CN112020678B - 导电性构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

电子照相用导电性构件依次具有导电性支承体和导电层。导电层具有包含第一橡胶的交联产物的基质和包含第二橡胶的交联产物和导电性颗粒的域。该导电性构件的外表面的阻抗为1.0×103～1.0×108Ω。在总计9个15μm见方的观察区域中的每一个处观察到的域的80个数％以上满足以下要求(1)和(2)，所述观察区域设置于在该导电层的沿长度方向的中央和在从两端朝向中央L/4处的位置的三个位置处的沿厚度方向的各截面中，在从外表面起深度为0.1T～0.9T的区域中的三个任意位置处，其中L表示该导电层的沿长度方向的长度并且T表示该导电层的厚度。(1)域中包含的导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例为20％以上，和(2)A/B为1.00～1.10，其中A表示域的周长并且B表示包络周长。

Description

导电性构件、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本发明涉及电子照相用导电性构件、处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
在采用电子照相系统的图像形成设备(下文中，电子照相图像形成设备)中，使用例如充电构件和转印构件等导电性构件。导电性构件由覆盖在导电性支承体的外周面上的导电层构成。当使用导电性构件作为例如充电构件或转印构件时，导电性构件用于通过将电荷从导电性支承体输送至导电性构件表面并且对被充电构件放电来使被充电构件的表面带电。
响应于近年来对电子照相图像的更高的图像品质的要求，考虑增加施加至导电性构件的电压。例如，充电构件与作为被充电构件的电子照相感光构件之间的充电偏压的增加可以提高电子照相图像的对比度。
专利文献1公开了海岛结构的橡胶组合物以及具有由该橡胶组合物形成的弹性体层的充电构件，所述海岛结构包括包含主要由体积电阻率为1×1012Ω·cm以下的原料橡胶A构成的离子导电性橡胶材料的聚合物连续相、和由通过将导电颗粒配混至原料橡胶B而使其导电的电子导电性橡胶材料构成的聚合物颗粒相。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2002-3651
发明内容
发明要解决的问题
本发明人在使用根据专利文献1的充电构件形成电子照相图像时尝试使得要施加在充电构件和电子照相感光构件之间的充电偏压具有比通常的充电偏压(例如，-1000V)高的电压(例如，-1500V以上)。结果，例如，调色剂转印至基本上没有调色剂被转印的实白部分，由此形成其上发生所谓的"起雾"的图像。
本发明的一个方面涉及提供可以用作即使在使充电偏压升高时也可以抑制在电子照相图像上发生起雾的充电构件的电子照相用导电性构件。
本发明的另一方面涉及提供有助于高品质电子照相图像的形成的处理盒。本发明的又一方面涉及提供可以形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方面，提供一种电子照相用导电性构件，其依次包括导电性支承体和导电层，所述导电层具有包含第一橡胶的交联产物的基质、和包含第二橡胶的交联产物和导电性颗粒的域，其中当在所述导电性构件的外表面上直接设置铂电极并且在温度为23℃且相对湿度为50％的环境下在所述导电性支承体的外表面和所述铂电极之间施加振幅为1V且频率为1.0Hz的交流电压时，阻抗为1.0×103～1.0×108Ω，并且，当将所述导电层的沿长度方向的长度定义为L并且将所述导电层的厚度定义为T，并且假定在所述导电层的沿长度方向的中央和从所述导电层的两端朝向中央L/4的三个位置处的、所述导电层的沿厚度方向的各截面上，在从所述导电层的外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意三个位置处设置15μm见方的观察区域时，在总数为9个的所述观察区域中的每一个中观察到的域中，所述域的80个数％以上满足以下要求(1)和要求(2)：
(1)域中包含的所述导电性颗粒的截面积相对于所述域的截面积的比例为20％以上；和
(2)当将域的周长定义为A并且将所述域的包络周长定义为B时，A/B为1.00以上且1.10以下。
根据本发明的另一方面，提供构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体的处理盒，所述处理盒包括上述导电性构件。根据本发明的又一方面，提供包括上述导电性构件的电子照相图像形成设备。
发明的效果
根据本发明的一个方面，可以获得可以用作即使在使充电偏压升高时也可以抑制在电子照相图像上发生起雾的充电构件的电子照相用导电性构件。根据本发明的另一方面，可以获得有助于高品质电子照相图像的形成的处理盒。根据本发明的又一方面，可以获得可以形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
附图说明
[图1]根据本发明的一个实施方案的导电性构件的与长度方向垂直的方向的截面图。
[图2]根据本发明的一个实施方案的导电性构件的导电层的与长度方向垂直的方向的截面图。
[图3A]根据本方面的导电层的阻抗测量系统的示意图。
[图3B]根据本方面的导电层的阻抗测量系统的示意图。
[图4]示出根据本方面的域的最大费雷特直径的概念图。
[图5]示出根据本方面的域的包络周长的概念图。
[图6A]用于测量根据本方面的域形状的切片的概念图。
[图6B]用于测量根据本方面的域形状的切片的概念图。
[图7]根据本发明的一个实施方案的处理盒的截面图。
[图8]根据本发明的一个实施方案的电子照相图像形成设备的截面图。
具体实施方式
本发明人研究了根据专利文献1的充电构件在使充电偏压升高时在电子照相图像上引起起雾的原因。在该过程中着眼于在根据专利文献1的充电构件中由电子导电橡胶材料制成的聚合物颗粒相的作用。在根据专利文献1的充电构件的弹性体层中，认为通过聚合物颗粒相之间电子的授受来显示电子导电性。于是，推测在使充电偏压升高时起雾的发生是由聚合物颗粒相之间的电场集中引起的。电场集中为电流在通电期间在特定的位置集中的现象。
换言之，根据由本发明人进行的观察，聚合物颗粒相具有不规则的形状，并且在外表面上存在凹凸。在这样的聚合物颗粒相之间，电子的授受集中在聚合物颗粒相的凸部，并且从弹性体层的导电性支承体侧至弹性体层的外表面侧的电子的授受变得不均匀。由于该原因，从充电构件的外表面向作为被充电体的电子照相感光构件的放电变得不均匀，并且电子照相感光构件的表面电位也变得不均匀。推测这导致在电子照相图像上发生起雾。
本发明人由此认识到，在使充电偏压升高时聚合物颗粒相之间电子的授受的集中点的消除对于改善电子照相图像的起雾是有效的。然后，本发明人基于这样的认知进一步研究发现，通过依次具有导电性支承体和如下的导电层的电子照相用导电性构件，即使在施加高的充电偏压时，也可以有效地抑制电子照相图像上的起雾：所述导电层具有包含第一橡胶的交联产物的基质、和包含第二橡胶的交联产物和导电性颗粒的域，所述导电性构件满足以下要求(A)和要求(B)。
要求(A)：
当导电层具有包含第一橡胶的交联产物的基质以及包含第二橡胶的交联产物和导电性颗粒的域，在导电性构件的外表面上直接设置铂电极，并且在温度为23℃且相对湿度为50％的环境下在导电性支承体的外表面和铂电极之间施加振幅为1V且频率为1.0Hz的交流电压时，阻抗为1.0×103～1.0×108Ω。
要求(B)：
当将导电层的沿长度方向的长度取作L并且将导电层的厚度取作T，并且在导电层的沿长度方向的中央和从导电层的两端朝向中央L/4的三个位置处的、导电层的沿厚度方向的各截面上，在从导电层的外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意三个位置处设置15μm见方的观察区域时，在总计9个观察区域中的每一个中观察到的域的80个数％以上满足以下要求(B1)和要求(B2)：
要求(B1)：域中包含的导电性颗粒的截面积相对于该域的截面积的比例为20％以上；和
要求(B2)：当将域的周长取作A并且将域的包络周长取作B时，A/B为1.00以上且1.10以下。
<要求(A)>
要求(A)表示导电层的导电性的程度。包括显示这样的阻抗值的导电层的充电构件抑制放电电流量过度增加，结果，可以防止由于异常放电导致的电位不均的发生。充电构件还可以抑制由于放电电荷量的总量不足而导致的带电不足的发生。
根据要求(A)的阻抗可以通过以下方法来测量。
首先，为了在测量阻抗时排除充电构件与测量电极之间的接触电阻的影响，在充电构件的外表面上形成铂薄膜。使用该薄膜作为电极并且使用导电性支承体作为接地电极以使用两个端子测量阻抗。
该薄膜的形成方法的实例包括金属蒸镀、溅射、金属糊剂的涂布和用金属带粘贴。其中，从使得与充电构件的接触电阻降低的观点，借助蒸镀的形成方法是优选的。
当在充电构件的表面上形成铂薄膜时，考虑到简便和薄膜的均匀性，优选使用包括赋予至其的可以保持充电构件的机构并且在充电构件具有圆柱状截面时进一步包括赋予至其的旋转机构的真空蒸镀设备。
对于具有圆柱状截面的充电构件，优选沿作为圆柱状形状的轴方向的长度方向形成宽度为约10mm的金属薄膜电极，并且在该金属薄膜电极上无间隙地卷绕的金属片材连接至从测量设备延伸出来的测量电极，由此进行测量。这使得能够进行阻抗测量而不受充电构件的外径的波动和表面形状影响。作为金属片材，可以使用铝箔或金属带等。阻抗测量设备的实例包括阻抗分析仪、网络分析仪和光谱分析仪。其中，从充电构件的电阻区域，可以优选使用阻抗分析仪。
在图3A和图3B中的每一者中，示出其中测量电极形成在导电性构件上的状态的示意图。在图3A和图3B中，31为导电性支承体，32为导电层，33为作为测量电极的铂蒸镀层，并且34为铝片。图3A为透视图，并且图3B为截面图。如图所示，重要的是将导电层32夹持在导电性支承体31和作为测量电极的导体层33之间。
然后，将来自铝片34的测量电极33和导电性支承体31连接至阻抗测量设备(例如，商品名"Solartron 1260"，96W型电介质阻抗测量系统，由Solartron Analytical制造，未示出)以进行阻抗测量。
在温度为23℃且相对湿度为50％的环境中、在1Vpp的振荡电压和1.0Hz的频率下测量阻抗以获得阻抗的绝对值。
将导电性构件沿长度方向等分成5个区域。以上测量在每个区域内任意进行一次，进行总计5次。将平均值取作导电性构件的阻抗。
<要求(B)>
在要求(B)中，要求(B1)规定了导电层中包含的各域中包含的导电性颗粒的量。要求(B2)规定域的外周面具有很少的凹凸或不具有凹凸。
关于要求(B1)，本发明人发现，当着眼于一个域时，该域中包含的导电性颗粒的量影响域的外形形状。换言之，本发明人发现，随着一个域的导电性颗粒的填充量增加，该域的外形形状变得更接近球体。较多数量的接近球体的域可以使域之间的电子授受的集中点减少。结果，可以使在根据专利文献1的充电构件中观察到的电子照相图像上的起雾减轻。
然后，根据本发明人的研究，虽然原因尚不清楚，但是在截面中观察到的导电性颗粒的截面积的总和基于一个域的截面积的比例为20％以上的域可以取得可显著地缓解域之间的电子授受的集中的外形形状。具体地，域可以取得接近球体的形状。
要求(B2)规定了可以在域的外周面上成为电子授受的集中点的凹凸的存在程度。换言之，当将域的周长取作A并且将该域的包络周长取作B时，在A/B为1.00的域的外周上不存在凹凸。然后，根据本发明人的研究，认识到A/B为1.00以上且1.10以下的域实质上不具有可成为域之间的电子授受的集中点的凹凸。如图5中所示，包络周长为通过在忽略凹部的周长的情况下连接在观察区域内观察到的域51的凸部而获得的周长(虚线52)。
要求(B)规定满足以上要求(B1)和要求(B2)的域占导电层中的域群的大多数。
在要求(B)中，将域的观察对象设定为在导电层的沿厚度方向的截面中从导电层的外表面至深度为0.1T～0.9T的范围，这是因为电子在导电层中从导电性支承体侧朝向该导电层的外表面侧的移动主要由主要存在于该范围内的域支配。
以下将描述包括满足要求(A)和要求(B)的导电层的充电构件的制造方法。
作为根据本公开的电子照相用导电性构件的一个方面，将参考附图描述特别具有辊形状的导电性构件(下文中，也称为"导电性辊")。
图1为导电性辊1的与长度方向垂直的截面图。导电性辊1具有圆柱状或中空圆筒状的导电性支承体2和形成在该支承体的外周面上的导电层3。
图2为沿与导电性辊的长度方向垂直的方向的导电层的截面图。导电层3有具有基质(matrix)3a和域(domains)3b的结构(下文中，也称为“基质-域结构”)。域3b包含导电性颗粒3c。
<导电性支承体>
导电性支承体可以从电子照相用导电性构件的领域中已知的那些中适当地选择来使用。其实例包括铝、不锈钢、具有导电性的合成树脂、和例如铁和铜合金等金属或合金。可以对这些进一步进行氧化处理或使用铬或镍等的镀覆处理。作为镀覆方法，可以使用电镀和化学镀中的任一者。从尺寸稳定性的观点，化学镀是优选的。本文中使用的化学镀的种类的实例可以包括镀镍、镀铜、镀金和各种其它合金镀。镀覆厚度优选为0.05μm以上。考虑到作业效率与防锈能力之间的平衡，镀覆厚度优选为0.1～30μm。导电性支承体的形状的实例可以包括圆柱状或中空圆筒状。该导电性支承体的外径优选在φ3mm～φ10mm的范围内。
<导电层>
<基质>
基质包含第一橡胶。基质的体积电阻率ρm优选为1.0×108Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下。将基质的体积电阻率设定为1.0×108Ωcm以上可以防止基质扰乱导电性域之间的电荷的授受。将体积电阻率ρm设定为1.0×1017Ωcm以下可以使得在导电性支承体和被充电构件之间施加充电偏压时从导电性构件向被充电构件的放电顺利地进行。基质的体积电阻率ρm特别优选为1.0×1010Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下并且进一步优选1.0×1012Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下。
可以通过将该导电性构件的弹性层切片并且用微小探针测量切片来获得基质的体积电阻率ρm。切片单元的实例包括剃刀、切片机、FIB。关于切片的制备，制成具有小于预先用SEM或TEM测量的域间距离的膜厚度的切片，这是因为有必要排除域的影响并且仅测量基质的体积电阻率。因此，作为切片单元，例如切片机等能够制成超薄样品的单元是优选的。
对于体积电阻率ρm的测量，首先，将切片的一个表面接地。然后，使用SPM和AFM等中可以测量基质和域的体积电阻率或硬度的分布的单元来确定薄片中的基质和域的位置。随后，仅需要使探针与该基质接触以测量在施加50V的DC电压时的接地电流，并且计算体积电阻率作为电阻。在该情况下，例如SPM或AFM等能够测量切片的形状的单元由于能够测量该切片的膜厚度及其体积电阻率而是优选的。
关于切片的采样位置，当将导电性构件的导电层的沿长度方向的长度取作L时，从总计三个位置处切出切片：导电层的沿长度方向的中央和从该导电层的两端朝向中央L/4的两个位置。然后，关于测量位置，当将导电层的厚度取作T时，在各切片的从外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的基质部分中的任意三个位置，总计9个位置，进行体积电阻率的测量，并且将其算术平均值取作基质的体积电阻率。
<第一橡胶>
第一橡胶为在导电层形成用橡胶混合物中配混比例最大的组分，并且第一橡胶的交联产物支配导电层的机械强度。因此，作为第一橡胶，使用在交联之后在导电层中表现出电子照相用导电性构件所需的强度的橡胶。
第一橡胶的优选的实例包括以下：
天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、乙烯-丙烯橡胶(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚橡胶(EPDM)、氯丁二烯橡胶(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、NBR的氢化物(H-NBR)、表氯醇均聚物或表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物、和硅橡胶。
<增强剂>
在基质中，可以含有增强剂至增强剂不影响基质的导电性的程度。增强剂的实例包括具有低的导电性的增强性炭黑。增强性炭黑的具体实例包括FEF、GPF、SRF、MT碳。
根据需要，可以向形成基质的第一橡胶中进一步添加通常用作橡胶的配混剂的填料、加工助剂、硫化助剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、硫化延迟剂、防老剂、软化剂、分散剂和着色剂等。
<域>
域包含第二橡胶和导电性颗粒。在本文中将导电性定义为体积电阻率小于1.0×108Ωcm。
<第二橡胶>
可以用作第二橡胶的橡胶的具体实例包括以下：
NR、IR、BR、SBR、IIR、EPM、EPDM、CR、NBR、H-NBR、硅橡胶、和聚氨酯橡胶(U)。
<导电性颗粒>
导电性颗粒的实例包括：碳材料，例如导电性炭黑和石墨；氧化物，例如氧化钛和氧化锡；金属，例如Cu和Ag；和电子导电剂，例如其表面上覆盖有氧化物或金属并且使其导电的颗粒。可以将这些导电性颗粒的两种以上适当地配混来使用。
然后，如要求(B1)中所规定的，导电性颗粒优选以使导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例为至少20％而包含。用导电性颗粒以高密度以该方式来填充域可以使域的外形形状更接近球体以及可以如以上要求(B2)中所规定的使凹凸减小。导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例的上限没有特别限定并且优选30％以下。
为了获得如要求(B1)中所规定的以高密度填充有导电性颗粒的域，优选使用导电性炭黑作为导电性颗粒。导电性炭黑的具体实例包括以下：气炉黑、油炉黑、热裂炭黑、灯黑、乙炔黑和科琴黑。
其中，可以特别优选使用DBP吸收量为40cm3/100g以上且80cm3/100g以下的炭黑。DBP吸收量(cm3/100g)为可以被100g炭黑吸附的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的体积，并且按照日本工业标准(JIS)K 6217-4:2017(橡胶用炭黑-基本特性-第4部：油吸收量的确定(包括压缩样品))来测量。炭黑通常具有通过平均粒径为10nm以上且50nm以下的一次颗粒的聚集而形成的簇绒状高阶结构(tufted higher order structure)。该簇绒状高次结构称为结构，并且程度通过DBP吸收量(cm3/100g)来定量化。
通常，具有发达结构的炭黑对橡胶具有高的增强性，这样的炭黑在橡胶中的吸收变差，此外，捏合时的剪切转矩大大增加。由于该原因，难以增加域中的填充量。
相比之下，DBP吸收量在以上范围内的导电性炭黑由于其不发达的结构而具有较少的炭黑的聚集和在橡胶中良好的分散性。由于该原因，可以增加域中的填充量。结果，可以容易地获得更接近球体的域的外形形状。
此外，在具有发达结构的炭黑中，炭黑颗粒很可能彼此聚集，并且聚集体很可能形成具有大的凹凸结构的团块。在域中包含这样的聚集体的情况下，不太可能获得根据要求(B2)的域，并且聚集体甚至会影响域的形状并且由此形成凹凸结构。相比之下，不太可能形成聚集体的DBP吸收量在以上范围内的导电性炭黑对于制成根据要求(B2)的域是有效的。
优选将域的体积电阻率设定为1.0以上且1.0×104Ωcm以下。在体积电阻率为1.0以上且1.0×104Ωcm以下的情况下，即使当域的体积分数为可以稳定地形成基质-域结构的域的体积分数时也可以实现导电性。除了将测量位置改变为对应于域的位置并且将测量电流值时的施加电压改变为1V以外，仅需要以与上述基质的体积电阻率的测量方法中相同的方式来进行域的体积电阻率的测量。
为了获得如要求(A)中所规定的导电层，对于根据本方面的域，当将导电层的厚度设定为T时，并且当在导电层的沿厚度方向的截面中在从导电层的外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意位置处设置15μm见方的观察区域时，更优选在该观察区域内存在20～300个域。当域的个数为20个以上时，对于导电性构件，可以获得充分的导电性，并且在高速过程中也可以实现充分的电荷供给。当域的个数为300个以下时，可以保持充分的域间距离并且可以抑制由于反复图像输出而导致的域的聚集。由此，可以容易地实现均匀放电。
在根据本方面的域中，满足要求(1)和要求(2)的各域中包含的如图4所示的域41的最大费雷特直径Df(下文中，也简称为"域直径")的平均值优选在0.1～5.0μm的范围内。当平均值在该范围内时，最外表面中的域将具有等于或小于显影剂的尺寸。由此，使得能够精细放电(fine discharge)，并且可以容易地实现均匀放电。
<导电性构件的制造方法>
包括根据本方面的导电层的导电性构件例如可以经由包括以下工序(i)～(iv)的方法来形成。
工序(i)：制备包含炭黑和第二橡胶的域形成用橡胶混合物(下文中，也称为"CMB")的工序。
工序(ii)：制备包含第一橡胶的基质形成用橡胶混合物(下文中，也称为"MRC")的工序。
工序(iii)：将CMB和MRC捏合以制备具有基质-域结构的橡胶组合物的工序。
工序(iv)：在导电性支承体上直接地或经由其它层形成在工序(iii)中制备的橡胶组合物的层，并且将该橡胶组合物的层固化，由此形成根据本方面的导电层的工序。
然后，为了获得满足要求(A)的域，将上述DBP吸收量为40cm3/100g以上且80cm3/100g以下的炭黑，作为用于CMB的制备的导电性颗粒，相对于第二橡胶大量添加并且捏合以制备CMB。在该情况下，作为CMB中炭黑相对于第二橡胶的配混量，例如相对于100质量份的第二橡胶为40质量份以上且200质量份以下的配混量是优选的。特别地，所述量为50质量份以上且100质量份以下。
作为域中的导电性颗粒的含量，优选包含使域中的导电性颗粒的壁面间距离的算术平均C为110nm以上且130nm以下的量。
当域中的算术平均壁面间距离C为110nm以上且130nm以下时，在域内的基本上所有导电性颗粒之间，由于隧道效应而导致的导电性颗粒间的电子转移成为可能。换言之，可以抑制域内的导电路径的不均匀分布，由此，可以抑制域内的电场集中。结果，除了域形状以外，还可以抑制域内的电场集中，由此，更容易实现均匀放电。
此外，在分散有炭黑的橡胶中，显示交联橡胶状性质的碳凝胶增加，更容易维持形状，并且更容易维持成形时域的球形状。结果，抑制电场集中，并且更容易实现均匀放电。
此外，当导电性颗粒的算术平均壁面间距离C为110nm以上且130nm以下并且将导电性颗粒的壁面间距离的分布的标准偏差设定为σm时，更优选导电性颗粒的壁面间距离的变异系数σm/C为0.0以上且0.3以下。变异系数为表示导电性颗粒的壁面间距离的变异的值并且在导电性颗粒的壁面间距离均相同时变为0.0。
当该变动系数σm/C满足0.0以上且0.3以下时，炭黑颗粒均一地分散，这是因为炭黑颗粒间的壁面间距离的变动小。结果，这是因为可以抑制归因于炭黑聚集体的域的凹凸形状。结果，可以抑制电场集中，由此，更容易实现均匀放电。
域内的导电性颗粒的壁面间距离的算术平均C和炭黑截面相对于域截面积的比例仅需要如下来测量。首先，制作导电层的薄片。可以进行例如染色处理和蒸镀处理等可以适当地获得导电性相与绝缘性相之间的对比度的预处理，从而适当地进行对基质-域结构的观察。
可以用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)来观察进行了断裂面的形成和预处理的薄片。其中，从作为导电性相的域的面积的定量化的准确性的观点，优选使用SEM以1000倍～100000倍的倍率进行观察。使用图像分析设备等将获得的观察图像二值化并且进行分析以获得以上算术平均壁面间距离和以上比例。
为了尝试进一步减轻域之间的电场集中，优选使域的外形形状更接近球体。因此，优选使域直径在上述范围内较小。其方法的实例为如下方法：在所述方法中，在工序(iv)中，在将MRC和CMB捏合以引起MRC与CMB的相分离由此制备其中在MRC的基质中形成CMB的域的橡胶混合物的工序中，将CMB域直径控制为较小。使CMB域直径较小增大CMB的比表面积由此增加与基质的界面。由此，用于使张力减小的张力作用于CMB域的界面上。结果，CMB域的外形形状变得更接近球体。
这里，关于确定在将两种不相容的聚合物熔融捏合时形成的基质-域结构中的域直径D的要素，已知Taylor式(式(4))、Wu的经验式(式(5)和(6))和Tokita式(式(7))。
(Sumitomo Chemical R&D Reports 2003-II，42)
·Taylor式
D＝[C·σ/ηm·γ]·f(ηm/ηd) (4)
·Wu的经验式
γ·D·ηm/σ＝4(ηd/ηm)0.84·ηd/ηm>1 (5)
γ·D·ηm/σ＝4(ηd/ηm)-0.84·ηd/ηm<1 (6)
·Tokita式
D＝12·P·σ·φ/(π·η·γ)·(1+4·P·φ·EDK/(π·η·γ)) (7)
在式(4)～(7)中，D表示CMB的域直径(最大费雷特直径Df)，C表示常数，σ表示界面张力，ηm表示基质的粘度，ηd表示域的粘度，γ表示剪切速率，η表示混合体系的粘度，P表示碰撞聚结概率，φ表示域相体积，并且EDK表示域相切断能量。
由以上式(4)～(7)，为了使CMB域直径D较小，控制CMB和MRC的物性和工序(iii)中的捏合条件是有效的。具体地，控制以下四项(a)～(d)是有效的。
(a)CMB和MRC各自的界面张力σ的差；
(b)MRC的粘度(ηm)与CMB的粘度(ηd)的比(ηm/ηd)；
(c)工序(iii)中的在将CMB和MRC捏合期间的剪切速率(γ)以及在剪切期间的能量(EDK)；
(d)工序(iii)中CMB相对于MRC的体积分数。
(a)CMB与MRC之间的界面张力差
通常，当将两种不相容的橡胶混合时，发生相分离。这是因为同种高分子间的相互作用比异种高分子间的相互作用强，因此，同种高分子聚集由此降低自由能以使其稳定。使具有相分离结构的界面与异种高分子接触并且由此具有与通过同种高分子间的相互作用而稳定的内部的自由能相比更高的自由能。结果，为了降低界面的自由能，产生界面张力以减小与异种高分子接触的面积。当该界面张力小时，即使是异种高分子也倾向于彼此更均匀地混合以引起熵增大。均匀混合的状态为溶解，并且作为溶解度的指标的SP值和界面张力倾向于彼此相关。换言之，认为CMB和MRC之间的界面张力差与CMB和MRC之间的SP值差相关。由于该原因，可以通过MRC和CMB的组合来控制界面张力差。
作为MRC中的第一橡胶和CMB中的第二橡胶，优选选择溶解度参数的绝对值的差为0.4(J/cm3)0.5以上且4.0(J/cm3)0.5以下、特别是0.4(J/cm3)0.5以上且2.2(J/cm3)0.5以下的橡胶。在该范围内，可以形成稳定的相分离结构，另外，CMB域直径D会较小。
<SP值的测量方法>
使用SP值已知的材料制作校准曲线可以精确地计算MRC和CMB的SP值。作为这些已知的SP值，也可以使用材料制造商的目录值。例如，用丙烯腈和苯乙烯的含有比率而不依赖于分子量来基本上确定NBR和SBR的SP值。因此，使用例如热解气相色谱法(Py-GC)和固体NMR等分析方法来分析丙烯腈或苯乙烯在构成基质和域的橡胶中的含有比率，并且可以由从SP值已知的材料获得的校准曲线来计算SP值。异戊二烯橡胶的SP值由其异构体结构例如1,2-聚异戊二烯、1,3-聚异戊二烯、3,4-聚异戊二烯、顺-1,4-聚异戊二烯、或反-1,4-聚异戊二烯来确定。因此，以与用于SBR和NBR的相同的方式，使用Py-GC和固体NMR等来分析异构体含有比率，并且可以从SP值已知的材料算出SP值。
(b)CMB与MRC的粘度比
随着CMB与MRC的粘度比(ηd/ηm)越接近1，可以使域的最大费雷特直径越小。可以通过CMB和MRC的门尼粘度的选择以及填料的种类和配混量来调整CMB与MRC的粘度比。还可以通过添加例如石蜡油等增塑剂至不妨碍相分离结构的形成的程度来调整粘度比。调整捏合期间的温度也可以调整粘度比。域形成用橡胶混合物和基质形成用橡胶混合物的粘度可以通过基于JIS K6300-1:2013在捏合期间的橡胶温度下测量门尼粘度ML(1+4)来获得。
(c)MRC和CMB捏合期间的剪切速率以及剪切期间的能量
随着MRC和CMB捏合期间的剪切速率越高，并且随着剪切期间的能量越大，可以使域的最大费雷特直径Df越小。
可以通过使捏合机的例如叶片或螺杆等搅拌构件的内径增大以减小从搅拌构件的端面至捏合机内壁的间隙或者通过使转数增加来提高剪切速率。可以通过使搅拌构件的转数增加或者通过使CMB中的第一橡胶和MRC中的第二橡胶的粘度增大来实现剪切期间的能量的提高。
(d)CMB相对于MRC的体积分数
CMB相对于MRC的体积分数与域形成用橡胶混合物相对于基质形成用橡胶混合物的碰撞聚结概率相关。具体地，当域形成用橡胶混合物相对于基质形成用橡胶混合物的体积分数降低时，域形成用橡胶混合物和基质形成用橡胶混合物的碰撞聚结概率下降。换言之，在可以获得所需的导电性的范围内减小基质中的域的体积分数可以使域的尺寸较小。
<基质-域结构的确认方法>
可以通过如下方法来确认根据本方面的基质-域结构。换言之，将导电层的薄片从导电层切出以制备观察样品。用于将薄片切出的单元的实例包括剃刀、切片机、FIB。
根据需要，对该观察样品进行可以使基质与域之间的区分容易的处理(例如，染色处理和蒸镀处理)。然后，用激光显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)来观察该观察样品。
<域的周长、包络周长、最大费雷特直径及其平均值、以及域的个数和平均个数的测量方法>
根据本方面的域的周长、包络周长、最大费雷特直径、以及域的个数的测量方法例如可以如下来进行。
首先，以与上述基质的体积电阻率的测量方法中相同的方式来制备切片。随后，可以通过使用例如冷冻断裂法、交叉研磨机法(cross polisher method)和聚焦离子束法(FIB)单元来形成具有断裂面的薄片。考虑到断裂面的平滑性和用于观察的预处理，FIB法是优选的。此外，可以进行例如染色处理和蒸镀处理等可以适当地获得导电性相与绝缘性相之间的对比度的预处理，从而适当地进行对基质-域结构的观察。
可以用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)来观察进行了断裂面的形成和预处理的薄片。其中，从域的周长、包络周长、最大费雷特直径的定量化的准确性的观点，优选用SEM以1000倍～100000倍的倍率进行观察。
可以通过以上拍摄的图像的定量化来进行域的周长、包络周长、最大费雷特直径、以及域的个数的测量。使用例如"ImageProPlus"等图像分析软件对通过用SEM观察而获得的断裂面图像进行8位灰阶化，由此获得256灰度的单色图像。然后，通过对图像进行黑/白反转处理来进行二值化以使断裂面内的域为白色。随后，仅需要从图像内的各域群算出周长、包络周长、最大费雷特直径、以及域的个数。
作为用于以上测量的样品，当将导电性构件的导电层的沿长度方向的长度取作L时，从总计三个位置处切出切片：导电层的沿长度方向的中央和从导电层的两端朝向中央L/4的两个位置。将切片切出的方向为与导电层的长度方向垂直的截面的方向。
如上所述评价与导电层的长度方向垂直的截面中的域的形状的原因如下。
图6A和图6B为其中以三个轴(具体为X轴、Y轴和Z轴)三维地示出导电性构件61的形状的图。在图6A和图6B中，X轴表示与导电性构件的长度方向(轴方向)平行的方向，并且Y轴和Z轴各自表示与导电性构件的轴方向垂直的方向。
图6A为其中对于导电性构件在与XZ平面62平行的截面62a中切出导电性构件的图像图。可以使XZ平面围绕导电性构件的轴旋转360°。考虑到使导电性构件与感光构件鼓接触、旋转并且在通过与感光鼓的间隙时放电，与XZ平面62平行的截面62a表示在某一时刻在其上同时发生放电的表面。因此，与一定量的截面62a相对应的面的通过(passing-through)形成感光鼓的表面电位。由于导电性构件内的电场集中导致的局部大的放电造成感光鼓表面的表面电位局部增大，由此形成起雾。因此，需要与由不是一个截面62a而是一组截面62a的通过(passing-through)而形成的感光鼓表面电位相关的评价。因此，必要的不是对于如截面62a的在某一瞬间在其上同时发生放电的截面的分析，而是对于平行于与导电性构件的轴方向垂直的YZ平面63的截面(63a～63c)的评价，其中包括可以评价域的形状的一定量的截面62a。在截面63a～63c上，当将导电层的沿长度方向的长度定义为L时，选择总计三个位置：在导电层的沿长度方向的中央处的截面63b、和在从导电层的两端朝向中央L/4的两个位置处的截面(63a和63c)。
关于截面63a～63c中的每一者的切片截面的观察位置，当将导电层的厚度取作T，并且在各切片上在从外表面至深度为0.1T以上且0.9T以下的厚度区域中的任意三个位置处设置15μm见方的观察区域时，仅需要在总计9个点处进行测量。各值的平均值表示观察区域中的9个点的平均值。
<处理盒>
图7为包括根据本发明的一个实施方案的导电性构件作为充电辊的电子照相用处理盒100的示意性截面图。该处理盒一体化地包括显影设备和充电设备并且构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体。显影设备一体化地至少包括显影辊103、调色剂容器106和调色剂109并且可以根据需要包括调色剂供给辊104、显影刮板108和搅拌叶片110。充电设备一体化地至少包括感光鼓101和充电辊102并且可以包括清洁刮板105和废调色剂容器107。充电辊102、显影辊103、调色剂供给辊104和显影刮板108各自构成为被施加电压。
<电子照相图像形成设备>
图8为其中使用根据本发明的一个实施方案的导电性构件作为充电辊的电子照相图像形成设备200的示意性构成图。该设备为彩色电子照相设备，其具有四个可拆卸地安装至其上的上述处理盒100。各处理盒使用各色的调色剂：黑色、品红色、黄色和青色。感光鼓201沿箭头方向旋转并且通过充电辊202均匀地带电，所述充电辊202具有从充电偏压电源施加至其的电压。然后，用曝光光211在感光鼓201的表面上形成静电潜像。另一方面，将容纳在调色剂容器206中的调色剂209通过搅拌叶片210供给至调色剂供给辊204并且输送至显影辊203上。然后，将调色剂209通过配置为与显影辊203接触的显影刮板208均匀地涂覆至显影辊203的表面上，同时，将电荷通过摩擦带电施加至调色剂209。将通过配置为与感光鼓101接触的显影辊203输送的调色剂209施加至以上静电潜像。使静电潜像显影并且可视化为调色剂图像。
将感光鼓上的可视化调色剂图像通过具有从一次转印偏压电源施加至其的电压的一次转印辊212转印至由张力辊213和中间转印带驱动辊214支承和驱动的中间转印带215上。使各色的调色剂图像依次彼此重叠，从而在中间转印带上形成彩色图像。
将转印材料219通过给纸辊给送至设备内并且输送至中间转印带215与二次转印辊216之间。将电压从二次转印偏压电源施加至二次转印辊216，从而将中间转印带215上的彩色图像输送至转印材料219上。将其上转印有彩色图像的转印材料219通过定影装置218来进行定影处理并且递送至设备外。由此，完成打印操作。
另一方面，将残留在感光鼓上而未被转印的调色剂用清洁刮板205刮去以使其容纳在废调色剂容纳容器207中，并且由此清洁的感光鼓201重复上述工序。此外，还使用清洁设备217来刮去残留在一次转印带上而未被转印的调色剂。
实施例
随后，使用以下示出的材料来制作下文中本发明的实施例和比较例中的导电性构件。
<NBR>
·NBR(1)(商品名：JSR NBR N230SV，丙烯腈含量：35％，门尼粘度ML(1+4)100℃：32，SP值：20.0(J/cm3)0.5，由JSR Corporation制造，简称：N230SV)
·NBR(2)(商品名：JSR NBR N215SL，丙烯腈含量：48％，门尼粘度ML(1+4)100℃：45，SP值：21.7(J/cm3)0.5，由JSR Corporation制造，简称：N215SL)
·NBR(3)(商品名：Nipol DN401LL，丙烯腈含量：18.0％，门尼粘度ML(1+4)100℃：32，SP值：17.4(J/cm3)0.5，由Nippon Zeon Co.,Ltd.制造，简称：DN401LL)
<异戊二烯橡胶IR>
·异戊二烯橡胶(商品名：Nipol 2200L，门尼粘度ML(1+4)100℃：70，SP值：16.5(J/cm3)0.5，由Nippon Zeon Co.,Ltd.制造，简称：IR2200L)
<丁二烯橡胶BR>
·丁二烯橡胶(1)(商品名：UBEPOL BR130B，门尼粘度ML(1+4)100℃：29，SP值：16.8(J/cm3)0.5，由Ube Industries,Ltd.制造，简称：BR130B)
·丁二烯橡胶(2)(商品名：UBEPOL BR150B，门尼粘度ML(1+4)100℃：40，SP值：16.8(J/cm3)0.5，由Ube Industries,Ltd.制造，简称：BR150B)
<SBR>
·SBR(1)(商品名：ASAPRENE 303，苯乙烯含量：46％，门尼粘度ML(1+4)100℃：45，SP值：17.4(J/cm3)0.5，由Asahi Kasei Corporation制造，简称：A303)
·SBR(2)(商品名：TUFDENE 2003，苯乙烯含量：25％，门尼粘度ML(1+4)100℃：33，SP值：17.0(J/cm3)0.5，由Asahi Kasei Corporation制造，简称：T2003)
·SBR(3)(商品名：TUFDENE 2100R，苯乙烯含量：25％，门尼粘度ML(1+4)100℃：78，SP值：17.0(J/cm3)0.5，由Asahi Kasei Corporation制造，简称：T2100R)
·SBR(4)(商品名：TUFDENE 2000R，苯乙烯含量：25％，门尼粘度ML(1+4)100℃：45，SP值：17.0(J/cm3)0.5，由Asahi Kasei Corporation制造，简称：T2000R)
·SBR(5)(商品名：TUFDENE 1000，苯乙烯含量：18％，门尼粘度ML(1+4)100℃：45，SP值：16.8(J/cm3)0.5，由Asahi Kasei Corporation制造，简称：T1000)
<氯丁二烯橡胶(CR)>
·氯丁二烯橡胶(商品名：SKYPRENE B31，门尼粘度ML(1+4)100℃：40，SP值：17.4(J/cm3)0.5，由TOSOH CORPORATION制造，简称：B31)
<EPDM>
·EPDM(1)(商品名：Esprene 505A，门尼粘度ML(1+4)100℃：47，SP值：16.0(J/cm3)0.5，由Sumitomo Chemical Company,Limited制造，简称：E505A)
<导电性颗粒>
·炭黑(1)(商品名：TOKABLACK#5500，DBP吸收量：155cm3/100g，由Tokai CarbonCo.,Ltd.制造，简称：#5500)
·炭黑(2)(商品名：TOKABLACK#7360SB，DBP吸收量：87cm3/100g，由Tokai CarbonCo.,Ltd.制造，简称：#7360)
·炭黑(3)(商品名：TOKABLACK#7270SB，DBP吸收量：62cm3/100g，由Tokai CarbonCo.,Ltd.制造，简称：#7270)
·炭黑(4)(商品名：#44，DBP吸收量：78cm3/100g，由Mitsubishi ChemicalCorporation制造，简称：#44)
·炭黑(5)(商品名：Asahi#35，DBP吸收量：50cm3/100g，由Asahi Carbon Co.,Ltd.制造，简称：#35)
·炭黑(6)(商品名：#45L，DBP吸收量：45cm3/100g，由Mitsubishi ChemicalCorporation制造，简称：#45L)
<硫化剂>
·硫化剂(1)(商品名：SULFAXPMC，硫黄含量97.5％，由Tsurumi ChemicalIndustry Co.,ltd.制造，简称：硫黄)
<硫化促进剂>
·硫化促进剂(1)(商品名：SANCELER TBZTD，二硫化四苄基秋兰姆，由SanshinChemical Industry Co.,Ltd.制造，简称：TBZTD)
·硫化促进剂(2)(商品名：NOCCELER TBT，二硫化四丁基秋兰姆，由Ouchi ShinkoChemical Industrial Co.,Ltd.制造，简称：TBT)
·硫化促进剂(3)(商品名：NOCCELER EP-60，硫化促进剂混合物，由Ouchi ShinkoChemical Industrial Co.,Ltd.制造，简称：EP-60)
·硫化促进剂(4)(商品名：SANTOCURE-TBSI，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，由FLEXSYS Inc.制造，简称：TBSI)
<填料>
·填料(1)(商品名：NANOX#30，碳酸钙，由Maruo Calcium Co.,Ltd.制造，简称：#30)
·填料(2)(商品名：Nipsil AQ，二氧化硅，由TOSOH CORPORATION制造，简称：AQ)
下文中，将具体描述本发明的导电性构件、处理盒和电子照相图像形成设备，但是本发明的技术范围不旨在限于此。首先，将具体地例示并且描述本发明的实施例和比较例中的导电性构件的制作方法。
<实施例1>
[1-1.域形成用橡胶混合物(CMB)的制备]
使用加压式捏合机将表1中所示种类和量的各材料混合以获得域形成用橡胶混合物CMB。混合条件包括填充率为70vol％、叶片转数为30rpm和16分钟。
[表1]
表1域形成用CMB的原料
Figure GDA0002727802220000241
[1-2.基质形成用橡胶混合物(MRC)的制备]
使用加压式捏合机将表2中所示种类和量的各材料混合以获得基质形成用橡胶混合物(MRC)。混合条件包括填充率为70vol％、叶片转数为30rpm和16分钟。
[表2]
表2基质形成用橡胶组合物的原料
Figure GDA0002727802220000242
使用开炼辊将表3中所示种类和量的各材料混合以获得导电性构件成形用橡胶组合物。作为混合机，使用辊直径为12英寸(0.30m)的开炼辊。在前辊转数为10rpm并且后辊转数为8rpm的混合条件下，以2mm的辊隙进行总计20次双侧切割，然后以0.5mm的辊隙进行10次薄通。
[表3]
表3导电性构件成形用橡胶组合物
Figure GDA0002727802220000251
<2.导电性构件的成形>
提供通过对易切削钢的表面进行化学镀镍而获得的圆棒，所述圆棒的总长度为252mm并且外径为6mm。接下来，使用辊涂机将作为粘接剂的"Metaloc U-20"(商品名，由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)涂布至圆棒的除了长度各自为11mm的两端部以外的、在230mm的范围内的整个圆周。在本实施例中，使用涂布有以上粘接剂的圆棒作为导电性支承体。
接下来，在具有导电性支承体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安装内径为12.5mm的模具(die)。将挤出机和十字头各自的温度调整至100℃，并且将导电性支承体的输送速度调整至60mm/sec。在该条件下，通过挤出机来供给导电性构件成形用橡胶组合物，在十字头内用导电性构件成形用橡胶组合物来覆盖导电性支承体的外周部，并且获得未硫化橡胶辊。
接下来，将以上未硫化橡胶辊投入170℃的热风硫化炉中并且加热60分钟以使未硫化橡胶组合物的层硫化。由此，获得具有形成在导电性支承体的外周部上的导电性树脂层的辊。此后，将导电性树脂层的两端部各自切除10mm以使导电性树脂层部的沿长度方向的长度变为231mm。
最后，用旋转磨石来研磨导电性树脂层的表面。因此，获得在从中央部朝向两端部侧各90mm的位置处的各直径为8.44mm并且中央部直径为8.5mm的导电性构件1。
除了使用表4中所示的起始原料以外，以与用于导电性构件1的相同的方式来制作导电性构件2～41。用于制作各导电性构件的起始原料的质量份和物性在表4中示出。
[表4-1]
表4-1
Figure GDA0002727802220000271
[表4-2]
表4-2
Figure GDA0002727802220000281
[表4-3]
表4-3
Figure GDA0002727802220000291
<3.特性评价>
随后，下文中将描述对本发明的实施例和比较例中的以下项目的特性评价。
<域的最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数的测量方法>
根据本方面的域的最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数的测量方法仅需要如下来进行。首先，使用切片机(商品名：Leica EMFCS，由Leica Microsystems GmbH制造)在-100℃的切削温度下从导电性辊的导电性弹性层切出厚度为约2μm的切片。当将导电性构件A1的导电层的沿长度方向的长度取作L时，将切片从导电层的沿长度方向的中央和从导电层的两端朝向中央L/4的三个位置处切出。
可以进行例如染色处理和蒸镀处理等可以适当地获得导电性相与绝缘性相之间的对比度的预处理，从而适当地进行对基质-域结构的观察。
可以使用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)来观察进行了断裂面的形成和预处理的切片。其中，从导电性相的面积的定量化的准确性的观点，优选使用SEM来进行观察。
将铂蒸镀至通过以上方法获得的切片上以获得蒸镀切片。然后，用扫描型电子显微镜(SEM)(商品名：S-4800，由Hitachi High-Technologies Corporation制造)以1000倍～100000倍的倍率来拍摄该蒸镀切片的表面以获得表面图像。
由该图像，确认导电性构件A1形成域-基质结构并且炭黑存在于各域内。在以下实施例中也确认到相同的结构，并且省略下文中的描述。
根据本方面的域的最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数可以通过以上拍摄的图像的定量化来获得。使用例如ImageProPlus(产品名，由Media Cybernetics,Inc.制造)等图像分析软件对获得的断裂面图像进行8位灰阶化以获得256灰度的单色图像。然后，通过对图像进行黑/白反转处理来进行二值化以使断裂面内的域为白色。随后，可以从图像内的各域算出最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数来确定。
当将导电层的厚度取作T时，在三个切片中的每一者上、在从外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意三个位置(总计9个位置)处的15μm见方的观察区域上进行以上测量。
使用对于在各观察区域中观察到的各域测得的周长和包络周长来算出A/B的值。然后，在所有观察到的域中，确定满足要求(2)的域的个数。
对于满足要求(1)和要求(2)的域，算出最大费雷特直径的算术平均值和域的个数的算术平均值。评价结果在表5-2中示出。
<基质的体积电阻率的测量方法>
使用扫描探针显微镜(SPM)(商品名：Q-Scope250，由Quesant InstrumentCorporation制造)以接触模式测量基质的体积电阻率。
首先，以与域的最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数的测量方法中相同的位置和方式将切片切出。然后，将该切片设置在金属板上，并且从与金属板直接接触的位置中选择对应于基质的位置。使SPM的悬臂与所述位置接触，然后将50V的电压施加至悬臂，并且测量电流值。
用SPM来观察测量切片的表面形状，并且从获得的高度轮廓算出测量位置的厚度。由该厚度和电流值算出体积电阻率并且将其取作基质的体积电阻率。
关于测量位置，当将导电层的厚度取作T时，在各切片上从外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的基质部分中的任意三个位置(总计9个位置)处进行测量。将其平均值取作基质的体积电阻率。评价结果在表5中示出。
<炭黑的DBP吸收量的测量方法>
按照JIS K6217测量炭黑的DBP吸收量。可选地，可以使用制造商的目录值。
<域中包含的导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例、和域内的导电性炭黑的壁面间距离的算术平均C、标准偏差σm和变动系数σm/C的测量方法>
仅需要如下所述来测量域内的域中包含的导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例、以及导电性炭黑的壁面间距离的算术平均C、标准偏差σm和变动系数σm/C。首先，以与上述域的最大费雷特直径、周长、包络周长、以及域的个数的测量方法中相同的方式来制作切片。可以进行例如染色处理和蒸镀处理等可以适当地获得导电性相与绝缘性相之间的对比度的预处理，从而适当地进行对基质-域结构的观察。
可以用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)来观察切片的形成并且进行了预处理的切片。其中，从导电性相的面积的定量化的准确性的观点，优选用SEM来进行观察。
将铂蒸镀至通过以上方法获得的切片上以获得蒸镀切片。然后，用扫描型电子显微镜(SEM)(产品名：S-4800，由Hitachi High-Technologies Corporation制造)以1000倍～100000倍的倍率来拍摄该蒸镀切片的表面以获得表面图像。
根据本方面，域中包含的导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例和域内的炭黑的算术平均壁面间距离可以通过以上拍摄的图像的定量化来获得。使用图像分析设备(产品名：LUZEX-AP，由Nireco Corporation制造)对通过用SEM的观察获得的断裂面图像进行8位灰阶化以获得256灰度的单色图像。然后，通过对图像进行黑/白反转处理来进行二值化以使断裂面内的域为白色。
然后，从以上SEM图像提取可以容纳至少一个域的观察区域，并且算出域的截面积Sd、域中包含的导电性颗粒(炭黑)的截面积Sc和炭黑的壁面间距离。
从获得的导电性颗粒(炭黑)的截面积Sc和域的截面积Sd来求出Sc/Sd可以提供域中包含的导电性颗粒的截面积相对于域的截面积的比例。
还从域内的导电性炭黑的壁面间距离及其算术平均C求出标准偏差σm。然后，将标准偏差σm除以算术平均C可以提供变动系数σm/C。
当将导电层的厚度取作T时，测量在三个切片中的每一者上在从外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意域部分的三个位置，总计9个位置，上述域内的炭黑的算术平均壁面间距离和面积仅需要从测量值的算术平均值算出。
对于满足要求(1)和要求(2)的域，在将导电性炭黑的壁面间距离的算术平均定义为C并且将导电性炭黑的壁面间距离的分布的标准偏差定义为σm时，导电性炭黑的壁面间距离的σm/C的平均值在表5-2中示出。
<构成基质和域的橡胶的SP值>
可以使用常规的溶胀法来测量SP值。使用操纵器等来收集构成基质和域的各橡胶，将所收集的橡胶各自浸渍在具有不同SP值的溶剂中，并且由各橡胶的重量变化来测定溶胀度。使用在各溶剂中的溶胀度的值的分析使得能够算出汉森溶解度参数(HSP)。使用SP值已知的材料来制作校准曲线使得能够精确地算出参数。作为这些已知的SP值，也可以使用材料制造商的目录值。从通过以上方法获得的构成基质和域的橡胶的SP值算出SP差作为绝对值。评价结果在表5-1中示出。
<对第一橡胶和第二橡胶的化学组成的分析>
第一橡胶的含量、第二橡胶的含量、SBR中的苯乙烯含量和NBR中的丙烯腈含量可以通过使用常规的例如FT-IR或1H-NMR等分析设备来获得。评价结果在表5中示出。
<导电性构件的阻抗的测量方法>
根据本方面的导电性构件的阻抗的测量通过以下测量方法来进行。
首先，作为预处理，在使导电性构件旋转的同时对其进行真空铂蒸镀以制作测量电极。此时，使用掩蔽带来制作宽度为1.5cm且沿周向均匀的电极。电极的形成由于导电性构件的表面粗糙度而可以尽可能降低测量电极与导电性构件之间的接触面积的贡献。随后，围绕该电极无间隙地卷绕铝片以形成图3A和图3B中示出的测量样品。
然后，将阻抗测量设备(由TOYO Corporation制造的Solartron 126096W)从该铝片连接至测量电极并且还连接至导电性支承体。
在温度为23℃且相对湿度为50％的环境中、在1Vpp的振荡电压和1.0Hz的频率下进行阻抗的测量以获得阻抗的绝对值。
将导电性构件(沿长度方向的长度：230mm)沿长度方向等分成5个区域。在各区域内的任意一个点、总计5个点处形成测量电极，并且进行以上测量。将平均值取作导电性构件的阻抗。评价结果在表5-2中示出。
<4.图像评价>
[4-1]起雾评价
使用获得的导电性构件如下来进行图像形成，并且对图像进行起雾评价以确认导电性构件的放电不均。作为电子照相图像形成设备，提供改造为能够从外部电源(商品名：Model 615；由TREK Japan制造)对充电构件和显影构件中的每一者施加高电压的激光打印机(商品名：Laserjet M608dn，由HP Inc.制造)。
接下来，将导电性构件、改造的电子照相图像形成设备和处理盒在30℃和80％RH的环境下放置48小时。然后，作为用于该处理盒的充电构件，将导电性构件1组装至其中。然后将-1700V的直流电压施加至导电性构件的导电性支承体，并且将电压施加至显影构件以使Vback(通过从感光构件的表面电位减去施加至显影构件的电压而获得的电压)达到-300V，由此输出实白图像。该电子照相图像形成设备的显影剂是负带电性的。因此，通常，当输出实白图像时，显影剂基本上不会移动至感光构件和纸上。然而，当显影剂中存在带正电的显影剂时，由于来自充电构件的局部强放电而导致发生所谓的反转起雾：其中带正电的显影剂移动至感光构件表面上的过度带电部。结果，反转起雾表现为纸上起雾。在Vback较大(例如-300V)时，该现象倾向于显著地发生。
在30℃/80％RH的环境下从如此设定的电子照相图像形成设备输出实白图像，并且测量纸上的起雾量。通过以下方法来测量起雾量。
(纸上起雾量的测量)
打印实白图像，用光学显微镜以500倍的倍率来观察图像形成后的纸上的任意9个点，对存在于400μm见方的观察区域中的显影剂进行计数，并且将显影剂的个数定义为纸上起雾量。当纸上起雾量为60个以下时，可以获得具有较少的起雾的良好的图像。评价结果在表5中示出。
<实施例2～41>
与实施例1的导电性构件1类似地，使用导电性构件2～41中的每一者作为充电辊，以与实施例1中相同的方式进行评价。实施例2～41各自的评价结果在表5中示出。
[表5-1]
表5-1
Figure GDA0002727802220000361
[表5-2]
表5-2
Figure GDA0002727802220000371
<比较例1>
使用与实施例1中相同的圆棒作为导电性支承体，将域形成用橡胶混合物(CMB)、基质形成用橡胶混合物(MRC)和导电层形成用橡胶组合物改变为表6中示出的那些，并且如下所述在导电层上形成表面层，由此形成导电性构件C1。
[表6-1]
表6-1
Figure GDA0002727802220000391
[表6-2]
表6-2
Figure GDA0002727802220000392
CG103：表氯醇橡胶(EO-EP-AGE三元化合物)(商品名：EPICHLOMER CG，SP值：18.5(J/cm3)0.5，由OSAKA SODA CO.,LTD.制造)
LV：季铵盐(商品名：Adekacizer LV70，由ADEKA CORPORATION制造)
P202：脂肪族聚酯系增塑剂(商品名：POLYCIZER P-202，由DIC Corporation制造)
MB：2-巯基苯并咪唑(商品名：NOCRAC MB，由Ouchi Shinko Chemical IndustrialCo.,Ltd.制造)
TS：一硫化四甲基秋兰姆(商品名：NOCCELER TS，由Ouchi Shinko ChemicalIndustrial Co.,Ltd.制造)
DM：二-2-苯并噻唑基二硫化物(DM)(商品名：NOCCELER DM-P(DM)，由OuchiShinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造)
EC600JD：科琴黑(商品名：科琴黑EC600JD，由Ketjenblack International Co.,Ltd.制造)
PW380：石蜡油(商品名：PW-380，由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造)
25-B-40：2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己炔(商品名：PERHEXA25B-40，由NOF CORPORATION制造)
TAIC-M60：异氰脲酸三烯丙酯(商品名：TAIC-M60，由Nihon Kasei CO.,LTD.制造)
随后，根据以下方法，在导电层上进一步设置表面层，由此制造双层系导电性构件C1，以与实施例1中相同的方式对其进行评价。评价结果在表8中示出。当满足要求(1)和(2)的域的个数％为80个数％以下时，不计算域凹凸度、平均最大费雷特直径、域截面积中的炭黑截面积的比例、炭黑平均壁面间距离和变动系数σm/C。
首先，将甲基异丁基酮添加至己内酯改性的丙烯酸系多元醇溶液中从而将固体含量调整为10质量％。向1000质量份(固体含量：100质量份)的该丙烯酸系多元醇溶液中添加以下表7中示出的材料以制备混合溶液。此时，嵌段HDI和嵌段IPDI的混合物符合"NCO/OH＝1.0"。
[表7]
表7
Figure GDA0002727802220000411
随后，将210g混合溶液和200g作为介质的平均粒径为0.8mm的玻璃珠在450mL的玻璃瓶中混合并且使用油漆搅拌分散机分散24小时以获得表面层形成用涂料。
将其上形成有以上导电层的导电性支承体在使其长度方向与垂直方向对齐的情况下浸渍在以上表面层形成用涂料中，从而通过浸渍法来进行涂覆。在浸渍涂布中，浸渍时间为9秒。对于上拉速度，初始速度为20mm/s，并且最终速度为2mm/s。在浸渍涂布期间，使上拉速度相对于时间线性变化。将获得的涂覆物在常温下风干30分钟，然后在设定为90℃的热风循环干燥机中干燥一小时，并且在设定为160℃的热风循环干燥机中进一步干燥一小时。
[表8]
表8
Figure GDA0002727802220000421
在本比较例中，尽管存在离子传导性导电层和电子传导性表面层的双层构成，但是表面层不具有基质-域结构，并且导电性颗粒的分散均匀性下降而引起电场集中。因此，该构成使得过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到80个。
<比较例2>
除了将域形成用CMB替换为表6中示出的域形成用CMB并且不使用基质形成用橡胶MRC以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C2。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层不具有基质-域结构并且仅由域材料构成。因此，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到110个，并且确认到显著起雾的图像。
<比较例3>
除了将域形成用CMB和基质形成用MRC替换为表6中示出的那些以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C3。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层具有基质-域结构，但是满足要求(1)和(2)的域的个数％为26个数％。由于该原因，认为由于域中包含的炭黑的量少而导致未充分地形成碳凝胶并且很多域具有凹凸形状。结果，认为该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径，因此，纸上起雾量多达93个。
<比较例4>
除了将域形成用CMB和基质形成用MRC替换为表6中示出的那些以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C4。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，由于导电性颗粒向基质中的添加而导致体积电阻率低，并且导电性构件构成为具有单一导电路径。因此，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到104个。
<比较例5>
除了将域形成用CMB和基质形成用MRC替换为表6中示出的那些以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C5。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层具有基质-域结构。然而，域是绝缘的，这是因为没有向其中添加导电剂，并且基质因为向其中添加了导电性颗粒而是导电性的，并且是连续层。换言之，导电性构件构成为具有单一导电路径。因此，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到98个。
<比较例6>
除了将域形成用CMB和基质形成用MRC替换为表6中示出的那些以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C6。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层不具有基质-域结构，但是导电性相和绝缘性相形成共连续结构。换言之，导电性构件构成为具有单一导电路径。因此，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到99个。
<比较例7>
除了将域形成用CMB和基质形成用MRC替换为表6中示出的那些以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C7。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层具有基质-域结构，但是满足要求(1)和(2)的域的个数％为80个数％以下。由于该原因，认为由于添加至域中的炭黑的量少而导致未充分地形成碳凝胶量，因此，域形状没有变为圆形并且凹凸和长宽比变大。结果，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到92个。
<比较例8>
除了将域形成用CMB替换为通过将比较例2的导电性构件形成用橡胶单独加热并且硫化、然后将硫化橡胶冷冻粉碎而获得的橡胶颗粒并且将基质形成用MRC替换为表6中示出的基质形成用MRC以外，以与实施例1中相同的方式来制造和评价导电性构件C9。评价结果在表8中示出。
在本比较例中，导电层具有基质-域结构，但是满足要求(1)和(2)的域的个数％为0个数％。这是因为使通过冷冻粉碎形成的大尺寸且各向异性的导电橡胶颗粒分散。结果，该构成使得在导电层中发生电场集中并且过量的电荷容易流过导电路径。因此，纸上起雾量达到116个，并且确认到显著的起雾。
本发明不限于以上实施方案，并且在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。因此，为了公开本发明的范围，附上所附权利要求。
本申请要求基于2019年3月29日提交的日本专利申请No.2019-069096、2018年4月18日提交的日本专利申请No.2018-079952和2019年2月26日提交的日本专利申请No.2019-032936的优先权，上述专利申请在此以其整体通过参考引入本文。
附图标记说明
1 导电性构件
2 导电性支承体
3 导电层
3a 基质
3b 域
3c 导电性颗粒

Claims (14)

1.一种电子照相用导电性构件，其依次包括：导电性支承体和导电层，
所述导电层具有包含第一橡胶的交联产物的基质、和包含第二橡胶的交联产物和导电性颗粒的域，其特征在于，
当在所述导电性构件的外表面上直接设置铂电极并且在温度为23℃且相对湿度为50％的环境下在所述导电性支承体的外表面和所述铂电极之间施加振幅为1V且频率为1.0Hz的交流电压时，阻抗为1.0×103～1.0×108Ω，并且
当将所述导电层的沿长度方向的长度定义为L并且将所述导电层的厚度定义为T，并且假定在所述导电层的沿长度方向的中央和从所述导电层的两端朝向中央L/4的三个位置处的、所述导电层的沿厚度方向的各截面上，在从所述导电层的外表面至深度为0.1T～0.9T的厚度区域中的任意三个位置处设置15μm见方的观察区域时，在总数为9个的所述观察区域中的每一个中观察到的域中，所述域的80个数％以上满足以下要求(1)和要求(2)：
(1)域中包含的所述导电性颗粒的截面积相对于所述域的截面积的比例为20％以上；和
(2)当将域的周长定义为A并且将所述域的包络周长定义为B时，A/B为1.00以上且1.10以下。
2.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述导电层通过使橡胶组合物的层固化来形成，所述橡胶组合物包括包含导电性颗粒和第二橡胶的第二橡胶混合物和第一橡胶。
3.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述基质的体积电阻率ρm为1.0×108Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下。
4.根据权利要求1所述的导电性构件，其中满足所述要求(1)和要求(2)的各所述域中包含的所述域的最大费雷特直径Df的平均值在0.1～5.0μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的导电性构件，其中存在于所述15μm见方的观察区域中的所述域的平均个数为20～300个。
6.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述导电性颗粒的截面积相对于各所述域的截面积的比例为30％以下。
7.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述导电性颗粒为导电性炭黑。
8.根据权利要求7所述的导电性构件，其中所述导电性炭黑的DBP吸收量为40cm3/100g以上且80cm3/100g以下。
9.根据权利要求7所述的导电性构件，其中满足所述要求(1)和要求(2)的各所述域中包含的所述导电性炭黑的壁面间距离的算术平均C为110nm以上且130nm以下，并且当将所述导电性炭黑的壁面间距离的分布的标准偏差取作σm时，所述导电性炭黑的壁面间距离的σm/C为0.0以上且0.3以下。
10.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述第一橡胶与所述第二橡胶之间的溶解度参数的绝对值的差为0.4(J/cm3)0.5以上且4.0(J/cm3)0.5以下。
11.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述基质的体积电阻率ρm为1.0×1010Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下。
12.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述基质的体积电阻率ρm为1.0×1012Ωcm以上且1.0×1017Ωcm以下。
13.一种电子照相用处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，其特征在于，所述电子照相用处理盒包括根据权利要求1～12中任一项所述的导电性构件。
14.一种电子照相图像形成设备，其特征在于，其包括根据权利要求1～12中任一项所述的导电性构件。
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