KR20210001231A - 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 벨트와 이를 포함하는 정착 장치 및 광택 향상 장치 - Google Patents

무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 벨트와 이를 포함하는 정착 장치 및 광택 향상 장치 Download PDF

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Abstract

토너 화상 정착 또는 토너 화상 광택 향상을 위하여 사용될 수 있는 무단 벨트로서, 실록산 고분자 매트릭스 중에 무기 나노 입자들이 분산된 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 이형층을 포함하는 벨트, 이를 채용한 광택 부여 장치와 정착 장치 및 화상형성장치가 개시된다. 상기 벨트를 채용한 광택 부여 장치 및/또는 정착 장치를 구비한 화상형성장치는 장기간 동안 고품질 고화상의 토너 화상을 안정적으로 제공할 수 있다.

Description

무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 벨트와 이를 포함하는 정착 장치 및 광택 향상 장치{Belt comprising coating layer comprising inorganic-organic nanocomposite materials, and fusing apparatus and gloss-enhancing apparatus comprising the same}
팩시밀리 머신, 프린터, 및 복사기 등의 전자사진방식 화상형성장치는 화상수용체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 화상수용체 상에 가시적인 토너 화상을 형성하고, 이 토너 화상을 기록 매체로 전사한 후, 전사된 토너 화상을 기록 매체에 정착시킨다.
정착 과정은 토너에 열과 압력을 가하는 과정을 수반한다. 통상적으로 정착장치는 서로 맞물려 정착닙(fusing nip)을 형성하는 가열 롤러와 가압 롤러를 구비한다. 토너 화상이 전사된 기록 매체는 정착 닙을 통과하면서 열과 압력을 받으며, 이에 의하여 고광택(high gloss) 토너 화상이 기록 매체에 정착된다. 더 고광택의 화상이 요구되는 경우 정착 화상을 다시 가열 및 냉각하여 정착 화상의 광택을 더 향상시키는 광택 향상 장치('photofinishing apparatus'라고도 지칭됨)가 더 사용될 수 있다. 고속 인쇄와 저에너지 정착을 달성하기 위하여 열용량이 작은 벨트가 정착 공정 및 광택 향상 공정에 이용될 수 있다. 그러나 장기간 동안 고광택 화상을 안정적으로 형성하기 위해서는 토너 화상 정착용 또는 토너 화상 광택 향상용 벨트(이하, 단순히 "벨트"라고 지칭될 수 있음) 표면의 광택 및 내마모성을 높여서 벨트 표면의 광택을 장기간에 걸쳐서 높게 유지하는 것이 중요하다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 모식적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 일 실시예에 따른 정착 장치의 모식적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 다른 실시예에 따른 정착 장치의 모식적인 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 또 다른 실시예에 따른 정착 장치의 모식적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 가압 부재 및 금속 브라켓의 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 일 실시예에 따른 광택 향상 장치의 모식적인 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 다른 실시예에 따른 광택 향상 장치의 모식적인 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 또 다른 실시예에 따른 광택 향상 장치의 모식적인 단면도이다.
도 9a 및 9b는 도 2 내지 4에 도시된 정착 장치 또는 도 6 내지 8에 도시된 광택 향상 장치에서 무단 벨트로서 사용될 수 있는 두 실시예에 따른 벨트의 모식적인 단면도이다.
도 10은 무기 나노 입자의 존재하에서 오가노실라놀 화합물을 탈수 축합 반응을 진행함으로써 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층을 형성하는 과정을 모식적으로 나타낸다.
도 11은 인쇄 매수 증가에 따른 상기 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 12는 인쇄 매수 증가에 따라 얻어진 토너 화상의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 13은 인쇄 매수 증가에 따른 상기 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 14는 인쇄 매수 증가에 따라 얻어진 토너 화상의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 11 내지 14에서 y축상의 광택도의 단위는 GU(gloss unit)이다.
이하, 본 개시의 구체적인 실시예들에 따른 토너 화상을 정착하기 위하여 또는 정착된 토너 화상의 광택을 더 향상시키기 위하여 사용될 수 있는 무단 벨트, 및 상기 무단 벨트를 채용한 정착 장치와 광택 향상 장치 및 화상형성장치에 관하여 설명한다.
정착 공정에서 토너 화상 정착용 무단 벨트(이하, "정착 벨트" 또는 "벨트"라고 지칭될 수 있음)의 내부에 위치하는 가압 부재와 가압 롤러(즉, 백업 롤러)의 사이에 상기 정착 벨트가 위치하며, 가압 부재와 가압 롤러 사이의 상호 가압에 의해 정착 닙을 형성한다. 이때, 가압 부재와 정착 벨트가 서로 접촉한 상태에서 회전하기 때문에 정착 벨트에 마모가 발생하여 정착 벨트의 사용 수명이 단축되고 정착 성능이 저하될 수 있다. 따라서 정착 벨트의 마모를 최소화함으로써 장기간 동안 고광택 화상을 안정적으로 형성할 수 있기 위해서는 정착 벨트 표면의 광택 및 내마모성을 높여서 벨트 표면의 높은 광택을 장기간 유지하는 것이 중요하다. 이는 광택 향상 장치에 사용되는 토너 화상 광택 향상용 벨트의 경우에도 마찬가지이다.
도 1은 일 실시예에 따른 화상형성장치의 모식적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 화상형성장치는 기록 매체(P), 예를 들어 용지에 토너 화상을 형성하는 인쇄유닛(100), 및 토너 화상을 기록 매체(P)에 정착시키는 정착 장치(200) 및 광택 향상 장치(300)를 구비할 수 있다. 인쇄유닛(100)은 복수의 감광 드럼(1)과, 복수의 현상기(10), 및 용지 이송 벨트(30)를 포함할 수 있다. 복수의 현상기(10)는 복수의 감광 드럼(1)에 각각 대응되며, 복수의 감광 드럼(1)에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시킴으로써 복수의 감광 드럼(1)의 표면에 토너화상을 형성한다. 칼라 인쇄를 위하여, 복수의 현상기(10)는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너를 수용하는 복수의 현상기(10Y)(10M)(10C)(10K)를 포함할 수 있다. 현상기(10)는 그 내부에 수용된 토너를 감광 드럼(1)에 형성된 정전 잠상에 공급하여 정전 잠상을 토너 화상으로 현상시킨다. 현상기(10)는 현상 롤러(5)를 구비할 수 있다. 현상 롤러(5)는 현상기(10)내의 토너를 감광 드럼(1)으로 공급한다. 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)이 균일한 표면 전위를 갖도록 대전시키는 대전기의 일 예이다. 클리닝 블레이드(6)는 전사과정 후에 감광 드럼(1)의 표면에 잔류하는 토너 및 이물질을 제거할 수 있다. 노광기(20)는 변조된 광을 감광 드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)에 조사하여 그 위에 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상을 형성한다. 노광기(20)로서 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit) 또는 LED(light emitting diode)를 광원으로 사용하는 LED 노광기 등이 사용될 수 있다. 용지 이송 벨트(30)는 기록 매체(P)를 지지하고 이송한다. 용지 이송 벨트(30)는 예를 들어 지지 롤러(31)(32)에 의하여 지지되어 순환주행될 수 있다. 기록 매체(P)는 픽업 롤러(51)에 의하여 적재대(50)로부터 한 장씩 픽업되고, 이송롤러(52)에 의하여 이송되어 용지이송벨트(30)에 예를 들어 정전력에 의하여 부착될 수 있다. 용지이송벨트(30)를 사이에 두고 복수의 감광드럼(1Y)(1M)(1C)(1K)과 대면하는 위치에 복수의 전사롤러(40)가 배치될 수 있다.
정착 장치(200)는 기록매체(P)로 전사된 화상에 열 및 압력을 가하여 기록 매체(P)에 정착시킬 수 있다. 적재대(50)에 적재된 기록매체(P)는 픽업 롤러(51)와 이송 롤러(52)에 의하여 용지 이송 벨트(30)로 공급되며, 용지 이송 벨트(30) 상에 예를 들어 정전기력에 의하여 유지된다. Y, M, C, K 색상의 토너화상들은 복수의 전사 롤러(40)에 인가되는 전사 바이어스 전압에 의하여 용지 이송 벨트(30)에 의하여 이송되는 기록 매체(P) 상으로 순차로 전사된다. 기록 매체(P)가 정착 장치(200)를 통과하면, 토너화상은 열과 압력에 의하여 기록 매체(P)에 정착된다. 토너 화상의 광택을 더 증가시키고자 하는 경우, 화상형성장치는 광택 향상 장치(300)를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 정착된 토너 화상을 갖는 기록 매체(P)는 정착 장치(200)를 통과한 후 광택 향상 장치(300)를 통과한다. 광택 향상 장치(300)는 정착된 토너 화상을 가열, 냉각 및 분리 공정을 통해 정착된 토너 화상을 더욱 고광택 및 고화질로 만들 수 있다. 정착 공정 및 광택 향상 공정을 통과한 기록 매체(P)는 배출 롤러(53)에 의하여 배출된다.
도 2는 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 일 실시예에 따른 정착 장치(200)의 모식적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 정착 장치(200)는 회전가능한 무단 벨트(210), 무단 벨트(210)의 내측에 위치하는 가열 유닛(400), 및 무단 벨트(210)의 외측에서 가열 유닛(400)과 대향하여 배치되어 정착 닙(201)을 형성하는 백업 부재(230)를 구비한다. 백업 부재(230)는 예를 들면 백업 롤러, 즉 가압 롤러일 수 있으며, 무단 벨트(210)를 사이에 두고 이와 접촉하도록 배치되어 가열 유닛(400)과 상호 가압되어 회전함으로써 무단 벨트(210)를 화살표 방향(F)으로 주행시킬 수 있다. 가열 유닛(400)은 무단 벨트(210)의 내측에 위치하고, 백업 부재(230)와 대향하여 정착 닙(201)을 형성하며, 정착 닙(201)에서 무단 벨트(210)를 가열한다. 가열 유닛(400)은 정착 닙(201)에 대응되는 위치에 오목한 함몰부(A)가 마련된 가압 부재(220); 및 함몰부 안에 위치하는 히터(300)를 포함한다.
무단 벨트(210)의 외측에는 가열 유닛(400)과 대향되는 백업 부재(230)가 배치된다. 가열 유닛(400)과 백업 부재(230)는 벨트(210)를 사이에 두고 상호 가압된다. 예를 들어, 무단 벨트(210)의 주행방향과 직교하는 가열 유닛(400)의 폭 방향의 양단부에는 제1 가압수단, 예를 들어 스프링(250)에 의하여 백업 부재(230)를 향하여 미는 가압력이 인가될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 스프링(250)은 금속 브라켓(251)을 개재하여 가열 유닛(400)을 가압할 수도 있다. 백업 부재(230)에도 제2 가압수단, 예를 들어 스프링(231)에 의하여 가열 유닛(400)을 향하여 미는 가압력이 인가될 수 있다. 백업 부재(230)는 벨트(210)를 주행시킬 수 있다. 예를 들어, 백업 부재(230)는 금속제 코어의 외주에 탄성층이 마련된 백업 롤러 또는 가압 롤러일 수 있다. 백업 부재(230)는 가열 유닛(400)과의 사이에 벨트(210)를 개재하고 가압된 상태에서 회전됨으로써 벨트(210)를 주행시킬 수 있다. 가열 유닛(400)은 백업 부재(230)와 함께 정착 닙(201)을 형성하고, 벨트(210)가 주행할 수 있도록 안내한다. 정착 닙(201)의 외측에서 벨트(210)가 부드럽게 주행될 수 있도록 안내하는 벨트 가이드(240)가 더 마련될 수 있다. 벨트 가이드(240)는 가열 유닛(400)과 일체로 형성될 수 있으며, 가열 유닛(400)과는 별도의 부재일 수도 있다. 정착 닙(201)을 통과하는 기록 매체 표면상의 미정착 토너 화상은 상기한 열에 의하여 연화되고 가압력에 의하여 기록 매체에 정착된다.
위에서 설명한 바와 같이, 가열 유닛(400)은 백업 부재(230)와 대면하여 정착 닙(201)을 형성하는 가압 부재(220); 및 정착 닙(201)에서 벨트(210)를 가열하는 히터(300)를 구비한다. 다시 말하면, 본 실시예의 가열 유닛(400)에서 정착 닙(201)을 형성하기 위한 가압 부재(220)와 히터(300)가 일체로 형성된 것이다. 본 실시예의 히터(300)는 탄성을 가진 유연한 히터일 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 다른 실시예에 따른 정착 장치(200)의 모식적인 단면도이다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 정착 장치의 단면도이다. 도 3에 도시된 정착 장치(200)는 히터(300)와 벨트(210) 사이에 열전도성 플레이트(260)가 개재된 점에서 차이가 있다. 열전도성 플레이트(260)는 예를 들어 금속제 박판일 수 있다. 히터(300)와 벨트(210) 사이에 열전도성 플레이트(260)를 개재함으로써 히터(300)의 열을 균일하게 벨트(210)로 전달할 수 있다. 또한, 열전도성 플레이트(260)의 폭을 정착 닙(201)의 폭(N) 이상으로 함으로써 기록 매체(P)로의 열전달 범위를 확대하여 정착성을 더 향상시킬 수 있다. 이 경우, 윤활제가 벨트(210)와 열전도성 플레이트(260) 사이에 도포될 수 있다.
상기한 정착 벨트는 높은 열전도도 및 우수한 내크랙성을 갖기 때문에 이를 채용한 정착 장치와 화상형성장치는 고속 인쇄 및 저에너지 정착 방식에 효율적으로 사용될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 또 다른 실시예에 따른 정착 장치(200)의 모식적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 정착 장치(200)는 회전가능한 무단 벨트(210), 무단 벨트(210)의 외측에서 무단 벨트(210)와 접촉하도록 배치되어 무단 벨트(210)를 화살표 방향(F)으로 주행시키는 백업 부재(230), 무단 벨트(210)의 내측에 배치된 할로겐 램프와 같은 열원(235), 열원(235)의 하부에 배치되며 열원(235)을 지지하는 금속 브라켓(233), 금속 브라켓(233)과 무단 벨트(210)의 사이에 개재하여 열원(235)으로부터의 복사열과 압력을 무단 벨트(210)로 전달하며 백업 부재(230)와 대향하여 정착 닙(201)을 형성하는 가압 부재(220)를 구비한다. 백업 부재(230)는, 예를 들면 백업 롤러, 즉 가압 롤러일 수 있다. 백업 부재(230)는 무단 벨트(210)를 사이에 두고 이와 접촉하도록 배치되어 가압 부재(220)와 상호 가압되어 회전함으로써 무단 벨트(210)를 주행시킬 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 가압 부재(220) 및 금속 브라켓(233)의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 가압 부재(220)는 금속 브라켓(233)을 지지하는 내부 홀더(inner holder, 220a) 및 내부 홀더(220a)의 외부 표면 위에 부착된 닙 플레이트(nip plate, 220b)를 구비한다. 닙 플레이트(220b)는 스테인레스 스틸, 니켈 및 알루미늄에서 선택된 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 닙 플레이트(220b)는 스테인레스 스틸, 니켈 및 알루미늄에서 선택된 금속으로 이루어진 플레이트로 이루어질 수 있다. 내부 홀더(220a)는 예를 들면 내열성 유기 폴리머로 소정의 형상으로 성형된 구조물일 수 있다. 내부 홀더(220a)는, 예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 제1 및 제2 측벽부, 및 상기 제1 및 제2 측벽부를 서로 연결하는 베이스부를 구비할 수 있다. 내부 홀더(220a)의 제1 및 제2 측벽부 중의 적어도 어느 하나의 외측 표면상에 볼록부(221)가 돌출되어 있다. 닙 플레이트(220b)의 내측 표면상의 볼록부(221)에 대응하는 위치에 오목부가 형성되어 있으며, 볼록부(221)가 오목부내에 삽입됨으로써 닙 플레이트(220b)가 내부 홀더(220a)에 결합될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 무단 벨트(210)의 내측에는 열원(235)이 배치된다. 무단 벨트(210)의 외측에는 가압 부재(220)와 대향되는 백업 부재(230)가 배치된다. 가압 부재(220)와 백업 부재(230)는 무단 벨트(210)를 사이에 두고 상호 가압된다. 예를 들어, 열원(235)의 상부에는 온도 센서(미도시) 및 써모스탯(미도시)이 설치될 수 있다. 또한, 무단 벨트(210)의 주행방향과 직교하는 열원(235)의 상부에는 가압수단(미도시), 예를 들어 스프링 장치에 의하여 금속 브라켓(233) 및 백업 부재(230)를 향하여 미는 가압력이 인가될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 백업 부재(230)에도 가압수단, 예를 들어 스프링(231)에 의하여 가압 부재(220)를 향하여 미는 가압력이 인가될 수 있다. 백업 부재(230)는 무단 벨트(210)를 주행시킬 수 있다. 예를 들어, 백업 부재(230)는 금속제 코어의 외주에 탄성층이 마련된 백업 롤러 또는 가압 롤러일 수 있다. 백업 부재(230)는 가압 부재(220)와의 사이에 무단 벨트(210)를 개재하고 가압된 상태에서 회전됨으로써 무단 벨트(210)를 주행시킬 수 있다. 가압 부재(220)는 백업 부재(230)와 함께 정착 닙(201)을 형성하고, 무단 벨트(210)가 주행될 수 있도록 안내한다. 정착 닙(201)의 외측에서 무단 벨트(210)가 부드럽게 주행될 수 있도록 안내하는 벨트 가이드(240)가 더 마련될 수 있다. 벨트 가이드(240)는 가압 부재(220)와 일체로 형성될 수 있으며, 가압 부재(220)와는 별도의 부재일 수도 있다.
도 6은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 일 실시예에 따른 광택 향상 장치(300)의 모식적인 단면도이다. 도 6을 참조하면, 정착 장치(도 1의 200)를 통과하여 정착된 토너 화상을 갖는 기록 매체(P)는 더 높은 광택 고품질 화상을 얻기 위하여 광택 향상 장치(300)를 통과할 수 있다. 특히, 사진, 컴퓨터 그래픽 등의 분야에서 균일한 광택을 갖는 고광택 및 고화질 풀 컬러 토너 화상이 요구되는 경우 광택 향상 장치(300)이 필요하다.
광택 향상 장치(300)는 회전가능한 무단 벨트(210), 가열 롤러(230b), 백업 롤러(230a), 비가열 롤러(292), 및 냉각 장치(290)를 포함한다. 가열 롤러(230b)는 무단 벨트(210)의 외측에서 무단 벨트(210)와 접촉하여 무단 벨트(210)를 가열한다. 백업 롤러(230a)는 무단 벨트(210)의 내측에서 무단 벨트(210)와 접촉하여 가열 롤러(230b)와 서로 대향하여 무단 벨트(210)를 사이에 두는 닙(201a)을 형성하며 무단 벨트(210)를 왕복 주행시킨다. 비가열 롤러(292)는 백업 롤러(230a)로부터 일정 거리만큼 이격된 곳에서 무단 벨트(210)의 내측에 위치한다. 무단 벨트(210)는 백업 롤러(230a)와 두 개의 비가열 롤러(292) 사이에서 폐곡선을 이루면서 왕복 주행한다. 냉각 장치(290)는 백업 롤러(230a)와 비가열 롤러(292)의 사이에서 무단 벨트(210)의 내측에 위치하여 닙(201a)을 통과한 무단 벨트(210)를 냉각한다.
정착이 완료된 토너 화상을 갖는 기록 매체(P)는 가열 롤러(230b) 및 백업 롤러(230a)로 구성되는 가열부의 닙(201a)을 통과한다. 가열 롤러(230b)에 의하여 가열된 무단 벨트(210)는 정착된 토너 화상을 가열한다. 백업 롤러(230a)는 무단 벨트(210)를 가열하거나 가열하지 않을 수 있다. 냉각 장치(290)는 닙(201a)을 통과한 무단 벨트(210)를 냉각함으로써 무단 벨트(210)의 표면에 위치하는 기록 매체(P) 상의 토너 화상을 냉각한다. 냉각 장치(290)는 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도도가 높은 금속 재질로 형성된 히트싱크일 수 있다. 냉각 장치(290)는 무단 벨트(210)의 표면에 실려서 이송되는 기록 매체(P)는 비가열 롤러(292)에서 무단 벨트(210)로부터 분리된다. 정착된 토너 화상은 무단 벨트(210)의 표면과 접하여 가열된 후 냉각됨으로써 무단 벨트(210) 표면의 이형층(213)의 높은 광택와 비슷한 정도의 높은 광택을 갖는 고품질 화상이 된다. 이처럼 무단 벨트(210) 표면의 이형층(도 9a 및 9b의 213)의 높은 광택은 고품질 화상을 형성하는 아주 중요한 요인이다. 이때, 고광택 토너 화상을 얻기 위해서는 가열부를 통과한 토너 화상이 무단 벨트(210)에 균일하게 접촉한 상태에서 냉각된 후 분리되는 것이 중요하다. 위에서 설명한 바와 같이, 광택 향상 장치(300)는 정착된 토너 화상을 가열, 냉각 및 분리 공정을 통해 정착된 토너 화상을 더욱 고광택 및 고화질로 만들 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 다른 실시예에 따른 광택 향상 장치(300)의 모식적인 단면도이다. 본 실시예의 광택 향상 장치(300)는 도 6에 도시된 광택 향상 장치(300)와 기본적으로 동일하다. 따라서 본 도면의 광택 향상 장치(300)의 각 구성성분에 대하여는 도 6의 광택 향상 장치(300)의 대응하는 구성성분과 동일한 참조번호가 부여된다. 본 실시예에서 냉각 장치(290)는 무단 벨트(210)에 접촉하는 접촉식 냉각 장치(290)를 갖는 점에서 도 6에 도시된 광택 향상 장치(300)와 동일하지만, 본 냉각 장치(290)는 냉각 효과를 높이기 위하여 후면에 냉각 면적을 넓히기 위한 냉각핀 구조를 갖는 점에서 다르다. 즉, 냉각 장치(290)가 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도도가 높은 금속 재질로 형성된 히트싱크로서 후면에 냉각핀 구조를 갖는 히트싱크인 점을 제외하고는, 본 실시예의 광택 향상 장치(300)는 도 6에 도시된 광택 향상 장치(300)와 기본적으로 동일한 구조와 작동 메커니즘을 갖는다.
도 8은 도 1에 도시된 화상형성장치에 장착될 수 있는 또 다른 실시예에 따른 광택 향상 장치(300)의 모식적인 단면도이다. 본 실시예의 광택 향상 장치(300)는 도 6 및 7에 도시된 광택 향상 장치(300)와 기본적으로 동일하다. 다만, 본 실시예에서 냉각 장치(290)는 무단 벨트(210)에 접촉하지 않는 비접촉식 히트싱크로서 히트싱크에 축적된 열을 외부로 방출하기 위하여 차가운 바람을 송풍하는 팬이 히트싱크의 일단에 설치되어 있다. 본 실시예의 비접촉식 냉각 방식은 냉각 장치(290)가 무단 벨트(210)와 접촉하지 않으므로 무단 벨트(210)의 내측을 마모시키지 않으며 무단 벨트(210)의 주행에 영향을 미치지 않는 장점을 갖는다.
도 9a는 도 2 내지 4에 도시된 정착 장치 또는 도 6 내지 8에 도시된 광택 향상 장치(300)에서 무단 벨트(210)로서 사용될 수 있는 일 실시예에 따른 벨트의 모식적인 단면도이다.
도 9a를 참조하면, 무단 벨트(210)는 필름 형태의 기재(substrate)층(211)을 포함할 수 있다. 기재층(211)과 이형층(213)의 사이에는 접착층(미도시)이 형성될 수 있다. 기재층(211)은 제1 베이스 수지; 및 제1 베이스 수지 중에 분산된 제1 열전도성 충전제를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 제1 베이스 수지는 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA) 및 폴리아미드이미드(PAI) 등에서 선택된 적어도 1종의 내열성 및 내마모성이 우수한 폴리머일 수 있다. 제1 베이스 수지는 이들 폴리머 중의 1종 또는 2종 이상의 블렌드일 수 있다. 이들 폴리머는 정착 온도, 예를 들어 약 120℃ 내지 약 200℃의 온도에서 견딜 수 있는 내열성과 내마모성을 갖는 것일 수 있다. 제1 열전도성 충전제는 카본 블랙, 그래파이트, 보론 나이트라이드(BN), 탄소나노튜브(CNT), 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 1종 이상일 수 있다. 제1 열전도성 충전제의 형상은 입자 또는 섬유일 수 있으며, 열전도성을 증가시키기 위한 측면에서는 종횡비가 클수록 유리하다. 예를 들면, 제1 열전도성 충전제는 제1 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 평균 길이 6 ㎛ 이상의 탄소 섬유 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 기재층(211)의 내굴곡성을 향상시키기 위해서 제1 열전도성 충전제의 함량은 40 중량부 이하로 조정할 수 있다.
제1 열전도성 충전제는 제1 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 평균 길이 7 ㎛ 이상의 탄소 섬유 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 제1 열전도성 충전제는 제1 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 평균 길이 8 ㎛ 이상의 탄소 섬유 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 탄소 섬유의 평균 길이의 상한값은 특별히 제한될 필요는 없으나, 상업적 입수가능성에 의하여 제한될 수 있다. 탄소 섬유의 평균 길이의 상한값은 예를 들면 약 100 ㎛ 이하, 구체적으로 약 50 ㎛ 이하, 약 40 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하, 약 20 ㎛ 이하, 약 15 ㎛ 이하, 약 14 ㎛ 이하, 약 13 ㎛ 이하, 약 12 ㎛ 이하, 약 11 ㎛ 이하, 또는 약 10 ㎛ 이하일 수 있다. 제1 열전도성 충전제의 함량 및 평균길이를 상기와 같은 범위내에서 조절함으로써 기재층(211)의 두께 방향 열전도도가 1.5 W/mㆍK 이상, 예를 들면 1.8 W/mㆍK 이상이 되게 할 수 있다. 상기 탄소 섬유는 예를 들면 기상 성장 탄소 섬유(VGCF)일 수 있다.
기재층(211)의 두께는 무단 벨트(210)가 정착 닙(201)에서 유연하게 변형되고 정착 닙(201)을 벗어난 후에는 원래 상태로 회복될 수 있는 정도의 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 선정될 수 있다. 예를 들어, 기재(211)의 두께는 약 30~200㎛일 수 있으며, 구체적으로 약 75~100㎛ 또는 약 50~100㎛일 수 있다.
기재층(211)의 제1 베이스 수지가 폴리이미드인 경우, 기재층(211)은 예를 들면 다음과 같은 방식으로 제조될 수 있다. 우선, 디안하이드라이드 화합물과 디아민 화합물을 반응시켜서 폴리아믹산(polyamic acid)을 얻는다. 사용될 수 있는 디안하이드라이드 화합물의 구체적인 예는 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실 디안하이드라이드, 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴 비스(프탈릭 안하이드라이드), 4,4',5,5'-설포닐디프탈릭 안하이드라이드, 3,3'4,4'-벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드라이드, 및 3,3'4,4'-옥시디프탈릭 안하이드라이드 등을 포함한다. 사용될 수 있는 디아민 화합물의 구체적인 예는 p-페닐렌 디아민(p-PDA), m-페닐렌 디아민, 4,4'-옥시디아닐린(ODA), 4,4'-메틸렌 디아민, 및 4,4'-디아미노디페닐 설폰 등을 포함한다. 폴리아믹산은 디안하이드라이드 화합물 대 디아민 화합물의 화학양론비를 약 0.9~1 : 약 0.9~1의 범위에서 비교적 저온에서, 예를 들면 상온에서 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 이 반응은 예를 들면 디메틸아세트아미드(DMAc) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)과 같은 쌍극자 비양성자성 아미드 용매(dipolar aprotic amide solvents) 중에서 진행될 수도 있다.
기재층은 폴리이미드로만 구성하는 것이 가능하며, 열전도도를 높이기 위해 폴리이미드에 열전도성 충전제를 첨가하여 기재의 열전도도를 높이기도 한다. 열전도도를 높이기 위해서는, 폴리아믹산 중에 탄소 섬유와 같은 제1 열전도성 충전제를 롤밀 방식으로 분산하여 분산물을 얻는다. 양자의 양적 관계는 상기한 바와 같은 범위내에서 조정될 수 있다. 분산 방식으로서는 용기내에 밀링 비드와 함께 분산대상물을 넣고 분산 로터를 회전시켜 밀링하는 회전 밀(rotation mill) 방식, 또는 롤밀(roll mill) 방식, 예를 들면 피드 롤, 센터 롤, 및 에이프론 롤의 맞물려 회전하는 3개의 롤을 사용하여 분산대상물을 밀링하는 3 롤밀 방식을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 회전 밀 방식을 이용하는 경우, 밀링 비드에 가해지는 회전력을 너무 강해서 제1 열전도성 충전제의 길이가 짧아지는 경향을 겪을 수 있다. 이 경우 기재층(211) 내에서 도전성 패스 또는 도전성 네트워크를 형성하는 데 불리할 수 있다. 이 경우 기재층(211)의 열전도도를 목적하는 만큼 증가시키는 데 불리할 수 있다. 3 롤밀 방식을 사용하는 경우, 제1 열전도성 충전제에 가해지는 물리력을 최소화함으로써 이의 길이가 짧아지는 현상을 최소화할 수 있어서 기재층(211)의 열전도도 향상에 유리할 수 있다.
계속하여, 위에서 얻어진 분산물을 필름상으로 성형한 후, 이 필름을 약 300℃ 내지 380℃, 예를 들면 약 320℃ 내지 약 370℃, 약 330℃ 내지 약 360℃, 약 340℃ 내지 약 355 ℃, 또는 약 340℃ 내지 약 350 ℃의 온도 범위에서 가열하여 이미드화 폐환 반응을 일으킴으로써 폴리이미드 기재층(211)을 얻을 수 있다.
제1 열전도성 충전제를 포함하는 폴리이미드 기재층(211)을 사용하면 내굴곡성 및 내크랙성이 우수하여 정착 벨트의 사용 수명을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 열전도성 충전제 들이 형성하는 열전도성 패스 또는 네트워크의 효율적인 형성에 의하여 높은 열전도도를 실현할 수 있다.
할로겐 램프를 열원으로 사용하는 정착 벨트에서 기재층(211)은 스테인레스 스틸, 니켈 및 알루미늄에서 선택된 적어도 1종의 금속으로 이루어진 필름층을 사용하는 것이 일반적이다.
무단 벨트(210)의 최외곽층은 이형층(213)일 수 있다. 기록 매체(P) 상의 토너가 용융되면서 무단 벨트(210)에 부착되는 오프셋(offset) 현상이 발생할 수 있다. 오프셋 현상은 기록 매체(P) 상의 인쇄 화상의 일부가 누락되는 인쇄 불량, 및 정착 닙(201)을 벗어난 기록 매체(P)가 무단 벨트(210)로부터 분리되지 않고 무단 벨트(210)의 외표면에 부착되는 잼(jam)의 원인이 될 수 있다. 또한 이형층(213)의 내마모성이 충분히 크지 않으면 무단 벨트(210)의 사용 시간이 경과함에 따라 마모에 의하여 무단 벨트(210)의 표면 광택이 쉽게 저하될 수 있다. 이에 의하여 정착된 토너 화상의 광택도 쉽게 저하될 수 있다.
이러한 점을 감안하여 오프셋 및 정착된 토너 화상의 광택 감소를 효과적으로 방지 또는 적어도 감소시키기 위하여 이형층(213)은 실록산 고분자 매트릭스 중에 무기 나노 입자들이 분산된 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하도록 형성된다. 상기 나노복합재료는 내마모성, 내마모성의 내구성, 및 이형성을 효과적으로 향상시키기 위하여 경도가 높은 무기 나노 입자와 이형성이 우수한 실록산 고분자가 서로 공유 결합으로 연결된 무기-유기 나노복합재료일 수 있다. 무기 나노 입자의 평균 입경은 이형층의 표면 광택을 증가시키기 위하여 20 내지 200 nm, 예를 들면 20 nm 내지 150 nm, 20 nm 내지 100 nm, 20 nm 내지 100 nm 미만 또는 20 nm 내지 90 nm로 작게 조절된다. 일 실시예에서, 무기 나노 입자는 실리카 나노 입자 또는 유리 나노 입자일 수 있다. 실리카 나노 입자는 예를 들면 잘 알려진 테트라에톡시실란(TEOS)와 같은 졸 겔 합성에서 실리콘 알콕사이드의 가수분해에 의하여 얻을 수 있거나 상업적으로 입수할 수 있다. 상기 실록산 고분자는 하기 화학식 1에 표시된 2개 이상의 히드록실기를 갖는 오가노실라놀 화합물의 탈수 축합에 의하여 형성된 것으로서 반복 Si-O-Si 연결기(linkage)를 갖는 생성물이고, 히드록실기(-OH)가 도입된 실리카 나노 입자 또는 유리 나노 입자의 존재하에서 상기 탈수 축합 반응을 진행함으로써 상기 실리카 나노 입자와 상기 실록산 고분자는 에테르 결합 -O-에 의하여 서로 연결될 수 있다(도 10 참조).
Figure pat00001
(1)
여기에서, Ra는 C1 ~ C5의 알킬기, 예를 들면 C1 ~ C3의 알킬기이며; R은 -(CR1R2)n-C(R3)3으로 표시되는 1가 유기기이며, 여기에서 R1, R2, 및 R3은 각각 독립적으로 -H 또는 -F이며, n은 0 내지 20의 정수, 예를 들면 0 내지 15의 정수, 0 내지 10의 정수, 0 내지 8의 정수, 또는 0 내지 5의 정수일 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 오가노실라놀 화합물의 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아래 화학식 2에 표시된 것들 중의 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00002
(2)
여기에서, n은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같이 0 내지 20의 정수, 예를 들면 0 내지 15의 정수, 0 내지 10의 정수, 0 내지 8의 정수, 또는 0 내지 5의 정수일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 오가노실라놀 화합물은 상기한 바와 같이 하기 화학식 3의 오가노실란 화합물을 가수분해하여 얻을 수 있다:
Figure pat00003
(3),
여기에서, X1, X2 및 X3는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 알킬기, 예를 들면 C1 ~ C3의 알킬기; C1 ~ C5의 알콕시기, 예를 들면 C1 ~ C3의 알콕시기; 또는 클로로일 수 있으며, R은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 화학식 3의 오가노실란 화합물의 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아래 화학식 4에 표시된 것들 중의 어느 하나일 수 있다:
Figure pat00004
(4),
여기에서, R은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 화학식 3의 오가노실란 화합물의 더 구체적인 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아래 화학식 5에 표시된 것들 중의 어느 하나 일수 있다:
Figure pat00005
(5).
여기에서 n은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다. 상기 오가노실란 화합물 중의 메톡시기와 같은 알콕시기 및 클로로는 가수분해에 의하여 상기 화학식 2에 표시된 화합물에서와 같이 히드록실기로 전환될 수 있다.
상기한 바와 같이, 화학식 3의 오가노실란 화합물에서 R은 -(CR1R2)n-C(R3)3으로 표시되는 1가 유기기이며, 이의 가수분해 생성물인 상기 화학식 1의 오가노실라놀 화합물의 축합 중합에 의하여 형성되는 실록산 고분자를 포함하는 코팅층의 이형성을 증가시키기 위하여 R1, R2 및 R3은 각각 불소 원자를 포함하는 치환기일 수 있다. 상기 코팅층의 이형성을 증가시키기 위하여 R1, R2 및 R3가 모두 불소 원자가 되도록 선택할 수 있다.
이형층(213)은 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함함으로써 폴리이미드 기재층(211)과 같은 기재층(11) 표면의 광택을 그대로 유지하면서 우수한 내마모성 및 이형성을 갖는다. 무기 나노 입자는 경도가 높고 입경이 작기 때문에 벨트 표면의 내마모성 및 광택을 향상시키는 데 기여하며, 상기한 화학구조를 갖는 실록산 고분자는 벨트의 이형성을 향상시키는 데 기여한다. 즉 이형층(213)은 경도가 높은 무기 나노 입자의 표면에 이형성이 우수한 실록산 고분자를 복합시킨 무기-유기 나노복합재료 코팅층을 포함한다. 이에 의하여 이형층(213)은 세라믹 특성을 나타내어 표면 경도가 높으며, 이로 인해 내마모성이 뛰어나 장기간 동안 벨트 표면의 광택 저하를 효과적으로 방지 또는 적어도 감소시킬 수 있다. 상기 벨트의 표면 광택은 화상 품질에 매우 큰 영향을 주기 때문에 상기 이형층(213)을 구비한 벨트를 사용하면 정착 공정 및 광택 부여 공정에서 장기간 동안 광택이 우수한 토너 화상을 안정적으로 형성할 수 있다.
상기 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층(213)은 종래 토너 화상 정착 또는 토너 화상 광택 향상을 위하여 사용될 수 있는 무단 벨트의 이형층으로 자주 사용되고 있는 불소계 수지 코팅층을 포함하는 이형층보다 더 장기간동안 내마모성 및 내구성이 우수하여 고광택 및 고품질 토너 화상을 안정적으로 형성하는데 유리하다.
즉, 종래 이형층은 소위 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy; PFA)로도 지칭되는 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로에테르의 공중합체; 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 또는 FEP(fluorinated ethylene prophylene)로도 지칭되는 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체와 같은 불소화 수지 코팅층을 이용하여 형성하는 것이 일반적이었다. 그러나 불소화 수지 중에서 이형층 재료로 가장 많이 사용되는 PFA의 경우 이의 코팅액은 보통 PFA 파우더가 용제 중에 분산된 형태로 존재하며, 상기 PFA 파우더의 크기도 약 0.1㎛ 내지 약 2㎛ 정도로 크기 때문에 폴리이미드 기재층 위에 PFA 이형층을 코팅하여도 이형층 표면 광택은 80 이상을 구현하기가 매우 어렵다. 또한, 불소화 수지로 형성된 필름은 대체로 표면 경도가 작아서 상기 필름을 이형층으로서 채용한 벨트는 사용 기간이 경과함에 따라 표면이 마모되어 표면 광택이 쉽게 저하될 수 있다. 또한 이러한 불소화 수지 코팅을 이용하여 이형층을 형성하기 위해서는 기재층과 이형층 사이에 접착층을 형성할 필요가 있으나, 이 접착층의 존재도 점도가 높아 표면 조도를 높이기 때문에 벨트 표면의 광택를 저하시키는 원인이 될 수 있다.
그러나 상기 무기-유기 나노복합재료는 벨트 표면의 내마모성을 향상시키기 위하여 선택된 경도가 높고 내마모성이 우수한 무기 나노 세라믹 입자와 높은 이형성 특성을 갖는 유기물이 복합된 것이다. 구체적으로, 상기 무기-유기 나노복합재료는 경도가 높은 무기 나노 세라믹 입자와 높은 이형성 특성을 갖는 유기물이 공유 결합으로 상호 연결된 것이다. 따라서 상기 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층(213)은 불소화 수지 코팅을 포함하는 이형층보다 표면 광택, 내마모성, 이형성 및 내구성이 우수하여 장기간 동안 고광택 및 고품질 토너 화상을 안정적으로 형성하는데 유리하다.
위에서 설명된 특성을 갖는 이형층(213)은 코팅 및 열처리에 의하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 먼저 무기-유기 나노복합재료를 제조한 후, 이를 물 또는 유기 용매에 분산시켜 얻은 분산액을 얻는다. 이 분산액을 기재층(211) 위에 스프레이 코팅, 딥 코팅, 또는 링 코팅 등의 코팅 방법을 사용하여 코팅층을 형성한다. 이 코팅층을 공기중에서 또는 질소 가스와 같은 불활성 분위기 중에서 열처리함으로써 무기-유기 나노복합재료 코팅층을 포함하는 이형층(213)을 형성할 수 있다. 열처리는 약 100 내지 약 300℃, 예를 들면 약 150 내지 약 200℃의 온도에서 약 5분 내지 약 1시간, 예를 들면 약 5분 내지 약 30분, 또는 약 5분 내지 약 20분 동안 실시될 수 있다.
기재층(211)과 상기 나노세라믹 복합재료 이형층(213)의 사이에 접착층이 존재할 수도 있지만, 이형층(213) 중의 나노세라믹 복합재료와 기재층(213) 사이에 열처리 공정 중에서 라디컬 반응에 의한 공유 결합이 형성될 수 있는 등 양 층 사이에 접착성이 좋은 경우에는 접착층이 생략될 수 있다. 이형층(213)은 또한 무기-유기 나노복합재료 코팅을 튜브 형태로 먼저 제조한 후, 이를 접착층을 개재하여 기재층(211) 위에 접착함으로써 형성될 수도 있다.
이형층(213)은 세라믹 특성을 갖는 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하기 때문에 이형층의 두께를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 이형층(213)의 두께는 예를 들어 약 2㎛ 내지 약 30㎛, 예를 들면 약 2㎛ 내지 약 10㎛, 또는 약 3㎛ 내지 약 5㎛ 정도로 얇을 수 있다. 따라서 상기 무단 벨트(210)는 열효율 측면에서도 유리하다.
도 10은 실리카 나노 입자 또는 유리 나노 입자와 같은 무기 나노 입자의 존재하에서 상기 오가노실라놀 화합물을 탈수 축합 반응을 진행함으로써 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층(213)을 형성하는 과정을 모식적으로 나타낸다. 도 10을 참조하면, 상기한 화학구조를 갖는 오가노실란 화합물을 가수분해하여 오가노실라놀 화합물을 형성한다. 도 10에서 R로 표시된 모이어티는 상기한 바와 같이 -(CR1R2)n-C(R3)3으로 표시되는 1가 유기기이다. 무기 나노 입자의 표면에 하이드록실기(-OH)를 도입한다. 예를 들면, 실리카 나노 입자 또는 유리 나노 입자의 표면을 과산화수소로 처리하거나 또는 진공중에서 자외선(UV) 조사를 하면 하이드록실기를 도입할 수 있다. 상기 하이드록실기가 도입된 무기 나노 입자의 존재하에서 오가노실라놀 분자들 사이의 하이드록실기 사이에 일어나는 탈수 축합 반응을 진행한다. 이에 의하여 실록산 고분자 네트워크가 형성되며, 이와 동시에 무기 나노 입자의 하이드록실기와 오가노실라놀 화합물의 하이드록실기 사이에서도 탈수 축합 반응이 일어난다. 이에 의하여 무기 나노 입자와 실록산 고분자는 Si-O-Si 실록산 네트워크에 의해 서로 연결된다. 이러한 반응에 의하여 무기 나노 세라믹 입자 표면에 우수한 이형성을 부여할 수 있는 실록산 고분자 네트워크를 공유 결합으로 연결할 수 있다. 이에 의하여 이형층(213)은 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하게 된다. 실시예에서, 이형층(213)은 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층으로 이루어질 수 있다. 상기 나노복합재료 상에 잔류하는 메틸기는 기재층(211)의 폴리이미드 분자와 반응하여 기재층(211)과 이형층(213)이 공유결합을 통하여 서로 연결될 수 있도록 하는데 사용될 수 있다.
도 9b는 도 2 내지 4에 도시된 정착 장치 또는 도 6 내지 8에 도시된 광택 향상 장치(300)에서 무단 벨트(210)로서 사용될 수 있는 다른 실시예에 따른 벨트의 모식적인 단면도이다.
도 9b를 참조하면, 본 무단 벨트(210)는 기재층(211)과 이형층(213)의 사이에 개재된 탄성층(212)을 더 포함하는 점에서 도 9a의 무단 벨트(210)와 다르다. 따라서 본 무단 벨트(210)의 기재층(211) 및 이형층(213)에 대해서는 도 9a의 무단 벨트(210)에 대한 상기 설명이 그대로 적용된다. 본 무단 벨트(210)에서 기재층(211)과 탄성층(212)의 사이 및/또는 이형층(213)과 탄성층(212)의 사이에는 접착층(미도시)이 개재되거나 개재되지 않을 수 있다. 탄성층(212)은 비교적 넓고 평탄한 정착 닙(201)을 용이하게 형성할 수 있게 한다. 탄성층(212)을 구비하는 벨트를 이용하면, 인쇄물의 화상 품질을 향상 시키는데 유리하다. 따라서 탄성층(212)을 구비하는 벨트는 칼라 화상 형성용 화상형성장치에 종종 사용된다. 탄성층(212)은 정착 온도에 견딜 수 있는 내열성을 가진 재료로 형성될 수 있다. 탄성층(212)은 제2 베이스 수지 및 상기 제2 베이스 수지 중에 분산된 제2 열전도성 충전제를 포함할 수 있다. 제2 베이스 수지는 불소화 고무(fluorinated rubber), 실리콘 고무, 천연　고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 부틸 고무,　아크릴 고무, 히드린 고무, 우레탄 고무, 폴리스티렌계 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지,　폴리아미드 수지, 폴리부타디엔계 수지, 트랜스 폴리이소프렌계 수지, 및 염소화 폴리에틸렌계 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 탄성 수지를 포함할 수 있다. 상기 탄성 수지는 정착 온도, 예를 들어 약 120℃ 내지 약 200℃의 온도에서 견딜 수 있는 내열성과 내마모성을 갖는 탄성 고무 또는 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 제2 베이스 수지는 이들 탄성 수지중의 어느 1종, 또는 2종 이상의 블렌드일 수 있다.
탄성층(212)은 제2 베이스 수지 중에 분산된 제2 열전도성 충전제를 포함할 수 있다. 제2 열전도성 충전제는 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 보론 나이트라이드(BN), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 알루미나(Al2O3), 아연산화물(ZnO), 마그네슘 산화물(MgO), 실리카(SiO2), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 철(Fe), 니켈(Ni), 카본 블랙, 그래파이트, 보론 나이트라이드(BN), 탄소나노튜브(CNT), 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 1종일 수 있다. 제2 열전도성 충전제의 형상은 입자 또는 섬유일 수 있으며, 열전도성을 증가시키기 위한 측면에서는 종횡비가 클수록 유리하다. 예를 들면, 내굴곡성 및 열전도성의 측면에서 제2 열전도성 충전제는 제2 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 SiC 60 내지 70 중량부, BN 0 내지 10 중량부, 및 평균 길이 6 ㎛ 이상의 탄소 섬유 0.5 내지 5 중량부, 예를 들면 2 내지 4 중량부 또는 2 내지 3 중량부일 수 있다. 제2 열전도성 충전제는 제2 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 평균 길이 7 ㎛ 이상의 탄소 섬유 0.5 내지 5 중량부, 예를 들면 2 내지 4 중량부 또는 2 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 탄성층(212)의 열전도도를 증가시키기 위해서는 다량의 제2 열전도성 충전제를 혼합해야 한다. 그러나, 제2 열전도성 충전제의 함량이 증가하면, 기재층(211)과 탄성층(212) 사이 및 탄성층(212)과 이형층(213) 사이에서의 접착력이 낮아지거나 탄성층(212) 자체의 결합력이 약해져서 정착 벨트의 사용 수명을 감소시키는 경향이 있다.
탄성층(212)의 두께는 무단 벨트(210)가 정착 닙(201) 또는 닙(도 6 내지 8의 201a)에서 유연하게 변형되고 정착 닙(201) 또는 닙(도 6 내지 8의 201a)을 벗어난 후에는 원래 상태로 회복될 수 있는 정도의 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 선정될 수 있다. 예를 들어, 탄성층(212)의 두께는 기록 매체(P)로의 열전달을 고려하여 예를 들면 약 10㎛ ~ 약 300㎛, 구체적으로, 약 50㎛ ~ 약 250㎛, 약 70㎛ ~ 약 200㎛, 약 60㎛ ~ 약 150㎛, 또는 약 70㎛ ~ 약 130㎛, 약 80㎛ ~ 약 120㎛일 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 정착 장치 및 광택 향상 장치에서 사용될 수 있는 상기 무단 벨트는 실록산 고분자 매트릭스 중에 무기 나노 입자들이 분산된 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층을 구비하기 때문에 높은 표면 광택, 및 우수한 내마모성과 이형성을 갖는다. 또한 벨트 표면의 마모가 효과적으로 방지 또는 적어도 감소시키고 벨트 표면의 광택을 장기간에 걸쳐서 높게 유지할 수 있다. 이에 의하여 상기 무단 벨트를 토너 화상 정착용 또는 토너 화상 광택 향상용 벨트로서 사용하면 장기간 동안 고광택 고품질 화상을 안정적으로 얻을 수 있다. 또한 세라믹 특성을 갖는 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 이형층을 이용하기 때문에 이형층의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서 상기 무단 벨트는 열효율 측면에서도 유리하다.
이하, 비교예 및 실시예에 의해 본 개시를 더 구체적으로 설명하지만, 이는 예시를 위한 것으로서 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서 광택 평가는 Quality Image Products사의 광택측정기(모델명: GlossMate and GlossMaster)를 이용하여 벨트 및 화상의 75° 광택을 측정하여 실시하였다.
비교예 1
피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), p-페닐렌 디아민(p-PDA) 및 4,4'-옥시디아닐린(ODA)의 혼합량이 PMDA:p-PDA:ODA = 1;0.5:0.5의 몰비가 되도록 폴리이미드 전구체의 NMP 용액(고형물 농도: 약 70 중량%)을 준비했다. 이 전구체 용액을 교반하면서 상온에서 반응시키고 여과함으로써 폴리아믹산 폴리머를 얻었다.얻어진 폴리아믹산을 튜브 형태 금형 위에 두께 약 50~100 ㎛의 균일하게 도포한 후 온도 약 300℃에서 2~3시간 동안 열처리함으로써 이미드화 반응을 진행함으로써 직경 약 80~120 cm의 무단 벨트 형상의 폴리이미드(PI) 기재층을 얻었다.
테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로에테르의 공중합체(PFA)의 60% 수성 분산액 (제조사: Dupont, 제품명: DuPont™ Teflon® PFA TE-7224)을 준비하였다. 위에서 얻은 PI 기재층 표면상에 상기 PFA 분산액을 스프레이 코팅하고 약 300℃에서 경화하였다. 이에 의하여 두께 약 30㎛의 PFA 코팅층이 PI 기재층 표면상에 형성된 무단 벨트를 제조하였다.
상기 무단 벨트를 도 8에 도시된 것과 같은 비접촉식 냉각 방식을 이용하는 광택 부여 장치(300)의 무단 벨트(210)로서 장착하였다. 상기 프린터를 이용하여 통상의 A4 용지상에 커버리지(coverage) 100% 솔리드 블랙 화상 및 어떠한 화상도 존재하지 않는 블랭크가 나란히 존재하는 패턴을 연속적으로 인쇄하였다. 이때 A4 용지의 길이방향을 따른 중심선을 기준으로 한 측면의 영역에만 상기 커버리지 100% 솔리드 블랙 화상이 인쇄되며, A4 용지의 나머지 다른 측면의 영역에는 어떠한 화상도 인쇄되지 않는다(블랭크). 이때, 프린터의 인쇄 속도는 약 30mm/sec이었고, 광택 부여 장치(300)의 가압력은 약 40 kgf이었고, 광택 부여 장치(300)의 온도는 약 150℃로 제어했다.
도 11은 인쇄 매수 증가에 따른 상기 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 11에서 "a"로 표시된 곡선은 커버리지 100% 솔리드 블랙 화상이 인쇄되는 영역 (화상 영역)에 대응하는 무단 벨트 표면의 광택 변화 곡선이고, "b"로 표시된 곡선은 블랭크 영역(비화상 영역)에 대응하는 무단 벨트 표면의 광택 변화 곡선이다.
도 11을 참조하면, 벨트 표면 광택은 인쇄 매수가 증가할수록 저하되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 비화상 영역에 대응하는 벨트 표면의 광택값(곡선 b)이 화상 영역에 대응하는 벨트 표면의 광택값(곡선 a)보다 더 많이 저하되는 것을 알 수 있다. 특히, 광택 부여 장치의 경우 벨트 표면 광택이 인쇄 화상의 광택에 큰 영향을 주기 때문에 벨트 표면 광택값이 적어도 60 광택도 단위(gloss units: GU) 이상을 유지하는 것이 중요하다. 그러나 이형층으로 PFA를 코팅한 본 비교예의 벨트는 비화상 영역에 대응하는 벨트 표면의 경우 100매 인쇄 이전에, 화상 영역에 대응하는 벨트 표면의 경우 400매 인쇄 이전에 벨트 표면 광택값이 60 GU 이하로 떨어지는 문제점을 노출했다. 이는 광택 부여 장치의 수명 단축으로 이어진다. 비화상 영역에 대응하는 벨트 표면(곡선 a)의 광택이 더 빨리 저하되는 현상은 기록매체, 즉 A4 용지 표면에 혼입된 탄산 칼슘과 같은 단단한 무기물 입자들과의 마찰에 의하여 벨트 표면이 더 많이 마모되기 때문이라고 생각된다.
다음으로, 상기 광택 부여 장치를 장착한 프린터를 이용하여 인쇄한 토너 화상의 인쇄 매수 증가에 따른 화상 광택 변화를 측정하였다.
토너 화상의 광택 변화 측정에서 광택 부여 장치에 장착한 무단 벨트는 위에서 언급된 커버리지 100% 솔리드 블랙 화상과, 어떠한 화상도 존재하지 않는 블랭크가 나란히 존재하는 패턴을 500매 인쇄하는 시험에 사용되었던 벨트이었다. 이 벨트를 이용하여 A4 용지에 커버리지 100% 솔리드 블랙 화상을 인쇄하여 평가하였다.
도 12는 인쇄 매수 증가에 따라 얻어진 토너 화상의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 12에서 "a"로 표시된 곡선은 상기 화상 영역이 인쇄된 A4 용지 부분이 통과하였던 벨트 부분(화상 영역 벨트 부분)에서 인쇄된 토너 화상의 광택 변화 곡선이고, "b"로 표시된 곡선은 상기 비화상 영역이 인쇄된 A4 용지 부분이 통과하였던 벨트 부분(비화상 영역 벨트 부분)에서 인쇄된 토너 화상의 광택 변화 곡선이다.
도 12를 참조하면, 도 11의 벨트 표면 광택의 경우와 같이 인쇄 매수가 증가할수록 토너 화상의 광택 역시 저하되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 비화상 영역 벨트 부분에서 인쇄된 토너 화상의 광택값(곡선 b)이 화상 영역 벨트 부분에서 인쇄된 토너 화상의 광택값(곡선 a)보다 더 크게 저하하는 것을 알 수 있다. 이는 비화상 영역 벨트 부분의 마모가 더 컸었던 것에 기인한다. 이는 벨트 표면 광택이 화상 광택에 큰 영향을 주는 것을 나타낸다. 이로부터, 벨트의 반복적인 사용에 의하여 벨트 표면 광택이 저하하는 경우, 이 벨트를 이용하여 얻어진 토너 화상의 광택이 저하하는 것을 알 수 있다.
상기한 시험 결과로부터, 광택 부여 장치에 있어서, 일반적으로 사용되는 불소 수지를 이용한 이형층을 구비한 무한 벨트는 반복 사용에 의하여 벨트 표면 광택이 마모에 의해 쉽게 저하하고, 이 벨트를 이용하여 형성된 토너 화상의 광택을 저하시키는 문제가 있는 것을 알 수 있다.
실시예 1
비교예 1에서 설명한 절차에 따라서 직경 약 80 cm의 무단 벨트 형상의 폴리이미드(PI) 기재층을 제조하였다.
PI 기재층 위에 실록산 고분자 매트릭스 중에 실리카 나노 입자들이 분산된 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 아래에 설명하는 링코팅 방법에 의하여 형성하였다.
먼저, 평균입경 약 40 nm의 나노 실리카 입자 약 4g 및 탈이온수 약 150ml를 500ml 비이커에 넣었다. 상기 비이커에 50% 과산화수소수 약 35ml을 더 넣은 후 약 40~50℃에서 약 20분 동안 교반하였다. 그 후, 상기 나노 실리카 입자를 여과 및 수세하고 약 90℃에서 약 1 시간 동안 건조하여 표면에 히드록실기가 형성된 나노 실리카 입자를 얻었다.
500ml 비이커 중에 에탄올 약 150ml, 상기 표면에 히드록실기가 형성된 나노 실리카 입자 약 4.5g, 및 아래 화학식 1에서 R = -(CF2)2-CF3)이고, Ra가 메틸기인 실라놀 화합물이 각각 몰비율로 50:50으로 혼합된 혼합물 약 5g을 넣었다. 이에 의하여 얻어진 반응 혼합물을 상온에서 약 1시간 동안 교반하여 탈수 축합 반응을 진행하였다. 이에 의하여 고형물 농도가 약 8.6 중량%으로 조정된 분산액을 얻었다.
Figure pat00006
(1)
공기중에서 링코팅법을 이용하여 상기 분산액을 PI 기재층 위에 도포하고 약 150℃에서 약 10분 동안 열처리하여 실리카 나노 입자-실록산 유기 고분자 복합재료로 이루어진 이형층을 PI 기재층 위에 형성하였다. 이에 의하여 두께 약 10㎛의 상기 무기-유기 나노복합재료 이형층이 PI 기재층 표면상에 형성된 무단 벨트를 제조하였다.
상기 무단 벨트를 도 8에 도시된 것과 같은 비접촉식 냉각 방식을 이용하는 광택 부여 장치(300)의 무단 벨트(210)로서 장착하였다. 이 무단 벨트를 이용하여 도 11의 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정 시험에서 설명한 것과 동일한 조건하에서 상기 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정하였다.
도 13은 인쇄 매수 증가에 따른 상기 무단 벨트 표면의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 13에서 "a"로 표시된 곡선은 100% 솔리드 블랙 화상이 인쇄되는 영역(화상 영역)에 대응하는 무단 벨트 표면의 광택 변화 곡선이고, "b"로 표시된 곡선은 블랭크 영역(비화상 영역)에 대응하는 무단 벨트 표면의 광택 변화 곡선이다.
도 13을 참조하면, 벨트 표면의 초기 광택값은 140 GU 이상으로 PFA 이형층을 형성한 비교예 1의 벨트의 광택값 약 70 GU에 비해 두 배 이상 컸으며, 벨트 표면 광택은 인쇄 매수가 증가함에 따라 약간만 저하하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 화상 영역에 대응하는 벨트 표면(곡선 a)과 비화상 영역에 대응하는 벨트 표면(곡선 b)의 벨트 표면 광택값이 거의 같은 값을 가지면서 서서히 저하하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터, 본 실시예의 벨트의 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층은 기록 매체(A4 용지) 표면에 존재하는 탄산 칼슘과 같은 단단한 무기물들에 의해 표면 마모가 일어나는 것이 아니라 토너 입자 등과 같은 이물에 의하여 광택이 저하된 것으로 추정된다. 특히, 광택 부여 장치의 경우, 벨트 표면 광택이 출력 화상의 광택에 큰 영향을 주기 때문에 벨트 표면 광택이 적어도 60 GU 이상을 유지하는 것이 중요하다. 본 실시예의 벨트의 경우 5000매를 인쇄하여도 벨트 표면 광택값이 60 GU보다 훨씬 큰 90 GU 이상을 유지하였다. 이로부터 무기-유기 나노복합재료의 코팅층을 갖는 본 실시예의 벨트는 내마모성의 내구성이 매우 우수하여 PFA 이형층을 형성한 벨트에 비하여 수명이 훨씬 긴 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기 광택 부여 장치를 장착한 프린터를 이용하여 인쇄한 토너 화상의 인쇄 매수 증가에 따른 화상 광택 변화를 측정하였다.
도 14는 인쇄 매수 증가에 따라 얻어진 토너 화상의 광택 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 14에 도시된 시험 결과는 도 12에서 설명한 시험 방법과 동일한 방법에 따라서 토너 화상의 광택 변화를 측정한 결과이다. 도 14에서 "a"로 표시된 곡선은 상기 화상 영역이 인쇄된 A4 용지 부분이 통과하였던 벨트 부분(화상 영역 벨트 부분)에서 인쇄된 토너 화상의 광택 변화 곡선이고, "b"로 표시된 곡선은 상기 비화상 영역이 인쇄된 A4 용지 부분이 통과하였던 벨트 부분(비화상 영역 벨트 부분)에서 인쇄된 토너 화상의 광택 변화 곡선이다.
도 14를 참조하면, 화상의 초기 광택값이 비교예 1의 경우보다 10% 이상 컸으며, 화상 광택값은 인쇄 매수가 증가하여도 약간만 저하하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 인쇄 매수가 증가하여도 화상 영역 벨트 부분에서 인쇄된 토너 화상의 광택값(곡선 a)과 비화상 영역 벨트 부분에서 인쇄된 토너 화상의 광택값(곡선 b)이 거의 같은 값을 가지면서 약간만 저하하는 것을 알 수 있다. 또한, 5,000매를 인쇄하여도 비교예 1의 화상의 초기 광택값(도 12)보다 더 큰 값을 가질 정도로 화상 광택이 잘 유지되는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과로부터, 무기-유기 나노복합재료의 코팅층을 갖는 본 실시예의 벨트는 내마모성의 내구성이 매우 우수하여 PFA 이형층을 형성한 벨트에 비하여 수명이 훨씬 길어서 장기간 동안 사용하여도 고광택 고품질 화상을 안정적으로 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 본 개시에 따른 무단 벨트는 우수한 광택, 내마모성 및 이형성을 갖기 때문에 이를 화상형성장치의 광택 부여 장치 및/또는 정착 장치에 채용하면 고광택 고품질 화상을 장기간에 걸쳐서 안정적으로 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.
본 개시는 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 토너 화상 정착 또는 토너 화상 광택 향상을 위하여 사용될 수 있는 무단 벨트로서,
    기재층; 및
    상기 기재층 상에 형성된 이형층을 포함하며,
    상기 이형층은 실록산 고분자 매트릭스 중에 무기 나노 입자들이 분산된 무기-유기 나노복합재료를 포함하는 코팅층을 포함하는 무단 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노복합재료는 상기 무기 나노 입자와 상기 실록산 고분자가 서로 공유 결합으로 연결된 무기-유기 나노복합재료인 무단 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 20 내지 200 nm의 평균 입경을 갖는 무기 나노 입자인 무단 벨트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 실리카 나노 입자 또는 유리 나노 입자이고, 상기 실록산 고분자는 하기 화학식 1에 표시된 2개 이상의 히드록실기를 갖는 적어도 어느 하나의 오가노실라놀 화합물의 탈수 축합에 의하여 형성된 생성물로서 반복 Si-O-Si 연결기(linkage)를 갖는 생성물이고, 상기 실리카 나노 입자와 상기 실록산 고분자는 에테르 결합 -O-에 의하여 서로 연결된 무단 벨트:
    Figure pat00007
    (1)
    여기에서, Ra는 C1 ~ C5의 알킬기 또는 C1 ~ C5의 알콕시기이며, R은 -(CR1R2)n-C(R3)3으로 표시되는 1가 유기기이며, 여기에서 R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 -H 또는 -F이며, n은 0 내지 20의 정수이다.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오가노실라놀 화합물이 아래 화학식 2에 표시된 화합물들 중의 적어도 어느 하나인 무단 벨트:
    Figure pat00008
    (2)
    여기에서, n은 0 내지 20의 정수이다.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리아미드이미드 중에서 선택된 적어도 1종의 폴리머를 포함하는 무단 벨트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기재층은 스테인레스 스틸, 니켈 및 알루미늄에서 선택된 적어도 1종의 금속을 포함하는 무단 벨트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기재층과 상기 이형층의 사이에 개재된 탄성층을 더 포함하는 무단 벨트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탄성층은 불소화 고무(fluorinated rubber), 실리콘 고무, 천연　고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 부틸 고무,　아크릴 고무, 히드린 고무, 우레탄 고무, 폴리스티렌계 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지,　폴리아미드 수지, 폴리부타디엔계 수지, 트랜스 폴리이소프렌계 수지, 및 염소화 폴리에틸렌계 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1종의 탄성 수지를 포함하는 무단 벨트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 벨트는 미정착된 토너 화상을 가열 및 가압하여 기록 매체에 정착된 토너 화상을 형성하기 위한 정착 장치에서 사용되거나 또는 정착 공정을 통과한 상기 정착된 토너 화상을 가열 및 냉각하여 상기 정착된 토너 화상의 광택을 향상시키기 위한 광택 향상 장치에서 사용되는 무단 벨트.
  11. 미정착 화상을 가열 및 가압하여 정착하는 정착 장치로서,
    회전가능한 무단 벨트(endless belt);
    상기 무단 벨트의 외측에 상기 무단 벨트와 접촉하도록 배치되어 상기 무단 벨트를 주행시키는 백업 부재; 및
    상기 무단 벨트의 내측에 위치하고, 상기 백업 부재와 대향하여 정착 닙을 형성하며, 상기 정착 닙에서 상기 벨트를 가열하는 가열 유닛;을 포함하며,
    상기 가열 유닛은,
    상기 정착 닙에 대응되는 위치에 오목한 함몰부가 마련된 가압 부재; 및
    상기 함몰부 안에 위치하는 히터;를 포함하며,
    상기 무단 벨트는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 무단 벨트를 포함하는 정착 장치.
  12. 미정착 화상을 가열 및 가압하여 정착하는 정착 장치로서,
    회전가능한 무단 벨트;
    상기 무단 벨트의 외측에 상기 무단 벨트와 접촉하도록 배치되어 상기 무단 벨트를 주행시키는 백업 부재;
    상기 무단 벨트의 내측에서 상기 무단 벨트와 직접 접촉하지 않도록 배치된 열원:
    상기 열원의 하부에 배치되며 상기 열원을 지지하는 금속 브라켓(bracket): 및
    상기 금속 브라켓과 상기 무단 벨트의 사이에 개재하여 상기 열원으로부터의 복사열과 압력을 상기 무단 벨트로 전달하며 상기 백업 부재와 대향하여 정착 닙(fixing nip)을 형성하는 가압 부재;를 포함하며,
    상기 무단 벨트는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 무단 벨트를 포함하는 정착 장치.
  13. 정착 공정을 통과한 정착된 토너 화상을 가열 및 냉각하여 상기 정착된 토너 화상의 광택을 향상시키기 위한 광택 향상 장치로서,
    회전가능한 무단 벨트;
    상기 무단 벨트의 외측에서 상기 무단 벨트와 접촉하여 상기 무단 벨트를 가열하는 가열 롤러;
    상기 무단 벨트의 내측에서 상기 무단 벨트와 접촉하여 상기 가열 롤러와 서로 대향하여 상기 무단 벨트를 사이에 두는 닙을 형성하며 상기 무단 벨트를 주행시키는 백업 롤러;
    상기 백업 롤러로부터 일정 거리만큼 이격된 곳에서 상기 무단 벨트의 내측에 위치하는 비가열 롤러로서, 상기 무단 벨트는 상기 백업 롤러와 상기 비가열 롤러 사이에서 폐곡선을 이루면서 주행하는 비가열 롤러; 및
    상기 무단 벨트의 내측에 위치하여 상기 닙을 통과한 상기 벨트를 냉각하는 냉각 장치를 포함하며,
    상기 벨트는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 무단 벨트를 포함하는 광택 향상 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 냉각 장치는 상기 무단 벨트에 접촉하거나 접촉하지 않는 광택 향상 장치.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 무단 벨트를 포함하는 화상형성장치.
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