充电构件、处理盒和电子照相设备.pdf

本发明提供调色剂等对其表面的附着降低的充电构件。所述充电构件具有基体、弹性层和表面层，其中所述表面层包含具有Si-O-Sr键，并具有由通式(1)和通式(2)表示的结构单元的高分子化合物。通式(1)；通式(2)SrO2/2。

权利要求书一种充电构件，其包括：基体；弹性层；和表面层，其中
所述表面层包含具有Si‑O‑Sr键并具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元的高分子化合物：
式(1)

式(2)
SrO2/2
式(1)中，R1和R2各自独立地表示下式(3)至(6)中的任意一种：
式(3)

式(4)

式(5)

式(6)

式(3)至(6)中：
R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基；
R8、R9、R15至R18、R23、R24和R29至R32各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基；
R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；
n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数；
p和r各自独立地表示4至12的整数；
x和y各自独立地表示0或1；
符号“*”和符号“**”分别表示与式(1)中的硅原子和氧原子的键合部位。
根据权利要求1所述的充电构件，其中当所述表面层中的硅原子和锶原子的摩尔含量的总量设定为100摩尔%时，所述锶原子的含量为5摩尔%至20摩尔%。
根据权利要求1或2所述的充电构件，其中式(1)中的R1和R2各自独立地表示选自由下式(8)至(11)表示的结构组成的组的结构：
式(8)

式(9)

式(10)

式(11)

式(8)至(11)中，
N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1至8的整数；
x′和y′各自独立地表示0或1；
符号“*”和符号“**”分别表示与式(1)中的硅原子和氧原子的键合部位。
根据权利要求1至3任一项所述的充电构件，其中所述高分子化合物进一步具有由下式(7)表示的结构单元并具有Si‑O‑Zr键：
式(7)
ZrO4/2。
根据权利要求4所述的充电构件，其中当所述表面层中的硅原子、锶原子和锆原子的摩尔含量的总量设定为100摩尔%时，所述锶原子的含量为5摩尔%至20摩尔%，所述锆原子的含量为40摩尔%至67摩尔%。
一种处理盒，其包括：根据权利要求1至5任一项所述的充电构件；和感光构件，其中
所述处理盒可拆卸地安装到电子照相设备的主体。
一种电子照相设备，其包括根据权利要求1至5任一项所述的充电构件。

说明书充电构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及充电构件，并涉及使用所述充电构件的处理盒等。
背景技术
在采用接触充电方式的电子照相设备中，由于设备的长期使用，调色剂、调色剂中使用的外部添加剂、放电生成物或纸粉等附着到与电子照相感光构件接触的充电构件的表面。
例如，电子照相设备设置有用于除去甚至在转印调色剂图像的步骤后残留于电子照相感光构件表面上的调色剂的清洁刮板。然而，近年来，调色剂粒径的减小及其球形化发展，因此调色剂已开始变得容易漏过清洁刮板。已漏过清洁刮板的调色剂在电子照相感光构件和充电构件之间的辊隙处向充电构件表面移动，并有时最终固着到充电构件的表面上。在表面上具有已固着有调色剂的部分的充电构件中，所述部分在使电子照相感光构件充电的能力方面可能不同于任何其它部分，并且所述差异有时充当电子照相感光构件均匀充电的障碍。
另外，当用电子照相设备间歇地进行图像形成时，电子照相感光构件的旋转可一度停止。此时，形成调色剂在抵接到清洁刮板的电子照相感光构件的部分上累积的状态。另外，当之后电子照相感光构件开始再次旋转时，在抵接到清洁刮板上的电子照相感光构件的部分上累积的调色剂漏过清洁刮板，有时以条纹方式附着到充电辊的表面。通过由以条纹方式附着有调色剂的充电构件充电的电子照相感光构件形成的电子照相图像可能显示对应于附着到充电构件的条纹状调色剂的条纹状不均匀。
关于引起该问题的调色剂的附着，专利文献1公开由通过溶胶‑凝胶法形成的金属烷氧化物和/或准金属烷氧化物以及有机硅化合物形成并在其中分散导电性填料的导电性有机‑无机杂化膜。另外，专利文献1记载了有机‑无机杂化膜由于其与水的接触角大而使调色剂的剥离性优异。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2002‑080785号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，作为本发明的发明人对根据专利文献1的发明进行研究的结果，发明人已认识到，在如上所述的该间歇的电子照相图像形成时，为了抑制调色剂对充电构件的条纹状附着，需要实现充电构件表面的表面自由能进一步降低。
鉴于上述，本发明的目的是提供即使当电子照相感光构件从其停止状态起动时，也能更加可靠地抑制调色剂等的条纹状附着的充电构件。
另外，本发明的目的是提供各自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：基体；弹性层；和表面层，其中所述表面层包含具有Si‑O‑Sr键并具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元的高分子化合物。
式(1)

式(2)
srO2/2
上述式(1)中，R1和R2各自独立地表示下式(3)至(6)中的任意一种。
式(3)

式(4)

式(5)

式(6)

式(3)至(6)中，R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基；R8、R9、R15至R18、R23、R24和R29至R32各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基；R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数；p和r各自独立地表示4至12的整数；x和y各自独立地表示0或1；符号“*”和符号“**”分别表示与式(1)中的硅原子和氧原子的键合部位。
根据本发明的另一方面，提供处理盒，其包括上述充电构件和感光构件，其中所述处理盒可拆卸地安装到电子照相设备的主体。
根据本发明的再一方面，提供电子照相设备，其包括上述充电构件。
发明的效果
可获得调色剂等能够几乎不附着到构件表面并长期发挥稳定的充电性能的充电构件。
另外，可获得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为说明根据本发明充电构件的结构的实例的图。
图2为设置有根据本发明处理盒的电子照相设备的结构图。
图3为说明在本发明显影方法中使用的显影设备的实例的示意图。
图4为说明通过本发明合成物的17O‑NMR测量获得的光谱的实例的图。
图5为说明通过本发明合成物的17O‑NMR测量获得的光谱的实例的图。
图6为说明通过本发明的合成物的29Si‑NMR测量获得的光谱的实例的图。
图7为动摩擦系数的测量机的示意图。
图8为说明动摩擦系数测量的图表的实例的图。
图9为根据本发明的表面层形成步骤中的交联反应的说明图。
图10A为说明根据本发明的高分子化合物的化学结构的图。
图10B为说明根据本发明的高分子化合物的化学结构的图。
具体实施方式
用于根据本发明的电子照相设备的充电构件(以下可简称为“充电构件”)具有基体、形成于所述基体上的导电性弹性层和形成于所述导电性弹性层上的表面层。
充电构件的最简单结构为在基体上设置两层，即，导电性弹性层和表面层的结构。应当注意，可在基体和导电性弹性层之间或导电性弹性层和表面层之间设置一层或两层以上的其它层。说明作为根据本发明的充电构件的充电辊的截面的图1中，基体由101表示，导电性弹性层由102表示和表面层由103表示。(基体)
可使用导电性基体作为基体。导电性基体用材料为例如，铁、铜、不锈钢、铝、铝合金或镍。
(导电性弹性层)
可将用于常规充电构件的弹性层(导电性弹性层)的一种或两种以上的弹性体例如橡胶和热塑性弹性体各自用作用于形成导电性弹性层的材料。
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、苯乙烯‑丁二烯橡胶、乙烯‑丙烯橡胶、聚降冰片烯橡胶、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯橡胶、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类弹性体和烯烃类弹性体。作为苯乙烯类弹性体的商购可得的产品，给出由Mitsubishi Chemical Corporation制造的“Rabalon”和由Kuraray Co.,Ltd制造的“SEPTON compound”。作为烯烃类弹性体的商购可得的产品，给出由Mitsubishi Chemical Corporation制造的“Thermolan”、由Mitsui Chemicals,Inc.制造的“Milastomer”、由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制造的“Sumitomo TPE”和由Advanced elastomer Systems Co.,Ltd.制造的“Santoprene”。另外，可通过适当地使用导电剂来将导电性弹性层的导电性调节为预定值。可通过适当地选择导电剂的种类和用量来调节导电性弹性层的电阻，并使电阻适当地落入102至108Ω的范围内，更适当地落入103至106Ω的范围内。
用于导电性弹性层的导电剂的实例包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、抗静电剂和电解质。也可使用科琴黑EC、乙炔黑、橡胶用碳、进行氧化处理的墨(颜料)用碳、导电性碳例如热解碳或石墨例如天然石墨或人造石墨作为导电剂。
另外，可将无机或有机填料或者交联剂添加到导电性弹性层。从当充电构件和作为被充电体的电子照相感光构件互相抵接时抑制充电构件变形的观点，导电性弹性层的硬度以MD‑1硬度计优选为50°以上，特别地，更优选70°至90°。
(表面层)
通过浸渍法或涂布法将表面层形成于导电性弹性层上。从充分发挥为充分确保与电子照相感光构件的抵接辊隙而设置的导电性弹性层的功能这样的观点，充电构件的表面层的弹性模量优选为2,000MPa以下。另一方面，交联密度通常随着表面层弹性模量的减小而趋于减小。结果，向充电构件表面渗出的低分子量组分可能污染电子照相感光构件的表面。因此，充电构件的表面层的弹性模量优选为100MPa以上。
随着表面层厚度增加，上述低分子量组分渗出的抑制效果变大。另一方面，随着表面层厚度减小充电构件的带电性改善。因此，作为参考，表面层的厚度优选为0.01至0.10μm，特别优选0.02至0.08μm。
另外，作为参考，表面层的体积电阻率优选为1×1010至1×1016Ω·cm。另外，从更加抑制调色剂或外部添加剂对充电构件表面的固着的观点，充电构件的表面即表面层的表面粗糙度(Rzjis)优选为15μm以下，特别优选10μm以下，更优选5μm以下。
表面层包含具有Si‑O‑Sr键并具有由下式(1)表示的结构单元和由下式(2)表示的结构单元的高分子化合物。
式(1)

式(2)
srO2/2
上式(1)中，R1和R2各自独立地表示下式(3)至(6)中的任意一种。
式(3)

式(4)

式(5)

式(6)

上式(3)至(6)中，R3至R7、R10至R14、R19、R20、R25和R26各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷基、羟基、羧基或氨基；R8、R9、R15至R18、R23、R24和R29至R32各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基；R21、R22、R27和R28各自独立地表示氢、具有1至4个碳原子的烷氧基或具有1至4个碳原子的烷基；n、m、l、q、s和t各自独立地表示1至8的整数，p和r各自独立地表示4至12的整数，x和y各自独立地表示0或1；符号“*”和符号“**”分别表示与式(1)中的硅原子和氧原子的键合部位。
当表面层中的硅原子和锶原子的摩尔含量的总量设定为100摩尔%时，锶原子的含量优选为5摩尔%至20摩尔%。由此，可实现表面自由能更加减少的效果。
优选式(1)中的R1和R2各自独立地表示选自由下式(8)至(11)表示的结构组成的组的结构。
式(8)
式(9)

式(10)

式(11)

式(8)至(11)中，N、M、L、Q、S和T各自独立地表示1至8的整数；x′和y′各自独立地表示0或1；符号“﹡”和符号“﹡﹡”分别表示与式(1)中的硅原子和氧原子的键合部位。
优选表面层中的高分子化合物具有除Si‑O‑Sr键之外的Si‑O‑Zr键，并具有由式(1)表示的结构单元、由式(2)表示的结构单元和由下式(7)表示的结构单元。优选包含含有这些结构单元的高分子化合物的表面层以减少动摩擦系数。
式(7)
ZrO4/2
图10A示出作为根据本发明高分子化合物实例的当式(1)中的R1由式(3)表示并且其中的R2由式(4)表示时的结构。
另外，图10B示出作为另一实例的以下高分子化合物的结构的一部分。式(1)中的R1由式(3)表示和其中的R2由式(4)表示，并且高分子化合物包含除了由式(2)表示的结构之外的由上式(7)表示的结构，并在其分子中具有Si‑O‑Sr键和Si‑O‑Zr键。
当表面层中的硅原子、锶原子和锆原子的摩尔含量的总量设定为100摩尔%时，优选锶原子的含量为5摩尔%至20摩尔%和锆原子的含量为40摩尔%至67摩尔%。
当锶原子和锆原子的摩尔含量落入所述范围内时，可抑制调色剂和外部添加剂等对充电构件表面的附着或固着，这是因为表面自由能低和动摩擦系数也低。优选充电构件的动摩擦系数(μd)为0.15至0.35，和充电构件的表面自由能(γ总)为25(mJ/m2)至35(mJ/m2)。当动摩擦系数和表面自由能落入这些范围内时，可抑制调色剂和外部添加剂等对充电构件表面的附着或固着。
本发明的电子照相用充电构件可通过例如，包括以下步骤(1)至(3)的方法来生产。
步骤(1)中，将包含由下式(12)表示的第一可水解硅烷化合物、由下式(13)表示的第二可水解硅烷化合物、由下式(14)表示的可水解锶化合物、由下式(15)表示的可水解氧化锆化合物、水和醇的混合溶液在加热下回流，从而可进行混合溶液中的可水解化合物的水解和缩合。
式(12)
R3‑Z‑Si‑(OR2)3
式(13)
R4‑Si‑(OR2)，
式(14)
Sr‑(OR2)2
式(15)
Zr‑(OR2)4
上式(12)至(15)中，Z表示二价有机基团；R2表示饱和或不饱和烃基；R3表示阳离子可聚合有机基团；和R4表示取代或未取代的烷基或芳基。
步骤(2)中，将光聚合引发剂添加到包含在步骤(1)中获得的水解缩合物的溶液，从而可制备表面层形成用涂布液。
步骤(3)中，将涂布液的涂膜形成于在基体的外周面上形成的导电性弹性层的外周面上，并固化涂膜从而可形成表面层。(充电构件的生产方法)
以下，依次说明充电构件的生产方法。
步骤(1):
第一可水解硅烷化合物优选为具有阳离子可聚合基团的可水解硅烷化合物。术语“阳离子可聚合基团”指作为裂解的结果产生氧化烯基团的阳离子可聚合有机基团，并且所述基团的实例包括在各基团中式(12)的R3表示例如环氧基或氧杂环丁烷基团等环醚基团或乙烯醚基团的基团。其中，从获得的容易性及反应控制的容易性的观点优选环氧基。R2表示饱和或不饱和的单价烃基。由式(12)中的Z表示的二价有机基团的实例包括亚烷基和亚芳基。其中，优选具有1至6个碳原子的亚烷基并更优选亚乙基。
由式(12)中的R2表示的饱和或不饱和的单价烃基的实例包括烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至4个碳原子的直链或支链烷基，并更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或叔丁基。
具有由式(12)表示的结构的可水解硅烷化合物的具体实例如下所述。
环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、环氧环己基乙基三甲氧基硅烷和环氧环己基乙基三乙氧基硅烷。
第二可水解硅烷化合物优选为烷基取代的、芳基取代的或未取代的可水解硅烷化合物。式(13)中，R4表示苯基取代的烷基或未取代的烷基，或者烷基取代的芳基或未取代的芳基。在苯基取代的烷基或未取代的烷基中的烷基优选具有1至21个碳原子的直链烷基，更优选具有6至10个碳原子的直链烷基。另外，烷基取代的芳基或未取代的芳基中的芳基优选苯基。
由式(13)中的R2表示的饱和或不饱和的单价烃基的实例包括烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至4个碳原子的直链或支链烷基，并更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或叔丁基。
具有由式(13)表示的结构的可水解硅烷化合物的具体实例如下所述。
甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧甲硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丙基三丙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三丙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、癸基三丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基三丙氧基硅烷。
当组合使用各自具有由式(13)表示的结构的可水解硅烷化合物时，更优选组合其中R4具有6至10个碳原子的直链烷基的可水解硅烷化合物和其中R4具有苯基的可水解硅烷化合物，这是因为即使当由于水解、缩合和反应而使单体结构变化时与溶剂的相容性也是良好的。可水解锶化合物由式(14)表示，并且由式中R2表示的饱和或不饱和的单价烃基的实例包括烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至4个碳原子的直链或支链烷基，并更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或叔丁基。
具有由式(14)表示的结构的可水解锶化合物的具体实例如下所述。
二异丙氧基锶和二甲氧基丙氧基锶。
当将由式(12)、(13)和(14)表示的化合物的总和设定为100摩尔%时，由式(14)表示的化合物的摩尔比优选为5摩尔%至20摩尔%，特别优选10摩尔%至15摩尔%。虽然由式(14)表示的化合物的添加之所以减少表面自由能的原因目前尚未阐明，但是将其添加量设定为5摩尔%以上导致大的表面自由能的减少效果，换言之，大的显影剂等对表面层附着的抑制效果。另外，当添加量为20摩尔%以下时，抑制由于由式(14)表示的化合物所引起的两维反应(two‑dimensional reaction)的进行所致的膜致密性降低和膜的过度软化。结果，抑制在抵接于感光构件上的部分处动摩擦系数的急剧上升以及伴随所述上升的由于充电构件和感光构件之间的摩擦引起的显影剂的物理附着或固着。
在由式(15)表示的可水解氧化锆化合物中由R2表示的饱和或不饱和的单价烃基的实例包括烷基、链烯基和芳基。其中，优选具有1至4个碳原子的直链或支链烷基。更具体地，给出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和叔丁基。
具有由式(15)表示的结构的可水解氧化锆化合物的具体实例如下所述。
四乙氧基锆、四异丙氧基锆、四正丙氧基锆、四正丁氧基锆、四叔丁氧基锆、四‑2‑乙基己氧基锆和四‑2‑甲基‑2‑丁氧基锆。
此处，当将由式(12)、(13)、(14)和(15)表示的化合物的总和设定为100摩尔%时，由式(14)表示的化合物的摩尔比调节为优选5摩尔%至20摩尔%，并且由式(15)表示的化合物的摩尔比调节为优选40摩尔%至67摩尔%，更优选50摩尔%至60摩尔%。
当由上述式(14)表示的化合物的添加量增加时，动摩擦系数也趋于增加。为抑制所述增加，已发现由式(15)表示的化合物的添加能够抑制动摩擦系数的增加。这大概是因为以下原因。由于由式(15)表示的化合物的结构存在四个反应点，并因此容易地形成极其致密的膜，换言之，容易地形成硬膜。因此，在抵接于感光构件上的部分处的变形并不消耗大量能量，结果，动摩擦系数趋于减小。
此处，设定由式(15)表示的化合物的摩尔比为40摩尔%以上导致大的动摩擦系数的减少效果，换言之，大的物理附着的抑制效果。另外，设定由式(15)表示的化合物的摩尔比为67摩尔%以下可抑制表面自由能的增加。
推测膜的表面自由能随着从由式(15)表示的化合物产生的Zr‑OH残存几率的增加而趋于增加。另外，即使在合成阶段，只要由式(15)表示的化合物的摩尔比为67摩尔%以下也可抑制急剧水解和缩合反应。因此，几乎不发生白浊和沉淀。
另外，要水解的由(12)、(13)、(14)和(15)表示的化合物的总摩尔数Z与制备水解缩合物时的水的添加量(摩尔数W)之比W/Z优选为0.2至3.0。所述比更优选0.4至2.0。当将W/Z设定为落入所述范围内时，充分地进行缩合，并因此几乎不残留未反应的单体。另外，防止过快的进行缩合，并因此几乎不发生白浊和沉淀。另外，优选使用单独的伯醇，伯醇和仲醇的混合系统，或者伯醇和叔醇的混合系统作为涂布液合成时的醇。其中，特别优选单独的乙醇，甲醇和2‑丁醇的组合，或者乙醇和2‑丁醇的组合。
(结构单元的测量例)
接下来，描述表面层的化合物的结构单元(键合状态)的测量例。化合物合成时使用水来水解烷氧基部分。使用H217O作为要使用的水的10%，并通过17O‑NMR测量来掌握键合状态。用Avance500NMR设备作为测量设备和BBO探针在室温下进行测量。图4示出Si‑O‑Sr键的测量结果的实例。在70ppm至200ppm处检出的峰为源于‑Si‑O‑Sr‑的峰。另外，图5示出Si‑O‑Zr键的测量结果的实例。在120ppm至250ppm处的宽峰归属于‑Si‑O‑Zr‑，在250ppm至350ppm处的宽峰归属于ZrO4/2结构，和在350ppm至450ppm处的宽峰归属于ZrO3/2结构。另外，如图5所示各峰之间的积分比为2.35:1.23:1.00。另外，Si原子的键合状态可用JMN‑EX400NMR设备(由JEOL Ltd.制造)和FG Autotune Probe(型号：NM‑40TH5AT/FG2)在室温下测量。测量条件如下表1所示。
表1
测量NNE脉冲宽度PW15.8μm脉冲重复时间ACQTM1.6384PD8.3616测量温度室温扫描数5,000氘代溶剂CDCl3弛豫试剂Cr(acac)3
图6示出测量结果的实例。在66ppm至72ppm处的宽峰可归属于由式(1)表示的结构。
步骤(2)：
步骤(2)中，将光聚合引发剂添加到包含步骤(1)中获得的水解缩合物的溶液，从而可制备表面层形成用涂布液。
虽然光聚合引发剂不特别限定，但是从基于光照射的交联反应时改善交联效率的观点，优选阳离子聚合引发剂。例如，环氧基显示对用活性能量射线活化的路易斯酸的鎓盐的高反应性。因此，当上述阳离子可聚合基团为环氧基时，优选使用路易斯酸的鎓盐作为阳离子聚合引发剂。
其它阳离子聚合引发剂为例如，硼酸盐、具有酰亚胺结构的化合物、具有三嗪结构的化合物、偶氮化合物和过氧化物。此类各种阳离子聚合引发剂中，从感光度、稳定性和反应性的观点，优选芳族锍盐和芳族碘鎓盐。特别地优选二(4‑叔丁基苯基)碘鎓盐、具有由下式(19)表示的结构的化合物(商品名：“Adekaoptomer SP150”，由ADEKA CORPORATION制造)或具有由下式(20)表示的结构的化合物(商品名：“IRGACURE261”，由Ciba Specialty Chemicals Inc.制造)。


另外，相对于100质量份由式(12)、(13)、(14)和(15)表示的化合物的缩合物的固成分，优选以1.0至5.0质量份的量添加光聚合引发剂。设定光聚合引发剂的添加量在上述范围内能够充分地固化涂布液的涂膜并阻止光聚合引发剂在涂布液中的溶解性的降低。在制备涂布液时，为了调节粘度或改善涂布性能，可使用考虑其挥发性的适当溶剂以及在合成中使用的溶剂。适当溶剂的实例包括乙酸乙酯、甲乙酮及其混合物。
步骤(3)：
步骤(3)中，首先，将涂布液的涂膜形成于在基体上形成的导电性弹性层的外周面上。当将涂布液施涂到导电性弹性层上时，可采用使用辊涂机的涂布、浸渍涂布或环涂布等。接下来，通过光照射来固化涂膜从而可形成表面层。当用活性能量射线照射涂膜时，在涂布液的缩合物中所包含的阳离子可聚合基团裂解，并因此发生交联反应以固化涂膜。
例如，通过水解作为由式(12)表示的第一可水解硅烷化合物的3‑环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和由式(14)表示的可水解锶化合物获得的缩合物具有作为阳离子可聚合基团的环氧基。在阳离子聚合催化剂(图9中表示为“R+X‑”)存在下此类缩合物的环氧基的环氧环打开，从而可进行链式聚合。结果，各自包含SrO2/2的聚硅氧烷分子彼此交联从而固化。由此，形成根据本发明的高分子化合物。应当注意图9中的n表示1以上的整数。
优选紫外线作为用于裂解阳离子可聚合基团的活性能量射线。在有些情况中，导电性弹性层由于在施加活性能量射线时所产生的热而膨胀，并随后因冷却而收缩。因此，表面层可具有大量卷曲或开裂，除非表面层充分地追随所述膨胀和收缩。然而，在涉及使用紫外线的交联反应的情况中，水解缩合物可在短时间内(15分钟内)交联。另外，所产生的热量少。因此，在表面层中几乎不发生卷曲或开裂。
另外，当充电构件放置到温度和湿度急剧变化的环境中时，除非表面层的膨胀和收缩充分地追随由于温度和湿度的变化引起的导电性弹性层的膨胀和收缩，否则会在表面层中发生卷曲或开裂。然而，当用产生少量热的紫外线进行交联反应时，改善导电性弹性层和表面层之间的粘合性，并且表面层变得能够充分地追随导电性弹性层的膨胀和收缩。因此，可抑制由于环境的温度和湿度变化引起的表面层的卷曲或开裂。另外，当用紫外线进行交联反应时，可抑制由于热史(thermal hysteresis)引起的导电性弹性层的劣化。因此，还可抑制导电性弹性层的电特性的降低。
对于紫外线的施加，可使用高压汞灯、金属卤化物灯、低压汞灯或准分子紫外灯等。其中，优选使用富含波长为150nm至480nm的紫外光的紫外线光源。应当注意紫外线的累积光量的定义为如下所述。
紫外线累积光量(mJ/cm2)=紫外线强度(mW/cm2)×照射时间(s)
紫外线的累积光量可根据照射时间、灯输出以及灯与被照射体之间的距离来调节。另外，累积光量可在照射时间内设置有梯度。当使用低压汞灯时，紫外线的累积光量可用例如由USHIO INC制造的紫外线累积光量计“UIT‑150‑A”或“UVD‑S254”来测量。当使用准分子紫外灯时，可用例如由USHIO INC.制造的紫外线累积光量计“UIT‑150‑A”或“VUV‑S172”来测量。
<电子照相设备和处理盒>
图2为设置有具有本发明的充电构件的处理盒的电子照相设备的示意结构的实例。电子照相设备具有沿箭头所示方向以预定圆周速度绕轴2旋转驱动的圆筒状感光构件1。感光构件可具有基体、形成于基体上的感光层、电荷注入层和表面层等。感光构件的表面通过充电构件3被均匀地充电至预定的正或负电位。接下来，所述表面接收从曝光单元(未示出)例如狭缝曝光或激光束扫描曝光输出的曝光光(图像曝光光)4，从而可形成对应于目标图像的静电潜像。当通过充电构件3使感光构件1的表面充电时，将DC电压或通过将AC电压叠加于DC电压上获得的电压从电压施加单元(未示出)施加到充电构件3。
形成于感光构件1表面上的静电潜像各自从设置用于显影单元5的显影辊供给显影剂，然后进行反正显影或正规显影从而转变成调色剂图像。接下来，通过施加到转印辊6的转印偏置(bias)将感光构件1表面上的调色剂图像顺次转印到以与感光构件的旋转同步输送到在感光构件1和的转印辊6之间的间隙的转印材料P例如纸上。将在上面已转印调色剂图像的转印材料P从感光构件1的表面分离并导入定影单元8中，然后作为上面已定影调色剂图像的图像形成物(打印件或复印件)打印到所述设备之外。在两面图像形成模式或多重图像形成模式的情况中，将图像形成物导入再循环输送机构，然后再导入到转印部。
在调色剂图像转印后在感光构件1表面上的转印残留显影剂(调色剂)通过清洁单元7例如清洁刮板除去，从而可清洁表面。另外，通过来自预曝光单元的预曝光光使表面进行抗静电处理，然后重复用于图像形成。感光构件1、充电构件3、显影单元5和清洁单元7可被一体化以形成处理盒9。用引导单元10例如电子照相设备主体的轨道来将处理盒9可拆卸地安装到电子照相设备的主体。由除上述构件之外的适当地选自转印单元等的单元所形成的盒也可被可拆卸地安装到电子照相设备主体上。
图3为上述显影单元5的显影设备的示意性截面图。图3中，作为通过已知方法形成的用于支承静电潜像的静电潜像支承构件的电子照相感光鼓501沿箭头B所示的方向旋转。作为显影剂载体的显影套筒508在承载具有从作为显影剂容器的料斗503供给的磁性调色剂的单组分显影剂504的同时沿箭头A所示的方向旋转。由此，将显影剂504输送到显影套筒508和感光鼓501彼此相对的显影区域D。如图3中所示，将在其中设置有磁体(例如N1和S1)的磁体辊505放入显影套筒508从而可使显影剂504被磁吸引并保持于显影套筒508上。用于本发明的显影设备的显影套筒508具有作为基体的金属圆筒管506和涂布所述管表面部(top)的导电性树脂涂层507。在料斗503中设置用于搅拌显影剂504的搅拌叶片510。附图标记513表示显示显影套筒508和磁体辊505处于非接触状态的间隙。作为用于形成显影剂的磁性调色剂颗粒之间的相互摩擦以及与显影套筒508上的导电性树脂涂层507的摩擦使显影剂504获得摩擦带电电荷，由此可使感光鼓501上的静电潜像显影。在图3的实例中，设置由铁磁性金属制成的磁性调节刮板502作为显影剂厚度调节构件来调节要输送到显影区D的显影剂504的厚度。磁性调节刮板502从料斗503垂下，从而以距显影套筒508的表面约50至500μm的间隙宽度接近显影套筒508。来自磁体辊505的磁极N1的磁力线集中于磁性调节刮板502上，导致在显影套筒508上形成显影剂504的薄层。
使用通过将显影剂用粘结剂树脂与例如着色剂、电荷控制剂、脱模剂和无机细颗粒等共混而获得的产物作为显影剂(调色剂)。作为显影剂的形式，可获得各自包含磁性材料作为必要成分的磁性单组分显影剂以及没有任何磁性材料的非磁性单组分显影剂，并根据显影设备来适当选择。另外，用于本发明的显影剂(调色剂)不管其形式均优选具有4μm至11μm范围内的重均粒径。此类显影剂的使用产生例如调色剂的带电量或图像品质与图像浓度之间的平衡。
实施例
以下，通过具体实施例来更详细地描述本发明。应当注意实施例中的术语“份”指“质量份”。
(实施例1)
(1)导电性弹性层的形成和评价
将100份中高丙烯腈(商品名：JSR,N230SV(结合丙烯腈含量：35.0%)，门尼粘度(ML1+4100℃)：32，比重：0.98，由JSR Corporation制造)、48份作为填料的炭黑(商品名：Printex45，粒径：26nm，氮吸附比表面积：90m2/g，DBP吸收量：52cm3/100g，由Degussa制造)、20份作为填料的碳酸钙(商品名：NANOX#30，由MARUO CALCIUM CO.,LTD.制造)、5份氧化锌和1份硬脂酸锌在6L捏合机中捏合20分钟。将4.5份作为硫化促进剂的二硫化四苄基秋兰姆(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添加到捏合产物，然后用开炼机捏合混合物另外的八分钟。由此，获得导电性弹性层用捏合产物I。
接下来，将包含金属和橡胶的热固性粘合剂(商品名：METALOC N‑33，由TOYO KAGAKU KENKYUSHO CO.,LTD.制造)施涂到相对于直径6mm和长度252mm的圆柱形钢制基体(具有镀镍表面)的圆柱面的轴向中央各自向两侧延伸115.5mm的区域(沿轴向的总宽度为231mm的区域)。所得物在80℃温度下干燥30分钟，然后在120℃的温度下进一步干燥1小时。接下来，使用十字头挤出机在基体上将捏合产物I挤出为外径为8.75至8.90mm的圆筒形，然后切断其端部以使圆筒形挤出物具有242mm的长度。
随后，使圆筒形挤出物硫化从而获得在基体上具有导电性弹性层(一次硫化物)的辊。应当注意，为了避免硫化温度急剧上升，如下所述使所述辊通过连续加热炉。经30分钟使所述辊通过温度设定为80℃的第一区域，然后经30分钟通过温度设定为160℃的第二区域。
接下来，切断所述辊的导电性弹性层(橡胶部分)的两端，以使所述层具有232mm的轴向宽度。之后，用旋转磨石研磨导电性弹性层的表面，以使所述辊具有各端部直径为8.26mm和中央部直径为8.5mm的冠形。由此，获得导电性弹性辊1。在此情况下，辊表面具有8.5μm的十点平均粗糙度(Rz)和20μm的振摆。十点平均粗糙度(Rz)根据JIS B 6101来测量。用由Mitutoyo Corporation制造的高精度激光测量机“LSM‑430v”来测量振摆。具体地，用测量机测量外径，然后将最大外径和最小外径之差定义为外径差振摆。在五个点进行测量，然后将在五个点的外径差振摆的平均值定义为被测物的振摆。导电性弹性辊1的MD‑1硬度为58°。
(2)充电辊的生产和评价
<可水解硅烷化合物和可水解锶化合物的水解缩合物的制备>
(合成‑1)
将下表2所示的材料投入300ml茄型烧瓶，然后用橄榄球型搅拌子(全长45mm×直径20mm)在室温(25℃的温度)、将搅拌子的旋转数设定为500rpm下搅拌并混合1分钟。
表2

接下来，在将搅拌子的旋转数变为900rpm后逐滴添加11.95g离子交换水(pH为5.5)。滴加离子交换水后反应溶液的固成分为28.00质量%。
滴加离子交换水后，将上述烧瓶浸入温度设定为120℃的油浴中，并在搅拌子的旋转数设定为750rpm下继续搅拌。经过20分钟后上述烧瓶中的内含物的温度达到120℃。然后，在加热下进行回流20小时。由此，获得缩合物中间体‑I。
(合成‑2)
将下表3所示的材料投入50ml茄型烧瓶，然后在室温下搅拌3小时。由此，合成包含可水解硅烷化合物和可水解锶化合物的水解缩合物的液状缩合物‑1。
表3

<评价(1)：固成分浓度的计算(残余单体量的测量)>
在所得缩合物‑1中的残余单体的量通过以下步骤来测量。基于从作为用于合成缩合物‑1的可水解硅烷化合物和可水解锶化合物的理论上完全脱水‑缩合反应的结果的结构体而求出的质量来进行计算。如下所述进行测量。(A)预先测量铝杯的质量。(B)用精密天平称量约2.000至3.000g在步骤(合成‑2)中完成的缩合物‑1，并将含有缩合物的铝杯静置于200℃下的炉中30分钟。(C)放置后再次用精密天平测量质量，从而可计算固成分。
(等式1)

通过测量测定的固成分等于理论上测定的质量实质意味着残余单体的量极少。相反，当在炉中存在未反应的单体时，由于其挥发引起质量降低。因此，残余单体的量可通过测量固成分来测定。缩合物‑1的固成分浓度为25.25(质量%)。
<评价(2)：缩合物‑1的外观的评价>
目视观察液状缩合物‑1的外观并通过以下标准来评价。
A：当目视观察时合成液均匀。
B：虽然当目视观察时合成液略微白浊，但是所述溶液在用孔径为0.5μm的膜滤器过滤后可用作涂布液。
C：所述溶液白浊化并产生沉淀物。
<表面层形成用涂布液的制备>
将作为光阳离子聚合引发剂的芳族锍盐(商品名：Adekaoptomer SP‑150，由ADEKA CORPORATION制造)用甲醇稀释，以使所得溶液具有10质量%的浓度。
然后，添加上述光阳离子聚合引发剂的甲醇稀释液，以使光阳离子聚合引发剂的量相对于50g缩合物‑1的100质量份固成分为3.0质量份。接下来，进一步添加乙醇以调节缩合物‑1的固成分浓度至3.0质量%。由此，制备根据本实施例的充电辊的表面层形成用涂布液‑1。
<表面层的形成>
通过环涂将涂布液‑1施涂到预先生产的导电性弹性辊1的导电性弹性层上(排出量：0.008ml/s，环部的速度：20mm/s，总排出量：0.064ml)。
接下来，导电性弹性层上的涂布液‑1的涂膜用波长为254nm的紫外线照射，以使累积光量为9,000mJ/cm2。由此，使涂膜中的缩合物‑1交联，结果，形成涂膜的固化膜。将固化膜静置几秒以干燥。由此，形成表面层，结果获得充电辊1。应当注意，使用低压汞灯(由HARISON TOSHIBA LIGHTING Corporation制造)来施加紫外线。
<评价(3)：表面层厚度的测量>
通过采用以下方法来测量表面层的厚度。即，基于ESCA用Ar+离子溅射沿厚度方向直接分析充电辊1的最外表面。然后，将Si2p峰强度不再变化处的深度定义为厚度。
所用设备：Quantum2000(由ULVAC‑PHI,Inc制造)，
X射线；单色Alkα,25w,15kV,100μm,
通能(Pass energy)；23.5eV,
步长；0.1eV,
样品倾斜角；45,
Ar+溅射；4kV,2×2mm2,
6秒/循环(溅射速度；30nm/min.SiO2)
<评价(4)：充电辊的表面自由能>
如下表4所示，相对于各自具有三种已知表面自由能组分的三种探测液体的接触角用接触角计(商品名：Model CA‑X ROLL，由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造)来测量，以计算充电辊1的表面自由能。测量接触角θ的条件如下所述。
测量：液滴法(真圆适配(complete round fitting))
液量：1μl
着滴(droplet impingement)的确认:自动
图像处理：算法‑无反射
图像模式：帧(Frame)
阈值水平：自动
应当注意，在下面的说明书中，L和S分别表示关于液体和固体的项目。
γd:分散力项
γp:极性项
γh:氢键项
表4

单位：mJ/m2(20℃)
上表4中，γLd、γLp和γLh分别表示分散力项、极性项和氢键项。
将上表4中三种探测液体的各表面自由能(γLd、γLp和γLh)以及通过测量获得的相对于各探测液体的接触角θ代入以下等式(2)，从而制作各探测液体的三个等式。然后，通过求解这些三元联立等式来计算γSd、γSp和γSh。然后，将γSd、γSp和γSh之和定义为表面自由能(γ总)。应当注意，本发明的充电构件的总表面自由能(γ总)期望大于25mJ/m2且35mJ/m2以下。
(计算式1)