彈性層12和表面層13構成。
[0041] 充電輥的彈性層的表面的MD-I硬度優(yōu)選落在40°以上,特別是,60°以上且小于 90°,特別是小于75°的范圍內(nèi)。將MD-I硬度的值設定為40°以上有利于表面上的永久 壓縮變形的發(fā)生的抑制。此外,將MD-I硬度的值設定為小于90°有利于調(diào)色劑等的附著的 進一步抑制。
[0042] 此外,充電輥的電阻從耐漏電性的觀點優(yōu)選為1Χ103Ω以上,更優(yōu)選1Χ1〇 4Ω以 上,并且從帶電性能的觀點優(yōu)選為IX IO7 Ω以下,更優(yōu)選IXIO6 Ω以下。
[0043] (導電性支承體)
[0044] 用于本發(fā)明的導電性支承體沒有特別地限定,并且例如,可使用電子照相設備領 域已知的導電性支承體。導電性支承體的形狀可根據(jù)導電性構件的形狀而適當?shù)剡x擇。
[0045] (導電性彈性層)
[0046] 用于本發(fā)明的導電性彈性層由含粘結劑聚合物和電子導電劑的混合物或其固化 物形成。此外,該層包含作為電子導電劑的特定的炭黑(后述第一 CB)。
[0047] 粘結劑聚合物
[0048] 粘結劑聚合物沒有特別地限定,只要粘結劑聚合物為在導電性構件的實際使用溫 度范圍內(nèi)顯示橡膠彈性的材料即可。作為粘結劑聚合物(橡膠材料)的具體實例,可給出 通過將以下原料橡膠與交聯(lián)劑配混獲得的熱固性橡膠材料和以下熱塑性彈性體。
[0049] 原料橡膠的實例包括天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙 烯-丁二烯橡膠(SBR)、異丁烯-異戊二烯橡膠(IIR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠 (EPDM)、表氯醇均聚物(CO)、表氯醇-環(huán)氧乙烷共聚物(ECO)、表氯醇-環(huán)氧乙烷-烯丙基 縮水甘油醚三聚物(AGE-CHC)、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、氫化丙烯腈-丁二烯共聚物 (H-NBR)、氯丁橡膠(CR)和丙烯酸類橡膠(ACM、ANM)。
[0050] 交聯(lián)劑的實例包括硫和過氧化物。
[0051] 此外,熱塑性彈性體的實例包括聚烯烴系熱塑性彈性體、聚苯乙烯系熱塑性彈性 體、聚酯系熱塑性彈性體、聚氨醋系熱塑性彈性體、聚酰胺系熱塑性彈性體和氯乙烯系熱塑 性彈性體。
[0052] 炭黑
[0053] 用于本發(fā)明的炭黑(第一 CB)具有以下特性(i)-(iii):
[0054] (i)平均一次粒徑為20nm以上且30nm以下;
[0055] (ii)鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量為40ml/100g以上且70ml/100g以下;和
[0056] (iii)通過程序升溫脫附/質(zhì)譜分析產(chǎn)生的CO和CO2的總量相對于炭黑為0. 30 質(zhì)量%以上且0. 80質(zhì)量%以下,并且通過程序升溫脫附/質(zhì)譜分析產(chǎn)生的SO2的量相對于 炭黑為0.05質(zhì)量%以上。
[0057] 特性(i)和(ii)意味著第一 CB屬于具有最小粒徑并且顯示結構的發(fā)展的最低程 度的橡膠用炭黑的范疇。即,從其粒徑和DBP吸油量的觀點,第一 CB在粘結劑聚合物中具 有低分散性。
[0058] 混合物和彈性層中第一 CB的配混比和第一 CB的含量,從電阻的穩(wěn)定性的維持的 觀點,相對于100質(zhì)量份粘結劑聚合物或其固化物優(yōu)選為5質(zhì)量份以上,更優(yōu)選15質(zhì)量份 以上。此外,各配混比和含量從彈性層的硬度的優(yōu)化的觀點,優(yōu)選為60質(zhì)量份以下,更優(yōu)選 40質(zhì)量份以下。
[0059] 用于本發(fā)明的炭黑的平均一次粒徑可以在原料階段和混合物階段各自來測量。然 而,當除了第一 CB以外組合使用任意其它炭黑(如第二CB)時,優(yōu)選在原料階段測量各炭 黑的平均一次粒徑。
[0060] 當在原料階段測量炭黑的平均一次粒徑時,通過借助超聲波清潔法在200KHZ的 頻率下將作為原料的炭黑在氯仿中分散30分鐘來制備分散液,然后通過將分散液固定至 由例如,銅形成的支承膜上來制造試樣。
[0061] 此外,當在通過將炭黑分散于粘結劑聚合物中獲得的混合物的階段測量炭黑的平 均一次粒徑時,用切片機由混合物制造具有IOOnm的厚度的超薄切片,然后通過將切片固 定至支承膜上而制造試樣。接下來,用電子顯微鏡觀察此試樣并且在80, 000-100, 000的倍 率下拍攝。然后,從所得照片隨機選取的100個炭黑顆粒的算術平均粒徑通過由它們在照 片上的直徑和照片的放大倍率計算它們的粒徑來求得,并且將算術平均粒徑定義為炭黑的 平均一次粒徑。
[0062] 此外,用于本發(fā)明的炭黑的DBP吸油量可通過JIS K6217-4 (2001)中所述的方法 來測量。
[0063] 如上所述,官能團存在于炭黑的表面上。通過分析通過在惰性氣體(如氦氣)中 加熱炭黑產(chǎn)生的氣體可確定這些官能團的種類和量。當炭黑的表面官能團為如酮基和醌基 等各自具有羰基的基團時,加熱炭黑時產(chǎn)生的氣體為一氧化碳(CO)。此外,當表面官能團為 例如,羧基、內(nèi)酯基和酯基時,產(chǎn)生二氧化碳(CO 2)。當表面官能團為磺酰基等時,產(chǎn)生二氧 化硫(S02)。作為測量炭黑的表面官能團的量的具體方法,可給出例如,程序升溫脫附/質(zhì) 譜分析(Temperature Programmed Desorption/Mass Spectrometry :TPD_MS 法)。
[0064] 此外,第一 CB具有以下特性:通過TPD-MS法測量的作為CO或0)2的產(chǎn)生的氣體的 總量相對于炭黑,即,當將第一 CB定義為100質(zhì)量%時,為0. 30質(zhì)量%以上且0. 80質(zhì)量% 以下。此外,第一 CB具有以下特性:通過TPD-MS法測量的作為502的產(chǎn)生的氣體的量相對 于第一 CB為0. 05質(zhì)量%以上。
[0065] 即,第一 CB具有如下的種類和量的表面官能團:在TPD-MS法中,產(chǎn)生的CO和CO2 的總量為〇. 30-0. 80質(zhì)量%,并且產(chǎn)生的SO2的量為0. 05質(zhì)量%以上。可以通過滿足產(chǎn)生 的氣體的量將少量各自由碳原子、氧原子和氫原子形成并且各自具有低穩(wěn)定性的官能團), 和大量各自包含硫原子并且各自具有高穩(wěn)定性的官能團引入至第一 CB中。
[0066] 推測將CO和CO2的產(chǎn)生總量設定為0. 30質(zhì)量%以上并且502的產(chǎn)生量設定為0. 05 質(zhì)量%以上可補償具有小粒徑和小DBP吸油量的炭黑在粘結劑聚合物中的差的分散性。這 可能是因為維持炭黑與粘結劑聚合物的潤濕性(親和性)。此外,當CO和CO 2的產(chǎn)生量為 0. 80質(zhì)量%以下時,加工步驟中炭黑的表面官能團的量的變化小,因此可抑制加工步驟中 電阻的變動。
[0067] 應注意的是,第一 CB的表面官能團的具體種類(如醌基和內(nèi)酯基)沒有特別地限 定,只要滿足氣體的產(chǎn)生量的要求即可。
[0068] 此外,第一 CB中相對于第一 CB的502的產(chǎn)生量,從分散性的觀點,優(yōu)選為0. 06質(zhì) 量%以上。此外,其上限沒有特別地限定,從電阻的優(yōu)化的觀點,優(yōu)選為0. 15質(zhì)量%以下。
[0069] 商購可得的炭黑可用作用于本發(fā)明的第一 CB,只要炭黑滿足上述平均一次粒徑、 DBP吸油量和氣體的產(chǎn)生量(即,表面官能團的量)的各要求的全部,并且商購可得的炭黑 可以進行表面處理即可。第一 CB的商品為從Columbian Carbon可得的商品名為"Raven 1170"的產(chǎn)品。應注意的是,在通過本發(fā)明的發(fā)明人研宄的商購可得的炭黑和通過本發(fā)明的 發(fā)明人研宄的已知文獻中,除了 Raven 1170以外沒有發(fā)現(xiàn)滿足上述要求的炭黑(第一CB)。
[0070] 當進行商購可得的炭黑的表面處理時,表面處理的方法沒有特別地限定并且可采 用一般已知的處理方法。炭黑表面上官能團的量的降低方法具體地為,例如,包括使炭黑在 惰性氣體中進行加熱處理的方法。賦予炭黑的表面如羰基或羧基等作為CO或CO 2測量的 官能團的方法為,例如,以下方法的任意之一。
[0071] 即,給出包括將炭黑暴露于如空氣、臭氧、氧氣或N0x等氧化性氣體氣氛中的方法, 包括使炭黑進行低溫氧等離子處理的方法,和包括使炭黑在例如,過氧化氫、次鹵酸鹽、重 鉻酸鹽、過錳酸鹽或硝酸等的氧化水溶液中進行攪拌處理的方法。賦予炭黑的表面如磺酰 基等作為SOJ〗量的官能團的方法為,例如,包括使炭黑在硫酸的水溶液中進行攪拌處理的 方法。
[0072] 在本發(fā)明中,具有大粒徑和低結構的炭黑(第二CB)優(yōu)選作為分散助劑與上述第 一 CB -起配混至用于彈性層的形成的混合物中。第二CB和具有小粒徑和低結構并且具有 少量加熱時產(chǎn)生CO或0)2的官能團的第一 CB的組合使用可實現(xiàn)以下。即,促進橡膠組合 物的混合步驟(混合物制備步驟)中粘結劑聚合物中的炭黑(特別是第一 CB)的分散,因 此可容易地進行粘結劑聚合物中的炭黑的均勻分散。
[0073] 根據(jù)本發(fā)明的彈性層除了第一 CB以外,可包含具有以下特性(iv)和(V)的炭黑 (第二 CB)。
[0074] (iv)平均一次粒徑為70nm以上且300nm以下,優(yōu)選IOOnm以上且300nm以下;和
[0075] (v)DBP吸油量為20ml/100以上且70ml/100g以下,優(yōu)選20ml/100g以上且 50ml/100g 以下。
[0076] 特性(iv)意味著第二CB屬于具有大粒徑的橡膠用炭黑的范疇。此外,特性(V)意 味著第二CB屬于各自結構還沒有發(fā)展的橡膠用炭黑的范疇。此外,對于具有這些特性的第 二CB,在橡膠組合物中形成對于形成導電路徑所需要的炭黑的網(wǎng)狀結構是極其困難的。因 此,第二CB可對導電性彈性層的電阻基本上沒有影響。
[0077] 同時,因為第二CB具有大粒徑,所以第二CB抑制具有極小粒徑的第一 CB在混合 物中的聚集。因