KR101406774B1 - 디지털 이미지 전송 벨트와 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이미지 전송 벨트는 벨트에 조절된 전도율을 제공하도록 전도성 폴리머층으로 충전된 천공들을 갖는 기저 필름 층을 포함하는 디지털 인쇄 용례들의 사용을 위해 제공된다. 벨트는 또한 상기 전도성 폴리머층 상에 컴플라이언트층을 포함한다. 그 결과, 벨트는 디지털 이미지 전송에 적합한 전기적 성질들을 제시한다. 이러한 성질들은 사용자가 원하는 용례에 따라 변할 수 있다.

Description

디지털 이미지 전송 벨트와 제조 방법{DIGITAL IMAGE TRANSFER BELT AND METHOD OF MAKING}

본 발명은 이미지 전송 벨트와 디지털 인쇄 용례의 사용을 위한 이미지 전송 벨트의 제조 방법, 및 특히, 벨트에 조절된 전도율을 제공하도록 전도성 폴리머로 충전된 구멍들을 갖는 기저 필름 층을 포함한 이미지 전송 벨트에 관한 것이다.

디지털 이미징 시스템은 문서 및 그래픽 이미지들을 출력하도록 건성 토너 또는 액상의 토너를 사용하는 제로그래피(xerography) 및 일렉트로그래피(electrography)의 분야에 폭 넓게 사용된다. 예를 들어, 잠재적 이미지를 형성하도록 디지털 방식으로 다룰 수 있는 라이팅 헤드(writing head)를 사용하는 시스템은 레이저, 발광 다이오드(light emitting diode) 그리고 전자 빔 프린터를 포함한다. 복사기는 잠재적 이미지를 형성하도록 광학적 방법을 사용한다. 어떻게 잠재적 이미지가 형성되는 것인가와는 상관없이, 이미지는 잉크가 도포되고 (또는 토너가 도포되고), 전송되고 그리고 이어서 종이 또는 폴리머 기판에 고정된다.

디지털 이미징 시스템은 잠재적 이미지 리코딩(recording), 중간 이미지 전송(토너 이미지를 벨트에 전송하고, 잇달아 기판에 전송), 토너 주입하기(용해 안 된 이미지를 차후의 퓨징(fusing)과 함께 벨트 상에 수송), 접촉 퓨징 또는 종이, 슬라이드 등과 같은 이미징 기판들의 정전기 및/또는 마찰의 수송을 이용하는 이미지 전송 벨트(ITB)와 같은 요소를 포함한다.

이미지 전송 벨트는 이미징 또는 기판 수송 과정에서 중요한 역할을 하기 때문에, 상기 이미지 전송 벨트는 까다로운 기준들을 충족하도록 제작되어야 한다. 예를 들어, 벨트는 유연하고, 또한 이음매(seam)가 이미지 전송을 방해하지 않도록 주의깊게 이음매 작업을 하거나 또는 이음매가 없게 한다. 게다가, 디지털 인쇄 산업은 양호한 이미지의 질을 성취하도록, 조절된 전기 전도율과 높은 표면 평탄성을 가진 이미지 전송 벨트를 또한 요구한다. 대부분의 인쇄 용례는 전도율이 벨트면을 따르는 치수뿐만 아니라 상기 벨트면에 수직인 치수 모두에서 조절될 것을 요구한다.

사용되는 일반적인 이미지 전송 벨트는 폴리머 내에 확산된 카본 블랙과 같은 전기 전도성 물질을 포함하는 폴리이미드 필름을 포함한다. 그러한 폴리이미드 필름은 단독의 벨트 층을 포함할 수 있고 또는 상응하는 고무 표면 층 및/또는 이형 코팅을 위한 지지 기저층으로써 사용될 수 있다. 그러나, 이미지 전송 벨트 내 폴리이미드 필름의 사용의 약점은 이음매가 없는 루프로 생산하든 또는 직물(web)로서 구입하든, 그리고 이음매 처리를 통해 루프로 전환하든 간에 제조 비용이 많이 든다는 것이다.

따라서, 조절된 전도율을 제시하고, 생산하는 데 경제적인 이미지 전송 벨트가 필요하다.

본 발명의 실시예들은 벨트에 원하는 전기 전도율을 제공하는 전도성 폴리머로 충전된 수많은 구멍들을 제공하도록, 천공되거나 미세 천공된 필름을 포함하는 기저층을 이용하는 이미지 전송 벨트를 제공함으로써 그와 같은 필요성을 충족시킨다. 상기 벨트는 제조 비용이 저렴하고 전도성의 폴리이미드 필름을 이용한 종래의 벨트에 상당하는 전기 저항률(전도율)을 제시한다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 디지털 인쇄 용례를 위한 이미지 전송 벨트는 내부에 복수의 구멍들이 있는 제 1 및 제 2 표면들을 갖는 적어도 하나의 다공성 필름을 포함하는 기저층을 포함하여 제공된다. 구멍들의 적어도 일 부분은 기저층의 전체 두께를 통과하여 연장한다. 기저층의 제 1 표면 상의 전도성 폴리머층은 적어도 부분적으로 구멍들을 충전한다. 컴플라이언트층(compliant layer)은 전도성 폴리머층 상에 형성된다.

하나의 실시예에서, 전도성 폴리머층은 기저층의 제 1 표면 상에 연속층을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 전도성 폴리머층은 기저층의 제 2 표면 상에 연속층을 형성한다. "…상(on)"은 중간층없이 인접한 층의 바로 옆에 있는 것을 의미한다. "…위(over)"는 한 층의 주 표면의 적어도 일 부분이 다른 층의 주 표면의 일 부분과 직접 또는 간접적으로 접촉하여 위치되는 것을 의미한다.

기저층은 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌-나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 이민, 나일론, 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리카보네이트 및 폴리에텔이미드(PEI)로부터 선택된다. 상기 기저층은 복수의 필름 층들을 포함할 수 있고, 바람직하게는 약 0.001과 약 0.005 inch(약 0.025 내지 약 0.130 mm) 사이의 두께를 갖는다.

기저층 내 구멍들은 천공들 또는 미세 천공들을 포함하고 바람직하게는 약 85 내지 약 200 pores/cm²의 구멍 밀도를 갖고, 약 10 내지 약 200 microns의 구멍의 직경을 갖는다.

하나의 실시예에서, 전도성 폴리머층은 엘라스토머(elastomer) 또는 열 가소성 폴리머를 포함한다. 전도성 폴리머층은 내부에 전도성의 첨가물을 선택적으로 포함한다. 대체 가능한 실시예에서, 전도성 폴리머층은 고유의 전도성 물질을 포함할 수 있다.

컴플라이언트층은 고유의 전도성 물질을 또한 포함할 수 있다. 상기 컴플라이언트층은 내부에 전기 전도성의 첨가물을 또한 포함할 수 있다. 상기 컴플라이언트층은 바람직하게는 약 0.003과 약 0.025 inch(0.08 내지 0.64 mm)사이의 두께를 갖는다.

전도성 폴리머층 또는 컴플라이언트층은 바람직하게는 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 플루오로실리콘, 플루오로카본, EPDM, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 엘라스토머 및 그들의 혼합물로부터 선택된다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 박리층은 토너 또는 잉크 이미지의 방출과 효율적인 수송을 위해 조절된 표면 성질들을 제공하도록 컴플라이언트층 상에 포함된다. 박리층은 바람직하게는 플루오로폴리머 수지를 포함한다.

이미지 전송 벨트의 제조 방법에서, 기저층은 제 1 및 제 2 표면들을 갖는 적어도 하나의 필름을 포함하여 제공된다. 상기 기저층은 내부에 복수의 구멍들을 제공하도록 천공되고, 구멍들 중 적어도 일 부분은 기저층을 통해 연장한다. 전도성 폴리머층은 적어도 부분적으로 구멍들을 충전한 기저층의 제 1 표면 상에 제공되고, 컴플라이언트층은 전도성 폴리머층 상에 제공된다.

제조 방법은 바람직하게는 컴플라이언트층 상에 박리층을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 이미지 전송 벨트는 이음매가 없는, 즉, 연속적인 루프를 제공하도록 제조될 수 있다.

그 결과, 디지털 이미지 전송 벨트는 바람직하게는 약 1 × 10³ 과 약 1 × 10¹¹ ohm-cm 사이의 체적 저항률을 갖는다. 다공성의 기저 필름, 기저층의 구멍들을 충전하는 전도성 폴리머, 및 컴플라이언트층을 포함하는 벨트를 제공함으로써, 벨트는 특정한 용례의 특정한 전기적 요구를 위해 주문 제작되어야하는 고가의 폴리이미드 필름을 사용하지 않고도 특정한 용례/프린터의 전기적 요구를 충족시키는 능력을 제공한다.

따라서, 본 발명의 특징들은 제조 비용이 저렴하고 조절될 수 있는 전기 전도성의 성질들을 나타내는 이미지 전송 벨트를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 것들은 그리고 본 발명의 특징과 이점은 다음의 상세한 설명, 수반된 도면들 그리고 첨부된 청구항들로부터 명확해질 것이다.

도 1은 회전 롤러들 상에 장착된 이미지 전송 벨트의 하나의 실시예의 사시도.
도 2는 이미지 전송 벨트의 하나의 실시예의 사시도.
도 3은 이미지 전송 벨트의 실시예에 따른 도 2의 라인 3-3을 따라 취한 단면도.
도 4는 이미지 전송 벨트 내 사용을 위해 천공된 기저층의 실시예의 사시도.
도 5는 이미지 전송 벨트의 또 다른 실시예의 단면도.

본 발명의 이미지 전송 벨트의 실시예들은 폴리이미드 필름을 포함한 이전의 이미지 전송 벨트들보다 몇몇의 이점들을 제공한다. 전도성 폴리머로 충전된 다공성 필름 기저층의 사용은 폴리이미드 필름의 사용보다 비용이 저렴하지만, 폴리이미드 필름을 포함한 벨트들에 상당하는 전기 저항률 또는 전도율 성질들을 제공한다. 게다가, 벨트의 구조는 특정한 이미징 용례를 위한 전기적 요구사항들을 충족시키도록, 벨트의 전기적 특징들이 쉽게 조절되게 허용한다. 벨트는 이음매가 없는 형태, 또는 각각의 벨트가 재단되고 이음매 처리하여 연속적인 벨트를 형성하는 직물로 생산될 수 있다. 예를 들어, 벨트는 기저층 필름 및 전도성 폴리머가 도포되거나 예를 들어, 연속적인 철 밴드 또는 연속적인 필름 루프를 포함하는 직물 캐리어가 사용될 수 있는 맨드렐(mandrel) 상에 제조될 수 있다.

이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 벨트는 이음매가 없이, 균등하게 평평한 구조로 도시된다. 벨트(10)는 제 1 단부(50)와 제 2 단부(52)를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 벨트(10)는 중간 이미지 전송을 위해 사용될 수 있다. 다른 용례에서, 벨트는 도 1에 도시된 레코딩 드럼(recording drum; 26)과 같은 레코딩 드럼 상에서 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(32)는 레코딩 드럼(26) 상의 (예를 들어, 레이저 또는 LED와 같은) 라이팅 헤드(writing head; 60)를 거쳐 잠재적 이미지(24)의 형상을 조절할 수 있다. 잠재적 이미지는 토너가 도포되고, 용해 안 된 이미지(40)를 형성하도록 토너 카트리지(28)로부터 건성 토너를 정전기학적으로 끌어당긴다. 이 이미지는 이어서 중간 이미지(42)의 형태로 벨트(10)에 전송될 수 있다. 벨트는 최종의 용해된 이미지(46)를 형성하도록 퓨징 롤러(44)와 벨트(10)에 의해 동시에 마찰로 전진 될 수 있는 기판(54) 위로 토너 이미지를 동시에 전송하고 용해하기 위해 열과 압력을 사용하는 트랜스퓨징 닙(transfusing nip; 30)을 통해 중간 이미지를 전진시키는 롤러들(34, 36 및 38)에 의해 구동될 수 있다. 잠재적 이미지(24), 용해 안 된 이미지(40), 중간 이미지(42) 그리고 용해된 이미지(46)는 이미지의 정보를 포함하는 단계들의 결과를 더 잘 보여주도록 그러한 방식으로 도시된 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 실제의 프로세스에서, 기판(54) 위로의 이미지(46)의 전송과 퓨징은 사실상 닙(30)에서 발생한다. 위에서 기술한 프로세스는 액상의 토너의 사용을 위해 또한 조절될 수 있다. 게다가, 벨트(10)는 롤러들(34 및 38)이 이미지의 전송을 야기하도록 벨트(10) 및 토너가 도포된 이미지에 영향을 주는 자기장을 제공하는 도 1에 도시된 전송 프로세스의 또 다른 실시예에서 사용될 수 있다는 것을 인식해야한다. 그 후에 이미지(46)는 종래의 많은 디지털 인쇄 기계들과 같은 차후의 단계에서 기판 상에 용해될 수 있다.

이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 이미지 전송 벨트(10)의 실시예들이 도시된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 벨트(10)는 제 1 및 제 2 표면들(14, 16)을 갖는 기저층(12)를 포함한다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예들에서, 기저층(12)은 천공들 또는 미세 천공들(18)의 형태와 같은 구멍들을 포함하고, 구멍들 중 적어도 몇 개는 제 1 및 제 2 표면들을 통해 완전히 연장한다. 바람직하게는, 적어도 25% 내지 100%의 구멍들이 제 1 및 제 2 표면들을 통해 연장한다.

벨트는 도시된 실시예에서, 미세 천공들(18)을 충전하고 기저층(12) 상에 연속층을 형성하는 전도성 폴리머층(20)을 추가로 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 폴리머층은 제 2 표면 위에 연속층을 형성하도록 기저층(12)의 제 2 표면(16)을 통해 구멍들을 또한 관통할 수 있다. 도시한 바와 같이, 전도성 폴리머층은 벨트를 위한 균일한 내부 표면(20′)을 형성한다. 컴플라이언트층(22)은 전도성 폴리머층(20) 상에 있다.

기저층(12)은 충분한 온도 저항과 전기적 안정성을 나타내는 전도성 또는 비전도성 폴리머를 포함할 수 있다. "충분한" 온도 저항과 전기적 안정성은 용례와 프린터 디자인 작동 조건에 따라 변한다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 프린터들은 온도 및 관련된 습도의 변화로 인한 전기적 변화들을 조절하는 능력이 다르다. 온도 및 관련된 습도를 조절할 능력이 없는 프린터들을 사용할 때, 벨트는 치수를 잴 수 있게 안정된 상태이어야 하고, 프린터 내의 벨트로 수송하는 데 필요한 인장 하중 하의 늘어남을 버티는 충분한 강도가 유지되어야 하며, 다양한 전기적 범위들을 조절하는 프린터의 능력 이상의 전기 저항률로 변화되어서는 안 된다. 사실상, 그러한 프린터들의 인장 하중들은 일반적으로 폭의 인치 당 약 2 내지 약 4 lbf 범위 이내이다. 이러한 하중들과 일반적으로 150℉를 초과하지 않는 온도에서, 벨트는 약 0.2% 보다 더 늘어나지 않아야 하고, 인장력과 상승한 온도가 제거되었을 때 벨트는 원래의 치수로 되돌아올 수 있어야 한다. 사실상, 벨트는 전기 저항률이 70℉에서 20% RH 내지 100℉에서 80% RH의 범위 상에서 10개 이상의 요소에 의해 변하지 않는다면, 일반적으로 대부분의 프린터 디자인들에 수용될 수 있다.

바람직한 실시예들에서, 기저 필름층(12)은 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 이민(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 나일론, 폴리카보네이트 또는 폴리에텔이미드(PEI)를 포함한다. 발명의 실시예들이 일반적으로 폴리이미드를 사용하지 않지만, 저가의 전도성 또는 비전도성 수준들의 폴리이미드 필름을 포함하는 폴리이미드가 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 폴리이미드 필름들은 전기적 성질들을 조절하는 카본 블랙과 같은 첨가물들을 포함할 수도 있다. 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 필름들의 다른 형태들이 또한 사용될 수 있다.

기저 필름 층(12)의 복수의 층들은 두께, 단단함 그리고 인장 강도와 같은 바람직한 벨트 성질들을 성취하도록 사용될 수도 있음을 인식해야 한다. 복수의 필름층들이 사용되는 경우에, 층들은 구멍들을 충전한 전도성 폴리머에 의해 서로 바람직하게 부착된다. 필름은 아크릴(acrylics) 또는 코로나(corona) 처리와 같은 접착 프로모터(promoters)로 또한 전처리된다.

기저 필름 층은 바람직하게는 약 0.001 내지 약 0.005 inches(약 0.025 내지 약 0.130 mm) 범위의 전체 두께를 갖는다.

기저층 내 천공들 또는 미세 천공들(18)은 폴리머 필름을 천공하는 것(예를 들어, 핀 롤러 사용 포함)으로 잘 알려진 많은 방법들로 생산될 수 있다. 그러한 롤러는 롤러로부터 도출된 금속 핀들을 포함한다. 다른 적합한 방법들은 고온의 핀, 고온의 공기 제트, 레이저 또는 고 압력의 물 제트를 포함하지만 이에 제한하지는 않는다. 기저층은 관통을 돕도록 피닝 롤러가 사용되는 고무 패드와 같은 베이킹층(baking layer)에 임시적으로 부착될 수 있다. 필름 내의 천공들 또는 미세 천공들의 간격은 벨트의 원하는 용례에 따라 변화될 수 있다. 천공들의 다수는 바람직하게는 필름층(들)을 통해서 완전히 관통해야하고, 규칙적으로 이격 및/또는 조정될 필요는 없다. 천공들은 구멍 밀도와 평균 구멍 직경 값이 유지되기만 한다면, 그리고 차후 단계에서 하나 또는 두 개의 표면들에 사용되는 전도성 물질이 필름의 하나의 표면으로부터 다른 표면까지 전도성의 길이를 형성하기 위해서 구멍들을 통해 완전히 관통하는 길이가 생성되기만 한다면, 이어서 기저 필름 층의 제 1 및/또는 제 2 표면들 사이에 전기적 지속성이 제공된다면 그들의 배치에 있어서 또한 일정치 않을 수도 있다. 구멍 밀도는 바람직하게는 약 85 내지 200 pores/cm²이고, 구멍의 직경은 약 10 내지 200 microns의 범위이다.

천공들/구멍들이 기저층 내에 제공된 후에, 전도성 폴리머층(20)은 구멍들이 부분적으로 또는 완전히 적셔지도록, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 폴리머의 부분들이 기저층의 내부 표면의 적어도 일 부분에 연장되도록, 기저층(12) 상에 도포된다. 전도성 폴리머는 얇은 용매화 폴리머 층들을 펼치기, 비용매화 프리폴리머의 얇은 층들을 펼치기, 캘린더 시팅(calendered sheeting), 플로우 코팅(flow coating), 스프레이 코팅 또는 원심 주조(centrifugal casting)를 제한하지 않고 포함하는 많은 방법들에 의해 도포될 수 있다.

전도성 폴리머층(20)의 두께 및 전도율은 원하는 전기 전도율을 제공하도록 조절될 수 있다. 전도성 폴리머층(20)의 두께는 바람직하게는 적어도 천공된 필름 두께와 동일하고, 체적 저항률은 약 10⁸ 내지 10¹¹ ohm-cm의 범위 내여야 한다. 바람직한 실시예에서, 전도성 폴리머층의 두께는 약 12 내지 약 100 microns이고, 전체 두께(천공된 필름 더하기 주위의/포화된 폴리머)는 약 25 내지 150 microns이며, 체적 저항률은 약 5×10⁸ 내지 약 5×10¹⁰ ohm-cm이다.

어떤 용례들에서, 전도성 폴리머층의 저항률은 프린트 실행과 프린트 품질을 최대한 좋게 하기 위해서 컴플라이언트층의 저항률과 유사해야 한다. 다른 용례들에서, 벨트는 다른 전도율들/저항률들을 갖는 층들을 포함해야 한다. 층들의 전도율은 원하는 프린팅 용례에 따라 변경될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

예를 들어, 어떤 프린팅 용례들에서, 가장 안쪽 벨트 층의 표면 저항률은 전체 벨트의 저항률과는 독립적으로 조절되어야 한다. 그러한 용례들에서, 기저층의 전도율은 제한되고 컴플라이언트층의 전도율과 상이할 수 있다. 컴플라이언트층의 전도율과 두께는 벨트의 외부 표면에서 균일한 전기장을 제공하도록 기저층의 전도율과 두께 및 구멍의 크기 및 기저층 내의 간격과 관련해서 조절되어야 한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 벨트는 1×10¹⁰ 내지 1×10¹² ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 전도성 폴리머층으로 충전된 1.0×10¹⁸ ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 천공된 폴리에스테르 필름과, 1×10⁸ 내지 1×10¹⁰ ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 니트릴/에피클로로히드린 컴플라이언트층을 포함할 수 있다.

전도성 폴리머층(20)은 기저층과 동일한 폴리머를 포함할 수 있고 또는 상이할 수도 있다. 일반적으로, 전도성 폴리머층은 엘라스토머 또는 열 가소성 폴리머를 포함한다. 적합한 엘라스토머는 Exxon Mobil에서 시판한 Vistalon™과 같은 EPDM 고무, Insa의 Paracril과 같은 니트릴 고무, Dow Corning의 Xiameter®와 같은 플루오로실리콘 고무, Dupont의 Viton®과 같은 플루오로카본 고무, Lanxess의 Buna®EP와 같은 에틸렌 프로필렌 고무, Dow Corning의 Silastic®과 같은 규소 고무, Polaris Polymers의 PF와 같은 폴리우레탄을 포함한다. 적합한 열 가소성 폴리머는 열 가소성 아크릴 수지, 예를 들어서 Rohm and Haas의 Paraloid™, Solutia의 Butvar과 같은 열 가소성 비닐부티알 수지, Eastman의 cellulose acetate butyrate와 같은 열 가소성 셀루로직 수지, Degussa Evonik의 Dynapol™과 같은 열가소성 폴리에스테르 수지를 포함한다.

전도성 폴리머층은 원하는 전기 전도율을 제공하도록 그 안에 전도성의 첨가물을 포함할 수 있다. 적합한 첨가물들은 카본 블랙 또는 제4기(quaternary) 암모늄염, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 카본 나노튜브, 은 나노섬유 및 은으로 코팅된 안료와 같은 다른 첨가물들을 포함한다. 그러한 첨가물들은 본 기술에서 사용된 종래의 혼합 및 조합 방법들에 의해 생성된 폴리머에 포함될 수 있다. 사용되는 첨가물들의 양은 특정한 용례를 위한 원하는 전기 전도율에 따라 변할 수 있음을 인식해야 한다.

선택적으로, 전도성 폴리머층(20)은 폴리머, 또는 예를 들어, 에피클로르히드린, 폴리아닐린, Vulkanol®KA(Lanxess에서 시판한)와 같은 폴리글라이콜에터, Hercoflex® 600(Hercules Inc.에서 시판한)과 같은 펜타에리트리톨 에스테르, 및 철, 구리 또는 리튬의 염화물 또는 브롬화물 등과 같은 고유의 전도성인 폴리머, 가소제, 또는 염의 혼합물을 포함할 수 있다.

컴플라이언트층(22)은 이어서 전도성 폴리머층 상에 코팅되거나 접착된다. 컴플라이언트층은 전도성 폴리머층(20)과 동일한 물질을 포함할 수 있고 또는 전도성 폴리머층과 상이할 수도 있다. 접착제는 일반적으로 필요하지 않지만, 종래의 접착제는 접착제가 하나 이상의 인접한 층들의 전도율을 일치시키도록 야기하는 첨가물을 포함하는 한, 상이한 층들을 접착할 때 접착하는 것을 돕기 위해서 사용될 수 있다.

적합한 컴플라이언트층 물질의 예들은 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 에피클로로히드린 고무(ECO), 폴리우레탄, 실리콘, 플루오로실리콘, 플루오로카본, EPDM(에틸렌-프로필렌 디엔 터폴리머), EPM(에틸렌-프로필렌 공중합체), 폴리우레탄 엘라스토머와 같은 고무 및 그들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한하지는 않는다.

컴플라이언트층은 양호한 이미지 전송을 제공하도록 충분히 부드럽고 유연해야하고, 전기장을 포함한 인쇄 조건들을 견뎌낼 수 있어야 하며, 양호한 이미지 전송을 위해 요구되는 레벨에서 전도성이 있어야한다. 바람직하게는, 컴플라이언트층은 약 30 내지 80의 쇼어 A 경도를 갖고, 더 바람직하게는 40 내지 60의 쇼어 A 경도를 갖는다. 컴플라이언트층은 바람직하게는 약 1×10³ 내지 1×10¹¹의 체적 저항률을 갖는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 벨트는 컴플라이언트층 상에 옵션의 박리층(30)을 추가로 포함할 수 있다. 박리층은 효율적인 전송을 위해 조절된 표면의 성질들과 토너 또는 잉크 이미지의 방출을 제공한다. 박리층(30)은 코팅 또는 주조에 의해 도포될 수 있고 바람직하게는 플루오로폴리머 수지를 포함한다. 적합한 플루오로폴리머 수지는 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(FEP), 펄플루오로알콕시(PFA) 및 플루오로실리콘을 포함한다. 게다가, 아이소사이아네이트, 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드 가교제 등과 같은 다른 폴리머들과 화학 반응을 일으킬 수 있는 하이드록시-기능의 플루오로폴리머들이 사용될 수 있고, 예를 들어, Asahi Glass Co.의 Lumiflon®L-200 및 Asambly Chemicals Co.의 Sinofon® FEVE가 있다. 게다가, 존재하는 에틸렌 불포화 그룹을 UV 경화(curing) 및 가교 결합(crosslinking)함으로써 방출 코팅을 제조하도록 사용될 수 있는 플루오리네이티드 아크릴레이티드 물질들이 있다.

예를 들어, 카본 블랙, 금속염, 전도성 폴리머 및 전도성 가소제와 같은 전기 전도성의 물질들은 원하는 바와 같이 그것의 전도율을 조절하도록 박리층을 증가시킬 수 있다.

벨트를 제조한 후에, 전도성 폴리머층들은 어떤 용매를 제거하도록 건조되고 벨트는 열에 의해서, 촉매에 의해서, UV 라이트와 같은 에너지 소스에 의해서, 또는 폴리머를 경화하는 어떤 적합한 수단에 의해 건조된다.

그 결과, 이미지 전송 벨트는 1×10³ 내지 1×10¹¹ ohm-cm의 범위의 체적 저항률을 제시한다. 예를 들어, 1×10¹³ 보다 더 큰 체적 저항률을 갖는 4 mil(0.1mm)의 PET 기저층, 얇은 전도성 폴리머층(약 0.05 내지 1 mil 사이), 및 약 3×10⁸의 체적 저항률을 갖는 고무를 포함하는 12 mil(0.3mm)의 컴플라이언트층을 사용할 때, 그 결과 벨트는 약 9×10¹⁰ ohm-cm의 체적 저항률을 제시한다. 이러한 성질들을 갖는 벨트의 예는 1×10¹⁸ ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 DuPont Mylar의 0.00092 inch 두께의 EL/C 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기저 필름 및 9×10⁹ ohm-cm의 체적 저항률과 천공된 필름을 충전하도록 사용된 전도성의 포화된 고무를 갖는 Lord Chemlok 233X primer의 4 내지 6 microns의 전도성 폴리머층 및 3×10⁸ ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 전도성의 첨가물로 충전된 Zeon의 Nipol®과 같은 니트릴 고무를 기반으로 한 컴플라이언트층을 포함할 수 있다.

이미지 전송 벨트의 저항률은 원하는 용례에 따라 조절될 수 있고 변할 수 있다. 예를 들어, 잠재적 이미지 리코딩, 중간 이미지 전송 또는 퓨징을 위해 사용되는 벨트는 설치된 프린터의 디자인에 의존하는 상이한 전기적 필요 조건들을 갖는다.

발명이 좀 더 손쉽게 이해될 수 있도록, 참조 문헌은 본 발명의 실시예들을 실증하도록 의도된 이하의 예들로 만들어졌으며, 실시예의 범주를 제한하지 않는다.

예 1

천공들은 (1000 pins/in² 및 0.008 inch 직경, 롤러 상의 테이퍼진 금속 핀의 관통을 통해 필름에 단순한 원형의 구멍들을 생성하는) 고무 피닝(pinning) 롤러를 사용하여 약 4 mil의 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 샘플에서 제조된다. PET 필름에는 관통을 돕기 위해서 임시의 고무 배킹(backing)이 제공된다. 피닝 롤러는 약 90 pores/cm²의 구멍 밀도가 성취될 때까지 전체 표면 상에서 몇 번 작동된다. 약 10 내지 25 microns의 개방 구멍 직경이 관찰된다. 롤링 프로세스로부터 초래된 필름 상의 돌출부는 중간 크기의 모래 연마재로 샌딩(sanding)함으로써 제거된다. 천공된 필름은 이어서 세척되고 건조된다.

전도성의 프라이머(primer)(Lord Corporation of Cary, NC에서 시판한, 유기 용매에서 용해되는 카본 블랙을 포함하고 화학 반응을 하는 접착제, Chemlok® 233X)는 기저 필름 층의 제 1 표면 상에 브러시로 도포되며, 몇몇의 프라이머는 필름의 제 2 표면의 부분을 적시도록 구멍을 통해 흐른다. 프라이머는 이어서 건조된다.

니트릴 고무 및 에피클로로히드린 고무(ECO)의 혼합물을 포함하는 고무 제제는 얇은 시트로 캘린더화되고 프라이머 코팅된 필름에 도포된다. 이 레이업(layup)은 이어서 약 0.016 inches의 총 샌드위치 치수로 고온의 프레스 내 약 300℉에서 가황 처리된다.

그 결과, 벨트의 전기적 실행은 조절된 전도율의 폴리이미드 필름으로 제조되어 시판된 다른 제품들과 유사하다.

결과는 아래의 표 1에 도시되어 있다.

체적 저항률	8.6×1010 ohm-cm
낮은 표면 저항률	4×109 ohm/sq

시판된 폴리이미드 필름은 체적 저항률의 범위가 1×10⁷ 내지 3×10¹²이고, 표면 저항률의 범위는 6×10⁶ 내지 1×10¹³이다.

일렉트로그래픽 프린터의 사용을 위한 전도성의 컴플라이언트층을 포함하는 폴리이미드 필름으로 제조된 중간 이미지 전송 벨트는 약 2×10⁸ 내지 약 7×10¹¹의 범위의 체적 저항률과 약 5×10⁸ 내지 약 2×10⁹의 범위의 표면 저항률을 제시한다.

예 2

천공된 필름은 상기 예 1에서 기술한 바와 같이 생산된다. 니트릴 고무 및 유기 용매(톨루엔)에 용해되는 ECO의 혼합물로 구성된 전도성의 고무를 포함하는 고무 시멘트는 몇몇의 시멘트가 구멍을 통해 필름의 다른 측면으로 흐르는 천공된 필름에 도포된다. 예 1의 고무 시멘트와 동일한 컴플라이언트층은 고무 코팅된 필름에 도포된다. 용매가 증발되고 고무가 가황 처리될 때, 그 결과, 벨트 구조는 디지털 중간 전송 벨트로서 사용하는 데 적합한 예 1의 성질들과 유사한 성질들을 갖는다. 고무/필름 구조의 인장 강도는 0.016 inches의 전체 치수에서 30 lbf/inch이다.

예 3

전도성 첨가물(Cytec Industries에서 시판한 Cyastat®LS (3-lauramidopropyl) trimethylammonium sulfate)을 포함하고 화학 반응을 하는 두 부분의 우레탄 프리폴리머(Bayer에서 시판한 Baytec® GSV85A&B)는 예 1에 따라 생산된 천공된 필름에 도포되고 디지털 전송 이미지 전송 벨트로서 사용하는 데 적합한 1000V에서 3.0×10⁹ ohm-cm의 체적 저항률을 갖는 벨트를 생산하도록 경화된다.

본 발명의 상세한 설명 및 적합한 실시예들을 참조함으로써, 수정과 변형이 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 가능하다는 것이 명확해질 것이다.

Claims (21)

1. 디지털 인쇄 용례를 위한 이미지 전송 벨트로서,
   제 1 및 제 2 표면들을 갖고 필름 내에 복수의 구멍들을 갖는 적어도 하나의 다공성 필름을 포함하는 기저층으로서, 상기 구멍들 중 적어도 일 부분은 상기 필름의 두께를 통해서 완전히 연장하는, 기저층;
   상기 필름의 제 1 표면으로부터 제 2 표면까지 전도성 경로를 형성하기 위해상기 구멍들을 충전하여 상기 기저층의 상기 제 1 표면과 직접 접촉하는 전도성 폴리머층으로서, 상기 전도성 폴리머층은 상기 기저층의 상기 제 1 표면 상에 실질적으로 연속층을 형성하는, 전도성 폴리머층; 및
   상기 전도성 폴리머층 상의 컴플라이언트층(compliant layer)을 포함하고,
   상기 기저층, 상기 전도성 폴리머층 및 상기 컴플라이언트층은 동일 공간에 있는(co-extensive) 이미지 전송 벨트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층은 상기 기저층의 상기 제 2 표면 상에 실질적으로 연속층을 형성하는 이미지 전송 벨트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기저층은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 이민, 폴리페닐렌 설파이드, 나일론, 폴리이미드, 폴리카보네이트 및 폴리에텔이미드로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는 이미지 전송 벨트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기저층은 다공성 필름의 복수의 층들을 포함하는 이미지 전송 벨트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층은 엘라스토머 또는 열 가소성 폴리머를 포함하는 이미지 전송 벨트.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층은 전기 전도성의 첨가물을 내부에 포함하는 이미지 전송 벨트.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층은 고유의 전기 전도성 물질을 포함하는 이미지 전송 벨트.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층 또는 상기 컴플라이언트층은 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 플루오로실리콘, 플루오로카본, EPDM, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 엘라스토머 및 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는 이미지 전송 벨트.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 컴플라이언트층은 고유의 전기 전도성 물질을 포함하는 이미지 전송 벨트.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 컴플라이언트층은 전기 전도성 첨가물을 내부에 포함하는 이미지 전송 벨트.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 기저층은 0.001 내지 0.005 inches(0.025 내지 0.130 mm)의 두께를 갖는 이미지 전송 벨트.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 컴플라이언트층은 0.003 내지 0.025 inches(0.08 내지 0.64 mm) 사이의 두께를 갖는 이미지 전송 벨트.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 기저층 내의 상기 구멍들은 85 내지 200 pores/cm² 사이의 구멍 밀도를 갖는 이미지 전송 벨트.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍들은 10 내지 200 microns의 구멍 직경을 갖는 이미지 전송 벨트.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍들은 천공들 또는 미세 천공들을 포함하는 이미지 전송 벨트.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 컴플라이언트층 상에 박리층을 추가로 포함하는 이미지 전송 벨트.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 박리층은 플루오로폴리머 수지 또는 실리콘 수지를 포함하는 이미지 전송 벨트.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 폴리머층은 1 × 10¹⁰ 내지 1 × 10¹² ohm-cm 사이의 체적 저항률을 갖는 이미지 전송 벨트.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트는 이음매가 없는(seamless) 이미지 전송 벨트.
20. 디지털 인쇄 용례들을 위한 이미지 전송 벨트의 제조 방법으로서,
    제 1 및 제 2 표면들을 갖는 적어도 하나의 필름을 포함하는 기저층을 제공하는 단계;
    상기 기저층 내에 복수의 구멍들을 제공하도록 상기 기저층을 천공하는 단계로서, 상기 구멍들 중 적어도 일 부분은 상기 필름의 두께를 통해서 완전히 연장하는, 기저층을 천공하는 단계;
    상기 필름의 제 1 표면으로부터 제 2 표면까지 전도성 경로를 형성하기 위해상기 구멍들을 충전하여 상기 기저층의 상기 제 1 표면과 직접 접촉하는 전도성 폴리머층을 제공하는 단계로서, 상기 전도성 폴리머층은 상기 기저층의 상기 제 1 표면 상에 실질적으로 연속층을 형성하는, 전도성 폴리머층을 제공하는 단계; 및
    상기 전도성 폴리머층 상에 컴플라이언트층을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 기저층, 상기 전도성 폴리머층 및 상기 컴플라이언트층은 동일 공간에 있는(co-extensive), 이미지 전송 벨트의 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 컴플라이언트층 상에 박리층을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 이미지 전송 벨트의 제조 방법.
    

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