CN107430367A - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

提供了能够抑制在长期使用时由于感光构件的不均匀磨耗和污迹引起的图像缺陷的发生的充电构件。所述充电构件包括导电性弹性层作为表面层。导电性弹性层包含粘结剂和具有开口的碗形树脂颗粒。充电构件的表面具有源自碗形树脂颗粒的凹部和凸部。满足由下式所示的关系，其中，当充电构件以100(g)负荷压在玻璃板上时，S1是接触面积的平均值，d1是接触区域中形成的空间的高度的平均值；和当负荷变为500(g)时，S5是接触面积的平均值，d5是空间的高度的平均值 0.2 ≤ S = | S 5 - S 1 | S 1 ≤ 0.5 0.15 ≤ d = | d 5 - d 1 | d 1 ≤ 0.5.

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，其通过施加电压使作为待充电构件的电子照相感光构件的表面充电至预定的电位，和涉及使用所述充电构件的处理盒和电子照相图像形成设备(下文中，称为“电子照相设备”)。
背景技术
采用电子照相法的电子照相设备主要包括电子照相感光构件(下文中，也简称为“感光构件”)、充电装置、曝光装置、显影装置、转印装置和定影装置。作为充电装置，通常采用通过将电压(仅直流电压的电压或者直流电压叠加有交流电压的电压)施加至与感光构件的表面接触或者接近配置在感光构件的表面上的充电构件来使感光构件的表面带电的接触充电装置。
为了使通过接触充电诱发的感光构件的带电稳定化，专利文献1公开了包括表面上具有源自树脂颗粒等的凸部的表面层的接触充电用充电构件。通过使用这样的充电构件，使感光构件的带电稳定化。然而，当专利文献1中记载的充电构件与感光构件接触时，接触压力集中在充电构件(充电辊)的表面上的源自树脂颗粒的凸部，结果，在长期使用时，在感光构件的表面上发生不均匀磨耗，这会由于不均匀磨耗导致竖条纹状图像缺陷。
为了解决该问题，专利文献2提出了包括包含具有开口的碗形树脂颗粒的导电性树脂层的充电构件，其中充电构件在充电构件的表面上具有源自碗形树脂颗粒的开口和边缘的凹凸形状。通过使用专利文献2中记载的充电构件，感光构件上的接触压力通过在充电构件的表面上的碗形树脂颗粒的开口的边缘(下文中，也简单称为“边缘”)变形而松弛。出于上述原因，甚至在长期使用时也可以抑制感光构件的不均匀磨耗。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2008-276026
专利文献2：日本专利申请特开No.2011-237470
发明内容
发明要解决的问题
然而，伴随着近来电子照相的速度和耐久性的提高，不仅要求抑制感光构件的不均匀磨耗，还要求进一步提高耐污染性。尽管专利文献2中记载的充电构件可抑制感光构件的不均匀磨耗，但是耐污染性不一定充分。一般地，充电构件上的污迹由于以下现象而发生。即使在转印过程之后也残留在感光构件上的调色剂组分(下文中，也称为“残余调色剂”)正常应当在清洁过程中用清洁刮板等除去。然而，作为清洁刮板的振动或微小划痕的出现的结果，残余调色剂通过清洁刮板可滑移并且即使在清洁过程之后也残留在感光构件上。调色剂与充电构件接触从而引起充电构件上的污迹。
根据本发明人的研究，专利文献2中提出的充电构件提供了以下效果：减少调色剂通过清洁刮板滑移的量，由此充电构件不太可能造成感光构件上的划痕并且由于对感光构件的追随性提高而能够将清洁刮板的振动控制在一定程度。然而，尽管减少了调色剂的滑移量，但是由于长期使用而使残余调色剂逐渐沉积从而蓄积在充电构件上，这会引起充电构件上的污迹。
特别地，由于调色剂在低温和低湿环境下的高流动性，从而促进调色剂的滑移，并且导致图像缺陷的充电构件上的污迹倾向于变得明显。出于该原因，会产生由于沉积而蓄积的污迹所引起的点状和横条纹状图像。根据本发明人的进一步研究，认为专利文献2中提出的充电构件被污染的原因在于，在充电构件与感光构件之间的辊隙部中，边缘的接触面积增加从而使污迹容易粘附至接触部。
如上所述粘附的污迹发生的机理将使用以下图2A和2B来描述。如图2A中所示，在辊隙部中与感光构件13接触的碗形树脂颗粒的边缘向箭头A方向翘曲(warp)，结果，如图2B中所示，碗形树脂颗粒弹性变形从而增大了感光构件13与边缘之间的接触面积。本发明人认为，污迹的粘附由此引起。本说明书中，辊隙定义为夹在各自通过沿与充电构件的长度方向垂直的方向充电构件与感光构件之间的接触点的两端点之一的与充电构件的长度方向平行的两条线之间的区域。
作为用于抑制由于通过以上感光构件13与边缘之间的接触面积的增大引起的污迹的粘附而造成的点状和横条纹状图像的方法，考虑了如下方法：其中边缘周围的导电性弹性层12的硬度增大以超过全部区域，从而抑制边缘向箭头A方向翘曲。然而，在该情况下，可抑制边缘的翘曲，但是不能使接触压力松弛。因此，接触压力集中在感光构件13与边缘之间的接触点，并且在长期使用时感光构件的不均匀磨耗发生。因此，本发明人已意识到同时抑制污迹的粘附和感光构件的不均匀磨耗是为了解决电子照相的速度和耐久性的提高而待解决的问题。
因此，本发明旨在提供一种充电构件，其甚至在长期使用时也抑制感光构件的不均匀磨耗，且抑制充电构件的表面上污迹的粘附，从而抑制由于感光构件的不均匀磨耗而引起的竖条纹状图像以及由于污迹的粘附而引起的点状和横条纹状图像的产生。
另外，本发明旨在提供有助于形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面，提供了包括导电性基体和在所述基体上的作为表面层的导电性弹性层的充电构件，其中所述导电性弹性层包含粘结剂，并且以碗形树脂颗粒的开口在充电构件的表面露出的状态保持具有开口的碗形树脂颗粒；充电构件的表面具有：源自在表面露出的碗形树脂颗粒的开口的凹部，和源自在表面露出的碗形树脂颗粒的开口的边缘的凸部；充电构件的表面的一部分由导电性弹性层构成；并且满足下述式(1)和(2)所示的关系。
式(1)
式(2)
式(1)和(2)中，当充电构件压在玻璃板上以致玻璃板上的负荷为100(g)时，在充电构件与玻璃板之间的间隙中，包括充电构件与玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R1中，S1定义为各接触部中充电构件与玻璃板之间的接触面积的平均值，和d1定义为在接触区域R1中充电构件与玻璃板之间形成的各空间的高度的平均值；和当充电构件压在玻璃板上以致玻璃板上的负荷为500(g)时，在充电构件与玻璃板之间的间隙中，包括充电构件与玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R5中，S5定义为各接触部中充电构件与玻璃板之间的接触面积的平均值，和d5定义为在接触区域R5中充电构件与玻璃板之间形成的各空间的高度的平均值。
另外，根据本发明的另一方面，提供一种处理盒，其包括上述充电构件和电子照相感光构件，并且构造为可安装至电子照相设备的主体且从电子照相设备的主体可拆卸。
进一步，根据本发明的再一方面，提供一种电子照相设备，其包括上述充电构件和电子照相感光构件。
发明的效果
根据本发明的一方面，提供了一种充电构件，其甚至在长期使用时也抑制感光构件的不均匀磨耗，且抑制在充电构件的表面上污迹的粘附，从而抑制由于感光构件的不均匀磨耗而引起的竖条纹状图像以及由于污迹的粘附而引起的点状和横条纹状图像的产生。另外，根据本发明的另一方面，提供了有助于形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
参考附图，从下述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1A是说明碗形树脂颗粒的变形的图。
图1B是说明碗形树脂颗粒的变形的图。
图1C是说明根据本发明的充电构件的一个实例的辊隙部中接触位置与负荷之间的关系的图。
图2A是说明常规的充电构件的辊隙部中碗形树脂颗粒的变形的图。
图2B是说明常规的充电构件的辊隙部中碗形树脂颗粒的变形的图。
图3A是说明根据本发明的充电构件的一个实例的示意性截面图。
图3B是说明根据本发明的充电构件的一个实例的示意性截面图。
图4是电流测量设备的示意图。
图5A是根据本发明的充电构件的一个实例的表面附近的局部截面图。
图5B是根据本发明的充电构件的一个实例的表面附近的局部截面图。
图6是根据本发明的充电构件的一个实例的表面附近的局部截面图。
图7A是说明根据本发明的碗形树脂颗粒的一个实例的形状的图。
图7B是说明根据本发明的碗形树脂颗粒的一个实例的形状的图。
图7C是说明根据本发明的碗形树脂颗粒的一个实例的形状的图。
图7D是说明根据本发明的碗形树脂颗粒的一个实例的形状的图。
图7E是说明根据本发明的碗形树脂颗粒的一个实例的形状的图。
图8是说明在充电构件的表面用于硬度测量的位置的图。
图9A是使玻璃板与充电构件的表面接触的夹具的示意图。
图9B是说明玻璃板与充电构件之间形成的空间的图。
图10是说明根据本发明的电子照相设备的一个实例的示意性截面图。
图11是说明根据本发明的处理盒的一个实例的示意性截面图。
具体实施方式
现在将参考附图详细地描述本发明的优选实施方案。
根据本发明的充电构件(下文中，称为“充电构件”)是包括导电性基体和该基体上的作为表面层的导电性弹性层的充电构件。导电性弹性层包含具有开口的碗形树脂颗粒和粘结剂。导电性弹性层以碗形树脂颗粒的开口在充电构件的表面露出的状态保持碗形树脂颗粒。充电构件的表面具有源自在表面露出的碗形树脂颗粒的开口的凹部(下文中，有时简称为“碗的凹部”)，和源自在表面露出的碗形树脂颗粒的开口的边缘(下文中，有时简称为“碗的边缘”)的凸部(下文中，有时简称为“碗的凸部”)。另外，充电构件的表面的一部分由导电性弹性层构成。
充电构件满足由式(1)所示的关系。
式(1)
关于“S1”，当充电构件压在玻璃板上以致玻璃板上的负荷为100(g)时，在充电构件与玻璃板之间的间隙中，包括充电构件与玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R1中，“S1”定义为各接触部中充电构件与玻璃板之间的接触面积的平均值。关于“S5”，当充电构件压在玻璃板上以致玻璃板上的负荷为500(g)时，在充电构件与玻璃板之间的间隙中，包括充电构件与玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R5中，“S5”定义为各接触部中充电构件与玻璃板之间的接触面积的平均值。“间隙”是充电构件与玻璃板之间的接触部，更具体地是夹在各自通过沿与充电构件的长度方向垂直的方向充电构件与玻璃板之间的接触点的两端点之一的与充电构件的长度方向平行的两条线之间的区域。
这里，在接触区域R1中包括一个接触部的情况下，接触部的接触面积是S1。类似地，在接触区域R5中包括一个接触部的情况下，接触面积是S5。
接触区域R1和接触区域R5各自是以在间隙中包括充电构件与玻璃板之间的至少一个接触部的方式设定的区域。接触区域R1和接触区域R5可以是不同的或相同的。然而，从接触面积的测量的步骤数和精确度的观点，接触区域R1和接触区域R5优选是相同的区域。
此外，充电构件满足由式(2)所示的关系。
式(2)
d1定义为在接触区域R1中充电构件与玻璃板之间形成的多个空间的高度的平均值。d5定义为在接触区域R5中充电构件与玻璃板之间形成的多个空间的高度的平均值。这些空间不仅在碗的凹部形成，还在相邻的碗之间形成。图9B中的附图标记85表示当充电构件以100(g)的负荷压在玻璃板上时，在充电构件与玻璃板之间形成的空间。距离d'表示该空间的高度，即，该空间中距离玻璃表面最远的位置与玻璃表面之间的距离。
如图1C中所示，充电构件14与感光构件13之间的接触状态从进入辊隙部之后即刻(位置H)通过辊隙部的中央(位置I)至从接触释放之前即刻(位置J)而变化。在该情况下，在位置I的负荷不同于在位置H和J的负荷。虽然据认为在即将进入辊隙的位置(位置G)和从接触释放之后即刻的位置(位置K)几乎不施加负荷，但是在普通的电子照相设备中在从H至J的区间内负荷的变化预期在5倍以内。这可以由在当充电构件14与感光构件13接触时的辊隙中的负荷分布来预期。当本发明人测定普通的电子照相设备的负荷分布时，发现负荷分布是在5倍以内，由此本发明人认为在通过辊隙时负荷的变化是在5倍以内。因此，在H至J的区间内充电构件与感光构件之间的接触状态的变化可以通过测量将负荷变化为5倍负荷的情况的比率以模拟的方式来评价。并且，为了更精确地进行上述对接触状态的评价，以及鉴于普通的电子照相设备具有100g的下限负荷的事实，本发明人确定100g可以用作下限负荷。因此，本发明中，使用100g和为100g的5倍大的500g作为接触负荷来进行上述对接触状态的评价。
式(1)中所示的上述两种接触负荷之间的接触面积的比率S是表示当接触负荷从100g变化为500g时，源自碗的边缘的凸部可以维持与感光构件的点接触状态的程度的值。即，该比率S是用于评价充电构件在充电构件的辊隙部中维持与感光构件的点接触状态的能力的指标。具体地，在比率S的值小的情况下，维持点接触状态的能力高，而在比率S的值大的情况下，相反的情况适用。
由于在图1C中从进入辊隙部之后即刻的位置H至辊隙部的中央的位置I，施加至充电构件的表面上的负荷增大，所以关于碗形树脂颗粒11，如图2A中所示，碗的边缘向箭头A方向翘曲。并且，在充电构件具有低的维持点接触状态的能力的情况下，如图2B中所示，感光构件13与碗的边缘之间的接触面积变成增大的状态。在这样的情况下，在充电构件的表面上很可能发生污迹的粘附。
在充电构件中，两种接触负荷之间的接触面积的比率S满足由式(1)所示的范围。在比率S为0.5以下(S≤0.5)的情况下，如上所述，充电构件具有高的维持与感光构件的表面的点接触状态的能力。因此，如上所述，可以抑制在接触部的污迹的粘附。在其中在导电性弹性层中包含粘结剂和碗形树脂颗粒的该构造中，比率S的下限设定为0.2的原因在于，没有发现利用可以以实用的方式使用的材料和生产方法将比率S设定为小于0.2的方法。比率S为0.2以上且0.5以下，优选0.2以上且0.3以下。在该范围的比率S能够使充电构件发挥更高的维持点接触状态的能力且进一步提高抑制污迹的粘附的效果。
式(2)中所示的上述两种接触负荷之间的空间的高度的比率d是当接触负荷从100g变化为500g时，在充电构件的表面与感光构件之间可以维持有多大空间的指标。具体地，在比率d的值小的情况下，维持空间的能力高，而在比率d的值大的情况下，相反的情况适用。并且，由于上述比率d，可以评价在充电构件与感光构件之间的辊隙部中的碗形树脂颗粒的变形状态。
与此同时，如由式(1)描述的，充电构件具有高的维持点接触状态的能力。即，满足式(1)能够抑制碗形树脂颗粒11的形状从图2A中的状态变化为图2B中的状态的移动。认为满足上述条件且具有高的维持点接触状态的能力的充电构件的表面上的碗形树脂颗粒在辊隙部中如下所述表现。
图1C中，施加在充电构件14的表面上的负荷随着从进入辊隙部之后即刻的位置H前进至在辊隙部的中央的位置I而增大。在充电构件14的表面具有高的维持点接触状态的能力的情况下，如图1A中所示，被导电性弹性层12围绕的碗形树脂颗粒11的边缘向箭头C方向翘曲。因而，碗形树脂颗粒11本身向箭头B方向，即导电性弹性层的内部方向沉降。即，在比率d的值小的情况下，据认为在辊隙部的中央的位置I处的形状如图1B中所示。通过上述接触，其边缘施加有负荷的碗形树脂颗粒11本身向导电性弹性层的内部方向沉降，由此，可使接触压力松弛，并且可抑制感光构件的不均匀磨耗。
另一方面，充电构件的表面具有过高的维持空间的能力的情况，即比率d的值小于0.15的情况意味着碗形树脂颗粒实质上不弹性变形。在该情况下，由碗形树脂颗粒引起的接触压力的松弛不太可能发生，由此，上述的感光构件的不均匀磨耗会发生。
在充电构件中，比率d满足由式(2)所示的范围。在比率d为0.5以下(d≤0.5)的情况下，如上所述，充电构件具有高的维持充电构件与感光构件的表面之间的空间的能力，由此，可抑制接触部上的污迹的粘附。在比率d为0.15以上(0.15≤d)的情况下，碗形树脂颗粒可弹性变形，由此，感光构件上的接触压力可松弛，结果，可抑制上述的感光构件的不均匀磨耗。比率d为0.15以上且0.5以下，优选0.4以上且0.5以下。在该范围内的比率d能够使充电构件发挥较高的关于维持在与感光构件的接触部的空间的能力和感光构件上的接触压力的松弛的效果。
如上所述，满足式(1)和(2)的充电构件能够维持与感光构件的点接触状态并且可以维持空间，另外还可以使在源自碗的边缘的凸部的接触压力松弛。因此，可以同时抑制在充电构件的表面上的污迹的粘附和感光构件的不均匀磨耗。
为了确保比率S和d分别在式(1)和(2)的范围内，当在充电构件的表面(导电性弹性层72)上的粘结剂(图8中的F)的马氏硬度定义为M1，和充电构件的表面上的在源自碗形树脂颗粒的开口的凹部71的底部的正下方的粘结剂(图8中的E，下文中也称为“在碗的凹部的正下方的粘结剂”)的马氏硬度定义为M2时，“M2/M1”的值优选为小于1。此外，“M2/M1”的值更优选为0.7以下。
为了将M1和M2的值设定在上述的范围，可以使用其中充电构件的表面使用具有低的氧透过度的材料作为碗形树脂颗粒的壳材料、通过在大气中热处理而氧化固化的方法。该方法下文中将详细地描述。
<玻璃板>
在本发明中，例如，使用玻璃板(材质：BK7，表面精度：两面均光学研磨，平行度：在1′内，厚度：2mm)。
<充电构件>
充电构件的一个实例的截面的示意图在图3A和3B中示出。图3A中的充电构件包括导电性基体1和导电性弹性层2。导电性弹性层如图3B中所示，可以具有包括导电性树脂层21和22的两层构造。
导电性基体1和导电性弹性层2或顺序层叠在导电性基体1上的各层(例如，图3B中示出的导电性弹性层21和22)可以经由粘合剂粘接在一起。在该情况下，粘合剂可以是导电性的。可以使用已知的导电性粘合剂。
粘合剂基剂(adhesive base)的实例包括热固性树脂和热塑性树脂，并且可以使用已知的树脂，例如聚氨酯、丙烯酸类、聚酯、聚醚和环氧树脂。作为赋予粘合剂导电性的导电剂，可以单独使用适当选择的稍后详细描述的导电性细颗粒中的一种，或者可以组合使用其两种以上。
[导电性基体]
导电性基体具有导电性并且具有支承设置于其上的导电性弹性层的功能。导电性基体的材料的实例包括如铁、铜、铝和镍等金属、及其合金(如不锈钢)。
[导电性弹性层]
图5A和5B各自是包括在充电构件的表面层中的导电性弹性层的表面附近的局部截面图。包含在导电性弹性层中的碗形树脂颗粒的一部分在充电构件的表面露出。并且充电构件的表面由源自在表面露出的碗形树脂颗粒41的开口51的凹部52、源自在表面露出的碗形树脂颗粒41的开口的边缘53的凸部、和围绕在表面露出的碗形树脂颗粒41的导电性弹性层42构成。例如，边缘53可以具有图5A和5B中示出的形态。
图6中示出的在源自碗形树脂颗粒41的开口55的边缘53的凸部的顶点与由同一碗形树脂颗粒41的壳所定义的凹部52的底部之间的高度差54优选为5μm以上且100μm以下，特别优选10μm以上且80μm以下。在该范围内的高度差能够更可靠地维持在辊隙部中碗的边缘的点接触。碗形树脂颗粒的最大直径55与在凸部的顶点与凹部的底部之间的高度差54之比，即树脂颗粒的[最大直径]/[高度差]优选为0.8以上且3.0以下，特别优选1.1以上且1.6以下。在该范围内的树脂颗粒的[最大直径]/[高度差]的值能够更可靠地维持在辊隙部中碗的边缘的点接触。在本发明中，碗形树脂颗粒的“最大直径”定义为在由碗形树脂颗粒提供的圆形投影图像中的最大长度。在碗形树脂颗粒提供多个圆形投影图像的情况下，各个投影图像中的最大长度之中的最大值定义为碗形树脂颗粒的“最大直径”。
导电性弹性层的表面状态可以通过形成凹凸形状如下文中来控制。十点平均表面粗糙度(Rzjis)优选为5μm以上且65μm以下，特别优选10μm以上且50μm以下。表面的平均凹凸间隔(Sm)优选为30μm以上且200μm以下，特别优选40μm以上且150μm以下。通过在上述各范围内，能够更可靠地维持在辊隙部中碗的边缘的点接触。稍后将详细描述测量表面的十点平均粗糙度(Rzjis)和表面的平均凹凸间隔(Sm)的方法。
碗形树脂颗粒的实例在图7A至7E中示出。在本发明中，“碗形”是指具有开口部61和圆形凹部62的形状。在“开口部”中，如图7A和7B中所示，碗的边缘可以是平坦的，或者如图7C至7E中所示，碗的边缘可以具有凹凸。
碗形树脂颗粒的最大直径55的粗略标准值是10μm以上且150μm以下，特别是20μm以上且100μm以下。另外，碗形树脂颗粒的最大直径55与开口部的最小直径63之比，即碗形树脂颗粒的[最大直径]/[开口部的最小直径]更优选为1.1以上且4.0以下。在该范围内的比率能够更可靠地使碗形树脂颗粒在稍后描述的辊隙部中向导电性弹性层的内部方向沉降。
在碗形树脂颗粒的开口部周围的壳的厚度(外周的外径与内径之差)优选为0.1μm以上且3μm以下，特别优选0.2μm以上且2μm以下。在该范围内的厚度能够使碗形树脂颗粒在稍后描述的辊隙部中向导电性弹性层的内部方向沉降。关于壳的上述厚度，“最大厚度”优选为“最小厚度”的3倍以下，更优选为“最小厚度”的2倍以下。
[粘结剂]
已知的橡胶或树脂可以用于导电性弹性层中包含的粘结剂。橡胶的实例包括天然橡胶及其硫化产物，和合成橡胶。合成橡胶的实例如下：乙丙橡胶、丁苯橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异丙烯橡胶(IR)、丁基橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、丙烯酸类橡胶、表氯醇橡胶和氟橡胶。可以使用的树脂的实例包括热固性树脂和热塑性树脂。其中，氟树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类聚氨酯树脂、硅酮树脂和丁缩醛树脂是更优选的。可以单独使用它们中的一种，或者可以组合使用其两种以上。可选地，可以使这些树脂中的一些的单体共聚为共聚物。
[导电性细颗粒]
导电性弹性层的体积电阻率的粗略标准值在具有23℃的温度和50％的相对湿度的环境下可以是1×102Ωcm以上且1×1016Ωcm以下。在该范围内的体积电阻率便于通过放电使电子照相感光构件适当地带电。为了该目的，已知的导电性细颗粒可以包含在导电性弹性层中。导电性细颗粒的实例包括金属氧化物、金属、炭黑和石墨的颗粒。此外，可以单独使用这些导电性细颗粒中的一种，或者可以组合使用其两种以上。在导电性弹性层中导电性细颗粒的含量的粗略标准值是基于100质量份粘结剂为2质量份以上且200质量份以下，特别是5质量份以上且100质量份以下。
[导电性弹性层的形成方法]
在下面将说明导电性弹性层的形成方法。首先，在导电性基体上设置其中中空状树脂颗粒分散在粘结剂中的涂层。其后，通过研磨涂层的表面而将中空状树脂颗粒部分除去成为碗形状，从而形成源自碗形树脂颗粒的开口的凹部和源自碗形树脂颗粒的开口的边缘的凸部(下文中，具有这些凹部和凸部的形状称为“源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状”)。以该方式形成导电性树脂层，随后热处理以热固化。各涂层之中，研磨前的涂层称为“预涂层”。
[在预涂层中树脂颗粒的分散]
首先，将描述用于将中空状树脂颗粒分散在预涂层中的方法。所述方法的一个实例是其中在基体上形成内部含有气体的中空状树脂颗粒分散在粘结剂中的导电性树脂组合物的涂膜，并且使涂膜干燥、固化或交联的方法等。这里，导电性颗粒可以被包含在导电性树脂组合物中。从具有低的气体透过性和高的冲击回弹性(impact resilience)的观点，用于中空状树脂颗粒的材料优选为具有极性基团的树脂，并且更优选具有由下式(4)表示的单元的树脂。特别是从便于控制研磨性的观点，更优选同时具有由式(4)表示的单元和由式(8)表示的单元的树脂。
式(4)
式(4)中，A是选自由下式(5)、(6)和(7)组成的组中的至少一种；和R1是氢原子或具有1-4个碳原子的烷基。
式(5)
式(6)
式(7)
式(8)
式(8)中，R2是氢原子或具有1-4个碳原子的烷基；和R3是氢原子或具有1-10个碳原子的烷基。
所述方法的另一实例是使用热膨胀性微胶囊的方法，所述热膨胀性微胶囊在颗粒的内部包含内包物质，并且内包物质通过加热膨胀，从而该热膨胀性微胶囊变成中空状树脂颗粒。在该方法中，生产其中热膨胀性微胶囊分散在粘结剂中的导电性树脂组合物，用其涂布导电性基体并且干燥、固化或交联等。在该方法的情况下，可以通过使用在使用于预涂层的粘结剂干燥、固化或交联期间的热从而使内包物质膨胀来形成中空状树脂颗粒。此时，粒径可以通过控制温度条件来控制。
在使用热膨胀性微胶囊的情况下，需要使用热塑性树脂作为粘结剂。热塑性树脂的实例如下：丙烯腈树脂、氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂、甲基丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、丁二烯树脂、聚氨酯树脂、酰胺树脂、甲基丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂和甲基丙烯酸酯树脂。其中，特别是，更优选使用包含选自由各自具有低的气体透过度和高的冲击回弹性的丙烯腈树脂、偏二氯乙烯树脂和甲基丙烯腈树脂组成的组中的至少一种的热塑性树脂，从而控制至稍后描述的硬度分布。可以单独使用这些热塑性树脂中的一种，或者可以组合使用其两种以上。此外，可以使这些热塑性树脂中的一些的单体共聚为共聚物。
作为内包在热膨胀性微胶囊中的物质，可以使用在低于或等于热塑性树脂的软化点的温度下气化从而膨胀的物质，并且其实例如下：低沸点液体如丙烷、丙烯、丁烯、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷；和高沸点液体如正己烷、异己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、正癸烷和异癸烷。
上述热膨胀性微胶囊可以通过使用已知的生产方法如悬浮聚合法、界面聚合法、界面沉降法和液中干燥法(in-liquid drying method)来生产。悬浮聚合法的实例包括其中将聚合性单体、上述要内包在热膨胀性微胶囊中的物质和聚合引发剂混合在一起，并且将混合物分散在包含表面活性剂或分散稳定剂的水系介质中，然后将其进行悬浮聚合的方法。此外，具有与聚合性单体的官能团反应的反应性基团的化合物、或有机填料可以添加至其中。
聚合性单体的实例如下：丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-乙氧基丙烯腈、富马腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸、偏二氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯和丙烯酸苄酯)、甲基丙烯酸酯(甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯和甲基丙烯酸苄酯)、苯乙烯系单体、丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、取代的甲基丙烯酰胺、丁二烯、ε-己内酰胺、聚醚和异氰酸酯。可以单独使用这些聚合性单体中的一种，或者可以组合使用其两种以上。
聚合引发剂不特别限定，但是优选为可溶于聚合性单体中的引发剂，并且可以使用已知的过氧化物引发剂和偶氮引发剂。其中，偶氮引发剂是优选的。偶氮引发剂的实例如下：2,2'-偶氮二异丁腈、1,1'-偶氮双环己烷-1-腈和2,2'-偶氮双-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈。其中，2,2'-偶氮二异丁腈是优选的。在使用聚合引发剂的情况下，其使用量基于100质量份聚合性单体可以是0.01质量份以上且5质量份以下。
作为表面活性剂，可以使用阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、两性表面活性剂或高分子型分散剂。表面活性剂的使用量基于100质量份聚合性单体可以是0.01质量份以上且10质量份以下。分散稳定剂的实例如下：有机细颗粒(聚苯乙烯细颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯细颗粒、聚丙烯酸细颗粒和聚环氧化物细颗粒)、二氧化硅(胶体二氧化硅)、碳酸钙、磷酸钙、氢氧化铝、碳酸钡和氢氧化镁等。分散稳定剂的使用量基于100质量份聚合性单体可以是0.01质量份以上且20质量份以下。
悬浮聚合可以使用耐压容器在密闭环境中进行。此外，聚合性原料可以用分散机等悬浮，接着转移到耐压容器中，然后进行悬浮聚合，或者聚合性原料可以在耐压容器中悬浮。聚合温度可以是50℃以上且120℃以下。聚合可以在大气压下进行，但是为了不使要内包在热膨胀性微胶囊中的上述物质气化，优选在加压下(在等于大气压加上0.1MPa以上且1MPa以下的压力的压力下)进行。在聚合完成之后，可以通过离心分离或过滤来进行固液分离和洗涤。在进行固液分离或洗涤的情况下，其后可以在低于或等于热膨胀性微胶囊中包含的树脂的软化点的温度下进行干燥或粉碎。干燥和粉碎可以通过使用已知的方法来进行，并且气流干燥机(flash dryer)、顺风干燥机(wind dryer)和诺塔混合机可以用于其。此外，可以通过使用粉碎干燥机器同时进行干燥和粉碎。表面活性剂和分散稳定剂可以通过在生产之后重复洗涤和过滤来除去。
[预涂层的形成方法]
接下来，将描述预涂层的形成方法。预涂层的形成方法的实例包括其中通过使用诸如静电喷涂、浸涂和辊涂等涂布方法在导电性基体上形成导电性树脂组合物的层，并且通过干燥、加热或交联等使该层固化的方法。所述方法的另一实例是其中将通过用导电性树脂组合物形成预定厚度的膜、接着固化而得到的片状或管状的层粘接至导电性基体，或者用该层覆盖导电性基体涂覆的方法。所述方法的又一实例是其中将导电性树脂组合物放入其中配置有导电性基体的模具中、接着使其固化从而形成预涂层的方法。特别是在粘结剂是橡胶的情况下，预涂层也可以通过使用设置有十字头的挤出机将导电性基体和未硫化的橡胶组合物一体化挤出来设置。十字头是用于在电线或线材上形成涂层的挤出模头并且在使用时设置在挤出机的圆筒头上。其后，将预涂层干燥、固化或交联等，然后研磨其表面以致中空状树脂颗粒部分除去成为碗形状。圆筒研磨法或带研磨法可以用于该研磨方法。圆筒研磨机的实例包括横动式(traverse type)NC圆筒研磨机和横向进给切削式(plunge-cutting type)NC圆筒研磨机。
(a)在预涂层的厚度为中空状树脂颗粒的平均粒径的5倍以下的情况下
在预涂层的厚度为中空状树脂颗粒的平均粒径的5倍以下的情况下，源自中空状树脂颗粒的凸部在很多情况下形成于预涂层的表面上。在该情况下，中空状树脂颗粒的凸部可以部分地除去成为碗形状，从而形成源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状。
在该情况下，可以使用带研磨法，其中在研磨时施加在预涂层上的压力是相对小的。作为实例，使用带研磨法研磨预涂层的优选条件在下面示出。研磨带(abrasive tape)是通过将研磨粒(abrasive grain)分散至树脂中，接着将其施涂至片状基材上而得到的带。
研磨粒的实例包括氧化铝、氧化铬、氧化铁、金刚石、氧化铈、刚玉、氮化硅、碳化硅、碳化钼、碳化钨、碳化钛和氧化硅。研磨粒的平均粒径优选为0.01μm以上且50μm以下，更优选为1μm以上且30μm以下。研磨粒的上述平均粒径是使用离心沉降法测量的中值粒径D50。具有在上述优选范围内的研磨粒的研磨带的砂粒(grit)规格优选在500以上且20000以下、更优选1000以上且10000以下的范围内。研磨带的具体实例如下："MAXIMA LAP、MAXIMA T型"(商品名，Ref-Lite Co.,Ltd.)，"Lapika"(商品名，由KOVAX Corporation制造)，"Micro Finishing Film"、"Wrapping Film"(商品名，Sumitomo 3M Limited(新的公司名称：3M Japan Limited))，Mirror Film、Wrapping Film(商品名，由Sankyo-RikagakuCo.,Ltd.制造)和Mipox(商品名，由Mipox Corporation制造(旧的公司名称：Nihon MicroCoating Co.,Ltd.))。
研磨带的进给速度优选为10mm/min以上且500mm/min以下，更优选50mm/min以上且300mm/min以下。研磨带在预涂层上的按压压力优选为0.01MPa以上且0.4MPa以下，更优选0.1MPa以上且0.3MPa以下。为了控制按压压力，可以使支承辊(backup roller)经由研磨带与预涂层接触。此外，研磨处理可以进行几次从而得到期望的形状。旋转频率优选设定为10rpm以上且1000rpm以下，更优选设定为50rpm以上且800rpm以下。上述条件能够更容易地在预涂层的表面上形成源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状。甚至在预涂层的厚度在上述范围以外的情况下，源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状也可以通过使用下述方法(b)来形成。
(b)在预涂层的厚度大于中空状树脂颗粒的平均粒径的5倍的情况下
在预涂层的厚度大于中空状树脂颗粒的平均粒径的5倍的情况下，在一些情况下在预涂层的表面上不会形成源自中空状树脂颗粒的凸部。在该情况下，源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状可以通过利用中空状树脂颗粒与预涂层的材料之间的研磨性的差异来形成。中空状树脂颗粒内部包含气体，因此具有高的冲击回弹性。响应于该事实，选择具有相对小的冲击回弹性和小的伸长率的橡胶或树脂作为预涂层的粘结剂。这能够实现其中预涂层可以被良好地研磨并且中空状树脂颗粒被不良地研磨的状态。通过在上述状态下研磨预涂层，中空状树脂颗粒可以部分地除去成为碗形状而不会在与预涂层相同的状态下研磨。由此，源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状可以形成于预涂层的表面上。因为该方法是利用中空状树脂颗粒与预涂层的材料之间的研磨性的差异从而形成凹凸形状的方法，所以用于预涂层的材料(粘结剂)优选为橡胶。橡胶之中，从小的冲击回弹性和小的伸长率的观点，特别优选使用丁腈橡胶、丁苯橡胶或丁二烯橡胶。
[研磨方法]
尽管圆筒研磨法或带研磨法可以用于该研磨方法，但是优选更快速研磨的条件，这是因为需要显著地导出各材料之间的研磨性的差异。从这一观点，更优选使用圆筒研磨法。在圆筒研磨法之中，从能够沿长度方向同时研磨预涂层以缩短研磨时间的观点，还更优选使用横向进给切削方法。此外，从使研磨的表面均匀化的观点，优选进行常规进行的清磨过程(spark-out process)(在0mm/min的侵入速度下的研磨过程)尽可能短的时间，或者不进行清磨过程。
作为实例，用于横向进给切削方法的圆筒磨轮的旋转频率优选为1000rpm以上且4000rpm以下，特别优选2000rpm以上且4000rpm以下。向预涂层中的侵入速度优选为5mm/min以上且30mm/min以下，特别优选10mm/min以上且30mm/min以下。在侵入过程的最后，可以对研磨过的表面进行调整过程，并且调整过程可以在0.1mm/min以上且0.2mm/min以下的侵入速度下在2秒内进行。清磨过程(在0mm/min的侵入速度下的研磨过程)可以进行3秒以下。旋转频率优选设定为50rpm以上且500rpm以下，更优选设定为200rpm以上。上述条件能够更容易地在预涂层的表面上形成源自碗形树脂颗粒的开口的凹凸形状。
在以下说明中，研磨过的预涂层简称为“涂层”。
[表面硬度的控制方法]
在充电构件中，比率S满足由式(1)所示的范围，和比率d满足由式(2)所示的范围。为了确保这些条件，如上所述，“M2/M1”的值优选为小于1，更优选0.7以下。作为用于将“M2/M1”的值设定为小于1的方法，可以使用其中充电构件的表面使用具有140cm3/(m2·24h·atm)以下的低氧透过度的材料作为碗形树脂颗粒的壳用的材料通过在大气中热处理而氧化固化的方法。
在大气中的热处理中，粘结剂的分子链和形成碗形树脂颗粒的壳的材料的分子链氧化交联从而增大导电性弹性层的马氏硬度。该氧化交联的程度受热处理温度和交联部的氧浓度影响。关于氧浓度，交联部的氧浓度越高，氧化交联越多地进行。因此，在碗的凹部的正下方的粘结剂(图8中的E)的马氏硬度可以通过控制碗形树脂颗粒的壳材料的氧气透过度来控制。
具体地，在碗形树脂颗粒的壳材料的氧气透过度小的情况下，虽然在充电构件的表面上的粘结剂(图8中的F)的马氏硬度M1由于氧化交联的进行将变成大的值，但是在碗的凹部的正下方的粘结剂(图8中的E)的马氏硬度M2将不会变成大的值，因为氧化交联不良地进行。其原因是供给至碗的凹部的正下方的粘结剂的氧的量少。结果，M2值小于M1值。由于M1值较大，从而在辊隙部中源自碗的边缘的凸部的翘曲得到抑制并且维持点接触状态的能力提高。另外，M2值小于M1值能够使碗形树脂颗粒在辊隙部中向如图1A中由上述箭头B所示的导电性弹性层的内部方向沉降。因此，具有施加至边缘的负荷的碗形树脂颗粒本身在维持点接触状态的同时，向导电性弹性层的内部方向沉降，结果接触压力可以松弛。
相反，在碗形树脂颗粒的壳材料的氧气透过度大的情况下，M1值几乎等于M2值，因为充分量的氧供给至碗的凹部的正下方的粘结剂。结果，对于碗形树脂颗粒变得难以向如图1A中由箭头B所示的导电性弹性层的内部方向沉降，因此，接触压力不能适当地松弛，这会造成感光构件的不均匀磨耗。
为了得到充电构件，如上所述，使用具有低的氧透过度的材料形成碗形树脂颗粒是非常有效的。因此，优选使用各自具有低的氧气透过度的丙烯腈树脂、偏二氯乙烯树脂、甲基丙烯腈树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂、或这些树脂的共聚物，并且特别优选使用丙烯腈树脂或偏二氯乙烯树脂。
作为热处理的方法，可以使用已知的方法如连续热风炉、烘箱、近红外线加热法和远红外线加热法，但是所述方法不限于这些方法，只要所述方法能够将充电构件的表面在大气中加热处理即可。加热温度优选为180℃以上且240℃以下，更优选210℃以上且240℃以下。在该温度范围内，促进由于加热引起的氧化交联的效果，并且可以防止由于粘结剂中的低分子量组分的挥发引起的收缩。
作为上述粘结剂，从促进氧化交联的效果的观点，可以使用各自在分子中具有双键且具有高耐热性的丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)或丁二烯橡胶(BR)。
<电子照相设备>
电子照相设备的一个实例的示意性构造在图10中示出。该电子照相设备包括电子照相感光构件、使电子照相感光构件带电的充电装置、使电子照相感光构件曝光以形成静电潜像的潜像形成装置、使静电潜像显影为调色剂图像的显影装置、使调色剂图像转印至转印介质的转印装置、收集电子照相感光构件上的残余调色剂的清洁装置、和使调色剂图像定影在转印介质上的定影装置等。根据本发明的充电构件可以用于该电子照相设备中的充电装置中包括的充电构件。
电子照相感光构件102是在导电性基体上具有感光层的旋转鼓型。将电子照相感光构件102在预定的旋转速度(处理速度)下朝着箭头的方向旋转驱动。充电装置具有在预定的按压压力下与电子照相感光构件102接触以接触配置的接触充电辊101。追随电子照相感光构件102的旋转而旋转的从动旋转型的充电辊101通过充电用电源109施加有预定的直流电压，从而使电子照相感光构件102带电至预定的电位。作为在电子照相感光构件102上形成静电潜像的潜像形成装置(未示出)，使用曝光装置如激光束扫描器。均匀带电的电子照相感光构件102用对应于图像信息的曝光光107照射从而形成静电潜像。
显影装置具有与电子照相感光构件102相邻或接触配置的显影套筒或显影辊103。显影装置使用静电处理为与电子照相感光构件102的带电极性相同的极性的调色剂通过反转显影使静电潜像显影从而形成调色剂图像。转印装置具有接触转印辊104。转印装置将调色剂图像从电子照相感光构件102转印至如普通纸等转印介质上。转印介质通过包括输送构件的供纸系统输送。
具有刮板型清洁构件106和回收容器108的清洁装置在显影的调色剂图像转印至转印介质上之后，机械地刮掉并且收集电子照相感光构件102上残留的转印残余调色剂。这里，通过采用其中将转印残余调色剂收集在显影装置中的在显影的同时清洁的方法甚至可以省略清洁装置。转印至转印介质上的调色剂图像通过用未示出的加热设备加热的定影带105和与定影带相对配置的辊之间，结果定影至转印介质上。
<处理盒>
处理盒的一个实例的示意性构造在图11中示出。该处理盒将电子照相感光构件102、充电辊101、显影辊103和清洁构件106等一体化，并且构造为可安装至电子照相设备的主体且从电子照相设备的主体可拆卸。根据本发明的充电构件可以用于该处理盒中的充电辊。
实施例
下文中，将通过给出具体的生产例和实施例来更详细地描述本发明。首先，在实施例之前，描述生产例1至8(树脂颗粒1至8的生产)、体积平均粒径的测量方法、生产例11至16(气体透过度测量用片材1至6的生产)、树脂颗粒的氧气透过度的测量方法和生产例21至32(导电性橡胶组合物1至12的生产)。
注意，以下实施例和比较例中的份和％全部是基于质量，除非另有规定。
<生产例1：树脂颗粒No.1的生产>
制备包含4000质量份离子交换水、9质量份作为分散稳定剂的胶体二氧化硅、和0.15质量份聚乙烯吡络烷酮的水性混合液。然后，制备包含作为聚合性单体的50质量份丙烯腈、45质量份甲基丙烯腈和5质量份丙烯酸甲酯，和12.5质量份作为内包物质的正己烷，和0.75质量份作为聚合引发剂的过氧化二枯基的油性混合液。将该油性混合液添加至该水性混合液中，并且将0.4质量份氢氧化钠进一步添加至其中，从而制备分散液。
将得到的分散液用均化器搅拌3分钟从而混合在一起，装入已经用氮气吹扫过的聚合反应器中，并且在以400rpm搅拌的同时在60℃下反应20小时，从而制备反应产物。将得到的反应产物重复地进行过滤和用水洗涤，然后在80℃下干燥5小时，从而生产树脂颗粒。将这些树脂颗粒用音波式分级机(sonic classifier)破碎并分级，从而得到树脂颗粒No.1。树脂颗粒1的物理性质在表1中示出。
<生产例2：树脂颗粒No.2的生产>
除了改变分级条件之外，以与生产例1相同的方法生产树脂颗粒No.2。树脂颗粒No.2的物理性质在表1中示出。
<生产例3至8：树脂颗粒No.3至8的生产>
除了改变胶体二氧化硅的使用量、聚合性单体的种类和使用量、以及聚合时用于搅拌的旋转频率中的一个以上之外，以与生产例1相同的方法生产树脂颗粒，并且分级，从而分别得到树脂颗粒No.3至8。各树脂颗粒的物理性质在表1中示出。
表1
<树脂颗粒的体积平均粒径的测量>
各树脂颗粒No.1至8的体积平均粒径使用激光衍射粒度分析仪(商品名：CoulterLS-230Particle Size Analyzer，由Beckmann Coulter,Inc.制造)来测量。
关于该测量，使用水系模块，并且纯水用作测量用溶剂。在粒度分析仪的测量系统的内部用纯水洗涤约5分钟之后，将10mg至25mg作为消泡剂的亚硫酸钠添加至测量系统内，并且执行背景功能(background function)。随后，将3至4滴表面活性剂添加至50ml纯水中，并且将1mg至25mg待测量的样品进一步添加至其中。将具有悬浮于其中的样品的水溶液用超声波分散器分散1分钟至3分钟，从而制备被测试的样品溶液。将被测试的样品溶液逐渐添加至测量设备的测量系统内，并且调节测量系统内的被测试的样品的浓度以致设备的显示器上的PIDS为45％以上且55％以下之后，进行测量。体积平均粒径由得到的体积分布来计算。
<生产例11：气体透过度测量用片材No.1的生产>
该生产例中的片材是用于测量通过将内包物质从树脂颗粒中除去而得到的树脂材料的气体透过度的片材。将树脂颗粒1在100℃下加热并减压以除去内包物质，从而得到树脂组合物。其后，用该树脂组合物填充加热至160℃的金属模具(φ70mm，深度为500μm)，并且在10MPa的压力下加压，从而得到具有70mm的直径和500μm的厚度的气体透过度测量用圆形片材1。
<生产例12至16：气体透过度测量用片材No.2至6的生产>
分别使用树脂颗粒No.4至8代替树脂颗粒No.1，以与上述相同的方法来得到气体透过度测量用片材No.2至6。
<片材的氧气透过度的测量>
使用各气体透过度测量用片材No.1至6，根据JIS K 7126中记载的压差法在以下条件下测量氧气透过度：
测量设备：气体透过率试验仪M-C3(由Toyo Seiki Seisaku-Sho,Ltd.制造)
使用的气体：对应于JIS K 1101的氧气
测量温度：23±0.5℃
测试压力：760mmHg
透过面积：38.46cm2(φ70mm)
样品厚度：500μm
具体操作如下。首先，将气体透过度测量用片材安装在透过池中，并且在均一的压力下固定以便不发生空气泄漏。将测量设备内的低压侧和高压侧排气，然后停止低压侧的排气并且保持真空。其后，将氧气导入1atm下的高压侧，并且将此时高压侧的压力定义为Pu。在低压侧的压力开始增大并且确认氧气透过之后，绘制透过曲线(横轴：时间，纵轴：压力)，并且持续测量直至确认了表示以稳定状态透过的直线。在测量完成之后，将透过曲线的斜率定义为dp/dt，氧气透过度GTR使用下式(9)来计算。
式(9)
(Vc：低压侧容积，T：测试温度，Pu：供给气体的压差，A：透过面积，dp/dt：每单位时间低压侧的压力变化)
上述生产例11至16的结果在以下表2中示出。
表2
<生产例21：导电性橡胶组合物No.1的生产>
向100质量份丁腈橡胶(NBR)(商品名：N230SV，由JSR Corporation制造)中，添加表3中的“组分(1)”栏中列出的其它材料，并且将所得物使用温度控制到50℃的密闭式混合机混炼15分钟。向该混炼产物中，添加表3中的“组分(2)”栏中列出的材料。然后将所得物使用冷却至25℃的温度的双辊磨机混炼10分钟，从而得到导电性橡胶组合物No.1。
表3
<生产例22和23：导电性橡胶组合物No.2和No.3的生产>
除了在用于生产导电性橡胶组合物No.1的生产例21中，将树脂颗粒No.1的份数变为表5中列出的各量之外，以与生产例21相同的方式得到导电性橡胶组合物No.2和No.3。
<生产例24至29：导电性橡胶组合物No.4至9的生产>
除了在用于生产导电性橡胶组合物1的生产例21中，将树脂颗粒1变为表5中列出的各树脂颗粒(树脂颗粒No.2至7)之外，以与生产例21相同的方式得到导电性橡胶组合物No.4至9。
<生产例30：导电性橡胶组合物No.10的生产>
向100质量份丁苯橡胶(SBR)(商品名：Tufdene 2003，由Asahi Kasei ChemicalsCorporation制造)中，添加表4中的“组分(1)”栏中列出的其它材料，并且将所得物使用温度控制到80℃的密闭式混合机混炼15分钟。向该混炼产物中，添加表4中的“组分(2)”栏中列出的材料。然后将所得物使用冷却至25℃的温度的双辊磨机混炼10分钟，从而得到导电性橡胶组合物No.10。
<生产例31：导电性橡胶组合物No.11的生产>
除了在用于生产导电性橡胶组合物No.1的生产例21中，将丁腈橡胶变为丁二烯橡胶(BR)(商品名：JSR BR01，由JSR Corporation制造)并且炭黑的量变为30质量份之外，以与生产例21相同的方式得到导电性橡胶组合物No.11。
<生产例32：导电性橡胶组合物No.12的生产>
除了在用于生产导电性橡胶组合物No.1的生产例21中，将树脂颗粒1变为树脂颗粒8之外，以与生产例21相同的方式得到导电性橡胶组合物No.12。
表4
表5
<实施例1>
[1.导电性基体]
将包含10质量％炭黑的热固性树脂施涂至直径为6mm且长度为252.5mm的不锈钢基体上并且干燥，将其用作导电性基体。
[2.导电性弹性层的形成]
使用设置有十字头的挤出机，将作为中心轴的导电性基体的圆周面圆筒状地涂覆有生产例21中生产的导电性橡胶组合物1。导电性橡胶组合物1的涂膜的厚度调节为1.75mm。
将挤出之后的辊在热风炉中在160℃下硫化1小时，然后将橡胶层的各端部除去使得长度为224.2mm，从而生产具有预涂层的辊。所得辊的外周面使用横向进给切削式圆筒研磨机研磨。陶瓷化磨轮用于研磨粒，研磨粒的材料为绿色碳化硅(GC)并且粒度为100目。辊的旋转频率设定为350rpm，并且磨轮的旋转频率设定为2050rpm。在切入速度设定为20mm/min和清磨时间(切入0mm的时间)设定为0秒的情况下进行研磨，从而生产具有导电性弹性层(涂层)的导电性辊。导电性弹性层的厚度调节为1.5mm。该辊的冠部的量(中央部的外径与在从中央部至各端部的方向距离各90mm的位置处的外径之间的差的平均值)是120μm。
研磨之后，在热风炉中在210℃下进行后加热处理1小时，从而得到充电构件1。该充电构件1包括在表面上具有源自碗形树脂颗粒的开口的边缘的凸部和源自碗形树脂颗粒的开口的凹部的导电性树脂层。使用以下方法的充电构件1的物理性质测量和图像评价的结果在表6和7中示出。
[3.用于评价充电构件的方法]
[3-1.充电构件的表面粗糙度Rzjis和平均凹凸间隔Sm的测量]
根据JIS B 0601-1994表面粗糙度的标准使用表面粗糙度计(商品名：SE-3500，由Kosaka Laboratory Ltd.制造)来进行测量。关于Rz和Sm，在充电构件的任意选择的6个点处进行测量并且使用平均值。截止值(cut-off value)是0.8mm，并且评价长度是8mm。
[3-2.碗形树脂颗粒的形状的测量]
测量点的数量总计为10个：具体地，在充电构件的圆周方向的2个相位(0°和180°相位)处测量由沿充电构件的长度方向的中央部、从中央部至各端部的方向距离45mm的点和从中央部至各端部的方向距离90mm的点组成的5个点。在这些测量点的每一个中，将导电性树脂层在500μm的区间内分别以20nm的长度切割，并且使用聚焦离子束加工/观察设备(商品名：FB-2000C，由Hitachi,Ltd.制造)获取截面图像。然后组合所得截面图像，从而确定碗形树脂颗粒的立体图像。由该立体图像计算如图6中所示的“最大直径”55和如图7A至7E中所示的“开口部的最小直径”63。“最大直径”的定义如上所述。
此外，在上述立体图像中的碗形树脂颗粒的任意选择的10个点处，计算碗形树脂颗粒的“外径与内径之差”，即，“壳厚度”。对视野中的10个树脂颗粒进行该测量，并且计算所得的总计100个测量值的平均值。表6中示出的“最大直径”、“开口部的最小直径”和“壳厚度”是使用上述方法计算的各平均值。在测量壳厚度时，对于各个碗形树脂颗粒确认了壳的最厚部分的厚度是最薄部分的厚度的2倍以下，即，壳厚度是大体均一的。
[3-3.充电构件的表面上的凸部的顶点与凹部的底部之间的高度差的测量]
使用激光显微镜(商品名：LSM5PASCAL，由Carl Zeiss制造)在0.5mm高度×0.5mm宽度的视野内观察充电构件的表面。视野中的X-Y平面用激光扫描从而得到二维图像数据，并且沿Z方向移动焦点以重复上述扫描，从而得到三维图像数据。由该结果，首先确认了存在源自碗形树脂颗粒的开口的凹部和源自碗形树脂颗粒的开口的边缘的凸部。进一步，计算凸部53的顶点与凹部52的底部之间的高度差54。对于在视野中的2个碗形树脂颗粒进行这些操作。在充电构件T1的长度方向上的50个点处进行相同的测量，并且计算总计100个树脂颗粒的所得测量的平均值，其在表6中以“高度差”示出。
[3-4.充电构件的表面硬度的测量]
使用表面膜物理性质测试仪(商品名：PICODENTOR HM500，由Helmut FischerGmbH+Co.KG制造)根据ISO 14577进行测量。四角锥形金刚石维氏压头用于压头。对于在充电构件的表面上在长度方向的中央部任意选择的10个测量点中的每一个，在测量点附近的2点处，即粘结剂(非碗形颗粒部)和碗的凹部(碗形颗粒部)处测量马氏硬度。马氏硬度M1和M2各自由10个测量的平均值计算出。以碗的凹部的底部的中心被压头按压的方式进行马氏硬度M2的测量。测量条件如下。
-测量环境：温度23℃，相对湿度50％
-最大压入深度＝100μm
-加载滞留时间(压入时间)＝20sec
在深度＝20μm的位置处测量马氏硬度。由于碗的壳厚度为1.5μm，所以测量在碗的凹部的正下方的导电性弹性层的马氏硬度M2。
[3-5.充电构件的电阻值的测量]
图4示出充电构件34的电阻值的测量设备。导电性基体33的两端通过轴承32施加有负荷，从而使充电构件与具有与电子照相感光构件相同的曲率的圆柱形金属31接触以与圆柱形金属31平行。在维持该状态的同时，圆柱形金属31用马达(未示出)旋转，并且来自稳定化电源35的-200V的直流电压由从动旋转接触的充电构件施加至其。此时的电流使用安培计36测量，并且计算充电构件的电阻值。负荷各自为4.9N，圆柱形金属31的直径是30mm，和圆柱形金属31的转速是45mm/sec。测量之前，将充电构件在具有23℃的温度和50％的相对湿度的环境下放置24小时以上，并且通过使用已经保持在相同环境下的测量设备进行测量。
[3-6.充电构件与玻璃板之间形成的接触面积的测量]
使用图9A中示出的具有下台架81、上台架83和负荷计84的夹具。充电构件可以设置在下台架上并且下台架可以垂直地移动。当充电构件压在玻璃板上时施加的负荷可以用负荷计84检测。
将设置在下台架上的充电构件向上移动，并且压在设置在上台架上的厚度为2mm的20mm方形玻璃板82上(材质：BK7，表面精度：两面均光学研磨，平行度：在1′内)以致负荷为100g，使用视频显微镜(商品名：DIGITAL MICROSCOPE VHX-500，由KEYENCE Corporation制造)从玻璃板侧观察充电构件与玻璃板之间的接触面。使用具有×200的观察放大倍率的图像分析软件(ImageProPlus(R)，由Media Cybernetics,Inc.制造)，仅提取充电构件与玻璃板之间形成的接触区域R1以使其二值化，并且计算每一个接触部的接触面积的平均值S1'。在总计9个点处进行上述测量：具体地，在圆周方向上的3个位置(以120°的间隔)处测量由充电构件的长度方向的中点和从中点至各端部的方向距离各90mm的两个点组成的3个点。在这9个点处的S1'的平均值用作S1。
然后，将施加至玻璃板上的负荷变为500g，并且使用相同的方法计算每一个接触部的接触面积的平均值S5。式(1)中所示的比率S由这些S1和S5值计算出。
[3-7.充电构件与玻璃板之间形成的空间的高度的测量]
如在测量[3-6]中，使用具有图9A中的机构的夹具和玻璃板。将充电构件压在玻璃板上以致负荷为100g，使用单次(one-shot)3D测量显微镜(商品名：VR-3000，由KEYENCECorporation制造)从玻璃板侧观察充电构件与玻璃板之间的接触面，从而测量压在玻璃板上的充电构件的表面形状。观察放大倍率是×160。使用形状测量，由截面轮廓计算间隙宽度(圆周方向上的间隙长度)作为Lμm，并且在[间隙宽度Lμm]×[长度方向A μm]的区域中充电构件与玻璃板之间形成的空间的空间体积V1(μm)3由体积测量来求得。其后，使用下式(10)计算各空间的高度的平均值d1'。这里，计算空间体积V1用的区域的长度方向(轴向)的长度Aμm为1000μm。在总计9个点处进行上述测量：具体地，在圆周方向上的3个位置(以120°的间隔)测量由充电构件的长度方向的中央部和从中央部至各端部的方向距离各90mm的两个点组成的3个点。在这9个点处的d1'的平均值用作d1。
式(10)
然后，将施加至玻璃板上的负荷变为500g，并且使用相同的方法计算各空间的高度的平均值d5。由这些d1和d5值，计算式(2)中所示的比率d。
[3-8.图像评价]
[3-8-1.磨耗性的评价]
定制由Canon Inc.制造的单色激光打印机("LBP6700"(商品名))，即具有图10中示出的构造的电子照相设备，以使处理速度为370mm/sec，并且从外部向充电构件101进一步施加电压。关于电压，施加峰间电压(Vpp)为1800V和频率(f)为1350Hz的交流电压和-600V的直流电压(Vdc)。输出的图像的分辨率是600dpi。
作为处理盒，使用上述打印机用的调色剂盒524II。将所附充电辊从处理盒拆除，并且将充电构件1安放于其上来代替所附充电辊。使充电构件1通过弹簧在一端为4.9N即两端总计为9.8N的按压压力下与电子照相感光构件接触。将该处理盒在具有32.5℃的温度和80％的相对湿度的高温高湿环境中适应24小时，其后评价耐久性。
具体地，进行其中绘制具有沿与电子照相感光构件的旋转方向垂直的方向延长的宽度为2点、间隔为176点的横线的图像的2次打印间歇耐久试验(2-print intermittentdurability test)(其中每输出2张打印机的旋转停止3秒的试验)。每10000张输出一张半色调图像(由沿与电子照相感光构件的旋转方向垂直的方向延长的宽度为1点、间隔为2点的横线绘制的图像)，在持续上述耐久试验直到40000张之后，进行评价。该评价中，目视观察半色调图像，并且使用以下基准来确定电子照相图像中是否存在由于感光构件的不均匀磨耗引起的竖条纹状缺陷。
等级1：没有观察到竖条纹状缺陷。
等级2：观察到很少的竖条纹状缺陷。
等级3：在一些区域中观察到竖条纹状缺陷。
等级4：在宽范围中观察到竖条纹状缺陷并且是显著的。
[3-8-2.耐污染性的评价]
将处理盒在具有15℃的温度和10％的相对湿度的低温低湿环境中适应24小时，其后使用与[3-8-1.磨耗性的评价]中相同的电子照相设备和电压施加条件来评价。该评价中，目视观察所得半色调图像，并且使用以下基准来确定是否存在由于充电构件的表面上的污迹引起的点状和横条纹状图像缺陷。
等级1：没有观察到点状或横条纹状缺陷。
等级2：仅观察到很少的点状和横条纹状缺陷。
等级3：观察到对应于充电构件的旋转间距的点状和横条纹状缺陷的发生。
等级4：观察到点状和横条纹状缺陷并且是显著的。
<实施例2至26>
除了将导电性树脂组合物、硫化温度和研磨之后的加热温度中的一个以上变为表6中列出的各条件之外，以与实施例1中相同的方式生产充电构件2至26，并且评价。评价结果在表6和7中示出。
<比较例1至6>
除了将导电性树脂组合物、硫化温度和研磨之后的加热温度中的一个以上变为表6中列出的各条件之外，以与实施例1中相同的方式生产充电构件C1至C6，并且评价。评价结果在表6和7中示出。
如从上述中可见的，在实施例1至26中，由于接触面积的比率S和空间的高度的比率d分别满足式(1)和(2)，所以耐磨耗性和耐污染性均是满意的。另一方面，在比较例1和2中，接触面积的比率S大于式(1)的上限，结果耐污染性差。在比较例3和4中，空间的高度的比率d低于式(2)的下限，结果耐磨耗性差。此外，在比较例5和6中，空间的高度的比率d大于式(2)的上限，结果耐污染性差。
虽然已参考示例性的实施方案描述了本发明，但应理解本发明不局限于所公开的示例性的实施方案。所附权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以涵盖所有此类变型以及等同的结构和功能。
本申请要求2015年4月3日提交的日本专利申请No.2015-077053的权益，在此以其整体通过参考的方式并入本文。
附图标记说明
1 导电性基体
2 导电性弹性层
11 碗形树脂颗粒
12 导电性弹性层
13 电子照相感光构件
14 充电构件
31 圆柱形金属
32 轴承
33 导电性基体
34 充电构件
35 稳定化电源
36 安培计
41 碗形树脂颗粒
42 导电性弹性层
51 碗形树脂颗粒的开口部
52 源自碗形树脂颗粒的凹部
53 碗形树脂颗粒的开口的边缘
54 高度差
55 碗形树脂颗粒的最大直径
61 开口部
62 开口部的凹部
63 开口部的最小直径
71 碗形树脂颗粒
72 导电性弹性层
81 能够垂直地移动的用于将充电辊设置在其上的台架
82 玻璃板
83 玻璃板固定于其上的台架
84 负荷计
85 充电构件的表面与玻璃板之间形成的空间
101 充电辊
102 电子照相感光构件
103 显影辊
104 转印辊
105 定影带
106 清洁构件
107 曝光光
108 回收容器
109 充电用电源

Claims (4)

1.一种充电构件，其特征在于，其包括：
导电性基体；和
在所述基体上的作为表面层的导电性弹性层，其中
所述导电性弹性层包含粘结剂，并且以具有开口的碗形树脂颗粒的所述开口在所述充电构件的表面露出的状态保持所述碗形树脂颗粒；
所述充电构件的表面包括：
源自在所述表面露出的所述碗形树脂颗粒的开口的凹部，和
源自在所述表面露出的所述碗形树脂颗粒的开口的边缘的凸部；
所述充电构件的表面的一部分由所述导电性弹性层构成；并且
满足由下述式(1)和(2)所示的关系：
式(1)
<mrow> <mn>0.2</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>S</mi> <mn>5</mn> <mo>-</mo> <mi>S</mi> <mn>1</mn> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.5</mn> </mrow>
式(2)
<mrow> <mn>0.15</mn> <mo>&amp;le;</mo> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>d</mi> <mn>5</mn> <mo>-</mo> <mi>d</mi> <mn>1</mn> <mo>|</mo> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.5</mn> </mrow>
其中，
当所述充电构件压在玻璃板上以致所述玻璃板上的负荷为100g时，
在所述充电构件与所述玻璃板之间的间隙中包括所述充电构件与所述玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R1中，S1定义为在各所述接触部中所述充电构件与所述玻璃板之间的接触面积的平均值，和
d1定义为在所述接触区域R1中所述充电构件与所述玻璃板之间形成的各空间的高度的平均值；和
当所述充电构件压在玻璃板上以致所述玻璃板上的负荷为500g时，
在所述充电构件与所述玻璃板之间的间隙中包括所述充电构件与所述玻璃板之间的至少一个接触部的接触区域R5中，S5定义为在各所述接触部中所述充电构件与所述玻璃板之间的接触面积的平均值，和
d5定义为在所述接触区域R5中所述充电构件与所述玻璃板之间形成的各空间的高度的平均值。
2.根据权利要求1所述的充电构件，其中
当所述充电构件的表面上的粘结剂的马氏硬度定义为M1，和在源自所述充电构件的表面上的所述碗形树脂颗粒的开口的凹部的底部正下方的粘结剂的马氏硬度定义为M2时，
M2/M1的值小于1。
3.一种处理盒，其特征在于，其包括根据权利要求1或2所述的充电构件、和电子照相感光构件，并且所述处理盒构造为可安装至电子照相设备的主体且从所述电子照相设备的主体可拆卸。
4.一种电子照相设备，其特征在于，其包括根据权利要求1或2所述的充电构件、和电子照相感光构件。
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