KR20130028926A - 현상제 담지체, 그 제조 방법 및 현상 장치 - Google Patents

현상제 담지체, 그 제조 방법 및 현상 장치 Download PDF

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사토시 오타케
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요시유키 다카야마
가즈히토 와카바야시
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Abstract

본 발명은, 장기 사용에도 우수한 대전 부여성을 유지할 수 있는 현상제 담지체를 제공한다. 본 발명은, 기체 및 수지층을 갖고, 상기 수지층이 특정 구조의 3개의 유닛을 갖는 아크릴 수지 및 도전성 입자를 함유하고 있는 현상제 담지체에 관한 것이다.

Description

현상제 담지체, 그 제조 방법 및 현상 장치{DEVELOPER SUPPORT, PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND DEVELOPING DEVICE}
본 발명은 전자 사진 장치에 사용하는 현상제 담지체, 그 제조 방법 및 현상 장치에 관한 것이다.
전자 사진 화상의 형성에 사용하는 현상제(토너)에 적정한 마찰 대전량을 부여하는 것을 목적으로 해서, 특허 문헌 1에는, 하전 제어제로서 제4급 암모늄염기 함유 공중합체를 수지층 중에 함유하는 현상제 담지체가 제안되어 있다. 수지층 중에 제4급 암모늄염기 함유 공중합체를 함유시킨 현상제 담지체를 사용함으로써, 토너의 마찰 대전량을 높이는 현상 장치가 제안되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-312136호 공보
그러나, 본 발명자들의 검토 결과, 특허 문헌 1에 관한 현상제 담지체는, 수지층의 결착 수지와 제4급 암모늄염기 함유 공중합체의 상용성이 반드시 양호하지는 않고, 하전 제어제 및 도전성 입자의 분산 균일성이 나빠지는 경우가 있었다. 이 경우, 특히 1 성분의 현상제에 대해서는, 국소적인 토너의 차지 업과 같은 마찰 대전 불량을 발생시키는 경우가 있었다. 또한, 상기 제4급 암모늄염기 함유 공중합체만으로 수지층을 형성했을 경우, 수지층의 내구성에 과제가 생긴다.
따라서 본 발명의 목적은, 토너에 대한 균일한 마찰 대전 부여성이 우수하고, 또한, 그 대전 부여 성능이 장기의 사용에도 저하되기 어려운 현상제 담지체 및 그 제조 방법의 제공에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 고품위의 전자 사진 화상을 안정적으로 형성 가능한 현상 장치의 제공에 있다.
본 발명에 관한 현상제 담지체는, 기체 및 수지층을 갖고, 상기 수지층은, 하기 화학식 1로 나타내는 유닛, 하기 화학식 2로 나타내는 유닛 및 하기 화학식 3으로 나타내는 유닛을 갖는 아크릴 수지와 도전성 입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Figure pct00001
[식에서, R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. *는, 화학식 3에서의 **와의 결합부를 나타낸다.],
[화학식 2]
Figure pct00002
[식에서, R3은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다.],
[화학식 3]
Figure pct00003
[식에서, R8은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R9는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. **는, 화학식 1에서의 *와의 결합부를 나타낸다.].
또한, 본 발명에 관한 현상제 담지체의 제조 방법은, 기체 및 수지층을 갖는 현상제 담지체의 제조 방법에 있어서, 상기 수지층은, 아크릴 수지 및 도전성 입자를 적어도 함유하고 있고, 상기 아크릴 수지는, 하기 중합 반응 〔A〕 및 〔B〕에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 현상제 담지체의 제조 방법이다:
중합 반응〔A〕; 하기 화학식 5로 나타내는 모노머 및 하기 화학식 6으로 나타내는 모노머의 라디칼 중합 반응,
중합 반응〔B〕; 하기 화학식 5로 나타내는 모노머의 수산기끼리의 탈수 중축합 반응,
[화학식 5]
Figure pct00004
[식에서, R12는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R13은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다.],
[화학식 6]
Figure pct00005
[식에서, R14는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R15는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, R16, R17 및 R18은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다.].
또한 본 발명에 관한 현상 장치는, 토너 입자를 갖는 부 대전성의 현상제와, 상기 현상제를 수용하고 있는 용기와, 상기 용기에 저장된 상기 현상제를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체와, 현상제 층 두께 규제 부재를 갖는 현상 장치이며, 그 현상제 담지체가 상기 현상제 담지체인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 토너에 대한 균일한 마찰 대전 부여 성능이 높고, 또한 장기의 사용에도 당해 능력이 변화되기 어려운 현상제 담지체 및 현상 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 현상 장치의 일 형태를 도시하는 단면도다.
도 2는 본 발명에 관한 현상 장치의 다른 형태를 도시하는 단면도다.
도 3은 본 발명에 관한 현상 장치의 또 다른 형태를 도시하는 단면도다.
도 4는 본 발명에 관한 현상 장치의 화질 평가에 사용한 한자의 화상이다.
본 발명에 관한 현상제 담지체는 도 1에 도시한 바와 같이, 기체(102) 및 기체(102)의 주위면에 형성된 수지층(101)을 갖고 있다. 수지층(101)은 특정한 구조를 갖는 3개의 유닛을 갖는 아크릴 수지와 도전성 입자를 함유하고 있다.
〔아크릴 수지〕
본 발명에 관한 아크릴 수지는, 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 아크릴 수지가 가교 구조를 가짐으로써, 결착 수지로서 강도를 높일 수 있기 때문에, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 장기의 사용에도 높은 화상 농도를 유지할 수 있고, 토너의 비산의 발생을 억제할 수 있다. 이러한 효과를 가져오는 아크릴 수지는, 하기 화학식 1로 나타내는 유닛 (이후, "유닛 (1)"이라고도 함), 화학식 2로 나타내는 유닛 (이후, "유닛 (2)"라고도 함) 및 화학식 3으로 나타내는 유닛 (이후, "유닛 (3)"이라고도 함)을 갖는다.
[화학식 1]
Figure pct00006
[식에서, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. *는, 화학식 3에서의 **와의 결합부를 나타낸다.],
[화학식 2]
Figure pct00007
[식에서, R3은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, R5, R6, R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다.],
[화학식 3]
Figure pct00008
[식에서, R8은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R9는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. **는, 화학식 1에서의 *와의 결합부를 나타낸다.].
유닛 (1)과 유닛 (3)은 화학 결합하고 있고, 3차원적으로 가교되어 있기 때문에, 본 발명에 관한 아크릴 수지는 높은 강도를 갖는다. 이에 의해, 본 발명에 관한 현상제 담지체의 수지층이 높은 내마모성을 나타낸다. 화학식 1에서의 R1과 화학식 3에서의 R8, 화학식 1에서의 R2와 화학식 3에서의 R9는, 각각 동일한 것이 바람직하다. 각각을 동일하게 함으로써, 동일한 모노머로부터 제조하는 것이 가능해진다.
유닛 (2)는, 현상제 담지체의, 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량의 향상에 기여한다. 화학식 2에서의 R5, R6, R7 중 어느 하나가 옥타데실기를 초과하는 장쇄 알킬기(탄소수 19 이상)의 유닛을 갖는 경우에는, 결정성이 높아져서 용매와의 상용성이 상대적으로 저하하는 경향이 있다. 따라서, 균일한 수지층을 얻기 위해서, R5 내지 R7은 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 한다. 화학식 2에서의 R5, R6 및 R7에서 선택되는 1개 이상의 알킬기를 탄소수 8 내지 18의 장쇄 알킬기로 하는 것은, 현상제 담지체의 부 마찰 대전성 토너의 마찰 대전 성능을 보다 높일 수 있어 바람직하다. 화학식 2에서의 A-는, 할로겐류, 염산, 브롬화수소산, 황산, 인산, 질산 등의 무기산류, 카르복실산, 술폰산과 같은 유기산류에서의 음이온이다. A-는, 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 더욱 향상시키기 위해서, 메틸술폰산 이온 또는 파라톨루엔술폰산 이온인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기의 아크릴 수지의 대전 부여 성능을 보다 좋게 제어하기 위해서, 상기 유닛 (1) 내지 유닛 (3) 이외에, 하기 화학식 7로 나타내는 다른 유닛(이후, "유닛 (7)"이라고도 함)을 함유해도 좋다.
[화학식 7]
Figure pct00009
[식에서, R19는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R20은, 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타낸다.].
본 발명에서 사용 가능한 아크릴 수지는, 히드록실기 변성 아크릴계 모노머와 제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴계 모노머의 라디칼 중합 반응〔A〕 및 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕에 의해 제조할 수 있다. 히드록실기 변성 아크릴계 모노머로는, 하기 화학식 5로 나타내는 모노머(이후, "모노머 (5)"라고도 함)를 들 수 있다.
[화학식 5]
Figure pct00010
화학식 5에서, R12는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R13은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. 화학식 5 중에서도, N-메틸올아크릴아미드, N-에틸올아크릴아미드가 반응을 제어하는 점에서 바람직하다. 제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴계 모노머로는, 하기 화학식 6으로 나타내는 모노머(이후, "모노머 (6)"이라고도 함)를 들 수 있다.
[화학식 6]
Figure pct00011
화학식 6에서, R14는, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R16, R17, R18은, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, R15는, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다. 화학식 6에서의 R16, R17 및 R18 중 어느 하나가 옥타데실기의 탄소수를 초과하는 장쇄 알킬기(탄소수 19 이상)의 모노머는, 결정성이 높아져, 용매와의 상용성이 상대적으로 저하한다. 그로 인해, 아크릴 수지의 제조의 용이성 면에서, R16 내지 R18은 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 한다. 화학식 6에서의 R16, R17 및 R18 중 적어도 하나의 알킬기가 탄소수 8 내지 18의 장쇄 알킬기를 갖는 모노머인 경우에는, 수지층이 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 보다 높일 수 있기 때문에 보다 바람직하다. 모노머 (5) 및 모노머 (6)을 사용해서 제조함으로써, 본 발명의 아크릴 수지를 용이하게 얻을 수 있다.
〔중합 반응〕
라디칼 중합 반응〔A〕 및 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕은, 동시에 행해도 상관없지만, 라디칼 중합 반응〔A〕 후에, 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕을 행하는 것이, 잔류 모노머의 양을 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
라디칼 중합 반응〔A〕로는, 괴상 중합, 현탁 중합, 유화 중합 등의 공지의 중합 방법을 사용할 수 있는데, 그 중에서도 반응을 용이하게 제어할 수 있는 점에서 용액 중합법이 바람직하다. 용액 중합법에서 사용하는 용매로는, 아크릴 수지가 균일하게 용해하는 것이면 상관없지만, 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 이소프로필알코올과 같은 저급 알코올이 바람직하다. 저급 알코올로 함으로써, 도료로 했을 때에 저 점도가 되어, 수지층의 성막성이 양호해지기 쉽다. 또한, 필요에 따라서 다른 용매를 혼합해서 사용해도 상관없다. 용액 중합법에서 사용하는 용매와 모노머 성분의 비는, 모노머 성분 100질량부에 대하여, 용매 25질량부 이상 400질량부 이하로 행하는 것이 적절한 점도를 제어하는 점에서 바람직하다. 모노머 혼합물의 중합은, 예를 들어, 모노머 혼합물을 중합 개시제의 존재하에서 불활성 가스 분위기하에, 온도 50℃ 이상 100℃ 이하로 가열함으로써 행할 수 있다. 중합 개시제로는 이하의 것을 들 수 있다. t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 쿠밀퍼피발레이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트). 중합 개시제는 단독으로, 또는 2종 이상의 모노머를 조합해서 사용할 수 있다. 보통은 중합 개시제를 모노머 용액에 첨가해서 중합을 개시하지만, 미반응 모노머를 저감하기 위해서 중합 개시제의 일부를 중합 도중에 첨가해도 좋다. 또한, 자외선이나 전자선의 조사에 의해 중합을 촉진시키는 방법도 사용할 수 있으며, 이들 방법을 조합해도 상관없다. 중합 개시제의 사용량은, 모노머 성분 100질량부에 대하여 0.05질량부 이상 30질량부 이하, 특히 0.1질량부 이상 15질량부 이하다. 중합 개시제의 사용량을 이 범위로 함으로써, 잔류 모노머의 양을 저감할 수 있어, 아크릴 수지의 분자량을 제어하는 것이 용이하다. 중합 반응의 온도로는, 사용하는 용매, 중합 개시제, 모노머 성분의 조성에 따라서 설정할 수 있는데, 온도 40℃ 이상 150℃ 이하에서 행하는 것이 안정적으로 중합 반응을 진행시키는 점에서 바람직하다. 또한, 모노머 (6)는, 하기 화학식 8로 나타내는 모노머(이후, "모노머 (8)"이라고도 함)를 4급화제에 의해 4급화시켜서 생성한 것을 사용할 수 있다.
[화학식 8]
Figure pct00012
화학식 8에서, R14는, 수소 원자, 또는 메틸기를 나타내고, R16, R17은 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, R15는, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. 4급화제의 구체예를 이하에 든다. 부틸브로마이드, 2에틸헥실브로마이드, 옥틸브로마이드, 라우릴브로마이드, 스테아릴브로마이드, 부틸클로라이드, 2-에틸헥실클로라이드, 옥틸클로라이드, 라우릴클로라이드 등. 4급화제의 사용량은, 모노머 (8) 1몰에 대하여 0.8몰 이상 1.0몰 이하가 바람직하다. 이러한 모노머의 4급화는, 예를 들어, 모노머와 4급화제를, 용매 중에서 온도 60℃ 이상 90℃ 이하로 가열함으로써 행할 수 있다.
또한, 상기 모노머 (5)와 모노머 (8)을 공중합하게 한 후에, 또한 상기한 4급화제로 4급화시킴으로써 원하는 4급 암모늄염기 함유 아크릴 공중합체를 얻는 것도 가능하다. 그 밖에, 예를 들어, 모노머 (8)을 메틸클로라이드와 같은 알킬할라이드로 4급화를 행한 후, 모노머 (5)와 공중합시킨다. 얻어진 제4급 암모늄염기 함유 아크릴 공중합체를, p-톨루엔술폰산, 히드록시나프탈렌술폰산과 같은 산으로 처리해서 짝이온 교환을 행하여, 원하는 음이온종으로 한 제4급 암모늄염기 함유 아크릴 공중합체로 하는 것도 가능하다.
수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕로는, 상기 용액 중합법으로 라디칼 중합 반응시킨 아크릴 수지 용액을 온도 100℃ 이상 160℃ 이하로 가열함으로써, 용매의 휘발과 동시에 반응을 행할 수 있다. 또한, 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕이 지나치게 진행되면 아크릴 수지가 가교하여, 성형 가공하는 것이 곤란해지기 때문에, 기체 상에 형성한 후 가열시키는 것이 바람직하다. 또한, 아크릴 수지의 대전 부여 성능을 제어하기 위해서, 혹은, 용매와의 용해성을 제어하기 위해서, 상기 이외의 기타 모노머를 라디칼 중합시에 사용해도 좋다. 기타 모노머로는, 하기 화학식 9로 나타내는 모노머를 들 수 있다.
[화학식 9]
Figure pct00013
화학식 9에서, R21은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R22는, 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타낸다. 화학식 9에서의 R22의 탄소수는, 용매와의 용해성을 제어하기 위해서 적절하게 설정하는 것이 가능하다. 상기 아크릴 수지 중의 각 유닛의 조성 비율은, 아크릴 수지 중의 유닛 (1)과 유닛 (3)의 합계 몰수를 a, 유닛 (2)의 몰수를 b, 그 밖의 유닛 (7)의 몰수를 c라고 할 때, a/(a+b+c)가 0.3 이상 0.8 이하, b/(a+b+c)가 0.2 이상 0.7 이하, 또한, c/(a+b+c)가 0.0 이상 0.5 이하인 것이 바람직하다. a/(a+b+c)가 0.3 이상이면 아크릴 수지의 가교점이 증가하여, 내마모성을 향상시키기 쉬워진다. 또한, b/(a+b+c)가 0.2 이상이면 아크릴 수지의 토너에 대한 대전 부여 성능이 증가하여, 부 마찰 대전성의 토너의 마찰 대전량을 높이기 쉽다. 또한, c/(a+b+c)가 0.5 이하이면, 유닛 (1) 내지 유닛 (3)의 도입에 의한 상기한 효과를 얻기 쉽다. 또한, 상기 조성 비율에 있어서, 유닛 (1) 및 유닛 (3)이 아크릴 수지 중에 복수 종 함유되는 경우에는, 유닛 (1) 및 유닛 (3)의 구조를 만족하는 복수 종의 유닛 조성비의 합계 몰수를 a라고 한다. 또한, 유닛 (2)가 아크릴 수지 중에 복수 종 함유되는 경우에는, 유닛 (2)의 구조를 만족하는 복수 종의 유닛 조성비의 합계 몰수를 b라고 한다. 또한, 유닛 (7)이 아크릴 수지 중에 복수 종 함유되는 경우에는, 유닛 (7)의 구조를 만족하는 복수 종의 유닛 조성비의 합계 몰수를 c라고 한다.
〔페놀 수지, 멜라민 수지〕
수지층의 내마모성을 향상시키기 위해서, 수지층은, 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 함유하고, 또한, 상기 아크릴 수지는, 하기 화학식 4로 나타내는 유닛(이후, "유닛 (4)"라고도 함)을 가지며, ***의 위치에서 상기 페놀 수지 또는 상기 멜라민 수지와 결합하고 있는 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure pct00014
화학식 4에서, R10은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R11은, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 가짐으로써, 페놀 수지 또는 멜라민 수지 중에 포함되어 있는 메틸올기와 히드록실기 변성 아크릴 모노머가 탈수 중축합 반응을 일으킨다. 그 결과, 아크릴 수지 중에 유닛 (4)를 가져, 아크릴 수지의 가교 구조가 보다 강인해진다. 아크릴 수지의 가교 구조가 보다 강인해짐으로써, 수지층의 내마모성이 보다 향상하기 쉬워지기 때문에, 내구 사용 중에 있어서 현상제 담지체의 현상 특성의 변화를 억제하기 쉬워진다. 또한, 본 발명의 아크릴 수지는, 페놀 수지 혹은 멜라민 수지와 반응하기 때문에, 가교 구조가 치밀해져, 수지층 중에서 균일하게 존재하기 쉬워지므로, 토너에 대한 마찰 대전 부여가 안정되기 쉬워진다. 본 발명의 아크릴 수지와 페놀 수지 또는 멜라민 수지 등의 열경화성 수지를 병용하는 경우에는, 우선, 히드록실기 변성 아크릴계 모노머와 제4급 암모늄염기를 갖는 아크릴계 모노머의 라디칼 중합 반응〔A〕를 행한다. 그 후, 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕 및 〔C〕를 행함으로써 제조할 수 있다. 또한, 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔B〕은, 히드록실기 변성 아크릴계 모노머 (5)의 수산기끼리의 반응을 나타낸다. 또한, 수산기끼리의 탈수 중축합 반응〔C〕은, 레졸형 페놀 수지 또는 멜라민 수지의 메틸올기와 히드록실기 변성 아크릴계 모노머 (5)의 수산기와의 반응을 나타낸다.
〔도전성 입자〕
본 발명에서는 수지층의 저항값을 조정하기 위해서, 도전성 입자가 수지층 중에 함유되어 있다. 도전성 입자의 재질로는, 금속, 금속 산화물, 카본 블랙이나 그라파이트와 같은 탄화물을 들 수 있다. 그 중에서도 카본 블랙, 특히 도전성의 아몰퍼스 카본이 적절하게 사용된다. 수지층의 체적 저항값의 목표로는, 104Ω·cm 이하, 특히 10-3Ω·cm 이상 103Ω·cm 이하다.
〔수지층의 표면의 거칠기〕
수지층의 표면 거칠기의 목표로는, 산술 평균 거칠기(Ra)(JIS B0601-2001)로 0.3㎛ 내지 2.5㎛이다. 수지층의 거칠기를 원하는 값으로 하는 방법으로는, 수지층을 형성하는 기체에 샌드블라스트에 의해 거칠기를 부여하고, 그 위에 수지층을 형성하는 방법이나, 수지층에 요철 부여 입자를 함유시키는 방법이 있다.
〔수지층의 제조 방법〕
다음으로 수지층의 제조 방법에 대해서 설명한다. 수지층은, 예를 들어 이하의 공정에 의해 형성하는 것이 가능하다.
〔1〕 각 모노머를 라디칼 중합시켜서 아크릴 수지 용액을 제조하는 공정,
〔2〕 상기 아크릴 수지 용액과 도전성 입자를 분산 혼합해서 도료화시키는 공정,
〔3〕 상기 분산 혼합한 도료를 기체 위에 도포 시공하는 공정,
〔4〕 상기 기체 위에 도포 시공된 도료를 건조 고화 혹은 경화시키는 공정.
공정〔1〕의 라디칼 중합(중합 반응〔A〕) 방법으로는, 상기 용액 중합법이 바람직하다. 공정〔2〕의 분산 혼합에는, 샌드밀, 페인트 쉐이커, 다이노밀, 펄밀과 같은 비즈를 이용한 공지의 분산 장치가 적절하게 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 아크릴 수지 이외에 열경화성 수지를 병용하는 경우나 요철 부여 입자와 같은 다른 재료를 사용하는 경우에는, 공정〔2〕의 도중에 각 성분을 분산 혼합하는 것이 바람직하다.
공정〔3〕의 도료의 기체에 대한 도포 시공 방법으로는, 디핑법, 스프레이법, 롤 코트법과 같은 공지의 방법이 적용 가능한데, 수지층 중의 각 성분을 균일하게 하기 위해서는 스프레이법이 바람직하다.
공정〔4〕의 건조 고화 혹은 경화에는, 열풍 건조로, 적외선 히터와 같은 공지의 가열 장치가 적절하게 이용 가능하다. 이 공정에 의해, 가교형 아크릴계 모노머의 수산기끼리의 탈수 중축합 반응(중합 반응〔B〕)이 일어난다.
또한, 아크릴 수지 이외에 레졸형 페놀 수지 또는 멜라민 수지도 사용하는 경우에는, 레졸형 페놀 수지의 메틸올기 또는 멜라민 수지의 메틸올기와 히드록실기 변성 아크릴계 모노머의 수산기의 탈수 중축합 반응(중합 반응〔C〕)이 일어난다.
또한, 수지층의 막 두께는, 균일한 막 두께로 성형하는 것이 용이하므로, 바람직하게는 50㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 40㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 4㎛ 내지 30㎛이다.
공정〔4〕의 건조 고화 혹은 경화시키는 방법으로는, 열풍 건조기나 적외선 히터와 같은 공지의 장치를 사용하여, 온도 100℃ 이상 160℃ 이하로 처리하는 것이 바람직하다.
〔기체〕
기체(102)로는, 원통 형상 부재, 원기둥 형상 부재, 벨트 형상의 부재를 들 수 있다. 기체의 재질로는 알루미늄, 스테인리스강, 놋쇠 등의 비자성의 금속 또는 합금을 들 수 있다.
〔현상 장치〕
본 발명에 관한 현상 장치는, 토너 입자를 갖는 부 대전성의 현상제와, 상기 현상제를 수용하고 있는 용기와, 상기 용기에 저장된 상기 현상제를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체와, 현상제 층 두께 규제 부재를 갖는다. 그리고, 상기 현상제 층 두께 규제 부재에 의해 상기 현상제 담지체 상에 현상제층을 형성하면서 상기 현상제 담지체 상의 상기 현상제를 정전 잠상 담지체와 대향하는 현상 영역으로 반송하여, 상기 정전 잠상 담지체의 정전 잠상을 상기 현상제에 의해 현상해서, 토너 화상을 형성하는 것이다. 그리고, 그 현상제 담지체가, 상기한 본 발명에 관한 현상제 담지체다.
본 발명에 관한 현상 장치는, 자성 1성분 현상제나 비자성 1성분 현상제를 사용한 비접촉형 현상 장치 및 접촉형 현상 장치나, 2성분 현상제를 사용한 현상 장치 어느 쪽에든 적용할 수 있다. 특히, 본 발명의 현상 장치로는, 현상제 담지체 상의 현상제의 마찰 대전량에 편차가 발생하기 쉬운 경향을 갖는 자성 1성분 비접촉형 현상 장치나, 비자성 1성분 비접촉형 현상 장치 등의 비접촉형 현상 장치에 적절하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 단면도다. 현상제를 수용하기 위한 용기(현상 용기(109))와, 이 용기에 저장된 자성 토너 입자를 갖는 자성 1성분 현상제(도시하지 않음)(자성 토너)를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체(105)를 갖고 있다. 현상제 담지체(105)에는, 기체(102)인 금속 원통관 위에 수지층(101)이 피복 형성된 현상 슬리브(103)가 설치되어 있다. 또한, 현상 슬리브의 내부에는 자석(마그네트 롤러)(104)이 배치되어, 자성 토너를 표면상에 자기적으로 유지하도록 되어 있다. 한편, 정전 잠상을 담지하는 정전 잠상 담지체(예를 들어, 감광체 드럼)(106)는, 화살표 B 방향으로 회전한다. 그리고, 현상제 담지체(105)와 감광체 드럼(106)이 대향하는 현상 영역(D)에서, 현상제 담지체(105) 상의 자성 토너를 정전 잠상에 부착시켜 자성 토너상을 형성한다. 이러한 현상 장치를 사용한 현상 방법을 이하에 설명한다. 현상 용기(109) 내에, 현상제 보급 용기(도시하지 않음)로부터 현상제 공급 부재(스크류등)(115)를 경유해서 자성 토너가 보내져 온다. 현상 용기(109)는, 제1실(112)과 제2실(111)로 분할되어 있고, 제1실(112)로 보내져 온 자성 토너는 교반 반송 부재(110)에 의해 현상 용기(109) 및 구획 부재(113)에 의해 형성되는 간극을 통과해서 제2실(111)로 보내진다. 제2실(111) 중에는 교반 부재(114)가 설치되어, 자성 토너의 체류를 억제한다. 현상 용기에는, 현상제 담지체(105)에 약 50㎛ 이상 500㎛ 이하의 간극을 갖고 대향하도록, 현상제 층 두께 규제 부재인 자성 블레이드(107)가 장착된다. 마그네트 롤러(104)의 자극(N1)으로부터의 자력선을 자성 블레이드간에 집중시켜, 현상제 담지체가 화살표 A 방향으로 회전하여, 현상제 담지체(105) 위에 자성 토너의 박층을 형성한다. 또한, 자성 블레이드(107) 대신에 비자성의 현상제 층 두께 규제 부재를 사용해도 좋다. 자성 토너는 상호간 및 현상제 담지체(105) 표면의 수지층(101) 사이의 마찰에 의해, 감광체 드럼(106) 상의 정전 잠상을 현상하는 것이 가능한 마찰 대전 전하를 얻는다. 현상제 담지체(105) 위에 형성되는 자성 토너층의 두께는, 현상 영역(D)에서의 현상제 담지체(105)와 감광체 드럼(106)의 사이의 최소 간극보다 더 얇은 것이 바람직하다. 또한, 현상제 담지체(105)에 담지된 자성 토너를 감광체 드럼 상의 정전 잠상으로 비상시켜, 이것을 현상하기 때문에, 현상제 담지체(105)에 현상 바이어스 전원(108)으로부터 현상 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 현상제 담지체(105)에 인가하는 현상 바이어스 전압으로서 직류 전압을 사용할 때는, 정전 잠상의 전위와 배경부의 전위의 중간치에 상당하는 전압이 바람직하다. 현상된 화상의 농도를 높이고, 또한 계조성을 향상시키기 위해서, 현상제 담지체(105)에 교대 바이어스 전압을 인가하여, 현상 영역(D)에 방향이 교대로 반전하는 진동 전계를 형성해도 좋다. 이 경우에도, 현상제 담지체(105)에 인가하는 전압으로서, 정전 잠상의 전위와 배경부의 전위의 중간의 값에 상당하는 직류 전압 성분을 중첩한 교대 바이어스 전압이 바람직하다. 이때, 고전위의 정전 잠상에 자성 토너를 부착시키는 정규 현상의 경우에는, 정전 잠상의 극성과 역극성으로 마찰 대전하는 자성 1성분 현상제를 사용한다. 저 전위의 정전 잠상에 자성 토너를 부착시키는 반전 현상의 경우에는, 정전 잠상의 극성과 동일 극성으로 마찰 대전하는 자성 토너를 사용한다. 여기서, 고 전위, 저 전위라는 것은, 절대값에 의한 표현이다.
도 2는 본 발명에 관한, 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 다른 예의 단면도다. 현상제를 수용하기 위한 용기(현상 용기(209))와, 이 용기에 저장된 자성 토너 입자를 갖는 자성 1성분 현상제(도시하지 않음)(자성 토너)를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체(205)를 갖고 있다. 현상제 담지체(205)에는, 기체(202)인 금속 원통관 위에 수지층(201)이 피복 형성된 현상 슬리브(203)가 설치되어 있다. 또한, 현상 슬리브의 내부에는 자석(마그네트 롤러)(204)이 배치되어, 자성 토너를 표면상에 자기적으로 유지하도록 되어 있다. 한편, 정전 잠상을 담지하는 감광체 드럼(206)은, 화살표 B 방향으로 회전한다. 그리고, 현상제 담지체(205)와 감광체 드럼(206)이 대향하는 현상 영역(D)에서, 현상제 담지체(205) 상의 자성 토너를 정전 잠상에 부착시켜, 자성 토너상을 형성한다. 이러한 현상 장치를 사용한 현상 방법을 이하에 설명한다. 현상 용기(209)는, 제1실(212)과 제2실(211)로 분할되어 있고, 제1실(212)에 충전된 자성 토너는 교반 반송 부재(210)에 의해 현상 용기(209) 및 구획 부재(213)에 의해 형성되는 간극을 통과해서 제2실(211)로 보내진다. 제2실(211) 중에는 교반 부재(214)가 설치되어, 자성 토너가 체류하는 것을 방지한다. 현상 용기에는, 우레탄 고무, 실리콘 고무와 같은 고무제, 혹은 인 청동, 스테인리스강과 같은 금속제의 탄성판을 갖는 탄성 블레이드(207)가 구비되어 있다. 이 탄성 블레이드(207)는, 현상제 담지체(205)에, 토너를 통해 접촉 또는 밀어붙여져 있으며, 토너는 도 1에 도시하는 비접촉형 현상 장치와 비교해서 보다 강한 규제를 받아 현상제 담지체(205) 위에 얇은 층으로 형성된다. 이러한 종류의 현상 장치에서는, 토너는 현상제 담지체 표면의 도전성의 불균일함의 영향을 받기 쉽고, 현상제 담지체 상의 토너층은 마찰 대전량이 변동되기 쉬워, 마찰 대전량의 분포가 넓어지게 되기 쉽다. 그러나, 이와 같은 현상 장치에서도, 본 발명의 현상제 담지체를 사용함으로써, 상기 현상제 담지체 표면의 도전성이 균일하기 때문에, 토너의 마찰 대전량 분포를 좁게 할 수 있다. 여기서, 현상제 담지체(205)에 대한 탄성 블레이드(207)의 접촉 압력은, 선압 4.9N/m 이상 49N/m 이하인 것이, 토너의 규제를 안정화시켜서 토너층의 두께를 적절하게 규제할 수 있는 점에서 바람직하다. 탄성 블레이드(207)의 접촉 압력을 선압 4.9N/m 이상으로 하면, 현상제 담지체 상에 형성하는 토너층의 두께를 고정밀도로 제어할 수 있어, 얻어지는 화상에 있어서 토너 오염이나 토너 누설의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 선압 49N/m 이하로 하면, 토너의 접찰력(摺擦力)이 적당한 크기로 되어, 토너의 열화나 현상제 담지체(205) 및 탄성 블레이드(207)에 대한 토너의 융착을 방지할 수 있다. 또한, 현상제 담지체(205)에 담지된 자성 토너를 감광체 드럼상의 정전 잠상으로 비상시켜, 이것을 현상하기 때문에, 현상제 담지체(205)에 현상 바이어스 전원(208)으로부터 현상 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 상기 예는 자성 1성분 비접촉형이지만, 본 발명의 현상 장치는, 현상제 담지체 상의 토너의 층 두께가, 현상 영역(D)에서의 현상제 담지체와 감광 드럼의 사이의 간극 거리 이상의 두께로 형성되는, 자성 1성분 접촉형 현상 장치에도 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명에 관한, 비자성 토너를 사용하는 비자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 단면도다. 정전 잠상을 담지하는 감광체 드럼(306)은, 화살표 B 방향으로 회전된다. 현상제 담지체(305)는, 기체(금속제 원통관)(302)와 그 표면에 형성되는 수지층(301)으로 구성되어 있다. 기체로서 금속제 원통관 대신에 원기둥 형상 부재를 사용할 수도 있고, 비자성 1성분 현상제(비자성 토너)가 사용되기 때문에, 기체(302)의 내부에는 자석은 설치되어 있지 않다. 이러한 현상 장치에서의 현상 방법을 이하에 설명한다. 현상 용기(309) 내에는 비자성 1성분 현상제(312)(비자성 토너)를 교반 반송하기 위한 교반 반송 부재(310)가 설치되어 있다. 또한, 현상 용기 내에는, 현상제 담지체(305)에 비자성 토너(312)를 공급하고, 또한 현상 후의 현상제 담지체(305)의 표면에 잔존하는 비자성 토너(312)를 벗겨내기 위한, 현상제 공급 벗김 부재(RS 롤러)(311)가 현상제 담지체(305)에 접촉해서 설치되어 있다. RS 롤러(311)가 현상제 담지체(305)와 동일 방향 또는 반대 방향으로 회전함으로써, 현상 용기(309) 내에서 현상제 담지체(305)에 잔류하는 비자성 토너(312)를 벗겨내고, 새로운 비자성 토너(312)가 공급된다. 현상제 담지체(305)는, 공급된 비자성 토너(312)를 담지하고, 화살표 A 방향으로 회전함으로써, 현상제 담지체(305)와 감광체 드럼(306)이 대향한 현상 영역(D)에 비자성 토너(312)를 반송한다. 현상제 담지체(305)에 담지되어 있는 비자성 토너는, 현상제 층 두께 규제 부재(307)에 의해 현상제 담지체(305)의 표면에 밀어붙여져, 그 두께가 일정하게 형성된다. 비자성 토너는 상호간, 현상제 담지체(305)와의 사이, 현상제 층 두께 규제 부재(307)와의 사이의 마찰에 의해, 감광체 드럼(306) 상의 정전 잠상을 현상하는 데 충분한 마찰 대전이 부여된다. 현상제 담지체(305) 위에 형성되는 비자성 토너층의 두께는, 현상부에서의 현상제 담지체(305)와 감광체 드럼(306)의 사이의 최소 간극보다 얇아도 좋다. 현상제 담지체(305)에 담지된 비자성 토너(312)를 감광체 드럼(306)의 정전 잠상으로 비상시켜, 이것을 현상하기 때문에, 현상제 담지체(305)에 현상 바이어스 전원(308)으로부터 현상 바이어스 전압을 인가하는 것도 가능하다. 현상 바이어스 전압(308)으로는, 직류 전압, 교대 바이어스 전압 중 어느 것이라도 좋으며, 그 전압도 상기와 마찬가지의 전압으로 하는 것이 바람직하다. 상기 현상 장치의 현상 용기에는, RS 롤러(311)는, 예를 들어, 수지, 고무, 스펀지와 같은 탄성 롤러가 바람직하다. RS 롤러(311) 대신에, 경우에 따라 벨트, 브러시 부재를 사용해도 된다. 탄성 블레이드(307)도 도 2에 도시하는 자성 1성분 비접촉형 현상 장치의 탄성 블레이드(207)와 마찬가지의 재질, 마찬가지의 만곡 형상을 갖고, 현상제 담지체(305)에 밀어붙여져지도록 설치된 것이 바람직하다. 현상제 담지체(305)에 대한 탄성 블레이드(307)의 접촉은, 도 2에 도시하는 자성 1성분 비접촉형에서의 현상제 담지체(205)에 대한 탄성 블레이드(207)의 경우와 동일한 접촉력에 의한 것이 마찬가지의 이유에서 바람직하다. 상기 예는 비자성 1성분 비접촉형이지만, 현상제 담지체 상의 비자성 1성분 현상제의 층 두께가, 현상 영역(D)에서의 현상제 담지체와 감광체 드럼의 사이의 간극 거리 이상의 두께로 형성되는 비자성 1성분 접촉형 현상 장치에도 적절하게 적용할 수 있다.
〔현상제〕
본 발명에 관한 현상제(토너)는, 결착 수지에 착색제, 하전 제어제, 이형제, 무기 미립자 등을 포함한다. 자성 재료를 필수 성분으로 하는 자성 토너이어도, 자성 재료를 포함하지 않는 비자성 토너이어도 좋다. 질량 평균 입경은, 4㎛ 이상 10㎛ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 토너의 마찰 대전량 혹은 화질 및 화상 농도가 균형 잡힌 것으로 되기 때문이다. 토너의 질량 평균 입경이 10㎛ 이하이면, 미소 도트 화상의 재현성이 저하하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 토너의 질량 평균 입경이 4㎛ 이상이면, 마찰 대전 불량에 의한 토너 오염의 발생이나, 농도가 옅어지는 것을 억제할 수 있다. 토너의 결착 수지로는, 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지를 사용할 수 있다. 그 중에서도 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지가 바람직하다. 상기 토너에는 마찰 대전 특성을 향상시킬 목적으로, 하전 제어제를 토너 입자에 포함시키거나(내첨), 또는 토너 입자와 혼합해서 사용할(외첨) 수 있다. 하전 제어제에 의해, 현상 시스템에 따른 최적의 하전량 컨트롤이 용이해진다.
1성분 현상 장치에 적용하는 경우에는, 상기의 대전량을 컨트롤한 토너를 부 대전성의 현상제로서 사용함으로써, 본 발명의 현상제 담지체의 대전 부여 성능 향상 효과를 얻기 쉽다.
실시예
이하의 실시예에서의 부 및 %는, 특별히 언급하지 않는 한, 각각 질량부, 질량%이다.
〔물성의 측정 방법〕
우선, 본 발명에 따른 물성의 측정 방법에 대해서 설명한다.
(1) 아크릴 수지의 분석 방법
아크릴 수지의 폴리머의 구조는, 현상제 담지체의 수지층을 깎아낸 시료를 열분해 GC/MS 장치:"Voyager"(상품명, 서모 일렉트론사제)로 분석해서 구했다. 또한, 열분해 온도:600℃, 칼럼:HP-1(15m×0.25mm×0.25㎛), Inlet:온도 300℃, Split:20.0, 주입량:1.2ml/min, 승온:50℃(4min)-300℃(20℃/min)의 조건에서 행했다.
(2) 수지층의 체적 저항값
100㎛의 두께의 PET 시트 상에, 7㎛ 내지 20㎛의 수지층을 형성하고, 저항률계:"로레스타 AP"(상품명, 미츠비시 카가쿠제)로 4단자 프로브를 사용해서 수지층의 체적 저항값을 측정했다. 측정 환경은 온도 20℃, 습도 50% RH로 했다.
(3) 현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)
현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)는 JIS B0601(2001)에 기초하여, 표면 거칠기계:"서프코더 SE-3500"(상품명, 가부시키가이샤 고사카겐큐소사제)을 사용해서 측정했다. 측정 조건으로는, 컷오프 0.8mm, 평가 길이 4mm, 이송 속도 0.5mm/s으로 해서 축 방향 3점×둘레 방향 3점=9점에 대해 측정하고, 그 평균값을 당해 시료의 현상제 담지체 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)로 했다.
(4) 요철 부여 입자의 체적 평균 입경
요철 부여 입자의 체적 평균 입경의 측정 장치로서, 레이저 회절형 입도 분포계:"콜터 LS-230형 입도 분포계"(상품명, 벡크만·콜터 가부시키가이샤제)를 사용했다. 측정에는, 소량 모듈을 사용하고, 측정 용매는 이소프로필알코올(IPA)을 사용했다. 우선, IPA로 측정 장치의 측정계 내를 약 5분간 세정하고, 세정 후 백그라운드 펑션을 실행했다. 다음으로 IPA 50ml 중에 측정 시료 약 10mg을 가한다. 시료를 현탁한 용액을 초음파 분산기로 약 2분간 분산 처리하여 시료액을 얻은 후, 측정 장치의 측정계 내에 시료액을 서서히 가하여, 장치의 화면상의 PIDS(Polarization Intensity Differential Scattering) 농도가 45% 내지 55%가 되도록 측정계 내의 시료 농도를 조정했다. 그 후에 측정을 행하고, 체적 분포로부터 산술한 체적 평균 입경을 구했다.
(5) 수지층의 막 두께
수지층의 막 두께의 측정에는, 레이저 광으로 원통의 외경을 측정하는 레이저 치수 측정기(컨트롤러:"LS-5500"(상품명, 가부시키가이샤 키엔스사제) 및 센서 헤드:"LS-5040T"(상품명, 가부시키가이샤 키엔스사제))를 사용했다. 현상제 담지체 고정 지그 및 현상제 담지체 이송 기구를 부착한 장치에 센서부를 별도 고정하여, 현상제 담지체의 외경 치수를 측정했다. 측정은, 현상제 담지체 길이 방향에 대하여 30 분할해서 30군데 측정하고, 또한 현상제 담지체를 둘레 방향으로 90°회전시킨 후 또 30군데, 총 60군데에 대해 행했다. 얻어진 측정값의 평균값을 당해 시료의 외경 치수로 했다. 수지층 형성 전에 기체의 외경을 측정해 두고, 수지층 형성 후에 다시 외경을 측정하여, 그 차분을 수지층의 막 두께로 했다.
(6) 현상제(자성 토너)의 질량 평균 입경(D4)
입경 측정 장치:"콜터 멀티사이저 III"(상품명, 벡크만·콜터사제)을 사용해서 측정했다. 전해액으로는, 1급 염화나트륨을 사용해서 조제한 약 1% NaCl 수용액을 사용했다. 전해액 약 100ml 중에, 분산제로서 알킬벤젠술폰산염 약 0.5ml를 가하고, 측정 시료 약 5mg을 더 가해 시료를 현탁한다. 시료를 현탁한 전해액은, 초음파 분산기로 약 1분간 분산 처리를 행하고, 상기 측정 장치에 의해, 100㎛ 애퍼처를 사용해서, 측정 시료의 체적, 개수를 측정하여 체적 분포와 개수 분포를 산출했다. 그 결과로부터, 체적 분포로부터 구한 질량 기준의 질량 평균 입경(D4)을 구했다.
<아크릴 수지>
<<아크릴 수지 용액 A-1의 제조예 A-1>>
교반기, 냉각기, 온도계, 질소 도입관 및 적하 로트를 갖춘 4구 세퍼러블 플라스크 내에서, 이하의 재료를 혼합하여 계가 균일해질 때까지 교반했다.
·디메틸아미노에틸메타크릴레이트(3급 아미노기 함유 모노머):31.0질량부,
·라우릴브로마이드(4급화제):49.1질량부,
·이소프로필알코올:50질량부.
상기 재료를 교반하면서 온도 70℃까지 승온한 후, 5시간 교반해서 3급 아미노기 함유 모노머의 4급화를 행하여, 4급 암모늄염기 함유 아크릴계 모노머인 (2-메타크릴로일옥시에틸)라우릴디메틸암모늄브로마이드를 얻었다. 얻어진 반응 용액을 냉각한 후, 공중합 성분으로서, N-메틸올아크릴아미드 19.9질량부를 반응계 내에 함유시켜, 계가 균일해질 때까지 교반했다. 계속해서, 교반을 계속하면서 반응계 내의 온도가 70℃로 될 때까지 승온했다. 거기에, 중합 개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1.0질량부를 이소프로필알코올 50질량부에 용해한 중합 개시제 용액을 적하 로트로부터 1시간에 걸쳐 첨가했다. 적하 종료 후, 질소 도입하 환류 상태에서 5시간 더 반응시키고, 또한 AIBN을 0.2질량부 첨가한 후 1시간 반응시켜서 중합 반응을 종료시켰다. 이 용액에, p-톨루엔술폰산을 0.1질량부 첨가하고, 또한 이소프로필알코올로 희석해서 고형분 40%의 아크릴 수지 용액 A-1을 얻었다. 얻어진 아크릴 수지 용액을 온도 150℃에서 30분간 가열 건조한 후의 아크릴 수지의 분석을 한 결과, 아크릴 수지는, 화학식 10의 유닛, 화학식 11의 유닛 및 화학식 12의 유닛의 공중합체이었다. 또한, 아크릴 수지의 분석에 있어서, m/z=184의 MS 스펙트럼의 피크로부터, 화학식 10에서의 *와 화학식 12에서의 **가 결합하고 있음을 확인했다.
[화학식 10]
Figure pct00015
[화학식 11]
Figure pct00016
[화학식 12]
Figure pct00017
<<아크릴 수지 용액 A-2 내지 A-29, a-30 내지 a-33의 제조예>>
사용하는 공중합 성분을 표 1에 나타낸 성분으로 한 것 외에는, 제조예 A-1과 마찬가지로 하여, 아크릴 수지 용액 A-2 내지 A-29, a-30 내지 a-33을 얻었다. 또한, A-4, A-15, A-17, A-25, A-29는 중합 반응 종료 후, 이온 교환 수지에 의해 음이온을 브롬 이온에서 p-톨루엔술폰산 이온, 또는 메탄술폰산 이온으로 교환했다. 제조예 A-1과 마찬가지로 분석한 가열 건조 후의 아크릴 수지의 구조를 표 2에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00018
[표 2]
Figure pct00019
<기타 수지, 도전성 입자, 요철 부여 입자>
현상제 담지체에 사용하는 아크릴 수지 이외의 기타 수지, 도전성 입자 및 요철 부여 입자로서 이하의 표 A, 표 B 및 표 C에 나타내는 것을 사용했다.
[표 A]
Figure pct00020
[표 B]
Figure pct00021
[표 C]
Figure pct00022
〔실시예 1〕
<현상제 담지체 E-1의 제조>
현상제 담지체 E-1을 이하의 방법에 의해 제조했다. 우선, 하기의 각 재료를 혼합하고, 샌드밀:"횡형 레디 밀 NVM-03"(상품명, 아이멕스사제)(직경 1.0mm의 유리 비즈를 충전율 85%)으로 분산 처리하여, 도포 시공액을 얻었다.
·아크릴 수지 용액 A-1: 고형분 100질량부(용액으로서 250질량부),
·도전성 입자 C-1: 6.7질량부,
·도전성 입자 C-2: 60질량부,
·요철 부여 입자 D-2: 10질량부,
·이소프로필알코올: 200질량부.
"LASER JET4350"(상품명, 휴렛 펙커드사제)의 순정 카트리지에 내장되어 있는 현상제 담지체의 알루미늄제 원통관과 동일 형상의 물질을 기체로서 준비했다. 당해 기체의 양단부 각 6mm를 마스킹한 후, 당해 기체를, 그 축이 연직과 평행해지도록 배치했다. 그리고, 당해 기체를 1500rpm으로 회전시켜, 에어 스프레이건을 40mm/초로 하강시키면서 도포 시공액을 도포하여 경화 후의 두께가 8㎛가 되도록 도막을 형성했다. 계속해서 온도 150℃의 열풍 건조로 중에서 30분간 가열하여 도막을 경화시켜 현상제 담지체 E-1을 얻었다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 E-1에 마그네트 롤러를 조립하고, 이것을 프린터:"LASER JET4350"(상품명, 휴렛 펙커드사제)의 순정 카트리지에 내장하여, 현상 장치로 했다. 이것을 상기 프린터에 탑재하여 하기의 화상 평가를 행했다. 화상 평가는, 고온 고습 환경(온도 32.5℃, 습도 80% RH;H/H)에서 실시했다. 또한, 화상 평가에는, 레터 사이즈의 용지 "Business 4200"(상품명, XEROX사제;75g/m2)을 사용하고, 인자 비율 3%의 문자 화상을 A4 사이즈의 보통 용지를 세로 이송(A4 portrait)으로 5만장까지 연속 복사의 출력 시험을 행했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, (1) 내지 (3)의 화상 평가는, 각각 초기와 5만장 출력 후에 행하였다.
(1) 화상 농도
반사 농도계:"RD918"(상품명, 멕베스사제)을 사용하여, 짙은 화상을 인쇄했을 때의 짙은 흑부의 농도를 5점 측정하고, 산술 평균값을 화상 농도라 했다. 또한, 초기와 5만장 출력 후의 화상 농도의 저하율을 산출했다.
(2) 농도 불균일
하프톤 및 짙은 흑 화상을 출력하여, 화상 진행 방향으로 나타나는, 선 형상, 띠 형상의 농도차에 대해 하기 기준으로 평가했다. 농도 불균일은 하기 기준 에 기초하여 등급을 매겨 평가했다.
A: 화상에도 슬리브 상에도 농도차를 전혀 확인할 수 없다.
B: 하프톤 화상 상에서는 경미한 농도차를 확인할 수 있고, 짙은 흑 화상 상에서는 확인할 수 없다.
C: 짙은 흑 화상 상에서 경미한 농도차를 확인할 수 있고, 하프톤 화상 상에 육안으로 농도차를 알 수 있는 띠가 확인된다.
D: 하프톤 화상 상에 반사 농도계로 명확하게 측정할 수 있는 농도차가 띠 형상으로 나타나고, 짙은 흑 화상 상에서도 육안으로 농도차를 확인할 수 있다.
(3) 화질 평가
폰트 크기가 4P인 도 4에 도시하는 한자(Chinese Character)의 화상을 출력하고, 당해 화상의 주위에 대한 토너의 비산이나 당해 화상의 흰 부분을 육안으로 관찰하여, 하기 기준으로 화질을 평가했다.
A: 배율이 10배인 확대경으로 보아도 비산이 없는 선명한 화상이다.
B: 육안으로 보는 한 선명한 화상이다.
C: 약간 비산이 보이지만 실용상 문제없다.
D: 비산이 눈에 띄고, 문자의 흰 부분을 확인할 수 있다.
〔실시예 2 내지 31, 비교예 1 내지 4〕
<현상제 담지체 E-2 내지 E-31, F-32 내지 F-35의 제조>
도포 시공액을 각각 표 3에 나타낸 것을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 현상제 담지체 E-2 내지 E-31, F-32 내지 F-35를 제작했다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 E-2 내지 E-31, F-32 내지 F-35를 실시예 1과 마찬가지로 카트리지에 내장하여 현상 장치를 얻었다. 이들 현상 장치를 실시예 1과 마찬가지로 프린터에 탑재하여, 실시예 1과 마찬가지로 화상 평가를 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00023
[표 4]
Figure pct00024
표 4의 결과에서 보아도, 실시예 1 내지 45의 평가 결과는 양호했다. 비교예 1의 현상제 담지체 F-32는, 아크릴 수지 중에 유닛 (1) 및 유닛 (3)을 함유하지 않았고, 내마모성이 불충분하기 때문에, 초기와 5만장일 때의 화상 농도차가 나쁘며, 또한 5만장일 때의 농도 불균일, 화질 평가가 나빴다. 비교예 2, 3의 현상제 담지체 F-33, F-34는, 아크릴 수지 중에 유닛 (2)를 함유하지 않았고, 대전 부여 성능이 낮기 때문에, 초기 및 5만장일 때의 화상 농도가 낮으며, 또한 농도 불균일, 화질 평가가 나빴다. 비교예 4의 현상제 담지체 F-35는, 아크릴 수지의 구조의 R7의 알킬기의 탄소수가 22로 커서, 도전성 입자와의 분산성이 불충분하기 때문에, 농도 불균일, 화질 평가가 나빠졌다.
〔실시예 32〕
<현상제 담지체 G-36의 제조>
도포 시공액의 조성을 이하에 나타내는 비율로 하고, 그 밖에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도포 시공액을 얻었다.
·아크릴 수지 용액 A-1: 고형분 50질량부(용액으로서 125질량부),
·페놀 수지: 고형분 50질량부(용액으로서 83.3질량부),
·도전성 입자 C-1: 4질량부,
·도전성 입자 C-2: 36질량부,
·요철 부여 입자 D-1: 12질량부,
·이소프로필알코올: 175질량부.
계속해서, 기체의 회전수를 1000rpm, 에어 스프레이건의 하강 속도를 30mm/초, 경화 후의 두께를 12㎛가 되도록 하고, 그 밖의 조건은 실시예 1과 마찬가지로 하여 도막을 형성하고 경화시켜서 현상제 담지체 G-36을 얻었다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 G-36에 마그네트 롤러를 삽입하고, 양단부에 플랜지를 설치하여, 전자 사진 화상 형성 장치:"iR2545"(상품명, 캐논 가부시키가이샤제)의 현상기의 현상 롤러로서 장착했다. 또한, 자성 닥터 블레이드와 현상제 담지체 G-36의 간극은 220㎛로 했다. 이것을, 상기의 전자 사진 화상 형성 장치에 탑재하여 하기의 화상 평가를 행했다. 화상 평가는, 고온 고습 환경(온도 30℃, 습도 80% RH;H/H)에서 실시했다. 또한, 화상 평가에는, A4 사이즈의 보통 용지:"CS-680"(상품명, 캐논가부시키가이샤제;68g/m2)을 사용하고, 인쇄 비율 3%의 문자 화상을 A4 사이즈의 보통 용지를 가로 이송(A4 landscape)으로 50만장까지 연속 복사의 출력 시험을 행했다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
(1) 화상 농도, (2) 농도 불균일 및 (3) 화질 평가의 화상 평가는, 각각 초기와 50만장 출력 후로 한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시했다.
〔실시예 33 내지 42, 비교예 5 내지 8〕
<현상제 담지체 G-37 내지 G-46, H-47 내지 H-50의 제조>
도포 시공액을 각각 표 5에 나타낸 것을 사용한 것 외에는, 실시예 32와 마찬가지로 현상제 담지체 G-37 내지 G-46, H-47 내지 H-50을 제작했다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 G-37 내지 G-46, H-47 내지 H-50을 실시예 32와 마찬가지로 현상기에 내장하여 현상 장치를 얻었다. 이들 현상 장치를 실시예 32와 마찬가지로 전자 사진 화상 형성 장치에 탑재하여, 실시예 32와 마찬가지로 화상 평가를 행했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00025
[표 6]
Figure pct00026
표 6으로부터 실시예 32 내지 42의 평가 결과는 양호한 것을 알 수 있다. 비교예 5의 현상제 담지체 H-47은, 아크릴 수지 중에 유닛 (1) 및 유닛 (3)을 함유하지 않았고, 내마모성이 불충분하기 때문에, 초기와 50만장일 때의 화상 농도차가 나쁘며, 또한 50만장일 때의 농도 불균일, 화질 평가가 나빴다. 비교예 6 및 7의 현상제 담지체 H-48, H-49는, 아크릴 수지 중에 유닛 (2)를 함유하지 않았고, 대전 부여 성능이 낮기 때문에, 초기 및 50만장일 때의 화상 농도가 낮고, 또한 농도 불균일, 화질 평가가 나빴다. 비교예 8의 현상제 담지체 F-50은, 아크릴 수지의 구조의 R7의 알킬기의 탄소수가 22로 커서, 페놀 수지와의 상용성이 나빠지고, 또한 도전성 입자와의 분산성이 불충분하기 때문에, 농도 불균일, 화질 평가가 나빠졌다.
〔실시예 43〕
<현상제 담지체 I-51의 제조>
도포 시공액의 조성을 이하에 나타내는 비율로 하고, 그 밖에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 도포 시공액을 얻었다.
·아크릴 수지 용액 A-1: 고형분 100질량부(용액으로 해서 250질량부),
·도전성 입자 C-1: 3.3질량부,
·도전성 입자 C-2: 30질량부,
·요철 부여 입자 D-1: 10질량부,
·이소프로필알코올: 100질량부.
계속해서, 기체의 회전수를 1500rpm, 에어 스프레이건의 하강 속도를 35mm/초, 경화 후의 두께를 10㎛가 되도록 하고, 그 밖의 조건은 실시예 1과 마찬가지로 해서 도막을 형성하고, 경화시켜서 현상제 담지체 I-51을 얻었다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 I-51을 프린터:"LBP2160"(상품명, 캐논 가부시키가이샤제)의 마젠타 카트리지:"EP82"(상품명, 캐논 가부시키가이샤제)에 내장하여 현상 장치로 했다. 이것을 상기 프린터에 탑재하여 하기의 화상 평가를 행했다. 또한, 토너에 대한 규제를 강화하기 위해서, 현상제 담지체 길이 방향으로 토너 규제 블레이드의 접촉압을 선압으로 30g/cm로 했다. 화상 평가는, 고온 고습 환경(온도 32.5℃, 습도 80% RH;H/H)에서 실시했다. 또한, 화상 평가에는, 레터 사이즈의 용지:"Business4200"(상품명, XEROX사제;75g/m2)을 사용하고, 인자 비율 3%의 문자 화상을 A4 사이즈의 보통 용지를 세로 이송(A4 portrait)으로 3만장까지 연속 복사의 출력 시험을 행했다. 그 결과를 표 8에 나타낸다.
(1) 화상 농도, (2) 농도 불균일 및 (3) 화질 평가의 화상 평가는, 각각 초기와 3만장 출력 후로 한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시했다.
〔비교예 9 내지 10〕
<현상제 담지체 J-52 내지 J-53의 제조>
도포 시공액의 조성을 표 7에 나타내는 비율로 한 것 외에는, 실시예 43과 마찬가지로 하여 현상제 담지체 J-52 내지 J-53을 제작했다.
<전자 사진 화상 형성 장치의 형성 및 그것을 사용한 화상 평가>
얻어진 현상제 담지체 J-52 내지 J-53을 실시예 43과 마찬가지로 카트리지에 내장하여 현상 장치를 얻었다. 이들 현상 장치를 실시예 43과 마찬가지로 프린터에 탑재하여, 실시예 43과 마찬가지로 화상평가를 행했다. 결과를 표 8에 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00027
[표 8]
Figure pct00028
표 8로부터, 실시예 43의 평가 결과는 양호한 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 9, 10의 현상제 담지체 J-52, J-53은, 아크릴 수지 중에 유닛 (2)를 함유하지 않았고, 대전 부여 성능이 낮기 때문에, 초기 및 3만장일 때의 화상 농도가 낮고,또한 농도 불균일, 화질 평가가 나빴다.
본 출원은 2010년 4월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-090967로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용해서 본 출원의 일부로 하는 것이다.
101 : 수지층 102 : 기체
103 : 현상 슬리브 104 : 마그네트 롤러
105 : 현상제 담지체 106 : 정전 잠상 담지체(감광체 드럼)
107 : 현상제 층 두께 규제 부재(자성 블레이드)
108 : 현상 바이어스 전원 109 : 현상 용기
110 : 교반 반송 부재 111 : 제2실
112 : 제1실 113 : 구획 부재
114 : 교반 부재 115 : 현상제 공급 부재

Claims (5)

  1. 기체 및 수지층을 갖고, 상기 수지층은, 하기 화학식 1로 나타내는 유닛, 하기 화학식 2로 나타내는 유닛 및 하기 화학식 3으로 나타내는 유닛을 갖는 아크릴 수지와 도전성 입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는, 현상제 담지체.
    [화학식 1]
    Figure pct00029

    [식에서, R1은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R2는, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. *는, 화학식 3에서의 **와의 결합부를 나타낸다.]
    [화학식 2]
    Figure pct00030

    [식에서, R3은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R4는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다.]
    [화학식 3]
    Figure pct00031

    [식에서, R8은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R9는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다. **는, 화학식 1에서의 *와의 결합부를 나타낸다.]
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 나타내는 유닛의 R5, R6 및 R7 중 하나 이상이, 탄소수 8 내지 18의 알킬기인, 현상제 담지체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수지층은, 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 함유하고 있고, 또한, 상기 아크릴 수지는, 하기 화학식 4에 나타내는 유닛을 갖고,
    상기 아크릴 수지는, 하기 화학식 4에서의 ***의 위치에서 상기 페놀 수지 또는 상기 멜라민 수지와 결합하고 있는, 현상제 담지체.
    [화학식 4]
    Figure pct00032

    [식에서, R10은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R11은, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다.]
  4. 기체 및 수지층을 갖는 현상제 담지체의 제조 방법에 있어서, 상기 수지층은, 아크릴 수지 및 도전성 입자를 적어도 함유하고 있고, 상기 아크릴 수지는, 하기 중합 반응 〔A〕 및 〔B〕에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는, 현상제 담지체의 제조 방법.
    중합 반응〔A〕; 하기 화학식 5로 나타내는 모노머 및 하기 화학식 6으로 나타내는 모노머의 라디칼 중합 반응
    중합 반응〔B〕; 하기 화학식 5로 나타내는 모노머의 수산기끼리의 탈수 중축합 반응
    [화학식 5]
    Figure pct00033

    [식에서, R12는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R13은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타낸다.]
    [화학식 6]
    Figure pct00034

    [식에서, R14는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R15는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, R16, R17 및 R18은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, A-는, 음이온을 나타낸다.]
  5. 토너 입자를 갖는 부 대전성의 현상제와, 상기 현상제를 수용하고 있는 용기와, 상기 용기에 저장된 상기 현상제를 담지 반송하기 위한 현상제 담지체와, 현상제 층 두께 규제 부재를 갖는 현상 장치이며, 상기 현상제 담지체가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 현상제 담지체인 것을 특징으로 하는, 현상 장치.
KR1020127028713A 2010-04-09 2011-03-28 현상제 담지체, 그 제조 방법 및 현상 장치 KR101375418B1 (ko)

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