JP2024003341A - Electro-photographic belt, fixing device, and image forming device - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
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Abstract
Description
本開示は、複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置に用いられる電子写真用ベルト、定着装置及び画像形成装置に関する。 The present disclosure relates to an electrophotographic belt, a fixing device, and an image forming apparatus used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine and a printer.
一般的に、画像形成装置に用いられる熱定着装置(以降、単に「定着装置」ともいう)では、一対の加熱されたローラとローラ、ベルトとローラといった定着部材としての回転体が圧接されている。そして、未定着のトナーによる画像を保持した記録媒体が、この回転体間に形成された圧接部位に導入されて加熱され、該トナーを溶融し、記録媒体に当該画像を定着させる。 Generally, in a thermal fixing device (hereinafter also simply referred to as a "fixing device") used in an image forming apparatus, a rotating body serving as a fixing member, such as a pair of heated rollers and a roller, or a belt and a roller, is pressed into contact with each other. . Then, a recording medium holding an image of unfixed toner is introduced into a pressure contact area formed between the rotating bodies and heated, melting the toner and fixing the image on the recording medium.
定着装置用の部材には、定着部材や加圧部材等がある。記録媒体上に保持された未定着トナー像が接する回転体は定着部材と称し、その形態に応じて定着ローラ、定着ベルト等と呼ばれる。一方、未定着トナー像と接しない、記録媒体を挟んで対向側にある回転体は加圧部材と称し、その形態に応じて加圧ローラ、加圧ベルト等と呼ばれる。 The members for the fixing device include a fixing member, a pressure member, and the like. The rotating body with which the unfixed toner image held on the recording medium comes into contact is called a fixing member, and depending on its form, it is called a fixing roller, a fixing belt, etc. On the other hand, a rotating body that is not in contact with the unfixed toner image and is located on the opposite side of the recording medium is called a pressure member, and depending on its form, it is called a pressure roller, a pressure belt, or the like.
特許文献1は、環状のポリイミド樹脂基材層とその外周面上に設けられた金属層とを有する定着ベルトを高温高湿環境下で保管したときのポリイミド樹脂基材層と金属層との剥がれを防止する技術を開示している。また、特許文献2は、電磁誘導加熱方式の定着装置に用いられる、環状の樹脂基材層と該樹脂基材層の外周面上に設けられた金属層とを有する定着ベルトを高温高湿環境下に長期保管後、繰り返しトナー像を定着したときの樹脂基材層と金属層との剥がれを抑止する技術を開示している。特許文献1及び特許文献2において、樹脂基材層と金属層との剥がれという課題は、樹脂基材層と金属層との界面の水分に起因することが開示されている。
そして、上記の課題に対し、特許文献1ではポリイミド樹脂基材層における、厚さ方向中央部よりも外周面のイミド化率を下げることで、ポリイミド樹脂基材層の外周面に対するめっき液との濡れ性が高くなり、高温高湿下でもポリイミド樹脂基材層と金属層との接着性が高くなることが記載されている(段落[0019])。
また、特許文献2では、上記の課題に対し、樹脂基材層の吸水率を3%以下に抑えることによって高温高湿環境下に定着ベルトを保管しても樹脂基材層と金属層との界面に介在する水分量が少なくなることで樹脂基材層と金属層との剥がれを抑制できると記載されている(段落[0021]-[0022])。
In order to solve the above problem,
In addition, Patent Document 2 addresses the above problem by suppressing the water absorption rate of the resin base layer to 3% or less, so that even if the fixing belt is stored in a high temperature and high humidity environment, the resin base layer and the metal layer will not overlap. It is stated that peeling between the resin base layer and the metal layer can be suppressed by reducing the amount of water present at the interface (paragraphs [0021]-[0022]).
特許文献1及び特許文献2は、侵入した水分への対策は開示しているが、原因となる水分が侵入しないようにすることについての対策は開示されていない。
フィラーを混ぜて新たな機能を持たせた基材(ポリイミド樹脂)を用いた定着ベルトの場合にはポリイミド樹脂のイミド化率のコントロールなどといった方法だけでは吸水性を抑えることができない可能性がある。
本開示の一態様は、高温高湿環境で保管した後であっても、金属層が基材から剥離しにくく、かつ内面層が削れにくい電子写真用ベルト及び定着ベルトの提供に向けたものである。
また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の形成に資する定着装置の提供に向けたものである。さらに、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を形成することができる画像形成装置の提供に向けたものである。
In the case of a fixing belt that uses a base material (polyimide resin) that has a new function mixed with filler, it may not be possible to suppress water absorption by controlling the imidization rate of the polyimide resin. .
One aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic belt and a fixing belt in which a metal layer is not easily peeled off from a base material and an inner layer is not easily scraped even after being stored in a high temperature and high humidity environment. be.
Further, another aspect of the present disclosure is directed to providing a fixing device that contributes to the formation of high-quality electrophotographic images. Furthermore, another aspect of the present disclosure is directed to providing an image forming apparatus that can form high-quality electrophotographic images.
本開示の一態様によれば、
ポリイミド及びポリアミドイミドの少なくとも一方を含むエンドレス形状の基材と、
該基材の外周面上に設けられた金属層と、
該金属層の外周面上に設けられた表面層と、を具備する電子写真用ベルトであって、
該基材の内周面に接して設けられた内面層をさらに有し、
該内面層の水蒸気透過度が10g/(m2・day)以下である電子写真用ベルトが提供される。
According to one aspect of the present disclosure,
an endless-shaped base material containing at least one of polyimide and polyamideimide;
a metal layer provided on the outer peripheral surface of the base material;
An electrophotographic belt comprising a surface layer provided on the outer peripheral surface of the metal layer,
further comprising an inner surface layer provided in contact with the inner peripheral surface of the base material,
An electrophotographic belt is provided in which the inner layer has a water vapor permeability of 10 g/(m 2 ·day) or less.
本開示の他の態様によれば、上記の電子写真用ベルトであって、内面層の厚みが10μm以上20μm以下である定着ベルトが提供される。
本開示の他の態様によれば、上記の定着ベルトを有する定着装置が提供される。
さらに、本開示の他の態様によれば、感光体と、該感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した感光体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、上記定着装置と、を有する画像形成装置であって、該定着装置が、記録媒体上の未定着トナー像を定着ベルトで加熱して該記録媒体上に定着させる定着装置であって、該定着ベルトが、上記の定着ベルトである画像形成装置が提供される。
According to another aspect of the present disclosure, there is provided the above-described fixing belt for electrophotography, in which the inner layer has a thickness of 10 μm or more and 20 μm or less.
According to another aspect of the present disclosure, a fixing device including the above-described fixing belt is provided.
Furthermore, according to another aspect of the present disclosure, a photoreceptor, a charging device that charges the photoreceptor, an exposure device that exposes the charged photoreceptor to form an electrostatic latent image, and a An image forming apparatus comprising: a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with toner to form a toner image; a transfer device that transfers the toner image formed on the photoreceptor to a recording medium; and the fixing device. The fixing device is a fixing device that heats an unfixed toner image on a recording medium with a fixing belt and fixes it onto the recording medium, and the fixing belt is the fixing belt described above. Equipment is provided.
基材と金属層の剥がれの原因は大気中の水分が基材を透過して基材と金属層の界面に届いていることに起因する。本開示の一態様によれば、高温高湿環境下で長期間使用しても金属層が基材から剥離しにくく、かつ内面層が削れにくい電子写真用ベルト及び定着ベルトが提供される。また本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を形成でき、かつ通紙耐久性に優れる定着装置及び画像形成装置が提供される。 The cause of peeling between the base material and the metal layer is that moisture in the atmosphere passes through the base material and reaches the interface between the base material and the metal layer. According to one aspect of the present disclosure, there are provided an electrophotographic belt and a fixing belt in which a metal layer is not easily peeled off from a base material and an inner layer is not easily scraped even when used for a long period of time in a high temperature and high humidity environment. Further, according to another aspect of the present disclosure, there are provided a fixing device and an image forming apparatus that can form high-quality electrophotographic images and have excellent paper passing durability.
以下、本開示の少なくとも一つの実施態様に係る、エンドレスベルト形状を有する電子写真用ベルトについて詳細に説明する。なお、本開示の技術的範囲は以下の説明に限定されるものではない。
該電子写真用ベルトは、例えば図1に示す画像形成装置内において定着ベルトとして用いられる。図1は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
Hereinafter, an electrophotographic belt having an endless belt shape according to at least one embodiment of the present disclosure will be described in detail. Note that the technical scope of the present disclosure is not limited to the following explanation.
The electrophotographic belt is used as a fixing belt in the image forming apparatus shown in FIG. 1, for example. FIG. 1 is a cross-sectional view of a color electrophotographic printer that is an example of an image forming apparatus according to the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the sheet conveyance direction. In this embodiment, the color electrophotographic printer is simply referred to as a "printer."
図1に示すプリンタは、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部10を備えている。感光ドラム(感光体)11は、帯電器12によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、レーザスキャナ13によって露光され、静電潜像を形成される。静電潜像は、現像器14によってトナー像になる。感光ドラム11のトナー像は、一次転写ブレード17によって、像担持体である例えば中間転写ベルト31に順次転写される。転写後、感光ドラム11に残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。この結果、感光ドラム11の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
The printer shown in FIG. 1 includes
一方、記録材Pは、給紙カセット20、又はマルチ給紙トレイ25から、1枚ずつ送り出されてレジストローラ対23に送り込まれる。レジストローラ対23は、記録材Pを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対23は、中間転写ベルト31上のトナー像と同期を取って、記録材Pを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ35によって記録材Pに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着装置40によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
On the other hand, the recording materials P are fed out one by one from the
次に、本実施例で用いた定着装置40について説明する。
定着装置40は上記実施形態に係る定着ベルトを備える電磁誘導方式の定着装置である。
図2に示すようにエンドレス形状の定着ベルト41の一部を加圧するよう加圧ローラ(加圧部材)44が配置され、効率的に定着を行う観点で定着ベルト41と加圧ローラ44との間に定着ニップ部Nが形成されている。
Next, the
The
As shown in FIG. 2, a pressure roller (pressure member) 44 is arranged to press a part of the
定着ベルト41の内側には、加圧ローラ44と対向する位置に対向部材43が配置されている。対向部材43は、金属、耐熱性樹脂、耐熱ゴム等からなり、定着ベルト41の内周面に接して局所的に圧力を高めるパッド43bと、パッド43bを支持する支持体43aを有している。定着ベルト41を中心として加圧ローラ44と対向する位置には、電磁誘導コイル(励磁コイル)42aを内蔵した電磁誘導発熱装置42が設けられている。
電磁誘導発熱装置(電磁誘導装置)42は、電磁誘導コイルに交流電流を印加することにより、発生する磁場を励磁回路で変化させ、定着ベルト41内にある金属層に渦電流を発生させる。そして、この渦電流が金属層の電気抵抗によって熱(ジュール熱)に変換され、結果的に定着ベルト41の表面が発熱する。
A facing
The electromagnetic induction heating device (electromagnetic induction device) 42 applies an alternating current to an electromagnetic induction coil, changes the generated magnetic field with an excitation circuit, and generates an eddy current in a metal layer within the
なお、電磁誘導発熱装置42の位置は図2に示す位置に限定されず、例えば、定着ベルト41の接触領域に対して回転方向45の上流側に設置されていてもよいし、定着ベルト41の内側に設置されていてもよい。
加圧ローラ44は不図示の駆動手段により回転方向45に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ44の回転駆動によって加圧ローラ44と定着フィルム41との、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム41に回転力が作用する。そして定着フィルム41がパッド43bの下向き面に密着して摺動しながら回転方向45と同じ方向への従動回転状態になる。対向部材43は円筒状の定着フィルム41の回転ガイド部材でもある。
Note that the position of the electromagnetic
The
加圧ローラ44が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム41が従動回転状態になり、また電磁誘導発熱装置42によって定着ベルト41の表面が迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態となる。かかる状態において、定着ニップ部Nの定着フィルム41と加圧ローラ44との間に未定着トナー像Tを担持した記録材Pが導入される。そして、定着ニップ部Nおいて記録材Pのトナー像担持側面が定着フィルム41の外面に密着して定着フィルム41と一緒に定着ニップ部Tを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において既述の渦電流によって発熱した定着フィルム41の熱により記録材Pが加熱され、記録材P上の未定着トナー像Tが記録材P上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Nを通過した記録材Pは定着フィルム41の外面から曲率分離して排出搬送されていく。
The
次に定着ベルトについて詳述する。
図3に示すように本開示の定着ベルト41は最内周面上に内面層41aを持ち、基材(基層)41b、金属層41c、弾性層41d、表面層41eをこの順に有する。なお、金属層41cと弾性層41dとの間、弾性層41dと表面層41eとの間の接着性を上げるために不図示の接着層で接着されていてもよい。
Next, the fixing belt will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the fixing
(1)内面層41a
内面層41aの材質としては、水分をなるべく透過しないものであって、定着ベルト41は電磁誘導によって発熱するため耐熱性を持つ必要がある。
水分を透過するかどうかを評価する手段として、JISによってプラスチック-フィルム及びシートの水蒸気透過度を求める方法(JIS K-7129-1)が以下のように規定されている。
WVTRs(g/(m2・day))=WVTRstd×TR/TS×AR/AS
WVTRs:試験片の水蒸気透過度 g/(m2・day)
WVTRstd:標準試験片の水蒸気透過度 g/(m2・day)
TR: 標準試験片について,低湿度チャンバの相対湿度が初期レベルから最終レベルまでに増加するのに要した時間(s)
TS: 試験片について,低湿度チャンバの相対湿度が初期レベルから最終レベルまでに増加するのに要した時間(s)
AR: 標準試験片の透過面積(m2)
AS: 試験片の透過面積(m2)
ここで標準試験片は水蒸気透過度が既知のサンプルを指す。
(1)
The material of the
As a means of evaluating whether water permeates or not, JIS specifies a method for determining the water vapor permeability of plastic films and sheets (JIS K-7129-1) as follows.
WVTRs (g/( m2・day))=WVTRstd×TR/TS×AR/AS
WVTRs: water vapor permeability of test piece g/( m2・day)
WVTRstd: Water vapor permeability of standard test piece g/( m2・day)
TR: Time (s) required for the relative humidity in the low humidity chamber to increase from the initial level to the final level for the standard specimen.
TS: Time (s) required for the relative humidity in the low humidity chamber to increase from the initial level to the final level for the specimen.
AR: Transmission area of standard test piece (m 2 )
AS: Transmission area of test piece (m 2 )
Here, the standard test piece refers to a sample whose water vapor permeability is known.
また、JIS K-7129-1では厚みに関する記載がないが、厚みは水蒸気透過度に影響するため実際に使用する厚みで測定することが好ましい。
水蒸気透過度が10g/(m2・day)以下を満たし、耐熱性を持つものとして、耐熱性樹脂や金属が用いられる。
また、基材41bとの接着性を上げるために基材41bの内面にプライマー塗布や接着剤塗布(不図示)を施しても良い。
Further, although there is no description regarding thickness in JIS K-7129-1, since thickness affects water vapor permeability, it is preferable to measure at the thickness actually used.
A heat-resistant resin or metal is used as a material having a water vapor permeability of 10 g/(m 2 ·day) or less and having heat resistance.
Further, in order to improve adhesiveness with the
耐熱性樹脂としては、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)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリ塩化ビニリデン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂(高密度PE)などが用いられる。これらの中でも特に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)が好ましい。
金属としては、強度、柔軟性、及び耐さび性が優れ、IH定着で渦電流による発熱がない点などからステンレスが好ましい。
また、厚みは強度、柔軟性、熱容量の観点から、10μm以上20μm以下とすることが好ましい。
As the heat-resistant resin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyetheretherketone resin (PEEK), polyvinylidene chloride resin, high-density polyethylene resin (high-density PE), etc. are used. Among these, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) is particularly preferred.
As the metal, stainless steel is preferred because it has excellent strength, flexibility, and rust resistance, and does not generate heat due to eddy current during IH fixing.
Further, from the viewpoint of strength, flexibility, and heat capacity, the thickness is preferably 10 μm or more and 20 μm or less.
(2)基材41b
基層41bの材質としては、耐熱性、強度、柔軟性、熱容量に優れるという観点から、ポリイミド及びポリアミドイミドの少なくとも一方を含む。特には、芳香族ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。また、基材の厚さとしては、特に限定されるものではないが、電子写真用ベルトの柔軟性を担保する観点から、例えば、20μm以上100μm以下とすることが好ましい。
基材41bの外表面には、金属層41cとの接着性を付与するために表面処理を施してもよい。表面処理には、ブラスト処理、ラップ処理、研磨のような物理的処理、酸化処理、カップリング剤処理、プライマー処理のような化学的処理を、一つ又は複数種類組み合わせて用いることが可能である。
(2)
The material of the
The outer surface of the
(3)金属層41c
金属層41cは、磁界が印加された際にこの層内に発生する渦電流により発熱する機能を有する発熱層であり、電磁誘導作用を生ずる金属で構成される。電磁誘導作用を生ずる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一金属、又は、2種類以上の金属を含む合金が挙げられる。コスト、発熱性能、及び加工性を考慮すると、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロムが適しており、その中でも特に、銅又は銅を主成分とする合金が好ましい。
(3)
The
金属層41cの厚さは、その金属の材質により最適な厚さが異なる。例えば、銅を金属層41cに用いる場合、効率的に発熱させる観点から、金属層41cの厚さは3μm以上50μm以下であることが好ましく、3μm以上30μm以下であることがより好ましく、5μm以上20μm以下であることがさらに好ましい。
また、金属層41cの形成方法としては、電解めっき法が好ましいが、樹脂で構成される基材41bを用いる場合は、直接電解めっきを行うことが困難なため基材層41bの外周面に下地金属層(不図示)を形成することが必要となる。
The optimal thickness of the
Further, as a method for forming the
さらに、金属層41cの膜強度を向上させ、繰り返しの変形による亀裂、長時間の繰り返し加熱による酸化劣化等を抑制し、発熱特性を維持するために、金属層41cと接触した金属保護層(不図示)を設けても良い。具体的には、銅、又はニッケルを含んで構成されることが多く、特に、繰り返しの変形による亀裂の発生、及び繰り返し加熱での酸化劣化等の抑制の点から、耐酸化金属であるニッケル(又はニッケル合金)を含むことが好ましい。
Furthermore, in order to improve the film strength of the
(4)弾性層41d
弾性層の材料は特に制限されず、定着用回転体などの定着部材の弾性層として用いられる公知の材料を採用しうる。弾性層には、耐熱性に優れるシリコーンゴムを含有させることが好ましい。また、シリコーンゴムの原料としては、付加硬化型の液状シリコーンゴムが好ましく用いられる。
弾性層の厚さは、定着ベルト41の表面硬度、及び、形成する定着ニップ部の幅を考慮して、適宜設計可能である。弾性層の厚みは、100μm以上500μm以下が好ましく、200μm以上400μm以下がより好ましい。弾性層の厚みをこの範囲にすることで、定着ベルト41を定着装置に組み込んだときに、十分な定着ニップ部の幅が確保できる。
(4)
The material of the elastic layer is not particularly limited, and any known material used as an elastic layer of a fixing member such as a fixing rotating body can be used. It is preferable that the elastic layer contains silicone rubber which has excellent heat resistance. Furthermore, addition-curing liquid silicone rubber is preferably used as a raw material for silicone rubber.
The thickness of the elastic layer can be appropriately designed in consideration of the surface hardness of the fixing
弾性層はフィラーを含んでいてもよい。フィラーは、熱伝導性、耐熱性及び弾性率を制御するために添加するものである。
具体的には、以下のものが挙げられる。炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、シリカ(SiO2)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO2)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、カーボンブラック(C)、炭素繊維(C)、カーボンナノチューブ(C)など。
また、弾性層を構成する材料には反応開始時間を制御するためのインヒビターと呼ばれる反応制御剤(阻害剤)を配合してもよい。反応制御剤としては、メチルビニルテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイドのような公知の物質が用いられる。
The elastic layer may contain filler. Fillers are added to control thermal conductivity, heat resistance, and elastic modulus.
Specifically, the following can be mentioned. Silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silica (SiO 2 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), Zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), iron (Fe), nickel (Ni), carbon black (C), Carbon fiber (C), carbon nanotube (C), etc.
Furthermore, a reaction control agent called an inhibitor may be added to the material constituting the elastic layer to control the reaction start time. As the reaction control agent, known substances such as methylvinyltetrasiloxane, acetylene alcohols, siloxane-modified acetylene alcohols, and hydroperoxides are used.
(5)表面層41e
表面層41eは、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)及びパーフルオロポリエーテル(PFPE)を含む。厚さ100μm以下、好ましくは10~70μmのフッ素樹脂材料を使用できる。フッ素樹脂材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、PFAなどが挙げられる。
(5)
The
次に、本実施例用いた定着部材の作製方法について説明する。本実施例では、下記の工程1~7からなる製造方法で、図3に示されるような定着ベルトを作製した。
Next, a method for manufacturing the fixing member used in this example will be described. In this example, a fixing belt as shown in FIG. 3 was manufactured using a manufacturing method consisting of
(工程1)
内径25mm、幅400mmのステンレス型を用意した。その型にポリイミド前駆体塗料(商品名:ユピア-AT、UBE株式会社)を塗布した後、390℃で60分間焼成した。ステンレス型の表面からポリイミド被膜を剥離することにより、内径25mm、膜厚60μm、長さ390mmの無端ベルト状のポリイミド樹脂基材を得た。
(Step 1)
A stainless steel mold with an inner diameter of 25 mm and a width of 400 mm was prepared. After applying a polyimide precursor paint (trade name: UPIA-AT, UBE Corporation) to the mold, it was baked at 390° C. for 60 minutes. By peeling off the polyimide film from the surface of the stainless steel mold, an endless belt-shaped polyimide resin base material having an inner diameter of 25 mm, a film thickness of 60 μm, and a length of 390 mm was obtained.
(工程2)
ポリイミド樹脂基材の内面に液状シリコーンゴム用プライマーを塗布後、乾燥させる。乾燥後、付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV、東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)を厚さがおよそ20μm程度になるように略均一に塗布した。外面をレーザーエッチングにより親水処理したフッ素樹脂チューブ(PFA、5μm厚、融点306℃、商品名:NSE、グンゼ株式会社)を基材内面に被せ、フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤をポリイミド樹脂基材とフッ素樹脂チューブとの間から扱き出した。そして、温度200℃に設定した電気炉に10分間入れて硬化させた。これによりPFA内面層を有するポリイミド樹脂基材を得た。
(Step 2)
After applying a liquid silicone rubber primer to the inner surface of the polyimide resin base material, dry it. After drying, apply an addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE1819CV, a mixture of equal amounts of "Liquid A" and "Liquid B" manufactured by Dow Corning Toray) to a substantially uniform thickness of approximately 20 μm. It was applied to. Cover the inner surface of the base material with a fluororesin tube (PFA, 5 μm thick, melting point 306°C, product name: NSE, Gunze Corporation) whose outer surface has been hydrophilized by laser etching, and evenly handle the belt surface from above the fluororesin tube. As a result, excess adhesive was removed from between the polyimide resin base material and the fluororesin tube. Then, it was placed in an electric furnace set at a temperature of 200° C. for 10 minutes to be cured. As a result, a polyimide resin base material having a PFA inner layer was obtained.
(工程3)
ポリイミド樹脂基材の外周面をブラスト処理(具体的にはアルミナ砥粒等を用いたサンドブラスト、切削、サンドペーパーがけなど)したものを、pH11に調整した水酸化ナトリウム水溶液に、温度5℃で5分間浸漬した。
(Step 3)
The outer peripheral surface of the polyimide resin base material has been blasted (specifically, sandblasting using alumina abrasive grains, cutting, sandpapering, etc.) and then soaked in a sodium hydroxide aqueous solution adjusted to
(工程4)
ポリイミド樹脂基材の外周面に、下地金属層として膜厚0.3μmの無電解ニッケルめっき層を、金属発熱層として10μmの電解銅めっき層を、金属保護層として10μmのニッケル層を順次形成した。
(Step 4)
An electroless nickel plating layer with a film thickness of 0.3 μm as a base metal layer, a 10 μm electrolytic copper plating layer as a metal heat generating layer, and a 10 μm nickel layer as a metal protective layer were sequentially formed on the outer peripheral surface of the polyimide resin base material. .
(工程5)
弾性層形成のための原料として、フィラーを含んだ付加硬化型の液状シリコーンゴム(商品名:DY35-1355、東レ・ダウコーニング社製)を用意した。上記基材の外周面上にリングコート法を用いて塗布した後、温度200℃で1時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴム組成物の層を架橋させて、厚さ300μmの弾性層を形成した。
(Step 5)
As a raw material for forming the elastic layer, an addition-curing liquid silicone rubber (trade name: DY35-1355, manufactured by Dow Corning Toray Industries, Inc.) containing a filler was prepared. After coating the outer circumferential surface of the base material using a ring coating method, the addition-curing silicone rubber composition layer is crosslinked by heating at 200°C for 1 hour to form an elastic layer with a thickness of 300 μm. did.
(工程6)
弾性層が形成された基材を、周方向に20mm/秒の移動速度で回転させながら、弾性層の表面からの離間距離が10mmの位置に配置した紫外線ランプを用いて、弾性層表面に大気雰囲気下で紫外線を照射した。紫外線ランプとしては、低圧水銀紫外線ランプ(商品名:GLQ500US/11、東芝ライテック社製)を用い、照射面における、185nmの波長の積算光量が800mJ/cm2となるように照射した。
次いで、弾性層の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV、東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)を厚さがおよそ20μm程度になるように略均一に塗布した。
(Step 6)
While rotating the base material on which the elastic layer was formed at a moving speed of 20 mm/sec in the circumferential direction, an ultraviolet lamp placed at a distance of 10 mm from the surface of the elastic layer was used to apply air to the surface of the elastic layer. Ultraviolet rays were irradiated in an atmosphere. A low-pressure mercury ultraviolet lamp (trade name: GLQ500US/11, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) was used as the ultraviolet lamp, and irradiation was performed so that the cumulative amount of light at a wavelength of 185 nm on the irradiated surface was 800 mJ/cm 2 .
Next, an addition-curing silicone rubber adhesive (trade name: SE1819CV, a mixture of equal amounts of "Liquid A" and "Liquid B" manufactured by Dow Corning Toray Industries, Inc.) is applied to the surface of the elastic layer to a thickness of approximately 20 μm. It was applied almost uniformly.
(工程7)
レーザーエッチングによって内面を親水処理したフッ素樹脂チューブ(PFA-1、20μm厚、融点306℃、商品名:NSE、グンゼ株式会社)を被せ、該フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤を弾性層とフッ素樹脂チューブとの間から扱き出した。
そして、温度200℃に設定した電気炉に、弾性層、さらに表面層で被覆してなる基層を入れ、1時間加熱して、接着剤を硬化させてフッ素樹脂チューブを弾性層上に接着し、両端を切断して、幅が350mmの定着ベルトを得た。
(Step 7)
Cover the belt with a fluororesin tube (PFA-1, 20 μm thick, melting point 306°C, product name: NSE, Gunze Co., Ltd.) whose inner surface has been hydrophilized by laser etching, and evenly treat the belt surface from above the fluororesin tube. The excess adhesive was removed from between the elastic layer and the fluororesin tube.
Then, the elastic layer and the base layer coated with the surface layer were placed in an electric furnace set at a temperature of 200°C, and heated for 1 hour to harden the adhesive and bond the fluororesin tube onto the elastic layer. Both ends were cut to obtain a fixing belt with a width of 350 mm.
[実施例2]
実施例1の工程2において、外面を親水処理したフッ素樹脂チューブとして、厚みが10μmのものを使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Example 2]
A fixing belt was obtained in the same manner as in Example 1, except that in Step 2 of Example 1, a 10 μm thick fluororesin tube whose outer surface was subjected to hydrophilic treatment was used.
[実施例3]
実施例1の工程2において、外面を親水処理したフッ素樹脂チューブとして、厚みが20μmのものを使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Example 3]
A fixing belt was obtained in the same manner as in Example 1, except that in Step 2 of Example 1, a fluororesin tube with a thickness of 20 μm whose outer surface was subjected to hydrophilic treatment was used.
[実施例4]
実施例1の工程2において、外面を親水処理したフッ素樹脂チューブとして、厚みが50μmのものを使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Example 4]
A fixing belt was obtained in the same manner as in Example 1, except that in Step 2 of Example 1, a fluororesin tube having a thickness of 50 μm and having a hydrophilic outer surface was used.
[実施例5]
下記の方法によって、ポリイミドの焼成温度に耐えられる内面層として、PFA内面層に代えてステンレス(SUS)製の円筒体(金属内面層)を有するポリイミド樹脂基材を得た。
[Example 5]
By the method described below, a polyimide resin base material having a stainless steel (SUS) cylindrical body (metal inner layer) instead of the PFA inner layer as an inner layer that can withstand the firing temperature of polyimide was obtained.
(工程1)
内径25mm、幅390mm、厚み20μmのステンレス製の円筒体を用意した。この円筒体の内側に、外径25mm、幅450mmのステンレス型をはめ込み、この円筒体の表面にポリイミド前駆体塗料を塗布して膜を作製し、温度390℃で60分間焼成した。ステンレス製の円筒体からステンレス型を取り外すことにより、無端ベルト状の金属内面層を有するポリイミド樹脂基材を得た。この金属内面層を有するポリイミド樹脂基材の各サイズは以下のとおりである。
内径25mm、膜厚(ポリイミド樹脂基材の厚みと金属内面層の厚みとの合計)60μm、長さ390mm。
以下、実施例1の工程3以降と同じ方法で定着ベルトを得た。
(Step 1)
A stainless steel cylindrical body with an inner diameter of 25 mm, a width of 390 mm, and a thickness of 20 μm was prepared. A stainless steel mold with an outer diameter of 25 mm and a width of 450 mm was fitted inside this cylindrical body, a polyimide precursor paint was applied to the surface of this cylindrical body to form a film, and the film was baked at a temperature of 390° C. for 60 minutes. By removing the stainless steel mold from the stainless steel cylindrical body, a polyimide resin base material having an endless belt-shaped metal inner layer was obtained. The sizes of the polyimide resin base material having the metal inner layer are as follows.
The inner diameter is 25 mm, the film thickness (total of the thickness of the polyimide resin base material and the metal inner layer) is 60 μm, and the length is 390 mm.
Thereafter, a fixing belt was obtained in the same manner as in Step 3 and subsequent steps of Example 1.
[実施例6]
実施例1の工程2において、外面を親水処理したフッ素樹脂チューブの替わりに、外面を親水処理したポリエーテルエーテルケトン樹脂チューブ(PEEK、シームレスベルト、グンゼ株式会社、厚み10μm)を使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Example 6]
Except that in Step 2 of Example 1, a polyether ether ketone resin tube (PEEK, seamless belt, Gunze Co., Ltd.,
[実施例7]
実施例1の工程2において、外面を親水処理したフッ素樹脂チューブの替わりに、外面を親水処理した高密度ポリエチレン樹脂チューブ(宇部フィルム株式会社、厚み10μm)を使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Example 7]
Same as Example 1 except that in step 2 of Example 1, a high-density polyethylene resin tube (Ube Film Co., Ltd.,
[比較例1]
工程2を実施しなかったこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Comparative example 1]
A fixing belt was obtained in the same manner as in Example 1 except that Step 2 was not performed.
[比較例2]
実施例1の工程2において、でフッ素樹脂チューブ(PFA、10μm厚)の替わりに外面を親水処理したポリエーテルサルフォン樹脂チューブ(PES、スミカエクセル、住友化学株式会社、20μm厚)を使用したこと以外は実施例1と同様にして定着ベルトを得た。
[Comparative example 2]
In Step 2 of Example 1, a polyether sulfone resin tube (PES, Sumika Excel, Sumitomo Chemical Co., Ltd., 20 μm thick) whose outer surface was treated with hydrophilic treatment was used instead of the fluororesin tube (PFA, 10 μm thick). A fixing belt was obtained in the same manner as in Example 1 except for this.
(水蒸気透過率測定方法)
各定着ベルトの水蒸気透過率について既述の方法に従って測定した。
各測定用サンプルについて、基材の水蒸気透過率は実施例1の工程1の段階の基材をカット、PFA内面層は実施例1の工程2の段階の定着ベルトをカット、金属内面層は実施例2の工程1のベルトをカットして測定した。カットサイズはいずれも1辺7cmの正方形とした。
(Water vapor transmission rate measurement method)
The water vapor permeability of each fixing belt was measured according to the method described above.
For each sample for measurement, the water vapor permeability of the base material was measured by cutting the base material at the
標準試験片として以下のものを使用した。
既知のサンプル:ポリスチレンフィルム
水蒸気透過度:30g/(m2・day)
厚み:25μm
また、シート機能の比較のために水蒸気透過度を測定する際に、本開示では基材と内面層との厚みが異なったまま比較をする。これは、基材と金属層との間の剥がれは基材と金属層との間に到達した水分量に影響するため厚みをそろえて計測すると正しく評価できなくなってしまうためである。
The following were used as standard test pieces.
Known sample: Polystyrene film Water vapor permeability: 30g/( m2・day)
Thickness: 25μm
Furthermore, when measuring water vapor permeability for comparison of sheet functions, in the present disclosure, the comparison is made while the thicknesses of the base material and the inner layer are different. This is because peeling between the base material and the metal layer affects the amount of moisture that has reached between the base material and the metal layer, so if the thicknesses are aligned and measured, accurate evaluation will not be possible.
(画像形成評価)
各例の定着ベルトを、温度95℃、相対湿度100%の環境下で96時間保管した。保管後の定着ベルトを既述の画像形成装置の定着装置に装着した。記録材と接触する領域の定着ベルトの外周温度が130℃となるように制御した。
この画像形成装置を用いて、A4用紙記録材としてGF-C081(日本製紙(株)社製)を用いて画像形成評価を行った。
(Image formation evaluation)
The fixing belt of each example was stored for 96 hours under an environment of a temperature of 95° C. and a relative humidity of 100%. The stored fixing belt was attached to the fixing device of the image forming apparatus described above. The outer circumferential temperature of the fixing belt in the area in contact with the recording material was controlled to be 130°C.
Using this image forming apparatus, image formation was evaluated using GF-C081 (manufactured by Nippon Paper Industries, Ltd.) as an A4 paper recording material.
<画像形成評価1>
画像形成評価1では、画像濃度50%のハーフトーン画像を10枚出力した。出力した画像の画質不良又は紙しわの有無、および定着ベルトの基材層と金属層との界面での剥離の有無について目視観察した。
判断基準は以下のとおりとした。
A:界面での剥離、画質不良、紙しわのいずれもが発生しない場合
B:界面での剥離、画質不良、紙しわのいずれか一つ又は複数が発生した場合
<
In
The judgment criteria were as follows.
A: When none of peeling at the interface, poor image quality, and paper wrinkles occur B: When one or more of peeling at the interface, poor image quality, and paper wrinkles occur
<画像形成評価2>
画像形成評価2では、内面層の寿命評価を実施した。
内面層が削れて基材が露出したプリント枚数に応じて以下のように評価した。
A:プリント枚数が700千枚以上で、内面層が削れて基材が露出した。
B:プリント枚数が500千枚以上700千枚未満で、内面層が削れて基材が露出した。
C:プリント枚数が500千枚未満で、内面層が削れて基材が露出した。
<Image formation evaluation 2>
In image formation evaluation 2, the lifespan of the inner layer was evaluated.
Evaluation was made as follows according to the number of prints in which the inner layer was scraped and the base material was exposed.
A: When the number of prints was 700,000 or more, the inner layer was scraped and the base material was exposed.
B: The number of prints was 500,000 or more and less than 700,000, and the inner layer was scraped and the base material was exposed.
C: The number of prints was less than 500,000, and the inner layer was scraped and the base material was exposed.
<画像形成評価3>
画像形成評価3では、電源投入後、定着ベルトの表面が160℃になるまでの時間を「立ち上がり時間」とし、従来の方法(比較例1)で作製した定着ベルトを用いた場合の立ち上がり時間と比較して、以下のように評価した。
A:立ち上がり時間が+5秒以内の場合
B:立ち上がり時間が+5秒を超えるが+10秒以内の場合
表1に、本実施例と比較例の評価結果を示す。
<Image formation evaluation 3>
In image formation evaluation 3, the time from when the power is turned on until the surface of the fixing belt reaches 160°C is defined as the "rise time", and the rise time is compared to the time when a fixing belt made by the conventional method (Comparative Example 1) is used. The results were compared and evaluated as follows.
A: When the rise time is within +5 seconds B: When the rise time is over +5 seconds but within +10 seconds Table 1 shows the evaluation results of the present example and comparative example.
上記結果から、本実施例の定着ベルトは、比較例の定着ベルトに比べ、界面での剥離が抑制され、画質不良又は紙しわの発生も抑制され、他の弊害も抑えられていることがわかる。 From the above results, it can be seen that the fixing belt of this example suppresses peeling at the interface, suppresses the occurrence of poor image quality or paper wrinkles, and suppresses other adverse effects compared to the fixing belt of the comparative example. .
10:画像形成部
11:感光ドラム(感光体)
12:帯電器(帯電装置)
13:レーザスキャナ(露光装置)
14:現像器(現像装置)
15:クリーナ
17:一次転写ブレード
20:給紙カセット
25:マルチ給紙トレイ
23:レジストローラ対
31:中間転写ベルト
35:二次転写ローラ
40:定着器(定着装置)
41:定着ベルト
41a:内面層
41b:基材
41c:金属層
41d:弾性層
41e:表面層
42:電磁誘導発熱装置
42a:電磁誘導コイル
43:対向部材
43a:支持体
43b:パッド
44:加圧ローラ
45:定着ベルト・加圧ローラ回転方向
N:定着ニップ部
P:記録材
T:トナー
10: Image forming section 11: Photosensitive drum (photosensitive member)
12: Charger (charging device)
13: Laser scanner (exposure device)
14: Developing device (developing device)
15: Cleaner 17: Primary transfer blade 20: Paper feed cassette 25: Multi-sheet feed tray 23: Registration roller pair 31: Intermediate transfer belt 35: Secondary transfer roller 40: Fuser (fixing device)
41: Fixing
Claims (6)
該基材の外周面上に設けられた金属層と、
該金属層の外周面上に設けられた表面層と、を具備する電子写真用ベルトであって、
該基材の内周面に接して設けられた内面層をさらに有し、
該内面層の水蒸気透過度が10g/(m2・day)以下である、ことを特徴とする電子写真用ベルト。 an endless-shaped base material containing at least one of polyimide and polyamideimide;
a metal layer provided on the outer peripheral surface of the base material;
An electrophotographic belt comprising a surface layer provided on the outer peripheral surface of the metal layer,
further comprising an inner surface layer provided in contact with the inner peripheral surface of the base material,
An electrophotographic belt, characterized in that the inner layer has a water vapor permeability of 10 g/(m 2 ·day) or less.
該定着ベルトが、請求項1~4のいずれか一項に記載の電子写真用ベルトである
ことを特徴とする定着装置。 A fixing device that brings an unfixed toner image on a recording medium into contact with a fixing belt, heats the unfixed toner image with the fixing belt, and fixes the unfixed toner image on the recording medium,
A fixing device, wherein the fixing belt is an electrophotographic belt according to any one of claims 1 to 4.
該感光体を帯電させる帯電装置と、
帯電した感光体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
請求項5に記載の定着装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
a photoreceptor;
a charging device that charges the photoreceptor;
an exposure device that exposes a charged photoreceptor to form an electrostatic latent image;
a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor with toner to form a toner image;
a transfer device that transfers the toner image formed on the photoreceptor to a recording medium;
A fixing device according to claim 5;
An image forming apparatus comprising:
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