专利名称：充电部件、处理盒和电子照相装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电部件、和具有该充电部件的处理盒及电子照相装置。
背景技术：
使用电子照相系统的图像形成装置(称为电子照相装置)，通常具有电子照相感光部件、充电装置、曝光装置、显影装置和转印装置。
在充电装置中，主要使用如下系统在该系统中，将电压(仅DC电压或通过将AC电压叠加在DC电压上产生的电压)施加至与电子照相感光部件表面接触或接近的充电部件，由此使该电子照相感光部件表面静电充电。
当将通过AC电压叠加在DC电压上产生的电压用作施于充电部件上的电压时，AC电源是必要的，而AC电源需要大型电子照相装置或带来成本升高，如此可能导致更大的功率消耗，并且由于使用交流电可能产生更多量的臭氧，这样造成充电部件或电子照相感光部件的耐久性(运转性能)降低。因此，优选施于充电部件的电压仅为DC电压。
此外，考虑到稳定充电、降低臭氧产生或实现低成本，优选使用接触型充电系统。
对于这种接触型充电部件，该充电部件借助弹簧或其类似物的压力与电子照相感光部件保持接触，并跟着后者的旋转而旋转。在很多情况下，使充电部件保持与要充电的部件接触的力是恒定的。
在产品如电子照相装置和所称处理盒(电子照相装置的主要部件整体固定于该处理盒中)被制造之后、但在用户第一次使用前，充电部件和要充电的部件可能将被放置数周至数年这样长的时间，此时前者借助弹簧或其类似物的压力保持与后者接触。还存在这样一种可能性当用户不使用该电子照相装置时，当然将其长期放置，此时充电部件和要充电的部件保持相互接触。当如此长时间放置时，充电部件在该充电部件与要充电的部件之间的接触位置保持变形状态，并且不能回复原来的形状，由此因压缩形变，即所谓的C-set变形(以下称为“C-set”)引起变形或变形下陷。
近年来，要求电子照相装置达到更高的处理速度、图像质量和运转性能。本发明人的研究显示，这些要求造成接触区(C-set区域)更显著地影响图像。当例如复制半色调图像时，该C-set区域可能在纵向以水平黑线和/或水平白线(C-set图像)出现。已知这是由于充电部件的不均匀充电造成的。还显示，上述C-set图像在施于充电部件的电压仅为DC电压时特别容易出现。
作为解决该C-set问题的对策，例如日本专利申请特开No.H10-48913(专利文献1)公开了一种加入了乙烯与丙烯共聚物的弹性层，该共聚物包含以二烯烃组分作为共聚物组分，该二烯烃组分的碘值为23至32，由此可排除C-set。然而，根据本发明人的研究，他们已经开始了解在专利文献1中公开的技术在更严格的条件下，例如在施于充电部件的电压仅为DC电压这样的条件下不能充分排除该C-set。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种充电部件，该充电部件即使在一种电子照相装置中使用时也有助于没有图像缺陷(特别是C-set图像)的优良图像复制，其中，所述电子照相装置处于难以解决C-set技术问题的状态下，例如在施于充电部件的电压仅为DC电压的电子照相装置中；同时还提供一种处理盒和一种电子照相装置，它们都具有该充电部件。
本发明涉及一种充电部件，它包括支撑体和在该支撑体上形成的至少一层覆盖层，其中该覆盖层具有一处于充电部件最外表面上的最外层，该最外层包含i)包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子、ii)第二金属氧化物粒子和iii)粘合剂。
本发明还提供一种充电部件，该充电部件包括支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层，其中该覆盖层具有一处于充电部件最外表面上的最外层；该最外层由基质形成，该基质包括粘合剂、并具有多个第一片段(segment)和多个第二片段；第一片段与第二片段相比，与粘合剂具有更高的亲和力；第一片段被第二片段彼此分离；并且第一片段包括复合粒子，该复合粒子含有涂有炭黑的第一金属氧化物粒子；和第二片段包括第二金属氧化物粒子。
本发明还提供一种处理盒和一种电子照相装置，它们都具有上述充电部件。
图1为显示设有处理盒的电子照相装置的一个例子的结构示意图，该处理盒具有一电子照相感光部件和本发明的充电部件。
图2为显示在实施例和比较例中应用的电子照相装置的结构示意图。
图3为显示复合粒子的一个例子的截面示意图。
图4为显示复合粒子和第二金属氧化物粒子在最外层中存在状态的一个例子的截面示意图。
图5为显示辊状充电部件的层结构的一个例子的视图。
图6为显示辊状充电部件的层结构的另一例子的视图。
图7为显示辊状充电部件的层结构的又一例子的视图。
图8为显示辊状充电部件的层结构的再一例子的视图。
图9为显示充电部件的层结构的一个例子的视图。
图10为显示充电部件的层结构的另一例子的视图。
图11为显示带状充电部件的层结构的一个例子的视图。
图12为显示带状充电部件的层结构的另一例子的视图。
图13为表示帕邢(Paschen)定律的图表。
具体实施例方式
本发明人对以上讨论的问题进行了很多研究。结果，作为一种防止C-set图像发生的方法，他们发现了充电部件的结构能同时达到两点，即减轻造成C-set图像的C-set变形程度，以及即使其存在时也使C-set区域在图像上看不出来。由此他们完成了本发明。
当将炭黑加入到橡胶、树脂、弹性体或其类似物中时，已知炭黑使它们导电并且使其增强。对于本发明，当将涂有炭黑的复合粒子加入最外层时，在最外层中应用的炭黑与材料如橡胶或树脂相互牢固结合，并且可提高强度。然而，根据本发明人进行的研究，若最外层仅包括炭黑，则增强效果依其用量会变得太大，这样充电部件表面可具有如此高的硬度，以至于造成麻烦，结果充电部件与电子照相感光部件不能完美接触或不能合适地被旋转和滑动。此外，残留在电子照相感光部件上而未被转移到纸或其类似物上的任何污染组分趋于被充电部件压碎，这样污染物粘附于充电部件表面，导致充电部件的耐久性降低。这些麻烦也可能会发生。另一方面，若加入少量炭黑以降低增强效果，则难以提供具有所需导电性的表面层。换言之，尚未能够发现同时满足表面层中较高程度的增强效果和导电性的炭黑加入量。
考虑到这些实验结果，本发明人进一步进行了大量研究。结果，他们发现，充电部件的最外层可以这样构成由包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子形成的第一片段和由第二金属氧化物粒子形成的第二片段存在于包括粘合剂的基质中，由此以高水平同时实现在对最外层施加外力时最外层的柔性变形性能和除去外力时最外层的恢复性能。因此，他们已完成了本发明。还不清楚为什么通过上述构成可高程度地实现柔性变形性能和恢复性能，但在下面进行推测。
换言之，图4为示意性图解说明根据本发明的最外层400的横截面的视图。在图4中，附图标记401表示粘合剂作为基质；403表示由复合粒子形成的第一片段，该复合粒子由涂有炭黑303的第一金属氧化物粒子301组成，如图3所示；405表示由第二金属氧化物粒子形成的第二片段。接着，第一片段403通过炭黑303使第一金属氧化物粒子与周围的粘合剂化学结合。这样，第一片段在最外层中的位置充分固定。另一方面，第二片段405几乎不具有与粘合剂结合的性能，因此它在最外层中的位置相当自由。因此，当外力施于最外层时，第二片段405(因其与粘合剂的低亲和力，其位置不确定地固定于粘合剂)可因施加于最外层的外力而自由变化其在最外层中的位置，从而吸收外力。另一方面，第一片段403(其相对位置对于粘合剂是固定的)在从最外层中除去外力时给最外层带来恢复性能。
基于上述理由，认为充电部件表面保持低硬度并且同时缓解C-set变形程度。
本发明中最外层的横截面可在薄片的TEM(透射电子显微镜)照片上观察，该薄片通过如下方法制备用丙烯酸树脂固定充电部件的切片(包括最外层)，然后用切片机切割该固定切片。
此外，在其最外层中包含与根据本发明复合粒子类似的粒子的充电部件公开于日本专利申请特开No.2003-162106和No.2004-126064中。具体地，日本专利申请特开No.2003-162106提出了一种含复合粒子的导电辊，所述复合粒子包括涂有导电炭黑的有机聚合物材料基材粒子。该文献中描述了加入导电粒子，该导电粒子包括其上设有炭黑的基材粒子，其基材粒子由有机高聚物如聚乙烯树脂或丙烯酸类树脂形成，并具有比炭黑大的粒径；还描述了炭黑以如此方式保持在巨大的粒子上，即防止炭黑本身附聚，并且在这样的结构中，基材粒子以珠粒形式相互接触，由此形成网状物，其中炭黑在导电层中不均匀分散，并且可加入很少量来达到高导电性。然而，鉴于如上面目本专利申请特开No.2003-162106中公开的炭黑保持不均匀分散的状态，认为并没有获得本发明针对的上述最外层结构。
另一日本专利申请特开No.2004-126064还提出了一种包含复合粒子的导电部件，所述复合粒子由表面覆盖有电子传导性的表面层的无机氧化物粒子组成。然而，未公开如本发明加入的第二金属氧化物粒子，和由此带来的操作和效果，因此认为未获得本发明的最外层结构。
下面更详细地描述本发明充电部件的实施方案。
如上所述，根据本发明一个实施例的充电部件为在支撑体上具有覆盖层的充电部件，并且该充电部件具有一最外层，该最外层包含i)包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子、ii)第二金属氧化物粒子和iii)粘合剂。
(a)关于复合粒子本发明的复合粒子为包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的粒子，如图3所示。
充电部件使电子照相感光部件表面充电是指自充电部件至电子照相感光部件表面发生放电，由此引起电荷转移。若点Y定义为在该点，途径充电部件表面上特定点X的充电部件半径的延长线与电子照相感光部件的表面相交，则当点X与点Y之间的电势差Vxy超过帕邢放电极限电压(放电起始电压)Vpa时发生放电，电荷ΔQ转移至电子照相感光部件表面，反电荷-ΔQ转移至充电部件表面。ΔQ总和与电子照相感光部件表面累积的电荷Q相符，电子照相感光部件表面的电势V可由关系式V＝Q/C(C为在电子照相感光部件支撑体上形成的层的静电容)计算。这里，电荷(释放的电荷密度)ΔQ可由数学表达式(1)计算ΔQ＝{(Vxh-Vpa)×(D+G)}/(D×G) (1)数学表达式(1)中的字母符号D为D＝∑di/εi＝dc/εc+dp/εp，其中dc为充电部件支撑体上形成的层(一层或两层或多层)厚度总和(总层厚度)(m)，dp为电子照相感光部件支撑体上形成的层(一层或两层或多层)厚度总和(总层厚度)(m)，εc为充电部件支撑体上形成的层的介电常数，εp为在电子照相感光部件支撑体上形成的层的介电常数，G为点X与点Y之间的距离(间隔(m)，Vxy为点X与点Y之间的电势差(V)，Vpa为来源于数学表达式(2)和图13示出的帕邢定律的放电起始电压(V)。
Vpa＝7.5×G(0＜G≤4.8(μm))；＝360(4.8＜G≤7.7(μm))；和＝312+6.2×G(7.7＜G(μm)) (2)根据数学表达式(1)，因放电转移的电荷ΔQ取决于G，即充电部件与电子照相感光部件之间的间隔。更具体地，认为在C-set区域的变形不可避免地在正常充电部件表面区域与C-set变形区域之间产生间隔差，由此产生ΔQ差，并因此可能出现C-set图像(水平黑线和/或水平白线)。
这里，根据数学表达式(1)，应理解，若D降低，则相对于间隔距离G变化的ΔQ变化可降低。换言之，对于充电部件，若提高支撑体上形成的层的介电常数，则可能使图像上的C-set区域不可见。
因此，本发明在复合粒子中使用金属氧化物粒子(第一金属氧化物粒子)I，以获得提高最外层的介电常数的效果。
还已知介电常数根据层中导电部分的分布而剧烈变化。本发明人进行的研究显示，若最外层具有如上所述的片段的结构，则可以提高其介电常数。为进行这种结构控制，除了复合粒子外，必须在最外层中进一步加入第二种粒子。作为这些粒子，特别优选使用在橡胶、树脂、弹性体等中具有优异分散性的金属氧化物粒子。
复合粒子可优选具有平均粒径从1nm至1,000nm，更优选从5nm至500nm。在此范围内，在上述结构中最外层的增强效果充分发生。同样也容易防止复合粒子在最外层中的分散性因复合粒子附聚而降低。
该复合粒子可以为球形、颗粒形、多角形、针形、类似纺锤形、米粒形、薄片形、鳞形和类似板形中的任何形状。为改进C-set性能优选球形或颗粒形。
第一金属氧化物粒子可为金属氧化物或复合金属氧化物粒子，可具体包括氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化钛(如二氧化钛或一氧化钛)、氧化铁、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锆、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡和锆酸钙粒子。它们可更优选是二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化铁、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡和锆酸钙粒子。
复合粒子的形状极大取决于第一金属氧化物粒子的粒径和形状。相应地，第一金属氧化物粒子也可优选具有平均粒径从1nm至1.000nm，更优选从5nm至500nm。
第一金属氧化物粒子可以为球形、颗粒形、多角形、针形、类似纺锤形、米粒形、薄片形、鳞形和类似板形中的任何形状。为改进C-set性能优选球形或颗粒形。
对于用于涂布第一金属氧化物粒子的炭黑，优选使用炉黑、导电炭黑KETJEN BLACK和槽法炭黑。
更具体地，可包括颗粒状乙炔黑，购自日本电气化学工业株式会社(Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha)；HS-500、ASAHI THERMAL FT和ASAHI THERMAL MT，购自AsahiCarbon Co.，Ltd.；导电炭黑KETJEN BLACK，购自Lion AkzoCo.，Ltd.；VULCAN XC-72、REGAL 400R和MONARCH1300，购自卡博特公司(Cabot Corporation)；和COLOR BLACKFW200、SPECIAL BLACK 4、PRINTEX 150T、PRINTEX 140T和PRINTEX U，购自德固萨日本有限公司(Degussa JapanLtd.)。上述炭黑可单独使用或组合使用。
第一金属氧化物粒子可优选为已用表面处理剂进行表面处理的粒子。如此可使炭黑更牢固地粘附于第一金属氧化物粒子表面。这样，可防止炭黑，例如在复合粒子分散于橡胶、树脂、弹性体或其类似物中时，被释放出来，可进一步达到改善C-set性能的效果。
对于表面处理剂，可使用一种或两种或多种有机硅化合物，如烷氧基硅烷、氟烷基硅烷和聚硅氧烷，硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类和锆酸酯类的各种偶联剂，以及低聚或聚合化合物。更优选使用有机硅化合物如烷氧基硅烷和聚硅氧烷，以及硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类和锆酸酯类的各种偶联剂，进一步更优选使用有机硅化合物。
这些有机硅化合物可例如下式(1)表示的烷氧基硅烷、由该烷氧基硅烷生产的有机硅烷化合物、下式(2)表示的聚硅氧烷、下式(3)表示的改性聚硅氧烷、下式(4)表示的末端改性聚硅氧烷、下式(5)表示的氟烷基硅烷和上述任何的混合物。
Ra-Si-X4-a(1)a1至3的整数X-OCH3，-OC2H5，-ClR-C6H5， R1，R2，R3-CmH2m+1，-C6H5m0至18的整数烷氧基硅烷可具体包括甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和癸基三甲氧基硅烷。
考虑到炭黑与第一金属氧化物粒子的粘合强度，更优选使用烷氧基硅烷如甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷，或由该烷氧基硅烷生产的有机硅化合物。
R1-H，-CH3v15～450
R3，R6，R7 (R3、R6和R7可以相同或不同。)R4，R3 R5OH，COOH，-CH＝CH2，-C＝CH3， l1～15m，n0～15w1～50x1～300p1～10q1～10 R9，R10-OH，R12OH，R13COOH，(R9和R10可以相同或不同。)R11-CH3，-C6H5R12，R13 p1～15y1～200z0～100
聚硅氧烷可包括具有甲基氢硅氧烷单元的聚硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和在末端用羧酸改性的末端羧酸改性聚硅氧烷。
氟烷基硅烷可具体包括三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷。
R14-CH3，-C2H5m0～15n1～3对于偶联剂，硅烷类偶联剂可以包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-7-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氯丙基三甲氧基硅烷。
钛酸酯偶联剂可包括异丙基三硬脂酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酯)钛酸酯、异丙基三(N-氨乙基氨乙基)钛酸酯、四辛基双(二-十三烷基磷酸酯)钛酸酯、四(2，2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)双(二-十三烷基)磷酸酯钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酯)羟乙酸酯钛酸酯和双(二辛基焦磷酸酯)亚乙基钛酸酯。
铝酸酯类偶联剂可包括乙酰烷氧基铝二异丙基酯、二异丙氧基单乙基铝乙酰乙酸酯、三乙基铝乙酰乙酸酯和三乙酰基铝丙酮酸酯(acetonate)。
锆酸酯类偶联剂可包括四乙酰基锆丙酮酸酯、二丁氧基双乙酰基锆丙酮酸酯、四乙基锆乙酰乙酸酯、三丁氧基单乙基锆乙酰乙酸酯和三丁氧基乙酰基锆丙酮酸酯。
对于低聚物，优选具有分子量从300或更高至低于10,000的那些。对于聚合化合物，优选具有分子量从10,000或更高至约100,000的那些。考虑到在第一金属氧化物粒子上的均匀涂布处理，优选为液体、或可溶于水或各种溶剂的低聚或聚合化合物。
表面处理剂的涂布量(覆盖率)可优选为0.01％至15.0％重量，按第一金属氧化物粒子的重量计。若涂布量低于0.01％重量，则将难以使炭黑粘附于第一金属氧化物粒子上。若涂布量高于15.0％重量，则炭黑可牢固地以足够的量与第一金属氧化物粒子粘附，因此，以高于此量的涂布量涂布第一金属氧化物粒子没有意义。涂布量更优选可为从0.02％至12.5％重量，最优选从0.03％至10.0％重量。
本发明中的复合粒子的体积电阻率可任意控制至用于粘附第一金属氧化物粒子的炭黑的体积电阻率和第一金属氧化物粒子的体积电阻率之间的中间值。该值具体可为1.0×10至1.0×108Ωcm，优选5.0×10至5.0×107Ωcm。
与第一金属氧化物粒子粘附的炭黑量可为1至500重量份，按100重量份第一金属氧化物粒子计。若炭黑量低于1重量份，则所得复合粒子难以具有低电阻。若炭黑量高于500重量份，则可明显呈现降低电阻的效果，因此粘附的炭黑量超过500重量份没有意义。
该复合粒子可通过将第一金属氧化物粒子与炭黑混合获得。可通过首先表面处理第一金属氧化物粒子，然后将该已表面处理的第一金属氧化物粒子和炭黑混合，将炭黑粘附至第一金属氧化物粒子。
第一金属氧化物粒子的表面处理可通过机械混合，并搅拌第一金属氧化物粒子和表面处理剂或表面处理剂的溶液进行；或通过机械混合，并搅拌第一金属氧化物粒子和表面处理剂或表面处理剂的溶液，同时将后者喷涂于前者上来进行。
此外，当烷氧基硅烷或氟烷基硅烷用作表面处理剂时，部分烷氧基硅烷或氟烷基硅烷可通过进行涂布步骤，用作由烷氧基硅烷形成的有机硅烷化合物或由氟烷基硅烷形成的含氟有机硅烷化合物。同样在此情况下，炭黑的后续粘合绝不受影响。为使表面处理剂均匀涂布第一金属氧化物粒子表面，优选预先借助研磨机使第一金属氧化物粒子的附聚物碎裂。
作为用于混合并搅拌第一金属氧化物粒子与炭黑、表面处理过的第一金属氧化物粒子与炭黑，和第一金属氧化物粒子与表面处理剂的机械，优选能够对粉末层施加剪切力的装置。特别地，适于使用能够同时进行剪切、刮抹和挤压的装置，作为该装置的例子，可列举轮型捏合机、球型捏合机、叶片型捏合机和辊型捏合机。轮型捏合机更有效地适用。此外，在混合和搅拌后，可任选地进行干燥或热处理。
此外，对于第一金属氧化物粒子的表面处理，可利用一种方法，在该方法中，第一金属氧化物粒子和表面处理剂混合并分散于适当的溶剂中，以使表面处理剂粘附至粒子表面。作为用于这种分散的装置，可使用通常已知的流体分散装置如球磨机、沙磨机、涂料混合器、Daino磨机和珠磨机。接着，从所得流体分散体中除去溶剂以使表面处理剂粘附至粒子表面。然后，可任选地进一步进行热处理。此外，可将加速反应的催化剂加入该流体混合物中。进一步的，可任选地将已进行表面处理的粒子进行粉碎。
该第一金属氧化物粒子可为粒子表面已预先涂布中间涂料的粒子，所述中间涂料由选自铝的氢氧化物、铝的氧化物、硅的氢氧化物和硅的氧化物中的至少一种组成。这是因为存在这样的情况，即第一金属氧化物粒子与炭黑之间的粘合力由此更强。
这种中间涂料的涂布量(覆盖率)可优选为0.01％至20％重量。若该涂布量低于0.01％重量，则在某些情况下不能获得改进炭黑粘合力的效果。即使该涂布量超过20％重量，也不能获得进一步改进炭黑粘合力的效果，因此高于此量的涂布量没有意义。
(b)关于第二金属氧化物粒子下面描述第二金属氧化物粒子。与第一金属氧化物粒子相同的金属氧化物粒子可用作第二金属氧化物粒子。
第二金属氧化物粒子可优选具有平均粒径1nm至1,000nm，更优选5nm至500nm。在此范围内，可充分带来因上述结构而导致的最外层增强效果。此外，可防止第二金属氧化物粒子附聚，并且可适当控制其在最外层的粘合剂中的分散性。
该第二金属氧化物粒子可优选为已进行表面处理的那些。该表面处理除包括与上述用于第一金属氧化物粒子的相同的表面处理外，还包括用脂肪酸或脂肪酸金属盐进行的表面处理。
对于脂肪酸，可使用任何饱和或不饱和脂肪酸，优选具有12至22个碳原子的那些。对于脂肪酸金属盐，可使用饱和或不饱和脂肪酸与金属的盐，可包括具有12至22个碳原子的脂肪酸与碱土金属如镁、钙、锶和钡，碱金属如锂、钠和钾，或金属如锌、铝、铜、铁、铅和锡的盐。
本发明中的金属氧化物粒子的表面处理优选为用有机硅化合物如烷氧基硅烷或聚硅氧烷进行的表面处理。这是因为此化合物合适地与金属氧化物粒子表面粘附，并且同时有效改进金属氧化物粒子在橡胶、树脂、弹性体或其类似物中的分散性。此外，通过使用与用于复合粒子中的表面处理剂类似的化合物，可使第二金属氧化物粒子容易分散存在于复合粒子中。
该表面处理剂的涂布量(覆盖率)可优选为0.01％至15.0％重量。在此范围内，它可提供具有足够分散性的第二金属氧化物粒子。该涂布量更优选可为0.02％至12.5％重量，最优选0.03％至10.0％重量。
第二金属氧化物粒子优选具有介电常数30或更大。这是因为如上所述提高最外层的介电常数是优选的。因此，第二金属氧化物粒子更优选选自氧化钛、钛酸锶、钛酸钙和钛酸钡粒子。
第二金属氧化物粒子可按照与上述用于第一金属氧化物粒子的那些相同的方法进行表面处理。
在这些方法中，特别优选在溶剂中进行有效混合和分散的方法。该方法能够使将被强化和均匀处理的第二金属氧化物粒子表面得到强化且均匀的处理，并可大大改进第二金属氧化物粒子的分散性，使其容易获得本发明针对的上述最外层结构。
第一和第二金属氧化物粒子中的任何一种或两种可优选为绝缘粒子。这里绝缘粒子是指具有体积电阻率高于1×108Ωcm的粒子。由于金属氧化物粒子绝缘，因此可控制基于炭黑的导电路径，从而可在最外层结构中建立较高的介电常数，这是本发明的目的所在。
最外层中的复合粒子与第二金属氧化物粒子的重量比(复合粒子/第二金属氧化物粒子)可优选为0.01至100，更优选0.1至50，进一步更优选0.2至15，特别优选为0.2至3.9。在此范围内，容易获得本发明针对的最外层结构，并且可带来防止C-set图像的较高效果。
最外层中复合粒子和第二金属氧化物粒子的总重量相对于最外层粘合剂的比例可优选为5％至200％重量，更优选10％至150％重量。在此范围内，容易获得本发明针对的最外层结构，并且可带来防止C-set图像的较高效果。
(c)关于充电部件(c-1)层结构
本发明的充电部件包含支撑体和设置于其上的至少一层覆盖层。
作为覆盖层，可使用通常已知的并具有各种结构的任何层，包括由例如用作粘合剂材料的树脂、橡胶(天然橡胶，该天然橡胶可进行硫化处理，或合成橡胶)和弹性体如热塑性弹性体形成的层。
该树脂可包括氟树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、丁醛树脂、苯乙烯-乙烯丁烯-烯烃共聚物(SEBC)和烯烃-乙烯丁烯-烯烃共聚物(CEBC)。
合成橡胶可包括乙烯-丙烯-二烯烃共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶(BR)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸橡胶和表氯醇橡胶。
热塑性弹性体可包括聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、氟橡胶类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚丁二烯类热塑性弹性体、乙烯乙酸乙烯酯类热塑性弹性体、聚氯乙烯类热塑性弹性体和氯化聚乙烯类热塑性弹性体。
上述任何一种可单独使用或以混合物或共聚物形式使用。
在本发明的的充电部件中，可在支撑体上设置两层或多层覆盖层。
作为充电部件的支撑体，它可至少具有导电性(导电支撑体)。例如，可使用由金属制成(或合金制成)的支撑体，所述金属的例子是铁、铜、不锈钢、铝或镍。此外，为提供抗刮伤性，可对这些支撑体的表面进行电镀或类似处理，只要不损害其导电性即可。
当充电部件在处于与电子照相感光部件接触的状态下使用时，可优选在起到最外层作用的覆盖层(以下又称为“表面覆盖层”)与支撑体之间设置具有导电性和弹性的覆盖层(以下又称为“弹性覆盖层”)，考虑到向该电子照相感光部件改善供电，以及在电子照相感光部件与充电部件之间建立均匀的紧密接触。
充电部件的层结构的例子如图5至12所示。
如图5所示的充电部件为辊形充电部件，其为单层结构，具有支撑体a和在支撑体a上形成的表面覆盖层c。
如图6所示的充电部件为辊形充电部件，其为双层结构，具有支撑体a、在支撑体a上形成的弹性覆盖层b，和在弹性覆盖层b上形成的表面覆盖层c。
如图7所示的充电部件为辊形充电部件，其为三层结构，即在图6所示的充电部件的弹性覆盖层b与表面覆盖层c之间设置电阻层(一种覆盖层)d。
如图8所示的充电部件为辊形充电部件，其为四层结构，即在图7所示的充电部件的电阻层d与表面覆盖层c之间设置第二电阻层(一种覆盖层)。
此外，本发明的充电部件可优选为辊形，但可具有各种形状，如在图9至12中示例的片状、带状、薄膜状和板状，这些形状可各自具有上述的层结构。下面将辊状充电部件称为“充电辊”。
辊状充电部件，即充电辊可成型为所谓冠状，在该形状中，辊在纵向的中间处最厚、而在纵向接近两端处较薄。考虑到在充电辊与电子照相感光部件之间建立均匀紧密接触，这种形状是优选的。充电辊通常在给定压力施加于支撑体两端的状态下与电子照相感光部件接触，其中压力在纵向的中间处小，而在纵向接近两端处变大。因此，在与中间位置对应的图像与两端位置对应的图像之间可能会出现密度不均匀。形成冠状以防止这种密度不均匀性。对于冠形的标准，中间部分处的外径与距离中间部分90mm处的外径的差值优选为30μm至200μm。如该差值小于30μm，则容易出现辊在末端部分而非中间部分接触的状态。若差值大于200μm，相反则容易出现辊在中间部分而非末端部分接触的状态。
当充电部件在处于与电子照相感光部件或其它部件接触的状态下使用时，在表面覆盖层中可优选使用具有高脱膜性能的材料，这样充电部件不会污染电子照相感光部件和其它部件。为此，树脂可优选用作表面覆盖层的粘合材料。
(c-2)关于其它粒子，最外层可包含在本发明中，除了上述复合粒子和第二金属氧化物粒子外，表面覆盖层(最外层)还可在这样的程度上包含其它另外的粒子，即只要不损害本发明带来的效果即可。
可加入表面覆盖层中的其它粒子可粗略分为导电粒子和绝缘粒子。在本发明中，导电粒子是指具有体积电阻率1×108Ωcm或更低的粒子，“绝缘粒子”是指具有体积电阻率大于1×108Ωcm的粒子。
导电粒子可包括例如炭黑、氧化锡、氧化钛、氧化锌、硫酸钡、铜、铝或镍粒子。
绝缘粒子可包括例如高分子化合物粒子，例如树脂如聚酰胺树脂、硅树脂、氟树脂、丙烯酸类或甲基丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、苯酚树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、烯烃树脂、环氧树脂和这些树脂的共聚物、改性产品或衍生物的粒子；橡胶如乙烯-丙烯-二烯烃共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异丁烯橡胶(IR)、丁基橡胶(BR)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)和表氯醇橡胶粒子；以及热塑性弹性体如聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚苯乙烯类热塑性弹性体、氟橡胶类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚丁二烯类热塑性弹性体、乙烯乙酸乙烯酯类热塑性弹性体、聚氯乙烯类热塑性弹性体和氯化聚乙烯类热塑性弹性体粒子。
其它绝缘粒子可包括硫酸钡、二硫化钼、碳酸钙、碳酸镁、白云石、滑石、高岭土、云母、氢氧化铝、氢氧化镁、沸石、硅灰石、硅藻土、玻璃珠、膨润土、蒙脱石、石棉、中空玻璃球、石墨、稻壳、有机金属化合物和有机金属盐粒子。也可使用铁氧化物如铁酸盐、磁铁矿和赤铁矿粒子。对于铁酸盐，它可包括例如。也可使用铁氧化物粒子如铁酸盐、磁铁矿和赤铁矿粒子。对于铁酸盐，它可包括例如《电子材料系列，铁酸盐》“ElectronicMaterial Series，Ferrite”(Maruzen Co.，Ltd.，1997年9月10日出版，第五版)中描述的铁酸盐。具体地，可例举MnFe2O4、Fe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4和γ-Fe2O4。活性炭可包括《新版，活性炭-原理与应用》“New Edition，Activated Carbon-Basisand Application”(Kodansha Ltd.，1992年10月20日出版，第二版)中描述的活性炭。具体地，可例举木材活性炭、椰子壳活性炭和煤活性炭。
这些粒子中的任何一种可单独或组合使用，并可以是已进行表面处理、改性、引入官能团或分子链、或涂布的粒子。为改进粒子的分散性，可优选将粒子进行表面处理。在此情况下，对于粒子表面处理，可使用已针对上述第一金属氧化物粒子和/或第二金属氧化物粒子描述的表面处理方法。
(c-3)关于最外层的物理性能表面覆盖层(最外层)可优选在23℃/50％RH环境中具有体积电阻率102Ωcm或更大至1016Ωcm。若表面层具有高于上述范围的体积电阻率，则会发生这样的麻烦充电部件所要求的充电能力可能会降低，由此容易引起C-set图像更明显，或进行均匀充电(充电均匀性)的能力会降低。另一方面，若表面层具有低于上述范围的体积电阻率，则难以预防因电子照相感光部件(要充电的部件)表面的针孔或刮伤造成的泄漏。
为改进充电部件表面的脱模性能，还可在表面覆盖层中加入脱模剂。在表面覆盖层中加入脱模剂可减少污垢与充电部件表面的任何粘附，并因此改进充电部件的耐久性(运转性能)。如此加入可使充电部件与电子照相感光部件之间的相对运动平稳，并因此减少不规则运动如粘住滑移，这样可防止出现充电部件表面的不规则磨损、噪声(异常声音)等。此外，当加入表面覆盖层中的脱模剂为液体时，它在表面覆盖层形成时还起到均染剂的作用。
很多脱模剂为利用低表面能的那些和利用滑动性能的那些，并且其状态为液体或固体。对于在固态具有滑动性能的那些(固体润滑剂)，可使用如下物质例如在固体润滑剂手册(SolidLubricant Handbook)(出版者K.K.Saiwai Shobo Co.，1982年3月15日出版，第二版)中描述的物质，它们具体为金属氧化物如石墨、氟化石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼和一氧化铅。
在其分子中含硅或氟的化合物可以油形式或固体形式使用(脱模树脂或粉末，或其中已引入具有脱模性能的部分的聚合物)。该脱模剂可进一步包括蜡和高级脂肪酸(包括其盐或酯和其它衍生物)。
(c-4)关于弹性层弹性层，如上所述，为具有导电性和弹性的覆盖层。
为提供具有弹性的弹性覆盖层，优选将弹性体如橡胶或热塑性弹性体用作粘合材料。特别考虑到确保充电部件与电子照相感光部件之间足够的辊缝(nip)，更优选使用橡胶，特别是合成橡胶。
在合成橡胶中，考虑到电阻均匀性，优选使用极性橡胶。极性橡胶可包括NBR和表氯醇橡胶。特别地，考虑到容易控制弹性覆盖层的电阻和硬度，更优选使用包含表氯醇橡胶作为主要组分的橡胶。
对于表氯醇橡胶，已知在GECO(环氧乙烷(以下称为“EO”)-表氯醇(以下称为“EP”)-烯丙基缩水甘油醚(以下称为“AGE”)共聚物)或ECO(环氧乙烷-表氯醇共聚物)中，可改变EO的共聚比例来控制体积电阻率。
在本发明中，弹性覆盖层也可优选在23℃/50％RH环境下具有102Ωcm至108Ωcm的体积电阻率。若弹性覆盖层具有大于108Ωcm的体积电阻率，则会发生这样的问题充电部件所要求的充电能力可能会降低，由此容易引起C-set图像更明显。另一方面，若弹性覆盖层具有低于102Ωcm的体积电阻率，则整个充电部件可能具有过低的电阻，而难以预防因电子照相感光部件(要充电的部件)表面的针孔或刮伤造成的泄漏。
为使弹性覆盖层的体积电阻率保持在上述范围内，表氯醇橡胶中的环氧乙烷单元的含量可优选为55至85mol％。若该含量低于55mol％，则不能达到上述体积电阻率。另一方面，若该含量高于85mol％，则不仅会发生弹性覆盖层可能具有更大的C-set变形程度这样的问题，而且会引起聚合物趋于结晶来增加弹性覆盖层的电阻的问题。
为控制硬度等，可将添加剂(如软化油和增塑剂)加入弹性覆盖层中。
该弹性覆盖层还可用作充电部件的表面层，即表面覆盖层。然而，当添加剂如软化油和增塑剂用于该弹性覆盖层中时，则优选该弹性覆盖层不为充电部件的表面层，以防止添加剂渗出到充电部件表面上。
弹性覆盖层的导电性(体积电阻率)可通过在上述粘合材料中适当添加导电剂如炭黑、导电金属氧化物、碱金属盐或铵盐来控制。
在使用表氯醇橡胶组分的情况下，特别优选使用铵盐。然而，当使用表氯醇橡胶组分时，如上所述，体积电阻率受环氧乙烷单元的含量影响很大。
当添加剂用于弹性覆盖层中时，考虑到稳定防止添加剂渗出，还可在弹性覆盖层与表面层之间设置一层、两层或多层电阻层(一种覆盖层)。该电阻层可优选具有体积电阻率102Ωcm或更大至1016Ωcm。若电阻层具有高于此范围的体积电阻率，则会发生这样的问题充电装置所要求的充电能力可能会降低，趋于引起C-set图像更明显，或进行均匀充电(充电均匀性)的能力可能会降低。另一方面，若电阻层具有低于上述范围的体积电阻率，则难以预防因电子照相感光部件(要充电的部件)表面的针孔或刮伤造成的泄漏。为按照此方式控制电阻层的体积电阻率，可将一种、两种或多种导电粒子加入电阻层中。
除了上述各种材料外，具有各种功能的材料也可适当加入表面覆盖层、弹性覆盖层和电阻层中。这些材料可包括例如抗氧剂如2-巯基苯并咪唑，和润滑剂如硬脂酸和硬脂酸锌。
表面覆盖层、弹性覆盖层和电阻层的表面还可进行表面处理。该表面处理可包括例如使用紫外线或电子射线进行表面工作处理，以及将化合物粘附于和/或浸入表面的表面改性处理。
上述表面覆盖层、弹性覆盖层和电阻层可通过如下方法形成将预制的有给定厚度的片状或管状层施于支撑体或下层上，或在支撑体或下层上覆盖预制的有给定厚度的片状或管状层，或进行涂布如静电喷涂或浸涂。也可使用通过挤压粗略形成层，然后通过研磨或抛光进行形状调节的方法，或者还可使用将材料固化并模塑为给定形状的方法。
当这些层通过涂布形成时，任何溶剂将满足用于涂料溶液的溶剂，只要该溶剂能够溶解粘合材料即可。例如，该溶剂可包括醇如甲醇、乙醇和异丙醇；酮如丙酮、甲基乙基酮和环己酮；酰胺如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；亚砜如二甲亚砜；醚如四氢呋喃、二氧杂环乙烷和乙二醇单甲基醚；酯如乙酸甲酯和乙酸乙酯；脂族卤代烃如氯仿、氯乙烯、二氯乙烯、四氯化碳和三氯乙烯；以及芳香化合物如苯、甲苯、二甲苯、石油醚、氯苯和二氯苯。
对于在覆盖层材料中分散粒子的方法，可使用已知方法。例如，可将覆盖层材料和粒子借助螺条混合机、诺塔混合器、亨舍尔(Henschel)混合器、超级混合机或其类似物混合，或可借助班拍里混炼机、压力捏合机或其类似物混合。
当这些层通过涂布形成时，可将溶剂、覆盖层材料和粒子混合，并用通常已知的流体分散装置如前述球磨机、沙磨机、涂料混合器、Daino磨机和珠磨机分散。
测量物理性能的方法测量显微硬度(microhardness)本发明的充电部件表面的显微硬度用显微硬度测量仪MD-1型(由Koubunshi Keiki Co.，Ltd.制造)，按照峰值保持模式在23℃/55％RH环境中测量。更具体地，将充电部件放置于带有防止滚动的块的金属板上。将测量终端精确地从垂直于金属板的方向向充电部件中心压充电部件表面，5秒钟后，读取数值。在离两个橡胶末端和充电部件中心位置沿周边方向30mm至40mm的3个点，即总共9个点，进行相同测量。将这些测量值的平均值作为显微硬度。
测量平均粒径对于本发明的粒子的平均粒径，仅观察已除去次级附聚粒子的初级粒子，在透射电子显微镜(TEM)上对100颗这样的粒子进行观察，并测定其投影面积。计算所获得投影面积的等圆直径(circle-equivalent diameters)，由此得到平均体积粒子直径，将其作为平均粒径。
测量体积电阻率本发明中，各表面覆盖层、弹性覆盖层和电阻层的体积电阻率在23℃/50％RH的环境中，用电阻测量仪HIRESTA-UP(由三菱化学株式会社Mitsubishi Chemical Corporation制造)，对测量目标样品施加250V电压30秒下测量。为测量覆盖层为固体(如橡胶、树脂或其类似物)的体积电阻率，在固体材料上形成厚度2mm的层，由此制备测量目标样品。为测量通过涂布涂料溶液形成的覆盖层的体积电阻率，将铝片用该涂料溶液涂布，并将形成的涂层用作测量目标样品。
在本发明中，若粒子处于绝缘区，则粒子的体积电阻率在23℃/50％RH环境中通过周电阻测量仪HIRESTA-UP(由三菱化学株式会社制造)并对测量的目标样品施加适合测量目标样品的电阻的电压(取决于要测量的电阻落入的区域，合适的电压不同)来测量。粒子在导电区的体积电阻率在23℃/50％RH环境中通过用电阻测量仪LORESTA-GP(由Mitsubishi ChemicalCorporation制造)在对要测量的目标样品施加10V电压下测量。
优选的是，考虑待测体积电阻率的粒子的密度而适当调节测量目标样品的量。例如，当测量炭黑的体积电阻率时，使用0.5g炭黑，并通过施加10.1MPa(102kgf/cm2)的压力对其进行压制，由此制备测量目标样品。
图1中简略示出了设置有处理盒的电子照相装置的一个例子的结构，所述处理盒具有电子照相感光部件和本发明充电部件。
在图1中，附图标记1表示圆柱型电子照相感光部件，它按箭头方向以给定圆周速度围绕轴2被驱动旋转。
被旋转驱动的电子照相感光部件1的表面通过充电装置(在图1中为辊形充电部件，即充电辊)3均匀地静电充电为正或负的给定电势。然后将如此充电的电子照相感光部件暴露在曝光光线(成像曝光光线)4L下，4L发射自一个曝光装置(未示出)，该装置用于狭缝曝光或激光束扫描曝光。按照这种方式，对应预定图像的静电潜像成功地在该电子照相感光部件1的表面上形成。
这样在电子照相感光部件1的表面上形成的静电潜像，由显影装置5的显影器中含有的调色剂显影为调色剂图像，该显影装置5的显影剂中含有调色剂。然后，如此形成并保持在电子照相感光部件1表面上的调色图像借助转印装置(如转印辊)6发出的转印偏压(transfer bias)成功转印到转印材料(如纸)P上，该转印材料自转印材料加料装置(未示出)按照与电子照相感光部件1同步旋转的方式加至电子照相感光部件1与转印装置6之间的部分(接触区)。
已转印有调色剂图像的转印材料P自电子照相感光部件表面分离，导入定影装置8中使该调色剂图像定影，然后作为形成图像的材料(印刷物或复印件)从该装置中输出。
已转印有调色剂图像的电子照相感光部件1的表面，在转印之后，通过清洁装置(例如清洁叶片)7除去残留的显影剂(调色剂)。这样电子照相感光部件的表面得以清洁，然后重复用于图像形成。此外，在电子照相感光部件表面已被清洁装置7清洁后，在利用充电部件3对电子照相感光部件1的表面充电之前，可利用预曝光对该表面进行电荷消除。
该装置可由多个部件的组合构成，这些部件装配在外壳中，并且从部件例如上述电子照相感光部件1、充电部件3、显影装置5、转印装置6和清洁装置7中有选择地整体连接为处理盒，这样，该处理盒可拆卸地安装于电子照相装置如复印机或激光束打印机的主体。在图1中，电子照相感光部件1、主充电装置3、显影装置5和清洁装置7被整体支撑于卡盒内，由此形成处理盒9，它通过导向装置10如装配在电子照相装置主体内的轨道可拆卸地安装至该装置的主体上。
作为电子照相感光部件1，可使用包括例如圆柱形支撑体(导电支撑体)和在该支撑体上形成的包含无机感光材料和/或有机感光材料的感光层的电子照相感光部件。该电子照相感光部件1可进一步具有电荷注入层，该层用于将电子照相感光部件表面充电至给定极性和电势。
显影装置3可使用的显影系统可包括例如跳跃式显影系统、接触式显影系统和磁刷系统。对于复制彩色图像(全色图像)的电子照相装置，为防止调色剂散布，特别优选接触式显影系统。
实施例下面通过所给的实施例更详细地描述本发明。然而应注意本发明不受这些实施例限制。
实施例1生产复合粒子在轮碾机转动下，向作为第一金属氧化物粒子的7.0kg二氧化硅粒子(平均粒径17nm；体积电阻率1.8×1012Ωcm)中加入140g甲基氢聚硅氧烷，并在单位长度荷载588N/cm(60kg/cm)下混合和搅拌30分钟。这里，搅拌在速度22rpm下进行。
然后，在轮碾机转动下，在10分钟内加入7.0kg炭黑粒子(平均粒径15nm；体积电阻率2.0×102Ωcm)，并在单位长度荷载588N/cm(60kg/cm)下进一步混合和搅拌60分钟，以使炭黑与甲基氢聚硅氧烷涂层粘附，接着借助干燥器在80℃下干燥60分钟，由此生产复合粒子。此外，这里搅拌在速度22rpm下进行。
得到的复合粒子具有平均粒径15nm和体积电阻率1.8×102Ωcm。
生产第二金属氧化物粒子将1,000g金红石型氧化钛粒子(平均粒径15nm；体积电阻率5.2×1010Ωcm)、110g异丁基三甲氧基硅烷作为表面处理剂，和3000g甲苯作为溶剂混合制备浆料。
将该浆料借助搅拌器混合30分钟，然后加入Visco磨中，该磨的80％有效内体积被平均粒径0.8mm的玻璃珠填充，由此在温度35±5℃下进行湿破碎。
将通过湿破碎获得的浆料用捏合机在减压下蒸馏(浴温110℃；产品温度30至60℃；减压度约100托)以除去甲苯，然后在120℃下烘烤表面处理剂2小时。将该已进行烘烤的粒子冷却至室温，然后用针盘式磨粉机磨粉。
生产充电部件将直径6mm和长度252.5mm的不锈钢心轴用作支撑体(导电支撑体)。将心轴用可热固化的粘合剂(METALOC U-20，购自株式会社东洋化学研究所Toyokagaku Kenkyusho Co.，Ltd.)涂布，然后干燥。
接着，将100重量份表氯醇橡胶三元聚合物(环氧乙烷(EO)/表氯醇(EP)/烯丙基缩水甘油醚(AGE)＝73mol％/23mol％/4mol％)、45重量份碳酸钙、8重量份脂族聚酯型增塑剂、1份硬脂酸锌、0.5重量份2-巯基苯并咪唑(MB)(一种抗氧剂)、5重量份氧化锌、2重量份下式表示的季铵盐 和5重量份炭黑(平均粒径50nm；体积电阻率0.1Ωcm)借助控制在50℃的密闭混合器捏合10分钟，由此制备原料配混料。
向该原料配混料中，按表氯醇橡胶三元聚合物的重量计，加入1％重量硫(硫化剂)、1％重量二苯并噻唑硫化物(DM)(一种硫化加速剂)和0.5％重量四甲基秋兰姆单硫化物(TS)，并借助冷却至20℃的双辊研磨机捏合10分钟，由此制备用于弹性覆盖层的配混料。
然后，用挤压机将上述用于弹性层的配混料挤出到涂布粘合剂的支撑体上，并如此成型使其具有外径约10mm的辊形，接着在160℃下在电烘箱中进行硫化和粘合剂固化1小时。然后将该橡胶层的两端切穿，接着进行表面研磨工作，使其具有外径8.5mm的辊形。如此，在支撑体上形成弹性覆盖层。这里冠的标准(中间部分的外径与离开中间部分90mm位置处的外径之差)设定为110μm。
随后，向己内酯改性的丙烯酰基多元醇溶液(商品名PLACCEL DC2016，购自日本大賽璐化学工业株式会社DaicelChemical Industries，Ltd.)中加入甲基异丁基酮，以将溶液的固体含量调节至20％重量。
向500重量份所得溶液中，进一步加入下列物质以制备流体混合物。
(按重量计)上述复合粒子 30份上述第二金属氧化物粒子 25份改性二甲基硅油 0.08份(商品名SH28PA，购自东丽道康宁硅胶有限公司DowCorning Toray Silicone Co.，Ltd.)各自用丁酮肟封闭的亚己基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的1∶1混合物98.84份这里加入HDI和IPDI的混合物，以使NCO/OH＝1.0。对于HDI和IPDI，使用HDI(商品名DURANATE TPA-B80E，购自旭化成工业公司Asahi Chemical Industry Co.Ltd.)和IPDI(商品名BESTANATO B1370，购自德固萨股份有限公司Degussa-Hulls AG)。
在450ml玻璃瓶中，将280g上述液体混合物和200g作为分散介质的平均粒径0.8mm的玻璃珠混合，接着用涂料振摇分散器分散12小时，由此制备液体分散体(一种表面覆盖层涂布液体)。
将弹性覆盖层用该表面覆盖层涂布液体浸涂一次，接着在常温下空气干燥30分钟或更长时间，随后用设在80℃的循环热空气干燥器干燥1小时，并用设在160℃的循环热空气干燥器进一步干燥1小时，由此在弹性覆盖层上形成表面覆盖层。这里，浸涂浸泡时间为9秒，浸涂提升速率按这样设定，即初始速率为20mm/秒，最终速率为2mm/秒，其中在20mm/秒降至2mm/秒的过程中，速率随时间线性变化。
这样生产出充电辊，该充电辊按顺序在支撑体上具有弹性覆盖层和表面覆盖层(最外层)。
本实施例中充电部件表面的显微硬度通过前述方法测量。结果在表3中给出。
<评价C-set>
将生产的充电部件与电子照相感光鼓接触，并在40℃/95％RH的环境中放置一个月。本实施例中使用的感光鼓直径为24mm。用弹簧压力将该充电部件压向感光鼓，总压力为1kgw，每端的压力为0.5kgw。
在40℃/95％RH的环境中放置一个月后，将该充电部件在保持与感光鼓接触的状态下从上述环境中取出，然后在23℃/50％RH的环境中放置6小时。随后，将与感光鼓接触的充电部件装入如图2构造的电子照相装置中(仅将DC电压施于充电部件)，于该电子照相装置中在23℃/50％RH环境下复制半色调图像，由此评价复制的图像。
40℃/95％RH的环境其温度和湿度都高于电子照相仪器通常使用的环境，并且充电部件以大的程度变形。因此，若在此条件下无C-set图像出现，则可认为在长时间内不发生C-set相关的问题。
此外，将经充电部件充电后的电子照相感光部件的表面电势(暗区电势)控制至-400V。而且将处理速度设定为94mm/秒。
复制图像的评价结果在表3中给出。在表3中，图像评价按如下分级等级1非常好。
等级2好。
等级3在半色调图像中能轻微看到线状图像缺陷。
等级4线状图像缺陷明显。
下面描述如图2所示构造的电子照相装置。
附图标记151表示圆柱形电子照相感光部件，在本实施例中其直径为24mm。该电子照相感光部件151按箭头方向以给定处理速度(94mm/秒)旋转驱动。
附图标记153表示充电辊。S1表示仅向充电辊供给DC电压的电源。充电辊153以给定压力(弹簧压力)保持与电子照相感光部件151接触，并跟着电子照相感光部件151旋转的方向驱动旋转(通过总压1kgw、每端压力0.5kgw的弹簧压力保持接触)。向该充电辊153，仅施加来自电源S1的DC电压-1,000V，这样对电子照相感光部件151的表面充电(接触充电)至-400V。
附图标记154表示作为曝光装置的激光束扫描器。将通过充电辊153充电至-400V(暗区电势)的电子照相感光部件151表面，借助激光束扫描器154，用对应于预定图像信息的曝光(成像曝光)光线154L照射，通过将电子照相感光部件表面的-400V电势选择性地衰减至-150V(光区电势)，从而在电子照相感光部件151的表面上形成静电潜像。
附图标记155表示显影组件(显影装置)。该显影装置155具有调色剂运送部件155a，它设置在装调色剂(显影剂)的显影剂容器开口处并携带和运送调色剂；搅拌部件155b，它搅拌装在调色剂容器中的调色剂；和调色剂控制部件155c，它控制保持在调色剂运送部件155a上的调色剂的量(即调色剂层厚)。在显影组件155中，将保持充电至-350V(显影偏压)的调色剂(负调色剂)选择性地附着至在电子照相感光部件151的表面上形成的静电潜像的光区电势区域，以使静电潜像作为调色剂图像可观察到。调色剂运送部件155a与电子照相感光部件151接触，或通过运送的调色剂与电子照相感光部件151接触。即它使用接触式显影系统。因此，考虑到确保接触稳定性，将调色剂运送部件155a制成赋有导电性的显影辊，它包括支撑体(导电支撑体)，其上设有弹性覆盖层(由橡胶制成)。当然，在弹性覆盖层中，可将泡沫用作弹性材料，或可在弹性覆盖层上设置另外一层，或可将弹性覆盖层进行表面处理如使用紫外线或电子射线的表面工作处理，以及将化合物粘附于和/或浸入表面的表面改性处理。
附图标记156表示作为转印装置的转印辊。该转印辊156具有支撑体(导电支撑体)，该支撑体涂布有控制为中等电阻的弹性树脂层。转印辊156在给定压力下保持与电子照相感光部件151接触，以在它们之间形成转印辊缝，而且转印辊跟随电子照相感光部件151旋转的方向旋转，其圆周速度基本上等于电子照相感光部件151的旋转圆周速度。同时，自电源S2施加极性与调色剂电荷极性相反的转印电压。转印材料P在给定时间内从送纸机械装置部分(未显示)送入到转印辊缝，并在其背面借助施加有转印电压的转印辊156充上与调色剂电荷极性相反的电荷，由此电子照相感光部件151表面上的调色剂图像在转印辊缝处静电转印至转印材料P的表面(面对电子照相感光部件151的一侧)。
已在转印辊缝转印有调色剂图像的转印材料P从电子照相感光部件151表面分离，并被导入定影装置(未显示)内，调色剂图像在该定影装置中定影。然后图像已定影的转印材料作为图像已成形的材料输出。在双面图像形成模式或多个图像形成模式的情况下，该图像已成形的材料导入再循环传输机械(未显示)，随即再次导入转印辊缝。
电子照相感光部件151表面上的转印残留调色剂由清洁叶片(未显示)收集。然后，该电子照相感光部件151的表面再次由充电辊153静电充电，随后图像重复形成。
<测量C-set变形程度>
按如上所述复制图像，同时测量充电部件的C-set变形程度。
当充电部件为辊形充电部件(充电辊)时，假定支撑体(导电支撑体)为轴，测量辊的半径，并将接触部位的最大变形部分与非接触部分的半径差作为C-set变形程度。在测量中，使用东京光电子工业株式会社Tokyo Opto-Electronics Co.，Ltd.制造的全自动辊测量仪，测量时将充电部件每次旋转1°，来进行360°测量。将接触部位的半径最小值与非接触部位的半径之差作为C-set变形程度。此测量在3个位置进行即辊纵向的中间部分和离开中间部分90mm的两个位置。将最大变形程度作为充电部件的变形程度。
当充电部件为片形、带形或板形时，该测量用株式会社小坂研究所Kosaka Laboratory Ltd.制造的表面粗糙度测量仪SE-3400进行。具体而言，测量在8mm长度上进行，这样能够用该测量仪在与JIS B 0601表面粗糙度标准中测量十点平均表面粗糙度相同的条件下测量接触部分，并将接触部位的最大变形部分与非接触部分之间的差值作为C-set变形程度。该测量在3点进行即充电部件纵向的中间部分和离开中间部分90mm的两个位置。将最大变形程度作为充电部件的变形程度。
C-set变形程度的测量结果在表3中给出。
实施例2至11按与实施例1相同的方式生产复合粒子，不同的是改变第一金属氧化物粒子、要加入的用于表面处理剂的材料和其量以及要加入的炭黑的类型和量，如表1所示。复合粒子的平均粒径和体积电阻率在表1中给出。
第二金属氧化物粒子按与实施例1相同的方式制备，不同的是如表2所示改变用于该金属氧化物粒子的表面处理剂的量。
按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是按表3所示改变用于形成表面覆盖层(最外层)的复合粒子和第二金属氧化物粒子的重量份。对于复合粒子和第二金属氧化物粒子，使用通过上述方法生产的那些粒子。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例12按照如下方式生产第一金属氧化物粒子。
用20kg金红石型氧化钛粒子(平均粒径50nm)和150L水制备含氧化钛粒子的浆料。用氢氧化钠水溶液将该含氧化钛粒子的浆料的pH值调至10.5。接着向所得浆料中加水来调节浆料浓度至98g/L。然后将150L该浆料加热至60℃，并在浆料中加入5,444mL(相当于0.5％重量，按氧化钛粒子计)1.0mol/L NaAlO2溶液。放置30分钟后，用乙酸将pH值调至7.5。将该浆料在此状态下放置30分钟，接着过滤、用水洗涤、干燥，然后粉碎，由此制备表面涂有铝的氢氧化物的金红石型氧化钛粒子。这些粒子的体积电阻率为1.1×1010Ωcm。
按与实施例1相同的方式生产复合粒子，不同的是将上述粒子用作第一金属氧化物粒子，以及改变要加入的表面处理剂的材料和其量以及要加入的炭黑的类型和量，如表1所示。所生产的复合粒子的平均粒径和体积电阻率在表1中给出。
第二金属氧化物粒子按与实施例1相同的方式制备。
按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是按表3所示改变用于形成表面覆盖层(最外层)的复合粒子和第二金属氧化物粒子的重量份。对于复合粒子和第二金属氧化物粒子，使用通过上述方法生产的那些粒子。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例13按与实施例1相同的方式生产复合粒子，不同的是改变第一金属氧化物粒子及要加入的炭黑的类型和量，如表1所示。本实施例中，第一金属氧化物粒子未经表面处理。复合粒子的平均粒径和体积电阻率在表1中给出。
第二金属氧化物粒子用表2中给出的材料生产，并且不进行表面处理。
按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是按表3所示改变用于形成表面覆盖层(最外层)的复合粒子和第二金属氧化物粒子的重量份。对于复合粒子和第二金属氧化物粒子，使用通过上述方法生产的那些粒子。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例14至19和21按与实施例1相同的方式生产复合粒子，不同的是改变第一金属氧化物粒子、要加入的用于表面处理剂的材料和其量以及要加入的炭黑的类型和量，如表1所示。复合粒子的平均粒径和体积电阻率在表1中给出。
第二金属氧化物粒子按与实施例1相同的方式制备，不同的是如表2所示改变用于金属氧化物粒子的材料以及要加入的用于表面处理剂的材料和量。
按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是按表3所示改变用于形成表面覆盖层(最外层)的复合粒子和第二金属氧化物粒子的重量份。对于复合粒子和第二金属氧化物粒子，使用通过上述方法生产的那些粒子。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例20按与实施例19相同的方式生产充电部件，不同的是在第二金属氧化物粒子的表面处理中，将100g异丁基三甲氧基硅烷和100g甲基氢聚硅氧烷用作表面处理剂。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例22按与实施例21相同的方式生产充电部件，不同的是第二金属氧化物粒子未经表面处理。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例23和24按与实施例2相同的方式生产充电部件，不同的是如表3所示改变用于形成弹性覆盖层的表氯醇橡胶三元聚合物中的环氧乙烷(EO)/表氯醇(EP)/烯丙基缩水甘油醚(AGE)的比例。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
实施例25按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是在制备表面覆盖层(最外层)涂布溶液中进一步加入50重量份交联的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子(平均粒径5.0μm(5,000nm)；体积电阻率1.0×1015Ωcm)。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
比较例1按与实施例1相同的方式生产充电部件，不同的是不使用复合粒子和第二金属氧化物粒子，并在制备表面覆盖层(最外层)涂布溶液时使用30重量份炭黑(平均粒径20nm；体积电阻率100Ωcm)。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
比较例2按与比较例1相同的方式生产充电部件，不同的是在制备表面覆盖层(最外层)涂布溶液时进一步加入10重量份经表面处理的二氧化硅粒子作为第二金属氧化物粒子。
上述第二金属氧化物粒子按与实施例1相同的方式制备，不同的是如表2所示改变用于金属氧化物粒子的材料以及要加入的表面处理剂的材料和量。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
比较例3按与实施例14相同的方式生产充电部件，不同的是不使用第二金属氧化物粒子。
对于如此生产的充电部件，按与实施例1相同的方式进行充电部件表面的显微硬度测量、C-set变形程度测量和C-set图像评价。结果在表3中给出。
表1
表1(续)
表2
表2(续)
表3
表3(续)
根据本发明，可提供一种充电部件，该充电部件即使在施于充电部件的电压仅为DC电压的电子照相装置中使用时，也能够有助于复制无图像缺陷(特别是C-set图像)的优良图像。还可提供具有该充电部件的处理盒和电子照相装置。
本申请要求如下日本专利申请的优先权2004年8月5日提交的No.2004-229504和2005年5月27日提交的No.2005-154894，这两个申请的内容包含于此，以供参考。
权利要求
1.一种充电部件，它包括支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层，其中所述覆盖层具有一处于充电部件最外表面上的最外层；该最外层包含包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子、第二金属氧化物粒子和粘合剂。
2.一种充电部件，包括支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层，其中所述覆盖层包括一处于充电部件最外表面上的最外层；该最外层由基质形成，该基质包括粘合剂、并具有多个第一片段和多个第二片段；所述第一片段与所述第二片段相比，具有与粘合剂更高的亲和力；所述第一片段被所述第二片段彼此分离，并且所述第一片段包括含涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子；以及所述第二片段包括第二金属氧化物粒子。
3.根据权利要求1的充电部件，其中，所述第一金属氧化物粒子为选自由二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化铁、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡和锆酸钙组成的集合的金属氧化物粒子，所述第二金属氧化物粒子为选自由二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化铁、钛酸锶、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡和锆酸钙组成的集合的金属氧化物粒子。
4.根据权利要求1的充电部件，其中，所述第二金属氧化物粒子具有介电常数30或更大。
5.根据权利要求4的充电部件，其中，所述第二金属氧化物粒子为选自由氧化钛、钛酸锶、钛酸钙和钛酸钡组成的集合的金属氧化物粒子。
6.根据权利要求1的充电部件，其中，所述第二金属氧化物粒子具有平均粒径1nm至1,000nm。
7.根据权利要求1的充电部件，其中，所述复合粒子具有平均粒径1nm至1,000nm。
8.根据权利要求1的充电部件，其中，所述第一金属氧化物粒子和所述第二金属氧化物粒子的至少一种已进行过表面处理。
9.根据权利要求8的充电部件，其中，所述表面处理用有机硅化合物进行。
10.根据权利要求1的充电部件，其中，所述第一金属氧化物粒子和所述第二金属氧化物粒子的至少一种为绝缘金属氧化物粒子。
11.根据权利要求1的充电部件，其中，所述复合粒子与所述第二金属氧化物粒子的重量比值为0.2至15。
12.根据权利要求1的充电部件，其中，所述覆盖层包括至少两层，该两层包括所述最外层和设置在所述支撑体与所述最外层之间的导电弹性层。
13.根据权利要求12的充电部件，其中，所述导电弹性层包含表氯醇橡胶作为主要组分。
14.根据权利要求13的充电部件，其中，所述表氯醇橡胶具有含量为55mol％至85mol％的环氧乙烷单元。
15.一种处理盒，包括被整体支撑的电子照相感光部件和充电部件，并且所述处理盒可拆卸地安装于电子照相装置的主体；所述充电部件包括支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层；所述充电部件的所述覆盖层包括处于充电部件最外表面上的最外层；该最外层包含i)包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子、ii)第二金属氧化物粒子和iii)粘合剂。
16.一种电子照相装置，其包括电子照相感光部件、充电装置、曝光装置、显影装置和转印装置；所述充电部件包括支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层；所述充电部件的所述覆盖层包括处于充电部件最外表面上的最外层；该最外层包含包括涂有炭黑的第一金属氧化物粒子的复合粒子、第二金属氧化物粒子和粘合剂。
17.根据权利要求16所述的电子照相装置，其进一步包括用于仅将直流电压施于所述充电部件的电压施加装置。
全文摘要
本发明公开了一种充电部件，它具有支撑体和设置在该支撑体上的至少一层覆盖层。设置于充电部件最外表面上的覆盖层的最外层包含由涂有炭黑的第一金属氧化物粒子构成的复合粒子、第二金属氧化物粒子和粘合剂。
文档编号B32B33/00GK1743970SQ200510087718
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月5日 优先权日2004年8月5日
发明者谷口智士, 原田昌明, 高木英行, 大高利博, 泽田弥齐 申请人:佳能株式会社, 佳能化成株式会社