KR102191948B1 - 전자 사진용 벨트 및 전자 사진 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 베이스층을 포함하는 무단 벨트 형상 전자 사진용 벨트가 제공되며, 베이스층은 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 수지 혼합물의 원통 압출 성형물이고, 0.01 내지 1 nm/픽셀의 해상도 및 0 초과의 최저 계조 및 255 미만의 최고 계조의 조건하에서 투과형 전자 현미경에 의해 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여 전자 화상을 얻고, TEM 화상으로부터 카본 블랙이 50 면적%를 차지하는 1 변이 100 nm인 정사각형 영역을 추출했을 때, 상기 정사각형 영역에서 카본 블랙에 기인하고 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀에 의해 구성되는 픽셀 군은 적어도 10 nm2의 면적을 갖는다.

Description

전자 사진용 벨트 및 전자 사진 화상 형성 장치{ELECTROPHOTOGRAPHIC BELT AND ELECTROPHOTOGRAPHIC IMAGE FORMING APPARATUS}
본 개시물은 전자 사진 화상 형성 장치에 사용되는 전자 사진용 벨트 및 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
복사기 또는 레이저 빔 프린터 같은 전자 사진 화상 형성 장치(이하, "전자 사진 장치"라고 칭함)에는, 대전 벨트, 대전 롤러, 전자 사진용 벨트, 및 전사 롤러와 같은 반도전성 부재가 배치된다.
도전성 부재로서, 전자 사진용 벨트, 예를 들어 중간 전사 벨트는, 베이스층만을 포함하는 단층 벨트 또는 표면층이 코팅된 베이스층을 포함하거나 베이스층 위에 탄성층 및 또한 표면층을 갖는 복층을 포함하는 중간 전사 벨트로서 알려져 있다.
종래, 베이스층에 사용되는 재료에는, 폴리이미드 수지를 포함하는 열경화성 수지에 도전성 필러로서 카본 블랙을 첨가하여 전기 저항값을 조정한 수지 조성물이 다용되고 있다.
그러나, 폴리이미드 수지는 고가이고, 그 열경화 시간으로서 예를 들어 수십분의 긴 시간을 필요로 하기 때문에, 제조 비용의 관점에서 더 저렴하고 짧은 시간 사이클에서 제조될 수 있는 열가소성 수지가 베이스층을 위한 새로운 재료로서 주목받고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2007-130803호는, 도전성 수지 조성물을 용융 압출함으로써 100μm의 두께를 갖는 도전성 무단 벨트의 베이스층을 제공하는 제조 방법을 기재하고 있으며, 여기서 도전성 필러로서의 카본 블랙이 원통 다이를 통해 열가소성 수지에 첨가되어 튜브 형상 압출 성형물을 제공한 후 이러한 압출 튜브를 압출 튜브의 내측에 배치된 냉각 부재의 주위에 지지시켜 냉각시킨다.
근년, 전자 사진 장치는 가격이 점진적으로 더 감소되고 있으며, 전자 사진용 벨트도 종래의 인쇄 화질을 유지하면서 더 저렴한 것이 요구되고 있다. 그러므로, 본 발명자는 재료비의 저감의 목적으로 벨트 베이스층의 두께의 저감을 위한 연구를 실행하였다. 그러나, 일본 특허 출원 공개 제2007-130803호에 따른 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 수지 조성물을 주로 포함하는 전자 사진용 벨트의 베이스층은 베이스층이 얇아짐에 따라 두께 변동이 커지는 경향이 있다.
그 주위보다 두께가 두꺼운 베이스층의 일부는 전기 저항값이 상대적으로 높고, 이러한 부분에는 토너 전사에 필요한 전류가 공급되기 어렵다. 한편, 그 주위보다 두께가 얇은 베이스층의 일부는 존재하는 경우 1차 전사 시에 감광 드럼에 충분히 접촉할 수 없어, 감광 드럼으로부터 벨트에 전사되는 토너의 양이 적어진다. 따라서, 전자 사진용 벨트의 베이스층의 두께 변동은 화질에 큰 영향을 미칠 수 있다.
한편, 용융되어 있는 수지 혼합물을 원통 다이를 통해 압출하여 튜브 형상을 갖는 원통 압출 성형물을 제조하는 경우, 용융되어 있는 수지 혼합물의 유동성은 주위 환경의 영향에 의해 부분적으로 변화할 수 있어, 두께 변동이 큰 압출 성형물이 형성될 수 있다.
그러나, 성형 시의 환경의 영향을 차단할 수 있는 설비의 설치는 전자 사진용 벨트의 비용 상승을 유발한다.
본 발명자는, 원통 압출 성형물의 제조에 있어서의 주위 환경의 엄밀한 제어와는 다른 방법에 의해 원통 압출 성형물의 두께 변동의 훨씬 더 큰 저감을 도모하는 기술이 개발될 필요가 있다는 것을 이해하였다.
본 개시물의 일 양태는 두께 변동이 작은 원통 압출 성형물인 전자 사진용 벨트를 제공하는 것에 관한 것이다.
또한, 본 개시물의 다른 양태는 고품위 전자 사진 화상을 형성할 수 있는 전자 사진 화상 형성 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 개시물의 일 양태에 따르면, 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 베이스층을 포함하는 무단 벨트 형상 전자 사진용 벨트가 제공되며,
상기 베이스층은 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 수지 혼합물의 원통 압출 성형물이고,
0.01 내지 1 nm/픽셀의 해상도와 0 초과의 최저 계조 및 255 미만의 최고 계조의 조건하에서 투과형 전자 현미경에 의해 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여 TEM 화상을 얻고, TEM 화상으로부터 카본 블랙이 50 면적% 이상을 차지하는 1변이 100 nm인 정사각형 영역을 추출했을 때, 상기 정사각형 영역에서 상기 카본 블랙에 기인하고 상기 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀에 의해 구성되는 픽셀 군은 적어도 10 nm2의 면적을 갖는다.
본 개시물의 다른 양태에 따르면, 전자 사진 화상 형성 장치가 제공되며, 상기 전자 사진 화상 형성 장치는, 전자 사진 감광체; 상기 전자 사진 감광체 상에 형성된 정착되지 않은 토너상이 1차 전사되는 중간 전사 벨트; 및 상기 중간 전사 벨트 상에 전사된 토너상을 기록 매체에 2차 전사하는 2차 전사 유닛을 포함하며, 상기 중간 전사 벨트는 상술한 전자 사진용 벨트이다.
본 개시물의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 투과형 전자 현미경(TEM)에 의한 수지 조성물에 함유되는 카본 블랙의 화상이다.
도 2는 도 1의 TEM 화상의 계조 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 전자 사진용 벨트의 개략적인 사시도이며, 도 3b는 전자 사진용 벨트의 둘레 방향에 수직인 방향의 단면의 확대도이다.
도 4는 본 개시물의 일 양태에 다른 전자 사진 화상 형성 장치의 개략도를 도시한다.
이제 본 개시물의 바람직한 실시예를 첨부의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명자는 연구를 하였으며, 그 결과 원통 압출 성형물의 두께 변동 발생의 하나의 원인은 압출에서의 열가소성 수지와 카본 블랙 사이의 계면에서의 접촉 유동 저항이라는 것을 알아냈다. 그리고, 본 발명자는, 그 표면에 미세한 볼록부를 갖는 카본 블랙이 열가소성 수지와 카본 블랙 사이의 계면에서의 접촉 유동 저항을 억제하기 위한 카본 블랙으로서 사용되어 두께 변동이 작은 원통 압출 성형물을 제공할 수 있다는 것을 알아냈다. 본 개시물은 이러한 발견에 기초하여 이루어졌다.
본 발명자는, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰 했을 때에, 카본 블랙의 표면에 주위보다 어둡고 미소한 영역이 존재하는 전자 사진용 벨트가 상기 문제를 해결할 수 있는 이유는 다음과 같다고 생각하고 있다.
TEM 화상에서의 명암은 투과 전자의 양에 의존한다. 투과 전자의 양이 많을수록 화상은 밝고, 투과 전자의 양이 적을수록 화상은 어둡다. 그리고, 투과 전자의 양은 시료의 투과 거리에 의존한다. 이러한 투과 거리가 길수록, 투과 전자량은 적다. 또한, 투과 거리가 짧을수록, 투과 전자량은 많다.
따라서, TEM 화상에서 어두운 영역이 관찰되는 카본 블랙은 그 표면에 미세한 볼록부를 갖는 것으로 생각된다. 즉, 투과 전자가 카본 블랙을 통과할 때, 이러한 전자가 볼록 형상을 갖는 부분을 투과하는 경우에는, 이러한 전자가 볼록부를 갖지 않는 부분을 투과하는 경우에 비하여, 카본 블랙 내의 통과 거리가 길기 때문에, 투과 전자의 양이 적어서 어두운 화상이 형성되고, 그 결과 TEM 화상에 대비가 나타나는 것으로 생각된다.
이어서, 두께 변동에 대해서 설명한다.
열가소성 수지와 카본 블랙을 포함하는 수지 조성물이 용융 압출되어 튜브 형상을 제공할 때, 일반적으로 용융되어 있는 열가소성 수지는 카본 블랙의 유동 저항을 받는다. 카본 블랙 주위에 위치되는 열가소성 수지는, 유동 저항에 의한 난류 유동의 상태에 있고, 수지의 유동은 균일하지 않다. 그로 인해, 외란인 온도에 의한 영향이 수지 조성물에 불균일하게 작용하여, 결과적인 튜브 형상 압출 성형물에 두께 변동을 일으킨다.
한편, 열가소성 수지와 카본 블랙을 포함하는 수지 조성물이 용융 압출되어 튜브 형상을 제공할 때, 카본 블랙은 그 표면에 미세한 볼록부를 가지므로, 열가소성 수지와의 접촉 면적이 저감되고, 표면에 미세한 볼록 형상이 형성되어 있지 않은 카본 블랙에 비해 유동 저항이 억제되는 것으로 생각된다. 카본 블랙의 주위에 위치된 열가소성 수지는, 층류 유동의 상태에 있고 수지는 균일하게 유동하므로, 외란인 온도의 영향을 거의 받지 않고, 표면에 미세한 볼록부를 갖지 않는 카본 블랙을 사용하는 경우와 비교하여 튜브 형상 압출 성형물의 두께 변동을 억제할 수 있는 것으로 생각된다.
본 개시물의 일 양태에 따른 전자 사진용 벨트는 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 베이스층을 포함하는 무단 벨트 형상 전자 사진용 벨트이다. 도 3a는 전자 사진용 벨트(300)의 개략적이 사시도이며, 도 3b는 전자 사진용 벨트(300)의 둘레 방향에 수직인 방향의 단면의 확대도이다.
도전성 베이스층(301)은 열가소성 수지(304) 및 카본 블랙(302)을 포함하는 수지 혼합물의 원통 압출 성형물이다. 0.01 내지 1 nm/픽셀의 해상도 및 0 초과의 최저 계조 및 255 미만의 최고 계조의 조건하에서 투과형 전자 현미경에 의해 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하고, TEM 화상을 얻으며, TEM 화상으로부터 카본 블랙이 50 면적% 이상을 점유하는 1변이 100 nm인 정사각형 영역을 추출했 때, 상기 카본 블랙에 기인하며 정사각형 영역의 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀로 구성되는 픽셀군은 적어도 10 nm2의 면적을 갖는다.
이하, 본 개시물의 예시적인 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
<열가소성 수지>
사용될 수 있는 열가소성 수지는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 중간 전사 벨트가 전자 사진 장치에 탑재되는 용례의 경우, 이하에 기재된 임의의 수지가 열가소성 수지로서 사용된다.
예는, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌(고밀도, 중밀도, 저밀도 및 선형 저밀도), 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 에테르, 개질된 폴리페닐렌 에테르, 폴리이미드, 액정질 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌 술피드, 폴리비스아미드 트리아졸, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 아크릴 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체, 아크릴산 알킬 에스테르 공중합체, 폴리에스테르-에스테르 공중합체, 폴리에테르-에스테르 공중합체, 폴리에테르아미드 공중합체 및 폴리우레탄 공중합체를 포함한다. 이러한 수지는 단독으로 2개 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
또한, 내구성을 고려하면, 열가소성 수지로서는, 엔지니어링 플라스틱 또는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 분류되는 열가소성 수지가 채용될 수 있다. 구체적인 예는, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에틸렌 술피드(PPS), 폴리카르보네이트(PC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)를 포함한다. 또한, 이들 중, 표면 경도가 높고, 사용에서도 거의 긁어내지지 않기 때문에, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 폴리페닐렌 술피드(PPS)가 채용될 수 있다.
PEEK 및 PPS 각각에 대해서는, 다양한 등급의 상업적으로 입수할 수 있는 제품이 제공된다. 이러한 제품은 단일 등급의 제품 또는 2개 이상의 등급의 제품의 조합으로서 사용될 수 있다.
PEEK의 상업적으로 입수할 수 있는 제품의 예는 Victrex PLC에 의해 제조된 "Victrex PEEK"(상품명) 시리즈를 포함한다. 이러한 등급의 예는 "PEEK450G" 및 "381G", 및 "151G" 등급을 포함한다.
PPS의 상업적으로 입수할 수 있는 제품의 예는, Toray Industries, Inc.에 의해 제조되는 "Torelina"(상품명) 시리즈 및 DIC Corporation에 의해 제조되는 PPS 수지(상품명: "슈퍼 터프 PPS", "유리 섬유 강화 PPS", "무기질 필러 강화 PPS" 및 "변성/알로이 PPS")를 포함한다. 이러한 등급의 예는 "Torelina A-900", "A670X01" 및 "A756MX02"를 포함한다.
<카본 블랙>
본 실시예에 따른 카본 블랙(302)은, 예를 들어 상업적으로 입수할 수 있는 카본 블랙에 대하여 이하에 설명하는 처리를 행하여, 표면에 미세한 볼록부의 형성을 위한 처리를 행함으로써 획득된다.
여기서, 이러한 처리 전의 카본 블랙을 "원료 카본 블랙"이라 칭할 수 있다. 또한, 표면에 미세한 볼록부를 갖는 이러한 처리 후의 카본 블랙을 "처리된 카본 블랙"이라 칭하거나 또는 간단히 "카본 블랙"이라 칭할 수 있다.
베이스층 중의 처리된 카본 블랙의 함유량은, 열가소성 수지 100 질량부에 대하여, 5 질량부 이상 40 질량부 이하이고, 특히 바람직하게는 5 질량부 이상 30 질량부 이하이다. 카본 블랙의 비율이 상기 범위 내이면, 도전성 부재의 전기 저항은 원하는 범위 내에 있을 수 있으며, 기계적인 강도도 양호하다.
원료 카본 블랙으로서는, 다양한 공지의 카본 블랙을 사용할 수 있다. 구체적인 예는 이하를 포함한다:
케첸 블랙, 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 서멀 블랙, 가스 블랙.
이들 중, 불순물이 적고, 상기 열가소성 수지와 함께 필름으로 성형될 때에 이물질로 인한 불량의 빈도가 적으며, 원하는 도전성을 얻기 쉬운 아세틸렌 블랙이 채용될 수 있다. 아세틸렌 블랙의 구체적인 예는, "Denka Black" 시리즈(Denka Company Limited에 의해 제조됨), "Mitsubishi 도전성 필러" 시리즈(Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조됨), "Vulcan" 시리즈(Cabot Corporation에 의해 제조됨), "Printex" 시리즈(Degussa AG에 의해 제조됨), 및 "SRF"(Asahi Carbon Co., Ltd.에 의해 제조됨)를 포함한다.
<카본 블랙의 처리 방법>
본 실시예에 다른 카본 블랙(302)을 제공하기 위해서 원료 카본 블랙의 표면에 미세한 볼록부를 형성하는 것을 포함하는 처리 방법에 대해서 설명한다.
원료 카본 블랙의 표면에 미세한 볼록부를 형성하는 처리는, 카본 블랙의 표면에 유기물을 부착시키는 제1 단계 및 부착된 유기물을 소성시키는 제2 단계를 포함한다.
먼저, 원료 카본 블랙의 표면에 유기물을 부착시키는 제1 단계에 대해서 설명한다.
원료 카본 블랙의 표면에 유기물을 부착시키는 단계는, 고체 분말 형태의 원료 카본 블랙을 유기물과 혼합할 수 있지만, 표면에 유기물을 균등하게 부착시키는 것이 곤란하기 때문에, 액 중에서 행할 수 있다. 여기에서는 액 중에서 원료 카본 블랙의 표면에 유기물을 부착시키는 단계를 설명한다.
제1 단계는, 용매에 유기물을 용해시켜 유기물이 용해된 용액을 제공한 후, 유기물이 용해된 용액에 원료 카본 블랙을 첨가하고 결과물을 교반하여 원료 카본 블랙 분산액을 제공하는 단계이다.
사용될 수 있는 용매는 물 또는 유기 용매이며, 취급성 및 환경 부하를 고려하여 물을 채용할 수 있다. 원료 카본 블랙의 분산 상태를 향상시키기 위해서 일반적인 분산제를 사용할 수도 있다.
원료 카본 블랙에 부착되는 유기물은, 원료 카본 블랙의 표면에 대한 친화성이 높고, 또한 용매에 대하여도 친화성이 높은 것일 수 있다. 구체적인 예는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 또는 비이온 계면활성제라 지칭되는 유기 화합물을 포함한다. 이들 중, 후속 단계에서, 유기물이 부착된 카본 블랙을 취출할 때에도 응집에 의해 조대화되는 경향이 없는 비이온 계면활성제가 채용될 수 있다.
비이온 계면활성제는, 에스테르형 및 에테르형 비이온 계면활성제를 포함하고, 에스테르형 비이온 계면활성제의 예는, 다가 알코올인 글리세린, 소르비탄 및 수크로스 각각이 에스테르 결합에 의해 지방산 결합되는 구조를 갖는 글리세린 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 및 수크로서 지방산 에스테르를 포함한다. 에테르형 비이온 계면활성제의 예는 주로 에틸렌 옥시드에, 고급 알코올, 알킬 페놀, 프로필렌 글리콜 등을 부가 중합하여 얻어지는, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 알릴 에테르 및 폴리옥시에틸렌 프로필렌 글리콜을 포함한다. 이들 중, 용매에 대하여도 친화성이 있고 또한 도전성 카본의 표면에 대해서도 친화성이 양호한 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르가 채용될 수 있다.
사용되는 분산제는 반드시 단독으로 사용될 필요는 없고, 복수의 분산제를 조합하여 사용될 수 있다.
용매에 첨가 및 용해시키는 유기물의 양은, 용매 100 중량부에서 포화 용해도 이하에 대응하고, 용매 100 중량부에 기초한 원료 카본 블랙의 질량부 및 유기물의 질량부가 각각 A 및 B로서 규정되는 것을 상정할 때 질량비 "A/B"가 0.1 이상 20 이하가 되도록 조정될 수 있다.
첨가되는 유기물의 양은 포화 용해도 이하로 함으로써, 유기물의 침전을 억제할 수 있고 원료 카본 블랙의 처리가 더 용이하게 실행되는 것을 허용할 수 있다.
또한, 카본 블랙과 유기물의 질량비는 0.1 이상으로 함으로써, 카본 블랙의 양에 대한 유기물의 양이 적절하게 되도록 하여, 원료 카본 블랙의 표면에 부착될 수 없고 부유하는 유기물이 양을 저감할 수 있다. 또한, 후속 단계에서의 효율이 악화된다. 또한, 질량비를 20 이하로 함으로써, 원료 카본 블랙의 처리가 더 효율적으로 실행되는 것을 허용할 수 있다.
유기물의 용매에서의 용해는, 교반 블레이드에 의한 교반으로부터 유기물의 용해를 촉진하는 절차, 또는 초음파 진동, 호모지나이저 또는 가열 처리에 의한 절차, 또는 이들의 조합을 적절하게 선택함으로써 이루어질 수 있다. 교반 시에 발포가 발생할 수 있기 때문에, 소포제 등을 적절하게 선택할 수도 있다.
유기물이 용해된 용액에 첨가되는 원료 카본 블랙의 양은 용매 100 중량부에 대하여 바람직하게는 1 중량부 이상 50 중량부 이하, 더 바람직하게는 5 중량부 이상 30 중량부 이하이다.
원료 카본 블랙은 유기물이 용해된 용액에 소량씩 첨가될 수 있다. 원료 카본 블랙은, 스크류 교반, 전단 유동(호모지나이저 또는 나노마이저), 고압 액 충돌 또는 미디어 분산(볼 밀 또는 비드 밀) 같은 절차에 의해, 유기물이 용해된 용액에서 확산될 수 있다.
이어서, 원료 카본 블랙의 표면에 부착된 유기물을 소성시키는 제2 단계에 대해서 설명한다.
제2 단계는, 제1 단계에서 얻어진, 원료 카본 블랙 표면에 유기물이 부착된 원료 카본 블랙 분산액으로부터, 용매를 제거하고, 결과적인 고형분을 소성시키는 단계이다.
원료 카본 블랙 분산액으로부터 용매를 제거하여, 고형분을 추출하는 방법으로서 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예는 가열에 의한 건조, 진공 건조, 원심분리, 및 감압하의 여과를 포함하며, 1회 처리량을 고려하여 가열에 의한 건조를 채용할 수 있다. 이러한 가열에 의한 건조의 예는, 가열 분위기 하에서의 방치에 의한 정지 건조, 교반에 의한 건조, 가열 기류에 카본 분산액을 노출시킴으로써 건조를 촉진하는 플래시 건조, 및 가열 분위기 하에서 원료 카본 블랙 분산액을 분무함으로써 건조를 촉진하는 분무 건조를 포함하며, 처리량 및 용매의 제거 효율을 고려하여 분무 건조를 채용할 수 있다.
추출된 고형분을 소성시키는 방법으로서 공지의 방법을 사용할 수 있다. 소성 장치는 직접 가열 시스템과 간접 가열 시스템을 포함하며, 버너 등의 화염에 의해 대상물을 직접 가열하는 방법은 온도 제어가 곤란할 수 있고 이러한 대상물이 소실될 수 있기 때문에, 간접 가열 시스템을 채용할 수 있다. 구체적인 예는, 전기로, 열풍 순환 오븐, 고주파 유도 가열로를 포함하며, 가열 온도의 균일성이 우수한 열풍 순환 오븐을 채용할 수 있다. 또한, 가열로는 배치식 가열로 및 연속식 가열로를 포함하며, 연속 가열로는 투입 및 배출 각각을 위한 기구를 갖고 있지만, 장시간의 가열에 적합하지 않기 때문에, 배치식 가열로를 채용할 수 있다. 이때 과도한 소성을 억제하기 위해서, 가열로 중의 분위기는 질소 등으로 치환될 수도 있다.
소성 온도는 유기물의 열분해 개시 온도 이상, 원료 카본 블랙의 분해 온도 이하일 수 있다. 소성 온도를, 유기물의 열분해 개시 온도 이상으로 함으로써, 원료 카본 블랙의 표면에 부착된 유기물을 분해하여, 표면에 볼록 형상을 갖는 처리된 카본 블랙을 형성할 수 있다. 또한, 소성 온도를, 원료 카본 블랙의 분해 온도 이하로 함으로써, 처리 단계에서 원료 카본 블랙이 소실되는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 소성 온도는, 예를 들어 300℃ 이상 600℃ 이하인 것이 바람직하고, 350℃ 이상 500℃ 이하가 특히 바람직하다.
결과적인 처리된 카본 블랙은 열가소성 수지 중에 첨가 및 분산시키고 수지 조성물로 형성한 상태에서 평가를 위해 관찰 및 해석된다.
수지 조성물에 함유되는 처리된 카본 블랙의 관찰은, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 실행되며, 관찰 전의 박편화 시료의 제작은 공지의 방법에 의해 실행된다. 예를 들어, 이온빔, 다이아몬드 나이프 등에 의해 시료를 박편화할 수 있다. 이하의 본 예에서는, Leica Camera AG에 의해 제조된 "ULTRACUT-S"에 의해 절단을 행하여 약 40 nm의 두께를 갖는 관찰용 절삭편 시료를 채취하고, TE 모드 및 100 kV의 가속 전압의 측정 조건에서 투과형 전자 현미경(Transmission Electron Microscopy: TEM)으로서의 Hitachi Ltd에 의해 제조된 H-7100FA을 사용하여 TEM 화상을 촬상하였다.
여기서 TEM 화상을 촬상할 때, 화상의 밝기, 콘트라스트는 최저 계조가 0을 초과하고 최고 계조가 255 미만이 되도록 조정하고, 관찰 배율은 관찰 화상의 1변이 100 nm 이상의 길이를 갖고 해상도가 1 픽셀 당 0.01 nm 이상 1 nm 이하가 되도록 조정하였다.
TEM 화상의 계조 분포(해당 영역을 구성하는 각 픽셀이 보유하는 계조 정보의 빈도 분포; 횡축: 계조, 종축: 빈도)에서, 최저 계조가 0이거나 최고 계조가 255인 경우, 원래 계조 정보에 차이가 있는 픽셀의 계조는 관찰을 위한 밝기 및 콘트라스트 설정에 따라 이러한 차이가 없는 0 또는 255로 식별될 수 있다. 이 경우, 후술하는 영역에서 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 픽셀의 추출을 위한 처리를 행할 수 없을 수 있다.
관찰 배율과 관련하여, 촬상된 화상의 1 변의 길이가 100 nm 미만인 경우, 전자빔은 관찰 영역을 크게 손상시키며 적절한 화상이 거의 제공될 수 없다. 또한, 해상도가 1 픽셀당 1 nm보다 크면, 원래 관찰되야 할 처리된 카본 블랙이 존재하는 영역이 식별되기 어렵다. 한편, 1 픽셀당의 길이가 0.01 nm보다 작으면, 화상 사이즈가 매우 커진다.
결과적인 TEM 화상의 해석에는, 공지의 화상 해석 소프트웨어를 사용할 수 있다. 대표적인 화상 해석 소프트웨어의 예는 MITANI CORPORATION에 의해 제조된 상품명: "WinROOF" 및 Nippon Roper K.K.에 의해 제조된 상품명: "ImagePro"를 포함한다. 본 예에서는, MITANI CORPORATION에 의해 제조된 상품명: "WinROOF"를 사용했다.
화상 해석 소프트웨어는, 촬상된 TEM 화상에 대해서, 처리된 카본 블랙의 표면에 존재하며 볼록 형상을 갖는 것으로 생각되는 주위보다 어둡고 미세한 영역의 면적을 결정하기 위해 사용된다. 주위보다 어둡고 미세한 영역은, 계조가 0 내지 255인 TEM 화상에서 계조 분포 중 낮은 계조를 구성하는 픽셀이 모여있는 상태를 지칭한다.
먼저, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 TEM 화상으로부터, 처리된 카본 블랙이 50 면적% 이상을 차지하는 정사각형 영역을 추출한다. 이러한 정사각형 영역은, 처리된 카본 블랙의 1차 입자, 혹은 1차 응집체의 전체 구조가 수용되는 사이즈를 갖는 정사각형 영역인 것이 바람직할 수 있다. 본 개시물에서, 정사각형 영역은, 처리된 카본 블랙이 정사각형 영역의 면적에 대해 50 면적% 이상을 차지하는, 1변이 100 nm인, 즉 100 nm × 100 nm인 사이즈를 갖는다.
정사각형 영역의 계조 분포에서, 처리된 카본 블랙에 기인하고 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 픽셀을 추출한다.
추출된 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀의 면적의 합, 즉 서로 인접하는 픽셀에 의해 구성되는 픽셀 군의 면적을 산출한다. 픽셀 군의 면적이 10 nm2 이상이면, 이러한 픽셀 군은, 시각적으로 확인될 수 있는, 처리된 카본 블랙의 표면의 주위보다 어둡고 미세한 영역으로서 식별될 수 있다.
도 1은, 0.909 nm/픽셀의 해상도와 0 초과의 최저 계조 및 255 미만의 최고 계조의 조건하에서 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여 얻어지고, 1변이 100 nm의 사이즈를 갖는 TEM 화상이다. TEM 화상에서, 처리된 카본 블랙은 68 면적%를 점유한다.
도 2는 표면에 볼록부를 갖는 처리된 카본 블랙의 TEM 화상의 계조 분포를 나타내는 그래프이다. 1 빈도%를 구성하는 복수의 픽셀이 도 2에 기초하여 추출된다. 즉, 처리된 카본 블랙의 표면의 주위보다 어둡고 미세한 영역으로 나타나는 처리된 카본 블랙 상의 볼록부에 대응하는 복수의 픽셀이 추출된다.
즉, 0.01 내지 1 nm/픽셀의 해상도 및 0 초과의 최저 계조 및 255 미만의 최고 계조의 조건하에서 투과형 전자 현미경으로 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여 TEM 화상을 얻고, TEM 화상으로부터 카본 블랙이 50 면적% 이상을 점유하는 1 변이 100 nm인 정사각형 영역 추출했을 때, 카본 블랙에 기인하고 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 정사각형 영역의 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀로 구성되는 픽셀 군은 적어도 10 nm2의 면적을 갖는다. 이에 의해, 처리된 카본 블랙은 표면에 미세한 볼록부를 갖도록 특정된다.
<전자 사진용 벨트>
전자 사진용 벨트는 다음과 같이 해서 제조될 수 있다. 벨트는, 열가소성 수지와 표면 처리된 카본 블랙을 용융-혼련하여, 펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물을 생성하는 단계, 및 펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물을 단축 압출기에서 용융하고, 용융된 생성물을 압출기의 선단에 배치된 원통형 슬릿을 통해 압출하고, 압출된 수지 조성물을 원통형 냉각 맨드릴에 의해 냉각하며, 결과물을 미리결정된 길이로 절단하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
표면에 볼록 형상이 형성된, 처리된 카본 블랙과 열가소성 수지를 용융-혼련하여, 펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물을 생성하는 단계에 대해서 설명한다.
처리된 카본 블랙과 열가소성 수지의 용융-혼련은 공지된 방법에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 단축 압출기, 2축 용융-혼련 압출기, 밴버리 믹서, 롤, 브라벤더, 플라스토그래프, 니더 등을 사용할 수 있다. 이들 중, 재료를 연속적으로 공급해서 용융-혼련할 수 있고, 용융-혼련된 수지 조성물을 펠릿 형상을 제공하도록 성형하는 관점에서, 단축 압출기 또는 2축 용융-혼련 압축기를 채용할 수 있다. 또한, 이때에 카본 블랙의 열가소성 수지 중에의 분산을 향상시키기 위해서, 그리고 특정한 기능을 부여하는데 필요한 첨가제를 배합할 수도 있다.
열가소성 수지와의 용융-혼련시의 온도는, 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상이고, 열가소성 수지가 분해되지 않는 온도 범위 내에 있다. 예를 들어, 폴리에테르 에테르 케톤 수지를 사용하는 경우에는, 용융-혼련 온도는 250℃ 이상 400℃ 이하가 바람직하고, 300℃ 이상 400℃ 이하가 더 바람직하다. 용융-혼련 온도가 유리 전이 온도 이하이면, 수지의 점도가 매우 높아지고, 용융-혼련에서 큰 전단이 가해져서, 수지의 분자 구조가 절단되고 수지가 열화된다. 또한, 용융-혼련 온도가 400℃ 이상이면, 수지의 산화 및 가교가 진행되어, 매우 강한 구조를 형성하여 이물질이 된다.
펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물을 전자 사진용 벨트로 형성할 경우, 결과적인 펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물은 단축 압출기 내에서 용융하고, 압출기의 선단에 배치된 원통형 슬릿을 통해 튜브 형상을 제공하도록 압출될 수 있으며, 원통형 냉각 맨드릴에 의해 튜브 형태로 압출된 수지 조성물이 그 온도가 제어되는 상태에서 미리결정된 길이로 절단되어, 전자 사진용 벨트 베이스층을 제공할 수 있다. 본 개시물의 발명의 전자 사진용 벨트의 도전성에 대해서는, 체적 저항률이 1.0 × 103 Ωcm 이상 1.0 × 1014 Ωcm 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 1.0 × 105 Ωcm 이상 1.0 × 1013 Ωcm 이하의 범위 내에 있는 것이 더 바람직하다. 또한, 전자 사진용 벨트의 체적 저항률에 대한 표면 저항률의 비(표면 저항률/체적 저항률)는 1 이상 1000 이하의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 전자 사진용 벨트 베이스층의 평균 두께는 25μm 이상 100μm 이하일 수 있다.
전자 사진용 벨트에서, 베이스층이 코팅될 수 있다. 구체적으로는, 자외선 경화형 수지 및 도전성 제어제를 유기 용매에 용해시킨 후에 슬릿 코팅법에 따라 도전성 부재의 표면에 용액을 코팅하고, 유기 용매를 건조시킨 후에, 자외선을 조사하여 표면층을 형성할 수 있다.
[전자 사진 화상 형성 장치]
도 4에 도시하는 전자 사진 화상 형성 장치(100)는 컬러 전자 사진 화상 형성 장치(컬러 레이저 프린터)이다. 전자 사진 화상 형성 장치에는, 중간 전사체인 중간 전사 벨트(7)의 평탄 부분을 따라, 화상 형성 유닛의 이동 방향으로 순서대로 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K)의 각 색의 화상 형성 유닛(Py, Pm, Pc, Pk)이 제공되어 있다. 여기서, 1Y, 1M, 1C, 및 1K는 각각 전자 사진 감광체를 나타내고, 2Y, 2M, 2C, 및 2K는 각각 대전 롤러를 나타내고, 3Y, 3M, 3C, 및 3K는 각각 레이저 노광 장치를 나타내고, 4Y, 4M, 4C, 및 4K는 각각 현상 섹션을 나타내며, 5Y, 5M, 5C, 및 5K는 각각 1차 전사 롤러를 나타낸다. 각각의 화상 형성 유닛은 기본적인 구성은 동일하므로, 화상 형성 유닛의 상세에 대해서는 옐로우 화상 형성 유닛(Py)만을 참고하여 설명한다.
옐로우 화상 형성 유닛(Py)은, 상 담지체로서 드럼형 전자 사진 감광체(이하, "감광 드럼" 또는 "제1 화상 담지체"라고도 칭함)(1Y)을 포함한다. 감광 드럼(1Y)은, 기체로서의 알루미늄 실린더 상에, 전하 발생층, 전하 수송층 및 표면 보호층을 순서대로 적층함으로써 형성된다.
옐로우 화상 형성 유닛(Py)은 대전 유닛으로서의 대전 롤러(2Y)를 포함한다. 대전 롤러(2Y)에 대전 바이어스를 인가함으로써, 감광 드럼(1Y)의 표면을 균일하게 대전시킨다. 감광 드럼(1Y)의 상방에는, 화상 노광 유닛으로서의 레이저 노광 장치(3Y)가 제공된다. 레이저 노광 장치(3Y)는, 균일하게 대전된 감광 드럼(1Y)의 표면을, 화상 정보에 따라서 주사 노광하여, 옐로우 색성분의 정전 잠상을 감광 드럼(1Y)의 표면에 형성한다.
감광 드럼(1Y)에 형성된 정전 잠상은, 현상 유닛으로서의 현상 섹션(4Y)에서 현상제인 토너에 의해 현상된다. 즉, 현상 섹션(4Y)은, 현상제 담지체인 현상 롤러(4Ya) 및 현상제의 양을 규제하는 부재인 규제 블레이드(4Yb)를 포함하며, 현상제인 옐로우 토너를 수용한다. 옐로우 토너가 공급된 현상 롤러(4Ya)는, 현상 섹션에서 감광 드럼(1Y)와 경압 접촉하고, 속도차를 갖고서 감광 드럼(1Y)에 대해 순방향으로 회전한다. 현상 롤러(4Ya)에 의해 현상 섹션에 반송된 옐로우 토너는, 현상 롤러(4Ya)에 현상 바이어스를 인가함으로써, 감광 드럼(1Y)에 형성된 정전 잠상에 부착된다. 이에 의해, 감광 드럼(1Y)에 가시 상(옐로우 토너 화상)이 형성된다. 중간 전사 벨트(7)는, 구동 롤러(71), 텐션 롤러(72), 및 종동 롤러(73)에 걸쳐져 있고, 감광 드럼(1Y)과 접촉하는 상태로 도면 중 화살표의 방향으로 이동(회전 구동)된다.
1차 전사부(Ty)에 도달한 감광 드럼(제1 화상 담지체) 상에 형성된 옐로우 토너 화상은, 중간 전사 벨트(7)가 사이에 배치된 상태로 감광 드럼(1Y)에 대향해서 배치되어 있는 1차 전사체(1차 전사 롤러(5Y))에 의해 중간 전사 벨트(7) 위에 1차 전사된다.
마찬가지로, 상기 화상 형성 동작은 중간 전사 벨트(7)의 이동에 따라 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K)의 각 유닛(Pm, Pc, Pk)에 대해 행해지고, 중간 전사 벨트(7) 위에 옐로우, 마젠타, 시안, 및 블랙의 4색의 각각의 토너 화상이 적층된다. 이러한 4색의 토너층은 중간 전사 벨트(7)의 이동에 따라서 반송되고, 2차 전사부(T')에서 2차 전사 유닛으로서의 2차 전사 롤러(8)에 의해 미리결정된 타이밍에 반송되는 기록 매체(S)(이하, "제2 화상 담지체"라고도 칭함) 상에 일괄 전사된다. 이러한 2차 전사에서는 통상 충분한 전사율을 확보하기 위해서 몇 kV의 전사 전압을 인가하지만, 그때에 전사 닙의 근방에서 방전이 발생할 수 있다. 여기서 이러한 방전은 중간 전사체의 표면 특성의 악화를 일으킨다.
기록 매체(S)는, 기록 매체(S)가 수납되어 있는 카세트(12)로부터, 픽업 롤러(13)에 의해 반송로에 공급된다. 반송로에 공급된 기록 매체(S)는, 반송 롤러 쌍(14) 및 레지스트 롤러 쌍(15)에 의해 중간 전사 벨트(7)에 전사된 4색의 토너 화상과 동기하여 2차 전사부(T')까지 반송된다. 기록 매체(S)에 전사된 토너 화상은, 정착 섹션(9)에 의해 정착되고, 예를 들어 풀컬러 화상으로 형성된다. 정착 섹션(9)은, 가열 유닛을 구비하는 정착 롤러(91)와 가압 롤러(92)를 포함하며, 기록 매체(S) 상의 미정착 토너 화상을 가열 및 가압에 의해 정착한다. 그 후, 기록 매체(S)는 반송 롤러 쌍(16), 배출 롤러 쌍(17) 등에 의해 장치 외부로 배출된다.
중간 전사 벨트(7)의 클리닝 유닛인 클리닝 블레이드(11)가, 중간 전사 벨트(7)의 구동 방향에서 2차 전사부(T')의 하류에 제공되고, 2차 전사부(T')에서 기록 매체(S)에 전사되지 않고 중간 전사 벨트(7)에 남은 전사 잔류 토너를 제거한다.
이상 설명한 바와 같이, 감광체로부터 중간 전사 벨트로의, 그리고 중간 전사 벨트로부터 기록 매체로의 토너 화상의 전기적 전사 프로세스가 반복하여 행하여진다. 또한, 다수의 기록 매체에의 기록을 반복함으로써 이러한 전기적 전사 프로세스가 또한 반복해서 행해지게 된다.
전자 사진 화상 형성 장치에서의 중간 전사 벨트에는 상기 전자 사진 부재를 사용함으로써, 고품위의 전자 사진 화상을 형성할 수 있다.
본 개시물의 일 실시예에 따르면, 두께 변동이 개선되고 우수한 인쇄 화질을 제공하는 원통 압출 성형물인 전자 사진용 벨트를 얻을 수 있다.
또한, 본 개시물의 다른 실시예에 따르면, 고품위의 전자 사진 화상을 형성할 수 있는 전자 사진 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.
예
이하에, 본 실시예에 따른 전자 사진용 벨트의 예를 나타낸다. 본 실시예의, 원료 카본 블랙을 표면 처리하여 미세한 볼록 형상을 갖는 처리된 카본 블랙을 제조하는 단계, 열가소성 수지와 처리된 카본 블랙을 용융-혼련하여 펠릿 형상 전자 사진 도전성 수지 조성물을 제조하는 단계, 및 단축 압출기에 의해 전자 사진 도전성 수지 조성물을 압출하여 전자 사진용 벨트를 제공하는 단계 모두는 공통 장치에서 실행되었다. 본 실시예는 이하의 예로 한정되는 것이 의도되지 않는다.
<예 1>
<전자 사진용 벨트의 제작>
물 100 중량부에 대하여, 비이온 계면활성제(폴리옥시에틸렌 알킬 에테르) (Sanyo Chemical Industries, Ltd.에 의해 제조된 상품명 "Nanoacty") 10 중량부를 첨가한 후, 거기에 원료 카본 블랙(Denka Company Limited에 의해 제조된 상품명: "Denka Black") 15 중량부를 첨가하였다. 이때 물 100 중량부에 기초한 원료 카본 블랙의 질량부 및 계면활성제의 질량부를 각각 A 및 B로 규정했을 때의 비 "A/B"는 1.5였다.
비드 밀(Aimex Co., Ltd.에 의해 제조된 상품명 "α-mill")에 의해 교반을 행하여 원료 카본 블랙 분산액을 제공하였다. 원료 카본 블랙 분산액의 수분을 분무 건조기(Yamato Scientific Co., Ltd.에 의해 제조된 상품명 "Spray dryer L-8i")를 사용하여 제거하였다. 결과적인 고형분을 고온로(Yamato Scientific Co., Ltd.에 의해 제조된 상품명: "Constant temperature dryer DR 200")에 의해 400℃에서 5 시간 동안 소성하여, 처리된 카본 블랙을 제공하였다.
이어서, 처리된 카본 블랙과 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)(Victrex PLC에 의해 제조된 상품명 "Victrex PEEK381G")을, PEEK 100 중량부에 대하여 처리된 카본 블랙 25 중량부가 혼합되도록 혼합하고, 혼합물을 연속 2축 압출기(Japan Steel Works, LTD.에 의해 제조된 상품명: TEX30α)를 사용하여 용융-혼련하여 열가소성 수지 조성물을 제조함으로써, 펠릿 형상 도전성 수지 조성물을 제공하였다. 이러한 용융-혼련시의 온도는 350℃ 이상 380℃ 이하의 범위 내가 되도록 조정되었다. 또한, 결과적인 펠릿-형상 도전성 수지 조성물을, 설정 온도가 380℃로 설정된 단축 스크류 압출기(Plastics Technology Co., Ltd의 PLABOR Research Laboratory에 의해 제조된 상품명: GT40)에 투입하고, 환상 다이에 의해 용융-압출하였다. 결과물을 원통형 냉각 맨드릴에 의해 냉각 및 고화하고, 미리결정된 길이로 절단하여, 40 μm의 두께를 갖는 전자 사진용 벨트를 제공하였다.
<전자 사진용 벨트의 평가>
<평가 1: 전자 사진용 벨트의 두께/두께 변동의 평가>
결과적인 전자 사진용 벨트의 두께는, 디지털 두께 측정기(Sanko Electronic Laboratory Co., Ltd.에 의해 제조된 상품명: "듀얼 타입 두께 측정기 SWT-9000/FN325")를 사용하여 평가하였다. 두께 측정점은, 전자 사진용 벨트의 폭을 균등하게 6분할하여 얻은 양 단부를 제외한 각 위치에 대하여 소정의 위상에 기초하여 둘레 방향으로 10°씩 시프트시킨 위상에 의해 결정된 35군데 였고, 전자 사진용 벨트의 표면 상의 복수의 측정 점 중 최대값과 최소값 사이의 차를 두께 변동으로서 평가하였다.
<평가 2: 전자 사진용 벨트 중의 처리된 카본 블랙의 TEM 화상 해석>
결과적인 전자 사진용 벨트 중의 처리된 카본 블랙 관찰 및 평가를 상술한 바와 같이 실시했다. 0.01 nm/픽셀 이상 1 nm/픽셀 이상의 해상도와 0 초과의 최저 계조 및 255 이하의 최고 계조의 조건하에서 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여 TEM 화상을 제공하였으며, TEM 화상 중 카본 블랙의 면적비가 50% 이상인 100 nm × 100 nm의 영역에서, 카본 블랙에 기인하고 최저 계조로부터 1 빈도%를 구성하는 복수의 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀 군의 면적을 결정하였다.
<평가 3: 전자 사진용 벨트의 표면 특성 평가/이물질이 발생한 전자 사진용 벨트의 개수>
결과적인 전자 사진용 벨트의 표면 특성은 벨트 표면 상의 이물질의 수를 시각적으로 측정함으로써 평가되었으며, 20개의 벨트 중, 1개 이상의 이물질이 발생한 전자 사진용 벨트의 개수를 이하의 기준에 따라 평가하였다.
랭크 "AA": 0개;
랭크 "A": 1개 이상 5개 미만;
랭크 "C": 5개 이상.
<평가 4: 전자 사진용 벨트 표면의 마르텐스 경도의 평가>
결과적인 전자 사진용 벨트의 표면의 마르텐스 경도를, Fischer Instruments K.K.: Picodentor HM 500에 의해 제조된 막 경도계를 사용하여 측정하였다. 약 1 cm의 정사각형으로 절단한 전자 사진용 벨트 샘플의 측정면의 이측을 글래스 슬라이드에 순간 접착에 의해 접착시키고, 결과물을 Berkovich 형 다이아몬드 압자를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 다음과 같다: 압입 속도는 1 mN/sec였고, 압입 깊이는 2 μm였고, 유지 시간은 5 sec였으며, 측정점의 수는 1 mm 이상의 간격에서 20이었으며, 평균값이 표면 경도로서 규정되었다.
<평가 5: 인쇄 화질의 평가>
제작한 전자 사진용 벨트를 복사기(Canon Inc.에 의해 제조된 상품명 "IR-ADVANCE C5051")의 중간 전사 유닛에 중간 전사 벨트로서 장착하고, 화질 시험을 행했다. 초기의 인쇄 시험은, 15℃의 온도 및 10% RH의 환경하에서, A4 사이즈 용지(Canon Inc.에 의해 제조된 상품명 "GF-600"(평량: 60 g/m2))를 사용하여, 동일한 화상을 출력한 20개의 시트에 대한 풀컬러 화상에서 행해졌다. 인쇄된 이러한 20개의 시트 각각의 화상을, 색 불균일 및 솔리드부(solid portion) 등의 화상 불량인 농도 변동이 발생했는지 여부를 시각적으로 확인하였으며, 결과물을 이하의 기준에 따라 평가하였다.
랭크 "A": 모든 화상에서 화상 불량이 관찰되지 않았다.
랭크 "B": 화상 중 임의의 것에서 화상 불량이 관찰되었다.
또한, 동일한 환경에서 풀컬러 화상을 600000개의 시트에 인쇄하고, 용지 공급 내구 시험을 행했다. 용지 공급 내구 시험 후에, 중간 전사 벨트의 전체 둘레면에 대해, 인쇄된 화상을 확인하기 위해서 마젠타 색의 솔리드 화상을 20개의 시트에 인쇄하였다. 출력에 의해 획득된 이러한 20개의 시트 각각을 화상 불량인 농도 변동이 발생했는지의 여부에 대해 시각적으로 확인하였고, 결과물을 이하의 기준에 따라 평가하였다.
랭크 "A": 모든 인쇄 화상에서 농도 변동은 관찰되지 않았다.
랭크 "B": 3개의 시트 이하의 인쇄 화상에서 화상 불량이 관찰되었다.
랭크 "C": 4개의 시트 이상의 인쇄 화상에서 화상 불량이 관찰되었다.
평가 결과를 표 2에 나타낸다.
<예 2 내지 10과 비교예 1 내지 5>
하기 표 1-1, 1-2 및 1-3에 기재된 각각의 재료 구성 및 각각의 배합 비율로, 예 1과 동일한 방법에 의해, 예 2 내지 10 및 비교예 1 내지 5의 도전성 부재인 전자 사진용 벨트를 각각 제작했다. 예 8에서는, 열가소성 수지로서 폴리페닐렌 술피드(이하, PPS)를 사용하였기 때문에, 용융-혼련을 290℃ 이상 330℃ 이하의 온도에서 행했다. 예 9에서는, 열가소성 수지로서 폴리부틸렌 나프탈레이트(이하, PBN)를 사용하였기 때문에, 용융-혼련은 250℃ 이상 300℃ 이하의 온도에서 행했다. 예 10에서는, 열가소성 수지로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(이하, PVDF)를 사용하였기 때문에, 용융-혼련은 180℃ 이상 270℃의 온도에서 행했다.
하기 표 1-1, 1-2 및 1-3에 기재된 PEEK 수지 이외의 열가소성 수지에 대해서, 각각 PPS 수지로서 "Toray Industries, Inc.에 의해 제조된 상품명 "Torelina"를 사용하였고, PBN 수지로서 Teijin Limited에 의해 제조된 상품명 "폴리부틸렌 나프탈레이트 수지"를 사용하였으며, PVDF 수지로서 Solvey에 의해 제조된 상품명 "Solef 9007"을 사용하였다. 하기 표 1-1, 1-2 및 1-3에 기재된 아세틸렌 블랙 이외의 카본 블랙에 대해서, 각각 퍼니스 블랙으로서 Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조된 상품명 "Mitsubishi 카본 블랙 #3050B"을 사용하였고, 서멀 블랙으로서는 상품명 Tokai Carbon Co., Ltd.에 의해 제조된 상품명 "Thermax"를 사용하였으며, 케첸 블랙으로서 Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.에 의해 제조된 "케첸 블랙 EC300J"을 사용하였다. 하기 표 1-1, 1-2 및 1-3에 기재된 비이온 계면활성제 이외의 계면 활성제에 대해서, 각각 양이온 계면활성제로서 Kao Corporation에 의해 제조된 상품명 "Acetamin 24"를 사용하였으며, 음이온 계면활성제로서 Kao Corporation에 의해 제조된 상품명 "Demol MS"를 사용하였다.
[표 1-1]
Figure 112018052429094-pat00001
[표 1-2]
Figure 112018052429094-pat00002
[표 1-3]
Figure 112018052429094-pat00003
제작된 각각의 전자 사진용 벨트에 대해서, 예 1과 마찬가지 방식으로, 각각의 전자 사진용 벨트의 두께/두께 변동, 각각의 전자 사진용 벨트 중의 카본 블랙의 표면의 관찰, 각각의 전자 사진용 벨트의 표면 특성(이물질로 인한 불량이 발생한 벨트의 개수), 각각의 전자 사진용 벨트의 표면의 마르텐스 경도, 및 인쇄 화질의 평가를 실시했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure 112018052429094-pat00004
예 1 내지 예 10 각각에 따른 전자 사진용 벨트는, 얇지만, 두께 변동이 현저히 감소된 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비교예 1 내지 비교예 5 각각에 따른 전자 사진용 벨트에서는, 두께의 감소에 의한 두께 변동의 증가에 의해 화상 불량의 발생이 확인되었다.
예 1 내지 예 10 각각에 따른 전자 사진용 벨트의 TEM 화상 해석에 따른 최대 면적은 적어도 10nm2 이상이었다. 이때, 처리된 카본 블랙은 그 표면에 미세한 볼록 형상을 갖기 때문에, 열가소성 수지와의 그 주위의 접촉 면적이 저감되어 유동 저항을 저하시키는 것으로 생각된다. 그로 인해, 원통 압출에 의해 무단 벨트 형상에 대한 두께 변동이 더 개선될 수 있다.
본 개시물을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 베이스층을 포함하는 무단 벨트 형상 전자 사진용 벨트이며,
    상기 베이스층은 열가소성 수지 및 카본 블랙을 포함하는 수지 혼합물의 원통 압출 성형물이고,
    투과형 전자 현미경(transmission electron microscope)에 의해 원통 압출 성형물의 단면을 관찰하여, 해상도가 0.01 내지 1 nm/픽셀이고, 최저 계조가 0 초과, 최고 계조가 255 미만인 TEM 화상을 얻고, 상기 TEM 화상으로부터 카본 블랙이 50 면적% 이상을 차지하는 1변이 100 nm인 정사각형 영역을 추출했을 때,
    상기 정사각형 영역에서 상기 카본 블랙에 기인하고 계조 분포에 있어서 하위 1%에 해당하는 픽셀 중, 서로 인접하는 픽셀에 의해 구성되는 픽셀 군은 적어도 10 nm2의 면적을 갖는 전자 사진용 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리에테르 에테르 케톤 또는 폴리페닐렌 술피드인 전자 사진용 벨트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 베이스층의 평균 두께가 25 μm 이상 100μm 이하인 전자 사진용 벨트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카본 블랙은 그 표면에 유기 화합물로부터 유도되는 볼록부를 갖는 전자 사진용 벨트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 카본 블랙은, 원료 카본 블랙의 표면에 유기물을 부착시키고 상기 유기물을 소성함으로써 형성되는 전자 사진용 벨트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원료 카본 블랙은 아세틸렌 블랙인 전자 사진용 벨트.
  7. 전자 사진 화상 형성 장치이며,
    전자 사진 감광체;
    상기 전자 사진 감광체 상에 형성된 정착되지 않은 토너상이 1차 전사되는 중간 전사 벨트; 및
    상기 중간 전사 벨트 상에 전사된 토너상을 기록 매체에 2차 전사하는 2차 전사 유닛을 포함하며,
    상기 중간 전사 벨트는 제1항에 따른 전자 사진용 벨트인 전자 사진 화상 형성 장치.
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