电子照相用构件、处理盒和电子照相设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电子照相设备的电子照相用构件、和使用所述电子照相用构 件的处理盒和电子照相设备。
【背景技术】
[0002] 在电子照相设备（使用电子照相系统的复印机、传真机、或打印机等）中，电子照 相感光构件（下文中也称为"感光构件"）通过充电单元来充电并且通过激光等来曝光，结 果，在感光构件上形成静电潜像。然后，将在显影容器中的调色剂通过调色剂供给辊和调色 剂调节构件施涂至显影剂承载构件。将在感光构件上的静电潜像使用通过显影剂承载构件 输送至显影区域的调色剂在感光构件和显影剂承载构件的接触部或接近部中显影。然后， 将在感光构件上的调色剂通过转印单元转印至记录纸并且通过热和压力定影，并且将残留 在感光构件上的调色剂通过清洁刮板来除去。
[0003] 在作为采用电子照相系统的图像形成设备的电子照相设备中，导电性构件用于各 种用途，例如，作为导电性辊如充电辊、显影辊和转印辊。无论使用条件和使用环境，这些导 电性辊的电阻值需要控制至IO 5至109Ω。为了调节导电性，设置其中添加由炭黑代表的导 电性颗粒、或例如季铵盐化合物等的离子导电剂的导电层。这两种导电剂各自具有优点和 缺点。
[0004] 通过添加例如炭黑等的导电性细颗粒而获得的电子导电性构件的优点是：在使用 环境中的电阻值的变化小，并且污染与导电性构件接触的其它构件的可能性低。但是，另一 方面，问题是：例如炭黑等的导电性颗粒难以均一分散，并且局部低电阻部位会发生。
[0005] 在通过添加离子导电剂而获得的离子导电性构件中，与电子导电性构件相比，可 以降低由导电剂的分散不均匀导致的电阻值不均匀，并且局部低电阻部分较不可能发生。 另一方面，问题是：电阻可能根据环境变动，因此，在低温和低湿环境下不会获得离子导电 性构件的期望的电阻值。
[0006] 作为抑制离子导电剂中电阻的环境变动的手段，日本专利No. 4392745公开了将 具有特定化学结构的离子液体用于橡胶组合物的方法。
[0007] 另外，日本专利申请特开No. 2011-118113公开了将具有羟基的离子液体用于聚 氨酯树脂组合物的方法。
[0008] 近年来，即使在更严格的环境中，电子照相设备也需要能够保持高的图像品质和 尚的耐久性。
[0009] 含有离子液体的导电层在抑制根据环境的电阻变动方面是优异的，但导电性在 〇°C附近的低温环境中会降低。
[0010] 根据本发明人的研究，特别在用于在0°C附近的低温环境的情况下，在日本专利 No. 4392745中记载的离子液体或在日本专利申请特开No. 2011-118113中记载的组合物会 导致在电子照相图像上的电阻增加的不利效果。
【发明内容】
[0011] 本发明旨在提供即使在用于0°C附近的低温环境时电阻的增加也小并且有助于形 成高品质的电子照相图像的电子照相用构件。
[0012] 另外，本发明旨在提供可以稳定地输出高品质的电子照相图像的电子照相设备； 和用于电子照相设备的处理盒。
[0013] 为了实现以上目的，本发明人已经勤勉地再三研究。结果，本发明人已经发现：具 有特定的结构的聚氨酯树脂和具有特定的阴离子的离子导电剂的组合可以抑制低温环境 中的电阻的增加，并且做出本发明。
[0014] 根据本发明的一个方面，提供一种电子照相用构件，其包括导电性芯轴和导电层， 其中所述导电层包括聚氨酯树脂和离子导电剂，所述聚氨酯树脂在两个相邻的氨基甲酸酯 键之间具有由以下结构（1)表示的结构、和选自由以下结构（2)表示的结构和以下结构（3) 表示的结构组成的组的至少一种结构，并且所述离子导电剂含有选自氟化磺酰基酰亚胺阴 离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化硼酸根阴 离子、氟化磷酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、二氰胺阴离子、和双（草 酸）硼酸根阴离子的至少一种阴离子。
[0015] -CH2-CH2-CH2-CH 2-O-
[0016] 结构（1)
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 结构（3)
[0021] 根据本发明的另一个方面，提供一种处理盒，其从电子照相设备可拆卸，其中构成 所述处理盒的充电构件和显影剂承载构件是以上的电子照相用构件。
[0022] 根据本发明的进一步方面，提供一种电子照相设备，其使用本发明的电子照相用 构件作为充电构件或显影剂承载构件并且包括电子照相感光构件。
[0023] 根据本发明，其中在0°C附近的低温环境中的电阻的增加小并且有助于形成高品 质的电子照相图像的电子照相用构件通过具有特定的结构的聚氨酯树脂和具有特定的阴 离子的离子导电剂的组合来获得。
[0024] 另外，根据本发明，获得可以稳定地形成高品质的电子照相图像的处理盒和电子 照相设备。
[0025] 参考附图，从示例性实施方案的以下说明，本发明的进一步特征将变得明显。
【附图说明】
[0026] 图1A、IB和IC是示出本发明的电子照相用构件的实例的概念图。
[0027] 图2是示出本发明的处理盒的一个实例的示例性构成图。
[0028] 图3是示出本发明的电子照相设备的一个实例的示例性构成图。
[0029] 图4A和4B是用于评价根据本发明的辊电阻值的变动的夹具的示意性构成图。
[0030] 图5是示出根据本发明的聚氨酯树脂具有的特征结构的图。
【具体实施方式】
[0031] 现在将依照附图详细地描述本发明的优选的实施方案。
[0032] 根据本发明的电子照相用构件用作导电性辊的情况的实施方案在图IA至IC中示 出。如图IA所示，根据本发明的导电性辊1可以包括导电性芯轴2和设置在导电性芯轴2 的外周上的弹性层3。在此情况下，弹性层3是包括根据本发明的树脂的导电层。另外，如 图IB所示，表面层4可以形成在弹性层3的表面上。在此情况下，根据本发明的导电层可 以应用于弹性层3和表面层4之一。
[0033] 进一步，如图IC所示，根据本发明的导电性辊1可以是在弹性层3和表面层4之 间配置中间层5的三层结构，或配置多个中间层5的多层构成。在此情况下，根据本发明的 导电层可以应用于任何的弹性层3、中间层5和表面层4。
[0034] 〈芯轴〉
[0035] 芯轴2是起到导电性辊1的电极和支承构件的功能的实心圆柱状或中空圆筒状芯 轴。芯轴2包括例如铝、铜合金和不锈钢等金属或合金；镀铬或镀镍的铁；或例如具有导电 性的合成树脂的导电性材料。
[0036] 〈弹性层〉
[0037] 弹性层3赋予导电性辊以在导电性辊和感光构件的抵接部中形成具有预定宽度 的辊隙需要的弹性。
[0038] 弹性层3可以通常由橡胶材料的成型体形成。橡胶材料的实例包括以下：乙烯-丙 烯-二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁 二烯橡胶、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶和聚氨酯橡胶。这些橡胶可以单独使用，或可以混合 和使用这些橡胶的两种以上。这些橡胶中，就压缩永久变形和柔软性而言，特别优选硅橡 胶。硅橡胶的实例包括加成固化型硅橡胶的固化物。
[0039] 弹性层的成型方法的实例包括：使用液体材料的压模成型、和使用捏合橡胶材料 的挤出成型。
[0040] 例如导电性赋予剂、非导电性填料、交联剂和催化剂等的各种添加剂适当地共混 在弹性层3中。作为为了使弹性层起到根据本发明的导电层的功能而添加的导电性赋予 剂，可以使用如下物质的细颗粒：炭黑；例如铝和铜等的导电性金属；和例如氧化锡和氧化 钛等的导电性金属氧化物。这些材料中，炭黑是特别优选的，这是因为炭黑相对容易获得并 且获得良好的导电性。当炭黑用作导电性赋予剂时，在橡胶材料中，基于100质量份的橡 胶，共混2至50质量份的炭黑。非导电性填料的实例包括二氧化硅、石英粉末、氧化钛或碳 酸钙。交联剂的实例包括二叔丁基过氧化物、2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧化）己烷 或二枯基过氧化物。
[0041] 〈导电层〉
[0042] 本发明的特征在于：导电层包括聚氨酯树脂和离子导电剂，聚氨酯树脂在两个相 邻的氨基甲酸酯键之间具有由以下结构（1)表示的结构、和选自由以下结构（2)表示的结 构和以下结构（3)表示的结构组成的组的至少一种结构，并且离子导电剂含有选自氟化磺 酰基酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、氟化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、 氟化硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化砷酸根阴离子、氟化锑酸根阴离子、二氰胺阴 离子、和双（草酸）硼酸根阴离子的至少一种阴离子。
[0043] 换言之，根据本发明的聚氨酯树脂在分子中具有其中由以下结构（1)表示的结 构、和选自由以下结构（2)表不的结构和以下结构（3)表不的结构之一或二者的结构夹持 在两个氨基甲酸酯键之间的结构。
[0044] -CH2-CH2-CH2-CH 2-O-
[0045] 结构（1)
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 结构（3)
[0050] 根据本发明的聚氨酯树脂具有的特征结构的一个实例在图5中示出。在图5中， 由以上结构（1)表示的结构和由以上结构（2)表示的结构夹持在相邻的氨基甲酸酯键Al 和A2之间。
[0051] 结构（1)和以上结构（2)或（3)可以无规地配置，并且可以形成其中配置仅结构 (1)聚合的链段和仅以上结构⑵或⑶聚合的链段的嵌段结构。
[0052] 对于本发明的效果通过含有具有结构（1)的结构、和选自结构（2)和（3)的至少 一种结构的聚氨酯，和含有选自氟化磺酰基酰亚胺阴离子、氟化磺酰基甲基化物阴离子、氟 化磺酸根阴离子、氟化羧酸根阴离子、氟化硼酸根阴离子、氟化磷酸根阴离子、氟化砷酸根 阴离子、氟化锑酸根阴离子、二氰胺阴离子、和双（草酸）硼酸根阴离子的至少一种阴离子 的离子导电剂而实现的原因，本发明人推测如下。
[0053] 与卤素阴离子、硫酸根阴离子和硝酸根阴离子相比，根据本发明的阴离子化学上 非常地稳定，并且其中形成除了阳离子离子地键合至阴离子的"盐"以外的阳离子和阴离子 的"离子化率"高。
[0054] 推测，该高的离子化率来源自化学结构。换言之，认为，所述阴离子在分子中具有 强的电子吸引性基团从而使阴离子的负电荷稳定，因此在宽的温度区域内示出高的离子化 率，并且即使在低温下也有助于高的导电性的开发。
[0055] 然而，根据本发明的阴离子在分子中具有例如氟烷基等的大体积的官能团，因此 通常具有大的离子尺寸。因此，认为，阴离子的迀移性可能受粘结剂树脂影响。
[0056] 另一方面，作为聚氨酯树脂，当为了维持离子的迀移性，降低交联密度并且确保聚 合物链的自由体积时，获得高的导电性。但是，在使用聚醚或聚酯的聚氨酯树脂中，在低温 区域中会发生聚合物链的堆叠，即，结晶化。随着温度变得越低，和随着分子量变得越大，结 晶化越可能发生，并且结晶的聚合物链的自由体积明显地降低，因此，离子导电剂的载流子 成分的迀移性降低。因此，认为，发生在〇°c附近的低温环境中的电阻增加。
[0057] 通过将甲基引入侧链，在相邻的氨基甲酸酯键之间具有由结构（1)表示的结构、 和选自由结构（2)表示的结构和结构（3)表示的结构组成的组的至少一种结构的根据本 发明的聚氨酯树脂是与使用聚醚或聚酯的传统聚氨酯树脂相比，不大可能结晶的聚氨酯树 脂。
[0058] 因此，推测，当根据本发明的阴离子与上述聚氨酯树脂组合时，即使在0°C附近的 低温环境中，结晶化也较不可能发生，并且确保聚合物链的自由体积，因此，即使离子尺寸 大，离子载流子的迀移性也不降低，并且获得高的导电性。
[0059] 换言之，为了实现本发明的效果，
[0060] 1.即使在0°C附近的低温下也较不可能结晶并且确保自由体积的聚氨酯树脂；和 2.在分子中具有强的电子吸引性基团并且即使在低温下也具有高的离子化率的阴离子是 必要的要素。因此，认为，仅使用具有结构（1)的结构、和选自结构（2)和（3)的至少一种 结构的聚氨酯树脂与根据本发明的阴离子的特定组合，抑制了在〇°C附近的低温环境中的 电阻增加。
[0061] 例如，通过将具有结构（1)的结构、和选自结构（2)和（3)的至少一种结构的聚醚 多元醇与多异氰酸酯反应获得根据本发明的聚氨酯树脂。
[0062] 根据本发明的聚氨酯树脂可以通过将由结构（1)表示的结构与选自由结构（2)和 结构（3)表示的结构组成的组的至少一种结构无规共聚来获得。原因是：因为在低温区域 中的结晶性的降低效果和在高温区域中的分子运动性的抑制效果较高。
[0063] 在根据本发明的聚氨酯树脂中，"结构（1)的结构的摩尔比"："选自由结构（2)和 (3)组成的组的至少一种结构的摩尔比"可以在90:10至60:40的范围内。当化学式的结构 的摩尔比在该范围内时，在低温区域中的结晶