CN101395540B - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种充电构件，其具有支承体、形成于该支承体上的导电性弹性层和形成于该导电性弹性层上的表面层。该表面层包含聚硅氧烷，该聚硅氧烷具有至少一种由以下式(1a1)、(1a2)、(1b1)和(1b2)表示的结构：
Figure 200780007023.3_AB_0
X表示一个选自由-O-、-NR12-和-COO-组成的组中的官能团；R11表示烃基；R12表示氢原子或烃基；和Z21表示二价有机基团。即使经过长时间重复使用，也能使调色剂和用于该调色剂的外部添加剂粘附于充电构件表面最小化，因此，即使当用于DC接触充电法时，该充电构件也能进行稳定的充电和图像复制。

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，和具有该充电构件的处理盒和电子照相设备。
背景技术
目前，作为使电子照相感光构件的表面静电充电的方法之一，接触充电法已经投入实际使用。
接触充电法是其中将电压施加到与电子照相感光构件接触放置的充电构件上，以在充电构件和电子照相感光构件之间的接触部分及其附近引起微放电，从而使电子照相感光构件的表面静电充电的方法。
作为使电子照相感光构件的表面充电的充电构件，出于对充分确保电子照相感光构件和充电构件之间的接触辊隙的考虑，通常使用具有支承体和在该支承体上设置的弹性层(导电性弹性层)的充电构件。
弹性层(导电性弹性层)通常包含相对大量的低分子量组分，因此此类低分子量组分可能渗出而污染电子照相感光构件的表面。为了抑制由于该渗出引起的这种污染，还普遍在该导电性弹性层上提供表面层，该表面层具有比该导电性弹性层更低的弹性模量。
作为充电构件的形状，通常采用辊形。下文中，辊形充电构件也称为“充电辊”。
广泛使用的接触充电法是其中将通过将交流电压叠加在直流电压上产生的电压施加到充电构件上的方法(下文中也称为“AC+DC接触充电法”)。在AC+DC接触充电法的情况下，将具有高达充电起始时电压的两倍以上的峰-峰电压的电压用作交流电压。
AC+DC接触充电法是能够进行充电均匀性高的稳定充电的方法，原因在于使用交流电压。然而，与在其中只将直流电压施加于充电构件的方法(以下也称作“DC接触充电法”)相比，在使用交流电压源的范围内，这种方法导致充电组件和电子照相设备的尺寸大和成本增加。
即，就使充电组件和电子照相设备小型化和成本降低而言，DC接触充电法优于AC+DC接触充电法。
作为用于电子照相设备的导电性构件，例如充电构件，提出了具有含有机硅化合物的无机-有机杂化薄膜的导电性构件(参见，例如日本专利申请特许公开2001-173641和2004-210857)。
发明内容
然而，DC接触充电法不具有由于交流电压的改进充电均匀性的效果。因此，充电构件的表面污染(由于调色剂和用于调色剂的外部添加剂)和充电构件本身的电阻不均匀性趋于出现于复制的图像中。
特别地，在DC接触充电法的情况下，经过重复使用，调色剂和用于调色剂的外部添加剂不均匀且强烈地粘附(粘附)于充电构件表面，结果，当在高温和高湿(30℃/80％RH)环境下复制半色调图像时，粘附部分会引起过度充电或不良充电。
本发明的目的是提供充电构件，即使长时间重复使用，调色剂和用于该调色剂的外部添加剂也难以粘附于该充电构件的表面，因此即使当将该充电构件用于DC接触充电法时，该充电构件也能长时间地进行稳定充电和图像复制。本发明的另一个目的是提供具有此种充电构件的处理盒和电子照相设备。
本发明是充电构件，其具有支承体、形成于该支承体上的导电性弹性层和形成于该导电性弹性层上的表面层，其中该表面层包含聚硅氧烷，该聚硅氧烷具有至少一种选自由以下组成的组中的结构：由以下式(1a1)表示的结构、由以下式(1a2)表示的结构、由以下式(1b1)表示的结构和由以下式(1b2)表示的结构。
Figure G2007800070233D00031
在该式(1a1)、(1a2)、(1b1)和(1b2)中，X表示一个选自由-O-、-NR12-和-COO-组成的组的官能团；R11表示烃基；R12表示氢原子或烃基；和Z21表示二价有机基团。
本发明还是具有上述充电构件的处理盒和电子照相设备。
根据本发明，提供了充电构件，在该充电构件中，即使在长时间重复使用，也使调色剂和用于该调色剂的外部添加剂向该充电构件表面的固定最小化，因此即使当将该充电构件用于DC接触充电法时，该充电构件也能长时间地进行稳定充电和图像复制。还提供了具有此种充电构件的处理盒和电子照相设备。
附图说明
图1示出了本发明的充电构件的构造的实例。
图2示意性地示出了设置有具有本发明充电构件的处理盒的电子照相设备的构造的实例。
具体实施方式
首先，描述本发明充电构件的构造。
本发明的充电构件具有支承体、形成于该支承体上的导电性弹性层和形成于该导电性弹性层上的表面层。此“表面层”是指该充电构件具有的层中位于充电构件最外表面的层。
本发明充电构件的最简单的构造是这样的构造，在该构造中将两层，导电性弹性层和表面层，形成于支承体上。一层或两层或更多不同的层也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。
可以使用用于导电性弹性层的材料和用于表面层的材料分别形成导电性弹性层和表面层(下文中也称为“多层型1”)。此外，用于导电性弹性层的材料可用来形成层，此后该层的表面区(表面及其附近)可以经改性以致该已被改性的区域可以充当表面层，从而提供具有导电性弹性层和表面层的多层构造(下文中也称为“多层型2”)。
图1示出了本发明的充电构件的构造的实例。在图1中，附图标记101表示支承体；102表示导电性弹性层；103表示表面层。
该充电构件的支承体应该至少具有导电性(导电性支承体)。例如，可以使用金属(或合金)如铁、铜、不锈钢、铝、铝合金或镍制成的支承体。为了提供耐刮擦性，表面处理例如电镀也可以应用于这些支承体的表面，只要不损害其导电性即可。
在导电性弹性层中，可以使用常规充电构件的弹性层(导电性弹性层)中使用的一种或两种或更多种的弹性材料例如橡胶或热塑性弹性体。
橡胶可以包括，例如，聚氨酯橡胶、硅橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、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、表氯醇橡胶和烷基醚橡胶。
热塑性弹性体可以包括，例如，苯乙烯型弹性体和烯烃型弹性体。苯乙烯型弹性体的市售产品可包括，例如RABARON，Mitsubishi Chemical Corporation的产品；和SEPTONCOMPOUND，Kuraray Co.，Ltd.的产品。烯烃型弹性体的市售产品包括，例如，THERMOLAN，Mitsubishi ChemicalCorporation的产品；MILASTOMER，Mitsui PetrochemicalIndustries，Ltd.的产品；SUMITOMOTPE，Sumitomo ChemicalCo.，Ltd.的产品；及SANTOPRENE，Advanced Elastomer System，L.P.的产品。
还可以在导电性弹性层中适当地使用导电剂来调节电导率到预定值。可以通过适当地选择要使用的导电剂的类型和用量控制导电性弹性层的电阻。导电性弹性层可以具有102Ω以上至108Ω以下作为优选范围，具有103Ω以上至106Ω以下的电阻作为更优选的范围的电阻。
用于导电性弹性层的导电剂可包括，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。
阳离子表面活性剂可以包括，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改性脂肪酸二甲基乙基铵。季铵盐可以包括例如高氯酸盐、氯酸盐，四氟硼酸盐、乙氧基硫酸盐(ethosulfates)和苄基卤(例如苄基溴和苄基氯)。
阴离子表面活性剂可以包括，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、高级醇磷酸盐和高级醇环氧乙烷加成磷酸盐。
抗静电剂可以包括，例如，非离子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。
电解质可以包括，例如属于元素周期表第1族金属(例如Li、Na和K)的盐(例如季铵盐)。属于元素周期表第1族金属的盐可以具体包括LiCF3SO3、NaClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN和NaCl。
作为用于导电性弹性层的导电剂，可以使用属于元素周期表第2族金属(例如Ca和Ba)的盐(例如Ca(ClO4)2)和从其衍生的抗静电剂。还可以使用以下：离子导电性导电剂如上述物质和多元醇(例如1，4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇和聚丙乙二醇)或其衍生物的络合物，及上述物质与一元醇(乙二醇一甲基醚和乙二醇一乙基醚)的络合物。
作为用于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、用于着色(油墨)的经氧化处理的炭和热解炭。用于橡胶的炭具体来说可以包括，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：良好的可压出性)、通用炉黑(GPF：通用性质)、半补强炉黑(SRF：半补强性质)、细粒子热裂炭黑(FT：热解细粒子)和中粒子热裂炭黑(MT：热解中等粒子)。
作为用于导电性弹性层的导电剂，还可以使用石墨例如天然石墨和人造石墨。
作为用于导电性弹性层的导电剂，还可以使用金属氧化物例如氧化锡、氧化钛和氧化锌和金属例如镍、铜、银和锗。
作为用于导电性弹性层的导电剂，可以进一步使用导电性聚合物例如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔。
可以将无机或有机填料和交联剂添加到导电性弹性层中。此类填料可以包括，例如二氧化硅(白碳)、碳酸钾、碳酸镁、粘土、滑石、沸石、氧化铝、硫酸钡和硫酸铝。交联剂可以包括，例如硫磺、过氧化物、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂和交联阻滞剂。
考虑到当使充电构件与充电对象电子照相感光构件接触时防止充电构件变形，导电性弹性层可以具有70度以上特别地，更优选73度以上的硬度作为Asker-C硬度。
在本发明中，Asker-C硬度在1,000g载荷的条件下通过使Asker-C硬度计(由Koubunshi Keiki Co.，Ltd.制造)的负载针(loaded needle)与测量对象的表面接触来测量。
考虑到充分显示为保证电子照相感光构件和充电构件之间的接触辊隙而设置的导电性弹性层的功能以，充电构件的表面层可以优选具有2,000MPa以下的弹性模量。另一方面，因为，通常，当层具有较小弹性模量时，该层显示具有较小交联密度的倾向，因此，考虑到防止电子照相感光构件的表面受充电构件表面渗出的低分子量组分污染，充电构件表面层可优选具有100MPa以上的弹性模量。
当表面层具有较大层厚度时，防止低分子量组分渗出的效果倾向于提高，但是另一方面，充电性能倾向于降低。因此，考虑到这些，在本发明中，表面层可优选具有0.01μm至1.0μm，更优选0.01至0.6μm的层厚度。
考虑到防止调色剂与外部添加剂粘附于充电构件的表面，充电构件的表面(即表面层的表面)可优选具有10μm以下，更优选7μm以下，进一步更优选5μm以下的根据JIS94的粗糙度(Rz)。
如上所述，本发明的充电构件是这样的充电构件，该充电构件具有支承体、形成于该支承体上的导电性弹性层和形成于该导电性弹性层上的表面层，其中该表面层包含聚硅氧烷，该聚硅氧烷具有至少一种选自由以下组成的组中的结构：由以下式(1a1)表示的结构、由以下式(1a2)表示的结构、由以下式(1b1)表示的结构和由以下式(1b2)表示的结构。
Figure G2007800070233D00081
在该式(1a1)、(1a2)、(1b1)和(1b2)中，X表示一个选自由-O-、-NR12-和-COO-组成的组中的官能团。R11表示烃基。R12表示氢原子或烃基。Z21表示二价有机基团。
由Z21表示的二价有机基团可以包括，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，更优选亚乙基和亚丙基。
式(1a1)、(1a2)、(1b1)和(1b2)中的R11可以具体表示饱和或不饱和一价烃基，该一价烃基可以包括例如烷基、链烯基和芳基。R12可以具体表示氢原子或饱和或不饱和一价烃基，该一价烃基可以包括例如烷基、链烯基和芳基。烃基倾向于朝充电构件的表面取向。然而，由R11和R12表示的烃基(除氢原子的情况之外)不与硅氧烷链直接键接。因此，当将具有由式(1a1)、(1a2)、(1b1)和/或(1b2)表示的结构的硅氧烷引入表面层时，由R11和R12表示的烃基(除氢原子的情况之外)可以容易地朝表面层的表面取向，从而显示防止充电构件表面被调色剂和外部添加剂污染的效果。特别地，出于对取向性能的考虑，优选具有5至30个碳原子的直链或支链烷基。R11的含量和R12的含量之和优选为5.0至50.0质量％，基于聚硅氧烷的总质量。
聚硅氧烷更优选具有与硅氧烷骨架的硅原子键接的烷基和/或苯基的聚硅氧烷。该烷基优选具有1至21个碳原子的直链或支链烷基，并且进一步优选甲基、乙基、正丙基、己基或癸基。
聚硅氧烷可以通过例如以下方法获得：
-一种方法，在该方法中，生产包含可水解硅烷化合物的水解缩合产物，此后允许该水解缩合产物与由以下式(3)表示的改性烯烃化合物(下文中也称为“化合物3”)反应，该可水解硅烷化合物在其端部具有环氧基且其结构由以下式(2a)或(2b)表示(下文中也称为“化合物2”)；或
-一种方法，在该方法中，允许化合物2与化合物3反应，接着水解。
Figure G2007800070233D00091
出于对R11和R12的取向性能的考虑，本发明的聚硅氧烷可以优选通过如下方法生产，在该方法中生产包含化合物2的水解缩合产物，此后允许该水解缩合产物与化合物3反应。
在式(2a)和(2b)中，R21表示饱和或不饱和一价烃基，R22表示饱和或不饱和一价烃基，Z21表示二价有机基团，d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e＝3。
式(2a)和(2b)中由R21和R22表示的饱和或不饱和一价烃基可以包括烷基、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，更优选甲基或乙基。
式(2a)和(2b)中的e可以优选3。
当式(2a)和(2b)中的d是2时，两个R21可以相同或不同。
当式(2a)和(2b)中的e是2或3时，两个或三个R22可以相同或不同。
化合物(2)的具体实例显示如下。
(2-1)：环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷
(2-2)：环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷
(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
R31-X-H                    (3)
在当使用化合物2时的情况下，化合物3具有能够与化合物2的环氧基反应的官能团是重要的。构成此种官能团的X表示选自由-O-、-NR32-和-COO-组成的组的一个基团。R31表示饱和或不饱和一价烃基。R32表示氢原子或饱和或不饱和一价烃基。
式(3)中由R31和R32表示的饱和或不饱和一价烃基可以包括，例如苯基取代的烷基或链烯基，或未取代的烷基或链烯基，和烷基取代的芳基或未取代的芳基。这些烃基倾向于朝充电构件的表面取向，并且显示防止充电构件表面被调色剂和外部添加剂污染的效果。出于对取向性能的考虑，R31可以优选具有5或更多个碳原子，并且出于对可水解硅烷化合物与水解缩合产物的相容性的考虑，可以优选具有100以下，尤其优选30以下碳原子。
化合物3的具体实例显示如下。
(3-1)：CH3-OH
(3-2)：CH3-CH2-OH
(3-3)：CH3-CH2-NH2
(3-4)：CH3-CH2-COOH
(3-5)：CH3-(CH2)5-COOH
(3-6)：CH3-(CH2)17-NH2
(3-7)：CH3-(CH2)19-OH
(3-8)：CH3-(CH2)18-COOH
(3-9)：CH3-(CH2)19-OH
(3-10)：CH3-(CH2)15-C6H4-NH2
(3-11)：CH3-(CH2)28-COOH
(3-12)：CH3-(CH2)29-OH
如上所述，本发明的充电构件中使用的聚硅氧烷可以如下获得：通过水解使化合物2缩合以生产水解缩合产物，然后使化合物2的环氧基裂解以使化合物3和水解缩合产物交联。在这种情况下，出于对控制充电构件表面性能的考虑，为了获得水解缩合产物，除了化合物(2)之外，进一步优选使用具有由以下式(4)表示的结构的可水解硅烷化合物(下文中也称为“化合物4”)。
(R41)a-Si-(OR42)b    (4)
在式(4)中，R41表示苯基取代或未取代的烷基，或烷基取代或未取代的芳基。R42表示饱和或不饱和一价烃基。a是0至3的整数，b是1至4的整数，且a+b＝4。
由式(4)中的R41表示的苯基取代的烷基或未取代的烷基中的烷基可以优选具有1至21个碳原子的直链烷基。
由式(4)中的R41表示的烷基取代或未取代的芳基中的芳基可以优选苯基。
式(4)中的a可以优选是1至3的整数，更优选1。
式(4)中的b可以优选是1至3的整数，更优选3。
由式(4)中的R42表示的饱和或不饱和一价烃基可以包括，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，并且可以进一步优选甲基、乙基或正丙基。
当式(4)中的a是2或3时，两或三个R41可以相同或不同。
当式(4)中的b是2、3或4时，二，三或四个R42可以相同或不同。
化合物4的具体实例显示如下。
(4-1)：四甲氧基硅烷
(4-2)：四乙氧基硅烷
(4-3)：四丙氧基硅烷
(4-4)：甲基三甲氧基硅烷
(4-5)：甲基三乙氧基硅烷
(4-6)：甲基三丙氧基硅烷
(4-7)：乙基三甲氧基硅烷
(4-8)：乙基三乙氧基硅烷
(4-9)：乙基三丙氧基硅烷
(4-10)：丙基三甲氧基硅烷
(4-11)：丙基三乙氧基硅烷
(4-12)：丙基三丙氧基硅烷
(4-13)：己基三甲氧基硅烷
(4-14)：己基三乙氧基硅烷
(4-15)：己基三丙氧基硅烷
(4-16)：癸基三甲氧基硅烷
(4-17)：癸基三乙氧基硅烷
(4-18)：癸基三丙氧基硅烷
(4-19)：苯基三甲氧基硅烷
(4-20)：苯基三乙氧基硅烷
(4-21)：苯基三丙氧基硅烷
(4-22)：二苯基二甲氧基硅烷
(4-23)：二苯基二乙氧基硅烷
在当组合使用化合物4时的情况下，式(4)中的a优选1至3的整数，b优选1至3的整数。
可以仅使用一种类型的化合物4，或可以使用两种或更多类型的化合物4。在当使用两种或更多种类型的化合物4时的情况下，可以优选组合使用式(4)中的R41是烷基的化合物和式(4)中的R41是苯基的化合物。出于对控制充电构件表面性能的考虑，优选烷基。尽管原因不清楚，但是苯基对在充电时候的放电有影响，并且出于防止以下现象考虑是优选的：当复制半色调图像时，预先形成的字符或黑色图案作为余像轻微残留(重像现象)。
用于生产本发明的充电构件的具体方法(如何具体地形成含聚硅氧烷的表面层)描述如下。
首先，在水存在下使化合物2和任选的化合物4进行水解反应以生产水解缩合产物。
在水解反应中，通过控制温度、pH等可获得具有期望缩合度的水解缩合产物。
在水解反应中，还可以通过利用金属醇盐作为用于水解反应的催化剂来控制缩合度。金属醇盐可以包括，例如铝醇盐、钛醇盐和锆醇盐，和它们的络合物(例如乙酰丙酮络合物)。
接下来，将化合物3添加到所得的水解缩合产物中，并与之混合以制备表面层涂布液。
化合物2、化合物3和化合物4可优选如此混合以致所获得的聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为5至50质量％，基于该聚硅氧烷的总质量。控制混合比率到5质量％以上可以防止充电构件的表面被污染，这是由于烯烃部分向充电构件表面的取向。控制该混合比率到50质量％以下允许即使当表面层形成薄膜时，该表面层也具有机械强度，并且即使当长时间使用充电构件时，也能够防止由于表面的污染引起的不良图像产生。
化合物3与化合物2的混合比率可以优选5mol％以上至50mol％以下。控制该混合比率至5mol％以上能够防止充电构件的表面被污染，这是由于烯烃部分向充电构件表面的取向。控制该混合比率至50mol％以下允许表面层具有机械强度，这是由于通过环氧基本身的交联反应生产的硅氧烷键链。因此，即使长期使用充电构件，也能够防止由表面的污染引起的不良图像产生。
在当组合使用化合物4时的情况下，化合物2和化合物4可以进一步优选如此混合以致摩尔比为10:1至1:10。
接下来，用如此制备的表面层涂布液涂布具有支承体和形成于该支承体上的导电性弹性层的构件，其在此也称为“导电性弹性构件”。
在制备表面层涂布液中，除水解缩合产物之外，还可以使用适合的溶剂以改进涂布性能。此类适合的溶剂可以包括，例如，醇例如乙醇和2-丁醇、乙酸乙酯和甲乙酮，或任何这些溶剂的混合物。在用表面层涂布液涂布导电性弹性构件中，可以采用例如使用辊涂机的涂布、浸涂或环涂的涂布方法。
接下来，用活性能量射线照射已施涂在导电性弹性构件上的表面层涂布液，因此包含在表面层涂布液中的化合物2中的环氧基裂解，由此使化合物2和化合物3结合并且水解缩合产物能够通过环氧基之间的反应交联。
作为本发明中使用的活性能量射线，优选紫外线。因为在用活性能量射线照射时产生热，所以导电性弹性构件的导电性弹性层膨胀，然后冷却而收缩。在此过程中，如果表面层不充分地跟随这种膨胀和收缩，则表面层可能具有许多皱纹或裂纹。然而，当交联反应中使用紫外线时，水解缩合产物能够在短时间内(在15分钟内)交联，此外减少产生的热。因此，表面层不容易起皱或开裂。
当充电构件放置在引起温度和湿度突然变化的环境中时，如果表面层不充分地跟随由于此种温度和湿度的这种变化引起的导电性弹性层的膨胀和收缩，则表面层可能起皱或开裂。然而，只要使用紫外线进行交联反应，其中，产生的热减少，改进导电性弹性层和表面层之间的粘附，以使该表面层能够充分地跟随导电性弹性层的膨胀和收缩。由此，能够防止表面层由于温度和湿度的变化而起皱或开裂。
此外，只要使用紫外线进行交联反应，就能够防止导电性弹性层由于热史引起的恶化，并因此能够防止导电性弹性层的电性能降低。
在采用紫外线的照射中，可以使用高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯或准分子UV灯。其中，可以使用富有波长在150nm至480nm中的光的紫外线源作为紫外线。
紫外线具有如下定义的累积光量。紫外线累积光量(mJ/cm2)＝紫外线强度(mW/cm2)×照射时间(s)。
紫外线的累积光量可以通过选择照射时间、灯输出和灯与要照射的对象之间的距离来控制。累积光量还可以在照射时间内梯度变化。
当使用低压汞灯时，可以使用Ushio Inc.制造的紫外线累积光量计UIT-150-A或UVD-S254测量紫外线的累积光量。当使用准分子UV灯时，可以使用Ushio Inc.制造的紫外线累积光量计UIT-150-A或VUV-S172测量紫外线的累积光量。
在与改性烯烃的由于环氧基的裂解引起的反应和交联反应中，出于对改进交联效率的考虑，催化剂例如芳族锍盐或芳族碘鎓盐可以共存。可以优选以1至3质量％的量添加催化剂，基于水解缩合产物的质量。
设置有具有电子照相感光构件和本发明充电构件的处理盒的电子照相设备的构造的实例示意性地显示在图2中。
在图2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。作为电子照相感光构件，通常为具有支承体和形成于该支承体上的无机或有机感光层的电子照相感光构件。电子照相感光构件还可以为具有电荷注入层作为表面层的电子照相感光构件。
通过其为本发明的充电构件的充电构件3(图2中，辊形充电构件)将被旋转驱动的电子照相感光构件1的表面均匀地充电至正或负的给定电势。然后将如此带电的电子照相感光构件暴露于从用于狭缝曝光或激光束扫描曝光的曝光装置(未示出)发射的曝光光(成影像的曝光光)4。这样，对应于预期图像的静电潜像连续在电子照相感光构件1的表面上形成。
当借助于充电构件3对电子照相感光构件的表面充电时，从电压施加装置(未示出)对充电构件3施加仅直流电压或通过将交流电压叠加于直流电压上产生的电压。在稍后给出的实施例中，仅施加直流电压(-1,200V)。此外，在稍后给出的实施例中，将暗区电势设置在-600V，将亮区电势设置在-350V。
将在电子照相感光构件1表面上如此形成的静电潜像用包含在显影装置5中的显影剂中的调色剂显影(反转显影或正常显影)成调色剂图像。然后，将如此形成并保持在电子照相感光构件1表面上的调色剂图像借助来自转印装置(例如转印辊)6的转印偏压连续转印到转印材料(例如纸)P上，该转印材料P以与电子照相感光构件1同步旋转的方式，从转印材料进给装置(未示出)进给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)。
显影装置可以包括，例如跳动显影装置、接触显影装置和磁刷显影装置。出于对更好防止调色剂散射的考虑，优选接触显影装置。在稍后给出的实施例中，采用接触显影装置。
作为转印辊，可示例具有用调节到具有中等电阻的弹性树脂层覆盖的支承体的转印辊。
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，在那里使调色剂图像定影，然后作为成像材料(打印件或复印件)从设备中输出。在双面成像模式或多个成像模式的情况下，将该成像的材料引入循环输送装置(未示出)并再引入转印部。
将其上已转印调色剂图像的电子照相感光构件1的表面通过清洁装置(例如清洁刮板)7进行转印后残留的显影剂(调色剂)的去除。如此，将电子照相感光构件在其表面清洁。进一步通过从预曝光装置(未示出)发出的预曝光光(未示出)进行电荷消除，然后重复使用以成像。当充电装置是接触充电装置时，预曝光不是必需的。
将上述电子照相感光构件1、充电构件3、显影装置5、转印装置6和清洁装置7中的多个组件一体化地容纳在容器中以构成处理盒，该处理盒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2中，将电子照相感光构件1、一次充电构件3、显影装置5和清洁装置7一体化地支承以形成处理盒9，其经由导向装置10如安装在电子照相设备主体中的轨道可拆卸地安装到设备的主体上。
实施例
下面通过给出具体的工作实施例更详细地描述本发明。然而，应注意，本发明决不限于这些实施例。在实施例中，“份”是指“质量份”。
实施例1
将100份表氯醇橡胶(商品名：EPICHLOMER CG105，购自Daiso Co.，Ltd.)、25份作为填料的MT碳(商品名：HTC#20，购自Shin Nippon Carbon Co.Ltd.)、5份膨润土(商品名：BENGELSH，购自HOJUN Co.，Ltd.)、10份氧化锌和1.5份硬脂酸借助捏合机捏合5分钟。向所获得的捏合产物中加入1份作为硫化促进剂的二硫化二-2-苯并噻唑(商品名：NOCCELER DM-P，购自Ouchi Shinko Chemical Co.Ltd.)、1.5份作为硫化促进剂的一硫化四乙基秋兰姆(商品名：NOCCELER TS，购自Ouchi-ShinkoChemical Industrial Co.，Ltd.)和1份作为硫化剂的硫磺，并借助开放式辊炼机进一步捏和10分钟以获得捏合产物I。
接下来，借助橡胶挤出机将捏合产物I挤出为9.5mm外径和5.4mm内径的圆筒体。将其切割成250mm长度，然后在硫化器中用160℃水蒸汽一次硫化30分钟以获得用于导电性弹性层的一次硫化管I。
将6mm直径和256mm长度的圆柱形的钢制成的支承体(其表面已进行镀镍)用包含金属和橡胶的热硬化粘合剂(商品名：METALOCK U-20，购自Toyokagaku Kenkyusho Co.，Ltd.)涂布在沿轴向从圆柱表面的中央的两侧上达115.5mm的区域(轴向宽度总共为231mm的区域)。在80℃下干燥如此形成的涂层30分钟，此后，在120℃下进一步干燥1小时。
将其圆柱表面用热硬化粘合剂涂布并干燥的这种支承体插入用于导电性弹性层的一次硫化管I中，然后将用于导电性弹性层的一次硫化管I在160℃下加热1小时。通过这种加热，使用于导电性弹性层的一次硫化管I二次硫化，并且也使热硬化粘合剂固化。如此，获得了在表面研磨之前的导电性弹性辊I。
接下来，将表面研磨前的导电性弹性辊I在导电性弹性层部分(橡胶部分)的两端切割，以使导电性弹性层部分具有沿轴向231mm的宽度。此后，用旋转研磨轮研磨导电性弹性层部分的表面。结果，获得导电性弹性辊II(表面研磨后的导电性弹性辊)，其为端部直径为8.2mm且中部直径为8.5mm的冠状，并具有4.3μm的表面十点平均粗糙度(Rz)和19μm的偏心率。
如此获得的导电性弹性辊(表面研磨后的导电性弹性辊)II具有71度的硬度(Asker-C硬度)。
接下来，为了获得用于表面层的处理剂，将35.64g(0.128mol)环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、30.77g(0.128mol)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)和13.21g(0.064mol)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)作为可水解硅烷化合物，及还有25.93g水和63.07g乙醇放入300ml茄型瓶中并混合。此后，在室温下搅拌所获得的混合物30分钟，然后在设置在120℃下的油浴上加热回流24小时，从而生产可水解硅烷化合物的缩合产物A(固含量：28质量％)。
将25g这种缩合产物添加到5g2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中以制备溶液。向这种溶液中如此添加1.49g(0.0095mol)癸胺(式3的R31中的碳原子数：10)以致它相对于缩水甘油基的比例为49mol％并且聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为11质量％，接着搅拌从而制备含缩合产物的醇溶液A。
向100g这种含缩合产物的醇溶液A中，添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液A。
接下来，将导电性弹性辊(表面研磨后的导电性弹性辊)II的导电性弹性层通过环涂用该表面层涂布液A涂布，在室温下干燥，并此后用波长为254nm的紫外线照射以使得累积光量为9,000mJ/cm2以固化该表面层涂布液A(通过交联反应固化)，然后干燥以形成表面层。从而，生产充电辊1。将Harison To shibaLighting Corp.制造的低压汞灯用于紫外线照射。
以下列方式进行充电辊1的表面层的组成分析。
在10至1,000放大倍数的光学显微镜下，使用设置在光学显微镜中的三维粗-细调节显微操纵器(由K.K.Narishige制造)从表面层收集大约1mg样品。
通过TG-MS法(将MS装置直接与TG装置相结合)检测收集的样品，并且追踪加热时产生的气体每质量数的浓度变化与重量变化一起作为温度的函数。测量条件在表1中示出。
表1
Figure G2007800070233D00201
还通过固体NMR方法分析收集的样品。使用JEOL Ltd.制造的JNM-EX400作为分析器并使用6mm CP/MAS探针作为探针以测量13C核。使用金刚烷作为参比物。在5.2微秒的脉冲宽度、2毫秒的接触时间和6kHz的样品旋转数的条件下进行测量。
分析上述分析结果以确认其中式(1a1)中的X是-NH-，R11是具有10个碳原子的烷基的结构。还确认其中式(1a2)中的X是-NH-，R11是具有10个碳原子的烷基的结构。认为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的环氧丙氧基通过用紫外线进行照射而裂解以允许与癸胺反应。
用下列方式评价上述生产的充电辊1。
充电辊的评价：
使用充电辊I，如下复制和评价图像。
将生产的充电辊1和电子照相感光构件并入将它们一体化支承的处理盒中。将该处理盒安装于用于A4-纸纵长供纸的激光束打印机上。该激光束打印机的显影系统为反转显影系统，其中转印材料进给速度为47mm/s，图像分辨率为600dpi。
与充电辊1一起并入处理盒的电子照相感光构件是有机电子照相感光构件，该有机电子照相感光构件具有支承体和形成于该支承体上层厚度为14μm的有机感光层。该有机感光层为多层型，其具有含改性聚碳酸酯(粘结剂树脂)的电荷产生层和电荷输送层，它们按此顺序从支承体侧叠置。这种电荷输送层是电子照相感光构件的表面层。
用于所述激光束打印机的调色剂是被称为含有调色剂颗粒和外部加入到该调色剂颗粒中的二氧化硅细颗粒和氧化钛细颗粒的聚合调色剂，该调色剂颗粒是通过在水介质中悬浮聚合含有蜡、电荷控制剂、着色剂、苯乙烯、丙烯酸丁酯和酯单体的可聚合单体体系而生产。聚合调色剂的玻璃化转变温度和体积平均粒径分别是63℃和6μm。
在30℃/80％RH的环境中复制图像。半色调图像(其由沿垂直于电子照相感光构件的旋转方向的方向上绘制的具有1点的线间和2间隔的点间宽度的水平虚线组成)在A4尺寸的纸上形成，在6，000张纸上以47mm/s的处理速度复制该半色调图像。
通过视觉观察在初始阶段、在第3,000张和第6,000张上复制的图像进行评价。
评价标准如下所示。
AA：在复制图像上未观察到由于调色剂和外部添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀性。
A：在复制图像上几乎观察不到由于调色剂和外部添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀性。
B：在复制图像上稍微观察到由于调色剂和外部添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀性。
C：在复制图像上观察到由于调色剂和外部添加剂粘附于充电辊表面而引起的电荷不均匀性，且此种电荷不均匀性以很大程度出现。具体地，观察到处于白色垂直线状态的电荷不均匀性。
为了测定充电辊的电阻，使泡沫接触到圆柱形金属鼓，并让该鼓旋转，并将100V直流电压施加在导电性基板和金属鼓之间，其中测量施加到与该鼓串联连接的电阻器上的电压。
评价和测量结果示于表2中。
实施例2
除了将表面层涂布液A变成表面层涂布液B之外，以与实施例1相同的方法生产充电辊。将这一充电辊指定为充电辊2。
用下列方式制备表面层涂布液B。
将25g缩合产物A添加到5g 2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中以制备溶液。向这种溶液中如此添加0.89g(0.0087mol)己醇(式3的R31中的碳原子数：6)以致它相对于缩水甘油基的比例为46mol％并且聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为7质量％，接着搅拌从而制备含缩合产物的醇溶液B。
向100g这种含缩合产物的醇溶液B中，添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液B。
以与实施例1相同的方法进行表面层的组成分析。
分析上述分析结果以确认其中式(1a1)中的X是-O-，R11是具有6个碳原子的烷基的结构。还确认其中式(1a2)中的X是-O-，R11是具有6个碳原子的烷基的结构。认为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的环氧丙氧基通过用紫外线进行照射而裂解以允许与己醇反应。
对充电辊2进行与实施例1相同的评价和测量。评价和测量结果示于表2中。
实施例3
除了将表面层涂布液A变成表面层涂布液C之外，以与实施例1相同的方法生产充电辊。将这一充电辊指定为充电辊3。
用下列方式制备表面层涂布液C。
将47.616g(0.192mol)β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和30.72g(0.128mol)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)作为可水解硅烷化合物以及25.93g水和61.5g乙醇混合。此后，在室温下搅拌所获得的混合物，然后加热回流24小时以获得可水解硅烷化合物的缩合产物C。
将25g缩合产物C添加到5g2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中以制备溶液。向这种溶液中如此添加3.72g(0.016mol)十五胺(式3的R31中的碳原子数：15)以致它相对于环氧基的比例为57mol％并且聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为24质量％，接着搅拌以制备含缩合产物的醇溶液C。
向100g这种含缩合产物的醇溶液C中，添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液C。
以与实施例1相同的方法进行形成的表面层的组成分析。
分析上述分析结果以确认其中式(1b1)中的X是-NH-，R11是具有15个碳原子的烷基的结构。还确认其中式(1b2)中的X是-NH-，R11是具有15个碳原子的烷基的结构。认为β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷的环氧基通过用紫外线照射而裂解以允许与十五胺反应。
对生产的充电辊3进行与实施例1相同的评价和测量。评价和测量结果示于表2中。
实施例4
除了将表面层涂布液A变成表面层涂布液D之外，以与实施例1相同的方法生产充电辊。将这一充电辊指定为充电辊4。
用下列方式制备表面层涂布液D。
将25g缩合产物A添加到5g 2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中以制备溶液。向所获得的这种溶液中，如此添加0.37g(0.0008mol)三十烷酸(式3的R31中的碳原子数：29)以致它相对于缩水甘油基的比例为4mol％并且聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为3质量％，接着搅拌以制备含缩合产物的醇溶液D。
向100g这种含缩合产物的醇溶液D中，添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液D。
以与实施例1相同的方法进行形成的表面层的组成分析。
分析上述分析结果以确认其中式(1a1)中的X是-COO-，R11是具有29个碳原子的烷基的结构。还确认其中式(1a2)中的X是-COO-，R11是具有29个碳原子的烷基的结构。认为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的环氧丙氧基通过用紫外线照射而裂解以允许与三十烷酸反应。
对生产的充电辊4进行与实施例1相同的评价和测量。评价和测量结果示于表2中。
实施例5
除了将表面层涂布液A变成表面层涂布液E之外，以与实施例1相同的方法生产充电辊。将这一充电辊指定为充电辊5。
用下列方式制备表面层涂布液E。
将25g缩合产物A添加到5g2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中以制备溶液。向这种溶液中如此添加1.2g(0.013mol)丁酸(式3的R31中的碳原子数：3)以致它相对于缩水甘油基的比例为71mol％并且聚硅氧烷中的改性烯烃的含量为9质量％，接着搅拌以制备含缩合产物的醇溶液E。
向100g这种含缩合产物的醇溶液E中添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液E。
以与实施例1相同的方法进行形成的表面层的组成分析。
分析上述分析结果以确认其中式(1a1)中的X是-COO-，R11是具有3个碳原子的烷基的结构。还确认其中式(1a2)中的X是-COO-，R11是具有3个碳原子的烷基的结构。认为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的环氧丙氧基通过用紫外线照射而裂解以允许与丁酸反应。
对生产的充电辊5进行与实施例1相同的评价和测量。评价和测量结果示于表2中。
比较例1
除了将表面层涂布液A变成表面层涂布液F之外，以与实施例1相同的方法生产充电辊。将这一充电辊指定为充电辊6。
用下列方式制备表面层涂布液F。
将25g缩合产物A添加到5g 2-丁醇和65g乙醇的混合溶剂中接着搅拌以制备含缩合产物的醇溶液F。
向100g这种含缩合产物的醇溶液F中，添加0.35g芳族锍盐(商品名：ADEKA OPTOMER SP-150，购自Asahi Denka KogyoK.K.)作为阳离子光聚合引发剂以制备表面层涂布液F。
对生产的充电辊6进行与实施例1相同的评价和测量。评价和测量结果示于表2中。
表2
Figure G2007800070233D00261
如上所述，本发明提供了充电构件，在该充电构件中，即使当长时间重复使用时，也能使调色剂和用于该调色剂的外部添加剂粘附于其表面最小化，因此即使当用于DC接触充电法时，该充电构件也能长时间地进行稳定的充电和图像复制。本发明还提供具有此种充电构件的处理盒和电子照相设备。
本申请要求于2006年2月28日提交的日本专利申请2006-052849的权益，在此将其整体引入作为参考。

Claims (2)

1.一种用于生产充电构件的方法，该充电构件包括支承体、形成于该支承体上的导电性弹性层和形成于该导电性弹性层上的表面层，该方法包括以下步骤：
(A)通过水解和缩合由下式(2a)或(2b)表示的可水解硅烷化合物，提供具有环氧基的缩合产物；
Figure FSB00000203761500011
Figure FSB00000203761500012
其中R21和R22各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基；Z21表示具有1至6个碳原子的亚烷基；d是0至2的整数，e是1至3的整数，且d+e是3；
(B)提供包括以下的表面层涂布液：所述缩合产物和由下式(3)表示的化合物：
R31-X-H            (3)
其中X表示一个选自由-O-、-NR32-和-COO-组成的组的官能团；R31表示具有5至30个碳原子的烷基；R32表示氢原子；和
(C)用所述涂布液涂布导电性弹性层的表面，然后使所述缩合产物的环氧基裂解，并使该缩合产物和由式(3)表示的化合物反应以在导电性弹性层上形成表面层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(A)包括：
提供由上述式(2a)或(2b)表示的可水解硅烷化合物以及由下式(4)表示的可水解硅烷化合物的混合物：
(R41)a-Si-(OR42)b                (4)
其中，R41表示具有1至21个碳原子的未取代的烷基或具有1至21个碳原子的用苯基取代的烷基，R42表示具有1至3个碳原子的烷基，a是0至3的整数，b是1至4的整数，且a+b＝4；和
水解并缩合该可水解硅烷化合物的混合物以获得所述具有环氧基的缩合产物。
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