專利名稱：導(dǎo)電性構(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)備的導(dǎo)電性構(gòu)件和使用該導(dǎo)電性構(gòu)件等的處理盒等。
背景技術(shù)：
以導(dǎo)電性輥為代表的用于電子照相設(shè)備的導(dǎo)電性構(gòu)件通常具有導(dǎo)電性芯軸和設(shè)置在所述導(dǎo)電性芯軸的外周上的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層通常包括粘結(jié)劑樹脂和分散在粘結(jié)劑樹脂中的導(dǎo)電劑。作為能夠比較容易地降低導(dǎo)電層電阻的導(dǎo)電劑，已知電子導(dǎo)電劑如導(dǎo)電性金屬氧化物顆粒。然而，由電子導(dǎo)電劑導(dǎo)電化的導(dǎo)電層可依賴于導(dǎo)電層中電子導(dǎo)電劑的分散條件而使其電阻的變化大。出于抑制導(dǎo)電層電阻的變化并由此獲得品質(zhì)穩(wěn)定的導(dǎo)電性構(gòu)件的目的，已需求在組成導(dǎo)電層的粘結(jié)劑樹脂中具有令人滿意的分散性的電子導(dǎo)電劑。日本專利申請?zhí)亻_H10-7932公開了其中通過硅烷偶聯(lián)處理將具有離子導(dǎo)電性的磺酸基引入到無機(jī)粉末的表面上的導(dǎo)電性無機(jī)粉末，作為電阻低且在樹脂中的均一分散性優(yōu)異的無機(jī)粉末。引用列表專利文獻(xiàn)PTL1:日本專利申請?zhí)亻_H10-793
發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問題本發(fā)明進(jìn)行了設(shè)置有通過使用根據(jù)日本專利申請?zhí)亻_H10-7932的導(dǎo)電性無機(jī)粉末使其導(dǎo)電化的導(dǎo)電層的導(dǎo)電性構(gòu)件的研究。因此，已發(fā)現(xiàn)，無機(jī)粉末在粘結(jié)劑樹脂中的分散性優(yōu)異，還具有使得導(dǎo)電層的電阻穩(wěn)定化的效果。然而，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將導(dǎo)電性構(gòu)件用于充電構(gòu)件并長時間施加直流電壓時，導(dǎo)電層的電阻視情況而隨時間增加。因此，本發(fā)明的目的在于提供其中即使長期施加直流電壓電阻也幾乎不變化的導(dǎo)電性構(gòu)件。另外，本發(fā)明的目的在于提供能夠穩(wěn)定提供高品質(zhì)電子照相圖像的電子照相設(shè)備和處理盒。
_9] 用于解決問題的方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種導(dǎo)電性構(gòu)件，其包括導(dǎo)電性芯軸和導(dǎo)電層，其中所述導(dǎo)電層包含粘結(jié)劑樹脂和分散在所述粘結(jié)劑樹脂中的導(dǎo)電性金屬氧化物顆粒；所述金屬氧化物顆粒在其表面上具有由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)；和其中所述由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)為通過用由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)取代源自所述金屬氧化物顆粒的作為官能團(tuán)的羥基的氫原子而引入的基團(tuán)-R-SO3H (I)其中，在結(jié)構(gòu)式(I)中，R表示具有I至4個碳原子的二價飽和烴基。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種可拆卸地安裝至電子照相設(shè)備的主體而形成的處理盒，其中所述處理盒包括上述導(dǎo)電性構(gòu)件作為充電構(gòu)件和顯影構(gòu)件中的至少之一。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子照相設(shè)備，其包括上述導(dǎo)電性構(gòu)件作為充電構(gòu)件和顯影構(gòu)件中的至少之一。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以即使通過長時間施加直流電壓導(dǎo)電性構(gòu)件的電阻也幾乎不變化的方式獲得耐久性優(yōu)異的導(dǎo)電性構(gòu)件。此外，根據(jù)本發(fā)明，可獲得穩(wěn)定提供高品質(zhì)電子照相圖像的處理盒和電子照相設(shè)備。


圖1為說明娃燒偶聯(lián)反應(yīng)的作用機(jī)理的不意圖。圖2為說明根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電性構(gòu)件的示意圖。圖3為說明根據(jù)本發(fā)明的金屬氧化物顆粒的示意圖。圖4為說明使用磺內(nèi)酯的磺化反應(yīng)機(jī)理的示意圖。圖5為說明具有通過常規(guī)方法引入的磺酸基的金屬氧化物顆粒的圖。圖6為說明具有通過本發(fā)明的方法引入的磺酸基的金屬氧化物顆粒的圖。圖7為說明電阻測量設(shè)備的示意圖。圖8為說明根據(jù)本發(fā)明的電子照相設(shè)備的圖。圖9為說明根據(jù)本發(fā)明的處理盒的圖。
具體實施例方式本發(fā)明人對在設(shè)置有使用根據(jù)日本專利申請?zhí)亻_H10-7932的導(dǎo)電性無機(jī)粉末使其導(dǎo)電化的導(dǎo)電層的導(dǎo)電性構(gòu)件中，由于長期施加直流電壓而導(dǎo)致的電阻變化的機(jī)理進(jìn)行了一系列的研究。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有關(guān)電阻變化的原因歸因于在硅烷偶聯(lián)處理中引入
離子交換基團(tuán)如磺酸基。圖1為說明硅烷偶聯(lián)反應(yīng)的作用機(jī)理的圖。硅烷偶聯(lián)劑的烷氧基在水中水解，并相繼發(fā)生硅烷醇基之間的脫水縮合，從而產(chǎn)生低聚物狀硅氧烷。在所產(chǎn)生的低聚物狀硅氧烷的部分羥基與金屬氧化物顆粒表面上的羥基之間通過脫水縮合形成共價鍵。因此，磺酸基引入到金屬氧化物的表面上。然而，應(yīng)理解，其中通過借由硅烷偶聯(lián)劑中的烷氧基的水解所產(chǎn)生的羥基之間的相互縮合(mutual condensation)而產(chǎn)生低聚物狀娃氧燒的反應(yīng)和有關(guān)輕基與金屬氧化物表面上的羥基之間的反應(yīng)在開始時相互競爭地進(jìn)行。還應(yīng)理解，在硅烷偶聯(lián)劑的低聚化進(jìn)行中，由于有關(guān)低聚化硅氧烷相對低的分子運(yùn)動性，使得有關(guān)低聚化硅氧烷的羥基與金屬氧化物顆粒表面上的羥基之間的反應(yīng)難以發(fā)生。因此，低聚化硅氧烷通過較少量的共價鍵保持在金屬氧化物顆粒的表面上。具體地，如圖5示意性所示，該狀況如下低聚化硅氧烷51通過單共價鍵鍵合至金屬氧化物顆粒52的表面上。換言之，可假設(shè)發(fā)生的條件為大分子幾乎不通過少量的共價鍵停留在金屬氧化物顆粒的表面上。因此，應(yīng)理解，直流電壓的長期施加斷裂了低聚化硅氧烷與金屬氧化物顆粒之間的共價鍵，因而分離出具有磺酸基的低聚化硅氧烷，從而導(dǎo)致電阻變化。相反，如圖3和4所示，根據(jù)本發(fā)明的金屬氧化物顆粒31具有在其表面上的含有尺寸相對小且由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)32的有機(jī)基團(tuán)。通過用由結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)取代由金屬氧化物顆粒固有的作為表面官能團(tuán)的羥基的氫原子而將由結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)各自引入到金屬氧化物顆粒。R-SO3H (I)其中，在結(jié)構(gòu)式(I)中，R表示具有I至4個碳原子的二價飽和烴基。因此，推測即使長期施加直流電壓也幾乎不使磺酸基從金屬氧化物顆粒中分離，因而，減少了用此類金屬氧化物顆粒導(dǎo)電化的導(dǎo)電層的電阻隨時間的變化。圖2為根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電輥沿垂直于輥軸方向的截面圖。導(dǎo)電輥包括作為導(dǎo)電性芯軸的芯軸21和設(shè)置在芯軸21外周上的導(dǎo)電層22。導(dǎo)電層22包括具有磺酸基(-SO3H)的導(dǎo)電性金屬氧化物顆粒和具有分散于其中的金屬氧化物顆粒的粘結(jié)劑樹脂。<金屬氧化物顆粒>根據(jù)本發(fā)明的金屬氧化物顆粒在其表面上具有由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)，該基團(tuán)通過用由結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)取代由金屬氧化物顆粒固有的作為表面官能團(tuán)的羥基的氫原子而引入。-R-SO3H (I)其中，在結(jié)構(gòu)式(I)中，R表示具有I至4個碳原子的二價飽和烴基。圖3為說明具有引入其上的磺酸基的金屬氧化物顆粒的示意性圖。圖3示出金屬氧化物顆粒31表面上的源自金屬氧化物顆粒的羥基的氫原子被磺酸基取代的狀態(tài)。金屬氧化物顆粒為在其表面固有地具有羥基的金屬氧化物顆粒。此類金屬氧化物顆粒的具體實例包括包含S1、Mg、Al、T1、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Sn和Zn的氧化物的顆粒。更具體地，此類金屬氧化物顆粒的實例包括以下金屬氧化物顆粒二氧化硅、氧化鋁、氧化鋁溶膠、氧化鋯、氧化鐵和氧化鉻的球狀和針狀顆粒；層狀粘土礦物如硅酸鹽礦物、磷酸鹽礦物、鈦酸鹽礦物、錳酸鹽礦物和鈮酸鹽礦物的顆粒；以及多孔氧化鈦、沸石、介孔二氧化娃、多孔氧化招、多孔娃招(porous silica alumina)和娃藻土的顆粒。在本發(fā)明中，金屬氧化物顆粒表面上的羥基的量影響離子導(dǎo)電性。通過存在于金屬氧化物顆粒表面上的羥基的取代來引入磺酸基，因而金屬氧化物顆粒表面上的羥基數(shù)量越大，金屬氧化物顆粒越好。存在于金屬氧化物表面上的羥基數(shù)量相對較大的金屬氧化物的實例包括二氧化硅和氧化鈦。 二氧化硅的具體實例包括氣相氧化硅、膠體二氧化硅、沉淀二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅、粉碎二氧化硅和熔融二氧化硅。氧化鈦的具體實例包括氧化鈦溶膠。層狀粘土礦物的實例包括硅酸鹽礦物，具體實例包括如下云母族(白云母、黑云母、鐵云母、金云母、白水云母(shirozulite)、鈉云母、鐵葉云母(siderophylite)、富鎂黑云母(eastonite)、多娃鋰云母、鋰白云母(trilithionite)、鋰云母、鐵鋰云母、珍珠云母、伊利石和海綠石)；蒙脫石族(蒙脫石、貝德石、綠脫石、皂石、鋰蒙脫石、硅鎂石(stevensite)和滑石)；高嶺土族(高嶺石和多水高嶺石)；蛭石；麥羥硅鈉石(magadiite);水娃鈉石(kanemite);和水輕娃鈉石(kenyaite)。這些中特別優(yōu)選蒙脫石、麥羥硅鈉石、水硅鈉石和水羥硅鈉石。必要時，還可通過施以處理如UV處理和水熱處理來增加任意金屬氧化物顆粒的表面上的羥基數(shù)量。作為金屬氧化物顆粒的形狀，可使用諸如球狀、棒狀、針狀和板狀形狀的任意形狀。另外，顆粒是否為多孔或無孔并不重要。在本發(fā)明中，如基于激光衍射/散射法的粒度分布測量所測定的，金屬氧化物顆粒的平均粒徑的標(biāo)準(zhǔn)為50nm以上和500nm以下。當(dāng)具有引入其上的磺酸基的金屬氧化物顆粒與粘結(jié)劑樹脂如合成橡膠混合時，控制為落入如上所述的范圍內(nèi)的金屬氧化物顆粒的平均粒徑能夠更加確定地抑制金屬氧化物顆粒的相互凝聚。由于基于每單位質(zhì)量金屬氧化物顆粒的磺酸基的引入量的降低，落入該如上所述的范圍內(nèi)的平均粒徑還能夠有效抑制電阻增加至高值。<金屬氧化物顆粒的生產(chǎn)方法>描述根據(jù)本發(fā)明的金屬氧化物顆粒的生產(chǎn)方法。將磺酸基引入到金屬氧化物顆粒的表面上的方法的實例包括使用磺內(nèi)酯磺化和在具有磺酸基的烷基鹵與金屬氧化物顆粒表面上的羥基之間的親核置換反應(yīng)(mucleophilic displacement reaction)。圖4示出使用磺內(nèi)酯的磺化反應(yīng)機(jī)理的概述。金屬氧化物顆粒的表面42上的羥基中的氧原子與磺內(nèi)酯41的氧原子44相鄰的碳原子進(jìn)行親核反應(yīng)，結(jié)果，獲得了其表面上具有磺酸基的金屬氧化物顆粒。換言之，使用磺內(nèi)酯的磺化反應(yīng)基于每一個羥基引入一個磺酸基到金屬氧化物顆粒表面上，從而形成穩(wěn)定的共價鍵。該反應(yīng)不產(chǎn)生低聚物，并能夠一步反應(yīng)從而將磺酸基引入到金屬氧化物顆粒的表面上。另外，未反應(yīng)的磺內(nèi)酯仍溶解在反應(yīng)溶液中，并可在引入磺酸基后，純化金屬氧化物顆粒時，通過減壓下過濾而除去。換言之，即使當(dāng)合成的金屬氧化物顆?；旌显谡辰Y(jié)劑樹脂中時，雜質(zhì)如低聚物也不混合。作為磺內(nèi)酯，可使用由以下結(jié)構(gòu)式⑵表示的磺內(nèi)酯化合物。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性構(gòu)件，其包括導(dǎo)電性芯軸和導(dǎo)電層，其中所述導(dǎo)電層包含粘結(jié)劑樹脂和分散在所述粘結(jié)劑樹脂中的導(dǎo)電性金屬氧化物顆粒，所述金屬氧化物顆粒在其表面上具有由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)，和其中所述由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)為通過用所述由以下結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)取代作為源自所述金屬氧化物顆粒的官能團(tuán)的羥基的氫原子而引入的基團(tuán)-R-SO3H (I)其中，在結(jié)構(gòu)式(I)中，R表示具有I至4個碳原子的二價飽和烴基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性構(gòu)件，其中所述由結(jié)構(gòu)式(I)表示的基團(tuán)為通過所述羥基與磺內(nèi)酯之間的反應(yīng)而引入的基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電性構(gòu)件，其中所述磺內(nèi)酯由以下結(jié)構(gòu)式⑵表示
4.一種處理盒，其以使得可拆卸地安裝至電子照相設(shè)備的主體而形成，其中所述處理盒包括根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的導(dǎo)電性構(gòu)件作為充電構(gòu)件和顯影構(gòu)件中的至少之O
5.一種電子照相設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的導(dǎo)電性構(gòu)件作為充電構(gòu)件和顯影構(gòu)件中的至少之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長時間通電耐久性優(yōu)異的導(dǎo)電性構(gòu)件。所述導(dǎo)電性構(gòu)件具有導(dǎo)電性芯軸和導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包含粘結(jié)劑樹脂；和分散在所述粘結(jié)劑樹脂中的導(dǎo)電性金屬氧化物顆粒。所述金屬氧化物顆粒在其表面上具有由結(jié)構(gòu)式(1)表示的基團(tuán)。所述由結(jié)構(gòu)式(1)表示的基團(tuán)通過取代作為所述金屬氧化物顆粒上的表面官能團(tuán)的羥基的氫原子而引入。結(jié)構(gòu)式(1)-R-SO3H。
文檔編號G03G15/08GK103003756SQ20118003520
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者平社由夏, 山田聰, 都留誠司, 山內(nèi)一浩, 村中則文 申請人:佳能株式會社