KR101900216B1 - 전자사진을 위한 도전성 부재, 프로세스 카트리지, 및 전자사진 장치 - Google Patents

전자사진을 위한 도전성 부재, 프로세스 카트리지, 및 전자사진 장치 Download PDF

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가즈히로 야마우치
노리후미 무라나카
데츠오 히노
사토루 니시오카
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

긴 기간에 걸쳐 피대전체를 안정적으로 대전시킬 수 있는 전자사진용 도전성 부재가 제공된다. 도전성 부재는 도전성 지지체 및 도전성 지지체 상의 표면층을 포함한다. 표면층은 3차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 소통되는 세공을 가지며, 표면층의 일 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100 이하이다. 골격은 비-도전성이고 목부를 통해서 서로 연결된 복수의 입자를 포함하고, 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)은 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하이다.

Description

전자사진을 위한 도전성 부재, 프로세스 카트리지, 및 전자사진 장치
본 발명은 전자사진용 도전성 부재, 프로세스 카트리지, 및 전자사진 장치에 관한 것이다.
(이하에서, 종종 "전자사진 장치"로 지칭되는) 장치를 형성하는 전자사진 화상에서, 대전 부재와 같은 전자사진용 도전성 부재가 이용되고 있다. 긴 기간에 걸쳐 피대전체를 안정적으로 대전시키기 위해서, 전자사진 감광체와 같은 피대전체의 표면을 대전시키기 위한 대전 부재가 피대전체와 접촉될 것을 필요로 한다.
PTL 1에서, 표면 상의 분진에 의해서 유발되는 대전 불량 및 대전 능력의 저하가 긴 기간에 걸친 반복된 사용의 경우에도 잘 발생되지 않는 대전 부재가 개시되어 있다. 구체적으로, 대전 부재의 표면층 상에 형성된, 도전성 수지 입자로부터 유래되는, 볼록한 부분을 가지는 대전 부재가 개시되어 있다.
또한, PTL 2에서, 표면 자유 에너지가 30 mN/m 이상인 도전성 커버링 부재, 및 도전성 커버링 부재의 전체 표면 상에 형성되고 입자 직경이 각각 3.0㎛ 이하인 유기 미세 입자 또는 무기 미세 입자의 층을 포함하는 대전 롤이 개시되어 있다.
인용 목록
특허 문헌
PTL 1: 일본 특허출원 공개 제2008-276026호
PTL 2: 일본 특허출원 공개 제2006-91495호
본 발명은 피대전체를 안정적으로 대전시킬 수 있는 전자사진용 도전성 부재를 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 고품질의 전자사진 화상을 형성하도록 구성된 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 전자사진용 도전성 부재가 제공되고, 그러한 도전성 부재는:
도전성 지지체; 및
도전성 지지체 상의 표면층을 포함하고,
표면층은, 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 소통되는 세공을 포함하며,
표면층의 일 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100 이하이고,
골격은 비-도전성이고, 그리고
골격은 목부를 통해서 서로 연결된 복수의 입자를 포함하고, 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)은 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 전자사진 장치의 주 본체 상에 제거 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지가 제공되고, 그러한 프로세스 카트리지는 도전성 부재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 도전성 부재를 포함하는 전자사진 장치가 제공된다.
본 발명에 따라, 피대전체를 안정적으로 대전시킬 수 있는 전자사진용 도전성 부재가 제공될 수 있다. 본 발명에 따라, 고품질의 전자사진 화상을 안정적으로 형성하도록 구성된 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치가 제공될 수 있다.
첨부된 도면을 참조한 예시적인 실시예에 관한 이하의 설명으로부터 본 발명의 추가적인 특징이 명확해질 것이다.
도 1은 대전 부재의 표면에 대한 분진 부착의 메커니즘의 설명도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 롤러-형상의 도전성 부재의 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 표면층의 대전을 예시하기 위한 도면이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 각각 목부의 설명도이다.
도 5는 세공 평가 방법의 설명도이다.
도 6은 목부의 확인 화상의 예이다.
도 7은 이격 부재의 예를 예시하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전자사진 화상 형성 장치의 설명도이다.
도 10은 본 발명에 따라 표면층을 형성하기 위해서 이용되는 도포 장치의 설명도이다.
이제, 첨부 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명할 것이다.
본 발명의 발명자는 PTL 1 및 PTL 2에 따라 대전 부재에 대한 조사를 하였고, 결과로서, 대전 부재가 토너 및 외부 첨가물의 부착을 억제하는 효과를 갖는다는 것을 확인하였다. 그러나, 최근 몇 년간, 전자사진 화상의 해상도 증가에 따라, 대전 부재와 피대전체 사이에 인가하고자 하는 대전 전압이 증가되는 경향이 있다. 즉, 대전 전압이 증가될 때, 현상 콘트라스트가 증가될 수 있고, 결과적으로 컬러의 그레이 스케일이 증가될 수 있다.
그러나, 대전 전압이 증가되면, 방전 전하량이 지역적으로 증가되는 이상 방전이 발생하기 쉽다. 저온 및 저습도 환경 하에서, 이상 방전은 특히 발생하기가 쉽다.
(분진)
또한, PTL 1 및 PTL 2에 따른 대전 부재가 대전 부재의 표면에 대한 토너 및 외부 첨가물의 물리적 부착을 억제할 수 있다는 것을 확인하였다. 그러나, 대전 부재의 표면에 대한 토너 및 외부 첨가물의 정전기적 부착의 억제는 여전히 개선할 필요가 있다는 것을 인지하였다.
즉, 대전 전압의 극성과 반대인 극성을 가지는 이온은, 방전으로 인해서, 대전 부재의 표면 및 그러한 표면에 부착된 물질에 부착된다. 그에 따라, 정전기적 부착력이 방전과 함께 증가된다. 특히, 저온 및 저습도 환경 하에서, 분진의 전하는 공기 중의 물로 인해서 용이하게 상쇄되지 않는다. 그에 따라, 토너 및 외부 첨가물은 대전 부재의 표면에 더 부착되기 쉽다.
음의 대전의 경우가 도 1을 참조하여 설명된다. 대전 부재(10)는 전원(13)에 연결되고, 접지(14)에 연결된 감광성 드럼(11)에 대향된다. 방전은 대전 부재(10)와 감광성 드럼(11) 사이의 간극 내에서 발생되고, 전기장을 따라서, 음의 극성을 가지는 전자가 감광성 드럼(11)으로 당겨지고 양의 극성을 가지는 이온은 대전 부재(10)의 표면으로 당겨진다. 이러한 경우에, 토너와 같은 분진(12)이 대전 부재(10)의 표면 상에 존재할 때, 대전 부재(10)로 끌어 당겨진 양의 극성을 가지는 이온은 분진(12)에 부착되고, 분진(12)은 양으로 대전된다. 결과적으로, 분진(12)과 음으로 대전된 대전 부재(10) 사이의 정전기적 인력이 증가되고, 분진(12)은 대전 부재(10)의 표면에 강하게 부착된다. 또한, 이러한 현상은 사용의 진행과 함께 반복적으로 발생되고, 그에 따라 분진(12)의 부착력이 증가된다.
덧붙여, 파센(Paschen)의 법칙에 따라 대전 부재로부터 피대전체로의 방전이 발생된다. 또한, 방전 현상은, 공기 중의 분자 및 전극과 충돌하여 전자 및 양이온을 발생시키는 프로세스를 반복함으로써 이온화된 전자가 지수적으로 증가되는 전자 사태(avalanche)의 확산 현상으로 설명될 수 있다. 전자 사태는 전기장을 따라서 확산되고, 이러한 확산의 정도는 최종 방전 전하량을 결정한다.
또한, 파센의 법칙에 따라 과도한 전압이 인가되고 전자 사태가 상당히 확산되어 매우 큰 방전 전하량을 생성하는 경우에, 이상 방전이 발생된다. 실제로, 이상 방전은 고속 카메라 및 화상 증배관으로 관찰될 수 있고, 약 200㎛ 내지 약 700㎛의 크기를 갖는다. 그 방전 전류량은 정상 방전의 방전 전류량 보다 약 100배 이상인 것으로 측정된다. 그에 따라, 이상 방전을 억제하기 위해서, 전자 사태의 확산에 의해서 발생되는 방전 전하량이, 큰 인가 전압의 조건 하에서, 정상 범위 내에서 제어되게 하는 것으로 충분하다.
이어서, 본 발명의 발명자는, 대전 전압이 증가되는 경우에도 이상 방전을 쉽게 유발하지 않고 대전 부재의 표면에 대한 토너와 같은 분진의 정전기적 부착을 효과적으로 억제할 수 있는 대전 부재를 획득하기 위해서 집중적인 연구를 하였다.
결과적으로, 발명자는 전술한 요건을 또한 만족시키는 이하의 도전성 부재를 발견하였다: 도전성 부재로서:
도전성 지지체; 및
도전성 지지체 상의 표면층을 포함하고,
표면층은, 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공을 포함하고,
상기 표면층의 일 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100 이하이며,
골격은 비-도전성이고, 그리고
골격은 목부를 통해서 서로 연결된 복수의 입자를 포함하고, 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)은 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하이다.
도면을 참조하여 본 발명에 따른 대전 부재를 이하에서 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예로 제한되지 않는다는 것을 주목하여야 할 것이다.
(방전)
(이상 방전)
본 발명의 발명자는, 전술한 구성을 가지는 대전 부재로, 이상 방전의 발생이 억제되고, 대전 부재의 표면에 대한 토너와 같은 분진의 정전기적 부착이 더 억제될 수 있는 이유를 다음과 같이 가정하였다.
(이상 방전의 억제)
전술한 바와 같이, 이상 방전은 약 200㎛ 내지 약 700㎛의 크기를 갖는다. 이러한 크기는 공간 내의 전기장을 따른 정상 방전의 성장의 결과이다. 즉, 이상 방전을 억제하기 위해서, 정상 방전의 성장을 억제하는 것으로 충분하다. 정상 방전은 이상 방전에서와 같은 방식으로 고속 카메라 및 화상 증배관으로 확인될 수 있고 그 크기는 30㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 표면층은 3차원적으로 연속적인 골격을 가지며, 표면층의 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100 이하이다. 이러한 구성으로, 전자 사태의 확산이 공간적으로 제한되고, 정상 방전이 이상 방전의 크기로 성장되는 것이 방지될 수 있는 것으로 간주된다. 즉, 표면층은, 두께 방향으로 연통되나 전기장의 방향과 동일한 방향으로 표면층을 통해서 침투하는 관통 홀을 거의 가지지 않는, 세공을 갖는다. 그에 따라, 도전성 지지체의 표면으로부터의 방전이 분리되고, 정상 방전의 크기 증가가 제한되는 것으로 간주된다.
고속 카메라의 이용을 통한 본 발명에 따른 전자사진용 도전성 부재와 감광성 드럼 사이에서 발생되는 방전의 직접적인 관찰의 결과로서, 이하의 현상이 확인될 수 있다. 다공질체인 표면층이 도전성 부재의 표면 상에 존재하는 경우에, 단일-스폿 방전이 단편화된다. 이로부터, 전술한 가정된 메커니즘이 정확하다는 것으로 또한 간주된다.
(분진의 부착 억제)
다음에, 분진의 부착의 억제가 설명된다. 첫 번째로, 물리적 부착력 또는 정전기적 인력으로 인해서, 분진은 도전성 부재의 표면에 부착된다. 특히, 대전 부재 상에서 유발된 분진은 양의 전하로부터 음의 전하까지의 분포를 가지며, 그에 따라 분진의 정전기적 부착을 피할 수 없다. 또한, 전술한 바와 같이, 통상적인 도전성 부재에서, 인가된 전압의 극성과 반대인 극성을 가지는 이온은, 방전으로 인해서, 대전 부재의 표면 및 그러한 표면에 부착된 물질에 부착된다. 그에 따라, 정전기적 부착력은 방전과 함께 증가되고, 표면에 일단 부착된 분진의 박리는 쉽게 예상될 수 없다.
본 발명에서, 전술한 바와 같은 분진의 물리적 부착 및 정전기적 부착 모두가 억제될 수 있다. 첫 번째로, 물리적 부착이 설명된다. 표면층은 미세 골격 및 세공을 가지는 다공질체이고, 그에 따라 접촉점이 상당히 감소되어 분진의 물리적 부착을 억제할 수 있다.
다음에, 정전기적 부착의 억제가 도 3을 참조하여 설명된다.
도 3은 음의 대전의 경우의 대전 부재(31) 및 감광성 드럼(32)의 개략도이다. 방전이 발생될 때, 음의 전하(34)는 전기장을 따라서 감광성 드럼(32)의 표면으로 전진되고, 양의 극성을 가지는 전하(33)는 표면층(30)으로 전진된다. 이러한 경우에, 표면층(30)은 비-도전성이고, 그에 따라 표면층(30)은 양의 극성을 가지는 전하(33)를 포획하여 양으로 대전된다. 이러한 경우에, 표면층(30)은, 전기장으로 인해서 대전 부재(31)의 표면에 부착되려 하는 양으로-대전된 분진을 정전기적으로 격퇴하고, 그에 따라 분진에 작용하는 정전기적 인력이 감소될 수 있다. 즉, 관련 기술에서 억제될 수 없는 정전기적 부착이 감소될 수 있다.
또한, 분진이 표면층(30)의 표면에 부착될 때에도, 표면층(30) 상에서 다량으로 발생된 음 방전 전하가 분진에 부착되는데, 이는 표면층(30)이 다공질체이기 때문이고, 결과적으로 분진이 대전되는 극성이 음이 된다. 그에 따라, 극성이 반전되고, 분진은 전기장으로 인해서 박리된다.
즉, 분진의 물리적 부착 및 정전기적 부착 모두가 동시에 매우 효과적으로 억제될 수 있고, 그에 따라 분진의 부착에 의해서 유발되는 화상 불량이 감소될 것으로 예상된다.
전술한 이유로, 본 발명에 따라, 분진의 부착에 의해서 유발되는 이상 방전의 억제 및 화상 불량의 억제 모두가 실현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 긴 기간에 걸쳐 보이드 화상을 억제할 수 있고 분진의 부착에 의해서 유발되는 화상 불량을 억제할 수 있는 프로세스 카트리지 및 전자사진 장치가 제공될 수 있다. 본 발명은 이하에서 구체적으로 설명된다.
(부재 구성의 예)
도 2a 및 도 2b는 롤러-형상의 도전성 부재의 예의 단면도이다. 도전성 부재는 도전성 지지체 및 도전성 지지체의 외부 측면 상의 표면층을 포함한다. 표면층은 다공질체로 형성된다. 도전성 부재의 구조의 예로서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 구성이 주어질 수 있다.
도 2a의 도전성 부재는 도전성 굴대로서의 역할을 하는 코어형 막대(22)로 형성된 도전성 지지체 및 도전성 지지체의 외부 둘레에 형성된 표면층(21)을 포함한다. 또한, 도 2b의 도전성 부재는, 도전성 굴대로서의 역할을 하는 코어형 막대(22) 및 코어형 막대(22)의 외부 둘레 상에 형성된 도전성 수지 층(23)을 포함하는 도전성 지지체, 그리고 도전성 지지체의 외부 둘레 상에 형성된 표면층(21)을 포함한다. 도전성 부재는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한 필요에 따라 복수의 도전성 수지 층(23)이 내부에 배열되는 다층 구성을 가질 수 있다는 것을 주목하여야 할 것이다. 또한, 도전성 부재는 롤러 형상으로 제한되지 않고, 예를 들어, 블레이드 형상을 가질 수 있다.
<도전성 지지체>
도전성 지지체는, 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같은 도전성 굴대로서의 역할을 하는 코어형 막대(22)로 형성될 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 도전성 지지체는 도전성 굴대로서의 역할을 하는 코어형 막대(22) 및 코어형 막대(22)의 외부 둘레 상에 형성된 도전성 수지 층(23)을 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 도전성 지지체는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한 필요에 따라 복수의 도전성 수지 층(23)이 내부에 배열되는 다층 구성을 가질 수 있다.
그 중에서, 도전성 수지 층 내의 도전제에 의해서 유발되는 저항 불균일성이 억제될 수 있는 도 2a의 구성이 바람직하다.
[도전성 굴대]
도전성 굴대를 형성하기 위한 재료로서, 전자사진용 도전성 부재의 분야에서 공지된 재료로부터 적절히 선택된 하나의 재료가 이용될 수 있다. 예를 들어, 탄소 강 합금의 표면이 약 5㎛의 두께를 가지는 니켈 및 기타로 도금되는 원통형 재료가 주어진다.
[도전성 수지 층]
고무 재료, 수지 재료, 또는 기타가 도전성 수지 층(23)을 형성하기 위한 재료로서 이용될 수 있다.
고무 재료는 특별히 제한되지 않고, 전자사진용 도전성 부재의 분야에서 공지된 고무가 이용될 수 있다. 그 구체적인 예에는 에피클로로히드린 단독중합체, 에피클로로히드린-에틸렌 산화물 공중합체, 에피클로로히드린-에틸렌 산화물-알릴 글리시딜 에테르 삼원중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(NBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 수소 첨가 제품, 실리콘 고무, 아크릴 고무, 및 우레탄 고무가 포함된다. 이러한 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
전자사진용 도전성 부재의 분야에서 공지된 수지가 수지 재료로서 이용될 수 있다. 그 구체적인 예에는, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지, 및 실리콘 수지가 포함된다. 이러한 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
필요에 따라 도전성 수지 층의 전기 저항 값을 조정하기 위해서, 이하의 재료가 도전성 수지 층(23)을 형성하기 위한 고무 재료 또는 수지 재료에 혼합될 수 있다: 전자 도전성(electron conductivity)을 나타내는, 카본 블랙, 흑연, 산화 주석과 같은 산화물, 및 구리 및 은과 같은 금속; 입자 표면을 산화물 또는 금속으로 덮는 것에 의해서 도전성(electroconductivity)이 각각 부여되는 도전성 입자; 및 이온 도전성을 나타내는 4급 암모늄염 및 술폰산염과 같은 이온 교환 성능을 각각 가지는 이온 도전제.
또한, 고무 또는 수지를 위한 혼합제로서 일반적으로 사용되고 있는 충진제, 연화제, 프로세싱 보조제, 점착 부여제, 점착 방지제, 분산체, 발포제, 조질화 입자, 또는 기타를, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위까지 첨가할 수 있다. 이러한 작용제 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
도전성 수지 층(23)을 형성하기 위한 재료로서, 표면층의 대전이 도전성 지지체로 방출되는 현상을 감소시킬 수 있는 카본 블랙과 같은 도전제를 이용하는 전자-도전성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 카본 블랙과 같은 도전제가 사용되는 경우에, 부피 비저항(volume resistivity)이 극도로 낮을 때, 대전이 도전성 지지체로 방출되는 현상이 발생되어 본 발명의 효과를 감소시킨다. 그에 따라, 도전성 지지체에 첨가되는 도전제의 부(part)의 수를, 본 발명의 효과를 제한하지 않는 범위 이내에서, 최소화하는 것이 바람직하다. 또한, 이온 도전성을 가지는 도전성 지지체가 사용될 때, 도전성 지지체의 표면의 도전성 지점은 전체 표면에 걸쳐 균일하게 존재하고, 그에 따라 표면층의 대전이 방출되는 현상이 현저해지기 시작하고, 결과적으로 분진의 부착을 억제하는 효과가 감소될 수 있다.
<표면층>
표면층은, 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공을 갖는다. 표면층의 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100 이하이다. 골격은 비-도전성이고 목부를 통해서 서로 연결되는 복수의 입자를 포함한다. 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)은 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하이다.
[(1) 3-차원적으로 연속적인 골격 및 연통되는 세공]
표면층은 3-차원적으로 연속적인 골격을 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이 3-차원적으로 연속적인 골격은 도전성 부재의 최외측 표면으로부터 도전성 지지체의 표면까지 연결된 복수의 부분 및 복수의 분지를 가지는 골격을 지칭한다.
또한, 표면층은, 골격 내에서 발생되는 방전을 드럼의 표면에 운송하기 위해서 두께 방향으로 연통되는 세공을 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이 두께 방향으로 연통되는 세공은 표면층의 표면의 개구부로부터 도전성 지지체의 표면까지 연장되는 세공을 지칭한다.
또한, 세공이 표면층의 표면의 복수의 개구부를 연결하도록 그리고 복수의 분지를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 바로 앞에서 설명된 바와 같이 세공이 복수의 개구부를 연결하고 복수의 분지를 가질 때, 전자 사태가 표면층 내에서 더 신뢰 가능하게 분리될 수 있다.
또한, 연통되는 세공은 도전성 지지체의 표면으로부터 표면층의 표면까지의 방전 경로를 보장하고, 그에 따라 화상을 형성하기에 적합한 양의 방전 전하가 비-도전성 표면층 내에서도 획득될 수 있다.
또한, 분진의 부착을 억제하기 위해서 분진의 접촉 면적이 감소된다. 또한, 분진이 표면에 부착될 때에도, 세공을 통과하는 방전 전하가 부착되는 분진에 부착되어 분진의 전하를 반전시키고, 그에 의해서 분진이 정전기적으로 박리되게 한다.
주사전자현미경(SEM)에 의해서 획득된 SEM 화상 또는 3-차원적 투과전자현미경, X-레이 CT 검사 장치, 또는 기타에 의해서 획득된 다공질체의 3-차원적인 화상에서, 표면층의 골격이 3-차원적으로 연속적이고 세공이 두께 방향으로 연통된다는 것이 확인될 수 있다. 즉, SEM 화상 또는 3-차원적인 화상에서, 골격은 표면층의 표면으로부터 도전성 지지체의 표면까지 연결된 복수의 부분 및 복수의 분지를 가지기만 하면 된다. 또한, 세공이 표면층의 표면의 복수의 개구부를 연결하고 복수의 분지를 가지며 표면층의 표면으로부터 도전성 지지체의 표면까지 연장된다는 것을 확인하기만 하면 된다.
[(2) 관통 홀의 존재의 정도]
표면층의 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 바람직하게 100 이하, 더 바람직하게 25 이하이다. 본원에서 사용된 바와 같이 관통 홀은, 그러한 관통 홀을 통해서, 도전성 지지체의 표면이 표면층의 표면과 대면되는 위치에서 직접적으로 관찰될 수 있게 하는 세공을 지칭한다.
대전 장치에서, 대전 부재의 도전성 지지체와 피대전체의 도전성 지지체 사이에 바이어스가 인가된다. 그에 따라, 많은 수의 선형 홀, 즉 관통 홀이 전기장의 방향으로 표면층 상에 존재할 때, 도전성 지지체의 표면으로부터의 방전이 이상 방전으로 성장하기 쉽다. 이상 방전의 발생은, 전기장의 방향과 동일한 방향으로 연장되는 세공 즉, 전술한 바와 같은 관통 홀의 수를 제한함으로써 억제될 수 있다.
관통 홀을 포함하는 정사각형의 수에 관한 하한선에 특별한 제한은 없으나, 그 수는 작은 것이 바람직하다는 것을 주목하여야 할 것이다. 구체적으로, 이상 방전의 발생 억제의 관점에서, 그 수는 가장 바람직하게 0이다.
표면층 내의 관통 홀의 존재/부재가 이하와 같이 확인될 수 있다. 첫 번째로, 표면층은 표면층에 대면되는 방향으로부터 관찰되고, 표면층의 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의 영역이 사진촬영된다. 이러한 경우에, 레이저 현미경, 광학적 현미경, 또는 전자 현미경과 같은, 측면 마다 150㎛로 측정되는 영역을 관찰할 수 있는 방법이 적절하게 이용될 수 있다.
이어서, 도 5의 영역의 일부의 예시에서와 같이, 영역이 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 분할될 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수가 계수될 수 있다.
[(3) 비-도전성]
표면층의 골격은 비-도전성이다. 비-도전성은 부피 비저항이 1×1010 Ωㆍcm 이상인 것을 의미한다. 표면층이 비-도전적일 때, 표면층의 골격은, 방전으로 인해서 대전되는 대전 전압의 극성에 반대되는 극성을 가지는 이온을 포획할 수 있다. 이러한 대전은 분진의 정전기적 부착을 감소시킬 수 있고, 추가적으로, 부착되는 분진의 전하를 반전시켜 분진이 박리되게 할 수 있다.
표면층의 골격이 1×1010 Ωㆍcm 이상 1×1017 Ωㆍcm 이하의 부피 비저항을 가지는 것이 바람직하다. 부피 비저항이 1×1010 Ωㆍcm 이상일 때, 골격은 대전되기 시작하고, 그에 의해서 분진의 부착을 억제할 수 있다. 한편, 부피 비저항이 1×1017 Ωㆍcm 이하일 때, 표면층의 세공 내의 방전의 발생이 가속되고, 분진은 정전기적으로 박리될 수 있다. 또한, 부피 비저항이 1×1015 Ωㆍcm 이상 1×1017 Ωㆍcm 이하로 설정되는 것이 더 바람직한데, 이는 표면층 내의 대전 변동의 영향이 감소될 수 있고, 분진의 정전기적 박리가 더 가속될 수 있기 때문이다.
표면층의 부피 비저항이 이하의 측정 방법에 의해서 측정된다는 것을 주목하여야 할 것이다. 첫 번째로, 골격의 세공을 포함하지 않는 테스트 조각이 집게로 도전성 부재의 표면 상에 위치된 표면층으로부터 취해진다. 이어서, 주사탐침현미경(SPM)의 외팔보가 테스트 조각에 접촉되고, 테스트 조각은 외팔보와 도전성 기재 사이에 끼워져 부피 비저항이 측정된다. 도전성 부재는 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할된다. 획득된 10개의 영역의 각각의 내부의 임의의 하나의 지점(총 10개 지점)이 부피 비저항에 대해서 측정되고, 측정된 부피 비저항의 평균 값이 표면층의 부피 비저항으로서 규정된다.
[(4) 목부]
표면층의 골격은 목부를 통해서 서로 연결되는 복수의 입자를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이 목부는, 입자의 구성 재료의 이동에 의해서 형성되고 불-연속적인 지점이 없는 매끄러운 곡선형 표면을 가지는 단일-시트의 쌍곡선 형상(드럼 형상)으로 수축되는, 입자들 사이의 부분을 지칭한다.
도 4a 내지 도 4d는 각각, 표면층의 골격의 예로서, 구형 입자의 이용을 통해서 생성된 표면층의 골격의 일부를 2-차원적으로 도시한 개략도이다. 도 4a 내지 도 4d에서, 입자(41)는 목부(42)를 통해서 서로 연결된다. 목부(42)는 도 4a 내지 도 4d에서 직선으로 도시되어 있으나, 목부(42)는 실제로 도 4a 내지 도 4d의 파선을 따라서 취해진 횡단면을 지칭한다.
도 4a 내지 도 4c는 복수의 연결된 입자의 절취 표면의 도면이고, 도 4d는 목부 부분의 절취 표면의 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도전성 지지체의 표면에 평행한 절취 표면의 도면이고, 도 4c 및 도 4d는 도전성 지지체의 표면에 수직인 절취 표면의 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 4c 및 도 4d의 화살표(48)의 방향으로부터 볼 때의 단면도이다. 도 4c는 도 4d의 화살표(401)의 방향으로부터 볼 때의 단면도이다. 도 4d는 도 4c의 화살표(49)의 방향으로부터 볼 때의 단면도이다.
도 4a의 실선에 의해서 표시된 절취 표면(43)은 도 4c에 도시된 표면(46)을 따른 절취에 의해서 획득된 절취 표면이다. 도 4b의 실선에 의해서 표시된 절취 표면(44)은 도 4c에 도시된 표면(47)을 따른 절취에 의해서 획득된 절취 표면이고, 도 4b의 이중 점선형 파선(45)은 도 4a의 실선에 의해서 표시된 절취 표면(43)에 상응한다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 도전성 지지체의 표면으로부터 표면층의 골격을 절취하기 위한 표면의 높이에 따라, 절취 표면의 면적이 변화되고 절취 표면 상에서 나타나는 목부(42)의 길이가 또한 변화된다.
복수의 입자가 목부를 통해서 서로 3-차원적으로 연결될 때, 세공의 벽이 불규칙성을 갖는다. 그에 따라, 세공의 형상이 보다 복잡해지고, 전자 사태의 확산 억제 효과가 더 향상된다. 결과적으로, 이상 방전의 발생을 억제하는 효과가 더 향상될 수 있다.
또한, 입자가 목부를 통해서 서로 연결될 때, 입자들 사이의 전기적 인터페이스가 제거된다. 그에 따라, 표면층을 형성하는 골격이 하나의 유전체로서 간주될 수 있다. 골격이 하나의 유전체로서의 역할을 할 때, 대전의 변동이 억제될 수 있고, 균일한 방전이 전체 표면층 내에서 형성될 수 있다.
또한, 복수의 입자가 목부를 통해서 서로 연결될 때, 표면층의 구조가 변화되기 쉽지 않고, 전술한 효과는 전자사진 장치의 동작 수명 동안 유지될 수 있다.
또한, 목부의 존재로 인해서, 불규칙성이 세공의 형상 내에서 증가되고, 세공은 더 복잡한 구조를 갖는다. 세공의 불규칙성은 또한 전기장 분포에 불규칙성을 제공하고, 이는, 그러한 전기장 분포의 불균일한 부분이 방전을 용이하게 하는 특징부를 갖는 것으로 간주된다. 즉, 목부에 의해서 형성된 세공의 복잡한 형상은 세공 내의 방전 발생 가능성을 높여 대전량을 증가시킨다. 결과적으로, 분진의 부착 감소 및 분진 박리 가속의 효과가 얻어진다.
목부를 통한 입자의 연결을 확인하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 3-차원적인 화상을 기초로 또는 레이저 현미경, 광학적 현미경, 전자 현미경, 또는 기타로, 입자의 연결된 부분을 관찰하는 것만이 필요하다는 것을 주목하여야 할 것이다. 이러한 경우에, 골격 및 목부를 사진촬영하는 것, 그리고 입자의 연결된 부분이 불연속적인 지점이 없이 매끄러운 곡선형 표면을 가지는 단일-시트의 쌍곡선 형상(드럼 형상)으로 수축된 것을 확인하는 것 만을 필요로 한다.
또한, 목부를 확인하는 다른 방법으로서, 연결된 입자를 분해하기 위해서 집게로 표면층을 분쇄하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 분해되고 분리된 입자가 더 관찰될 때, 연결의 흔적이 도 6에 도시된 바와 같이 확인될 수 있고, 그에 따라 입자가 목부를 통해서 서로 연결되었었다는 것이 확인될 수 있다.
[입자의 형상]
표면층의 골격을 형성하는 입자는, 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공이 형성될 수 있는 한, 임의의 형상을 가질 수 있다. 형상은 원형, 계란형, 직사각형과 같은 다각형, 반원형, 또는 임의 형상일 수 있다. 그들 중에서, 입자는 바람직하게 구형 입자인데, 이는 두께, 다공도, 및 기타의 구조적 제어가 적절하게 실현될 수 있고, 만족스러운 화상 품질이 얻어질 수 있기 때문이다.
입자의 형상을 확인하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 3-차원적인 화상을 기초로 또는 레이저 현미경, 광학적 현미경, 전자 현미경, 또는 기타로, 입자의 연결된 부분을 관찰하는 것만이 필요하다. 이러한 경우에, 골격 및 목부를 사진촬영하는 것 그리고 화상 프로세싱에서 목부에 의해서 절취된 입자의 형상을 시각적으로 확인하고, 그에 의해서 입자의 형상으로서 결과를 규정하는 것만이 필요하다.
또한, 입자의 형상을 확인하는 다른 방법으로서, 연결된 입자를 분해하기 위해서 집게로 표면층을 분쇄하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 분해되고 분리된 입자가 더 관찰될 때, 입자의 형상이 확인될 수 있다.
[입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)]
표면층의 골격을 형성하는 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)이 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 평균 값(D1)이 0.1㎛ 이상일 때, 세공이 적절하게 형성되고, 표면층 내의 방전이 가속되어 분진이 박리되게 할 수 있다. 또한, 평균 값(D1)은 바람직하게 20㎛ 이하이고, 특히 바람직하게 3.5㎛ 이하이다. 평균 값(D1)이 20㎛ 이하로 설정될 때, 비-도전성 구조로부터 유도되는 화상 불량이 억제될 수 있다. 또한, 평균 값(D1)이 3.5㎛ 이하로 설정될 때, 세공 내의 방전의 확산을 억제하는 효과가 향상되고, 이상 방전의 발생이 더 억제될 수 있다. 또한, 평균 값(D1)이 3.5㎛ 이하로 설정될 때, 표면층의 표면의 세공 내에 매립되는 분진이 감소되고, 분진의 부착으로부터 유도되는 화상 불량이 억제될 수 있다.
입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)을 계산하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 3-차원적인 화상을 기초로 또는 레이저 현미경, 광학적 현미경, 전자 현미경, 또는 기타로, 입자의 연결된 부분을 관찰하는 것만이 필요하다는 것을 주목하여야 할 것이다. 특히, X-레이 CT 측정이 바람직한데, 이는 표면층이 3-차원적으로 측정될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 골격 및 목부의 슬라이스 화상이 X-레이 CT 검사 장치(Mars Tohken X-ray Inspection Co., Ltd.에 의해서 제조된 상표명:TOHKEN-SkyScan2011(복사선 공급원: TX-300))의 이용을 통해서 취해진다. 측정은, Image-pro plus(제품명, Media Cybernetics Corporation에 의해서 제조됨)와 같은, 화상 프로세싱 소프트웨어에 의해서, 획득된 슬라이스 화상을 기초로 실시될 수 있다.
구체적으로, 목부를 통해서 서로 연결된 2개의 입자로부터 획득된 슬라이스 화상이 사용된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 목부의 횡단면에 수직인 횡단면이고, 도전성 지지체의 표면에 평행한 복수의 절취 표면 중에서, 절취 표면 내에 포함된 목부의 길이가 최대인 절취 표면인, 절취 표면이 발견된다. 발견된 절취 표면은 오츠(Ohtsu) 방법에 의해서 2진화된다. 다음에, 예를 들어, 경계 프로세싱(watershed processing)을 실시하여, 가장 함몰된 윤곽선의 목부 연결 부분을 생성한다. 이어서, 목부에 의해서 절취된 입자의 중력 중심이 계산되고, 중력 중심이 중심이 되게 한 상태로, 입자의 경계와 접촉되는 외접원의 반경이 입자의 원 상당 직경으로서 측정될 수 있다. 도전성 부재는 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할된다. 획득된 10개의 영역의 각각의 영역 내의 임의의 화상 내의 임의의 50개의 입자(총 500개의 입자)를 입자의 원 상당 직경에 대해서 측정하고, 그 산술 평균 값(이하에서, "평균 값"으로 종종 지칭된다)이 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)으로서 규정된다.
또한, 입자의 형상을 확인하는 다른 방법으로서, 연결된 입자를 분해하기 위해서 집게로 표면층을 분쇄하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 분해되고 분리된 입자의 화상이 레이저 현미경, 광학적 현미경, 전자 현미경, 또는 기타로 도전성 지지체의 표면 상에서 획득되고, 원 상당 직경의 평균 값(D1)이 전술한 것과 동일한 방법에 의해서 측정될 수 있다.
[목부의 횡단면의 원 상당 직경과 입자의 원 상당 직경 사이의 비율]
표면층의 골격을 형성하기 위한 목부의 횡단면의 원 상당 직경의 평균 값(D2)은 바람직하게 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)의 0.1 배 이상 0.7 배 이하이다. 평균 값(D2)이 0.1 배 이상으로 설정될 때, 이상 방전 억제의 효과를 얻기 위해서 방전 공간이 분리된다. 평균 값(D2)이 0.7 배 이하로 설정될 때, 세공 내의 전기장은 복잡한 분포를 가지고, 세공 내의 방전의 발생 가능성이 증가되어 세공 내의 방전된 전하를 증가시키고, 결과적으로 분진의 박리 효과 및 화상 품질 향상의 효과가 얻어질 수 있다.
[목부의 횡단면의 원 상당 직경의 평균 값(D2)]
목부의 횡단면의 원 상당 직경의 측정을 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 3-차원적인 화상을 기초로 또는 레이저 현미경, 광학적 현미경, 전자 현미경, 또는 기타로, 입자의 연결된 부분을 관찰하는 것만이 필요하다는 것을 주목하여야 할 것이다. 특히, X-레이 CT 측정이 바람직한데, 이는 표면층이 3-차원적으로 측정될 수 있기 때문이다.
구체적으로, X-레이 CT 측정에 의해서 목부를 통해서 서로 연결된 2개의 입자로부터 획득된 슬라이스 화상이 이용되고, 도 4d에 도시된 바와 같은 목부(42)의 부분적인 화상이 생성되고 오츠 방법에 의해서 2진화된다. 이어서, 목부의 횡단면의 중력 중심이 계산되고, 중력 중심이 중심이 되게 한 상태로, 목부의 횡단면의 경계와 접촉되는 외접원의 반경이 목부의 횡단면의 원 상당 직경으로서 측정될 수 있다. 도전성 부재는 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할된다. 획득된 10개의 영역의 각각의 영역 내의 임의 화상 내의 임의의 20개의 입자(총 200개의 입자)가 목부의 횡단면의 원 상당 직경에 대해서 측정되고, 평균 값(D2)이 계산된다.
또한, 목부의 횡단면의 원 상당 직경을 측정하는 다른 방법으로서, 연결된 입자를 분해하기 위해서 집게로 표면층을 분쇄하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 분해되고 분리된 입자의 화상은 도전성 지지체의 표면 상에서 획득되고, 입자의 원 상당 직경 및 목부의 횡단면에 상응하는 연결된 부분이었던 부분의 원 상당 직경이 측정될 수 있다.
[두께]
표면층의 두께가 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 감소될 수 있는 것만이 요구되고, 구체적으로 두께는 바람직하게 1㎛ 이상 50㎛ 이하이다. 표면층의 두께가 1㎛ 이상일 때, 골격은 이상 방전을 억제하는 효과를 나타내도록 대전되기 시작한다. 또한, 표면층의 두께가 50㎛ 이하일 때, 세공 내의 방전이 감광성 드럼에 도달하고, 화상은, 대전 부족 발생이 없이, 형성될 수 있다. 두께는 더 바람직하게 8㎛ 이상 20㎛ 이하이다. 두께가 8㎛ 이상일 때, 방전의 확산이 가속되고, 이상 방전이 더 억제될 수 있다. 두께가 20㎛ 이하일 때, 표면층에 부착되는 분진의 극성이 적절하게 반전되고, 분진의 부착으로부터 유래되는 화상 불량이 더 억제될 수 있다.
또한, 전술한 효과는 입자의 원 상당 직경의 평균과 두께 사이의 비율에 의해서 또한 영향을 받는다. 입자의 복수의 층이 적층될 때, 세공의 형상이 복잡해지기 시작하고, 본 발명의 효과가 보다 신뢰 가능하게 나타날 수 있다. 그에 따라, 두께 대 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)의 비율은 바람직하게 1.5 이상 10 이하이다.
표면층의 두께가 이하와 같이 확인된다는 것을 주목하여야 할 것이다. 도전성 지지체 및 표면층을 포함하는 단편이 도전성 부재로부터 절취되고, 그러한 단편은 표면층의 두께 측정을 위해서 X-레이 CT 측정된다. 구체적으로, 골격 부분 및 세공 부분을 식별하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 2-차원적인 슬라이스 화상이 오츠 방법에 의해서 2진화된다. 각각의 2진화된 슬라이스 화상에서, 골격 부분의 비율이 수치적 값으로 변환되었고, 수치적 값은 도전성 지지체 측면으로부터 표면층 측면까지 확인되었다.
그에 따라, 도전성 기재에 가장 근접한 측면 상의 표면층의 최외측 표면은, X-레이 CT의 이용을 통해서 도전성 기재로부터 분리되는 방향으로 표면층의 하부 부분(도전성 기재 측면)으로부터 슬라이싱이 성공적으로 실시되었을 때 처음으로 골격 부분의 비율이 2% 이상에 도달되는 슬라이스 표면을 제공한 표면으로서 규정되었다. 도전성 기재에 가장 근접한 측면 상의 표면층의 최외측 표면은 종종 "표면층의 최하부 부분"으로서 지칭된다는 것을 주목하여야 할 것이다.
예를 들어:
도전성 지지체로부터 높이(h1)에서 획득된 (n-1)-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율은 2% 미만이고;
도전성 지지체로부터 높이(h2)에서 획득된 n-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율이 또한 2% 미만이고; 그리고
도전성 지지체로부터 높이(h3)에서 획득된 (n+1)-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율은 2% 이상이다.
관계식: 높이(h1) < 높이(h2) < 높이(h3)가 충족되고, n은 임의의 자연수를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 골격 부분의 비율이 2% 미만으로부터 2% 이상으로 변화될 때 (n+1)-번째 슬라이스 화상이 획득되는 높이(h3)는 표면층의 최하부 부분의 높이에 상응한다.
유사하게, 도전성 기재로부터 가장 먼 측면 상의 표면층의 최외측 표면은, X-레이 CT의 이용을 통해서 도전성 기재를 향하는 표면층의 상부 부분으로부터 슬라이싱이 성공적으로 실시되었을 때 처음으로 골격 부분의 비율이 2% 이상에 도달되는 슬라이스 표면을 제공한 표면으로서 규정되었다. 도전성 기재로부터 가장 먼 측면 상의 표면층의 최외측 표면은 종종 "표면층의 최외측 표면 부분"으로서 지칭된다는 것을 주목하여야 할 것이다.
예를 들어:
도전성 지지체로부터 높이(H1)에서 획득된 (N-1)-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율은 2% 이상이고;
도전성 지지체로부터 높이(H2)에서 획득된 N-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율은 2% 이상이고; 그리고
도전성 지지체로부터 높이(H3)에서 획득된 (N+1)-번째 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율은 2% 미만이다.
관계식: 높이(H1) < 높이(H2) < 높이(H3)가 충족되고, N은 임의의 자연수를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 골격 부분의 비율이 2% 이상으로부터 2% 미만으로 변화될 때 N-번째 슬라이스 화상이 획득되는 높이(H2)는 표면층의 최외측 표면 부분의 높이에 상응한다.
이어서, 표면층의 최하부 부분의 높이와 표면층의 최외측 표면 부분의 높이 사이의 차이는 표면층의 두께로서 규정되었다.
본원에서 사용된 바와 같이 "골격 부분의 비율"은 {(골격 부분의 면적)/(골격 부분의 면적 + 세공 부분의 면적)}을 지칭한다. 도전성 부재는 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할된다. 획득된 10개 영역의 각각의 내부의 임의의 하나의 지점(총 10개 지점)이 표면층의 두께에 대해서 측정되고, 그 평균 값이 표면층의 두께로서 규정된다.
[다공도]
본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 임의 다공도가 표면층의 다공도로서 채택될 수 있다. 구체적으로, 표면층의 다공도는 20% 이상 80% 이하인 것이 바람직하다. 다공도가 20% 이상일 때, 화상을 형성하기에 충분한 양으로 세공 내에서 방전이 발생될 수 있다. 또한, 다공도가 80% 이하일 때, 방전의 확산을 감소시키는 효과가 나타나고, 그에 따라 이상 방전이 억제될 수 있다. 다공도는 더 바람직하게 50% 이상 75% 이하이다.
표면층의 다공도는 다음과 같이 확인된다. 도전성 지지체 및 표면층을 포함하는 단편이 도전성 부재로부터 절취되고, 그러한 단편은 표면층의 다공도 측정을 위해서 X-레이 CT 측정된다. 구체적으로, 골격 부분 및 세공 부분을 식별하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 2-차원적인 슬라이스 화상이 오츠 방법에 의해서 2진화된다. 각각의 2진화된 슬라이스 화상에서, 골격 부분의 면적 및 세공 부분의 면적이 수치적 값으로 변환되었고, 수치적 값은 도전성 지지체 측면으로부터 표면층 측면까지 확인되었다. 골격 부분의 비율이 2% 이상에 도달되는 영역은 표면층으로서 규정되었고, 최외측 표면 부분 및 최하부 부분은 전술한 바와 같이 규정되었다.
이어서, 골격 부분 및 세공 부분의 부피가 각각 계산되었고, 세공 부분의 부피를 그들의 총 부피로 나누어 다공도를 획득하였다. 도전성 부재는 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할된다. 획득된 10개 영역의 각각의 내부의 임의의 하나의 지점(총 10개 지점)이 표면층의 다공도에 대해서 측정되고, 측정된 다공도의 평균 값이 표면층의 다공도로서 규정된다.
[재료]
골격이 형성될 수 있는 한, 표면층을 형성하는 골격을 위한 재료에 대한 특별한 제한은 없다. 수지와 같은 중합체 재료, 실리카 또는 티타니아와 같은 무기 재료, 중합체 재료와 무기 재료의 하이브리드 재료, 또는 기타가 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 중합체 재료는 큰 분자량을 가지는 재료를 지칭하고, 그 예에는, 반합성 중합체 및 합성 중합체와 같이, 단량체를 중합시킴으로써 얻어지는 중합체, 및 천연 중합체와 같은 큰 분자량을 가지는 화합물이 포함된다.
중합체 재료의 예에는: 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 (메트)아크릴계 중합체; 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 중합체; 폴리스티렌; 폴리이미드, 폴리아미드, 및 폴리아미드 이미드; 폴리-p-페닐렌 산화물 또는 폴리-p-페닐렌 술피드와 같은 폴리아릴렌(방향족 중합체); 폴리에테르; 폴리비닐 에테르; 폴리비닐 알코올(PVOH); 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 인산기, 술포늄기, 암모늄기 또는 피리디늄기가 도입된 폴리올레핀계 중합체, 폴리스티렌, 폴리이미드 또는 폴리아릴렌(방향족 중합체); 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 불소-함유 중합체; 술폰산기, 카르복실기, 인산기, 술포늄기, 암모늄기 또는 피리디늄기가 불소-함유 중합체의 골격 내로 도입된 퍼플루오로술폰산 중합체, 퍼플루오로카복실산 중합체, 및 퍼플루오로인산 중합체; 폴리 부타디엔계 화합물; 탄성중합체 또는 겔과 같은 폴리우레탄계 화합물; 에폭시계 화합물; 실리콘계 화합물; 폴리비닐 클로라이드; 폴리에틸렌 테레프탈레이트; (아세틸)셀룰로오스; 나일론; 및 폴리아릴레이트가 포함된다. 이러한 중합체 중 하나가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 중 복수가 조합되어 사용될 수 있다는 것을 주목하여야 할 것이다. 또한, 중합체는 그 중합체 사슬 내로 도입된 특별한 작용기를 가질 수 있다. 또한, 중합체는, 그러한 중합체의 원료로서 사용되는 2 이상의 종류의 단량체의 조합으로부터 생성된 공중합체일 수 있다.
무기 재료의 예는 Si, Mg, Al, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Sn, 및 Zn의 산화물을 포함한다. 그러한 것의 보다 구체적인 예에는 실리카, 산화 티탄, 산화 알루미늄, 알루미나 졸, 산화 지르코늄, 산화철, 산화 크롬과 같은 금속 산화물이 포함될 수 있다. 그러한 무기 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
전술한 재료 중에서, 적절하게 대전될 수 있는 유기 재료가 바람직하게 사용된다. 그 중에서, 큰 절연 성질을 가지는 PMMA로 대표되는 바와 같은 아크릴계 중합체가 더 바람직하게 사용된다.
[첨가물]
전기 비저항을 조정하기 위해서, 본 발명의 효과가 손상되지 않고 표면층이 형성될 수 있는 한, 첨가물이 표면층의 골격을 위한 재료에 첨가될 수 있다. 첨가물의 예에는: 전자 도전성을 나타내는, 카본 블랙, 흑연, 산화 주석과 같은 산화물, 및 구리 및 은과 같은 금속; 입자 표면을 산화물 또는 금속으로 덮는 것에 의해서 도전성이 각각 부여되는 도전성 입자; 및 이온 도전성을 나타내는 4급 암모늄염 및 술폰산염과 같은 이온 교환 성능을 각각 가지는 이온 도전제가 포함된다. 이러한 첨가제 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 수지를 위한 혼합제로서 일반적으로 사용되고 있는 충진제, 연화제, 프로세싱 보조제, 점착 부여제, 점착 방지제, 분산체, 또는 기타가 첨가될 수 있다.
[표면층 형성 및 목부 직경 제어 방법]
표면층이 형성될 수 있는 한, 표면층을 형성하는 방법에 특별한 제한은 없고, 도전성 지지체 상에 입자를 침착시키고 후속 단계에서 목부를 통해서 입자를 서로 연결하기만 하면 된다.
도전성 지지체 상에 입자를 침착시키는 방법으로서, 브러시 롤러 또는 스펀지 롤러 내에 포함된 미세 입자를 롤-대-롤 프로세스에 의해서 도전성 지지체에 도포하는 것을 포함하는 방법, 정전 분말 코팅 방법, 유동 침지 코팅 방법, 정전 유동 침지 코팅 방법, 용사 분말 코팅 방법과 같은 직접 코팅 방법, 전기용사 방법, 및 미세 입자 분산 액체의 용사 코팅 방법이 주어질 수 있다. 그들 중에서, 브러시 롤러 또는 스펀지 롤러 내에 포함된 미세 입자를 롤-대-롤 프로세스에 의해서 도전성 지지체에 도포하는 것을 포함하는 방법이 바람직한데, 이는, 미세 입자의 동시적인 제거 및 도포로 인해서 표면층의 두께가 적절하게 제어될 수 있기 때문이고, 압축이 도포와 함께 실현될 수 있기 때문이다. 도포량은 롤의 회전수 및 회전 시간에 의해서 적절하게 제어될 수 있다.
목부를 통해서 입자를 서로 연결하는 방법으로서, 가열, 열적 클림핑(thermal crimping), 적외선 조명, 및 결합제 수지에 의해서 입자를 연결하는 방법이 주어진다. 그들 중에서, 입자의 침착을 통해서 얻어진 침착된 입자의 막을 가열하거나 열적 클림핑하는 것에 의해서 입자를 연결하는 방법이 바람직한데, 이는 표면층 내의 입자가 또한 적절하게 융착될 수 있기 때문이다.
전술한 목부 비율(R)은 연결 단계에서의 조건에 의해서, 예를 들어 가열 온도 및 가열 시간에 의해서 제어될 수 있다.
<표면층을 보호하도록 구성된 강성 구조물>
표면층에 부착되려 하는 분진은 표면에 물리적으로 또는 정전기적으로 부착된다. 표면층을 보호하도록 구성된 강성 구조물이 도입될 때, 표면층은 감광성 드럼과 접촉되지 않고, 그에 따라 분진이 표면층에 물리적으로 부착되는 현상이 상당히 방지될 수 있다.
또한, 표면층의 구조가 변화될 때, 방전 특성이 또한 변화될 수 있는 위험이 있다. 그에 따라, 특히 장기간의 사용을 위한 경우에, 표면층을 보호하도록 구성된 강성 구조물을 도입하는 것에 의해서, 감광성 드럼의 표면과 표면층 사이의 마찰 및 마모를 감소시켜 표면층의 구조의 변화를 억제하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 강성 구조물은, 감광성 드럼에 대해서 접경될 때 1㎛ 이하의 양으로 변형되는 구조물을 지칭한다. 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 강성 구조물을 제공하는 방법에 제한은 없다. 예를 들어, 도전성 지지체의 표면 상에 볼록한 부분을 형성하는 것을 포함하는 방법 및 도전성 부재 내로 이격 부재를 도입하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
[도전성 지지체의 표면 상의 볼록 부분]
도전성 지지체가 도 2a에 도시된 바와 같은 구성을 가지는 경우에, 코어형 막대(22)의 표면을 볼록 부분을 가지는 형상으로 프로세스하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 그 예는, 샌드블래스팅, 레이저 프로세싱, 폴리싱, 또는 기타에 의해서 코어형 막대(22)의 표면 상에 볼록 부분을 형성하는 것을 포함하는 방법이다. 볼록 부분이 다른 방법에 의해서 형성될 수 있다는 것을 주목하여야 할 것이다.
도전성 지지체가 도 2b에 도시된 바와 같은 구성을 가지는 경우에, 도전성 수지 층(23)의 표면을 볼록 부분을 가지는 형상으로 프로세스하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 그 예에는, 샌드블래스팅, 레이저 프로세싱, 폴리싱, 또는 기타에 의해서 도전성 수지 층(23)을 프로세스하는 것을 포함하는 방법, 및 도전성 수지 층(23) 내에 유기 입자 또는 무기 입자와 같은 충진제를 분산시키는 것을 포함하는 방법이 포함된다.
유기 입자를 형성하기 위한 재료로서, 예를 들면, 나일론 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 스티렌-아크릴 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 , 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리올레핀 수지 및 실리콘 수지가 주어진다. 이러한 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
또한, 무기 입자를 형성하기 위한 재료로서, 예를 들면 실리카, 산화 알루미늄, 산화 티탄, 산화 아연, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 규산 알루미늄, 스트론튬 실리케이트, 규산 바륨, 칼슘 텅스텐산염, 점토 광물, 운모, 활석 및 카올린이 주어진다. 이러한 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 유기 입자 및 무기 입자 모두가 사용될 수 있다.
도전성 지지체를 프로세스하는 것을 포함하는 전술한 방법에 더하여, 도전성 지지체와 독립적으로 볼록 부분을 도입하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 그 예는, 도전성 지지체 주위에 와이어와 같이 나사산-형상의 부재를 권선하는 것을 포함하는 방법이다.
다공질체를 보호하는 효과를 획득하기 위해서, 표면층에 대면되는 방향으로부터 볼 때, 강성 구조물의 적어도 일부가 표면층의 표면 내의 측면당 1.0 mm로 측정되는 정사각형 영역 내에서 관찰되도록, 볼록 부분의 밀도가 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 볼록 부분의 크기 및 두께에 제한은 없다. 구체적으로, 볼록 부분의 크기 및 두께가, 볼록 부분의 존재에 의해서 화상 불량이 유발되지 않는 범위 내에 포함되는 것이 바람직하다. 볼록 부분의 높이가 표면층의 두께 보다 더 높기만 하다면 그리고 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 볼록 부분의 높이에 제한은 없다. 구체적으로, 볼록 부분의 높이는, 볼록 부분의 높이가 적어도 표면층의 두께 보다 크고 대전 불량이 큰 방전 간극에 의해서 유발되지 않는 범위 내에 포함되는 것이 바람직하다.
[이격 부재]
이격 부재가 감광성 드럼과 표면층을 서로 분리할 수 있는 한 그리고 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 이격 부재에 제한은 없다. 이격 부재의 예에는 링 및 이격체가 포함된다.
이격 부재를 도입하는 방법의 예로서, 도전성 부재가 롤러 형상을 가지는 경우에, 도전성 부재의 외경 보다 큰 외경을 가지고 감광성 드럼과 도전성 부재 사이에서 간극을 유지할 수 있는 경도를 가지는 링을 도입하는 것을 포함하는 방법이 주어진다. 또한, 이격 부재를 도입하는 방법의 다른 예로서, 도전성 부재가 블레이드 형상을 가지는 경우에, 다공질체와 감광성 드럼 사이의 마찰 및 마모를 방지하기 위해서 다공질체와 감광성 드럼을 서로 분리할 수 있는 이격체를 도입하는 것을 포함하는 방법이 주어진다.
본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 이격 부재를 형성하기 위한 재료에 제한은 없다. 또한, 이격 부재를 통한 도전을 방지하기 위해서 공지된 비-도전성 재료를 적절히 이용하는 것으로 충분하다. 이격 부재를 위한 재료의 예에는: 폴리아세탈 수지, 고분자량 폴리에틸렌 수지, 및 나일론 수지와 같이 활주 성질이 우수한 중합체 재료; 및 산화 티탄 및 산화 알루미늄과 같은 금속 산화물 재료가 포함된다. 이러한 재료 중 하나의 종류가 단독으로 사용될 수 있거나, 그 둘 이상의 종류가 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 이격 부재가 도입되는 위치에 제한이 없고, 예를 들어, 이격 부재가 도전성 지지체의 길이방향으로 단부에 셋팅되면 충분하다.
도 7은 이격 부재가 도입되는 경우의 도전성 부재의 예(롤러 형상)의 도면이다. 도 7에서, 도전성 부재는 참조 번호 '70'에 의해서 표시되고, 이격 부재는 참조 번호 '71'에 의해서 표시되며, 도전성 굴대는 참조 번호 '72'에 의해서 표시된다.
<프로세스 카트리지>
도 8은 대전 롤러로서 도전성 부재를 포함하는 전자사진을 위한 프로세스 카트리지의 개략적 단면도이다. 프로세스 카트리지는 현상 장치 및 대전 장치를 일체로 포함하고, 전자사진 장치의 주 본체 상에 제거 가능하게 장착되도록 구성된다. 현상 장치는 적어도 현상 롤러(83) 및 토너 용기(86)를 일체로 포함하고, 필요에 따라, 토너 공급 롤러(84), 토너(89), 현상 블레이드(88), 및 교반 블레이드(810)를 포함할 수 있다. 대전 장치는 적어도 감광성 드럼(81), 클리닝 블레이드(85), 및 대전 롤러(82)를 일체로 포함하고, 폐토너 용기(87)를 포함할 수 있다. 대전 롤러(82), 현상 롤러(83), 토너 공급 롤러(84), 및 현상 블레이드(88)는 전압이 공급되도록 각각 구성된다.
<전자사진 장치>
도 9는 대전 롤러로서 도전성 부재를 이용하는 전자사진 장치의 개략적인 구성도이다. 전자사진 장치는, 4개의 전술한 프로세스 카트리지가 제거 가능하게 장착된 컬러 전자사진 장치다. 각각의 프로세스 카트리지는 각각의 컬러: 흑색, 심홍색, 황색, 및 청록색의 토너를 이용한다. 감광성 드럼(91)은 화살표 방향으로 회전되고, 대전 바이어스 전원으로부터의 전압이 인가되는 대전 롤러(92)에 의해서 균일하게 대전된다. 이어서, 정전기적 잠상이 노광(911)으로 감광성 드럼(91)의 표면 상에 형성된다. 다른 한편으로, 토너 용기(96) 내에 수용된 토너(99)는 교반 블레이드(910)에 의해서 토너 공급 롤러(94)에 공급되고 현상 롤러(93) 상으로 이송된다. 이어서, 토너(99)는, 현상 롤러(93)와 접촉되어 유지되는 현상 블레이드(98)에 의해서 현상 롤러(93)의 표면 상으로 균일하게 도포되고, 마찰 대전에 의해서 전하가 토너(99)에 인가된다. 정전기적 잠상은 감광성 드럼(91)과 접촉되어 유지되는 현상 롤러(93)에 의해서 이송되는 토너(99)로 현상되고, 결과적으로 정전기적 잠상이 토너 화상으로서 가시화된다.
감광성 드럼 상의 가시화된 토너 화상은, 1차 전사 바이어스 전원으로부터의 전압이 인가되는 1차 전사 롤러(912)에 의해서, 장력 롤러(913) 및 중간 전사 벨트 구동 롤러(914)에 의해서 지지 및 구동되는 중간 전사 벨트(915) 상으로 전사된다. 각각의 컬러의 토너 화상들이 서로 성공적으로 중첩되어, 중간 전사 벨트 상에서 컬러 화상을 형성한다.
전사 재료(919)가 시트 공급 롤러에 의해서 장치 내로 공급되고 중간 전사 벨트(915)와 2차 전사 롤러(916) 사이로 이송된다. 전압은 2차 전사 바이어스 전원으로부터 2차 전사 롤러(916)로 공급되고, 그에 따라 중간 전사 벨트(915) 상의 컬러 화상이 전사 재료(919) 상으로 전사된다. 컬러 화상이 전사된 전사 재료(919)는 정착 유닛(918)에 의해서 정착 처리되고 장치의 외부로 전달된다. 그에 따라, 인쇄 작업이 완료된다.
다른 한편으로, 전사되지 않고 감광성 드럼 상에 남아 있는 토너는 클리닝 블레이드(95)로 벗겨지고 폐토너 수용 용기(97) 내에 수용되며, 그렇게 클리닝된 감광성 드럼(91)은 전술한 단계를 반복한다. 또한, 전사되지 않고 1차 전사 벨트에 남아 있는 토너가 또한 클리닝 장치(917)로 벗겨진다.
<예 1>
(1. 미가황 고무 조성물의 준비)
이하의 표 1에 기재된 종류 및 양의 각각의 재료를 압력 혼합기로 혼합하여 A 혼련 고무 조성물(kneaded rubber composition)을 획득하였다. 또한, A 혼련 고무 조성물의 166 질량부(parts by mass) 및 이하의 표 2에 기재된 종류 및 양의 각각의 재료를 개방 롤로 혼합하여 미가황 고무 조성물을 준비하였다.
[표 1]
Figure 112017102536638-pct00001
[표 2]
Figure 112017102536638-pct00002
(2. 도전성 지지체의 생산)
[2-1. 도전성 굴대]
총 길이가 252 mm이고, 외경이 6 mm이며, 표면이 무전해 니켈 도금된 무-절취 강(free-cutting steel)으로 제조된 둥근 막대를 준비하였다. 다음에, 접착제(Toyokagaku Kenkyusho Co., Ltd.가 제조한, 상표명: Metaloc U-20)를, 롤 코팅기로, 11 mm의 길이를 각각 가지는 양 단부를 제외하고, 230 mm 범위 내에서 둥근 막대의 전체 둘레에 도포하였다. 이러한 예에서, 접착제로 코팅된 둥근 막대가 도전성 굴대로서 이용되었다.
[2-2. 도전성 수지 층]
다음에, 내경이 12.5 mm인 다이를, 도전성 굴대의 공급 메커니즘 및 미가황 고무 롤러의 방전 메커니즘을 가지는 크로스헤드(crosshead)를 구비하는 압출기의 선단부 단부 상에 장착하였다. 압출기 및 크로스헤드의 각각의 온도가 80 ℃로 조정되었고, 도전성 굴대의 이송 속력은 60 mm/초로 조정되었다. 그러한 조건 하에서, 미가황 고무 조성물이 압출기를 통해서 공급되었고, 도전성 굴대의 외부 둘레는 크로스헤드 내에서 미가황 고무 조성물로 커버되었고, 결과적으로 미가황 고무 롤러가 획득되었다. 다음에, 미가황 고무 롤러를 170 ℃ 온도의 고온-공기 가황 퍼니스 내로 도입하고 60 분 동안 가열하여, 미가황 고무 조성물을 가황처리 하였다. 그에 따라, 도전성 굴대의 외부 둘레 상에 형성된 도전성 수지 층을 가지는 롤러가 획득되었다. 그 이후에, 10 mm 길이의 도전성 수지 층을 각각 가지는 양 단부를 절취하였고, 그에 따라 길이방향을 따른 도전성 수지 층 부분의 길이는 231 mm가 되었다. 마지막으로, 도전성 수지 층의 표면을 회전 연마석으로 폴리싱하였다. 따라서, 중심 부분으로부터 양 단부로의 90 mm의 각각의 위치에서 8.4 mm의 직경을 그리고 중심 부분에서 8.5 mm의 직경을 가지는 도전성 지지체(A1)가 얻어졌다.
(3. 표면층의 형성)
도 10은 표면층을 형성하기 위해서 입자를 도포하도록 구성된 도포 장치의 개략도이다. 도포 장치는 입자(100), 입자 저장 유닛(101), 입자 도포 롤러(102), 및 입자가 도포되는 부재(103)을 포함하고, 도전성 지지체(A1)는 입자가 도포되는 부재(103)로서 설치된다. 그에 따라, 표면층이 형성될 수 있다.
입자 도포 롤러(102)는 도전성 코어형 막대의 외부 둘레 상에 형성된 발포 층을 가지는 탄성 스펀지 롤러이다. 입자 도포 롤러(102)는, 입자가 도포되는 부재(103)에 대향되는 부분 내에서 미리 결정된 접촉 영역(닙 부분(nip part))을 형성하도록 배열되고, 도 10의 화살표 방향(시계 방향)으로 회전되도록 구성된다. 이러한 경우에, 입자 도포 롤러(102)는 입자가 도포되는 부재(103)와 미리 결정된 침입량으로, 다시 말해서, 입자가 도포되는 부재(103)에 의해서 입자 도포 롤러(102) 내에서 유발되는 함몰부를 가지고, 접촉되어 유지된다. 입자가 도포될 때, 접촉 영역 내에서 반대 방향들로 이동되도록, 입자 도포 롤러(102) 및 입자가 도포되는 부재(103)가 회전된다. 이러한 동작으로, 입자 도포 롤러(102)는 입자가 도포되는 부재(103)에 입자를 도포하고, 입자가 도포되는 부재(103) 상의 입자가 제거된다.
표면층을 형성하기 위한 입자(100)로서, 비-가교결합 아크릴계 입자(Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.에 의해서 제조된, 유형: MX-300)가, 입자 도포 롤러(102)를 90 rpm으로 그리고 도전성 지지체(A1)를 100 rpm으로 10초 동안 구동 및 회전시키는 것에 의해서 도전성 지지체(A1)에 도포되었고, 그에 의해서 미가열 도전성 부재(a1)가 획득되었다.
이어서, 미가열 도전성 부재(a1)을 오븐 내로 적재하고 140 ℃의 온도에서 3시간 동안 가열하여, 도전성 부재(A1)를 획득하였다.
(4. 특성의 평가)
이러한 예에 따른 도전성 부재(A1)에 대해서 이하의 평가 테스트를 실시하였다. 평가 결과가 표 7에 기재되어 있다. 도전성 부재가 롤러-형상의 도전성 부재인 경우에, x-축 방향, y-축 방향, 및 z-축 방향 각각은 이하의 방향을 지칭한다.
x-축 방향은 롤러(도전성 부재)의 길이방향을 지칭한다.
y-축 방향은 x-축에 직교하는 롤러(도전성 부재)의 횡방향 횡단면(즉, 원형 횡단면) 내의 접선 방향을 지칭한다.
z-축 방향은 x-축에 직교하는 롤러(도전성 부재)의 횡방향 횡단면 내의 직경 방향을 지칭한다. 또한, "xy-평면"은 z-축에 직교되는 평면을 지칭하고, "yz-횡단면"은 x-축에 직교되는 횡단면을 지칭한다.
[4-1. 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공의 확인]
다공질체가 공통-연속 구조물을 가지거나 가지지 않는지의 여부가 이하의 방법에 의해서 확인되었다. 면도날을 도전성 부재(A1)의 표면층과 접촉시켰고, 그에 따라 x-축 방향 및 y-축 방향 각각으로 250㎛의 길이를 가지고 z-축 방향으로 도전성 지지체(A1)를 포함하여 700㎛의 깊이를 가지는 단편을 절취하였다. 이어서, X-레이 CT 검사 장치(Mars Tohken X-ray Inspection Co., Ltd.에 의해서 제조된 상표명:TOHKEN-SkyScan 2011(복사선 공급원: TX-300))로, 단편을 3-차원적으로 재구축하였다. 그에 따라, z-축에 대해서 1㎛의 간격에서, (xy-평면에 평행한) 2-차원적인 슬라이스 화상을 3-차원적인 화상으로부터 절취하였다. 이어서, 슬라이스 화상이 2진화되었고, 그에 따라 골격 부분 및 세공 부분이 식별되었다. 슬라이스 화상은 z-축에 대해서 성공적으로 체크되었고, 그에 따라 골격 부분이 3-차원적으로 연속적이고 세공 부분이 두께 방향으로 연통되는 것이 확인되었다.
[4-2. 관통 홀의 평가]
표면층의 관통 홀은 다음과 같이 평가되었다. 백금을 증기로부터 단편의 표면 상에 증착시켜 침착된 단편을 획득하였다. 이어서, 침착된 단편의 표면을 주사전자현미경(SEM)(Hitachi High-Technologies Corporation이 제조한, 상표명: S-4800)으로 1,000 배율로 z-방향으로부터 사진촬영하여 표면 화상을 획득하였다.
다음에, 표면 화상에서, 측면 당 150㎛로 측정되는 영역 내에서 2.5㎛의 간격으로 59개의 분할 선을 수직으로 생성하고 59개의 분할 선을 수평으로 생성하여 총 3,600개의 정사각형을 형성함으로써, 화상 프로세싱 소프트웨어(Media Cybernetics Corporation이 제조한, Image-pro plus)에 의한 평가 화상을 획득하였다. 이어서, 평가 화상에서, 3,600개의 격자(정사각형) 내에서 도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형의 수를 시각적으로 계수하였다. 평가는 이하의 기준을 기초로 실행되었다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 "도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형"이라는 용어는 "도전성 지지체의 표면이 시각적으로 확인될 수 있는 정사각형"을 지칭한다.
A: 도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형의 총 수가 5 이하임.
B: 도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형의 총 수가 6 이상 25 이하임.
C: 도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형의 총 수가 26 이상 100 이하임.
D: 도전성 지지체의 표면을 포함하는 정사각형의 총 수가 101 이상임.
[4-3. 표면층의 비-도전성의 평가]
표면층(다공질체)의 비-도전성은 이하와 같이 평가되었다. 표면층의 부피 비저항은 주사탐침현미경(SPM)(Quesant Instrument Corporation이 제조한, 상표명: Q-Scope 250)의 이용을 통해서 접촉 모드에서 측정되었다.
첫 번째로, 표면층의 다공질체를 형성하는 골격이 집게로 도전성 부재(A1)로부터 수집되었고, 수집된 골격의 일부를 스테인리스 강으로 제조된 금속 판 상에 배치하여, 측정 단편을 획득하였다. 다음에, 금속 판과 직접적으로 접촉되어 유지되는 부분을 선택하였고, SPM의 외팔보를 그 부분과 접촉시켰다. 50 V의 전압을 외팔보에 인가하였고, 그에 따라 전류 값을 측정하였다. 이어서, 측정 단편의 표면 형상을 SPM으로 관찰하여 높이 프로파일을 획득하였고, 측정 부분의 두께를 획득된 높이 프로파일로부터 계산하였다. 또한, 외팔보와 접촉되어 유지되는 부분의 오목 부분의 면적을 표면 형상 관찰 결과로부터 계산하였다. 부피 비저항을 오목 부분의 두께 및 면적으로부터 계산하였고 표면층의 부피 비저항으로서 규정하였다.
도전성 부재(A1)를 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하였다. 표면층의 다공질체를 형성하는 골격을 집게로 10개의 영역의 각각 내의 임의의 하나의 지점(총 10개의 지점)으로부터 수집하였고, 전술한 측정을 하였다. 측정된 부피 비저항의 평균 값을 표면층의 부피 비저항으로서 규정하였다. 평가 결과가 표 8에 기재되어 있다.
[4-4. 표면층의 대전량의 평가]
전하량 측정 장치(Quality Engineering Associates(QEA), Inc.에 의해서 제조된, 상표명: DRA-2000L)의 이용을 통해서, 코로나 방전에 의해서 유발되는 도전성 부재(대전 부재)의 표면 전위를 측정하였다. 구체적으로, 코로나 방전기의 격자 부분과 도전성 부재(A1)의 표면 사이의 간극이 1 mm가 되도록, 전하량 측정 장치의 코로나 방전기를 배열하였다. 이어서, 8 kV의 전압을 코로나 방전기에 인가하여 방전을 유발하였고, 그에 의해서 도전성 부재의 표면을 대전시켰다. 방전의 완료 이후에, 10초 경과 후 도전성 부재의 표면 전위를 측정하였다.
[4-5. 입자 직경의 평가]
입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)이 다음과 같이 평가되었다. 1,000 배율의 입체 현미경으로 표면층을 관찰하면서 단편의 표면 상에 형성된 표면층을 집게로 분쇄하였고, 입자가 도전성 지지체의 표면 상에서 변형되지 않도록, 입자를 각각의 입자로 분해하였다. 다음에, 백금을 증기로부터 결과물 상으로 침착시켜 침착된 단편을 획득하였다. 이어서, 침착된 단편의 표면을 주사전자현미경(SEM)(Hitachi High-Technologies Corporation이 제조한, 상표명: S-4800)의 이용을 통해서 1,000 배율로 z-방향으로부터 사진촬영하여 표면 화상을 획득하였다.
이어서, 입자가 백색이 되도록 그리고 도전성 지지체의 표면이 흑색이 되도록 표면 화상을 화상 프로세싱 소프트웨어(Media Cybernetics Corporation이 제조한, 상표명: Image-pro plus)로 프로세스하였고, 임의의 50개의 입자의 원 상당 직경을 계수 기능으로 측정하였다. 도전성 부재(A1)를 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하였고, 획득된 10개의 영역에 대해서 전술한 측정을 실시하여 임의의 총 500개의 입자의 원 상당 직경을 측정하였다. 500개의 원 상당 직경의 산술 평균을 입자의 원 상당 직경(D1)으로 규정하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[4-6. 목부 직경의 평가]
목부의 횡단면의 원 상당 직경의 평균 값(D2)이 다음과 같이 평가되었다. 3-차원적인 화상을, [4-1. 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공의 확인] 항목에서와 같은 방식으로 구축하였고, 3-차원적인 화상 내의 20개의 목부의 원 상당 직경을 측정하였다.
도전성 부재(A1)를 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하는 것에 의해서 획득된 10개의 영역의 각각 내의 임의의 하나의 지점(총 200개 지점)에서 전술한 동작을 실시하였고, 200개의 목부의 원 상당 직경의 산술 평균을 목부의 원 상당 직경(D2)으로 규정하였다.
이어서, 원 상당 직경(D1)과 목부의 원 상당 직경(D2)의 비율(D2/D1)을 목부 비율(R)로 계산하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[4-7. 표면층의 두께의 평가]
표면층의 두께는 다음과 같이 확인되었다.
첫 번째로, [4-1. 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 연통되는 세공의 확인] 항목에서 설명된 바와 같이, 면도날을 도전성 부재(A1)의 표면층과 접촉시켰고, 그에 따라 x-방향 및 y-방향 각각으로 250㎛의 길이를 가지고 z-축 방향으로 도전성 지지체를 포함하여 700㎛의 깊이를 가지는 단편을 절취하였다.
X-레이 CT 검사 장치(Mars Tohken X-ray Inspection Co., Ltd.가 제조한, 상표명: TOHKEN-SkyScan2011(복사선 공급원: TX-300))의 이용을 통해서, 도전성 지지체의 표면에 평행한 슬라이스 표면의 화상(슬라이스 화상)을 표면층의 상부 부분(z-축의 상부 방향)으로부터 도전성 기재까지 z-축을 따라서 1㎛의 간격으로 단편으로부터 성공적으로 획득하였다.
도전성 기재로부터 먼 쪽의 측면 상의 표면층의 최외측 표면을 구체화하기 위해서, 표면층이 명확하게 존재하지 않는 표면층의 상부 부분으로부터 도전성 기재를 향해서 슬라이스 화상이 성공적으로 획득되었다는 것을 주목하여야 할 것이다. 이러한 것으로, 후술하는 절차에 의해서 계산된, 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율이 2% 이상에 최초로 도달되는 슬라이스 표면을 구체화할 수 있다.
또한, 도전성 기재에 근접한 측면 상의 표면층의 최외측 표면을 구체화하기 위해서, 도전성 기재의 부분으로부터 표면층의 상부 부분(z-축의 상부 방향)을 향해서 슬라이스 화상을 성공적으로 획득하였다. 이러한 것으로, 표면층의 도전성 기재에 근접한 측면 상에서 슬라이스 화상 내의 골격 부분의 비율이 2% 이상에 최초로 도달되는 슬라이스 표면을 구체화할 수 있다.
골격 부분 및 세공 부분을 식별하기 위해서, X-레이 CT 측정에 의해서 획득된 2-차원적인 슬라이스 화상이 오츠 방법(결정 분석 방법)에 의해서 2진화된다. 각각의 2진화된 슬라이스 화상에서, 골격 부분의 비율을 수치적 값으로 변환하고, 수치적 값을 도전성 지지체 측면으로부터 표면층 측면까지 확인하여, 골격 부분의 비율을 계산한다. 이어서, 전술한 바와 같이, 측정이 표면층의 상부 부분으로부터 시작될 때, 골격 부분의 비율이 2% 이상에 최초로 도달되는 슬라이스 화상이 도전성 기재로부터 가장 먼 측면 상에서 획득되는 슬라이스 표면은 도전성 기재로부터 먼 쪽의 측면 상의 표면층의 최외측 표면으로서 간주된다.
또한, 측정이 도전성 기재로부터 시작될 때, 골격 부분의 비율이 2% 이상에 최초로 도달되는 슬라이스 화상이 도전성 기재에 가장 근접한 측면 상에서 획득되는 슬라이스 표면은 도전성 기재에 근접한 측면 상의 표면층의 최외측 표면으로서 간주된다.
도전성 부재(A1)를 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하는 것에 의해서 획득된 10개의 영역의 각각 내의 임의의 하나의 지점(총 10개 지점)에서 전술한 동작을 실시하고, 그 산술 평균을 표면층의 두께로서 규정하였다는 것을 주목하여야 할 것이다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[4-8. 표면층의 다공도의 평가]
표면층의 다공도는 이하의 방법에 의해서 측정되었다. 전술한 X-레이 CT 평가에 의해서 획득된 3-차원적으로 화상 내의 세공 부분의 비율을 수치적 값으로 변환하여, 표면층의 다공도를 획득하였다. 도전성 부재(A1)를 길이방향으로 10개의 영역으로 균등하게 분할하는 것에 의해서 획득된 10개의 영역의 각각 내의 임의의 하나의 지점(총 10개 지점)에서 전술한 동작을 실시하고, 측정된 다공도의 평균 값을 표면층의 다공도로서 규정하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
(5. 화상의 평가)
도전성 부재(A1)에 대해서 이하의 평가 테스트를 실시하였다.
[5-1. 화상 품질의 평가]
(내구성 테스트(반복적인 사용 테스트) 이전의) 도전성 부재(A1)의 초기 스테이지에서 비-도전성 골격으로부터 유래된 화상 불량(흑색 스폿)을 억제하는 효과가 이하의 방법에 의해서 확인되었다. 전자사진 장치로서, 전자사진 레이저 프린터(Hewlett-Packard Development Company, L.P.에 의해서 제조된, 상표명: Laserjet CP4525dn)를 준비하였다. 도전성 부재를 보다 엄격한 평가 환경에 위치시키기 위해서, 단위 시간당 출력되는 시트의 수가 A4-크기의 시트와 관련하여 50장/분이 되도록, 레이저 프린터를 리모델링하였다는 것을 주목하여야 할 것이다. 이러한 경우에, 기록 매체의 출력 속력이 300 mm/초로 설정되었고, 화상 해상도가 1,200 dpi로 설정되었다.
다음에, 도전성 부재(A1)를 대전 롤러로서 레이저 프린터 전용의 토너 카트리지 상에 장착하였다. 토너 카트리지를 레이저 프린터 상에 적재하였고, 절반-톤의 화상(측방향 선이 감광성 드럼의 회전 방향에 수직인 방향으로 1개의 도트의 폭으로 그리고 2개의 도트의 간격으로 그려진 화상)이 L/L 환경(15 ℃의 온도 및 10%의 상대 습도의 환경)에서 출력되었다.
이러한 경우에, 대전 롤러와 전자사진 감광체 사이에 인가되는 전압이 -1,000 V로 설정되었다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[비-도전성 골격으로부터 유래된 화상 불량의 평가]
A: 흑색 스폿 화상이 관찰되지 않음.
B: 흑색 스폿의 형상 내의 약간의 백색 선이 부분적으로 관찰됨.
C: 흑색 스폿의 형상 내의 약간의 백색 선이 전체 표면에 걸쳐 관찰됨.
D: 줄 형상의 흑색 선이 관찰되고 현저함.
[5-2-1. 보이드 화상의 평가]
[5-1. 화상 품질의 평가] 항목에서 획득된 화상을 시각적으로 관찰하였고, 대전 부재로부터의 국소적인 강한 방전에 의해서 유발된 화상 불균일성(보이드 화상)의 존재/부재를 관찰하였다.
다음에, -1,010 V로부터 10 V의 감소분으로, 즉 -1,020 V, -1,030 V,...으로 인가 전압을 변화시키는 것을 제외하고, 전자사진 화상의 출력 및 시각적 평가를 전술한 바와 같은 방식으로 반복하였다. 이어서, 대전 부재로부터의 국소적인 강한 방전에 의해서 유발된 화상 불균일성(보이드 화상)이 시각적으로 확인될 수 있는 전자사진 화상이 형성되었을 때와 동시에, 인가된 전압을 측정하였다. 이러한 경우에, 인가된 전압은, 내구성 테스트 이전의 보이드 화상 발생 전압으로서, 표 8A 및 표 8B에 설명되었다.
[5-2. 내구성 테스트 이후의 분진의 부착으로부터 유래된 화상 불량의 평가]
도전성 부재(A1)의 내구성 테스트 이후의 분진 부착으로부터 유래된 화상 불량(백색 스폿, 백색 밴드)을 억제하는 효과가 이하의 방법에 의해서 확인되었다. 측방향 줄의 평가에 의해서 획득된 화상에서, 이하의 기준을 기초로 화상 불량을 확인하였고 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[분진 부착으로부터 유래된 화상 불량의 평가]
A: 분진의 부착으로부터 유래된 화상 불량이 관찰되지 않음.
B: 분진의 부착으로부터 유래된 약간의 화상 불량(백색 스폿)이 부분적으로 관찰됨.
C: 분진의 부착으로부터 유래된 약간의 화상 불량(백색 스폿)이 전체 표면에 걸쳐 관찰됨.
D: 분진의 부착으로부터 유래된 화상 불량(백색 스폿)이 전체 표면에 걸쳐 관찰되고, 수직 줄로서 관찰됨.
<예 2 내지 예 10>
도전성 부재(A2 내지 A10)를 생산하였고, 표면층의 구조가 변화되도록 입자의 입자 재료 및 입자 도포 조건 그리고 가열 조건을 표 3에 기재한 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[표 3]
Figure 112017102536638-pct00003
<예 11>
도전성 부재(A11)를 생산하였고, PAN 입자(Toyobo Co., Ltd.에 의해서 제조된, 상표명 TAFTIC A20)를 입자로서 이용하고, 가열 온도를 250 ℃로 설정하고, 그리고 가열 시간을 12 시간으로 설정하여 입자 형상을 불규칙적으로 만든 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 12 내지 예 14>
도전성 부재(A12 내지 A14)를 생산하였고, 목부의 직경을 변화시키기 위해서 표면층의 가열 조건을 표 4에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[표 4]
Figure 112017102536638-pct00004
<예 15>
도전성 부재(A15)를 생산 하였고, 미가황 고무 조성물 내에 분산되는 도전제로서의 역할을 하는 카본 블랙의 첨가량을 80phr로 변화시킨 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다. "phr"은 미가황 고무 조성물의 100 질량부에 대한 첨가량(질량부)을 지칭한다는 것을 주목하여야 할 것이다.
<예 16>
도전성 부재(A16)를 생산하였고, 미가황 고무를 위한 재료로서 표 5-1에 기재된 재료(에피클로로히드린을 포함하는 재료)의 이용을 통해서 A 혼련 고무 조성물을 준비하였고, A 혼련 고무 조성물의 166 질량부 및 이하의 표 5-2에 기재된 종류 및 양의 각각의 재료를 개방 롤로 혼합하여 미가황 고무 조성물을 준비하는 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[표 5-1]
Figure 112017102536638-pct00005
[표 5-2]
Figure 112017102536638-pct00006
<예 17>
도전성 부재(A17)를 생산하였고, 도전성 수지 층을 이하의 방법에 따라 도전성 지지체(A1)의 외부 둘레 표면 상에 추가적으로 형성한 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
첫 번째로, 카프로락톤-변성 아크릴 폴리올 용액에 메틸 이소부틸 케톤을 첨가하여 고체 함량을 10 질량 %로 조정하였다. 이어서, 아크릴 폴리올 용액의 1,000 질량부(고체 함량: 100 질량부)에 대해서 이하의 표 6에 기재된 재료를 이용하는 것에 의해서, 혼합된 용액을 준비하였다. 이러한 경우에, 블록화된(blocked) HDI 및 블록화된 IPDI의 혼합물이 "NCO/OH=1.0" 였다.
[표 6]
Figure 112017102536638-pct00007
이어서, 210g의 전술한 혼합 용액 및 매체로서의 역할을 하고 평균 입자 직경이 0.8 mm인 200 g의 유리 비드를 450 mL의 유리 병 내에서 혼합하였고, 혼합물을 페인트 쉐이커 분배기로 24 시간 동안 예비-분산시켜 도전성 수지 층을 형성하기 위한 페인트를 획득하였다.
침지 코팅에 의해서 페인트로 코팅되도록 도전성 수지 층을 형성하기 위한 페인트 내에 도전성 지지체(A1)를 침잠시켰고, 도전성 지지체의 길이방향은 수직 방향으로 지향되었다. 침지 코팅을 위한 침잠 시간은 9초였고, 권취 속력(take-up speed)은 초기 속력으로서 20 mm/초로 그리고 최종 속력으로서 2 mm/초로 설정되었다. 권취 속력은 초기 속력과 최종 속력 사이에서 시간에 대해서 선형적으로 변화되었다. 그렇게 획득된 코팅된 대상을 정상 온도에서 30분 동안 공기-건조하였다. 이어서, 코팅된 대상을 90 ℃의 온도로 설정된 고온-공기 순환 건조기 내에서 1 시간 동안 건조시켰고, 추가적으로 160 ℃의 온도로 설정된 고온-공기 순환 건조기 내에서 1 시간 동안 건조시켰다.
<예 18>
도전성 부재(A18)를 생산하였고, 둥근 막대를 도전성 지지체로서 이용하였다는 것 만을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가를 실시하기 위해서, 도전성 부재(A18)가 감광성 드럼과 접촉되도록 카트리지를 변화시켰다는 것을 주목하여야 할 것이다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 19>
예 18의 조건과 동일한 조건 하의 침지 코팅에 의해서, 예 16의 도전성 수지 층을 형성하기 위한 페인트를 200㎛ 두께의 알루미늄으로 제조된 시트 상에 도포하여, 알루미늄으로 제조된 시트 상에 도전성 수지 층을 형성하였다. 그에 따라, 블레이드-형상의 도전성 지지체가 생산되었다. 다음에, 예 1에서와 같은 방식으로 표면층을 블레이드-형상의 도전성 지지체의 외부 둘레 표면 상에 형성하여 도전성 부재(A19)를 생성하였다.
그러한 도전성 부재(A19)를 예 1에서 화상을 평가하기 위해서 이용된 것과 동일한 전자사진 레이저 프린터 상에 대전 블레이드로서 장착하였고, 감광성 드럼의 회전 방향에 대해서 전방 방향으로 감광성 드럼에 대해서 접경되도록 배열하였다. 감광성 드럼 및 대전 블레이드에 대해서 도전성 부재(A19)의 접경 지점에서 접촉 지점에 의해서 형성된 각도(θ)는, 대전 가능성의 관점에서, 20°로 설정되었다. 또한, 감광성 드럼에 대한 도전성 부재(A20)의 접경 압력은 초기에 20 g/cm(선형 압력)으로 설정되었다. 화상은 예 1의 조건과 동일한 조건 하에서 평가되었다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 20>
도전성 부재(A20)를 생산하였고, 도전성 수지 층이 형성되지 않는 것을 제외하고, 예 19에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가를 위해서, 예 19에서와 같은 방식으로, 도전성 부재(A20)가 감광성 드럼과 접촉되도록 카트리지를 변화시켰다는 것을 주목하여야 할 것이다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 21 내지 예 24>
도전성 부재(A21 내지 A24)를 생산하였고, 저항을 변화시키기 위해서 입자 재료 및 입자의 도포 조건을 표 7에 기재된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
[표 7]
Figure 112017102746989-pct00027
<예 25>
도전성 부재(A25)를 생산하였고, 폴리아크릴산 에스테르 입자(Sekisui Plastics Co., Ltd.에 의해서 제조된, 상표명: Techpolymer ABX-5)가 입자 재료로서 사용되고, 저항 변화를 위해서 가열 온도가 200 ℃로 변화된 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 26>
도전성 부재(A26)를 생산하였고, 실리카 입자(Micromod가 제조한, 상표명: sicastar 43-00-303)를 입자 재료로서 이용하고, 가열 온도를 1,000 ℃로 설정하고, 가열 시간을 2 시간으로 설정한 것을 제외하고, 예 19에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 27>
도전성 부재(A27)를 생산하였고, 미가열 도전성 부재(a1)에 대해서 고체 함량을 1%로 설정하고 카본 블랙을 0 phr로 설정한 것을 제외하고, 예 17에서와 같은 방식으로, 도전성 수지 층을 미가열 도전성 부재(a1)에 도포하는 것에 의해서 평가하였다. 이러한 경우에, 도전성 수지 층은 입자들 사이에 목부를 형성하기 위한 결합제 수지로서의 역할을 한다. 평가 결과가 표 8A 및 표 8B에 기재되어 있다.
<예 28>
도전성 부재(AA1)는 이격 부재(도전성 수지 층의 단부 부분 내에서 8.6 mm의 외경, 6 mm의 내경, 및 2 mm의 폭을 가지는 링)를 도전성 부재(A1)상에 장착하는 것에 의해서 얻어졌다. 이어서, 도전성 부재(AA1)가 대전 롤러로서 장착된 전술한 레이저 프린터의 이용을 통해서 L/L 환경 하에서 내구성 테스트를 실시하였다. 내구성 테스트는, 40,000 장의 전자사진 화상을 출력하기 위해서, 화상의 2개의 시트를 출력하는 것, 약 3초 동안 감광성 드럼의 회전을 완전히 정지시키는 것, 그리고 화상의 출력을 재개하는 것으로 이루어진, 간헐적인 화상 형성 동작을 반복하는 것에 의해서 실시되었다. 이러한 경우에, 4-포인트 크기를 가지는 알파벳 문자 "E"가 A4 크기의 시트의 면적에 대해서 4%의 피복율로 인쇄되도록, 화상이 출력되었다. 이러한 경우에, 대전 롤러와 전자사진 감광체 사이의 인가 전압이 -1,200 V로 설정되었다.
내구성 테스트 이후에, 인가 전압은 -1,210 V로부터 10 V의 감소분으로, 즉, -1,220 V, -1,230 V,...로부터 변화되었고, 보이드 화상이 확인될 수 있게 하는 전자사진 화상이 형성되는 인가 전압이 측정되었다. 이러한 경우에, 인가된 전압은, 내구성 테스트 이후의 보이드 화상 발생 전압으로서, 표 8A 및 표 8B에 기재되었다.
[표 8A]
Figure 112017102536638-pct00009
[표 8B]
Figure 112017102536638-pct00010
<비교예 1>
예 18의 도전성 수지 층을 형성하기 위해서, 10 phr의 비-가교결합 아크릴계 입자(Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.에 의해서 제조된, 유형: MX-500)를 페인트 내에 첨가하고 분산시켜, 도전성 수지를 형성하였다. 이어서, 표면층을 형성하지 않고 예 1에서와 같은 방식으로 도전성 부재(B1)를 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 표면층은 형성되지 않고, 그에 따라 보이드 화상은 억제되지 않는다.
<비교예 2>
도전성 부재(B2)를 생산하였고, 표면층이 가열되지 않는다는 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 목부는 형성되지 않았고, 그에 따라 대전량이 변동되어 그러한 변동으로부터 유래되는 화상 불량을 유발하였다. 또한, 부착 분진 및 대전 입자가 드럼까지 비산되어 표면층을 정전기적으로 파괴한다. 그에 따라, 보이드 화상은 억제될 수 없다.
<비교예 3>
도전성 부재(A12)를 생산하였고, 입자의 원 상당 직경의 평균 값(D1)이 비-가교결합 아크릴계 입자(Soken Chemical & Engineering Co., Ltd.에 의해서 제조된, 유형: MX-3000)를 입자로서 이용하는 것을 통해서 증가되는 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 입자의 원 상당 직경의 평균은 32㎛ 만큼 컷고, 그에 따라 세공의 미세도가 감소되어 화상 불량을 유발하였다. 게다가, 표면적이 또한 감소되었고, 그에 따라 대전량이 작았다. 그에 따라, 분진은 억제될 수 없었다.
<비교예 4>
도전성 부재(B4)를 생산하였으며, 입자 도포 조건으로서 도전성 지지체(A1)의 회전수를 150 rpm으로 증가시켰고 도포 시간을 3초로 단축시켰다는 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 200개 였고, 그에 따라 표면층 내의 관통 홀은 화상 불량으로서 나타났다.
<비교예 5>
도전성 부재(B5)를 생산하였고, 표면층을 200 ℃로 3시간 동안 가열하였다는 것을 제외하고, 예 1에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 입자가 용융되었고, 절연 표면층 막이 형성되었다. 그에 따라, 대전 불량으로 인해서, 화상을 평가할 수 없었다.
<비교예 6>
도전성 부재(B6)를 생산하였고, 탄소 입자(Nippon Carbon Co., Ltd.에 의해서 제조된, PC1020)를 입자로서 사용하였고 가열 온도를 800 ℃로 변화시켰으며 가열 시간을 12 시간으로 변화시킨 것을 제외하고, 예 19에서와 같은 방식으로 평가하였다. 평가 결과가 표 9A 및 표 9B에 기재되어 있다.
이러한 비교예에서, 표면층은 그 낮은 전기 비저항으로 인해서 대전될 수 없고, 그에 따라 보이드 화상이 억제될 수 없다.
[표 9A]
Figure 112017102536638-pct00011
[표 9B]
Figure 112017102536638-pct00012
예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이하의 청구항의 범위는 가장 광의의 해석에 따르며, 그에 따라 모든 그러한 수정예 및 균등한 구조 및 기능을 포함한다.
본원은, 전체가 참조로서 본원에 포함되는, 2015년 3월 27일자로 출원된 일본 특허출원 제2015-066841의 이익 향유를 주장한다.
10 대전 부재
11 감광성 드럼
12 분진
13 전원
14 접지
21 표면층
22 코어형 막대
23 도전성 수지 층
30 표면층
31 도전성 지지체
32 감광성 드럼
33 양의 극성을 가진 이온
34 음 전하
41 입자
42 목부
70 도전성 부재
71 이격 부재
72 도전성 굴대
81 감광성 드럼
82 대전 롤러
83 현상 롤러
84 토너 공급 롤러
85 클리닝 블레이드
86 토너 용기
87 폐토너 용기
88 현상 블레이드
89 토너
810 교반 블레이드
91 감광성 드럼
92 대전 롤러
93 현상 롤러
94 토너 공급 롤러
95 클리닝 블레이드
96 토너 용기
97 폐토너 수용 용기
98 현상 블레이드
99 토너
910 교반 블레이드
911 노광
912 1차 전사 롤러
913 장력 롤러
914 중간 전사 벨트 구동 롤러
915 중간 전사 벨트
916 2차 전사 롤러
917 클리닝 장치
918 정착 유닛
919 전사 재료
100 입자
101 입자 저장 유닛
102 입자 도포 롤러
103 입자가 도포되는 부재

Claims (9)

  1. 전자사진용 도전성 부재이며:
    도전성 지지체; 및
    상기 도전성 지지체 상의 표면층을 포함하고,
    상기 표면층은, 3-차원적으로 연속적인 골격 및 두께 방향으로 소통되는 세공을 포함하고,
    상기 표면층의 일 표면의 측면 당 150㎛로 측정되는 임의의 영역이 사진촬영되고 수직 방향으로 60개의 부분 및 수평 방향으로 60개의 부분으로 균등하게 분할되어 3,600개의 정사각형을 형성할 때, 관통 홀을 포함하는 정사각형의 수는 100개 이하이며,
    상기 골격은 비-도전성이고, 그리고
    상기 골격은 목부를 통해서 서로 연결된 복수의 입자를 포함하고, 상기 입자들의 원 상당 직경의 평균 값(D1)은 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하인, 전자사진용 도전성 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목부의 횡단면의 원 상당 직경의 평균 값(D2)은 상기 평균 값(D1)의 0.1배 이상 0.7배 이하인, 전자사진용 도전성 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 1㎛ 이상 50㎛ 이하의 두께를 가지는, 전자사진용 도전성 부재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 1×1010 Ωㆍcm 이상 1×1017 Ωㆍcm 이하의 부피 비저항을 가지는, 전자사진용 도전성 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 20% 이상 80% 이하의 다공도를 가지는, 전자사진용 도전성 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 상기 입자들을 융착시키기 위해 침착된 입자들의 막을 가열함으로써 형성되는 다공질체를 포함하는, 전자사진용 도전성 부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면층을 보호하도록 구성된 강성 구조물을 더 포함하는, 전자사진용 도전성 부재.
  8. 전자사진 장치의 주 본체 상에 제거 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지이며, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 도전성 부재를 포함하는, 프로세스 카트리지.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 도전성 부재를 포함하는, 전자사진 장치.
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