KR101540824B1 - 도전성 롤러와 그것을 이용한 전자 사진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유연성이 우수하며 상기 유연성이 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 거의 일정하고, 예컨대 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등을 생기게 할 우려가 없는 도전성 롤러와, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장한 전자 사진 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
도전성 롤러(1)는, 롤러 본체(2)의 외주면(6)에 고저차(h)가 100 ㎛ 이상, 피치(w)가 800 ㎛ 이하인 복수의 볼록조(7)와 오목홈(8)을 교대로 마련하며, 내부에 면적 점유율이 10％ 이상, 80％ 이하인 복수의 중공부(9, 10)를 마련하였다. 전자 사진 장치는 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장하였다.

Description

도전성 롤러와 그것을 이용한 전자 사진 장치{CONDUCTIVE ROLLER AND ELECTROPHOTOGRAPHY DEVICE USING THEREOF}

본 발명은, 레이저 프린터 등의 전자 사진 장치에 내장하여, 상기 전자 사진 장치의 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 형성된 토너상(像)을 용지(플라스틱 필름 등을 포함, 이하 동일)의 표면에 전사하는 전사 롤러 등으로서 이용하는 도전성 롤러와, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장한 전자 사진 장치에 관한 것이다.

레이저 프린터, 정전식 복사기, 보통 용지 팩시밀리 장치 또는 이들의 복합기 등의 전자 사진 장치에서는, 감광체의 표면을 일정하게 대전시킨 상태로 노광하여, 상기 표면에 형성 화상에 대응하는 정전 잠상(潛像)을 형성하고(대전 공정→노광 공정), 상기 정전 잠상을 미리 대전시킨 토너를 선택적으로 부착시킴으로써 토너상으로 현상한 후(현상 공정), 상기 토너상을 용지의 표면에 전사하며(전사 공정), 또한 정착시킴으로써(정착 공정), 상기 용지의 표면에 화상이 형성된다.

또한, 상기 전사 공정에서는, 감광체의 표면에 형성한 토너상을 용지의 표면에 직접적으로 전사시키는 경우뿐만 아니라, 일단 화상 담지체의 표면에 전사시킨 후 용지의 표면에 재전사시키는 경우도 있다.

상기 각 공정 중 대전 공정, 현상 공정 중 토너의 대전 과정, 및 정전 잠상에의 부착 과정, 전사 공정, 또한 토너상을 용지의 표면에 전사 후, 감광체나 화상 담지체의 표면에 잔류한 토너를 제거하는 클리닝 공정 등에서, 도전성 내지 반도전성을 갖는 롤러(이하, "도전성 롤러"라고 총칭하는 경우가 있음)가 널리 이용되고 있다.

예컨대, 상기 감광체 또는 화상 담지체와, 전사 롤러로서의 도전성 롤러 사이에 소정의 전압을 인가한 상태로 양자 사이에 용지를 통과시킴으로써, 상기 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 형성된 토너상을, 전사 롤러와의 사이의 정전기력에 의해 용지의 표면에 전사시켜, 상기 용지의 표면에 화상을 형성할 수 있다.

상기 전사 롤러로서, 종래에는, 가교(가류)된 고무의 다공질체로 이루어지며, 상기 고무 중에 도전성 카본 등의 전자 도전성을 갖는 충전제를 배합하거나, 고무 그 자체로서 이온 도전성을 갖는 고무를 이용하거나 하여, 도전성을 부여한 것 등이 이용되어 왔다. 또한, 최근에는, 상기 가류 고무 대신에 리사이클 등이 용이한 열가소성 엘라스토머 조성물을 이용하여 도전성 롤러를 형성하는 것도 검토되어 있다.

상기 전사 롤러에는, 감광체나 화상 담지체의 표면에 접촉시켰을 때에, 그 접촉압에 의해 직경 방향으로 양호하게 압축 변형되어, 상기 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 대하여 용지를 사이에 두고 소정의 닙폭(nip width)으로써 접촉할 수 있는 유연성이 요구된다. 이에 따라, 감광체나 화상 담지체의 표면에 용지를 간극 없이 접촉시킬 수 있고, 토너상을 상기 감광체 또는 화상 담지체의 표면으로부터 용지의 표면에 양호하게 전사시킬 수 있다.

그러나, 특히 열가소성 엘라스토머 조성물로 이루어지는 비다공질의 도전성 롤러는, 가류 고무의 다공질체로 이루어지는 것 등에 비해서 유연성이 부족하기 쉽다.

특허문헌 1∼3에는, 상기 가류 고무나 열가소성 엘라스토머 조성물 등의 탄성 재료로 이루어지는 롤러의 내부에, 상기 롤러의 중심에 삽입되는 샤프트를 둘러싸도록, 상기 샤프트 및 롤러의 축 방향을 따르는 복수의 중공부를 마련하는 것이 기재되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 열가소성 엘라스토머 조성물로 이루어지는 비다공질의 도전성 롤러라도, 그 유연성을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다. 즉, 감광체나 화상 담지체와의 접촉에 의해 압력이 가해졌을 때에는, 상기 중공부가 눌려지도록 변형되어, 도전성 롤러의 외주면이 감광체나 화상 담지체의 표면을 따르도록 직경 방향 내방으로 압축 변형되는 것을 보조하는 기능을 하기 때문에, 도전성 롤러의 유연성이 향상된다.

그러나, 도전성 롤러의 구조 상, 상기 중공부를 샤프트의 주위의 전체 둘레에 걸쳐 연속하여 형성할 수는 없다. 도전성 롤러와 샤프트를 각각의 중심축을 일치시킨 상태로 일체적으로 형성하기 위해서는, 상기 도전성 롤러의 둘레 방향의 복수 부분에 상기 샤프트의 외주면으로부터 도전성 롤러의 외주면에 달하는 중실(中實, solid)형의 부분을 마련하지 않으면 안된다.

이 때문에, 도전성 롤러의, 상기 중실형의 부분에 대응하는 영역과, 그 이외의 중공부를 포함하는 영역에서는 유연성에 차이가 생긴다. 그 결과, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 사용하였을 때에는, 상기 양 영역 사이에서 감광체나 화상 담지체와의 접촉 상태(접촉압, 닙폭 등)에 변동을 일으켜, 용지의 표면에 형성된 화상에 상기 변동에 따른 얼룩이 발생할 우려가 있다. 특히, 열가소성 엘라스토머 조성물의 유연성이 저하하는 저온 조건 하에서 상기 얼룩이 발생하기 쉽다.

특허문헌 4에는, 롤러의 외주면에 복수의 볼록조와 오목홈을 둘레 방향에 교대로 마련하는 것이 기재되어 있다. 이러한 구성에서는, 볼록조의 압축 변형에 의해, 도전성 롤러에 어느 정도의 유연성을 부여할 수 있다고 생각되지만, 상기 볼록조의 압축 변형은 도전성 롤러의 외주면 근방의 매우 좁은 범위(볼록조와 오목홈의 고저차의 범위) 내에서만 생기기 때문에, 상기 압축 변형에 의한 유연성은 전사 롤러에 요구되는 레벨을 충분히 만족하는 것이 아니다.

특허문헌1:일본실용신안공개평성제6-218868호공보 특허문헌2:일본특허공개평성제10-299762호공보 특허문헌3:일본특허공개제2008-298855호공보 특허문헌4:일본특허공개제2008-275669호공보

본 발명의 목적은, 유연성이 우수하며 상기 유연성이 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 거의 일정하고, 예컨대 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등을 생기게 할 우려가 없는 도전성 롤러와, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장한 전자 사진 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 도전성 롤러로서, 통형으로 형성되고,

외주면에, 복수의 볼록조와 오목홈이 둘레 방향에 교대로 마련되어 있으며 내부에 복수의 중공부가 마련되어 있고,

상기 볼록조의 최고점과 오목홈의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차가 100 ㎛ 이상, 인접하는 볼록조의 최고점 간의 둘레 방향의 피치가 800 ㎛ 이하이며,

상기 도전성 롤러의 축 방향과 직교 방향의 단면에서의, 상기 중공부의 단면적과 상기 중공부 이외의 중실부의 단면적으로부터, 하기 수학식 1에 의해 구해지는 중공부의 면적 점유율이, 10％ 이상, 80％ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 도전성 롤러의 내부에 설치한 상기 면적 점유율을 갖는 중공부의 기능에 의해, 도전성 롤러의 전체로서의 유연성을 높일 수 있다. 또한, 도전성 롤러의 외주면에 마련한, 상기 고저차와 피치를 갖는 볼록조를 압축 변형시킴으로써, 상기 중공부에 의한 유연성을 보조하여, 도전성 롤러의 전체에서의 유연성을 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 거의 일정하게 할 수도 있다.

즉, 감광체나 화상 담지체와 접촉시켰을 때에, 도전성 롤러 내의, 중공부를 포함하는 영역에서는 주로 상기 중공부가 변형됨으로써 유연성이 확보되고, 중공부를 포함하지 않는 중실형의 영역에서는 상기 볼록조가 압축 변형됨으로써 유연성의 부족이 보충된다. 그 때문에, 도전성 롤러의 전체에서의 유연성을 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 거의 일정화하여, 예컨대 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등이 생기는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에서, 볼록조의 최고점과 오목홈의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차가 100 ㎛ 이상으로 한정되는 것은, 다음의 이유에 의한 것이다.

즉, 고저차가 상기 범위 미만에서는, 도전성 롤러를 감광체나 화상 담지체와 접촉시켰을 때의, 특히 중실형의 영역에서의 볼록조의 압축 변형량을 충분히 확보할 수 없기 때문에, 상기 볼록조의 압축 변형에 의한 상기 중실형의 영역에서의 유연성의 부족을 보충하는 효과를 얻을 수 없고, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등이 생기는 것을 억제할 수 없다.

또한, 볼록조 간의 오목홈은 용지로부터 이탈하여 형성 화상에 영향을 끼치는 용지 파우더(paper powder)를 취입하는 기능을 하지만, 고저차가 상기 범위 미만에서는, 상기 오목홈 내에 취입할 수 있는 용지 파우더의 양 및 용지 파우더의 크기가 한정되기 때문에, 일단 용지로부터 이탈한 용지 파우더가 토너상과 함께 용지에 잘 부착하여 형성 화상에 화상 불량이 생기는 것을 방지할 수도 없다.

인접하는 볼록조의 최고점 간의 둘레 방향의 피치가 800 ㎛ 이하로 한정되는 것은 다음의 이유에 의한 것이다.

예컨대, 도전성 롤러를 전사 롤러로서 사용할 때, 감광체 또는 화상 담지체와의 사이에 전압을 인가하여 생기는 정전기력에는, 상기 요철 형상에 기초한 강약의 차가 생긴다. 즉, 감광체 또는 화상 담지체와 용지를 사이에 두고 접하는 볼록조의 부분에서는 정전기력이 강해지고, 상기 감광체 또는 화상 담지체와 떨어진 오목홈의 부분에서는 정전기력이 약해진다.

상기 피치가 800 ㎛ 이하이면, 인접하는 볼록조에서의 강한 정전기력의 중복에 의해 오목홈에서의 정전기력을 보충하여, 상기 정전기력의 강약의 차를 작게 할 수 있기 때문에, 형성 화상에는 거의 영향을 일으키지 않는다.

그러나, 피치가 상기 범위를 넘는 경우에는, 요철 형상에 기초한 정전기력의 강약의 차가 커져, 감광체 또는 화상 담지체로부터 용지의 표면에 전사되는 토너상에 눈으로 보아 알 수 있는 농도 얼룩을 발생시켜 버리는 경우가 있다.

상기 수학식 1로 구해지는 중공부의 면적 점유율이 10％ 이상, 80％ 이하로 한정되는 것은, 다음의 이유에 의한 것이다.

즉, 중공부의 면적 점유율이 상기 범위 미만에서는, 상기 중공부에 의한 도전성 롤러의 전체에 양호한 유연성을 부여하는 효과를 얻을 수 없고, 예컨대 전사 롤러로서 사용하였을 때에는, 상기 전사 롤러를 소정의 닙폭으로써 감광체나 화상 담지체에 접촉시킬 수 없기 때문에 용지의 표면에 양호한 화상을 형성할 수 없다.

한편, 중공부의 면적 점유율이 상기 범위를 넘는 도전성 롤러를, 예컨대 후술하는 압출 성형법 등에 따라 제조하는 것은 곤란하다.

상기 본 발명의 도전성 롤러는, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리프로필렌을 포함하는 수지 매트릭스 중에,

디엔계 고무 및 에틸렌프로필렌 고무로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 고무 포션(rubber portion)의 가교물과,

이온 도전성 엘라스토머와 이온 도전성염을 포함하는 이온 도전성 수지형 대전 방지제가 분산된 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 복잡한 형상을 갖는 도전성 롤러를 압출 성형 등에 의해 용이하며 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또한, 형성한 도전성 롤러의 리사이클성을 향상시킬 수도 있다.

상기 열가소성 엘라스토머 조성물은, 수지 매트릭스와 미가교의 고무 포션을 포함하는 혼합물을 가열하면서 혼련하여 상기 고무 포션을 가교시키는 동적 가교의 공정을 거쳐 조제하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 고무 포션의 가교물을 수지 매트릭스 중에 더욱 미세하며 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에, 균일한 특성을 갖는 열가소성 엘라스토머 조성물, 나아가서는 도전성 롤러를 얻을 수 있다.

본 발명의 도전성 롤러는, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물을, 구금을 구비하고, 상기 구금의 내주면에 상기 볼록조 및 오목홈의 기초가 되는 복수의 오목부와 볼록부를 둘레 방향에 교대로 마련하며, 상기 구금의 내방에 상기 중공부의 기초가 되는 복수의 핀을 마련한 다이를 구비한 압출 성형기를 이용하여 통형으로 압출 성형하여 제조할 수 있고, 이에 따라, 상기한 바와 같이 도전성 롤러의 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 도전성 롤러는, 상기 볼록조 및 오목홈을 형성한 외주면을 전자 사진 장치의 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 접촉시킨 상태로 상기 전자 사진 장치에 내장하여, 상기 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 형성된 토너상을 용지의 표면에 전사시키는 전사 롤러로서 이용할 수 있다.

본 발명은 상기 본 발명의 도전성 롤러를, 전사 롤러로서 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치이며, 상기 도전성 롤러의 기능에 의해, 용지의 표면에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등이 없는 양호한 화상을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유연성이 우수하며 상기 유연성이 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐 거의 일정하고, 예컨대 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등을 생기게 할 우려가 없는 도전성 롤러와, 상기 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장한 전자 사진 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 도전성 롤러의 실시형태의 일례의 전체를 나타내며, 그 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 2는, 도 1의 예의 도전성 롤러의 일부를 더욱 확대한 단면도(端面圖).
도 3은, 도 1의 예의 도전성 롤러 중 롤러 본체의 단면도(斷面圖).
도 4는, 도 1의 예의 도전성 롤러를 압출 성형에 의해 형성하기 위해 이용하는 다이의 구금과 그 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 5는, 도 4의 구금을 갖는 다이를 이용하여 도 1의 예의 도전성 롤러를 압출 성형에 의해 형성하는 일공정을 설명하는, 일부를 확대하여 나타내는 사시도.

〈열가소성 엘라스토머 조성물〉

본 발명의 도전성 롤러는, 앞서 설명한 바와 같이,

스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리프로필렌을 포함하는 수지 매트릭스 중에,

디엔계 고무 및 에틸렌프로필렌 고무로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 고무 포션의 가교물과,

이온 도전성 엘라스토머와 이온 도전성염을 포함하는 이온 도전성 수지형 대전 방지제가 분산된 분산 구조를 갖는 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 엘라스토머 조성물은, 예컨대, 수지 매트릭스와, 미가교의 고무 포션을 포함하는 혼합물을 가열하면서 혼련하여 고무 포션을 가교시키는 동적 가교에 의해, 상기 수지 매트릭스 중에 고무 포션의 가교물을 분산시킨 후, 이온 도전성 수지형 대전 방지제를 배합하는 등을 하여 조제할 수 있다.

상기 중 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 바람직하다. 상기 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머는, 수소 첨가에 의해 이중 결합이 포화되어 있기 때문에, 저경도이며 유연성이 우수할 뿐만 아니라 내구성도 우수하다. 그 때문에, 퍼티그(fatigue) 등이 생기는 것을 유효하게 억제할 수 있고, 도전성 롤러의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머는, 이중 결합을 포함하지 않기 때문에 고무 포션을 동적 가교시킬 때에 상기 가교를 저해할 우려가 없을 뿐만 아니라, 자신은 가교되지 않기 때문에 동적 가교 후의 열가소성 엘라스토머 조성물에 원하는 가소성과 유연성을 부여할 수 있다.

상기 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS), 스티렌-에틸렌/프로필렌 공중합체(SEP), 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS), 및 스티렌-에틸렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 공중합체(SEEPS)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 수소 첨가물이 바람직하다. 특히, SEEPS의 수소 첨가물이 바람직하다.

폴리프로필렌은 열가소성 엘라스토머 조성물의 압출 성형 시의 가공성을 향상시키는 기능을 한다. 상기 폴리프로필렌으로서는, 프로필렌만을 중합시킨 호모폴리머 타입 외에, 상기 호모폴리머 타입의 폴리프로필렌의 저온취성 등을 개선하기 위해 에틸렌 등의 다른 올레핀을 약간량, 공중합시킨 랜덤 혹은 블록코폴리머 타입의 여러가지 폴리프로필렌의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.

디엔계 고무로서는, 예컨대, 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌-부타디엔 공중합 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴부타디엔 공중합 고무(NBR) 등을 들 수 있다. 또한, 에틸렌프로필렌 고무로서는, 예컨대, 에틸렌-프로필렌 공중합 고무(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합 고무(EPDM) 등을 들 수 있다. 고무 포션으로서는, 상기 고무 중 어느 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 상관 없다.

특히, EPDM이 바람직하다. EPDM은 주쇄가 포화 탄화 수소로 이루어지며 이중 결합을 포함하지 않기 때문에, 고농도 오존 분위기, 자외선을 포함하는 광조사 등의 환경 하에 장시간 노출시켜도 주쇄의 절단이 발생하기 어렵다. 그 때문에, 도전성 롤러의 내오존성, 내자외선성, 내열성 등을 향상시킬 수 있다. EPDM은 단독으로 이용하는 것이 바람직하지만, EPDM과 다른 고무 포션을 병용하여도 좋고, 그 경우에는 고무 포션의 전체에서 차지하는 EPDM의 비율이 50 질량％ 이상, 특히 80 질량％ 이상인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 고무 포션을 동적 가교시키는 경우, 상기 고무 포션과 매트릭스 수지의 혼합물에는, 고무 포션을 가교시키기 위한 가교제를 배합한다. 가교제로서는 수지 가교제가 바람직하다.

수지 가교제는 가열 등에 의해 고무 포션에 가교 반응을 일으키게 할 수 있는 합성 수지이며, 통상의 유황 가교계(유황과 가류 촉진제 등의 병용계)와 같이 블룸(bloom)을 생기게 하지 않을 뿐만 아니라, 가교 후의 고무 포션의 압축 영구 변형이나 기계적 특성의 저하를 작게 할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다.

또한, 수지 가교제에 의하면, 유황 가교계에 비해서 가교 시간을 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 예컨대, 고무 포션을 포함하는 각 성분의 혼합물을 압출기 내에서 가열하면서 혼련하여 동적 가교시킬 때에, 상기 압출기 내에 체류하고 있는 짧은 시간 내에서 동적 가교를 충분히 진행시킬 수 있다.

수지 가교제로서는, 페놀 수지, 멜라민·포름알데히드 수지, 트리아진·포름알데히드 축합물, 및 헥사메톡시메틸·멜라민 수지로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하고, 특히 페놀 수지가 바람직하다.

또한, 페놀 수지로서는, 페놀, 알킬페놀, 크레졸, 크실레놀 혹은 레조르신 등의 페놀류와, 포름알데히드, 아세트알데히드 혹은 푸르푸랄 등의 알데히드류와의 반응에 의해 합성되는 각종 페놀 수지가 바람직하다. 페놀 수지의 알데히드 유닛에 적어도 1개의 할로겐 원자가 결합한 할로겐화 페놀 수지를 이용할 수도 있다.

특히, 벤젠의 오르토 위치(ortho-position) 또는 파라 위치(para-position)에 알킬기가 결합한 알킬페놀과 포름알데히드의 반응에 의해 얻어지는 알킬페놀·포름알데히드 수지가, 고무 포션과의 상용성(相溶性)이 우수하며 반응성이 풍부하고, 가교 반응의 개시 시간을 비교적 빨리할 수 있기 때문에 바람직하다.

알킬페놀·포름알데히드 수지의 알킬기로서는 탄소 수가 1∼10인 알킬기, 예컨대, 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기가 바람직하다. 또한 알킬페놀·포름알데히드 수지의 할로겐화물도 적합하게 이용된다.

또한, 황화-p-tert-부틸페놀과 알데히드류를 부가 축합시킨 변성 알킬페놀 수지나, 알킬페놀·술피드 수지도 수지 가교제로서 사용 가능하다.

또한, 동적 가교를 적절하게 행하기 위해, 상기 수지 매트릭스와 고무 포션의 혼합물에는 가교 조제(가교 활성제)를 배합하여도 좋다. 가교 조제로서는 금속 산화물, 예컨대, 산화아연, 탄산아연 등을 들 수 있고, 특히 산화아연(아연화)이 바람직하다.

또한, 상기 혼합물에는 연화제를 배합하여도 좋다. 연화제는 고무 포션을 동적 가교시킬 때에 혼합물을 혼련하기 쉽게 하여, 상기 고무 포션의 가교물을 수지 매트릭스 중에 더욱 미세하며 균일하게 분산시키는 기능을 하며, 도전성 롤러의 유연성을 높이는 기능을 한다.

상기 연화제로서는 오일이나 가소제가 바람직하다. 이 중 오일로서는, 파라핀계, 나프텐계, 방향족계 등의 광물유, 탄화 수소계 올리고머로 이루어지는 합성유, 및 프로세스 오일로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다. 또한, 합성유로서는, 예컨대, α-올레핀과의 올리고머, 부텐의 올리고머, 및 에틸렌과 α-올레핀의 비정질 올리고머로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다.

또한, 가소제로서는, 예컨대 디옥틸프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디옥틸세바케이트, 및 디옥틸아디페이트로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다.

특히, 파라핀계 오일이 바람직하고, 상기 파라핀계 오일로서는, 광물유(원유)로부터 정제되며, 기유(base oil)가 파라핀계인 여러가지 파라핀계 오일이 모두 사용 가능하다.

이온 도전성 수지형 대전 방지제를 구성하는 이온 도전성 엘라스토머로서는, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체(이하, "EO-PO 공중합체"라고 간략히 기재하는 경우가 있음) 및 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합체(이하, "EO-PO-AGE 공중합체"라고 간략히 기재하는 경우가 있음)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 이용된다.

상기 2종의 공중합체는, 각각 그 분자 중에 포함되는 에틸렌옥사이드(EO) 단위나 프로필렌옥사이드(PO) 단위, 특히 EO 단위의 기능에 의해 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시켜 도전성 롤러의 전기 저항값을 저감시키는 기능을 한다.

상기 EO-PO 공중합체는, EO 단위의 함유율이 55 몰％ 이상, 95 몰％ 이하, 특히 65 몰％ 이상, 92 몰％ 이하인 것이 바람직하다.

EO 단위의 함유율이 상기 범위 미만에서는, 앞서 설명한 EO 단위의 기능에 의해 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 함유율이 상기 범위를 넘는 경우에는 EO 단위가 결정화하여, 역시 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다.

또한, EO-PO-AGE 공중합체는, EO 단위의 함유율이 55 몰％ 이상, 95 몰％ 이하, 특히 65 몰％ 이상, 92 몰％ 이하인 것이 바람직하다.

EO 단위의 함유율이 상기 범위 미만에서는, 앞서 설명한 EO 단위의 기능에 의해 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 함유율이 상기 범위를 넘는 경우에는 EO 단위가 결정화하여, 역시 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다.

또한 상기 EO-PO-AGE 공중합체는, 후술하는 과산화물 가교제에 의해 가교 반응시킬 때에 가교성 관능기로서 기능하는 알릴기를 포함하는 알릴글리시딜에테르(AGE) 단위의 함유율이 1 몰％ 이상, 10 몰％ 이하, 특히 2 몰％ 이상, 8 몰％ 이하인 것이 바람직하다.

AGE 단위의 함유율이 상기 범위 미만에서는 EO-PO-AGE 공중합체를 양호하게 가교시킬 수 없고, 미가교의, 혹은 가교가 충분하지 않은 상기 공중합체가 도전성 고무층의 표면에 블리드(bleed) 또는 블룸하거나, 상기 블리드나 블룸에 따라 이온 도전성염이 도전성 고무층의 표면에 블룸하거나 블리드하기 쉬워져, 감광체나 토너 등을 오염시킬 우려가 있다.

또한, 함유율이 상기 범위를 넘는 경우에는 가교 밀도가 지나치게 높아지기 때문에, EO-PO-AGE 공중합체의 인장 강도나 피로 특성, 내굴곡 피로성 등이 저하할 우려가 있다.

EO-PO 공중합체, EO-PO-AGE 공중합체의 수평균 분자량(Mn)은, 모두 10000 이상, 특히 50000 이상인 것이 바람직하다. 수평균 분자량(Mn)이 상기 범위 미만에서는, 상기 공중합체가 도전성 고무층의 표면에 블리드하거나 블룸하거나, 상기 블리드나 블룸에 따라 이온 도전성염이 도전성 고무층의 표면에 블룸하거나 블리드하기 쉬워져, 감광체나 토너 등을 오염시킬 우려가 있다.

이온 도전성염으로서는, 플루오로기 및 술포닐기를 갖는 음이온과, 양이온의 염이 바람직하다. 상기 염은, 이온 도전성 고무에 의한 이온 도전성을 더욱 향상시켜, 도전성 고무층의 전기 저항값을 저감하는 효과가 우수하다.

이온 도전성염을 구성하는, 플루오로기 및 술포닐기를 갖는 음이온으로서는, 예컨대 플루오로알킬술폰산 이온, 비스(플루오로알킬술포닐)이미드 이온, 트리스(플루오로알킬술포닐)메티드 이온 등을 들 수 있다.

또한, 상기 음이온과 함께 이온 도전성염을 구성하는 양이온으로서는 나트륨, 리튬, 칼륨 등의 알칼리 금속의 이온이나, 혹은 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등의 제2족 원소의 이온, 천이 원소의 이온, 양성 원소의 양이온, 제4급 암모늄 이온, 이미다졸륨 양이온 등을 들 수 있다.

특히, 리튬 이온과 조합한 리튬염이 바람직하다.

리튬염으로서는, CF₃SO₃Li, C₄F₉SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, (C₂F₅SO₂)₂NLi, (C₄F₉SO₂)(CF₃SO₂)NLi, (FSO₂C₆F₄)(CF₃SO₂)NLi, (C₈F₁₇SO₂)(CF₃SO₂)NLi, (CF₃CH₂OSO₂)₂NLi, (CF₃CF₂CH₂OSO₂)₂NLi, (HCF₂CF₂CH₂OSO₂)₂NLi, 〔(CF₃)₂CHOSO₂〕₂NLi, (CF₃SO₂)₃CLi, 및 (CF₃CH₂OSO₂)₃CLi로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다.

그 중에서도, 상기 효과의 관점에서, CF₃SO₃Li(트리플루오로메탄술폰산리튬), (CF₃SO₂)₂NLi〔비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드리튬〕이 바람직하고, 특히 트리플루오로메탄술폰산리튬이 바람직하다.

이온 도전성염은, 미리 이온 도전성 엘라스토머 중에 분산시킨 이온 도전성 수지형 대전 방지제의 상태로, 고무 포션의 가교물을 분산시킨 수지 매트릭스 중에 배합된다. 이에 따라, 상기 이온 도전성염을, 이온 도전성 엘라스토머 중에 양호하게 편재시킨 상태로, 수지 매트릭스 중에 미세하게 분산시킬 수 있다.

그 때문에 도전성 롤러의 이온 도전성을 더욱 향상시킬 수 있는데 더하여, 예컨대, 도전성 롤러에 전계를 계속 거는 등 하여도 이온 도전성염이 표면으로 이동하는 것을 억제하여, 상기 이온 도전성염의 블룸에 의해 감광체나 토너가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

상기 수지 매트릭스와 이온 도전성 수지형 대전 방지제의 배합물에는, 상용화제를 더욱 배합하여도 좋다.

상용화제는, 이온 도전성 엘라스토머를 수지 매트릭스 중에 미세하게 분산시키며, 이온 도전성염을, 상기 이온 도전성 엘라스토머와의 양호한 친화성에 기초하여 상기 이온 도전성 엘라스토머 중에 편재시킨 상태로 수지 매트릭스 중에 더욱 미세하게 분산시키는 기능을 한다.

상기 상용화제로서는, 에틸렌-아크릴산에스테르-무수말레산 공중합체, 및 에틸렌-아크릴산에스테르-글리시딜메타크릴레이트 공중합체로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종을 들 수 있다.

상기 에틸렌-아크릴산에스테르-무수말레산 공중합체, 및/또는 에틸렌-아크릴산에스테르-글리시딜메타크릴레이트 공중합체는, 아크릴산에스테르 단위의 함유율이 0.1 질량％ 이상, 30 질량％ 이하, 그 중에서도 1 질량％ 이상, 20 질량％ 이하, 특히 3 질량％ 이상, 15 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 무수말레산 단위의 함유율은 0.05 질량％ 이상, 20 질량％ 이하, 그 중에서도 0.1 질량％ 이상, 15 질량％ 이하, 특히 1 질량％ 이상, 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 글리시딜메타크릴레이트 단위의 함유율은 0.05 질량％ 이상, 20 질량％ 이하, 그 중에서도 0.1 질량％ 이상, 15 질량％ 이하, 특히 1 질량％ 이상, 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

아크릴산에스테르로서는, 예컨대 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산2-에틸헥실 등의 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.

상기 배합물에는 과산화물 가교제를 더욱 배합하여도 좋다.

과산화물 가교제는 수지 매트릭스 중에서 이온 도전성 엘라스토머를 동적 가교시키기 위해 기능한다.

상기 과산화물 가교제로서는, 벤조일퍼옥사이드, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 디(tert-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 1,4-비스[(tert-부틸)퍼옥시이소프로필]벤젠, 디(tert-부틸퍼옥시)벤조에이트, tert-부틸퍼옥시벤조에이트, 디쿠밀퍼옥시드, tert-부틸쿠밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산, 디tert-부틸퍼옥시드 및 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)-3-헥센으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다. 특히, 디(tert-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠이 바람직하다.

상기 과산화물 가교제와 함께 가교 조제를 병용하여도 좋다. 상기 가교 조제는, 자신이 가교하며 이온 도전성 엘라스토머와도 가교하여 전체를 고분자화하는 기능을 한다. 상기 가교 조제를 이용하여 공(共)가교함으로써 가교 밀도를 향상시킬 수 있다.

가교 조제로서는, 메타크릴산 혹은 아크릴산의 금속염, 메타크릴산에스테르, 방향족 비닐 화합물, 복소환 비닐 화합물, 알릴 화합물, 1,2-폴리부타디엔의 관능기를 이용한 다관능 폴리머류, 및 디옥심류로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다.

자세하게는, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC), 트리알릴시아누레이트(TAC), 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPT), 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(EDMA), p-퀴논디옥심, p,p'-디벤조일퀴논디옥심, 및 N,N'-m-페닐렌비스말레이미드로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하다. 특히, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드가 바람직하다.

상기 각 성분을 포함하는 열가소성 엘라스토머 조성물에는, 충전제를 더욱 배합하여도 좋다. 충전제는 도전성 롤러의 기계적 강도를 높이기 위해 기능한다.

상기 충전제로서는, 실리카, 카본블랙, 크레이, 탈크, 탄산칼슘, 이염기성 아인산염(DLP), 염기성 탄산마그네슘, 및 알루미나로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종, 탄산칼슘 및/또는 카본블랙이 바람직하다.

또한, 열가소성 엘라스토머 조성물에는, 발포제, 노화 방지제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 윤활제, 안료, 대전 방지제, 난연제, 중화제, 조핵제(nucleating agent) 및 기포 방지제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 배합하여도 좋다.

상기 각 성분의 배합 비율은 임의로 설정할 수 있다.

예컨대, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리프로필렌을 포함하는 수지 매트릭스의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 10 질량부 이상, 특히 20 질량부 이상인 것이 바람직하고, 100 질량부 이하, 특히 75 질량부 이하인 것이 바람직하다.

수지 매트릭스의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 열가소성 성분으로서의 상기 수지 매트릭스의 양이 지나치게 적기 때문에, 열가소성 엘라스토머 조성물에 양호한 열가소성을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또한, 고무 포션의 가교물이나 이온 도전성 수지형 대전 방지제를 수지 매트릭스 중에 양호하게 분산시킬 수 없을 우려도 있다.

한편, 수지 매트릭스의 배합 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는, 상대적으로 고무 포션의 가교물의 양이 적어지기 때문에, 도전성 롤러에 양호한 고무 탄성을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또한, 상대적으로 이온 도전성 수지형 대전 방지제의 양이 적어지기 때문에, 도전성 롤러에 양호한 이온 도전성을 부여할 수 없을 우려도 있다.

수지 매트릭스의 배합 비율은, 상기 수지 매트릭스로서 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리프로필렌을 병용하는 경우는, 이 2종의 합계의 배합 비율이다.

또한, 상기 2종의 병용계에서 스티렌계 열가소성 엘라스토머 100 질량부당의 폴리프로필렌의 배합 비율은 10 질량부 이상, 특히 30 질량부 이상인 것이 바람직하고, 100 질량부 이하, 특히 50 질량부 이하인 것이 바람직하다.

폴리프로필렌의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 상기 폴리프로필렌을 배합한 것에 의한, 앞서 설명한 열가소성 엘라스토머 조성물의, 압출 성형 시의 가공성을 향상시키는 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 폴리프로필렌의 배합 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는, 상대적으로 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 양이 적어지기 때문에, 도전성 롤러의 유연성이 저하할 우려가 있다.

수지 가교제의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 2 질량부 이상, 특히 5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 20 질량부 이하, 특히 15 질량부 이하인 것이 바람직하다.

수지 가교제의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 고무 포션의 가교가 불충분해지기 때문에, 도전성 롤러에 양호한 기계적 특성, 내구성을 부여할 수 없을 우려가 있다. 한편, 수지 가교제의 배합 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는 고무 포션이 지나치게 딱딱해지기 때문에, 도전성 롤러의 유연성이 저하할 우려가 있다.

가교 조제(가교 활성제)의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 0.01 질량부 이상, 특히 0.1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하, 특히 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

연화제의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 50 질량부 이상, 특히 80 질량부 이상인 것이 바람직하고, 250 질량부 이하, 특히 200 질량부 이하인 것이 바람직하다.

연화제의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 상기 연화제를 배합한 것에 의한 앞서 설명한 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한 배합 비율이 상기 범위를 넘어도 그 이상의 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 과잉의 연화제가 도전성 롤러의 표면에 블리드하여, 감광체나 토너를 오염시키거나, 용지를 더럽히거나 할 우려가 있다.

이온 도전성 수지형 대전 방지제를 구성하는 이온 도전성 엘라스토머의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 50 질량부 이상, 특히 70 질량부 이상인 것이 바람직하고, 150 질량부 이하, 특히 120 질량부 이하인 것이 바람직하다.

이온 도전성 엘라스토머의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 상기 이온 도전성 엘라스토머에 의한, 앞서 설명한 이온 도전성염 유래의 이온을 안정화시키는 효과가 충분히 얻어지지 않고, 열가소성 엘라스토머 조성물에 양호한 이온 도전성을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또한, 상기 범위를 넘어도 그 이상의 첨가 효과를 얻을 수 없을 우려가 있다.

이온 도전성염의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 0.1 질량부 이상, 특히 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하, 특히 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

이온 도전성염의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는, 열가소성 엘라스토머 조성물에 양호한 이온 도전성을 부여할 수 없을 우려가 있다. 또한, 상기 범위를 넘어도 그 이상의 첨가 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 과잉의 이온 도전성염이 도전성 롤러의 표면에 블룸 또는 블리드하여, 감광체나 화상 담지체의 표면을 오염시킬 우려가 있다.

상용화제의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 1 질량부 이상, 특히 5 질량부 이상인 것이 바람직하고, 20 질량부 이하, 특히 10 질량부 이하인 것이 바람직하다.

배합 비율이 상기 범위 미만에서는 상용화제로서의 기능이 부족하여, 이온 도전성 엘라스토머를 수지 매트릭스 중에 미세하게 분산시킬 수 없고, 압출 성형 시에, 도전성 롤러의 표층부에서 압출 방향을 따라 줄무늬형으로 분리되거나 할 우려가 있다.

한편, 배합 비율이 상기 범위를 넘어도 그 이상의 첨가 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 반대로 도전성 롤러의 강도가 저하하거나 경도가 상승하거나 할 우려가 있다.

이온 도전성 엘라스토머를 동적 가교시키는 경우, 과산화물 가교제의 배합 비율은, 상기 이온 도전성 엘라스토머 100 질량부당 0.1 질량부 이상, 특히 0.2 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하, 특히 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

과산화물 가교제의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는 가교가 불충분해져, 앞서 설명한 가교시키는 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 배합 비율이 상기 범위를 넘으면, 분자 절단에 의한 기계적 특성의 저하가 발생하거나, 분산 불량 등이 생겨 가공이 곤란해지거나 한다.

가교 조제의 배합 비율은, 이온 도전성 엘라스토머 100 질량부당 0.1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하, 특히 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.

충전제의 배합 비율은, 고무 포션 100 질량부당 10 질량부 이상, 특히 20 질량부 이상인 것이 바람직하고, 100 질량부 이하, 특히 50 질량부 이하인 것이 바람직하다.

충전제의 배합 비율이 상기 범위 미만에서는 상기 충전제를 배합한 것에 의한 앞서 설명한 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 배합 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는, 도전성 롤러의 유연성이 저하할 우려가 있다.

상기 배합 비율은, 충전제로서 2종 이상의 충전제를 병용하는 경우는, 그 합계의 배합 비율이다.

상기 열가소성 엘라스토머 조성물을 조제하기 위해서는, 우선 수지 매트릭스 중에 고무 포션의 가교물을 분산시킨 혼련물을 조제한다.

예컨대, 동적 가교를 이용하는 경우는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 수지 매트릭스와 미가교의 고무 포션에, 수지 가교제, 가교 조제(가교 활성제), 연화제 등을 더욱 배합한 혼합물을 가열하면서 혼련하여, 상기 고무 포션을 수지 매트릭스 중에 미세하게 분산시키면서 동적 가교시킴으로써 혼련물을 얻는다.

혼련에는 압출기, 밴버리 믹서, 니더 등을 이용할 수 있고, 특히 압출기가 바람직하다. 압출기를 이용하는 경우, 상기 압출기의 스크류부 내에서, 혼합물을 연속적으로 가열하면서 혼련하여 고무 포션을 동적 가교시켜 혼련물을 조제할 수 있고, 상기 혼련물을 노즐 선단으로부터 순차 압출하여 연속적으로 다음 공정(예컨대, 펠릿화의 공정 등)으로 보낼 수 있기 때문에, 상기 혼련물의 생산성을 향상시킬 수 있다.

고무 포션은 할로겐의 존재 하에서 동적 가교시키는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 할로겐화된 수지 가교제를 이용하면 좋다. 또한, 염화제2주석, 염화제2철, 염화제2구리 등의 할로겐 공여성 물질을 첨가하여도 좋다.

다음으로, 미리 이온 도전성 엘라스토머 중에 이온 도전성염을 이겨 넣어 조제해 둔 이온 도전성 수지형 대전 방지제와, 앞의 혼련물과, 필요에 따라 상용화제, 충전제 등을 더욱 배합한 혼합물을 가열하면서 혼련하여, 상기 이온 도전성 수지형 대전 방지제를 기재(基材) 수지 중에 미세하게 분산시킴으로써 열가소성 엘라스토머 조성물을 조제한다.

또한 이때, 상기 혼합물에 과산화물 가교제, 가교 조제를 배합하여, 이온 도전성 수지형 대전 방지제를 구성하는 이온 도전성 엘라스토머를 기재 수지 중에 미세하게 분산시키면서 동적 가교시켜도 좋다.

이 혼련에도 압출기, 밴버리 믹서, 니더 등을 이용할 수 있고, 특히 압출기가 바람직하다. 압출기를 이용하는 경우, 상기 압출기의 스크류부 내에서, 혼합물을 연속적으로 가열하면서 혼련하여 열가소성 엘라스토머 조성물을 조제할 수 있고, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물을 노즐 선단으로부터 순차 압출하여 연속적으로 다음 공정(예컨대, 펠릿화의 공정 등)으로 보낼 수 있기 때문에, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이 후, 조제된 열가소성 엘라스토머 조성물을, 본 발명의 도전성 롤러의 기초가 되는 통형체를 압출 성형하기 위한 압출 성형기에 공급하고, 상기 압출 성형기의 스크류부의 선단에 접속된 다이의 구금을 통해 통형으로 압출 성형함으로써 본 발명의 도전성 롤러가 제조된다.

압출 성형의 조건은 종래와 동일하여도 좋다. 예컨대, 압출 온도(스크류부 선단에서의 설정 온도)는 160℃ 이상, 특히 180℃ 이상인 것이 바람직하고, 250℃ 이하, 특히 230℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한 압출 속도는 0.5 m/분 이상, 특히 0.8 m/분 이상인 것이 바람직하고, 7 m/분 이하, 특히 5 m/분 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 이온 도전성 수지형 대전 방지제, 혼련물, 상용화제, 충전제 등의 혼합물을 압출 성형기에 직접에 공급하여, 상기 압출 성형기의 스크류부 내에서 혼련하면서 압출 성형하여도 좋다. 압출 성형의 조건은 상기와 동등 정도로 좋다.

〈도전성 롤러 및 전자 사진 장치〉

도 1은, 본 발명의 도전성 롤러의, 실시형태의 일례의 전체를 나타내며 그 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 예의 도전성 롤러의 일부를 더욱 확대한 단면도(端面圖)이다. 도 3은, 도 1의 예의 도전성 롤러 중 롤러 본체의 단면도(斷面圖)이다. 도 4는, 도 1의 예의 도전성 롤러를 압출 성형에 의해 형성하기 위해 이용하는 다이의 구금과 그 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 또한, 도 5는, 도 4의 구금을 갖는 다이를 이용하여 도 1의 예의 도전성 롤러를 압출 성형에 의해 형성하는 일공정을 설명하는, 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 이 예의 도전성 롤러(1)는, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물 등으로 이루어지는 원통형의 롤러 본체(2)와, 상기 롤러 본체(2)의 중심의 관통 구멍(3)에 삽입된 샤프트(4)를 포함하고 있다. 이 중, 롤러 본체(2)는, 예컨대 열가소성 엘라스토머 조성물을 압출 성형하여 형성된 통형체(5)(도 5 참조)를 소정의 길이로 커팅하여 형성되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 롤러 본체(2)의 외주면(6)에는 복수의 볼록조(7)와 오목홈(8)이 둘레 방향에 교대로 마련되어 있다.

상기 볼록조(7)와 오목홈(8)은, 도면의 예의 경우, 상기 외주면(6)을 대략 사인파형으로 함으로써 형성되어 있다. 즉, 대략 사인파를 구성하는, 롤러 본체(2)의 직경 방향 외방으로 돌출된 마루 부분이 볼록조(7), 인접하는 마루 사이의 직경 방향 내방으로 함몰된 골이 오목홈(8)으로 되어 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 롤러 본체(2)의 내부에는 복수의 중공부(9, 10)가 마련되어 있다.

이 중, 중공부(9)는, 롤러 본체(2)의 둘레 방향의 6부분에, 상기 롤러 본체(2)의 중심의 관통 구멍(3)을 둘러싸고 등간격으로 배치되어 있다. 각각의 중공부(9)의, 롤러 본체(2)의 축 방향과 직교 방향의 단면 형상은, 상기 롤러 본체(2)의 직경 방향 내방의 가장자리부가 관통 구멍(3)의 내주면을 따르는 원호형, 직경 방향 외방의 가장자리부가 외주면(6)을 따르는 원호형으로 되고, 직경 방향 내방보다 외방의 개구폭이 넓은 대략 부채형으로 되어 있다.

또한, 중공부(10)는, 상기 각 중공부(9) 사이의 6부분에, 역시 관통 구멍(3)을 둘러싸고 롤러 본체(2)의 둘레 방향에 등간격으로 배치되어 있다. 각각의 중공부(10)의, 상기 직교 방향의 단면 형상은, 폭이 일정한 대략 직사각형상으로 되어 있다.

인접하는 중공부(9, 10) 사이는, 관통 구멍(3)에 삽입되는 샤프트(4)의 외주면으로부터 롤러 본체(2)의 외주면(6)에 달하는 중실형의 연결부(11)에 의해 이격되어 있다. 각각의 연결부(11)는 폭이 일정한 대략 판형으로 형성되고, 1개의 중공부(10)를 사이에 두는 2개씩이 서로 평행하고, 전체로서 롤러 본체(2)의 중심축(L)을 중심으로 하는 대략 방사형으로 배치되어 있다.

중공부(9, 10)와 관통 구멍(3) 사이는 관통 구멍(3)의 내주면을 구성하며 상기 관통 구멍(3)과 중공부(9, 10)를 구획하는 중실형의 내측 원통부(12)로 되고, 중공부(9, 10)와 외주면(6) 사이는 상기 외주면(6), 즉 롤러 본체(2)의 외형을 구성하는 중실형의 외측 원통부(13)로 되어 있다. 복수의 연결부(11)는, 상기 내측 원통부(12)와 외측 원통부(13)를 각각의 중심축(L)을 일치시킨 상태로 동심형으로 연결되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 각 부를 구비한 롤러 본체(2)는, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물을, 구금(14)의 내주면(15)에 복수의 오목부(16)와 볼록부(17)를 둘레 방향에 교대로 마련하고, 상기 구금(14)의 내방에, 상기 중공부(9, 10)의 기초가 되는 복수의 핀(맨드릴)(18, 19)과, 관통 구멍(3)의 기초가 되는 맨드릴(20)을 마련한 다이를 구비한 압출 성형기를 이용하여 압출 성형함으로써 형성된 상기 통형체(5)를, 소정의 길이로 커팅하여 형성된다.

압출 성형된 통형체(5)의 외주면(6)에는, 상기 오목부(16)에 대응하여 볼록조(7)가 형성되며, 볼록부(17)에 대응하여 오목홈(8)이 형성된다. 상기 오목부(16)와 볼록부(17)는 구금(14)의 내주면(15)에 둘레 방향에 교대로 마련되어 있기 때문에, 압출 성형된 통형체(5)의 외주면(6)에는 그것에 대응하여 볼록조(7)와 오목홈(8)이 둘레 방향에 교대로 형성된다.

또한, 열가소성 엘라스토머 조성물은, 상기 구금(14)의 내주면(15) 내의, 핀(18, 19) 및 맨드릴(20) 사이의 개구부를 통해 압출 성형되기 때문에, 압출 성형된 통형체(5)의 내부에는, 상기 핀(18, 19)에 대응하는 중공부(9, 10) 및 맨드릴(20)에 대응하는 관통 구멍(3)이 형성된다.

즉, 핀(18, 19) 사이의 개구부를 통해 압출 성형된 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 연결부(11)가 형성되며, 상기 핀(18, 19)과 맨드릴(20) 사이의 개구부를 통해 압출 성형된 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 내측 원통부(12)가 형성되고, 상기 핀(18, 19)과 구금(14)의 내주면(15) 사이의 개구부를 통해 압출 성형된 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 외측 원통부(13)가 형성되며, 상기 각 부 사이에 중공부(9, 10) 및 관통 구멍(3)이 마련된다.

도 2를 참조하면, 본 발명에서는, 상기 볼록조(7)의 최고점과 오목홈(8)의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차(h)가 100 ㎛ 이상이고, 인접하는 볼록조(7)의 최고점 간의 둘레 방향의 피치(w)가 800 ㎛ 이하일 필요가 있다.

즉, 고저차(h)가 100 ㎛ 미만에서는, 도전성 롤러(1)를 감광체나 화상 담지체와 접촉시켰을 때의, 특히 중실형의 영역[내측 원통부(12)와 외측 원통부(13)가 연결부(11)로 연결된 영역]에서의 볼록조(7)의 압축 변형량을 충분히 확보할 수 없기 때문에, 상기 볼록조(7)의 압축 변형에 의한 상기 중실형의 영역에서의 유연성의 부족을 보충하는 효과를 얻을 수 없고, 상기 도전성 롤러(1)를 전사 롤러로서 사용하였을 때에 용지의 표면에 형성되는 화상에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등이 생기는 것을 억제할 수 없다.

또한, 볼록조(7) 사이의 오목홈(8)은, 용지로부터 이탈하여 형성 화상에 영향을 끼치는 용지 파우더를 취입하는 기능을 하지만, 고저차가 상기 범위 미만에서는, 상기 오목홈(8) 내에 취입할 수 있는 용지 파우더의 양, 및 용지 파우더의 크기가 한정되기 때문에, 일단 용지로부터 이탈한 용지 파우더가 토너상과 함께 용지에 제일 부착되어 형성 화상에 화상 불량이 생기는 것을 방지할 수도 없다.

또한, 피치(w)가 800 ㎛ 이하로 한정되는 것은 다음의 이유에 의한 것이다.

예컨대, 본 발명의 도전성 롤러(1)를 전사 롤러로서 사용할 때, 감광체 또는 화상 담지체 사이에 전압을 인가하여 생기는 정전기력에는, 상기 요철 형상에 기초한 강약의 차가 생긴다. 즉 감광체 또는 화상 담지체와 용지를 사이에 두고 접하는 볼록조(7)의 부분에서는 정전기력이 강해지고, 상기 감광체 또는 화상 담지체와 떨어진 오목홈(8)의 부분에서는 정전기력이 약해진다.

상기 피치(w)가 800 ㎛ 이하이면, 인접하는 볼록조(7)에서의 강한 정전기력의 중복에 의해 오목홈(8)에서의 정전기력을 보충하여, 상기 정전기력의 강약의 차를 작게 할 수 있기 때문에, 형성 화상에는 거의 영향을 일으키지 않는다.

그러나, 피치(w)가 상기 범위를 넘는 경우에는, 요철 형상에 기초한 정전기력의 강약의 차가 커져, 감광체 또는 화상 담지체로부터 용지의 표면에 전사되는 토너상에, 눈으로 보아 알 수 있는 농도 얼룩을 발생시켜 버리는 경우가 있다.

또한, 고저차(h)는, 상기 범위 내라도 200 ㎛ 이상, 특히 300 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1 ㎜ 이하, 특히 800 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

고저차(h)가 상기 범위를 넘는 경우, 구금(14)의 오목부(16)에 충분히 열가소성 엘라스토머 조성물을 고루 미치게 하여 소정의 고저차(h)를 갖는 볼록조(7)를 형성하기 위해서는, 압출 속도를 저하시키거나, 압출 온도를 높여 열가소성 엘라스토머 조성물의 유동성을 향상시키거나 할 필요가 생긴다.

그리고, 전자의 경우, 볼록조(7)의 박리 등을 방지하기 위해서는 압출 속도를 대폭 저하시키지 않으면 안되고, 그 경우에는 도전성 롤러(1)의 생산성이 현저히 저하한다는 문제를 일으킬 우려가 있다.

또한, 후자의 경우, 볼록조(7)의 박리 등을 방지하기 위해서는 압출 온도를 대폭 상승시키지 않으면 안되고, 그 경우에는 열가소성 엘라스토머 조성물을 구성하는 각 성분이 열화하여, 도전성 롤러(1)의 유연성이나 내마모성, 내구성 등이 대폭 저하한다는 문제를 일으킬 우려가 있다.

또한, 고저차(h)가 상기 범위를 넘는 높은 볼록조(7)는 변형되거나 깨지기 쉬워, 도전성 롤러(1)의 내구성이 저하할 우려도 있다. 또한, 내구성을 향상시키기 위해 볼록조(7)의 폭을 넓게 하는 경우, 피치(w)를, 상기 범위를 넘어 크게 하지 않으면 안되고, 농도 얼룩을 생기게 할 우려도 있다.

또한, 피치(w)는, 상기 범위 내에서도 200 ㎜ 이상, 특히 300 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.

피치(w)가 상기 범위 미만인 경우, 오목홈(8) 내에 취입할 수 있는 용지 파우더의 양, 및 용지 파우더의 크기가 한정되기 때문에, 상기 요철 형상을 마련하는 것에 의한 앞서 설명한 효과를 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한, 피치(w)가 상기 범위 미만이며, 더구나 고저차(h)가 상기 범위 내인 가는 볼록조는 변형되거나 깨지기 쉬워, 도전성 롤러(1)의 내구성이 저하할 우려도 있다.

도 3을 참조하여, 본 발명에서는, 롤러 본체(2)의, 축 방향과 직교 방향의 단면(斷面)(도 3의 단면)에서의, 상기 중공부(9, 10)의 단면적(斷面績)[도면 중, 외주면(6)을 나타내는 원 내이며, 관통 구멍(3)을 나타내는 원 밖의 사선을 그은 영역 내에 희게 나타낸 부분의 단면적의 합계]과, 상기 중공부(9, 10) 이외의 중실부의 단면적(상기 사선을 그은 영역의 단면적)으로부터, 상기 수학식 1에 의해 구해지는 중공부(9, 10)의 면적 점유율이 10％ 이상, 80％ 이하일 필요가 있다.

즉, 면적 점유율이 10％ 미만에서는, 상기 중공부(9, 10)를 마련하는 것에 의한, 도전성 롤러(1)의 전체에 양호한 유연성을 부여하는 효과를 얻을 수 없고, 예컨대 전사 롤러로서 사용하였을 때에는, 상기 전사 롤러를 소정의 닙폭으로써 감광체나 화상 담지체에 접촉시킬 수 없기 때문에, 용지의 표면에 양호한 화상을 형성할 수 없다.

한편, 중공부(9, 10)의 면적 점유율이 상기 범위를 넘는 도전성 롤러(1)의 롤러 본체(2)를, 상기 압출 성형법 등에 따라 제조하는 것은 곤란하다.

또한, 중공부(9, 10)의 면적 점유율은, 양호한 압출 성형성을 확보하면서, 도전성 롤러(1)의 전체의 유연성을 더욱 향상시키는 것을 고려하면, 상기 범위 내라도 30％ 이상인 것이 바람직하고, 75％ 이하인 것이 바람직하다.

샤프트(4)는, 도전성 롤러(1)를 구성하기 위해 도전성으로 된다. 상기 도전성의 샤프트(4)로서는, 예컨대 알루미늄이나 그 합금, 스테인리스강 등의 금속에 의해 일체로 형성된 것 등을 들 수 있다. 또한, 세라믹이나 경질 수지 등에 의해 형성하고, 그 외주면에, 롤러 본체(2)와 전기적으로 접속되는 도전막 등을 마련한 복합 구조의 샤프트(4)를 이용할 수도 있다.

롤러 본체(2)의 외주면(6)은 코팅층으로 피복하여도 좋다. 상기 코팅층은, 예컨대 우레탄 수지, 아크릴 수지 등의 에멀션이나 용액, 혹은 고무라텍스 등에 불소 수지의 분말 등을 분산시킨 코팅제를 도포하고, 건조시켜 형성할 수 있다. 상기 코팅층으로 피복함으로써, 외주면(6)의 표면 에너지를 컨트롤하여, 상기 외주면(6)에 용지 파우더가 부착되거나 토너가 고착하거나 하는 것을 억제하거나, 마찰 계수를 조정하거나 할 수 있다.

상기 본 발명의 도전성 롤러(1)는, 전자 사진 장치 중 대전 공정에서 감광체의 표면을 대전시키는 대전 롤러, 현상 공정 중 토너의 대전 과정에서 토너를 교반하면서 대전시키는 대전 롤러, 정전 잠상에의 부착 과정에서 대전시킨 토너를 감광체 표면의 정전 잠상에 선택적으로 부착시켜 토너상으로 현상하는 현상 롤러, 전사 공정에서 상기 토너상을 용지 또는 화상 담지체의 표면에 전사시키는 전사 롤러, 혹은 클리닝 공정에서 잔류한 토너를 제거하는 클리닝 롤러 등에 사용할 수 있다.

특히, 용지와 직접적으로 접촉하기 때문에 용지 파우더의 부착에 따른 여러가지 문제를 일으키기 쉬운 전사 롤러로서, 본 발명의 도전성 롤러(1)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 도전성 롤러(1)를 전사 롤러로서 사용하는 경우, 롤러 본체(2)의 저항값은, 인가 전압 1000 V에서 10⁴Ω 이상, 10⁹Ω 이하, 특히 10⁶Ω 이상, 10⁸Ω 이하 정도인 것이 바람직하다.

저항값을 상기 범위 내로 조정하기 위해서는, 예컨대 상기 이온 도전성 엘라스토머나 이온 도전성염의 종류나 배합 비율 등을, 앞서 설명한 범위 내로 적절하게 조정하면 좋다.

또한, 전사 롤러로서 사용하는 도전성 롤러(1)의 롤러 본체(2)의, 외주면(6)으로부터 중심축(L) 방향의 경도는, 일본 공업 규격 JIS K7312_₁₉₉₆ 「열경화성 폴리우레탄 엘라스토머 성형물의 물리 시험 방법」의 부속서 2에서 규정된 스프링 경도 시험 타입C 시험 방법에 준거하여, 온도 23±1℃, 상대습도 55±1％의 조건 하에서 측정한 스프링식 타입C 경도가 55 이하, 특히 40 이하인 것이 바람직하다.

경도가 이 범위 내이면, 롤러 본체(2)에 양호한 유연성을 부여하여, 도전성 롤러(1)를 전사 롤러로서 사용하였을 때에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩 등이 생기는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 용지에 대한 마찰 계수를 상승시켜, 용지 이송의 불량 등이 생기기 어렵게 할 수 있다.

본 발명의 전자 사진 장치는, 상기 본 발명의 도전성 롤러를 전사 롤러로서 내장하였기 때문에, 상기 도전성 롤러의 기능에 의해, 용지의 표면에, 특히 저온 조건 하에서 얼룩이 없는 양호한 화상을 형성할 수 있다. 상기 전자 사진 장치로서는, 레이저 프린터, 정전식 복사기, 보통 용지 팩시밀리 장치, 혹은 이들의 복합기 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명은, 이상에서 설명한 예의 것에는 한정되지 않는다.

예컨대 외주면(6)을 도 2에 나타내는 대략 사인파형 이외의 다른 임의의 요철 형상(예컨대 대략 삼각파형, 대략 직사각형파형 등)으로 형성함으로써, 상기 요철 형상의 마루 및 골 부분에 대응하는 단면 형상을 갖는 볼록조(7)와 오목홈(8)을 형성하여도 좋다.

또한 중공부의 단면 형상은 도 3에 나타내는 대략 부채형 및 대략 직사각형상에는 한정되지 않고, 예컨대 특허문헌 1∼3에 개시된 원형상 등의, 임의의 단면 형상으로 형성할 수 있다.

그 외, 본 발명의 용지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러가지 설계 변경을 시행할 수 있다.

[실시예]

이하의 실시예, 비교예에서의 도전성 롤러의 제조 및 시험을, 특별히 기재한 것 이외에는 온도 23±1℃, 상대습도 55±1％의 환경 하에서 실시하였다.

〈실시예 1〉

(열가소성 엘라스토머 조성물의 조제)

수지 매트릭스로서의 수소 첨가 스티렌계 열가소성 엘라스토머〔SEEPS, (주)쿠라레 제조의 셉톤(등록상표) 4077〕와 폴리프로필렌〔닛폰폴리프로(주) 제조의 노바테크(등록상표) PP〕에, 고무 포션으로서의 EPDM〔스미토모카가쿠(주) 제조의 에스프렌(등록상표) EPDM505A〕, 파라핀계 오일〔이데미쓰코산(주) 제조의 다이아나(등록상표) 프로세스 오일 PW-380〕, 수지 가교제〔브롬화알킬페놀·포름알데히드 수지, 다오카카가쿠코교(주) 제조의 타키롤(등록상표) 250-III〕, 및 가교 조제(가교 활성제)로서의 산화아연〔미쓰이킨조쿠코잔(주) 제조의 아엔카 1고〕를 배합하였다.

상기 각 성분을 2축 압출기의 스크류부 내에서 200℃로 가열하면서 혼련하여 고무 포션을 동적 가교하면서 노즐 선단으로부터 압출하고, 계속해서 연속적으로 소정의 길이로 커팅하여 펠릿화하여, 상기 수지 매트릭스 중에 EPDM의 가교물이 분산된 혼련물을 조제하였다.

또한, 리튬염으로서의 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드리튬과, EO-PO-AGE 공중합체〔닛폰제온(주) 제조의 제오스판(등록상표) 8010〕를 혼련하여 이온 도전성 수지형 대전 방지제를 조제하였다.

계속해서, 상기 이온 도전성 수지형 대전 방지제와 앞의 혼련물을 텀블러를 이용하여 드라이 블렌드한 후, 2축 압출기의 스크류부 내에서 200℃로 가열하면서 혼련하면서 노즐 선단으로부터 압출하고, 계속해서 연속적으로 소정의 길이로 커팅하여 펠릿화하여, 열가소성 엘라스토머 조성물을 조제하였다.

열가소성 엘라스토머 조성물을 구성하는 각 성분의 배합 비율은, 표 1에 나타내는 대로 하였다.

(도전성 롤러의 제조)

상기 열가소성 엘라스토머 조성물의 펠릿을 압출 성형기의 스크류부 내에서 가열하면서 혼련하여, 상기 스크류부의 선단에 접속한 다이의 구금을 통해 통형으로 압출 성형하여, 롤러 본체(2)의 기초가 되는 통형체(5)를 제작하였다.

압출 성형의 조건은, 압출 온도(스크류부 선단에서의 설정 온도) 200℃, 압출 속도 약 1 m/분의 저속 조건과, 동일한 압출 온도에서 압출 속도 약 3 m/분의 고속 조건의 2개의 조건을 설정하였다.

통형체(5)의 외경은 12.5 ㎜, 내경은 4.6 ㎜로 하였다. 또한, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 구금(14)의 내주면(15)에 대략 사인파형의 요철 형상을 마련함으로써, 압출 성형된 통형체(5)의 외주면(6)을, 상기 요철 형상의 오목부(16)에 대응하는 볼록조(7)와, 볼록부(17)에 대응하는 오목홈(8)이 교대로 배열된 사인파형의 요철 형상으로 하였다.

상기 오목부(16) 및 볼록부(17)는, 압출 성형된 통형체(5)의 볼록조(7)의 최고점과 오목홈(8)의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차(h)가 700 ㎛, 인접하는 볼록조(7)의 최고점 간의 둘레 방향의 피치(w)가 400 ㎛가 되도록 설정하였다.

또한, 구금(14)의 내방에 복수의 핀(18, 19)과 맨드릴(20)을 마련함으로써, 압출 성형된 통형체(5)의 내부에, 도 3에 나타내는 단면 형상을 갖는 복수의 중공부(9, 10)와 관통 구멍(3)을 형성하였다.

도 3의 단면에서의, 중공부(9, 10)의 단면적과 상기 중공부(9, 10) 이외의 중실부의 단면적으로부터, 상기 수학식 1에 의해 구해지는 중공부(9, 10)의 면적 점유율은 30％로 하였다.

압출 성형한 통형체(5)는, 그 중심축(L)을 중심으로 하여 둘레 방향으로 회전시키지 않도록 유지하면서 냉각한 후, 관통 구멍(3) 내에 샤프트를 삽입하고, 길이 216 ㎜로 커팅하여 롤러 본체(2)를 형성하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈실시예 2∼4〉

구금(14)의 내측에 마련하는 핀(18, 19)의 단면적을 변경하여, 중공부(9, 10)의 면적 점유율을 10％(실시예 2), 50％(실시예 3) 및 75％(실시예 4)로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 1〉

구금(14)의 내주면(15)에 오목부(16)와 볼록부(17)를 마련하지 않고, 따라서 롤러 본체(2)의 외주면(6)에 볼록조(7)와 오목홈(8)을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 2〉

상기 오목부(16) 및 볼록부(17)를, 압출 성형된 통형체(5)의 볼록조(7)의 최고점과 오목홈(8)의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차(h)가 70 ㎛, 인접하는 볼록조(7)의 최고점 간의 둘레 방향의 피치(w)가 400 ㎛가 되도록 설정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈실시예 5〉

상기 오목부(16) 및 볼록부(17)를, 압출 성형된 통형체(5)의 볼록조(7)의 최고점과 오목홈(8)의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차(h)가 100 ㎛, 인접하는 볼록조(7)의 최고점 간의 둘레 방향의 피치(w)가 400 ㎛가 되도록 설정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 3〉

상기 오목부(16) 및 볼록부(17)를, 압출 성형된 통형체(5)의 볼록조(7)의 최고점과 오목홈(8)의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차(h)가 700 ㎛, 인접하는 볼록조(7)의 최고점 간의 둘레 방향의 피치(w)가 850 ㎛가 되도록 설정한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 4〉

구금(14)의 내방에 핀(18, 19)을 마련하지 않고, 따라서 롤러 본체(2)의 내부에 중공부(9, 10)를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 5〉

구금(14)의 내방이고, 맨드릴(20)의 주위에 6개의 단면 원형의 핀을 둘레 방향에 등간격으로 배치하며 그 단면적을 조정하여, 중공부(9, 10)의 면적 점유율을 8％로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 롤러(1)를 제조하였다.

〈비교예 6〉

구금(14)의 내방에 마련하는 핀(18, 19)의 단면적을, 중공부(9, 10)의 면적 점유율이 85％가 되도록 변경한 바, 통형체(5)를 압출 성형할 수 없었다.

〈경도 측정〉

실시예, 비교예에서 제조한 도전성 롤러(1)의 롤러 본체(2)의, 외주면(6)으로부터 중심축(L) 방향의 경도를, 상기 외주면(6) 상의 복수 부분에서, 전술한 JIS K7312_₁₉₉₆의 부속서 2에서 규정된 스프링 경도 시험 타입C 시험 방법에 준거하여 측정하여, 그 평균값을 롤러 본체(2)의 경도로 하였다.

〈화상 평가 시험〉

실시예, 비교예에서 제조한 도전성 롤러를, 레이저 프린터〔휴렛팩커드사 제조의 레이저젯(등록상표) P1006〕에 전사 롤러를 걸어 내장하여, 온도 10℃, 상대습도 20±1％의 환경 하에서 A4 사이즈의 용지〔후지제록스오피스서플라이(주) 제조의 PPC 용지〕에 하프톤 화상을 20장 연속하여 인쇄하였다.

계속해서, 20장의 인쇄를 육안으로 확인함으로써 관찰하여, 하기의 기준으로 저온 조건 하에서의 얼룩의 유무를 평가하였다.

◎: 20장의 인쇄에 얼룩이나, 강도의 얼룩인 줄무늬 등의 화상 불량은 전혀 보이지 않았다.

○: 20장 중의 1∼2장 정도에 약간의 얼룩이나 줄무늬 등의 화상 불량이 보였지만, 이들 화상 불량은 화상을 주의 깊게 보지 않으면 모를 정도의 것으로, 문제가 없는 레벨이었다.

×: 20장 중의 2장 이상에서 분명한 얼룩이나 줄무늬 등의 화상 불량이 보였다.

이상의 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다.

양 표로부터, 롤러 본체(2)의 외주면(6)에, 고저차(h)가 100 ㎛ 이상, 피치(w)가 800 ㎛ 이하인 복수의 볼록조(7)와 오목홈(8)을 마련하며, 내부에 면적 점유율이 10％ 이상, 80％ 이하인 중공부(9, 10)를 마련함으로써, 특히 저온 환경 하에서, 얼룩이나 줄무늬 등의 화상 불량이 없는 양호한 화상을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 상기 면적 점유율은, 상기 범위 내에서도 특히 30％ 이상, 75％ 이하인 것이 바람직한 것도 알 수 있었다.

1: 도전성 롤러 2: 롤러 본체
3: 관통 구멍 4: 샤프트
5: 통형체 6: 외주면
7: 볼록조 8: 오목홈
9: 중공부 10: 중공부
11: 연결부 12: 내측 원통부
13: 외측 원통부 14: 구금
15: 내주면 16: 오목부
17: 볼록부 18, 19: 핀
20: 맨드릴

Claims (6)

1. 도전성 롤러로서,
   내측 원통부와,
   상기 내측 원통부로부터 이격되어 동심으로 배치되고, 외주면에 복수의 볼록조와 오목홈이 둘레 방향에 교대로 마련되어 있는 외측 원통부와,
   상기 내측 원통부와 외측 원통부 사이에 미리 정해진 간격으로 일체형으로 마련되어 복수의 중공부를 획정하는 복수의 판상의 연결부
   를 포함하며, 상기 볼록조의 최고점과 오목홈의 최저점 사이의 직경 방향의 고저차가 100 ㎛ 이상, 인접하는 볼록조의 최고점 간의 둘레 방향의 피치가 800 ㎛ 이하이며,
   상기 도전성 롤러의 축 방향과 직교 방향의 단면에서의, 상기 중공부의 단면적과 상기 중공부 이외의 중실부(中實部)의 단면적으로부터, 하기 수학식 1에 의해 구해지는 중공부의 면적 점유율이, 10％ 이상, 80％ 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 롤러.
   수학식 1
   

   
2. 제1항에 있어서, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리프로필렌을 포함하는 수지 매트릭스 중에,
   디엔계 고무 및 에틸렌프로필렌 고무로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 고무 포션(rubber portion)의 가교물과,
   이온 도전성 엘라스토머와 이온 도전성염을 포함하는 이온 도전성 수지형 대전 방지제
   가 분산된 열가소성 엘라스토머 조성물에 의해 형성되는 것인 도전성 롤러.
3. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물은, 수지 매트릭스와 미가교의 고무 포션을 포함하는 혼합물을 가열하면서 혼련하여 상기 고무 포션을 가교시키는 동적 가교의 공정을 거쳐 조제되는 것인 도전성 롤러.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머 조성물은, 구금(口金)을 구비하고, 상기 구금의 내주면에 상기 볼록조 및 오목홈의 기초가 되는 복수의 오목부와 볼록부를 둘레 방향에 교대로 마련하며, 상기 구금의 안쪽에 상기 중공부의 기초가 되는 복수의 핀을 마련한 다이를 구비한 압출 성형기를 이용하여, 통형으로 압출 성형하여 제조되는 것인 도전성 롤러.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주면을 전자 사진 장치의 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 접촉시킨 상태로 상기 전자 사진 장치에 내장하여, 상기 감광체 또는 화상 담지체의 표면에 형성된 토너상(像)을 용지의 표면에 전사시키는 전사 롤러로서 이용하는 것인 도전성 롤러.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 롤러를, 전사 롤러로서 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.
   

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