KR20110051851A - 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러, 이의 제조 방법 - Google Patents

전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러, 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20110051851A
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Abstract

전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러가 개시된다. 본 발명에 따른 현상롤러는 샤프트 부재 및 상기 샤프트 부재 상에 제공된 탄성 부재를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 샤프트 부재와 접촉하는 전도성 탄성층 및 상기 전도성 탄성층의 표면층인 전도성 수지층을 포함하여 형성되고, 상기 전도성 수지층은 수지 및 표면 처리된 금속 산화물을 포함한다. 본 발명에 따르면, 토너 대전량을 증가시키고, 화상농도를 안정적으로 유지할 수 있는 현상롤러 및 이를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
현상롤러, 대전, 화상농도

Description

전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러, 이의 제조 방법{Developing Roller for electrophotographic image forming apparatus, manufacturing method of the same}
본 발명은 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러와 그 제조 방법, 및 이 제조된 현상롤러를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치에 대한 것이다. 더욱 상세하기로는 토너의 대전량을 증가시키면서 균일한 화상 농도를 확보할 수 있는 현상롤러에 대한 것이다.
일반적으로, 레이저 프린터, 팩스밀리, 복사기 등과 같은 전자사진방식 화상형성장치는 감광매체와 감광매체의 둘레에 설치되는 대전롤러, 현상롤러, 전사롤러 등을 포함한다. 현상장치로부터 공급되는 현상제가 감광매체, 대전롤러, 현상롤러, 전사롤러에 인가되는 전압에 의해 이동하여 인쇄매체에 소정의 화상을 형성하게 된다.
예를 들어, 대전롤러는 감광매체의 표면을 소정의 전압으로 대전시키고, 노광유닛에서 주사되는 광이 대전된 감광매체의 표면에 인쇄 데이터에 대응되는 정전잠상을 형성한다. 그러면, 현상롤러가 감광매체로 현상제를 공급하여 정전잠상을 현상제 화상으로 현상하게 된다. 현상제 화상은 전사롤러에 의해 감광매체와 전사롤러 사이를 통과하는 인쇄매체로 전사된다.
현상롤러가 감광매체로 현상제를 공급하는 현상방법에서, 토너를 유지하는 현상롤러는 현상을 수행하도록 토너를 잠상에 부착시키기 위해, 감광매체와 접촉해야 하므로, 현상롤러는 전도성과 탄성을 갖도록 형성될 필요가 있다.
현상제로서 흔히 사용되는 비자성 일성분 현상제를 사용하는 경우, 현상롤러상의 토너의 대전을 제어하는 것이 어려워서 대전의 균일성을 유지하기 곤란하거나 대전의 작동이 안정하지 않은 문제가 발생할 수 있는데, 이로 인해 고스트와 같은 화상 결함이 발생할 수 있다. 특히, 저온 저습 환경에서는 고 화상농도를 달성할 수 있는 고화질 화상을 얻는 것이 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균일한 화상농도를 유지하고 고스트 발생을 방지하며 저온저습환경에서도 고화상 농도를 달성할 수 있는 현상 롤러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 두번째 목적은 상기한 현상롤러의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러는 샤프트 부재 및 상기 샤프트 부재 상에 제공된 탄성 부재를 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 샤프트 부재와 접촉하는 전도성 탄성층 및 상기 전도성 탄성층의 표면층인 전도성 수지층을 포함하여 형성되고, 상기 전도성 수지층은 수지 및 표면 처리된 금속 산화물을 포함한다.
여기서, 상기 금속 산화물은 이산화티탄, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 및 산화아연으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 처리된 금속 산화물은 실란 화합물로 표면 처리된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 실란 화합물은 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르켑토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 테트라에톡시실 란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 메틸하이드로전실록산으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 실란 화합물은 상기 금속 산화물 100중량부에 대해서 1 중량부 내지 40중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 수지는 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 요소 수지, 이미드 수지, 멜라민 수지, 플루오로 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지로 구성된 그룹 중에서 선택되는 어느 하나의 수지 또는 둘 이상의 혼합물인 수지인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 표면 처리된 금속 산화물은 상기 수지 100중량부에 대해서 5 중량부 내지 150 중량부의 범위 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전도성 수지층은 안정제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 안정제는 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민의 구조를 갖는 아민계 안정제인 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치는 상기의 현상롤러를 포함하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러의 제조방법은 샤프트 상에 전도성 탄성층을 형성하는 단계; 실란 화합물로 금속 산화물을 표면처리하는 단계; 상기 표면 처리된 금속 산화물 및 수지를 혼합하고 분산하여 전도성 수지층 용 코팅 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 전도성 수지층용 코팅 조성물을 상기 전도성 탄성층 상에 코팅하는 단계;를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러는 토너 대전량이 증가시킬 수 있고, 저온저습 환경에서 고화상농도를 달성할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 명세서에 첨부된 도면 및 본 발명에 따른 일 실시예들을 참고해서 더욱 상세히 설명한다.
다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 대전롤러가 사용될 수 있는 전자사진방식 화상형성장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 감광체(300)는 광 도전성 물질의 특성을 갖고 있어서, 대전롤러(520)에 의해 표면을 특정 전위로 대전시키고 유지하도록 하고, 광원을 이용해서 잠상을 형성시키며, 현상시에 현상롤러(560)을 통해서 잠상부에 현상제(10)(또는 토너)가 부착되도록 하는 역할을 한다. 현상제(10)는 공급롤러(560) 및 토너 층 규제장치(570)에 의하여 대전량 및 부착량을 갖는다. 공급롤러(560)는 주 로 반도전성 발포성 재료를 이용하여 제조한다. 현상제(10)는 현상을 위한 소모성 현상제로서, 수지(resin)를 주 원료로 하여 사용한다. 대전롤러(520)는 감광체 대전을 위한 것으로서, 대전롤러 외에도 코로나 대전 장치를 이용할 수도 있다. 클리닝 블레이드(700)는 전사 후, 감광체(300) 상의 잔류 토너의 제거를 위해 우레탄 고무 등의 판재를 사용한다. 레이저 스캐닝 유닛(800)은 감광체(300)의 노광을 위해 레이저 다이오드 등을 이용해서 감광체의 표면에 광을 조사하여 잠상을 형성시킨다. 전사롤러(600)는 감광체(300) 상의 표면 전위 차이로 인해 미약하게 붙어 있는 토너를 반대 극성의 전류를 인가하여 용지 상으로 전이시키는 역할을 한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 현상롤러(530)는 전도성을 갖는 샤프트 부재(531), 이 샤프트 부재 상에 제공된 전도성 탄성층(532) 및 현상롤러(530)의 최외각층을 형성하는 전도성 수지층(533)을 포함하여 형성된다.
이 전도성 수지층(533)은 전도성 수지 및 표면 처리된 금속산화물을 포함하고, 선택적으로 안정제를 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명의 현상롤러에 사용할 수 있는 전도성을 갖는 샤프트(shaft)는 전도성이 우수하다면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 일반적으로는 원통형의 부재로, 알루미늄, 철 또는 스테인레스 강과 같은 금속으로 제조할 수 있다. 그 외경은 4mm 내지 10mm인 원통형으로 제조할 수 있다.
샤프트 상에 형성되는 전도성 탄성층은 탄성을 갖는 기재를 사용하여 탄성을 부여할 수 있다.
전도성 탄성층의 기재로 사용할 수 있는 것을 예를 들면, 폴리우레탄, 천연 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무, 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하기로는 실리콘 고무 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무를 사용할 수 있다. 전도성 탄성층의 기재로 실리콘 고무 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무를 사용하면 현상 롤러가 낮은 경도를 가지면서도 내마모성이 개선될 수 있는데, 따라서, 사용 시간이 길어짐에 따른 내마모성의 저하로 인하여 화질이 열화되는 문제가 발생되지 않고, 롤러의 양 단부의 토너 밀봉부가 마모되어 토너 누출이 발생하는 문제도 발생하지 않는다.
전도성 탄성층의 기재로는 사용할 수 있는 실리콘 고무는 메틸페닐실리콘 고무, 플루오로 변성 실리콘 고무, 폴리에테르 변성 실리콘 고무 또는 알코올 변성 실리콘 고무 등을 포함한다.
상술한 기재는 단독으로 사용하거나 둘 이상을 선택하여 혼합하여 사용할 수도 있다.
전도성 탄성층의 경도는 아스커 경도(Asker-C)로 25 내지 70도의 경도를 갖는 것이 바람직하다. 전도성 탄성층의 경도가 25도 이하이면, 현상 블레이드 또는 감광체와의 접촉에 의해서도 쉽게 변형될 수 있는데, 이러한 변형에 의한 수평 라인의 화질의 열화가 발생할 수 있으므로, 그 경도는 25도 이상인 것이 바람직하다. 또한, 그 경도가 70도보다 크면, 토너의 스트레스로 인한 화상 열화 때문에 전도성 탄성층의 경도는 70도 보다 작은 것이 바람직하다.
전도성 탄성층의 두께는 바람직하게는 1.0mm 내지 8.0mm의 범위 이내인 것이 바람직하다. 이 범위 내에서, 우수한 탄성을 보이고, 전도성 탄성층의 기재의 변형에 대한 회복이 보장될 수 있으며, 토너에 대한 응력이 감소될 수 있기 때문이다.
전도성 탄성층에 전도성을 부여하기 위해 전기 전도성 재료를 첨가하여 형성할 수 있다. 전도성 탄성층의 전도성 재료는 고유 저항을 103 내지 1010 Ωcm의 안정한 범위로, 바람직하게는 104 내지 108 Ωcm의 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 전도성을 부여하기 위한 도전제로는 케첸 블랙 EC(KETJEN BLACK EC) 및 아세틸렌 블랙과 같은 전도성 카본, 초내마모성(Super Abrasion Furnace, SAF) 카본블랙, 준초내마모성(Intermediate Super Abrasion Furnace, ISAF) 카본블랙, 고내마모성(High Abrasion Furnace, HAF) 카본블랙, 양압출성(Fast Extruding Furnace, FEF) 카본블랙, 범용성(General Purpose Furnace, GPF) 카본블랙, 중보강성(Semi Reinforcing Furnace, SRF) 카본블랙, 미립열분해(Fine Thermal, FT) 카본블랙, 중립열분해(Medium Thermal, MT) 카본블랙과 같은 고무용 카본 블랙, 산화 처리 등으로 처리된 착색용 카본 블랙, 구리, 은 게르마늄과 같은 금속 및 이러한 금속의 임의의 산화 금속 등이 있다. 바람직하기로는 적은 양으로도 쉽게 전도성을 제어할 수 있는 카본 블랙을 사용한다. 도전제로서 전기 전도성 물질 이외에 이온 전도성 물질을 사용할 수도 있는데, 예를 들면, 과염소산 나트륨, 과염소산 리튬, 과염소산 칼슘 및 염화 리튬과 같은 무기 이온 전도성 물질이 사용 가능하며, 변형된 지방족 디메틸알루미늄 이소설페이트 및 스테아릴암모늄 아세테이트와 같은 유기 이 온 전도성 물질도 사용 가능하다.
이러한 임의의 재료들은 단독으로 사용되거나 또는 둘 이상의 형태를 조합하여 사용할 수 있다.
전도성 탄성층에 첨가할 도전제는 바람직하게는 기재 100중량부에 대해서 0.5 중량부 내지 50 중량부의 범위 이내로 첨가할 수 있고, 더욱 바람직하기로는 1 중량부 내지 30중량부의 범위 이내로 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 현상 롤러는 사프트 상에 전도성 탄성층을 형성한 후 전도성 수지층을 전도성 탄성층의 표면에 코팅하여 제조한다.
본 발명의 현상롤러의 전도성 수지층은 수지 및 표면 처리된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 이용할 수 있는 수지는 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 요소 수지, 이미드 수지, 멜라민 수지, 플루오로 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지 및 이들의 혼합물을 포함하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 수지들은 단독으로 사용되거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
전도성 수지층에 사용될 수 있는 수지는 우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 우레탄 수지는 우레탄 결합을 갖는 고분자인데, 이소시아네이트기를 포함하는 이소시아네이트 성분과 수산기를 포함하는 폴리올 성분을 포함하는 물질들을 사용하여 얻을 수 있다.
우레탄 수지를 사용하게 되면, 우레탄 수지가 토너를 마찰하여 전기적으로 대전시키는 성능이 우수하고 내마모성도 갖고 있기 때문에 내구성이 우수한 효과가 있다.
이소시아네이트 성분으로 본 발명에 사용할 수 있는 것은 예를 들면, 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(MDI), 폴리머릭 메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 변성 메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 트리진 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소호론 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 트랜스시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트(XDI), 수첨 크실렌 디이소시아네이트, 수첨 메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 리진 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트페닐)티오포스페아, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 리진에스트레 트리이소시아네이트, 1,6,11-운데칸 트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아네이트-4-이소시아네이트 메틸옥탄, 1,3,6-헥사메틸렌 트리이소시아네이트, 비시클로헵탄 트리이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소시아네이트를 블록제로 마스크한 구조의 블록형 이소시아네이트 등이 있다. 블록형 이소시아네이트는 상온에서는 반응하지 않고, 블록제가 해리하는 온도까지 가열하면 이소시아네이트기가 재생한다. 이들을 1종 혹은 2종 이상을 조합시키고 사용할 수 있다.
폴리올 성분으로 본 발명에 사용할 수 있는 것은 예를 들면, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, THF-알킬렌옥사이드 공중합체 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 아크릴폴리올, 폴리올레핀폴리올, 에틸렌-초산비닐 공중합체의 부분 검화물, 포스페이트게 폴리올, 할로겐 함유 폴리올, 아디페이트계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리카프로락톤계 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올 등이 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
우레탄 수지를 사용할 때에는 선택적으로 촉매를 첨가할 수 있다. 촉매로 사용할 수 있는 것은 예를 들면, 트리에틸아민, N, N, N', N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'',N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸아미노에탄올, 비스(2-메틸아미노에틸)에테르 등이 있다. 이들 촉매를 첨가할 때에는 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분의 합계인 100 중량부에 대해서 0.05 중량부 내지 5 중량부의 범위 이내로 사용하는 것이 바람직하다.
우레탄 수지를 사용하는 경우, 우레탄 수지의 기능을 저해하지 않는 범위에서, 다른 수지들이나 기능성 첨가제를 첨가하여 사용할 수 있다. 우레탄 수지와 함께 사용하여도 좋은 수지로는 예를 들면, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 염화비닐수지, 스티렌-초산비닐 공중합체, 로진변성 말레인산 수지, 페놀수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 불소 수지, 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 아이오노머 수지, 폴리우레탄 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지, 케톤 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 크실렌 수지, 폴리비닐부틸알 수지 등이 있다.
본 발명의 현상롤러의 전도성 수지층은 필러로서 금속 산화물을 포함하며, 특히, 표면 처리된 금속 산화물을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 금속 산화물은 전도성 수지층의 강도를 적정한 수준으로 유지시키며, 표면 거칠기를 조절해 주며, 토너 대전성에 영향을 미치는 역할을 한다.
본 발명에 따른 현상롤러에서는 금속 산화물의 표면 처리를 위하여 실란 화 합물을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용할 수 있는 실란 화합물로는 예를 들면, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르켑토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 메틸하이드로전실록산 등이 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 다만, 본 발명에서 사용할 수 있는 실란 화합물이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 산화물의 표면 처리를 위한 실란 화합물은 금속 산화물 100 중량부에 대해서 1 내지 40 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 1중량부보다 작은 함량으로 사용하게 되면 표면 처리의 효과가 나타나지 않고, 40중량부보다 많아지게 되면 비 용이 과다하게 소요되어 양산성에 있어서 효율적이지 못하다.
본 발명에 사용할 수 금속 산화물은 이산화티탄, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 및 산화아연 중에서 선택하여 사용할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따라 표면 처리된 금속 산화물은 수지 100 중량부에 대해서 5 중량부 내지 150 중량부의 범위 이내로 포함되어 사용되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 10 중량부 내지 120 중량부이다. 5 중량부보다 작은 함량의 금속 산화물을 사용하게 되면, 전도성 수지층의 대전 특성에 영향을 미치지 못하고, 150 중량부 이상을 포함하게 되면, 전기적 특성의 조절이 힘들어지는 문제가 있기 때문이다.
본 발명에 따른 현상롤러의 전도성 수지층은 표면 처리된 금속 산화물 외에도 선택적으로 다른 종류의 필러를 추가적으로 포함할 수 있다.
표면 거칠기를 조절하기 위하여 사용할 수 있는 필러의 예를 들면, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 나일론 등의 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 폴리우레탄계 수지, 스티렌계 수지, 벤조구아나민, 폴리불화비닐리덴계 수지, 보론나이트라이드, 실리콘카바이드 등이 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 필러는 그 모양이 구형이든 판상이든 비정형이든 크게 상관은 없다. 고분자 수지를 필러로 사용하는 경우에는 가교된 형태의 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 필러의 입자의 입경이나 입자 함유량, 피복층의 두께를 조정하는 것에 의해서 표면의 거칠기를 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 현상롤러의 전도성 수지층은 선택적으로 안정제를 포함할 수 있다. 안정제로는 1차 아민, 2차 아민, 또는 3차 아민의 구조를 갖는 아민계 안정제를 사용할 수 있다.
사용 가능한 안정제를 예를 들면 다음과 같다.
Figure 112009069299794-PAT00001
단, 상기 식 중 R1은
Figure 112009069299794-PAT00002
다.
Figure 112009069299794-PAT00003
Figure 112009069299794-PAT00004
Figure 112009069299794-PAT00005
Figure 112009069299794-PAT00006
Figure 112009069299794-PAT00007
Figure 112009069299794-PAT00008
식 중 R2는 C4 내지 C8 의 지방족 또는 방향족의 탄화수소인 것이 바람직하다.
Figure 112009069299794-PAT00009
Figure 112009069299794-PAT00010
Figure 112009069299794-PAT00011
안정제는 수지 100 중량부에 대해서 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
전도성 수지층에 수지로 우레탄 수지를 사용하는 경우, 아민계 안정제를 사용하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 우레탄의 경화 반응시 또는 전도성 수지층의 UV 조사에 의한 산화막 형성시 우레탄의 노화를 방지하여 내구성을 높혀 줄 수 있는 효과가 있다.
전도성 수지층을 제조하기 위한 코팅액 제조에는 통상의 분산 장치인 페인트쉐이커, 샌드밀, 롤밀, 다이노밀, 볼밀 등을 사용할 수 있다. 이러한 분산 장치를 이용하여 수지와 표면 처리된 금속 산화물, 및 기타 첨가제들을 적절하게 첨가하여 혼합하고 교반할 수 있다.
그 다음, 코팅 조성물을 얻기 위한 교반 이후에, 경화제 또는 경화 촉진제를 추가적으로 첨가할 수도 있다.
그 다음, 전도성 수지층의 잔류 모노머 및 올리고머의 제거 및 표면 특성을 변화시키기 위하여 UV 처리, 엑시머 처리 등의 후가공을 실시할 수도 있다.
전도성 수지층은 바람직하게는 1㎛ 내지 100㎛의 두께를 가지며, 더욱 바람직하기로는 3㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는다.
또한, 전도성 수지층은 바람직하게는 고유 저항을 103 내지 108 Ωcm의 범위로 조절되며, 더욱 바람직하기로는 104 내지 107Ωcm의 범위로 조절될 수도 있다.
본 발명에 따른 현상롤러는 1㎛ 내지 20㎛의 범위 이내로 조절되는 표면 조도(Rz)를 가질 수 있으며, 바람직하기로는 3㎛ 내지 15㎛의 범위 이내이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 현상롤러를 사용하면, 토너의 대전 성능을 향상시킬 수 있고, 장기간 사용시에도 화상 농도가 저하되지 않고 내구성이 우수한 화상을 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 현상롤러의 실시예 및 비교예들과 그 테스트 결과에 대해서 상술한다.
{실시예}
반도전성 현상롤러의 제조
니트릴 부타디엔 고무 55 중량부 및 에피클로로히드린 고무 45 중량부를 함께 예열된 밤바리(banbury) 믹서에 넣어서 일차적으로 용융 상태로 만들었다. 그 다음, 용융 상태의 고무를 오픈 롤러에 옮긴 후, 카본 블랙 2.5 중량부 및 황 15 중량부를 첨가하여 균일하게 분산시켰다. 그 다음, 상온에서 24시간 동안 숙성시킨 다음, 단축 압출기로 80 내지 90℃ 에서 튜브상으로 압출하고, 150℃의 온도에서 5kgf/cm2 의 압력을 가하여 가황시켰다.
이렇게 하여 얻은 가황 고무 튜브를 접착제로서 켐락을 사용하여 직경 6π, 길이 26cm의 서스 재질로 된 샤프트의 외주면에 가열 접착시켰다.
이렇게 하여 얻은 반도전성 고무 롤러의 외경 치수를 14π로, 표면 조도를 Rz 2 내지 11로 조정하고, 반도전성 현상롤러를 제작하였다.
실시예 1
구형 실리카(선진화학, 130NP) 100중량부, 실란화합물 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란(신에츠, KBM-602) 10중량부, 에탄올 250중량부를 교반장치로 48시간 교반한 후에 여과하여 세척하고, 150℃에서 2시간 가열하여 표면 처리된 실리카를 제조하였다.
그 다음, 폴리에스테르계 폴리올 100중량부, 아크릴 수지 5 중량부, 전도성 카본블랙 8중량부, 상기 제조된 표면처리된 실리카 70중량부, 상기 식 2의 안정제 2 중량부, 메틸에틸케톤 500중량부를 볼밀 분산기로 24시간 처리하고, 폴리이소시아네이트 30중량부를 첨가하여 전도성 수지층용 코팅액을 제조하였다.
이 코팅액을 상기 제조한 반도전성 현상롤러의 전도성 탄성층 상에 딥코팅하여 150℃에서 가열 건조로 경화시켜 코팅 두께가 20㎛인 전도성 수지층을 형성하여 현상 롤러를 제작하였다.
실시예 2
구형 실리카(선진화학, 130NP) 100중량부, 실란화합물 3-아미노프로필트리에톡시실란(신에츠, KBM-903) 10중량부, 에탄올 250 중량부를 교반장치로 48 시간 교반한 후에 여과하여 세척하고, 150℃에서 2시간 가열하여 표면 처리된 실리카를 제조하였다.
이렇게 하여 제조한 표면 처리된 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 식 5의 안정제를 2 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 식 8의 안정제를 2 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
비교예 1
구형 실리카(선진화학, 130NP) 100중량부, 실란화합물 메틸트리메톡시실란(신에츠, KBE-13) 10 중량부, 에탄올 250 중량부를 교반장치로 48 시간 교반한 후에 여과하여 세척하고, 150℃에서 2시간 가열하여 표면 처리된 실리카를 제조하였다.
이렇게 하여 제조한 표면 처리된 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서, 표면 처리되지 않은 실리카 70중량부를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서, 안정제를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상 롤러를 제조하였다.
{테스트}
1. 표면 조도의 측정
표면 조도는 KEYENCE VK-9510으로 측정하였다.
2. 토너 대전량의 측정
토너 대전량은 Q/M Meter로 토너층 규제장치 통과 후의 현상롤러상에 있는 토너의 대전량을 측정하였다.
3. 화상 농도(Optical Density)
솔리드 화상의 농도를 GretagMacbeth SpectroEye를 사용하여 초기의 화상 농도 및 6000매 인쇄 후의 화상 농도를 측정하여 화상 농도의 경시적인 변화를 비교하였다.
테스트 결과는 다음 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
표면조도
Rz(㎛)		 12 11 13 12 10 11 10
토너대전량 Q/M(μC/g) -27 -24 -26 -25 -15 -17 -26
화상농도(초기) 1.4 1.4 1.3 1.4 1.3 1.2 1.4
화상농도(6k후) 1.4 1.3 1.3 1.3 1.1 1.0 1.1
표면 처리된 실리카를 포함하는 전도성 수지층을 코팅하여 제조된 현상 롤러(실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 3)의 경우, 토너 대전량이 -20μC/g을 넘어서, 그 대전량이 많음을 알 수 있다. 이렇게 토너의 대전량이 향상되면 토너의 대전 균일성도 향상되어 화상 경시 변화를 줄여주고 고스트 현상 또는 카부리의 발생을 억제하여 주는 효과가 있다.
한편, 표면 처리하는 실란 화합물의 종류에 따라서 현상롤러 상 토너와의 접촉시 토너의 대전 특성에 영향을 주게 되는데, 부대전성 토너의 경우 알킬실란으로 표면 처리된 금속 산화물을 사용할 경우, 토너의 부대전성이 감소하고, 아미노실란으로 표면 처리된 금속 산화물을 사용할 경우에는 토너의 부대전성이 증가하는 경향이 있다.
한편, 비교예 3의 경우, 토너 대전량은 많았지만, 초기의 화상농도(1.4)와 6000매 후의 화상 농도(1.1)에서 그 차이가 있음을 알 수 있는데, 이는 안정제가 첨가되지 않아서 화상농도가 차이가 있는 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명에 따른 현상롤러를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치의 일 예를 대략적으로 도시한 것이고,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 현상롤러를 대략적으로 도시한 것이며
도 2b는 도 2a에 도시한 현상롤러의 단면도를 도시한 것이다.
{도면의 주요 부호의 설명}
10...현상제
100...본체 하우징 200...기록매체 공급부
300...감광체 400...광주사유닛
500...현상 카트리지 510...카트리지 하우징
520...대전롤러 530...현상롤러
531...샤프트 532...전도성 탄성층
533...전도성 수지층 540...토너 저장부
550...호퍼 560...공급롤러
570...규제 브레이드 580...현상제 대전부재
600...전사롤러 700...정착유닛

Claims (14)

  1. 샤프트 부재 및 상기 샤프트 부재 상에 제공된 탄성 부재를 포함하고,
    상기 탄성 부재는 상기 샤프트 부재와 접촉하는 전도성 탄성층 및 상기 전도성 탄성층의 표면층인 전도성 수지층을 포함하여 형성되고,
    상기 전도성 수지층은 수지 및 표면 처리된 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 이산화티탄, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 및 산화아연으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 처리된 금속 산화물은 실란 화합물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메 톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르켑토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 메틸하이드로전실록산으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 상기 금속 산화물 100중량부에 대해서 1 중량부 내지 40중량부의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수지는 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 요소 수지, 이미드 수지, 멜라민 수지, 플루오로 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지로 구성된 그룹 중에서 선택되되는 어느 하나의 수지 또는 둘 이상의 혼합물인 수지인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 처리된 금속 산화물은 상기 수지 100중량부에 대해서 5 중량부 내지 150 중량부의 범위 이내로 포함되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 수지층은 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 안정제는 1차 아민, 2차 아민 또는 3차 아민의 구조를 갖는 아민계 안정제인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 현상롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  11. 샤프트 상에 전도성 탄성층을 형성하는 단계;
    실란 화합물로 금속 산화물을 표면처리하는 단계;
    상기 표면 처리된 금속 산화물 및 수지를 혼합하고 분산하여 전도성 수지층 용 코팅 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 전도성 수지층용 코팅 조성물을 상기 전도성 탄성층 상에 코팅하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 금속 산화물은 이산화티탄, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 및 산화아연으로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러의 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 상기 실란 화합물은 상기 금속 산화물 100중량부에 대해서 1 중량부 내지 40중량부의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치 용 현상롤러의 제조방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메르켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르켑토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 메틸하이드로전실록산으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치용 현상롤러의 제조방법.
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