CN117222947A - 电子照相构件、其制造方法、处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

电子照相构件、其制造方法、处理盒和电子照相图像形成设备 Download PDF

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CN117222947A CN202280031175.1A CN202280031175A CN117222947A CN 117222947 A CN117222947 A CN 117222947A CN 202280031175 A CN202280031175 A CN 202280031175A CN 117222947 A CN117222947 A CN 117222947A
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渡边政浩
佐藤加奈
日野哲男
小川凉
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Abstract

提供一种电子照相构件,其甚至在低硬度氨基甲酸酯弹性体的情况下,表现出快速的变形回复并且可以抑制条纹状图像缺陷。电子照相构件包括芯轴和设置在芯轴的外周上的弹性层。弹性层包含氨基甲酸酯弹性体,氨基甲酸酯弹性体具有基质和分散在基质中的多个域。弹性层的厚度方向的截面中测量的域的弹性模量小于基质的弹性模量,弹性层的23℃的温度下的微橡胶硬度为20以上且50以下。在23℃下利用纳米压痕仪对弹性层进行的压痕试验中,其中试验包括用维氏压头以10mN/30sec的加载速率进行压痕,在10mN的载荷下保持60秒,然后卸载,卸载5秒后的应变为1μm以下。

Description

电子照相构件、其制造方法、处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本公开涉及一种用于电子照相图像形成设备(下文中有时简称为“图像形成设备”)例如使用电子照相系统的复印机或打印机的电子照相构件、及电子照相构件的制造方法。本公开还涉及处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
采用电子照相系统的图像形成设备(使用电子照相系统的复印机、传真机或打印机等)主要包括电子照相感光构件(下文中有时称为“感光构件”)、充电装置、曝光装置、显影装置、转印装置以及定影装置。
在图像形成设备中,感光构件首先由充电构件(下文中有时称为“充电辊”)充电,然后曝光。因此,在感光构件上形成静电潜像。另外,调色剂容器中的调色剂通过调色剂调节构件施加到调色剂承载构件(下文中有时称为“显影辊”)上,并且通过显影辊输送到显影区域。然后,利用输送到显影区域的调色剂使感光构件上的静电潜像在感光构件和显影辊之间的抵接部显影。此后,感光构件上的调色剂通过转印手段(means)转印到记录片上,并利用热和压力定影。残留在感光构件上的调色剂被清洁构件除去。
作为用于这种充电辊和显影辊中的每一个的弹性层的材料,迄今已使用硅橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、表氯醇橡胶和氨基甲酸酯弹性体(urethane elastomer)。在这些材料中,氨基甲酸酯弹性体具有令人满意的耐磨耗性,因此适合用作弹性层的材料。
然而,氨基甲酸酯弹性体通常容易产生压缩永久变形。因此,当包括包含氨基甲酸酯弹性体的弹性层的显影辊的特定部位长时间抵接调色剂调节构件并且该特定部位变形时,该变形不容易回复(recovered)。当对其中特定部位变形的显影辊进行图像形成时,要获得的电子照相图像在与变形部位相对应的位置处会具有条纹状缺陷。类似地,在包括包含氨基甲酸酯弹性体的弹性层的充电辊中,也会出现由于在充电辊的特定部位中发生的变形而导致的充电故障,并且要获得的电子照相图像会具有缺陷。当氨基甲酸酯弹性体的硬度较低时,压缩永久变形趋于增大,并且更容易出现上述缺陷。
在专利文献1中,公开了一种导电性辊,其包括由氨基甲酸酯弹性体形成的导电性弹性层,所述氨基甲酸酯弹性体通过使六亚甲基二异氰酸酯的三聚体、其缩二脲体或它们的混合物形成的多异氰酸酯与包含高分子量聚丙二醇作为主要成分的多元醇以80至120的异氰酸酯指数彼此反应来获得。在专利文献1中,公开了由于导电性弹性层减少辊的永久变形,因此获得从由与感光构件的压力接触和与辊或刮板的压力接触引起的变形的回复性优异的导电性辊。
[引文列表]
[专利文献]
专利文献1:日本专利申请特开No.H09-34216
[非专利文献]
非专利文献1:IEEE系统、城域网和网络汇刊(IEEE Transactions on SYSTEMS,MAN,AND CYBERNETICS),第SMC-9卷,第1期,1979年1月,第62-66页。
发明内容
发明要解决的问题
本发明人对根据专利文献1的导电性辊进行了研究。结果,本发明人发现,根据专利文献1的氨基甲酸酯弹性体作为用于高速图像形成设备的各显影辊和充电辊的弹性层的构成材料,仍有改进的余地。
本公开的一个方面旨在提供一种具有低硬度且从变形快速回复的电子照相构件。本公开的另一方面旨在提供一种具有低硬度且变形回复力优异的电子照相构件的制造方法。本公开的又一方面涉及提供有助于高品质电子照相图像的形成的处理盒。本公开的再又一方面涉及提供一种能够形成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
根据本公开的一个方面,提供一种电子照相构件,其包括:芯轴;设置在芯轴的外周上的弹性层,弹性层包含氨基甲酸酯弹性体,氨基甲酸酯弹性体包括基质(matrix)和分散在基质中的多个域(domains),参数A和参数B满足A<B的关系,其中参数A表示所述多个域中的每一个的粘弹性项和参数B表示所述基质的粘弹性项,所述参数A和参数B利用扫描探针显微镜在弹性层的厚度方向上的截面的粘弹性图像中测量,弹性层的在23℃的温度下的微橡胶硬度(microrubber hardness)为20以上且50以下,和在23℃利用纳米压痕仪对弹性层进行的压痕试验中,其中以10mN/30sec的加载速度推动维氏压头并在10mN的载荷下维持60秒,然后卸载,卸载5秒后的应变为1μm以下。
根据本公开的另一方面,提供一种构造为可拆卸地安装至图像形成设备的处理盒,该处理盒包括上述电子照相构件。
根据本公开的又一方面,提供一种电子照相图像形成设备,其包括上述电子照相构件。
根据本公开的再又一方面,提供一种所述电子照相构件的制造方法,所述方法包括以下步骤:(i)使具有至少两个异氰酸酯基的第一聚醚和具有至少两个羟基的第一聚碳酸酯多元醇彼此反应以获得具有至少两个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂;(ii)获得其中各自包含氨基甲酸酯反应性乳化剂的至少一部分的液滴分散在第二聚碳酸酯多元醇中的分散体;(iii)获得包含分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯的弹性层形成用混合物;和(iv)使弹性层形成用混合物中的氨基甲酸酯反应性乳化剂、第二聚碳酸酯多元醇和多异氰酸酯在芯轴的表面上彼此反应,从而获得弹性层。
发明的效果
根据本公开的一个方面,可以提供一种具有低硬度且从变形快速回复的电子照相构件。根据本公开的另一方面,可以提供一种具有低硬度且从变形快速回复的电子照相构件的制造方法。另外,根据本公开的又一方面,可以提供有助于高品质电子照相图像的形成的处理盒。根据本公开的再又一方面,可以提供一种能够形成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]为示出根据本公开的一个方面的电子照相构件的实例的示意性截面图。
[图1B]为示出根据本公开的一个方面的电子照相构件的实例的示意性截面图。
[图2A]为根据本公开的一个方面的电子照相构件的弹性层的一个实施方案的示意性截面图。
[图2B]为根据本公开的一个方面的电子照相构件的弹性层的一个实施方案的示意性截面图。
[图3]各自为示出根据本公开的弹性层的变形的图。
[图4]为示出截面的切出位置和方向的图。
[图5]为示出根据本公开的一个实施方案的电子照相构件的制造方法的示意图。
[图6]为根据本公开的一个实施方案的图像形成设备的实例的示意性截面图。
[图7]为根据本公开的一个实施方案的处理盒的实例的示意性截面图。
具体实施方式
在本公开中,除非另有说明,否则各自表示数值范围的描述“XX以上且YY以下”和“XX至YY”各自意指包括作为端点的下限和上限的数值范围。另外,分段描述数值范围的情况公开了各数值范围的上限和下限的任意组合。
近年来,随着打印速度的进一步高速化和电子照相图像的进一步高品质化的需求日益增长,已经要求显影辊和充电辊各自的弹性层从变形更快速回复。然而,根据本发明人做出的研究,根据专利文献1的氨基甲酸酯弹性体从变形的回复速度仍然不充分。在专利文献1中,记载了按照日本工业标准(JIS)K6301进行根据专利文献1的氨基甲酸酯弹性体的压缩永久变形的测量,压缩条件设定为70℃、22小时。即,在专利文献1中,认为根据专利文献1的氨基甲酸酯弹性体的压缩永久变形的测量是通过在70℃的温度下压缩氨基甲酸酯弹性体22小时、将氨基甲酸酯弹性体从压缩状态释放、将所得物静置30分钟、然后测量其厚度来进行的。然而,在这种试验的结果中,对于为高速图像形成设备的显影辊和充电辊中的每一个提供弹性层而言,即使是表现出小压缩永久变形的氨基甲酸酯弹性体仍具有低的从变形的回复速度。因此,本发明人已认识到,需要开发一种在保持柔软性的同时表现出更快速的变形恢复性的弹性层。
这里,通常而言,当弹性层的微橡胶硬度降低时,压缩永久变形增大,并且从变形的恢复速度也降低。与此同时,在得到压缩永久变形小且从变形快速恢复的弹性层方面,弹性层的弹性模量的增大是有效的。然而,随着弹性层的弹性模量的增大,微橡胶硬度也增大。即,在将弹性层的微橡胶弹性保持在低水平的同时,获得具有高的从变形的恢复速度的弹性层已经是非常困难的。为了解决这样的问题,本发明人反复进行了进一步的研究。结果发现,使用其中引入有基质-域结构的聚氨酯弹性体(polyurethane elastomer)作为弹性层的构成材料,在解决上述问题方面是有效的,所述基质-域结构包括具有能够提高变形恢复速度的结构的基质和具有有助于抑制微橡胶硬度增大的结构的域。
以下通过优选的实施方案详细描述根据本公开的电子照相构件等。
<电子照相构件>
图1A和图1B分别为根据本公开的具有辊形状(下文中有时称为"电子照相辊")的电子照相构件的两个方面的周向的示意性截面图。图1A所示的电子照相辊1A包括具有导电性的芯轴2和覆盖芯轴2的表面(外周面)的弹性层3。另外,图1B所示的电子照相辊1B还包括弹性层3的与面向芯轴2的一侧相反的一侧的表面(下文中有时称为"外表面")上的表面层4。根据本公开的电子照相辊不限于这些配置,并且可以包括例如在各个层之间的粘合剂层(未示出),。
(芯轴)
优选的是,芯轴2具有导电性以便通过芯轴向电子照相构件的表面供电。优选的是,芯轴的电阻值低于弹性层的电阻值,且芯轴的体积电阻率为103Ω·cm以下。适当选自电子照相构件领域已知的那些芯轴可以用作具有导电性的芯轴,优选由金属如铝、铝合金、不锈钢或铁制成的芯轴。另外,这些金属可以用铬和镍等进行镀覆处理以改善耐腐蚀性和耐磨耗性。芯轴的形状可以是选自中空形状(圆筒状)和实心形状(圆柱状)的任意一种。例如,可以使用通过用厚度约5μm的镍镀覆碳钢合金的表面得到的具有实心圆柱状的芯轴。具有圆筒状或圆柱状的芯轴可以按照要安装芯轴的图像形成设备适当地选择。
(弹性层)
弹性层2满足以下要求(1-1)~(1-4)。
要求(1-1):弹性层2包含氨基甲酸酯弹性体,氨基甲酸酯弹性体具有包括基质和分散在基质中的多个域的基质-域结构。
要求(1-2):当表示利用扫描探针显微镜在弹性层的厚度方向上的截面的粘弹性图像中测量的每个域的粘弹性项的参数由A表示,表示粘弹性图像中测量的基质的粘弹性项的参数由B表示时,表现出A<B。即,在根据本公开的弹性层的厚度方向上的截面中,观察氨基甲酸酯弹性体的基质-域结构。另外,截面中观察到的氨基甲酸酯弹性体的基质的弹性模量大于每个域的弹性模量。
要求(1-3):弹性层的在23℃的温度下的微橡胶硬度为20以上且50以下。
要求(1-4):在23℃下利用纳米压痕仪对弹性层进行的压痕试验中,当以10mN/30sec的加载速度推动维氏压头并在10mN的载荷下维持60秒,然后卸载时,卸载5秒后的应变为1μm以下。
在根据本公开的氨基甲酸酯弹性体中,从变形的恢复性的功能赋予给基质,降低氨基甲酸酯弹性体的硬度的功能赋予给域。当采用此类氨基甲酸酯弹性体时,根据本公开的弹性层表达要求(1-3)中定义的柔软度和要求(1-4)中定义的从变形的快速回复性。
同时,一般的氨基甲酸酯弹性体还具有所谓的硬链段和软链段之间的弹性模量差。然而,认为不存在具有要求(1-3)中定义的柔软性的同时还表现要求(1-4)中定义的高的从变形的回复速度的氨基甲酸酯弹性体。
图2A为根据本公开的一个方面的电子照相辊1A的周向的部分截面图。另外,图2B为电子照相辊1A的沿芯轴2的长度方向的方向的部分截面图。
在图2A和图2B每个图中,示意性示出沿弹性层3的厚度方向的截面中观察到的包括在根据本公开的氨基甲酸酯弹性体中的基质31和分散在基质31中的多个域32。
聚氨酯弹性体具有如上所述的包括基质31和分散在基质中的域32的基质-域结构。另外,基质31具有能够增大变形回复速度的结构,域32各自具有有助于抑制微橡胶硬度增大的结构。结果,基质表现高于每个域的弹性。图3的(a)和图3的(b)各自为根据本公开的弹性层3的变形回复性的说明图。如图3的(a)所示,多个域32分散在基质31中。另外,域32各自具有小于基质31的弹性,因此,当弹性层3如图3的(b)所示沿箭头F所示方向压缩时,域32优先变形。因此,即使当基质31具有高弹性时,也可以降低弹性层的微橡胶硬度。另外,当弹性层从压缩中释放时,由于作为连续相的基质31的弹性,弹性层的厚度可以快速回复到压缩前的厚度。
(弹性层的微橡胶硬度)
弹性层的硬度以微橡胶硬度计为20以上且50以下。当微橡胶硬度设定为50以下时,显影辊和调色剂调节构件之间的辊隙宽度以及充电辊和感光构件之间的辊隙宽度增加,并且抵接压力不过度增加。结果,不易发生显影辊上的调色剂对显影辊的熔融粘附、和通过清洁构件滑动粘附至显影辊的调色剂对充电辊的熔融粘附。另外,通过将微橡胶硬度设定为20以上,机械强度增加,甚至在长寿命图像形成设备中使用时,弹性层的端部也不易磨损。
微橡胶硬度如下所述测定。当弹性层的长度方向的长度由L表示时,测量微橡胶硬度的位置为包括弹性层的长度方向的中心和从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置。在每一处测量位置,用微橡胶硬度计(商品名:MD-1capa,由KobunshiKeiki Co.,Ltd.制造,压头:A型(圆柱形,直径:0.16mm,高度:0.5mm,外径:4mm,,内径:1.5mm),测量模式:峰值保持模式)测量弹性层的表面的23℃温度下的微橡胶硬度,并计算测量值的平均值。本公开中采用计算的平均值作为微橡胶硬度。
(表示粘弹性项的参数)
基质31和域32之间的弹性模量的相对差可以通过制备弹性层的薄片并且用扫描探针显微镜(SPM/AFM)测量薄片的弹性模量来测量。例如,由Hitachi High-Tech ScienceCorporation制造的"S-Image"(商品名)可以用作扫描探针显微镜。另外,用于制备薄片的手段的实例包括锋利的剃刀、切片机和聚焦离子束(FIB)法。
关于切片的制作位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置,从弹性层的如图4所示的厚度方向的截面41~43制作总计三个切片。另外,当电子照相构件与另一构件抵接时变形的区域主要是从弹性层的外表面到100μm深度的厚度区域。因此,作为截面41~43各自的观察区域。在从切片各自的外表面到深度100μm的厚度区域中选择任意的50μm正方形观察区域,并在总计三个观察区域中进行粘弹性图像的观察。
使用SPM的粘弹性图像的测量模式是微粘弹性动态力模式(称为"粘弹性动态力模式(VE-DFM)")。另外,将DMF的由硅制作的微悬臂("SI-DF3"(商品名),由Hitachi High-Tech Science Corporation制造,弹簧常数(spring constant)=1.9N/m)用作悬臂。另外,扫描频率设定为0.5Hz。VE-DFM为如下模式:其中,在其中悬臂共振的状态下在控制探针和测量样品之间的距离以便使悬臂梁的振动和振幅变得恒定的同时得到表面形貌(profile)图像。
在已取得粘弹性图像之后,在基质和域各自的10个点处确定各自表示各观察区域中的粘弹性项的参数,并采用其平均值作为本公开中表示域的粘弹性项的参数A和表示基质的粘弹性项的参数B。参数A和参数B各自的单位为mV,其值越大表示弹性越高。
参数A与参数B的比(A/B)优选为0.65以下。当比(A/B)较小时,基质和域之间的粘弹性差增大,因此可以容易地同时获得硬度和从变形的回复。
(从变形的回复性)
在温度23℃下利用纳米压痕仪对弹性层3进行的压痕试验中,当以10mN/30sec的加载速度推动维氏压头并在10mN的载荷下维持60秒,然后卸载时,卸载5秒后的应变为1μm以下。
当在上述条件下测量时卸载5秒后的应变设定为1μm以下时,可以抑制在将弹性层应用于高速打印机中的显影辊的情况下的条纹状图像缺陷。这是因为,显影辊的变形可以在从高速打印机的运转到静电潜像的显影的短时间内回复到1个调色剂以下的通常尺寸。另外,即使当将弹性层应用于充电辊时,从变形的回复也是快速的,因此不易发生对感光构件的放电不均匀。因此,可以防止由于感光构件的带电不均匀而发生条纹状图像缺陷。
在本公开中,"FISCHERSCOPE HM2000"(商品名,由Fischer Instruments K.K.制造)用作纳米压痕仪,并采用23℃的温度下的测量值。另外,对面角136°的四棱锥型维氏压头用作测量用压头。进一步地,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,测量位置为总计三个位置,其包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置。采用在各测量位置处用纳米压痕仪进行测量时的平均值作为本公开中的卸载5秒后的应变。
(基质的弹性模量)
基质31的弹性模量优选2MPa以上且8MPa以下。当基质的弹性模量设定为2MPa以上时,基质作为弹簧的效果增强,并且可以加速从变形的回复。另外,当基质的弹性模量设定为8MPa以下时,基质的硬度降低,弹性层的微橡胶硬度可以抑制得低。
基质的弹性模量可以通过制备弹性层的薄片并且用扫描探针显微镜(SPM/AFM)测量薄片的弹性模量来测量。例如,由Oxford Instruments plc制造的"MFP-3D-Origin"(商品名)可以用作扫描探针显微镜。另外,用于制备薄片的手段的实例包括锋利的剃刀、切片机和聚焦离子束(FIB)法。
关于切片的制作位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置,从弹性层的如图4所示的厚度方向制作总计三个切片。另外,关于截面41~43各自的观察区域,在从切片各自的外表面到深度100μm的厚度区域中选择任意的50μm正方形观察区域,并在总计三个观察区域中观察相位图像(phase image)。利用SPM的相位图像的测量模式设定为AM-FM。另外,将用于动态模式的硅悬臂,例如"OMCL-AC-160TS"(商品名,由Olympus Corporation制造,弹簧常数=47.08N/m)用作悬臂。此外,扫描频率设定为0.5Hz.
在已取得相位图像后,用SPM测量力曲线,以测量基质的弹性模量。将力曲线的测量模式设置为接触模式,将力距离设置为500nm,并将触发点设置为0.01V。另外,在如上相同的方式中,用于动态模式的硅悬臂例如"OMCL-AC-160TS"(商品名,由OlympusCorporation制造,弹簧常数=47.08N/m)用作悬臂。扫描频率设定为1Hz。
在各观察区域中的10个点处确定基质的弹性模量,并且采用其平均值作为本公开中的基质的弹性模量。
(域的截面积和个数)
描述在弹性层的厚度方向的截面中观察到的聚氨酯弹性体的域32的截面积和个数。
当弹性层的长度方向的长度由L表示时,指定包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的三个位置。关于这三个位置处的弹性层的厚度方向的各截面,当从弹性层的外表面到深度100μm的厚度区域中任意设置50μm正方形观察区域时,优选的是,观察区域的全部三个位置都满足以下要求(2-1)和(2-2)。
要求(2-1):观察区域中存在的域的截面积之和相对于观察区域的面积的比例为15%以上且45%以下。
要求(2-2):当计算观察区域中存在的域各自的截面积时,各自的截面积为观察区域的面积的0.1%以上且13.0%以下的域的个数相对于观察区域中存在的域的总个数的比例为70个数%以上。
关于要求(2-1),当将域的截面积之和相对于观察区域的面积的比例设定为15%以上时,弹性层的微橡胶硬度可以抑制得低。另外,当该比例设定为45%以下时,可以加速弹性层的从变形的回复。
关于要求(2-2),当各自的截面积为观察区域的面积的0.1%以上且13.0%以下的域的个数设定为观察区域中域的总个数的70%以上时,确保了各自具有使域可以在弹性层进行压力接触时充分地变形的尺寸的域的个数。因此,可以降低弹性层的微橡胶硬度。另外,当将载荷施加至弹性层时过度变形的大域的个数少,因此可以抑制弹性层的微橡胶硬度的过度降低。
这里,域的截面积和个数如下所述确定。首先,通过与上述基质的弹性模量的测量方法相同的方法制作切片。关于切片的制作位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置,制作其中如图4所示弹性层的总厚度方向的截面41、42和43露出的切片。然后,在切片各自的从弹性层的外表面到深度100μm的厚度区域中的任意位置设定50μm正方形观察区域。然后,在总计三个观察区域中测量域的截面积、个数和圆形度。
观察区域中域的截面积和个数可以如下所述测量。首先,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)或扫描探针显微镜(SPM/AFM)观察截面。使用图像处理软件如"ImageProPlus"(商品名,由Media Cybernetics,Inc.制造)将所得截面图像转换为256灰度(gradation)的单色图像。然后,使用图像处理软件进行二值化处理以提供二值化图像。二值化的方法没有特别限定,只要可以判别单色图像中的域和基质即可,但给出例如涉及基于非专利文献1中描述的Otsu算法由单色图像的亮度分布设定二值化的阈值的方法。
接下来,在二值化图像中使用图像处理软件的计数功能来提供观察区域中存在的各域的截面积以及域的个数。在所得的用于分析的二值化图像中,可能存在源自噪声的微小点。当使用图像处理软件基于包含这种源自噪声的微小点的二值化图像进行分析时,源自噪声的点也可能计作域。因此,优选的是,在用计数功能确定为域的那些域中,各自的截面积相对于50μm正方形观察区域小于0.05%的域被视为源自噪声的域并从数据中删除。
(域的圆形度)
进一步地,优选的是,关于在弹性层的厚度方向的截面中观察到的聚氨酯弹性体的域,各自的圆形度为0.60以上且0.95以下的域的个数相对于观察区域中存在的域的总个数的比例为70个数%以上。
具有一定程度的圆形度以上的域,在域从变形回复时,在域的形状回复的方向上不易表现出各向异性。另外,当各自具有一定程度的圆形度以上的域的个数(比例)大时,弹性层的从变形的回复不易发生各向异性。结果,在从变形回复后的弹性层中不易发生因变形回复的各向异性而引起的褶皱等。
这里,在进行上述域的截面积和个数的测量的同时,可以通过使用图像处理软件的计数功能来确定域的圆形度和个数。
(弹性层的材料)
描述可以实现根据本公开的弹性层的聚氨酯弹性体。如上所述,根据本公开的聚氨酯弹性体具有包括基质31和分散在基质中的域32的基质-域结构。基质31具有可以增加变形回复速度的结构,域32各自具有有助于抑制微橡胶硬度增大的结构。
优选的是,此类聚氨酯弹性体的基质31具有由通式(1)表示的聚碳酸酯结构单元作为重复结构单元。进一步地,更优选的是,由通式(1)表示的重复结构单元中由R1表示的碳数为3~9的亚烷基具有支链结构。
通式(1)
R1表示碳数为3~9的亚烷基。
通常,通过具有聚碳酸酯结构的多元醇(聚碳酸酯多元醇)和多异氰酸酯之间的反应获得的聚氨酯由于其碳酸酯基团之间的强分子间力而表现出高弹性。因此,这种聚氨酯优选作为基质31的构成组分。
当R1表示碳数为3~9的亚烷基时,确保了与各自包含具有由后述通式(2)表示的重复结构单元的聚醚的域的不相容性,并且基质和域可以清晰地相分离。因此,可以更可靠地发挥根据本公开的聚氨酯弹性体的柔软性和从变形的快速回复这两种功能。
另外,当R1包含碳数为3~9的具有支链结构的亚烷基时,可以适当地抑制碳酸酯基团之间的分子间力,并且可以抑制基质的弹性的过度增大。
R1的实例包括-(CH2)m-(m=3~9)、-CH2C(CH3)2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-和-(CH2)2CH(CH3)(CH2)2-。这些基团可以单独使用或以其2种以上组合使用。
后述的多元醇等的数均分子量以及上述聚碳酸酯的数均分子量可以由以下的数学式利用羟值(mgKOH/g)和价数来计算。例如,羟值为56.1mgKOH/g并且价数为2的聚醚多元醇的数均分子量可以计算为2,000。
数均分子量=56.1×1,000×价数/羟值
基质的弹性模量可以通过例如涉及通过使用多异氰酸酯的三聚体化合物或多聚体化合物来增大交联密度的方法来调节。通常,当弹性模量增大时,弹性层的微橡胶硬度也会增大。然而,在本公开中,各自具有低弹性的多个域分散在基质中,因此可以抑制硬度的过度增大。
优选的是,域32各自包括由通式(2)表示的聚醚结构单元作为重复结构单元.。进一步地,更优选的是,由通式(2)表示的结构单元中由R2表示的碳数为3~5的亚烷基具有支链结构。
通式(2)
R2表示碳数为3~5的亚烷基。
通常,聚醚由于其醚基之间的分子间力弱而表现低弹性模量,因此优选作为域的组分。
优选的是,域各自包括碳数为3~5的亚烷基,这是因为确保与包括由通式(1)表示的聚碳酸酯结构单元的氨基甲酸酯弹性体的不相容性,并且基质和域清晰地相分离。
R2的实例包括-(CH2)m-(m=3~5)、-CH2CH(CH3)-、-CH2C(CH3)2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-和-(CH2)2CH(CH3)CH2-。这些基团可以单独使用或以其2种以上组合使用。
由通式(2)表示的聚醚结构单元的数均分子量优选为1,000以上且50,000以下,更优选1,200以上且30,000以下。
优选的是,数均分子量为1,000以上,这是因为确保了与包括由通式(1)表示的聚碳酸酯结构单元的氨基甲酸酯弹性体的不相容性,并且使得基质和域之间的相分离清晰。另外,优选的是,数均分子量为50,000以下,这是因为域容易地形成,且相分离形式稳定化。
域的截面积的总和的比例可以通过例如基质的包括通式(1)的聚碳酸酯结构单元的氨基甲酸酯弹性体和域的通式(2)的聚醚结构单元的配混比率来调节。当通式(2)的聚醚结构单元的配混比率增大时,域的截面积的总和的比例增大。然而,当通式(2)的聚醚结构单元的配混比率过度增大时,基质和域会颠倒,通式(2)的聚醚结构单元会变成基质的主要组分。另外,域的截面积可以通过例如增大通式(2)的聚醚结构单元的数均分子量来增大。
基质和域中的组分的化学结构例如可以利用如AFM红外光谱分析仪、显微红外光谱分析仪或显微拉曼光谱分析仪等光谱分析仪、或质谱仪来分析。
(聚氨酯弹性体的制造方法)
作为上述聚氨酯弹性体的制造方法的实例,给出包括以下步骤(i)~(iii)的方法:
步骤(i):使具有至少两个异氰酸酯基的第一聚醚和具有至少两个羟基的第一聚碳酸酯多元醇彼此反应来获得具有至少两个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂的步骤;
步骤(ii):获得其中各自包含氨基甲酸酯反应性乳化剂的至少一部分的液滴分散在第二聚碳酸酯多元醇中的分散体的步骤;和
步骤(iii):制备包含步骤(ii)中获得的分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯的弹性层形成用混合物,然后使弹性层形成用混合物中的氨基甲酸酯反应性乳化剂、第二聚碳酸酯多元醇和多异氰酸酯彼此反应的步骤。
参照图5说明上述制造方法的各步骤。
在步骤(i)中,将具有至少两个异氰酸酯基的第一聚醚51和具有至少两个羟基的第一聚碳酸酯多元醇52混合。在催化剂的存在下使混合物中的异氰酸酯基和羟基彼此反应以通过氨基甲酸酯键彼此连接。由此,获得具有至少两个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂53。
步骤(ii)中,将步骤(i)中得到的氨基甲酸酯反应性乳化剂53分散在第二聚碳酸酯多元醇55中。源自氨基甲酸酯反应性乳化剂53中所含的第一聚醚51的链段与第二聚酯碳多元醇55不相容地形成液滴54。与此同时,包含源自形成氨基甲酸酯反应性乳化剂的一部分的第一聚醚的链段的液滴54,通过源自氨基甲酸酯反应性乳化剂53中所含的第一聚碳酸酯多元醇52的链段,均匀地且稳定地分散在第二聚碳酸酯多元醇55中。结果,获得其中包含源自氨基甲酸酯反应性乳化剂53的第一聚醚51的链段的液滴54分散在第二聚碳酸酯多元醇55中的分散体。为了便于说明,分别描述步骤(i)和步骤(ii),但这些步骤可以是连续的一系列步骤。
步骤(ii)中,分散有液滴54的第二聚碳酸酯多元醇55可以是与步骤(i)中使用的第一聚碳酸酯多元醇中的第一聚醚的未反应产物。即,通过在步骤(i)中使用相对于第一聚醚过量的第一聚碳酸酯多元醇,可以得到氨基甲酸酯反应性乳化剂53分散在过量的第一聚碳酸酯多元醇中的分散体,即,可以得到步骤(ii)中所述的第二聚碳酸酯多元醇55。即使当过量使用第一聚碳酸酯多元醇时,也可以另外添加用作氨基甲酸酯反应性乳化剂的分散介质的聚碳酸酯多元醇(第二聚碳酸酯多元醇)。在此情况下,要添加的聚碳酸酯多元醇可以具有与步骤(i)中使用的第一聚碳酸酯多元醇相同的化学组成,也可以与之不同。
与此同时,当使第一聚碳酸酯多元醇和第一聚醚等量彼此反应,且全部第一聚碳酸酯多元醇在步骤(i)中被消耗时,则新的聚碳酸酯多元醇用作第二聚碳酸酯多元醇以制备步骤(ii)中的分散体。同样在此情况下,用作第二聚碳酸酯多元醇的聚碳酸酯多元醇可以具有与第一聚碳酸酯多元醇相同的化学组成,也可以与之不同。
最后,在步骤(iii)中,制备包含步骤(ii)中制备的分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯56的弹性层形成用混合物。然后,使弹性层形成用混合物中的氨基甲酸酯反应性乳化剂53的末端羟基、第二聚碳酸酯多元醇55的羟基、以及多异氰酸酯56的异氰酸酯基彼此反应。因此,形成通过氨基甲酸酯键的网络结构以使弹性层形成用混合物固化,从而获得根据本公开的聚氨酯弹性体。由此获得的聚氨酯弹性体500具有基质-域结构,其中各自包含源自第一聚醚51的聚醚的域32分散在包括包含源自聚碳酸酯多元醇52和第二聚碳酸酯多元醇55的聚碳酸酯的氨基甲酸酯弹性体的基质31中。另外,域32主要包含聚醚结构部分,域内部可以实质上不存在交联结构。换句话说,域32可以以实质上液体的状态存在于基质31中。通过这种构造,在根据本公开的聚氨酯弹性体中,域可以具有低弹性模量。
另外,关于域,液体部分不只是被限制在基质中,而是域和基质通过在域和基质之间的边界部分中的氨基甲酸酯键彼此化学结合。因此,当施加到聚氨酯弹性体的载荷被去除时域的从变形的回复可以联动到基质的从变形的回复。即,实质上液体形式的域实质上在其中不存在交联结构。因此,通过对聚氨酯弹性体施加载荷而变形的域难以自主地从变形回复。然而,在根据本公开的聚氨酯弹性体中,域在与基质的边界部分化学结合至基质,因此域也可以与基质的变形回复一起从变形回复。结果,即使当聚氨酯弹性体反复进行载荷的施加和去除时也能够实现稳定的变形(变形量)以及稳定的从变形的回复。
上述步骤(i)和(ii)是将原本与多元醇的相容性低且难以稳定且均匀地分散在其中的聚醚稳定地分散在多元醇中的步骤。即,步骤(i)和(ii)是使第一聚醚51与第一聚碳酸酯多元醇52彼此反应以形成氨基甲酸酯反应性乳化剂53,从而获得其中源自第一聚醚51的聚醚的链段稳定且均匀地分散在第二聚碳酸酯多元醇中的分散体的步骤。结果,可以制造在用作基质的聚氨酯31中分散有各自具有高圆形度、微米级的小尺寸、且尺寸分布相对均匀的域32的聚氨酯弹性体。
作为混合彼此相容性低的材料的其它方法,给出例如涉及用高剪切力混合和分散材料的方法。然而,在该方法中,由于对聚醚施加高剪切力,每个域的形状发生扭曲,从而降低了圆形度,并且域的尺寸也可能变得不均匀。此外,分散状态也不稳定,域的聚集在相对较短的时间内进行。另外,不能确保聚醚和聚碳酸酯多元醇之间的不相容性,并且使得到的氨基甲酸酯弹性体的基质和域之间的相分离不清晰。因此,难以获得这样的用于提供根据本公开的柔软的且变形回复性优异的弹性体的聚氨酯弹性体。
第一聚醚是具有至少两个异氰酸酯基和由通式(2)表示的重复结构单元的聚醚。第一聚醚可以通过使具有至少两个羟基和由通式(2)表示的重复结构单元的聚醚多元醇与具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯彼此反应而获得。
聚醚多元醇的实例包括:如聚丙二醇,聚丁二醇,四氢呋喃与新戊二醇的共聚物,四氢呋喃与3-甲基四氢呋喃的共聚物等包含亚烷基结构的聚醚系多元醇;以及这些聚亚烷基二醇的无规或嵌段共聚物。这些聚醚多元醇可以单独使用或以其2种以上组合使用。
聚醚多元醇中,从可以实现与第二聚碳酸酯多元醇的不相容性和低硬度的观点出发,优选非晶性聚醚多元醇。
更优选的是,聚醚多元醇包括选自聚丙二醇、四氢呋喃与新戊二醇的共聚物、和四氢呋喃与3-甲基四氢呋喃的共聚物中的至少一种。
聚醚多元醇的数均分子量优选为1,000以上且50,000以下,更优选1,200以上且30,000以下。优选的是,数均分子量为1,000以上,因为确保与聚碳酸酯多元醇的不相容性,并且使得到的氨基甲酸酯弹性体的基质和域之间的相分离清晰。另外,优选的是,数均分子量为50,000以下,因为域容易形成,并且使相分离形态稳定化。
允许与聚醚多元醇反应的多异氰酸酯的实例包括五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯,或者这些多异氰酸酯任意者的三聚体化合物(异氰脲酸酯)或多聚体化合物,脲基甲酸酯型多异氰酸酯,缩二脲型多异氰酸酯和水分散体型多异氰酸酯。这些多异氰酸酯可以单独使用或以其2种以上组合使用。
在多异氰酸酯中,具有两个异氰酸酯基的双官能异氰酸酯是优选的,因为与第一聚醚的相容性高并且易于调节物理性能如粘度。更优选的是,多异氰酸酯包括选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
在使聚醚多元醇和多异氰酸酯彼此反应的步骤中,异氰酸酯指数优选在1.2至5.0的范围内。当异氰酸酯指数落在上述范围内时,源自未形成网络结构而残留的第一聚醚的组分的量减少,并且可以抑制液体物质从氨基甲酸酯弹性体的渗出。异氰酸酯指数表示异氰酸酯化合物中的氰异酯基的摩尔数与多元醇化合物中的羟基的摩尔数之比([NCO]/[OH])。
通过聚醚多元醇与多异氰酸酯之间的反应得到的第一聚醚具有其中使羟基与异氰酸酯基彼此反应以通过氨基甲酸酯键彼此连接的结构。其数均分子量优选为1,000以上且50,000以下,更优选1,200以上且30,000以下。
第一聚碳酸酯多元醇为具有至少两个羟基和由通式(1)表示的重复结构单元的聚碳酸酯多元醇。第一聚碳酸酯多元醇的实例包括多元醇与光气的反应产物、环状碳酸酯(例如亚烷基碳酸酯)的开环聚合物。
多元醇的实例包括丙二醇(propylene glycol)、二丙二醇、三亚甲基二醇(trimethylene glycol)、1,4-四亚甲基二醇、1,3-四亚甲基二醇、2-甲基-1,3-三亚甲基二醇、1,5-五亚甲基二醇、新戊二醇、1,6-六亚甲基二醇、3-甲基-1,5-五亚甲基二醇、2,4-二乙基-1,5-五亚甲基二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、环己二醇(例如1,4-环己二醇)和糖醇(例如木糖醇和山梨糖醇)。
亚烷基碳酸酯的实例包括三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯和六亚甲基碳酸酯。
第一聚碳酸酯多元醇的数均分子量优选为500以上且10,000以下,更优选700以上且8,000以下。当数均分子量为500以上时,确保与各自包含具有由通式(2)表示的重复结构单元的聚醚的域的不相容性,并且可以使基质和域之间的相分离更加清晰。另外,当数均分子量设定为10,000以下时,可以防止第一聚碳酸酯多元醇的粘度过度增大。
作为步骤(ii)中使用的第二聚碳酸酯多元醇,可以使用上述第一聚碳酸酯多元醇中给出的聚碳酸酯多元醇。如上所述,第一聚碳酸酯多元醇和第二聚碳酸酯多元醇可以具有相同的化学组成,或者可以使用具有不同的化学组成的第一聚碳酸酯多元醇和第二聚碳酸酯多元醇。
作为步骤(iii)中使用的具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯56,可以各自使用与上述第一聚醚的原料相同的如上所列举的多异氰酸酯。这些多异氰酸酯可以单独使用或以其2种以上组合使用。
从可以增大基质的弹性模量的观点,多异氰酸酯56优选包含如上所列举的多异氰酸酯中的具有至少三个异氰酸酯基的多异氰酸酯,例如多异氰酸酯的三聚体化合物(异氰脲酸酯)或多聚体化合物、脲基甲酸酯型多异氰酸酯酯、或缩二脲型多异氰酸酯。多异氰酸酯56更优选包含五亚甲基二异氰酸酯的三聚体化合物(异氰脲酸酯)、六亚甲基二异氰酸酯的三聚体化合物(异氰脲酸酯)、二苯基甲烷二异氰酸酯的多聚体化合物中的任意一种。
作为催化剂,可以各自使用迄今为止公知的氨基甲酸酯化催化剂和异氰酸酯化催化剂(异氰酸酯三聚催化剂)。这些催化剂可以单独使用或作为其混合物使用。
氨基甲酸酯化催化剂的实例包括:锡系氨基甲酸酯化催化剂,例如二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡;胺系氨基甲酸酯化催化剂,如三亚乙基二胺、四甲基胍、五甲基二亚乙基三胺、二乙基咪唑、四甲基丙二胺、N,N,N′-三甲氨基乙基乙醇胺、和1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-2-甲醇。这些氨基甲酸酯化催化剂可以单独使用或作为其混合物使用。
异氰酸酯化催化剂的实例包括:金属氧化物如Li2O和(Bu3Sn)2O;氢化物如NaBH4;醇盐化合物如NaOCH3、KO-(t-Bu)和硼酸盐;胺化合物如N(C2H5)3、N(CH3)2CH2C2H5和1,4-亚乙基哌嗪(DABCO);碱性羧酸盐化合物如HCOONa、Na2CO3、PhCOONa/DMF、CH3COOK、(CH3COO)2Ca、碱性皂、和环烷酸盐;碱性甲酸盐化合物;季铵盐化合物如((R)3-NR′OH)-OCOR″。另外,作为异氰酸酯化催化剂使用的组合催化剂(助催化剂)的实例包括胺/环氧化物、胺/羧酸、和胺/亚烷基酰亚胺。这些异氰酸酯化催化剂和组合催化剂可以单独使用或作为其混合物使用。
根据本公开的制造方法中,根据需要,可以使用扩链剂(多官能低分子量多元醇)。扩链剂例如为数均分子量为1,000以下的二醇。二醇的实例包括乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)、丙二醇(PG)、二丙二醇(DPG)、1,4-丁二醇(1,4-BD)、1,6-己二醇(1,6-HD)、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、二甲苯二醇(对苯二甲醇)和三甘醇。另外,除二醇以外的扩链剂例如为三元以上的多元醇。三元以上的多元醇的实例包括三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇和山梨糖醇。这些二醇可以单独使用或作为其混合物使用。
此外,可以根据需要一起使用添加剂,例如颜料、增塑剂、拒水剂、抗氧化剂、导电剂、紫外线吸收剂和光稳定剂。
(弹性层的制造方法)
弹性层可以通过例如在芯轴的表面上进行上述聚氨酯弹性体的制造方法中的根据步骤(iii)的反应来形成。
具体而言,例如可以给出涉及在芯轴的外周面使包含步骤(ii)中制备的分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯的弹性层形成用混合物固化的方法。即,作为根据本公开的弹性层的制造方法,例如,可以通过包括以下步骤(2-i)至(2-iv)的方法来制造弹性层:
步骤(2-i):使具有至少两个异氰酸酯基的第一聚醚和具有至少两个羟基的第一聚碳酸酯多元醇彼此反应以获得具有至少两个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂的步骤;
步骤(2-ii):获得其中各自包含氨基甲酸酯反应性乳化剂的至少一部分的液滴分散在第二聚碳酸酯多元醇中的分散体的步骤;
步骤(2-iii):将分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯彼此混合以获得弹性层形成用混合物的步骤;和
步骤(2-iv):使弹性层形成用混合物中的氨基甲酸酯反应性乳化剂、第二聚碳酸酯多元醇和多异氰酸酯在芯轴的表面上彼此反应,从而获得弹性层的步骤。
作为在芯轴的表面上使弹性形成层用混合物固化的方法,例如,可以使用涉及将弹性层的材料注射到包括圆筒状管、用于保持芯轴的桥和芯轴的模具中,然后加热固化的方法(铸造成形法)。另外,也可以使用涉及在芯轴的表面上涂布弹性层形成用混合物以形成涂膜并将该涂膜加热和固化的方法。
(表面层)
根据需要,也可以在弹性层的表面上形成表面层。用于形成表面层的材料的实例可以包括树脂、天然橡胶和合成橡胶。热固性树脂或热塑性树脂可以用作树脂。特别地,氟树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸系树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂或丁缩醛树脂优选作为树脂,因为可以容易地控制涂料的粘度。这些树脂可以单独使用或以其2种以上组合使用。所述材料还可以是共聚物。
为了调节电子照相辊的电阻,可以将导电剂共混在表面层中。表面层的体积电阻率可以用离子导电剂或电子导电剂来调节。
离子导电剂的实例包括:无机离子物质,如高氯酸锂、高氯酸钠、和高氯酸钙;阳离子性表面活性剂,例如十二烷基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、三辛基丙基溴化铵、以及改性脂肪族二甲基乙基乙基硫酸铵(modified aliphatic dimethylethylammonium ethosulfate);两性离子表面活性剂,例如月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱和二甲基烷基月桂基甜菜碱;季铵盐,例如高氯酸四乙基铵、高氯酸四丁基铵和高氯酸三甲基十八烷基铵;和有机酸锂盐,例如三氟甲磺酸锂。离子导电剂可以单独使用或以其2种以上组合使用。
电子导电剂的实例包括:金属细颗粒或纤维,如铝、钯、铁、铜和银;导电金属氧化物,例如氧化钛、氧化锡、和氧化锌;金属细颗粒或纤维或金属氧化物的表面通过电解处理、喷涂或混合/振荡进行表面处理的复合颗粒;和碳粉,如炉黑、热裂黑、乙炔黑、科琴黑、聚丙烯腈(PAN)基碳和沥青基碳。
表面层可以包含其它颗粒。其它颗粒的实例可包括绝缘颗粒。绝缘颗粒的实例包括:聚酰胺树脂、有机硅树脂、氟树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、烯烃树脂、环氧树脂、或它们的共聚物、改性产物、或衍生物;橡胶,例如乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、环氧氯丙烷橡胶;以及聚烯烃系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体、聚苯乙烯系热塑性弹性体、氟橡胶系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、聚酰胺系热塑性弹性体、聚丁二烯系热塑性弹性体、乙烯-乙酸乙烯酯系热塑性弹性体、聚氯乙烯系热塑性弹性体、和氯化聚乙烯系热塑性弹性体。其中,特别地,优选(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、氟树脂或有机硅树脂。
用于形成表面层的这些材料可以通过迄今已知的使用珠的分散装置例如砂磨机、油漆搅拌机、戴诺磨机或珠磨机来分散。对施加所得分散液的方法没有特别限制,但优选浸渍法,因为其操作简单。
<电子照相图像形成设备>
包括根据本公开的一个实施方案的电子照相构件的电子照相图像形成设备的实例的示意性构造示于图6。
图6中,图像形成设备包括感光构件61、充电装置、潜像形成装置、显影装置、转印装置、清洁装置和定影装置。
感光构件61是在导电性基板上具有感光层的旋转鼓。感光构件61以沿箭头所示的方向以预定的圆周速度(处理速度)旋转驱动。
充电装置具有对感光构件61进行充电的功能,并且包括接触型充电辊62,该接触型充电辊62配置成通过以预定压力抵接感光构件61而与感光构件61接触。充电辊62随着感光构件61的旋转而沿箭头所示的方向旋转。充电辊62通过从用于充电的电源63向感光构件61施加预定的DC电压而将感光构件61充电至预定电位。
潜像形成装置(未示出)进行曝光以在感光构件61上形成静电潜像。如激光束扫描仪等曝光装置用作潜像形成装置。潜像形成装置通过用与图像信息相对应的曝光光64照射均匀带电的感光构件61来形成静电潜像。
显影装置具有对调色剂图像进行显影的功能,并且包括配置成靠近或接触感光构件61的显影辊65。显影辊65通过反转显影使静电潜像显影以通过使用经过静电处理以具有与感光构件61的带电极性相同极性的调色剂在感光构件61上形成调色剂图像。
转印装置具有将显影的调色剂图像转印到记录材料P上的功能,并且包括接触型的转印辊66。转印辊66随着感光构件61的旋转而沿箭头所示的方向旋转,并将调色剂图像从感光构件61转印到如普通纸等记录材料P上。转印材料P由包括输送构件的供纸系统(未示出)沿箭头所示的方向输送。
清洁装置具有收集感光构件61上的转印残余调色剂的功能,并且包括刮板型的清洁构件68和收集容器69。在调色剂图像已经转印到记录材料P上之后,清洁装置机械地刮除并收集残留在感光构件61上的转印残留调色剂。
这里,可以通过采用其中转印残留调色剂由显影装置收集的显影同时清洁系统来省略清洁装置。
定影装置具有使调色剂图像定影的功能,并且包括具有加热辊的定影带67。当定影装置沿箭头所示的方向旋转时,定影装置将转印到记录材料P上的调色剂图像定影并将记录材料P输送到设备外。
在图像形成设备中,上述电子照相构件可以适当地用作充电辊62或显影辊65。
<处理盒>
根据本公开的一个实施方案的处理盒的一种模式的示意性构造示于图7。处理盒集成了感光构件71、充电辊72、显影辊73和清洁构件74,并且可拆卸地安装至图像形成设备。处理盒包括根据上述本公开的一个实施方案的电子照相构件,并且该电子照相构件可以特别适合用作充电辊72或显影辊73。
[实施例]
下面通过实施例更具体地描述本公开的一种实施方式。然而,本公开不限于以下实施例。
<实施例1>
(弹性层形成用混合物的制造)
将500ppm用作固化催化剂的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-2-甲醇(商品名:RZETA,由Tosoh Corporation制造)添加到20.1质量份聚丙二醇(商品名:PREMINOLS4013F,由AGC Inc.制造)、19.2质量份聚丙二醇(商品名:UNOL D-4000,由NOFCorporation制造)、和2.5质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)(由Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)中。将混合物用调节至100℃的密闭混合器搅拌4小时以合成具有两个异氰酸酯基的聚醚。
将50.3质量份聚碳酸酯二醇(产品名:DURANOL G3452,由Asahi KaseiCorporation制造)与所得物混合。然后,用调节至100℃的密闭混合器进一步搅拌混合物2小时,以合成具有2个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂,并且获得其中包含氨基甲酸酯反应性乳化剂的液滴分散在聚碳酸酯二醇中的分散体。
向分散体中添加0.8质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(由Tokyo Chemical IndustryCo.,Ltd.制造,以下有时称为“XDI”)、5.2质量份多异氰酸酯(商品名:Millionate MR-200,由Tosoh Corporation制造,在下文中有时称为“MR-200”),和1.8质量份离子导电剂(商品名:CIL-542,由Japan Carlit Co.,Ltd.制,在下文中有时称为“CIL”)。将混合物用自转公转型真空脱泡混合器在1,600rpm的转速条件下搅拌2分钟以获得弹性层形成用混合物。
(电子照相辊的制造)
将底漆(商品名:METALOC N-33,由Toyokagaku Kenkyusho Co.,Ltd.制造)施加至直径6mm并且长度250mm的由SUS304制作的芯轴,在130℃烘烤30分钟。
然后,将芯轴同心地放置在内径为11.5mm的圆筒状模具中,并将弹性层形成用混合物在10秒内注射入预热至130℃的圆筒状模具中。
将圆筒状模具在130℃加热1小时后,将混合物从模具中取出。将所得物进一步在80℃下老化2天以获得弹性层。另外,除去弹性层的端部。由此,获得长度为225mm并且弹性层厚度为2.0mm的电子照相辊。如下所述评价所得电子照相辊。
·电子照相辊的评价方法
(评价1:基质(有时在表4-1中称为“M”)和域(有时在表4-1中称为“D”)的识别和分析)
使用切片机从电子照相辊制作切片。关于制作切片的位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的共计3个位置处,在弹性层的厚度方向制作切片。
使用三维显微激光拉曼光谱分析仪(商品名:Nanofinder30,由TokyoInstruments,Inc.制造)对每个切片进行映射测量。将测定模式设定为电子倍增(EM),以500nm的间隔进行60×60点的测量,得到0cm-1~400cm-1的积分图像。从所得的积分图像中,在弹性层中识别出基质和分散在基质中的多个域。此外,基质和域清晰地相分离。
接下来,从积分图像测量基质和域的部分的拉曼光谱。测量利用以下进行:光源为Nd:YVO4(波长:532nm),激光强度为240μW,物镜倍率为100倍,衍射光栅为300gr/mm,针孔直径为100μm,曝光时间为30秒,扫描次数为1。从得到的拉曼光谱可知,基质具有源自聚碳酸酯氨基甲酸酯的结构,域具有源自聚丙二醇(表4-1中有时称为“PPG”)的结构。
(评价2:微橡胶硬度的测量)
弹性层的微橡胶硬度使用微橡胶硬度计(商品名:MD-1capa,由Kobunshi KeikiCo.,Ltd.制造)测量。在测量中,将电子照相辊在温度23℃的环境下放置24小时以上,并且通过使用放置在相同环境下的测量装置进行测量。另外,使用A型压头(高度:0.50mm、直径:0.16mm、圆柱状),测定模式设定为峰值保持模式。
当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置处测量微橡胶硬度。计算在温度23℃下在每个测量位置测量微橡胶硬度时的平均值。
(评价3:表示粘弹性项的参数的测量)
使用切片机从电子照相辊制作切片。关于制作切片的位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置处,在弹性层的厚度方向上制作切片。
在从每个切片的外表面到深度100μm的厚度区域中选择任意50μm的正方形观察区域,并在总计三个观察区域用扫描探针显微镜(商品名:S-Image,由SII NanoTechnology制造)测量粘弹性图像。粘弹性图像的测量模式设定为VE-DFM。另外,使用"SI-DF3"(商品名,由Hitachi High-Tech Science Corporation制造,弹簧常数=1.9N/m)作为悬臂。另外,扫描频率设定为0.5Hz。
由所得粘弹性图像,在基质和域的各10个点处计算各自表示各观察区域中的粘弹性项的参数,并从其平均值确定表示各域的粘弹性项的参数A和表示基质的粘弹性项的参数B。
(评价4:弹性层的变形回复性的测量)
在温度23℃下利用纳米压痕仪(商品名:HM2000,由Fischer Instruments K.K.制造)进行的压痕试验中评价弹性层的变形回复性。在测量中,将电子照相辊在温度23℃的环境下放置24小时以上,并且用放置在相同环境下的测量装置进行测量。
当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置处测量变形回复性。在压痕试验中,将维氏压头(四角锥型,面角:136°)以10mN/30sec的加载速度推入弹性层,并且在10mN的载荷下维持60秒。然后,计算在各测量位置测量卸载时的卸载5秒后的应变时的平均值。
(评价5:基质的弹性模量)
使用切片机从电子照相辊制作切片。关于制作切片的位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置处,在弹性层的厚度方向上制作切片。
在从每个切片的外表面到深度100μm的厚度区域中选择任意50μm的正方形观察区域。在总计三个观察区域用扫描探针显微镜(商品名:MFP-3D-Origin,由OxfordInstruments plc制造)观察相位图像。相位图像的观察模式设定为AM-AFM。另外,将"OMCL-AC-160TS"(商品名,由Olympus Corporation制造,弹簧常数=47.08N/m)用作悬臂。另外,扫描频率设定为0.5Hz。
通过用扫描电子显微镜测量力曲线由所得相位图像确定基质的弹性模量。力曲线的测量模式设定为接触模式,力距离设定为500nm,触发点设定为0.01V。另外,将"OMCL-AC-160TS"(商品名,由Olympus Corporation制造,弹簧常数=47.08N/m)用作悬臂。另外,扫描频率设定为1Hz。在各观察区域的10个点处确定基质的弹性模量,并且计算其平均值。
(评价6:域的截面积和个数的测量)
使用切片机从电子照相辊制作切片。关于制作切片的位置,当弹性层的长度方向的长度由L表示时,在包括弹性层的长度方向的中心以及从弹性层的两端朝向中心的L/4的两个位置在内的总计三个位置处,制作在弹性层的厚度方向上的截面各自露出的切片。
在每个切片的从弹性层的外表面到深度100μm的厚度区域中在任意位置处设定边长为50μm的正方形观察区域。然后,在总计三个观察区域用扫描探针显微镜(商品名:S-Image,由SII NanoTechnology制造)测量粘弹性图像。
将粘弹性图像的测量模式设定为微粘弹性动力模式(粘弹性动力模式(VE-DFM))。另外,将DMF用由硅制作的微悬臂(SI-DF3,由Hitachi High-Tech Science Corporation制造,弹簧常数=1.9N/m)用作悬臂。另外,扫描频率设定为0.5Hz。
使用图像处理软件(商品名:ImageProPlus,由Media Cybernetics,Inc.制造)将所得截面图像转换为256灰度的单色图像。然后,进行二值化以提供用于分析的二值化图像。基于非专利文献1中描述的Otsu算法由单色图像的亮度分布确定二值化的阈值。
利用图像处理软件的计数功能由所得二值化图像计算域的截面积和个数。在通过计数功能判定为域的域中,将相对于50μm正方形观察区域具有截面积小于0.05%的域视为由噪声引起的域并从数据中删除。另外,计算各观察区域中的域的截面积的总和相对于观察区域的面积的比率(%)。另外,求出各观察区域中的域中的各自的截面积为观察区域的面积的0.1%以上且13.0%以下的域的个数,并求出所求得的域的个数相对于观察区域中的域的总个数的比例(%)。
(评价7:域的圆形度和个数的测量)
利用图像处理软件的计数功能由上述评价6中得到的二值化图像计算各域的圆形度。以与评价6同样的方式从数据中删除源自噪声的域。然后,在各观察区域中的域中,计数各自圆形度为0.60以上且0.95以下的域的个数,并且计算出所计数的域的个数相对于各观察区域中的域的总个数的比例(%)。
(评价8:条纹状图像缺陷的评价)
将彩色激光打印机(商品名:LBP7700C,由Canon Inc.制造)和其中引入电子照相辊作为显影辊的处理盒放置在温度23℃并且湿度50%RH的环境下24小时,然后进行图像评价。
具体地,将其中引入电子照相辊作为显影辊的处理盒安装至彩色激光打印机。然后,在10张上连续输出半色调图像(其中在与感光构件的旋转方向垂直的方向上绘制各自具有1点宽度和2点间隔的水平线的图像),并且目视观察所得图像,并且基于以下两个标准判定条纹状图像缺陷。
<条纹状图像缺陷的评价8-1>
等级A:从第一张没有识别出条纹状图像缺陷。
等级B:仅在第一张上识别出条纹状图像缺陷。
等级C:在第二张和随后张上也识别出条纹状图像缺陷。
<条纹状图像缺陷的评价8-2>
等级A:在电子照相辊的整个长度方向上没有识别出条纹状图像缺陷。
等级B:在电子照相辊的长度方向上的部分区域中识别出条纹状图像缺陷。
等级C:在电子照相辊的长度方向上的宽范围内识别出条纹状图像缺陷并且是明显的。
(评价9:端部磨损、调色剂熔融粘附、以及源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷的评价)
将上述彩色激光打印机和电子照相辊作为显影辊引入其中的处理盒在温度23℃并且湿度50%RH的环境下放置24小时。
之后,将电子照相辊作为显影辊安装至彩色激光打印机,并且在10,000张上连续输出其中绘制各自具有2点宽度和50点间隔的水平线的图像。
在连续输出10,000张期间,每1,000张取出显影辊,并且目视观察显影辊。基于以下标准确定显影辊端部的磨损和调色剂的熔融粘附。
<评价9-1:端部的磨损的评价>
等级A:即使在输出10,000张后也未识别出端部的磨损。
等级B:在输出8,000张后未识别出端部的磨损,但在输出9,000张后识别出端部的磨损。
等级C:在输出5,000张后未识别出端部的磨损,但在输出8,000张后识别出端部的磨损。
等级D:在输出5,000张后识别出端部的磨损。
<评价9-2:调色剂的熔融粘附的评价>
等级A:即使在输出10,000张后也未识别出调色剂的熔融粘附。
等级B:在输出8,000张后未识别出调色剂的熔融粘附,但在输出9,000张后识别出调色剂的熔融粘附。
等级C:在输出5,000张后未识别出调色剂的熔融粘附,但在输出8,000张后识别出调色剂的熔融粘附。
等级D:在输出5,000张后识别出调色剂的熔融粘附。
<评价9-3:源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷的评价>
在连续输出10,000张期间,每10张识别一次输出图像。当在水平线以外的部分中存在图像缺陷,例如在电子照相辊旋转一次的间隔处调色剂转印至纸上时,暂时停止输出,并且从处理盒中取出电子照相辊。当出现图像缺陷的位置与电子照相辊上调色剂的融合部分的部位和尺寸彼此匹配时,将临时停止时的输出张数取作源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷的产生张数。
<实施例2~7、9~12、14、15和18>
除了以表3所示的共混量使用表3所示的材料以外,以与实施例1相同的方式制备弹性层形成用混合物。除了使用该弹性层形成用混合物以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据实施例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
表3中的材料种类的详情如表1和表2所示。以下的实施例也同样适用。
<实施例8>
除了以表3所示的共混量使用表3所示的材料以外,以与实施例1相同的方式制备弹性层形成用混合物。除了使用该弹性层形成用混合物并且弹性层形成用混合物向圆筒状模具中的注射进行5秒以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据该实施例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
<实施例13、16和17>
除了以表3所示的共混量使用表3所示的材料以外,以与实施例1相同的方式制备弹性层形成用混合物。除了使用该弹性层形成用混合物并且弹性层形成用混合物向圆筒状模具中的注射进行3秒以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据实施例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
[表1]
上述第A5项中的四氢呋喃-新戊二醇共聚物为由以下结构式表示的聚醚二醇:HO-(CH2CH2CH2CH2O)m-(CH2C(CH3)2CH2O)n-。
[表2]
根据上述第B2项的KURARAY POLYOL C-2090(由Kuraray Co.,Ltd.制造的聚碳酸酯多元醇;数均分子量:1,993;羟值:56.3mgKOH/g)为具有1,6-己二醇衍生的结构和3-甲基-1,5-戊二醇衍生的结构的聚碳酸酯多元醇。
[表3]
<比较例1>
(弹性层形成用混合物的制造)
将500ppm固化催化剂(商品名:RZETA,由Tosoh Corporation制造)添加到24.9质量份聚丙二醇(商品名:PREMINOL S4013F,由AGC Inc.制造)、24.0质量份聚丙二醇(商品名:UNIOL D-4000,由NOF Corporation制造)和3.1质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)(由Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制造)中。将混合物用调节至100℃的密闭混合器搅拌4小时以合成具有两个异氰酸酯基的聚醚。
将41.5质量份聚碳酸酯二醇(DURANOL G3452,由Asahi Kasei Corporation制造)与所得物混合。然后,用调节至100℃的密闭混合器进一步搅拌混合物2小时,以合成具有2个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂并且获得其中包含氨基甲酸酯反应性乳化剂的液滴分散在聚碳酸酯二醇中的分散体。
向分散体中添加4.7质量份多异氰酸酯(商品名:Millionate MR-200,由TosohCorporation制造)和1.8质量份离子导电剂(商品名:CIL-542,由Japan Carlit Co.,Ltd.制造)。将混合物用自转公转型真空脱泡混合器在1,600rpm的转速条件下搅拌2分钟,以获得弹性层形成用混合物。除了使用由此获得的弹性层形成用混合物以外,以与实施例1相同的方式获得根据本比较例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
关于评价1的结果,基质和域清晰地相分离。另外,识别出基质包括包含聚醚的氨基甲酸酯弹性体,域包括包含聚碳酸酯的氨基甲酸酯弹性体。即,域和基质之间的关系与根据实施例1的聚氨酯弹性体的关系相反。
<比较例2>
(弹性层形成用混合物的制造)
将500ppm固化催化剂(商品名:RZETA,由Tosoh Corporation制造)添加到20.1质量份聚丙二醇(商品名:PREMINOL S4013F,由AGC Inc.制造)、19.2质量份聚丙二醇(商品名:UNIOL D-4000,由NOF Corporation制造)和50.3质量份聚碳酸酯二醇(商品名:DURANOLG3452,由Asahi Kasei Corporation制造)中。将混合物用调节至100℃的密闭混合器搅拌2小时。向该混合物中添加3.3质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)(由Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)、5.2质量份多异氰酸酯(商品名:Millionate MR-200,由TosohCorporation制造)和1.8质量份离子导电剂(商品名:CIL-542,由Japan Carlit Co.,Ltd.制造)。将所得混合物用封闭真空混合器搅拌2分钟,以获得弹性层形成用混合物。
除了使用所得弹性层形成用混合物以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据本比较例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
<比较例3>
(弹性层形成用混合物的制造)
将500ppm固化催化剂(商品名:RZETA,由Tosoh Corporation制造)添加到7.0质量份聚丙二醇(商品名:UNIOL D-2000,由NOF Corporation制造)和79.0质量份聚碳酸酯二醇(DURANOL T6002,由Asahi Kasei Corporation制造)中。将混合物用调节至100℃的密闭混合器搅拌2小时。
向该混合物中添加4.3质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)(由Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)、8.0质量份多异氰酸酯(商品名:Millionate MR-200,由TosohCorporation制造)和1.8质量份离子导电剂(商品名:CIL-542,由Japan Carlit Co.,Ltd.制造)。将所得混合物用封闭真空混合器搅拌2分钟,以获得弹性层形成用混合物。
除了使用所得弹性层形成用混合物以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据本比较例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。
<比较例4>
(弹性层形成用混合物的制造)
将500ppm固化催化剂(商品名:RZETA,由Tosoh Corporation制造)添加到46.7质量份聚碳酸酯二醇(商品名:KURARAY POLYOL C-2090,由Kuraray Co.,Ltd.制造)和44.8质量份作为软质树脂颗粒的有机硅颗粒(商品名:KMP-598,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)中。将混合物用调节至100℃的封闭真空混合器搅拌4小时。
向该混合物中添加2.6质量份苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)(由Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)、84.2质量份多异氰酸酯(商品名:Millionate MR-200,由TosohCorporation制造)和1.8质量份离子导电剂(商品名:CIL-542,由Japan Carlit Co.,Ltd.制造)。所得混合物用自转公转型真空脱泡混合器在1,600rpm的转速条件下搅拌2分钟,以获得弹性层形成用混合物。
除了使用所得弹性层形成用混合物以外,通过以与实施例1相同的方式形成弹性层来制造根据本比较例的电子照相辊。以与实施例1相同的方式评价所得电子照相辊。在根据本比较例的电子照相辊的评价中,通过将有机硅颗粒视为域来进行评价。
实施例1~18和比较例1~4的评价结果示于表4-1至表4-4和表5中。
[表5]
在根据实施例1~18的各电子照相辊中,弹性层的微橡胶硬度低,并且多个域分散在包含氨基甲酸酯弹性体的基质中。另外,表示基质的粘弹性项的参数B大于表示各域的粘弹性项的参数A,并且在利用纳米压痕仪进行的压痕试验中卸载后的应变小。因此,在条纹状图像缺陷的评价中获得了令人满意的结果。另外,虽然在一些电子照相辊中观察到调色剂的熔融粘附,但是直到在10,000张上输出图像时也没有发生源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷。
同时,在根据比较例1的电子照相辊中,表示各域的粘弹性项的参数A大于表示基质的粘弹性项的参数B。因此,发生微橡胶硬度的过度降低和卸载后的应变大,并且条纹状图像缺陷的评价不令人满意。
在根据比较例2的电子照相辊中,通过机械相分离而不通过聚醚和氨基甲酸酯反应性乳化剂形成基质-域结构。因此,相分离不清晰。此外,各域的圆形度减小。结果,还发生微橡胶硬度的过度降低和卸载后的应变大,并且条纹状图像缺陷的评价不令人满意。
同样在根据比较例3的电子照相辊中,以与比较例2中相同的方式不通过氨基甲酸酯反应性乳化剂而机械地引起相分离。因此,相分离不清晰。此外,各域的圆形度减小。结果,卸载后的应变增大,并且条纹状图像缺陷的评价不令人满意。另外,即使在此之后,应变也不容易回复,并且调色剂粘附到应变部分并进一步熔合,从而导致在8,410张上产生源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷。在根据比较例4的电子照相辊中,使用柔性颗粒作为域。然而,为了维持每个颗粒的形状,表示根据本公开的各域的粘弹性项的参数A变得非常大,并且表示基质的粘弹性项的参数B需要增大。结果,微硬度过度增大,从而导致调色剂的熔融粘附。另外,由于微橡胶硬度过高,调色剂的熔融粘附进一步发展,并且在5,550张上发生源自调色剂的熔融粘附的图像缺陷。
本公开不限于上述实施方案,可以在不偏离本公开的精神和范围内做出各种改变和修改。在此所附权利要求以使本公开的范围公开化。
本申请要求基于2021年4月26日提交的日本专利申请No.2021-074334、2021年9月30日提交的日本专利申请No.2021-161240、2022年1月28日提交的日本专利申请No.2022-011865和2022年3月18日提交的日本专利申请No.2022-044046的优先权,其全部内容通过引用并入本文中。
附图标记说明
1A:电子照相构件
1B:电子照相构件
2:芯轴
3:弹性层
4:表面层
31:基质
32:域

Claims (10)

1.一种电子照相构件,其特征在于,其包括:
芯轴;和
设置在所述芯轴的外周上的弹性层,
所述弹性层包含氨基甲酸酯弹性体,所述氨基甲酸酯弹性体包括基质和分散在所述基质中的多个域,
参数A和参数B满足A<B的关系,其中,
所述参数A表示所述多个域中的每一个的粘弹性项和所述参数B表示所述基质的粘弹性项,所述参数A和参数B利用扫描探针显微镜在所述弹性层的厚度方向上的截面的粘弹性图像中测量,
所述弹性层的23℃的温度下的微橡胶硬度为20以上且50以下,和
在23℃下利用纳米压痕仪对所述弹性层进行的压痕试验中,其中以10mN/30sec的加载速度推动维氏压头并且在10mN的载荷下维持60秒,然后卸载,卸载5秒后的应变为1μm以下。
2.根据权利要求1所述的电子照相构件,其中所述基质的弹性模量为2MPa以上且8MPa以下。
3.根据权利要求1或2所述的电子照相构件,其中,
当将所述弹性层的长度方向的长度定义为L时,
在所述弹性层的三个位置处的所述弹性层的厚度方向的各截面中,在从所述弹性层的外表面至深度为100μm的厚度区域中任意设置各自边长为50μm的正方形观察区域,所述三个位置为所述弹性层的长度方向的中心、以及从所述弹性层的两端朝向所述中心的L/4时,
所述观察区域的全部三个各自满足以下要求(1)和要求(2):
要求(1):所述多个域的截面积的总和的比例为所述观察区域的面积的15%以上且45%以下;
要求(2):各自的截面积相对于各所述观察区域为0.1%以上且13.0%以下的所述多个域的个数的比例为70个数%以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子照相构件,其中,所述观察区域的全部三个中的各自的圆形度为0.60以上且0.95以下的所述多个域的个数的比例为70个数%以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子照相构件,
其中所述基质包含氨基甲酸酯弹性体,所述氨基甲酸酯弹性体包括由通式(1)表示的聚碳酸酯结构单元作为重复结构单元,和
其中所述多个域各自包括由通式(2)表示的聚醚结构单元作为重复结构单元:
通式(1)
其中,R1表示碳数为3~9的亚烷基;
通式(2)
其中R2表示碳数为3~5的亚烷基。
6.根据权利要求5所述的电子照相构件,其中由通式(1)表示的重复结构单元中的R1表示碳数为3~9的具有支链结构的亚烷基。
7.根据权利要求5或6所述的电子照相构件,其中由通式(2)表示的重复结构单元中的R2表示碳数为3~5的具有支链结构的亚烷基。
8.一种处理盒,其构造为可拆卸地安装至图像形成设备,其特征在于,所述处理盒包括根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相构件。
9.一种电子照相图像形成设备,其特征在于,其包括根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相构件。
10.一种电子照相构件的制造方法,其特征在于,所述电子照相构件为根据权利要求1至7中任一项所述的电子照相构件,所述方法包括以下步骤:
(i)使具有至少两个异氰酸酯基的第一聚醚和具有至少两个羟基的第一聚碳酸酯多元醇彼此反应,以获得具有至少两个羟基的氨基甲酸酯反应性乳化剂;
(ii)获得其中各自包含所述氨基甲酸酯反应性乳化剂的至少一部分的液滴分散在第二聚碳酸酯多元醇中的分散体;
(iii)将所述分散体和具有至少两个异氰酸酯基的多异氰酸酯彼此混合以获得弹性层形成用混合物;和
(iv)使所述弹性层形成用混合物中的所述氨基甲酸酯反应性乳化剂、所述第二聚碳酸酯多元醇和所述多异氰酸酯在所述芯轴的表面上彼此反应,从而获得所述弹性层。
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