CN103975278A - 导电性构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents

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Abstract

提供具有较少不均匀状态的残留电荷的导电性构件。该导电性构件设置有具有导电性表面的基材和设置在基材上的导电性弹性层。弹性层通过将包含下述组分(A)-(D)的混合物固化而获得。(A)具有至少两个各自键合至硅原子的乙烯基的有机聚硅氧烷，(B)由以下化学结构式(1)表示的有机聚硅氧烷，(C)具有至少两个氢硅烷基的氢聚硅氧烷，(D)炭黑(化学结构式(1)中，l、m和n各自独立地表示正整数)。

Description

导电性构件、处理盒和电子照相设备
技术领域
本发明涉及可用于电子照相设备中的显影构件等的导电性构件，和处理盒以及电子照相设备。
背景技术
显影构件用于将调色剂容器中的调色剂输送至感光构件，并且用于借助于显影构件与感光构件之间形成的显影电场用调色剂使感光构件的表面上的图像显影。此时，由于施加至作为调色剂调节构件的显影刮板的偏压使得带电调色剂的相反电荷流入显影构件的表面。由于此类电荷在短时间内衰减，因此即使当电荷临时残留在显影构件的表面时，电荷也缓和直到电荷到达显影构件接近感光构件的位置，即，显影位置，因此电荷对显影电场几乎无影响。
然而，与近几年电子照相设备的处理速度的增长相关，已经开始要求增长显影构件的旋转速度。在这种情况下，开始于电荷流入显影构件的表面并且结束于电荷到达显影位置的时间缩短。因此，有时，无法获得缓和显影构件表面上的电荷的充分的时间，因此电荷残留在表面。结果，显影构件的表面上的残留电荷有时影响显影电场，因此在图像形成时出现图像浓淡。因此，用于降低显影构件表面上的残留电荷的不均匀的技术已变得重要。
此外，在具有由通过将炭黑分散获得的硅橡胶混合物形成的导电性弹性层的显影构件表面上的残留电荷的状态依赖于弹性层中的炭黑的分散状态。因此，为了可以使此类显影构件表面上的电荷的残留状态均匀，显影构件的表面和内部各自的炭黑的分散状态的均匀化是重要的。
为了解决此类问题，专利文献1公开了如下所述获得设置有显示体积电阻率的微小变化的硅橡胶层的导电性辊。将包含在其一个分子内具有两个以上烯基并且具有0.1-300Pa·s的在23℃的温度下的粘度的含烯基聚有机硅氧烷和导电性炭黑的共混物捏合，使得在23℃的温度下其可塑度可以为100-1,000。将含烯基聚有机硅氧烷进一步共混至捏合产物中以形成具有1-1,000Pa·s的在23℃的温度下的表观粘度的液态导电性硅橡胶混合物。然后，将混合物的固化物缠绕在芯棒的周围并且固化。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开2005-113031
发明内容
发明要解决的问题
然而，通过由本发明的发明人进行的研究认识到，在炭黑在硅橡胶中的分散状态方面，仍需要改进通过根据专利文献1的方法获得的导电性硅橡胶混合物。
鉴于上述，本发明的目的是提供显示电荷的残留状态的微小不均匀的导电性构件。此外，本发明的目的是提供能够提供高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面，提供一种导电性构件，其包括：具有导电性表面的基材；和设置在基材上的导电性弹性层，其中弹性层通过将包含以下(A)-(D)的混合物固化而获得：
(A)具有至少两个键合至硅原子的乙烯基的有机聚硅氧烷；
(B)由以下化学结构式(1)表示的有机聚硅氧烷：
化学结构式(1)中的l、m和n各自独立地表示正整数；
(C)具有至少两个氢硅烷基(hydrosilyl)的氢聚硅氧烷(hydrogenpolysiloxane)；和
(D)炭黑。
发明的效果
根据本发明，提供抑制由弹性层上电荷残留状态的不均匀导致的电子照相图像的不均匀的发生的导电性构件。此外，根据本发明，提供能够提供高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
附图说明
图1为与根据本发明的显影辊的长度方向垂直的截面图。
图2为根据本发明的电子照相处理盒的截面图。
图3为根据本发明的电子照相设备的截面图。
具体实施方式
图1为与根据本发明的导电性构件的实施方案的显影辊1的长度方向垂直的截面图。显影辊1具有：作为其表面为导电性的基材的圆柱状或中空圆筒状的导电性芯轴2；和形成于芯轴的周围的弹性层3。显影辊1可进一步具有如设置在弹性层3的外周的表面层4的层。
以下，详细描述图1的显影辊1。
<弹性层3>
通过将包含以下(A)-(D)的混合物固化而形成弹性层3：
(A)具有至少两个键合至硅原子的乙烯基的有机聚硅氧烷；
(B)由以下化学结构式(1)表示的有机聚硅氧烷：
(化学结构式(1)中的l、m和n各自独立地表示正整数)；
(C)具有至少两个氢硅烷基的氢聚硅氧烷；和
(D)炭黑。
本发明的发明人发现由包含(A)-(D)的混合物的固化物构成的弹性层3的表面上残留电荷的不均匀降低。虽然上述原因不清楚，但是可能是因为固化物的分子链的结构为良好地抑制炭黑的移动的结构。
认为在包含组分(A)-(D)的混合物的固化过程中抑制炭黑的移动的原因如下所述。
即，作出以下假设。如由化学结构式(1)所表示的，作为组分(B)的有机聚硅氧烷具有SiO3/2单元的一个硅原子。另外，有机聚硅氧烷在分支出硅原子的三个直链状二甲基硅氧烷链的各末端具有一个烯基。因此，当混合物固化时，组分(A)和作为组分(B)的有机聚硅氧烷经由作为组分(C)的氢聚硅氧烷连接至以广角分支出SiO3/2单元的硅原子的各分子链的前端。因此，固化过程中，与直链状有机聚硅氧烷相比，硅橡胶的分子链以广角铺展的同时拉伸。因此，由固化速度的不均匀导致的力几乎不施加至炭黑。结果，抑制硅橡胶混合物的固化过程中的炭黑的移动，因此获得炭黑均匀分散而存在的弹性层。
此外，根据本发明，即使在特别容易受如固化时温度不均匀和流动速度不均匀等外部影响的弹性层的表面中，仍能抑制炭黑存在的不均匀。
有机聚硅氧烷由以下主链和侧链构成：所述主链由具有高离子性和强内聚力的硅-氧键构成；所述侧链是为非离子性的并且具有弱的内聚力的有机基团的侧链。因此，在有机聚硅氧烷与如金属等任意其它材料之间的界面处，将具有高离子性的主链朝向界面取向以形成氢键。
因此，在本发明的作为组分(B)的有机聚硅氧烷的情况下，在其与如金属等其它材料的界面处，键合至SiO3/2单元的硅原子的三个分子链的主链吸附至界面。如上所述，具有组分(B)的三个分子链在界面处存在于相同的面内。因此，推测与弹性层中的相比，界面处组分(B)的分子链的铺展变得特别大。上述可能的结果是，即使在固化时容易受各种外部影响的弹性层的表面中，也抑制炭黑的移动，因此抑制其存在的不均匀。
<组分(A)>
用于本发明的作为组分(A)的有机聚硅氧烷其一个分子内具有至少两个键合至硅原子的乙烯基。以下示出组分(A)的通式(2)。
R1 aSiO(4-a)/2…(2)
通式(2)中，a表示1.5以上且2.8以下的范围内的正数。另外，至少两个R1表示乙烯基并且其它R1表示相同种类或不同种类的无任何脂肪族不饱和碳-碳键的未取代的或取代的单价烃基。
另外，可以为直链状或支链状的作为组分(A)的有机聚硅氧烷的骨架，为了可以赋予包括要求导电性构件具有的低压缩永久变形的优良的机械特性，优选为直链状。
作为组分(A)的有机聚硅氧烷中，乙烯基可沿其分子链在某处存在或者可存在于分子链的末端。乙烯基优选存在于分子链的两末端因为固化过程中的反应性和组合物的机械特性是优良的。
除了乙烯基以外的R1的实例包括烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基，环烷基如环己基，芳基如苯基，芳烷基如2-苯乙基和2-苯丙基和取代的烃基如氯甲基、氯苯基、3-氰基丙基和3,3,3-三氟丙基。其中，从形成稳定的分子链和抑制有机基团的空间位阻的观点，甲基是优选的。
作为组分(A)的有机聚硅氧烷优选具有1Pa·s以上且500Pa·s以下的在25℃的温度下的粘度。如聚二甲基硅氧烷中由Barry's等式代表的，观察到有机聚硅氧烷的粘度与其分子量之间的相关性。在作为组分(A)的有机聚硅氧烷的代表实例的两末端乙烯基封端型聚二甲基硅氧烷的情况下，其在上述粘度范围内的分子量约为30,000以上且150,000以下。该分子量对应于约400以上且2,000以下的二甲基硅氧烷的聚合度。另外，有机聚硅氧烷具有长度为的硅-氧键并且采用螺旋结构。将组分(A)如有机聚硅氧烷的粘度设定为1Pa·s以上使得当该组分通过连接至组分(B)和组分(C)而拉伸时炭黑容易稳定地存在。另外，将粘度设定为500Pa·s以下能够使作为液体硅酮的组分有效成型。可使用一种组分(A)，或可作为混合物使用其两种以上。当混合两种以上组分(A)时的粘度指混合状态的组分(A)的粘度。应当注意的是，本发明中的粘度可以用布氏粘度计等测量。
<组分(B)>
作为组分(B)的有机聚硅氧烷为由化学结构式(1)表示的有机聚硅氧烷。如上所述，当固化混合物时，炭黑的移动可依靠组分(B)具有的分子链的存在来抑制，该分子链以广角支化并且在它们的各前端具有乙烯基，并且这种抑制大大地有助于弹性层表面电位的不均匀的抑制。
化学结构式(1)中，l、m和n各自表示正整数，并且可以彼此相同或不同。本发明中，作为组分(B)的有机聚硅氧烷在其末端具有的乙烯基与作为下述组分(C)的氢聚硅氧烷具有的Si-H基进行加成反应。
作为组分(B的)有机聚硅氧烷的乙烯基的摩尔量优选为组分(A)的乙烯基的摩尔量的0.5倍以上且4.0倍以下。推测将上述摩尔量设定在该范围内抑制固化时经由组分(C)的组分(A)或组分(B)的分子的交联，因此能够形成对抑制炭黑的移动优选的分子链。
作为组分(B)的有机聚硅氧烷在25℃温度下的粘度优选设定为0.015Pa·s以上且0.030Pa·s以下，因为可进一步抑制弹性层3的表面电位不均匀。当有机聚硅氧烷具有此低粘度时，其分子量可由Warrik's等式来估计。在此粘度范围内的分子量约为1,500以上且3,000以下。如果化学结构式(1)中的l、m和n采用相同的值，则该值约为5以上且12以下。将组分(B)的粘度设定为0.015Pa·s以上抑制组分(B)的相同分子中的乙烯基的过度接近，因此相同分子中的乙烯基经由作为组分(C)的氢聚硅氧烷彼此键合的几率降低。上述可能的结果是，促进经由作为组分(C)的氢聚硅氧烷与组分(A)或不是相同分子的作为组分(B)的有机聚硅氧烷的键合，因此能形成对抑制炭黑的移动优选的分子链。此外，将粘度设定为0.030Pa·s以下使得即使各具有高运动性的硅氧烷主链也容易地维持它们的从SiO3/2单元的硅原子广角铺展。可能由于上述原因，能形成对抑制固化后的炭黑的移动优选的分子链。
此外，更优选组合粘度落在此范围内的组分(B)和在25℃的温度下的粘度落在10Pa·s以上且100Pa·s以下的范围内的组分(A)。将组分(A)的粘度设定为10Pa·s以上可额外地抑制当该组分与粘度落在该范围内的组分(B)组合时弹性层3的表面电位的不均匀。这可能是因为炭黑倾向于在根据本发明的导电性硅橡胶混合物的固化物的表面中不仅作为一次颗粒而且作为聚集体稳定地存在。
此外，将组分(A)的粘度设定为100Pa·s以下提供适度的交联密度和适度的弹性。因此，可实现抑制表面电位的不均匀与要求导电性构件的弹性层具有的微小的压缩永久变形或适度的硬度之间的兼容性，这是更优选的。
<组分(C)>
组分(C)为具有至少两个氢硅烷基的氢聚硅氧烷。组分(C)通过该组分(C)分子中具有的Si-H基与组分(A)和组分(B)各自具有的乙烯基之间的加成反应主要用作交联剂。为了使混合物可以有效地交联，其一个分子中具有三个以上氢硅烷基的氢聚硅氧烷适合用作组分(C)。此外，其一个分子中具有两个氢硅烷基的组分(C)可用作使分子链之间的空间扩大的扩链剂。以下示出组分(C)的通式(3)。
Hb(R2)cSiO(4-b-c)/2…(3)
应当注意的是，通式(3)中，R2表示无任何脂肪族不饱和碳-碳键的未取代的或取代的单价烃基，b表示0.001以上且1.0以下的正数，c表示0.7以上且2.1以下的正数，并且b+c表示0.8以上且3.0以下的正数。另外，该组分的一个分子中需要至少两个氢硅烷基。
R2的实例包括与R1的那些相同的实例。另外，通过与R1相同的原因，甲基优选作为有机基团。
此外，例如，直链状结构、支链状结构和环状结构及其混合物可各自用作作为组分(C)的氢聚硅氧烷的分子结构，而没有任何特别的限制。
优选确定作为组分(C)的氢聚硅氧烷的共混量，使得Si-H基与组分(A)和作为组分(B)的有机聚硅氧烷具有的乙烯基之间的摩尔比(Si-H基的摩尔数/乙烯基的摩尔数)可以为1.0以上且5.0以下。将共混量设定在该范围内减少未反应物的量，因此可获得示出作为未反应组分的渗出的低水平渗出并且具有小的压缩永久变形的固化物。
作为组分(C)的氢聚硅氧烷优选具有0.005Pa·s以上且1Pa·s以下的在25℃的温度下的粘度。该粘度范围内的其分子量约为700以上且30,000以下，并且对应于约10以上且400以下的聚合度。粘度优选设定为0.005Pa·s以上，因为该组分可以为稳定地具有至少两个Si-H基的分子。另外，粘度优选设定为1Pa·s以下，因为该组分倾向于与任何其它组分均匀地混合。
<组分(D)>
考虑到炭黑对弹性层的导电性、硬度和压缩永久变形的影响，可使用用作组分(D)的炭黑而没有任何特别的限制。其实例包括具有高导电性的乙炔黑和炉黑如SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF和SRF。另外，添加至加成聚合型硅橡胶混合物中的炭黑优选为低硫炭黑，因为此炭黑可抑制固化阻害。影响硅橡胶混合物的导电性的炭黑的物理性质为，例如，一次粒径和DBP吸油量。
此外，本发明中，通过选择倾向于存在于各自由组分(A)、组分(B)和组分(C)形成的分子链之间的空间中的一次粒径和结构额外地容易抑制弹性层的表面电位的不均匀。
另外，具有额外优良特性的弹性层可通过考虑炭黑在聚合物组分中的分散性及其补强性而形成。鉴于上述，例如，可适当地使用具有10nm以上且100nm以下的算术平均一次粒径并且具有30cm3/100g以上且200cm3/100g以下的DBP吸油量(A法)的炭黑。为了弹性层电阻的稳定化的目的，也可以混合使用MT级炭黑等。炭黑的含量相对于组分(A)、组分(B)和组分(C)的总量优选设定为1质量％以上且20质量％以下，并且该含量更优选落在2质量％以上且10质量％以下的范围内。将含量设定在该范围内可提供在本发明的构成中显示小的表面电位不均匀并且具有适度的导电性和小的压缩永久变形的弹性层。
导电性构件的弹性层3的体积电阻率优选设定为1×104Ω·cm以上且1×1010Ω·cm以下。将弹性层3的体积电阻率设定在该范围内可促进控制使感光构件上的图像显影的调色剂的量。
<组分(E)>
包含组分(A)-组分(D)的硅橡胶混合物优选与用于促进组分(A)和组分(B)与组分(C)各自之间的氢化硅烷化加成反应的催化剂共混(以下，有时称为“组分(E)”)。过渡金属化合物，特别是，铂化合物可适当地用作该催化剂。当硅橡胶通过基于加成反应的交联而固化时催化剂是必需的。可给出铂元素的单质，铂复合物，铂化合物如氯铂酸、氯铂酸的醇化合物、铂-酮配合物、以及铂-乙烯基硅氧烷配合物作为铂化合物的实例。从需要的固化速度的观点，适当确定组分(E)的含量。本发明的构成中，该含量相对于组分(A)、组分(B)和组分(C)的总重量以组分(E)中铂的量计优选设定为落在0.1ppm以上且1,000ppm以下的范围内。
另外，为了可以改进长期贮存时的材料稳定性或者弹性层3成型时的可加工性，本发明的导电性硅橡胶混合物可包含固化抑制剂。此外，为了例如，赋予弹性层的电阻稳定性或机械强度的目的，混合物可包含由无机填料代表的非导电性填料。此外，必要时本发明的混合物可溶解或分散于有机溶剂如甲苯或二甲苯中。为了可以保持当混合物未固化时的材料稳定性，本发明的组分(A)和组分(B)以及组分(C)优选以单独的方式混合。这些组分优选在固化前即刻用静态混合器等混合。
<弹性层的成型方法>
作为本发明的具有导电性硅橡胶混合物的弹性层3的成型方法，可示例如挤出成型、压制成型、注射成型、液态注射成型和浇铸成型等各种成型方法，其各自包括在合适的温度下将混合物加热固化合适的时间从而在芯轴2上成型层。因为导电性构件的形状对图像品质有影响，所以要求其具有高尺寸精度。因此，上述方法中，包括将未固化的弹性层材料注入其中已设置芯轴2的圆筒状模具内，并且加热固化该材料的方法是优选的。关于固化，可通过选择要使用的组分(D)和固化抑制剂的种类和量适当调整加热温度和加热时间。另外，为了例如，降低未反应物的量的目的，必要时可二次加热成型后的弹性层3。
弹性层3主要赋予要求导电性构件具有的弹性。其硬度优选为，例如，Asker C硬度的10°以上且80°以下。将弹性层3的Asker C硬度设定为10°以上可降低其压缩永久变形。另外，将弹性层的Asker C硬度设定为80°以下可抑制对调色剂的应力并且可抑制调色剂对导电性构件的熔着。此处，可由通过用Asker橡胶硬度计C型(由KOBUNSHI KEIKI CO.,LTD.制造)测量根据日本橡胶工业协会标准规格SRIS0101分别制作的试验片获得的测量值来规定Asker C硬度。
根据本发明的弹性层的厚度优选设定为1mm以上且6mm以下。
<芯轴2>
作为根据本发明的表面为导电性的基材的芯轴2没有特别地限定，只要其表面为导电性的，并且可使用由适当地选自如碳钢、合金钢和铸铁的材料以及导电性树脂的材料形成的芯轴即可。
<表面层4>
表面层4优选为树脂层，并且该层的材料为，例如，氟树脂、聚酰胺树脂、三聚氰胺树脂、硅酮树脂、聚氨酯树脂或其混合物。
为了赋予导电性或补强性的目的可将通过向任意此类树脂添加炭黑获得的产物用作表面层4。炭黑的共混量相对于树脂组分优选设定为3质量％以上且30质量％以下。表面层通过用通过将树脂、炭黑和溶剂混合并且分散制备的涂布液涂布弹性层而获得。任何溶剂可适当地用作要用于涂布液中的溶剂，条件是要用作表面层的树脂可溶于该溶剂。
表面层4的厚度优选为4μm以上且50μm以下。只要厚度为4μm以上，可抑制在该层使用时层的磨耗。只要厚度为50μm以下，可抑制由导电性构件的表面硬度导致的对调色剂的应力。
为了确保对调色剂的输送力以提供高品质图像的目的，在使用前可适当地调整没有特别限定的表面层4的表面粗糙度。控制表面粗糙度的有效手段是将各自具有期望粒径的颗粒引入至表面层4。各自具有0.1μm以上且30.0μm以下的粒径的金属颗粒和树脂颗粒可用作引入至表面层4的颗粒。其中，富有挠性、具有相对小的比重并且容易地提供涂料稳定性的树脂颗粒是更优选的。当形成多个表面层4时，可将上述颗粒引入至全部多个层，或者可将颗粒引入至多个层的至少一层。
另外，本发明为至少具有显影辊1、显影刮板21和调色剂容器20的图2示出的处理盒，该处理盒可拆卸地安装至电子照相设备的主体。此外，本发明为通过以下在感光构件上形成可见的图像的电子照相设备：在显影辊的表面上形成调色剂的薄层；并且使显影辊与感光构件接触从而将调色剂供给至感光构件的表面。处理盒可以为与感光构件18、清洁刮板26、废调色剂容纳容器25和充电辊24一体化的合而为一的处理盒，如图2示出的处理盒17。
<处理盒、电子照相设备>
图3为示出使用包括本发明的导电性构件的处理盒的电子照相设备的示意构造的截面图。图3的电子照相设备中，由显影辊1、调色剂供给辊19、调色剂容器20和显影刮板21组成的显影设备22；和由感光构件18、清洁刮板26、废调色剂容纳容器25和充电辊24组成的处理盒17是可拆卸安装的。另外，感光构件18、清洁刮板26、废调色剂容纳容器25和充电辊24可配置在电子照相设备的主体内。感光构件18沿由箭头表示的方向旋转并且通过用于使感光构件18进行充电处理的充电辊24均匀充电，并且通过作为在感光构件18上写入静电潜像的曝光单元的激光23在其表面上形成静电潜像。通过从设置为接触感光构件18的显影设备22提供调色剂20a而使静电潜像显影，然后可视化为调色剂图像。
此处进行的显影是所谓的其中调色剂图像形成于曝光部的反转显影。将感光构件18上的可视化的调色剂图像通过作为转印构件的转印辊29转印至作为记录介质的纸34上。纸34通过供纸辊35和吸附辊36供给至设备内，然后通过环形带状转印输送带32输送至感光构件18与转印辊29之间的间隙。转印输送带32通过从动辊33、驱动辊28和张力辊31来操作。电压从偏压电源30分别施加至转印辊29和吸附辊36。已转印有调色剂图像的纸34通过定影设备27进行定影处理，然后排出到设备外。由此，打印操作结束。
同时，残存在感光构件18上而没有用于转印的转印残留调色剂通过作为用于清洁感光构件的表面的清洁构件的清洁刮板26刮去，然后贮存在废调色剂容纳容器25中。由此清洁的感光构件18反复地进行上述动作。显影设备22包括贮存作为单组分显影剂的调色剂20a的调色剂容器20，和作为显影剂承载构件的显影辊1，该显影辊1位于沿调色剂容器20的长度方向延伸的开口部并且与感光构件18相对设置。显影设备22适合于显影并且将感光构件18上的静电潜像可视化。
另外，将通过将橡胶弹性体固定至由金属制成的板状金属而获得的构件，或者具有弹簧特性的构件如SUS或磷青铜的薄板或者通过在其表面上层压树脂或橡胶而获得的构件用作显影刮板21。另外，当将比施加至显影辊1的电压高的电压施加至显影刮板21时，可控制显影辊上的调色剂层。为此，SUS或磷青铜的薄板优选用作显影刮板21。将电压从偏压电源30施加至各显影辊1和显影刮板21。施加至显影刮板21的电压优选为绝对值比施加至显影辊1的电压大100V-300V的电压。
以下描述显影设备22中的显影过程。调色剂通过旋转支承的调色剂供给辊19施涂于显影辊1上。施涂于显影辊1上的调色剂通过显影辊1的旋转用显影刮板21刮擦。此处，通过施加至显影刮板21的偏压用显影辊1上的调色剂均匀地涂布显影辊1的顶部。显影辊1在旋转的同时接触感光构件18，然后用已涂布显影辊1的顶部的调色剂使形成于感光构件18上的静电潜像显影。由此，形成图像。
在将调色剂20a供给至显影辊1和剥离未显影调色剂的方面，调色剂供给辊19的结构优选为发泡的骨架状海绵结构或通过将人造丝、聚酰胺等的纤维填充至芯轴上获得的毛刷结构。本实例中，使用通过围绕芯轴设置聚氨酯泡沫体获得的弹性辊。调色剂供给辊19相对于显影辊1的抵接宽度为，例如，1mm以上且8mm以下。另外，显影辊1优选在抵接部设置有相对速度。
实施例
以下，具体地详细描述本发明的导电性构件、处理盒和电子照相设备。以下，术语“份”指质量份。
实验例I弹性辊的生产和评价
<用于形成弹性层的材料>
(组分(A))
将具有表1中示出的粘度和乙烯基当量的其中分子链的两末端用二甲基乙烯基甲硅烷基封端的直链状聚二甲基硅氧烷用作组分(A)。
[表1]
表1
A-1 粘度：40.0Pa·s，乙烯基当量：0.025mmol/g
A-2 粘度：5Pa·s，乙烯基当量：0.040mmol/g
A-3 粘度：150Pa·s，乙烯基当量：0.017mmol/g
A-4 粘度：300Pa·s，乙烯基当量：0.015mmol/g
A-5 粘度：100Pa·s，乙烯基当量：0.020mmol/g
A-6 粘度：10Pa·s，乙烯基当量：0.033mmol/g
(组分(B))
将具有表2中示出的粘度和乙烯基当量的有机聚硅氧烷用作组分(B)。
[表2]
表2
化学结构式(4)中的l'、m'和n'各自表示正整数。
(组分(C))
用作组分(C)的为具有0.020Pa·s的粘度和8.8mmol/g的键合至硅原子的氢原子的当量并且具有沿其分子链键合至硅原子的氢原子的、甲基氢硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物(C-1)。
(组分(D))
将表3中示出的炭黑用作组分(D)。
[表3]
表3
(组分(E))
将具有2％的Pt浓度的铂催化剂(E-1)用作组分(E)。
(实施例1)
<弹性辊的生产>
首先，将表4中示出的材料用捏合机捏合以生产捏合产物。
[表4]
表4
作为组分(A)的有机聚硅氧烷(A-1) 100份
作为组分(B)的有机聚硅氧烷(B-1) 1.3份
其后，添加D-1作为组分(D)使得D-1的量相对于100份组分(A)和(B)以及表5中示出的组分(C)的总量为5份，接着用双辊磨机分散。然后，将表5中示出的材料用双辊磨机捏合以生产捏合产物。
[表5]
表5
将两种捏合产物用行星混合机进一步捏合。因此，获得未固化的导电性硅橡胶混合物。
接着，准备由不锈钢(SUS304)制成的具有6.0mm的直径的芯轴作为芯轴2。将底层涂料(商品名：DY35-051，由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造)施涂于芯轴2的外周面，然后在150℃的温度下烘烤30分钟。
将该芯轴2放置在圆筒状模具内然后将未固化的导电性硅橡胶混合物注入模具内(空腔)。随后，将模具在150℃的温度下加热15分钟然后冷却，接着从模具中取出所得物。其后，通过将所得物在180℃的温度下加热1小时完成固化反应。因此，形成弹性层3。由此获得的弹性辊具有12.0mm的直径并且弹性层3沿其长度方向具有240mm的长度。
另外，该实施例的弹性辊的弹性层的Asker C硬度用Asker橡胶硬度计C型(商品名，由KOBUNSHI KEIKI CO.,LTD.制造)来测量。另外，弹性层的沿周向和长度方向各自的表面电位的不均匀通过以下方法来测量。表6示出结果。
<表面电位的测量方法>
弹性层3上的残留电荷可通过测量通过电晕充电而带电的材料表面上的残留电位(以下，称为“表面电位”)来评价。
将介电弛豫分析仪(商品名：DRA-2000L，由Quality EngineeringAssociates,Inc.制造)用于表面电位的不均匀的测量。该分析仪由扫描仪和非接触式静电电位计等构成，并且可以通过用其中已包括电晕充电器和静电探针的承载器(carriage)沿其轴向扫描该辊来测量辊表面的任意位置的表面电位。此处要测量的表面电位指用充电器充电后用位于相对于充电器的移动方向后方的探针测量的辊表面的残留电位。该测量沿弹性层3的长度方向以1mm的间隔在240个点和沿其周向以10°的间隔在36个点即总计8,640个点处进行。将弹性层3与探针之间的距离设定为0.76mm，承载器的扫描速度设定为400mm/s，并且施加至电晕充电器的电压设定为6kV。
<表面电位不均匀的评价>
如下所述评价表面电位的不均匀。首先，基于根据表面电位的测量方法在8,640个点处测量的数据，评价导电性构件分别在其周向的不均匀和其长度方向的不均匀的表面电位的不均匀。
关于周向，计算在对应于沿周向测量的36个点中的4个点的宽度(4-mm宽度)的沿长度方向的全部点(4点×240点＝960点)处的测量值的平均值。即，获得通过沿周向分割导电性构件获得的各9个截面的表面电位的平均值。将表面电位的9个平均值之间的差的绝对值中的最大值定义为沿导电性构件的周向的表面电位的不均匀。
关于长度方向，计算在对应于沿长度方向测量的240个点中的20个点的宽度(20-mm宽度)的沿周向的全部点(36点×20点＝720点)处测量值的平均值。即，获得通过沿长度方向分割导电性构件获得的各12个截面的表面电位的平均值。将表面电位的12个平均值之间的差的绝对值中的最大值定义为沿导电性构件的长度方向的表面电位的不均匀。相对于周向和长度方向的那些宽度各自为当通过使用其中存在表面电位的不均匀的导电性构件作为充电辊而输出图像时，该不均匀易于被确定为图像浓淡不均匀的宽度。
(实施例2-12)
除了将实施例1中的组分(A)-组分(E)改变为如表6中所示以外，以与实施例1相同的方式各自生产实施例2-12的弹性辊。进行与实施例1相同的评价。
表6示出结果。
(比较例1-4)
除了将实施例1中的组分(A)-组分(E)改变为如表6中所示以外，以与实施例1相同的方式各自生产比较例1-4的弹性辊。进行与实施例1相同的评价。
表6示出结果。
[表6]
表6
*：相对于100质量份组分(A)、(B)和(C)的总量的份数
实验例II
(实施例13)
<显影辊的生产>
接着，在使用根据实施例1的弹性辊作为显影辊之前，为了确保调色剂输送性，在各弹性辊的表面上形成包含聚氨酯树脂的表面层。即，称量以下表7中示出的材料，然后将MEK添加至材料中，接着用珠磨机分散。因此，获得用于形成表面层的涂布液。
[表7]
表7
随后，将用于形成表面层的涂布液装入溢流型循环式涂布装置中。将根据实施例1的弹性辊浸入涂布装置中然后拉起。其后，通过将所得物风干60分钟然后将所得物在160℃的温度下加热5小时而形成由聚氨酯树脂形成的表面层。因此，生产根据实施例13的显影辊。应当注意的是，表面层4的厚度为10μm。
<图像输出评价>
随后，用此实施例的显影辊生产电子照相图像。然后目视观察所得电子照相图像并且评价是否存在由显影辊导致的图像缺陷，并且当观察到图像缺陷时，评价缺陷的程度。以下，具体描述评价用图像的形成方法和评价方法。
(激光打印机的改造机的概要)
通过改造激光打印机(商品名：HP Color LaserJet CP4525dn Printer，由Hewlett-Packard Company制造)使得打印机可以60ppm的速度输出记录介质而获得图像评价用激光打印机。改造通过适当地调节高压电源的设定、电机的齿轮和纸张输送速度而进行。
(由表面电位不均匀导致的图像浓淡的评价)
将实施例13的显影辊引入至未使用的处理盒(商品名：CE260X，由Hewlett-Packard Company制造，颜色：黑色)中。应当注意的是，改变固定处理盒的显影刮板的位置并且将显影辊上承载的调色剂的量调节至0.50mg/cm2。另外，此时显影辊与显影刮板之间的抵接压力为30gf/cm2。
接着，使处理盒在具有15℃的温度和10％RH的湿度的环境下静置48小时。其后，将处理盒装入激光打印机的改造机，然后在相同的环境下连续输出2,000张电子照相图像。应当注意的是，输出电子照相图像通过以1％的打印率在A4尺寸的纸上形成具有4点大小的字母文字“E”而各自获得。
此处，当显影辊具有表面电位不均匀时，由于重复显影引起的与调色剂相反的电荷或施加至显影刮板的偏压尽管具有不均匀但仍残留在显影辊上，并且因为残留电荷作为显影偏压的表观不均匀所以残留电荷显示为图像浓淡。浓淡通过表8中示出的标准来评价。表10示出本实施例的显影辊的结果。
另外，表10还示出沿表6中示出的弹性辊1的周向和长度方向的表面电位不均匀中较大的值。发生的图像浓淡是否源自表面电位不均匀可通过检查表面电位不均匀的测量值与图像的映射(mapping)来判断。
[表8]
表8
(在高温高湿环境下长期贮存后的条纹的图像评价)
将本实施例的显影辊引入至如上所述的已改变固定显影刮板的位置后未使用的处理盒(商品名：CE260X，由Hewlett-Packard Company制造，颜色：黑色)中。使电子照相处理盒在具有40℃的温度和95％RH的湿度的环境下静置30天。其后，使处理盒在具有23℃的温度和50％RH的湿度的环境下进一步静置24小时。
其后，将处理盒装入激光打印机的改造机中，然后在相同的环境下输出10张半色调图像。
在输出半色调图像和图像评价后即刻，测量出现在与显影刮板的抵接位置的显影辊的表面的凹部的变形量并且用作显影辊的压缩永久变形的指标。显影辊的表面的变形量用激光位移传感器(商品名：LT-9500V，由KEYENCECORPORATION制造)来测量。通过以下来测量变形量：将激光位移传感器放置在与通过吹气已除去调色剂的显影辊的表面垂直的方向；以任意的旋转数旋转驱动显影辊；并且读取沿显影辊的表面的周向的位移。沿长度方向以43mm的间距在5个点处进行测量并且将5个测量值的平均值定义为变形量。然后，基于图像评价和辊的变形量通过表9中示出的评价条件评价源自显影辊的变形的图像缺陷。表10示出本实施例的显影辊的结果。
(实施例14-24)
除了将用于实施例13中的实施例1的弹性辊改变为实施例2-12的各弹性辊的任意一个以外，以与实施例13相同的方式各自生产实施例14-24的显影辊，然后以与实施例13相同的方式评价。
(比较例5-8)
除了将用于实施例13中的实施例1的弹性辊改变为比较例1-4的各弹性辊的任意一个以外，以与实施例13相同的方式各自生产比较例5-8的显影辊，然后以与实施例13相同的方式评价。
[表9]
表9
[表10]
表10
[表11]
表11
比较例 表面电位不均匀(V) 图像浓淡 变形量(μm) 条纹
5 15.5 D 0.3 A
6 10.4 D 5.2 C
7 12.5 D 2.7 B
8 9.6 D 6.2 D
如从表10和表11显而易见的是，根据本发明的显影辊中，已同时实现表面电位不均匀、由此导致的图像浓淡和与在高温高湿环境下长期贮存时的辊的变形相关的条纹的抑制。
比较例5的显影辊的弹性层显示出大的表面电位不均匀，并且用该显影辊进行图像评价时图像浓淡恶化。这可能是由于以下原因。比较例5的显影辊不包含组分(A)，因此不具有弹性层固化时能够抑制组合物的分子链之间炭黑的移动的结构，结果炭黑不能均匀存在。
比较例6的显影辊的弹性层显示出大的表面电位不均匀，并且用该显影辊进行图像评价时图像浓淡恶化。这可能是因为用于比较例6的B-3具有SiO3/2单元的硅原子但分支出该原子的分子链在其前端处没有乙烯基。推测当分支出SiO3/2单元的硅原子的分子链在其前端处没有乙烯基时，不形成其中使组分(A)和组分(C)在铺展的同时相连接的交联结构，因此炭黑不能均匀存在。
比较例7的显影辊的弹性层显示出大的表面电位不均匀，并且用该显影辊进行图像评价时图像浓淡恶化。这可能是由于以下原因。比较例7的显影辊不包含组分(B)，因此不形成其中使组分(A)和组分(C)在铺展的同时相连接的交联结构，从而炭黑不能均匀存在。
仅将具有大的粘度，即，大的分子量的A-4用作用于比较例8的显影辊的生产的比较例4的弹性辊的弹性层的形成中的有机聚硅氧烷。
比较例8的显影辊的弹性层显示出大的表面电位不均匀，并且用该显影辊进行图像评价时图像浓淡恶化。另外，在高温高湿环境下长期静置时的辊的变形量大，并且进行图像评价时条纹恶化。推测即使当使用具有大分子量的有机聚硅氧烷从而提供像比较例8的长分子链时，也不能抑制炭黑的移动，因此炭黑不能均匀存在。此外，推测组分(B)的存在以及大分子量降低了组合物的交联密度从而增大压缩永久变形，因此条纹恶化。
从上述显而易见的是，采用本发明的构成的能够实现表面电位不均匀的抑制与在高温高湿环境下长期贮存时辊变形的抑制之间的兼容性。
本申请要求2011年12月9日提交的日本专利申请2011-270739的权益，通过参考将其整体并入本文中。
附图标记说明
1 显影辊，2 芯轴，3 弹性层，4 表面层

Claims (5)

1.一种导电性构件，其包括：具有导电性表面的基材；和设置在所述基材上的导电性弹性层，
其中所述弹性层通过将包含以下组分(A)-(D)的混合物固化而获得：
(A)具有至少两个键合至硅原子的乙烯基的有机聚硅氧烷；
(B)由以下化学结构式(1)表示的有机聚硅氧烷：
化学结构式(1)中的l、m和n各自独立地表示正整数；
(C)具有至少两个氢硅烷基的氢聚硅氧烷；和
(D)炭黑。
2.根据权利要求1所述的导电性构件，其中所述组分(A)具有10Pa·s以上且100Pa·s以下的在25℃的温度下的粘度，并且所述组分(B)具有0.015Pa·s以上且0.030Pa·s以下的在25℃的温度下的粘度。
3.根据权利要求1或2所述的导电性构件，其进一步包括设置在所述弹性层上的表面层，其中所述表面层包含聚氨酯树脂。
4.一种处理盒，其至少包括：显影辊、显影刮板和调色剂容器，其中：
所述显影辊包括根据权利要求1-3任一项所述的导电性构件；和所述处理盒可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
5.一种电子照相设备，其包括：感光构件；和与所述感光构件抵接设置的显影辊，其中所述显影辊包括根据权利要求1-3任一项所述的导电性构件。
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