KR101560104B1 - 전자 사진용 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치 - Google Patents

전자 사진용 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 장기간 사용하더라도 성능이 변화되기 어려운 전자 사진용 부재의 제공. 축심체, 탄성층 및 표면층을 갖는 전자 사진용 부재이며, 상기 표면층은, 하기 식 (1)과 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 갖는 산화티타늄 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 부재이다.
식 (1) O-Ti-O
식 (2) Ti-O-C

Description

전자 사진용 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치{ELECTROPHOTOGRAPHIC MEMBER, PROCESS CARTRIDGE AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 현상 부재나 대전 부재 등에 사용되는 전자 사진용 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.
전자 사진 장치에 있어서, 현상 롤러는 감광 드럼과의 사이에서 충분한 닙 폭을 확보함으로써, 안정적으로 회전시키기 위하여, 탄성층을 갖는 구성이 일반적이다. 그리고, 표면의 토너 반송성을 양호하게 하고, 또한, 표면에의 토너의 고착 등을 억제하기 위하여 표면층이 형성되어 있다.
또한, 감광 드럼과 접촉 배치되어, 당해 감광 드럼을 소정의 전위로 대전시키는 대전 롤러도, 현상 롤러와 마찬가지로 탄성층과 표면층을 갖는 구성이 일반적이다.
그런데, 전자 사진 장치에 대한, 더 이상의 내구성의 향상의 요구에 수반하여, 현상 롤러나 대전 롤러 등의 전자 사진용 부재에 대해서도, 장기간의 사용에 의한 성능의 변화를 보다 작게 할 것이 요구되고 있다.
이와 같은 요구에 대하여 도전성 롤러의 표면 근방의 내구성을 향상시키기 위하여, 특허문헌 1에서는, 표면에 5㎛ 이하의 세라믹스 코팅층을 형성한 현상 롤러가 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 표면에 티타늄 및 텅스텐 원자를 갖는 세라믹스를 코팅한 현상 롤러나 현상제 규제 부재가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 평01-257881호 공보 일본 특허 공개 평01-142749호 공보
그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기와 같은 세라믹스를 포함하는 표면층은, 표면층 자체의 내구성이 높기는 하지만, 경도가 높다. 그로 인해, 이러한 표면층을 구비한 도전성 롤러를 현상 롤러로서 사용했을 경우, 현상 롤러의 표면에 토너가 고착되어 가는, 소위 필르밍 현상이 발생하는 경우가 있었다.
필르밍이 발생하면 토너에의 대전 성능이나 표면 성상이 바뀌기 때문에, 필르밍의 발생 전후에 전자 사진 화상의 농도 등이 변화하는 경우가 있다. 또한, 상기 특허문헌에 따른 도전성 롤러를 대전 롤러로서 사용했을 경우에도, 표면에의 토너의 고착이 발생하여 감광 드럼에 대전 불균일을 발생시키는 경우가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 장기간 사용하더라도 성능이 변화되기 어려운, 내구성이 우수한 전자 사진용 부재를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 고품위의 전자 사진 화상을 안정되게 형성할 수 있는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 축심체, 탄성층 및 표면층을 갖는 전자 사진용 부재이며,
상기 표면층은, 하기 식 (1) 및 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 갖는 산화티타늄 막을 포함하는 전자 사진용 부재가 제공된다.
식 (1)
O-Ti-O
식 (2)
Ti-O-C
또한, 본 발명에 따르면, 상기 전자 사진용 부재를 구비하고, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있는 프로세스 카트리지가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 전자 사진용 부재를 구비하고 있는 전자 사진 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 장기간의 사용에 의하더라도 성능이 변화하기 어려워, 안정된 전자 사진 화상의 형성에 도움이 되는 전자 사진용 부재를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고품위의 전자 사진 화상을 형성할 수 있는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치가 제공된다.
도 1a는, 본 발명에 따른 롤러 형상의 전자 사진용 부재(전자 사진용 도전성 롤러)의 단면 개략도이다.
도 1b는, 본 발명에 따른 롤러 형상의 전자 사진용 부재(전자 사진용 도전성 롤러)의 단면 개략도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 전자 사진 장치의 일례의 개략도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 현상 장치의 일례의 개략도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 표면층의 형성에 사용할 수 있는 CVD 장치에 관한 설명도이다.
본 발명에 따른 전자 사진용 부재는, 전자 사진 장치에 있어서, 현상 롤러나 대전 롤러 등에 사용된다. 도 1a 및 도 1b에, 본 발명의 도전성 롤러의 일례의 단면 개략도를 도시한다. 도 1a 및 도 1b는 각각, 축심체의 축방향에 대하여 평행 및 수직으로 도전성 롤러를 절단했을 때의 단면 개략도이다. 이 도전성 롤러는, 축심체(1a)의 외주 상에, 탄성층(1b)을 갖고 있으며, 탄성층(1b)의 외주 상에 표면층(1c)을 갖고 있다.
(축심체)
축심체는, 도전성 부재의 전극 및 지지하는 부재로서 기능하는 것이면 본 발명에 적용할 수 있다. 그 재질로서, 예를 들어 알루미늄, 구리, 스테인레스강, 철 등의 금속 또는 합금, 도전성 합성 수지 등의 도전성 재질을 사용할 수 있다.
(탄성층)
탄성층은, 감광 드럼 또는 현상제 규제 부재와의 압접 시에 적절하게 면적을 갖고 접촉하기 위하여, 도전성 롤러에 탄성을 갖게 하기 위한 층일 수 있으며, 이 목적을 일탈하지 않는 한, 탄성층은 단층 또는 복층으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 사용하는 탄성층은, 전자 사진 장치용 도전성 롤러에 있어서 공지된 재료를 사용하여 제작할 수 있으며, 예를 들어 이하의 고무 및 도전제를 재료로서 사용할 수 있다.
고무로서는, 예를 들어 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합 고무(EPDM), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR), 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무, 부타디엔 고무(BR), NBR의 수소화물, 다황화고무, 우레탄 고무 등을 들 수 있다. 또한, 이들 고무를 단독 또는 몇 종류를 섞은 혼합물을 탄성층에 사용할 수도 있다.
탄성층에 배합하는 도전제로서는, 예를 들어 카본 블랙을 사용할 수 있으며, 카본 블랙은, 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 예를 들어 도전성이 높은 아세틸렌 블랙이나, 퍼니스 블랙으로서 SAF, ISAF, HAF, MAF, FEF, GPF, SRF 등을 들 수 있다. 또한, 도전성 롤러의 저항은 1.0×102 내지 1.0×1012인 것이 바람직하므로, 카본 블랙의 첨가량은, 고무 100질량부에 대하여 1질량부 이상 80질량부 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위는 2질량부 이상 70질량부 이하이다.
또한, 필요에 따라 다른 도전제를 카본 블랙과 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, 그라파이트, 알루미늄, 구리, 주석, 스테인레스강 등의 각종 도전성 금속 또는 합금, 산화주석, 산화아연, 산화인듐, 산화티타늄, 산화주석-산화안티몬 고용체 등을 각종 도전화 처리한 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 도전성 롤러의 저항은 1.0×102 내지 1.0×1012인 것이 바람직하므로, 이들 다른 도전제의 첨가량은, 고무 100질량부에 대하여 2질량부 이상 20질량부 이하로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위는 5질량부 이상 18질량부 이하이다.
또한, 기타 각종 첨가제로서, 전자 사진 장치용 도전성 롤러에 있어서 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 친수성 실리카, 소수성 실리카, 석영, 탄산칼슘, 산화알루미늄, 산화아연, 산화티타늄 등의 보강제, 전열 향상제 등을 필요에 따라 첨가해도 된다.
축심체 상에 탄성층을 형성하는 제조 방법으로서는, 전자 사진용 도전성 롤러에 있어서 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 축심체와, 탄성층용 재료를 함께 압출하여 성형하는 방법이나, 탄성층 형성용 재료가 액상이면, 원통 형상의 파이프와, 이 파이프의 양단부에 배치된 축심체를 보유 지지하기 위한 부재와, 축심체를 배치한 금형에 이 재료를 주입하여, 가열 경화시키는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 탄성층은, 상술한 바와 같이, 단층 또는 복층으로 할 수 있다. 예를 들어, 상기 고무와 도전제를 사용하여 형성한 1층째의 탄성층(제1 탄성층)의 주위면 상에 요철을 형성하는 등의 목적에서, 2층째의 탄성층(제2 탄성층)을 형성할 수 있다.
제2 탄성층으로서, 수 ㎛ 내지 수 ㎜의 두께의 고무층을 형성할 때는, 제2 탄성층 형성용 재료를 사용하여, 전자 사진용 롤러에 있어서 공지된 제조 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 제2 탄성층으로서, 수지층을 형성하는 경우에는 재료로서, 공지된 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 불소 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 에폭시 수지, 폴리에테르 수지, 아미노 수지, 아크릴 수지, 요소 수지 등 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
제2 탄성층으로서 수지층을 형성할 때, 수지에 카본 블랙을 첨가한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, EC300J나 EC600JD(모두 상품명, 라이온사 제조)와 같은 높은 도전성을 갖는 카본 블랙이나, 중 정도의 도전성을 갖는 고무용 카본 블랙 또는 도료용 카본 블랙을 들 수 있다. 분산성과 도전성의 제어의 관점에서 도료용 카본 블랙이 바람직하다. 도전성 롤러는 중 저항인 것이 바람직하므로, 카본 블랙의 배합량은, 수지 성분 100질량부에 대하여 3질량부 이상 30질량부 이하로 하는 것이 바람직하다.
제2 탄성층으로서, 두께 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 수지층을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 상기 수지 성분과 카본 블랙과 용제를 혼합, 분산시킨 도공액을, 제1 탄성층에 도포 시공함으로써 얻는 방법이 있다.
도공액에 사용하는 용제로서는, 수지층으로서 사용하는 수지가 용해된다는 조건 내에서 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤으로 대표되는 케톤류, 헥산, 톨루엔 등의 탄화수소류, 메탄올, 이소프로판올 등의 알코올류, 에스테르류, 물 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 용제는 수지의 용해성, 비점에서 메틸에틸케톤, 또는 메틸이소부틸케톤이다.
(표면층)
표면층은, 하기 식 (1) 및 식 (2)로 각각 표현되는 화학 결합을 갖는 산화티타늄 막을 포함한다.
식 (1)
O-Ti-O,
식 (2)
Ti-O-C
즉, 본 발명에 따른 산화티타늄 막은, 산화티타늄 막을 구성하고 있는 적어도 일부의 티타늄 원자에 대하여 산소 원자를 개재하여 탄소 원자가 결합되어 있다. 이러한 구조의 산화티타늄 막으로 함으로써, 산화티타늄 막에 대하여 높은 유연성과 탄성층에의 높은 밀착성을 부여할 수 있다. 또한, 표면층 중의 식 (1) 및 (2) 각각의 화학 결합은, 주사형 광전자 분광 분석 장치를 사용함으로써 특정할 수 있다.
산화티타늄 막 중, 상기 식 (2)로 표현되는 결합의 양은, Ti 원자의 원자수로 환산하여, 식 (1)과 식 (2)의 Ti 원자의 총 수에 대하여 20％ 이상, 80％ 이하가 바람직하다. 이 범위 내로 함으로써 표면층에 대하여 높은 내구성과, 토너의 필르밍의 억제에 충분한 탄성을 부여할 수 있다.
종래의, 식 (1)로 표현되는 결합만을 포함하는 산화티타늄 막을 표면층으로 하여 탄성층 상에 형성하여 이루어지는 도전성 롤러는, 당해 표면층의 경도가 높고, 또한, 표면의 평활도가 낮기 때문에, 토너의 필르밍이 발생하는 경우가 있었다.
한편, 본 발명에 있어서는, 산화티타늄 막을 구성하는 티타늄 원자의 일부에 산소 원자를 개재하여 탄소 원자가 결합되어 있기 때문에, 산화티타늄 막의 치밀함이 어느 정도 감소되고 있다. 그로 인해, 종래의 산화티타늄 막과 비교하여 유연성이 풍부하고, 또한, 탄성층의 변형에 대한 추종성이 우수하여, 사용 중인 표면층의 탄성층으로부터의 박리가 억제되는 것으로 생각된다.
본 발명에 따른 산화티타늄 막은, 그 표면 저항을, 1.0×107Ω/□ 이상, 1.0×1011Ω/□ 이하로 할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 표면층은, 절연성의 세라믹스를 포함하는 표면층과 비교하여, 토너가 정전적으로 부착되기 어렵다. 또한, 표면층이 도전성이라는 것은, 표면층의 표면 저항이 1×103Ω/□ 이상, 1×1013Ω/□ 이하인 것을 의미한다. 또한, 표면층이 절연성이라는 것은, 표면층의 표면 저항이 1×1013Ω/□를 초과하는 것을 의미한다. 또한, 산화티타늄 막(표면층)의 표면 저항은, 폴리에스테르 필름 상에 성막하고, 초고저항/미소 전류계: R8340(상품명, 어드밴테스트사)를 사용하여 그 막의 표면 저항을 측정함으로써 특정할 수 있다.
표면층의 막 두께는, 표면층으로서의 강도와 유연성의 관점에서, 5㎚ 이상 1㎛ 이하, 특히, 10㎚ 이상 0.9㎛ 이하가 바람직하다.
<산화티타늄 막의 제조 방법>
본 발명에 따른 산화티타늄 막은, 예를 들어 진공 증착, 이온 플레이팅의 물리적 기상 성장(PVD)법, 플라즈마 CVD, 열 CVD, 레이저 CVD 등의 화학적 기상 성장(CVD)법, 졸겔법 등에 의해 형성할 수 있다.
예를 들어, 플라즈마 CVD법을 사용하여, 알킬기가 산소 원자를 개재하여 결합되어 있는 티타늄 원자를 포함하는 산화티타늄 막(이하, 「알콕시 변성 산화티타늄 막」이라고도 함)을 제조하는 경우, 예를 들어 이하와 같은 장치 및 수순에 따라 성막할 수 있다. 즉, 도 4에 도시한, 진공 챔버(41), 서로 평행하게 배치된 2개의 평판 전극(42), 원료 가스 봄베 및 원료 액체 탱크(43), 원료 공급 수단(44), 챔버 내의 가스 배기 수단(45), 고주파를 공급하는 고주파 공급 전원(46) 및, 탄성 롤러(48)를 회전시키는 모터(47)에 의해 구성되는 장치이다.
수순 (1)
2개의 평판 전극(42) 사이에 축심체 상에 탄성층이 형성된 탄성 롤러(48)를 설치하고, 알콕시 변성 산화티타늄 막이 균일하게 형성되도록, 모터(47)를 구동시켜 축심체를 축을 중심으로 하여 회전시킨다.
수순 (2)
배기 수단에 의해, 진공 챔버(41) 내를 감압한다. 구체적으로는, 예를 들어2㎩ 이하, 바람직하게는 1㎩ 이하로 한다.
수순 (3)
원료 가스 도입구로부터 원료 가스를 도입하고, 진공 챔버(41) 내의 압력의 값이 일정해지는 것을 확인한 후, 평판 전극(42)에 고주파 공급 전원(46)에 의해 고주파 전력을 공급하고, 플라즈마를 발생시켜, 성막을 행한다.
수순 (4)
소정 시간 경과한 후, 원료 가스 및 고주파 전력 공급을 정지하고, 진공 챔버(41) 내에 공기 또는 질소를 대기압까지 도입(누설)하여, 알콕시 변성 산화티타늄 막이 표면에 형성된 탄성 롤러를 취출한다.
이상과 같은 수순에 의해 알콕시 변성 산화티타늄 막을 갖는 도전성 롤러를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 플라즈마 CVD 처리되는 탄성 롤러(48)는 균일한 플라즈마 분위기 하에 둘 수 있는 것이면 다수 개를 동시에 처리해도 된다.
여기서, 원료 가스로서는, 통상, 가스 상태의 또는 가스 상태화한 티타늄테트라알콕시드를 사용하고, 필요에 따라 이 티타늄테트라알콕시드를, 아르곤이나 헬륨 등의 불활성 가스, 산화성 가스 등과 함께 도입한다.
티타늄테트라알콕시드는, 예를 들어 하기 식 (3)으로 표현되는 구조를 갖는 것을 들 수 있다.
식 (3)
Ti(OR)4
상기 식 (3) 중, R은 탄소수 2 내지 18의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타낸다.
구체예를 이하에 든다. 티타늄테트라알콕시드, 티타늄테트라이소프로폭시드, 티타늄테트라-n-부톡시드, 티타늄테트라-tert-부톡시드, 티타늄테트라-2-에틸헥소시드 등.
또한, 이들 티타늄테트라알콕시드를 단독 또는 복수 섞은 혼합물로서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알콕시 변성 산화티타늄 막은, 티타늄테트라알콕시드가 제어된 가수분해 및 축합에 의해서도 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 알콕시 변성 산화티타늄 막은, 티타늄테트라알콕시드의 가수분해 축합물을 포함할 수 있다. 이러한 제조 방법의 하나의 구체예로서 졸겔법을 들 수 있다.
졸겔법에 있어서는, 우선, 알코올 및 물의 혼합 용매에 티타늄테트라알콕시드를 첨가한다. 알코올과 물의 혼합 비율은 티타늄테트라알콕시드가 용해되는 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 알코올로서는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, tert-부틸알코올 등, 물에 용해되는 알코올이면, 임의로 사용할 수 있다.
그 후, 필요에 따라, 점도 조정이나 도포성 향상을 위하여, 메틸에틸케톤이나 아세트산에틸 등의 용제로 희석한 후에, 탄성층을 형성한 롤러의 주위면 상에 도포하고, 가열함으로써 가수분해물을 축합시켜 알콕시 변성 산화티타늄 막을 얻는다. 여기서, 가수분해 및 축합 시의 가열 조건으로서는, 가수분해 및 축합에 의해 모든 알콕시기가 반응해 버리는 것을 억제하기 위하여, 가열 온도로서는, 160℃ 이상 300℃ 이하, 특히 160℃ 이상 180℃ 이하가 바람직하다. 가열 시간으로서는, 1시간 이상, 5시간 이하가 바람직하다.
또한, 표면에 알콕시 변성 산화티타늄 막을 갖는 본 발명의 도전성 롤러의 표면 전위를 Vp, 이 도전성 롤러의 표면층을 제거한, 표면에 탄성층을 갖는 롤러의 표면 전위를 Ve라고 했을 때, Vp/Ve가 0.10 이상 10.00 이하(0.10≤Vp/Ve≤10.00)인 것이 바람직하다. 또한, Ve는, 탄성층의 표면 전위일 수 있고, 탄성층을 2층으로 구성했을 경우에는, 제2 탄성층의 표면 전위일 수 있다.
Vp/Ve를 상기 범위 내로 함으로써, 본 발명에 따른 전자 사진용 부재를 현상 롤러로서 사용했을 경우에 있어서, 현상 롤러의 표면 근방의 전위가 최적의 범위로 유지되기 때문에, 토너에 대한 마찰 전하의 부여 능력을, 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 토너의 과잉한 대전에 의한 현상 롤러의 표면의 토너 부착이나 고스트의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 도전성 롤러의 표면 전위는, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다. 즉, Quality Engineering Associates사 제조 반절연체 디바이스의 유전 완화 분석 시스템을 사용하여, 도전성 롤러의 길이 방향으로 260분할, 주위 방향으로 18분할한 각 점의 표면 전위를 측정하고, 그들 값을 평균한 값으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 산화티타늄 막의 탄성률의 최적화의 관점에서, 탄소 원자와 결합되어 있는 산소 원자의 존재비(OC -O)와, 탄소 원자와 결합하는 탄소 원자(CC -C)의 존재 비율(CC -C/OC -O)은 3 이상 8 이하, 특히, 3 이상 6 이하가 바람직하다.
또한, 탄소 원자와 결합되어 있는 산소 원자의 존재비와 탄소 원자와 결합하는 탄소 원자의 존재비의 비율(CC -C/OC -O)은 주사형 X선 광전자 분광 분석 장치를 사용하여, 탄소 원자-산소 원자 결합의 산소 원자의 존재비(OC -O)와 탄소 원자-탄소 원자 결합의 탄소 원자의 존재비(CC -C)의 양을 각각 측정하고, 양자의 비율을 구함으로써, 산출할 수 있다. 이 분석 장치로서는, PHI5000VersaProbe(상품명, 알박 파이 가부시키가이샤)를 사용할 수 있다.
(전자 사진 장치 및 현상 장치)
본 발명의 도전성 롤러를 사용할 수 있는 전자 사진 장치의 일례를 도 2에 도시한다. 또한, 이 예에서는, 본 발명의 도전성 롤러를 현상 롤러로서 사용하고 있다. 도 2의 모식도에 도시하는 컬러 전자 사진 장치는, 옐로우 Y, 마젠타 M, 시안 C 및 블랙 BK의 색 토너마다 설치된 현상 장치(각 색용)(10a 내지 10d)를 탠덤 형식으로 갖고 있다.
현상 장치는, 사양은 각 색 토너 특성에 따라 약간 차이가 있지만, 기본적 구성에 있어서 동일하다. 현상 장치에는, 화살표 방향으로 회전하는 감광체 드럼(2)이 설치되어 있다. 그 주위에는, 감광체 드럼(2)을 균일하게 대전하기 위한 대전 롤러(9), 균일하게 대전한 감광체 드럼(2)에 레이저광(21)을 조사하여 정전 잠상을 형성하는 노광 수단, 정전 잠상을 형성한 감광체 드럼(2)에 토너를 공급하고 정전 잠상을 현상하는 호퍼(3)가 설치되어 있다. 또한, 감광체 드럼(2) 상의 토너상을, 급지 롤러(22)에 의해 공급되고 반송 벨트(23)에 의해 반송되는 종이 등의 기록 매체(전사재)(24)의 이면으로부터 바이어스 전원(25)을 인가하여 기록 매체(24) 상에 전사하는 전사 롤러(26)를 갖는 전사 부재가 설치되어 있다.
반송 벨트(23)는 구동 롤러(27), 종동 롤러(28) 및 텐션 롤러(29)에 현가되고, 각 화상 형성부에서 형성된 토너상을 기록 매체(24) 상에 순차 중첩시켜 전사하도록, 화상 형성부와 동기하여 이동하여 기록 매체(24)를 반송하도록 제어되고 있다. 또한, 기록 매체(24)는 반송 벨트(23)에 당도하기 직전에 설치된 흡착 롤러(30)의 작용에 의해, 반송 벨트(23)에 정전적으로 흡착되어, 반송되도록 되어 있다.
이 전자 사진 장치에서는, 감광체 드럼(2)과, 본 발명의 도전성 롤러(1)인 현상 롤러는 접촉하여 배치되어 있으며, 그들은 감광체 드럼(2)과 현상 롤러의 접촉 개소에 있어서 동일한 방향으로 회전하고 있다. 또한, 이 전자 사진 장치에는, 기록 매체(24) 상에 중첩 전사한 토너상을 가열 등에 의해 정착시키는 정착 장치(31)와, 화상 형성된 기록 매체를 장치 외부로 배지하는 반송 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 기록 매체(24)는 박리 장치(32)의 작용에 의해 반송 벨트(23)로부터 박리되어 정착 장치(31)로 보내지도록 되어 있다. 한편, 현상 장치에는 감광체(2) 상에 전사되지 않고 잔존하는 전사 잔류 토너를 제거하는 클리닝 블레이드(33)를 갖는 클리닝 부재와, 감광체로부터 긁어내어진 토너를 수납하는 폐토너 용기(34)가 설치되어 있다. 클리닝된 감광체 드럼(2)은 화상 형성 가능하게 되어 대기하도록 되어 있다.
계속해서, 도 3에 현상 장치의 일례를 도시한다. 이 현상 장치에서는, 공지된 프로세스에 의해 형성된 정전 잠상을 담지하는 정전 잠상 담지체로서의 감광체 드럼(2)은 화살표 B 방향으로 회전된다. 토너 용기인 호퍼(3) 내에는 비자성 일 성분 토너(4)를 교반하기 위한 교반 날개(5)가 설치되어 있다. 본 발명의 도전성 롤러(1)인 현상 롤러에 토너(4)를 공급하고, 또한 현상 후의 현상 롤러의 표면에 존재하는 토너(4)를 박리하기 위한 토너 공급 부재(6)가 현상 롤러에 접촉하고 있다. 토너 공급 부재인 공급 롤러가 현상 롤러(화살표 A 방향)와 동일한 방향(화살표 C 방향)으로 회전함으로써, 토너 공급·박리 롤러의 표면은 현상 롤러의 표면과 카운터 방향으로 이동하게 된다. 이것에 의해, 호퍼(3)으로부터 공급된 비자성 토너를 갖는 일 성분 비자성 토너가 현상 롤러에 공급된다. 현상 롤러에는, 이것에 담지된 비자성 토너를 갖는 일 성분 비자성 토너(4)를 이동시키기 위하여, 현상 바이어스 전원(7)에 의해 현상 바이어스 전압이 인가된다.
토너 공급·박리 부재(6)로서는, 수지, 고무, 스펀지 등의 탄성 롤러 부재가 바람직하다. 감광체 드럼(2)에 현상 이행되지 않은 토너를 토너 공급·박리 부재(6)에 의해, 일단 현상 롤러 표면으로부터 박리함으로써, 현상 롤러 상에 있어서의 부동의 토너의 발생을 저지하고, 토너의 대전을 균일화한다.
현상 롤러 상의 비자성 일 성분 토너(4)의 층 두께를 규제하는 부재로서는, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 고무 탄성을 갖는 재료, 또는 인청동, 스테인레스 구리 등의 금속 탄성을 갖는 재료의 토너 규제 부재(8)를 사용할 수 있다. 토너 규제 부재(8)를 현상 롤러의 회전 방향과 반대의 자세로 상기 현상 롤러에 압접시킴으로써, 현상 롤러 상에 더욱 얇은 토너층을 형성할 수 있다.
본 발명의 프로세스 카트리지는, 본 발명의 전자 사진용 부재를, 예를 들어 대전 롤러로서 구비하고, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
실시예
이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[도전성 롤러의 형상]
각 예에 있어서, 도전성 롤러의 형상을, 용도에 따라, 하기의 철심의 직경 및 탄성층의 두께로 되도록 도전성 롤러를 제조하였다. 또한, 탄성층이 2층 구성의 경우에는, 그 2층의 합계가 이하의 두께로 되도록 하였다.
·현상 롤러: 철심의 직경 = 6㎜, 탄성층의 두께 = 3.0㎜
·대전 롤러: 철심의 직경 = 6㎜, 탄성층의 두께 = 1.25㎜
또한, 제2 탄성층(2층째의 탄성층) 및 표면층에 대해서는, 현상 롤러, 대전 롤러에 관계없이, 기재된 두께의 탄성층 및 표면층을 제조하였다.
[탄성 롤러의 제조]
우선, 축심체(철심)와, 탄성층을 갖는 이하의 탄성 롤러를 제작하였다.
(탄성 롤러 1-1의 제작)
스테인레스강(SUS304)제의 도전성의 축심체를 코어로 사용하였다. 당해 축심체의 주위면에 실란 커플링계 프라이머(상품명: DY35-051, 도레이 다우코닝사)를 도포하고, 그 후, 온도 150℃에서 60분간 베이킹하였다.
이어서, 원통 형상의 금형의 내부에, 상기 축심체를 동축으로 배치하고, 상기 금형의 내주면과 상기 축심체의 주위면의 간극을 하기 표 1에 나타내는 재료를 분산시킨 탄성층 형성용 액상 재료로 충전하고, 온도 150℃에서 20분 가열하였다. 냉각 후, 금형으로부터 축심체를 탈형하고, 또한, 상기 축심체를 온도 200℃로 가열한 오븐 내에서 5시간 가열하여, 축심체의 주위에 제1 탄성층을 형성하였다.
[표 1]
Figure 112014001442167-pct00001
이어서 제1 탄성층의 주위면 상에 이하와 같이 하여 제2 탄성층(수지층)을 형성하였다. 즉, 표 2에 나타내는 재료를, 메틸에틸케톤(MEK)을 첨가하고, 잘 혼합한 혼합물을 오버플로우형의 순환식 도포 장치에 넣었다. 당해 순환식 도포 장치에, 제1 탄성층을 형성한 축심체를 침지시키고, 인상한 후에, 풍건을 30분 행하고, 그 후, 온도 150℃로 가열한 오븐 내에서 5시간 가열하여, 두께 20㎛의 제2 탄성층을 형성하고, 축심체와 2층의 탄성층을 갖는 탄성 롤러 1-1을 제조하였다.
[표 2]
Figure 112014001442167-pct00002
(탄성 롤러 1-2 내지 1-6의 제작)
표 1에 있어서, 카본 블랙의 양을 12질량부, 15질량부, 8질량부, 18질량부 및, 13질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 1-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 1-2 내지 1-6을 제작하였다.
(탄성 롤러 2-1의 제작)
스테인레스강: SUS304제의 축심체에 실란 커플링계 프라이머: DY35-051(상품명, 도레이 다우코닝사)를 도포 후, 온도 150℃에서 60분간 베이킹하였다. 이어서, 이 축심체 상에 이하의 표 3에 나타내는 재료를 잘 혼련한 고무 혼합물을 크로스헤드 압출기에 의해 형성하고, 온도 170℃에서 20분 가열하여, 탄성 롤러 2-1을 제작하였다.
[표 3]
Figure 112014001442167-pct00003
(탄성 롤러 2-2 내지 2-3의 제작)
표 3에 있어서, 카본 블랙의 배합량을 15질량부 및 50질량부로 변경한 것 이외에는 탄성 롤러 2-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 2-2 내지 2-3을 제작하였다.
(탄성 롤러 3-1의 제작)
스테인레스강: SUS304제의 축심체에 프라이머: 메탈록U-20(상품명, 도요 가가쿠 겐큐쇼사)을 도포하고, 온도 80℃에서 30분간 건조 후, 다시 120℃에서 60분 가열하였다. 이어서, 이 축심체 상에 이하의 표 4에 나타내는 재료를 잘 혼련한 고무 혼합물을 크로스헤드 압출기에 의해 형성하고, 온도 150℃에서 50분 가열하여, 탄성 롤러 3-1을 제작하였다.
[표 4]
Figure 112014001442167-pct00004
(탄성 롤러 3-2 내지 3-3의 제작)
상기 표 4에 있어서, 카본 블랙의 배합량을, 30질량부 및 50질량부로 변경한 것 이외에는 탄성 롤러 3-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 3-2 내지 3-3을 제작하였다.
(탄성 롤러 4-1의 제작)
스테인레스강: SUS304제의 축심체에 프라이머: 메탈록U-20(상품명, 도요 가가쿠 겐큐쇼사)를 도포하고, 온도 80℃에서 30분간 건조 후, 다시 120℃에서 60분 가열하였다. 이어서, 이 축심체 상에 이하의 표 5에 나타내는 재료를 잘 혼련한 고무 혼합물을 크로스헤드 압출기에 의해 형성하고, 온도 140℃에서 60분 가열하여, 탄성 롤러 4-1을 제작하였다.
[표 5]
Figure 112014001442167-pct00005
(탄성 롤러 4-2 내지 4-3의 제작)
상기 표 5에 있어서, 카본 블랙의 배합량을, 8질량부 및, 1질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 4-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 4-2 내지 4-3을 제작하였다.
(탄성 롤러 5의 제작)
탄성 롤러 2-1의 주위면 상에 이하와 같이 하여 제2 탄성층을 형성하였다. 즉, 표 6에 나타내는 재료를 칭량하여, 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 첨가하고, 잘 뒤섞은 혼합물을 오버플로우형 순환식 도포 장치에 넣었다. 상기 도포 장치에 탄성 롤러 2를 침지시키고, 인상한 후에, 온도 80℃에서 1시간 가열 후, 다시, 온도 160℃에서 1시간 가열하여 두께 20㎛의 제2 탄성층을 형성하고, 탄성 롤러 5를 제조하였다.
[표 6]
Figure 112014001442167-pct00006
(탄성 롤러 6)
탄성 롤러 3-1의 주위면 상에 탄성 롤러 5에 따른 제2 탄성층을 형성하였다. 이를, 탄성 롤러 6이라고 칭한다.
(탄성 롤러 7)
탄성 롤러 4-1의 주위면 상에 탄성 롤러 5에 따른 제2 탄성층을 형성하였다. 이를, 탄성 롤러 7이라고 칭한다.
(실시예 1)
<전자 사진용 롤러 1-1의 제작>
상기에서 제작한 탄성 롤러 1-1의 탄성층의 주위면에 이하의 방법에 의해 표면층을 형성하였다. 즉, 탄성 롤러 1-1을, 도 4에 도시하는 CVD 장치에 세팅하고, 챔버 내를 진공 펌프로 2㎩로 되기까지 감압하였다. 이어서, 가스화한 티타늄테트라이소프로폭시드를 챔버 내에 5㎤/sec의 유량으로 도입하고, 또한, 탄성 롤러 1-1을, 회전수 20rpm으로 회전시키면서, 고주파 전원으로부터, 주파수 13.56㎒, 70W의 전력을 평판 전극에 공급하여, 전극 간에 플라즈마를 발생시켰다. 이 상태를 120초간 유지함으로써, 탄성 롤러 1-1의 주위면 상에 두께 100㎚의 표면층을 제조하였다. 이와 같이 하여, 전자 사진용 롤러 1-1을 제작하였다.
(실시예 1-2 내지 1-3)
<전자 사진용 롤러 1-2 내지 1-3의 제작>
탄성 롤러 1-1을, 탄성 롤러 1-2 또는 탄성 롤러 1-3으로 변경한 것 이외에는, 전자 사진용 롤러 1-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 1-2 내지 1-3을 제작하였다.
[평가 (1): 식 (1), 식 (2)로 표현되는 화학 결합의 유무의 확인]
실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3 각각의 표면층에 대하여, 주사형 X선 광전자 분광 분석 장치(상품명: PHI5000VersaProbe, 알박 파이 가부시키가이샤)를 사용하여, 분석을 하고, O-Ti-O 결합 및, Ti-O-C 결합의 유무를 확인하였다.
[평가 (2): 산소, 탄소 원자비 CC -C/OC -O의 평가]
실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3 각각의 표면층에 대하여, 주사형 X선 광전자 분광 분석 장치(상품명: PHI5000VersaProbe, 알박 파이 가부시키가이샤)를 사용하여, 탄소 원자와 결합되어 있는 탄소 원자의 존재비(CC -C)와, 탄소 원자와 결합되어 있는 산소 원자(OC -O)의 존재비의 양을 측정하여, 비율 CC -C/OC -O를 구하였다.
[평가 (3): 표면층을 구성하고 있는 산화티타늄 막의 표면 저항]
폴리에스테르 필름 상에 실시예 1에 따른 표면층과 동일한 방법을 사용하여 산화티타늄 막을 성막하고, 초고저항/미소 전류계(상품명: R8340, 어드밴테스트사)를 사용하여 인가 전압 300V로 했을 때의 산화티타늄 막의 표면 저항을 측정하였다.
[평가 (4): 표면 전위 평가]
실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3 각각에 대하여, 길이 방향으로 260분할, 주위 방향으로 18분할한 각 점에서 표면 전위를 측정하였다. 전 측정점에 있어서의 표면 전위의 값의 산술 평균값을 각 전자 사진용 롤러의 표면 전위, Vp라고 하였다.
이어서, Vp를 측정 후의 각 전자 사진용 롤러의 표면을 연마기를 사용하여, 표면으로부터 깊이 방향으로 두께 10㎛ 깎았다. 연마 후의 각 전자 사진용 롤러 각각에 대하여, 상기와 마찬가지로 하여 표면 전위를 측정하고, 산출하여, 연마 후의 전자 사진용 롤러 각각의 표면 전위, Ve를 얻었다. 표면 전위 Vp와 Ve로부터 Vp/Ve를 구하였다. 또한, 표면 전위의 측정에는, Quality Engineering Associates사 제조의 유전 완화 분석 시스템을 사용하였다.
[평가 (5): 현상 롤러로서 사용했을 때의 평가(첫 번째)]
<평가 (5)-1>: 고스트 성능 평가
실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3을 현상 롤러로서, 컬러 레이저 프린터(상품명: LBP7700C 개조기, 캐논사 제조)용 프로세스 카트리지에 장착하였다. 이 프로세스 카트리지를 상기 컬러 레이저 프린터에 장전하고, 온도 30℃/상대 습도 80％의 환경 하 및, 온도 15℃/상대 습도 10％의 환경 하에서, 전자 사진 화상을 20000매 출력하였다. 전자 사진 화상은, A4 크기의 종이 상에 크기가 4포인트의 알파벳 「E」의 문자가, 인자율이 1％로 되도록 인자되는 화상으로 하였다. 계속해서, 이하와 같은 화상을 출력하였다.
·고스트 성능을 평가하기 위한 화상
1매의 종이 내에서 상부에 1변 20㎜의 정사각형의 솔리드 화상이 6개 가로로 배열되어 있고, 그 밑에 전체면 하프톤의 패턴이 있는 화상에서, 하프톤의 농도가 각각 상이한 2종류의 화상 패턴을 각각 1매씩 총 2장 사용하였다. 또한, 하프톤은 분광 농도계: X-Rite504(상품명, SDG사)를 사용하여 측정한 값이 0.4와 0.7을 나타내는 농도의 것을 사용하였다.
얻어진 화상을 육안으로 관찰하여, 하기 표 7의 기준에 의해 평가하였다.
[표 7]
Figure 112014001442167-pct00007
<평가 (5)-2>: 필르밍 평가
현상 롤러로서 사용한 전자 사진용 롤러를 프로세스 카트리지로부터 취출하고, 광학 현미경으로 표면을 관찰하여, 하기 표 8에 기재된 기준에 의해 평가하였다.
[표 8]
Figure 112014001442167-pct00008
[평가 (6) 현상 롤러로서 사용했을 때의 평가(두 번째)]
<평가 (6)-1>
실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3을 현상 롤러로서, 컬러 레이저 프린터(상품명: LBP7700C 개조기, 캐논사 제조)용 프로세스 카트리지에 장착하였다. 이 프로세스 카트리지를 상기 컬러 레이저 프린터에 장전하고, 온도 30℃/상대 습도 80％의 환경 하에서, 전자 사진 화상을 20000매 출력하였다. 전자 사진 화상은, A4 크기의 종이 상에 크기가 4포인트의 알파벳 「E」의 문자가, 인자율이 1％로 되도록 인자되는 화상으로 하였다. 이어서, 솔리드 백색 화상을 출력 후, 백색 광도계 TC-60DS/A(상품명, 도쿄 덴쇼쿠사)로 반사 농도를 측정하였다. 그 때, 인쇄 전후의 비인자부를 측정했을 때의 농도 차를 포깅(％)으로 하여, 하기 표 9에 기재된 기준에 의해 평가하였다.
[표 9]
Figure 112014001442167-pct00009
<평가 (6)-2>
상기 평가 (6)-1의 평가에 제공한 솔리드 백색 화상의 출력 후에, 현상 롤러로서 사용한 전자 사진용 롤러를 프로세스 카트리지로부터 취출하고, 광학 현미경으로 표면의 깎임의 유무, 정도를 관찰하여, 하기 표 10에 기재된 기준에 의해 평가하였다.
[표 10]
Figure 112014001442167-pct00010
(실시예 2)
<전자 사진용 롤러 2-1 내지 2-3의 제작>
원료 가스로서 티타늄테트라-n-부톡시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 2-1 내지 2-3을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 3)
<전자 사진용 롤러 3-1 내지 3-3의 제작>
원료 가스로서 티타늄테트라n-부톡시드/티타늄테트라2-에틸헥소시드=1/1 혼합물(Ti 원자의 몰비)을 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 3-1 내지 3-3을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 4)
원료 가스로서 티타늄테트라2-에틸헥소시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 4-1 내지 4-3을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 5)
원료 가스로서 티타늄테트라알콕시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1 내지 1-3과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 5-1 내지 5-3을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 6)
<전자 사진용 롤러 6-1 내지 6-2의 제작>
탄성 롤러 1-4 및 1-5를 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 6-1 내지 6-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 7)
<전자 사진용 롤러 7-1 내지 7-2의 제작>
원료 가스로서 티타늄테트라n-부톡시드/티타늄테트라2-에틸헥소시드=1/1 혼합물(Ti 원자의 몰비)을 사용한 것 이외에는, 실시예 6에 따른 전자 사진용 롤러 6-1 내지 6-2와 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 7-1 내지 7-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 8)
<전자 사진용 롤러 8-1 내지 8-2의 제작>
원료 가스로서 티타늄테트라2-에틸헥소시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 6에 따른 전자 사진용 롤러 6-1 내지 6-2와 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 8-1 내지 8-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 10)
<전자 사진용 롤러 10-1 내지 10-3>
탄성 롤러 2-1, 4-1 및 3-1을 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 10-1 내지 10-3을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 11)
<전자 사진용 롤러 11의 제작>
탄성 롤러 3-2를 사용한 것 이외에는, 실시예 2에 따른 전자 사진용 롤러 2-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 11을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 12)
<전자 사진용 롤러 12-1 내지 12-2의 제작>
탄성 롤러 4-2 및 2-2를 사용한 것 이외에는, 실시예 3에 따른 전자 사진용 롤러 3-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 12-1 내지 12-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 14)
<전자 사진용 롤러 14의 제작>
탄성 롤러 3-1을 사용한 것 이외에는, 실시예 4에 따른 전자 사진용 롤러 4-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 14를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 16)
<전자 사진용 롤러 16-1 내지 16-2의 제작>
탄성 롤러 2-2 및 4-3을 사용한 것 이외에는, 실시예 4에 따른 전자 사진용 롤러 4-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 16-1 내지 16-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 17)
<전자 사진용 롤러 17의 제작>
탄성 롤러 2-3을 사용한 것 이외에는, 실시예 5에 따른 전자 사진용 롤러 5-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 17-1 내지 17-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 18)
<전자 사진용 롤러 18-1 내지 18-2의 제작>
탄성 롤러 3-3 및 4-3을 사용한 것 이외에는, 실시예 3에 따른 전자 사진용 롤러 3-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 18-1 내지 18-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 9)
<전자 사진용 롤러 9-1의 제작>
티타늄테트라이소프로폭시드/티타늄테트라옥타데실옥시드=1/1 혼합물(Ti 원자의 몰비) 100질량부에 대하여 이소프로판올 20질량부, 물 500질량부를 첨가하고, 150℃에서 2시간, 가열 혼합하였다. 냉각 후, 용액을 디핑 장치에 넣고, 탄성 롤러 1-1을 침지시키고, 인상한 후에, 풍건을 60분 행하고, 그 후, 온도 180℃에서 5시간 가열하여, 두께 100㎚의 표면층을 제조하였다. 이와 같이 하여 전자 사진용 롤러 9-1을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
<전자 사진용 롤러 9-2의 제작>
탄성 롤러 1-5를 사용한 것 이외에는 전자 사진용 롤러 9-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 9-2를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 13)
<전자 사진용 롤러 13의 제작>
티타늄테트라이소프로폭시드/티타늄테트라옥타데실옥시드=1/1 혼합물을, 티타늄테트라n-부톡시드/티타늄테트라2-에틸헥소시드=1/1 혼합물(Ti 원자의 몰비)로 변경한 것 이외에는, 전자 사진용 롤러 9-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 13을 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(실시예 15)
<전자 사진용 롤러 15의 제작>
탄성 롤러 1-6을 사용한 것 및, 티타늄테트라이소프로폭시드/티타늄테트라옥타데실옥시드=1/1 혼합물을, 티타늄테트라-2-에틸헥소시드로 변경한 것 이외에는, 전자 사진용 롤러 9-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 15를 제작하여, 평가 (1) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 1)
<전자 사진용 롤러 C-1의 제작>
탄성 롤러 1-1을 비교예 1에 따른 전자 사진용 롤러 C-1로서 준비하여, 평가 (5) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 2)
<전자 사진용 롤러 C-2의 제작>
탄성 롤러 2-1을 비교예 2에 따른 전자 사진용 롤러 C-2로서 준비하여, 평가 (5) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 3)
<전자 사진용 롤러 C-3의 제작>
탄성 롤러 3-1을 비교예 3에 따른 전자 사진용 롤러 C-3으로서 준비하여, 평가 (5) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 4)
<전자 사진용 롤러 C-4의 제작>
탄성 롤러 4-1을 비교예 4에 따른 전자 사진용 롤러 C-4로서 준비하여, 평가 (5) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 5)
<전자 사진용 롤러 C-5의 제작>
탄성 롤러 1-1을 주위 방향으로 회전시키면서, 산화티타늄 분체(상품명: R-820, 이시하라 산교 가부시키가이샤)를 뿌린 후, 여분의 산화티타늄 분체를 에어 건에 의해 제거함으로써 산화티타늄 분체를 탄성 롤러 표면에 담지시켜 이루어지는 전자 사진용 롤러 C-5를 제작하여, 평가 (1) 및 (5) 내지 (6)에 제공하였다.
(비교예 6)
<전자 사진용 롤러 C-6의 제작>
탄성 롤러 1-1의 표면에 스퍼터링에 의해 산화티타늄 막을 포함하는 표면층을 형성하여 전자 사진용 롤러 C-6을 제작하여, 평가 (1), (5) 및 (6)에 제공하였다.
(비교예 7)
<전자 사진용 롤러 C-7의 제작>
탄성 롤러 1-1을, 도 4에 도시하는 CVD 장치에 세팅하고, 챔버 내를 진공 펌프로 2㎩로 되기까지 감압하였다. 이어서, 챔버 내에, 테트라메틸디실록산을 20㎤/sec의 유량으로 도입함과 아울러, 산소를 100㎤/sec의 유량으로 도입하고, 또한, 탄성 롤러 1-1을, 회전 수 20rpm으로 회전시키면서, 고주파 전원으로부터, 주파수 13.56㎒, 200W의 전력을 평판 전극에 공급하여, 전극 간에 플라즈마를 발생시켰다. 이 상태를 120초간 유지함으로써, 탄성 롤러 1-1의 주위면 상에 실리카 막을 포함하는 표면층을 형성하였다. 이와 같이 하여 전자 사진용 롤러 C-7을 얻었다. 이 전자 사진용 롤러 C-7을 평가 (1) 및 (3) 내지 (6)에 제공하였다.
상기 실시예 1 내지 18에 대하여, 평가 결과를 표 11-1 및 표 11-2에 나타낸다. 또한, 비교예 1 내지 7의 결과를 표 12에 나타낸다.
[표 11-1]
Figure 112014001562351-pct00023
[표 11-2]
Figure 112014001562351-pct00024
[표 12]
Figure 112014001562351-pct00025
실시예 1 내지 18에서 제작한 전자 사진용 롤러는, 표면층이 식 (1) 및 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 모두 포함하는 산화티타늄 막으로 구성되어 있다.
식 (2)로 표현되는 결합을 포함하는 산화티타늄 막은, 식 (1)로 표현되는 화학 결합만을 포함하는 산화티타늄 막보다도 원자 간의 결합수가 적기 때문에, 유연한 막으로 된다. 그로 인해, 각 실시예에 따른 전자 사진용 롤러를 현상 롤러로서 사용했을 경우에 있어서도, 표면에 토너 등이 고착하기 어려워, 필르밍의 발생이 억제되어 있었다.
또한, 각 실시예에 따른 전자 사진용 롤러를 현상 롤러로서 사용했을 경우에 있어서도, 표면층의 깎임이 보이지 않고, 또한, 표면층은 도전성이기 때문에, 고스트 성능, 포깅 성능이 양호하였다.
한편, 비교예 1 내지 4에 따른 전자 사진용 롤러 C-1 내지 C-4는, 표면이 탄성층 유래의 수지 또는 고무이기 때문에 상대적으로 내구성이 떨어져, 현상 롤러로서 사용했을 경우에, 감광 드럼이나 현상제 규제 부재와의 마찰에 의해 표면에 깎임이 보였다.
또한, 표면에 산화티타늄 분말을 부착시킨 비교예 5에 따른 전자 사진용 롤러 C-5는, 현상 롤러로서의 사용 중에, 산화티타늄 분말이 탄성층의 표면으로부터 박리되어, 탄성층의 표면이 노출되고, 그 결과로서, 표면에 깎임이 보였다. 또한, 표면의 평활도가 없기 때문에, 토너가 현상 롤러의 표면에 체류하기 쉬워지고, 이것에 의해 토너가 고착하기 쉬워져, 필르밍이 보였다.
또한, 표면층으로서 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 갖지 않는 산화티타늄 막을 포함하는 표면층을 갖는 비교예 6에 따른 전자 사진용 롤러는, 표면층이 경질이기 때문에, 토너의 필르밍이 발생하였다.
또한, 실리카 막을 포함하는 표면층을 갖는 비교예 7에 따른 전자 사진용 롤러 C-7은, 표면층이 절연성이므로, 표면 전위가 높아, 전자 사진 화상에 고스트가 보였다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 전자 사진용 롤러는, 현상 롤러로서 장시간 사용하더라도, 표면층이 깎이기 어렵다. 또한, 본 발명에 따른 산화티타늄 막은 도전성을 갖기 때문에, 고스트가 발생하기 어렵다. 또한, 식 (1)로 표현되는 화학 결합만을 포함하는 산화티타늄 막과 비교하여 유연하기 때문에, 토너의 열화를 일으키기 어려워, 고품위의 전자 사진 화상의 장기에 걸친 안정적인 형성에 도움이 되는 것이다.
(실시예 19)
실시예 10에 따른 전자 사진용 롤러 10-1과 동일한 전자 사진용 롤러를 제작하여, 본 실시예에 따른 전자 사진용 롤러 19로 하였다. 이 전자 사진용 롤러 19의 평가 (1) 내지 (4)의 결과는, 전자 사진용 롤러 10-1과 동일하기 때문에 생략하여, 하기의 평가 (7)에 제공되었다.
<평가 (7)>
전자 사진용 롤러 19를 대전 롤러로서 컬러 레이저 프린터(상품명: LBP7700C 개조기, 캐논사 제조)용 프로세스 카트리지에 장착하였다. 이 프로세스 카트리지를 상기 컬러 레이저 프린터에 장전하였다. 이 레이저 프린터를 사용하여, 온도 15℃/상대 습도 10％의 환경 하에서, 전자 사진 화상을 20000매 출력하였다. 전자 사진 화상은, A4 크기의 종이 상에 크기가 4포인트의 알파벳 「E」의 문자가, 인자율이 1％로 되도록 인자되는 화상으로 하였다. 계속해서, 농도가 각각 상이한 2종류의 하프톤 화상을 각각 1매씩 출력하였다. 또한, 하프톤 화상은 분광 농도계: X-Rite504(상품명, SDG사)를 사용하여 측정한 값이 0.4와 0.7을 나타내는 농도의 것을 사용하였다.
하프톤 화상 형성 후의 상기 전자 사진 장치로부터 프로세스 카트리지를 취출하고, 당해 프로세스 카트리지로부터 전자 사진용 롤러 19를 취출하여, 광학 현미경으로 500배의 배율로, 표면의 20개소를 관찰하였다. 그리고, 관찰되는 부착물의 유무 및, 부착물의 크기에 따라, 하기 표(13)에 기재된 기준에 의해 평가하였다.
[표 13]
Figure 112014001442167-pct00014
또한, 상기에서 얻은 2매의 하프톤 화상에 대하여, 육안으로 대전 롤러의 대전 불균일에 기인하는 줄무늬의 유무를 관찰하고, 하기 표 14에 기재된 기준에 기초하여 평가하였다.
[표 14]
Figure 112014001442167-pct00015
(실시예 20)
탄성 롤러 3-1을 사용한 것 및, 원료 가스로서 티타늄테트라알콕시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 9에 따른 전자 사진용 롤러 9-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 20을 제작하여, 평가 (1) 내지 (4) 및 평가 (7)에 제공하였다.
(실시예 21)
탄성 롤러 4-1을 사용한 것 및, 원료 가스로서, 티타늄테트라-n-프로폭시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 1에 따른 전자 사진용 롤러 1-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 21을 제작하여, 평가 (1) 내지 (4) 및 (7)에 제공하였다.
(실시예 22)
탄성 롤러 5를 사용한 것 및, 원료 가스로서, 티타늄테트라-n-프로폭시드를 사용한 것 이외에는, 실시예 9에 따른 전자 사진용 롤러 9-1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 22을 제작하여, 평가 (1) 내지 (4) 및 (7)에 제공하였다.
(실시예 23)
탄성 롤러 6을 사용한 것 이외에는, 실시예 19에 따른 전자 사진용 롤러 19과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 23을 제작하여, 평가 (1) 내지 (4) 및 (7)에 제공하였다.
(실시예 24)
탄성 롤러 7을 사용한 것 이외에는, 실시예 20에 따른 전자 사진용 롤러 20과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 24를 제작하여, 평가 (1) 내지 (4) 및 (7)에 제공하였다.
(비교예 8)
탄성 롤러 2-1의 주위면에 스퍼터링으로 산화티타늄 막을 포함하는 표면층을 형성하여 전자 사진용 롤러 C-8을 제작하여, 평가 (1) 및 (7)에 제공하였다.
(비교예 9)
탄성 롤러 7을 사용한 것 이외에는, 비교예 7에 따른 전자 사진용 롤러 C-7과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러 C-9를 제작하여, 평가 (1), (3), (4) 및 (7)에 제공하였다.
상기 실시예 19 내지 24 및 비교예 8 내지 9의 평가 결과를 표 15에 나타낸다.
[표 15]
Figure 112014001562351-pct00026
본 발명에 따른 전자 사진용 롤러를 대전 롤러로서 사용했을 경우, 표면층이 알콕시 변성된 산화티타늄 막을 포함하기 때문에, 대전 롤러의 표면에의 이물의 부착이 억제된다. 그로 인해, 대전 롤러에 기인하는 전자 사진 감광체에의 대전 불균일의 발생을 억제할 수 있고, 그 결과로서, 전자 사진 화상에의 대전 불균일로 인한 줄무늬의 발생을 억제할 수 있었다.
한편, 표면층으로서 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 갖지 않는 산화티타늄 막을 포함하는 표면층을 갖는 비교예 8에 따른 전자 사진용 롤러 C-8은, 탄성률이 높기 때문에 감광 드럼과의 접촉압이 높아지고, 이것에 의해 토너의 외첨제 등이 부착되기 쉬워져, 대전 롤러 표면에 50㎛ 이상의 부착물이 관찰되었다.
또한, 실리카 막을 포함하는 표면층을 갖는 비교예 9에 따른 전자 사진용 롤러 C-9는, 표면 전위가 높기 때문에, 표면에 정전적으로 토너의 외첨제 등이 부착되었다. 게다가, 부착 불균일과, 높은 표면 전위가 서로 작용하여, 대전 롤러의 주위 방향으로 표면 전위 불균일이 발생하여, 전자 사진 감광체에 대전 불균일을 발생시키고, 그 결과로서, 전자 사진 화상에 당해 대전 불균일에 기인하는 줄무늬를 발생시켰다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 전자 사진용 롤러를 대전 롤러로서 사용했을 경우에 있어서, 대전 롤러 표면에의 이물의 부착과, 대전 불균일에 기인하는 줄무늬를 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 출원은 2011년 6월 15일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-133744로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용하여 본 출원의 일부로 하는 것이다.
1: 도전성 롤러
1a: 축심체
1b: 탄성층
1c: 표면층

Claims (5)

  1. 축심체, 탄성층 및 표면층을 갖는 전자 사진용 부재이며,
    상기 표면층은,
    하기 식 (1) 및 식 (2)로 표현되는 화학 결합을 갖는 산화티타늄 막을 포함하고,
    식 (1)
    O-Ti-O
    식 (2)
    Ti-O-C
    상기 산화티타늄 막이, 하기 식 (3)으로 표현되는 티타늄테트라알콕시드의 가수분해 축합물을 포함하며,
    식 (3)
    Ti(OR)4
    (식 (3) 중, R은 탄소수 2 내지 18의 직쇄상 또는 분지쇄상의 알킬기를 나타냄)
    상기 산화티타늄 막 중의, 탄소 원자와 결합되어 있는 산소 원자의 존재비(OC-O)와, 탄소 원자와 결합하는 탄소 원자의 존재비(CC-C)의 비율(CC-C/OC-O)이 3 이상 8 이하인 전자 사진용 부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 기재된 전자 사진용 부재를 구비하고, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  5. 제1항에 기재된 전자 사진용 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.
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