顯影輥、處理盒和電子照相成像設備的製作方法

2023-10-27 20:07:47 5

專利名稱：顯影輥、處理盒和電子照相成像設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯影輥、處理盒和電子照相成像設備。
背景技術：
在電子照相成像設備中，要用於接觸顯影的顯影輥接觸至調節要轉印的調色劑的量至固定值的調色劑量調節構件上。因此，當顯影輥表面具有強粘性時，轉印的調色劑有時殘留粘附至顯影輥。粘附至顯影輥表面的調色劑由於顯影輥重複接觸至感光鼓上而逐漸劣化，最終熔融粘合至顯影輥表面，有時引起成膜。專利文獻1和專利文獻2提出一種顯影輥，該顯影輥通過用具有相對於調色劑的脫模性的含氟無定形碳膜形成顯影輥的表面層而減少成膜。此外，為了穩定地提供具有高圖像濃度和在未列印部分中低的列印(換句話說所謂的低的起霧)的清楚和均勻的圖像，對於在接觸顯影系統中的顯影輥通常具有將均勻摩擦帶電賦予調色劑和根據顯影過程適當的摩擦帶電的性質是有必要的。專利文獻3提出了一種顯影輥，該顯影輥具有包括具有高摩擦帶電性的SiO2薄膜的表面層並長期將高摩擦電荷賦予調色劑。[引用列表][專利文獻]專利文獻1 日本專利申請特開S63-217377專利文獻2 日本專利申請特開S63-217376專利文獻3 日本專利申請特開H02-32380

發明內容
發明要解決的問題需要電子照相成像設備提供在從低溫/低溼環境至高溫/高溼環境的寬範圍環境中的穩定的圖像特性。然而，作為本發明人研究的結果，本發明人已經發現當使用上述根據專利文獻1和專利文獻2的顯影輥時，難以將充分量的負電荷賦予調色劑，這是因為顯影輥具有其上具有高負帶電性的含氟無定形碳膜作為其表面層。因此，有時觀察到特別是在高溫/高溼環境(30°C和80% RH)中發生的反向起霧(reversal fogging)的現象，這是因為摩擦帶電量(所謂的簡單摩擦起電)極低。另一方面，上述根據專利文獻3的顯影輥有時將過量負電荷賦予調色劑，這是因為在其表面上形成的SW2薄膜具有高正帶電性。因此，有時觀察到特別是在低溫/低溼環境(15°C和10% RH)中，在帶負電調色劑的過度充電中發生的背景起霧。另外，因為在其表面上形成的SiO2薄膜具有與水分的高親和性，所以在高溫/高溼環境中S^2薄膜有時不能將充分的摩擦帶電賦予調色劑，結果，有時觀察到起霧(反向起霧)。此外，因為在彈性層表面上形成的SW2薄膜具有高硬度，所以SiA膜有時不能追隨具有撓性的彈性層的變形，結果，在其表面上有時形成裂紋。在該情況下，關注低分子量組分從彈性層滲出，電子照相圖像的品質受到感光鼓上低分子量組分粘附的影響。
在這些情況下，本發明人已經達到獲得為了在接觸顯影系統中進一步穩定地得到高品質電子照相圖像，重要的是開發設置有此類表面層以具有以下特性的顯影輥的認知(1)即使在各種環境(範圍從低溫/低溼至高溫/高溼)中也能夠形成適當圖像；( 具有調色劑脫模性優異的表面；和( 具有充分的撓性和即使當進行重複成像時也難以引起裂紋。因此，本發明旨在提供設置有滿足上述(1)-03)項要求的表面層的顯影輥。用於解決問題的方案為了解決上述問題本發明人進行廣泛研究，發現需要指定表面層形成用材料，並最終實現本發明。根據本發明的一方面，提供用於承載和輸送調色劑並用所述調色劑使靜電潛像在感光鼓上顯影的顯影輥，所述顯影輥依次包括芯軸、彈性層和表面層，其中所述表面層包括至少包含化學鍵合至矽原子的碳原子、化學鍵合至矽原子的氧原子以及化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子的氧化矽膜，和其中所述氧化矽膜具有所述氟原子與所述矽原子的存在比(F/Si)為0. 10以上至0. 50以下，與矽原子形成化學鍵的所述氧原子與所述矽原子的存在比(Ο/Si)為0. 50以上至1. 50以下，和與矽原子形成化學鍵的所述碳原子與所述矽原子的存在比(C/Si)為0. 30以上至1. 50以下。根據本發明的另一方面，提供處理盒，其包括感光鼓和配置為接觸所述感光鼓的顯影輥，其構造為可拆卸地安裝在電子照相成像設備的主體上，其中所述顯影輥為上述顯影棍。根據本發明的又一方面，提供電子照相成像設備，其包括感光鼓和配置為接觸所述感光鼓的顯影輥，其中所述顯影輥為上述顯影輥。發明的效果根據本發明的顯影輥、處理盒和電子照相成像設備即使在寬範圍環境中也能夠將適當的摩擦起電賦予調色劑，並因此能夠提供穩定的圖像。


[圖1]圖1為顯影輥的一個實例的截面圖。[圖2]圖2為示出測量拉伸彈性模量用試驗片的收集方法的說明圖。[圖3]圖3為通過等離子體CVD法生產SiOxCyi^z層的設備的示意圖。[圖4]圖4為示出顯影輥電流值的測量方法的說明圖。[圖5]圖5為示出具有其上安裝根據本發明的顯影輥的顯影設備的一個實例的示意圖。[圖6]圖6為示出具有其中安裝根據本發明顯影輥的處理盒的示意圖。附圖標記說明1顯影輥11 芯軸12彈性層13表面層
具體實施例方式圖1示出根據本發明顯影輥的截面部分。顯影輥1通常具有由導電性材料如金屬形成的芯軸11、在芯軸外周面上形成的彈性層12和在彈性層外周面上形成的表面層13。〈芯軸11>芯軸11的至少外周面由以對於施加預定電壓至在外周面上形成的彈性層12是充分導電的材料形成。芯軸11的具體材料的實例可包括由金屬和合金如Al、Cu合金和SUS製成的芯軸；由具有鍍覆有Cr和Ni之一的表面的鐵製成的芯軸；和由具有鍍覆有Cr和Ni之一的表面的合成樹脂製成的芯軸。彈性層12通過使用橡膠和樹脂之一作為原料的主要組分而形成。可將通常用於顯影輥的各種橡膠用作原料主要組分的橡膠。具體地，橡膠包括乙烯-丙烯-二烯共聚物橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁苯橡膠(SBR)、氟橡膠、矽橡膠、表氯醇橡膠、氫化NBR、聚硫橡膠和聚氨酯橡膠。此外，原料中主要組分的樹脂主要為熱塑性樹脂，實例包括例如以下聚乙烯樹脂如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)；聚丙烯樹脂；聚碳酸酯樹脂；聚苯乙烯樹脂；ABS樹脂；聚醯亞胺；聚酯樹脂如聚對苯二甲酸乙二酯和聚對苯二甲酸丁二酯；氟樹脂；和聚醯胺樹脂如聚醯胺6、聚醯胺66和MXD6。此外，主要組分的橡膠或樹脂材料能夠與如導電劑、非導電性填料、增量劑(extender)和氧化抑制劑的組分，以及與用於形成橡膠成型體和樹脂成型體的各種添加劑組分例如交聯劑、催化劑和分散促進劑而適當共混。這些橡膠和樹脂可單獨使用或以其兩種以上混合形式使用。導電劑包括根據離子導電機理起作用的離子導電性物質，和根據電子導電機理起作用的導電性賦予劑。可使用離子導電性物質和導電性賦予劑的任一種或兩者。根據電子導電機理起作用的導電性賦予劑的具體實例包括以下金屬如鋁、鈀、鐵、銅和銀的粉末與纖維；金屬氧化物如氧化鈦、氧化錫和氧化鋅；金屬化合物如硫化銅和硫化鋅的粉末；具有通過諸如電解處理、噴塗和混合振動的方法附著至其表面的物質如氧化錫、氧化銻、氧化銦、氧化鉬、鋅、鋁、金、銀、銅、鉻、鈷、鐵、鉛、鉬和銠的適當顆粒的粉末；和炭黑型導電劑如乙炔黑、科琴黑(商品名)、PAN型炭黑、浙青型炭黑和碳納米管。根據離子導電機理起作用的離子導電性物質的具體實例包括以下鹼金屬鹽如LiCF3S03、NaClO4, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, NaSCN、KSCN 和 NaCl ；銨鹽如 NH4Cl、NH4(SO4)2 和NH4NO3 ；鹼土金屬鹽如Ca (ClO4) JPBa(ClO4)2 ；鹼土金屬鹽與多元醇如1，4-丁二醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇和聚丙二醇或與它們的衍生物的配合物；鹼土金屬鹽與單醇醚(monool)如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、聚乙二醇單甲醚和聚乙二醇單乙醚的配合物；陽離子表面活性劑如季銨鹽；陰離子表面活性劑如脂族磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽和烷基磷酸酯鹽；和兩性表面活性劑如甜菜鹼。上述各種導電劑可單獨使用或以其兩種以上混合形式使用。另外，添加導電性高分子化合物代替導電劑或與導電劑一起添加的方法也能夠用作將導電性賦予彈性層的方法。導電性高分子化合物為包括具有共軛體系的聚合物如聚乙炔作為主體聚合物和摻雜劑如摻雜在主體聚合物中的I2以使其變為導電性的高分子化合物。
主體聚合物的具體實例包括聚乙炔、聚(對苯撐)(Poly(P-Phenylene))、聚吡咯、聚噻吩、聚(對苯醚)、聚(對苯硫醚)、聚(對苯乙炔)poly(p-phenylene vinylene),聚(2，6_ 二甲基苯醚)、聚(雙酚A碳酸酯)、聚乙烯基咔唑、聚二乙炔、聚(N-甲基-4-乙烯基吡啶)、聚苯胺、聚喹啉和聚(苯醚碸)。摻雜劑包括滷素如除12之外還有(12、8巧、1(1、1(13、181~和IF3 ；路易斯酸如PF5、AsF5, SbF5, FeCl3、AlCl3 和 CuCl2 ；鹼金屬如 Li、Na、Rb 和 Cs ；鹼土金屬如 Be、Mg、Ca、Sc 和Ba;和芳香族磺酸如對甲苯磺酸、苯磺酸、蒽醌磺酸、萘磺酸、萘二磺酸和萘三磺酸，或其鹼
^^ I^l "πτ . O炭黑型導電劑易於以相對低成本獲得，還能夠提供足夠的導電性而不依賴於主要組分的橡膠或樹脂材料類型，並因此可通常使用。可根據主要組分的橡膠和樹脂材料類型，適當使用常規使用的方法作為用於將導電劑細粉分散至主要組分的橡膠和樹脂材料中的方法。填料或增量劑的具體實例包括以下二氧化矽、石英細粉、硅藻土、氧化鋅、鹼式碳酸鎂、活性碳酸鈣、矽酸鎂、矽酸鋁、二氧化鈦、滑石、雲母粉、硫酸鋁、硫酸鈣、硫酸鋇、玻璃纖維、有機補強劑和有機填料。這些填料的表面可用有機矽化合物處理以在其上獲得疏水性。已知的氧化抑制劑例如受阻酚類氧化抑制劑可用作氧化抑制劑。例如，通過使用液體矽橡膠作為主要試劑、聚有機氫矽氧烷作為交聯組分和鉬類催化劑以使橡膠組分彼此交聯，可以由矽橡膠製備橡膠成型體。另外，彈性層厚度可為0. 5mm以上，進一步可為1. Omm以上，以使彈性層接觸感光鼓，保證輥隙寬度和此外滿足適當的定形性(setting properties) 0對於彈性層厚度的上限沒有特別限定，除非損害要製備的顯影輥外徑的精度。然而，如果彈性層厚度過度增加，當彈性層以其中顯影輥與接觸構件接觸的狀態長時間放置時接觸部位極大變形，並且有時殘留變形，這是不優選的。因此，實際上，彈性層厚度適當為6. Omm以下並可進一步為5. Omm以下。彈性層厚度能夠根據彈性層硬度而適當確定，以實現目標輥隙寬度。彈性層能夠通過常規已知的成型法如擠出成型法和注射成型法來形成。彈性層也可由兩層以上的層組成。具有表面層的彈性層的拉伸彈性模量可為l.OMPa以上至100. OMPa以下，特別地進一步可為1. OMPa以上至30. OMP以下。當具有表面層的彈性層的拉伸彈性模量設定在上述數值範圍中時，即使顯影輥在與接觸構件如電子照相感光構件接觸的狀態下長時間放置，在顯影輥的接觸部中也難以產生壓接永久變形。此外，施加至通過接觸構件和顯影輥之間的調色劑的壓力不會變得過大，並能夠有效抑制調色劑中組分如蠟的滲出。結果，能夠減少由於調色劑熔融粘合至調色劑量調節構件而發生的條紋圖像。拉伸彈性模量根據描述於JIS_K7113(1995)中的方法來測量。在本發明中，如圖2所示，將樣品從顯影輥1切出從而具有長度IOOmm且相應於顯影輥的一半周長，並用作拉伸彈性模量測量用試驗片40。將萬能拉伸試驗機〃 TENSILON RTC-1250A"(商品名，由ORIENTEC CO.，LTD.製造)用於測量。將測量環境設定在溫度20°C和溼度60% RH下。然後，通過在卡盤中固定拉伸彈性模量測量用試驗片40的每端10mm，設定卡盤間長度為80mm和設定測量速度為20mm/min進行測量。拉伸彈性模量測量用試驗片40的截面積從所得拉伸彈性模量以及試驗片40的彈性層厚度和周長測定，計算五個試樣的平均值。因而將該計算值確定為具有顯影輥表面層的彈性層的拉伸彈性模量。
表面層13包括包含化學鍵合至矽原子的碳原子、化學鍵合至矽原子的氧原子以及化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子的氧化矽膜(下文中在一些情況下也稱為〃 SiOxCyi^膜〃)。換句話說，表面層13中包括的SiOxCyi^膜具有Si-O和Si-C化學鍵。SiOxCyi^z膜進一步具有Si-F和/或C-F化學鍵。化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子與矽原子的存在比(F/Si)為0. 10以上至0. 50以下。另外，與矽原子具有化學鍵的氧原子與矽原子的存在比(Ο/Si)為0. 50以上至1. 50以下。此外，與矽原子形成化學鍵的碳原子與矽原子的存在比(C/Si)為0. 30以上至1. 50以下。當存在比F/Si小於0. 10時，表面層獲得與水分過高的親和性，因此對於調色劑的摩擦帶電賦予性降低，在高溫/高溼環境(30°0和80%冊)中有時發生起霧。另一方面，在低溫/低溼環境(15°C和10% RH)中，對於調色劑的摩擦帶電賦予性過高，因此發生調色劑的過度充電(charge-up)，有時發生背景起霧。這認為是因為當上述存在比F/Si變得小於0. 10時，表面層的正帶電性變得過高，因此發生背景起霧。另外，當存在比F/Si大於0. 50時，表面層的負帶電性相反變高，表面層變得難以將適當量的靜電荷賦予調色劑，並在高溫/高溼環境中有時發生反向起霧。另外，如果存在比Ο/Si小於0.50，則表面層中的孔變大。因此，難以防止低分子量物質從彈性層滲出，當表面層用於顯影輥時，這在某些情況下引起組分汙染與其接觸的感光鼓的問題。另一方面，如果存在比Ο/Si大於1.50，則SiOxCyh膜自身趨於是硬的並在其中引起裂紋，所以當表面層用於顯影輥時，在所得源自裂紋的圖像中趨於形成條紋。另外，如果存在比C/Si低於0. 30，則氧化矽膜和彈性層表面之間的粘合性降低，並且有時變得難以獲得均勻和適當的表面層。另一方面，如果存在比C/Si大於1. 50，則膜表面趨於變得粘性(粘著性)，當表面層用於顯影輥時，降低表面層對於調色劑的脫模性，趨於發生成膜。表面層中各元素的存在比例以以下方式獲得。包括輕元素的全部元素的存在比在使用輝光放電發射光譜儀〃⑶-PROFILER2-型⑶-OES 〃 (商品名，由HORIBA，Ltd.製造)的同時用高頻輝光放電發射表面光譜法測量。關於測量條件，測量模式為脈衝濺射，陽極(分析面積)直徑設定為4mm直徑，放電功率設定為35W和Ar氣體壓力設定為600Pa。期望表面層中包含的存在元素矽原子(Si)、氧原子(0)、碳原子(C)、氟原子(F)和氫原子(H)的總數相對於全部檢測元素的數的比例為90%以上。表面層中的原子比和化學鍵合狀態以以下方式用X-射線光電子能譜獲得。源自顯影輥表面層13的表面上的Si的2p軌道和0、C和F的Is軌道的結合能的峰通過使用X-射線光電子能譜儀"Quantum2000〃 (商品名，由ULVAC-PHI，Inc.製造)並使用AlKa作為X-射線源而測量。各原子的存在比從各峰中計算，以及F/Si、Ο/Si和C/Si從所得存在比測定。用於形成彈性層上的表面層(3丨0說7內膜)的方法包括以下溼塗法如浸塗法、噴塗法、輥塗法和環塗法；物理氣相沉積(PVD)法如真空沉積法、濺射法和離子鍍法；化學氣相沉積(CVD)法如等離子體CVD法、熱CVD法和雷射CVD法。它們中，考慮到彈性層和表面層(510說7內膜)之間的粘合性、處理時間和處理溫度、設備的簡單化和所得表面層的均勻性，可採用等離子體CVD法。以下將示出通過等離子體CVD法形成SiOxCyi^z膜的方法的實例。圖3為用於通過該等離子體CVD法形成SiOxCyi^z膜的設備的示意圖。該設備包括真空室41、平行設置的平板電極42、原料氣體罐和原料液體槽43、原料供給單元44、從室內排出氣體的單元45、用於供給高頻功率的高頻供給電源46和用於旋轉彈性輥48的電機47。具有SiOxCyi^z膜作為表面層的顯影輥能夠通過以下步驟(1)- )同時使用圖3中所示設備來生產。顯影輥的生產步驟包括以下步驟(1)將在芯軸上形成彈性層的彈性輥48放置在平板電極42之間，並通過驅動電機47沿周向旋轉彈性輥48，以使要獲得的SiOxCyh膜均勻；步驟O)通過操作排氣單元45將真空室41的內部抽真空；步驟(3)將原料氣體通過原料供給單元44導入，從高頻供給電源46將高頻功率供給至平板電極42以產生等離子體，並形成所述膜；步驟經過預定時間後，停止供應原料氣體和高頻功率，將空氣或氮氣導入(漏入)真空室41中直至達到大氣壓，然後，取出彈性輥48。根據如上所述的過程，能夠生產具有包括SiOxCyi^z膜的表面層的顯影輥。進而，如果許多彈性輥48可以放置在均勻的等離子體氣氛中，則它們可同時用等離子體CVD法來處理。此處，通常，在氣體如惰性氣體和氧化氣體共存或不存在的情況下，將氣體或氣化矽化合物與如果需要的氣體或氣化氟碳化合物一起引入真空室41中作為原料氣體。此外，在氣體如惰性氣體和氧化氣體共存或不存在的情況下，將氣體或氣化含氟矽化合物與如果需要的烴化合物一起引入真空室41中。上述烴化合物的實例包括例如，甲苯、二甲苯、甲烷、乙烷、丙烷和乙炔。有機矽化合物的實例包括1，1，3，3-四甲基二矽氧烷、六甲基二矽氧烷、乙烯基三甲基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、六甲基二矽烷、甲基矽烷、二甲基矽烷、三甲基矽烷、四甲基矽烷、二乙基矽烷、丙基矽烷、苯基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷和八甲基環四矽氧烷。它們中，可以使用易於操作的1，1，3，3_四甲基二矽氧烷、六甲基二矽氧烷和四甲基矽烷。矽烷源不限定於有機矽化合物，例如，也能夠使用諸如四氟矽烷、氨基矽烷和矽氮烷的矽烷。當原料物質為氣態時，將其原樣使用。當原料物質在室溫條件下為液體時，將其加熱、汽化並通過惰性氣體輸送，或通過惰性氣體鼓泡並輸送以使用。此外，當原料物質在室溫下為固體時，將其加熱、汽化和通過惰性氣體輸送以使用。此外，原料物質的汽化可以通過處於減壓狀態來加速。氟碳化合物的實例包括四氟甲烷、四氟乙烯、六氟丙烯、甲基丙烯酸氟烷基酯、三氟乙醇、三氟乙酸、氟丁酸、三氟丙烯、三氟丙酮、六氟丙酮、三氟甲基苄醇、三氟甲基苯甲酸、三氟甲基苯甲醛、氟苯、三氟乙醛乙基半縮醛和丙烯酸三氟乙酯。含氟矽化合物的具體實例包括氟三甲基矽烷、二氟二甲基矽烷、甲基三氟矽烷、氟三乙氧基矽烷、1，2- 二氟-1，1，2，2-四甲基二矽烷和二氟二甲氧基矽烷。進而，當原料為含氧化合物時，即使當氧不存在於真空室中時也可以通過沉積形成SiOxCyFz膜。也可以將氧化氣體(oxidizing gas)如氧氣和氧化性氣體(oxidativegas)(例如N2O和CO2)與上述原料氣體一起導入真空室中。另外，例如，能用於上述方法中的惰性氣體包括諸如氦氣、氬氣和氮氣的氣體。在SiOxCyh膜中的矽原子、化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子、化學鍵合至矽原子的氧原子和化學鍵合至矽原子的碳原子的存在比例能夠根據如要導入的原料氣體的共混比和要施加的高頻功率的條件而控制。具體地，化學鍵合至矽原子的碳原子的存在比例通過增加含碳矽化合物氣體和/或含碳化合物氣體的混合比來增加。化學鍵合至矽原子的碳原子的存在比例由於含碳矽化合物中包含的碳原子數的增加而增加。在氟原子和/或氧原子中觀察到相同現象。此外，也觀察到通過增加高頻功率的輸出，構成原料氣體的各原子趨於容易地分離和化學鍵合至矽原子的各原子的存在比例降低的此類現象。以該方式形成的SiOxCyi^膜厚度可以為15nm以上至5，OOOnm以下，進一步可為300nm以上至3，OOOnm以下。當將膜厚度控制在上述範圍中的數值時，SiOxCyFz膜實際上變得充分耐受長期使用導致的磨耗。另外，即使當SiOx膜通過上述CVD法生產時，也能夠有效地抑制彈性層的溫度過度上升和有效地抑制彈性層的性質改變。在以上描述中，形成的SiOxCyh膜的膜厚度為通過以下方式獲得的值的平均值通過使用薄膜測量儀器(商品名:F20-E)(R;由Filmetrics，Inc.製造)測量總共9個點，所述9個點為對於從端部沿長度方向等間隔的各3個點，沿顯影輥周向等間隔的3個點。在根據本發明的顯影輥中，如圖4所示，當將50V的DC電壓施加至旋轉中的顯影輥時測量的電流值可以為5 μ A以上至5，000 μ A以下，特別地可以為100 μ A以上和500 μ A以下。當電流值控制為上述範圍中的數值時，當用調色劑將在電子照相感光鼓上形成的靜電潛像顯影時，可以容易地獲得足以顯影的顯影偏壓。因此，能夠獲得具有足夠濃度的電子照相圖像。另外，即使當在電子照相感光鼓表面上出現針孔時，也難以發生偏壓洩漏，因此能夠有效抑制圖像如源自針孔的橫向條紋出現在電子照相圖像中。顯影輥1的外周面通過將500g負載施加至顯影輥1的芯軸的各暴露部而接觸由SUS製成且具有直徑40mm的圓筒狀電極51。使處於該狀態的圓筒狀電極51旋轉，並使顯影輥1通過連帶旋轉(associated rotation)以Mrpm的速度沿周向旋轉。當旋轉變得穩定時，將電壓從直流電源52施加至芯軸，並將50V電壓施加於芯軸和圓筒狀電極之間。此時的環境將為20°C和50% RH。通過一周旋轉的顯影輥1的電流值用電流計53測量，並將電流值的平均值確定為電流值。在本說明書中，以此方式測量的電流值稱為"顯影輥的電流值"。考慮到保持用於移動調色劑的電場強度適當和均一，適當且均勻地控制該顯影輥的電流值是重要的。圖5示出根據本發明的彩色電子照相成像設備的截面。彩色電子照相成像設備具有圖像形成部10 (10a、10b、IOc和IOd)，其在縱列系統中分別設置黃色Y、品紅色Μ、青色C和黑色BK各彩色調色劑。圖像形成部10根據各調色劑性質在其規格上稍微不同，但基本上具有相同結構。圖像形成部10設置有感光鼓21，其起到潛像承載構件的作用，並沿箭頭方向旋轉。圍繞感光鼓21設置用於使感光鼓21充電的充電構件沈、用於用雷射25照射已充電的感光鼓21以在其上形成靜電潛像的曝光裝置和將調色劑供給至已形成靜電潛像的感光鼓21並顯影靜電潛像的顯影設備22。此外，設置轉印構件，其具有用於通過從記錄介質36背面由偏壓電源32施加的電壓將存在於感光鼓21上的調色劑圖像轉印在記錄介質36如紙上的轉印輥31，所述記錄介質36通過供紙輥37進給並通過輸送帶34輸送。輸送帶34通過驅動輥30、從動輥35和張力輥33懸掛，並控制為與圖像形成部10同步移動並輸送記錄介質36，以使形成在各個圖像形成部的調色劑圖像順序疊置並轉印至記錄介質36上。記錄介質36通過在輸送帶34右前方設置的吸附輥38的操作而靜電吸附至輸送帶34，導致被輸送。此外，彩色電子照相成像設備設置有用於通過諸如加熱的方法定影已疊置和轉印至記錄介質36上的調色劑圖像的定影設備29，並還設置有用於從彩色電子照相成像設備排出具有形成於其上的圖像的記錄介質36的輸送設備(未示出)。將記錄介質36通過剝離設備39的操作從輸送帶34剝離，導致被送至定影設備四。此外，圖像形成部10設置具有清潔刮板觀的清潔構件，並還設置有廢調色劑容器27，所述清潔刮板觀去除未轉印至記錄介質而殘留在感光鼓上的轉印殘留調色劑以清潔表面，所述廢調色劑容器27用於在其中貯存已從感光鼓21刮除的調色劑。使清潔的感光鼓21能夠形成圖像並保持準備中。進而，感光鼓21、充電構件沈、顯影設備22、清潔刮板28和廢調色劑容器27也可以一體化至處理盒中。安裝在上述圖像形成部10中的顯影設備22設置有容納調色劑23的調色劑容器24，並還設置有顯影輥1，配置顯影輥1以阻擋調色劑容器M的開口並在從調色劑容器M中暴露的部分中與感光鼓21相對。調色劑容器M設置有輥形調色劑施塗構件7，並還設置有調色劑量調節刮板9，所述調色劑施塗構件7接觸顯影輥1並將調色劑供給至顯影輥1，所述調色劑量調節刮板9使得供給至顯影輥1的調色劑形成為薄層並賦予調色劑以摩擦帶電。作為調色劑施塗構件7，例如，可使用其中泡沫海綿體或聚氨酯泡沫形成在芯軸上的構件或具有其中植入例如人造絲或聚醯胺的纖維的毛刷結構的構件，這是因為充分地去除在顯影輥1上的殘留調色劑。該調色劑施塗構件7可以配置為具有在顯影輥1上的適合的接觸寬度，並能夠在接觸部沿與顯影輥1相反的方向旋轉。圖6示出根據本發明的處理盒的截面。處理盒包括感光鼓21、接觸感光鼓21而配置的充電構件沈、顯影設備22、清潔刮板觀和廢調色劑容器27，並且所述處理盒被構造為可拆卸地安裝在電子照相成像設備的主體上。顯影輥1在接觸感光鼓21和調色劑施塗構件7的狀態下安裝。可將在調色劑容器M中容納的調色劑23通過調色劑施塗構件7供給至顯影輥1。在這種情況下，調色劑量通過調色劑量調節刮板9來調節。此外，將靜電潛像通過雷射25形成在用充電構件沈充電的感光鼓21上，並將該靜電潛像通過已承載於顯影輥1上並通過顯影輥1輸送的調色劑23轉化為可視圖像，以成為調色劑圖像。將在感光鼓21上的該調色劑圖像轉印至記錄介質如紙上。然後，將殘留在感光鼓21上的調色劑23刮掉，並將其通過清潔刮板觀刮除至廢調色劑容器27中。由此構造處理盒。[實施例]以下將通過示出實施例的方式更加詳細地描述本發明。此外，除非另有說明，否則所用試劑的純度為99. 5%以上。生產例1 (彈性輥1的生產)通過將100質量份在兩端具有乙烯基的二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量為0. 15質量％ )、7 質量份石英粉(商品名Min-USil ；由 Pennsylvania Glass Sand Corporation製造)作為填料和10質量份炭黑(商品名DENKA BLACK的粉末狀產品；由DENKI KAGAKUKOGYO KABUSHIKI KAISHA製造)共混來製備液體矽橡膠基礎材料。通過將0. 5質量份起到固化催化劑作用的氯鉬酸和二乙烯基四甲基二矽氧烷的配合物(0. 5質量％ )與上述基礎材料共混來製備溶液(A)。此外，通過將1. 5質量份在兩端具有Si-H基團的二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物(其中鍵合至Si原子的H含量為0. 30% )與上述基礎材料共混來製備溶液(B)。將由SUM材料製成的、具有直徑6mm和長度250mm，和具有用底漆處理的表面的圓柱狀芯軸配置在圓筒狀模具的中心。通過以下步驟獲得具有長度MOmm和厚度3mm的彈性層的彈性輥1 將通過以1 1質量比混合上述溶液(A)和溶液(B)製備的混合物注入該模具，通過在130°C溫度下加熱該混合物20分鐘來固化該混合物，此外在20(TC溫度下進一步後固化該混合物4小時。牛產例2 (彈件輥2的牛產)通過將100質量份聚烯烴類彈性體(商品名Santoprene8211-25 ；由Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.製造)和 40 質量份 MT 炭黑(商品名Thermax Floform N990 ；由Cancab Co.，Ltd.製造)熔融和捏合，並使用直徑為30mm和L/D為32的雙螺杆擠出機擠出該混合物來製備樹脂混合物。隨後，將上述樹脂組合物造粒。通過使用十字頭擠出機類似於生產例1由這些球狀物在芯軸(直徑6mm和長度250mm)上形成樹脂層。通過切割該樹脂層端部並進一步用旋轉研磨石研磨樹脂層部，獲得具有厚度3mm的彈性層的彈性輥2。牛產例3 (彈件輥3的牛產)通過用6升捏合機TD6-15MDX (商品名，由TOSHIN CO.，LTD.製造)，將100質量份 ESPRENE 505( ^Bnn Sumitomo Chemical Co. , Ltd. ^it) >50 Mfi^vDiana Process Oil PW380(商品名由 Idemitsu Kosan Co. ,Ltd.製造)、4 質量份科琴黑 EC-600JD(商品名，由 Ketjen Black International Company 製造)、60 質量份 T0KABLACK#4500 (商品名， 由TOKAI CARBON CO.，LTD.製造)、2質量份硬脂酸鋅和10質量份氧化鋅捏合，來製備未硫化橡膠組合物。隨後，通過將1質量份用作交聯劑的硫磺和1質量份用作交聯助劑的巰基苯並噻唑(MBT)與上述未硫化橡膠組合物通過開放式輥混合來獲得彈性體的未硫化橡膠組合物。所得彈性體的未硫化橡膠組合物用排氣式橡膠擠出機(具有φ 50mm,L/D為16並由EM ENGINEERING CO.，LTD.製造的排氣擠出機)擠出為管形。此後，通過使用硫化罐將擠出的未硫化橡膠組合物在160°C下用加壓蒸汽進行一次硫化30分鐘，並獲得具有外徑為 14mm、內徑為5. 5mm和長度為250mm的橡膠管。隨後，將上述橡膠管壓入至與生產例1類似的芯軸(直徑6mm和長度250mm)上， 並在熱風爐中在160°C下進行二次硫化2小時。通過切除硫化後輥的橡膠兩端並用旋轉研磨機研磨橡膠部，獲得具有厚度3mm的彈性層的彈性輥3。生產例4 (彈性輥4的生產)除了將聚烯烴類彈性體(商品名Santoprene 8211-25 ；由 Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.製造)改變為 LDPE (商品名N0VATEC LD LJ902 ；由 Japan Polyethylene Corporation製造)之外，以與上述生產例2的類似方式獲得彈性輥4。生產例5 (彈性輥5的生產)除了將聚烯烴類彈性體(商品名Santoprene 8211-25 ；由 Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.製造)改變為 LDPE (商品名N0VATEC LD LJ802 ；由 Japan Polyethylene Corporation製造)之外，以與上述生產例2的類似方式獲得彈性輥5。生產例6 (彈性輥6的生產)除了將聚烯烴類彈性體(商品名Santoprene 8211-25 ；由 Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.製造)改變為 EVA(商品名EVAFLEX EV45LX ；由 DUP0NT-MITSUI POLYCHEMICALS C0.，LTD.製造)之外，以與上述生產例2的類似方式獲得彈性輥6。[實施例1]
將彈性輥1放置在示於圖3中的等離子體CVD設備中。然後，使用真空泵將真空室中的壓力降低至lPa。然後，將六甲基二矽氧烷蒸氣和三氟乙醇蒸氣的混合氣體作為原料氣體各自以IOsccm的速率引入至真空室中，並將真空室中的壓力設定至7Pa。在壓力變恆定之後，將具有頻率13. 56MHz的70W電功率從高頻電源供給至平板電極，從而在電極之間產生等離子體。將設置在真空室中的彈性輥1在Mrpm下旋轉並處理300秒。在處理完成之後，停止電源供給，排出在真空室中殘留的原料氣體，並將空氣引入真空室中直至內部壓力達到大氣壓。然後，將具有在其上形成的表面層的顯影輥取出。所得顯影輥表面上的存在比F/Si和Ο/Si以及存在比C/Si用X射線光電子能譜儀測定，結果，分別為0. 30、1. 00和0. 90。此外，作為已通過使用薄膜測量設備(商品名F20_E)(R ；由Filmetrics，Inc.製造)測量顯影輥表面層的厚度的結果，厚度為500nm。在上述描述中，在對於沿顯影輥周向等分的三個點，沿其長度方向等分的各三個點，總共九個點處測量厚度，確定所得值的平均值作為厚度。此外，通過在具有20°C溫度和50% RH溼度的環境下，將50V電壓施加至顯影輥， 以Mrpm的速度旋轉顯影輥來測量顯影輥的電流值，並得到該值為200 μ A。由顯影輥製備試驗片，以具有長度IOOmm並對應於根據圖2所示輥的周長的一半， 通過使用該試驗片測量具有表面層的彈性層(下文中稱為"彈性層+表面層")的拉伸彈性模量，和拉伸彈性模量為l.OMPa。在上述描述中，通過使用萬能拉伸試驗機(商品名 TENSILON RTC-1250A ；由 ORIENTEC CO.，LTD.製造)在具有溫度 20°C和溼度 60% RH 的測量環境中測量五個試樣的拉伸彈性模量，和確定拉伸彈性模量為測量值的平均值。[實施例2]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 200sccm氧氣和IOsccm三氟乙醇蒸氣，並將該真空室中的壓力設定至401 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例3]使用彈性輥2。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣和IOsccm四氟矽烷，並將該真空室中的壓力設定至6 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例4]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 lOOsccm氧氣和IOsccm三氟乙醇蒸氣，並將該真空室中的壓力設定至251 ，此外，將高頻電源的電功率設定為100W和處理時間設定為150秒之外，以與實施例3中類似的方式獲得顯影棍。[實施例5]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 IOsccm四氟矽烷和IOsccm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將處理時間設定為500秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例6]使用彈性輥4。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣和20sCCm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為30W和處理時間設定為150秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例7]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、IOsccm四氟矽烷和20sCCm三氟乙醇蒸氣，並將該真空室中的壓力設定至10 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例8]使用彈性輥4。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、lOOsccm氧氣和20sCCm三氟乙醇蒸氣，並將該真空室中的壓力設定至^1 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例9]使用彈性輥3。除了將高頻電源的電功率設定為30W和處理時間設定為500秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例10]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將處理時間設定為600秒之外，以與實施例 1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例11]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 lOOsccm氧氣和20SCCm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至^1 ，此外，將高頻電源的電功率設定為IOOW之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例12]使用彈性輥2。除了將原料氣體的組成調節為20sCCm氟三乙基矽烷蒸氣，將該真空室中的壓力設定至6Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為30W和處理時間設定為150秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例13]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm四氟矽烷和IOsccm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至6Pa，和處理時間設定為600秒之外， 以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例14]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為30sCCm六甲基二矽氧烷蒸氣、200SCCm氧氣和IOsccm六氟丙烯，將該真空室中的壓力設定至42Pa，此外，將處理時間設定為600秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例15]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 200SCCm氧氣和IOsccm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至421 ，此外，將處理時間設定為600秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例16]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣和20sCCm三氟乙醇蒸氣，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為30W和處理時間設定為150秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例17]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm氟三乙氧基矽烷蒸氣，將該真空室中的壓力設定至4Pa，此外，將處理時間設定為150秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例18]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為30sCCm六甲基二矽氧烷蒸氣、200SCCm氧氣和20SCCm六氟丙烯，將該真空室中的壓力設定至48Pa，此外，將處理時間設定為500秒之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例19]使用彈性輥6。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm氟三乙氧基矽烷蒸氣，將該真空室中的壓力設定至5Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為150W之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[實施例20]使用彈性輥5。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為20sCCm氟三乙氧基矽烷蒸氣，將該真空室中的壓力設定至6 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影棍。[實施例21]使用彈性輥4。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm四氟矽烷和20sCCm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為 100W之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例1]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為20sCCm四氟矽烷和IOsccm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為 100W之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例2]使用彈性輥3。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、lOOsccm氧氣和5SCCm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至251 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例3]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 200SCCm氧氣和20SCCm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至421 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例4]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、 IOsccm四氟矽烷和IOsccm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為30W之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例5]使用彈性輥4。除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣、IOsccm四氟矽烷和lOOsccm氧氣，將該真空室中的壓力設定至251 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。[比較例6]除了在表面層形成中，將原料氣體的組成調節為IOsccm六甲基二矽氧烷蒸氣和 30sCCm三氟乙醇，將該真空室中的壓力設定至8Pa，此外，將高頻電源的電功率設定為30W 之外，以與實施例1中類似的方式獲得顯影輥。各實施例和各比較例中製備的顯影輥以與實施例1中類似的方式分析。結果示於表1中。[表1]
權利要求
1.一種顯影輥，其用於承載和輸送調色劑並用所述調色劑使靜電潛像在感光鼓上顯影，所述顯影輥依次包括芯軸、彈性層和表面層，其中所述表面層包括至少包含化學鍵合至矽原子的碳原子、化學鍵合至矽原子的氧原子以及化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子的氧化矽膜，和其中所述氧化矽膜具有所述氟原子與所述矽原子的存在比(F/Si)為0. 10以上至0. 50以下，與所述矽原子形成化學鍵的所述氧原子與所述矽原子的存在比(Ο/Si)為0. 50以上至1. 50以下，和與所述矽原子形成化學鍵的所述碳原子與所述矽原子的存在比(C/Si)為0. 30以上至1. 50以下。
2.根據權利要求1所述的顯影輥，其中所述表面層的厚度為1511!11以上至5，00011111以下。
3.根據權利要求2所述的顯影輥，其中所述表面層的厚度為300nm以上至3，OOOnm以下。
4.根據權利要求1-3任一項所述的顯影輥，其中包括所述表面層的所述彈性層的拉伸彈性模量為1. OMPa以上至100. OMPa以下。
5.根據權利要求1-4任一項所述的顯影輥，其中當將50V電壓施加至旋轉中的所述顯影輥時測量的電流值為5μ A以上至5，000 μ A以下。
6.一種處理盒，其包括感光鼓和配置為接觸所述感光鼓的顯影輥，所述處理盒構造為可拆卸地安裝在電子照相成像設備的主體上，其中所述顯影輥為根據權利要求1-5任一項所述的顯影輥。
7.一種電子照相成像設備，其包括感光鼓和配置為接觸所述感光鼓的顯影輥，其中所述顯影輥為根據權利要求1-5任一項所述的顯影輥。
全文摘要
提供一種顯影輥，其可以在低溫低溼環境至高溫高溼環境的寬範圍環境中形成穩定的圖像。所述顯影輥具有由氧化矽膜構成的表面層，所述氧化矽膜至少包含化學鍵合至矽原子的碳原子、化學鍵合至矽原子的氧原子以及化學鍵合至矽原子和/或碳原子的氟原子。在所述氧化矽膜中，氟原子與矽原子的比例(F/Si)、化學鍵合至矽原子的氧原子與矽原子的比例(O/Si)、和化學鍵合至矽原子的碳原子與矽原子的比例(C/Si)在特定範圍內。
文檔編號G03G15/08GK102576203SQ201080040959
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月14日 優先權日2009年9月16日
發明者倉地雅大, 阿南嚴也 申請人:佳能株式會社