优选使用聚酰胺颗粒。作为该颗粒，可以单独使用其中一种，或可以使用其中两种以上的组合。
相对于100重量份的粘合剂树脂，表面层中的颗粒含量优选为3重量份～50重量份，更优选10重量份～30重量份。
表面层中含有的颗粒物质(导电剂或聚酰胺颗粒等)的粒径优选为至多20μm以下，更优选15μm以下，并且优选至少1μm以上，更优选3μm以上。表面层中含有的颗粒物质的粒径通过使用光学纤维镜观察表面层的截面得到。
在导电性弹性层上形成表面层的方法的实例为：例如，将通过混合粘合剂树脂、颗粒和其他添加剂获得的表面层形成用组合物涂布在导电性弹性层上，形成表面层形成用组合物的层，然后将表面层形成用组合物的层干燥的方法。在导电性弹性层上涂布表面层形成用组合物的方法包括例如浸涂、辊涂、刮涂、线棒涂布、喷涂、液桥涂布(bead coating)、气刀涂布和帘式涂布。
表面层的层厚优选为3μm～20μm，更优选5μm～15μm。表面层的层厚为通过使用光学显微镜观察沿与旋转方向正交的方向切割的充电部件的截面并测量随机百个点获得平均值而得到的值。
合意的是，分布在充电部件的外周面上的“周期短于0.1mm的凹凸部”(粗糙度成分)为源自表面层的凹凸部。与将“周期短于0.1mm的凹凸部”形成在导电性弹性层上然后使粗糙度成分分布在充电部件的外周面上的方法不同，在下述方法中可以分布有高度均匀的粗糙度成分：将“周期短于0.1mm的凹凸部”形成在表面层上然后使粗糙度成分分布在充电部件的外周面上。
分布在表面层的外周面上的“周期短于0.1mm的凹凸部”(粗糙度成分)的平均高度优选为8μm～11μm。此外，在表面层的外周面上的粗糙度成分的平均周期优选为2μm以上，更优选3μm以上，进而更优选5μm以上，并且优选为50μm以下，更优选20μm以下，进而更优选15μm以下。
在表面层的外周面上的粗糙度成分的高度和周期和在充电部件的外周面上的粗糙度成分的高度和周期例如使用表面层形成用组合物中含有的颗粒物质的粒径和量来控制。合意的是，由表面层形成用组合物中含有的颗粒物质或颗粒物质的凝集物在表面层的表面上形成凹凸部。
充电设备、图像形成装置和处理盒
本示例性实施方式的充电设备是包含本示例性实施方式的充电部件并通过接触充电法将感光体的表面充电的充电设备。本示例性实施方式的充电设备是向充电部件仅施加DC电压的充电设备或施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的充电设备。
本示例性实施方式的图像形成装置包含感光体、本示例性实施方式的充电设备、在经充电的感光体的表面上形成潜像的潜像形成设备、使用含有色调剂的显影剂将形成在感光体的表面上的潜像显影并在感光体的表面上形成色调剂图像的显影设备和将形成在感光体的表面上的色调剂图像转印到记录介质的转印设备。本示例性实施方式的图像形成装置可以还包含选自以下设备的至少一种设备：将色调剂图像定影至记录介质的定影设备；在转印色调剂图像之后和充电之前清洁感光体的表面的清洁设备；或在转印色调剂图像之后和充电之前用光照射感光体的表面并将感光体的表面上的电荷除去的除电设备。
本示例性实施方式的图像形成装置可以为以下装置中的任何一种：将形成在感光体的表面上的色调剂图像直接转印至记录介质的直接转印型装置，或将形成在感光体的表面上的色调剂图像一次转印至中间转印体的表面、然后将转印至中间转印体的表面的色调剂图像二次转印到记录介质的表面的中间转印型装置。
本示例性实施方式的处理盒是安装在图像形成装置上或从图像形成装置拆卸下来而且至少包含感光体和本示例性实施方式的充电设备的盒。本示例性实施方式的处理盒可以还包含选自显影设备、感光体清洁设备、感光体除电设备或转印设备等的至少一种设备。
在下文中，将参照附图对本示例性实施方式的充电设备、图像形成装置和处理盒的构造进行说明。
图3是示意性显示作为示例性实施方式的图像形成装置的实例的直接转印型图像形成装置的图示。图4是示意性显示作为示例性实施方式的图像形成装置的实例的中间转印型图像形成装置的图示。
图3所示的图像形成装置200包含感光体207、将感光体207的表面充电的充电设备208A、连接至充电设备208A的电源209、将感光体207的表面曝光并形成潜像的曝光设备206、使用含有色调剂的显影剂将感光体207上的潜像显影的显影设备211、将感光体207上的色调剂图像转印至记录介质500的转印设备212、将色调剂图像定影至记录介质500的定影设备215、将感光体207上残留的色调剂除去的清洁设备213和将感光体207的表面上的电荷除去的除电设备214。
图4所示的图像形成装置210包含感光体207、充电设备208A、电源209、曝光设备206、显影设备211、将感光体207上的色调剂图像转印至记录介质500的一次转印部件212a和二次转印部件212b、定影设备215和清洁设备213。类似于图像形成装置200，图像形成装置210可以包含除电设备。
充电设备208A是由辊状充电部件形成、与感光体207的表面接触并将感光体207的表面充电的接触充电型充电设备。由电源209向充电装置208A施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压。
曝光设备206的实例为包含如半导体激光器或发光二极管(LED)等光源的光学系统装置。
显影设备211是向感光体207供给色调剂的设备。显影设备211使辊状显影剂保持部件接触或靠近感光体207并使色调剂附着到感光体207上的潜像，从而形成色调剂图像。
转印设备212的实例包括例如电晕放电发生器和隔着记录介质500压接到感光体207的导电辊。
一次转印部件212a的实例为例如与感光体207接触并旋转的导电辊。二次转印部件212b的实例为例如隔着记录介质500压接到一次转印部件212a的导电辊。
定影设备215的实例为包含加热辊和压接到加热辊的压力辊的加热-定影装置。
清洁设备213的实例为包含刮刀、刷或辊等作为清洁部件的设备。清洁刮刀的材料实例包括聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和硅酮橡胶等。
除电设备214为例如在转印之后用光照射感光体207的表面和将感光体207的残留电位除去的设备。
图5是显示作为示例性实施方式的图像形成装置的其中4个图像形成单元并列排列的串联型或中间转印型图像形成装置的示意性构造的图示。
图像形成装置220在壳体400中包含对应于各颜色色调剂的4个图像形成单元、具有激光光源的曝光设备403、中间转印带409、二次转印辊413、定影设备414和具有清洁刮刀416的清洁设备。
由于4个图像形成单元具有相同的构造，因此将包含感光体401a的图像形成单元的构造作为其代表进行说明。
充电辊402a、显影设备404a、一次转印辊410a和清洁刮刀415a沿感光体401a的旋转方向依次设置在感光体401a周围。一次转印辊410a隔着中间转印带409压接到感光体401a。色调剂盒405a中含有的色调剂供给到显影装置404a。
充电辊402a是与感光体401a的表面接触并将感光体401a的表面充电的接触充电型充电设备。由电源向充电辊402a施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压。
中间转印带409由驱动辊406、张力辊407和背面辊408张紧，并通过辊的旋转而行进。
二次转印辊413设置为隔着中间转印带409压接到背面辊408。
定影设备414为例如包含加热辊和压力辊的加热-定影设备。
清洁刮刀416是除去残留在中间转印带409上的色调剂的部件。清洁刮刀416设置在背面辊408的下游并除去在转印后残留在中间转印带409上的色调剂。
容纳记录介质500的托盘411设置在壳体400中。托盘411中的记录介质500由输送辊412输送到中间转印带409与二次转印辊413之间的接触部，再输送到定影设备414，并在记录介质500上形成图像。将形成有图像的记录介质500排出到壳体400的外部。
图6是示意性显示示例性实施方式的处理盒的实例的图示。图6所示的处理盒300安装在包含例如曝光设备、转印设备和定影设备的图像形成装置的主体上，或从该图像形成装置拆卸下来。
在处理盒300中，感光体207、充电设备208A、显影设备211和清洁设备213由壳体301一体化。在壳体301中，提供有用于安装在图像形成装置上和从图像形成装置拆卸下来的安装轨道302、曝光用开口303和除电曝光用开口304。
在处理盒300中包含的充电设备208A为由辊状充电部件形成、与感光体207的表面接触并将感光体207的表面充电的接触充电型充电装置。当处理盒300安装在图像形成装置上并形成图像时，由电源向充电装置208A施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压。
显影剂和色调剂
本示例性实施方式的图像形成装置中应用的显影剂没有具体限制。显影剂可以是仅含有色调剂的单组分显影剂，或可以是通过混合色调剂和载体获得的双组分显影剂。
显影剂中含有的色调剂没有具体限制。色调剂含有例如粘合剂树脂、着色剂和防粘剂。色调剂的粘合剂树脂的实例包括聚酯和苯乙烯-丙烯酸系树脂。
可以将外添剂外添到色调剂。色调剂的外添剂的实例为无机颗粒，如二氧化硅、钛或氧化铝。
制造色调剂颗粒，然后将外添剂外添到色调剂颗粒，从而制得色调剂。制造色调剂颗粒的方法的实例包括混炼粉碎法、凝集聚结法、悬浮聚合法和溶解悬浮法等。色调剂颗粒可以是具有单层结构的色调剂颗粒，或可以是具有由芯(芯颗粒)和被覆芯的涂层(壳层)构成的所谓的芯壳结构的色调剂颗粒。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm～10μm，更优选4μm～8μm。
双组分显影剂中含有的载体没有具体限制。载体的实例包括：例如，将树脂涂布在由磁性粉末形成的芯的表面上获得的涂布载体；将磁性粉末分散并混合在基质树脂中获得的磁性粉末分散型载体；以及将树脂浸渍在多孔磁性粉末中获得的树脂浸渍型载体。
双组分显影剂中的色调剂和载体的混合比(重量比)优选色调剂：载体为1∶100～30∶100，更优选3∶100～20∶100。
实施例
在下文中，将参照实施例对本发明的示例性实施方式进行详细说明；不过，本发明的示例性实施方式根本不限于实施例。在以下说明中，除非另有说明，“份”和“％”是基于重量的单位。
充电辊的制备
实施例1
-导电性弹性层的形成-
将粘合剂(Zeon Chemicals L.P.的表氯醇橡胶，HYDRIN T3106)涂布在由直径为8mm的SUS 303形成的轴的外周面上，形成粘合层。将通过在开放式鼓(open roll)混炼以下材料获得的组合物和具有粘合层的轴由包含十字头模口的挤出机(设置为92℃的模口温度)挤出，在轴的外周面上形成该组合物的层，然后将该层在170℃加热70分钟，从而获得具有导电性弹性层的辊(平均直径为14mm)。
Figure GDA0002267382170000161
-表面层的形成-
将通过混合以下材料、用甲醇稀释和在珠磨机中进行分散处理获得的分散液通过浸涂而涂布在具有导电性弹性层的辊的外周面上，然后在130℃加热30分钟，从而获得具有平均层厚为7μm的表面层的充电辊。
Figure GDA0002267382170000162
Figure GDA0002267382170000171
实施例2～5
除了将导电性弹性层形成用组合物的组成、形成导电性弹性层的条件和表面层形成用组合物的组成如表1所示改变以外，按照与实施例1相同的方式获得充电辊。
实施例6
除了将15份的炭黑变为62份氧化锡(Mitsubishi Materials Corporation的平均粒径为15nm的S-2000)以外，按照与实施例1相同的方式获得充电辊。
比较例1
除了通过形成平均直径为15mm的具有导电性弹性的层辊然后通过磨光将平均直径减小到14mm来形成导电性弹性层以外，按照与实施例1相同的方式获得充电辊。
比较例2～6
除了将导电性弹性层形成用组合物的组成、形成导电性弹性层的条件和表面层形成用组合物的组成如表1所示改变以外，按照与实施例1相同的方式获得充电辊。
评价
外周面的表面纹理
充电辊的外周面的表面纹理使用共聚焦激光显微镜(物镜放大率为20倍的VK-8500，Keyence Corporation)以X和Y方向上的测量周期为0.05μm、X和Y方向上的测量范围为490μm×690μm和Z方向上的测量范围为50μm的条件进行测量。对测量数据进行使用充电辊的曲率的表面修正和噪声修正。在9个测量点(X方向上3个点×Y方向上3个点)中检测到具有特别高或低的值(超过其他8个点的中值的300％或小20％)的一个点的情况中，通过将其他8个点的中值分配给该特定点来进行噪声修正。由修正的数据获得高度分布的最大频度值的半值宽度、粗糙度成分的平均高度和波纹度成分的平均高度。
微小色线
在包含向充电辊仅施加DC电压的接触充电型充电设备的DocuCentre-IV C2260的改装装置中，加入实施例和比较例各自的充电辊，在高温高湿度环境(28℃和85％RH)下在5,000页A4纸上印刷整个表面的图像浓度为30％的半色调图像。目视观察最后的纸上的印刷图像，如下进行分类。G0和G1在允许的范围内。
G0：未认出微小色线。
G1：产生1～3条微小色线。
G2：产生4～10条微小色线。
G3：产生11～20条微小色线。
G4：产生21条以上微小色线。
白点
在包含向充电辊施加通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压的接触充电型充电设备的DocuCentre-IV C5570的改装装置中，加入实施例和比较例各自的充电辊，在低温低湿度环境(10℃和15％RH)下在1页A3纸上印刷整个表面的图像浓度为60％的半色调图像。目视观察印刷图像，如下进行分类。G0和G1在允许的范围内。
G0：未认出白点。
G1：产生1～10个白点。
G2：产生11～25个白点。
G3：产生26～50个白点。
G4：产生51个以上白点。
Figure GDA0002267382170000191
提供本发明的示例性实施方式的前述说明是出于描述和说明的目的。其并非意图穷尽或将本发明限制为所披露的精确形式。显然，许多修改和变化对于本领域技术人员而言将是显而易见的。选择并描述这些实施方式是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域其他技术人员能够理解适用于设想的特定用途的针对各种实施方式并具有各种修改的本发明。本发明的范围应由所附权利要求及其等同物所限定。

Claims (13)

1.一种充电部件，其包含：
支持部件；
设置在所述支持部件上的导电性弹性层；和
设置在所述导电性弹性层上的表面层，
其中，周期短于0.1mm的凹凸部和周期为0.1mm以上的凹凸部分布在所述充电部件的整个外周面上并满足以下条件(1)和(2)：
(1)所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为8μm～11μm；并且
(2)所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为2μm～5μm，并且
其中，所述外周面上的高度分布的最大频度值的半值宽度为1μm～3μm。
2.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为9.0μm～10.8μm。
3.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均高度为9.5μm～10.5μm。
4.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为2.5μm～4.5μm。
5.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均高度为3.0μm～4.0μm。
6.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均周期为5μm以上。
7.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期短于0.1mm的凹凸部的平均周期为50μm以下。
8.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均周期为0.20mm以上。
9.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述周期为0.1mm以上的凹凸部的平均周期为0.45mm以下。
10.如权利要求1所述的充电部件，
其中，所述表面层含有电子导电剂。
11.如权利要求10所述的充电部件，
其中，所述电子导电剂为金属氧化物。
12.一种处理盒，其安装在图像形成装置上或从图像形成装置拆卸下来，其包含：
电子照相感光体；和
包含权利要求1～11中任一项所述的充电部件的充电设备，所述充电设备向所述充电部件施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压，并且通过接触充电法将所述电子照相感光体的表面充电。
13.一种图像形成装置，其包含：
电子照相感光体；
包含权利要求1～11中任一项所述的充电部件的充电设备，所述充电设备向所述充电部件施加仅DC电压或通过将AC电压叠加到DC电压获得的电压，并且通过接触充电法将所述电子照相感光体的表面充电；
潜像形成设备，所述潜像形成设备在经充电的所述电子照相感光体的表面上形成潜像；
显影设备，所述显影设备使用含有色调剂的显影剂将形成在所述电子照相感光体的表面上的所述潜像显影，并在所述电子照相感光体的表面上形成色调剂图像；和
转印设备，所述转印设备将形成在所述电子照相感光体的表面上的色调剂图像转印到记录介质。
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