KR20130106426A

KR20130106426A - 현상 롤러, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치

Info

Publication number: KR20130106426A
Application number: KR1020137019035A
Authority: KR
Inventors: 마사키 야마다; 다카시 구사바; 구니마사 가와무라; 유지 사쿠라이; 도루 이시이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-09-27
Also published as: EP2660657A4; JP5079134B2; RU2013135011A; KR101471318B1; WO2012090418A1; BR112013014842A2; EP2660657B1; US8600273B2; RU2540565C1; US20120195631A1; CN103282838A; CN103282838B; JP2012150453A; EP2660657A1

Abstract

고온 고습 환경하에서의 보존, 사용에 의해서도 표면층의 탄성층으로부터의 박리가 억제되고, 또한 표면에 토너가 고착되기 어려운 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 도움이 되는 현상 롤러를 제공한다. 당해 현상 롤러는, 축심체와, 상기 축심체 상에 형성된 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물을 포함하는 탄성층과, 상기 탄성층의 둘레면을 피복하고 있는 우레탄 수지를 포함하는 표면층을 갖는 현상 롤러이며, 상기 우레탄 수지는 인접하는 2개의 우레탄 결합의 사이에, 하기 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 하기 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 하기 구조식 (3)으로 표시되는 구조로부터 선택되는 한쪽 또는 양쪽의 구조를 갖고 있다.

Description

현상 롤러, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치{DEVELOPING ROLLER, PROCESS CARTRIDGE, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS}

본 발명은 전자 사진 장치에 사용되는 현상 롤러, 상기 현상 롤러를 갖는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.

전자 사진 장치(전자 사진 방식을 사용한 복사기나 팩시밀리나 프린터 등)에 있어서는, 전자 사진 감광체(이후, 「감광체」라고도 함)가 대전 수단에 의해 대전되고, 레이저 등에 의해 노광되어, 그 결과 감광체 상에 정전 잠상이 형성된다. 계속해서, 현상 용기 내의 토너가 토너 공급 롤러 및 토너 규제 부재에 의해 현상 롤러 상에 도포된다. 현상 롤러에 의해 현상 영역에 반송된 토너에 의해, 감광체와 현상 롤러의 접촉부 또는 근접부에서 감광체 상의 정전 잠상의 현상이 행해진다. 그 후, 감광체 상의 토너는 전사 수단에 의해 기록지에 전사되고, 열과 압력에 의해 정착되며, 감광체 상에 잔류한 토너는 클리닝 블레이드에 의해 제거된다.

현상 롤러로서는 10³ 내지 10¹⁰Ωㆍcm의 전기 저항을 갖는 탄성 롤러가 일반적으로 사용되고 있다. 또한, 현상 롤러에의 한층 더한 고내구화 및 전자 사진 화상에의 한층 더한 고화질화에의 요구를 감안하여, 탄성층의 표면에 표면층을 형성한 현상 롤러가 사용되도록 되고 있다.

여기서, 현상 롤러의 탄성층으로서는, 변형 회복성과 유연성이 우수한 실리콘 고무가 적절하게 사용된다. 또한, 표면층으로서는 내마모성, 토너에의 대전 부여성이 우수한 폴리우레탄이 사용되고 있다.

특허문헌 1에는 실리콘 고무 탄성층 상에 특정한 조성을 포함하는 폴리테트라메틸렌글리콜계 폴리우레탄 표면층을 형성하고, 각 온습도 환경하에서의 폐해를 억제하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 폴리에테르계 폴리우레탄 표면층의 조성에 의해 저융점 토너의 융착을 억제할 수 있는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는 고온 고습 환경하에서의 대전 특성을 유지하기 위하여, 흡수율을 낮게 한 폴리우레탄 표면층을 사용한 현상 롤러가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-141192호 공보 일본 특허 공개 제2006-251342호 공보 일본 특허 공개 평7-199645호 공보

최근, 전자 사진 장치에는 보다 가혹한 환경하에 있어서도 고화질, 고내구성을 유지할 수 있는 것이 요구되고 있다. 그런데, 실리콘 고무는 전술한 바와 같이 탄성층의 구성 재료로서 우수한 물성을 갖기는 하지만, 저극성의 재료이다. 그로 인해, 실리콘 고무를 포함하는 탄성층을 구비하고 있는 특허문헌 1 내지 3에 관한 현상 롤러는, 본 발명자들의 검토에 따르면, 온도 40℃, 상대 습도 95％의 고온 고습 환경하에 장기간 방치하였을 때, 표면층이 실리콘 고무 탄성층으로부터 박리되는 경우가 있었다. 또한, 특허문헌 1 내지 3에 관한 현상 롤러는, 그 표면에 토너가 견고하게 고착하여, 당해 토너의 고착물에 기인하는 농도 불균일을 전자 사진 화상에 발생시키는 경우가 있었다.

본 발명의 목적은, 고온 고습 환경하에서의 보존, 사용에 의해서도 표면층의 탄성층으로부터의 박리가 억제되고, 또한 표면에 토너가 고착되기 어려운 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 도움이 되는 현상 롤러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 고품위의 전자 사진 화상을 안정되게 출력할 수 있는 전자 사진 화상 형성 장치 및 그것에 사용되는 프로세스 카트리지를 제공하는 점에 있다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 특정한 구조를 갖는 폴리우레탄 수지를 포함하는 표면층은, 실리콘 고무 탄성층과의 접착성이 우수하고, 또한 그 표면에는 토너가 고착되기 어려운 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 일 형태에 따르면, 축심체, 탄성층 및 상기 탄성층의 표면을 피복하고 있는 표면층을 가지며, 상기 탄성층은 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물을 포함하고, 상기 표면층은 우레탄 수지를 포함하고, 상기 우레탄 수지는 인접하는 2개의 우레탄 결합의 사이에 하기 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 하기 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 하기 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 한쪽의 구조를 갖고 있는 것인 현상 롤러가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 적어도 현상 롤러가 장착되어 이루어지며, 전자 사진 장치에 착탈 가능한 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 현상 롤러가 상기의 현상 롤러인 프로세스 카트리지가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 현상 롤러와, 상기 현상 롤러와 접촉하여 배치되어 있는 전자 사진 감광체를 구비하고 있는 전자 사진 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 특정한 구조 단위를 갖는 우레탄 수지를 포함하는 표면층을 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물을 포함하는 탄성층 상에 형성함으로써, 고온 고습 환경하에 장기간 보관하였을 때에도 표면층의 박리 및 토너의 고착의 양쪽을 높은 레벨로 억제할 수 있어, 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 도움이 되는 현상 롤러를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고품위의 전자 사진 화상을 안정하게 형성할 수 있는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 현상 롤러의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 프로세스 카트리지의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 전자 사진 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 액 순환형 침지 도포 시공 장치의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 관한 우레탄 수지가 갖는 특징적 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 우레탄 수지가 갖는 특징적 구조를 도시하는 도면이다.

본 발명에 관한 현상 롤러(1)의 일 실시 형태를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시한 현상 롤러(1)는, 원기둥 형상 또는 중공 원통 형상의 도전성 축심체(2)의 외주면에 탄성층(3)이 형성되어 있다. 또한, 표면층(4)은 탄성층(3)의 외주면을 피복하고 있다.

<축심체>

축심체(2)는 현상 롤러(1)의 전극 및 지지 부재로서 기능하는 것이며, 알루미늄, 구리 합금, 스테인리스강과 같은 금속 또는 합금; 크롬, 또는 니켈로 도금 처리를 실시한 철; 도전성을 갖는 합성 수지와 같은 도전성 재질로 구성된다.

<탄성층>

탄성층(3)은, 현상 롤러와 감광체의 접촉부에 있어서, 소정의 폭의 닙을 형성하기 위하여 필요한 탄성을 현상 롤러에 제공하는 것이다. 탄성층(3)은, 당해 탄성층에 높은 변형으로부터의 회복성 및 높은 유연성을 제공하는 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물을 포함한다.

소수성 상호 작용에 의한 표면층과 탄성층의 접착을 보다 강하게 하기 위하여, 접착 계면 근방의 물 분자의 존재량은 적은 쪽이 좋다고 생각된다. 실리콘 고무는 고무 성분 자체가 저극성이고, 또한 저흡습성이기 때문에, 함유하는 필러의 종류에 따라서는 탄성층의 흡수율을 매우 낮은 레벨까지 저하시키는 것이 가능하다. 그에 의해, 후술하는 우레탄 수지를 포함하는 표면층과의 소수성 상호 작용에 의한 높은 접착 효과를 한층 더 향상시키는 것이 가능하다.

구체적으로는, 탄성층(3)은 일본 공업 규격 (JIS) K7209 A법에 기초하는 흡수율이 0.10％ 이하인 것이 바람직하고, 0.02％ 이상 0.10％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

부가 경화형 디메틸실리콘 고무로서는 이하의 것을 들 수 있다. 폴리디메틸실록산, 폴리메틸비닐실록산, 폴리페닐비닐실록산, 폴리메톡시메틸실록산, 폴리에톡시메틸실록산, 이들 폴리실록산의 공중합체.

탄성층(3) 중에는 도전성 미립자를 함유시킬 수 있다. 도전성 미립자로서는 카본 블랙 또는 알루미늄, 구리와 같은 도전성 금속; 산화아연, 산화주석, 산화티타늄과 같은 도전성 금속 산화물의 미립자를 사용할 수 있다. 카본 블랙은 비교적 낮은 첨가량으로 양호한 도전성이 얻어지므로 특히 바람직하다.

탄성층(3)의 흡수율을 낮게 하기 위해서는, 상기와 같이 도전성 미립자 중에서도, 특히 물과의 친화성이 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전성 입자로서 카본 블랙을 사용하는 경우, 비교적 1차 입자 직경이 크고, 표면이 극성화 처리되어 있지 않은 카본 블랙을 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 고무의 보강성, 도전성을 고려하면, 1차 입자 직경이 30nm 이상 60nm 이하의 범위에 있고, 표면 특성으로서는 중성 또는 소수화 처리된 것, 즉 pH값이 5.0 이상 8.0 이하인 카본 블랙이 적절하게 사용된다.

도전성 미립자로서 전술한 바와 같은 카본 블랙을 사용하는 경우의 함유량의 목표로서는, 탄성층 중의 실리콘 고무 100질량부에 대하여 5 내지 20질량부이다.

카본 블랙 이외의 도전성 미립자를 사용하는 경우에는, 미립자의 흡습성에 따라 적절하게 첨가량을 조정하여, 탄성층의 흡수율이 상기한 범위 내가 되도록 하는 것이 바람직하다.

탄성층(3) 중에는 도전성 미립자 외에 비도전성 충전제, 가교제, 촉매와 같은 각종 첨가제를 적절하게 함유시켜도 된다.

<표면층>

표면층(4)에 함유되어 있는 우레탄 수지는, 인접하는 우레탄 결합의 사이에, 하기 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 하기 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 하기 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 한쪽 또는 양쪽의 구조를 갖고 있다. 즉, 본 발명에 관한 우레탄 수지는, 하기 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 하기 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 하기 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 한쪽 또는 양쪽의 구조가, 2개의 우레탄 결합에 의해 사이에 끼워져 있는 구조를 분자 내에 갖는 것이다.

도 5 및 도 6에 본 발명에 관한 우레탄 수지가 갖는 특징적인 구조의 일부를 도시한다. 도 5에 있어서는, 상기 구조식 (1)로 표시되는 구조와 상기 구조식 (2)로 표시되는 구조가, 인접하는 우레탄 결합 A1 및 A2에 의해 사이에 끼워져 있다. 또한, 도 6에 관한 우레탄 수지에 있어서는, 인접하고 있는 우레탄 결합 B1과 B2에 의해, 및 인접하는 우레탄 결합 C1과 C2에 의해, 상기 구조식 (1)로 표시되는 구조와 상기 구조식 (2)로 표시되는 구조가 사이에 끼워져 있다. 통상, 합성 수지끼리의 접착성은 화학 결합 외에, 수소 결합, 산-염기 상호 작용과 같은 주로 극성 관능기의 상호 작용에 의존한다. 그러나, 실리콘 고무는 매우 극성이 낮고, 그 표면은 불활성이다. 그로 인해, 일반적으로 실리콘 고무를 포함하는 탄성층과 폴리우레탄 수지를 포함하는 표면층의 접착성에 관하여, 극성 관능기에 의한 강한 상호 작용은 기대할 수 없다. 그러나, 본 발명에 관한 탄성층과 표면층은, 가혹한 고온 고습 환경하에 장기간 방치한 경우에도 양호한 접착성을 나타낸다.

그 상세한 이유는 현재 해명 중이지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.

즉, 인접하는 우레탄 결합 사이에 존재하는 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 구조식 (2)로 표시되는 구조, 및 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 갖는 우레탄 수지는, 종래의 폴리에테르폴리우레탄과 비교하여, 메틸기를 측쇄에 도입한 것에 의해, 폴리우레탄으로서는 매우 저극성으로 되어 있다. 한편, 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물은, 실록산(Si-O) 결합이 6개이며 1회전하는 「나선 형상」의 분자 구조를 갖고 있으며, 또한 메틸기가 외측에 배향되어 있는 것이 알려져 있다. 즉, 실리콘 고무의 중합체쇄의 표면은, 소수성 메틸기로 실질적으로 피복되어 있다. 그로 인해, 본 발명에 관한 탄성층 중의 실리콘 고무 표면의 메틸기와, 표면층 중의 우레탄 수지 중의 인접하는 2개의 우레탄 결합의 사이에 도입된 측쇄로서의 메틸기와의 사이에 소수성 분자간에 작용하는 인력이 작용하고 있다. 그 결과로서, 본 발명에 관한 표면층과 탄성층은 우수한 접착성을 나타내는 것이라고 생각된다.

또한, 본 발명에 관한 폴리우레탄은, 구조식 (1)로 표시되는 폴리에테르 성분을 포함하며, 유연성이 우수하다. 또한, 구조식 (2)로 표시되는 구조, 및 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함함으로써, 저온 영역에서의 결정성이 현저하게 낮게 되어 있다. 그로 인해, 본 발명에 관한 폴리우레탄을 포함하는 표면층을 구비하는 현상 롤러는, 저온 환경하에서도 유연하고, 경도가 상승하기 어렵게 되어 있으며, 저온 환경하에서도 토너에 끼치는 스트레스가 낮고, 필르밍을 발생시키기 어려운 것이 된다.

또한, 본 발명에 관한 폴리우레탄은, 구조식 (1)로 표시되는 구조보다 소수성이 높은 구조식 (2) 또는 (3)으로 표시되는 구조를 분자 내에 가짐으로써, 우레탄 수지 자체의 물과의 친화성이 저하되고, 우레탄 수지로서는 비교적 저흡수성으로 하는 것이 가능하다. 또한, 고온 영역에 있어서는, 구조식 (2) 또는 (3)으로 표시되는 구조 중의, 측쇄로서의 메틸기의 존재에 의해 고온 영역에서의 분자 운동성이 억제된다. 그로 인해, 본 발명에 관한 현상 롤러의 표면은, 고온 고습 환경하에 있어서도 점착성이 상승하기 어렵고, 고온 고습 환경하에서의 현상 롤러 표면에의 토너의 고착을 유효하게 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 우레탄 수지로서는, 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 구조식 (2) 및 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 한쪽이 랜덤하게 공중합되어 이루어지는 것이 바람직하다. 그 이유는, 저온 영역에서의 결정성 저감 효과 및 고온 영역에서의 분자 운동성 억제 효과가 보다 높기 때문이다.

전술한 폴리우레탄 중, 「구조식 (1)의 구조의 몰비」:「구조식 (2) 또는 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조와의 몰비」는 80:20 이상 50:50 이하인 것이 바람직하다. 각 화학식의 구조의 몰비가 이 범위이면, 표면의 토너 고착성, 또한 표면층 박리의 양면에 있어서, 보다 우수한 억제 효과를 얻을 수 있다. 또한, 저온 영역에서의 유연성도 우수하기 때문에, 내구성도 양호해진다.

표면층에 포함되는 폴리우레탄은, 구조식 (1)의 구조와, 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 갖는 폴리에테르디올 또는 상기 폴리에테르디올과 방향족 디이소시아네이트를 반응시킨 수산기 말단 예비중합체와, 상기 폴리에테르디올과 방향족 이소시아네이트를 반응시킨 이소시아네이트기 말단 예비중합체를 열경화함으로써 얻어지는 것이 바람직하다.

통상, 폴리우레탄의 합성은, 이하와 같은 방법이 이용된다.

ㆍ폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합, 반응시키는 원샷법

ㆍ일부 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 이소시아네이트기 말단 예비중합체와, 저분자 디올, 저분자 트리올과 같은 쇄 연장제를 반응시키는 방법

그러나, 구조식 (1)의 구조 및 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 갖는 폴리에테르디올은 극성이 낮은 재료이다. 그로 인해, 극성이 높은 이소시아네이트와의 상용성이 낮아, 계 내에 폴리올의 비율이 높은 부분과, 이소시아네이트의 비율이 높은 부분으로 미시적으로 상분리하기 쉽다. 폴리올의 비율이 높은 부분은 미반응 성분이 잔존하기 쉽고, 잔류하는 미반응 폴리올의 스며나옴에 의해 표면 토너 고착의 원인이 되는 경우가 있다.

미반응 폴리올의 잔류를 저감하기 위하여, 고극성의 이소시아네이트를 과잉으로 사용할 필요가 있으며, 그 결과로서 폴리우레탄의 흡수율은 높은 것이 되는 경우가 많다. 또한, 전술한 어느 방법도 이소시아네이트끼리의 반응이 높은 비율로 일어나는 경우가 많으며, 고극성인 우레아 결합, 알로파네이트 결합을 발생시킨다.

구조식 (1)의 구조와, 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 갖는 폴리에테르디올 또는 상기 폴리에테르디올과 방향족 디이소시아네이트를 반응시킨 수산기 말단 예비중합체와, 상기 폴리에테르디올과 방향족 이소시아네이트를 반응시킨 이소시아네이트기 말단 예비중합체를 열경화시킴으로써, 폴리올과 이소시아네이트의 극성차를 작게 할 수 있다. 그로 인해 폴리올과 이소시아네이트의 상용성을 향상시켜, 종래예보다 적은 이소시아네이트 비율로 보다 극성이 낮은 폴리우레탄이 얻어진다. 또한, 미반응 폴리올의 잔류를 매우 낮게 억제하는 것이 가능하기 때문에, 미반응 폴리올의 스며나옴에 의한 표면 토너 고착을 억제할 수 있다.

구조식 (1)의 구조, 및 구조식 (2) 또는 (3)의 구조를 포함하는 폴리에테르디올을 방향족 디이소시아네이트와 반응시킨 수산기 말단 예비중합체로서 사용하는 경우, 예비중합체의 수 평균 분자량으로서는 10000 이상 15000 이하가 바람직하다.

또한, 이소시아네이트기 말단 예비중합체로서 사용할 때에는, 예비중합체의 이소시아네이트 함유량이 3.0질량％ 내지 4.0질량％의 범위에 있는 것이 바람직하다. 수산기 말단 예비중합체의 분자량, 이소시아네이트기 말단 예비중합체의 이소시아네이트 함유량이 이 범위에 있으면, 생성되는 폴리우레탄의 저흡수율화와 미반응 성분의 잔류 억제의 밸런스가 좋아, 토너 고착, 표면층의 박리를 억제하는 효과에 있어서 보다 높은 레벨로 양립할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 폴리우레탄은, 하기 (a)의 수산기 말단 예비중합체와, 하기 (b)의 이소시아네이트기 말단 예비중합체를 열경화시킨 것이 보다 바람직하다.

(a) 구조식 (1)의 구조, 및 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 포함하는 수 평균 분자량 2000 이상 3000 이하의 폴리에테르디올과 방향족 디이소시아네이트를 반응시킨 수 평균 분자량 10000 이상 15000 이하의 수산기 말단 예비중합체

(b) 구조식 (1)의 구조, 및 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 포함하는 수 평균 분자량 2000 이상 3000 이하의 폴리에테르디올과 방향족 이소시아네이트를 반응시킨 이소시아네이트기 말단 예비중합체

수 평균 분자량 2000 이상 3000 이하의 상기 폴리에테르디올을, 수산기 말단 예비중합체 및 이소시아네이트기 말단 예비중합체의 원료로서 사용하면, 최종적으로 얻어지는 폴리우레탄의 저흡수율화를 도모할 수 있고, 또한 미반응 성분의 잔류를 억제할 수 있다. 또한, 표면층의 강도와 점착성도 우수하기 때문에, 내구성도 향상시킬 수 있다.

2개의 우레탄 결합의 사이에는, 구조식 (1)의 구조와, 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조 외에, 본 발명의 효과가 손상되지 않을 정도로 필요에 따라 폴리프로필렌글리콜, 지방족 폴리에스테르를 함유하여도 된다. 지방족 폴리에스테르로서는 1,4-부탄디올, 3-메틸-1.5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜과 같은 디올 성분, 트리메틸올프로판과 같은 트리올 성분과, 아디프산, 글루타르산, 세박산 등의 디카르복실산과의 축합 반응에 의해 얻어지는 지방족 폴리에스테르폴리올을 들 수 있다.

이들 폴리올 성분은 필요에 따라 미리 2,4-톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 1,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI)와 같은 이소시아네이트에 의해 쇄연장된 예비중합체로 하여도 된다.

구조식 (1)의 구조와, 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조 이외의 성분은, 본 발명의 효과 발현의 관점에서 폴리우레탄 중 20질량％ 이하의 함유율로 하는 것이 바람직하다.

이들 폴리올 성분과 반응시키는 이소시아네이트 화합물로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)와 같은 지방족 폴리이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 시클로헥산1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산1,4-디이소시아네이트와 같은 지환식 폴리이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 폴리메릭디페닐메탄디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트와 같은 방향족 이소시아네이트 및 이들의 공중합물이나 이소시아누레이트체, TMP 어덕트체, 뷰렛체, 그의 블록체를 사용할 수 있다.

이 중에서도 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리메릭디페닐메탄디이소시아네이트와 같은 방향족 이소시아네이트가 보다 적합하게 사용된다.

방향족 이소시아네이트와 우레탄 결합끼리의 사이에, 구조식 (1)과, 구조식 (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 하나의 구조를 갖는 폴리에테르 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄은, 유연하면서 강도가 우수하고, 고온 고습하에서 점착성이 낮기 때문에 바람직하다.

폴리올 성분과 반응시키는 이소시아네이트 화합물의 혼합비는, 폴리올의 수산기 1.0에 대하여 이소시아네이트기의 비율이 1.2 내지 4.0의 범위인 것이 바람직하다.

표면층(4)은 도전성을 갖는 것이 바람직하다. 도전성의 부여 수단으로서는 이온 도전제나 도전성 미립자의 첨가를 들 수 있지만, 저렴하고 저항의 환경 변동이 적은 도전성 미립자가 적절하게 사용되며, 또한 도전 부여성과 보강성의 관점에서 카본 블랙이 특히 바람직하다. 상기 도전성 미립자의 성상으로서는, 1차 입자 직경 18nm 이상 50nm 이하, 또한 DBP 흡유량 50㎖/100g 이상 160㎖/100g 이하인 카본 블랙이면, 도전성, 경도, 분산성의 밸런스가 양호하여 바람직하다. 도전성 미립자의 함유율은, 표면층을 형성하는 수지 성분 100질량부에 대하여 10질량％ 이상 30질량％ 이하인 것이 바람직하다.

현상 롤러로서 표면 조도가 필요한 경우에는, 표면층(4)에 거칠기 제어를 위한 미립자를 첨가하여도 된다. 거칠기 제어용 미립자로서는, 체적 평균 입경이 3 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 또한, 표면층에 첨가하는 입자 첨가량이, 표면층의 수지 고형분 100질량부에 대하여 1 내지 50질량부인 것이 바람직하다. 거칠기 제어용 미립자에는 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지의 미립자를 사용할 수 있다.

표면층(4)의 형성 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도료에 의한 스프레이, 침지 또는 롤 코트를 들 수 있다. 침지 도포 시공은, 일본 특허 공개 소57-5047호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 침지조 상단부로부터 도료를 오버 플로우시키는 방법은, 표면층을 형성하는 방법으로서 간편하고 생산 안정성이 우수하다.

도 4는 침지 도포 시공 장치의 개략도이다. 도면 부호 25는 원통형 침지조이며, 현상 롤러 외경보다 조금 큰 내경을 갖고, 현상 롤러의 축 방향의 길이보다 큰 깊이를 갖고 있다. 침지조(25)의 상부 테두리 외주에는 환상의 액 수용부가 설치되어 있고, 교반 탱크(27)와 접속되어 있다. 또한, 침지조(25)의 저부는 교반 탱크(27)와 접속되어 있다. 교반 탱크(27)의 도료는, 액송 펌프(26)에 의해 침지조(25)의 저부로 보내진다. 침지조의 상단부로부터는 도료가 오버플로우되어 있으며, 침지조(25)의 상부 테두리 외주의 액 수용부를 통하여 교반 탱크(27)에 복귀된다. 탄성층(3)을 형성한 코어체(2)는 승강 장치(28)에 수직으로 고정되어, 침지조(25) 중에 침지했다가 끌어올림으로써 표면층(4)을 형성한다.

본 발명의 현상 롤러는, 자성 1성분 현상제나 비자성 1성분 현상제를 사용한 비접촉형 현상 장치 및 접촉형 현상 장치나, 2성분 현상제를 사용한 현상 장치 등 어느 것에도 적용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 관한 프로세스 카트리지의 단면도이다. 도 2에 도시한 프로세스 카트리지는, 현상 롤러(1), 현상 블레이드(21) 및 현상 장치(22), 전자 사진 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25) 및 대전 롤러(24)가 일체화되어, 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있다. 현상 장치(22)는 토너 용기(20)를 포함하며, 토너 용기(20) 내에는 토너(20a)가 충전되어 있다. 토너 용기(20) 내의 토너(20a)는, 토너 공급 롤러(19)에 의해 현상 롤러(1)의 표면에 공급되고, 현상 블레이드(21)에 의해 현상 롤러(1)의 표면에 소정의 두께의 토너(20a)층이 형성된다.

도 3은 본 발명에 관한 현상 롤러를 사용한 전자 사진 장치의 단면도이다. 도 3의 전자 사진 장치에는, 현상 롤러(1), 토너 공급 롤러(19), 토너 용기(20) 및 현상 블레이드(21)를 포함하는 현상 장치(22)가 탈착 가능하게 장착되어 있다. 또한, 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25), 대전 롤러(24)를 포함하는 프로세스 카트리지(17)가 탈착 가능하게 장착되어 있다. 또한, 감광체(18), 클리닝 블레이드(26), 폐토너 수용 용기(25), 대전 롤러(24)는 전자 사진 장치 본체에 배치되어 있어도 된다. 감광체(18)는 화살표 방향으로 회전하고, 감광체(18)를 대전 처리하기 위한 대전 롤러(24)에 의해 균일하게 대전되고, 감광체(18)에 정전 잠상을 기입하는 노광 수단인 레이저광(23)에 의해, 그 표면에 정전 잠상이 형성된다. 상기 정전 잠상은, 감광체(18)에 대하여 접촉 배치되는 현상 장치(22)에 의해 토너(20a)가 부여됨으로써 현상되어, 토너상으로서 가시화된다.

현상은 노광부에 토너상을 형성하는 소위 반전 현상을 행하고 있다. 가시화된 감광체(18) 상의 토너상은, 전사 부재인 전사 롤러(29)에 의해 기록 매체인 종이(34)에 전사된다. 종이(34)는 급지 롤러(35) 및 흡착 롤러(36)를 거쳐 장치 내에 급지되고, 엔드리스 벨트 형상의 전사 반송 벨트(32)에 의해 감광체(18)와 전사 롤러(29)의 사이에 반송된다. 전사 반송 벨트(32)는 종동 롤러(33), 구동 롤러(28), 텐션 롤러(31)에 의해 가동되고 있다. 전사 롤러(29) 및 흡착 롤러(36)에는 바이어스 전원(30)으로부터 전압이 인가되고 있다. 토너상이 전사된 종이(34)는 정착 장치(27)에 의해 정착 처리되고, 장치 외로 배지되어 프린트 동작이 종료된다.

한편, 전사되지 않고 감광체(18) 상에 잔존한 전사 잔류 토너는, 감광체 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 부재인 클리닝 블레이드(26)에 의해 긁어내어져 폐토너 수용 용기(25)에 수납되며, 클리닝된 감광체(18)는 상술한 작용을 반복하여 행한다.

현상 장치(22)는 1성분 현상제로서 토너(20a)를 수용한 토너 용기(20)와, 토너 용기(20) 내의 길이 방향으로 연장되는 개구부에 위치하여 감광체(18)와 대향 설치된 현상제 담지체로서의 현상 롤러(1)를 구비하고 있다. 이 현상 장치(22)는 감광체(18) 상의 정전 잠상을 현상하여 가시화하도록 되어 있다.

실시예

이하에 본 발명에 관한 구체적인 실시예 및 비교예에 대하여 나타낸다.

(축심체(2)의 준비)

축심체(2)로서, SUS304제의 직경 6mm의 코어 금속에 프라이머(상품명, DY35-051; 도레이 다우코닝사제)를 도포, 베이킹한 것을 준비하였다.

(탄성 롤러의 제작)

(탄성 롤러 C-1)

상기에서 준비한 축심체(2)를 금형에 배치하고, 하기 표 1에 기재한 재료를 혼합한 부가형 실리콘 고무 조성물을 금형 내에 형성된 캐비티에 주입하였다.

계속해서, 금형을 가열하여 실리콘 고무를 온도 150℃에서 15분간 가황하여 경화시켰다. 둘레면에 경화한 실리콘 고무층이 형성된 축심체를 금형으로부터 탈형한 후, 당해 코어 금속을 온도 180℃에서 1시간 더 가열하여 실리콘 고무층의 경화 반응을 완료시켰다. 이렇게 하여 축심체(2)의 외주에 직경 12mm의 실리콘 고무 탄성층이 형성된 탄성 롤러 C-1을 제작하였다.

(탄성 롤러 C-2)

카본 블랙을 토카 블랙 #4400(상품명, 도까이 카본사제) 10질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 C-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-2를 제작하였다.

(탄성 롤러 C-3)

카본 블랙의 양을 5질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 C-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-3을 제작하였다.

(탄성 롤러 C-4)

카본 블랙의 양을 10질량부로 변경하고, 또한 내열성 부여제 및 그 첨가량을 소수 처리 실리카 분체 5질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 C-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-4를 제작하였다.

(탄성 롤러 C-5)

카본 블랙의 양을 12질량부로 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 C-2와 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-5를 제작하였다.

(탄성 롤러 C-6)

카본 블랙 및 실리카 분체의 종류 및 양을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 탄성 롤러 C-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-6을 제작하였다.

(탄성 롤러 C-7)

탄성층을 구성하는 재료를 하기 표 3에 기재한 것으로 변경하였다. 그 이외는 탄성 롤러 C-1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-7을 제작하였다.

(표면층(4)의 제조)

이하에 본 발명의 폴리우레탄 표면층을 얻기 위한 합성예를 나타낸다.

[공중합체의 분자량 측정]

본 실시예 중의 수 평균 분자량(Mn) 및 중량 평균 분자량(Mw)의 측정에 사용한 장치 및 조건은 이하와 같다.

측정 기기: HLC-8120GPC(도소사제)

칼럼: TSKgel SuperHZMM(도소사제)×2개

용매: THF(20mmol/L 트리에틸아민 첨가)

온도: 40℃

THF의 유속: 0.6ml/min

또한, 측정 샘플은 0.1질량％의 THF 용액으로 하였다. 또한, 검출기로서 RI(굴절률) 검출기를 사용하여 측정을 행하였다.

검량선 작성용 표준 시료로서 TSK 표준 폴리스티렌 A-1000, A-2500, A-5000, F-1, F-2, F-4, F-10, F-20, F-40, F-80, F-128(도소사제)을 사용하여 검량선의 작성을 행하였다. 이것을 기초로 얻어진 측정 샘플의 유지 시간으로부터 중량 평균 분자량을 구하였다.

(폴리에테르디올 A-1 내지 A-6의 합성)

반응 용기 중에서 건조 테트라히드로푸란 144.2g(2몰), 건조 3-메틸테트라히드로푸란 172.2g(2몰)(몰 혼합비 50/50)의 혼합물을 온도 10℃로 유지하였다. 70％ 과염소산 13.1g 및 무수 아세트산 120g을 첨가하여 3시간 반응을 행하였다. 다음에 반응 혼합물을 20％ 수산화나트륨 수용액 600g 중에 주입하여 정제를 행하였다. 또한, 감압하에 잔류하는 물 및 용매 성분을 제거하여, 액상의 폴리에테르디올 A-1 224g을 얻었다. 수 평균 분자량은 1000이었다.

건조 테트라히드로푸란과 건조 3-메틸테트라히드로푸란의 몰 혼합비 및 반응 시간을 하기 표 4와 같이 변경한 것 이외에는, 마찬가지의 조건으로 하여 폴리에테르디올 A-2 내지 A-6을 얻었다.

(수산기 말단 우레탄 예비중합체 A-7의 합성)

질소 분위기하에, 반응 용기 중에서 MDI(상품명: 코스모네이트 MDI, 미쯔이 가가꾸사제) 28.4질량부에 대하여, 반응 용기 내의 온도를 65℃로 유지하면서 200.0g의 폴리에테르디올 A-1을 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 온도 75℃에서 3시간 반응시켰다. 얻어진 반응물을 실온(25℃)까지 냉각하여 수산기 말단 우레탄 예비중합체 A-7을 226g 얻었다. 수 평균 분자량은 15000이었다.

(수산기 말단 우레탄 예비중합체 A-8 및 A-9의 합성)

반응에 사용한 폴리에테르디올 및 반응 시간을 하기 표 5에 기재한 바와 같이 변경한 것 이외에는, 마찬가지의 조건으로 하여 수산기 말단 우레탄 예비중합체 A-8, A-9를 얻었다. 각각의 예비중합체 A-8 및 A-9의 수 평균 분자량을 표 5에 함께 나타낸다.

(이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-1의 합성)

질소 분위기하에, 반응 용기 중에서 톨릴렌디이소시아네이트(TDI)(상품명: 코스모네이트 80; 미쯔이 가가꾸사제) 69.6질량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜계 폴리올(상품명: 엑세놀 1030; 산요 가세이 고교사제) 200.0g을 반응 용기 내의 온도를 65℃로 유지하면서 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 온도 65℃에서 2시간 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고, 이소시아네이트기 함유량 4.8％의 이소시아네이트기 말단 우레탄 예비중합체 B-1을 244g 얻었다.

(이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-2의 합성)

질소 분위기하에, 반응 용기 중에서 폴리메릭 MDI(상품명: 밀리오네이트 MT; 니혼 폴리우레탄 고교사제) 76.7질량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜계 폴리올(상품명: 엑세놀 1030; 산요 가세이 고교사제) 200.0g을 반응 용기 내의 온도를 65℃로 유지하면서 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 온도 65℃에서 2시간 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고, 이소시아네이트기 함유량 4.7％의 이소시아네이트기 말단 우레탄 예비중합체 B-2를 229g 얻었다.

(이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-3 내지 B-4의 합성)

폴리에테르디올을 상기 표 4의 폴리에테르디올 A-6 및 A-3으로 변경한 것 이외에는, 이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-2와 마찬가지로 하여 이소시아네이트기 말단 우레탄 예비중합체 B-3 및 B-4를 얻었다.

(이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-5의 합성)

질소 분위기하에, 반응 용기 중에서 코로네이트 2030(상품명, 니혼 폴리우레탄 고교사제) 46.4질량부에 대하여, 상기 표 4의 폴리에테르디올 A-6을 200.0g 반응 용기 내의 온도를 65℃로 유지하면서 서서히 적하하였다. 적하 종료 후, 온도 65℃에서 2시간 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 실온까지 냉각하고, 이소시아네이트기 함유량 3.4％의 이소시아네이트기 말단 우레탄 예비중합체 B-5를 229g 얻었다. 이소시아네이트기 말단 예비중합체 B-1 내지 B-5의 합성에 사용한 폴리에테르디올종과, 이소시아네이트종 및 각 이소시아네이트의 NCO％를 표 6에 나타낸다.

(실시예 1)

이하에, 본원 발명의 현상 롤러의 제조법에 대하여 설명한다.

표면층(4)의 원재료로서 하기 표 7에 기재된 재료를 반응 용기에 첨가하여 교반 혼합하였다.

이어서, 총 고형분비가 30질량％가 되도록 메틸에틸케톤(이하 MEK)을 첨가한 후, 샌드밀로 혼합하였다. 계속해서, 또한 MEK로 점도 10 내지 13cps로 조정하여 표면층 형성용 도료를 제조하였다. 먼저 제작한 탄성 롤러 C-2를 표면층 형성용 도료에 침지하여 탄성 롤러 C-2의 탄성층의 표면에 당해 도료의 도막을 형성하고, 건조시켰다. 또한, 온도 150℃에서 1시간 가열 처리함으로써 탄성층 외주에 막 두께 약 20㎛의 표면층을 형성하여, 실시예 1에 관한 현상 롤러를 제작하였다.

본 발명의 표면층이 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 구조식 (3)으로 표시되는 구조로부터 선택되는 한쪽 또는 양쪽의 구조를 갖고 있는 것은, 예를 들어 열분해 GC/MS, FT-IR 또는 NMR에 의한 분석 등에 의해 확인하는 것이 가능하다.

본 실시예에서 얻어진 표면층에 대하여, 열분해 장치(상품명: 파이로포일 샘플러 JPS-700, 니혼 분세끼 고교사제) 및 GC/MS 장치(상품명: Focus GC/ISQ, 서모피셔 사이언티픽사제)를 사용하고, 열분해 온도를 590℃, 캐리어 가스로서 헬륨을 사용하여 분석을 행하였다. 그 결과, 얻어진 프래그먼트 피크로부터, 구조식 (1)로 표시되는 구조와, 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 구조식 (3)으로 표시되는 구조로부터 선택되는 한쪽 또는 양쪽의 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다.

이렇게 하여 얻어진 실시예 1에 관한 현상 롤러에 대하여 이하의 항목을 평가하였다.

[표면층 박리의 평가 및 박리 강도의 측정]

고온 가혹 환경하에서의 표면층 박리의 평가는, 이하의 방법으로 행하였다. 실시예 1에 관한 현상 롤러를 기온 40℃, 상대 습도 95％ RH의 환경하에 60일간 방치하였다. 그 후, 3시간 실온하에 방치하고, 현상 롤러의 양단부에 10mm×50mm의 절입을 넣었다. 현상 롤러를 수평하게 고정하고, 절입각으로부터 표면층을 수직 방향으로 10mm/min의 속도로 인장하고, 강제적으로 박리하였을 때의 하중을 로드셀로 측정하였다. 측정은 현상 롤러의 양단부에서 각각 총 3회 행하여 n=6의 평균값을 박리 강도로 하였다.

다음에 박리면의 관찰을 행하였다. 탄성층 또는 표면층의 내부에서 파괴된 부분(응집 파괴)은 제외하고, 이하의 기준으로 표면층 박리의 평가로 하였다.

A: 표면층, 탄성층 계면에서의 박리가 전혀 확인되지 않음

B: 박리면 중 20％ 이하의 범위에서 표면층, 탄성층 계면에서의 박리가 확인되지만, 사용상 문제 없는 레벨임

C: 박리면의 대부분 또는 전방면에서 표면층, 탄성층 계면에서의 박리가 확인됨

[표면 경도의 측정]

현상 롤러의 표면 경도를 마이크로 고무 경도계(상품명: MD-1capa, 고분시 게끼사제)로 직경 0.16mm 압침을 사용하여 기온 25℃, 상대 습도 50％ RH 환경하에 도전성 수지층 형성 후의 현상 롤러의 중앙부, 상단부, 하단부 3점을 측정한 평균값을 사용하였다.

[필르밍의 평가]

필르밍의 평가는, 도 3과 같은 구성을 갖는 레이저 프린터(상품명: LBP5300; 캐논사제)에 본 실시예의 현상 롤러를 장전하여 평가를 행하였다. 즉, 기온 15℃, 상대 습도 10％ RH의 환경(이하 L/L)하에, 블랙 토너를 사용하여 A4 크기의 종이 위에 크기가 4포인트인 알파벳 「E」문자를 인자율 1％가 되도록 전자 사진 화상을 연속 인쇄하였다. 1000매 인자할 때마다 현상 롤러의 표면을 육안으로 관찰하고, 현상 롤러의 표면에 블랙 토너가 고착되어 있는 것을 확인할 수 있었던 시점에서의 화상의 인자 매수를 필르밍이 발생한 매수로 하였다.

[토너 고착 농도의 측정]

고온 고습 환경하에서의 토너 고착 농도의 평가는, 이하의 방법으로 행하였다. 도 3과 같은 구성을 갖는 레이저 프린터(상품명: LBP5300; 캐논사제)용 옐로우 토너 카트리지에 실시예 1에 관한 현상 롤러를 장착하였다. 이 옐로우 토너 카트리지를 상기 레이저 프린터에 장전하였다. 그리고, 이 레이저 프린터를 사용하여 백색 솔리드 화상의 출력 동작을 행하여, 현상 롤러의 표면이 옐로우 토너로 코트된 상태로 하였다. 이러한 상태에 있는 현상 롤러를 옐로우 토너 카트리지로부터 취출하였다. 이 현상 롤러를 폴리테트라플루오로에틸렌제 평판 상에 실어 300gf 하중(축심체 양단에 각 150gf 하중)으로 평판에 대하여 현상 롤러를 압접하고, 기온 40℃, 상대 습도 95％ RH의 환경하에서 60일간 방치하였다. 계속해서, 현상 롤러를 평판에 대한 압접 상태로부터 해방하고, 온도 25℃, 상대 습도 45％의 환경에 3시간 정치하고, 그 후 현상 롤러의 표면을 에어 블로우하였다. 계속해서, 현상 롤러 상에 고착한 토너를 점착 테이프를 사용하여 박리하였다. 이 옐로우 토너가 부착된 점착 테이프를 보통지 상에 두고, 반사 농도계(상품명: TC-6DS/A, 도꾜 덴쇼꾸사제)를 사용하여 반사 농도를 측정하였다. 또한, 대조로서, 토너가 부착되어 있지 않은 점착 테이프를 마찬가지로 보통지 상에 두고, 마찬가지로 하여 반사 농도를 측정하였다. 그리고, 토너가 부착되어 있지 않은 점착 테이프의 반사 농도를 기준으로 하여 반사율의 저하량(％)을 산출하였다. 이 측정은 현상 롤러의 중앙부 및 양단부의 총 3점에서 행하여, 그 산술 평균값을 평가 대상의 현상 롤러의 토너의 고착 농도로 하였다.

[탄성층 흡수율의 측정]

탄성층(3)의 흡수율의 측정은, 시험편으로서 탄성층을 2mm×2mm×25mm로 잘라낸 후, 일본 공업 규격 (JIS) K7209 A법에 준하여 행하여 n=3의 평균값을 탄성층의 흡수율로 하였다.

(실시예 2 내지 19)

표면층(4)의 원재료로서, 하기 표 8의 재료를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 표면층 형성용 도료를 제작하였다. 그리고, 각 도료를 표 8에 나타낸 탄성 롤러에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도포, 건조 및 가열을 행하여 실시예 2 내지 19에 관한 현상 롤러를 제작하였다.

(비교예 1)

표면층(4)의 재료로서, 하기 표 9에 기재된 재료를 반응 용기에 넣어 교반 혼합하였다.

이후는, 실시예 1에 관한 표면층 형성용 도료의 제조 방법과 마찬가지로 하여 비교예 1에 관한 표면층 형성용 도료를 제조하였다. 이 표면층 형성용 도료를 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-1의 실리콘 고무 탄성층의 표면에 도포 시공, 건조시켜 표면층을 형성하고, 비교예 1의 현상 롤러를 제작하였다.

(비교예 2)

표면층(4)의 재료로서, 하기 표 10에 기재된 재료를 반응 용기에 넣어 교반 혼합하였다.

이후는, 실시예 1에 관한 표면층 형성용 도료의 제조 방법과 마찬가지로 하여 비교예 2에 관한 표면층 형성용 도료를 제조하였다. 이 표면층 형성용 도료를 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-1의 실리콘 고무 탄성층의 표면에 도포 시공, 건조시켜 표면층을 형성하고, 비교예 2의 현상 롤러를 제작하였다.

(비교예 3)

표면층(4)의 재료로서, 하기 표 11에 기재된 재료를 반응 용기에 넣어 교반 혼합하였다.

이후는, 실시예 1에 관한 표면층 형성용 도료의 제조 방법과 마찬가지로 하여 비교예 3에 관한 표면층 형성용 도료를 제조하였다. 이 표면층 형성용 도료를 실시예 1과 마찬가지로 하여 탄성 롤러 C-1의 실리콘 고무 탄성층의 표면에 도포 시공, 건조시켜 표면층을 형성하고, 비교예 3의 현상 롤러를 제작하였다.

상기 실시예 2 내지 19 및 비교예 1 내지 3에 관한 각 현상 롤러에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과를 표 12 및 표 13에 나타낸다.

실시예 1 내지 19는, 고온 가혹 환경하에 장기간 방치한 후에도 표면층의 박리, 롤러 표면의 경도 상승 및 토너의 고착이 모두 억제되어 있다.

특히 구조식 (1)과 (2) 또는 (3)의 구조를 갖는 폴리에테르디올을 방향족 이소시아네이트와 반응시킨 예비중합체로 한 후, 경화 반응을 더 행하는 실시예 1 내지 9 및 13은, 표면층의 박리와 토너 고착이 극히 높은 레벨로 억제되어 있다.

한편, 비교예 1 내지 3의 본 발명에 관한 우레탄 수지를 표면층에 포함하지 않는 현상 롤러에 대해서는, 토너의 고착 또는 표면층의 박리가 발생하였다.

이 출원은 2010년 12월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-292765호인 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 원용하여 이 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims

축심체, 탄성층 및 상기 탄성층의 표면을 피복하고 있는 표면층을 갖는 현상 롤러이며,
상기 탄성층은 부가 경화형 디메틸실리콘 고무의 경화물을 포함하고,
상기 표면층은 우레탄 수지를 포함하고,
상기 우레탄 수지는, 인접하는 2개의 우레탄 결합의 사이에,
하기 구조식 (1)로 표시되는 구조와,
하기 구조식 (2)로 표시되는 구조 및 하기 구조식 (3)으로 표시되는 구조를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 한쪽의 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 현상 롤러.
제1항에 있어서, 상기 탄성층의 일본 공업 규격 (JIS) K7209 A법에 기초하는 흡수율이 0.02％ 이상 0.10％ 이하인, 현상 롤러.
제1항 또는 제2항에 기재된 현상 롤러와, 상기 현상 롤러와 접촉하여 배치되어 있는 전자 사진 감광체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 현상 롤러와, 상기 현상 롤러와 접촉하여 배치되어 있는 전자 사진 감광체를 구비하며, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.