CN110780559A - 电子照相用构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子照相用构件、处理盒和电子照相图像形成设备。提供即使当用于扭矩减小的图像形成设备中时也能够在H/H环境中引起较少起雾的电子照相用构件。该构件包括导电性基体、在其上的导电层和绝缘部，该构件具有包括电绝缘性的第一区域和导电性的第二区域的表面，第一区域和第二区域彼此相邻，设置在构件的外表面上的正方形区域中的第二区域的总面积为正方形区域的面积的30％至80％；以5μm的间隔在正方形区域中绘制的200条直线中的两条或多条通过第二区域至少一次，并且长度为200μm以上的线段LS的数量为线段LS的总数量的5％以下。

Description

电子照相用构件、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开涉及电子照相用构件，并且也涉及电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
作为如复印机或光学打印机等电子照相图像形成设备的图像形成方法，已知使用非磁性单组分调色剂的显影方法。具体地说，作为可旋转的静电潜像承载体的感光体(photoreceptor)通过如充电辊等充电单元带电，并且带电的感光体的表面暴露于激光以形成静电潜像。然后，在图像形成设备的显影单元中，将显影剂容器中的调色剂通过显影剂调节构件涂布至如显影辊等显影构件上，并且在感光体和显影辊之间的接触部，进行用调色剂的静电潜像的显影。然后，感光体上的调色剂图像直接地或通过中间转印构件在转印单元处转印至记录材料，并且通过热和压力在定影单元处定影至记录材料上。然后，具有定影图像的记录材料从图像形成设备排出。
在此类图像形成方法中，如果需要，显影单元具有如下所述的电子照相用构件的组合。
(1)显影剂供给构件，其存在于显影剂容器中并且向显影构件供给调色剂。
(2)显影剂调节构件，其用于在显影构件上形成调色剂层，并且将显影构件上的调色剂调节至一定量。
(3)用于使感光体上的调色剂显影的显影构件，将该构件配置成封闭其中用于容纳调色剂的显影剂容器的开口，并且同时，开口的一部分露出容器的外部，使得露出部分面向感光体。
在显影单元中，通过这些电子照相用构件的旋转、滑动和摩擦来形成图像。
近年来，在如复印机或光学打印机等图像形成设备中，小型化或节能化正在发展。图像形成设备的小型化的方法的实例包括如显影构件或显影剂供给构件等各构件的直径的减小。图像形成设备的节能化的方法的实例包括各构件在旋转或滑动和摩擦时的扭矩的减小(各构件的侵入量的减小，圆周速度的差的减小和构件数量的减少)。然而，显影构件或显影剂供给构件的直径的减小或者通过各构件的侵入量的减小或者圆周速度的差的减小而导致的在旋转时的扭矩的减小伴随着它导致在显影构件上形成的调色剂层的量不足并且防止均匀图像的形成的此类缺点。
为了克服上述缺点，日本专利申请特开No.H03-288873公开了能够通过在导电性区域的表面上设置具有高电阻的绝缘性区域，使绝缘性区域带电并且使调色剂电吸附至其来输送调色剂的调色剂承载体(显影构件)。
日本专利申请特开No.H06-130792公开了如下显影单元：其包括具有其上分布有绝缘性区域和导电性区域两者的表面的显影剂承载体和显影剂充电单元，并且即使省略显影剂供给构件，也能够在显影剂承载体(显影构件)的表面上形成具有期望的附着量和带电量的调色剂层，并且将其供给至图像承载体。
根据本发明人的研究，当作为使用用于减小显影辊的驱动扭矩的构造的电子照相图像形成设备的显影辊，使用如上所述的具有绝缘性区域和导电性区域的显影辊时，电子照相图像在如温度为33℃和相对湿度为80％的环境等高温高湿环境下在形成图像时有时具有“起雾”。
发明内容
本公开的一方面涉及提供即使当将图像形成设备以减小的扭矩驱动并且同时，用于高温高湿环境中时也可用于提供高品质图像的电子照相用构件。本公开的另一方面涉及提供可用于高品质电子照相图像的稳定形成的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
根据本公开的一方面，提供包括导电性基体、在基体上的导电层和绝缘部的电子照相用构件，
其中电子照相用构件具有包括电绝缘性的第一区域和导电性的第二区域的表面，第一区域和第二区域彼此相邻，假设在电子照相用构件的外表面上设置各边长为1000μm的正方形区域，使得正方形区域的一边平行于电子照相用构件的长度方向，则正方形区域中的第二区域的总面积为正方形区域的面积的30％以上且80％以下；并且假设沿电子照相用构件的圆周方向以5μm的间隔在正方形区域中绘制200条直线，则200条直线中的两条或多条通过第二区域至少一次，并且当在通过第二区域至少一次的各条直线中，将与第二区域重叠的部分定义为线段LS时，长度为200μm以上的线段LS的数量为线段LS的总数量的5％以下。
根据本公开的另一方面，提供可拆卸地安装在电子照相图像形成设备的主体上的电子照相处理盒。该盒至少配备有包含调色剂的调色剂容器和用于供给调色剂的显影单元。显影单元具有上述电子照相用构件。
根据本公开的另一方面，提供具有电子照相感光体、配置成能使电子照相感光体带电的充电构件、和用于将调色剂供给至电子照相感光体的显影构件的电子照相图像形成设备。显影构件具有上述电子照相用构件。
参照附图从以下示例性实施方案的描述，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1A为示出根据本公开的电子照相用构件的一个实例的示意图。
图1B为示出根据本公开的电子照相用构件的另一实例的示意图。
图1C为示出根据本公开的电子照相用构件的又一实例的示意图。
图2为示出根据本公开的电子照相用构件的表面观察的一个实例的示意图。
图3A为示出本公开中测量线段LS的一个实例的示意图。
图3B为示出本公开中测量线段LS的一个实例的另一示意图。
图4为示出本公开中线段LS的数量分布的一个实例的示意图。
图5为示出根据本公开的处理盒的一个实例的示意图。
图6为示出根据本公开的电子照相图像形成设备的一个实例的示意图。
具体实施方式
[电子照相用构件]
在本公开中，术语“电子照相用构件”是指如显影剂承载体、转印构件、充电构件、清洁构件或显影剂层厚度调节构件等构件。具体实例包括如显影辊、转印辊或充电辊等辊形式的电子照相用构件(下文中也可称为“电子照相用辊”)。在下文中，如果需要，根据本公开的电子照相用构件将通过作为电子照相用构件的典型实例的辊形式的显影构件(下文中也可称为“显影辊”)来描述，但是本公开不限于此或受其限制。
根据本公开的一方面的电子照相用构件在其外表面上具有导电性表面(下文中也可称为“第二区域”)和绝缘性区域表面(下文中也可称为“第一区域”)。在该电子照相用构件中，第一区域和第二区域彼此相邻。在其外表面上具有第一区域和第二区域的电子照相用构件中，当第一区域带电时，在第一区域和第二区域之间产生电场，从而用库仑力或梯度力引起调色剂的吸附输送。
图1A至1C为示出根据本实施方案的电子照相用辊沿与辊的长度方向正交的方向的截面的实例。例如，如图1A所示，电子照相用构件为包括导电性基体2、基体上的导电层3、和导电层3的外表面上的绝缘部4的电子照相用辊1。如图1B所示，在其导电层3中，可以具有从外表面露出的绝缘部4。在图1A和图1B中，导电层3的从表面露出的(未被绝缘部4覆盖)的部分为第二区域，并且绝缘部4的与面向导电层3的一侧相对的一侧的表面为第一区域。
此外，如图1C所示，导电层3包括两层3a和3b。当导电层的层(层3b)的与绝缘部4接触并且未被绝缘部4覆盖的从表面露出的部分为第二区域，并且绝缘部4的与面向层3b的一侧相对的一侧的表面为第一区域。
本发明人的研究结果表明，电子照相用构件的第二区域的配置的适当控制可以有效地抑制旨在以减小的扭矩驱动的图像形成设备中的起雾。换言之，在如显影辊等电子照相用构件的外表面中的第二区域的面积的比例(下文中也可称为“露出率”)变成本公开中的指标，并且同时，当将构件安装在图像形成设备中时，线段LS中长线段的较小的百分比有助于抑制高温和高湿环境中的起雾。下文中将描述其原因。
当在采用旨在减小显影辊的驱动扭矩的构造的电子照相图像形成设备中，因此使用涉及日本专利申请特开No.H03-288873的显影辊或涉及日本专利申请特开No.H06-130792的显影辊时，由此获得的电子照相图像会具有起雾。接下来将依次对该起雾进行描述。
为了减小电子照相图像形成设备的扭矩，存在弱化清洁部件与感光体的接触压力的方法。
然而，在上述方法中，记录纸的组分或未转印的残留的调色剂附着至感光体。在上述图像形成设备中，有时将Vback(感光体的背景部的电位VD与电子照相用构件的电位VDC之间的电压差)设定得大，以在显影单元中回收这些组分。
在该情况下，在感光体和电子照相用构件之间的接触部处存在的调色剂中产生相对大的电场。然后，调色剂表面上的负电荷转移至电子照相用构件侧并且导致调色剂的电荷量的不足。结果，具有不足的电荷量的调色剂转印至感光体的背景部并且引起起雾。
接着，描述当在清洁构件和显影构件之间的接触压力减小的上述电子照相图像形成设备中，减小调色剂供给辊的侵入量以进一步减小显影构件的驱动扭矩时产生的起雾。
首先，减小调色剂供给辊的侵入量导致调色剂向电子照相用构件的供给量的减少。作为该问题的解决方案，已知具有在其表面配置的绝缘性区域和导电性区域的显影辊。当绝缘性区域和导电性区域两者都存在于电子照相用构件的表面上时，由于绝缘性区域和导电性区域之间的电位差而产生梯度力，有助于调色剂供给力的增强。
当使用如上所述的在其表面上具有绝缘性区域和导电性区域的此类电子照相用构件时，在电子照相图像上产生“起雾”，因为调色剂在感光体和电子照相用构件之间的接触部的导电性区域上滚动。在显影辊的导电性区域中发生由Vback引起的调色剂的电荷的转移，而在绝缘性区域中，几乎不发生调色剂的电荷的转移。推测导电性区域的配置，特别是其沿调色剂通过与其它构件滑动和摩擦而滚动的圆周方向的配置是重要的。
(第一区域和第二区域的确认)
通过借助光学显微镜、或扫描电子显微镜等观察显影辊的外表面上的两个以上的区域的存在，可以确认第一区域和第二区域的存在。
第一区域优选具有1.0×1013Ω·cm以上的体积电阻率。第二区域优选具有1.0×1011Ω·cm以上的体积电阻率。该体积电阻率可以例如，通过如下所述的方法测量。
从电子照相用构件，切出包括第一区域的样品，并且用切片机将样品切成平面尺寸为各边50μm和厚度(t)为100nm的薄样品。接着，将所得的薄样品放在金属平板上，并且将加压表面积S为100μm2的金属端子向下压至薄样品的第一区域。在此状态下，用静电计(“6517B”，商品名；KEITHLEY的产品)在金属端子和金属平板之间施加1V的电压以确定电阻R。通过在以下等式中插入电阻R，计算体积电阻率Rv(Ω·cm)。
Rv＝R×S/t
通过使包括第一区域和第二区域的显影辊的外表面带电，然后测量其残余电位分布，可以进一步确认的是第一区域是电绝缘的，并且第二区域具有比第一区域高的导电性。
可以通过用如电晕放电装置等充电装置使显影辊的外表面充分地带电，然后用静电力显微镜(EFM)、或表面电位显微镜(KFM)等测量显影辊的由此带电的外表面的残余电位分布来获得残余电位分布。
构成第一区域的电绝缘性部的电绝缘性或者构成第二区域的导电层的导电性也可以通过残余电位的电位衰减时间常数(下文中也可称为“时间常数”)、以及体积电阻率来评价。将残余电位的时间常数定义为残余电位衰减至初始值的1/e所需的时间，并且它变成如何容易地保持充电电位的指标，其中e是自然对数的底。
60秒以上的电绝缘性部的时间常数是优选的，因为电绝缘性部被快速地充电，并且同时，可以容易地保持通过充电而获得的电位。
小于6.0秒的导电层的时间常数是优选的，因为由于导电层的带电的抑制，在导电层和带电的电绝缘性部之间可以容易地产生电位差，并且可以容易地显示梯度力。
应当注意的是在时间常数的测量中，当在下述测量方法中在测量开始点处残余电位大致为0V时，换言之，当在测量开始点处电位完全地衰减时，认为测量点处的时间常数小于6.0秒。
例如，可以通过使用如电晕放电装置等充电装置使显影辊的外表面充分地带电，然后通过静电力显微镜(EFM)测量显影辊的带电外表面的第一区域和第二区域的残余电位随时间的变化来确定残余电位的时间常数。
(残余电位分布的测量)
下文中将示出残余电位分布的测量的一个实例。
通过用电晕放电装置对薄样品上的显影辊的外表面电晕充电，然后在扫描薄样品的同时通过静电力显微镜(“MODEL 1100TN”，商品名；Trek Japan的产品)测量外表面的残余电位来确定残余电位分布。
具体地说，首先，在包括显影辊的外表面的表面向上的情况下将薄样品放在平滑的硅晶片上，并且在温度为23℃和相对湿度为50％的环境中放置24小时。接着，在相同环境中，在安装在静电力显微镜中的高精度XY平台上设置其上具有薄样品的硅晶片。作为电晕放电装置，使用线栅电极间的距离为8mm的电晕放电装置。将电晕放电装置配置在使栅极和硅晶片的表面之间的距离为2mm的位置。然后，将硅晶片接地，并且从外部电源将-5kV和-0.5kV的电压分别施加至线和栅极。施加开始后，通过使用高精度XY平台，平行于硅晶片的表面以20mm/sec的速度扫描薄样品使得它通过电晕放电装置的正下方，由此，薄样品上的显影辊的外表面被电晕充电。
然后，通过使用高精度XY平台，将薄片移动至静电力显微镜的悬臂的正下方。接着，通过使用高精度XY平台扫描的同时测量电晕充电的显影辊的外表面的残余电位，来测量残余电位分布。以下为测量条件。
-测量环境：温度为23℃和相对湿度为50％。
-测量点从电晕放电装置的正下方通过至测量开始的时间：1min。
-悬臂：Model 1100TN用的悬臂(型号：Model 1100TNC-N，Trek Japan的产品)。
-待测表面与悬臂的前端之间的间隙：10μm。
-测量范围：99μm×99μm。
-测量间隔：3μm×3μm。
通过基于通过上述测量获得的残余电位分布确认薄样品上的两个或多个区域中残余电位的有无，确认该区域是电绝缘性的第一区域或者具有比第一区域高的导电性的第二区域。更具体地，通过将包括残余电位的绝对值小于1V的部分的两个或多个区域中的一个看作第二区域，并且将包括残余电位的绝对值比第二区域的残余电位的绝对值大1V以上的部分的另一个看作第一区域，确认它们的存在。
上述残余电位分布的测量方法是一个实例，并且取决于电绝缘性部或导电层的尺寸、距离、或时间常数等，可以将设备或条件改变为适合用于确认这两个或多个区域的残余电位的有无的设备或条件。
(残余电位的时间常数的测量)
接着将示出残余电位的时间常数的一个测量实例。
通过使用电晕放电装置对显影辊的外表面电晕充电，通过静电力显微镜(“MODEL1100TN”，商品名；Trek Japan的产品)测量在显影辊的外表面上存在的电绝缘性部或导电层上的残余电位随时间的变化，并且将其拟合在下式(1)中来确定残余电位的时间常数。电绝缘性部的测量点是在通过残余电位分布的测量确认的第一区域中残余电位的绝对值最大的点，而导电层的测量点是在通过残余电位的测量确认的第二区域中残余电位变为大致0V的点。
在包括显影辊的外表面的表面向上的情况下将用于残余电位分布的测量的薄样品放在平滑的硅晶片上，并且在室温为23℃和相对湿度为50％的环境中将其放置24小时。
然后，在相同环境中，在安装在静电力显微镜中的高精度XY平台上设置其上具有薄样品的硅晶片。作为电晕放电装置，使用线栅电极间的距离为8mm的电晕放电装置。将电晕放电装置配置在使栅极和硅晶片的表面之间的距离为2mm的位置。然后，将硅晶片接地，并且从外部电源将-5kV和-0.5kV的电压分别施加至线和栅极。施加开始后，通过使用高精度XY平台，平行于硅晶片的表面以20mm/sec的速度扫描薄样品使得它通过电晕放电装置的正下方，由此，薄样品被电晕充电。
然后，通过使用高精度XY平台，将电绝缘性部或导电层的测量点移动至静电力显微镜的悬臂的正下方，并且测量残余电位随时间的变化。对于测量，使用静电力显微镜。以下为测量条件。
-测量环境：温度为23℃和相对湿度为50％。
-测量点从电晕放电装置的正下方通过至测量开始的时间：15秒。
-悬臂：Model 1100TN用的悬臂(型号：Model 1100TNC-N，Trek Japan的产品)。
-待测表面与悬臂的前端之间的间隙：10μm。
-测量频率：6.25Hz
-测量时间：1000秒
基于通过上述测量获得的残余电位随时间的变化，通过最小二乘法将数据拟合至下式(1)，以确定时间常数τ。
V0＝V(t)×exp(-t/τ) (1)
t：测量点通过电晕放电装置的正下方后的经过时间(秒)。
V0：初始电位(t＝0秒时的电位)(V)。
V(t)：测量点通过电晕放电装置的正下方t秒后的残余电位(V)。
τ：残余电位的时间常数(秒)。
在显影辊的外表面的长度方向3个点×圆周方向3个点，即，总计9个点处测量残余电位的时间常数τ，并且将它们的平均值用作电绝缘性部或导电层的残余电位的时间常数。应当注意的是当导电层的测量包括测量开始时，即电晕充电15秒后残余电位大致为0V的测量点时，认为时间常数小于剩余测量点的时间常数的平均值。当测量开始时的所有测量点的电位大致为0V时，认为时间常数低于测量下限。
[平均露出率]
首先，将边长为1000μm的正方形区域(图2)放在电子照相用构件(显影辊)的外表面上，使得正方形区域的一边平行于电子照相用构件的长度方向。如图2所示设置作为第一区域的绝缘部4和作为导电层3的表面的第二区域。
接着，将描述第二区域的露出率对调色剂的带电赋予性和调色剂输送性的影响。本发明人的研究表明，不是绝缘性的第一区域，而是导电性的第二区域对调色剂的带电赋予具有较大的贡献。这意味着当第二区域的露出率为30％以上时，可以获得具有对调色剂的适当的带电赋予能力的显影辊。露出率优选为40％以上、更优选为50％以上。由于调色剂输送力源自在绝缘性区域和导电性区域之间产生的梯度力，所以当第二区域具有80％以下的露出率时，所得的显影辊具有适度的绝缘性区域，因此具有优异的调色剂输送力。在该情况下，露出率优选为70％以下、更优选为60％以下。因此，正方形区域的面积中的第二区域的总面积为30％以上且80％以下、优选为40％以上且70％以下、更优选为50％以上且60％以下。
[线段LS]
接着，如图3A所示，沿与电子照相用构件的长度方向正交的方向(即，沿显影辊的圆周方向)以5μm的间隔绘制200条长度为1000μm的直线A。如图3B所示，将各直线A的与第二区域重叠的部分定义为线段LS。换言之，各线段LS从第一区域中的一个端部或正方形区域的端部开始，仅在第二区域上通过一次并且在另一端，到达第一区域或正方形区域的另一端。术语“线段LS的长度”是指各线段LS的长度。
在200条直线A中，多条直线通过第二区域至少一次。这意味着可以从一个正方形区域获得多个线段LS。在线段LS的总数中，长度为200μm以上的线段LS的数量为5％以下、优选为4％以下、更优选为3％以下。
接着为线段LS中的长线段越少，上述起雾减少的越多的原因。通过减小线段LS的长度(指显影辊的第二区域沿圆周方向的连续距离)，可以抑制在感光体和显影辊之间的接触部处的调色剂的电荷的转移。具体地说，由于通过感光体和显影辊的滑动和摩擦而导致的在(导电性)第二区域中的调色剂的滚动，发生感光体和显影辊之间的接触部处的调色剂的电荷的转移。另一方面，当使第二区域在辊圆周方向的连续距离变短时，感光体和显影辊之间的接触部处的调色剂的滚动得以抑制，调色剂的电荷的转移受到阻碍，结果，减少了起雾。
从减少起雾的观点，线段LS的总数中长度大于0μm且125μm以下的线段LS的数量优选为80％以上。其更优选为90％以上、更优选为95％以上。原因是因为减小(导电性)露出部在圆周方向的宽度，从而进一步抑制感光体和显影辊之间的接触部处的调色剂的滚动，使得可以抑制调色剂电荷的转移。
[绝缘性的第一区域]
100000μm2以上的第一区域的面积的算术平均值是优选的，因为可以进一步减少起雾。其更优选为200000μm2以上、仍更优选为300000μm2以上。原因是因为当第一区域的面积较大时，可以抑制第二区域中的调色剂的滚动，可以抑制调色剂的摩擦电荷的转移并且可以减少起雾。
在电子照相用构件的表面上具有凸部的第一区域是优选的，因为进一步减少起雾。原因是因为当第一区域具有凸部时，抑制了调色剂的滚动。与没有凸部的第一区域(具有凹的或平滑形状的第一区域)相比，不发生调色剂在多个露出部上的滚动。因此，抑制了调色剂的摩擦电荷的转移并且进一步减少了起雾。
假设在温度为23℃和相对湿度为50％的环境中使用扫描探针显微镜测量的第一区域和第二区域的表面电位分别为V1和V2。从使高温高湿环境下的图像浓度和低温低湿度环境下的图像灰度特性适合的观点，分别落在-0.70至-0.50V的范围内和0.00至+0.50V的范围内的表面电位V1和V2是优选的。更优选地，V1和V2分别为-0.65至-0.55V和0.20至0.40V。原因是因为在上述范围内的表面电位下，电子照相用构件的梯度力充分地起作用，使得可以改善调色剂输送力并且抑制电子照相用构件过度地带电。
另外，在满足上述条件的第一区域和第二区域的配置中，电子照相用构件的长度方向的变化越小，从减少起雾的观点更优选。原因是因为具有短线段LS的区域在电子照相用构件的长度方向上稳定地存在，从而可以保持调色剂的适当的电荷。
第一区域和第二区域在露出部的表面和表面形态上是不同的，使得它们可以被认为是具有反射率强度的差的区域，并且可以使用光学显微镜或电子显微镜来区分。另外，由于第一区域和第二区域的电阻率不同，因此通过组合使用静电力显微镜(EFM)可以更清晰地区分它们。例如，可以使用“DIGITAL MICROSCOPE VHX-5000”(商品名；Keyence的产品)作为光学显微镜，“JSM-7800FPRIME”(商品名；JEOL的产品)作为电子显微镜和“MODEL1100TN”(商品名；Trek Japan的产品)作为静电力显微镜。
通过对以上获得的观察图像进行二值化，可以确定线段LS。通过选择光学显微镜的光学条件以使第一区域和导电层之间的反射率强度的差变宽，可以更容易地进行二值化。为了线段LS的确定，可以使用商购可得或通常可用的图像处理软件。作为此类图像处理软件，“Image J ver.1.45”(开发商：Wayne Rasband,National Institutes of Health，NIH)是可用的。
构成第一区域的材料的实例包括树脂和金属氧化物。其中，可以容易地带电的树脂是优选的。具体实例包括丙烯酸系树脂、聚烯烃树脂、环氧树脂、和聚酯树脂。
其中，丙烯酸系树脂可以容易地将第一区域的体积电阻率调整至落在上述范围内，使得它们是优选的。丙烯酸系树脂的具体实例包括使用以下单体作为原料的聚合物和共聚物。更具体的实例包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸4-叔丁基环己醇酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、4-乙氧基化壬基酚丙烯酸酯和乙氧基化双酚A二丙烯酸酯。
在导电层上形成第一区域的方法的实例包括将第一区域形成用材料施加至导电层上并且通过使用如喷墨方法或丝网印刷方法等印刷方法形成第一区域的方法。另外的实例包括通过如喷涂或浸渍等涂布方法将第一区域形成用材料(涂料)湿式涂布在导电层上的方法以及使构成第一区域和导电层的各种材料混合并且在最佳条件下引起相分离的方法。
在喷墨方法中，通过该喷墨方法将第一区域形成用涂料施加至导电层的外表面，以使线段LS满足本公开的范围。
在湿式涂布方法中，例如，可以通过借助湿式涂布将第一区域形成用涂料涂布至导电层上并且使涂料在导电层的表面上被排斥而形成具有第一区域的电子照相用构件。例如，通过调整涂料在导电层表面上的接触角，调整涂料中固成分的分子量或者选择用于涂料的适合的溶剂可以控制通过使涂料在导电层的表面上被排斥而导致的具有预定形状的第一区域的形成。在浸渍方法中，可以通过调整导电层在涂料中的浸渍时间或者在将浸渍的导电层拉出之后电子照相用构件的表面附近的风速来控制第一区域的形状。
涂料相对于导电层的表面的接触角优选为10°以上且90°以下、更优选为20°以上且50°以下。通过将接触角调整至10°以上，可以获得其第二区域具有充分的面积的电子照相用构件。通过将接触角调整至90°以下，可以获得其第一区域具有充分的面积的电子照相用构件。
第一区域形成用涂料的固成分(树脂)的分子量优选为2500以上、更优选为10000以上。通过增加分子量，涂布至表面层上的涂料被过度地排斥并且抑制第二区域的线段LS变长。
通过选择沸点为50℃以上且200℃以下的溶剂作为涂料的溶剂，可以调整涂料的表面层上的干燥速度，从而便于控制第一区域的面积S。更具体地，沸点的增高可以延缓涂料的干燥，因此增加面积S。此类溶剂的实例包括丙酮(沸点：56.1℃)、甲醇(沸点：64.5℃)、己烷(沸点：68.7℃)、乙醇(沸点：78.3℃)、甲基乙基酮(MEK，沸点：79.6℃)、环己烷(沸点：80.7℃)、庚烷(沸点：98.4℃)、甲苯(沸点：110.6℃)、甲基异丁基酮(MiBK，沸点：116.2℃)、和二异丁基酮(DiBK，沸点：168.4℃)。
其中，从第一区域构成材料的溶解性或溶液的粘度的观点，丙酮、MEK和MiBK是优选的。
例如，可以通过添加单体等作为除溶剂之外的液体组分来调整干燥速度。
[导电性基体]
基体具有导电性并且具有支承要在其上设置的导电层的功能。材料的实例包括如铁、铜、铝和镍等金属，以及包含任意这些金属的合金，例如不锈钢、硬铝、黄铜、青铜和易切削钢。导电性基体的表面在不损害其导电性的情况下可以镀有铬或镍。作为导电性基体，可以使用通过用金属涂覆树脂制的基材的表面以赋予其表面导电性而获得的基体，或者由导电性树脂组合物制成的基体。可以根据需要向导电性基体的表面涂布已知的粘接剂，以改善与设置在其外周表面上的弹性层的粘接性。导电性基体优选具有圆柱形或中空圆筒形。
[导电层]
导电层包含如树脂和橡胶等弹性材料。树脂的实例包括聚酰胺、尼龙、聚氨酯树脂、尿素树脂、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、氟塑料、酚醛树脂、醇酸树脂、聚酯、聚醚和丙烯酸系树脂、及其混合物。
所用橡胶的实例包括乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、NBR的氢化物、和聚氨酯橡胶。
其中，聚氨酯树脂是优选的，因为它们对调色剂具有优异的摩擦带电性能和优异的柔软性，使得它们可以容易地获得与调色剂接触的机会，同时它们具有耐磨耗性。
当导电层具有包含两层或多层的构造时，也使用聚氨酯树脂作为最外表面的导电层(上层)是优选的。聚氨酯树脂的实例包括醚系聚氨酯树脂、酯系聚氨酯树脂、丙烯酸系聚氨酯树脂、氟系聚氨酯树脂、碳酸酯系聚氨酯树脂和烯烃系聚氨酯树脂。
可以使用多元醇和异氰酸酯来制备聚氨酯树脂，并且如果需要，可以使用链延长剂。作为聚氨酯树脂的原料的多元醇的实例包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇和丙烯酸系多元醇、及其混合物。作为聚氨酯树脂的另一种原料的异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、亚二甲苯基二异氰酸酯(XDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)和环己烷二异氰酸酯、及其混合物。作为聚氨酯树脂的另一种原料的链延长剂的实例包括如乙二醇、1,4-丁二醇和3-甲基戊二醇等双官能性低分子二醇和如三羟甲基丙烷等三官能性低分子三醇、及其混合物。
当导电层包含两个或多个堆叠层时，构成导电性基体上的导电层(下层)的材料优选为硅橡胶。硅橡胶的实例包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷和聚苯基乙烯基硅氧烷、以及这些硅氧烷的共聚物。如果需要，这些树脂和橡胶可以单独使用或者两种或多种组合使用。树脂或橡胶的材料可以通过用傅里叶变换红外分光光度计测量来鉴定。
如果需要，导电层可以进一步包含各种添加剂，例如颗粒、导电剂、增塑剂、填充剂、增量剂、硫化剂、硫化助剂、交联助剂、固化抑制剂、抗氧化剂、抗老化剂和加工助剂。这些任选的组分可以以不损害导电层的功能的量混合。
通过在导电层中引入颗粒，可以在电子照相用构件的表面上形成凸部。可以添加至导电层的颗粒优选具有1μm以上且30μm以下的体积平均粒径。应注意的是可以通过借助扫描电子显微镜(Schottky场发射扫描电子显微镜“JSM-7800FPRIME”，商品名；JEOL的产品)观察截面的表面来测量粒径。
导电层中包含的颗粒的量基于100质量份的如树脂或橡胶等弹性材料优选为1质量份以上且50质量份以下。作为颗粒，可以使用由如聚氨酯树脂、聚酯、聚醚、聚酰胺、丙烯酸系树脂或聚碳酸酯等树脂制成的细颗粒。其中，聚氨酯树脂颗粒是优选的，因为它们是柔软的，因此当电子照相用构件与其它构件接触时，凸部较大地变平并且容易显示复杂的变形，并且它们对于耐调色剂污染是有效的。
可以将导电层设置成通过将弹性材料与如电子导电性物质或离子导电性物质等导电性赋予剂混合而获得的导电性弹性层。电子导电性物质的实例包括：
导电性碳，例如，如KETJENBLACK EC和乙炔黑等炭黑，如SAF(Super AbrasionFurnace)、ISAF(Intermediate SAF)、HAF(High Abrasion Furnace)、FEF(Fast ExtrudingFurnace)、GPF(General Purpose Furnace)、SRF(Semi-Reinforcing Furnace)、FT(FineThermal)和MT(Medium Thermal)等橡胶用碳，经过氧化处理的颜色(墨)用碳，和如铜、银、和锗等金属及其金属氧化物。其中，导电性碳是优选的，因为即使少量的导电性碳也可以容易地控制导电性。离子导电性物质的实例包括如高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钙和氯化锂等无机离子导电性物质，以及如改性脂肪族二甲基乙基硫酸铵(dimethylammoniumethosulfate)和硬脂基乙酸铵等有机离子导电性物质。
填充剂的实例包括二氧化硅、石英粉和碳酸钙。
这些导电层用材料可以使用如单螺杆连续混炼机、双螺杆连续混炼机、双辊、捏合混合机或三混合机等动态混合设备，或者如静态混合机等静态混合设备来混合。
在导电性基体上形成导电层的方法的实例包括用模具成形的方法、挤出成形法、注射成形法和通过涂布成形的方法。稍后将描述形成具有凸部的第一区域的方法。在用模具成形的方法中，将用于将导电性基体(轴芯)保持在插入件中的插入件固定在圆筒状模具的两端，并且在插入件中形成入口。然后，在将轴芯放入模具中并且从入口注入导电层用材料之后，将模具在使材料固化的温度下加热。然后，可以从模具中取出固化产物。在挤出成形法中，使用十字头挤出机将轴芯和弹性层用材料共挤出，然后使这些材料固化。因此，可以在轴芯的周围形成导电层。
当导电层包括两个或多个堆叠层时，轴芯侧的导电层(下层)的表面可以进行表面研磨，或者也可以通过如电晕处理、框架处理、或准分子处理等表面改性方法而改性，以改善这些层之间的粘接性。
[第二区域的形状]
下文中将描述用于形成第二区域的手段。
第二区域的形状可以通过第一区域的形状来控制。例如，当通过湿式涂布法形成第一区域时，通过控制第一区域形成用涂料相对于导电层的接触角或排斥程度，可以根据需要调整(未被第一区域覆盖的)第二区域的形状以满足本公开的范围。更具体地，通过调整第一区域形成用涂料的固成分或分子量、导电层在第一区域形成用涂料中的浸渍时间、涂布时导电层周围的风速、或者第一区域形成用涂料相对于导电层的接触角可以控制第一区域的形状。结果，可以控制(除第一区域之外的)第二区域的形状。
例如，湿式涂布时的第一区域形成用涂料的固成分越高，露出率变得越低。更具体地，第一区域形成用涂料的固成分越高，涂料的干燥速度越高。于是，在涂料被排斥之前，涂料变干并且具有增加的粘度并且形成第一区域。结果，第一区域以湿形式铺展，导致露出率的降低。
线段LS的长度可以通过导电层在第一区域形成用涂料中的浸渍时间或者湿式涂布时导电层周围的风速来控制。更具体地，导电层在第一区域形成用涂料中的浸渍时间越长，导电层被第一区域形成用涂料溶胀地越多，并且涂料的干燥速度变得越慢。另外，对浸渍的导电层的风速越小，涂料的干燥速度变得越慢。当涂料的干燥速度变慢时，涂料在被排斥的同时被干燥。这减小了第一区域的宽度，导致线段LS的长度的增加。相反，通过改变浸渍时间或风速来增加涂料的干燥速度，可以使线段LS更短。
此外，还可以通过控制用于第一区域形成用涂料的材料的分子量来控制线段LS的长度。更具体地，材料的分子量越大，即使涂料的固成分相同，涂料的粘度也越高。结果，与使用具有小分子量的材料相比，涂布至导电层上之后即刻的涂料不容易被排斥。因此，第一区域具有增加的面积，而第二区域具有减小的面积。
[电子照相处理盒和电子照相图像形成设备]
根据本公开的一方面的电子照相图像形成设备具有用于在其上形成和承载静电潜像的电子照相感光体，用于使电子照相感光体带电的充电单元，和用于在带电的电子照相感光体上形成静电潜像的曝光单元。电子照相图像形成设备进一步具有用于用调色剂使静电潜像显影以形成调色剂图像的显影单元，和用于将调色剂图像转印至转印材料的转印单元。显影单元具有上述电子照相用构件，例如，作为显影辊。
图6示意性地示出根据本方面的电子照相图像形成设备的一个实例。图5示意性地示出待安装在图6所示的电子照相图像形成设备中的电子照相处理盒。该电子照相处理盒在其中具有电子照相感光体21、充电构件22、显影辊24和调色剂调节构件25。电子照相处理盒可拆卸地安装在图6所示的电子照相图像形成设备上。
电子照相感光体21通过连接至未示出的偏压电源的充电构件22均匀地带电(一次带电)。此时，电子照相感光体的带电电位为例如，-800V以上且-400V以下。接着，从未示出的曝光装置照射用于写入静电潜像的曝光光29，并且在感光体的表面上形成静电潜像。作为曝光光，可以使用LED光或激光。电子照相感光体的曝光部的表面电位为例如，-200V以上且-100V以下。
接着，通过显影辊24赋予静电潜像负极性带电调色剂(显影)，以在电子照相感光体上形成调色剂图像，并且将静电图像转换成可见图像。此时，通过未示出的偏压电源将例如，-500V以上且-300V以下的电压施加至显影辊。应注意的是显影辊在辊隙宽度为0.5mm以上且3mm以下的情况下与电子照相感光体接触。
然后，将在电子照相感光体上显影的调色剂图像一次转印至中间转印带26。一次转印构件27与中间转印带26的背面接触。通过将例如，+100V以上且+1500V以下的电压施加至一次转印构件27，将负极性调色剂图像从图像承载体一次转印至中间转印带26。一次转印构件27可以为辊形式或叶片形式。
当电子照相图像形成设备为全色图像形成设备时，通常对各黄色、青色、品红色和黑色进行各上述充电、曝光、显影和一次转印步骤。因此，在图6所示的电子照相图像形成设备中，分别在其中具有这四种颜色调色剂的总计四个电子照相处理盒可拆卸地安装在电子照相图像形成设备的主体上。上述充电、曝光、显影和一次转印步骤以预定的时间差连续地进行，以在中间转印带26上产生四色调色剂图像的重叠状态，以表现全色图像。
随着中间转印带26的旋转，将中间转印带26上的调色剂图像输送至面向二次转印构件28的位置。在中间转印带26和二次转印构件28之间，以预定的时机沿记录用纸输送路径31输送记录用纸，并且通过将二次转印偏压施加至二次转印构件28，将中间转印带26上的调色剂图像转印至记录用纸。此时，施加至二次转印构件28的偏压为，例如+1000V以上且+4000V以下。将通过二次转印构件28将调色剂图像转印至其上的记录用纸输送至定影装置30，并且在将记录用纸上的调色剂图像熔融并且定影至记录用纸上之后，将所得的记录用纸从电子照相图像形成设备排出以完成打印操作。
根据本公开的一方面，可以获得即使当用于扭矩减小的图像形成设备中时也能够在高温高湿环境中抑制起雾并且可用于提供高品质图像的电子照相用构件。
根据本公开的另一方面，可以获得能够稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
[实施例]
通过制造例和实施例，下文中将具体描述根据本公开的电子照相用构件等。然而，本公开不限于它们或受它们限制。
<导电性基体的制备>
对易切削钢的表面进行化学镀镍。将底漆(“DY35-051”，商品名；Dow CorningToray的产品)涂布至外径为6mm和长度为259.9mm的实心轴芯，然后在150℃的温度下加热和烧制20分钟以制备导电性基体。
<导电性硅橡胶层的制备>
将由此获得的导电性基体配置在模具中，并且将通过在混合机(Tri-mix TX-15”，商品名；Inoue MFG的产品)中使表1中所示的材料混合而获得的加成固化型硅橡胶组合物注入加热至115℃的温度的模具的腔内。注入后，将模具在120℃的温度下加热10分钟以使加成固化型硅橡胶组合物固化。将在其周围具有固化的硅橡胶层的导电性基体从模具中取出，并且将硅橡胶层在150℃的温度下进一步加热15分钟以进行二次固化。以此种方式，在导电性基体的外周形成1.99mm厚的导电性硅橡胶层。
[表1]
Figure BDA0002148843540000221
*表中“质量份”栏中所示的数字为各材料的固成分质量(质量份)。
<异氰酸酯基末端预聚物(a)的制备>
通过以下方法制备用于实施例和比较例的显影辊的制造的异氰酸酯基末端预聚物(a)。
在氮气氛中，在反应容器中将140.0质量份聚醚系多元醇(“PTGL1000”，商品名；Hodogaya Chemical的产品)逐渐滴加至38.6质量份聚合MDI(“Millionate MT”，商品名；TOSOH的产品)。在滴加期间，将反应容器中的温度保持在72℃。在滴加结束后，在72℃的温度下进行反应2小时。将由此获得的反应混合物冷却至室温，以获得110质量份的异氰酸酯基含量为4.5质量％的异氰酸酯基末端预聚物(a)。
<导电性聚氨酯树脂形成用涂料的制备>
[涂料No.T-1的制备]
将表2中所示的材料以表2中所示的混合比添加至400质量份的甲基乙基酮(MEK)，以使总固成分为30质量％，并且将所得的混合物在球磨机中搅拌和分散，以制备导电性聚氨酯树脂层形成用涂料No.T-1。
[涂料No.T-2至T-9的制备]
除如下表2中所示改变其材料和混合比以外，以与用于涂料No.T-1的制备相同的方式，制备涂料No.T-2至T-9。
[表2]
Figure BDA0002148843540000231
<导电构件的制备>
[导电构件D-1的制备]
将其上形成有导电性硅橡胶层的导电性基体按照以下过程浸渍在涂料No.T-1中，以在导电性硅橡胶层上形成涂料No.T-1的涂膜。
具体地说，在基体的长度方向作为垂直方向的情况下通过保持基体的上端部，将基体浸入涂料No.T-1中，然后将其向上拉以在导电性硅橡胶层上形成涂料No.T-1的涂膜。将浸渍时间设定为9秒，并且作为涂料No.T-1的上拉速度，将初始速度和最终速度分别设定为30mm/sec和20mm/sec。从初始速度至最终速度的上拉速度相对于时间线性地变化。
将其上形成有涂料No.T-1的涂膜的基体置于烘箱中并且在80℃的温度下加热15分钟。然后，将烘箱的温度改变为140℃并且将基体加热另外的2小时以使膜固化，并且在导电性硅橡胶层上形成膜厚度为10.0μm的导电性聚氨酯树脂层。具有在基体的外周上堆叠的导电性硅橡胶层和导电性聚氨酯树脂层的构件在下文中将被称为“导电构件D-1”。
接着，在用作导电构件D-1的表面的导电性聚氨酯树脂层的表面上的任意九个点处测量算术平均粗糙度。通过使用激光显微镜(“VK-8700”，商品名；Keyence的产品)用50倍物镜来测量算术平均粗糙度。将平均值指定为表面粗糙度Ra。结果示于表3中。
[导电构件D2至D8的制备]
除使用下表3中所示的涂料以外，以与用于导电构件D-1的制备相同的方式分别制备导电构件D2至D8，并且测量它们的表面粗糙度Ra。结果示于表3中。
[表3]
导电构件 D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D-6 D-7 D-8 D-9
涂料No. T-1 T-2 T-3 T-4 T-5 T-6 T-7 T-8 T-9
导电构件的表面粗糙度Ra(μm) 1.33 1.51 1.42 1.51 1.76 1.31 1.35 1.66 1.72
<第一区域形成用涂料的制备>
[第一区域形成用涂料No.Z-1的制备]
接着，将表4中所示的第一区域用树脂以相同表中所示的量与100质量份甲基乙基酮(MEK)混合以获得第一区域形成用涂料No.Z-1。
[第一区域形成用涂料No.Z-2至Z-10的制备]
除如下表4中所示改变第一区域树脂的种类和量以外，以与用于涂料No.Z-1的制备相同的方式制备第一区域形成用涂料No.Z-2至Z-10。
[表4]
Figure BDA0002148843540000241
<显影辊的制造>
[显影辊1的制造]
首先，测量第一区域形成用涂料Z-1相对于导电构件D-1的接触角。通过评价该接触角，可以控制待制造的显影辊1的露出率和线段LS的长度。通过注射器将50至80μL的涂料No.Z-1滴加至导电构件D-1的表面并且测量滴加500ms后涂料No.Z-1的液滴在导电构件D-1的表面上的接触角。在温度为23℃、相对湿度为50％和大气压的测量环境中使用接触角计(“DM-501”，商品名；Kyowa Interface Science的产品)测量接触角。结果示于表5中。
接着，通过按照以下过程使用浸渍方法将第一区域形成用涂料No.Z-1涂布至导电构件D-1的表面上。首先，在导电构件的长度方向作为垂直方向的情况下保持轴芯的上端部的同时，将导电构件D-1浸入涂料No.Z-1中，然后将其向上拉。在温度为23℃、相对湿度为50％和大气压的环境中涂布涂料，并且将其周围的风速设定为1.6m/sec。将浸渍时间设定为20秒，并且作为涂料No.Z-1的上拉速度，将初始速度和最终速度分别设定为30mm/sec和20mm/sec。从初始速度至最终速度的上拉速度相对于时间线性地变化。将其上形成有涂料No.Z-1的涂膜的导电构件Z-1置于烘箱中并且在120℃的温度下加热80分钟以使涂料No.Z-1的涂膜干燥。以此方式，获得在其表面上具有电绝缘性第一区域的显影辊1。
[显影辊2至9和12至23的制造]
除如表5所示改变导电构件和第一区域形成用涂料的组合以外，以与用于显影辊1的相同的方式进行接触角测量。结果示于表5中。除如表5所示改变导电构件、绝缘性形成用涂料、涂布时的风速和浸渍时间的组合以外，以与用于显影辊1的相同的方式制造显影辊2至9和12至23。
在将初始速度和最终速度分别改变为35mm/s和20mm/s的同时通过上拉导电构件来制造显影辊14。
在将初始速度和最终速度分别改变为35mm/s和15mm/s的同时通过上拉导电构件来制造显影辊15。
[表5]
Figure BDA0002148843540000261
[显影辊10的制造]
通过利用混合在涂布液中的导电性材料和绝缘性材料的相分离现象按照以下过程制造在其导电层中具有第一区域的显影辊。
将表6中所示的材料以相同表中所示的量混合，并且将它们在球磨机中搅拌和分散5小时，以制备导电层和第一区域同时形成用涂料H-1。
接着，使其上形成有导电性硅橡胶层的轴芯垂直放置并且以1500rpm旋转。在30mm/s下降低喷枪的同时，将涂料H-1涂布至其。在温度为23℃、相对湿度为50％和大气压的环境下涂布。将喷枪与导电性硅橡胶层的表面之间的距离设定为50mm。将由此获得的其上形成有涂料H-1的涂膜的产品置于烘箱中，并且在80℃的温度下加热15分钟。然后，在温度改变为140℃的烘箱中将其加热另外的2小时以使膜固化，并且在导电性硅橡胶层上形成15.0μm厚的导电性聚氨酯树脂层。结果，获得在其导电性聚氨酯树脂层的基质中具有电绝缘性聚酯区域的显影辊10。
[表6]
Figure BDA0002148843540000271
*表中“质量份”栏中所示的数字为各材料的固成分质量(质量份)。
[显影辊11的制造]
除如表6所示改变涂布液用材料的混合量以外，以与用于显影辊10的相同的方式制备涂布液H-2。然后，除使用涂布液H-2以外，以与用于显影辊10的相同的方式制造显影辊11。
<显影辊的评价>
<<评价项目1：第一区域的面积>>
用视频显微镜(“DIGITAL MICROSCOPE VHX-5000”，商品名；Keyence的产品)和变焦镜头(“摇头变焦镜头VH-ZST”，所用镜头的商品名)在100倍放大倍率观察下从表面法线方向观察以使得平台的左右方向变为显影辊的长度方向的方式固定的显影辊1。通过使用上述变焦镜头附属的环形灯作为观察光，可以在显影构件的表面的观察图像中设置第一区域和第二区域之间的亮度差。
通过利用亮度差，将所得的图像通过图像分析软件“Image J ver.1.45(开发商：Wayne Rasband，National Institutes of Health，NIH)二值化。这有助于面积的确定。
接着，从显影辊1的长度方向的橡胶部分的长度W，从橡胶的端部沿圆周方向以0.1W的间隔选择3个点，并且对总计27个点进行以下测量。
将观察范围设定为1000μm×1000μm，并且以100倍的观察倍率拍照。如果观察范围不够大，则使用图像合并器软件(Keyence的产品)将图像合并，然后进行图像拍摄。然后，测量完全地落入观察范围内的第一区域的相应面积，并且将由此获得的它们的算术平均值指定为第一区域的面积。
当第一区域太大而不能完全地落入上述1000μm×1000μm的范围内时，注意观察范围内的第一区域中的一个。在移动观察范围的同时进行拍摄，并且在整个第一区域落入观察范围内之后测量面积。将此时的面积指定为第一区域的面积。
当第一区域的面积变为100000μm2以上时，将第一区域的面积表示为≥100000μm2。
<<评价项目2至5：第二区域的线段LS>>
从评价项目1中获得的二值化图像，可以使用如“Excel”(商品名；Microsoft的产品)等电子表格软件来计算线段LS的长度。
首先，通过使用电子表格软件，沿辊的圆周方向在二值化图像上绘制200条直线A。图3A示出在其上绘制有直线A的二值化图像的一个实例。接着，在直线A中，将通过第二区域的直线A的数量计数(评价项目2)。然后，如图3B所示，测量图像区域内的所有线段LS，即，横跨第二区域的直线A的数量和各线段LS的长度。
然后，如图4所示，确定图像区域内的线段LS的总数中长度为200μm以上的线段LS的数量的比例(％)(评价项目3)。
类似地，确定线段LS的总数中长度为125μm以下的线段LS的数量的比例(％)(评价项目4)。最后，确定图像区域内的所有线段LS的算术平均长度(μm)(评价项目5)。
在任意的评价项目中，处理在评价项目1中获得的27个图像，并且将它们的算术平均值用作各显影辊的测量结果。
<<评价项目6：平均露出率>>
通过以下方法确定平均露出率(观察区域中第二区域的面积的总和的比例(％))。使用在上述测量中获得的观察图像。假设观察范围中存在的第二区域的面积的总和为S’，则将S’在整个观察范围的面积中的比例指定为观察图像中第二区域的露出率。类似地测量27个观察图像，并且将由此获得的值的算术平均值指定为平均露出率(％)。
<<评价项目7：第一区域的厚度>>
确定第一区域的厚度。
具体地说，将剃刀刀片插入显影辊1中，使它变得垂直于显影辊的表面，并且切出辊的截面。使用扫描电子显微镜(“JSM-7800FPRIME”，Schottky场发射扫描电子显微镜的商品名；JEOL的产品)观察所得的截面。将显影辊的表面法线方向的第一区域的最大厚度表示为L’。从显影辊的表面的长度方向W的端部以0.1W的间隔对总计9个点进行测量，并且将它们的算术平均值指定为各显影辊中的第一区域的厚度L(μm)。
<<评价项目8和9：显影辊的第一区域和第二区域的相应表面电位>>
使用SKPM(表面电位显微镜)测量第一区域和第二区域的相应表面电位。在显微镜中，具有高电阻的辊表面的材料容易地带电，从而在该情况下观察到负表面电位。相反，当材料具有低电阻时，其表面难以带电，使得表面电位的值变小或者观察到正表面电位。在下列条件下，测量各显影辊的第一区域中的10个点和第二区域中的10个点，并且分别将它们的算术平均值指定为“第一区域的表面电位(V)”(评价项目8)和“第二区域的表面电位V”(评价项目9)。
SKPM(表面电位显微镜)
-扫描尺寸：50μm
-扫描速率：0.2Hz
-自由振幅(Free amplitude)：400mV
-设定点：295mV
-样品电压：+4.5V
-Nap驱动振幅：2V
-Delta高度：90nm
<<评价项目10：显影辊的长度方向的均匀性>>
从评价项目1中获得的27个观察图像中，选择对于长度方向的九个位置在圆周方向的三个位置处获得的图像。关于三个位置处的图像，确定在评价项目3中获得的图像区域内的线段LS的总数中长度为200μm以上的线段LS的数量的算术平均比例(％)。基于该值，对长度方向的9个位置进行计算，并且确定各长度方向位置处的线段LS的数量的比例(％)。
从9个长度方向位置处的线段LS的数量的比例(％)的最大值和最小值，确定(最小值)/(最大值)并且用作表示长度方向的均匀性的指标。
[显影辊1至23的测量]
对于评价项目1至10(第一区域的面积、露出部分的线段LS、平均露出率、第一区域的厚度、第一区域和第二区域的表面电位)评价显影辊1至23。结果示于表7和8中。另外，测量各显影辊的第一区域和第二区域的残余电位时间常数，并且确认第一区域的时间常数为60.0秒以上，和第二区域的时间常数小于6.0秒。结果示于表9中。
[表7]
Figure BDA0002148843540000311
[表8]
Figure BDA0002148843540000321
<图像的评价>
<<评价项目11：在33℃和相对湿度为80％的环境下显影辊上的调色剂的电荷量>>
为了减小扭矩，从电子照相图像形成设备(“Color LaserJet Pro M452dw”，商品名；Hewlett Packard的产品)用的品红色用的处理盒中，移除调色剂供给辊和清洁刮板。该移除减小了扭矩，同时减少了调色剂向显影辊的供给量，并且此外，调色剂的转印残余物残留在感光体上。此外，将高压电源连接至充电辊和显影辊，使得感光体的背景部的电位VD变为-800V，并且施加至显影辊的电压VDC变为-300V(意味着感光体的电位VD与显影偏压VDC之间的差Vback变为500V)。
接着，作为处理盒的显影辊，安装显影辊1并且将其在温度为33℃和相对湿度为80％的环境(下文中也可称为“H/H环境”)下放置24小时。在相同环境中以28张/分钟的速度将实心黑色图像连续地输出至20张A4纸上后，将实心白色图像输出至新的复印纸上。在实心白色图像的输出期间，使打印机停止。接着，取出处理盒，并且通过金属圆筒管和圆筒过滤器吸取和收集显影辊的夹持在显影剂调节刮板和与感光体的接触位置之间的部分的较窄部分上承载的调色剂。此时，通过电荷量测定计(“8252”，商品名；ADC的产品)测量通过金属圆筒管在电容器中累积的电荷量，并且测量吸取的显影剂的质量。基于所得值，计算每单位质量的电荷量(μC/g)。
<<评价项目12：在H/H环境中通过显影辊的调色剂的输送量>>
在相同环境中以28张/分钟的速度将实心黑色图像连续地输出至10张A4纸上后，在将黑色实心图像输出至纸上期间终止输出操作。取出显影辊1，并且测量附着至显影辊1上的调色剂的量(调色剂的输送量)。在当输出操作终止时，由此测量的区域在与电子照相感光体的接触部和与调色剂调节构件的接触部之间。通过具有直径为5mm的开口的吸嘴吸取调色剂，并且测量吸取的调色剂的质量和进行吸取的区域的面积，以确定调色剂的输送量(mg/cm2)。
<<评价项目13：在H/H环境下的显影辊的带电>>
与评价项目12相同，在H/H环境下以28张/分钟的速度将黑色实心图像连续地输出至10张A4纸上之后，取出显影辊1，并且通过空气将显影辊1上的调色剂吹走和除去。然后，测量显影辊1的表面电位。在当输出操作终止时，由此测量的区域在电子照相感光体和显影剂量调节构件之间。通过将显影辊1的轴芯接地并且通过将表面电位探针(“MODEL 6000B-8”，商品名)连接至表面电位计(“MODEL 344”，商品名；Trek的产品)确定显影辊1的表面电位(V)并且在距离显影辊的表面6mm处测量电位来进行测量。直至测量的时间为输出最终图像后30秒。
<<评价项目14：在H/H环境下的感光体上的起雾>>
首先，将安装有待评价的显影辊1的激光打印机置于H/H环境中，然后使其静置6小时以上。接着，将实心白色图像输出至A4纸上，并且在实心白色图像的输出期间，打印机停止。将此时附着至感光体上的显影剂用胶带(“CT18”，商品名；NICHIBAN的产品)剥离，并且通过反射浓度计(“TC-6DS/A”，商品名；Tokyo Denshoku的产品)测量反射率。测量基于胶带的反射率的反射率的减少量(％)，并且将其指定为感光体(Dr)上的起雾。
<<评价项目15：在H/H环境下的图像起雾>>
在感光体上的起雾的评价之后，将实心白色图像输出至新的复印纸上。在输出时，A4纸的一部分被粘性纸条(“Post-
Figure BDA0002148843540000341
”，商品名，3M的产品)覆盖。与评价项目14类似，测量白色实心图像部的反射率。测量基于被粘性纸条覆盖的背景部的反射率的反射率的减少量(％)，并且将其指定为起雾的值，并且根据以下标准评价。
等级A：小于0.5
等级B：0.5以上且小于1.0
等级C：1.0以上且小于3.0
等级D：3.0以上
<<评价项目16：H/H环境下的图像浓度的差>>
接着，将实心黑色图像以28张A4纸/分钟的速度输出至一张纸上。使用分光浓度计(“508”，商品名；Xrite的产品)测量所得实心黑色图像的图像浓度。发现图像的前端和后端之间的浓度差并且根据以下标准评价。
等级A：小于0.05.
等级B：0.05以上且小于0.10
等级C：0.10以上且小于0.20
等级D：0.20以上
<<评价项目17：在15℃的温度和10％的相对湿度下的显影辊的表面电位>>
将电子照相图像形成设备(“Color Laser Jet Pro M452dw”，商品名；HewlettPackard的产品)和除去调色剂供给辊的品红色用处理盒在温度为15℃和相对湿度为10％的环境(下文中该环境也称为“L/L环境”)中放置24小时。在相同的气氛中以28张A4纸/分钟的速度将实心白色图像连续地输出至50张上之后，在将实心白色图像输出至一张上期间终止输出操作并且除去显影辊1。在通过空气将调色剂吹走和除去之后，测量显影辊1的表面电位。在当输出操作终止时，由此测量的区域在电子照相感光体和显影剂量调节构件之间。通过将显影辊1的轴芯接地并且通过将表面电位探针(“MODEL6000B-8”，商品名)连接至表面电位计(“MODEL 344”，商品名；Trek的产品)确定显影辊1的表面电位并且在距离显影辊的表面6mm处测量电位来测量表面电位。直至测量的时间为输出最终图像后30秒。
<<评价项目18：在15℃的温度和10％的相对湿度下的显影辊的图像浓度稳定性>>
接着，以28张A4纸/分钟的速度连续地将实心黑色的25％半色调图像输出至一张上，将实心白色图像输出至48张，并且将实心黑色的25％半色调图像输出至一张上。使用分光浓度计(“508”，商品名；Xrite的产品)测量由此获得的第一张和第50张半色调图像的浓度，并且发现第一张和第50张之间的浓度差。根据以下标准由所得的浓度差评价图像浓度稳定性。
等级A：小于0.05.
等级B：0.05以上且小于0.10.
等级C：0.10以上且小于0.20.
等级D：大于0.20
评价项目11至18的结果示于表10中。
[表9]
[表10]
在实施例1至17中，确认了以下几点。
(1)显影辊在其外表面上具有第二区域和第一区域，并且平均露出率落在30％至80％的范围内。
(2)当在显影辊的外表面上设置各边长为1000μm的正方形观察区域，并且沿显影辊的圆周方向以5μm的间隔在观察区域中绘制200条直线时，200条直线中的两条或多条通过第二区域至少一次。
(3)线段LS的总数中长度为200μm以上的线段LS的数量为5％以下。
实施例1至17和比较例1至6之间的比较表明，落入本公开的范围内的显影辊即使在高温高湿环境下或者高Vback区域中也不会导致调色剂的带电量减少，导致较少的起雾，并且提供具有高图像品质的图像。
在实施例1至6中，与实施例7至9相比，长度为125μm以下的线段LS的数量为80％以上，使得调色剂的带电量更高并且进一步抑制Dr上的起雾和图像起雾。
在实施例10和11中，导电层具有绝缘部(第一区域)，而在实施例1至6中，第一区域相对于第二区域凸出，使得调色剂的带电量更高并且抑制Dr上的起雾和图像起雾。
在实施例1至6中，与实施例12和13相比，第一区域具有落在-0.7V至-0.5V范围内的表面电位。因此，在H/H环境和L/L环境两者中，显影辊适当地带电，输送适当量的调色剂，并且可以提供具有高图像品质的图像。
如表7所示，在实施例1至6中，与实施例14和15相比，长度方向的均匀性为0.90以上，显示变化降低至小。因此，调色剂的带电量高并且抑制起雾。
如表7所示，在实施例1至6中，与实施例16和17相比，第一区域具有100000μm2以上的面积，使得进一步抑制起雾。
虽然已经参照示例性实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方案。所附权利要求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 (10)

1.一种电子照相用构件，其特征在于，其包括导电性基体、在所述基体上的导电层和多个绝缘部，
其中所述电子照相用构件具有包括电绝缘性的第一区域和导电性的第二区域的表面，
所述第一区域和所述第二区域彼此相邻，
假设在所述电子照相用构件的外表面上设置边长为1000μm的正方形区域，使得所述正方形区域的一边平行于所述电子照相用构件的长度方向，则所述正方形区域中的所述第二区域的总面积为所述正方形区域的面积的30％以上且80％以下；和
假设沿所述电子照相用构件的圆周方向以5μm的间隔在所述正方形区域中绘制200条直线，则所述200条直线中的两条或多条通过所述第二区域至少一次，并且当在通过所述第二区域至少一次的各条直线中，将与所述第二区域重叠的部分定义为线段LS时，长度为200μm以上的所述线段LS的数量为所述线段LS的总数量的5％以下。
2.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中所述线段LS的总数量中长度为大于0μm且125μm以下的线段LS的数量为80％以上。
3.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中所述第一区域的面积的算术平均值为100000μm2以上。
4.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中所述第一区域在所述电子照相用构件的表面上产生凸部。
5.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中假设在温度为23℃和相对湿度为50％的环境中通过使用扫描探针显微镜测量的所述第一区域和所述第二区域的表面电位分别为V1和V2，则V1落在-0.70至-0.50V的范围内和V2落在0.00至+0.50V的范围内。
6.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中沿所述电子照相用构件的长度方向，所述正方形区域具有0.90以上的长度方向的均匀性。
7.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中当使所述电子照相用构件带电使得构成所述电子照相用构件的表面的所述第一区域的表面电位变为单位为V的V0时，定义为所述表面电位衰减至V0×(1/e)所需时间的电位衰减时间常数为60.0秒以上。
8.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中当使所述电子照相用构件带电使得构成所述电子照相用构件的外表面的所述第二区域的表面电位变为单位为V的V0时，定义为所述表面电位衰减至V0×(1/e)所需时间的电位衰减时间常数小于6.0秒。
9.一种电子照相处理盒，其可拆卸地安装在电子照相图像形成设备上，其包括用于供给调色剂的显影构件，
其特征在于，所述显影构件为根据权利要求1至8中任一项所述的电子照相用构件。
10.一种电子照相图像形成设备，其特征在于，其包括电子照相感光体、配置为使所述电子照相感光体可带电的充电单元、和用于将调色剂供给至所述电子照相感光体的显影构件，
其特征在于，所述显影构件为根据权利要求1至8中任一项所述的电子照相用构件。
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