CN103765323B - 显影构件及其生产方法和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

提供较少发生压缩永久变形的显影构件。所述显影构件包括基体；设置于所述基体上的弹性层；和设置于所述弹性层上的覆盖层，其中所述弹性层包含含有下列(A)至(D)的混合物的固化物：(A)在一分子中含有键合至硅原子的两个以上的乙烯基、并且在25℃下的粘度为10Pa·s-100Pa·s的有机聚硅氧烷；(B)由SiO4/2构成单元和R1R2R3SiO1/2构成单元组成、并且在一分子中含有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自为甲基或乙烯基；(C)在一分子中含有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和(D)炭黑。

Description

显影构件及其生产方法和电子照相图像形成设备
技术领域
本发明涉及在例如复印机、激光束打印机、传真机和打印机等使用电子照相方式的电子照相图像形成设备中使用的显影构件以及电子照相图像形成设备。
背景技术
在近年来的电子照相设备中，伴随主体小型化和彩色化(colorization)已开始在更多情况下使用各自利用非磁性单组分接触显影方式的设备。非磁性单组分接触显影方式为涉及利用非磁性单组分调色剂的以下方法。通过与显影辊接触的调色剂供给辊将调色剂供给到显影构件上，并且通过作为调色剂调节构件的显影刮板和调色剂之间的摩擦和显影构件和调色剂之间的摩擦使调色剂带电。同时，用显影刮板将调色剂薄薄地并均匀地涂布到显影构件上。由于显影辊的旋转，调色剂被输送到显影构件和感光鼓彼此相对接触的显影区域，并使感光鼓上的静电潜像显影并可视化为调色剂图像。
如上所述，显影构件需要具有低的硬度从而在保持相对于显影刮板和感光鼓的预定接触区域(辊隙宽度)的同时旋转。另一方面，显影构件和显影刮板保持接触。因此，在图像形成设备长时间放置而不打印的情况下，显影刮板与显影辊的相同部分压接，这可在显影构件的该部分中引起不易恢复的变形(压缩永久变形)。
然后，在提供用于形成电子照相图像的该显影构件的情况下，在显影构件上要形成的调色剂层的厚度局部具有不均匀。结果，在对应于发生压缩永久变形的显影构件的部分电子照相图像的位置可发生缺陷例如不均匀和条纹。因此，需要不易发生压缩永久变形的显影构件。
为了满足该需求，已提出一种硅橡胶组合物和显影辊，其中通过添加具有特定物理性质的无机填料来尝试缓和永久变形(专利文献1)。此外，已提出一种显影辊用硅橡胶组合物，其中通过限定低分子聚硅氧烷的含量来尝试缓和永久变形(专利文献2)。此外，已提出具有聚硅氧烷混合物的固化物的弹性体，所述聚硅氧烷混合物具有包含含有四官能构成单元和三官能构成单元的至少之一的树脂链段和双官能油链段(oilsegment)的树脂有机硅氧烷(resinousorganosiloxane)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开2008-074912
专利文献2：日本专利申请特开2008-074913
专利文献3：日本专利申请特开05-214250
发明内容
发明要解决的问题
然而，近年来，已进一步推进图像形成设备的彩色化，除了被称为文本图像的文字图像外的图案的输出增加。因此，由显影辊的压缩永久变形引起的缺陷更易在图像上被目视识别。
然后，根据本发明的发明人的研究，使用根据上述专利文献1和3的硅橡胶混合物的显影辊对于上述问题仍存在改善空间。
另一方面，通过增加显影构件的弹性层的硬度，可抑制压缩永久变形的发生。然而，具有高硬度的显影构件促进感光鼓表面的磨耗。
鉴于上述，本发明的目的是提供虽然显影构件柔软但是几乎不发生压缩永久变形的显影构件以及所述显影构件的生产方法。
此外，本发明的目的是提供能够稳定地提供高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面，提供一种显影构件，其包括：基体；设置于所述基体上的弹性层；和设置于所述弹性层上的被覆层，其中所述弹性层包含含有下列(A)至(D)的混合物的固化物：
(A)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷；
(B)包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元的、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自表示甲基和乙烯基之一；
(C)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和
(D)炭黑。
根据本发明的另一方面，提供一种显影构件的生产方法，所述显影构件包括：基体；设置于所述基体上的弹性层；和设置于所述弹性层上的被覆层，所述方法包括固化含有下列(A)至(D)的混合物以形成所述弹性层的步骤：
(A)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷；
(B)包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自表示甲基和乙烯基之一；
(C)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和
(D)炭黑。
根据本发明的进一步的方面，提供一种图像形成设备，其包括：感光鼓；和显影单元，其用于用调色剂使在所述感光鼓表面上形成的静电潜像显影，其中所述显影单元包括与所述感光鼓接触配置的显影辊，且所述显影辊包括上述显影构件。
发明的效果
根据本发明，提供尽管构件柔软但是不易发生压缩永久变形的显影构件。此外，根据本发明，提供能够稳定地提供高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
附图说明
图1A为说明根据本发明的辊状显影构件的实例的示意图并且为平行于芯轴纵向的示意性截面图。
图1B为说明根据本发明的辊状显影构件的实例的示意图并且为垂直于芯轴纵向的示意性截面图。
图2为说明采用根据本发明的显影构件的电子照相图像形成设备的实例的示意性结构图。
图3为说明用于形成根据本发明的显影构件的被覆层的浸渍涂布机的实例的示意图。
图4为用于测量显影辊的电阻的装置的示意图。
图5为用于测量显影辊外径大小的测量设备的示意性截面图。
具体实施方式
以下详细描述本发明。图1A和1B为各自说明辊状显影构件，即，根据本发明的显影辊的实例的示意图。图1A和1B分别为平行于芯轴即基体纵向的示意性截面图和垂直于芯轴纵向的示意性截面图。根据本发明的显影辊具有弹性层2设置于芯轴1上和被覆层3设置于弹性层2上的构造。
<弹性层>
弹性层包含通过固化含有下列(A)至(D)的混合物获得的导电性硅橡胶：(A)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷；
(B)包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元的、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自表示甲基或乙烯基；
(C)在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和
(D)炭黑。
在(A)中所述的在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷为形成弹性层的导电性硅橡胶的基础聚合物。作为含有乙烯基的有机聚硅氧烷，可使用由下列平均组成式(1)表示的那些。
RaSiO(4-a)/2(1)
式(1)中，R表示相同种类或不同种类的具有1至10个碳原子的单价烃基，优选具有1至8个碳原子的未取代或取代的单价烃基。且a表示1.5至2.8，优选1.8至2.5，更优选1.95至2.02范围内的正数。
在这种情况下，由R表示并且键合至硅原子的未取代或取代的单价烃基的实例包括：烷基例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基和癸基；芳基例如苯基、甲苯基、二甲苯基和萘基；芳烷基例如苯甲基、苯乙基和苯丙基；烯基例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环已烯基和辛烯基；和各上述基团中的部分或全部氢原子被卤素原子例如氟、溴和氯，或氰基取代获得的取代基例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基和氰乙基，其中R总数的90%以上优选表示甲基，且至少2个R需要表示乙烯基。
(A)中所述的有机聚硅氧烷的25℃下的粘度需要为10Pa·以上且100Pa·s以下。当25℃下的粘度为10Pa·s以上时，可确保显影辊的柔性，因此，25℃下的粘度优选30Pa·s以上。另一方面，当25℃下的粘度为100Pa·s以下时，可控制压缩永久变形，因此，25℃下的粘度优选为70Pa·s以下。
(A)中所述的有机聚硅氧烷可通过已知方法获得。有机聚硅氧烷的一般生产方法为例如，涉及在碱催化剂或酸催化剂存在下在有机环聚硅氧烷例如二甲基环聚硅氧烷和甲基乙烯基环聚硅氧烷以及六有机二硅氧烷例如六甲基二硅氧烷和1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷之间进行平衡化反应的方法。
(B)中所述的有机聚硅氧烷为用于改善包含含有上述(A)至(D)的混合物的固化物的弹性层的压缩永久变形的组分。
为了改善弹性层的压缩永久变形，需要弹性层包含即使当在外力下弹性层变形但在除去外力后立即恢复至原分子结构的弹性材料。本发明的发明人认为具有该特性的弹性材料仅需要具有在其分子中具有高刚性的结构。然后，本发明的发明人发现使用由下列平均组成式(2)表示的(B)中所述的有机聚硅氧烷作为构成实现上述目的的弹性层的固化物的材料之一是有效的。
(R1R2R3SiO1/2)x(SiO4/2)1.0(2)
(B)中所述的有机聚硅氧烷包括SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基，其中R1、R2和R3各自表示甲基和乙烯基之一。上述X大于0且小于4.0。(B)中所述的有机聚硅氧烷具有SiO4/2单元并且不具有称为油链段的SiO2/2单元，因此，作为分子具有高刚性的结构。认为弹性体包含具有高刚性的该结构的分子，因此，即使当弹性体在外力下变形但除去外力后弹性体可立即恢复至原分子结构。推测由于上述原因，可控制压缩永久变形的发生。
当(B)中所述的有机聚硅氧烷的添加量相对于100质量份(A)中所述的有机聚硅氧烷为2质量份以上且10质量份以下，并且上述X为0.5以上且2.0以下时，可获得以较高水平满足柔性和控制压缩永久变形的效果二者的弹性层。
(B)中所述的有机聚硅氧烷可通过已知方法获得。例如，(B)中所述的有机聚硅氧烷可通过以适当的摩尔比混合R1R2R3SiCl和SiCl4并使混合物进行共水解缩合容易地获得。
(C)中所述的有机氢聚硅氧烷为所谓的交联剂，其在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子。在分子中键合至硅原子的氢原子通过与(A)中所述的有机聚硅氧烷和(B)中所述的有机聚硅氧烷中的键合至硅原子的乙烯基氢化硅烷化(hydrosilylation)反应而交联，并用作使组合物固化用的交联剂。
(C)中所述的有机氢聚硅氧烷的具体实例包括两末端-三甲基甲硅烷氧基-甲基氢硅氧烷、两末端-三甲基甲硅烷氧基-甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物和两末端-二甲基氢甲硅烷氧基-甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。作为(C)中所述的有机氢聚硅氧烷的分子结构，可使用直链结构、支链结构或环状结构等而没有任何特别限定。此外，优选(C)中所述的有机氢聚硅氧烷的平均分子量在300至10,000的范围内。
关于(C)中所述的有机氢聚硅氧烷的添加量，优选(C)中所述的有机氢聚硅氧烷中键合至硅原子的氢原子的量相对于总计1摩尔的(A)中所述的有机聚硅氧烷和(B)中所述的有机聚硅氧烷的乙烯基为0.8摩尔以上且3.0摩尔以下，这是因为可获得柔性和改善压缩永久变形的充足效果。特别优选氢原子的量为1.0摩尔以上且2.0摩尔以下。
(C)中所述的有机氢聚硅氧烷可通过已知方法获得。例如，(C)中所述的有机氢聚硅氧烷可通过使1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四氢环四硅氧烷(一些情况下，环四硅氧烷和八甲基环四硅氧烷的混合物)和用作末端基团源的硅氧烷化合物例如六甲基二硅氧烷和1,3-二氢-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的混合物，或者八甲基环四硅氧烷和1,3-二氢-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的混合物在约-10℃至+40℃的温度下在催化剂例如硫酸、三氟甲磺酸和甲磺酸存在下平衡化而获得。
(D)中所述的炭黑为用于将导电性赋予至弹性层的炭黑。作为炭黑，可使用通常用于导电性橡胶组合物的那些。炭黑的实例包括乙炔黑、炉黑、导电槽黑和在约1,500℃高温下热处理的炉黑和槽黑。特别地，其中，优选使用具有低硫含量的炭黑，这是因为所述炭黑不易引起固化抑制。具有低硫含量的炭黑的具体实例包括：DenkaBlack粉末产品(由DenkiKagakuKogyoKabushikiKaisha生产)；Asahi#35和Asahi#65(由AsahiCarbonCo.,Ltd.生产)；#750B和MA600(由MitsubishiChemicalCorporation生产)；和TokaBlack#3855、TokaBlack#3845和TokaBlack#3800(由TokaiCarbonCo.,Ltd.生产)。此处，从电阻稳定性的观点，优选使用乙炔黑和除乙炔黑之外的一种或两种以上的上述炭黑的混合物。
(D)中所述的炭黑的添加量依赖于本发明的显影辊的弹性层中所需的导电性程度而变化，并且通常以相对于总计100质量份的(A)中所述的有机聚硅氧烷、(B)中所述的有机聚硅氧烷和(C)中所述的有机氢聚硅氧烷为约1至20质量份的量添加(D)中所述的炭黑。
为了将导电性赋予至弹性层，如果需要，可与(D)中所述的炭黑一起使用另外的导电剂。导电剂的实例包括各种类型的导电性金属或合金例如石墨、铝、铜、锡和不锈钢，以及通过使氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛或氧化锡-氧化锑固溶体进行各种导电处理获得的金属氧化物。
优选包含(A)至(D)中所述的组分的混合物包含作为(E)组分的催化剂从而促进固化反应。
具体地，此处使用的催化剂为用于促进(A)中所述的有机聚硅氧烷和(C)中所述的有机氢聚硅氧烷之间以及(B)中所述的有机聚硅氧烷和(C)中所述的有机氢聚硅氧烷之间的氢化硅烷化加成反应的催化剂。
催化剂的具体实例包括铂类催化剂、铑类催化剂和钯类催化剂。其中，优选铂类催化剂。
铂类催化剂的实例包括铂类化合物例如铂细粉、铂黑、承载铂的二氧化硅细粉、承载铂的活性炭、氯铂酸、氯铂酸的乙醇溶液、铂的烯烃配合物以及铂的烯基硅氧烷配合物。(E)中所述的催化剂的含量指催化剂量，催化剂中金属原子的量以相对于(A)中所述的有机聚硅氧烷、(B)中所述的有机聚硅氧烷和(C)中所述的有机氢聚硅氧烷的总质量的质量单位计通常为约0.5至1,000ppm。
除上述外，在根据本发明的弹性层中可配合各种无机填料。无机填料的实例包括，但不局限于无机颗粒例如粉碎的石英、熔融石英粉、硅藻土、珠光体、云母、碳酸钙、玻璃片、中空填料、气相法二氧化硅和沉淀二氧化硅。
另外，这些无机填料可用硅烷类偶联剂或其部分水解物、烷基烷氧基硅烷或其部分水解物、有机硅氮烷、钛酸酯类偶联剂、有机聚硅氧烷油、含可水解官能团的有机聚硅氧烷等进行表面处理。无机填料本身可通过预先或在与油混合时的那些处理来处理。
虽然对无机填料的添加量没有特别限定，但是优选少量添加以便降低弹性层的压缩永久变形。具体地，优选无机填料的添加量相对于总计100质量份的(A)中所述的有机聚硅氧烷、(B)中所述的有机聚硅氧烷和(C)中所述的有机氢聚硅氧烷为20质量份以下，并特别优选不配合无机填料。
除上述(A)至(E)外，根据本发明的混合物可在不损害本发明的目的的范围内包含各种添加剂。
为了调节混合物的固化速率，可在混合物中包含例如炔醇例如2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔基-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇和苯基丁炔醇；烯炔化合物例如3-甲基-3-戊烯-1-炔和3,5-二甲基-3-己烯-1-炔；或反应抑制剂例如1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷和苯并三唑。
此外，在混合物中可混合分散剂例如二苯基硅烷二醇，耐热性改进剂例如氧化铁、氧化铈和辛酸铁，用于改善粘合性或成型加工性的各种碳官能性硅烷(carbonfunctionalsilane)，用于赋予阻燃性的卤素化合物等。
对于混合上述(A)至(E)、无机填料和添加剂的方法没有特别限定，并且可使用已知的混合机例如行星式混合机、捏合机和辊。
作为在芯轴上形成根据本发明的弹性层的方法，可使用已知的方法。具体地，例如，包含上述(A)至(E)的混合物为液体，因此，优选涉及将包含上述(A)至(E)的混合物注入具有圆筒状管和用于保持在所述管两端设置的芯轴的部件(pieces)的模具，并且加热固化所述混合物的方法。用于固化混合物的加热条件可根据混合物的固化速率选择。
此外，为了完成除去混合物中包含的低分子组分和混合物的反应，在通过一次加热固化后可进一步加热混合物。优选在170℃至230℃的条件下进行加热30分钟至8小时。
作为基体，可将可起导电性构件用的电极和支持弹性层或被覆层的构件作用的任何基体应用于本发明中。基体用材料由金属或合金例如铝、铜、不锈钢和铁，或导电性材料例如导电性合成树脂形成。可用铬或镍镀覆这些材料。为了使基体和形成于基体表面上的弹性层彼此粘合，基体的表面可用底层涂料涂布。使用的底层涂料的实例通常为硅烷偶联类底层涂料。
根据本发明的显影构件包括在弹性层上的被覆层。用作被覆层的树脂并不特别限定。其具体实例包括氟树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类聚氨酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅酮树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、环氧树脂、聚醚树脂、氨基树脂、丙烯酸类树脂、脲醛树脂以及它们的混合物。其中，考虑到例如对调色剂的电荷赋予性优选聚氨酯树脂。
已添加电阻调节剂的树脂可用作被覆层。电阻调节剂的实例包括：导电性炭黑例如乙炔黑；橡胶用炭黑例如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT和MT；进行氧化处理等的着色(墨)用炭黑；和金属例如铜、银和锗以及金属氧化物的导电性粉末。此外，作为用作电阻调节剂的离子导电性物质，可使用，例如，无机离子导电性物质例如高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钙和氯化锂，和有机离子导电性物质例如改性的脂族乙基硫酸二甲铵(modifiedaliphaticdimethylammoniumethosulfate)和硬脂基乙酸铵。由于少量添加炭黑可控制导电性而优选炭黑。炭黑的配合量相对于100质量份树脂组分优选为3质量份以上且30质量份以下。
此外，用于控制显影构件的表面粗糙度的粗糙赋予颗粒可添加到被覆层。对粗糙度赋予颗粒的种类没有特别限定，但是优选树脂颗粒例如丙烯酸类树脂颗粒、硅酮树脂颗粒、聚氨酯树脂颗粒和酚醛树脂颗粒。
作为在弹性层上形成被覆层的方法，可使用已知的方法而没有任何特别限定。从获得稳定的表面形状的观点，优选涉及用图3所述的浸渍涂布机利用被覆层用涂料涂布弹性层表面的方法，图3中，圆筒状浸渍槽20具有大于弹性构件外部形状的内径和大于弹性构件轴向长度的深度。在浸渍槽20的上部外周边缘上，设置环状液体接收部，并且液体接收部连接到搅拌槽21。此外，浸渍槽20的底部连接到搅拌槽21，并且搅拌槽21中的涂料通过液体供给泵22供给到浸渍槽20的底部。供给到浸渍槽20底部的涂料溢出浸渍槽的上端部，通过浸渍槽20上部外周边缘上的液体接收部返回搅拌槽21。包括设置于芯轴1上的弹性层2的弹性辊构件垂直于升降设备23固定，并渍浸于浸渍槽20中的被覆层用涂料中，然后升高，由此形成被覆层3。
对将电阻调节剂和粗糙度赋予颗粒分散到用于形成被覆层的涂料中的方法没有特别限定。例如，可将电阻调节剂、粗糙度赋予颗粒等添加到通过溶解树脂材料到适当的有机溶剂中获得的树脂溶液中，并且可通过使用已知的设备例如砂研磨机(sandgrinder)、砂磨机(sandmill)和球磨机来分散。
优选被覆层的厚度为4μm以上且50μm以下，特别地为5μm以上且45μm以下。通过设定被覆层的厚度在上述范围内，可更可靠地控制弹性层中的低分子组分渗出到显影构件的表面。
图2为说明包括根据本发明的显影构件的电子照相图像形成设备的示意性构造的实例的截面图。图2的图像形成设备包括根据本发明的具有显影辊4、调色剂供给辊6、调色剂7和显影刮板8的显影装置9。此外，图像形成设备包括感光鼓5、清洁刮板13、废调色剂容器12和充电单元11。感光鼓5沿箭头方向旋转。结果，感光鼓5的表面被用于使感光鼓5充电的充电构件11均匀充电，并且用在感光鼓5上写入静电潜像的曝光单元的激光10在感光鼓5的表面上形成静电潜像。通过与感光鼓5接触配置的显影辊4对静电潜像供给调色剂，由此，显影并可视化为调色剂图像。
关于显影，进行其中负带电性调色剂图像形成于曝光部上的所谓的反转显影。通过一次转印辊15将感光鼓5上的可视化调色剂图像转印到中间转印带14上。通过二次转印辊16将中间转印带上的调色剂图像转印到从供纸辊17供给的纸张18上。具有转印的调色剂图像的纸张18通过定影单元19进行定影处理并输送至设备外，由此完成打印操作。
同时，没有被转印而残留在感光鼓5上的转印残余调色剂用清洁感光鼓表面的清洁刮板13刮掉，并使清洁的感光鼓重复上述操作。
显影单元9包括包含调色剂7的显影容器和位于显影容器中纵向延伸的开口部中并与感光鼓5相对的显影辊4。该单元使感光鼓5上的静电潜像显影从而使潜像可视化。
显影单元9的显影过程如下所述。通过旋转支持的调色剂供给辊6使显影辊4的表面涂布有调色剂。涂布显影辊4的表面的调色剂由于显影辊4的旋转而对显影刮板8摩擦。在旋转的同时显影辊4与感光鼓5接触并用涂布显影辊4表面的调色剂使形成于感光鼓5上的静电潜像显影，从而形成图像。
关于调色剂供给辊6的结构，从调色剂7向显影辊4的供给和未显影调色剂的刮去的观点，优选发泡骨架状海绵结构或其中纤维例如人造丝和聚酰胺植入芯轴上的毛刷结构。例如，可使用聚氨酯发泡体设置于芯轴上的弹性辊。
调色剂供给辊6相对于显影辊4的接触宽度优选为1至8mm，此外，优选调色剂供给辊6使显影辊4在其接触部具有相对速度。
实施例
以下具体详细本发明的显影辊，但是本发明的技术范围不局限于以下描述。
实施例1
(弹性辊1的生产)
铁表面用镍镀覆的直径为6mm的芯轴的表面用底层涂料(商品名：DY35-051，由DowCorningTorayCo.,Ltd.生产)涂布，之后，在170℃温度下焙烤底层涂料20分钟。然后，将芯轴放入具有内径为12mm的圆筒状管和在管两端设置的用于保持芯轴的部件(pieces)的模具，并将由下表1中的材料制备的用于形成弹性层的液体材料在一端从部件(piece)注入，然后在130℃下加热20分钟。
冷却后，从模具取出所得物以获得其中具有3.0mm厚度的弹性层设置于芯轴外周上的一次固化弹性辊。此外，在200℃的炉中加热辊2小时以获得弹性辊1。
[表1]
表1(构成形成弹性层用液体材料的材料)
(被覆层用涂料1的生产)
混合以下组合的材料以通过使用DISPER进行预混合。此后，用使用各自具有1.5mm粒径的玻璃珠的砂磨机分散混合物4小时以获得被覆层用涂料1。
·多元醇(商品名：NIPPOLLAN5120，由NIPPONPOLYURETHANEINDUSTRYCO.,LTD.生产)：87质量份
·异氰酸酯(商品名：CORONATEL-55E，由NIPPONPOLYURETHANEINDUSTRYCO.,LTD.生产)：13质量份
·炭黑(商品名：MA100，由MitsubishiChemicalCorporation生产)：8质量份
·聚氨酯树脂颗粒(商品名：ArtPearlC-600透明，由NegamiChemicalIndustrialCo.,Ltd.生产)：10质量份
·甲基乙基酮(MEK)：使涂料的固成分为35质量%的量
(在弹性层上的被覆层的形成)
弹性辊1的弹性层的表面用如上获得的被覆层用涂料1通过使用图3所示的溢出型浸涂机(overflow-typeimmersioncoatingmachine)进行涂布。此后，在室温下将被覆层用涂料1用空气干燥130分钟，然后用热风循环炉在140℃下热处理2小时。由此，获得在弹性层表面上具有12μm厚度被覆层的显影辊1。测量获得的显影辊并如下评价。表2示出结果。
<表面粗糙度(Ra)的测量>
通过使用接触型表面粗糙度测试仪Surfcom480A(由TokyoSeimitsuCo.,Ltd.生产)根据JISB0601:1994表面粗糙度标准测量表面粗糙度Ra。具体地，通过使用半径2μm的触针在以下条件下进行测量：0.7mN按压力，0.3mm/sec的测量速度，5,000倍测量倍率，0.8mm截止波长和2.5mm测量长度。总计对九个点进行该测量，包括在显影辊轴向上的三个点的各自圆周方向中的三个点，并将其平均值定义为表面粗糙度Ra。
<AskerC硬度的测量>
在23℃、55%RH环境中通过使用AskerC弹簧型橡胶硬度计(由KobunshiKeikiCo.,Ltd.生产)根据THESOCIETYOFRUBBERSCIENCEANDTECHNOLOGY,JAPAN的测量标准SRIS0101测量AskerC硬度。使上述硬度计在10N力下与在23℃、55%RH环境中放置12小时以上的显影辊接触，并将30秒后获得的值定义为测定值。对在位于从三个点(沿弹性层轴向的中心部和各自从弹性层两端部到纵向中心部30mm的点)沿圆周方向各自90°角的总计12个点进行测量。将测量值的算术平均值定义为AskerC硬度。
<电阻的测量>
通过使用图4所示的电阻测量设备测量电阻。使显影辊4与具有50mm直径的金属鼓24在向芯轴两端各自施加4.9N负荷下接触。在50mm/sec的表面速度下旋转铁鼓24，并使显影辊4被驱动旋转。在金属鼓24和接地(ground)之间连接具有比显影辊的电阻低两个以上数字的具有已知电阻的电阻器R。
从高压电源HV向显影辊芯轴施加+50V电压，并通过使用数字万用表DMM(例如，189TRUERMSMULTIMETER，由FlukeCorporation生产)测量电阻器R两端之间的电位差。通过显影辊流到金属鼓的电流由电位差的测量值和电阻器R的电阻计算，并且由电流和施加的50V电压计算显影辊的电阻。在使用数字万用表测量时，在从施加电压经过2秒后进行取样3秒，并将由其平均值计算的值定义为显影辊的电阻。
<压缩永久变形量的测量>
获得的显影辊的外径大小通过使用如图5所示的该设备测量。测量设备包括具有绕导电性芯轴旋转的导电性芯轴接收器(未示出)；用于检测导电性芯轴旋转的编码器(未示出)；基准板25；激光发射部27；和激光接收部28的尺寸测量机(商品名：LS-7000，由KeyenceCorporation生产)。通过在旋转显影辊的同时测量显影辊表面和基准板之间的间隙量26，计算显影辊的外径。注意，对总计三个点测量显影辊表面和基准板之间的间隙量：弹性层的纵向中心部和各自从弹性层两端向纵向中心部20mm的点。以1°的间距在360个点处对显影辊一圈进行测量。在23℃、55%RH环境中通过使用在23℃、55%RH环境放置6小时以上的显影辊进行测量。
将如上所述预先测量外径形状的显影辊组装到由CanonInc.生产的打印机LBP7700C用黑色盒(商品名：TonerCartridge323II(黑色)，由CanonInc.生产)。注意，在盒中显影辊和显影刮板之间的接触压力变为对压缩永久变形的发生有不利影响的0.5N/cm。在将盒放置于40℃、95%RH环境中30天后，取出显影辊至23℃、55%RH环境，然后在23℃、55%RH环境中测量在23℃、55%RH环境中放置6小时后的显影辊的外径形状。对与在40℃、95%RH环境中放置盒之前相同的位置进行外径形状的测量，从而获得在与显影刮板接触位置放置前后显影辊外径大小的变化，并将变化量的最大值定义为压缩永久变形量。
<图像输出试验>
将测量压缩永久变形量的上述显影辊组装到激光打印机(商品名：LBP7700C，由CanonInc.生产)专用的黑色盒(商品名：TonerCartridge323II(黑色)，由CanonInc.生产)中，由此，生产图像输出试验用盒。
将由此生产的图像输出试验用盒组装到由CanonInc.生产的打印机LBP7700C中，并进行图像输出试验。输出半色调图像并如下评级。注意，将从压缩永久变形量测量到图像输出的时间段设为一小时。表2示出结果。
A：获得均匀图像。
B：非常轻微地观察到由显影辊变形引起的浓度不均匀。
C：轻微观察到由显影辊变形引起的浓度不均匀。
D：显著地观察到由显影辊变形引起的浓度不均匀。
<感光鼓的磨耗评价>
将上述图像输出试验用盒组装到激光打印机(商品名:LBP7700C，由CanonInc.生产)中，并进行连续图像输出试验。
注意，相对于感光鼓表面的移动速度的显影辊表面的移动速度变为180%，由此，变为对于感光鼓磨耗不利的设置。在输出打印比为1%的40,000张图像后，目视观察显影辊与感光鼓接触的区域。此外，在连续图像输出试验期间检查是否存在带电偏压泄漏图像，并如下对试验评级。表2示出结果。A：没有观察到包括端部的感光鼓表面的磨耗，并且不发生带电偏压泄漏图像。
B：虽然在感光鼓端部观察到非常轻微的磨耗，但是不发生带电偏压泄漏图像。
C：虽然在感光鼓端部观察到磨耗，但是不发生带电偏压泄漏图像。
D：在感光鼓的端部观察到磨耗，并且发生带电偏压泄漏图像。
实施例2
除了在实施例1中进一步添加1.5质量份疏水二氧化硅(商品名：RX200，由NipponAerosilCo.,Ltd.生产)到构成用于形成实施例1的弹性层的液体材料的材料以外，以与实施例1中相同的方式生产显影辊2，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
实施例3
除了实施例2中使用以下(B2)代替(B1)以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊3，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(B2)：包含CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2单元和SiO4/2单元的构成单元，CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元和(CH3)3SiO1/2单元的总量与SiO4/2单元的摩尔比为0.5，具有6,600的重均分子量，并在一分子中具有键合到硅原子的平均4个乙烯基的有机聚硅氧烷。
实施例4
除了实施例2中使用以下(B3)代替(B1)以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊4，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(B3)：包含CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2单元和SiO4/2单元的构成单元，CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元和(CH3)3SiO1/2单元的总量与SiO4/2单元的摩尔比为2.0，具有2,100的重均分子量，并在一分子中具有键合到硅原子的平均4个乙烯基的有机聚硅氧烷。
实施例5
除了在实施例2中将(B1)的配合量变为2质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊5，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
实施例6
除了在实施例2中将(B1)的配合量变为10质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊6，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
实施例7
除了在实施例2中，使用以下(A2)代替(A1)，并将(C1)的配合量变为8质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊7，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(A2)两末端-二甲基乙烯基甲硅氧烷基-二甲基聚硅氧烷(25℃下的粘度：10Pa·s)
实施例8
除了在实施例2中，使用以下(A3)代替(A1)，并将(C1)的配合量变为3质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊8，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(A3)两末端-二甲基乙烯基甲硅氧烷基-二甲基聚硅氧烷(25℃下的粘度：100Pa·s)
实施例9
除了在实施例7中，使用以下(B4)代替(B1)，并将(B4)的配合量变为12质量份以外，以与实施例7相同的方式生产显影辊9，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(B4)：包含CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2单元和SiO4/2单元的构成单元，CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元和(CH3)3SiO1/2单元的总量与SiO4/2单元的摩尔比为0.4，具有8,000的重均分子量，并在一分子中具有键合到硅原子的平均4个乙烯基的有机聚硅氧烷。
实施例10
除了在实施例8中，使用以下(B5)代替(B1)，并将(B5)的配合量变为1质量份以外，以与实施例8相同的方式生产显影辊10，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(B5)：包含CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2单元和SiO4/2单元的构成单元，CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元和(CH3)3SiO1/2单元的总量与SiO4/2单元的摩尔比为2.2，具有1,900的重均分子量，并在一分子中具有键合到硅原子的平均4个乙烯基的有机聚硅氧烷。
比较例1
除了在实施例2中不配合(B1)以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊11，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
比较例2
除了在实施例2中，使用以下(A4)代替(A1)，并将(C1)的配合量变为10质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊12，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(A4)两末端-二甲基乙烯基甲硅氧烷基-二甲基聚硅氧烷(25℃下的粘度：7Pa·s)
比较例3
除了在实施例2中，使用以下(A5)代替(A1)，并将(C1)的配合量变为2质量份以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊13，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
(A5)两末端-二甲基乙烯基甲硅氧烷基-二甲基聚硅氧烷(25℃时下的粘度：120Pa·s)
比较例4
除了在实施例2中使用以下具有油链段的硅氧烷化合物代替(B1)以外，以与实施例2相同的方式生产显影辊14，并且以与实施例1相同的方式测量和评价。表2示出结果。
包含CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2单元、(CH3)2SiO2/2单元和SiO4/2单元的构成单元，CH2=CH(CH3)2SiO1/2单元、(CH3)3SiO1/2和(CH3)2SiO2/2单元的总量与SiO4/2单元的摩尔比为1.0，具有4,000的重均分子量，并在一分子中具有键合到硅原子的平均4个乙烯基的有机聚硅氧烷。
[表2]
表2
表2中，*1表示R1R2R3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比(M/Q)。
*2表示在配合包含作为油链段的R1R2SiO2/2与SiO4/2单元以及R1R2R3SiO1/2单元的硅氧烷化合物的情况。
由表2显而易见的是，在根据本发明的显影辊中，可控制当将显影辊和显影刮板长时间彼此接触放置时的压缩永久变形的发生。由此，能够减轻由压缩永久变形引起的图像缺陷。同时，在本发明的显影辊中，能够抑制感光鼓的磨耗。
比较例1不包含作为本发明的必要组分的(B)中所述的有机聚硅氧烷。认为由于此压缩永久变形变大并且发生由压缩永久变形引起的图像缺陷。
比较例2中，(A)中所述的有机聚硅氧烷的粘度过小，即，其分子量过小，因此，显影辊的硬度高。认为由于此显著地进行感光鼓的磨耗，并且产生带电偏压泄漏图像。
在比较例3中，(A)中所述的有机聚硅氧烷的粘度过大，即，其分子量过大，由此，交联点之间的分子量大。认为由于此压缩永久变形量变大并且发生由压缩永久变形引起的图像缺陷。
在比较例4中，配合包含作为油链段的R1R2SiO2/2单元与SiO4/2单元以及R1R2R3SiO1/2单元的硅氧烷化合物来代替(B)中所述的有机聚硅氧烷。认为硅氧烷化合物具有油链段，由此，分子结构的自由度增加并且不能控制压缩永久变形。另一方面，在实施例1至10中，认为通过配合包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元的(B)中所述的有机聚硅氧烷，能够有效地控制压缩永久变形的发生。
如上所述，很明显，通过满足本发明中规定的构造，由于感光鼓的柔性所以感光鼓的磨耗小，并且即使当长时间与显影刮板接触放置时也可获得不易发生压缩永久变形的显影构件。
附图标记说明
1轴芯体
2弹性层
3被覆层
4显影辊
5感光鼓
6调色剂供给辊
7调色剂
8显影刮板
9显影单元
10激光
11充电构件
12废调色剂容器
13清洁刮板
14中间转印带
15一次转印辊
16二次转印辊
17供纸辊
18纸张
19定影设备
20浸渍槽
21搅拌槽
22液体供给泵
23升降设备
24金属鼓
R电阻器
HV高压电源
DMM数字万用表
25基准板
26间隙量
27激光发射部
28激光接收部
本申请要求来自2011年8月25日提交的日本专利申请第2011-183826号的优先权，在此通过参考将其公开内容并入本文。

Claims (9)

1.一种显影构件，其包括：基体；设置于所述基体上的弹性层；和设置于所述弹性层上的被覆层，
其特征在于，所述弹性层包含含有下列A至D的混合物的固化物：
A在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基、并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷；
B包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自表示甲基和乙烯基之一；
C在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和
D炭黑。
2.根据权利要求1所述的显影构件，其中所述A包括由下列平均组成式(1)表示的有机聚硅氧烷：
RaSiO(4-a)/2(1)
式(1)中，R表示具有1至10个碳原子的单价烃基，和a表示1.5至2.8范围内的正数。
3.根据权利要求2所述的显影构件，其中所述a表示1.8至2.5范围内的正数。
4.根据权利要求1所述的显影构件，其中所述B包含由下列平均组成式(2)表示的、并在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷：
(R1R2R3SiO1/2)x(SiO4/2)1.0(2)
式(2)中，R1、R2和R3各自独立地表示甲基和乙烯基之一，并且X表示大于0且小于4.0的正数。
5.根据权利要求4所述的显影构件，其中，所述B中，所述R1R2R3SiO1/2单元与所述SiO4/2单元的摩尔比为0.5以上且2.0以下。
6.根据权利要求1所述的显影构件，其中所述B相对于100质量份所述A为2质量份以上且10质量份以下。
7.根据权利要求1所述的显影构件，其中所述被覆层包含聚氨酯树脂。
8.一种显影构件的生产方法，所述显影构件包括：基体；设置于所述基体上的弹性层；和设置于所述弹性层上的被覆层，其特征在于，所述方法包括固化含有下列A至D的混合物以形成所述弹性层的步骤：
A在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基、并且在25℃下的粘度为10Pa·s以上且100Pa·s以下的有机聚硅氧烷；
B包含SiO4/2单元和R1R2R3SiO1/2单元的构成单元、并且在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的乙烯基的有机聚硅氧烷，其中R1、R2和R3各自表示甲基和乙烯基之一；
C在一分子中具有键合至硅原子的两个以上的氢原子的有机氢聚硅氧烷；和
D炭黑。
9.一种图像形成设备，其包括：
感光鼓；和
用于用调色剂使形成于所述感光鼓的表面上的静电潜像显影的显影单元，
其特征在于，所述显影单元包括与所述感光鼓接触配置的显影辊，和
所述显影辊包括根据权利要求1至7任一项所述的显影构件。
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