CN108227430A - 充电构件及其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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CN108227430A CN201711348625.7A CN201711348625A CN108227430A CN 108227430 A CN108227430 A CN 108227430A CN 201711348625 A CN201711348625 A CN 201711348625A CN 108227430 A CN108227430 A CN 108227430A
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Abstract

本发明涉及充电构件及其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备。提供即使在长期使用之后也显示稳定的充电性能的充电构件。充电构件包括支承体和支承体上的表面层，表面层包括含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且由下式(1)或(2)表示的基团结合至聚金属氧烷中的至少一种金属原子，其中X表示形成环所需的原子团，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基，以及符号“*”表示与聚金属氧烷中的金属原子的结合部位。

Description

充电构件及其生产方法、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、充电构件的生产方法、使用充电构件的处理盒、和电子照相图像形成设备(以下称为“电子照相设备”)。
背景技术
作为对电子照相感光构件(以下称为“感光构件”)的表面充电的方法之一，存在接触充电法。接触充电法是一种通过向与感光构件接触配置的充电构件施加电压并通过在充电构件和感光构件之间的接触部附近引起轻微放电而对感光构件的表面充电的方法。
在用于接触充电法的充电构件中，从充分确保充电构件和感光构件之间的接触辊隙的观点，通常使用具有导电性弹性层的构造。然而，在许多情况下导电性弹性层含有相对大量的低分子量组分，并且在某些情况下低分子量组分渗出至充电构件的表面并附着至感光构件。因此，为了抑制低分子量组分向充电构件的表面的渗出的目的，可以在导电性弹性层上设置表面层。
在日本专利申请特开No.2001-173641中，描述了其中导电性辊的基材的表面用通过溶胶-凝胶方法形成的无机氧化物膜涂布的方法。据记载，通过溶胶-凝胶方法形成的无机氧化物膜可以通过将例如金属醇盐或其中部分烷氧基用β-二酮、β-酮酯、链烷醇胺或烷基链烷醇胺等取代的醇盐衍生物水解来生产。
近年来，对于电子照相设备，要求耐久性的进一步改进，因此，需要显示长期稳定的充电性能的充电构件。根据本发明人的研究，发现当根据日本专利申请特开No.2001-173641的导电性辊用作充电构件时，调色剂和调色剂外部添加剂附着至充电构件的表面，并且在某些情况下充电构件的充电性能会降低。
发明内容
本发明的一个实施方式旨在提供抑制调色剂或调色剂的外部添加剂静电附着至充电构件的表面，并且即使在长期使用之后也显示稳定的充电性能的充电构件。此外，本发明的另一个实施方式旨在提供能够稳定地形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
根据本发明的一个实施方式，提供包括支承体和支承体上的表面层的充电构件，其中表面层包括含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且由下式(1)或(2)表示的基团结合至聚金属氧烷中的至少一种金属原子。
在式(1)中，X表示形成环所需的原子团。在式(2)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基。在式(1)和式(2)中，符号“*”表示与聚金属氧烷中的金属原子的结合部位。
此外，根据本发明的另一个实施方式，提供包括支承体和支承体上的表面层的充电构件的生产方法，其中表面层含有聚金属氧烷，并且形成表面层的步骤包括通过使含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属的金属醇盐与由下式(3)或(4)表示的化合物反应获得聚金属氧烷的步骤。
在式(3)中，X表示形成环所需的原子团。在式(4)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基。
此外，根据本发明的另一实施方式，提供包括电子照相感光构件和配置为可充电至电子照相感光构件的表面的充电构件，并且进一步构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体的处理盒，其中充电构件是上述充电构件。
此外，根据本发明的另一实施方式，提供包括电子照相感光构件和配置为可充电至电子照相感光构件的表面的充电构件的电子照相设备，其中充电构件是上述充电构件。
参照附图从以下示例性实施方式的描述，本发明的进一步的特征将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的充电构件的示意性截面图。
图2是根据本发明的一个实施方式的电子照相设备的示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的处理盒的示意图。
图4A和图4B是显示由X射线光电子能谱法测定的根据本发明的一个实施方式的表面层的测量结果的图。
图5是根据本发明的一个实施方式的充电构件的摩擦带电量测量装置的示意图。
图6是根据本发明的一个实施方式的充电构件的颗粒附着性评价装置的示意图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施方式。
在使用负带电性调色剂的电子照相方法中，在没有转印至记录介质而残留在电子照相感光构件上的调色剂(以下也称为“转印残余调色剂”)或调色剂的外部添加剂(以下简称为“外部添加剂”)中，包括弱负带电或正带电的那些。已知由于弱负带电或正带电的调色剂和外部添加剂被静电吸引至充电构件并附着至充电构件的表面，充电构件的充电性能劣化。这种现象在低温低湿环境下特别显著。
作为研究通过利用通过使附着于充电构件的表面的调色剂和外部添加剂在摩擦时负带电而使调色剂和外部添加剂容易从充电构件静电剥离的事实，抑制污物对充电构件表面的附着的方法的结果，本发明人完成了本发明。以下将详细描述本发明的实施方式。
<充电构件>
以下，作为根据本发明的充电构件的一个实施方式，本发明将通过采用辊状的充电构件(以下也称为“充电辊”)作为实例详细描述。充电构件的形状没有特别限制，并且也可以是如辊状和板状等的形状的任意一种。
图1是具有在支承体1上形成的弹性层2和表面层3的充电辊的示意性截面图。从充分确保与感光构件的接触辊隙的观点，充电构件优选具有含有弹性层的构造。具有弹性层的充电构件的最简单的构造是在支承体上设置弹性层和表面层两层的构造。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包括含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷。此外，由下式(1)或(2)表示的基团结合至聚金属氧烷中的至少一种金属原子。该结合通过后述的金属醇盐的烷氧基与由式(3)或(4)表示的化合物的取代反应形成。
其中，在式(1)中，X表示形成环所需的原子团，在式(2)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基，并且在式(1)和式(2)中，符号“*”表示与聚金属氧烷中的金属原子的结合部位。
聚金属氧烷的特征在于，由于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，所以金属的电子结构改变并且电子容易释放。因此，认为当调色剂和外部添加剂与充电构件的表面摩擦时，电子从充电构件的表面释放，并且附着于充电构件的表面的调色剂和外部添加剂可以负带电。以这种方式，本发明人推测，调色剂和外部添加剂容易从充电构件静电剥离，并且可以抑制调色剂和外部添加剂至充电构件的表面的附着。
本发明人研究作为表示在摩擦时从充电构件释放电子的容易度的指标，使用充电构件的摩擦带电量。结果发现，充电构件的摩擦带电量与充电构件的表面上的污物相关。即，发现在当使用负带电极性调色剂用标准载体时，充电构件的摩擦带电量(Q/M)为负的情况下，存在充电构件的污物附着量变大的趋势，并且在当使用负带电极性调色剂用标准载体时，充电构件的摩擦带电量(Q/M)为正的情况下，存在充电构件的污物附着量变得较小的趋势。注意在本发明中，作为负带电极性调色剂用标准载体，使用由The Imaging Societyof Japan制造的N-01(商品名)。
具体地，在当使用负带电极性调色剂用标准载体(商品名：N-01，由The ImagingSociety of Japan制造)时，充电构件的摩擦带电量(Q/M)为0.1×10-3(0.1E-3)μC/g以上的情况下，获得使调色剂和外部添加剂从充电构件静电剥离的充足的带电量，并且充电构件的污物附着量变得较小，因此这是优选的。
选自由式(1)和式(2)表示的基团的至少一种基团优选以相对于聚金属氧烷中所含的1mol金属原子(铝、锆、钛和钽)为0.2mol以上且3mol以下的量包含在聚金属氧烷中。当选自由式(1)和式(2)表示的基团的至少一种基团的含量为0.2mol以上时，抑制调色剂和外部添加剂至充电构件表面的附着的效果变得更有利。另外，当选自由式(1)和式(2)表示的基团的至少一种基团的含量为3mol以下时，表面层3的膜性(膜的平滑性和强度)变得更有利。
在式(1)中，X表示形成环所需的原子团。含有X的环可以具有双键。此外，含有X的环可以具有与另一个环进一步缩合的结构。含有X的环优选为5元环或6元环。含有X的环可以具有取代基。取代基的具体实例包括如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基和环己基等的具有1～6个碳原子的烷基；和如苯基和甲苯基等的具有6～20个碳原子的芳基。含有X的环可以具有多个取代基。由式(1)表示的基团的具体实例包括表1的(1a)～(1f)中所示的基团。注意，还可以同样地提及在由式(1a)～(1f)表示的基团中在含有X的环上具有一个或多个取代基的基团。
[表1]
在式(2)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基。作为烷基，具体地，可以提及如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基和环己基等的具有1～6个碳原子的烷基。A1和A2可以彼此相同或不同。
(表面层的形成方法)
例如，通过以下步骤(i)和(ii)形成根据本发明的表面层：
(i)制备表面层形成用涂布液的步骤，和
(ii)涂布涂布液以形成涂膜，并干燥涂膜的步骤。
以下将描述各步骤。
(i)制备表面层形成用涂布液的步骤
可以通过将金属醇盐和选自由下式(3)和(4)表示的化合物的至少一种化合物在有机溶剂中混合来制备涂布液。即，在根据本发明的充电构件的生产方法中，形成表面层的步骤包括通过使含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属的金属醇盐与由下式(3)或(4)表示的化合物反应获得聚金属氧烷的步骤。
在式(3)中，X具有与式(1)中的X相同的含义，并且表示形成环所需的原子团，并且含有X的环具有与式(1)中的含有X的环相同的含义。由式(3)表示的化合物的具体实例包括表2的(3a)～(3f)中所示的化合物。注意还可以同样地提及在式(3a)～(3f)所示的化合物中在含有X的环上具有式(1)所示的一个或多个取代基的基团。
[表2]
在式(4)中，A1和A2具有与式(2)中的A1和A2相同的含义。
作为金属醇盐，使用含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的金属醇盐。其中，优选铝和/或锆的醇盐。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。可以组合使用多种金属醇盐。
由选自式(3)和(4)的至少一种结构表示的化合物的添加量相对于1mol金属醇盐优选为0.2mol以上且3mol以下。当化合物的添加量为0.2mol以上时，抑制调色剂和外部添加剂至充电构件表面的附着的效果变得更有利。此外，当化合物的添加量为3mol以下时，涂布液的成膜性变得更有利。
只要有机溶剂是能溶解金属醇盐和由式(3)和(4)表示的化合物的溶剂，则有机溶剂没有特别限制。作为有机溶剂，例如使用醇系溶剂、醚系溶剂、溶纤剂系溶剂、酮系溶剂或酯系溶剂等。醇系溶剂的具体实例包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇和环己醇。醚系溶剂的具体实例包括二甲氧基乙烷。溶纤剂系溶剂的具体实例包括甲基溶纤剂和乙基溶纤剂。酮系溶剂的具体实例包括丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。酯系溶剂的具体实例包括乙酸甲酯和乙酸乙酯。有机溶剂可以单独使用一种，或混合使用其两种以上。
为了促进将金属醇盐缩合以获得聚金属氧烷的反应，可以加入水、酸或碱等作为催化剂。酸的实例包括对甲苯磺酸、苯磺酸、甲磺酸、乙酸和盐酸。碱的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和三乙胺水溶液。催化剂可以单独使用一种，或组合使用其两种以上。在使用催化剂的情况下，从涂布液稳定性的观点，催化剂的添加量相对于1mol金属醇盐优选为0.01mol～0.2mol。
为了进一步改进表面层3的膜性(膜的平滑性和强度)，也可以将烷氧基硅烷加入至涂布液中。要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。
四烷氧基硅烷的具体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、四(叔丁氧基)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)硅烷和三乙氧基(叔丁氧基)硅烷。
三烷氧基硅烷的实例包括如三甲氧基氢硅烷、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(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)硅烷等的三甲氧基硅烷类；和如三乙氧基氢硅烷、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(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)硅烷等的三乙氧基硅烷类。
二烷氧基硅烷的具体实例包括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)硅烷等的二甲氧基硅烷类；和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)硅烷等的二乙氧基硅烷类。
(ii)涂布涂布液以形成涂膜并干燥涂膜的步骤
施涂涂布液以形成涂膜并干燥涂膜以形成表面层3的方法没有特别限制，可以选择并使用通常使用的已知的方法。作为涂布液的施涂方法，具体地，可以提及使用辊涂机的涂布、浸渍涂布和环涂布。在通过施涂涂布液形成涂膜后，干燥溶剂，并且为了促进缩合也可以进行热处理。此外，通过对表面层进行表面处理，可以调整如动态摩擦和表面自由能等的表面物理性质。具体地，可以提及用活性能量射线照射形成的表面层的表面的方法。要使用的活性能量射线的实例包括紫外线、红外线和电子束。
表面层3的厚度优选为0.003μm～30μm，并更优选为0.003μm～5μm。表面层3的厚度可以通过涂布液的固成分浓度调整，并且固成分浓度优选为约0.01质量％～20质量％。
例如，通过使用X射线光电子分光分析仪的X射线光电子能谱法(ESCA：化学分析用电子能谱法)分析表面层，可以确认由式(1)或(2)表示的基团与表面层3中包含的聚金属氧烷中的至少一种金属原子结合。
[支承体]
只要支承体具有导电性，并且能支承表面层和弹性层等，并且进一步是能维持作为充电构件、通常作为充电辊的强度的支承体，则支承体没有特别限制。在充电构件是充电辊的情况下，支承体是实心圆柱体或中空圆柱体，支承体的长度为例如约244～354mm，并且外径为例如约5～12mm。要求支承体具有充分的刚性使得充电辊与感光构件接触，并且金属材料优选用于支承体。金属材料的具体实例包括铁、铜、不锈钢、铝、铝合金和镍。此外，可以使用由填料增强的树脂制成的支承体。在这种情况下，可以使树脂材料本身是导电性的，或者可以使表面进行导电化处理，例如，可以形成金属膜。
[弹性层]
通过含有导电剂，将弹性层构造成具有预定的导电性。弹性层优选具有1×102Ωcm以上且1×109Ωcm以下的体积电阻率。弹性层由其中将导电剂和交联剂等在原料橡胶中适当混合的橡胶组合物的硫化物构成。作为原料橡胶，适合使用丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶等。
赋予导电性的机制大致分为离子导电机制和电子导电机制两种类型。
离子导电机制的橡胶组合物通常是由以氯丁橡胶和丙烯腈-丁二烯橡胶为代表的极性橡胶和离子导电剂制成的组合物。离子导电剂是在极性橡胶中电离，并且还具有高的电离的离子的迁移率的离子导电剂。
电子导电机制的橡胶组合物通常是其中将炭黑、碳纤维、石墨、金属细粉末或金属氧化物等作为导电性颗粒分散在橡胶中的组合物。电子导电机制的橡胶组合物与离子导电机制的橡胶组合物相比，具有电阻值的温度/湿度依赖性较小、渗出和起晕(blooming)较少和成本较低等的优点。因此，优选使用电子导电机制的橡胶组合物。
作为导电性颗粒，可以提及以下。如科琴黑EC和乙炔黑等的导电性碳；如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT和MT等的橡胶用碳；氧化锡、氧化钛、氧化锌、如铜和银等的金属及其金属氧化物；进行氧化处理的彩色(墨)用碳、热解炭、天然石墨和人造石墨等。作为导电性颗粒，优选在弹性层的表面不形成大的凸部的导电性颗粒，并且优选使用平均粒径为10nm～300nm的导电性颗粒。这些导电性颗粒的使用量可以根据原料橡胶、导电性颗粒和其它配混剂的种类适当选择，以使橡胶组合物具有期望的电阻值。例如，基于100质量份原料橡胶，导电性颗粒可以设定为0.5质量份以上且120质量份以下，并且优选为2质量份以上且100质量份以下。
此外，在橡胶组合物中，可以包含其它导电剂、填料、加工助剂、抗老化剂、交联助剂、交联促进剂、交联促进助剂、交联阻滞剂和分散剂等。
作为用于构成弹性层的材料，可以使用选自通常用作充电构件的弹性层的如橡胶和热塑性弹性体等的弹性体的一种或两种以上。橡胶的具体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、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、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。
从抑制当充电构件与作为待充电构件的感光构件相互接触时充电构件的变形的观点，弹性层的硬度以Asker C硬度计优选为25度以上且95度以下。此外，为了使弹性层与感光构件在宽度方向上均匀接触，弹性层优选具有中心部的层厚比端部的层厚厚的所谓的凸起形状。弹性层的厚度优选为0.1mm～10mm，并更优选为0.5mm～5mm。
<电子照相设备和处理盒>
图2示出具有本发明的充电构件的电子照相设备的一个实例。图3示出具有本发明的充电构件的处理盒的一个实例。
感光构件4是转鼓型图像承载构件。感光构件4以图2中的箭头所示的顺时针方向以预定的圆周速度旋转驱动。
充电单元由作为充电构件的充电辊5和用于向充电辊5施加充电偏压的充电偏压施加电源19构成。用预定的按压力使充电辊5与感光构件4的表面接触，并且以相对于感光构件4的旋转向前的方向旋转驱动。从充电偏压施加电源19(DC充电***)向充电辊5施加预定的DC电压(在后述实施例中设定为-1050V)，并且将感光构件4的表面均匀地充电至预定的极性电位(在后述的实施例中，暗部电位设定为-500V)。
接着，通过曝光单元11在感光构件4的带电表面上形成与目标图像信息相对应的图像曝光。通过使在感光构件的带电表面上的曝光亮部中的电位(在后述的实施例中，亮部电位设定为-150V)选择性地降低(衰减)，在感光构件4上形成静电潜像。作为曝光单元11，可以使用已知的单元，并且例如可以适当地提及激光束扫描仪。
显影辊6将带电至与感光构件4的带电极性相同极性的调色剂(负调色剂)选择性地附着至感光构件4的表面上的曝光亮部中的静电潜像以将静电潜像可视化为调色剂图像。在后述的实施例中，将显影偏压设定为-400V。显影***没有特别的限制，作为显影***，例如可以使用跳跃显影***、接触显影***或磁刷***等。但是，特别是对于输出彩色图像的电子照相设备，从改进调色剂飞散性等的观点，优选接触显影***。
用预定的按压力使转印辊8与感光构件4接触，并且沿着相对于感光构件4的旋转向前的方向以基本上等于感光构件4的旋转圆周速度的圆周速度旋转。此外，从转印偏压施加电源向转印辊8施加极性与调色剂的带电特性相反的转印电压。将转印材料7以预定时机从供纸机构(未示出)供给至感光构件4和转印辊8之间的接触部分，并且转印材料7的背面通过施加有转印电压的转印辊8带电至与调色剂的带电极性相反的极性。以此方式，在感光构件4和转印辊8之间的接触部中，使感光构件侧的调色剂图像静电转印至转印材料7的表面侧。作为转印辊8，可以使用已知的单元。具体地，可以提及通过在如金属等的导电性支承体上涂布调整至中电阻的弹性层而形成的转印辊。
将调色剂图像转印至其的转印材料7从感光构件的表面分离并引入至定影装置9中，并且进行调色剂图像的定影并作为图像形成物输出。在两面图像形成模式和多重图像形成模式的情况下，将图像形成物引入至再循环输送机构(未示出)中，并再次引入至转印部。如残留在感光构件4上的转印残余调色剂等的残留物通过具有清洁刮板10的清洁装置14从感光构件4回收。在残余电荷残留在感光构件4上的情况下，优选在转印之后，在进行通过充电辊5的一次充电之前，通过预曝光装置(未示出)将感光构件4的残余电荷除去。
根据本发明的处理盒至少设置有感光构件、和配置为可充电至感光构件的表面的充电构件，并且构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体。此外，作为充电构件，提供根据本发明的充电构件。在后述的实施例中，使用一体化支承充电辊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。
根据本发明的一个实施方式，抑制调色剂和外部添加剂至充电构件表面的附着，并且能获得即使在长期使用之后也显示稳定的充电性能的充电构件。
此外，根据本发明的另一个实施方式，可以获得能稳定地形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
实施例
以下将通过具体实施例更详细地描述本发明。在以下实施例中，除非另有具体说明，否则“份”是指“质量份”。实施例中使用的试剂列表示于表3中。
[表3]
试剂 制造商 CAS号
二甲氧基乙烷 KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd. 110-71-4
2-丁醇 KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd. 78-92-2
离子交换水 KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd. 7732-18-5
仲丁醇铝 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 2269-22-9
正丙醇锆70％正丙醇溶液 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 23519-77-9
邻苯二甲酰亚胺 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 85-41-6
1,8-萘二甲酰亚胺 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 81-83-4
丁二酰亚胺 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 123-56-8
5,5-二甲基乙内酰脲 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 77-71-4
二乙酰基胺 Sigma-Aldrich Co.LLC. 625-77-4
对甲苯磺酸·一水合物 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd. 104-15-4
乙酰丙酮 KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd. 123-54-6
<导电性弹性辊A的生产>
将表4所示的材料使用6L加压捏合机(商品名：TD6-15MDX，由Toshin.Co.,Ltd.制造)在填充率为70体积％和叶片旋转速度为30rpm的条件下混合24分钟，并获得未硫化橡胶组合物。向174份该未硫化橡胶组合物加入4.5份作为硫化促进剂的四苄基秋兰姆二硫化物(商品名：Sanceler TBzTD，由SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.制造)，和1.2份作为硫化剂的硫磺。然后，使用各具有12英寸的辊直径的开炼辊，以8rpm的前辊旋转速度、10rpm的后辊旋转速度和2mm的辊隙，将所得混合物双向切割共20次。之后，通过将辊隙设定为0.5mm，使混合物进行10次薄通，并获得用于导电性弹性层的混炼物A。
[表4]
接着，准备具有直径为6mm和长度为252mm的圆柱形，并且由铁制成的支承体(具有镀镍表面，以下称为“芯轴”)。随后，在芯轴上的沿轴向横跨中央的两侧至115.5mm的区域(沿轴向宽度总计为231mm的区域)内，施涂含有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)。将其在80℃的温度下干燥30分钟，然后在120℃下进一步干燥1小时以形成粘合剂层。
将之前制备的混炼物A通过使用十字头的挤出成型围绕具有上述粘合剂层的芯轴同轴地同时挤出成具有8.75～8.90mm的外径的圆筒形，切断端部，并在芯轴的外周层压未硫化的导电性弹性层。作为挤出机，使用圆筒直径为70mm和L/D＝20的挤出机，并且对于挤出期间的温度控制，将头部、圆筒和螺杆的温度设定为90℃。
接着，使用设置有设定为温度彼此不同的两个区域的连续加热炉将所得的辊硫化。将第一区域的温度设定为80℃，并在30分钟内进行通过，然后将第二区域的温度设定为160℃，并且也在30分钟内进行通过，并获得导电性弹性辊。
接着，将导电性弹性辊的导电性弹性层部分(橡胶部分)的两端切断，并将导电性弹性层部分的沿轴向的宽度设定为232mm。之后，导电性弹性层部分的表面用旋转磨石研磨(工作旋转速度为333rpm、磨石旋转速度为2080rpm、和研磨时间为12秒)。以此方式，获得具有8.26mm的端部直径和8.50mm的中央部直径的凸起状，并且还具有5.5μm的表面的十点平均粗糙度Rz、18μm的偏差(deflection)和73度的硬度(Asker C)的导电性弹性辊A。
十点平均粗糙度Rz根据JIS B 6101测量。偏差的测量使用由MitutoyoCorporation制造的高精度激光测量仪器LSM430v(商品名)进行。更详细地，使用该测量仪器测量导电性弹性辊A的外径，将最大外径值与最小外径值之差定义为外径差偏差，然后在5点进行该测量，并将5点的外径差偏差的平均值定义为待测量物的偏差。Asker C硬度的测量在测量环境为25℃和55％RH，通过使Asker C型硬度计(由KOBUNSHI KEIKI CO.,LTD.制造)的推针(push needle)抵接待测量物的表面在1000g负荷的条件下进行。
<涂布液的制备>
(涂布液E-1的制备)
在烧瓶中，称出0.49g邻苯二甲酰亚胺、35.09g二甲氧基乙烷和15.04g 2-丁醇，然后在加热的同时将混合物搅拌并完全溶解以制备邻苯二甲酰亚胺溶液。
在另外的容器中，称出18.53g 2-丁醇和1.05g仲丁醇铝，并搅拌混合物以制备仲丁醇铝/2-丁醇溶液。
将之前制备的邻苯二甲酰亚胺溶液稍微冷却，然后向所得溶液中加入仲丁醇铝/2-丁醇溶液，并将混合物回流约2小时以制备涂布液E-1。
(涂布液E-2的制备)
在烧瓶中，称出0.48g邻苯二甲酰亚胺、35.09g二甲氧基乙烷和15.08g 2-丁醇，然后在加热的同时将混合物搅拌并完全溶解以制备邻苯二甲酰亚胺溶液。
在另外的容器中，称出18.53g2-丁醇和1.08g仲丁醇铝，并搅拌混合物以制备仲丁醇铝/2-丁醇溶液。
将之前制备的邻苯二甲酰亚胺溶液稍微冷却，然后向所得溶液中加入仲丁醇铝/2-丁醇溶液，并将混合物回流约1小时。将所得溶液稍微冷却，然后向所得溶液中加入0.084g对甲苯磺酸·一水合物，并将混合物再次回流约1小时以制备涂布液E-2。
(涂布液E-3～E-6的制备)
除了金属醇盐、由式(3)或(4)表示的化合物(在表中称为“有机组分”)、催化剂和有机溶剂的各自的种类和使用量如表5所示改变以外，以与涂布液E-2中类似的方式制备涂布液E-3～E-6。
(涂布液C-1的制备)
在烧瓶中，称出0.50g乙酰丙酮、35.08g二甲氧基乙烷和15.25g 2-丁醇，并搅拌混合物以制备乙酰丙酮溶液。
在另外的容器中，称出12.55g 2-丁醇和1.22g仲丁醇铝，并搅拌混合物以制备仲丁醇铝/2-丁醇溶液。
向之前制备的乙酰丙酮溶液中，加入仲丁醇铝/2-丁醇溶液，并搅拌混合物。向所得混合物中，加入6.33g 10质量％的离子交换水/二甲氧基乙烷溶液，并搅拌混合物以制备涂布液C-1。
(涂布液C-2的制备)
除了金属醇盐的种类和混合量，以及有机组分、催化剂和有机溶剂的各自的混合量如表5所示改变以外，以与涂布液C-1中类似的方式制备涂布液C-2。
[表5]
表5(续)
<结构分析>
将所得的涂布液E-1放入铝杯中，并在120℃下烧制1.5小时以获得结构分析样品E-1。
作为比较样品，通过以下方法制备结构分析样品C-1。在烧瓶中，称出11.69g 2-丁醇和3.35g仲丁醇铝，并搅拌混合物以制备仲丁醇铝/2-丁醇溶液。在另外的容器中，称出5.54g离子交换水和50.38g二甲氧基乙烷，并搅拌混合物以制备离子交换水/二甲氧基乙烷溶液。
向之前制备的仲丁醇铝/2-丁醇溶液中，加入离子交换水/二甲氧基乙烷溶液，并将混合物加热并回流30分钟。将所得悬浮液放入铝杯中，并在120℃下烧制1.5小时以获得结构分析样品C-1。
使用X射线光电子分光分析仪“QUANTUM 2000”(商品名，由ULVAC-PHI,Inc.制造)，通过X射线光电子能谱法(XPS)在以下测量条件下进行结构分析样品E-1的分析和结构分析样品C-1的分析。
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
电荷补偿：C1s＝284.8eV
结构分析样品E-1和结构分析样品C-1的XPS测量结果示于图4A和4B中。当将图4A中所示的结构分析样品E-1的测量结果与图4B中所示的结构分析样品C-1的测量结果比较时，确认源自铝的2p轨道的峰位移。从该结果，暗示在结构分析样品E-1中，铝和邻苯二甲酰亚胺彼此结合，并且铝的电子结构改变。
<充电构件的制备>
[实施例1：充电构件E-1的制备]
使用环涂布头将涂布液E-1施涂至导电性弹性辊A上。注意，将导电性弹性辊A与环涂布头之间的相对移动速度设定为100mm/s，来自环涂布头的涂布液的总排出量设定为0.07mL，以及来自环涂布头的涂布液的排出速度设定为0.023mL/s。
接着，将施涂有涂布液的导电性弹性辊A在温度为80℃的烘箱中烧制30分钟以制备在导电性弹性层上具有表面层的充电构件E-1。
[实施例2～6：充电构件E-2～E-6的制备]
除了使用表6中所示的各涂布液以外，以与实施例1中类似的方式制备充电构件E-2～E-6。
[比较例1和2：充电构件C-1和C-2的制备]
除了使用表6中所示的各涂布液以外，以与实施例1中类似的方式制备充电构件C-1和C-2。
<评价>
对所得的充电构件E-1～E-6和充电构件C-1和C-2进行以下评价。评价结果依次示于表6中。
(摩擦带电量)
通过使用制备的各充电构件测量摩擦带电量。使用图5所示的摩擦带电量测量装置(由KYOCERA Chemical Corporation制造的TS100-ASH)在N/N(22℃、55％RH)环境下测量摩擦带电量。在图5中，附图标记20表示基准粉末入口，附图标记21表示测量样品的充电构件，附图标记22表示基准粉末，附图标记23表示锅(pan)，附图标记24表示绝缘板，附图标记25表示仪表连接端子，附图标记26表示静电计，以及附图标记27表示充电构件的支承构件。
首先，测量锅23的质量，并设定为W1[g]。在测量样品的充电构件21上，从基准粉末入口20将作为基准粉末22(负带电极性调色剂用标准载体)的由The Imaging Society ofJapan制造的负带电极性调色剂用标准载体N-01(商品名)落下15秒。在使基准粉末落下后，通过静电计26测量充电构件21的总带电量，并设定为Q[μC]。此外，在使基准粉末落下后测量整个锅23的质量，并设定为W2[g]。摩擦带电量Q/M通过以下等式计算。
摩擦带电量Q/M[μC/g]＝Q/(W2-W1)
(粉末附着性)
为了评价充电构件的污物附着性，通过使用制备的各充电构件进行粉末附着性的评价。通过使用图6中所示的装置在N/N(22℃,55％RH)的环境下进行评价。在图6中，附图标记28表示充电构件，附图标记30表示金属鼓，以及附图标记31表示充电构件的接触构件。充电构件28的表面上的黑点表示用于粉末附着性评价的粉末29。
首先，测量充电构件的质量，并设定为W3[g]。用在一侧500g的负荷将辊从上方压向可旋转的金属鼓30(φ30)，并称量约0.1g(w[g])的由Dainichiseika Color&ChemicalsMfg.Co.,Ltd.制造的DAIMICBEAZ UCN-5090D Clear(商品名)作为粉末29，并均匀地放置在充电构件28上。之后，将金属鼓30以30rpm旋转1分钟，并使粉末附着至充电构件。将附着有粉末的充电构件28从装置取出，称量质量并设定为W4[g]。粉末附着率(％)通过以下等式计算。
粉末附着率(％)＝{(W4-W3)/w}×100
在充电构件的粉末附着量大的情况下，粉末附着率变大，在充电构件的粉末附着量小的情况下，粉末附着率变小。发现充电构件E-1～E-6各自具有小的粉末附着率，并且充电构件的粉末附着量小。
(污物附着量)
准备用于激光打印机(商品名：Color LaserJet CP4525，由HP制造)的多个青色处理盒。将安装至青色处理盒的充电构件取出，并安装之前的制备各充电构件。随后，将上述处理盒设置于由HP制造的打印机中，输出12000张半色调图像，然后目视观察充电构件上的污物附着程度，并基于以下标准评价。
等级A：附着量小
等级B：观察到附着
等级C：附着量大
在充电构件E-1～E-6中，充电构件为正带电的(基准粉末侧为负带电的)，并且充电构件上的污物的附着少。
另一方面，在充电构件C-1中，充电构件为弱正带电(基准粉末侧为弱负带电)，并且充电构件上的污物的附着多。此外，在充电构件C-2中，充电构件为负带电(基准粉末侧为正带电)，并且充电构件上的污物的附着多。
[表6]
表6(续)
虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种充电构件，其特征在于，其包括：
支承体；和
在所述支承体上的表面层，
其中，
所述表面层包括含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷，并且
由下式(1)或(2)表示的基团结合至所述聚金属氧烷中的所述至少一种金属原子，
其中在式(1)中，X表示形成环所需的原子团，在式(2)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基，并且在式(1)和式(2)中，符号“*”表示与所述聚金属氧烷中的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
使用负带电极性调色剂用标准载体测量的所述充电构件的摩擦带电量Q/M为0.1×10-3μC/g以上即0.1E-3μC/g以上。
3.根据权利要求1所述的充电构件，其中
由所述式(1)表示的基团为由下式(1a)～(1f)表示的基团的任一种：
4.一种充电构件的生产方法，所述充电构件包括支承体和在所述支承体上的表面层，其特征在于，
所述表面层含有聚金属氧烷，和
形成所述表面层的步骤包括通过使含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属的金属醇盐与由下式(3)或(4)表示的化合物反应获得所述聚金属氧烷，
其中在式(3)中，X表示形成环所需的原子团，在式(4)中，A1和A2各自独立地表示氢原子或烷基。
5.根据权利要求4所述的充电构件的生产方法，其中
由所述式(3)或(4)表示的化合物的添加量相对于1mol所述金属醇盐为0.2mol以上且3mol以下。
6.根据权利要求4所述的充电构件的生产方法，其中
由所述式(3)表示的化合物为由下式(3a)～(3f)表示的化合物的任一种：
7.一种处理盒，其包括：
电子照相感光构件；和
配置为可充电至所述电子照相感光构件的表面的充电构件，
所述处理盒构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体，
其特征在于，所述充电构件是根据权利要求1～3任一项所述的充电构件。
8.一种电子照相设备，其包括：
电子照相感光构件；和
配置为可充电至所述电子照相感光构件的表面的充电构件，
其特征在于，所述充电构件是根据权利要求1-3任一项所述的充电构件。
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