CN107102522A - 显影构件、其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显影构件、其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备。提供一种能防止在高温高湿环境中渗出和防止显影构件在低温低湿环境中过载的显影构件。显影构件包括导电性基体和设置在导电性基体上的弹性层；该弹性层包括粘结剂树脂、阴离子和含金属氧化物的颗粒；该粘结剂树脂包括聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂；该阴离子为选自氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子中的至少一种；该金属氧化物包括作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物。

Description

显影构件、其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开内容涉及用于电子照相图像形成设备中的显影构件、其生产方法、处理盒以及电子照相图像形成设备。
背景技术
在以非磁性单组分显影法操作的电子照相图像形成设备中，显影构件进给调色剂，同时给调色剂充电。显影构件的期望的性能包括如适当硬度和电阻等特征值。显影构件通常由弹性体构成以达到这样的硬度。此外，显影构件含有如季铵盐等离子导电剂，从而赋予弹性体以导电性。与电子导电剂相比，由于弹性层中的离子导电剂以分子水平均匀存在，因而显影构件的电阻几乎不受要加入的离子导电剂的量的变动或分散条件的差异的影响。
显影构件因其结构方面的原因，应该与其他构件如感光构件和调色剂进给构件接触，且当显影构件不被驱动时，例如在产品运输期间，其在预定位置处接受来自这些其他接触构件的应力。特别是，在高温高湿环境中将来自其他构件的应力连续施加在含有离子导电剂的显影构件上导致离子导电剂在接触位置处迁移到其他构件。结果，离子导电剂渗出到显影构件的表面，引起因渗出造成的电阻局部不均匀。渗出到显影构件的表面的离子导电剂会粘附或迁移到与显影构件接触的其他构件的表面，影响了电子照相图像的品质。
为了解决这些问题，日本专利申请特开No.2005-120158和日本专利申请特开No.2007-297438公开了各自由以下构成的离子导电剂：具有与树脂可反应的官能团的阳离子；作为阴离子的双(三氟甲磺酰)亚胺和/或三(三氟甲磺酰基)甲基化物，其中离子导电剂部分地固定在树脂内，以防止离子导电剂渗出同时保证显影构件的导电性。
发明内容
发明要解决的问题
本发明人进行了研究，确认了，在由具有与树脂可反应的官能团的阳离子和分子量较大的阴离子构成的离子导电剂中，离子导电剂的阳离子能固定在树脂内；并且选择性地使用的大分子量的阴离子能防止离子导电剂从弹性层渗出，且保证显影构件的导电性。
遗憾的是，在具有固定在树脂内的阳离子和大分子量的阴离子以防止渗出的这种离子导电剂中，在分子运动性降低的低温低湿(例如，温度为10℃，相对湿度为10％)环境下实验时，有时会发现可能由离子导电剂的运动性降低带来的不利效果。具体而言，出现了这样的情况：通过与其他构件的摩擦带电而产生的，显影构件表面上的调色剂的表面的电荷或显影构件的表面的电荷没有充分释放，反复摩擦使显影构件的表面过载(charge up)约几伏至十几伏。这样的过载会使图像中出现显影对比度，也就是图像浓度的差异。这种图像更常由频繁摩擦产生，换言之，在高速图像形成设备中产生。
本公开内容旨在提供一种能在各种环境中稳定形成高品质电子照相图像的显影构件以及其生产方法。
本公开内容还旨在提供一种有助于稳定形成高品质电子照相图像的电子照相处理盒和图像形成设备。
用于解决问题的方案
为解决这些问题，本发明人进行了广泛研究。结果，本发明人发现了，组合使用在聚合物链中具有阳离子性有机基团(cationic organic group)的树脂、特定阴离子和特定金属氧化物能够保证防止离子导电剂在高温高湿环境中渗出和防止显影构件在低温低湿环境中过载之间的相容性，并且完成了本发明。
也就是说，根据本发明的一个方面，提供一种显影构件，其包括导电性基体和设置在所述导电性基体上的弹性层，所述弹性层包含粘结剂树脂、阴离子和含金属氧化物的颗粒，所述粘结剂树脂包括聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂，所述阴离子为选自由氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子(fluorinatedsulfonylimide anion)、氟化磺酰基甲基化物阴离子(fluorinated sulfonylmethideanion)、二氰胺阴离子(dicyanamide anion)、氟化烷基氟硼酸根阴离子(fluorinatedalkylfluoroborate anion)、氟化磷酸根阴离子(fluorinated phosphate anion)、氟化锑酸根阴离子(fluorinated antimonate anion)、氟化砷酸根阴离子(fluorinatedarsenate anion)和双(乙二酸)硼酸根阴离子(bis(oxalate)borate anion)组成的组的至少一种，所述金属氧化物包括作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物。
根据本发明的另一方面，提供一种显影构件的生产方法，该方法包括：(1)形成由用于在导电性基体上形成弹性层的涂料构成的涂膜，所述涂料包含粘结剂树脂原料和作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物的颗粒，所述粘结剂树脂原料含有具有反应性官能团的阳离子、阴离子和具有与所述反应性官能团可反应的官能团的化合物；以及(2)通过使所述涂膜中的所述阳离子的反应性官能团与所述化合物的官能团反应且使所述涂膜中的所述粘结剂树脂原料反应从而制备具有引入分子内的所述阳离子的粘结剂树脂，来形成包含所述粘结剂树脂和所述颗粒的弹性层，所述阴离子为选自由氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子组成的组的至少一种。
根据本发明的又一方面，提供一种可拆卸地安装在电子照相图像形成设备的主体上且包括显影装置的处理盒，所述显影装置包括所述显影构件。
根据本发明的再一方面，提供一种电子照相图形形成设备，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装置、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置、用调色剂使所述静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置、将所述调色剂图像转印到转印材料上的转印装置以及将转印到所述转印材料上的调色剂图像定影的定影装置，所述显影装置包括所述显影构件。
参考附图，从下述示例性实施方案的描述中本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1A是示出本公开内容的显影构件的一个实例的示意图。
图1B是示出本公开内容的显影构件的另一实例的示意图。
图2是示出用于本公开内容中金属离子的电负性的计算中的鲍林电负性的图。
图3是用于本公开内容中的电子照相图像形成设备的示意图。
图4是用于本公开内容中的显影单元的示意图。
图5是用于本公开内容中的电子照相处理盒的示意图。
图6是用于本公开内容中的涂布设备的示意图。
图7是用于本公开内容中的显影构件的变形量的测量设备的示意图。
图8是用于本公开内容中的显影构件的过载的评价设备的示意图。
具体实施方式
现在根据附图来详细说明本公开内容的优选的实施方式。
根据本发明的显影构件包括导电性基体和设置在所述导电性基体上的弹性层。显影构件的一个实施方式示于图1A和图1B。如图1A所示，显影构件包括导电性基体11和设置在基体11的外周上的弹性层12。如图1B所示，在弹性层12的表面上，可形成额外的弹性层作为表面层13。此外，表面层可具有多层构造如两层构造。在这种情况下，本发明的弹性层可用于多层构造的各层的任意一层。从释放显影构件的表面的电荷的角度出发，本发明的弹性层可用作最外表面。
<导电性基体>
导电性基体起到电极和显影构件的支承构件的功能。导电性基体由金属或合金如铝、铜合金或不锈钢；铬或镀镍铁；或者导电性材料如具有导电性的合成树脂构成。导电性基体的形状可为实心或空心的。
<弹性层>
根据本发明的弹性层包含粘结剂树脂、阴离子和含金属氧化物的颗粒。
[粘结剂树脂]
粘结剂树脂包含聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂A。
阳离子性有机基团的实例包括以下有机基团：非环状基团如季铵基、锍基和鏻基；以及含氮杂环基团如咪唑鎓基、吡啶嗡基、吡咯烷鎓基、哌啶鎓基、吡唑鎓基、吗啉鎓基、二氢化吡唑鎓基、氢化咪唑鎓基、三唑鎓基、哒嗪鎓基、嘧啶鎓基、吡嗪鎓基、噻唑鎓基、噁唑鎓基、吲哚鎓基、喹啉鎓基、异喹啉鎓基和喹喔啉鎓基。
阳离子性有机基团可具有选自由以下式(1)至(6)表示的结构组成的组的至少一种结构。
树脂A的实例包括：具有由聚醚、或聚酯等构成的聚合物链和键合到聚合物链的具有阳离子性有机基团的至少一种结构的树脂。
其中，R1至R4各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R1至R4中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
其中，R5至R7和R9各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R8为具有1至3个碳原子的烃基，且可含有杂原子；R5至R7和R9中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
在式(2)中，R8可为需要与式(2)中的两个氮原子形成含氮五元杂环或含氮六元杂环的原子团。在这种情况下，式(2)的具体结构示于式(2-1)和式(2-2)。在式(2-1)和式(2-2)中，R5至R7和R9与在式(2)中的那些相同。
其中，R10、R11和R13各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R12为具有3至5个碳原子的烃基，且可包含氧原子或硫原子；R10、R11和R13中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
在式(3)中，R12可为需要形成五元至七元杂环的原子团，所述五元至七元杂环含有式(3)中的一个氮原子，或者含有式(3)中的一个氮原子和一个氧原子。在这种情况下，式(3)的具体结构示于式(3-1)和式(3-2)。在式(3-1)和式(3-2)中，R10、R11和R13与在式(3)中的那些相同。
其中，R14至R16和R18各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R17为具有1至3个碳原子的烃基，且可含有杂原子；R14至R16和R18中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
在式(4)中，R17可为需要形成含有式(4)中的两个氮原子的五元至七元杂环的原子团。在这种情况下，式(4)的具体结构示于式(4-1)。在式(4-1)中，R14至R16和R18与在式(4)中的那些相同。
其中，R19至R22各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R19至R22中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
其中，R23至R25各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R23至R25中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
在这些树脂A中，具有在阳离子骨架中含有氮原子的阳离子性有机基团例如季铵基和含氮杂环阳离子基团的树脂优选用于弹性层，这是因为与含有在阳离子骨架中不具有氮原子的树脂的弹性层相比，这些树脂提供具有相对更高的导电性的弹性层。这些树脂中，少量季铵基或咪唑鎓基可提供具有优异导电性的弹性层并且在弹性层中表现出导电性，因此几乎不影响弹性层的其他特性。因此，季铵基或咪唑鎓基适于使用。
从弹性层的变形恢复性(resilience)的角度出发，树脂A可为具有三个以上的、通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的、各自具有阳离子性有机基团的部分的树脂。下文将说明弹性层的变形恢复性。
粘结剂树脂可含有树脂A和聚合物链中不具有阳离子性有机基团的树脂B。树脂B的实例包括以下树脂：环氧树脂、聚氨酯树脂、脲树脂、酯树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、酰胺酰亚胺树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、硅树脂和氟树脂。
粘结剂树脂中的树脂A与树脂B的质量比可根据所期望的性能来适当调节。树脂B应当以不抑制原始目标的导电性的比率包含。
[阴离子]
弹性层包含的阴离子的实例包括：氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子。弹性层可含有这些阴离子的一种或多种。这些阴离子，具有相对大的分子量，在弹性层中的迁移性低，针对在高温高湿环境中的渗出非常有用。
氟化磺酸根阴离子的实例包括：三氟甲烷磺酸根阴离子、氟代甲烷磺酸根阴离子、全氟乙基磺酸根阴离子、全氟丙基磺酸根阴离子、全氟丁基磺酸根阴离子、全氟戊基磺酸根阴离子、全氟己基磺酸根阴离子和全氟辛基磺酸根阴离子。
氟化羧酸根阴离子的实例包括：三氟乙酸根阴离子、全氟丙酸根阴离子、全氟丁酸根阴离子、全氟戊酸根阴离子和全氟己酸根阴离子。
氟化磺酰亚胺阴离子的实例包括：阴离子如三氟甲磺酰亚胺阴离子、全氟乙基磺酰亚胺阴离子(perfluoroethylsulfonylimide anion)、全氟丙基磺酰亚胺阴离子、全氟丁基磺酰亚胺阴离子、全氟戊基磺酰亚胺阴离子、全氟己基磺酰亚胺阴离子、全氟辛基磺酰亚胺阴离子和氟磺酰亚胺阴离子；环状阴离子如环-六氟丙烷-1,3-双(磺酰)酰亚胺阴离子(cyclo-hexafluoropropane-1,3-bis(sulfonyl)imide anion)。
氟化磺酰基甲基化物阴离子的实例包括：三氟甲磺酰基甲基化物阴离子(trifluoromethanesulfonylmethide anion)、全氟乙基磺酰基甲基化物阴离子(perfluoroethylsulfonylmethide anion)、全氟丙基磺酰基甲基化物阴离子、全氟丁基磺酰基甲基化物阴离子、全氟戊基磺酰基甲基化物阴离子、全氟己基磺酰基甲基化物阴离子和全氟辛基磺酰基甲基化物阴离子。
氟化烷基氟硼酸根阴离子的实例包括：三氟甲基三氟硼酸根阴离子和全氟乙基三氟硼酸根阴离子。
氟化磷酸根阴离子的实例包括：六氟磷酸根阴离子、三-三氟甲基-三氟磷酸根阴离子和三-全氟乙基-三氟磷酸根阴离子(tris-perfluoroethyl-trifluorophosphateanion)。
氟化锑酸根阴离子的实例包括：六氟锑酸根阴离子和三氟甲基-五氟锑酸根阴离子。
氟化砷酸根阴离子的实例包括：六氟砷酸根阴离子和三氟甲基-五氟砷酸根阴离子。
其他阴离子的实例包括：二氰胺阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子。
在这些阴离子中，诸如氟化磺酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子和氟化磺酰基甲基化物阴离子等具有吸电子性的氟化磺酰基的那些可包含在弹性层中，这是因为在弹性层中添加相对少量的这些阴离子就能提供具有期望的导电性的显影构件。
[含金属氧化物的颗粒]
含金属氧化物的颗粒存在于弹性层中，并且金属氧化物是作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物。本发明人发现了：用于弹性层中的这种含金属氧化物的颗粒保证显影构件在低温低湿环境中在低电压范围内的导电性。本发明人认为，以下机理可解释该现象。
首先说明金属离子的电负性。各元素通常具有已知的鲍林电负性χ0，其与给出或接受电荷的容易度高度相关。各金属氧化物的作为金属离子形式的电负性χi由以下表达式(1)确定：
χi＝(1+2z)×χ0(其中，z表示电荷数)表达式(1)
研究中使用的鲍林电负性的表格示于图2。例如，作为金属离子形式的Al2O3具有由表达式(1)计算的10.5的电负性，其中，铝具有1.5的鲍林电负性，且电荷数为3。
已知如下情况：在作为金属离子形式的电负性大的金属氧化物中，由于与在弹性层中或在显影构件的表面附近存在的水分的关系，金属氧化物的表面上的金属离子强烈吸引氧离子的电子对。结果，O-H键弱化，H+解离出来，并且起到酸点(acid point)的作用。相反，已知在作为金属离子形式的电负性小的金属氧化物中，OH-基解离出来，并且起到碱点(base point)的作用。在这种情况下，解离出的OH-基存在于弹性层中。已知在各种离子中这些OH-基具有非常大的迁移性。
如上所述，本发明的弹性层包含分子量大的阴离子，以防止在高温高湿环境中的渗出。据认为，这样的阴离子在低温低湿环境中在低电压范围内，即在小的电场中，在弹性层中相对难以迁移。
在本发明的显影构件中，解离出的OH-基存在于弹性层中的金属氧化物的表面上。因此，据认为，这些解离出的OH-基补偿了阴离子在低电压范围内移动电荷的迁移性的降低，保证了显影构件的导电性。还认为，因为这些OH-基由金属氧化物的表面上的水分产生，因此只要水分存在，就能供给OH-基。因此，OH-基还具有防止因电导而造成的劣化的效果。
本发明人对各种金属氧化物进行研究，发现了，作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属氧化物提供以上推测的效果。从表达式(1)中，电负性为11.0以下的金属氧化物的实例包括：氧化镁、氧化锌、氧化铅、氧化铝、氧化钕、氧化镝、氧化钇、氧化镉、氧化钴和氧化铜。氧化镁、氧化锌和氧化铝因其易得性而适于使用。如果在含金属氧化物的颗粒中存在杂质，则杂质会抑制本发明的有利效果，或者会带来预料不到的不利效果。因此，优选至少含90质量％以上的金属氧化物的颗粒，更优选仅含金属氧化物的颗粒。
所述颗粒含有优选1至75质量份，更优选5至75质量份的金属氧化物，相对于弹性层中100质量份树脂固成分。在上述范围内的金属氧化物的含量能提供在低温低湿环境中充分发挥导电性的显影构件。在上述范围内的金属氧化物的含量还能防止生产出由反映金属氧化物硬度的弹性层的硬度引起的硬而脆的弹性层。结果，可防止显影构件的耐久性的降低。
如上所述，由于OH-基通过金属氧化物的表面上的水分解离出，因此可使用粒径小而比表面积大的金属氧化物。在这种情况下，可通过添加少量金属氧化物而达到导电性的效果。优选的粒径范围以体积平均粒径计为1.0μm以下。
[其他组分]
必要时，弹性层可在不损坏本发明有利效果的范围内含有配混剂、非导电性填料、交联剂和催化剂。
配混剂的实例包括：通常用于树脂中的填料、软化剂、加工助剂、增粘剂、防粘剂和发泡剂。非导电性填料的实例包括：二氧化硅、石英粉末和碳酸钙。交联剂的实例包括，但不特别限于，四乙氧基硅烷、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷和过氧化二枯基。
在显影构件包括弹性层作为其表面层且弹性层需要表面粗糙度的情况下，可在弹性层中另外加入用于控制粗糙度的颗粒。用于控制粗糙度的颗粒可根据必要的粗糙度适当选择。体积平均粒径为3至20μm的颗粒适于使用。所述颗粒可以以相对于弹性层中100质量份树脂固成分为1至75质量份的量添加，以不损害本发明的有利效果。用于控制粗糙度的可用细颗粒的实例包括：聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸系树脂和酚醛树脂的细颗粒。
[粘结剂树脂的生产]
聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂A的实例包括：由含阴离子和具有至少一个反应性官能团的阳离子的离子导电剂a1和“与该离子导电剂可反应的化合物a2”作为原料生产的树脂。
[离子导电剂]
离子导电剂的阳离子含有阳离子骨架和具有至少一个反应性官能团的取代基。所述阳离子可进一步包含没有反应性官能团的取代基。具有反应性官能团的取代基和没有反应性官能团的取代基各自直接或通过连接基团键合到阳离子骨架。
阳离子骨架的实例包括以下阳离子：非环状阳离子如季铵阳离子、锍阳离子和鏻阳离子；以及含氮杂环如咪唑鎓阳离子、吡啶嗡阳离子、吡咯烷鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、吡唑鎓阳离子、吗啉鎓阳离子、二氢化吡唑鎓阳离子、氢化咪唑鎓阳离子、三唑鎓阳离子、哒嗪鎓阳离子、嘧啶鎓阳离子、吡嗪鎓阳离子、噻唑鎓阳离子、噁唑鎓阳离子、吲哚鎓阳离子、喹啉鎓阳离子、异喹啉鎓阳离子和喹喔啉鎓阳离子。
包含在离子导电剂的阳离子中的反应性官能团的实例包括：羧基、羟基和氨基。具有羟基的那些适于使用，这是因为含有离子导电剂的涂料的分散稳定性优异。优选两个以上反应性官能团，更优选三个以上反应性官能团。这是因为以下原因。
具有一个反应性官能团的阳离子针对渗出是非常有用的，这是因为离子导电剂的阳离子固定在树脂内。然而，固定的阳离子不能作为交联点，因此添加的大量的离子导电剂会导致保持树脂的硬度的难题。具有两个反应性官能团的阳离子可用作交联点，并有助于防止离子导电剂的渗出和保持树脂的硬度。结果，离子导电剂的添加量具有增加的自由度。此外，具有三个以上反应性官能团的阳离子用作三维交联点。结果，弹性层的变形恢复性与具有两个以下反应性官能团的那些的情况相比更加明显地提高。
贯穿本说明书，“变形恢复性”是指弹性层在高温高湿环境中长时间在应力下变形，并且在预定时间过去之后在应力从弹性层除去后又恢复原状的特性。弹性层的变形恢复性越高越明显地降低长时间放置在高温高湿环境中的包含弹性层的显影构件的残余变形的量。因此，可同时防止因离子导电剂的渗出导致的图像缺陷和因显影构件的变形导致的图像缺陷。
本发明人推测明显提高包括含有具有三个以上反应性官能团的阳离子的离子导电剂的弹性层的变形恢复性的机理如下。首先，如果包含在弹性层中的树脂具有极性官能团如羧基、氨基甲酸酯基、酯基、羟基或氨基，则似乎极性官能团通过如氢键等相互作用形成假交联点，从而有助于提高变形恢复性。然而，如果聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂A用作粘结剂树脂，则在阳离子性有机基团与极性官能团之间产生相互作用，从而形成假交联点。结果，极性官能团之间的相互作用会减弱，降低了变形恢复性。
在由含有具有两个反应性官能团的阳离子的离子导电剂、与该离子导电剂可反应的化合物合成的树脂中，包含在树脂中的阳离子性结构在两个位点键合到聚合物链。尽管键合到聚合物链的阳离子性结构移动的自由度在一定程度上受到限制，阳离子性结构由于键合到聚合物链的仅两个键合位点而仍能保持一定迁移性。在这种状态下，如果阳离子性结构接近树脂中的极性官能团(羧基、氨基甲酸酯基、酯基、羟基或氨基)，则极性官能团的负极化的部分与具有正电荷的阳离子性结构相互吸引。结果，极性官能团之间的相互作用减弱，并且假交联点的数量减少。出于该原因，据认为，几乎不能维持变形恢复性。
相对地，在由含有具有三个以上反应性官能团的阳离子的离子导电剂、与该离子导电剂可反应的化合物合成的树脂中，包含在树脂中的阳离子性结构在三个以上位点键合到聚合物链。出于该原因，与由含有具有两个反应性官能团的阳离子的离子导电剂、与该离子导电剂可反应的化合物合成的树脂相比，阳离子性结构的移动的自由度更加受限。结果，阳离子性结构几乎不接近树脂中的极性官能团。由于这样大的阳离子性结构具有妨碍其移动的空间位阻，所以阳离子性结构也几乎不接近极性官能团。不像由含有具有两个反应性官能团的阳离子的离子导电剂、与该离子导电剂可反应的化合物合成的树脂一样，空间位阻抑制阳离子性结构与极性官能团之间相互吸引。因此，据认为，极性官能团之间的相互作用(假交联点)几乎不减弱，从而能抑制变形恢复性的降低。
据认为，极性官能团之间的相互作用还受阴离子的种类的抑制。据认为，对质子具有高亲和性从而促进质子还原的阴离子，例如卤化物阴离子、硫酸根阴离子和硝酸根阴离子，将与包含在极性官能团中的质子容易地相互作用。换言之，据认为，因为包含在极性官能团中的质子(相对于酯基的羰基位于α位的质子，以及包含在氨基甲酸酯基、氨基和羟基中的质子)被极化而带正电荷，所以这些质子与极性官能团的负极化位点相互作用。出于该原因，据认为，极性官能团之间的相互作用(假交联点)将会由于质子与对质子具有高亲和性的阴离子之间的相互作用而失去，结果，无法防止变形恢复性的降低。
相对地，根据本发明的阴离子具有化学非常稳定和对质子具有低亲和性从而几乎不使质子还原的特征。出于该原因，据认为，极性官能团之间的相互作用(假交联点)由于阴离子与极性官能团的质子之间极小的相互作用而几乎不失去；因此可保持变形恢复性。
如上所述，存在于根据本发明的弹性层中的阳离子和阴离子均不减弱包含在弹性层中的树脂的极性官能团之间的相互作用(假交联点)。出于该原因，如果将具有三个以上反应性官能团的离子导电剂用作根据本发明的聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂A的原料，则离子导电剂将能够明显防止弹性层的变形恢复性降低。
如下文中的实施例和比较例所示出的，在仅阳离子和阴离子之一是与本发明中的材料相同的材料的情况下，无法获得这种降低显影构件的变形量(保持弹性层的变形恢复性)的效果。
在离子导电剂的阳离子中，反应性官能团直接或通过连接基团如烃基、具有烷撑醚基的取代基或具有分支结构的取代基，而键合到阳离子骨架。
用作连接基团的烃基的实例包括：具有1至30个碳原子的烃基如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基和亚苯基。这些烃基可具有杂原子，且可具有没有反应性官能团的其他官能团(例如具有1至30个碳原子的烃基；卤素基团如氟、氯、溴和碘；烷氧基如甲氧基和乙氧基；含有杂原子的取代基如酰胺基和氰基；以及卤代烷基如三氟甲基)。
用作连接基团的具有烷撑醚基的取代基的实例包括聚合度为1至10的烷撑醚类，例如寡聚(乙二醇)、寡聚(丙二醇)和寡聚(四亚甲基二醇)。
用作连接基团的具有分支结构的取代基的实例包括：由具有碳原子或氮原子作为分支点的一个阳离子骨架和通过多个如上所述的连接基团键合到该阳离子骨架的多个羟基而构成的取代基，例如1,2-丙二醇基、[双(2-羟乙基)氨基]亚乙基和2,2-双(羟甲基)-3-羟丙基。
除了具有羟基作为反应性官能团的取代基之外，离子导电剂的阳离子也可具有一个以上的没有羟基的取代基(例如，具有1至30个碳原子的烃基；卤素基团如氟、氯、溴和碘；烷氧基如甲氧基和乙氧基；具有杂原子的取代基如酰胺基和氰基；以及卤代烷基如三氟甲基)。
离子导电剂的阴离子可用作存在于弹性层中的阴离子。所述阴离子的实例包括上述阴离子。
配混到弹性层的离子导电剂的量相对于100质量份弹性层可为0.01质量份以上且20质量份以下。0.01质量份以上的量提供高导电性的弹性层，而20质量份以下的量提供具有特别优异的变形恢复性的弹性层。
[与离子导电剂可反应的化合物a2]
作为聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂A的原料的与离子导电剂可反应的化合物a2，是指一个分子中具有与包含在阳离子中的反应性官能团可反应的两个以上的官能团的化合物。化合物a2不仅可与包含在离子导电剂a1中的反应性官能团反应，而且还可与后述化合物a3的多元醇、或包含在另一弹性层中的化合物中包括的反应性官能团反应。化合物a2的实例包括：异氰酸酯化合物、羧酸化合物、环氧化合物和三聚氰胺化合物。
异氰酸酯化合物的实例包括：脂族多异氰酸酯如乙烯二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)；脂环族多异氰酸酯如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯；芳香族异氰酸酯如2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和萘二异氰酸酯；及其共聚产物、异氰脲酸酯产物、TMP加合物、缩二脲产物、和其异氰酸酯化合物的封端产物(block product)。
羧酸化合物的实例包括：脂族二羧酸如己二酸、癸二酸、丙二酸、1,4-环己烷二甲酸和六氢间苯二甲酸；以及芳香族二羧酸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。
环氧化合物的实例包括：脂族二环氧化物如1,4-丁二醇二缩水甘油醚；芳香族二环氧化物如双酚A二缩水甘油醚。三聚氰胺化合物的实例包括：甲醇醚化三聚氰胺、丁醇醚化三聚氰胺、亚氨基三聚氰胺、甲醇醚化/丁醇醚化混合的三聚氰胺和羟甲基三聚氰胺。
在这些化合物中，芳香族异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯更适于使用，这是因为所得树脂具有优异的变形恢复性。
[具有反应性官能团的化合物a3]
在用欲包含在弹性层中的离子导电剂a1、与离子导电剂可反应的化合物a2合成树脂时，除了离子导电剂之外，还可另外添加额外的“具有反应性官能团的化合物a3”来合成树脂A，以进一步提高弹性层的挠性和显影构件所需的其他性能。这时，包含在化合物a3中的反应性官能团可以是与包含在离子导电剂a1中相同的反应性官能团，这是因为两个官能团几乎不具有反应性的差异。结果，化合物a3和离子导电剂a1在合成树脂A的期间几乎不倾向一方，并且均一地存在。
如上所述，因为羟基可用作用于离子导电剂中的反应性官能团，因此多元醇适合用作化合物a3。多元醇在分子中具有多个羟基。羟基与化合物a2(与反应性官能团可反应的化合物)反应。多元醇的实例包括，但不特别限于，聚醚多元醇和聚酯多元醇。
聚醚多元醇的实例包括：聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基二醇。
聚酯多元醇的实例包括通过二醇组分如1,4-丁二醇、3-甲基-1,4-戊二醇和新戊二醇、或三醇组分如三羟甲基丙烷，与二羧酸如己二酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸和六氢邻苯二甲酸的缩合反应制备的聚酯多元醇。
必要时，聚醚多元醇和聚酯多元醇可以以具有用异氰酸酯如2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)初步延长的链的预聚物的形式来制备。
[显影构件的生产方法]
根据本发明的显影构件的生产方法包括：(1)形成用于在导电性基体上形成弹性层的涂料的涂膜，该涂料包含含有具有反应性官能团的阳离子、阴离子和具有与该反应性官能团可反应的官能团的化合物的粘结剂树脂原料，以及含金属氧化物的颗粒；(2)通过使涂膜中的阳离子的反应性官能团与化合物的官能团反应且使涂膜中的粘结剂树脂原料反应从而制备具有引入分子内的阳离子的粘结剂树脂，来形成包含该粘结剂树脂和该颗粒的弹性层，阴离子为选自由氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子组成的组的至少一种。
具有反应性官能团的阳离子的实例包括上述用于离子导电剂的阳离子。所述阳离子可为选自由具有至少三个反应性官能团的季铵阳离子和具有至少三个反应性官能团的含氮杂环阳离子组成的组的至少一种。阳离子可为具有至少三个反应性官能团的咪唑鎓阳离子。包含在阳离子中的反应性官能团的实例包括：羧基、羟基和氨基。由于含离子导电剂的涂料的分散稳定性优异而可以使用羟基。
具有与反应性官能团可反应的官能团的化合物的实例包括上述化合物a2。官能团可为选自由具有异氰酸酯基、羧基或环氧基的化合物和三聚氰胺组成的组的至少一种。
[弹性层的形成方法]
示于图1A和图1B中的弹性层12或表面层13可通过形成弹性层的任何方法来形成，并且可根据弹性层的厚度选择适当方法。在导电性基体上形成薄弹性层如图1B中所示的表面层13时，所述方法的实例包括涂料的喷涂、浸涂和辊涂。日本专利申请特开No.S57-5047中记载的浸涂法—使涂料从浸渍槽的上端溢流—作为弹性层的形成方法，具有简便性和优异的生产稳定性。通过加热等使在导电性基体上形成的涂膜固化，从而形成弹性层。
在厚度大的弹性层如图1A和图1B中所示的弹性层12形成时，所述方法的实例包括从十字头挤出机共挤出导电性基体和弹性层用可熔融材料，从而使弹性层成型的方法。在使用弹性层用液体材料时，所述方法的实例包括将弹性层用材料注入提供有圆柱状管道、设置在管道两端以保持导电性基体的桥、和保持在桥上的导电性基体的金属模具中，并且利用加热固化材料。
<处理盒、电子照相图像形成设备>
根据本发明的处理盒可拆卸地安装到电子照相图像形成设备的主体。处理盒包括显影装置，显影装置包括所述显影构件。
根据本发明的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(感光构件)、使图像承载构件带电的充电装置、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置、用调色剂使静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置、将调色剂图像转印到转印材料上的转印装置和将转印到转印材料上的调色剂图像定影的定影装置。显影装置包括所述显影构件。
包括具有根据本发明的显影构件的一个实例的电子照相处理盒的电子照相图像形成设备的示例性示意构造示于图3中。示于图3中的电子照相图像形成设备是形成黑色、青色、品红色和黄色的图像的串联型彩色图像形成设备，其包括含有各种颜色的调色剂的电子照相处理盒。图4示出包括根据本发明的显影构件的一个实例的显影单元(显影辊)。图5是示出包括根据本发明的显影构件的一个实例(显影辊)的电子照相处理盒的示意性截面的图。
显影单元包括显影构件301、调色剂进给构件302、调色剂303、调色剂量调节构件304和调色剂容器305。电子照相处理盒包括显影单元、感光构件306、清洁刮板307、废调色剂容器308和充电构件309。所使用的一些电子照相图像形成设备可包括可以一体化形成于电子照相图像形成设备中的除了显影单元以外的其他构件，和可拆卸地安装到电子照相图像形成设备的显影单元。
考虑到将调色剂进给至显影构件301且刮除未显影的调色剂，调色剂进给构件302可具有海绵结构或由种植有例如人造丝或聚酰胺纤维的芯轴构成的毛刷结构。例如，可以使用由芯轴和设置在其上的聚氨酯泡沫构成的弹性辊。
将示意地说明从形成图像至输出图像的过程。感光构件306沿箭头方向旋转，并且通过使感光构件306带电的充电构件309而均匀地带电。接下来，用来自曝光单元(如激光或LED，未示出)的曝光光310在感光构件306上写出静电潜像来形成静电潜像。通过从与感光构件306接触设置的显影单元给予调色剂来使静电潜像可视化(显影)为调色剂图像。记录纸(转印材料)312承载在输送带上，并且与调色剂图像的形成同步地输送。
将在感光构件306上可视化的调色剂图像一次转印到与感光构件306的旋转同步送达的中间转印构件上，然后通过转印构件311转印到记录纸312上。在调色剂图像转印到转印纸312上之后，将记录纸312从输送带剥离，并且送达定影构件(未示出)。通过定影构件将调色剂定影到记录纸上。将记录纸312从设备排出到外部，从而结束一系列的图像形成过程。
未转印到记录纸的感光构件306的表面上的残留调色剂用清洁刮板307刮除，并且放入废调色剂容器308中。清洁后的感光构件306准备用于下一次图像形成。
实施例
将说明用作如图1B中所示的弹性辊的表面层13的根据本发明的弹性层的具体实施例和比较例，但是本发明不限于这些实施例。首先，将说明用于实施例和比较例中的离子导电剂和离子导电剂的生产例、金属氧化物的特性、化合物a2的生产例。
<1.离子导电剂>
[离子导电剂1-1、1-2和2-1]
准备表1中所示的以下商购产品作为离子导电剂1-1、1-2和2-1。
[表1]
[离子导电剂1-3、1-4至1-13、2-2至2-4、3-1、4-1、5-1和6-1的制备]
首先，提供表2至表4中所示的化合物作为用于制备这些离子导电剂的亲核试剂、亲电试剂和阴离子交换盐。
[表2]
[表3]
[表4]
[离子导电剂1-3的合成]
将60g二甲基双(2-羟乙基)氢氧化铵(产品名称AH212，由Yokkaichi ChemicalCompany Limited制)溶解在30ml二氯甲烷中。随后，加入溶解在30ml水中的48.2g阴离子交换盐“A-1”，将所得混合物在室温下搅拌24小时。将所得溶液分离以提取有机层。将有机层用水分离两次，然后减压蒸馏出二氯甲烷，从而得到具有双(三氟甲磺酰)亚胺作为阴离子的离子导电剂1-3。
[离子导电剂1-4的合成]
将33.0g亲核试剂“N-1”溶解在50ml乙腈中，并且在室温下加入47.2g亲电试剂“Q-1”。然后将溶液在90℃下加热回流72小时。随后，将溶剂减压蒸馏掉。将所得浓缩物用二乙醚清洗，并且通过倾析去除上清液。将清洗和倾析的操作重复三次，从而得到残余物。所得残余物为具有碘离子的化合物。
为了将碘离子交换为目标阴离子，将所得残余物溶解在30ml二氯甲烷中，然后加入溶解在30ml水中的76.3g阴离子交换盐“A-1”，将所得混合物在室温下搅拌24小时。将所得溶液分离以提取有机层。将有机层用水分离两次，然后减压蒸馏出二氯甲烷，从而得到具有双(三氟甲磺酰)亚胺作为阴离子的离子导电剂1-4。
[离子导电剂4-1的合成]
将16.2g亲核试剂“N-6”溶解在200ml苯(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制)中，逐滴加入溶解在200ml苯中的用于三级化(tertiarization)的30.7g亲电试剂“Q-3”。将溶液在85℃下加热回流42小时。反应完成后，加入800ml的5质量％的碳酸钠水溶液以提取产物。将苯层用水清洗并干燥。然后蒸馏出苯，从而得到作为黄色粘稠液体的叔胺化合物。然后将所得叔胺化合物溶解在300ml乙腈中，并且在室温下加入用于四级化(quaternization)的35.0g亲电试剂“Q-2”。然后将溶液在90℃下加热回流72小时。随后，减压蒸馏掉溶剂。将所得浓缩物用二乙醚清洗，并且通过倾析去除上清液。该操作重复三次，从而得到残余物。所得残余物为具有溴离子的化合物。
为了将溴离子交换为目标阴离子，将所得残余物溶解在20ml二氯甲烷中，然后加入溶解在20ml水中的74.0g阴离子交换盐“A-11”，将所得混合物在室温下搅拌24小时。将所得溶液分离以提取有机层。将有机层用水分离两次，减压蒸馏出二氯甲烷，从而得到具有环-六氟丙烷-1,3-双(磺酰)亚胺作为阴离子的离子导电剂4-1。
[离子导电剂1-5至1-13、2-2、2-3、2-4、3-1、5-1和6-1的合成]
亲核试剂、亲电试剂和阴离子交换盐的类型示于表2至表4中。除了在合成离子导电剂1-5至1-13、2-2、2-3、2-4、3-1、5-1和6-1时使用的亲核试剂、亲电试剂和阴离子交换盐的类型和量如表5中所示变化以外，以与离子导电剂1-4的合成中相同的方式来制备这些离子导电剂。
[离子导电剂7-1的合成]
将30g缩水甘油基三甲基氯化铵(由Sigma-Aldrich Corporation制)溶解在30ml二氯甲烷中，加入溶解在30ml水中的68.0g阴离子交换盐“A-1”，将所得混合物在室温下搅拌24小时。将所得溶液分离以提取有机层。将有机层用水分离两次，然后减压蒸馏出二氯甲烷，从而得到具有双(三氟甲磺酰)亚胺作为阴离子的离子导电剂7-1。
[表5]
通过如上合成和购买而准备的用于本实施例的离子导电剂的结构示于以下式(7)至式(12)中。式中的取代基、反应性官能团及其数目示于以下表6中：
<2.金属氧化物的特性>
用于该研究的金属氧化物的粒径及其作为金属离子形式的电负性概述在以下表7中。
[表7]
<3.化合物a2的生产例>异氰酸酯基封端的预聚物的合成
将100质量份聚(四亚甲基二醇-3-甲基四亚甲基二醇)(商品名：PTG-L1000；由Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制)徐徐地逐滴加入在氮气气氛下的反应容器中的19.7质量份聚合的MDI(商品名：Millionate MR200，由Tosoh Corporation(以前的NipponPolyurethane Industry Co.,Ltd.)制)中，同时将反应容器的内部温度保持在65℃。滴加完成后，这些材料在温度65℃下反应2小时。将所得反应混合物冷却到室温，从而得到异氰酸酯基含量为4.2％的异氰酸酯基封端的预聚物。
[实施例1]
[1.弹性辊的制备]
将底漆(商品名DY35-051；由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)施涂至直径6mm和长度270.5mm的SUS304(JIS，不锈钢)导电性基体。将工件在加热到180℃温度的烘箱中加热处理20分钟，从而制备导电性基体。将导电性基体放置在金属模具中，并且将包括示于以下表8中的材料的混合物的加成型硅橡胶组合物注入金属模具中形成的空腔中。将二氧化硅粉末用作耐热性赋予剂。
[表8]
然后将金属模具在150℃下加热15分钟，从而使硅橡胶硫化和固化。固化的硅橡胶层形成于导电性基体的周面上。将基体从金属模具中取出，然后在温度180℃下进一步加热1小时，从而完成硅橡胶层的固化反应。由此制备出包括形成在导电性基体的外周上的直径12mm和沿长度方向的长度237mm的硅橡胶层的弹性辊1。
[2.弹性层用涂料的制备]
将示于以下表9的组分(1)栏的弹性层用材料，通过用搅拌电机搅拌1小时来混合，从而提供混合液1。随后，将示于表9的组分(2)栏的其他材料加入混合液1(固成分：100质量份)，从而制备混合液2。将交联聚氨酯珠用作粗糙化颗粒。
[表9]
提前另外制备以与混合液2中相同的比例含有各材料的另一混合液，将1.000g该混合液放入铝杯中并称重。随后，将混合液在与后述加热处理相同的条件下加热处理(在该实施例中于140℃下2小时)。然后，将铝杯再次称重，从而确定铝杯中残余物的量。根据该比例，确定混合液的固成分。
然后，在圆周速度7m/sec，流量1.7cm3/s和分散液的温度15℃的条件下，用水平式分散机(商品名：NVM-03，由AIMEX Co.,Ltd.制)将混合液2分散2小时，从而制备分散液。然后将MEK加入分散液中，从而将固成分调节为29质量％，以使得涂布后的弹性层厚度为10μm。然后将分散液通过200目的筛过滤，从而制备弹性层用涂料。
[3.弹性层的制备]
本实施例中用于形成弹性层的涂布设备的示意图示于图6中。该涂布设备包括浸渍槽61。浸渍槽61具有16mm的内径和使得整个弹性辊能充分浸渍这样的深度的圆柱状形状。浸渍槽61以其轴垂直对齐的方式设置。通过溶液进给泵62从搅拌槽63向浸渍槽61的底部进给的弹性层用涂料从浸渍槽61的上端溢流，并且通过溶液接收器回收，从而返回到搅拌槽63。该涂布设备包括设置在浸渍槽上方的且使升降板沿浸渍槽的轴向上升和下降的升降装置64。这种结构能够使涂布设备将通过升降板保持的弹性辊移入浸渍槽或从浸渍槽移出。
将用紫外线照射预表面处理的弹性辊以进入速度100mm/s向下移入浸渍槽61。将整个弹性辊浸渍在弹性层用涂料中，并且悬浮10秒。随后，将弹性辊在初始速度30mm/s和最终速度20mm/s的条件下向上移动20秒，从而在弹性辊的外周上形成涂膜。将涂膜在室温下干燥10分钟。然后，通过在温度140℃下加热处理2小时来使涂膜固化，从而制备出显影辊1。
[4.阳离子性有机基团的测量]
可通过诸如热解GC/MS、逸出气体分析(EGA-MS)、FT-IR或NMR等分析来确定弹性层中的阳离子性有机基团是否包含在树脂的聚合物链中。
用热解设备(商品名：Pyrofoil Sampler JPS-700，由Japan AnalyticalIndustry Co.,Ltd.制)和GC/MS设备(商品名：Focus GC/ISQ，由Thermo FisherScientific Inc.制)，在热解温度590℃下，使用氦气作为载气，分析本实施例中制备的弹性层。结果，获得的碎片峰确认了离子导电剂的阳离子包含在树脂的聚合物链中。
对实施例1中制备的显影构件评价以下项目。
[5.显影构件的变形量的评价]
将本实施例的显影构件放置在温度23℃和相对湿度55％的环境中24小时以上。随后，根据图7所示的原理进行测量。在保持并旋转显影构件的导电性基体的同时，用位移计(displacement meter)71(LT-9010M；由Keyence Corporation制)，在显影构件每次转动1°的节距的360个位置处，测量弹性层在用激光光72照射的位置处的变形值。测量弹性层在各位相的厚度。这时，将胶带施加于显影构件的一部分上，作为实例，但不限于此，从而在之后断定所测量的位相。在这种状态下，在沿长度方向的显影构件的5个位置(距弹性层两端40mm和80mm的位置处，以及中心位置)处断定弹性层的厚度。
随后，将显影构件放置在不锈钢(SUS)台座上，将直径6.0mm的圆柱形金属构件放置在显影构件的上部。将4.9N的负荷施加在圆柱形构件的两端。在这种状态下，台座、显影构件和圆柱形构件固定不动，并且放置在温度23℃和相对湿度55％的环境中72小时。这时，台座、显影构件和圆柱形构件的接触部分固定，以便不与施加至显影构件的用于位相对齐的上述胶带重叠。72小时后，圆柱形构件从显影构件移出，并且将显影构件放置在相同的环境中12小时。
随后，通过与上述相同的方法测量显影构件的弹性层的厚度。在对360个位置的位相的弹性层厚度的数据中，在直径6.0mm的圆柱形金属构件从弹性层移去后，测量在与圆柱形金属构件接触的位相的弹性层厚度。将与圆柱形金属构件接触前后的弹性层厚度之差的最大值定义为“变形量”。在弹性层的沿长度方向的5个位置处进行该操作。将5个位置处的变形量的平均值定义为显影构件的变形量。根据以下标准将测量结果评级为A至D。结果示于表10中。
A：变形量小于3μm。
B：变形量为3μm以上且小于5μm。
C：变形量为5μm以上且小于8μm。
D：变形量为8μm以上。
[6.显影构件的渗出的评价]
将显影构件放置在铝片上。将具有铝片的显影构件垂直地夹在金属平板之间并压缩，使得金属平板之间的间距为11.0mm。在这种状态下，用螺钉等固定金属平板。将样品放置在温度40℃和相对湿度30％的环境中12小时。随后，将相对湿度经12小时升至90％，将该环境保持72小时。
随后，将相对湿度经12小时降至30％，然后将金属平板解除。将显影构件从铝片取出，目视观察接触显影构件的铝片的混浊度(degree of cloudiness)。根据以下标准将观察结果评级为A至D。结果示于表10中。
A：铝片上未发现混浊。
B：铝片上发现轻微的混浊。
C：铝片上发现混浊。
D：铝片上在与显影构件的接触区域和非接触区域之间发现清晰的边界。
[7.显影构件的过载的评价]
通过以下方法测量和评价所制备的显影构件的过载。DRA-2000L(商品名，由Quality Engineering Associates(QEA),Inc.制)用作评价用设备。基于图8示意性说明该设备。该设备设置有由电晕放电器81和表面静电计的探针82一体形成而构成的头83。在头83中，电晕放电器的放电位置距离表面静电计的探针的中心25mm。该距离根据头的移动速度带来从放电结束直到测量的延迟。头83可平行于所设置的显影构件84的长度方向移动。电晕放电器81中产生的电荷发射到显影构件84的表面。
根据以下步骤，在进行电晕放电的同时，通过移动的头83进行测量：
(1)电荷从电晕放电器81发射到显影构件84的表面。
(2)在延迟期间，显影构件84的表面上的电荷通过导电性基体11逃逸到地面，直至表面静电计的探针82到达测量位置。
(3)通过静电计测量显影构件84的表面上的残留电荷量作为电位。
可从测量来评价显影构件84的电荷衰减或过载的程度。
将评价用设备和显影构件在低温低湿环境中，即温度10℃和相对湿度10％的环境中，放置24小时以上，以充分老化。
将外径与显影构件的外径相同的SUS304主材(master)放置在DRA-2000L中，且使其接地短路。将主材表面与表面静电计的探针之间的距离调节为0.76mm，并且将表面静电计校准为零。校准后，将主材移开，将待测显影构件放置在DRA-2000L中。
在电晕放电器的偏压8kV、扫描器移动速度400mm/sec和取样间距0.5mm以下进行测量。从显影构件的弹性层除了距其两端27.5mm以下的区域的中间部分采集数据。在10°的间距下，测量可重复36次，从而获得对归因于在测量区域中的电晕放电的残留电荷的电位的数据。所获得的对电位的数据通过m行36列的矩阵表示，该矩阵由以下元素(element)构成：在显影构件的长度方向获得的电位值沿着元素的纵向表示，以10°增量在各位相获得的电位值沿着元素的横向表示。数值m根据样品间距来确定。
首先，将所得矩阵的所有元素，即m×36个元素的值算术平均化。将获得的平均值定义为显影构件的平均电位。根据以下标准将测量结果评级为A至D，并示于表中。结果示于表10中。
A：平均电位为小于5V。
B：平均电位为5V以上且小于10V。
C：平均电位为10V以上且小于15V。
D：平均电位为15V以上。
[8.图像的评价]
在进行测量后，在与上述相同的环境中，将本发明的显影构件装入激光打印机(商品名：HP Laser Jet Enterprise Color M553dn，由Hewlett-Packard Company制)的青色盒中，从而准备图像输出试验用盒。随后，输出在上半部右侧的实心图像、在上半部左侧的实白图像和在下半部的半色调图像，从而评价在下半部的半色调图像的浓度差异。根据以下标准将图像的观察结果评级为A至D。结果示于表10中。
A：半色调图像具有均一的浓度。
B：轻微发现在半色调图像的左侧和右侧之间的浓度差。
C：发现在半色调图像的左侧和右侧之间的浓度差。
D：清楚地发现在半色调图像的左侧和右侧之间的浓度差。
[9.显影构件的耐久性的评价]
在进行测量后，在与上述相同的环境中，连续打印调节后的打印率为2％的图像，直至激光打印机的盒更换灯亮起。在盒更换灯亮起后，进一步打印500张的图像。然后将盒取出以观察显影构件的表面。表面在×500的放大倍率下观察，并且集中在显影构件的表面的破损或裂纹来评价。根据以下标准将评价结果评级为A至C。结果示于表10中。
A：显影构件中未发现破损或裂纹。
B：在显影构件的图像区域之外的两端发现破损或裂纹。
C：在显影构件的图像区域发现破损或裂纹。
[实施例2至49]
除了离子导电剂的类型和量以及所添加的金属氧化物如表10所示变化以外，以与实施例1相同的方法制备显影构件2至49。评价结果示于表10中。
[表10]
[表10](续)
[实施例50]
将以下表11的组分(1)栏中所示的弹性层用材料通过搅拌电机搅拌1小时来混合，从而提供混合液。随后，将表11的组分(2)栏中所示的其他材料加入混合液(固成分：100质量份)，从而制备混合液2'。将交联聚氨酯珠用作粗糙化颗粒。除此之外，以与实施例1相同的方式制备和评价显影构件50。评价结果示于表10中。
[表11]
[实施例51]
除了将对苯二甲酸替换为2,4,6-三[双(甲氧基甲基)氨基]-1,3,5-三嗪之外，以与实施例50相同的方式制备和评价显影构件51。评价结果示于表10中。
[实施例52]
除了将对苯二甲酸替换为2,2-双-(4-环氧丙氧基苯基)丙烷之外，以与实施例50相同的方式制备和评价显影构件52。评价结果示于表10中。
[实施例53、比较例1至39]
除了离子导电剂的类型和量以及所添加的金属氧化物如表10或表12所示变化之外，以与实施例1相同的方式制备和评价显影构件53和显影构件C1至C39。评价结果示于表10或表12中。
[表12]
[表12](续)
实施例1至6、18至20和39至44与比较例1至3和22至24的比较表明：渗出和过载的评价根据离子导电剂的反应性官能团存在与否而明显变化。这显示了，固定到粘结剂树脂的阳离子在防止渗出方面显著有效，而在低温低湿下于使用高速设备的评价中难以保证防止过载所需的导电性。在这些实施例中，反应性官能团的数量是变化的。结果还显示了，当反应性官能团的数量增加时，相当大幅改进渗出和变形。
此外，在比较例4至12和25至30中使用了作为金属离子形式的电负性大于11.0的金属氧化物。结果显示了，这些金属氧化物没有提供防止过载的效果。结果进一步显示了，在仅使用含有电负性低的金属氧化物的颗粒而不使用离子导电剂的比较例39中，过载未改进。
结果显示了，尽管可通过关注电负性的金属氧化物的选择来防止过载，但由金属氧化物产生的OH-基团通过与离子导电剂的阴离子的组合表现出本发明的有利效果，并且通过金属氧化物和离子导电剂的阴离子之一没有获得本发明的有利效果。
其中离子导电剂的结构和阴离子的类型改变的实施例21至38和45至49与比较例13至21和34至38的比较表明：表现出金属氧化物的防止过载的类似效果。
实施例42至44与比较例31至33的比较还表明：尽管阳离子固定到粘结剂树脂，分子量较低的阴离子的使用导致防止渗出和变形的效果不良，并且未充分表现出本发明的有利效果。
用于实施例6至9的金属氧化物颗粒的粒径是变化的。结果显示了，粒径较小的金属氧化物颗粒具有防止过载的更大的效果。据认为，粒径较小的金属氧化物颗粒具有较大的金属氧化物颗粒的表面积，导致较大量的OH-基产生，从而保证显影构件的导电性。
虽然已参考示例性的实施方案描述了本发明，但将理解本发明不局限于所公开的示例性的实施方案。所述权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以涵盖所有此类变型以及等同的结构和功能。

Claims (11)

1.一种显影构件，其特征在于包括：
导电性基体；和
设置在所述导电性基体上的弹性层，
所述弹性层包含粘结剂树脂、阴离子和含金属氧化物的颗粒，
所述粘结剂树脂包括聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂，
所述阴离子为选自由氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子组成的组的至少一种，
所述金属氧化物包括作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物。
2.根据权利要求1所述的显影构件，其中所述阳离子性有机基团具有选自由以下式(1)至(6)表示的结构组成的组的至少一种结构：
其中，R1至R4各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R1至R4中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；
其中，R5至R7和R9各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R8为具有1至3个碳原子的烃基，且可含有杂原子；R5至R7和R9中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；
其中，R10、R11和R13各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R12为具有3至5个碳原子的烃基，且可具有氧原子或硫原子；R10、R11和R13中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；
其中，R14至R16和R18各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R17为具有1至3个碳原子的烃基，且可含有杂原子；R14至R16和R18中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；
其中，R19至R22各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R19至R22中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；
其中，R23至R25各自独立地表示氢原子、具有1至30个碳原子的烃基、或包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构；R23至R25中至少之一为包括通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的部分的结构。
3.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述聚合物链中具有阳离子性有机基团的树脂为具有三个以上的、通过选自由醚键、酯键和氨基甲酸酯键组成的组的一种键而键合到聚合物链的、各自具有所述阳离子性有机基团的部分的树脂。
4.根据权利要求1或2所述的显影构件，其中所述金属氧化物为选自由氧化铝、氧化锌和氧化镁组成的组的至少一种。
5.一种根据权利要求1至4任一项所述的显影构件的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)形成由用于在导电性基体上形成弹性层的涂料构成的涂膜，所述涂料包含粘结剂树脂原料和作为金属离子形式的电负性为11.0以下的金属的氧化物的颗粒，所述粘结剂树脂原料含有具有反应性官能团的阳离子、阴离子和具有与所述反应性官能团可反应的官能团的化合物；以及
(2)通过使所述涂膜中的所述阳离子的反应性官能团与所述化合物的官能团反应且使所述涂膜中的所述粘结剂树脂原料反应从而制备具有引入分子内的所述阳离子的粘结剂树脂，来形成包含所述粘结剂树脂和所述颗粒的弹性层，
所述阴离子为选自由氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化磺酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、二氰胺阴离子、氟化烷基氟硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子和双(乙二酸)硼酸根阴离子组成的组的至少一种。
6.根据权利要求5所述的显影构件的生产方法，其中所述反应性官能团为羟基。
7.根据权利要求5或6所述的显影构件的生产方法，其中所述阳离子为选自由具有至少三个反应性官能团的季铵阳离子和具有至少三个反应性官能团的含氮杂环阳离子组成的组的至少一种。
8.根据权利要求5或6所述的显影构件的生产方法，其中所述阳离子为具有至少三个反应性官能团的咪唑鎓阳离子。
9.根据权利要求5或6所述的显影构件的生产方法，其中所述化合物为选自由具有异氰酸酯基、羧基或环氧基的化合物和三聚氰胺组成的组的至少一种。
10.一种可拆卸地安装到电子照相图像形成设备的主体的处理盒，
其特征在于，所述处理盒包括显影装置，所述显影装置包括根据权利要求1至4任一项所述的显影构件。
11.一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装置、在带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置、用调色剂使所述静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置、将所述调色剂图像转印到转印材料上的转印装置以及将转印到所述转印材料上的调色剂图像定影的定影装置，
其特征在于，所述显影装置包括根据权利要求1至4任一项所述的显影构件。
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