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，作为充电辊、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，并且为了该目的，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 湿度等使用环境的影响。然而，已知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导电性构件的电阻值的不均匀的可能 性。特别是，非常难以防止由于电子导电剂的聚集导致的导电性构件中局部产生具有较低 的电阻值的部位或位置。
[0004] 另一方面，在将离子导电剂引入至其中的导电性构件中，以分子尺寸等级分散离 子导电剂，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幅变化的缺点。已知存在特别是在温度 为15°C和相对湿度为10%的低温低湿环境下（以下，有时称为"在L/L环境下"）由于导电性 构件的干燥使得电阻值变得较高的可能性。
[0005] 因此，难以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变化的抑制二者。为了改进该问题，在专 利文献1中，在充电构件的表面上设置起毛的导电性纤维缠结材料，用于获得充电构件表面 的电阻值的均匀性。可选择地，在专利文献2中，将粗糙化颗粒分散在充电构件的表面层中， 从而改进由在L/L环境下电阻值的提高引起的放电不均匀。
[0006] 引文列表
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本专利申请特开NO.H09-101650
[0009] 专利文献2:日本专利申请特开No.2008-276026
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011]作为导电性构件的实例，在电子照相设备中将充电辊与感光鼓接触的方式配置所 述充电辊并且所述充电辊用于用DC电压进行感光鼓的充电。通常通过使用如炭黑等电子导 电剂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中可能发生具有过多电荷量的异常放电，并且该异常放电可以导致具 有空白区域或斑点的图像。
[0012]由于在L/L环境下可以干燥充电辊以具有较高的电阻值，所以可能易于间歇性地 导致微弱放电，这在一些情况下可以导致横条纹状图像不良。特别是当使用离子导电剂时， 已知充电辊的电阻值根据充电辊的含水量而大幅变化，结果，存在在L/L环境下导致横条纹 状图像不良的尚可能性。
[0013]在作为导电性构件的另一实例的转印辊的情况下，与充电辊相似，由于导电剂的 不均匀分散使得在转印辊中可能局部产生具有较低电阻值的部位，或者电阻值可以根据使 用环境而背离电阻的适当区域，因此，可以形成异常转印图像。
[0014]因此，对于如充电辊或转印辊等电子照相用导电性构件，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的电阻值的不均匀化的降低和由于使用环境引起的电 阻值变化的抑制二者。然而，在电子照相设备要求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变化的抑制二者而限定电阻值的适当区域或可 获得的导电剂的种类的倾向，并且存在仅控制导电性构件的电阻值未来难以提供能够抑制 图像缺陷的导电性构件的可能性。
[0015] -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 表面形状的大幅影响。换言之，已知即使当导电性构件为仅通过控制电阻值不能容易地获 得期望的性质的构件构成时，通过控制导电性构件的表面形状也可以实现期望的放电特 性。
[0016]在表面上包括起毛的导电性纤维缠结材料的专利文献1的充电构件的情况下，如 果在电子照相设备启动时在感光鼓与纤维缠结材料之间产生大的摩擦，则在以高速长期使 用期间纤维缠结材料被磨耗或损坏，这在一些情况下可能引起图像缺陷。此外，专利文献1 没有提供在形成比纤维缠结材料的纤维直径细的高分辨率图像时发生的问题的解决方法。
[0017] 根据专利文献2,进行以抑制沿充电构件的长度方向放电的发展的方式来消除L/L 环境下的横条纹状图像缺陷的尝试。然而，当为了形成较高分辨率图像的目的而增大带电 电位时，期望进一步的改进以抑制在通过电子导电剂局部形成的较低电阻值的位置发生具 有过度放电电荷量的异常放电。
[0018] 鉴于上述技术背景来完成本发明。本发明的目的是提供具有通过控制导电性构件 的表面形状能够长期输出高分辨率图像的放电特性或电特性的导电性构件。
[0019] 本发明的另一目的是提供一种导电性构件，即使所述导电性构件中存在由电子导 电剂局部产生的具有较低电阻值的部位或位置，所述导电性构件也能够抑制由具有过度放 电电荷量的异常放电引起的具有空白区域或斑点的图像的形成。
[0020] 本发明的又一目的是提供一种导电性构件，其能够抑制在L/L环境下由导电性构 件的电阻值的大小(magni tude)引起的横条纹状图像缺陷。
[0021] 本发明的又一目的是提供一种导电性构件，在电子照相设备启动时或长期使用时 所述导电性构件的表面较少被感光鼓与导电性构件之间引起的摩擦磨耗和损坏。
[0022] 本发明的又一目的是提供能够长期稳定地形成高品质电子照相图像的处理盒和 电子照相设备。
[0023] 用于解决问题的方案
[0024] 本发明提供一种电子照相用导电性构件，其包括:导电性支承层;和所述导电性支 承层上的表面层，并且表面层具有包含纤维的网络状结构，所述纤维的纤维直径的较大的 10%的算术平均值d U1()为0.2μπι以上且15.0μπι以下，导电性支承层具有刚性结构体，并且在 沿导电性构件的厚度方向的截面中，刚性结构体的高度为大至表面层的厚度的1.οχ 10-2至 1.ΟΧΙΟ1倍，并且表面层满足以下（1)-(3):
[0025] (1)当以面对表面层的方式观察表面层时，在表面层的表面上在边长为1. Omm的正 方形的区域内观察到纤维的一个以上的交叉；
[0026] (2)当以面对表面层的方式观察表面层时，在表面层的表面上在边长为1.0mm的正 方形的区域内观察到刚性结构体的至少一部分;和
[0027] (3)当用母点（generating point)进行Voronoi划分(Voronoi tessellation)，所 述母点为在沿表面层的厚度方向的截面上露出的纤维，由Voronoi划分生成的Voronoi多边 形各自的面积定义为Si，作为各Voronoi多边形的母点的纤维的在该截面中的各截面面积 定义为S 2,并且计算比率"Si/Ss"时，该比率的较大的10%的算术平均值kul()为40以上且160 以下。
[0028]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，所述处理 盒包括任意的上述导电性构件。
[0029]此外，本发明提供一种包括任意的上述导电性构件的电子照相设备。
[0030] 发明的效果
[0031] 根据本发明，通过控制导电性构件的表面形状可以提供具有能够长期以较高的速 度输出较高分辨率图像的放电特性或电特性的导电性构件。
[0032] 另外，本发明可以提供能够长期稳定地形成较高品质的电子照相图像的处理盒和 电子照相设备。
【附图说明】
[0033]图1为根据本发明的实施方案的导电性构件与被充电构件之间的辊隙附近的部位 的示意性放大截面图。
[0034]图2为根据本发明的另一实施方案的导电性构件与被充电构件之间的辊隙附近的 部位的示意性放大截面图。
[0035] 图3A为根据本发明的导电性构件的一个实例的示意性截面图。
[0036] 图3B为根据本发明的导电性构件的另一实例的示意性截面图。
[0037] 图4为用于进行电纺丝的设备的示意图。
[0038]图5为使用根据本发明的导电性构件的处理盒的说明图。
[0039] 图6为使用根据本发明的导电性构件的电子照相设备的说明图。
[0040] 图7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一个实例的图。
[0041 ]图8为由Vorono i划分生成的纤维的截面的图像的一个实例的图。
【具体实施方式】
[0042]在使用电子导电剂的导电性构件中，具有过度放电电荷量的异常放电容易发生， 因为由于导电剂的聚集而局部形成的具有较低电阻值的部位或位置。由于局部形成的具有 较低电阻值的位置具有小的时间常数，所以认为该位置具有从电源至导电性构件表面的高 电荷补充性能。此外，如果将电压施加至包含分散在具有高电阻值的树脂中的具有非常低 的电阻值的导电剂的导电性构件，考虑到在树脂与导电剂之间的界面上电荷累积，认为在 导电剂聚集的部位中，与导电剂均匀地分散在其中的导电性构件中相比，较多的电荷量参 与放电。
[0043] 对于目前提出的原因，在使用电子导电剂的导电性构件中，推测如果在具有较低 电阻值的部位与感光鼓之间的空间内形成超过帕邢法则(Paschen's law)的电位差，贝1J具 有过度放电电荷量的异常放电容易发生。结果，感光鼓表面上的电荷量增大，导致高于周围 区域的带电电位，其作为空白点状图像缺陷出现。具有过度放电电荷量的该异常放电可以 用高速摄影机来观察，并且已知尺寸为约200μπι-700μπι。此外，在小的DC电压的条件下不会 发生异常放电，因为该放电为具有过度放电电荷量的放电，但当使施加电压的大小较大以 增大放电电荷量时发生异常放电。
[0044] 考虑到上述异常放电发生的机理，认为可以降低放电电荷量以抑制异常放电。作 为认真研究的结果，本发明人发现，通过将具有由纤维形成的网络状结构的表面层构筑成 为导电性构件的表面可以抑制异常放电。本发明人用高速小型摄影机（high-speed compact camera)直接观察了本发明的导电性构件与感光鼓之间发生的放电，确认以下现 象：如果导电性支承层的外周面上存在由纤维形成的网络状结构，则使单发放电（single discharge)细分化。根据表面层的有无来显著确认该现象。
[0045]如下推测可以抑制异常放电的原因。首先，在放电空间内，如果在具有由纤维形成 的网络状结构的表面层中的微小空孔(minute holes)内电场超过帕邢法则，贝lj存在于微小 空孔内的空气分子电离以生成电子和正离子，导致引起最初的放电。由于在具有小的放电 空间的微小空孔内发生该最初的放电，所以在比较低的电场内发生该放电。接着，生成的电 子在跟随施加的电场移动的过程中与空气中存在的大量分子碰撞并形成电子雪崩的同时， 在网络状结构的空孔内朝向感光鼓的方向移动。由于电子与分子之间的碰撞总是在电子雪 崩的前端发生，所以电子雪崩在放电电荷量增大的同时发展，但由于放电空间内存在网络 状结构，所以抑制放电的发展。换言之，由于在小的电压下在微小空孔内引起最初的放电， 所以控制单发放电的放电电荷量，另外，认为通过放电的发展的放电电荷量的增大也可以 通过网络状结构来抑制。
[0046] 关于引入网络状结构的优势，可以抑制由于微弱放电而产生的横条纹状图像缺 陷，所述微弱放电因为在L/L环境下干燥导电性构件从而具有较高的电阻值而发生。如下推 测导致横条纹状图像缺陷的微弱放电发生的机理。通过长期进行的图像形成来降低感光鼓 的电荷保持性能，并且在感光鼓与充电构件之间的接触部发生带电电位衰减。通常，用于使 感光鼓带电的放电在接触部的上流完成，但如果在接触部发生带电电位衰减，则在接触部 的下流再次发生微弱放电。该微弱放电具有沿与感光鼓的旋转方向垂直的方向发展的性 质，结果，在感光鼓的表面上，在接触部位的下流发生微弱放电的横条纹状部位中带电电位 变得高于周围区域，这观察为横条纹状图像缺陷。
[0047] 本发明人发现，通过使用具有由纤维形成的网络状结构的表面层可以抑制上述在 L/L环境下引起的横条纹状图像缺陷。原因尚不清楚但推测如下。如上所述，推测由于在导 电性构件与感光鼓之间的接触部的下流发生的微弱放电而引起横条纹状图像缺陷。如果将 表面层引入至导电性构件的表面，则认为由小的电位差引起的放电在表面层的微小空孔内 完成并且不发展至感光鼓。此外，还认为放电的沿与感光鼓的旋转方向垂直的方向发展的 现象也可以通过网络状结构来抑制。因此，认为即使由于在L/L环境下的干燥使得导电性构 件的电阻值提高，也可以抑制横条纹状图像缺陷。
[0048] 如到目前为止所描述的，当构筑具有包含纤维的网络状结构的表面层时，可以实 现由异常放电引起的具有空白区域或斑点的图像形成的抑制，并且还可以抑制由IVL环境 引起的横条纹状图像缺陷。另外，为了显示这些抑制效果，认为重要的是，表面层作为分隔 (partitioning)放电空间的结构存在于放电空间内。
[0049] 然而，为了将本发明的导电性构件实际引入至处理盒并且将其用作电子照相用导 电性构件，改进具有包含纤维的网络状结构的