CN115079530A - 显影装置、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

显影装置、处理盒和电子照相图像形成设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显影装置、处理盒和电子照相图像形成设备。一种显影装置，其包括：显影剂；构成为在表面上承载显影剂的显影构件，该显影构件包括导电性基体和用作基体上的表面层的单层弹性层，表面层包含粘结剂树脂，并且粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂，交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂在从表面层的外表面至与外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成互穿聚合物网络结构，其中显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。

Description

显影装置、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开涉及引入至采用电子照相系统的设备的显影装置。本公开还涉及各自包括该显影装置的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
在电子照相图像形成设备(也称为"电子照相设备")中，显影装置包括用于在表面上承载显影剂的显影辊，并且用于将显影辊上的显影剂供给至电子照相感光构件上的静电潜像以形成显影剂图像。
在日本专利申请特开No.2014-197064中，公开了一种用于电子照相设备的电子照相用构件，该电子照相用构件包括具有橡胶弹性的橡胶弹性体和包含从橡胶弹性体的表面浸渗的光固化性组合物的固化物的表面处理层，作为包括其表面的部位的材料。作为光固化性组合物，已经使用包含(甲基)丙烯酸系单体、在分子中具有有机硅基团和/或含氟基团、和(甲基)丙烯酰基的光聚合性聚合物、以及光聚合引发剂的改性橡胶弹性体。另外，在日本专利申请特开No.2014-197064中，描述了根据此类电子照相用构件，同时实现了显影剂脱模性和低摩擦性二者。
当日本专利申请特开No.2014-197064中记载的电子照相用构件与包含磁性物质的显影剂一起在高温高湿环境下进行图像输出时，在某些情况下，发生其中调色剂转印至电子照相图像的本来没有转印调色剂的区域上的所谓的起雾。
发明内容
本公开的至少一个方面旨在提供一种显影装置，其即使当用包含磁性物质的显影剂在高温高湿环境下形成电子照相图像时也可以抑制电子照相图像的起雾的发生。
本公开的另一方面旨在提供一种有利于高品质电子照相图像的稳定形成的电子照相处理盒。本公开的又一方面旨在提供可以稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
根据本公开的一个方面，提供一种显影装置，其包括：显影剂；和构成为在表面上承载显影剂的显影构件，该显影构件包括导电性基体和用作基体上的表面层的单层弹性层，表面层包含粘结剂树脂，并且粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂，交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂在从表面层的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成互穿聚合物网络结构(interpenetrating polymer networkstructure)，其中显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
另外，根据本公开的另一方面，提供一种显影装置，其包括：显影剂；和构成为在表面上承载显影剂的显影构件，其中显影构件包括导电性基体和用作基体上的表面层的单层弹性层，表面层包含粘结剂树脂，并且粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂，其中从表面层的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂二者，其中当从第一区域取样第一样品并且将源自第一样品中的交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为A1(℃)时，并且当通过将第一样品中的交联聚氨酯树脂分解而获得第二样品，并且源自第二样品中的交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为A2(℃)时，A1和A2满足由下式(1)表示的关系：式(1)A1>A2，其中显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
另外，根据本公开的另一方面，提供一种可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体的处理盒，该处理盒包括上述显影装置。
此外，根据本公开的另一方面，提供一种电子照相图像形成设备，其包括：用于承载静电潜像的图像承载构件；用于使图像承载构件一次带电的充电装置；用于在一次带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置；用显影剂使静电潜像显影以形成显影剂图像的显影构件；和用于将显影剂图像转印至转印材料的转印装置，其中包括显影构件的显影装置为上述显影装置。
参照附图，从以下示例性实施方案的描述本公开的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1A和图1B各自为用于示例根据本公开的一个方面的显影辊的示意图。
图2为根据本公开的一个方面的显影装置的示意图。
图3为根据本公开的一个方面的电子照相图像形成设备的示意图。
图4为根据本公开的一个方面的显影辊的表面层的截面图。
图5为根据本公开的显影构件的推定作用机制的说明图。
具体实施方式
本公开的发明人进行了研究，结果发现，当使用包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂(以下也称为“磁性显影剂”)形成电子照相图像时，使用具有特定结构的显影构件时，即使在高温高湿环境下，也可以形成减少起雾的高品质电子照相图像。
即，根据本公开的一个方面的显影装置包括：显影剂；和构成为在表面上承载显影剂的显影构件。显影构件包括导电性基体和用作基体上的表面层的单层弹性层。表面层具有粘结剂树脂，并且粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂。交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂在从表面层的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成互穿聚合物网络结构。另外，显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
根据本公开的另一方面的显影装置包括：显影剂；和构成为在表面上承载显影剂的显影构件。显影构件包括导电性基体和用作基体上的表面层的单层弹性层。表面层包含粘结剂树脂，并且粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂。表面层的外表面和与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置之间的第一区域包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂。将由从第一区域取样的第一样品测量的、源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为A1(℃)。另外，将由通过将第一样品中的交联聚氨酯树脂分解获得的第二样品测量的、源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为A2(℃)。另外，A1和A2满足下式(1)表示的关系。
式(1)A1>A2
另外，显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
本公开的发明人推测使用具有如上所述的构成的显影装置即使在高温高湿环境下也可以形成高品质电子照相图像的原因如下所述。以下将要描述的根据本公开的一个方面的显影装置的作用机制仅仅是一种可能的推测，并且本公开不限于此。另外，以下以具有辊形状的显影构件(以下也称为“显影辊”)作为显影构件的实例进行说明，但根据本公开的显影构件不限于显影辊。
互穿聚合物网络结构形成在从根据本公开的一个方面的显影辊的调色剂承载表面(下文中也称为“外表面”)至0.1μm深度的第一区域中。互穿聚合物网络结构在下文中也称为“IPN结构”。IPN结构定义为其中两种以上的高分子化合物的网络结构相互缠绕和缠结而不通过共价键相互结合的结构。除非用于形成其网络的高分子化合物的分子链裂解，否则IPN结构不会松散。在根据本公开的表面层中的IPN结构中，如图5示意性所示，交联丙烯酸系树脂503与交联聚氨酯树脂501的三维交联结构的网络相互缠绕。
在这种IPN结构中，交联聚氨酯树脂的氨基甲酸酯键中的氮原子上存在的最高占据分子轨道(也称为“HOMO”)的电子云(未示出)用于对显影剂颗粒505赋予电荷。
同时，氨基甲酸酯键中的氮原子(下文中也称为“氨基甲酸酯氮”)与氢原子(下文中也称为“氨基甲酸酯氢”)键合。与具有高电负性的氮原子键合的氢原子的键合电子被吸引朝向氮原子。在这种情况下，吸引键合电子的氮原子具有轻微的负电荷(δ-)，而其键合电子被吸引的氢原子具有轻微的正电荷(δ+)。这种氢原子也称为“活性氢”。
此处，在根据本公开的IPN结构中，交联聚氨酯树脂501中的氨基甲酸酯键和交联丙烯酸系树脂503中的羰基键可以存在于相互非常接近的位置处。
另外，当具有羰基键的分子存在于具有轻微正电荷的氨基甲酸酯氢附近时，氨基甲酸酯氢与羰基键中的氧原子(也称为“羰基氧”)形成分子间氢键(507)。在这种情况下，氨基甲酸酯氢被吸引至羰基氧，因此，与氨基甲酸酯氢键合的氨基甲酸酯氮可以进一步将键合电子吸引到自身。可能由于上述原因，氮原子上的电子云的电子密度增大，从而大大改善其向显影剂赋予电荷的能力。
此外，根据本公开的磁性显影剂包含磁性物质。磁性物质中包含金属原子。适合用于显影剂的磁性材料的实例包括以下材料：铁基金属氧化物，如磁铁矿、磁赤铁矿和铁氧体；和磁性金属，如Fe、Co和Ni。
这些磁性材料中的每一种还起到路易斯酸的作用，并且能够在其最低未占分子轨道(也称为“LUMO”)中接受电子。当具有给电子能力的路易斯碱接近路易斯酸时，通过路易斯酸-碱相互作用可以顺利地进行电荷交换。
在本公开中，作为路易斯碱起作用的氨基甲酸酯氮的电子密度由于上述原因而增大，因此，可以更有效地将电荷赋予显影剂中的磁性金属原子(参见图5中的附图标记509)。因此，即使在显影剂几乎不摩擦带电的高温高湿环境下，也赋予显影剂充足的电荷。可能由于上述原因，可以有效地防止在高温高湿环境下电子照相图像的起雾的发生。
另外，通过增大表面层的体积电阻率来防止由显影剂获得的电荷向显影构件的泄露对于减轻起雾是有效的。即，从与显影构件的外表面接触的显影剂的电荷泄漏是由电荷从显影辊的表面层朝向弹性层和基体逸出而引起的。为了抑制此类电荷泄漏，显影构件的表面层中的粘结剂树脂的体积电阻率优选落在树脂显示绝缘性的以下范围内：体积电阻率优选为1.0×1010Ω·cm以上且1.0×1018Ω·cm以下，更优选1.0×1013Ω·cm以上且1.0×1016Ω·cm以下。因此，通过具有IPN结构的表面层有效地赋予显影剂的电荷可以更可靠地保持在显影剂中。提供此类体积电阻率的交联聚氨酯树脂的实例包括聚醚改性聚氨酯树脂、聚酯改性聚氨酯树脂和聚碳酸酯改性聚氨酯树脂。其中，可以适当地使用聚碳酸酯改性聚氨酯树脂，因为该树脂可以具有更高的体积电阻率。聚碳酸酯改性聚氨酯树脂的实例可以为在两个相邻氨基甲酸酯键之间包括由以下结构式(1)表示的化学结构的聚氨酯树脂。
Figure BDA0003538554380000061
另外，优选使用在软链段中具有用作侧链的如甲基等烷基的聚氨酯树脂。即，侧链抑制软链段部分的结晶化，因此，可以抑制由于晶体结构的发展而导致的表面层的导电性上升。因此，该树脂可以用作有利于具有更高体积电阻率的表面层的形成的粘结剂树脂。可以举出在软链段部分中具有在两个相邻的氨基甲酸酯键之间含有由以下结构式(2)表示的侧链甲基的结构的聚氨酯树脂作为实例。
Figure BDA0003538554380000071
<<显影辊>>
以下，将参照附图详细描述根据本公开的一个方面的显影辊。
如图1A和图1B所示，根据本公开的一个方面的显影辊包括导电性基体2和用作基体上的表面层1的单层弹性层。如图1A所示，表面层1可以直接设置在导电性基体上，或者，可以使用如图1B所示在基体2与表面层1之间根据需要进一步设置有一层或多层中间层3的显影辊。
<表面层>
为实现本公开的该方面，需要进行以下：将交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂设置在显影辊的最外表面；和建立树脂相互影响的空间环境。为此，在从表面层的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂的互穿聚合物网络(IPN)结构是有效的。
[IPN结构的识别方法]
表面层(弹性层)中IPN结构的存在可以通过例如用于形成IPN结构的聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的偏移来识别。
即，与交联丙烯酸系树脂的热分解温度相对应的热色谱图中的峰顶温度，与在IPN结构中该树脂单独存在的情况相比，向更高温度侧移动。
因此，由交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂二者形成IPN结构可以通过以下事实来识别：当表面层中的交联聚氨酯树脂分解前后的交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度相互比较时，分解后的峰顶温度低于分解前的峰顶温度。此处，热色谱图为可以通过微量取样热分解质谱法获得的质谱图。
以下描述微量取样热分解质谱法的概要。
首先，用切片机将要进行测量的电子照相用构件的区域切成薄片以制备样品。在这方面，如图4所示，从称为第一区域41、第二区域42和第三区域43的三个区域制备样品。第一区域41为从表面层44的外表面至0.1μm深度的区域，第二区域42为从表面层44的背面(面向导电性基体45的面)朝向外表面的厚度为0.1μm的区域，第三区域43为与和外表面相距1.0μm以上且1.1μm以下深度相对应的区域。
从表面层的各区域制备具有0.1μm厚度的100μm见方的薄片。例如，在测量中使用安装至气相色谱质谱仪("Polaris Q"(产品名称，由Thermo Electron Corporation制造))的离子阱型质谱仪。将样品固定至位于离子阱型质谱仪的探针前端的灯丝，并且直接插入气相色谱质谱仪的电离室。之后，样品以恒定的加热速度从室温快速加热至1,000℃。通过加热分解蒸发的样品通过用电子束照射而离子化，并且用质谱仪检测。此时，在加热速度恒定的条件下，得到具有称为总离子色谱(TIC)的质谱的、与热重-质谱(TG-MS)法类似的热色谱图。另外，还可以获得具有预定质量的片段的热色谱图，因此，可以获得与所期望的分子结构的分解温度相对应的热色谱图的峰值温度。热色谱图的峰值温度与树脂结构体中的交联结构相关，因此，随着交联结构的交联变得越致密，峰值温度移动至越高的温度。
交联丙烯酸系树脂与交联聚氨酯树脂形成IPN结构的事实可以如下所述来识别。即，仅需要识别电子照相用构件的组合物中交联聚氨酯树脂的分解和除去前后、源自交联丙烯酸系树脂的片段的热色谱图的峰值温度之间的差异。
此处，由从第一区域取样的第一样品测量的、源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度由Al(℃)表示。另外，由通过使第一样品中的交联聚氨酯树脂分解而获得的第二样品测量的、源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度由A2(℃)表示。当IPN结构形成时，A1和A2满足下式(1)表示的关系：
式(1)A1>A2。
IPN结构的形成方法的实例包括以下方法(i)和方法(ii)：
(i)一种包括以下的方法：预先形成第一组分的聚合物的网络结构，然后用第二组分的单体和聚合引发剂使第一组分的聚合物溶胀，并且在溶胀后形成第二组分的聚合物的网络结构(该方法也称为“顺序网络形成法”)；和
(ii)一种包括以下的方法：将具有相互不同的反应机制的第一组分的单体和第二组分的单体以及各单体的聚合引发剂混合以同时形成网络结构(该方法也称为“同时网络形成法”)。
随后描述根据该方面的在第一区域中具有IPN结构的表面层(弹性层)的制造方法。
[交联聚氨酯树脂]
交联聚氨酯树脂通过使具有羟基的多元醇和异氰酸酯化合物相互反应以形成氨基甲酸酯基而获得。此处使用的术语“交联”是指选自由作为聚氨酯树脂原料的多元醇和异氰酸酯化合物组成的组中的一种化合物或两种化合物中的每一种具有三个以上的反应性官能团，因此，交联聚氨酯树脂具有三维网络结构。这种交联聚氨酯树脂具有优异的柔软性和高强度。
聚氨酯树脂可以由多元醇和异氰酸酯化合物以及根据需要的扩链剂获得。作为聚氨酯树脂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、丙烯酸系多元醇以及它们的混合物。其中，优选使用可以提供由结构式(1)或(2)表示的化学结构的多元醇。例如，可以适当地使用具有侧链甲基的聚醚多元醇或具有侧链甲基的聚碳酸酯多元醇。
作为聚氨酯树脂原料的异氰酸酯化合物的实例包括以下异氰酸酯化合物：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)、苯二异氰酸酯(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)、环己烷二异氰酸酯、及其混合物。
作为任选组分的扩链剂的实例包括：双官能低分子量二醇，如乙二醇、1,4-丁二醇和3-甲基戊二醇；三官能低分子量三醇，如三羟甲基丙烷；及其混合物。另外，可以使用在末端具有异氰酸酯基的预聚物型异氰酸酯化合物，该化合物通过预先使上述各种异氰酸酯化合物与各种多元醇在异氰酸酯基相对于羟基过量的状态下相互反应而得到。另外，作为这些异氰酸酯化合物，可以使用用如甲基乙基酮(MEK)肟等各种封端剂将异氰酸酯基封端而获得的材料。
无论使用何种材料，都可以通过借助加热使多元醇和异氰酸酯化合物相互反应来获得聚氨酯树脂。当多元醇和异氰酸酯化合物中的一种或两种优选具有支链结构和三个以上的官能团时，获得的聚氨酯树脂成为交联聚氨酯树脂。
[交联丙烯酸系树脂]
交联丙烯酸系树脂与交联聚氨酯树脂一起形成IPN结构，从而通过上述作用机制对显影构件的表面层赋予磁性显影剂电荷的能力带来显著的改善效果。
交联丙烯酸系树脂通过丙烯酸系单体的聚合而形成。如本文所用的术语“丙烯酸系单体”不仅指丙烯酸系单体，还指甲基丙烯酸系单体。即，交联丙烯酸系树脂由丙烯酸系单体和甲基丙烯酸系单体中的一种或两种的聚合而形成。
如上所述，交联丙烯酸系树脂和交联聚氨酯树脂的IPN结构通过将液体丙烯酸系单体浸渗于包含交联聚氨酯树脂的树脂层中并且使浸渗产物固化而形成。此处使用的丙烯酸系单体的种类包括具有多个丙烯酰基或甲基丙烯酰基作为用于形成交联结构的官能团的多官能单体。同时，当官能团的数目为四个以上时，丙烯酸系单体的粘度变得显著高。因此，单体难以浸入由交联聚氨酯树脂形成的树脂层的表面，结果，难以形成IPN结构。因此，作为丙烯酸系单体，优选分子中存在的丙烯酰基和甲基丙烯酰基的总数为2个或3个的单体，更优选具有2个此类基团的双官能丙烯酸系单体作为其实例。
丙烯酸系单体的分子量优选落在200以上且750以下的范围内。当使用具有该范围内的分子量的丙烯酸系单体时，交联聚氨酯树脂的网络结构容易形成IPN结构，因此，可以有效地改善表面层的强度。
如上所述，丙烯酸系单体浸渗于包含交联聚氨酯树脂的树脂层中。为此，该单体需要具有适当的粘度。即，当单体的粘度高时，单体难以浸渗，并且当单体的粘度低时，其浸渗状态难以控制。因此，丙烯酸系单体的粘度在25℃下优选为5.0mPa·s以上且140mPa·s以下。
即，交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂的IPN结构可以通过以下而形成：选择各自满足上述分子量范围和粘度范围的一种或两种以上的丙烯酸系单体；将选定的单体浸渗于树脂层中；并且使单体聚合。
对丙烯酸系单体的聚合方法没有特别地限制，并且可以使用公知的方法。其具体实例包括基于加热的热聚合和基于UV照射的光聚合。
已知的自由基聚合引发剂或离子聚合引发剂可用于各聚合方法。
进行热聚合时的热聚合引发剂例如为：过氧化物，例如过氧化新癸酸3-羟基-1,1-二甲基丁基酯、过氧化新癸酸α-枯基酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化正辛酸叔戊酯、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、二枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷或正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯；或偶氮化合物，如2,2-偶氮二异丁腈、2,2-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮双(2-甲基丁腈)、1,1-偶氮双(环己烷-1-甲腈)、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、2,2-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]、2,2-偶氮双(N-丁基-2-甲氧基丙酰胺)或二甲基-2,2-偶氮双(异丁酸酯)。
当进行基于UV照射的光聚合时的光聚合引发剂为例如，2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮，1-羟基环己基苯基酮，2-羟基-2-甲基-1-苯丙烷-1-酮，1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮，2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基丙烷-1-酮，2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮，2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮，2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮，双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦，或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
这些聚合引发剂可以单独使用或者以其组合使用。
另外，关于聚合引发剂的共混量，当将形成特定树脂的化合物(例如具有(甲基)丙烯酰基的化合物)的总量定义为100质量份时，从有效地进行树脂形成的反应的观点，引发剂的使用量优选为0.5质量份以上且10质量份以下。作为加热用装置或UV照射用装置，可以适当使用公知的装置。例如，LED灯、高压汞灯、金属卤化物灯、氙气灯和低压汞灯各自可以用作用于施加UV光的光源。聚合时所需的累积光量可以根据所使用的化合物和聚合引发剂的种类和添加量适当调节。
[表面层的功能]
表面层优选是柔软的，以缓和施加至承载在其外表面上的显影剂的机械应力。同时，IPN结构使得表面层的硬度增加。因此，优选的是，表面层的面向基体的一侧不具有任何IPN结构，或者即使当该侧具有IPN结构时，IPN结构也使得交联丙烯酸系树脂进入交联聚氨酯树脂的程度与第一区域的IPN结构相比相对弱。因此，即使当表面层的外表面侧具有发达的IPN结构时，也可以抑制表面层的硬度增加。
具体地，当将从表面层的面向基体的一侧的表面朝向外表面的厚度为0.1μm的区域定义为第二区域时，第一区域和第二区域优选满足由下式(2)表示的关系，并且特别优选满足由式(3)表示的关系。此处，T1(℃)表示由从第一区域取样的样品测量的、源自交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度，并且T2(℃)表示由从第二区域取样的样品测量的、源自交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度。
式(2)T1>T2
式(3)(T1-T2)>1.0(℃)
另外，为了更令人满意地发挥缓和施加至表面层的显影剂的机械应力的功能，表面层的厚度优选为2.0μm以上且150.0μm以下。此外，在具有此类厚度的表面层中，当将从与表面层的外表面相距1.0μm的深度至与其相距1.1μm的深度的厚度为0.1μm的区域定义为第三区域时，优选的是，在与第一区域相邻的第三区域中不存在IPN结构。可选地，即使当存在IPN结构时，优选与第一区域的IPN结构相比交联丙烯酸系树脂进入交联聚氨酯树脂的程度较弱的IPN结构。
因此，当由从第三区域取样的样品测量的、源自交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度由T3(℃)表示时，Tl、T2和T3优选满足由式(4)和式(5)表示的关系。
式(4)T1>T3
式(5)|T1-T3|>|T3-T2|
[表面层的粘结剂树脂的体积电阻率及其测量方法]
如上所述，表面层中的粘结剂树脂的体积电阻率优选设定为1.0×1010Ω·cm以上且1.0×1018Ω·cm以下，特别优选1.0×1013Ω·cm以上且1.0×1016Ω·cm以下。因此，可以更可靠地防止由于显影剂的电荷(称为“显影剂电荷”)向显影构件的泄漏而引起的电荷衰减。另外，可以抑制显影剂的过度带电。
在粘结剂树脂的体积电阻率的测量中，可以采用利用原子力显微镜(AFM)通过导电模式测量的测量值。用机械手从显影辊的表面层的树脂粘结剂部分切下样品片，对样品片的一个表面进行金属沉积。将直流电源连接到进行金属沉积的表面，并且对其施加电压。将悬臂的自由端与样品片的与进行金属沉积的表面相对的表面接触，并且通过AFM的主体获得电流图像。体积电阻率可以根据由此获得的电流值、样品片的厚度和悬臂的接触面积来计算。
[其它组分]
除了上述组分以外，还可以将如交联剂、增塑剂、填料、增量剂、硫化剂、硫化助剂、交联助剂、抗氧化剂、抗老化剂、加工助剂或流平剂等组分，在不妨碍表面层的功能的范围内引入至表面层中。另外，当表面层需要具有表面粗糙度时，可以将用于赋予粗糙度的细颗粒引入至表面层中。具体地，可以使用聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸系树脂或聚碳酸酯树脂的细颗粒。细颗粒的体积平均粒径优选为1.0μm以上且30μm以下，并且由细颗粒形成的表面粗糙度(十点平均粗糙度)Rzjis优选为0.1μm以上且20μm以下。Rzjis为根据JIS B 0601(1994)测量的值。
[添加剂]
优选的是，将一种或多种选自改性有机硅化合物和改性氟化合物的添加剂引入至上述表面层中，因为丙烯酸系单体保留在表面层的外表面附近，因此IPN结构可以在非常靠近外表面的位置局部地形成。添加剂的引入可以抑制丙烯酸系单体向表面层的深处渗透，因此，可以保持对表面层的显影剂赋予电荷的适当的性质。因此，可以以更高的维度抑制起雾现象。
[表面层的生产方法]
当本实施方案的表面层通过顺序网络形成法而生产时，该方法包括以下步骤：将作为粘结剂树脂的交联聚氨酯树脂浸渗于导电性基体上，然后将液体丙烯酸系单体浸渗于树脂层的外表面的步骤；和使浸渗的丙烯酸系单体固化的步骤。根据本实施方案的表面层可以通过各个步骤形成。
尽管对树脂层的形成方法没有特别地限制，但优选包括使用液体涂料的涂布成形法。树脂层例如可以通过以下来形成：将树脂层用的各材料分散混合在溶剂中来制备涂料，将涂料涂布在导电性基体上，干燥所涂布的涂料以使涂料固化，或加热涂料以使涂料固化。
从与作为交联聚氨酯原料的多元醇或异氰酸酯化合物的相容性的观点，溶剂优选为极性溶剂。例如，可以混合使用一种或两种以上的与其它材料相容性良好的下列溶剂：醇类，如甲醇、乙醇和正丙醇；酮类，例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮；和酯类，例如乙酸甲酯和乙酸乙酯。
另外，涂料制备时的固成分可以通过溶剂的混合量自由调节，从均匀分散炭黑的观点，优选调节至20质量％以上且40质量％以下。可以使用已知的利用珠的分散装置，例如砂磨机、油漆搅拌器、dinomill或珠磨机，用于分散和混合。另外，可以使用浸涂、环涂、喷涂或辊涂作为涂布方法。
尽管对涂料干燥至固化或加热固化的温度没有特别地限制，只要聚氨酯树脂的交联进行即可，但是温度优选为50℃以上，更优选为70℃以上。
接下来，将液体丙烯酸系单体浸渗于如上所述形成的树脂层中。
当液体丙烯酸系单体作为用各种溶剂中的任何一种适当稀释的浸渗处理液浸渗时，可以形成具有更均匀表面组成的表面层。
可以自由选择满足对树脂层的亲和性和对丙烯酸系单体的溶解性二者的溶剂作为溶剂。其实例包括：醇类，如甲醇、乙醇和正丙醇；酮类，例如丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮；和酯类，例如乙酸甲酯和乙酸乙酯。另外，浸渗处理液可以适当地混合有聚合引发剂。关于聚合引发剂的细节在下文描述。尽管对浸渗处理液的浸渗方法没有特别限定，但是可以使用浸涂、环涂、喷涂、或辊涂等。
表面层可以通过用如上所述的浸渗处理液进行浸渗处理，然后，使丙烯酸系单体聚合和固化而形成。对聚合和固化的方法没有特别地限制，并且可以使用公知的方法。其具体实例包括如热固化和UV照射等方法。
通过此类步骤，交联丙烯酸系树脂以与树脂层的交联聚氨酯树脂的网络结构相互缠绕的形式引入，因此，可以形成IPN结构。从膜强度和柔软性的观点，由此获得的表面层的厚度优选为2.0μm以上且150.0μm以下。
<基体>
作为导电性基体2，可以使用圆柱状或圆筒状的导电性基体。为了改善与设置在其外周的中间层或表面层的粘接性，可以对基体的表面进行公知的表面处理。可选地，可以在其上设置粘接层。关于基体的材料，基体可以包括如下所述的导电性材料：
金属或合金，如铝、铜合金或不锈钢；
用铬或镍进行镀覆处理的铁；或者
具有导电性的合成树脂。
<中间层>
中间层3优选由橡胶材料的成形体形成。橡胶材料的实例包括乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(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、氢化NBR和聚氨酯橡胶。这些橡胶可以单独使用或者以其组合使用。其中，特别优选硅橡胶，因为即使当任何其它构件(例如，显影剂调节构件)与该层长时间抵接时，该橡胶也几乎不会在导电性中间层中引起永久压缩变形。硅橡胶的具体实例为加成固化性液体硅橡胶的固化产物。
通过将橡胶材料与如电子导电性物质或离子导电性物质等导电性赋予剂共混，中间层可以变成导电性中间层。导电性中间层的体积电阻率优选调节为103Ω·cm以上且1011Ω·cm以下，更优选104Ω·cm以上且1010Ω·cm以下。
电子导电性物质的实例包括以下物质：导电性炭黑，例如导电性碳、橡胶用碳和颜色(墨)用碳；以及金属及其金属氧化物。其具体实例包括如科琴黑EC和乙炔黑等高导电性碳；如SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、和MT等橡胶用碳；通过对炭黑粉末进行氧化处理而得到的各颜色(墨)用碳；以及金属，如铜、银和锗，以及它们的金属氧化物。其中，导电性炭黑[导电性碳、橡胶用碳、和着色(墨)用碳]是优选的，因为可以用少量容易地控制导电性。
离子导电性物质的实例包括以下物质：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，如改性脂肪族二甲基乙硫酸铵和硬脂基乙酸铵。
以将中间层的体积电阻率调节至上述适当值所需的量使用这些导电性赋予剂中的每一种，以相对于100质量份中间层形成用橡胶材料为0.5质量份以上且50质量份以下的范围内的量使用。
另外，中间层根据需要还可以包含各种添加剂，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、抗老化剂和加工助剂。填料的实例包括二氧化硅、石英粉和碳酸钙。这些任选组分的共混量在不妨碍中间层的功能的范围内。
中间层优选具有显影构件所需的弹性和20°以上且100°以下的Asker C硬度，并且其厚度优选为0.3mm以上且6.0mm以下。
用于中间层的各材料可以用如单轴连续捏合机、双轴连续捏合机、双辊、捏合混合机或三元混合机(trimix)等动态混合装置，或者如静态混合机等静态混合装置混合。
对在基体上形成中间层的方法没有特别地限制，并且其实例可以包括模具成形法、挤出成形法、注射成形法和涂布成形法。模具成形法的实例可以为包括以下的方法：首先，将用于将芯轴保持在模具内的模头固定在圆筒状模具的两端；在模头中形成注射口；然后将芯轴设置在模具内；从注入口注入中间层用材料；在材料固化的温度下加热注射后的模具；从模具中取出固化产物。
挤出成形法的实例可以为包括以下的方法：用十字头型挤出机将芯轴和中间层用材料共挤出；并且使材料固化，以在芯轴的周围形成中间层。
中间层的表面可以通过如表面研磨、电晕处理、火焰处理或准分子处理等表面改性方法来改性，以改善其与表面层的密合性。
<<显影剂>>
根据本公开的显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。作为显影剂的生产方法，可以使用粉碎法或聚合法。当通过粉碎法生产显影剂时，使用公知的方法。根据本公开的显影剂可以通过以下来获得：将显影剂所需的组分，如粘结剂树脂和磁性物质，以及根据需要的添加剂，例如脱模剂或电荷控制剂，以及任何其它组分用如亨舍尔混合机或球磨机等混合机充分混合；然后用如加热辊、捏合机或挤出机等加热捏合机将混合物熔融和捏合；冷却捏合的产物，以使产物固化；粉碎固化产物；然后对粉碎的产物分级；并且根据需要对分级产物进行表面处理。首先进行分级和表面处理中的哪一者都可以。在分级步骤中，为了改善生产效率，优选使用多级分级机。粉碎步骤可以通过包括使用如机械冲击式或喷射式粉碎装置等已知粉碎装置的方法来进行。
另外，作为直接生产球状显影剂的方法，使用包括以下的方法：将包含用作显影剂的粘结剂树脂的单体作为主要组分的混合物悬浮于水中；并且使单体聚合以获得显影剂。根据该方面的显影剂如下所述来获得。将作为基本组分的磁性物质和通常使用的作为其它组分的聚合性单体、着色剂和聚合引发剂，以及根据需要的交联剂、电荷控制剂、脱模剂和任意其它添加剂均匀溶解或分散以获得单体组合物。之后，用适当的搅拌机将单体组合物分散在如水相等包含分散稳定剂的连续相中，使其具有适度的粒径，并且使分散液进行聚合反应。由此，可以获得具有所期望的粒径的显影剂。
球状显影剂优选为高球形度显影剂，使得利用流动式颗粒图像测量装置测量的等效圆直径各自为3μm以上且400μm以下的显影剂颗粒的平均圆形度为0.970以上。这是因为当如上所述将平均圆形度设置为高时，促进各显影剂颗粒表面的均匀摩擦带电，因此，显影剂的带电均匀性优异。
另外，为了与更高的图像品质对应地忠实地显影更精细的潜像点，显影剂的重均粒径优选为3μm以上且10μm以下。当重均粒径为3μm以上时，可以实现转印效率降低的抑制、感光构件上的转印残留显影剂的量增加的抑制、接触带电步骤中感光构件的削减的抑制和显影剂的熔融粘附的抑制。此外，有助于抑制显影剂整体的表面积增加，抑制作为粉末的显影剂的流动性和搅拌性的降低，以及确保各显影剂颗粒的均匀带电。因此，有助于抑制显影剂的起雾和转印性的劣化，以及确保图像的均匀性。另外，当显影剂的重均粒径为10μm以下时，可以抑制文字或线图像的飞散，从而获得高分辨率。
为了改善显影剂的摩擦带电特性的目的，可以将电荷控制剂引入(内部添加)至显影剂中，或者可以通过与显影剂混合(外部添加)来使用。这是因为电荷控制剂能够根据显影系统而使电荷量控制最优化。正电荷控制剂的实例包括：用苯胺黑、三氨基三苯基甲烷系染料和脂肪酸金属盐改性的产品；以及季铵盐，如三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐和四丁基铵四氟硼酸盐。这些正电荷控制剂可以单独使用或者以其组合使用。另外，作为负电荷控制剂，有机金属化合物或螯合物是有效的。其实例包括乙酰丙酮铝、乙酰丙酮铁(II)和3,5-二叔丁基水杨酸铬。其中，特别优选乙酰丙酮金属络合物、单偶氮金属络合物和萘甲酸系或水杨酸系金属络合物或盐。
显影剂中的磁性物质的磁性材料的实例包括：铁基金属氧化物，例如磁铁矿、磁赤铁矿和铁氧体；磁性金属，如Fe、Co和Ni；以及这些金属与如Al、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Se、Ti、W或V等金属的合金；及其混合物。
优选将脱模剂共混至显影剂中。脱模剂的实例包括：脂肪族烃系蜡，如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、微晶蜡和石蜡；以及以脂肪酸酯为主要组分的蜡，如巴西棕榈蜡、费托蜡、沙索蜡和褐煤蜡。其中，从定影性的观点，优选使用具有低熔点的蜡。
此外，如二氧化硅、氧化钛或氧化铝等无机细粉末优选外部添加至显影剂，即，使其存在于显影剂表面附近以改善显影剂的环境稳定性、摩擦带电稳定性、显影性、流动性和贮存稳定性，并且改善其清洁性能。在显影剂中无机细粉末的添加量为0.1质量％至5.0质量％。另外，可以组合使用各种外部添加剂。可以进一步添加和使用除了无机细粉末之外的外部添加剂。除了无机细粉末之外的外部添加剂的实例包括：如聚四氟乙烯、硬脂酸锌、和聚偏氟乙烯等润滑剂；以及研磨剂，如氧化铈、钛酸锶和硅酸锶。在润滑剂中，优选聚偏氟乙烯。
<<显影装置>>
根据本公开的显影装置可应用于任何一种常规已知的显影装置，只要该显影装置为根据本公开的显影辊和显影剂的组合即可。
例如，如图2所示，显影装置包括显影剂105贮存在其中的显影剂容器109和用于将显影剂输送至显影剂容器的外部的、设置在显影剂容器的开口部的显影辊10。另外，显影装置包括作为显影剂调节构件的显影刮板107，和位于显影辊10的旋转上游侧的、在可旋转状态下与显影辊10抵接的显影剂供应辊108。另外，显影装置在其中设置有配置在显影剂容器109的开口部的端部的、与显影辊10抵接的端部密封构件(未示出)。端部密封构件包括与对应于显影辊的两端周面的形状形成的显影剂容器的开口部的形状相对应的如海绵或毡等构件，并且通过压靠显影辊的两端周面的每一者而用于防止显影剂泄漏至外部。根据本公开的显影剂和显影构件应用于显影剂105和显影辊10。当使用双组分显影剂时，显影剂容器109在其内部可以根据需要包括用于搅拌显影剂和载体的搅拌构件。
<<电子照相处理盒和电子照相图像形成设备>>
根据本公开的一个方面的电子照相处理盒的特征在于，电子照相处理盒可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体，并且包括上述显影装置。
根据本公开的一个方面的电子照相图像形成设备包括：用于承载静电潜像的图像承载构件；用于使图像承载构件一次带电的充电装置；用于在一次带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光单元；用显影剂使静电潜像显影以形成显影剂图像的显影构件；和用于将显影剂图像转印的转印装置。另外，电子照相图像形成设备的特征在于，包括显影构件的显影装置为上述显影装置。
描述根据本公开的一个方面的处理盒和电子照相图像形成设备。作为本公开的处理盒的实例，可以给出包括上述显影装置的处理盒，该处理盒可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体。另外，图3为用于说明包括上述显影装置或其中可拆卸地引入有处理盒的电子照相图像形成设备的实例的示意性构造图。
在用于承载静电潜像的图像承载构件118的周围设置配置为能够使与其接触的构件带电的用作充电构件的充电辊106、转印构件(转印辊)110、清洁器容器111、清洁刮板112、定影单元113、和拾取辊114等。通过充电辊106使图像承载构件118带电。然后，将激光从激光发生器116施加至图像承载构件118以进行曝光，因此，形成对应于目标图像的静电潜像。图像承载构件118上的静电潜像用作为显影单元的处理盒的显影剂容器109中的显影剂显影以获得图像。这里进行的显影为其中曝光部分用显影剂显影的所谓的反转显影。通过拾取辊114等将转印材料(纸)P从供纸部115输送至设备内，并且通过隔着转印材料(纸)P与图像承载构件118抵接的转印构件(转印辊)110将图像转印至转印材料(纸)P。其上承载有图像的转印材料(纸)P输送至定影单元113，并且使显影剂定影在转印材料(纸)P上。另外，残留在图像承载构件118上的显影剂通过清洁刮板112刮掉，并且贮存在清洁器容器111中。
根据本公开的一个方面，可以提供一种显影装置，其即使在使用包含磁性物质的显影剂在高温高湿环境下长期形成许多电子照相图像时，也可以稳定地形成起雾减少的高品质电子照相图像。
另外，根据本公开的另一个方面，可以提供电子照相处理盒和电子照相图像形成设备，其各自可以利用包含磁性物质的显影剂在高温高湿环境下长期形成起雾减少的高品质电子照相图像。
实施例
现在，通过具体实施例的方式详细描述本公开的实施方案。然而，本公开的技术范围不限于此。
<显影辊D-1的生产>
[弹性辊1的生产]
准备通过在外径为6mm并且长度为264mm的由SUS304制成的芯棒上涂布底漆(产品名称：DY35-051，由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造)，并且在150℃的温度下将底漆加热20分钟而得到的基体作为导电性基体。将导电性基体同心地设置在内径为11.5mm的圆筒状模具中。
作为中间层的材料，使用通过用三元混合机(产品名称：TX-15，由Inoue Mfg.,Inc.制造)将下表1所示的材料混合而得到的加成型硅橡胶组合物，并且将该组合物注入加热至115℃的温度的模具中。注入后，将材料在120℃的温度下加热成形10分钟，并且冷却至室温，接着，从模具中取出。由此，得到其中在导电性基体的外周形成厚度为2.71mm的中间层的弹性辊1。
表1
Figure BDA0003538554380000231
[表面层1的形成]
首先，制备用于形成树脂层1的涂料。即，将下表2中的除粗糙度形成颗粒之外的材料搅拌和混合。接着，向该混合物中添加甲基乙基酮(由Kishida Chemical Co.,Ltd.制造)，使得固成分浓度为30质量％，并且将材料混合，接着，用砂磨机均匀分散。向混合液中进一步添加甲基乙基酮，以将固成分浓度调整为25质量％。之后，在混合物中添加表2中的粗糙度形成颗粒，并且将材料用球磨机搅拌并分散，以得到树脂层形成用涂料1。将弹性辊1浸渍于树脂层形成用涂料1中，并且以涂膜的干燥厚度变为15μm的方式将该涂料涂布至辊。之后，通过在130℃的温度下加热60分钟使涂膜干燥和固化。由此，在中间层上形成树脂层1。
表2
Figure BDA0003538554380000232
随后，将包含丙烯酸系单体的浸渗处理液1浸渗于树脂层1中，并且固化以形成表面层1。
首先，将下表3中所示的材料溶解并混合以制备浸渗处理液1。接下来，将其上形成有树脂层的弹性辊通过在浸渗处理液1中浸渍2秒来进行处理，使得丙烯酸系单体组分浸渗于该层中。之后，将弹性辊在25℃的温度下风干30分钟，并且在90℃的温度下干燥1小时，使得液体的溶剂挥发。在使干燥后的弹性辊旋转的同时，在其外周面施加UV光，使其累积光量为15,000mJ/cm2，从而使浸渗于树脂层中的丙烯酸系单体固化。由此，形成表面层1。作为UV照射装置，使用高压汞灯(产品名称：HANDY TYPE UV CURING DEVICE，由Marionetwork制造)。由此，获得显影辊D-1。
表3
Figure BDA0003538554380000241
[显影辊D-2至D-32的生产]
除了采用表4-1和表4-2中所示的配方以外，以与树脂层形成用涂料1相同的方式制备树脂层形成用涂料2至21。另外，除了采用表5所示的配方以外，以与浸渗处理液1相同的方式制备浸渗处理液2和3。
然后，除了采用表6所示的树脂层形成用涂料和浸渗处理液的组合以外，以与形成表面层1的方法相同的方式分别生产显影辊D-2至D-32。
Figure BDA0003538554380000251
表4-2
Figure BDA0003538554380000261
表5
Figure BDA0003538554380000262
*表4和表5中的数值以质量份为单位表示各材料的共混量。
*表4和表5中所示的各材料如下所述。
·"C2090"：产品名称；由Kuraray Co.,Ltd.制造，具有侧链甲基的聚碳酸酯多元醇
·"T5652"：产品名称；由Asahi Kasei Corporation制造，聚碳酸酯多元醇
·"NP400"：产品名称；由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造，含氮多元醇
·"P2050"：产品名称；由Kuraray Co.,Ltd.制造，聚酯多元醇
·"PTGL2000"：产品名称，由Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制造，具有侧链甲基的聚醚多元醇
·"PTMG2000"：产品名称；由Mitsubishi Chemical Corporation制造，聚醚多元醇
·"MR-400"("Millionate MR-400"；产品名称；由Tosoh Corporation制造，异氰酸酯化合物(聚合MDI)
·"SUNBLACK X15"：产品名称，由Asahi Carbon Co.,Ltd.制造，炭黑
·"TSF4445"：产品名称；由Momentive Performance Materials Japan LLC制造，改性硅油
·"MEGAFACE F-430"：产品名称；由DIC Corporation制造，含氟基团/含亲水基团/不含亲油基团的低聚物
·"UCN-5090"("DAIMICBEAZ UCN-5090")：产品名称；由Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造，交联聚氨酯树脂颗粒
·"LCB-19"：产品名称；由Mitsubishi Chemical Corporation制造，链状丙烯酸系树脂
·"EBECRYL 145"：产品名称；由Daicel-Allnex Ltd.制造，双官能丙烯酸系单体；PO-改性新戊二醇二丙烯酸酯
·"NK Ester 9G"：产品名称；由Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造，双官能丙烯酸系单体
·"NK Ester 14G"：产品名称；由Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造，双官能丙烯酸系单体
·"IRGACURE 184"：产品名称；由BASF SE制造，光聚合引发剂
表6
Figure BDA0003538554380000281
[显影辊DH-1和DH-2的生产]
将表7的“组分(1)”栏中所示的其它材料添加至100质量份丁苯橡胶(SBR)(产品名称：TUFDENE 2003，由Asahi Kasei Corporation制造)，并且使用调节至80℃的密闭型混合机将混合物捏合15分钟。将表7的“组分(2)”栏中所示的材料添加至捏合产物中。接着，将该混合物用冷却至25℃的温度的双辊机捏合10分钟，从而获得导电性橡胶组合物No.1。
表7
Figure BDA0003538554380000291
准备外径为6mm并且长度为270mm的不锈钢(SUS304)制的圆柱体。将导电性硫化粘接剂(产品名称：METALOC U-20，由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)涂布至圆柱体的外周面并且烧制，从而制备导电性基体。
通过使用包括十字头的挤出成形装置，用所生产的导电性橡胶组合物No.1以圆筒状的方式涂布用作中心轴的基体的外周面。将涂覆外周面的导电性橡胶组合物的厚度调整为2.75mm。
将挤出后的辊在热风炉中在160℃下硫化1小时，然后，除去其橡胶层的端部，使得所获得的辊的长度变为235mm。因此，生产具有预涂层的辊。
用切入式磨削方式的研磨机将具有预涂层的所得辊的外周面研磨以具有冠形状，从而形成具有冠形状的辊No.1。辊No.1的外径用激光测长机(产品名称：CONTROLLER LS-7000和SENSOR HEAD LS-7030R，由Keyence Corporation制造)测量。以1mm的间距进行测量，并且将在距离辊No.1的端部10mm的位置处的外径平均值与在辊(预涂层)1的中央位置处的外径平均值之差定义为凸起量。距离辊No.1的端部10mm的位置处的平均外径为10.018mm，并且其中央部的平均外径为10.068mm，因此，凸起量为50μm。接着，用热风炉在大气气氛中以195℃的温度对辊No.1进行后加热处理1小时，从而获得弹性辊H1。
除了将表8所示的树脂层用涂料或浸渗处理液用于所得弹性辊H1以外，以与显影辊D-1相同的方式分别获得显影辊DH-1和DH-2。
表8
Figure BDA0003538554380000301
<显影剂>
[磁性物质1的生产]
将以下材料混合至硫酸亚铁水溶液中以制备包含氢氧化亚铁的水溶液：相对于铁元素为1.00当量至1.10当量的苛性钠溶液；相对于铁元素以磷元素计的量为0.15质量％的P2O5；和相对于铁元素以硅元素计的量为0.50质量％的SiO2。将该水溶液的pH设定为8.0，并且在向溶液中吹入空气的同时，在85℃下进行氧化反应。由此，制备具有晶种的浆液。
接着，向浆液中添加相对于最初的碱量(苛性钠的钠组分)为0.90当量至1.20当量的硫酸亚铁水溶液。之后，将浆液的pH维持在7.6，并且在向液体中吹入空气的同时，进行氧化反应。由此，获得包含磁性氧化铁的含水浆液。将含水浆液过滤和洗涤，然后一次取出。此时，采集少量含水样品，并且测量其含水量。接着，将含水样品在不经干燥的情况下投入到其它水系介质中，并且搅拌混合物。同时，在使浆料循环的同时，用针磨机再分散磁性氧化铁，以将再分散液的pH调节至约4.8。然后，在搅拌该液体的同时，向该液体中添加相对于100质量份磁性氧化铁为1.6质量份的正己基三甲氧基硅烷偶联剂以进行水解。
磁性氧化铁的量作为通过从含水样品的量中减去水含量而获得的值来计算。之后，充分地进行搅拌，并且将分散液的pH设定为8.6，接着，用硅烷偶联剂表面处理。用压滤机将生产的疏水性磁性物质过滤，并且用大量水洗涤。之后，将洗涤产物在100℃下干燥15分钟，并且在90℃下干燥30分钟，对所得颗粒进行粉碎处理，从而获得体积平均粒径为0.21μm的磁性物质1。
[聚酯树脂1的生产]
将下表9所示的材料投入到包括冷却管、搅拌机和氮气引入管的反应容器中，并且在氮气流中在230℃下使其相互反应10小时，同时蒸馏出所生成的水。接着，在5mmHg至20mmHg的减压下使材料相互反应，在达到2mgKOH/g以下的酸值的时间点，将所得物冷却至180℃。向冷却的产物中添加10质量份偏苯三酸酐，并且在常压下在密闭状态下使材料相互反应2小时。之后，取出反应产物并且冷却至室温。之后，将冷却的产物粉碎，从而获得聚酯树脂1。通过凝胶渗透色谱(GPC)测量的聚酯树脂1的主峰分子量(Mp)为10,500。
表9
材料 质量份
双酚A的环氧丙烷2-mol加成物 75
双酚A的环氧丙烷3-mol加成物 25
对苯二甲酸 100
钛系催化剂(二羟基双(三乙醇胺)钛) 0.25
[显影剂颗粒1的生产]
在容器中，将450质量份的0.1M Na3PO4水溶液投入到720质量份离子交换水中，并且将混合物升温至60℃。之后，将67.7质量份的1.0M CaCl2水溶液添加至混合物中，以获得包含分散稳定剂的水系介质。同时，将下表10的“组分1”栏中所示的材料用ATTRITOR(产品名称，由Mitsui Miike Chemical Engineering Machinery,Co.,Ltd.制造)均匀分散并混合，从而获得聚合性单体组合物。将聚合性单体组合物升温至60℃，并且添加下表10的“组分2”栏中所示的材料，混合、并溶解于组合物中。之后，将“组分3”栏中所示的材料作为聚合引发剂添加、混合并溶解于溶液中，从而获得显影剂组合物。
表10
Figure BDA0003538554380000321
将显影剂组合物投入到水系介质中，并且在N2气氛下在60℃下用T.K.HOMOMIXER(产品名称，由Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制造)以12,000rpm搅拌混合物10分钟以造粒。然后，在用桨式搅拌叶片搅拌的同时，将造粒产物在74℃下进行反应6小时。反应完成后，将悬浮液冷却，并且添加盐酸以洗涤悬浮液。之后，将洗涤产物过滤并干燥，从而获得显影剂颗粒1。所得显影剂颗粒1为磁性显影剂，其重均粒径为8.0μm，并且平均圆形度为0.938。
[显影剂T-1的生产]
将下表11中所示的材料投入到HENSCHEL MIXER FM10C(由Mitsui MiikeChemical Engineering Machinery,Co.，Ltd.制造)中，并且以4,000rpm的恒定转速进行混合处理5分钟。混合处理后，用设置有直径为500mm并且孔径75μm的网筛的圆形振动筛分机除去粗颗粒等。由此，获得显影剂T-1。
表11
Figure BDA0003538554380000331
[显影剂T-2的生产]
除了将磁性物质1的量由90份改变为60份以外，以与显影剂T-1的生产相同的方式获得显影剂T-2。
[显影剂TH-1的生产]
除了将磁性物质1的量由90份改变为0份以外，以与显影剂T-1的生产相同的方式获得显影剂TH-1。
显影剂颗粒原料组分1中的磁性物质1的质量份数在下表12中示出。
表12
显影剂 显影剂颗粒原料组分1中的磁性物质1的质量份数
T-1 90
T-2 60
TH-1 0
对所得显影辊和显影剂进行以下评价。
[T1、T2、T3、A1和A2的测量]
从各显影辊的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域，从辊的表面层的背面朝向其前表面的厚度为0.1μm的第二区域，和对应于与前表面相距1.0μm以上且1.1μm以下的深度的第三区域的热色谱图通过上述微量取样质谱法而获得。由所得热色谱图求出第一区域、第二区域和第三区域的各区域中的源自交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度T1、T2和T3。另外，求出第一区域中源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度A1。此外，得到从通过将从第一区域取样的样品中的交联聚氨酯树脂分解而获得的第二样品测量的、源自交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度A2。
通过用FIB-SEM(产品名称：NVision 40，由SII NanoTechnology Inc.制造)使用微量采样方法收集各区域的样品。
具体地，首先，用剃刀从显影辊的表面朝向基体切出凹口，以在表面层和中间层的截面露出的状态下切出橡胶片。将橡胶片放置在SEM的样品台上，使其辊截面部成为上表面，并且将取样探针固定在与橡胶片的辊表面相对应的位置。进一步，在与对应于辊表面的表面相距0.1μm的内侧对应的位置处进行用FIB的切割处理以收集第一区域的样品。
对于第二区域，在从表面层的背面与中间层之间的界面朝向前表面相距1.0μm的位置处使用FIB进行切割处理。将取样探针固定至所得切断面，在与切断面相距0.1μm的内侧对应的位置进行用FIB的切割处理，从而收集第二区域的样品。
另外，关于第三区域，在与上述相同的橡胶片中，在与对应于辊表面的表面相距1.0μm的内侧对应的位置处进行用FIB的切割处理以露出第三区域。将取样探针固定至露出面，在与露出面相距0.1μm的内侧对应的位置进行用FIB的切割处理，以收集第三区域的样品。
在每次切割处理中，FIB的加速电压和束电流分别设定为30kV和27mA。
[吡啶分解法]
吡啶分解法为选择性分解氨基甲酸酯键的方法。当对具有交联丙烯酸系树脂和交联聚氨酯树脂的IPN结构的样品进行吡啶分解法时，可以获得除去源自交联聚氨酯树脂的结构后的交联丙烯酸系树脂。
可以从得到的交联丙烯酸系树脂中掌握由IPN结构的存在或不存在引起的热色谱图的峰值温度的变化。吡啶分解法具体通过以下方法来进行。
用切片机从显影辊的表面切出厚度为0.1μm的样品，并收集500mg的样品。通过将吡啶(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)与水以3:1混合而得到的混合液0.5mL添加至所得样品中，并且通过在具有不锈钢护套的由氟树脂(TEFLON(商标))制密闭容器中在130℃下加热15小时而使样品分解。将所得分解产物在减压下处理以除去吡啶。A2的值通过使用由此获得的样品进行上述微量采样质谱分析而获得。
[厚度测量]
表面层的厚度如下测定：用光学显微镜或电子显微镜观察表面层的轴向3个部位和圆周方向3个部位，即总共9个部位的截面，并且测量截面的厚度；将测量值的平均值作为表面层的“厚度”。
[体积电阻率测量]
用原子力显微镜(AFM)(Q-scope 250：Quesant)通过导电模式测量表面层的体积电阻率。首先，用机械手从导电辊的表面层切出宽度为2mm并且长度为2mm的片材。从表面层切出片材，使得片材的一个表面包括表面层的表面。接下来，在片材的表面层的表面侧以80nm的厚度从蒸气沉积铂。接着，将直流电源(6614C：Agilent Technologies)连接到进行铂沉积的表面，并对其施加10V的电压。悬臂的自由端与表面层的另一个表面接触，通过AFM的主体获得电流图像。在表面上的随机选择的100个部位测量电流值，由具有10个最低电流值的部位的平均电流值和厚度的测量结果计算体积电阻率。以下描述测量条件。
测量模式：接触
悬臂：CSC17
测量范围：10nm×10nm
扫描速率：4Hz
施加电压：10V
<实施例1>
对用作电子照相图像形成设备的激光打印机(产品名称：LaserJet Pro P1606，由Hewlett-Packard Company制造)进行以下规格改变。首先，打印机的显影偏压由交流电(AC)变为直流电(DC)。接着，将显影偏压设定为-500V，将打印机感光鼓上的亮部电位和暗部电位分别设定为-300V和-800V。因此，在图像形成设备中，Vcontrast为200V，并且Vback为300V。
将以上生产的显影辊D-1收纳在经过这种规格改变的处理盒中，并将以上生产的显影剂T-1装入其中以生产显影装置。尽管处理盒的显影装置最初是磁性非接触式显影装置，但通过将盒安装有外径为11.4mm的显影辊，显影装置变成了磁性接触系统的显影装置。
[Q/M的测量]
将生产的处理盒装入上述激光打印机中，打印机在高温高湿(H/H)环境下老化7天。然后，在不改变环境的同时，用激光打印机进行输出白色实心图像的操作以建立其中显影辊的表面被显影剂覆盖的状态。接着，在相同环境下，用金属圆筒管和圆筒过滤器抽吸并收集显影辊上承载的显影剂。此时，测量通过金属圆筒管存储在电容器中的电荷量Q(μC)和从中吸入的显影剂的质量M(g)。由这些值计算每单位质量的电荷量Q/M(μC/g)。当使用带负电的显影剂时，其Q/M符号为负。可以说，Q/M的绝对值变得越大，显影辊对显影剂赋予电荷的能力变得越高。
[起雾测量]
在Q/M的测量之后即刻，通过如下所述的过程进行起雾测量。首先，在H/H环境下，打印机在输出白色实心图像期间停止。此时，用胶带剥离附着在感光构件上的显影剂，并且用反射浓度计(产品名称："TC-6DS/A"；由Tokyo Denshoku Co.,Ltd.制造)测量相对于基准的反射率的降低量(％)。采用该测量值作为起雾值。反射率的降低起因于显影剂被转印至纸张的原本没有打印图像并且应该形成空白点的白色背景部分上。因此，起雾值优选尽可能小。
[重影评价]
将Q/M测量和起雾测量中使用的打印机和盒在温度15℃和相对湿度10％的环境下老化1天。之后，用于重影检查的图像如下产生：在图像末端的对应于显影辊的一圈的区域中输出在白色背景上等间隔排列实心黑色标记(正方形和圆形)的图像；并且在除上述之外的区域中输出半色调图像。
标记的重影出现在输出的半色调图像上的程度通过以下标准来评价。
等级AA：没有观察到浓度差异。
等级A：根据观察图像的角度可以观察到轻微的浓度差异。
等级B：可以观察到对应于显影辊的一圈的重影。
等级C：可以清楚地观察到对应于显影辊的一圈的重影。
等级D：可以在显影辊的两圈或更多圈上观察到重影。
<实施例2至实施例33>
除了显影辊和显影剂改变为表13中所示的那些以外，以与实施例1中相同的方式进行评价。结果在表13-1和表13-2中示出。
Figure BDA0003538554380000381
Figure BDA0003538554380000391
<比较例1至3>
除了显影辊和显影剂改变为表14中所示的那些以外，以与实施例1中相同的方式进行评价。结果在表14中示出。
表14
Figure BDA0003538554380000401
<评价结果的讨论>
在实施例1至33中，通过使用各自包含磁性物质的显影剂来评价显影装置。收纳在显影装置中的各显影辊具有作为表面层的单层弹性层，并且弹性层包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂作为其粘结剂树脂。此外，可知实施例1至33的各显影辊满足A1＞A2的关系，因此，交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂在从弹性层的外表面至与表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成互穿聚合物网络结构。由上述可知，即使在高温环境下，显影剂也令人满意地带电，因此显影装置的起雾性能令人满意。
在使用包括聚碳酸酯结构的交联聚氨酯树脂作为显影辊的表面层的粘结剂树脂的实施例1、2、7、8、13、14、19、20、25至30、32和33的每一个中，Q/M相对较高，并且显影装置的起雾性能令人满意。在交联聚氨酯树脂在其侧链中包含甲基的实施例1、7、13、19和30的每一个中，结果是装置的体积电阻率特别高并且耐起雾性优异。
同时，在比较例1中，预涂层经受丙烯酸系浸渗处理，但没有引入赋予显影剂电荷的化学结构(交联聚氨酯树脂)，因此，结果是Q/M低，并且显影装置的起雾性能差。在比较例2中，引入了交联聚氨酯树脂和链状丙烯酸系树脂，但没有引入交联丙烯酸系树脂和交联聚氨酯树脂的互穿聚合物网络结构。另外，在比较例3中，未将磁性物质引入至显影剂中。因此，在这些比较例的每一个中，结果是没有进行有效的电荷赋予并且显影装置的起雾性能不充分。
虽然参考示例性实施方案已描述了本发明，但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。权利要求的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种显影装置，其特征在于，其包括：
显影剂；和
构成为在表面上承载所述显影剂的显影构件，
所述显影构件包括导电性基体和用作所述基体上的表面层的单层弹性层，
所述表面层包含粘结剂树脂，并且所述粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂，
所述交联聚氨酯树脂和所述交联丙烯酸系树脂在从所述表面层的外表面至与所述表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域中形成互穿聚合物网络结构，
其中所述显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
2.一种显影装置，其特征在于，其包括：
显影剂；和
构成为在表面上承载所述显影剂的显影构件，
所述显影构件包括导电性基体和用作所述基体上的表面层的单层弹性层，
所述表面层包含粘结剂树脂，并且所述粘结剂树脂包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂，
其中从所述表面层的外表面至与所述表面层的外表面相距0.1μm深度的位置的第一区域包含交联聚氨酯树脂和交联丙烯酸系树脂二者，和
其中当从所述第一区域取样第一样品并且将源自所述第一样品中的交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为单位为℃的A1时，并且
当通过将所述第一样品中的交联聚氨酯树脂分解而获得第二样品，并且源自所述第二样品中的交联丙烯酸系树脂的热色谱图的峰顶温度定义为单位为℃的A2时，A1和A2满足由式(1)表示的关系：
式(1)A1>A2，和
其中所述显影剂包含各自至少包含粘结剂树脂和磁性物质的显影剂颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中当将源自所述第一区域中的所述交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度定义为单位为℃的T1，并且将源自从所述表面层的在面向所述基体一侧的背面朝向所述外表面的厚度为0.1μm的第二区域中的交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度定义为单位为℃的T2时，T1和T2满足由式(2)表示的关系：
式(2)T1>T2。
4.根据权利要求3所述的显影装置，其中T1和T2满足由式(3)表示的关系：
式(3)(T1-T2)>1.0℃。
5.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中所述显影构件的表面层的厚度为2.0μm以上且150.0μm以下。
6.根据权利要求5所述的显影装置，其中当将源自所述第一区域的交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度由单位为℃的T1表示，将源自从所述表面层的在面向所述基体一侧的背面朝向所述外表面的厚度为0.1μm的第二区域中的交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度由单位为℃的T2表示，并且将源自对应与所述表面层的外表面相距1.0μm以上且1.1μm以下的深度的第三区域中的交联聚氨酯树脂的热色谱图的峰顶温度由单位为℃的T3表示时，T1、T2和T3满足由式(4)和式(5)表示的关系：
式(4)T1>T3；和
式(5)|T1-T3|>|T3-T2|。
7.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中所述显影构件的表面层还包含一种或多种改性有机硅化合物和改性氟化合物。
8.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中所述交联聚氨酯树脂具有聚碳酸酯结构。
9.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中所述交联聚氨酯树脂具有含侧链甲基的结构。
10.根据权利要求1或2所述的显影装置，其中待引入至所述显影构件的表面层的粘结剂树脂的体积电阻率为1.0×1010Ω·cm以上且1.0×1018Ω·cm以下。
11.一种可拆卸地安装至电子照相设备的主体的电子照相处理盒，其特征在于，所述电子照相处理盒包括根据权利要求1至10中任一项所述的显影装置。
12.一种电子照相图像形成设备，其特征在于，其包括：
用于承载静电潜像的图像承载构件；
用于使所述图像承载构件一次带电的充电装置；
用于在一次带电的图像承载构件上形成静电潜像的曝光装置；
用显影剂使所述静电潜像显影以形成显影剂图像的显影装置；和
用于将所述显影剂图像转印至转印材料的转印装置，
其中所述显影装置为根据权利要求1至10中任一项所述的显影装置。
13.根据权利要求12所述的电子照相图像形成设备，其中所述显影装置为磁性接触系统的显影装置。
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