CN106959596B - 显影构件、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

显影构件、处理盒和电子照相图像形成设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显影构件、处理盒和电子照相图像形成设备。提供在高温高湿环境下高的调色剂带电性与高的耐久性之间兼容的高品质的显影构件。所述显影构件依次包括导电性基材和导电性表面层。所述表面层包括粘结剂树脂、氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯化合物。

Description

显影构件、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开涉及引入至如复合机、打印机和传真接收设备等电子照相设备中的显影构件，该显影构件与使用的图像承载构件接触或接近。本公开还涉及处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
在诸如复印机、传真机和打印机等电子照相设备中，图像承载构件通过充电单元来带电，并且通过激光形成静电潜像。接下来，将显影容器内的调色剂通过调色剂进给辊和调色剂调节构件涂布至显影构件上，以通过使图像承载构件与显影构件接触或接近而使用调色剂来显影静电潜像。随后，将图像承载构件上的调色剂通过转印单元转印至记录纸上，并且将记录纸上的调色剂在热和压力下定影。通过清洁刮板除去图像承载构件上的残余调色剂。
非磁性单组分接触型显影系统的图像形成设备典型地包括体积电阻率为103至1010Ωcm的导电性电子照相用构件作为显影构件。用于电子照相图像形成设备的显影构件已需要更高性能，并且从高的图像品质和高的耐久性的观点，已越来越多地使用包括导电性弹性层和设置在导电性弹性层的表面上的导电性表面层的双层显影构件。广泛使用的导电性表面层由具有高的耐磨耗性和调色剂带电性的聚氨酯树脂组成。近年来，为了获得更高的功能，日本专利申请特开第2015-094897号公报公开了，提高的调色剂带电性可通过在表面层包含氧化铝来提供，从而可提供高品质的图像。
世界各地使用的电子照相设备需要在各种环境下输出高品质的电子照相图像。由于这个原因，本发明人认识到能够在高温高湿环境(例如，30℃温度和95％相对温度(95％RH))下赋予调色剂以充分电荷的显影构件性能的必要性。
本发明人已调查日本专利申请特开第2015-094897号公报中公开的显影构件，并且不幸地发现承载在显影构件的表面上的调色剂的电荷泄漏在高温高湿环境下容易发生。即，在将摩擦带电的调色剂由显影构件输送至显影区域的同时，由于在调色剂到达显影区域之前调色剂的电荷泄漏至显影构件，其带电量有时不期望地减少。
发明内容
本公开的一个方面旨在提供即使在高温高湿环境下仍可使调色剂充分带电的显影构件。本公开的另一方面旨在提供即使在高温高湿环境下仍可形成高品质的电子照相图像的电子照相图像形成设备和处理盒。
根据本公开的一个方面，提供一种显影构件，其依次包括导电性基材和导电性表面层，所述表面层包括粘结剂树脂、氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯化合物。
根据本公开的另一方面，提供一种处理盒，其构成为可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，所述处理盒包括显影设备，并且所述显影设备包括前述显影构件。
根据本公开的另外一个方面，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承载构件、使所述图像承载构件带电的充电设备、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光设备、将所述静电潜像用调色剂显影以形成调色剂图像的显影设备、和将所述调色剂图像转印至转印材料上的转印设备，所述显影设备包括前述显影构件。
参考附图通过示例性实施方案的以下描述，本发明的进一步特征将变得明显。
附图说明
图1为说明根据本公开的显影构件的一个实例的概念图。
图2为说明根据本公开的电子照相图像形成设备的一个实例的示意图。
图3为说明根据本公开的处理盒的一个实例的示意图。
图4为说明用于测量调色剂的电荷量(Q/M)的圆筒过滤器的示意图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本公开的优选实施方案。
本发明人调查了日本专利申请特开第2015-094897号公报中公开的显影构件在一些情况下不能够充分地防止在高温高湿环境下调色剂带电量的减少的原因。从结果中，本发明人认为，尽管包括含有如氧化铝颗粒等强的负带电性材料的表面层的显影构件展示了高的调色剂带电性，但是显影构件仍无法防止调色剂的电荷泄漏，这是因为显影构件自身为导电性的。即，认为竞争地产生调色剂的带电和调色剂的电荷泄漏。
进行进一步研究的本发明人们发现，在将调色剂输送至显影区域的同时，即使在高温高湿环境下，包括含有氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯化合物的表面层的显影构件也不易引起调色剂的带电量的衰减。
本发明人认为此类显影构件获得上述有利效果的原因如下。即，从承载在显影构件的表面上的摩擦带电的调色剂中泄漏至显影构件的电荷首先由表面层中的聚酯磷酸酯捕捉。然后将由聚酯磷酸酯捕捉的电荷进给至存在于聚酯磷酸酯附近的氧化铝颗粒，以提高显影构件的调色剂带电性(电荷赋予能力)。换言之，认为根据本发明的显影构件具有将从调色剂泄漏的电荷返回至调色剂的功能。
现在将说明形式为辊(显影辊)的根据本发明的显影构件，但是显影构件的形式不会局限于此。
如图1所示，形式为辊的根据本发明的显影构件1为包括导电性基材2、形成在基材2的外周面上的导电性弹性层3、和覆盖并设置在导电性弹性层3的外周面上的导电性表面层4的导电性构件。设置在导电性基材与导电性表面层之间的导电性弹性层3不是必要组件。根据一个方面，根据本发明的显影构件也具有包括导电性基材2和直接设置在基材2的表面上的导电性表面层4的构造。
[导电性基材]
导电性基材起到显影构件的电极和支承构件的功能。导电性基材具有圆柱形或中空圆筒形，并且包括以下导电性材料之一：如铝、铜合金和不锈钢等金属或合金；镀铬或镀镍的铁；和具有导电性的合成树脂。已知的粘接剂可适当地涂布至导电性基材的表面上以提高与导电性弹性层的粘接性。
[导电性弹性层]
作为可选组件的导电性弹性层赋予显影构件以硬度和弹性，以便在适当的辊隙宽度和辊隙压力下将显影构件压抵至图像承载构件，以致适当量的调色剂可以进给至形成在图像承载构件的表面上的静电潜像。导电性弹性层可典型地由橡胶材料的成形品来形成。橡胶材料的实例包括：乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶(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、NBR的氢化物和聚氨酯橡胶。这些橡胶材料可单独或组合使用。这些橡胶材料中，特别地可使用硅橡胶，这是因为在使显影构件与其它构件(如调色剂调节构件)长时间接触之后，硅橡胶不易产生导电性弹性层的压缩永久变形。硅橡胶的实例具体地包括加成固化型硅橡胶的固化产物。
导电性弹性层在橡胶材料中包括如电子导电性物质或离子导电性物质等导电剂，并且将导电性弹性层的电阻调节至优选为103Ωcm以上且1011Ωcm以下、更优选为104Ωcm以上且1010Ωcm以下的适当的电阻区间(体积电阻率)。
电子导电性物质的实例包括以下物质：如科琴黑EC和乙炔黑等导电性碳；如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT和MT等橡胶用碳；进行氧化处理的颜料(墨)用碳；和如铜、银和锗等金属及其金属氧化物。这些电子导电性物质中，可使用炭黑[导电性碳、橡胶用碳、颜料(墨)用碳]，这是因为其小的量容易控制导电性。
离子导电性物质的实例包括以下物质：如高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钙和氯化锂等无机离子导电性物质；和如改性的脂肪族乙基硫酸二甲基铵和乙酸硬脂基铵等有机离子导电性物质。
以控制导电性弹性层而具有适当的体积电阻率所需的量来使用这些导电剂。以100质量份的粘结剂树脂(橡胶材料)为基准，用量典型地在0.5质量份以上且50质量份以下的范围内。
导电性弹性层必要时可含有各种添加剂如增塑剂、填料、增量剂、硫化剂、硫化助剂、交联助剂、固化抑制剂、抗氧化剂、防老化剂和加工助剂。填料的实例包括二氧化硅、石英粉末和碳酸钙。在不损坏导电性弹性层的机能的范围内，配混这些可选组分。
导电性弹性层具有显影构件所需的弹性。以阿斯克尔C硬度(Asker C hardness)计，弹性可为20°以上且80°以下。厚度可为0.3mm以上且6.0mm以下。
导电性弹性层用材料可使用如单轴连续混炼机、双轴连续混炼机、双辊磨机、混炼混合机、和三合混合机(Tri-mix)等动态混合设备，或如静态混合机等静态混合设备来混合。
导电性弹性层可通过如模具成形法、挤出成形法、注射成形法或涂布成形法等任何方法形成在导电性基材上。模具成形法的实例包括以下方法：将用于保持导电性基材的模具固定至圆筒形金属模具的两端；在模具中形成注射孔；然后经由注射孔注射导电性弹性层用材料；随后在固化温度下加热该材料；并除去模具。挤出成形法的实例包括以下方法：将导电性基材和导电性弹性层用材料使用十字头型挤出机共挤出，固化该材料，并在导电性基材的周围形成导电性弹性层。
导电性弹性层的表面还可通过如表面研磨、电晕处理、火焰处理或激态原子处理等表面改性法进行改性，以提高与导电性表面层的密着性。
[导电性表面层]
至少粘结剂树脂、氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯化合物存在于导电性表面层中。
[粘结剂树脂]
包含于导电性表面层中的粘结剂树脂的实例包括：聚酰胺树脂、尼龙树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、酰亚胺树脂、蜜胺树脂、氟树脂、酚树脂、醇酸树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、丙烯酸系树脂、天然橡胶、丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、硅橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、氯丁橡胶及其混合物。
这些粘结剂树脂中，聚氨酯树脂可用作导电性表面层用粘结剂树脂，这是因为其耐磨耗性高。聚氨酯树脂可由多元醇和异氰酸酯及必要时的扩链剂来制备。作为聚氨酯树脂的原料的多元醇的实例包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚烯烃多元醇、丙烯酸系多元醇及其混合物。作为聚氨酯树脂的原料的异氰酸酯的实例包括：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、联甲苯胺二异氰酸酯(TODI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、环己烷二异氰酸及其混合物。作为聚氨酯树脂的原料的扩链剂的实例包括：如乙二醇、1,4-丁二醇和3-甲基戊二醇等双官能性低分子二醇；如三羟甲基丙烷等三官能性低分子三醇；及其混合物。
[氧化铝颗粒]
包含于导电性表面层中的氧化铝颗粒的实例包括如α-氧化铝和γ-氧化铝等氧化铝、如勃姆石和假勃姆石(pseudo boehmite)等氧化铝水合物、氢氧化铝、和通过烷醇铝的水解或缩合反应制备的铝化合物的颗粒。从有效的调色剂带电性的观点，氧化铝颗粒的平均颗粒尺寸D50优选为10nm以上且10μm以下，更优选为15nm以上且3.0μm以下。
以100质量份的粘结剂树脂为基准，氧化铝颗粒的使用量在优选1.5质量份以上且350质量份以下、更优选3.0质量份以上且200质量份以下的范围内。导电性表面层的最外表面的铝原子浓度(Al％)可满足1.50≤Al≤10.0，从而更显著地提高调色剂带电性。后面将描述铝原子浓度的测量方法。
[聚酯磷酸酯化合物]
聚酯磷酸酯化合物具有磷酸骨架和至少聚酯结构。其实例包括由式(1)表示的化合物。
[式1]
Figure BDA0001136227080000071
其中R1至R3的至少之一为具有聚酯结构的取代基。即，如果R1、R2和R3之中一个为具有聚酯结构的取代基，则另外两个为氢原子、烷基、烯基、芳烷基、芳基或聚氧化烯基。如果R1、R2和R3之中两个为具有聚酯结构的取代基，则另外一个为氢原子、烷基、烯基、芳烷基、芳基或聚氧化烯基。如果R1、R2和R3全部为具有聚酯结构的取代基，则具有聚酯结构的取代基可具有相同的聚酯结构，或者可各自独立地具有不同的聚酯结构。
因为聚酯磷酸酯化合物在包括于由式(1)表示的磷酸中的三个取代基(R1至R3)之中具有至少一个具有聚酯结构的取代基，发挥了对在高温高湿环境下的显影构件的调色剂带电性的有利效果。其余的取代基可具有聚酯结构或者可不具有聚酯结构。特别地，已证实在具有典型的有机取代基或聚氧化烯基作为其余的取代基的聚酯磷酸酯化合物中，展示出显影构件的有利效果。认为在聚酯磷酸酯化合物的分子中，磷酸骨架和聚酯结构中的大量的酯基实质上产生与氧化铝颗粒的协同作用，并且特别地分子中的其它结构不影响有利效果的展示。
聚酯结构是指具有通过二元羧酸与二元醇的缩聚或通过羟基羧酸的缩聚而制备的酯基的聚合物，或者通过如内酯等环状酯化合物的开环聚合而制备的聚合物。二元羧酸的实例包括：对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、2,6-萘二甲酸和1,4-环己烷二甲酸。二元醇的实例包括：乙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇和聚乙二醇。羟基羧酸的实例包括对羟基苯甲酸和6-羟基-2-萘酸。环状酯化合物的实例包括具有4至11个碳原子的脂肪族内酯。
这些聚酯磷酸酯化合物中，特别适合使用由式(2)表示的聚酯磷酸酯化合物，这是因为该化合物与氧化铝颗粒组合显著地展示了显影构件的有利效果。
[式2]
Figure BDA0001136227080000081
其中R1选自由具有聚(ε-己内酯)结构的取代基、或具有聚(δ-戊内酯)结构的取代基、和具有ε-己内酯和δ-戊内酯的共聚物结构的取代基组成的组；并且
R2和R3各自独立地选自由氢原子、具有1至8个碳原子的烷基、聚氧化乙烯、具有聚(ε-己内酯)结构的取代基、具有聚(δ-戊内酯)结构的取代基、和具有ε-己内酯和δ-戊内酯的共聚物结构的取代基组成的组。
聚酯磷酸酯化合物的数均分子量可为1000以上且50000以下，这是因为可更显著地提高调色剂带电性。以100质量份的粘结剂树脂为基准，这些聚酯磷酸酯化合物的使用量在优选0.5质量份以上且20质量份以下、更优选0.75质量份以上且10质量份以下的范围内，从而进一步提高调色剂带电性。
导电性表面层的最外表面的磷原子浓度(P％)可满足0.05≤P≤2.50从而更显著地提高调色剂带电性。
[原子浓度的测量]
通过以下操作(1)至(3)测量铝原子浓度和磷原子浓度。即，将使用场发射扫描电子显微镜(商品名：JSM-7800F，JEOL,Ltd.制)拍摄的显影构件的最外表面采用X射线微量分析系统(商品名：NORAN System 7，Thermo Fisher Scientific Inc.制)进行元素分析以测定铝原子浓度和磷原子浓度。
(1)样品的制备
使用剃刀(razor)切出显影构件的导电性表面层3mm正方，而不损坏用作待测量的部分的导电性表面层的最外表面。由此制备测量用样品。测量用样品的厚度为1.0mm。如果显影构件的导电性弹性层的厚度和导电性表面层的厚度的总和为1.0mm以下，则测量用样品的厚度等于或大于导电性表面层的厚度。接下来，将导电性糊剂轻微地涂布至铝样品台(直径12.5mm×高度5mm)上，并将样品以其最外表面朝上的方式放置在该台上。将样品台固定在样品架(12.5mm型)上。
(2)使用场发射扫描电子显微镜的图像获得
为了使用场发射扫描电子显微镜观察和分析，将包括于场发射扫描电子显微镜中的室的真空度各自设定为等于或小于预定值的值。即，电子枪室(SIP-1)的真空度设定为5.0×10-7Pa以下，为了防止电子枪室的真空度减少而设置的中间室(SIP-2)的真空度设定为1.0×10-4Pa以下，并且样品室的真空度设定为1.0×10-3Pa以下。
将样品架插入场发射扫描电子显微镜的壳体中的样品室中，并移动该台的Z轴以使工作距离(WD)为10mm。下部检测器(LED)指定为检测器。在将样品架移到至观察位置之后，施加10kV的加速电压，并将电流设定值设定为8(在设备的规模内)。将扫描模式设定为精细1。调节放大倍率为×500时的焦点、亮度和对比度，从而获得在样品的最外表面的任意测量位置处的图像。
(3)使用X射线微量分析系统的元素分析
接下来，将所得图像放入附带有软件的X射线微量分析系统。指定该图像的整个面积(×500)进行元素分析。接下来，从检测元素中选择仅四种元素C、O、Al和P以进行定量计算。取得此时所得的Al原子浓度和P原子浓度来作为本发明的铝原子浓度和磷原子浓度的数据。根据以上操作，测量样品的最外表面的任意30个点。从所得数据中，测量铝原子浓度的算术平均和磷原子浓度的算术平均，并定义为本发明的铝原子浓度和磷原子浓度。
[导电性表面层的形成]
导电性表面层在粘结剂树脂中包括如电子导电性物质或离子导电性物质等导电剂，并将导电性表面层的电阻调节至优选为103Ωcm以上且1011Ωcm以下、更优选为104Ωcm以上且1010Ωcm以下的适当的电阻区间(体积电阻率)。通过与导电性弹性层中相同的使用量的如电子导电性物质或离子导电性物质等相同材料，导电性可赋予至导电性表面层。
在不损坏功能的范围内，导电性表面层可包含交联剂、增塑剂、填料、增量剂、硫化剂、硫化助剂、交联助剂、抗氧化剂、防老化剂、加工助剂和流平剂。在需要表面粗糙度的导电性表面层中，细颗粒可添加至导电性表面层从而赋予导电性表面层以粗糙度。具体地，可使用聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸系树脂和聚碳酸树脂的细颗粒。该细颗粒的体积平均粒径可为1.0μm以上且30μm以下。由细颗粒赋予的表面粗糙度(十点平均粗糙度)Rzjis可为0.1μm以上且20μm以下。以JIS B0601(1994)为基准测量Rzjis。
导电性表面层可通过如模具成形法、挤出成形法、注射成形法或涂布成形法等任何方法来形成。可使用涂布成形法。例如，将导电性表面层用材料分散并混合在溶剂中以制备涂料。将涂料涂布至导电性弹性层上，并通过干燥固体化或通过加热固化。由此可形成导电性表面层。使用如砂磨机、油漆搅拌器、戴诺磨机(DYNO-MILL)或珠磨机等已知的使用珠(beads)的分散设备来进行分散和混合。浸渍涂布、环涂布、喷射涂布或辊涂布可用作涂布方法。
导电性表面层的厚度在优选0.005mm以上且0.1mm以下、更优选0.008mm以上且0.03mm以下的范围内。
[处理盒和电子照相图像形成设备]
电子照相图像形成设备包括承载静电潜像的图像承载构件、使图像承载构件带电的充电设备、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光设备、将静电潜像用调色剂显影以形成调色剂图像的显影设备、和将调色剂图像转印至转印材料上的转印设备。图2为示意性地说明本发明的电子照相图像形成设备的截面图。
图3为要安装至图2中的电子照相图像形成设备的处理盒的放大截面图。处理盒包括如感光鼓等图像承载构件21、包括充电构件22的充电设备、包括显影构件24的显影设备、和包括清洁构件30的清洁设备，将这些组件引入至处理盒中。处理盒构成为可拆卸地安装至图2的电子照相图像形成设备。
将图像承载构件21通过连接至未示出的偏置电源的充电构件22均匀带电。此时，图像承载构件21的带电电位为-800V以上且-400V以下。接下来，图像承载构件21使用来自未示出的曝光设备的曝光光23照射以书写静电潜像。静电潜像形成在图像承载构件21的表面上。使用的曝光光23可为LED光或激光光。图像承载构件21上的曝光部位的表面电位为-200V以上且-100V以下。
接下来，将通过显影构件24带电至负极性的调色剂赋予至静电潜像(使静电潜像显影)以在图像承载构件21上形成调色剂图像。静电潜像由此转化为可视图像。此时，将-500V以上且-300V以下的电压通过未示出的偏置电源施加至显影构件24。显影构件24以0.5mm以上且3mm以下的辊隙宽度与图像承载构件21接触。在本发明的处理盒中，在相对于作为调色剂调节构件的显影刮板26与显影构件24之间的接触区域的显影构件24的旋转的上游侧，调色剂进给辊25与显影构件24可旋转地接触。
将在图像承载构件21上显影的调色剂图像首先转印至中间转印带27上。中间转印带27的后表面与一次转印构件28接触。将+100V以上且+1500V以下的电压施加至一次转印构件28，从而将具有负极性的调色剂图像从图像承载构件21首先转印至中间转印带27上。一次转印构件28可为辊或刮板的形式。
如果电子照相图像形成设备为全色图像形成设备，带电、曝光、显影和一次转印的步骤应当在黄色、青色、品红色和黑色的各颜色中进行。由于这个原因，将含有各颜色的调色剂的总计四个处理盒可拆卸地安装至图2所示的电子照相图像形成设备的主体。带电、曝光、显影和一次转印的步骤以预定的时间间隔依次进行，从而在中间转印带27上层叠四色调色剂图像以制造全色图像。
随着中间转印带27的旋转，将中间转印带27上的调色剂图像输送至面朝二次转印构件29的位置。沿记录纸的进给路线32，在预定时机下，将记录纸进给至中间转印带27与二次转印构件29之间。将二次转印偏压施加至二次转印构件29，从而将中间转印带27上的调色剂图像转印至记录纸上。此时，施加至二次转印构件29的偏置电压为+1000V以上且+4000V以下。将通过二次转印构件29向其上转印了调色剂图像之后的记录纸进给至定影设备31。将记录纸上的调色剂图像熔融以定影至记录纸上。然后将记录纸排出至电子照相图像形成设备的外侧从而完成打印操作。
将未从图像承载构件21转印至中间转印带27上的图像承载构件21上的残余调色剂通过用于清洁的清洁构件30从图像承载构件21的表面刮除，以清洁图像承载构件21的表面。
本发明的一个方面可提供即使在高温高湿环境下也较不易引起调色剂的电荷泄漏从而使调色剂充分带电、并且可维持高的耐久性的显影构件。
本发明的另一方面可提供在各种环境下可稳定地形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子照相图像形成设备。
实施例
现在将通过具体实施例来更详细地描述本发明。作为显影构件的本发明的技术范围不会局限于这些。
[制造例1]聚酯一元醇1的制备
将如表1所示的材料放入设置有搅拌器、温度计、冷却器和氮气导入管的四颈烧瓶中。聚合在180℃和氮气气流下进行6小时以制备反应溶液(2000g)。
接下来，以每小时300g的速度，将反应溶液进给至机械立式搅拌薄膜蒸发器(SIBATA SCIENTIFIC TECHNOLOGY LTD.制)。除去ε-己内酯残留和生成的其自身二聚体。机械立式搅拌薄膜蒸发器包括内径为50mm且长度为200mm的外筒。在蒸发器内压0.25mmHg、蒸发器外筒内温度240℃、和弧刷(wiper)的旋转数200rpm时，除去ε-己内酯和生成的其自身二聚体。由此制备ε-己内酯的聚酯一元醇1。
[表1]
Figure BDA0001136227080000141
[制造例2]聚酯一元醇2的制备
除了将放入四颈烧瓶中的材料替换为如表2所示的材料以外，按与制造例1相同的方式制备δ-戊内酯的聚酯一元醇2。
[表2]
[制造例3]聚酯磷酸酯1的制备
将如表3所示的材料与作为溶剂的25mL的N-甲基-2-吡咯烷酮(Sigma-AldrichCorporation制)和25mL的邻二甲苯(Sigma-Aldrich Corporation制)放入100mL的烧瓶中。
将丸粒状分子筛4A(约9mL)放入索氏提取器(Soxhlet extractor)中。将提取器安装至烧瓶，并在烧瓶上方安装冷却管。
在搅拌烧瓶内的反应溶液的同时，将反应溶液在180℃油浴中加热回流10小时。然后将反应溶液冷却至室温以制备具有由式(3)表示的结构的聚酯磷酸酯1。
[表3]
Figure BDA0001136227080000151
[式3]
Figure BDA0001136227080000152
其中"n"表示1以上的整数。
[制造例4]聚酯磷酸酯2的制备
除了将放入烧瓶中的材料替换为如表4所示的材料以外，按与制造例3相同的方式制备具有由式(4)表示的结构的聚酯磷酸酯2。
[表4]
Figure BDA0001136227080000153
[式4]
Figure BDA0001136227080000161
其中两个"n"各自独立地表示1以上的整数。
[制造例5]磷酸酯A的制备
除了将放入烧瓶中的材料替换为如表5所示的材料以外，按与制造例3相同的方式制备具有由式(5)表示的结构的磷酸酯A。
[表5]
[式5]
Figure BDA0001136227080000163
[数均分子量的测量]
测量以上合成的聚酯磷酸酯1和聚酯磷酸酯2的数均分子量(Mn)。使用以下设备和测量条件进行测量：
-测量设备：HLC-8120GPC(商品名，Tosoh Corporation制)。
-色谱柱：TSKgelSuperHZM-M(商品名，Tosoh Corporation制)的2个色谱柱。
-溶剂：THF。
-温度：40℃。
-THF流速：0.6ml/分钟。
测量用样品为THF中的0.1质量％溶液。使用折射率(RI)检测器作为检测器来进行测量。使用TSK标准聚苯乙烯(商品名，A-1000、A-2500、A-5000、F-1、F-2、F-4、F-10、F-20、F-40、F-80和F-128；Tosoh Corporation制)作为制作校准曲线用标准样品来制作校准曲线。以从所得的测量用样品的保留时间得到的校准曲线为基准，测定数均分子量。结果，聚酯磷酸酯1的数均分子量为1910，且聚酯磷酸酯2的数均分子量为3160。
[实施例1]
[1.导电性基材的制备]
将底漆(商品名：DY35-051，Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)涂布至由SUS304制成且外径为6mm且长度为264mm的金属芯上，并将该工件在150℃温度下加热20分钟以制备导电性基材。
[2.导电性弹性层的形成]
将导电性基材同心地设置在内径为11.5mm的圆筒形金属模具中。将作为导电性弹性层用材料的如下表6所示的材料使用三合混合机(商品名：TX-15，INOUE MFG.,INC.制)混合以制备加成型硅橡胶组合物，并将该组合物注射至加热至115℃温度的金属模具中。注射材料之后，将该材料在120℃温度下加热成形10分钟，并冷却至室温。然后从金属模具中取出产品以制备厚度为2.71mm的导电性弹性层形成在导电性基材的外周上的弹性辊1。
[表6]
Figure BDA0001136227080000181
[3.导电性表面层的形成]
接下来，将如下表7的组分(1)所示的材料通过搅拌混合为导电性表面层用材料。随后，将混合物溶解在甲基乙基酮(Sigma-Aldrich Corporation制)中以使固成分为30质量％，并混合。然后使用砂磨机均匀分散该溶液。将甲基乙基酮添加至混合溶液以将固成分调节为25质量％。将如表7的组分(2)所示的材料添加至混合溶液，并且通过使用球磨机的搅拌来分散以制备导电性表面层用涂料1。
将弹性辊1通过浸渍在涂料中而用涂料涂布以使涂料的膜厚度为约15μm。随后，将该工件在130℃温度下加热60分钟以制备导电性表面层形成在导电性弹性层上的显影辊1。导电性表面层的最外表面的铝原子浓度和磷原子浓度在表11中示出。
[表7]
Figure BDA0001136227080000191
[实施例2至10及比较例1和2]
除了将用于导电性表面层用涂料1的氧化铝颗粒的使用量和聚酯磷酸酯的类型和使用量如表11所示改变以外，按与实施例1相同的方式制备显影辊2至12。比较例1中未使用聚酯磷酸酯。比较例2中未使用氧化铝颗粒。导电性表面层的最外表面的铝原子浓度和磷原子浓度在表11中示出。
[比较例3]
按与实施例1相同的方式制备弹性辊13。将如下表8的组分(1)所示的材料通过搅拌混合。随后，将混合物溶解和混合在甲基乙基酮(Sigma-Aldrich Corporation制)中以使总固成分比为30质量％，并且使用砂磨机均匀分散。将甲基乙基酮添加至混合溶液以将固成分调节为25质量％。将如表8的组分(2)所示的材料添加至混合溶液，并通过使用球磨机的搅拌来分散以制备导电性表面层(第一层)用涂料13-1。
将弹性辊13通过浸渍在涂料中而用涂料涂布以使涂料的膜厚度为约15μm。随后，将该工件在130℃温度下加热60分钟以制备厚度为14.8μm的导电性表面层(第一层)形成在导电性弹性层上的辊13-1。
接下来，将氧化铝溶胶溶液(商品名：AS-520，Nissan Chemical Industries,Ltd.制)和乙醇以1:4的体积比配混，并通过搅拌混合以制备胶体氧化铝溶液。
将辊13-1通过浸渍在溶液中而用胶体氧化铝溶液涂布从而在导电性表面层(第一层)上形成厚度为1.5μm的导电性表面层(第二层)。由此制备显影辊13。
[表8]
Figure BDA0001136227080000201
[比较例4]
除了将实施例1中的导电性表面层形成用涂料的组分(1)替换为如表9的组分(1)中所示的材料以外，按与实施例1相同的方式制备显影辊14。
[表9]
[比较例5]
除了将实施例1中的导电性表面层形成用涂料的组分(1)替换为如表10的组分(1)中所示的材料以外，按与实施例1相同的方式制备显影辊15。
[表10]
Figure BDA0001136227080000212
[评价方法]
将实施例1至10和比较例1至5中制造的各显影辊安装至彩色激光打印机用处理盒。使用该彩色激光打印机(商品名：LBP5050，Canon Inc.制)来评价调色剂带电性。评价结果在表11中示出。包含于彩色激光打印机的青色处理盒中的青色调色剂按其本身使用。根据以下过程进行评价。
[1.初期评价]
将青色处理盒放置在30℃温度和95％相对湿度的环境下4小时，将覆盖率为0％的实白图像然后在相同环境下输出至记录纸上。在打印期间关闭彩色激光打印机。此时，测量在经过感光构件与显影辊之间的辊隙之前的显影辊上的调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
测量调色剂的带电量的具体方法在图4中示出。即，将显影辊上的调色剂使用法拉第笼(Faraday cage)40由空气吸入，所述法拉第笼40包括：包含金属筒，即具有不同的轴径并且同轴配置的内筒42和外筒43的双筒、和用于将调色剂传送至内筒42中的过滤器(商品名：Thimble Filter No.86R，17×20×90，ADVANTEC Group制)44。在法拉第笼40中，使用绝缘构件41来使内筒42和外筒43绝缘。传送至过滤器44中的调色剂由调色剂的电荷量Q而引起静电感应。将感应电荷的电荷量Q使用库仑计(KEITHLEY 616 DIGITAL ELECTROMETER，Keithley Instruments,Inc.制)测量，并除以吸入至过滤器44中的调色剂的质量M以测定调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
对每个显影辊重复该操作10次以测量调色剂的带电量10次。测定算术平均，并定义为显影辊的调色剂的带电量。
[2.将显影构件放置10天之后的评价]
将用于初期评价的青色处理盒放置在30℃温度和95％相对湿度的环境下10天。将覆盖率为0％的实白图像然后在相同环境下输出至记录纸上。在打印期间关闭彩色激光打印机。此时，通过与以上相同的方法，测量在经过感光构件与显影辊之间的辊隙之前的显影辊上的调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
Figure BDA0001136227080000231
[实施例11]
将以下材料混合，并通过使用直径为1mm的玻璃珠作为介质颗粒的砂磨机分散1小时以制备导电性表面层用涂料2。
-粘结剂树脂：可熔性酚醛树脂(商品名：J-325，DIC Corporation制) 20份
-炭黑(商品名：TOKABLACK#5500，Tokai Carbon Co.,Ltd.制) 10份
-2-丙醇(异丙醇，KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd.制) 50份
-氧化铝颗粒(商品名：ASFP-20，Denka Company Limited制) 30份
-聚酯磷酸酯1 2份
作为导电性基材，提供外径为16.0mm且算术平均粗糙度Ra为0.2μm、且两端被掩盖的研磨的铝制圆筒管。垂直放置导电性基材。在基材以恒定速度旋转的同时，将从以恒定速度下降的喷枪喷射的涂料2涂布至基材以使膜厚度为12μm。涂膜然后在150℃温度下通过加热固化30分钟以在导电性基材上形成导电性表面层。由此制备显影套筒。
[比较例6]
除了不使用氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯1以外，按与实施例11相同的方式制备显影套筒。
根据实施例11和比较例6的显影构件的导电性表面层的铝原子浓度和磷原子浓度在表12中示出。
[评价方法]
将实施例11和比较例6中制造的各显影套筒安装至单色激光打印机的处理盒。使用该单色激光打印机(商品名：LaserJet P3015n，Hewlett-Packard Company制)来评价调色剂带电性。评价结果在表12中示出。包含于单色激光打印机的处理盒中的单色调色剂按其本身使用。根据以下过程进行评价。
[1.初期评价]
将处理盒放置在30℃温度和95％相对湿度的环境下4小时，将覆盖率为0％的实白图像然后在相同环境下输出至记录纸上。在打印期间关闭单色激光打印机。此时，测量相对于感光构件的调色剂飞翔区域之前的显影套筒上的调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
测量调色剂的带电量的具体方法在图4中示出。即，将显影套筒上的调色剂使用法拉第笼40由空气吸入，所述法拉第笼40包括：包含金属筒，即具有不同的轴径并且同轴配置的内筒42和外筒43的双筒、和用于将调色剂传送至内筒42中的过滤器(商品名：ThimbleFilter No.86R，17×20×90，ADVANTEC Group制)44。在法拉第笼40中，使用绝缘构件41来使内筒42和外筒43绝缘。传送至过滤器44中的调色剂由调色剂的电荷量Q而引起静电感应。将感应电荷的电荷量Q使用库仑计(KEITHLEY 616 DIGITAL ELECTROMETER，KeithleyInstruments,Inc.制)测量，并除以吸入至过滤器44中的调色剂的质量M以测定调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
对每个显影套筒重复该操作10次以测量调色剂的带电量10次。测定算术平均，并定义为显影套筒的调色剂的带电量。
[2.将显影套筒放置10天之后的评价]
将用于初期评价的处理盒放置在30℃温度和95％相对湿度的环境下10天。将覆盖率为0％的实白图像然后在相同环境下输出至记录纸上。在打印期间关闭单色激光打印机。此时，通过与以上相同的方法，测量相对于感光构件的调色剂飞翔区域之前的显影套筒上的调色剂的带电量Q/M(μC/g)。
[表12]
Figure BDA0001136227080000251
[评价结果的讨论]
包括含有氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯的导电性表面层的实施例1至10中的显影辊在高温高湿(30℃温度，95％相对湿度)环境下展示了显著高的调色剂带电性。包括含有至少氧化铝的导电性表面层的比较例1、3、4和5中的显影辊具有高的调色剂带电性，并且在实际使用中高度有用，但是该调色剂带电性不如具有本发明的构造的显影辊的调色剂带电性。
实施例9中的显影辊含有大量聚酯磷酸酯，导致导电性表面层用涂料的长期贮存特性略差。实施例10中的显影辊含有大量氧化铝颗粒，导致通过浸渍形成在显影辊表面上的涂膜的轻微凹凸。然而，这些在实际使用中是没有问题的。因此，本实施例中的显影辊作为在高温高湿环境下具有高的调色剂带电性的显影构件是非常有用的，这在常规显影辊中并未发现。
如从实施例11和比较例6清晰可得，包括含有氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯的导电性表面层的显影构件在单色磁性调色剂中非常有用，所述单色磁性调色剂传统上在高温高湿环境下不具有高的调色剂的带电量。
尽管已参考示例性实施方案来描述本发明，但是应当理解的是本发明不限于公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应当给予最宽泛的解释以涵盖全部此类变更和等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种显影构件，其特征在于，依次包括导电性基材和导电性表面层，
所述表面层包括粘结剂树脂、氧化铝颗粒和聚酯磷酸酯化合物；
所述聚酯磷酸酯化合物具有由式1表示的结构：
[式1]
其中R1至R3的至少之一为具有聚酯结构的取代基，并且
如果R1、R2和R3之中一个为具有聚酯结构的取代基，则另外两个为氢原子、烷基、烯基、芳烷基、芳基或聚氧化烯基，
如果R1、R2和R3之中两个为具有聚酯结构的取代基，则另外一个为氢原子、烷基、烯基、芳烷基、芳基或聚氧化烯基。
2.根据权利要求1所述的显影构件，其中导电性弹性层设置在所述基材与所述表面层之间。
3.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述表面层的最外表面的铝原子浓度Al％满足1.50≤Al≤10.0。
4.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述表面层的最外表面的磷原子浓度P％满足0.05≤P≤2.50。
5.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中在由式1表示的所述聚酯磷酸酯化合物中，
R1选自由具有聚(ε-己内酯)结构的取代基、具有聚(δ-戊内酯)结构的取代基和具有ε-己内酯和δ-戊内酯的共聚物结构的取代基组成的组；并且R2和R3各自独立地选自由氢原子、具有1至8个碳原子的烷基、聚氧化乙烯、具有聚(ε-己内酯)结构的取代基、具有聚(δ-戊内酯)结构的取代基和具有ε-己内酯和δ-戊内酯的共聚物结构的取代基组成的组。
6.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述聚酯磷酸酯化合物的数均分子量为1000以上且50000以下。
7.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述表面层的厚度为0.005mm以上且0.1mm以下。
8.一种处理盒，其特征在于，构成为可拆卸地安装至电子照相设备的主体，所述处理盒包括显影设备，
所述显影设备包括根据权利要求1至7任一项所述的显影构件。
9.一种电子照相图像形成设备，其包括承载静电潜像的图像承载构件、使所述图像承载构件带电的充电设备、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光设备、将所述静电潜像用调色剂显影以形成调色剂图像的显影设备和将所述调色剂图像转印至转印材料上的转印设备，
所述电子照相图像形成设备的特征在于，所述显影设备包括根据权利要求1至7任一项所述的显影构件。
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