KR101033723B1

KR101033723B1 - 현상 롤러, 전자 사진 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR101033723B1
Application number: KR1020097024084A
Authority: KR
Inventors: 겐야 아난; 겐이찌 야마우찌; 히데노리 사또
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2011-05-09
Also published as: EP2154579B1; EP2154579A4; WO2008136291A1; CN101632047A; EP2154579A1; CN101632047B; JP2008292986A; JP4165901B1; US20080317515A1; KR20100006571A; US7627276B2

Abstract

탄성체로부터의 저분자량 물질의 스며나옴 억제 효과, 토너 이형성이 우수하고, 또한 반복 화상 형성에 의해서도 균열을 일으키기 어려운 충분한 가요성을 구비한 표면을 갖는 현상 롤러를 제공한다. 상기 현상 롤러는, 토너를 담지 반송하고, 감광 드럼의 정전 잠상을 토너로 현상하기 위한 롤러이며, 축심체, 탄성층 및 표면층을 이 순서대로 갖는다. 상기 표면층은, 규소 원자와 화학 결합하고 있는 탄소 원자를 포함하는 산화규소막을 포함한다. 상기 산화규소막은, 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 산소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(O/Si)가 0.65 이상 1.95 이하이며, 또한 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 탄소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(C/Si)가 0.05 이상 1.65 이하이다.

토너, 정전 잠상, 축심체, 탄성층, 표면층, 현상 롤러, 인장 탄성률, 전자 사진 프로세스 카트리지, 전자 사진 화상 형성 장치

Description

현상 롤러, 전자 사진 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치 {DEVELOPING ROLLER, ELECTROPHOTOGRAPHIC PROCESS CARTRIDGE, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS FOR IMAGE FORMATION}

본 발명은 복사기, 레이저 프린터와 같은 전자 사진 화상 형성 장치에 있어서 사용되는 현상 롤러, 상기 현상 롤러를 구비하는 전자 사진 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.

감광 드럼 상의 정전 잠상을 토너에 의해 가시화하는 현상 방식으로서, 탄성층을 구비한 현상 롤러를 감광 드럼에 접촉시켜 현상을 행하는 접촉 현상 방식이 제안되어 있다.

접촉 현상에 사용하는 현상 롤러는, 토너를 반송시키면서 접촉 부재에 접촉된다. 그 때문에 현상 롤러의 표면의 태크성이 강한 경우, 반송하고 있는 토너가 현상 롤러 상에 부착한 채로 되는 경우가 있다. 이와 같이 현상 롤러 표면에 부착된 토너는, 그 후의 해당 현상 롤러와 감광 드럼의 반복 접촉에 의해 서서히 열화하고, 최종적으로는 현상 롤러 표면에 있어서 융착하여, 필름화(filming)를 야기하는 경우가 있다.

이러한 토너의 필름화에의 대책으로서, 일본 특허 공개 평09-62086호 공보 (특허 문헌 1)에서는, 토너에 대하여 이형성을 나타내는 특성을 갖는 무기 입자를 탄성층의 표면에 뿌리고, 부착시켜, 토너에 대한 양호한 대전성을 갖고, 또한 필름화를 억제한 탄성층을 갖는 현상 롤러를 제안하고 있다.

그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 전술한 무기 입자는 표면에 부착되어 있는 정도이기 때문에, 사용 중에 쉽게 이탈하여, 필름화의 억제 효과를 장기간에 걸쳐 지속시키는 것은 곤란하였다.

또한, 탄성층을 구비한 현상 롤러에 있어서는, 화상 품위나 감광 드럼의 수명에 영향을 주는 경우가 있다.

탄성층으로부터 스며나오는 저분자량 물질의 감광 드럼에의 부착을 억제할 필요가 있지만, 특허 문헌 1에 기재된 발명에 관한 현상 롤러에서는, 해당 저분자량 물질의 감광 드럼에의 부착을 양호하게 방지하는 것은 곤란하였다.

여기서, 상기 특허 문헌 1에 관한 명세서의 발명의 상세한 설명에는, 종래의 토너의 필름화 대책으로서 탄성층의 표면에 적어도 1종의 수지를 코팅한 타입의 현상 롤러가 예시되어 있다. 그리고 이러한 현상 롤러는, 해당 코팅층의 불충분한 가요성이나 탄성체에 대한 접착성에 의해, 신뢰성에 문제가 있었던 것을 기재하고 있다.

따라서, 본 발명자들은 접촉 현상에 관한 전자 사진 화상의 고품위화의 한층 더한 안정화를 도모하는 측면에서,

1. 탄성층으로부터의 저분자량 성분의 스며나옴을 유효하게 억제할 수 있고,

2. 토너 이형성이 우수한 표면을 갖고, 또한

3. 충분한 가요성을 갖고, 반복 화상 형성에 의해서도 균열을 일으키기 어려운, 표면층을 구비한 현상 롤러의 개발이 중요하다는 인식을 얻기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 과제는, 상기 1 내지 3의 요건을 만족한 표면층을 구비한 현상 롤러를 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여, 예의 검토하고, 표면층을 형성하는 재료를 특정하는 것이 필요하다는 것을 발견하고, 드디어 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명에 관한 현상 롤러는, 토너를 담지 반송하고, 감광 드럼의 정전 잠상을 토너로 현상하기 위한 현상 롤러이며, 축심체, 탄성층 및 표면층을 이 순서대로 갖고, 상기 표면층은, 탄소 원자를 포함하는 산화규소의 막을 포함하고, 상기 탄소 원자를 포함하는 산화규소의 막은, 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 산소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(O/Si)가 0.65 이상 1.95 이하이며, 또한 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 탄소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(C/Si)가 0.05 이상 1.65 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 전자 사진 프로세스 카트리지는, 전자 사진 화상 형성 장치 본체에 탈착 가능하게 장착되는 전자 사진 프로세스 카트리지이며, 조립된 현상 롤러가, 상기의 현상 롤러인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 전자 사진 화상 형성 장치는, 감광 드럼 및 상기 감광 드럼에 접촉하여 배치되는 현상 롤러를 갖는 전자 사진 화상 형성 장치이며, 상기 현상 롤러가, 상기의 현상 롤러인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 현상 롤러에 따르면, 탄성층으로부터의 저분자량 물질의 스며나옴을 유효하게 억제할 수 있다. 즉, 장시간, 전자 사진 감광체에 접촉시킨 경우에도, 해당 전자 사진 감광체의 표면에의 상기 탄성층으로부터 스며나온 저분자량 물질의 부착을 유효하게 억제할 수 있다. 그 결과, 안정되게 고품위의 전자 사진 화상을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 현상 롤러에 따르면, 그 표면에 있어서의 필름화의 발생이 억제되어, 안정된 화상을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 현상 롤러에 따르면, 사용에 수반하는 그 표면층의 박리를 유효하게 억제할 수 있다. 그로 인해, 현상 롤러의 한층 더한 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은, 현상 롤러의 일례의 단면도.

도 2는, 인장 탄성률의 측정용 시험편의 채취 방법을 도시하는 설명도.

도 3은, 플라즈마 CVD법에 의한 SiOx막 제조 장치의 모식도.

도 4는, 현상 롤러의 전류값의 측정 방법을 도시하는 설명도.

도 5는, 본 발명의 현상 롤러를 탑재한 현상 장치의 일례를 도시하는 모식도.

도 6은, 본 발명의 현상 롤러를 탑재한 프로세스 카트리지를 도시하는 모식도.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명의 현상 롤러의 일례의 단면도를 도 1에 도시한다.

본 발명의 현상 롤러(1)는, 통상, 금속과 같은 도전성 재료로 형성되는 축심체(11)를 갖고, 그 외주면 상에 적어도 1층의 탄성층(12)이 있고, 또한 외주면에 적어도 1층의 표면층(13)이 적층되어 있다.

(축심체(11))

축심체(11)는, 본 도면에서는 원기둥 형상이지만, 상기 축심체는 중공 원통 형상이어도 된다.

현상 롤러(1)는, 일반적으로 전기적인 바이어스를 인가 또는 접지받아 사용된다. 따라서, 축심체(11)는 지지 부재인 동시에, 도전재로서 적어도 표면이 도전성인 것이 바람직하다. 따라서, 축심체(11)는, 적어도 외주면이 그 위에 형성되는 탄성층(12)에 소정의 전압을 인가하기에 충분한 도전성의 재질로 이루어진다. 구체적인 축심체의 구성으로서는 이하의 것을 예시할 수 있다.

ㆍAl, Cu 합금, SUS와 같은 금속 또는 합금제의 축심체;

ㆍCr이나 Ni의 도금을 표면에 실시한 철제 축심체;

ㆍCr이나 Ni의 도금을 표면에 실시한 합성 수지제의 축심체.

전자 사진 화상 형성 장치에 이용되는 현상 롤러에서는, 축심체(11)는, 통상 외경 4mm 내지 10mm의 범위로 하는 것이 적당하다.

(탄성층(12))

탄성층(12)은, 원료 주성분으로서 고무 또는 수지를 사용한 성형체이다. 또한, 원료 주성분의 고무로서, 종래, 현상 롤러에 사용되고 있는 다양한 고무를 사 용할 수 있다. 구체적으로는, 이하의 것을 들 수 있다. 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합 고무(EPDM), 아크릴니트릴-부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR), 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무, NBR의 수소화물, 다황화 고무, 우레탄 고무.

또한, 원료 주성분의 수지는 주로 열가소성 수지이며, 이하의 것을 들 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지(EVA)와 같은 폴리에틸렌계 수지; 폴리프로필렌계 수지; 폴리카르보네이트 수지; 폴리스티렌계 수지; ABS 수지; 폴리이미드; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 수지; 불소 수지; 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, MXD6과 같은 폴리아미드 수지.

그리고, 이들 고무 및 수지는, 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용된다.

또한, 본 발명의 현상 롤러에서는, 탄성층 자체에 요구되는 기능에 필요한, 도전제나 비도전성 충전제와 같은 성분, 또한 고무 및 수지 성형체로 할 때에 이용되는 각종 첨가제 성분, 예를 들어 가교제, 촉매, 분산 촉진제와 같은 것을 주성분의 고무 재료에 적절하게 배합할 수 있다.

도전제로서는, 이온 도전 기구에 의한 이온 도전성 물질과, 전자 도전 기구에 의한 도전 부여제가 있으며, 어느 한쪽, 혹은 병용하는 것도 가능하다.

전자 도전 기구에 의한 도전제로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 알루미늄, 팔라듐, 철, 구리, 은과 같은 금속분이나 섬유; 산화티탄, 산화주석, 산화아연과 같은 금속 산화물; 황화구리, 황화아연 등과 같은 금속 화합물 분체; 적당한 입자의 표면에 산화주석, 산화안티몬, 산화인듐, 산화몰리브덴, 아연, 알루미늄, 금, 은, 구리, 크롬, 코발트, 철, 납, 백금, 로듐과 같은 것을 전해 처리, 스프레이 도공, 혼합 진탕과 같은 것에 의해 부착시킨 분체; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(상품명), PAN계 카본 블랙, 피치계 카본 블랙, 카본 나노튜브와 같은 카본 블랙계의 도전제.

또한, 이온 도전 기구에 의한 도전 부여제로서, 이하의 것을 들 수 있다. LiCF₃SO₃, NaClO₄, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, NaSCN, KSCN, NaCl과 같은 알칼리 금속염; NH₄Cl, NH₄SO₄, NH₄NO₃ 등의 암모늄염; Ca(ClO₄)₂, Ba(ClO₄)₂와 같은 알칼리 토금속염; 이들 염의 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜과 같은 다가 알코올이나 그들의 유도체와의 착체; 이들 염의 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노에틸에테르와 같은 모노올과의 착체; 4급 암모늄염과 같은 양이온성 계면 활성제; 지방족 술폰산염, 알킬황산에스테르염, 알킬인산에스테르염과 같은 음이온성 계면 활성제; 베타인과 같은 양쪽성 계면 활성제.

이들 도전제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

그 밖에, 탄성층에 도전성을 부여하는 수단으로서, 도전제 대신에, 혹은 도전제와 함께 도전성 고분자 화합물을 첨가하는 방법도 이용할 수 있다.

도전성 고분자 화합물이란, 폴리아세틸렌과 같은 공액계를 갖는 중합체를 호 스트 중합체로 하고, 여기에 I₂와 같은 도펀트를 도프하여 도전화한 고분자 화합물이다.

호스트 중합체로서는, 예를 들어 이하의 것을 들 수 있다. 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌), 폴리피롤, 폴리티오페닌, 폴리(p-페닐렌옥시드), 폴리(p-페닐렌술피드), 폴리(p-펠렌비닐렌), 폴리(2,6-디메틸페닐렌옥시드), 폴리(비스페놀 A 카르보네이트), 폴리비닐카르바졸, 폴리디아세틸렌, 폴리(N-메틸-4-비닐피리딘), 폴리아닐린, 폴리퀴놀린, 폴리(페닐렌에테르술폰).

도펀트로서는 I₂외에, 이하의 것을 들 수 있다. Cl₂, Br₂, ICl, ICl₃, IBr, IF₃과 같은 할로겐류; PF₅, AsF₅, SbF₅, FeCl₃, AlCl₃, CuCl₂와 같은 루이스산류; Li, Na, Rb, Cs와 같은 알칼리 금속류; Be, Mg, Ca, Sc, Ba와 같은 알칼리 토금속류, 파라톨루엔술폰산, 벤젠술폰산, 안트라퀴논술폰산, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌디술폰산, 나프탈렌트리술폰산과 같은 방향족 술폰산 또는 그의 알칼리 금속염.

이들 중, 카본 블랙계의 도전제는 비교적 저렴하면서 용이하게 입수할 수 있고, 또한 주성분의 고무 및 수지 재료의 종류에 따르지 않고, 양호한 도전성을 부여할 수 있기 때문에 적합하다. 주성분의 고무 및 수지 재료 중에, 미분말 형상의 도전제를 분산시키는 수단으로서는, 종래부터 이용되는 하기의 수단을 주성분의 고무 및 수지 재료에 따라서 적절하게 이용하면 된다. 예를 들어, 롤 니더, 밴버리 믹서, 볼 밀, 샌드 그라인더, 페인트 셰이커와 같은 것을 들 수 있다.

충전제 및 증량제로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 실리카, 석영 미분말, 규조토, 산화아연, 염기성 탄산마그네슘, 활성 탄산칼슘, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 이산화티탄, 탈크, 운모 분말, 황산알루미늄, 황산칼슘, 황산바륨, 유리 섬유, 유기 보강제, 유기 충전제.

이들 충전제는 표면을 유기 규소 화합물로 처리하여 소수화하여도 된다.

산화 방지제로서는, 힌더드 페놀계 산화 방지제, 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 유황계 산화 방지제와 같은 고분자 화합물에 대하여 사용되는 공지된 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

가공 보조제로서는, 공지의 재료가 사용 가능하다. 구체적으로는, 스테아르산, 올레산과 같은 지방산, 지방산의 금속염이나 에스테르를 사용할 수 있다.

예를 들어, 고무 성형체를 실리콘 고무로 제작하기 위해서는, 액상 실리콘 고무를 주제로서 사용하고, 폴리오르가노히드로겐실록산을 가교 성분으로 하고, 백금계 촉매를 사용하여, 고무 성분 상호의 가교를 도모한다.

또한, 감광 드럼과 접촉하여 닙 폭을 확보하고, 추가하여 적합한 세트성을 만족하는 것으로 하기 위해서는, 탄성층의 두께는, 바람직하게는 0.5mm 이상, 보다 바람직하게는 1.0mm 이상으로 한다. 또한, 탄성층의 두께의 상한은, 제작되는 현상 롤러의 외경 정밀도를 손상시키지 않는 한 특별히 제한되지 않는다. 실용상, 탄성층의 두께는 6.0mm 이하, 특히 5.0mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탄성층의 두께는, 목적으로 하는 닙 폭을 달성하기 위하여, 그 경도에 따라 적절하게 결정한다.

또한, 본 발명에서는, 이 탄성층의 성형은 종래부터 알려져 있는 압출 성형 법, 사출 성형법 등에 의해 가능하지만, 특별히 한정되지 않는다. 층 구성으로서는 본 발명에 기재된 특징을 가지면 한정되지 않으며, 2층 이상의 구성으로 할 수도 있다.

또한, 표면층을 갖는 탄성층의 인장 탄성률은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1.0MPa 이상 100.0MPa 이하인 것이 바람직하고, 1.0MPa 이상 30.0MPa 이하인 것이 보다 바람직하다. 표면층을 갖는 탄성층의 인장 탄성률을 상기 수치 범위 내로 함으로써, 현상 롤러를 전자 사진 감광체 등의 접촉 부재에 장기간 접촉한 채 방치해 둔 경우에도, 현상 롤러의 접촉부에 압접 영구 왜곡이 발생하기 어렵다. 또한, 접촉 부재와 현상 롤러간을 통과하는 토너에 가하는 압력이 지나치게 커지지 않고, 토너의 외첨제의 탈리나 매몰, 및 토너 내의 왁스 등의 스며나옴을 유효하게 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서의 인장 탄성률은, JIS-K7113:1995에 기재된 방법에 준하여 측정된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 길이 100mm이고 롤러 반주기분인 샘플을 현상 롤러(1)로부터 잘라내어, 인장 탄성률 측정용 시험편(40)으로 한다.

측정에는 만능 인장 시험기 「텐실론 RTC-1250A」(상품명, 가부시끼가이샤 오리엔테크제)를 사용한다. 또한 측정 환경은 온도 20℃, 습도 60%RH로 한다. 또한, 측정은 시험편의 양단부 각 10mm를 척에 설치하고, 척간 길이 80mm, 측정 속도 20mm/min으로 행한다. 얻어진 인장 탄성률 5시료의 평균값을 산출하고, 해당 현상 롤러의 표면층을 갖는 탄성층의 인장 탄성률로 한다.

(표면층(13))

본 발명의 현상 롤러는, 도 1에 도시한 바와 같이, 탄성층(12)의 표면을 피복하고 있는 표면층(13)을 갖는다. 상기 표면층은, 규소 원자와 화학 결합하고 있는 탄소 원자를 포함하는 산화규소막(이후 「SiOx막」이라고 기재하기도 함)의 막을 포함한다. 즉, 표면층(13)에 포함되는 SiOx의 막은, Si-O 및 Si-C의 화학 결합을 갖는다. 그리고, 규소 원자와 화학 결합하고 있는 산소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(O/Si)가 0.65 이상 1.95 이하이다. 또한, 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 탄소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(C/Si)가 0.05 이상 1.65 이하이다.

상기한 존재비 O/Si는 1.30 이상 1.80 이하인 것이 보다 바람직하다. 존재비 O/Si가 0.65보다 작으면 탄성층으로부터 오염 물질이 블리드하는 것을 방지하는 것이 곤란하여, 현상 롤러로서 사용할 때, 접촉하는 감광 드럼에의 오염이 문제가 되는 경우가 있다. 또한 1.95 초과에서는 SiOx막 자체가 단단하고, 균열이 발생하기 쉬워, 현상 롤러로서 사용하였을 때, 얻어진 화상에는 균열에 기인하여 줄무늬가 발생하기 쉽다.

또한, 상기의 존재비 C/Si는 0.10 이상 0.70 이하인 것이 보다 바람직하다. 존재비 C/Si가 0.05보다 작으면, 산화규소의 막과 탄성층 표면의 밀착성이 저하하고, 균일하면서 적정한 표면층을 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한 존재비 C/Si가 1.65 초과에서는 막의 표면이 태크(점착)성으로 되기 쉬워, 현상 롤러로서 사용할 때, 토너에의 이형성이 저하하고, 필름화가 발생하기 쉬워진다.

또한, 표면층 중의 각 원소의 존재 비율은 다음과 같이 하여 구한다.

X선 광전자 분광 장치 「Quantum2000」(상품명, 울백-파이 가부시끼가이샤제)을 사용하고, X선원을 AlKα로 하여, 현상 롤러의 표면층(13)의 표면을 Si의 2p 궤도, O 및 C의 1s 궤도의 결합 에너지에 기인하는 피크를 측정한다. 각각의 피크로부터 각 원자의 존재비를 산출하고, 얻어진 존재비로부터 O/Si 및 C/Si를 구한다.

또한, SiOx의 화학 결합에 대해서는, 푸리에 변환 적외 분광 분석(FT-IR) 장치 「SpectrumOne」(상품명, 가부시끼가이샤 퍼킨 엘머 재팬제)에 의해, 현상 롤러의 표면층(13)을 구성하는 SiOx막의 표면의 IR 측정으로 확인한다. 즉, Si-O 진동 피크(450cm^-1), Si-C 신축 피크(800 내지 820cm^-1)의 존재에 의해, Si-O 및 Si-C의 화학 결합의 존재를 확인한다. 또한, 후술하는 방법으로 형성되는 본 발명에 관한 표면층의 O/Si 및 C/Si의 값의 위치에 있어서의 편차는 거의 생길 수 없기 때문에, 측정 개소는 표면층의 1개소이면 된다.

본 발명에 관한 SiOx의 막을 탄성층 상에 형성하는 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 침지 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 링 코팅과 같은 습식 코팅법; 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅과 같은 물리적 기상 성장(PVD)법; 플라즈마 CVD, 열 CVD, 레이저 CVD와 같은 화학적 기상 성장(CVD)법.

그 중에서도, 특히 탄성층과 표면층(SiOx막)의 밀착성이나 처리 시간 및 처리 온도, 장치의 간편성, 얻어지는 표면층의 균일성을 고려하면, 플라즈마 CVD법이 바람직하다.

이하에, 플라즈마 CVD법에 의한 SiOx막의 형성 방법의 일례를 나타낸다.

또한, 도 3은, 이 플라즈마 CVD법에 의한 SiOx막을 형성하는 장치의 모식도이다.

본 장치는 진공 챔버(41), 평행하게 놓여진 평판 전극(42), 원료 가스 봄베 및 원료 액체 탱크(43), 원료 공급 수단(44), 챔버 내의 가스 배기 수단(45), 고주파를 공급하는 고주파 공급 전원(46) 및 탄성 롤러(48)를 회전하는 모터(47)에 의해 구성되어 있다.

도 3에 도시한 장치를 사용하여, 하기의 수순 (1) 내지 (4)에 의해 SiOx막을 표면층으로서 갖는 현상 롤러를 제조할 수 있다.

ㆍ수순 (1) 평판 전극(42)의 사이에 축심체 상에 탄성층이 형성된 탄성 롤러(48)를 설치하고, 얻어지는 SiOx의 막이 균일해지도록 모터(47)를 구동시켜 둘레 방향으로 회전시킨다.

ㆍ수순 (2) 배기 수단에 의해, 진공 챔버(41) 내를 진공화한다.

ㆍ수순 (3) 원료 가스 도입구로부터 원료 가스를 도입하고, 평판 전극(42)에 고주파 공급 전원(46)에 의해 고주파 전력을 공급하고, 플라즈마를 발생시켜, 성막을 행한다.

ㆍ수순 (4) 소정 시간 경과 후, 원료 가스 및 고주파 전력 공급을 정지하고, 진공 챔버(41) 내에 공기 또는 질소를 대기압까지 도입(리크)하고, 탄성 롤러(48)를 취출한다.

이상과 같은 수순에 의해 탄소를 함유하는 SiOx막을 포함하는 표면층을 갖는 현상 롤러를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 플라즈마 CVD 처리되는 탄성 롤러(48)는, 균일한 플라즈마 분위기하에 놓을 수 있는 것이면 다수개를 동시에 처리하여도 된다.

여기서, 원료 가스로서, 통상, 가스 상태의 혹은 가스 상태화한 유기 규소 화합물을, 필요에 따라 탄화수소 화합물과 함께, 불활성 가스, 산화성 가스 등의 기체의 공존하 혹은 비존재하에 도입한다. 상기 탄화수소 화합물의 예로서는, 예를 들어 톨루엔, 크실렌, 메탄, 에탄, 프로판, 아세틸렌 등을 들 수 있다.

또한, 유기 규소 화합물로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 헥사메틸디실록산, 비닐트리메틸실란, 메틸트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 메틸실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, 디에틸실란, 프로필실란, 페닐실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 옥타메틸시클로테트라실록산.

취급상의 안전면에서 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 헥사메틸디실록산, 테트라메틸실란이 바람직하다.

실란원으로서는 유기 규소 화합물에 한정되는 것이 아니며, 실란, 아미노실란, 실라잔도 사용할 수 있다.

또한, 유기 규소 화합물 등이 가스 상태이면 그대로 사용하고, 상온에서 액체이면 가열하여 기화시켜 불활성 가스에 의해 반송하거나, 혹은 불활성 가스로 버 블링하여 반송하여 사용한다. 또한 상온에서 고체인 것에서는 가열하여 기화시키고, 불활성 가스에 의해 반송하여 사용한다. 또한, 원료 물질을 감압 상태에 있어서, 기화를 촉진시켜도 된다.

또한, 원료의 유기 규소 화합물이 산소 함유 화합물일 때에는, 산소가 없어도 SiOx막을 퇴적하는 것이 가능하다. 또한, 상기 원료 가스와 함께, 또는 원료 가스에 추가하여, 진공 챔버 내에 산소, 산화력을 갖는 가스(N₂O, CO₂ 등)와 같은 산화성 가스를 도입한다. 또한, 상기에서 사용할 수 있는 불활성 가스로서 헬륨, 아르곤, 질소와 같은 것을 들 수 있다.

SiOx막에 있어서의 규소 원자, 규소 원자에 화학 결합하고 있는 산소 원자, 및 규소 원자에 화학 결합하고 있는 탄소 원자의 존재 비율은, 도입하는 원료 가스의 배합비, 공급하는 고주파 전력 등에 의해 제어하는 것이 가능하다.

구체적으로는, 예를 들어 상기한 유기 규소 화합물과 산소 가스의 배합비에 있어서, 산소 가스의 비율을 높임으로써 O/Si의 값을 증가시킬 수 있다. 산소 가스의 비율을 저하시킴으로써 C/Si의 값을 증가시킬 수 있다.

또한, 고주파 전력을 증가시킴으로써, O/Si 및 C/Si의 값을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기한 탄화수소 화합물을 병용함으로써, 해당 탄화수소 화합물의 사용량에 따라 O/Si 및 C/Si의 값을 증가시킬 수 있다.

또한, 습식법에 의한 SiOx막의 제조 방법으로서는 이하의 방법이 예시된다.

무기 고분자 전구체 용액(예를 들어, 퍼히드로폴리실라잔 용액 등)과 수산기 를 갖는 고분자 용액(예를 들어, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 등)의 혼합물을 탄성층 상에 균일하게 도포하고, 계속해서 가열이나 자외선 조사에 의해 해당 혼합물의 도막을 경화시키는 방법.

그리고, 상기의 방법에 있어서는, 상기 무기 고분자 전구체 용액과 상기 고분자 용액의 몰비를 변화시킴으로써 O/Si 및 C/Si의 값을 제어할 수 있다.

여기서, SiOx막용의 원료 혼합물을 탄성층 상에 도포하기 전에, 탄성층 표면에, 상기 혼합물을 잘 도포할 수 있도록 자외선 조사나 전자선 조사, 혹은 플라즈마 처리와 같은 활성화 처리를 실시하여도 된다.

이와 같이 하여 형성된 SiOx막의 두께는, 15nm 이상 5000nm 이하인 것이 바람직하고, 300nm 이상 3000nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 막 두께를 상기의 수치 범위 내로 함으로써, 장기간의 사용에 수반하는 마모에 대해서도 실용상 충분해진다. 또한, 상기한 CVD법으로 SiOx의 막을 제조한 경우에도 탄성층이 과도하게 승온하여, 탄성층의 특성이 변화하게 되는 것을 유효하게 억제할 수 있다.

또한, 형성된 SiOx의 막의 막 두께는, 박막 측정 장치(상품명: F20-EXR; FILMETRICS사제)를 사용하여, 현상 롤러의 길이 방향을 단부로부터 등간격으로 3군데, 또한 둘레 방향으로 등간격으로 3군데의 합계 9군데를 측정하여 얻어진 값의 평균값이다.

또한, 본 발명에 있어서의 현상 롤러는, 도 4와 같이 하여, 현상 롤러를 회전시켜 DC50V 인가시켰을 때에 계측되는 전류값이 5㎂ 이상 5000㎂ 이하인 것이 바람직하고, 100㎂ 이상 500㎂ 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 전류값을 상기 수치 범위로 함으로써, 전자 사진 감광 드럼에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상할 때, 현상에 충분한 현상 바이어스를 얻기 쉽다. 그로 인해, 충분한 농도의 전자 사진 화상을 얻을 수 있다. 또한 전자 사진 감광 드럼의 표면에 핀홀이 생겼을 때에도 바이어스 리크가 발생하기 어렵기 때문에, 해당 핀홀에 기인하는 가로 줄무늬 등이 전자 사진 화상에 발생하는 것을 유효하게 억제할 수 있다.

직경 40mm의 SUS제 원통 형상 전극(51)에, 현상 롤러(1)의 축심체 노출부에 각 500g의 하중을 가하고, 상기 현상 롤러(1)의 외주면을 접촉시킨다. 이 상태에서 원통 형상 전극(51)을 회전시켜, 연동 회전에 의해, 현상 롤러(1)를 둘레 방향으로 24rpm의 속도로 회전시킨다. 회전이 안정된 시점에서, 직류 전원(52)으로부터 축심체에 전압을 인가하고, 원통 형상 전극과의 사이에 50V의 전압을 건다. 또한, 이 때의 환경은 20℃, 50%RH로 한다. 그 때의 전류계(53)로 전류값을 현상 롤러(1)의 1주분 계측하고, 그 평균값을 구하여, 전류값으로 한다. 또한, 본 명세서에서는 이와 같이 하여 계측한 전류값을 「현상 롤러의 전류값」이라고 한다. 이 현상 롤러의 전류값을 적정하면서 균일하게 제어하는 것은, 토너가 이동하기 위한 전계 강도를 적정하면서 균일하게 유지하는 점에서 중요하다.

상기 본 발명의 현상 롤러는, 복사기, 팩시밀리, 프린터와 같은 화상 형성 장치의 현상 롤러로서, 또한 프로세스 카트리지 타입의 화상 형성 장치에 있어서는 프로세스 카트리지의 현상 롤러로서 유용하다.

본 발명의 현상 롤러를 탑재한 컬러 전자 사진 화상 형성 장치의 일례를 도 5에 모식도로 나타내었다. 이 도 5에 의해 이하에 설명한다.

도 5의 모식도에 도시하는 컬러 전자 사진 화상 형성 장치는, 옐로우 Y, 마젠타 M, 시안 C 및 블랙 BK의 색 토너마다 설치된 화상 형성부(10)(10a 내지 10d)를 탠덤 형식으로 갖고 있다. 상기 화상 형성부(10)는, 사양은 각 색 토너 특성에 따라서 조금 차이가 있지만, 기본적 구성에 있어서 동일하다. 화상 형성부(10)에는, 화살표 방향으로 회전하는 잠상 담지체로서의 감광 드럼(21)이 설치되어 있다. 그 주위에는, 감광 드럼(21)을 균일하게 대전하기 위한 대전 부재(26), 균일하게 대전한 감광 드럼(21)에 레이저광(25)을 조사하여 정전 잠상을 형성하는 노광 수단, 정전 잠상을 형성한 감광 드럼(21)에 토너를 공급하여 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(22)가 설치되어 있다. 또한, 감광 드럼(21) 상의 토너상을, 급지 롤러 쌍(37)에 의해 공급되고 반송 벨트(34)에 의해 반송되는 종이 등의 기록 매체(36)의 이면으로부터 바이어스 전원(32)을 인가하여 기록 매체(36) 상에 전사하는 전사 롤러(31)를 갖는 전사 부재가 설치되어 있다. 반송 벨트(34)는 구동 롤러(30), 종동 롤러(35) 및 텐션 롤러(33)에 걸려지고, 각 화상 형성부에서 형성된 토너상을 기록 매체(36) 상에 순차적으로 중첩하여 전사하도록, 화상 형성부와 동기하여 이동해서 기록 매체(36)를 반송하도록 제어되어 있다. 또한, 기록 매체(36)는, 반송 벨트(34)에 접어들기 직전에 설치된 흡착 롤러(38)의 작용에 의해, 반송 벨트(34)에 정전적으로 흡착되어, 반송되도록 되어 있다.

또한, 컬러 전자 사진 화상 형성 장치에는, 기록 매체(36) 상에 중첩 전사한 토너상을 가열 등에 의해 정착하는 정착 장치(29)와, 화상 형성된 기록 매체를 장치 밖으로 배지하는 반송 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 기록 매 체(36)는 박리 장치(39)의 작용에 의해 반송 벨트(34)로부터 벗겨져 정착 장치(29)에 보내지도록 되어 있다.

한편, 화상 형성부(10)에는 감광 드럼(21) 상에 전사되지 않고 잔존하는 전사 잔류 토너를 제거하여 표면을 클리닝하는 클리닝 블레이드(28)를 갖는 클리닝 부재와, 감광 드럼으로부터 긁어내어진 토너를 수납하는 폐 토너 용기(27)가 설치되어 있다. 클리닝된 감광 드럼(21)은 화상 형성이 가능해져 대기하도록 되어 있다.

또한, 감광 드럼(21), 대전 부재(26), 현상 장치(22), 클리닝 블레이드(28) 및 폐 토너 용기(27)를 일체로 하여, 프로세스 카트리지로 하는 것도 가능하다.

상기 화상 형성부(10)에 설치되는 현상 장치(22)에는, 토너(23)를 수용한 토너 용기(24)와, 토너 용기의 개구를 폐색하도록 설치되고, 토너 용기로부터 노출된 부분에서 감광 드럼과 대향하는 현상 롤러(1)가 설치되어 있다. 토너 용기(24) 내에는, 현상 롤러(1)에 접촉하여 현상 롤러(1)에 토너를 공급하는 롤러 형상의 토너 도포 부재(7)와, 현상 롤러(1)에 공급한 토너를 박막 형상으로 형성하는 동시에, 마찰 대전을 행하는 토너량 규제 블레이드(9)가 설치되어 있다. 토너 도포 부재(7)로서는, 예를 들어 축체 상에 발포 스펀지체나 폴리우레탄 폼을 설치한 것이나, 레이온 또는 폴리아미드와 같은 섬유를 식모한 퍼 브러시 구조의 것이, 현상 롤러(1) 상의 잔류 토너를 제거하는 점에서 바람직하다. 이 토너 도포 부재(7)는 현상 롤러(1)와 적절한 접촉폭을 갖고 배치하는 것이 바람직하고, 또한 현상 롤러(1)에 대하여 그 접촉부에 있어서 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.

본 발명의 프로세스 카트리지는, 상기한 바와 같이, 전자 사진 화상 형성 장치 본체에 탈착 가능하고, 상기의 현상 롤러를 구비하는 것이다. 또한, 단색의 화상 형성 장치용의 프로세스 카트리지에 대하여, 도 6에 그 일례의 모식도를 도시한다.

현상 롤러(1)는 감광 드럼(21) 및 토너 도포 부재(7)에 접하는 상태에서 장착되어 있다. 토너 용기(24)에 넣어진 토너(23)는, 토너 도포 부재(7)에 의해 현상 롤러(1)에 공급할 수 있다. 이 때 그 양은 토너량 규제 블레이드(9)로 조정된다. 한편, 대전 부재(26)에서 대전된 감광 드럼(21) 상에 레이저광(25)에 의해 정전 잠상이 형성되고, 상기 정전 잠상은, 현상 롤러(1)에 담지 반송된 토너에 의해 현상화(顯像化)되어 토너상으로 된다. 이 감광 드럼(21)의 토너상은 종이 등의 기록 매체 상에 전사된다. 그리고, 감광 드럼(21) 상에 남은 토너는, 클리닝 블레이드(28)에 의해 긁어내어져, 폐 토너 용기(27)에 떨어뜨려지는 구조로 되어 있다.

이하, 실시예를 나타내어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 의해 한정되는 것이 아니다.

또한, 사용한 시약 등은 특별히 특정하지 않는 한, 순도 99.5% 이상의 것이다.

<제조예 1> (탄성 롤러 1의 제조)

하기의 재료를 배합하여 액상 실리콘 고무의 베이스 재료로 하였다.

ㆍ양쪽 말단 비닐기의 디메틸폴리실록산(비닐기 함유량 0.15질량%): 100질량 부,

ㆍ충전제로서의 석영 분말(상품명: Min-USil; Pennsylvania Glass Sand사제): 7질량부 및

ㆍ카본 블랙(상품명: 덴카 블랙, 분말 형상품; 덴끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제): 10질량부.

상기 베이스 재료에, 경화 촉매로서 염화백금산과 디비닐테트라메틸디실록산의 착체(0.5질량%)를 0.5질량부 배합하여 A액을 제조하였다. 또한, 상기 베이스 재료에, 양쪽 말단 Si-H기의 디메틸실록산-메틸히드로겐실록산 공중합체(Si 원자에 결합하는 H 함유량 0.30%)를 1.5질량부 배합하여 B액을 제조하였다.

원통형 금형의 중심부에, 표면을 프라이머 처리한 직경 6mm, 길이 250mm의 SUM재로 만든 원기둥 형상 축심체를 배치하였다. 이 금형에, 상기 A액, B액을 질량비 1:1로 혼합한 것을 주입하고, 온도 130℃에서 20분간 가열 경화하고, 또한 온도 200℃에서 4시간 후경화하여, 길이 240mm, 두께 3mm의 탄성층을 갖는 탄성 롤러 1을 얻었다.

<제조예 2> (탄성 롤러 2의 제조)

하기의 재료를 직경 30mm, L/D 32의 2축 압출기를 사용하여 용융 혼련하고 압출하여 수지 혼합물을 제조하였다.

ㆍ폴리올레핀계 엘라스토머(상품명: 산토프렌 8211-25; AES 재팬 가부시끼가이샤제): 100질량부 및

ㆍMT 카본 블랙(상품명: 써맥스 플로폼 N990; CANCAB사제): 40질량부.

계속해서, 상기 수지 혼합물을 펠릿화하였다. 이 펠릿을 크로스헤드 압출기를 사용하여, 축심체(직경 6mm, 길이 250mm) 상에 수지층을 형성하였다. 이 수지층의 단부를 절단하고, 또한 수지층 부분을 회전 지석으로 연마하여, 두께 3mm의 탄성층을 갖는 탄성 롤러 2를 얻었다.

<제조예 3> (탄성 롤러 3의 제조)

폴리올레핀계 엘라스토머(산토프렌 8211-25; AES 재팬 가부시끼가이샤제)를, 올레핀계 엘라스토머(상품명: 산토프렌 8211-45; AES 재팬 가부시끼가이샤제)로 바꾼 것 이외는, 상기 제조예 2와 동일하게 하여 탄성 롤러 3을 얻었다.

<제조예 4> (탄성 롤러 4의 제조)

폴리올레핀계 엘라스토머(상품명: 산토프렌 8211-25; AES 재팬 가부시끼가이샤제)를 LDPE(상품명: 노바테크 LD LJ902; 닛본 폴리에틸렌 가부시끼가이샤제)로 바꾼 것 이외는, 상기 제조예 2와 동일하게 하여 탄성 롤러 4를 얻었다.

<제조예 5> (탄성 롤러 5의 제조)

폴리올레핀계 엘라스토머(상품명: 산토프렌 8211-25; AES 재팬 가부시끼가이샤제)를 LDPE(상품명: 노바테크 LD LJ802; 닛본 폴리에틸렌 가부시끼가이샤제)로 바꾼 것 이외는 상기 제조예 2와 동일하게 하여 탄성 롤러 5를 얻었다.

<제조예 6> (탄성 롤러 6의 제조)

폴리올레핀계 엘라스토머(상품명: 산토프렌 8211-25; AES 재팬 가부시끼가이샤제)를 EVA(상품명: 에바플렉스 EV45LX; 미쯔이ㆍ듀퐁 폴리케미컬 가부시끼가이샤제)로 바꾼 것 이외는 상기 제조예 2와 동일하게 하여 탄성 롤러 6을 얻었다.

<실시예 1>

탄성 롤러 1을 도 3에 도시한 플라즈마 CVD 장치 내에 설치하였다. 그 후, 진공 펌프를 사용하여 진공 챔버 내를 1Pa까지 감압으로 하였다. 그 후, 원료 가스로서 헥사메틸디실록산 증기 1.0sccm, 산소 1.5sccm 및 아르곤 가스 22.5sccm의 혼합 가스를 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내의 압력을 25.3Pa로 하였다. 압력이 일정해진 후, 고주파 전원으로부터 주파수 13.56MHz, 120W의 전력을 평판 전극에 공급하고, 전극간에 플라즈마를 발생시켰다. 진공 챔버 내에 설치한 탄성 롤러 1을 24rpm으로 회전시켜, 3분간 처리하였다. 처리 종료 후 전력 공급을 정지하고, 진공 챔버 내에 잔류하고 있는 원료 가스를 배기하고, 공기를 진공 챔버 내에 대기압으로 될 때까지 도입하였다. 그 후, 표면층이 형성된 현상 롤러를 취출하였다.

얻어진 현상 롤러의 표면을, X선 광전자 분광 장치로, 존재비 O/Si 및 존재비 C/Si를 구한 바, 각각 1.56, 0.32이었다.

또한, 현상 롤러의 표면층의 막 두께를 박막 측정 장치(상품명: F20-EXR; FILMETRICS사제)를 사용하여 측정한 바, 막 두께는 1530nm이었다. 또한, 측정은 현상 롤러의 길이 방향 등분된 3군데, 또한 둘레 방향 등분된 3군데의 합계 9군데에서 행하고, 얻어진 값의 평균값을 막 두께로 하였다.

또한, 온도 20℃, 습도 50%RH 환경하에 있어서, 50V의 전압을 인가시키고, 24rpm의 속도로 회전시키면서 측정한 현상 롤러의 전류값은 270㎂이었다.

현상 롤러로부터 도 2를 따라 제작한 길이 100mm의 롤러 반주분의 시험편을 사용하여 측정한 표면층을 갖는 탄성층(이하, 「탄성층+표면층」이라고 함)의 인장 탄성률은 1.0MPa이었다. 또한, 인장 탄성률은, 측정을 5시료에 대하여, 만능 인장 시험기(상품명: 텐실론 RTC-1250A; 가부시끼가이샤 오리엔테크제)로 온도 20℃, 습도 60%RH의 측정 환경에서 행하고, 그 평균값으로 하였다.

<실시예 2>

탄성 롤러 2를 사용하고, 또한 표면층의 형성에 있어서의 플라즈마 CVD 처리의 시간을 4분으로 하였다. 그 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 제조하였다.

얻어진 현상 롤러의 각종 특성에 대하여 실시예 1과 동일하게 해석하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 3>

플라즈마 CVD 처리의 시간을 10초로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 4>

플라즈마 CVD 처리의 시간을 8초로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 5>

플라즈마 CVD 처리의 시간을 10분으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 6>

플라즈마 CVD 처리의 시간을 11분으로 한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 7>

표면층의 형성에 있어서, 원료 가스의 조성을 헥사메틸디실록산 증기 1.0sccm, 산소 2.5sccm 및 아르곤 가스 21.5sccm으로 하였다. 또한 플라즈마 CVD 처리의 시간을 30초로 하였다. 그 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 8>

표면층의 형성에 있어서, 원료 가스의 조성을 헥사메틸디실록산 증기 1.0sccm, 산소 0.5sccm 및 아르곤 가스 23.5sccm으로 하였다. 또한, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 6분으로 하였다. 그 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 9>

표면층의 형성에 있어서, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 3분으로 한 것 이외는, 실시예 8과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 10>

표면층의 형성에 있어서, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 1분으로 한 것 이외는, 실시예 8과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 11>

탄성 롤러 3을 사용한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 12>

탄성 롤러 4를 사용한 것 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 13>

탄성 롤러 5를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 14>

탄성 롤러 6을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 15>

실시예 2에 있어서의 표면층의 형성 조건을, 원료 가스 조성 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 증기 1.0sccm, 산소 2.5sccm 및 아르곤 가스 22.5sccm, 챔버 내 압력 50.6Pa 및 고주파 전원 13.56MHz, 200W로 바꾸었다. 또한, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 1분으로 하였다. 그 이외는 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 16>

원료 가스 조성을 테트라메틸실란 증기 1.0sccm, 산소 0.5sccm 및 아르곤 가 스 22.5sccm으로 바꾸고, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 10분으로 하였다. 그 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 17>

탄성 롤러 2의 탄성층의 표면을 엑시머광으로 표면 처리하였다. 계속해서, 퍼히드로폴리실라잔 용액(상품명: 아쿠아미카 NP110-5; AZ 일렉트로닉 머티리얼즈 가부시끼가이샤제) 250g과 2-히드록시에틸메타크릴레이트 3g의 혼합 용액을 침지법에 의해 도공하였다. 그 후, 1일간 풍건하여, 표면층이 형성된 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 18>

표면층의 형성에 있어서, 플라즈마 처리의 시간을 6분으로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 19>

표면층의 형성에 있어서, 원료 가스 조성을 헥사메틸디실록산 증기 1.0sccm 및 아르곤 가스 21.5sccm으로 바꾸고, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 3분으로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 20>

실시예 1의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스 조성으로서 헥사메틸디실록 산 증기 20sccm을 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내의 압력을 6Pa로 하였다. 또한 고주파 전원에 의해 150W의 전력을 평행 평판 전극에 공급하고, 5분간 처리하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 21>

실시예 20의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스로서 헥사메틸디실록산 증기 10sccm 및 톨루엔 증기 10sccm의 혼합 가스를 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내의 압력을 6Pa로 하였다. 그 이외는 실시예 20과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 22>

실시예 21의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스로서 헥사메틸실록산 증기 3sccm을 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내의 압력을 2Pa로 하였다. 또한 고주파 전원에 의해 200W의 전력을 평행 평판 전극에 공급하였다. 그 이외는 실시예 21과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 23>

실시예 22의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스로서 헥사메틸디실록산 증기 10sccm 및 톨루엔 증기 20sccm의 혼합 가스를 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내 압력을 8Pa로 하였다. 또한 고주파 전원에 의해 30W의 전력을 평행 평판 전극에 공급하였다. 그 이외는 실시예 22와 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<비교예 1>

실시예 1의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스 조성을 테트라메틸실란 증기 1.0sccm, 산소 2.5sccm 및 아르곤 가스 21.5sccm으로 바꾸었다. 또한, 플라즈마 CVD 처리의 시간을 2분으로 하였다. 그 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<비교예 2>

실시예 20의 표면층의 형성에 있어서, 원료 가스로서 헥사메틸디실록산 증기 30sccm을 진공 챔버 내에 도입하고, 진공 챔버 내의 압력을 6Pa로 하였다. 또한, 고주파 전원에 의해 200W의 전력을 공급하였다. 그 이외는 실시예 20과 동일하게 하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

<비교예 3>

가열 경화형 실리콘 접착 밀봉제(상품명 TSE3251-C; 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ머티리얼즈사제)를 고형분으로 5%의 농도로 조정한 메틸에틸케톤을 주용매로 하는 혼합 용액을 제조하였다. 이 혼합 용액에 카본 블랙(상품명: 덴카 블랙; 덴끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 분말 형상품)을, 수지 성분에 대하여 21중량부 첨가하고, 충분히 교반하여 표면층 형성용의 도공액을 제조하였다.

탄성층의 표면을 엑시머광으로 표면 처리한 탄성 롤러 1을 상기 도공액에 침지하고, 끌어올려 건조시키고, 또한 140℃에서 2시간 가열 처리하여 현상 롤러를 얻었다. 이 현상 롤러의 해석 결과를 표 1에 나타낸다.

(평가 1)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 현상 롤러에 대하여 하기의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 평가에 사용한 레이저 프린터(상품명: 레이저 샷 LBP-1310; 캐논사제)는, A4 용지 세로 출력용의 기계이며, 기록 미디어의 출력 속도가 16ppm, 화상의 해상도가 1200dpi이다. 또한, 현상 롤러의 토너량 규제 블레이드에의 접촉 압력 및 진입량은, 현상 롤러 상의 토너 담지량이 0.35mg/cm²로 되도록 하였다.

(1) 표면층의 균열에 유래하는 화상 결함의 유무 및 그 정도의 평가;

각 실시예 및 비교예에 관한 현상 롤러의 각각을, 전자 사진식 레이저 프린터(상품명: 레이저 샷 LBP-1310; 캐논 가부시끼가이샤제)의 카트리지에 현상 롤러로서 삽입하였다. 이 카트리지를 상기 전자 사진식 레이저 프린터에 장전하고, 온도 25℃, 습도 50%RH의 환경하에서 전자 사진 화상을 출력하였다. 구체적으로는, 블랙 토너를 사용하여 1% 인자물을 1만매 출력하고, 계속해서 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상을 순서대로 1매씩 출력하였다. 또한, 하프톤 화상은, 농도계(상품명: 맥베스 컬러 체커 RD-1255; 맥베스 가부시끼가이샤제)를 사용한 측정에 의한 농도가 0.7인 것이다. 해당 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상에 대하여, 표면층의 균열에 유래하는 화상 결함을 이하의 기준에 기초하여 평가하였다.

「없음」: 해당 화상에 현상 롤러 표면층의 균열에 기인하는 줄무늬의 발생이 확인되지 않음

「경미」: 해당 화상에 현상 롤러 표면층의 균열에 기인하는 줄무늬가 확인되지만, 실용상 문제가 없음

「있음」: 해당 화상에 현상 롤러 표면층의 균열에 기인하는 줄무늬가 확인됨

(2) 필름화;

상기 (1)의 평가에 사용한 화상의 출력 후의 현상 롤러의 표면을 현미경(상품명: 디지털 마이크로스코프 VH-8000; 기엔스사제)으로 관찰하였다. 그리고, 필름화의 유무, 및 상기 (1)의 평가에 사용한 화상에 있어서의 필름화 유래의 화상 결함의 유무를 이하의 기준으로 평가하였다.

「A」: 현상 롤러 상에 필름화 없음

「B」: 현상 롤러 상에 경미하게 토너의 필름화가 발생하고 있지만, 평가 화상에는 해당 필름화에 기인하는 화상 결함이 확인되지 않음

「C」: 현상 롤러 상에의 토너의 필름화가 발생하고, 평가 화상에 해당 필름화에 기인하는 화상 결함이 확인됨

(3) 스며나옴;

본 발명에 관한 표면층에 의한 현상 롤러의 탄성층으로부터의 저분자량 물질의 스며나옴의 억제 효과를 이하와 같이 하여 시험하였다.

각 실시예 및 비교예에 관한 신품의 현상 롤러를 프로세스 카트리지에 삽입하고, 토너량 규제 블레이드 및 감광 드럼과 접촉시킨 채 40℃, 95%RH의 환경하에서 30일간 방치하였다. 그 후, 방치 후의 프로세스 카트리지를 레이저 프린터에 삽입하고, 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상을 출력하였다. 해당 화상을 육안으로 관찰하고, 탄성층으로부터 스며나온 것이 감광 드럼에 부착된 것에 의한 전자 사진 화상에의 문제 발생 유무 및 그 정도를 하기의 기준에 기초하여 평가하였다.

「없음」: 스며나온 것의 부착에 의한 화상의 문제는 없음

「경미」: 스며나온 것의 부착에 의한 화상의 문제는 약간 확인되지만, 실용상 문제가 없음

「있음」: 스며나온 것의 부착에 의한 화상의 문제가 관찰됨

표 2에 나타낸 바와 같이, 평가 항목 (1)의 결과로부터, 본 발명에 관한 현상 롤러는 충분한 가요성을 구비하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 평가 항목 (2)의 결과로부터, 본 발명에 관한 현상 롤러는 토너 이형성이 우수한 표면을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한, 평가 항목 (3)의 결과로부터, 본 발명에 관한 현상 롤러는 탄성층으로부터의 저분자량 성분의 스며나옴을 유효하게 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.

(평가 2)

다음에, 실시예 1 내지 23에 관한 각 현상 롤러에 대하여, 또한 하기의 평가 항목 (4) 내지 (9)에 대하여 평가하였다.

(4) 흐려짐;

상기 평가 항목 (1)에 있어서 출력한 솔리드 백색 화상을, 포토볼트 반사 농도계(상품명: TC-6DS/A; 도꾜 덴쇼꾸 가부시끼가이샤제)로 반사 농도를 측정하고, 미인자 부분과의 차를 흐려짐(%)으로 하고, 하기 기준으로 평가하였다.

A: 1.5% 미만

B: 1.5% 이상 3.0% 미만

C: 3.0% 이상

(5) 화상 농도;

상기 평가 항목 (1)에 있어서 출력한 솔리드 흑색 화상을 농도계(상품명: 맥베스 컬러 체커 RD-1255; 맥베스 가부시끼가이샤제)를 사용하여 측정하고, 하기 기준으로 평가하였다.

A: 모두 1.3 이상 1.6 미만임

B: 한쪽이 1.3 이상 1.6 미만이고, 다른 쪽이 1.3 미만 또는 1.6 이상임

C: 모두 1.3 미만 또는 1.6 이상임

(6) 농도 불균일;

상기 평가 항목 (1)에 있어서 출력한 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상에 대하여, 농도 불균일을 육안에 의해 관찰하고, 하기 기준으로 평가하였다. 또한, 농도 불균일은 일반적으로 하프톤 화상에서 가장 드러나기 쉽고, 솔리드 흑색 화상에서는 비교적 드러나기 쉽다.

A: 어느 화상에서도 육안으로는 확인되지 않고 양호

B: 하프톤 화상에 농도 불균일이 확인되고, 솔리드 흑색 화상에는 농도 불균일이 확인되지 않음

C: 어느 화상에서도 농도 불균일이 확인되는 것

(7) 리크 화상;

상기 평가 항목 (1)에 있어서 출력한 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상에 대하여, 감광 드럼의 주기에서 발생하는 가로 줄무늬의 발생 유무, 정도를 육안에 의해 확인하였다. 그리고, 이하의 기준으로 평가하였다.

「없음」: 가로 줄무늬의 발생이 확인되지 않음

「경미」: 가로 줄무늬의 발생이 약간 확인되지만 실용상 문제가 없음

「있음」: 가로 줄무늬의 발생이 확인됨

(8) 내구성;

상기 평가 항목 (1)의 평가에 사용한 화상의 출력 후의 현상 롤러의 표면을 디지털 마이크로스코프(상품명: VH-8000; 가부시끼가이샤 기엔스제)로 관찰하고, 표면층의 박리 유무 및 그 정도를 관찰하여, 하기의 기준으로 평가하였다.

「없음」: 표면층의 박리가 확인되지 않음

「경미」: 표면층의 경미한 박리가 확인됨

「있음」: 표면층의 박리가 확인됨

(9) 세트성;

현상 롤러가 토너량 규제 블레이드와 접촉하고 있는 것에 의한 세트성을 하기와 같이 하여 시험하였다.

각 실시예에 관한 신품의 현상 롤러를 프로세스 카트리지에 삽입하고, 토너량 규제 블레이드와 접촉시킨 채 40℃, 95%RH의 환경하에서 30일간 방치하였다. 그 후, 방치 후의 프로세스 카트리지를 레이저 프린터에 삽입하고, 솔리드 흑색 화상 및 하프톤 화상을 출력하였다. 해당 화상을 육안으로 관찰하고, 토너량 규제 블레이드 접촉 흔적에 의한 가로 줄무늬의 발생 유무 및 그 정도를 하기의 기준에 기초하여 평가하였다.

「없음」: 접촉 흔적에 기초하는 가로 줄무늬가 확인되지 않음

「경미」: 접촉 흔적에 기초하는 가로 줄무늬는 약간 확인되지만, 실용상 문제가 없음

「있음」: 접촉 흔적에 기초하는 가로 줄무늬가 확인됨

상기 평가 항목 (4) 내지 (9)의 결과를 표 3에 나타낸다.

이 출원은 2007년 4월 27일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2007-118781호로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims

토너를 담지 반송하고, 감광 드럼의 정전 잠상을 토너로 현상하기 위한 현상 롤러이며,

상기 현상 롤러는 축심체, 탄성층 및 표면층을 이 순서대로 갖고,

상기 표면층은, 규소 원자와 화학 결합하고 있는 탄소 원자를 포함하는 산화규소막을 포함하고, 상기 산화규소막은, 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 산소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(O/Si)가 0.65 이상 1.95 이하이며, 또한 규소 원자와 화학 결합을 형성하고 있는 탄소 원자의 규소 원자에 대한 존재비(C/Si)가 0.05 이상 1.65 이하인, 현상 롤러.
제1항에 있어서, 상기 표면층의 막 두께가 15nm 이상 5000nm 이하인 현상 롤러.
제2항에 있어서, 상기 표면층의 막 두께가 300nm 이상 3000nm 이하인 현상 롤러.
제1항에 있어서, 상기 표면층을 상부에 갖는 상기 탄성층의 인장 탄성률이 1.0MPa 이상 100.0MPa 이하인 현상 롤러.
제1항에 있어서, 회전하고 있는 현상 롤러에 50V의 전압을 인가시켰을 때에 계측되는 전류값이 5㎂ 이상 5000㎂ 이하인 현상 롤러.
제1항에 있어서, 상기 표면층이 상기 탄성층의 표면을 피복하고 있고, 또한 상기 표면층이 상기 산화규소막을 포함하고 있는 현상 롤러.
전자 사진 화상 형성 장치 본체에 탈착 가능하게 장착되는 전자 사진 프로세스 카트리지이며,

상기 카트리지 내에 조립된 현상 롤러가 제1항에 기재된 현상 롤러인, 전자 사진 프로세스 카트리지.
감광 드럼 및 상기 감광 드럼에 접촉하여 배치되는 현상 롤러를 갖는 전자 사진 화상 형성 장치이며,

상기 현상 롤러가 제1항에 기재된 현상 롤러인, 전자 사진 화상 형성 장치.