KR101417553B1 - 현상제 담지체 및 현상 장치 - Google Patents

Abstract

토너로의 마찰 대전 부여 안정화가 도모되고, 다수매 내구 중에 있어서도 화상 농도 저하, 농도 불균일, 비산 등의 문제의 발생이 적고, 안정되게 양호한 현상성을 얻을 수 있는 현상제 담지체 및 현상 장치를 제공한다. 기체 및 수지층을 갖고 있고, 상기 수지층은 열경화성 수지와, 특정한 유닛을 갖는 아크릴 수지와, 도전성 입자를 함유하고 있다.

Description

현상제 담지체 및 현상 장치{DEVELOPER SUPPORT AND DEVELOPING DEVICE}

본 발명은 현상제 담지체 및 현상제 담지체를 갖는 현상 장치에 관한 것이다.

전자 사진법에 있어서의 1성분 현상 방법에 있어서는, 현상제가 캐리어를 포함하지 않으므로 캐리어 열화에 수반하는 캐리어의 교환이 불필요하다. 또한, 현상 장치에 토너와 캐리어의 농도 조정 기구가 불필요하므로 현상 장치 자체를 소형화·경량화할 수 있다.

그런데, 최근의 전자 사진 화상에의 한층 더 고화질화의 요구 하에, 특허 문헌 1은, 하전(荷電) 제어제로서 제4급 암모늄염기 함유 공중합체를 표면층으로서의 수지층 중에 함유하는 현상제 담지체 및 이러한 현상제 담지체를 사용함으로써, 토너의 마찰 대전량을 높이는 현상 장치를 개시하고 있다. 특허 문헌 1에 따른 현상제 담지체는 수지층 중의 제4급 암모늄염기의 부 극성 카운터 이온이 이온화되어, 수지층이 이온 도전성을 갖는 것이 되므로 수지층의 체적 저항을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 전자 사진 화상에 있어서의 고스트(ghost)나 흐려짐의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

일본 특허 출원 공개 제2001-312136호 공보

본 발명자에 의한 상기 특허 문헌 1에 따른 발명을 검토한 결과, 특허 문헌 1에 따른 현상제 담지체를 1성분 현상 방식에 사용했을 때, 전자 사진 화상에 농도 저하, 농도 불균일 및 토너의 비산이 발생하는 경우가 있는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 목적은 토너에의 마찰 대전 부여 안정화가 도모되고, 다수매 내구 중에 있어서도 화상 농도 저하, 농도 불균일, 비산 등의 문제의 발생이 적고, 안정되게 양호한 현상성을 얻을 수 있는 현상제 담지체 및 현상 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명자는 상기한 과제의 발생 원인의 하나가, 표면층에 이온 도전성을 부여하는 제4급 암모늄염기 함유 공중합체와 결착 수지의 불충분한 상용으로 인해 표면층 내에서 이온 도전성에 불균일이 발생하고 있기 때문이라고 추정했다. 따라서, 본 발명자는 표면층 중에서의 결착 수지에 대한 제4급 암모늄염기 함유 공중합체를 개선하기 위해서 제4급 암모늄염기 함유 공중합체의 구조를 검토했다. 본 발명은 이러한 검토에 기초하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기체(基體) 및 수지층을 갖고, 상기 수지층은 열경화성 수지와, 식 (1)로 나타내어지는 유닛 및 식 (2)로 나타내어지는 유닛을 갖는 아크릴 수지와, 도전성 입자를 함유하고 있는 현상제 담지체가 제공된다.

[식 (1) 중, R₁은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₂는 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 나타낸다.]

[식 (2) 중 R₃은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₄는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. R₅ 내지 R₇ 중 하나 또는 두 개 이상의 기는 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 18의 알킬기 및 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다.

R₅ 내지 R₇ 중 탄소수 4 내지 18의 알킬기 또는 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기가 아닌 기는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 3의 알킬기 및 탄소수 1 내지 3의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다. A^-는 음이온을 나타낸다.］

또한 본 발명에 따르면, 토너 입자를 갖는 부 대전성의 현상제와, 그것을 수용하고 있는 용기와, 상기 용기에 저장된 현상제를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체를 갖고, 현상제층 두께 규제 부재에 의해 상기 현상제 담지체상에 현상제층을 형성하면서 현상제 담지체 상의 현상제를 정전 잠상 담지체와 대향하는 현상 영역으로 반송하고, 상기 정전 잠상 담지체의 정전 잠상을 현상제에 의해 현상하는 현상 장치이며, 상기 현상제 담지체가 상기의 현상제 담지체인 현상 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 토너에 대한 대전 부여능이 보다 향상되고, 그 결과로서 전자 사진 화상의 농도 저하, 농도 불균일, 혹은 토너의 비산의 발생을 억제할 수 있는 현상제 담지체를 얻을 수 있다. 즉, 식 (2)로 나타내어진 양이온 유닛 (2) 중의 장쇄 알킬기 또는 장쇄 히드록시알킬기의 존재 효과에 의해 토너에 대한 대전 부여능이 향상된다. 또한, 식 (1)로 나타내어진 에스테르 유닛 (1) 중의 장쇄 알킬기의 존재 효과에 의해, 열경화성 수지와의 상용성이 양호해져 아크릴 수지가 수지층 중에서 균일하게 존재할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 현상 장치의 일 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 현상 장치의 일 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현상 장치 이외의 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예에 있어서 화질의 평가에 사용한 한자이다.

본 발명에 따른 현상제 담지체는 기체 및 수지층을 갖고 있다. 상기 수지층은 열경화성 수지와, 식 (1)로 나타내어지는 유닛 및 식 (2)로 나타내어지는 유닛을 적어도 갖는 아크릴 수지와, 도전성 입자를 함유하고 있다. 상기 아크릴 수지는 수지층 중에 함유됨으로써, 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 향상시킬 수 있다. 또한, 아크릴 수지가 4급 암모늄염기를 가지므로 이온 도전성을 갖고 있으며, 수지층의 체적 저항값을 낮고 균일하게 제어할 수 있다. 그 결과, 다수매 내구 중을 통하여 토너의 과잉 마찰 대전을 방지하고, 화상 농도가 안정되기 쉬워 비산의 발생을 억제하기 쉬워진다. 상기 아크릴 수지는 식 (1)로 나타내어지는 유닛 및 식 (2)로 나타내어지는 유닛을 적어도 갖고 있다.

식 (1) 중, R₁은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₂는 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 나타낸다.

식 (1) 중의 R₂를 탄소수 8 내지 18의 장쇄 알킬기로 함으로써, 본 발명에 따른 아크릴 수지의 극성은 낮은 것이 되고, 극성이 낮은 열경화성 수지에 대한 상기 아크릴 수지의 상용성을 높일 수 있다. 이에 의해, 아크릴 수지가 수지층 중에서 균일하게 존재하게 되고, 토너에 대하여 균일한 마찰 대전을 부여하는 것이 가능해진다. 또한, 수지층 중으로의 도전성 입자 등의 안료 분산성도 향상되므로 저항 분포도 균일해지고, 국소적인 토너의 과잉 마찰 대전이 억제된다.

상기 식 (1)로 나타내어지는 유닛으로서, 보다 바람직한 형태는 R₁이 메틸기이며, R₂가 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기 중에서 선택되는 장쇄 알킬기인 유닛이다.

식 (2) 중, R₃은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₄는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. R₅ 내지 R₇ 중 하나 또는 두 개 이상의 기는 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 18의 알킬기 및 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다. 또한, R₅ 내지 R₇ 중 탄소수 4 내지 18의 알킬기 또는 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기가 아닌 기는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 3의 알킬기 및 탄소수 1 내지 3의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다. A^-는 음이온을 나타낸다.

상기 식 (2)로 나타내어지는 유닛은 탄소수 4 내지 18의 장쇄 알킬기 또는 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기를 가짐으로써, 대전 사이트인 양이온 유닛이 열경화성 수지 중에 균일하게 존재하고, 토너에 대하여 균일한 마찰 대전을 부여하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 알킬기 또는 히드록시알킬기의 존재로 인해 아크릴 수지의 소수성이 높아지고, 아크릴 수지와 열경화성 수지의 극성 차이에 따라 아크릴 수지는 수지층의 표면에 많이 존재하는 경향을 나타낸다.

또한, 식 (2)로 나타내어지는 유닛은 양이온성을 갖고 있으므로, 수지층의 표면은 토너에 대한 부 마찰 대전 부여능을 향상시키는 효과를 갖게 된다.

또한, 식 (2)로 나타내어지는 유닛은 제4급 암모늄염기의 근방에 히드록실기를 가짐으로써 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 보다 향상시킬 수 있다. 이 이유는 확실하지는 않지만, 히드록실기를 가짐으로써 제4급 암모늄염의 N 원소의 극성이 변화되고, 그 결과, 마찰 대전 부여능이 향상되었다고 생각된다.

상기 식 (2)로 나타내어지는 유닛으로서, 보다 바람직한 형태는 R₃이 메틸기이고, R₄가 메틸렌기 또는 에틸렌기이며, 또한, R₅, R₆, R₇ 중 하나 또는 두 개 이상의 기는 각각 독립적으로, 탄소수 4 내지 18의 알킬기 및 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기이다. 여기서, R₅, R₆ 및 R₇ 중 하나 또는 두 개의 기가 탄소수 4 내지 18의 알킬기 및 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기가 아닌 경우, 그들의 기는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 3의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기이다.

탄소수 8 내지 14의 장쇄 알킬기의 구체예를 이하에 든다.

옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기.

본 발명에 있어서, 탄소수 8 내지 14의 히드록시알킬기란, 식 (2)에 따른 질소 원자와 결합하고 있는 산소 원자와, 상기 산소 원자에 결합되어 있는 탄소수 8 내지 14의 알킬기로 이루어지는 것을 말한다. 탄소수 8 내지 14의 히드록시알킬기의 구체예를 이하에 든다.

히드록시옥틸기, 히드록시노닐기, 히드록시데실기, 히드록시운데실기, 히드록시도데실기, 히드록시트리데실기, 히드록시테트라데실기.

한편, R₅, R₆ 및 R₇ 중 적어도 하나의 기가 탄소수 19 이상의 알킬기인 경우, 아크릴 수지의 결정성이 높아져서 열경화성 수지 및 용매와의 상용성이 저하되는 경향이 있다. 그 결과, 열경화성 수지와 아크릴 수지가 상 분리되기 쉬워지는 경우가 있다.

식 (2) 중의 A^-는 할로겐류, 염산, 브롬화수소산, 황산, 인산, 질산 등의 무기산류, 카르복실산, 술폰산 등의 유기산류에 있어서의 음이온이다. 바람직하게는, 메틸술폰산 이온 또는 파라톨루엔술폰산 이온이며, 토너에 대한 부 마찰 대전 부여능을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용 가능한 아크릴 수지는 아크릴계 모노머, 제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴계 모노머의 공중합에 의해 제조할 수 있다.

아크릴계 모노머로서는 하기 식 (3)에 나타내는 모노머를 예로 들 수 있다.

상기 식 (3) 중의 R₁ 및 R₂는 각각 상기 식 (1)로 나타내어지는 유닛에 있어서의 R₁ 및 R₂와 동일한 것을 나타낸다.

제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴계 모노머로서는 하기 식 (4)로 나타내어지는 모노머를 예로 들 수 있다.

상기 식 (4) 중의 R₃ 내지 R₇ 및 A^-는 각각 상기 식 (2)로 나타내어지는 유닛에 있어서의 R₃ 내지 R₇ 및 A^-와 동일한 정의이다.

상기의 식 (3) 및 (4)로 나타내어지는 모노머 등을 사용한 본 발명에 따른 아크릴 수지는 괴상 중합법, 용액 중합법, 유화 중합법 또는 현탁 중합법으로 제조할 수 있다. 그 중에서도 반응을 용이하게 제어할 수 있는 점에서 용액 중합법이 바람직하다.

용액 중합법에서 사용하는 용매로서는 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로필알코올 등의 저급 알코올이 바람직하다.

필요에 따라서 다른 용매를 혼합해도 되고, 상기의 저급 알코올과 혼합하여 사용할 수 있는 다른 용매로서는 이하의 것을 예로 들 수 있다.

크실렌, 톨루엔, 아세트산에틸, 아세트산이소부틸, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸포름아미드.

용액 중합법 시의 상기 용매와 모노머 성분의 질량비로서는, 모노머 성분 100질량부에 대하여 용매 25질량부 이상 400질량부 이하로 행하는 것이 적절한 점도로 제어함에 있어서 바람직하다.

용액 중합은, 예를 들어 각 모노머를 중합 개시제의 존재 하에서 불활성 가스 분위기 하, 온도 50℃ 이상 100℃ 이하로 가열함으로써 행할 수 있다.

중합 개시제의 구체예를 이하에 든다.

t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 쿠밀퍼피발레이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드. t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,2’-아조비스이소부티로니트릴, 2,2’-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2’-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴). 2,2’-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸2,2’-아조비스(2-메틸프로피오네이트).

중합 개시제는 단독으로, 또는 2종 이상의 모노머를 조합하여 사용할 수 있다. 보통은 중합 개시제를 모노머 용액에 첨가하여 중합을 개시하지만, 미반응 모노머를 저감시키기 위해서 중합 개시제의 일부를 중합의 도중에 첨가해도 된다. 또한, 자외선이나 전자선의 조사에 의해 중합을 촉진시키는 방법도 이용하는 것이 가능하며, 이들의 방법을 조합해도 된다.

중합 개시제의 사용량은 모노머 성분 100질량부에 대하여 0.05질량부 이상, 30질량부 이하로 하는 것이 잔류 모노머의 양의 저감과 아크릴 수지의 분자량의 제어의 점에서 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1질량부 이상, 15질량부 이하이다. 중합 반응의 온도로서는 사용하는 용매, 중합 개시제, 모노머 성분의 조성에 따라서 설정할 수 있지만, 온도 40℃ 이상, 150℃ 이하에서 행하는 것이 안정되게 중합 반응을 진행시키는 점에서 바람직하다.

또한, 상기 식 (4)로 나타내어지는 모노머는 하기 식 (5)로 나타내어지는 글리시딜기 함유 에스테르 모노머를 하기 식 (6)으로 나타내어지는 제4급 암모늄염으로 개환 반응시킴으로써 생성된 것을 사용할 수 있다.

상기 식 (5) 중의 R₃은 수소 원자, 또는 메틸기를 나타내고, R₄는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다.

상기 식 (6) 중의 R₅, R₆, R₇ 및 A^-는 상기 식 (2)에 있어서의 R₅, R₆, R₇ 및 A^-와 동일한 정의이다. 또한, 이것들의 모노머의 반응은, 예를 들어 모노머와 제4급 암모늄염을, 용매 중에서 온도 50℃ 이상, 120℃ 이하로 가열함으로써 행할 수 있다.

또한, 상기 식 (5)로 나타내어지는 모노머를 산 성분 존재 하에서 유기 아민과 반응시킴으로써 생성된 것도 사용할 수 있다.

유기 아민의 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다.

트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리옥틸아민, 디메틸부틸아민, 디메틸옥틸아민, 디메틸라우릴아민, 디메틸스테아릴아민, 디라우릴모노메틸아민, 디메틸베헤닐아민 등의 3급 아민. 디메틸아민, 디에틸아민, 메틸부틸아민, 메틸옥틸아민, 메틸라우릴아민, 메틸스테아릴아민 등의 2급 아민, 디메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민, 디메틸아미노헥산올 등의 에탄올 아민류.

상기의 산 성분의 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다.

브롬화수소, 염화수소 등의 할로겐화수소. 메틸브로마이드, 메틸클로라이드, 부틸브로마이드, 부틸클로라이드, 옥틸브로마이드, 옥틸클로라이드, 라우릴브로마이드, 라우릴클로라이드, 옥타데실브로마이드, 옥타데실클로라이드 등의 할로겐화 알킬. 메틸술폰산, 파라톨루엔술폰산 등의 유기산.

또한, 상기 식 (3)으로 나타내어지는 모노머와 상기 식 (5)로 나타내어지는 모노머를 공중합시킨 후에, 또한 상기의 유기 아민으로 개환 반응시킴으로써 원하는 제4급 암모늄염기를 갖는 본 발명에 따른 아크릴 수지를 얻을 수도 있다.

그 밖에, 하기의 방법에 의해 본 발명에 따른 아크릴 수지를 얻을 수도 있다. 즉, 상기 식 (5)로 나타내어지는 모노머를 염산 용매 중에서 트리메틸아민 등의 유기 아민으로 4급화를 행한 후, 식 (3)으로 나타내어지는 모노머와 공중합시킨다. 얻어진 제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴 공중합체를 p-톨루엔술폰산, 히드록시나프탈렌술폰산 등의 산으로 처리하여 반대 이온 교환을 행한다.

상기 아크릴 수지 중의 각 유닛의 조성 비율은, 아크릴 수지 중의 식 (1)로 나타내어지는 유닛을 A몰 갖고, 식 (2)로 나타내어지는 유닛을 B몰 갖고 있을 때, B/(A+B)가 0.2 이상 0.8 이하인 것이 바람직하다.

B/(A+B)가 0.2 이상이면 아크릴 수지의 부 마찰 대전 부여성이 보다 향상된다. 또한, 제4급 암모늄염 구조에 의한 이온 도전성의 효과를 향상시키기 쉬우므로, 고스트의 발생을 보다 억제하기 쉬워진다.

또한, B/(A+B)가 0.8 이하이면 열경화성 수지와의 상용성이 보다 양호해지고, 본 발명에 따른 아크릴 수지를 수지층 중에 보다 균일하게 존재시킬 수 있다. 또한, 수지층 중에 존재하는 도전성 입자의 분산성도 양호해진다.

또한, 식 (1)의 유닛 및 식 (2)의 유닛이 아크릴 수지 중에 복수종 함유되어 있는 경우에는, 식 (1)의 유닛의 구조를 갖는 복수종의 유닛 조성비의 합계를 A로 하고, 식 (2)의 유닛을 갖는 복수종의 유닛 조성비의 합계를 B로 한다.

상기 아크릴 수지는 식 (1)의 유닛 및 식 (2)의 유닛 이외에 다른 유닛을 갖고 있어도 된다. 아크릴 수지에 있어서의 다른 유닛의 중합도로서는 30mol％ 이하인 것이 바람직하다. 다른 유닛의 중합도를 30mol％ 이하로 함으로써, 식 (1)의 유닛 및 식 (2)의 유닛의 도입에 의한 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

수지층 중에 있어서의 본 발명에 따른 아크릴 수지의 함유량의 기준으로서는 열경화성 수지 100질량부에 대하여 1질량부 이상, 30질량부 이하이다. 이 범위로 함으로써 본 발명에 따른 현상제 담지체에 의한 토너의 마찰 대전의 제어 성능을 보다 충분하게 발휘시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 현상제 담지체에 의해 토너에 발생시키는 마찰 대전량의 분포를 보다 균일화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수지층은 상기의 아크릴 수지에 추가로 열경화성 수지를 함유하고 있다. 열경화성 수지를 결착 수지로서 함유하고 있음으로써 상기 수지층의 내구성 및 환경 안정성이 향상된다.

열경화성 수지로서는, 특히 강인성·내구성의 면에서 페놀 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 벤조구아나민 수지가 바람직하다. 그 중에서도 수지층의 내마모성을 향상시키는 점, 환경 안정성이 우수하며, 또한 상기의 아크릴 수지와의 상용성에도 우수한 점에서 페놀 수지가 보다 바람직하다.

또한, 이들 열경화성 수지 중에서도 알코올, 특히 메탄올, 에탄올, 프로필알코올, 부탄올 등의 저급 알코올에 가용하는 타입은, 수지층을 형성할 때의 도료 중에 있어서의 본 발명에 따른 아크릴 수지와의 상용성이 양호하므로 바람직하다.

수지층은 상기 수지층의 저항값, 즉 도전성의 조정을 위해 하기에 예로 드는 도전성 입자를 포함한다.

도전성 입자의 구체예를 이하에 든다.

금속(알루미늄, 구리, 니켈, 은 등)의 분체의 미분말.

금속 산화물(산화안티몬, 산화인듐, 산화주석, 산화티탄, 산화아연, 산화몰리브덴, 티탄산칼륨 등)의 입자.

카본 파이버, 카본 블랙(퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙, 아세틸렌 블랙, 채널 블랙 등), 그래파이트 등.

그 중에서도 카본 블랙, 특히 도전성의 아몰퍼스 카본이 적절하게 사용된다. 카본 블랙은 전기 전도성이 특히 우수하며, 고분자 재료에 충전하여 도전성을 부여하거나, 그 첨가량을 컨트롤하는 것만으로 어느 정도 임의의 도전성을 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 이들의 도전성 입자를 2종 이상 사용하여 수지층의 체적 저항값을 제어해도 된다. 2종 이상의 도전성 입자를 사용할 경우에는 카본 블랙과 그래파이트 등의 흑연 입자가 바람직하다.

카본 블랙과 흑연 입자를 도전성 입자로서 사용하면, 체적 저항이 균일하고 양호한 도전성을 갖는 수지층을 얻을 수 있다. 또한, 현상제 담지체의 표면 거칠기를 어느 정도 얻을 수도 있으므로, 현상제 담지체 상의 토너의 마찰 대전성을 균일하게 제어하기 쉽다. 또한, 이들의 도전성 입자의 첨가량은 결착 수지 100중량부에 대하여 20질량부 내지 100질량부의 범위로 하는 것이 바람직하다. 1질량부 이상이면 수지층의 저항값을 원하는 레벨로 낮출 수 있고, 100질량부 이하이면 특히 서브마이크론 오더의 입도를 갖는 미분체를 사용한 경우, 수지층의 강도(내마모성)가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 상기 수지층의 체적 저항은 바람직하게는 10⁴Ω·cm 이하이며, 특히는 10^-3Ω·cm 이상 10³Ω·cm 이하가 바람직하다. 수지층의 체적 저항이 상기 범위이면, 전자 사진 화상으로의 고스트의 발생을 보다 더 제어하는 효과가 있다.

수지층의 표면의 거칠기는, 일반적으로는 산술 평균 거칠기(Ra)(JIS B0601-2001)가 0.3μm 내지 2.5μm인 것이 바람직하다. Ra를 상기 범위로 함으로써, 토너의 반송량 부족에 의한 화상 농도 저감이나 토너 코트층의 불균일로 인한 화상 불량의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 토너의 반송량이 안정되고, 토너의 마찰 대전량의 분포가 균일해지도록 마찰 대전할 수 있다.

수지층의 표면 거칠기는 JIS B0601(2001)에 준한 측정 방법에 의한 측정값을 채용할 수 있다. 수지층의 거칠기를 원하는 값으로 하는 방법으로서는, 수지층을 형성하는 기체에 샌드 블라스트에 의해 표면 조도를 부여하고, 그 위에 수지층을 형성하는 방법이나, 수지층에 요철 부여 입자를 함유시켜서 표면 조도를 얻는 방법이 있다. 표면 조도의 내구성이나 저비용으로 표면 조도를 제어하는 관점에서 수지층에 요철 부여 입자를 함유시키는 방법이 바람직하다. 요철 부여 입자를 첨가함으로써, 현상제 담지체의 수지층의 표면에 적당한 표면 조도를 보유 지지시켜서 토너의 반송성을 향상시키고, 토너와 수지층의 접촉 기회를 늘려 마찰 대전성을 향상시키기 쉬워진다.

요철 부여 입자로서는, 수지층 표면에 적당한 요철을 형성시키기 위해서는 그 체적 평균 입경이 1μm 내지 20μm, 특히 3 내지 15μm로 하는 것이 바람직하다. 체적 평균 입경을 상기 범위 내로 함으로써, 함유량이 적더라도 수지층에 적당한 표면의 거칠기를 부여할 수 있다. 또한, 수지층의 표면의 거칠기가 불균일해지는 동시에 거칠기가 지나치게 커져서 토너의 마찰 대전이 불충분해지는 것을 억제할 수 있다. 이러한 요철 부여 입자로서는 수지 입자, 금속 산화물 입자, 탄소화물 입자를 사용할 수 있다. 또한, 요철 부여 입자의 형상으로서는, 구 형상 또는 그것과 비슷한 형상이 수지층 중에서 균일하게 분산되기 쉬워지므로 바람직하다. 요철 부여 입자의 체적 평균 입경은 레이저 회절형 입도 분포계를 이용하여 측정한 측정값을 채용할 수 있다.

다음에 수지층의 제조 방법에 대해서 설명한다. 수지층은, 예를 들어 수지층의 각 성분을 용제 중에 분산 혼합하여 도료화하고, 기체 상에 도포 시공하여 건조 고화 혹은 경화함으로써 형성하는 것이 가능하다. 우선, 상기한 수지층을 형성하는 각 성분의 도료 중으로의 분산 혼합에는 공지된 분산 장치가 적절하게 이용 가능하다. 또한 얻어진 도료의 기체로의 도포 시공 방법도 공지된 방법이 적용 가능하지만, 특히 스프레이법은 수지층 중의 각 성분을 균일하게 할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 수지층의 막 두께는 균일한 막 두께로 성형하는 것이 용이한 점으로부터, 50μm 이하, 특히 40μm 이하, 또한 4μm 내지 30μm가 바람직하다.

상기 현상제 담지체의 기체로서는 알루미늄, 스테인리스강, 황동 등의 비자성의 금속 또는 합금을 원통 형상 혹은 원기둥 형상으로 성형하고 연마, 연삭 등의 가공을 실시한 것이 적절하게 사용된다.

[현상 장치]

본 발명에 따른 현상 장치는, 토너 입자를 갖는 부 마찰 대전성의 현상제와, 상기 현상제를 수용하고 있는 용기와, 상기 현상제 담지체와, 현상제 담지체 상의 현상제층을 형성하는 현상제층 규제 부재를 갖고 있다.

상기 현상 장치는, 자성 1성분 현상제나 비자성 1성분 현상제를 사용한 비접촉형 현상 장치 및 접촉형 현상 장치나, 2성분 현상제를 사용한 현상 장치 중 어느 것에도 적용할 수 있다. 그 중에서도 현상제 담지체 상의 현상제의 마찰 대전량에 편차가 발생하기 쉬운 경향을 갖는 자성 1성분 비접촉형 현상 장치나, 비자성 1성분 비접촉형 현상 장치 등의 비접촉형 현상 장치에 특히 적절하게 적용할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 현상 장치를 적용한 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 단면도이다. 상기 현상 장치는, 현상제를 수용하기 위한 용기(현상 용기(109))와, 상기 용기에 수용되어 있는 자성 토너 입자를 갖는 자성 1성분 현상제(도시하지 않음)(자성 토너라고도 함)를 담지하고, 반송하기 위한 현상제 담지체(105)를 갖고 있다.

현상제 담지체(105)에는 기체(102)인 금속 원통형 관 상에 수지층(101)이 피복 형성된 현상 슬리브(103)가 설치되어 있다. 또한, 현상 슬리브의 내부에는 자석(마그넷 롤러)(104)이 배치되어 있고, 자성 토너를 표면 상에 자기적으로 보유 지지하도록 되어 있다.

한편, 정전 잠상을 담지하는 정전 잠상 담지체(예를 들어, 감광 드럼)(106)는 화살표 B 방향으로 회전한다. 그리고, 현상제 담지체(105)와 감광 드럼(106)이 대향하는 현상 영역(D)에 있어서, 현상제 담지체(105) 상의 자성 토너를 정전 잠상에 부착시켜서 자성 토너상을 형성하도록 되어 있다.

이와 같은 현상 장치에 있어서의 현상 방법을 이하에 설명한다. 현상 용기(109) 내로, 현상제 보급 용기(도시하지 않음)로부터 현상제 공급 부재(스크류 등)(118)를 경유하여 자성 토너가 보내진다. 현상 용기(109)는 제1실(112)과 제2실(111)로 분할되어 있고, 제1실(112)에 보내어진 자성 토너는 교반 반송 부재(110)에 의해 현상 용기(109) 및 구획 부재(113)에 의해 형성되는 간극을 통과하여 제2실(111)로 보내진다. 제2실(111) 중에는 교반 부재(114)가 설치되어 있다.

현상 용기(109)에는, 현상제 담지체(105)에 약 50μm 이상 500μm 이하의 간극을 갖고 대향하도록 현상제층 두께 규제 부재인 자성 블레이드(107)가 장착되어 있다. 마그넷 롤러(104)의 자극(N1)으로부터의 자력선을 자성 블레이드간에 집중시키고, 현상제 담지체가 화살표 A 방향으로 회전하여 현상제 담지체(105) 상에 자성 토너의 박층을 형성한다. 또한, 자성 블레이드(107) 대신에 비자성의 현상제층 두께 규제 부재를 사용해도 된다. 자성 토너는 상호간 및 현상제 담지체(105) 표면의 수지층(101) 사이의 마찰에 의해, 감광 드럼(106) 상의 정전 잠상을 현상하는 것이 가능한 마찰 대전 전하를 얻는다. 현상제 담지체(105) 상에 형성되는 자성 토너층의 두께는 현상 영역(D)에 있어서의 현상제 담지체(105)와 감광 드럼(106)의 사이의 최소 간극보다도 더욱 얇은 것인 것이 바람직하다.

또한, 현상제 담지체(105)에 담지된 자성 토너를 감광 드럼 상의 정전 잠상으로 비상시켜서 이것을 현상하므로, 현상제 담지체(105)에 현상 바이어스 전원(108)으로부터 현상 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

현상제 담지체(105)에 인가하는 현상 바이어스 전압으로서 직류 전압을 사용할 때에는, 정전 잠상의 전위와 배경부의 전위의 중간치에 상당하는 전압이 바람직하다. 현상된 화상의 농도를 높이고, 또한 계조성을 향상시키기 위해서, 현상제 담지체(105)에 교번 바이어스 전압을 인가하여, 현상 영역(D)에 방향이 교대로 반전되는 진동 전계를 형성해도 된다. 이 경우에도, 현상제 담지체(105)에 인가하는 전압으로서, 정전 잠상의 전위와 배경부의 전위의 중간의 값에 상당하는 직류 전압 성분을 중첩시킨 교번 바이어스 전압이 바람직하다.

이 때, 고전위의 정전 잠상에 자성 토너를 부착시키는 정규 현상의 경우에는, 정전 잠상의 극성과 역극성으로 마찰 대전하는 자성 토너를 사용한다. 저전위의 정전 잠상에 자성 토너를 부착시키는 반전 현상의 경우에는, 정전 잠상의 극성과 같은 극성으로 마찰 대전하는 자성 토너를 사용한다. 여기서, 고전위, 저전위라는 것은 절대값에 의한 표현이다.

도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 현상 장치를 적용한 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 단면도이다. 상기 현상 장치에는 탄성 블레이드(215)가 구비되어 있다. 탄성 블레이드(215)는 현상제 담지체(205)에 토너를 거쳐서 접촉 또는 압박되어 있고, 토너는 도 1a에 도시하는 비접촉형 현상 장치와 비교하여 보다 강한 규제를 받아서 현상제 담지체(205) 상에 박층으로 형성된다. 이 현상 장치는 토너가 현상제 담지체 표면의 도전성의 불균일함의 영향을 받기 쉽다. 즉, 현상제 담지체 상의 토너층은 마찰 대전량이 변동되기 쉽고, 마찰 대전량 분포가 넓어지기 쉽다. 그러나, 이와 같은 현상 장치에 대하여 상기 현상제 담지체를 사용한 경우, 토너의 마찰 대전량의 분포를 보다 샤프하게 할 수 있다. 여기서, 현상제 담지체(205)에 대한 탄성 블레이드(215)의 접촉 압력의 기준으로서는 선압으로 4.9N/m 이상 49N/m 이하이다.

상기 예는 자성 1성분 비접촉형이지만, 상기 현상 장치는 현상제 담지체 상의 토너의 층 두께가 현상 영역(D)에 있어서의 현상제 담지체와 감광 드럼의 사이의 간극 거리 이상의 두께로 형성되는 자성 1성분 접촉형 현상 장치에도 적용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 현상 장치를 적용한 비자성 토너를 사용하는 비자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 단면도이다. 상기 현상 장치는, 정전 잠상을 담지하는 정전 잠상 담지체, 예를 들어 감광 드럼(306)은 화살표 B 방향으로 회전된다. 현상제 담지체로서의 현상 슬리브(303)는 기체(금속제 원통형 관)(302)와 그 표면에 형성되는 수지층(301)으로 구성되어 있다. 기체로서 금속제 원통형 관 대신에 원기둥 형상 부재를 사용할 수도 있고, 비자성 1성분 현상제(비자성 토너)가 사용되어 기체(302)의 내부에는 자석은 내설되어 있지 않다.

[현상 방법]

상기의 현상 장치를 사용한 현상 방법을 이하에 설명한다. 현상 용기(309) 내에는 비자성 1성분 현상제(317)(비자성 토너라고도 함)를 교반 반송하기 위한 교반 반송 부재(310)가 설치되어 있다. 또한, 현상 용기 내에는 현상 슬리브(303)에 비자성 토너를 공급하고, 또한 현상 후의 현상 슬리브(303)의 표면에 잔존하는 비자성 토너를 박리하기 위한 현상제 공급 박리 부재(「RS 롤러」라고도 함)(316)가 현상 슬리브(303)에 접촉하여 설치되어 있다.

RS 롤러(316)가 현상 슬리브(303)와 동일 방향 또는 반대 방향으로 회전함으로써, 현상 용기(309) 내에서 현상제 슬리브(303)에 잔류하는 비자성 토너를 박리하여 새로운 비자성 토너가 공급된다. 현상 슬리브(303)는 공급된 비자성 토너를 담지하여 화살표 A 방향으로 회전함으로써, 현상 슬리브(303)와 감광 드럼(306)이 대향하는 현상 영역(D)에 비자성 토너를 반송한다.

현상 슬리브(303)에 담지되어 있는 비자성 토너는 현상제층 두께 규제 부재(315)에 의해 현상 슬리브(303)의 표면에 압박되고, 그 두께가 일정하게 형성된다. 비자성 토너는 현상 슬리브(303)와의 사이의 마찰, 현상제층 두께 규제 부재(315)와의 사이의 마찰에 의해, 감광 드럼(306) 상의 정전 잠상을 현상하는데도 충분한 마찰 대전이 부여된다. 현상 슬리브(303) 상에 형성되는 비자성 토너층의 두께는 현상부에 있어서의 현상 슬리브(303)와 감광체 드럼(306)의 사이의 최소의 간극보다 얇아도 된다.

현상 슬리브(303)에 담지된 비자성 토너를 감광 드럼의 정전 잠상으로 비상시켜서 이것을 현상하기 위해서, 현상 슬리브에 현상 바이어스 전원(308)으로부터 현상 바이어스 전압을 인가해도 된다. 현상 바이어스 전압으로서는 직류 전압, 교번 바이어스 전압 중 어느 것이어도 되며, 그 전압도 상기와 마찬가지의 전압으로 하는 것이 바람직하다.

RS 롤러(316)는 고무제 등의 탄성 롤러가 바람직하다. 탄성 롤러를 사용할 경우, 현상 슬리브(303)에 대하여 화살표 C 방향으로 회전하는 것이 박리성 및 공급성의 점에서 바람직하다. 현상 슬리브(303)에 대한 탄성 롤러의 침입량의 기준은 0.5mm 이상, 2.5mm 이하이다. 탄성 블레이드(315)도 도 1b에 도시하는 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 탄성 블레이드(215)와 마찬가지의 재질, 마찬가지의 만곡 형상을 갖고 있어, 현상 슬리브(303)에 압박되도록 설치된 것이 바람직하다.

탄성 블레이드(315)로서는, 특히 안정된 규제력과 비자성 토너로의 안정된 부 마찰 대전 부여성을 위해서 안정된 가압력이 얻어지는 인 청동판 표면에 폴리아미드 엘라스토머(PAE)를 부착한 구조의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리아미드 엘라스토머(PAE)로서는 폴리아미드와 폴리에테르의 공중합체를 들 수 있다.

현상 슬리브(303)에 대한 탄성 블레이드(315)의 접촉은, 도 1b에 도시하는 자성 1성분 비접촉형에 있어서의 현상제 담지체(205)에 대한 탄성 블레이드(215)의 경우와 동일한 접촉력에 의한 것이 마찬가지의 이유로부터 바람직하다. 상기 예는 비자성 1성분 비접촉형이지만, 현상 슬리브 상의 비자성 1성분 현상제의 층 두께가 현상 영역(D)에 있어서의 현상 슬리브와 감광체 드럼 사이의 간극 거리 이상의 두께로 형성되는 비자성 1성분 접촉형 현상 장치에도 적절하게 적용할 수 있다.

[현상제]

상기 현상 장치에서 사용되는 부 대전성의 현상제(토너)에 대해서 설명한다. 상기 현상 장치에 사용하는 토너는 결착 수지에 착색제, 하전 제어제, 이형제, 무기 미립자 등을 배합한 것으로, 형식으로서 자성 재료를 필수 성분으로 하는 자성 토너와 자성 재료를 포함하지 않는 비자성 토너가 있다. 형식은 현상 장치에 대응해서 적절하게 선택된다.

또한, 상기 토너는 중량 평균 입경이 4μm 이상 10μm 이하의 범위에 있는 것이, 토너의 마찰 대전량 혹은 화질 및 화상 농도가 균형 잡힌 것이 되는 점에서 바람직하다. 토너의 중량 평균 입경이 10μm 이하이면, 미소 도트 화상의 재현성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 토너의 중량 평균 입경이 4μm 이상이면, 마찰 대전 불량에 의한 흐려짐의 발생이나, 농도 감소의 발생을 억제할 수 있다.

토너의 결착 수지로서는, 예를 들어 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지를 사용할 수 있지만, 이 중에서도 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지가 바람직하다. 상기 토너에는 마찰 대전 특성을 향상시키는 목적으로 하전 제어제를 토너 입자에 포함시키거나(내첨), 또는 토너 입자와 혼합하여 사용(외첨)할 수 있다. 하전 제어제에 의해 현상 시스템에 따른 최적의 하전량 컨트롤이 용이해진다.

<실시예>

이하에 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 이하의 배합에 있어서의 부,％는 특히 언급되지 않는 한, 각각 질량부, 질량％이다. 우선, 본 발명에 따른 물성의 측정 방법에 대해서 설명한다.

[현상제 담지체]

(가) 아크릴 수지의 분석 방법

아크릴 수지의 화학 구조는 현상제 담지체의 수지층을 절단한 시료를 열분해 GC/MS 장치(상품명: Voyager, 서모 일렉트론사 제조)로 분석하여 구했다.

분석 조건을 이하에 표기한다.

열분해 온도: 600℃,

칼럼: HP-1(15m×0.25mm×0.25μm),　

유입구: 온도 300℃,　

슬릿(Split): 20.0,

주입량: 1.2ml/min,

승온 조건: 온도 50℃에서 4min 유지 후, 승온 속도 20℃/min로 온도 300℃까지 승온.

(나) 수지층의 체적 저항

100μm의 두께의 PET 시트 상에 7μm 내지 20μm의 수지층을 형성하고, 저항률계(상품명: 로레스타 AP, 미츠비시화학 제조)로 4단자 프로브를 사용하여 수지층의 체적 저항값을 측정했다. 측정 환경은 온도 20℃ 내지 25℃, 습도 50％RH 내지 60％RH로 했다.

(다) 현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)

현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)는 JIS B0601(2001)에 기초하여, 표면 거칠기계(상품명: 서프코더 SE-3500, (주)고사카연구소 제조)를 이용하여 측정했다. 측정 조건은 컷오프 0.8mm, 평가 길이 4mm, 이송 속도 0.5mm/s로 했다. 또한, 측정 개소에 대해서는, 축 방향 3점×둘레 방향 3점=9점에 대해서 측정했다. 그리고, 각 측정점에 측정값의 평균값을 상기 현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)라고 했다.

(라) 요철 부여 입자의 체적 평균 입경

요철 부여 입자의 체적 평균 입경의 측정 장치로서 레이저 회절형 입도 분포계(상품명: 쿨터 LS-230형 입도 분포계, 베크만·쿨터주식회사 제조)를 이용했다. 측정에는 소량 모듈을 이용하고, 측정 용매는 이소프로필알코올(IPA)을 사용했다. 우선, IPA로 측정 장치의 측정계 내를 약 5분간 세정하고, 세정 후 백그라운드 기능을 실행했다. 다음에 IPA 50ml 중에 측정 시료 약 10mg을 첨가하고, 현탁한 액을 초음파 분산기로 약 2분간 분산 처리하여 시료액을 얻었다. 그 후, 측정 장치의 측정계 내에 시료액을 서서히 첨가하여, 장치의 화면상의 PIDS(편광 산란 강도차, Polarization Intensity Differential Scattering)가 45％ 내지 55％가 되도록 측정계 내의 시료 농도를 조정했다. 그 후에 측정을 행하고, 체적 분포로부터 산술된 체적 평균 입경을 구했다.

(마) 수지층의 막 두께

수지층의 막 두께의 측정에는 레이저 광으로 원통의 외경을 측정하는 레이저 치수 측정기의 컨트롤러(상품명: LS-5500, (주)기엔스 제조) 및 센서 헤드(상품명: LS-5040T, (주)기엔스 제조))를 이용했다.

우선, 기체의 외경 치수를 상기 기체의 축 방향의 30군데에서 측정했다. 다음에 상기 기체를 둘레 방향으로 90° 회전시킨 후, 마찬가지로 축 방향의 30군데에서 상기 기체의 외경을 측정했다. 즉, 합계 60군데에서 기체의 외경을 측정했다. 얻어진 측정값의 산술 평균값을 상기 기체의 외경 치수라고 했다. 다음에, 상기와 마찬가지로 하여 수지층을 갖는 현상제 담지체의 외경 치수를 산출했다. 그리고, 현상제 담지체의 외경 치수와 기체의 외경 치수의 차분을 수지층의 막 두께라고 했다.

[현상재]

(바) 현상제(자성 토너)의 중량 평균 입경(D4)

중량 평균 입경 측정 장치(상품명: 쿨터 멀티사이더 III, 베크만·쿨터사 제조)를 이용하여 측정했다. 전해액으로서는 1급 염화나트륨을 사용하여 제조한 약 1％ NaCl 수용액을 사용했다. 전해액 약 100ml 중에 분산제로서 알킬벤젠술폰산염 약 0.5ml를 가하고, 또한 측정 시료 약 5mg을 가하여, 현탁한 전해액에 초음파 분산기로 약 1분간 분산 처리를 행했다. 상기 측정 장치에 의해 100μm 애퍼처를 이용하여 측정 시료의 체적, 개수를 측정해서 체적 분포와 개수 분포를 산출했다. 이 결과로부터 체적 분포에서 구한 중량 기준의 중량 평균 입경(D4)을 구했다.

(사) 현상제(자성 토너)의 평균 원형도

현상제의 평균 원형도는 플로우식 입자상 분석 장치(상품명: FPIA-3000, 시스멕스사 제조)로 교정 작업시의 측정 및 해석 조건으로 측정했다. 우선, 유리로 만든 용기 중에 미리 불순 고형물 등을 제거한 이온 교환수 약 20ml를 넣는다. 이 안에 분산제로서 비이온 계면 활성제, 음이온 계면 활성제, 유기 빌더로 이루어지는 pH 7의 정밀 측정기 세정용 중성 세제의 10질량％ 수용액(컨타미논 N, 와코쥰야쿠공업사 제조)을 이온 교환수로 약 3질량배로 희석한 희석액을 약 0.2ml 가했다. 또한 측정 시료를 약 0.02g 가하고, 초음파 분산기를 이용하여 2분간 분산 처리를 행하여, 측정용의 분산액으로 했다. 그 때, 분산액의 온도가 10℃ 이상 40℃ 이하가 되도록 적절하게 냉각했다.

초음파 분산기로서는 발진 주파수 50kHz, 전기적 출력 150W의 탁상형의 초음파 세정기 분산기(상품명: VS-150, 벨보 클리어사 제조)를 이용하고, 수조 내에는 소정량의 이온 교환수를 넣고, 이 수조 안에 상기 컨타미논 N을 약 2ml 첨가했다. 측정에는 대물 렌즈(상품명: UPlanApro(배율 10배, 개구수 0.40))를 탑재한 상기 플로우식 입자상 분석 장치를 이용하고, 시스액으로는 파티클 시스(상품명: PSE-900A, 시스멕스사 제조)를 사용했다. 상기 순서에 따라 제조한 분산액을 상기 플로우식 입자상 분석 장치에 도입하여, HPF 측정 모드에서, 토탈 카운트 모드로 3000개의 토너 입자를 계측했다. 그리고, 입자 해석시의 2진화 임계값을 85％로 하고, 해석 입자 직경을 원상당 직경 1.985μm 이상, 39.69μm 미만으로 한정하여 토너 입자의 평균 원형도를 구했다.

측정시에는 측정 개시 전에 표준 라텍스 입자를 이온 교환수로 희석하여 사용해서 자동 초점 조정을 행했다. 그 후, 측정 개시로부터 2시간마다 초점 조정을 실시하는 것이 바람직하다. 표준 라텍스 입자로서 RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A(상품명, DukeScientific사 제조)를 이용했다.

실시예에서는 시스멕스사에 의한 교정 작업이 행해지고 시스멕스사가 발행하는 교정 증명서가 발행된 플로우식 입자상 분석 장치를 이용했다. 해석 입자 직경을 원상당 직경 1.985μm 이상, 39.69μm 미만으로 한정한 것 이외에는 교정 증명을 받았을 때의 측정 및 해석 조건으로 측정을 행했다.

(1) 현상제(자성 토너)의 제조

[제조예 D-1] 현상제 D-1

[하이브리드 수지의 제조]

<표 1>

상기 표 1에 기재된 각 재료를 유리로 만든 4리터의 4구 플라스크에 넣고, 온도계, 교반 막대, 콘덴서 및 질소 도입관을 설치하여 맨틀 히터 내에 두었다.

<표 2>

상기 표 2에 기재된 재료를 비닐계 중합체 원료로서 적하 로트에 넣었다.

다음에 상기 플라스크 내를 질소 가스로 치환한 후, 교반하면서 서서히 승온시켜 145℃의 온도에서 교반하면서 상기 적하 로트로부터 비닐계 중합체 원료를 4시간 걸쳐 적하시켰다. 그 다음에 온도 200℃로 승온을 행하여 4시간 반응시켜서 하이브리드 수지를 얻었다.

<표 3>

상기 표 3에 기재된 각 재료의 혼합물을 온도 130℃로 가열한 2축 익스트루더로 용융 혼련한 후, 용융 혼련된 혼합물을 냉각 고화시켰다. 냉각 고화된 혼합물을 해머 밀로 조분쇄하여 얻어진 조분쇄물을 터보 밀(상품명: T250, 터보공업주식회사 제조)로 미분쇄하고, 이어서 풍력 분급기로 분급하여 중량 평균 입경 5.5μm의 자성 토너 입자를 얻었다.

이 자성 토너 입자 100부에 대하여 소수성 실리카 미분체(BET 180m2/g) 1.0부를 헨쉘 믹서(상품명: FM-75형, 미츠이 미이케 화공기 주식회사 제조)로 외첨하여 원형도 0.935의 현상제 D-1(자성 토너 D-1)을 얻었다.

(2) 현상제 담지체의 제조

[아크릴 수지]

[제조예 A-1] 아크릴 수지 용액 A-1

교반기, 냉각기, 온도계, 질소 도입관 및 적하 로트를 부착한 4구 분리형 플라스크 내에서, 하기 표 4에 나타내는 각 재료를 혼합하여 계가 균일해질 때까지 교반하였다.

<표 4>

상기 표 4의 각 재료의 교반을 계속하면서 온도 80℃까지 승온시킨 후 2시간 교반하여 4급 암모늄염 함유 용액을 얻었다. 얻어진 4급 암모늄염 함유 용액을 냉각시킨 후, 글리시딜메타크릴레이트 18.2 질량부를 첨가하고, 온도 80℃도까지 승온시킨 후 2시간 교반하여 4급 암모늄염기 함유 모노머를 얻었다.

얻어진 반응 용액을 냉각시킨 후, 공중합 성분으로서 라우릴메타크릴레이트 32.5 질량부, 용매로서 에탄올 50질량부 및 중합 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1.0질량부를 도입하고, 계가 균일해질 때까지 교반하였다. 교반을 계속하면서 반응계 내의 온도가 70℃가 될 때까지 승온시키고, 적하 로트에 도입한 분량을 1시간에 걸쳐 첨가했다. 적하 종료 후, 질소 도입하 환류 상태에서 또한 5시간 반응시키고, AIBN을 0.2질량부 더 첨가한 후 1시간 반응시켰다. 또한, 이 용액을 에탄올로 희석하여 고형분 40％의 아크릴 수지 용액 A-1을 얻었다. 상술한 (가) 아크릴 수지의 분석 방법으로 얻어진 아크릴 수지 용액의 분석을 행한 결과, 아크릴 수지는 식 (8)의 유닛 및 식 (9)의 유닛의 공중합체이었다.

[제조예 A-2 내지 A-11] 아크릴 수지 용액 A-2 내지 A-11

하기의 표 6에 나타내는 모노머를 사용한 것 이외에는 아크릴 수지 용액 A-1과 마찬가지로 하여 아크릴 수지 용액 A-2 내지 A-11을 얻었다. 얻어진 아크릴 수지의 구조를 표 7에 나타낸다.

[제조예 A-12] 아크릴 수지 용액 A-12

교반기, 냉각기, 온도계, 질소 도입관 및 적하 로트를 부착한 4구 분리형 플라스크 내에서, 하기 표 5에 기재된 각 재료를 혼합하여 혼합물이 균일해질 때까지 교반하였다. 교반을 계속하면서 온도 80℃까지 승온시킨 후 2시간 교반하여 4급 암모늄염 함유 수용액을 얻었다.

<표 5>

얻어진 4급 암모늄염 함유 수용액을 건조시킨 후, 글리시딜메타크릴레이트 20.6 질량부 및 에탄올 60질량부를 첨가하고, 온도 80℃까지 승온시킨 후 2시간 교반하여 4급 암모늄염기를 갖는 모노머를 얻었다.

얻어진 반응 용액을 냉각 후, 공중합 성분으로서 라우릴메타크릴레이트 36.8질량부, 용매로서 에탄올 50질량부 및 중합 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1.0 질량부를 도입하고, 플라스크 내의 혼합물이 균일해질 때까지 교반하였다.

교반을 계속하면서 반응계 내의 온도가 70℃가 될 때까지 승온시키고, 적하 로트에 도입된 분량을 1시간에 걸쳐 첨가하였다. 적하 종료 후, 질소 도입 하 환류 상태에서 또한 5시간 반응시키고, AIBN을 0.2질량부 더 첨가한 후에 1시간 반응시켰다. 또한, 이 용액을 에탄올로 희석하여 고형분 40％의 아크릴 수지 용액 A-12를 얻었다.

[제조예 A-13 내지 A-45] 아크릴 수지 용액 A-13 내지 A-45

표 6-1 및 표 6-2에 나타낸 원료를 사용한 것 이외에는 아크릴 수지 용액 A-1 또는 아크릴 수지 용액 A-12와 마찬가지로 하여 아크릴 수지 용액 A-13 내지 A-45를 얻었다.

A-14 내지 A-20, A-22 내지 A-28, A-30 내지 A-32, A-34 내지 A-42, A-44, A-45는 아크릴 수지 용액 A-1과 마찬가지로 하고, A-13, A-21, A-29, A-33, A-43은 아크릴 수지 용액 A-12와 마찬가지로 했다. 얻어진 아크릴 수지의 구조를 표 7-1 및 표 7-2에 나타낸다.

<표 6-1>

<표 6-2>

<표 7-1>

<표 7-2>

[열경화성 수지]

현상제 담지체에 사용하는 열경화성 수지로서 하기 표 8에 기재된 것을 사용했다.

<표 8>

[도전성 입자]

현상제 담지체에 사용하는 도전성 입자로서 하기 표 9에 기재된 것을 사용했다.

<표 9>

[요철 부여 입자]

요철 부여 입자로서는 하기 표 10에 기재된 인조 흑연의 분말을 사용했다.

<표 10>

[실시예 1] 현상제 담지체 E-1

현상제 담지체 E-1을 이하의 방법으로 제조했다. 우선, 하기 표 11의 각 재료를 혼합하고, 횡형 샌드 밀(직경 1.0mm의 지르코니아 비즈를 충전율 85％)로 처리하여 도포 시공액을 얻었다.

<표 11>

기체로서 외경 20mm의 알루미늄제 원통형 관(Ra=0.4μm; 기준 길이(lr)=4mm)을 준비했다. 상기 기체의 양단부 6mm를 마스킹한 후, 상기 기체를, 그 축이 연직과 평행해지도록 배치했다. 그리고, 상기 기체를 1000rpm으로 회전시키고, 에어 스프레이건을 30mm/초로 하강시키면서 도포 시공액을 도포하여 경화 후의 두께가 12μm가 되도록 도막을 형성했다. 계속해서 온도 150℃의 열풍 건조로 안에서 30분간 가열하여 도막을 경화시켜서 현상제 담지체 E-1을 얻었다. 얻어진 현상제 담지체 E-1에 마그넷 롤러를 삽입하고, 양단부에 플랜지를 설치하여 전자 사진 화상 형성 장치(상품명: iR3245, 캐논 주식회사 제조)의 현상기의 현상 롤러로서 장착했다. 자성 닥터 블레이드와 현상제 담지체 E-1의 간극은 210μm로 했다. 이 전자 사진 화상 형성 장치에 현상제로서 현상제 D-1을 투입하여 화상 출력을 행하고, 얻어진 화상에 대해서 농도, 화질, 불균일에 대해서 하기의 기준에 따라 평가를 행했다. 화상 출력은 상온 저습 환경(온도 23℃, 습도 5％RH; N/L), 상온 상습 환경(온도 23℃, 습도 50％RH; N/N), 고온 고습 환경(온도 30℃, 습도 80％RH; H/H)에서 실시했다. 화상은 A4의 보통 종이(상품명 오피스 플래너, 캐논 판매 제조; 68g/m²)를 가로 이송으로 인자 비율 3％의 문자 화상을 50만장까지 연속 출력하고, 화상 농도, 화질, 농도 불균일에 대해서 각각 초기와 50만장 출력 후에 행하고, 블로치는 초기에 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

(A) 화상 농도

반사 농도계(상품명: RD918, 맥베쓰사 제조)를 이용하여 솔리드 화상을 인쇄했을 때의 솔리드 검정부의 농도를 5점 측정하고, 그 평균값을 화상 농도라고 했다. 또한, 초기와 50만장 출력 후의 화상 농도의 차분을 산출하여 농도차라고 했다.

(B) 화질 평가

폰트 크기가 4포인트인 도 3에 도시하는 한자의 화상을 출력하여, 상기 한자의 흐릿함이나 주위로의 토너의 비산을 육안 및 확대경(배율 10배)을 이용하여 관찰하고, 화질을 하기 기준에 따라 평가했다.

A: 확대경을 이용한 관찰에서도 한자의 흐릿함, 한자의 주위로의 토너의 비산은 확인되지 않는다.

B: 육안에 의한 관찰에서는 선명한 화상이다.

C: 육안에 의한 관찰에서 한자의 주위에 약간의 토너의 비산이 보인다.

D: 육안에 의한 관찰에서도 한자에 흐릿함이 확인된다. 또한, 한자의 주위에 토너의 비산이 확인된다.

(C) 농도 불균일

하프톤 및 솔리드 검정 화상을 출력하고, 화상 진행 방향으로 달리는 선 형상, 띠 형상의 농담 차이에 대해서 육안으로 관찰하여 하기 기준으로 평가했다. 블로치 요인에 의한 화상 농도 불균일에 관해서는 제외하고 평가했다. 농도 불균일은 하기 기준에 따라 평가했다.

A: 화상에도 슬리브 상에도 전혀 확인할 수 없다.

B: 하프톤 화상 상에서 경미한 농도 차이를 확인할 수 있다. 솔리드 검정 화상 상에서는 농도 차이를 확인할 수 없다.

C: 솔리드 검정 화상 상에서 경미한 농도 차이다. 하프톤 화상 상에 농도 차이를 알 수 있는 띠가 확인된다.

D: 하프톤 화상 상에 반사 농도계로 명확하게 측정할 수 있는 농도 차이가 띠 형상으로 나타나고, 솔리드 검정 화상 상에서도 농도 차이를 확인할 수 있다.

(D) 블로치

하프톤 화상과 솔리드 검정 화상을 출력하고, 각 화상에 대해서 토너의 과잉 대전으로 인해 발생하기 쉬운 블로치의 유무를 육안으로 관찰했다. 그들의 결과를 하기 기준에 따라 평가했다.

A: 화상에도 슬리브 상에도 전혀 확인할 수 없다.

B: 슬리브 상에는 약간 확인되지만, 화상 상에는 영향이 미치지 않는 레벨.

C: 하프톤 화상 상에서는 육안으로 확인할 수 있지만, 솔리드 검정 화상에서는 확인할 수 없다.

D: 하프톤 화상 상, 솔리드 검정 화상 상에서도 명확한 농도 차이를 확인할 수 있다.

[실시예 2 내지 45, 비교예 1 내지 14]

현상제 담지체 E-2 내지 E-45, F-46 내지 F-59

하기 표 12에 나타내는 성분을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 현상제 담지체 E-2 내지 E-45(실시예 2 내지 45), 현상제 담지체 F-46 내지 F-59(비교예 1 내지 14)를 제작하고 얻어진 현상제 담지체를 내장하고, 현상 장치를 얻어 이것을 이용하여 화상 평가를 행했다. 결과를 표 13-1 내지 표 13-3에 나타낸다.

<표 12>

<표 13-1>

<표 13-2>

<표 13-3>

[실시예 46]

현상제 담지체 G-60

현상제 담지체 G-60을 이하의 방법으로 제조했다. 우선, 하기 표 14에 기재된 각 재료를 혼합하고, 횡형 샌드 밀(직경 1.0mm의 지르코니아 비즈를 충전율 85％)로 처리하여 도포 시공액을 얻었다.

<표 14>

기체로서 외경 20mm의 알루미늄제 원통형 관(Ra=0.4μm; 기준 길이(lr)=4mm)을 준비했다. 상기 기체의 양단부 6mm를 마스킹한 후, 상기 기체를, 그 축이 연직과 평행해지도록 배치했다. 그리고, 상기 기체를 1500rpm으로 회전시키고, 에어 스프레이건을 40mm/초로 하강시키면서 도포 시공액을 도포하여 경화 후의 두께가 8μm가 되도록 도막을 형성했다. 계속해서 온도 150℃의 열풍 건조로 안에서 30분간 가열하여 도막을 경화시켜서 현상제 담지체 G-60을 얻었다. 현상제 담지체 G-60에 마그넷 롤러를 조립하고, 이것을 프린터(상품명: LASER JET4350, 휴렛팩커드사 제조)의 순정 카트리지에 장착했다. 이 카트리지를 상기 프린터에 장전하여 하기의 화상 평가를 행했다. 화상 평가는 상온 상습 환경(온도 23℃, 습도 50％RH; N/N)에서 실시했다. 또한, 화상 평가에는 레터 사이즈의 용지(상품명: Business 4200, XEROX 제조; 75g/m²)를 사용하여, 인자 비율 3％의 문자 화상을 A4 세로 이송으로 5만장까지 연속 복사의 출력 시험을 행했다. (E)의 화상 평가는 각각 초기와 5만장 출력 후에 행하고, (F) 내지 (G)의 화상 평가는 초기에 행했다. 결과를 표 6에 나타낸다.

(E) 화상 농도

반사 농도계(상품명: RD918, 맥베스사 제조)를 이용하여 솔리드 화상을 인쇄했을 때의 솔리드 검정부의 농도를 5점 측정하고, 그 평균값을 화상 농도라고 했다.

(F) 화질 평가

폰트 크기가 4포인트인 도 3에 나타낸 한자를 출력하고, 상기 한자의 흐릿함이나 주위로의 토너의 비산을 육안 및 확대경(배율 10배)을 이용하여 관찰하여 하기 기준으로 화질을 평가했다.

A: 확대경을 사용한 관찰에서도 한자의 흐릿함, 한자의 주위로의 토너의 비산은 확인되지 않는다.

B: 육안에 의한 관찰에서는 선명한 화상이다.

C: 육안에 의한 관찰에서 한자의 주위에 약간의 토너의 비산이 보인다.

D: 육안에 의한 관찰에서도 한자에 흐릿함이 확인된다. 또한, 한자의 주위로 토너의 비산이 확인된다.

(G) 현상제 담지체 상 토너의 마찰 대전량(Q/M)

현상제 담지체 상에 담지된 토너를 금속 원통형 관과 원통형 필터에 의해 흡인 포집하고, 그때 금속 원통형 관을 통해서 콘덴서에 축적된 전하량(Q), 토너를 흡인한 중량(M)을 측정했다. 이들의 값으로부터 단위 면적당의 전하량 Q/M(μC/g)을 산출했다.

[실시예 47, 48, 비교예 15] 현상제 담지체 G-61, G-62, H-63

하기 표 15에 나타내는 성분을 사용한 것 이외에는 실시예 46과 마찬가지로 현상제 담지체 G-61, G-62(실시예 47, 48), 현상제 담지체 H-63(비교예 15)을 제작하고 얻어진 현상제 담지체를 내장하여, 현상 장치를 얻어, 이것을 이용하여 화상평가를 행했다. 결과를 하기 표 16에 나타낸다.

<표 15>

<표 16>

101, 201, 301 : 수지층
102, 202, 302 : 기체
103, 203 : 현상 슬리브
303 : 현상 슬리브(현상제 담지체)
104, 204 : 마그넷 롤러
105, 205 : 현상제 담지체
106, 206, 306 : 감광체 드럼(정전 잠상 담지체)
107 : 자성 블레이드(현상제층 규제 부재)
215, 315 : 탄성 블레이드(현상제층 규제 부재)
317 : 비자성 1성분 현상제

Claims (5)

1. 기체(基體) 및 수지층을 갖고,
   상기 수지층은,
   열경화성 수지와,
   식 (1)로 나타내어지는 유닛 및 식 (2)로 나타내어지는 유닛을 갖는 아크릴 수지와,
   도전성 입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 현상제 담지체.
   

   

   
   [식 (1) 중, R₁은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₂는 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 나타낸다.］
   

   

   
   [식 (2) 중, R₃은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₄는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. R₅ 내지 R₇ 중 하나 또는 두 개 이상의 기는 각각 독립적으로 탄소수 4 내지 18의 알킬기 및 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다.
   R₅ 내지 R₇ 중 탄소수 4 내지 18의 알킬기 또는 탄소수 4 내지 18의 히드록시알킬기가 아닌 기는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 3의 알킬기 및 탄소수 1 내지 3의 히드록시알킬기로부터 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다. 또한, A^-는 음이온을 나타낸다.］
2. 제1항에 있어서, 상기 식 (2)로 나타내어지는 유닛 중의 음이온이 메틸술폰산 이온 또는 파라톨루엔술폰산 이온인 현상제 담지체.
3. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지에 있어서의 상기 식 (1)로 나타내어지는 유닛의 몰수를 A, 상기 식 (2)로 나타내어지는 유닛의 몰수를 B라고 했을 때, B/(A+B)가 0.2 이상 0.8 이하인 현상제 담지체.
4. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는, 상기 열경화성 수지 100질량부에 대하여 1질량부 이상, 30질량부 이하의 범위로 수지층에 함유되어 있는 현상제 담지체.
5. 토너 입자를 갖는 부 대전성의 현상제와,
   상기 현상제를 수용하고 있는 용기와,
   상기 용기에 저장된 상기 현상제를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체와,
   현상제층 두께 규제 부재를 갖고,
   상기 현상제층 두께 규제 부재에 의해 상기 현상제 담지체 상에 현상제층을 형성하면서 상기 현상제 담지체 상의 상기 현상제를 정전 잠상 담지체와 대향하는 현상 영역에 반송하고, 상기 정전 잠상 담지체의 정전 잠상을 현상제에 의해 현상하는 현상 장치이며,
   상기 현상제 담지체가 제1항에 기재된 현상제 담지체인 것을 특징으로 하는 현상 장치.

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