CN103003756B - 导电性构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种长时间通电耐久性优异的导电性构件。所述导电性构件具有导电性芯轴和导电层，所述导电层包含：粘结剂树脂；和分散在所述粘结剂树脂中的导电性金属氧化物颗粒。所述金属氧化物颗粒在其表面上具有由结构式(1)表示的基团。所述由结构式(1)表示的基团通过取代作为所述金属氧化物颗粒上的表面官能团的羟基的氢原子而引入。结构式(1)-R-SO3H。

Description

导电性构件、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导电性构件和使用该导电性构件等的处理盒等。
背景技术
以导电性辊为代表的用于电子照相设备的导电性构件通常具有导电性芯轴和设置在所述导电性芯轴的外周上的导电层。导电层通常包括粘结剂树脂和分散在粘结剂树脂中的导电剂。作为能够比较容易地降低导电层电阻的导电剂，已知电子导电剂如导电性金属氧化物颗粒。然而，由电子导电剂导电化的导电层可依赖于导电层中电子导电剂的分散条件而使其电阻的变化大。出于抑制导电层电阻的变化并由此获得品质稳定的导电性构件的目的，已需求在组成导电层的粘结剂树脂中具有令人满意的分散性的电子导电剂。日本专利申请特开H10-7932公开了其中通过硅烷偶联处理将具有离子导电性的磺酸基引入到无机粉末的表面上的导电性无机粉末，作为电阻低且在树脂中的均一分散性优异的无机粉末。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利申请特开H10-7932
发明内容
发明要解决的问题
本发明进行了设置有通过使用根据日本专利申请特开H10-7932的导电性无机粉末使其导电化的导电层的导电性构件的研究。因此，已发现，无机粉末在粘结剂树脂中的分散性优异，还具有使得导电层的电阻稳定化的效果。然而，已发现，当将导电性构件用于充电构件并长时间施加直流电压时，导电层的电阻视情况而随时间增加。
因此，本发明的目的在于提供其中即使长期施加直流电压电阻也几乎不变化的导电性构件。另外，本发明的目的在于提供能够稳定提供高品质电子照相图像的电子照相设备和处理盒。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方面，提供一种导电性构件，其包括导电性芯轴和导电层，其中：所述导电层包含粘结剂树脂和分散在所述粘结剂树脂中的导电性金属氧化物颗粒；所述金属氧化物颗粒在其表面上具有由以下结构式(1)表示的基团；和其中所述由以下结构式(1)表示的基团为通过用由以下结构式(1)表示的基团取代源自所述金属氧化物颗粒的作为官能团的羟基的氢原子而引入的基团：
-R-SO3H  (1)
其中，在结构式(1)中，R表示具有1至4个碳原子的二价饱和烃基。
根据本发明的另一方面，提供一种可拆卸地安装至电子照相设备的主体而形成的处理盒，其中所述处理盒包括上述导电性构件作为充电构件和显影构件中的至少之一。根据本发明的另一方面，提供一种电子照相设备，其包括上述导电性构件作为充电构件和显影构件中的至少之一。
发明的效果
根据本发明，可以即使通过长时间施加直流电压导电性构件的电阻也几乎不变化的方式获得耐久性优异的导电性构件。此外，根据本发明，可获得稳定提供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为说明硅烷偶联反应的作用机理的示意图。
图2为说明根据本发明的导电性构件的示意图。
图3为说明根据本发明的金属氧化物颗粒的示意图。
图4为说明使用磺内酯的磺化反应机理的示意图。
图5为说明具有通过常规方法引入的磺酸基的金属氧化物颗粒的图。
图6为说明具有通过本发明的方法引入的磺酸基的金属氧化物颗粒的图。
图7为说明电阻测量设备的示意图。
图8为说明根据本发明的电子照相设备的图。
图9为说明根据本发明的处理盒的图。
具体实施方式
本发明人对在设置有使用根据日本专利申请特开H10-7932的导电性无机粉末使其导电化的导电层的导电性构件中，由于长期施加直流电压而导致的电阻变化的机理进行了一系列的研究。因此，本发明人发现有关电阻变化的原因归因于在硅烷偶联处理中引入离子交换基团如磺酸基。
图1为说明硅烷偶联反应的作用机理的图。硅烷偶联剂的烷氧基在水中水解，并相继发生硅烷醇基之间的脱水缩合，从而产生低聚物状硅氧烷。在所产生的低聚物状硅氧烷的部分羟基与金属氧化物颗粒表面上的羟基之间通过脱水缩合形成共价键。因此，磺酸基引入到金属氧化物的表面上。
然而，应理解，其中通过借由硅烷偶联剂中的烷氧基的水解所产生的羟基之间的相互缩合(mutual condensation)而产生低聚物状硅氧烷的反应和有关羟基与金属氧化物表面上的羟基之间的反应在开始时相互竞争地进行。还应理解，在硅烷偶联剂的低聚化进行中，由于有关低聚化硅氧烷相对低的分子运动性，使得有关低聚化硅氧烷的羟基与金属氧化物颗粒表面上的羟基之间的反应难以发生。因此，低聚化硅氧烷通过较少量的共价键保持在金属氧化物颗粒的表面上。
具体地，如图5示意性所示，该状况如下：低聚化硅氧烷51通过单共价键键合至金属氧化物颗粒52的表面上。换言之，可假设发生的条件为大分子几乎不通过少量的共价键停留在金属氧化物颗粒的表面上。因此，应理解，直流电压的长期施加断裂了低聚化硅氧烷与金属氧化物颗粒之间的共价键，因而分离出具有磺酸基的低聚化硅氧烷，从而导致电阻变化。
相反，如图3和4所示，根据本发明的金属氧化物颗粒31具有在其表面上的含有尺寸相对小且由以下结构式(1)表示的基团32的有机基团。通过用由结构式(1)表示的基团取代由金属氧化物颗粒固有的作为表面官能团的羟基的氢原子而将由结构式(1)表示的基团各自引入到金属氧化物颗粒。
R-SO3H  (1)
其中，在结构式(1)中，R表示具有1至4个碳原子的二价饱和烃基。
因此，推测即使长期施加直流电压也几乎不使磺酸基从金属氧化物颗粒中分离，因而，减少了用此类金属氧化物颗粒导电化的导电层的电阻随时间的变化。
图2为根据本发明的导电辊沿垂直于辊轴方向的截面图。导电辊包括作为导电性芯轴的芯轴21和设置在芯轴21外周上的导电层22。导电层22包括具有磺酸基(-SO3H)的导电性金属氧化物颗粒和具有分散于其中的金属氧化物颗粒的粘结剂树脂。
<金属氧化物颗粒>
根据本发明的金属氧化物颗粒在其表面上具有由以下结构式(1)表示的基团，该基团通过用由结构式(1)表示的基团取代由金属氧化物颗粒固有的作为表面官能团的羟基的氢原子而引入。
-R-SO3H  (1)
其中，在结构式(1)中，R表示具有1至4个碳原子的二价饱和烃基。
图3为说明具有引入其上的磺酸基的金属氧化物颗粒的示意性图。图3示出金属氧化物颗粒31表面上的源自金属氧化物颗粒的羟基的氢原子被磺酸基取代的状态。
金属氧化物颗粒为在其表面固有地具有羟基的金属氧化物颗粒。此类金属氧化物颗粒的具体实例包括包含Si、Mg、Al、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sn和Zn的氧化物的颗粒。更具体地，此类金属氧化物颗粒的实例包括以下金属氧化物颗粒：二氧化硅、氧化铝、氧化铝溶胶、氧化锆、氧化铁和氧化铬的球状和针状颗粒；层状粘土矿物如硅酸盐矿物、磷酸盐矿物、钛酸盐矿物、锰酸盐矿物和铌酸盐矿物的颗粒；以及多孔氧化钛、沸石、介孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔硅铝(poroussilica alumina)和硅藻土的颗粒。
在本发明中，金属氧化物颗粒表面上的羟基的量影响离子导电性。通过存在于金属氧化物颗粒表面上的羟基的取代来引入磺酸基，因而金属氧化物颗粒表面上的羟基数量越大，金属氧化物颗粒越好。存在于金属氧化物表面上的羟基数量相对较大的金属氧化物的实例包括二氧化硅和氧化钛。
二氧化硅的具体实例包括气相氧化硅、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、结晶二氧化硅、粉碎二氧化硅和熔融二氧化硅。氧化钛的具体实例包括氧化钛溶胶。
层状粘土矿物的实例包括硅酸盐矿物，具体实例包括如下：云母族(白云母、黑云母、铁云母、金云母、白水云母(shirozulite)、钠云母、铁叶云母(siderophylite)、富镁黑云母(eastonite)、多硅锂云母、锂白云母(trilithionite)、锂云母、铁锂云母、珍珠云母、伊利石和海绿石)；蒙脱石族(蒙脱石、贝德石、绿脱石、皂石、锂蒙脱石、硅镁石(stevensite)和滑石)；高岭土族(高岭石和多水高岭石)；蛭石；麦羟硅钠石(magadiite)；水硅钠石(kanemite)；和水羟硅钠石(kenyaite)。这些中特别优选蒙脱石、麦羟硅钠石、水硅钠石和水羟硅钠石。
必要时，还可通过施以处理如UV处理和水热处理来增加任意金属氧化物颗粒的表面上的羟基数量。作为金属氧化物颗粒的形状，可使用诸如球状、棒状、针状和板状形状的任意形状。另外，颗粒是否为多孔或无孔并不重要。
在本发明中，如基于激光衍射/散射法的粒度分布测量所测定的，金属氧化物颗粒的平均粒径的标准为50nm以上和500nm以下。当具有引入其上的磺酸基的金属氧化物颗粒与粘结剂树脂如合成橡胶混合时，控制为落入如上所述的范围内的金属氧化物颗粒的平均粒径能够更加确定地抑制金属氧化物颗粒的相互凝聚。由于基于每单位质量金属氧化物颗粒的磺酸基的引入量的降低，落入该如上所述的范围内的平均粒径还能够有效抑制电阻增加至高值。
<金属氧化物颗粒的生产方法>
描述根据本发明的金属氧化物颗粒的生产方法。
将磺酸基引入到金属氧化物颗粒的表面上的方法的实例包括使用磺内酯磺化和在具有磺酸基的烷基卤与金属氧化物颗粒表面上的羟基之间的亲核置换反应(mucleophilic displacementreaction)。
图4示出使用磺内酯的磺化反应机理的概述。金属氧化物颗粒的表面42上的羟基中的氧原子与磺内酯41的氧原子44相邻的碳原子进行亲核反应，结果，获得了其表面上具有磺酸基的金属氧化物颗粒。换言之，使用磺内酯的磺化反应基于每一个羟基引入一个磺酸基到金属氧化物颗粒表面上，从而形成稳定的共价键。
该反应不产生低聚物，并能够一步反应从而将磺酸基引入到金属氧化物颗粒的表面上。另外，未反应的磺内酯仍溶解在反应溶液中，并可在引入磺酸基后，纯化金属氧化物颗粒时，通过减压下过滤而除去。换言之，即使当合成的金属氧化物颗粒混合在粘结剂树脂中时，杂质如低聚物也不混合。
作为磺内酯，可使用由以下结构式(2)表示的磺内酯化合物。
在前述结构式(2)中，R为取代或未取代的具有1或2个碳原子的亚烷基或者未取代的具有1或2个碳原子的亚烯基，A为-C(R′)(R″)-，R′和R″各自独立地为氢原子或具有1或2个碳原子的烷基。由结构式(2)表示的磺内酯化合物的实例包括由以下结构式表示的磺内酯化合物，即，1,3-丙烷磺内酯(A)、1,3-丙烯磺内酯(B)、1,4-丁烷磺内酯(C)和2,4-丁烷磺内酯(D)。
通过添加前述磺内酯化合物来进行磺化反应。在有机溶剂中，使得所分散的金属氧化物颗粒和磺内酯彼此反应6-24小时，因而，可获得具有引入其表面上的磺酸基的金属氧化物颗粒。
在其中通过使用磺内酯的磺化反应引入磺酸基的金属氧化物颗粒的情况下，如图6所示，存在金属(M)-O-C-键。另一方面，在其中通过硅烷偶联反应引入磺酸基的金属氧化物颗粒的情况下，如图5所示，存在M-O-Si-C-键。在这些不同键的基础上，能够区分其中通过硅烷偶联反应引入磺酸基的金属氧化物颗粒和根据本发明的其中通过使用磺内酯的磺化反应引入磺酸基的金属氧化物颗粒。具体地，仅需要鉴别化学键合至金属氧化物表面上的金属M的氧原子(-M-O-C-)的存在与否。例如，作为此类鉴别的技术，质子核磁共振(1H-NMR)法与13C核磁共振法(13C-NMR)的组合能够鉴别前述氧原子的存在与否。
<导电层>
本发明中，导电层包括粘结剂树脂，在粘结剂树脂中分散有导电性金属氧化物颗粒。作为粘结剂树脂，可使用迄今为止已知橡胶或树脂，而无任何特别限制。从离子导电性的观点，可优选使用具有极性的橡胶；此类橡胶的实例包括：表氯醇均聚物、表氯醇-环氧乙烷共聚物、表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物的氢化产物、丙烯酸类橡胶和聚氨酯橡胶。这些橡胶可各自单独使用，或者以其两种以上的组合使用。
另外，在不损害本发明的有利效果的范围内，必要时可添加以下通常用作橡胶用配混成分：例如，填料、软化剂、加工助剂、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂、交联延迟剂、增粘剂、分散剂和发泡剂。
用作导电剂的具有引入其上的磺酸基的金属氧化物颗粒的含量不特别限制，只要可调整导电层的体积固有电阻率落入1×103-1×109Ω·cm的范围内使得导电性构件可通过施加电压而进行电子照相感光构件的充电处理即可。然而，混合量的标准相对于100质量份粘结剂树脂为0.5至30质量份、特别地1至10质量份。
混合粘结剂树脂和导电性金属氧化物颗粒的方法的实例可包括：使用密闭型混合机如班伯里密炼机或加压捏合机的混合方法，和使用开放型混合机如开炼机的混合方法。
当导电性构件为用于电子照相图像形成设备的充电构件(充电辊)或显影构件(显影辊)时，出于防止调色剂或外部添加剂粘合的目的，优选使导电性构件的与感光构件相接触的最外部进行非粘着处理的导电性构件。如图2所示，导电性构件的结构可为包括芯轴21和设置在芯轴21外周上的导电层22的单层结构，或者其中另一层进一步层压在导电层22上的双层结构。此外，导电性构件的结构还可为其中配置几层中间层和几层粘合剂层的多层结构。对于最外部的非粘着处理，可用其中导电性构件的表面用能量射线如电子束、紫外线、X-射线或微波照射以使表面硬化而成为非粘着性的方法。在导电性构件的表面，还可形成由非粘着性树脂如丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃或硅酮树脂制成的表面层。
当形成表面层时，优选将表面层的电阻值设计为以体积固有电阻率计为1×103-1×109Ω·cm。在该情况下，通过在必要时将以下材料以适当量分散在前述非粘着性树脂中，可将电阻值调整为预期值：例如，炭黑；石墨；金属氧化物如氧化钛和氧化锡；金属如铜和银；通过用氧化物或金属涂布颗粒表面而赋予导电性的导电颗粒；无机离子电解质如LiClO4、KSCN、NaSCN和LiCF3SO3；以及季铵盐。
(电子照相设备)
图8为说明使用本发明的电子照相用导电性构件作为充电辊的电子照相设备的示意图。电子照相设备由用于使电子照相感光构件301充电的充电辊302、用于进行曝光的潜像形成设备308、用于显影为调色剂图像的显影设备303、用于转印至转印材料304的转印设备305、用于回收电子照相感光构件上的转印调色剂的清洁设备307、用于使调色剂图像定影的定影设备306以及其它组成。电子照相感光构件301为在导电性基体上具有感光层的转鼓型。电子照相感光构件301沿箭头所示方向以预定的圆周速度(处理速度)驱动旋转。
通过借助预定的力压向电子照相感光构件301以使充电辊302与电子照相感光构件301相接触而设置充电辊302。充电辊302随着电子照相感光构件301的旋转而从动旋转，并通过施加来自充电电源313的预定的直流电压而使电子照相感光构件301充电至预定的电位。在均匀带电的电子照相感光构件301上，通过用对应于图像信息的光308照射电子照相感光构件301来形成静电潜像。借助于显影剂供给辊311向与电子照相感光构件301接触配置的显影辊303的表面供给显影容器309中的显影剂315。随后，借助于显影剂量控制构件310，在显影辊303的表面上，形成以与电子照相感光构件的带电电位相同极性带电的显影剂层。通过使用该显影剂，基于反转现象(reversal phenomenon)，使形成于电子照相感光构件上的静电潜像显影。转印设备305具有接触型转印辊。调色剂图像从电子照相感光构件301转印至转印材料304如标准纸。通过具有输送构件的纸张进给***输送转印材料304。清洁设备307具有刮板型清洁构件和回收容器，并在通过机械刮擦进行转印后回收残留在电子照相感光构件301上的转印残余调色剂。在这一点上，还可通过采用其中显影设备303回收转印残余调色剂的清洁-显影同步法来省略清洁设备307。定影设备306由加热的辊和其它组成，将所转印的调色剂图像在转印材料304上定影，并将转印材料306排出到设备外。图8中，还示出直流电源312和314。
(处理盒)
图9为说明其中将根据本发明的用于电子照相的导电性构件应用于充电辊302的处理盒的示意性截面图。如图9所示，以电子照相感光构件301、充电辊302、显影设备303和清洁设备307一体化组装的方式构成处理盒，将处理盒可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
实施例
下文中，描述本发明的具体实例。
[导电剂的合成]
其中引入磺酸基的金属氧化物颗粒，即根据本发明的导电剂的合成例1-16，和用于比较例2的导电剂的合成例17示于以下。
(合成例1)
作为原料金属氧化物颗粒，制备10.0g具有100nm粒径的二氧化硅(商品名：Aerosil-150，Aerosil Co.,Ltd.制)。在含有添加入其中的3.0g1,3-丙烷磺内酯的甲苯溶液中浸渍二氧化硅，并将混合物在120℃下回流24小时。反应后，使反应混合物在10000rpm下进行离心分离15分钟，除去上清液，然后将剩余物分散在甲醇中。然后，离心分离进行二次沉淀，和用甲醇洗涤。因而，合成其上引入了磺酸基的二氧化硅。通过使用傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)计算在所得二氧化硅中磺酸基的含量。因此，得到磺酸基的含量为0.78mmol/g。
(合成例2-10)
在各实施例2-10中，除了使用示于表1的金属氧化物颗粒和磺内酯以外，以与合成例1中相同的方式制备其上引入磺酸基的金属氧化物颗粒。各所得金属氧化物颗粒中的磺酸基含量示于表1。
(合成例11)
通过使用高压釜使具有100nm粒径的二氧化硅在170℃下进行水热处理24小时，因而将羟基引入到二氧化硅的表面上。除了使用由此获得的二氧化硅以外，以与合成例1中相同的方式制备其上引入了磺酸基的二氧化硅。得到引入到二氧化硅颗粒上的磺酸基的量为1.22mmol/g。
(合成例12)
除了将具有500m2/g BET比表面积的介孔二氧化硅用作金属氧化物颗粒以外，以与合成例1中相同的方式引入磺酸基。得到合成的介孔二氧化硅中磺酸基的含量为0.84mmol/g。如下合成介孔二氧化硅：将10.4g四乙氧基硅烷、5.4g(0.01M)盐酸、20g乙醇和1.4g聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三元共聚物[HO(CH2CH2O)20(CH2(CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H](商品名：Pluronic P-123，Aldrich Corp.制)搅拌混合1hr；收集所得粉末，并在400℃下焙烧4小时，从而产生有关的介孔二氧化硅。
(合成例13)
作为原料金属氧化物颗粒，使用在日本山形县月布矿山产出的蒙脱石；10g蒙脱石和10.4g溴化十六烷基三甲基铵在500ml的水中搅拌24小时。反应后，使反应混合物在10000rpm下进行离心分离15分钟，除去上清液，然后将剩余物分散在甲醇中。然后，通过用离心分离进行二次沉淀，并用甲醇洗涤，制备其中用十六烷基三甲基铵离子置换层间钠离子的疏水性蒙脱石。
在甲苯中，分散10.0g所得疏水性蒙脱石，并添加3.0g1.3-丙烷磺内酯；然后，使反应混合物在120℃下回流24小时。反应后，使反应混合物在10000rpm下进行离心分离15分钟，除去上清液，然后将剩余物分散在甲醇中。然后，通过用离心分离进行二次沉淀和用甲醇洗涤，制备其端面引入磺酸基的蒙脱石。得到在合成蒙脱石中磺酸基的含量为0.28mmol/g。
(合成例14)
除了使用麦羟硅钠石作为原料金属氧化物颗粒以外，以与合成例13相同的方式将磺酸基引入麦羟硅钠石。如下合成麦羟硅钠石：将10g硅胶(Wako gel Q63，Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.制)、1.54g氢氧化钠和55.5g纯水放置并密封在可气密密封的PTEE容器中，并使其在水热条件下在150℃下相互反应48小时，从而合成麦羟硅钠石。
(合成例15)
除了使用针状氧化钛(商品名：MT-100T，Tayca Corp.制)(纤维直径：0.05-0.15μm，纤维长度：3-12μm)作为原料金属氧化物颗粒以外，以与合成例1相同的方式将磺酸基引入针状氧化钛上。
(合成例16)
作为原料金属氧化物颗粒，制备10.0g具有100nm粒径的二氧化硅。在含有添加入其中的3.0g2-氯乙烷磺酸的二甲基甲酰胺溶液中浸渍二氧化硅，并将混合物在110℃下回流24小时。反应后，使反应混合物在10000rpm下进行离心分离15分钟，除去上清液，然后将剩余物分散在甲醇中。然后，重复两次用离心分离进行二次沉淀和用甲醇洗涤，从而制备其上引入磺酸基的二氧化硅。
(合成例17)
向包含1.8ml水、100μl35%的盐酸和10ml乙醇的混合溶液中逐滴加入2ml巯基丙基三甲氧基硅烷，并将所得混合物在50℃下搅拌1小时。然后，将混合物与通过将10.0g作为原料金属氧化物颗粒的具有100nm粒径的二氧化硅分散在乙醇中所制备的溶液混合，并将所得混合物在70℃下搅拌13小时。在包含40ml乙醇和10ml过氧化氢水溶液的混合溶液中，在70℃下搅拌10.0g由此合成的具有巯基的二氧化硅2小时，从而用磺酸基取代巯基，因而制备其上引入磺酸基的二氧化硅。
表1
[实施例1]
根据以下步骤制备充电辊并评价。
(1.导电性组合物的制备)
作为粘结剂树脂，使用表氯醇-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物(下文中，缩写为"GECO")(商品名：EpichlomerCG-102，Dasio Co.,Ltd.制)，因此制备类型和量示于表2的各材料。
表2
用开炼机混合这些材料，从而产生非硫化橡胶组合物。粘结剂树脂的类型、导电剂的类型和混合比例示于表4。
(2.导电层的形成)
接下来，准备具有芯轴的进给机构和辊的排出机构的十字头，将具有φ90.0mm内径的口型(die)固定至十字头，将挤出机和十字头的温度调整为80℃，将芯轴的输送速度调整为60mm/秒。芯轴由不锈钢(SU S304)制成，外径为6mm，总长度为258mm。在此条件下，从挤出机供给未硫化的橡胶组合物，因此获得其表面涂布有未硫化橡胶组合物的芯轴。接下来，覆盖有未硫化橡胶组合物的芯轴置于设置在170℃下的热风硫化炉中并加热60分钟。随后，切断并除去导电层的端部，从而使导电层的长度为228mm。最后，用磨石研磨导电层的表面。因而，制备其中中央部直径为8.5mm且各距离中央部±90mm的位置的直径为8.4mm，并在导电性芯轴的外周上形成导电层的导电性弹性辊。
(3.表面层的形成)
向己内酯改性的丙烯酸类多元醇溶液添加甲基异丁基酮以将固成分调整为18质量%。相对于100质量份丙烯酸类多元醇溶液的固成分添加示于表3的材料，从而制备混合液。
表3
在450ml玻璃瓶中，将210g前述混合液和200g作为介质的具有0.8mm平均粒径的玻璃珠混合，并用油漆搅拌分散机分散24小时。分散后，添加5.44质量份(相当于相对于100质量份丙烯酸类多元醇的20质量份的量)交联型丙烯酸颗粒"MR 50G"(SokenChemical&Engineering Co.,Ltd.制)作为树脂颗粒，然后将所得混合物进一步分散30分钟，从而产生表面层形成涂料。用该涂料通过浸涂一次性涂布导电性弹性辊，并在常温下空气干燥30分钟以上。随后，用设定在90℃的热风循环干燥机将涂布的导电性弹性辊干燥1小时，并进一步用设定为160℃的热风循环干燥机干燥1小时，从而在导电性弹性辊上形成表面层。浸涂时的浸渍时间为9秒，调整浸涂引上速度(draw-up rate)，以使初始速度为20mm/秒，最终速度为2mm/秒，在20mm/sec和2mm/sec的引上速度之间，浸涂引上速度相对于时间而线性变化。以此方式，制备导电层外周上具有表面层的充电辊。使由此获得的充电辊进行以下试验和评价。
(电阻(初始值)和耐久性试验后的电阻的测量，以及对于电阻(初始值)的耐久性试验后的电阻增加百分比的算出)
图7为说明用于测量充电辊的电阻的设备的示意性结构图。通过用未示出的按压单元按压芯轴72的两端而使充电辊71与直径30mm的柱状铝鼓压接，随着铝鼓73的旋转驱动而从动旋转充电辊71。在这种情况下，通过使用外部电源74将直流电压施加到充电辊71的芯轴部72，并测量经过串联连接至铝鼓73的标准电阻器75的电压。充电辊71的电阻可通过由所测量的经过标准电阻器的电压求得电路中流过的电流值而算出。
在本实施例中，在温度23℃和湿度50%R.H.(也记为NN)的环境中，用图7所示设备，通过在芯轴和铝鼓之间施加2秒的200V直流电压来测量充电辊的电阻。在该情况下，铝鼓的转数为30rpm，标准电阻器的电阻值为100Ω。自施加电压后从经过1秒的时间起，在20Hz的频率下进行数据采集1秒钟，取所得电阻值的平均值作为充电辊的电阻值。
具体地，如下测量充电辊的初始电阻值和使直流电流流动后的电阻值。通过使用图7所示的设备，以与前述电阻测量相同的方式，用在芯轴和铝鼓之间施加2秒的200V直流电压测量电阻。在该情况下，铝鼓的转数为30rpm，标准电阻器的电阻值为100Ω。
接下来，在铝鼓以30rpm旋转的同时在芯轴和铝鼓之间施加200V直流电压10分钟，从而使充电辊通电。然后，以与前述测量相同的方式，再次测量充电辊的电阻。电阻增加百分比(%)定义为通过使在施加200V直流电压10分钟后充电辊的电阻除以在施加200V直流电压前充电辊的电阻(初始值)，然后将所得商乘以100所获得的值。
[实施例2至23]
在各实施例2至23中，除了如表4所示改变粘结剂树脂和导电剂及其量以外，以与实施例1相同的方式制备充电辊，并评价所得充电辊。在实施例8中，将丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)(商品名：Nipol DN219，Zeon Corp.制)用作粘结剂树脂。
[比较例1和2]
除了使用未处理的二氧化硅颗粒或合成例17的导电剂代替合成例1的导电剂以外，以与实施例1相同的方式制备充电辊。
实施例1至23和比较例1和2的评价结果示于表4。
表4
[实施例24]
根据以下步骤制备显影辊并评价。
(1.导电性组合物的制备)
用开炼机混合示于表2的材料，从而产生未硫化橡胶组合物。粘结剂树脂的类型、导电剂的类型和这些的混合比例示于表6。
(2.导电层的形成)
接下来，通过使用十字头挤出机，以与实施例1相同的方式，制备其中导电层形成于直径12mm的导电性芯轴的外周的显影辊。
(3.表面层的形成)
作为表面层用材料，混合并搅拌下示表5所示出的材料。
表5
然后，将混合材料溶解并混合于甲乙酮中，从而使总固成分比例为30质量%，然后用砂磨机将所得溶液均匀分散，从而产生表面层形成涂料。用甲乙酮稀释涂料，从而使涂料的粘度为10至13cps，然后使用液循环型浸涂设备用稀释后的涂料浸涂导电层，然后干燥。然后，在150℃的温度下将涂布后的导电层热处理1小时，从而产生其中膜厚度约20μm的表面层设置在导电层外周上的显影辊。使由此获得的显影辊进行以下试验并评价。
(电阻和施加DC后劣化的测量)
使用与实施例1相同的电阻测量设备。在温度20℃和湿度40%R.H.(也记为NN)的环境中，在芯轴和铝鼓之间施加100V直流电压2秒的情况下测量显影辊的电阻。在该情况下，铝鼓的转数为60rpm，标准电阻器的电阻值为100Ω。自施加电压后从经过1秒的时间起，在20Hz频率下进行数据采集1秒钟，取所得电阻值的平均值作为显影辊的电阻值。
施加直流电后显影辊的劣化的评价以与实施例1相同的方式进行。在该情况下，在上述条件下进行初始电阻的测量。通电时的条件如下：铝鼓的转数为60rpm，芯轴和铝鼓之间所施加的电压为100V直流电压，电压施加时间为60分钟。
[实施例25和26]
除了如表6所示改变导电剂的类型以外，以与实施例24相同的方式制备显影辊，并评价所得显影辊。
[比较例3]
除了使用具有100nm粒径的未处理的二氧化硅代替根据合成例1的导电剂以外，以与实施例24相同的方式制备显影辊，并评价所得显影辊。
实施例24至26和比较例3的评价结果示于表6。
表6
附图标记说明
21:芯轴(导电性芯轴)
22:导电层
31:金属氧化物颗粒
32:含磺酸基的有机链
41:磺内酯
42:具有羟基的金属氧化物颗粒表面
43:具有引入其上的磺酸基的金属氧化物颗粒表面
44:氧原子
51:含磺酸基的有机基团
52:金属氧化物颗粒
61:与金属氧化物表面的结合部中的含氧原子的有机基团
71:充电辊
72:芯轴
73:铝鼓
74:外部电源
75:标准电阻器
在此，将2010年7月20日提交的专利申请2010-163022以其整体引入此处以作参考。

Claims (5)

1.一种导电性构件，其包括导电性芯轴和导电层，其中所述导电层包含粘结剂树脂和分散在所述粘结剂树脂中的导电性金属氧化物颗粒，
所述金属氧化物颗粒在其表面上具有由以下结构式(1)表示的基团，和其中所述由以下结构式(1)表示的基团为通过用所述由以下结构式(1)表示的基团取代作为源自所述金属氧化物颗粒的官能团的羟基的氢原子而引入的基团：
-R-SO3H    (1)
其中，在结构式(1)中，R表示具有1至4个碳原子的二价饱和烃基。
2.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述由结构式(1)表示的基团为通过所述羟基与磺内酯之间的反应而引入的基团。
3.根据权利要求2所述的导电性构件，其中所述磺内酯由以下结构式(2)表示：
其中，在结构式(2)中，R为取代或未取代的具有1或2个碳原子的亚烷基或者未取代的具有1或2个碳原子的亚烯基，A为-C(R')(R″)-，R'和R″各自独立地为氢原子或具有1或2个碳原子的烷基。
4.一种处理盒，其可拆卸地安装至电子照相设备的主体，其中所述处理盒包括根据权利要求1至3任一项所述的导电性构件作为充电构件和显影构件中的至少之一。
5.一种电子照相设备，其包括根据权利要求1至3任一项所述的导电性构件作为充电构件和显影构件中的至少之一。
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