CN110780551A - 电子照相用构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子照相用构件、处理盒和电子照相图像形成设备。提供一种电子照相用构件,其中即使在高温高湿环境下长时间放置后输出图像的情况下图像的浓度不均匀也几乎不发生。所述电子照相用构件包括:导电性的基体;在所述基体上或基体上方的导电性的弹性层;和在所述弹性层上的绝缘部,所述电子照相用构件的外表面由所述绝缘部的外表面、和未被覆有所述绝缘部的所述弹性层的外表面构成,其中所述弹性层包含聚氨酯树脂作为第一树脂,所述弹性层具有从构成所述电子照相用构件的外表面的所述弹性层的外表面至深度1μm的区域,所述区域还包含第二树脂。
Description
技术领域
本公开涉及用于显影构件或充电构件等的电子照相用构件,以及包括其的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
作为电子照相图像形成设备(电子照相设备)例如复印机或光学打印机的图像形成方法,已知使用非磁性单组分调色剂的显影方法(下文中,称作“非磁性单组分显影方法”)。具体而言,感光鼓,其为可旋转的静电潜像载体(图像载体),通过例如辊状带电单元带电,激光在带电的感光鼓的表面上曝光而形成静电潜像。接着,在电子照相设备的显影装置中,显影剂容器中的调色剂通过调色剂调节构件涂布在例如辊状显影构件(显影辊)上,在感光鼓和显影辊之间的接触部通过调色剂将静电潜像显影。其后,在转印部中使用或不使用中间转印构件将感光鼓上的调色剂图像转印至记录构件例如纸,在定影部通过热和压力将调色剂图像定影在记录构件上,并将具有定影图像的记录构件排出至电子照相设备的外部。
伴随着近年来电子照相设备的本体的小型化,经常使用利用非磁性单组分显影方法的显影装置。在非磁性单组分显影方法中,例如,调色剂通过与显影辊抵接的弹性辊供给在显影辊(下文中,称作“调色剂供给辊”)上,调色剂通过调色剂调节构件薄涂在显影辊上。同时,调色剂颗粒通过与调色剂调节构件的摩擦和与显影辊的摩擦而带电。因此,由于显影辊需要在保持与调色剂调节构件或感光鼓恒定的辊隙宽度的同时旋转,需要具有低硬度的显影辊。
另外,随着向电子照相设备的小型化和节能的趋势增加,低扭矩化和小径化的辊趋于用作在显影装置中使用的调色剂供给辊。在降低旋转速度用以调色剂供给辊的小径化或低扭矩化的情况下,存在向显影辊的调色剂输送量减少的问题。
此外,作为电子照相设备的进一步小型化的方法,还存在不使用调色剂供给辊的显影装置。然而,当没有调色剂供给辊时,由于将调色剂供给至显影辊的单元显著减少,与调色剂供给辊的小径化或旋转速度降低的情况相比存在调色剂输送量进一步减少的问题。
为了增加向显影辊的调色剂输送量,日本专利申请特开No.H05-72889公开了以下显影装置。即,提出了至少在显影辊(显影载体)的表面上具有通过将两种以上不同种类的无定形聚合物共混和成形而形成的连续相(海部)和不连续相(岛部)的、搭载有显影辊的显影装置。另外,日本专利申请特开No.H05-72889公开了其中连续相和不连续相之一是绝缘性的、另一个是导电性的显影辊。
日本专利申请特开No.H04-88381公开了一种显影辊,其弹性表面层由导电性弹性体制成,至少在表面附近分散有绝缘性颗粒,且一些颗粒在表面露出。另外,日本专利申请特开No.H04-88381公开了一种显影辊,其中待使用的调色剂的体积平均粒径等于或小于露出其表面的绝缘性颗粒的平均粒径的1/3。
根据本发明人的研究,在操作装备有日本专利申请特开No.H05-72889或H04-88381中公开的显影辊的电子照相设备的情况下,在长期停止电子照相设备后,会发生以下现象。
即,在输出具有均一浓度的图像数据的情况下,会得到具有所谓的浓度不均匀的图像,在该图像中显示高浓度部和低浓度部。在将电子照相设备放置在例如温度30℃和相对湿度80%等高温高湿环境中之后操作电子照相设备的情况中该现象是显著的。
发明内容
本公开的一个方面涉及提供一种电子照相用构件,其中即使在使电子照相设备长时间放置而不操作之后输出图像的情况下图像的浓度不均匀也几乎不发生。本公开的另一方面涉及提供辅助稳定形成高品质电子照相图像的电子照相处理盒。本公开的又一方面涉及提供能够稳定形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
根据本公开的一个方面,提供一种电子照相用构件,其包括:导电性的基体;在所述基体上或所述基体上方的导电性的弹性层;和在所述弹性层上的绝缘部,其中所述电子照相用构件的外表面由所述绝缘部的外表面和未被覆有所述绝缘部的所述弹性层的外表面构成,所述弹性层包含聚氨酯树脂作为第一树脂,和所述弹性层具有从构成所述电子照相用构件的外表面的所述弹性层的外表面至深度1μm的区域,所述区域还包含选自由聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂和甲基丙烯酸系树脂组成的组的第二树脂。
根据本公开的另一方面,提供一种可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的电子照相处理盒,其包括:显影单元,其中所述显影单元为上述电子照相用构件。
根据本公开的进一步的方面,提供一种电子照相图像形成设备,其包括:承载静电潜像的图像载体;将所述图像载体一次带电的充电装置;在一次带电的所述图像载体上形成所述静电潜像的曝光装置;在调色剂上将所述静电潜像显影来形成调色剂图像的显影装置;和将所述调色剂图像转印至转印构件的转印装置,
其中所述显影装置包括上述电子照相用构件。
还根据本公开的进一步的方面,提供一种电子照相用构件的制造方法,所述电子照相用构件包括:导电性的基体;在所述基体上或基体上方的导电性的弹性层;和在所述弹性层上的绝缘部,所述电子照相用构件的外表面由所述绝缘部的外表面和未被覆有所述绝缘部的所述弹性层的外表面构成,
其中所述弹性层包含聚氨酯树脂作为第一树脂,和
所述弹性层具有从构成所述电子照相用构件的外表面的所述弹性层的外表面至深度1μm的区域,所述区域还包含选自由聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂和甲基丙烯酸系树脂组成的组的第二树脂,
所述制造方法包括:
i)形成在导电性的基体上或基体上方形成的预备弹性层,所述预备弹性层包含导电性的第一树脂;
ii)将所述第二树脂的前驱体含浸在从所述预备弹性层的、与面向所述基体的一侧的相对侧的第一表面到从所述预备弹性层的表面起深度至少1μm的区域中,并固化含浸的所述前驱体;和
iii)在所述预备弹性层的所述第一表面上形成绝缘部。
参考附图,本公开的其他特征将从以下示例性实施方案的描述中变得显而易见。
附图说明
图1A为在根据本公开的辊状电子照相用构件的实例中平行于基体的轴向的截面图。
图1B为在根据本公开的辊状电子照相用构件的实例中垂直于基体的轴向的截面图。
图2A为在根据本公开的辊状电子照相用构件的另一实例中平行于基体的轴向的截面图。
图2B为在根据本公开的辊状电子照相用构件的另一实例中垂直于基体的轴向的截面图。
图3为根据本公开的电子照相用构件的示意性部分截面图。
图4为说明根据本公开的电子照相图像形成设备的实例的示意性构成图。
图5为用于解释根据本公开的显影装置的实例的示意性构成图。
图6为在测量调色剂输送量时使用的夹具的示意性构成图。
具体实施方式
在日本专利申请特开Nos.H05-72889和H04-88381中公开的使用在其外表面上具有绝缘区域(绝缘部)和露出的导电性的弹性层(下文中,称作“导电部")的显影辊的电子照相设备中,电荷通过显影辊和调色剂之间的摩擦带电和从外部的电压施加在绝缘部积累。在此情况下,当绝缘部和导电部在显影辊的表面露出时,绝缘部和导电部之间存在电位差。通过电位差形成微小电场,并产生梯度力。梯度力是在垂直于显影辊的轴向进行切断情况下朝向中心产生的力,将调色剂吸引至显影辊。结果,显影辊在调色剂受到吸引的状态下旋转,从而将调色剂输送至感光鼓上。
在使用利用梯度力输送调色剂的显影辊的电子照相设备在使电子照相设备在高温高湿环境下长时间放置而不操作之后进行操作的情况下,如上所述,会在所得图像中显示浓度不均匀。
因此,本发明人研究了浓度不均匀发生的原因。结果,发现原因之一是由在盒的开口部露出的显影辊的外表面部上存在的绝缘部吸湿造成的体积电阻率的降低。
尽管浓度不均匀的发生可通过抑制绝缘部的吸湿性在一定程度上受到抑制,但仍存在改进的空间。
与此同时,本发明人发现浓度不均匀的发生可通过降低导电性的弹性层的吸湿性而显著降低。
即,认为浓度不均匀发生的原因之一是显影辊的导电性的弹性层的吸湿性。作为该事实研究的结果,本发明人发现,在显影辊中使用具有高吸湿性的材料的情况下,浓度不均匀因如下理由而显著发生。在使用具有高吸湿性的材料的情况下,弹性层中的水分在弹性层内扩散,水分迁移并附着至绝缘部。绝缘部中积累的电荷容易通过所附着的水分通过弹性层泄漏。另外,绝缘部的体积电阻率通过水分而降低,使得梯度力倾向于降低。
因此,当电子照相设备在高温高湿环境下长时间不操作时,在盒的开口部露出的显影辊外周面附近的湿度和未露出的显影辊的外周面附近的湿度彼此不同。结果,在显影辊的周向上在弹性层中存在吸湿量大的部分和吸湿量小的部分。即,在开口部露出的显影辊外周面的吸湿量大于未露出的显影辊外周面的吸湿量。当显影辊的周向的吸湿量彼此不同时,绝缘部的电荷的降低程度和体积电阻率的降低程度在周向上发生变化。因此,由于在显影辊的周向上产生的梯度力不同,吸引调色剂的力在周向上存在差异。该差异引起调色剂输送量在显影辊的周向上的差异,使得浓度不均匀发生。
因此,本发明人认为,弹性层的吸湿可通过使弹性层在弹性层的表面附近含有具有低吸湿性的树脂如聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂来受到抑制。当弹性层的吸湿性受到抑制时,可减少弹性层内扩散的水分,并减少附着至绝缘部的水分量。结果,在开口部露出的显影辊的外周面部中的吸湿受到抑制,使得可以抑制外周面部和未露出的部分之间的吸湿量的差异。认为可以抑制绝缘部的电荷泄漏,和体积电阻率的降低,从而抑制电荷不均,即梯度力的不均,进而抑制浓度不均匀,这得到了本公开。另外,本发明人发现,浓度不均匀可进一步通过在绝缘部另外使用具有低吸湿性的树脂来抑制。
<电子照相用构件>
根据本发明的一个方面的电子照相用构件可用作电子照相设备如打印机中的电子照相用构件例如显影构件或充电构件。另外,根据本公开的电子照相用构件可优选用作电子照相辊如显影装置中所特别设置的显影构件(例如,辊状显影构件(显影辊))。下文中,在说明根据本公开的电子照相用构件中,主要说明显影辊,但本公开的用途不限于此。
图1A至2B说明根据本公开的方面的电子照相用构件(显影辊)的两个实例的截面图。另外,图3说明根据本公开的方面的电子照相用构件的示意性部分截面图。图1A和2A为平行于导电性的基体1a的轴向切断电子照相用构件时的截面图,图1B和2B为垂直于导电性的基体1a的轴向切断电子照相用构件时的截面图。图3为弹性层1b和绝缘部1c的部分放大的截面图。
如图1A和1B所示,电子照相用构件包括导电性的基体1a;配置在基体的外周面上(在基体上)并含有对应于第一树脂的聚氨酯树脂的导电性的弹性层1b;配置于弹性层1b的外周面上(在弹性层上)的绝缘部1c。
另外,根据需要,电子照相用构件可进一步包括在含有聚氨酯树脂的导电性的弹性层1b和导电性的基体1a之间设置的一层以上的其它层(例如,其它弹性层等)。其中其它弹性层1d设置在弹性层1b和基体1a之间的情况示于图2A和2B中。
在电子照相用构件中,绝缘部1c部分覆盖含有聚氨酯树脂的导电性的弹性层1b(下文中,称作“弹性层”)。在图1A至2B中,绝缘部沿周向和轴向(纵向)以大致相等的间隔配置在弹性层1b上,并分散在电子照相用构件的外周面上。换言之,电子照相用构件的表面包括绝缘部的表面和未被覆有绝缘部的弹性层的表面。
首先,绝缘部和导电性的弹性层(导电部)的存在可通过使用光学显微镜或扫描电子显微镜等观察显影辊的外表面上两个以上的区域的存在来确认。
另外,绝缘部是电绝缘性的,导电部具有比绝缘部高的导电性,这可通过在包括绝缘部和导电部的显影辊的外表面带电后测量残余电位分布来确认。残余电位分布可通过使用充电装置如电晕放电装置等将显影辊的外表面充分带电、然后使用静电力显微镜(EFM)或开尔文探针力显微镜(KFM)测量带电的显影辊的外表面的残余电位分布来确认。
另外,构成绝缘部的电绝缘性部的电绝缘性或导电部的导电性可通过残余电位的电位衰减时间常数(下文中,称作“时间常数”)和体积电阻率来评价。残余电位的时间常数为残余电位衰减至初始值的1/e所花费的时间,是保持带电的电位的容易性的指标。这里,e为自然对数的底数。当电绝缘性部的时间常数为60.0秒以上时,其为优选的是因为电绝缘性部迅速带电,并且容易通过带电保持电位。
另外,导电层的时间常数为小于6.0秒,其为优选的是因为导电层的带电受到抑制并因此容易在导电层和带电的电绝缘性部之间产生电位差并产生梯度力。另外,在测量本公开的时间常数中,在以下测量方法中当残余电位在测量初始时间点为约0V时,即当电位在测量初始时间点完全衰减时,认为在该时间点的时间常数为小于6.0秒。残余电位的时间常数可通过使用充电装置如电晕放电装置等将显影辊的外表面充分带电、然后使用静电力显微镜(EFM)测量带电的显影辊外表面的绝缘部和导电部的残余电位的时间依赖性变化来获得。
这里,电子照相用构件的外表面典型地为电子照相用构件与另一构件(调色剂供给辊、调色剂调节构件或图像载体等)抵接的表面。
另外,优选绝缘部(绝缘体)的体积电阻率为例如1.0×1013Ω·cm以上。另外,优选导电性的弹性层的体积电阻率低于绝缘部的。更具体地,优选导电性的弹性层的体积电阻率为例如1.0×1012Ω·cm以下。
可以例如通过将导电剂添加至含有聚氨酯树脂的弹性层来将导电部的体积电阻率控制在上述范围内。
从导电部的外表面至深度1μm的区域包含聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂,其为第二树脂。
下文中,将更详细地说明根据本方面的电子照相用构件中的各构成构件。
(导电性的基体)
在其中导电性的基体(下文中,还称作“轴芯体”)用于电子照相用构件如显影辊等中的情况下,任何导电性的基体可适当地使用,只要其充当电子照相用构件的电极和支承弹性层的构件等即可。基体的形状不特别限定,并可适当地使用中空圆筒状或实心圆柱状基体。另外,作为基体的材料,可使用例如金属或合金如铝、铜、不锈钢或铁,或者导电性材料如导电性合成树脂。另外,公知的粘合剂可涂布至基体的表面上,从而改进与待设置在基体的外周面上的弹性层的粘合性。
(弹性层)
配置在基体上或基体上方的弹性层至少具有在电子照相用构件的外表面露出的导电性的弹性层部分(导电部);和通过将导电层的一部分用绝缘部覆盖所形成的部分。另外,下文中,被覆有绝缘部的弹性层部分可称作“绝缘被覆部”。另外,弹性层可由导电部和绝缘被覆部组成。
另外,弹性层可在其上具有除绝缘部以外的其它层。在此情况下,弹性层具有被覆有其它层的弹性层部分。
包括导电部和绝缘被覆部的弹性层至少含有对应于第一树脂的聚氨酯树脂(聚氨酯树脂可为聚氨酯橡胶)。从抑制对调色剂的应力的观点,需要在弹性层中使用具有低硬度的树脂,但通常在使用具有低硬度的树脂的情况下,机械强度趋于降低。因此,在本公开中,将柔性且具有高机械强度的聚氨酯树脂用于弹性层。另外,通过在将丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂含浸在弹性层中时使用聚氨酯树脂得到以下效果。即,由于聚氨酯树脂的软链段的交联密度低,第二树脂可有效地含浸,使得可以容易地制造根据本公开的电子照相用构件。
作为用于弹性层的聚氨酯树脂,可适当地使用本领域已知的材料。例如,可使用用于形成聚氨酯树脂或预聚物的单体(例如,异氰酸酯和多元醇)。
异氰酸酯的实例包括脂肪族多异氰酸酯如乙二异氰酸酯和1,6-己二异氰酸酯(HDI),脂环族多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、二甲苯二异氰酸酯和萘二异氰酸酯,和其共聚物或异氰酸酯化合物如异氰脲酸酯、TMP加合物、缩二脲及其嵌段。
多元醇的实例可包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。
聚醚多元醇的实例可包括聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇。
另外,聚酯多元醇的实例可包括二醇组分如1,4-丁二醇、3-甲基-1,4-戊二醇和新戊二醇,三醇组分如三羟甲基丙烷,通过二羧酸如己二酸、无水邻苯二甲酸、对苯二甲酸和六羟基邻苯二甲酸的缩合反应得到的聚酯多元醇。
聚氨酯树脂的预聚物为通过将多元醇与过量的异氰酸酯反应而得的分子末端具有异氰酸酯基的高分子化合物,或者通过将过量的多元醇与异氰酸酯反应而得的分子末端具有羟基的高分子化合物。预聚物可例如通过将上述多元醇与异氰酸酯如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)反应而延长链来获得。另外,聚氨酯树脂可通过将预聚物的末端中的异氰酸酯基与空气中的水分或上述多元醇彼此反应来制备。
从机械强度观点,弹性层中聚氨酯树脂的含量(共混量)优选20质量%以上。
另外,弹性层可含有炭黑作为导电剂。炭黑的实例可包括具有高导电性的炭黑例如“EC300J”或“EC600JD”(都为商品名,由Lion Specialty Chemicals Co.Ltd.制造)、具有中等导电性的橡胶用炭黑和涂料用炭黑。
在这些炭黑中,从控制分散性和导电性的观点,优选使用涂料用炭黑。优选弹性层中炭黑的含量(共混量),当树脂组分(例如聚氨酯树脂和后述的第二树脂)的总量为100质量%时,从导电性的观点为3质量%以上和从橡胶弹性的观点为50质量%以下。
进一步地,弹性层可含有除炭黑以外的其它添加剂。其它添加剂的实例可包括用于在表面上形成凹凸部的球状树脂颗粒、增强材料、表面改性剂和带电控制剂等。在使用用于在表面上提供凹凸部的球状树脂颗粒时树脂颗粒的弹性增加的情况下,由于从交联密度的观点来看树脂颗粒的吸湿量减少,可以抑制水分通过吸湿附着至绝缘部,使得浓度不均匀可以得到抑制。
另外,构成后述绝缘部的树脂可包含在弹性层中(例如,从弹性层的表面至深度1μm的区域)。
(导电部)
导电部为未被绝缘部覆盖且在电子照相用构件的外表面上露出的弹性层的一部分。在根据本公开的电子照相用构件中,第二树脂包含在从导电部的表面(外表面)、即构成电子照相用构件的外表面的一部分的弹性层的表面(的位置)至深度(厚度)1μm(的位置)的区域中。这意味着除了上述聚氨酯树脂和炭黑等以外,另外包含选自由聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂和甲基丙烯酸系树脂组成的组的至少一种。
如上所述,通过使第二树脂包含在导电部的所述区域中,在使电子照相用构件长时间放置而不操作时抑制弹性层(特别是在盒的开口部露出的外表面部)的吸湿。因此,即使在电子照相用构件在高温高湿环境下长时间不操作后输出图像的情况下,也可以得到不存在浓度不均匀的图像。
另外,第二树脂可包含在从导电部的表面(的位置)至深度1μm(的位置)的区域中。即,第二树脂可包含在从导电部的表面起沿深度方向例如断续的至少1μm的区域中。第二树脂可包含在除了直至包括导电部表面在内的深度1μm的区域以外的其它区域中。其它区域的实例可包括从导电部表面起深度1μm的位置和深度2或3μm之间的区域。在此情况下,第二树脂包含在从导电部的表面(的位置)至深度2或3μm(的位置)的区域中。然而,从保持弹性层的柔性的观点,优选第二树脂存在于从弹性层(例如,导电部)的表面(的位置)至深度5μm(的位置)的区域内。
下文中,将说明优选的第二树脂。
第二树脂的实例可包括具有结构式(1)中所示的结构单元的树脂。
结构式(1)
在结构式(1)中,R11表示氢原子或甲基。X1表示COOR12、CH2OR13、OCOR14或-R15。R12表示具有1至18个碳原子的烃基或由(R121O)n1-R122表示的结构。R121表示具有2至3个碳原子的烃基,R122表示具有1至12个碳原子的烃基,n1表示1至13的整数。
R13表示选自由具有1至8个碳原子的烷基、具有6至7个碳原子的芳基和具有1至6个碳原子的酰基组成的组的任一种基团,和R14表示具有1至15个碳原子的烷基或具有6至10个碳原子的芳基。另外,R15表示具有6至14个碳原子的芳基。
在结构式(1)中,R12(具有1至18个碳原子的烃基)的实例可包括(直链、支链或环状)烷基例如正辛基、异冰片基、十二烷基、十四烷基、和十八烷基;和苯基等。
在结构式(1)中,(R121O)n1-R122(R121表示具有2至3个碳原子的烃基,R122表示具有1至12个碳原子的烃基)的实例可包括以下结构。即,可提及甲氧基聚乙二醇结构、甲氧基聚丙二醇结构、乙氧基聚乙二醇结构、苯氧基(聚)乙二醇结构和乙氧基化月桂基结构等。
通过将R13、R14和R15的碳原子数设定至上述范围,可以抑制弹性层的吸湿性同时保持聚氨酯树脂的柔性。结果,可以降低沿可用作显影辊的电子照相辊的周向产生的梯度力,使得可以抑制浓度不均匀。
另外,结构式(1)中的R13的实例可包括(直链、支链或环状)烷基如正辛基;芳基如苯基和邻甲苯基;和酰基如乙酰基、己酰基、庚酰基、苯甲酰基、3-环己基丙酰基。
结构式(1)中的R14的实例可包括(直链、支链或环状)烷基例如丙基、庚基、辛基、壬基、癸基、十三烷基和十五烷基;和芳基例如苯基和4-叔丁基苯基。
另外,结构式(1)中的R15的实例可包括芳基例如苯基、4-叔丁基苯基、4-辛基苯基和2-甲基苯基。
这里,具有结构式(1)中表示的结构单元的树脂可使用(例如聚合)以下单体来制备。另外,其化合物(单体)可单独使用,并可将其两种以上组合使用。
i)在R11为-H或-CH3和X1为-COOR12的情况下,当R12为具有1至18个碳原子的烃基时,可提及4-叔丁基环己醇(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于4-叔丁基环己基)、硬脂基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于十八烷基)、月桂基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于十二烷基)、异癸基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于异癸基)、异辛基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于异辛基)或异冰片基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于异冰片基)。
另外,当R12为-(R121O)n1-R122(R121表示具有2至3个碳原子的烃基,R122表示具有1至12个碳原子的烃基)时,可提及2-苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯(R12:对应于2-苯氧基乙基)、甲氧基聚亚烷基二醇(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于甲氧基聚亚烷基结构)、和丁氧基聚亚烷基(甲基)丙烯酸酯单体(R12:对应于丁氧基聚亚烷基结构)。
ii)当R11为-H或-CH3和X1为-CH2OR13时,可提及烯丙基乙酸酯单体(R13:对应于乙酰基)、烯丙基苯基醚单体(R13:对应于苯基)、烯丙基正辛基醚单体(R13:对应于正辛基)、烯丙基邻甲苯基醚单体(R13:对应于邻甲苯基)、烯丙基己酸酯单体(R13:对应于己酰基)、烯丙基庚酸酯单体(R13:对应于庚酰基)、烯丙基苯甲酸酯单体(R13:对应于苯甲酰基)、和烯丙基环己烷丙酸酯单体(R13:对应于3-环己基丙酰基)。
iii)当R11为-H或-CH3和X1为-OCOR14时,可提及乙烯基丁酸酯单体(R14:对应于丙基)、乙烯基苯甲酸酯单体(R14:对应于苯基)、乙烯基4-叔丁基苯甲酸酯单体(R14:对应于4-叔丁基苯基)、乙烯基辛酸酯单体(R14:对应于庚基)、乙烯基癸酸酯单体(R14:对应于壬基)、和乙烯基棕榈酸酯单体(R14:十五烷基)。
iv)当R11为-H或-CH3和X1为R15时,可提及苯乙烯单体(R15:对应于苯基)、4-叔丁基苯乙烯单体(R15:对应于4-叔丁基苯基)、4-辛基苯乙烯单体(R15:对应于4-辛基苯基)、和2-乙烯基甲苯(R15:对应于2-甲基苯基)。
还优选使用具有以下结构的树脂:其中由通式(1)表示的结构的一部分经由由以下结构式(2)表示的部分结构交联。在使用具有此类结构的树脂的情况下,与具有结构式(1)的树脂相比交联密度可进一步增加。结果,可进一步抑制在盒的开口部露出的外周面部的吸湿。
结构式(2)
在结构式(2)中,R21表示氢原子或甲基,符号“*”表示与连接基团R22中的碳原子的结合部。连接基团R22为由仅由碳原子和氢原子组成、或者仅由碳原子、氢原子和氧原子组成的二价或三价基团,两个或三个由结构式(2)表示的重复单元经由连接基团R22连接。
另外,优选连接基团R22包括具有选自具有2至12个碳原子的二价烃基以及由结构式(3)~(5)组成的组的一种结构的树脂。
**-(R31-O)n31-R32-(O-R33)n32-** 结构式(3)
(在结构式(3)中,R31和R33各自独立地表示具有2至3个碳原子的烃基,R32表示具有5至6个碳原子的烃基,n31和n32各自独立地表示1以上且2以下的整数。符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部;
**-(R41-O)n41-R42-** 结构式(4)
(在结构式(4)中,R41和R42各自独立地表示具有2至4个碳原子的烃基,n41表示1至13的整数,符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部);和
**-(R51-O-C(=O)-R52)-** 结构式(5)
(在结构式(5)中,R51表示具有5个碳原子的烃基,R52表示具有4个碳原子的烃基,符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部)。
当连接基团R22为具有2至18个碳原子的二价烃基时,例如当1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(CH2=CHCOO(CH2)4OCOCH=CH2)聚合时,连接基团R22为丁烷-1,4-二基(*-CH2CH2CH2CH2-*),由“*”表示的部分分别结合至结构式(2)中存在的两个氧原子。
结构式(2)中的连接基团R22的实例可包括以下基团或结构。即,可提及丁烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基、己烷-1,6-二基、2,2-二甲基亚丙基结构和壬烷-1,9-二基结构。
当结构式(2)中的连接基团R22由结构式(3)表示时,其实例可包括乙氧基化己基结构、丙氧基化己基结构和丙氧基化新戊基结构。
当结构式(2)中的连接基团R22由结构式(4)表示时,其实例可包括聚乙二醇结构、聚亚丙基结构和聚四亚甲基结构。
当结构式(2)中的连接基团R22由结构式(5)表示时,其实例可包括新戊基羟基特戊酸酯结构等。
这里,具有结构式(2)中表示的结构单元的树脂可使用(例如聚合)以下单体来制备。另外,其化合物(单体)可单独使用,并可将其两种以上组合使用。
当连接基团R22为具有2至12个碳原子的二价烃基时,上述单体的具体实例可包括1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:丁烷-1,3-二基)、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:丁烷-1,4-二基)、1,6-己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:己烷-1,6-二基)、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:2,2-二甲基亚丙基结构)、1,9-壬烷二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:壬烷-1,9-二基)、和1,10-癸烷二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R22:癸烷-1,10-二基)等。
当连接基团R22由结构式(3)表示时,例如,可提及乙氧基化己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(乙氧基化己基结构)、丙氧基化己烷二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(丙氧基化己基结构)、和丙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(丙氧基化新戊基结构)等。
当连接基团R22由结构式(4)表示时,例如,可提及聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(聚乙二醇结构)、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(聚亚丙基结构)、和聚四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯单体(聚四亚甲基结构)等。
当连接基团R22由结构式(5)表示时,例如,可提及羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯单体(羟基特戊酸新戊基结构)等。
由结构式(2)表示的部分结构的数量为3,优选通过连接基团R22连接的结构由结构式(6)表示。
在结构式(6)中,R61表示氢原子、甲基或乙基,符号“***”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部,X61至X63各自独立地表示-OCH2CH2-或-OCH2CH(CH3)-,n60表示0或1的整数,和n61至n63各自独立地表示0或1以上的整数,n61+n62+n63为3以上且9以下的整数。
通过将连接基团R22设定为由结构式(6)表示,第二树脂的交联密度可进一步增加,结果可抑制在盒的开口部露出的外表面部的吸湿。
这里,具有结构式(6)中表示的结构单元的树脂可使用(例如聚合)以下单体来制备。另外,其化合物(单体)可单独使用,并可将其两种以上组合使用。
上述单体的具体实例可包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯、和丙氧基化甘油三丙烯酸酯等。
(绝缘被覆部)
绝缘被覆部意指被覆有绝缘部的弹性层部分。在根据本公开的电子照相用构件中,优选丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂包含在绝缘被覆部和绝缘部之间的边界部分(boundary portion)、即从绝缘被覆部的(在绝缘部侧的)表面(的位置)至深度(厚度)1μm(的位置)的区域中。这样,可进一步抑制在盒的开口部露出的显影辊的外表面部的吸湿,进一步地,可以抑制水分附着至绝缘部,使得甚至在使电子照相用构件在高温高湿环境下长时间放置后输出图像的情况下,也可容易地获得没有浓度不均匀的图像。
另外,与导电部类似的,第二树脂可包含在除了直至包括绝缘被覆部表面在内的深度1μm的区域以外的其它区域中。其它区域的实例可包括从绝缘被覆部的表面起深度1μm的位置(不包括深度1μm的位置)和深度2或3μm之间的区域。然而,从保持弹性层的柔性的观点,优选第二树脂存在于从弹性层(例如,绝缘被覆部)的表面(的位置)至深度5μm(的位置)的区域内。
如上所述,在电子照相用构件中,从防止浓度不均匀发生的观点,优选上述第二树脂进一步包含在整个弹性层(包括导电部和绝缘被覆部)中的从弹性层的表面(的位置)至深度1μm(的位置)的区域中。
在聚氨酯树脂和第二树脂均存在的区域中,弹性层中第二树脂的总含量优选,从水分附着的观点为20质量%以上,从弹性层的柔性的观点为80质量%以下。
第二树脂包含在弹性层中,这可例如通过以下方法确认。即,第二树脂的存在可通过将绝缘部从制造的电子照相用构件中剥离并使用显微红外光谱法(显微IR)分析弹性层的表面来确认。另外,在其中期望在从弹性层表面起特定深度的位置确认特定树脂的存在的情况下,弹性层表面可研磨直至特定深度的位置(例如,利用橡胶辊镜面加工机等),然后可使用显微IR进行分析。另外,第二树脂的详细结构可使用核磁共振(NMR)和气相色谱质谱(GC/MS)来鉴定。
另外,优选绝缘被覆部的体积电阻率为1.0×1013Ω·cm以上。
(弹性层的厚度)
如图2A和2B所示,当后述的内层1d设置在导电性的基体1a和弹性层1b之间时,作为弹性层的最外层的弹性层1b的厚度优选为4μm以上且50μm以下,更优选5μm以上且45μm以下。通过将弹性层的厚度设定至4μm以上,可容易地防止由于内层中的低分子量组分的渗出造成的感光鼓等的污染,且可容易地防止弹性层剥离。另外,通过将弹性层的厚度设定至50μm以下,电子照相用构件的表面硬度可容易地保持在适当的硬度,且可容易地防止调色剂的劣化。在此情况下,从与感光鼓在具有适度面积的情况下接触的观点,优选内层的厚度为1.0mm以上且5.0mm以下。
另外,在其中仅存在一层导电性的弹性层而无内层的情况下,从与感光鼓在具有适度面积的情况下接触的观点,弹性层1b的厚度优选为1.0mm以上且5.0mm以下。
(绝缘部)
绝缘部配置在弹性层上并覆盖弹性层的一部分,从而构成电子照相用构件的外表面的一部分。
绝缘部可分散在弹性层上,或者绝缘部可连接达到露出弹性层的程度。
这里,优选配置在弹性层上的绝缘部的至少部分以特定的间隔、具体地以5μm以上且300μm以下的间隔配置(分散)在弹性层上。由于该间隔,在使用电子照相用构件的情况下,可有效地产生梯度力,并且调色剂可通过该梯度力有利地输送。
另外,如图1A至2B所示,所有绝缘部可以间隔地(例如,大致等间隔地)设置在弹性层上。
因此,梯度力在弹性层的整个表面上均一地产生,并且调色剂可均一地输送。在此情况下,如上所述,从梯度力的有效产生的观点,优选在弹性层上以特定间隔配置的绝缘部之间的距离为5μm以上且300μm以下。
另外,在电子照相用构件的外表面中,优选绝缘部的覆盖率为20%以上且80%以下。通过将覆盖率设定在该范围内,在使用电子照相用构件的情况下,可有效地产生梯度力,并且调色剂可通过该梯度力有利地输送。
绝缘部的形状不特别限定,但绝缘部可具有任何形状。
另外,优选绝缘部的平均高度(从绝缘被覆部表面起的平均厚度)为0.5μm以上且30μm以下。通过将平均高度设定在该范围内,在使用电子照相用构件的情况下,可有效地产生梯度力,并且调色剂可通过该梯度力有利地输送。
绝缘部的配置间隔、覆盖率、和平均高度(高度)可通过以下方法测量。即,对于配置间隔,使用光学显微镜在30个任意选择的位置测量相邻绝缘部之间的距离,并将其平均值取作配置间隔。另外,对于覆盖率,使用光学显微镜在30个任意选择的位置从观察图像中得到在各图像中的绝缘部的覆盖面积率,并将其平均值计算为覆盖率。此外,对于平均高度,使用光学显微镜测量任意选择的30个绝缘部的高度,并将平均值取作平均高度。进一步地,在测量绝缘部的高度时,当弹性层具有凹凸表面时,测量在凹部覆盖的绝缘层的高度。
绝缘部可包含树脂并且由树脂制成。树脂的实例可包括选自由具有结构式(7)中表示的结构单元的树脂作为第三树脂和具有结构式(8)中表示的结构单元的树脂作为第四树脂组成的组的至少一种树脂,且优选绝缘部包括这些树脂。另外,这些树脂(绝缘性树脂)可具有重叠结构或可表示同一树脂。
当绝缘部包含上述绝缘性树脂时,绝缘部本身的吸湿性可进一步受到抑制,使得在盒的开口部露出的电子照相用构件(显影辊)的周面附近与其它周面部分之间的吸湿量的差异可进一步受到抑制。因此,电子照相用构件中梯度力的非均一性可进一步降低,使得浓度不均匀可进一步受到抑制。
下文中,首先,在绝缘性树脂中,将详细描述由结构式(7)表示的树脂。
优选绝缘部包含第三树脂,第三树脂包括丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂。即,由以下结构式(7)表示的第三树脂具有其中2价以上且18价以下的基团通过连接基团R72连接的结构,连接基团R72仅由碳原子和氢原子组成、或者仅由碳原子、氢原子和氧原子组成。
结构式(7)
在结构式(7)中,R71表示氢原子或甲基,符号“****”表示与连接基团R72中的碳原子的结合部。
绝缘部所必要的高体积电阻率可通过使用如上所述的丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂获得。另外,弹性层中的第二和第三树脂彼此反应从而有助于绝缘部与弹性层之间的粘合,使得在使用电子照相用构件时,绝缘部不太可能剥离。
结构式(7)中的连接基团R72的实例可以包括以下基团或结构。即,可提及乙氧基化双酚A结构、丙氧基化双酚A结构、二甲基环己烷二基、二甲基三环癸烷二基、2,2-二甲基丙烷结构、2,2-二甲基丙基醚结构、和树枝状大分子结构(例如十八价)。
由结构式(7)表示的结构具有三维支化结构并可进一步增加绝缘部中的交联密度,使得吸湿性可进一步受到抑制。交联密度大还是小可通过借助于SPM测量电子照相用构件的表面附近的截面的弹性模量来确定。
通过使用具有在结构式(7)中表示的结构单元的树脂,绝缘部的体积电阻率可增加,且由于三维结构,显影辊的外周面部的吸湿可受到抑制。
这里,具有在结构式(7)中表示的结构单元的树脂可使用(例如聚合)以下单体来制备。
单体的具体实例可包括乙氧基化双酚A二丙烯酸酯单体(R72:乙氧基化双酚A结构,对应于二价的)、丙氧基化双酚A二丙烯酸酯单体(R72:丙氧基化双酚A结构,对应于二价的)、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R72:二甲基环己烷二基,对应于二价的)、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯单体(R72:二甲基三环癸烷二基,对应于二价的)、季戊四醇三丙烯酸酯单体(R72:2,2-二甲基丙烷结构,对应于三价的)、季戊四醇四丙烯酸酯单体(R72:2,2-二甲基丙烷结构,对应于四价的)、和二季戊四醇六丙烯酸酯单体(R72:2,2-二甲基丙基醚结构,对应于六价的)。另外,这些化合物(单体)可单独使用,并可将其两种以上组合使用。
另外,为了增加绝缘部的体积电阻率,连接基团R72可具有芳香族结构或脂环族结构。为了具有这样的结构,使用通过将具有芳香族结构或脂环族结构的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物固化(聚合)而得的树脂。该树脂的具体实例包括乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯,以及具有芳香族结构或脂环族结构的、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、乙氧基(甲基)丙烯酸酯或聚酯(甲基)丙烯酸酯。
接下来,将说明使用由以下结构式(8)表示的第四树脂作为绝缘部的情况。
结构式(8)
在结构式(8)中,R81表示氢原子或甲基,X2表示具有芳香族结构的原子团。
结构式(8)中的X2不特别限定,只要其具有芳香族结构即可。其实例可包括以下基团或结构(原子团)。即,可提及苯基、4-叔丁基苯基、正辛基苯基、甲苯基、和具有由以下结构式(9)表示的水杨酸结构的原子团。
另外,优选结构式(8)中的X2包括由以下结构式(9)表示的原子团。
结构式(9)
在结构式(9)中,R91表示具有1至18个碳原子的烷基。
在使用第四树脂作为绝缘部的情况下,由于体积电阻率进一步增加,与弹性层的梯度力增加,使得可以输送更大量的调色剂。
在结构式(9)中,由R91表示的烷基的实例包括直链、支链或环状的具有1至18个碳原子的烷基。
另外,作为用作绝缘部的材料,从体积电阻率的观点,可使用具有芳香族或脂环族结构的树脂。
在这些分子中,具有芳香族结构或脂环族结构的树脂的实例可包括具有芳香族结构的树脂(热塑性树脂)如聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性的聚苯醚、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、和聚苯乙烯等,和具有脂环族结构如二甲基环癸烷二基、环己烷二基、环戊二基和环辛二基等的树脂。
(内层)
除如上所述的导电性的基体、包含第二树脂的弹性层和绝缘部以外,电子照相用构件可具有其它层。例如,如图2A和2B所示,电子照相用构件可包括导电性的基体1a和弹性层1b之间的内层1d。内层可以为具有导电性的弹性层。例如,内层可以为与包含第二树脂之前的弹性层(导电层)相同的弹性层。即,根据本公开的电子照相用构件可具有单层或多层导电性的弹性层。
弹性层具有导电性并用于使电子照相用构件具有弹性,用于在与其它构件(例如感光鼓或调色剂调节构件)压接时在具有适度面积的情况下接触、且降低对调色剂的应力。
构成内层的材料可包括橡胶(树脂)材料、导电剂和其它添加剂等。作为橡胶材料,例如,可使用以下橡胶(其也可为树脂)。
橡胶的实例可包括乙烯丙烯二烯共聚物橡胶(EPDM)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、丁二烯橡胶(BR)、NBR的氢化物、多硫化橡胶、和聚氨酯橡胶。
特别地,优选使用硅橡胶或表氯醇橡胶作为内层形成用材料。另外,这些材料之一可单独使用,和/或可将这些材料的两种以上作为混合物使用。
作为在内层中共混的导电剂,例如,可使用炭黑,其中可使用任意炭黑而没有特别限定。
炭黑的实例可包括具有高导电性的乙炔黑、或者作为炉黑的SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF、和SRF等。
另外,从电子照相用构件中导电部的体积电阻率优选为1.0×102Ω·cm至1.0×1012Ω·cm的观点,内层中炭黑的添加量如下。即,炭黑的添加量优选为1质量份以上且80质量份以下,更优选2质量份以上且70质量份以下,基于总计100质量份橡胶材料。
另外,根据需要,其它导电剂可与炭黑一起用于内层。其它导电剂的实例可包括各种导电性金属或合金例如石墨、铝、铜、锡和不锈钢,金属氧化物,对氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛、氧化铟锡固溶体等进行各种导电化处理而得的各种离子导电材料。从使电子照相用构件中导电部的体积电阻率在上述范围内的观点,这些其它导电剂的添加量优选2质量份以上且20质量份以下,更优选5质量份以上且18质量份以下,基于总计100质量份的橡胶材料。
另外,作为其它添加剂,可适当使用电子照相用构件领域已知的添加剂。其它添加剂的实例可包括补强剂如亲水性二氧化硅、疏水性二氧化硅、石英、碳酸钙、氧化铝、氧化锌和氧化钛,以及传热改进剂。
<电子照相用构件的制造方法>
作为使弹性层在从包含第一树脂的弹性层的外表面至深度1μm的区域中进一步包含对应于第二树脂的丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的制造方法,制造方法具有以下i)至iii)的工序:
i)形成在导电性的基体上形成的预备弹性层(pre-elastic layer)并包含导电性的第一树脂的工序;
ii)将第二树脂的前驱体含浸在从预备弹性层的、与面向基体的一侧的相对侧的第一表面到从所述预备弹性层的表面起深度至少1μm的区域中,并固化含浸的前驱体的工序;和
iii)在预备弹性层的第一表面上形成绝缘部的工序。
另外,作为用于在包含第一树脂的弹性层上形成第三或第四树脂同时使弹性层在从包含第一树脂的弹性层的外表面至深度1μm的区域中进一步包含丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的制造方法,所述制造方法具有以下iii)至v)工序:
(iii)形成在导电性的基体上形成的预备弹性层并包含导电性的第一树脂的工序,
(iv)将第二树脂的前驱体含浸在从预备弹性层的、与面向基体的一侧的相对侧的第一表面到从所述预备弹性层的表面起深度至少1μm的区域中,并固化含浸的前驱体的工序;和
(v)在预备弹性层的第一表面上形成包含第三或第四树脂的绝缘部的工序。
优选工序(iv)为将包含第二树脂的前驱体的涂料涂布在预备弹性层的第一表面上的工序。
另外,优选工序(v)为将用于形成包含第三树脂的前驱体或第四树脂的绝缘部的涂料涂布在预备弹性层的第一表面上的工序。
所述制造方法包括:将包含第二树脂的前驱体和第三树脂的前驱体或第四树脂的涂料涂布在预备弹性层的第一表面上从而将第二树脂的前驱体含浸在从预备弹性层的第一表面至深度1μm的区域中的工序;使第三树脂的前驱体或第四树脂存在于第一表面上的工序;和将第二树脂的前驱体和第三树脂的前驱体彼此聚合的工序。如上所述,优选同时进行将第二树脂的前驱体(例如丙烯酸系单体)含浸在包含第一树脂的弹性层的从表面至深度1μm的区域中的工序和使第三树脂的前驱体(例如丙烯酸系单体)存在于包含第一树脂的弹性层上的工序。
另外,除了上述工序以外,所述制造方法可包括在导电性的基体上形成其它层(例如内层)的工序或制备导电性的基体的工序等。
各工序的顺序不特别限定,但多个工序(例如,含浸工序和绝缘部形成工序)也可同时进行。例如,在包含第一树脂的弹性层上形成绝缘部之后,可以含浸第二树脂的前驱体。下文中,将在根据本公开的电子照相用构件的制造方法的实例中详细说明各工序。
对应于第二树脂的丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的前驱体(单体)的分子量优选为80至500。当化合物的分子量为80至500时,在将丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的前驱体含浸在弹性层中以形成弹性层时,该化合物容易含浸。
另外,第二丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的前驱体(单体)的粘度优选25℃下为100cP(100mPa·s)以下。当化合物的粘度为100cP以下时,在将第二丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的前驱体含浸在弹性层中以形成弹性层时,该化合物容易含浸。
此外,第三树脂的前驱体的分子量优选为800至3000。通过将分子量设定在该范围内,第三树脂可以在残留在弹性层上而不被含浸在弹性层中的情况下适当地铺展在弹性层上,使得可以确保绝缘部的面积。
作为是否另外含浸前驱体或使前驱体残留在弹性层上的控制方法,可以提及利用弹性层和前驱体的SP值、对于对应于第一树脂的聚氨酯树脂的亲和性或前驱体之间的亲和性的方法。
(内层形成工序)
作为在导电性的基体(轴芯体)上形成内层的制造方法,可以适当地使用电子照相用构件领域中已知的方法。例如,可使用以下方法。即,可提及基体和内层形成用材料共挤出成形的方法,和当内层形成用材料为液体时可提及将内层形成用材料注射至配备有圆筒状管、设置在管的两端以保持基体的片;和设有基体的模具中并加热固化材料的方法。另外,构成内层的材料可包括如上所述的橡胶材料、导电剂和其它添加剂等。
(弹性层的形成)
在导电性的基体(存在内层的情况下为内层)上包括导电部和绝缘被覆部的弹性层可以例如通过以下方法来制造。
首先,使用除了第二树脂以外的材料(弹性层形成用材料)将不包含第二树脂的弹性层(导电层)形成于导电性的基体上(弹性层形成工序)。接着,包含第二树脂的弹性层通过将第二树脂含浸在该弹性层的表面中来形成(树脂含浸工序)。如上所述,弹性层的形成方法可包括弹性层形成工序和树脂含浸工序。
·弹性层形成工序
作为在导电性的基体(存在内层的情况下为内层)上形成弹性层的方法,例如,可提及利用将聚氨酯树脂、炭黑和溶剂等与添加剂混合并分散而制备的涂布液涂布基体的方法。
用于涂布液的溶剂可适当地选择,只要聚氨酯树脂溶解(或分散)在溶剂中即可。溶剂的具体实例如下:由甲基乙基酮和甲基异丁基酮代表的酮类;由己烷和甲苯等代表的烃类;由甲醇和异丙醇代表的醇类;酯类;和水。从树脂的溶解度和沸点的观点,特别优选的溶剂为甲基乙基酮或甲基异丁基酮。
·前驱体含浸工序
作为第二树脂的前驱体(单体)含浸在弹性层中的方法,例如可使用以下方法。即,可以使用如下方法:首先将用于形成第二树脂的前驱体(单体等)、溶剂和(如有必要)如聚合引发剂等添加剂(含有其的树脂材料)涂布在弹性层上从而将这些材料含浸于其中、并根据需要通过加热或用UV光照射来进行聚合。在使用该方法的情况下,第二树脂可存在于弹性层(例如导电部)的表面附近(例如,从弹性层的表面至深度1μm的区域),这是优选的。
树脂材料可含浸在弹性层上的至少将成为导电部的部分(将为电子照相用构件的外表面的一部分的部分)。例如,树脂材料可含浸在弹性层的整个表面中。另外,尽管下文将提供详细说明,但用于形成绝缘部的材料可与树脂材料一起涂布在弹性层上从而含浸于其中。
作为用于形成第二树脂的化合物,上述化合物可根据待制造的第二树脂适当地使用。作为该化合物,例如,可使用(甲基)丙烯酸系单体、乙烯基单体、苯乙烯系单体、烯丙基单体、或分子中具有2至3个(甲基)丙烯酰基或乙烯基的化合物。
作为聚合引发剂,可适当地使用本领域已知的聚合引发剂。具体地,可使用以下聚合引发剂。
作为在通过加热聚合的情况下的聚合引发剂,可提及例如,过氧化物例如3-羟基-1,1-二甲基丁基过氧化新癸酸酯、α-枯基过氧化新癸酸酯、叔丁基过氧化新庚酸酯、叔丁基过氧化特戊酸酯、叔戊基过氧化正辛酸酯、叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、过氧化二枯基、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、和正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯;和
偶氮化合物例如2,2-偶氮二异丁腈、2,2-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮双(2-甲基丁腈)、1,1-偶氮双(环己烷-1-甲腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]、2,2-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]、2,2-偶氮双(N-丁基-2-甲氧基丙酰胺)、和二甲基-2,2-偶氮双(异丁酸酯)。
作为在通过用UV光照射来聚合的情况下的聚合引发剂,可提及例如2,2-二甲氧基-1,2二苯基乙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰)-苄基]-苯基}-2-甲基丙-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮,2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁-1-酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、和2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦。
其中,在使用具有高表面固化性的2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基丙-1-酮作为引发剂的情况下,由于表面固化容易进行,且第二树脂的交联密度增加,进一步防止弹性层的吸湿,这是优选的。
如上所述,交联密度可通过借助于SPM测量电子照相用构件的表面附近的截面的弹性模量来确定。
这些聚合引发剂可单独使用,或可将其两种以上组合使用。
另外,从有效进行反应的观点,聚合引发剂的共混量优选为0.5质量份以上且20质量份以下,基于总计100质量份的用于形成第二树脂的化合物(例如,具有(甲基)丙烯酰基的化合物)。
作为加热装置或UV照射装置,本领域已知的加热装置或UV照射装置可适当地使用。作为用于照射UV射线的光源,可使用例如LED灯、高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯和低压汞灯等。聚合所需的累积光量可根据待使用的化合物或聚合引发剂的种类和添加量而适当地调整。当将形成第二树脂的化合物聚合时,可聚合第二树脂,从而使得在照射后第二树脂存在于从弹性层的外表面至深度1μm的区域,在存在第二树脂的前提下,形成第二树脂的化合物可在距弹性层的外表面超过1μm的深度处作为弹性层中未反应的组分存在。在涂布液中使用的溶剂可适当地选择,只要丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂等的前驱体溶于其中即可。溶剂的具体实例如下:由甲基乙基酮和甲基异丁基酮代表的酮类;由己烷和甲苯等代表的烃类;由甲醇和异丙醇代表的醇类;酯类;和水。在稍后使用UV光进行固化的情况下,从充分干燥或将树脂充分含浸在弹性层中的观点,特别优选的溶剂为低沸点溶剂如甲基乙基酮。
(绝缘部形成工序)
随后,绝缘部形成于包含第二树脂的弹性层上。
绝缘部的形成方法不特别限定,但例如,可使用以下方法。即,可提及将包含用于形成绝缘部的化合物的绝缘性材料(固化前)通过丝网印刷或喷射点胶机(jet dispenser)点状涂布在弹性层上,并根据需要通过加热或UV照射固化(聚合)化合物。另外,可提及在通过浸渍、喷射、辊涂等将上述绝缘性材料涂布在弹性层上并有意地在弹性层上排斥(repelling)绝缘性材料后通过加热或UV照射固化绝缘性材料的方法。
另外,还可使用将包含用于形成第二树脂的化合物的树脂材料(固化前)和上述绝缘性材料溶解在溶剂中,通过诸如喷射、浸渍、辊涂等方法将所得物涂布至弹性层上,并根据需要通过加热或UV照射固化所得物的方法。在该方法中,由于用于形成丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的树脂材料含浸在弹性层中,且绝缘性材料可能会分散和残留在弹性层上,因此可以同时制造绝缘部;和包含丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的弹性层,这是优选的。在此情况下,用于形成丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的树脂材料可部分包含在绝缘部中,且绝缘性材料可部分含浸在弹性层中。另外,在形成绝缘部时,根据需要,可进行干燥操作。
绝缘性材料(用于形成绝缘部的材料)可包含上述用于形成绝缘部的化合物(单体等)、溶剂和(如有必要)如聚合引发剂等添加剂。
从弹性层露出至表面同时由绝缘部覆盖弹性层的观点,绝缘性材料的固体浓度(稀释浓度)优选为0.1质量%以上且50质量%以下。
在使用热塑性树脂作为绝缘部的情况下,由于热塑性树脂具有相对大的分子量,容易铺展热塑性树脂,使得热塑性树脂作为膜形成在弹性层的整个表面上,因此其不可能形成绝缘部。因此,为了使得容易形成绝缘部,优选通过在热塑性树脂涂布后预先将热塑性树脂排斥到一定程度来控制弹性层表面的湿润性,使其容易露出在弹性层的表面,并形成绝缘部。
在使用包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂(热塑性树脂)的情况下,其数均分子量优选为1,000以上且500000以下。通常,由于包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂的数均分子量越小,在弹性层上形成绝缘部时绝缘部越容易聚集,容易使绝缘部具有高度高的碗形。进一步地,由于包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂的数均分子量越大,树脂越容易铺展在弹性层上,容易使绝缘部具有高度低的分枝形。因此,通过将包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂的数均分子量设定在上述范围内(特别是在将第二树脂的前驱体与包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂同时涂布在弹性层上的情况下),容易形成部分覆盖弹性层的绝缘部,这是优选的。
用于涂布液的溶剂可适当地选择,只要丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的前驱体或者包括结构式(8)的树脂或其它绝缘性树脂溶解于其中即可。溶剂的具体实例如下:由甲基乙基酮和甲基异丁基酮代表的酮类;由己烷和甲苯等代表的烃类;由甲醇和异丙醇代表的醇类;酯类;水。在随后进行使用UV光进行固化的情况下,从充分干燥或在干燥时形成绝缘部之际确保露出的导电部的面积的观点,特别优选的溶剂为低沸点溶剂如甲基乙基酮。
作为控制弹性层表面的润湿性的方法,可使用例如添加表面改性剂等的方法。
<电子照相设备和电子照相处理盒>
能够使用根据本公开的方面的电子照相用构件的电子照相图像形成设备(电子照相设备)的实例的示意性构成图示于图4。该电子照相设备至少包括以下装置等:
·承载静电潜像的图像载体;
·将图像载体一次带电的充电装置;
·在一次带电的图像载体上形成静电潜像的曝光装置;
·通过调色剂将静电潜像显影来形成调色剂图像的显影装置;和
·将调色剂图像转印至转印构件的转印装置。
以下将提供其详细说明。
图4中示出的(彩色)电子照相设备具有对于黄色Y、品红色M、青色C和黑色BK的各色调色剂串联设置的电子照相处理盒10a至10d(各色用)。这些电子照相处理盒可配置为可拆卸地安装至电子照相设备的主体,并包括根据本公开的电子照相用构件1作为显影辊。这些处理盒的基本配置是相同的,尽管规格根据各色调色剂的特性而稍有不同。根据本公开的电子照相处理盒可包括例如图像载体如感光鼓2等;具有充电构件的充电装置如充电辊9等;具有显影构件的显影装置如显影辊等;和具有清洁构件的清洁装置。
在图4所示的电子照相设备中,感光鼓2沿箭头方向旋转,用于将感光鼓2均匀带电的充电辊9设置在感光鼓2的附近。另外,在电子照相设备中,设置用激光光21照射均匀带电的感光鼓2以形成静电潜像的曝光单元(曝光装置),和具有显影辊、将调色剂供给至其上已形成有静电潜像的感光鼓2以将静电潜像显影的显影装置。另外,其中设置具有转印辊26的转印装置,所述转印辊26通过施加偏置力(bias power)25将感光鼓2上的调色剂图像从通过供给辊22供给并通过输送带23输送的记录介质(转印构件)24如纸等的背面转印至记录介质24上。另外,以下将提供显影装置的详细说明。
输送带23通过驱动辊27、从动辊28和张力辊29悬架并控制为随着图像形成单元同步移动以输送记录介质24,从而使通过各图像形成单元形成的调色剂图像顺次重叠并转印至记录介质24。另外,记录介质24通过紧接输送带23之前设置的吸引棍30的操作静电吸引至输送带23从而被输送。
在电子照相设备中,将感光鼓2、和作为根据本公开的电子照相用构件(电子照相辊)1的显影辊彼此接触配置,并且在感光鼓2和显影辊之间的接触部位沿相同方向旋转。另外,通过加热等将重叠并转印至记录介质24的调色剂图像定影的定影装置31、和将其上形成有图像的记录介质排出至装置外的输送装置(未示出)设置在电子照相设备中。另外,将记录介质24从输送带23剥离从而通过剥离装置32的操作将其送至定影装置31。此外,在电子照相设备中,设置除去未转印至感光鼓2而是残存的转印残余调色剂的具有清洁刮板33的清洁装置,和积累从感光鼓刮取的调色剂的废调色剂容器34。清洁的感光鼓2准备好形成图像并待机。
随后,将参考图5详细说明显影装置的实例。在图5中,通过已知工艺形成的作为承载静电潜像的静电潜像载体的感光鼓2沿箭头B的方向旋转。用于搅拌非磁性单组分调色剂4的搅拌叶片5设置在对应于调色剂容器的料斗3中。用于将调色剂4供给至作为根据本公开的电子照相用构件1的显影辊并用于在显影后将存在于显影辊表面上的调色剂4剥取的调色剂供给/剥取构件(调色剂供给/剥取辊)6与显影辊抵接。通过沿与显影辊方向(箭头A方向)相同的方向(箭头C方向)旋转调色剂供给/剥取辊,调色剂供给/剥取辊的表面在这两个辊之间的接触部位沿逆时针移动至显影辊表面。这样,由料斗3供给的非磁性单组分调色剂4供给至显影辊。显影偏压通过显影偏置电源7施加至显影辊以便移动其上承载的非磁性单组分调色剂4。
优选调色剂供给/剥取构件6由弹性辊构件如树脂、橡胶或海绵等制成。调色剂供给/剥取构件6可防止显影辊上固定的调色剂的产生并通过剥取尚未显影并从显影辊的表面转印至感光鼓2的调色剂使调色剂带电均匀。
设置在显影装置中的调色剂调节构件8作为显影辊上的调整非磁性单组分调色剂4的层厚度的构件来工作。调色剂调节构件8可由如聚氨酯橡胶或硅橡胶等具有橡胶弹性的材料或者如磷青铜或不锈钢铜等具有金属弹性的材料制成。可通过将调色剂调节构件8以调色剂调节构件8沿着与显影辊的旋转方向相反的方向翘曲的方式压接显影辊,在显影辊上形成更薄的调色剂层。
根据本公开的方面,可以获得其中即使在不操作电子照相设备但使其长时间放置后输出图像的情况下也几乎不发生图像的浓度不均匀的电子照相用构件。根据本公开的另一方面,可以提供有助于稳定形成高品质电子照相图像的电子照相处理盒。根据本公开的又一方面,可以提供能够稳定形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
[实施例]
<聚氨酯(第一树脂)辊的制造>
制备由直径6mm的不锈钢(SUS304)制成的实心轴芯体作为导电性的基体。将硅烷偶联底漆(商品名:DY35-051,由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)涂布至轴芯体的周面然后将轴芯体在160℃的温度下焙烧40分钟。
接下来,轴芯体共轴设置在圆筒状模具的内部,并将其中分散有下表1所示材料的用于形成内层的液体材料(内层形成用材料)注入模具的内周面和轴芯体的周面之间的间隙中并在130℃的温度下加热30分钟。冷却后,将附着所述材料的轴芯体从模具中移除,另外将轴芯体在炉中加热至200℃的温度4小时,从而在轴芯体上得到具有厚度3mm的硅橡胶层(内层)的弹性辊。
[表1]
材料 | 质量份 |
·硅橡胶:XE15-645 A溶液(商品名,Momentive Performance Materials Japan LLC) | 50 |
·硅橡胶:XE15-645 B溶液(商品名,Momentive Performance Materials Japan LLC) | 50 |
·炭黑:DENKA BLACK(粉末)(商品名,Denka Company Limited) | 7 |
接下来,如下将弹性层设置在弹性辊的硅橡胶层(内层)的周面上。即,将通过称量表2中示出的各材料并向其中添加甲基乙基酮(MEK)以充分分散这些材料而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将弹性辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在150℃下加热4小时,从而制造其上设置有厚度20μm的导电性的弹性层的聚氨酯辊。
[表2]
材料 | 质量份 |
·多元醇:PTG L2000(商品名,由HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.制) | 75 |
·异氰酸酯:L-55E(商品名,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制) | 25 |
·炭黑:MA100(商品名,由Mitsubishi Chemical Corporation制) | 23 |
·聚氨酯颗粒:C600透明(商品名,由Negami Chemical Industrial Co.,Ltd制) | 20 |
[实施例1]
将通过在MEK中分散表3中示出的材料而得的混合物(第二树脂和绝缘部形成用材料)涂布在聚氨酯辊的外周面上。因此,将下述含浸组分含浸在弹性层中从而形成弹性层,同时在弹性层上形成绝缘部。
[表3]
(式(10)中,o+p为2)。
具体地,将通过称量表3中示出的各材料、向其中添加MEK以使绝缘部组分(绝缘性树脂形成用化合物)的浓度为2质量%、并充分溶解这些材料而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在90℃下加热1小时。这里,将绝缘部在弹性层上以在其上排斥绝缘部的状态涂布。其后,通过用UV光照射已附着有所述混合物的聚氨酯辊的外表面以使累积光量为2000mJ/cm2来固化含浸组分和绝缘部组分,形成绝缘部。这样,制造根据本实施例的电子照相辊。另外,作为UV照射装置,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario network Co.,Ltd.制)。
(显影辊外表面的观察)
以下示出显影辊外表面的观察的实例。
首先,使用光学显微镜(VHX5000(产品名),由Keyence Corp.制)观察显影辊的外表面,并确认由导电部和绝缘部组成的两个以上的区域存在于外表面上。接下来,使用低温切片机(UC-6(产品名),由Leica Microsystems制)从显影辊切出包括显影辊的外表面的薄片。薄片在-150℃的温度下切出以便包括基于显影辊外表面的100μm×100μm的尺寸为厚度1μm的显影辊外表面上的两个以上的区域。接下来,使用光学显微镜观察切出的薄片上的显影辊外表面。
(残余电位分布的测量)
残余电位分布通过使用电晕放电装置将薄片上的显影辊外表面电晕带电并在扫描薄片的同时利用静电力显微镜(MODEL 1100TN,由Trek Japan Co.,Ltd.制)测量外表面的残余电位而得。
首先,将薄片置于平滑且平坦的硅晶片上以使包括显影辊外表面的表面为上面并使其放置在温度23℃和相对湿度50%的环境下24小时。然后,在相同环境中将其上放置有薄片的硅晶片放置在嵌入静电力显微镜中的高精度XY台。作为电晕放电装置,使用其中导线和栅极之间的距离为8mm的电晕放电装置。将电晕放电装置设置在栅极与硅晶片的表面之间的距离为2mm的位置。接下来,将硅晶片接地,使用外部电源向导线施加-5kV的电压并向栅极施加-0.5kV的电压。施加开始后,使用高精度XY台,通过平行于硅晶片的表面以20mm/s的速度扫描以使薄片通过电晕放电装置的正下方,将薄片上的显影辊外表面电晕带电。
随后,使用高精度XY台将薄片在静电力显微镜的悬臂正下方移动。接着,通过在使用高精度XY台扫描的同时测量电晕带电的显影辊外表面的残余电位,来测量残余电位分布。以下示出测量条件:
·测量环境:温度23℃,相对湿度50%
·在通过电晕放电装置正下方的测量点之后到测量开始所耗时间:1min;
·悬臂:Model 1100 TN用悬臂(型号:Model 1100 TNC-N,由Trek Japan Ltd.制);
·测量表面与悬臂前端之间的间隙:10μm;
·测量范围:99μm×99μm;和
·测量间隔:3μm×3μm。
通过从测量得到的残余电位分布确认薄片上存在的两个以上的区域中残余电位的存在与否,来确认各区域为具有电绝缘性的绝缘部还是具有比绝缘部的导电性高的导电性的导电部。具体而言,在两个以上的区域中,包括残余电位的绝对值小于1V的部分的区域确认为导电部,包括相对于导电部的残余电位的绝对值、残余电位的绝对值为1V以上的部分的区域确认为绝缘部。
(残余电位的时间常数的测量)
时间常数通过使用电晕放电装置将显影辊外表面电晕带电、使用静电力显微镜(MODEL 1100TN,由Trek Japan Ltd.制)测量在外表面上存在的电绝缘性部或导电层上残余电位的时间依赖性变化、接着拟合计算式(1)来获得。这里,电绝缘性部的测量点为通过残余电位分布的测量所确认的绝缘部中残余电位的绝对值最大的点。另外,导电层的测量点为通过残余电位的测量所确认的导电部中残余电位为约0V的点。
首先,将薄片置于平滑且平坦的硅晶片上以使包括显影辊外表面的表面为上面并使其放置在温度23℃和相对湿度50%的环境下24小时。
然后,在相同环境中将其上放置有薄片的硅晶片放置在嵌入静电力显微镜中的高精度XY台。作为电晕放电装置,使用其中导线和栅极之间的距离为8mm的电晕放电装置。将电晕放电装置设置在栅极与硅晶片的表面之间的距离为2mm的位置。接下来,将硅晶片接地,使用外部电源向导线施加-5kV的电压并向栅极施加-0.5kV的电压。施加开始后,使用高精度XY台,通过平行于硅晶片的表面以20mm/s的速度扫描以使薄片通过电晕放电装置的正下方,将薄片电晕带电。
随后,通过使用高精度XY台在静电力显微镜的悬臂的正下方移动电绝缘性部或导电层的测量点,来测量残余电位的时间依赖性变化。静电力显微镜用于测量。以下示出测量条件:
·测量环境:温度23℃,相对湿度50%;
·在通过电晕放电装置正下方的测量点之后到测量开始所耗时间:15sec;
·悬臂:Model 1100 TN用悬臂(型号:Model 1100 TNC-N,由Trek Japan Ltd.制);
·测量表面与悬臂前端之间的间隙:10μm;
·测量频率:6.25Hz;和
·测量时间:1000sec。
从测量得到的残余电位的时间依赖性变化,时间常数τ通过最小二乘法拟合下式(1)来确定。
V0=V(t)×exp(-t/τ) 计算式(1)
在计算式(1)中,t、V0、V(t)和τ如下定义。
t:通过电晕放电装置的正下方的测量点之后的经过时间(秒);
V0:初始电位(V)(t=0秒)时的电位;
V(t):通过电晕放电装置的正下方的测量点之后t秒时的残余电位(V);
τ:残余电位的时间常数(秒)。
在显影辊外表面的纵向3点×周向3点总计9点测量残余电位的时间常数τ,其平均值确定为根据本公开的电绝缘性部或导电层的残余电位的时间常数,从而确认电绝缘性部和导电层的时间常数分别为1.0min以上且0.1min以下。
接下来,部分剥去另一电子照相辊的绝缘部。另外,使用显微IR(商品名:全自动显微FT-IR***:LUMOS,由Bruker Optics制)分析包括剥去部分的电子照相辊的外表面。结果,确认在弹性层的表面上绝缘部剥去的部分(绝缘被覆部)和未被覆有绝缘部的部分(导电部)二者的表面上,聚氨酯树脂和作为由式(10)表示的化合物的固化物(聚合物)的第二树脂的存在。进一步地,通过显微IR(商品名:全自动显微FT-IR***:LUMOS,由BrukerOptics制)类似地分析绝缘部,结果,确认式(A)的固化物的存在。
随后,使用橡胶辊镜面加工机(商品名:SZC,由Mizuguchi Manufacturing Co.,Ltd.制)将已从中部分地剥去绝缘部的电子照相辊(具体为弹性层)的表面研磨1μm之后,重复以同样方式使用显微IR进行测量的操作。
另外,由于凹凸部存在于弹性层的表面上,在最初使用橡胶辊镜面加工机研磨表面时,将表面自凹部起研磨1μm。结果,确认在自弹性层表面起深度3μm的位置未包含由式(10)的化合物形成的树脂。因此,在根据实施例1的电子照相辊中,确认从包括导电部和绝缘被覆部的弹性层的表面的位置到深度2μm的位置包含由式(10)的化合物形成的树脂。
在表10中,在弹性层的导电部和绝缘被覆部(绝缘部下方的部分)中从表面的位置到深度至少1μm的位置的区域中其中包含第二树脂的情况和其中不包含第二树脂的情况分别表示为“Y”和“N”。
接下来,切出另一电子照相辊的橡胶片,并使用SPM(商品名:MFP-3D-Origin,由Oxford Instruments制)测量从表面至深度1μm的范围内的部分(包括由上述式(10)的化合物形成的树脂的部分)的弹性模量。另外,从表面至3~4μm的范围内的部分(仅由聚氨酯树脂制成而不包含由式(10)表示的化合物形成的树脂的部分)和上述聚氨酯树脂颗粒的弹性模量。即,将具有厚度200nm和尺寸100μm×100μm并包括截面的橡胶薄片使用低温切片机(UC-6(产品名),由Leica Microsystems制)在-150℃下从电子照相辊切出,置于平滑且平坦的硅晶片上,并使其放置在室温25℃和湿度50%的环境中24小时。
接下来,将其上放置有橡胶薄片的硅晶片置于SPM台上,并使用探针(商品名:AC160,由Olympus Corp.制)扫描电子照相辊的截面,作为与探针有关的条件:弹簧常数:28.23nN/nm,脉冲常数:82.59nm/V,共振频率:282KHz(一次)和1.59MHz(高次)。
另外,作为除探针以外的条件,使用以下条件。即,在以下条件下进行扫描:SPM的测量模式为AM-FM模式,探针的自由振幅为3V,设定点振幅为2V(1次)和25mV(高次),扫描速度为1Hz,尺寸为5μm×5μm(视野),扫描点数为256(纵)和256(横)。其后,指定在从表面至深度1μm范围内的部分中的20个测量点和从表面至深度3~4μm范围内的部分中的20个测量点,并以接触模式获得各测量点中的力曲线。另外,获得力曲线时的条件如下。力曲线在如下条件下获得:触发值为0.2至0.5V(根据硬度变化),测量力曲线的距离为500nm,扫描速度为1Hz(探针一次往复的速度)。其后,对各力曲线进行基于赫兹理论的拟合。所得结果取作各测量点的弹性模量。
从表面至深度1μm的范围内的部分的弹性模量为4.1GPa,从表面至深度3~4μm的范围内的部分的弹性模量为44.1MPa,聚氨酯树脂颗粒的弹性模量为13.4MPa。
(作为显影辊的评价)
I)图像浓度差的评价
接下来,根据实施例1的电子照相辊安装在彩色激光打印机(商品名:CLJ4525,由Hewlett-Packard Company制)用的改造的处理盒中作为显影辊。另外,作为改造的处理盒,使用预先从中移除调色剂供给/剥取构件的处理盒。将处理盒安装在彩色激光打印机中并使其放置在温度40℃和相对湿度95%的环境中3天。另外,对显影辊进行标记以便确认显影辊的哪部分为在盒的开口部露出的外周面。接下来,在另外使处理盒放置在温度23℃和相对湿度50%的环境中24小时之后,使用该彩色激光打印机输出实心图像。确认显影辊上标记的痕迹输出在实心图像上,在温度40℃和相对湿度95%的环境中放置3天时,位于盒的开口部的部分的图像浓度与其它部分相比低。
然后,使用分光密度计:X-Rite 504(商品名,S.D.G.K.K.)测量所得实心图像的图像浓度,并通过从图像浓度高的部分中15个点的测量值的平均值减去图像浓度低的部分中15个点的测量值的平均值获得图像浓度差。另外,在实心图像中,为了选择图像浓度高和低的部分,对3圈显影辊进行在一圈显影辊内通过目视观察分别选择图像浓度高和低的5个点的操作,以便选择总计15个点。这里,选择这15个点以便其在显影辊的纵向上的位置彼此不重叠。另外,基于以下评价标准进行评价。评价结果示于下述表16~18。
·评价标准
等级A:图像浓度差为0.10以下。
等级B:图像浓度差为大于0.10且0.15以下。
等级C:图像浓度差为大于0.15且0.20以下。
等级D:图像浓度差为大于0.20且0.25以下。
等级E:图像浓度差为大于0.25且0.30以下。
等级F:图像浓度差为大于0.30。
II)调色剂输送量差的评价
在与图像浓度差的评价相同的条件下使用彩色激光打印机输出实心图像时,关闭彩色激光打印机,并取出处理盒。接下来,将如图6所示的由外筒36、内筒35和圆筒滤纸37(商品名:圆筒滤纸No.86R,由Advantec Co.,Ltd.制)组成的夹具设置在清洁器中,将安装在处理盒中的显影辊上的调色剂吸引至圆筒滤纸中。进一步地,清洁器设置在图6的纸面右方,调色剂吸引到纸面左方。另外,测量吸引的调色剂的质量,并确定显影辊上每单位面积的调色剂量为调色剂输送量(mg/cm2)。
另外,对显影辊进行标记以便确认显影辊的哪部分为在盒的开口部露出的外周面。基于该标记部分,分别测量对应于位于盒的开口部的部分和位于盒的非开口部的部分二者的显影辊的部分的调色剂输送量,并通过从位于非开口部的部分的调色剂输送量减去位于开口部的部分的调色剂输送量得到调色剂输送量差。结果示于下述表16。
III)表面电位差的评价
在与图像浓度差的评价相同的条件下使用彩色激光打印机输出实心图像之后,从处理盒取出显影辊。另外,在通过风干从显影辊除去附着的调色剂之后,在将显影辊沿纵向分成260个部分和沿周向分成18个部分而得的各点处测量表面电位。
另外,对应于盒的开口部的显影辊部分的表面电位低于对应于非开口部的显影辊部分的表面电位。接下来,关于与测量实心图像的图像浓度的点对应的表面电位,通过从图像浓度高的部分(显影辊的对应于盒的开口部的部分)中15个点的表面电位的平均值减去图像浓度低的部分(对应于盒的非开口部的显影辊的部分)中15个点的表面电位的平均值获得表面电位差(单位:V)。结果示于表16~18。另外,由Quality Engineering Associates制的半绝缘体装置的介电弛豫分析***用作表面电位的测量装置。由于绝缘部的体积电阻率越高,表面电位越高,获得显影辊上的表面电位差是知晓显影辊各位置处的体积电阻率的标准。
[实施例2和3]
除了PO改性的新戊二醇二丙烯酸酯改为以下化合物作为含浸组分以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。具体地,在实施例2中,使用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以下结构式(B))(商品名:TMPA,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制),在实施例3中,使用新戊二醇二甲基丙烯酸酯(以下结构式(C))(商品名:NPG,由Shin-nakamura chemicalCo.,Ltd.制)。
[实施例4]
使用由以下结构式(11)表示的化合物(商品名:A-BPP3,由Shin-nakamurachemical Co.,Ltd.制)代替实施例3中的二季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分。除了上述区别以外,以与实施例3相同的方式制造电子照相辊。
结构式(11)
(结构式(11)中,o+p为3)。
[实施例5]
将表4中示出的材料含浸在上述聚氨酯辊的外周面上。
[表4]
具体地,将通过称量表4中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物(第二树脂形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中以将含浸组分含浸在弹性层中并拾取聚氨酯辊,对其进行风干40分钟,接着在120℃下加热2小时以固化含浸组分,从而形成弹性层。另外,使用表5所示的材料在该弹性层上形成绝缘部。
[表5]
具体地,将通过称量表5中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物(绝缘部形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。将其上形成有弹性层的辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在90℃下加热1小时。其后,通过用UV光照射已附着有所述混合物的辊的表面以使累积光量为2000mJ/cm2来固化绝缘部,获得其中形成有绝缘部的电子照相辊。另外,作为UV照射装置,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario network Co.,Ltd.制)。
[实施例6]
在上述聚氨酯辊的外周面上,使用下表6所示的材料,将以下含浸组分(第二树脂形成用化合物)含浸在弹性层中,从而在形成弹性层的同时在弹性层上形成绝缘部。
[表6]
具体地,将通过称量表6中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物(第二树脂和绝缘部形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在120℃下加热2小时,从而固化绝缘部和含浸组分。这样,得到其中形成绝缘部的电子照相辊。
[实施例7]
除了使用乙烯基苯甲酸酯(由Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)代替4-叔丁基苯乙烯作为含浸组分以外,以与实施例5相同的方式制造电子照相辊。
[实施例8和9]
在实施例8和9中,除了使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名:vylon 200,,由TOYOBO Co.,Ltd.制)代替季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分以外,分别以与实施例1和2相同的方式制造电子照相辊。
[实施例10]
使用4-叔丁基苯乙烯(由Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)代替实施例6中的烯丙基苯基醚作为含浸组分。另外,作为绝缘部组分,使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名:vylon 200,由TOYOBO Co.,Ltd.制)代替二季戊四醇六丙烯酸酯。除了上述区别以外,以与实施例6相同的方式制造电子照相辊。
[实施例11]
除了使用通过以下方法合成的苯乙烯-水杨酸共聚物(具有水杨酸结构的聚苯乙烯)代替二季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
(苯乙烯-水杨酸共聚物的合成)
首先,将100g的2,5-二羟基苯甲酸和1441g的80质量%硫酸在50℃下加热和彼此混合。向该混合溶液中,添加144g叔丁醇并在50℃下搅拌30分钟。其后,将144g叔丁醇添加至该混合溶液并搅拌混合溶液30分钟的操作另外进行三次,从而进行反应。所得反应溶液冷却至室温(22℃),并将冷却的反应溶液缓慢注入1kg冰水中。过滤析出物,水洗,然后用己烷洗涤。该析出物溶解在200mL甲醇中,并在3.6L水中再沉淀。过滤后,在80℃下干燥所得物,从而得到74.9g由以下结构式(D)表示的水杨酸中间体。
结构式(D)
在将25.0g所得水杨酸中间体溶解在150mL甲醇中之后,将36.9g碳酸钾加入其中,并将混合溶液加热至65℃。向该混合溶液中,逐滴添加18.7g的4-(氯甲基)苯乙烯和100mL甲醇的混合溶液,并在65℃下进行反应3小时。将所得反应溶液冷却并过滤,并浓缩滤液,从而获得粗产物。将粗产物分散在1.5L水(pH2)中并通过向其中添加乙酸乙酯来提取。其后,将所得物水洗,经硫酸镁干燥,并在减压下蒸馏除去乙酸乙酯,从而获得析出物。将析出物用己烷洗涤并通过甲苯和乙酸乙酯再结晶来纯化,从而获得20.1g由以下结构式(E)表示的乙烯基单体。
在42.0ml甲苯中溶解和搅拌9.91g由结构式(E)表示的乙烯基单体和60.1g苯乙烯之后,将混合溶液搅拌1小时并加热至110℃。向该混合溶液逐滴添加4.62g叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯(商品名:Perbutyl I,由NOF Corp.制)和42ml甲苯的混合溶液,并在110℃下另外进行反应4小时。其后,将反应溶液冷却并逐滴添加至1L甲醇,从而得到析出物。在将所得析出物溶解在120ml的THF中并逐滴添加至1.80L甲醇后,析出白色析出物,过滤,并在减压下在90℃下干燥,从而得到57.6g苯乙烯-水杨酸共聚物(重均分子量(Mw):10500)。
[实施例12]
除了使用苯乙烯-水杨酸共聚物代替二季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分以外,以与实施例2相同的方式制造电子照相辊。
[实施例13]
除了使用苯乙烯-水杨酸共聚物代替聚对苯二甲酸乙二醇酯作为绝缘部组分以外,以与实施例10相同的方式制造电子照相辊。
[实施例14和15]
除了将二季戊四醇六丙烯酸酯改为以下化合物作为绝缘部组分以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。具体地,在实施例14中,使用具有由以下结构式(F)表示的结构的苯乙烯丙烯酸系共聚物(商品名:Hyaloids HA1470,由Hitachi Chemical Co.,Ltd.制)。另外,在实施例15中,使用具有由以下结构式(G)表示的聚酯结构的含芳香族的聚酯丙烯酸酯(商品名:Alone M7300K,由Toagosei Co.,Ltd.制)。
结构式(F)
[实施例16和17]
在实施例16和17中,分别使用含芳香族的聚酯丙烯酸酯(商品名:Alone M7300K,由Toagosei Co.,Ltd.制)代替实施例2和5中的二季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分。除了上述区别以外,以与实施例2和5中相同的方式制造实施例16和17中的电子照相辊。
[实施例18至20]
在实施例18至20中,除了分别使用以下化合物代替二季戊四醇六丙烯酸酯作为绝缘部组分以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。具体地,实施例18中使用聚苯乙烯(由Sanplatec Co.,Ltd.制),实施例19中使用聚碳酸酯(由Sanplatec Co.,Ltd.制),实施例20中使用聚芳酯(U Polymer(注册商标),由Unitika,Ltd.制)。
[实施例21]
通过在上述聚氨酯辊的外周面上涂布通过将上述表5中示出的材料分散在MEK中而得的混合物(绝缘部形成用材料),在弹性层上形成绝缘部。具体地,将通过称量表5中示出的各材料并向其中添加MEK以充分分散这些材料而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在90℃下加热1小时。其后,通过用UV光照射已附着有所述混合物的聚氨酯辊的表面以使累积光量为2000mJ/cm2来固化绝缘部而获得其中形成有绝缘部的聚氨酯辊。另外,作为UV照射装置,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario network Co.,Ltd.制)。然后,将下表7中示出的材料含浸在该聚氨酯辊的弹性层中。
[表7]
具体地,将通过称量表7中示出的各材料并向其中添加MEK以溶解这些材料而得的混合物(第二树脂形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。将其上形成有绝缘部的聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在90℃下加热1小时。其后,通过用UV光照射已附着有所述混合物的辊的表面以使累积光量为2000mJ/cm2来固化含浸组分,得到形成弹性层并在弹性层上形成绝缘部的电子照相辊。另外,作为UV照射装置,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario network Co.,Ltd.制)。
进一步地,在实施例21中得到的电子照相辊中,在弹性层的导电部中确认聚氨酯树脂和含浸组分(丙烯酸系化合物)的固化物(第二树脂)的存在,但在绝缘被覆部中无法确认第二树脂的存在。
[实施例22]
其中形成有绝缘部的聚氨酯辊通过与实施例21中相同的方法制造。
然后,将在下表8中示出的材料含浸在该聚氨酯辊的弹性层中。
[表8]
具体地,将通过称量表8中示出的各材料并向其中添加MEK以溶解这些材料而得的混合物(第二树脂形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。在将其中形成有绝缘部的聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取聚氨酯辊之后,对其进行风干40分钟。接着,通过在120℃下加热固化含浸组分2小时,得到形成弹性层并在该弹性层上形成绝缘部的电子照相辊。
进一步地,在实施例22中得到的电子照相辊中,在弹性层的导电部中确认聚氨酯树脂和含浸组分(乙烯基单体)的固化物(第二树脂)的存在,但在绝缘被覆部中无法确认第二树脂的存在。
[实施例23]
使用新戊二醇二甲基丙烯酸酯(商品名;NPG,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替实施例1中的PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯作为含浸组分。另外,在将第二树脂含浸在聚氨酯辊中并固化然后使用溢流型循环式涂布装置将上述绝缘部形成用材料涂布至所得聚氨酯辊的外周面上时,该材料使用喷墨头代替溢流型循环式涂布装置进行涂布。除了上述区别以外以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。使用该喷墨头的具体涂布方法将在以下说明。
(通过喷墨头的涂布方法)
在所用喷墨头中,将其中通过激光加工形成与流路相同的喷嘴数(即100)的喷嘴板附着至其中形成100个流路结构的驱动器模块(actuator block)。进一步地,在该喷墨头中,各喷嘴的射出侧的直径为26μm,各流路之间的间隔和各喷嘴之间的间隔为300μm。另外,通过独立地连接至各流路的电极的柔性电缆将电压施加至驱动器。进一步地,在用水填充喷墨头的状态下各流路的共振频率为平均40kHz。
将喷墨头用预先制备的涂料(绝缘部形成用材料)填充,调整驱动波形的电压和时间以使每喷嘴的喷出量约10pL。另外,使用喷墨头涂布涂料以使聚氨酯辊上的着弹位置(landing position)之间在喷墨头的喷嘴列方向(row direction)和与喷嘴列方向垂直的方向(扫描方向)两方向的间隔为60μm。在涂布后放置10分钟之后,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario Network Co.,Ltd.制)用UV光照射涂料以使累积光量为2000mJ/cm2。这样,将绝缘部组分固化,从而获得其中碗状绝缘部以节距(pitch)60μm形成的电子照相辊。
以与实施例1相同的方法对所得电子照相辊的绝缘部和弹性层进行评价。结果,确认绝缘部的平均高度为20μm,在导电部和绝缘被覆部二者中在从表面起深度至少为1μm的区域中含有第二树脂。
[实施例24]
实施例1中,在聚氨酯辊中含浸和固化第二树脂然后使用溢流型循环式涂布装置将上述绝缘部形成用材料涂布在所得聚氨酯辊的外周面上时,该材料使用喷墨头代替溢流型循环式涂布装置来涂布。另外,在用UV光照射已附着有该材料的聚氨酯辊的外表面时,使用低压汞灯(商品名:低压汞灯,由Sun energy Corp.制)代替高压汞灯。除了上述区别以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例25]
将上述表7中示出的材料溶解在MEK中而得的混合物(第二树脂形成用材料)涂布至所得聚氨酯辊的外周面上,将含浸组分(丙烯酸系化合物)含浸在弹性层中,从而形成弹性层。具体地,将通过称量表7中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在90℃下加热1小时。其后,通过用UV光照射已附着有所述混合物的聚氨酯辊的表面以使累积光量为2000mJ/cm2来固化含浸在弹性层中的含浸组分而形成弹性层。另外,作为UV照射装置,使用高压汞灯(商品名:手持型UV固化装置,由Mario network Co.,Ltd.制)。
另外,使用表9所示的材料在该弹性层上形成绝缘部。
[表9]
具体地,将通过称量表9中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物(绝缘部形成用材料)置于溢流型循环式涂布装置中。将其中形成有弹性层的辊浸渍于涂布装置中并拾取,接着风干40分钟并在150℃下加热2小时以固化绝缘部,从而得到形成绝缘部的电子照相辊。
[实施例26]
将上述表8中示出的材料溶解在MEK中而得的混合物(第二树脂形成用材料)涂布至所得聚氨酯辊的外周面上,将含浸组分(乙烯基单体)含浸在弹性层中,从而形成弹性层。具体地,将通过称量表8中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊浸渍于涂布装置中并拾取聚氨酯辊,对其进行风干40分钟,接着在120℃下加热2小时以固化含浸在弹性层中的含浸组分,从而形成弹性层。
另外,通过与实施例25相同的方法,使用上述表9中示出的材料在该弹性层上形成绝缘部,来获得电子照相辊。
[实施例27]
除了在形成绝缘部时使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名:vylon 200,由TOYOBOCo.,Ltd.制)代替表9中示出的材料以外,以与实施例25相同的方式制造电子照相辊。
[实施例28]
除了使用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(商品名:TMPA,由Shin-nakamura chemicalCo.,Ltd.制)代替PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯作为含浸组分以外,以与实施例27相同的方式制造电子照相辊。
[实施例29至36]
作为含浸组分,使用表11中"第二树脂形成用材料"中记载的材料。除了上述区别以外,以与实施例5相同的方式制造实施例29至36中的电子照相辊。另外,作为用于各实施例的含浸组分,全部使用由Toyo Chemical Co.,Ltd.,制的产品。
[实施例37]
除了将实施例1中的绝缘部组分(绝缘性树脂形成用化合物)用MEK稀释以便具有2.5质量%的浓度然后使用以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例38]
使用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(上述结构式(B)(商品名:TMPA,由Shin-nakamurachemical Co.,Ltd.制)代替实施例1中的PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯作为含浸组分。另外,将绝缘部组分(绝缘性树脂形成用化合物)用MEK稀释以便具有2.5质量%的浓度然后使用。除了上述区别以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例39至41]
除了对应于含浸组分的PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯的使用量从100质量份分别改为实施例39、40和41中的80质量份、70质量份和60质量份以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例42]
除了使用甲氧基三甘醇丙烯酸酯(以下结构式(12))(商品名:AM-30G,由hin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例43]
除了使用甲氧基九甘醇丙烯酸酯(以下结构式(13))(商品名:AM-90G,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例44]
除了使用乙氧基化月桂基丙烯酸酯(以下结构式(14))(商品名:CD9075,由ArkemaInc.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例45]
除了使用乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下结构式(15))(商品名:1G,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例46]
除了使用十二烷二醇二丙烯酸酯(以下结构式(16))(商品名:CD262,由ArkemaInc.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例47]
除了使用乙氧基化己烷二醇二丙烯酸酯(以下结构式(17))(商品名:CD561,Tg=-38℃,由Arkema Inc.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例48]
除了使用二甘醇甲基丙烯酸酯(以下结构式(18))(商品名:2G,由Shin-nakamurachemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例49]
除了使用聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下结构式(19))(商品名:14G,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例50]
除了使用聚丙二醇二丙烯酸酯(以下结构式(20))(商品名:9PG,由Shin-nakamurachemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例51]
除了使用聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯(以下结构式(21))(商品名:PTMGA-250,由KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例52]
除了使用羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯(以下结构式(22))(商品名:HPP-A,由KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
结构式(22)
[实施例53]
除了使用乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(以下结构式(23))(商品名:TMPT-3EO,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例54]
除了使用丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(以下结构式(24))(商品名:A-TMPT-3EO,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例55]
除了使用乙氧基化甘油三丙烯酸酯(以下结构式(25))(商品名:A-GLY-3E,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例56]
除了使用乙氧基化甘油三丙烯酸酯(以下结构式(26))(商品名:A-GLY-6E,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例57]
除了使用丙氧基化甘油三丙烯酸酯(以下结构式(27))(商品名:A-GLY-3P,由Shin-nakamura chemical Co.,Ltd.制)代替对应于含浸组分的PO新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
结构式(27)
[实施例58]
除了使用丙烯酸系颗粒(商品名:MX1000,由Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)代替表2中示出的聚氨酯颗粒:C600透明以外,以与实施例30相同的方式制造电子照相辊。另外,丙烯酸系颗粒的弹性模量使用SPM通过上述方法测量,结果,弹性模量为3.1GPa。
[实施例59]
除了使用丙烯酸系颗粒(商品名:MX1000,由Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制)代替表2中示出的聚氨酯颗粒:C600透明以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[实施例60]
除了使用2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基丙-1-酮(商品名:IRGACURE127,由BASF Japan Ltd.制)代替1-羟基-环己基苯基酮作为聚合引发剂以外,以与实施例3相同的方式制造电子照相辊。
[实施例61]
除了使用2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基丙-1-酮(商品名:IRGACURE127,由BASF Japan Ltd.制)代替1-羟基-环己基苯基酮作为聚合引发剂以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊。
[比较例1]
除了不使用对应于含浸组分的PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊,并对其进行各评价。另外,作为使用上述显微IR观察所得电子照相辊的外表面的结果,确认对应于绝缘部组分的季戊四醇四丙烯酸酯未含浸在弹性层中。
在使用由比较例1得到的电子照相辊的情况下,与上述实施例的情况相比,在长时间放置后显影辊的对应于处理盒的开口部的部分的表面电位低,因而图像浓度也低。因此,表面电位差或图像浓度差与实施例相比也增加。
[比较例2]
不使用实施例1中的对应于含浸组分的PO-改性的新戊二醇二丙烯酸酯和对应于聚合引发剂的1-羟基-环己基苯基酮。另外,作为绝缘部组分,使用对应于热塑性树脂的聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名:vylon 200,由TOYOBO Co.,Ltd.制)代替二季戊四醇四丙烯酸酯。不对已附着有绝缘部形成用材料的聚氨酯辊的外表面进行UV照射。除了上述区别以外,以与实施例1相同的方式制造电子照相辊,并对其进行上述评价。
在使用由比较例2得到的电子照相辊的情况下,与上述实施例的情况相比,在长时间放置后显影辊的对应于处理盒的开口部的部分的表面电位低,因而图像浓度也低。因此,表面电位差或图像浓度差与实施例相比也增加。
[比较例3]
除了不将含浸组分涂布至所得聚氨酯辊的外周面并使用上述表9中示出的材料将绝缘部直接形成在弹性层上以外,以与实施例26相同的方式制造电子照相辊,并对其进行上述评价。
在使用由比较例3得到的电子照相辊的情况下,与上述实施例的情况相比,在长时间放置后显影辊的对应于处理盒的开口部的部分的表面电位低,因而图像浓度也低。因此,表面电位差或图像浓度差与实施例相比也增加。
[比较例4]
除了在实施例1中制造的具有硅橡胶层(内层)的弹性辊的周面上将表2中示出的材料中的炭黑MA100用#4000 B(商品名,由Mitsubishi Chemical Corporation制)替代以外,使用相同的材料和相同的方法形成弹性层,从而制造聚氨酯辊1。接下来,通过将表10中示出的材料分散在MEK中得到的混合物含浸在聚氨酯辊1的周面上。
[表10]
具体地,将通过称量表10中示出的各材料并向其中添加MEK以充分溶解这些材料以使含浸组分的固体浓度为10%而得的混合物置于溢流型循环式涂布装置中。将聚氨酯辊1浸渍于涂布装置中并拾取。其后,除了UV光照射以使累积光量为1500mJ/cm2以外,进行与实施例1中相同的步骤。作为使用光学显微镜(VHX5000(产品名),由Keyence Corp.制)观察所得电子照相辊的表面的结果,确认不存在绝缘部。
另外,作为使用显微IR(商品名:全自动显微FT-IR***:LUMOS,由Bruker Optics制)分析所得电子照相辊的表面的结果,通过确认源自由结构式(10)的化合物形成的树脂的峰来确认第二树脂的存在。在评价图像浓度差时,由于不存在绝缘部,不产生梯度力,且没有用于吸引调色剂的力,因此图像浓度极低。接下来,关于根据比较例4的电子照相辊,切出1g包括外表面的橡胶片,并将其浸渍在200ml的MEK中3天。其后,取出橡胶片,并将浸渍后的MEK挥发。作为使用GC-MS(GCMS QP2020(产品名),由Shimadzu Corporation制)分析残渣的结果,确认存在源自结构式(10)的化合物的峰,并确认在根据比较例4的电子照相辊中含有未反应的结构式(10)的化合物。
各实施例中的电子照相辊中使用的组分和评价结果等示于下表11至22。
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
[表18]
[表19]
[表20]
[表21]
[表22]
在实施例1至61中,制造其中第二树脂包含在从导电部的表面起至少深度1μm区域中的电子照相辊。在安装该电子照相辊作为显影辊的电子照相设备(彩色激光打印机)中,即使在使电子照相设备长时间放置后输出图像,也可以降低显影辊的对应于盒的开口部的部分和其它部分之间的表面电位差。因此,结果,可以抑制图像浓度不均匀。
在使用具有由结构式(2)表示的结构单元的树脂作为丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的实施例1至3中,与使用其它的第二树脂的实施例5至7和实施例29至36相比,弹性层的表面附近的交联密度进一步增加,使得可以进一步抑制图像浓度不均匀。
进一步地,与在从绝缘被覆部的表面至深度1μm的区域中不含有第二树脂的实施例21和22相比,在该区域中含有丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂的实施例1和7中,可进一步抑制绝缘部的体积电阻率的降低,使得可进一步抑制图像浓度不均匀。
在其中绝缘部由上述第二绝缘性树脂制成的实施例(例如,实施例11至20)中,可以降低显影辊的对应于盒的开口部的部分和其它部分之间的表面电位差。因此,结果,可以抑制图像浓度不均匀。
在这些实施例中,在实施例11、12、15和16等中,绝缘部由具有芳香族结构或脂环族结构的具有由结构式(7)表示的结构单元的树脂、或者具有水杨酸结构作为部分结构的具有由结构式(8)表示的结构单元的树脂制成。结果,可进一步抑制绝缘部本身的体积电阻率的降低,使得在显影辊的周向上的体积电阻的降低量的差变小,因而可进一步抑制浓度不均匀。
再者,与实施例1和3相比,在实施例60和61中,使用2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基丙-1-酮代替1-羟基-环己基苯基酮作为引发剂。结果,由于在从导电部的表面起深度1μm的区域中交联密度的增加可进一步抑制绝缘部的体积电阻率的降低,使得可进一步抑制图像浓度不均匀。
同时,在比较例1至3中,在从导电部的表面起深度1μm的区域中不含有上述丙烯酸系树脂或甲基丙烯酸系树脂。因此,显影辊的对应于盒的开口部的部分和其它部分之间的表面电位差增加,结果图像浓度不均匀增加。另外,显影辊的位于开口部的部分的表面电位低。
另外,示出图像浓度差可通过将表面电位差设定为小于7.8V来降低。
虽然已经参照示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施方案。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 (15)
1.一种电子照相用构件,其特征在于,其包括:
导电性的基体;
在所述基体上或所述基体上方所述基体上方的导电性的弹性层;和
在所述弹性层上的绝缘部,
所述电子照相用构件的外表面由所述绝缘部的外表面和未被覆有所述绝缘部的所述弹性层的外表面构成,其中
所述弹性层包含聚氨酯树脂作为第一树脂,和
所述弹性层具有从构成所述电子照相用构件的外表面的所述弹性层的外表面至深度1μm的区域,所述区域还包含选自由聚烯丙基系树脂、乙烯基系树脂、丙烯酸系树脂和甲基丙烯酸系树脂组成的组的第二树脂。
2.根据权利要求1所述的电子照相用构件,其中所述弹性层还在从被覆有所述绝缘部的所述弹性层的外表面至深度1μm的区域中包含所述第二树脂。
3.根据权利要求1或2所述的电子照相用构件,其中所述第二树脂具有由下述结构式(1)表示的结构单元:
在结构式(1)中,R11表示氢原子或甲基,
X1表示COOR12、CH2OR13、OCOR14或-R15,
R12表示具有1至18个碳原子的烃基或由(R121-O)n1-R122表示的结构,
R121表示具有2至3个碳原子的烃基,
R122表示具有1至12个碳原子的烃基,
n1表示1至13的整数,
R13表示选自由具有1至8个碳原子的烷基、具有6至7个碳原子的芳基和具有1至6个碳原子的酰基组成的组的任一种基团,和
R14表示具有1至15个碳原子的烷基或具有6至10个碳原子的芳基,R15表示具有6至14个碳原子的芳基。
5.根据权利要求4所述的电子照相用构件,其中所述连接基团R22为选自由具有2至12个碳原子的烃基以及结构式(3)~(5)组成的组的任一种基团:
**-(R31-O)n31-R32-(O-R33)n32-** 结构式(3)
在结构式(3)中,R31和R33各自独立地表示具有2至3个碳原子的烃基,R32表示具有5至6个碳原子的烃基,n31和n32各自独立地表示1或2的整数,符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部;
**-(R41-O)n41-R42-** 结构式(4)
在结构式(4)中,R41和R42各自独立地表示具有2至4个碳原子的烃基,n41表示1至13的整数,符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部;和
**-(R51-O-C(=O)-R52)-** 结构式(5)
在结构式(5)中,R51表示具有5个碳原子的烃基,R52表示具有4个碳原子的烃基,符号“**”表示与结构式(2)中的由符号“*”表示的部位的结合部。
7.根据权利要求1或2所述的电子照相用构件,其中所述绝缘部包含第三树脂,所述第三树脂为丙烯酸系树脂。
11.根据权利要求1或2所述的电子照相用构件,其中当构成所述电子照相用构件的外表面的所述绝缘部的表面带电而具有单位为V的V0的表面电位时,定义为表面电位衰减至V0×(1/e)所花费的时间的电位衰减时间常数为60.0秒以上。
12.根据权利要求1或2所述的电子照相用构件,其中当构成所述电子照相用构件的外表面的所述弹性层的表面带电而具有单位为V的V0的表面电位时,定义为表面电位衰减至V0×(1/e)所花费的时间的电位衰减时间常数小于6.0秒。
13.一种根据权利要求1至12任一项所述的电子照相用构件的制造方法,其特征在于
其中所述制造方法包括:
i)形成预备弹性层,所述预备弹性层在导电性的基体上或基体上方形成,所述预备弹性层包含导电性的第一树脂;
ii)将所述第二树脂的前驱体含浸在从所述预备弹性层的、与面向所述基体的一侧的相对侧的第一表面到从所述预备弹性层的表面起深度为至少1μm的区域中,并固化含浸的所述前驱体;和
iii)在所述预备弹性层的所述第一表面上形成绝缘部。
14.一种电子照相处理盒,其可拆卸地安装至电子照相图像形成设备,其特征在于,所述电子照相处理盒包括显影构件,
其中所述显影构件包括根据权利要求1至12任一项所述的电子照相用构件。
15.一种电子照相图像形成设备,其特征在于,其包括:
承载静电潜像的图像载体;
将所述图像载体一次带电的充电装置;
在一次带电的所述图像载体上形成所述静电潜像的曝光装置;
在调色剂上将所述静电潜像显影来形成调色剂图像的显影装置;和
将所述调色剂图像转印至转印构件的转印装置,
其中所述显影装置包括根据权利要求1至12任一项所述的电子照相用构件。
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