KR20180097735A - 전도성 롤러 - Google Patents

전도성 롤러 Download PDF

Info

Publication number
KR20180097735A
KR20180097735A KR1020187021582A KR20187021582A KR20180097735A KR 20180097735 A KR20180097735 A KR 20180097735A KR 1020187021582 A KR1020187021582 A KR 1020187021582A KR 20187021582 A KR20187021582 A KR 20187021582A KR 20180097735 A KR20180097735 A KR 20180097735A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roller
polyurethane
cation
polyurethane composition
ionic liquid
Prior art date
Application number
KR1020187021582A
Other languages
English (en)
Inventor
빈 후앙
구앙 진 리
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20180097735A publication Critical patent/KR20180097735A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/10—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a liquid developer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0818—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the structure of the donor member, e.g. surface properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/056—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern using internal polarisation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/0802—Preparation methods
    • G03G9/0804—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium
    • G03G9/0806—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium whereby chemical synthesis of at least one of the toner components takes place
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/06—Developing structures, details
    • G03G2215/0634—Developing device
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/08—Details of powder developing device not concerning the development directly
    • G03G2215/0855—Materials and manufacturing of the developing device
    • G03G2215/0858—Donor member
    • G03G2215/0861—Particular composition or materials

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Electrophotography Configuration And Component (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Abstract

본 개시는 전자 사진식 인쇄기를 위한 전도성 롤러에 관한 것이다. 상기 롤러는 폴리우레탄 및 이온성 액체를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 포함한다. 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이다. 상기 폴리우레탄의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm이다.

Description

전도성 롤러
본 개시는, 폴리우레탄 및 이온성 액체를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 포함하는, 전자 사진식 인쇄기를 위한 전도성 롤러에 관한 것이다.
전자 사진식 인쇄 공정은 광 전도성 표면 또는 광-이미징 플레이트(PIP) 상에 이미지를 생성시킴을 수반한다. 광 전도성 표면 상에 형성되는 이미지는 상이한 전위를 갖는 이미지 및 배경 영역을 갖는 잠상(latent) 정전기식 이미지이다. 하전된 잉크 입자를 함유하는 전자 사진식 잉크 조성물을 선택적으로 하전된 광 전도성 표면과 접촉시키면, 배경 영역은 깨끗한 상태로 유지되면서 상기 하전된 잉크 입자가 상기 잠상 이미지의 이미지 영역에 부착된다. 이어서, 상기 이미지는, 인쇄 기재(예를 들어, 종이)로 바로 전사되거나, 또는 먼저 중간 전사 부재(예를 들어, 연질 팽창 블랭킷)로 전사된 다음 인쇄 기재로 전사된다.
본 개시가 기술되기 전에, 본 개시는 본원에 개시된 특정 공정 단계 및 재료에 제한되지 않음이 이해될 것이고, 이는 이러한 공정 단계 및 재료가 변경될 수 있기 때문이다. 또한, 본 개시에 사용된 용어는 단지 특정 예의 기재를 목적으로 사용되었음이 이해될 것이다. 상기 용어들은 제한적인 것으로 의도되지 않는데, 이는 본원 발명의 범위는 오직 첨부된 청구범위 및 그의 균등물에 의해서만 제한되도록 의도되기 때문이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 단수 형태는 문맥에 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시물을 포함한다.
본 개시에 사용된 "정전기식 인쇄"또는 "전자 사진식 인쇄"는, 광 전도성 표면 또는 광-이미징 플레이트로부터 인쇄 기재에 직접 전사되거나 또는 중간 전사 부재를 통해 간접적으로 인쇄 기재에 전사되는 이미지를 제공하는 공정을 지칭한다. 따라서, 상기 이미지는 그것이 적용되는 사진 이미지 기재 상에 실질적으로 흡수되지 않을 수 있다. 또한, "전자 사진식 인쇄기" 또는 "정전기식 인쇄기"는 전술한 바와 같이 전자 사진식 인쇄 또는 정전기식 인쇄를 수행할 수 있는 인쇄기를 지칭한다. 전자 사진식 인쇄 공정은, 전기장, 예를 들어, 1 내지 400 V/㎛, 또는 일부 예에서 600 내지 900 V/㎛ 이상의 장(field) 구배를 갖는 전기장에 전자 사진 조성물을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "약"은, 주어진 값이 끝점보다 약간 위 또는 약간 아래일 수 있음을 제공함으로써 수치 또는 범위 종료점에 융통성을 제공하여 시험 방법 또는 장치의 변화를 허용하기 위해 사용된다. 이 용어의 융통성의 정도는, 특정 변수에 의해 좌우될 수 있고, 당업자가 경험 및 본 개시 내의 관련 기재에 기초하여 결정할 수 있을 것이다.
본원에 사용된, 복수의 항목, 구조적 요소, 조성적 요소, 및/또는 물질은 편리성을 위해 공통된 목록에 제시될 수 있다. 그러나, 이 목록은 목록의 각 요소가 별개의 특유의 요소로 독립적으로 기재된 것과 같이 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 목록의 개별 요소는, 그와 반대되는 기재가 없다면, 공통의 군에 제시된 것만을 토대로, 동일한 목록의 임의의 다른 요소의 사실상의 등가물로서 이해되어서는 안된다.
농도, 양 및 다른 수치 데이터는 본 명세서에서 범위 형식으로 표현되거나 제시될 수 있다. 이러한 범위 형식은 단지 편의 및 간략화를 위해 사용된 것으로서, 범위의 한계로서 명시적으로 언급된 수치뿐만 아니라, 각 수치와 하위 범위가 명시적으로 인용된 것처럼 모든 개별 수치 또는 그의 하위 범위를 포함하도록 유연하게 해석되어야 함을 이해해야 한다. 예시로서, "약 1 중량% 내지 약 5 중량%"의 수치 범위는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 명시적으로 인용된 값을 포함하는 것뿐만 아니라, 상기 나타낸 범위 내의 개별 값 및 하위 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 이 수치 범위에는 개별 값, 예컨대 2, 3.5 및 4 및 하위 범위, 예컨대 1 내지 3, 2 내지 4 및 3 내지 5가 포함된다. 이 동일한 원리가 단일 숫자 값을 포함하는 범위에 적용된다. 더욱이, 이러한 해석이 범위의 폭이나 설명된 특성에 관계없이 적용되어야 한다.
본 개시에서, 용어 "이소시아네이트"는 -N=C=O(질소 1 개, 탄소 1 개, 산소 1 개) 형태의 단위로 구성된 원자의 작용기로서 폭넓게 이해되어야 한다.
본 개시는 전자 사진식 인쇄기를 위한 전도성 롤러에 관한 것이다. 상기 롤러는 폴리우레탄 및 이온성 액체를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 포함한다. 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이다. 상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm이다.
본 개시는 또한 전도성 롤러를 포함하는 액체 전자 사진식 인쇄기에 관한 것이다. 상기 전도성 롤러는 폴리우레탄 및 이온성 액체를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 포함한다. 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이다. 상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm이다.
본 개시는 또한 잉크의 현상 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 전기장을 사용하여 유기 용매를 포함하는 액체 전자 사진식 잉크를 현상 롤러의 표면으로 적용하는 단계; 제 2 롤러를 이용하여 상기 현상 롤러의 표면으로부터 유기 용매를 제거하는 단계; 잔류하는 전자 사진식 잉크를 상기 현상 롤러로부터 광-이미징 플레이트로 전사하여 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 현상 롤러는 폴리우레탄 및 이온성 액체를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 포함한다. 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이고, 상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm이다.
전도성 롤러는, 액체 전자 사진식 인쇄기 내의 현상 롤러로서 사용되어 광전도성 표면 상에 균일한 잉크 층을 현상하고 이동시킬 수 있다. 현상 롤러는 전도성이며, 잉크를 현상하는 데 필요한 전하를 유지하고 소산(dissipate)시키기에 충분한 비저항을 갖는다. 현상 롤러는, 인쇄기 내의 다른 롤러 및 표면, 예를 들어 광-이미징 플레이트와 함께 작동하는 데 필요한 기계적 특성을 부여하는 엘라스토머 중합체, 예를 들어 폴리우레탄으로 형성될 수 있다.
바람직한 비저항을 갖는 현상 롤러는 폴리머(예를 들어, 폴리우레탄) 롤러에 알칼리 금속염, 예를 들어 리튬 염을 도핑함으로써 제조될 수 있다. 그러나 리튬 염에 의해 제공되는 전도도는 습도와 같은 환경 요인에 따라 상당히 다양할 수 있다. 이로 인해 인쇄기에 의해 생성되는 이미지의 품질이 변할 수 있다. 더욱이, 시간이 지남에 따라, 리튬 염은 롤러 밖으로 용출되어 롤러의 전도성을 감소시킬 수 있다. 리튬 염은 인쇄기의 일부분(예를 들어, 금속 부분)을 부식시킬 수 있다. 또한, 용출된 리튬 이온은 광-이미징 플레이트에 접촉하여 광-이미징 플레이트가 전도성이 되도록 할 수 있다. 후자가 일어나면, 광-이미징 플레이트를 적절히 하전시키는 것이 어려워질 수 있고, 이는, 불충분하게 형성된 잠상 이미지를 초래할 수 있다. 이는, 이어서, 최종 인쇄의 전체 품질에 영향을 줄 수 있다.
전도성 롤러의 전도성이 일정 시간 동안 유지될 수 있는 전도성 롤러가 생산될 수 있도록, 폴리우레탄 조성물의 비저항을 1 x 105 내지 1 x 108 Ω.cm 범위(예를 들어, 5 x 105 내지 1 x 107)로 조절하는데, 유기 양이온을 함유하는 이온성 액체가 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 상기 롤러의 전도도는 주위 습도의 변화와 같은 환경 요인의 변동에 의해 발생하는 변화에 덜 민감할 수 있다. 이론에 구속됨을 바라지는 않지만, 상기 이온성 액체의 유기 양이온은 폴리우레탄으로부터 이동하는 경향이 더 적은 것으로 밝혀졌다. 따라서, 이는 폴리우레탄 조성물으로부터 용출될 가능성이 더 적다. 또한, 상기 유기 양이온은 리튬 이온과 동일한 방식으로 수분과 상호 작용하지 않는다. 따라서, 생성된 폴리우레탄 조성물의 전도도는 예를 들어 주변 습도의 변화에 의해 영향을 덜 받을 수 있다.
이온성 액체
임의의 적합한 이온성 액체가 본 개시의 전도성 롤러를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 이온성 액체는 50℃ 이하의 온도, 예를 들어 40℃ 이하의 온도에서 액체 상태일 수 있다. 일례로서, 이온성 액체는 30℃ 이하, 예를 들어, 25℃ 이하의 온도에서 액체 상태일 수 있다.
상기 이온성 액체는 유기 양이온을 포함한다. 일부 예에서, 상기 유기 양이온은 양으로 하전된 질소 원자를 갖는다. 상기 유기 양이온은 50 내지 1000, 예를 들어, 100 내지 500의 평균 분자량 Mw를 가질 수 있다.
상기 유기 양이온은 이미다졸륨 양이온, 피페리디늄 양이온, 피리디늄 및 4 급 암모늄 양이온으로부터 선택될 수 있다. 일례로서, 상기 유기 양이온은 이미다졸륨 양이온 또는 4 급 암모늄 양이온일 수 있다. 상기 4 급 암모늄 양이온은 화학식 NR1R2R3R4 +일 수 있고, 상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4 각각은 독립적으로, (예를 들어, 치환된 또는 비치환된) 하이드로카빌 기이다. 적합한 하이드로카빌 기의 예는 알킬, 사이클로알킬 또는 아릴 기를 포함한다. 일례로서, 상기 이온성 양이온은 이미다졸륨 양이온 및, 예를 들면 화학식 NR1R2R3R4 +의 4 급 암모늄 양이온으로부터 선택될 수 있고, 상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4 각각은 독립적으로 치환된 또는 비치환된 하이드로카빌 기, 예를 들면, 알킬, 사이클로알킬 또는 아릴 기로부터 선택된다.
상기 양이온이 화학식 NR1R2R3R4 +의 4 급 암모늄 양이온인 경우, 각각의 R 기는 예를 들어 1 내지 20 개의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 12 개의 탄소 원자를 함유하는 치환된 또는 비치환된 하이드로카빌 기일 수 있다. 치환된 경우, 상기 하이드로카빌 기는 헤테로 원자 함유 작용기, 예를 들어, O-, S- 또는 N-함유 작용기로 치환될 수 있다. 적합한 작용기의 예로는 에테르, 티오에테르 및 아민 작용기가 포함된다.
상기 하이드로카빌 기는 알킬 기일 수 있다. 적합한 알킬 기는 선형 또는 분지형 알킬 기를 포함한다. 상기 알킬 기는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 12 개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 일부 예에서, 상기 알킬 기는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 알킬 치환체의 예는 메틸, 에틸, 프로필(예를 들면 이소- 또는 n-프로필), 부틸(예를 들면 n-, 이차- 또는 t-부틸), 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐 또는 데실을 포함한다.
상기 하이드로카빌 기는 사이클로알킬 기일 수 있다. 적합한 사이클로알킬 기는 3 내지 12 개, 예컨대 5 또는 6 개의 탄소 원자를 갖는다. 예는 펜틸 및 헥실을 포함한다.
상기 하이드로카빌 기는 아릴 기일 수 있다. 적합한 아릴 기는 5- 또는 6-원 고리로 구성된 아릴 기를 포함한다. 한 예는 페닐 기이다.
적합한 암모늄 양이온의 예는 N,N,N,N-테트라부틸암모늄, N,N,N,N-테트라펜틸-암모늄, N, N, N, N-테트라-헥실암모늄, N,N,N,N-테트라헵틸암모늄, N,N,N,N-테트라옥틸암모늄, N,N,N,N-테트라노닐암모늄, N,N,N,N-테트라데실암모늄, N,N,N,N-테트라도데실암모늄, N,N,N,N-테트라헥사데실암모늄, 및 N,N,N,N-테트라옥타데실암모늄을 포함한다. 추가의 예는 N,N,N-트라이메틸-N-프로필암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-부틸암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-펜틸암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-헥실암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-헵틸암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-옥틸암모늄, N,N,N-트라이메틸-N-노닐암모늄, 및 N,N,N-트라이메틸-N-데실암모늄을 포함한다.
상기 양이온이 이미다졸륨 양이온인 경우, 상기 이미다졸륨 이온의 질소 원자는 둘 다 (예를 들어,치환된 또는 비치환된) 하이드로카빌 기로 치환될 수 있다. 치환된 경우, 상기 하이드로카빌 기는 헤테로 원자 함유 작용기, 예를 들어, O-, S- 또는 N-함유 작용기로 치환될 수 있다. 적합한 작용기의 예로는 에테르, 티오에테르 및 아민 작용기가 포함된다.
상기 하이드로카빌 기는 알킬 기일 수 있다. 적합한 알킬 기는 선형 또는 분지형 알킬 기를 포함한다. 상기 알킬 기는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 예컨대 1 내지 12 개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 일부 예에서, 상기 알킬 기는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 알킬 치환체의 예는 메틸, 에틸, 프로필(예를 들면 이소- 또는 n-프로필), 부틸(예를 들면 n-, 이차- 또는 t-부틸), 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐 또는 데실을 포함한다.
상기 하이드로카빌 기는 사이클로알킬 기일 수 있다. 적합한 사이클로알킬 기는 3 내지 12 개의 탄소 원자, 예컨대 5 또는 6 개의 탄소 원자로 구성된 고리를 가질 수 있다. 예로는 펜틸 및 헥실이 포함된다.
상기 하이드로카빌 기는 아릴 기일 수 있다. 적합한 아릴 기는 5 원 또는 6 원 고리를 함유하는 아릴 기를 포함한다. 예는 페닐 기이다.
적합한 이미다졸륨 양이온의 예는 1-에틸-3-메틸 이미다졸륨(EMI), 1-헥실-3-메틸이미다졸륨(HMI), 1-데실-3-메틸이미다졸륨(DMI), 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(BMI)을 포함한다.
일례로서, 상기 양이온은 트라이부틸메틸 암모늄(TBMA), 트라이메틸부틸 암모늄(BTMA), 1-에틸-3-메틸 이미다졸륨(EMI), 1-헥실-3-메틸이미다졸륨(HMI), 1-데실-3-메틸이미다졸륨(DMI), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(BMI), 1-부틸-3-메틸피리디늄(BMPy) 및 사이클로헥실트라이메틸 암모늄(CHTMA)으로부터 선택된다. 또 다른 예에서, 상기 양이온은 트라이부틸메틸 암모늄(TBMA), 1-에틸-3-메틸 이미다졸륨(EMI) 및 1-헥실-3-메틸이미다졸륨(HMI)로부터 선택된다.
상기 이온성 액체에 임의의 적합한 음이온이 존재할 수 있다. 적합한 예는 할로겐 원소, BF4, PF6, CF3SO3(트라이플루오로메탄술포닐 이온), 및 (CF3SO2)2N(비스(트라이플루오로메탄술포닐)이미드 이온(TFSI)을 포함한다. 일례로서, 상기 음이온은 비스(트라이플루오로메탄술포닐)이미드 이온(TFSI)이다.
상기 이온성 액체는 폴리우레탄 조성물의 0.5 내지 20 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 이온성 액체는 폴리우레탄 조성물의 0.5 내지 10 중량%, 예를 들어, 1 내지 5 중량%의 농도로 존재할 수 있다. 일례로서, 사용된 이온성 액체의 양은 폴리우레탄 조성물에 1 x 105 내지 1 x 108 Ω.cm 또는 1 x 106 내지 1 x 107 Ω.cm의 비저항을 제공하도록 조절된다. 일례로서, 사용된 이온성 액체의 양은 폴리우레탄 조성물에 5 x 105 내지 1 x 107 Ω.cm의 비저항을 제공하도록 조절된다. 일례로서, 사용된 이온성 액체의 양은 폴리우레탄 조성물에 1 x 106 내지 5 x 106 Ω.cm의 비저항을 제공하도록 조절된다. 일례로서, 상기 이온성 액체의 양은 폴리우레탄 조성물의 총 중량의 10 중량% 미만, 예를 들어 5 중량% 미만이다. 롤러의 기계적 특성을 과도하게 손상시키지 않으면서 폴리우레탄 조성물에 목표 전도도를 제공하도록 이온성 액체의 양을 조절할 수 있다. 일례로서, 상기 이온성 액체는 폴리우레탄 조성물의 1 내지 3 중량%, 예를 들어 1 내지 2 중량%의 양으로 존재한다.
폴리우레탄
임의의 적합한 폴리우레탄이 폴리우레탄 조성물에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트 화합물, 예를 들면, 다이이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트의 반응 생성물일 수 있다. 적합한 폴리올은 폴리에스테르 및 폴리에테르 폴리올을 포함한다.
일례로서, 상기 폴리올은 폴리에테르 작용기를 함유하는 폴리올 또는 폴리카프로락톤 폴리올일 수 있다. 생성된 폴리우레탄 조성물의 전도도가 이온성 액체의 전도도만을 기준으로 예상되는 것 이상으로 강화되도록, 이러한 폴리올은, 이온성 액체의 유기 양이온과 상호 작용할 수 있는 폴리우레탄을 생성하는 데 사용될 수 있다. 어느 이론에도 구속됨을 바라지 않으면서, 에테르 또는 카프로락톤 작용기가 유기 양이온과 상호 작용하여 전도성을 향상시킬 수 있다고 여긴다.
폴리에테르 작용기가 사용되는 경우, 상기 폴리올은 에톡시화될 수 있고, 이때 폴리올은 산소 원자들 사이에 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 작용기를 함유한다. 이때 잔기(moiety)는 하나 이상의 에틸렌 글리콜, 다이(에틸렌 글리콜), 트라이(에틸렌 글리콜), 테트라(에틸렌 글리콜), 폴리(다이에틸렌 글리콜), 폴리(에틸렌 옥사이드) 또는 이들의 혼합물로부터 유도될 수 있다. 상기 잔기는 폴리올 쇄 내에 또는 말단에 존재할 수 있다. 상기 잔기는 (―CH2CH2O―) 기 또는 (―CH2CH2O―)n 기를 함유할 수 있고, 이때 n은 2, 3, 4 또는 그 이상의 정수이다. 예를 들어, n은 1 내지 30, 예를 들면, 1 내지 10일 수 있다.
일례로서, 상기 잔기는 폴리올의 약 10 mol% 이상의 양으로 존재한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 잔기는 폴리올의 20 몰% 내지 50 몰%의 양으로 존재한다.
상기 폴리올은 또한 예를 들어 약 0℃ 미만의 낮은 유리 전이 온도("Tg")를 가질 수 있다.
상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올 또는 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 상기 폴리올은 다이올 및 다이카르복시산의 축합 반응을 포함한 기술에 의해 합성될 수 있다. 상기 다이올은 비제한적으로, 글리콜을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들어 DEG, TEG, 테트라에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 다이카르복시산은 아디프산("AA"), 말론산, 글루타르산, 피멜산, 아젤라산, 세바스산, 수베르산, 브라실산, 숙신산, 데칸다이카르복시산, 도데칸다이카르복시산, 1,3-사이클로헥산다이카르복시산, 1,4-사이클로헥산다이카르복시산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일례로서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 AA 및 DEG를 포함하며, 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00001
또 다른 예에서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 AA 및 TEG를 포함한다. AA 이외의 다른 다이카르복시산이 폴리에스테르 폴리올에 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 폴리에테르 폴리올의 예는, 비제한적으로, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(프로필렌 글리콜) 및 폴리(테트라메틸렌 글리콜)을 포함한다.
적합한 폴리올은, 폴리에테르 기 함유 폴리에스테르 폴리올, 예를 들어, 상표명 데스모펜(Desmophene) F207-60A(Covestro(코베스트로)®) 하에 판매되는 것을 포함한다. 다른 예는 폴리카프로락톤 폴리올, 예를 들어, 상표명 카파(Capa) 2010A(퍼스토르프(Perstorp)® 하에 판매되는 것을 포함한다.
전술한 바와 같이, 이소시아네이트 화합물을 폴리올과의 반응에 사용하여 폴리우레탄을 생성할 수 있다. 이소시아네이트 화합물은, 비제한적으로, 다이이소시아네이트, 예컨대 톨루엔다이이소시아네이트, 다이페닐메탄다이이소시아네이트, 크실릴렌다이이소시아네이트, 나프틸렌다이이소시아네이트, 파라페닐렌다이이소시아네이트, 테트라메틸크실렌다이이소시아네이트, 헥사메틸렌다이이소시아네이트, 4,4-다이사이클로헥실메탄다이이소시아네이트, 이소포론다이이소시아네이트, 또는 톨리딘다이이소시아네이트를 포함할 수 있다. 일례로서, 방향족 이소시아네이트 화합물, 예를 들어, 다이페닐메탄-다이이소시아네이트(MDI)가 사용된다. 일례로서, 중합체성 이소시아네이트 화합물, 예를 들어, 다이페닐메탄-다이이소시아네이트(MDI)로부터 생성된 중합체성 이소시아네이트가 사용된다. 상기 이소시아네이트는 또한 폴리에테르/에톡실레이트 작용성 잔기를 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트는 또한 폴리에테르/에톡실레이트 작용성 잔기, 예컨대 본원에서 기술된 폴리올을 함유할 수 있다.
일부 예에서, 상기 폴리올 및 이소시아네이트 화합물 간의 반응을 촉매 작용하는데 촉매가 사용된다. 적합한 촉매의 예는 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2] 옥탄 용액(예를 들어, 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)에 의해 공급되는 답코(Dabco) 33-LV)이다.
폴리우레탄 조성물
폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 × 105 Ω.cm 내지 1 × 108 Ω.cm, 예를 들면 5 × 105 Ω.cm 또는 1 × 106 Ω.cm 내지 1 × 107 Ω.cm이다. 일례로서, 상기 폴리우레탄 조성물은 3 x 106 내지 5 x 106 Ω.cm의 비저항을 갖는다. 비저항은 주어진 물질이 전류의 흐름에 얼마나 강하게 저항하는지를 정량화하는 고유의 특성이다. ρ는 R(A/l)로 정의될 수 있고, 상기 식에서, ρ는 비저항, R은 시편의 전기 저항, A는 접촉 면적, l은 시편의 길이 또는 깊이이다. 비저항은 ASTM D257에 따라 측정될 수 있다. 대안적으로, 이는 공지된 두께(예를 들어, 2 mm)를 갖는 주어진 폴리우레탄 샘플로 형성된 디스크로부터 결정될 수 있다. 상기 디스크는 공지된 크기(예를 들어, 직경 30 mm)의 2 개의 전극 사이에 끼워질 수 있다. 공지된 전압(예를 들어, 100 V DC)이 전극을 가로 질러 인가되고(예를 들어, 20℃에서 1 초 동안), 저항이 측정될 수 있다. 비저항은, 전극 접촉 면적 및 디스크 두께를 사용하여 저항 측정치로부터 계산될 수 있다. 비저항은, 폴리우레탄 조성물을 20℃에서 50% 상대 습도에서 5 일 이상, 예를 들어 5 내지 10 일 또는 15 일 동안 조건화시킨 뒤에 측정될 수 있다. 일례로서, 비저항은 폴리우레탄 조성물을 50% 상대 습도에서 20℃에서 5 일 동안 조건화시킨 뒤에 측정될 수 있다.
폴리우레탄 조성물은 20 내지 70, 예를 들어 30 내지 50의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 쇼어 A 듀로미터는 ASTM 방법 D2240-86에 따라 측정될 수 있다.
폴리우레탄 조성물은 전자 사진식 인쇄기 내의 다른 롤러, 예를 들어 광 전도성 플레이트, 스퀴지(squeegee) 롤러 및/또는 클리너 롤러와 함께 작동하기에 충분히 탄성적일 수 있다.
폴리우레탄 조성물은 ASTM 395 방법 B(100℃의 온도에서, 70 시간 동안 25% 압축율)에 의해 측정된, 원래의 변형의 50% 미만 범위 내의 압축 세트 B를 나타낼 수 있다. 최종 두께 측정을 위해 샘플은 실온에서 30 분간 회복되게 한다.
폴리우레탄 조성물은 폴리올(또는 폴리올 전구체) 및 이소시아네이트 화합물(예를 들어, 다이이소시아네이트 화합물) 중 하나 또는 둘 모두에 이온성 액체를 첨가함으로써 생성될 수 있다. 폴리올이 이소시아네이트와 반응하여 폴리우레탄을 생성할 때, 생성된 폴리우레탄 조성물에 상기 이온성 화합물이 동일 반응계에서(in situ) 혼입될 수 있다.
폴리우레탄 조성물은 5 중량% 미만의 리튬 염, 예를 들어 2 중량% 미만의 리튬 염을 함유할 수 있다. 일례로서, 폴리우레탄 조성물은 1 중량% 미만의 리튬 염, 예를 들어 0.5 중량% 미만의 리튬 염을 함유한다. 다른 예에서, 폴리우레탄 조성물은 실질적으로 리튬 염을 함유하지 않는다.
폴리우레탄 조성물은 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는 항산화제(예를 들어, 카보다이이미드), 소포제, 난연제, 경화 촉진제, 증점제, 광 안정제, 습윤제 및 금형 이형제가 있다. 존재하는 첨가제의 총량은 5 중량% 이하, 예를 들어 0.01 내지 5 중량%일 수 있다.
전도성 롤러
전도성 롤러는 전자 사진식 인쇄기, 예를 들어 액체 전자 사진식 인쇄기의 현상 롤러(developer roller)일 수 있다. 현상 롤러는 내부 코어(또는 중심 샤프트) 및 외부 층을 포함할 수 있다. 내부 코어는 금속 또는 다른 전도성 물질로 제조될 수 있다. 내부 코어는 외부 층을 지지할뿐만 아니라 잉크 현상 유닛 내의 제 2 롤러(들)와 상호 작용할 정도로 충분히 단단할 수 있다. 일례로서, 내부 코어는 원통형 막대(rod)의 형태를 취한다. 금속 또는 전도성 물질이 내부 코어를 형성하는데 사용되는 경우, 상기 금속 또는 전도성 물질은 전하가 내부 코어로부터 외부 층으로 전달될 수 있도록 충분히 전도성일 수 있다.
상기 외부 층은 본 개시에 기재된 바와 같은 폴리우레탄으로 형성될 수 있다. 폴리우레탄 조성물은 내부 코어와 직접 접촉할 수 있다. 폴리우레탄 조성물은 내부 코어, 예를 들어 금속 코어 상에 주조(cast)되거나, 코팅되거나 또는 성형되어 롤러를 형성할 수 있다. 상기 외부 층의 폴리우레탄은 1 mm 이상, 예를 들어, 1 내지 10 mm의 두께를 가질 수 있다.
액체 전자 사진식 인쇄기
전술한 바와 같이, 본 개시는 또한, 폴리우레탄 및 이온성 액체를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 포함하는 전도성 롤러를 포함하는 액체 전자 사진식 인쇄기에 관한 것이다. 상기 전도성 롤러는 현상 롤러일 수 있다. 상기 인쇄기는 또한, 현상 롤러의 표면으로부터 과잉의 액체(예를 들어, 유기 용매)를 제거하기 위해 현상 롤러와 함께 작동하는 제 2 롤러, 예를 들어 스퀴지 롤러를 포함할 수 있다.
상기 스퀴지 롤러는 현상 롤러에 비해 더 많이 하전될 수 있고(잉크 입자의 전하에 따라 양 또는 음으로), 현상 롤러와 맞닿아 닙(nip)을 형성할 수 있다. 사용시, 스퀴지 롤러가 현상 롤러와 접촉하게 되면, 현상 롤러 상의 잉크 층은 더욱 농축될 수 있다. 일례로서, 스퀴지 롤러는, 잉크 층을 현상하고, 입자 농도가 증가되도록 상기 잉크로부터 용매를 충분히 제거하는 것을 보조할 수 있다.
상기 인쇄기는 추가의 제 2 롤러, 예를 들어 클리너 롤러를 추가로 포함할 수 있다. 클리너 롤러는, 잉크의 일부가 광-이미징 플레이트에 전사된 후에 현상 롤러로부터 과잉의 잉크를 제거하는데 사용될 수 있다. 상기 클리너 롤러는 현상 롤러에 비해 (잉크 입자의 전하에 의존하여) 더 양의 또는 음의 바이어스를 가질 수 있다. 이와 같이, 하전된 잉크 입자는 상기 클리너 롤러로 끌어당겨져서 상기 현상 롤러로부터 제거될 수 있다.
상기 스퀴지 롤러 및/또는 클리너 롤러는 금속으로 형성될 수 있다.
상기 현상 롤러는 전극 또는 제 2 롤러(들)에 대해 상이한 바이어스를 가질 수 있다. 이때 차이는 100 내지 1200 V일 수 있다. 상기 현상 롤러 또는 임의의 제 2 롤러 사이의 닙 저항은 롤러 길이의 cm 당 0.03 내지 30 kOhm, 예를 들어, 롤러 길이의 cm 당 0.6 내지 15 kOhm일 수 있다. 상기 제 2 롤러는 금속으로 형성될 수 있다.
다양한 구현 예가 도면을 참조로 하여 예시로써 설명된다:
도 1은, 본 개시에 기재된 잉크 현상기 유닛(unit)의 일 실시예에 따른 2원(binary) 이미지 현상 유닛의 단면도이다.
도 2는, 다양한 습도 수준에서 이온성 화합물의 농도 증가에 따라 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 조성물의 비저항이 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프이다(실시예 2 참조).
도 3은, 습도에 따라 실시예 3의 폴리우레탄 조성물의 비저항이 어떻게 변하는지를 보여주는 막대 그래프이다(실시예 4 참조).
도 4는, 습도에 따라 실시예 3의 폴리우레탄 조성물을 사용하여 형성된 롤러의 저항이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프이다(실시예 5 참조).
도 5는, 상이한 기간에 걸쳐 전기장을 인가할 때 실시예 5에서 제조된 샘플의 저항이 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프이다.
도 1에 대한 설명
도 1은 잉크 현상 유닛의 예시적인 단면도이다. 이 예에서, 잉크 현상 유닛은 2원(binary) 이미지 현상 유닛(105)이다. 2원 이미지 현상 유닛(105)은 현상 롤러(120)를 포함한다. 상기 현상 롤러는 본 개시의 일 예에 따른 폴리우레탄 조성물로 둘러싸인 내부 금속 막대로 형성될 수 있다(도시되지 않음). 또한, 2원 이미지 현상 유닛(105)으로부터 광-이미징 플레이트(115)로 소정량의 잉크를 이동시키기 위해, 2원 이미지 현상 유닛(105)은 현상 롤러(120)와 협력하는 다수의 다른 정적(static) 부품 및 롤러를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 2원 이미지 현상 유닛(105)은 액체 전자 사진식 인쇄 시스템(100) 내에 포함될 수 있다. 필요에 따라, 액체 전자 사진식 인쇄 시스템(100)은 임의의 개수의 2원 이미지 현상 유닛(105)을 포함할 수 있으며, 각각의 유닛(105)은 광-이미징 플레이트(115)에 적용할 상이한 색상 또는 유형의 잉크를 함유한다. 이러한 시스템(100)의 예는 휴렛-팩커드 컴퍼니(Hewlett-Packard Company)에 의해 제조된 일부 인디고(INDIGO)® 디지털 프레스에서 찾을 수 있다. 또한, 2원 이미지 현상 유닛(15) 내에서 사용될 수 있는 잉크의 예는, 휴렛-팩커드 컴퍼니에 의해 상표 일렉트로잉크(Electroink)®로 개발되고 제조된, 액체 담체 내에 하전된 착색 입자를 함유하는 잉크일 수 있다.
상기 현상 롤러(120) 이외에, 2원 이미지 현상 유닛(105)은, 배면 전극(150), 주 전극(145), 스퀴지 롤러(125), 클리너 롤러(130), 와이퍼 블레이드(135), 스폰지 롤러(140), 잉크 챔버(155), 잉크 저장소(reservoir)(160), 잉크 주입구(170)를 포함할 수 있다. 액체 전자 사진식 인쇄 시스템(100)은, 따라서, 2원 이미지 현상 유닛(105)뿐만 아니라, 광-이미징 드럼(110)에 결합된 광-이미징 플레이트(115) 및 이미저(imager)(165)를 포함할 수 있다. 이들 각각은 더 자세히 논의된다.
2원 이미지 현상 유닛(105)은 소정량의 잉크로 광-이미징 플레이트(115)를 선택적으로 코팅한다. 이를 달성하기 위해, 잉크의 밀도 및 전도도와 같은 잉크의 바람직한 특성을 유지하고 제어하는데 별도의 잉크 탱크가 사용될 수 있다. 각 색상별로 하나의 잉크 탱크가 사용될 수 있다. 휴지(idle) 단계에서, 예를 들어, 인쇄가 시작되기 전에, 2원 이미지 현상 유닛(105)은 비어있을 수 있다(즉, 잉크가 없음). 잉크 현상을 시작하기 위해, 잉크 주입구(170)을 통해 잉크 탱크(도시되지 않음)로부터 잉크가 펌핑되어 2원 이미지 현상 유닛(105)에 제공될 수 있고, 이는, 현상 영역(즉, 현상 롤러(120) 및 전극(150, 145) 사이의 갭(173, 175))에서 잉크의 연속적인 공급을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 잉크는 양 또는 음으로 하전될 수 있다. 설명을 단순화하기 위해, 도 1의 2원 이미지 현상 유닛(105) 내의 잉크는 음으로 하전됨을 가정하여 설명된다. 또한, 잉크는 잉크 용액 내에 다양한 양의 고체를 함유할 수 있다. 일례로서, 잉크는 2 내지 3% 고체로 구성될 수 있다.
상기 잉크가 잉크 주입구(170)를 통해 잉크 챔버(155)로 펌핑될 때, 2 개의 전극, 즉 주 전극(145) 및 배면 전극(150)은 2 개의 갭(173, 175)에 걸쳐 전기장을 인가한다. 주 전극(145)과 현상 롤러(120) 사이에는 제 1 갭이 위치되고, 배면 전극(150)과 현상 롤러(120) 사이에는 제 2 갭(175)이 위치된다. 이들 갭(173, 175)에 걸친 전기 전하는, 잉크 입자가 더 양으로 하전된 현상 롤러(120)에 끌어당겨지게 한다.
현상 롤러(120)는, 소정량의 전도성 필러(예를 들어 물질 내에 혼합된 카본 블랙)를 가진 폴리우레탄 물질로 제조될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는, 현상 롤러(120)가 직접 상호 작용하는 다른 롤러(125, 110, 130)에 비해 현상 롤러(120)가 더 높거나 더 낮은 음 전하를 갖는 특정 전하를 유지할 수 있는 능력을 부여한다.
일례로서, 전극(145,150) 및 현상 롤러(120) 사이의 전기 바이어스는, 전극(145, 150) 및 현상 롤러 사이에 약 800 내지 1000 볼트의 전기장을 생성한다. 약 400 내지 500 ㎛의 갭(173, 175)의 경우, 상기 전기장은 상대적으로 높아지고, 음으로 하전된 잉크 입자는 현상 롤러(120)에 끌어당겨진다. 이는 현상 롤러(120) 위에 잉크 층을 생성한다.
잉크 입자가 현상 롤러(120) 상에 축적됨에 따라, 상부 오일 층을 잉크로부터 스퀴즈하기 위해 스퀴지 롤러(125)가 사용된다. 상기 스퀴지 롤러(125)는, 또한 현상 롤러(120) 상으로 잉크의 일부를 현상한다. 이러한 두 목적을 달성하기 위해, 스퀴지 롤러(125)는 현상 롤러(120)에 비해 더 음으로 하전될 수 있고 현상 롤러(120)에 인접하여 닙을 생성할 수 있다. 상기 스퀴지 롤러(125)가 현상 롤러(120)와 접촉하게 되면 현상 롤러(120) 상의 잉크 층이 더욱 농축될 수 있다. 일례로서, 상기 스퀴지 롤러(125)는 잉크 층을 현상하고 입자 농도가 증가되도록 잉크로부터 오일(또는 유기 용매)을 충분히 제거할 수 있다. 일례로서, 생성된 잉크 농도는 약 20% 내지 25%의 착색제 농도일 수 있다.
현상 롤러(120) 상의 잉크가 스퀴지 롤러(125)에 의해 추가로 현상되고 농축된 후, 상기 잉크는 광 전도성 광-이미징 플레이트(115)로 전사될 수 있다. 일례로서, 광-이미징 플레이트(115)는 광-이미징 드럼(110)에 결합될 수 있다. 다른 예에서, 광-이미징 드럼(110) 및 광-이미징 플레이트(115)가 광전도 물질의 단일 피스(piece)가 되도록, 광-이미징 드럼(110)이 광-이미징 플레이트(115)를 포함할 수 있다. 그러나, 설명의 간소화를 위해, 상기 광-이미징 플레이트(115) 및 광-이미징 드럼(110)은 별도의 피스들이며, 이는 광-이미징 플레이트가 필요에 따라 교체를 위해 광-이미징 드럼(110)으로부터 선택적으로 제거되는 것을 허용한다.
일례로서, 현상 롤러(120)로부터 광-이미징 플레이트(115)로 상기 잉크가 전사되기 전에, 광-이미징 플레이트, 또는 대안적으로 광-이미징 드럼(110) 및 플레이트(115)는, 하전 롤러에 의해 음으로 하전된다. 따라서, 광-이미징 플레이트(115)의 선택된 부분들을 예를 들어 레이저(165)로 선택적으로 방전(discharge)시킴으로써, 광-이미징 플레이트(115) 위에 잠상이 현상될 수 있다. 광-이미징 플레이트(115)의 방전된 영역은 현상 롤러(120)에 비해 상대적으로 더 양성(positive)일 수 있는 반면, 광-이미징 플레이트(115)의 하전된 영역은 현상 롤러(120)에 비해 여전히 상대적으로 더 음성(negative)일 수 있다. 현상 롤러(120)가 광-이미징 플레이트(120)와 접촉하게 되면, 음으로 하전된 잉크 입자는, 광-이미징 플레이트(115) 상의 방전된 영역에 끌어 당겨지는 반면, 여전히 음으로 하전된 부분으로부터는 척력을 받는다(repelled). 이는, 광-이미징 플레이트(115) 상에 이미지를 생성하고, 이어서 또 다른 중간 드럼에 전사되거나 또는 종이와 같은 매체 시트에 직접 전사될 것이다.
상기 잉크의 일부가 현상 롤러(120)로부터 광-이미징 플레이트(115)로 전사되므로, 과잉의 잉크는 클리너 롤러(130)를 사용하여 현상 롤러(120)로부터 제거될 수 있다. 클리너 롤러(130)는 현상 롤러(120)에 비해 더 큰 양의(positive) 바이어스를 가질 수 있다. 이와 같이, 음으로 하전된 잉크 입자는 클리너 롤러(130)에 끌어당겨지고, 이로써 현상 롤러(120)로부터 제거된다. 이어서, 와이퍼 블레이드(135) 및 스폰지 롤러(140)가 상기 클리너 롤러(130)로부터 잉크를 제거할 수 있다.
현상 롤러(120)는, 그것이 상호 작용하는 다른 롤러, 즉 스퀴지 롤러(125), 클리너 롤러(130) 및 광-이미징 플레이트(115) 및 드럼(110)과 호환될 수 있다. 이들 롤러(125, 130) 및 광-이미징 플레이트(115)는 금속과 같은 경질 물질로 제조된다. 따라서, 현상 롤러(120)는 다른 롤러(125, 130), 광-이미징 플레이트(115) 및 광-이미징 드럼(110)에 비해 경도가 낮은 물질로 제조될 수 있다.
실시예 1
다이에틸렌 글리콜-함유 폴리에스테르 폴리올 및 다양한 양의 이온성 화합물, 즉 리튬 비스(트라이플루오로메탄)술폰이미드(LiTFSI) 및 트라이부틸메틸아민 비스(트라이플루오로메탄)술폰이미드(TBMA)로부터 폴리우레탄 조성물 A를 제조했다. 상기 폴리우레탄 조성물은 아래의 표 1에 나타낸 성분 및 양으로 제조되었다.
[표 1] DEG-함유 폴리에스테르 폴리올로부터 생성된 폴리우레탄 조성물
Figure pct00002
상기 폴리올 및 상기 이온성 화합물의 혼합물을 70℃로 가열하고, 진공 하에 혼합하면서 탈기시켰다. 이어서, 촉매를 용액으로서 첨가했다. 성형 직전에, 진공 하에 실온에서 탈기시킨 다이이소시아네이트를 상기 제형에 첨가했다. 상기 제형을 2 mm 두께의 시트용 금형 내로 주조하고, 120℃에서 3 시간 동안 경화시켰다. 이어서, 탈형시키고, 측정 전에 7 일 이상 동안 규정된 RH(상대 습도)%에서 20℃에서 조건화했다.
상기 방법을 반복하여 폴리우레탄 조성물 B 및 C를 하기 표들에 나타낸 물질 및 양으로 제조했다.
[표 2] 폴리카프로락톤 폴리올로부터 생성된 폴리우레탄 조성물
Figure pct00003
[표 3] 폴리카보네이트 폴리올로부터 생성된 폴리우레탄 조성물
Figure pct00004
실시예 2
경화 후, DEG 함유 폴리에스테르 폴리올(상기 표 1 참조)으로부터 생성된 폴리우레탄 조성물을 20℃에서 상이한 RH%, 예를 들어 20%, 50%, 80%로 설정한 환경 챔버에서 7 일 이상 조건화시키고, 비저항을 측정했다.
비저항은, 관련 폴리우레탄의 2 mm 두께의 디스크를 형성함으로써 측정되었다. 상기 디스크를 30 mm 직경의 2 개의 전극 사이에 끼웠다. 전극에 100 V DC의 전압을 인가하고, 1 초간의 대전(electrification) 후에 저항을 측정했다. 전극 접촉 면적 및 디스크 두께를 사용하여, 저항 측정치로부터 비저항을 계산했다.
도 2는, 각각 20%, 50% 및 80%의 상대 습도 수준에서 이온성 화합물의 농도 증가에 대한 조성물 A의 비저항을 플롯팅한다. TBMA TFSI의 경우, 저항률이 습도의 변화에 대해 덜 민감함을 알 수 있다.
상기 방법을 사용하여 각각 20%, 50% 및 80%의 상대 습도 수준에서 폴리카프로락톤 폴리올으로부터 생성된 폴리우레탄 조성물의 비저항(표 2 참조)을 측정했다.
도 2는 또한, 각각 20%, 50% 및 80%의 상대 습도 수준에서 이온성 화합물의 농도 증가에 따른 이들 조성물의 저항률을 나타낸다. 이온성 화합물로서 TBMA TFSI를 사용하면 저항률이 습도의 변화에 대해 덜 민감함을 알 수 있다.
폴리카보네이트 폴리올로부터 생성된 폴리우레탄 조성물의 비저항 또한, 이온성 화합물로서 TBMA TFSI가 사용될 때 습도의 변화에 대해 덜 민감함을 확인했다. 그러나, 목표 저항률 값을 달성하기 위해서는, 폴리우레탄 조성물 A 및 B에 대해 요구되는 농도와 비교하여 높은 농도의 TBMA TFSI가 요구되었다. 이는 폴리우레탄 조성물 C를 제조하는데 사용된 폴리올(폴리카보네이트 폴리올)의 성질에 기인한고 여겨진다.
실시예 3
아래 표에 기재된 성분 및 양을 사용하여 폴리우레탄 조성물 D를 제조했다.
Figure pct00005
실시예 4
20% 및 80%의 상대 습도 수준에서 상기 실시예 2와 관련하여 상기 기술된 방법을 사용하여 폴리우레탄 조성물 D의 비저항을 측정했다.
도 3에 결과를 도시했다. 막대 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 이온성 액체와 함께할 때 비저항이 습도의 변화에 대해 영향을 덜 받았다.
실시예 5
상기 실시예 3의 폴리우레탄 조성물을 롤러 샤프트가 미리 설치된 롤러용 금형 내로 주조하고, 120℃에서 3 시간 동안 경화시켰다. 그 후, 롤러를 탈형하고, 측정 전에 7 일 동안 규정된 RH%에서 20℃에서 조건화했다.
동적 롤러 저항 도구를 사용하여 저항을 측정했다. 시험 롤러는 3 개의 금속 롤러 사이에서 회전했다. 전원 공급 장치는, 금속 롤러 중 하나의 샤프트에 약 100 DC 전압을 공급했고, 접지 귀로(ground return)는 시험 롤러 샤프트를 통과했다. 작동 중에, 옴의 법칙 r = V/I을 사용하여, 상기 롤러의 폴리우레탄 층을 통해 흐르는 전류 및 폴리우레탄 층의 유효 저항을 계산했다.
도 4에 그 결과를 나타냈다. 저항은, 리튬 염이 사용되는 경우에 비해 이온성 액체가 사용되는 경우 변화에 덜 민감함을 알 수 있다.
실시예 6
이 실시예에서는, 실시예 4에서 시험한 롤러의 특성을 전기적 및 인쇄 특성에 대해 측정했다. 아래 표에 롤러의 전기적 특성을 나타냈다. 이온성 액체로 형성된 롤러가 시간 및 온도에 대해 더 안정한 것을 알 수 있다.
롤러의 인쇄 특성은 실질적으로 동일했다.
Figure pct00006
RH = 상대 습도, ρ = 저항
실시예 7
이 실시예에서, LiTFSI, EMI TFSI, TBMA TFSI 및 LiClO4를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 제조하여 알루미늄 금속으로 형성된 금속 스트립 상에 주조했다.
폴리우레탄으로 코팅된 스트립을 60℃ 및 상대 습도 75%에서 3 주 동안 저장했다. 상기 금속 스트립의 부식 여부를 검사했다.
Figure pct00007
실시예 8
아래 표에 기재된 성분 및 양을 사용하여 폴리우레탄 조성물 E를 제조했다.
Figure pct00008
폴리우레탄 조성물 E를 명시된 두께의 동일한 디스크로 주조했다. 100℃에서 3 시간 동안 샘플을 경화시킨 다음, 50% 상대 습도(RH)에서 조건화시켰다. 상기 샘플을 한 달 동안 저장한 다음 스트레스 순서 A, B, C, D 및 E를 적용하되, 이때 각 샘플에 100 V(DC)를 인가하여 5 x 104 V/m의 전기장을 3 초(단계 A), 2 분(단계 B), 3 초(단계 C), 2 분(단계 D) 및 3 초(단계 E) 동안 가했다. 각 샘플의 저항을 측정하고, 각 단계의 지속 기간 동안 모니터링했다. 도 5에 그 결과를 나타냈다. 장시간 동안 전기장을 가했을 때, EMI TFSI, HMI TFSI 및 TBMA TFSI를 사용하여 제조된 샘플의 경우, Li TFSI를 사용하여 제조된 폴리우레탄 조성물보다 저항이 더 적게 증가함을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 전자 사진식 인쇄를 위한 전도성 롤러로서,
    상기 롤러는, 폴리우레탄 및 이온성 액체를 함유하는 폴리우레탄 조성물을 포함하고, 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이고, 상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm인, 롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은, 폴리에테르 작용기를 함유하는 폴리올 또는 폴리카프로락톤 폴리올로부터 생성되는, 롤러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리올은, 에틸렌 글리콜, 다이(에틸렌 글리콜), 트라이(에틸렌 글리콜), 테트라(에틸렌 글리콜), 폴리(다이에틸렌 글리콜), 폴리(에틸렌 옥사이드) 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나로부터 생성된 폴리에테르 작용기를 함유하는 폴리에스테르 폴리올인, 롤러.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은, 상기 폴리올과 방향족 이소시아네이트 간의 반응으로부터 생성되는, 롤러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온성 액체는, 이미다졸륨 양이온, 피페리디늄 양이온, 피리디늄 및 화학식 NR1R2R3R4 +의 4 급 암모늄 양이온으로부터 선택된 양이온을 포함하며, 이때 R1, R2, R3 및 R4은 각각 독립적으로 알킬, 사이클로알킬 또는 아릴 기로부터 선택되는, 롤러.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양이온은 트라이부틸메틸 암모늄(TBMA), 트라이메틸부틸 암모늄(BTMA), 1-에틸-3-메틸이미다졸륨(EMI), 1-헥실-3-메틸이미다졸륨(HMI), 1-데실-3-메틸이미다졸륨(DMI), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨(BMI), 1-부틸-3-메틸피리디늄(BMPy) 및 사이클로헥실트라이메틸 암모늄(CHTMA)인, 롤러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온성 액체의 음이온이 비스(트라이플루오로메탄)술폰이미드(TFSI)인, 롤러.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온성 액체가 폴리우레탄 조성물의 총 중량의 0.5 내지 20 중량%의 양으로 존재하는, 롤러.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 조성물은 중심 금속 샤프트(shaft) 주위에 배치되고 중심 금속 샤프트와 접촉하는, 롤러.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 조성물은 0 내지 0.5 중량% 미만의 리튬 금속 염을 함유하는, 롤러.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 5 × 105 Ω.cm 내지 1 × 107 Ω.cm인, 롤러.
  12. 폴리우레탄 및 이온성 액체를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 포함하는 전도성 롤러를 포함하는 액체 전자 사진식 인쇄기로서, 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이고, 상기 폴리우레탄 조성물의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm인, 인쇄기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전도성 롤러와 함께 작동하는(co-operate) 제 2 롤러를 추가로 포함하는 인쇄기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 롤러는 금속으로 형성되는, 인쇄기.
  15. 잉크의 현상 방법으로서,
    전기장을 사용하여, 유기 용매를 포함하는 액체 전자 사진식 잉크를 현상 롤러의 표면으로 적용하는 단계,
    제 2 롤러를 사용하여 상기 현상 롤러의 표면으로부터 유기 용매를 제거하는 단계, 및
    상기 현상 롤러의 표면으로부터 잔류 전자 사진식 잉크를 광-이미징 플레이트로 전사하여 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하고, 이때 상기 현상 롤러는, 폴리우레탄 및 이온성 액체를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 포함하고, 상기 이온성 액체의 양이온은 유기 양이온이고, 상기 폴리우레탄의 비저항은 1 x 105 Ω.cm 내지 1 x 108 Ω.cm인, 방법.
KR1020187021582A 2016-01-27 2016-01-27 전도성 롤러 KR20180097735A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2016/015109 WO2017131661A1 (en) 2016-01-27 2016-01-27 Electrocondutive roller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180097735A true KR20180097735A (ko) 2018-08-31

Family

ID=59398684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187021582A KR20180097735A (ko) 2016-01-27 2016-01-27 전도성 롤러

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190278196A1 (ko)
EP (1) EP3341797A1 (ko)
JP (1) JP6718506B2 (ko)
KR (1) KR20180097735A (ko)
CN (1) CN108700841A (ko)
WO (1) WO2017131661A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102276920B1 (ko) 2017-09-29 2021-07-14 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 화상형성장치용 대전롤러

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07160062A (ja) * 1993-12-01 1995-06-23 Tohoku Ricoh Co Ltd 液体現像装置
US6117557A (en) * 1995-04-19 2000-09-12 Lexmark International, Inc. Caprolactone ester polyurethane developer roller
JP3763932B2 (ja) * 1996-12-16 2006-04-05 株式会社ブリヂストン 導電性部材及び電子写真装置
JP3480685B2 (ja) * 1998-05-07 2003-12-22 株式会社ブリヂストン 導電性部材及び画像形成装置
JP4193193B2 (ja) * 2001-10-16 2008-12-10 シンジーテック株式会社 導電性ロール
JP4525960B2 (ja) * 2002-08-01 2010-08-18 住友ゴム工業株式会社 導電性ウレタン組成物及び該組成物を用いた導電性ローラ
JP2005220317A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機器用導電性組成物およびその製法、ならびにそれを用いた電子写真機器用導電性部材
US7173805B2 (en) * 2004-07-20 2007-02-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymer material
JP2006201564A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Ricoh Co Ltd 定着装置および画像形成装置
DE102005003299A1 (de) * 2005-01-24 2006-07-27 Goldschmidt Gmbh Nanopartikel für die Herstellung von Polyurethanschaum
JP5002257B2 (ja) * 2006-03-14 2012-08-15 東海ゴム工業株式会社 現像ロール
JP5110871B2 (ja) * 2006-12-20 2012-12-26 株式会社リコー 静電潜像担持体、画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP5386097B2 (ja) * 2008-02-28 2014-01-15 東海ゴム工業株式会社 電子写真機器用現像ロール
WO2010005058A1 (ja) * 2008-07-10 2010-01-14 株式会社ブリヂストン 荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラ
WO2010039134A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Roller
JP2010134255A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Canon Chemicals Inc トナー供給ローラー
JP5448525B2 (ja) * 2009-03-31 2014-03-19 キヤノン株式会社 現像ローラ、その製造方法、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
WO2011016099A1 (ja) * 2009-08-05 2011-02-10 信越ポリマー株式会社 導電性ローラ及び画像形成装置
JP2010018811A (ja) * 2009-09-24 2010-01-28 Toyobo Co Ltd ポリウレタン樹脂、導電性ロールおよび電子写真装置
KR20110076155A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 삼성전자주식회사 전자사진방식 화상형성장치용 토너 공급롤러 및 이의 제조 방법
JP2012042880A (ja) * 2010-08-23 2012-03-01 Canon Inc 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
JP5468525B2 (ja) * 2010-11-18 2014-04-09 第一工業製薬株式会社 半導電性樹脂組成物
US9014600B2 (en) * 2011-01-19 2015-04-21 Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. Developing roller, developing apparatus, and image-forming device
JP6010280B2 (ja) * 2011-07-05 2016-10-19 株式会社ブリヂストン 現像ローラ
JP5693441B2 (ja) * 2011-12-26 2015-04-01 キヤノン株式会社 電子写真用導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
US9291948B2 (en) * 2012-04-07 2016-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Liquid electrophotography ink developer
JP6154139B2 (ja) * 2013-01-11 2017-06-28 株式会社ブリヂストン 導電性高分子材料、導電性高分子材料の製造方法、及び画像形成装置部材
JP6165621B2 (ja) * 2013-03-29 2017-07-19 住友理工株式会社 電子写真機器用導電性組成物およびこれを用いた電子写真機器用導電性ロール
US9977353B2 (en) * 2014-05-15 2018-05-22 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus
JP6346494B2 (ja) * 2014-05-16 2018-06-20 キヤノン株式会社 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
US9811009B2 (en) * 2014-05-16 2017-11-07 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic apparatus
JP6305202B2 (ja) * 2014-05-16 2018-04-04 キヤノン株式会社 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
CN104448778B (zh) * 2014-11-27 2017-06-06 深圳市百事达卓越科技股份有限公司 一种导电或导静电的热塑性弹性体、制备方法及应用
JP2019113668A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 コニカミノルタ株式会社 電子写真画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3341797A4 (en) 2018-07-04
WO2017131661A8 (en) 2018-04-05
US20190278196A1 (en) 2019-09-12
JP6718506B2 (ja) 2020-07-08
JP2018533759A (ja) 2018-11-15
EP3341797A1 (en) 2018-07-04
CN108700841A (zh) 2018-10-23
WO2017131661A1 (en) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5972150B2 (ja) 電子写真用導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
KR101581519B1 (ko) 이온 도전성 수지 및 전자 사진용 도전성 부재
JP6622485B2 (ja) 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
CN105093875B (zh) 电子照相用构件、处理盒和电子照相设备
US20180217551A1 (en) Electrophotographic member, process cartridge, and electrophotographic apparatus
KR20170057151A (ko) 현상 부재, 그의 제조 방법, 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치
CN104903796A (zh) 电子照相用构件、处理盒和电子照相设备
CN1983053A (zh) 导电性橡胶部件
JP2016139145A (ja) 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP6154139B2 (ja) 導電性高分子材料、導電性高分子材料の製造方法、及び画像形成装置部材
CN106796407B (zh) 电子照相设备用导电性部件
JP6718506B2 (ja) 導電性ローラー
JP4734291B2 (ja) トナー搬送ローラ及びそれを用いた画像形成装置
JP2005120158A (ja) 導電性ポリウレタン樹脂及び該樹脂の製造方法並びに該樹脂を用いた電子写真装置用導電性部材
US10514633B2 (en) Liquid electrophotographic ink developer unit
EP1778756A1 (en) Conductive agents for polyurethane
CN100460466C (zh) 用于办公自动化设备的导电性部件
JP6669401B2 (ja) 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2018081198A (ja) 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
US10983459B2 (en) Liquid electrophotographic ink developer unit
JP2018091902A (ja) 電子写真機器用ブレード
JP2008216333A (ja) 電子写真式画像形成装置用クリーニング部材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101000684; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200305

Effective date: 20201217