CN102549506B

CN102549506B - 充电构件和电子照相设备

Info

Publication number: CN102549506B
Application number: CN201080044921.8A
Authority: CN
Inventors: 原田昌明; 渡边宏晓; 野濑启二
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: EP2490077A4; JP5014480B2; EP2490077B1; EP2490077A1; CN102549506A; JP2011102971A; US8750762B2; US20110176833A1; WO2011045916A1

Abstract

公开了一种充电构件，即使当长期连续施加电流时该充电构件也具有均匀的电阻率，很少经受电阻率的变化，并因此很少经受随时间的带电性能的变化。充电构件包括导电性支承体和弹性层。充电构件的特征在于，弹性层包含硫化橡胶，该硫化橡胶为包含如下的组合物的硫化产物：包含具有丁二烯骨架的聚合物的粘结剂聚合物和包含炭黑的导电性颗粒，具有丁二烯骨架的聚合物具有用具有特定结构的原子团改性的分子末端。

Description

充电构件和电子照相设备

技术领域

本发明涉及一种充电构件和电子照相设备。

背景技术

为向接触充电体系中使用的充电辊的弹性材料层提供体积电阻率为约1×10³-1×10⁷Ω·cm的导电性，已知采用配混有导电性颗粒如炭黑的导电型导电橡胶组合物，形成弹性材料层。然而，如在PTL 1中披露的，这类弹性材料层存在其电阻严重依赖于导电材料的分散状态的问题，从而充电辊中的电阻不均匀性可能变大。此外，存在在具有这类弹性层的充电构件中，因直流电压的连续施加而促进了弹性材料层中导电性颗粒的聚集，和弹性材料层的电阻随时间变化的情况。然后，PTL 1公开了尝试通过采用以珠磨机搅拌导电性颗粒而分散导电涂层形成材料中导电性颗粒的步骤来解决这类问题。

引用文献列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请特开No.2007-292298

发明内容

发明要解决的问题

本发明人已经证实，根据专利文献1的发明能够有效地解决上述问题。然而，为实现进一步抑制伴随充电构件使用的电阻变化，他们意识到必须实施进一步的技术研发。因此，本发明人进行了锐意研究，以使得能够从材料方面解决上述问题。最终，他们发现，在粘结剂聚合物中使用具有特定末端改性基团的聚丁二烯，能够非常有效地解决上述问题。

本发明的一个目的在于提供一种可具有均匀电阻的、即使任意长期连续带电也不易发生电阻变化的充电构件，从而，可产生充电性能随着时间的更小变化。本发明的另一个目的还在于提供一种可稳定地形成高等级电子照相图像的电子照相设备。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供一种包含导电性支承体和弹性材料层的充电构件，其中

弹性材料层包含硫化橡胶，和硫化橡胶是包括i)包含具有丁二烯骨架的聚合物的粘结剂聚合物和ii)作为导电性颗粒的炭黑的组合物的硫化产物，其中

所述具有丁二烯骨架的聚合物具有采用由以下通式(1)或(2)表示的原子团改性的分子末端。

在通式(1)中，X表示OH或SH，和R11-R15和R21-R25各自独立地表示氢原子或单价取代基。

在通式(2)中，Y表示OH或SH，和R3-R5各自表示氢原子或单价取代基。

根据本发明，提供一种包括上述充电构件和与充电构件接触配置的电子照相感光构件的电子照相设备。

发明的效果

根据本发明，提供一种即使当保持长期连续带电时，其电阻也难以改变，从而更好地抑制充电性能随时间的变化，和难以发生不均匀性的充电构件。

根据本发明，提供一种可稳定地提供高等级电子照相图像的电子照相设备。

附图说明

[图1]

是显示充电辊构造的截面示意图。

[图2]

是显示具有充电构件的电子照相设备构造的示意图。

[图3]

是显示用其测量充电辊电阻的仪器构造的示意图。

[图4]

阐述了在衍生自二苯甲酮的末端改性基团上形成阳离子的机理。

[图5]

阐述了在衍生于内酰胺的末端改性基团上形成阳离子的机理。

附图标记说明

1、充电辊；

11、芯轴；

12、弹性材料层；

13、表面层；

21、电子照相感光构件；

21a、感光层；

21b、支承体；

21c、轴；

23、电源；

23a、滑动摩擦(rubbing-friction)电极；

24、曝光装置；

25、显影装置；

26、转印装置；

27、转印材料；

28、预曝光装置；

29、清洁装置；

41、铝鼓；

42、外部电源；和

43、标准电阻。

具体实施方式

以下描述本发明的优选实施方案。

图2示意性地显示了具有充电辊的电子照相设备的构造。图2中显示的用作充电目标构件的鼓形电子照相感光构件21具有作为基本构造层的具有导电性的由铝等制成的支承体21b，和在支承体21b上形成的感光层21a。其以指定圆周速率沿图2所示的顺时针方向，绕轴21c被旋转驱动。

充电辊1为与电子照相感光构件21接触配置、并将电子照相感光构件21充电至(一次充电)规定极性和电位的辊。充电辊1主要由芯轴11和在芯轴11上形成的弹性层12构成。其在通过按压装置(未显示)在芯轴11两端部施压下，保持压向电子照相感光构件21，并在旋转驱动电子照相感光构件21时伴随旋转。

将规定的直流(DC)偏压通过连接于电源23的滑动摩擦电极23a施加于芯轴21上，在其上将电子照相感光构件21接触充电至规定极性和电位。然后将其圆周面已经通过充电辊1均匀充电的电子照相感光构件21通过曝光装置24进行预期图像信息的曝光(例如激光束扫描曝光，或原稿图像的狭缝曝光)，在电子照相感光构件21的圆周面上，形成对应于预期图像信息的静电潜像。

然后将静电潜像通过显影装置25连续显影成作为调色剂图像的可视图像。接着，将如此形成的调色剂图像通过转印装置26以与电子照相感光构件21旋转同步的方式在适宜的时间，连续转印至转印材料27上，其中所述转印材料27已由供纸装置部分(未显示)输送至电子照相感光构件21与转印装置26之间的转印区中。示于图2中的转印装置26为转印辊，所述转印辊用电源22充电至与来自转印材料27背部的极性相反的极性，于是将电子照相感光构件21侧上的调色剂图像转印至转印材料27上。

已转印调色剂图像的转印材料27从电子照相感光构件分离，然后输送至定影装置(未示出)，在其中将调色剂图像定影。具有定影图像的转印材料被作为成像物输出。或者，也在背面形成图像时，具有定影图像的转印材料被输送至用于将其再输送至转印区域的装置。

通过预曝光装置将已转印调色剂图像的电子照相感光构件21的圆周面进行预曝光，由此除去残留在电子照相感光构件21上的电荷(除静电)。作为该预曝光装置，可以使用任何已知的装置，其可以优选示例为LED芯片阵列、熔丝灯、卤素灯和荧光灯。

通过清洁装置29清洁由此除静电的电子照相感光构件21的圆周面，以除去任何粘附的污染物如转印残余调色剂。其由此清洁的表面重复用于成像。

充电辊1可以对用表面移动而驱动的电子照相感光构件21从动(follow-up)驱动，或者可以设定为非旋转的，或者可以相对于电子照相感光构件21表面移动的方向沿向前方向或向后方向在规定的圆周速度下被积极地旋转驱动。

曝光采用由原稿反射或透射的光进行；或根据通过读取原稿并将信息转换成信中得到的信号，通过激光束的扫描、LED阵列的驱动或液晶快门阵列的驱动来进行。

可使用本发明充电构件的电子照相感光构件可包括复印机、激光束打印机和LED打印机，或采用电子照相法的设备，例如电子照相制版系统。

除充电辊外，本发明的充电构件还可用作显影构件、转印构件、除电(去静电)构件和输送构件如供纸辊。

根据本发明的充电构件设置为使得在导电性支承体上重叠形成半导电性弹性材料层。作为本发明充电构件的例子，充电辊1的截面示意图示于图1。充电辊1由芯轴11和在其圆周面上设置的弹性材料层12构成。还可任选地在弹性材料层12的外侧上设置表面层13。

弹性材料层包含硫化橡胶。所述硫化橡胶是包括i)包含具有丁二烯骨架的聚合物的粘结剂聚合物，和ii)分散于粘结剂聚合物中的作为导电性颗粒的炭黑的组合物的硫化产物。

然后，将具有丁二烯骨架的聚合物采用由以下通式(1)或(2)表示的原子团在其分子末端改性。

特别地，根据本发明的具有丁二烯骨架的聚合物可以是采用由以下通式(5)或(6)的原子团在其分子末端改性的具有丁二烯骨架的聚合物。

式(5)

(在式(5)中，R51-R54各自独立地表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，和X表示OH或SH。)

式(6)

(在式(6)中，Y表示OH或SH，R61表示氢原子、具有1-6个碳原子的烷基或者苯基，和n表示2-6的整数。)

认为具有丁二烯骨架并采用式(1)或(2)或者式(5)或(6)表示的原子团在其分子末端改性的聚合物能够使得阳离子(亚胺鎓离子(iminium ion))因其与炭黑捏合时产生的热等而出现在末端改性基团部分(参见图4和5)。推测如此产生的阳离子起到存在于炭黑颗粒表面的官能团如醌、羟基、酯、羧基或醚的作用，以在炭黑与粘结剂聚合物间形成键合。然后，该键合使得粘结剂聚合物中的炭黑的分散状态稳定。这种现象本身还记载于“NIPPON GOMU KYOKAISHI”(期刊The Society of Rubberindustry，Japan，第62卷第10期(1989)，第635页第4.1段中)。

因此，认为在根据本发明的弹性材料层中，炭黑在交联橡胶内保持高度分散，并且交联橡胶与炭黑也已经化学键合。从而，即使充电构件长期保持带电时，弹性层中炭黑的位置也不易改变，因此，如所认为的，不易发生电阻的任意局部不均匀性。

具有丁二烯骨架并在其末端改性的聚合物通过可包括例如以下的方法生产：

(a)在碱金属和/或碱土金属催化剂的存在下，合成具有丁二烯骨架的聚合物，然后将改性剂添加至得到的聚合物溶液中，实施反应的方法；和

(b)将预先通过聚合形成的具有丁二烯骨架的聚合物溶解在溶剂中，然后将碱金属和/或碱土金属催化剂添加至如此溶解的聚合物内，向其中添加改性剂以实施反应的方法。

前一种方法是优选的，这是因为可连续地实施具有丁二烯骨架的聚合物的合成和其末端的改性。

在其末端改性的聚合物可包括通过聚合1，3-丁二烯单体得到的聚丁二烯，和1，3-丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、1，3-己二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘等中任意几种的共聚物。这类在其主链中具有丁二烯骨架的聚合物可用硫磺硫化，从而得到可具有高硫化生产率的充电构件。作为优选的聚合物，其为聚丁二烯或苯乙烯-丁二烯共聚物。

将通式(1)的原子团引入聚合物末端的末端改性剂的具体例子如下所示：4-氨基二苯甲酮、4-二甲氨基二苯甲酮、4-二甲氨基-4’-甲基二苯甲酮、4，4’-二氨基二苯甲酮、4，4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、4，4’-双(乙氨基)二苯甲酮、3，3’-二甲基-4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、3，3’-二甲氧基-4，4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、3，3’，5，5’-四氨基二苯甲酮、2，4，6-三氨基二苯甲酮、3，3’，5，5’-四(二乙氨基)二苯甲酮和相应于这些的硫代二苯甲酮。

特别地，可优选使用下式(1-1)～(1-3)表示的双氨基二苯甲酮。这是因为可获得即使通过任意长期带电，电阻也极少变化的充电构件。

式(1-1)：4，4’-二氨基二苯甲酮

式(1-2)：4，4’-双(二甲氨基)二苯甲酮

式(1-3)：4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮

将通式(2)的原子团引入聚合物末端的末端改性剂的具体例子如下所示：

酰胺类或酰亚胺类(例如甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、氨基乙酰胺、N，N-二甲基-N’，N’-二甲基氨基乙酰胺、N’，N’-二甲基乙酰胺、N’-乙基氨基乙酰胺、N，N-二甲基-N’-乙基氨基乙酰胺、N，N-二甲基氨基乙酰胺、N-苯基二乙酰胺、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、丙酰胺、N，N-二甲基丙酰胺、4-吡啶酰胺、N，N-二甲基-4-吡啶酰胺、苯甲酰胺、N-乙基苯甲酰胺、N-苯基苯甲酰胺、N，N-二甲基苯甲酰胺、对氨基苯甲酰胺、N’，N’-(对二甲氨基)苯甲酰胺、N’，N’-(对二乙氨基)苯甲酰胺、N’-(对甲氨基)苯甲酰胺、N’-(对乙氨基)苯甲酰胺、N，N-二甲基-N’-(对乙氨基)苯甲酰胺、N，N-二甲基-N’，N’-(对二乙氨基)苯甲酰胺、N，N-二甲基对氨基苯甲酰胺、N-甲基二苯甲酰胺、N-乙酰基-N-2-萘基苯甲酰胺、琥珀酸酰胺、马来酸酰胺、邻苯二甲酸酰胺、N，N，N’，N’-四甲基马来酸酰胺、N，N-N’，N’-四甲基邻苯二甲酸酰胺、琥珀酰亚胺、N-甲基琥珀酰亚胺、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、N-甲基邻苯二甲酰亚胺、草酰胺、N，N，N’，N’-四甲基草酰胺、N，N-二甲基对氨基亚苄基乙酰胺、烟酰胺、N，N-二乙基烟酰胺、1，2-环己二甲酰亚胺、N-甲基-1，2-环己二甲酰亚胺、氨基甲酸甲酯、N-甲基氨基甲酸甲酯、N，N-二乙基乙基苯基氨基甲酸酯(N，N-diethyl ethyl carbanilate)和对-N，N-二乙基乙基氨基苯基氨基甲酸酯(p-N，N-diethyl ethyl aminocarbanilate))；

脲类(例如脲、N，N-二甲基脲和N，N，N’，N’-四甲基脲)；

苯胺(例如N-甲酰苯胺、N-甲基乙酰苯胺、氨基乙酰苯胺、苯并苯胺、N-苯甲酰苯胺和对，对′-二(N，N-二乙基)氨基苯甲酰苯胺)；

内酰胺类(例如ε-己内酰胺、N-甲基-ε-己内酰胺、N-乙酰基-ε-己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、2-哌啶酮、N-甲基-2-哌啶酮、2-喹诺酮、N-甲基-2-喹诺酮、2-吲哚满酮和N-甲基-2-吲哚满酮)；和

异氰脲酸类(例如异氰脲酸和N，N’，N”-三甲基异氰脲酸)。

上述末端改性剂还可包括对应于上述各种化合物的含硫化合物。

在本发明中，可特别优选使用例如下式(2-1)～(2-9)表示的那些内酰胺。这是因为可获得即使任意长期带电，电阻也极少变化的充电构件。因此，本发明人认为理由如下所述。即，当将具有这类衍生自内酰胺的末端改性基团的粘结剂聚合物与炭黑一起捏合时，在末端改性部分产生阳离子。这是图5中显示的情况。这里，使用下式(2-1)～(2-9)所示的任意内酰胺作为末端改性剂，将具有1-4个碳原子的低级烷基或苯基键合至氮原子上的特征使得阳离子更容易出现在末端改性部分上。

式(2-1)：N-甲基-β-丙内酰胺

式(2-2)：N-苯基-β-丙内酰胺

式(2-3)：N-甲基-2-吡咯烷酮

式(2-4)：N-苯基-2-吡咯烷酮

式(2-5)：N-正丁基-2-吡咯烷酮

式(2-6)：N-甲基-2-哌啶酮

式(2-7)：N-苯基-2-哌啶酮

式(2-8)：N-甲基-ε-己内酰胺

式(2-9)：N-苯基-ε-己内酰胺

除末端改性聚合物外，用于形成弹性材料层的组合物还可通过共混与任意其它粘结剂聚合物混合。可用作其它粘结剂聚合物的例子如下所示：天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁基橡胶(IIR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、表氯醇均聚物(CHR)、表氯醇-环氧乙烷共聚物(CHC)、表氯醇-环氧乙烷-丙烯酸缩水甘油醚三聚物(CHR-AGE)、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、丙烯腈-丁二烯共聚物的氢化产物(H-NBR)、氯丁橡胶(CR)和丙烯酸酯橡胶(acrylic rubbers)(ACM、ANM)等。

用于形成弹性材料层的组合物包含作为导电性颗粒的炭黑，以使弹性材料层导电。炭黑可以适宜地控制以使弹性材料层的电阻可以是期望的值的量配合。如此，基于100质量份粘结剂聚合物，可将炭黑以粗略地为30质量份-70质量份的量配混。只要以在上述范围内的量配混时，即使充电构件已经长期带电，弹性材料层也可更加确定地防止电阻变化。弹性材料层还可防止硬度过高。

关于炭黑的种类，对其没有特别限制。具体地说，可包括天然气炉黑、油炉法炭黑、热裂法炭黑、灯黑、乙炔黑和科琴黑。炭黑颗粒表面上存在官能团，和这类官能团与由通式(1)或(2)表示的分子末端官能团结合，从而形成粘结剂聚合物与炭黑间的键合。

对于炭黑颗粒表面官能团的数量，将根据DIN ISO 787/9测量的炭黑的pH和根据DIN 53552测量的炭黑的挥发性组分作为指标。炭黑的pH值越小，且挥发性组分的量也越大，则炭黑颗粒表面官能团就越多。如果炭黑颗粒表面的官能团数量过大，则炭黑颗粒表面上与粘结剂聚合物的键合点过多，使得弹性材料层可具有大电阻。另一方面，如果炭黑具有过小的颗粒表面官能团数量，则粘结剂聚合物与炭黑间的键合可能过弱，以至于没有充分有效防止因带电导致的任何劣化。因此，炭黑可优选具有3-9，更优选5-8的pH。炭黑还可优选具有0.3wt％-5.0wt％，更优选0.5wt％-2.0wt％的量的挥发性组分。

另外，可任选地向用于形成所述弹性材料层的组合物中，添加通常用作橡胶用配混剂的填料、加工助剂、交联助剂、交联促进剂、交联促进剂活化剂、交联延迟剂、软化剂、增塑剂和分散剂等。

作为混合这些原料的方法，可例举采用封闭式混合机如班伯里混合机或压力捏合机的混合法，和采用开放式混合机如开炼机的混合法。

作为形成弹性材料层的方法，可包括以下方法。

方法1：

将包含根据本发明的粘结剂聚合物和作为导电性颗粒的炭黑的组合物借助于挤出机以管形挤出，并借助于硫化罐硫化该挤出产物，得到由硫化橡胶构成的管。将芯轴压入配合(press-fitted)至该管中，并还研磨由硫化橡胶构成的管的表面，以提供期望的外径。

方法2：

将包含根据本发明的粘结剂聚合物和作为导电性颗粒的炭黑的组合物借助于配合有十字头的挤出机，共挤出成中心设置有芯轴的圆筒状，并固定在具有期望外径的模具内部，然后加热，以形成围绕芯轴的由硫化橡胶构成的弹性材料层。

为使得任意杂质如调色剂和纸屑不能易于粘附在弹性材料层表面上，可采用紫外线或电子射线照射弹性材料层表面，以实施表面改性。此外，可在弹性材料层表面上进一步形成表面层。

实施例

以下将通过提供实施例更详细地描述本发明。在下文中，除非特别说明，否则“份”表示“质量份”。关于试剂等，除非特别说明，否则均使用可商购获得的高纯度产品。

-末端改性聚合物的合成-

末端改性的SBR-1

将内容积15升的不锈钢制高压聚合反应器内部气氛用干燥氮气置换，随后向其中加入200g苯乙烯、800g 1，3-丁二烯和7,000g环己烷。接着，向其中添加18毫摩尔(基于镁)二丁基镁/三乙基铝配合物(摩尔比Mg/Al＝5)，和4.0毫摩尔三丁氧基钡，在其中，随着搅拌内容物，在60℃下实施聚合5小时。聚合完成后，添加10毫摩尔4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮[式(3)]作为末端改性剂，并实施反应1小时。反应结束后，向其中添加5ml甲醇以停止反应，然后将得到的聚合物溶液取出，加入1.5质量％2，6-二叔丁基对甲酚(BHT)的甲醇溶液中，以使如此形成的聚合物凝固。此后，在60℃下减压干燥该聚合物24小时，以得到末端改性的苯乙烯-丁二烯共聚物(末端改性的SBR-1)

末端改性的SBR-2

除了使用N-甲基-ε-己内酰胺[式(4)]作为末端改性剂以外，采用与末端改性的SBR-1相同的方式得到末端改性的SBR-2。

未改性的SBR

除了不添加任何末端改性剂以外，采用与末端改性的SBR-1相同的方式得到未改性的SBR。

末端改性的BR-1

将内容积15升的不锈钢制高压聚合反应器的内部气氛用干燥氮气置换，其后向其中加入1,000g 1，3-丁二烯和7,000g环己烷。接着，向其中添加23毫摩尔(基于镁)二丁基镁/三乙基铝配合物(摩尔比Mg/Al＝5)，和5.6毫摩尔三丁氧基钡，在其中，随着搅拌内容物，在60℃下实施聚合5小时。聚合完成后，添加10毫摩尔N-甲基-ε-己内酰胺[式(4)]作为末端改性剂，并实施反应1小时。反应结束后，添加5ml甲醇以停止反应，然后将得到的聚合物溶液取出，加入1.5质量％2，6-二叔丁基对甲酚(BHT)的甲醇溶液中，使如此形成的聚合物凝固。此后，在60℃下减压干燥该聚合物24小时，以得到末端改性的苯乙烯-丁二烯共聚物(末端改性的BR-1)。

未改性的BR

除了不添加任何末端改性剂以外，采用与末端改性BR-1相同的方式得到未改性BR。

实施例1

未硫化橡胶组合物的制备：

借助于3升压力捏合机混合在65体积％填充率和30rpm叶片转数下将以下材料混合16分钟，以得到未硫化橡胶组合物。

(商品名：TOKA BLACK#7400F：pH：7.0；挥发性组分：1.5wt％；可由Tokai Carbon Co.，Ltd.获得)

向156份该硫化橡胶组合物中，借助于辊直径12英寸的开炼机在8rpm前辊转数和10rpm后辊转数和2mm辊隙下，将以下材料混合20分钟，以得到用于弹性材料层的未硫化橡胶组合物。

硫磺(交联剂) 1.2份

一硫化四甲基铵 1.0份

(硫化促进剂；商品名：NOCCELLER TBzTD；可由Ohuchi-Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.获得)

N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰亚胺1.0份

(硫化促进剂；商品名：SUNTOCURE-TB SI；可由FLEXS YS获得)

充电辊A的生产

将得到的未硫化橡胶组合物借助于通风橡胶挤出机(45mm直径的通风挤出机；L/D：20；Nakata Engineering Co.，Ltd.生产)以管状挤出。然后，将该挤出产物借助于硫化罐在动力蒸汽下于160℃进行一次硫化30分钟，得到外径10mm、内径5.5mm和长度250mm的橡胶管。接着，将直径6mm、长度252mm的圆柱形导电芯轴(钢制，表面镀镍)，沿其轴向在中部232mm的柱表面上涂覆导电热熔粘合剂，然后在80℃下干燥30分钟。将采用粘合剂涂覆的该芯轴压入配合至上述橡胶管中，然后在热风炉中于160℃下对其实施二次硫化和键合处理30小时。将得到的复合体两端部切下，以生产橡胶部分的长度为232mm的未研磨辊。采用打磨机(商品名：LEO-600-F4-BME，MinakuchiMachinery Works Ltd.生产)在其橡胶部分研磨该未研磨辊，以得到具有弹性材料层的橡胶辊，所述橡胶辊具有端部直径为8.35mm和中部直径为8.50mm的冠形形状。将得到的橡胶辊采用紫外线照射在其表面上，以实施表面改性处理。该表面处理通过采用波长254nm的紫外线以使得光总量达到8,500mJ/em²的方式照射表面实施，并将Harison Toshiba Lighting Corporation生产的低压汞灯用于用紫外线的照射。从而，生产充电辊。

电阻、电阻周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化的测量

图3示意性地显示了测量充电辊电阻的仪器的结构。将充电辊1借助于挤压装置(未显示)在芯轴11两端部施压下保持压向圆筒形铝鼓41，并随着铝鼓41被旋转驱动而从动转动。在此状态下采用外部电源42向充电辊1的芯轴11的部分施加DC电压，其中测量施加于串联连接至铝鼓41上的标准电阻43的电压。通过由如此测量的标准电阻43的电压求得流过电路的电流值来计算充电辊1的电阻。充电辊A的电阻在温度23℃/湿度50％RH(也记作NN)的环境中，在向芯轴和铝鼓施加200V DC电压2秒下，采用图3所示仪器测量。在此测量中，铝鼓转数为30rpm，标准电阻的电阻值为100Ω。在施加电压后1秒后，在1秒间隔下，以20Hz频率取样数据，将得到电阻值的平均值作为充电辊A的电阻值。此外，计算如此测量的充电辊A电阻值的最大值与最小值的比例，作为充电辊A电阻的周向不均匀性。进一步地，还在温度15℃/湿度10％RH(也记作LL)环境中和在温度30℃/湿度80％RH(也记作HH)环境中，实施上述电阻测量。然后，计算充电辊A在LL环境中与在HH环境中的电阻比值，作为充电辊A电阻的环境依赖性。

还测试了充电辊A因带电导致的任意劣化。为测试该带电劣化，采用图3所示仪器，以与上述电阻测量相同的方式，经过芯轴和铝鼓施加200V DC电压2秒，以测量初始阶段的电阻。在此测量中，铝鼓转数为30rpm，标准电阻的电阻值为100Ω。接着，在铝鼓在30rpm下旋转的同时，经过芯轴和铝鼓施加200VDC电压10秒，以引起充电辊A由于带电导致的劣化。其由于带电导致劣化后，采用与上述初始阶段电阻测量的相同方式，再次测量带电导致劣化的充电辊A的电阻。然后，用带电劣化前充电辊A的电阻值除以带电劣化后充电辊A的电阻值，将求得的值乘以100，并将得到的值作为电阻保持率(％)。

作为这些的结果，发现充电辊A具有6.7×10⁴Ω的初始阶段辊电阻值，1.5倍的周向不均匀性，1.1倍的环境依赖性和70％的作为带电劣化结果的电阻保持率。

硬度测量：

采用显微硬度计MD-1型(商品名；Koubunshi Keiki Co.，Ltd.生产)测量充电辊的硬度，并在23℃/55％RH环境中在峰值保持模式下测量。更具体地说，将充电辊A放置在金属制的板上，并放置金属制的块以简单固定充电辊A，使之不会滚动，其中将测量端子沿竖直方向在充电辊A中央精确地压向金属板，5秒后读取值。在位于距充电辊A的橡胶端30-40mm的两端部及其中央部，和在各沿圆周方向取3个点处，即总计9个点处，将其测量。将得到的测量值的平均值作为弹性材料层的硬度。结果，发现充电辊A具有70°硬度。

图像评价：

将生产的充电辊A(不同于测量电阻和硬度使用的构件)设置在电子照相处理盒中，并将该电子照相处理盒设置在用于A4纸张纵向图像再现的电子照相设备(商品名：LBP 5050；CANONINC.生产)内，以实施图像评价。

在15℃/10％RH环境中再现图像。要评价的图像是A4纸上的半色调图像(沿垂直于电子照相感光构件的旋转方向在两字点间隔处绘制的单点宽度的线的图像)。通过目视观察一张再现时(初期)半色调图像的均匀性，和以1％打印浓度打印2，500张后(运行后)再现的半色调图像的均匀性，评价复印的图像。从如此得到的初期和运行后的图像，对于因充电构件变得具有高电阻而出现的任意细横线的缺陷图像(归因于带电的横线)，和因充电构件表面被调色剂等污染而出现的任意竖线缺陷图像进行评价，按照以下等级实施评价：

A：根本没有出现任何缺陷图像的情况。

B：极轻微地出现上述缺陷图像的情况。

C：轻微出现上述缺陷图像的情况。

D：明显出现上述缺陷图像的情况。

从而，将充电辊A在初期图像和运行后图像归因于带电的横线评级为“A”，和对于在运行后竖线缺陷图像的评价中也评级为“A”。

实施例2

除了将粘结剂聚合物改变为末端改性的SBR-2以外，采用与实施例1相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊B。关于得到的充电辊B，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的圆向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊B具有8.0×10⁴Ω的初期辊电阻值、1.8倍的周向不均匀性、1.1倍的环境依赖性、77％的因带电劣化导致的电阻保持率和72°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊B在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“A”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

实施例3

除了将粘结剂聚合物改变为末端改性的BR-1以外，采用与实施例1相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊C。关于得到的充电辊C，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊C具有5.0×10⁴Ω的初期辊电阻、1.7倍的周向不均匀性、1.2倍的环境依赖性、73％的因带电劣化导致的电阻保持率和68°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊C在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“A”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

实施例4

除了将导电剂改变为炭黑(商品名：TOKA BLACK#5500；可由Tokai Carbon Co.，Ltd.获得；pH：6.0；挥发性组分：1.4wt％)，并基于100份粘结剂聚合物，以28份的量配混以外，采用与实施例2相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物，采用与实施例1相同的方式生产充电辊D。关于得到的充电辊D，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊D具有1.3×10⁵Ω的初期辊电阻、1.9倍的向周不均匀性、1.2倍的环境依赖性、55％的因带电劣化导致的电阻保持率和64°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊D在初期图像的归因于带电的横线方面，评级为“A”，在运行后图像的归因于带电的横线方面评级为“B”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，评级为“A”。

实施例5

除了基于100份粘结剂聚合物，以30份的量配合炭黑以外，采用与实施例4相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊E。关于得到的充电辊E，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊E具有6.7×10⁴Ω的初期辊电阻、1.8倍的周向不均匀性、1.2倍的环境依赖性、60％的因带电劣化导致的电阻保持率和66°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊E在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“A”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

实施例6

除了将导电剂变更为炭黑(商品名：TOKA BLACK#7270SB；可由Tokai Carbon Co.，Ltd.获得；pH：7.5；挥发性组分：1.0wt％)，并基于100份粘结剂聚合物，以70份的量配混以外，采用与实施例2相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊F。关于得到的充电辊F，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊F具有2.5×10⁴Ω的初期辊电阻、1.4倍的周向不均匀性、1.1倍的环境依赖性、78％的因带电劣化导致的电阻保持率和82°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊F在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“A”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

实施例7

除了基于100份粘结剂聚合物，以75份的量配合炭黑以外，采用与实施例6相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊G。关于得到的充电辊G，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，发现充电辊G具有1.7×10⁴Ω的初期辊电阻、1.5倍的周向不均匀性、1.1倍的环境依赖性、79％的因带电劣化导致的电阻保持率和85°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊G在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“A”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，评级为“B”。

实施例8

除了将导电剂改变为炭黑(商品名：TOKA BLACK#3845；可由Tokai Carbon Co.，Ltd.获得；pH：10；挥发性组分：0.4wt％)，并基于100份粘结剂聚合物，以45份的量配混以外，采用与实施例2相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊H。关于得到的充电辊H，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊H具有1.3×10⁵Ω的初期辊电阻、1.7倍的周向不均匀性、1.2倍的环境依赖性、50％的因带电劣化导致的电阻保持率和65°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊H在初期图像的归因于带电的横线方面，评价为“A”，在运行后图像的归因于带电的横线方面评级为“B”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，评级为“A”。

实施例9

除了将导电剂改变为炭黑(商品名：RAVEN 1255；可由Columbian Carbon获得；pH：2.5；挥发性组分：2.7wt％)，并基于100份粘结剂聚合物，以70份的量配混以外，采用与实施例2相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊I。关于得到的充电辊I，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊I具有2.0×10⁵Ω的初期辊电阻、1.9倍的周向不均匀性、1.1倍的环境依赖性、72％的因带电劣化导致的电阻保持率和83°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊I在初期图像和运行后图像的归因于带电的横线方面，均评级为“B”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

比较例1

除了将粘结剂聚合物改变为未改性SBR，和将导电剂变更为炭黑(商品名：TOKA BLACK#7270SB，可由Tokai Carbon Co.，Ltd.获得)，并基于100份粘结剂聚合物，以45份的量配混，采用与实施例1相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊J。关于得到的充电辊J，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊J具有1.3×10⁵Ω的初期辊电阻、2.3倍的周向不均匀性、1.2倍的环境依赖性、35％的因带电劣化导致的电阻保持率和64°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊J在初期图像的归因于带电的横线方面，评价为“A”，在运行后图像的归因于带电的横线方面，评级为“D”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

比较例2

除了将粘结剂聚合物变更为未改性BR以外，采用与实施例1相同的方式制备未硫化橡胶组合物。然后，除了使用如此得到的未硫化橡胶组合物以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊K。关于得到的充电辊K，均采用与实施例1中的那些相同的方式，测量电阻、电阻的周向不均匀性、环境依赖性和带电劣化，并还测量硬度。从而，得到充电辊K具有8.0×10⁴Ω的初期辊电阻、2.5倍的周向不均匀性、1.2倍的环境依赖性、28％的因带电劣化导致的电阻保持率和62°的硬度。还采用与实施例1相同的方式实施图像评价，发现充电辊K在初期图像的归因于带电的横线方面，评价为“A”，在运行后图像的归因于带电的横线方面，评级为“C”，和在运行后的竖线缺陷图像评价方面，也评级为“A”。

上述记录的评价结果汇总于表1。

在比较例1和2中，可见在长期连续带电前后之间电阻有很大变化。关于运行后归因于带电的横线图像评级也差，并且电阻的周向不均匀性大于2.0倍。与其相反，在实施例1-9中，电阻的周向不均匀性不大于1.9倍，在长期连续带电前后之间的电阻保持率小于50％，并且在所有项目中图像评价被评级为“B”以上。

本申请要求2009年10月15日提交的日本专利申请2009-238094的权益，在此将其全文引入以作参考。

Claims

1.一种充电构件，其包括导电性支承体和弹性材料层，其中

所述弹性材料层包含硫化橡胶，所述硫化橡胶是包含以下物质的组合物的硫化产物：

i)包含具有丁二烯骨架的聚合物的粘结剂聚合物和

ii)作为导电性颗粒的炭黑；

其中所述具有丁二烯骨架的聚合物具有用由以下通式(5)或(2)表示的原子团改性的分子末端：

式(5)

其中，R51-R54各自独立地表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，X表示OH或SH；或者

其中，Y表示OH或SH，R3-R5各自表示氢原子或单价取代基。

2.根据权利要求1所述的充电构件，其中

所述具有丁二烯骨架的聚合物为聚丁二烯或苯乙烯-丁二烯共聚物。

3.根据权利要求1或2所述的充电构件，其中所述具有丁二烯骨架的聚合物为用由以下通式(6)表示的原子团在分子末端改性的具有丁二烯骨架的聚合物，

式(6)

其中，Y表示OH或SH，R61表示氢原子、具有1-6个碳原子的烷基或者苯基，n表示2-6的整数。

4.一种电子照相设备，其包括根据权利要求1-3任一项所述的充电构件和与所述充电构件接触配置的电子照相感光构件。