JP2004094042A - Endless belt made of polyimide resin and its manufacture method - Google Patents

Endless belt made of polyimide resin and its manufacture method Download PDF

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Yuichi Yashiki
矢敷 雄一
Masayuki Takei
武井 雅之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endless belt which hardly meanders even when it is driven to be rotated and which is restrained from being wrinkled due to meandering, and to provide its manufacture method. <P>SOLUTION: The polyimide resin endless belt is constituted so that its center part in a width direction is thinner than both ends in terms of thickness. It is constituted so that the center part in the width direction is swollen to the outside further than the ends when it is stretched and laid by two rolls. Furthermore, the manufacture method of the polyimide resin endless belt includes a release layer forming stage for forming a release layer by performing surface roughening work to the surface of a core body, a precursor coating film forming stage for forming a polyimide precursor coating film by applying a polyimide precursor solution to the surface of the release layer and drying it, and a polyimide coating film forming stage for forming a polyimide coating film by performing heating after providing a gap between the polyimide precursor coating film and the core body at both ends of the polyimide precursor coating film. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置において、感光体、帯電体、転写ベルト、および定着ベルトなどに使用されるポリイミド樹脂無端ベルトおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機やレーザープリンタといった画像形成装置における感光体、帯電体、転写ベルトおよび定着ベルトにおいては、金属やプラスチック、またはゴム製の回転体が使用されている。ここで、装置の小型化または高性能化を図るため、回転体は変形可能なものが好ましい場合があり、それには肉厚が薄い樹脂製のベルトが用いられる。この場合、ベルトに継ぎ目(シーム)があると、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じるので、継ぎ目はない方が好ましい。かかる観点から、無端ベルトが用いられる。
無端ベルトの材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性等の面でポリイミド樹脂が好ましい。
【0003】
無端ベルトを用いる定着装置については、種々の公報がある(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
無端ベルトを用いる転写装置については、例えば、転写ベルトを複数のロールに張架させ回転させながら、トナー像を感光体から用紙に転写する装置がある(例えば、特許文献3参照)。
また、無端ベルトを用いる転写定着装置については、例えば、無端ベルトを複数のロールに張架させ回転させながら、トナー像を感光体から無端ベルト上に転写した後、加熱してトナー像を用紙上に溶融定着させる装置がある(例えば、特許文献4参照)。
【0004】
ところで、無端ベルトは、回転駆動をすると蛇行をすることがある。蛇行が発生すると、正常な画像形成ができないばかりか、ベルトに回復不能なしわが生じることがあるので好ましくない。
蛇行を防止するには、回転駆動装置の精度を高めればよいが、コストが高くなる短所がある。
【0005】
蛇行を防止するために、例えば、端部と中央部に周長差を持たせたポリイミド樹脂ベルトが開示されているが、回転駆動装置の個性に合わせて周長差を個々に設定するのは実際上は困難であるほか、芯体上にポリイミド樹脂ベルトを作製する方法の場合、ベルトを芯体から抜き取ることも困難になる(例えば、特許文献5参照)。
【0006】
一方、ポリイミド樹脂無端ベルトを作製する方法として、例えば、円筒体の内面にポリイミド前駆体溶液を塗布し、回転しながら乾燥させる遠心成形法(例えば、特許文献6参照)や、円筒体内面にポリイミド前駆体溶液を展開する内面塗布法がある(例えば、特許文献7参照)。しかし、これらの内面塗布法では、円筒体の内部からポリイミド前駆体溶液の溶剤を乾燥させる必要があるため、乾燥に時間がかかる問題があった。
【0007】
無端ベルトの他の製造方法として、例えば、芯体の表面に、浸漬塗布法によってポリイミド前駆体溶液を塗布して乾燥し、加熱した後、ポリイミド樹脂皮膜を芯体から剥離する方法がある(例えば、特許文献8参照)。この方法では、芯体の外面から溶剤を乾燥させるので、乾燥時間は短縮できる利点があるほか、芯体外面の形状が無端ベルトの内面に型取られる。
【0008】
ここで、ポリイミド前駆体溶液の溶剤としては、非プロトン系極性溶剤が用いられるが、非プロトン性極性溶剤は、いずれも沸点が高く、乾燥が非常に遅いという性質がある。また、ポリイミド樹脂皮膜はガス透過性が低いため、溶剤を乾燥させようとしても一部が残留しやすい。
【0009】
芯体表面にポリイミド樹脂皮膜を形成した後で剥離する方法では、皮膜の加熱工程において、上記残留溶剤や、イミド化反応が進行する段階で発生する水が、皮膜内部や芯体と皮膜との間に滞留すると、熱で膨張して高圧のガスとなり、ポリイミド樹脂皮膜に部分的な膨張が生じて変形することがある。これは特に、皮膜の膜厚が50μmを越えるような場合に顕著である。
【0010】
【特許文献1】
特開平5−150679号公報
【特許文献2】
特開平8−262903号公報
【特許文献3】
特開平10−218850号公報
【特許文献4】
特開平10−20538号公報
【特許文献5】
特許第2625021号公報
【特許文献6】
特開昭57−74131号公報
【特許文献7】
特開昭62−19437号公報
【特許文献8】
特開昭61−273919号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、回転駆動しても、蛇行しにくく、かつ、蛇行によるしわの発生が抑制されたポリイミド樹脂無端ベルトおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、本発明者は、下記本発明により当該課題を解決することができることを見出した。すなわち、本発明は、
<1> 幅方向における中央部の厚さが両端部より薄くなっていることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトである。
<2> 前記両端部の厚さが、前記中央部の厚さの1.05〜1.2倍であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトである。
【0013】
<3> 2本のロールで張架させた際に、幅方向における中央部が端部よりも外側へ膨らんでいることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトである。
【0014】
<4> <1>〜<3>に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、芯体表面に粗面化加工を施して離型層を形成する離型層形成工程と、該離型層表面にポリイミド前駆体溶液を塗布し乾燥してポリイミド前駆体皮膜を形成する前駆体皮膜形成工程と、ポリイミド前駆体皮膜の両端部において、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との間に隙間を設けた後、加熱処理を施してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を含むことを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポリイミド樹脂無端ベルト(以下、単に「無端ベルト」ということがある)およびその製造方法について図面などを参照して詳細に説明する。
【0016】
<ポリイミド樹脂無端ベルト>
本発明の第一のポリイミド樹脂無端ベルトは、図1の断面図に示されるように、無端ベルトの幅方向(矢印X方向)において中央部hの厚さが端部の厚さhおよびh’より薄くなっている。
端部の厚さhおよびh’を中央部hの厚さより厚くすることで、端部の曲げに対する強度が高くなり、無端ベルトの走行に片寄りが生じて片側に押し付けられた場合でも、当該端部で持ちこたえることができ、蛇行を抑制することができる。また、しわは、無端ベルトが片側に押し付けられた箇所を起点に生じるが、本発明の第一の無端ベルトは、その端部の強度が強いので、しわの起点が発生することがない。
【0017】
ここで、「中央部の厚さ」とは、張架した際の駆動方向の中央で無端ベルトの幅をLとした場合に端部からL/2の位置における厚みをいう。
また、通常使用される無端ベルトの厚さは25〜150μmであるが、端部の曲げに対する強度をより高める観点から、本発明においては、端部の膜厚は、中央部の厚さより5〜20%厚いこと(両端部の厚さが、前記中央部の厚さの1.05〜1.2倍)が好ましい。中央部の厚さの1.05倍より薄いと、端部の曲げに対する強度を充分に高めることができない場合があり、1.2倍より厚いと、端部から割れ目が入って破断が起こりやすくなる場合がある。
なお、前記好ましい範囲において、端部の厚さがそれぞれ異なる場合は、薄いほうの端部の厚さを基準にする。
【0018】
本発明の第一のポリイミド樹脂無端ベルトにおいて、中央部から両端部への厚みの変化態様は、平均厚みが25〜150μmの範囲にあれば特に限定されるものではない。
例えば、図1(a)に示すように、両端部付近で徐々に厚みを増す態様でもよく、図1(b)に示すように、中央部を最小厚みとし両端部に近づくに伴い徐々に厚みを増す態様でもよい。
但し、無端ベルトの内径が大きい場合(例えば、150mm以上)は、両端部付近での厚みの増加量は小さくし、内径が小さい場合(例えば、150mm未満)は、両端部付近での厚みの増加量は大きくすることが好ましい。
【0019】
本発明の第二のポリイミド樹脂無端ベルトは、図2に示すように、ポリイミド樹脂無端ベルト21を2本のロール24aおよび24bに張架させたとき、幅方向においてベルトの端部22より中央部25が外側(矢印A方向)に膨らんでいる。
このように、中央部25が外側に膨らんでいると、無端ベルトを複数のロールに張架させた際、端部の方の引っ張り力が中央部25より強くなるので、走行させて片寄りが発生しようとした場合でも、片寄りしにくいばかりか、しわの起点が発生しにくくなる。
逆に、中央部25が内側に突出していると、片寄りがさらに強調されることになり、蛇行しやすくなる。また、ロール24aおよび24bの端に片寄り防止のためのフランジがあっても、それに乗り上げてしまうことがある。
【0020】
当該無端ベルトを回転駆動するロール24a、24bとして、中央部25の膨らみに対応して軸方向で中央部に膨らみ有するクラウン形状のロールを用いれば、蛇行をより起こりにくくすることができる。
【0021】
中央部25の突出高さは、使用する無端ベルトの用途や大きさなどにもよるが、いずれかの端部22から中央部25の頂上までの高さ(h)で、3〜30mmであることが好ましく、5〜20mmであることがより好ましい。
3mmより低いと端部にかかる引っ張り力が充分でなく蛇行の抑制効果が発揮されないことがあり、30mmより高いとベルトの周方向の長さのずれが大きくなり、回転駆動した際にふわふわして回転に支障を生じることがある。
【0022】
なお、第二のポリイミド樹脂無端ベルトにおいては、既述のように、ポリイミド樹脂無端ベルトを2本のロールに張架させたとき、幅方向において中央部が外側に膨らんだ状態で、かつ、第一のポリイミド樹脂無端ベルトのように、無端ベルトの幅方向において中央部の厚さが両端部の厚さより薄くなるようにしてもよい。かかる態様とすることで端部の曲げに対する強度がより高くなり、蛇行や走行中のしわの発生を効果的に抑制することができる。
【0023】
<ポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法>
本発明のポリイミド樹脂無端ベルトは、以下のようにして製造される。すなわち、まず、芯体の表面に粗面化加工を施した後、離型層を形成する(離型層形成工程)。離型層を形成した後、その表面にポリイミド前駆体溶液を塗布し、乾燥してポリイミド前駆体皮膜を形成する(前駆体皮膜形成工程)。その後、ポリイミド前駆体皮膜の両端部において、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との間に隙間を設けた後、加熱処理を施してポリイミド皮膜を形成する(ポリイミド皮膜形成工程)。ポリイミド樹脂皮膜が形成された後は、芯体からこれを取り外し、必要に応じて種々の公知の処理を施して本発明のポリイミド樹脂無端ベルトが製造される。
【0024】
本発明の製造方法では、特にポリイミド皮膜形成工程で、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との間に隙間を設けることにより、ポリイミド前駆体皮膜を加熱した際に、芯体の軸方向で不均一な収縮率により収縮が起こる。周知のように、ポリイミド樹脂は加熱時の収縮が大きい。従って、無端ベルトの端部では、芯体との間に隙間が形成されると、ポリイミド前駆体皮膜は自由に収縮できるようになっており、中央部より芯体の軸方向の収縮率が大きくなる。それにより、端部の方が中央部より膜厚が厚くなる。
また、無端ベルト端部では、ポリイミド前駆体皮膜が自由に収縮できるようになったことから、収縮率ばかりでなく、収縮力も自由に発揮されるため、無端ベルトがその内径を小さくしようとして、端部ほど収縮し、中央部が膨らむようになる。
一方、芯体表面の粗面化加工により、ポリイミド前駆体塗膜の加熱時に発生するガスを逃がす機能も有するようになり、加熱時に膨張を生じることがない無端ベルトを得ることができる。
以下、本発明の無端ベルトの製造方法を更に詳しく述べる。
【0025】
まず、芯体としては、アルミニウムや亜鉛、銅、ステンレス、ニッケル等の金属等を使用することが好ましい。アルミニウムや亜鉛、銅の場合、表面に傷が付きにくいように、クロムやニッケルでメッキしてもよい。
【0026】
芯体の表面には粗面化加工を施す。その方法としては、粉体を吹き付けるブラストやホーニング加工、金属刃や金属やすり、金属ブラシ、サンドペーパー等の加工部材を芯体表面にこすり付ける切削または筋目立て加工等がある。加工時は、芯体を回転させながら、加工部材を軸方向に移動させる。加工方法/条件は芯体外径や、所望の粗さ、または粗面化形状により異なる。
【0027】
本発明の製造方法の場合、芯体表面の粗さはRa0.5〜3.0μmであることが好ましい。表面粗さRaが0.5μmより小さいと、ポリイミド樹脂皮膜形成工程において、ポリイミド樹脂皮膜に膨れを生じやすい。Raが3.0μmより大きいと、ポリイミド前駆体の塗布または乾燥時にポリイミド前駆体に気泡が入りやくなるため好ましくない。また、芯体表面の粗面化により、ポリイミド樹脂の加熱時に皮膜が収縮する際、皮膜と芯体表面の凹凸にずれが生じ、ポリイミド樹脂皮膜と芯体表面の間に僅かながら隙間ができて、残留溶剤または水を効果的に逃がすことができるようになる。
ここで、Raとは、粗さの尺度の一つであるJIS規定の算術平均粗さを示し、触針式表面粗さ測定機(例えば、サーフコム1400A、東京精密社製等)にて測定することができる。測定条件は、JIS B0601−1994に準拠し、評価長さLn=4mm、基準長さL=0.8mm、カットオフ値=0.8mmとすることが好ましい(なお、測定条件はこれに限定されるものではない)。
【0028】
また、無端ベルト表面の粗さに関しては、その膜厚により影響は異なり、膜厚が薄い程、無端ベルト表面が芯体表面から受ける影響は大きくなる。無端ベルト表面の粗さについては、使用目的によって異なるが、総じてRaが0.3μmを越えると、画像欠陥等の問題が生じやすく、無端ベルトの表面粗さRaは0.3μm以下が好ましい。
この無端ベルト表面粗さを考慮すると、その膜厚が25μm〜50μmの場合、芯体表面粗さRaは、0.5μm〜1.5μmの範囲であることが好ましい。また、膜厚が51μm〜150μmの場合はガスの発生量が増し、ガス透過性も低下するため、芯体表面粗さを大きくする必要があるが、皮膜表面への影響を考慮すると、芯体表面粗さRaは0.5〜3.0μmの範囲であることが好ましい。このように、芯体表面粗さについては、必要となる無端ベルトの膜厚、無端ベルトの裏面粗さによって決定する事ができる。
【0029】
(離型層形成工程)
また、芯体からのポリイミド樹脂ベルトの剥離性を良くするため、芯体表面は、フッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、シリコーンオイル等からなる離型剤を塗布して、離型層を形成する。離型層の厚さは、0.01μm〜10μm程度とすることが好ましい。
【0030】
(前駆体皮膜形成工程)
離型層を形成した後は、その表面にポリイミド前駆体溶液を塗布する。
ポリイミド樹脂前駆体は、非プロトン系極性溶剤に酸無水物とジアミンを溶解して合成され、従来公知のものを用いることができる。
その溶剤としては、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等、従来公知の非プロトン系極性溶剤である。溶液の濃度、粘度等は、適宜選択される。
【0031】
ポリイミド前駆体溶液の塗布方法としては、芯体をポリイミド前駆体溶液に浸漬して引き上げる浸漬塗布法、芯体を水平方向に回転させながらその表面に溶液を吐出する流し塗り法、その際にブレードで皮膜をメタリングするブレード塗布法、既存の公知の方法が採用できる。上記流し塗り法やブレード塗布法では、塗布部を芯体の軸方向に水平移動させることにより、皮膜はらせん状に形成されるが、ポリイミド前駆体溶液の溶剤は常温での乾燥が遅いために、らせん状の継ぎ目は自然に平滑化される。
【0032】
なお、ポリイミド前駆体溶液は粘度が非常に高く、浸漬塗布法においては付着量が多くなり過ぎるので、特開2002−91027号公報に開示されているように、芯体の外径よりも大きな円形の孔を設けた環状体を、ポリイミド前駆体溶液上に自由移動可能状態で設置し、環状体の孔を通して芯体を前記溶液から相対的に上昇させる方法をとることが好ましい。
【0033】
上記塗布方法について、図面を用いて説明する。図3は、周辺部を省略した塗布装置の概略図である。
なお、本発明において、「芯体上に塗布する」とは、芯体の表面上、及び該表面に層を有する場合はその層上に塗布する意味である。
また、「芯体を上昇」とは、塗布液面との相対関係であり、芯体を固定し、塗布液面を下降させる場合を含む。
【0034】
図3において、ポリイミド前駆体溶液32を塗布槽33に入れ、その中に芯体31を浸漬し、次いで上昇させることにより塗布が行われ、塗膜34が形成される。ポリイミド前駆体溶液32上には、芯体31の外径よりも大きな円形の孔36が設けられた環状体35を自由移動可能状態で設置する。塗膜の濡れ膜厚は、芯体31と孔36との間隙により定まるので、孔36の内径は、所望の膜厚を鑑みて設定する。すなわち、乾燥後の膜厚は、濡れ膜厚と溶液の不揮発分濃度の積であり、これから所望の濡れ膜厚が求められる。
環状体35は中空構造でもよい。また、沈没防止のために、環状体35の外周面または塗布槽33に、環状体35を支える足や腕を設けてもよい。
【0035】
その他の塗布方式について図4に示す。図4に示す方式を使用する場合は、ポリイミド前駆体溶液42を環状塗布槽47に入れ、その下部から上部へ芯体41を通過させて塗布を行う。環状塗布槽47の底部には、溶液が漏れないよう、ポリエチレンやシリコーンゴム等の柔軟性板材から成る環状のシール材48が設けられる。図面上、芯体41の上下には、中間体49が取り付けられる。
環状塗布槽47を用いる環状塗布方式は、図3に示した浸漬塗布方法より、溶液が少なくて済む利点がある。環状体45をポリイミド前駆体溶液42上に自由移動可能状態で設置するのは、前記と同じである。
【0036】
環状体45は、ポリイミド前駆体溶液42上でわずかの力で動くことができるよう、自由移動可能状態で設置するが、その方法としては、液上に浮遊させる方法のほか、環状体45をロールやベアリングで支える方法、環状体45をエア圧で支える方法、などがある。環状体45の孔46を通して芯体41を溶液から上昇させると、溶液の介在により、芯体41と環状体45との間に摩擦抵抗が生じ、環状体45には上昇力が作用し、環状体45は少し持ち上げられる。このとき、環状体45は芯体41との摩擦抵抗が周方向で一定になるように移動し、間隙が一定になるので、塗布される膜厚は周方向で均一になる。
【0037】
図3または図4に示すような装置等により芯体上にポリイミド前駆体溶液を塗布後、乾燥をすると、ポリイミド前駆体皮膜が形成される。乾燥温度は50〜150℃で、乾燥時間は30〜200分間とすることが好ましい。乾燥までの間に重力の影響により、ポリイミド前駆体皮膜に垂れが生じる場合には、芯体を水平にして、10〜60rpm程度で回転させるのがよい。
【0038】
乾燥後の時点では、ポリイミド前駆体皮膜には、溶剤が最初の含有量の10〜40質量%程度は含まれ、ポリイミド前駆体皮膜はまだ柔軟性を有している。そのため、ポリイミド前駆体皮膜は芯体から取り外せず、管状物としての強度を保持していない。
ここで、溶剤の除去を促進するために、ポリイミド前駆体の乾燥前、あるいは乾燥後に、ポリイミド前駆体塗膜を水中に浸漬し、溶剤と水を置換させてもよい。
【0039】
(ポリイミド皮膜形成工程)
ポリイミド前駆体皮膜を形成した後、ポリイミド前駆体皮膜の両端部において、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との間に隙間を設けた後、加熱処理を施してポリイミド皮膜を形成する。
隙間は、図5の断面図に示すように、芯体51とポリイミド前駆体皮膜50との間に形成する。
隙間51を形成する方法としては、例えば、芯体51とポリイミド前駆体皮膜50との間に、エアを吹き込ませたり、薄いフィルムを差し入れる等の方法がある。また、塗布前の芯体51の端部に粘着テープを巻き付けておき、その上から塗布を行い、乾燥後にテープを剥離して隙間を設けることもできる。
【0040】
次いで、ポリイミド前駆体を縮合反応させるために行われる加熱の条件として、加熱温度は350〜450℃とすることが好ましく、加熱時間は20〜60分間とすることが好ましい。その際、皮膜に膨れが生じにくいよう、その温度に達するまでに、温度をすぐに上昇させるのではなく、段階的に上昇させたり、徐々に一定速度で上昇させることが好ましい。
【0041】
ポリイミド樹脂は、加熱して縮合反応する時点で、強い力で収縮する。その時、本発明の製造方法では、皮膜端部において、芯体とポリイミド前駆体皮膜の間に隙間を設けてあるので、端部においては、皮膜が軸方向に動き得るので、長さが収縮し、中央部では軸方向に動くことができないために、膜厚方向に厚さが収縮する。これにより、端部の膜厚が中央部のそれより厚い皮膜ができ上がるのである(図1参照)。
【0042】
また、皮膜の端部において、軸方向に長さが収縮する時、端ほど収縮率が大きくなるので、収縮は内側に向けて起こることとなる。それにより、無端ベルトの中央部が膨らむようになる(図2参照)。
【0043】
以上のような工程を経た後、芯体を冷却後し、ポリイミド樹脂皮膜を芯体から外して無端ベルトを得る。無端ベルトには、更に必要に応じて端部のスリット加工、パンチング穴あけ加工、テープ巻き付け加工等が施されることもある。
【0044】
無端ベルトを転写体として使用する場合、ポリイミド材料の中に導電性粒子を分散させる。導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、グラファイト等の炭素系物質;銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金;酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、SnO−In複合酸化物等の導電性金属酸化物;チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー;等が挙げられる。
【0045】
無端ベルトを定着体(定着ベルト)として使用する場合、表面に付着するトナーの融着防止のため、ベルト表面に非粘着性の樹脂層(非粘着層)を形成することが有効である。(非粘着層)の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂が挙げられる。
非粘着層には、耐摩耗性や静電オフセットの向上、トナーの付着防止用オイルとの親和性等のために、カーボン粉体や、酸化チタン、硫酸バリウム等の無機化合物粉体等、フッ素樹脂以外の材料を含んでもよい。
無端ベルトを定着ベルトとした場合の好ましいポリイミド樹脂層の厚さは、50〜150μmとすることが好ましく、非粘着層の厚さは5〜50μmの範囲とすることが好ましい。
【0046】
非粘着層としてフッ素樹脂からなる層を形成するには、その水性分散液を無端ベルト表面に塗布して焼き付け処理する方法が好ましい。また、フッ素樹脂層の密着性が不足する場合には、必要に応じて、無端ベルト表面にプライマー層を形成する方法がある。プライマー層の材料としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびこれらの誘導体が挙げられ、さらにフッ素樹脂から選ばれる少なくとも一つの化合物を含むことが好ましい。プライマー層の厚さは0.5〜10μmの範囲が好ましい。
【0047】
無端ベルト上にプライマー層、及びフッ素樹脂からなる層(非粘着層)を形成するには、加熱してポリイミド樹脂皮膜を芯体の表面に形成してから、これらを塗布形成してもよいが、ポリイミド前駆体皮膜の上に、プライマー層、及びフッ素樹脂分散液を塗布し、その後に加熱してイミド化縮合反応とフッ素樹脂の焼成処理を同時に行ってもよい。その場合、プライマー層がなくてもフッ素樹脂層の密着性が強固になることもある。
【0048】
【実施例】
以下、実施例をもとに本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0049】
〔実施例1〕
ポリイミド前駆体のN−メチルピロリドン溶液(商品名:Uワニス、宇部興産(株)製、固形分濃度18%、粘度5Pa・s)に、カーボンブラック(商品名:Conductex975、コロンビヤンカーボン社製)を固形分重量比21%で混合し、サンドミルにより24時間分散した。さらにシリコーンレベリング剤(商品名:DC3PA、トーレシリコーン(株)製)を固形分の200ppmになるよう添加してよく混合し、塗布液とした。これを図4における、内径220mm、高さ60mmの環状塗布槽47に入れた。
【0050】
芯体41として、外径168mm、長さ500mmのアルミニウム製円筒を用意し、その表面を、球形アルミナ粒子を用いたブラスト処理により、Ra1.0μmに粗面化した。
(離型層形成工程)
その後、シリコーン系離型剤(商品名:KS700、信越化学(株)製)を塗布して、300℃で1時間の焼き付け処理した(離型層の厚さ:約0.01μm)。
【0051】
(前駆体皮膜形成工程)
外径190mm、最小部の内径169.2mm、高さ30mmのステンレス製の環状体45を上記溶液面に設置した後、芯体41の軸方向を垂直にして、上下に中間体49を嵌め、環状塗布槽47の中を1m/minの速度で通過させた。その途中では環状体45が芯体41に接触することはなく、芯体41には濡れ膜厚が約600μmのポリイミド前駆体塗膜が形成された。
【0052】
芯体41を引き上げた後、芯体41の軸方向を水平にし、20rpmで回転させながら、150℃の乾燥炉に入れ、1時間乾燥した。これによりポリイミド前駆体皮膜が形成された。当該ポリイミド前駆体皮膜は管状物としての強度はなく、芯体41から取り外せなかった。
【0053】
(ポリイミド皮膜形成工程)
この状態で、破断に注意しながら、ポリイミド前駆体皮膜の両端部にエアガンからエアを吹き込み、両端部から約30mmまで隙間を形成した。
【0054】
その後、200℃で30分間、350℃で30分間加熱して、ポリイミド前駆体をイミド化した。室温に冷えてから皮膜を取り外すことにより、膨れの無いポリイミド樹脂無端ベルトを得ることができた。
膜厚は、中央部から幅300mm部分は70μmと均一であったが、端部に向けて徐々に膜厚は厚くなり、端部のそれぞれから30mmの部分では73μm、両端部およびそれぞれの端部から20mmの部分では75μmであった。
【0055】
また、図2に示すように、無端ベルトを直径30mmの2本のロール24に張架し、端部22および中央部25の状態を調べたところ、中央部25が外側に膨れていることが観察された。なお、図2における突出高さhは、6mmであった。
【0056】
〔比較例1〕
実施例1において、ポリイミド前駆体塗膜を乾燥してポリイミド前駆体皮膜を形成した後、当該皮膜の端部に隙間を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、ポリイミド樹脂無端ベルトを製造した。膜厚は、中央部から端部にわたって70μmと均一であった。また、この無端ベルトについて、実施例1と同様に直径30mmの2本のロール24に張架し、端部22および中央部25の状態を調べたところ、中央部25の外側への突出は観察されなかった。
【0057】
実施例1および比較例1の各ベルトを10mmφの2本のステンレス製のロールに張架し、9.8Nの力で引張った。実施例1の無端ベルトは、その中央部が外側に膨れていたが、比較例1の無端ベルトでは、当該膨れは見られなかった。
次いで一方のロールを60rpmで回転させ、他方のロールを従動回転させ、無端ベルトの蛇行を調べたところ、実施例1の無端ベルトは正常に回転したのに対し、比較例1の無端ベルトは回転中に、徐々に左右どちらかに寄る現象が見られた。
【0058】
〔実施例2〕
実施例1において、ポリイミド前駆体皮膜を乾燥させて室温に冷却した後、PFAの水性分散塗料(商品名:AD−2CR、ダイキン工業(株)製)を浸漬塗布した。
具体的には、芯体の軸方向を垂直にして、ポリイミド前駆体皮膜の端部には被覆処理を施して塗料中に浸漬し、次いで0.4m/minの速度で引き上げ、PFA塗膜を形成した。
【0059】
続いて室温で5分間の乾燥後、60℃で10分間乾燥させた。その後、380℃で30分間加熱して、ポリイミド樹脂皮膜を形成すると共に、PFA塗膜を焼成した。室温に冷えてからベルトを取り外すことにより、70μm厚のポリイミド樹脂上に30μm厚のPFA層を有する無端ベルトを得ることができた。ポリイミド樹脂とPFA層との密着性は十分であった。
【0060】
この無端ベルトは、ベルト内面に設けたロールで回転駆動させる転写定着器に使用しても、ベルトが蛇行することなく駆動させることができた。
【0061】
【発明の効果】
以上から、本発明によれば、回転駆動しても、蛇行しにくく、かつ、蛇行によるしわの発生が抑制されたポリイミド樹脂無端ベルトおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリイミド樹脂無端ベルトの膜厚を説明するための概略断面図である。
【図2】本発明の他のポリイミド樹脂無端ベルトが張架された状態を説明するための部分断面斜視図である。
【図3】環状体を使用した浸漬塗布装置の説明図である。
【図4】環状体を使用した他の浸漬塗布装置の説明図である。
【図5】ポリイミド前駆体皮膜の端部と芯体との間に隙間を形成した状態をする概略説明図である。
【符号の説明】
31,41,51…芯体
32,42…ポリイミド前駆体溶液
33…塗布槽
34,44…塗膜
35,45…環状体
36,46…(環状体の)孔
47…環状塗布槽
48…環状シール材
49…中間体
50…ポリイミド前駆体皮膜
51…隙間
22…端部
23…中央部
24…ロール
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an endless polyimide resin belt used for a photosensitive member, a charged member, a transfer belt, a fixing belt, and the like in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser printer, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A rotating body made of metal, plastic, or rubber is used for a photoconductor, a charged body, a transfer belt, and a fixing belt in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser printer. Here, in order to reduce the size or improve the performance of the apparatus, the rotating body is preferably deformable in some cases, and a thin resin belt is used for this. In this case, if there is a seam in the belt, a defect due to the seam occurs in the output image. Therefore, it is preferable that there is no seam. From such a viewpoint, an endless belt is used.
As a material of the endless belt, a polyimide resin is preferable in terms of strength, dimensional stability, heat resistance and the like.
[0003]
There are various publications regarding fixing devices using endless belts (for example, see Patent Documents 1 and 2).
As a transfer device using an endless belt, for example, there is a device that transfers a toner image from a photoconductor to a sheet while stretching and rotating a transfer belt around a plurality of rolls (for example, see Patent Document 3).
For a transfer fixing device using an endless belt, for example, a toner image is transferred from a photoconductor onto an endless belt while the endless belt is stretched around a plurality of rolls and rotated, and then heated to transfer the toner image onto paper. (See, for example, Patent Document 4).
[0004]
Incidentally, the endless belt may meander when driven to rotate. If the meandering occurs, it is not preferable because not only normal image formation cannot be performed, but also unrecoverable wrinkles may occur on the belt.
In order to prevent meandering, it is only necessary to increase the accuracy of the rotary driving device, but there is a disadvantage that the cost is increased.
[0005]
In order to prevent meandering, for example, a polyimide resin belt having a peripheral length difference between an end and a central portion is disclosed, but it is not possible to individually set the peripheral length difference according to the personality of the rotary driving device. In addition to the fact that it is difficult in practice, in the case of a method of producing a polyimide resin belt on a core, it is also difficult to remove the belt from the core (for example, see Patent Document 5).
[0006]
On the other hand, as a method of manufacturing a polyimide resin endless belt, for example, a centrifugal molding method in which a polyimide precursor solution is applied to the inner surface of a cylindrical body and dried while rotating (for example, see Patent Document 6), There is an inner surface coating method for developing a precursor solution (for example, see Patent Document 7). However, in these inner surface coating methods, it is necessary to dry the solvent of the polyimide precursor solution from the inside of the cylindrical body.
[0007]
As another manufacturing method of the endless belt, for example, there is a method in which a polyimide precursor solution is applied to the surface of a core by a dip coating method, dried, heated, and then the polyimide resin film is peeled from the core (for example, And Patent Document 8). In this method, since the solvent is dried from the outer surface of the core, the drying time is advantageously reduced, and the shape of the outer surface of the core is molded into the inner surface of the endless belt.
[0008]
Here, as a solvent of the polyimide precursor solution, an aprotic polar solvent is used, and all aprotic polar solvents have a property that a boiling point is high and drying is very slow. Further, since the polyimide resin film has a low gas permeability, a part thereof is likely to remain even when the solvent is dried.
[0009]
In the method of peeling after forming the polyimide resin film on the core body surface, in the heating step of the film, the residual solvent or water generated at the stage where the imidization reaction proceeds, the inside of the film or the core body and the film If it stays in the middle, it expands by heat to become a high-pressure gas, and the polyimide resin film may be partially expanded and deformed. This is particularly remarkable when the film thickness exceeds 50 μm.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-5-150679
[Patent Document 2]
JP-A-8-262903
[Patent Document 3]
JP-A-10-218850
[Patent Document 4]
JP-A-10-20538
[Patent Document 5]
Japanese Patent No. 2625021
[Patent Document 6]
JP-A-57-74131
[Patent Document 7]
JP-A-62-19437
[Patent Document 8]
JP-A-61-273919
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polyimide resin endless belt which is hardly meandered even when driven to rotate and in which wrinkles due to meandering are suppressed, and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the problems can be solved by the present invention described below. That is, the present invention
<1> A polyimide resin endless belt, characterized in that the thickness at the center in the width direction is smaller than that at both ends.
<2> The polyimide resin endless belt, wherein the thickness of both end portions is 1.05 to 1.2 times the thickness of the central portion.
[0013]
<3> A polyimide resin endless belt characterized in that, when stretched by two rolls, a central portion in a width direction swells outward from an end portion.
[0014]
<4> The method for producing a polyimide resin endless belt according to <1> to <3>, wherein the surface of the core body is roughened to form a release layer, A precursor film forming step of applying a polyimide precursor solution to the mold layer surface and drying to form a polyimide precursor film, and forming a gap between the polyimide precursor film and the core at both ends of the polyimide precursor film. A polyimide film forming step of forming a polyimide film by performing a heat treatment after providing the polyimide resin endless belt.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the polyimide resin endless belt (hereinafter, sometimes simply referred to as “endless belt”) of the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
<Polyimide resin endless belt>
As shown in the sectional view of FIG. 1, the first polyimide resin endless belt of the present invention has a central portion h in the width direction (arrow X direction) of the endless belt. 1 Is the end thickness h 2 And h 2 'It's thinner.
Edge thickness h 2 And h 2 'To the center 1 By increasing the thickness of the endless belt, the strength against bending of the end portion is increased, and even when the endless belt runs and is pressed against one side due to a deviation, the end portion can hold the end portion and suppress meandering. be able to. In addition, wrinkles occur from the point where the endless belt is pressed to one side as a starting point. However, since the first endless belt of the present invention has a strong end portion, no wrinkling starting point occurs.
[0017]
Here, the “thickness of the central portion” refers to the thickness at a position L / 2 from the end, where L is the width of the endless belt at the center in the driving direction when stretched.
Further, the thickness of the endless belt usually used is 25 to 150 μm, but from the viewpoint of further increasing the strength against bending of the end, in the present invention, the film thickness of the end is 5 to 5 mm more than the thickness of the center. Preferably, it is 20% thicker (the thickness of both ends is 1.05 to 1.2 times the thickness of the central portion). If it is thinner than 1.05 times the thickness of the central part, it may not be possible to sufficiently increase the bending strength of the ends, and if it is thicker than 1.2 times, cracks may be formed from the ends and breaks are likely to occur. May be.
In the preferred range, when the thicknesses of the end portions are different from each other, the thickness of the thinner end portion is used as a reference.
[0018]
In the first polyimide resin endless belt of the present invention, the manner in which the thickness changes from the center to both ends is not particularly limited as long as the average thickness is in the range of 25 to 150 μm.
For example, as shown in FIG. 1 (a), the thickness may be gradually increased near both ends, and as shown in FIG. May be increased.
However, when the inner diameter of the endless belt is large (for example, 150 mm or more), the thickness increase near both ends is small, and when the inner diameter is small (for example, less than 150 mm), the thickness increases near both ends. Preferably, the amount is large.
[0019]
As shown in FIG. 2, when the polyimide resin endless belt 21 is stretched around two rolls 24a and 24b, the second polyimide endless belt of the present invention is located at a central portion from the end 22 of the belt in the width direction. 25 bulges outward (in the direction of arrow A).
As described above, when the central portion 25 is bulged outward, when the endless belt is stretched over a plurality of rolls, the pulling force toward the end portion becomes stronger than that of the central portion 25, so that the center portion 25 is allowed to travel and be offset. Even if it is attempted to be generated, not only is it hard to be deviated, but also the starting point of wrinkles is hardly generated.
Conversely, when the central portion 25 protrudes inward, the offset is further emphasized, and the meandering is easily performed. Further, even if the ends of the rolls 24a and 24b have flanges for preventing deviation, the rolls 24a and 24b may get on the flanges.
[0020]
If a crown-shaped roll having a swelling at the center in the axial direction corresponding to the swelling of the center 25 is used as the rolls 24a and 24b for rotating and driving the endless belt, meandering can be made more difficult to occur.
[0021]
The protruding height of the central portion 25 depends on the use and size of the endless belt to be used, but the height (h) from any one of the end portions 22 to the top of the central portion 25. 3 ), Preferably from 3 to 30 mm, more preferably from 5 to 20 mm.
If it is less than 3 mm, the pulling force applied to the end is not sufficient, and the effect of suppressing meandering may not be exhibited. Rotation may be hindered.
[0022]
In the second polyimide resin endless belt, as described above, when the polyimide resin endless belt is stretched over two rolls, the central portion is bulged outward in the width direction, and Like one polyimide resin endless belt, the thickness at the center in the width direction of the endless belt may be smaller than the thickness at both ends. By adopting such an aspect, the strength against bending of the end portion is further increased, and the occurrence of meandering and wrinkles during traveling can be effectively suppressed.
[0023]
<Production method of polyimide resin endless belt>
The polyimide resin endless belt of the present invention is manufactured as follows. That is, first, the surface of the core body is subjected to a roughening process, and then a release layer is formed (release layer forming step). After the release layer is formed, a polyimide precursor solution is applied to the surface and dried to form a polyimide precursor film (precursor film forming step). Thereafter, at both ends of the polyimide precursor film, a gap is provided between the polyimide precursor film and the core, and a heat treatment is performed to form a polyimide film (polyimide film forming step). After the polyimide resin film is formed, the polyimide resin endless belt of the present invention is manufactured by removing it from the core and subjecting it to various known treatments as necessary.
[0024]
In the production method of the present invention, particularly in the polyimide film forming step, by providing a gap between the polyimide precursor film and the core, when heating the polyimide precursor film, uneven in the axial direction of the core. Shrinkage occurs due to shrinkage. As is well known, polyimide resin undergoes large shrinkage during heating. Therefore, at the end of the endless belt, if a gap is formed between the core and the core, the polyimide precursor film can be freely shrunk, and the shrinkage in the axial direction of the core is larger than that in the center. Become. As a result, the film thickness is larger at the end than at the center.
At the end of the endless belt, since the polyimide precursor film can now freely shrink, not only the shrinkage rate, but also the shrinkage force is freely exerted. The part shrinks and the central part expands.
On the other hand, by roughening the surface of the core body, it also has a function of releasing gas generated when the polyimide precursor coating film is heated, and an endless belt that does not expand when heated can be obtained.
Hereinafter, the method for producing the endless belt of the present invention will be described in more detail.
[0025]
First, as the core, it is preferable to use a metal such as aluminum, zinc, copper, stainless steel, and nickel. In the case of aluminum, zinc, or copper, it may be plated with chromium or nickel so that the surface is not easily damaged.
[0026]
The surface of the core is roughened. Examples of the method include blasting and honing, in which powder is sprayed, and cutting or scoring, in which a processing member such as a metal blade, a metal file, a metal brush, or sandpaper is rubbed on the surface of the core body. During processing, the processing member is moved in the axial direction while rotating the core. The processing method / condition varies depending on the outer diameter of the core, the desired roughness, or the roughened shape.
[0027]
In the case of the production method of the present invention, the surface roughness of the core body is preferably Ra 0.5 to 3.0 μm. If the surface roughness Ra is smaller than 0.5 μm, the polyimide resin film is likely to swell in the polyimide resin film forming step. If Ra is larger than 3.0 μm, air bubbles easily enter the polyimide precursor during application or drying of the polyimide precursor, which is not preferable. Also, due to the roughening of the core body surface, when the film shrinks when the polyimide resin is heated, unevenness between the film and the core body surface occurs, and a slight gap is formed between the polyimide resin film and the core body surface. Thus, the residual solvent or water can be effectively released.
Here, Ra indicates an arithmetic average roughness defined by JIS, which is one of the scales of roughness, and is measured by a stylus type surface roughness measuring device (for example, Surfcom 1400A, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). be able to. The measurement conditions are based on JIS B0601-1994, and it is preferable that the evaluation length Ln = 4 mm, the reference length L = 0.8 mm, and the cutoff value = 0.8 mm (the measurement conditions are limited to these. Is not something).
[0028]
The effect of the roughness of the surface of the endless belt depends on its thickness. The thinner the thickness, the greater the influence of the surface of the endless belt from the surface of the core. The surface roughness of the endless belt varies depending on the purpose of use. However, if Ra exceeds 0.3 μm, problems such as image defects are likely to occur, and the surface roughness Ra of the endless belt is preferably 0.3 μm or less.
In consideration of the surface roughness of the endless belt, when the film thickness is 25 μm to 50 μm, the core body surface roughness Ra is preferably in the range of 0.5 μm to 1.5 μm. Further, when the film thickness is 51 μm to 150 μm, the amount of generated gas increases and the gas permeability decreases, so that it is necessary to increase the surface roughness of the core body. The surface roughness Ra is preferably in the range of 0.5 to 3.0 μm. Thus, the surface roughness of the core body can be determined by the required thickness of the endless belt and the back surface roughness of the endless belt.
[0029]
(Release layer forming step)
Also, in order to improve the releasability of the polyimide resin belt from the core, the surface of the core is coated with a fluorine resin or a silicone resin, or a release agent made of silicone oil or the like is applied to form a release layer. I do. The thickness of the release layer is preferably about 0.01 μm to 10 μm.
[0030]
(Precursor film formation step)
After forming the release layer, a polyimide precursor solution is applied to the surface.
The polyimide resin precursor is synthesized by dissolving an acid anhydride and a diamine in an aprotic polar solvent, and a conventionally known polyimide resin can be used.
The solvent is a conventionally known aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, acetamide, N, N-dimethylformamide and the like. The concentration, viscosity and the like of the solution are appropriately selected.
[0031]
As a method of applying the polyimide precursor solution, a dip coating method in which the core is immersed in the polyimide precursor solution and pulled up, a flow coating method in which the core is horizontally rotated and the solution is discharged onto the surface thereof, and a blade is used in this case. A blade coating method of metalling the film by using a known method can be adopted. In the above-mentioned flow coating method or blade coating method, the coating is formed in a spiral shape by horizontally moving the coating portion in the axial direction of the core, but the solvent of the polyimide precursor solution is slow to dry at room temperature because it is slow. Spiral seams are naturally smoothed.
[0032]
In addition, since the polyimide precursor solution has a very high viscosity and the amount of adhesion is too large in the dip coating method, as disclosed in JP-A-2002-91027, a circular shape larger than the outer diameter of the core body is used. It is preferable to adopt a method in which the annular body provided with the above holes is placed on the polyimide precursor solution in a freely movable state, and the core is relatively raised from the solution through the holes of the annular body.
[0033]
The above coating method will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic view of the coating apparatus from which the peripheral portion is omitted.
In the present invention, “applying on the core” means to apply on the surface of the core and, if the surface has a layer, on the layer.
Further, “elevating the core” refers to a relative relationship with the coating liquid level, and includes a case where the core is fixed and the coating liquid level is lowered.
[0034]
In FIG. 3, the polyimide precursor solution 32 is put in a coating tank 33, the core 31 is immersed in the coating tank 33, and then raised to perform coating, whereby a coating film 34 is formed. On the polyimide precursor solution 32, an annular body 35 provided with a circular hole 36 larger than the outer diameter of the core body 31 is installed in a freely movable state. Since the wet thickness of the coating film is determined by the gap between the core 31 and the hole 36, the inner diameter of the hole 36 is set in consideration of the desired film thickness. That is, the film thickness after drying is the product of the wet film thickness and the non-volatile content of the solution, and the desired wet film thickness is determined from this.
The annular body 35 may have a hollow structure. Further, in order to prevent sinking, feet or arms for supporting the annular body 35 may be provided on the outer peripheral surface of the annular body 35 or on the coating tank 33.
[0035]
FIG. 4 shows other coating methods. When the method shown in FIG. 4 is used, the polyimide precursor solution 42 is placed in the annular coating tank 47, and the core body 41 is passed from the lower part to the upper part to perform coating. An annular sealing member 48 made of a flexible plate material such as polyethylene or silicone rubber is provided at the bottom of the annular coating tank 47 so that the solution does not leak. In the drawing, intermediate bodies 49 are attached above and below the core body 41.
The annular coating method using the annular coating tank 47 has the advantage of requiring less solution than the dip coating method shown in FIG. The annular body 45 is installed on the polyimide precursor solution 42 in a freely movable state as described above.
[0036]
The annular body 45 is installed in a freely movable state so that the annular body 45 can move on the polyimide precursor solution 42 with a slight force. And a method of supporting the annular body 45 by air pressure. When the core 41 is raised from the solution through the hole 46 of the annular body 45, frictional resistance is generated between the core 41 and the annular body 45 due to the presence of the solution, and a lifting force acts on the annular body 45, The body 45 is slightly lifted. At this time, the annular body 45 moves so that the frictional resistance with the core body 41 becomes constant in the circumferential direction, and the gap becomes constant, so that the applied film thickness becomes uniform in the circumferential direction.
[0037]
When the polyimide precursor solution is applied on the core body by using an apparatus as shown in FIG. 3 or 4, and then dried, a polyimide precursor film is formed. The drying temperature is preferably 50 to 150 ° C., and the drying time is preferably 30 to 200 minutes. In the case where the polyimide precursor film sags due to the effect of gravity before drying, it is preferable to make the core horizontal and rotate it at about 10 to 60 rpm.
[0038]
At the time after drying, the polyimide precursor film contains about 10 to 40% by mass of the initial content of the solvent, and the polyimide precursor film still has flexibility. Therefore, the polyimide precursor film cannot be removed from the core, and does not maintain the strength as a tubular object.
Here, in order to promote the removal of the solvent, the polyimide precursor coating may be immersed in water before or after drying the polyimide precursor to replace the solvent with water.
[0039]
(Polyimide film forming step)
After forming the polyimide precursor film, a gap is provided between the polyimide precursor film and the core at both ends of the polyimide precursor film, and then a heat treatment is performed to form a polyimide film.
The gap is formed between the core 51 and the polyimide precursor film 50 as shown in the cross-sectional view of FIG.
As a method of forming the gap 51, for example, there is a method of blowing air or inserting a thin film between the core body 51 and the polyimide precursor film 50. Alternatively, an adhesive tape may be wrapped around the end of the core body 51 before application, application may be performed from above, and after drying, the tape may be peeled off to provide a gap.
[0040]
Next, as the heating conditions for performing the condensation reaction of the polyimide precursor, the heating temperature is preferably 350 to 450 ° C., and the heating time is preferably 20 to 60 minutes. At this time, it is preferable to raise the temperature stepwise or gradually at a constant rate, instead of immediately raising the temperature, until the temperature is reached so that the film is unlikely to swell.
[0041]
The polyimide resin shrinks with a strong force when the condensation reaction is caused by heating. At that time, in the production method of the present invention, since a gap is provided between the core body and the polyimide precursor film at the end of the film, the length of the film shrinks at the end because the film can move in the axial direction. In addition, since the central part cannot move in the axial direction, the thickness shrinks in the thickness direction. As a result, a film having a larger thickness at the end than that at the center is formed (see FIG. 1).
[0042]
In addition, when the length of the film shrinks in the axial direction at the end, the shrinkage increases toward the end, so that the shrinkage occurs inward. Thereby, the central portion of the endless belt expands (see FIG. 2).
[0043]
After the above steps, the core is cooled and the polyimide resin film is removed from the core to obtain an endless belt. The endless belt may be further subjected to slit processing, punching hole punching processing, tape winding processing, or the like as necessary.
[0044]
When an endless belt is used as a transfer member, conductive particles are dispersed in a polyimide material. Examples of the conductive particles include carbon-based substances such as carbon black, carbon fiber, and graphite; metals or alloys such as copper, silver, and aluminum; tin oxide, indium oxide, antimony oxide, and SnO. 2 -In 2 O 3 Conductive metal oxides such as composite oxides; conductive whiskers such as potassium titanate; and the like.
[0045]
When an endless belt is used as a fixing member (fixing belt), it is effective to form a non-adhesive resin layer (non-adhesive layer) on the belt surface in order to prevent fusion of toner adhering to the surface. Examples of the material of the (non-adhesive layer) include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). Is mentioned.
For the non-adhesive layer, carbon powder, inorganic compound powder such as titanium oxide, barium sulfate, etc., for improving abrasion resistance, electrostatic offset, affinity with oil for preventing toner adhesion, etc. Materials other than resin may be included.
When the endless belt is a fixing belt, the thickness of the polyimide resin layer is preferably 50 to 150 μm, and the thickness of the non-adhesive layer is preferably 5 to 50 μm.
[0046]
In order to form a layer made of a fluororesin as the non-adhesive layer, a method of applying the aqueous dispersion to the surface of the endless belt and baking it is preferable. When the adhesion of the fluororesin layer is insufficient, there is a method of forming a primer layer on the endless belt surface as necessary. Examples of the material of the primer layer include polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polysulfone, polyamide imide, polyimide and derivatives thereof, and it is preferable that the primer layer further contains at least one compound selected from fluororesins. The thickness of the primer layer is preferably in the range of 0.5 to 10 μm.
[0047]
In order to form a primer layer and a layer made of a fluororesin (non-adhesive layer) on the endless belt, a polyimide resin film may be formed on the surface of the core body by heating, and then these may be applied and formed. Alternatively, a primer layer and a fluororesin dispersion may be applied on the polyimide precursor film, and then heated to simultaneously perform the imidization condensation reaction and the firing treatment of the fluororesin. In that case, even without the primer layer, the adhesion of the fluororesin layer may become strong.
[0048]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0049]
[Example 1]
N-methylpyrrolidone solution of polyimide precursor (trade name: U varnish, manufactured by Ube Industries, Ltd., solid content concentration: 18%, viscosity: 5 Pa · s) and carbon black (trade name: Conductex 975, manufactured by Colombian Carbon Co., Ltd.) Were mixed at a solid content weight ratio of 21% and dispersed by a sand mill for 24 hours. Further, a silicone leveling agent (trade name: DC3PA, manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.) was added to a solid content of 200 ppm and mixed well to prepare a coating solution. This was placed in an annular coating tank 47 having an inner diameter of 220 mm and a height of 60 mm in FIG.
[0050]
An aluminum cylinder having an outer diameter of 168 mm and a length of 500 mm was prepared as the core body 41, and the surface thereof was roughened to Ra 1.0 μm by blasting using spherical alumina particles.
(Release layer forming step)
Thereafter, a silicone release agent (trade name: KS700, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was applied and baked at 300 ° C. for 1 hour (release layer thickness: about 0.01 μm).
[0051]
(Precursor film formation step)
After the stainless steel annular body 45 having an outer diameter of 190 mm, a minimum inner diameter of 169.2 mm, and a height of 30 mm was placed on the solution surface, the axial direction of the core body 41 was made vertical, and the intermediate body 49 was fitted vertically. It passed through the annular coating tank 47 at a speed of 1 m / min. On the way, the annular body 45 did not come into contact with the core 41, and a polyimide precursor coating film having a wet film thickness of about 600 μm was formed on the core 41.
[0052]
After lifting the core 41, the core 41 was placed in a drying oven at 150 ° C. while being rotated at 20 rpm while the axis of the core 41 was horizontal, and dried for 1 hour. As a result, a polyimide precursor film was formed. The polyimide precursor film had no strength as a tubular material and could not be removed from the core 41.
[0053]
(Polyimide film forming step)
In this state, air was blown into both ends of the polyimide precursor film from an air gun while paying attention to breakage, and a gap was formed from both ends to about 30 mm.
[0054]
Thereafter, the polyimide precursor was heated at 200 ° C. for 30 minutes and at 350 ° C. for 30 minutes to imidize the polyimide precursor. By removing the film after cooling to room temperature, a polyimide resin endless belt without swelling could be obtained.
The film thickness was uniform at 70 μm in a portion 300 mm wide from the center, but gradually increased toward the end, 73 μm in a portion 30 mm from each of the ends, both ends and each end. It was 75 μm in the portion from to 20 mm.
[0055]
Further, as shown in FIG. 2, the endless belt was stretched on two rolls 24 having a diameter of 30 mm, and the state of the end portion 22 and the center portion 25 was examined. Was observed. The protrusion height h in FIG. 3 Was 6 mm.
[0056]
[Comparative Example 1]
In Example 1, after the polyimide precursor coating film was dried to form a polyimide precursor film, a polyimide resin endless belt was prepared in the same manner as in Example 1 except that no gap was formed at the end of the film. Manufactured. The film thickness was uniform at 70 μm from the center to the end. The endless belt was stretched around two rolls 24 having a diameter of 30 mm in the same manner as in Example 1, and the state of the end portion 22 and the center portion 25 was examined. Was not done.
[0057]
Each of the belts of Example 1 and Comparative Example 1 was stretched on two stainless steel rolls each having a diameter of 10 mm, and pulled with a force of 9.8 N. In the endless belt of Example 1, the center portion swelled outward, but with the endless belt of Comparative Example 1, the swelling was not observed.
Next, one of the rolls was rotated at 60 rpm, and the other roll was driven to rotate, and the meandering of the endless belt was examined. The endless belt of Example 1 rotated normally, whereas the endless belt of Comparative Example 1 rotated. Inside, a phenomenon of gradually moving to the left or right was observed.
[0058]
[Example 2]
In Example 1, after the polyimide precursor film was dried and cooled to room temperature, an aqueous dispersion of PFA (trade name: AD-2CR, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied by dip coating.
Specifically, the end of the polyimide precursor film is coated and immersed in the paint with the axial direction of the core body vertical, and then pulled up at a speed of 0.4 m / min to remove the PFA coating film. Formed.
[0059]
Subsequently, after drying at room temperature for 5 minutes, drying was performed at 60 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the mixture was heated at 380 ° C. for 30 minutes to form a polyimide resin film and sinter the PFA coating film. By removing the belt after cooling to room temperature, an endless belt having a 30 μm thick PFA layer on a 70 μm thick polyimide resin could be obtained. The adhesion between the polyimide resin and the PFA layer was sufficient.
[0060]
This endless belt could be driven without meandering even when used in a transfer fixing device driven to rotate by a roll provided on the inner surface of the belt.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a polyimide resin endless belt which is hardly meandered even when driven to rotate and in which wrinkles due to meandering are suppressed, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a film thickness of a polyimide resin endless belt of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view for explaining a state where another endless polyimide resin belt of the present invention is stretched.
FIG. 3 is an explanatory view of a dip coating apparatus using an annular body.
FIG. 4 is an explanatory view of another dip coating apparatus using an annular body.
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a state where a gap is formed between an end portion of a polyimide precursor film and a core.
[Explanation of symbols]
31, 41, 51 ... core
32, 42 ... polyimide precursor solution
33 ... Coating tank
34,44… Coating film
35, 45 ... Annular body
36, 46 ... (annular) holes
47 ... annular coating tank
48… Circular sealing material
49 ... Intermediate
50: polyimide precursor film
51 ... gap
22 ... end
23 ... Central part
24 ... Roll

Claims (4)

幅方向における中央部の厚さが両端部より薄くなっていることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト。A polyimide resin endless belt, wherein a thickness of a central portion in a width direction is smaller than both end portions. 前記両端部の厚さが、前記中央部の厚さの1.05〜1.2倍であることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト。The endless polyimide resin belt, wherein the thickness of the both end portions is 1.05 to 1.2 times the thickness of the central portion. 2本のロールで張架させた際に、幅方向における中央部が端部よりも外側へ膨らんでいることを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルト。A polyimide resin endless belt characterized in that a central portion in the width direction swells outward from an end portion when stretched by two rolls. 請求項1〜3に記載のポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法であって、芯体表面に粗面化加工を施して離型層を形成する離型層形成工程と、該離型層表面にポリイミド前駆体溶液を塗布し乾燥してポリイミド前駆体皮膜を形成する前駆体皮膜形成工程と、ポリイミド前駆体皮膜の両端部において、ポリイミド前駆体皮膜と芯体との間に隙間を設けた後、加熱処理を施してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を含むことを特徴とするポリイミド樹脂無端ベルトの製造方法。A method for producing a polyimide resin endless belt according to claim 1, wherein a release layer forming step of forming a release layer by subjecting a surface of the core to a roughening process, and forming a polyimide on the surface of the release layer. A precursor film forming step of applying and drying a precursor solution to form a polyimide precursor film, and providing a gap between the polyimide precursor film and the core at both ends of the polyimide precursor film, followed by heating. A polyimide film forming step of forming a polyimide film by performing a treatment.
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