CN106292218B - 充电构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电构件、处理盒和电子照相图像形成设备。提供一种充电构件，其可以防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂静电附着至充电构件的表面，并且在长期使用期间展示出稳定的充电性能。所述充电构件包括支承体和在支承体上的表面层，并且表面层包含含有选自由铝、钛、锆和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，以及与所述聚金属氧烷中的所述至少一种金属原子结合的特定基团。

Description

充电构件、处理盒和电子照相图像形成设备

技术领域

本发明涉及充电构件、和包括所述充电构件的处理盒和电子照相图像形成设备，下文中，也称为"电子照相设备"。

背景技术

使电子照相感光构件，下文中，也称为"感光构件"的表面带电的方法之一是接触放电法(contact electrical discharge process)。在接触放电法中，将电压施加至配置在感光构件上从而与其接触的充电构件，并且在充电构件与感光构件之间的接触部附近产生非常少的放电，从而使感光构件的表面带电。

用于接触放电法的充电构件的一般的构成包括导电性弹性层从而充分地确保充电构件与感光构件之间的接触辊隙。遗憾的是，导电性弹性层通常包含相对大量的低分子量组分。由此，这些低分子量组分会渗透至充电构件的表面，并且会附着至感光构件。为了防止低分子量组分渗透至充电构件的表面，可以在导电性弹性层上设置表面层。

日本专利申请特开No.2001-173641公开了一种导电性辊，其设置有：包含树脂材料的导电性辊基材；和作为渗出防止层(bleed-preventing layer)的无机氧化物膜，所述无机氧化物膜通过溶胶-凝胶法来形成，并覆盖导电性辊基材的表面。

近年来，已经要求电子照相图像形成设备的耐久性进一步提高。为了满足该要求，需要长时间展示出稳定的充电性能的充电构件。

已经进行了研究的本发明人发现，使用根据日本专利申请特开No.2001-173641的导电性辊作为充电构件导致调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面，从而降低充电构件的充电性能。

发明内容

本发明一个方面的目的是提供一种充电构件，其可以防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂静电附着至充电构件的表面，并且在长期使用期间展示出稳定的充电性能。本发明的另一方面的目的是提供可以稳定地形成具有高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。

根据本发明的一个方面，提供一种充电构件，其包括支承体，和在所述支承体上的表面层，其中所述表面层包含含有选自由铝、钛、锆和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团与所述聚金属氧烷中的所述至少一种金属原子结合：

式(1)

式(2)

式(3)

式(4)

其中X1和X2各自独立地表示具有1至20个碳原子的烷基、或具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基；R1至R5各自独立地表示氢原子、或具有1至20个碳原子的烷基；A1表示形成芳香环所需要的原子组；和符号"*"表示与所述聚金属氧烷中的所述金属原子的结合部位。

根据本发明的另一个方面，提供一种处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，所述处理盒包括电子照相感光构件、和配置为可以使电子照相感光构件的表面带电的充电构件，其中所述充电构件是上述充电构件。

根据本发明的又一个方面，提供一种电子照相图像形成设备，其包括电子照相感光构件、和配置为可以使电子照相感光构件的表面带电的充电构件，其中所述充电构件是上述充电构件。

参考附图，从以下示例性实施方案的描述中本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的充电构件的实例的截面图。

图2是根据本发明的电子照相设备的实例的示意图。

图3是根据本发明的处理盒的实例的示意图。

图4是通过X射线光电子能谱法(X-ray photoemission spectroscopy)的测量结果的实例。

图5是串联式表面带电量测量设备的实例的示意图。

具体实施方式

现在将依照附图详细地描述本发明的优选实施方案。

在使用负带电性调色剂的电子照相处理中，没有转印至记录介质上而残留在电子照相感光构件上的调色剂(下文中，也称为"转印残留调色剂")和调色剂的外部添加剂包括弱负带电调色剂或正带电调色剂。发现的是，这些弱负带电调色剂或正带电调色剂以及调色剂的外部添加剂静电吸附至充电构件，从而附着至充电构件的表面，导致充电构件的充电性能下降。该现象在低温低湿环境下特别明显。

本发明人已经对以下进行了研究：利用通过在充电构件的表面与附着至充电构件的表面的调色剂和/或外部添加剂摩擦期间使调色剂和/或调色剂的外部添加剂负带电，来促进调色剂和/或调色剂的外部添加剂从充电构件静电剥离而防止充电构件表面的污染的方法。本发明人由此完成了本发明。

现在将详细地描述根据本发明的一个实施方案。

<充电构件>

现在将通过示例辊形式的充电构件(下文中，在一些情况下称为"充电辊")来描述根据本发明的充电构件的一个实施方案。充电构件可以具有任何形状，例如辊状或板状，而没有限制。

图1是说明包括支承体1、和形成在支承体1上的弹性层2以及表面层3的充电辊的截面图。

从充分确保充电构件与感光构件的接触辊隙的观点，充电构件可以具有包括弹性层的构成。包括弹性层的充电构件的最简单的构成包括两层，即，设置在支承体上的弹性层和表面层。可以在支承体与弹性层之间或弹性层与表面层之间设置一层或两层以上的其它层。

[表面层]

表面层3包含含有选自由铝、钛、锆和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团与所述聚金属氧烷中的所述至少一种金属原子结合：

式(1)

式(2)

式(3)

式(4)

其中X1和X2各自独立地表示具有1至20个碳原子的烷基、或具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基；R1至R5各自独立地表示氢原子、或具有1至20个碳原子的烷基；A1表示形成芳香环所需要的原子组；和符号"*"表示与所述聚金属氧烷中的所述金属原子的结合部位。

在聚金属氧烷中，具有特定结构的有机基团与聚金属氧烷中的金属原子结合。由此，金属的电子结构变化，并且电子易于放出。由此，认为可以通过在调色剂和调色剂的外部添加剂与充电构件的表面摩擦期间从充电构件的表面放出电子来使附着至充电构件的表面的调色剂和/或调色剂的外部添加剂负带电。作为以上负带电的结果，本发明人推测，调色剂和/或调色剂的外部添加剂变得易于从充电构件静电剥离，并且可以防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面。

相对于包含在聚金属氧烷中的1mol的金属原子(铝、钛、锆和钽)，可以以0.1mol以上且3mol以下的量包含选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团。如果选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团的含量是0.1mol以上，则有效地防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面。如果选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团的含量是3mol以下，则表面层3具有优异的膜性质(膜的平滑性和强度)。为了进一步提高防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面的效果，相对于1mol的金属原子，可以以在1mol以上且3mol以下的范围内的量包含选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团。特别是，当表面层包含由式(1)表示的基团、并且相对于1mol的金属原子，以1mol以上且3mol以下的量包含由式(1)表示的基团时，提供高的防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面的效果。

现在将详细地描述由式(1)至(4)表示的基团的结构。

在式(1)至(4)中，X1和X2各自独立地表示具有1至20个碳原子的烷基、或具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基。X1和X2可以是具有1至10个碳原子的烷基、或具有6至18个碳原子的取代或未取代的芳基。该烷基可以是直链状、支链状或环状。具体地，烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、十六烷基和十八烷基。具体地，芳基的实例包括苯基、萘基和蒽基。芳基的取代基可以是具有1至10个碳原子的烷基、具有1至10个碳原子的烷氧基、或苯基，特别是具有1至4个碳原子的烷基、具有1至4个碳原子的烷氧基、或苯基。X1和X2可以具体地是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、苯基、对甲苯基、叔丁基苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基或9-蒽基。

在式(1)至(4)中，R1至R5各自独立地表示氢原子、或具有1至20个碳原子的烷基。该烷基可以是具有1至4个碳原子的烷基。具体地，R1至R5的实例包括氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、十六烷基和十八烷基。

在式(4)中，A1表示形成芳香环所需要的原子组。具体地，A1是形成具有6至20个碳原子、优选6至18个碳原子的取代或未取代的芳基所需要的原子组。更优选地，A1表示形成取代或未取代的苯环或取代或未取代的萘环所需要的原子组。取代基可以是具有1至10个碳原子、特别是1至4个碳原子的烷基，或具有1至10个碳原子、特别是1至4个碳原子的烷氧基。

由式(1)至(4)表示的基团可以具体地是由式(1a)至(1e)、(2a)和(2b)、(3a)至(3e)、和(4a)至(4d)表示的基团。

式(1a)

式(1b)

式(1c)

式(1d)

式(1e)

式(2a)

式(2b)

式(3a)

式(3b)

式(3c)

式(3d)

式(3e)

式(4a)

式(4b)

式(4c)

式(4d)

在式(1a)至(1e)、(2a)和(2b)、(3a)至(3e)、和(4a)至(4d)中，符号"*"表示与聚金属氧烷中的金属原子的结合部位；并且式(2b)中的n表示1以上且4以下的整数。

[支承体]

支承体1需要具有充分的刚性以与感光构件接触，并且可以由金属材料形成。具体地，金属材料的实例包括铁、铜、不锈钢、铝、铝合金和镍。可以使用由使用填料补强的树脂形成的支承体。

[弹性层]

例如橡胶或热塑性弹性体等传统地用于充电构件的弹性层的弹性材料可以单独或者以组合用作弹性层2的材料。

具体地，橡胶的实例包括聚氨酯橡胶、硅橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚降冰片烯橡胶、丙烯腈橡胶、表氯醇橡胶和烷基醚橡胶。热塑性弹性体的实例包括苯乙烯系弹性体和烯烃系弹性体。

弹性层2可以包含导电剂从而具有预定的导电性。弹性层2的电阻的适当的范围是1.0×10²Ω以上且1.0×10⁸Ω以下。

可以用于导电性弹性层的导电剂的实例包括碳系材料、金属氧化物、金属、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(charge preventingagent)和电解质。

具体地，碳系材料的实例包括导电性炭黑和石墨。具体地，金属氧化物的实例包括氧化锡、氧化钛和氧化锌。具体地，金属的实例包括镍、铜、银和锗。

具体地，阳离子性表面活性剂的实例包括季铵盐(月桂基三甲基铵、硬脂基三甲基铵、十八烷基三甲基铵、十二烷基三甲基铵、十六烷基三甲基铵和脂肪酸改性-二甲基乙基铵)、高氯酸盐、氯酸盐、氟硼酸盐、乙基硫酸盐(ethosulfate)和卤化苄基盐(溴化苄基盐和氯化苄基盐)。

具体地，阴离子性表面活性剂的实例包括脂肪族磺酸盐、高级醇硫酸酯盐、高级醇环氧乙烷加成的硫酸酯盐、高级醇磷酸酯盐和高级醇环氧乙烷加成的磷酸酯盐。

抗静电剂的实例包括例如高级醇环氧乙烷、聚乙二醇脂肪酸酯和多元醇脂肪酸酯等非离子性抗静电剂。

电解质的实例包括周期表中第I组的金属(Li、Na、K)的盐(季铵盐)。具体地，周期表中第I组的金属的盐的实例包括LiCF₃SO₃、NaClO₄、LiAsF₆、LiBF₄、NaSCN、KSCN和NaCl。

周期表中第II组的金属(Ca,Ba)的盐(Ca(ClO₄)₂)或源自其的抗静电剂也可以用作导电性弹性层的导电剂。可以使用例如这些盐与多元醇(1,4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇)或其衍生物的配合物、或这些盐与一元醇(乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚)的配合物等离子导电性导电剂。

弹性层2的MD-1硬度可以为60°以上且85°以下，从而防止与被充电的感光构件接触时充电构件的变形。弹性层2可以具有冠状，即，沿长度方向中央部的厚度大于层末端的厚度，从而使充电构件沿横向与感光构件均匀接触。

[表面层的形成]

表面层3如下形成：将涂布液施涂至支承体1或弹性层2上，并且将涂膜干燥。

可以通过在有机溶剂中将金属醇盐与选自由式(5)至(8)表示的化合物的至少一种化合物混合来制备涂布液：

式(5)

式(6)

式(7)

式(8)

其中X11和X12分别与以上X1和X2相同；R11至R15分别与以上R1至R5相同；并且A11与以上A1相同。

使用的金属醇盐是铝、钛、锆或钽的醇盐。醇盐的实例包括甲醇盐、乙醇盐、正丙醇盐、异丙醇盐、正丁醇盐、2-丁醇盐和叔丁醇盐。

使用的金属醇盐可以是具有以下基团的金属醇盐：用例如乙酰丙酮等β-二酮类或例如乙酰乙酸甲酯和乙酰乙酸乙酯等β-酮酯类部分取代的烷氧基。可选择地，多种金属醇盐可以以组合使用。

可以以相对于1mol的金属醇盐为0.1mol以上且3mol以下的量添加由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物。如果以0.1mol以上的量添加由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物，则有效防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面。如果以3mol以下的量添加由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物，则涂布液具有优异的成膜性。为了进一步提高防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面的效果，可以以相对于1mol的金属醇盐为1mol以上且3mol以下的量添加由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物。

通常已知的是，添加作为催化剂的水、酸或碱等以促进使金属醇盐缩合为聚金属氧烷的反应。如果反应体系中存在过量的水，则与由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物与金属醇盐之间的反应相比，金属醇盐之间的缩合反应优先发生。因此，前者反应不大可能进行。由此，在本发明中，不优选将水作为催化剂添加至反应体系。然而，由选自由式(5)至(8)表示的结构的至少一种结构所表示的化合物中包含的少量的水作为结晶水不会显著影响前者反应。

由式(5)表示的磺酸也可以用作用于促进金属醇盐的缩合的催化剂。然而，在此情况下，本发明人推测，在由式(1)表示的基团与聚金属氧烷之间没有形成键。在反应体系中添加作为催化剂的由式(5)表示的磺酸时，磺酸一般地与过量的水组合使用。如以上所述的情况，此类过量的水优先导致金属醇盐之间的缩合反应，并且由式(5)表示的磺酸不大可能与金属醇盐反应。

可选择地，可以通过加热涂布液来促进缩合。

烷氧基硅烷也可以添加至涂布液从而进一步提高表面层3的膜性质(膜的平滑性和强度)。可使用的烷氧基硅烷的实例包括四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷。

具体地，四烷氧基硅烷的实例包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四(正丙氧基)硅烷、四(异丙氧基)硅烷、四(正丁氧基)硅烷、四(2-丁氧基)硅烷和四(叔丁氧基)硅烷。

三烷氧基硅烷的实例包括：例如三甲氧基氢化硅烷、三甲氧基甲基硅烷、三甲氧基乙基硅烷、三甲氧基(正丙基)硅烷、三甲氧基(异丙氧基)硅烷、三甲氧基(正丁氧基)硅烷、三甲氧基(2-丁氧基)硅烷、三甲氧基(叔丁氧基)硅烷、三甲氧基(正己基)硅烷、三甲氧基(正辛基)硅烷、三甲氧基(正癸基)硅烷、三甲氧基(正十二烷基)硅烷、三甲氧基(正十四烷基)硅烷、三甲氧基(正十五烷基)硅烷、三甲氧基(正十六烷基)硅烷、三甲氧基(正十八烷基)硅烷、三甲氧基环己基硅烷、三甲氧基苯基硅烷和三甲氧基(3-缩水甘油基丙基)硅烷等三甲氧基硅烷类；和例如三乙氧基氢化硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、三乙氧基(正丙基)硅烷、三乙氧基(异丙氧基)硅烷、三乙氧基(正丁氧基)硅烷、三乙氧基(2-丁氧基)硅烷、三乙氧基(叔丁氧基)硅烷、三乙氧基(正己基)硅烷、三乙氧基(正辛基)硅烷、三乙氧基(正癸基)硅烷、三乙氧基(正十二烷基)硅烷、三乙氧基(正十四烷基)硅烷、三乙氧基(正十五烷基)硅烷、三乙氧基(正十六烷基)硅烷、三乙氧基(正十八烷基)硅烷、三乙氧基环己基硅烷、三乙氧基苯基硅烷和三乙氧基(3-缩水甘油基丙基)硅烷等三乙氧基硅烷类。

具体地，二烷氧基硅烷的实例包括：例如二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基二乙基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷和二甲氧基(双-3-缩水甘油基丙基)硅烷等二甲氧基硅烷类；和例如二乙氧基二甲基硅烷、二乙氧基二乙基硅烷、二乙氧基甲基苯基硅烷、二乙氧基二苯基硅烷和二乙氧基(双-3-缩水甘油基丙基)硅烷等二乙氧基硅烷类。

可以使用可以溶解金属醇盐和上述化合物的任何有机溶剂；例如，使用醇系溶剂、醚系溶剂、溶纤剂系溶剂、酮系溶剂和酯系溶剂。

具体地，醇系溶剂的实例包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇和环己醇。

具体地，醚系溶剂的实例包括二甲氧基乙烷。具体地，溶纤剂系溶剂的实例包括甲基溶纤剂和乙基溶纤剂。具体地，酮系溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。

具体地，酯系溶剂的实例包括乙酸甲酯和乙酸乙酯。

上述有机溶剂可以单独使用或以其混合物的形式使用。

表面层3可以通过任何方法来形成，并且可以选择通常使用的方法。具体地，其实例包括使用辊涂机的涂布、浸渍涂布和环涂布。

在表面层3形成之后，表面层3可以进行热处理从而使溶剂干燥。

表面层3的表面处理可以控制例如动摩擦和表面自由能等表面物理性质。其具体实例包括使用活性能量束来照射形成之后的表面层3的表面的方法。使用的活性能量束的实例包括紫外线、红外线和电子束。

表面层3的厚度优选为0.005μm以上且30μm以下，更优选0.005μm以上且5μm以下。表面层3的厚度可以通过调节涂布液中固成分的浓度来控制。涂布液中固成分的浓度可以是约0.01质量％以上且20质量％以下。

<电子照相设备和处理盒>

包括根据本发明的充电构件的电子照相设备的实例示于图2，和包括根据本发明的充电构件的处理盒的实例示于图3。

感光构件4是旋转鼓形式的图像承载构件。感光构件4沿图中箭头所示的顺时针方向旋转，并且在预定的圆周速度下驱动。

辊形式的充电构件5(下文中，也称为"充电辊")在预定压力下与感光构件4的表面接触。使充电辊5沿感光构件4的旋转的正方向驱动旋转。将预定的直流电压从充电偏压供给电源(charge bias applying power supply)19施加至充电辊5(直流充电法)。在后述实施例中，施加至充电辊的直流电压是-1050V。在此类构成中，感光构件4的表面均匀地充电至预定的极性电位。在后述实施例中，暗部电位是-500V。

将感光构件4的带电表面使用由曝光装置(未示出)发出的对应于目标图像的信息的图像曝光光11来照射。结果，感光构件的亮部电位选择性降低(衰减)，从而在感光构件4上形成静电潜像。在后述实施例中，感光构件的亮部电位是-150V。例如激光束扫描仪等已知的曝光装置可以用作未示出的曝光装置。

显影辊6选择性地将具有与感光构件4相同的极性的带电调色剂(负带电性调色剂)供给至感光构件4的表面上的静电潜像的曝光亮部，从而使静电潜像可视化为调色剂图像。在后述实施例中，显影偏压是-400V。可以使用任何显影方法，例如，跳跃显影法、接触显影法和磁刷法。接触显影法可以特别地用于输出彩色图像的电子照相设备，这是因为可以有效防止调色剂的飞散。

转印辊8在预定压力下与感光构件4接触，并且在与感光构件4的旋转的圆周速度大体相同的圆周速度下沿感光构件4的旋转的正方向旋转。由转印偏压供给电源施加具有与调色剂的带电极性相反的极性的转印电压。将转印介质7在预定的时刻从供纸机构(未示出)供给至感光构件4与转印辊8之间的接触部。将转印介质7的背面通过施加有转印电压的转印辊8充电至与调色剂的带电极性相反的极性。使感光构件的表面上的调色剂图像静电转印至在感光构件4与转印辊8之间的接触部的转印介质7的表面上。任何已知的单元可以用作转印辊8。具体地，其实例包括：包括由金属制成的导电性支承体并且覆盖有已调节为中电阻的弹性层的转印辊。

将转印有调色剂图像的转印介质7与感光构件的表面分离，并且导入至定影装置9。使调色剂图像定影，并且输出转印介质7作为图像形成物。在双面图像形成模式和多重图像形成模式中，将该图像形成物导入至再循环输送机构(未示出)，从而再导入至转印部。通过具有清洁刮板10的清洁装置14从感光构件4上回收例如转印残留调色剂等感光构件4上的残留物。如果感光构件4具有残留电荷，则感光构件4的残留电荷应该在转印之后且在通过充电辊5一次充电之前通过预曝光装置(未示出)来除去。

根据本发明的一个方面的处理盒构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体并且一体化支承充电构件和感光构件。一体化支承充电辊5、感光构件4、显影辊6和具有清洁刮板10的清洁装置14的处理盒用于后述实施例。

根据本发明的一个方面可以提供一种充电构件，其可以防止调色剂和/或调色剂的外部添加剂附着至充电构件的表面，并且在长期使用期间展示出稳定的充电性能。

根据本发明的另一个方面可以提供可以稳定地形成具有高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。

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。在实施例中的化合物的说明中，"份"表示"质量份"，除非另有说明。以下使用的一系列试剂在表1中示出。

[表1]

[导电性弹性辊No.1的制备]

将表2中示出的材料在6L的加压捏合机(商品名：TD6-15MDX，由Toshin Co.,Ltd.制造)中以70体积％的填充率和30rpm的叶片转数混合24分钟，从而制备未硫化的橡胶组合物。将作为硫化促进剂的二硫化四苄基秋兰姆[商品名：Sanceler TBzTD，由SanshinChemical Industry Co.,Ltd.制造](4.5份)和作为硫化剂的硫磺(1.2份)添加至未硫化的橡胶组合物(174质量份)。

使用各自辊直径为12英寸的开炼辊、在向前辊的转数为8rpm、向后辊的转数为10rpm并且辊的间隔为2mm下，将这些材料左右转动总计20次。接着，在0.5mm的辊的间隔下进行10次薄通，从而制备导电性弹性层的"捏合产物No.1"。

[表2]

下一步，准备直径为6mm和长度为252mm的由钢制成的圆柱形支承体(具有镀镍表面；下文中，称为"芯轴")。将包含金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：METALOC U-20，由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)施涂至从芯轴的轴方向的中央至两侧的宽度为115.5mm的芯轴的区域(沿轴方向的总宽度为231mm的区域)。将该芯轴在80℃的温度下干燥30分钟，并且进一步在120℃下干燥1小时。

通过使用十字头的挤出成形，将捏合产物No.1与具有粘合层的芯轴同轴同时挤出为外径为8.75至8.90mm的圆筒形，并且切断两端，从而未硫化的导电性弹性层配置在芯轴的外周上。使用的挤出机的圆筒直径为70mm并且L/D＝20。将挤出时的头、圆筒和螺杆的温度调节至90℃。

下一步，在设置有具有不同温度的两个区域的连续加热炉中使辊硫化。辊在30分钟内通过设定为80℃的温度的第一区域，并且在30分钟内通过设定为160℃的温度的第二区域，从而制备导电性弹性辊。

下一步，切断导电性弹性辊的导电性弹性层部分(橡胶部分)的两端，从而制备沿轴方向的宽度为232mm的导电性弹性层。接着，将导电性弹性层的表面使用旋转砂轮来研磨(工作转数：333rpm，砂轮的转数：2080rpm，研磨时间：12sec)。由此制备了导电性弹性辊No.1。导电性弹性辊No.1具有末端直径为8.26mm并且中央直径为8.50mm的冠状、5.5μm的表面不平度十点高度Rz、18μm的振摆(runout)、和73°的硬度(Asker C)。

表面不平度十点高度Rz根据JIS B 0601:2013来测定。使用高精度激光分析仪(商品名：LSM 430v，由Mitutoyo Corporation制造)来测定振摆。具体地，使用分析仪来测量辊的外径，从而由最大外径与最小外径之间的差来测定外径差振摆。使辊的五个点进行该测量。五个外径差振摆的平均值定义为目标辊的振摆。Asker C硬度如下测量：使Asker C型硬度计(由Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制造)的探针在25℃和55％RH的环境下在重量负荷为1000g的条件下与目标辊的表面接触。

[涂布液的制备]

(实施例：涂布液E1至E9的制备)

称量对甲苯磺酸(p-Toluene sulfonate)(0.46g)和乙醇(97.3g)，然后放入玻璃容器中。这些材料在搅拌下溶解。将70wt％的丙醇锆(zirconium propoxide)的丙醇溶液(2.29g)添加至其中，并且搅拌从而制备涂布液E1。

除了将材料及其量改变为如以下表3所示以外，通过与涂布液E1相同的方法来制备涂布液E2至E9。

[表3]

(比较例：涂布液C1至C5的制备)

称量乙醇(96.2g)，然后放入玻璃容器中。添加70wt％的丙醇锆的丙醇溶液(3.80g)，并且搅拌从而制备涂布液C1。除了将材料及其量改变为如以下表4所示以外，通过与涂布液C1相同的方法来制备涂布液C2和C3。

然而，在涂布液C1至C3中，溶液在制备期间变得混浊(cloudy)，并且难以制备充电构件。由此，对涂布液C1至C3不进行涂布液的以下评价。

称量乙醇(95.4g)，然后放入玻璃容器中。添加70wt％的丙醇锆的丙醇溶液(3.80g)，并且向其中添加作为添加剂的乙酰丙酮(0.81g)。搅拌这些材料从而制备涂布液C4。除了将材料及其量改变为如以下表4所示以外，通过与涂布液C4相同的方法来制备涂布液C5。

[表4]

[充电构件的制备]

使用涂布液E1在0.120ml/s的输出量(环部的速度：85mm/s)下环涂导电性弹性辊No.1。将辊放置在常温常压下从而干燥，然后以9000mJ/cm²的累积光量下使用波长为254nm的紫外线照射涂布后的辊的表面，从而形成表面层。使用来自低压汞灯[由TOSHIBALIGHTING&TECHNOLOGY CORPORATION制造]的紫外线来照射辊的表面。由此制备充电构件E1。

除了使用涂布液E2至E9和涂布液C4和C5以外，通过与充电构件E1相同的方法来制备充电构件E2至E9和充电构件C4和C5。

[评价]

(1)涂膜的结构分析

首先，将正丁醇锆溶解在乙醇中。将大量的离子交换水添加至溶液中，并且搅拌。然后使固体析出。将固体在160℃下焙烧1小时从而制备样品A。将涂布液E2在160℃下焙烧1小时从而制备样品B。

下一步，使用X射线光电子光谱仪"QUANTUM 2000"(由ULVAC-PHI,Inc.制造)通过X射线光电子能谱法(ESCA)来分析样品A和B。测量条件如下：

测量条件

X射线源：Al Kα射线

X射线输出：15KV，25W

光束直径：φ100μm

测量区域：300μm×300μm

检测角度：45度

样品A的测量结果在图4(a)中示出，并且样品B的测量结果在图4(b)中示出。确认样品B中源自锆的3d轨道的峰位移。该位移表明锆与对甲苯磺酸结合，从而改变锆的电子结构。

(2)涂膜的带电量的评价

将涂布液E1通过旋转涂布(200rpm，30秒)施涂至SUS基板上。并且将涂膜在120℃下焙烧30分钟，从而制备带电量测量用的样品板E1。除了使用涂布液E2至E9和涂布液C4和C5以外，通过与样品板E1相同的方法来制备样品板E2至E9和样品板C4和C5。

使用图5中所示的串联式表面带电量测量设备(由KYOCERA ChemicalCorporation(原Toshiba Chemical Corporation)制造)在N/N(温度：22℃，相对湿度：55％)的环境下测量这些样品板的带电量。

首先，称量容器23的质量W1[g]。将容器23设置在绝缘板24上。接着，将样品板27固定至倾斜度为60度的倾斜板21。作为基准粉体22，包括含有铁氧体的核材料的电子照相显影剂用载体(商品名："MF-60"，由Powdertech Co.,Ltd.制造)从基准粉体投入口20下落20秒。粉体"MF-60"包含锰和铁，并且具有未被树脂覆盖的表面。饱和磁化强度是90至97Am²/kg，平均粒径是60μm，和表观密度是2.4至2.7g/cm³。

在基准粉体下落之后，使用连接至仪表连接端子26的静电计25来测量样品板27的总带电量Q[μC]。称量基准粉体下落之后的容器23的总质量W2[g]。由以下表达式计算带电量Q/W：

带电量Q/W[μC/g]＝Q/(W2-W1)

充电构件表面的带电量Q/W越高表示负带电性调色剂可以越容易地通过与充电构件的摩擦而负带电。因此，这导致以下结论：通过以上方法测量的带电量Q/W越高表示在包括由制备的涂布液形成的表面层的充电构件中防止弱负带电性调色剂或正带电性调色剂静电附着至充电构件的效果越高。

评价结果整体示表4中示出。

(3)充电构件的污染评价

准备由Hewlett-Packard Company制造的打印机"HP Color LaserJet CP 4525"用青色盒。将设置在盒中的充电构件使用以上制备的充电构件E1来代替。将该盒安装至由Hewlett-Packard Company制造的打印机"HP Color LaserJet CP 4525"，并且在低温低湿环境(10℃，15％RH)下在12000张上输出半色调图像。

接着，将充电构件E1从盒中取出，然后目视观察充电构件E1的表面。通过以下标准来评价观察结果。

等级"A"：几乎没有发现污染，或轻度发现污染。

等级"C"：在表面发现大量污染。

以与以上相同的方式对充电构件E2至E9和充电构件C4和C5进行污染评价。结果在以下表5中示出。

[表5]

	充电构件	涂布液	带电量(μC/g)	对污染的评价等级
					实施例1	充电构件E1	涂布液E1	0.0042	A
实施例2	充电构件E2	涂布液E2	0.0053	A
					实施例3	充电构件E3	涂布液E3	0.0027	A
实施例4	充电构件E4	涂布液E4	0.0005	A
					实施例5	充电构件E5	涂布液E5	0.0024	A
实施例6	充电构件E6	涂布液E6	0.0014	A
					实施例7	充电构件E7	涂布液E7	0.0041	A
实施例8	充电构件E8	涂布液E8	0.0004	A
					实施例9	充电构件E9	涂布液E9	0.0004	A
比较例1	充电构件C4	涂布液C4	-0.0004	C
					比较例2	充电构件C5	涂布液C5	-0.0019	C

在使用涂布液E1至E9制备的样品板E1至E9中，样品板正带电(基准粉体负带电)。在使用涂布液E1至E9制备的充电构件中，充电构件表面的污染量少。

相反地，在使用涂布液C4和C5制备的样品板C4和C5中，样品板负带电(基准粉体正带电)。在使用涂布液C4和C5制备的充电构件C4和C5中，充电构件表面的污染量多。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，但应理解的是，本发明并不限于公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围符合最广泛的解释从而涵盖全部此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种充电构件，其包括支承体，和在所述支承体上的表面层，

其特征在于，所述表面层包含含有选自由铝、钛、锆和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且

选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团与所述聚金属氧烷中的所述至少一种金属原子结合：

式(1)

式(2)

式(3)

式(4)

其中X1和X2各自独立地表示具有1至20个碳原子的烷基、或具有6至20个碳原子的取代或未取代的芳基；R1至R5各自独立地表示氢原子、或具有1至20个碳原子的烷基；A1表示形成芳香环所需要的原子组；和符号"*"表示与所述聚金属氧烷中的所述金属原子的结合部位。

2.根据权利要求1所述的充电构件，其中在所述聚金属氧烷中所述选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团的含量相对于1mol的所述金属原子为0.1mol以上且3mol以下。

3.根据权利要求2所述的充电构件，其中在所述聚金属氧烷中所述选自由式(1)至(4)表示的基团的至少一种基团的含量相对于1mol的所述金属原子为1mol以上且3mol以下。

4.根据权利要求1至3任一项所述的充电构件，其中与所述金属原子结合的所述基团是选自由式(1a)至(1e)、(2a)和(2b)、(3a)至(3e)、以及(4a)至(4d)表示的基团的至少一种基团：

式(1a)

式(1b)

式(1c)

式(1d)

式(1e)

式(2a)

式(2b)

式(3a)

式(3b)

式(3c)

式(3d)

式(3e)

式(4a)

式(4b)

式(4c)

式(4d)

其中符号"*"表示与所述聚金属氧烷中的所述金属原子的结合部位；和式(2b)中的n表示1以上且4以下的整数。

5.一种处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，所述处理盒包括电子照相感光构件、和配置为可以使所述电子照相感光构件的表面带电的充电构件，其特征在于，所述充电构件是根据权利要求1至4任一项所述的充电构件。

6.一种电子照相图像形成设备，其包括电子照相感光构件、和配置为可以使所述电子照相感光构件的表面带电的充电构件，其特征在于，所述充电构件是根据权利要求1至4任一项所述的充电构件。