JP2007296839A - Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body - Google Patents
Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007296839A JP2007296839A JP2006239243A JP2006239243A JP2007296839A JP 2007296839 A JP2007296839 A JP 2007296839A JP 2006239243 A JP2006239243 A JP 2006239243A JP 2006239243 A JP2006239243 A JP 2006239243A JP 2007296839 A JP2007296839 A JP 2007296839A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- endless belt
- cylindrical core
- core body
- belt
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、金型外周面を利用して成形されるポリイミド樹脂その他の加熱によって収縮する特性を有する樹脂を用いた無端ベルトの製造方法に関する。前記無端ベルトは、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置における転写体や定着体として好ましく使用される。 The present invention relates to a manufacturing method of an endless belt using a polyimide resin molded using an outer peripheral surface of a mold or other resin having a property of shrinking by heating. The endless belt is preferably used as a transfer member or a fixing member in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser printer.
画像形成装置には、ゴム製等の回転体が使用されていることが多いが、装置の小型化や高性能化のために、回転体は変形可能なものが好ましい場合があり、肉厚の薄い樹脂製ベルトが用いられる。この場合、高画質化のためにはベルトに継ぎ目のない無端ベルトが好ましく、材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性の観点からポリイミド樹脂が好ましい。無端ベルトを用いる定着装置については、いくつか知られている(例えば、特許文献1)。 The image forming apparatus often uses a rotating body made of rubber or the like. However, in order to reduce the size and increase the performance of the apparatus, the rotating body may be preferably deformable. A thin resin belt is used. In this case, an endless belt that is seamless to the belt is preferable for improving image quality, and the material is preferably a polyimide resin from the viewpoint of strength, dimensional stability, and heat resistance. Several fixing devices using an endless belt are known (for example, Patent Document 1).
また、無端ベルトを用いる転写装置については、例えばカーボンブラックやグラファイト等の導電性粉体を分散して半導電性にしたポリイミド樹脂から成る転写ベルトを複数のロールに張架して回転させ、トナー像を感光体から用紙に転写する装置が挙げられる(例えば、特許文献2)。 In addition, for a transfer device using an endless belt, for example, a transfer belt made of a polyimide resin in which conductive powder such as carbon black or graphite is dispersed to be semiconductive is stretched around a plurality of rolls, and rotated. An apparatus for transferring an image from a photosensitive member to a sheet is mentioned (for example, Patent Document 2).
ポリイミド樹脂無端ベルトを作製する方法には、例えば円筒体の内面にポリイミド前駆体を塗布し、回転しながら乾燥させる遠心成形法(例えば、特許文献3)などがあるが、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という問題があった。 For example, a polyimide resin endless belt is manufactured by applying a polyimide precursor to the inner surface of a cylindrical body and drying it while rotating (for example, Patent Document 3). Since it was necessary to dry the solvent of a precursor solution, there existed a problem that drying took time.
他の無端ベルト製造方法として、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剥離する方法もある(例えば、特許文献4)。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。
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、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為に、溶剤を乾燥させようとしても一部が残留しやすい。
As another endless belt manufacturing method, for example, there is a method in which a polyimide precursor solution is applied to the surface of a core body by a dip coating method, dried, heated, and then peeled off (for example, Patent Document 4). ). In this method, since the solvent is dried from the outer surface of the core, the drying time can be shortened, and the shape of the outer surface of the core is molded on the inner surface of the endless belt.
Here, as a solvent for the polyimide precursor solution, an aprotic polar solvent is used, which has a property of having a high boiling point and very slow drying. In addition, since the polyimide resin film has low gas permeability, a part of the polyimide resin film tends to remain even if the solvent is dried.
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、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膨れが生じて変形することがある。これは皮膜の膜厚が50μmを越えるような厚い膜の場合に顕著である。 In the method of peeling after forming a polyimide resin film on the surface of the core body, residual solvent and water generated at the stage where the imidization reaction proceeds in the process of heating the film, between the inside of the film and between the core body and the film. If it stays in the film, it expands by heat and becomes a high-pressure gas, and the polyimide resin film may swell and deform. This is remarkable in the case of a thick film having a film thickness exceeding 50 μm.
一方、ポリイミド樹脂は加熱反応時の収縮力が大きい為、芯体の外周面に形成されたポリイミド樹脂を含む皮膜は、無端ベルトの形成に際し収縮する。このような収縮は不均一に起こるものであり、無端ベルトの膜厚ムラを引き起こす。また導電性粉体を分散させた半導電性無端ベルトでは、それにより抵抗ムラを引き起こすという問題があった。抵抗ムラは、転写ベルトとして使用する場合は転写するトナー濃度のムラとなるので、画像形成上問題が大きかった。このため、従来の無端ベルト製造に際しては、特に半導電性無端ベルトにおいて抵抗ムラを極力小さくすることが求められており、また、膜厚ムラの無い無端ベルトが確実に得られることが求められていた。 On the other hand, since the polyimide resin has a large shrinkage force during the heating reaction, the coating containing the polyimide resin formed on the outer peripheral surface of the core body shrinks when the endless belt is formed. Such shrinkage occurs non-uniformly and causes film thickness unevenness of the endless belt. In addition, the semiconductive endless belt in which the conductive powder is dispersed has a problem of causing uneven resistance. When used as a transfer belt, the resistance unevenness causes uneven toner density to be transferred. For this reason, when manufacturing conventional endless belts, it is particularly required to reduce resistance unevenness as much as possible in a semiconductive endless belt, and it is also required to reliably obtain an endless belt having no film thickness unevenness. It was.
前述の技術課題に鑑みて、芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して乾燥、加熱して無端ベルトを成形する製造方法に関して、特許文献5においては、粗面化した外周面をもつ芯体を用いることで、発生した前記高圧ガスを芯体軸方向に逃がすという対策がとられていた。しかしながらベルト内面の形状も粗面化したものとなり、ロール等の摺動部材との摺動音が問題となる場合があった。 In view of the above technical problem, in Patent Document 5, a core having a roughened outer peripheral surface is disclosed in regard to a manufacturing method in which a polyimide precursor solution is applied to the surface of a core, dried and heated to form an endless belt. By using the body, a measure has been taken to release the generated high-pressure gas in the axial direction of the core body. However, the shape of the inner surface of the belt is also roughened, and there are cases where sliding noise with a sliding member such as a roll becomes a problem.
また、一般的にポリイミド樹脂を含む皮膜と芯体との離型性を向上させるために、芯体に事前に離型剤を塗布するが、離型剤塗布の塗布領域を制限することで、加熱時の芯体軸方向収縮の不均一を図り、前記高圧ガスを芯体軸方向から逃がす方法が、特許文献6で提案されていた。具体的には、芯体両端部に離型剤層が部分的に存在しない箇所を設け、皮膜を部分的に円筒状芯体に貼り付けることで、ポリイミド皮膜と芯体の間に隙間を作り出し、前記高圧ガスを積極的に逃がすものであった。しかしながら、離型剤の塗布領域を制限する為の作業、例えばマスキング工程を入れることで作業性は大幅に悪化し、無端ベルトの生産性が著しく低下するという問題があった。 In general, in order to improve the releasability between the film containing the polyimide resin and the core, a release agent is applied to the core in advance, but by limiting the application area of the release agent application, Patent Document 6 proposes a method for achieving non-uniform shrinkage in the core axis direction during heating and allowing the high-pressure gas to escape from the core axis direction. Specifically, the gap between the polyimide film and the core is created by providing a part where the release agent layer does not partially exist at both ends of the core and by partially attaching the film to the cylindrical core. The high-pressure gas was actively released. However, there has been a problem that workability is greatly deteriorated by introducing an operation for limiting the application area of the release agent, for example, a masking process, and productivity of an endless belt is remarkably lowered.
本発明は、ポリイミド樹脂等を含み製造時に収縮性を有する無端ベルトの製造において、筒状芯体外周面に皮膜を形成した場合に、ポリイミドを含む皮膜と筒状芯体との間に滞留する残留溶剤や、イミド化反応が進行する段階で発生する水が元で発生する高圧ガスを、無端ベルト使用条件を制限することなく、また無端ベルトの生産性を犠牲にすることなく、前記皮膜と筒状芯体の外周との間の筒状芯体軸方向に、積極的に排出することにより、無端ベルトのベルト膨らみや膜厚ムラ等のベルト品質欠陥を抑制できる無端ベルト製造方法および円筒状芯体を提供するものである。 In the production of an endless belt containing polyimide resin or the like and having shrinkability at the time of production, the present invention stays between the film containing polyimide and the cylindrical core when a film is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical core. Residual solvent and high-pressure gas generated from the water generated at the stage of imidization reaction, without limiting the use conditions of the endless belt, and without sacrificing the productivity of the endless belt, Endless belt manufacturing method and cylindrical shape capable of suppressing belt quality defects such as belt bulge and film thickness unevenness of the endless belt by positively discharging in the axial direction of the cylindrical core between the outer periphery of the cylindrical core A core body is provided.
本発明の円筒状芯体と該円筒状芯体を用いた無端ベルトの製造方法は、以下の特徴を有する。 The cylindrical core of the present invention and the method for producing an endless belt using the cylindrical core have the following characteristics.
(1)表面に樹脂溶液を塗布して無端ベルトを作製するための円筒状芯体であって、該円筒状芯体の厚みは、軸方向端部に対して、軸方向中央部が薄い円筒状芯体である。 (1) A cylindrical core for producing an endless belt by applying a resin solution to the surface, and the thickness of the cylindrical core is a cylinder whose axial center is thinner than the axial end It is a core.
(2)表面に樹脂溶液を塗布して無端ベルトを作製するための円筒状芯体であって、軸方向中央部に対して両端部の熱容量が大きいことを特徴とする円筒状芯体である。 (2) A cylindrical core for producing an endless belt by applying a resin solution to the surface, wherein the cylindrical core is characterized in that the heat capacity at both ends is larger than the central portion in the axial direction. .
(3)前記円筒状芯体の厚みが前記軸方向端部から、少なくとも円筒状芯体軸方向長さの33%に当たる軸方向中央部に向かって段階的に薄くなる上記(1)に記載の円筒状芯体である。 (3) The thickness of the cylindrical core body is gradually reduced from the axial end portion toward an axial central portion corresponding to at least 33% of the axial length of the cylindrical core body. It is a cylindrical core.
(4)前記円筒状芯体の厚みが前記軸方向端部から、少なくとも円筒状芯体軸方向長さの33%に当たる軸方向中央部に向かって段階的に、最大で軸方向端部厚さの50%相当まで薄くなる上記(3)に記載の円筒状芯体である。 (4) The thickness of the cylindrical core is gradually increased from the axial end toward the axial central portion corresponding to at least 33% of the cylindrical core axial length. It is a cylindrical core as described in said (3) which becomes thin to 50% equivalent.
(5)前記円筒状芯体の厚みが前記軸方向端部から前記軸方向中央部に向かって連続して薄くなる上記(1)に記載の円筒状芯体である。 (5) The cylindrical core body according to (1), wherein the thickness of the cylindrical core body decreases continuously from the axial end portion toward the axial central portion.
(6)前記円筒状芯体の厚みが前記軸方向端部から前記軸方向中央部に向かって連続して、最大で軸方向端部厚さの50%相当まで薄くなる上記(5)に記載の円筒状芯体である。 (6) The thickness of the cylindrical core body is continuously reduced from the axial end portion toward the axial central portion, and is reduced to a maximum corresponding to 50% of the axial end thickness. It is a cylindrical core body.
(7)前記軸方向両端部に、前記円筒状芯体と同じ材料、もしくは円筒状芯体の材料に比べ熱容量の大きな材料からなる取り付け部材が装着されてなる上記(1)に記載の円筒状芯体である。 (7) The cylindrical shape as described in (1) above, wherein attachment members made of the same material as the cylindrical core body or a material having a larger heat capacity than the cylindrical core body are attached to both ends in the axial direction. It is a core.
(8)筒状芯体の外周面に離型剤層を形成する離型剤層形成工程と、該離型剤層形成工程を経た後の筒状芯体の外周面に樹脂溶液を塗布することにより塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜を乾燥し加熱焼成することにより皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜を前記外周面から剥離して前記筒状芯体より抜き取る剥離・抜き取り工程と、を有する無端ベルト製造方法において、前記円筒状芯体に上記(1)から(7)のいずれか1つの項に記載の円筒状芯体を用いる無端ベルトの製造方法である。 (8) A release agent layer forming step for forming a release agent layer on the outer peripheral surface of the cylindrical core, and a resin solution is applied to the outer peripheral surface of the cylindrical core after the release agent layer forming step. A coating film forming step for forming a coating film, a coating film forming step for forming a coating film by drying and heating and firing the coating film, and peeling the coating film from the outer peripheral surface and extracting the coating film from the cylindrical core. In the endless belt manufacturing method having a peeling and extracting step, the endless belt manufacturing method using the cylindrical core body according to any one of (1) to (7) above for the cylindrical core body. .
本発明によれば、ポリイミド樹脂等の収縮性フィルムを用いた無端ベルト製造において、円筒状芯体外周面に皮膜を形成した場合に、ポリイミドを含む皮膜と円筒状芯体との間に滞留する残留溶剤や、イミド化反応が進行する段階で発生する水が元で発生する高圧ガスを、前記皮膜と筒状芯体の外周との間の筒状芯体軸方向に積極的に排出することができる。これにより、無端ベルトのベルト膨らみや膜厚ムラ等のベルト品質欠陥が抑制された無端ベルトを製造することができる。 According to the present invention, in the production of an endless belt using a shrinkable film such as a polyimide resin, when a film is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical core, the film stays between the film containing polyimide and the cylindrical core. Actively discharging the residual solvent and the high-pressure gas generated from the water generated when the imidization reaction proceeds in the axial direction of the cylindrical core between the coating and the outer periphery of the cylindrical core. Can do. Thereby, an endless belt in which belt quality defects such as belt bulge and film thickness unevenness of the endless belt are suppressed can be manufactured.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
以下に、本発明の内容、無端ベルト製造方法および円筒状芯体を、説明する。 The contents of the present invention, the endless belt manufacturing method, and the cylindrical core will be described below.
本発明は、離型剤層形成工程、塗膜形成工程、皮膜形成工程、剥離・抜き取り工程と、を少なくとも経て、ポリイミド樹脂等の熱収縮性樹脂層を含む無端ベルトを作製する無端ベルト製造方法である。 The present invention provides an endless belt manufacturing method for producing an endless belt including a heat-shrinkable resin layer such as polyimide resin through at least a release agent layer forming step, a coating film forming step, a film forming step, and a peeling / extracting step. It is.
本発明は、中央部に対して両端部の熱容量が大きい円筒状芯体を用いて、加熱時に発生するガスを筒状芯体中央から端部に向かって徐々に追い出すことで、膨れや膜厚ムラのない無端ベルトを得るものである。ベルト材料としては、強度や寸法安定性、耐熱性の観点からポリイミド樹脂が好ましく、以降はポリイミド樹脂を扱った場合について、詳細に説明する。 The present invention uses a cylindrical core having a large heat capacity at both ends relative to the center, and gradually expels the gas generated at the time of heating from the center of the cylindrical core toward the end. An endless belt without unevenness is obtained. The belt material is preferably a polyimide resin from the viewpoint of strength, dimensional stability, and heat resistance. Hereinafter, a case where the polyimide resin is handled will be described in detail.
また、無端ベルト作製法としては、円筒状芯体の外側に熱収縮性樹脂を塗布して成形する場合と、筒状芯体の内側に成形する場合があるが、本発明では、特に円筒状芯体の外側に熱収縮性樹脂を塗布して成形場合に適用できる。以下、筒状芯体の外側に無端ベルトを作製する方法について説明を行う。 In addition, as an endless belt manufacturing method, there are a case where a heat-shrinkable resin is applied to the outside of a cylindrical core body and a case where it is molded inside a cylindrical core body. It can be applied to a case where a heat-shrinkable resin is applied to the outside of the core body and molded. Hereinafter, a method for producing an endless belt on the outer side of the cylindrical core will be described.
図1は、円筒状芯体10にポリイミド樹脂皮膜14を塗布形成した際の概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view when a
円筒状芯体10の軸方向に、長さL1の幅でポリイミド樹脂皮膜14が塗布形成される。ベルト生産上の取扱いの観点から、一般的に、円筒状芯体10の両端はポリイミド樹脂皮膜14を塗布形成しない。
In the axial direction of the
次に、図7に示す従来の円筒状芯体を用いた場合における、ベルト膨れを引き起こす過程を説明する。図7に示すように、円筒状芯体50は、軸方向に一様な厚みT1を有する一般的な芯体形状である。この円筒状芯体50の外周面にポリイミド樹脂皮膜54を塗布形成した後、乾燥工程、焼成工程を経てドライなポリイミド無端ベルトを形成するが、乾燥工程、焼成工程の加熱処理において、上述したように、円筒状芯体50の両末端部までポリイミド樹脂皮膜54が塗布形成されないことから、円筒状芯体50はその両端から温度上昇を始め、その結果、ポリイミド樹皮膜54は、円筒状芯体50の円周方向に収縮し始め、円筒状芯体50の中央部より先に両端部が硬化収縮し始める。これにより、ポリイミド樹脂皮膜54の両端部は、円筒状芯体50の両端部に対して押圧する状態となり、円筒状芯体50の外周面とポリイミド樹脂皮膜54の内面との間の空間は、いわゆる密閉された状態になる。したがって、ポリイミド樹脂皮膜54の加熱工程においては、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、熱で膨張して高圧ガス56となるが、前述したように、この高圧ガス56は、円筒状芯体50の外周面とポリイミド樹脂皮膜54の内面との間の密閉された空間内に滞留し、外に抜けることができなくなる。その結果、ポリイミド樹脂皮膜54に膨れが生じてベルト変形に至ってしまうおそれがある。ここで、図7に示す太線矢印は、高圧ガス56の移動方向を示している。
Next, a process for causing belt swelling when the conventional cylindrical core shown in FIG. 7 is used will be described. As shown in FIG. 7, the
高圧ガス56が抜ける道としては、上述した円筒状芯体50両端の、ポリイミド樹脂皮膜54と筒円状芯体50の隙間から抜ける道以外に、ポリイミド樹脂皮膜54の表面(皮膜になる際の最表面)に向けて高圧ガス56が抜ける道がある。しかしながら、一般的な乾燥炉やオーブンでの加熱処理においては、熱はポリイミド樹脂皮膜54の最表面から伝達されるため、ポリイミド樹脂皮膜54は、最表面から固化を始める。つまり、ポリイミド樹脂皮膜54の最表面から高圧ガス56が透過できるうちは、ポリイミド樹脂皮膜54の表面から高圧ガス56は抜けていくものの、ポリイミド樹脂皮膜54の最表面が固化を始めてしまうと、高圧ガス56は抜けることができなくなり、円筒状芯体50とポリイミド樹脂皮膜54との間に滞留する。一般的にポリイミド樹脂はガス透過性が低い為に溶剤を乾燥させにくい特徴がある。したがって、円筒状芯体50の端部からの高圧ガス56抜きが主体となり、以下に説明する本発明の円筒状芯体は非常に有効であることが分かる。
As a way for the
なお、上記問題に対しては、従来、乾燥工程等で急激な加熱を避けて、時間をかけて徐々に加熱を行うことで、円筒状芯体50の両端から、もしくはポリイミド樹脂皮膜54の表面から高圧ガス56を抜くことも考えられるが、ベルト生産性を考慮した場合には得策ではない。また、円筒状芯体50の中に加熱源を挿入し、円筒状芯体50の内側から加熱をすることで、ポリイミド樹脂皮膜54中の円筒状芯体50に接触している側から外側に向かって徐々に高圧ガス56をリークさせる方法も有効ではあるが、設備負荷の問題や、ベルト径変更等の設計変更に対する対応性、ベルトコスト等を考慮すると得策ではない。
In addition, with respect to the above problem, conventionally, by avoiding rapid heating in a drying process or the like and gradually heating over time, the surface of the
以下に、本発明を説明するため円筒状芯体の構造について、図2から図5の長手方向に沿った側面図を用いて説明する。 Hereinafter, the structure of the cylindrical core will be described with reference to side views along the longitudinal direction of FIGS. 2 to 5 in order to explain the present invention.
本発明の特徴は、円筒状芯体の中央部と端部で、円筒状芯体そのものの熱容量(温まり易さの程度)を変えた点であり、具体的には、円筒状芯体の中央部に対して、両端部の熱容量を大きくすることで、円筒状芯体の温まる順番を中央部から両端部の順になるようにしたことである。この構成で円筒状芯体を形成することで、一般的な乾燥炉やオーブンを用いた際においても、ポリイミド樹脂皮膜の乾燥は、中央部から始まり端部に向かって進むので、発生する高圧ガスは、円筒状芯体端部から積極的に排出されることができる。以下に、本発明における円筒状芯体の一例を説明する。 The feature of the present invention is that the heat capacity (degree of easiness of warming) of the cylindrical core itself is changed between the central portion and the end portion of the cylindrical core. This is to increase the heat capacity of both ends with respect to the part so that the heating order of the cylindrical core is changed from the center to the both ends. By forming a cylindrical core body with this configuration, even when using a general drying furnace or oven, the drying of the polyimide resin film starts from the center and proceeds toward the end, so the generated high-pressure gas Can be positively discharged from the end of the cylindrical core. Below, an example of the cylindrical core in this invention is demonstrated.
本実施の形態における円筒状芯体の一例は、その厚みが軸方向端部から、少なくとも円筒状芯体軸方向長さの33%に当たる軸方向中央部に向かって段階的に薄くなっている。さらに、好ましくは、円筒状芯体の厚みが前記軸方向端部から、少なくとも円筒状芯体軸方向長さの33%に当たる軸方向中央部に向かって段階的に、最大で軸方向端部厚さの50%相当まで薄くなっている。 An example of the cylindrical core body in the present embodiment has a thickness that gradually decreases from the axial end portion toward the axial center portion corresponding to at least 33% of the axial length of the cylindrical core body. Further, preferably, the thickness of the cylindrical core is gradually increased from the axial end to the axial central portion corresponding to at least 33% of the axial length of the cylindrical core in a stepwise manner. It is as thin as 50%.
さらに具体的に説明すると、図2に示すように、円筒状芯体10は、その円筒状芯体10の芯体厚みが、段階的に調整され、中央から端部に向かって厚くなっている。すなわち、図2中、芯体厚みT2<T3<T4の関係を有している。例えば、外径30mmの円筒状芯体10において、T2を3mm、T3を4mm、T4を5mmとしてもよい。図中、太線矢印は、高圧ガスの移動方向を示す。これにより、円筒状芯体10は、その中央部に比べ両端部の熱容量が大きくなり、ポリイミド樹脂皮膜134の乾燥は、中央部から始まり端部に向かって進むので、発生する高圧ガスは、円筒状芯体10の端部から積極的に排出されることができる。
More specifically, as shown in FIG. 2, in the
ここで、円筒状芯体10の中央部と端部で、芯体そのものの熱容量(温まり易さの程度)が異なり、T2<T3<T4の関係であれば、特に上記T2,T3,T4の寸法は制限されるものではないが、好ましくはT1に対してT2は1.0〜1.5倍、T3は1.3〜1.8倍、T4は1.6〜2.2倍である。
Here, if the heat capacity (degree of ease of warming) of the core itself is different between the center portion and the end portion of the
本実施の形態における円筒状芯体の他の例は、円筒状芯体の厚みが軸方向端部から軸方向中央部に向かって連続して薄くなっている。さらに好ましくは、円筒状芯体の厚みが軸方向端部から軸方向中央部に向かって連続して、最大で軸方向端部厚さの50%相当まで薄くなっている。 In another example of the cylindrical core body in the present embodiment, the thickness of the cylindrical core body is continuously reduced from the axial end portion toward the axial central portion. More preferably, the thickness of the cylindrical core is continuously reduced from the axial end portion toward the axial central portion, and is reduced to a maximum of 50% of the axial end portion thickness.
さらに具体的に説明すると、図3に示すように、円筒状芯体20の芯体厚みは、中央部から端部に向かって徐々に厚くしなっており、図3中、芯体厚みT2<T4の関係を有している。後述する実施例1では、外径30mmの筒状芯体20において、T2を3mm、T4を5mmとして実験を行った。なお、T2,T4の関係は、T2<T4の関係であれば、特に上記T2,T4の寸法は制限されるものではないが、好ましくはT1に対してT2は1.0〜1.5倍、T4は1.6〜2.2倍である。これにより、上記同様、円筒状芯体20は、その中央部に比べ両端部の熱容量が大きくなり、ポリイミド樹脂皮膜24の乾燥は、中央部から始まり端部に向かって進むので、発生する高圧ガスは、円筒状芯体20の端部から積極的に排出されることができる。
More specifically, as shown in FIG. 3, the core member thickness of the
本実施の形態における円筒状芯体の他の例は、円筒状芯体の軸方向両端部に、円筒状芯体と同じ材料、もしくは円筒状芯体の材料に比べ熱容量の大きな材料からなる取り付け部材が装着されている。 Another example of the cylindrical core body according to the present embodiment is an attachment made of the same material as the cylindrical core body or a material having a larger heat capacity than the cylindrical core body at both axial ends of the cylindrical core body. A member is mounted.
さらに具体的に説明すると、図5に示すように、円筒状芯体30の芯体厚みは、中央部と端部とでは同じであるが、両端部にのみ、筒状芯体30と同じ材質か、もしくは同材質よりも熱容量が大きな材料で作製された取り付け部材36a,36bがそれぞれ装着されている。本実施の形態では、例えば、円筒状芯体30を、比熱0.5KJ/(Kg・℃)のSUS鋼で外径30mm、長さ600mm、厚さ3mmで構成し、円筒状芯体30両端部に取り付けられる取り付け部材36a,36bを、比熱0.9KJ/(Kg・℃)のアルミニウム材で外径24mm、長さ100mm、厚さ5mmで構成し、図5の白抜き矢印方向に圧入する。これにより、上記同様、円筒状芯体30は、その中央部に比べ両端部の熱容量が大きくなり、ポリイミド樹脂皮膜34の乾燥は、中央部から始まり端部に向かって進むので、発生する高圧ガスは、円筒状芯体30の端部から積極的に排出されることができる。
More specifically, as shown in FIG. 5, the thickness of the core of the
図4および図5に示す取り付け部材36a,36bの材質、寸法は、取り扱うポリイミド樹脂仕様や、設定膜厚、加熱によるポリイミド樹脂の収縮割合等で適宜最適化されることができるが、好ましくは円筒状芯体30の内径内側に格納される筒状の部材が一般的で、材質は円筒状芯体30材質の比熱の1.5倍以上が適当であり、好ましくは1.8倍以上の材質が適当である。またその筒状の取り付け部材36a,36bの内径寸法は、円筒状芯体30の内径よりも6〜12mm小さい寸法が好ましく、長さは円筒状芯体30の10%以上の長さが好ましい。
The materials and dimensions of the mounting
以上、円筒状芯体外周に皮膜を形成する場合の円筒状芯体の構造について説明したが、これに限るものではなく、円筒状芯体内周面に皮膜を形成する場合には、円筒状芯体の外周に上記同様に厚みを代えて形成したり、円筒状芯体の外周に同一または熱容量の高い金属材料を取り付けてもよい。これにより、円筒状芯体の中央部から両端部の順に加熱が進み、加熱処理時にポリイミド樹脂皮膜から発生するガスを端部から抜くことができる。 As described above, the structure of the cylindrical core body when the film is formed on the outer periphery of the cylindrical core body has been described. However, the present invention is not limited to this. Similarly to the above, the outer periphery of the body may be formed with a different thickness, or the same or a high heat capacity metal material may be attached to the outer periphery of the cylindrical core. Thereby, heating advances in order from the center part of a cylindrical core body, and both ends, The gas generated from a polyimide resin film at the time of heat processing can be extracted from an edge part.
なお、円筒状芯体10,20,30の材質は、特に限定されないが、アルミニウムや亜鉛、銅、ステンレス、ニッケル等の金属が好ましい。芯体の材質がアルミニウムや亜鉛、銅の場合、外周面が傷つきにくいよう、クロムやニッケルでメッキされていてもよい。
The material of the
本実施の形態の他の円筒状芯体は、図8に示すようにスエージング加工により両端部の外径を細くした後、芯体全体を略均一な外径になるよう加工し、外径一定で肉厚が両端部を厚くした円筒状芯体40である。
As shown in FIG. 8, the other cylindrical core body of the present embodiment is formed by thinning the outer diameters at both ends by swaging, and then processing the entire core body to have a substantially uniform outer diameter. The
上記円筒状芯体40は、図9に示すように、無端ベルト芯体金型として必要な肉厚より厚い肉厚を有する芯体基材42を用いる。この芯体基材42の両端をスエージング加工により、両端の外径を縮径させ、その後、一旦加熱アニール処理したの後、芯体44の外表面全体が所望の外径なるまで表面を切削加工して円筒状芯体40を得る。この芯体基材40の材質は、上述した通り、特に限定されないが、アルミニウムや亜鉛、銅、ステンレス、ニッケル等の金属が好ましい。芯体の材質がアルミニウムや亜鉛、銅の場合、外周面が傷つきにくいよう、クロムやニッケルでメッキされていてもよい。
As shown in FIG. 9, the
上記スエージング加工において、連続的に芯体基材42の中央部から外径を縮径するように押圧してもよく、また、断続的に押圧してもよい。例えば、連続的にスエージング加工で中央部から縮径することによって、図3に示すような円筒状芯体20を得ることができ、また、中央部から断続的に押圧して縮径することによって、図2に示すような円筒状芯体10を得ることができる。
In the swaging process, the outer diameter may be continuously pressed from the central portion of the
また、上記アニーリング処理の際の温度は、材料によって異なるが、スエージング処理による芯体基体42の歪みを修正するために、アルミの場合、350℃〜450℃にて0.5〜2時間加熱炉に縦置きしてアニーリング処理される。
Moreover, although the temperature in the said annealing process changes with materials, in order to correct | amend distortion of the core base |
また、上記外径切削加工は、後述の加工目形成と同様に、芯体44を周方向に回転させながら、芯体44表面にバイトを当接させる公知の切削加工方法で実施される。
Further, the outer diameter cutting is performed by a known cutting method in which a cutting tool is brought into contact with the surface of the
また、上述の円筒状芯体の表面に粗さを形成する場合には、円筒状芯体に対して、ブラスト加工、エッチング加工、切削加工のいずれか又はこれらを組み合わせて形成することができる。なお、本実施の形態において、「周方向に切削加工を施す」場合には、切削加工により芯体表面に形成される加工目の方向が、芯体の周方向に対して略平行に形成された状態を意味するのみならず、周方向に対してやや斜めに形成された場合も意味する。また、芯体表面に形成される加工目は、周方向に対して、実質的に一定の角度を成すもののみであってもよく、複数の角度を成すものが混在していてもよい。 In addition, when the roughness is formed on the surface of the above-described cylindrical core body, the cylindrical core body can be formed by any one of blasting, etching, cutting, or a combination thereof. In the present embodiment, in the case of “performing cutting in the circumferential direction”, the direction of the machining line formed on the surface of the core body by cutting is formed substantially parallel to the circumferential direction of the core body. This means not only the state of being bent, but also the case of being formed slightly oblique to the circumferential direction. Further, the processing marks formed on the surface of the core body may be only those having a substantially constant angle with respect to the circumferential direction, or those having a plurality of angles may be mixed.
図10は、上記円筒状芯体10〜40のいずれかの表面に切削加工目を形成した場合の芯体金型である円筒状芯体(以下、単に「芯体」ともいう。)101において、その表面の周方向に形成された切削加工目の例を示す模式図であり、図10(a)は、周方向に対して略平行に形成された加工目の例を示し、図10(b)は、周方向に対してやや斜め方向に形成された加工目の例を示し、図10(c)は、周方向に対して2種類の角度でやや斜め方向に形成された加工目の例を示している。そして、図中一点鎖線は、芯体101の軸方向を示している。なお、図10(a)から図10(c)に示す加工目は、説明のために強調して描いたものであり、必ずしも実際に形成される加工目に対応するものではない。
FIG. 10 shows a cylindrical core body (hereinafter, also simply referred to as “core body”) 101 that is a core body mold in the case where a cut line is formed on any surface of the
切削加工は、芯体101を周方向に回転させながら、芯体101表面にバイトを当接させる公知の加工方法で実施され、バイトの形状や送り速度により芯体101表面の表面粗さRaを制御することができるが、これらの加工条件は芯体101の外径に応じて調整される。芯体101表面の軸方向の表面粗さRaが、0.3〜3.0μmの範囲内であり、芯体101表面の周方向の表面粗さRaが、芯体101表面の軸方向の表面粗さRaよりも小さくなるように、芯体101表面の周方向に切削加工が施されることが好ましい。
The cutting is performed by a known processing method in which a cutting tool is brought into contact with the surface of the
ところが、潤滑剤の保持能力の向上および摺動音の低減を同時に実現するために、上述したように、内周面の周方向の表面粗さRaが、内周面軸方向の表面粗さRaよりも小さい形状をもつ芯体101を用いた場合には、従来の芯体金型を用いたエンドレスベルトの製造方法では、軸方向に大きい芯体101表面の凹凸によってガスが抜けにくくなり、前駆体乾燥工程においてポリイミド前駆体塗膜に生じる膨れ現象が悪化する場合があった。
However, as described above, in order to simultaneously improve the lubricant retaining ability and reduce the sliding noise, the circumferential surface roughness Ra of the inner circumferential surface is equal to the surface roughness Ra in the inner circumferential surface axial direction. When the
なお、芯体101表面の表面粗さRaと、作製されるエンドレスベルト62内周面の表面粗さRaとの関係は略直線的で、芯体101表面の表面粗さRaが大きくなるに従い、エンドレスベルト62内周面の表面粗さRaも大きくなる。したがって、芯体101表面の表面粗さRaを調整することによって、エンドレスベルト62内周面の表面粗さRaを所望の値に設定することができる。
The relationship between the surface roughness Ra of the surface of the
また、ここでの表面粗さRaとは、粗さの尺度の一つである算術平均粗さであり、公知の触針式表面粗さRa測定機(例えば、サーフコム1400A:東京精密社製)を使用して測定することができる。 The surface roughness Ra here is an arithmetic average roughness which is one of the measures of roughness, and is a known stylus type surface roughness Ra measuring machine (for example, Surfcom 1400A: manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). Can be measured using.
次に、円筒状芯体を用いて無端ベルトの作製方法について、以下に説明する。 Next, a method for producing an endless belt using a cylindrical core will be described below.
本発明は、円筒状芯体10,20,30,40およびこれらの表面に切削加工目が形成された円筒状芯体101を用いて、離型剤層形成工程、塗膜形成工程、皮膜形成工程、および剥離・抜き取り工程の4つの工程を少なくとも経て、無端ベルトが作製され、必要に応じて他の工程を有していてもよい。また、本発明を利用して作製される無端ベルトは、少なくともポリイミド樹脂層等の熱収縮をするフィルムを基材にした無端ベルトであり、単層でも前記フィルム基材を含む2層以上から構成されていてもよい。なお、後者の場合は、必ず円筒状芯体外周に前記フィルム層となる皮膜が形成されるように無端ベルトが作製される。以下の説明は単層の場合を前提にして個々の工程を説明していく。なお、以下円筒状芯体101を例により以下に説明する。
The present invention uses a
― 離型剤層形成工程 ―
離型剤層は、無端ベルトの円筒状芯体外周面形成または円筒状芯体内周面形成に応じて、円筒状芯体の少なくとも中央部の外周面もしくは内周面に形成されていればよいが、端部におけるポリイミド樹脂皮膜の剥離を容易にするために、いずれか一方の端部あるいは両端にも形成されていることが望ましい。離型剤層の形成には、離型剤として公知のフッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることができ、例えば、シリコーンオイル等からなる離型剤を円筒状芯体外・内周面に塗布して、離型層を形成する。なお、離型剤としては、焼付け型のシリコーン系離型剤(例えば、「KS−700」信越化学工業製)が最も望ましい。
― Mold release agent layer formation process ―
The release agent layer only needs to be formed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of at least the central portion of the cylindrical core body according to the cylindrical core outer peripheral surface formation or the cylindrical core inner peripheral surface formation of the endless belt. However, in order to facilitate the peeling of the polyimide resin film at the end portion, it is desirable that it is formed at either one end portion or both ends. For forming the release agent layer, a known fluororesin or silicone resin can be used as the release agent. For example, a release agent made of silicone oil or the like is applied to the outer and inner peripheral surfaces of the cylindrical core, A release layer is formed. As the release agent, a baking type silicone release agent (for example, “KS-700” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is most desirable.
― 塗膜形成工程(ポリイミド前駆体塗布工程) ―
離型剤層形成工程の後には、筒状芯体の中央部および両端部の外周面に、少なくともポリイミド前駆体溶液を塗布することにより、塗膜を形成する塗膜形成工程を行う。ポリイミド前駆体としては従来公知のものを用いるができる。
-Coating film formation process (polyimide precursor coating process)-
After the release agent layer forming step, a coating film forming step of forming a coating film is performed by applying at least the polyimide precursor solution to the outer peripheral surfaces of the central portion and both end portions of the cylindrical core body. A conventionally well-known thing can be used as a polyimide precursor.
ポリイミド前駆体溶液は、以下のように調製される。まず、ポリアミック酸溶液は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを有機極性溶媒中で重合反応させて得られる。 The polyimide precursor solution is prepared as follows. First, a polyamic acid solution is obtained by polymerizing a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound in an organic polar solvent.
[テトラカルボン酸二無水物]
ポリアミック酸の製造に用いられ得るテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
[Tetracarboxylic dianhydride]
There is no restriction | limiting in particular as tetracarboxylic dianhydride which can be used for manufacture of a polyamic acid, Either an aromatic type or an aliphatic type compound can be used.
芳香族系テトラカルボン酸としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フランテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロパン二無水物、3,3’,4,4’−パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(フタル酸)フェニルホスフィンオキサイド二無水物、p−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、m−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルエーテル二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルメタン二無水物等を挙げることができる。 Examples of the aromatic tetracarboxylic acid include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzoenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyl sulfone. Tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyl Ether tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-dimethyldiphenylsilane tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-tetraphenylsilane tetracarboxylic dianhydride, 1, 2,3,4-furantetracarboxylic dianhydride, 4,4′-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfide dianhydride, 4,4′-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) Phenylsulfone dianhydride, 4,4′-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylpropane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-perfluoroisopropylidenediphthalic dianhydride, 3, 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (phthalic acid) phenylphosphine oxide dianhydride, p-phenylene-bis (triphenylphthalic acid) dianhydride, m-phenylene-bis (tri Phenylphthalic acid) dianhydride, bis (triphenylphthalic acid) -4,4′-diphenyl ether dianhydride, bis (triphenylphthalic acid) -4,4′-diphenylmethane dianhydride, and the like.
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシノルボナン−2−酢酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物;1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。 Aliphatic tetracarboxylic dianhydrides include butanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutane. Tetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 3,5,6-tricarboxynorbonane-2-acetic acid dianhydride Anhydride, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofural) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic dianhydride, Aliphatic or alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as bicyclo [2,2,2] -oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride; 4 5,9b-Hexahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, 4,5,9b-hexahydro-5-methyl -5- (Tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, 1,3,3a, 4,5,9b-hexahydro-8-methyl Examples include aliphatic tetracarboxylic dianhydrides having an aromatic ring such as -5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione. Can do.
テトラカルボン酸二無水物としては、芳香族系テトラカルボン酸二無水物が好ましく、さらに、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、が最適に使用される。 As tetracarboxylic dianhydride, aromatic tetracarboxylic dianhydride is preferable, and pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3, 3 ', 4,4'-biphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride is optimally used.
[ジアミン化合物]
次にポリアミック酸の製造に用いられ得るジアミン化合物は、分子構造中に2つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
[Diamine compound]
Next, the diamine compound that can be used for producing the polyamic acid is not particularly limited as long as it is a diamine compound having two amino groups in the molecular structure.
例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、5−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、6−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,5−ジアミノ−3’−トリフルオロメチルベンズアニリド、3,5−ジアミノ−4’−トリフルオロメチルベンズアニリド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,7−ジアミノフルオレン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−メチレン−ビス(2−クロロアニリン)、2,2’,5,5’−テトラクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジクロロ−4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメトキシビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)−ビフェニル、1,3’−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4,4’−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2,2’−ビス[4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチル)フェノキシ]−オクタフルオロビフェニル等の芳香族ジアミン;ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された2個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミン;1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、4,4−ジアミノヘプタメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−4,7−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリシクロ[6,2,1,02.7]−ウンデシレンジメチルジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂肪族ジアミン及び脂環式ジアミン等を挙げることができる。 For example, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 4,4 ′ -Diaminodiphenylsulfone, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 5-amino-1- (4'-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane, 6 -Amino-1- (4'-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane, 4,4'-diaminobenzanilide, 3,5-diamino-3'-trifluoromethylbenzanilide, 3,5- Diamino-4′-trifluoromethylbenzanilide, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 2,7- Aminofluorene, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 4,4'-methylene-bis (2-chloroaniline), 2,2 ', 5,5'-tetrachloro-4,4' -Diaminobiphenyl, 2,2'-dichloro-4,4'-diamino-5,5'-dimethoxybiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2, 2′-bis (trifluoromethyl) biphenyl, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 1 , 4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) -biphenyl, 1,3′-bis (4-aminophenoxy) benzene, , 9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 4,4 ′-(p-phenyleneisopropylidene) bisaniline, 4,4 ′-(m-phenyleneisopropylidene) bisaniline, 2,2′-bis [4- ( Aromatic aminodiamines such as 4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 4,4′-bis [4- (4-amino-2-trifluoromethyl) phenoxy] -octafluorobiphenyl; An aromatic diamine having two amino groups bonded to an aromatic ring such as tetraphenylthiophene and a hetero atom other than the nitrogen atom of the amino group; 1,1-metaxylylenediamine, 1,3-propanediamine, tetra Methylenediamine, pentamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, 4, 4-diaminoheptamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, isophoronediamine, tetrahydrodicyclopentadienylenediamine, hexahydro-4,7-methanoindanylene methylenediamine, tricyclo [6,2,1,02. 7] -undecylenedimethyldiamine, aliphatic diamines such as 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), and alicyclic diamines.
ジアミン化合物としては、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、が好ましい。 As the diamine compound, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, and 4,4'-diaminodiphenyl sulfone are preferable.
これらのジアミン化合物は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 These diamine compounds can be used alone or in combination of two or more.
[テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との組み合わせ]
ポリアミック酸としては、好ましくは、成型体の強度の観点から、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族系ジアミンとからなるものが好ましい。
[Combination of tetracarboxylic dianhydride and diamine compound]
As a polyamic acid, Preferably, what consists of aromatic tetracarboxylic dianhydride and aromatic diamine from a viewpoint of the intensity | strength of a molded object is preferable.
[有機極性溶媒]
このポリアミック酸の生成反応に使用される有機極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、o−、m−、又はp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、更にはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素も使用可能である。溶媒は、ポリアミック酸及びポリアミック酸−ポリイミド共重合体を溶解するものであれば特に限定されない。従来公知の非プロトン系極性溶剤を用い、ポリアミック酸溶液の濃度、粘度等は、適宜選択される。
[Organic polar solvent]
Examples of the organic polar solvent used in this polyamic acid production reaction include sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide, formamide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-diethylformamide, acetamide, Acetamide solvents such as N, N-dimethylacetamide and N, N-diethylacetamide, pyrrolidone solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-vinyl-2-pyrrolidone, phenol, o-, m-, or p -Phenol solvents such as cresol, xylenol, halogenated phenol and catechol; ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane and dioxolane; alcohol solvents such as methanol, ethanol and butanol; cellosolve solvents such as butyl cellosolve There can be exemplified hexamethylphosphoramide, .gamma.-butyrolactone and the like, it is desirable to use them alone or as a mixture, further xylene, aromatic hydrocarbons such as toluene can be used. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the polyamic acid and the polyamic acid-polyimide copolymer. A conventionally known aprotic polar solvent is used, and the concentration, viscosity and the like of the polyamic acid solution are appropriately selected.
上述した方法において調製したポリアミック酸溶液にさらに、導電性微粒子を添加し、分散させ、分散液を調製する。 Conductive fine particles are further added to and dispersed in the polyamic acid solution prepared by the above-described method to prepare a dispersion.
[導電性微粒子]
導電性微粒子としては、導電性もしくは半導電性の微粉末が使用でき、所望の電気抵抗を安定して得ることができれば、特に制限はないが、ケッチエンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、アルミニウムやニッケル等の金属、酸化錫等の酸化金属化合物、チタン酸カリウム等が例示できる。そしてこれらを単独、あるいは併用して使用してもよい。本発明では、樹脂中への分散性、分散安定性、半導電性ポリイミド無端ベルトの抵抗バラツキ、電界依存性、電気抵抗の経時での安定性を考慮して、pH5以下の酸化処理カーボンブラックを好ましくは添加することがよい。
[Conductive fine particles]
As the conductive fine particles, conductive or semiconductive fine powder can be used, and there is no particular limitation as long as a desired electric resistance can be stably obtained. However, carbon black such as Ketchen Black and Acetylene Black, aluminum Examples thereof include metals such as nickel and metal, metal oxide compounds such as tin oxide, and potassium titanate. These may be used alone or in combination. In the present invention, in consideration of dispersibility in the resin, dispersion stability, resistance variation of the semiconductive polyimide endless belt, electric field dependency, and stability of electrical resistance over time, an oxidized carbon black having a pH of 5 or less is used. Preferably it is good to add.
分散方法としては公知の方法が適用でき、ポールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。 As a dispersion method, a known method can be applied, and examples thereof include a pole mill, a sand mill, a basket mill, and ultrasonic dispersion.
[酸化処理カーボンブラック]
酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを酸化処理することで、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して製造することができる。この酸化処理は、高温雰囲気下で、空気と接触され、反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、及び高温下での空気酸化後、低い温度下でオゾン酸化する方法などにより行うことができる。具体的には、酸化処理カーボンブラックは、コンタクト法により製造することができる。このコンタクト法としては、チャネル法、ガスブラック法等が挙げられる。また、酸化処理カーボンブラックは、ガス又はオイルを原料とするファーネスブラック法により製造することもできる。必要に応じて、これらの処理を施した後、硝酸などで液相酸化処理を行ってもよい。なお、酸性カーボンブラックは、コンタクト法で製造することができるが、密閉式のファーネス法によって製造するのが通常である。ファーネス法では通常高pH・低揮発分のカーボンブラックしか製造されないが、これに上述の液相酸処理を施してpHを調整することができる。このためファーネス法製造により得られるカーボンブラックで、後工程処理によりpHが5以下となるように調節されたカーボンブラックも、本発明に含まれるとみなす。
[Oxidized carbon black]
Oxidized carbon black can be produced by oxidizing carbon black to give a carboxyl group, a quinone group, a lactone group, a hydroxyl group or the like to the surface. This oxidation treatment is an air oxidation method in which contact is made with air in a high temperature atmosphere to react, a method of reacting with nitrogen oxides or ozone at room temperature, and air oxidation at high temperature, followed by ozone oxidation at a low temperature. It can be performed by a method or the like. Specifically, the oxidized carbon black can be produced by a contact method. Examples of the contact method include a channel method and a gas black method. Oxidized carbon black can also be produced by a furnace black method using gas or oil as a raw material. If necessary, after these treatments, a liquid phase oxidation treatment with nitric acid or the like may be performed. Acidic carbon black can be produced by a contact method, but is usually produced by a closed furnace method. In the furnace method, only carbon black having a high pH and a low volatile content is usually produced. For this reason, the carbon black obtained by the furnace method manufacturing and adjusted to have a pH of 5 or less by the post-treatment is also considered to be included in the present invention.
酸化処理カーボンブラックのpH値は、pH5.0以下であるが、好ましくはpH4.5以下であり、より好ましくはpH4.0以下である。pH5.0以下の酸化処理カーボンは、表面にカルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基などの酸素含有官能基が、あるので、樹脂中への分散性がよいので、良好な分散安定性が得られ、半導電性ポリイミド無端ベルトの抵抗バラツキを小さくすることができるとともに、電界依存性も小さくなり、転写電圧による電界集中が起きづらくなる。 The pH value of the oxidation-treated carbon black is pH 5.0 or less, preferably pH 4.5 or less, more preferably pH 4.0 or less. Oxidized carbon having a pH of 5.0 or less has an oxygen-containing functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a quinone group, and a lactone group on the surface, so that it has good dispersibility in the resin, and thus good dispersion stability is obtained. In addition, the resistance variation of the semiconductive polyimide endless belt can be reduced, and the electric field dependency is also reduced, so that electric field concentration due to the transfer voltage is difficult to occur.
ここで、pHは、カーボンブラックの水性懸濁液を調整し、ガラス電極で測定することで求められる。また、酸性カーボンブラックのpHは、酸化処理工程での処理温度、処理時間等の条件によって、調整することができる。 Here, pH is calculated | required by adjusting the aqueous suspension of carbon black and measuring with a glass electrode. Moreover, pH of acidic carbon black can be adjusted with conditions, such as processing temperature in an oxidation treatment process, and processing time.
酸化処理カーボンブラックは、その揮発成分が1〜25重量%、好ましくは2〜20重量%、より好ましくは、3.5〜15重量%含まれていることが好適である。揮発分が1重量%未満である場合には、表面に付着する酸素含有官能基の効果がなくなり、結着樹脂への分散性が低下することがある。一方、25重量%より高い場合には、結着樹脂に分散させる際に、分解してしまう、或いは、表面の酸素含有官能基に吸着された水などが多くなるなどによって、得られる成形品の外観が悪くなるなどの問題が生じることがある。従って、揮発分を上記範囲とすることで、結着樹脂中への分散をより良好とすることができる。この揮発分は、カーボンブラックを950℃で7分間加熱したときに、出てくる有機揮発成分(カルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基等)の割合により求めることができる。 The oxidized carbon black preferably contains 1 to 25% by weight, preferably 2 to 20% by weight, more preferably 3.5 to 15% by weight of the volatile component. When the volatile content is less than 1% by weight, the effect of the oxygen-containing functional group attached to the surface is lost, and the dispersibility in the binder resin may be reduced. On the other hand, if it is higher than 25% by weight, it will decompose when dispersed in the binder resin, or the amount of water adsorbed on the oxygen-containing functional group on the surface will increase, resulting in Problems such as poor appearance may occur. Therefore, the dispersion | distribution in binder resin can be made more favorable by making a volatile content into the said range. This volatile content can be determined from the ratio of organic volatile components (carboxyl group, hydroxyl group, quinone group, lactone group, etc.) that come out when carbon black is heated at 950 ° C. for 7 minutes.
酸化処理カーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「プリンテックス150T」(pH4.5、揮発分10.0重量%)、同「スペシャルブラック350」(pH3.5、揮発分2.2重量%)、同「スペシャルブラック100」(pH3.3、揮発分2.2重量%)、同「スペシャルブラック250」(pH3.1、揮発分2.0重量%)、同「スペシャルブラック5」(pH3.0、揮発分15.0重量%)、同「スペシャルブラック4」(pH3.0、揮発分14.0重量%)、同「スペシャルブラック4A」(pH3.0、揮発分14.0重量%)、同「スペシャルブラック550」(pH2.8、揮発分2.5重量%)、同「スペシャルブラック6」(pH2.5、揮発分18.0重量%)、同「カラーブラックFW200」(pH2.5、揮発分20.0重量%)、同「カラーブラックFW2」(pH2.5、揮発分16.5重量%)、同「カラーブラックFW2V」(pH2.5、揮発分16.5重量%)、キャボット社製「MONARCH1000」(pH2.5、揮発分9.5重量%)、キャボット社製「MONARCH1300」(pH2.5、揮発分9.5重量%)、キャボット社製「MONARCH1400」(pH2.5、揮発分9.0重量%)、同「MOGUL−L」(pH2.5、揮発分5.0重量%)、同「REGAL400R」(pH4.0、揮発分3.5重量%)等が挙げられる。
Specific examples of the oxidation-treated carbon black include “Printex 150T” (pH 4.5, volatile content 10.0% by weight) and “Special Black 350” (pH 3.5, volatile content 2.2) manufactured by Degussa. %), “
有機極性溶媒100重量部に対して、ポリアミック酸5〜40重量部、カーボンブラック2〜16重量部になるように反応させポリアミック酸を合成することにより、ポリイミド前駆体溶液である導電性微粒子分散ポリアミック酸組成物を得た。 Conductive fine particle-dispersed polyamic, which is a polyimide precursor solution, is synthesized by reacting 100 parts by weight of an organic polar solvent with 5 to 40 parts by weight of polyamic acid and 2 to 16 parts by weight of carbon black to synthesize polyamic acid. An acid composition was obtained.
次に、ポリイミド前駆体溶液を円筒状芯体外周面に塗布する方法としては、円筒状芯体をポリイミド前駆体溶剤に浸漬して引上げる浸漬塗布法、芯体を水平方向に回転させながらその表面に溶剤を吐出する流し塗り法、その際にブレードで塗膜をメタリングするブレード塗布法、ほか既存の公知の方法が採用できる。 Next, as a method of applying the polyimide precursor solution to the outer peripheral surface of the cylindrical core, a dip coating method in which the cylindrical core is dipped in the polyimide precursor solvent and pulled up, while rotating the core in the horizontal direction, A flow coating method in which a solvent is discharged onto the surface, a blade coating method in which a coating film is metalized with a blade, and other known methods can be employed.
前駆体塗膜形成工程において、ポリイミド前駆体溶液を円筒状芯体表面に塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するが、その塗布方法としては、芯体の形状にもよるが、円筒状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、軸方向が水平方向に略平行となるように設置され、周方向に回転している芯体の表面に、芯体のほぼ真上に設置されたノズル等からポリイミド前駆体溶液を吐出しながら、芯体またはノズルを軸方向に平行移動させる流し塗り法、流し塗り法において、芯体表面に形成された塗膜をブレードでメタリングするブレード塗布法等、公知の方法が利用できる。 In the precursor coating film forming step, a polyimide precursor solution is applied to the surface of the cylindrical core body to form a polyimide precursor coating film. The coating method depends on the shape of the core body. A dip coating method in which the body is immersed in the polyimide precursor solution and pulled up, a dip coating method in which the core body is immersed in the polyimide precursor solution and pulled up, and the axial direction is set so that it is substantially parallel to the horizontal direction, rotating in the circumferential direction In the flow coating method and the flow coating method, the core body or nozzle is translated in the axial direction while discharging the polyimide precursor solution from a nozzle or the like installed almost directly on the surface of the core body. A known method such as a blade coating method in which the coating film formed on the surface of the core is metalized with a blade can be used.
なお、流し塗り法やブレード塗布法では、芯体表面に形成される塗膜は芯体の軸方向にらせん状に形成されるため、継ぎ目が出来るものの、ポリイミド前駆体溶液に含まれる溶剤は常温での乾燥が遅いために継ぎ目は自然に液のレベリング性により平滑化される。 In the flow coating method and the blade coating method, the coating film formed on the surface of the core is formed in a spiral shape in the axial direction of the core, so that a seam can be formed, but the solvent contained in the polyimide precursor solution is room temperature. The seam is naturally smoothed due to the leveling properties of the liquid because of the slow drying.
ここで、「円筒状芯体上に塗布する」とは、円柱状芯体上に塗布する場合も含まれる。また、「塗付する」とは円筒状芯体の側面の表面上に塗布することをいい、側面上に層を有する場合には、その層表面上に塗布することをも意味する。 Here, “applying onto a cylindrical core” includes the case of applying onto a cylindrical core. “Apply” means to apply on the surface of the side surface of the cylindrical core, and in the case of having a layer on the side surface, it also means to apply on the surface of the layer.
まず、上記に説明した各種塗布法のうち浸漬塗布法について、次にブレード塗布法について詳述するが、本実施の形態のエンドレスベルトの製造方法において、ポリイミド前駆体塗膜の形成方法は、これに限定されるものではない。 First, of the various coating methods described above, the dip coating method and the blade coating method will be described in detail. In the manufacturing method of the endless belt according to the present embodiment, the polyimide precursor coating film forming method is It is not limited to.
前駆体塗膜形成工程では、ポリイミド前駆体溶液の塗布を浸漬塗布法で行う場合、ポリイミド前駆体溶液は粘度が非常に高いので、膜厚が所定値より厚くなりすぎる場合がある。その際には、例えば、以下に示すような環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法を適用することができる。 In the precursor coating film forming step, when the polyimide precursor solution is applied by a dip coating method, the polyimide precursor solution has a very high viscosity, and thus the film thickness may be too thick. In that case, for example, a dip coating method in which the film thickness is controlled by an annular body as shown below can be applied.
環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法を、図11〜図13参照して説明する。図11は、環状体により膜厚を制御する浸漬塗布法に用いる装置の一例を示す概略構成図である。ただし、図11〜図13では塗布主要部のみを示し、他の装置は省略している。図11に示すように、この浸漬塗布法は、塗布槽103に満たされたポリイミド前駆体溶液102に、円筒状芯体(以下、単に「芯体」ともいう。)101の外径よりも大きな孔106を設けた環状体105を浮かべ、この孔106を通して円筒状芯体101をポリイミド前駆体溶液102に浸漬し、次いで、引き上げる塗布法である。
A dip coating method in which the film thickness is controlled by an annular body will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an apparatus used for a dip coating method in which a film thickness is controlled by an annular body. However, in FIGS. 11-13, only the application | coating main part is shown and the other apparatus is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 11, this dip coating method applies a
図12は、図11に示す環状体105の設置状態を説明するための要部拡大斜視図である。図12に示すように、ポリイミド前駆体溶液102液面に、円筒状芯体101の外径よりも一定の間隙だけ大きい径を有する孔106を設けた環状体105を浮かべてある。
FIG. 12 is an enlarged perspective view of a main part for explaining an installation state of the
環状体105は、ポリイミド前駆体溶液102液面に浮くものであり、その材質は、ポリイミド前駆体溶液102によって侵されないものがよく、例えば、種々の金属、種々のプラスチック等が挙げられる。また、ポリイミド前駆体溶液102液面に浮き易いように、環状体105の構造は、例えば、中空構造であってもよい。
The
環状体105は、ポリイミド前駆体溶液102の液面を自由に動くことができる。そこで、環状体105は、ポリイミド前駆体溶液102上でわずかの力で動くことができるよう、環状体105をポリイミド前駆体溶液102上に浮遊させる方法の他、環状体105をロールやベアリングで支える方法、環状体105をエア圧で支える方法、等の自由移動可能状態で設置する方法がある。また、環状体105が塗布槽103の中央部に位置するように、環状体105を一時的に固定する固定手段を設けてもよい。このような固定手段として環状体105に足を設ける手段、塗布槽103と環状体105とを固定する手段等がある。ただし、これらの固定手段を用いた場合、後述するように、円筒状芯体101を浸漬した後、引き上げる際に、環状体105が自由に動き得るように、固定手段は取り外し可能に配置される。
The
円筒状芯体101の外径と、孔106の最小孔径との間隙は、塗布膜厚に応じて調整する。所望の塗膜厚、すなわち乾燥膜厚は、濡れ膜厚とポリイミド前駆体溶液102の不揮発分濃度の積になる。これらによって、所望の濡れ膜厚が求められる。また、円筒状芯体101の外径と、孔106の最小孔径との間隙は、所望の濡れ膜厚の1倍〜2倍であるのが好ましい。1倍〜2倍とするのは、ポリイミド前駆体溶液102の粘度および/または表面張力等により、間隙の距離が濡れ膜厚になるとは限らないからである。このように、所望の乾燥膜厚および所望の濡れ膜厚から、所望の孔106の最小孔径が求められる。
The gap between the outer diameter of the
環状体105に設けられる孔106の壁面は、浮かべるポリイミド前駆体溶液102の液面に対してほぼ垂直となるように構成してもよい。例えば、図12に示す断面図にある直線状であり、かつその直線がポリイミド前駆体溶液102の液面に垂直であるものでもよいし、他の形態に構成されてもよい。例えば、図13(a)に示すように、ポリイミド前駆体溶液102に浸る下部が広く、上部が狭い、斜めの直線状の壁面107であるもの、または図13(b)に示すように、ポリイミド前駆体溶液102に浸る下部が広く、上部が狭い、曲線状の壁面108であるものが挙げられる。特に、図13(a)または図13(b)に示すように、ポリイミド前駆体溶液102に浸る下部が広い形状が好ましい。ここで、図5は環状体105に設けられる孔106の壁面の形状を示しており、図13(a)は直線状の壁面107、図13(b)は曲線状の壁面108を示す概略断面図である。
The wall surface of the
浸漬塗布を行う際には、円筒状芯体101を、孔106を通してポリイミド前駆体溶液102に浸漬し、円筒状芯体101が環状体105に接触しないようにする。次いで、孔106を通して円筒状芯体101を引き上げる。その際には、円筒状芯体101と孔106との間隙により塗膜104が形成される。引き上げ速度としては100〜1500mm/min程度であるのが好ましい。この塗布方法に好ましいポリイミド前駆体溶液102の固形分濃度は10〜40質量%、粘度は1〜200Pa・sである。ここで、「引き上げ」とは、ポリイミド前駆体溶液102の液面に対する相対的な上昇を意味する。
When performing dip coating, the
孔106を通して円筒状芯体101を引き上げる際には、環状体105は自由移動可能状態であり、さらに、環状体105の孔106が円形であり、かつ、円筒状芯体101の外周も円形であるため、円筒状芯体101と環状体105との摩擦抵抗が一定になるように、環状体105は動くことができる。すなわち、円筒状芯体101を引き上げる際、ある位置において、環状体105と円筒状芯体101との間隙が狭まろうとした場合には、狭まろうとした部分では摩擦抵抗が大きくなる。一方、その反対側では摩擦抵抗が小さくなり、一時的に摩擦抵抗が不均一な状態が生じうる。しかしながら、環状体105が自由に動くこと、円筒状芯体101の外周が円形であること、および、環状体105の孔106が円形であることから、そのような摩擦抵抗が不均一な状態から均一な状態になるように、環状体105が動く。そのため、環状体105が円筒状芯体101と接触するようなことはない。
When pulling up the
また、摩擦抵抗が均一となる位置は、円筒状芯体101の外周の円形と、環状体105の孔106の円形とがほぼ同心円となる位置である。よって、円筒状芯体101断面の円の中心が、軸方向において、許容範囲内でずれている場合であっても、環状体105はそれに追随するように動く。したがって、円筒状芯体101の表面には、一定の濡れ膜厚を有するポリイミド前駆体の塗膜104を形成することができる。
Further, the position where the frictional resistance is uniform is a position where the circular shape of the outer periphery of the
さらに、浸漬塗布法に用いる塗布装置は、円筒状芯体101を保持する円筒状芯体保持手段、並びに、所望により、保持手段を上下方向に移動する第1の移動手段および/またはポリイミド前駆体溶液102を入れる塗布槽103を上下方向に移動する第2の移動手段を有してもよい。それらの保持手段、第1の移動手段および/または第2の移動手段が、移動の際に引き上げ方向と横断する面でフレを有する場合がある。そのような場合であっても、そのフレに追随して、環状体105は動くことができる。
Furthermore, the coating apparatus used for the dip coating method includes a cylindrical core body holding means for holding the
このような、環状体105により膜厚を制御する浸漬塗布法を適用することで、高粘度のポリイミド前駆体溶液102を用いることによる、円筒状芯体101上端部でのタレは少なくなり、簡易に膜厚を均一にすることができる。
By applying such a dip coating method in which the film thickness is controlled by the
次に、ブレード塗布方法について説明する。 Next, the blade coating method will be described.
ブレード塗布方法では、ポリイミド前駆体溶液を円筒状芯体外表面に流下させつつ、へらでポリイミド前駆体溶液を平坦化し、ポリイミド前駆体溶液の流下点とへらを円筒状芯体の一端から他の一端へ水平方向に移動させることにより、円筒状芯体の外表面にポリイミド前駆体溶液を塗布する。 In the blade coating method, the polyimide precursor solution is flattened with a spatula while allowing the polyimide precursor solution to flow down to the outer surface of the cylindrical core, and the flow point and spatula of the polyimide precursor solution are moved from one end of the cylindrical core to the other end. The polyimide precursor solution is applied to the outer surface of the cylindrical core body by moving it horizontally.
図14を参照してブレード塗布方法について説明する。図14は、ブレード塗布方法に用いる装置の一例を示す概略構成図である。ただし、図14では塗布主要部のみを示し、他の装置は省略している。図14において、円筒状芯体201を矢印方向に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液を容器202から、ノズル204を通して、流下させる。ノズル204は容器202に取り付けてもよいが、両者を離して管で連結し、容器202を別置きに固定してもよい。
The blade coating method will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus used for the blade coating method. However, in FIG. 14, only the coating main part is shown, and other devices are omitted. In FIG. 14, the polyimide precursor solution is caused to flow down from the
流下したポリイミド前駆体溶液は、へら203により平坦化される。へら203を通過した直後は、筋が残ることがあるが、ポリイミド前駆体溶液の流動性により、筋は時間と共に消滅する。ノズル204とへら203とを連動させ、円筒状芯体201の一端から他の一端へ水平方向に移動させることにより、円筒状芯体201の表面全面にわたって塗布することができる。その移動速度が塗布速度である。
The flow-down polyimide precursor solution is flattened by the
塗布時の条件は、円筒状芯体201の回転速度が20〜200rpmであり、塗布速度Vは、円筒状芯体201の外径k、ポリイミド前駆体溶液の流下量f、所望の濡れ膜厚tと関係があり、V=f/(t・k・π)の式で表わされる。ここで、πは円周率を示す。
The conditions at the time of application are that the rotational speed of the
ポリイミド前駆体溶液を流下させる場合、粘度が高いポリイミド前駆体溶液は、重力だけでは自然に流下しにくいので、エア圧やポンプで押し出すことも有効である。ノズル204と円筒状芯体201の距離は任意でよいが、流下液が途切れることがないよう、10〜100mm程度が好ましい。液の途切れが生じると、泡を巻き込むことがあるからである。
When the polyimide precursor solution is caused to flow down, the polyimide precursor solution having a high viscosity is difficult to flow down naturally by gravity alone, so that it is also effective to extrude it with air pressure or a pump. The distance between the
へら203は、ポリイミド前駆体溶液に侵されない材料、例えば、ポリエチレンやフッソ樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板からなり、弾力性を有するもので形成される。これを幅10〜50mmに成形し、軽く円筒状芯体201に押し当てる。ポリイミド前駆体溶液が通過すれば、へら203は円筒状芯体201からある隙間をもって離れ、その際にポリイミド前駆体溶液を押し広げるのである。本塗布方法に好ましいポリイミド前駆体溶液の濃度は、10〜25重量%、粘度は10〜1000Pa・s程度である。へら203がない場合、流下したポリイミド前駆体溶液は筋状のまま円筒状芯体201上に付着し、平坦になることはない。
The
塗布面は、円筒状芯体201の全面に亘って形成されてはおらず、両端に多少の不塗布部が残される。なお、円筒状芯体201の両端に、円筒状芯体201の外径と同じ外径の円筒体を取り付けて、その円筒体にも塗布するようにすれば、円筒状芯体201の全面に亘って塗膜を形成することもできる。その場合は、塗布後に円筒体を取り外し、塗膜を洗浄すればよい。
The coating surface is not formed over the entire surface of the
― 皮膜形成工程 ―
皮膜形成工程は、ポリイミド前駆体溶液を乾燥する乾燥工程と、加熱焼成する加熱工程とからなる。芯体外周面に形成されたポリイミド前駆体塗膜の乾燥は、乾燥温度が50〜100℃、乾燥時間が30〜200分で行うことが好ましい。乾燥までの間に重力の影響により、ポリイミド前駆体塗膜に垂れが生じる場合には、芯体の軸方向を水平にして、10〜500rpmで回転させるのがよい。
― Film formation process ―
The film forming process includes a drying process for drying the polyimide precursor solution and a heating process for heating and baking. The polyimide precursor coating film formed on the outer peripheral surface of the core is preferably dried at a drying temperature of 50 to 100 ° C. and a drying time of 30 to 200 minutes. When dripping occurs in the polyimide precursor coating film due to the influence of gravity before drying, it is preferable to rotate the core in the axial direction at 10 to 500 rpm.
乾燥後の時点では、ポリイミド前駆体塗膜には、溶剤が最初の含有量の10〜40%程度は含まれ、塗膜はまだ柔軟性を有している。そのため、塗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。 At the time after drying, the polyimide precursor coating film contains about 10-40% of the initial content of the solvent, and the coating film still has flexibility. Therefore, the coating film cannot be removed from the core and does not retain the strength as a tubular object.
次いで、ポリイミド前駆体塗膜を加熱焼成して縮合反応させることにより、ポリイミド前駆体皮膜を形成するための加熱条件は、350〜450℃温度で20〜60分間行われることが好ましい。その際に、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、段階的に上昇させるか、もしくは徐々に一定速度で上昇させる事が好ましい。 Subsequently, it is preferable that the heating conditions for forming the polyimide precursor film by heating and baking the polyimide precursor coating film are performed at 350 to 450 ° C. for 20 to 60 minutes. At that time, it is preferable to increase the temperature stepwise or gradually at a constant rate, rather than immediately increasing the temperature until the temperature is reached so that the film does not easily swell.
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。本発明は、前記収縮を使って、加熱時に発生するガスのガス抜け通路を確保することが特徴である。よって無端ベルトのベルト膨らみや膜厚ムラ等の外径異常を抑制できる。 The polyimide resin contracts with a strong force when it undergoes a condensation reaction by heating. The present invention is characterized in that a gas escape passage for gas generated during heating is secured by using the contraction. Therefore, abnormal outer diameters such as belt bulge and film thickness unevenness of the endless belt can be suppressed.
― 剥離・抜き取り工程等 ―
芯体の冷却後には、芯体から皮膜を取り出してから皮膜の両端部を切断するか、あるいは、芯体上の皮膜の両端部を切除してから芯体から皮膜を取り外すことによって無端ベルト得ることができる。または、金型から樹脂を取り外し、得られた無端ベルトには、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。
― Peeling / extraction process ―
After cooling the core, either remove the film from the core and then cut both ends of the film, or cut both ends of the film on the core and then remove the film from the core to obtain an endless belt be able to. Alternatively, the endless belt obtained by removing the resin from the mold may be further subjected to slit processing, punching drilling processing, tape winding processing, or the like as necessary.
― 無端ベルトの層構成・用途 ―
本発明を利用して作製された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、グラファイト等が考えられる。
― Endless belt layer structure and application ―
When using an endless belt produced by utilizing the present invention as a transfer body, conductive particles are dispersed in a polyimide material. Examples of the conductive particles include carbon black, carbon fiber, and graphite.
また無端ベルトを定着体として使用する場合は、表面(外周面)に付着するトナーの融着防止のために、ベルト表面に非粘着性の樹脂層を形成することが有効である。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ーパーフルオロアルキビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂が挙げられる。非粘着層には、耐磨耗性や静電オフセット向上、トナー付着防止用オイルとの親和性等のために、カーボン粉末や酸化チタン、硫酸バリウム等の無機化合物粉体等の材料を含んでもよい。定着ベルトとして好ましいポリイミド樹脂層の厚さは25〜200μm、非粘着層の厚さは5〜50μmの範囲である。 When an endless belt is used as a fixing member, it is effective to form a non-adhesive resin layer on the belt surface in order to prevent fusion of toner adhering to the surface (outer peripheral surface). Examples of the material include fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). The non-adhesive layer may contain materials such as carbon powder, inorganic compound powders such as titanium oxide and barium sulfate for the purpose of improving wear resistance, electrostatic offset, and compatibility with toner adhesion preventing oil. Good. A preferable polyimide resin layer for the fixing belt has a thickness of 25 to 200 μm, and a non-adhesive layer has a thickness of 5 to 50 μm.
さらに、上記被粘着性の樹脂層として離型層を形成する場合、離型層形成工程では、前駆体乾燥工程において、静置しても塗膜が変形しない程度に乾燥されたポリイミド前駆体塗膜に対し、例えばフッ素樹脂のような離型性の樹脂を塗布し、離型層を形成する。 Further, when a release layer is formed as the above-mentioned adhesive resin layer, in the release layer forming step, the polyimide precursor coating dried to such an extent that the coating film does not deform even if left standing in the precursor drying step. For example, a release resin such as a fluororesin is applied to the film to form a release layer.
ここで、フッ素樹脂としては、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)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体(MFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体(EFA)、ポリエチレン−テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロ三フッ化エチレン(PCTFE)、フッ化ビニル(PVF)等が挙げられ、特に耐熱性、機械特性等の観点から、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−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体(MFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体(EFA)が好適に用いられる。 Here, as the fluororesin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-per Fluoromethyl vinyl ether copolymer (MFA), tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer (EFA), polyethylene-tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoride ethylene (PCTFE), Examples include vinyl fluoride (PVF). Polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, especially from the viewpoint of heat resistance and mechanical properties. (PFA), tetrafluoroethylene - perfluoro methyl vinyl ether copolymer (MFA), tetrafluoroethylene - perfluoro ethyl vinyl ether copolymer (EFA) is preferably used.
また、離型層であるフッ素系樹脂層には、耐摩耗性や静電オフセットの向上のためにフィラーを添加してもよい。かかるフィラーとしては、無機物からなるものが好ましく、特に具体的には、硫酸バリウム、合成マイカ、グラファイト、カーボンブラック等のうち、少なくとも1種類以上が分散されていることが好ましい。 In addition, a filler may be added to the fluororesin layer as a release layer in order to improve wear resistance and electrostatic offset. As such a filler, an inorganic material is preferable, and specifically, at least one of barium sulfate, synthetic mica, graphite, carbon black and the like is preferably dispersed.
かかるフッ素系樹脂層を形成するには、その水性の分散液をポリイミド前駆体塗膜の表面に、上述した浸漬塗布法を用いて塗布する。また、ポリイミド前駆体塗膜とフッ素系樹脂層との密着性が不足する場合には、必要に応じて、ポリイミド前駆体塗膜表面にプライマー層をあらかじめ塗布形成しておく方法がある。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等が挙げられ、さらにフッ素系樹脂から選ばれる少なくとも1種類以上の化合物を含むことが好ましい。また、プライマー層の厚さとしては、0.5〜10μmの範囲が好ましい。 In order to form such a fluororesin layer, the aqueous dispersion is applied to the surface of the polyimide precursor coating film using the dip coating method described above. Moreover, when the adhesiveness of a polyimide precursor coating film and a fluorine-type resin layer is insufficient, there exists the method of apply | coating and forming in advance a primer layer on the polyimide precursor coating film surface as needed. Examples of the material for the primer layer include polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyamideimide, polyimide, and derivatives thereof, and it is preferable that the primer layer further includes at least one compound selected from fluorine resins. Moreover, as thickness of a primer layer, the range of 0.5-10 micrometers is preferable.
なお、プライマー層およびフッ素系樹脂層を形成する際には、本実施の形態の製造方法を利用して無端ベルトが得られた後に、無端ベルトの外周面にプライマー層およびフッ素樹脂皮膜を塗布または公知のフッ素樹脂チューブを被覆する方法を採ることも可能である。 In forming the primer layer and the fluororesin layer, after the endless belt is obtained using the manufacturing method of the present embodiment, the primer layer and the fluororesin film are applied to the outer peripheral surface of the endless belt or It is also possible to use a known method of coating a fluororesin tube.
芯体金型からのシームレス管状体となる皮膜の剥離が困難とならないように、芯体金型表面に離型剤を塗布してもよい。 A release agent may be applied to the surface of the core body mold so that it is not difficult to peel the film that becomes a seamless tubular body from the core body mold.
続いて、本実施の形態における芯体金型を用いた無端ベルトの内周面の凹凸について説明する。 Then, the unevenness | corrugation of the inner peripheral surface of the endless belt using the core metal mold | die in this Embodiment is demonstrated.
上述したように、芯体表面に形成されたポリイミド前駆体塗膜を加熱して乾燥させた場合に、塗膜中に残留する溶剤等が気化して発生するガスによって、ポリイミド樹脂皮膜に膨れが発生する場合があった。そのため、従来においては、加熱処理した際に、塗膜中に発生するガスを効果的に放出することができるように、芯体表面に均一にブラスト加工を施すことにより、芯体表面に表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.6〜1.0μm程度で、芯体の周方向と軸方向に均一な粗さをもつ粗面を形成している。以下、無端ベルトを「エンドレスベルト」ともいう。 As described above, when the polyimide precursor coating formed on the core surface is heated and dried, the polyimide resin coating is swollen by the gas generated by evaporation of the solvent remaining in the coating. It may occur. Therefore, conventionally, the surface of the core is roughened by uniformly blasting the surface of the core so that the gas generated in the coating film can be effectively released during the heat treatment. The roughness Ra (arithmetic mean roughness) is about 0.6 to 1.0 μm, and a rough surface having uniform roughness in the circumferential direction and the axial direction of the core body is formed. Hereinafter, the endless belt is also referred to as an “endless belt”.
一方、図15に示す定着装置60においては、エンドレスベルト62がベルト内周面をエンドレスベルト62の内部に配置された圧力パッド64と摺擦させつつ、固定された圧力パッド64に対して相対的に移動するような状態で使用されているので、圧力パッド64との摩擦によりベルト内周面が磨耗し、エンドレスベルト62が損傷に至ったり、その磨耗紛により圧力パッド64とベルト内周面との摺動抵抗が上昇し、エンドレスベルト62の回動不良を生じる可能性があった。
On the other hand, in the fixing device 60 shown in FIG. 15, the
そこで、圧力パッド64とエンドレスベルト62との間の摺動抵抗を下げるために、シート状の低摩擦シート68を配置し、さらに低摩擦シート68上に摺動抵抗を下げるためにシリコーンオイル等の耐熱性の潤滑剤を付与している。
Therefore, in order to lower the sliding resistance between the
このような定着装置60において、ブラスト加工により均一に凹凸加工された粗面からなる内周面をもつエンドレスベルト62は、内周面が平滑化されたものと比較して、ベルト内周面の潤滑剤の保持能力が向上し、経時的な使用による潤滑剤の減少を抑制することができることから、エンドレスベルト62の耐久性能が改善されるという効果を有している。
In such a fixing device 60, the
しかしながら、均一な粗面の内周面をもつエンドレスベルト62においては、エンドレスベルト62が回動した際に発生する摺動音が問題となる場合がある。この摺動音とは、均一に粗面化された内周面の凹凸が、低摩擦シート68と摺動した際に発生し、ベルト内周面の表面粗さが大きいほど摺動音が大きくなることから、潤滑剤の保持能力との両立が難しいと考えられていた。
However, in the
そこで、エンドレスベルト62内周面の表面粗さについて種々の検討を加えたところ、エンドレスベルト62の周方向に切削加工を施す等の加工によって、内周面の周方向の表面粗さRaが、内周面軸方向の表面粗さRaよりも小さい形状とすれば、潤滑剤の保持能力を確保することができると同時に、エンドレスベルト62の回動方向に沿った方向の内周面の凹凸が小さくなることから、摺動音を抑制することもできることが判明した。
Therefore, when various studies were made on the surface roughness of the inner peripheral surface of the
なお、図1から図5,図10に示す芯体10〜40,101表面の表面粗さRaと、作製されるエンドレスベルト62内周面の表面粗さRaとの関係は略直線的で、芯体101表面の表面粗さRaが大きくなるにしたがって、エンドレスベルト62内周面の表面粗さRaも大きくなる。したがって、芯体101表面の表面粗さRaを調整することによって、エンドレスベルト62内周面の表面粗さRaを所望の値に設定することができる。一方、エンドレスベルト62外周面の表面粗さRaは、エンドレスベルト62の膜厚(以下、「ベルト膜厚」と略す。)によっても左右される。ここで、後述するRaは、上述したRa1〜Ra4も含む意味である。
The relationship between the surface roughness Ra of the surfaces of the
その際に、芯体101表面の周方向の表面粗さRaは、芯体101表面の軸方向の表面粗さRaよりも小さければ特に限定されないが、周方向の表面粗さRaは、ガス抜き性能には依存していないために、ベルト膜厚によらず、0.5μm以下であることが好ましく、0.4μm以下であることがより好ましく、0.3μm以下であることが特に好ましい。エンドレスベルト62の内周面周方向の表面粗さRaが、0.5μm以上の場合には、エンドレスベルト62を回転させた際の負荷トルクが大きくなったり、摺動音が大きくなったりする場合がある。一方、エンドレスベルト62の外周面の表面粗さRaは、使用目的によって異なるが、総じて外周面の表面粗さRaが1.5μm以上となると、画像欠陥等の問題が生じ易くなる場合があるため、エンドレスベルト62の外周面の表面粗さRaは、1.5μm以下であることが好ましい。
At that time, the surface roughness Ra in the circumferential direction of the surface of the
また、エンドレスベルト62のベルト膜厚は、20〜200μmの範囲であることが好ましく、30〜140μmの範囲がより好ましく、50〜120μmの範囲内が特に好ましい。
Further, the belt film thickness of the
このような芯体101を用いて作製されたエンドレスベルト62を、定着装置60において用いた場合には、エンドレスベルト62回動時の負荷トルクを小さくしつつ、摺動音を低減することが可能となる。
When the
また、ここでの表面粗さRaとは、粗さの尺度の一つである算術平均粗さであり、公知の触針式表面粗さRa測定機(例えば、サーフコム1400A:東京精密社製)を使用して測定することができる。 The surface roughness Ra here is an arithmetic average roughness which is one of the measures of roughness, and is a known stylus type surface roughness Ra measuring machine (for example, Surfcom 1400A: manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). Can be measured using.
本実施の形態のエンドレスベルト62における表面粗さRaの測定は、サーフコム1400Aを用いて、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からなる測定条件で実施されたものである。なお、これ以外の条件で測定することも可能であるが、上記した測定条件と相関が取れる条件で測定されることが好ましく、測定された値は、上記した測定条件で評価した値に換算することにより評価される。
The measurement of the surface roughness Ra in the
このように、図15に示す本実施の形態の定着装置60において、エンドレスベルト62内周面の周方向の表面粗さRaが、内周面軸方向の表面粗さRaよりも小さい形状とすることにより、エンドレスベルト62回転時の負荷トルクを低減しつつ、エンドレスベルト62を回動した際の摺動音を抑制することが可能となる。なお、「小さい」とは、表面粗さRaを測定した際の測定誤差の範囲や、エンドレスベルト62製造時のバラツキの範囲を明かに超えて小さいことを意味し、具体的には内周面軸方向の表面粗さRaに対する内周面周方向の表面粗さRaの比(周方向表面粗さRa/軸方向表面粗さRa)が、0.95以下であることを意味する。
As described above, in the fixing device 60 of the present embodiment shown in FIG. 15, the surface roughness Ra in the circumferential direction of the inner circumferential surface of the
さらに、上述した本実施の形態の芯体金型を用いた場合、得られるエンドレスベルト62の幅方向中央部の膨れ現象が抑制されるために、エンドレスベルト62の中央部と両端部との外径差比を0.3%以下に形成することができる。そのため、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、エンドレスベルト62から幅方向に亘って略均一な摩擦力が作用するように、エンドレスベルト62の回動速度を幅方向に略等速に設定することができるので、用紙Pの搬送速度を両端部ほど速く設定して、用紙Pに対し中央部から両端部に向かう幅方向の力を有効に作用させることが可能となる。そのため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生を抑制することができる。
Further, when the core mold of the present embodiment described above is used, the swelling phenomenon at the center portion in the width direction of the obtained
なお、本実施の形態のエンドレスベルト62は、少なくともポリイミド樹脂を含む無端ベルトであれば特に限定されない。ただし、本実施の形態において、「少なくともポリイミド樹脂を含む無端ベルト」とは、ポリイミド樹脂層、あるいは、ポリイミド樹脂を主成分とする層からなる単層の無端ベルト(以下、「単層無端ベルト」ともいう。)のみに限定されるものではなく、単層無端ベルトの内周面および/または外周面に他の層を積層した2層以上の構成を有する無端ベルト(以下、「多層無端ベルト」ともいう。)をも意味する。
The
また、主成分とは、単層無端ベルト中のポリイミド樹脂の含有量が50質量%以上であることを意味する。 Moreover, a main component means that content of the polyimide resin in a single layer endless belt is 50 mass% or more.
[画像形成装置]
次に、本願発明の画像形成装置の定着手段に用いる2種類の定着装置について、以下に例示して説明する。
[Image forming apparatus]
Next, two types of fixing devices used for the fixing means of the image forming apparatus of the present invention will be described by way of example.
[実施の形態1]
図15は、本実施の形態が適用される定着装置を示した概略構成図である。図15に示す定着装置60は、例えば複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、記録材(記録紙)である用紙Pに転写されたトナー像を用紙Pに定着する機能を有している。そして、図15に示すように、定着装置60は、回動部材の一例としての定着ロール61、ベルト部材の一例としてのエンドレスベルト62、およびエンドレスベルト62を介して定着ロール61から押圧される圧力部材の一例としての圧力パッド64により主要部が構成されている。
[Embodiment 1]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating a fixing device to which the exemplary embodiment is applied. A fixing device 60 shown in FIG. 15 has a function of fixing a toner image transferred to a paper P as a recording material (recording paper) to the paper P in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. is doing. As shown in FIG. 15, the fixing device 60 includes a fixing
定着ロール61は、金属製のコア(円筒状芯金)611の周囲に耐熱性弾性体層612、および離型層613を積層して構成された円筒状ロールであり、回転自在に支持されて所定の表面速度で回転する。
The fixing
定着ロール61の内部には、発熱源として、例えば定格600Wのハロゲンヒータ66が配設されている。一方、定着ロール61の表面には温度センサ69が接触して配置されている。画像形成装置の制御部(不図示)は、この温度センサ69による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ66の点灯を制御し、定着ロール61の表面温度が所定の設定温度(例えば、175℃)を維持するように調整している。
Inside the fixing
エンドレスベルト62は、継ぎ目がない無端状のベルトであり、エンドレスベルト62の内部に配置された圧力パッド64と、上流側ベルトガイド部材63aおよび下流側ベルトガイド部材63b、さらにはエンドレスベルト62の両端部に配置されたベルト規制部材の一例としてのエッジガイド部材80(後段の図15参照)によって回動自在に支持されている。そして、ニップ部Nにおいて定着ロール61に対して圧接されるように配置され、定着ロール61に従動して回動する。
The
ここで、図16はエンドレスベルト62が支持される構成を説明する図であり、用紙Pの搬送方向下流側から見た定着装置60の一方の端部領域を示している。
Here, FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration in which the
図16に示したように、エンドレスベルト62の幅方向両端部は、エンドレスベルト62の内部に配置されたホルダ65の両端部に固設されたエッジガイド部材80によって支持されている。エッジガイド部材80は、ニップ部Nとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がC形状のベルト走行ガイド部801、このベルト走行ガイド部801の外側に設けられ、エンドレスベルト62の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部802、さらにエッジガイド部材80の外側面に設けられ、エッジガイド部材80を定着装置60本体に位置決めして固定するための保持部803で構成されている。
As shown in FIG. 16, both end portions in the width direction of the
そして、エンドレスベルト62は、エンドレスベルト62の幅方向両端部において、両端部の内周面がエッジガイド部材80に支持されながら、定着ロール61に従動して回動する。また、エンドレスベルト62は、フランジ部802によってエンドレスベルト62の幅方向への移動(ベルトウォーク)が制限され、エンドレスベルト62に片寄りが生じるのが抑えられている。
The
一方、エンドレスベルト62の幅方向両端部を除く領域では、エンドレスベルト62は圧力パッド64と、上流側ベルトガイド部材63aおよび下流側ベルトガイド部材63bとに支持されている(図3も参照)。そして、エンドレスベルト62の両端部を除く領域では、エンドレスベルト62の内周面が、圧力パッド64および上流側ベルトガイド部材63a上を覆うように配置された低摩擦シート68と、下流側ベルトガイド部材63bとに摺擦しながら回動する。
On the other hand, in the region excluding both ends in the width direction of the
上流側ベルトガイド部材63aおよび下流側ベルトガイド部材63bは、エンドレスベルト62の内部に配置されたホルダ65に、長手方向に沿って取り付けられている。そして、エンドレスベルト62の内周面と直接摺擦する下流側ベルトガイド部材63bは、エンドレスベルト62がスムーズに回動することができるように摩擦係数が低い材質であって、かつ、エンドレスベルト62から熱を奪い難いように熱伝導率が低い材質で形成されている。具体的には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)やポリフェニレンサルファイド(PPS)等の耐熱性樹脂が用いられる。
The upstream
一方、低摩擦シート68を介してエンドレスベルト62の内周面と摺擦する上流側ベルトガイド部材63aも、熱伝導率が低い材質で形成されている。
On the other hand, the upstream
次に、圧力パッド64は、エンドレスベルト62の内側において金属製のホルダ65に支持されている。そして、エンドレスベルト62を介して定着ロール61に押圧される状態で配置され、定着ロール61との間でニップ部Nを形成している。圧力パッド64は、ニップ部Nの入口側(上流側)に、幅の広いニップ部Nを確保するためのプレニップ部材64aを配置している。また、ニップ部Nの出口側(下流側)には、定着ロール61表面を局所的に押圧することで、トナー像表面を平滑化して画像光沢を付与するとともに、定着ロール61表面に歪み(凹み)を与えて用紙Pにダウンカールを形成し、用紙Pを定着ロール61表面から剥離するための剥離ニップ部材64bを配置している。
Next, the
また、圧力パッド64には、エンドレスベルト62の内周面と圧力パッド64との摺動抵抗を小さくするために、エンドレスベルト62と接する面に低摩擦部材の一例としての低摩擦シート68が設けられている。
The
低摩擦シート68は、ニップ部Nの上流側端部が下流側ベルトガイド部材63bによってホルダ65の底面に固定されている。そして、上流側ベルトガイド部材63aを覆うとともに、ニップ部Nの全域において、圧力パッド64とエンドレスベルト62内周面との間に挟持された状態で配設されている。なお、低摩擦シート68のニップ部N下流側は、低摩擦シート68に歪みが生じないように、固定されず自由端(フリー)の状態に設定されている。そして、低摩擦シート68は、ニップ部Nにおいて圧力パッド64と定着ロール61との間に押圧力が印加されている状態の下で、エンドレスベルト62内周面と圧力パッド64との摺動抵抗(摩擦抵抗)を低減している。
The
このような構成において、定着ロール61は、図示しない駆動モータに連結されて矢印C方向に回転し、この回転に従動してエンドレスベルト62も定着ロール61と同じ方向に回動する。画像形成装置においてトナー像が静電転写された用紙Pは、定着入口ガイド56によって導かれて、ニップ部Nに搬送される。そして、用紙Pがニップ部Nを通過する際に、用紙P上のトナー像はニップ部Nに作用する圧力と、定着ロール61から供給される熱とによって定着される。本実施の形態の定着装置60では、ほぼ定着ロール61の外周面に倣う凹形状のプレニップ部材64aによりニップ部Nを広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
In such a configuration, the fixing
なお、ニップ部Nの下流側近傍には、剥離ニップ部材64bによって定着ロール61から剥離された用紙Pを完全に定着ロール61から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導するための剥離補助部材70が配設されている。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ロール61の回転方向と対向する向き(カウンタ方向)に定着ロール61と近接する状態でバッフルホルダ72によって保持されている。
In the vicinity of the downstream side of the nip portion N, the paper P peeled off from the fixing
次に、定着装置60を構成する各部材について詳細に述べる。まず定着ロール61では、コア611は、鉄、アルミニウム、SUS等の熱伝導率の高い金属で形成された、例えば外径30mm、肉厚1.8mm、長さ360mmの円筒体で構成されている。
Next, each member constituting the fixing device 60 will be described in detail. First, in the fixing
耐熱性弾性体層612は、耐熱性の高い弾性体で構成され、特に、ゴム硬度が15〜45°(JIS−A)程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましい。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施の形態の定着装置60では、ゴム硬度が35°(JIS−A)のシリコーンHTVゴムを600μmの厚さでコア611に被覆している。
The heat-resistant
離型層613には、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂が用いられるが、トナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、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)、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等が使用できる。離型層613の厚さは、5〜50μmが好ましい。本実施の形態の定着装置60では、厚さ30μmのPFAが被覆されている。
For the
エンドレスベルト62は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が外径30mm、長さ340mmの円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の定着ロール61側の面(外周面)または両面に被覆された離型層とから構成されている。ベース層は、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等のポリマーが耐熱性、機械特性等の観点から好適に用いられる。その厚さは、30〜200μm、好ましくは50〜125μm、より好ましくは70〜100μm程度に設定される。
The
ベース層の表面に被覆される離型層としては、フッ素樹脂が用いられる。ここで、フッ素樹脂としては、特に耐熱性、機械特性等の観点から、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−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体(MFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体(EFA)、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)やそれらの混合物が好適に用いられる。その厚さは5〜100μm、好ましくは10〜50μm程度に設定される。 As the release layer to be coated on the surface of the base layer, a fluororesin is used. Here, as the fluororesin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-perfluoromethyl vinyl ether, particularly from the viewpoint of heat resistance, mechanical properties and the like. A copolymer (MFA), a tetrafluoroethylene-perfluoroethyl vinyl ether copolymer (EFA), a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) and a mixture thereof are preferably used. The thickness is set to about 5 to 100 μm, preferably about 10 to 50 μm.
本実施の形態の定着装置60では、上述したシームレス管状体をエンドレスベルトとして用い、エンドレスベルト62として、周長94mm、厚さ70μm、幅320mmの熱硬化性ポリイミドからなるベース層に、厚さ30μmのPFAからなる離型層を積層した構成を用いている。
In the fixing device 60 of the present embodiment, the seamless tubular body described above is used as an endless belt, and the
ここで、本実施の形態の外径30mmのエンドレスベルト62では、後段で述べる実施例と比較例との対比により、幅方向における中央部と両端部との外径差が100μm以下、より好ましくは50μm以下に設定している。このように、外径30mmのエンドレスベルト62において、エンドレスベルト62の中央部と両端部との外径差を100μm以下に形成することにより、定着ロール61に従動するエンドレスベルト62の回動速度を、ニップ部Nにおいて幅方向に亘って略等速に設定することができる。それにより、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、エンドレスベルト62から幅方向に亘る不均一な摩擦力が働くことが抑えられる。そのため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生が抑制される。
Here, in the
すなわち、トナー像が静電転写された用紙Pは定着装置60のニップ部Nを通過することによってトナー像が用紙Pに定着されるが、用紙Pがニップ部Nを通過する際の搬送力は、駆動側の定着ロール61から受けており、用紙Pは、定着ロール61の回転に伴って定着ロール61から摩擦力を受けて搬送されている。
That is, the sheet P on which the toner image has been electrostatically transferred passes through the nip portion N of the fixing device 60 to fix the toner image on the sheet P. However, the conveyance force when the sheet P passes through the nip portion N is The sheet P is received from the driving-
一方、ニップ部Nに用紙Pが搬送されていない状態では、従動側のエンドレスベルト62も定着ロール61から摩擦力を受けることによって回動しているが、ニップ部Nに用紙Pが搬送され、用紙Pがニップ部Nに挟持されている状態では、エンドレスベルト62は用紙Pを介して定着ロール61から搬送力を受けている。したがって、用紙P側から捉えると、用紙Pがニップ部Nを通過する際には、用紙Pには、定着ロール61からの搬送力が働くと同時に、エンドレスベルト62側から搬送方向とは逆方向の摩擦力(逆搬送力)が作用することとなる。
On the other hand, in a state where the paper P is not conveyed to the nip portion N, the driven
したがって、仮にエンドレスベルト62の外径が幅方向において両端部より中央部のほうが大きい場合には、ニップ部Nにおけるエンドレスベルト62の回動速度が中央部よりも両端部で遅くなり、用紙Pは両端部に向かうほどエンドレスベルト62から大きな逆搬送力を受けることとなる。その場合には、用紙Pの搬送は両端部に向かうほど定着ロール61の回動に追随できなくなる。
Therefore, if the outer diameter of the
特に、定着ロール61が中央部から両端部にかけて外径を大きくした所謂フレア形状に形成されたり、剥離ニップ部材64bと定着ロール61との間の押圧力が中央部から両端部にかけて大きくなるように設定されることによって、ニップ部Nにおいては、用紙Pの搬送速度を両端部ほど速くなるように構成して、常に用紙Pに対し中央部から両端部に向かう幅方向の力が作用するようにしている。そして、この幅方向の力によって用紙を両端部方向へ引っ張ることで、用紙Pに紙しわが生じるのを抑制している。ところが、用紙Pがエンドレスベルト62から両端部に向かうほど大きな摺動抵抗を受けると、このような用紙Pの幅方向に向かう力が作用しないこととなり、用紙Pに紙しわや画像グロスムラを生じさせることとなる。
In particular, the fixing
具体的には、外径が30mmのエンドレスベルト62では、両端部と中央部との外径差が100μmを超えると、ニップ部Nでのエンドレスベルト62の回動速度が幅方向中央部で速く、両端部で遅くなるといったような速さのばらつきが大きくなり、そのために、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、エンドレスベルト62から幅方向に亘る不均一な摩擦力が作用する。すなわち、エンドレスベルト62の回動速度は、エンドレスベルト62の外径に比例するため、(両端部と中央部との外径差)/外径(=外径差比)が所定値を超えると、エンドレスベルト62の回動速度における幅方向中央部と両端部でのばらつきが大きくなって、ニップ部Nを通過する用紙Pに、エンドレスベルト62から幅方向に亘る不均一な摩擦力が作用する。そして、かかるエンドレスベルト62の回動速度におけるばらつきを、用紙Pに対する幅方向に亘る略均一な摩擦力が作用する程度に抑えるためには、後段で述べる実施例と比較例との対比により得られた結果に基づいて、外径差比を100μm/30mm≒0.3%以内に設定することが必要となる。
Specifically, in the
そこで、本実施の形態の定着装置60では、エンドレスベルト62の中央部と両端部との外径差比を0.3%以下に形成している。このように形成されたエンドレスベルト62により、上述したように、用紙Pの搬送速度を両端部ほど速くなるようにして、用紙Pに対し中央部から両端部に向かう幅方向の力を有効に作用させることが可能となる。そのため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生を抑制することができる。
Therefore, in the fixing device 60 of the present embodiment, the outer diameter difference ratio between the center portion and both end portions of the
次に、エンドレスベルト62の内部に配置された圧力パッド64は、上述したように、プレニップ部材64aと剥離ニップ部材64bとで構成されている。そして、プレニップ部材64aは、バネや弾性体によって定着ロール61を、例えば35kgfの荷重で押圧するようにホルダ65に支持されている。プレニップ部材64aには、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体や板バネ等を用いることができ、定着ロール61側の面は、ほぼ定着ロール61の外周面に倣う凹状曲面で形成されている。本実施の形態の定着装置60では、幅10mm、厚さ5mm、長さ320mmのシリコーンゴムを用いている。
Next, the
剥離ニップ部材64bは、ホルダ65に直接的に支持され、ホルダ65が定着ロール61に対して所定の位置に設定されることで、定着ロール61に対して所定の押圧力を持って当接する。また、剥離ニップ部材64bは、PPS、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、または鉄、アルミニウム、SUS等の金属で形成されている。剥離ニップ部材64bの形状としては、ニップ部Nにおける外面形状が一定の曲率半径を有する凸状曲面に形成されている。
The peeling
そして、本実施の形態の定着装置60では、エンドレスベルト62は、この圧力パッド64(プレニップ部材64aおよび剥離ニップ部材64b)により定着ロール61に約40°の巻き付き角度でラッピングされ、約10mm幅のニップ部Nを形成している。
In the fixing device 60 of the present embodiment, the
さらに、下流側ベルトガイド部材63bの底面には、定着装置60の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材67が配設されている。潤滑剤塗布部材67は、エンドレスベルト62内周面に対して接触するように配置され、潤滑剤を適量供給する。これにより、エンドレスベルト62と低摩擦シート68との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート68を介したエンドレスベルト62と圧力パッド64との摺動抵抗をさらに低減して、エンドレスベルト62の円滑な回動を図っている。また、エンドレスベルト62の内周面や低摩擦シート68表面の摩耗を抑制する効果も有している。
Further, a
なお、潤滑剤としては、定着温度環境下での長期使用に対する耐久性を有し、かつ、エンドレスベルト62内周面との濡れ性を維持できるものが適している。例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状のオイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものを用いることができる。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩添加ジメチルシリコーンオイル、ヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩およびヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、有機金属塩添加アミノ変性シリコーンオイル、ヒンダードアミン添加アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、シラノール変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等を用いることもできる。また、フッ素オイルとしては、パーフルオロポリエーテルオイル、変性パーフルオロポリエーテルオイルを用いることもできる。本実施の形態の定着装置60では、アミノ変性シリコーンオイルを用いている。
As the lubricant, a lubricant that has durability against long-term use under a fixing temperature environment and can maintain wettability with the inner peripheral surface of the
[実施の形態2]
実施の形態1では、発熱源を有する定着ロール61に対して、加圧手段として圧力パッド64が押圧されたエンドレスベルト62が用いられる定着装置60について説明した。実施の形態2では、加熱手段として発熱源が押圧された定着ベルトを用いる定着装置について説明する。尚、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the fixing device 60 is described in which the
図17は、本実施の形態における定着装置90の構成を示す側断面図である。図17に示すように、本実施の形態の定着装置90では、シームレス管状体を定着ベルト92として用い、この定着ベルト92が用紙Pのトナー像担持面側に配置されている。定着ベルト92の内側に発熱源の一例としての抵抗発熱体であるセラミックヒータ82が配設され、セラミックヒータ82からニップ部Nに熱を供給するように構成している。
FIG. 17 is a side sectional view showing the configuration of the fixing device 90 in the present embodiment. As shown in FIG. 17, in the fixing device 90 of the present embodiment, a seamless tubular body is used as the fixing
セラミックヒータ82は、加圧ロール91側の面がほぼフラットに形成されている。そして、定着ベルト92を介して加圧ロール91に押圧される状態で配置され、ニップ部Nを形成している。したがって、セラミックヒータ82は圧力部材としても機能している。ニップ部Nを通過した用紙Pは、ニップ部Nの出口領域(剥離ニップ部)において定着ベルト92の曲率の変化によって定着ベルト92から剥離される。
The ceramic heater 82 has a substantially flat surface on the
さらに、定着ベルト92内周面とセラミックヒータ82との間には、定着ベルト92の内周面とセラミックヒータ82との摺動抵抗を小さくするため、摺擦部材の一例としての低摩擦シート68が配設されている。この低摩擦シート68は、セラミックヒータ82と別体に構成しても、セラミックヒータ82と一体的に構成しても、いずれでもよい。
Further, in order to reduce the sliding resistance between the inner peripheral surface of the fixing
一方、回動部材の一例としての加圧ロール91は定着ベルト92に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印D方向に回転し、この回転により定着ベルト92が従動回転するように構成されている。加圧ロール91は、コア (円柱状芯金)911と、コア911の外周面に被覆した耐熱性弾性体層912と、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層913とが積層されて構成されている。
On the other hand, a
また、定着ベルト92は、原形が円筒形状に形成された無端ベルトであり、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等からなるベース層921と、このベース層921の加圧ロール91側の面(外周面)または両面に被覆された、フッ素樹脂等からなる離型層922とで構成されている。
The fixing
ここで、定着ベルト92は、定着ベルト92の内部に配置されたセラミックヒータ82と、上流側ベルトガイド部材93aおよび下流側ベルトガイド部材93b、さらには定着ベルト92の両端部に配置されたベルト規制部材の一例としてのエッジガイド部材(不図示)によって回動自在に支持されている。本実施の形態の定着装置90では、低摩擦シート68はセラミックヒータ82だけを覆うように構成されているため、上流側ベルトガイド部材93aおよび下流側ベルトガイド部材93bが、ともに定着ベルト92の内周面と直接摺擦しながら定着ベルト92を支持している。
Here, the fixing
そして、画像形成装置においてトナー像が静電転写された用紙Pは、定着入口ガイド56によって定着装置90のニップ部Nに導かれる。用紙Pがニップ部Nを通過する際には、用紙P上のトナー像は、ニップ部Nに作用する圧力と、定着ベルト92側のセラミックヒータ82から供給される熱とによって定着される。本実施の形態の定着装置90でも、加圧ロール91とセラミックヒータ82との間でニップ部Nを広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
Then, the sheet P on which the toner image is electrostatically transferred in the image forming apparatus is guided to the nip portion N of the fixing device 90 by the fixing
なお、定着後の用紙Pを定着ベルト92から完全に分離するための補助手段として、定着ベルト92のニップ部Nの下流側に、剥離補助部材70を配設することも可能である。剥離補助部材70は、剥離バッフル71が定着ベルト92の回転方向と対向する向き(カウンタ方向)に定着ベルト92と近接する状態でバッフルホルダ72によって保持されている。
As an auxiliary means for completely separating the fixed sheet P from the fixing
本実施の形態の定着装置90では、定着ベルト92が実施の形態1で記載した製造方法により製造されている。それにより、定着ベルト92の幅方向における外径が略均一に形成されている。そのため、加圧ロール91に従動する定着ベルト92の回動速度を、ニップ部Nにおいて略等速に設定することができる。それにより、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、定着ベルト92から幅方向に亘る不均一な摩擦力が働くことが抑えられるため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生が抑制される。特に、かかる製造方法により製造された外径差比が0.3%以下の定着ベルト92を用いることで、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生を抑制する効果が顕著となる。
In the fixing device 90 of the present embodiment, the fixing
また、かかる製造方法によれば、定着ベルト92内周面の周方向の表面粗さRaが、内周面軸方向の表面粗さRaよりも小さい形状とした定着ベルト92を製造する際にも、定着ベルト92の幅方向における外径差が略均一であって、外径差比が0.3%以下に形成することができる。そのため、かかる定着ベルト92を用いた定着装置90では、定着ベルト92内周面における潤滑剤の保持能力を向上できるので、回転時の負荷トルクを低減すると同時に、定着ベルト92を回動した際の摺動音を許容レベルに抑制することが可能となる。
Further, according to such a manufacturing method, when the fixing
なお、実施の形態1,2では、定着装置60,90に用いられる無端ベルトについて説明した。しかしながら、本発明はかかる形態に限定されることはない。すなわち、例えば、画像形成装置に用いられる中間転写ベルトに適用することができる。また、感光体ベルトや接触帯電フィルムに適用することもできる。 In the first and second embodiments, the endless belt used in the fixing devices 60 and 90 has been described. However, the present invention is not limited to such a form. That is, for example, it can be applied to an intermediate transfer belt used in an image forming apparatus. It can also be applied to a photoreceptor belt or a contact charging film.
その際に、中間転写ベルトや接触帯電フィルムのような帯電体として使用する場合には、無端ベルト中に導電性粒子を分散させることができ、本実施の形態の無端ベルト製造方法を利用して無端ベルトを作製する場合には、ポリイミド前駆体溶液にこれらの導電性粒子を添加することが好ましい。 At that time, when used as a charged body such as an intermediate transfer belt or a contact charging film, the conductive particles can be dispersed in the endless belt, and the endless belt manufacturing method of the present embodiment is used. When producing an endless belt, it is preferable to add these conductive particles to the polyimide precursor solution.
導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボンビーズ、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、SnO2−In2O3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を用いることができる。 Examples of the conductive particles include carbon black, carbon beads obtained by granulating carbon black, carbon fibers, carbon-based materials such as graphite, metals or alloys such as copper, silver, and aluminum, tin oxide, indium oxide, antimony oxide, A conductive metal oxide such as SnO 2 —In 2 O 3 composite oxide, a conductive whisker such as potassium titanate, or the like can be used.
以上、本発明の無端ベルトの製造方法について説明したが、本発明はこれらの実施の態様のみに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加えた態様で実施しうるものである。 As mentioned above, although the manufacturing method of the endless belt of this invention was demonstrated, this invention is not limited only to these embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it is various based on the knowledge of those skilled in the art. The present invention can be implemented with improvements, changes and modifications.
<付記>
(付記1)円筒状芯体は、スエージング加工により両端部の外径を細くした後、芯体全体を略均一な外径になるよう加工し、外径一定で肉厚が両端部を厚くした芯体である。
<Appendix>
(Supplementary note 1) After the cylindrical core body is thinned by swaging, the entire core body is processed to have a substantially uniform outer diameter, and the outer diameter is constant and the wall thickness is increased at both ends. It is a finished core.
(付記2)筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物を成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程をもつ無端ベルトの製造方法において、前記円筒状芯体は、スエージング加工により両端部の外径を細くした後、芯体全体を略均一な外径になるよう加工することで、外径一定で肉厚が両端部を厚くした芯体である。 (Appendix 2) A liquid heat-resistant resin composition is applied to the outer surface of a cylindrical core body to form a coating film of the composition by coating with a predetermined film thickness, and then subjected to a heating step to thereby form a heat-resistant resin composition In the manufacturing method of an endless belt having a step of removing the molded heat-resistant resin composition from the core body, the cylindrical core body is formed by thinning the outer diameter at both ends by swaging, and then the entire core body Is a core having a constant outer diameter and a thick wall at both ends.
(付記3)筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物を成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程をもつ無端ベルトの製造方法において、前記筒状芯体の外表面の表面粗さRaが、JISB601−1994に規定された表面粗さRa(算術平均粗さ)にて2.5μm以下である芯体を用いる。 (Supplementary note 3) A liquid heat-resistant resin composition is applied to the outer surface of the cylindrical core body with a predetermined film thickness to form a coating film of the composition. In the method of manufacturing an endless belt having a step of removing the molded heat-resistant resin composition from the core, the surface roughness Ra of the outer surface of the cylindrical core is defined by JIS B601-1994. A core having a thickness Ra (arithmetic mean roughness) of 2.5 μm or less is used.
(付記4)筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物を成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程をもつ無端ベルトの製造方法において、前記円筒状芯体の中央部外表面は、周方向粗さRa3より、軸方向粗さRa4の方が大きい表面をもつ芯体を用いる。 (Appendix 4) A liquid heat-resistant resin composition is applied to the outer surface of the cylindrical core body to form a coating film of the composition by coating with a predetermined film thickness, and then a heat-resistant resin composition is obtained through a heating step. In the method of manufacturing an endless belt having the step of removing the molded heat-resistant resin composition from the core, the outer surface of the central portion of the cylindrical core has an axial roughness Ra4 rather than a circumferential roughness Ra3. Use a core with a larger surface.
(付記5)円筒状芯体の外周面が離型剤で被覆され、水の接触角が70°〜115°である無端ベルトの製造方法である。 (Additional remark 5) It is a manufacturing method of the endless belt whose outer peripheral surface of a cylindrical core body is coat | covered with a mold release agent, and the contact angle of water is 70 degrees-115 degrees.
(付記6)前記加熱工程は、溶媒を一定量揮発させる乾燥工程と、その後溶媒を略揮発させる焼成工程に分かれ、その乾燥工程後の耐熱性樹脂組成物塗膜の表面に、所定の膜厚の耐熱性離型性材料を塗布する耐熱性離型層塗布工程をさらに含む無端ベルトの製造方法である。 (Additional remark 6) The said heating process is divided into the drying process which volatilizes a fixed amount of solvent, and the baking process which substantially volatilizes a solvent after that, on the surface of the heat resistant resin composition coating film after the drying process, predetermined | prescribed film thickness It is a manufacturing method of an endless belt further including the heat-resistant release layer application | coating process which apply | coats the heat-resistant release material of this.
(付記7)前記耐熱性樹脂組成物の表面に耐熱性ゴム層を形成するゴム層形成工程をさらに含む無端ベルトの製造方法である。 (Additional remark 7) It is a manufacturing method of an endless belt which further includes the rubber layer formation process which forms a heat resistant rubber layer on the surface of the said heat resistant resin composition.
(付記8)前記耐熱性樹脂組成物として、少なくとも芳香族系ポリイミド前駆体を主成分とする溶液が用いられる無端ベルトの製造方法である。 (Additional remark 8) It is a manufacturing method of an endless belt in which the solution which has an aromatic polyimide precursor as a main component is used as said heat resistant resin composition.
(付記9)筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程を有する製造方法によって作製される耐熱樹脂製シームレスベルトである。 (Supplementary Note 9) A liquid heat-resistant resin composition is applied to the outer surface of the cylindrical core at a predetermined film thickness to form a coating film of the composition, followed by a heating step, whereby the heat-resistant resin composition It is a seamless belt made of heat resistant resin produced by a production method having a step of removing the molded heat resistant resin composition from the core.
(付記10)筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程を有する製造方法によって作製されるシームレスベルトであり、そのベルト内周面周方向の表面粗さRa5が、内周面軸方向の表面粗さRa6よりも小さい無端ベルトである。 (Appendix 10) A heat-resistant resin composition is formed by coating a liquid heat-resistant resin composition with a predetermined film thickness on the outer surface of a cylindrical core body to form a coating film of the composition, followed by a heating step. A seamless belt produced by a production method having a step of removing the molded heat-resistant resin composition from the core, and the surface roughness Ra5 in the circumferential direction of the inner circumferential surface of the belt is the surface in the axial direction of the inner circumferential surface. The endless belt is smaller than the roughness Ra6.
(付記11)前記耐熱性樹脂製シームレスベルトは、長手方向両端部と中央部との外径差が外径の0.3%以下に形成されたシームレスベルトである。 (Additional remark 11) The said heat resistant resin seamless belt is a seamless belt in which the outer diameter difference of the longitudinal direction both ends and the center part was formed to 0.3% or less of the outer diameter.
(付記12)像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体表面に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を得る現像手段と、前記像担持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、前記記録媒体表面に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を少なくとも含む画像形成装置において、前記像担持体、前記転写手段において用いられる中間転写ベルト、用紙搬送ベルト、前記定着手段において用いられる定着ベルト、加圧ベルト、の内少なくとも1つが請求項又は上記記載のシームレスベルト又は無端ベルトを使用する画像形成装置である。 (Appendix 12) Charging means for charging the surface of the image carrier, electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image corresponding to image information on the charged surface of the image carrier, and on the surface of the image carrier Developing means for developing the formed electrostatic latent image with toner to obtain a toner image; transfer means for transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of the recording medium; and An image forming apparatus including at least a fixing unit configured to fix the transferred toner image. The image carrier, an intermediate transfer belt used in the transfer unit, a paper transport belt, a fixing belt used in the fixing unit, At least one of the pressure belts is an image forming apparatus using the seamless belt or the endless belt described in the claims or the above.
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
ポリイミド前駆体を含む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重量%、粘度5Pa・s)にシリコーンレベリング剤(商品名:DC3PA)を固形分に対して200ppmとなるように添加してよく混合し、塗布液とした。
Example 1
N-methylpyrrolidone solution containing polyimide precursor (trade name: U varnish, Ube Industries, Ltd., solid content concentration 18% by weight, viscosity 5 Pa · s) and silicone leveling agent (trade name: DC3PA) to solid content On the other hand, it was added and mixed well so as to be 200 ppm to obtain a coating solution.
次に、図3に示す円筒状芯体20として、外径30mm、長さ600mmのアルミニウム製円筒を用意し、その外周面端部を粗面化した後に、更にシリコーン系離型剤(商品名:KS−700、信越化学工業(株)製)を塗布して、300℃で1時間の焼き付け処理を行い、離型剤層を形成した。なお、円筒状芯体20の芯体厚みT2を3mm、芯体厚みT4を5mmとした。
Next, as the
塗膜は、円筒状芯体を水平方向に回転させながら上記塗布液を吐出し、ブレードで塗膜をメタリングするブレード塗布法(フローコーティング法)で行った。芯体の回転速度は450rpm、塗布液のフローレートは80 g/分、ブレードの移動速度は1500mm/分の設定で行った。 The coating was performed by a blade coating method (flow coating method) in which the coating solution was discharged while rotating the cylindrical core in the horizontal direction, and the coating film was metalized with a blade. The rotation speed of the core was 450 rpm, the flow rate of the coating solution was 80 g / min, and the moving speed of the blade was 1500 mm / min.
塗膜後、円筒状芯体の軸方向を水平にして、110℃の乾燥炉に入れ、18rpmで回転させながら塗膜を40分間乾燥させた。その後、塗膜を350℃で2時間加熱して、ポリイミド樹脂皮膜14を形成した。加熱後のポリイミド樹脂皮膜14は手で円筒状芯体10から抜き取り、両端30mmを均等幅で切断し、幅400mmの無端ベルトを得た。
After coating, the axial direction of the cylindrical core was horizontal, placed in a drying furnace at 110 ° C., and the coating was dried for 40 minutes while rotating at 18 rpm. Then, the coating film was heated at 350 degreeC for 2 hours, and the
前述した無端ベルト製造工程において、図3で示す本実施例で用いた円筒状芯体20を使用した場合と、図7に示す従来どおりの円筒状芯体を使用した場合の、ベルト膨らみを評価し比較した。ベルト膨らみは、ベルト外径を軸方向に一端部から20mmピッチで測定することで確認をした。その結果を表1、図6に示す。従来の円筒状芯体を用いた場合は、ベルト中央部で約40μmの膨らみが存在するものの、本実施例で用いた円筒状芯体20を用いた場合は、10μm程度の膨らみであり、本発明の有効性が確認できる。
In the endless belt manufacturing process described above, the belt bulge is evaluated when the
(実施例2)
芯体表面へのポリイミド前駆体を含む溶液(以下、「PI前駆体溶液」と略す。)の塗布は、図15に示す構成を有する塗布装置を用いて以下のように実施した。
(Example 2)
Application of a solution containing a polyimide precursor (hereinafter abbreviated as “PI precursor solution”) to the surface of the core was performed as follows using a coating apparatus having the configuration shown in FIG.
PI前駆体溶液としては、PI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:約5Pa・s)を利用し、これを内径80mm、高さ600mmの円筒容器からなる塗布槽に満たした。 As the PI precursor solution, an N-methylpyrrolidone solution (trade name: U varnish, manufactured by Ube Industries, solid content concentration: 18%, viscosity: about 5 Pa · s) is used as the PI precursor solution. An application tank consisting of a cylindrical container having an inner diameter of 80 mm and a height of 600 mm was filled.
また、芯体としては、外径34mm、長さ500mm、厚み3mmの5000系のアルミ合金製円筒を用い、この円筒を前述の通り、スエージング加工により、両端が30.6mmになるよう縮径し、その後、一旦加熱アニール処理した後、芯体外表面全体が外径30mmになるまで表面を切削加工し、芯体(図8に示す円筒状芯体40の一例)表面の表面粗さRaが、軸方向で、2.4μm、周方向で、0.4μmとしたものを用意した。更に表面にはシリコーン系離型剤(商品名:KS700、信越化学(株)製)を塗布して、330℃で1時間、焼き付け処理した。
Further, as the core, a 5000 series aluminum alloy cylinder having an outer diameter of 34 mm, a length of 500 mm, and a thickness of 3 mm was used. As described above, the diameter of the cylinder was reduced to 30.6 mm by swaging. Then, after heat annealing once, the surface is cut until the entire outer surface of the core body has an outer diameter of 30 mm, and the surface roughness Ra of the core body (an example of the
一方、図11に示す環状体105としては、外径65mm、内径40mm、高さ30mmのステンレス製の中空状リングの内側に、外径が40mmで、断面が三角形であるテフロン(登録商標)製リングを嵌合させたものを用いた。このテフロン(登録商標)製リングの最小孔径は31.3mmであった。
On the other hand, an
次に、環状体105を塗布溶液に浮かべた後、環状体105を動かないよう固定し、芯体の軸方向を垂直にして、環状体の孔へ500mm/minの速度で挿入し、浸漬した。次いで環状体の固定を解除し、150mm/minの速度で芯体を引き上げた。引き上げ途中では環状体が芯体に接触することはなく、芯体表面には濡れ膜厚が約650μmのPI前駆体塗膜が形成された。
Next, after the
続いて、PI前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、乾燥炉に入れた。設定温度は最初が30℃で、1時間後に120℃になるよう、徐々に温度が上昇するようにした。その後、室温に冷却した乾燥処理後の芯体表面に形成されたPI前駆体塗膜の表面に、PFAのディスパージョン水性塗料(商品名:AD−2CR、ダイキン工業(株)製)を浸漬塗布した。 Subsequently, the core body on which the PI precursor coating film was formed was placed in a drying furnace. The set temperature was initially 30 ° C., and the temperature was gradually increased so as to reach 120 ° C. after 1 hour. Thereafter, a PFA dispersion water-based paint (trade name: AD-2CR, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) is dip-coated on the surface of the PI precursor coating film formed on the surface of the core after the drying treatment cooled to room temperature. did.
すなわち、乾燥後のPI前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、その長手方向を垂直にしてディスパージョン水性塗料中に浸漬し、次いで300mm/minの速度で引き上げ、PI前駆体塗膜表面に膜厚が20μmのPFA塗膜を形成した。 That is, the core body on which the PI precursor coating film after drying was formed was immersed in a dispersion water-based paint with its longitudinal direction vertical, and then pulled up at a speed of 300 mm / min. A PFA coating film having a thickness of 20 μm was formed on the film surface.
続いて室温で5分間の乾燥させた後、60℃で10分間加熱乾燥させることにより、PFA塗膜から水を除去した。その後、380℃で30分間加熱して、PI樹脂皮膜を形成すると共に、PFA塗膜を焼成した。室温に冷却後、芯体表面からPI樹脂皮膜を剥離することにより、膨れのない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、31μmであった)膜厚70μmのPI樹脂層の外周面に、膜厚20μmのPFA層が形成された実施例2の無端ベルト(電子写真用定着エンドレスベルト)を得ることができた。この無端ベルトのPI樹脂層とPFA層との間の密着性は十分であった。また、芯体表面には予め離型剤が塗布されていたため、剥離に際して、無端ベルトの内周面が芯体と接着することはなかった。 Subsequently, after drying at room temperature for 5 minutes, water was removed from the PFA coating film by heating and drying at 60 ° C. for 10 minutes. Then, it heated at 380 degreeC for 30 minute (s), and while forming the PI resin film, the PFA coating film was baked. After cooling to room temperature, the PI resin film is peeled off from the surface of the core, so that there is no swelling (the difference in the outer diameter was 31 μm with respect to the total length of the belt of 450 mm excluding both ends). An endless belt (an electrophotographic fixing endless belt) of Example 2 in which a PFA layer having a film thickness of 20 μm was formed on the outer peripheral surface of the resin layer could be obtained. Adhesion between the PI resin layer and the PFA layer of this endless belt was sufficient. Further, since the release agent was previously applied to the surface of the core body, the inner peripheral surface of the endless belt did not adhere to the core body at the time of peeling.
(実施例3)
芯体として、外径34mm、長さ500mm、厚み3mmのアルミ製円筒を用い、この円筒を前述の通り、スエージング加工により、両端が30.6mmになるよう縮径し、その後、一旦加熱アニール処理した後、芯体外表面全体が外径30mmになるまで表面を切削加工し、芯体(図8に示す円筒状芯体40の一例)の芯体の両端部にこの表面を、周方向に切削加工することにより軸方向の表面粗さRaを、1.0μm、周方向の表面粗さRaを、0.2μmとした以外は、実施例1と同様にして、PI膜厚が70μm、PFA膜厚が20μmで均一であり、膨れ欠陥のない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、21μmであった)、実施例3の無端ベルトを得た。
(Example 3)
As the core, an aluminum cylinder having an outer diameter of 34 mm, a length of 500 mm, and a thickness of 3 mm was used. As described above, this cylinder was reduced in diameter by swaging so that both ends were 30.6 mm, and then heated and annealed once. After the treatment, the surface is cut until the entire outer surface of the core body has an outer diameter of 30 mm, and this surface is disposed in the circumferential direction at both ends of the core body (an example of the
(実施例4)
芯体として、外径30.6mm、内径28mm、長さ500mmのアルミ製円筒の両端に、肉厚2mmで幅60mmの円筒体を内径に圧接により嵌めたものを用い(図4に示す円筒状芯体30)、この表面を、周方向に切削加工することにより、外径30.0mm、軸方向の表面粗さRaを、0.4μm、周方向の表面粗さRaを、0.15μmとし、さらに芯体表面の両端部60mmについて、バイトを軸方向に移動させ切削し、周方向粗さRaが1μm、軸方向粗さは、Ra0.1μmになるよう、切削溝を円周方向に形成た以外は、実施例1と同様にして、PI膜厚が70μm、PFA膜厚が20μmで均一であり、膨れ欠陥のない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、18μmであった)、実施例4の無端ベルトを得た。
Example 4
As the core body, an aluminum cylinder having an outer diameter of 30.6 mm, an inner diameter of 28 mm, and a length of 500 mm is fitted with a cylindrical body having a thickness of 2 mm and a width of 60 mm by press-fitting to the inner diameter (the cylindrical shape shown in FIG. 4). Core body 30) By cutting this surface in the circumferential direction, the outer diameter is 30.0 mm, the axial surface roughness Ra is 0.4 μm, and the circumferential surface roughness Ra is 0.15 μm. Further, cutting is performed by moving the cutting tool in the axial direction at both end portions 60 mm on the core surface, and forming cutting grooves in the circumferential direction so that the circumferential roughness Ra is 1 μm and the axial roughness is Ra 0.1 μm. Except for the above, in the same manner as in Example 1, the PI film thickness was 70 μm, the PFA film thickness was 20 μm, uniform, and no blistering defect (the difference in the outer diameter with respect to the total belt length of 450 mm excluding both ends). The endless bell of Example 4 It was obtained.
(実施例5)
芯体表面を、バニシング加工することにより軸方向の表面粗さRaを、0.03μm、周方向の表面粗さRaを、0.005μmとした以外は実施例1と同様にして皮膜を作製した。ベルト膜厚が70μmと均一であり、膨れ欠陥のない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が22μmであった)、実施例4の無端ベルトを得ることができた。また、芯体表面には予め離型剤が塗布されていたため、剥離に際して、無端ベルトの内周面が芯体と接着することはなかった。
(Example 5)
A coating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Ra in the axial direction was 0.03 μm and the surface roughness Ra in the circumferential direction was 0.005 μm by burnishing the surface of the core body. . The endless belt of Example 4 could be obtained with a uniform belt film thickness of 70 μm and no bulging defect (the difference in outer diameter was 22 μm with respect to the belt total length of 450 mm excluding both ends). . Further, since the release agent was previously applied to the surface of the core body, the inner peripheral surface of the endless belt did not adhere to the core body at the time of peeling.
(実施例6)
実施例3に示す無端ベルトの製造過程において、室温に冷却した乾燥処理後の芯体表面に形成されたPI前駆体塗膜の表面に、PFAのディスパージョン水性塗料(商品名:AD−2CR、ダイキン工業(株)製)を浸漬塗布した。
(Example 6)
In the manufacturing process of the endless belt shown in Example 3, a PFA dispersion water-based paint (trade name: AD-2CR, on the surface of the PI precursor coating film formed on the core surface after the drying treatment cooled to room temperature. Daikin Industries, Ltd.) was applied by dip coating.
すなわち、乾燥後のPI前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、その長手方向を垂直にしてディスパージョン水性塗料中に浸漬し、次いで400mm/minの速度で引き上げ、PI前駆体塗膜表面に膜厚が28μmのPFA塗膜を形成した。 That is, the core body on which the PI precursor coating film after drying is formed is dipped in a dispersion water-based paint with its longitudinal direction vertical, and then pulled up at a speed of 400 mm / min. A PFA coating film having a thickness of 28 μm was formed on the film surface.
続いて室温で5分間の乾燥させた後、60℃で10分間加熱乾燥させることにより、PFA塗膜から水を除去した。その後、380℃で30分間加熱して、PI樹脂皮膜を形成すると共に、PFA塗膜を焼成した。室温に冷却後、芯体表面からPI樹脂皮膜を剥離することにより、膨れのない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、28μmであった)膜厚70μmのPI樹脂層の外周面に、膜厚29μmのPFA層が形成された実施例5の無端ベルト(電子写真用定着エンドレスベルト)を得ることができた。この無端ベルトのPI樹脂層とPFA層との間の密着性は十分であった。 Subsequently, after drying at room temperature for 5 minutes, water was removed from the PFA coating film by heating and drying at 60 ° C. for 10 minutes. Then, it heated at 380 degreeC for 30 minute (s), and while forming the PI resin film, the PFA coating film was baked. After cooling to room temperature, the PI resin film is peeled off from the surface of the core, so that there is no swelling (the difference in the outer diameter was 28 μm compared to the total length of the belt of 450 mm excluding both ends). An endless belt (an electrophotographic fixing endless belt) of Example 5 in which a 29 μm thick PFA layer was formed on the outer peripheral surface of the resin layer could be obtained. Adhesion between the PI resin layer and the PFA layer of this endless belt was sufficient.
(実施例7)
実施例3に示す無端ベルトの製造過程において、室温に冷却した乾燥処理後の芯体表面に形成されたPI前駆体塗膜の表面に、耐熱性ゴム材料であるシリコーンゴムDY35−3030(東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製)をブレード塗布方法によって塗膜厚みで100μm塗布し、その後FEPのディスパージョン水性塗料(商品名:ネオフロンFEP、ダイキン工業(株)製)を浸漬塗布した。
(Example 7)
In the production process of the endless belt shown in Example 3, the surface of the PI precursor coating film formed on the surface of the core after the drying process cooled to room temperature was coated with silicone rubber DY35-3030 (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) was applied by a blade coating method to a coating thickness of 100 μm, and then FEP dispersion aqueous paint (trade name: NEOFLON FEP, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied by dip coating.
すなわち、乾燥後のPI前駆体塗膜とその外側にシリコーンゴム樹脂がその表面に形成された芯体を、その長手方向を垂直にして前記ディスパージョン水性塗料中に浸漬し、次いで300mm/minの速度で引き上げ、PI前駆体塗膜表面に膜厚が20μmのPFA塗膜を形成した。 That is, the PI precursor coating film after drying and the core body on which the silicone rubber resin is formed on the outer surface are immersed in the dispersion water-based paint with the longitudinal direction vertical, and then 300 mm / min. The PFA coating film having a film thickness of 20 μm was formed on the surface of the PI precursor coating film by pulling up at a speed.
続いて室温で5分間の乾燥させた後、60℃で10分間加熱乾燥させることにより、FEP塗膜から水を除去した。その後、380℃で30分間加熱して、PI樹脂皮膜を形成すると共に、FEP塗膜を焼成した。室温に冷却後、芯体表面からPI樹脂皮膜を剥離することにより、膨れのない(両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、31μmであった)膜厚70μmのPI樹脂層の外周面に、膜厚70μmのシリコーンゴム層、その上に膜厚20μmのFEP層が形成された実施例6の無端ベルト(電子写真用定着エンドレスベルト)を得ることができた。この無端ベルトのPI樹脂層と、シリコーンゴム層、FEP層の各層間の密着性は十分であった。 Subsequently, after drying at room temperature for 5 minutes, water was removed from the FEP coating film by heating and drying at 60 ° C. for 10 minutes. Then, it heated at 380 degreeC for 30 minutes, and while forming the PI resin film, the FEP coating film was baked. After cooling to room temperature, the PI resin film is peeled off from the surface of the core, so that there is no swelling (the difference in the outer diameter was 31 μm with respect to the total length of the belt of 450 mm excluding both ends). It was possible to obtain an endless belt (fixing endless belt for electrophotography) of Example 6 in which a silicone rubber layer having a thickness of 70 μm was formed on the outer peripheral surface of the resin layer and an FEP layer having a thickness of 20 μm was formed thereon. Adhesion between the PI resin layer of the endless belt and each of the silicone rubber layer and the FEP layer was sufficient.
(比較例1)
実施例2に示す無端ベルトの製造する過程において、芯体として、肉厚が長手方向1mmと均一で外径30mm長さ500mmの芯体を用いた以外は実施例2と同様にして、比較例1の無端ベルトを得た。その結果、PI膜厚が70μm、PFA膜厚が20μmで均一であるが、両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、105μmある、中央部が膨れたベルトを得た。
(Comparative Example 1)
In the process of manufacturing an endless belt shown in Example 2, a comparative example was made in the same manner as in Example 2 except that a core having a uniform thickness of 1 mm in the longitudinal direction and an outer diameter of 30 mm and a length of 500 mm was used as the core. 1 endless belt was obtained. As a result, a uniform belt with a PI film thickness of 70 μm and a PFA film thickness of 20 μm was obtained, but a belt with a central portion swelled with a difference in outer diameter of 105 μm was obtained with respect to a belt total length of 450 mm excluding both ends. .
また、この金型を繰り返し使用したところ、端部を損傷し、塗布・乾燥工程にて工程停止が起きてしまった。 Moreover, when this mold was repeatedly used, the end portion was damaged, and the process stopped in the coating / drying process.
(比較例2)
実施例2に示す無端ベルトの製造する過程において、芯体として芯体外表面全体を、バニシング加工することにより軸方向の表面粗さRaを、0.03μm、周方向の表面粗さRaを、0.005μmとした以外は比較例1と同様にして、室温に冷却した乾燥処理後の芯体表面に形成されたPI前駆体塗膜の表面に、PFAのディスパージョン水性塗料(商品名:AD−2CR、ダイキン工業(株)製)を浸漬塗布した。
(Comparative Example 2)
In the process of manufacturing the endless belt shown in Example 2, the entire outer surface of the core body as a core body is burnished to have an axial surface roughness Ra of 0.03 μm and a circumferential surface roughness Ra of 0. 0.005 μm, except that the PFA dispersion water-based paint (trade name: AD-) was applied to the surface of the PI precursor coating film formed on the surface of the core after the drying treatment cooled to room temperature in the same manner as in Comparative Example 1. 2CR, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) was applied by dip coating.
すなわち、乾燥後のPI前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、その長手方向を垂直にしてディスパージョン水性塗料中に浸漬し、次いで300mm/minの速度で引き上げ、PI前駆体塗膜表面に膜厚が20μmのPFA塗膜を形成した。 That is, the core body on which the PI precursor coating film after drying was formed was immersed in a dispersion water-based paint with its longitudinal direction vertical, and then pulled up at a speed of 300 mm / min. A PFA coating film having a thickness of 20 μm was formed on the film surface.
続いて、室温で5分間の乾燥させた後、60℃で10分間加熱乾燥させることにより、PFA塗膜から水を除去した。その後、380℃で30分間加熱して、PI樹脂皮膜を形成すると共に、PFA塗膜を焼成した。室温に冷却後、芯体表面からPI樹脂皮膜を剥離することにより、膜厚70μmのPI樹脂層の外周面に、膜厚20μmのPFA層が形成された比較例2の無端ベルト(電子写真用定着エンドレスベルト)を得ることができたが、両端部を除いたベルト全長450mmに対し、外径での差が、112μmある、中央部が膨れたベルトを得た。なお、この無端ベルトのPI樹脂層とPFA層との間の密着性は十分であった。 Subsequently, after drying at room temperature for 5 minutes, water was removed from the PFA coating film by heating and drying at 60 ° C. for 10 minutes. Then, it heated at 380 degreeC for 30 minute (s), and while forming the PI resin film, the PFA coating film was baked. After cooling to room temperature, the endless belt of Comparative Example 2 (for electrophotography) in which a PFA layer having a thickness of 20 μm was formed on the outer peripheral surface of a PI resin layer having a thickness of 70 μm by peeling the PI resin film from the surface of the core body A fixing endless belt) was obtained, but a belt having a bulged central portion having a difference in outer diameter of 112 μm with respect to a belt total length of 450 mm excluding both ends was obtained. The adhesion between the PI resin layer and the PFA layer of this endless belt was sufficient.
次に、これらのエンドレスベルト62を344mmにカットし、装着した図15に示す定着装置60を、電子写真方式複写機(富士ゼロックス(株)製:Docu Center Color400)に設置し、未定着画像が担持された用紙P(富士ゼロックス(株)製:P紙A3サイズ)を通紙して、紙しわの発生率と画像グロスムラ、画像欠陥とを評価した。その結果も、同様に表2に示した。
Next, the
表2に示したように、実施例2〜実施例7のエンドレスベルト62を用いた場合は、紙しわ発生率が0%であるのに対して、比較例1のエンドレスベルト62を用いた場合の発生率は25%、比較例2での発生率は33%であった。
As shown in Table 2, when the
また、実施例2〜実施例7、のエンドレスベルト62を用いた場合には、画像のグロスムラが未発生であったのに対し、比較例1と比較例2のエンドレスベルト62を用いた場合は、エンドレスベルト62の膨れ部分に対応したグロスムラが発生した。
Further, when the
このように、比較例1、比較例2のような外径が30mmのエンドレスベルト62では、両端部と中央部との外径差が100μmを超えると、ニップ部Nでのエンドレスベルト62の回動速度が幅方向中央部で速く、両端部で遅くなるといったような速さのばらつきが大きくなり、そのために、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、エンドレスベルト62から幅方向に亘る不均一な摩擦力が作用する。したがって、エンドレスベルト62の回動速度を幅方向に略等速に設定するためには、外径が30mmのエンドレスベルト62では、実施例1〜実施例6のような両端部と中央部との外径差が100μm以下、すなわち、外径差比を100μm/30mm≒0.3%以内に設定することが必要となる。
As described above, in the
そして、このように形成されたエンドレスベルト62により、用紙Pの搬送速度を両端部ほど速くなるようにして、用紙Pに対し中央部から両端部に向かう幅方向の力を有効に作用させることが可能となる。そのため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生を抑制することができる。
Then, the
以上説明したように、本実施の形態の無端ベルト(エンドレスベルト62)の製造方法によれば、少なくとも、筒状芯体の外表面に、液状の耐熱性樹脂組成物を所定の膜厚で塗布し当該組成物の塗膜を形成し、その後加熱工程を経ることによって耐熱性樹脂組成物成形し、成形した耐熱性樹脂組成物を芯体から外す工程をもつ無端ベルトの製造方法において、前記筒状芯体として、単位幅当りの熱容量が、軸方向中央部より両端部の方が熱容量が大きい芯体を用いること、又は、芯体中央部より両端部の方が、芯体肉厚が厚くなっている芯体を用いることにより、無端ベルトに膨れが生じることを抑えて、無端ベルトの長手方向における外径差を略均一に形成することが可能となり、それによるベルトの歩留まり低下を抑制する事が可能となる。 As described above, according to the manufacturing method of the endless belt (endless belt 62) of the present embodiment, at least the liquid heat resistant resin composition is applied to the outer surface of the cylindrical core body with a predetermined film thickness. In the method of manufacturing an endless belt, the method includes forming a coating film of the composition, then forming a heat-resistant resin composition by passing through a heating step, and removing the molded heat-resistant resin composition from the core. Use a core having a larger heat capacity per unit width than the central part in the axial direction, or thicker at both ends than the central part. By using the core body, the endless belt can be prevented from being swollen, and the outer diameter difference in the longitudinal direction of the endless belt can be formed substantially uniformly, thereby suppressing the yield reduction of the belt. Things are possible .
さらに、かかる本実施の形態の製造方法により製造された無端ベルトをエンドレスベルト62として定着装置60に用いることにより、定着ロール61に従動するエンドレスベルト62の回動速度を、ニップ部Nにおいて幅方向に亘り略等速に設定することができる。それにより、ニップ部Nを通過する用紙Pに対して、エンドレスベルト62から幅方向に亘る不均一な摩擦力が働くことが抑えられるため、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生が抑制される。
Further, by using the endless belt manufactured by the manufacturing method of the present embodiment as the
特に、本実施の形態の製造方法により製造された外径差比が0.3%以下のエンドレスベルト62を用いることで、用紙Pにおける紙しわの発生や、画像グロスムラ等の画像不良の発生を抑制する効果が顕著となる。
In particular, by using the
また、本実施の形態の無端ベルトの製造方法によれば、エンドレスベルト62内周面の周方向の表面粗さRaが、内周面軸方向の表面粗さRaよりも小さい形状としたエンドレスベルト62を製造する際にも、エンドレスベルト62の幅方向における外径差が略均一であって、外径差比が0.3%以下に形成することができる。そのため、かかるエンドレスベルト62を用いた定着装置60では、エンドレスベルト62内周面における潤滑剤の保持能力を向上できるので、回転時の負荷トルクを低減すると同時に、エンドレスベルト62を回動した際の摺動音を許容レベルに抑制することが可能となる。
Further, according to the manufacturing method of the endless belt of the present embodiment, the endless belt having a shape in which the circumferential surface roughness Ra of the inner circumferential surface of the
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用がある。 As an application example of the present invention, there is application to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system.
10,20,30,40,50 円筒状芯体、14,24,34,54 ポリイミド樹脂皮膜、56 高圧ガス、L1,L2 長さ、T1,T2,T3 芯体厚み。 10, 20, 30, 40, 50 Cylindrical core, 14, 24, 34, 54 Polyimide resin film, 56 high pressure gas, L 1 , L 2 length, T 1 , T 2 , T 3 core thickness.
Claims (3)
前記円筒状芯体に請求項1または請求項2に記載の円筒状芯体を用いることを特徴とする無端ベルトの製造方法。 A mold release agent layer forming step for forming a release agent layer on the outer peripheral surface of the cylindrical core, and a resin solution is applied to the outer peripheral surface of the cylindrical core after the release agent layer forming step. A film forming process for forming a film, a film forming process for forming a film by drying and heating and firing the coating film, and a peeling / extracting process for separating the film from the outer peripheral surface and extracting it from the cylindrical core. In an endless belt manufacturing method comprising:
A method for producing an endless belt, wherein the cylindrical core body according to claim 1 or 2 is used for the cylindrical core body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006239243A JP2007296839A (en) | 2006-04-06 | 2006-09-04 | Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006105262 | 2006-04-06 | ||
JP2006239243A JP2007296839A (en) | 2006-04-06 | 2006-09-04 | Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007296839A true JP2007296839A (en) | 2007-11-15 |
Family
ID=38766736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006239243A Pending JP2007296839A (en) | 2006-04-06 | 2006-09-04 | Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007296839A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008094658A (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Canon Inc | Method for producing optical element and optical element |
JP2012006398A (en) * | 2008-02-26 | 2012-01-12 | Kolon Industries Inc | Seamless tubular belt, cylinder used for production of the same and production process of tubular belt using the same |
KR101465261B1 (en) * | 2008-03-26 | 2014-11-26 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Cylinder for tubular belt |
-
2006
- 2006-09-04 JP JP2006239243A patent/JP2007296839A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008094658A (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Canon Inc | Method for producing optical element and optical element |
JP2012006398A (en) * | 2008-02-26 | 2012-01-12 | Kolon Industries Inc | Seamless tubular belt, cylinder used for production of the same and production process of tubular belt using the same |
KR101465261B1 (en) * | 2008-03-26 | 2014-11-26 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Cylinder for tubular belt |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8422922B2 (en) | Tubular body, tubular body supporting apparatus, image fixing apparatus, and image forming apparatus | |
JP2014089256A (en) | Fixing member and method for manufacturing the same | |
JP2007296839A (en) | Cylindrical core body and method for manufacturing endless belt using cylindrical core body | |
US8550877B2 (en) | Method of manufacturing annular body | |
JP2012068344A (en) | Endless belt for image forming apparatus and image forming apparatus | |
JP2004094042A (en) | Endless belt made of polyimide resin and its manufacture method | |
JP2007296838A (en) | Cylindrical core body and method for producing endless belt using the core body | |
JP4706432B2 (en) | Core mold for seamless tubular body, method for producing core mold for seamless tubular body, and method for producing seamless tubular body using core mold | |
JP5101137B2 (en) | Polyimide belt and manufacturing method thereof | |
JP2011209578A (en) | Tubular body and method for manufacturing the same | |
JP5983644B2 (en) | Resistance heating element, fixing device and image forming apparatus | |
JP2009025422A (en) | Multilayer elastic belt used for image forming device | |
JP2008112097A (en) | Endless belt, manufacturing method of the same, fixing device, and image forming apparatus | |
JP2015036722A (en) | Member for fixing apparatus, fixing apparatus, and image forming apparatus | |
JP2004046062A (en) | Endless belt and method of manufacturing the same | |
JP4600227B2 (en) | Endless belt, fixing device, image forming apparatus, image forming method, and manufacturing method of endless belt | |
JP5157330B2 (en) | Manufacturing core body and seamless tubular product | |
JP2004255708A (en) | Method for producing endless belt of polyimide resin and the endless belt | |
US9248610B2 (en) | Methods of making belts for apparatus useful in printing | |
JP2012068318A (en) | Fixing belt or roll for image forming device | |
US10990048B1 (en) | Fixing belt, fixing device, and image forming apparatus | |
JP4849356B2 (en) | Manufacturing method of composite fixing belt | |
JP2006088528A (en) | Method for producing endless belt, endless belt, and fixing apparatus | |
JP2005215238A (en) | Belt tubular body, method for manufacturing belt tubular body, multilayer polyimide resin composition, fixing device, and image forming apparatus | |
JP2004284354A (en) | Endless belt of polyimide resin and its production method |