CN113195909A - 充电辊和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

充电辊设置有：轴构件；位于所述轴构件的径向外侧的基层；和在该基层的径向外侧设置且形成表面的表面层，其中所述表面层包含颗粒，并且在从所述充电辊的径向观察的平面图中，从所述表面层的所述表面露出的所述颗粒的总面积相对于所述表面层的表面的面积的比例超过60％。

Description

充电辊和图像形成装置

技术领域

本发明涉及充电辊和图像形成装置。

本申请要求2018年12月17日在日本提交的专利申请No.2018-235784的优先权，其内容以其整体引入本文中。

背景技术

以往，在使用如复印机、打印机和传真机等电子照相***的图像形成装置中，采用如下的印刷方法，其中，首先，将感光体的表面均匀地带电，将图像从光学***投影到该感光体上，静电潜像通过从暴露于光的部分消除电荷而形成潜像的静电潜像处理来提供，随后，调色剂图像通过调色剂的吸附形成，并且将调色剂图像转印到如纸等记录介质上。

此处，充电辊通常用于将感光体(即，感光鼓)的表面充电。具体地，在使充电辊抵接在感光体上时形成的微小间隙(minute gap)中，发生从施加了电压的充电辊向感光体放电，并且由此将感光体的表面均匀地带电。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请特开No.2013-120356

发明内容

发明要解决的问题

然而，在常规的充电辊中，在感光体的表面上会发生不均匀带电，从而在如纸等记录介质上印刷期间引起微抖动，即横条纹。这种微抖动通常已经通过控制充电辊的表面层中包含的颗粒的粒径、形状、和要共混的量等来解决，例如在PTL 1中。然而，即使这种充电辊也不能说足以消除微抖动，并且已经要求进一步的改善。

因此，本发明的目的为提供能够充分地减少微抖动的充电辊和能够充分地减少微抖动的图像形成装置。

用于解决问题的方案

本发明的充电辊为一种充电辊，其包括轴构件、位于所述轴构件的径向外侧的基层、和位于所述基层的径向外侧且形成表面的表面层，其中

所述表面层包含颗粒，并且在从所述充电辊的径向观察的平面图中的从所述表面层的所述表面露出的所述颗粒的总面积相对于所述表面层的表面的面积的比例大于60％。

本发明的图像形成装置包括上述充电辊。

发明的效果

根据本发明，可以提供能够充分地减少微抖动的充电辊和能够充分地减少微抖动的图像形成装置。

附图说明

在附图中：

图1为示出根据本发明的一个实施方案的图像形成装置的示意图；

图2为示出根据本发明的一个实施方案的充电辊经由沿着轴向的截面的截面图。

具体实施方式

以下，将参考附图说明和描述本发明的一个实施方案。

本实施方案的充电辊可以用于如图1所示的图像形成装置，例如激光打印机。如图2的轴向截面图所示，充电辊1包括轴构件2、位于轴构件2的径向外侧的基层3、和位于基层3的径向外侧且形成充电辊1的表面的表面层4。

在本实施方案的充电辊1中，要形成在轴构件2上的层不限于基层3和表面层4。单层或多层的其它层可以任选地在基层3和表面层4之间以及在轴构件2和基层3之间形成。

本实施方案的充电辊1的表面层4包含颗粒，并且在从充电辊1的径向观察的平面图中的从表面层4的表面露出的颗粒的总面积相对于表面层4的面积的比例大于60％，该比例在下文中也称为“颗粒露出面积比率”。

以此方式，当使充电辊1与感光体接触以使感光体充电时，在表面层4的表面上的大量颗粒抵接在感光体的表面上，从而使得由大量颗粒支承形成的微小间隙(minute gap)(即，间隙(clearance))容易均匀地且整体地存在于充电辊1和感光体之间。然后，在均匀地存在的微小间隙(即，间隙)中，发生从施加了电压的充电辊1向感光体均匀地放电。因此，感光体的表面均匀地带电，并且可以充分地减少微抖动。

当颗粒露出面积比率为60％以下时，上述微小间隙难以充分地均匀，因此，不能充分地减少微抖动。

在本实施方案中，从如上所述类似的观点，颗粒露出面积比率优选为70％以上。虽然更大的比例为更优选的，但从调色剂污染的观点，上限值优选为85％以下。

在本发明中，从表面层4的表面露出的颗粒的总面积使用由激光显微镜从充电辊1的径向拍摄的放大倍率为1000倍的三个点的照片来获得，所述三个点为：表面层4的轴向上的中央和两端，其为从表面层4的各端向内30mm的位置。具体地，使用图像处理软件将由激光显微镜拍摄的放大倍率为1000倍的照片二值化，使得被确认为颗粒的部分显示为黑色。计算显示为黑色的部分的总面积，并且将由三个点的照片获得的总面积进行算术平均，从而获得从表面层4的表面露出的颗粒的总面积。

在从充电辊1的径向观察的平面图中的从表面层4的表面露出的颗粒的总面积相对于表面层4的面积的比例通过将由上述方法获得的总面积除以放大倍率为1000倍的照片的拍摄面积来获得。

在由激光显微镜拍摄的放大倍率为1000倍的照片中被确认为颗粒的部分为被确认为在照片中比表面层4的表面平坦的部分更突出的部分。当将颗粒的表面涂覆时，本发明中的颗粒还包括涂覆部分，并且计算包括涂覆部分在内的颗粒露出面积比率。

在本实施方案中，表面层4中包括的颗粒没有特别限制，但优选由选自由丙烯酸系树脂、聚酰胺树脂、和三聚氰胺树脂组成的组中的至少一种树脂形成。由此，可以充分地减少微抖动。

另外，从微抖动的观点，颗粒更优选由丙烯酸系树脂形成。

在本实施方案中，颗粒的平均粒径优选为3～20μm、更优选6～18μm、并且进一步优选10～18μm。当将颗粒的平均粒径设定为3μm以上时，在表面层4上容易充分均匀地形成微小间隙，同时充电辊1和感光体之间的微小间隙的距离是适当的。在其中颗粒的平均粒径过大的情况下，在具有大的粒径的颗粒中不会发生从充电辊向感光体的放电，并且会发生称为白色孔隙(white void)的现象。结果，图像分辨率会降低。然而，当将颗粒的平均粒径设定为20μm以下时，可以适当地引起从充电辊1向感光体放电，并且因此，可以有效地确保图像分辨率。

在其中表面层4中包括的颗粒由多种颗粒的混合物组成的情况下，颗粒的平均粒径为在其中多种颗粒混合的状态下测量的平均粒径。颗粒的平均粒径意指通过激光衍射-散射方法确定的体积平均粒径(Mv)。在其中表面层4中包括的颗粒由多种颗粒的混合物组成的情况下，即，在其中表面层中包括的颗粒的粒径分布曲线的形状为多峰性的情况下，颗粒的平均粒径为在其中多种颗粒混合的状态下测量的平均粒径。

在本实施方案中，表面层4中包括的颗粒可以为一种颗粒但是也可以为多种颗粒的混合物。在本实施方案中，颗粒优选由多种颗粒的混合物组成，每种颗粒的平均粒径与其它种类的颗粒不同。换言之，优选使表面层4中包括的颗粒的粒径分布曲线的形状为多峰性。以此方式，例如，具有更小粒径的颗粒渗入具有更大粒径的颗粒之间。因此，颗粒更易于适当地设置在表面层4的表面上，并且使颗粒露出面积比率能够容易地落入预定范围内。

在表面层4中包括的颗粒中，在其中颗粒为多种各自具有不同于其它种类的平均粒径的颗粒的混合物的情况下，优选的是，在混合物中的多种颗粒当中，具有最小平均粒径的颗粒的平均粒径为3～6μm，并且具有最大粒径的颗粒的平均粒径为15～20μm。

在本实施方案中，在表面层4中包含的颗粒的含量相对于表面层4中包含的粘结剂树脂100质量份优选为80～160质量份、更优选100～160质量份、并且进一步优选100～140质量份。当将颗粒的含量设定为80质量份以上时，可以容易地使微小间隙均匀地存在于充电辊1的整个表面层4上。当将含量设定为160质量份以下时，容易确保用于形成充电辊1的层形成用原料的储存稳定性。

此处，在本实施方案的充电辊1中，作为构成表面层4中的除了上述颗粒以外的部分的层形成用原料，可以使用包括作为粘结剂树脂的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、光聚合引发剂、和导电剂的紫外线固化型树脂组合物。各种添加剂可以共混至该层形成用原料中，只要不损害本发明的目的即可。

作为用于层形成用原料的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物，可以使用作为使用满足以下式(I)的高纯度多元醇作为多元醇而合成的化合物，

y≤0.6/x+0.01(I)

其中，x为多元醇的羟值(mgKOH/g)，并且y为多元醇的总不饱和度(meq/g)，

单独或与另一种多元醇组合，具有一个以上的丙烯酰氧基(CH₂＝CHCOO-)并且具有多个氨基甲酸酯键(-NHCOO-)的化合物。

这种氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物可以通过例如(i)将具有羟基的丙烯酸酯添加至由单独的高纯度多元醇或高纯度多元醇和另一种多元醇的混合物与多异氰酸酯合成的氨基甲酸酯预聚物中来合成，或者(ii)将具有羟基的丙烯酸酯添加至由单独的高纯度多元醇或高纯度多元醇和另一种多元醇的混合物与多异氰酸酯合成的氨基甲酸酯预聚物和由另一种多元醇与多异氰酸酯合成的氨基甲酸酯预聚物的混合物中来合成。用于氨基甲酸酯预聚物的合成的高纯度多元醇可以通过例如在如二乙基锌、氯化铁、卟啉金属配合物、双金属氰化物配合物和铯化合物等催化剂的存在下，将如环氧丙烷和环氧乙烷等环氧烷添加至如乙二醇、丙二醇、甘油、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、和通过使它们与环氧烷反应而获得的化合物等来合成。合成的高纯度多元醇具有更少量的如不饱和端等单醇副产物，并且具有比常规多元醇更高的纯度。

使用利用满足上述式(I)的关系的高纯度多元醇合成的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物通过紫外线辐射而形成层可以减少在与充电辊1邻接的构件上的污染，同时减少压缩残余应变。从实现这种效果的观点，上述高纯度多元醇的总不饱和度优选为0.05meq/g以下、更优选0.025meq/g以下、并且进一步优选0.01meq/g以下。

用于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成的高纯度多元醇优选具有重均分子量(Mw)为1,000～16,000。当将高纯度多元醇的分子量设定为1,000以上时，层的硬度保持为低的，并且因此可以确保良好的图像品质。另一方面，当将分子量设定为16,000以下时，抑制了压缩残余应变的增加，并且因此，可以防止产生由于充电辊1的变形而导致的图像缺陷。

在上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成中，可以与上述高纯度多元醇一起使用的其它多元醇为具有多个羟基(即，OH基团)的化合物，并且具体实例包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯多元醇、环氧烷改性的聚丁二烯多元醇、和聚异戊二烯多元醇。上述聚醚多元醇可以通过例如将如环氧乙烷或环氧丙烷等环氧烷添加至如乙二醇、丙二醇或甘油等多元醇中来提供。上述聚酯多元醇可以由例如乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、丙二醇、三羟甲基乙烷或三羟甲基丙烷等多元醇，以及如己二酸、戊二酸、琥珀酸、癸二酸、庚二酸或辛二酸等多元羧酸来提供。这些多元醇可以单独使用或这些的两种以上可以共混使用。

在上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成中，当另一种多元醇(a2)与上述高纯度多元醇(a1)一起使用时，高纯度多元醇(a1)与另一种多元醇(a2)之间的质量比(a1/a2)优选在100/0～30/70的范围内。当将高纯度多元醇(a1)相对于高纯度多元醇(a1)和另一种多元醇(a2)的总量(a1+a2)的比例设定为30质量％以上时，即，当将另一种多元醇(a2)的比例设定为70质量％以下时，可以充分地减少在与感光体等邻接的构件上的污染，同时减少层的压缩残余应变。

可以用于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成的多异氰酸酯为具有多个异氰酸酯基(NCO基团)的化合物，并且其具体实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、粗制的二苯基甲烷二异氰酸酯(粗制的MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、及其异氰脲酸酯改性产物、碳化二亚胺改性产物、和二醇改性产物。这些多异氰酸酯可以单独使用或这些的两种以上可以共混使用。

在上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成中，优选使用氨基甲酸酯化反应用催化剂。这种氨基甲酸酯化反应用催化剂的实例包括有机锡化合物，如二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫代羧酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡、硫代羧酸二辛基锡、辛烯酸锡、和单丁基氧化锡；无机锡化合物，如氯化亚锡；有机铅化合物，如辛烯酸铅；单胺类，如三乙胺和二甲基环己胺；二胺类，如四甲基乙二胺、四甲基丙二胺和四甲基己二胺；三胺类，如五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺和四甲基胍；环状胺类，如三亚乙基二胺、二甲基哌嗪、甲基乙基哌嗪、甲基吗啉、二甲基氨基乙基吗啉、二甲基咪唑和吡啶；醇胺类，如二甲氨基乙醇、二甲氨基乙氧基乙醇、三甲基氨基乙基乙醇胺、甲基羟乙基哌嗪和羟乙基吗啉；醚胺类，如双(二甲基氨基乙基)醚和乙二醇双(二甲基)氨基丙基醚；有机磺酸，如对甲苯磺酸、甲烷磺酸和氟磺酸；无机酸，如硫酸、磷酸和高氯酸；碱类，如醇钠、氢氧化锂、醇铝和氢氧化钠；钛化合物，如钛酸四丁酯、钛酸四乙酯和钛酸四异丙酯；铋化合物；以及季铵盐。在这些催化剂当中，有机锡化合物为优选的。这些催化剂可以单独使用或这些中的两种以上可以组合使用。上述催化剂的使用量相对于100质量份的上述多元醇在0.001～2.0质量份的范围内。

可以用于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的合成的具有羟基的丙烯酸酯为具有一个或多个羟基和一个或多个丙烯酰氧基(CH₂＝CHCOO-)的化合物。这种具有羟基的丙烯酸酯可以添加至上述氨基甲酸酯预聚物的异氰酸酯基。具有羟基的丙烯酸酯的实例包括丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯。这些具有羟基的丙烯酸酯可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。

用于上述层形成用原料的光聚合引发剂当用紫外线射线照射时具有引发上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的聚合并且进一步引发后述丙烯酸酯单体的聚合的作用。这种光聚合引发剂的实例包括如4-二甲氨基苯甲酸、4-二甲氨基苯甲酸酯、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、苯乙酮二乙基缩酮、烷氧基苯乙酮、苄基二甲基缩酮、如3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、4,4-二甲氧基二苯甲酮和4,4-二氨基二苯甲酮等二苯甲酮衍生物、苯甲酰基苯甲酸烷基酯、双(4-二烷基氨基苯基)酮、苯偶酰和如苯偶酰甲基缩酮等苯偶酰衍生物、苯偶姻和如苯偶姻异丁基醚、苯偶姻异丙基醚等苯偶姻衍生物、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基酮、氧杂蒽酮、噻吨酮和噻吨酮衍生物、芴、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦和2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1,2-苄基-2-二甲基氨基-1-(吗啉代苯基)-丁酮-1。这些光聚合引发剂可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。

用作层形成用原料的导电剂具有赋予弹性层导电性的作用。作为这种导电剂，可以透射紫外线的那些为优选的。优选使用离子导电剂或透明电子导电剂，并且特别优选使用离子导电剂。离子导电剂溶解在上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物中并且具有透明性。因此，当离子导电剂用作导电剂时，即使将层形成用原料厚涂在轴构件上，紫外线也会到达涂膜的内部，从而使得层形成用原料能够充分地固化。此处，离子导电剂的实例包括铵盐如四乙铵、四丁铵、十二烷基三甲基铵、十六烷基三甲基铵、苄基三甲基铵、和改性脂肪酸二甲基乙基铵的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氟硼酸盐、硫酸盐、乙磺酸盐、羧酸盐、和磺酸盐等；以及如锂、钠、钾、钙、和镁等碱金属和碱土金属的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氟硼酸盐、三氟甲基硫酸盐、和磺酸盐。透明电子导电剂的实例包括如ITO、氧化锡、氧化钛、和氧化锌等金属氧化物的微粒(particulate)；如镍、铜、银、和锗等金属的微粒；以及如导电性氧化钛晶须和导电性钛酸钡晶须等导电性晶须。进一步，作为电子导电剂，可以使用如科琴黑和乙炔黑等导电性碳、如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT和MT等橡胶用炭黑、经过氧化处理等的着色用炭黑(carbon black for color)\热解炭黑、天然石墨、或人造石墨等。这些导电剂可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。

上述层形成用原料优选进一步包括丙烯酸酯单体。丙烯酸酯单体为具有一个或多个丙烯酰氧基(CH₂＝CHCOO-)的单体，起到反应性稀释剂的作用，换言之，通过紫外线来固化，并且另外可以降低层形成用原料的粘度。丙烯酸酯单体的官能团数目为1.0～10、更优选1.0～3.5。丙烯酸酯单体的分子量优选为100～2,000、更优选100～1,000。

上述丙烯酸酯单体的实例包括异肉豆蔻基丙烯酸酯、甲氧基三甘醇丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸丁氧基乙酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯。这些丙烯酸酯单体可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。

在上述层形成用原料中，氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物与丙烯酸酯单体之间的质量比，即，氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物/丙烯酸酯单体，优选在100/0～10/90的范围内。当将氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物相对于氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酸酯单体的总量的比例设定为10质量％以上时，即，将丙烯酸酯单体的比例设定为90质量％以下时，可以提供适用于充电辊1的具有低硬度和低压缩残余应变的基层3。

在上述层形成用原料中的光聚合引发剂的共混量相对于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和上述丙烯酸酯单体总计100质量份优选在0.2～5.0质量份的范围内。当将光聚合引发剂的共混量设定为0.2质量份以上时，可以确保提供引发层形成用原料的紫外线固化的效果。另一方面，当将该量设定为5.0质量份以下时，防止了如压缩残余应变等物性降低，并且因此，可以提高层形成用原料的成本效率。

进一步，在上述层形成用原料中的导电剂的共混量相对于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和上述丙烯酸酯单体总计100质量份优选在0.1～5.0质量份的范围内。当将导电剂的共混量设定为0.1质量份以上时，充分地确保了该层的导电性，并且可以赋予充电辊1期望的导电性。另一方面，当将该量设定为5.0质量份以下时，适当地抑制了层的导电性，防止了如压缩残余应变等物性降低，并且因此，可以确保良好的图像。

向上述层形成用原料中可以进一步添加相对于上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物和上述丙烯酸酯单体总计100质量份为0.001～0.2质量份的阻聚剂。阻聚剂的添加可以防止在紫外线照射之前热聚合。阻聚剂的实例包括氢醌、氢醌单甲基醚、对甲氧基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、丁基羟基苯甲醚、3-羟基苯硫酚、α-亚硝基-β-萘酚、对苯醌和2,5-二羟基对苯醌。

表面层4的厚度优选为5～10μm。当表面层4的厚度为5μm以上时，更容易地将颗粒充分地保留。另一方面，当厚度为10μm以下时，可以减少包含在内部而不从表面层4的表面露出的颗粒。

接下来，在图2中，轴构件2由金属轴2A和设置在其径向外侧的高刚性树脂基材2B组成。本实施方案的充电辊1的轴构件2没有特别限制，只要轴构件2具有良好的导电性即可。轴构件2可以仅由金属轴2A构成，可以仅由高刚性树脂基材2B构成，或者可以为内部中空的金属或高刚性树脂圆筒状体。

当高刚性树脂用于轴构件2时，优选的是，将导电剂添加并且分散在高刚性树脂中，从而充分地确保导电性。此处，作为分散在高刚性树脂中的导电剂，如炭黑粉末和石墨粉末、碳纤维、如铝、铜和镍等金属粉末、如氧化锡、氧化钛和氧化锌等金属氧化物粉末、和导电性玻璃粉末等粉末状导电剂为优选的。这些导电剂可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。导电剂的共混量没有特别限制，但相对于全部高刚性树脂，优选在5～40质量％的范围内，并且更优选在5～20质量％的范围内。

上述金属轴2A或金属圆筒状体的材料的实例包括铁、不锈钢和铝。上述高刚性树脂基材2B的材料的实例包括聚缩醛、聚酰胺6、聚酰胺6·6、聚酰胺12、聚酰胺4·6、聚酰胺6·10、聚酰胺6·12、聚酰胺11、聚酰胺MXD6、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚-酰亚胺、聚砜、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚丙烯、ABS树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、和有机硅树脂。其中，聚缩醛、聚酰胺6·6、聚酰胺MXD6、聚酰胺6·12、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、和聚碳酸酯为优选的。这些高刚性树脂可以单独使用或这些的两种以上可以组合使用。

当上述轴构件2为金属轴或包括设置在其外侧的高刚性树脂基材的轴构件时，金属轴的外径优选在4.0～8.0mm的范围内。选择性地，轴构件2为包括设置在金属轴外侧的高刚性树脂基材的轴构件，树脂基材的外径优选在10～25mm的范围内。即使扩大轴构件2的外径，在轴构件2中的高刚性树脂的使用也可以抑制轴构件2的质量的增加。

本实施方案的充电辊1包括位于轴构件2的径向外侧的基层3。作为构成基层3的层形成用原料，可以使用与构成上述表面层4的层形成用原料类似的层形成用原料，条件是表面层4中包含的颗粒不是必要成分。

由上述层形成用原料形成的基层3的Asker C硬度优选为30度～70度。此处，AskerC硬度为通过在高度为12.7mm和直径为29mm的圆柱状样品的平面部分(flat portion)测量而确定的值。当Asker C硬度为30度以上时，可以确保充电辊1的足够的硬度。另一方面，当Asker C硬度为70度以下时，与其他辊和刮板的追随性变得良好。

基层3的压缩残余应变，即，压缩永久变形，优选为3.0％以下。此处，压缩残余应变可以依照JIS K 6262(1997)来测量，并且具体地，可以通过在规定的热处理条件(即，在70℃下22小时)下，将高度为12.7mm且直径为29mm的圆柱状样品在高度方向上压缩25％来确定。当基层3的压缩残余应变为3.0％以下时，在充电辊1的表面上变得难以产生由于其它构件引起的压痕，并且因此，在所形成的图像中变得难以产生条纹状图像缺陷。

基层3的厚度优选为1～3,000μm。当基层3的厚度为1μm以上时，充电辊1将具有充分的弹性。另一方面，当厚度为3,000μm以下时，在紫外线照射中，紫外线充分深入地到达基层3。然后，可以确保对层形成用原料进行紫外线固化，并且因此，可以减少昂贵的紫外线固化树脂原料的使用量。

此外，基层3的比电阻优选但不限于10⁴～10⁸Ω。此处，电阻值可以由电流值来确定，该电流值通过将其中在轴构件2的外周面上仅形成基层3的辊的外周面按压在平板或圆筒状对电极上，并且在轴构件2和对电极之间施加300V的电压来获得。

当基层3由上述层形成用原料形成时，本实施方案的充电辊1可以容易地通过以下来制造：将上述层形成用原料涂布在轴构件2的外表面上，然后用紫外线照射所涂布的原料以形成基层3，进一步将包括上述多个颗粒的上述层形成用原料涂布在所形成的基层3的表面上，并且用紫外线照射所涂布的原料以形成表面层4。因此，本实施方案的充电辊1可以在不需要大量热能的情况下在短时间内制造。另外，由于制造不需要固化炉等，因此不需要大额的设备成本。将层形成用原料涂布在轴构件2的外周面或基层3的表面上的方法的实例包括喷涂法、辊涂法、浸渍法、模涂法。用于紫外线照射的光源的实例包括汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯和氙灯。紫外线照射条件根据层形成用原料中包括的组分、原料的组成、和原料的涂布量等来适当地选择，并且照射强度和积分光强度等只需适当地调节即可。

在本实施方案的充电辊1中，基层3也可以由聚氨酯泡沫形成。在该情况下，例如，由聚氨酯泡沫制成的基层3可以在金属轴2A的径向外侧直接支承。

作为用于构成基层3的聚氨酯泡沫的聚氨酯树脂，其没有特别限制，可以适当地选择使用常规已知的材料。聚氨酯泡沫的发泡倍率不特别限于1.2～50倍，特别优选为1.5～10倍左右，并且泡沫密度优选为0.1～0.7g/cm³左右。

导电剂可以添加至构成基层3的聚氨酯泡沫中。由此，赋予或调节导电性以实现预定的电阻值。这种导电剂没有特别限制。可以适当地单独使用与可以共混至上述紫外线型固化树脂的导电剂类似的导电剂，或者可以适当地组合使用两种以上的这样的导电剂。这些导电剂的共混量根据组合物的种类来适当地选择，并且通常调整为使得基层3的比电阻落入上述范围内。

除了上述导电剂以外，还可以根据需要以适当的量向该基层3中添加如耐水剂、湿润剂、发泡剂、稳泡剂、固化剂、增粘剂、消泡剂、流平剂、分散剂、触变性赋予剂、防粘连剂、交联剂、成膜助剂等已知的添加剂。

该情况下的基层3的厚度优选为1.0～5.0mm、更优选1.0～3.0mm。基层3的厚度设定为上述范围可以防止火花放电。

当基层3由聚氨酯泡沫形成时，本实施方案的充电辊1可以通过以下来制造：通过使用圆筒状模具的模具成形等使聚氨酯泡沫支承在轴构件2的外周上，然后将包括上述颗粒的上述层形成用原料涂布在由该聚氨酯泡沫形成的基层3的表面上，并且对所涂布的原料进行紫外线照射以形成表面层4。该情况下的上述层形成用原料的涂布方法、紫外线照射用光源、和照射条件可以与上述的那些相同并且没有特别限制。

在本实施方案的充电辊1中，当中间层设置在基层33和表面层4之间时，中间层的材料没有特别限制。可以使用湿气固化型树脂，并且可以使用其中将如丙烯酰吗啉单体等包含酰胺的单体共混至包含丙烯酸酯的低聚物中的紫外线固化型树脂。

本实施方案的充电辊1的比电阻优选为10⁴～10⁸Ω。此处，比电阻可以由电流值来确定，该电流值通过将辊的外周面按压在平板或圆筒状对电极上，并且在轴构件2和对电极之间施加300V的电压来获得。

根据本发明的一个实施方案的包括上述实施方案的充电辊1的图像形成装置的部分截面图示于图1。图示的图像形成装置包括支承静电潜像的感光体10、位于感光体10附近(即，图中的上方)以使感光体10充电的充电辊1、用于供给调色剂11的调色剂供给辊12、设置在调色剂供给辊12和感光体10之间的显影辊13、设置在显影辊13附近(即，图中的上方)的层形成用刮板14、位于感光体10附近(即，图中的下方)的转印辊15、以及与感光体10邻接设置的清洁辊16。图示的图像形成装置可以进一步包括在图像形成装置中通常使用的公知部件(未示出)。

在图示的图像形成装置中，首先，使充电辊1抵接在感光体10上，在感光体10和充电辊1之间施加电压，并且将感光体10充电至恒定电位。然后，静电潜像通过曝光装置(未示出)形成在感光体10上。接下来，感光体10、调色剂供给辊12和显影辊13沿图中的箭头方向旋转，从而经由显影辊13将调色剂供给辊12上的调色剂11供给至感光体10。在显影辊13上的调色剂11通过层形成用刮板14调整为均匀的薄层。显影辊13在与感光体10接触的同时旋转，并且因此调色剂从显影辊13附着至感光体10上的静电潜像，从而使潜像可视化(visualize)。附着至潜像的调色剂通过转印辊15转印至如纸等记录介质上。转印后残留在感光体10上的调色剂通过清洁辊16来除去。

然后，本实施方案的图像形成装置由于包括本实施方案的上述充电辊1，因此可以充分地减少微抖动。

以上已经参照附图描述了本发明的实施方案，但本发明的充电辊和图像形成装置不限于上述实例。本实施方案的充电辊和图像形成装置可以适当地改变。

实施例

以下，将通过实施例进一步具体地描述本发明，但本发明并不以任何方式限于以下实施例。

首先，将描述用于制造实施例和比较例的充电辊的材料。

(氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物)

允许100质量份的分子量为4,000的双官能高纯度多元醇(PREMINOL S-X4004，由Asahi Glass Co.,Ltd.制造，由PO链构成的多元醇，羟值＝27.9mgKOH/g，总不饱和度＝0.007meq/g，式(I)的右侧(0.6/x+0.01)＝0.03)、8.29质量份的异佛尔酮二异氰酸酯(异氰酸酯基/多元醇的羟基＝3/2＝1.50(摩尔比))、和0.01质量份的二月桂酸二丁基锡在70℃下反应2小时，同时在加温下搅拌并且混合，从而合成在分子链的各末端具有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物。进一步，将2.88质量份的丙烯酸2-羟基乙酯(HEA)搅拌并且混合至100质量份的该氨基甲酸酯预聚物中，并且允许混合物在70℃下反应2小时，从而合成分子量为9,000的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物。所获得的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物用B型粘度计测量的在25℃下的粘度为80,000mPas/秒。

(光聚合引发剂)

IRGACURE 819(由BASF Japan Ltd.制造)

(导电剂)

导电剂(i)：钾金属离子

导电剂(ii)：乙炔黑，由Mitsubishi Chemical Corporation制造

(颗粒)

颗粒(i)：丙烯酸系颗粒，由Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制造，KMR-3TA，平均粒径：3μm

颗粒(ii)：丙烯酸系颗粒，由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.制造，SE-006T，平均粒径：6μm

颗粒(iii)：丙烯酸系颗粒，由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.制造，SE-010T，平均粒径：10μm

颗粒(iv)：丙烯酸系颗粒，由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.制造，GR-400，平均粒径：15μm

颗粒(v)：丙烯酸系颗粒，由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.制造，SE-020T，平均粒径：20μm

颗粒(vi)：丙烯酸系颗粒，由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.制造，SE-030T，平均粒径：30μm

颗粒(vii)：由Toray Industries,Inc.制造的尼龙颗粒，TR-2，平均粒径：15μm

颗粒(viii)：由NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造的三聚氰胺颗粒，EPOSTAR M30，平均粒径：3μm

(实施例和比较例)

将通过相对于100质量份的上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物共混3质量份的光聚合引发剂和3质量份的导电剂(i)而获得的层形成用原料用模涂机以1,500μm的厚度涂布在外径为6.0mm的金属轴上的外表面上，并且在涂布期间通过点UV照射(spot UVirradiation)来固化，从而形成基层。在氮气气氛下旋转的同时，以700mW/cm²的UV照射强度对由此获得的包括所形成的基层的辊进一步进行UV照射5秒。

随后，将通过相对于100质量份的上述氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物共混3质量份的光聚合引发剂、3质量份的导电剂(ii)、和表1中给出的种类和含量的颗粒而获得的层形成用原料用辊涂机涂布在所获得的包括所形成的基层的辊的表面上，并且用UV照射，以形成6μm的厚度的表面层。由此，各自提供实施例和比较例的样品辊。根据以下对各样品辊进行评价的结果在下面的表1中给出。

(微抖动)

将作为充电辊的各样品辊安装到盒上，并且在温度为30℃和湿度为80％以及温度为10℃和湿度的气氛下放置24小时。其后，将该盒安装在实际的机器中，并且印刷5000张。在40％半色调图像(屏栅线(screen line)：150～200)条件下对四张进行印刷：第1张、第2张、第499张和第5000张。然后，根据以下标准来评价微抖动(横条纹)。结果在表1中给出。

○：未出现微抖动，或者微抖动太微弱而无法看到。

△：半色调图像的一部分中出现轻微的微抖动。

×：半色调图像的部分或全部表面中出现密集的微抖动(dense microjitter)。

(图像分辨率)

与上述微抖动评价类似，将作为充电辊的各样品辊安装到盒上，并且在温度为23℃和湿度为50％的气氛下放置24小时。其后，将该盒安装在实际的机器中，印刷半色调图像(屏栅线：150～200)，并且根据以下标准来评价图像分辨率。结果在表1中给出。

○：图像良好，无微小的点缺失(minute dot missing)。

×：微小的点缺失存在于整个图像中，并且可以看到白点。

表1

*颗粒的含量(质量份)基于100重量份的粘结剂树脂。

从表1可以看出，在颗粒露出面积比率大于60％的实施例中，已经充分地减少了微抖动。还可以看出，在其中颗粒的平均粒径为3～20μm的实施例1～8中，在确保图像分辨率的同时，已经有效地减小了微抖动。

产业上的可利用性

根据本发明，可以提供能够充分地减少微抖动的充电辊和能够充分地减少微抖动的图像形成装置。

附图标记说明

1 充电辊

2 轴构件

3 基层

4 表面层

10 感光体

11 调色剂

12 调色剂供给辊

13 显影辊

14 层形成用刮板

15 转印辊

16 清洁辊

Claims (7)

1.一种充电辊，其包括轴构件、位于所述轴构件的径向外侧的基层、和位于所述基层的径向外侧且形成表面的表面层，其中

所述表面层包含颗粒，并且在从所述充电辊的径向观察的平面图中的从所述表面层的所述表面露出的所述颗粒的总面积相对于所述表面层的表面的面积的比例大于60％。

2.根据权利要求1所述的充电辊，其中所述颗粒由选自由丙烯酸系树脂、聚酰胺树脂、和三聚氰胺树脂组成的组中的至少一种树脂形成。

3.根据权利要求1或2所述的充电辊，其中所述颗粒的平均粒径为3～20μm。

4.根据权利要求3所述的充电辊，其中所述颗粒由多种颗粒的混合物组成，每种颗粒的平均粒径与其它类型的颗粒不同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电辊，其中所述表面层的厚度为5～10μm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电辊，其中所述充电辊的比电阻为10⁴～10⁸Ω。

7.一种图像形成装置，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的充电辊。

Images