CN102687082A - 充电构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

Abstract

公开一种充电构件，其能够高水平地实现抑制低分子量组分从弹性层渗出和使电子照相感光体充电二者。所述充电构件包括基体、弹性层和表面层，所述表面层包括具有Si-O-Ti键的聚合物，所述聚合物包含由以下通式(1)表示的构成单元和由以下通式(2)表示的构成单元。

TiO_4/2(2)

Description

充电构件、处理盒和电子照相设备

技术领域

本发明涉及用于电子照相设备接触充电的充电构件、处理盒和电子照相设备。

背景技术

为了可以充分和均匀地确保电子照相感光构件和充电构件之间的抵接辊隙，通常形成抵接电子照相感光构件从而使电子照相感光构件充电的充电构件以具有包含橡胶的弹性层。由于此类弹性层不可避免地包含低分子量组分，因此，低分子量组分会由于充电构件的长期使用而向充电构件的表面渗出，从而污染电子照相感光构件的表面。为了应对此类问题，专利文献1提议以下构造：其中弹性层的外周面用无机氧化物涂层或无机-有机混杂涂层覆盖以致可以抑制其低分子量组分向充电构件表面的渗出。

通过该方式，与近来电子照相图像形成过程的速度增加相关，电子照相感光构件和充电构件彼此接触的时间变得相对短，这对于稳定地和确保地使电子照相感光构件充电是不利的。可以说，在该情况下，具有在其外周面上形成的意欲抑制低分子量组分渗出的厚膜的充电构件是对于稳定地和确保地使电子照相感光构件充电是不利的构造。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开2001-173641

发明内容

发明要解决的问题

考虑到上述，本发明的目的在于提供一种充电构件，所述充电构件实现抑制低分子量组分从其弹性层渗出至其表面与电子照相感光构件的带电性能之间的高水平的相容性。本发明的另一目的在于提供各自能够稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备和处理盒。

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，其包括基体、弹性层和表面层，其中所述表面层包括具有Si-O-Ti键的聚合物，和所述聚合物具有由以下通式(1)表示的构成单元和由以下通式(2)表示的构成单元。

[化1]

通式(1)

[化2]

通式(2)

TiO_4/2

在通式中(1)，R₁和R₂各自独立地表示以下通式(3)至(6)中的任一种。

[化3]

通式(3)

[化4]

通式(4)

[化5]

通式(5)

[化6]

通式(6)

在通式中(3)至(6)；

R₃至R₇、R₁₀至R₁₄、R₁₉、R₂₀、R₂₅和R₂₆各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基，R₈、R₉、R₁₅至R₁₈、R₂₃、R₂₄和R₂₉至R₃₂各自独立地表示氢或具有1-4个碳原子的烷基，R₂₁、R₂₂、R₂₇和R₂₈各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷氧基或具有1-4个碳原子的烷基，n、m、l、q、s和t各自独立地表示1以上至8以下的整数，p和r各自独立地表示4以上至12以下的整数，x和y各自独立地表示0或1；和*和**分别表示与在通式(1)中的硅原子和氧原子的键合位置。

另外，根据本发明的另一方面，提供一种电子照相设备，其具有电子照相感光构件和与所述电子照相感光构件接触放置的上述充电构件。

此外，根据本发明的又一方面，提供一种处理盒，其具有电子照相感光构件和与所述电子照相感光构件接触放置的上述充电构件，所形成的所述处理盒从电子照相设备主体为可拆卸的。

发明的效果

根据本发明，能够获得实现抑制低分子量组分从其弹性层渗出至其表面与优良的带电性能之间的高水平的相容性的充电构件。另外，可以获得通过包括所述充电构件各自能够稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相设备和处理盒。

附图说明

[图1]图1为根据本发明的充电构件的截面图。

[图2]图2为根据本发明电子照相设备的截面图。

[图3]图3为说明根据本发明的表面层组合物的²⁹Si-NMR的测量结果的图。

[图4]图4为说明根据本发明的表面层组合物的¹³C-NMR测量的结果的图。

[图5]图5为说明通过ESCA测量根据本发明充电构件的表面层的结果的图。

[图6]图6为用于测量感光鼓表面电位的设备的示意图。

[图7]图7为说明通过XRD测量根据本发明充电构件的表面层的结果的图。

[图8]图8为根据本发明的表面层形成过程中的交联反应的说明图。

附图标记说明

101基体

102导电性弹性层

103表面层

10表面电位计

21图像承载构件(电子照相感光构件)

22充电构件(充电辊)

23曝光单元

24显影单元

24a调色剂载体

24b搅拌构件

24c调色剂调节构件

25转印单元(转印辊)

26清洁单元

L曝光光(激光束)

S1,S2,S4偏压施加电源

P转印材料

具体实施方式

图1示出的根据本发明的充电构件具有以所述顺序层压的基体101、导电性弹性层102和表面层103。

基体

可以使用由金属(合金)如铁、铜、不锈钢、铝、铝合金或镍制成的导电性基体作为基体。

弹性层

可以各自使用常规充电构件中使用的弹性层(导电性弹性层)的一种或两种以上弹性体如橡胶和热塑性弹性体作为形成弹性层用材料。橡胶的实例包括以下：聚氨酯橡胶、硅橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙丙橡胶、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。另外，热塑性弹性体的实例包括以下：苯乙烯类弹性体和烯烃类弹性体。

另外，形成弹性层以通过包含导电剂而具有预定的导电性。弹性层的电阻优选为10²Ω以上至10⁸Ω以下，特别地优选10³Ω以上至10⁶Ω以下。用于弹性层中的导电剂的实例包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、抗静电剂和电解质。

阳离子表面活性剂的实例包括以下：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(octadodecylthrimethyl ammonium)、十二烷基三甲基铵、十六烷基三甲基铵和改性的脂肪酸-二甲基乙基铵)，高氯酸盐，氯酸盐、氟硼酸盐，乙基硫酸盐(ethosulfate salts)和苄基卤盐(如苄基溴盐和苄基氯盐)。阴离子表面活性剂的实例包括以下：脂肪族磺酸盐，高级醇硫酸酯盐，高级醇环氧乙烷加成物硫酸酯盐，高级醇磷酸酯盐和高级醇环氧乙烷加成物磷酸酯盐。

抗静电剂的实例包括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。电解质的实例包括周期表的第1族金属(如Li、Na和K)的盐(如季铵盐)。周期表的第1族金属的盐的具体实例包括LiCF₃SO₃、NaClO₄、LiAsF₆、LiBF₄、NaSCN、KSCN和NaCl。

此外，用于弹性层的导电剂的实例包括周期表第2族的金属(如Ca和Ba)的盐(如Ca(ClO₄)₂)，以及衍生自其的抗静电剂。可选择地，可用离子-导电性导电剂如这些导电剂与多元醇(如1,4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇和聚丙二醇)或其衍生物的配合物，以及上这些导电剂与单醇(monools)(如乙二醇单甲基醚和乙二醇单乙基醚)的配合物。

另外，也可用碳类材料(如导电性炭黑和石墨)，金属氧化物(如氧化锡、氧化钛和氧化锌)和金属(如镍、铜、银和锗)作为弹性层用导电剂。

从当充电构件和作为要充电的主体的电子照相感光构件彼此抵接时抑制充电构件变形的角度，导电性弹性层的MD-1硬度优选60°以上至85°以下，特别地，更优选70°以上至80°以下。另外，为了使充电构件可以与感光构件沿其宽度方向均匀地抵接，弹性层优选为如下所述的所谓拱形状。拱形状的弹性层沿其宽度方向在其中央部的厚度大于在各端部的厚度。

表面层

根据本发明的表面层包含具有Si-O-Ti键的聚合物，所述聚合物具有由以下通式(1)表示的构成单元和由以下通式(2)表示的构成单元。

[化7]

通式(1)

[化8]

通式(2)

TiO_4/2

在通式(1)中，R₁和R₂各自独立地表示以下通式(3)至(6)中的任一种。

[化9]

通式(3)

[化10]

通式(4)

[化11]

通式(5)

[化12]

通式(6)

在通式(3)至(6)中：R₃至R₇、R₁₀至R₁₄、R₁₉、R₂₀、R₂₅和R₂₆各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基、羟基、羧基或氨基；R₈、R₉、R₁₅至R₁₈、R₂₃、R₂₄和R₂₉至R₃₂各自独立地表示氢或具有1-4个碳原子线性或支化的烷基；和R₂₁、R₂₂、R₂₇和R₂₈各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷氧基或具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基。另外，CR₈R₉、CR₁₅R₁₆、CR₁₇R₁₈、CR₂₃R₂₄、CR₂₉R₃₀和CR₃₁R₃₂可以表示羰基。

R₅和选自R₃、R₄、R₆和R₇中的任一种、R₃和R₄、R₆和R₇、R₅和(CR₈R₉)_n中的碳、R₁₂和选自R₁₀、R₁₁、R₁₃和R₁₄中的任一种、R₁₀和R₁₁、R₁₃和R₁₄或R₁₂和(CR₁₅R₁₆)_m中的碳可以彼此结合形成环结构。n、m、l、q、s和t各自独立地表示1以上至8以下的整数。p和r各自独立地表示4以上至12以下的整数。x和y各自独立地表示0或1。此外，*和**分别表示与在通式(1)中的硅原子和氧原子的键合位置。

以下作为根据本发明的聚合物实例示出的是当在通式(1)中的R₁表示由通式(3)表示的结构和在该式中的R₂为由通式(4)表示的结构时的聚合物的部分结构。

[化13]

此外，以下作为根据本发明的聚合物的另一实例示出的是当在通式(1)中的R₁表示由通式(3)表示的结构和在该式中的R₂表示由通式(6)表示的结构时的聚合物的部分结构。

[化14]

根据本发明的聚合物具有高交联密度，这是因为所述聚合物具有使硅氧烷键和键合至Si的有机链部分彼此聚合的结构。另外，所述聚合物与仅由可水解硅烷化合物生产的聚合物的Si缩合率相比具有额外增加的Si缩合率，这是因为所述聚合物具有Si-O-Ti键。结果，包含根据本发明的聚合物的表面层是致密的并且对于抑制低分子量组分从导电性弹性层渗出是有效的。

此外，根据本发明的表面层具有足以对应于电子照相处理速度增加的优良的带电性能，这是因为表面层具有源自具有对金属氧化物高的相对介电常数的钛化合物的结构。应注意，表面层的带电能力可以通过调整例如在根据本发明的聚合物中的键合至Si原子的有机链的类型和量以及聚合物的Ti原子和Si原子之间的比例来调整。

当将氧化物用作用于聚合物的Ti原料时，氧化物优选不含任何全整晶体结构(金红石型或锐钛矿型结构)。这是因为氧化物的沉淀和聚集可以容易地抑制，可以获得稳定性优良的涂料。图7示出通过用X射线设备(由RIGAKU制造的RINT TTR II)实际观察充电构件的表面获得的结果。观察源自共混于导电性弹性层中的CaCO₃和ZnO₂的峰。应注意，源自金红石型和锐钛矿型晶体结构的峰位置处不存在峰，和因此发现存在无定形态。

在根据本发明的聚合物中，优选通式(1)的R₁和R₂各自独立地表示选自由以下通式(7)至(10)表示的结构的任一种。当R₁和R₂各自表示任意此类结构时，表面层的韧性和耐久性可以额外地优良。特别地，包括各自由以下通式(8)和(10)表示的醚基的结构是优选的，因为所述表面层对弹性层的粘合性可以额外地改进。

[化15]

通式(7)

[化16]

通式(8)

[化17]

通式(9)

[化18]

通式(10)

在上述通式(7)至(10)中，N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1以上至8以下的整数，x'和y'各自独立地表示0或1，和*和**分别表示与在通式(1)中的硅原子和氧原子的键合位置。

另外，在根据本发明的聚合物中的钛原子数与硅原子数之比(Ti/Si)优选0.1以上至5.0以下。结果，充电构件的充电能力可以额外地改进。另外，聚合物优选为具有由以下通式(11)表示的结构的可水解化合物和由以下通式(12)表示的可水解化合物的交联产物。在该情况下，可以控制通式(11)的三官能位点和通式(12)的四官能位点之间发生的水解和缩合的程度，因此，可以控制该层的物性例如弹性模量和致密性。另外，使用由通式(11)的R₃₃表示的有机链位点作为固化位点能够使得其能够控制表面层的韧性和表面层对弹性层的粘合性。另外，当R33表示具有通过用紫外光照射而开环的环氧基的有机基团时，与常规热固性材料不同，固化时间可以极其缩短。因此，可以抑制弹性层的热劣化。

[化19]

通式(11)

R₃₃-Si(OR₃₄)(OR₃₅)(OR₃₆)

通式(12)

Ti(OR₃₇)(OR₃₈)(OR₃₉)(OR₄₀)

在通式(11)中，R₃₃表示选自各自具有由以下通式(13)至(16)表示的环氧基的结构中的任一种，和R₃₄至R₃₆各自独立地表示具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基。在通式(12)中，R₃₇至R₄₀各自独立地表示具有1-9个碳原子的线性或支化的烷基。

[化20]

通式(13)

[化21]

通式(14)

[化22]

通式(15)

[化23]

通式(16)

在通式(13)至(16)中：R₄₁至R₄₃、R₄₆至R₄₈、R₅₃、R₅₄、R₅₉和R₆₀各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基、羟基、羧基或氨基；R₄₄、R₄₅、R₄₉至R₅₂、R₅₇、R₅₈和R₆₃至R₆₆各自独立地表示氢或者具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基；和R₅₅、R₅₆、R₆₁和R₆₂各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷氧基或者具有1-4个碳原子的线性或支化的烷基。

此外，在通式(13)至(16)中：CR₄₄R₄₅、CR₄₉R₅₀、CR₅₁R₅₂、CR₅₇R₅₈、CR₆₃R₆₄和CR₆₅R₆₆可以表示羰基；R₄₁、R₄₂、R₄₃和(CR₄₄R₄₅)_n'中的至少两个碳原子、R₄₆、R₄₇、R₄₈和(CR₄₉R₅₀)_m'的至少两个碳原子、R₅₃和R₅₄或R₅₉和R₆₀可以彼此结合以形成导致环烷烃形成的环；n'、m'、l'、q'、s'和t'各自独立地表示1以上至8以下的整数；p'和r'各自独立地表示4以上至12以下的整数；和*表示与在通式(11)中硅原子的键合位置。

根据本发明的聚合物优选为由通式(11)和(12)表示的可水解化合物与由下式(17)表示的可水解化合物的交联产物。该情况是优选的，因为可以改进在合成阶段的各通式(11)和(12)的溶解性和涂布性能，以及作为其固化后的层的物性的电特性。特别地，考虑到溶解性和涂布性能的改进，其中R₆₇表示烷基的情况是优选的。另外，其中R₆₇表示苯基的情况是优选的，因为聚合物有助于电特性、特别地体积电阻率的改进。

[化24]

通式(17)

R₆₇-Si(OR₆₈)(OR₆₉)(OR₇₀)

在通式(17)中，R₆₇表示具有1-4个碳原子的烷基或苯基，和R₆₈至R₇₀各自独立地表示具有1-6个碳原子的线性或支化的烷基。

表面层的生产

根据本发明的聚合物可以通过由通式(11)和(12)表示的可水解化合物合成可水解缩合物，和断裂可水解缩合物中的R₃₁的环氧基从而交联可水解缩合物来获得。根据本发明的聚合物还可以通过由通式(11)、(12)和(17)表示的可水解化合物合成可水解缩合物，和断裂可水解缩合物中的R₃₁的环氧基从而交联可水解缩合物来获得。另外，根据本发明的充电构件可以通过在弹性层上形成包含上述可水解缩合物的涂料的涂膜，然后交联形成后的涂膜中的可水解缩合物从而提供表面层来形成。

下文中，更具体地描述涉及在弹性层上形成表面层的充电构件的生产方法。根据本发明的聚合物通过下述步骤(1)至(6)来生产，条件是：组分(A)为由通式(11)表示的可水解硅烷化合物、组分(B)为由通式(17)表示的可水解硅烷化合物和组分(C)为由通式(12)表示的可水解钛化合物：

步骤(1)：涉及将组分(A)、(B)和(C)间的摩尔比"(C)/{(A)+(B)}″调整至0.1以上至5.0以下的步骤；

步骤(2)：涉及混合组分(A)和(B)、添加作为组分(D)的水和作为组分(E)的醇至该混合物，并将所得物通过在加热下回流进行水解和缩合的步骤；

步骤(3)：涉及将组分(C)添加至进行水解和缩合的溶液中，并混合内容物的步骤；

步骤(4)：涉及将作为组分(F)的光聚合引发剂添加至该混合物中，并用醇稀释该混合物，从而降低混合物的浓度，以致可以获得涂布剂(涂料)的步骤；

步骤(5)：涉及将涂布剂施涂于在基体上形成的弹性层上的步骤；和

步骤(6)：涉及使可水解缩合物进行交联反应从而固化涂布剂的步骤。

应注意组分(A)、(B)和(C)可以在步骤(2)中同时添加。另外，关于可水解硅烷化合物，可以使用仅一种类型组分(A)，或可以组合使用两种以上的组分(A)或两种以上的组分(B)。

以下描述根据组分(A)的可水解硅烷化合物的具体实例。

(A-1)：4-(1,2-环氧丁基)三甲氧基硅烷

(A-2)：5,6-环氧己基三乙氧基硅烷

(A-3)：8-环氧乙烷-2-基辛基三甲氧基硅烷

(A-4)：8-环氧乙烷-2-基辛基三乙氧基硅烷

(A-5)：3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷

(A-6)：3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷

(A-7)：1-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷

(A-8)：1-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷

(A-9)：3-(3,4-环氧环己基)甲氧基丙基三甲氧基硅烷

(A-10)：3-(3,4-环氧环己基)甲氧基丙基三乙氧基硅烷接着，描述根据组分(B)的可水解硅烷化合物的具体实例。

(B-1)：甲基三甲氧基硅烷

(B-2)：甲基三乙氧基硅烷

(B-3)：乙基三甲氧基硅烷

(B-4)：乙基三乙氧基硅烷

(B-5)：丙基三甲氧基硅烷

(B-6)：丙基三乙氧基硅烷

(B-7)：己基三甲氧基硅烷

(B-8)：己基三乙氧基硅烷

(B-9)：己基三丙氧基硅烷

(B-10)：癸基三甲氧基硅烷

(B-11)：癸基三乙氧基硅烷

(B-12)：苯基三甲氧基硅烷

(B-13)：苯基三乙氧基硅烷

(B-14)：苯基三丙氧基硅烷

接着，描述根据组分(C)的可水解钛化合物的具体实例。

(C-1)：四乙氧基钛

(C-2)：四异丙氧基钛

(C-3)：四正丁氧基钛

(C-4)：四叔丁氧基钛

(C-5)：2-乙基己氧基钛

(C-6)：2-甲氧基甲基-2-丙氧基钛

为了可以额外地改进根据本发明的充电构件的充电能力，各个组分间的上述摩尔比"(C)/{(A)+(B)}″调整至优选0.1以上至5.0以下，特别地优选0.5以上至4.0以下。当摩尔比超过5.0时，合成后的涂料(涂布剂)变得发白，或在某些情况下易于产生沉淀物。应注意摩尔比"(C)/{(A)+(B)}″是指原子比"M/Si"。

作为组分(D)的水以相对于组分(A)和(B)的摩尔比"(D)/{(A)+(B)}″为优选0.3以上至6.0以下，更优选1.2以上至3.0以下而添加。只要摩尔比落入上述范围内，缩合反应就充分地进行。结果，未反应的单体几乎不残留，因此可以生产其性质几乎不随时间变化的稳定涂料。

可以优选使用作为醇的伯醇、仲醇、叔醇、伯醇和仲醇的混合物或伯醇和叔醇的混合物。特别地优选乙醇、甲醇和2-丁醇的混合液或乙醇和2-丁醇的混合液。路易斯酸或布朗斯台德(Bronsted)酸的鎓盐优选用作光聚合引发剂。其它阳离子聚合催化剂包括，例如硼酸盐，各自具有酰亚胺结构的化合物、各自具有三嗪结构的化合物、偶氮化合物和过氧化物。为了改进与涂布剂的相容性，优选预先将光聚合引发剂稀释在溶剂例如醇或酮中。甲醇或甲基异丁基酮优选用作溶剂。

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，优选芳族锍盐和芳族碘鎓盐。特别地，优选双(4-叔丁基苯基)碘鎓盐，具有由以下化学式(18)表示的结构的化合物(商品名：Adekaoptomer S P150、ADEKA CORPORATION制)和具有由以下化学式(19)表示的结构的化合物(商品名：IRGACURE261,Ciba Specialty Chemicals Inc.制)。

[化25]

化学式(18)

[化26]

化学式(19)

可以用于调节上述步骤(4)中涂布剂浓度的溶剂的具体实例如下：醇(如乙醇、甲醇和2-丁醇)和酮(如乙酸乙酯、甲乙酮和甲基异丁基酮)。上述醇和酮可以在使用前混合。这些中，优选乙醇或甲醇和2-丁醇的混合液，和更优选乙醇和2-丁醇的混合液。

表面层的形成

通过涉及使用辊涂机、浸涂或环涂等的施涂，将由此制备的涂布剂施涂至导电性弹性层上，以致可以形成涂布剂的层(下文中称作"涂布层")。接着，用活性能量射线照射涂布层导致能使涂布层中硅烷可水解缩合物中阳离子聚合的基团的断裂和聚合。结果，硅烷可水解缩合物彼此交联从而固化，因此形成表面层。活性能量射线优选紫外光。当表面层用紫外光固化时，几乎不产生过量的热。另外，几乎不发生在溶剂蒸发例如热固化期间的起皱和相分离，因此可以获得极其均匀的膜状态。结果，可以向感光构件提供均匀和稳定的电位。图8示出交联和固化反应的具体实例。即，通过使用3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷或3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷作为组分A和通过水解组分B和组分C生产的缩合物具有环氧丙氧基丙基作为能够阳离子聚合的基团。此类可水解缩合物的环氧丙氧基丙基的环氧环在阳离子聚合催化剂(在图8中表示为"R⁺X^-″)的存在下开环，因此该基团以链反应聚合。结果，包含TiO_4/2和SiO_3/2的聚硅氧烷彼此交联从而固化，因此形成表面层。在图8中，n表示1以上的整数。

当放置充电构件的环境为温度和湿度突然变化的环境时，除非表面层充分地追随由于温度和湿度的变化导致的导电性弹性层的膨胀和收缩，否则在表面层会发生起皱或裂纹。然而，当交联反应使用导致少量热产生的UV光进行时，改进导电性弹性层和表面层之间的粘合性，因此表面层变得能够充分地追随导电性弹性层的膨胀和收缩。因此可以抑制由于环境的温度和湿度的变化导致的表面层中的起皱或裂纹。另外，当用UV光进行交联反应时，可以抑制由于热滞后导致的热导电性弹性层的劣化。因此，还可以抑制导电性弹性层电特性的降低。

高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯或准分子UV灯等可以用于施加UV光。这些中，优选使用富含具有150nm以上至480nm以下波长的UV光的UV光源。应注意，UV光的积分光量如下所述：

UV积分光量(mJ/cm²)=UV光强度(mW/cm²)×照射时间(s)。

UV光的积分光量可取决于例如照射时间、灯输出以及灯和被照射的主体之间的距离等来调整。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，UV光的积分光量可用USHIO INC.制造的UV积分光量仪“UIT-150-A”或“UVD-S254”(商品名)来测量。此外，当使用准分子UV灯时，UV光的积分光量可用USHIOINC.制造的UV积分光量仪“UIT-150-A”或“VUV-S 172”(商品名)来测量。

表面层估算厚度为10nm以上至100nm以下。

电子照相设备和处理盒

参照图2描述各自将本发明的充电构件用作充电辊的电子照相设备和处理盒的示意性结构。附图标记21表示旋转鼓型电子照相感光构件(感光构件)作为图像承载构件。感光构件21在给定的圆周速度(处理速度)下如图中箭头所示顺时针方向被旋转驱动。例如，仅采用至少具有辊型导电性基体和在所述基体上的包含无机感光材料或有机感光材料的感光层的已知感光构件作为感光构件21。另外，感光构件21可以进一步具有电荷注入层以将感光构件表面充电至预定极性和预定电位。

充电辊22和施加充电偏压至充电辊22的充电偏压施加电源S2形成充电单元。充电辊22在预定压力下与感光构件21接触，和在该实例中，以相对于感光构件21的旋转的向前方向旋转驱动。将预定DC电压(在该实例中设定至-1,050V)由充电偏压施加电源S2施加(根据DC充电模式)至充电辊22。结果，感光构件21的表面均匀地进行充电处理，以具有预定的极性和预定的电位(在该实例中将暗区电位设定至-500V)。

可以将已知的单元用作曝光单元23，该单元适合地为例如激光束扫描仪。附图标记L表示曝光光。将已进行充电处理的感光构件21的表面进行通过曝光单元23对应于目标图像信息的图像曝光。结果，感光构件带电表面的曝光光部分的电位(在该实例中将亮区电位设定为-150V)选择性地降低(衰减)，因此将静电潜像形成于感光构件21上。

可以将已知的单元用作反转显影单元。例如，在该实例中的显影单元24具有：用于承载和输送调色剂的调色剂载体24a，对于贮存调色剂用显影剂容器的开口部分设置所述调色剂载体；用于搅拌贮存的调色剂的搅拌构件24b；和用于调整由调色剂载体承载的调色剂的量(调色剂层厚度)的调色剂调节构件24c。显影单元24选择性地使得调色剂(负调色剂)充电，以与感光构件21的带电的极性相同，从而粘合至感光构件21的表面上静电潜像的曝光光部分，以使静电潜像作为调色剂图像而可视化(在该实例中将显影偏压设定至-400V)。已知的跳跃显影模式、接触显影模式或磁性刷模式等可以用作显影模式。另外，根据其可以减缓调色剂飞散的程度的接触显影模式优选用于输出彩色图像的图像形成设备。

例如，可以将通过涂布导电性基体(例如具有将电阻调整至中等水平的具有弹性树脂层的金属)的上面获得的转印辊用作转印辊25。转印辊25在预定压力下与感光构件21接触，并在与感光构件21的旋转圆周速度基本上相同的圆周速度下沿相对于感光构件21的旋转的向前方向旋转。另外，由转印偏压施加电源S4施加极性与调色剂带电极性相反的转印电压。将转印材料P从纸张进给机构(未示出)以预定地时间进给至感光构件21和转印辊的接触部分，和将转印材料P的背面通过以施加转印电压的转印辊25充电以使得极性与调色剂的带电极性相反。结果，通过在感光构件21和转印辊之间的接触部分的静电转印，转印材料P的前表面侧接受感光构件21前表面侧上的调色剂图像。

其上已转印调色剂图像的转印材料P与感光构件的表面分离，然后引入至其中使调色剂图像定影的调色剂图像定影单元(未示出)以作为图像形成产品输出。在双图像形成模式或多图像形成模式的情况下，将图像形成产品引入至再循环输送机构(未示出)，和然后再引入至转印部分。在感光构件21的残余物例如转印残余调色剂通过例如刮板型等的清洁单元26从感光构件上部收集。根据本发明的处理盒一体化地支持感光构件21和接触感光构件21而设置的根据本发明的充电构件22，并将其形成以成为从电子照相感光构件可拆卸的。

实施例

下文中，将通过具体实施例的方式更详细地描述本发明。实施例中的术语"份"是指"质量份"。

(实施例1)

[1]导电性弹性层的形成和评价

[表1]

将上述表1示出的材料在6升压力捏合机(商品名：TD6-15MDX,TO SHIN CO.,LTD.制)中在70vol%的填充比和30rpm的叶片速度下混合24分钟。因此，获得未硫化的橡胶组合物。将4.5份二硫化四苄基秋兰姆[商品名：Sanceler TBzTD,SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.制]作为硫化促进剂和1.2份硫磺作为硫化剂添加至174质量份该未硫化橡胶组合物。然后，将该混合物用在前辊速度为8rpm、后辊速度为10rpm和辊间隔为0.5mm下的各自具有辊径12英寸的开放辊双侧切削总共20次。此后，将所得物以辊间隔0.5mm进行紧密辊制(tightmill)。因此，获得导电性弹性层用捏合产物I。

接着，准备直径为6mm和长度为252mm(具有镀镍表面)的钢制圆柱状基体。然后，将包含金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：METALOC U-20,TOYO KAGAKU KENKYUSHO CO.,LTD.制)施涂至各自沿相对于基体的圆柱形表面的轴向的中心两侧延伸直至115.5mm的区域(沿轴向的总宽度为231mm的区域)。将所得物在80℃下干燥30分钟，然后进一步在120℃下干燥1小时。

接着，将捏合产物I利用十字头挤出机在上述具有粘合剂层的基体上同轴挤出成具有8.75至8.90mm的外径的圆筒状，然后将其端部切断。因此，生产其中在基体的外周上层压未硫化导电性弹性层的导电性弹性辊。将具有圆筒直径为70mm(Φ70)和L/D为20的挤出机用作该挤出机。关于在挤出时的温度调整，将头的温度设定至90℃，将圆筒的温度设定至90℃和将螺杆的温度设定至90℃。

接着，将上述辊利用具有设定至不同温度的两个区域的连续加热炉硫化。该辊在30分钟内通过温度设定至80℃的第一区域，然后在30分钟内通过温度设定至160℃的第二区域。因此获得硫化的导电性弹性辊。接着，将导电性弹性辊的导电性弹性层部分(橡胶部分)的两端在表面研磨前切断，以致导电性弹性层部分具有232mm的沿轴向的宽度。其后，将导电性弹性层部分的表面用旋转磨石研磨(工件转数：333rpm，磨石转数：2,080rpm，研磨时间：12秒)。因此，获得导电性弹性辊1(表面研磨后的导电性弹性辊)。导电性弹性辊1为具有各端部直径8.26mm和中央部直径8.50mm的拱形状，并且其表面具有十点平均粗糙度(Rz)为5.5μm，振摆(runout)为18μm和硬度为73°(MD-1)。

十点平均粗糙度(Rz)根据JIS B 0601(1994)测量。振摆利用高精确度激光测量机(商品名：LSM-430v,Mitutoyo Corporation制)测量。具体地，利用该测量机测量外径，然后将最大外径和最小外径之差定义为外径差振摆。该测量在五点处进行，将在五点处外径差振摆的平均值定义为进行该测量的产品的振摆。MD-1硬度在温度为25℃和湿度为55%RH的测量环境下通过使得MD-1型硬度仪(Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制)的压头点与作为测量对象的导电性弹性辊1的表面抵接来测量。

[2]缩合物的生产和评价

接着，合成表面层用聚合物。

(合成-1)

首先，将以下表2中示出的组分混合，然后将混合物在室温下搅拌30分钟。

[表2]

接下来，将混合的组分在用120℃下的油浴加热下回流20小时，以进行反应。因此，获得缩合物中间体-I。缩合物中间体-I具有理论固成分(当推定全部可水解硅烷化合物进行脱水缩合时聚硅氧烷聚合产物与该溶液的总质量的质量比)为28.0质量%。另外，在该情况下离子交换水与可水解硅烷化合物的摩尔比"(D)/{(A)+(B)}″为1.8。接着，将9.41g(0.331mol)异丙氧基钛((可水解钛化合物),Kojundo Chemical Laboratory Co.,Ltd.制,下文中称作"Ti-1″)添加至冷却至室温的167.39g缩合物中间体-I，然后将该混合物在室温下搅拌3小时。因此，获得最终缩合物1。在750rpm下进行系列搅拌。比例Ti/Si为0.10。

评价[1]：缩合物的液体外观的评价

基于以下标准评价缩合物1在合成后即刻和在自合成起过去两个星期后的液体外观。

A：该液体为即使已放置1个月后也既没有变得发白或也没有产生沉淀物的状态。

B：该液体为在过去约两个星期后趋于变得发白的状态。

C：该液体为在过去约一个星期后趋于变得发白的状态。

D：该液体为在合成时变得发白和产生沉淀物的状态。

[3]表面层的形成和评价

首先，描述表面层形成用涂料的生产方法。添加至25g缩合物1的是0.7g通过以下制备的溶液：用甲醇稀释作为光阳离子聚合引发剂的芳族锍盐[商品名：Adekaoptomer SP-150,ADEKACORPORATION制]以具有10质量%的浓度。因此，获得缩合物1-2(涂布剂用原料)。接着，将缩合物1-2用乙醇和2-丁醇的混合液(乙醇：2-丁醇=1：1)稀释以致所得物具有3.0质量%的固成分。因此，制备表面层形成用涂料1。

接下来，通过以下方法利用涂料1生产充电辊1。首先，通过环涂(排放量：0.120ml/s,环部速度：85mm/s,总排放量：0.130ml)，将涂料1施涂于导电性弹性辊1(表面研磨后的导电性弹性辊)的导电性弹性层上。将所得物用波长为254nm的紫外光照射以致积分光量为9,000mJ/cm²。因此，将涂料1的涂膜固化(通过交联反应的固化)。以该方式，形成表面层。将低压汞灯[HARISON TOSHIBA LIGHTING Corporation制]用于施加紫外光。利用如此获得的充电辊1进行以下各个评价[2]至[7]。

评价[2]：固化产品化学结构的评价

接着，通过采用²⁹Si-NMR和¹³C-NMR测量来确认通过借助施加紫外光(UV)交联上述缩合物1而获得的固化产物具有由通式(1)表示的结构[使用的设备：JMN-EX400(商品名),JEOLLtd.]。图3和4示出测量结果。²⁹SiNMR和¹³C-NMR测量二者的各自测量步骤如下所述。首先，缩合物1在铝片上成形为膜，然后用UV照射以固化。将固化产物从铝片剥离，然后粉碎。将粉碎的产物用作NMR测量用样品。图3示出²⁹Si-NMR的测量结果，其中T1表示-SiO _1/2(OR)₂，T2表示-SiO_2/2(OR)和T3表示-SiO_3/2。由T3的存在确认将具有包括环氧基的有机链的可水解硅烷化合物缩合，并且某些物质以-SiO_3/2状态存在。在图4中，通过¹³C-NMR确认全部环氧基聚合而没有残留。考虑到上述，确认缩合物1的固化产物具有根据本发明的由通式(1)表示的结构。

评价[3]：充电辊的评价

基于以下标准目视评价充电辊表面的外观。

A：充电辊的表面完全没有任何涂布不良。

B：涂布不良发生在部分充电辊表面中。

C：涂布不良发生在充电辊表面的整个区域。

评价[4]：Si-O-Ti键的观察

接下来，充电辊表面层中的Si-O-Ti键的存在通过ESCA(采用的设备：Quantum 2000(商品名),ULVAC-PHI,Inc制)确认。在表面层中的键合模式用X-射线照射辊表面来评价。图5示出测量的结果。Si-O-Ti键的存在通过检测的O 1s光谱来确认。

评价[5]：感光构件的污染的评价

将充电辊安装在处理盒(商品名：CRG-318BLK,Canon Inc.制)上以用于激光束打印机(商品名：LBP7200C，Canon Inc.制)，然后在高温高湿环境(具有40℃的温度和95%的相对湿度)中放置1个月。充电辊和感光构件之间的抵接部分用光学显微镜观察，和对由于充电辊的抵接导致的异常(裂纹和变色)的存在或不存在进行评价。基于以下标准评价利用显微镜观察感光构件表面的结果。表4示出评价结果。

A：表面没有变化。

B：对图像没有引起问题，但在表面上观察到痕量沉积物。

C：对图像没有引起问题，但在表面上观察到大量沉积物。

D：观察到表面的裂纹。

评价[6]：充电能力的评价

将图6中示出的设备用于相对于处理速度的充电能力的评价。感光鼓的表面电位通过以下利用表面电位计10测量：由充电偏压施加电源S 1将预定的充电偏压施加至接触感光构件21的充电构件22；和使感光构件21由曝光单元23进行图像曝光。在该情况下，改变感光构件21的转数，和将处理速度变为低速(73.5mm/sec)、中速(115.5mm/sec)和高速(173.5mm/sec)的任一种。另外，将从在低速的鼓电位减去在高速的鼓电位获得的ΔVd用作充电能力的指示剂。

应注意将安装在处理盒(商品名：CRG-318BLK,Canon Inc.制)上的感光鼓用作感光构件。ΔVd的评价标准如下所述。

AA：0≤ΔVd≤3V

A：3<ΔVd≤6V

B：6<ΔVd≤9V

C：9<ΔVd≤15V

D：15<ΔVd

评价[7]：正重影的评价

将充电辊设置在处理盒中，然后通过在具有不同处理速度的三种类型的电子照相图像形成设备上安装处理盒来形成电子照相图像。其后，评价图像的正重影发生的情况和程度。这里，将用于纵向输出A4纸的激光束打印机[商品名：LBP5050,CanonInc.制](单色打印机时73.5mm/sec)用作具有低速处理速度的电子照相图像形成设备(下文中缩写为"低速设备")。另外，将用于纵向输出A4纸的激光束打印机[商品名：LBP7200C,CanonInc.制](115.5mm/sec)用作具有中等处理速度的电子照相图像形成设备(下文中缩写为"中速设备")。此外，通过改造用于纵向输出A4纸的激光束打印机[商品名：LBP7200C，Canon Inc.制]以能够每分钟输出30张(ppm)(173.3mm/sec)的设备用作具有高处理速度的电子照相图像形成设备(下文中缩写为"高速设备")。首先，用各个电子照相图像形成设备形成正重影评价用电子照相图像。记录约2cm见方的实心黑图像(曝光部)作为在鼓的第一周上的正重影评价用电子照相图像，和记录半色调、均匀的图像作为要在鼓的第二周上记录的图像。将该图像定义为在初期下的正重影评价用图像。接着，对于低速设备、中速设备和高速设备，分别将其中形成字母表的字母“E”的图案的图像用各个电子照相图像形成设备以1%的打印百分比在3,000张、9,000张和15,000张A4-大小的纸上连续地输出。其后，利用各个电子照相图像形成设备再次形成正重影评价用电子照相图像。将图像定义为耐久后正重影评价用图像。应注意将在正重影评价中涉及的电子照相图像在低温低湿(温度：15℃/湿度：10%RH)下输出。

基于以下标准评价如上所述生产的在初期和耐久后的正重影评价用图像。表4示出以下结果。

AA：不能观察到正重影。

A：可以观察到极浅的正重影。

B：可以观察到轻微的正重影轮廓。

C：可以观察到轻微的正重影轮廓，和其中重影发生的部位的图像浓度有些高。

D：可以清晰地观察到正重影的轮廓，和其中重影发生的部位的图像浓度高。

E：可以极其清晰的方式观察到正重影。

(实施例2)至(实施例25)

将具有如图5中示出的化学结构的化合物用作可水解硅烷化合物和可水解钛化合物，和将它们共混量改变为在表3所示的值。合成缩合物(聚合物)(合成-1至7),制备涂布剂(涂布剂-1至13)，此外，除了前述之外以与实施例1相同的方式生产充电辊2至25。合成时之比率Ti/Si在表3中表示为"M/Si"。另外，表4示出各个评价的结果。应注意，如在实施例1的情况下，确认各由通式(1)表示的结构和Si-O-Ti键的存在。

(比较例1至3)

合成缩合物，制备涂布剂，此外，除了不使用可水解钛化合物之外，以与实施例1相同的方式生产充电辊26至28。然后，进行评价。表7示出评价的结果。

(比较例4)

将可水解钛化合物、水和乙醇根据表6中所示的组成混合，然后将该混合物在室温下搅拌3小时。然而，因为该混合物变得发白和产生沉淀物，所以不能进行评价。

表3

表3(续)

[表4]

表4(续)

[表5]

[表6]

	Ti-1	水	EtOH
				合成-8	88.10	0.84	120.66

[表7]

本申请要求于2009年12月28日提交的日本专利申请2009-298922的优先权，和通过参考作为本申请的部分而包括其内容。

Claims (7)

1.一种充电构件，其包括：

基体；

弹性层；和

表面层,

其中：

所述表面层包括具有Si-O-Ti键的聚合物；和

所述聚合物具有由以下通式(1)表示的构成单元和具有由以下通式(2)表示的构成单元：

通式(1)

通式(2)

TiO_4/2

其中R₁和R₂各自独立地表示以下通式(3)至(6)的任一种：

通式(3)

通式(4)

通式(5)

通式(6)

其中：

R₃至R₇、R₁₀至R₁₄、R₁₉、R₂₀、R₂₅和R₂₆各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基；

R₈、R₉、R₁₅至R₁₈、R₂₃、R₂₄和R₂₉至R₃₂各自独立地表示氢或具有1-4个碳原子的烷基；

R₂₁、R₂₂、R₂₇和R₂₈各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷氧基或具有1-4个碳原子的烷基；

n、m、l、q、s和t各自独立地表示1以上至8以下的整数；

p和r各自独立地表示4以上至12以下的整数；

x和y各自独立地表示0或1；和

*和**分别表示与在通式(1)中的硅原子和氧原子的键合位置。

2.根据权利要求1所述的充电构件，其中

通式(1)的R₁和R₂各自独立地表示选自由以下通式(7)至(10)表示的结构的任一种：

通式(7)

通式(8)

通式(9)

通式(10)

其中：

N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1以上至8以下的整数；

x'和y'各自独立地表示0或1；和

*和**表示通式(1)的各键合位置。

3.根据权利要求1或2所述的充电构件，其中

在所述聚合物中钛原子数与硅原子数之比(Ti/Si)为0.1以上至5.0以下。

4.根据权利要求1至3任一项所述的充电构件，其中

所述聚合物包括具有由以下通式(11)表示的结构的可水解化合物和由以下通式(12)表示的可水解化合物的交联产物：

通式(11)

R₃₃-Si(OR₃₄)(OR₃₅)(OR₃₆)

通式(12)

Ti(OR₃₇)(OR₃₈)(OR₃₉)(OR₄₀)

其中R₃₃表示以下通式(13)至(16)中的任一种，R₃₄至R₃₆各自独立地表示具有1-4个碳原子的烷基和R₃₇至R₄₀各自独立地表示具有1-9个碳原子的烷基：

通式(13)

通式(14)

通式(15)

通式(16)

其中：

R₄₁至R₄₃、R₄₆至R₄₈、R₅₃、R₅₄、R₅₉和R₆₀各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基；

R₄₄、R₄₅、R₄₉至R₅₂、R₅₇、R₅₈和R₆₃至R₆₆各自独立地表示氢或具有1-4个碳原子的烷基；

R₅₅、R₅₆、R₆₁和R₆₂各自独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷氧基或具有1-4个碳原子的烷基；

n'、m'、l'、q'、s'和t'各自独立地表示1以上至8以下的整数；

p'和r'各自独立地表示4以上至12以下的整数；和

*表示与在通式(11)中硅原子的键合位置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的充电构件，其中

所述聚合物包括由通式(11)和(12)表示的可水解化合物和由以下通式(17)表示的可水解化合物的交联产物：

通式(17)

R₆₇-Si(OR₆₈)(OR₆₉)(OR₇₀)

其中R₆₇表示具有1-4个碳原子的烷基或苯基，和R₆₈至R₇₀各自独立地表示具有1-6个碳原子的烷基。

6.一种电子照相设备，其包括：

电子照相感光构件；和

与所述电子照相感光构件接触而放置的根据权利要求1至5任一项所述的充电构件。

7.一种处理盒，其包括：

电子照相感光构件；和

与所述电子照相感光构件接触而放置的根据权利要求1至5任一项所述的充电构件，

其中形成所述处理盒以从电子照相设备主体为可拆卸的。

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