CN102959473A - 导电构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

提供甚至当向其长时段施加电压时电阻也较少地易于波动并且可长时段内显示稳定性能的导电构件。所述导电构件包括导电性芯轴和在所述芯轴外周上设置的导电层，其中所述导电层包含作为粘结剂的有机高分子化合物和在所述有机高分子化合物中分散的导电性颗粒，所述颗粒包括具有特定结构的有机/无机杂化高分子。

Description

导电构件、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本发明涉及用于电子照相图像形成设备的导电构件、处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
电子照相图像形成设备中，已知其中在导电性芯轴外周上形成包含离子导电剂作为导电性材料的导电性弹性层的用于接触充电法的充电辊。不幸地，通过离子导电剂给予导电性的导电性弹性层有问题。即，为了通过离子导电剂改进导电性，需要向导电性弹性层添加大量离子导电剂。此外，在添加大量离子导电剂的情况下，在高温高湿下离子导电剂可能向导电性弹性层的表面渗出。对于该问题，日本专利申请特开2003-012935提议使用由下式(14)表示的季铵盐作为离子导电剂。
Figure BDA00002672641200011
其中，R7、R8、R9和R10表示烷基，这些中至少之一与其它不同，并且这些中至少之一表示具有4至8个碳原子的烷基；n-表示n价的阴离子，n表示1至6的整数。
专利文献1的公开内容中，因为在包含由上式(14)表示的季铵盐作为离子导电剂的导电性弹性层中，甚至添加少量的离子导电剂也可给予导电性弹性层以高的导电性，所以可抑制离子导电剂向导电性弹性层表面的渗出。
引文目录
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开2003-012935
发明内容
发明要解决的问题
然而，本发明人发现，随着近来电子照相图像形成设备使用环境的多样化，需要进一步抑制苛刻环境下使用电子照相图像形成设备所伴随的充电构件电阻值的增加和归因于增加的电阻值的电子照相图像的图像品质降低。
于是，本发明旨在提供在即使长时段施加直流电压电阻值也几乎不变化的情况下可长时段展示稳定性能的导电构件。此外，本发明旨在提供稳定形成高品质电子照相图像的处理盒和电子照相图像形成设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面，提供包括导电性芯轴和在导电性芯轴外周上设置的导电层的导电构件，其中导电层包含作为粘结剂的有机高分子化合物和在有机高分子化合物中分散的导电性颗粒，所述颗粒包含具有由下式(1)表示的结构的有机-无机杂化高分子。
根据本发明的另一方面，提供处理盒，组成所述处理盒从而对电子照相图像形成设备主体可拆卸，所述处理盒包括导电构件作为充电辊或显影辊。
根据本发明的再一方面，提供包括导电构件作为充电辊或显影辊的电子照相图像形成设备。
Figure BDA00002672641200031
其中，R1表示具有离子交换基团的有机基团；M表示硅、钛、锆或铪。
发明的效果
根据本发明，将离子交换基团在形成导电性颗粒的化合物分子内化学地固定，由此抑制离子交换基团经时的移动。因此，可获得即使长时段施加直流电压其电阻值也几乎不变化的电子照相用导电构件。此外，本发明可提供长时段内可稳定提供高品质电子照相图像的处理盒和电子照相图像形成设备。
附图说明
图1为示出根据本发明的充电辊的示意性构造图。
图2为示出根据本发明的充电辊的示意性构造图。
图3为使用根据本发明充电辊的电子照相图像形成设备的示意图。
图4为使用根据本发明充电辊的处理盒的示意图。
附图标记说明
101：导电性芯轴
102：导电层
201：导电性芯轴
202：导电层
203：导电层
具体实施方式
根据本发明的导电构件在电子照相图像形成设备中可用作充电构件(充电辊)、显影构件(显影辊)、转印构件、除电构件和输送构件如纸张进给辊。以下描述中，将使用充电辊的实例描述本发明。
图1为根据本发明充电辊中的芯轴101沿垂直于芯轴横切的方向的截面图。导电性芯轴101的外周包括导电层102。如图2中所示，导电层可以由多个层202和203形成。
(导电性芯轴)
为了通过芯轴向充电辊表面供电，导电性芯轴101和201具有导电性。
(导电层)
导电层102、202和203包含作为粘结剂的有机高分子化合物和在有机高分子化合物中分散的导电性颗粒。如图2中所示，在多个导电层的情况下，所述导电层之一可以包含作为粘结剂的有机高分子化合物和在有机高分子化合物中分散的导电性颗粒。可选择地，全部导电层可以包含作为粘结剂的有机高分子化合物和在有机高分子化合物中分散的导电性颗粒。
(粘结剂)
作为粘结剂，可使用橡胶、弹性体和树脂。
橡胶的具体实例包括：乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、聚丁二烯、天然橡胶、聚异戊二烯、丁苯橡胶(SBR)、氯丁二烯(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、硅酮橡胶、聚氨酯橡胶和表氯醇橡胶。此外，树脂和弹性体的具体实例包括：聚苯乙烯类高分子材料如丁二烯树脂(RB)、聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体(SBS)和苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚烯烃类高分子材料如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)；聚酯类高分子材料；聚氨酯类高分子材料；丙烯酸类高分子材料如丙烯酸类树脂和丁二烯-丙烯腈共聚物；以及热塑性弹性体如PVC和RVC。可以使用这些中的一种，或者可以将其两种以上作为混合物组合使用。这些中，表氯醇橡胶、NBR、聚醚共聚物和这些中两种以上的混合物因为可稳定获得期望的导电性，所以是优选的。
表氯醇橡胶的具体实例可包括：表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-烯丙基缩水甘油醚共聚物和表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物。
(导电性颗粒)
导电性颗粒包括有机-无机杂化高分子，所述有机-无机杂化高分子具有由下式(1)表示的结构。
Figure BDA00002672641200051
式(1)中，M为选自由硅、钛、锆或铪组成的组中的一种。R1表示具有离子交换基团的有机基团。从上式(1)显然的，形成导电性颗粒的有机-无机杂化高分子中，有助于导电性改善的具有离子交换基团的有机基团R1，通过化学键直接键合至原子M。因此，即使向充电辊施加直流电位，离子交换基团也不容易地移动。出于该原因，根据本发明的充电辊抑制电阻值的经时增加。式(1)中，如果原子M为Si、Ti、Zr或Hf，则有机-无机杂化高分子具有较高的分散性，并且可更稳定地在粘结剂中存在。因为Si具有较小的与粘结剂的相互作用，所以特别优选Si。
此外，上式(1)中，R1优选由下式(2)、(3)、(4)、(5)或(6)表示的有机基团。出于耐热性特别优选由式(3)、(4)、(5)或(6)表示的结构和具有在两个位置处键合到M或键合到键合至M的C的苯环。
其中，R2表示具有磺酸基、磷酸基、羧基或季铵基的有机基团。
Figure BDA00002672641200062
式(3)、(4)、(5)和(6)中，R3、R4、R5和R6各自独立地表示具有磺酸基、磷酸基或羧基的有机基团。式(2)、(3)、(4)、(5)或(6)中的有机基团中具有R2、R3、R4、R5或R6的离子交换基团的实例包括磺酸基、磷酸基、羧基和季铵基。因为甚至添加少量的导电性颗粒也可提供具有期望电阻值的导电层，所以作为离子交换基团更优选磺酸基。导电性颗粒的粒径为不小于25nm且不大于500nm。导电性颗粒的混合量基于100质量份粘结剂为不小于5质量份且不大于50质量份。
根据本发明的有机-无机杂化高分子可如下合成：合成包含选自由下式(7)、(8)、(9)或(10)表示的化合物组成的组中的至少一种的水解性化合物的水解缩合物；然后，进行操作如向R7中引入离子交换基团从而提供R1。
(OR)3Si-R7-Si(OR)3    (7)
(OR)3Ti-R7-Ti(OR)3    (8)
(OR)3Zr-R7-Zr(OR)3    (9)
(OR)3Hf-R7-Hf(OR)3    (10)
上式(7)、(8)、(9)和(10)中，R7表示作为具有离子交换基团的基团、可转变为R1的有机基团。具体地，其实例包括由下式(11)表示的1,2-亚乙烯基或亚苯基。
-C=C-    (11)
例如，在R7为由上式(11)表示的1,2-亚乙烯基的情况下，可将离子交换基团R2加成至1,2-亚乙烯基从而形成由上式(2)表示的结构。此外，苯并环丁烯可与1,2-亚乙烯基的双键反应，然后可将离子交换基团如磺酸基引入苯环中，从而形成由上式(3)表示的结构。此外，在R7为亚苯基的情况下，可将离子交换基团如磺酸基引入苯环中，从而形成由上式(4)表示的结构。上式(7)至(10)中，R各自独立地表示羟基或具有1至4个碳原子的烷基。
根据本发明的有机-无机杂化高分子可通过例如以下方法生产。首先，生产没有离子交换基团的有机-无机杂化高分子。例如，在获得其中M为Si和R1由式(2)或(3)表示的根据本发明有机-无机杂化高分子的情况下，将1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯缩聚。此外，在获得其中M为Si和R1由式(4)表示的根据本发明有机-无机杂化高分子的情况下，将1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)苯缩聚。
类似地，在获得其中M为Si和R1由式(5)或(6)表示的根据本发明有机-无机杂化高分子的情况下，分别将1,2-双(三甲氧基甲硅烷基甲基)苯或1,2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)苯缩聚。
此时，除了所述化合物以外，还可以将四烷氧基硅烷如四乙氧基硅烷、四烷氧基钛、四烷氧基锆或四烷氧基铪混合用于缩聚。为了调整有机-无机杂化高分子的电阻值，添加四烷氧基硅烷。在四烷氧基硅烷等共存下通过缩聚获得的有机-无机杂化高分子包括分子内由SiO4/2表示的结构。具体实例由以下结构式(12)表示。
缩聚时的反应温度优选不小于0℃且不大于100℃。为了提高结构的规则性，温度越低就越有利。另一方面，较高的温度增加聚合度。为了提高结构的规则性和增加聚合度，更优选不小于20℃且不大于80℃的反应温度。缩聚时的反应液优选的pH为不小于7。pH小于7时，加速烷氧基的水解反应，同时聚合反应的速度降低。
此外，在R1由式(3)表示的情况下，苯并环丁烯与1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯的缩聚物反应。
随后，向没有离子交换基团的有机-无机杂化高分子中引入离子交换基团。用于引入离子交换基团的方法实例包括包含已知方法的任意方法。例如，在离子交换基团为磺酸基的情况下，使用磺化剂如氯磺酸、硫酸酐和发烟硫酸。在离子交换基团为磷酸的情况下，用于引入离子交换基团的方法实例包括其中进行氯甲基化和将亚磷酸三乙酯反应用于水解的方法，以及通过借助于磷酰化剂如磷酰氯处理的方法。在离子交换基团为羧基的情况下，用于引入离子交换基团的方法的实例包括用于引入有机基团如甲基和将甲基氧化的方法。
由此获得的根据本发明有机-无机杂化高分子的结构的具体实例由下式(13)表示：
Figure BDA00002672641200091
导电层可以在配合剂不抑制物质功能的范围内必要时包含其它配合剂。配合剂的实例可包括填料、增塑剂、硫化剂、受酸剂(acid receiving agent)、抗氧化剂、硫化延迟剂和加工助剂。
(表面层)
可在导电层的表面上设置表面层。为了满足作为充电辊需要的功能性而设置表面层。例如，包括电阻值的调整等。可使用已知表面层，其实例包括包含粘结剂、导电剂、粗糙化剂和绝缘性无机细颗粒的那些。
作为表面层用粘结剂，使用树脂如热固性树脂和热塑性树脂。其实例包括聚氨酯树脂、氟树脂、硅酮树脂、丙烯酸类树脂和聚酰胺树脂。特别适合使用通过将内酯改性的丙烯酸多元醇与异氰酸酯交联获得的聚氨酯树脂。
导电剂的实例包括炭黑、石墨以及导电性氧化钛和导电性氧化锡的导电性金属氧化物等的导电性颗粒，或者这些导电性颗粒和其它颗粒的导电性复合颗粒。可将这些适量分散从而获得期望的电阻值。
粗糙化剂可在充电构件的表面上形成微小凹凸从而改进带电的均匀性。表面上的微小凹凸在DC充电方法中是特别有效的。作为粗糙化剂，优选使用包括高分子化合物如聚氨酯细颗粒、硅酮细颗粒和丙烯酸类细颗粒的细颗粒。
(电子照相图像形成设备)
图3为使用根据本发明充电辊的电子照相图像形成设备的示意图。电子照相图像形成设备包括使电子照相感光构件301充电的充电辊302，进行曝光的潜像形成装置308，将潜像显影为调色剂图像的显影装置303，将调色剂图像转印至转印材料304上的转印装置305，回收电子照相感光构件上的转印调色剂的清洁装置307，以及将调色剂图像定影的定影装置306。电子照相感光构件301为导电性基体上具有感光层的转鼓型。将电子照相感光构件301沿箭头方向以预定圆周速度(处理速度)驱动旋转。将充电辊302以预定力压向电子照相感光构件301从而与电子照相感光构件301接触配置。充电辊302跟随电子照相感光构件301的旋转而旋转。当充电电源313向充电辊302施加预定直流电压时，充电辊使电子照相感光构件301在预定电位下带电。作为在电子照相感光构件301上形成潜像的潜像形成装置308，例如使用曝光装置如激光束扫描器。潜像形成装置308根据图像信息使均匀带电的电子照相感光构件301曝光从而形成静电潜像。显影装置303具有与电子照相感光构件301接触配置的接触式显影辊。显影装置303通过静电处理为具有与带电的感光构件的极性相同极性的调色剂的反转显影，将静电潜像显影为可视的调色剂图像。转印装置305具有接触式转印辊。转印装置305将调色剂图像从电子照相感光构件301转印至转印材料304如普通纸上。转印材料304通过具有输送构件的纸张进给系统输送。清洁装置307具有刮板状清洁构件和回收容器，转印后，将在电子照相感光构件301上残留的转印残余调色剂机械地刮擦并且将调色剂回收。此处，如果使用其中显影装置303回收转印残余调色剂的显影同时清洁的方法(developing simultaneouscleaning method)，则可将清洁装置307除去。定影装置306包括加热辊，并且将转印的调色剂图像定影至转印材料304上，从而将转印材料排出至设备的外部。
(处理盒)
如图4中所示，可使用设计为使电子照相感光构件301、充电辊302、显影装置303和清洁装置307等一体化为可拆卸地安装至图像形成设备的那种的处理盒。
实施例
下文中，将根据实施例具体描述本发明。实施例中充电辊和显影辊的评价方法如下。
<1.充电辊的评价>
(1)电阻值的测量(初始阶段时和耐久试验后)
在温度为23℃和湿度为50%RH的环境下，将充电辊与金属鼓接触放置(将4.9N负荷施加至各端)，并且在导电性芯轴(下文中，在一些情况下称作"芯轴")和金属鼓之间施加直流200V的电压。测定作为初始阶段时的值的电阻值，并且根据以下标准评价：
A：电阻值为小于1.0×105Ω，
B：电阻值为不小于1.0×105Ω且小于2.0×105Ω，
C：电阻值为不小于2.0×105Ω且小于4.0×105Ω，和
D：电阻值为不小于4.0×105Ω。
接着，将测量的充电辊使用用于上述电阻值测量的设备进行耐久试验。具体地，将金属鼓在30rpm下旋转的同时，在芯轴和金属鼓之间施加450μA的直流电流30分钟。然后，以与上述相同的方式，测量耐久试验后的电阻值，并且根据上述标准评价。
(2)初始阶段时图像的评价
作为电子照相图像形成设备，将电子照相激光打印机(商品名：LBP5400，由Canon Inc.制造)改造成对于A4大小纸的输出速度为250mm/秒和图像分辨率为600dpi。在电子照相图像形成设备上，安装各实施例和比较例的充电辊，并且形成电子照相图像。将电子照相图像在低温低湿(温度15℃，湿度10%)下输出。要输出的电子照相图像为半色调图像(以1个点宽度和2个点间隔、与感光鼓的旋转方向垂直而划出具有横线的图像)。目视观察获得的电子照相图像，并且根据以下标准评价：
A：观察不到横条纹，
B：部分观察到轻微的横条纹，
C：全部观察到轻微的横条纹，和
D：全部观察到明显的横条纹。
(3)耐久试验后图像的评价
使用电子照相图像形成设备，输出一张电子照相图像，然后将电子照相感光构件的旋转完全停止。再次，将图像形成操作重新开始。重复此间歇图像形成操作从而输出40000张电子照相图像。然后，将充电辊从电子照相图像形成设备取出。将充电辊表面用高压下的水喷射从而洗涤，干燥。然后，将充电辊再次安装在电子照相图像形成设备上。重复间歇图像形成操作从而输出40000张电子照相图像。此时输出的图像为以基于A4大小纸张的面积覆盖率可以为1%打印的4点大小的字母表中"E"字母的图像。
第二回的40000张图像输出完成后，输出一张半色调图像，将半色调图像以与上述(2)中相同的方式观察和评价。评价环境为低温低湿(温度15℃，湿度10%)。
<2.显影辊的评价>
(1)初始阶段时图像的评价
使用用于充电辊评价的电子照相图像形成设备，在低温低湿(温度15℃，湿度10%)的环境下输出实心(实心)图像和半色调图像。目视观察各图像，并且根据以下标准评价：
A：实心图像和半色调图像中未发现由显影辊引起的浓度不均匀，
B：实心图像中发现由显影辊引起的浓度不均匀，但是半色调图像中未发现，和
C：实心图像和半色调图像两者中均发现由显影辊引起的浓度不均匀。
(2)耐久试验后图像的评价
使用电子照相图像形成设备，输出一张电子照相图像，然后将电子照相感光构件的旋转完全停止。再次，将图像形成操作重新开始。重复此间歇图像形成操作从而输出40000张电子照相图像。此时输出的图像为以基于A4大小纸张的面积覆盖率可以为1%打印的4点大小的字母表中"E"字母的图像。40000张图像输出完成后，输出实心图像和半色调图像。目视观察各图像，并且根据以下标准评价：
A：实心图像和半色调图像中未发现浓度不均匀，
B：实心图像中发现浓度不均匀，但是半色调图像中未发现，和
C：实心图像和半色调图像中发现浓度不均匀。
<有机-无机杂化高分子A至W的合成>
首先，根据合成例1至合成例10，生产没有离子交换基团的有机-无机杂化高分子(高分子1至高分子10)。随后，根据合成例A至合成例X，生产通过向这些高分子中引入离子交换基团而获得的有机-无机杂化高分子(高分子A至高分子W)，以及高分子X。
[合成例1]
通过向500g离子交换水添加氢氧化钠并且调整pH至10制备水溶液。向水溶液，添加14g1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯和2g四乙氧基硅烷。将混合溶液在40℃下搅拌2小时，将搅拌后的溶液在97℃下保持和放置24小时。然后，通过过滤回收沉淀物，通过甲醇洗涤。洗涤后，将获得的产物风干，并且在室温下真空干燥从而获得高分子1。
[合成例2至7]
除了如表1中所示改变作为原料的化合物1和化合物2的种类及其使用量以外，以与合成例1中相同的方式获得高分子。
将1g获得的各高分子和6g苯并环丁烯放入高压釜中，混合，并且在210℃下反应30小时。将反应产物用150ml氯仿回流的同时洗涤6小时。以相同方式再次进行洗涤，并且将洗涤后的反应产物回收。将回收的产物在80℃下干燥6小时，从而获得高分子2至7。
[合成例8至10]
除了作为原料的化合物1和化合物2的种类及其使用量如表1中所示改变以外，以与合成例1中相同的方式获得高分子8至10。
表1
[合成例A]
向100ml浓硫酸添加高分子1(1g)。将混合溶液加热至80℃的同时在氩气气氛下继续搅拌72小时。获得的反应产物通过500ml离子交换水洗涤五次，并且在80℃下干燥6小时。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得具有79nm的平均粒径和引入的离子交换基团的有机-无机杂化高分子A。
[合成例B]
向100ml盐酸添加高分子1(1g)，继续搅拌72小时。将获得的反应产物通过500ml离子交换水洗涤五次。将洗涤的反应产物添加至磷酸水溶液，并且将混合溶液搅拌。将获得的反应产物通过500ml离子交换水洗涤五次。将洗涤的反应产物在80℃下干燥6小时。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得具有平均粒径为81nm的有机-无机杂化高分子B。
[合成例D]
向100ml盐酸添加高分子1(1g)，连续搅拌72小时。将获得的反应产物通过500ml离子交换水洗涤五次。将洗涤的反应产物在醇中分散，并且添加邻苯二甲酸酰亚胺钾盐用于反应。反应产物在乙醇中分散，并且添加肼用于反应。进行洗涤和用盐酸处理。将获得的反应产物通过500ml离子交换水洗涤五次。将洗涤的反应产物在80℃下干燥6小时。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得具有平均粒径为81nm的有机-无机杂化高分子D。
[合成例E至G]
除了使用高分子2、3或4代替合成例A的高分子1以外，以与合成例A中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子E至G。
[合成例H和I]
以与合成例F中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子H和I。
[合成例J至L]
除了使用高分子5、6或7代替合成例A的高分子1以外，以与合成例A中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子J至L。
[合成例M]
将高分子3(1g)在作为催化剂的铁的存在下与氯反应。将获得的反应产物通过离子交换水洗涤。将洗涤的反应产物添加至磷酸水溶液，并且将混合溶液搅拌。将获得的反应产物洗涤，并且在80℃下干燥6小时。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得具有79nm平均粒径的有机-无机杂化高分子M。
[合成例O和P]
除了使用高分子8代替合成例A的高分子1或合成例M的高分子3以外，以与合成例A或合成例M中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子O和P。
[合成例R至T]
除了使用高分子9代替合成例A的高分子1或合成例M的高分子3以外，以与合成例A或合成例M中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子R、S和T。
[合成例U和V]
除了使用高分子10代替合成例A的高分子1或合成例M的高分子3以外，以与合成例A或合成例M中相同的方式生产反应产物。将干燥的反应产物研磨，分级，从而获得有机-无机杂化高分子U和V。
[合成例X]
通过向500g离子交换水添加氢氧化钠和调整pH至10制备水溶液。向水溶液，添加14g1,2-双(三羟基甲硅烷基)苯磺酸和2g四乙氧基硅烷。将混合溶液在40℃下搅拌2小时。将搅拌的溶液在97℃下保持和放置24小时。然后，通过过滤回收沉淀物，通过甲醇洗涤。洗涤后，将获得的产物风干，并且在室温下真空干燥从而获得具有78nm平均粒径的有机-无机杂化高分子X。上述有机-无机杂化高分子A至V和X的总结示于下表2中。
表2
Figure BDA00002672641200181
[实施例1]
通过以下操作，生产充电辊并且评价。
(1.橡胶组合物的制备)
将示于表3中的材料通过开放式辊磨机混合，从而制备未硫化橡胶组合物。
表3
(2.导电层的形成)
作为导电性芯轴(芯金属)，在高速切削钢的表面进行无电镀镍的情况下，制备具有长度为252mm和外径为6mm的圆柱状棒。除长度为11mm的各端以外，向长度为230mm芯金属的部分使用辊涂机施涂导电性热熔粘合剂。
接着，制备具有芯金属用供给机构和辊用排出机构的十字头挤出机。向十字头安装具有内径为9.0mm的模具(die)。将挤出机和十字头的温度调整至80℃，将芯金属的输送速度调整至60mm/秒。在该条件下，从挤出机供给未硫化橡胶组合物，从而获得具有用未硫化橡胶组合物涂布的表面的芯金属。接着，将涂布有未硫化橡胶组合物的芯金属放入170℃热风硫化炉中，加热60分钟。然后，将导电层的端部切断和除去，从而导电层可以具有长度为228mm。最后，将导电层的表面通过磨轮抛光。由此，获得其中从中央部至一端90mm的部分和从中央部至另一端90mm的部分各自具有直径为8.4mm，中央部具有直径为8.5mm的导电性弹性辊。
(3.表面层的形成)
向己内酯改性的丙烯酸多元醇溶液添加甲基异丁基酮，调整溶液以使固成分可以为18质量%。基于溶液中100质量份固成分添加以下组分从而制备混合溶液：16质量份炭黑(HAF)、35质量份针状金红石型氧化钛细颗粒(表面用六亚甲基二硅氮烷和二甲基硅酮处理，平均粒径为0.015mm，长度:宽度=3:1)、0.1质量份改性的二甲基硅油以及80.14质量份7:3的丁酮肟-封端的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与丁酮肟-封端的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的混合物。此时，添加封端HDI和封端IPDI的混合物以使"NCO/OH=1.0"。在450-mL玻璃瓶中，将210g混合溶液和200g作为介质的平均粒径为0.8mm的玻璃珠混合，并且使用油漆搅拌器分散机分散24小时。分散后，添加5.44g(基于100质量份丙烯酸多元醇相当于20质量份)作为树脂颗粒的交联丙烯酸颗粒"MR50G"(商品名，由Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)。然后，将溶液进一步分散30分钟以上，从而获得形成表面层用涂料。用涂料浸涂导电性弹性辊一次。将涂料在室温下风干30分钟，然后通过设定在90℃下的热风循环干燥机干燥1小时，通过设定在160℃下的热风循环干燥机进一步干燥1小时。因此，在导电层的外周上形成表面层。浸涂的浸渍时间为9秒时，调整浸涂的引上(withdrawing)速度以使初始阶段时的速度可以为20mm/s和最终速度可以为2mm/s，并且20mm/s和2mm/s之间的速度相对于时间而线性变化。因此，生产在导电层的外周上具有表面层的充电辊。评价结果示于表8中。
[实施例2至6]
除了使用示于表4中的有机-无机杂化高分子代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
表4
有机-无机杂化高分子
实施例2 高分子B
实施例3 高分子D
实施例4 高分子E
实施例5 高分子F
实施例6 高分子G
[实施例7和8]
除了分别使用有机-无机杂化高分子H和I代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
[实施例9和10]
除了有机-无机杂化高分子A的量由实施例1中的20质量份改变为8质量份或50质量份以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
[实施例11]
除了不形成实施例1中的表面层以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
[实施例12至21]
除了使用示于表5中的有机-无机杂化高分子代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
表5
有机-无机杂化高分子
实施例12 高分子J
实施例13 高分子K
实施例14 高分子L
实施例15 高分子M
实施例16 高分子O
实施例17 高分子P
实施例18 高分子R
实施例19 高分子S
实施例20 高分子U
实施例21 高分子V
[实施例22]
除了将实施例1中的橡胶组合物用示于表6中的组成代替，将16质量份表面层中的炭黑(HAF)用25质量份有机-无机杂化高分子F代替以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
表6
Figure BDA00002672641200221
[实施例23]
除了使用有机-无机杂化高分子X代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
[比较例1和2]
除了使用二氧化硅(粒径为75nm)或高分子3代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
[比较例3]
除了用示于表7中的组成代替实施例1中的橡胶组合物以外，以与实施例1中相同的方式生产充电辊。
表7
Figure BDA00002672641200231
实施例1至23和比较例1至3的充电辊的评价结果示于表8中。
表8
表8(续)
Figure BDA00002672641200242
[实施例24]
通过以下步骤生产显影辊，并且评价。
(1.橡胶组合物的制备)
以与实施例1中相同的方式将示于中表3的各材料通过开放式辊磨机混合，从而获得未硫化橡胶组合物。
(2.导电层的形成)
作为导电性芯轴(芯金属)，在高速切削钢的表面进行无电镀镍的情况下，制备具有长度为279mm和外径为6mm的芯金属。向芯金属(233mm)的除长度为23mm的各端以外的部分使用辊涂机施涂导电性热熔粘合剂。
接着，制备具有芯金属用供给机构和辊用排出机构的十字头挤出机。向十字头安装内径为13.0mm的模具。将挤出机和十字头的温度调整至80℃，芯金属的输送速度调整至120mm/秒。在该条件下，从挤出机供给未硫化橡胶组合物，从而获得表面涂布有未硫化橡胶组合物的芯金属。
接着，将涂布有未硫化橡胶组合物的芯金属放入170℃热风硫化炉中，并且加热60分钟。然后，将导电层的端部切断和除去，从而导电层可以具有235mm的长度。最后，导电层的表面通过磨轮抛光。因此，获得其中中央部的直径为12.0mm的导电性弹性辊。
(3.表面层的形成)
制备作为固成分为100质量份的多元醇(商品名：NIPPOLAN5196；由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)，作为固成分为4质量份的固化剂(商品名：CORONATE L；由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)，和22质量份导电剂(商品名：MA11；由Mitsubishi Chemical Corporation制造)。
将这些添加至甲乙酮以使这些固成分可以为9.5质量%。将溶液充分搅拌从而获得形成表面层用涂料。用涂料浸涂导电性弹性辊一次。将涂料在室温下风干30分钟以上，然后通过设定在145℃下的热风循环干燥机干燥1小时，从而在导电层的外周上形成表面层。因此，生产显影辊。
[实例25至28]
除了使用示于表9中的有机-无机杂化高分子代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例24中相同的方式生产显影辊。
[比较例4]
除了使用与比较例3中相同的橡胶组合物(参见表7)代替有机-无机杂化高分子A以外，以与实施例24中相同的方式生产显影辊。
实施例24至28和比较例4的评价结果示于表9中。
表9
本申请要求2010年6月30日提交的日本专利申请2010-150562的优先权，将其全部内容在此引入作为参考。

Claims (6)

1.一种导电构件，其包括：
导电性芯轴和在所述导电性芯轴外周上设置的导电层，其中，所述导电层包含：
作为粘结剂的有机高分子化合物和在所述有机高分子化合物中分散的导电性颗粒，和
所述颗粒包含具有由下式(1)表示的结构的有机-无机杂化高分子：
Figure FDA00002672641100011
其中，R1表示具有离子交换基团的有机基团；M表示硅、钛、锆或铪。
2.根据权利要求1所述的导电构件，其中所述R1为由下式(2)表示的有机基团：
Figure FDA00002672641100012
其中，R2表示具有磺酸基、磷酸基、羧基或季铵基的有机基团。
3.根据权利要求1所述的导电构件，其中所述R1为由下式(3)、(4)、(5)和(6)表示的有机基团之一：
Figure FDA00002672641100021
其中，R3、R4、R5和R6各自独立地表示具有磺酸基、磷酸基或羧基的有机基团。
4.根据权利要求1至3任一项所述的导电构件，其中所述有机-无机杂化高分子为水解性化合物的水解缩合物，所述水解性化合物包含选自由下式(7)、(8)、(9)和(10)表示的化合物组成的组中的至少一种的：
(OR)3Si-R7-Si(OR)3    (7)
(OR)3Ti-R7-Ti(OR)3    (8)
(OR)3Zr-R7-Zr(OR)3    (9)
(OR)3Hf-R7-Hf(OR)3    (10)
其中，R7表示可转变为所述R1的有机基团，R各自独立地表示羟基或具有1至4个碳原子的烷基。
5.一种处理盒，所述处理盒以从电子照相图像形成设备的主体可拆卸的方式构成，所述处理盒包括根据权利要求1至4任一项所述的导电构件作为充电辊或显影辊。
6.一种电子照相图像形成设备，其包括根据权利要求1至4任一项所述的导电构件作为充电辊或显影辊。
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