CN100472348C - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供充电构件、具有该充电构件的处理盒及电子照相设备，在该充电构件中，调色剂、用于该调色剂的添加剂等即使在长时间重复使用下也难以附着于表面，因此，即使将充电构件用于DC接触充电法，也使充电和图像输出长时间稳定。本发明提供充电构件、具有该充电构件的处理盒及电子照相设备，该充电构件包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层、及形成于导电性弹性层上的表面层，其特征在于，该表面层含有具有氟烷基和氧化烯基的聚硅氧烷。

Description

充电构件、处理盒和电子照相设备

技术领域

本发明涉及充电构件、具有该充电构件的处理盒及电子照相设备。

背景技术

作为使电子照相感光构件表面充电的一种方法，目前接触充电法实用。

接触充电法是在其中将电压施加于位于与电子照相感光构件接触的充电构件以在充电构件与电子照相感光构件之间的接触区域附近带来很低水平放电，从而使电子照相感光构件表面充电的方法。

对于使电子照相感光构件表面充电的充电构件，就保证电子照相感光构件与充电构件之间接触的辊隙而言，通常使用包括支承体和设置于支承体上的弹性层(导电性弹性层)的那些。

弹性层(导电性弹性层)通常含有相对大量的的低分子量组分，因此，为了抑制低分子量组分渗出而污染电子照相感光构件的表面，通常在导电性弹性层上设置表面层，该表面层不同于导电性弹性层并具有小于导电性弹性层的弹性系数。

对于充电构件的形状，通常使用辊形充电构件。下文中，辊形充电构件也称作“充电辊”。

在接触充电法中最广泛使用的方法是其中将具有叠加于直流电压的交流电压的电压施加于充电构件(以下也称作“AC+DC接触充电法”)。在AC+DC接触充电法的情况中，将具有充电起始电压两倍或大于两倍的峰-峰电压的电压用于交流电压。

AC+DC接触充电法是通过使用交流电压能够进行高度均匀和稳定的充电的方法，但是，与在其中将只具有直流电压的电压施加于充电构件的方法(以下也称作“DC接触充电法”)比较，交流电压源的使用导致充电设备和电子照相设备的尺寸增加和成本增加。

即，与AC+DC接触充电法比较，DC接触充电法是就充电设备和电子照相设备尺寸减小和成本降低而言优秀的充电法。

日本专利申请特开No.2003-107927公开了具有0.4以下动态摩擦系数和35dyn/cm以下表面自由能的转印构件。

发明内容

然而，DC接触充电法不具有通过交流电压提高充电均匀性的效果，从而充电构件表面的污染(调色剂、用于调色剂的添加剂等)和充电构件本身的电阻不均匀性趋于出现于输出图像中。

特别地，在DC接触充电法的情形中，如果由于重复使用而使调色剂、用于调色剂的添加剂等而不均匀和强烈地粘附于充电构件表面，当在高温和高湿(30℃/80％RH)环境下输出半色调图像时，粘附区域会引起过量充电或充电不足。

本发明的目的是提供充电构件、具有该充电构件的处理盒及电子照相设备，在该充电构件中，即使在长时间重复使用下，调色剂、用于该调色剂的添加剂等也难以附着于表面，从而即使将充电构件用于DC接触充电法，也使充电和图像输出长时间稳定。

本发明提供包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层以及形成于导电性弹性层上的表面层的充电构件，其特征在于，该表面层含有具有氟烷基和氧化烯基的聚硅氧烷。

本发明是具有上述充电构件的处理盒和电子照相设备。

本发明可以提供充电构件，和具有该充电构件的处理盒及电子照相设备，在该充电构件中，即使在长时间重复使用后，调色剂、用于该调色剂的添加剂等也难以附着于表面，从而即使将充电构件用于DC接触充电法，也使充电和图像输出长时间稳定。

附图说明

图1是本发明的充电构件的构造的一个实例；

图2是用于测量动态摩擦系数的测量仪器的示意图；

图3表示图的一个实例；

图4表示测量静电容量的测量设备的构造；

图5表示阻抗性能；

图6是导电性弹性层、导电性弹性层和表面层之间的界面及表面层中的RC-并联等效电路的假想视图；

图7表示表面层厚度与表面层静电容量间的关系；及

图8表示包括具有本发明的充电构件的处理盒的电子照相设备的轮廓构造的一个实例。

具体实施方式

本发明的充电构件包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层、及形成于导电性弹性层上的表面层。这个“表面层”指该充电构件具有的层中位于充电构件最外表面的层。

本发明的充电构件的最简单的构造是这样的构造，其中，两层：导电性弹性层和表面层设置于支承体上，但一层或两层其它层可以设置于支承体和导电性弹性层之间及导电性弹性层和表面层之间。

本发明的充电构件的构造一个实例示于图1。在图1中，附图标记101表示支承体、附图标记102表示导电性弹性层及附图标记103表示表面层。

充电构件的支承体应该仅具有导电性(导电支承体)，例如，可以使用金属(合金)如铁、铜、不锈钢、铝、铝合金和镍制成的支承体。为了几乎不赋予电阻，在不损害导电性的范围内，可以将表面进行表面处理如电镀处理。

对于导电性弹性层，可以使用一种以上弹性材料如用于传统充电构件的弹性层(导电性弹性层)的橡胶和热塑性弹性体。

橡胶包括，例如，聚氨酯橡胶、硅橡胶、丁二烯橡胶、异丙烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚降冰片烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯腈橡胶、氯醚橡胶和烷基醚橡胶(alkyl ether rubber)。

热塑性弹性体包括，例如，苯乙烯弹性体和烯烃弹性体。市售的苯乙烯弹性体包括，例如Mitsubishi Chemical Co.，Ltd.制造的“Rabalon”和Kuraray Co.，Ltd.制造的“SeptonCompound”。市售的烯烃弹性体包括，例如，Mitsubishi ChemicalCo.，Ltd.制造的“Thermorun”、Mitsui Petrochemical IndustriesCo.，Ltd.制造的“Milastomer”、Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造的“Sumitomo TPE”及Advanced Elastomer System Co.，Ltd.制造的“Santoprene”。

通过适当地使用导电剂可以使导电性弹性层的导电性具有预定值。可以通过适当地选择导电剂的类型和用量调节导电性弹性层的电阻，电阻优选在10²Ω以上至10⁸Ω以下的范围内，更优选10³Ω以上至10⁶Ω以下。

用于导电性弹性层的导电剂包括，例如，阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、抗静电剂和电解质。

阳离子表面活性剂包括，例如，季铵盐如月桂基三甲基铵、硬脂基三甲基铵、十八烷基三甲基铵、十二烷基三甲基铵、十六烷基三甲基铵和变性脂肪酸/二甲基乙基铵。具体地，季铵盐包括高氯酸盐、氯酸盐，氟硼氢化物(hydroborofluoride)、ethosulfates和苄基卤(苄基溴、苄基氯等)。

阴离子表面活性剂包括，例如，脂族磺酸盐、高级醇硫酸盐、高级醇环氧乙烷加成硫酸盐(higher alcohol ethylene oxideadded sulfates)、高级醇磷酸盐和高级醇环氧乙烷加成磷酸盐(higher alcohol ethylene oxide added phosphates)。

抗静电剂包括，例如，非离子型抗静电剂如高级醇环氧乙烷、聚乙二醇脂肪酸酯和多元醇脂肪酸酯。

电解质包括，例如，周期表第一族金属(Li、Na、K等)的盐(季铵盐等)。具体地，周期表第一族金属盐包括LiCF₃SO₃、NaClO₄、LiAsF₆、LiBF₄、NaSCN、KSCN和NaCl。

作为导电性弹性层的导电剂，可以使用周期表第二族金属(Ca、Ba等)的盐(Ca(ClO₄)₂等)和从其衍生的具有一个以上的具有能够与异氰酸酯反应的活性氢(伯氨基、仲氨基等)的基团(羟基、羧基等)的抗静电剂。可以使用离子导电剂如上述物质和多元醇(1，4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇等)或其衍生物的配合物，及上述物质与monool(乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚等)的配合物。

作为导电性弹性层的导电剂，可以使用导电炭如科琴黑(Ketjen Black)EC、乙炔黑、用于橡胶的炭、用于颜色(墨)的氧化处理的炭和热解炭。具体地，作为用于橡胶的炭，可以使用用于橡胶的炭如超耐磨炉黑(SAF：超耐磨)、中超耐磨炉黑(ISAF：中超耐磨)、高耐磨炉黑(HAF：高耐磨)、快压出炉黑(FEF：良好的可挤出性)、通用炉黑(GPF：通用)、中补强炉黑(SRF：中补强)、细粒子热裂炭黑(FT：细粒子热解)和中粒子热裂炭黑(MT：中等粒子热解)。

作为导电性弹性层用的导电剂，可以使用石墨如天然石墨和人造石墨。

作为导电性弹性层用的导电剂，可以使用金属氧化物如氧化锡、氧化钛和氧化锌以及金属如镍、铜、银和锗。

作为导电性弹性层的导电剂，可以使用导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔。

可以将无机或有机填料及交联剂添加于导电性弹性层。填料包括，例如，二氧化硅(白炭黑)、碳酸钾、碳酸镁、粘土、滑石、沸石、氧化铝、硫酸钡和硫酸铝等。交联剂包括，例如，硫磺、过氧化物、交联助剂、交联促进剂、交联促进剂助剂和交联延缓剂。

考虑到当使充电构件与作为被充电材料的电子照相感光构件接触时抑制充电构件的变形，导电性弹性层的Asker C硬度优选70度以上，尤其更优选73度以上。

在本发明中，Asker C硬度的测量在通过使Asker C硬度计(Koubunshi Keiki Co.，Ltd.)的推动针与测量对象的表面接触施加载荷1000g的条件下进行。

考虑到充分履行为导电性弹性层提供足以保证与电子照相感光构件接触的辊隙的功能，充电构件表面层的弹性系数优选2000MPa以下。通常，当层的弹性系数降低时，交联密度趋于降低，因此，考虑到抑制电子照相感光构件表面被渗出到充电构件表面的低分子量组分污染，充电构件表面层的弹性系数优选100MPa以上。

随着表面层厚度的增加，抑制低分子量组分渗出的效果增加，但是充电构件的充电容量降低，因此，表面层的厚度优选0.1μm以上至1.0μm以下，尤其更优选0.2μm以上至0.6μm以下。

考虑到抑制调色剂与添加剂粘附于充电构件表面，充电构件表面(表面层的表面)的JIS94粗糙度(Rz)优选10μm以下，更优选7μm以下，进一步更优选5μm以下。

如上所述，本发明的充电构件提供包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层及形成于导电性弹性层上的表面层的充电构件，其特征在于，该表面层含有具有氟烷基和氧化烯基的聚硅氧烷。

上述氟烷基包括，例如，部分或全部氢原子被氟原子取代的直链或支链的烷基。其中，优选具有6至31个碳原子的直链全氟烷基。

上述氧化烯基为具有由-O-R-(R：亚烷基)(在某些情况下指“亚烷基醚基”)表示的结构的二价基团。R(亚烷基)优选具有1至6个碳原子的亚烷基。

在上述聚硅氧烷中氟烷基的含量优选5.0质量％以上至50.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氧化烯基的含量优选5.0质量％以上至70.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量优选20.0质量％以上至90.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量。

优选上述聚硅氧烷进一步具有烷基和苯基。对于烷基，优选具有1至21个碳原子的直链或支链烷基，进一步更优选甲基、乙基、正丙基、己基和癸基。

如果上述聚硅氧烷进一步具有烷基和苯基，在上述聚硅氧烷中氟烷基的含量优选5.0质量％以上至50.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氧化烯基的含量优选5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基含量优选5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基含量优选5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量优选20.0质量％以上至80.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量。

上述聚硅氧烷可以通过以下方法获得：通过水解缩合具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物和具有氟烷基的可水解硅烷化合物以获得可水解缩合物，然后裂解阳离子可聚合基团，从而交联可水解缩合物。

对于上述具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物，具有式(2)表示结构的可水解硅烷化合物是适当的。

在式(2)中，R²¹代表饱和或不饱和的一价烃基。R²²代表饱和或不饱和的一价烃基。Z²¹代表二价有机基团。Rc²¹代表阳离子可聚合基团。d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e为3。

在式(2)中以Rc²¹表示的阳离子可聚合基团指通过裂解产生氧化烯基的阳离子可聚合有机基团，这种基团包括，例如，环醚基如环氧基和氧杂环丁烷基及乙烯基醚基。其中，考虑到可获得性和容易控制反应，优选环氧基。

在式(2)中以R²¹和R²²表示的饱和或不饱和一价烃基包括，例如，烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至3个碳原子的直链或支链烷基，进一步更优选甲基和乙基。

在式(2)中以Z²¹表示的二价有机基团包括，例如，亚烷基和亚芳基。其中，优选具有1至6个碳原子的亚烷基，进一步更优选亚乙基。

式(2)中的e优选3。

如果式(2)中的d为2，两个R²¹可以相同或不同。

如果式(2)中的e为2或3，两个或三个R²²可以相同或不同。

具有以式(2)表示的结构的可水解硅烷化合物的具体实例如下所示。

(2-1)：环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷

(2-2)：环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷

(2-3)：环氧环己基乙基三甲氧基硅烷

(2-4)：环氧环己基乙基三乙氧基硅烷

对于上述具有氟烷基的可水解硅烷化合物，具有式(3)表示结构的可水解硅烷化合物是适当的。

在式(3)中，R³¹代表饱和或不饱和的一价烃基。R³²代表饱和或不饱和的一价烃基。Z³¹代表二价有机基团。Rf³¹代表具有1至31个碳原子的直链全氟烷基。f是0至2的整数，g是1至3的整数，且f+g为3。

在式(3)中以R³¹和R³²表示的饱和或不饱和的一价烃基包括，例如，烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至3个碳原子的直链或支链的烷基，进一步更优选甲基和乙基。

在式(3)中以Z³¹表示的二价有机基团包括，例如，亚烷基和亚芳基。其中，优选具有1至6个碳原子的亚烷基，进一步更优选亚乙基。

在式(3)中以Rf³¹表示的具有1至31个碳原子的直链全氟烷基，考虑到可加工性，尤其优选具有6至31个碳原子的直链全氟烷基。

式(3)中的g优选3。

如果式(3)中的f为2，两个R³¹可以相同或不同。

如果式(3)中的g为2或3，两个或三个R³²可以相同或不同。

具有以式(3)表示的结构的可水解硅烷化合物的具体实例如下所示。

(3-1)：CF₃-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

(3-2)：F(CF₂)₂-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

(3-3)：F(CF₂)₄-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

(3-4)：F(CF₂)₆-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

(3-5)：F(CF₂)₈-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

(3-6)：F(CF₂)₁₀-(CH₂)₂-Si-(OR)₃

式(3-1)至(3-6)中的R表示甲基或乙基。

式(3-1)至(3-6)的化合物中，优选式(3-4)至(3-6)的化合物。

对于上述具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物和上述具有氟烷基的可水解硅烷化合物，可以分别仅使用一种或使用两种以上。

特别地，在具有以式(3)表示结构的可水解硅烷化合物用作上述具有氟烷基的可水解硅烷化合物的情形下，如果具有含有n_A个碳原子(n_A是6至31的整数)的Rf³¹的可水解硅烷化合物和具有含有n_B个碳原子(n_B是6至31的整数且n_B不等于n_A)的Rf³¹的可水解硅烷化合物组合使用，所得的聚硅氧烷具有碳原子数不同的全氟烷基。该全氟烷基趋于朝向充电构件表面定向，因此，如果充电构件表面层中含有的聚硅氧烷具有碳原子数不同的全氟烷基，长度不同的全氟烷基朝向充电构件表面定向。在这种情况下，与具有相同长度的全氟烷基朝向充电构件表面定向的情况相比，氟原子的浓度在充电构件表面附近增加，充电构件的表面自由能降低，因此，当反复使用充电构件时，可以更充分地抑制调色剂与添加剂粘附于充电构件表面。

如果使用两种以上具有式(3)表示结构的可水解硅烷化合物，两种以上优选选自式(3-4)至(3-6)表示的化合物。

用于本发明的充电构件的聚硅氧烷可以通过以下方法获得：通过水解缩合具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物和具有氟烷基的可水解硅烷化合物以获得可水解缩合物，然后裂解阳离子可聚合基团，从而如上所述交联可水解缩合物，但是，优选的是：当获得可水解缩合物时，考虑到控制充电构件的表面特性，除了具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物和具有氟烷基的可水解硅烷化合物之外，进一步使用具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物。

(R¹¹)_a—Si—(OR¹²)_b       (1)

在式(1)中，R¹¹代表苯基取代的烷基或未取代的烷基，或烷基取代的芳基或未取代的芳基。R¹²代表饱和或不饱和的一价烃基。a是0至3的整数，b是1至4的整数，且a+b为4。

在式(1)中以R¹¹表示的苯基取代的烷基或未取代烷基的烷基优选具有1至21个碳原子的直链烷基。

在式(1)中以R¹¹表示的烷基取代的芳基或未取代芳基的芳基优选苯基。

式(1)中的a优选1至3的整数，尤其更优选1。

式(1)中的b优选1至3的整数，尤其更优选3。

在式(1)中以R¹²表示的饱和或不饱和的一价烃基包括，例如，烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至3个碳原子的直链或支链烷基，进一步更优选甲基、乙基和正丙基。

如果式(1)中的a为2或3，两个以上的R¹¹可以相同或不同。

如果式(1)中的b为2、3或4，两个、三个或四个R¹²可以相同或不同。

具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物的具体实例如下所示。

(1-1)：四甲氧基硅烷

(1-2)：四乙氧基硅烷

(1-3)：四丙氧基硅烷

(1-4)：甲基三甲氧基硅烷

(1-5)：甲基三乙氧基硅烷

(1-6)：甲基三丙氧基硅烷

(1-7)：乙基三甲氧基硅烷

(1-8)：乙基三乙氧基硅烷

(1-9)：乙基三丙氧基硅烷

(1-10)：丙基三甲氧基硅烷

(1-11)：丙基三乙氧基硅烷

(1-12)：丙基三丙氧基硅烷

(1-13)：己基三甲氧基硅烷

(1-14)：己基三乙氧基硅烷

(1-15)：己基三丙氧基硅烷

(1-16)：癸基三甲氧基硅烷

(1-17)：癸基三乙氧基硅烷

(1-18)：癸基三丙氧基硅烷

(1-19)：苯基三甲氧基硅烷

(1-20)：苯基三乙氧基硅烷

(1-21)：苯基三丙氧基硅烷

(1-22)：二苯基二甲氧基硅烷

(1-23)：二苯基二乙氧基硅烷

在具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物和具有以式(3)表示的结构的可水解硅烷化合物组合使用的情况下，式(1)中的a优选1至3的整数，b优选1至3的整数，R¹¹之一优选具有1至21个碳原子的直链烷基，在具有1至21个碳原子的直链的烷基的碳原子数为n₁(n₁为1至21的整数)且式(3)中的Rf³¹的碳原子数为n₂(n₂为1至31的整数)的情况下，优选满足要求n₂-1≤n₁≤n₂+1。

上述具有1至21个碳原子的直链烷基如同全氟烷基趋于朝向充电构件表面定向，但是，如果n₂+2小于n₁，通过具有以式(3)表示的结构的可水解硅烷化合物的全氟烷基的效果可能变差。如果n₁小于n₂-2，充电期间的放电受到影响，并且当输出半色调图像时，其中图像之前的字符、黑色图案等轻微残存的现象(重影现象)趋于出现，尽管具体的原因不清楚。

具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物可以以一种使用或可以以两种或多种使用。如果以两种或多种使用，优选组合使用具有式(1)中的R¹¹为烷基的可水解硅烷化合物和具有式(1)中的R¹¹为苯基的可水解硅烷化合物。这是因为，考虑到控制充电构件的表面特性，优选烷基，考虑到抑制上述重影现象，优选苯基。

生产本发明的充电构件的具体方法(形成含有聚硅氧烷的表面层的具体方法)将描述如下。

首先，在水存在下，使具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物和具有氟烷基的可水解硅烷化合物以及需要时的上述其它可水解硅烷化合物进行水解反应以获得可水解缩合物。

可以通过在水解反应期间控制温度、pH等获得具有所需缩合度的可水解缩合物。

可以在水解反应期间使用金属醇盐等作为水解反应的催化剂控制缩合度。金属醇盐包括例如烷醇铝、烷醇钛、烷醇锆等，及其配合物(乙酰丙酮配合物)。

优选的是：确定用于获得可水解缩合物的具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物与具有氟烷基的可水解硅烷化合物的共混比例，或具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物、具有氟烷基的可水解硅烷化合物与具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物共混比例，以使所获得聚硅氧烷中氟烷基的含量为5.0质量％以上至50.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，氧化烯基的含量为5.0质量％以上至70.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，硅氧烷部分的含量为20.0质量％以上至90.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量。

具体地，将具有氟烷基的可水解硅烷化合物共混以使其含量优选在0.5摩尔％以上至20.0摩尔％以下的范围内，尤其更优选在1.0摩尔％以上至10.0摩尔％以下的范围内，基于可水解硅烷化合物的总量。

如果组合使用具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物，将其共混以使具有阳离子性可水解基团的可水解硅烷化合物的摩尔(M_c)与具有以式(1)表示的结构的可水解硅烷化合物的摩尔(M₁)的比率(M_c:M₁)优选在10:1至1:10的范围内。

然后，制备含有所获得的可水解缩合物的表面层用涂布溶液，将制备的表面层用涂布溶液涂布在包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层的构件(以下也称为“导电弹性构件”)上。

当制备表面层用涂布溶液时，除了用于提高涂布特性的可水解缩合物以外，可以使用适当的溶剂。适当的溶剂包括，例如，醇如乙醇和2-丁醇、乙酸乙酯和甲乙酮或其混合物。当将表面层用涂布溶液涂布在导电弹性构件上时，可以采用使用辊涂机的涂布、浸涂、环涂(ring coating)等。

然后，将活性能量射线施加于涂布在导电弹性构件的表面层用涂布溶液。接着，裂解包含于表面层用涂布溶液中的可水解缩合物中的阳离子可聚合基团，藉此可以交联可水解缩合物。通过交联固化可水解缩合物。

活性能量射线优选紫外光。

除非当导电弹性构件的导电性弹性层由于施加上述活性能量期间产生的热而膨胀，然后由于冷却而收缩时，表面层充分地跟着膨胀和收缩，否则表面层可能具有大量皱折和裂纹，但是，如果在交联反应中使用紫外光，由于可水解缩合物可以在短时间内(15分钟内)交联，皱折和裂纹难以出现。

如果充电构件放置的环境是温度和湿度突然变化的环境，皱折和裂纹可能在表面层出现，除非表面层充分地跟着导电性弹性层随温度和湿度的变化膨胀/收缩，但是，如果交联反应在只产生少量热的紫外线下进行，由于导电性弹性层与表面层间的附着力提高，且表面层可以充分地跟着导电性弹性层膨胀/收缩，所以可以抑制由温度和湿度变化引起的表面层中的皱折和裂纹。

如果交联反应用紫外线进行，可以抑制由于热滞后引起的导电性弹性层恶化，因此可以抑制导电性弹性层的电特性恶化。

对于施加紫外光，可以使用高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯、准分子UV灯(excimer UV lamp)等，其中，使用富含波长为150nm以上至480nm以下的紫外光的紫外光源。

紫外光的累积量如下定义：

紫外光的累积量[mJ/cm²]＝紫外光强度[mW/cm²]×照射时间[s]。

可以依据照射时间、灯输出、灯和照射对象之间的距离等进行紫外光累积量的调节。紫外光累积量可以在照射时间内梯度变化。

如果使用低压汞灯，可以使用Ushio Inc.制造的UltravioletLight Integrating Actinometer UIT-150-A或UVD-S254测量紫外光累积量，如果使用准分子UV灯，可以使用Ushio Inc.制造的Ultraviolet Light Integrating Actinometer UIT-150-A或VUV-S172测量紫外光累积量。

优选的是：在交联反应期间，考虑到提高交联效率，使阳离子聚合催化剂(聚合引发剂)共存。例如，由于环氧基显示出与由活性能量射线活化的路易斯酸的鎓盐的高反应性，如果上述阳离子可聚合基团为环氧基，路易斯酸的鎓盐优选用作阳离子聚合催化剂。

其它的阳离子聚合催化剂包括，例如，硼酸盐、具有酰亚胺结构的化合物、具有三嗪结构的化合物、偶氮化合物和过氧化物。

在各种阳离子聚合催化剂中，考虑到灵敏度、稳定性和反应性，优选芳族锍盐和芳族碘鎓盐，尤其是双(4-叔丁基苯基)碘鎓盐、具有以下式表示结构的化合物：

(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)、和具有以下式表示结构的化合物：

(商品名：Irgacure 261，由Ciba Specialty Chemicals Inc制造)。

阳离子聚合催化剂的用量优选1质量％以上至3质量％以下，基于可水解缩合物的量。

作为对充电构件的各种特性的哪些特性在解决基于本发明的充电构件的上述问题中起作用进行研究的结果，本发明人发现，原则上，充电构件的表面层(表面)的化学和物理特性，以及电特性在解决上述问题中起作用。

在本发明的充电构件中，表面层优选具有以式(i)至(iii)表示的特性：

(i)6<表面自由能(γ₂ ^总)≤35[mJ/m²]；

(ii)0.1≤表面动态摩擦系数(μ)≤0.3；及

(iii)1.0×10^-6≥静电容量(C)≥5.0×10^-9[F]。

上述表面自由能(γ₂ ^总)是表示充电构件的表面层(表面)的化学特性的参数，上述表面动态摩擦系数(μ)表示充电构件的表面层(表面)的物理特性，上述静电容量(C)是表示充电构件的表面层的电特性的参数。

首先，将描述充电构件的表面自由能(γ₂ ^总)。

当表面自由能降低时，调色剂与添加剂变得更加难以附着于充电构件表面。本发明人相信三氟甲基(-CF₃)对降低表面自由能最有效。如果三氟甲基占据充电构件的整个表面区域，充电构件的表面自由能理论上为6mJ/m²。

考虑到抑制导电性弹性层中低分子量组分渗出到充电构件的表面，导电性弹性层的表面自由能(γ₁ ^总)和充电构件的表面自由能(γ₂ ^总)之间的差值优选10mJ/m²以上。如果将增塑剂等掺入导电性弹性层中以调节其弹性系数来充分保证与电子照相感光构件接触的辊隙，导电性弹性层的表面自由能趋于随增塑剂的量增加而增加，因此与低分子量组分的相容性降低，低分子量组分趋于渗出，因此，导电性弹性层的表面自由能(γ₁ ^总)优选40mJ/m²以下。

使用如表1中所示的具有已知表面自由能的三种组分的探针液体测量充电构件的表面自由能和导电性弹性层的表面自由能。

表1

单位：mJ/m²

具体地，使用Kyowa Kaimen Co.，Ltd.制造的Contact AngleMeter CA-X ROLL MODEL测量上述探针液体在充电构件表面/导电性弹性层表面的接触角θ，使用以下Kitazaki/Hata方程，从表1中三种探针液体的表面自由能γL^d、γL^p、γL^h和各自测定的接触角θ得到三个方程，解该三元联立方程计算γS^d、γS^p和γS^h，将γS^d、γS^p和γS^h的总和确定为充电构件的表面自由能/导电性弹性层的表面自由能。

$\sqrt{{\mathrm{\&gamma;L}}^d\&times;{\mathrm{\&gamma;S}}^d}+\sqrt{{\mathrm{\&gamma;L}}^p\&times;{\mathrm{\&gamma;S}}^p}+\sqrt{{\mathrm{\&gamma;L}}^h\&times;{\mathrm{\&gamma;S}}^h}=\frac{\mathrm{\&gamma;L}(1+\cos \mathrm{\&theta;})}{2}$

测量接触角θ的详细条件如下：

测量：液滴法(圆拟合)；

液体体积：1μl；

滴识别：自动；

图像处理：algorithm-unreflective；

图像模式：框图；及

阈值水平：自动。

现将描述充电构件的表面动态摩擦系数(μ)。

如果当充电构件随着电子照相感光构件旋转时，动态摩擦系数太大，充电构件在旋转期间沿旋转方向以弧状趋于变形，如果充电构件以弧状变形，调色剂与添加剂可能部分附着于充电构件表面，或调色剂与添加剂粘附的区域可能增加。如果当充电构件随着电子照相感光构件旋转时，动态摩擦系数太小，充电构件可能难以旋转。

在本发明中，充电构件的表面动态摩擦系数(μ)指以以下方式测量的值。该测量法符合Euler’s带法。

本发明中用于测量动态摩擦系数的测量仪器的示意图示于图2。

在图2中，附图标记201表示待测的充电构件，附图标记202表示与充电构件以预定角θ接触的带子(厚度：100μm、宽度：30mm、长度：180mm，由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成(商品名：Lumirror S10 # 100)，Toray Industries Inc.制造的)、附图标记203表示钩在带子202一端的铅锤、附图标记204表示勾在带子202另一端的载荷计(load meter)、及附图标记205表示连接于载荷计204的记录仪。

如果由载荷计204测量的力为F(g重量)，铅锤的重量和带子的重量之和为W(g重量)，当充电构件201以图2中显示的状态沿预定方向且以预定的速度旋转时，根据下式测定摩擦系数。

摩擦系数＝(1/θ)1n(F/W)

通过该测量法获得的图的一个实例示于图3。

由于充电构件刚旋转后的值代表开始旋转所需的力，随后的值代表继续旋转所需的力，在旋转开始点(即t＝0[秒]的时间点)的摩擦系数为静态摩擦系数，在t>0[秒]的任意时间的摩擦系数为任意时间的动态摩擦系数。在本发明中，测定旋转开始点10秒后获得的摩擦系数为上述动态摩擦系数(μ)。

在本发明中，W等于100[g重量]，充电构件的旋转速度为115rpm，在23℃/53％RH的环境下进行测量。

现将描述充电构件表面层的静电容量(C)。

随着静电容量增加，静电排斥力增加，因此，调色剂与添加剂变得难于粘附于充电构件表面，但是，如果静电容量太大，重影现象可能出现。

在本发明中，用以下方式测量充电构件表面层的静电容量。

首先，将待测充电构件在30℃/80％RH的环境下放置24小时。

然后，将充电构件安装到具有图4中表示构造的测量设备上，在3V的施加电压和0.1Hz以上至1Hz以下的测量频率的条件下测量介电常数。作为测量结果，例如，获得图5中表示的阻抗特性。

然后，假想充电构件的导电性弹性层、表面层及表面层与圆筒状电极间的界面中的RC并联等效电路如图6所示，假设导电性弹性层的电阻为R1且其静电容量为C1，表面层的电阻为R2且其静电容量为C2，表面层与圆筒状电极间的界面的电阻为R3且其静电容量为C3，计算C2的值。

在图4中，附图标记401表示充电构件，附图标记402表示圆筒状电极(金属辊)及附图标记403表示介电常数测量系统(1296型介电常数测量界面与1260型阻抗分析仪联用，SOLARTRONCo.Ltd.，U.K.制造)。

通过适当地调节所用材料的类型和共混比例，以及进一步的表面粗糙度和表面层的厚度，可以将上述参数调节到所需值。

例如，上述紫外光的施加使充电构件的表面氧化，因此充电构件的表面自由能趋于增加。通过使用上述处理试剂，尽管进行上述紫外光的施加，但可以抑制充电构件表面自由能的增加，也可以使充电构件的表面粗糙化至一定程度以降低其动态摩擦系数。随着表面层厚度增加，表面层的静电容量趋于降低，随着表面层厚度降低，表面层的静电容量趋于增加(见图7)。考虑到将静电容量限制在上述范围内，表面层厚度优选5.0μm以下，更优选3.0μm以下，进一步更优选1.0μm以下。

包括具有本发明的充电构件的处理盒的电子照相设备的轮廓构造的一个实例示于图8。

在图8中，附图标记1表示圆筒状电子照相感光构件，其围绕轴2沿箭头方向以预定的圆周速度被旋转驱动。电子照相感光构件一般具有支承体和形成于支承体上的无机或有机的感光层。电子照相感光构件可以具有作为表面层的电荷注入层。

通过本发明的充电构件3(图8中的辊形充电构件)将被旋转驱动的电子照相感光构件1的表面均匀充电至预定的正或负电位，然后接收从曝光装置(未示出)如狭缝曝光或激光束扫描曝光输出的曝光光(图像曝光光)4。在此方法中，对应预期图像的静电潜像在电子照相感光构件1表面接连形成。

当通过充电构件3对电子照相感光构件1的表面充电时，从电压施加装置(未示出)对充电构件3施加仅具有直流电压的电压或具有叠加于直流电压上的交流电压的电压。在稍后所述的实例中，施加仅具有直流电压的电压(-1200V)。在稍后所述的实例中，暗区电位为-600V，亮区电位为-350V。

通过显影装置5中的显影剂中包含的调色剂将在电子照相感光构件1表面形成的静电潜像显影(反转显影或正常显影)成调色剂图像。然后，将形成并维持在电子照相感光构件1表面上的调色剂图像顺次转印到转印材料(纸等)P，该转印材料P从与电子照相感光构件1同步旋转的转印材料进给装置(未示出)取出至电子照相感光构件1和转印装置6之间的区域(接触区域)并通过来自转印装置(转印辊等)6的转印偏压进给。

显影装置包括，例如，跳动显影装置、接触显影装置和磁刷显影装置，但是考虑到调色剂的飞散性的改进，优选接触显影装置，在稍后所述的实施例中使用接触显影装置。

对于转印辊，列举通过以调节到具有中等电阻的弹性树脂层涂布支承体制造的转印辊。

将调色剂图像已经转印到其上的转印材料P从电子照相感光构件1的表面分离并引入定影装置8以得到在其上定影的图像，由此以成像产品(打印件、复印件)将其打印出至设备外。在双面成像模式和多图像形成模式的情况下，将该成像产品引入循环输送机构(未示出)并再引入转印部。

通过清洁装置(清洁刮板等)7去除转印后残留的显影剂(调色剂)，清洁其上已转印调色剂图像的电子照相感光构件1的表面而成为清洁表面，进一步通过来自预曝光装置(未示出)的预曝光光(未示出)进行静电消除处理，然后再次用于成像。如果充电装置为接触充电装置，预曝光不是必需的。

部件如电子照相感光构件1、充电装置3、显影装置5、转印装置6和清洁装置7的众多部件可以容纳在容器中并一体化集成为处理盒，可以将该处理盒设计为可拆卸地安装到电子照相设备例如复印机或激光束打印机的主体上。在图8中，电子照相感光构件1、充电构件3、显影装置5和清洁装置7一体化支承形成盒作为处理盒9，可以使用导向装置10如电子照相设备主体的轨道将该处理盒9可拆卸地安装到电子照相设备的主体上。

将以具体实施例进一步详细描述本发明。然而，本发明不限于此。实施例中的“份”指“质量份”。

实施例1

将100份氯醚橡胶(商品名：Epichlomer CG102，由Daiso Co.Ltd.制造)、35份MT碳(商品名：HTC#20，由Shinnikka CarbonCo.Ltd.制造)作为填料、5份膨润土(商品名：Bengel SH，由Hoj unCo.Ltd.制造)、5份氧化锌和1份硬脂酸通过开炼机捏和30分钟。向通过捏和30分钟获得的混合物中加入1份二-2-二硫化苯并噻唑(商品名：NOCCELER DM-P，由Ouchi Shinko Chemical Co.Ltd.制造)作为硫化促进剂、1份一硫化四甲基秋兰姆(商品名：NOCCELER TS，由Ouchi Shinko Chemical Co.Ltd.制造)作为硫化促进剂、1.2份硫作为硫化剂，将所得混合物再通过开炼机捏和15分钟获得捏和物质I。

然后，通过橡胶挤出机将捏和物质I挤出为具有9.5mm外径和5.4mm内径的圆筒体，切割成250mm长度，在硫化罐中用160℃蒸汽初次硫化30分钟，获得用于导电性弹性层的初次硫化管I。

在具有6mm直径和256mm长度的圆柱形钢支承体(具有镀镍表面)中沿位于两侧之间的圆柱表面轴向的中心的两侧延伸115.5mm的区域(具有轴向宽度总共为231mm的区域)上，涂布包括金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：METALOC U-20，由Toyokagaku Kenkyujyo Co.，Ltd.制造)，在80℃下干燥30分钟，然后在120℃下再干燥1小时。

将具有涂布在圆柱表面并干燥的热固性粘合剂的支承体插入用于导电性弹性层的初次硫化管I中，然后将用于导电性弹性层的初次硫化管I在160℃下干燥1小时。通过加热，使用于导电性弹性层的初次硫化管I二次硫化，且使热固性粘合剂固化。通过这种方法获得了表面抛光前的导电弹性辊I。

然后，将表面抛光前的导电弹性辊I的导电性弹性层区域(橡胶区域)的两端均切去，以致导电性弹性层区域的轴向宽度为231mm，然后通过旋转打磨机将导电性弹性层区域的表面抛光，获得具有端部直径为8.2mm且中心部直径为8.5mm的冠状导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)I，其表面不平整度(Rz)的十点高度为4.9μm，偏差为22μm。

根据JISB6101测量十点平均表面粗糙度(Rz)。

使用由Mitutoyo Co.，Ltd.制造的高精度激光测量仪LSM-430v测量偏差。具体地，使用测量仪测量外径，测定的最大外径值与最小外径值的差是外径差的偏差，该测量在5点进行，测定的在5点外径差的偏差的平均值是测量对象的偏差。

所获得的导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)I的硬度为74度(Asker C)，表面自由能为39.8mJ/m2。

然后，将以下物质混合：作为可水解硅烷化合物的27.84g(0.1摩尔)环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷(GPTES))、17.83g(0.1摩尔)甲基三乙氧基硅烷(MTES)和7.68g(0.0151摩尔(相当于7摩尔％，基于可水解硅烷化合物总量))十三氟基-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及17.43g水和37.88g乙醇，然后将所得的反应混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此，获得可水解硅烷化合物的缩合物I。

将该缩合物I加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备固含量为7质量％的含缩合物醇溶液I。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液I中，制备表面层用涂布溶液I。

然后，将该表面层用涂布溶液I环涂在导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)I的导电性弹性层上，将波长为254nm的紫外光以9000mJ/cm²的累积光量施于其上，然后将该表面层用涂布溶液I固化(通过交联反应固化)并干燥，形成表面层。对于紫外光的施加，使用由Harison Toshiba Lighting Co.，Ltd.制造的低压汞灯。

可以想到通过施加紫外光，环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷的缩水甘油基裂解引起缩合物I的交联反应。

以如上所述的方式，制作包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层及形成于导电性弹性层上的表面层(含有使用表面层用涂布溶液I形成的聚硅氧烷的层)的充电辊。该充电辊是充电辊I。

制作的充电辊I的表面自由能(γ₂ ^总)为18.4mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.26，表面层静电容量(C)为1.43×10^-8F。

充电辊评价

评价I：

将制作的充电辊I用于进行如下所述的渗出测试和评价。

首先，将制作的充电辊I和电子照相感光构件集成在一体化支承它们的处理盒中，将该处理盒放置在40℃/95％RH的高温高湿的浴槽中一周。

与充电辊I一并集成在处理盒中的电子照相感光构件是通过在支承体上形成具有14μm厚度的有机感光层而制成的有机电子照相感光构件。该有机感光层是通过从支承体侧堆迭电荷产生层和含有改性的聚碳酸酯(粘合树脂的)电荷输送层制成的叠层感光层，该电荷输送层是该电子照相感光构件的表面层。

放置一周后，将该充电辊I和电子照相感光构件从处理盒中取出，对该充电辊I和电子照相感光构件间的接触区域通过光学显微镜观察以检查从充电辊I渗出的物质(渗出物质)是否沉积在接触区域。

评价标准如下。

A：无渗出物质沉积。

C：渗出物质沉积。

评价2：

以与上述相同的方式制作的充电辊I用于进行如下描述的输出图像的评价。

将制作的充电辊I和电子照相感光构件集成在一体化支承它们的处理盒中，将该处理盒安装在用来纵向输出A4纸的激光束打印机上。该激光束打印机的显影系统是反转显影系统，转印材料输出速度为47mm/s，图像分辨率为600dpi。

该与充电辊I一并集成在处理盒中的电子照相感光构件与以上描述的相同。

用于上述激光束打印机的调色剂是所谓的含有调色剂颗粒的聚合调色剂，该含有调色剂颗粒的聚合调色剂是通过将二氧化硅细颗粒和氧化钛细颗粒外部加入通过在含水介质中悬浮聚合含有蜡、电荷控制剂、颜料、苯乙烯、丙烯酸丁酯和酯单体的可聚合单体体系得到的颗粒中而制成的，其玻璃化转变温度为63℃，其体积平均粒径为6μm。

在30℃/80％RH的环境下进行图像输出，半色调图像(其中水平线具有1点的宽度，在电子照相感光构件旋转方向和垂直方向具有2点间隔的图像)在A4纸上形成，6000张这种具有半色调图像的A4纸以47mm/s的处理速度输出。

通过以1000张的间隔目测输出图像进行输出图像评价。

评价标准如下。

AA：在输出图像上不能观察到由于调色剂和添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀。

A：在输出图像上几乎不能观察到由于调色剂和添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀。

B：在输出图像上能观察到由于调色剂和添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀。

C：在输出图像中能观察到由于调色剂和添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀，且电荷不均匀程度明显。具体地，该电荷不均匀是白色垂直条纹的电荷不均匀。

上述评价结果示于表5。

充电辊表面层的组成分析

对充电辊I表面层的组成分析如下。

在10至1000倍放大倍数的光学显微镜下，使用安装在光学显微镜上的三维粗/细调节微操纵器(由Narishige Co.，Ltd.制造)，从以与以上描述的相同方式制作的充电辊I的表面层取约1mg样品。

通过TG-MS法(将MS仪直接连接于TG仪)，追踪对于在加热期间产生的气体的质量数所取样品的浓度变化和作为温度的函数的质量变化。测量条件示于表2。

表2

根据通过在上述条件下进行测量获得的TG-DTG(微分热重分析法)曲线，识别到失重在约室温的温度下开始，识别到两阶段明显的失重在约400℃至500℃和约500℃至650℃的温度开始。

在此，对于在400℃至500℃下产生的气体，可以观测到具有质量数(m/z)31、43、58和59的氧化烯基(源自环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷的环氧丙氧基)，从失重的比率得到聚硅氧烷中氧化烯基的含量为37.36质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

对于在500℃至600℃下产生的气体，可以观测到具有质量数(m/z)51、69、119和131的氟烷基(源自十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷的氟烷基)，从失重的比率得到聚硅氧烷中氟烷基的含量为19.20质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

可以想到在聚硅氧烷中残余物是硅氧烷部分，因此在聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为100.00-(37.36+19.20)＝43.44质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

实施例2

除将实施例1中描述的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液II之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊II。

表面层用涂布溶液II制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的27.84g(0.1摩尔)环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、17.83g(0.1摩尔)甲基三乙氧基硅烷(MTES)和3.34g(0.0047摩尔(相当于2.3摩尔％，基于可水解硅烷化合物的总量))十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及16.6g水和31.7g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物II。

将该缩合物II加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液II。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液II中，制备表面层用涂布溶液II。

制作的充电辊II的表面自由能(γ₂ ^总)为22.1mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.26，表面层静电容量(C)为4.78×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊II的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊II的表面层组成，发现聚硅氧烷中氧化烯基的含量为40.00质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氟烷基的含量为11.90质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为48.10质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

实施例3

除将实施例1中的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液III之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊III。

表面层用涂布溶液III制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的27.84g(0.1摩尔)环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、24.04g(0.1摩尔)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)和7.68g(0.0151摩尔(相当于7摩尔％，基于可水解硅烷化合物的总量))十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及17.43g水和53.82g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物III。

将该缩合物III加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液III。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液III中，制备表面层用涂布溶液III。

制作的充电辊III的表面自由能(γ₂ ^总)为19.1mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.27，表面层静电容量(C)为3.54×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊III的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊III的表面层组成，发现聚硅氧烷中氧化烯基的含量为33.50质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氟烷基的含量为12.90质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基的含量为6.70质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为46.90质量％，基于聚硅氧烷的总质量。对于在400℃至500℃产生的气体，可以观测到具有质量数(m/z)78的苯和具有质量数(m/z)91的苯基(甲苯)，由此计算上述苯基含量，即6.70质量％。

实施例4

除将实施例1中的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液IV之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊IV。

表面层用涂布溶液IV制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的41.43g(0.149摩尔)环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、30.71g(0.149摩尔)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)和11.42g(0.0224摩尔(相当于7摩尔％，基于可水解硅烷化合物的总量))十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及25.93g水和83.14g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物IV。

将该缩合物IV加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液IV。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液IV中，制备表面层用涂布溶液IV。

制作的充电辊IV的表面自由能(γ₂ ^总)为16.5mJ/m²、表面动态摩擦系数(μ)为0.25、表面层静电容量(C)为2.38×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊IV的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊IV的表面层组成，发现聚硅氧烷中氧化烯基的含量为29.18质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氟烷基的含量为12.71质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基的含量为22.50质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为35.61质量％，基于聚硅氧烷的总质量。对于在400℃至500℃产生的气体，可以观测到具有质量数(m/z)16、41等等的烷基，由此计算上述烷基含量，即22.50质量％。

实施例5

除将实施例1中的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液V之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊V。

表面层用涂布溶液V制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的32.52g(0.117摩尔)环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、28.08g(0.117摩尔)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)、13.21g(0.064摩尔)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)和11.42g(0.022摩尔(相当于7摩尔％，基于可水解硅烷化合物的总量))十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及25.93g水和77.12g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物V。

将该缩合物V加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液V。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液V中，制备表面层用涂布溶液V。

制作的充电辊V的表面自由能(γ₂ ^总)为15.5mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.25，表面层静电容量(C)为5.12×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊V的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊V的表面层组成，发现聚硅氧烷中氧化烯基的含量为13.70质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氟烷基的含量为6.10质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基的含量为10.20质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基的含量为6.40质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为63.60质量％，基于聚硅氧烷的总质量。以与实施例3和4中相同的方式计算烷基和苯基的含量。

比较例1

将100份用于弹性体的聚酯型多元醇(商品名：NIPPOLAN4042(羟值：56KOHmg/g)，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.制造)和1份导电碳(商品名：TOKABLACK #3845，由TokaiCarbon Co.，Ltd.制造)通过三辊机(triple rolls)捏和，获得捏和物质CI。

然后，将捏和物质CI加热到100℃并在3mmHg的减压下脱水3小时。

然后，将19.1g的2，6-甲苯二异氰酸酯(商品名：COSMONATE T-80，由Mitsui Chemicals Co.，Ltd.制造)加入到经脱水的捏和物质CI中以使NCO/OH比率为1.05，将它们剧烈混合2至3分钟，获得导电性弹性层用组合物。

将该导电性弹性层用组合物倒入预先加热到150℃的模具(内模具是类似于用于实施例1中的支承体的支承体)中，放置60分钟以固化导电性弹性层用组合物，然后将模具移去，再进一步将该导电性弹性层用组合物在110℃固化24小时。用这种方式，获得导电弹性辊CI。

获得的导电弹性辊CI的表面自由能为25.5mJ/m²。

然后，将100份聚氨酯树脂(商品名：RESAMINEME44-ELP，由Dainichiseika Color & Chemicals Mfg.Co.，Ltd.制造)、1.3份氟基改性剂(商品名：DAIAROMER FF-101(D)，由Dainichiseika Color & Chemicals Mfg.Co.，Ltd.制造)和0.05份均化树脂(leveling resin)(商品名：GS-30，由Toagosei Co.，Ltd.制造)溶解于177份甲乙酮和98份二甲基甲酰胺的混合溶剂中，制备表面层用涂布溶液CI。

将该表面层用涂布溶液CI浸涂在导电弹性辊CI的导电性弹性层上，在100℃干燥30分钟，形成具有15μm厚度的表面层。

用这种方式，制作包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层及形成于导电性弹性层上的表面层的充电辊。该充电辊为充电辊CI。

制作的充电辊CI的表面自由能(γ₂ ^总)为30.0mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.32，表面层静电容量(C)为1.83×10^-9F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊CI的评价。评价结果示于表5。

比较例2

除将在实施例1的中捏和物质I改变为以下描述的捏和物质CII之外，以与实施例1中相同的方式获得导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)CII。

捏和物质CII制备如下。

具体地，将100份氯醚橡胶(商品名：Epichlomer CG102，由Daiso Co.，Ltd.制造)、5份MT碳(商品名：HTC #20，由Shinnikka Carbon Co.，Ltd.制造)作为填料、5份氧化锌、1份硬脂酸、5份双(2-乙基己基)己二酸酯(商品名：DOA，由J-Plus Co.，Ltd.制造)作为增塑剂和1份高氯酸季铵作为离子导电剂通过开炼机捏和30分钟。向通过捏和30分钟获得的混合物中加入1份二硫化二-2-苯并噻唑(商品名：NOC CELER DM-P，由Ouchi ShinkoChemical Co.，Ltd.制造)作为硫化促进剂、1.0份一硫化四甲基秋兰姆(商品名：NOCCELER TS，由Ouchi Shinko Chemical Co.，Ltd.制造)作为硫化促进剂、和1.2份硫作为硫化剂，将所得混合物进一步通过开炼机捏和15分钟，获得捏和物质CII。

对于获得的导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)CII，十点平均表面粗糙度(Rz)为5.6μm，偏差为28μm，硬度为70度(Asker C)，表面自由能为44.0mJ/m²。

然后，将42.9份内酯改性的丙烯酸多元醇(acrylpolyol)(商品名：Placcel DC2016(羟值：80KOHmg/g)，由Daicel ChemicalIndustries，Ltd.制造)溶解在557.1份甲基异丁基酮(MIBK)中，制备具有5.0质量％固含量的溶液。将200份该溶液与10.7份嵌段型的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)(商品名：Vestanat B1370，由Degussa Huels Co.，Ltd.制造)的异氰脲酸酯型三聚体混合，将所得混合物通过球磨机搅拌1小时，此后将溶液经200筛目的网过滤以制备表面层用涂布溶液CII。

将表面层用涂布溶液CII环涂在导电弹性辊(表面抛光后的导电弹性辊)CII的导电性弹性层上，将该辊在烘箱中在160℃下加热1小时，将表面层用涂布溶液CII固化(热固化)并干燥以形成表面层。

用这种方式，制作包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层、及形成于导电性弹性层上的表面层的充电辊。该充电辊为充电辊CII。

制作的充电辊CII的表面自由能(γ₂ ^总)为37.5mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.24，表面层静电容量(C)为2.06×10^-9F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊CII的评价。评价结果示于表5。

比较例3

除将实施例1中的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液CIII之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊CIII。

表面层用涂布溶液CIII制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的35.04g(0.128摩尔)环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、30.77g(0.128摩尔)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)和13.21g(0.064摩尔)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)以及25.93g水和63.07g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物CIII。

将该缩合物CIII加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液CIII。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液CIII中，制备表面层用涂布溶液CIII。

制作的充电辊CIII的表面自由能(γ₂ ^总)为45.1mJ/m²，表面动态摩擦系数(μ)为0.23，表面层静电容量(C)为1.23×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊CIII的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊CIII的表面层组成，发现聚硅氧烷中氧化烯基的含量为16.30质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基的含量为5.40质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基的含量为9.90质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为68.40质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

比较例4

除将实施例1中的表面层用涂布溶液I改变为以下描述的表面层用涂布溶液CIV之外，以与实施例1中相同的方式制作充电辊。该充电辊为充电辊CIV。

表面层用涂布溶液CIV制备如下。

具体地，将作为可水解硅烷化合物的56.16g(0.234摩尔)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)、13.21g(0.064摩尔)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)和11.42g(0.022摩尔(相当于7摩尔％，基于可水解硅烷化合物的总量))十三氟-1，1，2，2-四氢辛基三乙氧基硅烷(FTS，具有6个碳原子的全氟烷基)以及25.93g水和61.50g乙醇混合，然后将所得混合物在室温下搅拌，随后在加热的同时回流24小时，藉此获得可水解硅烷化合物的缩合物CIV。

将该缩合物CIV加入混合溶剂2-丁醇/乙醇中，制备具有7质量％固含量的含缩合物醇溶液CIV。

将0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA optomer SP-150，由Asahi Denka Co.，Ltd.制造)作为光阳离子聚合引发剂加入到100g含缩合物醇溶液CIV中，制备表面层用涂布溶液CIV。

制作的充电辊CIV的表面自由能(γ₂ ^总)为16.1mJ/m²、表面动态摩擦系数(μ)为0.46、表面层静电容量(C)为3.25×10^-8F。

以与实施例1的充电辊I的评价相同的方式进行充电辊CIV的评价。评价结果示于表5。

以与实施例1中的充电辊I的表面层组成的分析相同的方式分析充电辊CIV的表面层组成，发现聚硅氧烷中氟烷基的含量为7.10质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基的含量为5.40质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基的含量为18.00质量％，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为69.50质量％，基于聚硅氧烷的总质量。

实施例1至5和比较例1至4中测量的总结结果示于表3与4。

表3

表4

表5

如上所述，根据本发明，能够提供充电构件、具有该充电构件的处理盒和电子照相设备，在该充电构件中，即使在长时间重复使用后，调色剂、用于该调色剂的添加剂等也难以附着于表面，因此，即使将充电构件用于DC接触充电法，也使充电和图像输出长时间稳定。

本申请要求2004年12月28提交的日本专利申请No.2004-379828、2005年5月23提交的2005-149452、2005年8月30提交的2005-248687的优先权，其在这里引入以作参考。

Claims (15)

1.一种充电构件，其包括支承体、形成于支承体上的导电性弹性层、及形成于导电性弹性层上的表面层，其特征在于，该表面层含有具有氟烷基和氧化烯基的聚硅氧烷，

其中，聚硅氧烷中氟烷基的含量为5.0质量％以上至50.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氧化烯基的含量为5.0质量％以上至70.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为20.0质量％以上至90.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量。

2.根据权利要求1所述的充电构件，其中，聚硅氧烷还具有烷基和苯基，聚硅氧烷中氟烷基的含量为5.0质量％以上至50.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中氧化烯基的含量为5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中烷基的含量为5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中苯基的含量为5.0质量％以上至30.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量，聚硅氧烷中硅氧烷部分的含量为20.0质量％以上至80.0质量％以下，基于聚硅氧烷的总质量。

3.根据权利要求1所述的充电构件，其中，该聚硅氧烷是通过步骤(I)和(II)获得的聚硅氧烷：

(I)通过水解具有以式(2)表示结构的可水解硅烷化合物和具有以式(3)表示结构的可水解硅烷化合物来缩合的缩合步骤，

其中，R²¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R²²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z²¹代表亚烷基或亚芳基，Rc²¹代表阳离子可聚合基团，d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e为3，

其中，R³¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R³²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z³¹代表亚烷基或亚芳基，Rf³¹代表具有1至31个碳原子的直链全氟烷基，f是0至2的整数，g是1至3的整数，且f+g为3；和

(II)裂解阳离子可聚合基团，从而交联通过步骤(I)获得的可水解缩合物的交联步骤。

4.根据权利要求1所述的充电构件，其中，该聚硅氧烷是通过步骤(III)和(IV)获得的聚硅氧烷：

(III)通过水解具有以式(2)表示结构的可水解硅烷化合物、具有以式(3)表示结构的可水解硅烷化合物和具有以式(1)表示结构的可水解硅烷化合物来缩合的缩合步骤：

(R¹¹)_a—Si—(OR¹²)_b       (1)

其中，R¹¹代表苯基取代的烷基或未取代的烷基，或烷基取代的芳基或未取代的芳基；R¹²代表饱和或不饱和的一价烃基；a是0至3的整数，b是1至4的整数，且a+b为4，

其中，R²¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R²²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z²¹代表亚烷基或亚芳基，Rc²¹代表阳离子可聚合基团，d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e为3，

其中，R³¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R³²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z³¹代表亚烷基或亚芳基，Rf³¹代表具有1至31个碳原子的直链全氟烷基，f是0至2的整数，g是1至3的整数，且f+g为3；和

(IV)裂解阳离子可聚合基团，从而交联通过步骤(III)获得的可水解缩合物的交联步骤。

5.根据权利要求4所述的充电构件，其中，a是1至3的整数，b是1至3的整数，且R¹¹的一个为具有1至21个碳原子的直链烷基。

6.根据权利要求1所述的充电构件，其中，该聚硅氧烷是通过步骤(V)和(VI)获得的聚硅氧烷：

(V)通过水解具有以式(2)表示结构的可水解硅烷化合物、具有以式(3)表示结构的可水解硅烷化合物、具有烷基的可水解硅烷化合物和具有苯基的可水解硅烷化合物来缩合的缩合步骤，

其中，R²¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R²²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z²¹代表亚烷基或亚芳基，Rc²¹代表阳离子可聚合基团，d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e为3，

其中，R³¹代表饱和或不饱和的一价烃基，R³²代表饱和或不饱和的一价烃基，Z³¹代表亚烷基或亚芳基，Rf³¹代表具有1至31个碳原子的直链全氟烷基，f是0至2的整数，g是1至3的整数，且f+g为3；和

(VI)裂解阳离子可聚合基团，从而交联通过步骤(V)获得的可水解缩合物的交联步骤。

7.根据权利要求3所述的充电构件，其中，Rf³¹是具有6至31个碳原子的直链全氟烷基。

8.根据权利要求3所述的充电构件，其中，在缩合步骤，具有以式(3)表示的结构且其中Rf³¹为具有n_A个碳原子的直链全氟烷基的硅烷化合物A和具有以式(3)表示的结构且其中Rf³¹为具有n_B个碳原子的直链全氟烷基的硅烷化合物B组合用作具有氟烷基的可水解硅烷化合物，其中n_A是6至31的整数，n_B是6至31的整数，且n_B不等于nA。

9.根据权利要求1所述的充电构件，其中，表面层具有以式(i)至(iii)表示的性质：

(i)6<表面自由能γ₂ ^总≤35[mJ/m²]；

(ii)0.1≤表面动态摩擦系数(μ)≤0.3；及

(iii)1.0×10^-6≥静电容量(C)≥5.0×10^-9[F]。

10.根据权利要求9所述的充电构件，其中，导电性弹性层的表面自由能γ₁ ^总为40mJ/m²以下，γ₁ ^总与γ₂ ^总具有以式(iv)表示的关系：

(iv)|γ₁ ^总-γ₂ ^总|≥10[mJ/m²]。

11.一种处理盒，其一体化支承电子照相感光构件和使电子照相感光构件的表面充电的充电构件，且可拆卸地安装到电子照相设备主体，其特征在于，该充电构件是根据权利要求1所述的充电构件。

12.根据权利要求11所述的处理盒，其中，该充电构件位于与电子照相感光构件接触的位置。

13.一种电子照相设备，其包括电子照相感光构件和使电子照相感光构件充电的充电构件，其特征在于，该充电构件是根据权利要求1所述的充电构件。

14.根据权利要求13所述的电子照相设备，其中，该充电构件位于与电子照相感光构件接触的位置。

15.根据权利要求13所述的电子照相设备，其中，该电子照相设备包括仅施加直流电压至充电构件的电压施加装置。

Images