JP2019197145A - Fixing member, method for manufacturing the same, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着部材、その製造方法、画像形成装置及び画像形成方法に関し、より詳しくは、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材等に関する。 The present invention relates to a fixing member, a manufacturing method thereof, an image forming apparatus, and an image forming method. More specifically, even when the paper output speed of the image forming apparatus is increased, high fixing separation performance is exhibited and image unevenness is caused. There is no fixing member.
電子写真方式の画像形成装置では、未定着トナーを記録材上に定着するのに、下記定着ベルト又は定着ローラーのような定着部材を用いられることが知られている。画像形成装置の高速化(例えば、複写速度70cpm以上、いわゆるSeg.5以上の画像形成装置を使用)により、溶融トナーと定着部材が接着し、紙詰まりを起こしてしまうといった問題が生じる。また、プロダクションプリントの需要が高まるにつれ、高画質が求められ定着画像1枚中のトナー付着量が大きくばらついている。そのため、均一にトナーを定着することが困難になり、画像ムラが起こりやすくなっている。 In an electrophotographic image forming apparatus, it is known that a fixing member such as a fixing belt or a fixing roller described below is used to fix unfixed toner on a recording material. As the image forming apparatus increases in speed (for example, an image forming apparatus having a copying speed of 70 cpm or more, so-called Seg. 5 or more is used), a problem arises that the molten toner adheres to the fixing member and a paper jam occurs. Further, as the demand for production prints increases, high image quality is required, and the amount of toner attached to one fixed image varies greatly. For this reason, it is difficult to uniformly fix the toner, and image unevenness is likely to occur.
定着部材である定着ベルトは、例えばセラミックヒータよりなる加熱体と、加圧ローラーと、これらの加熱体と加圧ローラーとの間に、ポリイミドなどよりなる耐熱性の定着ベルトが挟まれてなるものであり、加熱体と加圧ローラーとの間に付与された圧力によって加圧ローラーが変形されることにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成されてなるものである。 The fixing belt as a fixing member is, for example, a heating body made of a ceramic heater, a pressure roller, and a heat-resistant fixing belt made of polyimide or the like sandwiched between the heating body and the pressure roller. The pressure roller is deformed by the pressure applied between the heating body and the pressure roller, so that a so-called fixing nip portion is formed in the deformed portion.
定着ローラーは、加熱ローラーと、これに当接する加圧ローラーとによるローラー対を有する。当該定着部材において、加熱ローラーと加圧ローラーとの間に付与された圧力によって加圧ローラーが変形することにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成される。 The fixing roller has a pair of rollers including a heating roller and a pressure roller in contact with the heating roller. In the fixing member, when the pressure roller is deformed by the pressure applied between the heating roller and the pressure roller, a so-called fixing nip portion is formed in the deformed portion.
いずれも、ベルトやローラー等の基層上にシリコーンゴム等からなる弾性層を形成し、当該ゴム層の外表面にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素樹脂などよりなる離型層を被覆して成るベルト又は加圧ローラーが知られている。 In either case, an elastic layer made of silicone rubber or the like is formed on a base layer such as a belt or a roller, and polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) is formed on the outer surface of the rubber layer. A belt or a pressure roller formed by coating a release layer made of a fluororesin or the like is known.
これまで、紙詰まりを防ぐ手段として、特許文献1では、前記離型層にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を使用し、トナーとの離型能力を向上し紙詰まりを防ぐ技術が開示されている。しかしながら、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂の非粘着性の程度では溶融トナーが定着部材に付着してしまうこと、さらに滑り性が低く定着画像を搬送することが困難であるといった問題があった。
So far, as a means for preventing paper jam,
特許文献2ではフッ素樹脂分子中にケイ素官能基を持つことでフッ素とケイ素の複合材料を形成している。しかしながら、滑り性を期待するケイ素官能基が表面に露出し難いとう問題ある。
In
さらに、フッ素ゴムとシリコーンゴムを用い、離型性を高める技術もあるが、当該ゴムを離型層に用いると表層の硬度が下がり、画像ムラを防ぐことが難しいという問題がある(例えば、特許文献3及び4参照。)。
Furthermore, there is a technology that uses fluororubber and silicone rubber to improve the releasability. However, when the rubber is used for the release layer, the hardness of the surface layer is lowered and it is difficult to prevent image unevenness (for example, patents). See
すなわち、画像形成装置の高速化により、トナーは溶融し紙に圧着されるまでの時間が短くなるため、前記PTFEや、PFAを離型層に加えただけでは、溶融トナーが離型層から剥がれずに紙ごと定着装置に巻き込まれ紙詰まりが生じてしまうといった問題があった。 That is, as the speed of the image forming apparatus is increased, the time until the toner is melted and pressed onto the paper is shortened. Therefore, the molten toner is peeled off from the release layer only by adding the PTFE or PFA to the release layer. Instead, the paper is caught in the fixing device and a paper jam occurs.
また、フッ素ゴムからなる定着装置やシリコーンゴムからなる定着装置では表層の硬度が低下し、定着ムラが発生してしまい、画像不良を起こしてしまうという問題があった。 Further, a fixing device made of fluoro rubber or a fixing device made of silicone rubber has a problem that the hardness of the surface layer is lowered, fixing unevenness occurs, and image defects occur.
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材とその製造方法、さらに当該定着部材を用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems and situations, and a solution to the problem is fixing that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness even when the paper output speed of the image forming apparatus is increased. Another object is to provide a member and a manufacturing method thereof, and an image forming apparatus and an image forming method using the fixing member.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有する定着部材において、前記離型層が特定のシロキサン化合物とフッ素樹脂とを含有することで、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材が得られることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor, in the course of examining the cause of the above-mentioned problems, in a fixing member having at least a base layer and an elastic layer and a release layer, the release layer has a specific siloxane compound and fluorine. It has been found that by containing a resin, a fixing member that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness can be obtained even when the paper output speed of the image forming apparatus is increased.
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。 That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.
1.電子写真画像形成装置のトナー定着に用いられる定着部材であって、
前記定着部材が、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有し、
当該離型層が、下記一般式(1)で表される部分構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とする定着部材。
一般式(1)M−Si−O
(式中、Mは非置換又は置換の一価炭化水素基を表す。)
2.前記離型層が、表面においてケイ素を3〜50at%の範囲内で含有していることを特徴とする第1項に記載の定着部材。
1. A fixing member used for toner fixing of an electrophotographic image forming apparatus,
The fixing member has an elastic layer and a release layer on at least a base layer;
A fixing member, wherein the release layer contains a composite material in which a siloxane compound having a partial structure represented by the following general formula (1) and a fluororesin are mixed.
General formula (1) M-Si-O
(In the formula, M represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group.)
2. 2. The fixing member according to
3.前記複合材料のシロキサン化合物とフッ素樹脂の配合体積比が、10:90〜40:60の範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の定着部材。
3. 3. The fixing member according to
4.前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロポリエーテル、フッ化アクリル、フッ化エチレン−ビニルエーテル共重合体及びフッ化エチレン−ビニルエステル共重合体のいずれかを含有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の定着部材。
4). The fluororesin contains any of polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, perfluoropolyether, fluorinated acrylic, fluorinated ethylene-vinyl ether copolymer and fluorinated ethylene-vinyl ester copolymer. The fixing member according to any one of
5.前記一般式(1)で表される構造において、Mがメチル基であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の定着部材。
5. The fixing member according to any one of
6.前記複合材料が含有するシロキサン化合物とフッ素樹脂において、
下記関係式(1)を満たすことを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の定着部材。
6). In the siloxane compound and fluororesin contained in the composite material,
The fixing member according to any one of
関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw)
7.第1項から第6項までのいずれか一項に記載の定着部材を製造する定着部材の製造方法であって、
下記関係式(1)を満たすシロキサン化合物とフッ素樹脂とを溶媒に加え、ミキサーにて混合させて混合物を得る工程、
前記混合物をシリコーンゴムからなる弾性層上に塗布する工程、及び
前記塗布された混合物を加熱によって熱硬化して、前記シロキサン化合物とフッ素樹脂との複合材料からなる離型層を形成する工程、
を有することを特徴とする定着部材の製造方法。
Relational expression (1): (Molecular weight Mw of siloxane compound) <(Weight average molecular weight Mw of fluororesin)
7. A manufacturing method of a fixing member for manufacturing the fixing member according to any one of
A step of adding a siloxane compound satisfying the following relational expression (1) and a fluororesin to a solvent and mixing the mixture with a mixer to obtain a mixture;
Applying the mixture onto an elastic layer made of silicone rubber, and thermally curing the applied mixture to form a release layer made of a composite material of the siloxane compound and fluororesin;
A method for manufacturing a fixing member, comprising:
関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw)
8.第1項から第6項までのいずれか一項に記載の定着部材を具備することを特徴とする画像形成装置。
Relational expression (1): (Molecular weight Mw of siloxane compound) <(Weight average molecular weight Mw of fluororesin)
8). An image forming apparatus comprising the fixing member according to any one of
9.第1項から第6項までのいずれか一項に記載の定着部材を用いることを特徴とする画像形成方法。
9. An image forming method using the fixing member according to any one of
本発明の上記手段により、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材とその製造方法、さらに当該定着部材を用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。 By the above-described means of the present invention, a fixing member that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness even when the paper output speed of the image forming apparatus is increased, a manufacturing method thereof, and image formation using the fixing member An apparatus and an image forming method can be provided.
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。 The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
本発明の定着部材は、電子写真画像形成装置のトナー定着に用いられる定着部材であって、前記定着部材が、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有し、当該離型層が、前記一般式(1)で表される構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とするものである。
比較的分子量の小さいシロキサン化合物とフッ素樹脂との二つの材料を混合させることで、前記離型層製造時に、分子量の小さいシロキサン化合物が溶媒の揮発とともにフッ素樹脂の間をすり抜け表面に浮き上がり、当該表面にケイ素が配向したような複合材料になる。
The fixing member of the present invention is a fixing member used for toner fixing of an electrophotographic image forming apparatus, and the fixing member has an elastic layer and a release layer on at least a base layer, and the release layer includes the release layer It contains a composite material in which a siloxane compound having a structure represented by the general formula (1) and a fluororesin are mixed.
By mixing two materials, a siloxane compound having a relatively low molecular weight and a fluororesin, the siloxane compound having a low molecular weight passes through the fluororesin as the solvent evaporates and floats on the surface when the release layer is manufactured. It becomes a composite material in which silicon is oriented.
すなわち、本発明に係る離型層は、弾性層上に離型層組成物が溶液流延されて形成される際に、溶媒の揮発とともに分子量の小さいシロキサン化合物が空気界面側(離型層表面側)へ溶媒とともに移動する。その後、溶媒が乾燥、揮発される過程において、シロキサン化合物が空気界面側に多く移動しながら乾燥に伴うフッ素樹脂の固化によって、離型層内に濃度傾斜を形成し、表面にケイ素が配向したような複合材料になるものである。このように、離型層表面にシロキサン化合物由来のケイ素が高密度に偏在することで、表面の滑り性が増し、溶融トナーがベルト表面から剥がれやすくなり、定着分離性能を向上させることができるものと推察される。 That is, when a release layer composition according to the present invention is formed by casting a release layer composition on an elastic layer, a siloxane compound having a low molecular weight is formed on the air interface side (release layer surface) along with volatilization of the solvent. Side) with the solvent. After that, in the process where the solvent is dried and volatilized, a concentration gradient is formed in the release layer due to solidification of the fluororesin accompanying drying while a large amount of siloxane compound moves to the air interface side, and silicon is oriented on the surface. It becomes a new composite material. As described above, since the silicon derived from the siloxane compound is unevenly distributed on the surface of the release layer, the surface slipperiness is increased, the molten toner is easily peeled off from the belt surface, and the fixing separation performance can be improved. It is guessed.
定着分離性を向上させるには、定着部材から溶融トナーを剥がれやすくする(剥離性を向上する)必要がある。本発明のシロキサン化合物とフッ素樹脂とを混合した複合材料では、従来のフッ素樹脂で構成される離型層よりも優れた滑り性を持ち、またシロキサン化合物で構成される離型層よりも、溶融トナーの非粘着性に優れているため 、剥離性が向上する。上記の効果により、定着分離性の向上が可能となる。 In order to improve the fixing separation property, it is necessary to make the molten toner easily peel from the fixing member (improve the peeling property). The composite material obtained by mixing the siloxane compound and the fluororesin of the present invention has a slipperiness superior to that of a release layer composed of a conventional fluororesin, and is more molten than a release layer composed of a siloxane compound. Since the toner has excellent non-adhesiveness, releasability is improved. Due to the above-described effect, it is possible to improve the fixing separation property.
また、定着部材として従来用いられてきたフッ素ゴムやシリコーンゴムと違い、前記複合材料にすることで、定着部材表面の硬度を高めることができる。これにより、溶融トナーを均一に定着させることができ、画像ムラをなくすことができるものと推察される。 Further, unlike the fluoro rubber and silicone rubber conventionally used as the fixing member, the hardness of the surface of the fixing member can be increased by using the composite material. As a result, it is assumed that the molten toner can be fixed uniformly and image unevenness can be eliminated.
本発明者の検討によれば、画像ムラを低減する機能を高める方法として、定着部材表面層の硬度を高める方法が有効であった。本発明の定着部材は、表層にケイ素が配向するために、表層の硬度を高めることができるため、未定着画像中のトナー付着量の違いによらず、トナーを押しつぶすことができ、画像ムラを防ぐことができるものと推察される。 According to the study by the present inventor, a method for increasing the hardness of the surface layer of the fixing member is effective as a method for enhancing the function of reducing image unevenness. Since the fixing member of the present invention can increase the hardness of the surface layer because silicon is oriented on the surface layer, the toner can be crushed irrespective of the difference in the amount of toner adhering to the unfixed image, and image unevenness can be prevented. It is assumed that it can be prevented.
本発明の定着部材は、電子写真画像形成装置のトナー定着に用いられる定着部材であって、前記定着部材が、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有し、当該離型層が、前記一般式(1)で表される部分構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とする。この特徴は、下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。 The fixing member of the present invention is a fixing member used for toner fixing of an electrophotographic image forming apparatus, and the fixing member has an elastic layer and a release layer on at least a base layer, and the release layer includes the release layer It contains a composite material in which a siloxane compound having a partial structure represented by the general formula (1) and a fluororesin are mixed. This feature is a technical feature common to or corresponding to the embodiments described below.
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記離型層が、表面においてケイ素を3〜50at%の範囲内で含有していることが、離型層の滑り性を向上し、表面硬度を高める観点から、好ましい。より好ましくは3〜20at%の範囲内である。 As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of manifesting the effect of the present invention, the release layer contains silicon within a range of 3 to 50 at% on the surface, thereby improving the slipperiness of the release layer. From the viewpoint of increasing the surface hardness, it is preferable. More preferably, it is in the range of 3 to 20 at%.
また、前記複合材料のシロキサン化合物とフッ素樹脂の配合体積比は、10:90〜40:60の範囲内であることが、離型層製造時に表面にケイ素が配向しやすく、離型層の滑り性を向上し、表面硬度を高める観点から、好ましい。 In addition, the compounding volume ratio of the siloxane compound and the fluororesin in the composite material is in the range of 10:90 to 40:60, so that silicon is easily oriented on the surface when the release layer is produced, and the release layer slips. From the viewpoint of improving the properties and increasing the surface hardness, it is preferable.
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロポリエーテル、フッ化アクリル、フッ化エチレン−ビニルエーテル共重合体及びフッ化エチレン−ビニルエステル共重合体のいずれかを含有することが、前記シロキサン化合物と併用することで、離型層の滑り性をさらに向上し、かつ、表面硬度を高める観点から、好ましい。 The fluororesin may contain any of polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, perfluoropolyether, fluorinated acrylic, fluorinated ethylene-vinyl ether copolymer and fluorinated ethylene-vinyl ester copolymer. In combination with the siloxane compound, it is preferable from the viewpoint of further improving the slipperiness of the release layer and increasing the surface hardness.
中でも、前記一般式(1)で表される構造を有するシロキサン化合物のMがメチル基であることが好ましく、前記シロキサン化合物とフッ素樹脂において、分子量に係る前記関係式(1)を満たすことが、離型層製造時に表面にケイ素が配向しやすく、離型層の滑り性を向上し、表面硬度を高める観点から、好ましい。 Among them, it is preferable that M of the siloxane compound having a structure represented by the general formula (1) is a methyl group, and in the siloxane compound and the fluororesin, satisfying the relational expression (1) relating to the molecular weight, From the viewpoint of easily orienting silicon on the surface during production of the release layer, improving the slipperiness of the release layer, and increasing the surface hardness.
本発明の定着部材の製造方法は、前記関係式(1)を満たすシロキサン化合物とフッ素樹脂とを溶媒に加えミキサーにて混合し混合物を得る工程、前記混合物をシリコーンゴムからなる弾性層上に塗布する工程、及び前記塗布された混合物を加熱によって熱硬化して、複合材料からなる離型層を形成する工程、を有することを特徴とする。 The method for producing a fixing member of the present invention includes a step of adding a siloxane compound satisfying the relational expression (1) and a fluororesin to a solvent and mixing with a mixer to obtain a mixture, and applying the mixture onto an elastic layer made of silicone rubber. And a step of thermosetting the applied mixture by heating to form a release layer made of a composite material.
本発明の画像形成装置及び画像形成方法は、本発明の定着部材を用いることで、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない効果を発現する。 The image forming apparatus and the image forming method of the present invention use the fixing member of the present invention, so that even if the paper output speed of the image forming apparatus is increased, it exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness. Is expressed.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。 Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
≪本発明の定着部材の概要≫
本発明の定着部材は、電子写真画像形成装置のトナー定着に用いられる定着部材であって、前記定着部材が、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有し、当該離型層が、下記一般式(1)で表される部分構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とし、かかる構成により、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材(定着ベルト)を提供することができる。
一般式(1)M−Si−O
(式中Mは、非置換又は置換の一価炭化水素基を表す。)
ここで、フッ素ゴムと本発明に係るフッ素樹脂の違いを説明すると、「フッ素ゴム」は部分的にフッ素化された炭化水素ポリマーに架橋剤・架橋助剤・加硫促進剤等を加え、ポリマー同士を架橋させ三次元網目構造を持った弾性体のことを指す。一方、「フッ素樹脂」は部分的にフッ素化された炭化水素ポリマーのことを指し、ポリマー同士は架橋していなくてもよい。
<< Outline of Fixing Member of the Present Invention >>
The fixing member of the present invention is a fixing member used for toner fixing of an electrophotographic image forming apparatus, and the fixing member has an elastic layer and a release layer on at least a base layer, and the release layer includes: A composite material in which a siloxane compound having a partial structure represented by the general formula (1) and a fluororesin are mixed is included. With this configuration, even if the paper output speed of the image forming apparatus is increased, A fixing member (fixing belt) that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness can be provided.
General formula (1) M-Si-O
(In the formula, M represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group.)
Here, the difference between the fluororubber and the fluororesin according to the present invention will be explained. The “fluororubber” is a polymer obtained by adding a crosslinking agent, a crosslinking aid, a vulcanization accelerator, etc. to a partially fluorinated hydrocarbon polymer. An elastic body having a three-dimensional network structure formed by cross-linking each other. On the other hand, “fluororesin” refers to a partially fluorinated hydrocarbon polymer, and the polymers may not be crosslinked.
複合材料とは、複数の成分を混合し、分散させた材料形態のことを指す。混合させる二つの複合材料は互いに架橋したり、重合したりすることはないものとする。ただし、本発明の効果を阻害しない範囲で、一部架橋したり、一部重合したりすることは本発明の範囲内に含める。 A composite material refers to a material form in which a plurality of components are mixed and dispersed. The two composite materials to be mixed shall not crosslink or polymerize with each other. However, it is included in the scope of the present invention to partially crosslink or partially polymerize within the range that does not impair the effects of the present invention.
シロキサン化合物の分子量は、配合時のシロキサン化合物の分子量Mwのことを指す。 The molecular weight of the siloxane compound refers to the molecular weight Mw of the siloxane compound at the time of blending.
フッ素樹脂の重量平均分子量は、上記と同じように、配合時のフッ素樹脂の重量平均分子量のことを指す。重量平均分子量Mwは、以下のようにゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)によって測定した分子量分布から求めることができる。 The weight average molecular weight of the fluororesin refers to the weight average molecular weight of the fluororesin at the time of blending as described above. The weight average molecular weight Mw can be calculated | required from the molecular weight distribution measured by the gel permeation chromatography (GPC: Gel Permeation Chromatography) as follows.
〈GPC測定法〉
具体的には、まず、測定試料を濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン中に添加し、室温において超音波分散機を用いて5分間分散処理した後、ポアサイズ0.2μmのメンブレンフィルターで処理して、試料液を調製する。例えば、GPC装置HLC−8120GPC(東ソー社製)及びカラム(「TSKgel guardcolumn SuperHZ−L」及び「TSKgel SuperHZM−M」(東ソー社製))を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフランを流速0.2mL/minで流す。キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出し、単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出する。検量線は、分子量がそれぞれ6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106である10点のポリスチレン標準粒子(Pressure Chemical社製)を測定することにより、作成する。
<GPC measurement method>
Specifically, first, a measurement sample is added to tetrahydrofuran so as to have a concentration of 1 mg / mL, followed by a dispersion treatment at room temperature for 5 minutes using an ultrasonic disperser, and then a membrane filter having a pore size of 0.2 μm. To prepare a sample solution. For example, using GPC apparatus HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and a column (“TSKgel guardcolumn SuperHZ-L” and “TSKgel SuperHZM-M” (manufactured by Tosoh Corporation)), while maintaining the column temperature at 40 ° C., the carrier solvent Then, tetrahydrofuran is flowed at a flow rate of 0.2 mL / min. 10 μL of the prepared sample solution is injected into the GPC apparatus together with the carrier solvent, the sample is detected using a refractive index detector (RI detector), and a calibration curve measured using monodisperse polystyrene standard particles is used. Calculate the molecular weight distribution of the sample. The calibration curves have molecular weights of 6 × 10 2 , 2.1 × 10 3 , 4 × 10 3 , 1.75 × 10 4 , 5.1 × 10 4 , 1.1 × 10 5 , 3.9 × 10, respectively. It is prepared by measuring 10 standard polystyrene particles (manufactured by Pressure Chemical) that are 5 , 8.6 × 10 5 , 2 × 10 6 , 4.48 × 10 6 .
本発明に係る離型層表面におけるケイ素含有量は、X線光電子分光(X−ray Photoelectron Spectroscopy)分析法(XPS分析法ともいう。)にて測定した元素比率を示す。 The silicon content on the surface of the release layer according to the present invention indicates an element ratio measured by an X-ray photoelectron spectroscopy analysis method (also referred to as an XPS analysis method).
〈XPS分析法〉
ここでいうXPS分析法とは、サンプルにX線を照射し、生じる光電子のエネルギーを測定することで、サンプルの構成元素とその電子状態を分析する方法である。
<XPS analysis method>
The XPS analysis method referred to here is a method of analyzing the constituent elements of the sample and their electronic states by irradiating the sample with X-rays and measuring the energy of the generated photoelectrons.
本発明に係る離型層の厚さ方向における元素濃度分布曲線(以下、「デプスプロファイル」という。)は、ケイ素の元素濃度を、X線光電子分光法の測定とアルゴン(Ar)等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、離型層の表面より内部を露出させつつ順次表面組成分析を行うことにより測定することができる。 The element concentration distribution curve (hereinafter referred to as “depth profile”) in the thickness direction of the release layer according to the present invention shows the element concentration of silicon measured by X-ray photoelectron spectroscopy and a rare gas such as argon (Ar). By using together with ion sputtering, it can be measured by sequentially performing surface composition analysis while exposing the inside from the surface of the release layer.
このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を元素の原子濃度比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向における前記離型層の厚さ方向における離型層の表面からの距離におおむね相関することから、「離型層の厚さ方向における離型層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出される離型層の表面からの距離を採用することができる。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO2熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。 A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic concentration ratio (unit: at%) of the element and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In addition, in the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time in this way, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the release layer in the thickness direction of the release layer in the layer thickness direction, As the “distance from the surface of the release layer in the thickness direction of the release layer”, the distance from the surface of the release layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement Can be adopted. Further, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / sec. It is preferable to be (SiO 2 thermal oxide equivalent value).
以下に、本発明に係る離型層の組成分析に適用可能なXPS分析の具体的な条件の一例を示す。
・分析装置:アルバック・ファイ社製QUANTERA SXM
・X線源:単色化Al−Kα
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:SiO2換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを求める。この厚さ間隔は、1nmとした(深さ方向に1nmごとのデータが得られる)。
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のMultiPakを用いる。
Hereinafter, an example of specific conditions of XPS analysis applicable to the composition analysis of the release layer according to the present invention will be shown.
・ Analyzer: QUANTERA SXM manufactured by ULVAC-PHI
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Measurement is repeated at a predetermined thickness interval with a SiO 2 equivalent sputtering thickness to obtain a depth profile in the depth direction. The thickness interval was 1 nm (data every 1 nm is obtained in the depth direction).
Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area. Data processing uses MultiPak manufactured by ULVAC-PHI.
得られたデータにより、離型層表面からの厚さとして5nmまでのケイ素の平均組成比率を算出する。平均組成比率は、試料をランダムに10点測定し、その平均値を使用する。 From the obtained data, the average composition ratio of silicon up to 5 nm is calculated as the thickness from the surface of the release layer. As for the average composition ratio, 10 samples are measured at random and the average value is used.
〔1〕定着部材の構成
本発明の定着部材の構成を図1によって説明する。図1に示す定着部材の断面図は一例であって、これに限定されるものではない。また、定着部材は以下定着ベルトとして説明するが、後述するように定着ローラーであってもよい。
[1] Configuration of Fixing Member The configuration of the fixing member of the present invention will be described with reference to FIG. The cross-sectional view of the fixing member shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to this. The fixing member will be described below as a fixing belt, but may be a fixing roller as described later.
図1において、本発明の定着部材10は、基層1上に、弾性層2及び離型層3をこの順に有する。当該構成は前記定着部材の最小構成であり、各層は複数の層からなってもよく、基層1の裏面、基層1と弾性層2の間、弾性層と離型層の間、及び離型層の表面に、他の機能層を設けてもよい。機能層としては、例えば、帯電防止層、平滑層、下地層、接着層等が挙げられる。
In FIG. 1, a fixing
定着ベルトは、無端ベルト状の形状である。ここで、「無端ベルト状の形状」とは、例えば、概念的(幾何学的)には一枚の長尺のシート状物の両端部をつなぎ合わせて形成されるようなループ状の形状を意味する。定着ベルトの実際の形状としては、シームレスのベルト状又は円筒状の形状とすることが好ましい。 The fixing belt has an endless belt shape. Here, the “endless belt-like shape” means, for example, a loop-like shape formed conceptually (geometrically) by joining both ends of one long sheet-like material. means. The actual shape of the fixing belt is preferably a seamless belt shape or a cylindrical shape.
〔1.1〕基層
定着ベルトの基層としては、耐熱性のベルト及びシートなどが用いられ、ポリイミド、ポリアミド/ポリアミドイミド又は薄膜SUS、薄膜ニッケル電鋳等を用いることができるが、中でも耐熱性樹脂であるポリイミドを用いることが好ましい。基層の厚さは、10〜1000μmの範囲であることが好ましく、50〜500μmの範囲であることがより好ましく、50〜200μmの範囲であることがさらに好ましい。
[1.1] Base layer As the base layer of the fixing belt, heat-resistant belts and sheets are used, and polyimide, polyamide / polyamideimide or thin-film SUS, thin-film nickel electroforming, etc. can be used. It is preferable to use the polyimide which is. The thickness of the base layer is preferably in the range of 10 to 1000 μm, more preferably in the range of 50 to 500 μm, and still more preferably in the range of 50 to 200 μm.
〔1.2〕弾性層
弾性層は、シリコーンゴムからなるゴム部材を含有する層であることが好ましい。弾性層はソリッドゴム層及びスポンジゴム層の2層からなることが好ましく、例えば、ソリッドゴム層は5〜10mmの範囲内であることが好ましく、7〜8mmの範囲内であることがより好ましい。
[1.2] Elastic layer The elastic layer is preferably a layer containing a rubber member made of silicone rubber. The elastic layer is preferably composed of two layers, a solid rubber layer and a sponge rubber layer. For example, the solid rubber layer is preferably in the range of 5 to 10 mm, and more preferably in the range of 7 to 8 mm.
他方、スポンジゴム層は無数のマイクロバルーンを含むスポンジ状の軟質な層である。スポンジゴム層の厚さは、5〜100μmの範囲内であることが好ましく、80〜90μmの範囲内であることがより好ましい。 On the other hand, the sponge rubber layer is a sponge-like soft layer containing an infinite number of microballoons. The thickness of the sponge rubber layer is preferably in the range of 5 to 100 μm, and more preferably in the range of 80 to 90 μm.
弾性層は、ゴム部材を形成するシリコーンゴムについて、低分子量の単量体などで成形されるシリコーンゴム原料を硬化する前の「シリコーンゴムの前駆体」を前記基層上に形成した後加熱処理することで硬化する。 The elastic layer is heat-treated after forming a “silicone rubber precursor” on the base layer before curing the silicone rubber raw material molded with a low molecular weight monomer or the like for the silicone rubber forming the rubber member. It hardens.
加熱処理方法は、特に限定されず、一般的には、加熱チャンバーを外部から加熱することで、チャンバーの内部に格納されたシリコーンゴムの前駆体を加熱する。加熱の方法は、バッチ式であっても、連続式であってもよい。例えば、バッチ式であれば、チャンバー内で、シリコーンゴムの前駆体は静置されていて、所定の時間加熱したら取り出す方法としてもよい。また、連続式であれば、当該加熱チャンバーの内部を、シリコーンゴムの前駆体を形成した基層を移動させながら、所定時間の加熱が行われる方法としてもよい。 The heat treatment method is not particularly limited, and in general, the silicone rubber precursor stored in the chamber is heated by heating the heating chamber from the outside. The heating method may be a batch method or a continuous method. For example, in the case of a batch type, the precursor of the silicone rubber is allowed to stand in the chamber and may be taken out after heating for a predetermined time. Moreover, if it is a continuous type, it is good also as a method of heating for a predetermined time, moving the inside of the said heating chamber, the base layer which formed the precursor of silicone rubber.
ゴム部材を形成するための、シリコーンゴムの前駆体を加熱する工程以外は、特に限定されず、公知の方法を用いて定着部材を製造することができる。 There is no particular limitation except for the step of heating the silicone rubber precursor for forming the rubber member, and the fixing member can be produced using a known method.
以下に、定着部材のゴム部材となるシリコーンゴムの前駆体の形成方法までについて、具体的な例を説明する。 Hereinafter, a specific example will be described up to a method for forming a silicone rubber precursor to be a rubber member of the fixing member.
まず、低分子量の単量体などで成形されるゴム原料(例えば、二液型室温硬化型シリコーンゴム(商品名:KE−1602、信越化学工業社製))に、硬化剤(例えば、CAT−1602,信越化学工業社製)を加え、撹拌機で十分に混合し、第1の混合物を得る。 First, a rubber raw material (for example, a two-component room temperature curable silicone rubber (trade name: KE-1602, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)) molded with a low molecular weight monomer or the like is added to a curing agent (for example, CAT- 1602, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and thoroughly mixed with a stirrer to obtain a first mixture.
次に、この第1の混合物に、例えば、膨脹済みの熱膨張性マイクロカプセル(例えば、アクゾノーベル社製のマイクロバルーンであるエクスパンセル461)を加え、撹拌機で混合し、熱膨張性マイクロカプセルを含有する第2の混合物を得る。 Next, for example, an expanded thermally expandable microcapsule (for example, EXPANSEL 461 which is a microballoon manufactured by Akzo Nobel) is added to the first mixture, mixed with a stirrer, and thermally expanded microcapsules. A second mixture containing capsules is obtained.
次に、例えば、ポリイミドからなる耐熱性ベルト上に、塗布機により第1の混合物(熱膨張性マイクロカプセルを含まない。)を塗布し、加熱させて硬化を完了させソリッドゴム層を形成する。 Next, for example, a first mixture (not including thermally expandable microcapsules) is applied onto a heat-resistant belt made of polyimide by a coating machine and heated to complete the curing to form a solid rubber layer.
その後、このソリッドゴム層に、第2の混合物(熱膨張性マイクロカプセルを含む。)を塗布し、シリコーンゴムの前駆体とする。 Thereafter, a second mixture (including thermally expandable microcapsules) is applied to the solid rubber layer to obtain a silicone rubber precursor.
次に、このシリコーンゴムの前駆体は、加熱チャンバー等で加熱する工程を経て、定着部材のゴム部材を構成するシリコーンゴムとなり弾性層を形成する。 Next, the silicone rubber precursor becomes a silicone rubber constituting the rubber member of the fixing member through a process of heating in a heating chamber or the like to form an elastic layer.
また、シリコーンゴムの前駆体全体を均一に加熱して架橋させた後、エージングとして、シリコーンゴムの前駆体を更に一定時間加熱してもよい。このようにエージングをすることで、シリコーンゴム中に残っていた低分子量シロキサンをより揮発させることができ、この結果、シリコーンゴムに残留する低分子量化合物の量をより低減でき、ひいては、製品として使用した際に揮発する低分子量化合物の量を低減できるため、好ましい。 Alternatively, after the entire silicone rubber precursor is uniformly heated and crosslinked, the silicone rubber precursor may be further heated for a predetermined time as aging. By aging in this way, the low molecular weight siloxane remaining in the silicone rubber can be further volatilized. As a result, the amount of low molecular weight compounds remaining in the silicone rubber can be further reduced, and as a result used as a product. This is preferable because the amount of the low molecular weight compound that volatilizes when reduced can be reduced.
〔1.3〕離型層
本発明に係る離型層は、下記一般式(1)で表される部分構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とし、かかる構成により、画像形成装置の紙出力速度が高速化しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない定着部材(定着ベルト)を提供することができる。
一般式(1)M−Si−O
(式中Mは、非置換又は置換の一価炭化水素基を表す。)
ここで、上記Mで示されるケイ素原子に結合した非置換又は置換の一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などの非縮合炭化水素基;ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基等が挙げられる。
[1.3] Release layer The release layer according to the present invention comprises a composite material in which a siloxane compound having a partial structure represented by the following general formula (1) and a fluororesin are mixed. With this configuration, it is possible to provide a fixing member (fixing belt) that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness even when the paper output speed of the image forming apparatus is increased.
General formula (1) M-Si-O
(In the formula, M represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group.)
Here, as the unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group bonded to the silicon atom represented by M, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group Non-condensed hydrocarbon group such as alkyl group, phenyl group, biphenyl group, terphenyl group and the like; pentarenyl group, indenyl group, naphthyl group, azulenyl group, heptaenyl group, biphenylenyl group, fluorenyl group, acenaphthylenyl group, preadenenyl group, Acenaphthenyl group, phenalenyl group, phenanthryl group, anthryl Aryl groups such as fluoranthenyl group, acephenanthrenyl group, acean trirenyl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, chrysenyl group, naphthacenyl group, aralkyl groups such as benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, vinyl Alkenyl groups such as a group, an allyl group, a propenyl group, an isopropenyl group, a butenyl group, a hexenyl group, a cyclohexenyl group, and an octenyl group.
また、離型層表面にケイ素が配向しやすいという観点から、本発明の効果をより高めるために前記Mはメチル基であることが好ましい。 Further, from the viewpoint that silicon is easily oriented on the surface of the release layer, the M is preferably a methyl group in order to further enhance the effect of the present invention.
具体的なシロキサン化合物としては、分子量が比較的小さい化合物が好ましく、ペンタメチルジシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン(分子量162.38)、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチル−3−[(トリメチルシリル)オキシ]トリシロキサン(分子量310.69)、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン(分子量442.66)等が好ましく用いることができる。 As a specific siloxane compound, a compound having a relatively small molecular weight is preferable, and pentamethyldisiloxane, hexamethylcyclotrisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane (molecular weight 162.38). ), 1,1,1,3,5,5,5-heptamethyl-3-[(trimethylsilyl) oxy] trisiloxane (molecular weight 310.69), 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetra Phenyldisiloxane (molecular weight 442.66) or the like can be preferably used.
フッ素樹脂は、特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロポリエーテル、フッ化アクリル、フッ化エチレン−ビニルエーテル共重合体及びフッ化エチレン−ビニルエステル共重合体のいずれかを用いることが好ましく、中でも、パーフルオロポリエーテルであるパーフルオロ(ポリオキシプロピレンエチルエーテル:重量平均分子量2700〜5600)を用いることが好ましい。 The fluororesin is not particularly limited, but polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, perfluoropolyether, fluorinated acrylic, fluorinated ethylene-vinyl ether copolymer and fluorinated ethylene-vinyl ester copolymer It is preferable to use any of the above, and it is particularly preferable to use perfluoropolyether (polyoxypropylene ethyl ether: weight average molecular weight 2700 to 5600) which is a perfluoropolyether.
離型層の厚さは、5〜50μmの範囲であることが好ましく、10〜40μmの範囲であることがより好ましく、15〜30μmの範囲であることが特に好ましい。 The thickness of the release layer is preferably in the range of 5 to 50 μm, more preferably in the range of 10 to 40 μm, and particularly preferably in the range of 15 to 30 μm.
離型層の厚さが5μm以上であれば、本発明の効果及び離型層自体の硬度を保つことができ、50μm以下であれば、弾性層の弾性を阻害しないため、好ましい。 If the thickness of the release layer is 5 μm or more, the effect of the present invention and the hardness of the release layer itself can be maintained, and if it is 50 μm or less, the elasticity of the elastic layer is not inhibited.
〔1.4〕定着部材の製造方法
本発明の定着部材の製造方法は、前記基層上に弾性層を形成した後、下記関係式(1)を満たすシロキサン化合物とフッ素樹脂とを溶媒に加え、ミキサーにて混合させて混合物を得る工程(a)、前記混合物を弾性層上に塗布する工程(b)、前記塗布された混合物を加熱によって熱硬化して、前記シロキサン化合物とフッ素樹脂との複合材料からなる離型層を形成する工程(c)、を有することを特徴とする。
[1.4] Manufacturing method of fixing member In the manufacturing method of the fixing member of the present invention, after forming an elastic layer on the base layer, a siloxane compound and a fluororesin satisfying the following relational expression (1) are added to a solvent, A step of obtaining a mixture by mixing with a mixer (a), a step of applying the mixture onto an elastic layer (b), and thermally curing the applied mixture by heating to form a composite of the siloxane compound and the fluororesin And (c) forming a release layer made of a material.
関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw)
シロキサン化合物の分子量Mwは、100〜10000の範囲内であることが好ましく、100〜5000の範囲内であることがより好ましく、100〜3000の範囲内であることがさらに好ましく、100〜500の範囲内であることが、離型層表面にケイ素が配向しやすい観点から、特に好ましい。
Relational expression (1): (Molecular weight Mw of siloxane compound) <(Weight average molecular weight Mw of fluororesin)
The molecular weight Mw of the siloxane compound is preferably in the range of 100 to 10,000, more preferably in the range of 100 to 5000, still more preferably in the range of 100 to 3000, and in the range of 100 to 500. In particular, it is particularly preferable from the viewpoint of easy orientation of silicon on the surface of the release layer.
シロキサン化合物の分子量Mwが100〜10000の範囲内であれば、本発明に係るフッ素樹脂とともに本発明の複合材料を形成することができるため、好ましい範囲である。 If the molecular weight Mw of the siloxane compound is in the range of 100 to 10,000, the composite material of the present invention can be formed together with the fluororesin according to the present invention, which is a preferable range.
フッ素樹脂の重量平均分子量Mwは、1000〜100000の範囲内であることが好ましく、2000〜50000の範囲内であることがより好ましく、5000〜10000の範囲内であることが特に好ましい。 The weight average molecular weight Mw of the fluororesin is preferably in the range of 1000 to 100,000, more preferably in the range of 2000 to 50000, and particularly preferably in the range of 5000 to 10,000.
フッ素樹脂の重量平均分子量Mwは、1000〜100000の範囲内であり、シロキサン化合物の分子量との上記関係式(1)を満たすことで、本発明に係るシロキサン化合物とともに本発明の複合材料を形成することができるため、好ましい範囲である。 The weight average molecular weight Mw of the fluororesin is in the range of 1000 to 100,000 and satisfies the above relational expression (1) with the molecular weight of the siloxane compound, thereby forming the composite material of the present invention together with the siloxane compound according to the present invention. This is a preferable range.
前記分子量Mw及び重量平均分子量Mwは、いずれも配合時の分子量をいう。 The molecular weight Mw and the weight average molecular weight Mw both refer to the molecular weight at the time of blending.
上記各工程について説明する。 Each of the above steps will be described.
工程(a)は、シロキサン化合物とフッ素樹脂とを溶媒に加え、ミキサーにて混合させて混合物を得る工程である。 Step (a) is a step in which a siloxane compound and a fluororesin are added to a solvent and mixed with a mixer to obtain a mixture.
混合する場合は、最終的な複合材料のシロキサン化合物とフッ素樹脂の配合体積比が、10:90〜40:60の範囲内であるように、それぞれの混合量を調整することが好ましい。 When mixing, it is preferable to adjust each mixing amount so that the compounding volume ratio of the siloxane compound of a final composite material and a fluororesin is in the range of 10:90 to 40:60.
混合に使用する機器としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を用いることができる。 As an apparatus used for mixing, various known mixing apparatuses such as a Turbuler mixer, a Henschel mixer, a Nauter mixer, and a V-type mixer can be used.
工程(b)は、前記混合物をシリコーンゴムからなる弾性層上に塗布する工程である。 Step (b) is a step of applying the mixture onto an elastic layer made of silicone rubber.
塗布方法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、スプレーコート法などのロール・to・ロール方式適性の高い方法が好ましい。 Examples of coating methods include spin coating, casting, die coating, blade coating, roll coating, spray coating, curtain coating, etc., but it is easy to obtain a uniform thin film and from the viewpoint of high productivity. A method having high suitability for a roll-to-roll method such as a die coating method, a roll coating method, or a spray coating method is preferable.
工程(c)は、前記塗布された混合物を加熱によって熱硬化して、前記シロキサン化合物とフッ素樹脂との複合材料からなる離型層を形成する工程である。 Step (c) is a step of thermally curing the applied mixture to form a release layer made of a composite material of the siloxane compound and a fluororesin.
加熱する機器としては、加熱チャンバーを用いることが好ましい。 As a device for heating, it is preferable to use a heating chamber.
本発明に係る離型層の特徴は、工程(c)における加熱やその後の乾燥やエージングによって、溶媒の揮発とともに分子量の小さいシロキサン化合物が空気界面側(離型層表面側)へ溶媒とともに移動する。その後、溶媒が乾燥、揮発される過程において、シロキサン化合物が空気界面側に多く移動しながら乾燥に伴うフッ素樹脂の固化によって、離型層内に濃度傾斜を形成し、表面にケイ素が配向したような複合材料になるものである。このように、離型層表面にシロキサン化合物由来のケイ素が高密度に偏在することで、表面の滑り性が増し、溶融トナーがベルト表面から剥がれやすくなり、定着分離性能を向上させることができる。 The release layer according to the present invention is characterized by the fact that the siloxane compound having a small molecular weight moves together with the solvent to the air interface side (release layer surface side) as the solvent evaporates by heating in the step (c) and subsequent drying and aging. . After that, in the process where the solvent is dried and volatilized, a concentration gradient is formed in the release layer due to solidification of the fluororesin accompanying drying while a large amount of siloxane compound moves to the air interface side, and silicon is oriented on the surface. It becomes a new composite material. As described above, the silicon derived from the siloxane compound is unevenly distributed on the surface of the release layer, whereby the surface slipperiness is increased, and the molten toner is easily peeled off from the belt surface, so that the fixing separation performance can be improved.
〔2〕画像形成方法の概要
本発明の画像形成方法は、少なくとも、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、記録媒体へのトナー像の転写及び定着の各工程を有する画像形成方法であり、当該定着の工程で、本発明の定着部材(例えば、定着ベルト)を用いることを特徴とする。
[2] Outline of Image Forming Method The image forming method of the present invention is an image having at least steps of developing an electrostatic latent image with toner to form a toner image, and transferring and fixing the toner image onto a recording medium. A fixing method according to the present invention is characterized in that the fixing member of the present invention (for example, a fixing belt) is used in the fixing step.
〔2.1〕各工程について
上記各工程としては、記録媒体へのトナー像の定着の工程(以下、単に「定着する工程」ともいう。)以外に、例えば、帯電する工程、静電潜像を形成する工程、現像する工程、転写する工程、クリーニングする工程など、一般的な電子写真画像形成方法で使用される工程が挙げられる。
[2.1] About each step The above steps include, for example, a charging step, an electrostatic latent image, in addition to a toner image fixing step (hereinafter also simply referred to as “fixing step”) on a recording medium. Steps used in a general electrophotographic image forming method, such as a step of forming, developing, transferring, and cleaning.
なお、記録媒体としては、特に限定されず、公知のものを使用でき、具体的には、例えば、普通紙や塗工紙といった用紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に付着した色材を定着させることが可能な種々の媒体が挙げられる。 The recording medium is not particularly limited, and a known medium can be used. Specifically, for example, in addition to paper such as plain paper or coated paper, a color attached to the surface such as a cloth or a sheet-like resin. Various media capable of fixing the material are listed.
[トナー像]
トナー像とは、静電潜像をトナーにより現像させて形成された像をいう。
[Toner image]
A toner image is an image formed by developing an electrostatic latent image with toner.
本発明においては、記録媒体上に転写されたトナー像が、ブラックトナー像又は2色以上のトナーで形成されたカラートナー像であることが好ましい。なお、カラートナー像のバリエーションとしては、特に限定されず、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのうち少なくとも2色以上のトナーを含有するものであってもよいし、ブラックとホワイトとの2色のトナーからなるトナー像であってもよいし、その他の複数色のトナーを含有するトナー像であってもよい。 In the present invention, the toner image transferred onto the recording medium is preferably a black toner image or a color toner image formed of two or more toners. The variation of the color toner image is not particularly limited. For example, the color toner image may contain at least two toners of cyan, magenta, yellow, and black, or two colors of black and white. The toner image may be a toner image composed of the above toner, or may be a toner image containing other multiple color toners.
本発明によれば、このようなブラックトナー像又は2色以上のトナーで形成されたカラートナーであっても上記効果を好適に発現することができる。 According to the present invention, even the color toner formed with such a black toner image or toners of two or more colors can preferably exhibit the above-described effects.
[トナー]
本発明に係るトナーは、静電潜像現像用のトナーであり、少なくともトナー粒子を含んで構成される。
[toner]
The toner according to the present invention is a toner for developing an electrostatic latent image, and includes at least toner particles.
なお、本発明において、「トナー」とは、「トナー粒子」の集合体のことをいう。 In the present invention, “toner” means an aggregate of “toner particles”.
(トナー粒子)
トナー粒子は、トナー母体粒子に少なくとも熱可塑性樹脂を含む結着樹脂を含有し、所望により離型剤が含有される。
(Toner particles)
The toner particles contain a binder resin including at least a thermoplastic resin in the toner base particles, and optionally contain a release agent.
ここで、「トナー母体粒子」とは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有してなる粒子のことである。トナー母体粒子は、そのままでもトナー粒子として使用することができるが、通常、外添剤を添加したものをトナー粒子として使用することが好ましい。 Here, the “toner base particle” is a particle containing at least a binder resin and a colorant. The toner base particles can be used as toner particles as they are, but it is usually preferable to use toner particles to which external additives have been added.
また、トナー母体粒子を製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。 The method for producing the toner base particles is not particularly limited, and examples thereof include known methods such as a kneading and pulverizing method, a suspension polymerization method, an emulsion aggregation method, a dissolution suspension method, a polyester elongation method, and a dispersion polymerization method.
(着色剤)
トナー母体粒子には、着色剤として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色素は公知の材料を用いることができる。また、二酸化チタン等の無機粒子を用いた着色剤(白色)も使用することができる。
(Coloring agent)
For the toner base particles, a known material can be used as a coloring agent for yellow, magenta, cyan, and black. Moreover, the coloring agent (white) using inorganic particles, such as titanium dioxide, can also be used.
着色剤の具体例は以下のとおりである。なお、以下の着色剤は、280〜480nmの波長領域内の光を吸収する化合物である。 Specific examples of the colorant are as follows. The following colorants are compounds that absorb light in the wavelength range of 280 to 480 nm.
黒色のトナーを得るための着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、鉄・チタン複合酸化物ブラックなどが挙げられ、カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。また、磁性体としてはフェライト、マグネタイトなどが挙げられる。 Examples of the colorant for obtaining a black toner include carbon black, magnetic material, and iron / titanium composite oxide black. Examples of the carbon black include channel black, furnace black, acetylene black, thermal black, and lamp black. Can be mentioned. Examples of the magnetic material include ferrite and magnetite.
イエローのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162などの染料;C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185などの顔料が挙げられる。 Examples of the colorant for obtaining a yellow toner include C.I. I. Solvent Yellow 19, 44, 77, 79, 81, 82, 93, 98, 103, 104, 112, 162, etc .; C.I. I. Pigment yellow 14, 17, 74, 93, 94, 138, 155, 180, 185, and the like.
マゼンタのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122などの染料;C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222などの顔料が挙げられる。
Examples of the colorant for obtaining a magenta toner include C.I. I. Dyes such as
シアンのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95などの染料;C.I.ピグメントブルー1、同7、同15、同60、同62、同66、同76、同15:3などの顔料が挙げられる。
Examples of the colorant for obtaining cyan toner include C.I. I. Dyes such as
白色の着色剤としては、具体的には、例えば、無機顔料(例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、チタンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノケイ酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクタイト等)、有機顔料(例えば、ポリスチレン樹脂粒子、尿素ホルマリン樹脂粒子等)が挙げられる。また中空構造を有する顔料、例えば、中空樹脂粒子、中空シリカ等も挙げられる。 Specific examples of the white colorant include inorganic pigments (for example, heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, titanium dioxide, aluminum hydroxide, titanium white, talc, calcium sulfate, barium sulfate, zinc oxide, and oxidation). Magnesium, magnesium carbonate, amorphous silica, colloidal silica, white carbon, kaolin, calcined kaolin, delaminated kaolin, aluminosilicate, sericite, bentonite, smectite, etc.), organic pigments (eg polystyrene resin particles, urea formalin resin) Particles). Moreover, the pigment which has a hollow structure, for example, a hollow resin particle, a hollow silica, etc. are mentioned.
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The colorant for obtaining the toner of each color can be used singly or in combination of two or more for each color.
着色剤の含有割合は、トナー中0.5〜20質量%であることが好ましく、2〜10質量%であることがより好ましい。 The content of the colorant is preferably 0.5 to 20% by mass in the toner, and more preferably 2 to 10% by mass.
(結着樹脂)
トナーは、結着樹脂を含むことができる。トナーの製造方法として乳化凝集法を利用することにより、略均一な粒子径及び形状を有するトナー粒子を作製できることが一般的に知られている。
(Binder resin)
The toner can contain a binder resin. It is generally known that toner particles having a substantially uniform particle diameter and shape can be produced by using an emulsion aggregation method as a toner production method.
トナーには、結着樹脂として、一般にトナーを構成する結着樹脂として用いられている樹脂を、本発明の効果発現を阻害しない範囲内で使用することができる。このような樹脂として、熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂及びエポキシ樹脂などが挙げられる。これら結着樹脂は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。 In the toner, a resin generally used as a binder resin constituting the toner can be used as a binder resin as long as the effect of the present invention is not inhibited. Examples of such resins include thermoplastic resins, and specific examples include styrene resins, acrylic resins, styrene / acrylic resins, polyester resins, silicone resins, olefin resins, amide resins, and epoxy resins. These binder resins can be used singly or in combination of two or more.
これらの中でも、溶融すると低粘度になり、かつ高いシャープメルト性を有するという観点から、結着樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、スチレン・アクリル樹脂及びポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。 Among these, the binder resin is at least one selected from the group consisting of a styrene resin, an acrylic resin, a styrene / acrylic resin, and a polyester resin from the viewpoint of low viscosity when melted and high sharp melt properties. It is preferable that at least 1 sort (s) selected from the group which consists of a styrene acrylic resin and a polyester resin is included.
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、定着性や耐熱保管性などの観点から、30〜70℃の範囲が好ましく、35〜60℃の範囲がより好ましい。Tgは、示差走査熱量測定(DSC)により測定することができる。 The glass transition temperature (Tg) of the binder resin is preferably in the range of 30 to 70 ° C, more preferably in the range of 35 to 60 ° C, from the viewpoints of fixability and heat-resistant storage stability. Tg can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).
(離型剤)
トナーは、離型剤を含有してもよい。使用される離型剤は、特に限定されるものではなく、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン又は酸化型の低分子量ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、パラフィン、合成エステルワックスなどが挙げられ、特に、低融点及び低粘度であることから、合成エステルワックスを用いることが好ましく、合成エステルワックスとしてベヘン酸ベヘニル、グリセリントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネートなどを用いることが特に好ましい。
(Release agent)
The toner may contain a release agent. The release agent to be used is not particularly limited, and various known waxes can be used. Examples of the wax include low molecular weight polypropylene, polyethylene or oxidized low molecular weight polypropylene, polyolefin such as polyethylene, paraffin, synthetic ester wax, and the like, and particularly, use a synthetic ester wax because of its low melting point and low viscosity. It is particularly preferable to use behenyl behenate, glycerin tribehenate, pentaerythritol tetrabehenate or the like as the synthetic ester wax.
離型剤の含有割合は、トナー中1〜30質量%の範囲内であることが好ましく、3〜15質量%の範囲内であることがより好ましい。 The content of the release agent is preferably in the range of 1 to 30% by mass in the toner, and more preferably in the range of 3 to 15% by mass.
(荷電制御剤)
トナーは、荷電制御剤を含有してもよい。使用される荷電制御剤は、摩擦帯電により正又は負の帯電を与えることのできる物質であり、かつ無色のものであれば特に限定されず、公知の種々の正帯電性の荷電制御剤及び負帯電性の荷電制御剤を用いることができる。
(Charge control agent)
The toner may contain a charge control agent. The charge control agent to be used is not particularly limited as long as it is a substance that can give positive or negative charge by frictional charging and is colorless, and various known positively chargeable charge control agents and negative charge agents can be used. A chargeable charge control agent can be used.
荷電制御剤の含有割合は、トナー中0.01〜30質量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜10質量%の範囲内であることがより好ましい。 The content of the charge control agent is preferably in the range of 0.01 to 30% by mass in the toner, and more preferably in the range of 0.1 to 10% by mass.
(外添剤)
トナーの流動性、帯電性、クリーニング性等を改良するために、当該トナー粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤等の外添剤を添加してトナーを構成してもよい。
(External additive)
In order to improve the fluidity, chargeability, cleaning properties, etc. of the toner, the toner may be constituted by adding external additives such as a so-called post-treatment agent such as a fluidizing agent and a cleaning aid to the toner particles. Good.
外添剤としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子などの無機酸化物粒子、ステアリン酸アルミニウム粒子、ステアリン酸亜鉛粒子などの無機ステアリン酸化合物粒子、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子などの無機粒子が挙げられる。これらは単独でも又は2種以上を組み合わせても用いることができる。 Examples of the external additive include inorganic oxide particles such as silica particles, alumina particles, and titanium oxide particles, inorganic stearate compound particles such as aluminum stearate particles and zinc stearate particles, strontium titanate particles, and zinc titanate particles. And inorganic particles such as inorganic titanic acid compound particles. These can be used alone or in combination of two or more.
これら無機粒子は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性や環境安定性の向上のために、表面が修飾されていてもよい。 The surface of these inorganic particles may be modified with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a higher fatty acid, silicone oil or the like in order to improve heat-resistant storage stability and environmental stability.
これら外添剤の添加量は、トナー中0.05〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であることがより好ましい。 The addition amount of these external additives is preferably 0.05 to 5% by mass in the toner, and more preferably 0.1 to 3% by mass.
(トナーの粒径)
トナーの粒径は、体積基準のメジアン径(D50)で4〜10μmであることが好ましく、4〜7μmであることがより好ましい。体積基準のメジアン径(D50)が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなりハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
(Toner particle size)
The particle diameter of the toner is preferably 4 to 10 μm, more preferably 4 to 7 μm in terms of volume-based median diameter (D50). When the volume-based median diameter (D50) is in the above range, the transfer efficiency is increased, the image quality of halftone is improved, and the image quality of fine lines and dots is improved.
本発明において、トナーの体積基準のメジアン径(D50)は、「コールターカウンター3」(ベックマン・コールター(株)製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステム(ベックマン・コールター(株)製)を接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。
In the present invention, the volume-based median diameter (D50) of the toner is a computer system (Beckman Co., Ltd.) equipped with data processing software “Software V3.51” in “
具体的には、測定試料(トナー)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター(株)製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。
Specifically, 0.02 g of a measurement sample (toner) was added to 20 mL of a surfactant solution (for example, a surfactant obtained by diluting a neutral detergent containing a
ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定する粒子の数を25000個、アパーチャー径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径が体積基準のメジアン径(D50)とされる。 Here, a reproducible measurement value can be obtained by setting the concentration range. In the measuring apparatus, the number of particles to be measured is 25000, the aperture diameter is 50 μm, the frequency range is calculated by dividing the range of 1 to 30 μm, which is the measurement range, into 256 parts, and the volume integrated fraction is larger. A particle diameter of 50% is defined as a volume-based median diameter (D50).
[その他の工程]
以下に、帯電する工程、静電潜像を形成する工程、現像する工程、定着工程、クリーニングする工程など、一般的な電子写真画像形成方法で使用される工程について説明する。
[Other processes]
Hereinafter, processes used in a general electrophotographic image forming method, such as a charging process, an electrostatic latent image forming process, a developing process, a fixing process, and a cleaning process, will be described.
(帯電する工程)
本工程では、電子写真感光体を帯電させる。帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、帯電ローラーによって電子写真感光体の帯電が行われる帯電ローラー方式など、公知の方法でよい。
(Charging process)
In this step, the electrophotographic photosensitive member is charged. The charging method is not particularly limited, and may be a known method such as a charging roller method in which the electrophotographic photosensitive member is charged by a charging roller.
(静電潜像を形成する工程)
本工程では、電子写真感光体(静電潜像担持体)上に静電潜像を形成する。
(Process of forming electrostatic latent image)
In this step, an electrostatic latent image is formed on the electrophotographic photosensitive member (electrostatic latent image carrier).
電子写真感光体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリシラン又はフタロポリメチンなどの有機感光体よりなるドラム状のものが挙げられる。 The electrophotographic photosensitive member is not particularly limited, and examples thereof include a drum-shaped one made of an organic photosensitive member such as polysilane or phthalopolymethine.
静電潜像の形成は、例えば、電子写真感光体の表面を帯電手段により一様に帯電させ、露光手段により電子写真感光体の表面を像様に露光することにより行われる。なお、静電潜像とは、このような帯電手段によって電子写真感光体の表面に形成される像である。 The electrostatic latent image is formed, for example, by uniformly charging the surface of the electrophotographic photosensitive member with a charging unit and exposing the surface of the electrophotographic photosensitive member imagewise with an exposing unit. The electrostatic latent image is an image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member by such charging means.
帯電手段及び露光手段としては、特に限定されず、電子写真方式において一般的に使用されているものを用いることができる。 The charging means and the exposure means are not particularly limited, and those generally used in electrophotography can be used.
(現像する工程)
現像する工程は、静電潜像を、トナー(一般的には、トナーを含む乾式現像剤)により現像してトナー像を形成する工程である。
(Developing process)
The developing step is a step of developing the electrostatic latent image with toner (generally, a dry developer containing toner) to form a toner image.
トナー像の形成は、例えば、トナーを含む乾式現像剤を用いて、トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラーとからなる現像手段を用いて行われる。 The toner image is formed, for example, by using a developing unit including a stirrer that frictionally stirs and charges the toner using a dry developer containing toner and a rotatable magnet roller.
具体的には、現像手段においては、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、電子写真感光体近傍に配置されているため、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって電子写真感光体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて電子写真感光体の表面にトナー像が形成される。 Specifically, in the developing unit, for example, the toner and the carrier are mixed and stirred, and the toner is charged by friction at that time, and is held on the surface of the rotating magnet roller, thereby forming a magnetic brush. Since the magnet roller is disposed in the vicinity of the electrophotographic photosensitive member, a part of the toner constituting the magnetic brush formed on the surface of the magnetic roller moves to the surface of the electrophotographic photosensitive member by an electric attractive force. . As a result, the electrostatic latent image is developed with toner, and a toner image is formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member.
(転写する工程)
本工程では、記録媒体へのトナー像の転写をする。
(Transfer process)
In this step, the toner image is transferred to a recording medium.
トナー像の記録媒体への転写は、トナー像を記録媒体に剥離帯電することにより行われる。 Transfer of the toner image to the recording medium is performed by peeling and charging the toner image onto the recording medium.
転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラーなどを用いることができる。 As the transfer means, for example, a corona transfer device using corona discharge, a transfer belt, a transfer roller, or the like can be used.
また、転写する工程は、例えば、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を記録媒体上に二次転写する態様の他、電子写真感光体上に形成されたトナー像を直接記録媒体に転写する態様などによって行うこともできる。 In addition, in the transfer step, for example, an intermediate transfer member is used, a toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer member, and then the toner image is secondarily transferred onto a recording medium. It can also be carried out by a mode in which the formed toner image is directly transferred to a recording medium.
(定着する工程)
本発明に係る定着工程では、トナーを用いて形成された未定着画像(トナー像)が転写された記録材を、加熱された定着ベルト又は定着ローラーと、加圧部材との間を通過させることにより、当該未定着画像を当該記録材に定着させる工程を有する。用いられる定着ベルト又は定着ローラーが、本発明に係る定着部材であるときに、画像形成装置の紙出力速度が高速化(複写速度70cpm以上、いわゆるSeg.5以上の画像形成装置を使用)しても、高い定着分離性能を発揮し、かつ画像ムラを起こさない効果を得ることができる。
(Process of fixing)
In the fixing step according to the present invention, a recording material onto which an unfixed image (toner image) formed using toner is transferred is passed between a heated fixing belt or fixing roller and a pressure member. To fix the unfixed image on the recording material. When the fixing belt or the fixing roller used is the fixing member according to the present invention, the paper output speed of the image forming apparatus is increased (using a copying speed of 70 cpm or more, so-called Seg. 5 or more image forming apparatus). However, it is possible to obtain an effect that exhibits high fixing separation performance and does not cause image unevenness.
定着工程の方式としては、具体的には、例えば、定着回転体としての定着ベルト又は定着ローラーと、当該定着ベルト又は定着ローラーに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧部材としての加圧ローラーとにより構成されてなるベルト定着方式又はローラー定着方式のものが挙げられる。 Specifically, for example, the fixing process is performed by a fixing belt or a fixing roller as a fixing rotator, and a pressure belt provided in a state where the fixing belt or the fixing roller is pressed to form a fixing nip portion. Examples thereof include a belt fixing method or a roller fixing method constituted by a pressure roller as a pressure member.
(クリーニングする工程)
本工程では、感光体、中間転写体などの現像剤担持体上には、画像形成に使用されなかった又は転写されずに残った現像剤を現像剤担持体上から除去する。
(Process to clean)
In this step, the developer that has not been used for image formation or remains untransferred is removed from the developer carrier such as a photoconductor and an intermediate transfer member.
クリーニングの方法は、特に限定されないが、先端が感光体等のクリーニング対象に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレードが用いられる方法であることが好ましい。 The cleaning method is not particularly limited, but it is preferable to use a blade that scrapes the surface of the photoconductor, the tip of which is in contact with the object to be cleaned such as the photoconductor.
〔3〕画像形成装置
本発明の画像形成装置は、上記本発明の画像形成方法を用いるほかは、一般的な画像形成装置を使用できる。
[3] Image Forming Apparatus The image forming apparatus of the present invention can use a general image forming apparatus other than the image forming method of the present invention.
図2を参照して、画像形成装置本体100の構成を説明する。図2は、画像形成装置本体100の内部構成を示す図である。
The configuration of the image forming apparatus
図2に示すように、画像形成部40は、後述する画像制御CPU(Central Processing Unit)11の制御に従って、YMCKの各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y,41M,41C,41Kを有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42及び二次転写ユニット43を有する。
As shown in FIG. 2, the
画像形成ユニット41は、露光部411、現像部412、感光体ドラム413、帯電部414及びドラムクリーニング部415を有する。感光体ドラム413は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム413の表面は、光導電性を有する。帯電部414は、例えばコロナ帯電器である。帯電部414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光部411は、例えば、光源としてレーザー光を出力するLD(LASER Diode)411aと、形成すべき画像に応じたレーザー光を感光体ドラム413に向けて照射する光偏向装置(ポリゴンモーター)とを含む。
The
現像部412は、二成分現像方式の現像装置である。現像部412は、例えば、二成分現像剤を収容する現像容器と、当該現像容器の開口部に回転自在に配置されている現像ローラー(磁性ローラー)と、二成分現像剤が連通可能に現像容器内を仕切る隔壁と、現像容器における開口部側の二成分現像剤を現像ローラーに向けて搬送するための搬送ローラーと、現像容器内の二成分現像剤を撹拌するための撹拌ローラーと、を有する。上記現像容器には、二成分現像剤としての上記トナーが収容されている。 The developing unit 412 is a two-component developing type developing device. The developing unit 412 includes, for example, a developing container that contains a two-component developer, a developing roller (magnetic roller) that is rotatably disposed in an opening of the developing container, and a developing container that allows the two-component developer to communicate with each other. A partition partitioning the inside, a transport roller for transporting the two-component developer on the opening side of the developing container toward the developing roller, and an agitation roller for stirring the two-component developer in the developing container . The developer container contains the toner as a two-component developer.
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421を感光体ドラム413に圧接させる一次転写ローラー422、二次転写ローラーUp(バックアップローラー)423Aを含む複数の支持ローラー423及びベルトクリーニング部426を有する。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印a方向に一定速度で走行する。
The
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432及び二次転写ローラーLw(下側)431Aを含む複数の支持ローラー431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラーLw431A及び支持ローラー431によってループ状に張架される。
The
定着部60は、後述する画像制御CPU11の制御に従って、画像形成部40によりトナー像が形成された用紙を加熱及び加圧する。定着部60は、本発明に係る定着部材である無端状の定着ベルト61と、加熱ローラー62と、加圧ローラー64に対向して配置された定着ローラー63と、加圧ローラー64と、エアー分離部65と、を備える。定着ベルト61は、加熱ローラー62と定着ローラー63とに張架されている。加熱ローラー62は、定着ベルト61を加熱するハロゲンヒーター(図示略)などの加熱手段を内蔵する。定着ローラー63は、定着ベルト61と加圧ローラー64との間にニップ部Nを形成する。
The fixing
以上の構成において、不図示の駆動手段によって加圧ローラー64が反時計方向に回転すると、定着ベルト61、加熱ローラー62、定着ローラー63が時計方向に回動・回転する。定着ベルト61は当接する加熱ローラー62により加熱され、定着ローラー63も加熱される。そして、トナー像が形成された用紙は、ニップ部Nを通ることにより、加熱・加圧され、用紙上に転写されたトナー像が溶融定着する。
In the above configuration, when the
また、エアー分離部65は、ニップ部Nから排出される用紙に対してエアーを吹き付けて定着ベルト61から用紙を分離する。エアー分離部は、外部から空気を吸引してニップ部Nの方向へ送り出す吸引ファン(図示略)と、送り出した空気の経路であるダクトと、を有する。エアー分離部65により用紙を定着ベルト61から分離することにより、定着ベルト61の表面に分離爪などの部材を接触させずに用紙を分離させることができるため、定着ベルト61の表面を損傷させることはない。
The
画像形成装置本体100は、さらに、スキャナー部30、読み取り処理部13、給紙部50及び用紙搬送部70を有する。スキャナー部30は、給紙装置301及びスキャナー302を有する。スキャナー部30は、後述する画像制御CPU11の制御に従って、給紙装置301により原稿dを給紙し、スキャナー302のCCD(Charge Coupled Device)センサー32により原稿dをスキャンして入力画像データを取得する。給紙部50は、給紙部50a,50bを有する。給紙部50は、後述する画像制御CPU11の制御に従って、用紙Sを画像形成部40に給紙する。給紙部50aを構成する三つの給紙トレイユニット51a,51b,51cと、外部の給紙部50bには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)があらかじめ設定された種類ごとに収容される。
The image forming apparatus
用紙搬送部70は、排紙部72及び搬送経路部73を有する。用紙搬送部70は、後述する画像制御CPU11に従って、搬送経路部73により用紙Sを画像形成部40に搬送し、排紙部72により用紙Sを定着部60から排紙する。搬送経路部73は、レジストローラー対73aなどの複数の搬送ローラー対を有する。用紙搬送部70は、1面を画像形成した用紙を反転して再度画像形成部40に搬送する反転経路部を有する。
The
ここで、画像形成装置本体100による画像形成方法の一例を説明する。スキャナー302は、給紙装置301によりコンタクトガラス上に給紙された、又はプラテンガラスに載置された原稿dを光学的に走査して読み取る。原稿dからの反射光が、スキャナー302のCCDセンサー32により読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、読み取り処理部13において所定の画像処理が施され、露光部411に送られる。
Here, an example of an image forming method by the image forming apparatus
感光体ドラム413は、一定の周速度で回転する。帯電部414は、感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光部411では、ポリゴンモーターのポリゴンミラーが高速で回転し、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光が、感光体ドラム413の軸方向に沿って展開し、当該軸方向に沿って感光体ドラム413の外周面に照射される。こうして感光体ドラム413の表面には、静電潜像が形成される。 The photosensitive drum 413 rotates at a constant peripheral speed. The charging unit 414 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 413 to a negative polarity. In the exposure unit 411, the polygon mirror of the polygon motor rotates at high speed, and the laser light corresponding to the input image data of each color component is developed along the axial direction of the photoconductive drum 413, and the photoconductor along the axial direction. The drum 413 is irradiated on the outer peripheral surface. Thus, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 413.
現像部412では、上記現像容器内の二成分現像剤の撹拌、搬送によってトナー粒子が帯電し、二成分現像剤は上記現像ローラーに搬送され、当該現像ローラーの表面で磁性ブラシを形成する。帯電したトナー粒子は、上記磁性ブラシから感光体ドラム413における静電潜像の部分に静電的に付着する。こうして、感光体ドラム413の表面の静電潜像が可視化され、感光体ドラム413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。 In the developing unit 412, the toner particles are charged by stirring and transporting the two-component developer in the developing container, and the two-component developer is transported to the developing roller, and forms a magnetic brush on the surface of the developing roller. The charged toner particles are electrostatically attached to the electrostatic latent image portion on the photosensitive drum 413 from the magnetic brush. In this way, the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 413 is visualized, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 413.
感光体ドラム413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト421に転写される。転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム413の表面に摺接するドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング部415によって除去される。
The toner image on the surface of the photosensitive drum 413 is transferred to the
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト421が感光体ドラム413に圧接することにより、感光体ドラム413と中間転写ベルト421とによって、一次転写ニップが感光体ドラムごとに形成される。当該一次転写ニップにおいて、各色のトナー画像が中間転写ベルト421に順次重なって転写される。
When the
一方、二次転写ローラーLw431Aは、中間転写ベルト421及び二次転写ベルト432を介して、二次転写ローラーUp423Aに圧接される。それにより、中間転写ベルト421と二次転写ベルト432とによって、二次転写ニップが形成される。当該二次転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部70によって二次転写ニップへ搬送される。用紙Sの傾きの補正及び搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対73aが配設されたレジストローラー部により行われる。
On the other hand, the secondary transfer roller Lw431A is pressed against the secondary transfer roller Up423A via the
上記二次転写ニップに用紙Sが搬送されると、二次転写ローラーLw431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、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に転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着部60に向けて搬送される。
When the sheet S is conveyed to the secondary transfer nip, a transfer bias is applied to the secondary transfer roller Lw431A. By applying the transfer bias, the toner image carried on the
定着部60は、定着ベルト61と加圧ローラー64とによって、ニップ部Nを形成し、搬送されてきた用紙Sをニップ部Nで加熱、加圧する。
The fixing
ベルト加熱方式の定着装置において、加熱体の温度を比較的低くすることが好ましく、具体的には、150℃以下とすることができる。さらに、加熱体の温度は、140℃以下であることがより好ましく、135℃以下であることが、特に好ましい。加熱体の温度の下限値は特に制限されないが、実質的には90℃程度である。 In the belt heating type fixing device, it is preferable that the temperature of the heating body be relatively low, specifically, 150 ° C. or less. Furthermore, the temperature of the heating body is more preferably 140 ° C. or less, and particularly preferably 135 ° C. or less. The lower limit of the temperature of the heating body is not particularly limited, but is substantially about 90 ° C.
用紙S上のトナー画像を構成するトナー粒子は、加熱され、その内部で結晶性樹脂が速やかに融け、その結果、比較的少ない熱量で速やかにトナー粒子全体が融解し、トナー成分が用紙Sに付着する。こうして、比較的少ない熱量で速やかにトナー画像が用紙Sに定着する。トナー像が定着された用紙Sは、用紙搬送部70の排紙ローラー72aを備えた排紙部72により画像読取装置200に排紙される。こうして、高画質の画像が形成される。
The toner particles constituting the toner image on the paper S are heated, and the crystalline resin melts quickly inside the toner S. As a result, the entire toner particles are quickly melted with a relatively small amount of heat, and the toner component is transferred to the paper S. Adhere to. Thus, the toner image is quickly fixed on the paper S with a relatively small amount of heat. The sheet S on which the toner image is fixed is discharged to the image reading apparatus 200 by the
なお、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、中間転写ベルト421の表面に摺接するベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング部426によって除去される。
Note that the transfer residual toner remaining on the surface of the
また、上述の説明では、定着部材として定着ベルトの場合を例にして説明したが、定着ローラーも同様に製造し、使用することができる。 In the above description, the fixing belt is used as an example of the fixing member. However, a fixing roller can be similarly manufactured and used.
定着ローラーは、電子写真画像形成装置において、トナーを用紙に定着させるゴムローラーであり、芯材の外層にシリコーンゴム組成物である弾性層及び本発明に係る離型層を用いて成形されたものである。定着ローラーとしては、例えば、弾性層としてシリコーンゴム(以下、単にゴム部材ともいう。)を有する円筒状のローラーが挙げられる。 The fixing roller is a rubber roller for fixing toner on paper in an electrophotographic image forming apparatus, and is formed by using an elastic layer made of a silicone rubber composition and a release layer according to the present invention as an outer layer of a core material. It is. Examples of the fixing roller include a cylindrical roller having silicone rubber (hereinafter also simply referred to as a rubber member) as an elastic layer.
定着ローラーのゴム部材のゴム硬度は、30〜60°の範囲内であることが好ましい。また、ゴム硬度は、例えば、成型又は加硫における加熱温度及び加熱時間によって、調整することができる。 The rubber hardness of the rubber member of the fixing roller is preferably in the range of 30 to 60 °. The rubber hardness can be adjusted by, for example, the heating temperature and heating time in molding or vulcanization.
軸上でのゴム硬度は、JIS−S−6050に準じて、定着ローラーの表面硬度を測定したものである。具体的には、高分子計器株式会社製ASKER−C型ゴム硬度計により、荷重600gで測定している。また、軸上でのゴム硬度の観測を行うために、押圧圧子の真下にローラー円周方向鉛直部が位置する位置決め部材を用いて測定を行う。また、定着ローラーは、芯材の直径が22mm、ゴム厚が4mmで、ローラーとして外径30mmとなるローラーを作成して、ゴム硬度の測定を行っている。また、ゴム硬度の測定では、芯材の表面上にゴムを設置した状態での硬度測定を行っている。 The rubber hardness on the shaft is obtained by measuring the surface hardness of the fixing roller according to JIS-S-6050. Specifically, it is measured at a load of 600 g using an ASKER-C type rubber hardness meter manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. Further, in order to observe the rubber hardness on the shaft, the measurement is performed using a positioning member in which the roller circumferential direction vertical portion is positioned directly below the pressing indenter. The fixing roller has a core material diameter of 22 mm, a rubber thickness of 4 mm, and a roller having an outer diameter of 30 mm as a roller to measure the rubber hardness. In the measurement of rubber hardness, the hardness is measured in a state where rubber is installed on the surface of the core material.
また、定着ローラーは、芯金と、弾性層として芯金の外周面を覆うように設けられたソリッドゴム層と、ソリッドゴム層の外周面を覆うように設けられたスポンジゴム層との3層構造を有しているものであってもよいが、これらに限定されない。 The fixing roller has three layers of a core metal, a solid rubber layer provided as an elastic layer so as to cover the outer peripheral surface of the core metal, and a sponge rubber layer provided so as to cover the outer peripheral surface of the solid rubber layer. Although it may have a structure, it is not limited to these.
定着ローラーにおいて、芯金はアルミニウム、鉄、及びSUSなどの金属材料から構成されていることが好ましい。芯金の厚さは、0.1〜5mm程度であるが、軽量化及びウォームアップ時間を考慮すると、0.1〜1.5mm程度であることがより好ましい。芯金の直径は、10〜50mm程度であることが好ましい。 In the fixing roller, the core metal is preferably made of a metal material such as aluminum, iron, and SUS. The thickness of the cored bar is about 0.1 to 5 mm, but is more preferably about 0.1 to 1.5 mm in view of weight reduction and warm-up time. The diameter of the cored bar is preferably about 10 to 50 mm.
ソリッドゴム層及びスポンジゴム層は、上記のとおりシリコーンゴムから構成されている。 As described above, the solid rubber layer and the sponge rubber layer are made of silicone rubber.
シリコーンゴムは、上記定着温度に対する耐熱性と、用紙が圧接される領域の寸法(ニップ部の長さ)を確保するための弾性とを、有している。 Silicone rubber has heat resistance with respect to the fixing temperature and elasticity for ensuring the size of the area where the paper is pressed against (the length of the nip portion).
ソリッドゴム層は固体状の硬質な層である。ソリッドゴム層214の厚さは5〜10mmの範囲内であることが好ましく、7〜8mmの範囲内であることがより好ましい。 The solid rubber layer is a solid hard layer. The thickness of the solid rubber layer 214 is preferably in the range of 5 to 10 mm, and more preferably in the range of 7 to 8 mm.
他方、スポンジゴム層216は無数のマイクロバルーンを含むスポンジ状の軟質な層である。スポンジゴム層216の厚さは、5〜100μmの範囲内であることが好ましく、80〜90μmの範囲内であることがより好ましい。 On the other hand, the sponge rubber layer 216 is a sponge-like soft layer including an infinite number of microballoons. The thickness of the sponge rubber layer 216 is preferably in the range of 5 to 100 μm, and more preferably in the range of 80 to 90 μm.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass part" or "mass%" is represented.
実施例1
実施例に用いた表Iに記載のシロキサン化合物及びフッ素樹脂は以下のとおりである。
Example 1
The siloxane compounds and fluororesins described in Table I used in the examples are as follows.
(シロキサン化合物)
一般式(1)におけるMの種類違い:
M=Me(メチル基):ヘキサメチルジシロキサン(東京化成工業製)分子量162.38(表中、HMDSと略記)
M=iPr(イソプロピル基):1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチル−3−[(トリメチルシリル)オキシ]トリシロキサン(東京化成工業製)分子量310.69(表中、TMOSと略記)
M=Ph(フェニル基):1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン(東京化成工業製)分子量442.66(表中、TPDSと略記)
M=Ph(フェニル基):オクタフェニルシクロテトラシロキサン(東京化成工業製)分子量793.18(表中、OPTSと略記)
M=Me(メチル基)ポリフェニルメチルシロキサン(和光純薬社製)重量平均分子量:2700(表中、PPMSと略記)
(フッ素樹脂)
パーフルオロ(ポリオキシプロピレンエチルエーテル):(和光純薬社製)重量平均分子量:5600(表中、PFPE1と略記)
パーフルオロ(ポリオキシプロピレンエチルエーテル):(和光純薬社製)重量平均分子量:2700(表中、PFPE2と略記)
エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体:ネオフロンETFE(ダイキン工業社製)重量平均分子量10000(表中、ETFEと略記)
ポリテトラフルオロエチレン:ポリフロンPTFE(ダイキン工業社製)重量平均分子量:20000(表中、PTFEと略記)
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:ネオフロンPFA(ダイキン工業社製)重量平均分子量50000(表中、PFAと略記)
(具体的な製作方法)
<本発明に係る定着ベルト1〜18の作製>
上記シロキサン化合物とフッ素樹脂の組み合わせを表Iに記載の体積比率でMEK(メチルエチルケトン)溶媒へ加え、室温でミキサーにて混合させたのち、定着ベルトの基層としてポリイミドフィルム及びシリコーンゴムからなる弾性層上に、離型層として塗布し熱硬化にて硬化させ、定着ベルトを形成した。また、離型層の厚さを5〜60μmの間で変化させた。
(Siloxane compound)
Different types of M in general formula (1):
M = Me (methyl group): hexamethyldisiloxane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) molecular weight 162.38 (abbreviated as HMDS in the table)
M = iPr (isopropyl group): 1,1,1,3,5,5,5-heptamethyl-3-[(trimethylsilyl) oxy] trisiloxane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) molecular weight 310.69 (in the table, TMOS and (Abbreviation)
M = Ph (phenyl group): 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane (manufactured by Tokyo Chemical Industry) molecular weight 442.66 (abbreviated as TPDS in the table)
M = Ph (phenyl group): Octaphenylcyclotetrasiloxane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Molecular weight 793.18 (abbreviated as OPTS in the table)
M = Me (methyl group) polyphenylmethylsiloxane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) Weight average molecular weight: 2700 (abbreviated as PPMS in the table)
(Fluorine resin)
Perfluoro (polyoxypropylene ethyl ether): (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Weight average molecular weight: 5600 (abbreviated as PFPE1 in the table)
Perfluoro (polyoxypropylene ethyl ether): (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Weight average molecular weight: 2700 (abbreviated as PFPE2 in the table)
Ethylene / tetrafluoroethylene copolymer: NEOFLON ETFE (manufactured by Daikin Industries) weight average molecular weight 10,000 (abbreviated as ETFE in the table)
Polytetrafluoroethylene: Polyfluorone PTFE (manufactured by Daikin Industries) Weight average molecular weight: 20000 (abbreviated as PTFE in the table)
Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer: NEOFLON PFA (manufactured by Daikin Industries) Weight average molecular weight 50000 (abbreviated as PFA in the table)
(Specific production method)
<Preparation of Fixing Belts 1-18 According to the Present Invention>
On the elastic layer made of polyimide film and silicone rubber as the base layer of the fixing belt after adding the combination of the above siloxane compound and fluororesin to the MEK (methyl ethyl ketone) solvent at the volume ratio shown in Table I and mixing with a mixer at room temperature Then, it was applied as a release layer and cured by thermosetting to form a fixing belt. Moreover, the thickness of the release layer was changed between 5 and 60 μm.
離型層表面のケイ素含有量は、X線光電子分光法にて測定した。 The silicon content on the surface of the release layer was measured by X-ray photoelectron spectroscopy.
〈XPS〉
・分析装置:アルバック・ファイ社製QUANTERA SXM
・X線源:単色化Al−Kα
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:SiO2換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを求める。この厚さ間隔は、1nmとした(深さ方向に1nmごとのデータが得られる)。
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のMultiPakを用いる。
<XPS>
・ Analyzer: QUANTERA SXM manufactured by ULVAC-PHI
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Measurement is repeated at a predetermined thickness interval with a SiO 2 equivalent sputtering thickness to obtain a depth profile in the depth direction. The thickness interval was 1 nm (data every 1 nm is obtained in the depth direction).
Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area. Data processing uses MultiPak manufactured by ULVAC-PHI.
得られたデータにより、離型層の表面から厚さ方向に5nmまでのケイ素の平均組成比率を算出した。平均組成比率は、試料をランダムに10点測定し、その平均値を使用した。 From the obtained data, the average composition ratio of silicon from the surface of the release layer to 5 nm in the thickness direction was calculated. For the average composition ratio, 10 samples were randomly measured and the average value was used.
<比較例の定着ベルト19〜22の作製>
定着ベルト19:シロキサン化合物は用いずに、フッ素樹脂としてPFPE1のみを使用した。
<Preparation of Comparative Fixing Belts 19-22>
Fixing belt 19: No siloxane compound was used, and only PFPE1 was used as the fluororesin.
定着ベルト20:末端にオルガノシロキサン官能基を持つフルオロポリマーを使用した。 Fixing belt 20: A fluoropolymer having an organosiloxane functional group at the terminal was used.
定着ベルト21:フッ素樹脂としてフッ素ゴムを使用した。 Fixing belt 21: Fluoro rubber was used as the fluororesin.
定着ベルト22:シロキサン化合物としてシリコーンゴムを使用した。 Fixing belt 22: Silicone rubber was used as a siloxane compound.
≪評価方法≫
定着ベルトを2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した。定着ニップ部を構成するローラーであって定着ベルトを支持する側のローラーのローラー径は60mmとした。各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当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を転写し、当該普通紙を60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 method≫
The fixing belt was installed as a fixing belt of an electrophotographic image forming apparatus equipped with a biaxial belt type fixing device. The roller constituting the fixing nip portion and supporting the fixing belt had a roller diameter of 60 mm. The surface temperature of each fixing belt is set to 180 ° C., and a toner image of a solid magenta belt image having a width of 5 cm in a direction perpendicular to the transport direction of the plain paper is transferred to A4 size plain paper. The fixed image of the belt-shaped image was formed on the plain paper through the fixing nip portion in the vertical direction at a speed of 60 sheets / minute.
<画像ムラ>
ベタ画像を目視にて観察。画像欠陥(外観のざらつき)がないか評価した。
<Image unevenness>
Observe solid images visually. Evaluation was made for image defects (roughness of appearance).
5 ベタ画像に画像欠陥が全く見られないレベル
4 光を当てると細かな画像欠陥がごく僅かに見られるが問題ないレベル
3 光を当てると細かな画像欠陥が見られる
2 光を当てずとも、ベタ画像に細やかな画像欠陥が見られる
1 光を当てずとも、ベタ画像に明らかな画像欠陥がみられる
評価ランク3以上が合格である。
5 Level at which no image defect is seen in a solid image 4 Level of fine image defect is slightly visible when exposed to
<定着分離性>
ベタ画像の定着時における各定着ベルトと上記普通紙との分離性評価した。
<Fixing separation>
The separation property between each fixing belt and the plain paper was evaluated when solid images were fixed.
5 カールすることなく分離する
4 紙が少しカールするが問題ないレベル
3 カールする紙があるが紙詰まりを起こすレベルではない
2 普通紙先端1/3程度は分離できるが、残りは機械内で分離せず紙詰まりを起こす
1 普通紙は全て機械内で分離せず、紙詰まりを起こす
評価ランク3以上が合格である。
5 Separation without curling 4 Level at which paper curls a little, but no
以上、定着ベルトの構成及び評価結果を、表Iに示した。 The configuration and evaluation results of the fixing belt are shown in Table I.
表Iの結果から、本発明に係るシロキサン化合物とフッ素樹脂を複合材料として離型層に混合させた定着ベルト1〜18は、比較例に対して定着分離性及び画像ムラに優れることが分かる。
From the results of Table I, it can be seen that the fixing
シロキサン化合物としては、一般式(1)で表される構造中、Mがメチル基であることが好ましく、関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw)を満たすことが、定着ベルトNo.5とNo.18の比較から好ましいことが分かる。 As the siloxane compound, M is preferably a methyl group in the structure represented by the general formula (1), and the relational formula (1): (molecular weight Mw of the siloxane compound) <(weight average molecular weight Mw of the fluororesin). Satisfying the fixing belt No. 5 and No. It can be seen from the comparison of 18 that it is preferable.
さらに、表面においてケイ素を3〜50at%の範囲内で含有していること、シロキサン化合物とフッ素樹脂の配合体積比が、10:90〜40:60の範囲内であることが、本発明の効果をより高めることが分かる。 Further, the effect of the present invention is that silicon is contained within the range of 3 to 50 at% on the surface, and the blend volume ratio of the siloxane compound and the fluororesin is within the range of 10:90 to 40:60. You can see that
10 定着ベルト
1 基層
2 弾性層
3 離型層
100 画像形成装置本体
20 操作表示部
21 操作表示制御部
22 LCD
30 スキャナー部
301 給紙装置
302 スキャナー
31 スキャナー制御部
32 CCDセンサー
d 原稿
40 画像形成部
401 プリンター制御部
41 画像形成ユニット
411 露光部
411a LD
412 現像部
413 感光体ドラム
414 帯電部
42 中間転写ユニット
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423A 二次転写ローラーUp
423 支持ローラー
426 ベルトクリーニング部
43 二次転写ユニット
431A 二次転写ローラーLw
431 支持ローラー
432 二次転写ベルト
50,50a,50b 給紙部
51a,51b,51c 給紙トレイユニット
S 用紙
60 定着部
61 定着ベルト
62 加熱ローラー
63 定着ローラー
64 加圧ローラー
65 エアー分離部
N ニップ部
70 用紙搬送部
72 排紙部
72a 排紙ローラー
73 搬送経路部
73a レジストローラー対
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
412 Developing unit 413 Photosensitive drum 414
423
431
Claims (9)
前記定着部材が、少なくとも基層上に弾性層と離型層を有し、
当該離型層が、下記一般式(1)で表される部分構造を有するシロキサン化合物と、フッ素樹脂とを混合した複合材料を含有することを特徴とする定着部材。
一般式(1)M−Si−O
(式中、Mは非置換又は置換の一価炭化水素基を表す。) A fixing member used for toner fixing of an electrophotographic image forming apparatus,
The fixing member has an elastic layer and a release layer on at least a base layer;
A fixing member, wherein the release layer contains a composite material in which a siloxane compound having a partial structure represented by the following general formula (1) and a fluororesin are mixed.
General formula (1) M-Si-O
(In the formula, M represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group.)
下記関係式(1)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の定着部材。
関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw) In the siloxane compound and fluororesin contained in the composite material,
The fixing member according to any one of claims 1 to 5, wherein the following relational expression (1) is satisfied.
Relational expression (1): (Molecular weight Mw of siloxane compound) <(Weight average molecular weight Mw of fluororesin)
下記関係式(1)を満たすシロキサン化合物とフッ素樹脂とを溶媒に加え、ミキサーにて混合させて混合物を得る工程、
前記混合物をシリコーンゴムからなる弾性層上に塗布する工程、及び
前記塗布された混合物を加熱によって熱硬化して、前記シロキサン化合物とフッ素樹脂との複合材料からなる離型層を形成する工程、
を有することを特徴とする定着部材の製造方法。
関係式(1):(シロキサン化合物の分子量Mw)<(フッ素樹脂の重量平均分子量Mw) A method for manufacturing a fixing member for manufacturing the fixing member according to any one of claims 1 to 6,
A step of adding a siloxane compound satisfying the following relational expression (1) and a fluororesin to a solvent and mixing the mixture with a mixer to obtain a mixture;
Applying the mixture onto an elastic layer made of silicone rubber, and thermally curing the applied mixture to form a release layer made of a composite material of the siloxane compound and fluororesin;
A method for manufacturing a fixing member, comprising:
Relational expression (1): (Molecular weight Mw of siloxane compound) <(Weight average molecular weight Mw of fluororesin)
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