KR20130106425A - 현상 롤러, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 고온 고습 환경하에 장기간에 걸쳐 보관한 경우에도 블리드를 억제하고, 또한 저온 저습하에서 반복해서 화상을 출력하였을 때의 표면에 대한 토너 융착이 억제된 현상 롤러를 제공하는 데 있다. (해결 수단) 축심체와, 상기 축심체의 외주에 탄성층을 갖고, 상기 탄성층의 외주에 표면층을 갖는 현상 롤러에 있어서, 상기 표면층이, 카본 블랙과, 특정한 구조를 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 함유하고, 또한 측정 온도 0℃, 주파수 10㎐로 측정한 상기 표면층의 저장 탄성률 E'가 5㎫ 이상 20㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 현상 롤러.

Description

현상 롤러, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치{DEVELOPING ROLLER, PROCESS CARTRIDGE AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS}

본 발명은 현상 롤러, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.

현재, 전자 사진 화상 형성 방법으로서 비자성 일성분 접촉 현상 방식이 주목받고 있다. 이 방식에서는 현상 롤러에 접촉하여 설치되는 토너 공급 롤러에 의해 현상 롤러 표면 상에 토너가 공급된다. 계속해서, 토너 규제 부재에 의해 현상 롤러 표면의 잉여의 토너를 제거하여 현상 롤러 상에 토너층을 박막 형상으로 형성함과 동시에, 마찰에 의해 토너 입자에 소정량의 정 또는 부의 마찰 전하를 부여한다. 또한, 현상 롤러의 회전에 의해 정 또는 부에 마찰 대전한 토너를 반송하고, 현상 롤러에 접촉하여 배치되어 있는 전자 사진 감광체(「감광체」라고도 함)의 표면의 정전하 화상에 토너를 부착시켜 현상한다. 이러한 현상 롤러로서는 도전성 축심체의 주위에 탄성층을 형성하고, 필요에 따라 그 외주에 표면층이 형성된 구성이 일반적이다.

그런데, 전자 사진 장치에 대해서는 다양한 환경하에서 안정되며 고품질의 전자 사진 화상을 제공하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 고온 고습(예를 들면, 온도 40℃, 습도 95% RH)과 저온 저습(예를 들면, 온도 0℃, 습도 10% RH)의 어느 환경에서나 안정되고 높은 품위의 전자 사진 화상을 출력하기는 어려웠다.

구체적으로는 현상 롤러는 프로세스 카트리지나 전자 사진 장치에 장착된 경우에 고온 고습 환경하에서 장기간에 걸쳐 보관되는 경우가 있다. 이러한 경우에 현상 롤러의 탄성층이나 표면층의 내부에 존재하는 소량의 미반응물이 현상 롤러의 최표면에 석출(블리드)하는 경우가 있었다. 이는 고온 고습하에서는 현상 롤러의 탄성층이나 표면층을 구성하는 중합체의 분자 운동성이 상승하고, 미반응물이 표면으로 이행하기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 이러한 미반응물이 표면에 블리딩한 현상 롤러를 전자 사진 화상의 형성에 이용한 경우, 전자 사진 화상에 얼룩이 발생하는 경우가 있다.

한편, 저온 저습 환경하에서는 현상 롤러의 표면 경도의 상대적인 상승에 의해 토너에 미치는 스트레스가 너무 강해지는 경우가 있다. 그 결과, 현상 롤러의 표면에 토너가 융착하는 경우가 있었다.

특허문헌 1에는 전자 사진용 고무 부재의 환경 의존성을 억제할 목적으로, 우레탄 원료에 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올 유래의 에스테르폴리올을 이용하는 방법이 예시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 저온 저습 환경하에 있어서의 토너 융착을 억제할 목적으로, 축심체와, 그 외주에 우레탄 탄성층을 가지며, 또한 그 둘레면에 폴리실록산 골격을 분자 내에 갖는 폴리우레탄을 포함하는 표면층을 갖고 있는 구성이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평9-12192호 공보 일본 특허 공개 평11-212354호 공보

그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 특허문헌 1에 기재된 전자 사진용 고무 부재에 있어서는 고무 부재의 경도가 높기 때문에 토너에 미치는 스트레스가 강하여 현상 롤러 표면층에 토너가 융착하는 경우가 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 현상 롤러에 있어서는 고온 고습 환경하에서 장기간에 걸쳐 보관한 경우에 미반응물이 블리딩하는 경우가 있었다.

본 발명의 목적은 고온 고습 환경하에 장기간에 걸쳐 보관한 경우에도 블리드를 억제하고, 또한 저온 저습하에서 반복해서 화상을 출력하였을 때의 표면에 대한 토너 융착이 억제된 현상 롤러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 기여하는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명자들은 상기한 과제를 감안하여 고온 고습 환경하에 있어서의 장기 보관시의 블리드의 억제 및 저온 저습 환경하에 있어서의 표면에 대한 토너 융착의 개선에 대하여 검토를 행하였다.

그 결과, 현상 롤러의 표면층에 이용되는 폴리우레탄 수지를 구성하는 연질 세그먼트 및 경질 세그먼트의 구조의 선택과, 표면층의 저장 탄성률(E')의 최적화에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내었다.

즉, 본 발명에 따른 현상 롤러는, 축심체와, 상기 축심체의 외주에 탄성층을 갖고, 상기 탄성층의 외주에 표면층을 갖는 현상 롤러에 있어서, 상기 표면층이, 카본 블랙과, 하기 A 및 B의 구조를 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 함유하고, 또한 측정 온도 0℃, 주파수 10㎐로 측정한 상기 표면층의 저장 탄성률 E'가 5㎫ 이상 20㎫ 이하인 것을 특징으로 하는 현상 롤러,

A: 하기 화학식 (a) 및 (b)로 표시되는 구조로부터 선택되는 적어도 한쪽의 구조,

B: 하기 화학식 (c) 내지 (g)로 표시되는 구조를 포함하여 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 구조:

[화학식 (a)]

[화학식 (b)]

[화학식 (c)]

[화학식 (d)]

[화학식 (e)]

[화학식 (f)]

[화학식 (g)]

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 프로세스 카트리지는, 전자 사진 화상 장치 본체에 탈착 가능하게 장착되고, 현상 롤러, 토너 규제 부재 및 토너 용기를 갖고, 해당 현상 롤러가 상기한 현상 롤러인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 양태에 관한 전자 사진 장치는, 전자 사진 감광체 및 전자 사진 감광체에 접촉하여 배치되는 현상 롤러를 갖고, 해당 현상 롤러가 상기한 현상 롤러인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고온 고습 환경하에서 장기에 걸쳐 보관하여도 블리드물 기인의 화상 얼룩을 억제할 수 있다. 또한, 저온 저습하에서 반복해서 화상을 출력하였을 때의 토너 융착에 기인한 화상 폐해를 억제할 수 있다. 또한, 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 기여하는 전자 사진 장치 및 프로세스 카트리지를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 현상 롤러의 축에 직교하는 방향의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현상 롤러의 표면층의 형성에 이용하는 액 순환형 침지 도공 장치의 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자 사진 장치의 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 현상 롤러의 축에 직교하는 방향으로부터 본 현상 롤러의 절단도이다. 현상 롤러(1)는 원기둥 형상 또는 중공 원통형의 도전성의 축심체(2), 상기 축심체의 주위에 형성된 적어도 1층 이상의 탄성층(3) 및 상기 탄성층의 외주에 형성된 표면층(4)을 갖고 있다.

<표면층>

현상 롤러의 표면층은 카본 블랙과 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 포함하고 있다.

여기서, 당해 폴리에스테르폴리우레탄 수지는 하기 화학식 (a) 및 (b)로 표시되는 구조 중 적어도 한쪽과, 하기 화학식 (c), (d), (e), (f) 및 (g)로 표시되는 유닛으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖고 있다.

[화학식 (a)]

[화학식 (b)]

[화학식 (c)]

[화학식 (d)]

[화학식 (e)]

[화학식 (f)]

[화학식 (g)]

폴리우레탄 수지란 단일의 조성을 갖는 중합체를 가리키는 명칭이 아니라 우레탄 결합을 포함하는 중합체의 총칭이며, 에스테르기나 에테르기 등의 연질 세그먼트와, 우레탄 결합, 알로파네이트 결합, 뷰렛 결합 등의 경질 세그먼트를 포함하여 이루어진다.

폴리우레탄 수지는 일반적으로 연질 세그먼트를 형성하는 화학 결합종에 따라 에스테르우레탄 수지, 에테르우레탄 수지, 카보네이트우레탄 수지, 아크릴우레탄 수지 및 올레핀우레탄 수지 등으로 분류된다.

또한, 폴리우레탄 수지는 가교간 거리의 형태와 같은 미세한 응집 구조(모폴로지)를 치밀하게 제어함으로써 여러 가지 특성을 발현하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르폴리우레탄 수지는 중합체 중의 연질 세그먼트가 에스테르기를 함유하는 구조를 갖는다.

그리고, 본 발명에 있어서는 상기 화학식 (a) 및 (b)는 폴리에스테르우레탄 수지 중의 연질 세그먼트 A를 구성하는 에스테르기를 함유하는 구조이다.

또한, 상기 화학식 (c), (d), (e), (f) 및 (g)는 폴리우레탄 수지 중의 경질 세그먼트 B를 구성하는 우레탄기를 함유하는 구조이다.

연질 세그먼트 및 경질 세그먼트가 갖는 화학 구조는 폴리우레탄 수지의 기계적 물성이나 모폴로지의 형성에 큰 영향을 미친다.

우선, 결정성의 영향에 대하여 설명한다. 구체적으로는 연질 세그먼트 및 경질 세그먼트의 결정성이 높으면, 우레탄 수지의 경도의 상승에 기여한다. 한편, 모폴로지가 커지기 쉽고, 폴리우레탄 수지 중에 있어서의 가교간 거리의 분포가 브로드로 되기 쉬워지는 것이 알려져 있다.

또한, 연질 세그먼트와 경질 세그먼트의 극성차도 모폴로지의 형성에 큰 영향을 미친다. 이는 극성이 높은 우레탄기를 갖는 경질 세그먼트에 대하여 상대적으로 연질 세그먼트는 극성이 낮기 때문에, 폴리우레탄 수지는 마이크로 상분리 구조를 형성하고, 양자의 극성차가 크면 모폴로지가 커지기 쉬워지기 때문이다. 이때, 경질 세그먼트가 가교점에 상당하고, 연질 세그먼트가 가교점간의 주쇄 중합체에 상당한다.

탄성층이나 표면층 내부의 미반응물은 모폴로지가 큰 부분, 즉 가교점간 거리가 큰 부분으로부터 선택적으로 표면으로 이행된다고 생각된다. 그 때문에, 가교점간 거리의 분포에 관한 모폴로지의 치밀화는 블리드를 효과적으로 억제하는 데 있어서 중요하다.

한편, 단순한 가교점간 거리의 저감은 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 경도 상승을 초래한다. 이러한 수지를 포함하는 표면층을 갖는 현상 롤러는, 표면 경도가 높은 것이 되고, 표면에 토너의 융착을 초래하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 폴리에스테르폴리우레탄 수지에 있어서, 분자 레벨에서의 화학 유닛의 선택에 의한 모폴로지와 기계적 물성의 양쪽의 제어가 필요해진다.

상기한 기술적 고찰을 감안하여 본 발명자들은 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명에 있어서의 현상 롤러의 표면층은 연질 세그먼트 A로서 상기 화학식 (a) 및 (b)로 표시되는 유닛 중 적어도 한쪽의 구조를 포함하고, 경질 세그먼트 B로서 상기 화학식 (c) 내지 (g)로 표시되는 구조로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 함유하는 것이 유효한 것을 알아내었다.

폴리에스테르 중의 지방족 부분의 탄소수는 중합체의 기본 물성에 영향을 미치는, 소위 홀짝 효과(odd-even effect)를 초래하는 것이 알려져 있다. 상기한 화학식 (a) 및 화학식 (b)로 표시되는 구조는 모두 지방족 부분의 주쇄의 탄소수는 홀수이다. 그 때문에, 짝수의 주쇄를 갖는 에스테르폴리올보다도 구조 규칙성이 낮고, 저결정성을 나타내기 때문에, 모폴로지의 치밀화에 의한 블리드의 억제의 관점에서 바람직하다.

나아가서는 주쇄의 탄소수의 선택도 중요한 점이다. 주쇄의 탄소수가 너무 작으면, 분자적으로 강직이 되기 쉽기 때문에, 저장 탄성률(E')과 같은 기계적 물성의 제어가 어려워진다. 한편, 주쇄의 탄소수가 너무 크면, 결정성이 상승하기 쉬워짐과 함께, 가교간 거리가 커지기 쉬워진다. 그 결과, 가교점간 거리가 큰 부분을 통하여 미반응분이 이행하기 쉬워진다. 즉, 저분자량 성분이 블리딩하기 쉬워진다.

또한, 메틸 등의 측쇄의 유무 등과 같은 인자도 연질 세그먼트의 결정성이나 표면층의 블리드 특성에 영향을 미친다. 측쇄에 메틸기 등의 알킬기가 존재함으로써 구조 규칙성이 저하되고, 결정성을 억제할 수 있기 때문에, 모폴로지의 치밀화가 용이해진다. 나아가서는 가교간 거리부에 닿는 중합체 중에 메틸기 등이 존재함으로써, 입체 장해를 형성하고, 블리드를 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 관점에서, 본 발명의 효과를 고차원의 레벨로 발현하기 위해서는, 상기 화학식 (b)로 표시되는 구조를 연질 세그먼트 A로서 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지가 특히 바람직하다.

또한, 상기 화학식 (b)로 표시되는 구조는 에스테르기의 존재에 의해 수지 재료의 극성에 강한 영향을 미친다. 특히, 이들 유닛을 갖는 수지 재료는 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리카보네이트와 같은 연질 세그먼트종과 비교하여 높은 친수성(극성)을 나타낸다. 따라서, 경질 세그먼트와의 극성차를 저감할 수 있기 때문에 모폴로지의 치밀화를 용이하게 할 수 있다.

이어서, 상기 화학식 (c), (d), (e), (f) 및 (g)로 표시되는 각 구조는, 본 발명에 있어서의 폴리에스테르폴리우레탄 수지 중의 경질 세그먼트 B에 포함되는 것이다.

일반적으로 폴리우레탄 수지 중의 경질 세그먼트는 방향족계와 지방족계의 두가지로 분류된다.

방향족계의 경질 세그먼트는 골격 중에 벤젠환을 갖기 때문에 분자적으로 강직하고, 기계적 특성이 우수하다. 또한, 골격 중에 벤젠환을 가짐으로써 결정성이 강하고, 더욱 고극성이다.

지방족계는 방향족계와 비교하여 기계적 특성은 떨어지지만, 결정성이 낮고, 상대적으로 저극성이다.

그리고, 기계적 특성의 과도한 상승, 결정성의 제어 및 연질 세그먼트와의 극성차의 저감에 의한 모폴로지의 치밀화라고 하는 관점에서, 본 발명에 따른 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 구성하는 경질 세그먼트로서는 지방족계에 속하는 구조를 포함하도록 설계하였다. 상기 화학식 (c) 내지 (g)로 표시되는 구조 중에서도 상기 화학식 (c), (d) 및 (e)로 표시되는 구조를 포함하여 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 경질 세그먼트로서 포함함으로써, 보다 높은 레벨로 본 발명에 따른 효과를 발현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리에스테르폴리우레탄 수지는, 특정한 구조를 갖는 연질 세그먼트 A와 특정한 구조를 갖는 경질 세그먼트 B의 조합에 의해, 하기 (1) 내지 (3)의 효과를 초래하여 블리드와 토너 융착의 억제에 기여하였다고 추정된다.

(1) 연질 세그먼트 A와 경질 세그먼트 B의 분자 내 극성차의 저감에 의한 모폴로지의 치밀화 및 미반응물량의 저감

(2) 연질 세그먼트 A와 경질 세그먼트 B 양자의 결정성의 제어에 의한 모폴로지의 치밀화

(3) 연질 세그먼트 A와 경질 세그먼트 B의 분자 레벨에서의 강직성의 근사화, 즉 초마이크로의 경도 불균일 저감에 의한 토너에 미치는 스트레스의 완화

본 발명에 따른 폴리에스테르폴리우레탄 수지 중의 연질 세그먼트 A 및 경질 세그먼트 B의 조성은, 적외분광(IR)법 또는 수지 재료를 가수분해한 후, 열분해 가스 크로마토그래피(Pyr-GC)법을 이용함으로써 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 표면층은 측정 온도 0℃, 주파수 10㎐로 측정한 저장 탄성률(E')이 5㎫ 이상 20㎫ 이하의 범위이다.

여기서, 저장 탄성률(E')이란 고무나 수지 등의 물질 내부에 축적된 응력을 유지하는 능력을 말하며, 물질의 경도와 밀접하게 상관하는 지표이다. 이 값은 일반적으로 동적 점탄성 측정 장치(Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 측정된다. 표면층에 있어서의 저장 탄성률(E')의 범위는 일반적인 우레탄 재료와 비교하여 매우 낮다. 표면층의 저장 탄성률(E')이 상기 범위 내에 있음으로써, 저온 환경(0℃)에서 반복해서 화상 출력을 행하여도 토너 열화를 억제하고, 매우 우수한 내토너융착성의 발현에 기여한다.

이 표면층의 저장 탄성률(E')의 값은, 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 가교점간 거리, 및 연질 세그먼트 및 경질 세그먼트의 분자 강직성, 카본 블랙 및 충전제 등의 종류나 배합량에 의해 제어되지만, 주로는 가교점간 거리에 의해 지배된다.

나아가서는 일반적으로 가교점간 거리가 크게 유연한 폴리에스테르폴리우레탄 수지는 미반응 성분이 증가하는 경향이 있다. 이는 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 원재료의 분자량이 커짐과 함께, 수산기나 이소시아네이트기 등의 가교에 기여하는 관능기량이 감소하기 때문에다. 또한, 폴리우레탄화 가교 반응시의 반응기인 이소시아네이트기와 피반응기인 수산기를 포함한 폴리에스테르폴리우레탄 원재료간의 이동도 및 접촉 빈도가 감소하고, 확률론적으로 미반응물이 잔존하기 쉬워지기 때문이다.

전술한 바와 같이 현상 롤러에 있어서의 블리드와 토너 융착의 억제는 트레이드오프 관계에 빠지기 쉬워 양립하기 어려운 경우가 있다. 따라서, 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 형성하는 연질 세그먼트와 경질 세그먼트가 엄밀한 선택에 의해 하기의 2점을 만족하는 것이 본 발명의 효과를 발현하기 위한 가장 중요한 요건이다.

(1) 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 모폴로지의 치밀화, 및

(2) 표면층의 저온(저습) 환경하에 있어서의 저장 탄성률(E')의 제어

상기 2점을 만족시키기 위해서, 본 발명에 있어서의 폴리에스테르폴리우레탄 수지는 수지를 구성하는 유닛의 조합을 엄밀하게 제어함으로써 가교점간 거리가 비교적 크고 유연한 한편, 그 분포는 샤프한 특징을 나타낸다.

나아가서는 연질 세그먼트나 경질 세그먼트의 극성차를 최대한 제어함으로써, 가교 반응시의 이소시아네이트기와 피반응기인 수산기를 포함한 폴리에스테르폴리우레탄 원재료간의 접촉 빈도가 상승하고, 미반응물이 잔존하기 어려운 특징을 나타낸다. 따라서, 하기 2개의 이유에 의해, 본 발명에 따른 현상 롤러는 블리드와 토너 융착의 억제를 매우 고차원의 레벨로 달성하는 것이 가능하다.

(1) 매우 유연하지만, 가교간 거리의 분포가 균일하고, 가교간 거리가 큰 부분이 적다.

(2) 표면층에 있어서의 미반응물량이 적다.

또한, 이 저장 탄성률(E')의 값은 측정 온도와 측정 주파수에 따라 크게 상이한 경우가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서의 측정 온도는 후술하는 저온 환경에 있어서의 토너 융착 평가시와 동일 온도인 0℃로 하였다. 또한, 실제의 구동시에 발생하는 진동의 가진 주파수는 현상 롤러의 회전 속도, 대접하는 감광체와의 주속차, 표면층의 구성 등에 따라 상이하다. 따라서, 본 발명에 있어서의 저장 탄성률(E')은 실기에 있어서의 가진 주파수의 평균값 부근인 10㎐에 있어서의 값으로 정의하였다.

즉, 측정 온도 0℃, 주파수 10㎐의 조건으로 측정한 표면층의 저장 탄성률(E')을 5㎫ 이상으로 함으로써, 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 가교간 거리의 증가를 억제하고, 블리드를 방지할 수 있다. 한편, 저장 탄성률(E')을 20㎫ 이하로 함으로써, 반복 화상 출력에 있어서의 토너에 미치는 스트레스를 저감하고, 현상 롤러의 표면층 상에 대한 토너 융착을 억제할 수 있다. 한편, 표면층의 저장 탄성률(E')이 5㎫ 미만이면 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 가교간 거리가 과도하게 증가하고, 블리드가 발생하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한, 20㎫보다 크면, 반복 화상 출력시의 토너에 미치는 스트레스가 강하고, 현상 롤러 표면층 상에 대한 토너 융착이 발생하는 경우가 있다.

또한, 표면층은 카본 블랙을 포함한다. 카본 블랙은 표면층의 기계적 물성 및 도전성의 적정화, 나아가 미반응물의 블리드 억제에 기여한다. 폴리에스테르폴리우레탄 수지에 블리드 억제 효과를 부여하기 위해서, 일반적으로는 가교간 거리의 향상 또는 카본 블랙 등의 보강성 필러의 충전과 같은 방법이 취해진다. 가교간 거리의 증가는 탄성층 및 표면층 내부로부터의 블리드의 억제를 초래한다. 이는 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 그물코 구조가 조밀해짐으로써, 탄성층 및 표면층 내부로부터의 미반응물의 이행을 억제하기 때문이다. 그러나, 과도한 가교간 거리의 증가는 유리 전이 온도의 상승을 수반하기 때문에, 전자 사진 장치 사용 온도 영역에서 현저한 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 경도 상승을 나타내고, 토너에 미치는 스트레스가 급격하게 상승함으로써, 현저하게 토너 융착이 악화되는 경우가 있다. 또한, 표면층 중에 카본 블랙이 분산되어 존재함으로써, 블리드물이 표면으로 이행할 때에 카본 블랙 표면에 대한 흡착이나 이행 경로를 연장시키는 효과를 발휘한다. 그로 인해, 카본 블랙은 탄성층 및 표면층 내부로부터의 미반응물이 현상 롤러 최표면으로 이행하는 것을 저해하는 효과를 달성하기 위해서, 블리드 억제 효과를 초래한다. 따라서, 본 발명에 있어서는 블리드 억제 및 토너에 미치는 스트레스의 억제의 양립이라고 하는 관점에서, 카본 블랙을 필수 성분으로서 함유할 필요가 있다.

카본 블랙의 표면층 중의 함유량으로서는 폴리에스테르폴리우레탄 수지 성분 100 질량부에 대하여 1 내지 60 질량부의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 15 내지 30 질량부의 범위이다. 카본 블랙의 함유량이 1 질량부 이상임으로써, 적당한 표면층의 도전성이 얻어질 뿐만 아니라, 표면층의 기계적 물성의 저하 및 블리드의 억제가 가능하다. 한편, 60 질량부 이하임으로써, 폴리에스테르폴리우레탄 수지 성분에 대한 카본 블랙의 분산 균일성이 얻어지고, 적당한 도전성이 얻어질 뿐만 아니라 과도한 경도 상승의 억제에 의한 토너 융착을 방지하는 것이 가능하다.

상기 카본 블랙의 평균 1차 입자 입경은 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 강도를 유지하고, 적절한 도전성을 발휘시키는 것을 고려하면, 15 내지 50㎚로 하는 것이 바람직하다. 또한, 카본 블랙의 DBP 흡수량으로서는 마찬가지의 이유로부터 예를 들면 50 내지 300ml/100g으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 60 내지 180ml/100g이다. 카본 블랙의 2차 입자 직경과 상관하는 DBP 흡수량을 상기 범위로 함으로써, 분산성과 차폐 효과의 양립을 달성할 수 있다. 이러한 카본 블랙으로서는 채널법, 퍼니스법 등으로 제조한 것을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 필요한 물성에 맞춰 2종 이상의 카본 블랙을 배합하여도 된다.

또한, 본 발명에 따른 표면층에는 가교 보조제로서 유기 금속 촉매를 함유하는 것이 바람직하다. 유기 금속 촉매를 함유함으로써, 표면층 중의 미반응물량을 저감하고, 블리드에 의한 화상 얼룩을 억제할 수 있다. 유기 금속 촉매의 종류로서는 본 발명에 있어서 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 이하의 것을 들 수 있다. 디부틸주석디라우레이트, 디부틸주석디아세테이트, 디부틸주석옥시드, 디부틸주석머캅티드, 디옥틸주석머캅티드, 디부틸주석티오카르복실레이트, 디옥틸주석티오카르복실레이트, 말레산디부틸주석(디부틸주석말레에이트), 옥텐산주석, 비스무트 2-에틸헥사노에이트, 비스무트네오데카노에이트, 비스무트옥시카보네이트, 티타늄아세토아세트산에틸킬레이트, 지르코늄아세토아세트산에틸킬레이트, 지르코늄아세틸아세톤킬레이트, 스태너스옥토에이트, 페닐수은, 프로피온산은, 수은네오데칸산, 아연네오데카노에이트. 이들 유기 금속 촉매 중에서도 환경 오염 억제 및 가교 형태의 제어 관점에서 Bi계 또는 Ti계의 유기 금속 촉매가 특히 바람직하다. 또한, 유기 금속 촉매의 표면층 중의 함유량으로서는 폴리에스테르폴리우레탄 수지 성분 100 질량부에 대하여 0.05 내지 2.0 질량부의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.25 내지 1.0 질량부의 범위이다. 유기 금속 촉매의 함유량이 0.05 질량부 이상임으로써, 충분한 반응성이 얻어지고, 미반응물량이 저감하고, 기계적 물성의 저하 및 블리드의 억제가 가능하다. 한편, 2.0 질량부 이하임으로써, 유기 금속 촉매 자체의 블리드를 방지하고, 화상 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

표면층은 현상 롤러의 표면에 적당한 표면 조도를 부여하기 위해서, 표면에 요철 형상을 형성하는 구상 미립자를 함유하고 있어도 된다. 표면층이 구상 미립자를 함유함으로써, 현상 롤러 표면의 표면 조도를 균일하게 하는 것이 용이해짐과 동시에, 표면층(4)이 마모한 경우에도 표면 조도의 변동을 적게 하여 표면 상태를 일정하게 유지할 수 있다. 구상 미립자로서는 체적 평균 입자 직경이 5 내지 30㎛인 것이 바람직하다. 미립자의 체적 입자 직경의 측정에는 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(상품명: LS-230형; 코울터사 제조)에 리퀴드 모듈을 설치한 것을 이용할 수 있다. 측정은 물 약 10cc에 미량의 계면 활성제를 첨가하고, 이것에 미립자 약 10mg을 첨가하여 초음파 분산기로 10분간 분산한 후, 측정 시간 90초간, 측정 횟수 1회의 조건으로 측정을 행한다. 상기한 측정 방법에 의해 측정한 값을 체적 평균 입자 직경의 값으로서 채택할 수 있다. 구상 미립자의 함유량으로서는 표면층의 폴리에스테르폴리우레탄 수지 성분 수지 100 질량부에 대하여 1 내지 100 질량부인 것이 바람직하다.

구상 미립자의 재질로서는 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지를 들 수 있다. 이들 구상 미립자는 예를 들면 현탁 중합 또는 분산 중합법에 의해 제조할 수 있다.

상기 표면층에는 상기 성분 외에 상기 성분의 기능을 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 충전제, 증량제, 가황제, 가황 보조제, 산화 방지제, 노화 방지제, 가공 보조제와 같은 각종 첨가제를 함유시킬 수 있다.

또한, 표면층의 두께로서는 1 내지 100㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 30㎛이다. 표면층의 두께가 1㎛ 이상이면, 표면층보다 아래의 층이 함유하는 삼출 물질의 블리드를 억제할 수 있다. 표면층의 두께가 100㎛ 이하이면 현상 롤러가 고경도가 되는 것을 억제하고, 토너의 융착을 억제할 수 있다. 또한, 형성된 표면층의 막 두께는 디지털 현미경(VH-2450: 키엔스가부시키가이샤)을 이용하여 현상 롤러의 길이 방향을 단부로부터 등간격으로 3개소, 또한 둘레 방향에 등간격으로 3개소의 합계 9개소에서 표면층의 막 두께를 측정하고, 얻어진 값의 상가 평균값을 표면층의 막 두께로 한다.

<표면층의 형성 방법>

상기한 바와 같이 표면층에 있어서는 연질 세그먼트와 경질 세그먼트의 사이의 극성차 및 분자 강직성의 차의 제어에 의해, 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 모폴로지 및 기계적 물성을 적정하게 제어할 필요가 있다. 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 모폴로지가 표면층의 내블리드특성과 내토너융착성과 상관하는 저장 탄성률에 강하게 영향을 미치고, 또한 이들 특성은 트레이드오프 관계에 있기 때문이다. 따라서, 이러한 표면층을 형성하기 위해서는 원료로서의 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 선택이 중요하다.

상기한 구성을 갖는 표면층은 탄성층의 둘레면에 하기에 나타내는 폴리에스테르폴리올, 이소시아네이트 화합물 및 카본 블랙을 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지 원료 혼합물을 포함하는 표면층 형성용 도료의 도막을 형성하고, 상기 도막을 경화시킴으로써 형성할 수 있다.

<폴리에스테르폴리올>

상기 (A)에 관한 폴리에스테르폴리올은 식 (a) 및 (b)로 표시되는 유닛 중 적어도 한쪽을 포함한다. 이러한 폴리에스테르폴리올로서는 직접 에스테르화 반응 또는 개환 중합 반응으로 얻어진 폴리에스테르폴리올을 이용할 수 있다. 또는 폴리에스테르폴리올과 이소시아네이트 화합물을 쇄연장시킨 폴리우레탄폴리올 예비 중합체를 적절하게 이용할 수 있다. 이 경우의 폴리우레탄폴리올 예비 중합체는 식 (c) 내지 (g)로 표시되는 유닛으로부터 선택되는 적어도 하나를 골격으로서 포함하는 것을 특징으로 한다.

직접 에스테르화 반응으로 합성되는 폴리에스테르폴리올은 원료로서 다염기산과 다가 알코올을 탈수 축합함으로써 얻어진다. 이 다염기산으로서는 아디프산, 이소프탈산, 테트라클로로무수프탈산, 헤트산, 테트라브로모무수프탈산, 무수프탈산, 테레프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 숙신산, 세바스산, 푸마르산, 트리멜리트산, 다이머산, 무수말레산, 1,12-도데칸디오산, 1,2-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 5-소디오술포이소프탈산 등을 예로서 들 수 있다. 그 중에서도 지방족계 이염기산인 아디프산, 세바스산이 과도한 결정성 상승 및 분자 강직성의 억제에 의한 모폴로지와 저장 탄성률(E')의 제어의 관점에서 특히 바람직하다.

또한, 일반적인 폴리에스테르폴리올 원료의 다가 알코올에는 예를 들면 이하의 것이 있다. 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 비스페놀 A, 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 히드록시피바릴히드록시피발레이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올.

폴리에스테르폴리올은 상기 화학식 (a) 및 (b)로 표시되는 구조 중 적어도 한쪽의 구조를 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그러나, ε-카프로락톤을 원료로 하여 개환 중합 반응으로 얻어진 폴리카프로락톤폴리올 또는 3-메틸-1,5-펜탄디올을 원료로 하는 폴리에스테르폴리올을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리카프로락톤폴리올 중에서도 비결정성 또는 저융점의 성질을 나타내는 타입의 것이, 결정성의 억제에 의한 응집 구조의 제어 및 저장 탄성률(E')의 제어의 관점에서 특히 바람직하다. 그리고, 더욱 바람직하게는 3-메틸-1,5-펜탄디올을 원료로 하는 폴리에스테르폴리올이 특히 바람직하다. 3-메틸-1,5-펜탄디올은 일반적인 다가 알코올의 융점(-10℃ 내지 200℃)과 비교하여 특이적으로 낮은 융점(-50℃)을 나타낸다. 따라서, 우레탄 수지 중의 에스테르기를 갖는 연질 세그먼트에 있어서의 결정화도의 제어가 용이하기 때문에, 폴리우레탄 수지의 응집 구조의 제어에 의한 블리드 억제의 관점에서 특히 바람직하다. 또한, 화학 구조 중에 메틸기를 갖기 때문에 입체 장해에 의한 블리드 억제의 관점에서도 바람직하다.

또한, 폴리에스테르폴리올의 수 평균 분자량(Mn)은 500≤Mn≤4000의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 1000≤Mn≤3000의 범위이다. Mn이 500 이상임으로써, 표면층의 저장 탄성률(E')의 상승을 억제하고, 저온 저습하에서의 반복 화상 형성에 있어서의 토너에 미치는 스트레스 저감의 효과를 발휘한다. 또한, Mn이 4000 이하임으로써, 폴리에스테르폴리우레탄 수지의 가교간 거리가 증대하는 것을 억제하고, 고온 고습 조건 하에서의 블리드를 억제할 수 있다.

<이소시아네이트 화합물>

상기 (B)에 관한 이소시아네이트 화합물은 상기 폴리에스테르폴리올과 가교 반응한 후에 화학식 (c), (d), (e), (f) 및 (g)로 표시되는 구조를 포함하여 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 구조를 골격으로서 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서의 이소시아네이트 화합물은 이하의 것을 예로서 들 수 있다. 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(TM-HDI), 노르보르넨디이소시아네이트(NBDI), 다이머산디이소시아네이트(DDI), 이들의 공중합물이나, 그 블록체 및 혼합물.

상기에 예시한 것 중에서도 변성부(연질 세그먼트부)에 상기 화학식 (a), (b)로 표시되는 유닛 중 적어도 한쪽을 함유하는 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물이 폴리에스테르폴리올과의 상용성 및 물성 조정이 용이한 점에서 특히 바람직하다. 상기 화학식 (a), (b)로 표시되는 유닛을 함유하는 변성부를 구성하는 원료로서, 상기 폴리에스테르폴리올에 이용한 것과 동일한 것을 적절하게 이용할 수 있다. 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물의 수 평균 분자량(Mn)은, 변성부의 폴리올의 종류 또는 Mn에 따라, 최적의 Mn이 상이한데, 6000≤Mn≤12000의 범위에 있는 것이 바람직하다. Mn이 6000 이상임으로써, 가교간 거리의 증가, 즉 저장 탄성률(E')의 상승을 억제함으로써 저온 저습하에서의 토너 융착을 억제할 수 있다. 한편, Mn이 12000 이하임으로써, 가교간 거리의 과도한 저하를 억제하고, 블리드물 증가에 의한 화상 얼룩을 억제할 수 있다. 또한, 예비 중합체형 이소시아네이트의 변성부에 이용되는 폴리올의 수 평균 분자량을 MnBI, 상기 주제로서의 폴리올의 수 평균 분자량을 MnP라고 정의하였을 때에 0.5≤MnP/MnBI≤2의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다. 전술한 바와 같이 폴리우레탄 수지에 있어서는 연질 세그먼트부가 가교간 거리에 상당하기 때문에, 상기 범위로 함으로써, 모폴로지가 치밀하게 제어되고, 고차원의 레벨로 블리드를 억제할 수 있다.

이소시아네이트 화합물은 폴리에스테르폴리올에 대하여 이소시아네이트 인덱스가 1.0 내지 1.5의 범위가 되도록 배합하는 것이 특히 바람직하다. 상기 범위의 배합에 의해, 미반응물 증대에 의한 블리드나 과도한 경도의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 이소시아네이트 인덱스란 이소시아네이트 화합물 중의 이소시아네이트기의 몰수와 폴리에스테르폴리올 성분 중의 수산기의 몰수의 비([NCO]/[OH])를 나타낸다.

<카본 블랙>

도료 중에 양호하게 분산시키기 위해서 카본 블랙으로서는 산화 처리에 의해 표면 관능기를 부여한 산화 처리 카본 블랙을 이용하는 것이 바람직하다. 산화 처리 카본 블랙의 pH값은 5.0 이하인 것이 바람직하다. 산화 처리 카본 블랙은 표면에 극성기를 갖기 때문에, 표면층을 형성하는 수지 성분과의 친화성이 향상된다. 이로 인해, 충분한 도전성을 부여할 수 있는 범위에서 카본 블랙을 사용하여도 균일하게 분산할 수 있고, 경시에 수반하는 응집을 억제할 수 있고, 고스트 등 화상 문제나 누설의 발생을 억제할 수 있다.

상기 폴리에스테르폴리올, 이소시아네이트 화합물 및 카본 블랙을 포함하는 표면층 형성용의 도료에 이용할 수 있는 용매로서 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 크실렌, 또는 아세트산부틸을 들 수 있다. 또한, 이 도료의 도막을 탄성층 상에 형성하는 방법으로서는 스프레이, 침지 또는 롤 코트와 같은 도공 방법을 사용할 수 있다. 그리고, 탄성층 상에 형성한 도막을 건조하여 용매를 제거하고, 경화시킴으로써 표면층을 형성할 수 있다. 도막의 경화는 가열, 전자선 조사의 어느 방법에 의해서도 가능하다.

상기 도막 형성에 침지 도공을 사용하는 경우, 도 2에 도시하는 도료의 순환 기구를 갖는 침지 도포 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 도 2에 도시하는 도포 장치는 침지조(5)를 갖는다. 침지조(5)는 탄성층(3)이 형성된 롤러(6)의 외경보다 약간 큰 내경과, 롤러(6)의 축방향의 길이보다 긴 깊이를 구비한 원통형을 갖고, 축방향을 수직 방향으로 하여 설치된다.

그 상단부 외주에는 환상의 액 수용부(7)가 설치되고, 액 수용부(7)는 그 저면에 접속되는 관(9)에 의해 교반 탱크(8)에 접속되어 있다. 한편, 침지조(5)의 저부는 관(13)을 통하여 표면층 형성용 도료(10)를 순환시키는 펌프(11)에 접속되어 있다. 또한, 펌프(11)와 교반 탱크(8)는 접속관(12)에 의해 접속되어 있다. 교반 탱크(8)에는 내부에 수납하는 표면층 형성용 도료(10)를 교반하기 위한 교반 날개(14)가 설치된다. 이 도포 장치에는 침지조(5)의 상부에 있어서 승강판(16)을 침지조(5)의 축방향에 승강시키는 승강 장치(15)가 설치되어 있다.

그리고, 승강판(16)에 현가되는 롤러(6)를 침지조(5)에 진입, 후퇴 가능하게 되어 있다. 이러한 도포 장치를 이용하여 탄성층(3) 상에 표면층(4)을 형성하기 위해서는, 펌프(11)를 구동하고, 교반 탱크(8)에 수납하는 표면층 형성용 도료(10)를 관(12,13)을 통하여 침지조(5)에 공급한다. 승강 장치(15)를 구동시켜 승강판(16)을 강하시키고, 롤러(6)를 표면층 형성용 도료(10)가 충전된 침지조(5)에 진입시킨다. 롤러(6)의 진입에 의해 침지조의 상단(5a)으로부터 넘쳐나온 표면층 형성용 도료(10)는 액 수용부(7)에 수용되고, 관(9)을 통하여 교반 탱크(8)에 복귀된다. 그 후, 승강 장치를 구동하여 승강판을 상승시키고, 롤러(6)를 소정의 속도로 침지조(5)로부터 후퇴시키고, 탄성층(3) 상에 도포막을 형성한다.

그 동안, 교반 탱크(8) 내에서 교반 날개(14)를 회전시켜 도포액을 교반하여 함유물의 침강을 억제하고, 도포액의 균일성을 유지한다. 도막이 형성된 롤러는 승강판(16)으로부터 제거되고, 도막을 건조 경화하여 표면층(4)이 성형된다.

<축심체>

본 발명의 현상 롤러에 이용하는 축심체는 상층 중 적어도 1층 이상의 탄성층(3)을 지지하여 감광체에 토너를 반송 가능한 강도와, 대전한 토너를 감광체에 이동 가능한 전극이 될 수 있는 도전성을 갖는 것이면 된다. 그 재질로서는 알루미늄, 스테인리스, 도전성을 갖는 합성 수지, 철, 구리 합금 등의 금속 또는 합금을 들 수 있다. 또한, 이들을 산화 처리나 크롬, 니켈 등으로 도금 처리를 실시하여도 된다. 도금의 종류로서는 전기 도금, 무전해 도금을 모두 사용할 수 있지만, 치수 안정성의 관점에서 무전해 도금이 바람직하다. 여기서 사용되는 무전해 도금의 종류로서는 니켈 도금(카니젠 도금), 구리 도금, 금 도금, 기타 각종 합금 도금을 들 수 있다. 도금 두께는 0.05㎛ 이상이 좋고, 작업 효율과 방청 능력의 밸런스를 고려하면, 도금 두께는 0.1 내지 30㎛인 것이 바람직하다. 축심체(2)의 형상으로서는 막대 형상체 또는 파이프 형상체를 들 수 있다. 필요에 따라, 그 표면에 프라이머 처리층을 형성하여도 된다. 이 축심체의 외경은 φ4㎜ 내지 φ10㎜의 범위가 좋다.

<탄성층>

또한, 탄성층은 원료 주성분으로서 고무 또는 수지를 이용한 성형체이다. 또한, 탄성층은 발포체, 비발포체 중 어느 것이어도 된다. 또한, 원료 주성분의 고무로서 종래 현상 롤러에 이용되고 있는 다양한 고무를 이용할 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; 폴리카보네이트 수지; 폴리스티렌계 수지; ABS 수지; 폴리이미드; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 수지; 불소 수지; 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, MXD 6과 같은 폴리아미드 수지. 그리고, 이들 고무 및 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용된다. 본 발명에 있어서의 탄성층의 원재료는 특별히 한정되는 것은 아니나, 이들 재료 중에서도 내후성, 화학적 불활성 및 우수한 압축 영구 왜곡 특성을 나타내는 점에서 실리콘 고무를 이용하는 것이 바람직하다.

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 들면 가교제, 촉매, 분산 촉진제와 같은 것을 주성분인 고무 재료에 적절히 배합할 수 있다.

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

전자 도전 기구에 의한 도전제로서는 이하의 것을 들 수 있다. 알루미늄, 팔라듐, 철, 구리, 은과 같은 금속의 분체나 섬유; 산화티타늄, 산화주석, 산화아연과 같은 금속 산화물; 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, PAN계 카본 블랙, 피치계 카본 블랙, 카본 나노 튜브와 같은 카본의 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; 제4급 암모늄염과 같은 양이온성 계면 활성제; 지방족 술폰산염, 알킬황산에스테르염, 알킬인산에스테르염과 같은 음이온성 계면 활성제; 베타인과 같은 양쪽성 계면 활성제. 이들 도전제는 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

이들 중 카본 블랙계의 도전제는 비교적 저렴하고 또한 용이하게 입수할 수 있고, 또한 주성분인 고무 및 수지 재료의 종류에 관계없이 양호한 도전성을 부여할 수 있기 때문에 적합하다.

주성분인 고무 및 수지 재료 중에 미분말 형상의 도전제를 분산시키는 수단으로서는, 종래부터 이용되는 하기 수단을 주성분인 고무 및 수지 재료에 따라 적절히 이용하면 된다. 예를 들면, 롤 니더, 밴버리 믹서와 같은 수단을 들 수 있다. 또한, 탄성층의 체적 저항률은 1×10³ 내지 1×10¹¹Ω·㎝의 범위에 있는 것이 바람직하다. 탄성층의 체적 저항률이 1×10³ 내지 1×10¹¹Ω·㎝이면 토너를 균일하게 대전할 수 있다. 탄성층의 체적 저항률의 보다 바람직한 범위는 1×10³ 내지 1×10⁸Ω·㎝이다.

충전제 및 증량제로서는 이하의 것을 들 수 있다. 실리카, 석영 미분말, 규조토, 산화아연, 염기성 탄산마그네슘, 활성 탄산칼슘, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 이산화티타늄, 탈크, 운모 분말, 황산알루미늄, 황산칼슘, 황산바륨, 유리 섬유, 유기 보강제, 유기 충전제. 이들 충전제는 표면을 유기 규소 화합물로 처리하여 소수화할 수도 있다. 산화 방지제로서는 힌더드 페놀계 산화 방지제, 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 아민계 산화 방지제, 황계 산화 방지제와 같은 고분자 화합물에 대하여 사용되는 공지의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 가공 보조제로서는 공지된 재료가 사용 가능하다. 구체적으로는 스테아르산, 올레산과 같은 지방산, 지방산의 금속염이나 에스테르를 사용할 수 있다.

또한, 감광체와 접촉하여 닙폭을 확보하고, 또한 적합한 세팅성을 만족시키는 것으로 하기 위해서는, 탄성층의 두께는 바람직하게는 0.5㎜ 이상, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 이상으로 한다. 또한, 탄성층의 두께의 상한은 제작되는 현상 롤러의 외경 정밀도를 손상시키지 않는 한, 특별히 없다. 그러나, 탄성층의 두께를 과도하게 두껍게 하면, 현상 롤러와 접촉 부재를 장시간 접촉시킨 채 방치하면, 접촉 개소의 변형이 커지고, 변형이 남으므로 바람직하지 않다. 따라서, 실용상 탄성층의 두께는 6.0㎜ 이하로 하는 것이 적당하고, 5.0㎜ 이하가 보다 바람직하다.

또한, 탄성층의 성형 후, 필요에 따라 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리, UV 처리와 같은 표면 처리를 실시할 수도 있다. 이들 표면 처리를 실시함으로써, 탄성층의 최표면에 반응 활성기가 형성되고, 표면층과의 층간 접착성을 향상시킬 수 있다.

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

또한, 본 발명은 적어도 현상 롤러(1), 토너 규제 부재(21), 토너 용기(20)를 갖고, 상기 현상 롤러를 구비한 전자 사진 장치에 착탈 가능한 도 3에 도시하는 프로세스 카트리지이다. 또한, 본 발명은 상기 현상 롤러의 표면에 토너의 박층을 형성하고, 그 현상 롤러를 감광체에 접촉시켜 감광체 표면에 토너를 공급함으로써, 감광체에 가시 화상을 형성시키는 전자 사진 장치이다. 이 프로세스 카트리지는 도 3에 도시하는 프로세스 카트리지와 같이 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25), 대전 부재(24)와 함께 일체의 올인 원 프로세스 카트리지로 할 수 있다. 또한, 도 3 중, 19는 토너 공급 롤러를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 현상 롤러를 구비한 프로세스 카트리지를 이용한 전자 사진 화상 형성 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 4의 전자 사진 화상 형성 장치에는 현상 롤러(1), 토너 공급 롤러(19), 토너 용기(20) 및 토너 규제 부재(21)를 포함하여 이루어지는 현상 장치(22)와, 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25), 대전 부재(24)를 포함하여 이루어지는 프로세스 카트리지(17)가 탈착 가능하게 장착되어 있다. 또한, 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25), 대전 부재(24)는 전자 사진 화상 형성 장치 본체에 배치되어 있어도 된다. 감광체(18)는 화살표 방향으로 회전하고, 감광체(18)를 대전 처리하기 위한 대전 부재(24)에 의해 균일하게 대전되고, 감광체(18)에 정전 잠상을 기입하는 노광 수단인 레이저광(23)에 의해, 그 표면에 정전 잠상이 형성된다. 상기 정전 잠상은 감광체(18)에 대하여 접촉 배치되는 현상 장치(22)에 의해 토너(20a)가 부여됨으로써 현상되고, 토너 화상으로서 가시화된다.

현상은 노광부에 토너 화상을 형성하는 소위 반전 현상을 행하고 있다. 가시화된 감광체(18) 상의 토너 화상은 전사 부재인 전사 롤러(29)에 의해 기록 매체인 종이(34)에 전사된다. 종이(34)는 급지 롤러(35) 및 흡착 롤러(36)를 거쳐 장치 내에 급지되고, 엔드리스 벨트 형상의 전사 반송 벨트(32)에 의해 감광체(18)과 전사 롤러(29)의 사이에 반송된다. 전사 반송 벨트는 종동 롤러(33), 구동 롤러(28), 텐션 롤러(31)에 의해 가동하고 있다. 전사 롤러(29) 및 흡착 롤러(36)에는 바이어스 전원(30)으로부터 전압이 인가되어 있다. 토너 화상이 전사된 종이(34)는 정착 장치(27)에 의해 정착 처리되고, 장치 외에 배지되어 프린트 동작이 종료한다.

한편, 전사되지 않고 감광체(18) 상에 잔존한 전사 잔류 토너는 감광체 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 부재인 클리닝 블레이드(26)에 의해 긁어내져 폐토너 수용 용기(25)에 수납되고, 클리닝된 감광체(18)는 전술한 작용을 반복해서 행한다.

현상 장치(22)는 일성분 현상제로서 토너(20a)를 수용한 현상 용기와, 현상 용기 내의 길이 방향에 연장되는 개구부에 위치하며 감광체(18)와 대향 설치된 현상제 담지체로서의 현상 롤러(1)를 구비하고, 감광체(18) 상의 정전 잠상을 현상하여 가시화하도록 되어 있다.

또한, 토너 규제 부재(21)로서 금속제 판금에 고무 탄성체를 고정한 부재나, SUS나 인청동의 박판과 같은 스프링성을 갖는 부재, 또는 그 표면에 수지나 고무를 적층한 부재가 이용된다. 또한, 토너 규제 부재(21)에 현상 롤러(1)에 인가하는 전압보다도 높은 전압을 인가함으로써, 현상 롤러 상의 토너층을 제어하는 것이 가능하고, 이를 위해서는 토너 규제 부재(21)는 SUS나 인청동의 박판을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 현상 롤러(1) 및 토너 규제 부재(21)에는 바이어스 전원(30)으로부터 전압이 인가되어 있는데, 현상 블레이드(21)에 인가하는 전압은 현상 롤러(1)에 인가하는 전압에 대하여 절대값으로 100V 내지 300V 큰 전압으로 하는 것이 바람직하다.

현상 장치(22)에 있어서의 현상 프로세스를 이하에 설명한다. 회전 가능하게 지지된 토너 공급 롤러(19)에 의해 현상 롤러(1) 상에 토너가 도포된다. 현상 롤러(1) 상에 도포된 토너는 현상 롤러(1)의 회전에 의해 토너 규제 부재(21)와 마찰된다. 여기서, 토너 규제 부재(21)에 인가된 바이어스에 의해, 현상 롤러 상의 토너가 현상 롤러 상에 균일하게 코팅된다. 현상 롤러(1)는 감광체(18)와 회전하면서 접촉하고, 감광체(18) 상에 형성된 정전 잠상을 현상 롤러(1) 상에 코팅된 토너에 의해 현상함으로써 화상이 형성된다.

토너 공급 롤러(19)의 구조로서는 발포 골격 형상 스펀지 구조나 축심체 상에 레이온, 폴리아미드 등의 섬유를 식모한 퍼 브러시 구조의 것이, 현상 롤러(1)에 대한 토너(20a) 공급 및 미현상 토너의 떼어짐의 점에서 바람직하다. 본 실시예에서는 코어체 상에 폴리우레탄 폼을 설치한 탄성 롤러를 이용하였다.

이 토너 공급 롤러(19)의 현상 롤러(1)에 대한 접촉 폭으로서는 1 내지 8㎜가 바람직하고, 또한 현상 롤러(1)에 대하여 그 접촉부에 있어서 상대 속도를 가지게 하는 것이 바람직하다.

<실시예>

이하, 본 발명의 현상 롤러, 프로세스 카트리지, 전자 사진 장치를 구체적으로 상세하게 설명한다.

계속해서, 본 발명의 실시예 및 비교예에 관한 현상 롤러의 표면층 형성용 도료의 제조에 이용하는 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물을 합성하였다.

우선, 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물 합성용의 원료로서 이소시아네이트 및 폴리에스테르폴리올을 준비하였다.

<이소시아네이트>

하기 표 1에 나타내는 6종의 이소시아네이트를 준비하였다.

<폴리에스테르폴리올>

예비 중합체형 이소시아네이트의 합성에 이용하는 폴리에스테르폴리올(A군)로서 하기 표 2에 나타내는 9종의 폴리에스테르폴리올을 준비하였다.

<그 밖의 재료>

그 밖의 재료로서 하기 표 3에 기재된 화합물을 준비하였다.

<예비 중합체형 이소시아네이트 화합물의 합성 방법>

[예비 중합체형 이소시아네이트 화합물 1(Pre-BI1)의 합성]

질소 분위기하에서 하기 표 4에 기재된 재료를 온도 90℃에서 2시간 가열 반응하였다. 그 후, 부틸셀로솔브를 고형분 79.4 질량부가 되도록 첨가하였다.

그 후, 반응물 온도 50℃의 조건 하, MEK 옥심을 28.1 질량부 적하하고, 에스테르 변성 예비 중합체형 이소시아네이트 Pre-BI1을 얻었다.

(GPC에 의한 수 평균 분자량 Mn의 측정)

얻어진 예비 중합체형 이소시아네이트 Pre-BI1의 수 평균 분자량 Mn을 이하의 방법으로 측정하였다. 즉, GPC 칼럼(상품명: TSKgel SuperHM-M, 도소가부시키가이샤 제조) 2개를 직렬로 연결한 고속 액체 크로마토그래프 분석 장치(상품명: HLC-8120GPC, 도소가부시키가이샤 제조)를 이용하였다. 측정 샘플로서는 THF에 Pre-BI1을 0.1질량% 용해시킨 THF 용액을 이용하였다.

또한, 측정 조건으로서는 온도를 40℃, 유속을 0.6ml/min으로 하고, 또한 시차 굴절 검출기(상품명: RI-8010; 도소가부시키가이샤 제조)를 이용한 측정 조건 하에서 표준 시료로서 수종의 단분산 표준 폴리스티렌(도소가부시키가이샤 제조)을 이용하여 검량선을 작성하고, 이것을 기초로 얻어진 측정 샘플의 유지 시간으로부터 수 평균 분자량(Mn)을 구하였다.

얻어진 예비 중합체형 이소시아네이트 1(Pre-BI1)의 물성 및 구조를 합성에 이용한 원료 및 질량부와 함께 표 1에 나타냈다.

[예비 중합체형 이소시아네이트 화합물(Pre-BI2) 내지 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물(Pre-BI24)의 합성]

(Pre-BI2) 내지 (Pre-BI24)는 표 1에 기재된 출발 원료를 이용하여 (Pre-BI1)과 마찬가지의 방법으로 제작하였다. 또한, 트리메틸올프로판(TMP)은 90℃에서 가열 반응하기 전에 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 혼합물에 첨가하였다. (Pre-BI2) 내지 (Pre-BI24)의 물성 및 구조 등을 하기 표 5에 나타낸다.

계속해서, 실시예 및 비교예에 관한 현상 롤러의 표면층 형성용 도료를 제조하였다. 여기서, 표면층 형성용 도료에 있어서의 표면층 형성용 도료액을, 하기에 나타내는 B군의 폴리에스테르폴리올, 먼저 합성한 예비 중합체형 이소시아네이트 화합물, 하기에 나타내는 카본 블랙 및 유기 금속 촉매를 포함하여 이루어지는 출발 원료를 이용하여 제조하였다.

<폴리에스테르폴리올(B군)>

우레탄 수지의 합성에 이용하는 폴리에스테르폴리올(B군)로서 하기 표 6에 나타내는 15종의 폴리에스테르폴리올을 준비하였다.

<카본 블랙>

하기 표 7에 나타내는 4종의 카본 블랙을 준비하였다.

<유기 금속 촉매>

하기 표 8에 기재된 유기 금속 촉매를 준비하였다.

<표면층 형성용 도료액 (1)의 제조>

표면층 형성용 도료액의 재료로서 하기 표 9에 기재된 재료를 혼합하여 폴리에스테르폴리우레탄 수지 성분으로 하였다.

계속해서, 이 수지 성분의 고형분 100 질량부에 대하여 카본 블랙(상품명: XC-7230, 캐봇 제조) 15 질량부 및 MEK를 첨가하고, 모터로 1시간 혼합 교반하였다.

계속해서, 총 고형분비 33질량%가 되도록 MEK를 더 첨가하고, 모터로 다시 1시간 혼합 교반을 하였다. 계속해서, 상기 혼합 용액을 횡형 분산 NVM-03(상품명, 아이멕스사 제조)으로 주속 7m/sec, 유량 1cc/min, 분산액 온도 15℃의 조건 하에서 3시간 균일 분산하였다. 또한, 이 분산시에 직경이 1.5㎜인 글래스 비즈(상품명: DMB503B, 호타즈바로티니즈사 제조)를 이용하였다.

이어서, 조도 조정용 수지 입자로서 폴리우레탄 미립자(상품명: 다이믹비즈 UCN-5070N, 다이니치세이카고교가부시키가이샤사 제조)를 수지 성분의 고형분 100 질량부에 대하여 35 질량부 첨가하고, 다시 30분간 분산하였다.

이어서, 이 용액을 표면층 형성 후의 막 두께가 10㎛가 되도록 MEK를 이용하여 고형분 23질량%에 희석하고, 이 용액을 300메쉬의 그물로 여과한 것을 표면층 형성용 도료 (1)로 하였다.

<표면층 형성용 도료액 (2) 내지 (43)의 제조>

표면층 형성용 도료액 (2) 내지 (43)은 표 12에 나타내는 출발 원료를 이용한 것 이외에는 표면층 형성용 도료액 (1)과 마찬가지의 방법으로 제조하였다. 또한, 유기 금속 촉매를 이용하는 경우에는 모터 교반 전에 첨가하였다.

<표면층 형성용 도료액 (44)의 제조>

본 발명에 있어서의 표면층 형성용 도료액 (44)는 표 10에 나타내는 출발 원료를 이용하고, 그리고 최종 도료 고형분 23질량%를 5질량%에 변경하여 표면층의 막 두께가 1㎛가 되도록 한 것 이외에는 표면층 형성용 도료액 (1)과 마찬가지의 방법으로 제조하였다.

(실시예 1)

<탄성층 롤러 1의 제작>

이하와 같이 하여 탄성층 롤러 (1)을 제작하였다.

축심체로서 스테인리스(SUS304)강제의 직경 8㎜의 코어 금속을 준비하였다. 이 축심체의 둘레면에 프라이머(상품명: DY35-051, 도레이다우코닝사 제조)를 도포하고, 온도 150℃에서 30분간 베이킹하였다. 베이킹 후의 프라이머의 두께는 1㎛였다.

하기 표 11에 기재된 재료를 혼합하여 비닐기를 갖는 액상 실리콘 고무의 베이스 재료 A를 제조하였다.

하기 표 12에 기재된 재료를 혼합하여 SiH기 및 비닐기를 갖는 액상 실리콘 고무의 베이스 재료 B를 제조하였다.

상기 베이스 재료 A 및 베이스 재료 B를 질량비 1:1로 혼합하여 미가황의 실리콘 고무 재료를 얻었다. 계속해서, 축심체를 원통 형상의 금형의 내부에 배치하고, 상기 미가황의 실리콘 고무 재료를 금형 내(캐비티)에 주입하였다. 계속해서, 금형을 가열하여 실리콘 고무 재료를 온도 150℃에서 15분간 가황 경화한 후, 냉각하여 탈형하였다. 그 후에, 온도 180℃에서 1시간 가열하여 경화 반응을 완료시키고, 실리콘 고무를 포함하여 이루어지는 탄성층을 축심체의 주위에 갖는 탄성층 롤러 1을 형성하였다. 탄성층 롤러 1의 직경은 12㎜였다.

<현상 롤러 (1)의 작성>

상기 탄성층 롤러 1의 탄성층의 표면에 엑시머 UV 처리를 실시하였다. 구체적으로는 탄성층 롤러 (1)의 축심체를 회전축으로 하여 30rpm으로 회전시키면서 파장 172㎚의 자외선을 세관 엑시머 램프(해리슨도시바라이팅 제조)에 의해 적산 광량이 150mJ/㎠가 되도록 조사하였다. 또한, 조사시의 탄성층 표면과 엑시머 램프의 거리는 2㎜로 하였다.

그 후, 표면 처리한 탄성층 롤러 (1)의 탄성층의 둘레면에 도 2에 도시하는 침지 도포 장치를 이용하여 먼저 제조한 표면층 형성용 도료액 (1)을 도공하였다.

구체적으로는 내경 32㎜, 길이 300㎜의 침지조(5)(실린더)의 하방으로부터 액온을 23℃에 유지한 표면층 형성용 도료액 (1)을 매분 250cc 주입하고, 침지조(5)의 상단으로부터 넘쳐나온 액을 다시 침지조(5)의 하방에 순환시켰다. 침지조(5)에 침입 속도 100㎜/s로 상기 탄성층 롤러 (1)을 침지시켰다. 그리고, 10초간 정지시킨 후에 초속 300㎜/s, 종속 200㎜/s의 조건으로 탄성층 롤러 (1)을 인상하여 60분간 자연 건조시켰다. 계속해서, 140℃에서 2시간 가열하여 탄성층의 표면에 도포한 표면층 형성용 도료 1의 도막을 경화해서 표면층을 형성하여 실시예 1에 관한 현상 롤러 (1)을 얻었다.

현상 롤러 (1)의 표면층을 머니퓰레이터를 이용하여 잘라내서 저장 탄성률 E'의 측정용 샘플을 제조하였다. 구체적으로는 측정 샘플은 현상 롤러 탄성층으로부터 머니퓰레이터를 이용하여 표면층을 폭 0.5㎜, 길이 2㎜의 시트로 잘라내고, 막 두께가 50㎛ 이하인 경우에는 필요에 따라 중첩하여 두께를 50㎛로 함으로써 제작하였다. 얻어진 측정 샘플을 동적 점탄성 장치(상품명: EPLEXOR-500N, GABO사 제조)를 이용하여 하기 조건으로 동적 탄성률 E'를 측정하였다.

[측정 조건]

·측정 모드: 인장 시험 모드

·측정 주파수: 10㎐

·측정 온도: 0℃

·트랜스듀서: 25N

·동적 왜곡: 0.1%

·정적 왜곡: 0.2%

·측정 샘플 형상: 폭 0.5㎜×길이 2㎜×두께 50㎛.

[화상 평가]

상기 현상 롤러 (1)을 이용하여 전자 사진 화상을 형성하였다. 그리고, 당해 전자 사진 화상을 평가를 통하여 현상 롤러 (1)을 평가하였다.

우선, 본 화상 평가에 제공한 레이저 프린터(상품명: HPColor LaserJet CP3505dn, 휴렛팩커드사 제조)는 기록 미디어의 출력 스피드를 48ppm으로 개조하였다. 또한, 현상 롤러 (1)의 토너량 규제 부재(현상 블레이드)에 대한 접촉 압력 및 진입량은 현상 롤러 상의 토너 담지량이 0.40mg/㎠가 되도록 조절하였다.

[고온 고습 환경 장기 보관 후의 블리드의 평가]

현상 롤러 (1)을 전자 사진 프로세스 카트리지(상품명: Q6470A, 휴렛팩커드사 제조, 색: 흑색)에 장착하였다. 이때, 현상 롤러 (1)은 전자 사진 감광체에 접촉한 상태로 되어 있다. 이 전자 사진 프로세스 카트리지를 온도 40℃, 습도 95% RH의 환경에 30일간 방치하였다. 그 후, 온도 23℃, 습도 50% RH의 환경에 72시간 더 방치하였다.

그 후, 온도 23℃, 습도 50% RH의 환경에 있어서 당해 전자 사진 프로세스 카트리지를 레이저 프린터에 장전하고, 하프톤 화상을 연속해서 10매 출력하였다.

여기서, 하프톤 화상이란 전자 사진 감광체의 회전 방향과 수직 방향에 폭 1도트, 간격 2도트의 가로선을 그리는 화상이다.

그 후, 레이저 프린터로부터 전자 사진 프로세스 카트리지를 취출하고, 당해 전자 사진 프로세스 카트리지로부터 현상 롤러 (1)을 제거하였다.

취출한 현상 롤러의 표면을 에어 블로우하여 토너를 제거하였다. 그리고, 현상 롤러의 표면을 디지털 현미경(상품명: VH-2450, 키엔스가부시키가이샤)을 이용하여 관찰하고, 현상 롤러의 표면의 블리드물의 유무를 관찰하였다.

또한, 10매의 하프톤 화상을 육안으로 관찰하여 현상 롤러의 표면에 대한 블리드물의 부착에 기인하는 화상 불량의 유무를 평가하였다.

평가 기준을 하기 표 13에 나타낸다.

[저온 저습 환경에 있어서의 토너 융착 평가]

신품의 현상 롤러 (1)을 신품의 프로세스 카트리지(상품명: Q6470A, 휴렛팩커드사 제조, 색: 흑색)에 장착하고, 이 프로세스 카트리지를 온도 0℃, 습도 10% RH의 환경에 48시간 방치하였다. 그 후, 동일한 환경하에서 당해 프로세스 카트리지를 상기 레이저 프린터에 장전하고, 전자 사진 화상의 연속 출력을 행하였다. 구체적으로는 A4 크기의 종이 상에 크기가 4포인트인 알파벳 「E」의 문자가 인자율이 1%가 되도록 인자되는 화상(이후, 「E 문자 화상」이라고 함)을 연속해서 1000매 출력하고, 계속해서 솔리드 백색 화상을 1매 출력하는 사이클을 반복하였다.

이러한 화상 출력 시험에 있어서는 현상 롤러 표면에 토너가 융착하면, 현상 롤러가 고저항화됨으로써, 토너의 마찰 전하가 불균일해지고, 솔리드 백색 화상 상에 흐림이 발생하기 쉬워진다.

따라서, 저온 저습 환경에 있어서의 현상 롤러 표면에 대한 토너 융착의 정도의 평가를 이하와 같이 하여 행하였다. 즉, 솔리드 백색 화상의 형성 직후의 현상 롤러를 프로세스 카트리지로부터 취출하고, 에어 블로우로 표면에 부착된 토너를 제거한 후, 표면을 육안으로 관찰하여 현상 롤러 표면에 대한 토너의 융착의 유무 및 정도를 관찰하였다. 또한, 이때에 형성된 솔리드 백색 화상에 대하여 현상 롤러에 대한 토너의 융착에 기인하는 흐림의 유무를 평가하였다. 흐림의 평가는 반사 농도계(맥베스사 제조)를 이용하여 솔리드 백색 화상의 반사율을 측정하고, 종이 자체의 반사율을 기준으로 하여 반사율의 저하율(%)을 산출하였다.

그리고, 솔리드 백색 화상의 반사율의 저하율이 3%를 초과한 시점에서 E 문자 화상의 출력을 정지하였다. 한편, E 문자 화상의 출력 매수가 8000매에 달한 후에 출력한 솔리드 백색 화상의 반사율의 저하율이 3%에 달하지 않은 경우에는, 상기 현상 롤러를 신품의 프로세스 카트리지에 내장하고, 상기와 마찬가지로 하여 1000매의 E 문자 화상의 출력과, 이에 이어지는 솔리드 백색 화상의 출력을 반복하였다. 그리고, 솔리드 백색 화상의 반사율 저하율이 3%를 초과하였을 때의 E 문자 화상의 출력 매수를 기록하였다. 구체적으로는 E 문자 화상을 7000매 출력한 후의 솔리드 백색 화상의 반사율 저하율은 3%에 달하지 않고, E 문자 화상을 8000매 출력한 후의 솔리드 백색 화상의 반사율 저하율이 3.6%가 되어 있는 경우, 하기 표 14에 있어서는 「8000매(3.6%)」라고 기재한다.

한편, E 문자 화상의 출력 매수가 12000매에 달한 후에 출력한 솔리드 백색 화상의 반사율 저하율이 1.8%인 경우에는 「12000매(1.8%)」라고 기재한다. 평가 결과를 표 14에 나타낸다.

(실시예 2 내지 33)

실시예 1에 있어서 표면층 형성용 도료액 (1) 대신에 표면층 형성용 도료액 (2) 내지 (33)을 이용하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 롤러 (2) 내지 (33)을 제작하였다. 실시예 1의 현상 롤러 (1)과 마찬가지로 현상 롤러 (2) 내지 (33)에 대하여 평가하였다. 평가 결과를 표 14에 나타낸다.

(비교예 1 내지 11)

실시예 1에 있어서 표면층 형성용 도료액 (1) 대신에 표면층 형성용 도료액 (34) 내지 (44)를 이용하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 롤러 (34) 내지 (44)를 제작하였다. 현상 롤러 (34) 내지 (44)에 대하여 실시예 1의 현상 롤러 (1)과 마찬가지로 평가하였다. 평가 결과를 표 15에 나타낸다.

본 출원은 2010년 12월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-292809호로부터의 우선권을 주장하는 것으로, 그 내용을 인용하여 본 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims (6)

1. 축심체와, 상기 축심체의 외주에 탄성층을 갖고, 상기 탄성층의 외주에 표면층을 갖는 현상 롤러이며,
   상기 표면층이, 카본 블랙과, 하기 A 및 B의 구조를 포함하는 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 함유하고, 또한 측정 온도 0℃, 주파수 10㎐로 측정한 상기 표면층의 저장 탄성률 E'가 5㎫ 이상 20㎫ 이하인 것을 특징으로 하는, 현상 롤러.
   A: 하기 화학식 (a) 및 (b)로 표시되는 구조로부터 선택되는 하나 이상의 구조
   B: 하기 화학식 (c) 내지 (g)로 표시되는 구조를 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구조
   [화학식 (a)]
   

   

   
   [화학식 (b)]
   

   

   
   [화학식 (c)]
   

   

   
   [화학식 (d)]
   

   

   
   [화학식 (e)]
   

   

   
   [화학식 (f)]
   

   

   
   [화학식 (g)]
   

   
2. 제1항에 있어서,
   상기 표면층 중에, Bi계 또는 Ti계 유기 금속 촉매가 상기 폴리에스테르폴리우레탄 수지 100 질량부에 대하여 0.05 내지 2.0 질량부의 범위로 포함되는, 현상 롤러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 A가 상기 화학식 (b)로 표시되는 구조인, 현상 롤러.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 B가 상기 화학식 (c), (d) 및 (e)로 표시되는 구조를 포함하여 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구조인, 현상 롤러.
5. 전자 사진 화상 장치 본체에 탈착 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지이며,
   현상 롤러, 토너 규제 부재 및 토너 용기를 갖고, 상기 현상 롤러가 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 현상 롤러인 것을 특징으로 하는, 프로세스 카트리지.
6. 전자 사진 감광체 및 전자 사진 감광체에 접촉하여 배치되는 현상 롤러를 갖는 전자 사진 화상 형성 장치이며,
   상기 현상 롤러가 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 현상 롤러인 것을 특징으로 하는, 전자 사진 장치.

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