CN102667635A - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

充电构件、处理盒和电子照相设备 Download PDF

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Abstract

公开一种即使在重复使用时，仍然能够保持优异耐磨性的充电构件，和各自装备有所述充电构件的处理盒和电子照相设备。所述充电构件的特征在于其表面层含有具有键合其上的倍半硅氧烷的聚硅氧烷。

Description

充电构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及一种用于电子照相设备的充电构件、处理盒和电子照相设备。
背景技术
在电子照相设备中，用于通过与电子照相感光构件表面接触以使电子照相感光构件表面充电的辊形充电构件(下文中也称作“充电辊”)，通常具有包含树脂的弹性层。这类充电辊可充分保证与电子照相感光构件的辊隙宽度，从而可有效且均匀地使电子照相感光构件充电。然而，弹性层包含用于软化的增塑剂或树脂的低分子量组分。因此，由于长期使用该辊，低分子量组分可能会渗出至充电辊表面。为解决此类问题，专利文献1公开了一种采用由通过溶胶-凝胶法形成的无机氧化物涂层构成的渗出抑制层覆盖表面的导电辊，抑制了低分子量组分向其表面的渗出。
引用文献列表：
专利文献
PTL 1：日本专利申请特开2001-173641
发明内容
发明要解决的问题
由本发明的发明人进行的研究发现，专利文献1公开的采用渗出抑制层作为表面层的导电辊由于重复使用而磨损，从而充电性能随时间变化。
基于上述考虑，本发明涉及提供一种即使长期使用后，充电性能仍然较少随时间变化的充电构件。进一步地，本发明涉及提供各自可以稳定地形成高质量电子照相图像的处理盒，和电子照相设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方面，提供一种充电构件，其包括：
支承体；和
表面层，
其中，所述表面层包含聚硅氧烷，所述聚硅氧烷具有选自由下式表示的单元A1-单元A3组成的组中的至少一种单元，和在所述聚硅氧烷上通过连接基团键合选自由下式(1)-(6)所示化合物组成的组中的至少一种化合物，其中所述连接基团由选自所述单元中的R1、R4和R6中的至少一种与选自以下的至少一种基团形成：
下式(1)所示化合物的R101-R106，
下式(2)所示化合物的R201-R208，
下式(3)所示化合物的R301-R310，
下式(4)所示化合物的R401-R412，
下式(5)所示化合物的R501-R514，
下式(6)所示化合物的R601-R616，
[化学式1]
(在所述式中：
选自由所述单元A1-A3表示的单元中的R1、R4和R6中的至少一种基团，和选自：下式(1)的R101-R106，下式(2)的R201-R208，下式(3)的R301-R310，下式(4)的R401-R412，下式(5)的R501-R514，和下式(6)的R601-R616的至少一种基团表示能够相互反应形成连接基团的基团；
R1、R4和R6中不涉及与选自由式(1)-(6)组成的组中的任意化合物键合的基团各自独立地表示取代或未取代的烷基，或者取代或未取代的芳基；
R2、R3和R5各自独立地表示氢原子或者取代或未取代的烷基；和
R101-R106、R201-R208、R301-R310、R401-R412、R501-R514和R601-R616中不涉及与选自由单元A 1-A3组成的组中任何单元键合的基团各自独立地表示选自取代或未取代的烷基和取代或未取代的芳基的任意基团。)
[化学式2]
Figure BDA00001765606400041
[化学式3]
[化学式4]
Figure BDA00001765606400052
[化学式5]
Figure BDA00001765606400061
[化学式6]
Figure BDA00001765606400062
[化学式7]
Figure BDA00001765606400071
另外，根据本发明，提供一种具有上述充电构件和与所述充电构件接触设置的电子照相感光构件的电子照相设备。
进一步地，根据本发明，提供一种一体化地支持上述充电构件和选自电子照相感光构件、显影单元、转印单元以及清洁单元中的至少一个构件的处理盒，其中所述处理盒形成为可拆卸地安装在电子照相设备的主体上。
发明的效果
根据本发明，可得到一种耐久性非常优异，以至于即使长期使用后充电性能仍然几乎不变化的充电构件。这很可能是由下述原因导致的。即，根据本发明的表面层包含其上键合选自式(1)-(6)所示化合物组成的组中的至少一种倍半硅氧烷的聚硅氧烷。在所述聚硅氧烷中，具有特定结构的倍半硅氧烷填充了聚硅氧烷网络结构中的缝隙。从而，补强了表面层，因此，充电构件可具有优异的耐久性。另外，倍半硅氧烷与聚硅氧烷化学键合，从而即使在长期使用后仍以极其有效的方式抑制了倍半硅氧烷从表面层的脱落。这同样可能是包含根据本发明表面层的充电构件表现出极为优异的耐磨性的一个原因。
附图说明
图1是与本发明充电构件的轴向垂直的表面的截面视图。
图2是包含本发明处理盒的电子照相设备的示意图。
图3是聚硅氧烷与倍半硅氧烷间反应机理的说明图。
附图标记说明
101 支承体
102 导电性弹性层
103 表面层
具体实施方式
图1是根据本发明实施方案的充电辊的截面视图，所述充电辊依次具有支承体101、导电性弹性层102和表面层103。进一步地，表面层103包含聚硅氧烷，所述聚硅氧烷具有选自下式表示的A 1单元-A3单元组成的组中的至少一种单元，和在其上通过连接基团键合选自由下式(1)-(6)所示化合物组成的组中的至少一种化合物，其中所述连接基团由选自所述单元中的R1、R4和R6中的至少一种与选自以下的至少一种基团形成：
下式(1)所示化合物的R101-R106，
下式(2)所示化合物的R201-R208，
下式(3)所示化合物的R301-R310，
下式(4)所示化合物的R401-R412，
下式(5)所示化合物的R501-R514，
下式(6)所示化合物的R601-R616。
[化学式8]
Figure BDA00001765606400091
(在所述式中：
选自由所述单元A1-A3表示的单元中的R1、R4和R6中的至少一种基团，和选自：
下式(1)的R101-R106，
下式(2)的R201-R208，
下式(3)的R301-R310，
下式(4)的R401-R412，
下式(5)的R501-R514，
和
下式(6)的R601-R616的至少一种基团表示能够相互反应形成连接基团的基团；
R1、R4和R6中不涉及与选自由式(1)-(6)组成的组中的任意化合物键合的基团各自独立地表示取代或未取代的烷基，或者取代或未取代的芳基；
R2、R3和R5各自独立地表示氢原子或者取代或未取代的烷基；和
R101-R106、R201-R208、R301-R310、R401-R412、R501-R514和R601-R616中不涉及与选自由单元A1-A3组成的组中的任何单元键合的基团各自独立地表示选自取代或未取代的烷基和取代或未取代的芳基的任意基团。)
[化学式9]
Figure BDA00001765606400101
[化学式10]
Figure BDA00001765606400111
[化学式11]
Figure BDA00001765606400112
[化学式12]
Figure BDA00001765606400121
[化学式13]
Figure BDA00001765606400122
[化学式14]
Figure BDA00001765606400131
根据本发明的上述聚硅氧烷单元A1还可表示为SiO0.5R1(OR2)(OR3)。除A1中烷氧基的氧原子以外的氧原子(Si-O-Si的O)键合至两个硅原子上，因此将键合至一个硅原子的氧原子(Si-O-Si的O)数量看作是0.5。类似地，聚硅氧烷单元A2和A3分别可表示为SiO1.0R4(OR5)和SiO1.5R6。
另外，选自硅氧烷单元A1-A3的R1、R4和R6中的至少一种基团，和选自上述式(1)的R101-R106、上述式(2)的R201-R208、上述式(3)的R301-R310、上述式(4)的R401-R412、上述式(5)的R501-R514和上述式(6)的R601-R616中的至少一种基团相互反应，形成连接基团。这类基团的具体例子如下所示。
[化学式15]
Figure BDA00001765606400132
(在上述式(7)中，p表示1以上至10以下的整数。)
[化学式16]
Figure BDA00001765606400141
(在上述式(8)中，q表示1-10的整数。)
[化学式17]
Figure BDA00001765606400142
(在上述式(9)中，r表示1-10的整数。)
[化学式18]
Figure BDA00001765606400143
(在上述式(10)中，s表示1-10的整数。)
图3阐述了例如在选自R1、R4和R6的至少一种基团与选自上述式(1)的R101-R106、上述式(2)的R201-R208、上述式(3)的R301-R310、上述式(4)的R401-R412、上述式(5)的R501-R514和上述式(6)的R601-R616中的至少一种基团二者均各自为p等于3时上述式(7)所示的“环氧丙氧丙基”的情况下的反应示意图。即，键合至倍半硅氧烷或硅氧烷上的环氧丙氧丙基在阳离子聚合催化剂(图3中表示为R+X-)的存在下，通过其环氧环的开环进行链聚合。从而，制备了其上通过包括氧化烯基(oxyalkylene)(-O-CH2-CH2-)的连接基团化学键合选自式(1)-(6)中的至少一种倍半硅氧烷的聚硅氧烷。
另外，当选自R1、R4和R6的至少一种基团与选自上述式(1)的R101-R106、上述式(2)的R201-R208、上述式(3)的R301-R310、上述式(4)的R401-R412、上述式(5)的R501-R514和上述式(6)的R601-R616中的至少一种基团二者均各自为上述式(9)或上述式(10)所示的基团时，通过水解和缩合所述基团制备了其上通过包括硅氧烷键的连接基团化学键合倍半硅氧烷的聚硅氧烷。
R1、R4和R6中不涉及与选自由式(1)-(6)组成的组中的任意倍半硅氧烷键合的基团各自独立地表示取代或未取代的烷基，或者取代或未取代的芳基。取代或未取代的烷基的例子包括例如分别具有1-10个碳原子的烷基，和通过用氟原子取代这些烷基的氢原子得到的氟化烷基。取代或未取代的芳基是可用包含1-3个碳原子的烷基取代的苯基。另外，R2、R3和R5各自独立地表示氢原子或者取代或未取代的烷基。这类取代基例如是具有1-3个碳原子的烷基。
这里，基于以下观点，所有R101-R616优选涉及与聚硅氧烷的键合。提高对聚硅氧烷的键合位点数，从而可以长期保持表面膜的耐磨性。
进一步地，优选根据本发明的聚硅氧烷包含化合物单元(2)和选自单元A1-A3的至少一种单元；全部R201-R208中的每种和R1、R4与R6之一的二者均形成氧化烯基结构，从而彼此键合。基于生产表面膜容易性的考虑，优选具有8个Si原子的化合物单元(2)。
考虑到例如表面层的机械强度和充电构件要求的介电特性，相对于用于形成聚硅氧烷的单元A1-A3，化合物(1)-(6)的估计含量落在优选1.0mol份以上至50.0mol份以下的范围内，特别优选5.0mol份以上至20.0mol份以下。同时，在上述式(1)-(6)中，上述化合物单元(1)-(6)的R101-R616中不涉及与R1、R4和R6反应的基团各自独立地表示取代或未取代的烷基(例如具有1-10个碳原子的烷基)，或者取代或未取代的芳基(例如可用具有1-3个碳原子的烷基或卤素原子取代的苯基)。
引入用于形成根据本发明的充电构件表面层的材料中的聚硅氧烷可通过例如以下步骤(I)-(III)获得。
(I)通过水解缩合可水解硅烷化合物和具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物的缩合步骤，
(II)将选自上述化合物(1)-(6)中的至少一种添加至步骤(I)中得到的可水解缩合物中的混合步骤，和
(III)通过能够阳离子聚合的基团的开裂，交联步骤(II)中得到的混合物的交联步骤。
步骤(I)，即，缩合步骤中用于水解的水量相对于上述步骤(I)中使用的可水解硅烷化合物总量，优选落在20质量%-50质量%范围内。
另外，优选使用具有选自取代或未取代的芳基的至少一种基团的可水解硅烷化合物作为可水解硅烷化合物。这类化合物中，更优选具有有由下式(11)所示结构的芳基的可水解硅烷化合物：
[化学式19]
式(11)
Figure BDA00001765606400171
在上述式(11)中，R11和R12各自独立地表示取代或未取代的烷基；Ar11表示取代或未取代的芳基；a表示0-2的整数，b表示1-3的整数，a和b满足关系a+b＝3。各自由R11和R12表示的取代的烷基例如为氟化烷基，各自由R11和R12表示的未取代的烷基例如为甲基、乙基、丙基、己基或癸基。其中，优选使用甲基、乙基或丙基作为由R12表示的烷基。另外，上述式(11)中的芳基Ar11优选是苯基。当式(11)中a表示2时，R11可以彼此相同或不同。此外，当式(11)中b表示2或3时，两个或三个R12可以彼此相同或不同。可仅使用一种各自具有芳基的可水解硅烷化合物，或可使用两种或更多种所述化合物。具有由上述式(11)所示的芳基的可水解硅烷化合物的具体例子如下所示。
(11-1)：苯基三甲氧基硅烷
(11-2)：苯基三乙氧基硅烷
(11-3)：苯基三丙氧基硅烷
具有由下式(12)所示结构的可水解硅烷化合物适宜作为所述具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物。
[化学式20]
Figure BDA00001765606400172
在式(12)中，R21和R22各自独立地表示取代或未取代的烷基，Z21表示二价有机基团，和Rc21表示可通过开裂产生氧化烯基的能够阳离子聚合的基团；d表示0-2的整数，e表示1-3的整数，以及d和e满足d+e＝3的关系。式(12)中能够阳离子聚合的基团Rc21表示可通过开裂产生氧化烯基的能够阳离子聚合有机基团。能够阳离子聚合的基团Rc21的例子包括环醚基如环氧丙氧基、环氧基和氧杂环丁基，和乙烯基醚。上述基团中，基于易于获得和反应容易控制的观点，优选环氧丙氧基或环氧基。另外，所述氧化烯基是具有由-O-R-(-R-：亚烷基)所示结构的二价基团(可称作“亚烷基醚基”)。式(12)中，由R21表示的取代的烷基是例如氟化烷基，和由R21表示的未取代的烷基是例如甲基、乙基、丙基、己基或癸基。所述基团中，优选具有1-3个碳原子的未取代的烷基或支化烷基作为R22，更优选甲基或乙基作为R22。在式(12)中，二价有机基团Z21的例子包括亚烷基或亚芳基。所述基团中，优选具有1-6个碳原子的亚烷基，更优选亚乙基或亚丙基。
另外，式(12)中，e优选表示3。当式(12)中的d表示2时，两个R21可彼此相同或不同。另外，当式(12)中的e表示2或3时，两个或三个R22可彼此相同或不同。可仅使用一种各具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物，或可使用两种或多种所述化合物。具有式(12)所示结构的可水解硅烷化合物具体例子如下所述。
(12-1)：环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷
(12-2)：环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷
(12-3)：环氧环己基乙基三甲氧基硅烷
(12-4)：环氧环己基乙基三乙氧基硅烷
另外，在步骤(I)中，优选进一步将具有下式(13)所示结构的可水解硅烷化合物与具有芳基的可水解硅烷化合物和具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物组合使用。在此情况下，可改进待生产的充电构件表面的脱模性。使用具有下式(13)所示结构的可水解硅烷化合物，将得到的聚硅氧烷转化为具有氟化烷基(全氟烷基)的聚硅氧烷。
[化学式21]
Figure BDA00001765606400191
在式(13)中，R31和R32各自独立地表示取代或未取代的烷基，Z31表示二价有机基团，Rf31表示具有1-11个碳原子的氟化烷基；f表示0-2的整数，g表示1-3的整数，f和g满足f+g＝3的关系。在式(13)中各自由R31和R32表示的取代的烷基的例子包括氟化烷基，和各由R31和R32表示的未取代的烷基包括甲基、乙基、丙基、己基和癸基。所述基团中，作为R32，优选具有1-3个碳原子的线性烷基或支化烷基，更优选甲基和乙基作为R32。另外，式(13)中，由Z31表示的二价有机基团的例子包括亚烷基和亚芳基。其中，优选具有1-6个碳原子的亚烷基，更优选亚乙基。另外，从调色剂或外部添加剂等的脱模性的观点，式(13)中，由Rf31表示的具有1-11个碳原子的氟化烷基特别优选具有6-11个碳原子的线性氟化烷基。氟化烷基的例子包括通过用氟原子取代相应于未取代的烷基的氢原子得到的氟化烷基。其中，优选用氟原子取代键合于相应烷基的碳原子上的全部氢原子得到的全氟烷基。在式(13)中，g优选表示3。另外，当式(13)中的f表示2时，两个R31可彼此相同或不同。当式(13)中的g表示2或3时，两个或三个R32基团可彼此相同或不同。具有式(13)所示结构的可水解硅烷化合物的具体例子如下所述。
(13-1)CF3-(CH2)2-Si-(OR)3
(13-2)CF3-(CF2)-(CH2)2-Si-(OR)3
(13-3)CF3-(CF2)3-(CH2)2-Si-(OR)3
(13-4)CF3-(CF2)5-(CH2)2-Si-(OR)3
(13-5)CF3-(CF2)7-(CH2)2-Si-(OR)3
(13-6)CF3-(CF2)9-(CH2)2-Si-(OR)3
各式(13-1)-(13-6)中的R表示甲基或乙基。
在式(13-1)-(13-6)中，优选式(13-4)-(13-6)。可仅使用一种各自具有氟化烷基的可水解硅烷化合物，或可使用两种或多种所述化合物。
在本发明中，可进一步将除上述可水解硅烷化合物以外的可水解硅烷用于步骤(I)中。除上述可水解硅烷化合物以外的可水解硅烷是例如具有下式(14)所示结构的可水解硅烷化合物。
[化学式22]
式(14)
(R41)h-Si-(OR42)k
在上述式(14)中，R41表示取代或未取代的烷基；R42表示饱和或不饱和单价烃基；h表示0-3的整数，k表示1-4的整数，h和k满足h+k＝4的关系。式(14)中，由R41表示的取代的烷基例子包括氟化烷基，和由R41表示的未取代的烷基优选具有1-21个碳原子。其中，特别优选甲基、乙基、丙基、己基或癸基。在式(14)中的h优选表示1-3的整数，特别地，更优选表示1。另外，在式(14)中的k优选表示1-3的整数，特别地，更优选表示3。在式(14)中，由R42表示的饱和或不饱和单价烃基的例子包括例如烷基、烯基和芳基。其中，优选具有1-3个碳原子的线性烷基或支化烷基，更优选甲基、乙基或正丙基。当式(14)中的h表示2或3时，两个或三个R41可彼此相同或不同。另外，当式(14)中的k表示2、3或4时，两个、三个或四个R42可彼此相同或不同。可仅使用一种各自具有由式(14)所示结构的可水解硅烷化合物，或可使用其中的两种或多种。具有由式(14)所示结构的可水解硅烷化合物的具体例子如下所述。
(414-1)：甲基三甲氧基硅烷
(414-2)：甲基三乙氧基硅烷
(414-3)：甲基三丙氧基硅烷
(414-4)：乙基三甲氧基硅烷
(414-5)：乙基三乙氧基硅烷
(414-6)：乙基三丙氧基硅烷
(414-7)：丙基三甲氧基硅烷
(414-8)：丙基三乙氧基硅烷
(414-9)：丙基三丙氧基硅烷
(414-10)：己基三甲氧基硅烷
(414-11)：己基三乙氧基硅烷
(414-12)：癸基三甲氧基硅烷
(414-13)：癸基三乙氧基硅烷
(414-14)：癸基三丙氧基硅烷
另外，可将任意树脂与所述硅烷化合物组合使用。树脂的例子包括硅酮类树脂、聚氨酯类树脂、环氧类树脂、丙烯酸类树脂、氟类树脂、苯乙烯类树脂和酚类树脂。
接着，描述本发明充电构件的结构，同时提及形成包含所述聚硅氧烷的表面层的具体方法。
<支承体>
作为支承体101，可使用金属(合金)如铁、铜、不锈钢、铝、铝合金或镍制成的支承体。
<弹性层>
可各自使用一种或两种以上用于常规充电构件的弹性层(导电性弹性层)的弹性体，如橡胶和热塑性弹性体作为用于形成导电性弹性层的材料。橡胶的具体例子包括如下：聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、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、表氯醇橡胶和/或烷基醚橡胶。
热塑性弹性体是例如苯乙烯类弹性体或烯烃类弹性体。苯乙烯类弹性体的商购可得产品是例如“RABALON”(商品名，Mitsubishi Chemical Corporation制)或“SEPTON compound”(商品名，KURARAY CO.,LTD.制)。烯烃类弹性体的商购可得产品是例如“Thermolan”(商品名，Mitsubishi Chemical Corporation制)、“Milastomer”(商品名，Mitsui Chemicals,Inc.制)、“SumitomoTPE”(商品名，Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制)和“Santoprene”(商品名，Advanced Elastomer Systems,L.P.制)。
另外，导电性弹性层的导电性可通过适当使用导电剂而设定为预定值。导电性弹性层的电阻可通过适当选择导电剂的类型和用量来调节。电阻的适宜范围是102-108Ω，特别是103-106Ω。
用于导电性弹性层的导电剂的例子包括阳离子表面活性剂、阴离子导电活性剂、两性表面活性剂、抗静电剂和电解质。阳离子表面活性剂是例如季铵盐。季铵盐的季铵离子特别地例举月桂基三甲铵离子和硬酯基三甲铵离子。进一步地，季铵离子的抗衡离子特别地例举卤化物离子和高氯酸离子。此外，阴离子表面活性剂的具体例子包括脂肪族磺酸盐和高级醇硫酸酯盐。
抗静电剂的具体例子包括非离子抗静电剂，如高级醇环氧乙烷或聚乙二醇脂肪酸酯。电解质的例子包括周期表第1族金属(如Li、Na和K等)的盐。其具体例子包括周期表第1族金属的盐(如LiCF3SO3和NaClO4等)。
进一步地，导电剂的例子包括周期表第2族金属(如Ca和Ba)的盐(如Ca(ClO4)2)。另外，还可使用导电性炭黑、石墨、金属氧化物(如氧化锡、氧化钛和氧化锌)、金属(如镍、铜、银和锗)和导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔)。
进一步地，可将无机或有机填料或交联剂添加至导电性弹性层中。填料是例如二氧化硅(白炭黑)、碳酸钙、碳酸镁、粘土、滑石、膨润土、沸石、氧化铝、硫酸钡或硫酸铝。交联剂的例子包括硫磺、过氧化物、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂和交联延迟剂。
从当使充电构件与作为待充电主体的电子照相感光构件相互邻接时抑制充电构件变形的观点，导电性弹性层具有优选70°以上，更优选73°以上的Asker C硬度。在本发明中，Asker C硬度在在1,000g负荷的条件下，通过使ASKER Durometer TypeC(Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制)的压针尖(indenter point)与测量物体表面邻接来测量。
以下描述形成表面层方法的具体例子。首先，使可水解硅烷化合物、和具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物以及视需要的其它可水解硅烷化合物，在水的存在下进行水解反应，从而获得可水解缩合物(步骤I)。通过控制水解反应时的温度和pH等，可提供具有期望缩合度的可水解缩合物。
另外，水解反应时，可通过利用例如金属醇盐作为水解反应用催化剂来控制缩合度。金属醇盐的例子包括例如烷醇铝、烷醇钛、和烷醇锆及其配合物(如乙酰丙酮配合物)。
步骤(I)即缩合步骤中用于水解的水量相对于步骤(I)中使用的可水解硅烷化合物的总量，优选落在20质量%-50质量%的范围内。
另外，优选使用具有选自取代或未取代的芳基中的至少一种的可水解硅烷化合物作为可水解硅烷化合物。这类化合物中，更优选使用具有由式(11)所示结构的芳基的可水解硅烷化合物。
另外，在生产可水解缩合物时，所述可水解硅烷化合物与具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物之间的混合比，优选为使得通过在步骤(III)中能够阳离子聚合的基团的开裂、交联所述混合物得到的聚硅氧烷的各基团含量，相对于聚硅氧烷总质量，落入以下范围内。
芳基的含量：2质量%-30质量%
烷基的含量：2质量%-30质量%
氧化烯基的含量：5质量%-50质量%
硅氧烷部分的含量：30质量%-60质量%
芳基、烷基和氧化烯基的总含量优选为20-40质量%，更优选为25-35质量%。更优选共混具有芳基的可水解硅烷化合物，以使得相对于所有可水解硅烷化合物，其含量落在10mol%-50mol%范围内。
另外，同样在将具有式(13)所示结构的可水解硅烷化合物组合用于步骤(I)中的情况下，优选通过在步骤(III)中能够阳离子聚合的基团的开裂、交联混合物而得到的聚硅氧烷中，各基团的含量相对于聚硅氧烷的总质量，落在以下范围内。
芳基的含量：2质量%-30质量%
烷基的含量：2质量%-30质量%
氧化烯基的含量：5质量%-50质量%
氟化烷基的含量：2质量%-30质量%
硅氧烷部分的含量：30质量%-70质量%
芳基、烷基、氧化烯基、氟化烷基和硅氧烷部分的总含量相对于聚硅氧烷的总质量优选为10质量％-60质量%，更优选为20-50质量%。另外，更优选将具有能够阳离子聚合的基团的可水解硅烷化合物和包含氟化烷基的可水解硅烷化合物共混，以使得其摩尔比可落在10:1-1:10范围内。
接着，将选自由化合物(1)-(6)组成的组的一种或两种以上倍半硅氧烷化合物添加并混合入得到的可水解缩合物(步骤II)。
商购可得的产品可用作化合物(1)-(6)，或通过已知方法合成的产品可用作该化合物。即，根据本发明的倍半硅氧烷可通过使具有任意取代基和三个可水解基团的硅烷化合物水解并脱水缩合来合成。可水解基团的例子包括烷氧基和氯原子。例如可通过在水、溶剂和碱性催化剂的存在下，使三氯硅烷水解并脱水缩合来得到八氢聚八倍半硅氧烷(octahydro-polyoctasilsesquioxane)。碱性催化剂的例子包括：碱金属氧化物，如氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化铯；和氢氧化铵盐，如氢氧化四甲铵和氢氧化苄基三甲铵。其中，因其高催化活性，优选氢氧化四甲铵。可将碱性催化剂水溶液中的水转化以用于水解，或者单独添加水以用于水解。水量等于或大于足以水解可水解基团的量，优选是理论量的1.0-1.5倍。作为溶剂，可各自使用醇如甲醇、乙醇和2-丙醇以及其它极性溶剂。基于与水具有相容性的观点，优选具有1-6个碳原子的低级醇。合成时的反应温度优选为0℃-60℃，更优选20-40℃。将反应温度设定在上述范围内可抑制以未反应状态残留的可水解基团。另外，所述设定还可抑制因过快的反应速率而导致出现配合物缩合反应，从而可抑制水解产物的分子量的过度升高。另外，估计的反应时间优选是2小时以上，以充分实施水解，从而抑制以未反应状态残留的可水解基团。水解反应终止后，可分离水或含水反应溶剂。可使用例如减压蒸发的方法作为分离水或含水反应溶剂的方法。为充分除去湿气或任何其它杂质，可采用以下方法。添加非极性溶剂，以溶解水解产物，然后采用盐溶液等洗涤所述溶液。此后，采用干燥剂如无水硫酸镁干燥洗涤产物。
得到的倍半硅氧烷结构可通过采用已知分析方法如29Si-核磁共振光谱、13C核磁共振光谱或傅里叶变换红外吸收光谱识别。
关于化合物(1)-(6)的估计添加量，相对于当使所有可水解硅烷化合物进行脱水缩合时的聚硅氧烷固成分的总含量，即，100mol，以1.0mol-50.0mol，特别是5.0mol-20.0mol的量添加化合物(1)-(6)。
接着，制备用于形成包含所述可水解缩合物和化合物(1)-(6)中的至少一种的表面层的涂布液，然后在表面层正下方的层(例如弹性层或支承体)上形成涂布液的涂膜。
当制备涂布液时，可使用溶剂和可水解缩合物来改进液体的涂布性。溶剂的例子包括醇如乙醇和2-丁醇、乙酸乙酯、甲基异丁酮、甲乙酮及其混合物。另外，当将表面层用涂布液施涂于导电性弹性层上时，可采用诸如使用辊涂机的涂布、浸涂和环涂的方法。
接着，采用活性能量射线照射涂膜。从而，使涂膜中可水解缩合物的能够阳离子聚合的基团开裂。由此，可交联表面涂布液层中的可水解缩合物。通过交联使可水解缩合物固化，和然后干燥固化产物(步骤III)。这里，当步骤(II)中添加的化合物单元(1)-(6)中的至少一种具有作为“R”的用环氧基取代的烷基或芳基时，所述基团与式(12)的环氧基或环氧丙氧基反应，形成氧化烯基。从而，形成表面层。
作为活化能量射线，优选UV光。当将UV光用于交联反应时，可使可水解缩合物在短期内(15分钟内)交联。另外，仅产生的热量少，表面层中几乎不会产生卷曲和裂纹。此外，当采用导致产生少量热的UV光进行交联反应时，改进了导电性弹性层与表面层的粘附性，从而表面层变得能够充分地适应导电性弹性层的膨胀/收缩。由此，可抑制因环境温度和湿度变化而导致的表面层中的卷曲或裂纹。另外，当用紫外光进行交联反应时，可抑制因热滞后导致的导电性弹性层的劣化。从而还可抑制导电性弹性层的电特性降低。可使用高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯或受激UV灯等来照射UV光。其中，优选使用富含波长为150-480nm的UV光的UV光源。
应该注意的是，UV光的积分光量如下定义：
UV光的积分光量[mJ/cm2]＝UV光强度[mW/cm2]×照射时间[s]。
UV光的积分光量可根据例如照射时间、灯输出、灯与被照射物间距离来调节。另外，在照射时间内可提供具有梯度的积分光量。当使用低压汞灯时，可采用USHIO INC.制造的UV积分光量计“UIT-150-A”(商品名)或“UVD-S254”(商品名)测量UV光的积分光量，当使用受激UV灯时，可使用USHIO INC.制造的UV光积分光量计“UIT-150-A”(商品名)或“VUV-S172”(商品名)测量UV光的积分光量。
另外，从改进交联效率的观点，在交联反应时，优选使阳离子聚合催化剂(聚合引发剂)同时存在。例如，当能够阳离子聚合的基团是环氧基时，由于环氧基对经活化能量射线活化的Lewis酸的鎓盐表现出高反应性，因此，优选使用Lewis酸的鎓盐作为阳离子聚合催化剂。
任何其它阳离子聚合催化剂是例如硼酸盐、具有酰亚胺结构的化合物、具有三嗪结构的化合物、偶氮化合物或过氧化物。在各种阳离子聚合催化剂中，从灵敏度、稳定性和反应性的观点，优选芳香族锍盐和芳香族碘鎓盐。特别地，更优选双(4-叔丁基苯基)碘鎓盐或具有下式(15)所示结构的化合物(商品名：“Adekaoptomer SP150”，ADEKA CORPORATION制)。还更优选具有下式(16)所示结构的化合物(商品名：“IRGACURE 261”，Ciba Specialty Chemicals Inc.制)。
[化学式23]
[化学式24]
Figure BDA00001765606400282
相对于可水解缩合物，阳离子聚合催化剂的用量优选为0.1质量%-5.0质量%。
另外，基于抑制调色剂或外添加剂粘附至充电构件表面的观点，充电构件表面(＝表面层表面)的估计粗糙度(Rzjis；根据JIS B 0601:2001测量)优选是10μm以下，和特别优选是7μm以下。另外，基于充分保证与电子照相感光构件邻接辊隙的观点，充电构件表面层的估计弹性模量优选是30GPa以下。同时，通常交联密度随表面层弹性模量降低而趋于降低。从而，当充电构件设置有导电性弹性层时，基于抑制电子照相感光构件表面因导电性弹性层中的低分子量组分向充电构件表面渗出引起的污染的观点，表面层的弹性模量优选是100MPa以上。
另外，表面层的估计厚度是0.01μm-1.00μm，和特别地，0.05μm-0.50μm。
图2阐述了一个包括具有本发明充电构件的处理盒的电子照相设备的示例性示意结构。在图2中，圆筒形电子照相感光构件1以预定的圆周速率沿箭头A所指的方向围绕轴2旋转驱动。根据本发明的充电构件3(图2中的辊形充电构件)设置为与电子照相感光构件1接触。调节充电构件3，以使得相对于电子照相感光构件1的转动沿向前的方向旋转。旋转驱动的电子照相感光构件1的表面通过充电构件3均匀充电至预定的正或负电位。随后，所述表面接收由曝光单元(未显示)如狭缝曝光和激光束扫描曝光输出的曝光光(图像曝光光)4。由此，在电子照相感光构件1的表面上连续形成对应于目标图像的静电潜像。当通过充电构件3使电子照相感光构件1的表面充电时，由电压施加单元(未显示)向充电构件3施加仅由DC电压形成的电压，或施加通过在DC电压上叠加AC电压获得的电压。本发明的充电构件优选用于具有用于向充电构件施加仅由DC电压形成的电压的电压施加单元的电子照相设备。DC电压优选为使得当施加例如-1,000V电压时，暗区电位和亮区电位分别为约-500V和约-100V。
在电子照相感光构件1的表面上形成的静电潜像各自用在显影单元5的显影剂中的调色剂进行显影(反转显影或常规显影)。从而，得到调色剂图像。随后，将电子照相构件1的表面上形成并承载的调色剂图像通过来自转印单元(如转印辊)6的转印偏压，连续转印至转印材料(如纸)P上。在此情况下，将转印材料P由转印材料供给单元(未显示)中取出，并以与电子照相感光构件1的转动同步的方式，供给至电子照相感光构件1与转印单元6之间的空隙(邻接部)。将其上已转印调色剂图像的转印材料P从电子照相感光构件1的表面上分离，并引入使图像定影的定影单元8。因此，所得物作为图像形成产品(印刷品或复印品)印刷输出至设备外部。通过清洁单元(如清洁刮板)7，将调色剂图像转印后未转印的显影剂(调色剂)从电子照相感光构件1的表面上除去。
根据本发明的处理盒一体化地支持根据本发明的充电构件3，和选自电子照相感光构件1、显影单元5、转印单元6和清洁单元7的至少一种构件，并形成为可拆卸地安装在电子照相设备的主体上。例如，如图2所示，处理盒还可通过一体化地支持电子照相感光构件1、充电构件3、显影单元5和清洁单元7来形成。可选地，例如，如图2所示，处理盒还可以是采用导向单元10如电子照相设备主体的导轨，与电子照相设备主体可拆卸的处理盒9。此外，根据本发明的电子照相设备具有根据本发明的充电构件，和设置为与充电构件接触的电子照相感光构件。另外，电子照相设备优选具有向充电构件仅施加DC电压的电压施加单元。
实施例
以下，将通过具体实施例的方式更加详细地描述本发明。应注意，在实施例中的术语“份”表示“质量份”
<实施例1>
(充电构件的生产)
将下表1所示的原料在6升压力捏合机“TD6-15MDX”(商品名，TOSHIN CO.,LTD.制)，以70体积%的填充比和30rpm的叶片速度混合16分钟。从而，得到A捏合橡胶组合物。
表1
Figure BDA00001765606400311
将下表2所示的硫化促进剂和硫化剂添加至A捏合橡胶组合物中，然后，采用各自具有12英寸辊直径的开放辊，以8rpm的前辊速度和10rpm的后辊速度以及2mm的辊间隔下，将所述混合物双侧切割20次。然后，对所得物以0.5mm辊间距实施薄通(tight milling)10次。从而，得到捏合产物I。
表2
Figure BDA00001765606400321
接着，采用橡胶挤出机将捏合产物I挤出成外径9.4mm和内径5.4mm的圆筒形。将挤出产物切割成250mm长度，然后在硫化罐中采用160℃水蒸汽进行一次硫化30分钟。如此，得到用于导电性弹性层的一次硫化管1。
同时，生产钢制圆柱形支承体(直径6mm，长256mm；镀镍表面)。将包含金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：“METALOCU-20”，TOYO KAGAKU KENKYUSHO CO.,LTD.制)施涂至相对于沿支承体圆柱形表面轴向的中央各自向两侧扩展达115.5mm处的区域上(具有轴向上总计231mm宽度的区域)。在80℃下干燥所得物30分钟，然后进一步在120℃下干燥1小时。将该支承体插入导电性弹性层用一次硫化管1中，然后整体在160℃下加热1小时，以使导电性弹性层用一次硫化管1进行二次硫化。从而，固化热固性粘合剂。由此，得到表面研磨前的导电性弹性辊1。
接着，切掉表面研磨前的导电性弹性辊1的导电性弹性层部分(橡胶部分)的两端，以使得导电性弹性层部分在轴向上具有231mm的宽度。进一步地，采用旋转磨石研磨导电性弹性层部分的表面。由此，得到导电性弹性辊(表面研磨后的导电性弹性辊)2。所述导电性弹性辊2具有各端为8.2mm直径和中央部分为8.5mm直径的冠状导电性弹性层，和该导电性弹性层的表面的十点平均粗糙度(Rzjis)为5.5μm，和偏差(deflection)为28μm。另外，所述导电性弹性层具有78度的Asker C硬度。
十点平均粗糙度(Rzjis)按照JIS B 0601：2001测量。偏差采用Mitutoyo Corporation生产的高精度激光测量机“LSM-430v”(商品名)测量。具体地，采用所述测量机测量外径，将最大外径值与最小外径值的差值定义为外径差值的偏差。在五个点处实施测量，然后将五个点处外径差值偏差的平均值定义为进行测量的产品的偏差。另外，如上所述，Asker C硬度通过在1,000g负荷的条件下，使ASKER Durometer TypeC(Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制)的压针尖与测量物体表面邻接来测量。
接着，混合下表3所示原料，然后在室温下搅拌混合物。随后，在加热(120℃)下使所得物回流24小时。从而，得到包含可水解硅烷化合物缩合物的溶液1。
表3
Figure BDA00001765606400331
向该含缩合物的溶液1中，添加采用甲乙酮(下文中称作MEK)将倍半硅氧烷No.1(参考号：EP0409(T8)，Hybrid Plastics制，示于表1)稀释为具有10质量%浓度制备的428.13g溶液。前述对应于其中相对于可水解硅烷化合物的总添加量，即0.320mol，倍半硅氧烷No.1的摩尔比为10.0mol的状态。将包含该倍半硅氧烷No.1的含缩合物的溶液1添加至2-丁醇和乙醇的混合溶剂中。从而，制备固成分为7质量%的含缩合物的醇溶液1。进一步地，以相对于含缩合物的醇溶液1为4质量%，添加作为阳离子聚合光引发剂的溶液，所述溶液通过采用甲醇(下文中称作“MeOH”)使芳香族锍盐(商品名：“Adekaoptomer SP-150”，ADEKA CORPORATION制)稀释为具有10质量%浓度而制备。采用乙醇稀释所述混合物。从而，制备固成分为2质量%的表面层用涂布液1。
接着，将表面层用涂覆液1通过环涂涂布至导电性弹性辊(表面研磨后的导电性弹性辊)的导电性弹性层上(排出量：0.008ml/s(环部分速率：30mm/s，总排出量：0.064ml))。然后，采用254nm波长的UV光照射通过环涂施涂于导电性弹性层上的表面层用涂布液1，以使得积分光量为8,500mJ/cm2。由此，固化(通过交联反应固化)表面层用涂布液1。将固化产物放置数秒(2-3秒)以干燥。从而形成表面层。采用HARISON TOSHIBALIGHTING Corporation生产的低压汞灯用于UV光的照射。表面层用涂布液1的交联反应的发生很可能因为UV光的照射导致缩合物1中环氧丙氧基的开裂。如上所述，生产具有支承体、在支承体上形成的导电性弹性层和在导电性弹性层上形成的表面层(采用表面层用涂布液1形成的包含聚硅氧烷的层)的充电辊1。
<实施例2-6>
除了将实施例1的倍半硅氧烷No.1改变为下表4所示的倍半硅氧烷No.2-6以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊2-6。
表4
  倍半硅氧烷No.   参考号
  2   59386-9   Sigma-Aldrich Japan制
  3   59418-0   Ditto
  4   56032-4   Ditto
  5   AK0243   TOMEN PLASTICS CORPORATION制
  6   EP0425   Hybrid Plastics制
<实施例7>
除了将实施例1的倍半硅氧烷No.1改变为通过下述合成例1中合成获得的倍半硅氧烷No.7以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊7。
<<合成例1>>
向装备有搅拌机、滴液漏斗和温度计的反应容器中，添加1.2L作为溶剂的丙酮，和0.300mol(70.90g)下式(17)所示的原料1。向滴液漏斗中添加320mL水，然后在搅拌反应溶液的同时，在室温下经30分钟滴加水。滴加终止后，在不加热的条件下，搅拌混合物2小时。然后，静置混合物约1个月。得到如此生产的晶体作为倍半硅氧烷No.7。
[化学式25]
(原料1)
Figure BDA00001765606400351
采用以下设备实施由此得到的倍半硅氧烷No.8的结构和有机取代基的识别，以及计算其产率：
29Si CP/MAS核磁共振光谱仪(JEOL Ltd.制，以下称作“29Si-NMR”)；
傅里叶变换红外吸收光谱仪(JASCO Corporation制，以下称作“FT-IR”)；和
高效液相色谱分离后的质谱仪(Shimadzu Corporation制，以下称作“LC-MS”)。
通过29Si-NMR在55ppm附近观察到对笼状结构特异的信号。另外，通过FT-IR，分别在2,175cm-1、770cm-1、1,120cm-1和820cm-1处观察到Si-C键的特征峰、Si-O-Si键的特征峰和环氧基的特征峰。LC-MS证实了在质量数(m/z)1,002处的基峰源于失去一个质子后通过由6个Si原子形成的倍半硅氧烷No.6的质子化得到的结构。此外，计算作为基峰的具有质量数(m/z)1,002的色谱峰与下述数值的比例，所述数值为通过作为基峰的具有质量数(m/z)1,002的色谱峰面积与作为源于原料1的离子化产物的基峰具有质量数(m/z)235的色谱峰的面积的加和而获得的数值。结果，比例为0.45。换言之，证实了表6所示倍半硅氧烷No.7的产率为45%。
<实施例8和9>
除了将实施例1的倍半硅氧烷No.1改变为下表5所示的倍半硅氧烷No.8和9以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊8和9。
表5
  倍半硅氧烷No.   参考号
  8   EP0409(T10)  Hybrid Plastics制
  9   EP0409(T12)  Ditto
<实施例10>
除了将实施例1的倍半硅氧烷No.1改变为通过下述合成例2中合成获得的倍半硅氧烷No.10以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊14。
<<合成例2>>
向装备有搅拌机、滴液漏斗和温度计的反应容器中，添加120ml作为溶剂的2-丙醇(以下称作“IPA”)，和9.40g作为碱性催化剂的5%氢氧化四甲铵水溶液(以下称作“TMAH水溶液”)。向滴液漏斗中，加入45ml IPA和0.150mol(35.45g)原料1，然后在搅拌反应溶液的同时在室温下滴加IPA和该原料30分钟。滴加终止后，在不加热的条件下搅拌混合物2小时。搅拌2小时后，减压除去溶剂，然后用250ml甲苯溶解残余物。采用饱和盐溶液洗涤反应溶液，直至溶液变为中性。然后，用无水硫酸镁使所得物脱水。通过过滤分离无水硫酸镁，然后浓缩残余物。从而，得到倍半硅氧烷No.10。
<实施例11>
除了将实施例1的倍半硅氧烷No.1改变为与实施例10的倍半硅氧烷No.10的合成同时得到的倍半硅氧烷No.11以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊11。
<实施例12>
除了以下以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊12。添加1,712.52g通过采用MEK将倍半硅氧烷No.1稀释以具有10质量%浓度而制备的实施例1的溶液，以使得相对于硅烷化合物总添加量，即0.320mol，倍半硅氧烷No.1的摩尔比为40.0mol。
<实施例13>
除了以下以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊13。添加21.41g通过采用MEK将倍半硅氧烷No.1稀释以具有10质量%浓度而制备的实施例1的溶液，以使得相对于硅烷化合物总添加量，即0.320mol，倍半硅氧烷No.1的摩尔比为0.5mol。
<实施例14>
除了以下以外，采用与实施例1相同的方式生产充电辊14。添加2,753.25g通过采用MEK将倍半硅氧烷No.1稀释以具有10质量%浓度而制备的实施例1的溶液，以使得相对于硅烷化合物总添加量，即0.320mol，倍半硅氧烷No.1的摩尔比为60.0mol。
用于实施例1-14的倍半硅氧烷No.1-11的结构如下所示。另外，表6显示了用于各实施例的倍半硅氧烷及其添加量。
倍半硅氧烷No.1
(Si原子数＝8，分子量＝1,337.904)
全部R201-R208各自表示以下结构式(18)所示的基团。
[化学式26]
Figure BDA00001765606400381
倍半硅氧烷No.2
(Si原子数＝8，分子量＝1,931.168)
全部R201-R208各自表示以下式(19)所示的基团。
[化学式27]
式(19)
倍半硅氧烷No.3
(Si原子数＝8，分子量＝1,482.672)
全部R201-R208各自表示以下式(20)所示的基团。
[化学式28]
倍半硅氧烷No.4
(Si原子数＝8，分子量＝931.652)
全部R201-R207各自表示以下式(21)所示的基团。
[化学式29]
R208表示下式(22)所示的基团。
[化学式30]
式(22)
Figure BDA00001765606400401
倍半硅氧烷No.5
(Si原子数＝8，分子量＝1,007.826)
全部R201-R207各自表示下式(23)所示的基团。
[化学式31]
Figure BDA00001765606400402
R208表示下式(24)所示的基团。
[化学式32]
倍半硅氧烷No.6
(Si原子数＝8，分子量＝1,071.568)
全部R201-R207各自表示苯基。
R208表示下式(25)所示的基团。
[化学式33]
Figure BDA00001765606400404
倍半硅氧烷No.7
(Si原子数＝6，分子量＝1,003.428)
全部R101-R106各自表示下式(26)所示的基团。
[化学式34]
倍半硅氧烷No.8
(Si原子数＝10，分子量＝1,672.380)
全部R301-R310各自表示下式(27)所示的基团。
[化学式35]
Figure BDA00001765606400412
倍半硅氧烷No.9
(Si原子数＝12，分子量＝2,006.856)
全部R401-R412各自表示下式(28)所示的基团。
[化学式36]
Figure BDA00001765606400413
倍半硅氧烷No.10
(Si原子数＝14，分子量＝2,341.332)
全部R501-R514各自表示下式(29)所示的基团。
[化学式37]
Figure BDA00001765606400421
倍半硅氧烷No.11
(Si原子数＝16，分子量＝2,675.101)
全部R601-R616各自表示下式(30)所示的基团。
[化学式38]
Figure BDA00001765606400422
表6
  实施例   倍半硅氧烷No.   添加量(g)
  1   1   428.13
  2   2   617.97
  3   3   474.46
  4   4   298.13
  5   5   322.50
  6   6   342.90
  7   7   321.10
  8   8   535.16
  9   9   642.19
  10   10   749.23
  11   11   856.26
  12   1   1,712.52
  13   1   21.41
  14   1   2,753.25
<比较例1>
除以下外，采用与实施例1相同的方式得到充电辊C1，并测量其物理性质。混合下表8所示的原料，然后，在室温下搅拌该混合物。接着，在加热(100℃)下使所得物回流24小时。从而，得到包含可水解硅烷化合物缩合物的溶液C1。此后，在160℃下热固化所述缩合物C1 1小时。从而形成表面层。
表8
<比较例2>
除以下外，采用与实施例1相同的方式得到充电辊C2，并测量其物理性质。以0.5质量%将二氧化硅填料(商品名：ADMAFINE，Admatechs Company Limited制，平均粒径＝1.0μm，比表面积＝3.6m2/g)添加至比较例1中使用的含缩合物的溶液C1中。
(充电辊物理性质的测量)
采用下述方法测量实施例和比较例中充电辊的物理性质。
(1)表面层的弹性模量；
充电辊各表面层的弹性模量采用表面膜物理性质测量仪(商品名：“Fischer Scope H100V”，Fischer Instruments K.K.制)测量。将当使压头以1μm/7s的速率进入测量物体表面时的值定义为弹性模量。应该注意的是，使用如下所述得到的产品作为弹性模量测量用样品。将表面层用涂布液施涂至铝片上，使得固化后的厚度为10μm以上。然后在与实施例或比较例的充电辊的任意一种相同的条件下，使所述液体UV固化或热固化。表9显示了得到的结果。
(2)表面层的层厚；
充电辊各表面层的厚度通过如下方式测量：从基层中收集充电辊表面层附近；由表面层横截面侧将铂气相沉积在收集的样品片上；然后将所得物加入扫描电镜(商品名：“S-4800”，Hitachi High-Technologies Corporation制)中；采用所述显微镜观察所得物。得到的结果示于表9。
(3)表面层的十点平均粗糙度；
充电辊各表面层的十点平均粗糙度(Rzjis)按照JIS B0601:2001来测量。得到的结果示于表9。
表9
Figure BDA00001765606400441
(4)聚硅氧烷中官能团的含量；
在10-1,000倍放大率光学显微镜下，采用安装在光学显微镜中的三维粗微精密控制器(NARISHIGE制)，从充电辊各表面层收集约1mg重量的样品。通过TG-MS法(TG设备直接与MS设备偶联)追踪作为温度函数的与重量变化同步的在收集的样品加热期间产生的气体以质量数基准的浓度变化。测量条件示于表10。
表10
根据通过在所述条件下测量得到的TG-DTA，在400-500℃附近和500-650℃附近，观察到两个阶段明显重量损失。
这里，观察到在400-500℃下产生的气体的以下峰。
质量数(m/z)31、43、58和59：源于氧化烯基的峰
质量数(m/z)78(苯)和91(甲苯)等：源于芳基的峰
质量数(m/z)16和41等：源于烷基的峰
通过所述峰，测得源于由在400℃-500℃的各温度下分解的聚硅氧烷产生的各基团的气体组分浓度。另外，由源于所述各基团的气体组分浓度和测量的重量减少百分率，求得因源于在各温度下产生的各基团的气体组分导致的重量减少百分率。在400℃-500℃温度范围内将求得的重量减少百分率积分。从而，求得聚硅氧烷中各氧化烯基、芳基和烷基的含量。
另外，对于在500℃-650℃下产生的气体，观察到源于质量数(m/z)为51、69、119和131的氟化烷基的峰。所述氟化烷基各自被认为源于十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三乙氧基硅烷的氟化烷基，或源于倍半硅氧烷的取代基。然后，通过这些峰，求得了源于由在500℃-650℃各温度下分解的聚硅氧烷产生的氟化烷基的气体组分的浓度。另外，由源于氟化烷基的气体组分浓度和测量的重量减少百分率，求得了因源于在各温度下产生的氟化烷基的气体组分引起的重量减少百分率。在500℃-650℃温度范围内，将求得的重量减少百分率积分。从而，求得聚硅氧烷中氟化烷基的含量。应该注意的是，将加热后的残余物认为是硅氧烷部分。
(5)源于倍半硅氧烷的笼状结构含量；
在10-1,000倍放大率光学显微镜下，采用安装在所述光学显微镜上的三维粗微精密控制器(NARISHIGE制)，从充电辊各表面层收集重约300mg的样品。采用固态29Si CP/MAS核磁共振光谱仪(JEOL Ltd.制，以下称作“固态29Si-NMR”)对收集的样品实施测量。结果，在-55、-65和-90至-100ppm处观察到倍半硅氧烷的笼状结构的特征峰。
术语“笼状结构”是指在各化合物单元(1)-(6)所示的任意结构中，由除取代基以外的硅氧烷键形成的骨架部分。在很多情况下，-55ppm附近的峰主要源于具有6个Si原子的笼状结构。在很多情况下，在-65ppm附近的峰主要源于具有8个Si原子的笼状结构。计算通过使上述在-55、-65和-90至-100ppm处峰中任意一个或两个以上组合的面积除以所有峰总面积得到的值，作为表面层中笼状结构的mol百分数。
(6)源于倍半硅氧烷的取代基的氧化烯基和硅氧烷的含量
在10-1,000倍放大率光学显微镜下，采用安装在所述光学显微镜上的三维粗微精密控制器(NARISHIGE制)，从充电辊各表面层收集重约300mg样品。采用固态13C CP/MAS核磁共振光谱仪(JEOL Ltd.制，以下称作“固态13C-NMR”)和固态29Si-NMR，对收集的样品实施测量。结果，在13C-NMR中，在-72至-85ppm处观察到源于倍半硅氧烷的取代基的氧化烯基的特征峰。应注意的是，已通过类似的分析证实，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷的阳离子聚合后产生的氧化烯基的特征峰出现在-65至-70ppm处。进一步地，通过固态29Si-NMR，在-107至-110ppm处观察到-O-Si键合于笼状结构的Si情况下的特征峰(SiO2)。计算源于上述氧化烯基和硅氧烷的峰面积百分数，分别作为表面层中源于倍半硅氧烷的取代基的氧化烯基和硅氧烷的摩尔百分数。
表11显示了通过在上述(4)、(5)和(6)部分中描述的测量方法得到的源于倍半硅氧烷的氧化烯基、芳基、烷基、氟化烷基、硅氧烷部分和笼状结构的含量，和源于倍半硅氧烷的取代基的氧化烯基和硅氧烷的含量。
Figure BDA00001765606400481
(充电辊评估)
通过采用实施例和比较例的充电辊，实施以下评估。
首先，将各充电辊和电子照相感光构件安装于一体化支持它们的处理盒(商品名：“EP-85(黑)”，Canon Inc.制)中。然后，将处理盒安装在用于纵向输出A4纸的激光束打印机(商品名：“LBP-5500”，Canon Inc.制)内。该激光束打印机的显影模式为反转显影模式。激光束打印机以47mm/s的速率输出转印材料，具有600dpi的图像分辨率
应该注意的是，与充电辊一起安装于处理盒中的电子照相感光构件是通过在支承体上形成的厚度为14μm的有机感光层得到的有机电子照相感光构件。此外，该有机感光层是通过由支承体侧层压电荷产生层和包含改性多芳基化合物(粘结剂树脂)的电荷输送层得到的层压型有机感光层，和所述电荷输送层充当电子照相感光构件的表面层。
另外，用于所述激光束打印机的调色剂是所谓的聚合调色剂，其包含通过在水性介质中悬浮聚合包含蜡、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。所述调色剂是包含通过向所述颗粒外部添加二氧化硅细颗粒和氧化钛细颗粒得到的调色剂颗粒的聚合调色剂，和所述调色剂具有63℃的玻璃化转变温度和6μm的体积平均粒径。图像输出在30℃/80%RH环境下实施。在A4纸上以4%打印百分率形成E字母图案，并在47mm/s处理速率下输出10,000张A4纸。表12显示了结果
(1)表面层的耐磨性
计算输出10,000张后表面层的厚度(nm)与表面层初始厚度(nm)的比例，并将其作为用作表面层耐磨性指标的保持率。通过测定，随着保持率下降，表面层磨损程度升高。采用上述方法测量比较表面层的厚度。
(2)图像评估
关于图像评价，观察各自作为表面膜磨损引起的调色剂浓度差异出现的条纹图像不良(以下称作“纵向条纹”)的发生。使用在A4纸上沿垂直于电子照相感光构件转动方向的方向以两个点间距划出各自具有1个点宽度的水平线得到的图像(半色调图像)，作为用于观察的图像。通过视觉观察从第一张(初期)至第10,000张图像每输出1,000张时得到的输出图像，实施图像评价。
评价标准如下：
1：未出现纵向条纹。
2：出现极少量纵向条纹。
3：出现大量纵向条纹。
Figure BDA00001765606400511
如上所述，根据本发明，可提供即使在反复使用后仍然能够保持优异耐磨性的充电辊(充电构件)，和各自具有所述充电辊(充电构件)的电子照相设备和处理盒。
本专利申请要求2009年12月15日提交的日本专利申请No.2009-283902的优先权，通过引用作为本申请的一部分而包括其内容。

Claims (3)

1.一种充电构件，其包括：
支承体；和
表面层，
其中，所述表面层包含聚硅氧烷，所述聚硅氧烷具有选自由下式表示的单元A1至单元A3组成的组中的至少一种单元，和在所述聚硅氧烷上通过连接基团键合选自由下式(1)-(6)所示化合物组成的组中的至少一种化合物，其中所述连接基团由选自所述单元中的R1、R4和R6中的至少一种与选自以下的至少一种基团形成：
下式(1)所示化合物的R101-R106，
下式(2)所示化合物的R201-R208，
下式(3)所示化合物的R301-R310，
下式(4)所示化合物的R401-R412，
下式(5)所示化合物的R501-R514，
下式(6)所示化合物的R601-R616，
Figure FDA00001765606300021
其中：
选自所述由单元A1-A3表示的单元中的R1、R4和R6中的至少一种基团，和选自：下式(1)的R101-R106，下式(2)的R201-R208，下式(3)的R301-R310，下式(4)的R401-R412，下式(5)的R501-R514，和下式(6)的R601-R616的至少一种基团表示能够相互反应形成连接基团的基团；
R1、R4和R6中不涉及与选自由式(1)-(6)组成的组中的任意化合物键合的基团各自独立地表示取代或未取代的烷基，或者取代或未取代的芳基；
R2、R3和R5各自独立地表示氢原子或者取代或未取代的烷基；和
R101-R106、R201-R208、R301-R310、R401-R412、R501-R514和R601-R616中不涉及与选自由单元A1-A3组成的组中任何单元键合的基团各自独立地表示选自取代或未取代的烷基和取代或未取代的芳基的任意基团，
Figure FDA00001765606300031
Figure FDA00001765606300041
Figure FDA00001765606300051
Figure FDA00001765606300061
2.一种电子照相设备，其包括：
根据权利要求1所述的充电构件；和
与所述充电构件接触设置的电子照相感光构件。
3.一种处理盒，其一体化地支持根据权利要求1所述的充电构件，和选自电子照相感光构件、显影单元、转印单元和清洁单元的至少一种构件，其中所述处理盒形成为可拆卸地安装至电子照相设备主体上。
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