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CN1963685A - 显影辊和包括该显影辊的成像装置 - Google Patents

显影辊和包括该显影辊的成像装置 Download PDF

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CN1963685A
CN1963685A CNA2006101381364A CN200610138136A CN1963685A CN 1963685 A CN1963685 A CN 1963685A CN A2006101381364 A CNA2006101381364 A CN A2006101381364A CN 200610138136 A CN200610138136 A CN 200610138136A CN 1963685 A CN1963685 A CN 1963685A
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Abstract

一种具有低的压缩永久变形而不会使感光鼓污染和调色剂损坏的显影辊。显影辊(1)包括：轴(2)、形成于轴(2)外围上的弹性层(3)，和形成于弹性层(3)外围面上的表面涂层(4)，其中该表面涂层(4)包含通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联形成的聚氨酯树脂。该聚氨酯树脂优选通过将内酯改性的多元醇与两种或多种多异氰酸酯交联而形成。

Description

显影辊和包括该显影辊的成像装置
技术领域
本发明涉及显影辊和包括该显影辊的成像装置，更特别地涉及在高温、高湿度环境下长时间使用中具有低的压缩永久变形和优良的耐调色剂熔化性的显影辊，和包括这样的显影辊并且能够形成优良图像的成像装置。
发明背景
在电子照相系统例如复印机、打印机等的成像装置中，加压的显影方法是公知的显影方法：其中将调色剂供给到保持潜像的感光鼓上以通过附着在感光鼓上的潜像上的调色剂显现出潜像。在这类加压显影方法中，例如将感光鼓充电至某一电压，然后通过照相平板印刷机在感光鼓上形成静电潜像，此后将载有调色剂的显影辊与保持有潜像的感光鼓接触以将调色剂附着在感光鼓上的潜像上。
在上面的加压显影方法中，应该使显影辊旋转同时确保保持对感光鼓的闭合状态，以使得其具有这样的结构：由半导电的弹性体制成的半导电弹性层或者其发泡体形成于由优良导电材料例如金属等制成的轴的外围上，该半导电的弹性体通过将炭黑或金属粉末分散在弹性体例如聚氨酯、硅橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、表氯醇橡胶(ECO)等中而获得。出于控制充电特性或调色剂的粘附性、防止由于弹性层等的感光鼓的污染的目的，还可以在弹性层的表面上进一步形成表面涂层。
近年来，使用低熔点调色剂的成像装置随着成像装置中的色化处理、高速性能、高质量图像和节能的改进而逐渐增多。当使用低熔点调色剂时，这类调色剂由于重复地进行构成部件之间的压缩或摩擦造成调色剂的团聚、熔化等而受到破坏，因此容易造成不良成像例如起雾等。即，在调色剂墨盒的使用寿命终了时，损坏调色剂而使得带电特性不均匀，以致于引起不良成像的产生或使用寿命变短的问题。因此，需要几乎不会损坏调色剂的低硬度显影辊，并且公知有其中将基材(弹性层)软化的显影辊(JP-A-2003-15404)和其中通过混合己二酸酯化合物作为增塑剂而将涂覆膜(表面涂层)软化的显影辊(JP-A-2005-128067)。
另一方面，当将低硬度显影辊用于成像装置时，有这样的问题：容易在显影辊的表面上由于感光鼓、刮板、进料辊等的挤压而造成痕迹。为此，近年来需要提供不仅具有低的硬度而且具有低的压缩永久变形的显影辊。然而，具有低硬度的材料趋于增加压缩永久变形，以致于非常难以将硬度和压缩永久变形平衡在足够低的程度下(参见JP-A-H08-190263、JP-A-2001-75354和JP-A-2004-67726)。同样，当使用混合有作为增塑剂的己二酸酯化合物的涂覆膜时，该涂覆膜变软，但造成了这样的问题：在高温、高湿度环境下长时间使用中造成了压缩永久变形变大而且引起调色剂熔化而在图像中产生了垂直的条纹。
发明内容
因此，本发明的目的是解决常规技术的上述问题并且提供在高温、高湿度环境下长时间使用中具有特别低的压缩永久变形和优良的耐调色剂熔化性的显影辊。另外，本发明的另一目的是提供包括该显影辊并且能够稳定地形成优良图像而不会造成不良成像例如起雾等的成像装置。
为了实现以上目的，本发明人做了各种研究并且发现：在带有表面涂层的显影辊中，在该表面涂层中使用通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联获得的聚氨酯树脂，从而使得显影辊的硬度和压缩永久变形足够地低而几乎不会损坏调色剂，还可以提高在高温、高湿度环境下长时间使用中耐调色剂熔化性，并且进一步地可以通过将该显影辊组装在成像装置中而稳定地形成优良的图像。
即，根据本发明的显影辊在于这样的显影辊：其包括轴、形成于该轴外围上的弹性层，和形成于该弹性层的外围面上的表面涂层，其中该表面涂层包含通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联形成的聚氨酯树脂。
在本发明的显影辊的优选实施方案中，内酯改性的多元醇具有数均分子量(Mn)为1000-5000，其为通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的数均分子量，和由通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比值表示的分子量分布(Mw/Mn)不超过2.5。
在本发明的显影辊的另一优选实施方案中，通过将内酯改性的多元醇与至少两种多异氰酸酯交联而形成聚氨酯树脂。在该情况下，多异氰酸酯优选含有异氰脲酸酯改性的1，6-己二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种。
在本发明的显影辊的另一优选实施方案中，内酯改性的多元醇具有多异氰酸酯的异氰酸酯基团(NCO)与羟基(OH)的摩尔比([NCO]/[OH])为1.0-2.5。
在本发明的显影辊的另一个优选实施方案中，表面涂层具有在25℃下的储能模量(E’)为3-50MPa。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，表面涂层的厚度不超过30μm。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，表面涂层的聚氨酯树脂具有将具有硅氧烷键的硅酮引入树脂骨架中的结构。在该情况下，聚氨酯树脂具有这样的结构：将在其两端具有硅氧烷键和羟基或氨基的硅酮引入氨基甲酸酯部分。另外，优选的是被引入树脂骨架中的硅酮的数均分子量为500-10000。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，表面涂层的聚氨酯树脂是通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联而形成的丙烯酸氨基甲酸酯树脂(acrylurethane resin)。在该情况下，该丙烯酸氨基甲酸酯树脂优选具有这样的结构：在其一端具有硅氧烷键和甲基丙烯酰氧基的硅酮被引入丙烯酸部分。进一步地，该丙烯酸氨基甲酸酯树脂优选具有内酯改性的多元醇被引入氨基甲酸酯部分的结构。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，表面涂层含有5-35质量份炭黑/100质量份内酯改性的多元醇。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，表面涂层进一步含有导电剂。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，弹性层由通过采用机械搅拌使氨基甲酸酯起始原料发泡而获得的聚氨酯泡沫制成。在该情况下，组成弹性层的聚氨酯泡沫具有闭孔。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，在作为弹性层的聚氨酯泡沫与表面涂层之间形成由聚合物和含水溶剂的混合溶液制成的中间涂层。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，该中间涂层由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或橡胶胶乳制成。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，该中间涂层的玻璃转化温度不高于10℃。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，该中间涂层由两层或多层组成。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，该中间涂层进一步含有导电剂。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，中间涂层和表面涂层的总厚度不超过100μm。
在本发明的显影辊的进一步优选实施方案中，该辊的10点平均表面粗糙度(Rz)不超过10μm。
另外，根据本发明的成像装置的特征在于包括上述的显影辊。
根据本发明，通过将借助于使内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联形成的聚氨酯树脂用作表面涂层，可以提供一种在高温、高湿环境下长时间使用中具有低的压缩永久变形以及优良的耐调色剂熔化性而不会污染感光鼓和损坏调色剂的显影辊。还可以提供包括这样的显影辊并且能够稳定地形成优良图像的成像装置。
附图说明
将参照附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的显影辊的一个实施方案的图示剖面图；
图2是根据本发明的显影辊的另一实施方案的图示剖面图；
图3是在根据本发明的成像装置的一个实施方案的剖面中部分示出的示意图。
具体实施方式
<显影辊>
下面参照附图详细阐述根据本发明的显影辊。图1是根据本发明的显影辊的一个实施方案的图示剖面图。所示出的显影辊1包括：轴2、形成于轴2外围上的弹性层3，和形成于弹性层3的外围面上的表面涂层4。在所示出的实施方案中，表面涂层4由一层组成，但是在根据本发明的显影辊中的表面涂层4可以由两层或多层组成。在根据本发明的显影辊中，将表面涂层4布置于弹性层3的外围上，所以可以充分地防止由于从弹性层3中浸出的污染物质将感光鼓污染。
本发明的显影辊中的轴2没有特别限制，但可以包括例如，金属如铁、不锈钢、铝或其类似物的实心，金属的中空圆筒形轴，优良导电塑料的轴等等。
本发明的显影辊中的弹性层3由弹性体制成，并且如果必要，则可以含有其他的组分例如导电剂等。作为用于弹性层3中的弹性体，提及聚氨酯、硅橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁基橡胶、氯丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、表氯醇橡胶(ECO)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、其混合物等。在它们当中，优选聚氨酯。可以将弹性体的非发泡体用作弹性层3，但优选通过用发泡剂使弹性体化学发泡或者通过如同聚氨酯泡沫中那样将空气机械吹入等而使用弹性体的发泡体。当弹性层3由发泡体制成时，优选膨胀比在1.1-30倍的范围，并且密度在0.05-0.9g/cm3的范围内。
特别地，优选在弹性层3中使用通过采用机械搅拌使氨基甲酸酯原料发泡而获得的聚氨酯泡沫或者通过机械起泡方法获得的聚氨酯泡沫。通过其中在不使用发泡剂的条件下将氨基甲酸酯原料机械搅拌以将气泡掺入其中的方法来制造聚氨酯泡沫。作为氨基甲酸酯原料，提及的是多元醇和多异氰酸酯或者由多元醇和多异氰酸酯合成的氨基甲酸酯预聚物，并且可以进一步将扩链剂和催化剂、发泡稳定剂、导电剂等加入到氨基甲酸酯原料中。而且，聚氨酯泡沫中的气泡主要是闭孔，并且可以通过吹入空气的方法而适宜地调节膨胀比和密度。
作为可用作聚氨酯泡沫的原料的多元醇，提及聚酯型多元醇、聚醚型多元醇、聚丁二醇、聚丁二烯多元醇、环氧丙烷(PO)改性的聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇等。此外，聚酯型多元醇由多元醇例如乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、丙二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等和多元羧酸例如己二酸、戊二酸、丁二酸、癸二酸、庚二酸、辛二酸等获得。另外，通过将环氧烷烃例如环氧乙烷、环氧丙烷等加入到多元醇例如乙二醇、丙二醇、甘油等中而得到聚醚多元醇。
作为可用作聚氨酯泡沫的原料的多异氰酸酯，提及甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、粗制的二苯基甲烷二异氰酸酯(粗制MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化的二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化的甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯(HDI)，和其异氰脲酸酯改性产品、碳二亚胺改性产品或二醇改性产品。优选适宜地选择所使用的多异氰酸酯的量，以使得多异氰酸酯的异氰酸酯基团(NCO)与多元醇的羟基(OH)的比值(NCO/OH)范围为95/100-110/100。
可以通过一步法将多异氰酸酯与多元醇反应，或者可以将其预先与多元醇反应以形成氨基甲酸酯预聚物，然后可以在催化剂的存在下将其与扩链剂等反应。此外，合成的氨基甲酸酯预聚物中的NCO基团的含量优选在3-30质量％的范围，更优选在5-15质量％的范围，并且优选适宜地选择在氨基甲酸酯预聚物的合成中使用的多异氰酸酯和多元醇的量，以使得氨基甲酸酯预聚物中的NCO基团的含量处于以上范围内。另外，扩链剂是将氨基甲酸酯预聚物彼此相连的化合物，包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、三羟甲基丙烷、聚醚型多元醇、聚丁二醇、聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇等。优选适宜地选择所使用的扩链剂的量，以使得氨基甲酸酯预聚物中的异氰酸酯基团(NCO)与扩链剂中的羟基(OH)的比值(NCO/OH)范围为95/100-110/100。
可用作聚氨酯泡沫的原料的催化剂是用于氨基甲酸酯形成反应的催化剂，包括：有机锡化合物例如月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫代羧酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡、硫代羧酸二辛基锡、辛烯酸(octentate)锡等；有机铅化合物例如辛烯酸铅等；单胺例如三乙胺、二甲基环己胺等；二胺例如四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺等；三胺例如五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基胍等；环胺例如三亚乙基二胺、二甲基哌嗪、甲基乙基哌嗪、甲基吗啉、二甲基氨乙基吗啉、二甲基咪唑等；醇胺例如二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、三甲基氨基乙基乙醇胺、甲基羟乙基哌嗪、羟乙基吗啉等；醚胺例如双(二甲基氨乙基)醚、乙二醇双(二甲基)氨丙基醚等，等等。在它们当中，优选有机锡化合物。这些催化剂可以单独或者以两种或多种的组合使用。所使用的催化剂的量优选基于每100质量份多元醇或氨基甲酸酯预聚物在0.001-2.0质量份范围内。
除了硅酮基的发泡稳定剂例如聚醚改性的硅油等之外，可用作聚氨酯泡沫的原料的发泡稳定剂还可以包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂等。所使用的发泡稳定剂的量优选为基于100质量份多元醇或者氨基甲酸酯预聚物在0.5-5质量份的范围内。
可用于弹性层3中的导电剂包括电子导电剂、离子导电剂等。作为电子导电剂，提及导电炭黑，例如Ketjenblack、乙炔黑等；SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等橡胶炭黑；进行氧化处理的用于着色的炭黑、热分解的炭黑、天然石墨、人造石墨、锑掺杂的氧化锡、ITO；金属氧化物例如氧化锡、氧化钛、氧化锌等；金属例如镍、铜、银、锗等；导电聚合物例如聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔等；导电晶须例如碳晶须、石墨晶须、碳化钛晶须、导电钛酸钾晶须、导电钛酸钡晶须、导电氧化钛晶须、导电氧化锌晶须等；等等。混合的电子导电剂的量优选基于每100质量份弹性体为1-50质量份，更优选为5-40质量份。
作为离子导电剂，提及的是：四乙铵、四丁铵、十二烷基三甲铵、十六烷基三甲铵、苄基三甲铵、改性的脂肪酸二甲基乙铵等的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氟硼酸盐、硫酸盐、乙基硫酸盐、羧酸盐、磺酸盐等；碱金属或碱土金属例如锂、钠、钾、钙、镁等的高氯酸盐、氯酸盐、盐酸盐、溴酸盐、碘酸盐、氟硼酸盐、硫酸盐、三氟甲基硫酸盐、磺酸盐等。配混的离子导电剂的量优选基于每100质量份弹性体为0.01-10质量份，更优选为0.05-5质量份。这些导电剂可以单独或以两种或多种的组合，或者以电子导电剂和离子导电剂的组合使用。
通过配混导电剂，弹性层3优选具有103-1010Ωcm，优选104-108Ωcm的电阻值。当弹性层3的电阻值小于103Ωcm时，电荷可能泄漏到感光鼓等上或者显影辊本身可能被电压损坏，而当其超过1010Ωcm时，容易造成起雾。
出于将弹性体变成橡胶状物质的目的，如果必要，弹性层3可以含有交联剂例如有机过氧化物等和硫化剂例如硫等，并且可以进一步含有硫化助剂、硫化促进剂、促进剂活化剂、防焦剂等。同样，弹性层3可以包含用于橡胶的配混组分，例如填料、塑解剂、起泡剂、增塑剂、软化剂、增粘剂、防粘剂、脱模剂、膨胀剂、着色剂等。
在根据本发明的显影辊中，表面涂层4的特征在于包含通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联而形成的聚氨酯树脂。由于表面涂层4包含上述的聚氨酯树脂，因此降低了显影辊的硬度以使得不会损坏调色剂，并且可以进一步降低压缩永久变形以形成优良图像。
本发明的显影辊的表面涂层4主要包含通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联而形成的聚氨酯树脂，并且如果必要，则可以包含其他的组分例如导电剂等。内酯改性的多元醇可以通过用内酯例如ε-己内酯等将多元醇的末端改性而制得，并且也可以使用可商购的一类。在本发明中，内酯改性的多元醇优选具有数均分子量(Mn)1000-5000，其为通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的数均分子量，和由通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比值表示的分子量分布(Mw/Mn)不超过2.5。当内酯改性的多元醇的数均分子量(Mn)小于1000时，在高温、高湿度环境下长时间使用中，显影辊的硬度增加并且可能造成耐调色剂熔化性劣化的担心，而当其超过5000时，交联度降低并且可能造成增加压缩永久变形的担心。另外，当分子量分布(Mw/Mn)超过2.5时，压缩永久变形增加、耐调色剂熔化性劣化并且容易造成起雾。从同时建立低的压缩永久变形和优良的耐调色剂熔化性的观点出发，内酯改性的多元醇的数均分子量(Mn)优选为1000-3000，并且分子量分布(Mw/Mn)优选不超过2.0。此外，内酯改性的多元醇优选具有不小于500，优选不小于1000的重均分子量(Mw)。
作为将要用内酯改性的多元醇，提及：通过烯化氧例如环氧乙烷、环氧丙烷等与甘油等的加成聚合获得的聚醚型多元醇、聚丁二醇、甘油、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇、聚酯型多元醇等。
作为将内酯改性的多元醇交联的多异氰酸酯，提及：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、粗制的二苯基甲烷二异氰酸酯(粗制MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化的二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化的甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯(HDI)、异氰脲酸酯改性的1，6-己二异氰酸酯等。这些多异氰酸酯可以单独使用，但优选使用两种或多种多异氰酸酯的组合。此外，从在表面涂层中同时建立低的硬度和低的压缩永久变形的观点出发，优选的是用于本发明的多异氰酸酯包含异氰脲酸酯改性的1，6-己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种。
表面涂层4可以进一步包含用于促进内酯改性的多元醇与多异氰酸酯之间的交联反应的催化剂。作为催化剂，可以提及：有机锡化合物例如二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫代羧酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡、羧酸二辛基锡、辛酸锡等；有机铅化合物例如辛酸铅等；单胺例如三乙胺、二甲基环己胺等；二胺例如四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺等；三胺例如五甲基二亚乙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、四甲基胍等；环胺例如三亚乙基二胺、二甲基哌嗪、甲基吗啉、二甲基氨乙基吗啉、二甲基咪唑等；醇胺例如二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙氧基乙醇、三甲基氨基乙基乙醇胺、甲基羟乙基哌嗪、羟乙基吗啉等；醚胺例如双(二甲基氨乙基)醚、乙二醇双(二甲基)氨丙基醚等，等等。在这些催化剂当中，优选有机锡化合物。这些催化剂可以单独或者以两种或者多种的组合使用。使用的催化剂的量优选基于每100质量份内酯改性的多元醇在0.001-2.0质量份的范围内。
在本发明中，从防止感光器在高温和高湿度条件下免于污染的观点出发，优选的是异氰酸酯化合物的异氰酸酯基团(NCO)与内酯改性的多元醇的羟基(OH)的摩尔比([NCO]/[OH])为1.0-2.5，更优选1.2-2.0。
出于控制导电性的目的，可以将表面涂层4与导电剂配合。作为导电剂，可以提及与弹性层3中所使用的相同的导电剂。在离子导电剂的情况下，混合在表面涂层4中的导电剂的量优选基于100质量份组成表面涂层4的聚氨酯树脂，不超过20质量份，更优选0.01-20质量份，进一步优选1-10质量份，并且在电子导电剂的情况下优选基于每100质量份组成表面涂层4的聚氨酯树脂为1-70质量份，更优选5-50质量份。在本发明中，从在各种环境下导电性的稳定性的观点出发将炭黑用作导电剂，其中混合的炭黑的量优选基于每100质量份内酯改性的多元醇为5-35质量份，更优选10-30质量份。在表面涂层4中，优选通过加入导电剂将体积电阻值调节至103-1010Ω·cm，优选104-108Ω·cm的范围。
在本发明中，从使得表面涂层的硬度低以防止损坏调色剂的观点出发，表面涂层4在25℃下的储能模量优选为3-50MPa，更优选5-40MPa。
表面涂层4的厚度没有特别限制，但优选不超过30μm，更优选1-15μm。当表面涂层4的厚度超过30μm时，表面涂层4变得更硬而破坏了柔性，耐久性也劣化而造成开裂并且有这样的担心：调色剂被破坏而造成调色剂附着在感光鼓或成层刮板上，由此造成不良成像。
作为用于表面涂层4中的聚氨酯树脂，可以使用丙烯酸氨基甲酸酯树脂。在该情况下，可以将具有硅氧烷键的硅酮引入氨基甲酸酯部分和/或丙烯酸部分。作为被引入到聚氨酯树脂和/或丙烯酸氨基甲酸酯树脂的氨基甲酸酯部分中的硅酮，优选的是在其两端具有硅氧烷键和羟基或氨基的硅酮，作为被引入到丙烯酸氨基甲酸酯树脂的丙烯酸部分中的硅酮，优选的是在其一端具有硅氧烷键和甲基丙烯酰氧基的硅酮。同样，被引入到聚氨酯树脂和/或丙烯酸氨基甲酸酯树脂的树脂骨架中的硅酮优选具有数均分子量(Mn)500-10,000。此外，在聚氨酯树脂和丙烯酸氨基甲酸酯树脂中具有硅氧烷键的硅酮的含量优选范围为5-40质量％。当硅酮的含量小于5质量％时，降低表面涂层4的摩擦阻力以提高显影辊的滑动性能的作用变小，而当其超过40质量％时，成本变得更高。
丙烯酸氨基甲酸酯树脂可以在氨基甲酸酯部分与丙烯酸部分之间具有嵌段型或接枝型的键接，但优选的是将丙烯酸部分作为侧链键合至作为主链的氨基甲酸酯部分上的一类。可以通过以下方式生产丙烯酸氨基甲酸酯树脂：通过采用(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯等将羟基引入丙烯酸聚合物而形成的聚合物与在其分子末端具有异氰酸酯基团的氨基甲酸酯预聚物反应，或者通过在过氧化物存在下，将在其末端或侧链上具有巯基的氨基甲酸酯预聚物与(甲基)丙烯酸酯进行自由基聚合。在后一种情况下，巯基通过过氧化物生成自由基，并且(甲基)丙烯酸酯在作为基点的自由基处进行自由基聚合。在本发明中，通过使用由内酯改性的多元醇、多异氰酸酯和在其两端具有硅氧烷键和羟基或氨基的硅酮合成的氨基甲酸酯预聚物，获得了其中内酯改性的多元醇和具有硅氧烷键的硅酮被引入氨基甲酸酯部分的丙烯酸氨基甲酸酯树脂。同样，在上述丙烯酸聚合物的合成中通过使用在其一端具有硅氧烷键和甲基丙烯酰氧基的硅酮，获得了具有硅氧烷键的硅酮被引入丙烯酸部分的丙烯酸氨基甲酸酯树脂。另一方面，可以例如由内酯改性的多元醇、多异氰酸酯和在其两端具有硅氧烷键和羟基或氨基的硅酮制得聚氨酯树脂。在根据本发明的显影辊中，可以使用通过除了以上方法之外的方法获得的聚氨酯树脂和/或丙烯酸氨基甲酸酯树脂。
作为丙烯酸氨基甲酸酯树脂的丙烯酸组分，提及(甲基)丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。在丙烯酸氨基甲酸酯树脂中，该树脂中丙烯酸部分的含量优选在5-80质量％的范围，更优选10-60质量％的范围，进一步优选20-50质量％的范围。
形成表面涂层4的方法没有特别限制，但优选采用这样的方法：其中制备包含多种组分的表面涂层4的涂料组合物、通过浸涂法、喷涂法或辊涂法涂布，然后干燥。
特别地，当弹性层3由聚氨酯泡沫组成时，如果将包含表面涂层4的原料的涂料组合物涂布以形成表面涂层4，则弹性层3可能被涂料组合物中的溶剂溶解或溶胀。为了防止弹性层溶解或溶胀，优选在弹性层与表面涂层之间布置中间涂层。在图2中示出了设置有这样的中间涂层的根据本发明的显影辊的一个实施方案的图示剖面图。所示出的显影辊1包括：轴2、形成于轴2外围上的弹性层3、形成于弹性层3外围面上的中间涂层5，和形成于中间涂层5外围面上的表面涂层4。在所示出的实施方案中，中间涂层5和表面涂层4的每一种由一层组成，但是在根据本发明的显影辊中的中间涂层5和表面涂层4的每一种可以由两层或多层组成。在根据本发明的显影辊中，将中间涂层5和表面涂层4布置于弹性层3的外围上，以使得可以充分地防止由于从弹性层3中浸出的污染物质将感光鼓污染。同样，从不损坏弹性层3的柔性的观点出发，中间涂层5和表面涂层4的总厚度优选不超过100μm。
本发明的显影辊中的中间涂层5由聚合物和含水溶剂的混合溶液制成。作为聚合物，可以使用树脂和橡胶，只要它们可以溶解或分散于水中即可。此外，中间涂层5优选具有不高于10℃的玻璃转化温度和不超过100μm的厚度。
当用于形成中间涂层5的聚合物是树脂时，可以例如通过制备包含树脂和水的混合溶液、通过浸涂法或喷涂法将混合溶液涂布到弹性层3上，然后干燥来形成该中间涂层5。作为用于中间涂层5的树脂，优选的是含水树脂。该含水树脂可以是任何类型例如水溶性类型、乳液类型、悬浮液类型等，并且优选具有活性氢例如羧基、羟基、氨基等的含水树脂。作为含水树脂，提及可溶于温水的树脂例如丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、polydioxorane等。在它们当中，优选丙烯酸树脂和聚氨酯树脂。丙烯酸树脂没有特别限制，但优选具有不高于10℃的玻璃转化温度。作为丙烯酸树脂，有热塑性类型和交联类型例如自交联的、蜜胺交联的、异氰酸酯交联的等等，但可以使用任何类型，只要它们具有上述范围的玻璃转化温度即可，并且鉴于形成涂布膜的步骤和硬度而优选热塑性类型。
另一方面，当用于形成中间涂层5的聚合物是橡胶时，可以例如通过以下方式形成中间涂层：通过浸涂法等将橡胶胶乳涂布在弹性层3上，然后用凝固剂将胶乳凝固，或者通过浸涂法等在弹性层3上形成凝固剂的层，然后将橡胶胶乳涂布在其上并且将其凝固，等等。作为用于中间涂层5的橡胶组分，提及的是苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、天然橡胶等。在凝固中，优选使用通过将凝固剂例如Kolatex 93(商品名，由Kawaguchi Kagaku Kogyo Co.，Ltd.生产)等溶解于水或甲醇中形成的酸性溶液。通过在碱性胶乳与酸性溶液之间引起酸-碱反应而将胶乳胶凝并且凝固。在由橡胶胶乳形成的中间涂层5中，可以适宜地进行用于除去由酸-碱反应产生的水的干燥步骤或者用于除去由酸-碱反应产生的盐的清洗步骤。
可以通过与弹性层3相同的那样加入导电剂来调节中间涂层5的导电性。在该情况下，加入导电剂以使得中间涂层5的体积电阻率范围为103-1010Ω·cm，优选104-108Ω·cm。作为被加到中间涂层5的导电剂，可以例举与在组成弹性层3的聚氨酯泡沫的原料中使用的相同导电剂。加入中间涂层5的导电剂的量优选基于每100质量份聚合物为0.1-20质量份，更优选1-10质量份。
如果必要，可以将适量的添加剂例如增稠剂、触变剂、结构粘度改性剂等加入到中间涂层5中。
根据本发明的显影辊优选具有作为10点平均粗糙度(Rz)的表面粗糙度不超过10μm。当显影辊的10点平均粗糙度(Rz)超过10μm时，有这样的趋势：调色剂的输送量增加，但调色剂的带电量不足，因此在图像中造成了起雾或分度(graduation)不良。
根据本发明的显影辊的电阻值没有特别限制，但用于获得优良图像的电阻优选为103-1010Ω，更优选104-108Ω。当显影辊的电阻值小于103Ω时，相当难以控制分度，并且如果在感光鼓中存在缺陷，则可能造成偏压泄漏(bias leak)。同时，当电阻值超过1010Ω时，如果调色剂在感光鼓上显影，则由于显影辊的高电阻而造成显影偏压的电压下降，因此不能确保足以进行显影的显影偏压并且不能获得令人满意的成像浓度。此外，当将显影辊的外围表面推送到平的或圆柱形的相对电极上并且在轴与该相对电极之间施加100V的电压时，可以由电流值测量电阻值。因此，通过适宜地均匀控制显影辊的电阻值，可以充分并且均匀地保持用于使调色剂移动的电场强度。
根据本发明的显影辊优选具有不超过60°的Asker C硬度。当将具有Asker C硬度不超过60°的低硬度显影辊组装在成像装置中时，在显影辊、感光鼓、刮板、调色剂进料辊等之间防止了调色剂的损坏，由此可以形成足够优良的图像。
<成像装置>
根据本发明的成像装置的特征在于包括上述的显影辊，该显影辊具有低的压缩永久变形而不会使感光鼓污染和调色剂损坏，并且可以稳定地形成优良图像而不会造成不良成像例如起雾等。除了使用上述显影辊之外，该成像装置没有特别限制，并且可以通过非常公知的方法制造。
下面将参照附图详细描述根据本发明的成像装置。图3是根据本发明的成像装置的一个实施方案的部分剖面图。所示出的成像装置包括：用于供给调色剂6的调色剂进料辊7、保持静电潜像的感光鼓8、设置在调色剂进料辊7与感光鼓8之间的上述显影辊1、设置在显影辊1附近的成层刮板9(图中的上部)、位于感光鼓8附近的充电辊10(图中的上部)、位于感光鼓8附近的转印辊11(图中的下部)，和设置在感光鼓8附近的清洁部12。此外，根据本发明的成像装置可以进一步设置有通常用于成像装置的公知部件(未示出)。
在所示出的成像装置中，通过充电辊10将感光鼓充电至恒定的电压，此后通过影印机(未示出)在感光鼓8上形成静电潜像。然后，通过使调色剂进料辊7、显影辊1和感光鼓8以箭头方向旋转，将存在于调色剂进料辊7上的调色剂6通过显影辊1转移至感光鼓8。由成层刮板9将显影辊1上的调色剂6排列成均匀的薄层，然后通过使显影辊1和感光鼓8旋转同时彼此接触而使调色剂6从显影辊1附着到感光鼓8上的静电潜像上，由此显现潜像。通过转印辊11将附着在潜像上的调色剂6转移到记录介质例如纸等上，同时在转印之后，通过清洁部12中的清洁刮板13将保留在感光鼓8上的调色剂6除去。在根据本发明的成像装置中，通过将根据本发明的、具有低的压缩永久变形而不会使感光鼓污染和调色剂损坏的显影辊用作显影辊1，可以稳定地形成优良的图像。
给出以下实施例以解释本发明，而不用于限制本发明。
(辊体的制备)
通过将100质量份由甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚多元醇合成的氨基甲酸酯预聚物与2质量份乙炔黑混合而制备其中分散有乙炔黑的氨基甲酸酯预聚物作为组分A。另一方面，将30质量份聚醚多元醇和0.1质量份高氯酸钠(NaClO4)混合同时在70℃下加热，并且将其进一步与4.5质量份聚醚改性的硅油(发泡稳定剂)和0.2质量份二月桂酸二丁基锡(催化剂)混合以形成混合物作为组分B。随后，通过机械起泡方法将组分A和组分B发泡并且将其倒入其中放置芯的圆筒形模具中，然后进行RIM成型以制得包含由聚氨酯泡沫制成的弹性层的辊体。
(实施例1)
通过将100质量份己内酯改性的多元醇(PCL205，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，分子量：500)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份甲乙酮(MEK)中而制备用于表面涂层的涂料组合物。将由此获得的涂料组合物涂布在具有由聚氨酯泡沫制成的弹性层的辊体的外围上以形成表面涂层，由此制得显影辊。然后，通过公知方法评价由此获得的显影辊的辊电阻、10点平均粗糙度(Rz)、Asker C硬度和调色剂充电性能。另外，通过将显影辊组装在激光打印机中以进行打印来评价成像性能。还将显影辊组装在墨盒中并且保持于50℃和90％RH的环境下，随后测量感光鼓上污染的存在或不存在以及在显影辊上的由于刮板挤压痕迹的存在或不存在。结果示于表1中。
(实施例2)
通过将100质量份己内酯改性的多元醇(PCL210N，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，分子量：1000)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替在实施例1中制备的涂料组合物而制备显影辊，然后进行评价。结果示于表1中。
(实施例3)
通过将100质量份己内酯改性的多元醇(PCL220，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，分子量：2000)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替在实施例1中制备的涂料组合物而制备显影辊，然后进行评价。结果示于表1中。
(实施例4)
通过将100质量份己内酯改性的多元醇(PCL312，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，分子量：1200)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替在实施例1中制备的涂料组合物而制备显影辊，然后进行评价。结果示于表1中。
(比较例1)
通过将100质量份聚碳酸酯二醇改性的聚氨酯漆(N5196，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替在实施例1中制备的涂料组合物而制备显影辊，然后进行评价。结果示于表1中。
(比较例2)
通过将100质量份己二酸改性的聚氨酯漆(N3126，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替在实施例1中制备的涂料组合物而制备显影辊，然后进行评价。结果示于表1中。
表1
                         实施例          比较例
  1   2   3   4   1   2
弹性层 树脂     聚氨脂泡沫     聚氨脂泡沫     聚氨脂泡沫     聚氨脂泡沫     聚氨脂泡沫     聚氨脂泡沫
性能值     辊电阻(Ω/100V) 2.5×106 3.7×106 4.2×106 3.5×106 3.9×106 2.6×106
    Rz(μm)     5.4     5.2     6.1     5.7     5.9     6.5
    硬度(Asker C) 62 53 55 49.2 48.6 48.8
  调色剂带电性能     ○     ○     ○     ○     ○     ○
成像性能     成像浓度     ○     ○     ○     ○     ○     ○
    起雾     ○     ○     ○     ○     △     △
半色调不均匀 ○ ○ ○ ○     稍微不均匀 不均匀
    感光鼓的耐污染性     在50℃和99％RH下保持1星期 ○ ○ ○ ○ △ ○
    耐刮板挤压痕迹 ○ ○ ○ ○ × ×
○：良好，△：稍差，×：差
从表1中看出，由于感光鼓未被污染、压缩永久变形低、未造成由于刮板的挤压痕迹并且对调色剂的损坏小，因此根据本发明的实施例的显影辊可以稳定地形成优良图像。
(实施例5)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(PCL210N，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，Mn＝1000，Mw/Mn＝1.7)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份甲乙酮(MEK)中，加入40质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。将由此获得的涂料组合物涂布在具有由聚氨酯泡沫制成的弹性层的辊体的外围上以形成表面涂层，由此制得显影辊。
(实施例6)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(PCL230，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，Mn＝3000，Mw/Mn＝2.1)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(MX 1000，由SokenKagaku Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：10.0μm)分散到500质量份MEK中，加入15质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon Polyurethane IndustryCo.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例7)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL250B，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝5000，Mw/Mn＝2.3)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入8质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon Polyurethane IndustryCo.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例8)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL250B，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝5000，Mw/Mn＝2.3)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(VernocCFB101-40，由Dainippon Ink and Chemicals，Inc.生产，平均粒径：14μm)分散到500质量份MEK中，加入20质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝2.5)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例9)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(PCL210N，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，Mn＝1000，Mw/Mn＝1.7)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入80质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(D-140N，由Mitsui Takeda Chemicals，Co.，Ltd.生产，NCO％＝10.5％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例10)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(PCL230，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，Mn＝3000，Mw/Mn＝2.1)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(MX1000，由SokenKagaku Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：10.0μm)分散到500质量份MEK中，加入30质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(D-140N，由Mitsui Takeda Chemicals，Co.，Ltd.生产，NCO％＝10.5％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例11)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL250B，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝5000，Mw/Mn＝2.3)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入16质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.0)的异氰酸酯固化剂(D-140N，由Mitsui Takeda Chemicals，Co.，Ltd.生产，NCO％＝10.5％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例12)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL250B，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝5000，Mw/Mn＝2.3)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(VernocCFB101-40，由Dainippon Ink and Chemicals，Inc.生产，平均粒径：14μm)分散到500质量份MEK中，加入40质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝2.5)的异氰酸酯固化剂(D-140N，由Mitsui Takeda Chemicals，Co.，Ltd.生产，NCO％＝10.5％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例13)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL210，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝1000，Mw/Mn＝1.9)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入108质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝2.5)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon PolyurethaneIndustry Co.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(实施例14)
通过将氨基甲酸酯乳液涂料(试验的E4000，由Dai-ichiKogyo Seiyaku Co.，Ltd.生产)作为中间涂层以70μm的厚度涂布在具有由聚氨酯泡沫制成的弹性层的辊体的外围上，然后将实施例5的涂料组合物涂布在其上以形成表面涂层而制备显影辊。
(比较例3)
通过将100质量份基于己二酸酯的多元醇(P-2010，由Kuraray Co.，Ltd.生产，Mn＝2000，Mw/Mn＝2.2)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由NegamiKogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入30质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.5)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(比较例4)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(PCL205，由DaicelChemical Industries，Ltd.生产，Mn＝500，Mw/Mn＝1.6)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Vernoc CFB101-40，由Dainippon Ink and Chemicals，Inc.生产，平均粒径：14μm)分散到500质量份MEK中，加入120质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.5)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon PolyurethaneIndustry Co.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
(比较例5)
通过将100质量份内酯改性的多元醇(试验的PCL220B，由Daicel Chemical Industries，Ltd.生产，Mn＝2000，Mw/Mn＝2.8)、30质量份炭黑和10质量份氨基甲酸酯颗粒(Artpearl C800，由Negami Kogyo Co.，Ltd.生产，平均粒径：8.8μm)分散到500质量份MEK中，加入30质量份([NCO]/[OH]摩尔比＝1.5)的异氰酸酯固化剂(Coronate HX，由Nippon Polyurethane IndustryCo.，Ltd.生产，NCO％＝21％)，然后用搅拌电动机搅拌30分钟而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的涂料组合物代替实施例5的涂料组合物而制备显影辊。
就这些实施例和比较例的显影辊而言，通过以下方法测量表面涂层的性能、显影辊的性能和成像性能。这些实施例和比较例的评价结果示于表2中。
(1)数均分子量(Mn)和分子量分布
通过凝胶渗透色谱(GPC)基于单分散的聚苯乙烯样品计算用于形成每一涂料组合物的多元醇的数均分子量(Mn)和分子量分布。
(2)储能模量
通过压延法使每一实施例和比较例的显影辊的表面涂层用涂料组合物成型为薄膜，并且通过在将溶剂充分蒸发之后在100℃下加热1小时而将其固化形成0.3mm的涂覆膜。此后，通过以6mm的宽度设置薄膜而形成测量样品。通过以下方式测量储能模量：在型号DDV-01FP的动态粘弹装置(由A&D Corp.制造)中将样品固定在卡盘之间的距离30mm下，并且在频率：10Hz、应变：1％、升温速率：5℃/min以及温度范围：-50℃至80℃的条件下进行拉伸模式的测量。在该情况下，E’(25℃)表示在25℃下的储能模量。
(3)辊电阻
如下测量辊电阻。即，在1kg的压力下将显影辊的外围表面推送到圆柱形的相对电极上，在轴与该相对电极之间施加100V的电压，由其电流值测量辊电阻。
(4)表面粗糙度
根据JIS B0601评价算术平均粗糙度(Ra)和10点平均粗糙度(Rz)。
(5)表面粗糙度
通过采用微型橡胶硬度计MD-1(由Koubunshi KeikishaCo.，Ltd.制造)测量被试验的显影辊的表面硬度。
(6)感光鼓的污染
在1kg的负荷下将被试验的显影辊推送到感光鼓上，并且在40℃和95％RH的高温、高湿度条件下放置。在预定的时间(1星期)过去之后，将显影辊取出并且组装在实际的机器中以进行成像，并且根据以下标准评价在显影辊与感光鼓之间的接触部位中的图像：○：感光鼓没有污染，△：感光鼓轻微污染，和×：感光鼓由于渗出而污染。
(7)压缩永久变形
进行如同上述感光鼓的污染中的相同测试，以根据以下标准评价在显影辊与感光鼓之间的接触部位中的图像：○：与感光鼓没有接触痕迹，△：与感光鼓有轻微的接触痕迹，和×：与感光鼓有清晰的接触痕迹。
(8)成像浓度
将被试验的显影辊组装在墨盒中，然后在由Hewlett-Packard Co.制造的彩色打印机LBP4600中在2％的打印率下在低温低湿度(LL)环境(15℃，10％RH)、常温常湿(NN)环境(25℃，50％RH)或者高温高湿(HH)环境(30℃，80％RH)下进行连续的成像，由此在初始阶段和在打印5000张纸后分别形成一种颜色的图像和半色调图像。根据以下标准用肉眼评价这些一种颜色的图像和半色调图像：○：不存在浓度不均匀，△：轻微存在浓度不均匀，和×：存在浓度不均匀。
(9)耐起雾性
在形成一种白色图像期间强行停止打印机的操作之后，通过基于纸带移动而比较浓度(借助于Macbeth浓度计)来测量在白色部分中飞散到感光鼓上的调色剂的数量。○：少于0.15，△：0.15-0.20，和×：超过0.20。
(10)耐调色剂熔化性
将被试验的显影辊在表面上撒有调色剂并且组装在墨盒中，将其在40℃和95％RH下放置1星期，然后进行成像。○：从第一张图像起没有调色剂附着在显影辊的表面，△：直到第十张图像没有调色剂附着在显影辊的表面，和×：甚至在第十张图像范围内观察到调色剂附着在显影辊的表面。
表2
                                             实施例              比较例
  5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   3   4   5
性能   多元醇数均分子量(Mn)   1000   3000   5000   5000   1000   3000   5000   5000   1000   1000   2000   500   2000
  分子量分布(Mw/Mn)   1.7   2.1   2.3   2.3   1.7   2.1   2.3   2.3   1.9   1.7   2.2   1.6   2.8
  表面涂层的弹性模量(MPa)   42   27   18   26   47   36   29   47   53   38   25   55   22
  辊电阻(Ω/100)   6.5E+06   7.2E+06   5.5E+06   5.2E+06   4.9E+06   3.9E+06   6.9E+06   7.0E+06   4.0E+06   4.1E+06   5.9E+06   5.4E+06   6.1E+06
  表面粗糙度Ra(μm)   0.9   1.0   1.2   1.1   1.0   0.8   0.9   0.9   1.0   1.2   1.1   1.2   0.9
  表面粗糙度Rz(μm)   6.1   5.7   6.4   5.5   5.4   5.1   5.9   5.9   6.0   6.2   6.3   6.5   5.9
  表面硬度(°)   43   45   46   29   39   41   40   40   39   34   46   44   43
  感光鼓的污染   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
图像性能 一色图像   初期   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  耐久   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   △   ○   △   △   △
半色调图像   初期   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  耐久   ○   ○   ○   ○   △   ○   △   △   △   ○   ×   △   △
  压缩永久变形的痕迹 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ △ × △ ×
  耐起雾性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   △
  耐调色剂熔化性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   △   ○   ○   ○   ×   ×   △
从表2中看出，由于感光鼓未被污染、压缩永久变形低、未造成由于刮板的挤压痕迹、对调色剂的损坏小并且耐调色剂熔化性优良，因此根据本发明的实施例的显影辊可以稳定地形成优良图像。
(实施例15)
通过将5质量份炭黑分散到100质量份含水丙烯酸树脂(由Nogawa Chemicals Co.，Ltd.生产)中而制备用于中间涂层的涂料组合物。同样，通过将100质量份己内酯改性的丙烯酸氨基甲酸酯(由Azia Kogyo Co.，Ltd.生产，将硅酮引入氨基甲酸酯部分)、35质量份炭黑和50质量份异氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份甲乙酮(MEK)中而制备用于表面涂层的涂料组合物。将用于中间涂层的涂料组合物涂布在具有由聚氨酯泡沫制成的弹性层的辊体的外围上以形成中间涂层，此后将用于表面涂层的涂料组合物涂布以形成表面涂层，由此制得显影辊。然后通过公知方法评价由此得到的显影辊的辊电阻、10点平均粗糙度(Rz)、AskerC硬度、摩擦系数、调色剂充电性能，同时通过将该显影辊组装在激光打印机中进行打印来评价图像性能。同样，将显影辊组装在墨盒中并且保持于50℃和90％RH的环境下1星期，随后测量感光鼓上污染的存在或不存在以及在显影辊表面上的由于刮板的挤压痕迹的存在或不存在。结果示于表3中。
(实施例16)
通过将5质量份炭黑分散到100质量份含水聚氨酯树脂(由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.生产)中而制备用于中间涂层的涂料组合物。同样，通过将100质量份己内酯改性的丙烯酸氨基甲酸酯(由Azia Kogyo Co.，Ltd.生产，将硅酮引入丙烯酸部分)、35质量份炭黑和50质量份异氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的用于中间涂层和表面涂层的涂料组合物代替实施例15的涂料组合物而制备显影辊，并且进行评价。结果示于表3中。
(实施例17)
通过将5质量份炭黑分散到100质量份含水胶乳(由KouatsuGas Kogyo Co.，Ltd.生产)中而制备用于中间涂层的涂料组合物。同样，通过将100质量份己内酯改性的丙烯酸氨基甲酸酯(由AziaKogyo Co.，Ltd.生产，将硅酮引入丙烯酸部分)、35质量份炭黑和50质量份异氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的用于中间涂层和表面涂层的涂料组合物代替实施例15的涂料组合物而制备显影辊，并且进行评价。结果示于表3中。
(实施例18)
通过将100质量份己内酯改性的丙烯酸氨基甲酸酯(由AziaKogyo Co.，Ltd.生产，将硅酮引入丙烯酸部分)、35质量份炭黑和50质量份氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的用于表面涂层的涂料组合物代替实施例15的涂料组合物而不形成中间涂层来制备显影辊，并且进行评价。结果示于表3中。
(比较例6)
通过将5质量份炭黑分散到100质量份含水丙烯酸树脂(由Nogawa Chemicals Co.，Ltd.生产)中而制备用于中间涂层的涂料组合物。同样，通过将100质量份未引入硅酮的氨基甲酸酯丙烯酸涂料(由Azia Kogyo Co.，Ltd.生产)、35质量份炭黑和50质量份异氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的用于中间涂层和表面涂层的涂料组合物代替实施例15的涂料组合物而制备显影辊，并且进行评价。结果示于表3中。
(比较例7)
通过将5质量份炭黑分散到100质量份含水聚氨酯树脂(由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.生产)中而制备用于中间涂层的涂料组合物。同样，通过将100质量份未引入硅酮的氨基甲酸酯丙烯酸树脂(由Azia Kogyo Co.，Ltd.生产)、35质量份炭黑和50质量份异氰脲酸酯改性的HDI(Coronate HX，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.生产)分散到300质量份MEK中而制备用于表面涂层的涂料组合物。通过使用由此获得的用于中间涂层和表面涂层的涂料组合物代替实施例15的涂料组合物而制备显影辊，并且进行评价。结果示于表3中。
表3
                           实施例     比较例
    15     16     17     18     6     7
  弹性层   树脂   聚氨脂泡沫   聚氨脂泡沫   聚氨脂泡沫   聚氨脂泡沫   聚氨脂泡沫   聚氨脂泡沫
  中间涂层   树脂   丙烯酸树脂   聚氨脂树脂   胶乳   -   丙烯酸树脂   聚氨脂树脂
  表面涂层   树脂
硅酮的引入位置   氨基甲酸脂部分 丙烯酸部分 丙烯酸部分 丙烯酸部分 无 无
性能   辊电阻(Ω/100V)   2.5×106   3.7×106   4.2×106   2.5×106   3.9×106   2.6×106
  Rz(μm)   5.4   5.6   6.5   5.7   5.9   6.5
  硬度(Asker C)   51   46   45   60   48.6   48.8
  摩擦系数(μs)   0.38   0.35   0.34   0.33   0.78   0.80
  调色剂带电性能   ○   ○   ○   ○   ○   ○
图像性能 图像浓度 ○ ○△ ○ ○△       ×(发生拖影)       ×(发生拖影)
    起雾     ○     ○     ○     ○     △     △
  半色调不均匀性     ○     ○     ○     ○     不均匀     不均匀
  感光鼓的耐污染性 在50℃和99％RH下保持1星期后 ○ ○ ○ ○ △ ○
  由于刮板的挤压痕迹 ○ ○ ○ ○ × ×
○：良好，○△：较好，△：稍差，×：差
从表3中看出，由于感光鼓未被污染、压缩永久变形低、未造成由于刮板的挤压痕迹、表面上的摩擦阻力低并且对调色剂的损坏小，因此根据本发明的实施例的显影辊可以稳定地形成优良图像。

Claims (25)

1.一种显影辊，其包括轴、形成于该轴外围上的弹性层，和形成于该弹性层的外围面上的表面涂层，其中该表面涂层包含通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联形成的聚氨酯树脂。
2.根据权利要求1所述的显影辊，其中内酯改性的多元醇具有数均分子量(Mn)1000-5000，其为通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的数均分子量，和由通过凝胶渗透色谱测量的换算成聚苯乙烯的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比值表示的分子量分布(Mw/Mn)不超过2.5。
3.根据权利要求1所述的显影辊，其中通过将内酯改性的多元醇与至少两种多异氰酸酯交联而形成聚氨酯树脂。
4.根据权利要求3所述的显影辊，其中该多异氰酸酯含有异氰脲酸酯改性的1，6-己二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的至少一种。
5.根据权利要求1所述的显影辊，其中内酯改性的多元醇具有多异氰酸酯的异氰酸酯基团(NCO)与羟基(OH)的摩尔比([NCO]/[OH])为1.0-2.5。
6.根据权利要求1所述的显影辊，其中该表面涂层具有在25℃下的储能模量(E’)为3-50MPa。
7.根据权利要求1所述的显影辊，其中该表面涂层的厚度不超过30μm。
8.根据权利要求1所述的显影辊，其中表面涂层的聚氨酯树脂具有将具有硅氧烷键的硅酮引入树脂骨架中的结构。
9.根据权利要求8所述的显影辊，其中该聚氨酯树脂具有这样的结构：将在其两端具有硅氧烷键和羟基或氨基的硅酮引入氨基甲酸酯部分。
10.根据权利要求8所述的显影辊，其中被引入树脂骨架中的硅酮的数均分子量为500-10000。
11.根据权利要求1所述的显影辊，其中该表面涂层的该聚氨酯树脂是通过将内酯改性的多元醇与多异氰酸酯交联而形成的丙烯酸氨基甲酸酯树脂。
12.根据权利要求11所述的显影辊，其中该丙烯酸氨基甲酸酯树脂具有这样的结构：将在其一端具有硅氧烷键和甲基丙烯酰氧基的硅酮引入丙烯酸部分。
13.根据权利要求11所述的显影辊，其中该丙烯酸氨基甲酸酯树脂具有将内酯改性的多元醇引入氨基甲酸酯部分的结构。
14.根据权利要求1所述的显影辊，其中该表面涂层含有5-35质量份炭黑/100质量份该内酯改性的多元醇。
15.根据权利要求1所述的显影辊，其中该表面涂层进一步含有导电剂。
16.根据权利要求1所述的显影辊，其中该弹性层由通过采用机械搅拌使氨基甲酸酯起始原料发泡而获得的聚氨酯泡沫制成。
17.根据权利要求16所述的显影辊，其中组成该弹性层的该聚氨酯泡沫具有闭孔。
18.根据权利要求16所述的显影辊，其中在该作为弹性层的聚氨酯泡沫与该表面涂层之间形成由聚合物和含水溶剂的混合溶液制成的中间涂层。
19.根据权利要求18所述的显影辊，其中该中间涂层由丙烯酸树脂、聚氨酯树脂或橡胶胶乳制成。
20.根据权利要求18所述的显影辊，其中该中间涂层的玻璃转化温度不高于10℃。
21.根据权利要求18所述的显影辊，其中该中间涂层由两层或多层组成。
22.根据权利要求18所述的显影辊，其中该中间涂层进一步含有导电剂。
23.根据权利要求18所述的显影辊，其中该中间涂层和该表面涂层的总厚度不超过100μm。
24.根据权利要求1所述的显影辊，其中该辊的10点平均表面粗糙度(Rz)不超过10μm。
25.一种成像装置，其特征在于包括根据权利要求1至24任一项所述的显影辊。
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