CN101632047A - 显影辊、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有表面层的显影辊，其有效地抑制低分子量物质渗出弹性层并具有优良的调色剂脱模性，即使经过重复图像形成，也具有充分的屈挠性并且不趋于破裂。所述显影辊为用于承载和输送调色剂以用调色剂显影在感光鼓上的静电潜像的辊。其以此顺序包括芯轴、弹性层和表面层。所述表面层包括含化学键合至硅原子的碳原子的氧化硅膜。在所述氧化硅膜中，化学键合至硅原子的氧原子与硅原子的比(O/Si)为0.65－1.95，并且化学键合至硅原子的碳原子与硅原子的比(C/Si)为0.05－1.65。

Description

显影辊、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备
技术领域
本发明涉及用于电子照相图像形成设备如复印机和激光打印机的显影辊，及设置有所述显影辊的电子照相处理盒和电子照相图像形成设备。
背景技术
提出接触显影方法作为其中用调色剂使在感光鼓上的静电潜像可视化的显影方法，在所述接触显影方法中使具有弹性层的显影辊与感光鼓接触以显影。
使接触显影用的显影辊与接触构件接触同时输送调色剂。因此，当显影辊表面具有强的粘着性时，输送的调色剂可保持粘附在显影辊上。以此方式粘附至显影辊表面的调色剂可通过显影辊与感光鼓随后的重复接触而逐渐劣化，并最终熔融粘附至显影辊表面，引起成膜。
作为对抗该调色剂成膜的对策，日本专利申请特开H09-62086(专利文献1)提出具有弹性层的显影辊，通过喷洒(sprinkling)和粘附对调色剂具有脱模性的无机颗粒至弹性层表面上，所述弹性层对调色剂具有良好的带电性并抑制成膜。
发明内容
然而，根据本发明人的研究，将上述无机颗粒轻轻地粘附至该表面上，以致在使用期间无机颗粒容易脱离，并且难以长期维持抑制成膜的效果。
此外，具有弹性层的显影辊可影响图像质量和感光鼓的寿命。
需要抑制从弹性层渗出的低分子量物质至感光鼓的粘附，但通过根据专利文献1中所述的发明的显影辊难以很好地防止低分子量物质粘附至感光鼓。
作为上述专利文献1的说明书中对抗调色剂成膜的常规对策，提及其中用至少一种树脂涂布弹性层表面的一种显影辊。其描述了在该显影辊中，存在信赖性的问题，因为涂层的屈挠性和对弹性体的粘合性不足。
然后，为了使根据接触显影的高质量电子照相图像进一步稳定化的目的，本发明人达成共识，开发具有以下表面层的显影辊是重要的，所述显影辊能够有效地抑制低分子量组分从弹性层渗出，具有调色剂脱模性优异的表面，具有充分的屈挠性，并且即使重复进行图像形成时也不容易发生裂纹。
因此，本发明的课题是提供具有满足上述要求1至3的表面层的显影辊。
为了解决上述课题，本发明人深入进行研究，发现需要指定用于形成表面层的材料，并最终完成本发明。
即，本发明涉及显影辊，所述显影辊用于承载和输送调色剂以用调色剂显影在感光鼓上的静电潜像，所述显影辊以此顺序包括芯轴、弹性层和表面层，其中所述表面包括含碳原子的氧化硅膜，所述含碳原子的氧化硅膜具有的与硅原子形成化学键的氧原子和硅原子的丰度比(O/Si)为0.65以上至1.95以下，与硅原子形成化学键的碳原子和硅原子的丰度比(C/Si)为0.05以上至1.65以下。
此外，本发明涉及电子照相处理盒，其可拆卸地安装至电子照相图像形成设备主体上，其中设置在所述盒中的显影辊为上述显影辊。
此外，本发明涉及电子照相图像形成设备，其包括感光鼓和与所述感光鼓接触设置的显影辊，其中所述显影辊为上述显影辊。
根据本发明的显影辊，能够有效地抑制低分子量物质从弹性层渗出。换言之，即使当使显影辊与电子照相感光构件长期接触时，也有效地抑制从弹性层渗出的低分子量物质粘附至电子照相感光体的表面。结果，能够稳定地提供高质量电子照相图像。此外，根据本发明的显影辊，抑制在显影辊表面上的成膜发生，因此能够稳定地形成图像。此外，根据本发明的显影辊，能够有效地抑制涉及使用的显影辊表面层的剥离。因此，能够实现显影辊耐久性的进一步改进。
附图说明
图1为显影辊的一个实例的横截面图；
图2为显示用于拉伸模量测量的试验片的获得方法的说明图；
图3为通过等离子体CVD法生产SiOx膜的设备的示意图；
图4为显示用于测量显影辊的电流值的方法的说明图；
图5为其中设置本发明的显影辊的显影设备的一个实例的示意图；和
图6为显示在其上安装本发明的显影辊的处理盒的示意图。
具体实施方式
在图1中显示了本发明的显影辊的一个实例的横截面图。
本发明的显影辊1通常具有由导电性材料如金属形成的芯轴11。至少一层弹性层12在芯轴11的外周面上，至少一层表面层13进一步叠加在外周面上。
(芯轴11)
芯轴11在本图中为圆柱状，但可为中空圆筒状。
通常使用具有施加的电偏压或接地的显影辊1。因而，芯轴11为支撑构件，并且优选由导电性材料制成以使至少芯轴11的表面为导电性的。因此，在芯轴11中，至少外周面由导电性材料制成，所述导电性材料足以施加预定电压至在外周面上形成的弹性层12。作为具体芯轴的结构，可示例以下：
由金属和合金之一如Al、Cu合金或SUS制成的芯轴；
由具有设置有镀Cr或Ni表面的铁制成的芯轴；和
由具有设置有镀Cr或Ni表面的合成树脂制成的芯轴。
在用于电子照相图像形成设备的显影辊中，通常，芯轴11具有4mm至10mm的外径是适当的。
(弹性层12)
弹性层12使用橡胶和树脂之一作为原料的主组分而形成。可将通常用于显影辊的各种橡胶用作为原料主组分的橡胶。具体地，列举以下：乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶(EPDM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶、NBR氢化物、聚硫橡胶和聚氨酯橡胶。
为原料的主组分的树脂主要为热塑性树脂，并包括以下：聚乙烯树脂如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)；聚丙烯树脂；聚碳酸酯树脂；聚苯乙烯树脂；ABS树脂；聚酰亚胺；聚酯树脂如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；氟树脂；聚酰胺树脂如聚酰胺6、聚酰胺66和MXD6。
这些橡胶和树脂可单独或以它们的两种以上的混合物使用。
此外，在本发明的显影辊中，为主组分的橡胶材料可与为弹性层本身要求的功能而需要的组分适合地共混，所述需要的组分为例如导电剂和非导电性填料，以及用于形成橡胶和树脂成型体的各种添加组分，例如交联剂、催化剂和分散剂。
导电剂包括基于离子导电机制的离子导电性物质，和基于电子导电机制的导电赋予剂，可使用离子导电性物质和导电赋予剂之一或两者。
基于电子导电机制的导电剂包括以下：金属如铝、钯、铁、铜和银的粉末和纤维；金属氧化物如氧化钛、氧化锡和氧化锌；金属化合物如硫化铜和硫化锌的粉末；由通过电解处理、喷涂或混合和振动将氧化锡、氧化锑、氧化铟、氧化钼、锌、铝、金、银、铜、铬、钴、铁、铅、铂或铑粘附至其表面的适当的颗粒组成的粉末；炭黑型导电剂如乙炔黑、科琴黑(KetjenBlack)(商品名)、PAN炭黑、沥青炭黑和碳纳米管。
基于离子导电机制的导电赋予剂包括以下：碱金属盐如LiCF3SO3、NaClO4、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN和NaCl；铵盐如NH4Cl、NH4SO4和NH4NO3；碱土金属盐如Ca(ClO4)2和Ba(ClO4)2；这些盐和多元醇如1，4-丁二醇、乙二醇。聚乙二醇、丙二醇和聚丙二醇及它们的衍生物的配合物；这些盐和一元醇如乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、聚乙二醇一甲醚和聚乙二醇一乙醚的配合物；阳离子表面活性剂如季铵盐；阴离子表面活性剂如脂族磺酸盐、烷基硫酸盐和烷基磷酸盐；两性表面活性剂如甜菜碱。
这些导电剂可单独或以它们的两种以上的混合物使用。
此外，也可将加入导电性高分子化合物代替导电剂，或将导电性高分子化合物与导电剂一起加入的方法用作赋予弹性层以导电性的方法。
导电性高分子化合物是指包括具有共轭体系的聚合物如聚乙炔作为主体聚合物(host polymer)的高分子化合物，所述高分子化合物用掺杂剂如I2掺杂以导电化。
主体聚合物包括，例如以下：聚乙炔、聚(对苯)、聚吡咯、聚噻吩胺、聚(对苯醚)、聚(对苯硫醚)、聚(对苯乙炔)(poly(p-phenylene vinylene)、聚(2，6-二甲基苯醚)、聚(双酚A碳酸酯)、聚乙烯咔唑、聚二乙炔、聚(N-甲基-4-乙烯基吡啶)、聚苯胺、聚喹啉和聚(苯醚砜)。
除了I2之外，掺杂剂包括以下：卤素如Cl2、Br2、ICl、ICl3、IBr和IF3；路易斯酸如PF5、AsF5、SbF5、FeCl3、AlCl3和CuCl2；碱金属如Li、Na、Rb和Cs；碱土金属如Be、Mg、Ca、Sc和Ba；芳香族磺酸如对甲苯磺酸、苯磺酸、蒽醌磺酸、萘磺酸、萘二磺酸和萘三磺酸，或它们的碱金属盐。
在这些中，炭黑型导电剂为相对低价容易可得的，并且也能够提供良好的导电性而不依赖于为主组分的橡胶和树脂的类型，因而是优选的。根据为主组分的橡胶和树脂材料，可适合地使用通常使用的以下手段作为将细粉末导电剂分散入为主组分的橡胶和树脂材料中的手段。例如，可列举辊捏合机、班伯里密炼机(Banbury mixers)、球磨机、砂磨机和油漆搅拌器。
填料和增量剂包括以下：二氧化硅、石英细粉末、硅藻土、氧化锌、碱性碳酸镁、活性碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、二氧化钛、滑石、云母粉末、硫酸铝、硫酸钙、硫酸钡、玻璃纤维、有机补强剂和有机填料。
这些填料颗粒的表面可用有机硅化合物处理以疏水化。
可适当选择和使用用于高分子化合物的已知抗氧化剂如受阻酚类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂、胺类抗氧化剂和硫类抗氧化剂作为抗氧化剂。
可将已知材料用作加工助剂。具体地，可使用脂肪酸如硬脂酸和油酸，及脂肪酸的金属盐和酯。
例如，为了从硅橡胶形成橡胶成型体，可使用液体硅橡胶作为主剂、聚有机氢硅氧烷作为交联组分和铂催化剂，以使橡胶组分彼此交联。
为了与感光鼓接触以确保间隙宽度(nip width)，此外，为了满足适当的设定性(set properties)，弹性层的厚度优选0.5mm以上，更优选1.0mm以上。不存在弹性层厚度的特别的上限，除非损害显影辊外径的精度。实际上，弹性层的厚度可为6.0mm以下，特别地5.0mm以下。弹性层的厚度根据弹性层的硬度适当地确定，以达到预期的间隙宽度。
在本发明中，该弹性层的成型可通过通常已知的挤出成型法、注射成型法等来进行，但不特别限制。不限定层结构，只要具有本发明中所述的特征即可，并可包括两层或多层。
具有表面层的弹性层的拉伸模量不特别限定，但优选1.0MPa以上至100.0MPa以下，更优选1.0MPa以上至30.0MPa以下。当将具有表面层的弹性层的拉伸模量设定在上述数值范围内时，即使将显影辊与接触构件如电子照相感光构件长期静置接触，在显影辊的接触部也不容易发生压接永久变形。此外，通过接触构件与显影辊之间施加至调色剂的压力也不过大，因此能够有效地抑制调色剂的外部添加剂的脱离和埋没，以及在调色剂中的蜡等的渗出。
在本发明中的拉伸模量根据描述于JIS-K7113(1995)中的方法来测量。在本发明中，如图2所示，从显影辊1以100mm的长度切取相应于该辊的半个圆周的样品，以提供拉伸模量测量用试验片40。
将万能拉伸试验机”Tensilon RTC-1250A”(商品名，由ORIENTEC CO.，LTD.制造)用于测量。将测量环境设定在温度20℃和湿度60％RH下。将试验片各端10mm连接至卡盘(chuck)，在卡盘至卡盘长度为80mm和测量速度为20mm/min下进行测量。计算获得的五个试样的拉伸模量的平均值并定义为在显影辊中具有表面层的弹性层的拉伸模量。
(表面层13)
如图1所示，本发明的显影辊具有覆盖弹性层12表面的表面层13。表面层包括含化学键合至硅原子的碳原子的氧化硅膜(下文中也称为“SiOx膜”)。换言之，包括于表面层13中的SiOx膜具有化学键Si-O和Si-C。化学键合至硅原子的氧原子与硅原子的丰度比(O/Si)为0.65以上至1.95以下。与硅原子形成化学键的碳原子和硅原子的丰度比(C/Si)为0.05以上至1.65以下。
丰度比O/Si更优选1.30以上至1.80以下。如果丰度比O/Si小于0.65，难以抑制污染物从弹性层渗出，因此当将表面层用于显影辊时，在一些情况下，引起感光鼓污染的问题。如果该丰度比大于1.95，SiOx膜本身是硬的，并且趋于破裂，因此当将表面层用于显影辊时，由于裂纹导致在所得图像中可能出现条纹。
丰度比C/Si更优选0.10以上至0.70以下。如果丰度比C/Si小于0.05，氧化硅膜和弹性层表面的粘合性下降，因此难以获得均匀和合适的表面层。如果丰度比C/Si大于1.65，该膜的表面趋于变粘(粘着)，当将表面层用于显影辊时，对于调色剂的脱模性降低，因此成膜易于发生。
在表面层中的各元素的丰度比如下获得。
使用X-射线光电子分光计“Quantum 2000”(商品名，由ULVAC-PHI，Inc.制造)和使用AlKα作为X-射线源，在显影辊的表面层13的表面上测量由Si的2p轨道以及O和C的1s轨道的键能引起的峰。从各峰计算各原子的丰度比，并从丰度比求得O/Si和C/Si。
SiOx的化学键通过傅里叶变换红外分光计(FT-IR)“SpectrumOne”(商品名，由PerkinElmer Japan Co.，Ltd.制造)通过IR测量构成显影辊的表面层13的SiOx膜的表面来确认。换言之，Si-O和Si-C化学键的存在分别通过Si-O振动峰(450cm-1)和Si-C伸缩峰(800至820cm-1)的存在来确认。通过下述方法形成的根据本发明的表面层的O/Si和C/Si的值的位置振动难以发生，并且在表面层的一点处进行测量是充分的。
在弹性层上形成根据本发明的SiOx膜的方法包括以下：湿涂法如浸涂、喷涂、辊涂和环涂；物理气相沉积(PVD)法如真空沉积、溅射和离子电镀；化学气相沉积(CVD)法如等离子体CVD、热CVD和激光CVD。
首先，特别地，考虑到到弹性层和表面层(SiOx膜)的粘合性、处理时间和温度、设备的简便性和所得表面层的均匀性，优选等离子体CVD法。
通过等离子体CVD法形成SiOx膜的方法的实例示于以下。
图3为通过此等离子体CVD法形成SiOx膜的设备的示意图。
该设备包括真空室41、平行设置的平板电极42、原料气缸和原料液体罐43、原料供给单元44、在该室内用于排气的单元45、用于供给高频的高频供给电源46和用于旋转弹性辊48的马达47。
具有SiOx膜作为表面层的显影辊可使用示于图3的设备，通过以下步骤(1)至(4)来生产。
步骤(1)：将其中在芯轴上形成弹性层的弹性辊48设置在平板电极42之间，并通过驱动马达47沿圆周方向旋转，以使要获得的SiOx膜均匀。
步骤(2)：通过排气单元将真空室41的内部抽空。
步骤(3)：将原料气体从原料气体导入口导入，并通过高频供给电源46将高频电力供给至平板电极42以产生等离子体，从而形成膜。
步骤(4)：经过预定时间后，停止原料气体和高频电力供给，将空气或氮气导入(漏入)真空室41中至大气压，然后，除去弹性辊48。
可以通过如上所述的步骤生产具有包括含碳SiOx膜的表面层的显影辊。如果可将它们放置在均匀的等离子气氛中，许多弹性辊48可通过等离子体CVD同时处理。
在气体如惰性气体和氧化性气体的共存或不存在下，通常将用于原料气体的气态或气化的有机硅化合物与需要时的烃化合物一起导入。上述烃化合物的实例包括，例如甲苯、二甲苯、甲烷、乙烷、丙烷和乙炔。
有机硅化合物包括例如以下：1，1，3，3-四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三甲基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷、甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、二乙基硅烷、丙基硅烷、苯基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷。
考虑到操作安全性，优选1，1，3，3-四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷和四甲基硅烷。
硅烷源不限定于有机硅化合物，也能够使用硅烷、氨基硅烷和硅氮烷。
当有机硅化合物等为气态时，以其原样使用它们。当有机硅化合物等在室温下为液体时，将它们加热、蒸发并通过惰性气体输送，或通过惰性气体鼓泡并输送以使用。此外，将在室温下为固体的有机硅化合物等加热、蒸发并通过惰性气体输送以使用。可在减压下促进原料物质的蒸发。
当原料有机硅化合物为含氧化合物时，即使没有氧也可以沉积SiOx膜。此外，将氧化气体如氧和氧化性气体(N2O、CO2等)与上述原料气体一起，或除原料气体之外，而导入至真空室内。作为可用于上述的惰性气体，可列举氦、氩和氮。
在SiOx膜中，硅原子，化学键合至硅原子的氧原子，以及化学键合至硅原子的碳原子的丰度比可通过要导入的原料气体的配混比、要供给的高频电力等来控制。
具体地，例如，O/Si的值可通过在上述有机硅化合物和氧气的配混比中增大氧气的比来增大。C/Si的值可通过降低氧气的比来增大。
此外，O/Si和C/Si的值可通过增大高频电力来降低。此外，当一起使用上述烃化合物时，O/Si和C/Si的值可根据使用的烃化合物的量来增大。
作为通过湿法生产SiOx膜的方法，示出以下方法。
一种方法，其中将无机高分子前体溶液(例如，全氢化聚硅氮烷(perhydropolysilazane)溶液)和具有羟基的高分子溶液(例如，甲基丙烯酸2-羟乙酯)的混合物均匀施涂至弹性层上，然后将该混合物的涂布膜通过加热或用紫外线照射来固化。
在上述方法中，O/Si和C/Si的值可通过改变上述无机高分子前驱体溶液和上述高分子溶液的摩尔比来控制。
在将用于SiOx膜的原料混合物施涂至弹性层之前，可使弹性层的表面进行活化处理，如用紫外线或电子束照射，或等离子体处理，以能够将该混合物很好地施涂。
以此方式形成的SiOx膜的厚度优选15nm以上至5000nm以下，更优选300nm以上至3000nm以下。当将该膜厚度设定在上述数值范围内时，对于长期使用的磨耗，该SiOx膜在实用上是充分的。此外，即使SiOx膜通过上述CVD法制造，也能够有效地抑制弹性层的温度过度地升高从而改变弹性层的性质。
将形成的SiOx膜的膜厚度定义为用薄膜测量装置(商品名：F20-EXR，由FILMETRICS制造)测量以下点的平均值：对于从端部沿长度方向等间隔的3个点的每一个，沿显影辊周向等间隔3个点，总计9个点。
在本发明的显影辊中，如图4所示，当将DC 50V施加至旋转的显影辊时测量的电流值优选5μA以上至5000μA以下，更优选100μA以上至500μA以下。如果将电流值设定在上述数值范围内，当用调色剂显影在电子照相感光鼓上形成的静电潜像时，能够容易地获得对于显影来说充分的显影偏压。因此，能够获得具有充分浓度的电子照相图像。即使在电子照相感光鼓表面上出现小孔，也难以发生偏压泄漏，因此能够有效地抑制由小孔引起的横条纹出现在电子照相图像中。
将500g负载施加至显影辊1的芯轴的各个暴露部分以使显影辊1的外周面与由SUS制成且具有直径40mm的圆筒状电极51接触。将处于该状态的圆筒状电极51旋转，并将显影辊1通过连带旋转以24rpm的速度沿圆周方向旋转。当旋转变得稳定时，通过直流电源52将电压施加至芯轴，并将50V电压施加于芯轴和圆筒状电极之间。此时的环境为20℃和50％RH，其中用安培计53测量显影辊1的一次旋转的电流值，并将该电流值的平均值定义为电流值。在本说明书中，以此方式测量的电流值称为”显影辊的电流值”。考虑到保持用于调色剂运动的电场强度适当和均匀，适当和均匀地控制该显影辊的电流值是重要的。
将本发明的上述显影辊用作图像形成设备如复印机、传真和打印机的显影辊，此外也用作在处理盒型图像形成设备中的处理盒的显影辊。
其中安装本发明的显影辊的彩色电子照相图像形成设备的一个实例的示意图示于图5中。以下将参考图5给出描述。
在图5的示意图中显示的彩色电子照相图像形成设备具有图像形成部10(10a至10d)，其依次设置黄色Y、品红色M、青色C和黑色BK的各色调色剂。根据各色调色剂特性，图像形成部10的规格轻微不同，但基本结构相同。图像形成部10设置有沿箭头方向旋转作为潜像承载构件的感光鼓21。在感光鼓21周围设置以下：用于使感光鼓21均匀地充电的充电构件26、用于用激光光25照射均匀充电的感光鼓21以形成静电潜像的曝光单元，和用于将调色剂供给至在其上形成静电潜像的感光鼓21并显影静电潜像的显影设备22。此外，设置具有转印辊31的转印构件，所述转印辊31用于通过从记录介质36背面施加偏压电源32将在感光鼓21上的调色剂图像转印至记录介质36如纸上，所述记录介质通过一对供纸辊37供给并通过输送带34输送。在驱动辊30、从动辊35和张力辊33上面和周围安装输送带34，并如此控制以致与图像形成部协同运动并输送记录介质36，以使在各个图像形成部形成的调色剂图像依次叠加并转印至记录介质36上。通过紧挨输送带34之前设置的吸附辊38的操作，将记录介质36静电吸附至输送带34并输送。
此外，彩色电子照相图像形成设备设置有定影设备29，用于通过加热等将叠加和转印至记录介质36上的调色剂图像定影，和用于将在其上形成图像的记录介质排出至彩色电子照相图像形成设备外的输送设备(未示出)。将记录介质36通过剥离设备39的操作从输送带34剥离，并送至定影设备29。
图像形成部10设置有具有清洁刮板28的清洁构件和废调色剂容器27，该清洁刮板28用于除去没有转印至记录介质而残留在感光鼓21上的转印残余调色剂，并清洁表面，该废调色剂容器27用于贮存从感光鼓擦掉的调色剂。使清洁过的感光鼓21能够形成图像和待机。
感光鼓21、充电构件26、显影设备22、清洁刮板28和废调色剂容器27也能一体化装入处理盒中。
设置在上述图像形成部10中的显影设备22设置有包含调色剂23的调色剂容器24和显影辊1，设置所述显影辊1以塞住调色剂容器的开口，并在露出调色剂容器的部分中与感光鼓相对。调色剂容器24设置有辊形调色剂施涂构件7和调色剂量调节刮板9，所述辊形调色剂施涂构件7与显影辊1接触并将调色剂供给至显影辊1，所述调色剂量调节刮板9使供给至显影辊1的调色剂形成薄膜并进行摩擦带电。作为调色剂施涂构件7，考虑到除去显影辊1上的残余调色剂，优选例如在轴上形成泡沫海绵或聚氨酯泡沫的调色剂施涂构件，和具有其中植入人造纤维、聚酰胺等的毛刷结构的调色剂施涂构件。优选将调色剂施涂构件7与显影辊1具有适当接触宽度来设置，并能够在邻接部分沿与显影辊1相反的方向旋转。
如上所述，本发明的处理盒从电子照相图像形成设备主体是可拆卸的，并包括上述显影辊。用于单色图像形成设备的处理盒的实例的示意图示于图6中。
将显影辊1与感光鼓21和调色剂施涂构件7接触设置。可将放置在调色剂容器24中的调色剂23通过调色剂施涂构件7供给至显影辊1。在此情况下，调色剂的量通过调色剂量调节刮板9来调节。静电潜像在通过充电构件26充电的感光鼓21上通过激光光25形成，并且静电潜像通过在显影辊1上承载和输送的调色剂而可视化为调色剂图像。将在感光鼓21上的调色剂图像转印至记录介质如纸上。然后，将残留在感光鼓21上的调色剂通过清洁刮板28擦掉进入废调色剂容器27。
(实施例)
以下将通过实施例更具体地描述本发明，但本发明不限于此。
除非另外说明，此处使用的试剂具有99.5％以上的纯度。
制造例1(弹性辊1的制造)
将以下材料共混以制备液态硅橡胶的基材。
100质量份在两端具有乙烯基的二甲基聚硅氧烷(乙烯基含量：0.15质量％)，
7质量份作为填料的石英粉末(商品名：Min-USil，由Pennsylvania G1ass Sand制造)，和
10质量份炭黑(商品名：DENKA BLACK，粉末产品，由DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA制造)。
将作为固化催化剂的0.5质量份氯铂酸和二乙烯基四甲基二硅氧烷的配合物(0.5质量％)与上述基材共混，以制备溶液A。此外，将1.5质量份在两端具有Si-H基团的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物(键合至Si的H的含量：0.30％)与上述基材组合，以制备溶液B。
由SUM材料制成的圆柱形芯轴具有直径6mm和长度250mm，并具有用底漆处理的表面，将其设置在圆筒形模具的中心。将上述溶液A和溶液B的质量比1∶1的混合物注入该模具中，在130℃的温度下加热和固化20分钟，并在200℃的温度下进一步后固化4小时，以生产具有长度240mm和厚度3mm的弹性层的弹性辊1。
制造例2(弹性辊2的制造)
将以下材料熔融和捏合，并使用具有直径30mm和L/D为32的双轴挤出机挤出，以制备树脂混合物。
100质量份聚烯烃弹性体(商品名：Santoprene 8211-25，由AE S Japan制造)，和
40质量份MT炭黑(商品名：Thermax Floform N990，由CANCARB制造)。
然后，将上述树脂混合物制粒。使用十字头挤出机(crosshead extruder)从在芯轴(直径：6mm，长度：250mm)上的这些小球形成树脂层。将该树脂层的端部切断，此外，树脂层部通过旋转磨石研磨，以生产具有厚度为3mm的弹性层的弹性辊2。
制造例3(弹性辊3的制造)
除了将聚烯烃弹性体(Santoprene 8211-25，由AES Japan制造)改变为烯烃弹性体(商品名：Santoprene 8211-45，由AESJapan制造)之外，以与上述制造例2相同的方式生产弹性辊3。
制造例4(弹性辊4的制造)
除了将聚烯烃弹性体(商品名：Santoprene 8211-25，由AESJapan制造)改变为LDPE(商品名：Novatec LD LJ902，由JapanPolyethylene Corporation制造)之外，以与上述制造例2相同的方式生产弹性辊4。
制造例5(弹性辊5的制造)
除了将聚烯烃弹性体(商品名：Santoprene 8211-25，由AESJapan制造)改变为LDPE(商品名：Novatec LD LJ802，由JapanPolyethylene Corporation制造)之外，以与上述制造例2相同的方式生产弹性辊5。
制造例6(弹性辊6的制造)
除了将聚烯烃弹性体(商品名：Santoprene 8211-25，由AESJapan制造)改变为EVA(商品名：EVAFLEX EV45LX，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.制造)之外，以与上述制造例2相同的方式生产弹性辊6。
(实施例1)
将弹性辊1设置在示于图3的等离子体CVD设备中。随后，使用真空泵将真空室中的压力减小至1Pa。随后，将1.0sccm六甲基二硅氧烷蒸气、1.5sccm氧和22.5sccm氩气的混合气体作为原料气体导入真空室中，并将真空室中的压力设定为25.3Pa。在压力变恒定后，将120W、13.56MHz频率的电力从高频电源供给至平板电极，以在电极之间产生等离子体。设置在真空室中的弹性辊1以24rpm旋转，并处理3分钟。处理完成后，停止电力供给，将残留在真空室中的原料气体抽空，并将空气导入真空室中至大气压。随后，取出在其上形成表面层的显影辊。
在获得的显影辊表面上O/Si的丰度比和C/Si的丰度比使用X-射线光电子分光计分别测定为1.56和0.32。
显影辊表面层的膜厚度使用薄膜测量设备(商品名：F20-EXR，由FILMETRICS制造)测量，发现为1530nm。在以下点处进行该测量，并确定获得的值的平均值作为膜厚度：对于沿长度方向等间隔的3个点的每一个，沿显影辊周向等间隔3个点，总计9个点。
此外，在温度20℃和湿度50％RH的环境中，用施加的50V电压和以24rpm的速度旋转的显影辊来测量显影辊的电流值，并发现为270μA。
具有表面层的弹性层(下文中称为“弹性层+表面层”)的拉伸模量使用长度为100mm相应于辊的半个圆周的试验片来测量，并发现为1.0MPa，所述试验片根据图2从显影辊制备。拉伸模量为在温度20℃和湿度60％RH的测量环境中通过万能拉伸试验机(商品名：Tensilon RTC-1250A，由ORIENTEC CO.，LTD.制造)测量五个试样的值的平均值。
(实施例2)
除了使用弹性辊2，并且进行等离子体CVD处理以形成表面层的时间为4分钟之外，以与实施例1相同的方式制备显影辊。
以与实施例1相同的方式分析制备的显影辊的各种特性。结果示于表1中。
(实施例3)
除了等离子体CVD处理花费的时间为10秒之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例4)
除了等离子体CVD处理花费的时间为8秒之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例5)
除了等离子体CVD处理的时间为10分钟之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例6)
除了等离子体CVD处理花费的时间为11分钟之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例7)
除了以下之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，原料气体的组成为1.0sccm六甲基二硅氧烷蒸气、2.5sccm氧和21.5sccm氩气，并且等离子体CVD处理花费的时间为30秒。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例8)
除了以下之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，原料气体的组成为1.0sccm六甲基二硅氧烷蒸气、0.5sccm氧和23.5sccm氩气，并且等离子体CVD处理花费的时间为6分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例9)
除了在表面层形成中等离子体CVD处理花费的时间为3分钟之外，以与实施例8相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例10)
除了在表面层形成中等离子体CVD处理花费的时间为1分钟之外，以与实施例8相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例11)
除了使用弹性辊3之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例12)
除了使用弹性辊4之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例13)
除了使用弹性辊5之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例14)
除了使用弹性辊6之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例15)
除了以下之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊：改变形成表面层的条件以使原料气体组成为1.0sccm 1，1，3，3-四甲基二硅氧烷蒸气、2.5sccm氧和22.5sccm氩气，在该室内的压力为50.6Pa，高频电源为200W、13.56MHz，并且等离子体CVD处理花费的时间为1分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例16)
除了以下之外，以与实施例2相同的方式获得显影辊：原料气体组成改变为1.0sccm四甲基硅烷蒸气、0.5sccm氧和22.5sccm氩气，并且等离子体CVD处理花费的时间为10分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例17)
弹性辊2的弹性层表面为如下的表面：用准分子(excimer)光处理，然后通过浸渍法用250g全氢化聚硅氮烷溶液(商品名：AQUAMICA NP 110-5，由AZ Electronic Materials制造)和3g甲基丙烯酸2-羟乙酯的混合溶液涂布。随后，进行风干一昼夜，以生产其中形成表面层的显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例18)
除了在表面层形成中等离子体处理花费的时间为6分钟之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例19)
除了以下之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，原料气体的组成改变为1.0sccm六甲基二硅氧烷蒸气和21.5sccm氩气，并且等离子体CVD处理花费的时间为3分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例20)
除了以下之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊：在实施例1的表面层形成中，将20sccm六甲基二硅氧烷蒸气作为原料气体导入真空室中，将真空室中的压力设定为6Pa，并将150W的电力从高频电源供给至平行平板电极，以进行处理5分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例21)
除了以下之外，以与实施例20相同的方式获得显影辊：在实施例20的表面层形成中，将10sccm六甲基二硅氧烷蒸气和10sccm甲苯蒸气的混合气体作为原料气体导入真空室中，并将真空室中的压力设定为6Pa。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例22)
除了以下之外，以与实施例21相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，将3sccm六甲基硅氧烷蒸气作为原料气体导入真空室中，将真空室中的压力设定为2Pa，并将200W的电力从高频电源供给至平行平板电极。该显影辊的分析结果示于表1中。
(实施例23)
除了以下之外，以与实施例22相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，将10sccm六甲基二硅氧烷蒸气和20sccm甲苯蒸气的混合气体作为原料气体导入真空室中，将真空室中的压力设定为8Pa，并将30W的电力从高频电源供给至平行平板电极。该显影辊的分析结果示于表1中。
(比较例1)
除了以下之外，以与实施例1相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，原料气体的组成改变为1.0sccm四甲基硅烷蒸气、2.5sccm氧和21.5sccm氩气，并且等离子体CVD处理花费的时间为2分钟。该显影辊的分析结果示于表1中。
(比较例2)
除了以下之外，以与实施例20相同的方式获得显影辊：在表面层形成中，将30sccm六甲基二硅氧烷蒸气作为原料气体导入真空室中，将真空室中的压力设定为6Pa，并从高频电源供给200W的电力。该显影辊的分析结果示于表1中。
(比较例3)
制备包含甲乙酮作为主溶剂的混合溶液，其中将热固化型硅酮粘合密封剂(商品名：TSE3251-C，由MomentivePerformance Materials制造)的浓度调整为5％，以固含量计。将21重量份(基于树脂组分)炭黑(商品名：DENKA BLACK，由DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA制造，粉末状产品)添加至该混合溶液中，并充分搅拌以制备形成表面层用涂布液。
将其中弹性层的表面为用准分子光处理的表面的弹性辊1浸渍于上述涂布液中，拔起，干燥，进一步在140℃下加热处理2小时，以生产显影辊。该显影辊的分析结果示于表1中。
表1
  丰度比O/Si   丰度比C/Si   表面层膜厚度(nm)   电流值(μA)   拉伸模量(MPa)
  实施例1   1.56   0.32   1530   270   1.0
  实施例2   1.53   0.36   1940   252   10.0
  实施例3   1.5   0.41   18   550   10.0
  实施例4   1.52   0.33   12   1260   10.0
  实施例5   1.53   0.37   4895   8   10.0
  实施例6   1.58   0.33   5030   4   10.0
  实施例7   1.78   0.12   313   15   10.0
  实施例8   1.31   0.65   2976   495   10.0
  实施例9   1.38   0.65   1320   3540   10.0
  实施例10   1.33   0.68   670   4928   10.0
  实施例11   1.52   0.35   2030   243   30.0
  实施例12   1.48   0.39   2160   290   90.0
  实施例13   1.51   0.33   1469   470   110.0
  实施例14   1.51   0.38   1520   395   0.8
  实施例15   1.95   0.05   515   6   10.0
  实施例16   1.00   1.00   3927   5140   10.0
  实施例17   1.56   0.51   2200   16   10.0
  实施例18   1.50   0.33   3008   48   1.0
  实施例19   0.98   1.23   1115   5830   1.0
  实施例20   0.65   1.65   345   258   1.0
  实施例21   1.95   0.65   1300   8   1.0
  实施例22   0.65   0.05   210   2   1.0
  实施例23   1.90   1.65   363   2973   1.0
  比较例1   1.98   0.03   985   0.6   1.0
  比较例2   0.53   1.42   643   1250   1.0
  比较例3   0.98   1.95   4873   23   1.0
(评价1)
对于在上述实施例和比较例中获得的显影辊进行以下评价。评价结果示于表2中。
用于评价的激光打印机(商品名：LASER SHOT LBP-1310，由Canon制造)为如下机器：其中将A4纸沿其纵向排出，记录介质输出速度为16ppm，图像分辨率为1200dpi。设定调色剂量调节刮板与显影辊的接触压力和进入水平(penetration level)，以使在显影辊上承载的调色剂量为0.35mg/cm2。
(1)由表面层中的裂纹导致的图像缺陷的存在或不存在，及程度的评价
将在各实施例和比较例中的各显影辊设置在电子照相激光打印机(商品名：LA SER SHOT LBP-1310，由Canon Inc.制造)的盒(cartridge)中作为显影辊。将该盒安装在上述电子照相激光打印机中，并在温度25℃和湿度50％RH的环境中输出电子照相图像。具体地，使用黑色调色剂，输出10,000张1％打印物，然后，将实黑图像和半色调图像依次一个接一个输出。半色调图像具有0.7的浓度，所述浓度使用浓度计(商品名：Macbeth ColorChecker RD-1255，由Macbeth制造)测量。根据以下标准，对于实黑图像和半色调图像，评价由在表面层中的裂纹导致的图像缺陷。
“没有”：在图像中没有观察到由在显影辊表面层中的裂纹引起的条纹。
“轻微”：在图像中观察到由在显影辊表面层中的裂纹引起的条纹，但在实用上没有问题。
“有”：在图像中观察到由在显影辊表面层中的裂纹引起的条纹。
(2)成膜
在输出用于上述(1)的评价的图像之后，用显微镜(商品名：Digital Microscope VH-8000，由KEYENCE制造)观察显影辊的表面。然后，根据以下标准评价成膜的存在或不存在，在用于上述(1)的评价的图像中由成膜导致的图像缺陷的存在或不存在。
“A”：在显影辊上没有成膜。
“B”：在显影辊上发生轻微的调色剂成膜，但在评价图像中没有观察到由成膜引起的图像缺陷。
“C”：在显影辊上发生调色剂成膜，并且在评价图像中观察到由成膜引起的图像缺陷。
(3)渗出
如下测试抑制低分子量物质通过根据本发明的表面层渗出显影辊的弹性层的效果。
将在各实施例和比较例中的新显影辊设置在处理盒中，使显影辊保持与调色剂量调节刮板和感光鼓接触，将该处理盒静置在40℃和95％RH的环境中30天。随后，将静置后的处理盒安装在激光打印机中，并输出实黑图像和半色调图像。目视观察该图像，并根据以下标准评价由于从弹性层的渗出物粘附至感光鼓导致的在电子照相图像中缺陷发生的存在或不存在以及程度。
“没有”：不存在由于渗出物的粘附导致的图像缺陷。
“轻微”：观察到轻微地由于渗出物的粘附导致的图像缺陷，但在实用上没有问题。
“有”：观察到由于渗出物的粘附导致的图像缺陷。
表2
Figure G2008800078846D00251
如表2所示，从评价项目(1)的结果发现，根据本发明的显影辊具有充分的屈挠性。此外，从评价项目(2)的结果发现，根据本发明的显影辊具有调色剂脱模性优良的表面。此外，从评价项目(3)的结果发现，根据本发明的显影辊能够有效地抑制低分子量组分渗出弹性层。
(评价2)
接下来，对于以下评价项目(4)至(9)进一步评价在实施例1至23中的各显影辊。
(4)起雾
对于在评价项目(1)中的实白图像输出，通过光电反射浓度计(商品名：TC-6DS/A，由Tokyo Denshoku Cc.，Ltd.制造)测量反射浓度。将实白图像和未打印部分之间的反射浓度差定义为起雾(％)，根据以下标准评价起雾。
A：小于1.5％
B：1.5％以上至小于3.0％
C：3.0％以上
(5)图像浓度
在上述评价项目(1)中的实黑图像输出使用浓度计(商品名：Macbeth Color Checker RD-1255，由Macbeth制造)来测量，并根据以下标准评价。
A：两者均在1.3以上至小于1.6。
B：一种为1.3以上至小于1.6，但另一种为小于1.3或1.6以上。
C：两者均为小于1.3或1.6以上。
(6)浓度不均匀
对于上述评价项目(1)中的实黑图像和半色调图像输出，目视观察浓度不均匀，并通过以下标准评价。浓度不均匀通常最容易出现在半色调图像中，相对容易出现在实黑图像中。
A：在两种图像中通过裸眼没有观察到浓度不均匀，对于浓度不均匀图像是良好的。
B：在半色调图像中观察到浓度不均匀，在实黑图像中没有观察到浓度不均匀。
C：在两种图像中均观察到浓度不均匀。
(7)泄漏图像(leak image)
对于在上述评价项目(1)中的实黑图像和半色调图像输出，目视观察伴随感光鼓周期发生的横条纹发生的存在或不存在以及程度。
“没有”：没有观察到横条纹的发生。
“轻微”：观察到轻微地横条纹的发生，但实用上没有问题。
“有”：观察到横条纹的发生。
(8)耐久性
在输出用于评价上述评价项目(1)的图像之后，用数字显微镜(商品名：VH-8000，由KEYENCE CORPORATION制造)观察显影辊的表面。观察表面层剥离的存在或不存在及程度，并通过以下标准评价。
“没有”：没有观察到表面层的剥离。
“轻微”：观察到表面层的轻微地剥离。
“有”：观察到表面层的剥离。
(9)设定性(set properties)
如下测试与调色剂量调节刮板接触的显影辊的设定性。
将在各实施例中的崭新的显影辊设置在处理盒中，使显影辊保持与调色剂量调节刮板接触，将该处理盒静置在40℃和95％RH的环境中30天。随后，将静置后的处理盒安装在激光打印机中，并输出实黑图像和半色调图像。目视观察该图像，并根据以下标准评价由于与调色剂量调节刮板接触引起的压痕(impression)导致横条纹发生的存在或不存在以及程度。
“没有”：没有注意到由于压痕导致的横条纹。
“轻微”：观察到轻微地由于压痕导致的横条纹，但实用上没有问题。
“有”：观察到由于压痕导致的横条纹。
上述评价项目(4)至(9)的结果示于表3中。
表3
Figure G2008800078846D00281
本申请要求在2007年4月27日提交的日本专利申请2007-118781的优先权的权利，作为本申请的一部分，在此将其内容引入以作参考。

Claims (8)

1.一种显影辊，其用于承载并输送调色剂以用所述调色剂显影在感光鼓上的静电潜像，所述显影辊以此顺序包括芯轴、弹性层和表面层，其中所述表面层包括含化学键合至硅原子的碳原子的氧化硅膜，所述氧化硅膜具有的与硅原子形成化学键的氧原子和硅原子的丰度比(O/Si)为0.65以上至1.95以下，与硅原子形成化学键的碳原子和硅原子的丰度比(C/Si)为0.05以上至1.65以下。
2.根据权利要求1所述的显影辊，其中所述表面层的膜厚度为15nm以上至5000nm以下。
3.根据权利要求2所述的显影辊，其中所述表面层的膜厚度为300nm以上至3000nm以下。
4.根据权利要求1至3任一项所述的显影辊，其中具有所述表面层的所述弹性层的拉伸模量为1.0MPa以上至100.0MPa以下。
5.根据权利要求1至4任一项所述的显影辊，其中当将50V电压施加至旋转的所述显影辊时测量的电流为5μA以上至5000μA以下。
6.根据权利要求1至5任一项所述的显影辊，其中所述弹性层的表面被所述表面层覆盖，所述表面层包括所述氧化硅膜。
7.一种电子照相处理盒，其可拆卸地安装至电子照相图像形成设备主体上，其中设置在所述盒中的显影辊为根据权利要求1至6任一项所述的显影辊。
8.一种电子照相图像形成设备，其包括感光鼓和与所述感光鼓接触设置的显影辊，其中所述显影辊为根据权利要求1至6任一项所述的显影辊。
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