CN103282838A - 显影辊、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

Abstract

提供一种显影辊，所述显影辊在高温高湿环境下保存和使用的情况下抑制了表面层从弹性层剥离，并且其中调色剂不易附着至表面。所述显影辊能够形成高品质电子照相图像。所述显影辊包括：芯轴；设置在所述芯轴上并包含加成固化型二甲基硅橡胶的固化物的弹性层；和覆盖所述弹性层的周面并包含氨基甲酸酯树脂的表面层。所述氨基甲酸酯树脂在两个相邻的氨基甲酸酯键之间具有由结构式(1)表示的结构和由结构式(2)表示的结构和/或由结构式(3)表示的结构。

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)。

Description

显影辊、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显影辊、具有所述显影辊的处理盒和电子照相设备。

背景技术

在电子照相设备(如使用电子照相术的复印机、传真机和打印机)中，电子照相感光构件(下文中，还称作“感光构件”)通过充电单元充电，并通过激光等曝光，从而在感光构件上形成静电潜像。接着，将显影容器内的调色剂通过调色剂供给辊和调色剂控制构件涂布至显影辊上。通过借由显影辊传送至要显影的区域的调色剂，感光构件上的静电潜像在感光构件和显影辊之间的接触部或其邻接部显影。随后，感光构件上的调色剂通过转印单元转印至记录纸上，并通过加热加压定影。感光构件上剩余的调色剂通过清洁刮板来除去。

作为显影辊，通常使用具有10³-10¹⁰Ω·cm电阻的弹性辊。此外，考虑到对显影辊的更高耐久性和电子照相图像的更高品质的要求，使用在弹性层表面上设置有表面层的显影辊。

这里，作为显影辊的弹性层，适当使用具有高变形回复性和柔性的硅橡胶。作为表面层，使用具有高耐磨耗性和调色剂带电性的聚氨酯(polyurethanes)。

PTL1公开了一种方法，其中将包含特定组成的聚(四亚甲基二醇)聚氨酯表面层设置在硅橡胶弹性层上，从而抑制在各种温度湿度环境下的问题。PTL2公开了一种可抑制低熔点调色剂熔合的聚醚聚氨酯表面层的组成。

另外，PTL3公开了一种显影辊，所述显影辊使用具有低吸水量的聚氨酯表面层，从而在高温高湿环境下保持带电性。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利申请特开2005-141192

PTL2：日本专利申请特开2006-251342

PTL3：日本专利申请特开平7-199645

发明内容

发明要解决的问题

近年来，在电子照相设备中，已要求即使在严苛环境下也可保持高品质图像和耐久性。虽然硅橡胶作为如上所述弹性层的构成材料具有高物理性质，但它们是具有低极性的材料。为此，根据本发明人的考查，在将根据PTL1至PTL3所述的包括含有硅橡胶的弹性层的显影辊在温度为40℃和相对湿度为95%的高温高湿环境长期放置的情况下，表面层有时候会从硅橡胶弹性层剥离。此外，在根据PTL1至PTL3所述的显影辊中，调色剂强力附着至其表面，有时候在电子照相图像中引起由调色剂附着物产生的浓度不均。

本发明旨在提供用于形成高品质电子照相图像的显影辊，在高温高湿环境下保存和使用中抑制了表面层从弹性层的剥离，并且调色剂很难附着在显影辊的表面上。

另外，本发明旨在提供可稳定输出高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备，和用于电子照相图像形成设备的处理盒。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明人进行了广泛的研究。结果发现，包含具有特定结构的聚氨酯树脂(polyurethane resin)的表面层对硅橡胶弹性层具有高粘合性，并且调色剂很难附着至表面层的表面。因此，已实现本发明。

即，根据本发明的一个方面，提供一种显影辊，所述显影辊包括芯轴、弹性层和覆盖所述弹性层表面的表面层，其中所述弹性层包含加成固化型二甲基硅橡胶的固化物，所述表面层包含氨基甲酸酯树脂(urethane resin)，和所述氨基甲酸酯树脂具有在两个相邻的氨基甲酸酯键之间的由下结构式(1)表示的结构，和选自由以下结构式(2)表示的结构和以下结构式(3)表示的结构组成的组的至少一种结构：

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)

此外，根据本发明的另一方面，提供一种处理盒，所述处理盒至少包括安装于其上的显影辊，并且可拆卸地安装至电子照相设备，其中，安装于所述处理盒上的显影辊为上述显影辊。

此外，根据本发明的另一方面，提供一种电子照相设备，所述电子照相设备包括显影辊，和配置为抵接在所述显影辊上的电子照相感光构件。

发明的效果

根据本发明，将包含具有特定结构单元的氨基甲酸酯树脂的表面层设置在含有加成固化型二甲基硅橡胶的固化物的弹性层上。从而，可获得用于形成高品质电子照相图像的显影辊，其中即使在高温高湿环境长期保存的情况下，也均可高水平抑制表面层的剥离和调色剂的附着。

此外，根据本发明，可获得可稳定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为显示根据本发明的显影辊实例的概念图。

图2为显示根据本发明的处理盒实例的示意性构造图。

图3为显示根据本发明的电子照相设备实例的示意性构造图。

图4为显示液循环浸渍涂布机的概念图。

图5为显示根据本发明的氨基甲酸酯树脂所具有的特征结构的图。

图6为显示根据本发明的氨基甲酸酯树脂所具有的特征结构的图。

具体实施方式

图1说明了根据本发明显影辊1的一个实施方案。在图1所述的显影辊1中，弹性层3形成于圆柱状或中空圆筒状导电性芯轴2的外周面上。弹性层3的外周面覆盖有表面层4。

<芯轴>

芯轴2起到电极和显影辊1用支承构件的作用。芯轴2用如铝、铜合金和不锈钢等的金属或合金；镀铬或镀镍的铁；或导电性材料如具有导电性的合成树脂形成。

<弹性层>

弹性层3赋予显影辊形成具有预定宽度的、在显影辊和感光构件之间的抵接部中的辊隙所必要的弹性。弹性层3含有加成固化型二甲基硅橡胶的固化物，所述固化物赋予弹性层对变形的高变形回复性和柔性。

为了通过疏水作用强化表面层和弹性层之间的粘合性，认为存在于附着界面附近的水分子的量要较小。在硅橡胶中，橡胶组分本身具有低极性，并具有低吸水性。为此，取决于所要包含的填料种类，弹性层的吸水量可降低至极低的水平。因此，稍后将描述的由疏水作用引起的弹性层和包含氨基甲酸酯树脂的表面层之间的高粘合效果可进一步得到改进。

具体地，弹性层3的根据日本工业标准(JIS)K7209方法A所具有的吸水量优选为0.10%以下、更优选0.02%以上且0.10%以下。

加成固化型二甲基硅橡胶的实例包括：聚二甲基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚苯基乙烯基硅氧烷、聚甲氧基甲基硅氧烷、聚乙氧基甲基硅氧烷和这些聚硅氧烷的共聚物。

弹性层3可包含导电性细颗粒。作为导电性细颗粒，可使用炭黑或导电性金属如铝和铜；和导电性金属氧化物如氧化锌、氧化锡和氧化钛的细颗粒。特别优选炭黑，这是因为通过相对少的炭黑添加量便可获得高导电性。

为了降低弹性层3的吸水量，在导电性细颗粒中优选使用对水特别具有低亲和性的那些。例如，在炭黑用作导电性颗粒的情况下，优选地，选择具有相对大的一次粒径且表面不进行极化的炭黑。具体地，考虑到橡胶的补强性和导电性，适合使用的炭黑为具有在30nm以上且60nm以下范围内的一次粒径，且作为表面特性，已进行表面中性化或疏水化，即，pH值为5.0以上且8.0以下的那些炭黑。

在上述炭黑用作导电性细颗粒的情况下，基于弹性层中的100质量份硅橡胶，其指导性含量为5-20质量份。

在使用除炭黑以外的导电性细颗粒的情况下，细颗粒的添加量优选根据细颗粒的吸湿性调整，以使弹性层吸水量落入上述范围内。

弹性层3可适当地包含各种添加剂如非导电性填料、交联剂和除导电性细颗粒以外的催化剂。

<表面层>

包含在表面层4中的氨基甲酸酯树脂在氨基甲酸酯键之间具有由以下结构式(1)表示的结构和选自由以下结构式(2)表示的结构和以下结构式(3)表示的结构组成的组的一种或两种结构。即，根据本发明的氨基甲酸酯树脂在分子中具有如下结构：其中由以下结构式(1)表示的结构和选自由以下结构式(2)表示的结构和以下结构式(3)表示的结构组成的组的一种或两种结构夹置于两个氨基甲酸酯键之间。

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)

图5和图6显示根据本发明的氨基甲酸酯树脂所具有的部分特征结构。图5中，由结构式(1)表示的结构和由结构式(2)表示的结构夹置于相邻的氨基甲酸酯键A1和A2之间。在图6所述的氨基甲酸酯树脂中，由结构式(1)表示的结构和由结构式(2)表示的结构夹置于相邻的氨基甲酸酯键B1和B2之间，以及夹置于相邻的氨基甲酸酯键C1和C2之间。通常，合成树脂的粘合性，除化学键合以外，主要取决于极性官能团的相互作用，例如氢键合和酸碱相互作用。然而，硅橡胶具有极低的极性，且其表面是惰性的。为此，对于含有硅橡胶的弹性层与含有聚氨酯树脂的表面层之间的粘合性，不能期望由极性官能团引起的强烈相互作用。然而，根据本发明的弹性层和表面层，即使将其长期放置于高温高湿严苛环境的情况下，也显示高粘合性。

尽管详细原因有待检验，但本发明人推测如下。

即，具有存在于相邻的氨基甲酸酯键之间的由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)表示的结构和结构式(3)表示的结构组成的组的至少一种结构的氨基甲酸酯树脂，作为聚氨酯具有与常规聚醚聚氨酯相比极低的极性，因为甲基引入了侧链中。另一方面，已知加成固化型二甲基硅橡胶的固化物具有其中六个硅氧烷(Si-O)键旋转一回的“螺旋形”分子结构，并且甲基朝外取向。即，硅橡胶的聚合物链表面实质上覆盖有疏水性甲基。为此，在疏水性分子之间起作用的引力在根据本发明弹性层中的硅橡胶表面上的甲基与引入到表面层的氨基甲酸酯树脂中两个相邻的氨基甲酸酯键之间作为侧链的甲基之间起作用。结果认为，根据本发明的表面层和弹性层显示高粘合性。

此外，根据本发明的聚氨酯包含由结构式(1)表示的聚醚组分，并具有高柔性。因为根据本发明的聚氨酯包含选自由结构式(2)表示的结构和结构式(3)表示的结构组成的组的一种或两种结构，因此，低温范围内的结晶性显著降低。为此，包括含有根据本发明聚氨酯的表面层的显影辊即使在低温环境下也是柔性的，且显影辊的硬度很难增加。因此，即使在低温环境下，赋予调色剂的应力也较小，且几乎不发生成膜。

此外，在根据本发明的聚氨酯分子中，具有结构式(2)或(3)表示的结构的疏水性比结构式(1)表示的结构的疏水性高。为此，氨基甲酸酯树脂本身对水的亲和性降低，并且作为氨基甲酸酯树脂可获得相对较低的吸水性。另外，在高温范围内，高温范围内分子的运动性通过结构式(2)或(3)表示的结构中作为侧链存在的甲基受到抑制。为此，即使在高温高湿环境下，根据本发明的显影辊表面的粘性(stickiness)也难以增加，可有效地抑制高温高湿环境下调色剂对显影辊表面的附着。

作为根据本发明的氨基甲酸酯树脂，优选通过结构式(1)表示的结构与选自由结构式(2)和结构式(3)表示的结构组成的组的至少一种结构的无规共聚所获得的那些。这是因为低温范围内结晶性的减少效果和高温范围内分子运动性的抑制效果较高。

在聚氨酯中，“结构式(1)表示的结构的摩尔比”：“选自由结构式(2)和结构式(3)表示的结构的至少一种结构的摩尔比”优选为80:20至50:50。如果由各结构式表示的结构的摩尔比在所述范围内，则更加有效地抑制调色剂对表面的附着性质和表面层的剥离。此外，低温范围内的柔性高，耐久性也高。

优选地，包含在表面层中的聚氨酯通过如下而获得：将具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构的聚醚二醇，或者通过使聚醚二醇与芳香族二异氰酸酯反应制备的羟基末端的预聚物和通过使聚醚二醇与芳香族异氰酸酯反应制备的异氰酸酯基末端的预聚物热固化。

通常，将以下方法用于聚氨酯合成：

(1)其中将多元醇组分与聚异氰酸酯组分混合并与之反应的一步法，和

(2)其中将通过使部分多元醇与异氰酸酯反应所获得的异氰酸酯基末端的预聚物与扩链剂如低分子量二醇和低分子量三醇反应的方法。

然而，具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构的聚醚二醇为具有低极性的材料。为此，聚醚二醇与具有高极性的异氰酸酯的相容性小，各相在体系中微观上容易分离成具有高比例多元醇的部分和具有高比例异氰酸酯的部分。在具有高比例多元醇的部分中，未反应的组分可能会残留，残留的未反应多元醇的渗出可使调色剂附着至显影辊的表面。

为了减少残留的未反应多元醇，需要过量使用具有高极性的异氰酸酯。结果，聚氨酯的吸水量通常较高。在上述方法中，异氰酸酯通常以较高百分比彼此反应，导致产生具有高极性的脲键和脲基甲酸酯键。

将具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构的聚醚二醇，或通过使聚醚二醇与芳香族二异氰酸酯反应制备的羟基末端的预聚物和通过使聚醚二醇与芳香族异氰酸酯反应制备的异氰酸酯基末端的预聚物热固化。从而，可减少多元醇和异氰酸酯之间的极性差异。为此，改进了多元醇与异氰酸酯的相容性，可以获得异氰酸酯的比例少于常规例的具有较低极性的聚氨酯。另外，由于可显著减少残留的未反应多元醇，可抑制调色剂由于未反应多元醇的渗出而附着至显影辊表面。

在使用通过使包含由结构式(1)表示的结构和由结构式(2)或(3)表示的结构的聚醚二醇与芳香族二异氰酸酯反应制备的羟基末端的预聚物的情况下，预聚物的数均分子量优选为10000以上且15000以下。

在使用异氰酸酯基末端的预聚物的情况下，异氰酸酯在预聚物中的含量优选在3.0质量%至4.0质量%的范围内。如果羟基末端的预聚物的分子量与异氰酸酯基末端的预聚物中的异氰酸酯含量在所述范围内，则要生产的聚氨酯的吸水量的减少与残留的未反应组分的抑制之间得到很好的平衡，调色剂附着和表面层剥离的抑制效果可在较高水平下相容。

更具体地，根据本发明的聚氨酯通过将(a)下述羟基末端的预聚物和(b)下述异氰酸酯基末端的预聚物热固化来获得。

(a)通过使具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构并且数均分子量为2000以上且3000以下的聚醚二醇与芳香族二异氰酸酯反应制备的、并且具有10000以上且15000以下的数均分子量的羟基末端的预聚物

(b)通过使具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构并且数均分子量为2000以上且3000以下的聚醚二醇与芳香族异氰酸酯反应制备的、异氰酸酯基末端的预聚物

如果将具有2000以上且3000以下的数均分子量的聚醚二醇用作羟基末端的预聚物和异氰酸酯末端的预聚物的原料，则可减少最终要获得的聚氨酯的吸水量，并可抑制残留的未反应组分。另外，由于表面层的强度和粘性高，还可改进耐久性。

必要时，在不损害本发明效果的程度上，在两个氨基甲酸酯键之间可包含除结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构以外的聚丙二醇和脂肪族聚酯。脂肪族聚酯的实例包括通过二醇组分如1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇或三醇组分如三羟甲基丙烷与二羧酸如己二酸、戊二酸和癸二酸的缩合反应所获得的脂肪族聚酯多元醇。

必要时，这些多元醇组分可为通过异氰酸酯已预先延长链的预聚物，所述异氰酸酯例如2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

优选地，从阐明本发明效果的观点，具有除结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构以外的结构的组分在聚氨酯中的含量为20质量%以下。

要与这些多元醇组分反应的异氰酸酯化合物不特别限定。可使用脂肪族聚异氰酸酯如亚乙基二异氰酸酯(ethylene diisocyanate)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)；脂环族聚异氰酸酯如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯；芳香族异氰酸酯如2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合二苯甲烷二异氰酸酯、亚二甲苯二异氰酸酯和萘二异氰酸酯；和它们的共聚物、异氰脲酸酯、TMP加合物和缩二脲，以及它们的嵌段共聚物。

这些中，芳香族异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯和聚合二苯甲烷二异氰酸酯更适合使用。

优选通过使芳香族异氰酸酯与在氨基甲酸酯键之间具有由结构式(1)表示的结构和选自由结构式(2)和(3)表示的结构的至少一种结构的聚醚组分反应而获得的聚氨酯，这是因为所述聚氨酯具有高柔软度和强度，以及高温高湿环境下的低粘性。

作为要混合的异氰酸酯化合物与多元醇组分的比例，基于多元醇中的羟基1.0，异氰酸酯基的比例优选在1.2-4.0的范围内。

优选地，表面层4具有导电性。导电性赋予装置的实例包括添加离子导电剂和导电性细颗粒。适合使用廉价且具有受环境波动小的电阻的导电性细颗粒。从导电性赋予能力和补强性的观点，特别优选炭黑。作为导电性细颗粒的性质，一次粒径为18nm以上且50nm以下，DBP吸收量为50ml/100g以上且160ml/100g以下。优选使用此类炭黑，并且导电性、硬度和分散性之间的平衡良好。导电性细颗粒的含量基于100质量份形成表面层的树脂组分优选为10质量%以上且30质量%以下。

在显影辊需要表面粗糙度的情况下，可将用于控制表面粗糙度的细颗粒添加至表面层4。用于控制表面粗糙度的细颗粒优选具有3-20μm的体积平均粒径。优选地，要添加至表面层的颗粒的量基于100质量份表面层中的树脂固成分为1-50质量份。作为用于控制表面粗糙度的细颗粒，可使用细颗粒如聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂和酚醛树脂。

表面层4的形成方法不特别限定，其实例包括使用涂料的喷涂、浸涂或辊涂。在浸涂中，作为表面层形成方法，如日本专利申请特开昭57-005047中所记载的其中涂料从浸渍槽上端溢出的方法，简便且具有优异的生产稳定性。

图4为浸涂机的示意图。圆筒形浸渍槽25具有稍大于显影辊外径的内径，和比显影辊的轴向长度长的深度。环形液体接收部设置在浸渍槽25上端的外周，且连接至搅拌釜27。浸渍槽25的底部连接至搅拌釜27。搅拌釜27中的涂料通过液体供给泵26进给至浸渍槽25的底部。涂料从浸渍槽上端溢出，经浸渍槽25上端的外周上的液体接收部返回至搅拌釜27。设置有弹性层3的芯轴2垂直固定至升降设备28，浸渍在浸渍槽25中，并抬起，从而形成表面层4。

根据本发明的显影辊可用于使用磁性单组分显影剂和非磁性单组分显影剂的非接触型显影设备和接触型显影设备，以及使用双组分显影剂的显影设备。

图2为根据本发明的处理盒的示意图。图2所示的处理盒包括显影辊1、显影刮板21、显影设备22、电子照相感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器25和充电辊24，这些一体化地容纳入处理盒中并可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体。显影设备22包括调色剂容器20。调色剂容器20填充有调色剂20a。调色剂容器20中的调色剂20a由调色剂供给辊19进给至显影辊1的表面，并通过显影刮板21在显影辊1的表面上形成具有预设厚度的调色剂20a的层。

图3为使用根据本发明的显影辊的电子照相设备的示意图。图3中，将包括显影辊1、调色剂供给辊19、调色剂容器20和显影刮板21的显影设备22可拆卸地安装至电子照相设备。此外，将包括感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器25和充电辊24的处理盒17可拆卸地安装。可选地，感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器25和充电辊24可设置在电子照相设备的主体中。感光构件18沿箭头方向旋转，并通过用于使感光构件18充电的充电辊24被均匀充电。通过来自用于在感光构件18上写入静电潜像的曝光装置的激光23在感光构件18的表面上形成静电潜像。将调色剂20a通过与感光构件18接触配置的显影设备22供给至静电潜像，从而使静电潜像显影。因此，将静电潜像可视化为调色剂图像。

进行其中在曝光部中形成调色剂图像的所谓反转显影。通过作为转印构件的转印辊29将感光构件18上的可视化调色剂图像转印至作为记录介质的纸34上。纸34通过进纸辊35和吸附辊36，进给入设备中，并通过环形带状转印输送带32在感光构件18和转印辊29之间输送。通过从动辊33、驱动辊28和张力辊31驱动转印输送带32。将电压从偏压电源30施加至转印辊29和吸附辊36。通过定影设备27将具有转印的调色剂图像的纸34定影，并排出至设备外部，从而完成打印操作。

另一方面，通过作为感光构件表面清洁用清洁构件的清洁刮板26刮掉未转印并残留在感光构件18上的转印残余调色剂，并收纳在废调色剂收纳容器25中。经清洁的感光构件18重复进行上述操作。

显影设备22包括收纳作为单组分显影剂的调色剂20a的调色剂容器20、和位于调色剂容器20内沿纵向延伸的开口部且面向感光构件18设置的作为显影剂载体的显影辊1。显影设备22使感光构件18上的静电潜像显影，从而使静电潜像可视化。

实施例

下文中，将描述根据本发明的具体实施例和比较例。

(芯轴2的制备)

通过将底漆(商品名，DY35-051；由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制备)涂布至由SUS304制成并具有6mm直径的芯金属和烘烤底漆来制备芯轴2。

(弹性辊的制备)

(弹性辊C-1)

将上述制备的芯轴2配置在金属模具中，并将通过混合下表1所示的材料而制备的加成型硅橡胶组合物注入金属模具内形成的空腔。

表1

随后，加热金属模具，并使硅橡胶在150℃的温度下硫化15分钟来固化。将具有形成于芯轴周面上的固化的硅橡胶层的芯轴从金属模具中移出。然后，进一步在180℃的温度下加热芯金属1小时，从而完成硅橡胶层的固化反应。因此，生产其中在芯轴2的外周上形成直径为12mm的硅橡胶弹性层的弹性辊C-1。

(弹性辊C-2)

除了炭黑为10质量份TOKABLACK#4400(商品名，由Tokai Carbon Co.,Ltd.制造)以外，以与弹性辊C-1相同的方式生产弹性辊C-2。

(弹性辊C-3)

除了炭黑的量为5质量份以外，以与弹性辊C-1相同的方式生产弹性辊C-3。

(弹性辊C-4)

除了炭黑的量为10质量份，耐热性赋予剂为疏水性二氧化硅粉末，且其添加量为5质量份以外，以与弹性辊C-1相同的方式生产弹性辊C-4。

(弹性辊C-5)

除了炭黑的量为12质量份以外，以与弹性辊C-2相同的方式生产弹性辊C-5。

(弹性辊C-6)

除了如下表2所示改变炭黑和二氧化硅粉末的种类和量以外，以与弹性辊C-1相同的方式生产弹性辊C-6。

表2

炭黑(商品名，TOKABLACK#4400：由Tokai Carbon Co.,Ltd.制造)	7质量份
		作为耐热性赋予剂的疏水化二氧化硅粉末	5质量份

(弹性辊C-7)

将形成弹性层的材料替换为下表3所示的材料。除此之外，以与弹性辊C-1相同的方式生产弹性辊C-7。

表3

(表面层4的制备)

下文中，将描述获得根据本发明的聚氨酯表面层的合成例。

<共聚物分子量的测定>

测定本实施例中数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)的设备和条件如下：

测定设备：HLC-8120GPC(由Tosoh Corporation制造)

柱：TSKgel SuperHZMM(由Tosoh Corporation制造)×2

溶剂：THF(添加20mmol/L三乙胺)

温度：40℃

THF流速：0.6ml/min

要测定的样品为0.1质量%的THF溶液。另外，使用RI(折射率)检测器作为检测器，进行测定。

使用TSK标准聚苯乙烯A-1000、A-2500、A-5000、F-1、F-2、F-4、F-10、F-20、F-40、F-80和F-128(由Tosoh Corporation制造)作为制作校准曲线用参考样品，制作校准曲线。根据从校准曲线获得的要测定样品的保留时间，确定重均分子量。

(聚醚二醇A-1至A-6的合成)

在反应容器中将144.2g(2mol)干燥的四氢呋喃和172.2g(2mol)干燥的3-甲基四氢呋喃的混合物(摩尔混合比为50/50)保持在10℃的温度下。添加13.1g70%高氯酸和120g乙酸酐，使反应进行3小时。接下来，将反应混合物注入600g20%氢氧化钠水溶液，并精制。另外，在减压下除去残留的水和溶剂组分，从而获得224g液体聚醚二醇A-1。数均分子量为1000。

除了如下表4所示改变干燥的四氢呋喃和干燥的3-甲基四氢呋喃的摩尔混合比和反应时间以外，以相同的条件获得聚醚二醇A-2至A-6。

表4

(羟基末端的氨基甲酸酯预聚物A-7的合成)

在氮气气氛下，在反应容器中，将200.0g聚醚二醇A-1逐渐滴入28.4质量份MDI(商品名：COSMONATE MDI，由Mitsui Chemicals,Inc.制造)，同时将反应容器内的温度保持在65℃。在完成滴加后，在75℃的温度下进行反应3小时。将所得反应产物冷却至室温(25℃)，从而获得226g羟基末端的氨基甲酸酯预聚物A-7。数均分子量为15000。

(羟基末端的氨基甲酸酯预聚物A-8和A-9的合成)

除了如下表5所示改变用于反应的聚醚二醇和反应时间以外，以相同的条件获得羟基末端的氨基甲酸酯预聚物A-8和A-9。预聚物A-8和A-9的数均分子量示于表5。

表5

(异氰酸酯基末端的预聚物B-1的合成)

在氮气气氛下，在反应容器中，将200.0g聚丙二醇多元醇(商品名：EXCENOL1030；由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)逐渐滴入69.6质量份甲苯二异氰酸酯(TDI)(商品名：COSMONATE80，由Mitsui Chemicals,Inc.制造)中，同时将反应容器内的温度保持在65℃。完成滴加后，在65℃的温度下进行反应2小时。使所得反应混合物冷却至室温，从而获得244g具有4.8%异氰酸酯基含量的异氰酸酯基末端的氨基甲酸酯预聚物B-1。

(异氰酸酯基末端的预聚物B-2的合成)

在氮气气氛下，在反应容器中，将200.0g聚丙二醇多元醇(商品名：EXCENOL1030，由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)逐渐滴入76.7质量份聚合的MDI(商品名：Millionate MT，由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)中，同时将反应容器内的温度保持在65℃。完成滴加后，在65℃的温度下进行反应2小时。使所得反应混合物冷却至室温，从而获得229g具有4.7%异氰酸酯基含量的异氰酸酯基末端的预聚物B-2。

(异氰酸酯基末端的预聚物B-3和B-4的合成)

除了聚醚二醇为表4中的聚醚二醇A-6和A-3以外，以与异氰酸酯基末端的预聚物B-2相同的方式获得异氰酸酯基末端的氨基甲酸酯预聚物B-3和B-4。

(异氰酸酯基末端的预聚物B-5的合成)

在氮气气氛下，在反应容器中，将200.0g表4中的聚醚二醇A-6逐渐滴入46.4质量份CORONATE2030(商品名，由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)中，同时将反应容器内的温度保持在65℃。完成滴加后，在65℃的温度下进行反应2小时。使所得混合物冷却至室温，从而获得229g具有3.4%异氰酸酯基含量的异氰酸酯基末端的氨基甲酸酯预聚物B-5。用于合成异氰酸酯基末端的预聚物B-1至B-5的聚醚二醇和异氰酸酯的种类以及各异氰酸酯的NCO%示于表6。

表6

(实施例1)

下文中，将描述根据本发明的显影辊的生产方法。

作为表面层4的原料，将下表7所示的材料添加至反应容器，并搅拌混合。

表7

原料	质量份
		羟基末端的氨基甲酸酯预聚物A-9	100.0
异氰酸酯基末端的预聚物B-4	6.7
		炭黑(商品名：MA230，由Mitsubishi Chemical Corporation制造)	21.2

接下来，添加甲乙酮(下文中，MEK)以使总固成分的比例为30质量%，通过砂磨机混合原料。另外，通过MEK调整粘度在10-13cps，从而制备表面层形成用涂料。将上述生产的弹性辊C-2浸入表面层形成用涂料，从而在弹性辊C-2的弹性层表面上形成涂料的涂膜，干燥涂膜。另外，在150℃的温度下加热处理涂层1小时，从而在弹性层的外周形成具有膜厚约20μm的表面层。因此，生产根据实施例1的显影辊。

根据本发明的表面层具有由结构式(1)表示的结构，和选自由结构式(2)表示的结构和由结构式(3)表示的一种或两种结构。这可通过使用例如热解GC/MS、FT-IR或NMR的分析来确认。

使用热解设备(商品名：Pyrofoil Sampler JPS-700，由Japan AnalyticalIndustry Co.,Ltd.制造)和GC/MS设备(商品名：Focus GC/ISQ，由Thermo FisherScientific Inc.制造)分析本实施例中所得的表面层，其中热解温度为590℃，并使用氦作为载气。结果，从所得碎片峰中发现，表面层具有由结构式(1)表示的结构，以及由结构式(2)表示的结构和由结构式(3)表示的结构的一种或两种结构。

评价由此获得的根据实施例1的显影辊的以下项目。

<表面层剥离的评价和剥离强度的测定>

通过以下方法进行高温严苛环境下表面层剥离的评价。在温度40℃和相对湿度95%RH的环境下，将根据实施例1的显影辊放置60天。随后，在室温下将显影辊放置3小时，在显影辊的两端形成10mm×50mm的切口。水平固定显影辊，将表面层从切口的一角以10mm/min的速度垂直拉起，将其用力剥离。通过负荷传感器(load cell)测定此时的负荷。测定显影辊的各末端三次，将n=6的平均值定义为剥离强度。

接下来，观察剥离表面。排除弹性层或表面层内部损坏的部分(内聚破坏)，根据以下标准评价表面层的剥离：

A：在表面层和弹性层之间的界面处未发现剥离，

B：在剥离面中20%以下的范围内，发现表面层和弹性层之间的界面的剥离，但显影辊可使用而无任何问题，和

C：在大部分或全部剥离面中，发现表面层和弹性层之间的界面的剥离。

<表面硬度的测定>

如下测定显影辊的表面硬度：在形成导电性树脂层后，通过微橡胶硬度计(商品名：MD-1capa，由Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制造)，使用直径0.16mm的探针，在温度25℃和相对湿度50%RH的环境下测定显影辊的中心、上部和下部三个点。将测定值的平均值用作表面硬度。

<成膜评价>

将根据本实施例的显影辊安装在具有如图3构造的激光打印机(商品名：LBP5300，由Canon Inc.制造)上，从而进行成膜评价。即，在温度15℃和相对湿度10%RH的环境(下文中，L/L)下，使用黑色调色剂，以1%打印率将字母表的"E"的4号字电子照相图像连续打印在A4大小的纸上。每次打印1000张时，目视观察显影辊的表面。将发现黑色调色剂附着至显影辊表面时要打印的图像数定义为成膜发生时的张数。

<附着调色剂浓度的测定>

通过下述方法评价高温高湿环境下附着调色剂的浓度。将根据实施例1的显影辊安装在具有如图3构造的激光打印机(商品名：LBP5300；由CanonInc.制造)用黄色调色剂盒上。将黄色调色剂盒安装在激光打印机上。使用激光打印机，进行输出白色实心图像的操作，从而用黄色调色剂涂布显影辊的表面。将在此状态下的显影辊从黄色调色剂盒中取出。将显影辊放置在聚四氟乙烯平板上，以300gf(芯轴各末端的负荷为150gf)的负荷压向平板，并将其置于温度40℃和相对湿度95%RH的环境下60天。接着，将显影辊从将其压向平板上的状态下释放，并将其原样置于温度25℃和相对湿度45%的环境下3小时。随后，对显影辊的表面吹气。然后，使用胶带将附着至显影辊的调色剂剥离。将附着黄色调色剂的胶带放置于普通纸上，并使用反射浓度仪(商品名：TC-6DS/A，由Tokyo Denshoku Co.,Ltd.制造)测量反射浓度。为了比较，以相同的方式将无调色剂附着的胶带放置于普通纸上，并测量反射浓度。基于无调色剂附着的胶带的反射浓度，计算反射率减少量(%)。在显影辊的中心和两端三个点进行测量。将算术平均值定义为待评价的显影辊中附着调色剂的浓度。

<弹性层吸水量的测定>

使用切成2mm×2mm×25mm大小的弹性层作为试验片，根据日本工业标准(JIS)K7209方法A测定弹性层3的吸水量，将n=3的平均值定义为弹性层的吸水量。

(实施例2-19)

除了将下表8所示材料用作表面层4用原料以外，以与实施例1相同的方式制备表面层形成用涂料。以与实施例1相同的方式将涂料分别涂布至表8所示的弹性辊上，干燥，并加热，从而生产根据实施例2-19的显影辊。

表8

*)p-MDI：聚合的MDI(商品名：Millionate MR-200；由Nippon Polyurethane IndustryCo.,Ltd.制造)

(比较例1)

作为表面层4用材料，将下表9所示材料置于反应容器中，搅拌并混合。

表9

以下，以与根据实施例1的表面层形成用涂料的制备方法相同的方式，制备根据比较例1的表面层形成用涂料。以与实施例1相同的方式，将表面层形成用涂料涂布在弹性辊C-1的硅橡胶弹性层的表面上，并干燥，从而形成表面层。因此，生产根据比较例1的显影辊。

(比较例2)

作为表面层4用材料，将下表10所示材料置于反应容器中，搅拌并混合。

表10

以下，以与根据实施例1的表面层形成用涂料的制备方法相同的方式，制备根据比较例2的表面层形成用涂料。以与实施例1相同的方式，将表面层形成用涂料涂布在弹性辊C-1的硅橡胶弹性层的表面上，并干燥，从而形成表面层。因此，生产根据比较例2的显影辊。

(比较例3)

作为表面层4用材料，将下表11所示材料置于反应容器中，搅拌并混合。

表11

以下，以与根据实施例1的表面层形成用涂料的制备方法相同的方式，制备根据比较例3的表面层形成用涂料。以与实施例1相同的方式，将表面层形成用涂料涂布在弹性辊C-1的硅橡胶弹性层的表面上，并干燥，从而形成表面层。因此，生产根据比较例3的显影辊。

以与实施例1相同的方式，评价根据实施例2-19和比较例1-3的显影辊。结果示于表12和表13。

表12

表13

在实施例1-19中，即使将显影辊长期置于高温严苛环境下，表面层的剥离、辊表面硬度的增加和调色剂的附着也均受到抑制。

具体地，在具有由结构式(1)表示的结构和由结构式(2)或(3)表示的结构的聚醚二醇与芳香族异氰酸酯反应以制备预聚物，并进一步将该预聚物进行固化反应的实施例1-9和13中，表面层的剥离和调色剂的附着以极高水平得到抑制。

另一方面，在表面层中未包含根据本发明的氨基甲酸酯树脂的比较例1-3的显影辊中，发生了调色剂的附着或表面层的剥离。

本申请要求2010年12月28日提交的日本专利申请2010-292765的优先权，将其全部内容引入本文以作参考。

Claims (4)

1.一种显影辊，其包括芯轴、弹性层和覆盖所述弹性层表面的表面层，其中，

所述弹性层包含加成固化型二甲基硅橡胶的固化物，

所述表面层包含氨基甲酸酯树脂，和

所述氨基甲酸酯树脂具有在两个相邻的氨基甲酸酯键之间的由以下结构式(1)表示的结构，和选自由以下结构式(2)表示的结构和以下结构式(3)表示的结构组成的组的至少一种结构：

结构式(1)

结构式(2)

结构式(3)。

2.根据权利要求1所述的显影辊，其中根据日本工业标准(JIS)K7209方法A测定的所述弹性层的吸水量为0.02%以上且0.10%以下。

3.一种电子照相设备，其包括根据权利要求1或2所述的显影辊，和配置为抵接在所述显影辊上的电子照相感光构件。

4.一种处理盒，其包括根据权利要求1或2所述的显影辊，和配置为抵接在所述显影辊上的电子照相感光构件，并可拆卸地安装至电子照相设备主体。

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