專利名稱：顯影輥及其制造方法、處理盒和電子照相圖像形成設(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圖像形成設(shè)備的顯影輥和處理盒，和電子照相圖像形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本專利申請?zhí)亻_2008-112150(美國專利公開2008/0193172)描述了具有表面
層和具有凸部的顯影輥，所述表面層形成于芯軸周圍并包含聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒，所述凸部源自該表面上的聚氨酯樹脂顆粒。近年來，對于形成高質(zhì)量電子照相圖像的需求進(jìn)一步增強(qiáng)。在這種情況下，關(guān)注的問題是形成于電子照相感光構(gòu)件上的靜電潛像如何如實(shí)地顯影。本發(fā)明人對使用描述于日本專利特開第2008-112150(美國專利公開2008/0193172)中的顯影輥的接觸顯影設(shè)備進(jìn)行了反復(fù)研究。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)在形成于電子照相感光構(gòu)件上的靜電潛像顯影過程中調(diào)色劑輕微地飛散。他們認(rèn)識到應(yīng)當(dāng)克服這種調(diào)色劑飛散以進(jìn)一步改善電子照相圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
然后，本發(fā)明的目的是提供能夠抑制顯影過程中調(diào)色劑飛散并進(jìn)一步改善所述提供的電子照相圖像的質(zhì)量的顯影輥。此外，本發(fā)明另一個目的是提供能夠提供高質(zhì)量電子照相圖像的電子照相圖像形成設(shè)備和用于該設(shè)備中的處理盒。根據(jù)本發(fā)明的顯影輥包括芯軸、形成于芯軸外周上的彈性層和形成于彈性層外周上的表面層，其特征在于表面層包含用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和分散于粘結(jié)劑中、用于在表面層表面上形成凸部的聚氨酯樹脂顆粒，所述聚氨酯樹脂顆粒表面部分地涂覆有無機(jī)細(xì)顆粒，該無機(jī)細(xì)顆粒包含選自硅、鈦和鋁的至少一種元素，和所述聚氨酯樹脂顆粒在沒有附著無機(jī)細(xì)顆粒的表面上與粘結(jié)劑直接接觸。此外，根據(jù)本發(fā)明的處理盒的特征在于，具有有上述結(jié)構(gòu)的上述顯影輥和電子照相感光構(gòu)件，并且該處理盒可拆卸地安裝于電子照相圖像形成設(shè)備的主體上。另外，根據(jù)本發(fā)明的電子照相圖像形成設(shè)備包括電子照相感光構(gòu)件和與電子照相感光構(gòu)件接觸設(shè)置的顯影輥，其中所述顯影輥為如上所述的顯影輥。根據(jù)本發(fā)明，可以有效地抑制顯影步驟中在電子照相感光構(gòu)件與顯影輥接觸的輥隙附近的調(diào)色劑的輕微飛散。結(jié)果，電子照相圖像的圖像質(zhì)量能夠得到進(jìn)一步改善。參考附圖從示例性實(shí)施方案的以下描述中本發(fā)明的進(jìn)一步特征將變得顯而易見。


圖1是說明本發(fā)明顯影輥的概念圖。圖2是說明本發(fā)明顯影輥的截面的概念圖。圖3是描述如何測量顯影輥的電阻率的說明圖。
圖4是說明本發(fā)明的電子照相圖像形成設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖。圖5是說明本發(fā)明的處理盒的示意結(jié)構(gòu)圖。圖6A是描述本發(fā)明原理的說明圖。圖6B是描述本發(fā)明原理的說明圖。
具體實(shí)施例方式為了說明當(dāng)將日本專利申請?zhí)亻_2008-112150(美國專利公開2008/0193172)中描述的顯影輥用于接觸顯影時，有時發(fā)生調(diào)色劑飛散的原因，本發(fā)明人進(jìn)行了以下研究。為了更具體地描述，制造一種顯影輥，其表面層包含聚氨酯樹脂顆粒和用作粘結(jié)劑、并且具有分散于其中的聚氨酯樹脂顆粒的聚氨酯樹脂，并且在該表面上具有源自聚氨酯樹脂顆粒的凸部。然后，觀察在顯影輥和感光構(gòu)件之間的輥隙部顯影輥表面的狀態(tài)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下事實(shí) i) Miii) οi)顯影輥與感光構(gòu)件接觸之間形成的輥隙中，在顯影輥表面上的凸部通過與感光構(gòu)件的摩擦而變形。ii)變形的凸部在其通過輥隙后立即恢復(fù)至原形。iii)隨后，當(dāng)變形的形狀恢復(fù)至原形時殘留于表面的調(diào)色劑飛散并附著到還沒有形成靜電潛像的電子照相感光構(gòu)件的表面上。更具體地，電子照相圖像形成設(shè)備中，充電輥的直徑通常比電子照相感光構(gòu)件的小，并以比電子照相感光構(gòu)件更高的速度轉(zhuǎn)動。因此，如圖6A中所示意性說明的，在充電輥 601和電子照相感光構(gòu)件603之間的輥隙中，由箭頭A和B所示的圓周速度顯著不同。由于圓周速度顯著不同，在充電輥表面上的凸部605沿充電輥的轉(zhuǎn)動方向向后變形，如點(diǎn)線 (605-1)所示。此時，由于用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂606通過化學(xué)鍵牢固地粘著到聚氨酯樹脂顆粒607，恢復(fù)至凸部原形的力強(qiáng)烈作用。所以在通過輥隙后立即發(fā)生凸部形狀恢復(fù)至原形。此時通過動量使調(diào)色劑飛散。然后本發(fā)明人制造了一種顯影輥，如圖6B中所示意性說明的，其中無機(jī)細(xì)顆粒609適當(dāng)?shù)馗街接糜谛纬赏共康木郯滨渲w粒607的表面上。當(dāng)將此類顯影輥用于接觸顯影時，雖然顯影輥表面的凸部變形，但在與感光構(gòu)件的輥隙內(nèi)調(diào)色劑的飛散明顯降低。這是因?yàn)榫郯滨渲w粒607與用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂606 在無機(jī)細(xì)顆粒609沒有附著的部位上直接接觸，并且化學(xué)健只在該部位。因此，用于將變形的凸部605-1恢復(fù)至原形的力相對地降低。結(jié)果，調(diào)色劑的飛散得到令人信服地抑制。另一方面，當(dāng)附著(覆蓋)至聚氨酯樹脂顆粒的無機(jī)細(xì)顆粒的量增加并使聚氨酯樹脂顆粒充分地覆蓋有無機(jī)顆粒時，表面層的聚氨酯樹脂在任何部位不與聚氨酯樹脂顆粒接觸。此時，由于無機(jī)細(xì)顆粒插入聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒之間，它們彼此不能化學(xué)結(jié)合并且沒有發(fā)生粘合。此時，在長時間操作使用時，聚氨酯樹脂顆粒有時從表面層脫落。假如這樣的話，顯影輥上調(diào)色劑的轉(zhuǎn)印量從開始變化，并且調(diào)色劑的輸送性能有時變得不穩(wěn)定。基于本發(fā)明人的上述新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了本發(fā)明。為了更具體地描述，根據(jù)本發(fā)明的顯影輥具有芯軸、形成于芯軸外周上的彈性層和形成于彈性層外周上的表面層。表面層包含用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和分散于粘結(jié)劑中、用于形成表面層表面的凸部的聚氨酯樹脂顆粒。所述聚氨酯樹脂顆粒部分地覆蓋有無機(jī)細(xì)顆粒，所述無機(jī)細(xì)顆粒含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。通過這樣的構(gòu)造，聚氨酯樹脂顆粒在沒有附著無機(jī)細(xì)顆粒的表面部分處與粘結(jié)劑直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的顯影輥通過在芯軸外周上提供彈性層和表面層而形成。圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的顯影輥的示意性透視圖和當(dāng)將顯影輥沿與轉(zhuǎn)動軸垂直的方向切開時顯影輥的示意性截面圖。如圖1和圖2所示，顯影輥1由圓柱(實(shí)心)或圓筒(中空)狀導(dǎo)電性芯軸2、形成于芯軸外周表面上的彈性層3和形成于彈性層外周表面上的表面層4形成。此外，如圖6B所示的表面層4包含用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂606和分散于粘結(jié)劑中、用于在表面層表面上形成凸部的聚氨酯樹脂顆粒607。聚氨酯樹脂顆粒607的表面部分地覆蓋有無機(jī)細(xì)顆粒609，所述無機(jī)細(xì)顆粒609含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。通過這樣的構(gòu)造，聚氨酯樹脂顆粒在無機(jī)細(xì)顆粒沒有附著到的表面與粘結(jié)劑接觸。這是重要的。 以下將進(jìn)一步具體地描述本發(fā)明?！磳?dǎo)電性芯軸2>導(dǎo)電性芯軸2用作顯影輥1的電極和支承構(gòu)件。導(dǎo)電性芯軸材料的實(shí)例包括金屬或合金如鋁、銅合金和不銹鋼；鍍有鉻和鎳的鐵等；和具有導(dǎo)電性的合成樹脂。芯軸外徑通常落入4至IOmm的范圍內(nèi)。<彈性層3>作為彈性層3的樹脂基材，可以特別提到以下材料聚氨酯、天然橡膠、丁基橡膠、腈橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、硅橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠、氯丁二烯橡膠和丙烯酸類橡膠。它們可以單獨(dú)或以兩種以上組合使用。其中，硅橡膠是優(yōu)選的，這是因?yàn)槠洳粌H具有適當(dāng)?shù)膹椥远疫€具有低的永久壓縮變形。硅橡膠的實(shí)例包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚苯乙烯基硅氧烷和這些聚硅氧烷的共聚物。如果需要，它們可以單獨(dú)或以兩種以上組合使用。作為賦予彈性層3以導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料，可使用電子導(dǎo)電材料或離子導(dǎo)電材料。 電子導(dǎo)電材料的實(shí)例包括導(dǎo)電炭黑例如乙炔黑、金屬例如銅、銀和鍺以及它們的氧化物。 離子導(dǎo)電材料的實(shí)例包括高氯酸鈉、高氯酸鋰、高氯酸鈣、氯化鋰、改性的脂肪族二甲基銨乙基硫酸鹽(modified aliphatic dimethylammonium ethosulfate)和十八燒銨乙酸酯 (stearylammonium acetate)。它們可以單獨(dú)或以兩種以上的組合使用。以使彈性層3具有所需的體積電阻率的必要量來使用此類導(dǎo)電材料。例如相對于 100質(zhì)量份樹脂基材可以在0. 5至50質(zhì)量份的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在1至30質(zhì)量份的范圍內(nèi)使用導(dǎo)電材料。此夕卜，彈性層3的電阻為1Χ103Ω以上至ΙΧΙΟ13Ω以下，更優(yōu)選ΙΧΙΟ4Ω 以上至1Χ1012Ω以下。通過使用圖3所示的電阻測量儀器測量電阻。向顯影輥1的導(dǎo)電性芯軸2兩端的每一端加載4. 9Ν的重量。與30mm直徑的金屬鼓53相對地按壓顯影輥1。 當(dāng)以Irps的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)該輥時，從電源50施加50V直流電壓。經(jīng)30秒讀取施加到電阻器 51 (IOkQ)并在電壓計52中指示的電壓。計算其算術(shù)平均值以得到流過測量電路的電流的值。接下來，基于由此得到的電流值，根據(jù)歐姆氏定律得到顯影輥1的電阻值。此外，彈性層3的Asker-C硬度優(yōu)選為25°至70°，并特別優(yōu)選30°至60°。如果硬度落入該范圍內(nèi)，可以穩(wěn)定地保持與感光構(gòu)件的接觸輥隙的寬度?？梢愿鶕?jù)橡膠材料硬度測量方法，更具體地，使用根據(jù)基本標(biāo)準(zhǔn)Asker-C型SRIS (日本橡膠工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)0101分別制備的測試片，通過Asker橡膠硬度計(由IPROS Corporation制造)進(jìn)行Asker-C 硬度的測量。作為制造彈性層3的方法，可以提及以下方法。在其上適當(dāng)涂布粘合劑等的導(dǎo)電性芯軸2的外周上制造彈性層3。還有制造彈性層3的另一種方法，其中將用于形成彈性層 3的組合物注入已放有導(dǎo)電性芯軸2的模具的空腔中，通過加熱和活化能量射線等來反應(yīng)/ 硬化或固化以使其與導(dǎo)電性芯軸2 —體化。作為另一種方法，通過使用形成彈性層3的組合物預(yù)先制造片體(slab)或塊體 (block)。將所述片體或塊體切削并加工以得到具有預(yù)定形狀和大小的管。在施加壓力的情況下將導(dǎo)電性芯軸2放置于管中。以這樣的方式，在導(dǎo)電性芯軸2上形成彈性層3。<表面層4>表面層4含有用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和分散于粘結(jié)劑中、用于在表面層表面上形成凸部的聚氨酯樹脂顆粒。所述聚氨酯樹脂顆粒的表面部分地覆蓋有無機(jī)細(xì)顆粒，所述無機(jī)細(xì)顆粒含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。通過該構(gòu)造，聚氨酯樹脂顆粒在沒有附著無機(jī)細(xì)顆粒的表面部分與粘結(jié)劑直接接觸?？梢酝ㄟ^預(yù)先用無機(jī)細(xì)顆粒(它們通過外部添加)覆蓋聚氨酯樹脂顆粒，將聚氨酯樹脂顆粒分散于表面層4的聚氨酯樹脂材料和硬化用于表面層4的涂料的涂膜來形成表面層4。注意如果將無機(jī)細(xì)顆粒直接包含于表面層4的聚氨酯樹脂中，則無機(jī)細(xì)顆粒的表面完全被聚氨酯樹脂覆蓋。此時，即使沒有覆蓋無機(jī)細(xì)顆粒聚氨酯樹脂顆粒也分散于其中，聚氨酯樹脂顆粒的整個表面化學(xué)結(jié)合至聚氨酯樹脂。因此，不能得到本發(fā)明的顯影輥。用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂的原料由多元醇和異氰酸酯、如果需要的擴(kuò)鏈劑構(gòu)成。 構(gòu)成聚氨酯樹脂原料的多元醇的實(shí)例包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烴多元醇、丙烯酸類多元醇及其混合物。構(gòu)成聚氨酯樹脂原料的異氰酸酯的實(shí)例包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、萘二異氰酸酯(NDI)、聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯(TODI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、苯撐二異氰酸酯 (PPDI)、苯二亞甲基二異氰酸酯0(DI)、四甲代苯二甲撐二異氰酸酯(TMXDI)、環(huán)己烷二異氰酸酯、聚合二苯甲烷二異氰酸酯及其混合物。構(gòu)成聚氨酯樹脂原料的擴(kuò)鏈劑的實(shí)例包括乙二醇、雙官能低分子量二醇如1，4_ 丁二醇和3-甲基戊二醇；三官能低分子量三醇例如三羥甲基丙烷及其混合物。分散于表面層4中、用于在顯影輥表面上形成凸部的聚氨酯樹脂顆粒的表面部分地覆蓋有無機(jī)細(xì)顆粒，所述無機(jī)細(xì)顆粒含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。構(gòu)成聚氨酯樹脂顆粒的聚氨酯樹脂并不特別限定，只要其能夠粘著到表面層4的聚氨酯樹脂即可。例如， 提及聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚碳酸酯聚氨酯和丙烯酸類聚氨酯等等。本發(fā)明中，可以單獨(dú)使用由單材料形成的聚氨酯樹脂顆粒?？蛇x地，可以組合使用由兩種以上材料形成的聚氨酯樹脂顆粒。聚氨酯樹脂顆粒的平均粒徑優(yōu)選落入2 μ m至30 μ m的范圍內(nèi)。特別地，為了形成表面層4的凸部，由此提供穩(wěn)定的調(diào)色劑輸送性能，更優(yōu)選在5 μ m至18 μ m的范圍內(nèi)的平均粒徑。將這些顆粒的平均粒徑定義如下。通過刀片沿垂直于導(dǎo)電性芯軸2切開顯影輥1的表面層4。然后從多個切開表面中任意選定1000個顆粒，并通過光學(xué)顯微鏡測量顆粒直徑。將其算術(shù)平均值定義為這些顆粒的平均粒徑。此外，當(dāng)顆粒的形狀不是球形并且顆粒的直徑不能以單一方式規(guī)定時，分別測量最長的和最短的直徑，并將其算術(shù)平均值定義為顆粒的平均粒徑。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的研究，當(dāng)表面層4包含具有10 μ m以上至30 μ m以下粒徑和具有附著到其的無機(jī)細(xì)顆粒的聚氨酯樹脂顆粒時，發(fā)現(xiàn)特別容易平衡地得到調(diào)色劑的輕微飛散和調(diào)色劑輸送性能?？紤]其原因如下聚氨酯樹脂顆粒具有根據(jù)制造方法而變化的或大或小的粒徑分布。在粒徑分布中，具有相對更大的粒徑(ΙΟμπ 以上至30μπ 以下)的顆粒具有優(yōu)異的調(diào)色劑輸送性能。另外，具有相對更大粒徑的顆粒常常與電子照相感光構(gòu)件直接接觸。因此，當(dāng)使用沒有附著無機(jī)細(xì)顆粒的常規(guī)聚氨酯樹脂顆粒時，很可能更明顯地發(fā)生調(diào)色劑的飛散。相反，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成具有10 μ m以上至30 μ m以下粒徑的顆粒至少存在于表面層4中時，在該部位防止調(diào)色劑的輕微飛散；同時，能夠確保穩(wěn)定的輸送性能。通過如上所述的相同方法測量表面層4單個顆粒的粒徑。接下來，用于覆蓋聚氨酯樹脂顆粒的無機(jī)細(xì)顆粒的材料并不特別限定，只要該材料含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。典型實(shí)例包括二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁和水滑石等。對于這些無機(jī)細(xì)顆粒，如果需要可以施加表面處理，如疏水處理和親水處理。特別地，可以適當(dāng)?shù)厥褂枚趸?，這是因?yàn)槟軌蛉菀椎厥┘颖砻嫣幚?，并且能夠容易地控制對于聚氨酯樹脂顆粒的親和性?？梢詥为?dú)或以多種組合來使用這些無機(jī)細(xì)顆粒來覆蓋聚氨酯樹脂顆粒。無機(jī)細(xì)顆粒的平均一次粒徑優(yōu)選為5nm以上至200nm以下，這是因?yàn)槟軌虻玫骄郯滨渲w粒的滿意覆蓋率。此外，由于可以通過少的添加量有效進(jìn)行涂布，所以平均一次粒徑更優(yōu)選為5nm以上至50nm以下?？梢酝ㄟ^已知的懸浮聚合法和乳液聚合法得到上述聚氨酯樹脂顆粒。將必要量的無機(jī)細(xì)顆粒外部添加至由此得到的聚氨酯樹脂顆粒，從而得到將用于本發(fā)明的聚氨酯樹脂顆粒?？梢酝ㄟ^使用常規(guī)混合設(shè)備，如雙圓錐式混合機(jī)、V-形混合機(jī)、鼓形混合機(jī)、高速混合機(jī)、亨舍爾混合機(jī)和諾塔混合機(jī)等的混合方法進(jìn)行外部添加。此外，還可以在合成過程的中間添加無機(jī)細(xì)顆粒。為了進(jìn)一步增強(qiáng)由本發(fā)明發(fā)揮的抑制調(diào)色劑飛散的效果，表面層4中用無機(jī)細(xì)顆粒覆蓋聚氨酯樹脂顆粒的覆蓋率優(yōu)選為30%以上至80%以下，并特別優(yōu)選40%以上至 75%以下。用無機(jī)細(xì)顆粒覆蓋聚氨酯樹脂顆粒的覆蓋率可以通過控制聚氨酯樹脂顆粒與外部添加的無機(jī)細(xì)顆粒的量的比例并通過控制將無機(jī)細(xì)顆粒添加到聚氨酯樹脂顆粒后攪拌混合物的時間和速度來控制。覆蓋率可以通過增加相對于聚氨酯樹脂顆粒的無機(jī)細(xì)顆粒的外部添加量來提高。此外，覆蓋率還可以通過增加外部添加后的混合物的攪拌速度和時間來增加。本文中表面層4中用無機(jī)細(xì)顆粒覆蓋聚氨酯樹脂顆粒的覆蓋率測量如下。(用于覆蓋率測量的樣品的制備及其測量)通過刀片沿垂直于導(dǎo)電性芯軸2切開顯影輥1的表面層4并將切出片包埋于用可見光可硬化的丙烯酸類樹脂中。接下來，在低溫系統(tǒng)(cyro-systemM商品名 "REICHERT-NIS SEI-FCS”，由 Leica Microsystems Co.，Ltd.制造)中通過配備有金剛石刀的超薄切片機(jī)(商品名:"EM-ULTRACUT · S”，由 Leica Microsystems Co.，Ltd.制造) 裁切/切片該樹脂，從而制備超薄切片。隨后，用透射電子顯微鏡(商品名‘‘JEM-2100”， 由JEOL Ltd制造)在200kV加速電壓下進(jìn)行觀察?？刂品糯蟊稊?shù)以得到在聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒之間的界面上形成的邊緣線為2.0μπι以上的圖像，并拍照?；谠搱D像， 得到覆蓋率。將隨后描述基于該圖像得到覆蓋率的計算。此外，通過EDAX分析聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒之間的界面中存在的物質(zhì)(元素)。以這種方式，測定元素是否為硅、鈦或鋁。(基于圖像的覆蓋率的計算)基于如上所述得到的透射電子顯微鏡(TEM)圖像，測量在聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒之間的界面中形成的邊緣線的長度(A)。隨后，測量由于無機(jī)細(xì)顆粒的存在聚氨酯樹脂不與聚氨酯樹脂顆粒直接接觸的邊緣線的長度，并得到邊緣線長度的總和(B)。由下式 (1)得到覆蓋率。覆蓋率(％) = B/AX100 式(1)根據(jù)測量方法，在顯影輥1的圖像區(qū)域中的表面層4內(nèi)任意選擇100個點(diǎn)并計算其覆蓋率。將其算術(shù)平均值規(guī)定為本發(fā)明中的覆蓋率。此外，如果包含于表面層4中的聚氨酯樹脂顆粒與用作粘結(jié)劑(其中分散有聚氨酯樹脂顆粒)的聚氨酯樹脂的聚氨酯類型不同，則可以特別有效地抑制調(diào)色劑的輕微飛散。為了更具體地描述，當(dāng)將醚聚氨酯用作表面層4中作為粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂時，在聚氨酯樹脂顆粒中使用酯聚氨酯或碳酸酯聚氨酯比醚聚氨酯更好，這是因?yàn)檎{(diào)色劑飛散的降低更大。其原因還沒有完全闡明，但是估計如下當(dāng)用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和構(gòu)成樹脂顆粒的聚氨酯樹脂在聚氨酯類型方面不同時，它們在特性頻率(character frequency)方面不同。結(jié)果，當(dāng)在顯影輥表面上的變形的凸部在通過顯影輥和電子照相感光構(gòu)件之間的輥隙后恢復(fù)至原形時降低了共振。因此，認(rèn)為調(diào)色劑的飛散得到更有效地抑制。上述聚氨酯樹脂和聚氨酯樹脂顆粒的聚氨酯類型可以通過熱解GC/MS、NMR, IR和元素分析等來確定。作為用于賦予表面層4以導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料，也可以使用能夠用于彈性層3中的炭黑和離子導(dǎo)電材料。表面層4中可以使用的導(dǎo)電材料的含量相對于表面層4的聚氨酯樹脂(100質(zhì)量份)落入0.5至50質(zhì)量份內(nèi)，并更優(yōu)選在1至30質(zhì)量份的范圍內(nèi)。此外，具有形成于彈性層3之上的表面層4的顯影輥1的電阻優(yōu)選為IX IO3 Ω以上至IX IO13 Ω以下，并特別優(yōu)選為IX IO4 Ω以上至IX IO12 Ω以下。根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)Β0601 :2001由Rzjis表示的顯影輥1的表面粗糙度優(yōu)選為2 μ m以上至25 μ m以下，并特別優(yōu)選5 μ m以上至15 μ m以下。注意Rzjis是通過使用接觸型表面粗糙度計(商品名surfcorder SE3500，由Kosaka Laboratory Ltd.制造)測量的。作為測量條件，將截止值設(shè)定為0. 8mm，測量長度為2. 5mm，進(jìn)料速度為0. Imm/秒，放大倍數(shù)為5000X。在每個顯影輥的9個任意點(diǎn)測量表面粗糙度Rz。將由此得到的測量值的算術(shù)平均值規(guī)定為顯影輥1的Rz。將描述用于制造表面層4的方法。將聚氨酯樹脂用原料，即多元醇化合物和異氰酸酯化合物；聚氨酯樹脂顆粒和導(dǎo)電材料通過球磨機(jī)等預(yù)先攪拌并捏合，從而得到用于形成表面層的組合物。將得到的表面層配方組合物通過涂布如噴射、浸漬和輥涂等施涂到前述彈性層3的表面，以形成涂膜，隨后將其熱固化。此時，為了完成多元醇化合物和異氰酸酯化合物之間的反應(yīng)，優(yōu)選在130°C以上至160°C以下進(jìn)行熱固化1小時以上至4小時以下。(處理盒、電子照相圖像形成設(shè)備)根據(jù)本發(fā)明的處理盒具有根據(jù)本發(fā)明的顯影輥1和與該顯影輥1接觸的電子照相感光構(gòu)件21，并且處理盒可拆卸地安裝于電子照相圖像形成設(shè)備的主體。此外，根據(jù)本發(fā)明的電子照相圖像形成設(shè)備具有電子照相感光構(gòu)件和與電子照相感光構(gòu)件接觸設(shè)置的顯影輥，其特征在于顯影輥是具有前述結(jié)構(gòu)的顯影輥1。作為電子照相圖像形成設(shè)備，可以列舉具有以下單元的設(shè)備。-承載靜電潛像的電子照相感光構(gòu)件，-用于使電子照相感光構(gòu)件一次充電的充電單元，-用于在一次充電的電子照相感光構(gòu)件上形成靜電潛像的曝光單元，-具有用于通過用顯影劑使靜電潛像顯影形成顯影劑圖像的顯影輥的顯影單元， 和用于將顯影劑圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料上的轉(zhuǎn)印單元。圖4是說明安裝有圖5所示的4個處理盒的電子照相圖像形成設(shè)備的示意截面圖。電子照相感光構(gòu)件21通過連接到偏壓電源(未示出)的充電構(gòu)件22均勻地充電。此時的電位為約-400V至-800V。然后，通過用于形成靜電潛像的光23將靜電潛像形成于電子照相感光構(gòu)件21的表面上。作為用于形成靜電潛像的光23，使用LED光和激光等。曝光的電子照相感光構(gòu)件21的表面電位約為-100V至-200V。然后，通過封裝于處理盒(其可拆卸地安裝于電子照相圖像形成設(shè)備的主體)中的顯影輥1將負(fù)帶電的顯影劑施加到靜電潛像。以這種方式，將靜電潛像轉(zhuǎn)化(顯影)為可視圖像。此時，通過偏壓電源(未示出) 將約-300V至-500V的電壓施加到顯影輥1。然后，將顯影于電子照相感光構(gòu)件21上的顯影劑圖像一次轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶27。 一次轉(zhuǎn)印構(gòu)件28與中間轉(zhuǎn)印帶27的背面接觸。當(dāng)將約+100V至+1500V的電壓施加到一次轉(zhuǎn)印構(gòu)件觀時，將負(fù)帶電的顯影劑圖像從電子照相感光構(gòu)件21被一次轉(zhuǎn)印至中間轉(zhuǎn)印帶27。一次轉(zhuǎn)印構(gòu)件觀可以是輥或葉片(balde)。當(dāng)電子照相圖像形成設(shè)備是圖4所示的全色圖像形成設(shè)備時，例如，對于黃色、青色、品紅色和黑色各顏色，重復(fù)前述充電、曝光、 顯影和一次轉(zhuǎn)印步驟。關(guān)于圖4所示的電子照相圖像形成設(shè)備中的操作，將四個封裝不同顏色顯影劑的處理盒可拆卸地安裝于電子照相圖像形成設(shè)備的主體。注意顯影輥1與電子照相感光構(gòu)件21在0. 5mm以上至3mm以下寬度的輥隙接觸，并且以相對于電子照相感光構(gòu)件21不同的圓周速度旋轉(zhuǎn)。作為不同的圓周速度，相對于電子照相感光構(gòu)件21的圓周速度顯影輥1以大于1. 0至小于2. 0的圓周速度旋轉(zhuǎn)。在顯影單元中，旋轉(zhuǎn)地配置顯影劑供給輥25，并且當(dāng)從用作顯影調(diào)節(jié)構(gòu)件的顯影刮板沈與顯影輥1接觸的部分觀看時，與旋轉(zhuǎn)方向上游的顯影輥1接觸。以預(yù)定時間間隔依次進(jìn)行上述充電、曝光、顯影和一次轉(zhuǎn)印步驟。以這種方式，用于表達(dá)全色圖像的4色顯影劑圖像被重疊于中間轉(zhuǎn)印帶27上。中間轉(zhuǎn)印帶27上的顯影劑圖像通過中間轉(zhuǎn)印帶的旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)印至第二轉(zhuǎn)印構(gòu)件四的對向位置。此時，記錄紙張32以預(yù)定時刻已轉(zhuǎn)印至中間轉(zhuǎn)印帶27和第二轉(zhuǎn)印構(gòu)件四之間的空間。當(dāng)將第二偏壓施加到第二轉(zhuǎn)印構(gòu)件時，在中間轉(zhuǎn)印帶27上的顯影劑圖像被轉(zhuǎn)印至記錄紙張32。 此時待施加至第二轉(zhuǎn)印構(gòu)件四的偏壓為約+1000V至+4000V。通過第二轉(zhuǎn)印構(gòu)件四轉(zhuǎn)印到其上的顯影劑圖像的記錄紙張32被轉(zhuǎn)印至定影構(gòu)件31。在記錄紙張32上的顯影劑圖像熔融并定影到記錄紙張32上，該記錄紙張32隨后被排出圖像形成設(shè)備。以這種方式，結(jié)束打印操作。注意在圖4所示的電子照相圖像形成設(shè)備中并如本發(fā)明的電子照相圖像形成設(shè)備的實(shí)施例所示例，首先將顯影劑圖像轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶27，然后轉(zhuǎn)印到記錄紙張32;然而，可以采用其中將顯影劑圖像直接轉(zhuǎn)印到記錄紙張32而沒有通過中間轉(zhuǎn)印帶27的系統(tǒng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的顯影輥可以不與處理盒一體化，而是直接與電子照相圖像形成設(shè)備一體化。(實(shí)施例)以下描述根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例和比較例。本發(fā)明中，根據(jù)JI S K-1557測量多元醇化合物的羥值。此外，本發(fā)明中基于固體的異氰酸酯的NC0%的測量如下。將樣品溶解于甲苯中，向其添加含0. 5mol/l 二丁胺的單氯苯溶液。在回流條件下加熱的同時進(jìn)行反應(yīng)30分鐘，并冷卻至室溫。隨后，添加作為助溶劑的甲醇，并且用鹽酸(0.5mol/l)反滴定過量的胺。將由此得到的值轉(zhuǎn)化為基于固體的值。使用測量值(η = ； )的平均值。此外，合成時聚氨酯樹脂顆粒的平均粒徑(體積平均粒徑)和粒徑分布中的最大粒徑通過以下設(shè)備測定。作為測量設(shè)備，使用安裝有100 μ m 口管并基于孔電阻法的精密粒徑分布測量設(shè)備(商品名由Multisizer Beckman Coulter, Inc.制造的Coulter counter)。根據(jù)精密粒徑分布測量設(shè)備所附的專用軟件(商品名Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3. 51，由 Beckman Coulter, Inc.制造)設(shè)定測量條件并分析測量數(shù)據(jù)。注意使用25，000的有效測量通道進(jìn)行測量。作為要用于測量的電解水溶液，使用 “IS0T0N II”(商品名由 Beckman Coulter, Inc.制造)。<A 聚氨酯樹脂顆粒的母料(base material)的合成例>(合成例A-I聚氨酯樹脂顆粒的母料1的合成)準(zhǔn)備高壓釜(體積2升)，用氮?dú)獬浞执祾卟⒏稍?。向高壓釜投入以下材料?三官能聚丙烯多元醇(商品名MN-400，羥值235mgΚΟΗ/g，由Mitsui Takeda Chemical Polyurethane制造):700質(zhì)量份，和-六亞甲基二異氰酸酯(由Nippon Polyurethane Industry Co. , Ltd.制造)1000 質(zhì)量份。接下來，用氮?dú)獯祾吒邏焊缓髿饷苊芊狻嚢璧耐瑫r在120°C溫度下進(jìn)行反應(yīng) 20小時。隨后除去未反應(yīng)的六亞甲基二異氰酸酯，并添加甲苯以得到具有非揮發(fā)物含量為 90質(zhì)量％的合成物(1)。合成物(1)的NC0%為9. 1%。接下來，在具有攪拌器的分液瓶(體積2升)內(nèi)混合以下材料以制備分散介質(zhì)。-水900質(zhì)量份，-纖維素衍生物(商品名=Metrose90SH-100，由 Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd. 制造)32質(zhì)量份。當(dāng)以600rpm攪拌分散介質(zhì)時，將通過用甲苯(112質(zhì)量份)稀釋合成物(1M261 質(zhì)量份)制備的合成物(1)的溶液添加到分散介質(zhì)中以制備懸浮液。連續(xù)攪拌懸浮液并升高懸浮液的溫度至60°c，進(jìn)行反應(yīng)1.5小時。隨后，反應(yīng)液冷卻至室溫。從液成分(liquid content)中分離固成分，并充分水洗，在70°C下干燥20小時以得到由醚聚氨酯形成的并具有5. 0 μ m的平均粒徑和20. 3 μ m的最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料1。(A-2 聚氨酯樹脂顆粒的母料2的合成)將合成例A-I的纖維素衍生物的量變?yōu)?0質(zhì)量份。除上述條件外，以與合成例 A-I相同的方式得到由醚聚氨酯形成的并具有10. 3 μ m平均粒徑和27. 2 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料2。(A-3 聚氨酯樹脂顆粒的母料3的合成例)將合成例A-I的纖維素衍生物的量變?yōu)樯蛸|(zhì)量份。除上述條件外，以與合成例A-I相同的方式得到由醚聚氨酯形成的并具有18. 1 μ m平均粒徑和52. 3 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料3。(A-4 聚氨酯樹脂顆粒的母料4的合成例)在合成例A-I的合成物(1)的制備步驟中，將700質(zhì)量份三官能聚丙烯多元醇變?yōu)?00質(zhì)量份三官能聚己內(nèi)酯多元醇(商品名PLACCEL 312，具有13%ig KOH/g的羥值，由 Daicel Chemical Industries, Ltd.制造)。此外，將六亞甲基二異氰酸酯的量變?yōu)?50質(zhì)量份。除上述條件外，以與用于得到合成物(1)的合成例A-I相同的方式制備合成物O)。 合成物O)的NC0%為5.6%。隨后，除將合成例A-I的合成物(1)變?yōu)樯鲜龊铣晌颫)以外，以與合成例A-I相同的方式得到由酯聚氨酯形成的并具有5. 3 μ m平均粒徑和22. 1 μ m 最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料4。(A-5 聚氨酯樹脂顆粒的母料5的合成例)將合成例A-4的纖維素衍生物的量變?yōu)?0質(zhì)量份。除上述條件外，以與合成例 A-4相同的方式得到由醚聚氨酯形成的并具有10. 2 μ m平均粒徑和四.1 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料5。(A-6 聚氨酯樹脂顆粒的母料6的合成例)將合成例A-4的纖維素衍生物的量變?yōu)樯蛸|(zhì)量份。除上述條件外，以與合成例 A-4相同的方式得到由醚聚氨酯形成的并具有18. 3 μ m平均粒徑和53. 1 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料6。(A-7 聚氨酯樹脂顆粒的母料7的合成例)在合成例A-I的合成物(1)的制備步驟中，將700質(zhì)量份三官能聚丙烯多元醇變?yōu)?00質(zhì)量份雙官能聚碳酸酯多元醇“PLACCEL 210⑶”(商品名，具有IHmg KOH/g的羥值，由Daicel Chemical Industries, Ltd.制造)。此外，將六亞甲基二異氰酸酯的量變?yōu)?600質(zhì)量份。除上述條件外，以與用于得到合成物(1)的合成例A-I相同的方式得到具有不揮發(fā)物含量(nonvolatile content)為90質(zhì)量％的合成物(3)。合成物(3)的NC0%為 2. 1%。隨后，除將合成例A-I的合成物(1)變?yōu)樯鲜龊铣晌?3)以外，以與合成例A-I相同的方式得到由碳酸酯聚氨酯形成的并具有5. 1 μ m平均粒徑和21. 0 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料7。(A-8 聚氨酯樹脂顆粒的母料8的合成例)除了將合成例A-7的纖維素衍生物的量變?yōu)?0質(zhì)量份以外，以與合成例A-7相同的方式得到由碳酸酯聚氨酯形成的并具有9. 9 μ m平均粒徑和沈.6 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料8。(A-9 聚氨酯樹脂顆粒的母料9的合成例)除了將合成例A-7的纖維素衍生物的量變?yōu)樯蛸|(zhì)量份以外，以與合成例A-7相同的方式得到由碳酸酯聚氨酯形成的并具有18. 2 μ m平均粒徑和50. 2 μ m最大粒徑的聚氨酯樹脂顆粒的母料9?！碆 聚氨酯樹脂顆粒的制備>(聚氨酯樹脂顆粒1至36的制備)通過以表1所示的量向合成例A-I至A-9中得到的聚氨酯樹脂顆粒的母料1至 9 (100質(zhì)量份)中外部添加無機(jī)細(xì)顆粒得到聚氨酯樹脂顆粒1至36。通過使用亨舍爾混合機(jī)(由Mitsui Miike制造)在3000/分的轉(zhuǎn)數(shù)下處理15分鐘進(jìn)行外部添加。此外，表1
所示的無機(jī)顆粒編號1至4如下所示。
權(quán)利要求
1.一種顯影輥，其包括芯軸、設(shè)置于所述芯軸外周上的彈性層，和設(shè)置于所述彈性層外周上的表面層，其中所述表面層包含用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和分散于所述粘結(jié)劑中、用于在所述表面層的表面上形成凸部的聚氨酯樹脂顆粒，所述聚氨酯樹脂顆粒的表面用無機(jī)細(xì)顆粒部分地覆蓋，所述無機(jī)細(xì)顆粒含有選自硅、 鈦和鋁的至少一種元素，并且所述聚氨酯樹脂顆粒在沒有附著所述無機(jī)細(xì)顆粒的表面處與所述粘結(jié)劑直接接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯影輥，其中用所述無機(jī)細(xì)顆粒覆蓋所述聚氨酯樹脂顆粒的覆蓋率為30%以上至80%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯影輥，其中在所述表面層中，所述用作粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和所述聚氨酯樹脂顆粒中的聚氨酯樹脂的聚氨酯類型不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的顯影輥，其中所述無機(jī)細(xì)顆粒由二氧化硅形成。
5.一種處理盒，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的顯影輥，并且可拆卸地安裝到電子照相圖像形成設(shè)備的主體。
6.一種電子照相圖像形成設(shè)備，其包括電子照相感光構(gòu)件和與所述電子照相感光構(gòu)件接觸設(shè)置的顯影輥，其中所述顯影輥為根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的顯影輥。
全文摘要
提供一種顯影輥，其能夠抑制顯影過程中的調(diào)色劑飛散的產(chǎn)生并能夠給出更高等級的電子照相圖像。所述顯影輥包括芯軸、設(shè)置于芯軸外周上的彈性層，和設(shè)置于彈性層外周上的表面層。所述表面層包括作為粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和分散于粘結(jié)劑中的聚氨酯樹脂顆粒，所述顆粒用于在表面層表面上形成突起。所述聚氨酯樹脂顆粒的表面已用無機(jī)細(xì)顆粒部分地覆蓋，所述無機(jī)細(xì)顆粒含有選自硅、鈦和鋁的至少一種元素。聚氨酯樹脂顆粒沒有附著無機(jī)細(xì)顆粒的那些表面與粘結(jié)劑直接接觸。
文檔編號G03G15/08GK102216857SQ20098014588
公開日2011年10月12日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者中村實(shí), 長岡一聰, 高山義之 申請人:佳能株式會社