KR101318063B1 - 전자 사진용 벨트 및 전자 사진 장치 - Google Patents
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Abstract
전자 사진용 벨트는 열가소성 폴리에스테르 수지; 폴리에테르 에스테르 아미드 및 폴리에테르 아미드로부터 선택된 적어도 하나; 및 특정 코어-쉘 구조를 갖는 입자를 용융 혼련시켜 얻어지는 열가소성 수지 조성물을 포함한다.
Description
본 발명은 전자 사진용 벨트 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.
PTL 1에는 폴리에스테르 및 폴리에테르 에스테르 아미드로 이루어진 심리스(seamless) 벨트로 구성된 중간 전사체가 개시되어 있다.
그러나, 본 발명의 발명자에 의해 수행된 연구에 따르면, PTL 1에 개시된 중간 전사체는 때때로 불량한 내구성을 가졌다. 구체적으로, 전자 사진 장치에 사용될 때 중간 전사체의 표면이 때때로 불규칙하게 박리되었다. 표면이 불규칙하게 박리된 중간 전사체를 사용하여 전자 사진 화상을 형성할 경우, 박리된 부분에 상응하는 위치에서 전자 사진 화상 상에 반점 패턴의 화상 결함이 나타났다. 이것은, 박리된 부분과 비박리된 부분 사이에 토너의 부착력의 차이가 존재하기 때문일 수 있다.
따라서, 본 발명은, 장기간의 사용후에도 표면의 불규칙한 박리가 억제되고, 표면 상태가 초기 표면 상태로부터 쉽게 변화하지 않는 전자 사진용 벨트를 제공한다. 또한, 본 발명은 고품질 전자 사진 화상을 안정하게 형성할 수 있는 전자 사진 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전자 사진용 벨트는 열가소성 폴리에스테르 수지; 폴리에테르 에스테르 아미드 및 폴리에테르 아미드로부터 선택된 적어도 하나; 및 코어-쉘 구조를 갖는 입자를 용융 혼련시켜 얻어지는 열가소성 수지 조성물을 포함하며, 상기 코어-쉘 구조를 갖는 입자는 실리콘 수지를 포함하는 코어 및 아크릴 수지를 포함하는 쉘로 이루어진 입자인 전자 사진용 벨트이다.
본 발명에 따른 전자 사진 장치는 중간 전사 벨트로서 상기한 전자 사진용 벨트를 포함하는 전자 사진 장치이다.
본 발명에 따라, 장기간의 사용후에도 표면의 불규칙한 박리가 억제되고, 표면 상태가 초기 표면 상태로부터 쉽게 변화하지 않는 전자 사진용 벨트가 얻어질 수 있다. 본 발명에 따라, 고품질 전자 사진 화상을 안정하게 형성할 수 있는 전자 사진 장치가 얻어질 수 있다.
도 1은 전자 사진 프로세스를 사용하는 풀 컬러(full-color) 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 2는 사출 성형기의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 연신 블로우(blow) 성형기 (1차 블로우 성형기)의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 2차 블로우 성형기의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 사출 성형기의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 연신 블로우(blow) 성형기 (1차 블로우 성형기)의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 2차 블로우 성형기의 일례를 나타내는 개략도이다.
[전자 사진용 벨트]
본 발명에 따른 전자 사진용 벨트는 하기 물질 i) 내지 iii)을 용융 혼련시켜 얻어지는 열가소성 수지 조성물을 포함한다:
i) 열가소성 폴리에스테르 수지;
ii) 폴리에테르 에스테르 아미드 및 폴리에테르 아미드로부터 선택된 적어도 하나; 및
iii) 실리콘 수지로 이루어진 코어 및 아크릴 수지로 이루어진 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는 입자 (이후에 "코어-쉘 입자"로 칭해질 수 있음). 이후에, 열가소성 폴리에스테르 수지는 "PE"로 칭해질 수 있고, 폴리에테르 에스테르 아미드는 "PEEA"로 칭해질 수 있고, 폴리에테르 아미드는 "PEA"로 칭해질 수 있다.
본 발명의 발명자들은 PTL 1에 따른 중간 전사체의 표면이 불규칙하게 박리되는 이유를 하기와 같기 생각하고 있다. 즉, 중간 전사체 중 PE 및 PEEA가 서로 완전히 상용하지 않으므로, 미시적 관점에서 PEEA 상 및 PE 상은 혼합된 방식으로 존재한다. 따라서, 중간 전사체의 표면이 클리닝 블레이드, 종이 등에 대해 마찰될 경우, 비교적 부드러운 PEEA 상이 PE 상으로부터 박리된다. 이러한 고찰에 기초하여, 본 발명자들은 본 발명에 따른 전자 사진용 벨트의 표면 박리가 장기간의 사용후에도 효과적으로 억제되는 메카니즘에 대해 검토하였다. 그 결과, 코어-쉘 입자가 전자 사진용 벨트의 PE 상과 PEEA 상 사이의 계면에 존재할 경우, PE 상으로부터 PEEA 상의 박리가 쉽게 야기되지 않는다는 것을 확인하였다. 상기 사실에 기초하여, 본 발명자들은 다음과 같이 생각하였다. 코어-쉘 입자의 쉘을 구성하는 아크릴 수지는 PE 상 및 PEEA 상 모두에 대해 화학적 친화성을 나타내는 에스테르 결합을 갖는다. 따라서, PE 상 및 PEEA 상은 상들 사이의 계면에 존재하는 코어-쉘 입자의 쉘을 통해 서로 결합된다. 따라서, PE 상보다 더 용이하게 야기되는 PEEA 상의 마모 또는 박리가 억제될 수 있다.
또한, 본 발명자들은 본 발명에 따른 전자 사진용 벨트가 중간 전사 벨트로 사용될 경우, 놀랍게도, 2차 전사에서 토너 화상의 전사 효율이 높다는 것을 발견하였다. 여기서, 광도전체로부터 1차 전사된 토너 화상이 종이에 2차 전사되고, 2차 전사 후 중간 전사 벨트 상의 잔류 토너 농도와 종이 상에 전사된 토너 농도의 합이 100이라고 했을 때, 전사 효율은 종이 상의 토너 농도로 정의된다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 전자 사진용 벨트가 이러한 장점을 보이는 이유를 하기와 같이 생각하였다. 열가소성 수지 조성물을 용융 혼련에 의해 제조할 경우, PE, PEEA 및 코어-쉘 입자를 함유하는 수지 조성물이 PE의 Tm (융점) 및 PEEA의 Tm 이상의 온도에서 가열된다. 이 경우, 코어-쉘 입자의 쉘에 함유되는 아크릴 수지의 Tg는 PE 및 PEEA의 Tm보다 낮기 때문에, 코어-쉘 입자의 쉘의 일부분이 용융 혼련 동안 용융되고, 코어가 부분적으로 노출된다. 따라서, 코어 입자에 함유된 실리콘 수지의 작용에 의해 만족스러운 토너 이형성이 벨트의 표면에 부여되어, 전사 효율이 개선된다. PEA가 PEEA 대신 사용될 경우에도, PEEA와 동일한 결과가 얻어진다.
[열가소성 수지 조성물]
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물은 PE; PEEA와 PEA 중 적어도 하나; 및 특정 코어-쉘 구조를 갖는 입자를 용융 혼련시켜 얻어진다. 용융 혼련은, 열가소성 수지 조성물에 함유된 수지를 가열시키고, 용융 상태로 혼련시키는 것을 의미한다. 이러한 방법에서, 혼련은, 최고 융점을 갖는 수지가 충분히 혼련될 수 있도록, 열가소성 수지 조성물에 함유된 수지 중 최고 융점을 갖는 수지의 융점 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 혼련 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 일축 압출기, 이축 혼련 압출기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 롤러, 브라벤더(Brabender), 플라스토그라프(Plastograph) 또는 혼련기가 사용될 수 있다.
[PE]
PE는 디카르복실산과 디올의 중축합, 옥시카르복실산 또는 락톤의 중축합, 또는 이들의 복수의 성분의 중축합에 의해 얻어질 수 있다. 다관능성 단량체가 함께 사용될 수 있다. PE는 호모폴리에스테르 또는 코폴리에스테르일 수 있다.
디카르복실산의 예로는 다음을 들 수 있다:
방향족 디카르복실산 (예를 들어, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌 디카르복실산 (예를 들어, 2,6-나프탈렌 디카르복실산), 디페닐 디카르복실산, 디페닐 에테르 디카르복실산, 디페닐메탄 디카르복실산 및 디페닐에탄 디카르복실산);
4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 시클로알칸 디카르복실산 (예를 들어, 시클로헥산 디카르복실산); 및
4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산 (예를 들어, 숙신산, 아디프산, 아젤라산 및 세바크산).
디올의 예로는 다음을 들 수 있다:
지방족 디올 (예를 들어, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌디올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜 및 헥산디올);
지환족 디올 (예를 들어, 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지환족 디올, 예컨대 시클로헥산디올 및 시클로헥산디메탄올);
방향족 디올 (예를 들어, 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 디올, 예컨대 히드로키논, 레조르신, 디히드록시비페닐, 나프탈렌디올, 디히드록시 디페닐 에테르, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀 A)); 및
상기한 방향족 디올의 알킬렌 옥시드 부가물 (2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 옥시드를 비스페놀 A에 첨가하여 얻어진 부가물) 및 폴리옥시알킬렌 글리콜 (예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜 및 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜).
이러한 디올은 에스테르화를 수행할 수 있는 유도체 (예를 들어, 알킬기, 알콕시기 및 할로겐 치환 생성물)일 수 있다. 이러한 디올은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 디올 중, 얻어지는 PE의 결정성, 내열성 등에 있어서, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌디올 및 지환족 디올을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
옥시카르복실산은 다음과 같이 예시된다. 하기 열거된 옥시카르복실산은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
옥시카르복실산, 예컨대 옥시벤조산, 옥시나프토산, 디페닐렌 옥시카르복실산 및 2-히드록시프로판산 및 옥시카르복실산의 유도체.
락톤은 다음과 같이 예시된다.
프로피오락톤, 부티로락톤, 발레로락톤 및 카프로락톤 (예를 들어, ε-카프로락톤).
다관능성 단량체는 다음과 같이 예시된다. 이러한 다관능성 단량체를 함께 사용하여, 분지 구조 또는 가교 구조를 갖는 폴리에스테르가 얻어질 수 있다.
다가 카르복실산 (예를 들어, 트리멜리트산, 트리메스산 및 피로멜리트산) 및 다가 알코올 (글리세린, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄 및 펜타에리트리톨).
본 발명에 따른 PE로서, 모두 높은 결정성 및 양호한 내열성을 갖는 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 폴리알킬렌 나프탈레이트, 또는 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 폴리알킬렌 이소프탈레이트의 공중합체가 적절히 사용될 수 있다. 이 경우, 공중합체는 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있다. 폴리알킬렌 테레프탈레이트, 폴리알킬렌 이소프탈레이트 및 폴리알킬렌 나프탈레이트 중 알킬렌기의 탄소 원자의 수는, 높은 결정성 및 양호한 내열성에 있어서, 바람직하게는 2 내지 16개이다. 구체적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리에틸렌 이소프탈레이트의 공중합체, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트가 본 발명에 따른 PE로서 바람직하게 사용될 수 있다.
폴리에틸렌 나프탈레이트는 TN-8050SC (상품명, 테이진 케미칼즈 리미티드(Teijin Chemicals Ltd.) 제조) 및 TN-8065S (상품명, 테이진 케미칼즈 리미티드 제조)로서 시판된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 TR-8550 (상품명, 테이진 케미칼즈 리미티드 제조)으로서 시판된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리에틸렌 이소프탈레이트의 공중합체는 PIFG30 (상품명, 벨 폴리에스테르 프로덕츠, 인코포레이티드(Bell Polyester Products, Inc.) 제조)으로서 시판된다.
PE의 고유 점도는 바람직하게는 1.4 dl/g 이하, 보다 바람직하게는 0.3 dl/g 이상 1.2 dl/g 이하이다. 이러한 고유 점도를 갖는 PE는 용융 혼련 동안 양호한 유동성을 갖는다. 열가소성 수지 조성물 중 PE의 함량은 열가소성 수지 조성물의 총 질량에 대해 바람직하게는 50 질량％ 이상, 보다 바람직하게는 60 질량％ 이상, 특히 바람직하게는 70 질량％ 이상이다. PE의 함량을 열가소성 수지 조성물의 총 질량에 대해 50 질량％ 이상으로 설정함으로써, 열가소성 수지 조성물의 기계적 강도가 더 개선될 수 있다. 열가소성 폴리에스테르 수지의 고유 점도는, 열가소성 폴리에스테르 수지를 o-클로로페놀에 용해시켜 얻어진, 0.5 질량％의 농도를 갖는 용액을 사용하여 25℃에서 측정된다.
[PEEA 및 PEA]
PEEA
PEEA의 한 예는 폴리아미드 블록 단위, 예컨대 나일론 6, 나일론 66, 나일론 11 및 나일론 12 및 폴리에테르 에스테르 단위로 이루어진 공중합체로 주로 이루어진 화합물이다. 예를 들어, 공중합체는 락탐 (예를 들어, 카프로락탐 및 라우릴락탐) 또는 아미노카르복실레이트, 폴리에틸렌 글리콜 및 디카르복실산으로부터 유도된다. 디카르복실산의 예로는 테레프탈산, 이소프탈산, 아디프산, 아젤라산, 세바크산, 운데칸2산 및 도데칸2산을 들 수 있다. PEEA는 용융 중합과 같은 공개적으로 공지된 중합 방법에 의해 제조될 수 있다. PEEA는 상기한 물질에 제한되지 않으며, 2종 이상의 물질의 블렌드 또는 합금일 수 있다. PEEA는 이르가스타트(Irgastat) P20 (상품명, 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals) 제조), TPAE H151 (상품명, 후지 가세이 고교 컴파니, 리미티드(FUJI KASEI KOGYO Co., Ltd.) 제조) 및 펠레스타트(PELESTAT) NC6321 (상품명, 산요 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 제조)로서 시판된다.
PEA
PEA는 폴리아미드 블록 단위 (예를 들어, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 11 및 나일론 12), 폴리에테르 디아민 단위 및 디카르복실산 단위로 이루어진 공중합체이다. 구체적으로, 공중합체는 락탐 (예를 들어, 카프로락탐 및 라우릴락탐) 또는 아미노카르복실레이트, 폴리테트라메틸렌디아민 및 디카르복실산으로부터 합성된다. 상기한 디카르복실산이 사용될 수 있다. PEA는 용융 중합과 같은 공개적으로 공지된 중합 방법에 의해 제조될 수 있다. PEA는 상기한 물질에 제한되지 않으며, 2종 이상의 폴리에테르 아미드의 블렌드 또는 그의 합금일 수 있다. PEA는 페박스(Pebax) 5533 (상품명, 아르케마(ARKEMA) 제조)으로서 시판된다.
블렌딩 양
PEEA 및 PEA의 총량은 열가소성 수지 조성물의 총 질량에 대해 바람직하게는 3 질량％ 이상 30 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 5 질량％ 이상 20 질량％ 이하이다. PEEA 및 PEA는 도전제로서 작용한다. 따라서, 양이 3 질량％ 이상일 경우, 열가소성 수지 조성물의 전기 저항, 즉 전자 사진용 벨트의 전기 저항이 적절하게 감소될 수 있다. 양이 30 질량％ 이하일 경우, 수지의 분해에 의해 야기되는 점도의 감소가 적절하게 억제될 수 있다. 그 결과, 형성된 전자 사진용 벨트의 내구성이 더 개선될 수 있다.
[코어-쉘 구조를 갖는 입자]
코어-쉘 구조를 갖는 입자는 각각 실리콘 수지로 이루어진 코어 및 아크릴 수지로 이루어진 쉘을 포함한다. 실리콘 수지는, 실록산 결합(Si-O-Si 결합)을 갖는 화합물을 고도로 중합함으로써 얻어진다. 실리콘 수지의 예로는, 실록산을 고도로 중합함으로써 얻어진 폴리실록산, 디메틸실록산을 고도로 중합함으로써 얻어진 폴리디메틸실록산, 및 3차원으로 가교된 실록산 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 아크릴 수지의 예로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리아크릴로니트릴을 들 수 있다.
코어-쉘 구조를 갖는 입자의 양은 열가소성 수지 조성물의 총 질량에 대해 바람직하게는 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 1 질량％ 이상이다. 양을 상기 범위내로 설정함으로써, 높은 내구성 및 전사 효율이 얻어질 수 있다. 또한, 양호한 블로우 성형성이 얻어질 수 있다.
코어-쉘 구조를 갖는 입자는 제니오펄(GENIOPERL) P52 (상품명, 와커 아사히가세이 실리콘 컴파니, 리미티드(WACKER ASAHIKASEI SILICONE Co., Ltd.) 제조)로서 시판된다. 입자는 실리콘 수지로 이루어진 코어 및 폴리메틸 메타크릴레이트로 이루어진 쉘을 포함한다. 코어-쉘 구조를 갖는 입자의 1차 입도는 바람직하게는 0.1 나노미터 이상 10 마이크로미터 이하, 보다 바람직하게는 10 나노미터 이상 1 마이크로미터 이하, 특히 바람직하게는 50 나노미터 이상 500 나노미터 이하이다. 1차 입자는 생성되는 분말을 구성하고 그의 분자 결합이 그대로 남아있는 입자이다. 입자의 평균 입도가 1차 입도로 정의될 수 있다. 1차 입도는, 예를 들어 레이저 회절 산란에 의해 측정될 수 있다.
[첨가제]
본 발명의 장점을 손상시키지 않는 한, 다른 성분이 열가소성 수지 조성물에 첨가될 수 있다. 다른 성분의 예로는 PEEA 및 PEA 이외의 이온 도전제, 도전성 중합체, 산화방지제, 자외선 흡수제, 유기 안료, 무기 안료, pH 조정제, 가교제, 상용화제, 이형제, 커플링제, 윤활제, 절연성 충전제 및 도전성 충전제를 들 수 있다.
[실리콘 오일]
상기한 첨가제 중에서, 실리콘 오일은 본 발명에 따른 전자 사진용 벨트의 전사 효율을 더 개선시킬 수 있기 때문에, 실리콘 오일이 바람직하다. 실리콘 오일을 첨가함으로써, 전자 사진용 벨트의 표면에 대한 토너 이형성이 더 개선될 수 있다. 스트레이트(straight) 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일이 실리콘 오일로서 사용될 수 있다. 변성 실리콘 오일의 예로는 폴리에테르 변성 실리콘 오일 및 에폭시 변성 실리콘 오일을 들 수 있다.
용융 혼련의 용이함의 관점에서, 실리콘 오일의 점도는 바람직하게는 5 센티스토크 이상 3000 스토크 미만, 보다 바람직하게는 100 센티스토크 이상 1000 센티스토크 미만 또는 그 이하이다. 실리콘 오일의 함량은 열가소성 수지 조성물의 총 질량에 대해 약 0.1 질량％ 이상 3 질량％ 이하이다.
[전자 사진용 벨트]
본 발명에 따른 전자 사진용 벨트는 상기한 열가소성 수지 조성물을 포함한다. 구체적으로, 전자 사진용 심리스 벨트는, 열가소성 수지 조성물을 펠렛화한 후, 연속 용융 압출, 사출 성형, 연신 블로우 성형 또는 인플레이션(inflation) 성형과 같은 공개적으로 공지된 성형 방법을 사용하여 펠렛을 성형시킴으로써 얻어질 수 있다. 이러한 방법 중, 연속 용융 압출 및 연신 블로우 성형이 특히 바람직하다. 연속 용융 압출은 압출되는 관의 내경을 정밀하게 제어할 수 있는 하향 압출 내부 냉각 맨드렐(mandrel) 시스템 및 진공 사이징(sizing) 시스템을 포함한다. 전자 사진용 벨트의 두께는 약 10 마이크로미터 이상 500 마이크로미터 이하, 바람직하게는 30 마이크로미터 이상 150 마이크로미터 이하이다.
본 발명에 따른 전자 사진용 벨트는 벨트로서 사용하는 것 이외에, 벨트를 드럼 또는 롤러 둘레에 권취시키거나, 드럼 또는 롤러를 벨트로 피복함으로써 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 전자 사진용 심리스 벨트의 표면 외관을 개선시키고, 토너 이형성을 개선시키기 위하여, 처리제를 도포하거나, 연마와 같은 표면 처리가 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 전자 사진용 벨트는 구체적으로 전자 사진 광도전체로부터 1차 전사된 토너 화상을 지지하도록 구성된 중간 전사 벨트, 반송 전사 벨트 및 광도전체 벨트에 사용될 수 있다. 특히, 전자 사진용 벨트는 중간 전사 벨트로서 적절하게 사용될 수 있다. 전자 사진용 심리스 벨트가 중간 전사 벨트로서 사용될 경우, 체적 비저항은 약 1 × 102 Ωcm 이상 1 × 1014 Ωcm 이하이다.
[전자 사진 장치]
본 발명에 따른 전자 사진 장치가 설명될 것이다. 도 1은 풀 컬러 전자 사진 장치의 단면도이다. 중저항 전자 사진용 심리스 벨트가 도 1에서 전자 사진용 벨트(5)로서 사용된다. 전자 사진 광도전체(1)는, 제1 화상 지지체로서 반복적으로 사용되고 화살표로 나타낸 방향으로 소정의 주속도 (프로세싱(processing) 속도)로 회전하는 회전 드럼 전자 사진 광도전체 (이후에 "감광 드럼"으로 칭해짐)이다. 감광 드럼(1)은 그의 회전 동안 1차 대전기(2)에 의해 소정의 극성 및 전위로 균일하게 대전된다. 그 다음, 감광 드럼(1)이 노광 유닛으로부터 방출된 노광 광(3)에 노출될 때 목적하는 컬러 화상의 제1 컬러 성분 화상 (예를 들어, 옐로우 컬러 성분 화상)에 상응하는 정전 잠상이 형성된다. 노광 유닛의 예로는 컬러 원고 화상의 색분해/촬상(imaging) 노광 광학계 및 화상 정보의 시계열 전기 디지털 화소 신호에 따라 변조된 레이저 빔을 출력하는 레이저 빔 주사 노광계를 들 수 있다. 이어서, 제1 컬러인 옐로우 토너(Y)를 사용하여 정전 잠상을 제1 현상 유닛 (옐로우 현상 유닛(401))에 의해 현상한다. 이 때, 제2 내지 제4 현상 유닛(마젠타 현상 유닛(402), 시안 현상 유닛(403) 및 블랙 현상 유닛(404))은 작동되지 않으므로, 감광 드럼(1)에 대해 작용하지 않는다. 따라서, 옐로우(제1 컬러) 토너 화상은 제2 내지 제4 현상 유닛에 의해 영향을 받지 않는다. 전자 사진용 벨트(5)는 화살표로 나타낸 방향으로 감광 드럼(1)과 동일한 주속도로 회전한다. 감광 드럼(1) 상에 형성된 옐로우 토너 화상이 감광 드럼(1)과 전자 사진용 벨트(5) 사이의 닙 부분을 통과할 때, 옐로우 토너 화상은 1차 전사 대향 롤러(6)로부터 전자 사진용 벨트(5)에 인가되는 전사 바이어스를 통해 전자 사진용 벨트(5)의 외주면으로 전사되도록 중간 전사(1차 전사)된다. 옐로우(제1 컬러) 토너 화상이 전자 사진용 벨트(5)로 전사된 후, 감광 드럼(1)의 표면은 클리닝 유닛(13)에 의해 클리닝된다. 동일한 방식으로, 마젠타(제2 컬러) 토너 화상, 시안(제3 컬러) 토너 화상 및 블랙(제4 컬러) 토너 화상이 순차적으로 전자 사진용 벨트 (중간 전사 벨트)(5) 상에 전사되어 오버프린팅(overprinting)된다. 따라서, 목적하는 컬러 화상에 상응하는 합성 컬러 토너 화상이 형성된다. 2차 전사 롤러(7)는 구동 롤러(8)와 평행하게 존재하도록 베어링(bearing)에 의해 지지되고, 롤러(7)가 전자 사진용 벨트(5)의 하부면으로부터 이격될 수 있도록 배치된다. 제1 내지 제4 컬러 토너 화상을 오버프린팅 방식으로 감광 드럼(1)으로부터 전자 사진용 벨트(5)로 순차적으로 전사시키기 위한 1차 전사 바이어스는 토너와 반대의 극성(+)을 갖고, 바이어스 전원(30)으로부터 인가된다. 인가 전압은, 예를 들어 +100 V 이상 +2 kV 이하이다.
제1 내지 제3 토너 화상을 감광 드럼(1)으로부터 전자 사진용 벨트(5) 상에 전사하는 1차 전사 단계에서, 2차 전사 롤러(7)는 전자 사진용 벨트(5)로부터 이격될 수 있다. 전자 사진용 벨트(5)로 전사된 합성 컬러 토너 화상은 다음과 같이 2차 화상 지지체인 전사재(P) 상에 전사된다. 먼저, 2차 전사 롤러(7)가 전자 사진용 벨트(5)와 접촉되는 동안, 전사재(P)를 급지 롤러(11)로부터 전사재 가이드(10)를 통해 전자 사진용 벨트(5)와 2차 전사 롤러(7) 사이의 접촉 닙으로 소정의 타이밍에 공급한다. 이어서, 2차 전사 바이어스가 전원(31)으로부터 2차 전사 롤러(7)로 인가된다. 합성 컬러 토너 화상이 2차 전사 바이어스를 통해 전자 사진용 벨트 (중간 전사 벨트)(5)로부터 제2 화상 지지체인 전사재(P) 상에 (2차적으로) 전사된다. 토너 화상이 전사된 전사재(P)는 정착 유닛(15)으로 안내되고, 가열 및 정착된다. 화상이 전사재(P) 상에 전사된 후, 클리닝 유닛의 중간 전사 벨트 클리닝 롤러(9)가 전자 사진용 벨트(5)와 접촉하고, 감광 드럼(1)과 반대 극성을 가진 바이어스가 인가된다. 따라서, 감광 드럼(1)과 반대 극성을 갖는 전하가, 전사재(P) 상에 전사되지 않고 전자 사진용 벨트(5)에 남아 있는 토너에 제공된다. 참조 숫자 33은 바이어스 전원을 나타낸다. 비전사 토너는 전자 사진용 벨트(5)와 감광 드럼(1) 사이의 닙 부분에서/닙 부분 둘레에서 감광 드럼(1) 상에 정전기적으로 전사된다. 그 결과, 전자 사진용 벨트(5)가 클리닝된다.
<실시예>
본 발명은 이제 실시예 및 비교예를 기초로 구체적으로 설명될 것이다. 실시예 및 비교예에 따른 전자 사진용 벨트의 평가 방법 (1) 내지 (6)이 이제 설명될 것이다. 평가에서 화상 형성용으로 사용된 전사 매체는 4의 산술 평균 조도 (Ra) 및 15의 10점 평균 조도 (Rzjis)를 갖고, 23℃ 및 45％ RH의 환경하에 1일 동안 정치시킨 A4지였다.
특성 값의 측정 및 평가 방법
실시예 및 비교예에서 제조된 전자 사진용 심리스 벨트의 특성 값의 측정 및 평가 방법은 다음과 같다.
(1) 체적 비저항 (ρv)
디지털 초고 저항/미소 전류계 (상품명: R8340A, 아드반테스트 코포레이션(ADVANTEST Corporation) 제조) 및 초고 저항 측정용 샘플 박스 (상품명: TR42, 아드반테스트 코포레이션 제조)를 측정 장치로서 사용하였다. 주 전극의 직경을 25 mm로 설정하고, 가드(guard) 고리 전극의 내경을 41 mm로 설정하고, 외경을 49 mm로 설정하였다(ASTMD 257-78에 따름).
전자 사진용 심리스 벨트의 체적 비저항 측정용 샘플을 다음과 같이 제조하였다. 먼저, 전자 사진용 심리스 벨트를 56 mm의 직경을 갖는 원 형상을 갖도록 절단하였다. Pt-Pd 증착 필름으로 이루어진 전극을 절단된 원형편의 한 면의 전체 표면 상에 형성하였다. 25 mm의 직경을 갖고 Pt-Pd 증착 필름으로 이루어진 주 전극 및 38 mm의 내경 및 50 mm의 외경을 갖는 가드 전극을 원형편의 다른 면 상에 형성하였다.
Pt-Pd 증착 필름을 스퍼터링 장치 (상품명: 마일드 스퍼터(Mild Sputter) E1030, 히타치 리미티드(Hitachi Ltd.) 제조)에 의해 형성하였다. 증착시, 전류는 15 mA이고, 타겟 (Pt-Pd)과 샘플 (전자 사진용 심리스 벨트의 원형편) 사이의 거리는 15 mm이고, 증착 시간은 2분이었다.
23℃ 및 52％ RH의 환경하에 측정을 수행하였다. 측정용 샘플을 상기한 환경하에 미리 12시간 동안 정치시켰다. 체적 비저항의 측정 모드는 10초의 방전, 30초의 충전 및 30초의 측정이었으며, 인가 전압은 100 V이었다. 체적 비저항을 이러한 측정 모드로 10회 측정하고, 10회 측정된 값의 평균 값을 전자 사진용 심리스 벨트의 체적 비저항으로서 사용하였다.
(2) 전기 저항의 균일성
폭 250 mm 및 길이 450 mm를 갖는 전자 사진용 심리스 벨트의 체적 비저항을 9개의 지점(3개의 지점 × 3개의 지점)에서 측정하고, 하기 기준에 따라 평가하였다. 전자 사진용 심리스 벨트의 길이 방향에서 3개의 측정 지점은 150 mm의 간격으로 설정되고, 폭 방향에서 3개의 측정 지점은 중심부 및 양단부로부터 60 mm의 부분이었다.
A: (체적 비저항의 최대 값)/(체적 비저항의 최소 값) < 2
B: (체적 비저항의 최대 값)/(체적 비저항의 최소 값) ≥ 2
(3) 초기 단계에서 표면 박리성
전자 사진용 심리스 벨트의 표면의 사각형 영역 (125 mm × 20 mm)에 나이프를 사용하여 세로 방향과 가로 방향 모두에 5 mm의 간격으로 약 10 마이크로미터의 깊이를 갖는 절편을 만들었다. 그 후, 폴리에스테르로 제조된 접착 테이프 (상품명: 넘버 31B, 니또 덴꼬 코포레이션(NITTO DENKO Corporation) 제조)를 손가락으로 강하게 압착하여 절편을 갖는 사각형 영역에 부착하였다. 접착 테이프는 130 mm의 길이 및 22 mm의 폭을 가졌다. 접착 테이프를 45° 각도로 들어 올려 박리 제거하였다. 사각형 영역에 만들어진 100개의 정사각형 절편 중 접착 테이프와 함께 박리된 정사각형 절편의 수를 계수하고, 하기 기준에 따라 평가하였다.
A: 0 내지 2개
B: 3 내지 5개
C: 10개 이상
(4) 내구성 시험 후 표면 박리성
전자 사진용 심리스 벨트를 중간 전사 벨트로서 풀 컬러 전자 사진 장치 (상품명: LBP-5200, 캐논 가부시끼 가이샤(CANON KABUSHIKI KAISHA) 제조)의 드럼 카트리지에 설치하였다. 솔리드(solid) 화상을 10000매의 전사 매체 상에 인쇄하였다. 그 후, 전자 사진용 심리스 벨트를 풀 컬러 전자 사진 장치로부터 취출하고, 표면에 공기를 불어 토너를 제거하였다. 시험 및 평가를 (3)에서와 동일한 방식으로 수행하였다.
(5) 초기 단계 및 내구성 시험 후 전사 효율
전자 사진용 심리스 벨트를 중간 전사 벨트로서 풀 컬러 전자 사진 장치 (상품명: LBP-5200, 캐논 가부시끼 가이샤 제조)의 드럼 카트리지에 설치하였다. 풀 컬러 전자 사진 장치를 사용하여 전사 매체 상에 시안 솔리드 화상을 연속적으로 형성하였다.
전사 매체 상에 2차 전사된 토너의 농도와 2차 전사 후 전자 사진용 심리스 벨트 상에 잔류하는 토너의 농도의 합이 100％라고 했을 때, 전사 매체 상의 토너의 농도의 비율을 전사 효율로서 정의하였다. 비율이 증가할수록, 2차 전사 효율이 우수하였다. 100번째 전사 매체 상에 형성된 화상의 전사 효율을 초기 단계에서의 전사 효율로 정의하고, 10000번째 전사 매체 상에 형성된 화상의 전사 효율을 내구성 시험 후의 전사 효율로서 정의하였다. 양쪽 전사 효율이 모두 높고, 양쪽 전사 효율의 차이가 작을 경우, 전자 사진용 심리스 벨트는 2차 전사 성능에 있어서 장기간의 안정성을 가졌다.
(6) 10번째 화상의 품질의 평가
전자 사진용 심리스 벨트를 중간 전사 벨트로서 풀 컬러 전자 사진 장치 (상품명: LBP-5200, 캐논 가부시끼 가이샤 제조)의 드럼 카트리지에 설치하였다. 풀 컬러 전자 사진 장치를 사용하여 마젠타 토너 상에 시안 토너를 겹쳐서 전사 매체 상에 퍼플 솔리드 화상을 형성하였다. 10번째 전사 매체 상에 형성된 화상을 육안 검사를 통해 하기 기준에 따라 평가하였다.
A: 농도의 불균일을 볼 수 없음.
B: 농도의 불균일이 전체 화상에 걸쳐 약간 보여짐.
C: 농도의 불균일이 전체 화상에 걸쳐 명확하게 보여짐.
실시예 및 비교예에서 사용된 열가소성 수지 조성물의 물질
표 1 내지 4는 실시예 및 비교예에서 사용된 열가소성 수지 조성물의 물질을 나타낸다. 표 5 및 7은 물질의 혼합비를 나타낸다.
실시예 1
이축 압출기 (상품명: TEX30α, 더 재팬 스틸 웍스, 리미티드(The Japan Steel Works, Ltd.) 제조)를 사용하여 표 5에 기재된 혼합비로 용융 혼련을 수행하여 열가소성 수지 조성물을 제조하였다. 용융 혼련 온도를 260℃ 이상 280℃ 이하로 조정하고, 용융 혼련 시간을 약 3분으로 설정하였다.
생성된 열가소성 수지 조성물을 펠렛화하고, 140℃에서 6시간 동안 건조시켰다. 펠렛 형태의 건조된 열가소성 수지 조성물을 도 2에 나타낸 구조를 갖는 사출 성형기 (상품명: SE180D, 스미또노 헤비 인더스트리즈, 리미티드(Sumitomo Heavy Industries., Ltd.) 제조)의 호퍼(48)로 도입하였다. 실린더의 온도를 295℃로 설정하였다. 열가소성 수지 조성물을 스크류(42 및 42A)에서 용융시키고, 노즐(41A)을 통해 금형으로 사출 성형시켜 예비성형품(104)을 생성하였다. 여기서, 사출 금형의 온도는 30℃로 설정하였다. 예비성형품(104)을 500℃의 온도를 갖는 가열 장치(107)로 도입하여 예비성형품(104)을 연화시킨 후, 예비성형품(104)을 500℃에서 가열하였다. 그 후, 예비성형품(104)을 도 3에 도시된 1차 블로우 성형기에 도입하였다. 예비성형품(104)을 하기 조건하에 연신 바(109) 및 공기 (블로우 공기 주입부(110))를 사용하여 110℃의 온도를 갖는 블로우 금형(108)에서 블로우 성형하여 블로운 병(205)을 얻었다. 예비성형품(104)의 온도는 155℃이고, 공기압은 0.3 MPa이고, 연신 바(109)의 속도는 700 mm/s이었다. 그 다음, 생성된 블로운 병(205)을 도 4에 도시된 니켈로 제조된 원통형 다이(201)에 도입하고, 2차 블로우 성형기의 전기 주조에 의해 제조하여 블로운 병(205) 상에 외부 다이(203)를 장착하였다. 0.01 MPa의 공기압이 블로운 병(205)의 내부에 인가되었다. 다이(201)를 회전시키고 가열기(202)로 60초 동안 190℃에서 균일하게 가열시키는 동안, 공기가 누출되지 않도록 공기를 조정함으로써 블로운 병(205)을 다이(201)의 내부면 상에 전사시켰다. 이어서, 다이(201)를 공기를 사용하여 실온으로 냉각시키고, 병 내부에 인가된 압력을 제거하였다. 따라서, 치수가 어닐링에 의해 개선된 블로운 병이 얻어졌다. 블로운 병의 양단부를 절단함으로써, 전자 사진용 심리스 벨트가 생성되었다. 생성된 전자 사진용 심리스 벨트의 두께는 80 마이크로미터이었다. 전자 사진용 심리스 벨트에 대해 상기 기재된 평가 (1) 내지 (6)을 수행하였다.
실시예 2 내지 9
열가소성 수지 조성물의 혼합비를 표 5에 나타낸 것으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 전자 사진용 심리스 벨트를 얻었다.
표 6은 실시예 1 내지 9에 따른 전자 사진용 심리스 벨트에 대해 수행된 평가 (1) 내지 (6)의 결과를 나타낸다.
비교예 1 내지 10
열가소성 수지 조성물의 혼합비를 표 7에 나타낸 것으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 전자 사진용 심리스 벨트를 얻었다. 표 8은 이러한 전자 사진용 심리스 벨트에 대해 수행된 평가의 결과를 나타낸다.
실시예 10 내지 12 및 비교예 11 내지 13
열가소성 수지 조성물의 혼합비를 표 9에 나타낸 것으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 전자 사진용 심리스 벨트를 얻었다. 표 10은 이러한 전자 사진용 심리스 벨트에 대해 수행된 평가의 결과를 나타낸다. 상기 기재된 평가 (1) 내지 (6) 이외에, 평가 (7)을 실시예 10 내지 12 및 비교예 11 내지 13에 따른 전자 사진용 심리스 벨트에 대해 수행하였다.
(7) 10000번째 화상의 품질 평가
실시예 및 비교예에 따른 전자 사진용 심리스 벨트 각각을 중간 전사 벨트로서 풀 컬러 전자 사진 장치 (상품명: LBP-5200, 캐논 가부시끼 가이샤 제조)의 드럼 카트리지에 설치하였다. 이어서, 마젠타 토너 상에 시안 토너를 겹쳐서 전사 매체 상에 퍼플 솔리드 화상을 형성하였다. 평가 (6)에서 사용된 것과 동일한 종이를 전사 매체로 사용하였다. 사용된 전사 매체는 4의 산술 평균 조도 (Ra) 및 15의 10점 평균 조도 (Rzjis)를 갖고, 23℃ 및 45％ RH의 환경하에 1일 동안 정치시킨 종이였다. 10000번째 전사 매체 상에 형성된 화상에 대하여, 불균일의 존재 및 부재를 육안 검사를 통해 관찰하고, 하기 기준에 따라 평가를 수행하였다.
평가 기준
A: 농도의 불균일을 볼 수 없음.
B: 농도의 불균일이 전체 화상에 걸쳐 약간 보여짐.
C: 농도의 불균일이 전체 화상에 걸쳐 명확하게 보여짐.
본 발명이 예시적인 실시양태를 참조로 기술되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시양태에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 하기 특허청구범위의 범위는 이러한 모든 변형 및 등가 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석을 따라야 한다.
본 출원은, 본원에 전문이 참고로 포함되는 2009년 9월 17일에 출원된 일본 특허 출원 제2009-215566호 및 2010년 7월 12일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-158132호의 이점을 청구한다.
Claims (5)
- 열가소성 폴리에스테르 수지; 폴리에테르 에스테르 아미드 및 폴리에테르 아미드로부터 선택된 적어도 하나; 및 코어-쉘 구조를 갖는 입자를 용융 혼련시켜 얻어지는 열가소성 수지 조성물을 포함하며,
상기 코어-쉘 구조를 갖는 입자는 실리콘 수지를 포함하는 코어 및 아크릴 수지를 포함하는 쉘로 이루어진 입자인 전자 사진용 벨트. - 제1항에 있어서, 열가소성 폴리에스테르 수지가 폴리알킬렌 테레프탈레이트 및 폴리알킬렌 나프탈레이트로부터 선택된 적어도 하나인 전자 사진용 벨트.
- 제2항에 있어서, 폴리알킬렌 테레프탈레이트가 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 전자 사진용 벨트.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 폴리알킬렌 나프탈레이트가 폴리에틸렌 나프탈레이트인 전자 사진용 벨트.
- 중간 전사 벨트로서 제1항에 따른 전자 사진용 벨트를 포함하는 전자 사진 장치.
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