JP2018194611A - Fixing belt, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、定着ベルト、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing belt, a fixing device, and an image forming apparatus.
複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置で採用される定着装置は、通常、加熱された定着ベルトを、未定着のトナー画像を担持している記録媒体に当接させて、トナー画像を記録媒体に定着させる。当該定着装置では、例えば、無端状の定着ベルトを支持する二以上のローラの一つが、当該定着ベルトを加熱するための加熱ローラとなっている。上記定着ベルトの熱容量は比較的小さいため、上記定着装置は、定着性に優れており、例えば、画像形成の高速化に有利である。 A fixing device employed in an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer usually records a toner image by bringing a heated fixing belt into contact with a recording medium carrying an unfixed toner image. Fix to media. In the fixing device, for example, one of the two or more rollers that support the endless fixing belt is a heating roller for heating the fixing belt. Since the heat capacity of the fixing belt is relatively small, the fixing device is excellent in fixability, and is advantageous, for example, in speeding up image formation.
熱容量が比較的小さく、強度と適度な弾性とを両立させる目的で、基層、弾性層および表面層(離型層)の三層を有する定着ベルトが知られており、中でも、その損失弾性率が20〜80GPaである無端状の定着ベルト(例えば、特許文献1参照)、および、弾性層における180℃、振幅10μm、振動数1Hzでの貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比である損失正接tanδが0.06〜0.2である無端状の定着ベルト(例えば、特許文献2参照)、が知られている。 A fixing belt having three layers of a base layer, an elastic layer, and a surface layer (release layer) is known for the purpose of having a relatively small heat capacity and achieving both strength and appropriate elasticity. An endless fixing belt (for example, see Patent Document 1) of 20 to 80 GPa and a loss tangent tan δ that is a ratio of a loss elastic modulus to a storage elastic modulus at 180 ° C., an amplitude of 10 μm, and a frequency of 1 Hz in an elastic layer An endless fixing belt of 0.06 to 0.2 (for example, see Patent Document 2) is known.
従来、定着工程における記録媒体の分離性の向上のためには、当該記録媒体が挟まれる定着ニップ部における定着ベルトの出口側の部分の曲率を大きくする対策が講じられている。一方、上記画像形成装置には、画像形成のさらなる高速化が求められている。画像形成装置の印刷速度が高くなると、通常、上記ローラのローラ径は、定着性の確保のために当該ローラが保有すべき熱量の観点から大きくなり、上記の曲率は小さくなり、また、定着ベルトの張力もより低くなる。このように、定着ベルトを有する定着装置を用いる電子写真方式の画像形成では、高速化と分離性および定着性の維持、向上との両方を達成することが困難であり、この点、検討の余地が残されている。 Conventionally, in order to improve the separation property of the recording medium in the fixing process, a measure has been taken to increase the curvature of the fixing belt nip portion on the exit side of the fixing belt where the recording medium is sandwiched. On the other hand, the image forming apparatus is required to further speed up image formation. When the printing speed of the image forming apparatus is increased, the roller diameter of the roller is generally increased from the viewpoint of the amount of heat that the roller should have in order to ensure the fixing property, and the curvature is decreased. The tension is also lower. As described above, in electrophotographic image formation using a fixing device having a fixing belt, it is difficult to achieve both high speed and maintaining and improving separation and fixing properties. Is left.
本発明は、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の定着において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離の両方に優れる定着を可能とする技術を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique that enables fixing excellent in both fixing of a toner image and separation of a recording medium even in high-speed image formation in fixing of a toner image in electrophotographic image formation. To do.
本発明は、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されている離型層を有し、上記基層の180℃、1Hzにおける損失正接tanδが0.05以上である定着ベルト、を提供する。 The present invention has a base layer made of a heat-resistant resin, an elastic layer made of an elastic material disposed on the base layer, and a release layer disposed on the elastic layer. And a fixing belt having a loss tangent tan δ of 0.05 or more.
また、本発明は、無端状の上記定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちの一つのローラに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラとを有し、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径が50mm以上である定着装置、を提供する。 The present invention also provides the endless fixing belt, two or more rollers for supporting the fixing belt endlessly, and a heating device for heating the fixing belt supported by the rollers. A pressure roller disposed so as to be relatively biased toward one of the two or more rollers, and biased by the pressure roller via the fixing belt. A fixing device having a roller diameter of 50 mm or more is provided.
さらに、本発明は、記録媒体上に担持されている未定着のトナー画像を加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための上記定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置、を提供する。 Furthermore, the present invention provides an electrophotographic image forming apparatus having the fixing device for fixing an unfixed toner image carried on a recording medium to the recording medium by heating and pressing.
本発明によれば、高速での画像形成においてもトナー画像の定着性と記録媒体の分離性の両方に優れる定着ベルトを提供することができ、この定着ベルトを用いることにより、電子写真方式の画像形成において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離のいずれもが良好な定着を実現することである。 According to the present invention, it is possible to provide a fixing belt excellent in both toner image fixing property and recording medium separation property even in high-speed image formation. By using this fixing belt, an electrophotographic image can be provided. In the formation, both the fixing of the toner image and the separation of the recording medium realize a good fixing even in the high-speed image formation.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る定着ベルトは、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されているフッ素樹脂製の離型層を有する。上記定着ベルトは、その基層が後述の特定の弾性特性を有する以外は、基層、弾性層および離型層がこの順で重なるように配置されている公知の定着ベルトと同様に構成することができる。 Embodiments of the present invention will be described below. The fixing belt according to the present embodiment includes a base layer made of a heat resistant resin, an elastic layer made of an elastic material arranged on the base layer, and a release layer made of a fluororesin arranged on the elastic layer. Have. The fixing belt can be configured in the same manner as a known fixing belt in which the base layer, the elastic layer, and the release layer are arranged so as to overlap in this order, except that the base layer has specific elastic characteristics described later. .
上記基層は、耐熱性樹脂製である。「耐熱性樹脂製」とは、基層を構成する主な材料が耐熱性樹脂であることを意味し、「耐熱性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着に上記定着ベルトを用いる際の温度(例えば150〜220℃)において十分に安定しており所期の物性を発現することを意味する。 The base layer is made of a heat resistant resin. “Made of heat-resistant resin” means that the main material constituting the base layer is a heat-resistant resin, and “heat-resistant” means fixing toner images on recording media in electrophotographic image formation. It means that the fixing belt is sufficiently stable at a temperature (for example, 150 to 220 ° C.) and expresses desired physical properties.
上記基層は、特定の弾性特性を有する。すなわち、上記基層の180℃、1Hzにおける損失正接(以下、この損失正接を「tanδ180」とも言う)は0.05以上である。損失正接は、貯蔵弾性率(G’)に対する損失弾性率(G”)の比(G”/G’)であり、一般にtanδと表される。損失弾性率(G”)は、材料力学物性における粘性の寄与を、貯蔵弾性率(G’)は、弾性の寄与をそれぞれ表す。 The base layer has specific elastic properties. That is, the loss tangent of the base layer at 180 ° C. and 1 Hz (hereinafter, this loss tangent is also referred to as “tan δ 180 ”) is 0.05 or more. The loss tangent is the ratio (G ″ / G ′) of the loss elastic modulus (G ″) to the storage elastic modulus (G ′), and is generally expressed as tan δ. The loss elastic modulus (G ″) represents the contribution of viscosity in the material mechanical properties, and the storage elastic modulus (G ′) represents the contribution of elasticity.
上記tanδ180が0.05以上であると、十分な分離性が発現される。これは、定着ニップ部の出口側において、定着ベルトを支持するローラの外周面へ定着ベルトが十分に追従し、定着ニップ部から排出される記録媒体に対する定着ベルトの表面の角度の差が、従来の定着ベルトに比べて大きくなるため、と考えられる。 When the tan δ 180 is 0.05 or more, sufficient separability is expressed. This is because the fixing belt sufficiently follows the outer peripheral surface of the roller supporting the fixing belt on the exit side of the fixing nip portion, and the difference in the angle of the surface of the fixing belt with respect to the recording medium discharged from the fixing nip portion is This is considered to be because it becomes larger than the conventional fixing belt.
上記tanδ180の上限は、分離性の向上効果の観点からは限定されない。分離性の向上効果が頭打ちになる観点や、基層上の他の層の機能が十分に発現されるように他の層を支持する観点から、上記tanδ180は、0.15以下であってよい。上記tanδ180は、さらに定着性を高める観点から、0.05〜0.12であることが好ましい。 The upper limit of the tan δ 180 is not limited from the viewpoint of the effect of improving separability. From the viewpoint that the effect of improving the separability reaches a peak, and from the viewpoint of supporting other layers so that the functions of the other layers on the base layer are sufficiently expressed, the tan δ 180 may be 0.15 or less. . The tan δ 180 is preferably 0.05 to 0.12 from the viewpoint of further improving the fixability.
また、上記基層の30℃、1Hzでの損失正接(以下、この損失正接を「tanδ30」とも言う)は、0.015以上であることが、室温における弾性層とのマッチングの観点から好ましい。tanδ30が0.015未満であると、180℃での粘弾性特性が不十分となることがある。損失正接は、一般に、温度の上昇によって高まるので、180℃、1Hzでの上記の損失正接(tanδ180)が十分に実現される観点から、上記tanδ30は、0.04以下であってよい。 The loss tangent of the base layer at 30 ° C. and 1 Hz (hereinafter, this loss tangent is also referred to as “tan δ 30 ”) is preferably 0.015 or more from the viewpoint of matching with the elastic layer at room temperature. If tan δ 30 is less than 0.015, the viscoelastic properties at 180 ° C. may be insufficient. Since the loss tangent generally increases with an increase in temperature, the tan δ 30 may be 0.04 or less from the viewpoint of sufficiently realizing the loss tangent (tan δ 180 ) at 180 ° C. and 1 Hz.
上記tanδ180およびtanδ30は、損失正接を測定可能な公知の測定装置、例えば、TAインスツルメント社製の動的粘弾性測定装置「RSA−G2」を用いて、振動を1Hz、歪みを0.01%とし、測定温度を30℃から180℃まで変化させて測定することによって求めることが可能である。また、上記損失正接は、定着ベルトから基層を分離して得られる試料を用いて求めてもよいし、定着ベルトの製造過程における基層またはその試料から求めてもよい。 The tan δ 180 and the tan δ 30 are a known measuring device capable of measuring the loss tangent, for example, a dynamic viscoelasticity measuring device “RSA-G2” manufactured by TA Instruments Co., Ltd. It can be obtained by setting the temperature to 0.01% and changing the measurement temperature from 30 ° C. to 180 ° C. for measurement. The loss tangent may be obtained using a sample obtained by separating the base layer from the fixing belt, or may be obtained from the base layer in the manufacturing process of the fixing belt or the sample thereof.
上記tanδ180およびtanδ30は、基層の材料または組成によって調整することが可能であり、例えば、基層を構成する耐熱性樹脂の架橋度または材料力学的特性や、基層中のフィラーの種類または含有量などによって調整することが可能である。 The tan δ 180 and the tan δ 30 can be adjusted depending on the material or composition of the base layer. For example, the degree of crosslinking or material mechanical properties of the heat-resistant resin constituting the base layer, and the type or content of filler in the base layer It is possible to adjust by such as.
上記耐熱性樹脂は、定着ベルトの上記の使用温度において実質的な変性および変形を生じない樹脂から適宜に選ばれ、一種でもそれ以上でもよい。上記耐熱性樹脂の例には、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。中でも、耐熱性の点から、ポリイミドが好ましい。 The heat-resistant resin is appropriately selected from resins that do not undergo substantial modification and deformation at the use temperature of the fixing belt, and may be one or more. Examples of the heat resistant resin include polyphenylene sulfide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyimide, polyamideimide, and polyetheretherketone. Among these, polyimide is preferable from the viewpoint of heat resistance.
ポリイミドは、その前駆体であるポリアミド酸の、200℃以上の加熱による、または触媒を用いることによる、脱水、環化(イミド化)反応を進めることによって得ることができる。ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを溶媒に溶解し、混合・加熱による重縮合反応によって製造してもよいし、市販品を用いてもよい。上記ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の例には、特開2013−25120号公報の段落0123〜0130に記載の化合物が含まれる。 A polyimide can be obtained by advancing dehydration and cyclization (imidization) reaction of a polyamic acid as a precursor thereof by heating at 200 ° C. or more or by using a catalyst. The polyamic acid may be produced by dissolving a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound in a solvent and mixing and heating the polycondensation reaction, or a commercially available product may be used. Examples of the diamine compound and tetracarboxylic dianhydride include the compounds described in paragraphs 0123 to 0130 of JP2013-25120A.
上記基層における上記耐熱性樹脂の含有量は、上記基層を形成するのに十分な量であればよく、例えば、50質量%以上であることが好ましく、60〜75質量%であることがより好ましく、76〜90質量%であることがさらに好ましい。 The content of the heat resistant resin in the base layer may be an amount sufficient to form the base layer, and is preferably 50% by mass or more, and more preferably 60 to 75% by mass, for example. More preferably, it is 76 to 90% by mass.
上記基層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、耐熱性樹脂以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記基層は、前述したフィラーをさらに含有していてもよい。上記フィラーは、例えば、基層の硬さ、伝熱性および導電性の少なくともいずれかの向上に寄与する成分である。当該フィラーは、一種でもそれ以上でもよく、その材料の例には、カーボンブラック、ケッチェンブラック、ナノカーボンおよび黒鉛が含まれる。 The base layer may further contain a component other than the heat resistant resin as long as the effect of the present embodiment is obtained. For example, the base layer may further contain the filler described above. The filler is, for example, a component that contributes to improving at least one of the hardness, heat conductivity, and conductivity of the base layer. The filler may be one kind or more, and examples of the material include carbon black, ketjen black, nanocarbon, and graphite.
上記基層における上記フィラーの含有量は、多すぎると基層の靱性が低くなって定着ベルトの定着性および分離性が低くなることがあり、また、少なすぎると、例えば適度な導電性の付与などのフィラーによる所期の効果が不十分となることがある。このような観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが好ましく、あるいは15質量%以上であることが好ましい。また、上記の観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることが好ましく、あるいは20質量%以下であることが好ましい。 If the content of the filler in the base layer is too large, the toughness of the base layer may be lowered, and the fixing property and separation property of the fixing belt may be lowered. If the content is too small, for example, imparting appropriate conductivity, etc. The desired effect of the filler may be insufficient. From such a viewpoint, the content of the filler in the base layer is preferably 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, or preferably 15% by mass or more. From the above viewpoint, the content of the filler in the base layer is preferably 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less, or preferably 20% by mass or less.
上記弾性層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面と、未定着のトナー画像を担持する記録媒体との接触性の向上に寄与する弾性を有する層であり、弾性材料製である。「弾性材料製」とは、弾性層を構成する主な材料が弾性材料であることを意味し、「弾性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着において、定着ベルトが未定着トナー画像を有する記録媒体の表面に対して十分に接する変形を定着ベルトに付与することを意味する。 The elastic layer is a layer having elasticity that contributes to improving the contact between the surface of the fixing belt in the fixing nip portion and the recording medium carrying the unfixed toner image, and is made of an elastic material. “Made of elastic material” means that the main material constituting the elastic layer is an elastic material, and “elasticity” means fixing in fixing a toner image onto a recording medium in electrophotographic image formation. This means that the fixing belt is deformed so that the belt sufficiently contacts the surface of the recording medium having an unfixed toner image.
上記弾性材料は、一種でもそれ以上でもよく、例えば、20Hzでの損失正接tanδ(貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比)が0.1以下である材料である。当該弾性材料の例には、弾性樹脂材料が含まれ、その例には、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマーおよびゴム材料が含まれる。中でも、上記弾性材料は、所期の弾性の他に耐熱性の観点から、シリコーンゴムであることが好ましい。 The elastic material may be one kind or more, for example, a material whose loss tangent tan δ (ratio of loss elastic modulus to storage elastic modulus) at 20 Hz is 0.1 or less. Examples of the elastic material include elastic resin materials, and examples thereof include silicone rubber, thermoplastic elastomer, and rubber material. Among these, the elastic material is preferably silicone rubber from the viewpoint of heat resistance in addition to the desired elasticity.
上記シリコーンゴムは、一種でもそれ以上でもよい。上記シリコーンゴムの例には、ポリオルガノシロキサンまたはその加熱硬化物、および、特開2009−122317号公報に記載の付加反応型シリコーンゴム、が含まれる。当該ポリオルガノシロキサンの例には、特開2008−255283号公報に記載の、両末端がトリメチルシロキサン基で封鎖され、側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン、が含まれる。 One or more silicone rubbers may be used. Examples of the silicone rubber include polyorganosiloxane or a heat-cured product thereof, and addition reaction type silicone rubber described in JP-A-2009-122317. Examples of the polyorganosiloxane include dimethylpolysiloxane described in JP-A-2008-255283, in which both ends are blocked with a trimethylsiloxane group and a side chain has a vinyl group.
当該弾性層の厚さは、例えば、伝熱性および弾性を十分に発現させる観点から、5〜300μmであることが好ましく、50〜250μmであることがより好ましく100〜200μmであることがさらに好ましい。 The thickness of the elastic layer is, for example, preferably 5 to 300 μm, more preferably 50 to 250 μm, and still more preferably 100 to 200 μm, from the viewpoint of sufficiently exhibiting heat transfer and elasticity.
上記弾性層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記の弾性樹脂材料以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記弾性材料は、弾性層の伝熱性を高めるための伝熱性のフィラーをさらに含んでいてもよい。当該フィラーの材料の例には、シリカ、金属シリカ、アルミナ、亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボンおよび黒鉛が含まれる。上記フィラーの形態は、限定されず、例えば、球状粉末、不定形粉末、扁平粉末または繊維である。 The elastic layer may further contain components other than the elastic resin material as long as the effects of the present embodiment can be obtained. For example, the elastic material may further include a heat conductive filler for increasing the heat transfer property of the elastic layer. Examples of the filler material include silica, metal silica, alumina, zinc, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, carbon, and graphite. The form of the filler is not limited and is, for example, a spherical powder, an amorphous powder, a flat powder, or a fiber.
上記弾性材料における上記弾性樹脂材料の含有量は、伝熱性と弾性とを両立させる観点から、例えば60〜100体積%であることが好ましく、75〜100体積%であることがより好ましく、80〜100体積%であることがさらに好ましい。 The content of the elastic resin material in the elastic material is preferably, for example, 60 to 100% by volume, more preferably 75 to 100% by volume, from the viewpoint of achieving both heat transfer and elasticity. More preferably, it is 100 volume%.
また、例えば上記離型層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面からの記録媒体上の溶融トナー層に対する分離性の向上に寄与する離型性を有する層であり、トナー成分に対する適度な離型性を有する。上記離型層は、定着時に記録媒体に当接する定着ベルトの外表面を構成する。上記離型層は、フッ素樹脂製である。「フッ素樹脂製」とは、離型層を構成する主な材料がフッ素樹脂であることを意味する。 Further, for example, the release layer is a layer having a release property that contributes to an improvement in the separation property of the molten toner layer on the recording medium from the surface of the fixing belt in the fixing nip portion. Have sex. The release layer constitutes the outer surface of the fixing belt that contacts the recording medium during fixing. The release layer is made of a fluororesin. “Made of fluororesin” means that the main material constituting the release layer is fluororesin.
上記フッ素樹脂の例には、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)およびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)が含まれる。中でも、PFAがより好ましい。 Examples of the fluororesin include perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE). Among these, PFA is more preferable.
上記離型層の厚さは、例えば、熱の伝達、弾性層の変形への追従および離型性の発現の観点から、5〜40μmであることが好ましく、10〜35μmであることがより好ましく、20〜30μmであることがさらに好ましい。 The thickness of the release layer is preferably 5 to 40 μm, more preferably 10 to 35 μm, for example, from the viewpoint of heat transfer, follow-up of deformation of the elastic layer, and expression of release properties. More preferably, it is 20-30 micrometers.
上記離型層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記フッ素樹脂以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記離型層は、潤滑材粒子をさらに含んでいてもよい。当該潤滑材粒子の例には、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子およびシリカ粒子が含まれる。 The release layer may further include other components than the fluororesin as long as the effect of the present embodiment is obtained. For example, the release layer may further contain lubricant particles. Examples of the lubricant particles include fluororesin particles, silicone resin particles, and silica particles.
上記離型層の材料における上記フッ素樹脂の含有量は、伝熱性、および、弾性層の変形に十分に追従する柔軟性、の観点から、70〜100体積%であることが好ましい。 The content of the fluororesin in the release layer material is preferably 70 to 100% by volume from the viewpoints of heat conductivity and flexibility to sufficiently follow deformation of the elastic layer.
上記定着ベルトは、基層、弾性層および離型層をこの順に有する定着ベルトを作製可能な公知の方法によって行うことが可能である。 The fixing belt can be formed by a known method capable of producing a fixing belt having a base layer, an elastic layer, and a release layer in this order.
なお、上記定着ベルトの180℃、1Hzでの損失正接は、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることができ、例えば、走行する定着ベルトの無端軌道の形状を維持する観点および未定着のトナー画像を担持している記録媒体への十分な追従性を確保する観点から、0.04〜0.07であることが好ましい。当該損失正接は、定着ベルトを測定対象とする以外は前述のtanδ180と同じ方法によって求めることが可能であり、基層以外の他の層(例えば弾性層)の粘弾性特性によって調整することが可能である。 The loss tangent of the fixing belt at 180 ° C. and 1 Hz can be determined as appropriate within the range in which the effects of the present embodiment can be obtained. For example, the viewpoint of maintaining the shape of the endless track of the traveling fixing belt and From the viewpoint of ensuring sufficient followability to a recording medium carrying an unfixed toner image, it is preferably 0.04 to 0.07. The loss tangent can be obtained by the same method as tan δ 180 described above except that the fixing belt is used as a measurement target, and can be adjusted by the viscoelastic characteristics of other layers (for example, an elastic layer) other than the base layer. It is.
上記定着ベルトは、電子写真方式の画像形成装置における定着装置に適用される。上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。上記定着ベルトは、電子写真方式の高速での画像形成に用いることができ、それよりも低速の画像形成にも用いることができる。高速の画像形成における「高速」とは、例えばA4版の記録媒体で60枚/分以上の印刷速度を意味し、より具体的には、A4版の記録媒体で60〜80枚/分の印刷速度とも言える。 The fixing belt is applied to a fixing device in an electrophotographic image forming apparatus. An image forming apparatus having the fixing belt includes a fixing device for fixing an unfixed toner image on a recording medium to the recording medium by heating and pressurization using the fixing belt, except for the fixing belt. The image forming apparatus can be configured similarly to a known image forming apparatus. The fixing belt can be used for image formation at high speed in an electrophotographic system, and can also be used for image formation at a lower speed. “High speed” in high-speed image formation means, for example, a printing speed of 60 sheets / minute or more with an A4 size recording medium, and more specifically, printing with 60 to 80 sheets / minute with an A4 size recording medium. It can also be said to be speed.
上記定着装置は、無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちのローラ一つに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラとを有する。上記定着装置は、上記の無端状の定着ベルトとして本実施の形態の上記定着ベルトを有する以外は、公知のいわゆる二軸ベルト式定着装置と同様に構成することができる。 The fixing device includes an endless fixing belt, two or more rollers for supporting the fixing belt endlessly, a heating device for heating the fixing belt supported by the roller, and the two A pressure roller arranged to be relatively biased toward one of the above rollers. The fixing device can be configured in the same manner as a known so-called biaxial belt type fixing device except that the fixing belt of the present embodiment is used as the endless fixing belt.
上記二以上のローラは、その少なくとも一つに上記加熱装置を内蔵していてもよく、例えば上記定着ベルトを加熱するための加熱ローラを含んでいてもよい。当該加熱ローラは、例えば、アルミニウム製などの伝熱性のスリーブと、当該スリーブの内側に配置されるハロゲンヒータなどの加熱源とを有する。当該スリーブの外周面は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂製の層によって被覆されていてもよい。 The two or more rollers may incorporate the heating device in at least one of them, and may include, for example, a heating roller for heating the fixing belt. The heating roller includes, for example, a heat conductive sleeve made of aluminum, and a heating source such as a halogen heater disposed inside the sleeve. The outer peripheral surface of the sleeve may be covered with a layer made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
なお、上記加熱装置は、ローラ外に配置される加熱装置、すなわち、支持されている当該定着ベルトが形成する無端軌道の内周側または外周側に当該無端軌道に向けて配置される加熱装置、であってもよいし、ローラに内蔵される加熱装置とローラ外に配置される加熱装置との両方を含んでいてもよい。 The heating device is a heating device arranged outside the roller, that is, a heating device arranged toward the endless track on the inner peripheral side or outer peripheral side of the endless track formed by the supported fixing belt, It is also possible to include both a heating device built in the roller and a heating device arranged outside the roller.
上記二以上のローラのうちの上記加熱ローラ以外のローラは、一以上あればよく、所望の他の機能に応じて適宜に構成することが可能である。 Of the two or more rollers, the number of rollers other than the heating roller may be one or more, and can be appropriately configured according to other desired functions.
上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径は、高速の画像形成に対応可能な観点から大きいことが好ましく、例えば50mm以上である。上記ローラ径が大きいと、定着時における定着ニップ部での定着ベルトから記録媒体が分離しにくくなり、高速での画像形成における当該分離が困難になる傾向があり、上記定着装置では、上記定着ベルトの優れた分離性および定着性、ならびに所望の画像形成速度に応じて、上記ローラ径を適宜に設定することが可能である。たとえば、上記ローラ径は、画像形成の高速化の観点、および、定着時における記録媒体に対する定着ベルトの定着性の向上の観点から、60mm以上であることがより好ましく、十分な分離性および定着性を確保する観点から100mm以下が好ましい。 The roller diameter of the roller urged by the pressure roller via the fixing belt is preferably large from the viewpoint of adapting to high-speed image formation, for example, 50 mm or more. When the roller diameter is large, it is difficult to separate the recording medium from the fixing belt at the fixing nip portion at the time of fixing, and the separation in the image formation at high speed tends to be difficult. In the fixing device, the fixing belt The roller diameter can be appropriately set according to the excellent separation and fixing properties and the desired image forming speed. For example, the roller diameter is more preferably 60 mm or more from the viewpoint of speeding up image formation and improving the fixability of the fixing belt to the recording medium at the time of fixing, and sufficient separation and fixability. 100 mm or less is preferable from a viewpoint of ensuring.
上記定着ベルトは、上記二以上のローラに、張った状態、すなわち所定の張力がかかった状態で支持される。上記張力は、大きすぎると、弾性層の弾性などのような、定着ベルトの記録媒体への密着性に寄与する物性の定着ニップ部における発現が不十分となることがある。上記密着性の観点から、上記張力は、45N以下であることが好ましく、50N以下であることがより好ましい。上記張力は、定着ベルトが上記ローラによって支持されることによって形成する無端軌道の形状を維持するのに十分な大きさであればよく、例えば20N以上であればよい。上記張力は、例えば、上記二以上のローラ間の距離によって調整することが可能である。 The fixing belt is supported by the two or more rollers in a tensioned state, that is, in a state where a predetermined tension is applied. If the tension is too large, the physical properties that contribute to the adhesion of the fixing belt to the recording medium, such as the elasticity of the elastic layer, may be insufficiently expressed in the fixing nip portion. From the viewpoint of adhesion, the tension is preferably 45 N or less, and more preferably 50 N or less. The tension may be large enough to maintain the shape of the endless track formed by the fixing belt supported by the roller, and may be, for example, 20 N or more. The tension can be adjusted by, for example, the distance between the two or more rollers.
上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。 An image forming apparatus having the fixing belt includes a fixing device for fixing an unfixed toner image on a recording medium to the recording medium by heating and pressurization using the fixing belt, except for the fixing belt. The image forming apparatus can be configured similarly to a known image forming apparatus.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに説明する。
図1に示されるように、画像形成装置1は、画像読取部10、操作表示部20、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着部60および制御部100を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be further described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
制御部100は、展開したプログラムと協働して画像形成装置1の各ブロックの動作を集中制御するための装置であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。
The
画像読取部10は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置11および原稿画像走査装置12(スキャナー)などを備えて構成される。操作表示部20は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部および操作部として機能する。画像処理部30は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路などを備える。
The
画像形成部40は、入力画像データに基づいて、Y成分、M成分、C成分、K成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット41、中間転写ユニット42、および二次転写ユニット43などを備える。
The
画像形成ユニット41は、Y成分、M成分、C成分、K成分用の4つの画像形成ユニット41Y、41M、41C、41Kで構成される。画像形成ユニット41Y、41M、41C、41Kは、同様の構成を有するので、図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にY、M、C、またはKを添えて示すこととする。図1では、Y成分用の画像形成ユニット41Yの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット41M、41C、41Kの構成要素については符号が省略されている。
The
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415などを備える。
The
感光体ドラム413は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体(アルミ素管)の周面に、アンダーコート層(UCL:Under Coat Layer)、電荷発生層(CGL:Charge Generation Layer)、電荷輸送層(CTL:Charge Transport Layer)を順次積層した負帯電型の有機感光体(OPC:Organic Photo−conductor)である。
The
帯電装置414は、例えばコロナ放電を用いる非接触式の帯電装置である。帯電装置414は、感光体ドラム413に接触して帯電させる接触式の帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成されている。現像装置412は、二成分現像剤用の現像装置であり、各色成分の現像剤(例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤)を収容している。ドラムクリーニング装置415は、感光体ドラム413の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのドラムクリーニングブレードを有している。
The charging
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、一次転写ローラ422、バックアップローラ423Aを含む複数の支持ローラ423、およびベルトクリーニング装置426などを備える。
The
中間転写ベルト421は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラ423にループ状に張架される。複数の支持ローラ423のうちの少なくとも一つは駆動ローラで構成され、その他は従動ローラで構成される。ベルトクリーニング装置426は、中間転写ベルト421の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのベルトクリーニングブレードを有している。
The
二次転写ユニット43は、例えば二次転写ローラ431を備える。二次転写ユニット43は、二次転写ローラを含む複数の支持ローラに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成であってもよい。
The
定着部60は、定着器F内にユニットとして配置される。定着部60は、無端状の定着ベルト61と、定着ベルト61を無端状に支持するための二本のローラ64、65と、ローラ64、65に支持されている定着ベルト61を加熱するための加熱装置63と、ローラ64に対して相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラ62とを有する。
The fixing
ローラ64は、定着ベルト61を介して加圧ローラ62に対向して配置されており、そのローラ径は、50mm以上である。ローラ64、65は、定着ベルト61を45Nの張力で無端軌道上に支持している。たとえば、ローラ64は駆動ローラであり、ローラ65は従動ローラである。加熱装置63は、例えばハロゲンランプや抵抗発熱体などで構成されており、ローラ65に内蔵されている。加圧ローラ62は、ローラ64に対して接近離脱自在に配置されている。ローラ64に支持されている定着ベルト61に加圧ローラ62が圧接することにより、用紙Sを狭持して搬送する定着ニップ部が形成される。用紙Sは、記録媒体に相当し、例えば規格用紙、特殊用紙などである。
The
なお、加熱装置63には、電磁誘導加熱(IH:Induction Heating)方式の加熱装置を採用してもよい。また、定着器F内には、エアを吹き付けることにより、定着ベルト61または加圧ローラ62から用紙Sを分離させるエア分離ユニットがさらに配置されていてもよい。定着部60は、上記の定着装置に相当する。
The
定着ベルト61は、図2Aに示されるように、無端状のベルトであり、図2Bに示されるように、基層611、弾性層612および離型層613がこの順で積み重ねられて構成されている。基層611はポリイミド製のベルトであり、基層611中にはカーボンブラックが分散されている。基層611のtanδ180は、0.05以上であり、基層611は、前述の本実施形態における基層に該当している。
2A, the fixing
弾性層612は、例えばシリコーンゴム製の弾性を有する層であり、離型層613は、例えばペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)の層である。
The
用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、第1の搬送部53、および第2の搬送部57などを備える。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙Sが予め設定された種類ごとに収容される。第1の搬送部53は、中間搬送ローラ部54、ループローラ部55、およびレジストローラ部56を含む複数の搬送ローラ部を備える。第2の搬送部57は、複数の搬送ローラ部が配置されたスイッチバック経路58および裏面用搬送路59を備える。
The
画像形成装置1において、自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿Dを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Dの画像(両面を含む)を連続して一挙に読み取ることができる。原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置11からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー12aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置12による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において必要に応じて所定の画像処理が施される。
In the
制御部100は、感光体ドラム413を回転させる駆動用モーター(図示略)に供給される駆動電流を制御する。それにより、感光体ドラム413は、一定の周速度で回転する。帯電装置414は、光導電性を有する感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、感光体ドラム413に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射し、感光体ドラム413の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。現像装置412は、感光体ドラム413の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。
The
一方、中間転写ベルト421は、駆動ローラとなる支持ローラ423が回転することにより、矢印A方向に一定速度で走行する。一次転写ローラ422によって中間転写ベルト421が感光体ドラム413に圧接されることにより、一次転写ニップ部が形成され、感光体ドラム413上の各色のトナー画像は、中間転写ベルト421に各色トナー画像が順次重なるように一次転写される。感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニング装置415における、感光体ドラム413の表面に当接する上記弾性ブレードによって一次転写後に当該表面から除去される。
On the other hand, the
他方、中間転写ベルト421を介して、二次転写ローラ431がバックアップローラ423Aに圧接されることにより、二次転写ニップ部が形成される。給紙部51または第2の搬送部57から給紙された用紙Sは、二次ニップ転写部に搬送される。用紙Sの傾きおよび幅方向の位置(片寄り)は、第1の搬送部53により搬送される過程で補正される。
On the other hand, the
二次転写ニップ部を用紙Sが通過する際、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに二次転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、定着部60に向けて搬送される。二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置426における、中間転写ベルト421の表面に当接する上記弾性ブレードによって当該表面から除去される。
When the sheet S passes through the secondary transfer nip portion, the toner image carried on the
定着部60では、ローラ64、65および加圧ローラ62は、いずれも、A4サイズの記録媒体で60枚/分以上となる速度で回転し、同速度で定着ベルト61は、無端軌道上を移動する。定着部60は、搬送されてきた用紙Sを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Sにトナー画像を定着させる。定着ベルト61、加圧ローラ62および加熱装置63などの駆動制御は、制御部100によって行われる。
In the fixing
加熱装置63によって定着ベルト61が加熱され、その結果、定着ベルト61が幅方向にわたって所定の定着温度(例えば180℃)で均一となる。定着温度とは、用紙S上のトナーを溶融するのに必要な熱エネルギーを供給し得る温度であり、画像形成される用紙Sの紙種などによって異なる。
The fixing
両面印刷の場合では、第2の搬送部57は、用紙Sをスイッチバック経路58に一旦搬送した後、スイッチバックさせて裏面用搬送路59に搬送することにより用紙Sを反転させ、第1の搬送部53(ループローラ部55の上流)に供給する。そして、再度、二次転写ニップ部に用紙Sを供給して所望のトナー画像を用紙Sに転写させ、次いで定着部60において当該トナー画像を用紙Sに定着させる。
In the case of double-sided printing, the
こうして所望の画像が形成された用紙Sは、排紙ローラ52aを備えた排紙部52により画像形成装置1の機外に排紙される。
The sheet S on which a desired image is formed in this manner is discharged out of the
定着ベルト61は、高速の画像形成においても、トナー画像の用紙Sへの定着性と、定着ニップ部における用紙Sの分離性とに優れる。その理由は、以下のように考えられる。
The fixing
定着ベルト61は、前述したように基層611の特定の粘弾性特性を有しており、この粘弾性特性は、一般の定着ベルトの基層のそれに比べて高い。図3は、本実施形態に係る定着ベルトA、Bとそれ以外の一般的な定着ベルトCにおける、1Hzでの損失正接の温度との相関を示す図である。図3中、実線は定着ベルトAを、一点鎖線は定着ベルトBを、そして破線は定着ベルトCをそれぞれ表している。
The fixing
tanδ30は、定着ベルトAで0.019であり、定着ベルトBで0.018であり、定着ベルトCで0.013であり、定着ベルトA、Bのtanδ30は、定着ベルトCのそれに比べて十分に大きいものの、定着ベルトA〜Cの間でのtanδ30の差は、0.01程度である。定着ベルトA、Bの損失正接は、温度が高まるに連れて大きくなり、180℃(tanδ180)ではそれぞれ、0.095、0.085である。これに対して、定着ベルトCのtanδ180は、温度の上昇に伴って多少は大きくなるものの定着ベルトA、Bのそれに比べて明らかに低く、0.030である。このように、本実施形態の定着ベルトは、顕著に高いtanδ180を有している。 The tan δ 30 is 0.019 for the fixing belt A, 0.018 for the fixing belt B, and 0.013 for the fixing belt C. The tan δ 30 of the fixing belts A and B is compared with that of the fixing belt C. However, the difference in tan δ 30 between the fixing belts A to C is about 0.01. The loss tangents of the fixing belts A and B increase as the temperature increases, and are 0.095 and 0.085 at 180 ° C. (tan δ 180 ), respectively. On the other hand, tan δ 180 of the fixing belt C is 0.030, which is clearly lower than that of the fixing belts A and B, although it slightly increases as the temperature rises. Thus, the fixing belt of the present embodiment has a significantly high tan δ 180 .
また、損失正接は、一般に、大きいほど粘性が大きくなると考えられている。定着ベルト61は、前述したようにローラ64に支えられて加圧ローラ62との間に定着ニップ部を形成しており、このとき、基層611は、ローラ64に接している。
Further, it is generally considered that the greater the loss tangent, the greater the viscosity. As described above, the fixing
基層611は、粘性が高いので、ローラ64の外周面への追従性が高く、定着ニップ部の出口においてもローラ64の外周面に当接する。この基層611のローラ64に対する追従性は、基層611が用紙Sとは接触しないことから、用紙Sとの接触によって影響されない。よって、定着ニップ部の出口において、定着ベルト61が、ローラ64の外周面に沿って、当初より用紙Sに対して離れる方向に移動する。このため、当該出口において、定着ベルト61の表面の接線と用紙Sの表面とがなす角が早くから形成され、その結果、良好な分離性が示される。
Since the
また、ローラ64のローラ径が50mmと大きく、また定着ベルト61が45N以下の張力で支持されていることから、良好な定着性が示されるとともに、高速(例えば、A4版で60〜80枚/分)の画像形成が実施される。
In addition, since the roller diameter of the
なお、画像形成速度がより低い画像形成方法では、定着ベルト61は、前述の三層構造による定着性の向上効果、および、離型層の材料による分離性の向上効果、を十分に発現する。よって、画像形成装置1は、上記の高速よりも低い速度での画像形成においても、良好な画像を形成することが可能である。
In the image forming method having a lower image forming speed, the fixing
以上の説明から明らかように、本実施の形態の定着ベルトは、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されているフッ素樹脂製の離型層を有し、上記基層の180℃、1Hzにおける損失正接tanδ180が0.05以上である。また、本実施の形態の定着装置は、無端状の上記の定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちの一つのローラに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラと、を有し、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径が50mm以上である。さらに、本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式であって、記録媒体上に担持されている未定着のトナー画像を加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための上記の定着装置を有する。よって、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の定着において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離の両方に優れる定着を実現することができる。 As is clear from the above description, the fixing belt of the present embodiment includes a base layer made of a heat resistant resin, an elastic layer made of an elastic material arranged on the base layer, and a fluorine arranged on the elastic layer. It has a resin release layer, and the loss tangent tan δ 180 at 180 ° C. and 1 Hz of the base layer is 0.05 or more. The fixing device of the present embodiment heats the endless fixing belt, two or more rollers for supporting the fixing belt endlessly, and the fixing belt supported by the rollers. And a pressure roller disposed so as to be relatively biased toward one of the two or more rollers, and the pressurizing belt via the fixing belt. The roller diameter of the roller urged by the pressure roller is 50 mm or more. Further, the image forming apparatus of the present embodiment is an electrophotographic system, and the fixing device for fixing an unfixed toner image carried on the recording medium to the recording medium by heating and pressing Have Therefore, in the fixing of the toner image in the electrophotographic image forming, it is possible to realize the fixing excellent in both the fixing of the toner image and the separation of the recording medium even in the high-speed image forming.
また、上記損失正接tanδ180が0.05〜0.12であることは、定着性を高める観点からより一層効果的である。 In addition, the loss tangent tan δ 180 of 0.05 to 0.12 is more effective from the viewpoint of improving the fixability.
また、上記耐熱性樹脂がポリイミドであり、上記弾性材料がシリコーンゴムであり、上記離型層がフッ素樹脂製であることは、部材耐久性の観点、ならびに、画像定着安定性および画像分離性の観点からより効果的であり、上記フッ素樹脂がペルフルオロアルコキシフッ素樹脂であることは、上記の観点からより一層効果的である。 In addition, the heat-resistant resin is polyimide, the elastic material is silicone rubber, and the release layer is made of a fluororesin. From the viewpoint of member durability, image fixing stability and image separation properties. It is more effective from the viewpoint, and it is more effective from the above viewpoint that the fluororesin is a perfluoroalkoxy fluororesin.
また、上記基層が上記基層中に分散されているカーボンブラックをさらに有し、上記基層における上記カーボンブラックの含有量が5〜40質量%であることは、分離性と定着性の両方を高める観点からより一層効果的である。 The base layer further includes carbon black dispersed in the base layer, and the content of the carbon black in the base layer is 5 to 40% by mass, from the viewpoint of improving both separability and fixability. Is even more effective.
また、上記定着ベルトが45N以下の張力で上記二以上のローラによって支持されていることは、上記定着性および分離性の両方の向上の観点からより一層効果的である。 Further, it is more effective that the fixing belt is supported by the two or more rollers with a tension of 45 N or less from the viewpoint of improving both the fixing property and the separation property.
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例などに限定されない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples. The present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
ポリアミド酸のワニス(宇部興産株式会社製、「ユピア−ST」、「ユピア」は同社の登録商標)と、ポリアミド酸に対して4質量%のカーボンブラック(平均粒径10μm)とを含有する基層用塗料を円筒金型の外側に回転塗布し、次いで、当該基層用塗料の塗膜を400〜450℃で乾燥させるとともに塗膜中のポリアミド酸をイミド化して、内径99mm、長さ360mm、厚み70μmの円筒形のポリイミド管状物である基層ベルト1を作製した。
[Example 1]
A base layer containing a varnish of polyamic acid (manufactured by Ube Industries, “UPIA-ST”, “UPIA” is a registered trademark of the company) and 4% by mass of carbon black (average particle size: 10 μm) based on the polyamic acid. The coating material for coating is spin-coated on the outside of the cylindrical mold, and then the coating film of the base layer coating is dried at 400 to 450 ° C. and the polyamic acid in the coating film is imidized to have an inner diameter of 99 mm, a length of 360 mm, and a thickness. A
TAインスツルメント社製の動的粘弾性測定装置「RSA−G2」を用いて、振動を1Hz、歪みを0.01%とし、測定温度を30℃から180℃まで変化させて測定することによって、基層ベルト1の180℃、1Hzでの損失正接tanδ180を求めたところ、基層ベルト1のtanδ30は、0.032であり、基層ベルト1のtanδ180は、0.14であった。なお、上記ポリアミド酸は、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp−フェニレンジアミンの脱水縮合による重合物である。
By using a dynamic viscoelasticity measuring device “RSA-G2” manufactured by TA Instruments Co., Ltd., the vibration is 1 Hz, the strain is 0.01%, and the measurement temperature is changed from 30 ° C. to 180 ° C. When the loss tangent tan δ 180 at 180 ° C. and 1 Hz of the
次いで、上記基材ベルトの内側に、外径99mmのステンレス製の円筒状の芯金を密着させ、当該基材ベルトの外側に、厚さ30μmのPFAチューブを内周面上に保持する円筒金型を被せ、このようにして上記芯金と上記円筒金型を同軸で保持するとともに、両者の間にキャビティを形成した。次いで、当該キャビティにシリコーンゴム材料を注入し、加熱硬化して、厚さ200μmのシリコーンゴムによる弾性層を作製した。こうして、ポリイミド製の基層、シリコーンゴム製の弾性層、および、PFA製の離型層をこの順で有する無端状の定着ベルト1を得た。
Next, a cylindrical metal core made of stainless steel having an outer diameter of 99 mm is brought into close contact with the inner side of the base belt, and a cylindrical metal that holds a 30 μm thick PFA tube on the inner peripheral surface on the outer side of the base belt. The mold was covered, and thus the core metal and the cylindrical mold were held coaxially, and a cavity was formed between them. Next, a silicone rubber material was injected into the cavity and heat-cured to produce an elastic layer made of silicone rubber having a thickness of 200 μm. Thus, an
定着ベルト1から基層ベルト1を剥離して取り出し、上記の動的粘弾性測定装置でそのtanδ180を求め、基層ベルト1の作製直後のtanδ180と実質的に同じであることを確認した。
The
[実施例2〜5]
上記ワニス中のカーボンブラックの含有量を10質量%、15質量%、20質量%および30質量%にそれぞれ変更する以外は実施例1と同様にして、基層ベルト2〜5のそれぞれを作製し、そして定着ベルト2〜5のそれぞれを作製した。基層ベルト2のtanδ30は、0.025であり、tanδ180は0.12であった。基層ベルト3のtanδ30は、0.016であり、tanδ180は0.08であった。基層ベルト4のtanδ30は、0.014であり、tanδ180は0.07であった。そして、基層ベルト5のtanδ30は、0.009であり、tanδ180は0.05であった。
[Examples 2 to 5]
Except for changing the content of carbon black in the varnish to 10% by mass, 15% by mass, 20% by mass, and 30% by mass, respectively, in the same manner as in Example 1, to prepare each of the
[実施例6]
イミド化の温度を400〜450℃から300〜400℃に変更する以外は実施例4と同様にして、基層ベルト6を作製し、そして定着ベルト6を作製した。基層ベルト6のtanδ30は、0.018であり、tanδ180は0.09であった。
[Example 6]
A base layer belt 6 was produced in the same manner as in Example 4 except that the imidization temperature was changed from 400 to 450 ° C. to 300 to 400 ° C., and a fixing belt 6 was produced. The tan δ 30 of the base layer belt 6 was 0.018, and tan δ 180 was 0.09.
[実施例7]
上記基層用塗料に代えて、ポリアミドイミドのワニス(日立化成株式会社製、「HPC−5012」)と、ポリアミドイミドに対して10質量%のカーボンブラックとを含有する基層用塗料を用いる以外は実施例1と同様にして、基層ベルト7を作製し、そして定着ベルト7を作製した。基層ベルト7のtanδ30は、0.023であり、tanδ180は0.12であった。
[Example 7]
Instead of the above-mentioned base layer paint, a polyamide imide varnish (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., “HPC-5012”) and a base layer paint containing 10% by mass of carbon black with respect to the polyamide imide were used. In the same manner as in Example 1, a base layer belt 7 was produced, and a fixing belt 7 was produced. The tan δ 30 of the base layer belt 7 was 0.023, and tan δ 180 was 0.12.
[実施例8]
カーボンブラックに代えて窒化アルミニウム(平均粒径10μm)を用いる以外は実施例2と同様にして、基層ベルト8を作製し、そして定着ベルト8を作製した。基層ベルト8のtanδ30は、0.015であり、tanδ180は0.08であった。
[Example 8]
A base layer belt 8 was produced in the same manner as in Example 2 except that aluminum nitride (
[実施例9]
上記基層用塗料に代えて、ポリアミドイミドの上記ワニスと、ポリアミドイミドに対して5質量%の窒化アルミニウムとを含有する基層用塗料を用い、かつイミド化温度を300〜400℃に変更する以外は実施例1と同様にして、基層ベルト9を作製し、そして定着ベルト9を作製した。基層ベルト9のtanδ30は、0.030であり、tanδ180は0.14であった。
[Example 9]
In place of the base layer coating material, except that the base layer coating material containing the varnish of polyamideimide and 5% by mass of aluminum nitride with respect to polyamideimide is used, and the imidization temperature is changed to 300 to 400 ° C. In the same manner as in Example 1, a base layer belt 9 was produced, and a fixing belt 9 was produced. The tan δ 30 of the base layer belt 9 was 0.030, and tan δ 180 was 0.14.
[比較例1]
カーボンブラックの含有量を45質量%に変更する以外は実施例1と同様にして、基層ベルトC1を作製し、そして定着ベルトC1を作製した。基層ベルトC1のtanδ30は、0.008であり、tanδ180は0.04であった。
[Comparative Example 1]
A base layer belt C1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon black content was changed to 45% by mass, and a fixing belt C1 was produced. The tan δ 30 of the base layer belt C1 was 0.008, and the tan δ 180 was 0.04.
[評価]
定着ベルト1〜9およびC1のそれぞれを、図1に示されるような二軸ベルト式定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置の定着ベルトとして設置する。定着ニップ部を構成するローラであって、定着ベルトを支持する側の(加圧ローラに対向して配置される)ローラのローラ径は60mmである。各定着ベルトについて、定着ベルトの表面温度を180℃とし、A4サイズの普通紙に、当該普通紙の搬送方向に対して垂直方向に5cm幅のマゼンタ色の帯状ベタ画像のトナー画像(トナー付着量:8g/m2)を転写し、当該普通紙を65枚/分の速度で縦方向に定着ニップ部に通し、上記帯状画像の定着画像を上記普通紙に形成した。
[Evaluation]
Each of the fixing
(1)分離性
上記の帯状のベタ画像の定着時におけるそれぞれの定着ベルトと上記普通紙との分離性を下記の基準により判定する。
◎:普通紙がカールすることなく分離する
○:普通紙が少しカールするが問題ないレベル
△:普通紙にシワが出た
×:普通紙が分離できない(通紙ジャムする)
(1) Separability Separation between each fixing belt and the plain paper at the time of fixing the belt-shaped solid image is determined according to the following criteria.
◎: Plain paper is separated without curling ○: Plain paper is slightly curled, but there is no problem △: Wrinkles appear on plain paper ×: Plain paper cannot be separated (paper jams)
(2)定着性
上記の帯状のベタ画像を目視にて観察し、定着性を以下の基準により判定する。なお、定着不良による画像欠陥とは、コールドオフセットによる画像欠陥(外観のざらつき)またはホットオフセットによる画像欠陥(通紙ジャムの発生)である。
○:ベタ画像に定着不良による欠陥が見られない
△:細かな定着欠陥が見られるが問題ないレベル
×:ベタ画像に定着不良による欠陥が見られる
(2) Fixability The above belt-like solid image is visually observed, and the fixability is determined according to the following criteria. The image defect due to fixing failure is an image defect due to cold offset (rough appearance) or an image defect due to hot offset (occurrence of paper jam).
○: Defect due to poor fixing is not found in solid image Δ: Fine fixing defect is seen but no problem level ×: Defect due to poor fixing is seen in solid image
定着ベルト1〜9およびC1のそれぞれについて、基層ベルトの性状および定着ベルトの評価結果を表1に示す。表1中、「PI」はポリイミドを表し、「PAI」はポリアミドイミドを表す。また、「CB」はカーボンブラックを表し、「AlN」は窒化アルミニウムを表す。
Table 1 shows the properties of the base layer belt and the evaluation results of the fixing belt for each of the fixing
表1から明らかなように、定着ベルト1〜9は、いずれも、二軸ベルト式の定着装置を用いる高速の画像形成装置において、定着性および分離性のいずれにも十分な性能を示している。
As is apparent from Table 1, the fixing
これに対して定着ベルトC1では、分離性が不十分である。これは、定着ベルトC1は、それ全体において良好な粘弾性特性を有していると思われるが、定着ニップ部の出口において、定着ベルトC1の記録媒体上のトナー画像への粘着が影響し、記録媒体の搬送方向に引っ張られ、定着ベルトC1が記録媒体から離れる方向に移動できないため、と考えられる。 On the other hand, the fixing belt C1 has insufficient separation. This is because the fixing belt C1 seems to have good viscoelastic characteristics as a whole, but the adhesion of the fixing belt C1 to the toner image on the recording medium is influenced at the exit of the fixing nip, This is considered to be because the fixing belt C1 cannot be moved in the direction away from the recording medium because it is pulled in the conveyance direction of the recording medium.
以上の実施例および比較例から、定着ベルトの基層の180℃、1Hzにおける損失正接tanδ180が0.05以上であることによって、高速の画像形成においても十分な分離性および定着性が得られることがわかる。 From the above examples and comparative examples, when the loss tangent tan δ 180 at 180 ° C. and 1 Hz of the base layer of the fixing belt is 0.05 or more, sufficient separation and fixing properties can be obtained even in high-speed image formation. I understand.
また、上記tanδ180は、例えば実施例1〜5および比較例1の対比によれば、フィラーの含有量によって調整可能であり、実施例4および実施例6の対比によれば、樹脂のイミド化温度によって調整可能であり、実施例2および実施例8の対比によれば、フィラーの種類によっても調整可能であることがわかる。一方で、上記tanδ180は、例えば実施例2および実施例の対比によると、樹脂の種類には依らないことがあることがわかる。 The tan δ 180 can be adjusted by the filler content according to, for example, the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, and according to the comparison between Example 4 and Example 6, the imidization of the resin. It can be adjusted by the temperature, and according to the comparison between Example 2 and Example 8, it can be seen that the adjustment can also be made by the type of filler. On the other hand, it can be seen that tan δ 180 may not depend on the type of resin according to, for example, the comparison between Example 2 and Example.
本発明によれば、二軸ベルト式の定着装置を有する高速機による電子写真方式の画像形成において、定着ベルトの定着性と、定着ベルトの記録媒体に対する分離性との両方を高めることができる。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置におけるさらなる高速化、高性能化および省力化が期待され、当該画像形成装置のさらなる普及が期待される。 According to the present invention, both the fixing property of the fixing belt and the separation property of the fixing belt with respect to the recording medium can be improved in electrophotographic image formation by a high speed machine having a biaxial belt type fixing device. Therefore, according to the present invention, higher speed, higher performance, and labor saving are expected in the electrophotographic image forming apparatus, and further spread of the image forming apparatus is expected.
1 画像形成装置
10 画像読取部
11 自動原稿給紙装置
12 原稿画像走査装置
12a CCDセンサー
20 操作表示部
30 画像処理部
40 画像形成部
41 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a〜51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラ
53 第1の搬送部
54 中間搬送ローラ部
55 ループローラ部
56 レジストローラ部
57 第2の搬送部
58 スイッチバック経路
59 裏面用搬送路
60 定着部
61 定着ベルト
62 加圧ローラ
63 加熱装置
64、65 ローラ
100 制御部
411 露光装置
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラ
423 支持ローラ
423A バックアップローラ
426 ベルトクリーニング装置
431 二次転写ローラ
611 基層
612 弾性層
613 離型層
D 原稿
F 定着器
S 用紙
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基層の180℃、1Hzにおける損失正接tanδは、0.05以上である、
定着ベルト。 In a fixing belt having a base layer made of a heat-resistant resin, an elastic layer made of an elastic material disposed on the base layer, and a release layer disposed on the elastic layer,
The loss tangent tan δ at 180 ° C. and 1 Hz of the base layer is 0.05 or more.
Fixing belt.
前記定着ベルトは、請求項1〜5のいずれか一項に記載の定着ベルトである、定着装置。 An endless fixing belt, two or more rollers for supporting the fixing belt endlessly, a heating device for heating the fixing belt supported by the roller, and the two or more rollers A pressure roller arranged so as to be relatively biased toward one of the rollers, and a diameter of the roller biased by the pressure roller via the fixing belt is In a fixing device that is 50 mm or more,
The fixing device according to claim 1, wherein the fixing belt is the fixing belt according to claim 1.
前記定着装置は、請求項6または7に記載の定着装置である、画像形成装置。 In an electrophotographic image forming apparatus having a fixing device for fixing an unfixed toner image carried on a recording medium to the recording medium by heating and pressing,
The image forming apparatus, wherein the fixing device is the fixing device according to claim 6.
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