CN101681141B - 调色剂运送辊和使用其的图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

提供调色剂运送辊，其能够通过降低调色剂带电量(Q/M)来增加调色剂运送量(M/A)。所述辊包括转动轴和设置于所述转动轴周围的聚氨酯发泡体层，所述辊为负带电性调色剂用调色剂运送辊，其特征在于在所述聚氨酯发泡体层中含有位于摩擦电序中比聚氨酯更接近于负侧的电荷控制剂；以及所述辊为正带电性调色剂用调色剂运送辊，其特征在于在所述聚氨酯发泡体层中含有位于摩擦电序中比聚氨酯更接近于正侧的电荷控制剂。

Description

调色剂运送辊和使用其的图像形成装置
技术领域
本发明涉及调色剂运送辊(toner transfer roller)和使用所述调色剂运送辊的图像形成装置。更具体地，本发明涉及调色剂运送辊和具有安装所述调色剂运送辊的图像形成装置，所述调色剂运送辊安装在例如用于图像形成装置例如电子照相装置和静电记录装置例如复印机、激光打印机和传真机的显影装置中，并能够以最佳方式控制调色剂的运送量(transfer amount)。
背景技术
在用于图像形成装置例如电子照相装置和静电记录装置例如复印机、激光打印机和传真机的显影装置中，设置调色剂供给辊用于供给调色剂至调色剂承载体例如显影辊，所述调色剂承载体附着调色剂至静电潜像承载体例如感光鼓以显影。这种调色剂供给辊以调色剂供给辊抵接所述调色剂承载体的状态使用，并起到将调色剂从调色剂供给部运送至调色剂承载体并将调色剂从调色剂承载体刮除的功能。如该具有运送调色剂功能的此类辊称为调色剂运送辊。
图1为示出根据电子照相系统的图像形成装置的实例的示意图。具体地，图1示出以下结构：显影辊2以将显影辊2的外周面与图像形成体1的表面紧密接触的状态设置在调色剂供给辊3和保持静电潜像的图像形成体(静电潜像承载体)1之间，以及转印辊5隔着记录介质8例如纸抵接图像形成体1。将调色剂借助于调色剂供给辊3、显影辊2和图像形成体1沿图1中箭头所示方向的转动通过调色剂供给辊3供给至显影辊2的表面。所述调色剂通过刮板4调整形状为均匀薄膜并附着于图像形成体1上的潜像上，由此，潜像可视化。将图像成型体1上的调色剂图像通过在图像形成体1和转印辊5之间产生电场转印至记录介质8。在图1中，附图标记6表示清洁辊，通过该清洁辊，除去潜像转印后残留在图像形成体1表面上的调色剂。附图标记7表示充电辊。
调色剂运送辊例如上述调色剂供给辊需要具有向显影辊供给调色剂的功能、使调色剂带电的功能和从所述显影辊刮除残留调色剂的功能。为了满足这些功能，已采取各种措施。此类措施的实例包括通过借助于用包含导电性炭的导电性处理液浸渍构成调色剂运送辊的聚氨酯发泡体的方法或将导电性炭共混于聚氨酯发泡体中的方法来降低电阻率和调色剂带电量(Q/M)以增加调色剂运送量(M/A)，从而减少问题例如图像中的擦痕的方法。
然而，用含有导电性炭的处理液浸渍聚氨酯发泡体的方法具有以下问题：导电性炭可能会由于反复压缩和摩擦等而脱落，从而降低导电性，这是因为根据该方法将炭简单地附着于构成聚氨酯发泡体的小室的树脂骨架。此外，在聚氨酯发泡体需要致密发泡结构的情况下，难以用导电性处理液完全浸渍发泡体的中芯，因此不易于获得致密发泡的稳定导电性聚氨酯发泡体。此外，根据这种方法，在生产聚氨酯发泡体后，采用含有导电性炭等导电性处理液的浸渍过程等是必要的，由此生产成本大幅增加是不可避免的。
另一方面，在将炭共混入聚氨酯发泡体的方法中，在聚氨酯发泡体的成型过程中炭的分散是必要的。在这种情况下，可能增加共混液的粘度，因此干扰平稳发泡。所以，炭的添加量必须限定至小的含量，这可能不能必要地保证足够的导电性。此外，根据该方法，存在以下问题：需要通过模具成型(其需要通过间歇系统小批量生产)，因此生产性劣化。
作为上述方法的另一选择，已经提出了以下方法：提供具有凹凸构型的调色剂运送辊的表面，而不使用导电性材料例如炭，以物理地增加调色剂运送量(M/A)并减少问题例如图像中的擦痕(参见JP 11-038749)。
然而，需要通过使用在腔室部具有凹凸部的模具成型以提供具有凹凸构型的调色剂运送辊表面，由此，在此情况下，存在调色剂运送辊的生产成本显著增加的问题，所述成本包括用于生产模具的成本、用于维护模具的成本和用于确保良好的从模具脱模性的成本(即，用于将脱模剂或氟涂层施涂至模具的成本)。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供调色剂运送辊，所述调色剂运送辊在如上所述情况下能够降低调色剂带电量(Q/M)和增加调色剂运送量(M/A)。
用于解决问题的手段
作为实现上述目的锐意研究的结果，本发明的发明人已发现上述问题能够通过以下方式解决：根据调色剂的带电性选择电荷控制剂，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于构成调色剂运送辊的聚氨酯发泡体可具有与调色剂带电相同的带电，并将电荷控制剂共混于聚氨酯发泡体中。本发明基于该发现完成。
具体地，本发明提供：
(1)负带电性调色剂用调色剂运送辊，其包括转动轴和围绕所述转动轴设置的聚氨酯发泡体层，其中所述聚氨酯发泡体层包含在摩擦电序中相对于聚氨酯为负带电性的电荷控制剂；
(2)正带电性调色剂用调色剂运送辊，其包括转动轴和围绕所述转动轴设置的聚氨酯发泡体层，其中所述聚氨酯发泡体层包含在摩擦电序中相对于聚氨酯为正带电性的电荷控制剂；和
(3)图像形成装置，其特征在于其设置有上述调色剂运送辊(1)或(2)。
发明的效果
根据本发明，可低成本地提供能够降低调色剂带电量(Q/M)和增加调色剂运送量(M/A)的调色剂运送辊。
附图说明
图1为示出根据电子照相系统的图像形成装置的实例的示意图。
图2为示出图像品质持续性评价结果的图。
附图标记说明
1图像形成体
2显影辊
3调色剂供给辊
4刮板
5转印辊
6清洁辊
7充电辊
8记录介质
具体实施方式
本发明的调色剂运送辊为具有转动轴和围绕所述转动轴设置的聚氨酯发泡体层的辊。本发明特征在于，根据调色剂的带电性，即调色剂为正带电或负带电，选择电荷控制剂，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于构成调色剂运送辊的聚氨酯发泡体可具有与调色剂带电相同的带电，并将电荷控制剂共混于聚氨酯发泡体中。在本发明中，″电荷控制剂″表示通常用作调色剂用电荷控制剂或带电控制剂的物质。
在将本发明的调色剂运送辊用于负带电性调色剂的情况下，将聚氨酯发泡体用电荷控制剂浸渍，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于聚氨酯发泡体为更加负带电的(下文中，该电荷控制剂将称作″负带电电荷控制剂″)。通常，带电量由各种环境和条件确定。已知：同以与所述电荷控制剂相同的方式带电的其它化合物相比，电荷控制剂显示更快的达到在摩擦电序中预定带电量的速度。由于摩擦带电在调色剂、调色剂运送辊和显影辊之间的接触点处产生，并且当各辊旋转并摩擦调色剂的瞬间使调色剂运送辊充电，所以重要的是调色剂运送辊包含电荷控制剂。本发明的调色剂运送辊适合地应用于图像形成装置，在用相对小量的电荷控制剂实现本发明的效果方面，优选使用与包含在用于图像形成装置中的调色剂中的电荷控制剂相同的电荷控制剂，或为负带电的并显示相对快的带电速度的电荷控制剂，或在摩擦电序中比这两种电荷控制剂更加负带电的电荷控制剂。
由于上述结构，可赋予聚氨酯发泡体层以负带电性，从而调色剂能够有效地供给至显影辊，这是因为不仅调色剂通过使调色剂运送辊和显影辊彼此摩擦接触来物理供给，而且调色剂和显示负带电性的调色剂运送辊彼此电排斥。
另一方面，在将正带电性调色剂用作调色剂的情况下，将聚氨酯发泡体用电荷控制剂浸渍，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于聚氨酯发泡体为更加正带电的(下文中，该电荷控制剂将称作″正带电电荷控制剂″)。作为正带电电荷控制剂，如在负带电电荷控制剂中一样，通常使用已知为调色剂用电荷控制剂的物质。此外，如在负带电电荷控制剂的情况下，当本发明的调色剂运送辊应用于图像形成装置时，优选使用与包含在用于图像形成装置中的调色剂中的电荷控制剂相同的电荷控制剂，或为正带电的并显示相对快的带电速度的电荷控制剂，或在摩擦电序中比这两种电荷控制剂更加正带电的电荷控制剂。
由于上述结构，可赋予聚氨酯发泡体层以正带电性，从而调色剂能够有效地供给至显影辊，这是因为不仅调色剂通过使调色剂运送辊和显影辊彼此摩擦接触来物理供给，而且调色剂和显示正带电性的调色剂运送辊彼此电排斥。
可通过以下方法具体测定是否电荷控制剂在摩擦电序中相对于聚氨酯发泡体为负带电或正带电(测定在摩擦电序中的位置的方法)。
首先，待分析的材料在23℃和相对湿度55％的氛围中放置4小时。然后将静电通过使用防静电风机(antistaticblower)″SJ-F300″(Keyence Corporation制造)从材料中除去。聚氨酯发泡体和待分析的材料彼此相对摩擦，通过使用高精度静电传感器(″SK″，Keyence Corporation制造)进行测量。分别确定怎样或是否使聚氨酯发泡体和待分析的材料正带电或负带电。
负/正带电电荷控制剂的含量优选在0.1至10质量份范围内，相对于100质量份聚氨酯发泡体。在负/正带电电荷控制剂的含量为至少0.1质量份时，调色剂带电量(Q/M)减少，并且调色剂运送量(M/A)增加，从而能够以令人满意的方式实现本发明的效果。此外，在负/正带电电荷控制剂的含量等于或低于10质量份的情况下，聚氨酯发泡体的发泡性能未受损。基于这些事实，负/正带电电荷控制剂的含量更优选在1至5质量份的范围内，相对于100质量份聚氨酯发泡体。
用于本发明的负带电电荷控制剂的具体实例包括：(A)硼酸酯化合物；(B)多羟基链烷酸酯；(C)水杨酸衍生物的金属化合物；(D)α-萘酚酸衍生物的金属化合物；(E)偶氮类金属配合物化合物；(F)芳族氧代羧酸(oxycarboxylic acid)的金属化合物；(G)通过使用具有磺酸酯基的单体作为共聚物组分聚合获得的共聚物；(H)通过使用具有羧基的单体作为共聚物组分聚合获得的共聚物；(I)有机金属化合物，其中锌以及锆和铝之一与选自由芳族二醇、芳族羟基羧酸、芳族单羧酸和芳族多羧酸组成的组的芳族化合物配位和/或键合；(J)硼或铝与二苯乙醇酸(benzilic acid)衍生物的配合物；(K)含硫树脂；等。可以单独使用这些负带电电荷控制剂的仅一种，或可以组合使用其两种以上。
作为硼酸酯化合物，适合使用由下述通式(I)表示的化合物。
Figure G2008800181866D00071
在上述式(I)中，R1和R2分别表示氢原子、烷基或芳基。R1和R2可以为相同原子或基团。M表示碱金属或碱土金属，和n表示整数。
在通式(I)中，由R1和R2表示的烷基的种类不特别限定。R1和R2优选为C1-C18烷基，更优选甲基、乙基、丙基、丁基和戊基，进一步优选丁基、戊基。
此外，芳基的优选实例包括苯基、甲苯基、二甲苯基、联苯基、萘基、蒽基和菲基。苯基是这些实例中特别优选的。
此外，由M表示的碱金属或碱土金属的优选实例包括锂、钾、钙和钠等，锂和钾是特别优选的。
作为多羟基链烷酸酯(B)，适合使用由下述通式(II)表示的物质。
Figure G2008800181866D00081
在通式(II)中，R表示-A1-(SO2R3)X，R3表示OH、卤原子、ONa、OK、或OR3a，R3a和A1分别表示取代或未取代的脂族烃基、取代或未取代的芳族基团或取代或未取代的杂环基，m和x分别表示选自1-8的整数。在该物质中存在多个单元的情况下，R、R3、R3a、A1、m和x对于各单元独立地表示上述意义。
作为水杨酸衍生物的金属化合物(C)，二烷基水杨酸的金属化合物是优选的，二叔丁基水杨酸的金属化合物是特别优选的。此外，金属元素的优选实例包括铝、镓、镁、钙、钛、铬、锌、锆和铪等。铝化合物是特别优选的。
α-萘酚酸衍生物的金属化合物(D)的实例包括由下述通式(III)表示的α-萘酚酸衍生物和例如铝、铬、钴、铁、钛或锌等金属构成的有机金属化合物。
在通式(III)中，R4表示氢或直链或支化烷基、烷氧基、硝基、氨基、羧基、芳烷基、苯基、苄基或卤素原子，n表示在0至4范围内的整数。
作为偶氮类金属配合物化合物(E)，适合使用由下述通式(IV)表示的物质。
Figure G2008800181866D00092
在通式(IV)中，M表示金属配位中心，其实例包括铬、钴、镍、锰、铁、钛和铝等，Ar表示可具有各种取代基的芳基，X、X′、Y和Y′分别表示O、CO、NH或NR5(R5为C1-C4亚烷基)，A+表示氢离子、钠离子、钾离子、铵离子、脂族胺离子或其混合物。
作为芳族氧代羧酸的金属化合物(F)的成分的芳族氧代羧酸的实例包括水杨酸、间羟苯甲酸(m-oxybenzoic acid)、对-氧代羧酸(p-oxycarboxylic acid)、没食子酸、扁桃酸和托品酸。这些实例中，多价芳族羧酸是优选的，间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸和萘二甲酸是特别优选使用的。作为与上述芳族羧酸一起形成金属化合物的金属种类，多价金属是优选的，其具体实例包括镁、钙、锶、铅、铁、钴、镍、锌、铜、锆、铪、铝和铬等。
作为通过使用具有磺酸酯基的单体作为共聚物组分聚合获得的共聚物(G)中具有磺酸酯基的单体，含磺酸的丙烯酰胺单体是特别优选的，其实例包括2-丙烯酰胺丙磺酸、2-丙烯酰胺-正丁磺酸、2-丙烯酰胺-正己磺酸、2-丙烯酰胺-正辛磺酸、2-丙烯酰胺-正十二烷磺酸、2-丙烯酰胺-正十四烷磺酸、2-丙烯酰胺-正甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-苯基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2，2，4-三甲基戊磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺-2-(4-氯苯基)丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-羧甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-(2-吡啶基)丙磺酸、2-丙烯酰胺-1-甲基丙磺酸、3-丙烯酰胺-3-甲基丁磺酸、2-甲基丙烯酰胺-正癸磺酸和2-甲基丙烯酰胺-正十四烷磺酸。
在上述实例中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是特别优选的。
其它共聚组分的实例包括苯乙烯单体、烯烃单体、二烯单体和乙烯基单体如卤代乙烯、乙烯基酯、(甲基)丙烯酸。
在通过使用具有羧基的单体作为共聚物组分聚合得到的共聚物(H)中，由下述通式(V)或通式(VI)表示的物质适合用作具有羧基的单体。
Figure G2008800181866D00101
在通式(V)中，R6表示C2-C6亚烷基，R7表示氢原子或甲基，和n表示0-10范围内的整数。
Figure G2008800181866D00102
在通式(VI)中，R8表示氢原子或甲基，R9表示C2-C4亚烷基，R10表示亚乙基、亚乙烯基、1，2-亚环己烯基或1，2-亚苯基。
由通式(V)表示的具有羧基的单体的实例包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸二聚体和ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。
此外，由通式(VI)表示的具有羧基的单体的实例包括琥珀酸单羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、马来酸单羟乙基(甲基)丙烯酸酯、富马酸单羟乙基(甲基)丙烯酸酯、邻苯二甲酸单羟乙基(甲基)丙烯酸酯、1，2-二羧基环己烷单羟乙基(甲基)丙烯酸酯。
此外，共聚物(H)的其它共聚组分的实例包括如在共聚物(G)中的苯乙烯单体、烯烃单体、二烯类单体、乙烯基单体如卤代乙烯、乙烯基酯、(甲基)丙烯酸。
有机金属化合物(I)代表由锌以及锆或铝与作为金属配体的芳族化合物形成的金属配合物或金属配合物盐的物质，在有机金属化合物(I)中，锌以及锆或铝与选自由芳族二醇、芳族羟基羧酸、芳族单羧酸和芳族多羧酸组成的组的芳族化合物配位和/或键合。
作为硼或铝与二苯乙醇酸衍生物的配合物(J)，适合使用由下述通式(VII)表示的化合物。
Figure G2008800181866D00111
在通式(VII)中，M表示硼或铝，X表示锂、钾或钠，R11、R12、R13和R14分别表示氢原子、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或卤原子。R11、R12、R13和R14可以以多个的形式各自存在，该多个R11可以由相同基团或不同基团构成，该要求同样适用于多个R12、多个R13和多个R14。数n表示在1至5范围内的整数。
含硫树脂(K)为优选具有磺酸酯基的聚合物或共聚物，更优选包括含磺酸酯基的丙烯酰胺单体作为组分的含硫聚合物或共聚物。含磺酸酯基的丙烯酰胺单体的实例包括2-丙烯酰胺丙磺酸、2-丙烯酰胺-正丁磺酸、2-丙烯酰胺-正己磺酸、2-丙烯酰胺-正辛磺酸、2-丙烯酰胺-正十二烷磺酸、2-丙烯酰胺-正十四烷磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-苯基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2，2，4-三甲基戊磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基苯基乙磺酸、2-丙烯酰胺-2-(4-氯苯基)丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-羧甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-(2-吡啶基)丙磺酸、2-丙烯酰胺-1-甲基丙磺酸、3-丙烯酰胺-3-甲基丁磺酸、2-甲基丙烯酰胺-正癸磺酸和2-甲基丙烯酰胺-正十四烷磺酸等。这些实例中，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是特别优选的。
作为要与含磺酸酯基的丙烯酰胺单体共聚的共聚物组分，苯乙烯单体和丙烯酸类单体是优选的。具体地，苯乙烯和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的组合是优选的。
用于本发明的正带电电荷控制剂的具体实例包括：(a)通过使用(甲基)丙烯酸酯单体作为共聚组分聚合获得的共聚物；(b)通过使用具有氨基的单体作为共聚组分聚合获得的共聚物；(c)具有羟基的氨基化合物；(d)具有咪唑鎓盐(imidazolium salt)作为结构单元的聚合物；(e)季铵盐化合物；(f)苯胺黑化合物；(g)三苯基甲烷化合物等。可以单独使用这些正带电电荷控制剂实例的一种，或可以组合使用其两种以上。
作为通过使用(甲基)丙烯酸酯单体作为共聚组分聚合获得的共聚物(a)，优选使用包括由下述通式(VIII)表示的(甲基)丙烯酸酯作为主要组分的共聚物。
Figure G2008800181866D00131
在通式(VIII)中，R15表示C4以上烷基，R16表示氢原子或甲基。R15优选C6以上烷基，更优选C8以上烷基。R15优选C6-C20烷基。R15可以为直链或支化的，可以具有环状结构。(甲基)丙烯酸酯单体的具体实例包括(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸正十三烷酯、(甲基)丙烯酸正硬脂酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯(isobonyl(meth)acrylate)等。在本发明中，″(甲基)丙烯酸酯″表示甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
要与由上述通式(VIII)的单体共聚的共聚物组分的种类没有特别限定，其实例包括：具有C1-C3烷基的(甲基)丙烯酸酯单体；苯乙烯单体；烯烃单体；二烯单体；和乙烯基单体如卤代乙烯(halogenated vinyl)、乙烯基酯和(甲基)丙烯酸。通式(VIII)的单体可优选与以下详细描述的具有氨基的单体(b)共聚。
作为通过使用具有氨基的单体作为共聚组分聚合获得的共聚物(b)，优选使用包括具有由下述通式(IX)表示的具有氨基的单体作为主要组分的共聚物。
Figure G2008800181866D00132
在通式(IX)中，R17表示氢原子或甲基，R18表示C1-C7二价有机基团，R19和R20分别表示氢原子或C1-C20有机基团。R19和R20优选为C2-C4有机基团，或者可以具有C4-C20环状结构(其中R19和R20彼此化学键合)或包括氮、氧和硫原子中至少一种的C4-C19环状结构(其中R19和R20彼此化学键合)。通式(IX)的具有氨基的单体的具体实例包括N，N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二甲基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二乙基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二丙基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二丁基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N-月桂基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N-硬脂基氨基苯基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二甲基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二乙基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二丙基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺、对-N，N-二丁基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺、对-N-月桂基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺和对-N-硬脂基氨基苄基(甲基)丙烯酰胺等。可以单独使用由通式(IX)表示的具有氨基的单体的一种，或可以组合使用其两种以上。在本发明中，″(甲基)丙烯酸酯″表示甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯。
上述组分(a)优选作为共聚组分与通式(IX)的单体共聚。其它共聚组分的实例包括：具有C1-C3烷基的(甲基)丙烯酸酯单体；苯乙烯单体；烯烃单体；二烯单体；和乙烯基单体如卤代乙烯、乙烯基酯和(甲基)丙烯酸。
作为具有羟基的氨基化合物(c)，优选使用由通式(X)或通式(XI)表示的化合物。
Figure G2008800181866D00151
在通式(X)中，R21、R24和R26分别表示C1-C8亚烷基或具有具有重复数在1-4范围内的环氧乙烷基团，R22至R28分别表示C1-C8烷基。通式(X)的R22和R23可彼此相同或不同。通式(XI)的R24至R28可彼此相同或不同.
由上述通式(X)或通式(XI)表示的具有羟基的氨基化合物的具体实例包括二甲基乙醇胺，其可商购可得，例如″KAOLISER NO.25″(商品名，Kao Corporation制造)和″POLYCAT 17″(商品名，Sankyo Air Products Co.，Ltd.制造)。
作为具有咪唑鎓盐作为结构单元的聚合物(d)，优选使用包括由下述通式(XII)表示的咪唑鎓盐作为主要组分的聚合物。
Figure G2008800181866D00152
在通式(XII)中，R29表示氢或C1-C17烃基，R30和R31各自独立地表示氢或C1-C8烃基。R30和R31可以彼此键合以形成环状结构。R32表示C1-C12亚烷基(其可包括酯键)，X-表示阴离子，和n表示2-100范围内的整数。
在R29中的C1-C17烃基的实例包括：烷基如甲基、乙基、十一烷基、十三烷基、十五烷基、十七烷基；链烯基例如十一烯基、十三烯基、十七烯基；烷基苯基如戊基苯基、己基苯基；芳基如苯基；芳烷基如苄基；等。这些实例中，氢和C11-C17芳烷基是优选的，十一烷基、十三烷基、十五烷基和十七烷基是特别优选的。
在R30和R31中的C1-C8烃基的实例包括：烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基；芳基例如苯基；芳烷基例如苄基；等。其中R30和R31彼此键合的环状结构的实例包括苯并基(benzogroup)。这些实例中，氢、甲基、乙基和苯并基是优选的，氢和苯并基是特别优选的。
R32的具体实例包括亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基、八亚甲基、十亚甲基、十二亚甲基、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2OCH2OCH2CH2-和-CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2-。这些实例中，亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基、-CH2CH2OCH2CH2-和-CH2CH2OCH2OCH2CH2-基是优选的，三亚甲基、四亚甲基、六亚甲基和-CH2CH2OCH2CH2-是特别优选的。
X-的实例包括卤离子、硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子、磺酸根离子(对甲苯磺酸根离子、甲基磺酸根离子和羟基萘磺酸根离子等)、羧酸根离子(甲酸根离子、乙酸根离子、丙酸根离子和安息香酸根离子等)、硼酸根离子(硼酸根离子、偏硼酸根离子(methaborate ion)、四氟硼酸根离子和四苯基硼酸根离子等)和金属氧酸根(metal oxoate)离子(钼酸根离子和钨酸根离子等)。这些实例中，羧酸根离子、磺酸根离子、硼酸根离子和氧酸根离子是优选的。
作为季铵盐化合物(e)，优选使用由通式(XIII)表示的化合物。
在通式(XIII)中，R33、R34、R35和R36各自独立地表示可具有取代基的烷基、可具有取代基的环烷基、可具有取代基的芳烷基和可具有取代基的芳基，X-表示阴离子。
烷基的具体实例包括C1-C8直链或支化烷基如甲基、乙基。烷基的取代基的实例包括：C1-C3烷氧基例如甲氧基、乙氧基；卤素；硝基；苯基；等。
环烷基的实例包括C3-C8环烷基例如环丙基、环戊基、环己基和环庚基。环烷基的取代基的实例包括与烷基的取代基相关的上述例举的那些。
芳烷基的具体实例包括苄基、α，α-二甲基苄基、甲苯基和乙氧苯基等，其取代基的实例包括与烷基的取代基相关的上述例举的那些。
芳基的具体实例包括苯基和萘基等，其取代基的具体实例包括与烷基的取代基相关的上述例举的那些。
阴离子X-可例举有机或无机阴离子，其具体的实例包括萘磺酸根阴离子、甲苯磺酸根阴离子和卤素阴离子等。
作为苯胺黑化合物(f)，可使用作为苯胺黑染料已知的化合物，其商购可得的实例包括″Nigrosine Base EX″、″Oil BlackBS″、″Oil Black SO″、″BONTRON N-01″、″BONTRON N-07″、″BONTRON N-09″、″BONTRON N-11″(这些由Orient ChemicalIndustries Co.，Ltd.制造)。
作为三苯基甲烷化合物(g)，优选使用例如由下述通式(XIV)表示的化合物。
Figure G2008800181866D00181
在通式(XIV)中，R37和R39表示各自独立地选自氨基、具有C1-C4烷基的单/二烷基氨基、具有C2-C4烷基的单/二-ω-羟基烷基氨基和未取代的或用N-烷基取代的苯基氨基的基团；R38表示氢或选自与R37和R39相关说明的那些的基团；R40和R41各自独立地表示氢、卤素或磺酸酯基，或R40和R41缩合以形成苯基环(phenyl ring)；R42、R43、R45和R46各自独立地表示氢或甲基或乙基；R44表示氢或卤素；X-表示卤素离子、硫酸根、钼酸根、磷钼酸根或硼阴离子。这些实例中，优选R37和R39为苯基氨基，R38为间甲基苯基氨基，R40至R46为氢原子。
在本发明中，上述负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂优选添加至聚氨酯发泡体以致达到至少0.25mg/cm2的调色剂运送量(M/A)。通过达到如上所述的调色剂运送量(M/A)，可防止问题例如在图像中的擦痕发生。
本发明的调色剂运送辊具有以下结构：将聚氨酯发泡体层设置在所述辊的转动轴外周周围，所述聚氨酯发泡体层通过搅拌和共混包括多元醇、多异氰酸酯、发泡剂和催化剂等原料成分的混合物以进行发泡而生产。本发明的调色剂运送辊通过在原料成分混合物中包括负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂并根据常规方法进行发泡而能容易地获得。由于负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂的大部分前述实例可溶于水或有机溶剂，并且不抑制发泡，所以可易于形成聚氨酯发泡体层。即使在负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂不溶于溶剂的情况下，聚氨酯发泡体层也能够像在电荷控制剂可溶于溶剂中一样，通过将电荷控制剂分散在分散介质中而形成。
可选择地，预先形成的聚氨酯发泡体辊可用负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂的溶液或分散液浸渍，因此负带电电荷控制剂或正带电电荷控制剂附着于聚氨酯发泡体辊。
关于生产聚氨酯发泡体辊的方法，可使用各种常规已知的方法。具体地，已知方法包括：制备用于形成发泡体的材料，所述材料包括多元醇组分，多异氰酸酯组分，物理发泡剂例如惰性气体、水和具有相对低沸点的有机化合物和任选的用于聚氨酯反应的催化剂等；将由此制备的材料浇注至其中已放置转动轴的预定形状模具中；和进行发泡和固化。可选择地，另一已知方法包括：制备用于形成发泡体的上述材料；进行使块体状形状的材料自由发泡并热固化发泡材料；通过切削加工从该块体中切出预定尺寸树脂片；并安装转动轴于其上。在发泡方法中，发泡可通过机械搅拌代替使用上述发泡剂来进行。
在上述方法中，使用圆筒形模具作为模具的方法是优选的，因为对于产品在其从模具中取出后不需要抛光，并且在聚氨酯发泡体层的外周表面不产生不期望的粗糙度。此外，在需要切削加工过程和/或抛光过程的情况下，有利的是采用热金属丝切割法(hot wire cutting method)，其中，例如将电加热的镍铬合金丝与发泡体辊接触，而发泡体辊围绕着转动轴旋转，以抑制在发泡体辊表面产生粗糙度。关于本发明中使用的发泡体形成用材料，多元醇组分与多异氰酸酯组分可以以通过这些组分彼此反应获得的预聚物形式包含。
在预聚物生产中使用的多元醇或多元醇组分的种类没有特别限定，其实例包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇和疏水性多元醇等。使用的聚醚多元醇的优选实例包括通过环氧乙烷或环氧丙烷与甘油、聚丁二醇、乙二醇、丙二醇和丁二醇等加成聚合获得的多元醇。使用的聚酯多元醇的优选实例包括通过将二醇或三醇与二羧酸缩合获得的缩合类聚酯多元醇、通过内酯与二醇或三醇作为原料开环聚合获得的内酯类聚酯多元醇、在聚醚多元醇的末端用内酯进行酯改性的酯改性多元醇。此外，使用的疏水性多元醇的实例包括聚异戊二烯多元醇、聚丁二烯多元醇和氢化聚丁二烯多元醇等。可以单独使用这些多元醇组分的一种，或可以组合使用其两种以上。
在生产预聚物中使用的多异氰酸酯或多异氰酸酯组分的实例包括：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、粗制二苯基甲烷二异氰酸酯(粗制MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯；氢化甲苯二异氰酸酯；不具有不饱和键的多异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯；通过用异氰酸酯、碳二酰亚胺或二醇等改性上述实例获得的产物。可以单独使用这些多异氰酸酯组分的一种，或可以组合使用其两种以上。
此外，作为发泡剂，使用物理发泡剂例如水、惰性气体和具有相对低的沸点的非活性有机化合物。具有相对低沸点的非活性有机化合物的实例包括正戊烷、异戊烷、环戊烷、二氯甲烷、fron 134a(1，1，1，2-四氟乙烷)、fron 245fa(1，1，1，3，3-五氟丙烷)、fron 365mfc(1，1，1，3，3-五氟丁烷)、fron 356、fron 141b(1，1-二氯-1-氟乙烷)、fron 142b(1-氯-1，1-二氟乙烷)、fron 22(氯代二氟甲烷)。可以单独使用这些物理发泡剂的一种，或可以组合使用其两种以上。
在本发明的调色剂运送辊中，不共混调色剂运送辊中通常使用的导电性增强剂例如炭。
此外，根据需要在发泡体形成用材料中包含的催化剂的实例包括：有机金属催化剂例如二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、硫醇二丁基锡(dibutyltin mercaptide)、硫代羧酸二丁基锡(dibutyltin thiocarboxylate)、二顺丁烯二酸二丁基锡、硫醇二辛锡(dioctyltin mercaptide)、硫代羧酸二辛锡(dioctyltin thiocarboxylate)、苯汞、丙酸银和辛酸锡；胺催化剂如三乙胺、N，N，N’，N’-四甲基亚乙基二胺、三亚乙基二胺、N-甲基吗啉、二甲基氨基乙醇、双(2-二甲基氨基乙基)醚和1，8-二氮杂二环(5，4，0)-十一碳烯-7等。可以单独使用这些催化剂实例的一种，或可以组合使用其两种以上。
此外，可根据需要在发泡体形成用材料中使用发泡调节剂，其实例包括聚醚硅油、非离子性表面活性剂和离子性表面活性剂等。可以单独使用这些发泡调节剂实例的一种，或可以组合使用其两种以上。
关于在发泡体形成用材料中的化学发泡剂，对其没有特别限定，可从已知无机发泡剂和有机发泡剂中选择使用任何合适的化学发泡剂。无机发泡剂的实例包括碳酸氢钠、碳酸氢铵和硼氢化钠等。有机发泡剂的实例包括偶氮二碳酰胺(azodicabonamide)、偶氮二异丁腈、偶氮二羧酸钡、二亚硝基五亚甲基四胺、p，p′-氧代双(苯磺酰肼)和对甲苯磺酰肼等。可以单独使用这些化学发泡剂实例的一种，或可以组合使用其两种以上。这些实例中，p，p′-氧代双(苯磺酰肼)和偶氮二碳酰胺是特别优选的，因为获得致密和均匀的发泡小室。化学发泡剂的用量一般为0.5至15质量份，优选1至12质量份，相对于100质量份橡胶弹性体。
在本发明发泡体形成用材料制备中，优选将所述材料的橡胶弹性体和除了化学发泡剂之外的添加剂在110至180℃温度下共混，然后将化学发泡剂在50至90℃范围内的相对低温度下共混于其中以抑制早期发泡。通常通过使用辊筒、捏合机和搅拌机等进行共混。
接着，由此制备的发泡体形成用材料通过挤出机挤出成型以具有管状形状。进行挤出成型的温度有利地设定在低于发泡温度的温度例如40至60℃，以抑制早期发泡。
接着，通过切割机等将管状成型体切成预定尺寸，然后将假轴(dummy shaft)插入穿过以产生初步成型体。将由此生产的初步成型体放置在模具内，并进行加热和加压过程。然后将由此处理的初步成型体从模具中移出，并进行发泡。将假轴移出，并将具有粘合剂的转动轴插入通过发泡体，并通过加热粘着于发泡体。其后，将发泡体通过采用上述热金属丝切割方法等切削加工以具有预定辊直径，以抑制不期望的在聚氨酯发泡体层的外周面粗糙度的产生，由此获得目标聚氨酯发泡体辊。
聚氨酯发泡体辊使用的用于转动轴的材料的实例包括：塑料如ABS、POM、聚碳酸酯和尼龙；通过用锌等电镀钢铁材料如无硫切割钢获得的金属构件；金属材料如铝、不锈钢和镁合金等。
本发明的调色剂运送辊优选用于图像形成装置例如电子照相装置和静电记录装置例如复印机、激光打印机和传真机。通过使用本发明的调色剂运送辊作为调色剂供给辊，特别地，能提供几乎不产生图像中擦痕的图像形成装置。
实施例
接着，将通过实施例进一步详细地描述本发明。应注意本发明不受限于这些实施例。
(评价方法)
(1)根据调色剂运送量(M/A)的评价
根据通过各实施例和比较例的调色剂运送辊得到的调色剂运送量(M/A)进行评价。根据下述方法测量调色剂运送量(M/A)(参考图1)。通过使用具有其中装有圆筒形滤纸(ADVANTEC 86R)的抽吸泵抽吸通过刮板4之后在显影辊2上的调色剂，以致抽吸约14.4cm2的显影辊表面存在的调色剂。称重在滤纸上收集的调色剂，并测量每单位面积的调色剂量(mg/cm2)(参见关于调色剂种类的表1)。
(2)图像品质和持续性评价
将各实施例和比较例的调色剂运送辊安装于图像形成装置，并以通常方式进行打印(1000张)。其后，打印出3张，以致各张承载包含在图像形成装置中的调色剂的彩色全尺寸实心打印图像。对于这三张中的第二张打印件，目视观察存在/不存在图像的擦痕，并评价图像品质(参见关于调色剂种类的表1)。
此外，对于实施例1和比较例2，以通常方式从第一张(在表2中表述为″0K″)至第10000张(在表2中表述为″10K″)进行打印，并且对于每1000张打印出各自具有包含在图像形成装置中的调色剂的彩色全尺寸实心打印图像3张。对于这三张中的第二张打印件，目视观察存在/不存图像擦痕，并评价图像持续性。评价标准如下。
5点：未观察到擦痕，
4点：观察到微小的擦痕，
3点：在对应于1/4实心打印图像的面积中观察到擦痕，
2点：在对应于1/3实心打印图像的面积中观察到擦痕，
1点：在对应于1/2实心打印图像的面积中观察到擦痕。
(3)生产成本
对于各实施例和比较例的调色剂运送辊，相对地评价生产成本。
实施例1
聚氨酯发泡体形成用材料通过共混以下物质制备：70质量份聚酯多元醇(平均分子量：5000，官能团数目：3)、30质量份苯乙烯接枝型聚合物多元醇、0.3质量份三亚乙基二胺、0.2质量份N-甲基吗啉、1.5质量份水和1.5质量份硅酮发泡调节剂、TDI/MDI混合型的相应于异氰酸酯指数105的量、和1质量份作为负带电电荷控制剂的由通式(I)表示的硼酸酯化合物(R1和R2为苯基，M为钾)。
通过使用这些聚氨酯发泡体形成用材料，进行自由发泡。将由此获得的发泡体切割成16×16×230mm，形成用于插入轴的孔洞，并将其上具有涂布的粘合剂的轴插入通过该孔洞。然后将该产物在90℃下加热120分钟，以将该轴粘着于发泡体。其后，将发泡体通过抛光机抛光，由此获得具有外径14mm和长度220mm的调色剂运送辊。
将由此获得的调色剂运送辊通过上述方法评价，并将其结果示于表1、表2和图2中。
实施例2
除了共混1质量份作为正带电电荷控制剂的丙烯酸酯单体共聚物代替作为负带电电荷控制剂的硼酸酯化合物之外，以与实施例1相同的方式获得调色剂运送辊。将由此获得的调色剂运送辊通过上述方法评价，并将其结果示于表1中。
比较例1
包含7.5质量％NCO的聚氨酯聚合物通过以下获得：将100g聚酯类多元醇(通过将环氧丙烷和环氧乙烷加成至甘油以使聚氧乙烯链含量最终为20质量％和聚合物分子量为5000来生产)与25g甲苯二异氰酸酯(2，6异构体含量：20％、″TD 180″，由NIPPON POLYURETHANE INDUSTRIES，Co.，Ltd.制造)反应获得。向100g由此获得的聚氨酯预聚物中，添加含8质量％导电性炭黑(″W-311N″，LION CORPORATION制造)的导电性炭的水分散液25g、作为活化反应的催化剂的1g N-甲基吗啉和0.3g三乙胺、和1.5g硅酮类表面活性剂(″L-520″，Nippon Unicar CompanyLimited制造)。将混合物通过搅拌混合8秒，然后立即注入具有内容积900cm3的模具中。相对于聚氨酯聚合物的异氰酸酯基而添加的水量为异氰酸酯基化学当量的12倍。作为与上述同样的共混和含量的材料在大气环境中自由发泡的结果，所获得的发泡体的体积为1125cm3。在发泡溶液固化需要的时间(约10分钟)后，将发泡体通过减压取出。将因此收集的发泡体以与实施例1相同的方式设置转动轴并抛光，由此获得与实施例1的调色剂运送辊尺寸相同的调色剂运送辊。将由此获得的调色剂运送辊通过上述方法评价，并将其结果示于表1中。
比较例2
除了共混25g水代替含8质量％导电性炭黑(″W-311N″，LION CORPORATION制造)的导电性炭的水分散液之外，以与比较例1相同的方式获得调色剂运送辊，由此获得调色剂运送辊。将由此获得的调色剂运送辊通过上述方法评价，并将其结果示于表1、表2和图2中。
比较例3
将具有纵向长度：300-400mm，横向长度：350-500mm和高度：25mm尺寸的长方体件从软质厚片发泡体(slab foam)切出。将因此切出的发泡体用导电性处理液在20℃下浸渍5分钟，所述导电性处理液通过将分散形式的含36质量％炭黑的水分散液和丙烯酸类乳液(商品名″Nipol LX852″，Zeon Corporation制造)以1∶1共混获得。然后将小室已用水、炭黑和丙烯酸类树脂浸渍的发泡体通过设定其间具有0.2mm间隔的一对辊，以使水分等从其去除。接着，将发泡体加热并在设定在100℃的加热炉中干燥60分钟，以致基本上将水分从其去除，丙烯酸类树脂交联，炭黑通过因此交联和固化的丙烯酸类树脂固定在发泡体(foam)的小室壁和骨架上。其后丙烯酸类树脂进一步交联，由此将炭黑进一步牢固地固定至小室壁等。
将因此得到的发泡体以与实施例1相同的方式设置转动轴然后抛光，由此获得与实施例1的调色剂运送辊尺寸相同的调色剂运送辊。将由此获得的调色剂运送辊通过上述方法评价，并将其结果示于表1中。
比较例4
将以与比较例1的调色剂运送辊相同的调色剂运送辊通过上述方法评价(使用正带电电荷控制剂)。并将结果示于表1中。
[表1]
[表2]
  打印张数   0K   1K   2K   3K   4K   5K   6K   7K   8K   9K   10K
  实施例1   5   5   4   4   4   4   4   4   4   4   4
  比较例2   5   4   2   2   2   2   2   3   3   3   3
工业应用性
本发明的调色剂运送辊显示出相对低的调色剂带电量(Q/M)和相对高的调色剂运送量(M/A)。所以，问题例如图像中的擦痕通过使用本发明的调色剂运送辊作为用于图像形成装置例如电子照相装置和静电记录装置例如复印机、激光打印机和传真机的调色剂供给辊而得以防止。
虽然在前述实施例中针对于调色剂供给辊进行说明，但如上所述电荷控制剂也可用于调色剂供给辊以外的其它辊。

Claims (3)

1.一种用于负带电性调色剂的调色剂运送辊，所述调色剂运送辊包括转动轴和围绕所述转动轴设置的聚氨酯发泡体层，
其中所述聚氨酯发泡体层含有电荷控制剂，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于聚氨酯为负带电性的。
2.一种用于正带电性调色剂的调色剂运送辊，所述调色剂运送辊包括转动轴和围绕所述转动轴设置的聚氨酯发泡体层，
其中所述聚氨酯发泡体层含有电荷控制剂，所述电荷控制剂在摩擦电序中相对于聚氨酯为正带电性的。
3.一种图像形成装置，其特征在于，所述图像形成装置设置有根据权利要求1或2所述的调色剂运送辊。
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