电子照相设备用显影辊的制作方法
【专利摘要】提供一种可以防止离子导电剂起霜、长期维持电荷衰减特性的电子照相设备用显影辊。该显影辊(1)具有在轴体(2)的外周面上形成的弹性层(3)和表层(4)，表层(4)的成分(B)的阳离子与成分(A)相结合，相对于成分(A)100质量份，含有成分(B)0.10～3质量份。成分(A)是含有与成分(B)的烷氧基硅烷基反应的官能团的粘合树脂。成分(B)是具有阳离子由通式(1)表示的化学结构的离子导电剂。R1-N+-R2-Si(OR3)3···(1)，在通式(1)中，R1是环状、直链的有机基团，R2至少含有(CH2)n，其中n为整数，R3是烷基。
【专利说明】电子照相设备用显影辊
【技术领域】
[0001]本发明涉及采用电子照相方式的复印机、打印机、传真机等电子照相设备中所使用的显影辊。
【背景技术】
[0002]以往，接触带电方式的电子照相设备的图像形成按以下方式进行。首先，使带电辊压接感光鼓，从而使该感光鼓的表面均匀带电，经由光学系统在感光鼓的表面投射原稿图像，通过消除被投射了光的部分的带电，来形成静电潜像。接着，使显影辊的表面均匀地承载调色剂，使该调色剂附着到上述静电潜像，从而形成调色剂图像，然后，将该调色剂图像转印到复印纸等，由此可以获得复印图像。
[0003]上述显影辊通常是在SUS等金属轴体的表面设置导电性弹性层(有时也称为基层)，在该导电性弹性层的表面形成含有粘合树脂(binderresin)、导电剂、其他添加剂等的功能层(有时也称为表层)。功能层可以是单层或多层。
[0004]为了赋予导电性，上述功能层中含有碳黑或离子导电剂等作为导电剂。功能层的厚度为0.1 μ m?20 μ m左右，使用聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、丁腈橡胶(NitrileButadiene Rubber, NBR)等作为粘合树脂材料。另外，上述弹性层的厚度为Imm?4mm左右，使用娃酮橡胶、表氯醇橡胶(hydrin rubber)、NBR等作为形成弹性层的橡胶材料。
[0005]在显影辊的功能层中，如果离子导电剂的添加量少，则带电不良，导致调色剂的浓度每一定间距产生浓淡差，这导致产生图像浓度不均匀的问题。即，如图2所示，在印刷图像110中，浓度淡的部分111和浓度浓的部分112在显影辊101的旋转方向上交替出现。该图像浓度的浓淡差被称为所谓的浓淡不均。
[0006]对此，通过增加功能层中的离子导电剂的添加量，可以改善带电性，从而防止浓淡不均的产生。然而，如果离子导电剂的添加量多，则有诸多问题，例如调色剂附着，因离子导电剂起霜(bloom)而引起图像不均、污染等增大，高湿环境下的带电量降低，等等。
[0007]已知一种改善上述因离子导电剂起霜而引起的问题的显影辊(例如，参照专利文献I)。
[0008]专利文献I的显影辊的表层含有:粘合树脂、碳黑、由特定的咪唑鎗阳离子和特定的阴离子的盐形成的离子导电剂、聚酰胺多孔性颗粒等。
[0009]专利文献1:日本特开2010-237445号公报
[0010]专利文献I的显影辊通过碳黑、特定的离子导电剂、多孔性颗粒等可以抑制离子导电剂渗出(bleed)。然而，在上述显影辊的表层中，离子导电剂仅分散在粘合树脂中，而非与粘合树脂进行化学结合。因此，如果增加离子导电剂的添加量，则会引起起霜，因而难以长期保持电荷衰减特性。另外，通常离子导电剂具有亲水性，因此存在在高湿环境下容易受至IJ水分的影响，电荷保持性降低，引起带电量降低的问题。
【发明内容】
[0011 ] 本发明所要解决的问题在于解决上述现有技术的问题，提供一种电子照相设备用显影辊，其能够防止离子导电剂的起霜，长期维持电荷衰减特性，即使在高湿环境下也不易受到水分的影响，带电保持性不降低，可以获得充分的带电量。
[0012]为了解决上述课题，本发明提供一种电子照相设备用显影辊，具有在轴体的外周面上形成的弹性层、以及在所述弹性层的外侧形成的表层，所述表层由含有以下成分的组合物形成，所述以下成分的成分(B)的阳离子与所述以下成分的成分(A)相结合，相对于所述成分(A) 100质量份，含有所述成分(B)0.10?3质量份，
[0013]所述成分(A)是含有与所述成分(B)的烷氧基硅烷基反应的官能团的粘合树脂。
[0014]所述成分(B)是具有阳离子由以下通式(I)表示的化学结构的离子导电剂。
[0015][式I]
[0016]Rl-N+-R2-Si(0R3)3...(I)
[0017]在所述通式(I)中，
[0018]Rl是环状、直链的有机基团，
[0019]R2至少含有(CH2)n，其中η为整数，
[0020]R3是烷基。
[0021]在上述电子照相设备用显影辊中，所述成分(B)的阴离子优选是双(三氟甲磺酰基)酰亚胺[(CF3SO2)2Nl (以下有时也简记为TFSI)。
[0022]在上述电子照相设备用显影辊中，所述成分(A)的粘合树脂优选是聚氨酯树脂或丙烯酸类树脂。
[0023]在本发明的电子照相设备用显影辊中，上述表层由于成分(B)具有特定结构的阳离子的离子导电剂与成分(A)的粘合树脂反应进行化学结合，因此与现有的具有在粘合树脂中仅分散离子导电剂的表层的显影辊相比，可以更好地防止来自表层的离子导电剂的起霜，并且可以长期维持电荷衰减特性。另外，显影辊由于添加了所需要的足够量的表层的离子导电剂，因此可以抑制浓淡不均等的发生，从而获得均匀的图像。
[0024]而且，在本发明中，在离子导电剂的阴离子成分为TFSI时，由于具有疏水性，因此与使用现有的亲水性离子导电剂的情况相比，即使在高湿环境下也难以受到水分的影响，带电保持性不会降低，从而可以获得充分的带电量，并且可以不依赖环境而可靠地发挥效果O
[0025]另外，在本发明中，通过表层相对于上述粘合树脂成分(A) 100质量份含有离子导电剂成分(B)0.10质量份?3质量份，可以可靠地长期获得带电性，并且不用担心过量的离子导电剂不与粘合树脂反应而成为残渣，因此不会发生过量的离子导电剂从表层起霜，从而不用担心离子导电剂与调色剂反应而附着。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是示出本发明的电子照相设备用显影辊的一个例子的剖面图。
[0027]图2是用来说明以往的显影辊的问题的说明图。
【具体实施方式】
[0028]以下，对本发明的电子照相设备用显影辊的实施方式进行详细说明。图1是示出本发明的电子照相设备用显影辊的一个例子的剖面图。图1所示的电子照相设备用显影辊
I(以下有时也简称为显影辊)具有:在轴体2的外周面形成的弹性层3、以及在该弹性层3的外侧表面上形成的表层4。
[0029]轴体2采用例如由金属制的实心体形成的金属芯，或者内部为中空的金属制的圆筒体等。轴体的材质可以列举不锈钢、铝、对铁进行电镀所得到的材料等。另外，根据需要可以在轴体2的外周面上涂布粘接剂、底涂剂等。
[0030]形成弹性层3的材料可以列举例如硅酮橡胶、表氯醇橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶等。这些材料可以单独使用，也可以2种以上组合使用。另外，根据需要可以在弹性层3中添加碳黑等导电剂。
[0031]表层4是由至少含有以下成分(A)及成分(B)的组合物形成的层。进一步来说，表层4是由以下成分(B)的阳离子形成的离子导电剂与以下成分(A)的粘合树脂发生反应进行化学结合而得到的层。由此，表层4采用含有对粘合树脂具有反应性的离子导电剂的组合物，使离子导电剂与粘合树脂发生反应进行化学结合。因此，可以防止离子导电剂从表层4起霜。
[0032]而且，在本发明中所用的离子导电剂的阴离子成分为TFSI时，由于为疏水性，因此难以受到水分的影响。因此，显影辊I在高湿环境下不会引起带电量的降低，可以降低环境依赖度。以下，对表层4的各成分进行说明。
[0033][成分(A)]
[0034]成分(A)是含有与以下成分(B)的烷氧基硅烷基反应的官能团的粘合树脂。具体来说，上述粘合树脂可以列举聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂等。这些树脂中的与烷氧基硅烷基反应的官能团(以下有时也简称为官能团)可以列举羟基、羧基、异氰酸酯基等。
[0035]上述聚氨酯树脂例如可以使用:聚醚类聚氨酯、聚酯类聚氨酯、碳酸酯类聚氨酯、丙烯酸类聚氨酯、脂肪族类聚氨酯等各种聚氨酯树脂。这些聚氨酯树脂可以单独使用，或者2种以上组合使用。另外，聚氨酯树脂也可以是在分子结构中具有脲键或酰亚胺键的树脂。聚氨酯树脂可以通过已知的多元醇与聚异氰酸酯的反应来得到。
[0036]上述聚氨酯树脂的多元醇成分例如可以列举:聚酯型多元醇、聚醚型多元醇、聚碳酸酯型多元醇、丙烯酸类多元醇等。上述多元醇的数均分子量(Mn)优选为500?3000。
[0037]聚酯型多元醇可以列举如下。通过将二元醇成分如1，4-丁二醇、3-甲基-1，4-戊二醇、新戊二醇，三元醇成分如三羟甲基丙烷，与二羧酸如已二酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸、六羟基邻苯二甲酸口夕酸)等进行缩合反应而得到的聚酯型多元醇。聚醚型多元醇可以列举:聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等。根据需要，这些多元醇成分可以使用预先通过对例如2，4-亚苄基二异氰酸酯(TDI) ,1,4- 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDi)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)的异氰酸酯进行扩链的预聚物。
[0038]尽管聚氨酯树脂所用的聚异氰酸酯成分并无特别限定，但可以列举如下。脂肪族聚异氰酸酯如六亚甲基-1，6- 二异氰酸酯(HDI)，脂环族聚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( '> 夕口?#寸> 1，3- '/M 乂 '> 7才、一卜)、环己烷1，4-二异氰酸酯，芳香族异氰酸酯如2，4_亚苄基二异氰酸酯、2，6_亚苄基二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，以及它们的共聚合物、嵌段物。[0039]聚氨酯树脂通过选择聚异氰酸酯成分、多元醇成分的种类或分子量等，可以适当调节其涂膜的物性。当在聚氨酯树脂中导入与成分(B)的离子导电剂的烷氧基硅烷基反应的官能团时，只要以在上述成分反应时添加含有官能团的化合物，在反应后该官能团有残留的方式进行聚氨酯的聚合反应即可。聚氨酯树脂中的官能团可以存在于聚合物分子的末端，也可以存在于聚合物分子的中间。
[0040]另外，在聚氨酯树脂中，除了添加上述聚异氰酸酯成分、多元醇成分外，还可以适当调配扩链剂、催化剂、发泡剂、表面活性剂、阻燃剂、着色剂、填充剂、塑化剂、稳定剂、脱模剂等。
[0041]丙烯酸类树脂是以丙烯酸、α -甲基丙烯酸及它们的酯为主成分进行聚合而得到的聚合物。丙烯酸类树脂通过单体的种类、进行共聚的其他树脂的单体、或者聚合度等，可以适当调节其涂膜的物性。
[0042]当在丙烯酸类树脂中导入官能团时，只要使具有上述官能团的单体进行共聚，在聚合后的树脂中残留有上述官能团即可。丙烯酸类树脂中的官能团可以存在于聚合物分子的末端，也可以存在于聚合物分子的中间。
[0043]上述粘合树脂中的上述官能团的含量与所添加的离子导电剂所具有的烷氧基硅烷基之比(摩尔比)，优选树脂的官能团/烷氧基硅烷基=1 / I以上。
[0044][成分⑶]
[0045]成分⑶含有离子导电剂，该离子导电剂具有阳离子由以下通式⑴表示的化学结构。
[0046][式I]
[0047]Rl-N+-R2-Si(0R3)3...(I)
[0048]在上述通式(I)中，
[0049]Rl:环状、直链的有机基团
[0050]R2:至少含有(CH2)n(其中η为整数)
[0051 ] R3:烷基(-CH3、-C2H5 等)
[0052]上述Rl-N为铵化合物即可。在Rl为环状有机基团时，Rl-N可以列举:卩比咯、卩比咯烧、咪唑等5员环,批唳、喃唳等6员环,Π引哚、喹啉、异喹啉、嘌呤等B密唳环与咪唑环的稠环等含氮的杂环化合物。另外，在这些环结构中，除了氮以外，还可以含有氧、硫等。
[0053]另外，上述Rl-N也可以不是环结构，而是碳数I-18的脂肪族烃基(也包括不饱和键)。具体来说，可以列举下述通式(2)表示的季铵盐。
[0054][式2]
[0055]
【权利要求】
1.一种电子照相设备用显影辊，具有在轴体的外周面上形成的弹性层、以及在所述弹性层的外侧形成的表层，所述表层由含有以下成分的组合物形成，所述以下成分的成分(B)的阳离子与所述以下成分的成分(A)相结合，相对于所述成分(A) 100质量份，含有所述成分(B)0.10?3质量份， 所述成分(A)是含有与所述成分(B)的烷氧基硅烷基反应的官能团的粘合树脂， 所述成分(B)是具有阳离子由以下通式(I)表示的化学结构的离子导电剂， Rl-N+-R2-Si(OR3)3...(I) 在所述通式(I)中， Rl是环状、直链的有机基团， R2至少含有(CH2)n，其中η为整数， R3是烷基。
2.根据权利要求1所述的电子照相设备用显影辊，其特征在于，所述成分(B)的阴离子是双(三氟甲磺酰基)酰亚胺。
3.根据权利要求1或2所述的电子照相设备用显影辊，其特征在于，所述成分(A)的粘合树脂是聚氨酯树脂或丙烯酸类树脂。
【文档编号】G03G15/08GK103443715SQ201280011638
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年8月22日
【发明者】林洋介, 山口直树, 尾崎敦之, 竹山可大 申请人:东海橡塑工业株式会社