CN103998993A - 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，其可防止由充电构件与感光构件之间的辊隙形成的不稳定性引起的条纹状的浓度不均匀图像的发生，并且还可防止长期内由充电构件的C永久变形的发生引起的条纹状的浓度不均匀图像的发生。充电构件包括导电性支承体和导电性表面层，其中表面层包含第一聚轮烷和第二聚轮烷，并且其中第一聚轮烷具有第一直链状分子贯穿第一环状分子的环的内部，第一直链状分子具有两个封端基团，封端基团位于第一直链状分子的两末端并且第一环状分子不能脱离第一直链状分子的结构，第二聚轮烷具有第二直链状分子贯穿第二环状分子的环的内部，第二直链状分子具有两个封端基团，封端基团位于第二直链状分子的两末端并且第二环状分子不能脱离第二直链状分子的结构，并且第一聚轮烷和第二聚轮烷通过第一环状分子与第二环状分子之间形成的化学键而相互结合。

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的充电构件和处理盒，以及电子照相设备。
背景技术
已知充电构件为在电子照相图像形成设备中的用于使电子照相感光构件(以下，称为“感光构件”)带电至预定电位的构件。特别地，广泛使用用导电性辊作为充电构件的辊充电模式，因为从充电的稳定性的观点该模式是优选的。
充电构件通常具有其中将包含交联聚氨酯等的表面层设置在包含橡胶、弹性体等的弹性体的表面上的构造。存在对如上所述的包含交联材料的表面层的柔软性的改进的限制。然而，由于近几年电子照相设备的高速化，充电构件与感光构件之间辊隙的形成易于变得不稳定。当辊隙的形成变得不稳定时，用充电构件使感光构件带电也变得不稳定。结果，在电子照相图像的端部可能发生条纹状的浓度不均匀如所谓的条带。
为了解决上述问题，专利文献1公开了，作为使相对于感光构件的辊隙的形成稳定化的技术，其中通过使用非交联材料(例如，柔性热塑性树脂或热塑性弹性体)使得表面层柔软化的充电辊。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开H8-211698
发明内容
发明要解决的问题
然而，当本发明的发明人使用专利文献1中公开的充电辊用于形成电子照相图像时，发明人发现易于发生压缩永久变形(以下，有时简称为“C永久变形”)。
即，用于接触充电系统的充电构件经常与感光构件接触。因此，当将电子照相设备长期静置时，充电构件的某部分保持与感光构件压接。然后，在该部分可能发生不容易回复的变形，即，C永久变形。
在通过使用其中已发生C永久变形的充电构件使感光构件带电的情况下，当其中已发生C永久变形的部分通过相对于感光构件的放电区域时，在充电构件的表面与感光构件的表面之间的间隙发生的放电变得不稳定。结果，在感光构件上发生带电不均匀，并且在电子照相图像中也可发生对应于其中已发生C永久变形的充电构件的部分的条纹状的浓度不均匀。
因此，本发明的目的是提供一种充电构件，其抑制由于充电构件与感光构件之间的辊隙的不稳定性引起的条纹状的浓度不均匀的发生和由于长期内充电构件的C永久变形引起的条纹状的浓度不均匀的发生。
此外，本发明的目的是提供在抑制条纹状的浓度不均匀的发生的同时，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，提供充电构件，其包括导电性支承体和导电性表面层，其中：表面层包括其中将第一聚轮烷和第二聚轮烷结合的结合物；第一聚轮烷具有其中第一直链状分子贯穿第一环状分子的环的内部，和第一直链状分子具有两个封端基团且封端基团设置在第一直链状分子的两末端从而防止第一环状分子脱离第一直链状分子的结构；第二聚轮烷具有其中第二直链状分子贯穿第二环状分子的环的内部，和第二直链状分子具有两个封端基团且封端基团设置在第二直链状分子的两末端，从而防止第二环状分子脱离第二直链状分子的结构；并且第一聚轮烷和第二聚轮烷通过在第一环状分子与第二环状分子之间形成化学键而结合。
发明的效果
根据本发明的另一方面，提供充电构件，其抑制由于充电构件与感光构件之间的辊隙的不稳定性引起的条纹状的浓度不均匀的发生和由于长期内充电构件的C永久变形引起的条纹状的浓度不均匀的发生。根据本发明，还提供在抑制条纹状的浓度不均匀的发生的同时，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。
附图说明
图1为示出根据本发明的聚轮烷的实例的示意图。
图2为示出本发明的充电构件(辊形状)的实例的截面图。
图3为示出根据本发明的电子照相设备的实例的截面图。
图4为示出根据本发明的处理盒的实例的截面图。
图5为说明用于生产根据本发明的充电构件的具有十字头的挤出成型机的实例的说明图。
图6为说明本发明的充电构件与电子照相感光构件之间的抵接状态的说明图。
具体实施方式
以下更详细地描述本发明。
本发明的发明人关注其中直链状分子贯穿由环糊精代表的环状分子的环的内部的化合物，即，聚轮烷，并且认真研究将该化合物应用至电子照相充电构件。结果，发明人发现通过将具有特定结构的聚轮烷引入至充电构件的表面层可有效地实现上述目的，由此完成本发明。
根据本发明的表面层包括其中将第一聚轮烷和第二聚轮烷结合的结合物。第一聚轮烷具有其中第一直链状分子贯穿第一环状分子的环的内部，第一直链状分子具有两个封端基团并且封端基团设置在第一直链状分子的两末端从而防止第一环状分子脱离第一直链状分子的结构。第二聚轮烷具有其中第二直链状分子贯穿第二环状分子的环的内部，第二直链状分子具有两个封端基团并且封端基团设置在第二直链状分子的两末端从而防止第二环状分子脱离第二直链状分子的结构。第一聚轮烷和第二聚轮烷通过在第一环状分子与第二环状分子之间形成化学键而结合。
图1为根据本发明的聚轮烷的示意图。
直链状分子2贯穿环状分子1的环的内部，因此环状分子1在围绕直链状分子2的同时可移动。因此，与其中存在许多交联点和粘结点的橡胶、弹性体等相比，聚轮烷具有柔软性。
此外，直链状分子2的端部存在封端基团3从而防止环状分子脱离直链状分子，并且将环状分子结合到一起。因此，在维持柔软性的同时存在松散键(loose bond)，并且抑制由于外力引起的C永久变形的发生。
变得明显的是当充电构件相对于感光构件的旋转追随性变得不稳定时条带发生。据推测，通过使用具有柔软性的结合聚轮烷作为表面层的材料，充电构件的旋转稳定性增加从而使辊隙的形成稳定，因此可抑制由于辊隙的形成的不稳定性引起的条纹状的浓度不均匀的发生。此外，通过将环状分子结合在一起可降低C永久变形的发生，因此还可抑制由于C永久变形的发生引起的条纹状的浓度不均匀的发生。
<环状分子>
任何环状分子都可用作环状分子，只要其能够包接下述直链状分子即可。此处，包接指其中直链状分子贯穿环状分子的环的内部的状态。
本发明中，术语“环状分子”指包含环状分子的各种环状物质。术语“环状分子”指为实质上环状的分子或物质。术语“实质上环状”旨在包括未完全闭环的那些，并且还包括具有其中分子的一端和另一端重叠到一起而未结合到一起的螺旋结构的那些。
环状分子没有特别地限制并且实例可包括各种环糊精类(例如，α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、二甲基环糊精、糖基环糊精及其衍生物或改性物)、冠醚类、苯并冠醚类、二苯并冠醚类、二环己基冠醚类(dicyclohexanocrowns)及其衍生物或改性物。
在环糊精类、冠醚类等中，环状分子的环的尺寸取决于环状分子的种类而变化。因此，使用的环状分子可根据，例如，使用的直链状分子的厚度和直链状分子的亲水性/疏水性或离子性来选择。特别地，优选选自由α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精组成的组的至少一种环糊精分子。
这些物质为比较容易得到的、便宜的并且也是自然界中存在的物质，并且为包接直链状分子的能力和机械强度优良的，并且适合显示本发明的效果的材料。
优选的是环状分子在其环的外侧具有反应基团。这是因为，当环状分子结合在一起时，通过使用反应基团反应可容易进行。取决于使用的交联剂的反应基团的实例，包括羟基、氨基、羧基、硫羟基和醛基。此外，期望使用在如下所述的封端形成反应期间不与封端基团反应的基团。
<直链状分子>
构成聚轮烷的一部分的直链状分子没有特别地限定，只要其为由环状分子包接并且在不使用共价键的情况下能够一体化的直链状分子或物质即可。应当注意的是，本发明中，术语“直链状分子”指包含高分子和满足上述要求的所有其它物质的分子。
此外，本发明中，“直链状分子”中的术语“直链”指实质上“直链”。即，只要为转子的环状分子可旋转，或者在包接直链状分子的同时环状分子可滑动或移动，直链状分子就可具有支链。此外，只要在包接直链状分子的同时环状分子可滑动或移动，直链状分子就可弯曲或具有螺旋状。此外，“直链”的长度没有特别地限制，只要在包接直链状分子的同时环状分子可滑动或移动即可。
直链状分子的实例包括：亲水性聚合物如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮、聚(甲基)丙烯酸、纤维素系树脂(例如，羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素)、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烷、聚乙烯醇缩醛系树脂、聚乙烯基甲基醚、多胺、聚乙烯亚胺、酪蛋白、明胶和淀粉和/或它们的共聚物；疏水性聚合物如聚烯烃系树脂(例如，聚乙烯、聚丙烯及其与其它烯烃系单体的共聚物树脂)、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯系树脂(例如，聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂)、丙烯酸类树脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸酯共聚物和丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物树脂)、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂；及它们的衍生物或改性物。其实例进一步包括聚异戊二烯、聚异丁烯、聚丁二烯和聚二甲基硅氧烷。其中，优选选自由聚乙二醇、聚丙二醇、聚异戊二烯和聚丁二烯组成的组的至少之一。
这些物质为比较容易得到的、便宜的、被环状分子包接的能力优良的、具有高机械强度并且适合显示本发明的效果的材料。
直链状分子的重均分子量为1,000以上且1,000,000以下，优选3,000以上且500,000以下，更优选5,000以上且300,000以下。
优选的是直链状分子的两末端具有反应基团从而容易与后述的封端基团反应。取决于使用的封端基团的反应基团的实例，包括羟基、氨基、羧基和硫羟基。
<封端基团>
聚轮烷包括两种分子，即，作为转子的环状分子和作为轴的直链状分子，并且封端基团设置在轴的两末端从而防止转子脱离轴。此处，封端基团指包括低分子量基团和高分子量基团的各种基团。
给出包括使用大基团作为封端基团从而物理地防止环状分子脱离直链状分子的方法。此外，还给出包括使用离子性基团作为封端基团从而通过封端基团的离子性与环状分子的离子性的排斥防止环状分子脱离直链状分子的方法。
封端基团的具体实例包括：二硝基苯基类如2,4-二硝基苯基和3,5-二硝基苯基；环糊精类；金刚烷基类；三苯甲基类；荧光黄类；芘类；及其衍生物或改性物。
<化学键>
在用于本发明的聚轮烷中，第一聚轮烷的环状分子和第二聚轮烷的环状分子通过化学键结合在一起。此时，通过化学键结合在一起的两个以上的聚轮烷分子可以彼此相同或不同。在这种情况下，化学键可以为简单的键或者经由各种原子或分子的键。
<结合剂(binder)>
已知的结合剂可用作经由化学键结合环状分子的物质。其实例可包括氰尿酰氯、均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、表氯醇、二溴苯、戊二醛、苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(例如，甲苯-2,4-二异氰酸酯)、1,1’-羰基二咪唑和二乙烯基砜。其进一步的实例可包括各种偶联剂如硅烷偶联剂(例如，各种烷氧基硅烷)和钛偶联剂(例如，各种烷氧基钛)。
其进一步的实例可包括茋鎓盐系(stilbazolium salt-based)光交联剂如甲酰苯乙烯基吡啶鎓，和其它光交联剂如通过光二聚的光交联剂，并且其具体实例可包括肉桂酸、蒽和胸腺嘧啶类。
结合剂的分子量为小于2,000，优选小于1,000，更优选小于600，最优选小于400。
作为交联环状分子，除了通过将上述环状分子交联而形成的那些以外，还可使用具有两个以上的环状分子结构的分子。在这种情况下，例如，将具有两个以上的环的分子和直链状分子混合，并且可使得直链状分子贯穿具有两个以上的环的分子的环以获得结合聚轮烷。在这种情况下，优选的是使得直链状分子贯穿环状分子，此后，直链状分子的两末端用封端基团封端。
<聚轮烷的制备方法>
首先，将环状分子和直链状分子混合以制备其中直链状分子贯穿环状分子的环的内部的准聚轮烷(pseudopolyrotaxane)。
使得直链状分子贯穿的环状分子的量可通过环状分子与直链状分子之间的混合比、混合时间等来控制。应当注意的是，期望直链状分子不密集地包接于环状分子中。当直链状分子不密集地包接于环状分子中时，保持环状分子相对于直链状分子的运动性的自由度，并且可获得具有优良的柔软性和回复性二者的表面层。
然后，直链状分子的两末端用封端基团封端从而防止环状分子脱离上述获得的准聚轮烷以制备封端聚轮烷。
两个以上封端聚轮烷的结合通过将获得的封端聚轮烷的环状分子经由化学键结合而进行以获得结合聚轮烷。
此外，除了上述方法以外，聚轮烷可通过使用如下其中两个以上环状分子经由化学键结合在一起的环状分子而获得。
将其中两个以上的环状分子经由化学键结合在一起的环状分子和直链状分子混合以获得其中直链状分子贯穿环状分子的准聚轮烷。然后，直链状分子的两末端用封端基团封端从而防止环状分子脱离直链状分子。
<使用环糊精作为环状分子的情况>
环糊精为环状分子，其环的内部为疏水性的，并且利用在水介质中将疏水性分子取入环的内部的性质。因此，一般地，使用环糊精的轮烷的合成在水介质中通过使用疏水性轴分子而进行。
<使用冠醚作为环状分子的情况>
冠醚也为环状分子并且具有将阳离子性分子取入环的内部的性质。因此，冠醚倾向于与阳离子性轴状分子一起形成轮烷。这是使用离子性相互作用的方法，因此，一般地，大多在低极性溶剂中进行反应。具体地，优选的是将冠醚用作环状分子并且将具有仲铵盐的分子用作直链状分子。
<其它聚合物>
本发明的充电构件的表面层除了上述聚轮烷以外可在不损害效果的范围内还包含其它聚合物。此时，聚轮烷和其它聚合物可经由化学键结合在一起或者可仅以所谓的聚合物共混状态混合。
作为其它聚合物，例如，可采用已知的粘结剂。其实例可包括树脂、天然橡胶、硫化天然橡胶和合成橡胶。
如热固性树脂和热塑性树脂等树脂可各自用作此类树脂。其中，氟树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂和缩丁醛树脂是更优选的。
乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丙烯酸类橡胶和表氯醇橡胶可各自用作合成橡胶。
这些物质中的一种可单独使用，或者可作为混合物使用其两种以上。也可以允许它们的共聚物。应当注意的是，这些物质中，从不污染感光构件和任何其它构件，并且获得高脱模性的观点，优选将树脂用作表面层用的任何其它粘结剂树脂。
<导电性材料>
优选进一步将导电性材料添加至聚轮烷中。作为导电性颗粒，给出电子导电性颗粒和离子导电性颗粒。
<导电性材料以外的添加剂>
除上述导电性材料以外，由无机化合物制成的填料等可添加至本发明的充电构件的表面层。
<表面层的体积电阻率>
优选表面层在23℃的温度和50％RH的湿度的环境下的体积电阻率为1×103Ω·cm以上且1×1015Ω·cm以下。通过将表面层的体积电阻率设定在上述范围内，保持适度的电流量，并且可获得令人满意的图像。
<充电构件>
本发明的充电构件具有至少包括导电性支承体和设置在导电性支承体上的表面层的构造。图2为示出其中在导电性支承体4上设置弹性层5，并且在其上进一步设置表面层6的辊形状充电构件(充电辊)的实例，该图为与辊的长度方向垂直。
<导电性支承体>
用于本发明的充电构件的导电性支承体具有导电性并且具有支承设置在支承体上的如表面层等层的功能。作为用于支承体的材料，可给出金属如铁、铜、不锈钢、铝和镍，及其合金。
<弹性层>
上述作为表面层的粘结剂树脂组分的实例中给出的橡胶和树脂可各自用作弹性层用材料。
其优选实例包括表氯醇橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶和热塑性弹性体如苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯/乙烯丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。其中，更优选使用极性橡胶，因为容易进行电阻调整。还更优选使用表氯醇橡胶和NBR，因为更容易进行弹性层的电阻控制和硬度控制。
甚至当导电性颗粒的添加量少时，表氯醇橡胶也可发挥良好的导电性，因为聚合物本身在中电阻区域具有导电性。此外，橡胶可减小随位置的电阻的变化，因此适合用作高分子弹性体。表氯醇橡胶的实例包括表氯醇均聚物、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聚物。其中，特别适合使用表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三聚物，因为该三聚物在中电阻区域显示稳定的导电性。表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三聚物的导电性和加工性可通过任意地调整其聚合度或组成比来控制。
可单独由表氯醇橡胶形成的弹性层在使用表氯醇橡胶作为主组分的同时，可根据需要包含任何其它一般的橡胶。其它一般的橡胶的实例包括乙烯/丙烯橡胶(EPM)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶和硅橡胶。弹性层还可以包含热塑性弹性体如苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)或苯乙烯/乙烯丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。当引入一般的橡胶时，其含量相对于100质量份弹性层用材料优选为1质量份以上且50质量份以下。
弹性层优选具有102Ω·cm以上且1010Ω·cm以下的在23℃的温度和50％RH的湿度的环境下测量的体积电阻率。此外，为了调整体积电阻率，可适当地添加如炭黑、导电性金属氧化物、碱金属盐或铵盐等导电性颗粒。当将极性橡胶用作弹性层用材料时，特别优选使用铵盐。
弹性层可通过将预先形成的使得具有预定厚度的片形状或管形状的层粘接至导电性支承体而形成，或者通过用该层覆盖支承体而形成。可选择地，可通过用设置有十字头的挤出机将导电性支承体和弹性层用材料一体地挤出而生产弹性层。
可采用如用螺带式混合机、诺塔混合机、亨舍尔混合机、高速混合机、班伯里密炼机或压力捏合机混合等已知方法作为如弹性层用材料中的导电性颗粒、绝缘性颗粒和填料等物质的分散方法。
从使沿充电构件的长度方向相对于感光构件的辊隙宽度均匀的观点，优选本发明的充电构件具有其中沿长度方向的中央部厚并且厚度沿长度方向向两端部降低的所谓的凸起状。关于凸起量，优选中央部的外径与距离中央部90mm的位置的外径之间的差为30μm-200μm。
<表面层的形成方法>
可将结合状态的聚轮烷溶解于溶剂中并且通过如浸渍等涂布法施涂于导电性支承体上以在导电性支承体上设置表面层。可选择地，可进行以下方法：将其中使封端聚轮烷与结合剂混合的溶液通过如浸渍等涂布法施涂于导电性支承体上；并且干燥溶液以结合聚轮烷的方法。
<验证方法>
聚轮烷可通过1H-NMR、GPC等鉴别。
<电子照相设备>
图3示出包括根据本发明充电辊的电子照相设备的示意性构造。
电子照相感光构件7具有包括在导电性基体上的感光层的鼓形状。然后，电子照相感光构件7沿由箭头表示的方向以预定圆周速度(处理速度)旋转驱动。
充电装置包括使在预定压力下与电子照相感光构件7抵接的充电辊8。充电辊8随着电子照相感光构件7的旋转而从动旋转，此外，通过从充电用电源17供给预定的直流电压使电子照相感光构件带电至预定电位。此外，作为用于在电子照相感光构件7上形成静电潜像的潜像形成装置(未示出)，例如，使用如激光束扫描仪等曝光装置。当均匀带电的电子照相感光构件用对应于图像信息的曝光光14照射时，形成静电潜像。
设置在显影装置16中提供的显影辊9使得接近或接触电子照相感光构件7，并且在反转显影的情况下，显影辊用进行静电处理为具有与电子照相感光构件的带电极性相同的极性的调色剂使静电潜像可视化并且显影为调色剂图像。转印辊11将调色剂图像从电子照相感光构件转印至转印材料10(转印材料通过具有输送构件的供纸系统输送)。清洁装置具有刮板型清洁构件13和回收容器，并且机械地刮去转印后残留在电子照相感光构件上的转印残留调色剂以回收调色剂。定影装置12由加热辊等构成，并且使转印材料10上的转印的调色剂图像定影并且将所得物排出至设备的外部。
<处理盒>
还可使用通过将例如，电子照相感光构、充电装置、显影装置和清洁装置一体化而获得的，并且设计为可拆卸地安装至电子照相设备的处理盒(图4)。即，处理盒为包括彼此一体化的充电构件和作为被充电目标的电子照相感光构件的处理盒，该处理盒可拆卸地安装至电子照相设备的主体，其中充电构件为上述充电构件。此外，电子照相设备至少包括处理盒、曝光装置和定影装置，其中处理盒为上述处理盒。
实施例
以下，通过具体实施例的方式更详细描述本发明。然而，本发明不限于以下实施例。
<生产例A-1>
(直链状分子两末端的活化)
将100g聚乙二醇(以下，称为PEG；重均分子量：10,000)溶解于500ml二氯甲烷中，并且将溶液放置在氩气气氛中。向溶液中添加20g1,1-羰基二咪唑，并且在氩气气氛中室温下伴随搅拌使所得溶液反应24小时。
将由此获得的反应产物注入高速搅拌的二乙醚中。将所得物静置1小时后，将含有沉淀物的液体离心分离以取出沉淀物。由此，获得90g产物。
将由此获得的产物溶解于500ml二氯甲烷中，并且将溶液经过3小时滴加至500ml乙二胺中。滴加后，将产物搅拌1小时。使由此获得的反应产物进行旋转蒸发以除去二氯甲烷并且溶解于1升水中。将溶液加入渗析管(截留分子量：8,000)中，并且在水中渗析7天。
用旋转蒸发仪干燥获得的渗析液，并且将干燥产物进一步溶解于500ml二氯甲烷中。将溶液添加至1升二乙醚中以使干燥产物再沉淀。通过离心分离从含有沉淀物的液体中取出沉淀物，并且将沉淀物在40℃下真空干燥2小时从而获得68g其中将氨基引入PEG的两末端的产物(以下，简称为DAT-PEG)。应当注意的是，还可使用商购可得的聚乙二醇-二-胺代替该产物。
(准聚轮烷的制备)
将20g如上所述获得的DAT-PEG(重均分子量：约10,000)和80gα-环糊精在80℃下溶解于纯水中，此后，将溶液在5℃下冷藏24小时从而制备聚轮烷。其后，将聚轮烷在40℃下真空干燥24小时。
(封端聚轮烷的制备)
将其中将500ml N,N-二甲基甲酰胺(以下，简称为DMF)和125ml2,4-二硝基氟苯混合的溶液滴加至如上所述获得的准聚轮烷中，并且使混合物在氩气气氛中室温下反应。24小时后，将2升二甲基亚砜(以下，简称为DMSO)添加至该混合物中从而获得透明溶液。将由此获得的溶液滴加至5升剧烈搅拌的水中从而获得浅黄色沉淀物。将沉淀物再一次溶解于3升DMSO中，并且将溶液滴加至10升剧烈搅拌的0.1％氯化钠水溶液中从而再一次生成沉淀物。用水和甲醇洗涤沉淀物，并且将洗涤后的沉淀物进行离心分离。将由此获得的物质在50℃下真空干燥24小时从而获得其中使直链状分子的末端封端的封端聚轮烷A-1。
<生产例A-2至生产例A-7>
除了将作为起始原料的直链状分子如表1中所述改变以外，通过与生产例A-1相同的方法获得封端聚轮烷A-2至A-7。
<生产例A-8>
(直链状分子的两末端的活化)
将10g PEG(重均分子量：50,000)、50mg2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(TEMPO)和0.25g溴化钠溶解于110ml水中。
向由此获得的溶液中添加2.5ml商购可得的次氯酸钠水溶液(有效氯浓度：约5％)，并且伴随搅拌混合物在室温下反应。
当反应进行时，添加后即刻迅速降低体系的pH。为了使pH保持在10-11，将1N NaOH添加至溶液中以调整pH。pH的降低在3分钟内停止，并且将溶液进一步搅拌10分钟。将过量的乙醇添加至溶液中以使反应猝灭。
用50ml二氯甲烷重复萃取三次以萃取除无机盐以外的组分，此后，用蒸发器蒸出二氯甲烷。
将所得物溶解于250ml热乙醇中并且在-4℃的温度下的冰箱中静置过夜以析出PEG-羧酸，即，两末端由羧酸(-COOH)取代的PEG，并且通过离心分离回收析出的PEG-羧酸。
重复几次热乙醇-析出-离心分离的溶解循环，最后接着真空干燥，从而获得PEG-羧酸。产率为95％以上，并且羧化率为95％以上。
(准聚轮烷的制备)
将6g通过上述方法获得的PEG-羧酸和24gβ-环糊精各自溶解于100ml分别准备的70℃的热水中，并且将两溶液混合。其后，将混合溶液在冰箱(温度：4℃)中静置3天。冷冻干燥并且回收以乳脂状析出的准聚轮烷。
(封端聚轮烷的制备)
向如上所述获得的准聚轮烷中添加其中将0.26g金刚烷胺、0.60g BOP试剂(苯并三唑-1-基-氧基-三(二甲基氨基)磷鎓六氟磷酸盐)和0.28ml二异丙基乙胺溶解于120ml脱水DMF中的溶液，并且充分摇动混合物，在冰箱中静置过夜。
其后，将120ml甲醇添加至所得溶液中，接着搅拌并且离心分离，然后除去上清液。然后，将200ml DMF与甲醇(1:1)的混合溶液添加至所得溶液中，并且进行两次相同的操作。
用200ml甲醇进一步进行两次相同的操作，并且将获得的沉淀物真空干燥并且溶解于140ml DMSO中。
将溶液滴加至1,400ml纯水中以析出聚轮烷。析出的聚轮烷通过离心分离回收并且真空干燥。
进一步进行类似的再沉淀操作从而获得16g聚轮烷A-8。
<生产例A-9至生产例A-11>
除了将作为起始原料的直链状分子如表1中所述改变以外，通过与生产例A-8相同的方法获得封端聚轮烷A-9至A-11。
<生产例A-12>
除了使用γ-环糊精代替作为环状分子的α-环糊精以外，以与生产例A-1相同的方式获得封端聚轮烷A-12。
<生产例A-13至生产例A-15>
除了将作为起始原料的直链状分子如表1中所述改变以外，通过与生产例A-12相同的方法获得封端聚轮烷A-13至A-15。
<生产例A-16>(合成1)双官能冠醚的合成
在氩气气氛中将10.8g(24.1mmol)二苯并-24-冠醚-8和14.0g(99.1mmol)六亚甲基四胺溶解于50ml三氟乙酸中，并且将由此获得的溶液在80℃下搅拌过夜。将30ml水添加至该溶液中，并且将混合物在室温下搅拌2小时。其后，将氯仿添加至混合物中从而分离油层，并且在减压下蒸出油层的氯仿。
通过硅胶柱色谱法(洗脱液：首先使用氯仿，然后使用2％甲醇-氯仿混合溶液)纯化残渣从而获得10.5g(20.8mmol，86％)作为白色固体的二甲酰体(diformyl body)。
将10.5g(20.8mmol)二甲酰体溶解于120ml THF中。其后，将3.95g(83.2mmol)氢化铝锂一点一点地添加至在冰浴中的溶液中以悬浮，并且将悬浮液回流过夜。用饱和硫酸钠水溶液分解过量的氢化铝锂，并且将析出的固体进行吸滤，接着用THF洗涤，并且在减压下从滤液中蒸出THF。通过硅胶柱色谱法(洗脱液：首先使用氯仿，然后使用3％甲醇-氯仿混合溶液)纯化残渣从而获得8.90g(17.5mmol；84％)作为白色固体的二醇。
添加2.5ml DMF以溶解0.254g(0.500mmol)二醇，并且将0.30ml(4.10mmol)亚硫酰氯添加至所得溶液中。将溶液在室温下搅拌30分钟，并且向其中添加水，接着吸滤，从而获得0.214g(0.392mmol；78％)氯化物。首先，将0.214g(0.392mmol)氯化物和然后的0.359g(2.83mmol)硫代乙酸钾添加至4.0ml DMF中，并且将混合物在室温下搅拌过夜。将水添加至溶液中，然后用氯仿萃取混合物。在减压下蒸出溶剂。通过硅胶柱色谱法(洗脱液/氯仿)纯化残渣从而获得0.185g(0.294mmol；75％)作为浅棕色固体的含有硫酯基的双官能冠醚。
(合成2)
将103g(1.10mol)特丁基氯添加至51.0g(0.550mol)甲苯中，并且经过6小时一点一点地添加3.04g(0.0230mol)无水氯化铝。其后，将混合物在室温下搅拌24小时。将混合物添加至冷稀硫酸水溶液中。油层用水洗涤然后用饱和碳酸钠水溶液洗涤，并且用无水硫酸镁干燥，并且在减压下蒸出溶剂(甲苯)。通过在减压下蒸馏纯化残渣，从而获得45.3g(0.222mol)作为无色油的3,5-二-叔丁基甲苯。
将40ml5M的KOH水溶液添加至21.8g(107mmol)3,5-二-叔丁基甲苯和86ml(1.07mol)吡啶中。其后，将37.1g(235mmol)高锰酸钾一点一点地添加至在冰浴中的所得溶液中并且回流过夜。将300ml2M硫酸添加至溶液中，接着吸滤，并且用水洗涤残渣然后用乙酸乙酯洗涤。用无水硫酸镁干燥有机层，并且在减压下蒸出溶剂。用正己烷重结晶残渣从而获得9.83g(41.9mmol；16％)作为白色固体的3,5-二叔-苯甲酸。
将14.41g(18.8mmol)3,5-二-叔-丁基苯甲酸添加至10.0ml(137mmol)亚硫酰氯中。将混合物在50℃下搅拌过夜，此后，在减压下蒸出过量的亚硫酰氯。此外，将苯添加至所得溶液中，接着共沸蒸馏，从而除去残留的亚硫酰氯。在冰浴下将通过将如上所述合成的酰氯溶解于20ml THF中获得的溶液一点一点地滴加至通过将4.32g(56.4mmol)3-氨基-1-丙醇添加至20ml THF中获得的溶液中。滴加后，将所得溶液在室温下搅拌2小时。然后，添加50ml水和100ml3M的HCl，并且用乙酸乙酯萃取溶液。用无水硫酸镁干燥萃取液，并且在减压下蒸出溶剂。在减压下干燥残渣从而获得5.17g(17.7mmol；94％)作为白色固体的酰胺。
添加50ml THF以溶解5.17g(17.7mmol)酰胺。其后，将2.50g(52.8mmol)氢化铝锂添加至冰浴中的溶液中，并且将混合物回流过夜。回流后，将饱和硫酸钠水溶液添加至混合物中以分解过量的氢化铝锂。将所得溶液进行吸滤，并且用乙酸乙酯洗涤固体并且在减压下从滤液中蒸出溶剂。
通过硅胶柱色谱法(洗脱液：首先使用氯仿，然后使用3％甲醇-氯仿混合溶液)纯化残渣，从而获得4.78g(17.3mmol)作为无色油的胺化合物。添加40ml甲醇以溶解胺化合物，并且伴随搅拌将40ml10％HPF6一点一点地添加至冰浴中的溶液中。将析出的白色固体进行吸滤。此外，将100ml水添加至白色固体中，接着过滤，并且将组合滤液冷却从而析出白色固体，接着吸滤。重复该操作三次。其后，用乙腈洗涤白色固体并且过滤，并且用无水硫酸镁干燥滤液。在减压下蒸出滤液的溶剂，接着在减压下干燥，从而获得7.15g(16.9mmol；95％)作为白色固体的下式(1)的化合物。该化合物用于生产轮烷。
[化学式1]
(合成3)
苯二异氰酸酯封端的聚四氢呋喃的合成：
将4ml氯仿添加至0.624g(0.624mmol)无水聚四氢呋喃中。在氩气气氛中将该溶液慢慢地滴加至通过将1.00g(6.24mmol)间苯二异氰酸酯添加至10ml氯仿中获得的溶液中。其后，将18.9mg(30.0μmol)二月桂酸二正丁基锡添加至溶液中，接着在室温下搅拌1天。通过蒸馏纯化所得溶液从而获得作为白色固体的苯二异氰酸酯封端的聚四氢呋喃。
(合成4)
聚轮烷的生产：
添加1.5ml氯仿以溶解430mg(0.684mmol)合成1中获得的双官能冠醚和276mg(0.653mmol)合成2中获得的化合物。其后，向该溶液中添加溶解于0.50ml氯仿中的386mg(0.311mmol)合成3中获得的苯二异氰酸酯封端的聚四氢呋喃。然后，将42mg(60μmol)二月桂酸二正丁基锡添加至所得溶液中，接着在室温下搅拌1天。将制备GPC中高分子量物质的级分分级从而获得838mg(导入率：80％)作为浅棕色固体的聚轮烷。
添加2.00ml DMF以溶解820mg(0.286mmol)聚轮烷，并且将0.29ml(2.10mmol)三乙胺添加至该溶液中。其后，将0.180ml(1.80mmol)乙酸酐添加至该溶液中，接着搅拌12小时。然后，将30ml2M盐酸添加至该溶液中，并且用氯仿萃取溶液并且用无水硫酸镁干燥。然后，在减压下蒸出溶剂，接着通过制备GPC纯化，从而获得681mg作为白色固体的以下N-乙酰化聚轮烷。
然后，在氩气气氛下添加30ml脱气甲醇以溶解0.509ml(4.50mmol)乙酰氯。在氩气气氛下，将20ml甲醇溶液添加至404mg N-乙酰化聚轮烷中，接着回流8小时。在减压下蒸出溶剂，接着在减压下干燥，从而获得403mg作为黄色固体的封端聚轮烷A-16。聚轮烷具有四个硫羟基。
[表1]
表1
<生产例B-1>导电性颗粒的生产
在操作轮碾机(edge runner)的同时，将140g甲基氢聚硅氧烷添加至7.0kg二氧化硅颗粒(平均粒径：15nm；体积电阻率：1.8×1012Ω·cm)中，并且在588N/cm(60kg/cm)的线载荷下将内容物在搅拌下混合30分钟。此时搅拌速度为22rpm。在操作轮碾机的同时，经过10分钟向混合物中添加7.0kg炭黑“#52”(商品名，由Mitsubishi Chemical Corporation制造)。在588N/cm(60kg/cm)的线载荷下将所得混合物在搅拌下进一步混合60分钟。因此，使炭黑粘附至覆盖有甲基氢聚硅氧烷的二氧化硅颗粒的表面，此后，通过使用干燥机将二氧化硅颗粒在80℃下干燥60分钟，以生产复合导电性颗粒。此时的搅拌速度为22rpm。应当注意的是，各获得的复合导电性颗粒的平均粒径为15nm，并且其体积电阻率为1.1×102Ω·cm。
<生产例C-1>弹性辊的生产
用热固性粘合剂(“Metaloc U-20”商品名，由Toyokagaku Kenkyuusho Co.Ltd.制造)涂布直径为6mm并且长度为252.5mm的由不锈钢制成的棒并且干燥从而用作导电性支承体。将表2中所述的材料用调节至温度为50℃的密闭型混合机混合并且捏合10分钟从而制备原料配合物。
[表2]
表2
将0.8质量份作为硫化剂的硫磺、1质量份作为硫化促进剂的硫化二苯并噻唑(DM)和0.5质量份单硫化四甲基秋兰姆(TS)添加至原料配合物中，并且用冷却至20℃的温度的双辊研磨机将混合物捏合10分钟。因此，获得弹性层用化合物。
然后，通过使用具有图5中示出的十字头的挤出成型机用原料橡胶组合物(弹性层用配合物)以圆筒状同轴地覆盖作为中心轴的导电性支承体，从而获得其中原料橡胶组合物层的外径为9mm的直径的充电构件预备成型体19。十字头21为一般用于包覆电缆或电线的装置，并且通过安装至挤出机20的料筒的橡胶排出部而使用。
然后，在电烤箱中在160℃下对充电构件预备成型体19进行硫化和粘合剂的固化1小时。切去橡胶的两端部，成为228mm的橡胶长度后，将表面研磨加工成其中辊中央部的外径为8.5mm的直径的辊形状，从而在导电性支承体上形成弹性层，由此获得弹性辊。辊的凸起量(中央部与距离中央部90mm的位置之间的外径差)为120μm。
实施例1
<充电辊1的生产>
基于表3中所述的配方生产混合溶液。
[表3]
表3
封端聚轮烷A-1 100质量份
导电性颗粒(生产例B-1中生产) 40质量份
1N氢氧化钠水溶液 500质量份
将191.55g混合溶液与200g作为介质的各自具有0.8mm的体积平均粒径的玻璃珠一起放入具有450ml的内容积的玻璃瓶中，并且用油漆搅拌分散机分散12小时。其后，从混合溶液中除去玻璃珠。
将其中将作为粘结剂的氰尿酰氯溶解于1N氢氧化钠水溶液中的溶液混合于通过上述操作将导电性颗粒分散其中获得的封端聚轮烷溶液中。由此，制备表面层用涂布液。
通过使用表面层用涂布液将生产例C-1中生产的弹性辊进行一次浸渍涂布。在室温下干燥弹性辊，并且进行封端聚轮烷的结合反应，从而获得其中在弹性辊上形成由结合聚轮烷制成的表面层的充电辊。
在这种情况下，进行浸渍涂布使得浸渍时间为9秒，初期浸涂提升速度为20mm/s，最终浸涂提升速度为2mm/s，并且速度随着初期与最终速度之间的时间线性降低。结合聚轮烷通过1H-NMR和GPC来鉴别，并且确认获得期望的聚轮烷。
另外，用表面层用涂布液涂布由氟树脂制成的片以形成涂膜，并且以与上述相同的方式进行在常温下涂膜的干燥和封端聚轮烷的结合反应，从而在由氟树脂制成的片上形成由结合聚轮烷制成的薄层。
当在获得的薄层与由氟树脂制成的片一起沿单轴方向拉伸的同时观察获得的薄层的小角中子散射图案时，观察到普通的蝶形图案。此外，发现随着拉伸散射强度降低。
在以与上述相同的方式测量由通常的交联橡胶等制成的片的情况下，固定的交联点以不均匀方式分布，因此观察到异常的蝶形图案。此外，随着拉伸不均匀性增大，因此散射强度一般倾向于增大。此外，认为由于以下原因使得显示普通蝶形图案和散射强度的降低：根据本实施例的结合聚轮烷因为交联点自由地移动，并且存在如图1中所示的松散键，所以以自组织方式在薄层内部取缓和不均匀结构和应变的配置。
<充电辊1的评价>
(由于条带引起的条纹状图像的评价)
作为具有图3中示出的构造的电子照相设备，改造由Hewlett-Packard Co.Ltd.制造的彩色激光喷墨打印机(商品名：HP Color LaserJet4700dn)，使得具有200mm/sec的记录介质的输出速度(A4纵向输出)的。图像分辨率为600dpi，并且一次充电的输出为-1,100V的直流电压。
作为具有图4中示出的构造的处理盒，使用用于打印机的处理盒(黑色用)。
从上述处理盒中取出附随的充电辊，并且安装充电辊8。使充电辊8与感光构件23在一端为4.9N的弹簧压力(两端合计9.8N)下抵接(图6)。
将处理盒在15℃的温度和10％RH的湿度的环境下静置12小时以上并且安装在同样在15℃的温度和10％RH的湿度的环境下静置12小时以上的上述电子照相设备中，并且在相同的环境中输出图像。作为评价图像，输出半色调图像(以与感光构件的旋转方向垂直的方向1点的宽度、以2点的间隔绘制横线的图像)。目视观察输出图像是否出现由于条带引起的条纹及其程度，并且基于表4中所述的标准评价。
[表4]
表4
等级A 没有辨认出条纹
等级B 辨认出轻微的条纹
等级C 辨认出清晰的条纹
(由于C永久变形引起的条纹状图像的评价)
将充电辊8安装至不同于如上所述图像评价的处理盒的处理盒中，并且使该处理盒在40℃的温度和95％RH的湿度的环境下静置1个月。接着，处理盒在23℃的温度和50％RH的湿度的环境下静置6小时后，将处理盒安装至电子照相设备，并且在相同的环境下输出图像。作为评价图像，输出半色调图像(以与感光构件的旋转方向垂直的方向1点的宽度、以2点的间隔绘制横线的图像)。目视观察输出图像是否出现由于C永久变形引起的条纹状图像及其程度并且基于表5中所述的标准评价。
[表5]
表5
等级A 没有辨认出条纹的产生。
等级B 轻微地辨认出条纹的产生。
等级C 清晰地辨认出条纹的产生。
(C永久变形量的测量)
输出图像后，从处理盒中取出充电辊8，并且分别测量相对于感光构件的抵接部和非抵接部的充电辊的半径。对于测量，使用由TokyoOpto-Electronics Co.,Ltd.制造的自动辊测量装置。
关于三个位置：沿充电辊的长度方向的中央部，和从中央部向左侧和右侧90mm的位置，充电辊1每次以1°旋转，并且测量对应于抵接部和非抵接部的位置。接着，计算非抵接部的半径的最大值和抵接部的半径的最小值之间的差。将半径差为三个位置最大的值定义为C永久变形量。
实施例2-20
<充电辊2-20的生产和评价>
除了将封端聚轮烷和粘结剂如表6中所述改变以外，通过与实施例1相同的方法获得充电辊2-20。以与实施例1中所述的充电辊1的评价方法相同的方式评价充电辊。
[表6]
表6
实施例 充电辊编号 封端聚轮烷的生产例 粘结剂
1 1 A-1 氰尿酰氯
2 2 A-1 四乙氧基硅烷
3 3 A-1 1,1-羰基二咪唑
4 4 A-1 2,4-甲苯二异氰酸酯
5 5 A-1 四乙氧基硅烷
6 6 A-2 氰尿酰氯
7 7 A-3 氰尿酰氯
8 8 A-4 氰尿酰氯
9 9 A-5 氰尿酰氯
10 10 A-6 氰尿酰氯
11 11 A-7 氰尿酰氯
12 12 A-8 氰尿酰氯
13 13 A-9 氰尿酰氯
14 14 A-10 氰尿酰氯
15 15 A-11 氰尿酰氯
16 16 A-12 氰尿酰氯
17 17 A-13 氰尿酰氯
18 18 A-14 氰尿酰氯
19 19 A-15 氰尿酰氯
20 20 A-16 TDI
TDI：甲苯二异氰酸酯
比较例1
<充电辊21的生产和评价>
除了不使用粘结剂以外，以与实施例1相同的方式获得充电辊21。以与实施例1中所述的充电辊1的评价方法相同的方式评价充电辊。
比较例2
<充电辊22的生产和评价>
以与生产例A-1中生产准轮烷相同的方式制备准轮烷。将该准轮烷定义为准轮烷17。除了使用准轮烷17代替封端聚轮烷A-1，并且不使用粘结剂以外，以与充电辊1相同的方式获得充电辊22。以与实施例1中所述的充电辊1的评价方法相同的方式评价充电辊。
比较例3
<充电辊23的生产和评价>
除了使用表7中所述的混合物代替封端聚轮烷A-1以外，以与实施例1相同的方式获得充电辊23。以与实施例1中所述的充电辊1的评价方法相同的方式评价充电辊。
[表7]
表7
PEG(重均分子量：10,000) 50质量份
α–环糊精 50质量份
2,4-二硝基氟苯 2质量份
氰尿酰氯 3质量份
表8示出实施例1-20和比较例1-3的评价结果。
[表8]
表8
本申请要求2011年12月19日提交的日本专利申请2011-277619的权益，通过参考将其整体并入本文中。
附图标记说明
1 环状分子
2 直链状分子
3 封端基团
4  导电性支承体
5  弹性层
6  表面层
7  电子照相感光构件
8  充电辊
9  显影辊
10 转印材料
11 转印辊
12 定影装置
13 清洁构件
14 曝光光
15 弹性调节刮板
16 显影装置
17 电源
18 调色剂密封件
19 充电构件预备成型体
20 挤出机
21 十字头
22 导电性支承体输送辊
23 电子照相感光构件

Claims (5)

1.一种充电构件，其包括：导电性支承体；和导电性表面层，其中；
所述表面层包含其中第一聚轮烷与第二聚轮烷结合的结合物；
所述第一聚轮烷具有其中第一直链状分子贯穿第一环状分子的环的内部，和所述第一直链状分子具有两个封端基团且所述封端基团设置在所述第一直链状分子的两末端从而防止所述第一环状分子脱离所述第一直链状分子的结构；
所述第二聚轮烷具有其中第二直链状分子贯穿第二环状分子的环的内部，和所述第二直链状分子具有两个封端基团且所述封端基团设置在所述第二直链状分子的两末端从而防止所述第二环状分子脱离所述第二直链状分子的结构；和
其中：
所述第一聚轮烷和所述第二聚轮烷通过在所述第一环状分子与所述第二环状分子之间形成化学键而结合。
2.根据权利要求1所述的充电构件，其中所述环状分子包括选自由α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精组成的组的至少一种环糊精分子。
3.根据权利要求1或2所述的充电构件，其中所述直链状分子包括选自由聚乙二醇、聚丙二醇、聚异戊二烯和聚丁二烯组成的组的至少一种。
4.一种处理盒，其包括：根据权利要求1-3任一项所述的充电构件；和设置为可通过所述充电构件带电的电子照相感光构件，所述处理盒可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
5.一种电子照相设备，其包括：根据权利要求1-3任一项所述的充电构件；设置为可通过所述充电构件带电的电子照相感光构件；曝光装置；和定影装置。
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