CN103154827B - 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，其当与感光构件接触时不可能经受磨耗并且其具有表面层，所述表面层具有有助于与感光构件形成适当辊隙的适当弹性。所述充电构件具有基体、弹性层和表面层，所述表面层包含具有Si-O-Hf键并具有由式(1)表示的结构单元和由式(2)表示的结构单元的高分子化合物： 式(1)HfO4/2 式(2)。

Description

充电构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及充电构件和使用其的处理盒。
背景技术
作为用于电子照相感光构件的接触充电的充电构件，广泛使用具有支承体、设置于所述支承体上的导电性弹性层和设置于所述导电性弹性层上的绝缘性表面层的充电构件。
目前，用于此类接触充电系统的充电构件与感光构件保持接触，因此前者的表面可被残留于感光构件表面上的任意调色剂和外部添加剂等刮擦，从而调色剂以及调色剂的外部添加剂趋于附着到被刮擦的部分。已部分附着调色剂和外部添加剂的此类充电构件可能引起感光构件上的不均匀带电。
表面层在其磨耗部分还可保持低电阻，因此，当通过使用具有磨耗部分的充电构件来使感光构件静电充电时，任何放电可集中于磨耗部分，结果使感光构件的表面劣化。
对于此类问题，专利文献1公开了通过在充电构件的各端部设置有间隔物构件(spacer member)在充电构件和感光构件之间保持空隙从而在此放电的方法。专利文献2还公开了使用带电促进颗粒来使充电构件的表面始终磨耗从而实现稳定充电的方法。
专利文献3进一步公开了以40质量%以下的比例包含表氯醇-环氧乙烷共聚物的聚氨酯树脂膜具有高耐磨耗性，并且此类膜在充电辊中的使用带来充电辊耐久性(运行性能)的改善。
[引文列表]
[专利文献]
专利文献1：日本专利申请特开第H08-179591号
专利文献2：日本专利申请特开第2004-020844号
专利文献3：日本专利申请特开第H08-314233号
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据由本发明人进行的研究，根据专利文献1的方法虽然因感光构件和充电构件彼此并不接触可防止两者磨耗，但是发现在有些情况中难以保持空隙。已发现根据专利文献2的方法在有些情况中始终磨耗充电构件从而难以使感光构件恒定均匀地充电。另外，已发现根据专利文献3的膜存在耐磨耗性进一步改善的空间。
因此，本发明的目的是提供充电构件，所述充电构件设置有即使由于充电构件与感光构件接触也不能容易地磨耗并且还具有有助于在充电构件与感光构件之间形成适当辊隙的适当弹性的表面层。
本发明另外的目的是提供能够长期形成良好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，提供充电构件，其包括：基体；弹性层；和表面层，其中：所述表面层包含具有Si-O-Hf键的高分子化合物；所述高分子化合物具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元：
式(1)
式(2)
HfO4/2
式(1)中，R1和R2各自独立地表示由下式(3)至(6)表示的结构的任一种。
式(3)至(6)中，R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢原子、具有1至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各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数，p和r各自独立地表示4至12的整数，x和y各自独立地表示0或1；星号*表示与式(1)中的硅原子的键合位置，和双星号**表示与式(1)中的氧原子的键合位置。
根据本发明，还提供电子照相设备，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配置的前述充电构件。进一步提供处理盒，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配置的前述充电构件，其中将处理盒以可拆卸地安装到电子照相设备的主体的方式形成。
发明的效果
根据本发明，可获得设置有表面层的充电构件，所述表面层即使由于充电构件与感光构件接触也不能容易地磨耗，并且还具有有助于在充电构件和感光构件之间形成稳定辊隙的适当的弹性。根据本发明，还可获得能够稳定地形成高品质图像的处理盒和电子照相设备。
附图说明
图1为示出本发明充电构件的实例的截面图。
图2为采用本发明充电构件的电子照相设备的实例的结构图。
图3为示出本发明充电构件的实例的29Si-NMR光谱的图表。
图4为示出本发明充电构件的实例的13C-NMR光谱的图表。
图5为在根据本发明的表面层形成步骤中的交联反应的说明图。
图6A为示出根据本发明的高分子化合物的化学结构的图。
图6B为示出根据本发明的高分子化合物的化学结构的图。
具体实施方式
本发明的充电构件具有基体、弹性层和表面层。作为其实例，图1所示的充电辊具有在其上依次层压的基体101、导电性弹性层102和表面层103。
基体：
作为基体用材料，可使用金属或其合金，例如铁、铜、不锈钢、铝或镍。
弹性层：
弹性层为赋予充电构件以弹性和导电性的层；所述弹性使得能够在充电构件和感光构件之间形成辊隙区域。可使用橡胶或热塑性弹性体来形成弹性层，可单独或以两种以上的组合来使用任意的橡胶或热塑性弹性体。
此类橡胶可包括，例如以下：聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、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。
热塑性弹性体还可包括，例如，苯乙烯系弹性体和烯烃系弹性体。苯乙烯系弹性体的商购可得的产品可包括，例如，RABARON(商品名，获自Mitsubishi Chemical Corporation)和SEPTON COMPOUND(商品名，获自Kuraray Co.,Ltd.)。烯烃系弹性体的商购可得的产品可包括，例如，THERMOLAN(商品名，获自Mitsubishi Chemical Corporation)、MILASTOMER(商品名，获自Mitsui Petrochemical Industries,Ltd.)、SUMITOMO TPE(商品名，获自Sumitomo Chemical Co.,Ltd.)和SANTOPRENE(商品名，获自Advanced Elastomer Systems,L.P.A.)。可单独或以两种以上的组合来使用任意这些。
还可将导电剂用于弹性层以赋予其以导电性，并且导电剂可包括，例如，阳离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、两性表面活性剂、抗静电剂和电解质。
阳离子性表面活性剂可具体地包括以下季铵盐：月桂基三甲基铵、硬脂基三甲基铵、八(十二烷基)三甲基铵(octadodecyltrimethylammonium)、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。季铵盐可包括高氯酸盐、氯酸盐、四氟硼酸盐、乙基硫酸盐和苄基卤(例如苄基溴和苄基氯)。
阴离子性表面活性剂可包括脂族磺酸盐、高级醇硫酸酯盐、高级醇环氧乙烷加成硫酸酯盐、高级醇磷酸盐和高级醇环氧乙烷加成磷酸酯盐。
抗静电剂可包括高级醇环氧乙烷，电解质可包括属于周期表第1族的金属(例如Li、Na和K)的盐(例如，季铵盐)。作为弹性层用导电剂，还可用属于周期表第2族的金属(例如Ca和Ba)的盐(例如Ca(ClO4)2)和由此衍生的抗静电剂。
作为弹性层用导电剂，进一步可使用以下：炭黑；石墨例如天然石墨和人造石墨；金属氧化物例如氧化锡、氧化钛和氧化锌；金属例如镍、铜、银和锗；以及导电性聚合物例如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔。
可单独或以两种以上的组合使用任意这些导电剂。任意这些导电剂在弹性层中可为任意含量，没有任何特殊限定，只要可赋予充电构件所需的导电性即可。例如，可选择使弹性层具有102Ω以上且108Ω以下、并优选103Ω以上且106Ω以下的电阻的含量。
电阻值可由当使通过在导电性芯轴上形成弹性层而获得的辊与圆柱状金属鼓接触并在旋转的同时向所述芯轴和所述鼓之间施加100V直流电压时测量的电流值来计算。
在弹性层中可进一步包含无机或有机填料以及交联剂。
从防止当使充电构件和感光构件彼此接触时充电构件变形的观点，弹性层可优选具有60度以上且85度以下、并特别地为70度以上且80度以下的Asker-C硬度。Asker-C硬度可通过使Asker-C硬度计(由Koubunshi Keiki Co.,Ltd.制造)的压针(loadedneedle)与测量对象的表面接触、在1,000g负荷的条件下测量来评价。
此类弹性层可通过借助于例如挤出或注射成型的方法将未硫化橡胶组合物成形或成型，随后加热硫化来形成。之后，所述产物可任选地通过切削加工以优选成为其中弹性层在其中央部的厚度比在其端部的厚度大的所谓的冠状。使弹性层具有这样的冠状，容易使充电构件与感光构件在充电构件的纵向全部长度上以恒定压力接触。
表面层：
根据本发明的表面层包含在分子中具有Si-O-Hf键并具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元的高分子化合物。
式(1)
式(2)
HfO4/2
式(1)中，R1和R2各自独立地表示由下式(3)至(6)表示的结构的任一种。
式(3)至(6)中，R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢原子、具有1至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各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数，p和r各自独立地表示4至12的整数，x和y各自独立地表示0或1；星号*表示与式(1)中的硅原子的键合位置，和双星号**表示与式(1)中的氧原子的键合位置。
作为上述高分子化合物的具体实例，将其构造为式(1)中的R1为由式(3)表示的结构和R2为由式(4)表示的结构，其部分示于图6A中。
作为上述高分子化合物另外的具体实例，将其构造为式(1)中的R1为由式(3)表示的结构和R2为由式(6)表示的结构，其部分示于图6B中。
表示式(1)中的R1和R2的式(3)至(6)的更具体的结构可包括由下式(7)至(10)表示的结构，其中R3至R32各自为氢原子。
式(7)至(10)中，N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1以上且8以下的整数；x'和y'各自独立地表示0或1；星号*表示与式(1)中的硅原子的键合位置，和双星号**表示与式(1)中的氧原子的键合位置。
根据本发明的高分子化合物可通过使可水解铪化合物与可水解硅烷化合物一起水解以获得水解缩合物，然后使缩合物所具有的键合到硅原子的阳离子可聚合基团交联来形成。因此，该高分子化合物具有非常高的交联密度。
特别地，在水解缩合时可水解铪化合物比可水解硅烷化合物具有更高的反应速率，因此水解缩合物本身的缩合度高从而具有非常致密的分子结构。
于是，包含此类高分子化合物的表面层可具有可归因于高分子化合物的致密分子结构的高硬度和高弹性模量。另外，高分子化合物的弹性模量可通过选择铪和硅的含量比以及键合到可水解硅烷化合物的有机链的类型和量等来控制。
此时，作为包含于高分子化合物的原子的铪的原子数与硅的原子数之比，Hf/Si，可优选为0.1以上且5.0以下。由于Hf/Si之比在该数值范围内，因此可使所述化合物为有助于形成如下表面层的高分子化合物，所述表面层即使由于与感光构件接触也不能容易地磨耗并另外具有有助于在充电构件和感光构件之间形成适当的辊隙区域的更高水平的适当弹性。
表面层的形成：
此类高分子化合物可通过使由下式(11)表示的可水解硅烷化合物和由下式(12)表示的可水解铪化合物彼此反应从而获得水解缩合物，之后在其中形成交联来获得。可选地，其可作为由式(11)表示的可水解硅烷化合物、由式(12)表示的可水解铪化合物和由下式(17)表示的可水解硅烷化合物的水解缩合物的交联产物来获得。此类水解缩合反应可通过混合这些可水解化合物并适当地加热所得混合物来进行。
在由下式(11)表示的可水解硅烷化合物中；
式(11)
R33-Si(OR34)(OR35)(OR36)
式(11)中，R34至R36各自独立地表示烃基。作为烃基，其可为链状、支化的或环状，并可具有不饱和键。R33表示具有由下式(13)至(16)表示的环氧基的任意结构。
式(13)至(16)中，R41至R43、R46至R48、R53、R54、R59和R60各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷基、羰基、羟基、羧基或氨基；R44、R45、R49至R52、R57、R58和R63至R66各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R55、R56、R61和R62各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n'、m'、l'、q'、s'和t'各自独立地表示1至8的整数，p'和r'各自独立地表示4至12的整数；和星号*表示与硅原子的键合位置。
在由式(12)表示的可水解铪化合物中；
Hf(OR37)(OR38)(OR39)(OR40)   (12)
式(12)中，R37和和R40各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基。
在由下式(17)表示的可水解硅烷化合物中；
R67-Si(OR68)(OR69)(OR70)  (17)
式(17)中，R67表示具有1至21个碳原子的烷基或苯基，和R68至R70各自独立表示具有1至6个碳原子的烷基。
高分子化合物可通过首先制备包含此类水解缩合物的表面层用涂料，涂布该涂料到弹性层上以形成涂膜，然后使其中包含的水解缩合物进行交联反应以作为交联产物来获得。
可通过以下步骤来制备表面层用涂料。
步骤(1)：
准备由式(11)表示的可水解硅烷化合物(A)、由式(17)表示的可水解硅烷化合物(B)和由式(12)表示的可水解铪化合物(C)作为单体。
步骤(2)：
将可水解硅烷化合物(A)和可水解硅烷化合物(B)混合，并向所得混合物添加水(D)和醇(E)，随后加热回流以进行水解缩合，从而获得可水解硅烷化合物的缩合物。
步骤(3)：
向所得液体添加可水解铪化合物(C)，并将这些混合以进行水解缩合，从而形成可水解硅烷化合物和可水解铪化合物的缩合物(本文也称为“硅烷-铪缩合物”)，以获得含缩合物的液体。步骤(4)：
向含缩合物的液体添加光聚合引发剂(F)，并将这些混合以获得表面层用涂料。
步骤(2)中，可任选地使用可水解硅烷化合物(B)。另外，可水解铪化合物(C)可与可水解硅烷化合物(A)等同时添加，这使得能够省略步骤(3)。
下面描述各步骤。
步骤(1)：
可水解硅烷化合物(A)可具体地包括以下，并且可单独或以两种以上的组合来使用任意这些：4-(1,2-环氧丁基)三甲氧基硅烷、5,6-环氧基己基三乙氧基硅烷、8-环氧乙烷-2-基-辛基三甲氧基硅烷、8-环氧乙烷-2-基-辛基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、1-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、1-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(3,4-环氧环己基)甲基氧丙基三甲氧基硅烷和3-(3,4-环氧环己基)甲基氧丙基三乙氧基硅烷。
可水解硅烷化合物(B)可具体地包括以下，并且可单独或以两种以上的组合来使用任意这些：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三丙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基三丙氧基硅烷。
可水解铪化合物(C)可具体地包括以下，并且可单独或以两种以上的组合来使用任意这些：四乙氧基铪、四异丙氧基铪、四正丁氧基铪、四叔丁氧基铪、2-乙基己氧基铪和2-甲氧甲基-2-丙氧基铪。
这些化合物，可水解硅烷化合物(A)、可水解硅烷化合物(B)和可水解铪化合物(C)可以满足下式(20)的比例(摩尔比)来使用：
0.1≤(C)/(A+B)≤5.0  (20)
式(20)中，A表示由式(11)表示的可水解硅烷化合物(A)[也称为“可水解硅烷化合物(A)”]的摩尔数。B表示由式(17)表示的可水解硅烷化合物(B)[也称为“可水解硅烷化合物(B)”]的摩尔数。C表示由式(12)表示的可水解铪化合物(C)[也称为“可水解铪化合物(C)”]的摩尔数。只要(C)/(A+B)的值为0.1以上，则可获得弹性改善的表面层。只要其为5.0以下，则可防止表面层用涂料变白浊或引起任何沉淀。其进一步优选满足以下式(21)：
0.5≤(C)/(A+B)≤3.0  (21)
步骤(2)：
关于在步骤(2)中水(D)的添加量，作为水的摩尔数D与可水解硅烷化合物(A)和(B)的总摩尔数(A+B)之比ROR[D/(A+B)]，可优选为0.3以上且6.0以下。ROR可更优选为1.2以上且3.0以下。
只要ROR为0.3以上，则可充分地进行缩合反应，并可防止任何未反应残余单体剩余，从而获得具有高交联密度的膜。只要ROR为6.0以下，则可以高速度进行缩合反应，并可防止表面层用涂料变白浊或引起任何沉淀。另外，确保防止水与缩合物的相容性降低的高极性。
使用醇(E)以使硅烷-铪缩合物相容。作为醇(E)，优选使用伯醇，仲醇，叔醇，伯醇和仲醇的混合体系，或者伯醇和叔醇的混合体系。作为醇，从其与缩合物的相容性和涂布性的观点，特别优选乙醇，甲醇和2-丁醇的混合溶剂，或者乙醇和2-丁醇的混合溶剂。
步骤(4)：
使用光聚合引发剂(G)以使硅烷-铪缩合物交联。作为光聚合引发剂(G)，可使用路易斯酸或布朗斯台德()酸的鎓盐或者阳离子聚合催化剂。特别优选的阳离子聚合催化剂可包括双(4-叔丁基苯基)碘鎓盐和由下式(18)表示的化合物(商品名：ADECAOPTOMER SP150；获自Asahi Denka Kogyo K.K.)。
还可优选使用由下式(19)表示的化合物(商品名：IRGACURE261；获自Ciba Specialty Chemicals Inc.)。
对于光聚合引发剂(G)优选以其预先溶解于溶剂例如醇或酮(示例甲醇或异丁酮)的状态来使用，以改善其与表面层用涂料的相容性。另外，将表面层用涂料控制为具有适于其涂布性的浓度。作为用于此处的溶剂，优选乙醇，甲醇和2-丁醇的混合溶剂，或者乙醇和2-丁醇的混合溶剂。
作为表面层用涂料的涂布方法，可使用例如利用辊式涂布机的涂布、浸涂或环涂的方法。
将硅烷-铪缩合物在通过借助于上述方法在弹性层上涂布表面层用涂料形成的涂膜中交联。可通过用活性能量射线照射涂膜以使硅烷-铪缩合物中的环氧基进行断裂并通过借助于光聚合引发剂(G)聚合来形成交联。作为活性能量射线，优选紫外线，这是因为它们可在低温下产生光聚合引发剂(G)的自由基以使交联反应进行。
使交联反应在低温下进行防止任何溶剂从涂膜迅速挥发并防止涂膜引起相分离从而产生起皱，由此可形成对弹性层具有高键合强度的表面层。即使将充电构件用于引起温度和湿度急剧变化并由于该温度和湿度的变化使弹性层体积变化的环境中，对弹性层具有高键合强度的表面层也可防止自身产生起皱或开裂。另外，此类表面层可防止当进行交联反应时弹性层热劣化，因此还可防止在生产步骤中弹性层的电特性下降。
作为紫外线用照射源，可使用高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯或准分子紫外灯等。其中，优选的是发出波长为150nm以上且480nm以下的紫外线的紫外线用照射源。可在通过选择照射时间、灯输出和灯与照射物之间的距离来控制照射量下进行紫外线照射。照射量在照射时间内还可具有梯度。
参考图5描述关于在形成根据本发明的高分子化合物过程中发生的交联反应。例如，在通过使作为前述可水解硅烷化合物(A)的3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和可水解铪化合物(C)水解获得的缩合物中，环氧基在阳离子聚合催化剂(图5中表示为R+X-)的存在下进行开环，并以链式反应进行聚合。结果，包含HfO4/2的聚硅氧烷链彼此交联以固化，由此形成根据本发明的高分子化合物。图5中，n表示1以上的整数。
由此形成的表面层可具有大约10nm以上且100nm以下的厚度。表面层还可优选具有0.7GPa以上且50.0GPa以下、并更优选2.0GPa以上且35.0GPa以下的弹性模量。这能够使表面层进一步改善对其刮擦的抵抗性，并且在充电构件和感光构件之间还形成充分的辊隙区域。
图像形成设备和处理盒：
作为结构图的图2示出根据本发明的电子照相设备的实例。分别与在其中容纳黄色、品红色、青色和黑色调色剂的显影装置4a至4d相对设置的鼓状电子照相感光构件(以下称为“感光构件”)1a至1d沿中间转印带6的移动方向排成一排设置。感光构件1a至1d各自存在具有导电性的支承体，并且在其上设置包含无机或有机感光材料的感光层，并且各自任选地设置有使各感光构件充电至规定的极性和电位的电荷注入层等。在感光构件周围设置有充电构件即充电辊2a至2d、曝光装置3a至3d和清洁装置5a至5d。还将转印辊7a至7d与感光构件1a至1d相对设置(中间转印带6介于它们之间)。
接下来描述图像形成是如何操作的。感光构件1a至1d以箭头所示的方向并以规定的圆周速度(处理速度)旋转驱动。使充电辊2a至2d与感光构件接触，并沿顺着感光构件旋转的方向旋转驱动，该期间将规定的直流电压，例如-1,050V从充电偏压供给电源施加到各充电辊。由此，感光构件1a至1d的表面被均匀地静电充电至规定的极性和电位(-450V的暗区电位)。被由此充电的感光构件1a至1d的表面通过曝光装置3a至3d用根据由主处理单元例如个人电脑发出的图像数据调制的激光束来照射，从而进行图像曝光，于是在曝光区域的电位衰减，从而在各感光构件上形成对应于各颜色的静电潜像。保持与感光构件的带电极性相同极性而带电的调色剂通过显影装置4a至4d供给到感光构件，于是调色剂选择性地附着到静电潜像，由此使得静电潜像作为调色剂图像而可视化。
将转印辊7a至7d以规定的压力压向感光构件1a至1d(中间转印带6介于它们之间)，并以与感光构件基本上相同的速度旋转，将在此期间具有与调色剂的带电特性的极性相反的极性的转印电压从转印偏压供给电源施加到各转印辊。由此，将各颜色调色剂图像顺次叠加地转印到在各转印位置的中间转印带6，从而在其上形成全色调色剂图像。
形成于中间转印带6上的全色调色剂图像被全部一起转印到由供纸装置(未示出)以规定时机供给并由输送装置输送的转印材料P。在该转印材料P上的全色调色剂图像借助于定影组件(未示出)来加热熔融并永久性定影到转印介质上，由此再现期望的全色打印图像。
同时，在调色剂图像已转印到中间转印带6后残留于感光构件上的调色剂通过清洁刮板来收集，并且感光构件开始准备下次图像形成。
此处，将上述电子照相设备设置为不仅可选择通过使用四色调色剂形成全色调色剂图像的全色模式，而且还可选择通过仅使用黑色调色剂用感光构件形成黑白色图像的单色模式并且可从前者切换。还可将所述设备设计为在感光构件的圆周速度和中间转印带的圆周速度之间具有速度差，从而改善调色剂图像从感光构件转印到中间转印带的效率并防止四色模式中的任何空白区域现象，从而获得没有任何色调变化的良好的图像。此处，空白区域现象指从感光构件转印到中间转印带的调色剂图像具有不期望的空白区域的现象。
本发明的处理盒为其中使上述任意感光构件和充电构件彼此接触配置并被一体化地支承，并且使其为可拆卸地安装到电子照相设备的主体的处理盒。作为其实例，可获得感光构件和充电构件通过支承构件例如树脂成型体一体化地支承，并且将其以一体化设置的形式设置为可拆卸地安装到电子照相设备的主体的盒。处理盒还可以是其中除了感光构件和充电辊之外，还将显影装置和清洁装置一起一体化地支承的处理盒。
实施例
下面通过给出具体实施例来更详细地描述本发明。在下面给出的内容中，“份”指“质量份”。
实施例1
弹性层的形成：
借助于6升加压捏合机(TD6-15MDX；由Toshin Co.,Ltd.制造)以70体积%的填充率和30rpm的叶片转数将下表1所示的组分混合24分钟，从而获得未硫化橡胶组合物。
[表1]
表1
向174质量份该未硫化橡胶组合物中，添加4.5份作为硫化促进剂的二硫化四苄基秋兰姆(商品名：SANCELER TBzTD；获自Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.)和1.2份作为硫化剂的硫磺。然后，借助于辊径为12英寸以前辊转数为8rpm和后辊转数为10rpm并且以辊间隙为2mm的开炼机进行左右切削总计20次来混合这些。之后，将辊间隙变为0.5mm以进行拖尾(薄通(tight milling))10次从而获得弹性层用捏合产物I。
接下来，准备直径为6mm和长度为252mm的圆柱形钢制支承体(基体)(具有镀镍表面的基体)。然后，用包含金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：METALOC U-20，获自ToyokagakuKenkyusho Co.,Ltd.)涂布该支承体的夹持圆柱面轴向中央的两侧达115.5mm的区域(轴向上的总宽度为231mm的区域)。将由此形成的湿涂层在80℃下干燥30分钟，之后在120℃下进一步干燥1小时。
通过利用十字头的挤出，将捏合产物I在绕芯轴并以直径为8.75mm至8.90mm的圆筒形状同轴成型的同时与具有粘合剂层的上述支承体(芯轴)同时挤出。在所得挤出物端部切断以生产其芯轴外周用未硫化的弹性层覆盖的弹性辊1。作为挤出机，使用筒径为70mm(Φ70)和L/D之比为20的挤出机。在挤出时使其头部的温度控制为90℃，其筒体为90℃和其螺杆为90℃。
接下来，通过使用具有设定为不同温度的两个区域的连续加热炉来将上述辊进行硫化。第一区域设定为80℃的温度，其中在30分钟内使辊通过其中，第二区域设定为160℃的温度并且也在30分钟内使辊通过其中，从而获得硫化弹性辊2。
接下来，将表面研磨前的弹性辊2的弹性层部分(橡胶部分)的两端部切断，从而使弹性层部分具有232mm的轴向宽度。之后，弹性层部分的表面用旋转磨轮(工作转数：333rpm；磨轮转数：2,080rpm；砂磨时间：12秒)研磨。由此，获得弹性辊3(表面研磨后的弹性辊)，其具有在端部直径为8.26mm和在中间部的直径为8.50mm的冠状，具有5.5μm的表面十点平均粗糙度(Rz)，具有18μm的振摆并具有73度的Asker-C硬度。
十点平均粗糙度(Rz)根据JIS B0601(1994)来测量。
振摆用由Mitutoyo Corporation制造的高精度激光测量仪器LSM-430V来测量。具体而言，用测量仪器测量外径，并将最大外径值和最小外径值之差视为外径差振摆。在五个点处进行该测量，并将在五个点处的外径差振摆的平均值视为测量物的振摆。
在25℃/55%RH的测量环境中，通过使Asker-C硬度计(由Kobunshi Keiki Co.，Ltd.制造)的压针与测量物的表面接触、在1,000g负荷的条件下测量Asker-C硬度。
表面层用涂料的制备：
合成1
混合下表2所示的组分，之后在室温下搅拌30分钟。随后，通过使用油浴在120℃下进行加热回流20小时，从而获得水解缩合硅烷化合物。
[表2]
所得水解缩合硅烷化合物具有28.0质量%的理论固成分(聚硅氧烷聚合物与当可水解硅烷化合物假定已全部进行脱水缩合时的溶液总重量的质量比)。此时ROR为1.8。
合成2
接下来，向已冷却至室温的61.74g水解缩合硅烷化合物添加115.06g(0.224mol)作为可水解铪化合物的正丁氧基铪(获自Gelest,Inc.；以下简称“Hf-1”)。在室温下搅拌这些3小时以获得水解缩合硅烷化合物和可水解铪化合物的缩合物(以下示为“缩合物1-1”)。
以750rpm进行一系列搅拌。另外，缩合物1的Hf/Si的值为2.0。接下来，向25g缩合物1-1，添加0.7g作为阳离子聚合引发剂的芳族锍盐(商品名：ADECAOPTOMER SP-150；获自AsahiDenka Kogyo K.K.)的10质量%的甲醇溶液。所得产物指定为缩合物1-2。
评价1
关于缩合物1-1，将放置一天至一个月后的液体外观与合成后即刻的液体外观比较，以根据以下标准进行评价。结果示于表4。
A：缩合物即使放置一个月也保持既不白浊也不沉淀。
B：缩合物在放置约两周后开始保持少许白浊。
C：缩合物在放置约一周后开始保持少许白浊。
D：缩合物在合成期间开始保持白浊或沉淀。
评价2
形成缩合物1-2的固化膜，并测量其弹性模量。为了消除弹性层的任何影响，以以下方式在铝片材上形成固化膜。用乙醇和2-丁醇的混合溶剂(乙醇:2-丁醇=1:1)稀释缩合物1-2以使理论固成分为7.0质量%。将所得稀释液滴到100μm厚度、已用酮或醇脱脂的铝片材上，并通过使用涂布装置1H-D7(由Mikasa Co.,Ltd.制造)在其上旋涂，其中在300rpm转数和旋转时间为2秒的条件下进行旋涂，以形成涂膜。
在形成的涂膜干燥后，通过使用低压汞灯(由HarisonToshiba Lighting Corporation制造)并以使累积光量为9,000mJ/cm2的方式将其用波长为254nm的紫外线照射，从而使缩合物1进行交联并固化以生产具有10μm以上的层厚度的固化膜。
关于所得固化膜，当使用表面膜物理性质试验机(FISCHERSCOPE H100V；由Fischer Instruments K.K.制造)，将用于测量弹性模量的压头以0.5μm/7秒的速度从测量物表面进入时求得的测量值取作弹性模量。结果示于表4。
评价3
评价2中生产的缩合物1-2的固化膜中–SiO3/2结构单元的存在通过使用核磁共振仪(JMN-EX400，由JEOL Ltd.制造)来检测。将评价2中生产的缩合物1-2的固化膜从铝片材剥离，然后粉碎。所得粉碎物用作测量用样品。通过29Si-NMR测量该测量用样品以确认–SiO3/2结构单元的存在。所得29Si-NMR光谱示于图3。还通过13C-NMR测量样品以确认不存在任何环氧基。所得13C-NMR光谱示于图4。由上述确认，在缩合物1-2的固化膜中，在环氧丙氧丙基乙氧基硅烷的原料中的所有环氧基进行开环并交联，另外产物具有式(1)中的–SiO3/2结构单元。在稍后给出的实施例中可同样地确认该评价3。
表面层的形成：
用乙醇和2-丁醇的混合溶剂(乙醇:2-丁醇=1:1)来稀释缩合物1-2以具有3.0质量%的固成分，从而制备表面层用涂料1。接下来，用表面层用涂料1通过环涂(喷射速率：0.120ml/s；环头的速度：85mm/s；总输送量：0.130ml)在弹性辊3的弹性层上涂布。
以累积光量为9,000mJ/cm2的方式用波长为254nm的紫外线照射在弹性层上表面层用涂料1的涂膜，从而将表面层用涂料1的涂膜固化以形成表面层，从而获得充电辊1。在用紫外线照射时，使用低压汞灯(由Harison Toshiba Lighting Corporation制造)。基于以下评价所得充电辊1。
评价4
目视观察充电辊1的表面的外观以根据以下标准来评价表面层用涂料1的涂布性。
A：在充电辊表面上根本观察不到任何涂布不良。
B：在充电辊表面上的有些部分发生涂布不良。
C：在充电辊表面的整个区域已发生涂布不良。
评价5
通过使用X射线光电子分析仪(ESCA)(QUANTUM2000,由Ulvac-Phi,Inc.制造)来鉴定充电辊1的表面层中Si-O-Hf键的存在。用X射线照射辊表面以检测表面层中的键。由检出的O1s光谱鉴定Si-O-Hf键的存在。在稍后给出的实施例中可同样确认该评价5。
评价6
将充电辊1设置于处理盒中，然后将其安装到用于A4大小的纸张纵向打印的激光束打印机(商品名：HP Color Laser Jet4700Printer；由Hewlett-Packard Co.制造)。使用该打印机，在10,000张纸上形成电子照相图像，随后在一张纸上形成实心图像。
此处，再现的电子照相图像为其中4点大小的字母表的字母“E”以1%打印率打印到A4大小的纸张上的电子照相图像。另外，电子照相图像在常温和常湿(温度25℃/湿度50%RH)环境中以164mm/s的处理速度形成。另外，电子照相图像以所谓的间歇模式形成。即，其为以在2张上连续再现电子照相图像的间隔，旋转感光构件10秒而不形成任何图像的模式。
以该间歇模式形成的电子照相图像在充电辊和感光构件之间的摩擦次数比在电子照相图像连续形成的情况中的摩擦次数多，因此对于充电构件磨耗的评价这可为更加严苛的评价。
关于上述实心图像，观察是否看到由于充电辊表面的磨耗引起的不均匀充电产生的任何白色竖线状不均匀及其程度，从而根据以下标准进行评价。
A：未看到任何不均匀。
B：在图像的有些部分中看到轻微的不均匀。
C：在图像的有些部分中看到不均匀。
D：在图像的整个区域上看到清晰的不均匀。
评价7
将充电辊从完成评价6的处理盒取出。用水洗涤该充电辊的表面，并目视观察已洗涤的表面以根据以下标准对表面是否磨耗及其程度进行评价。
A：未看到任何磨耗。
B：仅在辊端部看到轻微的磨耗。
C：仅在辊端部看到磨耗。
D：在辊整个区域上看到磨耗。
实施例2至32
除了将使用的原料变为表3所示的原料以外，以与实施例1相同的方式制备缩合物。以相同方式评价产物。另外，除了使用各缩合物以外，以与实施例1相同的方式生产充电辊。以相同的方式评价所述辊。ROR和Hf/Si值示于表3，评价结果示于表5。关于可水解硅烷化合物和可水解铪化合物(其符号示于表2)的具体结构和制造商示于表4。
比较例1
除了如表6所示配制所使用的原料和不使用任何可水解铪化合物以外，以与实施例1相同的方式制备缩合物。以相同的方式评价产物。另外，除了使用该缩合物以外，以与实施例1相同的方式生产充电辊。以相同方式评价所述辊。
比较例2
不使用任何可水解硅烷化合物，并以表6所示的配方通过混合可水解铪化合物、水和乙醇，并在室温下搅拌所得混合物3小时来制备缩合物，并评价。另外，除了使用该缩合物以外，以与实施例1相同的方式生产充电辊。以相同方式评价所述辊。[表3]
表3(续)
[表4]
Me：甲基；Et：乙基
[表5]
[表6]
[表7]
*：由于固化不良而未测量。
附图标记说明
101  芯轴(基体)
102  弹性层
103  表面层
本申请要求2010年9月27日提交的日本专利申请第2010-215808号的优先权，通过参考将其并入本文作为本申请的部分。

Claims (7)

1.一种充电构件，其包括：基体；弹性层；和表面层，
其特征在于：
所述表面层包含具有Si-O-Hf键的高分子化合物；和
所述高分子化合物具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元：
式(1)
式(2)
HfO4/2
其中，式(1)中，R1和R2各自独立地表示由式(3)至(6)表示的结构的任一种：
其中，式(3)至(6)中，R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢原子、具有1至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各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数，p和r各自独立地表示4至12的整数，x和y各自独立地表示0或1；星号*表示与式(1)中的硅原子的键合位置，和双星号**表示与式(1)中的氧原子的键合位置。
2.根据权利要求1所述的充电构件，其中式(1)中的R1和R2为由式(7)至(10)表示的结构的任一种：
其中，N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1至8的整数；x'和y'各自独立地表示0或1；星号*表示与式(1)中的硅原子的键合位置，和双星号**表示与式(1)中的氧原子的键合位置。
3.根据权利要求1的充电构件，其中，在所述高分子化合物中，铪的原子数与硅的原子数之比，Hf/Si，为0.1以上且5.0以下。
4.根据权利要求1所述的充电构件，其中所述高分子化合物为由式(11)表示的可水解硅烷化合物和由式(12)表示的可水解铪化合物的交联产物：
R33-Si(OR34)(OR35)(OR36)        (11)
Hf(OR37)(OR38)(OR39)(OR40)        (12)
其中，式(11)中，R33表示由式(13)至(16)表示的结构的任一种；R34至R36各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基；和式(12)中，R37至R40各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基：
其中，式(13)至(16)中，R41至R43、R46至R48、R53、R54、R59和R60各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷基、羰基、羟基、羧基或氨基；R44、R45、R49至R52、R57、R58和R63至R66各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R55、R56、R61和R62各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n'、m'、l'、q'、s'和t'各自独立地表示1至8的整数，p'和r'各自独立地表示4至12的整数；和星号*表示与硅原子的键合位置。
5.根据权利要求1所述的充电构件，其中所述高分子化合物为由式(11)表示的可水解硅烷化合物、由式(12)表示的可水解铪化合物和由式(17)表示的可水解硅烷化合物的交联产物：
R33-Si(OR34)(OR35)(OR36)        (11)
Hf(OR37)(OR38)(OR39)(OR40)        (12)
R67-Si(OR68)(OR69)(OR70)        (17)
其中，式(11)中，R33表示由式(13)至(16)表示的结构的任一种；R34至R36各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基；式(12)中，R37至R40各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基；式(17)中，R67表示具有1至21个碳原子的烷基或苯基，和R68至R70各自独立表示具有1至6个碳原子的烷基，
其中，式(13)至(16)中，R41至R43、R46至R48、R53、R54、R59和R60各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷基、羰基、羟基、羧基或氨基；R44、R45、R49至R52、R57、R58和R63至R66各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基；R55、R56、R61和R62各自独立地表示氢原子、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n'、m'、l'、q'、s'和t'各自独立地表示1至8的整数，p'和r'各自独立地表示4至12的整数；和星号*表示与硅原子的键合位置。
6.一种电子照相设备，其特征在于，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配置的根据权利要求1-5任一项所述的充电构件。
7.一种处理盒，其特征在于，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配置的根据权利要求1-5任一项所述的充电构件，
其中所述处理盒以可拆卸地安装到电子照相设备的主体的方式形成。
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