KR20140051110A - 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이며, 축체(2)의 외주면에 형성된 탄성층(3)과 탄성층(4)의 외주면에 형성된 코트층(4)을 구비하여 이루어지는 현상 롤러(1)로서, 코트층(4)은, 축선 방향 양단측 각각에 배치된, 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지, 불소 수지 입자 및 도전성 부여제를 함유하는 제 1 코트층(4A)과, 제 1 코트층(4A)의 사이에 배치되며, 우레탄 수지, 이온 액체, 도전성 부여제 및 충전제 입자를 함유하는 제 2 코트층(4B)을 가지는 현상 롤러(1), 이 현상 롤러(1)와 그 양단부의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 현상제 시일 부재와 현상 롤러(1)의 외주면에 그 축선 방향을 따라 접하는 현상제 규제 부재를 구비한 현상 장치, 및 이 현상 장치와 상 담지체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

Description

현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치{DEVELOPING ROLLER, DEVELOPING DEVICE, AND IMAGE FORMATION DEVICE}
본 발명은, 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이며, 더 상세하게는, 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
화상 형성 장치에 장착되는 현상 장치에는, 현상제의 현상 장치 밖으로의 누출을 방지하여 현상 장치, 화상 형성 장치 및 기록체로의 오염을 방지하기 위해, 현상 롤러의 양단부(兩端部)에 슬라이딩 접촉하는 현상제 시일 부재가 설치되어 있는 경우가 많으나, 그럼에도 불구하고 현상 롤러의 단부(端部) 근방으로부터 현상제가 누출되는 경우가 있다. 이와 같은 현상제 누출은 특히 고온 고습 환경 하에 있어서 현저하게 발생한다.
그래서, 현상제 누출에 관한 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 「현상제를 수용하는 현상 용기와, 그 현상 용기의 개구부에 회전이 자유롭게 지지되어 현상제를 담지(擔持) 반송하는 현상제 담지체와, 그 현상제 담지체에 현상제를 공급하는 공급 롤러와 현상 롤러에 접촉시켜 현상제 담지체가 담지 반송하는 현상제를 규제하는 현상제 규제 부재를 가지고 있고, 상기 현상제 담지체는, 금속의 심금(芯金)에 수지를 코팅하여 이루어지는 현상 장치에 있어서, 상기 현상제 담지체의 축선(軸線) 방향의 수지 코팅 영역은, 현상제 담지체의 단부에 배치되는 단부 시일 위치보다 내측에 있는 것을 특징으로 하는 1성분 현상 장치」가 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2에는 「전자사진 방법에 의해 외주면에 토너를 유지하여 현상 영역에 반송하는 현상 롤러에 있어서, 회전 가능하게 유지되는 롤러 부재와, 상기 롤러 부재의 외주면의 현상 영역부에 형성되어 토너를 유지하는 도전 재질로 이루어지는 도전 부재와, 상기 도전 부재의 단부에 형성되어 토너의 부착을 방지하는 비도전 재질로 이루어지는 비도전 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현상 롤러」가 기재되어 있다.
현상제 누출의 방지 이외에도 현상 장치에는 고품질의 화상을 형성할 수 있는 것도 요구되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에는, 화상 얼룩의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하여「실리콘 폴리머와 1－헥실－3－메틸이미다졸륨트리플루오로메탄술포네이트를 포함하는 베이스층을 구비한 현상 롤」이 구체적으로 기재되어 있다(실시예 16).
일본 공개특허 특개2003－186299호 공보 일본 공개특허 특개2004－191430호 공보 일본 공개특허 특개2005－220317호 공보
그런데, 예를 들면, 현상 롤러의 주변 습도가 저하하면, 현상 롤러는 소정의 대전량으로 대전한 현상제를 상(像) 담지체에 소정량 공급할 수 없으며, 형성되는 전체 흰색 화상(무지(無地) 화상이라고도 칭함) 등에 불필요한 현상제가 정착(定着)되는 현상(「흐림」이라고 칭함)이 생기는 경우가 있다. 이 현상은 특히 모노크로 화상을 인쇄한 후에 컬러 화상을 인쇄하면 현저하게 생긴다. 이와 같이, 화상 형성 장치에 장착된 현상 롤러의 주변 환경이 변화하면, 예를 들면, 현상 롤러의 주변 습도가 저하하면, 원하는 화상이 얻어지지 않는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 발명자들이 검토한 바, 이온 액체를 포함하는 베이스층을 구비한 현상 롤에 있어서는, 현상제의 누출 방지와 화상 품질은 트레이드 오프의 관계에 있다는 것도 발견되었다.
따라서, 본 발명은, 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
청구항 1은, 축체의 외주면에 형성된 탄성층과 상기 탄성층의 외주면에 형성된 코트층을 구비하여 이루어지는 현상 롤러로서, 상기 코트층은 상기 탄성층의 축선 방향 양단측 각각에 형성된 제 1 코트층과 상기 제 1 코트층의 사이에 형성된 제 2 코트층을 가지고, 상기 제 1 코트층은 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지와 불소 수지 입자와 도전성 부여제를 함유하고, 이온 액체를 실질적으로 무함유하며, 상기 제 2 코트층은 우레탄 수지와 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 이온 액체와 도전성 부여제와 충전제 입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 현상 롤러이며,
청구항 2는, 상기 불소 수지 입자는 상기 수지 100질량부에 대하여 10∼50질량부의 비율로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 현상 롤러이며,
청구항 3은, 상기 이온 액체는 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 1∼20질량부의 비율로 상기 제 2 코트층에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 현상 롤러이며,
청구항 4는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 현상 롤러와, 그 양단부 각각의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 현상제 시일 부재와, 상기 현상 롤러의 외주면에 그 축선 방향을 따라 접하여 상기 현상 롤러에 담지된 현상제의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 구비한 현상 장치이며,
청구항 5는, 상기 현상 롤러는 그 제 1 코트층 각각이 상기 현상제 시일 부재 및 상기 현상제 규제 부재에 슬라이딩 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 4에 기재된 현상 장치이며,
청구항 6은, 청구항 4 또는 5에 기재된 현상 장치와, 그 상기 현상 롤러에 대면하도록 배치된 상 담지체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.
본 발명에 관련된 현상 롤러는, 상기 구성의 제 1 코트층 및 제 2 코트층을 가지는 코트층을 탄성층의 외주면에 구비하고 있기 때문에, 현상 장치에 장착되었을 때에, 통상의 습도(예를 들면, 상대 습도 50% 정도)는 물론 고습 환경 하에 있어서도 현상제의 누출을 효과적으로 방지할 수 있음과 함께, 통상의 습도는 물론 저습도 환경 하에 있어서도 흐림의 발생을 실질적으로 억제할 수 있어, 고품질의 화질을 형성하는 것에 공헌할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관련된 현상 롤러의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 관련된 현상 장치에 있어서의 현상 롤러의 배치 상태를 설명한 일부 단면 개략도이다.
도 3은, 본 발명에 관련된 화상 형성 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
본 발명에 관련된 현상 롤러는, 축체의 외주면에 형성된 탄성층과, 이 탄성층의 외주면에 형성된 코트층을 구비하여 이루어진다. 이 코트층이 후술하는 제 1 코트층과, 이 제 1 코트층의 사이에, 바람직하게는 제 1 코트층에 접촉하도록 형성된 제 2 코트층을 구비하고 있으면, 상기한 바와 같이 본 발명의 목적을 잘 달성할 수 있다. 본 발명에 있어서, 고습 환경이란, 그 환경의 상대 습도가, 예를 들면 70∼90%인 환경을 말하고, 저습도 환경이란, 그 환경의 상대 습도가, 예를 들면 20% 이하인 환경을 말하며, 바람직하게는, 본 발명의 목적을 잘 달성할 수 있다는 점에서 15% 이하이다.
본 발명에 관련된 현상 롤러를, 그 일례를 들어 설명한다. 본 발명에 관련된 현상 롤러의 일례인 현상 롤러(1)는, 도 1에 나타내어진 바와 같이, 축체(2)와 탄성층(3)과 코트층(4)을 구비하고 있다.
축체(2)는, 종래 공지된 현상 롤러에 있어서의 축체와 기본적으로 동일하다. 이 축체(2)는, 철, 알루미늄, 스테인리스강, 놋쇠 등으로 구성된 소위 「심금」이라고 칭해지는 축체이며, 양호한 도전 특성을 갖고 있다. 축체(2)는, 열가소성 수지 혹은 열경화성 수지 등의 절연성 심체(芯體)에 도금을 실시하여 도전화한 축체여도 된다.
탄성층(3)은, 종래 공지된 현상 롤러에 있어서의 탄성층과 기본적으로 동일하다. 이 탄성층(3)은, 상기 축체(2)의 외주면에 후술하는 도전성 조성물을 경화하여 이루어지며, 20∼70의 JIS A 경도를 가지고 있는 것이 바람직하다. 탄성층(3)이 20∼70의 JIS A 경도(JIS K6301)를 가지고 있으면, 현상 롤러(1)와 피당접체(被當接體)의 접촉 면적을 크게 할 수 있으며, 또, 탄성층(3)의 반발 탄성 및 압축 영구 변형이 뛰어나다.
탄성층(3)은, 체적 저항률이 101∼107Ω·㎝의 범위에 있고, 및/또는 전기 저항률이 101∼109Ω의 범위에 있는 것이 바람직하다. 탄성층(3)의 체적 저항률 및/또는 전기 저항률이 상기 범위 내에 있으면, 현상 롤러(1)를 화상 형성 장치에 장착하였을 때에, 현상제를 원하는 바와 같이 담지, 공급하여 원하는 품질을 가지는 화상을 형성하는 것에 공헌할 수 있다. 상기 체적 저항률은 JIS K6911에 규정된 방법(인가 전압을 100V)에 준하여 측정할 수 있다. 상기 전기 저항률은, 예를 들면, 전기 저항계(상품명:ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340A, 주식회사 어드밴티스트제)를 이용하여, 현상 롤러(1)를 수평으로 놓고, 5mm의 두께, 30mm의 폭 및 현상 롤러(1)의 탄성층(3) 전체를 놓을 수 있는 길이를 가지는 금도금제판을 전극으로 하고, 500g의 하중을 현상 롤러(1)에 있어서의 축체(2)의 양단 각각에 지지시킨 상태로 하여, 축체(2)와 전극의 사이에 DC 100V를 인가하고, 1초 후의 전기 저항계의 값을 판독하여, 이 값을 전기 저항값으로 하는 방법에 준거하여 측정할 수 있다.
탄성층(3)은, 현상 롤러(1)가 화상 형성 장치에 장착되었을 때에 저습도 환경 하에 있어서도 흐림이 없는 화상을 형성하는 것에 공헌할 수 있다는 점에서, 300∼1200%의 연신 및 3∼25MPa의 파단 강도 중 적어도 일방(一方)의 물성을 만족시키고 있는 것이 바람직하며, 양방(兩方)의 물성을 만족시키고 있는 것이 특히 바람직하다. 상기 연신은, 400∼800%인 것이 한층 더 바람직하고, 500∼800%인 것이 특히 바람직하다. 탄성층(3)이 상기 범위의 연신을 가지고 있으면, 감광 드럼 등의 피당접체와의 밀어붙이는 부분이 커지도록 현상 롤러(1)를 화상 형성 장치에 장착하더라도, 상기 밀어붙이는 부분을 통과하는 현상제에 데미지를 주기 어려워져, 저습도 환경 하에 있어서도 흐림이 없는 화상을 형성하는 것에 크게 공헌할 수 있다. 상기 파단 강도는, 10∼25MPa인 것이 한층 더 바람직하고, 15∼25MPa인 것이 특히 바람직하다. 탄성층(3)이 상기 범위의 파단 강도를 가지고 있으면, 감광 드럼 등의 피당접체와의 밀어붙이는 부분이 커지도록 현상 롤러(1)를 화상 형성 장치에 장착하더라도, 현상 롤러(1)가 파괴될 정도의 부하가 현상 롤러(1)에 걸리지 않게 되어, 저습도 환경 하에 있어서도 흐림이 없는 화상을 형성하는 것에 크게 공헌할 수 있다. 상기 연신 및 상기 파단 강도는, 현상 롤러(1)의 탄성층(3)으로부터 잘라낸 시험편(10mm×50mm×두께 40㎛), 또는, 탄성층(3)을 형성하고 있는 고무 조성물로 제조한 시험편(10mm×50mm×두께 40㎛)을 이용하여, 측정 온도가 25±2℃, 인장 속도가 100mm/min, 시험편을 잡는 도구 사이의 거리가 50mm의 조건 하에서 JIS K7113에 기재된 측정 방법에 준거하여 측정했을 때의 값이다. 탄성층(3)의 연신 및 파단 강도를 상기 범위로 조정하기 위해서는, 예를 들면, 후술하는 도전성 조성물에 있어서의 충전재 또는 무기질 충전제의 배합량을 조정하는 방법, 후술하는 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물에 있어서의 (D)오르가노하이드로젠폴리실록산의 배합량을 조정하는 방법 등을 들 수 있다.
탄성층(3)은, 피당접체와의 당접 상태에 있어서 피당접체와 탄성층(3)의 균일한 닙 폭을 확보할 수 있다는 점에서, 그 두께는 1mm 이상인 것이 바람직하고, 5mm 이상인 것이 특히 바람직하다. 한편, 탄성층(3)의 두께의 상한은 탄성층(3)의 외경 정밀도를 손상하지 않는 한 특별히 제한되지 않으나, 일반적으로 탄성층(3)의 두께를 너무 두껍게 하면 탄성층(3)의 제조 비용이 상승하기 때문에, 실용적인 제조 비용을 고려하면 탄성층(3)의 두께는 30mm 이하인 것이 바람직하고, 20mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 탄성층(3)의 두께는, 원하는 닙 폭을 달성하기 위해, 탄성층(3)의 경도, 예를 들면, JIS A 경도 등에 따라 적절하게 선택된다.
코트층(4)은, 도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 탄성층(3)의 외주면으로서 탄성층(3)의 축선 방향 양단측 각각에 형성된 제 1 코트층(4A)과, 탄성층(3)의 외주면으로서 제 1 코트층(4A)의 사이에 형성된 제 2 코트층(4B)을 가지고 있다. 이와 같이, 탄성층(3)의 축선 방향 양단측 각각에 제 1 코트층(4A)을 가지고 있으면, 고온 하에 있어서도 제 1 코트층(4A)에 부착되는 현상제의 물리적 부착량이 대폭 저감되어, 물리적으로 부착된 현상제가 현상 롤러(1)로부터 이탈하여 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
제 1 코트층(4A) 각각은, 탄성층(3)의 축선 방향 양단측의 외주면에 형성되어 있다. 바람직하게는, 제 1 코트층(4A) 각각은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 현상 장치에 장착되었을 때에, 적어도 현상제 시일 부재(25)에 접촉하는 영역을 넘어서 중앙측을 향하여 연신되도록, 구체적으로는, 자신의 중앙측 단부(端部)(4C)가, 현상제 시일 부재(25)를 넘어서 이 현상제 시일 부재(25)에 병설된 현상제 규제 부재(24)의 내측까지 도달하도록, 탄성층(3)의 외주면에 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 코트층(4A) 각각은, 현상 장치에 장착되었을 때에, 현상제 시일 부재(25)와 현상제 규제 부재(24)에 접하는 탄성층(3)의 외주면에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 현상 롤러(1)의 축선 길이에도 의존하나, A3 용지(JIS)에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 장착되는 경우에는, 제 1 코트층(4A) 각각은, 탄성층(3)의 각 단연(端緣)으로부터 중앙측을 향하여 5∼15mm까지의 외주면에 형성된다. 일반적으로 현상제 시일 부재(25)와 현상제 규제 부재(24)의 경계 부분에 현상제가 물리적으로 부착되어 현상제 누출이 발생하기 쉽다고 추측되나, 현상 롤러(1)는, 제 1 코트층(4A)이 상기 경계 부분을 넘어서 형성되어 있기 때문에, 현상 장치에 장착되더라도, 물리적으로 부착되기 쉬운 상기 경계 부근의 현상제 양을 대폭 저감할 수 있어, 현상제 누출을 고도로 방지할 수 있다.
제 1 코트층(4A)은, 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지, 불소 수지 입자 및 도전성 부여제를 함유하고, 후술하는 이온 액체를 실질적으로 무함유한다. 여기에서, 본 발명에 있어서 「이온 액체를 실질적으로 무함유」란 제 1 코트층(4A)에 이온 액체가 적극적으로 함유되어 있지 않은 것을 의미하며, 이온 액체가 완전히 존재하지 않는 경우에 부가해, 이온 액체가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되어 있는 경우도 포함하는 개념이다. 이온 액체가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되는 경우로서, 예를 들면, 제 2 코트층(4B)의 이온 액체가 제 1 코트층(4A)에 침입하여 제 1 코트층(4A) 내에 머무는 경우를 들 수 있다. 또한, 이온 액체가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량은, 예를 들면, 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지 100질량부에 대하여 0.1질량부 이하이다.
폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지(이하, 단순히 수지라고 칭하는 경우가 있다.)는 제 1 코트층(4A)에 주성분으로서, 예를 들면, 제 1 코트층(4A)의 전체 질량에 대하여 50질량부% 이상의 비율로 함유되어 있다. 제 1 코트층(4A)에 주성분, 즉 베이스 폴리머로서 이 수지가 함유되어 있으면, 탄성층(3)의 변형 등에 대한 추종성이 향상하여 제 1 코트층(4A)이 균열 또는 박리되기 어려워지는 경우가 있다. 이 수지는, 폴리올과 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지이면 된다. 폴리올은, 각종의 폴리올을 들 수 있으나, 우레탄 수지를 구성하는 폴리올과 기본적으로 동일한 것이 바람직하며, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올인 것이 한층 더 바람직하다.
실란커플링제는, 폴리올의 수산기와 반응하는 치환기, 예를 들면, 에폭시기, 비닐기 및 (메타)아크릴로일기를 포함하는 유기기와 알콕시기를 가지고 있으면 되고, 예를 들면 γ－글리시독시프로필기를 가지는 실란커플링제, 비닐기를 가지는 실란커플링제, γ－메타크릴옥시프로필기를 가지는 실란커플링제 등을 들 수 있다. 이와 같은 실란커플링제로서, 구체적으로는 γ－글리시독시프로필트리메톡시실란, γ－글리시독시프로필트리에톡시실란, γ－글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ－글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ－메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, γ－메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 수지는, 폴리올의 수산기와 실란커플링제의 치환기가 반응하여 얻어지는 수지이다. 폴리올과 실란커플링제의 반응은, 예를 들면 온도 120℃∼160℃에서 실시할 수 있다.
불소 수지 입자는 불소 수지로 형성되는 입자이다. 이 입자를 형성하는 불소 수지는 특별히 한정되지 않으며, 통상 이용되는 불소 수지, 예를 들면 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), PFA(퍼플루오로알콕시 수지), FEP(테트라플루오로에틸렌－헥사플루오로프로필렌 수지), PVdF(폴리불화비닐리덴 수지), PVF(폴리불화비닐) 등을 들 수 있다. 제 1 코트층(4A)에 불소 수지 입자가 함유되어 있으면, 내구성이 높은 것에 더해, 불소 수지의 작은 마찰력 및 높은 슬라이딩성에 의해 현상제의 물리적 흡착량을 저감할 수 있는데다가, 현상제의 정전(靜電) 흡착량을 증대할 수 있기 때문에, 애당초 현상 장치 밖에서 이탈하는 현상제를 적게 할 수 있으며, 또한, 현상제를 균일하게 대전시켜서 정전적으로 강고하게 흡착 유지할 수 있어, 그 결과, 상온 환경 하는 물론 고습 환경 하에 있어서도 현상 장치 밖으로 현상제가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 제 1 코트층(4A)에 함유되는 불소 수지 입자의 입경은, 제 1 코트층(4A) 내에 균일하게 분산할 수 있다는 점에서, 0.1∼2㎛인 것이 바람직하고, 0.1∼1.5㎛인 것이 특히 바람직하다. 상기 입경의 측정 방법은 광산란법이다. 불소 수지 입자는, 제 1 코트층(4A)이 윤활성과 유연성을 높은 수준으로 양립시킬 수 있고, 현상 장치 밖으로 현상제가 누출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다는 점에서, 수지 100질량부에 대하여 10∼50질량부 함유되어 있는 것이 바람직하고, 10∼47질량부 함유되어 있는 것이 한층 더 바람직하며, 23∼47질량부 함유되어 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 현상제를 효과적으로 정전 흡착함으로써 고습 환경에 있어서도 현상제의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다는 점에서, 현상 장치에 수용되는 현상제의 대전성과 반대의 대전성을 가지는 불소 수지인 것이 바람직하다. 예를 들면, 현상 장치에 수용되는 현상제가 플러스로 대전하는 플러스 대전 현상제일 경우에는, 불소 수지는 마이너스로 대전하는 마이너스 대전 불소 수지인 것이 바람직하다. 이와 같이, 제 1 코트층(4A)이 현상제의 대전성과 반대의 대전성을 가지는 불소 수지로 형성되어 있으면, 고습도 환경 하에 있어서도 현상제의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 이유로서, 발명자들은, 현상 롤러(1)에 정전 인력(引力)으로 흡착된 현상제가 고습도 환경에서 자신의 전하가 방출되어 현상 롤러(1)로부터 이탈하기 쉬워지는 경우가 있으나, 제 1 코트층(4A)이 현상제의 대전성과 반대의 대전성을 가지는 불소 수지로 형성되어 있으면 불소 수지가 현상제의 전하를 보충하여 정전 인력에 의한 강고한 흡착을 유지할 수 있기 때문이 아닌가 추측하고 있다.
상기 불소 수지 중, 마이너스 대전 불소 수지로서는, 예를 들면 PTFE, PFA, PVdF, PVF 등을 들 수 있으며, 플러스 대전 불소 수지로서는, 공지의 각종 수지를 들 수 있다.
제 1 코트층(4A)은 도전성 부여제를 함유하고 있다. 따라서, 제 1 코트층(4A)은 제 1 도전성 코트층이라고도 칭할 수 있다. 이 도전성 부여제는, 후술하는 이온 액체가 아니고 또한 도전성을 가지고 있다면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 도전성 카본, 고무용 카본류, 금속, 도전성 폴리머 등의 도전성 분말을 들 수 있다. 제 1 코트층(4A)이 도전성 부여제를 함유하고 있으면, 저습도 환경 하에 있어서도, 제 1 코트층(4A)에 있어서의 흐림, 및 제 1 코트층(4A)과 제 2 코트층(4B)의 경계 부근에 있어서의 흐림의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 도전성 부여제는 입자인 것이 바람직하고, 제 1 코트층(4A) 중에 균일하게 분산할 수 있다는 점에서 입경은 0.01∼1㎛인 것이 바람직하다. 상기 입경의 측정 방법은 전자현미경으로 관찰하여 구한 산술 평균 입경이다. 상기 도전성 부여제는, 제 1 코트층(4A)이 원하는 도전성을 발휘할 수 있어, 저습도 환경 하에 있어서의 흐림의 발생을 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다는 점에서, 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지 100질량부에 대하여 5∼10질량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.
제 1 코트층(4A)은, 각종 수지조성물, 예를 들면 각종 수지조성물에 통상 이용되는 각종 첨가제 등을 함유하고 있어도 된다. 이와 같은 첨가제로서, 예를 들면 아크릴 에멀젼 등을 들 수 있다.
제 1 코트층(4A)은, 통상 0.1∼50㎛의 층 두께를 가지고 있는 것이 바람직하며, 0.1∼25㎛의 층 두께를 가지고 있는 것이 더 바람직하다.
이 제 1 코트층(4A)이 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지와 불소 수지 입자와 도전성 부여제를 함유하고, 이온 액체를 실질적으로 함유하고 있지 않으면, 현상 롤러(1)에 있어서의 제 2 코트층(4B)의 외주면에 과잉의 현상제가 담지되었다고 하더라도 담지된 과잉의 현상제가 제 2 코트층(4B)으로부터 제 1 코트층(4A)으로 이행되기 어려워져서, 현상 롤러(1)의 축선 방향 단부로부터의 현상제의 누출을 실질적으로 억제할 수 있다.
제 2 코트층(4B)은, 제 1 코트층(4A)의 사이, 즉, 탄성층(3)의 중앙부에 제 1 코트층(4A) 각각에 접하도록 형성되어 있다. 바람직하게는, 제 2 코트층(4B)은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 현상 장치에 장착되었을 때에, 현상제 규제 부재(24)의 축선 방향의 양 단연보다 내측이 되도록, 탄성층(3)의 외주면에 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 제 2 코트층(4B)은, 화상 형성 장치에 장착되었을 때에, 상 담지체에 있어서의 정전 잠상(潛像)이 형성되는 잠상 형성 영역에 대응하는 화상 형성 영역에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 현상 롤러(1)의 축선 길이에도 의존하나, A3 용지(JIS)에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 장착되는 경우에는, 제 1 코트층(4A) 각각은, 탄성층(3)의 각 단연으로부터 중앙측을 향하여 5∼15mm까지의 경계에 끼워진 외주면에 형성된다. 제 2 코트층(4B)이 이와 같이 형성되어 있으면, 현상제 누출을 고도로 방지하면서 저습도 환경 하에 있어서도 높은 화상 품질을 유지할 수 있다.
제 2 코트층(4B)은, 우레탄 수지와, 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 이온 액체와, 도전성 부여제와, 충전제 입자를 함유한다. 상기 우레탄 수지는, 제 2 코트층(4B)에 주성분으로서, 예를 들면, 제 2 코트층(4B)의 전체 질량에 대하여 50질량부％ 이상의 비율로 함유되어 있다. 제 2 코트층(4B)에 주성분, 즉 베이스 폴리머로서 우레탄 수지가 함유되어 있으면, 탄성층(3)의 변형 등에 대한 추종성이 향상하여 제 2 코트층(4B)이 균열 또는 박리되기 어려워지는 경우가 있다. 이 우레탄 수지는, 공지된 우레탄 수지이면 되고, 통상, 폴리올과 폴리이소시아네이트로부터 얻어진다. 본 발명의 목적을 잘 달성할 수 있다는 점에서, 폴리올은 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올인 것이 바람직하다. 이 폴리이소시아네이트는, 예를 들면 지방족 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트 등을 들 수 있다.
이온 액체는, 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 이온 액체는 오늄염의 1종이며, 적어도 실온 부근의 온도에서 액체 상태에 있는 고도전율을 가지는 액체 화합물이며 「이온성 액체」라고도 칭해진다. 제 2 코트층(4B)이 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 이온 액체를 함유하고 있으면, 적어도, 저습도 환경 하에 있어서의 흐림의 발생을 실질적으로 억제함과 함께 장기간에 걸쳐 원하는 인자(印字) 농도를 유지할 수 있어, 고품질의 화상을 형성하는 것에 공헌할 수 있다.
이온 액체는, 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이나, 적어도, 저습도 환경 하에 있어서의 흐림의 발생을 실질적으로 억제할 수 있음과 함께 장기간에 걸쳐 원하는 인자 농도를 유지할 수 있다는 점에서, 피리디늄계 이온 액체로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
피리디늄계 이온 액체는, 양이온으로서, 피리딘 고리를 구성하는 질소 원자에 알킬기 등이 결합하여 이루어지는 피리디늄 이온을 기본 골격으로 하는 이온 액체이다. 상기 알킬기는 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1∼18의 직쇄형, 분기쇄형 혹은 고리형의 알킬기인 것이 바람직하며, 탄소수 4∼18의 직쇄형의 알킬기인 것이 특히 바람직하다. 상기 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec－부틸기, tert－부틸기, 펜틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 데실기, 도데실기, 옥타데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
상기 피리딘 고리는, 그 고리를 구성하는 탄소 원자에 결합하는 수소 원자가 알킬기에 의해 치환된 알킬기 치환 피리딘 고리여도 된다. 상기 수소 원자를 치환하는 알킬기는 1개여도 되고 복수여도 되고, 상기 피리딘 고리를 구성하는 질소 원자에 결합하는 알킬기와 기본적으로 동일하며, 탄소수 1∼18의 직쇄형, 분기쇄형 혹은 고리형의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 4∼18의 직쇄형의 알킬기인 것이 특히 바람직하다. 수소 원자를 치환하는 알킬기와 질소 원자에 결합하는 알킬기는 동일해도 되고 달라도 된다. 알킬기 치환 피리딘 고리로서, 구체적으로는, 알킬기로서 1개의 메틸을 가지는 α－피콜린, β－피콜린 및 γ－피콜린, 알킬기로서 1개의 에틸을 가지는 α－에틸피리딘, β－에틸피리딘 및 γ－에틸피리딘, 상기 알킬기로서 2개의 메틸을 가지는 2,3－루티딘, 2,4－루티딘, 2,6－루티딘, 3,4－루티딘 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 피리딘, γ－피콜린인 것이 바람직하다.
상기 피리디늄계 이온 액체를 구성하는 음이온은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 할로겐 이온, BF4 －, PF6 －, CF3SO3 －(트리플루오로메탄술포닐 이온), (CF3SO2)2N－(비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 이온:TFSI) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 유기산 음이온인 BF4 －, PF6 －, CF3SO3 － 및 (CF3SO2)2N－가 바람직하고, (CF3SO2)2N－가 특히 바람직하다.
상기 알킬기에 의해 치환되어 있지 않은 피리디늄 이온을 양이온으로 하고, 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 이온을 음이온으로 하는 피리디늄계 이온 액체로서, 구체적으로는, 예를 들면 N－프로필피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－부틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－펜틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헥실피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헵틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－옥틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－노닐피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－데실피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－알릴피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을 들 수 있다.
또, 상기 알킬기에 의해 치환된 피리디늄 이온을 양이온으로 하고, 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 이온을 음이온으로 하는 피리디늄계 이온 액체로서, 구체적으로는, 예를 들면 N－프로필－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－부틸－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－펜틸－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헥실－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헵틸－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－옥틸－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－노닐－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－데실－2－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－프로필－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－부틸－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－펜틸－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헥실－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헵틸－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－옥틸－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－노닐－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－데실－3－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－프로필－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－부틸－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－펜틸－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헥실－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－헵틸－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－옥틸－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－노닐－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N－데실－4－메틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을 들 수 있다. 또한, 상기 알킬기에 의해 치환된 피리디늄 이온을 양이온으로 하고, 헥사플루오로포스페이트 이온을 음이온으로 하는 피리디늄계 이온 액체로서, 구체적으로는, 예를 들면 1－옥틸－4－메틸피리디늄 헥사플루오로포스페이트, 1－노닐－4－메틸피리디늄 헥사플루오로포스페이트, 1－데실－4－메틸피리디늄 헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.
상기 아민계 이온 액체는, 양이온으로서, 지방족계 아민 화합물의 질소 원자에 알킬기 등이 결합하여 이루어지는 암모늄 이온을 기본 골격으로 하는 지방족의 아민계 이온 액체이다. 상기 알킬기는 피리디늄계 이온 액체에 있어서의 질소 원자에 결합하는 상기 알킬기와 기본적으로 동일하다.
상기 지방족계 아민 화합물로서는, 예를 들면 지환식 아민 화합물, 지방족아민 화합물 등을 들 수 있다. 이들 아민 화합물로 이루어지는 암모늄 이온으로서는, 예를 들면 R1 4N＋이온(4개의 R1은 동일해도 되고 달라도 되는 탄소수 1∼18의 직쇄형, 분기쇄형 혹은 고리형의 알킬기이며, 복수의 R1이 고리를 형성하고 있어도 된다.) 등을 들 수 있다.
4개의 상기 알킬기 R1이 같은 아민계 이온 액체로서, 구체적으로는, 예를 들면 N,N,N,N－테트라부틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라펜틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라헥실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라헵틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라옥틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라노닐암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라데실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라도데실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라헥사데실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N,N－테트라옥타데실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을 들 수 있다.
3개의 상기 알킬기 R1이 같은 아민계 이온 액체로서, 구체적으로는, 예를 들면 N,N,N－트리메틸－N－프로필암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－부틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－펜틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－헥실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－헵틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－옥틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－노닐암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, N,N,N－트리메틸－N－데실암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 등을 들 수 있다.
이온 액체는, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 1∼20질량부 함유되어 있는 것이 바람직하다. 이온 액체의 함유량이 상기 범위 내에 있으면, 이온 액체의 효과가 충분히 발휘되며, 현상 롤러(1)가 화상 형성 장치에 장착되었을 때, 저습도 환경 하에 있어서 흐림의 발생을 효과적으로 방지할 수 있음과 함께 원하는 인자 농도를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있으며, 또한, 하프톤 화상에 있어서의 농도 불균일의 발생 등도 방지할 수 있어, 그 결과, 고품질의 화상을 형성하는 것에 충분히 공헌할 수 있다. 고품질의 화상을 형성하는 것에 크게 공헌할 수 있다는 점에서, 이온 액체의 함유량은, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 4∼19질량부인 것이 바람직하다.
제 2 코트층(4B)은, 도전성 부여제를 함유하고 있다. 따라서, 제 2 코트층(4B)은 제 2 도전성 코트층이라고도 칭할 수 있다. 이 도전성 부여제는, 상기 이온 액체가 아니고 또한 도전성을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않으며, 제 1 코트층(4A)에 함유되는 도전성 부여제와 기본적으로 동일하다. 이 도전성 부여제는, 제 2 코트층(4B)이 원하는 도전성을 발휘할 수 있으며, 흐림의 발생을 한층 더 효과적으로 방지할 수 있다는 점에서, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 5∼10질량부 함유되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 코트층(4B)은, 충전제 입자를 함유하고 있다. 이 충전제 입자는, 예를 들면 실리카 등을 들 수 있다. 특별히 한정되지 않으나, 실리카계 충전 재를 이용할 수 있다. 실리카계 충전재로서는, 예를 들면, 연무질(煙霧質) 실리카 또는 침강성(沈降性) 실리카 등을 들 수 있으며, 일반식이 RSi(OR')3으로 나타내어지는 실란커플링제로 표면 처리된, 보강 효과가 높은 표면 처리 실리카계 충전재가 바람직하다. 여기에서, 상기 일반식에 있어서의 R은 글리시딜기, 비닐기, 아미노프로필기, 메타크릴옥시기, N－페닐아미노프로필기 또는 메르캅토기 등이며, 상기 일반식에 있어서의 R'는 메틸기 또는 에틸기이다. 상기 일반식으로 나타내어지는 실란커플링제는, 예를 들면 신에츠화학공업 주식회사제의 상품명「KBM 1003」 및 「KBE 402」 등으로서, 용이하게 입수할 수 있다. 이와 같은 실란커플링제로 표면 처리된 실리카계 충전재는, 정해진 방법에 따라서, 실리카계 충전재의 표면을 처리함으로써 얻어진다. 또한, 실란커플링제로 표면 처리된 실리카계 충전재는, 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 J．M．HUBER 주식회사제의 상품명「Zeothix 95」 등이 입수 가능하다. 충전제 입자의 평균 입자경은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 1∼80㎛인 것이 바람직하고, 1∼40㎛인 것이 특히 바람직하다. 충전제 입자의 평균 입자경은, 예를 들면, 레이저광 회절(回折)법 등에 따른 입도 분포 측정 장치를 이용하여, 중량 평균값(또는 메디안 직경) 등으로서 측정할 수 있다.
충전제 입자는, 현상 롤러(1)에 있어서의 물리적인 현상제의 반송량을 장기간에 걸쳐 실질적으로 동일하게 유지할 수 있다는 점에서, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 1∼20질량부 함유되어 있는 것이 바람직하고, 1∼15질량부 함유되어 있는 것이 특히 바람직하다.
제 2 코트층(4B)은, 제 2 코트층(4A)에 함유되는 불소 수지 입자를 실질적으로 무함유한다. 여기에서, 본 발명에 있어서, 「불소 수지 입자를 실질적으로 무함유」란 제 2 코트층(4B)에 불소 수지 입자가 적극적으로 함유되어 있지 않은 것을 의미하고, 불소 수지 입자가 완전히 존재하지 않는 경우에 부가해, 불소 수지 입자가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되어 있는 경우도 포함하는 개념이다. 불소 수지 입자가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되는 경우로서, 예를 들면, 제 1 코트층(4A)의 불소 수지 입자가 제 2 코트층(4B)에 침입하여 제 2 코트층(4B) 내에 머무르는 경우를 들 수 있다. 또한, 불소 수지 입자가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량은, 예를 들면, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 불소 수지 입자는 0.1질량부 이하이다.
제 2 코트층(4B)은, 통상 0.1∼50㎛의 층 두께를 가지고 있는 것이 바람직하고, 10∼25㎛의 층 두께를 가지고 있는 것이 보다 바람직하다. 이 제 2 코트층(4B)은 제 1 코트층(4A)보다 두껍게 형성되어 있거나 얇게 형성되어 있어도 되고, 또, 같은 두께로 형성되어 있어도 된다. 현상 롤러(1)에 있어서 제 2 코트층(4B)은 제 1 코트층(4A)보다 두껍게 형성되어 있다.
이 제 2 코트층(4B)이 우레탄 수지와 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 이온 액체와 도전성 부여제와 충전제 입자를 함유하고, 불소 수지 입자를 실질적으로 함유하고 있지 않으면, 제 2 코트층(4B)의 외주면에 현상제를 원하는 바와 같이 담지할 수 있으며, 담지한 현상제의 대전량을 조정할 수 있기 때문에, 상기한 바와 같이, 제 2 코트층(4B)을 구비한 현상 롤러(1)는 소정의 대전량으로 대전시킨 현상제를 소정량 상 담지체에 공급하여, 그 결과, 현상 장치 또는 화상 형성 장치에 장착되었을 때 고품질의 화상을 형성하는 것에 공헌할 수 있다.
코트층(4)은, 상기한 바와 같이 탄성층(3)의 축선 방향 양단측 각각에 형성된 제 1 코트층(4A)과 이 제 1 코트층(4A)의 사이에 형성된 제 2 코트층(4B)을 가지고 있으면 되고, 제 1 코트층(4A)과 제 2 코트층(4B)이 인접하여 겹치지 않고 형성되어 있어도 되고, 또, 일방이 타방의 외주면 상에 겹쳐져 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 본 발명에 있어서 코트층은, 탄성층(3)의 외주면 전체에 제 2 코트층을 배치하고, 제 2 코트층에 있어서의 축선 방향 양단측 각각에 제 1 코트층을 겹쳐서 배치할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 현상제 시일 부재(25)는 현상 롤러(1)에 접하는 부분이 탄성 재료로 형성되어 있기 때문에, 일방이 타방의 외주면 상에 겹쳐져 형성되어 있어도 그 단차를 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 제 1 코트층(4A)과 제 2 코트층(4B)이 겹쳐져 형성되는 경우에는, 서로의 밀착성 및 탄성층(3)과의 밀착성 등을 고려하여, 어느 쪽이 하측에 형성될지 결정된다.
현상 롤러(1)는, 축체(2)의 외주면에 탄성층(3)을 형성하고, 또한, 탄성층(3)의 외주면에 코트층(4)을 형성하여 제조된다. 현상 롤러(1)를 제조하려면, 먼저, 축체(2)가 준비된다. 예를 들면, 축체(2)는 공지된 방법에 의해 원하는 형상으로 조제된다. 이 축체(2)는, 탄성층(3)이 형성되기 전에 프라이머가 도포되어 있어도 된다. 축체(2)에 도포되는 프라이머로서는, 특별히 제한은 없으나, 탄성층(3)과 코트층(4)을 접착 또는 밀착시키는 프라이머층을 형성하는 재료와 동일한 수지 및 가교제를 들 수 있다. 프라이머는, 원하는 바에 따라 용제 등에 용해되며, 정해진 방법, 예를 들면 딥(dip)법, 스프레이법 등에 따라, 축체의 외주면에 도포된다.
탄성층(3)은, 도전성 조성물을 축체(2)의 외주면에 가열 경화하여 형성된다. 도전성 조성물로서는 고무와 도전성 부여제와 원하는 바에 따라 각종 첨가제를 함유한다. 상기 고무는, 예를 들면 실리콘 혹은 실리콘 변성 고무, 니트릴 고무, 에틸렌프로필렌 고무(에틸렌프로필렌디엔 고무를 포함함.), 스티렌부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 천연 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 부틸 고무, 에피클로르히드린 고무, 우레탄 고무, 불소 고무 등의 고무를 들 수 있으나, 실리콘 혹은 실리콘 변성 고무 또는 우레탄 고무인 것이 바람직하고, 실리콘 혹은 실리콘 변성 고무가, 내열성 및 대전 특성 등이 뛰어나다는 점에서 특히 바람직하다. 이들 고무는, 액상형이거나 미러블형이어도 된다. 상기 도전성 부여제는, 도전성을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 도전성 카본, 고무용 카본류, 금속, 도전성 폴리머 등의 도전성 분말을 들 수 있다. 각종 첨가제로서는, 예를 들면 사슬 연장제 및 가교제 등의 조제(助劑), 촉매, 분산제, 발포제, 노화방지제, 산화방지제, 충전재, 안료, 착색제, 가공 조제, 연화제, 가소제, 유화제, 내열성 향상제, 난연성 향상제, 수산제(受酸劑), 열전도성 향상제, 이형제, 용제 등을 들 수 있다.
상기 도전성 조성물로서, 예를 들면 부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물, 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물 등을 바람직하게 들 수 있다.
부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물은, (A)하기 평균 조성식 (1)로 나타내어지는 오르가노폴리실록산, (B)충전재 및 (C)상기 (B)성분에 속하는 것 이외의 도전성 재료를 함유한다.
RnSiO(4－n)/2 (1)
여기에서, R은, 동일하거나 또는 달라도 되는, 치환 또는 비치환의 1가 탄화수소기, 바람직하게는 탄소 원자수 1∼12, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 1∼8의 1가 탄화수소기이며, n은 1.95∼2.05의 정수이다.
상기 R은, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 및 도데실기 등의 알킬기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 비닐기, 알릴기, 부테닐기 및 헥세닐기 등의 알케닐기, 페닐기 및 톨릴기 등의 아릴기, β－페닐프로필기 등의 아랄킬기 및 이들 기의 탄소 원자에 결합한 수소 원자의 일부 또는 전부를 할로겐 원자 또는 시아노기 등에 의해 치환한 클로로메틸기, 트리플루오로프로필기 및 시아노에틸기 등을 들 수 있다.
상기 (A)오르가노폴리실록산은, 분자쇄 말단이 트리메틸실릴기, 디메틸비닐기, 디메틸히드록시실릴기, 트리비닐실릴기 등으로 봉쇄되어 있는 것이 바람직하다. 이 오르가노폴리실록산은 분자 중에 적어도 2개의 상기 알케닐기를 가지는 것이 바람직하고, 구체적으로는, R 중 0.001∼5몰%, 특히 0.01∼0.5몰%의 알케닐기를 가지는 것이 바람직하며, 특히 비닐기를 가지는 것이 바람직하다. 특히, 후술하는 경화제로서 백금계 촉매와 오르가노하이드로젠폴리실록산을 조합하여 사용하는 경우에는, 이와 같은 알케닐기를 가지는 오르가노폴리실록산이 통상 사용된다.
또, 이 (A)오르가노폴리실록산은, 통상 선택된 오르가노할로실란의 1종 혹은 2종 이상을 공(共)가수분해 축합함으로써, 또는, 실록산의 3량체 혹은 4량체 등의 고리형 폴리실록산을 알칼리성 또는 산성의 촉매를 이용하여 개환중합함으로써 얻을 수 있다. 이 (A)오르가노폴리실록산은 기본적으로는 직쇄형의 디오르가노폴리실록산이나, 일부 분기하고 있어도 된다. 또, 분자 구조가 다른 2종 또는 그 이상의 혼합물이어도 된다. 이 (A)오르가노폴리실록산은, 통상, 25℃에 있어서의 그 점도가 100cSt 이상이며, 바람직하게는 100,000∼10,000,000cSt이다. 또, (A)오르가노폴리실록산은, 통상, 그 중합도는 100 이상이며, 바람직하게는 3,000 이상이며, 그 상한은, 바람직하게는 100,000이고, 또한 10,000이 바람직하다.
상기 (B)충전재는, 특별히 한정되지 않으나, 실리카계 충전재를 이용할 수 있다. 실리카계 충전재로서는, 예를 들면, 연무질 실리카 또는 침강성 실리카 등을 들 수 있으며, 일반식이 RSi(OR')3으로 나타내어지는 실란커플링제로 표면 처리된, 보강 효과가 높은 표면 처리 실리카계 충전재가 바람직하다. 여기에서, 상기 일반식에 있어서의 R은, 글리시딜기, 비닐기, 아미노프로필기, 메타크릴옥시기, N－페닐아미노프로필기 또는 메르캅토기 등이며, 상기 일반식에 있어서의 R'는 메틸기 또는 에틸기이다. 상기 일반식으로 나타내어지는 실란커플링제는, 예를 들면, 신에츠화학공업 주식회사제의 상품명「KBM 1003」 및 「KBE 402」 등으로서, 용이하게 입수할 수 있다. 이와 같은 실란커플링제로 표면 처리된 실리카계 충전재는, 정해진 방법에 따라, 실리카계 충전재의 표면을 처리함으로써 얻어진다. 또한, 실란커플링제로 표면 처리된 실리카계 충전재는, 시판품을 이용해도 되고, 예를 들면 J．M．HUBER 주식회사제의 상품명「Zeothix 95」 등이 입수 가능하다. 실리카계 충전재의 배합량은, 상기 (A)오르가노폴리실록산 100질량부에 대하여, 11∼39질량부인 것이 바람직하고, 15∼35질량부인 것이 특히 바람직하다. 또, 실리카계 충전재의 평균 입자경으로서는, 1∼80㎛인 것이 바람직하고, 2∼40㎛인 것이 특히 바람직하다. 실리카계 충전재의 평균 입자경은, 예를 들면, 레이저광 회절법 등에 의한 입도 분포 측정 장치를 이용하여, 중량 평균값(또는 메디안 직경) 등으로서 측정할 수 있다.
상기 (C)도전성 재료는, 상기 충전재 (B)에 속하지 않는 도전성 재료이며, 물리적 화학적으로 동일 재료로 이루어지는 것이더라도, 충전재 (B)로서 규정된 실리카계 충전재와 형태 및 상태 등이 다른 도전성 재료는 (C)도전성 재료에 속한다. 이와 같은 도전성 재료는, 도전성 부여 성분이며, 예를 들면, 상기 도전성 부여제를 들 수 있으며, 이들 중에서도 카본 블랙이 바람직하다. 도전성 재료는 단독으로 이용하거나 2종 이상을 병용해도 된다.
부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물은, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서, 첨가제 등을 함유해도 된다. 첨가제로서, 예를 들면, 경화제, 착색제, 옥틸산 철, 산화철, 산화세륨 등의 내열 향상제, 수산제, 열전도성 향상제, 이형제, 알콕시실란, 중합도가 오르가노폴리실록산(A)보다 낮은 디메틸실록산오일, 실라놀, 예를 들면, 디페닐실란디올, α, ω－디메틸실록산디올 등의 양 말단 실라놀기 봉쇄 저분자 실록산이나 실란 등의 분산제, 접착성이나 성형 가공성을 향상시키기 위한 각종 카본 기능성 실란, 가교 반응 등을 저해하지 않는 경화 또는 미경화의 각종 올레핀계 엘라스토머 등을 들 수 있다.
상기 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물은, (D)1분자 중에 규소 원자와 결합하는 알케닐기를 적어도 2개 함유하는 오르가노폴리실록산과, (E)1분자 중에 규소 원자와 결합하는 수소 원자를 적어도 2개 함유하는 오르가노하이드로젠폴리실록산과, (F)평균 입경이 1∼30㎛이고, 부피 밀도가 0.1∼0.5g/㎤인 무기질 충전재와, (G)도전성 부여제와, (H)부가 반응 촉매를 함유하는 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물을 들 수 있다.
*상기 (D)오르가노폴리실록산으로서는, 하기 평균 조성식 (2)로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.
R1 aSiO(4－a)/2 (2)
여기에서, 상기 평균 조성식 (2)에 있어서의 R1은 서로 동일 또는 이종(異種)의 탄소 원자수 1∼10, 바람직하게는 탄소 원자수 1∼8의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이며, a는 1.5∼2.8, 바람직하게는 1.8∼2.5, 보다 바람직하게는 1.95∼2.02의 범위의 정수이다.
상기 R1은, 상기 부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물에 함유되는 오르가노폴리실록산 (A)의 R로 예시한 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알케닐기 및 이들의 수소 원자의 일부 또는 전부를 할로겐 원자 또는 시아노기 등에 의해 치환한 탄화수소기 등을 들 수 있다. R1의 적어도 2개는 알케닐기, 특히 비닐기이며, 90% 이상이 메틸기인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 알케닐기의 함유량은, 오르가노폴리실록산 중 1.0×10－6∼5.0×10－3mol/g, 특히 5.0×10－6∼1.0×10－3mol/g인 것이 바람직하다.
(D)오르가노폴리실록산의 중합도에 대해서는, 실온(25℃)에서 액상(예를 들면, 25℃에서의 점도가 100∼1,000,000mPa·s, 바람직하게는 200∼100,000mPa·ｓ 정도)이면 되고, 평균 중합도가 100∼800인 것이 바람직하며, 150∼600인 것이 특히 바람직하다.
상기 (E)오르가노하이드로젠폴리실록산은, 하기 평균 조성식 (3)으로 나타내어지며, 1분자 중에 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상(통상, 3∼200개), 보다 바람직하게는 3∼100개의, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 가지는 것이 바람직하게 이용된다.
R2 bHcSiO(4－b－c)/2 (3)
여기에서, 상기 평균 조성식 (3)에 있어서의 R2는 서로 동일 또는 이종의 탄소 원자수 1∼10의 치환 또는 비치환의 1가 탄화수소기이다. 또, b는 0.7∼2.1, c는 0.001∼1.0이고, 또한 b＋c는 0.8∼3.0을 만족하는 정수이다.
상기 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si－H)의 함유량은, 오르가노하이드로젠폴리실록산 중 0.001∼0.017mol/g, 특히 0.002∼0.015mol/g으로 하는 것이 바람직하다.
이 오르가노하이드로젠폴리실록산 (E)로서는, 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산 공중합체, 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위로 이루어지는 공중합체, 및 (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위와 (C6H5)SiO3 /2 단위로 이루어지는 공중합체 등을 들 수 있다.
오르가노하이드로젠폴리실록산 (E)의 배합량은, (D)오르가노폴리실록산 100질량부에 대하여 0.1∼30질량부인 것이 바람직하고, 0.3∼20질량부인 것이 특히 바람직하다. 또, (D)오르가노폴리실록산의 알케닐기에 대한 규소 원자에 결합한 수소 원자의 몰비는, 0.3∼5.0인 것이 바람직하고, 0.5∼2.5인 것이 특히 바람직하다.
상기 (F)무기질 충전재는, 저압축영구변형에 의해 체적 저항률이 경시(經時)적으로 안정되고, 또한 충분한 롤러 내구성을 얻는 데에 중요한 성분이다. 무기질 충전재는, 평균 입경이 1∼30㎛, 바람직하게는 2∼20㎛, 부피밀도가 0.1∼0.5g/㎤, 바람직하게는 0.15∼0.45g/㎤이다. 평균 입경이 1㎛보다 작으면 경시적으로 전기 저항률이 변화하는 경우가 있고, 30㎛보다 크면 탄성층(3)의 내구성이 저하되는 경우가 있다. 또, 부피밀도가 0.1g/㎤보다 작으면 압축영구변형이 악화됨과 함께 경시에 따른 전기 저항률이 변화하는 경우가 있고, 0.5㎛보다 크면 탄성층(3)의 강도가 불충분하여 내구성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 평균 입경은, 예를 들면, 레이저광 회절법 등에 따른 입도 분포 측정 장치를 이용하여, 중량 평균값(또는 메디안 직경) 등으로서 구할 수 있고, 부피 밀도는, JIS K 6223의 겉보기 비중의 측정 방법에 의거해서 구할 수 있다.
이와 같은 무기질 충전재 (F)로서는, 규조토, 펄라이트, 마이카, 탄산칼슘, 유리 플레이크 및 중공 필러 등을 들 수 있으나, 그 중에서도 규조토, 펄라이트 및 발포 펄라이트의 분쇄물이 바람직하다.
(F)무기질 충전재의 배합량은, (D)오르가노폴리실록산 100질량부에 대하여 5∼100질량부인 것이 바람직하고, 10∼80질량부인 것이 특히 바람직하다.
상기 (G)도전성 부여제는, 상기 도전성 부여제와 동일하며, 그 배합량은, (D)오르가노폴리실록산 100질량부에 대하여, 2∼80질량부로 할 수 있다.
상기 (H)부가 반응 촉매로서는, 백금흑, 염화 제 2 백금, 염화 백금산, 염화 백금산과 1가 알코올의 반응물, 염화 백금산과 올레핀류의 착체, 백금 비스 아세트아세테이트, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등을 들 수 있다. 또한, 이 (H)부가 반응 촉매의 배합량은 촉매량으로 할 수 있으며, 예를 들면, 백금족 금속량으로서, (D)오르가노폴리실록산 및 (E)오르가노하이드로젠폴리실록산의 합계 질량에 대하여, 0.5∼1,000ppm인 것이 바람직하고, 1∼500ppm 정도인 것이 특히 바람직하다.
이 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물은, 상기 성분에 부가해, 저분자 실록산에스테르, 실라놀, 예를 들면, 디페닐실란디올 등의 분산제, 산화철, 산화세륨, 옥틸산 철 등의 내열성 향상제, 접착성이나 성형 가공성을 향상시키는 각종 카본 기능성 실란, 난연성을 부여시키는 할로겐 화합물 등을 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서 함유해도 된다.
상기 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물은, 25℃에 있어서 5∼500Pa·ｓ의 점도를 가지고 있는 것이 좋고, 5∼200Pa·ｓ의 점도를 가지고 있는 것이 특히 좋다.
탄성층(3)은, 이와 같은 도전성 조성물을 이용하여, 예를 들면, 공지된 성형 방법에 의해 가열 경화와 성형을 동시에 또는 연속하여 행하고, 축체(2)의 외주면에 형성된다. 도전성 조성물의 경화 방법은 도전성 조성물의 경화에 필요한 열이 가해지는 방법이면 되고, 또 탄성층(3)의 성형 방법도 압출 성형에 따른 연속 가황(加黃), 프레스, 인젝션에 의한 틀(型) 성형 등, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 도전성 조성물이 부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물인 경우에는, 예를 들면, 압출 성형 등을 선택할 수 있고, 도전성 조성물이 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물인 경우에는 예를 들면, 금형을 이용하는 성형법을 선택할 수 있다. 도전성 조성물을 경화시킬 때의 가열 온도는, 부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물의 경우에는, 100∼500℃, 특히 120∼300℃, 시간은 수 초 이상 1시간 이하, 특히 10초 이상∼35분 이하인 것이 바람직하고, 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물의 경우에는, 100∼300℃, 특히 110∼200℃, 시간은 5분∼5시간, 특히 1∼3시간인 것이 바람직하다. 또, 필요에 따라, 부가 경화형 미러블 도전성 실리콘 고무 조성물의 경우에는, 100∼200℃에서 1∼20시간 정도의 경화 조건으로, 또, 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물의 경우는 120∼250℃에서 2∼70시간 정도의 경화 조건으로, 2차 가황해도 된다. 또, 도전성 조성물은 이미 알려져 있는 방법으로 발포 경화시킴으로써, 기포를 가지는 스펀지 형상 탄성층을 용이하게 형성할 수도 있다.
이와 같이 하여 형성된 탄성층(3)은, 원하는 바에 따라, 그 표면이 연마, 연삭되어, 외경 및 표면상태 등이 조정된다. 또, 이와 같이 하여 형성된 탄성층(3)은, 우레탄 코트층(4)이 형성되기 전에 프라이머층이 형성되어도 된다.
코트층(4)은, 이와 같이 하여 형성된 탄성층(3), 또는 원하는 바에 따라 형성된 프라이머층의 외주면에, 제 1 코트층(4A)을 형성 가능한 제 1 수지조성물, 및 제 2 코트층(4B)을 형성 가능한 제 2 수지조성물을 도공하고, 이어서, 도공된 제 1 수지조성물 및 제 2 수지조성물을 가열 경화시켜서 형성된다. 여기에서, 제 1 코트층(4A)과 제 2 코트층(4B)이 인접하여 겹치지 않고 형성되어 있는 경우에는, 제 1 코트층(4A) 및 제 2 코트층(4B)의 일방이 형성되는 탄성층(3)의 외주면을 마스킹하여 타방이 형성되는 탄성층(3)의 외주면에 타방을 형성 가능한 제 2 수지조성물 또는 제 1 수지조성물을 도공하여 경화시킨 후에, 일방을 형성 가능한 제 1 수지조성물 또는 제 2 수지조성물을 도공하여 경화시킴으로써, 서로 인접하는 제 1 코트층(4A)과 제 2 코트층(4B)을 탄성층(3)의 외주면에 형성할 수 있다. 일방을 타방의 위에 겹쳐서 형성하는 경우에는, 탄성층(3)의 외주면에 타방을 형성 가능한 제 2 수지조성물 또는 제 1 수지조성물을 도공하여 경화시킨 후에, 타방이 형성되는 탄성층(3)의 외주면에 일방을 형성 가능한 제 1 수지조성물 또는 제 2 수지조성물을 도공하여 경화시킴으로써, 코트층(4)을 탄성층(3)의 외주면에 형성할 수 있다.
구체적으로는, 먼저, 제 1 코트층(4A)을 형성 가능한 제 1 수지조성물 및 제 2 코트층(4B)을 형성 가능한 제 2 수지조성물을 준비한다. 제 1 수지조성물은, 상기 수지를 형성하는 전구체인 폴리올과 실란커플링제, 불소 수지 입자 및 도전성 부여제, 원하는 바에 따라 충전제 등의 각종 첨가제를 함유하고, 이온 액체를 실질적으로 무함유한 수지조성물이다. 따라서, 제 1 코트층(4A)은, 폴리올과 실란커플링제, 불소 수지 입자, 도전성 부여 및 원하는 바에 따라 각종 첨가제를 함유하는 제 1 수지조성물을 탄성층(3)의 외주면에 도포 경화하여 형성되어 있다. 이 제 1 수지조성물에 있어서의 폴리올과 실란커플링제, 불소 수지 입자 및 도전성 부여의 함유량은 제 1 코트층(4A)에 있어서의 각 성분의 상기 함유량과 기본적으로 동일하며, 각종 첨가제의 함유량은 적절히 조정된다. 제 1 수지조성물에 있어서, 폴리올, 실란커플링제, 불소 수지 입자 및 도전성 부여제 등은 상기한 바와 같다. 본 발명에 있어서, 「이온 액체를 실질적으로 무함유」란, 제 1 수지조성물에 이온 액체를 적극적으로 함유시키지 않는 것을 의미하고, 제 1 수지조성물에 이온 액체를 완전히 함유하지 않는 경우에 부가해, 이온 액체가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되어 있는 경우도 포함하는 개념이다. 또한, 이온 액체가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량은 상기한 바와 같다.
제 2 수지조성물은, 상기 우레탄 수지를 형성하는 전구체인 우레탄 조정 성분과 상기 이온 액체와 도전성 부여제와 충전제 입자와 원하는 바에 따라 각종 첨가제를 함유하고, 불소 수지 입자를 실질적으로 무함유한 우레탄 수지조성물이다. 따라서, 제 2 코트층(4B)은, 우레탄 조정 성분과 이온 액체와 도전성 부여제와 충전제 입자와 원하는 바에 따라 각종 첨가제를 함유하는 제 2 수지조성물을 탄성층(3)의 외주면에 도포 경화하여 형성되어 있다. 이 제 2 수지조성물에 있어서의 우레탄 조정 성분, 이온 액체, 도전성 부여제 및 충전제 입자의 함유량은 제 2 코트층(4B)에 있어서의 각 성분의 상기 함유량과 기본적으로 동일하며, 각종 첨가제의 함유량은 적절히 조정된다. 제 2 수지조성물에 있어서, 이온 액체, 충전제 입자 및 각종 첨가제는 상기한 바와 같다. 본 발명에 있어서, 「불소 수지 입자를 실질적으로 무함유」란, 제 2 수지조성물에 이온 액체를 적극적으로 함유시키지 않는 것을 의미하고, 제 2 수지조성물에 불소 수지 입자를 완전히 함유하지 않는 경우에 부가해, 불소 수지 입자가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량으로 함유되어 있는 경우도 포함하는 개념이다. 또한, 불소 수지 입자가 나타내는 효과를 발휘하지 않는 함유량은 상기한 바와 같다.
제 2 수지조성물에 함유되는 우레탄 조정 성분은 공지의 폴리우레탄을 형성할 수 있는 성분이면 되고, 예를 들면, 폴리올과 이소시아네이트의 혼합물을 들 수 있다.
폴리올은, 폴리우레탄의 조제에 통상 사용되는 각종 폴리올이면 되고, 폴리에테르폴리올 및 폴리에스테르폴리올로부터 선택된 적어도 1종의 폴리올인 것이 바람직하다. 상기 폴리에테르폴리올로서는, 예를 들면 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜－에틸렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 테트라히드로푸란과 알킬렌옥사이드의 공중합폴리올, 및 이들의 각종 변성체 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 폴리에스테르폴리올로서는, 예를 들면, 아디핀산 등의 디카르본산과 에틸렌글리콜, 헥산디올 등의 폴리올과의 축합에 의해 얻어지는 축합계 폴리에스테르폴리올, 락톤계 폴리에스테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 폴리에테르폴리올 및 폴리에스테르폴리올은, 1종 단독이어도 되고 2종 이상을 조합하여 사용해도 되며, 또, 폴리에테르폴리올과 폴리에스테르폴리올을 조합하여 사용해도 된다. 상기 폴리올은, 열적 안정성이 뛰어나다는 점에서, 폴리에스테르폴리올이 바람직하다. 상기 폴리올은, 후술하는 폴리이소시아네이트 등과의 상용성(相溶性)이 뛰어나다는 점에서, 1400 이상 2000 미만의 수평균 분자량을 가지는 것이 바람직하다. 수평균 분자량은, 겔퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 표준 폴리스티렌으로 환산했을 때의 분자량이다.
이소시아네이트는, 폴리우레탄의 조제에 통상 사용되는 각종 이소시아네이트이면 되고, 예를 들면, 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 이소시아네이트는, 저장 안정성이 뛰어나며, 반응 속도를 제어하기 쉽다는 점에서, 지방족 이소시아네이트인 것이 바람직하다. 방향족 이소시아네이트로서는, 예를 들면, 크실릴렌디이소시아네이트(XDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 톨루엔디이소시아네이트(톨릴렌디이소시아네이트라고도 칭한다. TDI), 3,3'－비톨릴렌－4,4'－디이소시아네이트, 3,3'－디메틸디페닐메탄－4,4'－디이소시아네이트, 2,4－톨릴렌디이소시아네이트우레티딘디온(2,4－TDI의 2량체), 크실렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 파라페닐렌디이소시아네이트(PDI), 톨리딘디이소시아네이트(TODI), 메타페닐렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 지방족 이소시아네이트로서는, 예를 들면, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 4,4'－디시클로헥실메탄디이소시아네이트(수첨(水添) MDI), 오르토톨루이딘디이소시아네이트, 리진디이소시아네이트메틸에스테르, 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 노르보르난디이소시아네이트메틸, 트랜스시클로헥산－1,4－디이소시아네이트, 트리페닐메탄－4,4'，4''－트리이소시아네이트 등을 들 수 있다. 상기 유도체로서는, 상기 폴리이소시아네이트의 다핵체, 폴리올 등으로 변성된 우레탄 변성물(우레탄 프레폴리머를 포함함), 우레티디온 형성에 의한 2량체, 이소시아누레이트 변성물, 카르보디이미드 변성물, 우레톤이민 변성물, 알로파네이트 변성물, 우레아 변성물, 뷰렛 변성물 등을 들 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트는, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 폴리이소시아네이트는, 500∼2000의 분자량을 가지는 것이 바람직하고, 700∼1500의 분자량을 가지는 것이 더 바람직하다.
폴리올과 폴리이소시아네이트의 혼합물에 있어서의 혼합 비율은, 특별히 한정되지 않으나, 통상, 폴리올에 포함되는 수산기(OH)와, 폴리이소시아네이트에 포함되는 이소시아네이트기(NCO)와의 몰비(NCO/OH)가 0.7∼1.15인 것이 바람직하다. 이 몰비(NCO/OH)는, 폴리우레탄의 가수분해를 방지할 수 있다는 점에서, 0.85∼1.10인 것이 보다 바람직하다. 다만, 실제로는, 작업환경, 작업상의 오차를 고려하여 상기 적정 몰비의 3∼4배 상당량을 배합해도 된다.
우레탄 조정 성분에는, 폴리올 및 폴리이소시아네이트에 부가해, 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응에 통상 사용되는 조제, 예를 들면, 사슬연장제, 가교제 등을 병용해도 된다. 사슬연장제, 가교제로서는, 예를 들면 글리콜류, 헥산트리올, 트리메틸올프로판 및 아민류 등을 들 수 있다.
제 1 수지조성물 및 제 2 수지조성물(이하, 이들을 합쳐서 수지조성물이라고 칭하는 경우가 있다.)의 도공은, 예를 들면, 수지조성물의 도공액을 도공하는 도포법, 상기 도공액에 탄성층(3) 등을 침지하는 디핑법, 상기 도공액을 탄성층(3) 등에 분사하는 스프레이 코팅법 등의 공지의 도공방법에 의해 행해진다. 수지조성물은, 그대로 도공해도 되고, 수지조성물에, 예를 들면, 메탄올 및 에탄올 등의 알코올, 크실렌 및 톨루엔 등의 방향족계 용매, 아세트산 에틸 및 아세트산 부틸 등의 에스테르계 용매 등의 휘발성 용매, 또는, 물을 첨가한 도공액을 도공해도 된다.
이와 같이 하여 도공된 제 1 수지조성물은, 각종 방법으로 경화될 수 있으며, 예를 들면, 열풍 경화, 유도 과열 경화, 마이크로웨이브 경화 등을 들 수 있다. 가열 경화의 조건으로서, 가열 온도는, 예를 들면 100∼180℃, 특히 120∼160℃, 가열 시간은 10∼90분간, 특히 30∼60분간인 것이 바람직하다. 또, 도공된 제 2 수지조성물을 가열 경화시킬 때의 가열 온도는, 예를 들면 120∼160℃, 특히 130∼160℃, 가열 시간은 20∼60분간, 특히 30∼60분간인 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 탄성층(3)의 외주면에, 제 1 코트층(4A) 및 제 2 코트층(4B)으로 이루어지는 코트층(4)을 형성하여, 현상 롤러(1)를 제조할 수 있다.
현상 롤러(1)는, 제 1 코트층(4A) 및 제 2 코트층(4B)을 가지는 코트층(4)을 탄성층(3)의 외주면에 구비하고 있기 때문에, 현상 장치에 장착되었을 때에, 통상의 습도(예를 들면, 상대 습도 50% 정도)는 물론 고습 환경 하에 있어서도 현상제의 누출을 효과적으로 방지할 수 있음과 함께, 통상의 습도는 물론 저습도 환경 하에 있어서의 흐림의 발생 등의 화상 품질에 부여하는 화상 결함의 발생을 실질적으로 억제할 수 있음과 함께 장기간에 걸쳐 원하는 인자 농도를 유지할 수 있으며, 또한 하프톤 화상에 있어서의 농도 불균일의 발생 등도 방지할 수 있어, 그 결과, 고품질의 화질을 형성하는 것에 크게 공헌한다. 따라서, 이 현상 롤러는, 서로 상반되는 화상 형성 장치의 특성인 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있다.
이와 같이, 현상 롤러(1)는, 그 주위가 고습도이더라도 현상제 누출을 실질적으로 억제할 수 있음에도 불구하고, 그 주위가 저습도이더라도 흐림의 발생을 실질적으로 억제할 수 있기 때문에, 예를 들면, 보다 고정밀화된 최근의 화상 형성 장치 및 이와 같은 화상 형성 장치에 장착되는 현상 장치의 현상 롤러로서, 특히 바람직하게 이용된다.
다음으로, 본 발명에 관련된 현상 롤러(1)를 구비한 현상 장치(이하, 본 발명에 관련된 현상 장치 또는 현상 카트리지라고 칭하는 경우가 있다.) 및 화상 형성 장치(이하, 본 발명에 관련된 화상 형성 장치라고 칭하는 경우가 있다.)의 일례를 도 3을 참조하여 설명한다. 이 화상 형성 장치(10)는, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 각 색의 현상 유닛 B, C, M 및 Y에 장비된 복수의 상 담지체(11B, 11C, 11M 및 11Y)를 전사 반송 벨트(6) 상에 직렬로 배치한 탠덤형 컬러 화상 형성 장치이며, 따라서, 현상 유닛 B, C, M 및 Y가 전사 반송 벨트(6) 상에 직렬로 배치되어 있다. 현상 유닛 B는, 상 담지체(11B), 예를 들면 감광체(감광 드럼이라고도 칭해진다.)와, 대전 수단(12B), 예를 들면 대전 롤러와, 노광 수단(13B)과, 현상 장치(20B)와, 전사 반송 벨트(6)를 거쳐 상 담지체(11B)에 당접하는 전사 수단(14B), 예를 들면 전사 롤러와, 클리닝 수단(15B)을 구비하고 있다.
현상 장치(20B)는, 본 발명에 관련된 현상 장치의 일례이며, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 현상제 담지체(23B)로서 본 발명에 관련된 현상 롤러와, 현상제(22B), 예를 들면, 플러스 대전 현상제와, 현상제 담지체(23B)의 양단부에 당접하여 현상제 누출을 방지하는 현상제 시일 부재(25)(도 3에 도시하지 않음.)를 구비하고 있다. 따라서, 이 화상 형성 장치(10)에 있어서, 현상 롤러(1)는, 현상제 담지체(23B, 23C, 23M 및 23Y), 즉, 현상 롤러로서 장착되어 있다. 현상 장치(20B)는, 구체적으로는, 1성분 비자성의 현상제(22B)를 수용하는 박스체(21B)와, 현상제(22B)를 상 담지체(11B)에 공급하는 현상제 담지체(23B), 예를 들면 현상 롤러와, 현상제(22B)의 두께를 조정하는 현상제 양 조절 수단(24B), 예를 들면 블레이드와, 현상제 담지체(23B)의 양단부에 당접하여 현상제 누출을 방지하는 현상제 시일 부재(25)(도 3에 도시하지 않음.)를 구비하여 이루어지는 현상 장치 또는 현상 카트리지이다. 현상 장치(20B)에 있어서, 현상제 담지체(23B), 현상제 양 조절 수단(24B) 및 현상제 시일 부재(25)의 접촉 상태는, 도 2에 나타내어지는 현상 롤러(1), 현상제 규제 부재(24) 및 현상제 시일 부재(25)의 접촉 상태와 기본적으로 동일하며, 현상제 양 조절 수단(24B)은 현상제 담지체(23B)의 외주면에 접촉 또는 압접하고 있다. 즉, 상기 현상 장치(20B)는 소위 「접촉식 현상 장치」이다. 상기 현상 유닛 C, M 및 Y는 현상 유닛 B와 기본적으로 동일하게 구성되어 있다.
이 현상 장치(20B)가 구비되어 있는 현상제 시일 부재(25)는, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 현상 롤러(1)의 외주면에 접촉하는 원호 형상 슬라이딩 접촉면을 가지는 공지의 현상제 시일 부재를 이용할 수 있으며, 예를 들면, 특허문헌 2의 「단부 시일 부재(21)」 등을 들 수 있다. 현상제 시일 부재(25)는, 적어도 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 예를 들면 펠트 등의 탄성 부재로 형성되어 있고, 이 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 현상 롤러(1)의 제 1 코트층(4A)의 외주 영역 각각에 당접 또는 압접하도록, 현상 장치에 장착 또는 고정되어 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 현상 롤러(1)는, 제 1 코트층(4A)의 외주 영역 각각의 단부측이 현상제 시일 부재(25)의 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 접촉하고, 제 1 코트층(4A) 각각의 중앙측 및 제 2 코트층(4B)이 현상제 시일 부재(25)에 병설된 현상제 규제 부재(24)에 접촉하도록, 현상 장치(20B)에 장착되어 있다. 이와 같이, 현상제 시일 부재(25)는 제 1 코트층(4A)과 거의 같은 반경을 가지는 원호 형상 당접면을 가지고 있고, 도시하지 않은 후단부에서 현상 장치(20B)의 박스체에 고정되어 있다. 또한, 현상제 시일 부재(25)로서는, 특허문헌 2의 「단부 시일 부재(21)」 외에, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2007－140139호 공보에 기재된 「토너 시일 구성」, 일본 공개특허 특개2009－265574호 공보의 「사이드 시일 부재」등을 채용할 수도 있다.
화상 형성 장치(10)에 있어서, 현상 장치(20B)의 현상제 담지체(23B)는, 그 표면이 상 담지체(11B)의 표면에 접촉 또는 압접하도록 배치되어 있다. 상기 현상 장치(20C, 20M 및 20Y)도, 상기 현상 장치(20B)와 동일하게, 그 표면이 현상제 담지체(23C, 23M 및 23Y)가 상 담지체(11C, 11M 및 11Y)의 표면에 접촉 또는 압접하도록 배치되어 있다. 즉, 이 화상 형성 장치(10)는 소위 「접촉식 화상 형성 장치」이다.
정착 수단(30)은, 현상 유닛 Y의 하류측에 배치되어 있다. 이 정착 수단(30)은, 기록체(16)를 통과시키는 개구부(35)를 가지는 박스체 내에, 정착 롤러(31)와, 정착 롤러(31)의 근방에 배치된 무단(無端) 벨트 지지 롤러(33)와, 정착 롤러(31) 및 무단 벨트 지지 롤러(33)에 감겨 걸려진 무단 벨트(36)와, 정착 롤러(31)와 대향 배치된 가압 롤러(32)를 구비하고, 무단 벨트(36)를 거쳐 정착 롤러(31)와 가압 롤러(32)가 서로 당접 또는 압접하도록 회전이 자유롭게 지지되어 이루어지는 압력 열 정착 장치이다. 화상 형성 장치(10)의 바닥부에는, 기록체(16)를 수용하는 카세트(41)가 설치되어 있다. 전사 반송 벨트(6)는 복수의 지지 롤러(42)에 권회되어 있다.
화상 형성 장치(10)에 사용되는 현상제(22B, 22C, 22M 및 22Y)는 각각, 마찰에 의해 대전 가능한 현상제라면, 건식 현상제이거나 습식 현상제여도 되고, 또한 비자성 현상제이거나 자성 현상제여도 된다. 각 현상 유닛의 박스체(21B, 21C, 21M 및 21Y) 내에는, 1성분 비자성의, 흑색 현상제(22B), 시안 현상제(22C), 마젠타 현상제(22M) 및 황색 현상제(22Y)가 수납되어 있다. 이들 현상제(22B, 22C, 22M 및 22Y)는 모두, 현상 롤러(1)의 제 1 코트층(4A)에 함유되어 있는 불소 수지의 대전성과 반대의 대전성을 가지고 있는 것이 바람직하며, 이 예에 있어서는 플러스 대전 현상제이다. 플러스 대전 현상제로서는, 예를 들면, 양 대전성의 비자성 1성분의 중합 현상제를 들 수 있다. 플러스 대전 현상제는, 구체적으로, 아크릴산, 탄소수 1∼4의 알킬(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 단량체 또는 스티렌계 단량체를 중합 또는 공중합시켜 얻어지는 결착 수지, 착색제, 하전 제어제 및 왁스 등으로 이루어지는 현상제 입자와 각종 외첨제를 가지는 대략 구 형상의 현상제이다. 상기 착색제로서는 흑색, 시안, 마젠타 및 황색의 각 착색제를 들 수 있다. 상기 하전 제어제로서는, 예를 들면, 암모늄염 등의 이온성 관능기를 가지는 이온성 단량체와, 스티렌계 단량체, 상기 아크릴계 단량체 등의 이온성 단량체와 공중합 가능한 단량체와의 공중합에 의해 얻어지는 하전 제어 수지를 들 수 있다. 상기 외첨제로서는, 예를 들면 실리카, 산화알루미늄, 산화티탄, 티탄산스트론튬, 산화세륨, 산화마그네슘 등의 금속산화물의 분말, 탄화물의 분말, 금속염의 분말 등의 무기분말을 들 수 있다. 또한, 현상제를 플러스로 대전시키기 위해서는, 상기 결착 수지의 종류, 특성 등을 선택하면 되고, 상기 결착 수지를 함유하고 있으면, 현상제는 플러스로 대전한다.
현상제(22B, 22C, 22M 및 22Y)의 형상은 모두 통상 구형(球形)이며, 그 체적 평균 입경은 5∼10㎛이다. 상기 체적 평균 입경은 세공(細孔) 전기저항법을 이용한 측정 방법에 따른 측정값이다. 예를 들면, 베크만 쿨터사제 쿨터 멀티사이저 Ⅱ(애퍼쳐 직경 100㎛) 혹은 동등의 장치 등을 이용하여 측정할 수 있다.
화상 형성 장치(10)는, 이하와 같이 하여 기록체(16)에 컬러 화상을 형성한다. 먼저, 현상 유닛(B)에 있어서, 대전 수단(12B)으로 대전한 상 담지체(11B)의 표면에 노광 수단(13B)에 의해 정전 잠상(潛像)이 형성되며, 현상제 담지체(23B)에 의해 공급된 현상제(22B)에 의해 흑색의 정전 잠상이 현상된다. 그리고, 기록체(16)가 전사 수단(14B)과 상 담지체(11B)의 사이를 통과할 때에 흑색의 정전 잠상이 기록체(16B)의 표면에 전사된다. 이어서, 현상 유닛 B와 동일하게 하여, 현상 유닛 C, M 및 Y에 의해, 정전 잠상이 흑상(黑像)으로 현상화된 기록체(16)에, 각각 시안 상, 마젠타 상 및 황색 상이 중첩되어, 컬러 상이 현상화된다. 이어서, 컬러 상이 현상화된 기록체(16)는, 정착 수단(30)에 의해 컬러 상이 영구 화상으로서 기록체(16)에 정착된다. 이와 같이 하여, 기록체(16)에 컬러 화상을 형성할 수 있다.
이 탠덤형 화상 형성 장치(10)에 있어서, 현상제 담지체(23)로서 본 발명에 관련된 현상 롤러(1)를 이용하면, 주위 환경에 관계없이, 현상제 누출을 효과적으로 방지할 수 있음과 함께 흐림의 발생 등의 화상 품질에 부여하는 화상 결함의 발생을 실질적으로 억제할 수 있음과 함께 장기간에 걸쳐 원하는 인자 농도를 유지할 수 있으며, 또한 하프톤 화상에 있어서의 농도 불균일의 발생 등도 방지할 수 있어, 그 결과, 고품질 화질을 형성하는 것에 크게 공헌한다. 또, 현상 장치(20B, 20C, 20M 및 20Y)는 모두 현상제 담지체(23)로서 현상 롤러(1)를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 서로 상반되는 화상 형성 장치의 특성인 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 현상 롤러 및 현상 장치를 제공할 수 있다.
또한, 화상 형성 장치(10)는 현상제 담지체(23)로서 현상 롤러(1)를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 서로 상반되는 특성인 화질 품질과 현상제의 누출을 높은 수준으로 양립시킬 수 있는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 관련된 현상 롤러, 현상 장치 및 화상 형성 장치는, 상기한 예에 한정되지 않고, 본원 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에 있어서, 여러 종류의 변경이 가능하다. 예를 들면, 현상 롤러(1)는, 통 형상을 이루고 있다면 그 형상은 특별히 한정되지 않으며, 도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 그 외경이 축선 방향의 일방의 단부로부터 타방의 단부에 걸쳐서 거의 동일하게 되는 소위 스트레이트 형상으로 되어도 되고, 그 축선 방향의 중앙부에 있어서의 외경이 그 양단부에 있어서의 외경보다 작은 소위 역크라운 형상으로 되어도 되고, 또, 그 축선 방향의 중앙부에 있어서의 외경이 그 양단부에 있어서의 외경보다 큰 소위 크라운 형상으로 되어도 된다.
본 발명에 관련된 현상 롤러(1)는, 탄성층(3)과 우레탄 코트층(4)의 사이에, 다른 층을 가져도 된다. 다른 층으로서는, 예를 들면, 탄성층(3)과 우레탄 코트층(4)을 접착 또는 밀착시키는 프라이머층 등을 들 수 있다. 프라이머층을 형성하는 재료로서는, 예를 들면 알키드 수지, 페놀 변성·실리콘 변성 등의 알키드 수지 변성물, 오일 프리 알키드 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또, 이들 수지를 경화 및/또는 가교하는 가교제로서는, 예를 들면, 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물, 에폭시 화합물, 과산화물, 페놀 화합물, 하이드로젠실록산 화합물 등을 들 수 있다. 프라이머층은, 예를 들면 0.1∼10㎛의 두께로 형성된다.
화상 형성 장치(10)는, 전자사진 방식의 화상 형성 장치로 되어 있으나, 본 발명에 있어서, 화상 형성 장치는, 전자사진 방식에는 한정되지 않고, 예를 들면, 정전 방식의 화상 형성 장치여도 된다. 또, 본 발명에 관련된 현상 롤러가 배치되는 화상 형성 장치는, 각 색의 현상 유닛을 구비한 복수의 상 담지체를 전사 반송 벨트 상에 직렬로 배치한 탠덤형 컬러 화상 형성 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 단일의 현상 유닛을 구비한 흑백 화상 형성 장치, 상 담지체 상에 담지된 현상제 상을 무단 벨트에 순차적으로 1차 전사를 반복하는 4사이클형 컬러 화상 형성 장치 등이어도 된다. 또, 화상 형성 장치(10)에 이용되는 현상제(22)는 1성분 비자성 현상제로 되어 있으나, 본 발명에 있어서는, 1성분 자성 현상제여도 되고, 2성분 비자성 현상제여도 되며, 또, 2성분 자성 현상제여도 된다.
상기 화상 형성 장치(10)는, 소위「접촉식 화상 형성 장치」이나, 본 발명에 있어서, 화상 형성 장치는 현상제 담지체의 표면이 상 담지체의 표면에 접촉하지 않도록 간극을 가지고 배치되는 소위 「비접촉식 화상 형성 장치」여도 된다.
상기 화상 형성 장치(10)에 있어서의 상기 현상 장치는, 소위「접촉식 현상 장치」이나, 본 발명에 있어서, 현상 장치는 현상제 양 조절 수단이 현상제 담지체의 외주면에 접촉하지 않도록 간극을 가지고 배치되는 소위「비접촉식 현상 장치」여도 된다.
(실시예 1)
무전해 니켈 도금 처리가 실시된 축체(SUM22제, 직경 10mm, 길이 275mm)를 에탄올로 세정하고, 그 표면에 실리콘계 프라이머(상품명「프라이머 No．16」, 신에츠화학공업 주식회사제)를 도포하였다. 프라이머 처리한 축체를, 기어 오븐을 이용하여, 150℃의 온도에서 10분 소성 처리한 후, 상온에서 30분 이상 냉각하고, 축체의 표면에 프라이머층을 형성하였다.
이어서, 양 말단이 디메틸비닐실록시기에 의해 봉쇄된 디메틸폴리실록산(D)(중합도 300) 100질량부, BET 비표면적이 110㎡/g인 소수화 처리된 흄드실리카(닛폰에어로실 주식회사제, R－972) 1질량부, 평균 입경 6㎛, 부피 밀도가 0.25g/㎤인 규조토(F)(오프라이트 W－3005S, 기타아키규조토 주식회사제) 40질량부 및 아세틸렌블랙(G)(덴카블랙 HS－100, 덴키가가쿠고교 주식회사제) 5질량부를 플래니터리 믹서에 넣고, 30분 교반한 후, 3개 롤에 1회 통과시켰다. 이것을 다시 플래니터리 믹서에 넣고, 가교제로서, 양 말단 및 측쇄에 Si－H기를 가지는 메틸하이드로젠폴리실록산(E)(중합도 17, Si－H량 0.0060mol/g) 2.1질량부, 반응 제어제로서 에티닐시클로헥산올 0.1질량부 및 백금촉매(H)(Pt 농도 1%) 0.1부를 첨가하고, 15분 교반하고 혼련하여, 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물을 조제하였다. 조제한 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물을 액체 사출 성형에 의해 상기 축체(2)의 외주면에 성형하였다. 액체 사출 성형에 있어서, 상기 부가 경화형 액상 도전성 실리콘 고무 조성물을 10분간 150℃로 가열하여 경화시켰다. 이 성형체를 연마하여 외경 20mm의 탄성층(3)을 형성하였다. 이 탄성층(3)은, JIS A경도, 체적 저항률 및 전기 저항률이 모두 상기 범위 내에 있었다.
제 1 코트층(4A)을 형성 가능한 제 1 수지조성물로서, 하기 조성을 주로 가지고, 대전 특성이 마이너스인 「Emralon 345 Black」(헨켈재팬 주식회사제)을 준비하였다.
·폴리올과 γ－글리시독시프로필트리메톡시 실란이 반응하여 이루어지는 수지 48질량부(반응시에 있어서의 혼합비는 폴리올 43질량부와 γ－글리시독시프로필트리메톡시 실란 5질량부)
·불소 수지(PTFE) 입자(입경 1㎛) 12질량부(상기 수지 100질량부에 대하여 25질량부)
·도전성 부여제로서 카본 블랙 3질량부(입경 0.7㎛, 상기 수지 100질량부에 대하여 6질량부)
·순수 40질량부
·이온 액체 0질량부
제 2 코트층(4B)을 형성 가능한 제 2 수지조성물을 조제하였다.
·폴리이소시아네이트(헥사메틸렌디이소시아네이트) 14질량부
·축합계 폴리에스테르폴리올(1,6－헥산디올과 아디핀산의 혼합 몰비[COOH/OH]＝12/13) 28질량부(상기 이소시아네이트와 폴리에스테르폴리올의 몰비[NCO/OH]＝1.1/1)
·이온 액체로서, 피리디늄계 이온 액체인「C5H5N＋－C6H13[(CF3SO2)2N]－ (N－헥실피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드)(간토화학 주식회사제) 1질량부(우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 2.4질량부)
·도전성 부여제로서 카본 블랙(상품명「토카블랙 #4500」, 토카이카본 주식회사제) 3질량부(입경 40㎚, 우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 7.1질량부)
·디부틸주석디라우레이트(상품명「디－n－부틸주석디라우레이트」, 쇼와화학 주식회사제) 0.03질량부
·충전제 입자로서 실리카(상품명「ACEMATT OK－607」, 데구사(degussa) 사제, 평균 입자경 1.5㎛) 4질량부(우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 9.5질량부)
탄성층(3)의 각 단연으로부터 중앙측을 향하여 10mm까지의 외주면 이외의 외주면에 마스킹 처리를 실시하여, 준비한 제 2 수지조성물을 탄성층(3)의 외주면에 스프레이 코팅법에 의해 도포하고, 160℃로 30분간 가열하여 층 두께 20㎛의 제 2 코트층(4B)을 형성하였다. 이어서, 제 2 코트층(4B)의 외주면에 마스킹 처리를 실시하여, 준비한 제 1 수지조성물을 탄성층(3)의 외주면에 스프레이 코팅법에 의해 도포하고, 160℃로 30분간 가열하여 층 두께 5㎛의 제 1 코트층(4A)을 형성하였다. 이와 같이 하여 실시예 1의 현상 롤러를 제조하였다.
(실시예 2 및 3)
제 1 수지조성물에 있어서, 불소 수지 입자의 함유량을 5질량부(상기 수지 100질량부에 대하여 10질량부) 및 20질량부(상기 수지 100질량부에 대하여 42질량부)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 실시예 2 및 3의 현상 롤러를 각각 제조하였다.
(실시예 4∼6)
제 2 수지조성물에 있어서, 상기 이온 액체의 함유량을 2질량부(우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 4.8질량부), 4질량부(우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 9.5질량부) 및 8질량부(우레탄 조정 성분 100질량부에 대하여 19.0질량부)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 실시예 4∼6의 현상 롤러를 각각 제조하였다.
(실시예 7∼12)
상기 피리디늄계 이온 액체 대신에 아민계 이온 액체인「(CH3)3N＋C3H6[(CF3SO2)2N]－ (N,N,N－트리메틸－N－프로필암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드)」, 간토화학 주식회사제)를 이용한 것 이외에는, 실시예 1∼6과 기본적으로 동일하게 하여 실시예 7∼12의 현상 롤러를 각각 제조하였다.
(실시예 13)
상기 제 2 수지조성물을 상기 탄성층(3)의 외주면 전체에 스프레이 코팅법에 의해 도포하여 160℃로 30분간 가열하여 층 두께 20㎛의 제 2 코트층(4B)을 형성하고, 제 2 코트층의 각 단연으로부터 중앙측을 향하여 10mm까지의 외주면 이외의 외주면에 마스킹 처리를 실시한 후에 상기 제 1 수지조성물을 제 2 수지조성물의 경화물의 외주면에 스프레이 코팅법에 의해 도포하여 160℃로 30분간 가열하여 층 두께 5㎛(합계 층 두께 25㎛)의 제 1 코트층(4A)을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 실시예 13의 현상 롤러를 제조하였다.
(비교예 1)
상기 피리디늄계 이온 액체를 함유시키지 않은 것 이외에는 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 비교예 1의 현상 롤러를 제조하였다.
(비교예 2)
상기 제 1 코트층(4A)을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 비교예 2의 현상 롤러를 제조하였다.
(비교예 3)
상기 제 1 수지조성물에 카본 블랙을 첨가하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 비교예 3의 현상 롤러를 제조하였다.
(비교예 4)
상기 피리디늄계 이온 액체를 1－에틸－3－메틸이미다졸륨테트라플루오로보레이트(알드리치사제, 융점:14.6℃)로 변경하고, 또 제 1 코트층을 설치하지 않았던 것 이외에는 실시예 1과 기본적으로 동일하게 하여 비교예 4의 현상 롤러를 제조하였다.
(저습도 환경 하에 있어서의 흐림 평가)
제조한 각 현상 롤러를 현상 롤러로서 비자성 1성분 전자사진 방식의 프린터(상품명「HL－4040CN」, 브라더공업 주식회사제)에 장착하고, 저습도 환경 하(23℃, 상대습도 10%)에서 24시간 정치(靜置)하였다. 또한, 이 프린터는 「접촉식 화상 형성 장치」의 하나이며, 장착되어 있는 현상 장치는 소위 「접촉식 현상 장치」로서 플러스 대전 현상제가 수용되어 있다. 그 후, 상기 프린터의 용지 설정을 「보통 용지 두께」, 인자 품질을 「표준」, 컬러 설정을 「표준」으로 설정하여, 흑백 모드에서 전체 흰색 화상을 100매 연속하여 인쇄하였다. 그 직후에 컬러 모드로 설정 변경하여 전체 흰색 화상을 1매 인쇄하였다. 이 컬러 모드로 인쇄한 전체 흰색 화상의 더러워진 상태를 「저습도 환경 하에 있어서의 흐림」으로 하여 육안으로 평가하였다. 평가는, 전체 흰색 화상 전면에 더러움이 전무했을 경우를 「◎」, 전체 흰색 화상에 실용상 문제가 없을 정도로 약간 더러움이 발견된 경우를 「○」, 전체 흰색 화상 중 현상 롤러의 제 2 코트층(4B)이 접촉하는 중앙 영역에 더러움이 전무하기는 했으나, 전체 흰색 화상 중 현상 롤러의 제 1 코트층(4A)이 접촉하는 양단부 영역에 실용상 허용할 수 없을 만큼 더러움이 발견된 경우를 「○×」, 전체 흰색 화상에 실용상 허용할 수 없을 만큼 더러움이 발견된 경우를 「×」로 하였다. 이들 평가 결과를 「저습도 환경 하에 있어서의 흐림 평가」로 하여 제 1 표에 나타낸다.
(하프톤 화상에 있어서의 화질 평가)
제조한 각 현상 롤러를 현상 롤러로서 장착한 상기 프린터(상품명「HL－4040CN」, 브라더공업 주식회사제)를 퍼스널 컴퓨터에 접속하여, 시험 환경 하(23℃, 상대 습도 10%)에 24시간 정치하였다. 그 후, 상기 프린터의 용지 설정을 「보통 용지 두께」, 인자 품질을 「표준」, 컬러 설정을 「표준」, 그 외의 설정을 「디폴트」로 설정하여, 18% 그레이 동등의 농도의 흑백 전면 화상을 표 계산 소프트웨어 「엑셀」(마이크로소프트사)로 퍼스널 컴퓨터의 화면상에 작성하고, 이 흑백 전면 화상을 하프톤 화상으로 하여 흑백 모드로 1매 인쇄하였다. 인쇄된 하프톤 화상의 균질도를 육안으로 평가하였다. 평가는, 하프톤 화상이 농도 불균일이 없는 균일한 화상이었던 경우를 「◎」, 하프톤 화상에 실용상 문제가 없을 정도로 약간 농도 불균일이 발견된 경우를 「○」, 하프톤 화상에 실용상 허용할 수 없을 만큼 농도 불균일이 발견된 경우를 「×」로 하였다. 이들 평가 결과를 「하프톤 화상에 있어서의 화질 평가」로 하여 제 1 표에 나타낸다.
(내구 인자 시험)
제조한 각 현상 롤러를 현상 롤러로서 상기 프린터(상품명「HL－4040CN」, 브라더공업 주식회사제)에 장착하여 이하의 조건으로 내구 인자 시험을 행한 후의 화상의 품질을 평가하였다. 즉, 저습도 환경 하(23℃, 상대 습도 10%)에서 24시간 정치한 후, 프린터의 용지 설정을 「보통 용지 두께」, 인자 품질을 「표준」, 컬러 설정을 「표준」으로 설정하여, A4 용지 한쪽 면의 전체 면적의 5%에 대하여, 전체 검정색 인자를 통산 10000매 인쇄하였다. 이 내구 인자 시험에 있어서, 형성한 다수의 화상으로부터 2매째, 500매째 및 10000매째의 화상을 선택하여, 이들 화상의 인자 농도를 정해진 방법으로 측정하였다. 인자 농도의 평가는, 상기 3매의 화상에 있어서의 인자 농도의 차이가 0.2 이하인 경우를 「◎」, 상기 차이가 0.2를 넘고 0.3 미만인 경우를 「○」, 상기 차이가 0.3 이상 0.4 미만인 경우를 「○×」, 상기 차이가 0.4 이상인 경우를 「×」로 하였다. 인자 농도의 차이가 0.4 이상이 되면 실용상 허용할 수 없게 된다. 이들 평가 결과를 제 1 표에 나타낸다.
(고습 환경 하에 있어서의 현상제 누출 평가)
제조한 각 현상 롤러 각각을 5개 준비하고, 도 3에 나타내어지는 접촉형 컬러 화상 형성 장치(상품명「TN－290」, 브라더공업 주식회사제)에 있어서, 현상 롤러로서 장착하였다. 또한, 현상제 및 현상제 규제 부재는, 이 접촉형 컬러 화상 형성 장치에 부속의 현상제 및 현상제 규제 부재를 이용하였다. 이 현상제의 대전 특성은 플러스였다.
각 현상 롤러를 장착한 상기 접촉형 컬러 화상 형성 장치 내의 환경을, 온도 30℃, 상대 습도 80%의 고습 환경으로 조정하여, 컬러 인쇄 모드로 A4 용지의 한쪽 면 전면에 전체 흰색 화상을 1000매 인쇄하고, 화상 형성 장치를 분해하여 현상 장치로부터 현상제가 외부에 누출되고 있는지를 육안으로 확인하였다. 평가는, 실시예 및 비교예 각각에 있어서의 현상 롤러 5개 모두에 있어서 현상 장치 밖에 현상제를 확인할 수 없었던 경우를 「◎」, 실시예 및 비교예 각각에 있어서의 현상 롤러 5개 모두에 있어서 현상 장치의 주위에 극히 미량의 현상제가 부착되어 있던 경우를 「×」로 하였다. 그 결과를 제 1 표에 나타낸다.
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본 발명에 관련된 현상 롤러는, 예를 들면, 레이저 프린터 및 비디오 프린터 등의 프린터, 복사기, 팩시밀리, 이들의 복합기 등의 화상 형성 장치 또는 화상 형성 장치에 내장되어 있는 현상 장치의 현상 롤러로서 바람직하게 이용된다. 본 발명에 관련된 현상 롤러는, 특히, 보다 고정밀화된 최근의 화상 형성 장치 및 이와 같은 화상 형성 장치에 장착되는 현상 장치의 현상 롤러로서 바람직하게 이용된다.
1: 현상 롤러 2: 축체
3: 탄성층 4: 코트층
4A: 제 1 코트층 4B: 제 2 코트층
10: 화상 형성 장치 11B, 11C, 11M, 11Y: 상 담지체
12B, 12C, 12M, 12Y: 대전 수단 13B, 13C, 13M, 13Y: 노광 수단
14B, 14C, 14M, 14Y: 전사 수단
15B, 15C, 15M, 15Y: 클리닝 수단 16: 기록체
20: 현상 장치
21B, 21C, 21M, 21Y, 34: 박스체 22B, 22C, 22M, 22Y: 현상제
23B, 23C, 23M, 23Y: 현상제 담지체
24, 24B, 24C, 24M, 24Y: 현상제 규제 부재
25: 현상제 시일 부재 30: 정착 수단
31: 정착 롤러 32: 가압 롤러
33: 무단 벨트 지지 롤러 35: 개구부
36: 무단 벨트 41: 카세트
42: 지지 롤러 B, C, M, Y: 현상 유닛

Claims (6)

  1. 축체의 외주면에 형성된 탄성층과 상기 탄성층의 외주면에 형성된 코트층을 구비하여 이루어지는 현상 롤러로서,
    상기 코트층은, 상기 탄성층의 축선 방향 양단측 각각에 형성된 제 1 코트층과, 상기 제 1 코트층의 사이에 형성된 제 2 코트층을 가지고,
    상기 제 1 코트층은, 폴리올 및 실란커플링제가 반응하여 이루어지는 수지와, 불소 수지 입자와, 도전성 부여제를 함유하고, 이온 액체를 실질적으로 무함유하며,
    상기 제 2 코트층은, 우레탄 수지와, 피리디늄계 이온 액체 및 아민계 이온 액체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 이온 액체와, 도전성 부여제와, 충전제 입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 현상 롤러.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 불소 수지 입자는, 상기 수지 100질량부에 대하여 10∼50질량부의 비율로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 롤러.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이온 액체는, 상기 우레탄 수지 100질량부에 대하여 1∼20질량부의 비율로 상기 제 2 코트층에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 롤러.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 현상 롤러와, 그 양단부 각각의 외주면에 슬라이딩 접촉하는 현상제 시일 부재와, 상기 현상 롤러의 외주면에 그 축선 방향을 따라 접하여 상기 현상 롤러에 담지(擔持)된 현상제의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 구비한 현상 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 현상 롤러는, 그 제 1 코트층 각각이 상기 현상제 시일 부재 및 상기 현상제 규제 부재에 슬라이딩 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 기재된 현상 장치와, 그 상기 현상 롤러에 대면하도록 배치된 상 담지체를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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