CN101137705A - 定影带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于聚酰亚胺的树脂管状物，其特征在于3体积％到20体积％的、数均分子量大于56000而小于或等于3000000的氟树脂被混入该树脂管状物中。在所述的树脂管状物中，优选的是，BN作为导热性成分以5体积％到40体积％的量还被混入到所述的树脂管状物中。所述的树脂管状物和具有由该树脂管状物制备的内层的定影带在与滑动部件的摩擦方面表现出优异的性能，从而具有优异的耐久性和成像性。

Description

定影带

技术领域

本发明涉及用于将图像定影在转印纸上的定影带。具体而言，本发明涉及这样一种定影带，其通过控制加入到构成定影带内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物中的氟树脂的分子量而在与滑动部件的摩擦性、以及耐久性和成像性方面具有优异的性能，并且本发明还涉及树脂管状物。

背景技术

在图像形成装置(如复印机、传真机、打印机等)中，用于将图像定影在转印纸上的方法之一是定影带法。根据这种方法，具有热敏油墨(其被临时设置在转印纸面向定影带的表面上)的转印纸被供入到加压辊和背侧设有加热器的定影带之间，从而使热敏油墨通过熔融而被定影在转印纸上，由此通过加压来切实保证这种熔融-定影效果(专利文献1)。

从诸如弹性模量、耐热性、机械强度、尤其是抗拉强度之类的性能的角度而言，这种定影带是由聚酰亚胺树脂等制造的(专利文献2)。并且，加热器在与定影带接触的部分上涂敷有玻璃等。然而，据信，聚酰亚胺树脂在经受相对短时间使用的磨损之后不能一直保持足够的耐磨性，并且由磨损产生的磨损粉末会妨碍热传导及滑动。因此，定影带或构成定影带内层的树脂管状物必须在与玻璃等进行的滑动过程中具有优异的耐磨性。而且，为了确保良好的启动响应性，定影带或构成定影带内层的树脂管状物必须具有优异的导热率。

另外，定影带所需的实用特性包括驱动扭矩和滑移扭矩之间的关系。驱动扭矩是当停止装置运转并且手动使用于驱动带子的辊转动时所需要的扭矩。滑移扭矩是在将带子固定以使其不转动的条件下使通常用于使带子转动的辊转动所需要的扭矩。因此，当滑移扭矩小于驱动扭矩的两倍时，可能发生滑移而使图像异常。因此，需要使滑移扭矩等于或大于驱动扭矩的两倍(专利文献2)。

为了获得能够满足上述各种要求的定影带，已经做出了多项发明：例如，通过混入导热性成分来增加导热率；将带子置于多层结构中，从而通过所述的层来改变材料的组成进而在转印纸侧和加热器侧形成差异；特别的是，氟树脂被混入构成定影带内层的树脂管状物中，从而降低与加热器的摩擦阻力(专利文献3、专利文献4)。

专利文献1：日本专利申请公开No.H7-186162

专利文献2：日本专利No.2516310

专利文献3：日本专利申请公开No.H8-80580

专利文献4：日本专利申请公开No.H5-163360

发明内容

待解决的问题

然而，在关于构成定影带内层的树脂管状物的诸如抗拉强度和摩擦性等的性能方面上，并由此在关于定影带的诸如耐久性和成像性等的性能方面上，上述文献中所批露的技术还不足以满足目前所需的苛刻要求。

此外，为了获得合适的定影带的滑移扭矩和驱动扭矩，构成定影带内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物的内表面的表面粗糙度和摩擦特性是重要的。因此，为了达到合适的表面粗糙度的值，树脂以及混入物质必须在聚酰亚胺模塑过程中不会因加热而分解，并且还必须能够符合要求地从模具上脱离。因此，需要开发一种用于定影带内层的、在摩擦特性、耐磨性、抗拉强度、生产性等方面优于常规的那些的基于聚酰亚胺的树脂管状物。同样，需要开发在耐久性和成像性方面优异的定影带。

解决所述问题的方法

用来解决以上问题的本发明的一个实施方案是用于定影带或特别是用于所述定影带内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物，其中所述的聚酰亚胺基树脂是通过混入预定量的分子量大于56000的氟树脂而制得的。

本发明的另一个实施方案是用于定影带或用于如上所述定影带的内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物，其中，还混入作为导热性成分的预定量的BN(氮化硼)。

本发明的又一个实施方案是用于定影带或用于如上所述定影带的内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物，其中，还将氟树脂或BN(氮化硼)的混入量设定在更合适的范围内。

本发明的再一个实施方案是用于定影带或用于如上所述定影带的内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物，其中，将基于聚酰亚胺的树脂管状物的内表面的表面粗糙度设为预定的值。

在以下将根据各个权利要求来说明本发明。

权利要求1所述的发明是基于聚酰亚胺的树脂管状物，其特征在于3体积％到20体积％的、数均分子量大于56000而小于或等于3000000的氟树脂被混入所述的树脂管状物中。

由于3体积％到20体积％的、数均分子量大于56000而小于或等于3000000的氟树脂被混入树脂管状物中，因此，根据本发明的该项权利要求的基于聚酰亚胺的树脂管状物表现出对覆盖在陶瓷加热器外表面的玻璃相对低的摩擦阻力以及优异的耐磨性。此外，所述基于聚酰亚胺的树脂管状物不仅摩擦系数较低，而且其滑移扭矩也是合适的，并且很少发生导致磨耗的挂结(引掛り)现象。

本文所用的术语“基于聚酰亚胺”是指将聚酰亚胺树脂用作用于发挥固有性能或用于保持外形、尺寸、强度等的主材料。

将氟树脂的数均分子量限定为大于56000的原因是因为以下发现：如果该数均分子量小于或等于56000，则所得到的基于聚酰亚胺的树脂管状物虽然具有优异的润滑作用，但是其在聚酰亚胺模塑过程中会因加热(其熔点为等于或大于327℃)引起部分分解而变得不稳定，这往往导致较差的脱模性能，从而使树脂管状物的内表面粗糙度降低。同样，将氟树脂的数均分子量限定为小于或等于3000000的原因是因为：如果该数均分子量超过3000000，则其在与聚酰亚胺共混时发生纤维化，并且粘度显著增大，这不合适于涂敷。

此外，优选的是，氟树脂的粒径小于或等于10μm。其原因在于：如果该粒径大于10μm，则氟树脂在断面上的占有率增大，这是因为聚酰亚胺树脂管状物的膜(层)的厚度通常为40μm到70μm，由此使膜的抗拉强度降低，此外，其原因还在于：在制备时，氟树脂粉末在具有类清漆状态的聚酰亚胺树脂原材料溶液中的分散性降低。关于欲混入的氟树脂的种类，市售可得的成本低的聚四氟乙烯粉末目前是优选的，这是因为其很少发生粘附色粉的情况。但是，这不是限定的。

权利要求2所述的发明是上述的树脂管状物，其中，所述氟树脂以5体积％到15体积％的量被混入所述的树脂管状物中。根据该项权利要求的发明，由于氟树脂的混入的量更合适，所以，树脂管状物与陶瓷加热器表面的玻璃涂层将具有较低的摩擦力，并且将表现出较高的耐磨性和抗拉强度。

权利要求3所述的发明是上述的树脂管状物，其中，所述氟树脂以10体积％到15体积％的量被混入所述的树脂管状物中。根据该项权利要求的发明，由于氟树脂的混入的量更合适，所以，可以得到更优异的树脂管状物，从而定影带具有更优良的性质。

此外，如果混入导热性成分，则树脂管状物将构成特别优异的定影带内层。换言之，如果以混入导热性成分来提高树脂管状物的导热率，则将得到较高的高速印刷性能。

导热性成分的实例包括：BN、AlN、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、Si₃N₄等，并且通过混入5体积％到40体积％的此类导热性成分，可以将树脂管状物的导热率提高约1.2倍到1.5倍。

此外，在导热性成分为AlN、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、Si₃N₄等的情况下，从可分散性和保持树脂管状物的高抗拉强度的角度而言，导热性成分的平均粒径优选为约0.1μm到5μm。

导热性成分的混入的量优选为5体积％到40体积％、更优选为10体积％到20体积％。这是因为：如果以大于40体积％的量混入导热性成分，则树脂管状物的挠性往往会降低，从而有时会导致因弯曲而引起的裂缝；如果以小于5体积％的量混入导热性成分，则其对导热率提高的作用是不够的。

关于导热性成分的材料，优选使用用于防止与加热器(其在运转过程中产生高压)发生短路的具有绝缘性的物质。

权利要求4所述的发明是上述的树脂管状物，其中，BN以5体积％到40体积％的量被混入所述的树脂管状物中。在导热性成分的上述实例中，BN是优选的，这是因为其在模塑性方面最为优异。由于上述原因，BN的混入的量为5体积％到40体积％。

通过以5体积％到40体积％的量混入BN，可以使树脂管状物具有优异的导热率。而且，通过混入作为导热性成分的BN，可以使树脂管状物具有特别优异的模塑性，这适于用作定影带的内层。从保持高抗拉强度的角度而言，BN初级颗粒的平均粒径优选为约0.1μm-10μm。

权利要求5所述的发明是上述的树脂管状物，其中，BN以5体积％到30体积％的量被混入所述的树脂管状物中。据发现，为了达到提高导热率同时保持基于聚酰亚胺的树脂管状物的高抗拉强度的目的，BN混入的量为5体积％到30体积％是更合适的。

权利要求6所述的发明是上述的树脂管状物，其中，BN以10体积％到20体积％的量被混入所述的树脂管状物中。根据该项权利要求的发明，由于以10体积％到20体积％的量混入BN，所以，抗拉强度足够高，并且摩擦阻力较低。由此，特别是在以约10体积％到15体积％的量混入氟树脂时，所得到的树脂管状物最适于定影带。

权利要求7所述的发明是上述的树脂管状物，其中，所述内表面的表面粗糙度为Rz 0.5μm到Rz 4.0μm。

如果所述树脂管状物内表面的表面粗糙度低于Rz 0.5，则存在引起光滑的平坦表面之间产生粘附作用的危险，这是因为覆盖在陶瓷加热器上的玻璃涂层的表面为镜状表面。根据该项权利要求的发明，由于内表面的粗糙度等于或大于Rz 0.5，所以不会发生此类的粘附作用；由于Rz小于或等于4.0μm，所以不会发生与玻璃涂层表面的挂结现象。因此，可以保持优异的接触性能和低的摩擦阻力。

为了保持这种表面粗糙度，还优选的是，用于制造树脂管状物的模具的表面粗糙度较低，此外，优选的是，模具的结构被设计为这样的方式：使得其易于从完成酰亚胺化反应的基于聚酰亚胺的树脂管状物上脱离。

权利要求8所述的发明是上述的树脂管状物，其中，所述内表面的表面粗糙度为Rz 0.5μm到Rz 3.0μm。根据该项权利要求的发明，由于所述内表面的表面粗糙度为Rz 0.5μm到Rz 3.0μm，所以，更加提高了降低摩擦阻力的效果。

权利要求9所述的发明是上述的树脂管状物，其中，所述内表面的表面粗糙度为Rz 1.0μm到Rz 2.0μm。根据该项权利要求的发明，由于所述内表面的表面粗糙度为Rz 1.0μm到Rz 2.0μm，所以，还会更加提高降低摩擦阻力的效果。

权利要求10所述的发明是具有由权利要求1到9中任意一项所述的树脂管状物制备的内层的定影带。根据该项权利要求的发明，由于定影带具有由权利要求1到9中任意一项所述的树脂管状物制备的内层，所以，定影带在成像性以及耐久性方面表现出优异的性能。

定影带的实例包括：完全由权利要求1到9中任意一项所述的树脂管状物制备的定影带；具有被设置在转印纸侧的另外的氟树脂层等的定影带；具有4μm到5μm厚的粘合剂中间层从而具有三层结构的定影带；等等。在这种情况下，从挠性角度而言，接触转印纸层的氟树脂外层的厚度优选为约10μm，并且该氟树脂外层由聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、或PTFE和PFA共混的材料制得，从而使色粉不易于粘附在所述表面上。此外，为了达到防止起电的目的，可以将1重量％到5重量％的导电炭混入到外层中。另外，也可以将导热性成分混入到外层中。

本发明的有利效果

由于根据本发明的定影带或用于所述定影带内层的树脂管状物是通过混入数均分子量大于56000的氟树脂而制得的，因此，其不会存在这样的问题：在模塑条件下，混入聚酰亚胺中的氟树脂在模塑过程中因加热导致部分分解而变得不稳定，从而，使脱膜性被破坏。因此，树脂管状物的制造是容易的，并且树脂管状物内表面的表面粗糙度也变得合适。结果，如此得到的定影带在耐久性和成像性方面均具有优异的性能。

此外，由于氟树脂的数均分子量小于或等于3000000，所以，不容易发生纤维化，并且粘度也不会特别高，从而使其易于涂敷在模具中。

此外，通过混入适量的导热性成分，可以提高树脂管状物的导热率，并且可以得到优异的高速印刷性能。具体而言，在将BN作为导热性成分混入的情况下，可以得到表现出优异的导热率和模塑性的树脂管状物。

另外，由于氟树脂的混入的量是合适的，所以，可以提供作为定影带内层的在抗拉强度和摩擦阻力方面都优异的树脂管状物，并由此可以提供在耐久性和成像性方面优异的定影带。

本发明的最佳实施方式

以下，将基于最佳实施方案给出对本发明的说明。但是，不应当认为本发明局限于以下的实施方案。可以在本发明的范围或等价范围内以各种方式修改以下的实施方案。

本发明的实施例和对比例中所用的制造方法和材料都基本上是相同的。因此，将在不对本发明的实施例和对比例进行区分的条件下来描述它们的制造方法和试验结果，并且还将说明本发明实施例的特点。

(基于聚酰亚胺的树脂管状物的制造)

分别如下表所示，以相对于聚酰亚胺固体体积％的量将初级粒径为0.3μm、粒径为10μm的氟树脂粉末(Lubron L-2，由大金工业株式会社制备，平均分子量：500000，熔点：330℃)以及由粒径为10μm的二氧化硅或粒径为小于或等于10μm的BN组成的导热性成分混入聚酰亚胺清漆(U-varnish S，由宇部兴产株式会社制备，用于制备合成聚酰亚胺)中，并通过三辊磨充分分散，从而制得其中混入氟树脂和导热性成分的聚酰亚胺清漆。

使用三辊磨来进行所述分散操作的原因在于三辊磨不具有诸如引起颗粒聚集成大球或使导热性成分被破坏等的不利影响。

氟树脂和导热性成分的混入的量如表I和II所示。所用的BN具有粒径小于或等于10μm的鳞片状石墨结构(UHP-10，由昭和电工株式会社制备)。

将如此制得的聚酰亚胺清漆涂敷到外径为24mm、长度为500mm的铝制管状模具的表面上，以便使其在固化后具有厚度为60μm的光滑的平坦表面。此后，将模具在120℃下加热40分钟，再在200℃下加热30分钟，从而除去溶剂NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)，并使第一步骤的酰亚胺反应得以进行，从而制得聚酰亚胺中间体。

随后，通过在250℃下加热1小时和在400℃下加热30分钟来进行聚酰亚胺的酰亚胺转化，由此，通过从模具上移取而得到基于聚酰亚胺的树脂管状物(定影带的内层)。

此外，将如此制得的树脂管状物纵向切割，并根据JIS标准、用哑铃形模具沿圆周(横)方向冲压，从而制得用于评价试验的聚酰亚胺基管状物样品。

(评价试验)

进行评价试验，以便检测以上制得的树脂管状物的抗拉强度和摩擦阻力。将试验结果分别示于表I和表II中。

表I

抗拉强度(单位：N/mm2)
							导热性成分		氟树脂的混入比(体积％)
种类	混入比(体积％)	0	5	10	15	20
								0	290	290	260	250	220
二氧化硅	10		220	200	190
							20	210		140
	30	190	120	80
							BN	5
10		230	210	200
						15
20	220		150
						25		210	150	140
30	200	130	90
						35		140
40	90

表II

摩擦阻力(单位：N)
							导热性成分		氟树脂的混入比(体积％)
种类	混入比(体积％)	0	5	10	15	20
								0	2.1	1.3	1.2	0.9
二氧化硅	10		1.3	1.0	0.9
							20	2.2		1.1
	30	2.4	1.4	1.3
							BN	5
10		1.2	0.9	0.8
						15
20	2.1		1.0
						25		2.0	1.1	1.2
30	2.3	1.3	1.2
						35		2.5
40

表I示出了抗拉强度的测量结果。这些数值的单位为N/mm²。

表II示出了摩擦试验的结果，该试验基本上是根据JIS K7125进行的。本发明的专利申请人制备了用于测试摩擦力的夹具。该夹具具有这样的结构：其中将直径为5mm的钢球以相等的间隔嵌入基底下侧直径为20mm的圆周上的三个点上，由此该夹具的总重量为1.5kg(即，每个钢球为500g)。通过以下方法进行摩擦试验：将夹具放置于以评价表面朝上的方式附着在平坦玻璃上的样品片材上，在该条件下，测量以200mm/分钟的速度拉动该夹具而使其移动时的负荷。将该负荷的测量结果示于表II中。

从表I可以看出，虽然随着氟树脂和导热性成分中的任何一种的混入量的增加，抗拉强度都会有些降低，但是，对于氟树脂，其混入量至少到20体积％的水平时，抗拉强度都保持在一定的水平。具体而言，从抗拉强度的角度而言，氟树脂混入的量优选为15体积％或更低。在这种情况下，当将BN用作导热性成分时，BN混入的量优选为小于或等于20体积％。

从表II可以看出，如果氟树脂混入的量大于或等于5体积％，则摩擦阻力小于或等于1-3 N，而与导热性成分的混入比无关。从在氟树脂混入的量为5体积％时、摩擦阻力的降低程度存在饱和的情况来判断，可以说，即使在混入量为约3体积％时也可以将摩擦阻力保持在足够低的水平。

(定影带的制造)

将导热性成分和初级粒径为0.3μm、粒径为10μm的氟树脂粉末(Lubron L-2，由大金工业株式会社制备，平均分子量：500000，熔点：330℃)混入聚酰亚胺清漆(U-varnish S，由宇部兴产株式会社制备)中，并通过三辊磨充分分散，从而制得如此混合的聚酰亚胺清漆。混入的量如表III和IV所示。此外，将二氧化硅或BN用作导热性成分。

将如此制得的聚酰亚胺清漆涂敷到外径为24mm、长度为500mm的铝制管状模具的表面上，以便使其在固化后具有厚度为60μm的光滑的平坦表面。此后，将模具在120℃下加热40分钟，再在200℃下加热30分钟，从而除去溶剂NMP，并使第一步骤的酰亚胺反应得以进行，从而制得聚酰亚胺中间体。

随后，通过浸涂法将氟树脂用底漆(Du Pont 855-003)涂敷到上述的聚酰亚胺中间体上，使得涂层的厚度在烘焙后为5μm，并在200℃的气氛下干燥30分钟。

此外，通过浸涂法涂敷混有导电炭的氟树脂分散体(Du Pont855-510)，使得涂层的厚度在烘焙后为10μm，并在250℃下加热1小时，再在400℃下加热30分钟，以便实现聚酰亚胺的酰亚胺转化，并烘焙氟树脂。然后，将所得制品从模具中取出，并切割成预定的形状，从而得到定影带。

(评价试验)

针对通过以上方法制造的定影带，进行耐久性和成像性的评价试验。试验的结果分别示于表III和表IV中。

表III

耐久性
							导热性成分		氟树脂的混入比(体积％)
种类	混入比(体积％)	0	5	10	15	20
								0	○	○	○	○	○
二氧化硅	10	○	○	○	○	○
							20	○	○	○	△	△
	30	○	○	△	×	×
							BN	5	○	○	○	○	○
10	○	○	○	○	○
						15		○	○	○	○	△
20	○	○	○	△	△
						25		○	○	△	△	×
30	○	○	△	×	×
						35		△	△	×	×	×
40	△	×	×	×	×

表VI

成像性
							导热性成分		氟树脂的混入比(体积％)
种类	混入比(体积％)	0	5	10	15	2O
								0	×	△	○	○	○
二氧化硅	10	×	△	○	○	○
							20	×	△	○	○	○
	30	×	△	○	○	○
							BN	5	×	△	○	○	○
10	×	△	○	○	○
						15		×	△	○	○	○
20	×	△	○	○	○
						25		×	△	○	○	○
30	×	△	○	○	○
						35		×	△	△	△	○
40	×	△	△	△	○

表III示出耐久性试验的结果。在表III中，符号○表示实现通过的纸张的数目为100000张或更多，符号△表示通过的纸张数为50000到100000张时定影带末端受到损坏的情况，而符号×表示通过的纸张数为小于50000张时定影带末端受到损坏的情况。从表III可以看出，即使在氟树脂混入的量为20体积％的情况下，只要导热性成分的混入比小于或等于20体积％，则耐久性也是充分的。此外，应该理解的是，即使在导热性成分的混入比超过20体积％的情况下，只要导热性成分和氟树脂的混入总量为小于或等于约35体积％，则也会达到充分的耐久性。

表IV示出成像性的评价试验结果。在表IV中，符号○表示图像没有发生异常，符号△表示图像中发生部分异常，而符号×表示图像完全异常。

如表IV的结果所示，由于即使氟树脂混入的量为5体积％，也可以获得一定水平的成像性，所以认为，在导热性成分混入的量为小于或等于30体积％的情况下，只要氟树脂混入的量为至少3体积％或更多，就可以得到充分的成像性。此外，由表IV的结果应该理解的是，在氟树脂混入的量小于或等于20体积％的情况下，可以得到充分的成像性，并且如果混入的量为10体积％到20体积％，则成像性能尤其优异。换言之，如果氟树脂混入的量等于或大于10体积％，则可以达到优异的成像性，直到导热性成分混入的量达到30体积％时为止，并且当导热性成分为BN时，即使混入40体积％的BN，成像性能也是优异的(条件是混入20体积％的氟树脂)。而且，应该理解的是如果适当地混入氟树脂，则导热性成分与成像性间的相关性较小，直到导热性成分的混入比为30体积％时为止。

(综合评价)

根据以上结果，为了减少摩擦阻力，混入到作为定影带内层的基于聚酰亚胺的树脂管状物中的氟树脂的最小量为3体积％、优选为5体积％，为了获得更优异的成像性，更优选为10体积％。同样，可以理解的是，考虑到氟树脂与混合在一起的导热性成分的混入总量的上限，氟树脂的最大混入量为20体积％、优选为15体积％。

此外，根据BN与氟树脂的混入总量的上限，BN的最大混入的量为40体积％、优选为30体积％、更优选为20体积％。此外，如果BN的混入的量超过40体积％，则挠性往往降低，并且为了达到足够低的导热率，BN的最小混入的量优选为5体积％、更优选为10体积％。

Claims (10)

1.一种基于聚酰亚胺的树脂管状物，其特征在于该树脂管状物含有3体积％到20体积％的、数均分子量大于56000而小于或等于3000000的氟树脂。

2.根据权利要求2所述的树脂管状物，其中，所述的树脂管状物含有5体积％到15体积％的所述氟树脂。

3.根据权利要求2所述的树脂管状物，其中，所述的树脂管状物含有10体积％到15体积％的所述氟树脂。

4.根据权利要求1到3中任意一项所述的树脂管状物，其中，所述的树脂管状物还含有5体积％到40体积％的BN。

5.根据权利要求4所述的树脂管状物，其中，所述的树脂管状物含有5体积％到30体积％的所述BN。

6.根据权利要求5所述的树脂管状物，其中，所述的树脂管状物含有10体积％到20体积％的所述BN。

7.根据权利要求1到6中任意一项所述的树脂管状物，其中，所述树脂管状物的内表面的表面粗糙度为Rz0.5μm到Rz4.0μm。

8.根据权利要求7所述的树脂管状物，其中，所述树脂管状物的内表面的表面粗糙度为Rz0.5μm到Rz3.0μm。

9.根据权利要求8所述的树脂管状物，其中，所述树脂管状物的内表面的表面粗糙度为Rz1.0μm到Rz2.0μm。

10.一种定影带，其具有由权利要求1到9中任意一项所述的树脂管状物制备的内层。