CN103608732B - 电子照相用构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种电子照相用构件，即使在长期使用后其性能几乎不会改变。一种电子照相用构件，其具有芯轴、弹性层和表面层，其特征在于所述表面层包括具有由下式(1)和式(2)表示的化学键的氧化钛膜。O-Ti-O 式(1)Ti-O-C 式(2)。

Description

电子照相用构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及一种用于显影构件、充电构件等中的电子照相用构件，处理盒和电子照相设备。
背景技术
在电子照相设备中，显影辊通常配置有弹性层，以确保相对于感光鼓足够的辊隙宽度，从而稳定地旋转。显影辊具有为了表面的调色剂输送性更好和抑制在表面上的调色剂的固着而形成的表面层。
与感光鼓接触配置并且将感光鼓以预定的电位充电的充电辊如在显影辊中也通常配置为具有弹性层和表面层。
同时，伴随对电子照相设备的耐久性方面的进一步改进的需求不断增加，对在长期使用后性能变化较小的电子照相用构件如显影辊和充电辊也有需求。
对于这样的需求，为了改进导电性辊的表面附近的耐久性，专利文献1提出在辊的表面上设置有厚度为5μm以下的陶瓷涂层的显影辊。专利文献2提出了表面均涂布有具有钛和钨原子的陶瓷的显影辊和显影剂调节构件。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开H01-257881
专利文献2：日本专利申请特开H01-142749
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据本发明人的研究，上述含有陶瓷的表面层本身具有高的耐久性，同时表面层具有高的硬度。因此，在使用设置有这样的表面层的导电性辊作为显影辊的情况下，可能会发生所谓的调色剂固着在显影辊表面上的成膜现象。
如果发生这样的成膜，调色剂的带电性能和表面性质可能会改变，从而引起电子照相图像的浓度等在发生这样的成膜之前和之后变化。此外，在使用根据上述专利文献的导电性辊作为充电辊的情况下，可能会发生调色剂固着到表面上，从而导致在感光鼓中的不均匀带电。
于是，本发明的目的是提供耐久性优异、即使在长期使用之后性能也几乎没有变化的电子照相用构件。
另外，本发明的目的是提供能够稳定地形成高品质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
根据本发明的一方面，提供具有芯轴、弹性层和表面层的电子照相用构件，其中所述表面层由具有由下式(1)和(2)表示的化学键的氧化钛膜组成：
O-Ti-O式(1)
Ti-O-C式(2)。
根据本发明的另一方面，提供包含上述电子照相用构件的处理盒，其配置为可拆卸地安装至电子照相设备的主体。根据本发明的另一方面，提供包含上述电子照相用构件的电子照相设备。
发明的效果
根据本发明，可以得到即使在长期使用后性能也几乎没有变化并且有助于电子照相图像的稳定形成的电子照相用构件。
根据本发明，可以提供能够形成高品质电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
附图说明
图1A是根据本发明的辊形电子照相用构件(电子照相用导电性辊)的截面示意图。
图1B是根据本发明的辊形电子照相用构件(电子照相用导电性辊)的截面示意图。
图2是根据本发明的电子照相设备的一个例子的示意图。
图3是根据本发明的显影设备的一个例子的示意图。
图4是涉及可用于形成根据本发明的表面层的CVD装置的说明图。
具体实施方式
根据本发明的电子照相用构件用于电子照相设备中的显影辊和充电辊等。图1A和1B分别示出本发明的导电性辊的一个例子的截面示意图。图1A和1B分别是沿平行于和垂直于芯轴的轴方向切断导电性辊的截面示意图。导电性辊具有在芯轴1a的外周上弹性层1b和在弹性层1b的外周上的表面层1c。
(芯轴)
任何芯轴可以应用于本发明，只要芯轴用作导电性构件的电极和支承构件即可。作为这样的芯轴的材料，可以使用例如金属或合金如铝、铜、不锈钢和铁，和导电性材料如导电性合成树脂。
(弹性层)
弹性层可以是使导电性辊具有弹性的层，从而在与感光鼓或显影剂调节构件压接时具有适当面积的同时使所述辊与感光鼓或显影剂调节构件接触。除非偏离这样的目的，该弹性层可以是单层或多层。
在本发明中使用的弹性层可以使用在电子照相设备的导电性辊中任何已知的材料来制备，例如可以使用以下的橡胶和导电剂作为材料。
橡胶的例子包括乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、丁二烯橡胶(BR)、NBR的氢化产物、聚硫醚橡胶和聚氨酯橡胶。应当指出的是，一种或几种上述橡胶的混合物也可以用于弹性层。
作为在弹性层中配混的导电剂，例如，可以使用炭黑，并且对可以使用的炭黑没有限制。例子包括高导电性的乙炔黑，炉黑如SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF和SRF。这里，导电性辊的电阻可以为1.0×102至1.0×1012，因此，炭黑的添加量优选为1质量份以上且80质量份以下，更优选为2质量份以上且70质量份以下的范围内，基于100质量份的橡胶。
如果必要，其他导电剂可以与炭黑组合使用。例子包括各种导电性金属或合金，如石墨、铝、铜、锡和不锈钢，以及通过使氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛、氧化锡-氧化锑固溶体等进行各种导电化处理而获得的金属氧化物。这里，导电性辊的电阻可以是1.0×102至1.0×1012，因此，其他导电剂的添加量优选为2质量份以上且20质量份以下，更优选为5质量份以上且18质量份以下的范围内，基于100质量份的橡胶。
作为其他的各种添加剂，可以使用在电子照相设备的导电性辊中任何已知的添加剂。例如，根据需要，还可以添加补强剂和传热改善剂，如亲水性二氧化硅、疏水性二氧化硅、石英、碳酸钙、氧化铝、氧化锌和氧化钛。
作为在芯轴上设置弹性层的制造方法，可以使用在电子照相用导电性辊中的任何已知的方法。例子包括将芯轴和用于弹性层的材料一起挤出以成型的方法，以及当用于形成弹性层的材料为液体时，将该材料注入到设置有圆筒状管、在所述管的两端设置的用于保持芯轴的保持构件以及芯轴的模具中，并加热和固化的方法。
弹性层也可以是如上所述的单层或多层。例如，为了在通过使用橡胶和导电剂形成的第一弹性层的外周上设置凹凸，可以设置第二弹性层。
在设置厚度为几μm至几mm的橡胶层作为第二弹性层的情况下，可以通过在电子照相用辊中的任何已知的方法使用用于形成第二弹性层的材料设置橡胶层。在设置树脂层作为第二弹性层的情况下，可以使用任何已知的树脂为所述材料。具体的例子包括氟树脂，聚酰胺树脂，丙烯酸系聚氨酯树脂，酚醛树脂，三聚氰胺树脂，硅酮树脂，聚氨酯树脂，聚酯树脂，聚乙烯醇缩醛树脂，环氧树脂，聚醚树脂，氨基树脂，丙烯酸系树脂，脲醛树脂以及这些树脂的混合物。
当设置树脂层作为第二弹性层时，可以使用其中加入了炭黑的树脂。例子包括具有高电导性的炭黑，如EC300J和EC600JD(均为商品名，由LionCorporation生产)，和具有中等电导性的用于橡胶的炭黑或用于涂料的炭黑。从控制分散性和导电性的观点出发，可以使用用于涂料的炭黑。由于导电性辊可以具有中等的电阻，炭黑的配混量可以为3质量份以上且30质量份以下，基于100质量份的树脂组分。
作为设置厚度为几μm至几十μm的树脂层作为第二弹性层的方法，例如，存在通过将树脂组分和炭黑混合和分散在溶剂中形成涂布液，并将涂布液涂布在第一弹性层上而得到树脂层的方法。
作为涂布液中使用的溶剂，可以适当地使用溶剂，只要该溶剂溶解用于树脂层中的树脂即可。例子包括酮类如甲基乙基酮和甲基异丁基酮，烃类如己烷和甲苯，醇类如甲醇和异丙醇，酯类和水。从树脂的溶解性和沸点的观点出发，特别地可以使用甲基乙基酮和甲基异丁基酮。
(表面层)
表面层含有具有分别由下述式(1)和式(2)表示的化学键的氧化钛膜。
O-Ti-O式(1)
Ti-O-C式(2)
也就是说，在根据本发明的氧化钛膜中，形成氧化钛膜的钛原子的至少一部分经由氧原子键合到碳原子。具有这样构造的氧化钛膜能够为氧化钛膜提供高挠性并为弹性层提供高粘合性。这里，通过使用扫描型光电子能谱仪可以鉴定表面层中式(1)和式(2)的各化学键。
氧化钛膜中由式(2)表示的键的量，换算为Ti原子数，基于式1和式2的Ti原子的总数可以是20%以上且80%以下。这样的范围能够为表面层提供高耐久性和足够的弹性以抑制调色剂的成膜。
其中仅含有由式(1)表示的键的氧化钛膜作为表面层形成于弹性层上的传统的导电性辊，在某些情况下造成调色剂的成膜，因为表面层的硬度高并且表面的平滑度低。
另一方面，因为在本发明中形成氧化钛膜的钛原子的至少一部分经由氧原子键合到碳原子，所以氧化钛膜的致密性在一定程度上降低。因此，认为，与传统的氧化钛膜相比，本发明的氧化钛膜富有挠性并且对弹性层的变形的追随性优异，并抑制在使用中表面层从弹性层的剥离。
根据本发明的氧化钛膜可以具有1.0×107Ω/□以上且1.0×1011Ω/□以下的表面电阻。因此，与含绝缘性陶瓷的表面层相比，根据本发明的表面层抵抗对调色剂的静电附着。这里，具有导电性的表面层意指表面层的表面电阻为1×103Ω/□以上且1×1013Ω/□以下。此外，具有绝缘性的表面层意指表面层的表面电阻大于1×1013Ω/□。通过在聚酯膜上形成膜，并通过使用超高电阻/微小电流计：R8340(商品名，Advantest公司)测量所形成的膜的表面电阻，可以规定氧化钛膜(表面层)的表面电阻。
从表面层的强度和挠性的观点出发，表面层的厚度优选为5nm以上且1μm以下，特别优选为10nm以上且0.9μm以下。
<氧化钛膜的生产方法>
根据本发明的氧化钛膜可以例如通过例如以下方法形成：物理气相沉积(PVD)法如真空气相沉积和离子镀法，化学气相沉积(CVD)法如等离子体CVD、热CVD和激光CVD，或溶胶-凝胶法。
在例如通过等离子体CVD法生产含有经由氧原子键合到烷基的钛原子的氧化钛膜(下文中，也称为“烷氧基改性的氧化钛膜”)的情况下，例如可以通过以下装置和步骤形成所述氧化钛膜。即，如图4所示，这样的装置具有真空室41，平行放置的两个平板电极42，原料气筒和原料液体槽43，原料供给单元44，用于排出所述室中的气体的单元45，用于供给高频波的高频供给电源46，和用于使弹性辊48旋转的电机47。
步骤(1)
将具有形成于芯轴上的弹性层的弹性辊48放置在两个平板电极42之间，并通过驱动电机47使芯轴绕轴旋转，以便均匀地形成烷氧基改性的氧化钛膜。
步骤(2)
由排气单元对真空室41的内部抽真空直至达到，具体而言，例如2Pa以下，优选1Pa以下。
步骤(3)
通过原料导入口引入原料气体，确认真空室41的内部达到恒定压力，其后通过高频供给电源46对平板电极42提供高频电力，以产生用于形成膜的等离子体。
步骤(4)
在经过预定的时间后，停止原料气体和高频电力的供给，向真空室41中引入(泄漏)空气或氮气直至达到大气压，并取出具有在辊的表面上形成的烷氧基改性的氧化钛膜的弹性辊。
根据上述步骤，可以制造具有烷氧基改性的氧化钛膜的导电性辊。应当指出，只要所述辊放置在均匀的等离子体气氛中，通过等离子体CVD可以同时处理许多弹性辊48。
这里，通常使用气态或气化的四烷氧基钛作为原料气体，并且如果需要，将四烷氧基钛与惰性气体如氩气或氦气或氧化性气体一起引入。
四烷氧基钛的例子包括由下式(3)表示的化合物。
Ti(OR)4式(3)
在式(3)中，R表示具有2至18个碳原子的直链或支链的烷基。
具体的例子包括下列：四乙氧基钛，四异丙氧基钛，四正丁氧基钛，四叔丁氧基钛，四-2-乙基己氧基钛。
四烷氧基钛可以单独使用或作为多种四烷氧基钛的混合物使用。
根据本发明的烷氧基改性的氧化钛膜也可以通过控制四烷氧基钛的水解和缩合来生产。即，根据本发明的烷氧基改性的氧化钛膜可以含有四烷氧基钛的水解缩合物。这样的制造方法的一个具体的例子包括溶胶-凝胶法。
在溶胶-凝胶法中，首先将四烷氧基钛加入到醇与水的混合溶剂中。醇与水的混合比可以没有任何限制地设定，只要溶解四烷氧基钛即可。作为这样的醇，可任意使用溶于水的醇，如甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇。
之后，如果必要的话，为了调节粘度和提高涂布性，用溶剂如甲基乙基酮和乙酸乙酯稀释四烷氧基钛，然后施涂到设置有弹性层的辊的周面上，并加热以使水解产物缩合，由此得到烷氧基改性的氧化钛膜。这里，关于在水解和缩合过程中的加热条件，为了抑制通过水解和缩合的所有烷氧基的反应，加热温度优选为160℃以上且300℃以下，特别优选为160℃以上且180℃以下，并且加热时间可以是1小时以上且5小时以下。
当将在表面上具有烷氧基改性的氧化钛膜的本发明导电性辊的表面电位定义为Vp，并且将除去表面层并在表面上具有弹性层的导电性辊的表面电位定义为Ve时，Vp/Ve可以为0.10以上且10.00以下(0.10≤Vp/Ve≤10.00)。要注意的是，Ve可以是弹性层的表面电位或者当该弹性层具有两层结构时可以是第二弹性层的表面电位。
在根据本发明的电子照相用构件用作显影辊的情况下，Vp/Ve的上述范围可使在显影辊的表面附近的电位保持在最佳的范围内，并因此可以使赋予调色剂摩擦电荷的能力进一步稳定。此外，可以更加确实地抑制由于调色剂的过度带电造成的在显影辊的表面上调色剂的附着和重影图像的产生。
这里，可以通过以下方法测量导电性辊的表面电位。即，表面电位可通过使用由QualityEngineeringAssociates,Inc.制造的半绝缘性设备的介电弛豫分析系统测定，以测量通过将导电性辊沿长度方向划分成260份并沿圆周方向划分成18份得到的各个点的表面电位，并计算表面电位的平均值。
从使根据本发明的氧化钛膜的弹性模量最优化的观点，键合到碳原子的氧原子的存在比(OC-O)与键合到碳原子的碳原子的存在比(CC-C)的存在比率(CC-C/OC-O)优选为3以上且8以下，特别优选为3以上且6以下。
应当指出的是，可以通过使用扫描X射线光电子能谱仪测量就数量而言碳原子-氧原子键的氧原子的存在比(OC-O)和碳原子-碳原子键的碳原子的存在比(CC-C)，并测定两者存在比的比率，来计算键合到碳原子的氧原子的存在比与键合到碳原子的碳原子的存在比的比率(CC-C/OC-O)。作为在这种情况下的分析装置，可以使用PHI5000VersaProbe(商品名，ULVAC-PHI,Incorporated)。
(电子照相设备和显影设备)
图2中示出可使用本发明的导电性辊的电子照相设备的一个例子。应当指出的是，在这个例子中，使用本发明的导电性辊作为显影辊。在图2的示意图中所示的彩色电子照相设备具有串联形式的对于各个颜色的调色剂：黄色Y、品红色M、青色C和黑色BK而设置的显影设备(各色用)(10a至10d)。
取决于各个颜色的调色剂的性质而规格彼此略有不同的显影设备，基本上具有相同的结构。每个显影设备设置有沿箭头方向旋转的感光鼓2。在显影设备的周围设置用于对感光鼓2均匀充电的充电辊9、用激光21照射均匀充电的感光鼓2以形成静电潜像的曝光单元，以及用于向形成有静电潜像的感光鼓2供给调色剂以使静电潜像显影的料斗3。此外，设置转印构件，其具有用于将感光构件2上的调色剂图像转印到由纸供给辊22供给并通过传输带23传输的记录介质(转印材料)24如纸上的转印辊26，同时从记录介质24的背面施加来自偏压电源25的电压。
传输带23悬架在驱动辊27、从动辊28和张紧辊29上，并控制为与图像形成部分同步地移动并传输记录介质24，从而使在各图像形成部中形成的调色剂图像顺次叠加，并转印到记录介质24上。应当指出的是，通过设置在传输带23正前方的吸附辊30的操作，将记录介质24静电吸附到传输带23并被传输。
在电子照相设备中，将感光鼓2和为本发明导电性辊1的显影辊设置为彼此接触，并在感光鼓2与显影辊接触的位置处沿相同的方向旋转。电子照相设备进一步设置有用于通过加热等将叠加并转印到记录介质24上的调色剂图像定影的定影设备31，以及用于将形成图像的记录介质排出到设备外部的传送设备(未示出)。应当指出，通过剥离设备32的操作将记录介质24从传输带23剥离并发送到定影设备31。另一方面，显影设备设置有用于除去未转印到感光体2上并残余的转印残余调色剂的具有清洁刮板33的清洁构件，和用于存储从感光体刮下的调色剂的废调色剂容器34。已清洁的感光鼓2以能够形成图像的状态待机。
接着，图3示出显影设备的一个例子。在显影设备中，作为用于承载由任何已知的方法形成的静电潜像的静电潜像承载构件的感光鼓2沿箭头B的方向旋转。用于搅拌单组分非磁性调色剂4的搅拌叶片5设置在作为调色剂容器的料斗3中。调色剂4被供给到显影辊，其为本发明的导电性辊1，其抵接用于剥离在显影之后存在于显影辊表面上的调色剂4的调色剂供给构件6。为调色剂供给构件的供给辊以与显影辊的方向(箭头A的方向)相同的方向(箭头C的方向)旋转，因而调色剂供给/剥离辊的表面以与显影辊的表面相反的方向移动。因此，具有从料斗3提供的非磁性调色剂的单组分非磁性调色剂被供给到显影辊。从显影偏压电源7将显影偏压施加到显影辊，以使在显影辊上承载的具有非磁性调色剂的单组分非磁性调色剂4移动。
调色剂供给/剥离构件6可以是树脂、橡胶或海绵等的弹性辊构件。一旦调色剂供给/剥离构件6从显影辊的表面剥离未显影并且转印到感光鼓2的调色剂，则抑制了在显影辊上不移动的调色剂的产生，从而使得调色剂均匀地带电。
作为调节在显影辊上的单组分非磁性调色剂4的层厚度的构件，可以使用由具有橡胶弹性的材料(如聚氨酯橡胶或硅橡胶)或者具有金属弹性的材料(如磷青铜或不锈铜)制成的调色剂调节构件8。使调色剂调节构件8沿与显影辊的旋转方向相反的方向与显影辊压接，从而能够在显影辊上形成薄得多的调色剂层。
本发明的处理盒可以设置有本发明的电子照相用构件，例如作为充电辊，并且可以被配置为可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
实施例
在下文中，将参考实施例更详细地描述本发明。
[导电性辊的形状]
在各实施例中，制作导电性辊，以使导电性辊的形状取决于各用途是以下直径的芯棒和以下层厚的弹性层。这里，在弹性层具有两层结构的情况下，使两层的总和具有以下厚度。
-显影辊：芯棒的直径=6mm，弹性层的厚度=3.0mm
-充电辊：芯棒的直径=6mm，弹性层的厚度=1.25mm
关于第二弹性层和表面层，在显影辊和充电辊两者的情况下，制造各自具有所述厚度的弹性层和表面层。
[弹性辊的生产]
首先，制造各自具有芯轴(芯棒)和弹性层的下列弹性辊。
(弹性辊1-1的制备)
使用由不锈钢(SUS304)制成的导电性芯轴用于芯棒。将硅烷偶联底漆(商品名：DY35-051，DowCorningTorayCo.,Ltd.)施涂到芯轴的周面上，然后在150℃的温度下烘烤60分钟。
然后，将芯轴同轴地放置在圆筒状模具的内部，使用分散有下表1中所示的材料的用于形成弹性层的液体材料填充模具的内周面与芯轴的周面之间的间隙，然后在150℃的温度下加热20分钟。冷却后，将芯轴从模具中脱模，并在200℃的温度下加热的烘箱中加热5小时，从而提供围绕芯轴的第一弹性层。
表1
用于形成第一弹性层的材料 质量份
硅橡胶：XE15-645A液体(商品名，Momentive Performance Materials Inc.) 50
硅橡胶：XE15-645B液体(商品名，Momentive Performance Materials Inc.) 50
炭黑：HS-100(商品名，Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) 10
然后，如下将第二弹性层(树脂层)设置在第一弹性层的周面上。即，将表2中所示的材料加入到甲基乙基酮(MEK)中，并充分混合，并将所得的混合物装入溢流型循环式涂布设备中。将设置有第一弹性层的芯轴浸渍在该循环式涂布设备中，上拉，然后空气干燥30分钟，随后在加热至150℃的烘箱中加热5小时，以提供厚度为20μm的第二弹性层，从而生产具有芯轴和具有两层结构的弹性层的弹性辊1-1。
表2
用于形成第二弹性层的材料 质量份
多元醇：N5120(商品名，Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.) 87
异氰酸酯：L-55E(商品名，Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.) 13
炭黑：MA77(商品名，Mitsubishi Chemical Corporation) 35
丙烯酸类颗粒：G-400透明(商品名，Negami Chemical Industrial Co.,Ltd.) 10
(弹性辊1-2至1-6的制备)
除了将表1中炭黑的量改为12质量份、15质量份、8质量份、18质量份和13质量份之外，按照与弹性辊1-1相同的方式制造弹性辊1-2至1-6。
(弹性辊2-1的制备)
将硅烷偶联底漆：DY35-051(商品名：DY35-051，DowCorningTorayCo.,Ltd.)施涂到由不锈钢：SUS304制成的芯轴上，然后在150℃的温度下烘烤60分钟。然后，通过十字头挤出机将通过下表3中所示的材料充分混炼得到的橡胶混合物设置在芯轴上，并在170℃的温度下加热20分钟，由此制备弹性辊2-1。
表3
用于形成第一弹性层的材料 质量份
硅橡胶：TSE270-5U(商品名，Momentive Performance Materials Inc.) 92
交联剂：TC-8(商品名，Momentive Performance Materials Inc.) 8
炭黑：Denka Black(商品名，Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) 10
(弹性辊2-2至2-3的制备)
除了将表3中的炭黑的配混量改变为15质量份和50质量份之外，按照与弹性辊2-1中相同的方式制造弹性辊2-2至2-3。
(弹性辊3-1的制备)
将底漆：MetalocU-20(商品名，ToyokagakuKenkyushoCo.,Ltd.)施涂到由不锈钢：SUS304制成的芯轴，在80℃的温度下干燥30分钟，然后进一步在120℃下加热60分钟。然后，通过十字头挤出机将通过下表4中所示的材料充分混炼得到的橡胶混合物设置在芯轴上，并在150℃的温度下加热50分钟，由此制备弹性辊3-1。
表4
(弹性辊3-2至3-3的制备)
除了将表4中炭黑的配混量改变为30质量份和50质量份之外，按照与弹性辊3-1中相同的方式制备弹性辊3-2至3-3。
(弹性辊4-1的制备)
将底漆：MetalocU-20(商品名，ToyokagakuKenkyushoCo.,Ltd.)施涂到由不锈钢：SUS304制成的芯轴，在80℃的温度下干燥30分钟，然后进一步在120℃下加热60分钟。然后，通过十字头挤出机将通过下表5中所示的材料充分混炼得到的橡胶混合物设置在芯轴上，并在140℃的温度下加热60分钟，由此制备弹性辊4-1。
表5
(弹性辊4-2至4-3的制备)
除了将表5中的炭黑的配混量分别改变为8质量份和1质量份之外，按照与弹性辊4-1中相同的方式制备弹性辊4-2至4-3。
(弹性辊5的制备)
如下将第二弹性层设置在弹性辊2-1的周面上。即，称量表6中所示的材料并向其中加入甲基异丁基酮(MIBK)，将充分搅拌的混合物装入溢流型循环式涂布设备。将弹性辊2浸渍在涂布设备中，上拉，然后在80℃的温度下加热1小时，之后进一步在160℃的温度下加热1小时，以提供厚度为20μm的第二弹性层，由此制造弹性辊5。
表6
用于形成第二弹性层的材料 质量份
丙烯酸类多元醇：Placcel DC2016(商品名，Daicel Corporation) 55.5
异氰酸酯1：Duranate TPA-B80E(商品名，Asahi Kasei Corporation) 31.2
异氰酸酯2：Vestanat B1370(商品名，Degussa-Huls AG) 13.3
氧化钛：MTY02(商品名，Tayca Corporation) 11.1
炭黑：MA11(商品名，Mitsubishi Chemical Corporation) 25.0
二甲基硅油：SH28PA(商品名，Dow Corning Toray Co.,Ltd.) 0.04
聚甲基丙烯酸甲酯树脂颗粒：C-12(商品名，Toyobo Co.,Ltd.) 5.5
(弹性辊6)
将根据弹性辊5的第二弹性层设置在弹性辊3-1的周面上。将其称作弹性辊6。
(弹性辊7)
将根据弹性辊5的第二弹性层设置在弹性辊4-1的周面上。将其称作弹性辊7。
(实施例1)
<电子照相用辊1-1的制造>
根据以下方法，在如上所述制备的弹性辊1-1的弹性层的周面上形成表面层。即，将弹性辊1-1设置在图4中示出的CVD设备中，并通过真空泵对腔室的内部抽真空，直至达到2Pa。然后，在将气化的四异丙氧基钛以5cm3/秒的流速导入腔室并且弹性辊1-1以20rpm的转数转动的同时，通过高频电源在平板电极之间供给频率为13.56MHz的70W的电力，以在电极之间产生等离子体。这样的状态保持120秒，从而在弹性辊1-1的周面上产生厚度为100nm的表面层。由此，制备电子照相用辊1-1。
(实施例1-2至1-3)
<电子照相用辊1-2至1-3的制造>
除了将弹性辊1-1改变为弹性辊1-2或弹性辊1-3之外，按照与电子照相用辊1-1中相同的方式制造电子照相用辊1-2至1-3。
[评价(1)：由式1和式2表示的化学键的有无的确认]
通过使用扫描型X-射线光电子能谱仪(商品名，PHI5000VersaProbe，ULVAC-PHI，Incorporated)分析根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3各个的表面层，确认O-Ti-O键和Ti-O-C键的有无。
[评价(2)：氧-碳原子比CC-C/OC-O的评价]
对于根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3各个的表面层，通过使用扫描型X-射线光电子能谱仪(商品名，PHI5000VersaProbe，ULVAC-PHI，Incorporated)测量以数量计的键合到碳原子的碳原子(CC-C)的存在比和键合到碳原子的氧原子的存在比(OC-O)，以确定比率(CC-C/OC-O)。
[评价(3)：形成表面层的氧化钛膜的表面电阻]
通过使用与根据实施例1的表面层中相同的方法，在聚酯膜上形成氧化钛膜，并通过使用超高电阻/微小电流计(商品名：R8340,AdvantestCorporation)测量当施加电压为300V时氧化钛膜的表面电阻。
[评价(4)：表面电位的评价]
对于根据实施例1的每个电子照相用辊1-1至1-3，在通过沿长度方向将每个辊划分为260份并沿圆周方向划分为18份得到的各个点中测量表面电位。将测得的所有点处的表面电位的算术平均值定义为每个电子照相用辊的表面电位Vp。
然后，用研磨机将测量Vp后的各个电子照相用辊的表面沿深度方向从表面切出10μm的厚度。如上所述测量研磨后的每个电子照相用辊的表面电位以计算出平均值，由此获得研磨后的每个电子照相用辊的表面电位Ve。由表面电位Vp和Ve确定Vp/Ve。这里，通过使用由QualityEngineeringAssociates,Inc.制造的介电弛豫分析系统测量表面电位。
[评价(5)：用作显影辊(I)的评价]
<评价(5)-1>：重影性能的评价
将根据实施例1的每个电子照相用辊1-1至1-3作为显影辊安装到用于彩色激光打印机(商品名：LBP7700C(改造机)，由CanonInc.制造)的处理盒。将处理盒装到彩色激光打印机，并在30℃的温度和80%的相对湿度的环境下以及在15℃的温度和10%的相对湿度的环境下输出20,000张电子照相图像。电子照相图像是在A4尺寸的纸上打印4点尺寸的字母“E”以使打印率为1%的图像。随后，输出以下图像。
–用于评价重影性能的图像
使用总计2张分别具有彼此不同的图像图案的纸，其中每个图像图案在纸的上部具有六个一边为20mm的正方形并彼此相邻排列的实心图像，以及位于上部下方的整个区域的半色调图案，并且一个图像图案的半色调浓度不同于另一个图像图案的半色调浓度。这里，如通过分光浓度计X-Rite504(商品名，S.D.GK.K.)测量的，使用的一个半色调的浓度为0.4，另一个的浓度为0.7。
用肉眼观察得到的图像并根据下表7中的标准评价。
表7
<评价(5)-2>：成膜评价
从处理盒中取出用作显影辊的电子照相用辊，用光学显微镜观察电子照相用辊的表面，并根据在下表8中描述的标准评价。
表8
等级 标准
A 没有调色剂附着。
B 调色剂略有固着。
C 调色剂显著固着。
[评价(6)：用作显影辊(II)的评价]
<评价(6)-1>
将根据实施例1的每个电子照相用辊1-1至1-3作为显影辊安装到用于彩色激光打印机(商品名：LBP7700C(改造机)，由CanonInc.制造)的处理盒。将处理盒装到彩色激光打印机，在30℃的温度和80%的相对湿度的环境下输出20,000张电子照相图像。电子照相图像是在A4尺寸的纸上打印4点尺寸的字母“E”的文字以使打印率为1%的图像。随后，输出实心白色图像，然后用白色光度计TC-60DS/A(商品名，TokyoDenshokuCo.,Ltd.)测量反射浓度。这里，将在打印之前和之后的未打印区域的反射浓度之间的差异定义为起雾(%)，并根据以下表9中描述的标准评价。
表9
等级 标准
A 起雾小于1.0%。
B 起雾为1.0%以上且3.0%以下。
C 起雾大于3.0%。
<评价(6)-2>
在输出进行评价(6)-1的评价的实心白色图像之后，从处理盒中取出用作显影辊的电子照相用辊，通过光学显微镜观察表面上刮擦的有无和程度，并根据下表10中描述的标准评价。
表10
等级 标准
A 在表面上没有观察到刮擦。
B 在表面上轻微观察到刮擦。
C 在表面上观察到刮擦。
D 在表面上显著观察到刮擦。
(实施例2)
<电子照相用辊2-1至2-3的制造>
除了使用四正丁氧基钛作为原料气体之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3中相同的方式制造电子照相用辊2-1至2-3，并进行评价(1)至(6)。
(实施例3)
<电子照相用辊3-1至3-3的制造>
除了使用四正丁氧基钛和四-2-乙基己氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)作为原料气体之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3中相同的方式制造电子照相用辊3-1至3-3，并进行评价(1)至(6)。
(实施例4)
除了使用四-2-乙基己氧基钛作为原料气体之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3中相同的方式制造电子照相用辊4-1至4-3，并进行评价(1)至(6)。
(实施例5)
除了使用四乙氧基钛作为原料气体之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1至1-3中相同的方式制造电子照相用辊5-1至5-3，并进行评价(1)至(6)。
(实施例6)
<电子照相用辊6-1至6-2的制造>
除了使用弹性辊1-4和1-5之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1中相同的方式制造电子照相用辊6-1至6-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例7)
<电子照相用辊7-1至7-2的制造>
除了使用四正丁氧基钛和四-2-乙基己氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)作为原料气体之外，按照在根据实施例6的电子照相用辊6-1至6-2中相同的方式制造电子照相用辊7-1至7-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例8)
<电子照相用辊8-1至8-2的制造>
除了使用四-2-乙基己氧基钛作为原料气体之外，按照在根据实施例6的电子照相用辊6-1至6-2中相同的方式制造电子照相用辊8-1至8-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例10)
<电子照相用辊10-1至10-3的制造>
除了使用弹性辊2-1、4-1和3-1之外，按照在根据实施例1的电子照相用辊1-1中相同的方式制造电子照相用辊10-1至10-3，并进行评价(1)至(6)。
(实施例11)
<电子照相用辊11的制造>
除了使用弹性辊3-2之外，按照在根据实施例2的电子照相用辊2-1中相同的方式制造电子照相用辊11，并进行评价(1)至(6)。
(实施例12)
<电子照相用辊12-1至12-2的制造>
除了使用弹性辊4-2和2-2之外，按照在根据实施例3的电子照相用辊3-1中相同的方式制造电子照相用辊12-1至12-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例14)
<电子照相用辊14的制造>
除了使用弹性辊3-1之外，按照在根据实施例4的电子照相用辊4-1中相同的方式制造电子照相用辊14，并进行评价(1)至(6)。
(实施例16)
<电子照相用辊16-1至16-2的制造>
除了使用弹性辊2-2和4-3之外，按照在根据实施例4的电子照相用辊4-1中相同的方式制造电子照相用辊16-1至16-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例17)
<电子照相用辊17的制造>
除了使用弹性辊2-3之外，按照在根据实施例5的电子照相用辊5-1中相同的方式制造电子照相用辊17-1至17-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例18)
<电子照相用辊18-1至18-2的制造>
除了使用弹性辊3-3和4-3之外，按照在根据实施例3的电子照相用辊3-1中相同的方式制造电子照相用辊18-1至18-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例9)
<电子照相用辊9-1的制造>
基于100质量份的四异丙氧基钛和四-十八烷氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)，加入20质量份的异丙醇和500质量份的水，并在150℃下加热混合2小时。冷却后，将溶液装入浸渍设备中，将弹性辊1-1浸渍在该设备中，上拉，然后在空气中干燥60分钟，之后在180℃的温度下加热5小时，从而生产厚度为100nm的表面层。由此制造电子照相用辊9-1，并进行评价(1)至(6)。
<电子照相用辊9-2的制备>
除了使用弹性辊1-5之外，按照与在电子照相用辊9-1中相同的方式制造电子照相用辊9-2，并进行评价(1)至(6)。
(实施例13)
<电子照相用辊13的制造>
除了将四异丙氧基钛和四-十八烷氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)改变为四正丁氧基钛和四-2-乙基己氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)之外，按照与在电子照相用辊9-1中相同的方式制造电子照相用辊13，并进行评价(1)至(6)。
(实施例15)
<电子照相用辊15的制造>
除了使用弹性辊1-6，并将四异丙氧基钛和四-十八烷氧基钛的混合物(Ti原子的摩尔比=1/1)改变为四-2-乙基己氧基钛之外，按照与在电子照相用辊9-1中相同的方式制造电子照相用辊15，并进行评价(1)至(6)。
(比较例1)
<电子照相用辊C-1的制造>
制造弹性辊1-1作为根据比较例1的电子照相用辊C-1，并进行评价(5)至(6)。
(比较例2)
<电子照相用辊C-2的制造>
制造弹性辊2-1作为根据比较例2的电子照相用辊C-2，并进行评价(5)至(6)。
(比较例3)
<电子照相用辊C-3的制造>
制造弹性辊3-1作为根据比较例3的电子照相用辊C-3，并进行评价(5)至(6)。
(比较例4)
<电子照相用辊C-4的制造>
制造弹性辊4-1作为根据比较例4的电子照相用辊C-4，并进行评价(5)至(6)。
(比较例5)
<电子照相用辊C-5的制造>
在使弹性辊1-1沿圆周方向旋转的同时撒氧化钛粉末(商品名：R-820，IshiharaSangyoKaisha,Ltd.)之后，通过空气枪除去过量的氧化钛粉末，由此制造其中氧化钛粉末承载在弹性辊表面上的电子照相用辊C-5，并对电子照相用辊C-5进行评价(1)和(5)至(6)。
(比较例6)
<电子照相用辊C-6的制造>
通过溅射在弹性辊1-1的表面上形成含有氧化钛膜的表面层，由此制备电子照相用辊C-6，并进行评价(1)、(5)和(6)。
(比较例7)
<电子照相用辊C-7的制造>
将弹性辊1-1设置在图4中示出的CVD设备中，并通过真空泵将腔室的内部抽真空直至达到2Pa。然后，在将四甲基二硅氧烷和氧气分别以20cm3/秒的流速和100cm3/秒的流速导入腔室中，和弹性辊1-1以20rpm的转数转动的同时，通过高频电源在平板电极之间供给频率为13.56MHz的200W的电力，以在电极之间产生等离子体。这样的状态保持120秒，从而在弹性辊1-1的周面上形成含二氧化硅膜的表面层。由此得到电子照相用辊C-7。对电子照相用辊C-7进行评价(1)和(3)至(6)。
对于上述实施例1至18，评价结果示于表11-1和表11-2中。此外，比较例1至7的结果示于表12中。
表11-1
表11-2
表12
在实施例1至18中制造的电子照相用辊具有氧化钛膜，其中表面层含有由式(1)和式(2)表示的化学键两者。含有由式(2)表示的键的氧化钛膜具有的原子之间的键数比仅仅含有由式(1)表示的化学键的氧化钛膜少，因此是柔软膜。因此，即使在使用根据各个实施例的电子照相用辊作为显影辊的情况下，调色剂难以固着到表面上，因此抑制产生膜。
另外，即使在使用根据各个实施例的电子照相用辊作为显影辊的情况下，也没有观察到表面层的刮擦，重影性能和起雾性能是有利的，因为表面层是导电性的。
另一方面，根据比较例1至4的电子照相用辊C-1至C-4在耐久性方面相对较差，因为表面是由来自于弹性层的树脂或橡胶制成，并且在使用所述电子照相用辊作为显影辊的情况下，在表面上观察到由于与感光鼓和显影剂调节构件的滑动摩擦导致的刮擦。
当使用氧化钛粉末附着在表面上的根据比较例5的电子照相用辊C-5作为显影辊时，氧化钛粉末从弹性层的表面剥离，并且弹性层的表面露出，导致在表面上观察到刮擦。此外，由于表面上不平滑，调色剂很可能滞留在显影辊的表面上，从而有可能使调色剂固着，并观察到成膜。
由于具有不具有由式(2)表示的化学键的氧化钛膜的表面层作为表面层的根据比较例6的电子照相用辊具有硬的表面层，因而产生调色剂的成膜。
由于具有含二氧化硅膜的表面层的根据比较例7的电子照相用辊C-7具有绝缘性表面层，因而表面电位高，在电子照相图像中观察到重影图像。
如上所述，即使当根据本发明的电子照相用辊长时间用作显影辊时，表面层也几乎不刮擦。此外，由于根据本发明的氧化钛膜具有导电性，几乎不产生重影图像。此外，由于根据本发明的氧化钛膜比仅含由式(1)表示的化学键的氧化钛膜更柔软，因此根据本发明的氧化钛膜难以引起调色剂的劣化，并有助于长时间稳定地形成高品质电子照相图像。
(实施例19)
制造与根据实施例10的电子照相用辊10-1相同的电子照相用辊，并定义为根据本实施例的电子照相用辊19。电子照相用辊19具有与电子照相用辊10-1的结果相同的评价(1)至(4)的结果，因此未进行评价(1)至(4)，但进行以下评价(7)。
<评价(7)>
将电子照相用辊19作为充电辊安装到用于彩色激光打印机(商品名：LBP7700C(改造机)，由CanonInc.制造)的处理盒上。将处理盒装到彩色激光打印机。使用激光打印机在15℃的温度和10%的相对湿度的环境下输出20,000张电子照相图像。电子照相图像是在A4尺寸的纸上打印4点尺寸的字母“E”的文字以使得打印率为1%的图像。随后，一个接一个地各自输出两种半色调图像，其中一种具有不同于另一种的浓度。这里，如通过分光浓度计X-Rite504(商品名，S.D.GK.K.)测量的，使用的一种半色调的浓度为0.4，另一种的浓度为0.7。
形成半色调图像后将处理盒从电子照相设备中取出，将电子照相用辊19从处理盒中取出，并通过光学显微镜在500倍的倍率下观察表面的20个点。然后，根据下表13中描述的标准评价观察到的附着物的有无和附着物的大小。
表13
对于如上所述得到的两张半色调图像，目视观察到由于充电辊的充电不均匀造成的条纹的有无，并根据在下表14中描述的标准进行评价。
表14
等级 标准
A 两种半色调图像都没有观察到条纹。
B 两种半色调图像中的一种观察到条纹。
C 两种半色调图像都观察到条纹。
(实施例20)
除了使用弹性辊3-1和使用四乙氧基钛作为原料气体之外，按照与根据实施例9的电子照相用辊9-1中相同的方式制造电子照相用辊20，并进行评价(1)至(4)和评价(7)。
(实施例21)
除了使用弹性辊4-1和使用四正丙氧基钛作为原料气体之外，按照与根据实施例1的电子照相用辊1-1中相同的方式制造电子照相用辊21，并进行评价(1)至(4)和(7)。
(实施例22)
除了使用弹性辊5和使用四正丙氧基钛作为原料气体之外，按照与根据实施例9的电子照相用辊9-1中相同的方式制造电子照相用辊22，并进行评价(1)至(4)和(7)。
(实施例23)
除了使用弹性辊6之外，按照与根据实施例19的电子照相用辊19中相同的方式制造电子照相用辊23，并进行评价(1)至(4)和(7)。
(实施例24)
除了使用弹性辊7之外，按照与根据实施例20的电子照相用辊20中相同的方式制造电子照相用辊24，并进行评价(1)至(4)和(7)。
(比较例8)
通过溅射在弹性辊2-1的周面上形成含氧化钛膜的表面层，由此制造电子照相用辊C-8，并进行评价(1)和(7)。
(比较例9)
除了使用弹性辊7之外，按照根据比较例7的电子照相用辊C-7中相同的方式制造电子照相用辊C-9，并进行评价(1)、(3)、(4)和(7)。
上述实施例19至24和比较例8至9的评价结果显示于表15中。
表15
在根据本发明的电子照相用辊用作充电辊的情况下，表面层含有烷氧基改性的氧化钛膜，从而抑制在充电辊表面上的异物的附着。因此，可以抑制由于充电辊而在电子照相感光体上不均匀充电的产生，结果，可以抑制由于不均匀充电导致在电子照相图像上条纹的产生。
另一方面，具有包含不具有由式(2)表示的化学键的氧化钛膜的表面层作为表面层的根据比较例8的电子照相用辊C-8具有高弹性模量，从而具有较高的与感光鼓的接触压力，并因此很可能附着到用于调色剂的外部添加剂，并且在充电辊的表面上观察到大小为50μm以上的附着物。
具有含二氧化硅膜的表面层的根据比较例9的电子照相用辊C-9具有高的表面电位，因而用于调色剂的外部添加剂静电附着到表面上。此外，不均匀的附着和高表面电位相互结合而在充电辊的圆周方向上产生不均匀的表面电位，并在电子照相感光体中产生不均匀充电，导致在电子照相图像中产生由于不均匀充电而导致的条纹。
从以上所述，已经发现，在使用根据本发明的电子照相用辊作为充电辊情况下，可以抑制在充电辊的表面上的异物的附着和由于不均匀充电导致的条纹。
附图标记列表
1导电性辊
1a芯轴
1b弹性层
1c表面层
本申请要求2011年6月15日申请的日本专利申请2011-133744的优先权，其全部内容通过引用结合于本文。

Claims (4)

1.一种电子照相用构件，其包含：芯轴，弹性层，和表面层；
其中，
所述表面层由具有由下述式(1)和式(2)表示的化学键的氧化钛膜组成，
O-Ti-O式(1)
Ti-O-C式(2)，
其特征在于，在所述氧化钛膜中，存在比率CC-C/OC-O为3以上且8以下，其中OC-O表示键合到碳原子的氧原子的存在比，CC-C表示键合到碳原子的碳原子的存在比。
2.根据权利要求1所述的电子照相用构件，其中所述氧化钛膜包含由下式(3)表示的四烷氧基钛的水解缩合物：
Ti(OR)4式(3)
在式(3)中，R表示具有2至18个碳原子的直链或支链烷基。
3.一种处理盒，其特征在于，其设置有根据权利要求1或2所述的电子照相用构件，并且其构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
4.一种电子照相设备，其特征在于，其设置有根据权利要求1或2所述的电子照相用构件。
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