KR20090092040A

KR20090092040A - 관형 벨트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20090092040A
Application number: KR1020080017311A
Authority: KR
Inventors: 김지성; 곽기남; 김정한; 송상민; 강충석
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-08-31
Also published as: KR101381511B1

Abstract

본 발명은 내주면의 소정 위치에 회전방향을 따라 형성된 가이드 부재를 포함하는 관형 벨트를 제공한다.

Description

관형 벨트 및 그 제조방법{Tubular belt and preparation method thereof}

본 발명은 전자기기 등에 사용되는 관형 벨트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 관형 벨트는 복사기나 레이저빔프린터, 팩시밀리 등 전자기기에 사용되어 복사지나 전사지 위에 형성된 토너상을 정착 및 전사시키는 용도로 정착벨트 또는 중간전사벨트, 이송벨트로 사용된다.

이러한 정착벨트 및 중간전사벨트, 이송벨트로 사용하기 위해서는 내오염성, 내열성, 방열특성, 탄성률, 제전성, 내구성, 발수성, 발유성, 및 대전방지 특성이 우수해야 한다.

특히 관형 벨트의 토너(toner)를 전사시키는 기능을 위하여 적절한 부피저항값을 구비하는 특성이 요구되는데, 요구되는 부피저항 값보다 높거나 낮은 경우 이들의 대전방지특성, 전사성, 화상특성, 이형성 및 내오염성과 같은 물성이 저하되어 이로 인한 화상불량의 치명적인 결함이 발생될 수 있다.

이와 같은 관형 벨트는 전자기기에 장착될 때 전자기기 내에서 관형 벨트를 회전시키기 위하여 관형 벨트 내부에 롤러가 접하게 되는데, 함께 맞물려 회전하는 중에 회전하는 힘에 의하여 슬립 현상이 발생되어, 서로 접하여 회전하는 롤러와 관형 벨트가 양 끝단이 일치하지 않고, 최초의 위치를 서로 이탈하여 회전하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 슬립 현상이 발생하면 복수의 색상의 토너를 반복하여 전사하는 과정에서 정해진 위치에 토너를 전사시키지 못하여 정상적인 화상을 제공하지 못할 수 있고, 종이 등의 매체가 말리는 현상도 발생할 수 있다.

따라서 이러한 슬립 현상을 방지하기 위해, 일반적으로 가이드 레일과 같은 가이드 부재를 관형 벨트에 부착하는 방법을 이용하고 있다.

그러나 기존 관형 벨트의 제조방법, 예를 들어 원통형의 실린더 외주면에 고분자 수지를 도포 후 건조 등의 열처리를 하고 실린더로부터 고분자 수지를 취득함으로써 관형 벨트를 얻는 롤코팅법, 원통형의 실린더 내주면에 고분자 수지를 도포 후 건조 등의 열처리를 하고 실린더로부터 고분자 수지를 취득함으로써 관형 벨트를 얻는 원심성형법, 또는 원형 다이를 통해 용융된 고분자 수지를 압출하여 관형 벨트를 얻는 압출법 등에서는 관형 벨트의 제조 후에 가이드 부재를 부착하는 별도의 공정이 요구되었다.

또한, 가이드 레일의 위치가 정밀하여야 인쇄 장치에서 회전체로 인해 구동되는 관형 벨트가 사행하는 문제점을 방지할 수 있기에 가이드 레일 부착 장치의 정밀도가 요구되고, 가이드 레일이 박리되는 문제를 방지하기 위해 관형 벨트와 가이드 레일을 부착시키는 접착제에 높은 접착력이 요구되지만 가이드 레일 소재인 폴리우레탄과 관형 벨트 소재의 특성이 다르기 때문에 두 소재 모두에 대한 접착력을 동시에 만족하는 접착제를 구하는 것이 용이하지 않고, 2종 이상의 접착제 또는 접착테이프를 이용하는 경우도 있다.

따라서, 가이드 부재가 형성된 관형 벨트 제조 공정을 간소화하고 고가의 접착제 사용을 최소화할 것이 요구되고 있다.

또한, 가이드 부재에 이음매가 있는 경우, 이음매 부분의 기계적 강도가 다른 부위의 기계적 강도와 달라 이음매 부분에서 파단이 발생할 수 있어 가이드 부재에 이음매가 없을 것이 필요한데, 이음매가 없는 가이드 부재를 부착하려면 관형 벨트와 가이드 부재 모두의 치수 정밀도가 고도로 요구되는 등 용이하게 달성될 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 가이드 부재가 형성된 관형 벨트를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 가이드 부재를 용이하게 형성할 수 있는 관형 벨트의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 관형벨트 뿐만 아니라 가이드 부재 역시 이음매가 없는 관형벨트 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 바람직한 제1구현예로서, 내주면의 소정 위치에 회전방향을 따라 일체로 형성된 가이드 부재를 포함하며, 부피저항값이 10⁸~10¹³Ω㎝ 이고, 이음매가 없는 관형 벨트를 제공한다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 이음매가 없는 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리스티렌 수지 중 선택된 적어도 1종 이상으로 형성된 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 관형 벨트와 동일한 재료로 형성된 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 관형 벨트와 상이한 재료로 형성된 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리 실록산 수지, 페녹시 수지, 천연고무(NR), 폴리스티렌부타디엔고무(SBR), 클로로프렌 고무 (CR), 부틸고무 (IIR), 에틸렌-프로필렌고무 (EPDM) 및 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM) 중 선택된 적어도 1종 이상으로 형성된 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 180° 박리강도가 6N/cm 이상인 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 관형 벨트 및 가이드 부재 중 적어도 1종 이상은 열중량분석기로 측정한 5% 열분해 개시온도가 200℃ 이상인 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 관형 벨트 및 가이드 부재 중 적어도 1종 이상은 온도 85±2℃ 및 습도 85RH% 조건에서 20hr 방치 후 길이 방향의 치수변화율이 -1.0 ~ +1.0 % 이내인 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 관형 벨트의 내구성이 가이드 부재의 내구성보다 우수한 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 500회 이상인 것일 수 있다.

상기 구현예에 따른 관형 벨트는 JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 1500회 이상인 것일 수 있다.

상기 구현예에서, 가이드 부재는 폭이 2~20mm, 두께가 0.1~5mm인 것일 수 있다.

본 발명은 바람직한 제2구현예로서, 실린더의 홈에 가이드 부재를 형성하기 위한 수지를 도포하는 단계; 관형 벨트를 형성하기 위한 수지를 상기 실린더 외주면에 도포하는 단계; 및 도포된 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 관형 벨트의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 바람직한 제3구현예로서, 실린더의 홈에 가이드 부재를 배치하는 단계; 관형 벨트를 형성하기 위한 수지를 상기 실린더 외주면에 도포하는 단계; 및 도포된 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 관형 벨트의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 가이드 부재를 포함하여 슬립 현상을 방지하면서도 벨트의 물성에 부정적 영향을 주지 않는 관형 벨트를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 슬립 현상을 방지하는 가이드 부재를 용이하게 형성할 수 있는 관형 벨트의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 관형벨트 뿐만 아니라 가이드 부재 역시 이음매가 없는 관형벨트 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 측면도,

도 2는 도 1에서 I 선에 따라 가상 절개시 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 정면도,

도 3은 도 1에서 I 선에 따라 가상 절개시 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 정면도,

도 4는 도 1에서 I 선에 따라 가상 절개시 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 정면도,

도 5는 도 1에서 I 선에 따라 가상 절개시 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 정면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도,

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도,

도 8은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도,

도 9는 박리 강도의 측정 방법의 모식도이다.

<도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명>

10 : 관형 벨트 11 : 내주면

15 : 가이드 부재 20 : 롤러

21 : 외주면 25 : 홈

30 : 암 실린더 31 : 수 실린더

32 : 실린더 40 : 수지

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 도시한 종단 측면도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 I 선으로 가상 절개하여 도시한 종단 정면도이고, 도 3~5는 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트가 롤러에 장착된 상태를 I 선으로 가상 절개하여 도시한 종단 정면도이다.

또한 도 6은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 관형 벨트의 제조방법에 따른 종단 정면도이다.

상기 도면들에서는 편의상 동일 구성부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하였으나, 이들은 조성 및 형태까지 동일한 것을 의미하는 것은 아니다.

본 발명의 관형 벨트(10)는 내주면(11)의 소정 위치에 관형 벨트(10)가 회전하는 방향으로 가이드 부재(15)가 형성되어 있다.

가이드 부재(15)를 갖는 본 발명의 관형 벨트(10)는 롤러(20)와 맞물려 회전하는 것으로, 상기 롤러(20)는 관형 벨트(10) 중 가이드 부재(15)가 형성된 곳과 맞닿는 위치에, 가이드 부재(15)가 삽입되어 맞물려 회전 가능한 크기를 갖는 홈(25)을 구비할 수 있다. 따라서 관형 벨트(10)와 롤러(20)가 맞물려 회전하면서 관형 벨트(10)의 가이드 부재(15)가 롤러(20) 또는 롤러(20)의 홈(25)과 지속적으로 마찰되므로, 가이드 부재(15)의 내구성을 고려하여 가이드 레일과 관형 벨트와의 180° 박리강도가 6N/cm 이상인 것일 수 있다.

또한 상기 본 발명을 통해 제공되는 관형 벨트는 가이드 부재(15)와 관형 벨트(10)가 일체로 형성된 것일 수 있다. 본원에서 '일체형' 또는 '일체로 형성된' 이란 가이드 부재와 관형 벨트를 접착하기 위한 별도의 접착층이 포함되지 않고 가이드 부재와 관형 벨트 부재가 직접 접착되어 있는 것을 의미하며, 마찬가지로 가이드 부재(15)의 내구성을 고려하여 가이드 레일과 관형 벨트와의 180° 박리강도가 6N/cm 이상인 것일 수 있다.

또한 상기 가이드 부재(15)는 이음매가 없이 구비된 것일 수 있다. 기존의 이음매가 있는 가이드 부재는 이음매 부분에서 관형 벨트가 파단될 수 있을 뿐만 아니라 가이드 부재가 관형 벨트로부터 벗겨지는 불량이 발생할 수 있다.

한편, 관형 벨트(10)의 내주면(11)에 가이드 부재(15)가 형성되는 위치는 특별히 한정되는 것은 아니며, 관형 벨트(10)가 회전됨으로 인하여 발생되는 슬립현상을 방지할 수 있다면 어느 위치에도 형성될 수 있는데, 즉, 가이드 부재(15)가 관형 벨트(10)의 끝단부에서 일정간격 이격되어 형성될 수도 있고, 끝단부에 접하여 형성될 수도 있으며, 중심부에 형성될 수도 있는 것이다. 또한 가이드 부재(15)가 복수 개 형성되어도 무방하다. 바람직하게는 관형 벨트(10)의 끝단으로부터 10mm 이내의 지점에 가이드 부재가 시작되도록 하고, 단측 또는 양측에 존재할 수 있다.

또한 상기 가이드 부재(15)는 레이저 프린터에 사용되는 별도의 정착유닛으로부터 발생하는 200℃ 이상의 고열로부터 견딜 수 있도록 열중량분석기(TGA)로 측정한 5% 열분해온도가 200℃이상인 것일 수 있다. 만일 200℃ 미만이면 본 발명에 따른 제품이 사용되는 인쇄장치 부품과 인접하는 곳에 위치하는 250℃ 정도의 고열을 사용하는 정착부로부터 전달될 수 있는 열에 의해 내구성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 관형 벨트(10)와 가이드 부재(15)는 다양한 환경에서 오류없이 작동할 수 있도록 치수안정성이 요구되는 바, 온도 85±2℃ 및 습도 85RH% 조건에서 20hr 방치 전/후의 두께방향 및 길이방향 및 폭방향의 치수변화율이 각각 -1.0 ~ +1.0 % 이내인 것일 수 있다. 만일 치수변화율이 -1.0 ~ +1.0 % 이상일 경우 외부 환경의 변화에 민감하여 화상 인쇄 장치의 오작동 또는 관형 벨트의 사행 및 파단, 화상이 어긋나는 현상 등의 불량을 야기할 수 있다.

아울러 가이드 부재(15)와 관형 벨트(10)는 롤러(20)와의 지속적인 마찰과 같은 물리적인 힘에 대한 내구성이 요구되는 바, 바람직하게는 관형 벨트(10)의 내구성이 가이드 부재(15)의 내구성보다 우수한 것일 수 있다. 만일 가이드 부재보다 관형 벨트의 내구성이 약하여 사용 중 먼저 손상될 경우, 화상 인쇄 장치 안에서 맞물려 작동하는 감광성(OPC) 드럼의 표면을 손상시키게 되어 복구 비용을 증가시킬 위험이 있다.

또한 본 발명의 가이드 부재를 포함하는 관형 벨트의 수명을 고려하여, JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 500회 이상인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 1500회 이상인 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 관형 벨트(10)로부터 가이드 부재 부위를 제외한 시편을 얻은 후 JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 1,000회 이상일 수 있고, 가이드 부재(15)는 JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 500회 이상일 수 있다.

그리고 관형 벨트(10)의 폭과 두께는 특별히 한정되지 않으나, 가이드 부재(15)의 폭 및 두께는 관형 벨트(10)의 면적이 한정되는 점 및 구동 롤러의 두께가 한정되는 점을 고려하여, 폭이 2~20mm, 두께가 0.1~5mm인 것일 수 있다.

상기 가이드 부재(15)는 관형 벨트(10)를 구성하는 재료와 동일한 재료로 형성된 것일 수 있으며, 또는 서로 다른 재료로 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 관형 벨트(10)는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용하여 제조된 것일 수 있으며, 바람직하게는, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리스티렌 수지 중 선택된 적어도 1종 이상을 포함한 것일 수 있고, 내열성 및 내구성 측면에서 폴리이미드 수지가 적합하다. 본 발명의 가이드 부재(15)가 관형 벨트(10)를 구성하는 재료와 동일한 재료로 형성된 경우, 가이드 부재(15) 또한 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용하여 제조된 것일 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가이드 부재(15)가 상기 관형 벨트(10)를 구성하는 재료와 다른 종류의 재료로 형성된 경우 가이드 부재(15)를 구성하는 재료로는 반드시 한정되는 것은 아니고 유연성이 있는 재질이면 적용이 가능하며, 바람직하게는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리실록산 수지, 페녹시 수지, 천연고무(NR), 폴리스티렌부타디엔고무(SBR), 클로로프렌 고무 (CR), 부틸고무 (IIR), 에틸렌-프로필렌고무 (EPDM), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM) 중 선택된 적어도 1종 이상을 사용할 수 있다.

이 경우 가이드 부재(15)와 관형 벨트(10)는 제조과정에서 경화공정을 거치면서 단단하게 결착되어 별도의 접착층이 형성되지 않아도 되므로, 접착층을 형성하는 접착제로 인한 문제점을 원천적으로 배제할 수 있다.

관형 벨트(10)를 제조할 수 있는 폴리이미드 수지는 열안정성이 우수하고, 기계적, 전기적 특성이 우수한 장점들을 갖는 반면, 높은 유리전이온도로 인하여 가공상 많은 제약이 따르고, 비교적 대전되기 쉬운 특성이 있다. 또한 부피저항값이 관형 벨트로서 요구되는 저항값보다 높은 값을 갖고 있다. 따라서 전도성 필러를 혼합하는 것이 바람직하며, 용매에 전도성 필러를 혼합한 후 분산안정성을 위하여 분산제를 더 투입할 수도 있다.

관형 벨트(10)를 제조하는 방법을 폴리이미드 수지를 이용하는 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 전도성 필러 및 첨가제를 더 투입하는 경우 첨가제를 용매에 분산시키고, 여기에 디아민과 디안하이드라이드를 투입하여 전도성 필러가 함유된 폴리아믹산 용액을 0~30℃에서 30분~12시간 반응시켜 제조한다. 또는 상기 전도성 필러 및 첨가제를 폴리아믹산 용액이 제조된 이후에 첨가하여도 무방하다.

상기 디아민 및 디안하이드라이드는 폴리이미드 수지 제조시 사용되는 것이라면 특별히 제한되지는 않는 바, 예컨대, 디아민으로는 옥시디아닐린(4,4′-Oxydianiline, ODA), p-페닐렌디아민(para-Phenylene Diamine, pPDA), m-페닐렌디아민(meta-Phenylene Diamine, mPDA), p-메틸렌디아민(para-Methylene Diamine, pMDA), m-메틸렌디아민(meta-Methylene Diamine, mMDA), 옥시페닐렌디아민(4,4′-Oxyphenylen Diamine, OPDA) 등을 사용할 수 있으며, 상기 디안하이드라이드로는 파이로멜리틱 디안하이드라이드(1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride, PMDA), 벤조페논 디안하이드라이드(3,3′,4,4′-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, BTDA), 비페닐 디안하이드라이드(3,3′,4,4′-Biphenyltetracarboxylic Dianhydride, BPDA), 옥시디프탈릭 디안하이드라이드(4,4-Oxydiphthalic anhydride, ODPA) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 통상 디아민과 디안하이드라이드는 1:0.99 내지 0.99:1 몰비의 동몰량으로 사용될 수 있다.

상기 제조된 폴리아믹산 용액을 가이드 부재(15)를 형성할 수 있는 실린더(30,31,32)의 홈과 외주면에 또는 외주면에만 도포한 후 열처리하여 이미드화한다.

상기 열처리는 60~400℃에서 단계적으로 이루어지는데, 우선 프리베이킹(pre-baking)을 60~80℃에서 5~100분간 실시하여 표면에 잔존하고 있는 용매 및 수분을 일차적으로 제거한다. 이후 분당 1~10℃의 승온속도를 유지시켜 최고온도 250~400℃까지 승온시킨 후 10분~3시간 유지하여 최종적으로 후경화(post-curing)시킴으로써 표면에 존재하는 용매 및 수분을 완전히 제거하여 이미드화를 진행 및 완료시킴과 동시에 고상화된 필름상의 관형 벨트(10)를 제조할 수 있다.

제조된 관형 벨트(10)는 우수한 대전방지성, 제전성 및 인쇄성을 제공하기 위하여는 중간 부피저항값인 10⁸~10¹³Ω㎝ 범위, 구체적으로는 10⁹~ 10¹¹Ω㎝의 부피저항값을 갖는 것이 바람직한데, 이를 위하여 관형 벨트(10)의 전기저항값을 조절하기 위한 전도성 필러로는 케첸블랙(ketjen black), 아세틸렌블랙(acetylene black), 퍼니스블랙(furnace black), 카본 나노튜브(Carbon nanotube) 중 선택된 1종 또는 그 이상을 전체 용질에 대하여 0.1~20중량% 사용할 수 있다. 여기에 추가적으로 금속필러를 더 포함할 수 있으며, 전체 용질에 대하여 0.1~5중량% 사용할 수 있다.

특히, 케첸블랙과 다중벽 구조의 카본 나노튜브(Multi-wall Carbon nanotube)는 대전방지특성과 반도전성을 나타낼 수 있는 카본블랙의 일종으로, 타 소재에 비하여 전도성이 우수하며, 적은 양의 투입에 대하여 우수한 전기적 특성을 발현하며, 불순물 함량이 매우 적어, 본 발명에 사용하기 적합하다. 한편, 금속필러는 알루미늄, 니켈, 은 또는 운모에 안티몬이 도핑된(담지된) Dentall TM-200와 같은 물질을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 전도성 필러를 분산시키는 용매로는 N,N-디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸피롤리디온(NMP) 등의 비양자성 초극성 용매 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 관형 벨트(10)를 제조하는데 사용할 수 있는 실린더는 특별히 한정하는 것은 아니나, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 관형 벨트(10)와 가이드 부재(15)를 일체로 형성하기 위하여, 한 개의 원통형 실린더(32) 또는 두 개 이상의 원통형 실린더(30, 31)를 사용할 수 있다.

상기 실린더(30, 31, 32)는 그 재질이 알루미늄, 스테인리스 스틸, 철, 구리, 크롬, 니켈 및 세라믹 혼합소재 등이 단독 또는 복합적인 것 일 수 있다. 또한 이형성을 향상시키기 위한 목적으로 이형층을 외주면에 구비할 수 있으며, 이형층은 내열성을 갖춘 소재라면 특별히 한정되는 것이 아니고, 비제한적으로 실리콘, 내열성 복합 테프론 등을 들 수 있다.

이 때 한 개의 원통형 실린더(32)를 사용하는 경우는 가이드 부재(15)가 형성될 수 있는 위치의 외경이 차이가 나는 실린더를 사용할 수 있다.

두 개 이상의 실린더(30, 31)를 사용하는 경우, 각각의 암수 실린더(30, 31)는 탈부착이 가능하고, 조립될 때 맞닿는 부분의 외경이 서로 상이한 것을 사용할 수 있다. 상기 암수 실린더(30, 31)는 서로 맞닿는 부분의 외경이 상이하며, 어느 한 실린더(31)는 두 실린더끼리 맞닿는 끝단에서 일정 간격 이격된 부분의 외경이 다른 실린더(30)의 외경과 동일한 것일 수 있으며, 이 경우 제조하고자 하는 가이드 부재(15) 너비만큼 간격을 두어 결착시키면 그만큼의 홈이 자연적으로 형성될 수 있다. 또는 맞닿는 부분 뿐만 아니라 암수 실린더(30,31) 전체의 외경이 서로 상이한 것일 수 있다. 이 때는 수지의 경화가 완료된 후 실린더를 제거하고 형성하고자 하는 가이드 부재(15)의 너비로 절단하여 사용할 수 있다.

본 발명의 관형 벨트(10)를 제조할 때에는 각각의 실린더(30, 31)의 원통 중심축을 일치시키면서 결착시킨 후 실린더(30, 31)의 외주면을 따라 관형 벨트(10)를 제조하는 수지를 원하는 두께로 도포하여 경화시킨 후, 수 실린더(31)를 떼어내고 이어서 암 실린더(30)를 떼어내는 방식으로 또는 이와는 반대로 순차적으로 복수의 실린더(30, 31)를 제거할 수 있으며, 이때 관형 벨트 및 가이드 부재는 동일한 수지로 제조된다. 또는 가이드 부재(15) 형성을 위한 수지를 홈에 채운 후 바로 또는 건조 또는 반경화시킨 후, 관형 벨트(10) 형성을 위한 수지를 실린더(30, 31, 32) 외주면에 도포하여 경화시킬 수 있다. 따라서 관형 벨트 및 가이드 부재의 제조에 서로 상이한 수지를 사용하더라도 경화과정을 통하여 서로 단단하게 결착되므로 별도의 접착제를 사용하지 않더라도 충분한 부착강도가 나올 수 있다.

한편, 두 개의 실린더(30, 31)을 사용하는 경우, 이음매가 없는 오링을 암수실린더(30, 31)에 모두 맞닿도록 결착시킨 후 실린더 외주면에 수지를 도포하여 관형 벨트(10)를 제조할 수 있다. 이는 가이드 부재(15) 형성을 위해 수지를 홈에 채운 후 건조 또는 반경화시키는 시간을 절약하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

수지를 경화시킨 후에는 실린더(30, 31, 32)를 제거하고 관형 벨트를 원하는 크기로 절단함으로써 가이드 부재(15)가 일체로 형성된 관형 벨트(10)를 제공할 수 있다. 도 6에서 A 선으로 절단시, 도 2 의 관형 벨트가 얻어지며, B 선으로 절단시 도 3 의 관형 벨트가 얻어진다. 이로써 관형 벨트(10)와 가이드 부재(15)의 손상을 방지하면서 일체형으로 용이하게 제조할 수 있다. 제조되는 관형 벨트(10)의 두께는 40~200㎛일 수 있다.

이로부터 대전방지성, 제전성 및 인쇄성 등이 향상된 반도전성 형태의 레이저 프린터, 팩시밀리 및 복사기 등의 전자기기에 사용할 수 있는 관형 벨트(10)를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

기계적 교반기, 환류 냉각기 및 질소유입구가 장착된 2L 용량의 4구 플라스크에 DMF 922.20g과 케첸블랙 6.5g(KETJENBLACK EC 600 JD, Ketjenblack社, 일본)을 혼합하고, 질소를 유입시켜주고, 200W 40kHz의 초음파로 1시간 분산한 후, 상기의 플라스크에 옥시디아닐린(Wakayama社, 일본) 52.49g을 용해하고, 벤조페논 디안하이드라이드 85.31g을 3회 분할 투입하여 반도전성 폴리아믹산을 제조하였다.

제조된 반도전성 폴리아믹산은 균일한 상태의 검정색 용액이며, 점도가 500poise였다.

SUS 304 재질로 된 외경 120mm인 원통형의 암 실린더와 동일 외경의 수 실린더를 도 6에 도시된 바와 같이 결착하였으며, 결착 후 두 실린더 사이에는 폭 4.1mm, 깊이 1.5mm의 홈이 형성되었다. 상기 실린더의 홈에 상기 제조된 반도전성 폴리아믹산 용액을 디스펜서를 통해 도포하고 120℃ 열풍으로 건조하는 것을 반복하여 홈에 채워진 건조된 반도전성 폴리아믹산의 두께가 1.5mm가 되어 좌,우 실린더 외경의 높이와 같게 하고, 이어서 실린더의 외주면이 완전히 덮히도록 디스펜서를 통해 균일하게 도포하였다.

이 후, 80℃에서 프리베이킹하여 벨트 표면에 잔존하는 용매 및 수분을 일차적으로 제거한 후, 분당 5℃의 승온속도를 유지시키면서 350℃까지 승온하고, 350℃에서 1시간 유지함으로써 최종적으로 후경화(post-curing)하여 표면 및 내부에 잔존하는 용매 및 수분을 완전히 제거시키고, 이후 실린더를 순차적으로 제거하였다. 가이드 부재 바깥쪽을 기준으로 관형 벨트가 폭 238mm 너비를 갖도록 절단하여 관형 벨트를 제조하였다. 제조된 관형 벨트는 두께는 65㎛였으며, 가이드 부재의 폭은 4.0mm, 두께는 1.3mm였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 도 7에 도시된 바와 같이 외경 120mm 의 암 실린더, 및 외경 118.5mm 의 수 실린더를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1에서, 단면이 사각형이고 폭 4mm, 두께 1.5mm인 NBR((주)윔테크,한국)재질의 이음매가 없는 오링을 외경이 120mm의 암 실린더 및 수 실린더에 모두 맞닿도록 끼우고, 최종 후경화 온도를 300℃로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 1에서, 단면이 사각형이고 폭 4mm, 두께 1.5mm인 실리콘 고무((주)윔테크,한국)재질의 이음매가 없는 오링을 외경이 120mm의 암 실린더 및 수 실린더에 모두 맞닿도록 끼우고, 최종 후경화 온도를 280℃로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서, 단면이 사각형이고 폭 4mm, 두께 1.5mm인 우레탄 고무((주)진석우레탄, 한국)재질의 이음매가 없는 오링을 외경이 120mm의 암 실린더 및 수 실린더에 모두 맞닿도록 끼우고, 최종 후경화 온도를 250℃로 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

제조 공정 중에 우레탄 고무 재질의 가이드 부재는 경도의 상승을 보였다.

<실시예 6>

상기 실시예 1에서, SUS 304 재질로 된 외경 120mm인 원통형의 암 실린더와 동일 외경의 수 실린더를 도 6에 도시된 바와 같이 결착하였으며, 결착 후 두 실린더 사이에는 폭 15mm, 깊이 0.5mm의 홈이 형성된 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<실시예 7>

상기 실시예 1에서, SUS 304 재질로 된 외경 120mm인 원통형의 암 실린더와 동일 외경의 수 실린더를 두 실린더 사이에 폭 4.1mm, 깊이 1.5mm의 홈이 형성되도록 도 6에 도시된 바와 같이 결착하고, 상기 실린더의 홈에 디메틸 폴리실록산 재질의 1액형/상온경화형/내열성 실리콘 수지(동양실리콘社, RTV106)를 채워 수지의 두께가 1.5mm가 되어 좌,우의 실린더 외경의 높이와 같게 하고, 이어서 실린더의 외주면이 완전히 덮히도록 폴리아믹산 수지를 디스펜서를 통해 균일하게 도포하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<실시예 8>

상기 실시예 7에서 가이드 부재를 형성하기 위한 수지로 페녹시 수지(국도화학, YP-50EK) 500g과 붕화질소(ESK Ceramic社, 독일, Boronid-SCP1) 3g 및 경화제 (Diaminodiphenylsulfone, Sigma-Aldrich社) 0.5g을 혼합하여 균일 분산이 되도록 30분동안 교반한 것을 사용하고, 홈에 도포한 후 120℃의 열풍으로 건조하고, 건조한 후 용매가 휘발되면서 수축되는 정도에 따라 도포량을 조절하여 반복 도포하여 최종 건조 두께가 1.5mm가 되어 좌,우 실린더 외경의 높이와 같게 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 가이드 부재 형성을 위한 홈이 구비되지 않은 외경이 120mm인 SUS304 재질의 실린더를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하고, 단면이 직사각형 모양이고 폭 4.0mm, 두께 1.3mm인 실리콘 고무 재질의 고무줄(진석우레탄社,한국)의 넓은 방향의 한 면에 아크릴계 접착제층을 구비한 양면 접착테이프(7033, Teraoka社)를 접착한 후, 상기 양면 접착테이프의 다른 한 면의 접착제층이 상기 관형 벨트의 한쪽 끝단 내주면에 맞닿도록 압착한 후 롤러로 가압하여 기포를 제거함으로써 가이드 레일을 부착하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서 가이드 부재 형성을 위한 홈이 구비되지 않은 외경이 120mm인 SUS304 재질의 실린더를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 관형 벨트를 제조하고, 단면이 직사각형 모양이고 폭 4.0mm, 두께 1.3mm인 쇼어 경도 60의 폴리에테르우레탄 재질의 고무줄(진석우레탄社,한국)의 넓은 방향의 한 면에 에폭시계 1액형 접착제(PT-108社)를 주사기를 이용해 도포하고, 상기 고무줄의 접착제가 도포된 면을 상기 관형 벨트의 한쪽 끝단 내주면에 맞닿도록 압착한 후, 접착제가 경화될 수 있도록 100℃ Oven에서 1시간동안 방치함으로써 가이드 레일을 부착하였다.

제조공정 중에 접착제 도포 면적이 좁아 접착액이 흘러내리는 현상이 여러번 발생했으며, Oven에서 열경화하는 중에 접착제로부터 기포 발생 등의 원인으로 가이드 부재의 들뜸 현상이 발생하여, 결과적으로 가이드 부재 접착 부위가 울퉁불퉁해졌다.

<비교예 3>

종래의 제품으로서, 칼라 레이저 프린터(삼성전자, CLP-300)에서 PBT 소재의 관형벨트 부재와 폴리우레탄 소재의 가이드 부재가 접착제를 통해 부착된 전사벨트를 얻었다.

상기 실시예 및 비교예로 제조된 관형 벨트 및 이로부터 박리되는 가이드 부재 각각을 하기의 방법으로 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 1 및 표 2와 같다.

(1) 박리강도

시편의 크기

- 길이 : 150mm

- 폭 : 4.0mm

박리 조건

- 가이드 부재와 관형 벨트의 박리 각도 : 180 °

- 그립(Grip) 거리 : 100mm

- 속도 : 50mm/min

- Load Cell : 1kN

- 측정기기 : Instron 3300series

(2) 내열성

가이드 부재와 벨트 각각을 별도로 다음과 같이 5% 열분해 온도를 측정하였다. 측정환경은 25℃, 55RH%이다.

측정 기기 : Perkin Elmer社, TGA

측정 조건 : 질소 가스 충진, 승온속도 10℃/분, 시편 무게 1g

(3) 치수변화율

치수 측정기기 : Vimtec社 EG3020M

고온 고습 환경 시험기 : HIRAYAMA社 PC-422R8D

가이드 부재 및 관형 벨트를 각각 별도로 샘플을 준비한 후 고온 고습 환경 시험기에 넣고 85℃, 85RH% 조건에서 20시간 방치하는 시험을 진행하였다. 이 때, 시험 전후의 치수를 상기 치수 측정기기로 측정하여 길이 방향 변화율을 계산하였다.

(4) 부피저항

측정기기 : Hiresta UP, Probe UR-100 (다이아 인스트루먼트)

측정방법 : 인가전압 250V

측정환경은 25℃, 55RH%이다.

(5) 인쇄성

실시예 및 비교예의 관형 벨트를 휴렛팩커드사제의 Laser Jet 1600형 레이저빔 프린터에 세팅하고 사진데이터와 문자데이터를 인쇄하였다.

○ : 사진데이터 또는 문자데이터 모두 양호한 화상을 얻었다.

△ : 사진데이터에서 확대경으로 잘 보면 화상에 약간의 거친부분이 보였다.

문자데이터만 볼 때는 문제가 없었다.

× : 사진데이터 및 문자데이터 모두 거친부분이 보였다.

(6) 내오염성

휴렛팩커드사제의 Laser Jet 1600형 레이저빔 프린터에 세팅되어 있는 전사벨트 유닛에 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 관형 벨트의 시편을 바꿔 채용한 상태에서 전사벨트 유닛을 32.5±2℃, 상대습도 90±2%의 조건 하에서 1주간 보관하였다. 그 후 각 전사벨트 유닛을 상기 프린터에서 세팅한 후 100장을 하프톤 인쇄를 한 후, 인쇄물의 오염 유무를 육안으로 확인하여 다음과 같이 평가하였다.

○ : 눈으로 보았을 때 인쇄물 전체에서 오염이 없었음.

△ : 가벼운 오염(5장 이내의 사용상 문제가 없는 오염)

× : 심각한 오염(5장 이상)

(7) 내굴절성

시험방법 : JIS C6471, 8.2

굴곡각도 : 270도

굴곡속도 : 175회/분

하중 :500g

내굴절성은 관형 벨트 부재와 가이드 부재를 별도로 평가하고, 가이드 부재가 구비된 관형벨트 부위에 대해서도 평가하였다.

(8) 내구성

가이드 부재의 크기와 동일한 홈이 형성된 두 롤러가 구비되고, 상기 두 롤러 중에 한 롤러가 회전 구동 롤러이고, 상기 다른 한 롤러가 다른 롤러와 서로 수평을 유지하며 움직이면서 관형 벨트에 장력을 가할 수 있는 설비에, 도 1과 같이 실시예로부터 제조된 관형 벨트를 걸고, 2kg/m의 장력을 유지하며 회전 구동을 개시하여 가이드 부재 또는 관형 벨트가 찢어지거나 치수 또는 구조의 변형이 발생하는 시점에서 종료하고, 종료시의 회전수를 확인하였다. 회전수가 낮을수록 벨트의 내구성이 낮은 것으로 평가하였다.

	부피저항(Ω㎝)	인쇄성	내구성		내오염성	제품 외관
	부피저항(Ω㎝)	인쇄성	회(X10³)	변형 발생부위	내오염성	제품 외관
실시예 1	2.5 x 10^9	○	80	가이드 부재	○	양호
실시예 2		○	85	가이드 부재	○	양호
실시예 3		○	65	가이드 부재	○	양호
실시예 4		○	65	가이드 부재	○	양호
실시예 5		○	65	가이드 부재	○	양호
실시예 6		○	70	가이드 부재	○	양호
실시예 7		○	65	가이드 부재	○	양호
실시예 8		○	60	가이드 부재	○	양호
비교예 1		△	35	접착층, 관형벨트 부재 동시 발생	△	양호
비교예 2		△	20	접착층, 관형벨트 부재 동시 발생	○	불량
비교예 3	1.8 x 10^10	○	40	관형벨트 부재	○	양호

	가이드 부재/관형 벨트 부재 박리강도	가이드 부재가 구비된 관형벨트의 내굴절성	가이드 부재			관형 벨트 부재
	가이드 부재/관형 벨트 부재 박리강도	가이드 부재가 구비된 관형벨트의 내굴절성	5%열분해온도	치수변화율	내굴절성	5%열분해온도	치수변화율	내굴절성
단위	N/cm	회	℃	%	회	℃	%	회
실시예 1	측정 불가^*	4,500	평가 불가^**			510	0.065	7,000
실시예 2	측정 불가^*	4,500	평가 불가^**
실시예 3	11	3,500	360	0.510	5,000
실시예 4	8	3,000	310	0.250	4,500
실시예 5	9	2,500	250	1.210	3,500
실시예 6	측정 불가^*	4,500	평가 불가^**
실시예 7	14	5,000	310	0.220	5,000
실시예 8	9	3,500	260	0.320	4,000
비교예 1	4	1,000	250	2.500	3,500
비교예 2	5	1,250	250	5.665	3,500
비교예 3	5	1,200	240	1.350	3,000	280	0.322	2,500
: 관형 벨트와 가이드 부재가 길이 방향을 따라 박리되지 않아 박리강도 측정불가했음.*: 가이드 부재만을 따로 얻지 못했으므로 물성 평가가 불가능했으나, 관형 벨트 부재와 동일 물성을 나타낼 것으로 예상됨.

상기 물성 측정 결과, 접착제 또는 접착테이프를 사용하여 가이드 부재가 부착된 관형 벨트를 제조한 경우에는 가이드 부재 부분이 울퉁불퉁해져 외관이 불량하고 인쇄성에 부정적 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 내구성도 가이드 부재와 관형 벨트가 직접 접착된 경우보다 나빴으며, 접착력이 부족하여 가이드 부재가 관형 벨트로부터 쉽게 박리되는 것으로 나타났다. 또한, 특히 고온고습 환경하에서 가이드 부재와 관형 벨트 사이에 있는 접착제 또는 접착테이프의 영향으로 인해 상대적으로 큰 치수변화율을 보이는 것을 확인했다.

반면, 본 발명이 제공하는 제조방법에 의하여 제조된 가이드 부재가 부착된 관형 벨트는 인쇄성, 내구성, 접착력, 고온고습에 의한 치수변화율 등에서 우수한 성능을 보였다.

Claims

내주면의 소정 위치에 회전방향을 따라 일체로 형성된 가이드 부재를 포함하며, 부피저항값이 10⁸~10¹³Ω㎝ 이고, 이음매가 없는 관형 벨트.
제 1 항에 있어서,

가이드 부재는 이음매가 없는 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리스티렌 수지 중 선택된 적어도 1종 이상으로 형성된 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 3 항에 있어서,

가이드 부재는 관형 벨트와 동일한 재료로 형성된 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 3 항에 있어서,

가이드 부재는 관형 벨트와 상이한 재료로 형성된 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 5 항에 있어서,

가이드 부재는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리 실록산 수지, 페녹시 수지, 천연고무(NR), 폴리스티렌부타디엔고무(SBR), 클로로프렌 고무 (CR), 부틸고무 (IIR), 에틸렌-프로필렌고무 (EPDM) 및 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(CSM) 중 선택된 적어도 1종 이상으로 형성된 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

가이드 부재는 180° 박리강도가 6N/cm 이상인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

가이드 부재는 180° 박리강도가 6N/cm 이상인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

관형 벨트 및 가이드 부재 중 적어도 1 이상은 열중량분석기로 측정한 5% 열분해 개시온도가 200℃ 이상인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

관형 벨트 및 가이드 부재 중 적어도 1 이상은 온도 85±2℃ 및 습도 85RH% 조건에서 20hr 방치 후 길이 방향의 치수변화율이 -1.0 ~ +1.0 % 이내인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

관형 벨트는 그 내구성이 가이드 부재의 내구성보다 우수한 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 500회 이상인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 12 항에 있어서,

JIS C6471, 8.2에 의하여 측정한 내굴절성이 1500회 이상인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

가이드 부재는 폭이 2~20mm, 두께가 0.1~5mm인 것임을 특징으로 하는 관형 벨트.
실린더의 홈에 가이드 부재를 형성하기 위한 수지를 도포하는 단계;

관형 벨트를 형성하기 위한 수지를 상기 실린더 외주면에 도포하는 단계; 및

도포된 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 관형 벨트의 제조방법.
실린더의 홈에 가이드 부재를 배치하는 단계;

관형 벨트를 형성하기 위한 수지를 상기 실린더 외주면에 도포하는 단계; 및

도포된 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 관형 벨트의 제조방법.