專利名稱：充電構(gòu)件、處理盒和電子照相設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電子照相設(shè)備如復(fù)印機(jī)或激光束打印機(jī)(LBP)的充電構(gòu)件，和具有該充電構(gòu)件的處理盒和電子照相設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，接觸式充電方法作為使電子照相感光構(gòu)件的表面帶電的一種方法已投入使用。
接觸式充電方法是其中將電壓施加至與電子照相感光構(gòu)件接觸布置的充電構(gòu)件，以在充電構(gòu)件和電子照相感光構(gòu)件之間的接觸部分及其附近引起微放電，從而使電子照相感光構(gòu)件表面帶電的方法。
在接觸式充電方法中，已得到廣泛應(yīng)用的方法是其中將通過在直流電壓上疊加交流電壓而產(chǎn)生的電壓施加于充電構(gòu)件的方法(下文也稱為″AC+DC接觸式充電方法″)。在AC+DC接觸式充電方法的情況下，將具有開始充電時電壓的兩倍或更多倍的峰至峰電壓的電壓用作交流電壓。
AC+DC接觸式充電方法是其中由于交流電的使用而可以實(shí)現(xiàn)高帶電均勻性的穩(wěn)定充電方法。然而，在使用交流電壓的情況下，與其中僅將直流電壓施加于充電構(gòu)件的方法相比(下文也稱為″DC接觸式充電方法″)，這種方法導(dǎo)致充電組件和電子照相設(shè)備尺寸大和成本增加。
即，就使充電組件和電子照相設(shè)備小型化和達(dá)到成本降低而言，DC接觸式充電方法優(yōu)于AC+DC接觸式充電方法。
充電構(gòu)件的形狀常見的是輥形(下文輥形充電構(gòu)件也稱為″充電輥″)。
在接觸式充電方法的情況下，必要的是足夠地和均勻地確保電子照相感光構(gòu)件和充電構(gòu)件之間的接觸輥隙(contact nip)，因此要求用于接觸式充電方法的充電構(gòu)件具有低硬度至一定程度。
對于這樣的要求，已提出具有支承體和設(shè)置在該支承體上的彈性層(導(dǎo)電性彈性層)的充電構(gòu)件。
然而，彈性層(導(dǎo)電性彈性層)經(jīng)常含有相對大量的低分子量組分，因此，這樣的低分子量組分可能滲出而污染電子照相感光構(gòu)件的表面。低分子量組分可以包括反應(yīng)引發(fā)劑殘余物、反應(yīng)副產(chǎn)物、原材料未反應(yīng)物質(zhì)、硫化劑、軟化劑、增塑劑和導(dǎo)電劑。
因此，目前，為了防止低分子量組分滲出，同樣普遍的是在導(dǎo)電性彈性層上設(shè)置表面層。
例如，日本專利申請?zhí)亻_No.2001-173641公開了其中將通過溶膠-凝膠法形成的無機(jī)氧化物膜用作表面層的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
公開于日本專利申請?zhí)亻_No.2001-173641的技術(shù)具體的是其中輥形基底的表面用由金屬醇鹽與有機(jī)硅化合物或氟取代的有機(jī)硅化合物的反應(yīng)產(chǎn)物組成的溶膠涂布和將施涂的溶膠凝膠化以形成表面層的技術(shù)。
然而，作為本發(fā)明人對該技術(shù)進(jìn)行廣泛研究的結(jié)果，已顯示在溶膠-凝膠法形成的含有硅氧烷化合物的膜中，未反應(yīng)的硅烷醇基團(tuán)或烷氧基經(jīng)常殘留在膜中，這樣的殘留硅烷醇基團(tuán)或殘留烷氧基可能影響膜的電性質(zhì)和進(jìn)一步的充電構(gòu)件的充電性能。
本發(fā)明的目的是提供一種充電構(gòu)件，盡管該充電構(gòu)件是具有含聚硅氧烷表面層的充電構(gòu)件，但顯示出良好的充電性能，具體地是即使在高濕環(huán)境下在其重復(fù)使用時也能夠保持優(yōu)良性能的充電構(gòu)件，并進(jìn)一步提供具有這樣的充電構(gòu)件的處理盒和電子照相設(shè)備。
本發(fā)明是包括含聚硅氧烷的表面層的充電構(gòu)件，該聚硅氧烷具有由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的第一單元、由SiO1.0R4(OR5)表示的第二單元以及由SiO1.5R6表示的第三單元，其中R1、R4和R6各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基或取代或未取代芳基，和R2、R3和R5各自獨(dú)立地表示氫原子或取代或未取代烷基；表面層滿足0.60≤{(x+y)/(x+y+z)}≤0.80其中在聚硅氧烷中的第一單元的摩爾數(shù)、第二單元的摩爾數(shù)和第三單元的摩爾數(shù)分別由x(mol)、y(mol)和z(mol)表示。
本發(fā)明同樣為具有上述充電構(gòu)件的處理盒和電子照相設(shè)備。
另外，由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的上述第一單元通過下式(i)表示的聚硅氧烷的由正方形圍起的區(qū)域A1顯示。在區(qū)域A1中，非烷氧基氧原子的氧原子(Si-O-Si中的O)與兩個硅原子鍵合，因而每一個硅原子鍵合的氧原子(Si-O-Si中的O)數(shù)被認(rèn)為是0.5。
由SiO1.0R4(OR5)表示的上述第二單元也類似于由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的第一單元，具體地通過下式(ii)表示的聚硅氧烷的由正方形圍起的區(qū)域A2顯示。
由SiO1.5R6表示的上述第三單元也類似于由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的第一單元，具體地通過下式(iii)表示的聚硅氧烷的由正方形圍起的區(qū)域A3顯示。

根據(jù)本發(fā)明，它能夠提供即使在高濕環(huán)境中在其重復(fù)使用時也能夠保持優(yōu)良性能的充電構(gòu)件，和具有這樣的充電構(gòu)件的處理盒和電子照相設(shè)備。


圖1示出本發(fā)明充電構(gòu)件構(gòu)造的實(shí)例。
圖2示出介電常數(shù)測量系統(tǒng)的構(gòu)造。
圖3示意性地示出設(shè)置有具有本發(fā)明充電構(gòu)件的處理盒的電子照相設(shè)備構(gòu)造實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
如上概述，本發(fā)明的充電構(gòu)件具有含聚硅氧烷的表面層，該聚硅氧烷具有由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的第一單元、由SiO1.0R4(OR5)表示的第二單元以及由SiO1.5R6表示的第三單元。
于是，本發(fā)明的充電構(gòu)件其特征首先在于表面層滿足0.60≤{(x+y)/(x+y+z)}≤0.80其中在聚硅氧烷中的第一單元的摩爾數(shù)、第二單元的摩爾數(shù)和第三單元的摩爾數(shù)分別由x(mol)、y(mol)和z(mol)表示。
在此，如果{(x+y)/(x+y+z)}的值太小，當(dāng)重復(fù)使用時，形成良好圖像必需的表面層的電性質(zhì)可能變得不足。另一方面，如果{(x+y)/(x+y+z)}的值大太，硅烷醇基團(tuán)或烷氧基的含量可能太大以致由于在高濕環(huán)境中濕氣吸收引起表面層機(jī)械性質(zhì)的降低。更優(yōu)選地，表面層可以滿足0.65≤{(x+y)/(x+y+z)}≤0.75。
在本發(fā)明中，充電構(gòu)件的表面層也可以優(yōu)選具有時間常數(shù)τ(s)為1×102≤τ≤1×104。如果它具有太小的τ，當(dāng)重復(fù)使用時，形成良好圖像必需的表面層的電性質(zhì)可能變得不足。另一方面，如果它具有太大的τ，放電(在充電構(gòu)件和電子照相感光構(gòu)件之間的接觸部分及其附近的微放電(micro-discharge))可能花費(fèi)太長時間以致當(dāng)圖像以高速再現(xiàn)時電子照相感光構(gòu)件可能不能充分地充電。
在本發(fā)明中，充電構(gòu)件的時間常數(shù)τ指由下面測量得到的值。
即，當(dāng)形成測量對象充電構(gòu)件的表面層時，鋁薄片(厚度100μm)用所使用的表面層涂布溶液涂布，在與形成測量對象充電構(gòu)件表面層時設(shè)定的相同條件下，將形成的濕涂層固化和干燥以在鋁薄片上形成層。另外，控制用表面層涂布溶液涂布鋁薄片時的涂層重量，以致形成于鋁薄片上的層(即，已固化和干燥的層)的層厚度為10nm。
將其上已形成層的鋁薄片切割為4cm×4cm的正方形并用作試樣片。
在其層側(cè)，將金真空沉積在該試樣片的表面上。
將其上已真空沉積金的試樣片放置于如圖2所示設(shè)立的介電常數(shù)測量系統(tǒng)中，在施加電壓為3V和測量頻率為10Hz的條件下測量試樣片的時間常數(shù)。通過測量獲得的試樣片的時間常數(shù)被認(rèn)為是要測量對象(測量對象)的充電構(gòu)件表面層的時間常數(shù)τ。另外，在圖2中，附圖標(biāo)記201表示試樣片；202，介電常數(shù)測量儀器(1296型介電常數(shù)測量界面和1260型阻抗分析儀組合使用；由Solartron Co.，U.K.制造)；203，接觸電極端；和204，平板電極(a flat-plate electrode)。
在聚硅氧烷中的芳基(上述R1，R4和R6的芳基)優(yōu)選含量可以為5至30質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。在聚硅氧烷中的氧化烯基(上述OR2，OR3和OR5氧化烯基)優(yōu)選含量可以為5至70質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。在聚硅氧烷中的硅氧烷部分優(yōu)選含量可以為20至90質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
聚硅氧烷可以同樣優(yōu)選具有氟化烷基的聚硅氧烷。在這種情況下，聚硅氧烷中的芳基優(yōu)選含量可以為5至30質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，聚硅氧中的氧化烯基優(yōu)選含量可以為5至70質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，聚硅氧烷中的氟化烷基優(yōu)選含量可以為5至50質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，和聚硅氧烷中的硅氧烷部分優(yōu)選含量可以為20至85質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
氟化烷基可以包括例如其氫原子部分或全部用氟原子替代的直鏈或支鏈烷基。特別地，優(yōu)選具有6至31個碳原子的直鏈全氟烷基。
氧化烯基是具有由-O-R-(R亞烷基)(也稱為″亞烷基醚基″)表示結(jié)構(gòu)的二價基團(tuán)。該R(亞烷基)可以優(yōu)選具有1至6個碳原子的亞烷基。
引入本發(fā)明充電構(gòu)件表面層的聚硅氧烷可以通過例如下列步驟(I)和(II)來獲得。
(I)縮合步驟，其中具有芳基的可水解硅烷化合物和具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物通過水解而縮合。
(II)交聯(lián)步驟，其中將陽離子可聚合基團(tuán)開裂(cleaved)以交聯(lián)通過步驟(I)獲得的可水解縮合產(chǎn)物。
用于步驟(I)中水解的水可以優(yōu)選30至50質(zhì)量％的量，基于用于步驟(I)的可水解硅烷化合物的總質(zhì)量。
作為具有芳基的可水解硅烷化合物，優(yōu)選具有由下式(1)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物。

在式(1)中，R11和R12各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，Ar11表示芳基。字母符號a是0至2的整數(shù)，b是1至3的整數(shù)，a+b為3。
作為式(1)中由R11和R12表示的烷基，其可以優(yōu)選甲基、乙基或丙基。
作為由Ar11表示的芳基，優(yōu)選苯基。
具有芳基的可水解硅烷化合物的具體實(shí)例示于下面。
(1-1)苯基三甲氧基硅烷(1-2)苯基三乙氧基硅烷(1-3)苯基三丙氧基硅烷(1-4)二苯基二甲氧基硅烷(1-5)二苯基二乙氧基硅烷作為具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物，其可以優(yōu)選具有由下式(2)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物。
在式(2)中，R21和R22各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，Z21表示二價有機(jī)基團(tuán)，和Rc21表示陽離子可聚合基團(tuán)。字母符號d為0至2的整數(shù)，e為1至3的整數(shù)，d+e為3。
由Rc21表示的陽離子可聚合基團(tuán)意指通過開裂能夠形成氧化烯基的陽離子可聚合有機(jī)基團(tuán)，可以包括例如環(huán)醚基團(tuán)如環(huán)氧基和氧雜環(huán)丁烷(oxetane)基，和乙烯基醚基。其中，從易于得到和易于反應(yīng)控制性的觀點(diǎn)，優(yōu)選環(huán)氧基。
作為式(2)中由R21和R22表示的烷基，優(yōu)選具有1至3個碳原子的直鏈或支鏈烷基，更優(yōu)選甲基或乙基。
式(2)中由Z21表示的二價有機(jī)基團(tuán)可以包括例如亞烷基和亞芳基。其中，優(yōu)選具有1至6個碳原子的亞烷基，更優(yōu)選亞乙基。
式(2)中的e可以優(yōu)選為3。
其中式(2)中的d為2，兩個R21可以相同或不同。
其中式(2)中的e為2或3，兩個或三個R22可以相同或不同。
具有由式(2)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物的具體實(shí)例示于下面。
(2-1)環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(2-2)環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(2-3)環(huán)氧環(huán)己基乙基三甲氧基硅烷(2-4)環(huán)氧環(huán)己基乙基三乙氧基硅烷從提高要生產(chǎn)的充電構(gòu)件的表面剝離性(releasability)的觀點(diǎn)，不僅具有芳基的可水解硅烷化合物和具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物，而且具有由下式(3)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物可以在步驟(I)中組合用作第三原料。當(dāng)使用由下式(3)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物時，所得的聚硅氧烷成為具有氟化烷基(全氟烷基)的聚硅氧烷。
式(3)中，R31和R32各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，Z31表示二價有機(jī)基團(tuán)，Rf31表示具有1至31個碳原子的全氟烷基。字母符號f是0至2的整數(shù)，g是1至3的整數(shù)，f+g為3。
式(3)中由R31和R32表示的烷基優(yōu)選具有1至3個碳原子的直鏈或支鏈烷基，進(jìn)一步優(yōu)選甲基或乙基。
式(3)中由Z31表示的二價有機(jī)基團(tuán)可以包括例如亞烷基和亞芳基。其中，具有1至6個碳原子的亞烷基是優(yōu)選的，進(jìn)一步更優(yōu)選亞乙基。
作為式(3)中由Rf31表示的具有1至31個碳原子的直鏈全氟烷基，其可以優(yōu)選具有6至31個碳原子的直鏈全氟烷基。
式(3)中的g可以優(yōu)選3。
其中式(3)中f為2，兩個R31可以相同或不同。
其中式(3)中的g為2或3，兩個或三個R32可以相同或不同。
具有由式(3)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物的具體實(shí)例示于下面。
(3-1)CF3-(CH2)2-Si-(OR)3(3-2)F(CF2)2-(CH2)2-Si-(OR)3(3-3)F(CF2)4-(CH2)2-Si-(OR)3(3-4)F(CF2)6-(CH2)2-Si-(OR)3(3-5)F(CF2)8-(CH2)2-Si-(OR)3(3-6)F(CF2)10-(CH2)2-Si-(OR)3式(3-1)至(3-6)的R表示甲基或乙基。
在上述(3-1)至(3-6)中，(3-4)至(3-6)是優(yōu)選的。
具有芳基的可水解硅烷化合物，具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物和具有氟化烷基的可水解硅烷化合物可以各自單獨(dú)使用，或可以與兩種或多種類型組合使用。
在本發(fā)明中，在步驟(I)中，除上述可水解硅烷化合物之外的可水解硅烷化合物可以進(jìn)一步組合使用。
除上述可水解硅烷化合物之外的可水解硅烷化合物可以包括例如具有由下式(4)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物。
(R41)h-Si-(OR42)k(4)
式(4)中，R41表示苯基取代的烷基或未取代烷基或烷基取代的芳基或未取代芳基。R42表示飽和或不飽和一價烴基。字母符號h是0至3的整數(shù)，k是1至4的整數(shù)，h+k為4。
作為式(4)中由R41表示的苯基取代的烷基或未取代烷基的烷基，優(yōu)選具有1至21個碳原子的直鏈烷基。
作為式(4)中由R41表示的烷基取代的芳基或未取代芳基的芳基，苯基是優(yōu)選的。
式(4)中的h可以優(yōu)選1至3的整數(shù)，更優(yōu)選3。
式(4)中的k可以優(yōu)選1至3的整數(shù)，更優(yōu)選3。
式(4)中由R42表示的飽和或不飽和一價烴基可以包括例如烷基、鏈烯基和芳基。其中，具有1至3個碳原子的直鏈或支鏈烷基是優(yōu)選的，進(jìn)一步可以優(yōu)選甲基、乙基或正丙基。
其中式(4)中的h為2或3，兩個或三個或R41可以相同或不同。
其中式(4)中的k為2、3或4，兩個、三個或四個R42可以相同或不同。
具有由式(4)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物的具體實(shí)例示于下面。
(4-1)四甲氧基硅烷(4-2)四乙氧基硅烷(4-3)四丙氧基硅烷(4-4)甲基三甲氧基硅烷(4-5)甲基三乙氧基硅烷(4-6)甲基三丙氧基硅烷(4-7)乙基三甲氧基硅烷(4-8)乙基三乙氧基硅烷(4-9)乙基三丙氧基硅烷
(4-10)丙基三甲氧基硅烷(4-11)丙基三乙氧基硅烷(4-12)丙基三丙氧基硅烷(4-13)己基三甲氧基硅烷(4-14)己基三乙氧基硅烷(4-15)苯基三丙氧基硅烷(4-16)癸基三甲氧基硅烷(4-17)癸基三乙氧基硅烷(4-18)癸基三丙氧基硅烷接著描述本發(fā)明充電構(gòu)件的構(gòu)造，包括形成含聚硅氧烷的表面層的具體方法。
本發(fā)明充電構(gòu)件構(gòu)造的實(shí)例示于圖1。在圖1中，附圖標(biāo)記101表示支承體；102，導(dǎo)電性彈性層；和103，表面層。
從充分確保電子照相感光構(gòu)件和充電構(gòu)件之間接觸輥隙的觀點(diǎn)，充電構(gòu)件可以優(yōu)選如此構(gòu)造以致如在圖1中所示，導(dǎo)電性彈性層設(shè)置在支承體和表面層之間。換言之，充電構(gòu)件可以優(yōu)選具有支承體、在支承體上形成的導(dǎo)電性彈性層和在導(dǎo)電性彈性層上形成的表面層的充電構(gòu)件。另外，一層或兩層或更多其它層可以設(shè)置在支承體和導(dǎo)電性彈性層之間或?qū)щ娦詮椥詫雍捅砻鎸又g。
下面描述充電構(gòu)件，其作為具有支承體、在支承體上形成的導(dǎo)電性彈性層和在導(dǎo)電性彈性層上形成的表面層的充電構(gòu)件的實(shí)例。
對于充電構(gòu)件的支承體僅要求具有導(dǎo)電性(導(dǎo)電性支承體)。例如，可以使用由金屬如鐵、銅、不銹鋼、鋁或鎳制成(或由合金制成)的支承體。另外，為了提供耐擦傷性，表面處理如電鍍可以施加至任何這些支承體的表面，只要它的電導(dǎo)率不受損即可。
在導(dǎo)電性彈性層中，可以使用用于傳統(tǒng)充電構(gòu)件彈性層(導(dǎo)電性彈性層)的一種或兩種或多種彈性材料如橡膠或熱塑性彈性體。
橡膠可以包括例如聚氨酯橡膠、硅橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、聚降冰片烯橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠、丙烯腈橡膠、氯醚橡膠和烷基醚橡膠。
熱塑性彈性體可以包括例如苯乙烯類彈性體和烯烴類彈性體。苯乙烯類彈性體的市售產(chǎn)品可以包括例如由MitsubishiChemical Corporation制造的RABARON和由Kuraray Co.，Ltd.制造的SEPTON COMPOUND。烯烴類彈性體的市售產(chǎn)品可以包括例如由Mitsubishi Chemical Corporation制造的THERMOLAN、由Mitsui Petrochemical Industries，Ltd.制造的MILASTOMER、由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造的SUMITOMO TPE和由Advanced Elastomer Systems，L.P.制造的SANTOPRENE。
導(dǎo)電劑也可以適當(dāng)?shù)赜糜趯?dǎo)電性彈性層以將其電導(dǎo)率控制在規(guī)定值。導(dǎo)電性彈性層的電阻可以通過適當(dāng)選擇要使用的導(dǎo)電劑的種類和量來控制。導(dǎo)電性彈性層可以具有電阻102至108Ω作為優(yōu)選范圍，和103至106Ω作為更優(yōu)選范圍。
用于導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑可以包括例如陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑、抗靜電劑和電解質(zhì)(electrolytes)。
陽離子表面活性劑可以包括例如季胺如月桂基三甲基銨、硬脂酰三甲基銨、十八烷基三甲基銨、十二烷基三甲基銨、十六烷基三甲基銨和改性的脂肪酸二甲基乙基銨的鹽。季銨鹽可以具體包括高氯酸鹽、氯酸鹽、四氟硼酸鹽、乙基硫酸鹽(ethosulfate)和芐基鹵(如芐基溴和芐基氯)。
陰離子表面活性劑可以包括例如脂族磺酸鹽、高級醇硫酸鹽、高級醇環(huán)氧乙烷加成硫酸鹽、高級醇磷酸酯和高級醇環(huán)氧乙烷加成磷酸酯。
抗靜電劑可以包括例如非離子抗靜電劑如高級醇環(huán)氧乙烷、聚乙二醇脂肪酯(polyethylene glycol fatty esters)和多元醇脂肪酯(polyhydric alcohol fatty ester)。
電解質(zhì)可以包括例如屬于周期表1族的金屬(如Li，Na和K)的鹽(如季銨鹽)。屬于周期表1族的金屬鹽可以具體地包括例如LiCF3SO3、NaClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN和NaCl。
作為用于導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑，可以使用屬于周期表2族的金屬(如Ca和Ba)的鹽(如Ca(ClO4)2)和由此衍生的并具有至少一個具有能夠與異氰酸脂反應(yīng)的活性氫(如伯氨基或仲氨基)的基團(tuán)(如羥基或羧基)的抗靜電劑。也可以使用下列離子傳導(dǎo)導(dǎo)電劑如上述物質(zhì)與多元醇(如1，4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇和聚乙二醇)的配合物或其衍生物，和上述物質(zhì)與monools(如乙二醇單甲基醚和乙二醇單乙基醚)的配合物。
作為用于導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑，也可以列舉下列物質(zhì)導(dǎo)電性碳黑如科琴黑EC(KETJEN BLACK EC)、乙炔黑、橡膠用碳黑(rubber-purpose carbon)、已通過氧化處理的顏色(墨)用碳黑(color(ink)-purpose carbon)和熱解炭。橡膠用碳黑可以具體包括橡膠用碳黑如超耐磨爐黑(SAF超耐磨)、中超耐磨爐黑(ISAF中超耐磨)、高耐磨爐黑(HAF高耐磨)、快壓出爐黑(FEF良好的壓出性)、通用爐黑(GPF通用性質(zhì))、半補(bǔ)強(qiáng)爐黑(SRF半補(bǔ)強(qiáng)性質(zhì))、細(xì)粒子熱裂碳黑(Fine Thermal)(FT細(xì)粒子熱分解)和中粒子熱裂碳黑(Medium Thermal)(MT中粒子熱分解)。
石墨如天然石墨和人造石墨也可以用作用于導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑。
金屬氧化物如氧化錫、氧化鈦和氧化鋅以及金屬如鎳、銅、銀和鍺也可以用作用于導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑。
導(dǎo)電性聚合物如聚苯胺、聚吡咯和聚乙炔也可以用作導(dǎo)電性彈性層的導(dǎo)電劑。
也可以將無機(jī)或有機(jī)填料和交聯(lián)劑加入導(dǎo)電性彈性層中。這樣的填料可以包括例如二氧化硅(白碳黑)、碳酸鉀、碳酸鎂、粘土、滑石、沸石、氧化鋁、硫酸鋇和硫酸鋁。交聯(lián)劑可以包括例如硫、過氧化物、交聯(lián)助劑、交聯(lián)促進(jìn)劑、交聯(lián)促進(jìn)助劑和交聯(lián)阻滯劑。
從當(dāng)充電構(gòu)件和充電對象電子照相感光構(gòu)件相互接觸時保持充電構(gòu)件不變形的觀點(diǎn)，優(yōu)選導(dǎo)電性彈性層具有按照Asker-C硬度為70度以上的硬度，特別是73度以上。
在本發(fā)明中，Asker-C硬度通過將Asker-C硬度儀(由Koubunshi Keiki Co.，Ltd.制造)的壓力針(pressure needle)與測量對象的表面接觸，在1,000g載荷的條件下測量。
形成表面層的具體方法在下面描述。
首先，具有芳基的可水解硅烷化合物和具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物，和除上述之外任選的可水解硅烷化合物(s)在水存在下進(jìn)行水解反應(yīng)以生產(chǎn)可水解的縮合產(chǎn)品。
當(dāng)進(jìn)行水解反應(yīng)時，可以控制溫度和pH以獲得具有所需縮合度的可水解縮合產(chǎn)物。
當(dāng)進(jìn)行水解反應(yīng)時，也可能通過使用金屬醇鹽作為水解反應(yīng)的催化劑來控制縮合度。這樣的金屬醇鹽可以包括例如烷醇鋁、烷醇鈦和烷醇鋯，以及這些的配合物(如乙酰丙酮配合物)。
在獲得可水解縮合產(chǎn)物時，具有芳基的可水解硅烷化合物和具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物可以以這樣的比例混合在所獲得的聚硅氧烷中，芳基的含量為5至30質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，氧化烯基的含量為5至70質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，硅氧烷部分的含量為20至90質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
具體地，具有芳基的可水解硅烷化合物可以優(yōu)選以基于全部可水解硅烷化合物重量的10至50mol％混合。
在上述步驟(I)中，在將具有由式(3)表示結(jié)構(gòu)的可水解硅烷化合物組合使用時，也優(yōu)選這些物質(zhì)如此混合在所獲得的聚硅氧烷中，芳基的含量為5至30質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的物質(zhì)重量，氧化烯基的含量為5至70質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，氟化烷基的含量為5至50質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量，以及硅氧烷部分含量為20至85質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
具體地，具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物和具有氟化烷基的可水解硅烷化合物可以更優(yōu)選以摩爾比為10∶1至1∶10混合。
接著，制備含有所獲得的可水解縮合產(chǎn)物的表面層涂布溶液，將所制備的表面層涂布溶液涂布在表面層下方的層(如導(dǎo)電性彈性層，或某些情況下的支承體)上。
當(dāng)制備表面層涂布溶液時，除可水解縮合產(chǎn)物外，可以使用適當(dāng)?shù)娜軇┮蕴岣咄坎夹阅堋＿@種適當(dāng)?shù)娜軇┛梢园ɡ绱既缫掖己?-丁醇、乙酸乙酯和甲乙酮，或任何這些的混合物。此外，使用輥涂機(jī)(roll coater)的涂布、浸涂、環(huán)涂布或類似方法可以用于將表面層涂布溶液施涂在導(dǎo)電彈性構(gòu)件上。
然后，將在導(dǎo)電彈性構(gòu)件上已施涂的表面層涂布溶液用活性能量射線(active energy radiation)照射，于是包含于表面層涂布溶液的可水解縮合產(chǎn)物中的陽離子可聚合基團(tuán)開裂，因而可以將可水解縮合產(chǎn)物交聯(lián)?？伤饪s合產(chǎn)物通過交聯(lián)而固化。
作為活性能量射線，優(yōu)選紫外線。
由于在用活性能量射線照射時產(chǎn)生的熱，導(dǎo)電彈性構(gòu)件的導(dǎo)電性彈性層膨脹，并且其后由于冷卻而收縮，其中如果表面層不完全與這種膨脹和收縮一致，表面層可能變得皺折或開裂。然而，在將紫外線輻射用于交聯(lián)反應(yīng)時，可水解縮合產(chǎn)物可以在短時間內(nèi)(在15分鐘內(nèi))交聯(lián)，此外，熱產(chǎn)生降低。因此，表面層幾乎不皺折或龜裂。
當(dāng)將充電構(gòu)件放置在引起溫度和濕度突然變化的環(huán)境，如果表面層不完全與由于溫度和濕度的變化引起的導(dǎo)電性彈性層的膨脹和收縮一致，表面層也可以皺折或龜裂。然而，只要交聯(lián)反應(yīng)使用紫外線輻射進(jìn)行，其中熱產(chǎn)生降低，使導(dǎo)電性彈性層和表面層之間的粘附性提高以能夠使表面層完全與導(dǎo)電性彈性層的膨脹和收縮一致。因此，也能夠阻止表面層由于溫度和濕度的變化引起的皺折或龜裂。
另外，只要交聯(lián)反應(yīng)使用紫外線輻射進(jìn)行，可以使導(dǎo)電性彈性層免于由于熱史引起的劣化，因此，也能夠防止導(dǎo)電性彈性層的電性質(zhì)降低。
在紫外線輻射照射時，可以使用高壓汞燈、金屬鹵化物燈、低壓汞燈、準(zhǔn)分子UV燈等。其中，使用富含波長150至480nm光的紫外線輻射源。
另外，紫外線輻射的累積光量定義如下累積光量(mJ/cm2)＝紫外線輻射強(qiáng)度(mW/cm2)×照射時間(s)。
紫外線輻射的累積光量可以通過選擇照射時間、燈輸出、燈和照射對象之間的距離等來控制。累積光量也可以在照射時間內(nèi)衰減。
在使用低壓汞燈時，紫外線輻射的累積光量可以用由UshioInc.制造的紫外線輻射累積光量儀UIT-150-A或UVD-S254來測量。在使用準(zhǔn)分子UV燈時，紫外線輻射累積光量可以用由UshioInc.制造的紫外線輻射累積光量儀UIT-150-A或VUV-S172來測量。
從提高交聯(lián)效率的觀點(diǎn)，優(yōu)選交聯(lián)反應(yīng)在陽離子聚合催化劑(聚合引發(fā)劑)存在下進(jìn)行。例如，環(huán)氧基與由活性能量射線激活的路易斯酸的鎓鹽是高度反應(yīng)性的。因此，當(dāng)上述陽離子可聚合基團(tuán)是環(huán)氧基時，路易斯酸的鎓鹽可以優(yōu)選用作陽離子聚合催化劑。
其它陽離子聚合催化劑可以包括例如硼酸酯，具有酰亞胺結(jié)構(gòu)的化合物、具有三嗪結(jié)構(gòu)的化合物、偶氮化合物和過氧化物。
在這些陽離子聚合催化劑中，從靈敏性、穩(wěn)定性和反應(yīng)性的觀點(diǎn)，芳族锍鹽和芳族碘鎓鹽是優(yōu)選的。特別地，優(yōu)選使用雙(4-叔丁基苯基)碘鎓鹽、具有由下式表示結(jié)構(gòu)的化合物(商品名ADEKA OPTOMER SP150，從Asahi Denka Kogyo K.K.獲得) 具有由下式表示結(jié)構(gòu)的化合物(商品名IRGACURE 261，從CibaSpecialty Chemicals Inc.獲得)
陽離子聚合催化劑可以以0.1至3質(zhì)量％的量使用，基于可水解縮合產(chǎn)物的質(zhì)量。
從使調(diào)色劑或外部添加劑不粘附于充電構(gòu)件表面的觀點(diǎn)，充電構(gòu)件的表面(即，表面層的表面)也可以優(yōu)選具有根據(jù)JIS 94的粗糙度(Rz)10μm以下，更優(yōu)選7μm以下，和進(jìn)一步更優(yōu)選5μm以下。
從充分保證電子照相感光構(gòu)件和充電構(gòu)件之間的接觸輥隙的觀點(diǎn)，充電構(gòu)件的表面層可以優(yōu)選具有彈性模量為5,000MPa以下。另一方面，通常，層當(dāng)其具有更小的彈性模量時顯示具有更小交聯(lián)密度的趨勢，因此，從使導(dǎo)電性彈性層中的低分子量組分不滲出到充電構(gòu)件表面而污染其中充電構(gòu)件設(shè)置有導(dǎo)電性彈性層的電子照相感光構(gòu)件表面的觀點(diǎn)，充電構(gòu)件的表面層可以優(yōu)選具有彈性模量為100MPa以上。
另外，由于隨著表面層具有更大的層厚度，使低分子量組分不滲出的效果趨于變大，因此表面層可以優(yōu)選具有層厚度為0.1μm以上，更優(yōu)選0.2μm以上，其中充電構(gòu)件設(shè)置有導(dǎo)電性彈性層。另一方面，由于隨著表面層具有更小的層厚度，充電構(gòu)件顯示提高充電性能的趨勢，因此表面層可以優(yōu)選具有層厚度為1.0μm以下，更優(yōu)選0.6μm以下。
設(shè)置有具有電子照相感光構(gòu)件和本發(fā)明充電構(gòu)件的處理盒的電子照相設(shè)備的實(shí)例的構(gòu)造示意性地示于圖3。
在圖3中，附圖標(biāo)記1表示圓柱狀的電子照相感光構(gòu)件，將其沿箭頭方面以規(guī)定的圓周速度圍繞軸2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。電子照相感光構(gòu)件一般具有支承體和在支承體上形成的無機(jī)感光層或有機(jī)感光層。此外，電子照相感光構(gòu)件可以是具有電荷注入層(charge injection layer)作為表面層的電子照相感光構(gòu)件。
被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電子照相感光構(gòu)件1的表面通過其為本發(fā)明充電構(gòu)件的充電構(gòu)件3(圖3中，輥形充電構(gòu)件)均勻地充電至正的或負(fù)的給定電位。然后，如此充電的電子照相感光構(gòu)件暴露于從曝光裝置(未示出)發(fā)出的曝光光(成影象的曝光光)4，以狹縫曝光或激光束掃描曝光。這樣，相應(yīng)于預(yù)期圖像的靜電潛像接連在電子照相感光構(gòu)件1的表面上形成。
當(dāng)通過充電構(gòu)件3使電子照相感光構(gòu)件的表面充電時，將單獨(dú)的直流電壓或通過在直流電壓上疊加交流電壓產(chǎn)生的電壓施加于充電構(gòu)件3。在后面給出的實(shí)例中，僅施加直流電壓(-1，200V)。此外，在稍后給出的實(shí)例中，將暗區(qū)電勢設(shè)置在-600V，亮區(qū)電勢設(shè)置在-350V。
如此在電子照相感光構(gòu)件1的表面上形成的靜電潛像用包含于顯影裝置5中的顯影劑中的調(diào)色劑進(jìn)行顯影(反轉(zhuǎn)顯影或常規(guī)顯影)以得到調(diào)色劑圖像。然后由此形成并保持在電子照相感光構(gòu)件1表面上的調(diào)色劑圖像借助來自轉(zhuǎn)印裝置(如轉(zhuǎn)印輥)6的轉(zhuǎn)印偏壓連續(xù)轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印介質(zhì)(如紙)P上，該轉(zhuǎn)印介質(zhì)(如紙)P以與電子照相感光構(gòu)件1的旋轉(zhuǎn)同步的方式從轉(zhuǎn)印介質(zhì)給送裝置(未示出)給送至電子照相感光構(gòu)件1和轉(zhuǎn)印裝置6之間的部分(接觸區(qū))。
顯影裝置可以包括例如跳動顯影裝置、接觸顯影裝置和磁刷顯影裝置。從使調(diào)色劑不散開的觀點(diǎn)，優(yōu)選接觸顯影裝置。在稍后給出的實(shí)例中，使用接觸顯影裝置。
至于轉(zhuǎn)印輥，其可以用由經(jīng)控制而具有中等電阻的彈性樹脂層覆蓋的支承體組成的轉(zhuǎn)印輥示例。
將其上已轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印介質(zhì)P從電子照相感光構(gòu)件1的表面分離，導(dǎo)入定影裝置8，在那里調(diào)色劑圖像定影，然后作為成像物質(zhì)(打印件或復(fù)印件)排出設(shè)備。在雙面成像模式或連續(xù)成像模式的情況中，將該成像物質(zhì)導(dǎo)入再循環(huán)傳送機(jī)構(gòu)(未示出)，并重新導(dǎo)入轉(zhuǎn)印部位。
將從其中已轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像的電子照相感光構(gòu)件1的表面通過清潔裝置(如清潔刮板)7移除轉(zhuǎn)印后殘留的顯影劑(調(diào)色劑)。因此，將電子照相感光構(gòu)件在其表面清潔，并進(jìn)一步通過從預(yù)曝光裝置(未示出)發(fā)出的預(yù)曝光光(未示出)進(jìn)行電荷消除，其后重復(fù)使用以成像。另外，當(dāng)充電裝置為接觸充電裝置時，不必須要求預(yù)曝光。
將充電裝置3和一些構(gòu)造如上述電子照相感光構(gòu)件1、顯影裝置5、轉(zhuǎn)印裝置6和清潔裝置7一起容納在容器中以構(gòu)成可拆卸地安裝至電子照相設(shè)備如復(fù)印機(jī)或激光束打印機(jī)主體的處理盒。在圖3中，將電子照相感光構(gòu)件1、初次充電(primary charging)裝置3、顯影裝置5和清潔裝置7一體支承于盒內(nèi)以形成通過導(dǎo)引裝置10如在電子照相設(shè)備主體中安裝的軌道可拆卸地安裝至設(shè)備主體的處理盒9。
下面通過給出具體的工作實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明決不受限于這些實(shí)施例。另外，在實(shí)施例中，″份″指的是″質(zhì)量份″。
實(shí)施例1充電輥的生產(chǎn)將100份氯醚橡膠(商品名EPICHLOMER CG105，從DaisoCo.，Ltd.獲得)、2份作為導(dǎo)電劑的EC600JD炭(商品名EC600JD，從Lion Corporation獲得)、20份作為導(dǎo)電劑的HS-500炭(商品名HS-500，從Asahi Carbon Co.，Ltd.獲得)、5份膨潤土(商品名由Hojun Co.，Ltd.制造的Bengel SH)和5份氧化鋅借助開放式輥煉機(jī)捏合30分鐘。向通過捏合30分鐘獲得的產(chǎn)物中加入1.0份作為硫化促進(jìn)劑的二硫化二-2-苯并噻唑(商品名NOCCELER DM-P，從Ouchi-Shinko Chemical Industrial Co.，Ltd.獲得)、1.0份作為硫化促進(jìn)劑的二硫化四乙基秋蘭姆(商品名NOCCELER TET-G，從Ouchi-Shinko Chemical IndustrialCo.，Ltd.獲得)和1.2份作為硫化劑的硫，并借助開放式輥煉機(jī)進(jìn)一步捏合15分鐘以生產(chǎn)捏合產(chǎn)物I。
接著，將捏合產(chǎn)物I借助橡膠擠出機(jī)擠成外徑9.4mm和內(nèi)徑5.4mm的圓筒形。將其切割成長度250mm，然后使用160℃的水蒸汽在硫化盤中第一次硫化30分鐘以生產(chǎn)用于導(dǎo)電性彈性層的第一次硫化管。
同時，將鋼制的直徑6mm和長度256mm的圓柱形支承體(已表面鍍鎳的支承體)在軸向上在從插入柱體表面中央的兩端均等于115.5mm的區(qū)域中用粘合劑涂布(在軸向上總寬度為231mm的區(qū)域)，粘合劑為含金屬和橡膠熱硬化粘合劑(商品名METALOCK U-20，從Toyokagaku Kenkyusho Co.，Ltd.獲得)。具有其上已施涂粘合劑的支承體在80℃下干燥30分鐘，然后進(jìn)一步在120℃下干燥1小時。
將其圓柱形表面已用熱硬化粘合劑涂布并干燥的該支承體插入用于導(dǎo)電性彈性層的第一次硫化管I中，然后將用于導(dǎo)電性彈性層的第一次硫化管I在160℃下加熱1小時。在該加熱時使用于導(dǎo)電性彈性層的第一次硫化管I二次硫化，并且也將熱硬化粘合劑固化。因而，獲得在表面打磨前的導(dǎo)電彈性輥I。
接著，在表面打磨前的導(dǎo)電彈性輥I中，將導(dǎo)電性彈性層部分(橡膠部分)在兩端切割以在軸向上具有寬度231mm。其后，導(dǎo)電性彈性層部分的表面用旋轉(zhuǎn)磨輪打磨以生產(chǎn)導(dǎo)電彈性輥I(在表面打磨后的導(dǎo)電彈性輥)，其具有端部直徑8.2mm和中部直徑8.5mm的冠狀，表面十點(diǎn)平均粗糙度(Rz)為5.5μm和偏心度28μm。
根據(jù)JIS B 6101測量十點(diǎn)平均粗糙度(Rz)。
偏心度用由Mitutoyo Corporation制造的高精度激光測量儀LSM-430v來測量。詳細(xì)地，外徑用測量儀測量，最大外徑值和最小外徑值之間的差被認(rèn)為是外徑差偏心度。該測量在五點(diǎn)進(jìn)行，在五點(diǎn)的外徑差偏心度的平均值被認(rèn)為是測量對象的偏心度。
由此獲得的導(dǎo)電彈性輥(在表面打磨后的導(dǎo)電彈性輥)I具有硬度78度(Asker-C硬度)。
接著，將37.44g(0.156mol，相當(dāng)于相對可水解硅烷化合物的總重量為48.67mol％)苯基三乙氧基硅烷(PhTES)、21.68g(0.078mol)環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷(GPTES)、13.21g(0.064mol)己基三甲氧基硅烷(HeTMS)和11.42g(0.022mol)十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷(FTS；全氟烷基的碳原子數(shù)6)以及25.93g水和71.91g乙醇混合。其后，將所得的混合物在室溫下攪拌，然后加熱和回流(120℃)24小時以獲得可水解硅烷化合物的縮合產(chǎn)物I。水解反應(yīng)的pH為5，Roh為1.5。此處Roh指如下定義的值Roh＝[H2O]/[OR]。
代表水分子的摩爾數(shù)，[OR]代表包含于可水解硅烷化合物中的所有烷氧基的摩爾數(shù)。
將該縮合產(chǎn)物I加至2-丁醇/乙醇混合溶劑中以制備具有固含量7質(zhì)量％的含縮合產(chǎn)物的醇溶液I。
基于100g該含縮合產(chǎn)物的醇溶液I，將0.35g作為光陽離子聚合引發(fā)劑的芳族锍鹽(商品名ADEKA OPTOMER SP-150，可從Asahi Denka Kogyo K.K.獲得)加入含縮合產(chǎn)物的醇溶液I中，并用乙醇稀釋以制備具有固含量2質(zhì)量％的表面層涂布溶液I。
接著，將導(dǎo)電彈性輥(表面打磨后的導(dǎo)電彈性輥)I通過環(huán)涂布(噴出速率0.008ml/s；環(huán)部分的速度30mm/s；總噴出速率0.064ml)用表面層涂布溶液I涂布在它的導(dǎo)電性彈性層上。
隨后，將通過環(huán)涂布施涂在導(dǎo)電性彈性層上的表面層涂布溶液I用波長254nm的紫外線輻射照射以使累積光量為8,500mJ/cm2，并固化(通過交聯(lián)反應(yīng)而固化)。將由此固化的表面層涂布溶液放置幾秒(2或3秒)以變干而形成表面層。將由Harison Toshiba Lighting Corp.制造的低壓汞燈用于用紫外線輻射的照射。
認(rèn)為使用紫外線輻射的照射使環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的環(huán)氧丙氧基開裂而引起縮合產(chǎn)物I的交聯(lián)反應(yīng)。
因而，生產(chǎn)具有支承體、在支承體形成的導(dǎo)電性彈性層和在導(dǎo)電性彈性層上形成的表面層(含聚硅氧烷的層，使用表面層涂布溶液I形成)的充電輥。該充電輥被指定為充電輥I。
測量充電輥的物理性質(zhì)充電輥I表面層的層厚度為0.48μm。
充電輥I的表面粗糙度Rz為5.6μm。
充電輥I表面層的彈性模量為900MPa。在本發(fā)明，彈性模量用表面膜物理性質(zhì)試驗(yàn)儀(商品名FISCHER SCOPE H100V；由Fischer Instruments K.K.制造)來測量。將壓頭以1μm/7s壓入測量對象的表面時所得到的值被認(rèn)為是彈性模量。
充電輥I表面層的時間常數(shù)τ如前所述測量并發(fā)現(xiàn)為4.44×102s。
充電輥I表面層的組成用下列方式分析。
關(guān)于{(x+y)/(x+y+z)}在本發(fā)明中，{(x+y)/(x+y+z)}的值用29Si固態(tài)核磁共振儀(商品名CMX-300；由Chemagnetics.Inc.制造)來測量。將測量樣品插入直徑7.5mm的陶瓷制的探針中，在室溫下(25℃)通過CP/MAS法測量{(x+y)/(x+y+z)}的值。將測量樣品從充電構(gòu)件的表面層適量收集并粉碎，然后用于使用。
作為測量的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)充電輥I表面層中的{(x+y)/(x+y+z)}值為0.60。
關(guān)于聚硅氧烷中的官能團(tuán)在放大率10至1,000的光學(xué)顯微鏡下，使用設(shè)置在光學(xué)顯微鏡中的三維粗-細(xì)調(diào)節(jié)顯微操縱器(由K.K.Narishige制造)，從以與上文相同的方式生產(chǎn)的充電輥I表面層收集約1mg樣品。
將所收集的樣品通過TG-MS(熱重分析法-質(zhì)譜法)方法(將MS設(shè)備直接與TG設(shè)備連接)檢測，將加熱時所產(chǎn)生氣體的每一質(zhì)量數(shù)的濃度變化連同重量變化作為溫度的函數(shù)進(jìn)行跟蹤。測量條件示于表1。
表1儀器TG設(shè)備TG-40型，由Shimadzu Corporation制造MS設(shè)備GC/MS QP1000(1)，由Shimadzu Corporation制造測量條件測量開始將樣品放置在TG設(shè)備中，在載氣流動15分鐘以上后，開始加熱。
加熱條件室溫至1,000℃(加熱速率20℃/min)。
MS靈敏度增益3.5
質(zhì)量數(shù)范圍m/z＝10至300。
m/z的m表示質(zhì)量數(shù)；z表示離子的價態(tài)。
通常，離子的價態(tài)為1，因此m/z相當(dāng)于質(zhì)量數(shù)。氣氛氦(He)流(30ml/min)。
根據(jù)通過在上述條件下進(jìn)行測量而獲得的TG-DTG(導(dǎo)數(shù)熱重量分析法)曲線，在400至500℃附近和500至650℃附近看到兩階段顯著的重量減小。
在此，關(guān)于在400至500℃產(chǎn)生的氣體，確定為質(zhì)量數(shù)(m/z)31、43、58和59的氧化烯基(由于環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷的環(huán)氧丙氧基引起)。根據(jù)重量減小百分?jǐn)?shù)，得到在聚硅氧烷中的氧化烯基含量為13.30質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。同樣確定具有質(zhì)量數(shù)(m/z)78(苯)和91(甲苯)的芳基。根據(jù)重量減小百分?jǐn)?shù)，得到聚硅氧烷中的芳基含量為6.80質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。另外，確定質(zhì)量數(shù)(m/z)16、41等的烷基，根據(jù)重量減小百分?jǐn)?shù)，在聚硅氧烷中的烷基含量為12.20質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
關(guān)于在500至650℃產(chǎn)生的氣體，質(zhì)量數(shù)(m/z)51、69、119和131的氟化烷基(由于十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三乙氧基硅烷的氟化烷基)是可確定的。根據(jù)重量減小百分?jǐn)?shù)，得到聚硅氧烷中的氟化烷基含量為7.10質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
認(rèn)為殘余物為聚硅氧烷中的硅氧烷部分，因而聚硅氧烷中的硅氧烷部分的含量為100.00-(13.30+6.80+7.10+12.20)＝60.60質(zhì)量％，基于聚硅氧烷的總質(zhì)量。
上述測量結(jié)果示于表4和5中。
充電構(gòu)件的評價使用以與上述相同的方式生產(chǎn)的充電輥I，如下所示進(jìn)行評價。
首先，將充電輥I和電子照相感光構(gòu)件放置于處理盒中，其中將它們一體支承。將該處理盒安裝于用于A4-紙縱長供紙的激光束打印機(jī)。該激光束打印機(jī)的顯影系統(tǒng)是反轉(zhuǎn)顯影系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)印介質(zhì)給送速度為47mm/s，圖像分辨率為600dpi。
另外，與充電輥I一起放置于處理盒的電子照相感光構(gòu)件是包含支承體和其上形成層厚度14μm的有機(jī)感光層的有機(jī)電子照相感光構(gòu)件。該有機(jī)感光層是多層型感光層，其具有含改性多芳基化合物(粘合劑樹脂)的電荷產(chǎn)生層和電荷輸送層，其從支承體側(cè)以該順序疊置。該電荷輸送層相當(dāng)于電子照相感光構(gòu)件的表面層。
用于激光束打印機(jī)的調(diào)色劑是稱為聚合調(diào)色劑的調(diào)色劑，該聚合調(diào)色劑包含通過在含水介質(zhì)中懸浮聚合含有蠟、電荷控制劑、著色劑以及苯乙烯、丙烯酸丁酯和酯單體的可聚合單體體系而獲得的顆粒并已將二氧化硅細(xì)顆粒和氧化鈦細(xì)顆粒外部加入該顆粒中的調(diào)色劑顆粒。其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為63℃，其體積平均粒徑為6μm。
在30℃/80％RH的環(huán)境中再現(xiàn)圖像。將半色調(diào)圖像(由寬度為1點(diǎn)的線組成，在垂直于電子照相感光構(gòu)件旋轉(zhuǎn)方向的方向上以兩個點(diǎn)的間隔畫出的圖像)以47mm/s的處理速度在3,000張A4大小的紙上形成。
關(guān)于由電性質(zhì)的劣化引起的在再現(xiàn)圖像中的問題，觀察在電子照相感光構(gòu)件的第一輪中形成的圖案是否在電子照相感光構(gòu)件的第二或更后的輪中再轉(zhuǎn)印在轉(zhuǎn)印介質(zhì)上(下文稱作“重影”)。在觀察中，使用其中將五個全黑(密度100％)格子以其在垂直于送紙方向的方向上排列的狀態(tài)在遠(yuǎn)離具有上述半色調(diào)圖像的紙的邊緣1cm和15cm的區(qū)域畫出的圖像。
為評價再現(xiàn)的圖像，在一張圖像再現(xiàn)(起始階段)時和在3,000張圖像再現(xiàn)后目測再現(xiàn)圖像。
評價標(biāo)準(zhǔn)如下所示。
A絲毫不發(fā)生重影。
B極其稀少地發(fā)生重影。
C稀少地發(fā)生重影。
D清晰地發(fā)生重影。
上述評價結(jié)果示于表6。
實(shí)施例2至6&比較例1和2以與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)充電輥，區(qū)別在于如表2和3所示改變用于獲得可水解硅烷化合物的縮合產(chǎn)物(實(shí)施例1中的縮合產(chǎn)物I)的材料(即，可水解硅烷化合物的種類和量(mol)以及水和乙醇的量(g))和合成條件(即，熱．回流條件(溫度和時間)、pH和Roh)。將在實(shí)施例2至6中生產(chǎn)的充電輥分別指定為充電輥II至VI。將比較例1和2中生產(chǎn)的充電輥分別指定為充電輥CI和CII。
表2

表3

充電輥II至VI以及CI和CII的物理性質(zhì)測量和評價以與實(shí)施例1中相同的方式進(jìn)行。測量結(jié)果示于表4和5，評價結(jié)果示于表6。
表4

表5

表6

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供即使在高濕環(huán)境中重復(fù)使用時也能夠保持優(yōu)良性能的充電構(gòu)件，同樣也能夠提供具有這樣的充電構(gòu)件的處理盒和電子照相設(shè)備。
本申請要求來自日本專利申請2004年12月28日提交的2004-379828、2005年5月23日提交的2005-149452和2005年8月30日提交的2005-248688的優(yōu)先權(quán)，其在此引入以作參考。
權(quán)利要求
1.一種包括含聚硅氧烷的表面層的充電構(gòu)件，該聚硅氧烷具有由SiO0.5R1(OR2)(OR3)表示的第一單元、由SiO1.0R4(OR5)表示的第二單元和由SiO1.5R6表示的第三單元，其中R1、R4和R6各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基或取代或未取代芳基，和R2、R3和R5各自獨(dú)立地表示氫原子或取代或未取代烷基；所述表面層滿足0.60≤{(x+y)/(x+y+z)}≤0.80其中在聚硅氧烷中的第一單元的摩爾數(shù)、第二單元的摩爾數(shù)和第三單元的摩爾數(shù)分別由x(mol)、y(mol)和z(mol)表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電構(gòu)件，其中，所述表面層的時間常數(shù)τ(s)滿足1×102≤τ≤1×104。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電構(gòu)件，其中，在所述聚硅氧烷中的芳基的含量為5至30質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量，在所述聚硅氧烷中的氧化烯基的含量為5至70質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量，和在所述聚硅氧烷中的硅氧烷部分的含量為20至90質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件，其中，所述聚硅氧烷進(jìn)一步具有氟化烷基，其中在所述聚硅氧烷中的芳基的含量為5至30質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量，在所述聚硅氧烷中的氧化烯基含量為5至70質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量，在所述聚硅氧烷中的氟化烷基的含量為5至50質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量，和在所述聚硅氧烷中的硅氧烷部分的含量為20至85質(zhì)量％，基于所述聚硅氧烷的總質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件，其中，所述聚硅氧烷是通過下列步驟(I)和(II)獲得的聚硅氧烷(I)縮合步驟，其中具有芳基的可水解硅烷化合物和具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物通過水解而縮合；和(II)交聯(lián)步驟，其中使陽離子可聚合基團(tuán)開裂以交聯(lián)通過步驟(I)獲得的可水解縮合產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電構(gòu)件，其中，所述步驟(I)是其中具有芳基的可水解硅烷化合物、具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物和由下式(3)表示的可水解硅烷化合物通過水解而縮合的步驟 其中R31和R32各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，Z31表示二價有機(jī)基團(tuán)，和Rf31表示具有1至31個碳原子的全氟烷基；和f為0至2的整數(shù)，g為1至3的整數(shù)，f+g為3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的充電構(gòu)件，其中，所述的具有芳基的可水解硅烷化合物由下式(1)表示 其中R11和R12各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，和Ar11表示芳基；和a為0至2的整數(shù)，b為1至3的整數(shù)，a+b為3。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件，其中，所述的具有陽離子可聚合基團(tuán)的可水解硅烷化合物由下式(2)表示 其中R21和R22各自獨(dú)立地表示取代或未取代烷基，Z21表示二價有機(jī)基團(tuán)，和Rc21表示陽離子可聚合基團(tuán)；和d為0至2的整數(shù)，e為1至3的整數(shù)，d+e為3。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件，其中，所述陽離子可聚合基團(tuán)為環(huán)氧基。
10.一種處理盒，其包含一體化支承的電子照相感光構(gòu)件和使電子照相感光構(gòu)件表面充電的充電構(gòu)件；該處理盒可拆卸地安裝于電子照相設(shè)備的主體；其中所述充電構(gòu)件是根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的處理盒，其中，所述充電構(gòu)件與所述電子照相感光構(gòu)件接觸放置。
12.一種電子照相設(shè)備，其包含電子照相感光構(gòu)件和使電子照相感光構(gòu)件表面充電的充電構(gòu)件，其中所述充電構(gòu)件是根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的充電構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子照相設(shè)備，其中，所述充電構(gòu)件與所述電子照相感光構(gòu)件接觸放置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電子照相設(shè)備，其中，所述充電構(gòu)件具有僅將直流電壓的電壓施加至所述充電構(gòu)件的電壓施加裝置。
全文摘要
充電構(gòu)件具有表面層。該表面層含有具有各自由特定式表示的第一單元、第二單元和第三單元的聚硅氧烷。第一和第二單元的摩爾數(shù)的總和與第一單元至第三單元摩爾數(shù)的總和的比例在特定范圍。
文檔編號G03G15/02GK101095085SQ20058004535
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者來摩洋子, 黑田紀(jì)明, 加藤久雄, 三浦俊成, 鈴木敏郎, 古川匠, 北原道隆, 村田淳, 永田之則, 小澤雅基, 宍和之 申請人:佳能株式會社