JP2004219853A

JP2004219853A - Fixing belt

Info

Publication number: JP2004219853A
Application number: JP2003009032A
Authority: JP
Inventors: Takuya Shindo; 卓也信藤; Michihiro Sugao; 道博菅生; Ichirou Ono; 猪智郎小野
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing belt which is used for image forming apparatus such as a copying machine and printer of an electrophotographic system and is excellent in durability, heat resistance, toner releasability and smoothness to permit use of fine toners. <P>SOLUTION: The fixing belt consisting of a single layer is manufactured by using a polyimide silicone resin obtained from a polyimide silicone resin precursor composition containing a polysiloxane component having the constitutional unit expressed by formula (1) and a polyamic acid component expressed by formula (2) or a polyimide resin component obtained by heating the polyamic acid to cause the dehydration ring closure thereof. In the formulas, R is ≤10C univalent organic group, R1 is a hydrogen atom or ≤10C univalent organic group; m is an integer of ≥3; X is a quadrivalent organic group; Y is bivalent group; n is an integer of ≥1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置において、紙等の画像支持体に転写された未定着のトナー画像を加熱、加圧により該画像支持体に定着させる定着システムに使用される定着ベルトに関する。
【０００２】
【発明の背景】
電子写真方式の画像形成装置においては、一般的に、帯電させた感光体の表面に、画像読取装置で得られた画像に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像を現像機器によってトナー画像とした後、該トナー画像を中間転写ベルトに静電転写（一次転写）し、そして該中間転写ベルトから紙等の画像支持体に再度転写（二次転写）して最終的なトナー画像を形成する。
上記のようにして画像支持体に転写された未定着トナー画像は次いで定着システムにおいて加圧ローラと定着ベルト等の定着用部材との間に挟持加熱され、該画像支持体に永久像として定着される。
【０００３】
【従来の技術】
上記定着システムの定着ベルトには、低硬度、離型性、耐熱性、耐磨耗性等が要求されている。これらの特性を満たす定着ベルトとしては、定着ベルトは、耐熱性樹脂のシームレスベルト上に、離型特性を目的にフッ素系樹脂を設けたものや、耐熱性基材の表面に、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体が使用されており、更に該弾性体の表面にフッ素ゴムやフッ素樹脂層を設けているものが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６９３９４号公報
【０００５】
上記のようにシリコーンゴムを弾性体層とし、表面層にフッ素樹脂層を設けた定着ベルトは、高画質で熱応答性が良く、かつ連続通紙時の定着性がよく、しかも耐久性を備えているため多用されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近時の画像形成装置には更なる高画質化が望まれており、その一環としてトナーの微小化が図られている。このトナーの微小化に伴って、定着ベルトにはトナー画像を紙、透明フィルム等の画像支持体に平滑に定着するための平滑性および低硬度が要求されている。
上記したフッ素樹脂層を表面層として有する定着ベルトでは、微小トナーからなるトナー画像を平滑に定着することが出来ず問題となっていた。
また、従来から提供されている定着ベルトは、上記したようにを弾性体層上に更に表面層を形成したもの等、一般的に多層構造である。表面に形成される離型層は一般的に基材との密着性が悪く、従って表面層を弾性体層上に形成するためには、通常、該弾性体層表面をプライマー処理する等の表面処理、あるいは接着層を設ける等の別途の処理を施す必要があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、単一層からなる定着ベルトであって、該単一層は主としてポリイミドシリコーン樹脂からなる定着ベルト（１，１１）を提供する。
【０００８】
上記定着ベルトに使用されるポリイミドシリコーン樹脂としては、
（Ａ）下記一般式（１）：
【化１１】

〔式中、Ｒは、炭素数１０以下の一価の有機基、Ｒ１は、水素原子または炭素数１０以下の一価の有機基、ｍは、３以上の整数である、〕で表される構成単位を有するポリシロキサン成分、及び、
（Ｂ）下記一般式（２）：
【化１２】

〔式中、Ｘは、４価の有機基、Ｙは、２価の有機基、ｎは、１以上の整数である、〕で表されるポリアミック酸成分、または該ポリアミック酸を加熱して脱水閉環して得られるポリイミド樹脂成分、を含有しているポリイミドシリコーン樹脂前駆体組成物から得られるポリイミドシリコーン樹脂がある。
【０００９】
また、該ポリイミドシリコーン樹脂としては、
少なくとも、下記構造式（３）：
【化１３】

〔式中、Ｘは４価の有機基であり、Ｘが複数存在する場合にはそれらは同一でも異なってもよい。Ｙは２価の有機基であり、Ｙが複数存在する場合にはそれらは同一でも異なってもよい。ｎは１以上の整数である。〕で表される構成単位と、下記一般式（４）：
【化１４】

〔式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６の１価の有機基であり、Ｒ１が複数存在する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。ｍは２〜８の整数であり、ａは０〜２の整数である。〕で表される構成単位とを有するポリイミドシリコーンがある。
【００１０】
また更に該ポリイミドシリコーン樹脂としては、下記一般式（ａ）で表される繰り返し単位および一般式（ｂ）で表される繰り返し単位を有するポリイミドシリコーンがある。
【化１５】

式中Ｘは式（５）、式（６）および式（７）：
【化１６】

で表される４価の有機基から選ばれる少なくとも１種の有機基であり、式中Ｙは一般式（８）：
【化１７】

で表される２価の有機基（式中Ｂは式（９）、式（１０）および式（１１）：
【化１８】

で表される有機基から選ばれる少なくとも１種の有機基である）および一般式（１２）：
【化１９】

で表される２価の有機基（Ｄは単結合、−ＣＨ_２−、−（ＣＨ_３）_２Ｃ−、−ＳＯ_２−および−（ＣＦ_３）_２Ｃ−から選ばれる２価の有機基）であり、式中Ｚは一般式（１３）：
【化２０】

で表される２価のシロキサン残基（Ｒはメチル基またはフェニル基、ｂは１〜１２０の整数）である。
【００１１】
本発明の定着ベルトに使用されるポリイミドシリコーン樹脂には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が添加されてもよい。
【００１２】
該定着ベルトの２５℃における貯蔵弾性率は、１０ＭＰａ〜３０ＧＰａであることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
〔定着ベルト〕
初めに本発明の定着システムに使用される定着ベルト（１）について説明する。図１に定着ベルト（１）を使用した定着システムを示す。該定着ベルト（１）は加熱ローラ（２）および剥離ローラ（４）に懸架され、加圧ローラ（３）が該加熱ローラ（２）に対向して配置し該定着ベルト（１）に当接する。
未定着のトナー画像が形成された紙Ｐ等の画像支持体は、送りコンベア（７）より定着ベルト（１）と加圧ローラ（３）との間に搬送され、その間で加熱押圧されトナー画像が画像支持体に定着される。該画像支持体は引き続きフィン付冷却部（５）により冷却され、冷却された画像支持体は、定着ベルト（１）の曲率が大きくなる剥離ローラ（４）の箇所において定着ベルト（１）から剥離される。なお加熱ローラ（２）とフィン付冷却部（５）との間には断熱部（６）が設けられており、加熱ローラ（２）による加熱およびフィン付冷却部（５）の冷却の双方が効率よく実施される。
【００１４】
図２に定着ベルト（１１）を使用した他の定着システムを示す。該定着ベルト（１１）は駆動ロール（１２）、被駆動ロール（１３）、およびテンションロール（１４）に懸架され、加熱ローラ（１５）が圧接する。該定着ベルト（１１）と加熱ローラ（１５）とは等速回動してその間には送りロール（１６）からトナー画像を転写した紙Ｐ等の画像支持体が送込まれ、トナー画像の定着が行なわれる。定着後、加熱ローラ（１５）に付着したトナーはクリーニングロールに（１７）よって除去される。
【００１５】
本発明の定着ベルト（１，１１）は、単一のポリイミドシリコーン樹脂からなる層からなるものである。以下、本発明で使用されるポリイミドシリコーン樹脂について説明する。
【００１６】
本発明の定着ベルトに使用されるポリイミドシリコーン樹脂としては、下記の樹脂がある。
【００１７】
例えば、該ポリイミドシリコーン樹脂は、
（Ａ）下記一般式（１）：
【化２１】

〔式中、Ｒは、炭素数１０以下の一価の有機基、Ｒ１は、水素原子または炭素数１０以下の一価の有機基、ｍは、３以上の整数である、〕で表される構成単位を有するポリシロキサン成分、及び、
（Ｂ）下記一般式（２）：
【化２２】

〔式中、Ｘは、４価の有機基、Ｙは、２価の有機基、ｎは、１以上の整数である、〕で表されるポリアミック酸成分、または該ポリアミック酸を加熱して脱水閉環して得られるポリイミド樹脂成分、を含有しているポリイミドシリコーン樹脂前駆体組成物（特開平６−２７９６８０号）から得られるポリイミドシリコーン樹脂がある。
【００１８】
更に、本発明で使用されるポリイミドシリコーン樹脂としては、少なくとも、下記構造式（３）：
【化２３】

〔式中、Ｘは４価の有機基であり、Ｘが複数存在する場合にはそれらは同一でも異なってもよい。Ｙは２価の有機基であり、Ｙが複数存在する場合にはそれらは同一でも異なってもよい。ｎは１以上の整数である。〕で表される構成単位と、下記一般式（４）：
【化２４】

〔式中、Ｒ１は、炭素原子数１〜６の１価の有機基であり、Ｒ１が複数存在する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。ｍは２〜８の整数であり、ａは０〜２の整数である。〕で表される構成単位とを有するポリイミドシリコーン（特開平８−４１２００号）がある。
【００１９】
更に、本発明で使用されるポリイミドシリコーン樹脂としては、ケイ素原子数１０以下の環状シロキサンオリゴマーの含有量が３００ｐｐｍであり、かつガラス転移点が２５０℃以下で有機溶媒に可溶であるポリイミドシリコーン樹脂（特開２００２−１２６６６号）、具体的には、下記一般式（ａ）で表される繰り返し単位および一般式（ｂ）で表される繰り返し単位を有するポリイミドシリコーン（特開２００２−１２６６６号）がある。
【化２５】

式中Ｘは式（５）、式（６）および式（７）：
【化２６】

で表される４価の有機基から選ばれる少なくとも１種の有機基であり、式中Ｙは一般式（８）：
【化２７】

で表される２価の有機基（式中Ｂは式（９）、式（１０）および式（１１））：
【化２８】

で表される有機基から選ばれる少なくとも１種の有機基である）および一般式（１２）：
【化２９】

で表される２価の有機基（Ｄは単結合、−ＣＨ_２−、−（ＣＨ_３）_２Ｃ−、−ＳＯ_２−および−（ＣＦ_３）_２Ｃ−から選ばれる２価の有機基）であり、式中Ｚは一般式（１３）：
【化３０】

で表される２価のシロキサン残基（Ｒはメチル基またはフェニル基、ｂは１〜１２０の整数）である。
【００２０】
本発明のポリイミドシリコーン樹脂は、通常、溶媒に溶解されてポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物として提供される。該溶媒としては、ポリイミドシリコーン樹脂を溶解することが可能であれば何でもよく、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＡ）、Ｎ−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等の非プロトン性極性溶媒、メタノール、エタノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔ−ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒、２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンの芳香族系溶媒等が使用される。これらの溶媒は単独でまたは２種以上混合して用いられる。
【００２１】
本発明のポリイミドシリコーン樹脂には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が添加されても良い。該エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＡ等のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジグリシジルビスフェノールＦ等のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、トリフェニロールプロパントリグリシジルエーテル等のトリフェニルメタン型エポキシ樹脂、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の環状脂肪族エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート等のグリシジルエステル系樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン系樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独でまたは２種以上併用して用いることが出来る。更に、本発明のポリイミドシリコーン樹脂には、所望により１分子中にエポキシ基を１個含む単官能性エポキシ化合物が添加されても良い。
【００２２】
エポキシ樹脂の添加量は、ポリイミドシリコーン樹脂１００質量部に対して、４０質量部以下が好ましく、更に２０質量部以下であることが好ましい。該添加量が４０質量部を超えると、得られる定着ベルトの強度等を低下させる恐れがある。
【００２３】
上記エポキシ樹脂の反応を促進させる目的で、各種硬化促進剤を使用しても良い。使用される硬化促進剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエタノールアミン等のアミノ化合物、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール化合物等がある。該硬化促進剤の添加量は、ポリイミドシリコーン樹脂およびエポキシ樹脂の総量１００質量部に対して１０質量部以下であることが好ましい。該添加量が１０質量部を超えると、ポリイミドシリコーン樹脂等のポットライフが悪くなる場合がある。
【００２４】
ポリイミドシリコーン樹脂は、公知の製造方法によって製造することが可能である。
【００２５】
上記ポリイミドシリコーン樹脂を使用すれば、単一層からなる定着ベルト（１，１１）を提供することが出来る。
該ポリイミドシリコーン樹脂を使用して定着ベルト（１，１１）を製造する方法としては公知の製造方法が適用される。
【００２６】
定着ベルトの一製造方法として、例えば、ポリイミドシリコーン樹脂を円筒金型表面にフローコータを用いて塗布し、該円筒金型を回転させながら昇温し、一旦脱型して他の円筒金型を挿着し、さらに昇温することによって製造する方法がある。
【００２７】
本発明の、主としてポリイミドシリコーン樹脂からなる定着ベルト（１，１１）の２５℃における貯蔵弾性率は、１０ＭＰａ〜３０ＧＰａ、特に１００ＭＰａ〜１０ＧＰａであることが好ましい。該貯蔵弾性率が１０ＭＰａより小さいと、定着ベルトのトナー離型性が悪くなり、また３０ＭＰａを超えると、定着ベルトの微細なトナーに対応可能な平滑性が損なわれる場合がある。
【００２８】
なお本発明のポリイミドシリコーン樹脂からなる定着ベルト（１，１１）は、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、あるいは滑剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、防炎剤、酸化防止剤、離型剤、相溶化剤等の添加剤等を通常使用される量で含有してもよい。また導電性付与を目的として、該定着ベルト（１，１１）に各種導電材が添加されてもよい。
【００２９】
以上のようにして得られる本発明の定着ベルト（１，１１）は、耐熱性、耐久性、および微細なトナーに対応可能な平滑性、トナー離型性を有するものである。
なお本発明の定着ベルト（１，１１）がトナー離型性に優れたものであるために、該定着ベルト（１，１１）表面の水に対する接触角は、６０〜１３０°、表面粗度Ｒｚ≦１５μｍであることが好ましい。
【００３０】
本発明のポリイミドシリコーン樹脂からなる層は、上記したように耐熱性、耐久性、および微細なトナーに対応可能な平滑性、トナー離型性に優れるので、本発明はポリイミドシリコーン樹脂層を少なくとも表面層として有する定着ベルト、定着ロール等の定着部材を提供することも可能である。
【００３１】
以下、本発明の定着ベルトに使用されるポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物の合成方法の一例を示す。
〔合成例１〕
攪拌機、温度計および窒素置換装置を備えたフラスコ内に、３，３´，４，４´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物３５．８ｇ（０．１モル）およびシクロヘキサノン３００ｇを仕込んだ。次いで、ジアミノシロキサン（一般式（１４）のｎの平均が６４のもの）４７．４ｇ（０．０１モル）、４，４´，−（３，３´−ジヒドロキシ）ジアミノビフェニル８．７ｇ（０．０４モル）および２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン２０．５ｇ（０．０５モル）をシクロヘキサノン１００ｇに溶解した溶液を反応系の温度が５０℃を超えないように調節しながら、上記フラスコ内に滴下した。滴下終了後、さらに室温で１０時間攪拌した。つぎに、該フラスコに水分受容器付き還流冷却器を取り付けた後、キシレン１００ｇを加え、１５０℃に昇温して、その温度を６時間保持し、シリコーンを含有するポリイミド樹脂溶液を得た。この溶液に、該溶液中の固形分１００ｇに対してテトラグリシジルアミノジフェニルメタン１４ｇを添加し、シクロヘキサノンで固形分２０％になるように調整し、ポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（Ｉ）を得た。該ポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（Ｉ）は、以下に示される実施例に供した。
【００３２】
【化３１】

【００３３】
〔合成例２〕
攪拌機、温度計および窒素置換装置を備えたフラスコ内に４，４´−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物４４．４ｇ（０．１モル）およびシクロヘキサノン２００ｇを仕込んだ。次いで、ジアミノシロキサン（一般式（１４）のｎの平均が８のもの）１６．４ｇ（０．０２モル）、４，４´，−（３，３´−ジヒドロキシ）ジアミノビフェニル１０．５ｇ（０．０５モル）および２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン１２．３ｇ（０．０３モル）をシクロヘキサノン１００ｇに溶解した溶液を反応系の温度が５０℃を超えないように調節しながら、上記フラスコ内に滴下した。滴下終了後、さらに室温で１０時間攪拌した。次に、該フラスコに水分受容器付き還流冷却器を取り付けた後、キシレン８０ｇを加え、１５０℃に昇温して、その温度を６時間保持し、冷却後、メタノール中に投入し、固形物を乾燥することによりポリイミドシリコーン樹脂を得た。
このポリイミドシリコーン樹脂に、該ポリイミドシリコーン樹脂５０ｇに対してトリグリシジル−ｐ−アミノフェノール９ｇを添加し、メチルエチルケトンで固形分２０％になるように調整し、ポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（ＩＩ）を得た。該ポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（ＩＩ）は、以下に示される実施例に供した。
【００３４】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
上記合成例１において得られたポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（Ｉ）を円筒金型表面上にフローコータを用いて塗布した。その後、円筒金型を回転させながら１００℃まで昇温して溶媒を除去し、膜を形成した。ここで一旦円筒金型から該膜を脱型して他の円筒金型に挿着して該膜の形状を整え、更に１８０℃で養生することによってポリイミドシリコーン樹脂からなるシームレスな定着ベルト（１）（厚み１００μｍ、φ１６５ｍｍ、長さ：３３０ｍｍ）を得た。
【００３５】
このようにして得られた定着ベルト（１）の、水に対する接触角は、１０５°であり、表面粗度Ｒｚ＝０．１μｍであった。
【００３６】
得られた定着ベルト（１）を図１に示す定着システムを有する電子写真式画像形成装置（ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＷｉｎｄ３３２０ＰＳ（富士ゼロックス社製））に組み込んで普通紙上にトナー画像の定着を行ったところ、該定着ベルトにはトナーオフセットが生じることなく良好に稼動した。またトナー画像が定着された紙の該定着ベルト（１）からの剥離も良好に行われた。
【００３７】
〔実施例２〕
上記合成例２において得られたポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（ＩＩ）を円筒金型表面上にフローコータを用いて塗布した。その後、円筒金型を回転させながら１００℃まで昇温して溶媒を除去し、膜を形成した。ここで一旦円筒金型から該膜を脱型して他の円筒金型に挿着して該膜の形状を整え、更に１８０℃で養生することによってポリイミドシリコーン樹脂からなるシームレスな定着ベルト（１１）（厚み１００μｍ、φ１６５ｍｍ、長さ：３３０ｍｍ）を得た。
【００３８】
このようにして得られた定着ベルト（１１）の、水に対する接触角は、１０５°であり、表面粗度Ｒｚ＝０．１μｍであった。
【００３９】
得られた定着ベルト（１１）を図２に示す定着システムを有する電子写真式画像形成装置（ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＷｉｎｄ３３２０ＰＳ（富士ゼロックス社製））に組み込んで普通紙上にトナー画像の定着を行ったところ、該定着ベルト（１１）にはトナーオフセットが生じることなく良好に稼動した。
【００４０】
〔実施例３〕
ＳＵＳ製円筒管の表面に、上記合成例１において得られたポリイミドシリコーン樹脂溶液組成物（Ｉ）をディップコートによって塗布した。その後、漸次１８０℃まで昇温して溶媒の除去を行い、ＳＵＳ製円筒管の表面にポリイミドシリコーン樹脂からなる表面層（膜厚は５００μｍ）を形成して定着ローラ（２１）を得た。
【００４１】
上記定着ローラ（２１）を、図３に示す定着システムを有する電子写真式画像形成装置（ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＷｉｎｄ３３２０ＰＳ（富士ゼロックス社製））に組み込んだ。
ここで該定着システムとは、該定着ローラ（２１）は加熱ローラ（２２）と、加熱ローラ（２２）に圧接する加圧ローラ（２３）とからなり、送りコンベア（２４）から等速回転する加熱ローラ（２２）および加圧ローラ（２３）間に送込まれた紙Ｐ等の画像支持体に転写されているトナー画像を構成するトナーを溶融して該トナー画像を画像支持体に定着するものである。なお定着後加熱ローラ（２２）に付着したトナーはクリーニングロール（２５）によって除去される。
上記定着システムにおいて普通紙上にトナー画像の定着を行ったところ、該定着ローラ（２１）にはトナーオフセットが生じることなく良好に稼動した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のポリイミドシリコーン樹脂からなる層は、トナーの離型性に優れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着ベルトによる定着システムの説明図
【図２】定着ベルトによる他の定着システムの説明図
【図３】定着ローラによる定着システムの説明図
【符号の説明】
１、１１定着ベルト
２１定着ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing system for fixing an unfixed toner image transferred to an image support such as paper in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer by applying heat and pressure to the image support. It relates to the fixing belt used.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus, generally, an electrostatic latent image corresponding to an image obtained by an image reading device is formed on the surface of a charged photoconductor, and the electrostatic latent image is developed by a developing device. The toner image is electrostatically transferred (primary transfer) to an intermediate transfer belt, and then transferred again from the intermediate transfer belt to an image support such as paper (secondary transfer) to form a final toner image. Form an image.
The unfixed toner image transferred to the image support as described above is then nipped and heated between a pressure roller and a fixing member such as a fixing belt in a fixing system, and fixed as a permanent image on the image support. You.
[0003]
[Prior art]
The fixing belt of the fixing system is required to have low hardness, releasability, heat resistance, abrasion resistance, and the like. As a fixing belt satisfying these characteristics, the fixing belt may be a heat-resistant resin seamless belt provided with a fluorinated resin for the purpose of releasing properties, or a silicone rubber, fluorine An elastic body such as rubber is used, and in many cases, a fluororubber or fluororesin layer is provided on the surface of the elastic body (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-169394 [0005]
As described above, the fixing belt in which the silicone rubber is used as the elastic layer and the fluororesin layer is provided on the surface layer has high image quality, good thermal responsiveness, good fixability during continuous paper feeding, and has durability. Because it was used a lot.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, higher image quality has been desired for image forming apparatuses, and as one of the measures, toner has been miniaturized. With the miniaturization of the toner, the fixing belt is required to have smoothness and low hardness for smoothly fixing the toner image on an image support such as paper or a transparent film.
In the fixing belt having the above-mentioned fluororesin layer as a surface layer, a toner image composed of minute toner cannot be fixed smoothly, which is a problem.
Further, the conventionally provided fixing belt generally has a multi-layer structure such as the above-described one in which a surface layer is further formed on an elastic layer. The release layer formed on the surface generally has poor adhesion to the base material. Therefore, in order to form the surface layer on the elastic layer, the surface of the elastic layer is usually treated with a primer or the like. It was necessary to perform a separate treatment such as a treatment or an adhesive layer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fixing belt comprising a single layer, wherein the single layer mainly comprises a polyimide silicone resin.
[0008]
As the polyimide silicone resin used for the fixing belt,
(A) The following general formula (1):
Embedded image

[Wherein, R is a monovalent organic group having 10 or less carbon atoms, R1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 10 or less carbon atoms, and m is an integer of 3 or more.] A polysiloxane component having a structural unit, and
(B) The following general formula (2):
Embedded image

[Wherein X is a tetravalent organic group, Y is a divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.], Or the polyamic acid component is heated to be dehydrated. There is a polyimide silicone resin obtained from a polyimide silicone resin precursor composition containing a polyimide resin component obtained by ring closure.
[0009]
Further, as the polyimide silicone resin,
At least the following structural formula (3):
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[In the formula, X is a tetravalent organic group, and when a plurality of Xs are present, they may be the same or different. Y is a divalent organic group, and when there are a plurality of Y, they may be the same or different. n is an integer of 1 or more. And a structural unit represented by the following general formula (4):
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[In the formula, R1 is a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms, and when a plurality of R1 are present, they may be the same or different. m is an integer of 2 to 8, and a is an integer of 0 to 2. And polyimide units having the structural unit represented by the formula:
[0010]
Further, as the polyimide silicone resin, there is a polyimide silicone having a repeating unit represented by the following general formula (a) and a repeating unit represented by the following general formula (b).
Embedded image

In the formula, X is the formula (5), the formula (6) and the formula (7):
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And at least one organic group selected from tetravalent organic groups represented by the formula: wherein Y is a group represented by the general formula (8):
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Wherein B is a compound represented by the formula (9), the formula (10) or the formula (11):
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And at least one organic group selected from organic groups represented by the following formulas) and general formula (12):
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A divalent organic group (D represented in a single _{_{_{bond, -CH 2 -, - (CH}}} 3) 2 C -, - SO 2 - and - _(CF ₃₎ divalent organic group selected from 2 C- Wherein Z is a general formula (13):
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Wherein R is a methyl group or a phenyl group, and b is an integer of 1 to 120.
[0011]
An epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule may be added to the polyimide silicone resin used for the fixing belt of the present invention.
[0012]
The storage elastic modulus at 25 ° C. of the fixing belt is desirably 10 MPa to 30 GPa.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Fixing belt]
First, the fixing belt (1) used in the fixing system of the present invention will be described. FIG. 1 shows a fixing system using a fixing belt (1). The fixing belt (1) is suspended by a heating roller (2) and a peeling roller (4), and a pressure roller (3) is arranged opposite to the heating roller (2) and abuts on the fixing belt (1). .
An image support, such as paper P, on which an unfixed toner image is formed is conveyed between a fixing belt (1) and a pressure roller (3) by a feed conveyor (7), and is heated and pressed therebetween to form a toner image. Is fixed to the image support. The image support is subsequently cooled by the cooling unit with fins (5), and the cooled image support is separated from the fixing belt (1) at the position of the separation roller (4) where the curvature of the fixing belt (1) is increased. Is done. A heat insulating section (6) is provided between the heating roller (2) and the finned cooling section (5), so that both heating by the heating roller (2) and cooling of the finned cooling section (5) are performed. Implemented efficiently.
[0014]
FIG. 2 shows another fixing system using the fixing belt (11). The fixing belt (11) is suspended around a driving roll (12), a driven roll (13), and a tension roll (14), and a heating roller (15) is pressed against the fixing belt. The fixing belt (11) and the heating roller (15) rotate at a constant speed, and an image support such as paper P on which a toner image has been transferred is fed from a feed roll (16) between the fixing belt (11) and the heating roller (15). Is performed. After the fixing, the toner adhered to the heating roller (15) is removed by the cleaning roll (17).
[0015]
The fixing belt (1, 11) of the present invention comprises a single layer of a polyimide silicone resin. Hereinafter, the polyimide silicone resin used in the present invention will be described.
[0016]
Examples of the polyimide silicone resin used for the fixing belt of the present invention include the following resins.
[0017]
For example, the polyimide silicone resin is
(A) The following general formula (1):
Embedded image

[Wherein X is a tetravalent organic group, Y is a divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.], Or the polyamic acid component is heated to be dehydrated. There is a polyimide silicone resin obtained from a polyimide silicone resin precursor composition containing a polyimide resin component obtained by ring closure (JP-A-6-279680).
[0018]
Further, the polyimide silicone resin used in the present invention includes at least the following structural formula (3):
Embedded image

[In the formula, R1 is a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms, and when a plurality of R1 are present, they may be the same or different. m is an integer of 2 to 8, and a is an integer of 0 to 2. ] (Japanese Patent Laid-Open No. 8-41200).
[0019]
Further, as the polyimide silicone resin used in the present invention, a polyimide silicone resin having a content of a cyclic siloxane oligomer having 10 or less silicon atoms of 300 ppm and a glass transition point of 250 ° C. or less and soluble in an organic solvent is used. (JP-A-2002-12666), specifically, a polyimide silicone having a repeating unit represented by the following general formula (a) and a repeating unit represented by the general formula (b) (JP-A-2002-12666) There is.
Embedded image

Wherein B is a compound represented by the formula (9), the formula (10), and the formula (11):
Embedded image

Wherein R is a methyl group or a phenyl group, and b is an integer of 1 to 120.
[0020]
The polyimide silicone resin of the present invention is usually dissolved in a solvent and provided as a polyimide silicone resin solution composition. Any solvent can be used as long as it can dissolve the polyimide silicone resin, and N, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), hexamethylphosphoramide (HMPA), Aprotic polar solvents such as N-methylcaprolactam, dimethylsulfoxide (DMSO), N-acetyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide (DMAc), methanol, ethanol, iso-propanol, n-butanol, iso- Alcohol solvents such as butanol, t-butanol and cyclohexanol, ketone solvents such as 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexane, ethyl acetate, n-butyl acetate and acetic acid S such as amyl Le solvents, benzene, toluene, aromatic solvents such as xylene may be used. These solvents are used alone or in combination of two or more.
[0021]
An epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule may be added to the polyimide silicone resin of the present invention. Examples of the epoxy resin include phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin such as diglycidyl bisphenol A, bisphenol F type epoxy resin such as diglycidyl bisphenol F, and triphenylolpropane triglycidyl. Triphenylmethane type epoxy resin such as ether; cycloaliphatic epoxy resin such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate; glycidyl such as diglycidyl phthalate, diglycidyl hexahydrophthalate, dimethyl glycidyl phthalate Ester resin, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, diglycidylaniline, diglycidyltoluy Emissions, glycidyl amine resins such as tetraglycidyl bis aminomethyl cyclohexane. These epoxy resins can be used alone or in combination of two or more. Further, a monofunctional epoxy compound containing one epoxy group in one molecule may be added to the polyimide silicone resin of the present invention, if desired.
[0022]
The addition amount of the epoxy resin is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the polyimide silicone resin. If the amount exceeds 40 parts by mass, the strength and the like of the obtained fixing belt may be reduced.
[0023]
For the purpose of accelerating the reaction of the epoxy resin, various curing accelerators may be used. Examples of the curing accelerator used include organic phosphine compounds such as triphenylphosphine and tricyclohexylphosphine, trimethylhexamethylenediamine, diaminodiphenylmethane, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, and 2,4,6-tris (dimethyl There are amino compounds such as (aminomethyl) phenol and triethanolamine, and imidazole compounds such as 2-methylimidazole and 2-phenylimidazole. The addition amount of the curing accelerator is preferably 10 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total amount of the polyimide silicone resin and the epoxy resin. If the amount exceeds 10 parts by mass, the pot life of the polyimide silicone resin or the like may be deteriorated.
[0024]
The polyimide silicone resin can be manufactured by a known manufacturing method.
[0025]
The use of the polyimide silicone resin makes it possible to provide a fixing belt (1, 11) having a single layer.
As a method for manufacturing the fixing belt (1, 11) using the polyimide silicone resin, a known manufacturing method is applied.
[0026]
As one method of manufacturing the fixing belt, for example, a polyimide silicone resin is applied to the surface of a cylindrical mold using a flow coater, the temperature is increased while rotating the cylindrical mold, and the mold is once removed to remove another cylindrical mold. There is a method of manufacturing by inserting and further increasing the temperature.
[0027]
The storage elastic modulus at 25 ° C. of the fixing belt (1, 11) mainly composed of a polyimide silicone resin of the present invention is preferably from 10 MPa to 30 GPa, particularly preferably from 100 MPa to 10 GPa. When the storage elastic modulus is less than 10 MPa, the toner releasability of the fixing belt is deteriorated, and when it exceeds 30 MPa, the smoothness of the fixing belt corresponding to fine toner may be impaired.
[0028]
The fixing belt (1, 11) made of the polyimide silicone resin of the present invention is, for example, a rubber, a thermoplastic elastomer, or a lubricant, a plasticizer, a heat stabilizer, a light stabilizer, a flame retardant, a flame retardant, an antioxidant. , A release agent, an additive such as a compatibilizer, and the like may be contained in an amount usually used. Various conductive materials may be added to the fixing belt (1, 11) for the purpose of imparting conductivity.
[0029]
The fixing belt (1, 11) of the present invention obtained as described above has heat resistance, durability, and smoothness and toner releasability that can cope with fine toner.
Since the fixing belt (1, 11) of the present invention is excellent in toner releasability, the contact angle of water on the surface of the fixing belt (1, 11) is 60 to 130 °, and the surface roughness Rz. It is preferred that ≦ 15 μm.
[0030]
Since the polyimide silicone resin layer of the present invention has excellent heat resistance, durability, and smoothness and toner releasability that can cope with fine toner as described above, the present invention provides the polyimide silicone resin layer at least on the surface. It is also possible to provide a fixing member having a layer, such as a fixing belt and a fixing roll.
[0031]
Hereinafter, an example of a method for synthesizing the polyimide silicone resin solution composition used for the fixing belt of the present invention will be described.
[Synthesis Example 1]
In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a nitrogen purge device, 35.8 g (0.1 mol) of 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride and 300 g of cyclohexanone were charged. Then, 47.4 g (0.01 mol) of diaminosiloxane (the average of n in the general formula (14) is 64) and 8.7 g of 4,4 ′,-(3,3′-dihydroxy) diaminobiphenyl (0 0.04 mol) and 20.5 g (0.05 mol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane dissolved in 100 g of cyclohexanone so that the temperature of the reaction system does not exceed 50 ° C. The mixture was dropped into the flask while adjusting the temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at room temperature for 10 hours. Next, after attaching a reflux condenser with a water receiver to the flask, 100 g of xylene was added, the temperature was raised to 150 ° C., and the temperature was maintained for 6 hours to obtain a polyimide resin solution containing silicone. To this solution, 14 g of tetraglycidylaminodiphenylmethane was added to 100 g of the solid content in the solution, and the solid content was adjusted to 20% with cyclohexanone to obtain a polyimide silicone resin solution composition (I). The polyimide silicone resin solution composition (I) was used in Examples shown below.
[0032]
Embedded image

[0033]
[Synthesis Example 2]
44.4 g (0.1 mol) of 4,4'-hexafluoropropylidenebisphthalic dianhydride and 200 g of cyclohexanone were charged into a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a nitrogen purge device. Then, 16.4 g (0.02 mol) of diaminosiloxane (the average of n in the general formula (14) is 8), 10.5 g of 4,4 ′,-(3,3′-dihydroxy) diaminobiphenyl (0 0.055 mol) and a solution of 12.2 g (0.03 mol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane in 100 g of cyclohexanone so that the temperature of the reaction system does not exceed 50 ° C. The mixture was dropped into the flask while adjusting the temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at room temperature for 10 hours. Next, after attaching a reflux condenser with a water receiver to the flask, 80 g of xylene was added, the temperature was raised to 150 ° C., the temperature was maintained for 6 hours, and after cooling, the solid was poured into methanol. Was dried to obtain a polyimide silicone resin.
To this polyimide silicone resin, 9 g of triglycidyl-p-aminophenol was added to 50 g of the polyimide silicone resin, and adjusted to a solid content of 20% with methyl ethyl ketone to obtain a polyimide silicone resin solution composition (II). Was. The polyimide silicone resin solution composition (II) was used in Examples shown below.
[0034]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
[Example 1]
The polyimide silicone resin solution composition (I) obtained in Synthesis Example 1 was applied on the surface of a cylindrical mold using a flow coater. Thereafter, the temperature was raised to 100 ° C. while rotating the cylindrical mold to remove the solvent, thereby forming a film. Here, the film is once removed from the cylindrical mold, inserted into another cylindrical mold to adjust the shape of the film, and then cured at 180 ° C., whereby a seamless fixing belt made of polyimide silicone resin (1) is formed. ) (Thickness: 100 µm, φ165 mm, length: 330 mm).
[0035]
The fixing belt (1) thus obtained had a contact angle with water of 105 ° and a surface roughness Rz of 0.1 μm.
[0036]
The obtained fixing belt (1) was incorporated into an electrophotographic image forming apparatus (Color Laser Wind 3320PS (manufactured by Fuji Xerox)) having the fixing system shown in FIG. 1 to fix a toner image on plain paper. The fixing belt worked well without toner offset. Further, the paper on which the toner image was fixed was peeled off from the fixing belt (1) satisfactorily.
[0037]
[Example 2]
The polyimide silicone resin solution composition (II) obtained in Synthesis Example 2 was applied on the surface of a cylindrical mold using a flow coater. Thereafter, the temperature was raised to 100 ° C. while rotating the cylindrical mold to remove the solvent, thereby forming a film. Here, the film is once released from the cylindrical mold, inserted into another cylindrical mold to adjust the shape of the film, and then cured at 180 ° C., whereby a seamless fixing belt made of polyimide silicone resin (11) is formed. ) (Thickness: 100 μm, φ165 mm, length: 330 mm).
[0038]
The contact angle with water of the fixing belt (11) thus obtained was 105 °, and the surface roughness Rz was 0.1 μm.
[0039]
The obtained fixing belt (11) was incorporated into an electrophotographic image forming apparatus (Color Laser Wind 3320PS (manufactured by Fuji Xerox)) having a fixing system shown in FIG. 2 to fix a toner image on plain paper. The fixing belt (11) worked well without toner offset.
[0040]
[Example 3]
The polyimide silicone resin solution composition (I) obtained in Synthesis Example 1 was applied to the surface of a SUS cylindrical tube by dip coating. Thereafter, the temperature was gradually raised to 180 ° C. to remove the solvent, and a surface layer (thickness: 500 μm) made of a polyimide silicone resin was formed on the surface of the SUS cylindrical tube to obtain a fixing roller (21).
[0041]
The fixing roller (21) was incorporated in an electrophotographic image forming apparatus (Color Laser Wind 3320PS (manufactured by Fuji Xerox)) having the fixing system shown in FIG.
Here, the fixing system is such that the fixing roller (21) comprises a heating roller (22) and a pressure roller (23) pressed against the heating roller (22), and rotates at a constant speed from a feed conveyor (24). The toner constituting the toner image transferred onto the image support such as paper P sent between the heating roller (22) and the pressure roller (23) is melted and the toner image is fixed on the image support. Things. After the fixing, the toner adhered to the heating roller (22) is removed by the cleaning roll (25).
When the toner image was fixed on plain paper in the above fixing system, the fixing roller (21) operated well without toner offset.
[0042]
【The invention's effect】
The layer made of the polyimide silicone resin of the present invention has excellent toner releasability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a fixing system using a fixing belt. FIG. 2 is an explanatory diagram of another fixing system using a fixing belt. FIG. 3 is an explanatory diagram of a fixing system using a fixing roller.
1, 11 fixing belt 21 fixing roller

Claims

A fixing belt comprising a single layer, wherein the single layer mainly comprises a polyimide silicone resin.

The polyimide silicone resin,
(A) The following general formula (1):

[Wherein, R is a monovalent organic group having 10 or less carbon atoms, R1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 10 or less carbon atoms, and m is an integer of 3 or more.] A polysiloxane component having a structural unit, and
(B) The following general formula (2):

[Wherein X is a tetravalent organic group, Y is a divalent organic group, and n is an integer of 1 or more.], Or the polyamic acid component is heated to be dehydrated. 2. The fixing belt according to claim 1, comprising a polyimide silicone resin precursor composition containing a polyimide resin component obtained by ring closure.

The polyimide silicone resin,
At least the following structural formula (3):

[In the formula, X is a tetravalent organic group, and when a plurality of Xs are present, they may be the same or different. Y is a divalent organic group, and when there are a plurality of Y, they may be the same or different. n is an integer of 1 or more. And a structural unit represented by the following general formula (4):

[In the formula, R1 is a monovalent organic group having 1 to 6 carbon atoms, and when a plurality of R1 are present, they may be the same or different. m is an integer of 2 to 8, and a is an integer of 0 to 2. The fixing belt according to claim 1, comprising a polyimide silicone having a structural unit represented by the following formula:

The fixing belt according to claim 1, wherein the polyimide silicone resin is made of polyimide silicone having a repeating unit represented by the general formula (a) and a repeating unit represented by the general formula (b).

In the formula, X is the formula (5), the formula (6) and the formula (7):

And at least one organic group selected from tetravalent organic groups represented by the formula: wherein Y is a group represented by the general formula (8):

Wherein B is a compound represented by the formula (9), the formula (10) or the formula (11):

And at least one organic group selected from organic groups represented by the following formulas) and general formula (12):

A divalent organic group (D represented in a single _{_{_{bond, -CH 2 -, - (CH}}} 3) 2 C -, - SO 2 - and - _(CF ₃₎ divalent organic group selected from 2 C- Wherein Z is a general formula (13):

Wherein R is a methyl group or a phenyl group, and b is an integer of 1 to 120.

2. The fixing belt according to claim 1, wherein an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule is added to the polyimide silicone resin.

The fixing belt according to claim 1, wherein a storage elastic modulus of the fixing belt at 25 ° C. is 10 MPa to 30 GPa.