JP2022010430A - Fixing belt and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、定着ベルト及び電子写真画像形成装置に関する。より詳しくは、優れたトナーの離型性と定着性とを有し、耐久性を向上させた定着ベルト及び電子写真画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing belt and an electrophotographic image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a fixing belt and an electrophotographic image forming apparatus having excellent toner releasability and fixing property and improved durability.
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ーの一つが、当該定着ベルトを加熱するための加熱ローラーとなっている。
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 used 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 it on the medium.
In the fixing device, for example, one of two or more rollers supporting 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 fixing property, and is advantageous for speeding up image formation, for example.
上記定着装置には、基材、弾性層及び表層の3層構造の定着ベルトを有し、上加圧ローラーと定着ベルトとが構成するニップ部の出口側(記録媒体の搬送方向の下流側)の曲率を大きくし、表層に非粘着性を有する材料であるパーフルオロアルコキシアルカン(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)(Perfluoro alkoxy alkane:PFA)などのフッ素樹脂を用いて定着ベルトの表面性を改質させる技術が知られている(例えば特許文献1参照。)
しかし、出口曲率と複写機の高速化(大型化)はトレードオフの関係にある。
The fixing device has a fixing belt having a three-layer structure of a base material, an elastic layer and a surface layer, and is on the outlet side (downstream side in the transport direction of the recording medium) of the nip portion composed of the upper pressure roller and the fixing belt. The fixing belt is made of a fluororesin such as perfluoroalkoxy alkane (PFA), which is a material having a non-adhesive surface layer and a large curvature. A technique for modifying the surface property is known (see, for example, Patent Document 1).
However, there is a trade-off between the outlet curvature and the speeding up (larger size) of the copying machine.
また、表面性の改質、例えば離型性の向上は、通常、表層の表面にフッ素原子(F基)をいかに多く配置できるかであり、それによって表層の非粘着性(高接触角、低表面エネルギー)が決まる。
しかしながら、フッ素樹脂製の表層では、フッ素原子は表面に偏在しやすいこともあり、当該表面に導入できるF基、及び、F基に代わるべき他の置換基は、既にほとんど存在しない。
このため、PFAの改質による非粘着性の向上は困難である。
Further, the modification of the surface property, for example, the improvement of the releasability, is usually how many fluorine atoms (F groups) can be arranged on the surface of the surface layer, whereby the non-adhesiveness (high contact angle, low contact angle) of the surface layer is obtained. Surface energy) is determined.
However, in the surface layer made of fluororesin, fluorine atoms are likely to be unevenly distributed on the surface, and there are almost no F group that can be introduced into the surface and other substituents that should replace the F group.
Therefore, it is difficult to improve the non-adhesiveness by modifying PFA.
このように、画像形成の高速化が求められている現状においてフッ素樹脂製の表層を有する定着ベルトの分離性と定着性とを両立させることには、検討の余地が残されている。 As described above, in the present situation where high-speed image formation is required, there is still room for consideration in achieving both separability and fixing property of the fixing belt having a surface layer made of fluororesin.
これに対して、その表面粗さの深さ方向の粗さを組み合わせることに分離性向上を狙った技術(例えば特許文献2参照)や、粗さに周期性を付与することにより分離性向上を狙った技術(例えば特許文献3参照)等が開示されている。
しかし、これらは、粗さをつけた部分にトナーが付着することによる分離性の低下による耐久性に検討の余地があった。
On the other hand, a technique aimed at improving the separability by combining the roughness of the surface roughness in the depth direction (see, for example, Patent Document 2) and improving the separability by imparting periodicity to the roughness. The targeted technology (see, for example, Patent Document 3) and the like are disclosed.
However, there was room for examination in the durability of these due to the decrease in separability due to the adhesion of toner to the roughened portion.
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、優れたトナーの離型性と定着性とを有し、耐久性に優れた定着ベルト、及び電子写真画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems and situations, and the problems to be solved thereof are a fixing belt having excellent toner releasability and fixing property, and excellent durability, and electrophotographic image formation. To provide the device.
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した結果、定着ベルトの最表層が、突出谷部の空間体積Vvvと、コア部の空間体積Vvcの比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を少なくとも1つ有することによって上記課題を解決できることを見いだし本発明に至った。
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。
As a result of examining the cause of the above problem in order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has a ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion and the space volume Vvc of the core portion of the outermost layer of the fixing belt. ) Has been found to be able to solve the above problem by having at least one concave shape in the range of 0.5 to 4.0, and has reached the present invention.
That is, the above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.
1.基材層の上に、中間層と、最表層とをこの順に有する定着ベルトであって、
前記基材層は耐熱性樹脂製であり、
前記中間層は耐熱性の弾性材料製であり、かつ、
前記最表層の表面性状の測定において、
JIS B 0681-2に準拠して規定される輪郭曲面のコア部と突出山部を分離する負荷面積率pを50%とし、前記コア部と突出谷部を分離する負荷面積率qを90%としたとき、
前記突出谷部の空間体積Vvvと前記コア部の空間体積Vvcの比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を有する
ことを特徴とする定着ベルト。
1. 1. A fixing belt having an intermediate layer and an outermost layer on the base material layer in this order.
The base material layer is made of heat-resistant resin and is made of heat-resistant resin.
The intermediate layer is made of a heat-resistant elastic material and
In the measurement of the surface texture of the outermost layer,
The load area ratio p that separates the core portion and the protruding peak portion of the contour curved surface defined in accordance with JIS B 061-2 is 50%, and the load area ratio q that separates the core portion and the protruding valley portion is 90%. When
A fixing belt having a concave shape in which the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion to the space volume Vvc of the core portion is in the range of 0.5 to 4.0.
2.前記比率(Vvv/Vvc)が、0.8~2.0の範囲内である
ことを特徴とする第1項に記載の定着ベルト。
2. 2. The fixing belt according to item 1, wherein the ratio (Vvv / Vvc) is in the range of 0.8 to 2.0.
3.前記凹部形状の内径が、5~30μmの範囲内であり、かつ、
前記凹部形状が有する前記突出谷部の高さが、前記最表層の厚さの10~80%の範囲内である
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載の定着ベルト。
3. 3. The inner diameter of the concave shape is within the range of 5 to 30 μm, and the inner diameter is within the range of 5 to 30 μm.
The fixing belt according to item 1 or 2, wherein the height of the protruding valley portion of the concave shape is within the range of 10 to 80% of the thickness of the outermost layer.
4.前記最表層の厚さが、40~150μmの範囲内である
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ベルト。
4. The fixing belt according to any one of the items 1 to 3, wherein the thickness of the outermost layer is in the range of 40 to 150 μm.
5.前記基材層が、ポリイミドで形成されており、
前記中間層が、シリコーンゴムで形成され、かつ、
前記最表層が、フッ素樹脂を含有する
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ベルト。
5. The base material layer is made of polyimide.
The intermediate layer is made of silicone rubber and
The fixing belt according to any one of items 1 to 4, wherein the outermost layer contains a fluororesin.
6.前記フッ素樹脂が、パーフルオロアルコキシアルカン樹脂である
ことを特徴とする第5項に記載の定着ベルト。
6. Item 6. The fixing belt according to Item 5, wherein the fluororesin is a perfluoroalkoxyalkano resin.
7.第1項から第6項までのいずれか一項に記載の定着ベルトを用いた電子写真画像形成装置であって、
無端状の前記定着ベルトと、
前記定着ベルトを軸支する二以上のローラーと、
前記定着ベルトを加熱するための加熱装置を含む定着部材と、
前記定着ベルトを介して前記ローラーのうちの一つに対して相対的に付勢されるように配置される加圧ローラーとを有し、かつ、
前記ローラーのうちの、前記加圧ローラーに付勢されるローラーのローラー径が、50mm以上である
ことを特徴とする電子写真画像形成装置。
7. The electrophotographic image forming apparatus using the fixing belt according to any one of the items 1 to 6.
The endless fixing belt and
Two or more rollers that pivotally support the fixing belt, and
A fixing member including a heating device for heating the fixing belt, and
It has a pressure roller arranged to be urged relative to one of the rollers via the fixing belt, and has.
An electrophotographic image forming apparatus, wherein the roller diameter of the roller urged by the pressure roller among the rollers is 50 mm or more.
8.前記定着ベルトが、二つ以上のローラーに軸支されており、かつ、
張力が、45N以下となるように調整されている
ことを特徴とする第7項に記載の電子写真画像形成装置。
8. The fixing belt is axially supported by two or more rollers, and
The electrophotographic image forming apparatus according to Item 7, wherein the tension is adjusted to be 45 N or less.
9.記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱及び加圧によって前記記録媒体に定着させる
ことを特徴とする第7項又は第8項に記載の電子写真画像形成装置。
9. The electrophotographic image forming apparatus according to
本発明の上記手段により、優れたトナーの離型性と定着性とを有し、耐久性に優れた定着ベルト、及び電子写真画像形成装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし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。
By the above means of the present invention, it is possible to provide a fixing belt having excellent toner releasability and fixing property and excellent durability, and an electrophotographic image forming apparatus.
Although the mechanism of expression or mechanism of action of the effect of the present invention has not been clarified, it is inferred as follows.
トナーと紙は加圧ローラーと高温の定着ベルトで挟み込むことによって定着される。
画像はニップ出口で加圧ローラーと定着ベルトから分離される。
従来この定着ベルトの表面改質手段としてフッ素樹脂を表層含有させることにより定着ベルトの表面形状を形成する(例えば図1のような形状)といった技術があったが、このような形状では、初期のトナーの分離性は向上するが、耐久により凹部にトナーが堆積し、分離性能が低下することがあった。
耐久後もトナーの分離性能を維持するためには、トナー付着を抑制する必要があり、そのためには定着ベルトの最表層に特殊な凹凸形状をつけることが有効である。
Toner and paper are fixed by sandwiching them between a pressure roller and a high-temperature fixing belt.
The image is separated from the pressure roller and the anchoring belt at the nip outlet.
Conventionally, as a means for modifying the surface of the fixing belt, there has been a technique of forming the surface shape of the fixing belt by containing a fluororesin in the surface layer (for example, the shape as shown in FIG. 1). Although the separability of the toner is improved, the durability may cause the toner to accumulate in the recesses and the separation performance may be deteriorated.
In order to maintain the toner separation performance even after durability, it is necessary to suppress toner adhesion, and for that purpose, it is effective to give a special uneven shape to the outermost layer of the fixing belt.
これに対して本発明では、定着ベルトの最表層に、壁面がほぼ垂直となるような縦穴形状の凹部を形成する(例えば図2のような形状)。
上記のことより定着ベルト最表層にトナーが堆積しにくくなり、耐久後もトナーの分離性能が維持されることとなる。
On the other hand, in the present invention, a vertical hole-shaped recess is formed on the outermost layer of the fixing belt so that the wall surface is substantially vertical (for example, the shape as shown in FIG. 2).
From the above, the toner is less likely to be deposited on the outermost layer of the fixing belt, and the toner separation performance is maintained even after the durability.
本発明の定着ベルトは、基材層の上に、中間層と、最表層とをこの順に有する定着ベルトであって、前記基材層は耐熱性樹脂製であり、前記中間層は耐熱性の弾性材料製であり、かつ、前記最表層の表面性状の測定において、JIS B 0681-2に準拠して規定される輪郭曲面のコア部と突出山部を分離する負荷面積率pを50%とし、前記コア部と突出谷部を分離する負荷面積率qを90%としたとき、前記突出谷部の空間体積Vvvと前記コア部の空間体積Vvcの、比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を有することを特徴とする。
この特徴は、下記各実施態様(形態)に共通する又は対応する技術的特徴である。
The fixing belt of the present invention is a fixing belt having an intermediate layer and an outermost layer in this order on a base material layer, the base material layer is made of a heat-resistant resin, and the intermediate layer is heat-resistant. In the measurement of the surface texture of the outermost layer, which is made of an elastic material, the load area ratio p that separates the core part and the protruding mountain part of the contour curved surface defined in accordance with JIS B 0681-2 is set to 50%. When the load area ratio q for separating the core portion and the protruding valley portion is 90%, the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion and the space volume Vvc of the core portion is 0. It is characterized by having a concave shape within the range of 5 to 4.0.
This feature is a technical feature common to or corresponding to each of the following embodiments (forms).
本発明の実施態様としては、前記突出谷部の空間体積と前記コア部の空間体積の比率(Vvv/Vvc)が、0.8~2.0の範囲内であることがトナーの離型性の観点から好ましい。 In an embodiment of the present invention, the toner releasability is such that the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume of the protruding valley portion to the space volume of the core portion is in the range of 0.8 to 2.0. It is preferable from the viewpoint of.
また、前記凹部形状の内径が、5~30μmの範囲内であり、かつ、前記凹部形状が有する突出谷部の高さが、最表層の厚さの10~80%の範囲内であることが、トナーの離型性の観点から好ましい。 Further, the inner diameter of the concave shape is within the range of 5 to 30 μm, and the height of the protruding valley portion of the concave shape is within the range of 10 to 80% of the thickness of the outermost layer. , Preferable from the viewpoint of toner releasability.
前記最表層の厚さが、40~150μmの範囲内であることが熱の伝達、中間層の変形への追従及び離型性の発現の観点から好ましい。 It is preferable that the thickness of the outermost layer is in the range of 40 to 150 μm from the viewpoint of heat transfer, follow-up to deformation of the intermediate layer, and development of releasability.
前記基材層が、ポリイミドで形成されていることが、耐熱性の観点から好ましい。
前記中間層が、シリコーンゴムで形成されていることがニップ圧応力集中抑制の観点で好ましい。
また、前記最表層が、フッ素樹脂を含有することがトナーの離型性の観点から好ましい。
It is preferable that the base material layer is made of polyimide from the viewpoint of heat resistance.
It is preferable that the intermediate layer is made of silicone rubber from the viewpoint of suppressing nip pressure stress concentration.
Further, it is preferable that the outermost layer contains a fluororesin from the viewpoint of toner releasability.
前記フッ素樹脂が、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂であることがトナーの離型性の観点から好ましい。 It is preferable that the fluororesin is a perfluoroalkoxy fluororesin from the viewpoint of toner releasability.
本発明の定着ベルトは、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを軸支する二以上のローラーと、前記定着ベルトを加熱するための加熱装置を含む定着部材と、前記定着ベルトを介して前記ローラーのうちの一つに対して相対的に付勢されるように配置される加圧ローラーとを有し、かつ、前記ローラーのうちの、前記加圧ローラーに付勢されるローラーのローラー径が、50mm以上であることが、ローラーの熱容量の確保の観点で好ましく、このことにより印刷速度を高めることができる。 The fixing belt of the present invention comprises an endless fixing belt, two or more rollers for pivotally supporting the fixing belt, a fixing member including a heating device for heating the fixing belt, and the fixing belt via the fixing belt. It has a pressure roller arranged to be urged relative to one of the rollers, and the roller diameter of the roller urged to the pressure roller among the rollers. However, it is preferable that the thickness is 50 mm or more from the viewpoint of securing the heat capacity of the roller, which can increase the printing speed.
前記電子写真画像形成装置の前記定着ベルトが、二つ以上のローラーに軸支されており、かつ、張力が、45N以下となるように調整されていることが、ローラーの破損を予防する観点から好ましい。 From the viewpoint of preventing damage to the rollers, the fixing belt of the electrophotographic image forming apparatus is pivotally supported by two or more rollers and the tension is adjusted to be 45 N or less. preferable.
本発明の電子写真画像形成装置において、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱及び加圧によって前記記録媒体に定着させることが効果発現の観点から好ましい。 In the electrophotographic image forming apparatus of the present invention, it is preferable to fix an unfixed toner image formed on a recording medium by an electrophotographic method on the recording medium by heating and pressurizing from the viewpoint of exhibiting the effect.
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 constituent elements, and modes and embodiments 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 values described before and after it as the lower limit value and the upper limit value.
[定着ベルト]
本発明の定着ベルトは、基材層の上に、中間層と、最表層とをこの順に有する定着ベルトであって、前記基材層は耐熱性樹脂製であり、前記中間層は耐熱性の弾性材料製であり、かつ、前記最表層の表面性状の測定において、JIS B 0681-2に準拠して規定される輪郭曲面のコア部と突出山部を分離する負荷面積率pを50%とし、前記コア部と突出谷部を分離する負荷面積率qを90%としたとき、前記突出谷部の空間体積Vvvと前記コア部の空間体積Vvcの比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を有することを特徴とする。
[Fixing belt]
The fixing belt of the present invention is a fixing belt having an intermediate layer and an outermost layer in this order on a base material layer, the base material layer is made of a heat-resistant resin, and the intermediate layer is heat-resistant. In the measurement of the surface texture of the outermost layer, which is made of an elastic material, the load area ratio p that separates the core part and the protruding mountain part of the contour curved surface defined in accordance with JIS B 0681-2 is set to 50%. When the load area ratio q that separates the core portion and the protruding valley portion is 90%, the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion and the space volume Vvc of the core portion is 0.5. It is characterized by having a concave shape within the range of about 4.0.
なお、輪郭曲面、コア部、突出山部、負荷面積率p、突出谷部、負荷面積率q、突出谷部の空間体積Vvv、コア部の空間体積Vvc等の用語は、JIS B 0681-2:2018(対応国際規格:ISO 25178-2:2012)「製品の幾何特性仕様(GPS)-表面性状-第2部:用語,定義及び表面性状パラメータ」において定義されている用語である。各用語の定義は、以下において、適宜後述する。 In addition, terms such as contour curved surface, core part, protruding mountain part, load area ratio p, protruding valley part, load area ratio q, space volume Vvv of protruding valley part, space volume Vvc of core part, etc. are JIS B 0681-2. : 2018 (Corresponding international standard: ISO 25178-2: 2012) It is a term defined in "Geometric characteristic specifications of products (GPS) -Surface texture-Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters". Definitions of each term will be described later as appropriate below.
1.最表層
上記最表層(以下「離型層」ともいう。)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。
また、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。
1. 1. Outermost surface layer The outermost surface layer (hereinafter, also referred to as “release layer”) is a layer having a mold releasability that contributes to improving the separability of the molten toner layer on the recording medium from the surface of the fixing belt in the fixing nip portion. Yes, it has an appropriate releasability with respect to the toner component.
It also constitutes the outer surface of the fixing belt that comes into contact with the recording medium during fixing.
(1.1)表面形状
本発明の定着ベルトは、前記最表層に、壁面がほぼ垂直となるような縦穴形状の凹部が形成されている(例えば図2に示すような形状)。
上記のことより定着ベルト最表層にトナーが堆積しにくくなり、耐久後もトナーの分離性能が維持されることとなる。
(1.1) Surface Shape In the fixing belt of the present invention, a vertical hole-shaped recess is formed in the outermost layer so that the wall surface is substantially vertical (for example, the shape as shown in FIG. 2).
From the above, the toner is less likely to be deposited on the outermost layer of the fixing belt, and the toner separation performance is maintained even after the durability.
(表面形状形成方法)
定着ベルトを直圧式手動ブラスト装置(5-501仕様;不二製作所)内に固定ジルコニアビーズ(Φ5-100μm)を最表層に向けて飛ばし、凹凸をつけ、図5に示すような定着装置に定着ベルトを装着し、定着圧を1.2倍とし、A4の白紙100枚を流すことにより前記最表層に、壁面がほぼ垂直となるような縦穴形状の凹部が少なくとも1つ形成される。
(Surface shape forming method)
Fixing the fixing belt in a direct pressure type manual blasting device (5-501 specification; Fuji Seisakusho) Fly zirconia beads (Φ5-100μm) toward the outermost layer, make unevenness, and fix it to the fixing device as shown in FIG. By attaching a belt, increasing the fixing pressure by 1.2 times, and flowing 100 sheets of A4 blank paper, at least one vertical hole-shaped recess is formed on the outermost surface layer so that the wall surface is substantially vertical.
(1.2)表面性状の測定と評価
本発明に係る最表層の表面性状の測定・観察は、JIS B 0681-6:2014(対応国際規格:ISO 25178-6:2010)に準拠して、三次元の表面凹凸を測定する方法によって行った。測定方法の詳細については、後述する。
以下においては、当該測定によって得られる表面性状の各種評価要素について図3及び図4を参照して説明する。
(1.2) Measurement and evaluation of surface texture The measurement and observation of the surface texture of the outermost layer according to the present invention shall be in accordance with JIS B 0681-6: 2014 (corresponding international standard: ISO 25178-6: 2010). This was done by a method of measuring three-dimensional surface irregularities. The details of the measurement method will be described later.
In the following, various evaluation elements of surface texture obtained by the measurement will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図3及び図4に示したグラフにおいて、縦軸は、表面凹凸の高さを示す。
横軸は、各高さで表面凹凸を水平面で切ったときの当該水平面の高さ以上の領域の面積の総和の面積率すなわち負荷面積率を示す。
以下、本発明で使用される用語等について説明する。
In the graphs shown in FIGS. 3 and 4, the vertical axis indicates the height of the surface unevenness.
The horizontal axis shows the area ratio of the total area of the area equal to or higher than the height of the horizontal plane when the surface unevenness is cut by the horizontal plane at each height, that is, the load area ratio.
Hereinafter, terms and the like used in the present invention will be described.
(1.2.1)負荷面積率と負荷曲線
「負荷面積率」とは、輪郭曲面(表面性状曲面)の評価領域に対する切断レベル(ある一定の高さ)cにおける領域の面積率をいう。
例えば高さcでの負荷面積率は、Smr(c)と表現される(図3参照。)。
「負荷曲線」とは、面のある一定の高さ以上の領域の面積率すなわち負荷面積率が0%から100%となる高さを表した曲線をいう(図3参照。)。
なお、「輪郭曲面」とは、表面性状を表す点群データの総称をいい、表面性状曲面ともいう。
(1.2.1) Load area ratio and load curve The "load area ratio" refers to the area ratio of the region at the cutting level (certain height) c with respect to the evaluation region of the contour curved surface (surface textured curved surface).
For example, the load area ratio at height c is expressed as Smr (c) (see FIG. 3).
The "load curve" refers to a curve representing the area ratio of a region above a certain height of a surface, that is, the height at which the load area ratio is 0% to 100% (see FIG. 3).
The "contour curved surface" is a general term for point cloud data representing surface texture, and is also referred to as a surface texture curved surface.
(1.2.2)突出谷部の空間体積Vvv、コア部の空間体積Vvc及び突出谷部の高さ
(コア部、突出谷部、突出山部)
輪郭曲面の「コア部」とは、後述する高い突出山部及び深い突出谷部を、輪郭曲面から取り除いた曲線部分をいう。
より詳しくは、負荷面積率が0%から負荷曲線に沿って負荷面積率の差を40%にして引いた負荷曲線の割線を、負荷面積率0%から移動させていき、割線の傾斜が最も緩くなる位置を負荷曲線の中央部分という。
この中央部分に対して、縦軸方向の偏差の二乗和が最小になる直線を等価直線という。
等価直線の負荷面積率0%から100%の高さの範囲に含まれる部分をコア部という。
(1.2.2) Space volume Vvv of the protruding valley part, space volume Vvc of the core part, and height of the protruding valley part (core part, protruding valley part, protruding mountain part)
The "core portion" of the contour curved surface means a curved portion in which the high protruding peak portion and the deep protruding valley portion, which will be described later, are removed from the contour curved surface.
More specifically, the secant line of the load curve drawn from the load area ratio of 0% with the difference of the load area ratio set to 40% along the load curve is moved from the load area ratio of 0%, and the slope of the score line is the most. The position where it becomes loose is called the central part of the load curve.
The straight line that minimizes the sum of squares of the deviations in the vertical axis direction with respect to this central portion is called an equivalent straight line.
The portion included in the height range of the load area ratio of the equivalent straight line from 0% to 100% is called the core portion.
なお、「コア部の負荷面積率Smr1」とは、評価領域の突出山部と輪郭曲面のコア部とを分離する直線が負荷曲線と交わる点の、パーセント単位の負荷面積率をいう。
「コア部の負荷面積率Smr2」とは、評価領域の突出谷部と輪郭曲面のコア部とを分離する直線が負荷曲線と交わる点の、パーセント単位の負荷面積率をいう。
The “load area ratio Smr1 of the core portion” refers to the load area ratio in percent units at the point where the straight line separating the protruding peak portion of the evaluation region and the core portion of the contour curved surface intersects the load curve.
The “load area ratio Smr2 of the core portion” refers to the load area ratio in percent units at the point where the straight line separating the protruding valley portion of the evaluation region and the core portion of the contour curved surface intersects the load curve.
「突出谷部」とは、コア部から下にくぼんだ部分であって、負荷曲線の負荷面積率Smr2~100%の範囲に対応する部分をいう。
「突出山部」とは、コア部から上に突出した部分であって、負荷曲線の負荷面積率0~Smr1(%)の範囲に対応する部分をいう。
The "protruding valley portion" is a portion recessed downward from the core portion and corresponds to a portion corresponding to the range of the load area ratio Smr2 to 100% of the load curve.
The “protruding mountain portion” is a portion protruding upward from the core portion and corresponds to a portion corresponding to the range of the load area ratio of 0 to Smr1 (%) of the load curve.
(突出谷部の空間体積Vvv、コア部の空間体積Vvc)
「突出谷部の空間体積Vvv」とは、負荷面積率pにおける、谷間の体積をいう。
「コア部の空間体積Vvc」とは、負荷面積率pとqにおける、空間体積の差をいう。
ここで、「負荷面積率p」とは、輪郭曲面のコア部と突出山部を分離する負荷面積率をいい、本発明では、50%としている。
また、「負荷面積率q」とは、コア部と突出谷部を分離する負荷面積率をいい、本発明では、90%としている。
(Space volume Vvv in the protruding valley, space volume Vvc in the core)
The "space volume Vvv of the protruding valley portion" means the volume of the valley in the load area ratio p.
The "space volume Vvc of the core portion" means the difference in the space volume between the load area ratios p and q.
Here, the "load area ratio p" refers to the load area ratio that separates the core portion and the protruding mountain portion of the contour curved surface, and is set to 50% in the present invention.
Further, the "load area ratio q" means a load area ratio that separates the core portion and the protruding valley portion, and is 90% in the present invention.
突出谷部の空間体積Vvvと、コア部の空間体積Vvcという体積パラメータを使用する際には、コア部と突出山部を分離する負荷面積率p(%)とコア部と突出谷部を分離する負荷面積率q(%)を決定する必要があり、本発明ではp=50、q=90とした。
本発明における突出谷部の空間体積Vvvと、コア部の空間体積Vvcとの関係を図4に示す。
When using the volume parameters of the space volume Vvv of the protruding valley and the space volume Vvc of the core, the load area ratio p (%) that separates the core and the protruding peak and the core and the protruding valley are separated. It is necessary to determine the load area ratio q (%) to be applied, and in the present invention, p = 50 and q = 90.
FIG. 4 shows the relationship between the space volume Vvv of the protruding valley portion and the space volume Vvc of the core portion in the present invention.
本発明の定着ベルトは、前記最表層の表面形状の測定において、コア部と突出山部を分離する負荷面積率pを50%とし、コア部と突出谷部を分離する負荷面積率qを90%としたときの、突出谷部の空間体積Vvvと、コア部の空間体積Vvcの比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を有することを特徴とする。 In the fixing belt of the present invention, in the measurement of the surface shape of the outermost layer, the load area ratio p that separates the core portion and the protruding peak portion is 50%, and the load area ratio q that separates the core portion and the protruding valley portion is 90. %, The ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion to the space volume Vvc of the core portion is characterized by having a concave shape in the range of 0.5 to 4.0. do.
本発明の実施態様としては、前記突出谷部の空間体積と前記コア部の空間体積の比率(Vvv/Vvc)が、0.8~2.0の範囲内であることがトナーの離型性の観点から好ましい。 In an embodiment of the present invention, the toner releasability is such that the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume of the protruding valley portion to the space volume of the core portion is in the range of 0.8 to 2.0. It is preferable from the viewpoint of.
また、前記凹部形状の内径が、5~30μmの範囲内であり、かつ、前記凹部形状が有する突出谷部の高さが、最表層の厚さの10~80%の範囲内であることが、トナーの離型性の観点から好ましい。 Further, the inner diameter of the concave shape is within the range of 5 to 30 μm, and the height of the protruding valley portion of the concave shape is within the range of 10 to 80% of the thickness of the outermost layer. , Preferable from the viewpoint of toner releasability.
(突出山部の高さ、及び突出谷部の高さ)
コア部と突出山部を分離する負荷面積率p(%)とコア部と突出谷部を分離する負荷面積率q(%)を決定することにより、ある高さに含まれるコア部が決定し、突出山部の高さや突出谷部の高さが決定する。
(Height of protruding peaks and height of protruding valleys)
By determining the load area ratio p (%) that separates the core portion and the protruding peak portion and the load area ratio q (%) that separates the core portion and the protruding valley portion, the core portion included in a certain height is determined. , The height of the protruding mountain part and the height of the protruding valley part are determined.
(1.2.3)定着ベルトの表面性状の測定・観察方法
突出谷部の空間体積Vvv、コア部の空間体積Vvc及び突出谷部の高さは、次の方法で測定される。また、後述する凹部形状の内径も同時に測定される。
まず、レーザー顕微鏡(VK-X250、キーエンス社製)を用い、50倍の対物レンズで定着ベルトの表面画像を撮影し、横216μm×縦288μmの面積の三次元高さデータを取得し、表面の曲率に対して自動補正を行った。
その他の条件は以下のとおりである。
(12.3) Method for measuring and observing the surface texture of the fixing belt The space volume Vvv of the protruding valley portion, the space volume Vvc of the core portion, and the height of the protruding valley portion are measured by the following methods. In addition, the inner diameter of the concave shape, which will be described later, is also measured at the same time.
First, using a laser microscope (VK-X250, manufactured by KEYENCE), a surface image of the fixing belt was taken with a 50x objective lens, and three-dimensional height data with an area of 216 μm in width × 288 μm in length was acquired to obtain three-dimensional height data on the surface. Automatic correction was performed for the curvature.
Other conditions are as follows.
(その他の条件)
光学ズーム:1倍
ダブルスキャン:常時
測定サイズ(画素数):標準(1024×768)
測定品質:高精度
画像処理:面傾き補正(平面)、基準面補正あり
数値化領域(ROI):全域
フィルタ:適用なし
(Other conditions)
Optical zoom: 1x Double scan: Always Measurement size (number of pixels): Standard (1024 x 768)
Measurement quality: High-precision image processing: Surface tilt correction (flat surface), with reference surface correction Digitization area (ROI): Whole area filter: Not applicable
その後、ISO25178に準拠したキーエンス社製のマルチファイル解析アプリケーションを用い、突出谷部の空間体積Vvv、コア部の空間体積Vvc及び突出谷部の高さを得た。 Then, using a multi-file analysis application manufactured by KEYENCE compliant with ISO25178, the space volume Vvv of the protruding valley portion, the space volume Vvc of the core portion, and the height of the protruding valley portion were obtained.
(1.3)樹脂種
上記離型層は、フッ素樹脂製であることが好ましい。「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。
上記フッ素樹脂の例には、パー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)及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。
中でもパーフルオロアルコキシアルカン(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)(Perfluoro alkoxy alkane:PFA)を用いることが効果発現の観点から好ましい。
(1.3) Resin type The release layer is preferably made of fluororesin. "Made of fluororesin" means that the main material constituting the release layer is fluororesin.
Examples of the fluororesin include perfluoroalkoxy alkane resin (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE).
Of these, it is preferable to use perfluoroalkoxy alkane (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) (Perfluoroalkoxy alkane: PFA) from the viewpoint of exhibiting the effect.
(1.4)最表層厚さ
前記最表層の厚さは、例えば熱の伝達、中間層の変形への追従及び離型性の発現の観点から、15~150μmの範囲内であることが好ましい。
(1.4) Outermost layer thickness The outermost layer thickness is preferably in the range of 15 to 150 μm from the viewpoint of heat transfer, follow-up to deformation of the intermediate layer, and development of releasability, for example. ..
2.基材層
上記基材層は、耐熱性樹脂製である。「耐熱性樹脂製」とは、基材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。
2. 2. Base material layer The base material layer is made of a heat-resistant resin. "Made of heat-resistant resin" means that the main material constituting the base material layer is heat-resistant resin, and "heat resistance" means that the toner image is recorded on a recording medium in electrophotographic image formation. It means that it is sufficiently stable at the temperature (for example, 150 to 220 ° C.) when the fixing belt is used for fixing and exhibits the desired physical properties.
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及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、ポリアミドイミド及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 substantially modify or deform at the above-mentioned operating temperature of the fixing belt, and may be one kind or more.
Examples of the heat-resistant resin include polyphenylene sulfide, polyallylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyimide, polyamideimide and polyetheretherketone.
Of 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、又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及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。
The polyimide can be obtained by advancing the dehydration and cyclization (imidization) reaction of the precursor polyamic acid by heating at 200 ° C. or higher or by using a catalyst.
The polyamic acid may be produced by dissolving a tetracarboxylic acid dianhydride and a diamine compound in a solvent and performing a polycondensation reaction by mixing and heating, or a commercially available product may be used.
Examples of the diamine compound and the tetracarboxylic dianhydride include the compounds described in paragraphs 0123 to 0130 of JP2013-25120A.
上記基材層における上記耐熱性樹脂の含有量は、上記基材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%の範囲内であることがより好ましく、76~90質量%の範囲内であることがさらに好ましい。 The content of the heat-resistant resin in the base material layer may be an amount sufficient to form the base material layer, for example, preferably 50% by mass or more, and is in the range of 60 to 75% by mass. It is more preferable that the amount is in the range of 76 to 90% by mass.
上記基材層は、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。
例えば上記基材層は、フィラーをさらに含有していてもよい。
上記フィラーは、例えば基材層の硬さ、伝熱性及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、ナノカーボン及び黒鉛が含まれる。
The base material layer may further contain components other than the heat-resistant resin as long as the effects of the present embodiment can be obtained.
For example, the base material layer may further contain a filler.
The filler is a component that contributes to, for example, improving at least one of the hardness, heat transferability, and conductivity of the base material layer.
The filler may be one or more, and examples of the material include carbon black, ketjen black, nanocarbon and graphite.
上記基材層における上記フィラーの含有量は、多すぎると基材層の靱性が低くなって定着ベルトの定着性及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、上記基材層における上記フィラーの含有量は、3質量%以上であることが好ましく、4質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。
また、上記の観点から、上記基材層における上記フィラーの含有量は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
If the content of the filler in the base material layer is too large, the toughness of the base material layer may be low and the fixability and separability of the fixing belt may be low, and if it is too low, for example, appropriate conductivity. The desired effect of the filler, such as the addition of, may be insufficient.
From such a viewpoint, the content of the filler in the base material layer is preferably 3% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more.
From the above viewpoint, the content of the filler in the base material layer is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less. ..
3.中間層
上記中間層は、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、中間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。
3. 3. Intermediate layer The intermediate layer is a layer having elasticity that contributes to improving the contactability 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 intermediate layer is an elastic material, and "elasticity" means fixing of a toner image to a recording medium in electrophotographic image formation. It means that the fixing belt is deformed so as to be sufficiently in contact with the surface of the recording medium having the 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及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, and is, for example, a material having a loss tangent tan δ (ratio of loss elastic modulus to storage elastic modulus) at 20 Hz of 0.1 or less.
Examples of such elastic materials include elastic resin materials, examples of which include silicone rubber, thermoplastic elastomers and rubber materials.
Above all, 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又はその加熱硬化物、及び、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。
The silicone rubber may be one kind or more.
Examples of the silicone rubber include polyorganosiloxane or a heat-cured product thereof, and an 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 sealed with a trimethylsiloxane group and the side chain has a vinyl group.
当該中間層の厚さは、例えば伝熱性及び弾性を十分に発現させる観点から、5~300μmの範囲内であることが好ましく、50~250μmの範囲内であることがより好ましく100~200μmの範囲内であることがさらに好ましい。 The thickness of the intermediate layer is preferably in the range of 5 to 300 μm, more preferably in the range of 50 to 250 μm, and more preferably in the range of 100 to 200 μm, for example, from the viewpoint of sufficiently exhibiting heat transferability and elasticity. It is more preferable to be inside.
上記中間層は、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。
例えば上記弾性材料は、中間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、カーボン及び黒鉛が含まれる。
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、扁平粉末又は繊維である。
The intermediate 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 contain a heat-conducting filler for enhancing the heat-conducting property of the intermediate layer.
Examples of the material of the filler include silica, metallic 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%の範囲内であることが好ましく、75~100体積%の範囲内であることがより好ましく、80~100体積%の範囲内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 in the range of, for example, 60 to 100% by volume, and is in the range of 75 to 100% by volume, from the viewpoint of achieving both heat transferability and elasticity. Is more preferable, and more preferably in the range of 80 to 100% by volume.
[定着装置]
本実施の形態に係る定着装置は、前述の無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトを軸支する二以上のローラーと、上記定着ベルトを介して上記ローラーのうちの一つに対して相対的に付勢されるように配置される加圧ローラーと、を有する。
上記定着装置は、前述の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。
[Fixing device]
The fixing device according to the present embodiment is relative to one of the above-mentioned endless fixing belt, two or more rollers that pivotally support the fixing belt, and the above-mentioned roller via the above-mentioned fixing belt. It has a pressure roller, which is arranged to be urged to.
The fixing device can be configured in the same manner as a known so-called biaxial belt type fixing device except that it has the above-mentioned fixing belt.
上記定着ベルトを軸支する上記ローラーは、二以上であり、当該定着ベルトを加熱するための加熱ローラーを含む。
加熱ローラーは、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 number of rollers that pivotally support the fixing belt is two or more, and includes a heating roller for heating the fixing belt.
The heating roller has, for example, a heat-conducting sleeve made of aluminum or the like, and a heating source such as a halogen heater arranged inside the sleeve.
The outer peripheral surface of the sleeve may be covered with a layer made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
上記定着ベルトを軸支する上記加熱ローラー以外のローラーは、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。 The number of rollers other than the heating rollers that pivotally support the fixing belt may be one or more, and can be appropriately configured according to other desired functions.
上記の二以上のローラーに軸支されている上記定着ベルトの張力は、より高速の画像形成に適用させる観点から、46N以下であることが好ましく、43N以下であることがより好ましい。
当該張力は、例えば、上記ローラーの軸間距離を拡げる方向に上記ローラーを付勢するばねなどの弾性部材の弾性力(付勢力)や、上記定着ベルトを軸支するローラーの軸間距離などによって調整することが可能である。
The tension of the fixing belt pivotally supported by the two or more rollers is preferably 46 N or less, and more preferably 43 N or less, from the viewpoint of being applied to higher-speed image formation.
The tension is determined by, for example, the elastic force (urging force) of an elastic member such as a spring that urges the roller in a direction of increasing the distance between the axes of the roller, the distance between the axes of the roller that supports the fixing belt, and the like. It is possible to adjust.
上記加圧ローラーは、定着時に定着ベルトとの当接部(定着ニップ部)を構成する。
加圧ローラーの例には、外周面に弾性を有するローラー、及びその回転軸が上記定着ベルトに対して接近、離間自在なローラーが含まれる。
The pressure roller constitutes a contact portion (fixing nip portion) with the fixing belt at the time of fixing.
Examples of the pressure roller include a roller having elasticity on the outer peripheral surface and a roller whose rotation axis can approach and separate from the fixing belt.
上記ローラーのうちの、上記加圧ローラーに付勢されるローラーのローラー径は、より高速の画像形成に適用させる観点から、45mm以上であることが好ましく、60mm以上であることがより好ましい。
上記ローラーのローラー径の上限は、例えば、定着装置の許容される大きさによって適宜に決めることができる。
Among the above rollers, the roller diameter of the roller urged by the pressure roller is preferably 45 mm or more, and more preferably 60 mm or more, from the viewpoint of applying to higher speed image formation.
The upper limit of the roller diameter of the roller can be appropriately determined, for example, depending on the allowable size of the fixing device.
また、上記定着装置において、定着に供された記録媒体の分離角は、67~85°の範囲内であることが、より高速の画像形成に適用させる観点から好ましい。
当該分離角とは、定着ニップ部を構成する二つのローラーの軸を結ぶ直線に平行な直線(図5中のL1)に対して、上記定着ニップ部における記録媒体の搬送方向の下流端において、定着ベルトの接線(図5中のL2)がなす角度(図5中のθ)である。
Further, in the fixing device, the separation angle of the recording medium used for fixing is preferably in the range of 67 to 85 ° from the viewpoint of applying to higher speed image formation.
The separation angle is a straight line parallel to the straight line connecting the axes of the two rollers constituting the fixing nip portion (L1 in FIG. 5) at the downstream end of the fixing nip portion in the transport direction of the recording medium. It is an angle (θ in FIG. 5) formed by the tangent line (L2 in FIG. 5) of the fixing belt.
一般に、分離角が大きいと、画像形成の高速化には有利となり、定着ベルトに対する記録媒体の分離性の観点からは不利となる傾向がある。
しかしながら、上記の定着ベルトは、前述したtanδの条件を満足する。
したがって、画像形成の高速化には不利とされてきた比較的大きな分離角においても、十分な上記分離性を発現する。
画像形成の高速化と上記分離性とを両立させる観点から、上記分離角は、70~81°の範囲内であることがより好ましく、73~77°の範囲内であることがさらに好ましい。
In general, a large separation angle tends to be advantageous for speeding up image formation and disadvantageous from the viewpoint of the separability of the recording medium with respect to the fixing belt.
However, the above-mentioned fixing belt satisfies the above-mentioned condition of tan δ.
Therefore, even at a relatively large separation angle, which has been considered to be disadvantageous for speeding up image formation, sufficient separation is exhibited.
From the viewpoint of achieving both high-speed image formation and the above-mentioned separability, the separation angle is more preferably in the range of 70 to 81 °, and further preferably in the range of 73 to 77 °.
上記分離角は、例えば上記定着ニップ部を構成する上記ローラーのローラー径や、画像形成速度、上記加圧ローラーの付勢力(ニップ圧)などによって調整することが可能である。 The separation angle can be adjusted, for example, by the roller diameter of the roller constituting the fixing nip portion, the image forming speed, the urging force (nip pressure) of the pressure roller, and the like.
上記定着装置は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記以外の他の構成をさらに有していてもよい。
当該他の構成の例には、加熱ローラーで加熱された定着ベルトの温度を検出するための第1の温度センサー、上記加圧ローラーの軸移動機構、上記加圧ローラー内に配置される第2のヒータ、上記加圧ローラーの温度を検出するための第2の温度センサー、上記定着ニップ部において記録媒体が定着ベルトから剥がれる方向に気流を生じるための気流分離装置、及び記録媒体を上記定着ニップ部に、又は当該定着ニップ部から案内するためのガイド部材、が含まれる。
これらの他の構成には、公知の定着装置で採用されている公知の部材などを採用することができる。
以下、上記定着装置の一例をより詳しく説明する。
The fixing device may further have a configuration other than the above as long as the effect of the present embodiment can be obtained.
Examples of the other configuration include a first temperature sensor for detecting the temperature of the fixing belt heated by the heating roller, a shaft moving mechanism of the pressure roller, and a second temperature sensor arranged in the pressure roller. The heater, the second temperature sensor for detecting the temperature of the pressurizing roller, the airflow separation device for generating an airflow in the direction in which the recording medium is peeled off from the fixing belt in the fixing nip portion, and the fixing nip for the recording medium. A guide member for guiding the portion or from the fixing nip portion is included.
For these other configurations, known members and the like used in known fixing devices can be adopted.
Hereinafter, an example of the fixing device will be described in more detail.
定着装置70は、例えば図5に示されるように、定着ベルト10、加熱ローラー71、第1加圧ローラー72、第2加圧ローラー73、ヒータ74、75、第1温度センサー76、第2温度センサー77、気流分離装置78、案内板79及び案内ローラー80を有している。
As shown in FIG. 5, for example, the fixing
定着ベルト10は、前述した本実施形態に係る定着ベルトである。定着ベルト10は加熱ローラー71と第1加圧ローラー72とによって軸支され、張設されている。定着ベルト10の張力は、例えば43Nである。
The fixing
加熱ローラー71は、回転自在なアルミニウム製のスリーブと、その内部に配置されたヒータ74とを有する。第1加圧ローラー72は、例えば、回転自在な芯金と、その外周面上に配置された中間層とを有している。
The
第2加圧ローラー73は、定着ベルト10を介して第1加圧ローラー72に対向して配置されている。
第2加圧ローラー73は、例えば回転自在なアルミニウム製のスリーブと、当該スリーブ内に配置されるヒータ75とを有する。
第2加圧ローラー72は、第1加圧ローラー72に対して接近、離間自在に配置されており、第1加圧ローラー72に対して接近したときに、定着ベルト10を介して第1加圧ローラー71の中間層を押圧し、定着ベルト10との接触部である定着ニップ部を形成する。
The
The
The
第1温度センサー76は、加熱ローラー71によって加熱された定着ベルト10の温度を検出するための装置であり、第2温度センサー77は、第2加圧ローラー73の外周面の温度を検出するための装置である。
The
気流分離装置78は、定着ベルト10の移動方向の上流側から上記定着ニップ部に向けて気流を生じ、定着ベルト10からの記録媒体の分離を促すための装置である。
The air
案内板79は、未定着のトナー画像を有する記録媒体を上記定着ニップ部に案内するための部材であり、案内ローラー80は、トナー画像が定着された記録媒体を上記定着ニップ部から画像形成装置外へ案内するための部材である。
The
定着装置70において、第1加圧ローラー72のローラー径は、例えば60mmであり、定着ベルト10の回転移動速度は、315m/秒であり、分離角θは73°である。
上記定着ベルト10の回転移動速度は、A4版の記録媒体への画像形成速度(「定着速度」又は「印刷速度」)に換算すると、60枚/分である。
In the fixing
The rotational movement speed of the fixing
分離角θは、図5中、第1加圧ローラー72の回転軸と第2加圧ローラー73の回転軸とを結ぶ直線に平行な直線L1に対して、記録媒体の搬送方向における定着ニップ部の下流端での定着ベルト10の接線がなす角度のうち、第2加圧ローラー73側の角度である。
当該分離角は、第2加圧ローラー73のローラー径などによって調整することが可能である。
In FIG. 5, the separation angle θ is a fixing nip portion in the transport direction of the recording medium with respect to a straight line L1 parallel to a straight line connecting the rotation axis of the
The separation angle can be adjusted by the roller diameter of the
例えば第2加圧ローラー73のローラー径が、50mmであるときの分離角をθ50(例えば79°)とすると、第2加圧ローラー73のローラー径が40mmである場合には、そのときの分離角θ40は、(θ50-4)°となる。
また、例えば第2加圧ローラー73のローラー径が60mmである場合には、そのときの分離角θ60は、(θ50+4)°となる。
For example, assuming that the separation angle when the roller diameter of the
Further, for example, when the roller diameter of the
定着ベルト10は、上記の速度で回転駆動し、例えば、第1温度センサー76によるフィードバック制御によりヒータ74によって所望の温度(例えば190℃)に加熱される。
第2加圧ローラー73は、例えば第2温度センサー77によるフィードバック制御によりヒータ75によって所望の温度(例えば180℃)に加熱される。
そして、第2加圧ローラー73は、記録媒体の到着に合わせて、定着ベルト10を介して第1加圧ローラー72の外周面を付勢し、定着ニップ部を形成する。
The fixing
The
Then, the
一方で、未定着のトナー画像を担持する記録媒体は、案内板79に案内されながら上記ニップ部に案内される。定着ベルト10は、前述したtanδの条件を満たすことから、記録媒体に十分に密着する。したがって、十分に加熱された定着ベルト10によって、未定着のトナー画像は、速やかに記録媒体に定着される。
On the other hand, the recording medium carrying the unfixed toner image is guided to the nip portion while being guided by the
定着ニップ部の下流端において、トナー画像が定着された記録媒体には、定着ベルト10に付着する力と、定着ベルト10の接線方向に進もうとする力とがかかる。
前述したtanδの条件を満たす定着ベルト10は、前述したように、上記定着ニップ部の下流端で、記録媒体に対して適度な反発力を発現すると考えられ、その結果、記録媒体は、定着ベルト10から離れて定着ベルト10の接線方向に移動する。
At the downstream end of the fixing nip portion, a force that adheres to the fixing
As described above, the fixing
また、記録媒体は、当該定着ニップ部の下流端で、気流分離装置78からの気流を受ける。このため、記録媒体の定着ベルト10からの分離が促進される。
Further, the recording medium receives the airflow from the
定着ベルト10から分離した記録媒体は、案内ローラー80により、画像形成装置外に向けて案内される。
The recording medium separated from the fixing
なお、定着ニップ部は、前述のように第1加圧ローラー72の周面及び定着ベルト10が窪むことで形成されてもよいし、又は第2加圧ローラー73の周面が窪むことによって形成されてもよい。
The fixing nip portion may be formed by denting the peripheral surface of the
このように、上記定着装置は、電子写真方式の画像形成装置の定着装置に好適に採用され、特に、高速の画像形成装置に採用されることにより、顕著な効果を発現する。 As described above, the fixing device is suitably adopted as a fixing device of an electrophotographic image forming device, and particularly, when adopted in a high-speed image forming device, a remarkable effect is exhibited.
[電子写真画像形成装置]
本発明の電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう。)は、前記本発明の定着ベルトを用いた電子写真画像形成装置であって、無端状の前記定着ベルトと、前記定着ベルトを軸支する二以上のローラーと、前記定着ベルトを加熱するための加熱装置を含む定着部材と、前記定着ベルトを介して前記ローラーのうちの一つに対して相対的に付勢されるように配置される加圧ローラーとを有し、かつ、前記ローラーのうちの、前記加圧ローラーに付勢されるローラーのローラー径が、50mm以上であることを特徴とする。
[Electrophotograph image forming apparatus]
The electrophotographic image forming apparatus of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “image forming apparatus”) is an electrophotographic image forming apparatus using the fixing belt of the present invention, and is the endless fixing belt and the above. Two or more rollers that pivotally support the fixing belt, a fixing member including a heating device for heating the fixing belt, and one of the rollers being relatively urged via the fixing belt. It has a pressure roller arranged so as to be such, and the roller diameter of the roller urged by the pressure roller among the rollers is 50 mm or more.
前記定着ベルトが、二つ以上のローラーに軸支されており、かつ、張力が、45N以下となるように調整されていることが好ましい。また、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱及び加圧によって前記記録媒体に定着させることが好ましい。 It is preferable that the fixing belt is pivotally supported by two or more rollers and the tension is adjusted to be 45 N or less. Further, it is preferable that the unfixed toner image formed on the recording medium by the electrophotographic method is fixed on the recording medium by heating and pressurizing.
本実施の形態に係る画像形成装置は、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱及び加圧によって記録媒体に定着させるための上記の定着装置を有する。
上記画像形成装置は、上記定着ベルトが定着装置に採用される以外は、公知の画像形成装置と同様に構成され得る。以下、本実施の形態に係る画像形成装置の一例を、図6に基づいて説明する。
The image forming apparatus according to the present embodiment has the above-mentioned fixing device for fixing an unfixed toner image formed on a recording medium by an electrophotographic method to the recording medium by heating and pressurizing.
The image forming apparatus may be configured in the same manner as a known image forming apparatus except that the fixing belt is adopted in the fixing device. Hereinafter, an example of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
画像形成装置50は、図6に示されるように、画像形成部、中間転写部、定着装置70、画像読み取り部及び記録媒体搬送部を有する。
As shown in FIG. 6, the
上記画像形成部は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色に対応する四つの画像形成ユニットを含む。
画像形成ユニットは、図6に示されるように、感光体ドラム51、感光体ドラム51を帯電させる帯電装置52、帯電した感光体ドラム51に光を照射して静電潜像を形成する露光装置53、静電潜像が形成された感光体ドラム51にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置54、及び感光体ドラム51の残留トナーを除去するクリーニング装置55を有する。
The image forming unit includes four image forming units corresponding to each color of, for example, yellow, magenta, cyan and black.
As shown in FIG. 6, the image forming unit is an exposure device that forms an electrostatic latent image by irradiating a
感光体ドラム51は、例えば光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。
帯電装置52は、例えばコロナ帯電器である。
帯電装置52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51に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。
露光装置53は、例えば半導体レーザーで構成される。
現像装置54は、例えば電子写真方式の画像形成装置における公知の現像装置である。
「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態をいう。
The
The charging
The charging
The
The developing
The "toner image" means a state in which toner is collected in an image shape.
上記中間転写部は、一次転写ユニットと二次転写ユニットを含む。
当該一次転写ユニットは、中間転写ベルト61、一次転写ローラー62、バックアップローラー63、複数の支持ローラー64及びクリーニング装置65を有する。
中間転写ベルト61は、無端状のベルトである。
中間転写ベルト61は、バックアップローラー63及び支持ローラー64によって、ループ状に張架される。
バックアップローラー63及び支持ローラー64の少なくとも一つのローラーが回転駆動することにより、中間転写ベルト61は、無端軌道上を一方向に一定速度で走行する。
The intermediate transfer unit includes a primary transfer unit and a secondary transfer unit.
The primary transfer unit includes an
The
The
By rotationally driving at least one of the
上記二次転写ユニットは、二次転写ベルト66、二次転写ローラー67及び複数の支持ローラー68を有する。
二次転写ベルト66も、無端状のベルトである。
二次転写ベルト66は、二次転写ローラー67及び支持ローラー68によってループ状に張架される。
The secondary transfer unit has a
The
The
定着装置70は、例えば図5に示される定着装置70である。
紙Sは、記録媒体に相当する。
The fixing
Paper S corresponds to a recording medium.
上記画像読み取り部は、給紙装置81、スキャナー82、CCDセンサー83及び画像処理部84を有する。
上記記録媒体搬送部は、三つの給紙トレイユニット91及び複数のレジストローラー対92を有する。
給紙トレイユニット91には、坪量やサイズなどに基づいて識別された紙S(規格紙、特殊紙)があらかじめ設定された種類ごとに収容される。
レジストローラー対92は、所期の搬送経路を形成するように配置されている。
The image reading unit includes a
The recording medium transport unit has three
Paper S (standard paper, special paper) identified based on the basis weight, size, and the like is stored in the paper
The resist
[画像形成方法]
本実施の形態に係る画像形成方法は、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を、上記の定着装置を用いて加熱及び加圧によって記録媒体に定着させる工程を含む。
上記画像形成方法は、上記の画像形成装置50によって行うことが可能である。
当該画像形成方法の一例として、画像形成装置50による画像の形成を以下に説明する。
[Image formation method]
The image forming method according to the present embodiment includes a step of fixing an unfixed toner image formed on a recording medium by an electrophotographic method to a recording medium by heating and pressurizing using the above-mentioned fixing device.
The image forming method can be performed by the
As an example of the image forming method, the formation of an image by the
スキャナー82は、給紙装置81から送られたコンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。
原稿Dからの反射光がCCDセンサー83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、画像処理部84において所定の画像処理が施され、露光装置53に送られる。
The
The reflected light from the document D is read by the
The input image data is subjected to predetermined image processing in the
一方で、感光体ドラム51は、A4版の記録媒体で60枚/分以上の印刷速度に相当する一定の周速度で回転する。
On the other hand, the
帯電装置52は、感光体ドラム51の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置53は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光で感光体ドラム51を照射する。
こうして感光体ドラム51の表面には、静電潜像が形成される。
現像装置54は、感光体ドラム51の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化する。
こうして感光体ドラム51の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
感光体ドラム51の表面のトナー画像は、中間転写ベルト61に転写される。
感光体ドラム51の転写残トナーは、クリーニング装置55によって除去される。
中間転写ベルト61には、各感光体ドラム51で形成された各色のトナー画像が順次重なるように転写される。
The charging
The
In this way, an electrostatic latent image is formed on the surface of the
The developing
In this way, a toner image corresponding to the electrostatic latent image is formed on the surface of the
The toner image on the surface of the
The transfer residual toner of the
Toner images of each color formed by each
一方、二次転写ローラー67は、二次転写ベルト66をバックアップローラー63に向けて押圧し、中間転写ベルト61に圧接させる。
それにより、二次転写ニップ部が形成される。
他方、給紙トレイユニット91からレジストローラー対92を介して上記二次転写ニップ部に紙Sが搬送される。
レジストローラー対92は、紙Sの傾きを補正し、また搬送のタイミングを調整する。
On the other hand, the
As a result, a secondary transfer nip portion is formed.
On the other hand, the paper S is conveyed from the paper
The resist
二次転写ニップに紙Sが搬送されると、二次転写ローラー67に転写電圧が印加され、中間転写ベルト61上のトナー画像が紙Sに転写される。
トナー画像が転写された紙Sは、二次転写ベルト66によって、定着装置70に搬送される。
中間転写ベルト61上の転写残トナーは、クリーニング装置65によって除去される。
When the paper S is conveyed to the secondary transfer nip, a transfer voltage is applied to the
The paper S on which the toner image is transferred is conveyed to the fixing
The transfer residual toner on the
定着装置70では、定着ベルト10がA4版の記録媒体で60枚/分以上の印刷速度に相当する一定の速度で回転し、紙Sの搬送に際して、前述したように、第2加圧ローラー74が定着ベルト10と定着ニップ部を形成する。
紙Sは、当該定着ニップ部で加熱、加圧され、前述したように定着ベルト10の反発力によって画像形成装置50の外に向けて案内され、排出される。
こうして、紙S上のトナー画像が形成され、当該紙Sは、機外に排出される。
In the fixing
The paper S is heated and pressurized at the fixing nip portion, and is guided to the outside of the
In this way, the toner image on the paper S is formed, and the paper S is discharged to the outside of the machine.
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。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Although the display of "parts" or "%" is used in the examples, it represents "parts by mass" or "% by mass" unless otherwise specified.
[定着ベルト1の作製]
(基材層の形成)
ポリアミド酸と、それに対して8質量%のカーボンブラックとを含有するワニスを円筒金型の外側に回転塗布し、次いで300~450℃で乾燥させ、またイミド化して、内径99mm、長さ360mm、厚み70μmの円筒形のポリイミド管状物(ポリイミド製の基材層)を形成した。
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。
[Manufacturing of fixing belt 1]
(Formation of base material layer)
A varnish containing polyamic acid and 8% by mass of carbon black was rotationally applied to the outside of the cylindrical mold, then dried at 300-450 ° C. and imidized to have an inner diameter of 99 mm and a length of 360 mm. A cylindrical polyimide tubular material (polyimide base material layer) having a thickness of 70 μm was formed.
The polyamic acid is a polymer obtained by dehydration condensation of 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride and p-phenylenediamine.
(最表層の形成)
次いで、上記基材層の内側に、外径99mmのステンレス製の円筒状の芯金を密着させ、当該基材層の外側に、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、最表層を形成した。
(Formation of the outermost layer)
Next, a stainless steel cylindrical core metal having an outer diameter of 99 mm is brought into close contact with the inside of the base material layer, and a PFA tube having a thickness of 30 μm is held on the inner peripheral surface outside the base material layer. It was covered with a mold to form the outermost layer.
(中間層の形成)
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中間層を基材層上に形成した。
(Formation of intermediate layer)
In this way, 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 cured by heating to form an intermediate layer made of silicone rubber having a thickness of 200 μm on the base material layer.
なお、上記シリコーンゴムのゴム硬度(タイプA)は30°であり、引張強度は1.5MPaであり、熱伝導率は0.7W/(m・K)であり、伸びは250%である。 The rubber hardness (type A) of the silicone rubber is 30 °, the tensile strength is 1.5 MPa, the thermal conductivity is 0.7 W / (m · K), and the elongation is 250%.
なお、上記シリコーンゴムのゴム硬度は、厚さ10.0mmの測定用のゴムシートを用いて、JIS K6301に従い、デュロメータAにより測定される。上記ゴムシートは、上記中間層の製造条件と同じ条件で作製される。 The rubber hardness of the silicone rubber is measured by a durometer A according to JIS K6301 using a rubber sheet for measurement having a thickness of 10.0 mm. The rubber sheet is manufactured under the same conditions as those for manufacturing the intermediate layer.
上記シリコーンゴムの引張強度は、上記基材層のそれと同様に、上記ゴムシートを用いて、テンシロン万能引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)により測定される。
上記シリコーンゴムの伸びは、上記ゴムシートを用いて、テンシロン万能引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)により測定される。
上記シリコーンゴムの熱伝導率は、上記ゴムシートを用いて、QTM迅速熱伝導率計(京都電子工業株式会社製)により測定される。
The tensile strength of the silicone rubber is measured by a Tensilon universal tensile tester (manufactured by A & D Co., Ltd.) using the rubber sheet in the same manner as that of the base material layer.
The elongation of the silicone rubber is measured by a Tensilon universal tensile tester (manufactured by A & D Co., Ltd.) using the rubber sheet.
The thermal conductivity of the silicone rubber is measured by a QTM rapid thermal conductivity meter (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) using the rubber sheet.
(最表層の表面形状形成1;実施例)
定着ベルトを直圧式手動ブラスト装置(5-501仕様;不二製作所)内に固定ジルコニアビーズ(Φ5-100μm)を最表層に向けて飛ばし、凹凸をつけ、図6の画像形成装置に定着ベルトを装着し、定着圧を1.2倍とし、A4の白紙100枚を流し、表面形状を形成させることにより定着ベルト1を得た。
(Surface shape formation of the outermost layer 1; Example)
Fix the fixing belt in a direct pressure type manual blasting device (5-501 specification; Fuji Seisakusho). Fly zirconia beads (Φ5-100μm) toward the outermost layer to make unevenness, and attach the fixing belt to the image forming device in FIG. The fixing belt 1 was obtained by mounting, increasing the fixing pressure by 1.2 times, flowing 100 sheets of A4 blank paper, and forming a surface shape.
定着ベルト1に関する各値を測定し、突出谷部の空間体積とコア部の空間体積の比率(Vvv/Vvc)、凹部の内径、最表層の厚さに対する突出谷部の高さの割合、最表層の厚さを算出したところ表Iの結果が得られた。
なお、定着ベルトの表面性状の測定は、前述の方法に従って行った。以下の定着ベルトについても同様の方法によって行った。
Each value related to the fixing belt 1 is measured, and the ratio of the space volume of the protruding valley portion to the space volume of the core portion (Vvv / Vvc), the inner diameter of the recess, the ratio of the height of the protruding valley portion to the thickness of the outermost layer, and the maximum. When the thickness of the surface layer was calculated, the result of Table I was obtained.
The surface texture of the fixing belt was measured according to the above method. The following fixing belts were also subjected to the same method.
[定着ベルト2~12の作製]
定着ベルトの最表層の樹脂種、最表層の厚さ、凹部の内径、最表層の厚さに対する突出谷部の高さの割合、及び突出谷部の空間体積とコア部の空間体積の比率(Vvv/Vvc)を表Iのように変更した以外は、定着ベルト1の作製と同様にして定着ベルト2~12を作製した。
[Manufacturing of fixing belts 2 to 12]
The resin type of the outermost layer of the fixing belt, the thickness of the outermost layer, the inner diameter of the recess, the ratio of the height of the protruding valley to the thickness of the outermost layer, and the ratio of the space volume of the protruding valley to the space volume of the core ( The fixing belts 2 to 12 were manufactured in the same manner as the fixing belt 1 except that Vvv / Vvc) was changed as shown in Table I.
[定着ベルト13の作製]
(基材層の形成)
ポリアミド酸と、それに対して8質量%のカーボンブラックとを含有するワニスを円筒金型の外側に回転塗布し、次いで300~450℃で乾燥させ、またイミド化して、内径99mm、長さ360mm、厚み70μmの円筒形のポリイミド管状物(ポリイミド製の基材層)を形成した。
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。
[Manufacturing of fixing belt 13]
(Formation of base material layer)
A varnish containing polyamic acid and 8% by mass of carbon black was rotationally applied to the outside of the cylindrical mold, then dried at 300-450 ° C. and imidized to have an inner diameter of 99 mm and a length of 360 mm. A cylindrical polyimide tubular material (polyimide base material layer) having a thickness of 70 μm was formed.
The polyamic acid is a polymer obtained by dehydration condensation of 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride and p-phenylenediamine.
(最表層の形成)
次いで、上記基材層の内側に、外径99mmのステンレス製の円筒状の芯金を密着させ、当該基材層の外側に、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、最表層を形成した。
(Formation of the outermost layer)
Next, a stainless steel cylindrical core metal having an outer diameter of 99 mm is brought into close contact with the inside of the base material layer, and a PFA tube having a thickness of 30 μm is held on the inner peripheral surface outside the base material layer. It was covered with a mold to form the outermost layer.
(中間層の形成)
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中間層を基材層上に形成した。
(Formation of intermediate layer)
In this way, 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 cured by heating to form an intermediate layer made of silicone rubber having a thickness of 200 μm on the base material layer.
なお、上記シリコーンゴムのゴム硬度(タイプA)は30°であり、引張強度は1.5MPaであり、熱伝導率は0.7W/(m・K)であり、伸びは250%である。 The rubber hardness (type A) of the silicone rubber is 30 °, the tensile strength is 1.5 MPa, the thermal conductivity is 0.7 W / (m · K), and the elongation is 250%.
なお、上記シリコーンゴムのゴム硬度は、厚さ10.0mmの測定用のゴムシートを用いて、JIS K6301に従い、デュロメータAにより測定される。上記ゴムシートは、上記中間層の製造条件と同じ条件で作製される。 The rubber hardness of the silicone rubber is measured by a durometer A according to JIS K6301 using a rubber sheet for measurement having a thickness of 10.0 mm. The rubber sheet is manufactured under the same conditions as those for manufacturing the intermediate layer.
上記シリコーンゴムの引張強度は、上記基材層のそれと同様に、上記ゴムシートを用いて、テンシロン万能引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)により測定される。
上記シリコーンゴムの伸びは、上記ゴムシートを用いて、テンシロン万能引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)により測定される。
上記シリコーンゴムの熱伝導率は、上記ゴムシートを用いて、QTM迅速熱伝導率計(京都電子工業株式会社製)により測定される。
The tensile strength of the silicone rubber is measured by a Tensilon universal tensile tester (manufactured by A & D Co., Ltd.) using the rubber sheet in the same manner as that of the base material layer.
The elongation of the silicone rubber is measured by a Tensilon universal tensile tester (manufactured by A & D Co., Ltd.) using the rubber sheet.
The thermal conductivity of the silicone rubber is measured by a QTM rapid thermal conductivity meter (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) using the rubber sheet.
(最表層の表面形状の形成2;比較例1)
得られた積層ベルトを直圧式手動ブラスト装置(FD-5-501型、株式会社不二製作所製)内に、PFA層を外側にして固定し、投射材(メディア)としてほぼ球状のガラスビーズ(代表粒径:5μm)を当該PFA層(50μm)に向けて飛ばし、当該PFA層の表面に比較的大きな第1の凹凸形状を形成した。
次いで、メディアをほぼ球状のジルコニアビーズ(代表粒径:0.5μm)に代え、さらに上記PFA層の表面をブラスト処理し、上記第1の凹凸形状を有する上記PFA層の表面全体に、比較的小さな第2の凹凸形状を形成した。
(Formation of surface shape of outermost layer 2; Comparative Example 1)
The obtained laminated belt was fixed in a direct pressure type manual blasting device (FD-5-501 type, manufactured by Fuji Seisakusho Co., Ltd.) with the PFA layer on the outside, and almost spherical glass beads (media) as a projection material (media). (Representative particle size: 5 μm) was blown toward the PFA layer (50 μm) to form a relatively large first uneven shape on the surface of the PFA layer.
Next, the medium was replaced with substantially spherical zirconia beads (representative particle size: 0.5 μm), and the surface of the PFA layer was further blasted so that the entire surface of the PFA layer having the first uneven shape was relatively covered. A small second uneven shape was formed.
こうして、ポリイミド製の基材層、シリコーンゴム製の中間層及びPFA製の最表層をこの順で重ねて有し、第1及び第2の凹凸形状を含む表面形状を有する無端形状の定着ベルト上にさらに新たな表面形状を形成させることにより定着ベルト13を得た。
In this way, on an endless fixing belt having a substrate layer made of polyimide, an intermediate layer made of silicone rubber, and an outermost layer made of PFA in this order and having a surface shape including first and second uneven shapes. The fixing
[定着ベルト14の作製]
定着ベルト14は、ベルト13と同様なブラスト処理を2回繰り返し、最表層の厚さ、凹部の内径、最表層の厚さに対する突出谷部の割合を表Iのように変更することにより作製した。
[Manufacturing of fixing belt 14]
The fixing belt 14 was manufactured by repeating the same blasting process as the
[実施例1~12]
前述の画像形成装置に作成した定着ベルト1~12を組み込み、図7に示すように、A4のYMCKのカバー率がそれぞれ10%の縦帯状ベタ画像をA4横送りで40000枚連続印刷した後に下記の評価基準で定着ベルト1~12の分離性と定着性を評価した。
評価結果を表Iに示す。
[Examples 1 to 12]
The fixing belts 1 to 12 created in the above-mentioned image forming apparatus are incorporated, and as shown in FIG. 7, a vertical strip-shaped solid image having a coverage rate of 10% for each YMCK of A4 is continuously printed 40,000 sheets in A4 horizontal feed, and then the following. The separability and fixability of the fixing belts 1 to 12 were evaluated according to the evaluation criteria of.
The evaluation results are shown in Table I.
[比較例1及び2]
前述の画像形成装置に作成した定着ベルト13及び14を組み込み、図7に示すように、A4のYMCKのカバー率がそれぞれ10%の縦帯状ベタ画像をA4横送りで40000枚連続印刷した後に下記評価方法と評価基準で定着ベルト13及び14の分離性と定着性を評価した。
評価結果を表Iに示す。
[Comparative Examples 1 and 2]
The fixing
The evaluation results are shown in Table I.
(定着性の評価方法)
60枚/分の印刷速度で、搬送方向に対して垂直方向に5cm幅のカバー率がそれぞれ10%のベタ黒帯状画像をA4サイズの普通紙に形成し、得られた画像を目視にて観察し、定着性を下記の評価基準により判定した。
(Evaluation method of fixability)
At a printing speed of 60 sheets / minute, a solid black strip-shaped image with a width of 5 cm and a coverage of 10% each in the direction perpendicular to the transport direction is formed on A4 size plain paper, and the obtained image is visually observed. Then, the fixability was judged according to the following evaluation criteria.
(評価基準)
◎:ベタ画像に定着不良による欠陥が全く見られない
○:ベタ画像に定着不良による欠陥がわずかにみられる場合がある
△:細かな欠陥がみられるが問題ないレベル
(Evaluation criteria)
⊚: No defects due to poor fixing are seen in the solid image ○: Defects due to poor fixing may be slightly seen in the solid image △: Small defects are seen but there is no problem
(トナーの離型性の評価方法)
各定着ベルトの表面温度を180℃とし、上記ベタ画像を有するA4サイズのコピー紙mondi社製「カラーコピー」坪量90g/m2を用いて、60枚/分の速度で縦方向に搬送した。
このときの画像側における各定着ベルトと上記コピー紙との分離性をトナーの離型性として下記の評価基準により判定した。
なお、ベタ画像の先端から画像の始まるまでの白紙の部分を余白といい、余白があると分離性は良くなる。
(Evaluation method of toner releasability)
The surface temperature of each fixing belt was set to 180 ° C., and the A4 size copy paper having the above solid image was conveyed in the vertical direction at a speed of 60 sheets / minute using a “color copy” basis weight 90 g / m 2 manufactured by Mondi. ..
The separability between each fixing belt and the copy paper on the image side at this time was determined as the releasability of the toner by the following evaluation criteria.
The portion of the blank sheet from the tip of the solid image to the beginning of the image is called a margin, and if there is a margin, the separability is improved.
(評価基準)
◎:余白なしでも分離する
○:紙がカールすることなく分離する
△:紙が少しカールするが、問題ないレベル
×:分離しない
(Evaluation criteria)
◎: Separation without margin ○: Paper does not curl △: Paper curls a little, but there is no problem ×: Does not separate
表Iから明らかなように、本発明の定着部材を具備する電子写真画像形成装置は、定着性及びトナーの離型性のいずれにも十分な性能を示していることが分かる。 As is clear from Table I, it can be seen that the electrophotographic image forming apparatus provided with the fixing member of the present invention exhibits sufficient performance in both fixing property and toner releasability.
10 定着ベルト
12 基材
16 最表層
50 画像形成装置
51 感光体ドラム
52 帯電装置
53 露光装置
54 現像装置
55、65 クリーニング装置
61 中間転写ベルト
62 一次転写ローラー
63 バックアップローラー
64、68 支持ローラー
66 二次転写ベルト
67 二次転写ローラー
70 定着装置
71 加熱ローラー
72 第1加圧ローラー
73 第2加圧ローラー
74、75 ヒータ
76 第1温度センサー
77 第2温度センサー
78 気流分離装置
79 案内板
80 案内ローラー
81 給紙装置
82 スキャナー
83 CCDセンサー
84 画像処理部
91 給紙トレイユニット
92 レジストローラー対
D 原稿
S 紙
L1 定着ニップ部を構成する二つのローラーの軸を結ぶ直線に平行な直線
L2 定着ニップ部における記録媒体の搬送方向の下流端における定着ベルトの接線
θ 分離角
10 Fixing belt 12 Base material 16
Claims (9)
前記基材層は耐熱性樹脂製であり、
前記中間層は耐熱性の弾性材料製であり、かつ、
前記最表層の表面性状の測定において、
JIS B 0681-2に準拠して規定される輪郭曲面のコア部と突出山部を分離する負荷面積率pを50%とし、前記コア部と突出谷部を分離する負荷面積率qを90%としたとき、
前記突出谷部の空間体積Vvvと前記コア部の空間体積Vvcの比率(Vvv/Vvc)が、0.5~4.0の範囲内である凹部形状を有する
ことを特徴とする定着ベルト。 A fixing belt having an intermediate layer and an outermost layer on the base material layer in this order.
The base material layer is made of heat-resistant resin and is made of heat-resistant resin.
The intermediate layer is made of a heat-resistant elastic material and
In the measurement of the surface texture of the outermost layer,
The load area ratio p that separates the core portion and the protruding peak portion of the contour curved surface defined in accordance with JIS B 061-2 is 50%, and the load area ratio q that separates the core portion and the protruding valley portion is 90%. When
A fixing belt having a concave shape in which the ratio (Vvv / Vvc) of the space volume Vvv of the protruding valley portion to the space volume Vvc of the core portion is in the range of 0.5 to 4.0.
ことを特徴とする請求項1に記載の定着ベルト。 The fixing belt according to claim 1, wherein the ratio (Vvv / Vvc) is in the range of 0.8 to 2.0.
前記凹部形状が有する前記突出谷部の高さが、前記最表層の厚さの10~80%の範囲内である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着ベルト。 The inner diameter of the concave shape is within the range of 5 to 30 μm, and the inner diameter is within the range of 5 to 30 μm.
The fixing belt according to claim 1 or 2, wherein the height of the protruding valley portion of the concave shape is within the range of 10 to 80% of the thickness of the outermost surface layer.
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の定着ベルト。 The fixing belt according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the outermost layer is in the range of 40 to 150 μm.
前記中間層が、シリコーンゴムで形成され、かつ、
前記最表層が、フッ素樹脂を含有する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の定着ベルト。 The base material layer is made of polyimide.
The intermediate layer is made of silicone rubber and
The fixing belt according to any one of claims 1 to 4, wherein the outermost surface layer contains a fluororesin.
ことを特徴とする請求項5に記載の定着ベルト。 The fixing belt according to claim 5, wherein the fluororesin is a perfluoroalkoxyalkano resin.
無端状の前記定着ベルトと、
前記定着ベルトを軸支する二以上のローラーと、
前記定着ベルトを加熱するための加熱装置を含む定着部材と、
前記定着ベルトを介して前記ローラーのうちの一つに対して相対的に付勢されるように配置される加圧ローラーとを有し、かつ、
前記ローラーのうちの、前記加圧ローラーに付勢されるローラーのローラー径が、50mm以上である
ことを特徴とする電子写真画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus using the fixing belt according to any one of claims 1 to 6.
The endless fixing belt and
Two or more rollers that pivotally support the fixing belt, and
A fixing member including a heating device for heating the fixing belt, and
It has a pressure roller arranged to be urged relative to one of the rollers via the fixing belt, and has.
An electrophotographic image forming apparatus, wherein the roller diameter of the roller urged by the pressure roller among the rollers is 50 mm or more.
張力が、45N以下となるように調整されている
ことを特徴とする請求項7に記載の電子写真画像形成装置。 The fixing belt is axially supported by two or more rollers, and
The electrophotographic image forming apparatus according to claim 7, wherein the tension is adjusted to be 45 N or less.
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の電子写真画像形成装置。 The electrophotographic image forming apparatus according to claim 7 or 8, wherein an unfixed toner image formed on a recording medium by an electrophotographic method is fixed on the recording medium by heating and pressurizing.
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