JP2017015965A - Base material for fixing belt, fixing belt, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着ベルト用基材、定着ベルト、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing belt substrate, a fixing belt, a fixing device, and an image forming apparatus.
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用する画像形成装置は、転写紙やOHP用シート等の記録媒体上の未定着トナー画像を加熱定着する定着装置を備えている。定着装置には、これまでベルトニップ方式が広く用いられてきた。 An image forming apparatus that employs an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine includes a fixing device that heats and fixes an unfixed toner image on a recording medium such as transfer paper or an OHP sheet. For the fixing device, a belt nip method has been widely used.
ベルトニップ方式の定着装置は、加圧ローラが、加熱機構部に循環移動可能に設けられた定着ベルトを付勢し、定着ベルトと加圧ローラが圧接することによりニップ部が形成されるものが知られている。このような定着装置は、加熱された定着ベルトに加圧ローラを圧接させてニップ部を形成し、ニップ部に通過させた記録媒体に未定着トナー画像を定着させるものである。 In a belt nip type fixing device, a pressure roller urges a fixing belt that can be circulated and moved to a heating mechanism portion, and a nip portion is formed when the fixing belt and the pressure roller are pressed against each other. Are known. In such a fixing device, a pressure roller is brought into pressure contact with a heated fixing belt to form a nip portion, and an unfixed toner image is fixed on a recording medium passed through the nip portion.
上記定着装置では、回転する加圧ローラに連れまわること、ニップ部の形成による繰り返し曲げひずみ、加熱源による直接の加熱等により、定着ベルトにかかる負荷が大きい。そのため、強度に優れたステンレス(SUS)やニッケル、アルミニウム、銅等の金属材料が定着ベルト用基材の材料として用いられることが多い。特に、ニッケルは強度が高く耐久性にも優れ、無端状のベルトの製造が容易であるため、定着ベルト用基材に適している。また、ニッケルの上に熱伝導率の高い銅層を積層することにより、定着ベルト全体の熱伝導率を高める技術が知られている(特許文献1参照)。 In the fixing device described above, the load applied to the fixing belt is large due to being accompanied by a rotating pressure roller, repeated bending strain due to formation of the nip portion, direct heating by a heating source, and the like. Therefore, metal materials such as stainless steel (SUS), nickel, aluminum, and copper having excellent strength are often used as the material for the fixing belt substrate. In particular, nickel is suitable for a fixing belt substrate because it has high strength and excellent durability, and can easily manufacture an endless belt. In addition, a technique for increasing the thermal conductivity of the entire fixing belt by laminating a copper layer having high thermal conductivity on nickel is known (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の定着ベルトは、銅層の強度がニッケル層に比して低いため、生産工程や出荷時におけるハンドリングの際や市場で使用される際等に、曲がりや変形を受けて回復不可能な凹み状の折れや潰れが生じる可能性がある。
However, since the strength of the copper layer of the fixing belt described in
そこで、本発明は、耐折れ曲がり性に優れた定着ベルト用基材、定着ベルト、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a fixing belt substrate, a fixing belt, a fixing device, and an image forming apparatus that are excellent in bending resistance.
上述した課題を解決するために請求項1に係る発明の定着ベルト用基材は、複数の金属層を積層してなる積層体を備え、可撓性を有する定着ベルト用基材であって、前記積層体が、ニッケルにより構成されたニッケル層と、前記ニッケル層に積層された銅と錫の合金を含む銅層と、前記ニッケル層が積層された面と反対側の前記銅層の面に積層された、ニッケルにより構成された保護層と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the fixing belt substrate of the invention according to
請求項1に記載の定着ベルト用基材によれば、銅層が銅と錫の合金を含んでいるため、銅層の強度を高めることができ、定着ベルト用基材として必要な熱伝導性を担保したまま、銅層の強度が低いことにより生じる凹み状の折れや潰れの発生を抑制することができる。また、ニッケルにより構成された保護層を銅層に積層することにより、銅層の酸化を抑制することができる。
According to the fixing belt substrate according to
本発明の一実施形態について図を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ1を示す模式図である。まず、図1を用いてプリンタ1全体の構成及び動作について説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
プリンタ1は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK(像担持体)の表面上に形成するために電子写真方式の4組の画像形成部10Y、10M、10C、10BK(像形成手段)を備えている。
The
これら画像形成部10Y、10M、10C、10BKの下方には、各画像形成部を通してシートSを搬送するための搬送ベルト20が張架されている。ここで、シートSとは、例えば転写紙や記録紙等の用紙(厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙等を含む)、塗工紙(コート紙やアート紙等を含む)、OHPシートもしくはOHPフィルム、トレーシングペーパ等を含み、画像転写可能な被画像形成媒体を意味する。
Below these
各画像形成部10Y、10M、10C、10BKの感光体ドラム1Y、1M、1C、1BKは、搬送ベルト20にそれぞれ転接配置され、シートSは搬送ベルト20の表面に静電的に吸着される。
The
4組の画像形成部10Y、10M、10C、10BKは、略同じ構造を有する。そのため、ここではシートSの搬送方向X最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部10Yについて代表して説明し、他の色用の画像形成部10M、10C、10BKについては色識別のための符号Y、M、C、BKを除き同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The four sets of
画像形成部10Yは、その略中央位置に搬送ベルト20に転接された感光体ドラム1Yを有する。感光体ドラム1Yの周囲には、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置2Yと、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置3Yと、ドラム表面に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置4Yと、現像されたトナー像を搬送ベルト20を介して搬送されるシートS上に転写する転写ローラ5Yと、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ6Yと、ドラム表面に残留した電荷を除去する適宜の除電ランプと、が、感光体ドラム1Yの回転方向に沿って順に配設されている。
The
搬送ベルト20の図中右方には、シートSを搬送ベルト20上に給紙するための給紙機構30が配設されている。給紙機構30から給紙されたシートSは、搬送ベルト20によって矢印X方向に搬送され、各画像形成部10Y、10M、10C、10BKによって順次、10Y、10M、10C、10BKの各色のトナー像がその表面に積層され、未定着のフルカラーのトナー像Tが形成される。
A
搬送ベルト20の図中左側には、後述する本発明の一実施形態に係る定着装置40が配設されている(図中、励磁コイル等は省略して記載してある。)。搬送ベルト20によって搬送されたシートSは、搬送ベルト20から連続して定着装置40を通って延びた搬送経路に搬送され、定着装置40を通過する。
A
定着装置40は、搬送されたシートS、すなわちその表面上にフルカラーのトナー像Tが転写された状態のシートSを加熱および加圧する。そして、フルカラーのトナー像Tを溶融してシートSに浸透させて定着させる。また、定着装置40は搬送方向X下流側に排紙ローラを介して排出する。
The
次に、図2及び図3を用いて定着装置40について説明する。図2は、定着装置40全体の概略構成を示す図である。図3は、定着装置40を構成する加圧ローラ42を示す図断面である。
Next, the
定着装置40は、図2に示すように、加熱機構部41と、加圧ローラ42と、を備えている。定着装置40は、加熱機構部41の定着ベルト7と加圧ローラ42との間に形成されるニップ部NでシートSを挟みこみ、シートSが通過する際に熱及び圧力を加え、トナー像TをシートSに定着させるものである。
As shown in FIG. 2, the
加熱機構部41は、シートSを加熱するものであり、搬送方向Xと直交する方向(図2の紙面に対して直交方向)に延びて配されている。加熱機構部41は、補強部材43と、ニップ形成部材44と、熱源45と、これらを内側に配して無端状に形成された定着ベルト7と、を備えている。定着ベルト7は、加圧ローラ42の回転駆動に従動して、図2における矢印A方向に循環移動可能に設けられている。また、定着ベルト7は、その幅方向が搬送方向Xと直交(図2の紙面に対して直交)するように配されている。この定着ベルト7については、後で詳細に説明する。
The
補強部材43は、定着ベルト7と加圧ローラ42との間にニップ部Nを形成するニップ形成部材44を補強し支持するためのものであり、加圧ローラ42の加圧力によるニップ形成部材44の変形や変位を抑止している。また、補強部材43は、定着ベルト7を循環移動可能に支持している。補強部材43は、搬送経路と直交する方向に延びて設けられた略三角柱状の部材であり、一側面が搬送ベルト20の面と平行に配され、当該側面からニップ形成部材44の上面を覆うようにフランジが形成されている。定着ベルト7は、補強部材43の形状によって略円筒型に整形されるとともに、その循環移動がガイドされる。補強部材43はこのような機能を満たすためにステンレスや鉄等の機械強度の大きい金属材料で形成されることが望ましい。
The reinforcing
ニップ形成部材44は、定着ベルト7を介して加圧ローラ42を加圧して、加圧ローラ42と定着ベルト7との間にニップ部Nを形成するためのものであり、金属材料からなる剛体部、ゴム材料からなる弾性部、剛体部及び弾性部を覆う潤滑シート等で構成されている。剛体部は、加圧ローラ42の加圧に耐えうるように、高剛性の金属、セラミック等で形成されることが望ましい。弾性部は、加圧ローラ42側の面が加圧ローラ42の曲率にならうように凹状に形成されていて、高速化に対応できるように十分なニップ部Nの幅が確保されるようになっている。
The
熱源45は、定着ベルト7を加熱するためのものである。熱源45は、循環移動する定着ベルト7が、熱源45の近傍を通過する際に定着ベルト7を加熱し、定着ベルト7全体を加熱する。
The
次に、図2及び図3を用いて加圧ローラ42について説明する。加圧ローラ42は、シートSに圧力を加えるものであり、適宜なスプリング等の弾性体によって、ニップ形成部材44側(図2において上側)に向け押圧されており、定着ベルト7を介してニップ形成部材44を押圧してニップ部Nを形成する。加圧ローラ42は、適宜な駆動モータによって回転駆動され、その回転方向は図2において矢印B方向で示されている。また、加圧ローラ42は、その軸が定着ベルト7の幅方向(図2の紙面に対して直交する方向)と平行になるように配置されている。
Next, the
加圧ローラ42は、金属製の円筒部材からなる芯金46上に、発泡弾性層47、ソリッド弾性層48、離型層49の順にそれぞれ積層された構造を有している。なお、加圧ローラ42の両端部である通紙領域外には定着ベルト7に接してこれを従動させるために、摩擦力確保を目的とした適宜のグリップ層が設けられている。
The
発泡弾性層47は、連続気泡を有する発泡弾性体からなる層であり、断熱性に優れている。このため、ニップ部Nを加熱する際に、定着ベルト7の熱を吸収しにくく、定着に必要な時間を短縮することができる。ソリッド弾性層48は、発泡弾性層47の上に形成されている。このソリッド弾性層48の厚さを0.2mm以上2mm以下にすることにより、芯金近傍の耐破泡性と高い接着強度とを得ることができる。ソリッド弾性層の材質は耐熱性を考慮すると、シリコーンゴムが好ましい。
The foamed
離型層49としては、耐熱性とトナーの付着防止とを考慮し、例えばフッ素系樹脂等を用いることができる。このようなフッ素系樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)や四フッ化エチレン樹脂(PTFE)等を挙げることができる。
As the
次に、図4を用いて本実施形態に係る定着ベルト7について詳細に説明する。図4は、定着ベルト7の一部を拡大して示す断面である。図4に示すように、本実施形態に係る定着ベルト7は、無端状に形成された定着ベルト用基材71と、定着ベルト用基材71の外周面に形成された弾性層72と、弾性層72の外周面に形成された離型層73と、定着ベルト用基材71の内周面に形成された摺動層74と、を備えて構成されている。
Next, the fixing
定着ベルト用基材71は、複数の金属層を積層してなる積層体71Aを備え、可撓性を有して構成されている。なお、積層体71Aは、その厚さが20μm以上50μm以下であることが好ましい。積層体71Aは、ニッケル層71bと、ニッケル層71bに積層された銅層71cと、銅層71cに積層された保護層71dと、を備えて構成されている。ニッケル層71bは、ニッケルにより構成されているが、例えば、りん、硫黄、炭素等の他の物質を含んでいてもよく、ニッケル合金であってもよい。ニッケル層71bに含まれるニッケルの含有量としては、99.0質量%以上99.9質量%以下であることが好ましく、99.2質量%以上99.6質量%以下であることがより好ましい。また、ニッケル層71bが、りんを含有する場合にはりんの含有量は0.4質量%以上0.7質量%以下であることが好ましく、硫黄を含有する場合には硫黄の含有量が0.003質量%以上0.02質量%以下であることが好ましく、炭素を含有する場合には炭素の含有量が0.012質量%以上0.03質量%以下であることが好ましい。
The fixing
ニッケル層71bの厚さは、0.5μm以上5μm以下であることが好ましく、1μm以上3μm以下であることがより好ましい。このような構成により、定着ベルト用基材71に求められる強度を得ることができる。
The thickness of the
銅層71cは、銅と錫の合金を含んで形成されており、ニッケル層71bに積層されている。また、銅層71cは、ニッケル層71bより厚く形成されており、その引張弾性率が40GPa以上に構成されている。
The
銅層71cの総質量に対する銅と錫の合金の質量の割合は、0.3質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上4.0質量%以下であることがより好ましい。このような構成により、銅層71cの強度をより高めることができる。
The ratio of the mass of the copper and tin alloy to the total mass of the
銅層71cは、例えば、硫酸、塩素等の他の物質を含んでいてもよい。銅層71cに含まれる銅の含有量としては、95質量%以上99.7質量%以下であることが好ましく、
96質量%以上99.5質量%以下であることがより好ましい。また、銅層71cが、硫黄を含有する場合には硫黄の含有量は0.003質量%以上0.01質量%以下であることが好ましく、塩素を含有する場合には塩素の含有量が0.001質量%以上0.002質量%以下であることが好ましい。
The
More preferably, it is 96 mass% or more and 99.5 mass% or less. In addition, when the
銅層71cの厚さは、20μm以上45μm以下であることが好ましく、25μm以上40μm以下であることがより好ましい。このような構成により、定着ベルト用基材71に求められる強度を確保しつつ、熱伝導性に優れた定着ベルト用基材71とすることができる。
The thickness of the
保護層71dは、ニッケル層71bが積層された面と反対側の銅層71cの面に積層されている。保護層71dは、ニッケル層71bと同様の組成であり、保護層71dの厚さは、0.5μm以上5μm以下であることが好ましく、1μm以上3μm以下であることがより好ましい。このような構成により、銅層71cの酸化を抑えて保護することができる。
The
弾性層72は、定着ベルト用基材71の外周面、つまり、積層体71Aの保護層71d上に積層されている。弾性層72は、光沢ムラのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で設けられている。このような目的を達成するため、弾性層72は、ゴム等の弾性を有する材料で構成されていることが好ましく、定着温度における耐熱性の観点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等から構成されることが好ましい。また、ゴム硬度は5°以上50°以下(JIS−A)、厚さは50μm以上500μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以上200μm以下である。
The
離型層73は、弾性層72の外周面、つまり、弾性層72の積層体71Aとは反対側の面に積層されている。離型層73は、定着ベルト7の表面にトナーやその他の汚れの付着を防止し、定着ベルト7の機能を維持することを目的として設けられている。離型層73の材料としては、例えば、フッ素系樹脂又はこれらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられる。フッ素系樹脂としては、PTFE、PFA、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等が挙げられる。
The
また、離型性と柔軟性とを両立させるために、離型層73の厚さは5μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上30μm以下である。
In order to achieve both mold release properties and flexibility, the thickness of the
摺動層74は、図2に示すように、ニップ形成部材44に接する層であり、シートS及び加圧ローラ42の動きに従動して定着ベルト7の回転を容易とする目的で設けられている。摺動層74は、定着ベルト用基材71の内周面に、例えば、摺動性が良好なポリイミド又はPFA等からなる層を、厚さが5μm以上30μm以下となるように積層して形成する。摺動層74の厚さが薄すぎると、磨耗により比較的短期に基材が露出し、耐久性が不足する場合があり、厚すぎるとトナー像T定着のための熱伝達性能が悪くなり定着不良となる場合がある。より好ましい厚さとしては10μm以上20μm以下である。
As shown in FIG. 2, the sliding
次に、定着ベルト用基材71の製造方法及び定着ベルト7の製造方法の一例について説明する。図5は、定着ベルト用基材71の製造に用いられる製造装置の一例を示す図である。図5に示される製造装置80は、液槽81と、電鋳槽82と、を備えている。液槽81内には、電鋳液83が収容されている。
Next, an example of a method for manufacturing the fixing
電鋳槽82は、その底部に電鋳液噴出パイプ84が連結され、液槽81内の電鋳液83が適宜な液送ポンプを介して、電鋳液噴出パイプ84から電鋳槽82内に供給されている。なお、電鋳槽82にはオーバーフロー部81aが形成されている。電鋳液83は、液槽81、電鋳液噴出パイプ84、電鋳槽82、オーバーフロー部81a、そして液槽81の順に循環されている。
The
また、電鋳槽82内には、2つのアノード電極85が配置され、その中央には円筒状の電鋳母型86(カソード電極兼用)が配置されている。電鋳母型86の材質は通電可能な金属を用いることが出来るが、電鋳液83に侵されることを考えるとステンレス製が望ましい。電鋳母型86は、製造される定着ベルト用基材71の全体の厚さが均一となるようにその円筒の軸を中心にして回転可能となっていて、電鋳中は適宜の駆動機構により回転駆動される。
In addition, two
製造装置80を用いた電鋳により銅層71cを得るためには、電鋳液83として銅−錫電鋳液を用いる。一方、ニッケル層71b及び保護層71dを得るためには、電鋳液83としてニッケル電鋳液を用いる。
In order to obtain the
銅−錫電鋳液としては、当該分野で一般的に用いられる各種電鋳液を用いることができるが、ピロリン酸銅(II)、二リン酸錫(II)及びピロリン酸カリウムからなる電鋳液を用いることが好ましい。 As the copper-tin electroforming liquid, various electroforming liquids generally used in this field can be used, and electroforming composed of copper (II) pyrophosphate, tin (II) diphosphate and potassium pyrophosphate. It is preferable to use a liquid.
銅−錫電鋳液としては、銅−錫電鋳液中に含まれる錫と銅に対するピロリン酸の割合(以下P比と称する。)が8以上20以下であることが好ましく、8以上10以下であることがより好ましい。P比が8未満であると、銅や錫が不溶性錯塩を形成し正常なめっき(銅層71c)が得られ難くなる。またP比が20を超えると、つまり、ピロリン酸カリウムの量が多いと、電流効率が低下し実用的ではない。なお、P比は以下の式で求められる。
As a copper-tin electroforming liquid, it is preferable that the ratio (henceforth P ratio) of the pyrophosphoric acid with respect to the tin and copper contained in a copper-tin electroforming liquid is 8-20, Preferably it is 8-10. It is more preferable that If the P ratio is less than 8, copper or tin forms an insoluble complex salt, and normal plating (
P比=[(ピロリン酸原子量/ピロリン酸カリウム原子量)×ピロリン酸カリウム濃度(g/L)+(ピロリン酸原子量/二リン酸錫(II)原子量)×二リン酸錫(II)濃度(g/L)+(ピロリン酸原子量/ピロリン酸銅(II)原子量)×ピロリン酸銅(II)濃度(g/L)]/[(錫原子量/二リン酸錫(II)原子量)×二リン酸錫(II)濃度(g/L)+(銅原子量/ピロリン酸銅(II)原子量)×ピロリン酸銅(II)濃度(g/L)] P ratio = [(Amount of pyrophosphate atom / Atom weight of potassium pyrophosphate) × Potassium pyrophosphate concentration (g / L) + (Amount of pyrophosphate atom / Amount of tin (II) diphosphate) × Tin (II) diphosphate concentration (g / L) + (atomic weight of pyrophosphate / copper (II) pyrophosphate) × concentration of copper (II) pyrophosphate (g / L)] / [(atomic weight of tin / atomic weight of tin (II) diphosphate) × diphosphoric acid Tin (II) concentration (g / L) + (copper atomic weight / copper pyrophosphate (II) atomic weight) × copper pyrophosphate (II) concentration (g / L)]
銅−錫電鋳液として具体的には、ピロリン酸銅(II)を、20g/L以上60g/L以下、好ましくは45g/L以上55g/L以下程度含有し、二リン酸錫(II)を、1g/L以上10g/L以下、好ましくは3g/L以上6g/L以下程度含有し、ピロリン酸カリウムを、0g/L以上500g/L以下、好ましくは200g/L以上300g/L以下程度含有したものが挙げられる。また、上記以外にさらにシュウ酸アンモニウムを、20g/L以上40g/L以下程度含有したものが挙げられる。 Specifically, the copper-tin electroforming solution contains copper (II) pyrophosphate in an amount of 20 g / L to 60 g / L, preferably about 45 g / L to 55 g / L, and tin (II) diphosphate. 1 g / L or more and 10 g / L or less, preferably about 3 g / L or more and 6 g / L or less, and potassium pyrophosphate is 0 g / L or more and 500 g / L or less, preferably about 200 g / L or more and 300 g / L or less. What was contained is mentioned. Moreover, what contains about 20 g / L or more and 40 g / L or less of ammonium oxalate other than the above is mentioned.
銅−錫電鋳液には、上記以外に、ポリリン酸、アンモニア水等のpH調整剤、さらには、平滑化、結晶微細化を目的とした一次光沢剤として、3,3'-ジチオビス(1-プロパンスルホン酸)二ナトリウム、レベリング剤として、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、高温での引張弾性率改善及び再結晶抑制剤として、2-メルカプトベンズイミダゾール-5-スルホン酸ナトリウム塩及び塩酸等を添加することができる。また、銅−錫電鋳液のpHは、好ましくは8.0以上9.5以下である。 In addition to the above, the copper-tin electroforming liquid includes 3,3′-dithiobis (1) as a pH brightener such as polyphosphoric acid and aqueous ammonia, and as a primary brightener for smoothing and crystal refining. -Propanesulfonic acid) Disodium, polydiallyldimethylammonium chloride as leveling agent, 2-mercaptobenzimidazole-5-sulfonic acid sodium salt, hydrochloric acid, etc. are added as tensile modulus improvement and recrystallization inhibitor at high temperature be able to. The pH of the copper-tin electroforming liquid is preferably 8.0 or more and 9.5 or less.
銅−錫合金電鋳を行う際の製造装置80における電流値や電鋳時間等の製造条件は、電流密度により母型表面積毎に設定され、電流密度は、1A/dm2以上6A/dm2以下程度であることが好ましい。
Manufacturing conditions such as a current value and an electroforming time in the
ニッケル電鋳液としては、当該分野で一般的に用いられる各種電鋳液を用いることができるが、スルファミン酸ニッケル電鋳液を用いることが好ましく、さらに、含リン成分、含塩素成分、含硫黄成分、及び、含炭素成分を含むことが好ましい。また、スルファミン酸ニッケル電鋳液には、ホウ酸、ギ酸、酢酸ニッケル等のpH緩衝剤、さらには、平滑化、ピット防止、結晶微細化、残留応力の低減等を目的として、光沢剤、ピット防止剤、内部応力減少剤等を添加することができる。スルファミン酸ニッケル電鋳液としては、例えば、スルファミン酸ニッケル四水塩を300g/L以上600g/L以下、塩化ニッケルを0g/L以上30g/L以下、ホウ酸を20g/L以上40g/L以下、適量の一次光沢剤、二次光沢剤等を含有しているものが挙げられる。また、ニッケル電鋳液のpHは、好ましくは3.5以上4.5以下である。 As the nickel electroforming liquid, various electroforming liquids generally used in the field can be used, but it is preferable to use a nickel sulfamate electroforming liquid, and further, a phosphorus-containing component, a chlorine-containing component, and a sulfur-containing component. It is preferable that a component and a carbon-containing component are included. In addition, nickel sulfamate electroforming liquids include pH buffering agents such as boric acid, formic acid, and nickel acetate, as well as brighteners and pits for the purpose of smoothing, preventing pits, refining crystals, reducing residual stress, etc. An inhibitor, an internal stress reducing agent, and the like can be added. Examples of the nickel sulfamate electroforming solution include nickel sulfamate tetrahydrate of 300 g / L to 600 g / L, nickel chloride of 0 g / L to 30 g / L, and boric acid of 20 g / L to 40 g / L. And those containing an appropriate amount of primary brightener, secondary brightener and the like. The pH of the nickel electroforming solution is preferably 3.5 or more and 4.5 or less.
ニッケル電鋳を行う際の電流値や電鋳時間等の製造装置80における製造条件は、電流密度により母型表面積毎に設定される。電流密度は、1〜14A/dm2程度であることが好ましい。
Manufacturing conditions in the
次に、製造装置80を用いた製造手順について説明する。電鋳母型86の表面を洗浄した後、電鋳液83としてのニッケル電鋳液で満たした図5の電鋳槽82に電鋳母型86を浸漬し、電鋳を開始する。電鋳により形成されるニッケル電鋳膜が、所望のニッケル層の厚さとなる時間が経過した後に、電鋳を終了し、電鋳母型86を電鋳槽82から引上げ、形成されたニッケル層71b表面を水洗する。
Next, a manufacturing procedure using the
その後、ニッケル層71bが形成された電鋳母型86を、電鋳液83としての銅−錫電鋳液で満たした図5の電鋳槽82に浸漬し、電鋳を開始する。電鋳により形成される銅電鋳膜が、所望の銅層の厚さとなる時間が経過した後に、電鋳を終了し、電鋳母型86を電鋳槽82から引上げ、形成された銅層71c表面を水洗する。
Thereafter, the
その後、再度図5の電鋳槽にて、上記と同様にニッケル電鋳液を用いて電鋳母型86に保護層71dを形成する。得られた、ニッケル層71b、銅層71c及び保護層71dから成る積層体71Aは、電鋳母型86ごと電鋳槽82から引き上げられ、水洗後、熱収縮を目的として、冷却水へ浸漬されて10℃以下に冷却される。次に、電鋳母型86と積層体71Aとの界面に高圧の水を噴射し、電鋳母型86と積層体71Aとの間に空隙を形成する。空隙が形成された積層体71Aの端部を把持した状態で、電鋳母型86を軸方向に相対的に移動させることで、積層体71Aは、電鋳母型86から脱型される。このようにして得られた積層体71Aの両端を切り落とし、所定の長さとすることで、無端状の定着ベルト用基材71が得られる。
Thereafter, in the electroforming tank of FIG. 5 again, the
上記のようにして得られた定着ベルト用基材71を用いて、その内周面に摺動層74、その外周面に、弾性層72、離型層73を公知の方法により形成し、定着ベルト7を得る。ここで、定着ベルト用基材71に求められる性能としては、定着ベルト7を構成したときの耐久性、柔軟性、及び、定着温度での使用に耐え得る耐熱性が挙げられ、弾性層、離型層等もこれら性能を満足するように形成する。
Using the fixing
本実施形態に係る定着ベルト用基材71によれば、積層体71Aの銅層71cが銅と錫の合金を含んでいるため、銅層71cの強度を高めることができる。従って、本実施形態に係る定着ベルト用基材71は、定着ベルト用基材71として必要な熱伝導性を担保したまま、銅層71cの強度が低いことにより生じる凹み状の折れや潰れの発生を抑制し、耐折れ曲がり性に優れる。
According to the fixing
また、本実施形態に係る定着ベルト用基材71によれば、ニッケルにより構成された保護層71dが銅層71cに積層しているため、銅層71cの酸化を抑制することができる。
Moreover, according to the fixing
また、本実施形態に係る定着ベルト用基材71によれば、積層体71Aの厚さを20μm以上50μm以下とすると、凹み状の折れや潰れの発生を抑制し、耐折れ曲がり性に優れた定着ベルト用基材とすることができる。積層体71Aの厚さが20μm未満であると、強度がやや劣る可能性がある。一方、定着ベルト用基材71の厚さが50μmを超えると、当該定着ベルト用基材71を備えた定着装置及び画像形成装置におけるスタートアップ時間が上昇する。積層体71Aの厚さとしては、より好ましくは25μm以上45μm以下であり、さらに好ましくは30μm以上40μm以下である。このような構成により、強度及び熱伝導性に優れた定着ベルト用基材71とすることができる。
Further, according to the fixing
また、本実施形態に係る定着ベルト用基材71によれば、積層体71Aの銅層71cが、ニッケル層71bより厚く形成されているため、折れや潰れの発生を抑制しつつ、定着ベルト用基材71としての熱伝導率を高める事が出来る。
Further, according to the fixing
また、本実施形態に係る定着ベルト用基材71によれば、積層体71Aの銅層71cは、その引張弾性率が40GPa以上であるため、銅層71cの強度不足により生じる折れや潰れの発生を抑制することができる。銅層71cの引張弾性率が40GPa未満であると、銅層71cの強度がやや劣る可能性がある。
In addition, according to the fixing
また、本実施形態に係る定着ベルト7は、定着ベルト用基材71を備えているため、熱伝導性を担保したまま、凹み状の折れや潰れの発生を抑制することができる。
In addition, since the fixing
また、本実施形態に係る定着装置40及び当該定着装置40を備えたプリンタ1は、対折れ曲がり性に優れ、高負荷の使用環境に耐える定着ベルト7を備えているため、印刷速度の高速化の要求に対応でき、長期間安定して画像を形成することができる。さらに、熱伝導率の高い定着ベルト7を備えているため、スタートアップ時間が短く、プリンタ1及び定着装置40立ち上げ時の省エネ性にも優れる。
In addition, the fixing
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の定着ベルト用基材、定着ベルト、定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to the said embodiment. That is, those skilled in the art can implement various modifications in accordance with conventionally known knowledge without departing from the scope of the present invention. Of course, such modifications are also included in the scope of the present invention as long as they have the configurations of the fixing belt substrate, the fixing belt, the fixing device, and the image forming apparatus of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、積層体71Aの厚さが20μm以上50μm以下であるとしたが、凹み状の折れや潰れの発生を抑制することができれば、これに限定されることはない。
For example, in the above-described embodiment, the thickness of the
また、上記実施形態においては、銅層71cの引張弾性率が、40GPa以上であるとしたが、凹み状の折れや潰れの発生を抑制することができれば、これに限定されることはない。
Moreover, in the said embodiment, although the tensile elasticity modulus of the
また、上記実施形態においては、積層体71Aが、ニッケル層71bと、銅層71cと、保護層71dとからなり、定着ベルト用基材71を形成する構成としたが、これに限定されることはなく、定着ベルト用基材71は、他の層を備えていてもよい。例えば、ニッケル層71bの銅層71cとは反対側の面に他の層を積層してもよく、保護層71dの銅層71cとは反対側の面に他の層を積層してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態においては、定着ベルト7が、無端状に形成された定着ベルト用基材71と、定着ベルト用基材71の外周面に形成された弾性層72と、弾性層72の外周面に形成された離型層73と、定着ベルト用基材71の内周面に形成された摺動層74と、を備える構成としたが、これに限定されることはない。例えば、弾性層72と離型層73との間や、定着ベルト用基材71との間に他の層を形成してもよい。また、必要に応じて、各層間にプライマー層を設けてもよい。
In the above embodiment, the fixing
以下に、本発明の実施例を示す。なお、以下作製する実施例1〜6及び比較例1〜3の定着ベルトに用いる定着ベルト用基材のニッケル層、銅層及び保護層の厚さを図6の(表1)に示す。また、銅層における、銅層全体の質量に対する錫の含有量(質量%)、硫黄の含有量(質量%)及び塩素の含有量(質量%)を図7の(表2)に示す。なお、(表1)及び(表2)において、括弧内は単位を示している。 Examples of the present invention are shown below. In addition, the thicknesses of the nickel layer, the copper layer, and the protective layer of the base material for the fixing belt used for the fixing belts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 to be produced are shown in Table 1 in FIG. Moreover, content (mass%) of tin with respect to the mass of the whole copper layer in a copper layer, content (mass%) of sulfur, and content (mass%) of chlorine are shown in (Table 2) of FIG. In (Table 1) and (Table 2), the parentheses indicate units.
[実施例1に用いる定着ベルト用基材]
(1.ニッケル層の作製)
図5に示す製造装置において、胴部の直径が30mm、長さが460mmのステンレス製の電鋳母型を用い、ニッケル電鋳を行った。ニッケル電鋳液には、スルファミン酸ニッケル電鋳液を用いた。スルファミン酸ニッケル電鋳液の組成は、スルファミン酸ニッケル四水塩525g/L、ホウ酸33g/Lであり、適量の一次光沢剤、二次光沢剤を含有している。電鋳時のニッケル電鋳液の温度は55±3℃に調整し、電鋳母型を回転させながら、電流密度を4A/dm2としてニッケル電鋳を行い、厚さが1μmのニッケル層を形成した。その後、表面にニッケル層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
[Fixing Belt Substrate Used in Example 1]
(1. Preparation of nickel layer)
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, nickel electroforming was performed using a stainless steel electroforming mother mold having a body diameter of 30 mm and a length of 460 mm. A nickel sulfamate electroforming liquid was used as the nickel electroforming liquid. The composition of the nickel sulfamate electroforming solution is nickel sulfamate tetrahydrate 525 g / L and boric acid 33 g / L, and contains appropriate amounts of primary brightener and secondary brightener. The temperature of the nickel electroforming solution during electroforming was adjusted to 55 ± 3 ° C., and while rotating the electroforming mold, nickel electroforming was performed with a current density of 4 A / dm 2 , and a nickel layer with a thickness of 1 μm was formed. Formed. Thereafter, the electroforming mother mold having a nickel layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(2.銅層の作製)
次いで、銅電鋳をおこなった。銅−錫電鋳液の組成は、図8の(表3)に示すとおりである。電鋳時の銅−錫電鋳液の温度は45±3℃に調整し、母型を回転させながら、電流密度を1A/dm2として電鋳を行い、厚さが28μmの銅層を形成した。表面に銅層が積層された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
(2. Preparation of copper layer)
Subsequently, copper electroforming was performed. The composition of the copper-tin electroforming liquid is as shown in (Table 3) of FIG. The temperature of the copper-tin electroforming solution during electroforming is adjusted to 45 ± 3 ° C., and the electroforming is performed at a current density of 1 A / dm 2 while rotating the mother die to form a copper layer having a thickness of 28 μm. did. The electroforming mother mold having a copper layer laminated on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(3.保護層の作製)
次いで、上記(1.ニッケル層の作製)と同様の手法で最表面に厚さが1μmのニッケル層を積層させて、電鋳母型からの脱型・洗浄後、全長が360mmになるよう両端をカットすることで、ニッケル層、銅層、ニッケルにより構成された保護層の3層構造の積層体を備える実施例1に用いる定着ベルト用基材を得た。
(3. Preparation of protective layer)
Next, a nickel layer having a thickness of 1 μm is laminated on the outermost surface in the same manner as described above (1. Preparation of nickel layer), and after removing from the electroforming mother mold and cleaning, both ends are adjusted so that the total length becomes 360 mm. The base material for fixing belts used for Example 1 provided with the laminated body of the three-layer structure of the protective layer comprised with the nickel layer, the copper layer, and nickel was obtained.
[実施例2に用いる定着ベルト用基材]
実施例1の(2.銅層の作製)において、銅層の厚さが38μmになるようにしたこと以外は全て実施例1と同様の条件で実施例2に用いる定着ベルト用基材を作製した。
[Fixing Belt Substrate Used in Example 2]
A fixing belt substrate used in Example 2 was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the copper layer was 38 μm in Example 2 (2. Production of copper layer). did.
[実施例3〜5に用いる定着ベルト用基材]
(1.ニッケル層の作製)
図5に示す製造装置において、実施例1と同一の条件でニッケル電鋳を行い、厚さが1μmのニッケル層を形成した。ニッケル電鋳液には、実施例1と同様のスルファミン酸ニッケル電鋳液を用いた。その後、表面にニッケル層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
[Fixing Belt Substrate Used in Examples 3 to 5]
(1. Preparation of nickel layer)
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, nickel electroforming was performed under the same conditions as in Example 1 to form a nickel layer having a thickness of 1 μm. As the nickel electroforming liquid, the same nickel sulfamate electroforming liquid as in Example 1 was used. Thereafter, the electroforming mother mold having a nickel layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(2.銅層の作製)
次いで、銅電鋳をおこなった。銅−錫電鋳液の組成は、図8の(表3)に示すとおりである。電鋳時の銅−錫電鋳液の温度は45±3℃に調整し、母型を回転させながら、電流密度を1A/dm2として電鋳を行い、厚さが38μmの銅層を形成した。表面に銅層が積層された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
(2. Preparation of copper layer)
Subsequently, copper electroforming was performed. The composition of the copper-tin electroforming liquid is as shown in (Table 3) of FIG. The temperature of the copper-tin electroforming solution during electroforming is adjusted to 45 ± 3 ° C., and the electroforming is performed with the current density of 1 A / dm 2 while rotating the matrix, forming a copper layer with a thickness of 38 μm. did. The electroforming mother mold having a copper layer laminated on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(3.保護層の作製)
次いで、上記(1.ニッケル層の作製)と同様の手法で最表面に厚さが1μmのニッケル層を積層させて、実施例1と同様に実施例3〜5に用いる定着ベルト用基材を得た。
(3. Preparation of protective layer)
Next, a nickel layer having a thickness of 1 μm is laminated on the outermost surface in the same manner as described above (1. Preparation of nickel layer), and the fixing belt substrate used in Examples 3 to 5 is used as in Example 1. Obtained.
[実施例6に用いる定着ベルト用基材]
(1.ニッケル層の作製)
図5に示す製造装置において、実施例1と同一の条件でニッケル電鋳を行い、厚さが1μmのニッケル層を形成した。ニッケル電鋳液には、実施例1と同様のスルファミン酸ニッケル電鋳液を用いた。その後、表面にニッケル層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
[Fixing Belt Substrate Used in Example 6]
(1. Preparation of nickel layer)
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, nickel electroforming was performed under the same conditions as in Example 1 to form a nickel layer having a thickness of 1 μm. As the nickel electroforming liquid, the same nickel sulfamate electroforming liquid as in Example 1 was used. Thereafter, the electroforming mother mold having a nickel layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(2.銅層の作製)
次いで、銅電鋳をおこなった。銅−錫電鋳液の組成は、図8の(表3)に示すとおりである。実施例2〜5の(2.銅層の作製)において、電流密度を3A/dm2になるようにしたこと以外は全て実施例2〜5と同様の条件で銅層を形成した。表面に銅層が積層された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
(2. Preparation of copper layer)
Subsequently, copper electroforming was performed. The composition of the copper-tin electroforming liquid is as shown in (Table 3) of FIG. In the Examples 2-5 (2. Preparation of the copper layer) was formed a copper layer under the same conditions as in Example 2-5 except that the so current density of 3A / dm 2. The electroforming mother mold having a copper layer laminated on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(3.保護層の作製)
次いで、上記(1.ニッケル層の作製)と同様の手法で最表面に厚さが1μmのニッケル層を積層させて、実施例1と同様に実施例6に用いる定着ベルト用基材を得た。
(3. Preparation of protective layer)
Next, a nickel layer having a thickness of 1 μm was laminated on the outermost surface by the same method as described above (1. Preparation of nickel layer) to obtain a fixing belt substrate used in Example 6 as in Example 1. .
(表2)に示すとおり、上記実施例1〜6に用いる定着ベルト用基材における銅層は、錫、硫黄及び塩素の含有量がそれぞれ異なっている。これは、(表3)に示すように銅−錫電鋳液の組成を変えることにより調整している。 As shown in Table 2, the copper layers in the fixing belt base materials used in Examples 1 to 6 have different contents of tin, sulfur and chlorine. This is adjusted by changing the composition of the copper-tin electroforming solution as shown in (Table 3).
[比較例1に用いる定着ベルト用基材]
(1.ニッケル層の作製)
図5に示す製造装置において、実施例1と同一の条件でニッケル電鋳を行い、厚さが29μmのニッケル層を形成した。ニッケル電鋳液には、実施例1と同様のスルファミン酸ニッケル電鋳液を用いた。その後、表面にニッケル層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
[Fixing Belt Substrate Used in Comparative Example 1]
(1. Preparation of nickel layer)
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, nickel electroforming was performed under the same conditions as in Example 1 to form a nickel layer having a thickness of 29 μm. As the nickel electroforming liquid, the same nickel sulfamate electroforming liquid as in Example 1 was used. Thereafter, the electroforming mother mold having a nickel layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(2.銅層の作製)
次いで、銅電鋳をおこなった。銅電鋳液の組成は、硫酸銅(II)五水和物80g/L、硫酸200g/Lである。電鋳時の銅電鋳液の温度は55±3℃に調整し、母型を回転させながら、電流密度を4A/dm2として電鋳を行い、厚さが10μmの銅層を形成した。表面に銅層が積層された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
(2. Preparation of copper layer)
Subsequently, copper electroforming was performed. The composition of the copper electroforming solution is copper (II) sulfate pentahydrate 80 g / L and sulfuric acid 200 g / L. The temperature of the copper electroforming liquid at the time of electroforming was adjusted to 55 ± 3 ° C., and electroforming was performed at a current density of 4 A / dm 2 while rotating the mother die to form a 10 μm thick copper layer. The electroforming mother mold having a copper layer laminated on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(3.保護層の作製)
次いで、上記(1.ニッケル層の作製)と同様の手法で最表面に厚さが1μmのニッケル層を積層させて、実施例1と同様に比較例1に用いる定着ベルト用基材を得た。
(3. Preparation of protective layer)
Next, a nickel layer having a thickness of 1 μm was laminated on the outermost surface in the same manner as described above (1. Preparation of nickel layer) to obtain a fixing belt substrate used in Comparative Example 1 as in Example 1. .
[比較例2に用いる定着ベルト用基材]
比較例1の(2.銅層の作製)において、銅層の厚さが20μmになるようにしたこと以外は全て比較例1と同様の条件で比較例2に用いる定着ベルト用基材を作製した。
[Fixing Belt Substrate Used in Comparative Example 2]
A fixing belt substrate used in Comparative Example 2 was prepared under the same conditions as in Comparative Example 1 except that the thickness of the copper layer was 20 μm in Comparative Example 1 (2. Production of copper layer). did.
[比較例3に用いる定着ベルト用基材]
(1.ニッケル層の作製)
図5に示す製造装置において、実施例1と同一の条件でニッケル電鋳を行い、厚さが1μmのニッケル層を形成した。ニッケル電鋳液には、比較例1と同様のスルファミン酸ニッケル電鋳液を用いた。その後、表面にニッケル層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
[Fixing Belt Substrate Used in Comparative Example 3]
(1. Preparation of nickel layer)
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, nickel electroforming was performed under the same conditions as in Example 1 to form a nickel layer having a thickness of 1 μm. The same nickel sulfamate electroforming solution as in Comparative Example 1 was used as the nickel electroforming solution. Thereafter, the electroforming mother mold having a nickel layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(2.銅層の作製)
次いで、銅電鋳をおこなった。比較例1と同一の条件で銅電鋳を行い、厚さが18μmの銅層を形成した。銅電鋳液には、比較例1と同様の硫酸銅電鋳液を用いた。その後、表面に銅層が形成された電鋳母型を電鋳槽から引き上げ、水により洗浄した。
(2. Production of copper layer)
Subsequently, copper electroforming was performed. Copper electroforming was performed under the same conditions as in Comparative Example 1 to form a copper layer having a thickness of 18 μm. The same copper sulfate electroforming solution as in Comparative Example 1 was used as the copper electroforming solution. Thereafter, the electroforming mother mold having a copper layer formed on the surface was pulled up from the electroforming tank and washed with water.
(3.保護層の作製)
次いで、上記(1.ニッケル層の作製)と同様の手法で最表面に厚さが1μmのニッケル層を積層させて、比較例3に用いる定着ベルト用基材を得た。
(3. Preparation of protective layer)
Next, a nickel layer having a thickness of 1 μm was laminated on the outermost surface in the same manner as in (1. Preparation of nickel layer) to obtain a fixing belt substrate used in Comparative Example 3.
[実施例及び比較例の作製]
上記作製した実施例及び比較例に用いる定着ベルト用基材を用いて、図4に示すように、その内周面に摺動層、外周面に弾性層、及び、離型層をこの順で形成した。具体的には、まず、熱源としてのハロゲンヒータからの輻射熱を吸収する為に、PTFEに対しカーボンブラックを配合して分散させたものをスプレー塗工にて、定着ベルト用基材の内周面に形成することにより、黒色のPTFE膜からなる厚さ15μmの摺動層を形成した。次に、シリコーンゴム(東レ・ダウコーニング社製)を、スプレー塗工にて定着ベルト用基材の外周面に形成することにより、厚さ120μmの弾性層を形成した。次に、純粋で希釈したプライマー(東レ・ダウコーニング社製)を塗布し、さらに離型層として厚さ10μmのPFAチューブ(クラボウ社製)を被覆し、200℃で30分乾燥させた。最後に、全長が350mmになるよう両端をカットすることで、実施例1〜6及び比較例1〜3の定着ベルトを得た。
[Production of Examples and Comparative Examples]
As shown in FIG. 4, using the fixing belt substrate used in the above-described Examples and Comparative Examples, a sliding layer is provided on the inner peripheral surface, an elastic layer and a release layer are provided on the outer peripheral surface in this order. Formed. Specifically, first, in order to absorb the radiant heat from a halogen heater as a heat source, carbon black is blended and dispersed in PTFE, and the inner peripheral surface of the fixing belt substrate is then spray-coated. Thus, a 15 μm-thick sliding layer made of a black PTFE film was formed. Next, an elastic layer having a thickness of 120 μm was formed by forming silicone rubber (manufactured by Dow Corning Toray) on the outer peripheral surface of the fixing belt substrate by spray coating. Next, a pure and diluted primer (manufactured by Toray Dow Corning) was applied, and a 10 μm thick PFA tube (manufactured by Kurabo Industries) was further coated as a release layer, and dried at 200 ° C. for 30 minutes. Finally, the fixing belts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained by cutting both ends so that the total length was 350 mm.
上記実施例1〜6及び比較例1〜3について、検査時等におけるハンドリングの際や、出荷前の梱包の際に生じる折れや潰れについて、それぞれ1000本ずつ評価した。当該評価の後、折れや潰れが発生していなかった定着ベルトを用いて、スタートアップ時間及び折れや潰れの発生率を評価した。以下に、評価方法について説明する。 About the said Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, 1000 each was evaluated about the folding and the crushing which arise in the case of handling at the time of an inspection, etc., and in the case of packing before shipment. After the evaluation, the start-up time and the rate of occurrence of breakage or crushing were evaluated using a fixing belt that did not break or crush. The evaluation method will be described below.
[折れや潰れの発生率評価]
定着ユニットに、上記評価後の実施例1〜6及び比較例1〜3を、リコー社製の複写機RICOH MPC4503の定着ユニットにセットし、10000枚通紙させた。次に、各定着ベルトを定着ユニットから取り外し、折れや潰れの発生を目視により評価した。そして、10μm〜20μm程度の突起や、回復不可能な折れ跡や曲がり変形が確認された定着ベルトについては、折れや潰れが発生していると判断し、その発生率を算出した。結果を図9の(表4)に示す。
[Evaluation of occurrence rate of breakage and crushing]
In the fixing unit, Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 after the evaluation were set in a fixing unit of a copying machine RICOH MPC4503 manufactured by Ricoh, and 10,000 sheets were passed. Next, each fixing belt was removed from the fixing unit, and the occurrence of breakage or crushing was visually evaluated. And about the processus | protrusion of about 10 micrometers-20 micrometers, and the fixing belt in which the unrecoverable bending trace and bending deformation | transformation were confirmed, it determined that the folding and the crushing had generate | occur | produced, and calculated the incidence. The results are shown in (Table 4) of FIG.
[スタートアップ時間評価]
上記、[折れや潰れの発生率評価]において、定着ユニットの電源投入時における実施例1〜6及び比較例1〜3の定着ベルトの温度が、印刷可能な温度までに要する時間を測定した。結果を図9の(表4)に示す。
[Startup time evaluation]
In the above [Evaluation of occurrence rate of breakage and crushing], the time required until the temperature of the fixing belts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 when the power of the fixing unit is turned on can be measured was measured. The results are shown in (Table 4) of FIG.
また、実施例1〜6及び比較例1〜3に用いる定着ベルト用基材における銅層の引張弾性率を測定した。以下に、測定方法について説明する。 Moreover, the tensile elasticity modulus of the copper layer in the base material for fixing belts used for Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3 was measured. The measurement method will be described below.
[引張弾性率測定]
実施例1〜6及び比較例1〜3の銅層の引張弾性率を測定した。測定は、厚さ1μmのニッケル層を作製し、そこに厚さ30μmの銅層を積層させて、実施例1〜6及び比較例1〜3に用いられる定着ベルト用基材の銅層のサンプルを得た。各サンプルの作製は、上記実施例1〜6及び比較例1〜3に用いる定着ベルト用基材の作製方法と同様に行った。上記のようにして得られたサンプルを用いて、実施例1〜6及び比較例1〜3の銅層の引張弾性率を測定した。
[Tensile modulus measurement]
The tensile elastic modulus of the copper layer of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3 was measured. The measurement is made of a nickel layer having a thickness of 1 μm, and a copper layer having a thickness of 30 μm is laminated thereon, and a sample of the copper layer of the base material for fixing belt used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 Got. Each sample was produced in the same manner as the production method of the fixing belt substrate used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. Using the samples obtained as described above, the tensile elastic moduli of the copper layers of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were measured.
引張弾性率の測定は、オートグラフAGS−5KNX(島津製作所製)を用い、JIS Z 2241の金属材料引張試験方法に準じて行った。引張方向はベルト周方向とし、200℃において、引張速度10mm/minで試験を行った。引張弾性率の取得範囲は45〜60N負荷時とし、区間のデータ値を最小2乗法により平均化したものとする。結果を図9の(表4)に示す。 The tensile modulus was measured according to JIS Z 2241 metal material tensile test method using Autograph AGS-5KNX (manufactured by Shimadzu Corporation). The tensile direction was the belt circumferential direction, and the test was performed at 200 ° C. at a tensile speed of 10 mm / min. The range of acquisition of the tensile modulus is 45 to 60 N load, and the data values in the section are averaged by the least square method. The results are shown in (Table 4) of FIG.
なお、(表4)において、括弧内は単位を示している。さらに、スタートアップ時間が6秒以下のものを合格、6秒を越えるものを不合格とし、また、折れや潰れの発生率が1%以下のものを合格、1%を越えるものを不合格とし、総合評価として、スタートアップ時間と折れや潰れの発生率の両方について合格したものに○印を、どちらか一方のみ合格のもの又はどちらも不合格のものに×印を(表4)に付した。 In (Table 4), the parentheses indicate units. Furthermore, those with a startup time of 6 seconds or less are accepted, those with a startup time exceeding 6 seconds are rejected, those with an occurrence rate of breakage or crushing of 1% or less are accepted, those with more than 1% are rejected, As a comprehensive evaluation, ○ marks were given to those that passed both the start-up time and the occurrence rate of breakage and crushing, and X marks were given to those that passed only one or both failed (Table 4).
また、比較例3に関しては、定着ベルト用基材の積層体の厚さが20μm以下である事から、試験開始から10000枚通紙時点で、定着ユニットから異常音が発生した為、確認したところ、表層が割れた状態になっており、積層体の各層を剥離した結果、銅層のひび割れが確認された。よって、折れや潰れの発生率の評価を中断した。 Regarding Comparative Example 3, since the thickness of the base material for the fixing belt was 20 μm or less, abnormal noise was generated from the fixing unit when 10,000 sheets were passed from the start of the test. The surface layer was in a cracked state, and as a result of peeling off each layer of the laminate, cracks in the copper layer were confirmed. Therefore, the evaluation of the occurrence rate of breakage and crushing was interrupted.
(表4)に示すように、実施例1〜6に関しては、比較例1及び2より折れ発生率が低かった。また、実施例は、比較例と比してスタートアップ時間が短く、画像形成装置立ち上げ時の省エネ性にも優れていることがわかった。比較例1に関しては、銅層の引張弾性率が低く、折れ発生率が高かった。比較例2に関しては、折れ発生率と合わせて、総厚が50μm以上になる事でスタートアップ時間が上昇した。 As shown in (Table 4), with respect to Examples 1 to 6, the occurrence rate of folding was lower than those of Comparative Examples 1 and 2. In addition, it was found that the example had a shorter start-up time than the comparative example, and was excellent in energy saving when the image forming apparatus was started up. As for Comparative Example 1, the tensile modulus of the copper layer was low and the rate of occurrence of bending was high. For Comparative Example 2, the startup time increased when the total thickness was 50 μm or more, together with the fold generation rate.
1 プリンタ(画像形成装置)
40 定着装置
7 定着ベルト
71 定着ベルト用基材
71A 積層体
71b ニッケル層
71c 銅層
71d 保護層
72 弾性層
73 離型層
74 摺動層
1 Printer (image forming device)
40
Claims (6)
前記積層体が、
ニッケルにより構成されたニッケル層と、
前記ニッケル層に積層された銅と錫の合金を含む銅層と、
前記ニッケル層が積層された面と反対側の前記銅層の面に積層された、ニッケルにより構成された保護層と、を含むことを特徴とする定着ベルト用基材。 A base material for a fixing belt having a laminate formed by laminating a plurality of metal layers and having flexibility,
The laminate is
A nickel layer composed of nickel;
A copper layer comprising an alloy of copper and tin laminated to the nickel layer;
A fixing belt base material comprising: a protective layer made of nickel and laminated on a surface of the copper layer opposite to the surface on which the nickel layer is laminated.
前記定着ベルト用基材が、前記保護層を外周、前記ニッケル層を内周とする無端状に形成されており、
前記定着ベルト用基材の外周面に形成された弾性層と、
前記弾性層の外周面に形成された離型層と、
前記定着ベルト用基材の内周面に形成された摺動層と、
を備えたことを特徴とする定着ベルト。 A fixing belt comprising the fixing belt substrate according to any one of claims 1 to 3,
The fixing belt substrate is formed in an endless shape having the protective layer as an outer periphery and the nickel layer as an inner periphery,
An elastic layer formed on the outer peripheral surface of the fixing belt substrate;
A release layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer;
A sliding layer formed on the inner peripheral surface of the fixing belt substrate;
A fixing belt characterized by comprising:
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