JP2008158053A - Fixing belt - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリイミド層を備える定着ベルトに関し、特に、複写機、レーザービームプ
リンタ、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置の定着ベルトとして有用である。
The present invention relates to a fixing belt having a polyimide layer, and is particularly useful as a fixing belt of an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, or a facsimile.
従来から、ポリイミド樹脂材料は、その高い機械的強度、耐熱性等の理由から宇宙航空
分野から電気電子材料まで幅広い分野において実用化されている。その中でもポリイミド樹脂製シームレス状管状体は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子
写真画像形成装置の定着ベルト、転写ベルト、中間転写ベルト、搬送ベルト、感光体ベルト等の機能性ベルト及びこれらの基材として使用されている。特に定着ベルトでは、未定着トナー像を加圧加熱しながら転写体を搬送するため、駆動しているロール間の張設に耐え得る強度、ロールの加熱温度に耐え得る耐熱性、ベルト端部で寄りを制御する際、座屈や裂けを起こさないような剛性が要求される。
Conventionally, polyimide resin materials have been put to practical use in a wide range of fields from aerospace to electrical and electronic materials because of their high mechanical strength and heat resistance. Among them, seamless tubular bodies made of polyimide resin include functional belts such as fixing belts, transfer belts, intermediate transfer belts, conveyance belts, and photoreceptor belts of electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines, laser beam printers, and facsimile machines. It is used as a base material. In particular, in the fixing belt, the transfer body is conveyed while pressure-heating the unfixed toner image. Therefore, the strength that can withstand the tension between the driving rolls, the heat resistance that can withstand the heating temperature of the roll, and the belt end. When controlling the shift, a rigidity that does not cause buckling or tearing is required.
更に最近では、オイルレス化に伴い、紙を分離するためのツメをセットすることができなくなり、その代わりに曲率を利用して紙が剥離されるようになったため、張架させたベルトの柔軟性が重要となっている。また、高速高画質に対応するためには、トナーをベルト表面で十分に包み込まなければならないため、ベルト表面の柔軟性も要求されている。 More recently, with the shift to oil-less, it has become impossible to set a claw for separating the paper, and instead the paper is peeled off using the curvature, so the tension of the stretched belt is flexible. Sex is important. In addition, in order to cope with high speed and high image quality, the toner must be sufficiently wrapped around the belt surface, so that flexibility of the belt surface is also required.
これらの解決方法として、E硬度が15〜65度のシリコーンゴム弾性層を有する定着用部材が特許文献1に提案されている。 As a solution to these problems, Patent Document 1 proposes a fixing member having a silicone rubber elastic layer having an E hardness of 15 to 65 degrees.
しかしながら、特許文献1記載のベルトに規定している硬度は、定着部材の構成の一部であり、高速高画質を得るには、十分でなく、ベルト本体の耐久性や表面の耐摩耗性についても十分ではなった。 However, the hardness specified for the belt described in Patent Document 1 is a part of the configuration of the fixing member, and is not sufficient for obtaining high-speed and high-quality images, and the durability of the belt body and the wear resistance of the surface are not sufficient. Was not enough.
そこで、本発明の目的は、紙の剥離性や駆動耐久性に優れ、高光沢で高画質を得ることができる定着ベルトを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing belt that is excellent in paper peelability and driving durability, and can obtain high gloss and high image quality.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、下記の如き本発明によりこれを達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have intensively studied to achieve the above object, and as a result, have found that this can be achieved by the present invention as follows, and have completed the present invention.
本発明の定着ベルトは、ポリイミド層の外周に離型層を有し、内周に粘弾性層を有すること特徴とする。前記ポリイミド層は、適度な柔軟性を有するため、複合ベルトとした場合でも、ベルト切断時のベルト端面の荒れが生じにくい。また、粘弾性層を有することにより、ロールで張架した際も曲率の小型化が可能となり、紙の剥離性や駆動耐久性にも優れた定着ベルトを得ることができる。また、前記ポリイミド層の外周に離型層を有するため、例えば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)等の比較的磨耗しやすい離型層でも、その下地として硬いポリイミド層が存在すると、磨耗ダメージを受け難く、駆動耐久性に優れた定着ベルトを得ることができる。 The fixing belt of the present invention is characterized by having a release layer on the outer periphery of the polyimide layer and a viscoelastic layer on the inner periphery. Since the polyimide layer has appropriate flexibility, even when a composite belt is used, the belt end surface is hardly roughened when the belt is cut. Further, by having the viscoelastic layer, it is possible to reduce the curvature even when stretched by a roll, and it is possible to obtain a fixing belt excellent in paper peelability and driving durability. In addition, since there is a release layer on the outer periphery of the polyimide layer, there is a hard polyimide layer as a base even in a release layer that is relatively easy to wear, such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). As a result, it is possible to obtain a fixing belt which is not easily damaged by wear and has excellent driving durability.
本発明の定着ベルトは、ポリイミド層が充填剤を含有し、前記充填剤が、カーボン、金属、セラミック及びフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であること特徴とする。カーボン等の充填剤を含有することにより、導電性、熱伝導性、摺動性等の機能を付与させることが可能となり、更に、硬度を制御することができる。 In the fixing belt of the present invention, the polyimide layer contains a filler, and the filler is at least one selected from the group consisting of carbon, metal, ceramic and fluororesin. By containing a filler such as carbon, functions such as conductivity, thermal conductivity, and slidability can be imparted, and the hardness can be controlled.
本発明の定着ベルトは、耐折強さが5000回以上であること特徴とする。耐折強さが所定回数以上であると、屈曲性に優れ、ベルト寿命の長い定着ベルトを得ることができる。 The fixing belt according to the present invention has a folding strength of 5000 times or more. When the folding strength is a predetermined number or more, a fixing belt having excellent flexibility and a long belt life can be obtained.
本発明の定着ベルトは、損失弾性率が20GPa〜80GPaであり、かつ、表面硬度が0.1GPa〜0.22GPaであること特徴とする。損失弾性率及び表面硬度が所定範囲であると、紙の剥離性やトナー粒子の追従性にも優れた定着ベルトを得ることができる。 The fixing belt of the present invention has a loss elastic modulus of 20 GPa to 80 GPa and a surface hardness of 0.1 GPa to 0.22 GPa. When the loss elastic modulus and the surface hardness are in the predetermined ranges, a fixing belt excellent in paper peelability and toner particle followability can be obtained.
本発明の定着ベルトは、ポリイミド層を備えるものであり、例えば次の方法で製造することができる。まず、ポリアミド酸溶液を円筒状金型の内表面に、円筒状金型が回転しながらディスペンサーの供給部の軸方向に移動することにより塗布し、遠心法でレベリング及び脱泡する。塗布に関しては、ディスペンサー等で、ポリアミド酸溶液を金型の内表面に付着させた後、剛球等で所定の厚さに仕上げても良い。次いで、ポリアミド酸溶液を加
熱または溶媒抽出等により固化または硬化し、更に高温で加熱することでイミド転化する
ことにより得られる。
The fixing belt of the present invention includes a polyimide layer, and can be manufactured, for example, by the following method. First, the polyamic acid solution is applied to the inner surface of the cylindrical mold by moving the cylindrical mold in the axial direction of the dispenser supply portion while rotating, and leveling and defoaming by a centrifugal method. Regarding the application, the polyamic acid solution may be attached to the inner surface of the mold with a dispenser or the like, and then finished to a predetermined thickness with a hard sphere or the like. Next, the polyamic acid solution is solidified or hardened by heating or solvent extraction or the like, and is further obtained by imide conversion by heating at a high temperature.
以下に、ポリイミド酸溶液の調製方法について説明する。 Below, the preparation method of a polyimide acid solution is demonstrated.
<ポリアミド酸溶液の調製>
ポリアミド酸溶液は、公知のものを使用することができ、テトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体(酸無水物)とジアミンを溶媒中で重合反応させて得られるポリアミド酸溶液が使用される。芳香族ポリイミド樹脂であると、得られるベルトの機械的強度や耐熱性が好適なものが得られる。
<Preparation of polyamic acid solution>
A known polyamic acid solution can be used, and a polyamic acid solution obtained by polymerizing a tetracarboxylic dianhydride or its derivative (an acid anhydride) and a diamine in a solvent is used. When the aromatic polyimide resin is used, a belt having suitable mechanical strength and heat resistance can be obtained.
好適な酸無水物の例として、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等が挙げられる。
Examples of suitable acid anhydrides 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-
Examples thereof include naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride and the like.
一方、ジアミンの例としては、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
ルフォン、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
ルフォン、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
ロパン等が挙げられる。
On the other hand, examples of diamines include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-dichlorobenzidine, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 3 , 3′-diaminodiphenylsulfone, 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′-diaminodiphenyl sulfide, 4,4′-diaminodiphenylpropane and the like can be mentioned.
上記酸無水物とジアミンを重合反応させる際の溶媒として、適宜なものを用いることができるが、溶解性等の点から極性溶媒が好ましく用いられる。具体的には、N,N‐ジメチルホルムアミド、N,N‐ジメチルアセトアミド、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、ジメチルスルホキシド、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構わないし、併せて用いても差し支えない。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、シクロへキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等を単独もしくは併せて混合することもできる。 A suitable solvent can be used as a solvent for the polymerization reaction of the acid anhydride and diamine, but a polar solvent is preferably used from the viewpoint of solubility. Specifically, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphortriamide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone and the like can be mentioned. 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.
上記の酸無水物(a)とジアミン(b)とを上記有機極性溶媒中で反応させることによりポリアミド酸溶液が得られる。ここで、前記ポリアミド酸(ポリイミド前駆体)は、酸無水物とジアミンとの略等モルを有機溶媒中で反応させて得ることができる。その際のモノマー濃度(溶媒中における(a)+(b)の濃度)は、種々の条件に応じて設定されるが、5〜30重量%が好ましい。また、反応温度は80℃以下に設定することが好ましく、特に好ましくは5〜50℃であり、反応時間は0.5〜10時間が好ましい。反応時間が0.5時間未満であると反応が不十分となり、10時間を超えてもそれ以上の効果が得られない。 A polyamic acid solution is obtained by reacting the acid anhydride (a) and the diamine (b) in the organic polar solvent. Here, the polyamic acid (polyimide precursor) can be obtained by reacting approximately equimolar amounts of acid anhydride and diamine in an organic solvent. The monomer concentration (concentration of (a) + (b) in the solvent) at that time is set according to various conditions, but is preferably 5 to 30% by weight. The reaction temperature is preferably set to 80 ° C. or less, particularly preferably 5 to 50 ° C., and the reaction time is preferably 0.5 to 10 hours. If the reaction time is less than 0.5 hours, the reaction becomes insufficient, and if the reaction time exceeds 10 hours, no further effect can be obtained.
上記の反応により得られたポリアミド酸溶液の粘度は上昇するが、そのまま加熱を行うと、ポリアミド酸溶液の粘度が低下する。この現象を利用して、前記ポリアミド酸溶液を所定の粘度に調整することができる。このときの加熱温度は50〜90℃が好ましい。 Although the viscosity of the polyamic acid solution obtained by the above reaction increases, if the heating is performed as it is, the viscosity of the polyamic acid solution decreases. Utilizing this phenomenon, the polyamic acid solution can be adjusted to a predetermined viscosity. The heating temperature at this time is preferably 50 to 90 ° C.
<ポリイミド層の調製>
前記ポリアミド酸溶液を用いて、以下に示す方法によりポリイミド層の調製方法を説明する。
<Preparation of polyimide layer>
The preparation method of a polyimide layer is demonstrated by the method shown below using the said polyamic acid solution.
まず、上記ポリアミド酸溶液に触媒を添加・混合する。これらを円筒金型内に供給し、回転遠心成形法により金型内周面に遠心力により均一に展開する。このとき前記溶液の粘度は、B型粘度計で1〜1000Pa・s(23℃)が好ましく、より好ましくは5〜500Pa・s(23℃)。1Pa・s未満であると、いわゆるタレや塗布層のハジキが生じやすくなり、塗膜厚の均一性が得られなくなるため、好ましくない。一方、1000Pa・sを越えると、吐出の際に高い圧力をかける必要があり、また、遠心成形によるレベリング効果が出にくくなるため、好ましくない。 First, a catalyst is added to and mixed with the polyamic acid solution. These are supplied into a cylindrical mold, and uniformly developed by centrifugal force on the inner peripheral surface of the mold by a rotary centrifugal molding method. At this time, the viscosity of the solution is preferably 1 to 1000 Pa · s (23 ° C.), more preferably 5 to 500 Pa · s (23 ° C.) with a B-type viscometer. If it is less than 1 Pa · s, so-called sagging or repelling of the coating layer is likely to occur, and uniformity of the coating film thickness cannot be obtained, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 1000 Pa · s, it is necessary to apply a high pressure at the time of discharge, and the leveling effect by centrifugal molding becomes difficult to occur, which is not preferable.
なお、遠心成形するために行う金型周方向の回転数は、金型の直径、ポリアミド酸溶液の粘度、及び塗布状態にもよるが、100rpm〜5000rpmが好ましい。100rpm未満であると、遠心力による塗布膜のレベリング効果、脱泡効果が得られ難く、5000rpmを超えると、機械的負荷が大きくなり、振動による金型の偏芯が起こり、金型長手方向の塗布厚が不均一となり好ましくない。 In addition, although the rotation speed of the metal mold | die circumferential direction performed in order to perform centrifugal molding also depends on the diameter of a metal mold | die, the viscosity of a polyamic acid solution, and an application state, 100 rpm-5000 rpm are preferable. If it is less than 100 rpm, the leveling effect and defoaming effect of the coating film due to centrifugal force are difficult to obtain, and if it exceeds 5000 rpm, the mechanical load increases, causing eccentricity of the mold due to vibration, and in the longitudinal direction of the mold. The coating thickness is not uniform, which is not preferable.
次いで、ポリアミド酸溶液を300〜450℃の高温で加熱することにより、閉環イミド化反応(イミド転化)を進行させた後、金型から取り出す。この溶媒除去及びイミド化反応時の加熱は均等に行う必要がある。均等に加熱する方法としては、金型を回転させながら加熱する、熱風の循環を改善する等の方法や、低温で投入し、昇温速度を小さくする等の方法がある。なお、イミド転化は前述した方法以外では、金型内のポリアミド酸溶液を加熱固化させた状態の形状を保持できるベルト状のものを金型から取り外し、このベルト状のものを金属パイプに挿入し代えて、イミド転化を行う方法をとっても良い。 Next, the polyamic acid solution is heated at a high temperature of 300 to 450 ° C. to advance the ring-closure imidization reaction (imide conversion) and then taken out from the mold. It is necessary to perform the solvent removal and the heating during the imidization reaction evenly. As a method of heating evenly, there are a method of heating while rotating the mold, a method of improving the circulation of hot air, and a method of charging at a low temperature to reduce the rate of temperature rise. In addition to the method described above, imide conversion is performed by removing the belt-like material that can maintain the shape of the polyamide acid solution in the mold heated and solidified from the mold, and inserting this belt-shaped material into a metal pipe. Instead, a method of performing imide conversion may be used.
なお、イミド転化は上記高温加熱する方法もしくは、ポリアミド酸溶液に触媒単独あるいは触媒と脱水剤を併用して添加し、低温加熱する方法いずれを用いてもよく、本発明の目的にかなうものであれば特に限定されない。 The imide conversion may be carried out by any of the above method of heating at a high temperature or the method of adding a catalyst alone or a catalyst and a dehydrating agent in combination to a polyamic acid solution and heating at a low temperature. If it does not specifically limit.
また、ポリイミド層を調製する際に、原料に磁性金属を分散させ、その磁性金属を電磁誘導により加熱する場合、トナーに接触する表面に近いため、その熱効率が高く、省エネルギー化が可能となる。 Further, when preparing a polyimide layer, when a magnetic metal is dispersed in a raw material and the magnetic metal is heated by electromagnetic induction, since it is close to the surface in contact with the toner, its thermal efficiency is high and energy saving is possible.
前記触媒としては、例えばイミダゾール類、第2級アミン、第3級アミン等が挙げられ、具体的には例えば、2−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、イミダゾール、イソキノリン等が挙げられる。これらのうちでもイソキノリンがより好ましい。触媒の添加量としては、ポリアミド酸溶液中のポリアミド酸1モル当量に対して0.1〜2モル当量添加することが好ましく、より好ましくは0.2〜1モル当量である。また、これら触媒は脱水剤を使用しない加熱イミド化においても、低温でのイミド化促進剤として有効である。 Examples of the catalyst include imidazoles, secondary amines, and tertiary amines. Specific examples include 2-methylimidazole, 4-methyl-2-phenylimidazole, 2-phenylimidazole, imidazole, And isoquinoline. Of these, isoquinoline is more preferred. The addition amount of the catalyst is preferably 0.1 to 2 molar equivalents, more preferably 0.2 to 1 molar equivalents relative to 1 molar equivalent of the polyamic acid in the polyamic acid solution. Further, these catalysts are effective as an imidization accelerator at a low temperature even in heat imidization without using a dehydrating agent.
前記脱水剤については、有機カルボン酸無水物、N,N’−ジアルキルカルボジイミド類、低級脂肪酸ハロゲン化物、ハロゲン化低級脂肪酸無水物、アリールホスホン酸ジハロゲン化物、及びチオニルハロゲン化物等が挙げられる。 Examples of the dehydrating agent include organic carboxylic acid anhydrides, N, N′-dialkylcarbodiimides, lower fatty acid halides, halogenated lower fatty acid anhydrides, arylphosphonic acid dihalides, and thionyl halides.
ポリイミド層の厚さは、50μm〜200μmの範囲となるように設定するのが好ましい。ポリイミド層の厚さが50μm未満では、寄りを制御する際にかかる負荷に対して、ベルト端部の剛性が負け、ベルトが座屈しやすくなり好ましくない。一方、200μmを超えると、張設するロールの一つである分離ロールで、ベルトの曲率半径が大きくなることで、ベルト上のトナーが十分に離型されず、好ましくない。 The thickness of the polyimide layer is preferably set to be in the range of 50 μm to 200 μm. If the thickness of the polyimide layer is less than 50 μm, the rigidity of the belt end portion is lost with respect to the load applied when the deviation is controlled, and the belt tends to buckle, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 200 μm, the separation roll, which is one of the rolls to be stretched, increases the radius of curvature of the belt, which is not preferable because the toner on the belt is not sufficiently released.
ポリイミド層に含有させる充填剤としては、カーボン、金属、セラミック及びフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。所望の特性を得るため、充填剤を含有することにより、例えば、導電性、熱伝導性、離型性等の機能を付与させることが可能となり、更に、硬度を制御することもできる。 The filler contained in the polyimide layer is preferably at least one selected from the group consisting of carbon, metal, ceramic, and fluororesin. In order to obtain desired characteristics, by including a filler, for example, functions such as conductivity, thermal conductivity, and releasability can be imparted, and the hardness can be controlled.
具体的にカーボンとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を併用して使用することができる。 Specific examples of carbon include channel black, furnace black, ketjen black, and acetylene black. These can be used alone or in combination of two or more.
また、カーボンブラックはその用途によって、酸化処理、グラフト処理等の酸化劣化を防止したものや、溶剤への分散性を向上させたものを用いることが好ましく、特に、酸化処理されたカーボンブラックを用いることが好ましい。 Further, depending on the application, it is preferable to use carbon black that has been prevented from oxidative degradation such as oxidation treatment and grafting treatment, and that has improved dispersibility in a solvent, and in particular, oxidized carbon black is used. It is preferable.
ポリイミド層に前記カーボンを添加することにより、導電性や熱伝導性等を付与することができる。 By adding the carbon to the polyimide layer, conductivity and thermal conductivity can be imparted.
金属としては、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属やこれら合金が挙げられる。 Examples of the metal include metals such as silver, copper, aluminum, and nickel, and alloys thereof.
セラミックスとしては、ダイヤモンド、ガラス、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウム、酸化錫、酸化インジウム等が挙げられる。 Examples of the ceramic include diamond, glass, alumina, magnesium oxide, boron nitride, beryllium oxide, tin oxide, and indium oxide.
フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とその変性物、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−エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−へ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−フッ化ビニリデン共重合体(TFE/VdF)、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体(CTFE/VdF)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニル(PVF)などのフッ素樹脂等が挙げられる。 Fluororesin includes polytetrafluoroethylene (PTFE) and its modified products, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoro Propylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (TFE / VdF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPA), polychlorotrifluoroethylene ( PCTFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (CTFE / VdF), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl fluoride Fluorine resin such as nil (PVF).
ポリイミド層に前記フッ素樹脂を添加することにより、摩擦係数を調整することができる。摩擦係数を0.05〜0.35に制御することにより、摩擦磨耗を低減させることができ、スリップ等を防止することができるため、有効である。 The coefficient of friction can be adjusted by adding the fluororesin to the polyimide layer. Controlling the friction coefficient to 0.05 to 0.35 is effective because it can reduce frictional wear and prevent slipping and the like.
本発明において充填剤の含有量は、その目的に応じ、添加する充填剤の種類により適宜決定されるが、定着ベルト等としては、その機械的強度等から、ポリイミド樹脂固形分に対し1〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは10〜30重量%である。充填剤の含有量が1重量%未満であると、充填剤添加による効果を得ることができない。一方、50重量%を越えると、ベルトの機械的強度が低下しやすくなる。 In the present invention, the content of the filler is appropriately determined depending on the type of filler to be added depending on the purpose, but the fixing belt or the like is 1 to 50 relative to the polyimide resin solid content due to its mechanical strength and the like. It is preferable that it is weight%, More preferably, it is 10-30 weight%. When the content of the filler is less than 1% by weight, the effect of adding the filler cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the mechanical strength of the belt tends to decrease.
更に、ポリイミド層と同様に、目的に応じて粘弾性層や離型層に、カーボンやフッ素樹脂等の充填剤を添加することができる。 Furthermore, like a polyimide layer, fillers, such as carbon and a fluororesin, can be added to a viscoelastic layer and a mold release layer according to the objective.
本発明の定着ベルトは、前記ポリイミド層の外周に、離型層を有し、内周に粘弾性層を有する。離型層の下層にポリイミド層を有し、その下層に粘弾性層を有する場合、表面の離型層の下に硬いポリイミド層を有するため、表面離型層が耐摩耗性に優れ、高速仕様の定着ベルトに適している。更に、前記粘弾性層にフッ素樹脂等を添加して摺動性を付与したものや、粘弾性層上に摺動層を有するものを挙げることができる。 The fixing belt of the present invention has a release layer on the outer periphery of the polyimide layer and a viscoelastic layer on the inner periphery. When there is a polyimide layer under the release layer and a viscoelastic layer under it, the surface release layer has excellent wear resistance and high speed specifications because it has a hard polyimide layer under the surface release layer. Suitable for fixing belts. Furthermore, the thing which added the fluororesin etc. to the said viscoelastic layer, and provided the slidability, and the thing which has a sliding layer on a viscoelastic layer can be mentioned.
<粘弾性層の調製>
粘弾性層を有することにより、定着ベルトに柔軟性が付与され、また、ベルト表面の柔軟性により、高画質・高光沢のベルトを得ることができる。特にカラートナーを使用する場合に有効である。
<Preparation of viscoelastic layer>
By having a viscoelastic layer, flexibility is imparted to the fixing belt, and a high-quality and high-gloss belt can be obtained due to the flexibility of the belt surface. This is particularly effective when color toner is used.
粘弾性層の材料としては、定着温度に耐えうる材料が好ましく、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられるが、より好ましくは、シリコーンゴム、フッ素ゴムである。なお、低分子シロキサンや未反応モノマー、低分子化合物等の揮発分成分が少ないものが特に好ましい。これらゴムの柔らかさは架橋、発泡によって制御できる。 The material of the viscoelastic layer is preferably a material that can withstand the fixing temperature, and includes natural rubber, synthetic rubber, silicone rubber, fluororubber, and the like, more preferably silicone rubber and fluororubber. In addition, those having a small amount of volatile components such as low molecular siloxane, unreacted monomer, and low molecular compound are particularly preferable. The softness of these rubbers can be controlled by crosslinking and foaming.
粘弾性層を被覆する方法として、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、浸漬、ディスペンサー塗布等の方法が考えられる。 As a method for coating the viscoelastic layer, for example, methods such as spray coating, spin coating, roll coating, brush coating, dipping, and dispenser coating are conceivable.
粘弾性層の厚さは、特に限定されないが、100μm〜1500μmが好ましい。厚さが100μm未満では、トナーを均一に融着しにくい傾向があり、1500μm を超えるとベルト全体の熱伝導性、電気導電性、機械特性が低下する傾向がある。 Although the thickness of a viscoelastic layer is not specifically limited, 100 micrometers-1500 micrometers are preferable. If the thickness is less than 100 μm, it tends to be difficult to fuse the toner uniformly, and if it exceeds 1500 μm, the thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical properties of the entire belt tend to deteriorate.
<離型層の調製>
離型層を有することにより、離型性、耐磨耗性等に優れた定着ベルトを得ることができる。
<Preparation of release layer>
By having the release layer, it is possible to obtain a fixing belt having excellent release properties, wear resistance, and the like.
離型層の材料としては、特に限定されないが、フッ素樹脂を含有する離型層が好ましい。フッ素樹脂としては、分子内にフッ素原子を含むものであればよく特に限定されるものではない。具体的にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とその変性物、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−エチレン共重合体(ETFE)、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−フッ化ビニリデン共重合体(TFE/VdF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体(CTFE/VdF)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニル(PVF)などが挙げられる。耐摩耗性、トナーとの離型性、耐熱性の点からPTFE、PFA、又はこれら混合系が好ましい。 Although it does not specifically limit as a material of a mold release layer, The mold release layer containing a fluororesin is preferable. The fluororesin is not particularly limited as long as it contains a fluorine atom in the molecule. Specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE) and its modified product, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene Copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (TFE / VdF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) , Chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (CTFE / VdF), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl fluoride ( VF) and the like. PTFE, PFA, or a mixed system thereof is preferred from the viewpoints of wear resistance, releasability from toner, and heat resistance.
本発明のポリイミド層の外周に、フッ素樹脂等の離型層を成形する方法として、溶融押出により得たチューブ状シームレスベルトを管状内層外表面に被着する方法、溶液状(ディスパージョンを含む)を管状内層外表面に被覆する方法等により形成される。 As a method of forming a release layer such as a fluororesin on the outer periphery of the polyimide layer of the present invention, a method of depositing a tubular seamless belt obtained by melt extrusion on the outer surface of the tubular inner layer, a solution (including dispersion) Is formed on the outer surface of the tubular inner layer.
離型層の厚さは、5μm〜100μmが好ましい。厚さが5μm未満では、ライフサイクルが短く不利であり、100μmを超えるとクラックが発生し易い傾向がある。 The thickness of the release layer is preferably 5 μm to 100 μm. If the thickness is less than 5 μm, the life cycle is short and disadvantageous, and if it exceeds 100 μm, cracks tend to occur.
また、各層間にプライマー層を介在させたもの等を挙げることができる。プライマー層としては、ポリイミド層と粘弾性層、離型層等との接着を高める各種市販のプライマーが使用できるが、ポリイミド系プライマーが好適に使用される。 Moreover, the thing etc. which interpose the primer layer between each layer can be mentioned. As the primer layer, various commercially available primers that enhance adhesion between the polyimide layer, the viscoelastic layer, the release layer, and the like can be used, and a polyimide-based primer is preferably used.
プライマー層の厚さは、0.5〜10μmの範囲が好ましい。0.5μm未満では結着力が低く、10μmを越えると脆くなる傾向がある。 The thickness of the primer layer is preferably in the range of 0.5 to 10 μm. If it is less than 0.5 μm, the binding force is low, and if it exceeds 10 μm, it tends to be brittle.
<定着ベルト>
前記ポリイミド層、粘弾性層、離型層等からなる定着ベルト(複合ベルト)は上述した方法等により調製することができる。
<Fixing belt>
A fixing belt (composite belt) composed of the polyimide layer, viscoelastic layer, release layer, and the like can be prepared by the method described above.
本発明における定着ベルト全体の厚さは、ベルトとしての特性が発揮される限り特に限定されないが、一般的には、総厚で50μm〜400μmの範囲に設定するのが好ましい。50μm未満では座屈しやすく、400μmを越えるとトナーの離型性が低下するので好ましくない。 The thickness of the entire fixing belt in the present invention is not particularly limited as long as the characteristics as a belt are exhibited, but generally, the total thickness is preferably set in a range of 50 μm to 400 μm. If it is less than 50 μm, it tends to buckle.
本発明の定着ベルト(複合ベルト)の耐折強さ(MIT)は、5000回以上が好ましく、より好ましくは、1万回以上である。定着における機械特性において重要な特性として、ベルトの弾性率や引裂強度、耐折強さがあるが、特に耐折強さが重要となる。紙の離型性を維持するためには、ベルト周長の一部分で曲率を小さくしなければならないが、屈曲性が劣ると、ベルト寿命が短くなってしまう。従って、耐折強さは、5000回以上が好ましく、5000回未満であると、システムにもよるが、20〜50ppmの通紙速度の装置において、累積通紙を10万枚以上にすることができなくなる。 The folding strength (MIT) of the fixing belt (composite belt) of the present invention is preferably 5000 times or more, and more preferably 10,000 times or more. Important properties in the mechanical properties in fixing include the elastic modulus, tear strength, and folding strength of the belt, and folding strength is particularly important. In order to maintain the releasability of the paper, it is necessary to reduce the curvature at a part of the belt circumference, but if the flexibility is inferior, the belt life is shortened. Accordingly, the folding endurance is preferably 5000 times or more, and if it is less than 5000 times, depending on the system, the accumulated paper passing should be 100,000 sheets or more in an apparatus having a paper feeding speed of 20 to 50 ppm. become unable.
本発明の定着ベルトの損失弾性率は、20GPa〜80GPaが好ましく、より好ましくは、35GPa〜75GPaである。20GPa未満であると、弾性成分による効果が弱く、変形に対して復元が遅く、回転体である定着ベルトとしては、圧力の再現性が得られず好ましくない。一方80GPaを越えると、ベルト成分中の粘性成分による効果が弱く、紙の凹凸に追従できず、画出し後、光沢ムラとなり易い。 The loss elastic modulus of the fixing belt of the present invention is preferably 20 GPa to 80 GPa, and more preferably 35 GPa to 75 GPa. If it is less than 20 GPa, the effect of the elastic component is weak, the restoration is slow with respect to deformation, and the fixing belt as a rotating body is not preferable because the pressure reproducibility cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 80 GPa, the effect of the viscous component in the belt component is weak, and it cannot follow the unevenness of the paper and tends to be uneven in gloss after image output.
また、定着ベルトとして使用する場合、ミクロンオーダーのトナーを包含し、十分溶融させる必要がある。従って、本発明の定着ベルトには、均一な熱と圧力を加える必要がある。均一な熱は、ベルトの厚さ精度と熱導電性フィラーの分散性で決まるが、均一な圧力を得るためには、表面硬度が重要な因子となってくる。従って、ベルト表面の硬度は、0.1GPa〜0.22GPaでることが好ましく、より好ましくは、0.15GPa〜0.21GPaである。0.1GPa未満であると、磨耗性が劣り好ましくない。一方、0.22GPaを超えると、トナーの包含と溶融が不十分となり、光沢が得られなくなる。 Further, when used as a fixing belt, it is necessary to include micron-order toner and melt it sufficiently. Therefore, it is necessary to apply uniform heat and pressure to the fixing belt of the present invention. The uniform heat is determined by the thickness accuracy of the belt and the dispersibility of the thermally conductive filler, but the surface hardness is an important factor for obtaining a uniform pressure. Accordingly, the hardness of the belt surface is preferably 0.1 GPa to 0.22 GPa, and more preferably 0.15 GPa to 0.21 GPa. If it is less than 0.1 GPa, the wear properties are inferior, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 0.22 GPa, inclusion and melting of the toner are insufficient, and gloss cannot be obtained.
なお、本発明における定着ベルト(複合ベルト)の層を個々に見ると、ポリイミド層の硬度は1GPa〜5GPaであることが好ましい。硬度が1GPa未満であると、表面(外周)の離型層、例えば表面のPFA層の耐摩耗性効果が小さくなるだけでなく、支持体として弱く、駆動時に座屈が起き易い。一方、5GPaを越えると粘弾性層の効果が現れ難く、脆くなりベルト端部での裂けが起き易くなる。 When the layers of the fixing belt (composite belt) in the present invention are viewed individually, the hardness of the polyimide layer is preferably 1 GPa to 5 GPa. When the hardness is less than 1 GPa, not only the wear resistance effect of the release layer on the surface (periphery), for example, the PFA layer on the surface, is reduced, but the support is weak and is likely to buckle during driving. On the other hand, if it exceeds 5 GPa, the effect of the viscoelastic layer hardly appears and becomes brittle, and the belt end tends to tear.
粘弾性層の硬度は0.01GPa〜0.1GPaが好ましい。0.01GPa未満であると、変形に対して復元力が弱くなり好ましくない。一方、0.1GPaを越えると、粘性効果が弱く、紙の凹凸に追従できず、画出し後、光沢ムラとなり易い。 The hardness of the viscoelastic layer is preferably 0.01 GPa to 0.1 GPa. If it is less than 0.01 GPa, the restoring force is weak against deformation, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 0.1 GPa, the viscosity effect is weak, and it cannot follow the unevenness of the paper and tends to be uneven in gloss after image output.
本発明の定着ベルトは、帯電による紙の貼り付き等を防止する目的で除電機能が必要であるが、これはベルト内面を導電化することにより除電を行うことができる。この場合、表面抵抗は常用対数値で5(logΩ/□)以下であることが好ましい。 The fixing belt of the present invention is required to have a charge eliminating function for the purpose of preventing sticking of paper due to electrification, and this can be performed by making the inner surface of the belt conductive. In this case, the surface resistance is preferably 5 (log Ω / □) or less as a common logarithmic value.
定着ベルト内面の摩擦係数は、内部材の種類によるが、通常0.05〜0.4であることが好ましい。摩擦係数が0.05未満であると、張架するロールとの間で、スリップが生じ、0.4を超えると過剰の駆動力を加えることで避けやすくなり、好ましくない。また、本発明におけるポリイミド層の内周に粘弾性層を設ける場合、摩擦抵抗を抑制するために、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性樹脂を被覆することができる。 The friction coefficient of the inner surface of the fixing belt is preferably 0.05 to 0.4, though it depends on the type of the inner member. If the friction coefficient is less than 0.05, slip occurs between the rolls to be stretched, and if it exceeds 0.4, it becomes easy to avoid by applying an excessive driving force, which is not preferable. Moreover, when providing a viscoelastic layer in the inner periphery of the polyimide layer in this invention, in order to suppress a frictional resistance, heat resistant resins, such as a polyimide and a polyamide, can be coat | covered.
また、定着の高速化に伴い、定着ベルトの歪みも生じやすくなる。特に、ベルトの長手方向の中央付近と両端部では、圧力差や温度差の影響で、回転速度に差が生じやすい。この速度差が、画像ズレや紙の捩れなどの原因となり、好ましくない。そこで、ベルト中央部を両端より若干細くした逆クラウン形状にすることにより、速度差を緩和することが好ましい態様である。ここで、ベルト中央の周長と端部の周長は、実際使用する装置の速度差にもよるが、1:1.001〜1:1.010が好ましい。なお、周長差は漸次的に行うのが良い。また、漸次的な周長差を設けることにより、ポリイミドを加熱する時に使用する内金型に逆クラウン形状を施しておくことで、精度がよく簡単に加工できるため、好ましい。 Further, as the fixing speed increases, distortion of the fixing belt easily occurs. In particular, a difference in rotational speed is likely to occur near the center in the longitudinal direction of the belt and at both ends due to the effects of pressure difference and temperature difference. This speed difference causes image misalignment and paper twist, which is not preferable. Therefore, it is a preferable aspect to reduce the speed difference by forming an inverted crown shape in which the central portion of the belt is slightly narrower than both ends. Here, the circumferential length at the center of the belt and the circumferential length at the end portion are preferably 1: 1.001 to 1: 1.010, though depending on the speed difference of the apparatus actually used. In addition, it is good to perform a circumference difference gradually. Further, by providing a gradual circumferential length difference, it is preferable that a reverse crown shape is applied to the inner mold used when heating polyimide, so that the precision can be easily processed.
本発明の定着ベルトは、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の定着部に使用できるが、ベルト定着法を採用する定着部であれば何れの方式にも使用可能である。例えば、ロール間に定着ベルトを張設する方式、管状の定着ベルトを適当なステー等で支持させる方式などに使用可能である。本発明は、特に高速通紙の場合でも高い耐久性を実現できる。また、優れた離型性により、高光沢・高画質であるため、画像のフルカラー化に十分対応することができる。 The fixing belt of the present invention can be used in a fixing unit of an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer, but can be used in any system as long as the fixing unit adopts a belt fixing method. For example, it can be used for a system in which a fixing belt is stretched between rolls, a system in which a tubular fixing belt is supported by an appropriate stay or the like. The present invention can achieve high durability even in the case of high-speed paper feeding. In addition, due to the excellent releasability, it has high gloss and high image quality, so it can sufficiently cope with full color image.
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等
における評価項目は下記測定装置・測定条件で測定を行った。
Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below. In addition, the evaluation item in an Example etc. measured with the following measuring apparatus and measurement conditions.
(1)引張弾性率
測定装置:オリエンテック製、UTM1000テンシロン、又は相当品
チャック間隔:30mm
引張速度:100mm/分
引張弾性率算出法:応力−歪み曲線の最大接線の傾きから算出
試験片:JIS K 6301の3号形ダンベルで打ち抜いたものを使用する。
(1) Tensile modulus Measuring device: manufactured by Orientec, UTM1000 Tensilon, or equivalent product Chuck interval: 30 mm
Tensile speed: 100 mm / min Tensile modulus calculation method: calculated from the slope of the maximum tangent of the stress-strain curve Specimen: JIS K 6301 punched with No. 3 dumbbell is used.
(2)引裂強度
JIS K 7128−1トラウザー引裂法に準じて行う。ベルト軸方向に試験片の長さを取り、幅の中央に75±1mmのスリットを入れる。次いで、試験片の足をチャックに装着し、引っ張り試験機により下記の条件で引っ張る。
試料:長さ150mm×幅75mm(75±1mmのスリットを入れる)
引張速度:20mm/分
(2) Tear strength The tear strength is determined according to the JIS K 7128-1 trouser tear method. Take the length of the test piece in the belt axis direction, and put a slit of 75 ± 1 mm in the center of the width. Next, the leg of the test piece is attached to the chuck and pulled under the following conditions by a tensile tester.
Sample: 150 mm long x 75 mm wide (with a 75 ± 1 mm slit)
Tensile speed: 20 mm / min
(3)摩擦係数
測定装置:オリエンテック製、AFT−15B
相手材:φ10鋼球
速度:150mm/分
荷重:200g
(3) Coefficient of friction Measuring device: AFT-15B manufactured by Orientec
Mating material: φ10 steel ball Speed: 150mm / min Load: 200g
(4)表面抵抗
ロレスタ−GP(三菱化学製)に接続した4探針プローブ(MCP−TP03P)をベルト表面に押し当て測定した。
(4) Surface resistance A four-probe probe (MCP-TP03P) connected to Loresta-GP (Mitsubishi Chemical) was pressed against the belt surface for measurement.
(5)損失弾性率
測定装置:Rheumatics製、ARES
治具:薄膜
モード:Temp−Ramp
温度:25〜250℃
周波数:1Hz
歪量:0.2%
Pre−tension:約1.77N
長さ:70〜80mm
幅:3mm
(5) Loss elastic modulus Measuring device: ARES, manufactured by Rheumatics
Jig: Thin film Mode: Temp-Ramp
Temperature: 25-250 ° C
Frequency: 1Hz
Distortion amount: 0.2%
Pre-tension: about 1.77N
Length: 70-80mm
Width: 3mm
(6)硬度
薄膜物性評価装置:NEC三栄製、MHA−3000
圧子:ダイヤモンド製三角錐対稜角80度、先端直径2μm
押し込み深さ:1μm
押し込み速度:21nm/秒にて測定を行った。
(6) Hardness Thin film physical property evaluation apparatus: manufactured by NEC Sanei, MHA-3000
Indenter: Diamond triangular pyramid ridge angle 80 degrees, tip diameter 2μm
Indentation depth: 1 μm
Measurement was performed at an indentation speed of 21 nm / second.
(7)定着評価と光沢度
試料:乾式トナーを普通紙上に均一に載せた後、40mm×80mmに切断したベルトを離型面がトナー側にくるように被せる。次に、このベルト/トナー/普通紙の状態で、加熱したロール間に導入する。ロール通過後、ベルトを除去し、紙に定着したトナーの光沢度をJIS Z8741に準拠して測定を行った。
加熱温度:上下ロール共に200℃
紙送り速度:40mm/秒
装置:50N
測定サイズ:20°:10.0mm×10.6mm
60°:10.0mm×20.0mm
(7) Fixation evaluation and glossiness
Sample: After a dry toner is uniformly placed on plain paper, a belt cut to 40 mm x 80 mm is covered so that the release surface is on the toner side. Next, the belt / toner / plain paper is introduced between heated rolls. After passing through the roll, the belt was removed, and the glossiness of the toner fixed on the paper was measured according to JIS Z8741.
Heating temperature: 200 ° C for both upper and lower rolls
Paper feed speed: 40 mm / sec Device: 50 N
Measurement size: 20 °: 10.0 mm x 10.6 mm
60 °: 10.0mm × 20.0mm
(8)耐磨耗性
JIS K 7128の磨耗試験方法に準じて行う。ベルトを中空円筒治具に貼付・固定し、ベルト表面(PFA表面)を普通紙に押し当てて中空円筒治具を回転させ、1時間後の磨耗量(mg/hr)の測定を行った。
荷重:50N
回転速度:500mm/秒
(8) Abrasion resistance Measured according to the JIS K 7128 abrasion test method. The belt was affixed and fixed to a hollow cylindrical jig, the belt surface (PFA surface) was pressed against plain paper, the hollow cylindrical jig was rotated, and the amount of wear (mg / hr) after 1 hour was measured.
Load: 50N
Rotation speed: 500mm / sec
<実施例1>
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)1500gに、カーボンブラック(XC−72、キャボット製)80g(カーボンブラックがポリアミド酸溶液中、22重量%)を添加して、十分に撹拌後、酸成分である3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物1モルと、ジアミン成分であるp−フェニレンジアミンを略当モルを溶解(モノマー濃度20重量%)し、窒素雰囲気中において室温で攪拌しながら反応させ、次いで70℃に加温しつつ攪拌して23℃におけるB型粘度計(東京計器社製、BH)による粘度が200Pa・sのポリアミド酸溶液を作製した。更に、ここに触媒であるイソキノリンをポリアミド酸溶液中、1重量%になるように添加し、混合・撹拌した。
<Example 1>
To 1500 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 80 g of carbon black (XC-72, manufactured by Cabot) is added (carbon black is 22% by weight in the polyamic acid solution). About 1 mol of 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride and p-phenylenediamine, which is a diamine component, are dissolved in an approximately equimolar amount (monomer concentration: 20% by weight). Then, the mixture was stirred while being heated to 70 ° C. to prepare a polyamic acid solution having a viscosity of 200 Pa · s by a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., BH) at 23 ° C. Further, isoquinoline as a catalyst was added to the polyamic acid solution so as to be 1% by weight, and mixed and stirred.
次いで、長方形状のダイス型ディスペンサーを固定しつつ、長さ600mm、直径80mmφの円筒状金型を回転させながら、上記ポリアミド酸溶液を円筒状金型内面の一方端から他方端まで供給しつつ移動させ円筒状金型内面にスパイラル状に塗布し、そのまま金型を3000rpmで3分間回転させながら塗膜面のラッピング部分の凹凸をレべリングし、均一な塗膜面を得た。次いで金型を60rpmで回転させながら、220℃まで段階的に加熱し、溶媒の除去を行った。 Next, while fixing the rectangular die-type dispenser, the polyamic acid solution is moved from one end to the other end of the cylindrical die while rotating the cylindrical die having a length of 600 mm and a diameter of 80 mmφ. The coating was applied spirally to the inner surface of the cylindrical mold, and the unevenness of the wrapping portion of the coating film surface was leveled while rotating the mold at 3000 rpm for 3 minutes to obtain a uniform coating film surface. Next, while rotating the mold at 60 rpm, the solvent was removed stepwise to 220 ° C. to remove the solvent.
円筒状金型からイミド転化前のベルト基材を離型し、アルミパイプに差し替え、400℃で20分間加熱し、イミド転化を行った。得られたポリイミドベルトの寸法は、長さ580mm、外径80mmφ、厚さ75μmであった。 The belt base material before imide conversion was released from the cylindrical mold, replaced with an aluminum pipe, and heated at 400 ° C. for 20 minutes to perform imide conversion. The resulting polyimide belt had a length of 580 mm, an outer diameter of 80 mmφ, and a thickness of 75 μm.
次に、このベルト外面に、プライマー(三井デュポンフロロケミカル製、K001−02)をスプレーコートし、乾燥後、1μmとなるようにした。更にその上から、メルトフロレートが1.7g/10分(ASTM:D3307)のPFAディスパージョン液(三井デュポンフロロケミカル製、ENA−511CL)をスプレーコートし、乾燥後、厚さ40μmとなるようにした。更に、400℃で60分間焼成した。表面粗さはRaが0.1μmであった。 Next, a primer (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals, K001-02) was spray-coated on the outer surface of the belt, and dried to 1 μm. Further, a PFA dispersion liquid (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals, ENA-511CL) having a melt flow rate of 1.7 g / 10 minutes (ASTM: D3307) is spray-coated and dried to a thickness of 40 μm. I made it. Further, it was baked at 400 ° C. for 60 minutes. The surface roughness Ra was 0.1 μm.
上記2層ベルトと同一の内径を有する金型に、前記ベルトを固定し、メチルシリコーンゴム(東レダウコーニング製、DX35−2083)をポリアミド酸溶液と同様、ディスペンサーでポリイミド内面に塗布した。その後、加熱・加硫し、厚さ200μmの粘弾性層を形成し、定着ベルトを作製した。 The belt was fixed to a mold having the same inner diameter as the above two-layer belt, and methyl silicone rubber (DX35-2083, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied to the inner surface of the polyimide with a dispenser in the same manner as the polyamic acid solution. Thereafter, the mixture was heated and vulcanized to form a viscoelastic layer having a thickness of 200 μm, and a fixing belt was produced.
<比較例1>
ポリイミドベルトは実施例1と同様の方法で得た。前記ベルト上にプライマー(三井デュポンフロロケミカル製、K001−02)をスプレーコートし、乾燥後、1μmとなるようにした。更にその上から、メルトフロレートが1.7g/10分(ASTM:D3307)のPFAディスパージョン液(三井デュポンフロロケミカル製、ENA−511CL)をスプレーコートし、400℃で20分間加熱後、厚さ40μmとなる離型層を形成し、定着ベルトを作製した。
<Comparative Example 1>
A polyimide belt was obtained in the same manner as in Example 1. A primer (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals, K001-02) was spray-coated on the belt, and dried to 1 μm. Further, a PFA dispersion liquid (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals, ENA-511CL) having a melt flow rate of 1.7 g / 10 minutes (ASTM: D3307) is spray-coated, heated at 400 ° C. for 20 minutes, and then thick. A release layer having a thickness of 40 μm was formed to prepare a fixing belt.
<比較例2>
実施例1のポリイミドベルトの代わりに、ステンレス鋼(SUS316)製の円筒状金型を用意し、一定の隙間をあけて、内径80.5mmφのPFAチューブ(三井デュポンフロロケミカル製、樹脂445HP−J)をセットした後、その隙間に注射器を用いて、メチルシリコーンゴム(東レダウコーニング製、DX35−2120)をオーバーフローさせながら導入し、充填後、200℃で2時間で加硫を行った。なお、PFAチューブはその内面に出力1.5W、真空度4.67Pa、アルゴンガス流量0.6L/分の条件で、5秒間スパッタリング処理を行い、その上にプライマー(東レダウコーニング製、DX39−067)をコートし、離型層と粘弾性層からなる定着ベルトを作製した。
<Comparative example 2>
In place of the polyimide belt of Example 1, a cylindrical mold made of stainless steel (SUS316) was prepared, and a PFA tube having an inner diameter of 80.5 mmφ (resin 445HP-J, manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.) was opened. Then, methyl silicone rubber (DX35-2120, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was introduced into the gap while overflowing, and vulcanized at 200 ° C. for 2 hours after filling. The PFA tube was sputtered on the inner surface for 5 seconds under the conditions of an output of 1.5 W, a degree of vacuum of 4.67 Pa, an argon gas flow rate of 0.6 L / min, and a primer (Toray Dow Corning, DX39- 067) was coated to prepare a fixing belt comprising a release layer and a viscoelastic layer.
実施例1における構成の定着ベルトは、耐折強さ、損失弾性率及び表面硬度が所望の範囲にあり、紙剥離性が良好で、高光沢で、高画質を発現することができる定着ベルトであることが確認できた。一方、比較例1では粘弾性層を有さないため、損失弾性率が所望範囲を超え、硬度が高く、光沢がない定着ベルトであることが確認された。また、比較例2ではポリイミド層を有さないため、損失弾性率及び耐折強さが非常に弱く、硬度も低く、磨耗量も多いことが確認された。 The fixing belt having the configuration in Example 1 is a fixing belt that has folding strength, loss elastic modulus, and surface hardness in desired ranges, good paper peelability, high gloss, and high image quality. It was confirmed that there was. On the other hand, since Comparative Example 1 does not have a viscoelastic layer, it was confirmed that the loss elastic modulus exceeded the desired range, the hardness was high, and the glossy belt was not glossy. In Comparative Example 2, since the polyimide layer was not provided, it was confirmed that the loss elastic modulus and bending strength were very weak, the hardness was low, and the amount of wear was large.
Claims (4)
前記充填剤が、カーボン、金属、セラミック及びフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1記載の定着ベルト。 The polyimide layer contains a filler;
The fixing belt according to claim 1, wherein the filler is at least one selected from the group consisting of carbon, metal, ceramic, and fluororesin.
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