电子照相用导电性构件、处理盒和电子照相设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子照相用导电性构件、处理盒和电子照相设备。
【背景技术】
[0002] 在电子照相设备，即采用电子照相法的图像形成设备中，导电性构件用于各种用 途。例如，此类构件用作充电辊、显影辊和转印辊。必要的是将用于电子照相设备的此类导 电性构件的电阻值控制为1〇 3至101()Ω。为此，将由炭黑代表的电子导电剂或如季铵盐化合 物等离子导电剂引入至导电性构件。
[0003] 如炭黑等电子导电剂用作各种导电性构件的导电剂，因为其电阻值不受如温度和 湿度等使用环境影响。然而，已知的是，如果通过使用如炭黑等电子导电剂赋予导电性构件 导电性，则存在由于电子导电剂的不均匀分散可能引起电阻值的不均匀的可能性。特别是， 防止由于电子导电剂的聚集引起的在导电性构件中局部产生具有较低电阻值的位置是非 常困难的。
[0004] 另一方面，如果将离子导电剂引入至导电性构件，则离子导电剂以分子尺寸的水 平分散，因此，与使用电子导电剂的情况相比，电阻值的不均匀可以降低。然而，所得导电性 构件具有电阻值根据使用环境的温度和湿度而大大变化的缺点。特别是，在温度为15°C且 相对湿度为10%的低温低湿环境下（以下，有时称为"在L/L环境下"），在一些情况下，由于 导电性构件的干燥电阻值会变高。
[0005] 专利文献1提出了一种充电构件，其在导电性基体上具有设有电子共辄性聚合物 的导电性纤维的缠结体。该充电构件没有电阻的不均匀化并且显示稳定的导电性，因此，可 以使作为被充电体的电子照相感光构件均匀带电。
[0006] 引用列表
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本专利申请特开NO.H08-272187
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 充电辊与电子照相设备的感光鼓接触配置以进行用DC电压使感光鼓带电。通常可 以借助如炭黑等电子导电剂来控制充电辊的电阻值。然而，如果使用电子导电剂，则在由电 子导电剂的聚集引起的具有较低电阻值的部位可能发生具有过剩放电电荷量的异常放电， 并且该异常放电可能导致在所得图像中形成的空白点。
[0011] 由于在L/L环境下充电辊可以干燥为具有较高的电阻值，可能易于间歇性发生微 弱放电，其在一些情况下可以导致横条纹状图像缺陷。特别是当使用离子导电剂时，已知的 是，充电辊的电阻值根据充电辊的含水量而大大变化，结果，存在在L/L环境下产生横条纹 状图像缺陷的高可能性。
[0012] 关于转印辊，即，导电性构件的另一应用实例，与充电辊类似，由于导电剂的不均 匀分散使得具有较低电阻值的部位可能在转印辊中局部产生，或者依赖于使用环境电阻值 可能偏离电阻的适当区域，结果，可能形成异常转印图像。
[0013] 因此，对于电子照相用导电性构件，如充电辊或转印辊，必要的是实现由于导电剂 的不均匀分散引起的导电性构件电阻值的不均匀化的降低和由于使用环境引起的导电性 构件的电阻值的变化的抑制二者。然而，在电子照相设备需要高速化和长寿命化的目前状 况下，存在为了实现电阻值的不均匀化的降低和电阻值的变化的抑制二者，限定电阻值的 适当区域或可使用的导电剂的种类的趋势。此外，存在如下可能性:可能难以在将来仅控制 导电性构件的电阻值时提供能够抑制图像缺陷的导电性构件。
[0014] -般地，导电性构件的放电特性不仅受导电性构件的电阻值而且受导电性构件的 表面形状大大地影响。换言之，已知的是，即使当导电性构件为通过仅控制电阻值不能容易 地获得期望的性质的构件构成时，期望的放电特性可以通过控制导电性构件的表面形状来 实现。
[0015] 专利文献1中公开的充电构件没有电阻值的不均匀化并且显示稳定的导电性，从 而可以使电子照相感光构件均匀地带电。然而，在具有较高的速度和较高的图像品质的电 子照相图像形成设备中，需要进一步的改进。
[0016] 用于解决问题的方案
[0017] 根据本发明的电子照相用导电性构件包括:导电性支承层;和形成在其上的表面 层，表面层具有包含导电性纤维的网络状结构，导电性纤维具有离子导电性，并且在导电性 纤维的SEM观察的图像中任意100个点处测量的纤维直径的较大的10%的算术平均值d ul()为 0.2μπι以上且15.0μπι以下，并且表面层满足以下条件（1)和(2):
[0018] (1)当以面对表面层的方式观察表面层时，在表面层的表面上边长为1.0mm的正方 形区域内观察到导电性纤维的一个以上的交叉;和
[0019] (2)当用母点（generating point)进行Voronoi划分(Voronoi tessellation)，该 母点为沿表面层的厚度方向的截面上露出的导电性纤维，由Voronoi划分得到的Voronoi多 边形各自的面积定义SSi，作为母点的导电性纤维在该截面中的各截面积定义为&，和计算 比率"SVS2"时，各比率的较大的10%的算术平均值k ulQ为40以上且160以下。
[0020] 另外，本发明提供一种可拆卸地安装至电子照相设备的主体的处理盒，并且所述 处理盒包括上述导电性构件。
[0021] 此外，本发明提供一种包括上述导电性构件的电子照相设备。
[0022] 发明的效果
[0023] 根据本发明，通过控制导电性构件的表面形状可以获得具有能够长期以高速度输 出高清晰度图像的放电特性和电特性的导电性构件。另外，根据本发明，可以获得有助于高 品质电子照相图像的稳定形成的处理盒和电子照相设备。
【附图说明】
[0024] 图1为根据本发明的导电性构件的实例的示意性截面图。
[0025] 图2为根据本发明的导电性构件的另一实例的示意性截面图。
[0026] 图3为用于进行电纺丝法的设备的示意图。
[0027] 图4为使用本发明的导电性构件的处理盒的示意图。
[0028]图5为使用本发明的导电性构件的电子照相图像形成设备的示意图。
[0029]图6为构成表面层的网络状结构的纤维的截面的二值化图像的实例的图。
[0030]图7为由Voronoi划分得到的纤维截面的图像的实例的图。
【具体实施方式】
[0031] 本发明的电子照相用导电性构件包括，在导电性支承层的外周面上或表面上的表 面层，所述表面层具有包含导电性纤维的网络状结构。导电性纤维具有离子导电性，并且如 在通过导电性纤维的SEM(扫描电子显微镜)观察的图像中的任意100个点处测量的纤维直 径的较大的10%的算术平均值d ulQ为0.2μπι以上且15.0μπι以下。表面层满足以下（1)和(2)。
[0032] (1)当面对表面层的方式观察表面层时，在表面层的表面上边长为1.0mm的正方形 区域内观察到导电性纤维的一个以上的交叉。
[0033] (2)当用母点进行Voronoi划分，所述母点为沿表面层的厚度方向的截面上露出的 导电性纤维，计算由Vorono i划分得到的Vorono i多边形各自的面积与作为各Vorono i多边 形的母点的导电性纤维在该截面中的各截面积之间的比例S2、和比率"S1/S2"时，各比率的 较大的10 %的算术平均值kU10为40以上且160以下。
[0034] 本发明的导电性构件可以用作包括在如复印机或激光打印机等采用电子照相处 理（电子照相法）的图像形成设备（电子照相设备）中的导电性构件。具体地，导电性构件可 以用作充电构件、显影构件、转印构件、除电构件或供纸辊等的输送构件。此外，导电性构件 优选用作如充电刮板或转印垫等稳定地供给电流的构件。
[0035] 导电性构件的形状可以适当地选择，并且可以为例如，辊状或带状。本文中有时参 考辊状导电性构件(导电性辊），特别是，导电性辊代表的充电辊来描述本发明，本发明不限 于此。
[0036] 在本发明的导电性构件为辊状导电性构件的情况下，X轴方向、y轴方向和z轴方向 是指以下方向：x轴方向是指辊的长度方向。y轴方向是指与X轴垂直的辊的截面(即，圆形截 面)上的切线方向。z轴方向是指与X轴垂直的辊的截面上的直径方向。
[0037] "xy平面"是指与z轴垂直的平面，和"yz截面"是指与X轴垂直的截面。由于表面层 的表面上的微小区域实质上可以看作与z轴垂直的平面，"表面层的表面上边长为1.0mm的 正方形"是指"xy平面"上的沿X轴方向的边长为1. 〇mm且沿y轴方向的边长为1.0mm的正方 形。
[0038]导电性构件的"厚度方向"和表面层的"厚度方向"是指z轴方向，除非另有说明。
[0039] 图1为本发明的辊状导电性构件的截面(yz截面）的示意图。如图1所示，本发明的 导电性构件可以包括，作为导电性基体的导电性支承层101、和导电性支承层101的外周上 设置的表面层102。在该情况下，表面层102对应于本发明的具有网络状结构的表面层。另 外，如图2所示，导电性构件可以包括，由两个层201和202形成的导电性支承层、和导电性支 承层的外周上设置的表面层203。以该方式，在本发明的导电性构件中，导电性支承层可以 具有多层结构。
[0040] 〈导电性支承层〉
[0041 ][导电性芯轴]
[0042]导电性支承层具有导电性以将电力供给至导电性构件的表面层。如果导电性构件 为辊状，则例如，使用导电性芯轴。具有导电性的导电性支承层为，例如，具有在表面上镀有 厚度为大约5μπι的镍的碳钢合金的圆柱。用于构成导电性支承层的其它材料的实例包括以 下：如铁、铝、钛、铜和镍等金属；包含任意的这些金属的合金如不锈钢、硬铝、黄铜和青铜 等；以及通过用塑料使炭黑或碳纤维硬化获得的复合材料。也可以使用刚性和导电性的已 知材料。此外，芯轴的形状不限于圆柱形状，而可以为在中心具有中空部分的圆筒形状。 [0043][导电性树脂层]
[0044] 导电性支承层可以形成为如图2所示的多层构造。例如，在上述导电性芯轴上，可 以形成使用橡胶材料或树脂材料等的弹性材料的导电性树脂层。对橡胶材料没有特别地限 定，并且可以使用电子照相用导电性构件领域中任何已知的橡胶，并且具体实例包括以下： 表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚 物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物的氢化产物、硅橡胶、丙烯酸系橡胶和聚 氨酯橡胶。同样，作为树脂材料，可以使用电子照相用导电性构件领域已知的任何树脂，并 且具体实例包括以下:丙烯酸系树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、环氧树脂和硅酮树脂。 如果需要，向用于形成导电性树脂层的橡胶中，可以添加以下以调节电阻值:具有电子导电 性的炭黑;石墨；如氧化锡等氧化物;如铜或银等金属;通过用氧化物或金属涂布颗粒表面 而赋予导电性的导电性颗粒;或者如具有离子导电性的季铵盐或磺酸盐等具有离子交换性 能的离子导电剂。此外，只要不损害本发明的效果，可以添加一般使用的树脂用配混剂如填 料、软化剂、加工助剂、增粘剂、抗粘着剂、分散剂、发泡剂或粗糙化颗粒等。
[0045] 本发明的导电性支承层的体积电阻率通常为IX 103Ω · cm以上且IX 1〇9Ω · cm以 下。另外，已确认，源自具有过剩放电电荷量的异常放电的对图像的不利效果可以通过本发 明的具有网络状结构的表面层来抑制。在导电性支承层的电阻值充分低的情况下，如在例 如，分散电子导电剂的体系中也已确认了该效果。因此，考虑到电阻值对使用环境的依赖 性，可以优选使用具有电子导电性的导电性树脂层。
[0046] 〈表面层〉
[0047] 本发明的导电性构件的表面层为在导电性支承层的外周面上或表面上形成的层， 并且具有由导电性纤维形成的网络状结构。
[0048] [导电性纤维]
[0049] 用于构成用于本发明的导电性纤维的材料可以为任何材料，只要该材料具有离子 导电性并且可以形成网络状结构即可。例如，可以提及通过将不具有离子导电性的树脂材 料、无机材料