KR20050097922A - 도전성 수지 조성물, 및 이것을 이용한 감광 드럼용 기체및 감광 드럼 - Google Patents

Abstract

도전제가 첨가된 열가소성의 도전성 수지 조성물에 있어서, 베이스 수지가 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물이다. 이 도전성 수지 조성물은 바람직하게는 온도 50℃, 상대습도 90% 의 환경하에서 24 시간 방치했을 때의 흡수율로서, ASTM D-570 에 준거해서 측정된 값이 1.0% 미만이다. 본 발명에 의해, 기계적 강도, 가공성 등의 저하를 초래하는 일 없이 경량화를 용이하게 달성할 수 있으면서, 특히 고온 고습의 사용 조건에서도 높은 치수 안정성을 갖는 도전성 수지 조성물을 제공할 수 있다. 이 조성물은 감광 드럼용 기체나 감광 드럼에 매우 적합하게 사용된다.

Description

도전성 수지 조성물, 및 이것을 이용한 감광 드럼용 기체 및 감광 드럼 {CONDUCTIVE RESIN COMPOSITION, BASE FOR PHOTOSENSITIVE DRUM USING THE COMPOSITION, AND PHOTOSENSITIVE DRUM}

본 발명은 도전성 수지 조성물, 및 이것을 이용한 감광 드럼용 기체 (基體) 및 감광 드럼에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 성형 가공이 용이한 한편 치수 안정성이 뛰어난 도전성 수지 조성물, 및 이것을 이용한 감광 드럼용 기체, 및 이 기체를 이용하여 이루어진 감광 드럼에 관한 것이다.

일반적으로 복사기, 팩시밀리, 프린터 등의 전자 사진 장치나 정전 기록 장치 등에서의 정전 기록 프로세스에서는, 우선 광도전성 물질 [예를 들어 ZnO, CdS, Se, OPC (유기 반도체), 무정형 실리콘 (a-Si) 등] 층을 갖는 감광 드럼 표면을 균일하게 대전시키고, 상기 감광 드럼 표면에 광학계로부터 영상을 투사해 빛을 받은 부분의 대전을 소거함으로써 정전 잠상을 형성하고, 그 다음에 이 정전 잠상에 토너를 공급해 토너의 정전적 부착에 의해 토너상을 형성하여, 마지막으로 이것을 종이, OHP 용지, 인화지 등의 기록 매체에 전사해 화상을 형성하는 방법이 채택되고 있다.

종래, 이러한 정전 기록 프로세스에 이용되는 감광 드럼의 기체로는, 비교적 경량이고 기계 가공성도 뛰어나며 또한 양호한 도전성을 갖는 것으로부터, 알루미늄 합금을 원통상이나 원주상으로 가공한 것이 이용되고 있다. 그러나 근년에는, 생산성, 리사이클성의 개량 요구가 높아짐에 따라, 이 알루미늄 합금제 기체에 대신하는 것으로서, 예를 들어 베이스 수지로서 폴리아미드계 수지 등의 열가소성 수지를 이용해, 이것에 카본 블랙 등의 도전제를 혼합 분산한 도전성 수지 조성물을 사출 성형해서 이루어지는 수지제 기체를 이용하는 일도 수행되고 있다. 이 수지제 기체는 플랜지나 기어 등의 부속품도 기체 본체와 함께 일체 성형할 수 있는 저진동ㆍ저소음이며, 전하의 누출이 작고, 전위의 감쇠 특성이 완만하고, 리사이클성이 향상하는 등의 장점을 가지고 있다.

여기서, 상기 감광 드럼에는, 그 기능으로부터 내외경 정밀도, 진직도 (straightness), 진원도 (roundness) 등이 높은 치수 정밀도가 요구되어, 폭넓은 온도 범위 또는 폭넓은 습도 범위의 모든 사용 조건하에서 성능이 유지될 필요가 있지만, 현재에는 특히 고온 고습의 사용 환경에서 치수 정밀도가 저하하기 쉬워, 충분히 만족할 수 있는 것을 얻는 것이 곤란한 실정이다.

발명의 개시

본 발명자들은 이러한 상황하에서, 종래에서의 여러 문제를 해결해 기계적 강도의 저하나 가공성의 저하 등을 초래하는 일이 없고, 특히 고온 고습의 사용 조건에서도 높은 치수 안정성을 갖는 도전성 수지 조성물, 이것을 이용한 감광 드럼용 기체, 및 상기 기체를 이용한 감광 드럼을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은 상기의 뛰어난 기능을 갖는 감광 드럼용 기체 및 감광 드럼에 적용하는 수지 조성물의 개발에 관하여 열심히 연구를 거듭한 결과, 베이스 수지에 폴리에스테르계 수지를 이용함으로써 그 목적을 달성할 수 있는 것을 알아냈다. 본 발명은 이러한 관찰에 근거해 완성한 것이다.

즉, 본 발명은, 도전제가 첨가된 열가소성의 도전성 수지 조성물에 있어서, 베이스 수지가 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

또 본 발명은, 전자 사진 프로세스 등의 정전 기록 프로세스에 이용되는 감광 드럼용 수지제 기체로서, 상기 기체가 상기의 도전성 수지 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광 드럼용 기체를 제공하는 것이다.

게다가 본 발명은, 상기 감광 드럼용 기체상에 감광층을 갖는 것을 특징으로 하는 감광 드럼도 제공하는 것이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 도전성 수지 조성물에서는 베이스 수지가 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것이 필요하다. 이러한 도전성 수지 조성물을 감광 드럼의 기체에 적용한 경우에는, 상기 기체 제품의 치수 변화를 작게 억제해 높은 치수 정밀도를 유지할 수 있다.

본 발명의 감광 드럼용 기체는 공지의 방법, 예를 들어 도전성 수지 조성물을 사출 성형법이나 압출 성형법에 의해, 소정의 원통 형상이나 원주 형상으로 성형함으로써 제작할 수 있고, 그 중에서도 사출 성형법이 특히 바람직하다.

상기 폴리에스테르계 수지로는 방향족계의 디카르복실산과 지방족계 아민의 반응에 의해서 얻어지는 것이 바람직하고, 구체적으로는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리프로필렌 테레프탈레이트 (PPT) 등을 들 수 있다. 이 중에서도 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 혹은 폴리에틸렌나프탈레이트가 바람직하다.

또, 베이스가 되는 폴리에스테르계 수지 이외에, 충격 강도 개량이나 유동성, 가공성 등의 개량을 목적으로 하여 적당한 다른 수지나 첨가제, 윤활제 등을 배합할 수 있다.

여기서, 다른 수지로는 특별히 제한은 없지만, 성형성의 향상이나 저비용성의 관점으로부터는 나일론 6 이나 나일론 66 등의 폴리아미드계 수지를 배합하는 것이 바람직하다. 또, 저흡습성 수지로서, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드 등을 배합할 수도 있다.

또, 첨가제로는 폴리에스테르계 엘라스토머 (예를 들어 폴리에스테르-폴리에테르 공중합체), 폴리올레핀계 엘라스토머 (예를 들어 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체) 등의 각종 엘라스토머; 스테아린산나트륨, 몬탄산나트륨 등의 금속 비누; 스테아린산 아미드, 알킬계 비스아미드 등의 아미드계 윤활제 등을 이용할 수 있다. 상기 각종 엘라스토머는 충격 개량제로서의 효과를 가지며, 상기 금속 비누, 아미드계 윤활제 등은 유동성ㆍ가공성 개량제로서의 효과를 가진다.

이들 다른 수지나 첨가제는 그 배합량이 많아지면 얻어지는 도전성 수지 조성물의 흡수성, 내약품성, 굴곡 탄성률, 충격 강도 등의 기계 특성이 저하하는 경향이 있으므로, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대해서 다른 수지의 경우는 100 중량부 이하, 특히 30 중량부 이하 범위의 배합이 바람직하고, 유동성ㆍ가공성 개량제의 경우는 50 중량부 이하, 특히 20 중량부 이하 범위의 배합이 바람직하다.

본 발명의 도전성 수지 조성물에서 이용되는 도전제로는 상기 수지 성분에 균일하게 분산 가능하다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 카본 블랙, 그래파이트, 또 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속 가루, 도전성 유리 가루 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 카본 블랙이 바람직하다. 이 도전제의 배합량으로는 수지분 100 중량부에 대해서 바람직하게는 5~40 중량부, 더욱 바람직하게는 20~35 중량부의 범위에서 선정된다. 도전제가 많아지면 충격 강도 등의 기계 특성이 저하하는 경향이 있고, 적어지면 원하는 도전성의 충분한 발현이 곤란하게 되는 경우가 있다.

또, 본 발명의 도전성 수지 조성물에는, 필요하다면 각종 섬유나 위스커 (whisker) 등의 충전재를 함유할 수 있다. 상기 충전재로는, 예를 들어 카본 섬유, 도전성 위스커, 도전성 유리 섬유 등의 도전성 충전재, 유리 섬유 등의 비도전성 충전재 등을 들 수 있다.

특히, 탄성률이나 강도의 향상을 중시하는 관점으로부터는, 섬유상의 규산 칼슘, 티탄산 칼륨이나, 탄화 규소, 질화 규소, 산화 마그네슘, 티탄산 칼륨, 수산화 알루미늄 등의 통상의 위스커 섬유를 이용할 수 있다. 그 중에서도 규산 칼슘의 섬유상 충전재, 특히 위스커가 바람직하다. 여기서, 섬유상 충전재로서의 규산 칼슘은, 예를 들어 「월라스토나이트 (Wollastonite)」 로서 입수할 수 있다. 이 월라스토나이트는 천연 광물인 규회석을 분쇄ㆍ정제한 것으로, 평균 지름 6~25 ㎛ 의 미세한 섬유상의 백색 분말이다.

또, 상기 중 무기 충전재를 이용하는 경우는, 예를 들어 아미노실란, 에폭시실란, 우레이도실란, 비닐실란 등의 실란계 커플링제나 티타네이트계 커플링제를 배합함으로써, 혹은 미리 무기 충전재를 이러한 커플링재로 표면 처리함으로써 수지와의 친화성을 높여 사용할 수도 있다.

상기 충전재의 배합량으로는 특별히 제한은 없고, 충전재의 종류, 섬유의 길이 및 지름 등에 따라 적당히 선택되지만, 수지 성분 100 중량부에 대해서 바람직하게는 10~50 중량부, 더욱 바람직하게는 25~45 중량부의 범위에서 선정된다. 충전재가 많아지면 충격 강도 등의 기계 특성이 저하하는 경향이 있고, 적어지면 굴곡 강도ㆍ굴곡 탄성률 등의 기계 특성이 저하하는 경향이 있다.

그 외의 첨가제로는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 실리콘 수지, 이황화몰리브덴 (MoS₂), 각종 금속 비누 등을 들 수 있다.

본 발명에서의 도전성 수지 조성물은, 온도 50℃, 상대습도 90% 의 환경하에서 24 시간 방치했을 때의 흡수율로서, ASTM D-570 에 준거해서 측정한 흡수율이 1.0% 미만인 것이 바람직하고, 더욱이 0.5% 이하, 특히 0.2% 이하인 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 감광 드럼용 기체의 형상으로는 회전에 의해 용이하게 기록 매체에 화상을 형성할 수 있는 관점에서, 원통상이나 원주상 등이 바람직하다. 상기 기체의 성형 방법으로는 특별히 제한은 없고, 전술한 바와 같이 사출 성형법, 압출 성형법 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 사출 성형법이 특히 바람직하다. 성형 온도나 사출 압력 등의 성형 조건은 기체를 구성하는 수지 성분의 종류 등에 따라 적당히 선택된다.

본 발명의 감광 드럼용 수지제 기체의 외주면 물성은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 그 표면 거칠기를 중심선 평균 거칠기 (Ra) 로 0.8 ㎛ 이하, 특히 0.2 ㎛ 이하; 최대 높이 (Rmax) 로 1.6 ㎛ 이하, 특히 0.8 ㎛ 이하; 10 점 평균 거칠기 (Rz) 로 1.6 ㎛ 이하, 특히 0.8 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이러한 Ra, Rmax, Rz 가 커지면, 수지제 기체 표면의 요철이 감광 드럼의 감광층 상에 나타나, 이것이 화상 불량의 원인이 되는 경우가 있다.

본 발명의 감광 드럼은 고속 화상 형성 장치에 장착되는 것으로서, 상기 본 발명의 감광 드럼용 수지제 기체 상에 감광층 및 필요하다면 그 외의 층, 예를 들어 하부도포층이나 보호층 등을 갖는 것이다. 상기 감광층으로는, 적어도 전하 발생층 및 전하 수송층을 갖는 것이 바람직하다. 여기서 전하 발생층은, 예를 들어 전하 발생 화합물 및 결착 수지로 구성할 수 있다. 상기 전하 발생 화합물로는 특별히 제한은 없고, 종래 감광체의 전하 발생층에 이용되는 공지의 화합물 중에서 적당히 선택되며, 각종 무기계 도전성 화합물, 유기계 도전성 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 전하 발생능이 높은 화합물 등이 바람직하다. 또, 결착 수지로는 특별히 제한은 없고, 종래 감광체의 전하 발생층 등에 이용되는 공지의 수지 중에서 적당히 선택된다. 이 전하 발생층은 공지의 도포, 증착 등의 방법에 따라 형성할 수 있다.

한편, 전하 수송층은 불균일 전하 수송층 및 균일 전하 수송층을 갖는 것이 바람직하고, 상기 불균일 전하 수송층으로는 특별히 제한은 없지만, 입자 분산형 불균일 전하 수송층이나, 상 분리형 불균일 전하 수송층 등이 바람직하다. 상기 불균일 전하 수송층은 상기 불균일 전하 수송층에 함유시키는 고분자 재료 등의 재료를 용매에 분산시켜, 공지의 도포 등의 방법에 따라 형성할 수 있다.

상기 균일 전하 수송층으로는 특별히 제한은 없지만, 전하 수송능이 높고, 성막성이 뛰어난 고분자 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 균일 전하 수송층은, 상기 균일 전하 수송층에 함유시키는 상기 고분자 재료 등의 재료를 용매에 분산시켜, 공지의 도포 등의 방법에 따라 형성할 수 있다.

다음에, 본 발명을 실시예에 의해 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해서 한정되는 것은 전혀 아니다.

덧붙여, 수지 조성물의 흡수율과 감광 드럼용 기체의 외형 변화율은 이하에 나타내는 방법에 따라서 구했다.

<흡수율>

시료를 온도 50℃, 상대습도 90% 의 환경하에서 24 시간 방치해, 이 때의 흡수율을 ASTM D-570 에 준거해서 측정했다.

<드럼 기체의 외경 변동>

하기와 같이 제조한 각 드럼 기체 단부의 외경 (A) 을 측정하면서, 이것을 50℃, 상대습도 90% 의 환경하에서 24 시간 방치한 후의 외경 (B) 을 재측정하고, 방치 전후에서의 외경 변동량 [(B)-(A)] 을 (A) 로 나눈 값을 % 로 표시했다.

실시예 1~3, 비교예 1~3

베이스 수지로서 폴리에스테르계 수지 (실시예) 또는 폴리아미드계 수지 (비교예) 를 이용해 표 1 의 배합 조성에 의해 2 축 스크류 압출기를 이용하여 도전성 수지 조성물을 각각 조제해, 상기 방법에 의해 흡수율 (%) 을 측정했다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

또, 각 도전성 수지 조성물을 이용해 외경 30 mm, 길이 260 mm, 둘레벽 두께 1.7 mm 의 드럼 기체를 사출 성형법에 의해 성형해, 상기 방법에 의해 고온 고습하 (50℃, 상대습도 90%) 에서의 드럼 기체의 외경 변화율 (%) 을 측정했다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

	도전성 수지 조성물의 배합 조성						특성
	수지 (중량부)				도전제 (중량부)	보강재 (중량부)	흡수율(%)ASTM D-570	드럼 기체의 외경변화율(%)
	PA66	PBT	PET	PEN	카본블랙	윌라스토나이트
흡수율(%)ASTM D-570	1.8	0.08	0.06	0.03	-	-
비교예 1	100	-	-	-	30	35	1.0	0.4
비교예 2	100	-	-	-	30	25	1.4	0.6
비교예 3	100	-	-	-	20	35	1.2	0.5
실시예 1	-	100	-	-	30	35	0.2	0.04
실시예 2	-	-	100	-	30	35	0.18	0.03
실시예 3	-	-	-	100	30	35	0.14	0.02
주; PA66: 나일론 66 [UBE INDUSTRIES, LTD. 제, 상표 「UBE 나일론」] PBT: 폴리부틸렌 테레프탈레이트 [WINTECH POLYMER LTD. 제, 상표 「TEIJIN PBT」] PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트 [MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 제, 상표 「DIANITE」] PEN : 폴리에틸렌 나프탈레이트 [TEIJIN LIMITED 제, 상표 「PEN 수지」] 카본 블랙: 용광로 (furnace) 카본 블랙 [ASAHI CARBON CO., LTD. 제, 상표「Asahi AX-015」] 월라스토나이트: [KAWATETSU MINING COMPANY 제, 상표「Wollastonite」]

제 1 표의 결과로부터, 폴리에스테르계 수지를 이용한 실시예 1~3 의 경우에는, 폴리아미드계 수지를 이용한 비교예 1~3 의 경우와 비교해 도전성 수지 조성물의 흡수율은 현저하게 작고, 또 감광 드럼용 기체로서의 외경 변화율은 비교예의 것보다 1/10 이하로 뛰어나, 모두 고온 고습 조건하에서도 치수 정밀도가 극히 뛰어난 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 치수 안정성이 뛰어난 도전성 수지 조성물을 얻을 수 있고, 이 때문에 기계적 강도, 가공성, 치수 정밀도 등의 저하를 초래하는 일 없이 경량화를 용이하게 달성할 수 있으면서, 특히 고온 고습의 사용 조건에서도 뛰어난 치수 정밀도를 유지할 수 있는 감광 드럼용 기체를 확실히 얻을 수 있다. 또, 상기 기체를 감광 드럼에 적용함으로써, 화상 불량의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (8)

1. 도전제가 첨가된 열가소성의 도전성 수지 조성물에 있어서, 베이스 수지가 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 수지 조성물은 온도 50℃, 상대습도 90% 의 환경하에서 24 시간 방치했을 때의 흡수율로서 ASTM D-570 에 준거해서 측정된 값이 1.0% 미만인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 폴리에스테르계 수지가 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 혹은 폴리에틸렌 나프탈레이트인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   충전재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 충전재의 배합량이 수지분 100 중량부에 대해 10~50 중량부인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 충전재가 섬유상 규산 칼슘인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 조성물.
7. 정전 기록 프로세스에 이용되는 감광 드럼용 수지제 기체로서, 상기 기체가 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 수지 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광 드럼용 기체 (基體).
8. 제 7 항 기재의 감광 드럼용 기체 상에 감광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 감광 드럼.