JP3735991B2

JP3735991B2 - Fixing belt

Info

Publication number: JP3735991B2
Application number: JP01461497A
Authority: JP
Inventors: 秀樹柏原; 昌宏宮本; 敏彦滝口; 泰博福本; 昭西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH10198201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において、記録紙などの被転写物上に転写されたトナー画像を加熱により定着する定着部に用いられる定着用ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等において、印刷・複写の最終段階では、一般に、記録紙などの被転写物上のトナーを加熱溶融して、被転写物上に定着させている。例えば、電子写真複写機では、▲１▼感光体上に像露光を行って静電潜像を形成する工程、▲２▼静電潜像にトナーを付着させて可視像（粉体像）とする工程、▲３▼記録紙上に粉体像を転写し、感光体から記録紙を分離する工程、及び▲４▼未定着の粉体像を加熱等の方法で記録紙上に定着させる工程を経て、複写が行われる。現像剤であるトナーとしては、一般に、カーボンブラックなどの着色剤を含有する樹脂粉末が用いられている。
【０００３】
定着方法としては、熱定着方式が一般的である。従来、熱定着方式では、図１に示すような熱ローラ定着法が汎用されている。熱ローラ定着法では、内部にヒーター２を配置し、外周面を離型性の良いゴムまたは樹脂で被覆したヒートローラ（定着用ローラ）１とゴムローラ５とからなる一対のローラを圧接させ、これらのローラ間にトナー像３が形成された記録紙４を通過させてトナーを加熱溶融し、トナーを記録紙上に融着させている。
熱ローラ定着法は、ヒートローラ全体が所定温度に保持されているため、高速化に適しているが、その反面、待ち時間が長いという欠点を有している。すなわち、電子写真複写機などの画像形成装置の運転開始時には、電源投入後、ヒーター２からの熱伝導によりヒートローラ１の表面を所定の温度にまで加熱するのにかなりの時間が必要であるため、電源投入から運転可能となるまでの間に長い待ち時間が発生する。また、熱ローラ定着法では、ヒートローラ全体を加熱しなければならないため、消費電力も大きい。
【０００４】
そこで、近年、図２に示すように、フィルム状のエンドレスベルトを介して、ヒーターにより、被転写物上のトナーを加熱する定着方法が提案されている。このエンドレスベルト定着法では、定着用ベルト６とゴムローラ１０を圧接させ、この間にトナー像８が形成された記録紙９を通過させ、その際ヒーター７により加熱してトナーを記録紙上に融着させる。この定着方法では、薄いフィルム状の定着用ベルト６を介するだけで、ヒーター７により実質上直接的に加熱することになり、電源投入後、加熱部が短時間で所定の温度に達するため、電源投入時の待ち時間がほぼゼロとなる。さらに、この方式では、必要部分のみを加熱するため、消費電力も少ないという利点がある。
【０００５】
従来、エンドレスベルト定着法に用いられる定着用ベルトとしては、耐熱性、弾性率、強度、ベルト内面の絶縁性、ベルト外面の離型性などを考慮して、ポリイミド製のエンドレスベルトの外周面にフッ素樹脂のコーティング層を設けたものが用いられている。
従来よりエンドレスベルト定着法に用いられている定着用ベルトは、着色剤としてカーボンブラックを含有する単色トナーのみを定着するモノクロ用レーザービームプリンターには適しているが、複数種のカラートナーを用いた画像形成装置の定着用には必ずしも適していないという問題があった。より具体的に、赤、黄、青、黒の４色のトナーを定着するカラー用レーザービームプリンターあるいはフルカラー複写機では、定着時に複数種のカラートナーを溶融状態で混色する必要があるため、定着用ベルトには、カラートナーを十分に包み込んで溶融・混色させることができるだけの高い弾力性が求められる。ところが、ポリイミド製のエンドレスベルト（薄肉のチューブ）の外周面にフッ素樹脂のコーティング層を設けた従来の定着用ベルトは、厚み方向の弾力性が不足しており、カラートナーの定着には適していないという問題があった。
一方、ポリイミド製のエンドレスベルトの外周面にエラストマー層を形成すれば、厚み方向に弾力性を付与することができるが、一般に、エラストマー層は、トナー離型性に劣るため、オフセット現象や定着用ベルト表面の汚染が著しくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トナー離型性に優れ、かつ、厚み方向での弾力性があり、カラートナーを十分に包み込んで、鮮明な画像定着が可能な定着用ベルトを提供することにある。
本発明者らは、前記従来技術の問題点を解決するために鋭意研究した結果、耐熱性樹脂チューブからなる薄肉のチューブ状基体の外周面に耐熱性エラストマー層を設け、さらにその上にフッ素樹脂層を設けることにより、弾力性のある定着用ベルトの得られることを見いだした。しかし、単にこのような積層構成としただけでは、カラートナーの定着性、熱伝導性などの特性を十分に満足させる定着用ベルトとすることができない。
【０００７】
そこで、さらに検討を行った結果、チューブ状基体の厚さとフッ素樹脂層の厚さをそれぞれ特定の範囲内にすると共に、耐熱性エラストマー層の厚さと硬度との間の関係を選択された範囲内に調整することにより、十分な弾力性があり、カラートナーを包み込んで鮮明な画像定着が可能な定着用ベルトが得られることを見いだした。
本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、薄いフィルム状の定着用ベルトと加圧ローラとを圧接させて、この間にトナー像が形成された記録紙を通過させ、該定着用ベルトを介し、ヒーターにより記録紙上のトナーを実質上直接的に加熱して定着させる定着方法に使用される定着用ベルトにおいて、該定着用ベルトが、耐熱性樹脂からなる薄肉のチューブ状基体の外周面に、熱伝導率を向上させる充填剤を配合した耐熱性エラストマー層を設け、さらにその上にフッ素樹脂層を設けた積層構成を有し、
（ａ）チューブ状基体の厚さが１０〜３００μｍの範囲内で、
（ｂ）フッ素樹脂層の厚さが１０〜５０μｍの範囲内であり、
（ｃ）耐熱性エラストマー層の厚さが０．１〜０．５ｍｍの範囲内であり、
（ｄ）耐熱性エラストマー層の厚さをＡ（ｍｍ）、耐熱性エラストマーの硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）をＢとした場合、下記式（１）
Ｓ＝（１．０−Ａ）×（１００−Ｂ）（１）
で表されるソフト指数Ｓが２４〜６４の範囲内であり、かつ、
（ｅ）耐熱性エラストマーの熱伝導率をＤ（１０^−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）とした場合、下記式（２）
Ｈ＝（Ｄ−０．５）／Ａ^２（２）
で表される熱伝導指数Ｈが０．８以上
であることを特徴とする定着用ベルトが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、耐熱性エラストマー層が、シリコーンゴム層を下層とし、その上にフッ素ゴム層を積層したものである前記定着用ベルトが提供される。本発明において、熱伝導指数Ｈは、０．８以上である。耐熱性エラストマー層の厚さＡ（ｍｍ）は、０．１〜０．５ｍｍである。耐熱性エラストマーのＪＩＳ−Ａ硬度Ｂは、１００未満であり、好ましくは２０〜９０、より好ましくは２０〜７０、特に好ましくは２０〜６０である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳述する。
図３に、本発明の定着用ベルトの積層構造を示す。本発明の定着用ベルトは、薄肉のチューブ状基体１１の外周面に耐熱性エラストマー層１２を設け、さらにその上にフッ素樹脂層１３を設けた積層構成を有している。
定着用ベルトの基材には、薄肉のチューブを用いる。チューブ状基材の材質としては、耐熱性樹脂が挙げられる。耐熱性樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリベンズイミダゾールなどが挙げられるが、これらの中でも、耐熱性、弾性率、強度、ベルト内面の絶縁性などの観点から、特にポリイミドが好ましい。
【００１１】
チューブ状基体の厚さは、１０〜３００μｍであり、好ましくは２０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜８０μｍである。チューブ状基体の厚さが薄すぎると耐久性が低下し、厚すぎると定着用ベルト全体の構造的な弾力性が不足するおそれがある。チューブ状基体の外径は、定着装置の大きさによって適宜定めることができるが、通常、１５〜１５０ｍｍ、好ましくは２０〜１００ｍｍ程度である。チューブ状基体の長さは、記録紙等の被転写物の大きさに応じて適宜定めることができる。
【００１２】
本発明では、カラートナーを包み込めむようにして十分に溶融・混色して定着させるようにするため、チューブ状基体の外周面に耐熱性エラストマー層を設けて、定着用ベルトにソフト性（厚み方向の弾力性）を付与する。耐熱性エラストマーとしては、耐熱性に優れるフッ素ゴム及びシリコーンゴムが好ましい。定着用ベルトにソフト性を付与するためには、耐熱性エラストマーの硬度が低いことが望ましい。耐熱性エラストマーの硬度（ＪＩＳＫ６３０１に規定するスプリング式固さ試験Ａ形により測定した硬度；ＪＩＳ−Ａ硬度という）は、１００未満であり、好ましくは２０〜９０、より好ましくは２０〜７０、特に好ましくは２０〜６０である。耐熱性エラストマー層の硬度が高すぎると、定着用ベルトがトナーを包み込むようにして溶融・混色することができなくなり、カラートナーを用いた場合、定着不良を起こしやすくなる。耐熱性エラストマーの硬度が低すぎると、耐久性に問題が生じるおそれがある。
【００１３】
耐熱性エラストマー層の厚さは、０．１〜０．５ｍｍである。耐熱性エラストマー層が厚くなるとソフト性が増すので、その厚さは、０．２ｍｍ以上であることが特に好ましい。しかし、耐熱性エラストマー層が厚くても、耐熱性エラストマーの硬度が高い場合は、ソフト性が低くなる。本発明者らは、特にカラートナーの定着性との関連で、このようなソフト性の指標として、下記式（１）で定義されるソフト指数Ｓが有効であることを見いだした。
Ｓ＝（１．０−Ａ）×（１００−Ｂ）（１）
式（１）中、Ａは、耐熱性エラストマー層の厚さ（ｍｍ）であり、Ｂは、耐熱性エラストマーの硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）である。
このソフト指数Ｓは、２４〜６４の範囲内にあることが、カラートナーの定着性との関連で必要であり、好ましくは２４〜４８である。ソフト指数が高すぎても低すぎても、カラートナーの定着性に劣る定着用ベルトしか得ることができない。
【００１４】
耐熱性エラストマー層は、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムのそれぞれの単層だけではなく、例えば、シリコーンゴム層とフッ素ゴム層を積層したものであってもよい。特に、シリコーンゴム層をチューブ状基材側の下層とし、その上に、厚さ２０〜１００μｍのフッ素ゴム層を設け、さらにその上に、フッ素樹脂層を設けた積層構造の定着用ベルトは、耐熱性、耐シリコーンオイル性、フッ素樹脂との接着性などの観点から好ましい。
【００１５】
耐熱性エラストマーには、例えば、シリカ、アルミナ、ボロンナイトライドなど熱伝導率を向上させる充填剤を配合することができる。耐熱性エラストマー層の熱伝導率を高くすると、定着用ベルトの内側に配置されているヒーターからの熱を素早く定着ベルトの外表面に供給することができる。一方、耐熱性エラストマー層が厚いと熱伝導性が低下する。本発明者らは、このような熱伝導性の指標として、式（２）で定義される熱伝導指数Ｈが有効であることを見いだした。
Ｈ＝（Ｄ−０．５）／Ａ^２（２）
式（２）中、Ｄは、耐熱性エラストマーの熱伝導率（１０^−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）であり、Ａは、耐熱性エラストマー層の厚さ（ｍｍ）である。
この式（２）で表される熱伝導指数Ｈは、０．８以上である。ソフト指数Ｓを２４〜６４の範囲内とし、かつ、熱伝導指数Ｈを０．８以上とすることにより、高速でカラートナーを鮮明に定着させることができる。
【００１６】
また、耐熱性エラストマーは、１８０℃で２２時間熱処理した時の圧縮永久歪みが２０％より大きいと、荷重が加えられた時に耐熱性エラストマー層の厚さにバラツキが発生し、定着できない部分が発生するおそれがある。そこで、この圧縮永久歪を２０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましい。
定着用ベルトの最外層には、トナー離型層としてフッ素樹脂層を設ける。フッ素樹脂を外層に用いることにより、シリコーンオイル等の離型オイルを塗布する必要がないか、あるいは少量の離型オイルの塗布で、十分なトナーの離型性を得ることができる。
【００１７】
フッ素樹脂としては、四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四弗化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合体などが挙げられるが、特に、耐熱性の点からＰＴＦＥまたはＰＦＡを用いることが好ましい。フッ素樹脂層の厚さは、１０〜５０μｍであり、好ましくは１０〜３５μｍ、より好ましくは１０〜２５μｍである。フッ素樹脂層の厚さが薄すぎると耐久性に劣り、複写枚数が多くなるにつれて早期に摩耗して離型性が損なわれるおそれがある。フッ素樹脂層の厚さが厚すぎると、定着用ベルト表面が硬くなり、カラートナーの定着性が低下する。
【００１８】
本発明の定着用ベルトの製造方法は、特に限定されないが、通常、最内層となるチューブ状基体の外周面に耐熱性エラストマーをプレス加硫し、その表面を研磨して外径や形状を整え、次いで、その上に、フッ素樹脂の分散液を塗布し、熱処理して燒結させる。加硫剤を配合した耐熱性エラストマーから熱収縮性チューブを作成し、これをチューブ状基体の外周面に被せ、熱収縮させることにより、耐熱性エラストマー層を形成してもよい。各層間の接着性を向上させるために、各層の表面を表面処理したり、プライマー層を介して積層してもよい。
【００１９】
本発明の定着用ベルトは、各種画像形成装置の定着部において使用することができる。チューブ状基体が耐熱性樹脂チューブであるので、内側にヒーターを配置する。定着用ベルトは、ゴムローラ等からなる加圧ローラと対向・圧接させて使用するが、構造的な弾力性を利用して、バックアップローラにより定着用ベルトを加圧ローラに圧接させてもよい。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。
【００２１】
［実施例１〜５、比較例１〜２］
ポリイミドワニス（宇部興産ＵワニスＳ）を用いて、常法によりチューブ状に成形し、ポリイミドチューブ（厚さ５０μｍ、内径２６ｍｍ、長さ２４ｃｍ）を作成した。この外周面に、耐熱性エラストマーとしてシリコーンゴム（東レダウコーニング社製）を、硬度を調整してプレス成形した。このようにして得られたゴム層の表面を研削して、表１に示す各厚さに調整した後、さらにその上に、フッ素樹脂塗料（ダイキン製Ｄ−１）を塗布して熱処理し、フッ素樹脂層を形成した。フッ素樹脂層の厚さは、２０μｍであった。
シリコーンゴムの硬度の調整は、シリコーンゴムベース（東レダウコーニング社製ＤＹ３２−９１１ｕ、硬度２０）に、ボロンナイトライドの配合量を調節する方法により行った。ボロンナイトライドのかわりに、シリカなどの他の充填剤を用いてもよい。
【００２２】
＜定着性試験＞
このようにして得られた各定着用ベルトを用いて、連続１０枚通紙のカラートナーの定着試験を実施した。具体的には、内径２６ｍｍ、長さ２４ｃｍの定着用ベルトを図２と同様の定着ユニットに取り付け、ヒーターの両端に３Ｋｇづつ荷重をかけて定着用ベルトを加圧ローラに押さえ付けて圧接させた。ヒーターによって定着用ベルトの表面を１５０℃に昇温した後、連続１０枚のＡ４縦未定着用紙を通紙した。定着画像は、赤、青、黄、緑、黒の２ｃｍ角の画像を１枚のＡ４用紙上に配したものを用いた。
定着性は、以下の基準で１枚目及び１０枚目の記録紙を観察して評価した。結果を表１に示す。
◎：色むらなし、かつ、ざら付きなし、
○：色むらはないが、ざら付きあり、
×：色むらあり、かつ、ざら付きあり。
【００２３】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、厚み方向での弾力性があり、カラートナーを十分に包み込んで、鮮明な画像定着が可能な定着用ベルトが提供される。本発明の定着用ベルトは、トナー離型性とカラートナー定着性に優れており、特に、フルカラー画像形成装置の定着部に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、熱ローラ定着法の説明図（断面図）である。
【図２】図２は、エンドレスベルト定着法の説明図（断面図）である。
【図３】図３は、本発明の定着用ベルトの積層構造の説明図（断面図）である。
【符号の説明】
１：ヒートローラ（定着用ローラ）
２：ヒーター
３：トナー
４：記録紙
５：加圧ローラ
６：定着用ベルト
７：ヒーター
８：トナー
９：記録紙
１０：加圧ローラ
１１：チューブ状基体
１２：耐熱性エラストマー層
１３：フッ素樹脂層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing belt used in a fixing unit that fixes a toner image transferred onto a transfer object such as recording paper by heating in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, or a printer.
[0002]
[Prior art]
In electrophotographic copying machines, facsimiles, printers, and the like, in the final stage of printing and copying, generally, toner on a transfer object such as recording paper is heated and melted and fixed on the transfer object. For example, in an electrophotographic copying machine, (1) a process of forming an electrostatic latent image by exposing an image on a photoreceptor, and (2) a visible image (powder image) by attaching toner to the electrostatic latent image. (3) a step of transferring the powder image onto the recording paper and separating the recording paper from the photoreceptor, and (4) a step of fixing the unfixed powder image on the recording paper by a method such as heating. After that, copying is performed. As the toner that is a developer, resin powder containing a colorant such as carbon black is generally used.
[0003]
As a fixing method, a heat fixing method is generally used. Conventionally, a heat roller fixing method as shown in FIG. In the heat roller fixing method, a heater 2 is disposed inside, and a pair of rollers composed of a heat roller (fixing roller) 1 and a rubber roller 5 whose outer peripheral surfaces are coated with rubber or resin having good releasability are brought into pressure contact with each other. The recording paper 4 on which the toner image 3 is formed is passed between the rollers to heat and melt the toner, thereby fusing the toner onto the recording paper.
The heat roller fixing method is suitable for speeding up because the entire heat roller is maintained at a predetermined temperature, but has the disadvantage that the waiting time is long. That is, at the start of operation of an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a considerable amount of time is required to heat the surface of the heat roller 1 to a predetermined temperature due to heat conduction from the heater 2 after the power is turned on. A long waiting time occurs between when the power is turned on and when the operation becomes possible. Further, in the heat roller fixing method, since the entire heat roller must be heated, power consumption is large.
[0004]
Therefore, in recent years, as shown in FIG. 2, a fixing method has been proposed in which the toner on the transfer object is heated by a heater via a film-like endless belt. In this endless belt fixing method, the fixing belt 6 and the rubber roller 10 are pressed against each other, and the recording paper 9 on which the toner image 8 is formed is passed between them. At that time, the heater 7 is heated to fuse the toner onto the recording paper. . In this fixing method, heating is substantially directly performed by the heater 7 only through the thin film-like fixing belt 6, and after the power is turned on, the heating unit reaches a predetermined temperature in a short time. The waiting time at the time of input becomes almost zero. Further, this method has an advantage that power consumption is small because only necessary portions are heated.
[0005]
Conventionally, as a fixing belt used in the endless belt fixing method, considering the heat resistance, elastic modulus, strength, insulation of the inner surface of the belt, releasability of the outer surface of the belt, the outer surface of the polyimide endless belt is used. What provided the coating layer of the fluororesin is used.
The fixing belt conventionally used in the endless belt fixing method is suitable for a monochrome laser beam printer that fixes only a monochromatic toner containing carbon black as a colorant, but uses a plurality of types of color toners. There has been a problem that the image forming apparatus is not necessarily suitable for fixing. More specifically, color laser beam printers or full-color copiers that fix toners of four colors of red, yellow, blue, and black need to mix multiple types of color toners in the molten state during fixing. The belt is required to have a high elasticity enough to sufficiently wrap and melt and mix the color toner. However, conventional fixing belts with a fluororesin coating layer on the outer peripheral surface of a polyimide endless belt (thin tube) lack elasticity in the thickness direction and are suitable for fixing color toners. There was no problem.
On the other hand, if an elastomer layer is formed on the outer peripheral surface of a polyimide endless belt, elasticity can be imparted in the thickness direction, but in general, the elastomer layer is inferior in toner releasability, so that it can be used for offset phenomenon and fixing. Contamination of the belt surface becomes significant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a fixing belt that is excellent in toner releasability and has elasticity in the thickness direction, sufficiently enveloping color toner and capable of clear image fixing.
The present inventors have made intensive studies to solve the problems of the prior art, a heat-resistant elastomer layer provided on the outer peripheral surface of the tubular body of the heat resistance resin tube or Ranaru thin, further thereon It has been found that an elastic fixing belt can be obtained by providing a fluororesin layer. However, it is impossible to obtain a fixing belt that sufficiently satisfies the characteristics such as the fixing property and thermal conductivity of the color toner simply by using such a laminated structure.
[0007]
As a result of further investigation, the thickness of the tubular substrate and the thickness of the fluororesin layer are within a specific range, and the relationship between the thickness and the hardness of the heat-resistant elastomer layer is within a selected range. It was found that a fixing belt having sufficient elasticity and capable of enveloping color toner and capable of clear image fixing can be obtained by adjusting to.
The present invention has been completed based on these findings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a thin film-like fixing belt and a pressure roller are pressed against each other, a recording paper on which a toner image is formed is passed between them, and the toner on the recording paper is heated by the heater via the fixing belt. In a fixing belt used in a fixing method for fixing directly by heating, the fixing belt fills the outer peripheral surface of a thin tubular substrate made of a heat-resistant resin to improve thermal conductivity. agent the heat-resistant elastomer layer formulated provided, have a more layered structure in which a fluorocarbon resin layer thereon,
(A) The thickness of the tubular substrate is within a range of 10 to 300 μm,
(B) The thickness of the fluororesin layer is in the range of 10 to 50 μm,
(C) the thickness of the heat resistant elastomer layer is in the range of 0.1 to 0.5 mm;
( D ) When the thickness of the heat-resistant elastomer layer is A (mm) and the hardness of the heat-resistant elastomer (JIS-A hardness) is B, the following formula (1)
S = (1.0−A) × (100−B) (1)
And the soft index S represented by is in the range of 24 to 64, and
( E ) When the thermal conductivity of the heat-resistant elastomer is D (10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.), the following formula (2)
H = (D−0.5) / A ² (2)
The fixing belt is characterized in that the thermal conductivity index H expressed by the formula is 0.8 or more.
[0009]
Further, according to the present invention, heat resistance elastomer layer, a silicone rubber layer as the lower layer, the fixing belt fluororubber layer Ru der those stacked is provided thereon. In the present invention, the thermal conductivity index H is 0 . 8 or more . The thickness A (mm) of the heat resistant elastomer layer is 0.1 to 0.5 mm . The JIS-A hardness B of the heat resistant elastomer is less than 100, preferably 20 to 90, more preferably 20 to 70, and particularly preferably 20 to 60.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 3 shows a laminated structure of the fixing belt of the present invention. The fixing belt of the present invention has a laminated structure in which a heat-resistant elastomer layer 12 is provided on the outer peripheral surface of a thin-walled tubular substrate 11 and further a fluororesin layer 13 is provided thereon.
A thin-walled tube is used as the base material of the fixing belt. As the material of the tubular substrates include heat resistant resins. Examples of the heat resistant resin include polyimide, polyamideimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, etc. Among these, viewpoints such as heat resistance, elastic modulus, strength, and insulation of the belt inner surface. from, not particularly preferred is polyimide.
[0011]
The thickness of the tubular substrate is 10 to 300 μm, preferably 20 to 100 μm, more preferably 30 to 80 μm. If the thickness of the tubular substrate is too thin, the durability is lowered, and if it is too thick, the structural elasticity of the entire fixing belt may be insufficient. The outer diameter of the tubular substrate can be appropriately determined depending on the size of the fixing device, but is usually about 15 to 150 mm, preferably about 20 to 100 mm. The length of the tubular substrate can be appropriately determined according to the size of the transfer object such as recording paper.
[0012]
In the present invention, a heat-resistant elastomer layer is provided on the outer peripheral surface of the tubular substrate so that the color toner is sufficiently melted and mixed so as to enclose the color toner, and the fixing belt is soft (elastic in the thickness direction). ). As the heat resistant elastomer, fluorine rubber and silicone rubber excellent in heat resistance are preferable. In order to impart softness to the fixing belt, it is desirable that the heat-resistant elastomer has a low hardness. The hardness of the heat-resistant elastomer (the hardness measured by the spring type hardness test A type defined in JIS K6301; referred to as JIS-A hardness) is less than 100, preferably 20 to 90, more preferably 20 to 70, particularly Preferably it is 20-60. If the hardness of the heat resistant elastomer layer is too high, the fixing belt cannot be melted and mixed so as to enclose the toner, and when a color toner is used, fixing failure is likely to occur. If the hardness of the heat resistant elastomer is too low, there may be a problem in durability.
[0013]
The thickness of the heat-resistant elastomer layer is 0.1 to 0.5 mm. Since the softness increases when the heat-resistant elastomer layer is thick, the thickness is particularly preferably 0.2 mm or more. However, even if the heat resistant elastomer layer is thick, if the hardness of the heat resistant elastomer is high, the softness is low. The present inventors have found that the soft index S defined by the following formula (1) is effective as an index of such softness particularly in relation to the fixing property of the color toner.
S = (1.0−A) × (100−B) (1)
In formula (1), A is the thickness (mm) of the heat-resistant elastomer layer, and B is the hardness (JIS-A hardness) of the heat-resistant elastomer.
The soft index S is required to be in the range of 24 to 64 in relation to the fixing property of the color toner, and preferably 24 to 48. If the soft index is too high or too low, only a fixing belt having poor color toner fixability can be obtained.
[0014]
The heat-resistant elastomer layer is not limited to a single layer of silicone rubber or fluororubber, but may be a laminate of a silicone rubber layer and a fluororubber layer, for example. In particular, a fixing belt having a laminated structure in which a silicone rubber layer is used as a lower layer on the tubular substrate side, a fluorine rubber layer having a thickness of 20 to 100 μm is provided thereon, and a fluorine resin layer is further provided thereon. From the viewpoints of heat resistance, silicone oil resistance, adhesion to fluororesin, and the like.
[0015]
The heat-resistant elastomer can be blended with a filler that improves thermal conductivity, such as silica, alumina, boron nitride, and the like. When the heat conductivity of the heat-resistant elastomer layer is increased, heat from the heater disposed inside the fixing belt can be quickly supplied to the outer surface of the fixing belt. On the other hand, if the heat-resistant elastomer layer is thick, the thermal conductivity is lowered. The present inventors have found that the thermal conductivity index H defined by the equation (2) is effective as such an index of thermal conductivity.
H = (D−0.5) / A ² (2)
In Formula (2), D is the heat conductivity (10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.) of the heat resistant elastomer, and A is the thickness (mm) of the heat resistant elastomer layer.
The thermal conductivity index H represented by this formula (2) is 0 . 8 or more. By setting the soft index S within the range of 24 to 64 and the thermal conductivity index H being 0.8 or more, the color toner can be fixed clearly at high speed.
[0016]
In addition, when the compression set when heat-resistant elastomer is heat-treated at 180 ° C. for 22 hours is greater than 20%, the thickness of the heat-resistant elastomer layer varies when a load is applied, and a portion that cannot be fixed occurs. There is a risk. Therefore, the compression set is preferably 20% or less, and more preferably 10% or less.
A fluororesin layer is provided as a toner release layer on the outermost layer of the fixing belt. By using a fluororesin for the outer layer, it is not necessary to apply a release oil such as silicone oil, or sufficient toner releasability can be obtained by applying a small amount of the release oil.
[0017]
Examples of the fluororesin include tetrafluoroethylene resin (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. From the viewpoint of heat resistance, it is preferable to use PTFE or PFA. The thickness of the fluororesin layer is 10 to 50 μm, preferably 10 to 35 μm, and more preferably 10 to 25 μm. If the thickness of the fluororesin layer is too thin, the durability is inferior, and as the number of copies increases, there is a risk of early wear and loss of mold releasability. When the thickness of the fluororesin layer is too thick, the surface of the fixing belt becomes hard and the fixing property of the color toner is lowered.
[0018]
The method for producing the fixing belt of the present invention is not particularly limited. Usually, a heat-resistant elastomer is press-vulcanized on the outer peripheral surface of the tubular substrate that is the innermost layer, and the surface is polished to adjust the outer diameter and shape. Then, a fluororesin dispersion is applied thereon and heat treated and sintered. The heat-resistant elastomer layer may be formed by preparing a heat-shrinkable tube from a heat-resistant elastomer blended with a vulcanizing agent, and covering the outer peripheral surface of the tube-shaped substrate with heat-shrinking. In order to improve the adhesion between the layers, the surface of each layer may be surface-treated or laminated via a primer layer.
[0019]
The fixing belt of the present invention can be used in a fixing unit of various image forming apparatuses. Since the tubular substrate is a heat-resistant resin tube , a heater is disposed inside . Constant wear belt is used by the pressure roller and the counter-pressure consisting rubber roller or the like, by utilizing the structural resilience, may be pressed against the fixing belt to the pressing roller by the backup roller.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
[0021]
[Examples 1-5 , Comparative Examples 1-2]
Using a polyimide varnish (Ube Industries U varnish S), it was molded into a tube shape by a conventional method to prepare a polyimide tube (thickness 50 μm, inner diameter 26 mm, length 24 cm). Silicone rubber (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) as a heat-resistant elastomer was press-molded on the outer peripheral surface while adjusting the hardness. After grinding the surface of the rubber layer thus obtained and adjusting it to the thicknesses shown in Table 1, a fluororesin paint (D-1 made by Daikin) was further applied thereon and heat-treated, A fluororesin layer was formed. The thickness of the fluororesin layer was 20 μm.
Adjustment of the hardness of the silicone rubber was performed by a method of adjusting the compounding amount of boron nitride in a silicone rubber base (DY32-911u manufactured by Toray Dow Corning, hardness 20). Other fillers such as silica may be used instead of boron nitride.
[0022]
<Fixability test>
Using each of the fixing belts obtained in this manner, a fixing test of 10 color continuous color toners was carried out. Specifically, a fixing belt having an inner diameter of 26 mm and a length of 24 cm is attached to a fixing unit similar to that shown in FIG. 2, and a load of 3 kg is applied to both ends of the heater so that the fixing belt is pressed against the pressure roller and pressed. . After heating the surface of the fixing belt to 150 ° C. with a heater, ten sheets of A4 vertical unfixed paper were passed continuously. As the fixed image, a 2 cm square image of red, blue, yellow, green, and black was arranged on a single A4 sheet.
The fixability was evaluated by observing the first and tenth recording sheets according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◎: No color unevenness, no roughness,
○: Color is not uneven, but rough
X: Uneven color and rough.
[0023]
[Table 1]

[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a fixing belt which has elasticity in the thickness direction, sufficiently envelops color toner, and enables clear image fixing. The fixing belt of the present invention is excellent in toner releasability and color toner fixing property, and can be suitably used particularly for a fixing portion of a full-color image forming apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view (cross-sectional view) of a heat roller fixing method.
FIG. 2 is an explanatory view (cross-sectional view) of an endless belt fixing method.
FIG. 3 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of a laminated structure of a fixing belt according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Heat roller (fixing roller)
2: heater 3: toner 4: recording paper 5: pressure roller 6: fixing belt 7: heater 8: toner 9: recording paper 10: pressure roller 11: tubular substrate 12: heat resistant elastomer layer 13: fluororesin layer

Claims

A thin film-like fixing belt and a pressure roller are brought into pressure contact with each other, and a recording paper on which a toner image is formed is passed between them. In a fixing belt used in a fixing method for fixing by heating, the fixing belt has a heat resistance in which a filler for improving thermal conductivity is blended on the outer peripheral surface of a thin tubular substrate made of a heat resistant resin. the elastomeric layer is provided, have a layered structure further a fluororesin layer provided thereon,
(A) The thickness of the tubular substrate is within a range of 10 to 300 μm,
(B) The thickness of the fluororesin layer is in the range of 10 to 50 μm,
(C) the thickness of the heat resistant elastomer layer is in the range of 0.1 to 0.5 mm;
( D ) When the thickness of the heat resistant elastomer layer is A (mm) and the hardness of the heat resistant elastomer (JIS-A hardness) is B, the following formula (1)
S = (1.0−A) × (100−B) (1)
And the soft index S represented by is in the range of 24 to 64, and
( E ) When the thermal conductivity of the heat-resistant elastomer is D (10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.), the following formula (2)
H = (D−0.5) / A ² (2)
Fixing belt in represented by thermal conduction index H is equal to or less than 0.8.

Heat resistance elastomer layer, a silicone rubber layer as the lower layer, the fixing belt on the fluororubber layer der Ru claim 1, wherein a laminate of the.