CN104635457B - 显影剂承载构件、显影组件、处理盒和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了显影剂承载构件、显影组件、处理盒和图像形成装置。该显影辊能够在其表面上承载调色剂，并且当其被施加电压时向感光鼓的表面供应在其表面上承载的调色剂，该显影辊包括：弹性层；和表面层，其覆盖弹性层并且包含氧化铝，其中该表面层的氧化铝包含四配位铝原子和以高于四配位铝原子的比例存在的六配位铝原子。

Description

显影剂承载构件、显影组件、处理盒和图像形成装置

技术领域

本发明涉及显影剂承载构件、显影组件、处理盒和图像形成装置。

背景技术

使用电子照相***的传统图像形成装置包括充当图像运载构件 的感光鼓和充当显影剂承载构件的显影辊。在此图像形成装置中，通 过将显影辊上承载的充当显影剂的调色剂转移到潜像来执行用于使 在感光鼓上形成的潜像可见的显影处理。

作为使用单组分调色剂的传统显影***，已经提出了使用具有弹 性层的显影辊的接触显影***。在感光鼓接触显影辊的接触区(以下 称为显影压合部分)之内的、调色剂不被转移的感光鼓的区域(以下 称为非图像部分)中，施加电压以使得调色剂接收从感光鼓向显影辊 移动的力。

这里，当调色剂被转移到感光鼓的、调色剂不意图被转印到的非 图像部分时，可能出现非图像部分污染(以下称为雾)。当在感光鼓 接触显影辊的显影压合部分中调色剂的电荷衰减或调色剂的极性反 转时生成雾。已知关于调色剂的电荷提供性能特别是在高湿度环境中 恶化。当关于调色剂的电荷提供性能恶化时，调色剂的电荷衰减，导 致雾量增加。

日本专利公开No.H7-31454提出将显影辊的体积电阻设置在预 定值或高于预定值以便抑制其中调色剂被转移到感光鼓的非图像部 分上的雾的出现。

发明内容

但是，当显影辊的体积电阻被简单地增加时，由于浓度降低等， 显影性能恶化。

因此，考虑到上面描述的问题，本发明的目的是抑制雾的出现同 时保持良好的显影性能。

为了实现此目的，根据本发明的显影剂承载构件能够在其表面上 承载显影剂，并且当其被施加电压时向图像运载构件的表面提供在显 影剂承载构件的表面上承载的显影剂，该显影剂承载构件包括：

弹性层；和

表面层，其覆盖弹性层并且包含氧化铝，

其中该表面层的氧化铝包含四配位铝原子和以高于四配位铝原 子的比例存在的六配位铝原子。

此外，根据本发明的显影组件包括：

容纳显影剂的显影剂容器；和

显影剂承载构件。

此外，根据本发明的处理盒可以可拆除地附接于图像形成装置的 主体以便执行图像形成处理，包括：

能够运载显影剂图像的图像运载构件；和

显影剂承载构件，其通过在图像运载构件上显影静电潜像来形成 显影剂图像。

此外，根据本发明的图像形成装置包括：

能够运载显影剂图像的图像运载构件；

显影剂承载构件，其通过在图像运载构件上显影静电潜像来形成 显影剂图像；和

施加部件，用于向显影剂承载构件施加电压。

根据本发明，可以抑制雾的出现同时保持良好的显影性能。

本发明的进一步的特征通过参考附图对示范性实施例的以下详 细描述将变得清楚。

附图说明

图1是显示根据实施例的图像形成装置的配置的示意性截面图；

图2是显示根据第一实施例的盒的配置的示意性截面图；

图3是显示根据第二实施例的盒的配置的示意性截面图；

图4是显示根据第一示例的显影辊的透视图；

图5是示出了显影辊的体积电阻的测量的视图；

图6是示出了显影辊的每个层的体积电阻率的测量的视图；

图7是显示在通过显影压合部分之前和之后的调色剂涂层的电 荷量的图；以及

图8是显示NMR测量结果的示例的图。

具体实施方式

将参考附图利用示例描述本发明的实施例。根据实施例的部件的 维度、材料和形状和相对配置应当根据应用本发明的装置的配置和各 种状态而适当地变化。换句话说，以下实施例不意图限制本发明的范 围。

(第一实施例)

将参考图1和2描述第一实施例。图1是显示根据第一和第二实 施例的图像形成装置的配置的示意性截面图。图2是显示根据第一实 施例的盒的配置的示意性截面图。

如图1所示，图像形成装置包括充当曝光设备的激光光学装置3、 一次转印装置5、中间转印构件6、二次转印装置7、和定影装置10。 图像形成装置还包括处理盒(以下简单地称为盒)11，其执行图像形 成处理并且可以附接于装置主体并与装置主体分离。如图2所示，盒 11包括充当能够运载潜像的图像运载构件的感光鼓1、充当充电设备 的充电辊2、显影组件4、和清洁刀片9。

感光鼓1被设置为能够在图2中的箭头r的方向旋转，并且感光 鼓1的表面被充电辊2充电到均匀表面电势Vd(充电处理)。通过 从激光光学装置3发射激光束，在感光鼓1的表面上形成静电潜像(曝 光处理)。此外，通过从显影组件4供应作为显影剂的调色剂，静电潜像被可视化为充当显影剂图像的调色剂图像(显影处理)。

由一次转印装置5将感光鼓1上(图像运载构件上)的可见的调 色剂图像转印到中间转印构件6上，并且然后由二次转印装置7转印 到充当记录介质的片材8上(转印处理)。这里，在转印处理中没有 被转印的、留在感光鼓1上的未被转印的调色剂由清洁刀片9刮掉(清 洁处理)。在感光鼓1的表面已被清洁之后，重复上面描述的充电处 理、曝光处理、显影处理和转印处理。同时，转印到片材8上的调色 剂图像由定影装置10定影，因此片材8被排出到图像形成装置的外 部。

在第一实施例中，装置主体设置有盒11附接到的四个附接部分。 分别填充有黄色、品红色、青色、和黑色调色剂的盒11从中间转印 构件6的移动方向的上游侧依次附接，并且通过将相应颜色的调色剂 顺次转印到中间转印构件6上来形成彩色图像。

通过将顺次涂有正电荷注入防止层、电荷生成层和电荷传输层的 有机光感受器层压到充当导电基板的铝(A1)圆柱上来形成感光鼓1。 芳基化物被用作感光鼓1的电荷传送层，并且电荷传输层的膜厚度dP 被调节到23μm。通过将电荷传输材料与粘合剂一起溶解到溶剂中来 形成电荷传输层。有机电荷传输材料的示例包括亚克力树脂、苯乙烯 树脂、聚酯、聚碳酸酯树脂、多芳基化合物、聚砜、聚亚苯基氧化物、 环氧树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、和不饱和树脂。这些电荷传输材 料可以被单独使用或两个或更多个组合使用。

通过在充当导电支持构件的芯金属上提供半导体橡胶层来形成 充电辊2。当将200V的电压施加于导电感光鼓1时，充电辊2呈现 大约10⁵Ω的电阻。

如图2所示，显影组件4包括显影剂容器13、充当能够承载调 色剂的显影剂承载构件的显影辊14、供应辊15、和充当调节构件的 调节刀片16。在显影剂容器13中容纳充当显影剂的调色剂12。显影 辊14被设置为能够在图2中的箭头R的方向旋转。供应辊15向显 影辊14供应调色剂12。调节刀片16调节显影辊14上(显影剂承 载构件上)的调色剂。此外，供应辊15被设置为能够在接触显影辊

通过在具有φ5.5mm的外径并且充当导电支持构件的芯金属电 极15a周围提供聚氨酯泡沫层15b来配置供应辊15。包括聚氨酯泡沫 层15b的供应辊15的整个外径是φ13mm。供应辊15相对于显影辊 14的侵入程度是1.2mm。在供应辊15与显影辊14之间的接触区中，供应辊15和显影辊14在具有互相相反的方向速度的方向旋转。存在 于聚氨酯泡沫层15b的周边上的调色剂12的粉末压力作用在聚氨酯 泡沫层15b上，并且当供应辊15旋转时，调色剂12被带入到聚氨酯 泡沫层15b中。包含调色剂12的供应辊15在与显影辊14的接触区 中向显影辊14供应调色剂12，并且通过对调色剂12进行摩擦，向调 色剂12施加初步的摩擦起电的充电电荷。同时，在感光鼓1和显影 辊14之间的接触区(以下称为显影压合部分)N中，供应辊15也用 来剥离没有被供应给感光鼓1的、留在显影辊14上的调色剂。

随着显影辊14旋转，从供应辊15供应给显影辊14的调色剂12 到达调节刀片16，在调节刀片16处调色剂12被调节到期望的电荷量 和期望的层厚度。调节刀片16是具有80μm厚度的不锈钢(SUS) 刀片，并且被布置在与显影辊14的旋转相反的方向(在反方向)。 此外，将电压施加于调节刀片16以使得相对于显影辊14生成200V 的电势差。需要此电势差来稳定调色剂12的涂覆。由调节刀片16在 显影辊14上形成的调色剂层(显影剂层)被传送到显影压合部分N， 并且在显影压合部分N中经受反转显影。

显影辊14相对于感光鼓1的侵入级别由在显影辊14的端部上提 供的辊(在附图中未示出)设置在40μm。显影辊14的表面在压靠感 光鼓1以形成显影压合部分N时变形，由此可以在稳定的接触状态下 执行显影。此外，在显影辊14接触感光鼓1的显影压合部分N中，显影辊14以相对于感光鼓1的117％的圆周速度比率在与感光鼓1的 旋转方向(r方向)相等的方向(R方向)旋转。换句话说，感光鼓 1被设置为能够旋转以使得在显影压合部分N中它的表面移动方向与 显影辊14相同，而显影辊14以高于感光鼓1的旋转速度旋转。设置 此圆周速度差以便向调色剂施加剪切力，从而降低它的实质附着力以 使得改善通过电场的可控性。

现在将描述构成第一实施例的具体电压。通过向充电辊2施加 -1050V，感光鼓1的表面被均匀地充电到-500V，并且结果形成暗电 势Vd。由激光光学装置3将形成图像的图像部分的电势(明电势Vl) 调整到-100V。此时通过向显影辊14施加-300V的电压，负极性调色剂被转移到图像部分(光电势Vl的区域)，由此执行反转显影。此外， |Vd-Vdc|将被称为Vback，并且Vback被设置为200V。顺便提及， 根据此实施例的图像形成装置具有充当用于向显影辊14施加电压的 施加部件的电源。

在第一实施例中，单组分、非磁性的调色剂被用作充当显影剂的 调色剂12。调整调色剂12以便包含粘合剂树脂和电荷控制剂，并且 通过对其添加流化剂等作为外部添加剂来制造以便具有负极性。此 外，利用聚合方法制造调色剂12，并且将其调节到大约5μm的平均 粒子大小。

此外，充电到显影组件4的显影剂容器13中的调色剂的量被设 置在能够打印3000个片材的具有5％的图像比率的转换的图像的量。 通过重复地打印一个点线并且留下十九个点线不打印而形成的图像 可以被引用为具有5％的图像比率的水平线的特定示例。

在图像形成处理期间，由图像形成装置驱动感光鼓1以在附图中 箭头r的方向以120mm/秒的旋转速度旋转。此外，根据此实施例的 图像形成装置包括低速模式，在低速模式中处理速度被设置在低于正 常速度的60mm/秒，以便保证在传递厚的记录片材(厚的片材)期 间执行定影所需的热量。注意在此实施例中，仅仅在两个处理模式中 执行操作，但是根据记录片材的厚度等，可以提供多个处理模式以使 得可以执行对应于各个处理模式的控制。

(第二实施例)

接下来，参考图3，将描述第二实施例。图3是显示根据第二实 施例的盒的配置的示意性截面图。根据第二实施例的图像形成装置是 使用转印类型的电子照相处理并且包括调色剂再循环处理(无清洁器 ***)的激光打印机。已经省略与上面描述的第一实施例的图像形成 装置相同的重复描述，并且下面将仅仅描述差别。与第一实施例的主 要差别是省略清洁感光鼓1的清洁刀片9，并且循环未转印的调色剂。 未转印的调色剂被循环以便不会不利地影响诸如充电之类的其它处 理，并且被在显影组件4中收集。更具体地，第一实施例的配置被如 下修改。

关于充电，使用与第一实施例的充电辊2类似的充电辊，但是以 防止充电辊2被调色剂污染的目的来提供充电辊接触构件20。100μm 聚酰亚胺膜被用作充电辊接触构件20，并且聚酰亚胺膜以不多于10 (N/m)的线压接触充电辊2。使用聚酰亚胺，因为它具备用于向调 色剂施加负电荷的摩擦起电充电特性。甚至当充电辊2被具有与它的 充电极性相反的极性(正极性)的调色剂污染时，充电辊接触构件20 也将调色剂的电荷从正切换到负以使得充电辊2可以快速排出调色剂 并且排出的调色剂可以被收集在显影组件4中。

此外，为了改善显影组件4的调色剂收集性能，暗电势Vd的绝 对值和Vback的值被设置为大的。更具体地，通过将施加于充电辊2 的电压设置在-1350V，来将感光鼓1的表面设置在-800V的均匀表面 电势Vd。此外，通过将显影偏压设置在-300V来将Vback设置在500V。

<第一示例>

接下来，利用图4，将描述根据第一示例的显影辊14。图4是显 示根据第一示例的显影辊的透视图。在图4所示的此示例中使用的显 影辊被如下制造。

包含导电剂的导电橡胶层14b1设置在具有φ6mm的外径并且充 当导电支持构件的芯金属电极14a的周边上，由此获得φ11.5mm的 外径。这里，任何典型类型的橡胶，诸如硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙烯 丙烯共聚物(EPDM)、醇类橡胶、或它的混合物，可以被用作橡胶层的材料。

在第一示例中，橡胶层14b1由2.5mm的硅橡胶和10μm的聚 氨酯层形成。可以通过将碳粒子、金属粒子、离子导电粒子等作为导 电剂分散在橡胶层14b1中来获得期望的电阻值，并且在第一示例中， 使用碳粒子。此外，通过调整硅橡胶的量和充当填充剂的硅石的量以 便调整显影辊14的总硬度来制造橡胶层14b1以具有期望的硬度。

此外，通过在制造的橡胶层14b1上执行真空沉积，将大约300nm 的氧化铝膜14b2形成为表面层。更具体地，通过在真空中通过电子 束加热蒸发Al2O3颗粒以使得蒸发的Al2O3颗粒被层压到橡胶层 14b1的表面上，来形成氧化铝膜14b2。

这里，在表面层的材料分析期间，铝和氧的存在通过X射线光 电子光谱(XPS)确认，因此利用固态核磁共振(固态NMR)计算 在铝原子周围配位四个、五个、和六个氧原子的状态的相应比例。

图8示出NMR测量结果的示例。各个化学位移指示图8所示的 归属于每个配位数的在铝周围存在的配位原子数。在第一示例中，配 位元素是氧。

接下来，通过划分每个峰以计算由每个峰占据的表面面积，来确 定对应于各个配位数的配位状态的比例。在第一示例中，四配位占据 15％，五配位占据30％，并且六配位占据55％。换句话说，确认六 配位以高于四配位的比例存在。

当四配位、五配位、和六配位的各个存在比例被设置为σ4、σ5、 σ6并且当J＝σ6/(σ4+σ6)×100时，这意味着如果J大于50％， 则六配位的比例高于四配位的比例，并且如果J小于50％，则六配位 的比例低于四配位的比例。在第一示例中，J＝78％。

此外，利用扫描电子显微镜(SEM)观察显影辊14的横截面， 并且由10点平均来计算充当表面层的氧化铝膜14b2的平均膜厚度。 在第一示例中，氧化铝膜14b2的平均膜厚度是0.30μm。

此外，在本发明中，显影辊14的总电阻(体积电阻)优选地大 于2×10⁴Ω并且小于5×10⁶Ω。在2×10⁴Ω或以下，流过充当弹性层 的橡胶层14b1的电流增加，导致需要的电流量的增加。此外，在5 ×10⁶Ω或以上，在显影期间流过的电流可能被阻隔。在根据第一示例的显影辊14中，总电阻被设置在5×10⁵Ω。

<<测量显影辊的体积电阻的方法>>

接下来，利用图5，将描述测量显影辊14的总体积电阻的方法。 图5是示出了显影辊14的总体积电阻的测量的视图。如图5所示， 充当测量主体的辊14具有多层结构，所述多层结构包括由不锈钢等 制成的导电芯金属14a、在它的外周边上作为弹性层形成的橡胶层14b1、和充当表面层的氧化铝膜14b2。此外，显影辊14在纵向的宽 度大约为230mm。

在此总电阻测量方法中，使用由φ30mm的不锈钢制成并且以大 约48mm/秒的速度旋转的圆柱形构件G1。在电阻测量期间，显影辊 14根据圆柱形构件G1的旋转而旋转。将侵入级别限制到圆柱形构件 G1中(保持辊14和圆柱形构件G1之间的接触区恒定)的端部辊(未 示出)被装配到显影辊14的端部。在具有小于显影辊14的外径的80 μm外径的圆柱形形状中形成端部辊。图5中的F表示施加在显影辊 14的各个端部(导电芯金属14a的各个端部)上的负载，并且在测量 期间，显影辊14被1kg力的总负载，即在每个侧上500g的力，向 圆柱形构件G1侧按压。

此外，在测量方法中使用图5所示的测量电路G3。测量电路G3 由电源Ein、电阻器Ro、和电压计Eout构成。在此测量方法中，在 Ein:300V(DC)处执行测量。此外，具有100Ω到10MΩ的电阻值 的电阻器可以被用作电阻器Ro。注意电阻器Ro用于测量弱电流，并 且因此优选地具有充当测量主体的显影辊14的电阻的10^-2倍与10^-4倍之间的电阻值。换句话说，当显影辊14的电阻值为大约1×10⁶Ω 时，电阻器Ro的电阻值优选地大约1kΩ。当使用测量电路G3时， 显影辊14的电阻值Rb由Rb＝Ro×(Ein/Eout–1)Ω计算。注意将 在施加电压之后十秒获得的值测量为Eout。

<<表面层的体积电阻率的测量>>

接下来，利用图6，将描述显影辊的每个层的体积电阻率。图6 是示出了显影辊的每个层的体积电阻率的测量的视图。在第一示例 中，表面层的体积电阻率是5×10¹³Ωcm。体积电阻率被如下测量。

如图6所示，将具有5mm的宽度的三条导电带以1mm的间隔 绕显影辊14的表面缠绕，因此下面要描述的通过将交流电叠加在直 流电上获得的电压被从电源S0施加在显影辊14的芯金属电极14a与 位于三条导电带的中心的导电带D2之间。

除了中心导电带D2之外的两条导电带D1和D3被接地，并且 利用安培计S1通过检测在中心导电带D2与芯金属电极14a之间流动 的电流来测量显影辊14在径向的体积电阻率。在这里施加20V的直 流电压和Vpp 1V的交流电电压并且频率从1Hz到1MeHz变化，并 且通过绘制Col–Col来计算每个层的体积电阻。此外，切出显影辊 14的横截面，利用SEM观察在10个点测量每个层的膜厚度，计算每 个层的平均膜厚度，并且由上述体积电阻计算每个层的体积电阻率。 在这里，在30℃和80％RH的环境中实施阻抗测量。

<<硬度的测量>>

利用Asker-C硬度计(由Kobunshi Keiki Co.,Ltd制造)测量显 影辊14的硬度(平均硬度)。在本发明中使用的显影辊14优选地具 有大于30度并且小于80度(Asker-C)的平均Asker-C硬度。当平 均硬度等于或高于80度(Asker-C)时，当调色剂对显影辊14摩擦 时调色剂熔化，不利地导致刀片熔化粘合并且辊熔化粘合。此外，显 影辊14与感光鼓1之间的接触状态可能变得不稳定。另一方面，当 平均硬度等于或低于30度(Asker-C)时，由于压缩固定而发生永久 变形，使得显影辊14难以使用。注意在此示例中使用的显影辊14的 平均硬度被设置在55度(Asker-C)。

(根据各个示例和比较示例的显影辊)

下面将描述在第一到第四比较示例和第二到第五示例中使用的 显影辊14。

<第一比较示例>

现在将描述根据对应于现有技术的第一比较示例的显影辊14。 以下描述主要集中在与第一示例的差别上。在第一比较示例中使用的 显影辊14被如下制造。在具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持 构件的芯金属电极14a的周边设置包含导电剂的导电硅橡胶层。硅橡 胶层涂覆有10μm的聚氨酯树脂，粗糙的粒子和导电剂被分散在聚氨 酯树脂中，由此显影辊14的总外径被设置在φ11.5(mm)。显影辊 14的电阻是大约5×10⁵Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。

<第二比较示例>

现在将描述根据第二比较示例的显影辊14。以下描述主要集中 在与第一示例的差别上。在第二比较示例中使用的显影辊14被如下 制造。在具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持构件的芯金属电极 14a的周边设置包含导电剂的导电硅橡胶层。硅橡胶层涂覆有10μm 的聚氨酯树脂，由此显影辊14的总外径被设置在φ11.5(mm)。显 影辊14的电阻是大约5×10⁶Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。 此外，表面层电阻率是1×10⁹Ωcm。

<第三比较示例>

现在将描述根据第三比较示例的显影辊14。以下描述主要集中 在与第一示例的差别上。在第三比较示例中使用的显影辊14被如下 制造。在具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持构件的芯金属电极 14a的周边设置包含导电剂的导电橡胶层，由此显影辊14的外径被设 置在φ11.5(mm)。此外，大约300nm的铝金属膜通过使制造的显 影辊14经受真空沉积而被形成为导电的表面层。更具体地，通过经 由电阻加热蒸发Al金属在显影辊14的表面上形成铝金属膜。显影辊 14的电阻是大约5×10⁵Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。

<第二示例>

现在将描述根据第二示例的显影辊14。以下描述主要集中在与 第一示例的差别上。在第二示例中使用的显影辊14被如下制造。在 具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持构件的芯金属电极14a的周 边设置包含导电剂的充当导电弹性层的橡胶层14b1，由此显影辊14 的外径被设置在φ11.5(mm)。在第二示例中，使用聚氨酯橡胶。接 下来，通过溅射方法形成充当表面层的氧化铝膜14b2。这里，通过引 入通过将氩气和氧气以90:10的浓度比率混合在一起获得的混合气 体，利用铝金属作为原材料形成氧化铝膜14b2。

在表面层的材料分析期间，铝和氧的存在通过X射线光电子光 谱(XPS)确认，因此利用固态核磁共振(固态NMR)计算在铝原 子周围配位四个、五个、和六个氧原子的状态的相应比例。这里，J＝ 65％。显影辊14的总体积电阻大约是5×10⁵Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。此外，表面层电阻率是1×10¹³Ωcm。氧化铝 膜14b2的平均膜厚度是0.30μm。

<第三示例>

现在将描述根据第三示例的显影辊14。以下描述主要集中在与 第一示例的差别上。在第三示例中使用的显影辊14被如下制造。在 具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持构件的芯金属电极14a的周 边设置充当导电弹性层的包含导电剂的橡胶层14b1，由此显影辊14 的外径被设置在φ11.5(mm)。在第三示例中，使用聚氨酯橡胶。接 下来，通过溅射方法形成充当表面层的氧化铝膜14b2。这里，通过引 入通过将氩气和氧气以97:3的浓度比率混合在一起获得的混合气体， 利用铝金属作为原材料形成氧化铝膜14b2。

在表面层的材料分析期间，铝和氧的存在通过X射线光电子光 谱(XPS)确认，因此利用固态核磁共振(固态NMR)计算在铝原 子周围配位四个、五个、和六个氧原子的状态的相应比例。这里，J＝ 51％。显影辊14的总体积电阻是大约5×10⁵Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。此外，表面层电阻率是2×10¹¹Ωcm。氧化铝 膜14b2的平均膜厚度是0.30μm。

<第四比较示例>

现在将描述根据第四比较示例的显影辊14。以下描述主要集中 在与第一示例的差别上。在第四比较示例中使用的显影辊14被如下 制造。在具有φ6(mm)的外径并且充当导电支持构件的芯金属电极 14a的周边设置包含导电剂的导电橡胶层，由此显影辊14的外径被设 置在φ11.5(mm)。在第四比较示例中，使用聚氨酯橡胶。接下来， 通过溅射方法形成充当表面层的氧化铝膜。这里，通过引入通过将氩 气和氧气以99:1的浓度比率混合在一起获得的混合气体，利用铝金属 作为原材料形成氧化铝膜。

在表面层的材料分析期间，铝和氧的存在通过X射线光电子光 谱(XPS)确认，因此利用固态核磁共振(固态NMR)计算在铝原 子周围配位四个、五个、和六个氧原子的状态的相应比例。这里，J＝ 40％。显影辊14的总体积电阻大约是5×10⁵Ω，并且平均硬度(Asker-C)是55度。此外，表面层电阻率是5×10¹⁰Ωcm。氧化铝 的平均膜厚度是0.30μm。

<第四示例>

现在将描述根据第四示例的显影辊14。以下描述主要集中在与 第一示例的差别上。在第四示例中使用的显影辊14被如下制造。在 第一示例中，充当表面层的氧化铝膜14b2的平均膜厚度是0.3nm， 而在第四示例中，氧化铝膜14b2被形成为具有0.05nm的平均膜厚 度。所有其它配置与第一示例相同。

<第五示例>

现在将描述根据第五示例的显影辊14。以下描述主要集中在与 第一示例的差别上。在第五示例中使用的显影辊14被如下制造。在 第一示例中，充当表面层的氧化铝膜14b2的平均膜厚度是0.3μm， 而在第五示例中，氧化铝膜14b2被形成为具有1.0μm的平均膜厚度。 所有其它配置与第一示例相同。

<<评估方法>>

下面将描述在各个示例和比较示例的显影辊应用于根据第一实 施例的图像形成装置的情况下执行的图像浓度评估、雾评估、和实地 (solid)浓度差评估。此外，下面将描述在各个示例和比较示例的显 影辊应用于根据第二实施例的图像形成装置的情况下执行的初始雾 评估和半色调浓度评估。以下，在传递100个片材之后执行的评估将 被称为“初始”，并且在传递3000个片材之后执行的评估将被称为 “持久”。

<第一实施例的评估方法>

现在将描述在第一实施例中使用的评估方法。

[图像浓度评估]

在使图像形成装置留在30℃和80％RH的评估环境中一天以便 变得*** 线的记录图像的片材来执行100个片材和3000个片材的打印测试。 在传递100个片材之后获得的评估被设置为初始图像浓度，并且在传 递3000个片材之后获得的评估被设置为持久图像浓度。

此外，在图像浓度评估中，连续地输出三个实地黑色图像，在三 个实地黑色图像的片材平面中提取十个点，并且它们的平均值被设置 为实地黑色图像浓度。这里，利用光浓度计500(由X-Rite Inc.制造) 评估实地图像浓度。打印测试和评估图像被以正常的片材速度(120 mm/秒)以单色输出。利用下面描述的符号○、△和×评估图像浓度。

○:不小于1.3的实地黑色图像上的10点平均

△:不小于1.1并且小于1.3的实地黑色图像上的10点平均

×:小于1.1的实地黑色图像上的10点平均

[雾评估]

雾是当在不意图打印的白色部分(未曝光的部分)中显影少量调 色剂时表现为污染物的图像缺陷。当在感光鼓1接触显影辊14的显 影压合部分N中调色剂电荷衰减或调色剂的极性反转时生成雾。已知 关于调色剂的电荷提供性能特别是在高湿度环境中恶化。当关于调色 剂的电荷提供性能恶化时，调色剂的电荷衰减，导致雾量增加。

雾量评估方法被如下实施。在实地白色图像的打印期间停止图像 形成装置的操作。在显影处理之后并且在转印处理之前存在于感光鼓 1上的调色剂被转印到透明带上，因此承载调色剂的带被附着于记录 片材等。未承载调色剂的带被同时附着于相同的记录片材。利用光反 射率计量器(TC-6DS，由Tokyo Denshoku制造)从以上附着于记录 片材的带测量通过绿色滤光器的光学反射率，并且通过从未承载调色 剂的带的反射中减去测量的光学反射率来确定对应于雾的反射率量。 结果被评估为雾量。在带上的三个或多个点处测量雾量，并且确定它 的平均值。利用下面描述的符号○、△、×和××评估雾。

○：小于1.0％的A雾量

△：不小于1.0％并且小于3.0％的雾量

×：不小于3.0％并且小于5.0％的雾量

××：5.0％或更多的雾量

在使图像形成装置留在30℃和80％RH的测试环境中24小时 之后、并且在打印100个片材和3000个片材之后执行雾评估。通过 连续地传递打印有具有5％的图像比率的水平线的记录图像的片材执 行打印测试。更具体地，通过重复地打印一个点线并留下十九个点线 未打印形成的图像在这里被用作具有5％的图像比率的水平线的图 像。此外，以正常速度(120mm/秒)连续地传递片材，同时以低速 模式(60mm/秒)实施雾评估。在传递100个片材之后获得的评估被 设置为初始雾，并且在传递3000个片材之后获得的评估被设置为持 久雾。

[实地浓度差评估]

在使图像形成装置留在30.0℃和80％RH的评估环境中24小时 以便变得***线的记录 图像的片材来执行100个片材的打印测试。通过输出单个实地黑色图 像并且利用光浓度计500(由X-Rite Inc.制造)评估输出实地图像的前 端与后端之间的浓度差来执行实地浓度差评估。打印测试和评估图像 被以正常的片材速度(120mm/秒)以单色输出。利用下面描述的符 号○和×做出评估。

○:片材前端和片材后端之间的实地图像的浓度差小于0.2

×:片材前端和片材后端之间的实地图像的浓度差等于或大于0.2

[在重复使用之后的半色调图像的均匀性的评估]

在使图像形成装置留在30.0℃和80％RH中24小时以便变得习 惯该环境之后、并且在打印3000个片材之后评估在重复使用之后的 半色调图像的均匀性。通过连续地传递打印有具有5％的图像比率的 垂直线的记录图像的片材来执行3000个片材的打印测试。打印测试 和评估图像被以正常速度(120mm/秒)以单色输出。利用下面描述 的符号○和×做出评估。在此评估中，半色调图像是通过在主扫描方向 记录单个线并且然后使四个线不记录而获得的条纹图案。半色调图像 表示总半色调浓度。

○：垂直线形状的灰度级不均匀性在半色调图像上不能被在视觉 上识别。

×：垂直线形状的灰度级不均匀性在半色调图像上可以被在视觉 上识别。

<第二实施例的评估方法>

现在将描述在第二实施例中使用的评估方法。

(在无清洁器***中的初始雾评估)

根据第二实施例的在无清洁器***中的初始雾与第一实施例的 初始雾评估相同地被评估，并且因此已经省略它的描述。

[在无清洁器***中的初始半色调浓度评估]

在使图像形成装置留在30.0℃和80％RH的评估环境中24小时 以便变得***线的记录图像的片材执行100个片材的打 印测试。在图像评估中，打印单个半色调图像。接下来，连续地传递 打印有具有2cm的宽度的垂直条纹的图像的二十个片材，因此半色 调图像被再一次打印到也连续地传递的第二十一个片材上。打印测试 和评估图像被以正常速度(120mm/秒)以单色输出。利用下面描述 的符号○和×评估半色调浓度。在此评估中，半色调图像是通过在主扫 描方向记录单个线并且然后使四个线不记录而获得的条纹图案。半色 调图像表示总半色调浓度。

○：浓度差不能被在第一和第二十一片材上的半色调图像之间在 视觉上识别。

×：浓度差可以被在第一和第二十一片材上的半色调图像之间在 视觉上识别。

(评估结果)

表1示出上面描述的各个评估的结果。

[表1]

第一，将基于第一实施例的评估结果比较第一示例和第一比较示 例。

第一，将描述雾评估的结果。如表1所示，在第一实施例的评估 结果中，在使用不具有表面层的显影辊14的第一比较示例中观察到 雾量的增加。对此的原因被认为是调色剂电荷在显影压合部分N中大 量衰减。

这里，利用图7，将描述在通过显影压合部分N之前和之后的显 影辊14上的调色剂涂层的电荷量。图7是显示根据第一示例和第一 比较示例的在通过显影压合部分之前和之后的调色剂涂层的电荷量 的图。

图7中的横坐标示出Q/d[fC/μm]。Q是一个调色剂样本的电荷 量，并且d是调色剂粒子直径，其是利用由Hosokawa Micron Group 制造的E-spart分析器测量的。在雾评估中，在连续地采样100个传 递的片材之后测量调色剂电荷量。从图7中显然看出，在第一比较示 例中，在通过显影压合部分N之后的调色剂电荷量比在通过显影压合 部分N之前的调色剂电荷量小得多。对此的原因被认为是当调色剂涂 层通过显影压合部分N时，调色剂电荷扩散到显影辊14侧。

另一方面，在第一示例中，在通过显影压合部分N之后调色剂 电荷量减少的量非常小。此外，在显影压合部分N之前的调色剂电荷 量在第一示例中比在第一比较示例中大。对此的原因是用作表面层的 氧化铝呈现优良的电荷提供性能。

在第一比较示例中，随着在重复使用之后调色剂的恶化增加，关 于调色剂的电荷提供性能恶化。结果，雾量显著地增加。另一方面， 在本发明的第一示例中，甚至在重复使用之后雾量也被抑制。在第一 示例中，通过形成高电阻的表面层有效地抑制调色剂电荷衰减。特别 地，甚至当在重复使用之后关于调色剂的电荷提供性能降低时，在显 影压合部分N中的调色剂电荷衰减也被抑制，并且因此雾量可以被抑 制。此外，用作表面层的氧化铝呈现对调色剂充负电的优良能力，并 且因此雾量的增加可以被显著地抑制。

接下来，将描述图像浓度评估的结果。如表1所示，初始图像浓 度在第一示例和第一比较示例中都是良好的。在第一示例中，高电阻 表面层被形成为薄层，并且因此可以获得与传统的图像形成装置的图 像浓度类似的图像浓度。但是，在第一比较示例中，图像浓度在重复 使用之后减小。对此的原因被认为是在重复使用之后，调色剂充电能 力恶化，导致转印效率降低，并且因此到达片材的调色剂的量减小， 使得图像浓度降低。

此外，在第一实施例中，在显影辊14和调节刀片16之间提供电 势差以便稳定显影辊14上的调色剂涂层。在用于向显影辊14侧推动 负电荷的方向提供电势差，并且因此力作用以将带负电的调色剂和调 色剂表面上的电荷向显影辊14侧定位。因此，调色剂电荷衰减类似 地在调节刀片16接触显影辊14的刀片压合部分中出现，导致调色剂 电荷量的显著降低。结果，具有更小电荷量的调色剂被供应给鼓，并 且因此调色剂较不太可能在转印压合部分(在感光鼓1与一次转印装 置5之间的相对位置)中移动。

在第一示例中，除氧化铝的电荷提供性能之外，甚至当调色剂在 重复使用之后恶化以致关于调色剂的电荷提供性能下降时，也在显影 压合部分N和调色剂接触调节刀片16的刀片压合部分中稳定地抑制 调色剂电荷衰减。因此，可以保持优良的可转印性，并且结果，可以 抑制在重复使用之后浓度的降低。

接下来，将描述第二实施例的评估结果。

第二实施例是不提供清洁刀片9，并且因此留在感光鼓1上的未 转印的调色剂在经过充电辊2的同时被充负电并且然后由显影组件4 在显影压合部分N中收集的示例。此外，在此示例中，Vback被增加 到高达500V以便改善返回调色剂被在显影压合部分N中收集的收集 性能。在对应于现有技术的第一比较示例中，因为Vback大，所以在 通过显影压合部分N期间出现大量的调色剂电荷衰减，并且结果，观 察到雾量的增加。此外，在第一比较示例中，除大的雾量之外，不能 被转印的残余调色剂的量是大的，并且因此非常大量的调色剂到达充 电辊2与感光鼓1之间的接触区。因此，大量调色剂积累在充电辊2 的表面上，并且因此不能获得期望的充电性能。结果，出现半色调图 像浓度的变化。

另一方面，在本发明的第一示例中，因为Vback在第二实施例 中是大的，所以即使在通过显影压合部分N期间调色剂电荷更可能衰 减，也可以获得良好的图像。对此的原因是在本发明的第一示例中， 调色剂电荷衰减可以被有效地抑制并且关于调色剂的电荷提供能力 是良好的，并且因此雾量的增加可以被显著地抑制。因此，可以保持 优良的可转印性，并且因此残余的未转印的调色剂的量可以被显著地 降低。结果，由充电辊的污染引起的半色调图像浓度的变化可以被抑 制。

利用上面描述的根据本发明的第一示例的显影辊14，在两个实 施例中可以稳定地获得良好的图像。在第二实施例的无清洁器*** 中，留在感光鼓1上的未转印的调色剂的量可以被显著地抑制，并且 因此充电辊2的污染可以被抑制。甚至当Vback被设置为大以便改善 收集性能时，雾量可以被抑制，并且因此未转印的残余调色剂可以被 有效地在显影组件4中收集。

(本发明的第一和第二示例的优势)

现在将本发明的第一和第二示例相比于第一到第四比较示例的 的优势。

在第一实施例中，出现在第二比较示例中的雾量虽然小于第一比 较示例的雾量，但是仍然是大的。在第二比较示例中，不包含碳的聚 氨酯层被设置为表面层以便抑制在通过显影压合部分N期间的调色 剂衰减量。因此，在通过之后的电荷衰减量稍微降低，并且因此雾量 的增加被抑制。

但是，关于调色剂的电荷提供性能是差的，并且因此，利用充当 第二实施例的无清洁器***，雾量按类似于第一比较示例的方式增 加。可转印性也是差的，并且因此由于充电辊的污染，半色调图像浓 度发生变化。此外，在第二比较示例中，虽然使得显影辊14的总体 积电阻足够大以抑制在通过显影压合部分N期间调色剂电荷量的衰 减，但是不能获得显影所需的期望的电荷强度，并且因此初始图像浓 度也发生轻微的降低。此外，在重复使用之后，由于调色剂恶化，调 色剂电荷量减小，导致可转印性的降低和图像浓度的进一步降低。

在第三比较示例中，充当表面层的铝金属膜覆盖表面以便改善电 荷提供性能。由于层的平均膜厚度为仅仅0.30μm，因此观测不到初 始图像浓度的变化。此外，在第一实施例中，电荷提供性能是良好的， 并且因此雾量的增加也被抑制。但是，由于表面层被形成为具有低电 阻，因此调色剂电荷在通过显影压合部分N和刀片压合部分期间衰 减。结果，当调色剂的恶化由于重复使用而推进以使得调色剂充电性 能恶化时，雾量增加，并且图像浓度由于可转印性的恶化而减小。

此外，在第二实施例的无清洁器***中，Vback是大的，并且因 此调色剂电荷在通过显影压合部分N期间大大衰减，导致雾量增加。 因此，雾调色剂到达充电辊2并且在充电辊2上积累而不被转印，并 且结果，由于可转印性降低，半色调图像浓度发生变化。此外，返回 到显影组件4而不被显影的调色剂通常由供应辊15剥离以使得显影 辊14上的调色剂被更新，并且结果，显影历史被抑制。

在第三比较示例中，关于调色剂的电荷提供性能非常高，并且因 此调色剂不被供应辊15良好地剥离。结果，在前端和后端之间的实 地浓度中出现浓度差。在显影辊的单次旋转期间生成的实地图像的前 端部与此后在剥离性能恶化时生成的部分之间的实地图像中出现浓 度差的原因可以如下简要地描述。

当调色剂剥离性能差时，对应于显影辊的单次旋转的部分被保持 在显影辊14上达几次旋转而不在图像形成之前由先前的旋转等打印。 结果，更难于剥离的过度充电的调色剂和具有小的粒子直径的调色剂 有可能积累。另一方面，关于由显影辊向前的第二旋转生成的实地图 像，调色剂被从供应辊15供应到显影辊14以便被立即供应到显影辊 14。因此，调色剂涂层的调色剂电荷量、粒子直径等不同于先前的值。 因而，当实地图像被打印时，在由显影辊的单次旋转生成的部分与后 续的部分之间出现浓度差。

另一方面，在本发明的第一示例中，氧化铝膜被形成为表面层， 并且因此在适当的电荷提供性能的情况下对调色剂充电。因此，在通 过显影压合部分N期间的调色剂电荷衰减被抑制，并且因此雾量可以 被稳定地抑制。此外，雾量可以被抑制而不施加过大的电荷量，并且 因此可以保持供应辊15的剥离性能。因此，由于显影历史引起的实 地图像浓度差可以被抑制，并且结果，可以获得稳定的图像。

(在铝周围的配位数、氧化铝表面层的电阻率、和表面层膜厚度 之间的关系)

现在将通过比较第一到第三示例和第四比较示例来描述在铝周 围的配位数、氧化铝表面层的电阻率、和表面层膜厚度之间的关系。

表示六配位和四配位之间的存在比率的指数J被设置以使得当J ＝100％时，仅仅存在六配位，当J＝0％时，仅仅存在四配位，并且 当J＝50％时，六配位和四配位之间的比率是1:1。换句话说，J的值， 并且因此六配位的存在比例，按照第一、第二和第三示例和第四比较 示例的次序稳定地减小。此外，形成表面层的氧化铝的体积电阻率相 应地减小。

发明人通过进行的研究发现形成表面层的氧化铝的体积电阻率 随着六配位的存在比例相对于四配位的增加而增加。对此的原因可以 被简要地如下描述。

已知在氧化铝当中，α-氧化铝采取刚玉结构并且呈现优良的绝缘 性质。此外，六配位是在铝周围氧原子的唯一配位数。另一方面，与 α-氧化铝相比具有更低的电阻的γ-氧化铝采取尖晶石结构，并且四配 位和六配位作为在铝周围的氧原子的配位数共存于其中。

根据示例的用作表面层的氧化铝通过真空沉积或溅射被形成为 层，并且因此假定处于α-氧化铝和γ-氧化铝结构共存的非晶状态下。 因此认为当呈现优良的绝缘性质的六配位增加时，可以形成从α-氧化 铝生成的高电阻膜。

也已知，在不低于1000℃的高温下生成α-氧化铝。在根据示例 的显影辊14中，聚氨酯橡胶、硅橡胶等被用作弹性层，并且因此可 以仅仅施加需要的热量。利用根据示例的膜形成方法，充当高电阻表 面层的氧化铝可以被容易地形成而不影响弹性层的橡胶。

在具有高电阻表面层的第一和第二示例中，在两个实施例中可以 稳定地获得良好的图像。注意在第三示例中，六配位的存在比例是小 的，并且因此形成低电阻膜，导致在重复使用之后雾量的轻微增加。 此外，在六配位的存在比例小于四配位的存在比例的第四比较示例 中，不能获得足够的绝缘性质，并且因此雾量增加。因此，为了形成 稳定的、高电阻膜，优选地六配位的存在比例高于四配位的存在比例， 并且表示四配位和六配位之间的存在比率的指数J优选地不低于 65％。此外，表面层的体积电阻率优选地不低于10¹¹Ωcm并且不高于 10¹⁴Ωcm。

在J＝78％的具有高电阻层的第四和第五示例中，在重复使用之 后雾量稍微增加。在第四示例中，氧化铝的膜厚度是50nm，非常薄。 由于形成表面层，因此最初观测不到雾量的增加。但是，在重复使用 之后，由于磨损等，膜厚度减小，并且因此在显影压合部分N中的调 色剂电荷量衰减抑制效果恶化，导致雾量的轻微增加。甚至当如在第 二实施例中Vback被设置为高时，调色剂电荷量衰减抑制效果小，并 且因此雾量稍微增加。

在第五示例中，具有1.0μm的平均值膜厚度的较厚的氧化铝被 形成为表面层，并且因此获得大的调色剂电荷量衰减抑制效果以使得 在两个实施例中初始雾是良好的。但是，观察到持久的雾的轻微增加。 对此的原因被认为是显影辊14的平均硬度被设置在30和80度之间 以使得在显影辊14中非常容易地发生弹性变形。显影辊14在与感光 鼓1和调节刀片16接触时变形，并且因此在接触和显影处理中实现 稳定性。

第五示例的氧化铝膜14b2不像橡胶层14b1那样灵活地变形。 在第五示例中，充当表面层的氧化铝不能跟随橡胶层的变形，并且因 此在重复使用之后裂缝逐渐形成。当裂缝形成时，水分被吸收到裂缝 部分中，并且调色剂电荷通过被吸收的水分逃逸到显影辊侧。结果， 在显影压合部分N中的调色剂电荷衰减抑制效果在重复使用之后降 低，导致雾量的轻微增加。

因此，为了获得跟随显影辊14的变形并且抑制在显影压合部分 N中的调色剂电荷量衰减的高电阻层，平均膜厚度优选地不小于0.05 μm并且不大于1.0μm。此外，为了实现更稳定的膜形成，平均膜厚 度优选地不小于0.1μm并且不大于0.5μm。

如上所述，在本发明的第一到第五示例中，显影辊14包括包含 氧化铝的表面层。氧化铝包含四配位铝原子和以高于四配位铝原子的 比例存在的六配位铝原子。因此，表面层的体积电阻率高。因此，在 本发明的示例中，通过提供具有高电阻表面层的显影辊14，可以保持 显影性能同时抑制雾。

虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发 明不局限于公开的示范性实施例。以下权利要求书的范围应被赋予最 宽的解释以便涵盖所有这样的修改、等效结构和功能。

Claims (9)

1.一种显影剂承载构件，其能够在其表面上承载显影剂，并且当其被施加电压时向图像运载构件的表面提供在显影剂承载构件的表面上承载的显影剂，包括：

弹性层；和

表面层，其覆盖该弹性层并且包含氧化铝，

其中该表面层的体积电阻率不小于10¹¹Ωcm并且不大于10¹⁴Ωcm，

该表面层的氧化铝包含四配位铝原子和以高于四配位铝原子的比例存在的六配位铝原子，以及

在该表面层的氧化铝中存在的所有铝原子中的六配位铝原子的比率等于或大于65％。

2.根据权利要求1所述的显影剂承载构件，其中体积电阻大于2×10⁴Ω并且小于5×10⁶Ω。

3.根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其中该表面层的厚度不小于0.05μm并且不大于1.0μm。

4.根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其中该表面层的厚度不小于0.1μm并且不大于0.5μm。

5.根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其中Asker-C硬度高于30度并且低于80度。

6.根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其中该显影剂是单组分非磁性调色剂。

7.一种显影组件，包括：

容纳显影剂的显影剂容器；以及

根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件。

8.一种处理盒，其能够可拆除地附接于图像形成装置的主体以便执行图像形成处理，包括：

能够运载显影剂图像的图像运载构件；和

根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其通过在图像运载构件上显影静电潜像来形成显影剂图像。

9.一种图像形成装置，包括：

能够运载显影剂图像的图像运载构件；

根据权利要求1或2所述的显影剂承载构件，其通过在图像运载构件上显影静电潜像来形成显影剂图像；和

施加部件，用于向显影剂承载构件施加电压。