JP2007298814A - Fixing belt and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式画像形成装置に用いられ、複写紙などを搬送または定着させる部材に関する。さらに詳しくは待機時の消費電力の省エネルギー化を可能にするベルト部材に関する。 The present invention relates to a member that is used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, and that conveys or fixes a copy sheet. More specifically, the present invention relates to a belt member that can save energy during standby.
従来より、電子写真方式で像を形成記録する電子写真方式画像形成装置として、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリまたはこれらの複合機が知られている。この種の装置では、画像形成の高速化や省エネルギー化を目的として、エンドレスベルトを用いた定着方式が採用されている。上述のようなベルト定着方式等に用いるエンドレスベルトとしては、耐熱性や機械強度に優れたポリイミド樹脂内層とフッ素樹脂外層とからなる複合管状体が知られている（特許文献１を参照）。ベルト定着方式に用いられるエンドレスベルトについては、耐熱性や機械的強度に優れていることが要求される。
電子写真方式画像形成装置の定着ユニット部は、大きく分けて、ローラとローラにより画像を定着させる従来タイプとローラとベルトにより画像を定着させるタイプがあり、ローラとベルトにより画像を定着させるタイプでは、ベルト内部にヒータを設置する方式と加熱ローラにベルトを沿わせてベルト外部にヒータを設置する方式がある。ベルト定着方式を採用する画像形成装置においては、消費電力の半分が定着ユニット部で消費され、その多くが待機時間の保温に費やされているため、待機中における省エネルギー化が強く求められている。
そこで、本発明の目的は、耐熱性、機械的強度に優れ、かつ熱伝導率が低く、装置待機中の熱洩れを防止して、画像形成装置の省エネルギー化を実現できる定着ベルトを提供することにある。
The fixing unit of the electrophotographic image forming apparatus is roughly divided into a conventional type in which an image is fixed by a roller and a roller and a type in which an image is fixed by a roller and a belt. In a type in which an image is fixed by a roller and a belt, There are a method of installing a heater inside the belt and a method of installing a heater outside the belt by placing the belt along the heating roller. In an image forming apparatus that employs a belt fixing method, half of the power consumption is consumed by the fixing unit, and most of the power is consumed for warming up the standby time. Therefore, energy saving during standby is strongly demanded. .
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing belt that is excellent in heat resistance and mechanical strength, has low thermal conductivity, prevents heat leakage during standby of the apparatus, and can realize energy saving of the image forming apparatus. It is in.
本発明者は、定着ユニット部の省エネルギー化、待機時間の熱の洩れを克服するために、定着ベルトの組成、充填剤等について鋭意研究を重ねた結果、以下の特性を有する定着ベルトにより所期の目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research on the composition of the fixing belt, the filler, and the like in order to save energy of the fixing unit and overcome the leakage of heat during the standby time, the present inventor has achieved the expected result by using a fixing belt having the following characteristics. The inventors have found that the object can be achieved, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の定着ベルトは、ポリイミド樹脂層を有する定着ベルトであって、前記ポリイミド樹脂層中に独立気泡を含有し、ベルトの熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。 That is, the fixing belt of the present invention is a fixing belt having a polyimide resin layer, containing closed cells in the polyimide resin layer, and having a thermal conductivity of 0.5 W / m · K or less. Features.
本発明のベルトは、ポリイミド樹脂層に独立気泡を有し熱伝導率が低いため、このベルトを画像形成装置の定着ユニット部に装着した場合、保温の際の熱洩れを抑制して、待機中における消費電力を低減し、装置の省エネルギー化を実現することができる。特に、本発明は、ベルト外部にヒータを設置する方式を採用する画像形成装置の省エネルギー化を効果的に行うことができる。 Since the belt of the present invention has closed cells in the polyimide resin layer and has low thermal conductivity, when this belt is mounted on the fixing unit of the image forming apparatus, it suppresses heat leakage during heat retention and is on standby. The power consumption in the apparatus can be reduced, and the energy saving of the apparatus can be realized. In particular, the present invention can effectively save energy in an image forming apparatus that employs a system in which a heater is installed outside the belt.
前記ベルトにおいて、前記独立気泡が中空充填材により形成されていることが好ましい。中空充填材を使用することにより、独立気泡の大きさ（孔径）や樹脂中の空隙量の制御が容易となり、所望の熱伝導性を有する定着ベルトを形成することができる。 In the belt, the closed cells are preferably formed of a hollow filler. By using a hollow filler, it becomes easy to control the size (pore diameter) of closed cells and the amount of voids in the resin, and a fixing belt having desired thermal conductivity can be formed.
また、前記ベルトは、ベルト外周面に離型外層を有することが好ましい。このような態様であると、トナー汚れやオフセットを防止でき、トナー定着性に優れた定着ベルトを提供できる。また、離型外層を設置することでさまざまな仕様に対応可能となる。 Moreover, it is preferable that the said belt has a release outer layer in the belt outer peripheral surface. With such an embodiment, toner fouling and offset can be prevented, and a fixing belt excellent in toner fixing property can be provided. In addition, it is possible to meet various specifications by installing a release layer.
本発明の定着ベルトの製造方法は、中空充填材または発泡剤を含有するポリアミド酸溶液を所定形状に成形し、溶媒の除去後に、イミド転化反応を行うことを特徴とする。中空充填材または発泡剤をポリアミド酸溶液に含有させることにより、ポリイミド樹脂層に独立気泡を形成することができ、所望の熱伝導率を有する定着ベルトを形成することができる。 The method for producing a fixing belt of the present invention is characterized in that a polyamide acid solution containing a hollow filler or a foaming agent is formed into a predetermined shape, and an imide conversion reaction is performed after removing the solvent. By containing a hollow filler or a foaming agent in the polyamic acid solution, closed cells can be formed in the polyimide resin layer, and a fixing belt having a desired thermal conductivity can be formed.
本発明について、以下詳細に説明する。
本発明の定着ベルトは、ポリイミド樹脂層を有する定着ベルトであって、前記ポリイミド樹脂層中に独立気泡を含有する。
The present invention will be described in detail below.
The fixing belt of the present invention is a fixing belt having a polyimide resin layer, and contains closed cells in the polyimide resin layer.
前記独立気泡の気泡寸法はベルトの厚みにより適宜規定されるが、通常ベルト厚の０．５〜５０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは２．０〜２５％の範囲である。前記独立気泡の存在量はベルトに要求される強度により左右されるが、少なくとも、厚さ方向への投影面積に対してすべての面積が独立気泡により覆われていることが好ましく、そのため、独立気泡は小径であることが好ましい。具体的には、気泡の孔径が０．１〜５μｍ、より好ましくは０．５〜１μｍである。樹脂層の空隙率としては、１０〜７５％、より好ましくは３５〜７０％である。なお、独立気泡は、樹脂層全体に均一に分布していても、ベルト外周面近傍にのみ分布していてもよい。 The cell size of the closed cells is appropriately defined by the thickness of the belt, but is usually preferably in the range of 0.5 to 50% of the belt thickness, more preferably in the range of 2.0 to 25%. The abundance of the closed cells depends on the strength required of the belt, but it is preferable that at least the entire area is covered with closed cells with respect to the projected area in the thickness direction. Preferably has a small diameter. Specifically, the pore diameter of the bubbles is 0.1 to 5 μm, more preferably 0.5 to 1 μm. The porosity of the resin layer is 10 to 75%, more preferably 35 to 70%. The closed cells may be distributed uniformly throughout the resin layer or may be distributed only in the vicinity of the belt outer peripheral surface.
ポリイミド樹脂層中の独立気泡は、中空充填材や発泡剤等を使用することにより形成することができるが、気泡の孔径や樹脂中の空隙量の制御が容易な点で、前記独立気泡が中空充填材により形成されていることが好ましい。 The closed cells in the polyimide resin layer can be formed by using a hollow filler or a foaming agent, but the closed cells are hollow in that the pore diameter of the bubbles and the amount of voids in the resin are easy to control. It is preferably formed of a filler.
前記中空充填剤としては、中空ガラス球（マイクロガラスバルーン）、シラスバルーン、等を挙げることができ、無機系フィラーが、耐熱性の点で好ましい。中空充填材の平均粒径としては、０．１〜５μｍが好ましく、０．５〜１μｍがより好ましい。また、中空充填剤の添加量としては、特に制限はないが、ポリイミド樹脂固形分１００重量部に対して、１０〜１５０重量部添加することが好ましい。中空充填材の添加量が、１０重量部未満であると断熱性に乏しいベルトとなり、１５０重量部を超えると耐久性、柔軟性不足となる。 Examples of the hollow filler include hollow glass spheres (micro glass balloons) and shirasu balloons, and inorganic fillers are preferred from the viewpoint of heat resistance. As an average particle diameter of a hollow filler, 0.1-5 micrometers is preferable and 0.5-1 micrometer is more preferable. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as addition amount of a hollow filler, However It is preferable to add 10-150 weight part with respect to 100 weight part of polyimide resin solid content. When the added amount of the hollow filler is less than 10 parts by weight, the belt has poor heat insulation, and when it exceeds 150 parts by weight, durability and flexibility are insufficient.
前記発泡剤としては、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、ジアゾアミノベンゼン、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、ベンゼン・スルホニルヒドラジド（ＢＳＨ）、トルエン・スルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）等が挙げられる。また発泡剤とともに発泡助剤を添加してもよい。前記発泡助剤としては、サリチル酸、尿素化合物等が挙げられる。これら発泡剤及び発泡助剤を添加することで、添加された発泡剤が分解、発泡し、樹脂層内部に微細な気泡を形成することができる。 Examples of the foaming agent include ammonium carbonate, sodium bicarbonate, ammonium bicarbonate, diazoaminobenzene, dinitrosopentamethylenetetramine, p, p′-oxybis (benzenesulfonylhydrazide) (OBSH), benzenesulfonyl hydrazide (BSH), And toluene sulfonyl hydrazide (TSH). A foaming aid may be added together with the foaming agent. Examples of the foaming aid include salicylic acid and urea compounds. By adding these foaming agent and foaming aid, the added foaming agent is decomposed and foamed, and fine bubbles can be formed inside the resin layer.
発泡剤の添加量としては、ポリイミド樹脂固形分１００重量部に対して、１〜２００重量部添加することが好ましい。発泡剤の添加量が、１重量部未満では良好な発泡が得られず、一方２００重量部を越えると気泡が過度に形成されてベルトの強度及び耐磨耗性に悪影響を及ぼす。 As the addition amount of the foaming agent, it is preferable to add 1 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide resin solid content. If the amount of the foaming agent added is less than 1 part by weight, good foaming cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 200 parts by weight, bubbles are excessively formed, which adversely affects the strength and wear resistance of the belt.
本発明のベルトの熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、より好ましくは０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲である。前記熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋを超えると、保温のための消費電力が多くなる。 The thermal conductivity of the belt of the present invention is 0.5 W / m · K or less, more preferably 0.45 W / m · K or less. When the thermal conductivity exceeds 0.5 W / m · K, power consumption for heat retention increases.
前記ポリイミド樹脂層の厚みは、用いられる装置の設計により適宜選択されるが、通常１０〜１００μｍであり、好ましくは２０〜６０μｍである。また、ポリイミド樹脂層は、単層から構成されてもよし、複数層から構成されていてもよい。 Although the thickness of the said polyimide resin layer is suitably selected by the design of the apparatus to be used, it is 10-100 micrometers normally, Preferably it is 20-60 micrometers. Moreover, the polyimide resin layer may be comprised from the single layer, and may be comprised from the multiple layer.
ポリイミド樹脂層には、定着ベルト等の分野において使用される公知のポリイミド樹脂が限定なく使用可能であり、耐熱性および機械強度の点から、とりわけ、芳香族ポリイミド樹脂の使用が好ましい。 For the polyimide resin layer, known polyimide resins used in the field of fixing belts and the like can be used without limitation, and the use of an aromatic polyimide resin is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance and mechanical strength.
ポリイミド樹脂層は、ポリアミド酸溶液を所定形状に成形し、溶媒の除去後に、イミド転化反応を行うことにより形成される。ポリアミド酸溶液は、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を含有するものであって、例えばテトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体とジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得ることができる。 The polyimide resin layer is formed by forming a polyamic acid solution into a predetermined shape and performing an imide conversion reaction after removing the solvent. The polyamic acid solution contains a polyamic acid which is a polyimide precursor, and can be obtained, for example, by reacting approximately equimolar amounts of tetracarboxylic dianhydride or its derivative and diamine in an organic polar solvent. it can.
本発明において好ましいポリイミド樹脂を構成する上記テトラカルボン酸二無水物としては、具体的には、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’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニル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、１，２，５，６−ナフタレ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、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられるが、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましい。 Specific examples of the tetracarboxylic dianhydride constituting the preferred polyimide resin in the present invention include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3 , 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride Bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether Things, although ethylene tetracarboxylic dianhydride, and the like, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride are preferred.
また、このようなテトラカルボン酸二無水物と反応させるジアミンの具体例としては、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メタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、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プロパン、２，４−ビス（β−アミノ−t −ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−t −アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ペンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプ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、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルへプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロポキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルへプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、
Ｈ2Ｎ（ＣＨ2）3Ｏ（ＣＨ2）2ＯＣＨ2ＮＨ2、
Ｈ2Ｎ（ＣＨ2）Ｓ（ＣＨ2）3ＮＨ2、
Ｈ2Ｎ（ＣＨ2）3Ｎ（ＣＨ2）2（ＣＨ2）3ＮＨ2、
等があげられるが、ｐ−フェニレンジアミンが好ましい。
Specific examples of diamines to be reacted with such tetracarboxylic dianhydrides include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylmethane, and 3,3′-. Dichlorobenzidine, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 1,5-diaminonaphthalene, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,3′-dimethyl-4,4′- Biphenyldiamine, benzidine, 3,3′-dimethylbenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfide, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 2, 4-bis (β-amino-t-butyl) toluene, bis (p-β-amino-t- Butylphenyl) ether, bis (p-β-methyl-t-aminophenyl) benzene, bis-p- (1,1-dimethyl-5-amino-pentyl) benzene, 1-isopropyl-2,4-m-phenylene Diamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, di (p-aminocyclohexyl) methane, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, diaminopropyltetramethylene, 3- Methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, 2,11-diaminododecane, 1,2-bis-3-aminopropoxyethane, 2,2-dimethylpropylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, 2 , 5-Dimethylheptamethyle Diamine, 3-methylheptamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, 2,11-diaminododecane, 2,17-diaminoeicosadecane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,10-diamino-1,10- Dimethyldecane, 1,12-diaminooctadecane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, piperazine,
H 2 N (CH 2 ) 3 O (CH 2 ) 2 OCH 2 NH 2 ,
H 2 N (CH 2 ) S (CH 2 ) 3 NH 2 ,
H 2 N (CH 2 ) 3 N (CH 2 ) 2 (CH 2 ) 3 NH 2 ,
Of these, p-phenylenediamine is preferred.
これらテトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体およびジアミンは、それぞれ１種類以上を適宜に選定し反応させることができる。ジアミンとしては、特に芳香族ジアミンを主成分として使用することが望ましい。 One or more of these tetracarboxylic dianhydrides or their derivatives and diamines can be appropriately selected and reacted. As the diamine, it is particularly desirable to use an aromatic diamine as a main component.
上記テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる際に用いられる有機極性溶媒は、その官能基がテトラカルボン酸二無水物またはジアミンと反応しない双極子を有するものである。そして、系に対して不活性であり、かつ生成物であるポリアミド酸に対して溶媒として作用しなければならない。しかも、反応成分の少なくとも−方、好ましくは両者に対して溶媒として作用しなければならない。上記有機極性溶媒としては、特にＮ，Ｎ−ジアルキルアミド類が有用であり、例えばこれの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらは蒸発、置換または拡散によりポリアミド酸およびポリアミド酸成形品から容易に除去することができる。また、上記以外の有機極性溶媒として、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、併せて使用しても差し支えない。さらに、上記有機極性溶媒にクレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ベンゾニトリル、ジオキサン、ブチロラクトン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等を単独でもしくは併せて混合することもできる。ただし、生成するポリアミド酸の加水分解による低分子量化を防ぐため、水の使用は避けることが好ましい。 The organic polar solvent used when the tetracarboxylic dianhydride and diamine are reacted has a dipole whose functional group does not react with the tetracarboxylic dianhydride or diamine. It must be inert to the system and act as a solvent for the product polyamic acid. Moreover, it must act as a solvent for at least one of the reaction components, preferably both. As the organic polar solvent, N, N-dialkylamides are particularly useful, and examples thereof include N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, which have low molecular weight. These can be easily removed from the polyamic acid and the polyamic acid molded article by evaporation, displacement or diffusion. Other organic polar solvents include N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphortriamide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine , Tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone and the like. These may be used alone or in combination. Furthermore, phenols such as cresol, phenol and xylenol, benzonitrile, dioxane, butyrolactone, xylene, cyclohexane, hexane, benzene, toluene and the like can be mixed alone or in combination with the organic polar solvent. However, it is preferable to avoid the use of water in order to prevent lowering the molecular weight due to hydrolysis of the produced polyamic acid.
前記ポリイミド樹脂は、フッ素樹脂粉末を含有していてもよい。フッ素樹脂としては、公知のフッ素樹脂粉末であれば限定なく使用可能である。具体的には、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−へキサフルオロエチレン共重合体（ＦＥＰ）、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）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。なかでも、耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の使用が好ましい。 The polyimide resin may contain a fluororesin powder. As the fluororesin, any known fluororesin powder can be used without limitation. Specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer Examples include coalescence (ETFE). Especially, use of polytetrafluoroethylene (PTFE) excellent in heat resistance is preferable.
前記フッ素樹脂粉末の添加量としては、通常、ポリイミド樹脂固形分１００重量部に対して、１〜２０重量部であり、１〜５重量部が好ましい。このような範囲の添加量とすることにより、ベルトとしての機械強度と可とう性を保つことができる。 As addition amount of the said fluororesin powder, it is 1-20 weight part normally with respect to 100 weight part of polyimide resin solid content, and 1-5 weight part is preferable. By setting the addition amount in such a range, the mechanical strength and flexibility of the belt can be maintained.
本発明の定着ベルトは、ポリイミド樹脂層の表面に離型外層を有することが好ましい。また、ポリイミド層と離型外層との間にプライマー層を設けてもよい。 The fixing belt of the present invention preferably has a release outer layer on the surface of the polyimide resin layer. Moreover, you may provide a primer layer between a polyimide layer and a mold release outer layer.
前記離型外層としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂などを挙げることができる。とりわけ、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）などのフッ素樹脂がトナー汚れに対して効果的であるが、公知のフッ素樹脂は限定なく使用可能である。具体的には、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−ヘキサフルオロエチレン共重合体（ＦＥＰ）、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）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等があげられ、これらを単独または２種以上を併用して用いてもよい。 Examples of the outer mold release layer include silicon rubber, fluororubber, and fluororesin. In particular, a fluororesin such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) is effective against toner contamination, but a known fluororesin can be used without limitation. Specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
前記離型外層は導電材料を含有していてもよい。前記導電材料としては、導電性または半導電性物質が用いられ、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、Ａｌ、Ｎｉなどの金属、酸化スズ等の酸化金属化合物、グラファイト、チタン酸カリウム等が使用できるが、少量の添加で所望の表面抵抗率を発現することができるカーボンブラックが好ましい。導電材料の配合は、溶媒中にあらかじめ分散させることにより行なうことができる。 The release outer layer may contain a conductive material. As the conductive material, a conductive or semiconductive material is used, and carbon black such as ketjen black and acetylene black, metals such as Al and Ni, metal oxide compounds such as tin oxide, graphite, potassium titanate and the like. Although it can be used, carbon black capable of expressing a desired surface resistivity with a small amount of addition is preferred. The conductive material can be blended by dispersing it in a solvent in advance.
前記プライマー層に用いられる材料は、ポリイミド樹脂層と離型外層を接着することができる材料であれば、特に制限されることはないが、具体例として、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂等があげられる。 The material used for the primer layer is not particularly limited as long as it can adhere the polyimide resin layer and the release outer layer. Specific examples include polyimide resins, polyamideimide resins, and polyamides. Resin, fluorine resin and the like.
プライマー層の表面抵抗率の制御は、プライマー層の量（厚み）によって可能である。接着層としての機能を失わない範囲で、前記導電材料を添加しても構わない。
これら各層の厚みは、用いられる装置の設計により適宜選択されるが、プライマー層としては０．１〜５μｍが好ましく、離型外層としては０．５〜１μｍが好ましい。
The surface resistivity of the primer layer can be controlled by the amount (thickness) of the primer layer. The conductive material may be added as long as the function as an adhesive layer is not lost.
Although the thickness of each of these layers is appropriately selected depending on the design of the apparatus used, the primer layer is preferably 0.1 to 5 μm and the release outer layer is preferably 0.5 to 1 μm.
本発明の定着ベルトは、例えば下記工程により製造することができる。 The fixing belt of the present invention can be produced, for example, by the following steps.
ポリイミド樹脂層中に単独気泡を形成する方法としては、中空充填材を含有するポリアミド酸溶液を所定形状に成形し、溶媒の除去後に、イミド転化反応を行うことにより形成する方法、ポリアミド酸溶液に発泡剤を含有させ溶媒除去時に加熱発泡させる方法、ポリアミド酸溶液にエアーバブリングしながら攪拌して気泡含有した溶液を所定形状に形成する方法や、所定形状に形成後、超臨界状態で溶媒を発泡させながら除去することにより形成する方法等を挙げることができる。 As a method of forming single bubbles in the polyimide resin layer, a method of forming a polyamic acid solution containing a hollow filler into a predetermined shape and performing an imide conversion reaction after removing the solvent, A foaming agent is included to heat foam when removing the solvent, a method of stirring the air while bubbling the polyamic acid solution to form a bubble-containing solution into a predetermined shape, and after forming into a predetermined shape, the solvent is foamed in a supercritical state. The method of forming by removing while carrying out can be mentioned.
まず成形用金型として円筒状金型を準備し、円筒状金型内周面あるいは外周面に前記中空充填材を含有するポリアミド酸溶液、あるいは前記発泡要素を含有するポリアミド酸溶液を塗布する。樹脂層を複数層で構成する場合、下層の樹脂層を乾燥或いは半硬化させた後、さらに前記ポリアミド酸溶液を塗布してもよい。 First, a cylindrical mold is prepared as a molding mold, and a polyamic acid solution containing the hollow filler or a polyamic acid solution containing the foaming element is applied to the inner or outer peripheral surface of the cylindrical mold. When the resin layer is composed of a plurality of layers, the polyamic acid solution may be further applied after drying or semi-curing the lower resin layer.
上記ポリアミド酸溶液は、使用する際に、溶液粘度が高い場合には適当な溶媒で希釈して粘度を低くして用いることができる。例えば、ポリアミド酸溶液の粘度は、塗布厚み、塗布方法、塗布条件、溶液温度等に応じて設定されるが通常０．０１〜１０００Ｐａ・ｓ（塗布作業時の温度でＢ型粘度計にて測定した粘度）に設定される。また、成形金型となる円筒状金型としては、従来から定着ベルトの製造に用いられるものであればどのようなものであっても差し支えなく、材質としては耐熱性の観点から、金属、ガラス、セラミックス等各種のものが例示される。円筒状金型へのポリアミド酸溶液の塗布方法としては、ポリアミド酸溶液中に円筒状金型を浸漬して外面に塗布膜を形成しこれを円筒状ダイス等で成膜する方法や、円筒状金型内面の片端部にポリアミド酸溶液を供給した後、この円筒状金型と一定のクリアランスを有する走行体（弾丸状、球状）を走行させる方法、円筒状金型を軸周りに回転させ、内面にポリアミド酸溶液を供給し、遠心力により均一な皮膜とする方法等が挙げられる。 When the above-mentioned polyamic acid solution has a high solution viscosity, it can be diluted with an appropriate solvent to lower the viscosity. For example, the viscosity of the polyamic acid solution is set according to the coating thickness, coating method, coating conditions, solution temperature, etc., but is usually 0.01 to 1000 Pa · s (measured with a B-type viscometer at the temperature during the coating operation). Viscosity). In addition, any cylindrical mold that can be used as a molding mold can be used as long as it is conventionally used in the manufacture of fixing belts. Various types such as ceramics are exemplified. As a method of applying the polyamic acid solution to the cylindrical mold, a method of forming a coating film on the outer surface by immersing the cylindrical mold in the polyamic acid solution and forming the film with a cylindrical die or the like, After supplying the polyamic acid solution to one end of the inner surface of the mold, a method of running the cylindrical mold and a traveling body (bullet shape, spherical shape) having a certain clearance, rotating the cylindrical mold around the axis, Examples thereof include a method of supplying a polyamic acid solution on the inner surface and forming a uniform film by centrifugal force.
前記ポリアミド酸溶液を成形金型に塗布後、塗布皮膜が少なくともそれ自身支持できるまで乾燥、硬化させ、更にこの時点で発泡条件に進めるか、あるいはイミド転化が終了するまで加熱することにより、独立気泡を含有するポリイミド樹脂層を形成することができる。樹脂層を複数層で構成する場合、下層の樹脂層を乾燥或いは半硬化させて、上層の樹脂層におけるイミド転化と共に、下層の樹脂層をイミド転化が終了するまで加熱してもよい。得られたベルトを円筒状金型より剥離して取り出し、上記ベルトの外周面に、直接離型外層を形成してもよく、上記ベルトの外周面にプライマーを塗布してプライマー層を形成した後、その外周面に離型外層を形成してもよい。円筒状金型からポリイミド樹脂層を剥離する方法としては、例えば円筒状金型端部の周壁面に予め設けられた微小貫通孔に空気を圧送する方法等が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂層を形成する円筒状金型内周面等に予めシリコーン樹脂等による離型処理を施しておけば、管状内層の剥離作業性が向上し、好ましい。 After the polyamic acid solution is applied to the molding die, it is dried and cured until the coating film can support at least itself, and further, at this point, the foaming conditions are advanced, or heating is performed until the imide conversion is completed, thereby forming closed cells. A polyimide resin layer containing can be formed. When the resin layer is composed of a plurality of layers, the lower resin layer may be dried or semi-cured, and the lower resin layer may be heated together with the imide conversion in the upper resin layer until the imide conversion is completed. The obtained belt may be peeled off from the cylindrical mold and taken out, and a release layer may be directly formed on the outer peripheral surface of the belt. After forming a primer layer by applying a primer to the outer peripheral surface of the belt A release outer layer may be formed on the outer peripheral surface. Examples of the method for peeling the polyimide resin layer from the cylindrical mold include a method in which air is pressure-fed into a minute through-hole provided in advance on the peripheral wall surface of the cylindrical mold end. In addition, it is preferable to perform release treatment with a silicone resin or the like in advance on the inner peripheral surface of the cylindrical mold that forms the polyimide resin layer, because the workability of peeling the tubular inner layer is improved.
前記プライマー層は、例えば得られたポリイミド樹脂層外表面にプライマー溶液を塗布する方法により形成することができる。塗布方法としては、例えばロールコート、刷毛塗り、スプレーコート等が挙げられる。 The primer layer can be formed, for example, by a method of applying a primer solution to the outer surface of the obtained polyimide resin layer. Examples of the application method include roll coating, brush coating, spray coating and the like.
前記離型外層は、前記ポリイミド樹脂層または前記プライマー層の外表面に被着する方法、溶液状（ディスパージョンを含む）のフッ素樹脂を前記ポリイミド樹脂層または前記プライマー層の外表面に被覆する方法等により形成することができる。溶液状のフッ素樹脂溶液を被覆する方法としては、例えばスプレーコート、スピンコート、ロールコート、刷毛塗り等の方法が考えられる。塗布と加熱の手順としては、離型外層にボイドが発生するのを防ぐため、フッ素樹脂外層を塗布してフッ素樹脂溶液中の溶媒を除去した後、フッ素樹脂の融点以上に昇温してフッ素樹脂外層を形成することができる。また、この時ポリイミド樹脂層のイミド転化を同時に行ってもよい。 The release outer layer is a method of depositing on the outer surface of the polyimide resin layer or the primer layer, and a method of coating the outer surface of the polyimide resin layer or the primer layer with a solution-like (including dispersion) fluororesin. Or the like. As a method for coating the solution-like fluororesin solution, for example, methods such as spray coating, spin coating, roll coating, and brush coating are conceivable. As a procedure of coating and heating, in order to prevent voids from being generated in the outer mold release layer, after applying the fluororesin outer layer and removing the solvent in the fluororesin solution, the temperature is raised above the melting point of the fluororesin to increase the fluorine. A resin outer layer can be formed. At this time, imide conversion of the polyimide resin layer may be performed simultaneously.
以下、本発明の構造と効果を具体的に示す実施例について説明する。なお、実施例等における試験・評価項目は下記のようにして測定を行った。 Examples that specifically illustrate the structure and effects of the present invention will be described below. The test / evaluation items in Examples and the like were measured as follows.
＜評価試験方法＞
１．熱伝導率
厚さ０．１ｍｍのベルト片について、熱伝導率測定装置（京都電子社製）を使用して測定した。
<Evaluation test method>
1. Thermal conductivity A belt piece having a thickness of 0.1 mm was measured using a thermal conductivity measuring device (manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd.).
＜実施例１＞
Ｎ−メチル−２−ピロリドン７２３ｇ中に平均粒径３０μｍのグラスバブルズ（住友スリーエム社製）１９ｇを分散し、これにｐ−フェニレンジアミン４１ｇと３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１１２ｇを溶解（固形分濃度２０ｗｔ％）し、窒素雰囲気中において室温で攪拌しながら反応させて、３０００ポイズのポリアミド酸溶液を得た。内径３０ｍｍの円筒状金型の内面に上記ポリアミド酸溶液を塗布後、弾丸状走行体を自重により落下させた後、塗膜中の気泡を除く脱泡を行い、均一な塗膜面を得た。次いで該金型を１５０℃から段階的に加熱して溶媒除去後、室温で金型から剥離し、厚さ８０μｍのシームレスベルトを得た。ＰＦＡディスパージョン（固形分濃度３５ｗｔ％）を１２時間攪拌してフッ素コート液を得た。上記のようにして得られたベルトに、スプレーによってプライマーをコートした上にフッ素コートして、有効長５００ｍｍの耐熱成形型に挿入して４００℃、２０分間焼成を行い、閉環水の除去、イミド転化完結反応を行い、１０μｍのフッ素樹脂離型外層を有する定着ベルトを得た。得られたベルトの熱伝導率は０．４Ｗ／ｍ・Ｋであった。このベルトを定着ユニットに搭載し、待機時間の平均消費電力を算出したところ、１６１Ｗ／ｈであった。
<Example 1>
19 g of glass bubbles (manufactured by Sumitomo 3M) having an average particle size of 30 μm are dispersed in 723 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and 41 g of p-phenylenediamine and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic are dispersed therein. 112 g of acid dianhydride was dissolved (solid content concentration: 20 wt%) and reacted in a nitrogen atmosphere while stirring at room temperature to obtain a 3000 poise polyamic acid solution. After applying the above polyamic acid solution to the inner surface of a cylindrical mold having an inner diameter of 30 mm, the bullet-shaped traveling body was dropped by its own weight, and then defoaming was performed to remove bubbles in the coating film to obtain a uniform coating film surface. . Next, the mold was heated stepwise from 150 ° C. to remove the solvent, and then peeled from the mold at room temperature to obtain a seamless belt having a thickness of 80 μm. A PFA dispersion (solid content concentration: 35 wt%) was stirred for 12 hours to obtain a fluorine coating solution. The belt obtained as described above is coated with a primer by spraying, then coated with fluorine, inserted into a heat-resistant mold having an effective length of 500 mm, and baked at 400 ° C. for 20 minutes. The conversion completion reaction was performed to obtain a fixing belt having a 10 μm fluororesin release outer layer. The obtained belt had a thermal conductivity of 0.4 W / m · K. This belt was mounted on the fixing unit, and the average power consumption during the standby time was calculated to be 161 W / h.
＜比較例１＞
ポリアミド酸溶液中にグラスバブルズを添加しなかった以外は実施例１と同様にして、１０μｍのフッ素樹脂離型外層を有する定着ベルトを得た。得られたベルトの熱伝導率は０．７Ｗ／ｍ・Ｋであった。このベルトを定着ユニットに搭載し、待機時間の平均消費電力を算出したところ、１２２Ｗ／ｈであった。
<Comparative Example 1>
A fixing belt having a 10 μm fluororesin release outer layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that glass bubbles were not added to the polyamic acid solution. The obtained belt had a thermal conductivity of 0.7 W / m · K. When this belt was mounted on the fixing unit and the average power consumption during the standby time was calculated, it was 122 W / h.
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