CN102419532B

CN102419532B - 充电元件,处理盒,以及成像装置

Info

Publication number: CN102419532B
Application number: CN201110056307.XA
Authority: CN
Inventors: 星尾拓郎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: KR101486453B1; US8805244B2; KR20120031422A; JP2012068490A; CN102419532A; US20120076532A1

Abstract

本发明充电元件，处理盒，以及成像装置，一个包括基体和位于该基体上的最外层的充电元件，所述最外层与待充电的元件相接触，并且含有交联氟硅橡胶组合物，其中，当施加电压时，所述充电元件通过与待充电的元件接触，从而对待充电的元件进行充电。

Description

充电元件,处理盒,以及成像装置

技术领域

本发明涉及充电元件，处理盒，以及成像装置。

背景技术

在电子照相成像装置中，使用充电设备在图像载体表面形成电荷，所述图像载体为含有无机或有机材料的感光体；使用根据图像信号调整的激光束等形成静电潜像；以及通过使用充电调色剂对静电潜像显影以获得可视化调色剂图像。调色剂图像通过中间转印体或直接方式静电转印到转印材料(如记录纸)上，然后在记录材料上定影，从而获得期望的复制图像。

充电设备为待充电元件(如图像载体)充电，其大体上分为2种类型的充电设备，即，通过与图像载体直接接触对其充电的接触式充电设备和通过在图像载体附近产生电晕放电对其进行充电而不直接与图像载体接触的非接触式充电设备。近年来，放电时不生成副产品(如臭氧和氮氧化物)的接触式充电设备已被越来越多地使用。

接触式充电设备包括充电元件，该充电元件直接接触图像载体表面，并且随着图像载体表面的运动而旋转，从而对图像载体充电。

例如，专利文献1公开了一种导电辊，该导电辊的最外层包含位于导电辊最外层表面上的有机高分子，其中所述最外层表面具有不小于8原子％的氟原子，不小于25原子％的氧原子；最外层表面氧原子与氟原子的原子比为1.5-11.5；通过使含有F₂和O₂的混合气体与最外层表面接触进而获得该导电辊。

专利文献2公开了一种充电元件，所述充电元件包括至少一个导电支持部件、位于导电支持部件上的导电弹性层、位于导电弹性层上的基体层、以及最外层，其中最外层为表层，其厚度大于等于50nm而小于等于2μm，并且由涂敷用溶液形成，所述涂敷用溶液至少包含多元醇、聚异氰酸酯以及选自丙烯酸含氟聚合物和丙烯酸有机硅聚合物中的至少一种聚合物。

专利文献3公开了一种包括最外层的充电元件，所述最外层含有具有至少由碳原子和氮原子组成的主链的高分子化合物，其中所述高分子化合物含有具有斥水性的基团，该具有斥水性的基团为硅原子基团和氟原子基团中的至少一种。

[专利文件1]日本未审查专利申请公开No.2008-216887

[专利文件2]日本未审查专利申请公开No.2007-264254

[专利文件3]日本未审查专利申请公开No.11-167245

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种充电元件，其中由调色剂和外部添加剂的附着导致的污染被抑制，并且相比于未提供本发明配置的情况，耐用性和耐泄漏性也得到了改善。

为了达到上述目的，发明人进行了深入研究，从而设计出如下所述的发明。

(1)根据本发明的第一个方面，提供了一种充电元件，其包括基体、以及位于基体上的最外层，该最外层与待充电元件相接触，并且含有交联氟硅橡胶组合物，其中当施加电压时，所述充电元件通过与待充电元件接触而对其进行充电。

(2)根据本发明的第二个方面，提供了第一个方面所述的充电元件，其中所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

(3)根据本发明的第三个方面，提供了第一或第二个方面所述的充电元件，其中含有合成橡胶的弹性层位于基体和最外层之间。

(4)根据本发明的第四个方面，提供了第三个方面所述的充电元件，其中弹性层含有导电颗粒。

(5)根据本发明的第五个方面，提供了第三个方面所述的充电元件，其中所述合成橡胶选自聚氨酯、聚硅酮橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、丁腈共聚橡胶(NBR)、以及上述橡胶的掺混物。

(6)根据本发明的第六个方面，提供了一种处理盒，包括选自由下列装置组成的组中的至少一种：图像载体；为图像载体充电的充电装置；通过对图像载体的曝光在充电的图像载体上形成静电潜像的曝光装置；通过显影剂将静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置，所述显影剂用于对静电电荷图像显影；将调色剂图像从图像载体转印到转印接收载体的转印装置；以及用于移除图像载体表面残留的调色剂的清洁装置，其中在所述充电装置中使用的一种充电元件为第一个方面所述的充电元件。

(7)根据本发明的第七个方面，提供了第六个方面所述的处理盒，其中所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

(8)根据本发明的第八个方面，提供了根据第六个方面所述的处理盒，其中含有合成橡胶的弹性层位于基体和最外层之间。

(9)根据本发明的第九个方面，提供了一种成像装置，包括：在潜像载体上形成潜像的潜像形成装置；通过显影剂将静电潜像显影的显影装置，所述显影剂用于对静电电荷图像显影；在有或没有中间传输体的情况下将调色剂图像从图像载体转印到转印接收载体的转印装置；以及将转印接收载体上形成的调色剂图像定影的定影装置，其中，在所述潜像形成装置中使用的一种充电元件为第一个方面所述的充电元件。

(10)根据本发明的第十个方面，提供了第九个方面所述的成像装置，其中所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

(11)根据本发明的第十一个方面，提供了第九个方面所述的成像装置，其中含有合成橡胶的弹性层位于基体和最外层之间。

本发明的第一个方面在于提供一种充电元件，其耐盐性得到了改善，抑制了由于物质粘附所导致的污染，并且，相比于未提供本发明配置的情况，能为待充电元件进行均匀的充电。

本发明的第二个方面在于提供一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其耐劣化性得到改善。

本发明的第三个方面在于提供一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其能为待充电元件进行均匀的充电。

本发明的第四个方面在于提供一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其能为待充电元件进行均匀的充电。

本发明的第五个方面在于提供一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其能为待充电元件进行均匀的充电。

本发明的第六个方面在于提供一种处理盒，包括一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，该充电元件提高了其耐用性，抑制了由调色剂和外部添加剂所导致的污染，并能为待充电元件进行均匀的充电，因此获得了高的图像质量。

本发明的第七个方面在于提供了一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其耐劣化性得到改善。

本发明的第八个方面在于提供了一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其能为待充电元件进行均匀的充电。

本发明的第九个方面在于提供了一种成像装置，包括一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，该充电元件提高了其耐用性，抑制了由调色剂和外部添加剂所导致的污染，并能为待充电元件进行均匀的充电，因此获得了高的图像质量。

本发明的第十个方面在于提供了一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其耐劣化性得到改善。

本发明的第十一个方面在于提供了一种充电元件，相比于未提供本发明配置的情况，其能为待充电元件进行均匀的充电。

附图说明

将基于下列附图对本发明的示例性实施方案进行详细说明，其中：

图1为根据示例性实施方案的充电元件的示意透视图；

图2为根据示例性实施方案的充电元件的示意剖面图；

图3为根据示例性实施方案的充电设备的示意透视图；

图4示出了根据示例性实施方案的成像装置；以及

图5示出了根据示例性实施方案的处理盒。

具体实施方式

现对根据本发明示例性实施方案的充电元件，处理盒以及成像装置进行说明。

本示例性实施方案所述的充电元件，包括：基体；以及位于基体上的最外层；该最外层与待充电元件相接触，并且含有交联氟硅橡胶组合物。施加电压时，所述充电元件通过与待充电的元件接触而对待充电元件进行充电。

对本示例性实施方案所述的充电元件的层结构不作特别地限制，只要所述充电元件包括基体以及位于该基体上的最外层即可。可以直接在基体上形成所述最外层，或者在基体和最外层之间形成至少一个中间层如导电弹性层。

现结合附图对作为本发明的一个实例的实施方案进行说明。

(充电元件)

图1为根据该示例性实施方案的充电元件的示意性透视图。图2为根据该示例性实施方案的充电元件的示意性剖面图。这里，图2为沿着图1的线II-II方向的剖面图。

如图1和2所示，根据本示例性实施方案的充电元件121为辊元件，其包括(例如)，轴(芯体)30、位于轴30外周表面的导电弹性层31、以及位于导电弹性层31的外周表面的最外层32。

在此，对辊元件的结构进行示例性说明，但是对充电元件的形状没有特别地限制。其形状的例子包括辊状、刷状、带(管)状和叶片状。其中，较佳的是本示例性实施方案中描述的辊状元件，即所谓充电辊为较佳的。

在本说明书中，“导电”是指20℃时体积电阻系数(volumeresistivity)小于1×10Ωcm。在本说明书中，“半导电”是指在20℃时体积电阻系数为大于等于1×10Ωcm而小于等于1×10¹⁰Ωcm。

根据本示例性实施方案的充电元件121不限于上述配置。例如，导电弹性层31不是必要的。此外，也可以在导电弹性层31和轴30之间形成中间层，在导电弹性层31和最外层32之间形成电阻调节层或抑制迁移层，或者在最外层32(最外的表面)外部形成涂层(保护层)。根据本示例性实施方案的充电元件121可以由轴30和最外层32组成。

根据本示例性实施方案的基体的功能是作为电极、和作为充电辊的支持部件。例如，所述基体由金属或合金构成，如铝、铜合金或不锈钢；或由镀有铬、镍等的铁(如高速切削钢)；或导电性材料如导电树脂构成。在本示例性实施方案中，轴30为棒状导电部件，还可以为外周表面被镀的部件(如树脂或陶瓷部件)或分散有导电剂的部件(如树脂或陶瓷部件)。轴30也可以为中空件(管状件)或非中空件。

导电弹性层31含有，例如，弹性材料、导电剂和可选的其他添加剂。导电弹性层31为直接形成在轴30外周表面上的可有可无的层。

弹性材料的例子包括，异戊橡胶、氯丁橡胶、环氧氯丙烷橡胶、丁基橡胶、聚氨酯、聚硅酮橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、二元乙丙橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、乙烯丙烯二烯三元共聚橡胶(三元乙丙橡胶EPDM)、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)、天然橡胶、以及上述橡胶的混合物。其中，优先使用聚氨酯、聚硅酮橡胶、三元乙丙橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、NBR、以及上述橡胶的掺混物。这些弹性材料可以为泡沫或非泡沫的。

导电剂的例子包括电子导电剂和离子导电剂。电子导电剂的例子包括，细颗粒碳黑，例如Ketjenblack和乙炔黑；高温碳和石墨；各种导电金属和合金，如铝、铜、镍和不锈钢；各种导电金属氧化物，如氧化锡、氧化铟、氧化钛、氧化锡-氧化锑固溶体、和氧化锡-氧化铟固溶体；以及表面经过处理可以导电的绝缘材料。在这里，“电子导电剂”含有“导电颗粒”。在本示例性实施方案中，例如，优选碳黑或氧化锡用作“导电颗粒”。离子导电剂的例子包括高氯酸盐和氯酸盐，如四乙铵和三甲基·月桂基铵；以及碱金属或碱土金属(如锂或镁)的高氯酸盐和氯酸盐。

上述这些导电剂可以单独使用或者两种或多种组合使用。

碳黑的例子包括，Degussa公司生产的SpecialBlack350、SpecialBlack100、SpecialBlack250、SpecialBlack5、SpecialBlack4、SpecialBlack4A、SpecialBlack550、SpecialBlack6、ColorBlackFW200、ColorBlackFW2和ColorBlackFW2V；以及Cabot公司生产的MONARCH1000、MONARCH1300、MONARCH1400、MOGUL-L和REGAL400R。

导电剂的粒径优选为大于等于1nm而小于等于200nm。请注意，所述颗粒的平均粒径由如下方法测得。

用电子显微镜观测导电剂并测量100个导电剂颗粒的直径。所得直径的平均值定义为平均粒径。在本说明书中，使用由上述方法测得的平均粒径。

粒径可以使用，例如购自SYSMEX公司的ZetasizerNanoZS测量。

对导电剂的添加量没有特别的限定。就电子导电剂而言，相对于每100质量份弹性材料，其用量优选为大于等于1而小于等于30质量份，更优选为大于等于15而小于等于25质量份数。就离子导电剂而言，相对于每100质量份弹性材料，其用量优选为大于等于0.1而小于等于5.0质量份，更优选为大于等于0.5而小于等于3.0质量份。

添加到导电弹性层31中的其他添加剂的例子包括，通常添加到弹性层的材料，如软化剂、增塑剂、固化剂、硫化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、表面活性剂、偶联剂以及填料(如二氧化硅或碳酸钙)。

在形成导电弹性层31时，对加入导电剂、弹性材料以及其他组分(如硫化剂和可任选添加的发泡剂之类组分)的顺序和方法没有特别的限定。通常，将所有组分首先在大玻璃杯、V型混合器等容器中混合，然后将混合物熔融掺混并使用挤出机进行挤出。

导电弹性层31的厚度优选为大于等于约1mm而小于等于约10mm，更优选为大于等于约2mm而小于等于约5mm。弹性层的体积电阻系数优选为大于等于10³Ωcm而小于等于10¹⁴Ωcm。

(最外层)

在本示例性实施方案中(本示例性实施方案中所述的充电元件)的最外层32为与待充电元件接触的最外层，并含有交联氟硅橡胶组合物。

[氟硅橡胶组合物]

氟硅橡胶组合物含有(A)具有脂族不饱和基团的碳氟聚合物，该碳氟聚合物主要由下列结构式(1)、(3)或(4)所示氟硅氧烷构成；(B)每分子具有2个或多个甲硅烷基的有机聚硅氧烷和/或氟碳硅氧烷，所述甲硅烷基的摩尔量为碳氟聚合物中脂族不饱和基团摩尔量的1-4倍；(C)填料；以及(D)催化剂。最外层可通过所述氟硅橡胶组合物固化形成。

首先描述组分(A)。组分(A)的一个例子为下列结构式(1)代表的材料(所示结构中没有包括所述脂族不饱和基团)。注意“组分(A)”也指“主链”。

结构式(1)中，R¹⁰表示未取代或取代的单价烃基，a和e各自独立地为0或1，b和d各自独立地为1到4的整数，c为0到8的整数，以及x为大于等于1的整数。

R¹⁰表示的未取代或取代的单价烃基，优选为具有1-8个碳原子的单价烃基，更优选为具有1-8个碳原子的烷基或2-3个碳原子的烯基，特别优选为甲基基团。这里，x优选为10到30。尽管未在结构式(1)中示出，其末端具有脂族不饱和基团。结构式(1)所示材料的一个优选例子为下列结构式(2)所示的材料。

组分(A)中含有的脂族不饱和基团包含至少一个单价不饱和的脂肪族烃基。单价不饱和的脂肪族烃基的碳原子数量优选为2到3。单价不饱和的脂肪族烃基的具体例子包括具有2-3个碳原子的烯基，如乙烯基、烯丙基以及乙炔基。特别地，乙烯基为适宜的。

脂族不饱和基优选位于分子链末端，并且优选地具有乙烯基二烷基甲硅烷基、二乙烯基烷基甲硅烷基、三乙烯基甲硅烷基等作为主链。这种情况下，脂族不饱和基主链中的烷基优选为具有1-8个碳原子的烷基，更优选为甲基基团。

结构式(3)和(4)表示的材料也适合用作组分(A)。

CH₂＝CH-(X)p-Rf′-(X′)p-CH＝CH₂…(3)

CH₂＝CH-(X)p-Q-Rf′-Q-(X′)p-CH＝CH₂…(4)

在结构式(3)和(4)中，X为-CH₂-、-CH₂O-、-CH₂OCH₂-或-Y-NR-CO-(Y为-CH₂-或下列结构式(5A)表示的基团，并且R为氢原子、甲基、苯基或烯丙基)，并且X′为-CH₂-、-OCH₂-、-CH₂OCH₂-或-CO-NR′-Y′-(Y′为-CH₂-或下列结构式(5B)表示的基团，并且R′为氢原子、甲基、苯基或烯丙基)。

Rf′具有二价全氟聚醚结构，优选为(-C_dF_2dO-)_q表示的结构(d为1-6的整数，q为1-500的整数)。这里p独立地为0或1，Q为具有1-15个碳原子的二价烃基(可以具有醚键)。特别地，Q为亚烃基或可以具有醚键的亚烃基。

(邻、间和对位)

特别地，下列结构式(6)表示的材料可以适当地用作结构式(3)或(4)表示的线性含氟聚醚化合物。

在结构式(6)中，X为-CH₂-、-CH₂O-、-CH₂OCH₂-或-Y-NR-CO-(Y为-CH₂-或上文中结构式(5A)表示的基团，并且R为氢原子、甲基、苯基或烯丙基)，并且X′为-CH₂-、-OCH₂-、-CH₂OCH₂-或-CO-NR′-Y′-(Y′为-CH₂-或上文中结构式(5B)表示的基团，并且R′为氢原子、甲基、苯基或烯丙基)。另外，p独立地为0或1，r为2到6的整数，并且m和n均为0到200的整数。

结构式(3)或(4)表示的线性含氟聚醚化合物的重均分子质量优选为1,000到100,000，特别优选为3,000到50,000。

所述重均分子质量通过下述条件测量。在凝胶渗透色谱法(GPC)中，使用“HLC-8120GPC，SC-8020(购自TOSOH公司)”作为设备，2个“TSKgel，SuperHM-H(购自TOSOH公司，6.0mmID×15cm)”作为柱子，以及四氢呋喃(THF)作为洗脱剂。使用红外(IR)检测器进行所述检测试验，样品浓度为0.5％，流速为0.6mL/min，样品注入体积为10μl，并且测量温度为40℃。使用10个“聚苯乙烯标准样品，TSKstandard”，即A-500、F-1、F-10、F-80、F-380、A-2500、F-4、F-40、F-128和F-700制备校正曲线。

结构式(6)表示的线性含氟聚醚化合物的具体例子包括下述化合物(6A)到(6G)。在化合物(6A)到(6G)中，m和n与结构式(6)中示出的相同。

组分(B)为每分子具有2个或多个甲硅烷基的有机聚硅氧烷和/或氟碳硅氧烷，其中甲硅烷基的摩尔量为碳氟聚合物中脂族不饱和基的摩尔量的1-4倍。

每个甲硅烷基还可以具有取代基。该甲硅烷基的取代基优选为烷基，更优选为甲基。具有甲硅烷基的有机聚硅氧烷的一个例子为每个分子具有至少2个氢原子的有机氢聚硅氧烷，其中氢原子与硅原子键合。

在本发明的示例性实施方案中使用的氟硅橡胶组合物中，碳氟聚合物，即组分(A)，具有脂族不饱和基团，并且上述有机氢聚硅氧烷用作固化剂。

也即，在这种情况下，通过碳氟聚合物中的脂族不饱和基团与键合到有机氢聚硅氧烷硅原子上的氢原子之间的加成反应，产生固化材料。有机氢聚硅氧烷的例子包括各种用于加成-固化的硅基橡胶组合物中使用的有机氢聚硅氧烷。在本发明的示例性实施方案中，特别适合使用下列结构式(7)到(9)表示的有机氢聚硅氧烷。

在结构式(7)和(8)中，s和t各自代表不小于0的整数，并且u代表不小于2的整数。R²代表没有脂族不饱和烃键的未取代或取代的单价烃基。在结构式(7)到(9)中，R_f代表含氟有机基团，并且R⁴代表位于硅原子和含氟有机基团R_f之间的二价基团。

R²的碳原子数量优选1到12个，更优选为1到8个。R²的例子包括，烷基，如甲基、乙基、异丙基以及丁基；环烷基，如环己基和环戊基；芳基，如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基，苯甲基和苯乙基；卤代烃基，如氯甲基、氯丙基、氯代环己基、3，3，3-三氟代丙基；以及氰基烃基，如2-氰乙基。其中，甲基、乙基、苯基以及3，3，3-三氟代丙基为优选的。

R⁴为位于硅原子和含氟有机基团R_f之间的二价基团。R⁴的一个例子为没有脂族不饱和烃键的二价烃基或由通式-R⁵-O-R⁶-所示的具有醚基的二价烃基(R⁵和R⁶分别代表没有脂族不饱和烃键的二价烃基)。R⁴优选具有1-8个碳原子，并且具体如下所示。

特别地，R⁴的优选例子包括-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-以及-CH₂CH₂CH₂-O-CH₂-。

R_f的例子包括全氟烷基和全氟烷基醚基团。全氟烷基由式C_pF_2p+1(p为4到10的整数)表示，并且特别优选为C₆F₁₃-、C₈F₁₇-和C₁₀F₂₁-。全氟烷基醚基团优选具有5-15个碳原子，并且具体由下式所示。

由(CH₃)₂HSiO_0.5单元和SiO₂单元构成的共聚物也适合用作本发明示例性实施方案中的有机氢聚硅氧烷。下述化合物为优选的共聚物。

通常，这些有机氢聚硅氧烷在25℃时的粘度小于等于1,000cSt。适当地加入有机氢聚硅氧烷，使得相对于组分(A)的碳氟聚合物的一个脂族不饱和烃基至少存在一个甲硅烷基，优选存在1-5个甲硅烷基。

用于典型的硅基橡胶组合物中的各种填料用作组分(C)。填料的例子包括增强型填料，如煅制氧化硅、沉淀二氧化硅、碳粉、二氧化钛、氧化铝、石英粉、滑石粉、绢云母和膨润土；以及纤维填料，如石棉、玻璃纤维和有机纤维。

相对于100份组分(A)(按质量份计，下文同)，上述填料优选的添加量为大于等于0.1而小于等于300份，尤其是大于等于1而小于等于200份。如果填料的添加量为小于0.1份，有时无法达到充分强化的效果。如果填料的添加量为大于300份，固化材料的机械强度就会降低。

用作组分(D)的催化剂的例子包括，周期表中VIII族元素以及其化合物，如氯铂酸(其是一种公知的加成反应催化剂)、醇改性的氯铂酸、氯铂酸和烯烃的复合物；通过在载体如氧化铝、二氧化硅或碳上承载铂或钯获得的材料；铑和烯烃的复合物；三(三苯基膦)合氯化铑(威尔金森催化剂)；以及铑(III)乙酰丙酮化物。在使用这些复合物时，宜于将其溶解于乙醇、乙醚或烃中。

这些铂族金属基催化剂的添加量可以在催化剂的有效范围内。通常按铂族金属计算，相对于100份组分(A)，该催化剂用量优选为大于等于1ppm而小于等于500ppm，特别优选大于等于5ppm而小于等于20ppm。

在耐溶剂性没有恶化的条件下，可向本示例性实施方案所用的氟硅橡胶组合物中加入了各种配合剂。例如，可任选地添加分散剂如二苯基硅二醇、六甲基二硅氮烷或具有低聚合度的二甲聚硅氧烷(其分子链末端的羟基被封闭)；耐热改良剂如氧化亚铁、氧化铁、二氧化铈或辛酸铁；以及着色剂如颜料。

形成最外层的材料的硬度通过控制常用填料或交联和硫化状态来控制。

根据本示例性实施方案的充电元件121，最外层32表面的10点平均粗糙度Rz应当为大于等于2μm而小于等于20μm，并且优选为大于等于3μm而小于等于12μm，更优选为大于等于5μm而小于等于12μm，特别优选为大于等于7μm而小于等于12μm。在上述范围内，可以获得均匀充电性，并且杂质如调色剂和外部添加剂不容易粘附到最外层32上，这样还产生了耐劣化性改善的二级效应。如果十点平均粗糙度Rz小于2μm，杂质如调色剂和外部添加剂可能粘附到最外层32上。如果十点平均粗糙度Rz大于20μm，调色剂、纸屑等等很容易在不平整的部分聚集。同时，局部容易产生不规则放电，因此可能导致图像缺陷(如白色条纹)。

十点平均粗糙度Rz是根据JISB0601(1994)所规定的表面粗糙度。十点平均粗糙度Rz是采用表面粗糙度测量仪等测量。在本发明的示例性实施方案中使用接触型粗糙度测量仪(SURFCOM570A，购自TOKYOSEIMITSU有限公司)，其使用环境为23℃以及55％RH。在表面粗糙度的测量中，测量距离设定为2.5mm，并使用了尖端为金刚石制成的接触型探针(5μmR，90°圆锥)。在不同位置重复测量3次获得的平均数，定义为十点粗糙度Rz。

加入到导电弹性层31中的导电剂与所述加入到最外层32中的导电剂相同。

其他添加剂的例子包括通常加入最外层的添加剂，如导电剂、软化剂、增塑剂、固化剂、硫化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、表面活性剂和偶联剂。

可通过浸涂法、喷涂法等在基体上形成最外层。鉴于浸涂法可以使制备过程更容易，宜于使用浸涂法。

用于形成最外层的涂敷用溶液层的干燥条件由所使用的树脂和催化剂的类型和用量决定。干燥温度优选为大于等于40℃而小于等于200℃，更优选为大于等于50℃而小于等于180℃。干燥时间优选为大于等于5分钟而小于等于5小时，更优选为大于等于10分钟而小于等于3小时。

干燥方法的一个例子为热空气干燥。

本示例性实施方案中凝胶的含量根据JISK6796所述方法进行测量。

具体而言，成分通过将最外层的材料溶解于溶剂中而制得用于形成最外层的涂敷用溶液，然后用棒涂机涂敷于铝板上从而形成具有100μm厚度的涂层。充分干燥后，加热涂层并在固化温度下固化一段时间，所述温度和时间根据涂敷用溶液中所含的树脂和催化剂的类型确定。将涂层冷却到室温(25℃)，测量如此制备的最外层的质量并将其定义为溶剂萃取前材料的质量。

随后，将最外层浸入用于制备涂敷用溶液的溶剂中24小时。掉滤溶剂并且使剩余的最外层树脂薄膜充分过滤。测量树脂薄膜的质量并将其定义为萃取后的质量。

使用下列公式计算交联度。

公式：凝胶含量＝100×(萃取后质量)/(溶剂萃取前质量)

当计算得到的交联度为50％或更多，或约为50％或更多，最外层中聚合物的交联密度得到改善。这样的最外层被认为是具有良好抗龟裂性的涂层。只有最外层部分可以从充电元件上切下来作为测量样品。

考虑充电元件的耐用性，最外层32优选较厚。然而，如果厚度增加过多，对潜像承载元件的充电就容易劣化。因此，厚度需要在大于等于0.01μm到小于等于1000μm的范围内，优选为大于等于3μm到小于等于25μm的范围。最外层的体积电阻系数优选为大于等于10³Ωcm而小于等于10¹⁴Ωcm。

通过上述方法可以获得根据本示例性实施方案的包括在基体上的最外层的充电元件。

通过使用例如刮涂、棒涂、喷涂、浸涂、球涂(beadcoating)、气刀刮涂或幕涂方法，在轴30外周表面上依次形成弹性层31以及最外层32，从而获得本示例性实施方案所述的充电元件121。

(充电设备)

现在对根据本示例性实施方案的充电设备进行描述。图3示出了根据本示例性实施方案的充电设备的透视略图。本示例性实施方案的充电设备中的充电元件使用了本示例性实施方案所述的充电元件。

如图3所示，例如，本示例性实施方案的充电设备12包括充电元件121和清洁元件122，它们被布置为互相压紧至一定程度。充电元件121的轴30和清洁元件122的轴122A的末端在其轴线方向被导电轴承123支持，使得每个元件都可旋转。供电电源124与导电轴承123的一端连接。本示例性实施方案所述的充电设备不限于上述配置，例如，并非必需包括清洁元件122。

清洁元件122为用于清洁充电元件121表面的元件，其为(例如)辊形。清洁元件122包括(例如)，轴122A和在轴122A外周表面上形成的弹性层122B。

轴122A为棒状导电元件，由金属制成，如由铁(例如，高速切削钢)、铜、黄铜、不锈钢、铝或镍制成。轴122A可以是外周表面具有镀层的元件(如树脂或陶瓷元件)或分散有导电剂的元件(如树脂或陶瓷元件)。轴122A也可以为中空件(管状件)或非中空件。

优选地，弹性层122B为具有三维结构的多孔泡沫体，其中和其上具有泡和不平整的部分(下文中称为“小室”)并具有弹性。弹性层122B含有发泡树脂材料，如聚氨酯、聚乙烯、聚酰胺、聚烯烃、三聚氰胺树脂或聚丙烯，或是发泡橡胶材料如丙烯腈-丁二烯共聚橡胶(NBR)、乙烯丙烯二烯共聚橡胶(EPDM)、天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚硅酮橡胶或丁腈橡胶。

在上述发泡树脂或橡胶材料中，聚氨酯本身具有高的抗撕裂强度和拉伸强度，特别适合用于通过充电元件121和由该充电元件121驱动的清洁元件122之间的摩擦，从而有效清除杂质(例如调色剂和外部添加物)，抑制由清洁元件122摩擦充电元件121而在充电元件121上产生的划痕，以及抑制长期使用产生的撕裂和破坏。

对聚氨酯不做特别的限定，它的例子为由多元醇(如聚酯多醇、聚醚聚酯和羟基丙烯酸)和异氰酸酯(如2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯)的反应产物。聚氨酯可以是在它们之间通过使用链增长剂(如1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷)获得的反应产物。聚氨酯通常通过发泡剂(水或偶氮化合物如偶氮甲酰胺或偶氮二异丁腈)形成泡沫状。

弹性层122B所含的长度为25mm的小室数量优选为大于等于20/25mm而小于等于80/25mm，更优选为大于等于30/25mm而小于等于80/25mm，特别优选为大于等于30/25mm而小于等于50/25mm。

弹性层122B的硬度优选为大于等于100N而小于等于500N，更优选为大于等于100N而小于等于400N，特别优选大于等于150N而小于等于400N。

导电轴承123为以一体方式可旋转支持充电元件121和清洁元件122的部件，同时，维持各元件的轴之间的距离。只要导电轴承123是由一种导电性材料制成的，它可由任意材料制成并具有任意形状。例如，使用典型的导电轴承或导电滑动轴承。

供电电源124为向导电轴承123施加电压的设备，并且充电元件121和清洁元件122通过导电轴承123以相同极性被充电。通常使用高压供电电源作为供电电源124。

在本示例性实施方案的充电设备12中，从供电电源124向导电轴承123施加电压，从而对充电元件121和清洁元件122以相同极性进行充电。这能够抑制图像载体表面上存在的杂质(如调色剂和外部添加剂)在清洁元件122和充电元件121的表面上积累，所述杂质被转移到图像载体并被图像载体的清洁设备收集。因此，杂质在充电元件121和清洁元件122上的积累被抑制，从而在长时间内保持充电性能。

(成像装置和处理盒)

根据本示例性实施方案的成像装置，包括图像载体，为图像载体充电的充电装置，在充电图像载体表面形成潜像的潜像形成装置，通过使用调色剂使图像载体表面上的潜像显影形成调色剂图像的显影装置，以及将图像载体表面的调色剂图像转印到记录媒体的转印装置。上述本示例性实施方案的充电设备用作充电装置(充电单元)。

根据本示例性实施方案的处理盒(例如)，可拆卸地安装在具有上述配置的成像装置上，其中包括图像载体和对该图像载体充电的充电装置。上述本示例性实施方案的充电设备用作该充电装置。根据本示例性实施方案的处理盒可任选地包括选自由下列装置组成的组中的至少一种：通过使用调色剂使图像载体表面上的潜像显影形成调色剂图像的显影装置，以及将图像载体表面的调色剂图像转印到记录媒体的转印装置，以及转印后去除图像载体表面残留的调色剂的清洁装置。

以下，将参考附图对根据本示例性实施方案的成像装置和处理盒进行说明。图4示出了本示例性实施方案的成像装置。图5示出了本示例性实施方案的处理盒。

如图4所示，本示例性实施方案的成像装置101包括，图像载体10、为图像载体10充电的充电设备12、通过使经充电设备12充电的图像载体10曝光形成潜像的曝光设备14、使用调色剂将通过曝光设备14形成的潜像显影形成调色剂图像的显影设备16、将显影设备16形成的调色剂图像转印到记录媒体P的转印设备18、以及转印后将图像载体10表面的残余调色剂移除的清洁设备20。充电设备12、曝光设备14、显影设备16、转印设备18以及清洁设备20布置在图像载体10周围。成像装置101还包括使通过转印设备18转印到记录媒体P上的调色剂图像定影的定影设备22。

在本示例性实施方案的成像装置101中，将上述本示例性实施方案的充电设备用作充电设备12，其包括充电元件121、清洁元件122、导电轴承123和供电电源124，所述清洁元件122设置为与充电元件121相接触，所述导电轴承123在轴向上支承充电元件121和清洁元件122的两端，从而使每个元件都是可旋转地设置的，所述供电电源124连接到轴承123的一端。

除了充电设备12(充电元件121)，将通常的电子照相成像装置的部件也用于本示例性实施方案中的成像装置101。以下将对每个部件的例子进行详细描述。

对图像载体10不做特别的限定，可使用普通的感光体。具有所谓功能分离结构的有机感光体也是适用的，所述有机感光体中的电荷产生层和电荷传输层彼此分离。其最外层被具有电荷传输能力和交联结构的保护层覆盖的图像载体也适合用作图像载体10。具有保护层的感光体也是适用的，所述保护层中含有硅氧烷基树脂、酚醛基树脂、三聚氰胺基树脂、三聚氰二胺基树脂或丙烯酸(酯)类树脂作为交联组分。

例如，将激光光学系统或LED阵列用作曝光设备14。

显影设备16为(例如)这样的显影设备：其通过使表面具有显影层的显影载体与图像载体10接触或靠近，使得调色剂附着于图像载体表面的潜像上从而形成调色剂图像。常见的使用双组分显影剂的显影系统适合用作显影设备16的显影系统。使用双组分显影剂的显影系统的例子包括串连系统和磁刷系统。

使用电晕管等的非接触型转印系统和接触型转印系统可以用作转印设备18，在所述接触型转印系统中，导电转印辊与图像载体10接触，记录媒体P位于它们二者之间，调色剂图像被转印到记录媒体P上。

清洁设备20为通过使清洁用刮板与图像载体10的表面接触从而除去附着在该表面的调色剂、纸屑、灰尘等的设备。除了清洁用刮板，清洁刷、清洁辊等也可用作清洁设备20。

使用加热辊的热定影设备适合用作定影设备22。热定影设备包括，位于圆筒芯杆内的加热灯；包括位于加热灯外周表面的、被称为防粘层的定影辊，该防粘层含有耐热树脂涂层或耐热橡胶涂层；以及以一定接触压力与定影辊接触的压力辊或压力带，该压力辊或压力带包括位于圆筒芯杆外周表面或带状基体表面的耐热弹性层。未定影的调色剂图像的定影过程如下所述。例如，将其上已经转印有未定影调色剂图像的记录媒体P插入定影辊与压力辊或压力带之间，未定影的调色剂图像通过调色剂所含的树脂粘结剂、添加剂等等的热熔融而得到定影。

本示例性实施方案的成像装置101不限于上述的配置，并且可以为(例如)使用中间转印体的中间转印型成像装置，或所谓串联成像装置，其中用于形成不同颜色的调色剂图像的图像形成单元平行排列。

如图5所示，本示例性实施方案的处理盒为具有下述结构的处理盒102：如图4所示的成像装置中的图像载体10、为图像载体10充电的充电设备12、使用调色剂将通过曝光设备14形成的潜像显影形成调色剂图像的显影设备16、以及转印后将图像载体10表面上的残留调色剂去除的清洁设备20，一体化地装配在外壳24中，该外壳具有用于曝光的开口24A、用于去除曝光的开口24B以及安装用导轨24C。处理盒102可拆卸地安装在如图4所示成像装置101上。

实施例

以下，将基于实施例对本发明进行更具体的描述，但本发明内容不仅限于此。请注意，除非特别注明，“份”意为“质量份”。

<感光体1的制备>

首先，制备圆柱状铝基体，外径为φ84mm并经过截角处理(horningtreatment)。接着，将100质量份锆化合物(产品名称：OrgaticsZC540，购自MatsumotoSeiyakuKK)、10质量份的硅烷化合物(产品名称：A1100，购自NipponUnicar有限公司)、400质量份的异丙醇以及200质量份的丁醇混合在一起，获得用于形成底涂层的涂敷用溶液。采用浸涂法将涂敷用溶液涂敷于铝基体上，150℃加热10分钟使之干燥，从而形成厚度为0.1μm的底涂层。

其次，采用油漆搅拌器使含有1质量份羟基镓酞菁、1质量份的聚乙烯醇缩丁醛(S-LECBM-S，购自Sekisui化学有限公司)和100质量份的醋酸正丁酯的混合物与玻璃珠一起分散1小时，从而得到用于形成电荷产生层的涂敷用溶液，其中，所述羟基镓酞菁在使用CuKα特性X射线进行X射线衍射谱测量时，在7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°以及28.3°的布拉格角(2θ±0.2°)处具有强衍射峰。采用浸涂法将该涂敷用溶液涂敷于底涂层上，100℃加热10分钟使之干燥，从而形成厚度为0.15μm的电荷产生层。

然后，将2质量份下式(V-3)表示的电荷传输材料、3质量份具有下式(V-4)所示的结构单元的高分子合物(粘均分子量：50,000)以及20质量份的氯苯混合从而得到用于形成电荷传输层的涂敷用溶液。

采用浸涂法将形成电荷传输层的涂敷用溶液涂敷于电荷产生层上，110℃加热40分钟使之干燥，从而形成厚度为20μm的电荷传输层。该感光体包括在经过截短处理的铝基体上形成的底涂层、电荷产生层以及电荷传输层，将之命名为感光体1。

<感光体2的制备>

准备7质量份的可溶酚醛树酯(PL-2211，购自GunEi化工有限公司)以及0.03质量份的甲苯基聚硅氧烷。将它们溶于15质量份的异丙醇和5质量份的丁酮从而获得用于形成保护层的涂敷用溶液。采用浸涂法将涂敷用溶液涂敷于感光体1上，130℃干燥40分钟使之干燥，以形成厚度为3μm的保护层。将所获得的感光体命名为“感光体2”。

<清洁元件的制备>

将购自INOAC公司的聚氨酯EP70切成20mm×20mm×250mm的尺寸从而获得充电元件所用的清洁垫a。进一步地，将具有外周直径φ5mm和长度230mm的SUS303制成的芯体插入清洁垫a中。该芯和含有聚氨酯泡沫的清洁垫a通过热熔粘合剂彼此熔接在一起。将清洁垫a距离芯体两端5mm位置的部分切除以获得弹性辊材。打磨该弹性辊材以获得用于充电元件的、具有外周直径φ9mm的清洁辊a。

除了使用购自INOAC公司的聚氨酯RSC代替上述聚氨酯泡沫塑料之外，通过与上述相同的方式获得用于充电元件的清洁辊b。

[充电元件的制备]

<充电辊的制备>

-导电弹性层的形成-

使用开放辊捏制如表1所述的材料混合物(其成分如表2所示)，利用在所捏制材料与由SUS303制成、具有8mm直径的导电支持部件表面之间存在的粘合剂层，用压模机将所捏制材料压合在所述导电支持部件表面上，生成15mm直径的辊。打磨所述辊以获得包括导电弹性层的、直径14mm的充电辊A。请注意，下文中添加量的单位为“质量份”。

<最外层的形成>

[组分(A)]

聚合物1

聚合物2

聚合物3

聚合物4

[组分(B)]

有机氢聚硅氧烷1

[组分(B)]

有机氢聚硅氧烷2

[组分(C)]

填料1：AEROSILR972(购自NipponAerosil有限公司.)

[组分(C)]

填料2：AEROSILR974(购自NipponAerosil有限公司.)

-最外层的形成-

将其组成如表3和4所示的每个混合物在三氟甲苯中稀释至固体含量为20％。通过使用球磨机将混合物分散以获得分散液，采用浸涂法将分散液涂敷于充电辊A表面，并在180℃干燥30分钟从而获得10μm厚度的最外层。进而得到如表3和4所示的实施例、比较例和参考例中的充电元件(充电辊)。将每个充电元件安装在包括感光体1或感光体2的成像装置中，以获得成像装置。

<充电元件的评估>

对实施例和比较例中获得的充电辊的耐劣化性、存储后图像质量、耐泄漏性、耐用性以及图像质量进行评估。

-耐劣化性的评估-

如图4所示，将上述实施例和比较例中按照上述方法制备的各充电辊安装在DocuCentreColor400CP(富士施乐株式会社)的显影鼓核中。使用DocuCentreColor400CP的品红色调色剂进行50,000页A4纸的印刷测试(在10℃和15％RH环境下印刷25,000页以后，在28℃和85％RH环境下印刷25,000页)。如果在印刷测试过程中发生严重问题，立即停止印刷。

观察印刷测试前和印刷50,000页后的图像，采用以下原则，基于半色调图像中是否存在密度不均匀现象，对图像质量进行视觉评估。

A：没有密度不均匀的缺陷。

B：观察到很轻微的密度不均匀。

C：观察到轻微的密度不均匀。

D：观察到不允许实际使用的密度不均匀。

-存储的评估-

将表3和4所示的实施例、比较例和参考例中的各个充电辊安装在DocuCentreColor400CP(富士施乐株式会社)的显影鼓盒中。在45℃和95％RH环境中将DocuCentreColor400CP放置一个月，在正常环境中使用该机器印刷半色调图像。采用以下原则对半色调图像中是否存在充电辊间距造成的条纹缺陷进行视觉检测。

A：没有条纹缺陷。

B：观察到很轻微的条纹缺陷。

C：观察到轻微的条纹缺陷。

D：观察到不允许实际使用的条纹缺陷。

-充电均一性(耐泄漏性)-

将每个充电辊安装在DocuCentreColor400CP(富士施乐株式会社)的显影鼓盒中。在28℃和85％RH环境中放置DocuCentreColor400CP三天，使用该机器进行印刷10张A4纸的印刷测试，然后印刷50％半色调图像。在所得图像中，通过视觉检测感光体和充电元件之间互相接触部分的图像。采用以下原则评估是否存在由于充电元件的弹性层造成的渗漏而导致的图像缺陷。

A：没有图像不规则(imageirregularities)。

B：观察到很轻微的图像不规则，但根本不会引起问题。

C：观察到轻微的图像不规则，但不会引起问题。

D：观察到一定程度的图像不规则。

-耐用性和图像质量的评估-

将每个充电辊安装在DocuCentreColor400CP(F富士施乐株式会社)的显影鼓盒中。使用DocuCentreColor400CP进行50,000页A4纸的印刷测试(在10℃和15％RH环境下印刷50,000页A4纸)后，再印刷50％半色调图像。采用以下原则对所获得的图像进行视觉检测并评估。

A：根本没有图像不规则。

B：观察到很轻微的图像不规则，但根本不会引起问题。

C：观察到轻微的图像不规则，但不会引起问题。

D：观察到一定程度的图像不规则。

成像装置如电子照相复印机和打印机为本发明的示例性实施方案的应用例。

上述关于本发明的示例性实施方案的描述用于解释或说明的目的。但这种示例性实施方案并不是穷举性的，或将本发明限制为所公开的确切形式。很显然，对于本领域技术人员而言，许多改进和变形是显而易见的。实施例的选择和描述是为了更好地解释本发明的主旨以及实际应用，因此，本领域技术人员能够理解本发明的各种实施方案和适用于特殊用途的各种修改。本发明的范围如下述权利要求和其等同物所限定。

Claims

1.一种充电元件，包括：

基体；以及

位于基体上的最外层，其与待充电元件相接触，并且含有交联氟硅橡胶组合物，

其中，当施加电压时，所述充电元件通过与待充电元件接触，从而对待充电元件进行充电，并且

其中，所述最外层是通过氟硅橡胶组合物固化形成的，所述氟硅橡胶组合物含有(A)具有脂族不饱和基团的碳氟聚合物；和(B)每分子具有2个或更多个甲硅烷基的有机聚硅氧烷和/或氟碳硅氧烷。

2.根据权利要求1所述的充电元件，其中，所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

3.根据权利要求1或2所述的充电元件，其中，含有合成橡胶的弹性层位于所述基体和最外层之间。

4.根据权利要求3所述的充电元件，其中，所述弹性层含有导电颗粒。

5.根据权利要求3所述的充电元件，其中所述合成橡胶选自聚氨酯、聚硅酮橡胶、三元乙丙橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚橡胶、丁腈共聚橡胶、以及上述橡胶的掺混物。

6.一种处理盒，其包括选自由下列装置组成的组中的至少一种：

图像载体；

为图像载体充电的充电装置；

通过对图像载体的曝光在充电的图像载体上形成静电潜像的曝光装置；

通过显影剂将静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置，所述显影剂用于对静电电荷图像显影；

将调色剂图像从图像载体转印到转印接收体的转印装置；以及

用于移除图像载体表面残留的调色剂的清洁装置，

其中在所述充电装置中使用的一种充电元件为根据权利要求1所述的充电元件。

7.根据权利要求6所述的处理盒，其中，所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

8.根据权利要求6或7所述的处理盒，其中，含有合成橡胶的弹性层位于所述基体和最外层之间。

9.一种成像装置，包括：

在潜像载体上形成潜像的潜像形成装置；

通过显影剂将潜像显影的显影装置，所述显影剂用于对静电电荷图像显影；

在有或没有中间转印体的情况下，将显影的调色剂图像转印到转印接收体的转印装置；以及

将转印接收体上形成的调色剂图像定影的定影装置，

其中，在所述潜像形成装置中使用的一种充电元件为根据权利要求1所述的充电元件。

10.根据权利要求9所述的成像装置，其中所述最外层的凝胶含量占约50％或更多。

11.根据权利要求9或10所述的成像装置，其中含有合成橡胶的弹性层位于所述基体和最外层之间。