KR20120099487A - 전자 사진용 롤러의 제조 방법 - Google Patents

전자 사진용 롤러의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 표면으로의 핀 홀 등의 발생을 억제하면서 코로나 방전 처리를 이용하여 전기 저항이 조정된 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 제조 방법을 제공하는 데에 있다. 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있는 전자 사진용 롤러의 제조 방법이며, 하기 (1) 내지 (3)의 공정을 갖는다. (1) 상기 도전성 축심체의 주위에 수지와 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 포함하는 수지층을 형성하는 공정, (2) 상기 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정, (3) 실리카 입자가 부착되어 이루어지는 상기 수지층의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정.

Description

전자 사진용 롤러의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTROPHOTOGRAPHY ROLLER}
본 발명은 전자 사진용 롤러의 제조 방법, 재생 전자 사진용 롤러의 제조 방법 및 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법에 관한 것이다.
전자 사진 방식을 이용한 화상 형성 장치에는 현상 롤러, 대전 롤러, 전사 롤러, 정착 롤러, 클리닝 롤러 등으로서, 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 포함하는 도전성의 표면층을 구비한 도전성 롤러가 사용되고 있다. 최근, 전자 사진용 화상 형성 장치의 한층 더 고성능화의 진전에 따라 도전성 롤러의 전기 저항을 보다 정밀하게 제어하는 것이 요구되게 되었다. 일반적으로, 수지에 도전제를 분산시켜서 도전화할 경우, 도전제의 분산 상태 등에 따라 전기 저항이 변동되기 쉽다.
한편, 도전성 롤러는 전자 사진 장치 내에서 계속적으로 통전된 결과, 전기 저항이 상승하게 되는 경향이 있다. 그 원인의 하나로서, 도전성 축심체에 인가되는 전압이나 접촉하는 다른 부재와의 전위차로 인해 표면층 중의 도전제의 분산 상태가 변화되기 때문이라고 한다. 그런데, 환경 부하의 저감의 관점에서 이러한 사용에 따라 전기 저항이 변화되어버린 도전성 롤러를 재이용하기 위한 기술 개발의 필요성이 높아지고 있다.
특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2002-40759호 공보)에는 금속제의 축체의 외주에 탄성 도전층을 설치한 전자 사진용의 도전성 롤의 표면으로의 코로나 처리에 의해, 상기 표면에 현상제 등이 균일하게 부착되도록 한 것이 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2002-40759호 공보
본 발명자들은 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 코로나 처리를 카본 블랙을 포함하는 도전성의 표면층에 실시한 바, 코로나 방전 전극을 근접시키거나, 혹은 코로나 방전 전극으로의 인가 전력을 증가시킴으로써 전기 저항을 변화시킬 수 있음을 발견했다. 　
그러나, 전기 저항을 변화시킬 수 있을 만한 코로나 처리를 실시한 경우, 방전에 의한 단락 리크 현상의 발생에 의해 표면층의 표면에 핀 홀이 형성되거나, 표면이 조면화된다는 과제가 있음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 표면성에 부여하는 영향을 억제하면서 코로나 방전 처리함으로써 전기 저항이 조정된 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 제조 방법을 제공하는 데에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 사용함에 따라 전기 저항이 상승한 도전성 표면층의 전기 저항을 저하시켜서 고품위의 재생 전자 사진용 롤러를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 카본 블랙을 포함하는 도전성의 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 상기 표면층의 전기 저항을 저하시키는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 관한 전자 사진용 롤러의 제조 방법은, 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있는 전자 사진용 롤러의 제조 방법이며,
(1) 상기 도전성 축심체의 주위에 수지와 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 포함하는 수지층을 형성하는 공정과,
(2) 상기 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과,
(3) 실리카 입자가 부착되어 이루어지는 상기 수지층의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 재생 전자 사진용 롤러의 제조 방법은 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 상기 표면층에 실리카 입자를 부착시키는 공정과, 실리카 입자가 부착되어 있는 상기 표면층에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법은 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 표면층을 갖고 있는 도전성 롤러의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과, 실리카 입자가 부착되어 있는 상기 표면층에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전자 사진용 롤러의 표면으로의 핀 홀 등의 발생을 억제하면서 표면층의 전기 저항을 조정할 수 있다. 그 결과, 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 도움이 되는 전자 사진용 롤러를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 사용에 의해 전기 저항이 상승한 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 상기 표면층의 전기 저항을 저감시킴으로써, 다시 고품위의 전자 사진 화상에 형성에 사용할 수 있는 재생 전자 사진용 롤러를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 카본 블랙을 포함하는 도전성의 표면층을 갖는 전자 사진용 롤러의 상기 표면층의 전기 저항을 저하시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 전자 사진용 롤러의 일례를 나타내는 길이 방향에 평행인 개략 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 전자 사진용 롤러의 일례를 나타내는 길이 방향에 수직인 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관계되는 실리카 입자 부착 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명에 관계되는 코로나 방전 처리 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명에 관계되는 저항 측정 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명에 관계되는 전자 사진 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명에 관계되는 전자 사진 프로세스 카트리지의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
본 발명자들은 상술한 바와 같이 카본 블랙을 분산한 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시킨 후에 코로나 방전 처리를 실시함으로써 도전성 롤러의 표면을 파괴하지 않고, 전기 저항을 저하시킨 표면층을 얻을 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성함에 이르렀다. 본 발명자들은 그 이유를 이하와 같이 추측하고 있다.
수지층 중의 카본 블랙은 수지층 중에서 완전하게 균일하게 분산되어 있는 것이 아니라, 빽빽한 부분과 성긴 부분이 존재한다. 그로 인해, 카본 블랙을 분산한 수지층의 표면에 직접 코로나 방전 처리를 실시한 경우, 카본 블랙이 빽빽한 부분에 코로나 전류가 집중한다. 그 결과, 카본 블랙이 빽빽한 부분에 과잉의 코로나 전류가 계속 흘러 단락 리크 현상이 발생되기 쉬워, 표면에 핀 홀 등이 생기는 경우가 있다. 이러한 전자 사진용 롤러를 현상 롤러나 대전 롤러로서 전자 사진 화상의 형성에 사용하면, 전자 사진 화상에 흑점이나 흰점 등의 결함을 발생시키는 경우가 있다.
따라서, 본 발명자들은 표면층의 전기 저항을 도전성 롤러의 표면에 코로나 방전 처리를 행함으로써 조정 시에 발생하는 경우가 있는 단락 리크의 억제 방법을 예의 검토했다. 그 결과, 카본 블랙을 분산한 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시킨 후에 코로나 방전 처리를 실시하는 것이 단락 리크 현상의 억제에 유효함을 알아냈다.
도전성 롤러의 표면에 부착되어 있는 실리카 입자는 표면층의 특정한 개소에 과잉으로 코로나 전류가 계속 흐르는 것을 방해하여 코로나 방전 처리 시의 단락 리크의 발생을 억제하고, 단락 리크의 발생에 따른 롤 표면의 손상의 발생을 억제하고 있는 것으로 생각할 수 있다. 즉, 실리카 입자가 표면에 부착되어 있는 도전성 롤러의 상기 표면에 코로나 방전 처리를 실시한 경우, 코로나 방전중에 실리카 입자가 마이너스로 대전한다. 그로 인해, 코로나 방전의 전계의 작용에 의해, 코로나 전류의 집중부에는 실리카 입자가 보다 고밀도로 존재하게 된다. 그 결과, 도전성 롤러 표면의 코로나 전류의 집중부의 도전성이 상대적으로 저하되어 단락 리크의 발생이 억제되는 것으로 생각할 수 있다.
본 발명에 관한 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법은 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 표면층을 갖고 있는 도전성 롤러의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과, 실리카 입자가 부착되어 있는 상기 표면층에 코로나 방전 처리를 실시하여 상기 표면층의 전기 저항을 저하시키는 공정을 갖는다.
도전성 롤러 표면으로의 실리카 입자의 부착량으로서는 0.005mg/cm2 내지 0.100mg/cm2로 하는 것이 바람직하다. 실리카 입자의 부착량을 0.005mg/cm2 이상으로 함으로써 단락 리크 현상을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 실리카 입자의 부착량을 0.100mg/cm2 이하로 함으로써 전기 저항의 저감화 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있다.
또한, 도전성 축심체에 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 도전성 축심체에 플러스 바이어스를 인가함으로써 코로나 방전중에 마이너스 대전한 실리카 입자를 롤러 표면에 고밀도로 보유 지지할 수 있고, 단락 리크 현상을 보다 확실하게 억제하여 화상 결함을 일으키기 어렵다.
또한, 본 발명에 관한 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법은 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있고, 사용으로 인해 전기 저항이 상승한 전자 사진용 롤러를 재생시켜서 재생 전자 사진용 롤러를 제조하는 방법에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 이하의 공정을 포함함으로써 표면층의 전기 저항을 저하시킨 재생 전자 사진용 롤러를 제조하는 것을 특징으로 한다.
?전기 저항이 상승한 전자 사진용 롤러의 표면층에 실리카 입자를 부착시키는 공정.
?실리카 입자가 부착되어 있는 표면층에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정.
또한, 본 발명은 이 재생 전자 사진용 롤러의 제조 방법에 의해 제조된 재생 전자 사진용 롤러를 포함한다.
사용한 전자 사진용 롤러는 실리카 입자를 부착시키기 전에 사용 후의 전자 사진용 롤러 표면에 부착되어 있는 현상제 유래의 부착물을 제거하는 공정을 가질 수 있다. 제거 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에어블로우로 처리하고, 또한 점착 테이프에 부착시켜서 제거할 수 있으며, 제거의 정도는 점착 테이프의 부착물에 의한 착색이 없어질 정도까지 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
<본 발명에 관련된 전자 사진용 롤러>
본 발명에 관련된 전자 사진용 롤러의 일례를 도 1a 및 도 1b의 모식도에 도시한다. 도전성 축심체와 표면층의 사이에는 탄성층을 형성해도 형성하지 않아도 된다. 또한, 표면층을 2층 이상 형성해도 된다.
도 1a는 전자 사진용 롤러의 길이 방향에 평행인 단면을 나타낸 것이며, 도 1b는 길이 방향에 수직인 단면을 나타낸 것이다. 도 1a 및 도 1b에 있어서, 전자 사진용 롤러(10)는 원기둥 형상의 도전성 축심체(11)의 주위에 탄성층(12), 그 주위에 표면층(13)이 형성되어 있다.
이하, 도 1a 및 도 1b의 전자 사진용 롤러에 대해서 상세하게 설명한다.
(도전성 축심체)
도전성 축심체(11)의 재료는 도전성이면 특히 한정되지 않는다. 탄소강, 합금강 및 주철, 도전성 수지 중에서 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 합금강으로서는 스테인리스강, 니켈크롬강, 니켈크롬몰리브덴강, 크롬강, 크롬몰리브덴강, Al, Cr, Mo 및 V를 첨가한 질화용강을 예로 들 수 있다.
(탄성층)
탄성층은 사용되는 장치에 있어서 요구되는 탄성을 탄성 롤러에 부여하기 위해서 설치된다. 구체적인 구성으로서는, 중실체(中實體), 발포체 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 탄성층은 단층이어도, 복수의 층으로 이루어져 있어도 된다. 예를 들어, 현상 롤러나 대전 롤러에 있어서는 감광 드럼 및 토너와 항상 압접하고 있으므로, 이들 부재간에 있어서 서로 입히는 손상을 저감시키기 위해서 저경도, 저압축 영구 변형의 특성을 갖는 탄성층이 설치된다.
탄성층의 재질로서는, 예를 들어 천연 고무, 이소프렌고무, 스티렌 고무, 부틸 고무, 부타디엔 고무, 불소 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등을 들 수 있다. 이것들은 1종 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
탄성층(12)의 두께는 전자 사진용 롤러(10)에 충분한 탄성을 주기 위해서 0.5mm 내지 10.0mm인 것이 바람직하다. 탄성층(12)의 두께를 0.5mm 이상으로 함으로써 전자 사진용 롤러(10)에 충분한 탄성이 얻어져 감광 드럼의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 탄성층(12)의 두께를 10.0mm 이하로 함으로써 전자 사진용 롤러(10)의 비용을 억제할 수 있다.
탄성층(12)의 경도는 Asker-C 경도 10도 내지 80도인 것이 바람직하다. 탄성층(12)의 경도를 10도 이상으로 함으로써 탄성층의 변형에 기인하는 화상 폐해의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 탄성층(12)의 경도를 80도 이하로 함으로써 감광 드럼의 마모를 억제할 수 있다.
탄성층(12)에는 저경도 및 저압축 영구 변형의 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 충전제를 첨가해도 된다.
전자 사진용 롤러(10)는 반도체 영역의 전기 저항을 가질 필요가 있다. 그러기 위해서, 탄성층(12)이 도전제를 함유하고, 체적 저항률 1×104Ω?cm 내지 1×1010Ω?cm의 고무 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 탄성층 재료의 체적 저항률이 1×104Ω?cm 내지 1×1010Ω?cm이면, 토너에 대하여 균일한 대전 제어성을 얻는 것이 가능하다. 또한, 보다 바람직하게는 1×104Ω?cm 내지 1×109Ω?cm이다.
탄성층 재료의 체적 저항률의 측정은 이하의 방법으로 구할 수 있다.
처음에, 탄성층(12)의 재료를 탄성층(12)의 성형시와 동일 조건으로 탄성층(12)과 같은 두께로 경화시킨 평판 형상의 테스트 피스를 제작한다. 다음에, 테스트 피스로부터 직경 30mm의 시험편을 잘라낸다. 잘라낸 시험편의 한쪽 면에는 그 전체면에 Pt-Pd 증착을 행함으로써 증착막 전극(이면 전극)을 설치하고, 다른 한쪽의 면에는 동일하게 Pt-Pd 증착막으로 직경 15mm의 주전극막과, 내경 18mm, 외경 28mm의 가드링 전극막을 동심 형상으로 설치한다. 또한, Pt-Pd 증착막은 마일드 스퍼터 E1030(히타치 가부시끼가이샤제)을 이용하여 전류값 15mA로 증착 조작을 2분간 행해서 얻는다. 증착 조작을 종료한 것을 측정 샘플로 한다.
다음에, 하기 표 1에 나타낸 장치를 이용하여 하기 표 1에 나타낸 조건 하에서 측정 샘플의 체적 저항의 측정을 행한다. 측정시에는 주전극을 측정 샘플의 주전극막으로부터 비어져나오지 않도록 둔다. 또한, 가드링 전극을 측정 샘플의 가드링 전극막으로부터 비어져나오지 않도록 둔다. 측정은 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경에서 행하지만, 측정에 앞서 측정 샘플을 그 환경에 12시간 이상 방치해 둔다.
시료 상자 초고저항계 측정용 시료 상자(상품명: TR42, 어드밴티스트 사제)
주전극 구경 10mm, 두께 10mm의 금속
가드링 전극 내경 20mm, 외형 26mm, 두께 10mm의 금속
저항계 초고저항계(상품명: R8340A, 어드밴티스트사 제조)
측정 모드 프로그램 모드5(charge 및 measure 30초, discharge 10초)
인가 전압 100(V)
측정한 체적 저항값을 RM(Ω), 시험편의 두께를 t(cm)라고 할 때, 탄성층 재료의 체적 저항률 RR(Ωcm)은 이하의 식으로 구할 수 있다.
RR(Ωcm)=π×0.75×0.75×RM(Ω)÷t(cm)
탄성층(12)의 재료를 도전화하는 수단으로서는 이온 도전 기구, 또는 전자 도전 기구에 의한 도전 부여제를 상기 재료에 첨가함으로써 도전화하는 방법을 예로 들 수 있다.
이온 도전 기구에 의한 도전 부여제의 구체예를 이하에 예로 든다. LiCF3SO3, NaClO4, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, NaSCN, KSCN, NaCl의 주기율표 제1족 금속의 염, NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3의 암모늄염, Ca(ClO4)2, Ba(ClO4)2의 주기율표 제2족 금속의 염 등. 또한, 전자 도전 기구에 의한 도전 부여제의 구체예를 이하에 예로 든다. 카본 블랙, 그라파이트의 탄소계 물질, 알루미늄, 은, 금, 주석-납 합금, 구리-니켈 합금의 금속 혹은 합금, 산화 아연, 산화 티탄, 산화 알루미늄, 산화 주석, 산화 안티몬, 산화 인듐, 산화 은의 금속 산화물. 이것들 이온 도전 기구, 전자 도전 기구에 의한 도전 부여제는 분말 형상이나 섬유 형상의 형태로, 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 중에서도 카본 블랙은 도전성의 제어가 용이하고, 또한 경제적이라는 관점에서 적절하게 사용된다.
(표면층)
표면층(13)으로서 사용되는 재료로서는 이하의 것을 예로 들 수 있다. 페놀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 아크릴우레탄 수지, 에폭시 수지, 디아릴 프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 불소 수지, 폴리프로필렌 수지, 요소 수지. 또한, 이것들을 2종류 이상 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 현상 롤러나 대전 롤러에 있어서는 특히 질소 함유 화합물인 우레탄 수지, 아크릴우레탄 수지를 사용하는 것이 토너의 대전을 제어함에 있어서 바람직하며, 그 중에서도 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜서 얻어지는 우레탄 수지로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 이소시아네이트 화합물의 구체예를 이하에 예로 든다. 디페닐메탄-4,4’-디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 3,3’-디메틸비페닐-4,4’-디이소시아네이트, 4,4’-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 등. 또한, 이들의 혼합물을 사용할 수도 있으며, 그 혼합 비율은 어떠한 비율이라도 된다.
또한, 여기서 사용하는 폴리올로서는 이하의 것들을 예로 들 수 있다. 2가의 폴리올(디올)로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 헥산디올 등. 3가 이상의 폴리올로서는 1,1,1-트리메틸롤프로판, 글리세린, 펜타에리스리톨, 소르비톨 등. 또한, 디올, 트리올에 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드를 부가한 고분자량의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 블록 글리콜이라는 폴리올도 사용 가능하다. 또한, 이들의 혼합물을 사용할 수도 있다.
또한, 이것들의 표면층(13)에 도전성을 부여하여 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 표면층(13)의 재료를 도전화하는 수단으로서 전자 도전 기구에 의한 도전 부여제인 카본 블랙을 상기 재료에 첨가하여 사용한다. 이것은 표면층 재료에 대한 분산성이 양호한 카본 블랙을 사용함으로써 코로나 방전 처리에 의한 전기 저항의 저감화 효과를 얻기 쉽고, 도전성의 제어가 용이하기 때문이다.
표면층(13)의 두께는 1.0μm 내지 500.0μm이 바람직하다. 또한, 1.0μm 내지 50.0μm인 것이 보다 바람직하다. 표면층(13)을 1.0μm 이상으로 함으로써 내구성을 부여할 수 있다. 또한, 500.0μm 이하, 더욱 바람직하게는 50.0μm 이하로 함으로써 MD-1 경도를 낮게 할 수 있어 감광 드럼의 마모를 억제할 수 있다. 본 발명에 있어서의 표면층(13)의 두께란, 키엔스 가부시끼가이샤제 디지털 마이크로스코프 VHX-600을 사용하여 표면층의 두께 방향의 단면을 관찰하여, 표면층과 탄성층의 계면부터 표면층 표면의 평탄부까지의 거리의 임의의 5점의 상가 평균값을 말한다.
전자 사진용 롤러(10)의 MD-1 경도는 25.0° 내지 40.0°가 바람직하다. 25.0° 이상으로 함으로써 접촉 부재에 의한 변형을 억제할 수 있다. 또한, 40.0° 이하로 함으로써 감광 드럼의 마모를 억제할 수 있다. 여기서, MD-1 경도는 마이크로 고무 경도계(상품명:MD-1 capa 타입A, 피크 홀드 모드 사용, 고분시게이끼 가부시끼가이샤제)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH로 제어한 실내에서 측정한 마이크로 고무 경도의 값을 말한다.
전자 사진용 롤러(10)의 표면 거칠기의 기준으로서는 JIS B 0601:1994 표면 거칠기의 규격에 있어서의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.01μm 내지 5.00μm인 것이 바람직하다.
표면 거칠기를 제어하는 수단으로서는 표면층(13)에 원하는 입경의 입자를 함유시키는 것이 유효하다. 또한, 표면층 형성 전후에 적절하게 연마 처리를 실시함으로써 원하는 표면 거칠기로 형성하는 것도 가능하다. 그 경우, 탄성층을 복수층 형성하는 경우에는 복수층을 형성 후에 연마 처리를 실시하면 된다. 또한, 탄성층과 표면층을 형성하는 경우에는 탄성층을 형성 후에 연마 처리를 실시한 후에 표면층을 형성해도, 표면층을 형성 후에 연마 처리를 실시해도 된다.
표면층(13)에 함유시키는 입자로서는 입경 0.1μm 내지 30.0μm의 금속 입자 및 수지 입자를 사용할 수 있다. 그 중에서도 유연성이 풍부하고, 비교적 비중이 작아서 도료의 안정성을 얻기 쉬운 수지 입자가 보다 바람직하다. 수지 입자로서는 우레탄 입자, 나일론 입자, 아크릴 입자, 실리콘 입자를 예로 들 수 있다. 이들 수지 입자는 단독, 또는 복수종을 혼합하여 사용할 수 있다. 표면층을 복수층 형성하는 경우에는 복수층 모두에 입자를 함유시켜도 되며, 복수층 중 적어도 한층에 입자를 함유시켜도 된다.
<실리카 입자>
본 발명에 관한 전자 사진용 롤러 또는 도전성 롤러의 표면에 부착시키는 실리카 입자에 대해서 이하에 서술한다. 실리카 입자의 평균 1차 입경의 기준으로서는 70nm 이상 300nm 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 평균 1차 입경은 BET 비표면적 측정값으로부터 구한 구(球) 상당 환산 직경이다. 그리고, BET 비표면적은 질소 가스의 흡착량으로부터 BET 일점법으로 구할 수 있다. 후술하는 실시예에 있어서, BET 비표면적의 측정에는 유아사 아이오닉스 사제의 「멀티소프 16형」(상품명)을 이용했다. 또한, 측정 조건으로서 탈기 온도는 150℃, 탈기 시간은 20분으로 했다.
실리카 입자의 평균 1차 입경을 상기의 범위 내로 함으로써 실리카 입자의 수지층 표면에서의 과도한 응집을 억제하여 수지층의 표면에 보다 균일하게 부착시킬 수 있다.
본 발명에서 이용하는 실리카 입자의 제조법으로서는 건식법, 습식법 등 임의의 방법이 이용된다. 건식법은 사염화규소를 산소, 수소, 희석 가스(예를 들어, 질소, 아르곤, 이산화탄소 등)의 혼합 가스와 함께 고온에서 연소시켜 제조하는 방법이다. 큰 입경의 실리카를 제조하기 위해서는 물이 존재하는 유기 용매 중에서 알콕시실란을 촉매에 의해 가수 분해, 축합 반응시킨 후, 얻어진 실리카졸 현탁액으로부터 용매 제거, 건조하는 졸겔법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 실리카 이외의 무기 미립자를 코어로 하여 표면을 실리카로 피복한 구성의 미분체를 사용해도 된다.
본 발명에 관한 실리카 입자는 표면을 화학적으로 처리한 것이라도 된다. 그 중에서도 소수화 및 대전성 제어의 목적으로 소수화 처리한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 소수화 처리제로서는 이하의 것들을 예로 들 수 있다. 실리콘 바니시, 각종 변성 실리콘 바니시, 실리콘 오일, 각종 변성 실리콘 오일, 실란 커플링제, 관능기를 갖는 실란 커플링제, 그 밖에 유기 규소 화합물. 이것들을 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
<본 발명에 관계된 실리카 입자 부착 장치>
도 2는 본 발명에 사용하는 실리카 입자를 수지층의 표면에 부착시키기 위한 장치(이후, 「실리카 입자 부착 장치」라고도 한다)의 일례의 개략 구성도이다. 도 2에 있어서, 실리카 입자 부착 장치(20)는 전자 사진용 롤러(10), 실리카 입자(21), 실리카 입자 공급 롤러(22)로 구성된다.
회전 가능한 실리카 입자 공급 롤러(22)에 접촉하여 전자 사진용 롤러(10)가 회전 가능하게 배치된다. 실리카 입자 공급 롤러(22) 및 전자 사진용 롤러(10)의 축심체에는 도시하지 않은 모터가 회전 구동 가능하게 접속된다.
실리카 입자 공급 롤러(22)에는 발포 셀이 외주면에 개구된 발포 탄성층을 축심체의 주위에 형성하여 사용하는 것이 바람직하다.
발포 탄성층의 기재로서는 이하의 것들을 예로 들 수 있다. 폴리우레탄 수지, 니트릴 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌프로필렌 디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 천연 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로플렌 고무, 부틸 고무, 에피크롤 히드린 고무 등의 고무 원료, 또는 이것들 고무 원료의 제조 원료인 단량체. 또한, 이들을 2종류 이상 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 이 중에서도 특히 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 내구성의 면에서 바람직하며, 그 중에서도 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 실리카 입자 공급 롤러(22)의 발포 탄성층은 개구 직경이 0.01mm 이상 1mm 이하, 발포 탄성층의 표면에 대한 개구부의 면적 비율이 30% 이상 90% 이하의 범위에서 형성되어 있는 것이 실리카 입자를 안정되게 공급할 수 있으므로 바람직하다.
다음에, 실리카 입자 부착 장치의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 미리 실리카 입자(21)를 충분히 포함시킨 실리카 입자 공급 롤러(22)를 설치한다. 포함시키는 실리카 입자의 양은 전자 사진용 롤러(10)에 부착시키는 실리카 입자의 양보다도 충분히 많은 것이 바람직하다. 기준으로서는 전자 사진용 롤러(10)에 부착시키는 양(질량)의 5배 이상 1000배 이하이다. 다음에, 실리카 입자(21)를 부착시키는 전자 사진용 롤러(10)를 원하는 침입량이 되도록 설치한다. 실리카 입자 공급 롤러(22)에 대한 침입량의 기준은 0.5mm 이상 5mm 이하이다.
그 후, 실리카 입자 공급 롤러(22)와 전자 사진용 롤러(10)를 모터에 의해 원하는 회전 속도로 회전 구동하여 전자 사진용 롤러(10)의 표면층 표면으로의 실리카 입자(21)의 부착을 개시한다. 회전 속도 및 회전 방향은 임의로 선택하면 된다. 또한, 회전 구동은 실리카 입자 공급 롤러(22) 혹은 전자 사진용 롤러(10)의 양쪽을 회전 구동해도 되고, 어느 한쪽에 모터를 접속하여 다른 한쪽을 종동 회전시켜도 된다. 원하는 처리 시간이 경과되면 회전 구동을 정지시키고, 전자 사진용 롤러(10)를 제거해서 처리를 완료한다. 실리카 입자의 부착량은 전자 사진용 롤러(10)의 실리카 입자 공급 롤러(22)에 대한 침입량, 실리카 입자 공급 롤러(22)와 전자 사진용 롤러(10)의 회전 속도, 처리 시간을 적절하게 조정하여 제어할 수 있다.
<본 발명에 관계된 실리카 입자의 부착량 측정>
실리카 입자의 부착량은 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 실리카 입자를 부착시킨 롤러 표면에 임의의 면적(예를 들어 1cm×1cm)의 점착 테이프(상품명: 스카치멘딩테이프, 스미또모쓰리엠 가부시끼가이샤제)를 붙여서 벗겨낸다. 실리카 입자가 부착되기 전후에 증가한 점착 테이프의 중량과, 실제로 실리카 입자를 벗겨낸 면적을 측정하여 단위 면적당의 실리카 입자의 부착량을 산출한다. 실리카 입자가 전자 사진용 롤러 표면에 남은 경우에는 새롭게 점착 테이프를 준비하여 반복해서 벗겨내어 점착 테이프의 중량 증가분을 합계하여 산출하면 된다. 또한, 본 발명의 실리카 입자의 부착량은 전자 사진용 롤러 표면의 임의의 10점의 상가 평균값으로 했다.
<코로나 방전 처리 장치>
본 발명에 적용 가능한 코로나 방전 처리 장치에 대해서 그 개요를 도 3에 의해 설명한다. 도 3은 본 발명의 전자 사진용 롤러의 제조 방법 및 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법을 실현하는 코로나 방전 처리 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 3에 있어서, 코로나 방전 처리 장치(30)는 챔버(31), 코로나 전류계(32), 고주파 전원(33), 지지부(34), 회전 구동부(35), 코로나 전극(36), 직류 바이어스 전원(37)으로 구성된다. 코로나 방전 처리 장치의 일례로서 코로나 방전 표면 처리 장치(가스가덴끼 가부시끼가이샤제)를 들 수 있다.
피처리물인 전자 사진용 롤러(10)는 챔버(31) 내에 설치된 지지부(34)에 의해 코어의 양단부를 지지하고, 코로나 전극(36)과 평행하게 원하는 간격을 이격하여 배치한다. 또한, 전자 사진용 롤러(10)의 축심체는 지지부(34)를 통하여 직류 바이어스 전원(37)에 접속함과 동시에, 다른 한쪽의 지시부를 회전 구동부(35)에 접속한다. 코로나 전극(36)은 챔버(31)와는 절연하고, 또한 원하는 주파수의 고주파 전력을 출력하는 고주파 전원(33)을 접속한다. 코로나 전극(36)과 고주파 전원(33)의 사이에는 코로나 전류계(32)가 접속되어 코로나 방전에 공급되는 전류값을 측정할 수 있다. 코로나 전극(36)은 이상 방전의 발생을 억제하기 위해서 고주파 전력을 공급하는 금속의 도전체부와 그 주위를 덮는 절연체부로 구성한 것이 바람직하게 사용된다. 도전체부는 도전체이면 특별히 제한은 되지 않지만, Al이나 Cu 등의 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 절연체부는 절연성이면 특별히 제한은 되지 않지만, 내구성의 면에서 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 직류 바이어스 전원(37)으로부터 전자 사진용 롤러(10)의 도전성 축심체에 임의의 바이어스를 인가할 수 있다.
다음에, 코로나 방전 처리 장치의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 코로나 방전 처리를 행하는 전자 사진용 롤러(10)를 원하는 위치에 설치한다. 다음에, 전자 사진용 롤러(10)를 원하는 회전수로 회전 구동시킨다. 다음에, 직류 바이어스 전원(37)으로부터 전자 사진용 롤러(10)의 도전성 축심체에 임의의 바이어스를 인가한다. 그 후, 고주파 전원(33)으로부터 원하는 고주파 전력을 코로나 전극(36)에 공급하고, 전자 사진용 롤러(10)와 코로나 전극(36)의 사이에 코로나 방전을 발생시켜서 처리를 개시한다. 원하는 처리 시간이 경과되면 전력의 공급 및 회전 구동을 정지시키고, 전자 사진용 롤러(10)를 취출하여 처리를 완료한다.
코로나 방전의 발생 조건은 원하는 전기 저항의 저감화를 달성할 수 있도록 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 코로나 방전 처리의 시간은 원하는 전기 저항의 저감화를 달성하기 위해서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 처리 시간은 30초간 이상 300초간 이하가 바람직하다. 30초간 이상으로 함으로써 둘레 방향으로 균일한 처리 효과가 얻어지므로 바람직하다. 또한, 300초간 이하로 함으로써 과승온(過昇溫)에 의한 탄성층의 손상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 코로나 방전을 발생시킬 때의 챔버(31) 내의 압력은 특히 제한을 받지 않지만, 코로나 방전중의 하전 입자 밀도를 높여서 효율적으로 처리하기 위해서는 92kPa 내지 111kPa의 대기압 근방 하에서 코로나 방전을 형성하여 처리하는 것이 바람직하다.
코로나 전극(36)에 공급하는 고주파 전력은 주파수 및 투입 전력을 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 주파수는 1kHz 내지 3GHz의 범위가 바람직하다. 또한, 대기중에서 코로나 방전을 발생시킬 경우에는 코로나 방전을 안정되게 형성할 수 있는 점으로부터, 1kHz 내지 15MHz, 특히 5kHz 내지 100kHz가 바람직하다.
투입 전력은 장치 구성 및 코로나 방전 발생 영역에 의존하므로 특히 한정되지는 않지만, 이상 방전의 발생이나 탄성층의 과승온(過昇溫)이 일어나지 않는 범위에서 높게 하는 것이 바람직하다. 전기 저항의 저감화를 보다 단시간에 달성할 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어서는 직류 바이어스 전원(37)으로부터 전자 사진용 롤러(10)의 도전성 축심체에 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 +10V 내지 +300V의 범위가 바람직하다. +10V 이상으로 함으로써 실리카 입자를 롤러 표면에 고밀도로 보유 지지할 수 있으므로 바람직하다. +300V 이하로 함으로써 이상 방전의 발생을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
코로나 전극(36)과 전자 사진용 롤러(10)의 간격은 길이 방향에서 거의 균일하면 특별히 제한되지 않는다. 코로나 방전이 안정되게 형성되도록 사용하는 전원 주파수에 따라서 적정한 범위를 선택하면 되지만, 일반적으로는 1mm 내지 10mm의 간격이 바람직하다. 1mm 이상으로 함으로써 이상 방전의 발생을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 10mm 이하로 함으로써 코로나 방전을 균일하게 형성할 수 있으므로 바람직하다. 코로나 방전 처리는 전자 사진용 롤러(10)를 회전시켜서 둘레 방향으로 균일하게 행하는 것이 바람직하다.
전자 사진용 롤러(10)의 회전수의 기준으로서는 60rpm 이상 3000rpm 이하의 회전수가 바람직하다.
<저항 측정 장치>
도전성 롤러의 전기 저항의 저감화는 도 4에 도시하는 저항 측정 장치(40)를 이용하여 확인할 수 있다. 도 4에 있어서, 저항 측정 장치(40)는 금속 전극(41), 전자 사진용 롤러(10)의 축심체(11)에 접속된 직류 전원(42), 금속 전극(41) 각각에 접속된 내부 저항(43) 및 전압계(44)로 구성된다. 금속 전극(41)은 전자 사진용 롤러(10)의 길이 방향 전체에 접촉하도록 설치된다. 금속 전극(41)은 도시하지 않은 구동 모터에 의해 회전 구동이 가능하다. 직류 전원(42)에는 소형 전원 PL-650-0.1(마츠사다 프리시젼사제 상품명)을 이용했다. 또한, 전압계(44)에는 디지털 멀티미터(상품명: 플루크83, 플루크사제)를 이용했다.
다음에, 저항 측정 장치(40)의 조작 순서에 대해서 설명한다. 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경에 설치한 저항 측정 장치(40)에 전자 사진용 롤러(10)를 금속 전극(41)에 소정의 하중으로 압접하여 설치한다. 하중은 축심체(11)의 양단부에 각 500g의 하중을 주어 합계 1kg의 하중으로 했다. 다음에, 금속 전극(41)을 회전 구동시켜 회전수를 조정하고, 종동하여 회전하는 전자 사진용 롤러(10)의 회전수가 32rpm이 되도록 조정한다. 직류 전원(42)에 의해 축심체(11)에 50V의 전압을 인가한다. 이때, 전자 사진용 롤러(10)의 양단부 및 중앙부의 저항값을 이하의 방법으로 측정한다. 금속 전극(41)에 접속된 내부 저항(43)의 양단부의 전압(Vr)을 전압계(44)로 측정한다. 내부 저항(43)의 저항값(R)[Ω]은 전압계(44)로 측정되는 전압이 0.1 내지 1V가 되도록 적절하게 선택하면 된다. 측정 전압(Vr)[V]은 전압 인가 후 3초 후부터 3초간의 평균값으로 한다. 전자 사진용 롤러(10)의 저항값(Rr)[Ω]을 하기 식(2)로 구한다.
Rr=R×(50/Vr-1) ???식(2)
<전자 사진 화상 형성 장치 및 전자 사진 프로세스 카트리지>
본 발명의 전자 사진용 롤러를 대전 부재 및 현상 부재 중 적어도 한쪽으로서 사용하는 전자 사진 화상 형성 장치는, 정전 잠상이 형성되는 감광체와, 상기 감광체를 대전하는 대전 부재와, 감광체상의 정전 잠상을 현상하는 현상 부재를 구비한다. 본 발명의 전자 사진용 롤러를 탑재하는 전자 사진용 화상 형성 장치의 일례를 도 5에서 설명한다. 본 발명의 전자 사진용 화상 형성 장치의 일례를 도 5에 도시한다. 도 5에 있어서, 전자 사진용 화상 형성 장치(500)에는 옐로우 토너, 마젠다 토너, 시안 토너, 블랙 토너의 각색 토너마다 설치되는 화상 형성 유닛(a, b, c, d)이 설치된다. 각 화상 형성 유닛에는 각각 화살표 방향으로 회전하는 정전 잠상 유지체로서의 감광체(501)가 설치된다. 각 감광체의 주위에는 감광체를 균일하게 대전하기 위한 대전 장치(507), 균일하게 대전 처리한 감광체에 레이저 광(506)을 조사하여 정전 잠상을 형성하는 노광 수단, 정전 잠상을 형성한 감광체에 토너를 공급하여 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(505)가 설치된다. 한편, 급지 롤러(519)에 의해 공급되는 종이 등의 기록재(518)를 반송하는 전사 반송 벨트(516)가 구동 롤러(512), 종동 롤러(517), 텐션 롤러(515)에 현가되어 설치된다. 전사 반송 벨트(516)에는 흡착 롤러(520)를 거쳐서 흡착 바이어스 전원(521)의 전하가 인가되고, 기록재(518)를 표면에 정전기적으로 부착시켜서 반송하도록 되어 있다. 각 화상 형성 유닛의 감광체상의 토너상을 전사 반송 벨트(516)에 의해 반송되는 기록재(518)에 전사하기 위한 전하를 인가하는 전사 바이어스 전원(514)이 설치된다. 전사 바이어스는 전사 반송 벨트(516)의 이면에 배치되는 전사 롤러(513)를 통하여 인가된다. 각 화상 형성 유닛에 있어서 형성되는 각색의 토너상은 화상 형성 유닛에 동기하여 가동되는 전사 반송 벨트(516)에 의해 반송되는 기록재(518) 상에 차례로 중첩하여 전사되도록 되어 있다. 또한, 컬러 전자 사진용 화상 형성 장치에는 기록재 상에 중첩 전사된 토너상을 가열 등에 의해 정착되는 정착 장치(511), 화상 형성된 기록재(518)를 장치 외부로 배출하는 반송 장치(도시하지 않음)가 설치된다. 한편, 각 화상 형성 유닛에는 각 감광체 상에 전사되지 않고 잔존하는 전사 잔류 토너를 제거하여 표면을 클리닝하는 클리닝 블레이드를 갖는 클리닝 장치(508)가 설치된다. 또한, 그 밖의 감광체로부터 긁어내어진 토너를 수납하는 도시하지 않은 폐토너 용기가 설치된다. 클리닝된 감광체는 화상 형성 가능 상태로 되어 대기하도록 되어 있다.
상기 각 화상 형성 유닛에 설치되는 현상 장치(505)에는 1성분 현상제로서 비자성 토너를 수용한 토너 용기(503)와, 토너 용기의 개구를 폐색하도록 설치되고, 토너 용기로부터 노출된 부분에서 감광체와 대향하도록 현상 롤러(10)가 설치된다. 토너 용기 내에는 토너 공급 롤러(502)와 SUS304제의 현상제 규제 블레이드(504)가 설치되어 있다. 토너 공급 롤러(502)는 현상 롤러에 토너를 공급함과 동시에, 현상 후 현상 롤러 상에 사용되지 않고 잔류하는 토너를 긁어내기 위해서 설치된다. 현상제 규제 블레이드(504)는 현상 롤러 상의 토너를 박층 형상으로 형성하는 동시에, 마찰 대전하기 위해서 설치된다. 이것들은 각각 현상 롤러(10)에 접촉 배치되어 있다. 현상제 규제 블레이드(504)에는 현상제 규제 블레이드 바이어스 전원(509)이 접속되고, 현상 롤러에는 현상 롤러 바이어스 전원(510)이 접속되어, 화상 형성시에 있어서 현상제 규제 블레이드(504)와 현상 롤러(10)에는 각각 전압이 인가된다. 현상제 규제 블레이드 바이어스 전원(509)으로부터 출력되는 전압은, 현상 롤러 바이어스 전원(510)으로부터 출력되는 전압보다 50V 내지 400V 낮은 전압이 출력된다. 이 전압차는 현상 롤러(10) 상에 공급되는 현상제의 공급량 및 마찰 대전량을 고려하여 설정하면 된다.
본 발명의 전자 사진용 롤러를 대전 부재 및 현상 부재 중 적어도 한쪽으로서 사용하는 전자 사진 프로세스 카트리지는 정전 잠상이 형성되는 감광체와, 상기 감광체를 대전하는 대전 부재와, 감광체상의 정전 잠상을 현상하는 현상 부재를 구비한다. 전자 사진 프로세스 카트리지는 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 탈착 가능한 형태로 사용할 수 있다. 본 발명의 현상 롤러를 탑재하는 프로세스 카트리지의 단면을 도 6에 도시한다. 프로세스 카트리지(600)는 현상 장치(505)와 감광체(501), 클리닝 장치(508)를 갖고, 이것들이 일체화되어 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
<전자 사진용 롤러의 제작>
이하의 순서에 따라 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 표면층으로서의 수지층을 1층씩 설치한 전자 사진용 롤러를 제작했다. 도전성 축심체로서 직경 6mm, 길이 279mm의 SUS304제의 코어을 사용했다. 탄성층의 재료로서 이하의 요령으로 액상 실리콘 고무를 준비했다. 우선, 하기 표 2에 기재된 재료를 혼합하여 액상 실리콘 고무의 베이스 재료로 했다.
재료 질량부
양말단에 비닐기를 갖는 온도 25℃에 있어서의 점도가 100Pa?s인 디메틸 폴리실록산(도오레 다우코닝사제, 중량 평균 분자량 100,000) 100
석영 분말(충전제)
(Pennsylvania Glass Sand사제, 상품명: Min-USil)		 7
카본 블랙
(덴끼가가꾸고교제, 상품명: 덴카블랙, 분말 제품)		 7
다음에, 상기 베이스 재료에 경화 촉매로서 백금 화합물(도레이 다우코닝사제, Pt 농도 1%)을 미량 배합한 것과, 상기 베이스 재료에 오르가노 하이드로젠 폴리실록산(도레이 다우코닝사제, 중량 평균 분자량 500) 3질량부를 배합한 것을 질량비 1:1로 혼합하여 액상 실리콘 고무를 얻었다.
내경 12mm의 원통형 금형 내의 중심부에 도전성 축심체를 배치하고, 원통형 금형 내에 주입구로부터 상기 액상 실리콘 고무를 주입하여 온도 120℃에서 5분간 가열 경화시키고, 실온까지 냉각 후, 도전성 축심체와 일체가 된 탄성층을 탈형했다. 또한, 온도 150℃에서 4시간 가열하여 경화 반응을 완료시키고, 두께 3mm의 실리콘 고무를 주성분으로 하는 탄성층을 도전성 축심체의 외주면 상에 설치했다.
이어서, 탄성층의 표면에 엑시머 처리를 실시했다. 즉, 도전성 축심체를 회전축으로 하여 30rpm으로 회전시키면서 파장 172nm의 자외선을 조사 가능한 세관 엑시머램프(하리손 도시바 라이팅제)를 이용하여 탄성층의 표면에 있어서의 적산 광량이 120mJ/cm2가 되도록 탄성층의 표면에 자외선을 조사했다. 조사시의 탄성층 표면과 엑시머램프의 거리는 2mm로 했다. 엑시머 처리를 실시한 표면층의 표면에 수지층을 형성했다. 수지층의 재료로서는 하기 표 3에 기재된 것을 사용했다.
재료 질량부
폴리테트라메틸렌글리콜(상품명: PTG650SN: 호도가야가가꾸가부시끼가이샤제)
(수 평균 분자량 Mn=1000, f=2(f는 관능기수를 나타낸다. 이하 동일.)		 100
이소시아네이트
(상품명: 밀리오네이트MT, MDI: 니뽕폴리우레탄고교가부시끼가이샤제), (f=2)		 21.2
상기 표 3에 기재된 재료를 메틸에틸케톤 용매중에서 단계적으로 혼합하여 질소 분위기하 80℃에서 6시간 반응시켰다. 그 결과, 중량 평균 분자량 Mw=10000, 수산기가 20.0(mg?KOH/g), 분자량 분산도 Mw/Mn=2.9, Mz/Mw=2.5인 2관능의 폴리우레탄 프레폴리머를 얻었다.
이 폴리우레탄 프레폴리머 100.0 질량부에 이소시아네이트(상품명: 콜로네이트2521, 니뽕폴리우레탄고교가부시끼가이샤제) 35.0 질량부를 가하여 NCO 당량을 1.4가 되도록 했다. 또한, NCO 당량은 이소시아네이트 화합물 중의 이소시아네이트기의 몰수와 폴리올 성분중의 수산기의 몰수의 비([NCO]/[OH])를 나타내는 것이다.
또한, 카본 블랙(상품명:#1000, pH 3.0, 미츠비시가가꾸사제)을 21.0 질량부 첨가했다. 이 원료 혼합액에 유기 용제를 가하여 15μm 전후의 막 두께를 얻을 수 있도록 고형분 20질량％로 조정했다. 또한, 우레탄 수지 입자(상품명:C400 투명, 직경 14μm, 네가미고교가부시끼가이샤제)를 35.0 질량부를 가하여 균일 분산, 혼합된 것을 수지층 형성용의 도료로 했다. 이 도료 중에 상기의 탄성층을 형성한 도전성 축심체를 침지한 후, 끌어올려서 자연 건조시키고, 탄성층의 표면에 도료의 도막을 형성했다. 이어서, 표면에 도막을 형성한 탄성층을 구비한 도전성 축심체를 온도 140℃에서 60분간 가열하고 도막을 경화시켜서, 막 두께가 15.0μm인 수지층을 형성했다. 또한, 피복층의 양단부를 도전성 축심체에 수직으로 잘라내어 제거하고, 피복층의 길이를 235mm로 조정했다. 이와 같이 하여 외경이 약 12mm, 피복층의 길이 235mm, JIS B 0601:1994 표면 거칠기의 규격에 있어서의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1.7μm인 전자 사진용 롤러를 제작했다. 또한, 상술한 저항 측정 장치를 이용하여, 제작한 전자 사진용 롤러의 저항값을 측정했다. 그 결과, 저항값은 5.0×105Ω이었다.
<전자 사진용 롤러의 사용>
얻어진 전자 사진용 롤러를 현상 롤러로서 전자 사진 화상 형성 장치(상품명:ColorLaser Jet3600, Hewlett-Packard사제)로 화상 출력을 행했다. 전자 사진 프로세스 카트리지로서 블랙용의 전용 카트리지를 준비하고, 현상제 규제 블레이드(504)만을 두께 100μm의 SUS304제로 교환하여 사용했다. 이것을 온도 15℃, 습도 10%RH의 환경에 24시간 방치했다. 그 후, 이 전자 사진 프로세스 카트리지를 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 장전하고, 온도 15℃, 습도 10%RH의 환경에서 인쇄율이 1%인 화상을, 현상제 잔량이 20g이 될 때까지 출력했다. 또한, 현상제 규제 블레이드(504)에는 현상제 규제 블레이드 바이어스 전원(509)으로부터, 현상 롤러 바이어스 전원(510)으로부터 출력되는 전압보다도 200V 낮은 전압을 공급하여 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러 표면에 부착되어 있는 현상제 유래의 부착물을 에어블로우로 제거 후, 또한 점착 테이프(상품명: 스카치멘딩테이프, 스미또모쓰리엠 가부시끼가이샤제)를 사용하여 전체면 청소를 행했다. 그 때, 점착 테이프에 부착물로 인한 착색이 없어질 때까지 반복 청소를 행했다. 그 후, 상술한 저항 측정 장치를 이용하여 사용 후의 전자 사진용 롤러의 저항값의 측정을 행했다. 그 결과, 사용 후의 전자 사진용 롤러의 저항값(R1)은 2.0×107Ω이었다. 따라서, 전자 사진 화상 형성 장치로 화상 출력에 사용한 것으로 인하여 전기 저항이 상승된 것을 확인했다.
<전자 사진용 롤러에의 실리카 입자 부착>
다음에, 사용 후의 전자 사진용 롤러의 표면층에 상술한 실리카 입자 부착 장치를 이용하여 실리카 입자를 부착시켰다. 실리카 입자 부착 장치에는 평균 1차 입경이 100nm인 실리카 입자 300mg을 균일하게 포함시킨 실리카 입자 공급 롤러를 설치하고, 또한 실리카 입자 공급 롤러에 대한 침입량이 2mm가 되도록 사용 후의 전자 사진용 롤러를 설치했다. 실리카 입자 공급 롤러의 발포 탄성층에는 개구 직경이 평균 0.1mm, 발포 탄성층의 표면에 대한 개구부의 면적 비율이 50%인 것을 사용했다. 그 후, 실리카 입자 공급 롤러와 사용 후의 전자 사진용 롤러를 각각에 접속한 모터에 의해 도 2의 화살표의 방향으로 회전 구동시켜서 사용 후의 전자 사진용 롤러 표면에 실리카 입자를 부착시켰다. 이때, 실리카 입자 공급 롤러를 30rpm, 사용 후의 전자 사진용 롤러를 120rpm의 회전수로 10초간 회전 구동시켰다. 그 결과, 실리카 입자의 부착량은 0.020mg/cm2이었다.
<전자 사진용 롤러의 코로나 방전 처리>
다음에, 표면층에 실리카 입자를 부착시킨 전자 사진용 롤러 표면에 상술한 코로나 방전 처리 장치를 이용하여 코로나 방전 처리를 실시했다. 코로나 방전 처리 장치에 코로나 전극과의 간격이 2mm가 되도록 전자 사진용 롤러를 설치했다. 도전체부가 Al, 절연체부가 세라믹으로 이루어지는 것을 사용했다. 그 후, 전자 사진용 롤러를 600rpm의 회전수로 회전 구동시켰다. 다음에, 도전성 축심체에 +100V의 플러스 바이어스를 인가한 후, 대기압 하에서 10kHz의 고주파 전력을 200W의 투입 전력으로 공급하여 코로나 방전을 발생시키고, 전자 사진용 롤러의 표면층에 30초간의 코로나 방전 처리를 행했다. 그 후, 상술한 저항 측정 장치를 이용하여 코로나 방전 처리 후의 전자 사진용 롤러의 전기 저항(R2)을 측정했다.
그 결과, 전기 저항(R2)은 5.0×105Ω이었다. 여기서, 전기 저항 저감화 처리 후의 전기 저항(R2)을 코로나 방전 처리 전의 전기 저항(R1)으로 나누어 전기 저항의 저감화율 R2/R1을 산출했다. 본 실시예에서는 전기 저항의 저감화율 R2/R1은 0.0250이었다. R2/R1이 1.000미만인 점으로부터, 전기 저항 저감화 처리에 의해 표면층의 전기 저항을 저감화시킬 수 있었음을 확인할 수 있었다. 전기 저항 저감화 처리의 정도로서는 전기 저항의 저감화율 R2/R1을 기준으로 할 수 있고, 0.002 이상 0.05 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 0.002 이상으로 함으로써 화상 형성시에 리크에 의한 화상 폐해를 억제할 수 있다. 0.05 이하로 함으로써 화상 형성시의 농도 변화를 억제할 수 있다. 또한, 0.005 이상 0.04 이하의 범위가 바람직하다.
<전자 사진 화상 형성 장치에 의한 평가>
(농도 변화 평가)
다음에, 전기 저항을 저감화시킨 전자 사진용 롤러를 다시 현상 롤러로 하여서 동일한 전자 사진 화상 형성 장치로 화상 평가를 행했다. 전자 사진 프로세스 카트리지로서 동일하게 블랙용의 전용 카트리지를 새롭게 준비하고, 현상제 규제 블레이드(504)만을 두께 100μm의 SUS304제로 교환하여 사용했다. 이것을 온도 15℃, 습도 10%RH의 환경에 24시간 방치했다. 그 후, 이 전자 사진 프로세스 카트리지를 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 장전하고, 온도 15℃, 습도 10%RH의 환경에서 짙은 검정 화상을 연속하여 10매를 출력하여, 그 사이의 농도 변화를 평가했다. 또한, 이때 동일하게 현상제 규제 블레이드(504)에는 현상제 규제 블레이드 바이어스 전원(509)으로부터, 현상 롤러 바이어스 전원(510)으로부터 출력되는 전압보다도 200V 낮은 전압을 공급하여 사용했다. 농도 변화는 반사 농도계(상품명:RD-918, 맥베스 사제)를 이용하여 1매째와 10매째의 반사 농도를 측정하고, 그 차분을 농도 변화값으로 했다. 반사 농도의 측정은 화상 전체면의 임의의 9점을 측정하여, 그 평균값을 반사 농도로 했다. 전기 저항이 상승한 채의 전자 사진용 롤러를 현상 롤러로 사용하여 짙은 검정 화상을 연속해서 출력했을 때에는 전자 사진용 롤러의 표면 전위가 서서히 증가하여 화상 농도가 변동되어버린다. 따라서, 농도 변화값을 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저감화의 지표로서 사용할 수 있다. 농도 변화값에 대해서 하기 표 4에 나타낸 기준에 의해 평가했다. 여기서, 농도 변화값은 작을수록 전기 저항 저감화의 효과가 보다 좋게 얻어진 것으로 생각할 수 있다. 또한, 하기 평가A 및 평가B는 육안으로는 농도 변화를 인식할 수 없는 레벨이다. 한편, 평가C 및 평가D는 육안으로 농도 변화를 명백하게 인식할 수 있는 레벨이다.
순위
A 0.03보다 작다.
B 0.03 이상, 0.05보다 작다.
C 0.07 이상, 0.10보다 작다.
D 0.10 이상
(리크 평가)
다음에, 동일하게 온도 15℃, 습도 10%RH의 환경에서 동일한 전자 사진 프로세스 카트리지와 동일한 전자 사진 화상 형성 장치를 이용하여 하프톤 화상을 출력하고, 리크 평가를 행했다. 이때, 현상제 규제 블레이드(504)에는 현상제 규제 블레이드 바이어스 전원(509)으로부터, 현상 롤러 바이어스 전원(510)으로부터 출력되는 전압보다도 250V 낮은 전압을 공급하여 사용했다. 전기 저항 저감화 처리에 있어서 방전에 의한 단락 리크 현상이 발생하면, 화상 형성시에 현상 롤러 바이어스가 변동하는 리크 현상 기인의 화상 폐해가 발생하기 쉬워진다. 특히, 현상제 규제 블레이드에 블레이드 바이어스를 인가하여 현상 바이어스와 전위차를 갖게 한 경우, 리크 전류가 흘러서 현상 바이어스가 변동하고, 가로 라인 형상의 화상 폐해를 일으키기 쉬워진다. 따라서, 가로 라인의 정도를 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저감화에 의한 리크 폐해의 지표로서 사용할 수 있다. 리크 평가는 하프톤 화상상의 가로 라인의 유무를 육안으로 판단한 후, 반사 농도계(상품명:GreatagMacbeth RD918, Macbeth사 제조)를 이용하여 가로 라인부와 정상부의 농도차를 측정하고, 하기 표 5에 기재된 기준에 따라 평가했다. 여기서, 하기 평가A 및 평가B는 실용상 문제가 없는 레벨이다. 한편, 평가C 및 평가D는 육안으로 농도 변화를 명백하게 인식할 수 있는 레벨이다.
순위
A 가로 라인이 확인되지 않았다.
B 가로 라인이 확인되었다. 농도차는 0.03. 미만이었다.
C 가로 라인이 확인되었다. 농도차는 0.05 이상, 0.1 미만이었다.
D 가로 라인이 확인되었다. 농도차는 0.01 이상이었다.
이상의 평가 결과를 표 6에 나타낸다.
(비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 저항값(R1)은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착 및 코로나 방전 처리의 양쪽을 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 평가시의 저항값(R2)은 2.0×107Ω이었다.
(비교예 2)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 저항값(R1)은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착을 행하지 않고, 코로나 방전 처리만 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 저항값(R2)은 2.0×104Ω이었다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 8.0×104Ω이었다.
(실시예 3)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 저항값(R1)은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.005mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 1.0×105Ω이었다.
(실시예 4)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.020mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 3.0×105Ω이었다.
(실시예 5)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.100mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 8.0×105Ω이었다.
(실시예 6)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.150mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 1.0×106Ω이었다.
(실시예 7)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하고, 도전성 축심체에 +10V의 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시했다. 그 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 4.0×105Ω이었다.
(실시예 8)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하고, 도전성 축심체에 +100V의 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 5.0×105Ω이었다.
(실시예 9)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하고, 도전성 축심체에 +300V의 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 5.0×105Ω이었다.
(실시예 10)
실시예 1과 마찬가지로 하여 전자 사진용 롤러를 제작하여 전자 사진 화상 형성 장치로 사용했다. 사용 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 2.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하고, 도전성 축심체에 -100V의 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 8.0×104Ω이었다.
(실시예 11)
전자 사진 화상 형성 장치(상품명: Color Laser Jet3600, Hewlett-Packard사 제조)의 블랙용의 전용 카트리지로부터 대전 롤러를 취출하여 전자 사진용 롤러로서 평가를 행했다. 대전 롤러는 도전성 축심체와 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있고, 사용 전의 저항값은 2.0×105Ω이었다. 이것을 다시 대전 롤러로서 실시예 1과 동일하게 현상제 규제 블레이드만을 교환한 블랙용의 전용 카트리지에 장전하여 실시예 1과 동일 조건에서 화상 출력을 행했다. 대전 롤러로서 사용한 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 5.0×106Ω이었다. 따라서, 전자 사진 화상 형성 장치로 화상 출력에 사용한 것으로 인하여 전기 저항이 상승된 것을 확인했다. 다음에, 실시예 1과 동일하게 부착량이 0.020mg/cm2가 되도록 전자 사진용 롤러 표면에 실리카 입자를 부착시킨 후, 실시예 1과 동일 조건으로 코로나 방전 처리를 실시했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 2.0×105Ω이었다. 따라서, 표면층의 전기 저항을 저감할 수 있었음을 알 수 있었다. 다음에, 전기 저항을 저감화시킨 전자 사진용 롤러를 다시 대전 롤러로 하여 동일한 전자 사진 화상 형성 장치로 실시예 1과 동일한 화상평가를 행했다. 전자 사진 프로세스 카트리지로서 동일하게 블랙용의 전용 카트리지를 새롭게 준비하여, 현상제 규제 블레이드(504)만을 두께 100μm의 SUS304제로 교환해서 사용했다.
전기 저항이 상승된 전자 사진용 롤러를 대전 롤러에 사용하여 짙은 검정 화상을 연속해서 출력한 때에는 감광체의 표면 전위가 서서히 증가하여, 화상 농도가 변동되어버린다. 따라서, 농도 변화값을 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저감화의 지표로서 사용할 수 있다. 농도 변화 평가는 실시예 1과 동일한 기준으로 평가를 행했다.
또한, 전기 저항 저감화 처리에 있어서 방전에 의한 단락 리크 현상이 발생하면, 화상 형성시에 드럼 전위가 변동하는 리크 현상 기인의 가로 라인 형상의 화상 폐해가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 가로 라인의 정도를 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저감화에 의한 리크 폐해의 지표로서 사용할 수 있다. 리크 평가는 실시예 1과 동일한 기준으로 평가를 행했다.
(비교예 3)
실시예 11과 마찬가지로 하여 대전 롤러를 취출하여 전자 사진용 롤러로서 평가를 행했다. 사용 전의 저항값은 2.0×105Ω이었다. 실시예 11과 동일하게 대전 롤러로서 사용한 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 5.0×106Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착과 코로나 방전 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여 평가했다. 평가시의 R2는 5.0×106Ω이었다.
(비교예 4)
실시예 11과 마찬가지로 하여 대전 롤러를 취출하여 전자 사진용 롤러로서 평가를 행했다. 사용 전의 저항값은 2.0×105Ω이었다. 실시예 11과 동일하게 대전 롤러로서 사용한 후의 전자 사진용 롤러의 R1은 5.0×106Ω이었다. 다음에, 실리카 입자를 부착시키지 않고 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 R2는 4.0×103Ω이었다.
(실시예 12)
실시예 1과 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 이때, 수지층에 사용하는 카본 블랙(상품명: #1000, pH 3.0, 미츠비시가가꾸사제)의 첨가량을 16.0 질량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 했다. 제작한 롤러의 저항값(R1)은 3.0×107Ω이었다.
다음에, 수지층의 전기 저항 저감화 처리를 실시하여 표면층을 형성하고, 전자 사진용 롤러를 얻었다. 이때, 실시예 1과 마찬가지로 하여 부착량이 0.020mg/cm2가 되도록 롤러 표면에 실리카 입자를 부착시킨 후, 도전성 축심체에 바이어스를 인가하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 코로나 방전 처리를 실시했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 5.0×105Ω이었다. 따라서, 수지층의 전기 저항을 저하시킬 수 있었음을 알 수 있었다.
다음에, 얻어진 롤러를 현상 롤러로서 실시예 1과 마찬가지로 전자 사진 화상 형성 장치에 의한 평가를 행했다. 전기 저항이 지나치게 높은 전자 사진용 롤러를 현상 롤러에 사용하여 짙은 검정 화상을 연속해서 출력한 때에는 전자 사진용 롤러의 표면 전위가 서서히 증가하여, 화상 농도가 변동되어버린다. 따라서, 농도 변화값을 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저하 효과의 지표로서 사용할 수 있다. 농도 변화 평가는 실시예 1과 동일한 기준으로 평가했다.
또한, 전기 저항 저감화 처리에 있어서 방전에 의한 단락 리크 현상이 발생하면, 화상 형성시에 현상 롤러 바이어스가 변동하는 리크 현상 기인의 화상 폐해가 발생하기 쉬워진다. 특히, 현상제 규제 블레이드에 블레이드 바이어스를 인가하여 현상 바이어스와 전위차를 갖게 한 경우, 리크 전류가 흘러서 현상 바이어스가 변동되어, 가로 라인 형상의 화상 폐해를 일으키기 쉬워진다. 따라서, 가로 라인의 정도를 전자 사진용 롤러의 전기 저항 저하에 의한 리크 폐해의 지표로서 사용할 수 있다. 리크 평가는 실시예 1과 동일한 기준으로 평가를 행했다.
(비교예 5)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착과 코로나 방전 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 전자 사진 화상 형성 장치에 의한 평가를 행했다. 평가시의 R2는 3.0×107Ω이었다.
(비교예 6)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자를 부착시키지 않고 코로나 방전 처리를 실시한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 전자 사진 화상 형성 장치에 의한 평가를 행했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 2.0×104Ω이었다.
(실시예 13)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.003mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시하여 표면층을 형성한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 7.0×104Ω이었다.
(실시예 14)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.005mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시하여 표면층을 형성한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 평가했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 3.0×105Ω이었다.
(실시예 15)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.100mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시하여 표면층을 형성한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 6.0×105Ω이었다.
(실시예 16)
실시예 12와 동일하게 원기둥 형상의 도전성 축심체의 주위에 피복층으로서 탄성층과 수지층을 1층씩 설치한 롤러를 제작했다. 제작한 롤러의 R1은 3.0×107Ω이었다. 다음에, 실리카 입자의 부착량을 0.200mg/cm2로 변경하여 코로나 방전 처리를 실시하여 표면층을 형성한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 코로나 방전 처리 후의 롤러의 R2는 1.0×106Ω이었다. 실시예 1 내지 16 및 비교예 1 내지 6의 평가 결과를 표 6에 나타낸다.
롤러 용도 실리카 부착량
[mg/cm2]		 코로나
방전 처리		 바이어스 인가
[V]		 R2/R1 농도
변화		 리크
실시예1 현상 재생 0.020 있음 +100 0.0250 A A
비교예1 현상 재생 0.000 없음 - 1.0000 D A
비교예2 현상 재생 0.000 있음 없음 0.0010 B D
실시예2 현상 재생 0.003 있음 없음 0.0040 A B
실시예3 현상 재생 0.005 있음 없음 0.0050 A A
실시예4 현상 재생 0.020 있음 없음 0.0150 A A
실시예5 현상 재생 0.100 있음 없음 0.0400 A A
실시예6 현상 재생 0.150 있음 없음 0.0500 B A
실시예7 현상 재생 0.003 있음 +10 0.0200 A A
실시예8 현상 재생 0.003 있음 +100 0.0250 A A
실시예9 현상 재생 0.003 있음 +300 0.0250 A A
실시예10 현상 재생 0.003 있음 -100 0.0040 A B
실시예11 대전 재생 0.020 있음 +100 0.0400 A A
비교예3 대전 재생 0.000 없음 - 1.0000 C A
비교예4 대전 재생 0.000 있음 +100 0.0008 B C
실시예12 현상 제조 0.020 있음 없음 0.0167 A A
비교예5 현상 제조 0.000 없음 - 1.0000 C A
비교예6 현상 제조 0.000 있음 없음 0.0007 B D
실시예13 현상 제조 0.003 있음 없음 0.0023 A B
실시예14 현상 제조 0.005 있음 없음 0.0100 A A
실시예15 현상 제조 0.100 있음 없음 0.0200 A A
실시예16 현상 제조 0.200 있음 없음 0.0333 B A
실시예 1 내지 11에서 다음과 같은 점을 발견했다. 사용으로 인해 전기 저항이 상승한 전자 사진용 롤러의 표면층에 실리카 입자를 부착시키고, 실리카 입자가 부착되어 있는 표면층에 코로나 방전 처리를 실시함으로써 표면층의 전기 저항을 저감시켜서 재이용 가능한 재생 전자 사진용 롤러가 얻어지는 것이다.
실시예 12 내지 16에서 다음과 같은 점을 발견했다. 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시키고, 실리카 입자가 부착되어 있는 수지층의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하여 수지층의 전기 저항을 저하시켜서 표면층을 형성함으로써 양호한 화상 형성이 가능한 전자 사진용 롤러가 얻어지는 것이다.
실시예 1 내지 16에서 표면에 실리카 입자를 부착시킨 표면층에 코로나 방전 처리를 실시함으로써 도전성 롤러의 전기 저항을 저감화시킬 수 있는 점을 알아냈다.
또한, 표 6의 실시예 1, 실시예 3 내지 5, 실시예 11 및 12, 실시예 14 및 15에서 실리카 입자의 부착량을 0.005mg/cm2 내지 0.100mg/cm2로 함으로써 효과적이면서 폐해 없이 전기 저항을 저감화할 수 있는 점을 발견했다. 또한, 표 6의 실시예 7 내지 9에서 도전성 축심체에 플러스 바이어스를 인가하여 코로나 방전 처리를 실시함으로써 효과적이면서 폐해 없이 전기 저항을 저감화할 수 있음을 알아냈다.
30 : 코로나 방전 처리 장치
31 : 챔버
32 : 코로나 전류계
33 : 고주파 전원
34 : 지지부
35 : 회전 구동부
36 : 코로나 전극
37 : 직류 바이어스 전원
본 출원은 2009년 12월 21일에 출원된 일본 특허 출원 제2009-288940호로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용하여 본 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims (4)

  1. 도전성 축심체와, 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있는 전자 사진용 롤러의 제조 방법이며,
    (1) 상기 도전성 축심체의 주위에 수지와 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 포함하는 수지층을 형성하는 공정과,
    (2) 상기 수지층의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과,
    (3) 실리카 입자가 부착되어 이루어지는 상기 수지층의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 롤러의 제조 방법.
  2. 도전성 축심체와, 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 도전성의 표면층을 갖고 있는 전자 사진용 롤러의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과,
    실리카 입자가 부착되어 있는 상기 전자 사진용 롤러의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 재생 전자 사진용 롤러의 제조 방법.
  3. 도전성 축심체와, 수지 및 상기 수지에 분산되어 있는 카본 블랙을 함유하고 있는 표면층을 갖고 있는 도전성 롤러의 표면에 실리카 입자를 부착시키는 공정과,
    실리카 입자가 부착되어 있는 상기 표면층에 코로나 방전 처리를 실시하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코로나 방전 처리가 상기 도전성 축심체에 플러스 바이어스를 인가하는 공정을 포함하는 도전성 롤러의 전기 저항의 저감화 방법.
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