KR101686362B1

KR101686362B1 - 현상 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치

Info

Publication number: KR101686362B1
Application number: KR1020157008103A
Authority: KR
Inventors: 쇼헤이 우루시하라; 미노루 나카무라; 구니마사 가와무라; 마사키 야마다; 다카시 구사바
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2016-12-13
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN104603696B; JP2014052517A; KR20150048859A; EP2894518A1; EP2894518B1; CN104603696A; WO2014037983A1; JP5936495B2; EP2894518A4

Abstract

탄성층의 열팽창을 저감하고, 접촉 부재와의 장기간의 접촉 후에도 소성 변형이 발생하기 어려운 현상 롤러가 제공된다. 상기 현상 롤러는, 축심체와, 상기 축심체의 외주에 설치된 부가 경화형 실리콘 고무를 포함하는 탄성층과, 상기 탄성층의 외주에 설치된 표면층을 구비하고, 상기 탄성층은 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 탄성층 중의 화학식 (1)의 n이 3 이상, 12 이하의 정수를 나타내는 화합물의 함유율을 P1, 상기 탄성층 중의 화학식 (1)의 n이 13 이상, 20 이하의 정수를 나타내는 화합물의 함유율을 P2로 나타낼 때, P1+P2가 5000질량ppm 이상, 12000질량ppm 이하이고, P1이 1500질량ppm 이상, 6000질량ppm 이하이다.

(화학식 (1) 중, n은 3 이상, 20 이하의 정수를 나타냄)

Description

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

본 발명은, 전자 사진 장치에 내장되는 현상 부재, 및 이것을 사용한 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.

전자 사진 장치에 사용되는 현상 부재는, 다양한 온도 환경에서 사용되는 경우가 있다. 그로 인해, 온도 의존성이 낮은 현상 부재가 요구되고 있다. 온도 변동에 의해, 예를 들어 열팽창에 의한 현상 부재의 형상의 변화가 발생하는 경우가 있다. 현상 부재의 탄성층에는, 실리콘 고무가 적절하게 사용되지만, 실리콘 고무는 다른 고무에 비해, 열팽창하기 쉬운 경향이 있다.

현상 부재의 탄성층의 사이즈가 주변의 온도, 습도에 의해 변동되는 것은, 안정된 품위의 전자 사진 화상을 제공한 후에, 해결해야 할 과제라고 할 수 있다. 이러한 과제에 대해, 특허문헌 1에는, 표면적이 작은 실리카계 충전제를 다량으로 첨가함으로써, 저팽창율의 실리콘 고무가 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 제안되고 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 고립 실라놀기의 함유량을 규정한 실리카를 대량으로 첨가함으로써, 저점도로 저팽창율의 실리콘 고무가 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 제안되고 있다.

일본 특허 공개 제2000-265150호 공보 일본 특허 공개 제2003-128920호 공보

본 발명자들의 검토에 따르면, 특허문헌 1 및 2에 관한 구성은, 실리콘 고무의 열팽창의 억제에는 효과가 예상된다. 그러나, 특허문헌 1 및 2에 관한 기술을, 현상 부재에 적용한 경우, 탄성층의 탄성이 저하하는 경우가 있다. 그 결과, 예를 들어 토너 규제 블레이드 등의 부재가 현상 부재의 표면에 장기간에 걸쳐서 접촉한 경우에, 현상 부재의 표면에 용이하게 회복하지 않는 소성 변형(이후, 「C 세트」라고 함)이 그 접촉 부분에 발생하는 경우가 있다. 현상 부재에 있어서, C 세트가 발생한 부분은, 토너 반송성 등이 다른 부분과 다르기 때문에, 이러한 현상 부재를 사용해서 전자 사진 화상을 형성했을 때, 전자 사진 화상에 C 세트에 유래하는 농도 얼룩이 나타나는 경우가 있다.

따라서, 본 발명은, 탄성층의 열팽창을 저감하고, 접촉 부재와의 장기간의 접촉에 의해서도 소성 변형이 발생하기 어려운 현상 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 기여하는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 기체와, 상기 기체 위에 설치된, 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물의 경화물을 포함하는 탄성층과, 상기 탄성층 위에 설치된 표면층을 구비하는 현상 부재이며,

상기 탄성층은, 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하고,

상기 탄성층 중, 하기 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P1질량ppm,

하기 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P2질량ppm이라 했을 때, P1+P2가 5000질량ppm 이상 12000질량ppm 이하이며, 또한,

P1이 1500질량ppm 이상 6000질량ppm 이하인 현상 부재가 제공된다.

(화학식 (1) 중, n은 3 이상, 20 이하의 정수임)

또한, 본 발명에 따르면, 토너와, 상기 토너를 수용한 토너 용기와, 상기 토너 용기 내의 상기 토너를 표면에 담지해서 현상 영역으로 반송하기 위한 현상 부재를 구비하고, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성된 프로세스 카트리지이며, 이 현상 부재가, 상기 현상 부재인 프로세스 카트리지가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 토너와, 상기 토너를 수용한 토너 용기와, 상기 토너 용기 내의 상기 토너를 표면에 담지해서 현상 영역으로 반송하기 위한 현상 부재를 구비하고 있는 전자 사진 장치이며, 이 현상 부재가, 상기 현상 부재인 전자 사진 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 탄성층의 열팽창을 저감하고, 접촉 부재와의 장기간의 접촉에 의해서도 접촉 부분에 소성 변형이 발생하기 어려운 현상 부재를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 고품위의 전자 사진 화상의 형성에 기여하는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 현상 롤러의 일례의 단면도.
도 2는 본 발명에 관한 프로세스 카트리지의 일례의 단면도.
도 3은 본 발명에 관한 전자 사진 장치의 일례의 단면도.
도 4는 본 발명에 관한 현상 롤러의 형상 측정 장치의 모식도.

[현상 부재]

본 발명에 관한 현상 부재는 기체, 탄성층 및 표면층을 구비한다. 도 1에 본 발명에 관한 롤러 형상의 현상 부재, 즉 현상 롤러의 축에 수직인 방향의 단면도를 도시한다. 도 1에 도시하는 현상 롤러(1)에는, 축심체(2)의 외주에 탄성층(3)이 설치되고, 탄성층(3)의 외주에 표면층(4)이 설치되어 있다.

[기체]

기체는, 현상 부재의 전극 및 지지 부재로서 기능한다. 그 때문에, 예를 들어 알루미늄, 구리 합금, 스테인리스강과 같은 금속 또는 합금;크롬 또는 니켈로 도금 처리한 철; 도전성을 갖는 합성 수지와 같은 도전성의 재질 등으로 구성된다. 현상 부재에 있어서의 기체로서는, 중공 형상이나 중실 형상의 기체를 사용할 수 있다.

[탄성층]

탄성층(3)은, 부가 경화형 실리콘 고무의 경화물을 포함하고, 또한 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유한다.

(화학식 (1) 중, n은 3 이상, 20 이하의 정수임)

<P1, P2, P1+P2>

본 발명에 있어서, 탄성층 중, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P1질량ppm, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P2질량ppm이라 했을 때, P1+P2가 5000질량ppm 이상 12000질량ppm 이하이다. P1+P2를 5000질량ppm 이상으로 함으로써, 실리콘 고무의 분자 운동성을 효과적으로 억제할 수 있으며, 탄성층의 열팽창을 유효하게 억제할 수 있다.

또한, P1+P2를 12000질량ppm 이하로 함으로써, 주성분인 실리콘 고무와 환상 실록산과의 뒤엉킴에 의한 고무 탄성의 저하를 충분히 억제할 수 있다. 여기서, P1+P2는 6000질량ppm 이상 11000질량ppm 이하, 특히 7000질량ppm 이상 10000질량ppm 이하, 나아가서는, 8000질량ppm 이상, 9000질량ppm 이하인 것이 바람직하다.

또한, P1은 1500질량ppm 이상 6000질량ppm 이하이다. P1을 1500질량ppm 이상으로 함으로써 탄성층의 소성 변형, 즉 C 세트의 발생을 충분히 억제할 수 있다. 또한, P1을 6000질량ppm 이하로 함으로써, 환상 실록산이 현상 부재의 블리드 등에 의한 탄성층의 고무 탄성 저하를 유효하게 억제할 수 있다. 여기서, P1은, 2000질량ppm 이상 5500질량ppm 이하, 특히 2500질량ppm 이상 5000질량ppm 이하, 나아가서는, 3000질량ppm 이상 4000질량ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, P1 및 P2는 후술하는 방법에 의해 측정할 수 있다.

상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은, 직쇄상 구조의 고분자 폴리실록산과 비교해서 강직하다. 그로 인해, 상기 화학식 (1)로 표시되는 환상 실록산을 상기한 비율로 포함하는 탄성층은, 고온 환경 하에서도, 열 에너지에 의한 분자 운동성 의 향상을 억제하며, 탄성층의 열팽창을 억제할 수 있다.

또한, 상기 화학식 (1)의 화합물은 실리콘 고무와 비교해서 저분자량이기 때문에, 실리콘 고무와의 뒤엉킴에 의한 고무 탄성의 저하가 발생하기 어렵다. 특히, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 화합물은, 분자 구조가 강직해서, 외부로부터의 압력에 의해서도 구조가 변화되기 어렵다. 그로 인해, 토너 규제 블레이드 등이 장기간에 걸쳐서 접촉한 경우 등에도, 탄성층에 용이하게 회복하지 않는 소성 변형이 발생하는 것을 유효하게 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 탄성층은, 열팽창이 억제되고, 또한 소성 변형도 발생하기 어렵기 때문에, 소성 변형에 기인하는 가로 줄무늬 화상의 발생도 효과적으로 억제할 수 있다.

<부가 경화형 실리콘 고무 혼합물>

본 발명의 탄성층의 원료로서 사용할 수 있는 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물은, 예를 들어 이하의 (A) 성분, (B) 성분 및 (C) 성분을 포함할 수 있다.

(A) 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 알케닐기를 적어도 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산;

(B) 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 수소 원자를 적어도 3개 이상 갖는 오르가노폴리실록산;

(C) 백금계 촉매.

(A) 성분의 분자 구조로서는, 직쇄상, 분지상의 어느 것이든 상관없지만, 경화물의 인장 강도, 인열 강도, 파단 강도가 양호하다고 하는 관점에서, 직쇄상이 바람직하다. 알케닐기의 예로서는, 비닐기, 알릴기, 프로펜일기, 이소프로펜일기, 부테닐기, 이소부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 알케닐기로서는 비닐기가 바람직하다.

(A) 성분인 오르가노폴리실록산이 적어도 2개 이상 갖는 알케닐기는, 서로 동일한 기여도 되고, 다른 기여도 된다. (A) 성분으로서는, 예를 들어 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산, 측쇄 비닐 폴리디메틸실록산 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. (A) 성분의 중량 평균 분자량(Mw)은 20000 이상 200000 이하, 특히 30000 이상 150000 이하인 것이 보다 바람직하다.

여기서, 중량 평균 분자량(Mw)은, Gel Permeation Chromatography(침투 크로마토그래피)를 사용한 측정에 의해 얻어지는 값으로 한다. 구체적으로는, GPC 칼럼(상품명: TSKgel SuperHM-m; 도소 가부시끼가이샤 제조) 2개를 직렬로 연결한 고속 액체 크로마토그래프 분석 장치(제품명: HLC-8120GPC; 도소 가부시끼가이샤 제조)를 사용한다. 측정 조건은, 온도 40℃, 유속 0.6㎖/min, RI(굴절률)로 하고, 측정 샘플을 0.1질량% 포함하는 테트라히드로푸란(THF) 용액으로서 측정한다. 표준 시료로서 단분산 표준 폴리스티렌(상품명: TSK 표준 폴리스티렌 F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500; 도소 가부시끼가이샤 제조)을 준비한다. 상기 표준 시료를 사용하여, 검량선을 작성한다. 측정 샘플의 유지 시간, 또는 카운트수로부터 분자량 분포를 얻는다. 이 분자량 분포로부터 중량 평균 분자량 Mw를 구할 수 있다.

(A) 성분은 공지의 방법에 의해 얻을 수 있다. 예를 들어, 디메틸시클로폴리실록산, 메틸비닐시클로폴리실록산 등의 오르가노시클로폴리실록산과, 헥사메틸디실록산, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 등의 헥사오르가노디실록산을 사용한다. 이들을 알칼리 촉매 또는 산 촉매의 존재 하에 평형화 반응을 행함으로써 얻을 수 있다.

(B) 성분으로서는, 예를 들어 메틸히드로겐폴리실록산, 에틸히드로겐폴리실록산 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. (B) 성분의 히드로실릴기의 수소 원자는 분자쇄 말단의 규소 원자에 결합하고 있어도 되고, 분자쇄 도중의 규소 원자에 결합하고 있어도 된다. (B) 성분의 중량 평균 분자량은, 300 내지 100000의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부가 경화형 실리콘 고무 조성물에 있어서의 (B) 성분의 함유량으로서는, (A) 성분에 포함되는 규소 원자에 결합한 알케닐기에 대한, (B) 성분의 규소 원자에 결합한 수소 원자의 몰비가 1.0 이상, 10.0 이하로 되는 양이 바람직하다. 상기 몰비는, 1.0 이상, 3.0 이하인 것이 보다 바람직하다.

(C) 성분의 백금계 촉매로서는, 백금 미분말, 백금흑, 염화백금산, 알코올 변성 염화백금산, 염화백금산의 올레핀착체, 염화백금산과 알케닐실록산의 착체 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 상기 부가 경화형 실리콘 고무 조성물에 있어서의 (C) 성분의 함유율로서는, (A) 성분의 질량에 대한 (C) 성분의 촉매 금속 원자의 질량 비율이 1질량ppm 이상, 100질량ppm 이하로 되는 양이 바람직하다.

그런데, 본 발명의 탄성층 중에서의 P1 및 P2는, 하기 (i) 내지 (ii) 중 적어도 1개를 조정함으로써 제어하는 것이 가능하다.

(i) (A) 성분 중 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 함유량

상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은, 폴리실록산의 생성 과정에 있어서 불가피하게 생성한다. 그리고, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은, 탄성층의 원료인 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물 중, (A) 성분, 즉 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 알케닐기를 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산에 특히 많이 포함되어 있다.

그리고, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은, 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 알케닐기를 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산을, 압력 0.01 내지 0.001㎫로 감압 하, 온도 60 내지 70℃로 가온함으로써, 휘발한다. 따라서, 가온 시간을 조정함으로써, (A) 성분 중에 포함되는 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 양, 즉 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율, 및 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 조정할 수 있다. 또한, 이하의 기재에 있어서, (A) 성분 중의 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율을 p1질량ppm, (A) 성분 중의 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 p2질량ppm이라 한다.

그리고, 상기 화학식 (1)에 관한 화합물의 양을 조정한, 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 알케닐기를 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산을, 탄성층의 원료로서 사용함으로써 탄성층 중 P1 및 P2를 제어할 수 있다.

(ii) 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물의 경화 온도 및 경화 시간을 조정하는 것.

탄성층은, 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물을 포함하는 층을 기체의 외주부에 형성한 후, 그 층을 100 내지 200℃ 정도로 가열해서 경화시키지만, 이 과정에 있어서도, 실리콘 고무 혼합물 중 화학식 (1)에 관한 화합물이 휘발되어 간다. 따라서, 가열 온도 및 가열 시간을 적절히 조정함으로써도 P1 및 P2를 제어할 수 있다.

예를 들어, 외경 6㎜인 축심체를 배치한, 내경 12㎜인 원통 형상의 금형 안에, p1이 19440질량ppm, p2가 14270질량ppm인 (A) 성분을 포함하는 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물을 충전한다고 하자. 이것을 가열해서 탄성층을 형성하는 경우에 있어서, 가열 온도를 115℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1에 대한 P1의 비율(p1/P1)을 16 내지 17%, p2에 대한 P2의 비율(p2/P2)을 36 내지 37% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 온도를 115℃ 또한 가열 시간을 3분으로 했을 때는, p1/P1을 30 내지 31% 정도, p2/P2를 40 내지 41% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 온도를 130℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1/P1을 9 내지 10%, p2/P2를 24 내지 25%로 할 수 있다.

또한, p1이 30130질량ppm, p2가 14050질량ppm인 (A) 성분을 포함하는 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물을 충전한다고 하자. 이것을 가열해서 탄성층을 형성하는 경우에 있어서, 가열 온도를 115℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1에 대한 P1의 비율(p1/P1)을 19 내지 21% 정도, p2에 대한 P2의 비율(p2/P2)을 19 내지 21% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 온도를 130℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1/P1을 11 내지 13% 정도, p2/P2를 11 내지 13% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 시간을 140℃ 또한 가열 시간을 3분으로 했을 때는 p1/P1을 19 내지 20% 정도 및, p2/P2를 2 내지 3%로 할 수 있다.

또한, p1이 12240질량ppm, p2가 18510질량ppm인 (A) 성분을 포함하는 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물을 충전한다고 하자. 이것을 가열해서 탄성층을 형성하는 경우에 있어서, 가열 온도를 115℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1에 대한 P1의 비율(p1/P1)을 28 내지 29% 정도, p2에 대한 P2의 비율(p2/P2)을 43 내지 44% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 온도를 130℃ 또한 가열 시간을 5분으로 했을 때는, p1/P1을 13 내지 15% 정도, p2/P2를 36 내지 38% 정도로 할 수 있다. 또한, 가열 온도를 105℃ 또한 가열 시간을 10분으로 했을 때는, p1/P1을 15 내지 16% 및, p2/P2를 51 내지 52% 정도로 할 수 있다.

본 발명에 관한 현상 부재의 탄성층은, 또한 무기계 충전제를 함유하는 것이 바람직하다.

무기계 충전제로서는, 규조토, 석영 분말, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄, 산화아연, 알루미노규산, 탄산칼슘, 카본 블랙 등을 들 수 있다. 이들 무기계 충전제는, 고무의 내열, 전열, 보강, 증량 등에 효과가 있다. 또한, 고무의 열팽창을 억제하는 효과도 있다. 이들 무기계 충전제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 무기계 충전제의 비중으로서는, 1.5g/㎤ 이상, 2.5g/㎤인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 현상 부재의 탄성층은, 무기계 충전제를 0.1질량% 이상 24질량% 이하, 특히 3질량% 이상 22질량% 이하 함유하는 것이 바람직하다. 탄성층 중 무기계 충전제의 함유율을 상기 범위 내로 함으로써, 탄성층의 열팽창 및 압축 영구 왜곡 등의 고무 탄성의 저하를 보다 유효하게 억제할 수 있다. 또한, 탄성층 중 무기계 충전제의 함유율은, 후술하는 방법에 의해 측정할 수 있다.

탄성층은, 상기 충전제 이외에도, 상기 조성에 기초하는 기능을 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라 도전제, 가소제, 가황제, 가황 보조제, 가교 보조제, 산화 방지제, 노화 방지제, 가공 보조제 등 각종 첨가제를 함유할 수 있다.

이들 탄성층을 구성하는 원료를 분산 혼련시키는 수단으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 단축 압출기, 2축 압출기, 니이더, 2개 롤 밀, 3개 롤 밀, 밴버리 믹서, 연속 믹서, 플라너터리 믹서 등의 장치를 사용하는 방법을 들 수 있다.

탄성층은, 현상 부재에 요구되는 탄성을 갖는다. 탄성층의 경도로서는, 예를 들어 아스카 C 경도로 20도 이상, 80도 이하로 할 수 있다. 탄성층의 두께로서는, 예를 들어 1.5㎜ 이상, 6.0㎜ 이하로 할 수 있다.

축심체 위에 탄성층을 형성하는 방법으로서는, 틀 성형법, 압출 성형법, 사출 성형법, 도포 시공 성형법 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 축심체와 본 발명에 관한 탄성층용 원료를 압출해서 성형하는 방법이나, 원료가 액상이면, 원통 형상의 파이프와 그 파이프 양 끝에 배치된 축심체를 유지하기 위한 다이스를 배치한 금형에 원료를 주입하여, 가열 경화하는 방법 등을 들 수 있다. 탄성층의 표면은, 표면층과의 밀착성 향상의 관점에서, 표면 연마나, 코로나 처리, 프레임 처리, 엑시머 처리 등의 표면 개질 방법에 의해 개질할 수도 있다.

〔표면층〕

표면층의 재질로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 스티렌계 수지, 비닐계 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리페닐렌옥시드 수지, 폴리아미드 수지, 불소 수지, 섬유소계 수지, 아크릴계 수지와 같은 열가소성 수지. 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 알키드수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 폴리우레탄 수지, 요소 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지와 같은 열 또는 광 경화성 수지 등. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

현상 부재로서 표면 조도가 필요한 경우에는, 표면층의 원료인 표면층용 분산액 중에 거칠기 제어를 위한 미립자를 첨가해도 된다. 거칠기 제어용 미립자로서는, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카르보네이트 수지 등의 미립자를 사용할 수 있다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 거칠기 제어용 미립자의 체적 평균 입자 직경은, 3㎛ 이상, 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 표면층 중 거칠기 제어용 미립자의 함유량은, 표면층 중 수지 고형분 100질량부에 대하여, 1질량부 이상, 50질량부 이하인 것이 바람직하다.

표면층의 원료인 표면층용 분산액 중에는, 카본 블랙을 더 첨가해도 된다. 카본 블랙으로서는, 예를 들어 EC300J, EC600JD(상품명; 라이온가부시끼가이샤 제조) 등의 높은 도전성을 갖는 카본 블랙이나, 중정도의 도전성을 갖는 고무용 카본 블랙 또는 도료용 카본 블랙 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 분산성과 도전성의 동시 제어의 관점에서, 카본 블랙으로서는 도료용 카본 블랙이 바람직하다. 이들은 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 표면층 중 카본 블랙의 함유량은, 수지 성분에 대하여 3질량% 이상, 30질량% 이하인 것이 바람직하다.

표면층은, 상기 첨가제 이외에도, 표면층의 기능을 저해하지 않는 범위에서, 가교제, 가소제, 충전제, 증량제, 가황제, 가황 보조제, 가교 보조제, 산화 방지제, 노화 방지제, 가공 보조제, 레벨링제 등을 함유할 수 있다.

표면층의 두께는 1㎛ 이상, 100㎛ 이하가 바람직하다. 표면층의 두께가 1㎛ 이상인 것에 의해, 마모 등에 의한 열화를 억제할 수 있다. 또한, 표면층의 두께가 100㎛ 이하인 것에 의해, 현상 부재의 표면이 고경도가 되는 것을 억제하고, 토너의 열화를 억제하고, 현상 부재의 표면에의 토너 유래의 고착을 억제할 수 있다.토너에의 대미지를 고려하면, 표면층의 두께는 1㎛ 이상, 50㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

표면층의 형성 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 표면층의 각 성분을 용제 중에 분산 혼합해서 도료화하여, 표면층용 도포액을 조제한다. 상기 표면층용 도포액을 탄성층 위에 도포 시공하고, 건조 고화 또는 경화함으로써 표면층을 형성하는 것이 가능하다. 분산 혼합에는, 샌드 밀, 페인트 셰이커, 다이노 밀, 펄 밀과 같은 비즈를 이용한 공지의 분산 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 도포 시공 방법으로서는, 침지 도포 시공, 링 도포 시공, 스프레이 도포 시공 또는 롤 코트 등을 채용할 수 있다.

[프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치]

본 발명에 관한 프로세스 카트리지는, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있고, 또한 본 발명에 관한 현상 부재를 구비하고 있다. 또한, 본 발명에 관한 전자 사진 장치는, 본 발명에 관한 현상 부재를 구비하고 있다. 본 발명에 관한 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치는, 본 발명에 관한 현상 부재를 구비하고 있는 것이면, 복사기, 팩시밀리, 프린터 등에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 현상 부재를 탑재한 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치의 일례로서, 비자성 1 성분 현상 방식 전자 사진 장치를 이하에 설명한다.

도 2에 도시하는 프로세스 카트리지에 있어서, 현상 장치(10)는, 비자성 1 성분 토너로서 토너(8)를 수용한 토너 용기와, 토너 용기 내의 길이 방향으로 연장되는 개구부에 위치하여 감광체(5)와 대향 설치된 현상 롤러(1)를 구비하고 있다. 그리고, 토너(8)는 현상 롤러(1)의 표면에 담지된 상태에서 현상 영역으로 반송되고, 감광체(5) 위의 정전 잠상은, 현상 롤러(1)에 의해 반송된 토너(8)에 의해 현상된다.

도 3에 도시하는 전자 사진 장치에는, 도시하지 않은 회전 기구에 의해 회전하는 감광체(5) 주위에, 감광체(5)의 표면을 소정의 극성·전위에 대전하는 대전 부재(12)가 배치되어 있다. 또한, 대전된 감광체(5)의 표면에 화상 노광을 행하여 정전 잠상을 형성하는, 도시하지 않은 화상 노광 장치가 배치된다. 또한, 감광체(5) 주위에는, 형성된 정전 잠상 위에 토너를 부착시켜서 현상하는 본 발명에 관한 현상 롤러(1)를 구비하는 현상 장치(10)가 배치되어 있다. 또한, 종이(22)에 토너상을 전사한 후, 감광체(5) 위를 클리닝하는 클리닝 장치(13)가 설치되어 있다. 종이(22)의 반송 경로 위에는, 전사된 토너상을 종이(22) 위에 정착시키는 정착 장치(15)가 배치된다.

실시예

이하에, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5>

양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산(상품명: DMS-V42;GELEST INC. 제조; 중량 평균 분자량 Mw=70000)을, 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5로서 준비했다.

이 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5 중 p1 및 p2를 이하의 방법으로 측정했다. 즉, 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5의 1.0g를 아세톤 10㎖에 24시간 침지했다. 이 추출 용액의 상청액을 가스 크로마토그래프(제품명: GC-9A (FID 사양); (주)시마즈세이사꾸쇼 제조)에 의해 분석했다. 얻어진 MS 스펙트럼으로부터 상기 화학식 (1)의 n이 3 내지 20의 화합물을 동정하여, 얻어진 피크 강도로부터 정량을 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 상기 화학식 (1)에서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율을 p1질량ppm, 상기 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 p2질량ppm이라 했다.

<양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-1 내지 A-4의 조제>

양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5를, 0.004㎫로 감압 하, 온도 60℃로 가온한 상태를 소정의 시간 유지함으로써, 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-5 중 저분자량 실록산을 휘발시켜서, p1 및 p2가 표 1에 나타내는 값을 갖는 양 말단 비닐 봉쇄 폴리디메틸실록산 A-1 내지 A-4를 제조했다. 또한, 가온 시간은, 1 내지 3시간의 범위 내에서 조정했다.

(실시예 1)

<축심체(2)의 준비>

축심체(2)로서, 외경 6㎜, 길이 250㎜의 SUS304 제조의 코어 금속에 프라이머(상품명: DY35-051;도레이·다우코닝 가부시끼가이샤 제조)를 도포하여, 170℃에서 20분간 베이킹한 것을 준비했다.

<탄성층(3)의 형성>

준비한 축심체(2)를 내경 12㎜인 원통 형상 금형 내에 동심으로 되도록 설치했다. 탄성층의 원료로서 표 2에 기재된 재료를 혼합한 부가 경화형 실리콘 고무 조성물을 조제하고, 그 조성물을 상기 금형 내에 주입했다. 115℃에서 5분 가열 성형한 후, 금형을 50℃까지 냉각하고, 축심체(2)와 일체로 된 탄성층(3)을 금형으로부터 취출했다. 이에 의해, 축심체(2)의 외주에 직경 12㎜의 탄성층(3)을 설치했다.

<표면층(4)의 형성>

표면층(4)의 재료로서, 폴리에스테르 폴리올(상품명: 닛포란3027; 닛본폴리우레탄고교(주) 제조) 100.0질량부, MDI계 폴리이소시아네이트(상품명: C2521; 닛본폴리우레탄고교(주) 제조) 102.6질량부, 카본 블랙(상품명: MA230; 미쯔비시 가가꾸(주) 제조) 33.7질량부를 교반 혼합했다. 그 후, 이 혼합액을 고형분 30질량%가 되도록 메틸에틸케톤(MEK)에 용해하고, 혼합한 후, 샌드 밀로 균일하게 분산했다. 이 혼합액에 MEK를 더 첨가하여, 고형분을 25질량%로 조정했다. 이 혼합액에 폴리우레탄 수지 입자(상품명: 아트펄 C400(체적 평균 입자 직경 14㎛); 네가미고교 가부시끼가이샤 제조) 20질량부를 첨가하여, 볼 밀로 교반 분산하여, 표면층용 도포액을 얻었다.

상기 축심체(2)의 외주에 설치된 탄성층(3)에 대하여, 상기 표면층용 도포액을 침지 도포 시공함으로써, 도포액의 막 두께가 13㎛로 되도록 탄성층(3) 표면에 표면층용 도포액을 도포했다. 80℃의 오븐에서 15분 건조한 후, 140℃의 오븐에서 1시간 경화하여 표면층(4)을 형성함으로써 현상 롤러(1)를 제작했다.

〔P1, P2의 측정〕

얻어진 현상 롤러(1)의 탄성층(3)으로부터 시료를 1.0g 잘라냈다. 상기 시료를 아세톤 10㎖에 24시간 침지한 후, 추출 용액을 상기 저분자 실록산량의 분석과 마찬가지로 가스크로마토그래프에 의해 분석했다. 이때, 시료 중의 상기 화학식 (1)의 n이 3부터 12까지의 화합물의 함유율을 P1, 시료 중의 상기 화학식 (1)의 n이 13부터 20까지의 화합물의 함유율을 P2라 했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

〔무기계 충전제의 함유량의 측정〕

시차열 열중량 동시 측정 장치(상품명: Thermo Plus TG8120;Rigaku사 제조)를 사용하여, 얻어진 현상 롤러(1)의 열중량 감소 곡선을 측정했다. 측정 조건은, 현상 롤러(1)의 탄성층(3)으로부터 시료를, 15㎎에서 20㎎ 사이의 양으로 잘라내서 TG 장치에 세트했다. 그 후, 산소를 15분 이상 흘리고 나서 승온 속도 20℃/min으로 700℃까지 승온했다. 그때의 잔사의 질량%(X)를 산출했다. 또한, 마찬가지로 질소를 15분 이상 흘리고 나서 승온 속도 20℃/min으로 700℃까지 승온하여, 10분간 유지한 후, 강온 속도 20℃/min으로 300℃까지 강온했다. 그 후, 산소를 15분 이상 흘린 후, 승온 속도 20℃/min으로 800℃까지 승온하고, 10분간 유지했다. 그 후, 산소를 흘린 후의 질량 감소량(질량%)(Y)을 산출했다. X+Y를 무기계 충전제의 함유량(질량%)으로서 계산했다. 무기 충전제의 함유량(질량%)을 표 7에 나타낸다.

〔팽창량의 측정〕

얻어진 현상 롤러(1)의 외경 치수를 도 4에 도시하는 장치를 사용하여 측정했다. 상기 장치는 현상 롤러(1)를 기준으로 회전하는 축심체 받이(도시하지 않음), 현상 롤러(1)의 회전을 검지하는 인코더(도시하지 않음), 기준판(25), 레이저 발광부 및 레이저 수광부를 포함하는 레이저 치수 측정기(상품명: 「LS-7000」; 가부시끼가이샤 키엔스 제조)를 구비하고 있다. 현상 롤러(1)의 표면과 기준판(25)의 간극량(26)을 측정함으로써, 현상 롤러(1)의 외경 치수를 산출했다. 또한, 현상 롤러(1)의 표면과 기준판(25)의 간극량(26)의 측정은, 탄성층(3)의 길이 방향 중앙부 및 탄성층(3)의 양단부로부터 길이 방향 중앙부측으로 5.0㎜의 각 위치의 합계 3점에 대해서 행하였다. 또한, 현상 롤러(1)에 1주에 대하여 1° 피치로 360점의 측정을 행하였다. 측정은, 현상 롤러(1)를 30℃, 상대 습도 55%RH의 환경 속에 24시간 정치한 후, 같은 환경에서 행하였다. 또한, 15℃, 상대 습도 55%의 환경에서도 마찬가지로 측정하여, 30℃, 상대 습도 55%RH에서의 외경 치수의 차를 팽창량(㎛)으로 했다. 결과를 표 7에 나타낸다.

〔변형량의 측정 및 가로 줄무늬 화상 평가〕

도 3의 구성을 갖는 레이저 빔 프린터(상품명: LBP5500;캐논 가부시끼가이샤 제조)의 프로세스 카트리지(상품명: EP-85 토너 카트리지(블랙); 캐논 가부시끼가이샤 제조)를 준비했다. 상기 프로세스 카트리지의 토너 용기에, 토너양 규제 부재로 얻어진 현상 롤러(1)를 장착하고, 현상 롤러(1)와 토너양 규제 부재를 접촉한 상태에서 40℃, 상대 습도 95%RH의 환경 하에 1개월간 정치했다. 또한, 현상 롤러(1)와 토너양 규제 부재와의 접촉 압력은 0.6N/㎝로 조정하고, 소성 변형을 발생하기 쉬운 설정으로 변경했다. 그 후, 23℃, 상대 습도 55%RH의 환경 하에 5시간 정치했다. 이것을 상기 레이저 빔 프린터 중에 장전해서 하프톤 화상을 출력하고, 이하의 표 3에 나타내는 기준으로 세트 자국 화상의 평가를 행하였다.

또한, 평가를 행한 프로세스 카트리지로부터 현상 롤러(1)를 취출하고, 변형량(㎛)을 측정했다. 또한, 현상 롤러(1)의 표면의 변형량은, 레이저 변위 센서(상품명: LT-9500V; 가부시끼가이샤 키엔스제)를 사용하여 측정했다. 에어 블로우로 토너를 제거한 현상 롤러(1)의 표면에 대하여, 수직 방향으로 레이저 변위 센서를 설치하고, 현상 롤러(1)를 임의의 회전수로 회전 구동해서 현상 롤러(1) 표면의 둘레 방향의 변위를 판독하여, 변형량을 측정했다. 길이 방향으로 43㎜ 피치로 5점 측정을 행하여, 5점의 평균값을 변형량으로 했다. 화상 평가의 결과 및 변형량의 측정 결과를 표 7에 나타낸다.

(실시예 2 내지 33, 비교예 1 내지 6)

폴리디메틸실록산 성분의 종류 및 석영의 첨가량, 가열 성형 온도 및 가열 성형 시간을 표 4 내지 표 6에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 방법으로 실시예 2 내지 33에 관한 현상 롤러 및 비교예 1 내지 6에 관한 현상 롤러를 제작했다. 그리고, 각 현상 롤러에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가했다. 평가 결과를 표 7 내지 표 9에 나타낸다.

표 7 내지 표 9에 나타내는 결과에서 명백해진 바와 같이, 실시예 1 내지 33에서는, 팽창량이 작고, 변형량도 작기 때문에, 양호한 전자 사진 화상이 얻어졌다. 이것은, P1 및 P1+P2가 적정한 범위에 존재하기 때문에, 탄성층(3)의 고무 탄성을 저하시키지 않고, 열에 의한 팽창을 저감하여, 소성 변형을 저감할 수 있어, 소성 변형에 기인하는 현상 롤러 피치의 가로 줄무늬 화상의 발생을 억제할 수 있었기 때문으로 생각된다.

한편, 비교예 1 내지 6의 각 현상 롤러는, 모두 변형량이 커서, 소성 변형에 기인하는 현상 롤러의 회전 주기로 가로 줄무늬의 발생이 현저하게 인정되었다. 이것은, P1 또는 P1+P2가 적정한 범위가 아닌, 접촉 부재와의 압접에 의한 변형이 커졌기 때문으로 생각된다.

비교예 2의 현상 롤러는, 열팽창이 특히 컸다. 이것은, P1+P2가 특히 적정한 범위가 아니어서, 분자 운동을 억제할 수 없었기 때문이라고 생각된다.

비교예 6의 현상 롤러는, 변형량이 특히 컸다. 이것은, P1이 적정한 범위가 아니고, 또한 무기계 충전제의 함유량이 잉여여서, 열팽창을 억제하고 있음에도 불구하고, 고무 탄성이 저하되어, 변형량이 커졌기 때문으로 생각된다.

이 출원은 2012년 9월 7일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-196992의 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 인용해서 이 출원의 일부로 하는 것이다.

1 : 현상 부재(현상 롤러)
2 : 축심체
3 : 탄성층
4 : 표면층
5 : 감광체
6 : 클리닝 부재
7 : 토너 공급 롤러
8 : 토너
9 : 토너양 규제 부재
10 : 현상 장치
11 : 레이저광
12 : 대전 부재
13 : 클리닝 장치
14 : 클리닝용 대전 장치
15 : 정착 장치
16 : 구동 롤러
17 : 전사 롤러
18 : 바이어스 전원
19 : 텐션 롤러
20 : 전사 반송 벨트
21 : 종동 롤러
22 : 종이
23 : 급지 롤러
24 : 흡착 롤러
25 : 기준판
26 : 간극량

Claims

기체(substrate)와,
상기 기체 위에 설치된, 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물의 경화물을 포함하는 탄성층과,
상기 탄성층 위에 설치된 표면층을 구비한 현상 부재이며,
상기 탄성층은, 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하고,
상기 탄성층 중, 화학식 (1)에 있어서의 n이 3 이상 12 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P1질량ppm, 화학식 (1)에 있어서의 n이 13 이상 20 이하의 정수인 화합물의 함유율을 P2질량ppm이라 했을 때, P1+P2가 5000질량ppm 이상 12000질량ppm 이하이며, 또한,
P1이 1500질량ppm 이상 6000질량ppm 이하인 것을 특징으로 하는 현상 부재.

(화학식 (1) 중, n은 3 이상 20 이하의 정수임)
제1항에 있어서,
상기 P1+P2가, 6000질량ppm 이상 11000질량ppm 이하인 현상 부재.
제2항에 있어서,
상기 P1+P2가, 7000질량ppm 이상 10000질량ppm 이하인 현상 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 P1이, 2000질량ppm 이상 5500질량ppm 이하인 현상 부재.
제4항에 있어서,
상기 P1이, 2500질량ppm 이상 5000질량ppm 이하인 현상 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부가 경화형 실리콘 고무 혼합물이, (A) 성분, (B) 성분 및 (C) 성분을 포함하는 현상 부재:
(A) 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 알케닐기를 적어도 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산,
(B) 1 분자 중에 규소 원자에 결합한 수소 원자를 적어도 3개 이상 갖는 오르가노폴리실록산,
(C) 백금계 촉매.
제6항에 있어서,
상기 (A) 성분의 중량 평균 분자량이 20000 이상 200000 이하인 현상 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄성층이, 무기계 충전제를 0.1질량% 이상 24질량% 이하의 비율로 함유하는 현상 부재.
토너와,
상기 토너를 수용한 토너 용기와,
상기 토너 용기 내의 상기 토너를 표면에 담지해서 현상 영역으로 반송하기 위한 현상 부재를 구비하고, 전자 사진 장치의 본체에 착탈 가능하게 구성되어 있는 프로세스 카트리지이며,
상기 현상 부재가, 제1항에 따른 현상 부재인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
토너와,
상기 토너를 수용한 토너 용기와,
상기 토너 용기 내의 상기 토너를 표면에 담지해서 현상 영역으로 반송하기 위한 현상 부재를 구비하고 있는 전자 사진 장치이며,
상기 현상 부재가, 제1항에 따른 현상 부재인 것을 특징으로 하는 전자 사진 장치.