JP4197430B2

JP4197430B2 - Image transfer / fixing belt, image transfer / fixing apparatus and electrophotographic apparatus using the same

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Publication number: JP4197430B2
Application number: JP2002358057A
Authority: JP
Inventors: 徳昌宗宮
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004191554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンター、静電記録、ファクシミリ、静電印刷などに用いられる電子写真装置の画像転写・定着ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、感光体ドラム上に形成されたトナー像を転写定着領域に搬送する第１の中間転写体と、転写定着領域において第１の中間転写体と接触して中間転写体と同一方向に進み、循環移動しながら第１の中間転写体上のトナー像の転写を受けてそのトナー像を転写定着領域上流位置に搬送する第２の中間転写体と、転写定着領域下流位置における第１の中間転写体および第２の中間転写体の温度がトナーの軟化温度以下に冷却する冷却手段を設けた画像形成装置が記載されており、この第１の中間転写体としては、耐熱性、剛性に優れたポリイミド樹脂、アラミド樹脂などの表面にトナー離型性のよいフッ素樹脂、シリコンゴム、フッ素ゴムなどを積層して構成したものが用いられることが記載されている。
【０００３】
本出願人は先に、第１の像担持体と第２の像担持体を有し、第１の像担持体から第２の像担持体へ一旦転写した顕像を第２の像担持体から記録媒体の一方の面に転写すると共に、前記第１の像担持体から顕像を記録媒体の他方の面に転写することにより記録媒体の両面に顕像を転写可能な画像形成装置に装着される耐熱転写ベルトであって、前記第２の像担持体としての耐熱転写ベルトにおいて、前記耐熱転写ベルトは１５０から３００℃の熱に耐性を有し、該耐熱転写ベルトが基体と表層から成る２層構造であり、ベルト全体としての体積抵抗が１０^６から１０^１２Ω・ｃｍ^２である耐熱ベルトについて提案した（特許文献２参照）。そして、ベルト基体としてポリイミド系の耐熱性樹脂フィルムを用い、表層は、パーフルオロアルコキシ又は４フッ化エチレン等のコート層とすることを示した。
【０００４】
電子写真を用いた画像形成装置の転写・定着においては、常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力で加圧・伸張され、ベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。従来の定着装置は加熱ローラや加熱用の無端ベルト等の加熱媒体を介して、記録媒体が加圧ニップされる。この状態で紙などの記録媒体が突入、摺擦することになり、記録媒体や上のトナーに熱を加えトナーを溶融加圧して定着可能とするが、同時に加熱媒体へのトナーの接着力も発生するので加熱ローラや加熱ベルト等の加熱媒体表面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や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）、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）などの層を形成し離型性を持たせている。更に本システムのように画像転写・定着を同時に行う場合、中間転写体から記録媒体への転写後残留するトナーのクリーニングを行う。この場合もベルト表面の摩擦係数が低く離型性と摩耗に対しての耐久性が要求される。
また、両面を考えた場合には加熱媒体に対向した加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体表面にもＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどフッ素樹脂の層を形成し離型性を持たせる必要がある。しかし、このようなフッ素系の樹脂は分子間で滑りが発生し、長期間の使用により少しずつ離型層が磨耗し、また、その磨耗速度が速く、離型層の寿命が短いという欠点があり、耐磨耗性の問題を解決できる方法が望まれていた。
【０００５】
これに対して特許文献３、特許文献４、特許文献５等には、ローラ表面にポリベンゾイミダゾールを用いることにより、この耐磨耗性が改良されることが記載されている。実際、ポリベンゾイミダゾールは耐熱性や機械的強度は非常に高く、特に磨耗に関しては非常に優秀な性能を示す。しかし、表層をこのようにポリベンゾイミダゾールにした場合、確かに機械的強度の増加により磨耗は抑制されるが、本発明のシステムを用いた画像形成装置のトナー転写・定着用途においては、耐摩耗性だけでなく、溶融状態のトナーをローラ（ｏｒベルト）面に貼り付かせることなく、安定してトナーと共に記録媒体を離型する離型性も必要とされポリベンゾイミダゾールだけでは性能面で充分でなく、離型性を維持したまま磨耗性の改良ができる材料（方法）の開発が望まれている。
【０００６】
従来の１パス両面システムでは記録媒体のベルトから定着への搬送あるいは定着への進入時が難しく、搬送途中で画像のどちらかの面が板金等の部材に接触し、あるいは定着への進入時にシワになったり、折れ曲がり更には剥離接触帯電等で画像が乱れる場合が有り課題になっていた。中間転写ベルトによる１パス両面転写・定着同時システムは上記システムの課題を解消する事を目的とし、第１の中間転写ベルトと第２の中間転写ベルトの接触部（転写ニップ部）で熱による転写・定着工程を行い更には感光体等への熱によるストレスを与えないために必要に応じてそれぞれのベルトを冷却している。
【０００７】
熱ストレスを低減し、画像転写・定着用ベルトの剥離性を含めた全体システムの耐久性を向上させるために、画像の低温度定着を実現する事が望ましく、その為にトナーの軟化点あるいは融点を下げる必要がある、一般に有機高分子物質は、融点が下がると溶融粘度の低下が避けられない。これは樹脂の融点が分子量に依存していることにあり、当然分子量が低ければ分子鎖のからみ合いが緩くなり、相互作用が弱くなることにより溶融粘度は下がる。従って超低融点トナーを使って定着を行った場合、融点以降急激な粘度の低下が起こる。
また、このような低融点トナー特有の課題として、トナー自体が柔らかく、表面に粘着性を持ちやすいために、トナー搬送、補給ボトル内部でトナー同士がブロッキングしたり、感光体へのトナー固着などの問題を起こしやすい。また粉砕工程でも時間がかかり、また粉砕室壁面などに付着したりして収率・生産性の低下という問題を起こす。
【０００８】
特許文献６には、低温定着用トナーとして低溶融粘度の樹脂表面中に熱的に安定な層、及びガラス転移温度（Ｔｇ）が６５℃以上の熱可塑性樹脂からなり、厚さが０．１〜１．０μｍの被覆を順次積層することにより、トナー表面のみを熱的に安定化させてオフセットを防止しながら低温定着を行うことが示されている。
しかし、この場合、トナー粒子に皮膜を形成するためには当然通常の混練、粉砕、分級の工程ではなし得ず、水溶液中で重合し、マイクロカプセル化する必要がある。これはトナー製造工程の複雑化を招き、低コスト化、安定供給の面で解決すべき課題が多い。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−２５０２７２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１２３０９８号公報
【特許文献３】
特許第２９８４４０９号公報
【特許文献４】
特許第２９８４４０４号公報
【特許文献５】
特許第３２６１１６６号公報
【特許文献６】
特開平９−２５８４８０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性にも優れた画像転写・定着用ベルトを提供し、該画像転写・定着用ベルトを有する画像転写・定着装置の耐久性を向上させることができるトナーを提供し、該画像転写・定着用ベルトを使用した画像転写・定着装置及びこの画像転写・定着装置を搭載した電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、着色トナーで第１の像担持体表面に第１の顕像を形成させ、それらの顕像を第２の像担持体上に第１の転写手段で転写した後記録媒体の一面に第２の加熱転写手段と第３の加熱転写手段で押圧され形成されるニップ部において転写と同時に定着させる画像転写・定着装置、又は、第２の像担持体上の第１の顕像を第３の像担持体に第２の加熱転写手段により一度に転写させ、次ぎに第２の顕像を前記第１の像担持体で形成し、第２の像担持体に転写し、第２の顕像と前記第１の顕像とを記録媒体の両面に、前記第２の加熱転写手段と第３の加熱転写手段で押圧され形成されるニップ部において転写と同時に定着させる画像転写・定着装置における第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトが、少なくとも２種以上の耐熱樹脂からなり、第１の耐熱樹脂の主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造を有し、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する樹脂で形成され、第２の耐熱性樹脂もポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造の主鎖部分を有するものであることを特徴とする第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第２は、請求項１記載のポリベンゾイミダゾール構造が、ベンゾイミダゾール環を構成する２級アミン性の窒素原子に結合する水素原子の５０％以上がアルキル基で置換されたものであることを特徴とする請求項１に記載の第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第３は、請求項１記載のポリベンゾイミダゾール構造が、ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベンゾイミダゾールであることを特徴とする請求項１に記載の第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第４は、請求項１記載のポリシロキサン構造の側鎖部分が、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン又はジフェニルポリシロキサン構造の側鎖部分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第５は、請求項１記載の耐熱樹脂中に、シリコン系樹脂粒子、フッ素系樹脂粒子又は含窒素耐熱樹脂系樹脂粒子が一種以上分散混合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第６は、前記耐熱樹脂中に電子導電性物質が一種以上分散混合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトに関する。
本発明の第７は、請求項１〜６のいずれかに記載された第２の像担持体である画像転写・定着用ベルトを用いたことを特徴とする画像転写・定着装置に関する。
本発明の第８は、請求項７記載の画像転写・定着装置を装着した電子写真装置に関する。
【００１２】
本発明の耐熱樹脂の主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造を有し、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する樹脂自体は、例えばＰＩＸ（日立化成）、ＫＪＲ（信越化学）、高温処理型ＢＥ（Ｂｅｒｅｇｓｔｏｎ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）として知られている。しかし、これら耐熱性ポリイミドシリコーン樹脂は、半導体製造分野における基板ウエハ上のＳｉＯ_２膜の高湿時における接着性向上のため（１９９０年８月３１日、日刊工業新聞社「シリコーンハンドブック」第５０１〜５０３頁）に用いられるものであって、電子写真の転写・定着装置における耐摩耗性の改善を考慮はしていない。
【００１３】
本発明は、鋭意検討を重ねた結果、画像転写・定着用ベルトとして、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱性樹脂から形成したベルトを用い、更に、樹脂をワックスに溶融混合することにより樹脂の融点以下で溶解し、軟化点又は融点が６０〜１４０℃、軟化点又は融点以上の温度で１０〜１０ ^６〔ｐａ〕の粘弾性率（粘弾性率は、パラレルプレートに試料をはさみ圧縮しながら回転歪みを与えて測定した動的粘弾性率を示す。）を有するトナーを併用することにより耐熱性、耐磨耗性に優れた画像転写・定着装置及びこれを用いた電子写真装置を提供できることが見い出された。
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明を説明するが、本発明は、これにより何ら限定されるものではない。
図１は、記録媒体の両面にほぼ同時に画像を形成することのできる画像形成装置の中央断面図である。
回転可能に支持され、矢印方向に回転する第１の像担持体（感光体）１の外周部には除電装置Ｌ、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５が配備されている。帯電装置３と現像装置５の間には、露光装置４から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。第１の像担持体（感光体）１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置５が扱うトナーの色がそれぞれ異なる。
第１の像担持体１は直径が３０から１００ｍｍ程度のアルミニュム円筒表面に、光導電性物質の層を設けた感光体である。感光体１の一部が、第２の像担持体（中間転写ベルト）１０に接している。
【００１５】
第２の像担持体１０は矢印方向に移動可能に、回転するローラ１１、１２、１３間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、第１の転写手段２０が第１の像担持体１の近傍に配備されている。上記ローラの１本、或いは別に設けるローラに、ベルトに張力を与えるためのテンション手段を適宜設ける。この例では第１の転写手段２０は、高電圧を印加するローラのタイプであるが、電極から放電するチャージャを採用することもできる。上記ローラ１１、１２、１３はアースされている。ローラ１１は発熱体を内臓するローラである。
ベルトループの外側に、第２の像担持体用クリーニング装置２５が配備されている。第２の像担持体１０の表面に残留する不要のトナーを拭い去る。この例では、クリーニングローラ２５Ａに一旦移し、ブレード２５Ｂでかきとり、回収手段２５Ｃで図示せぬ収納部に搬送する。ベルトを屈曲させるように配備されたローラ１４はヒートパイプ等の冷却手段で感光体周辺が高温にならないようベルトを冷却する。
【００１６】
露光装置４は公知のレーザ方式で、カラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された感光体表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。
第２の像担持体（中間転写体）１０は、主鎖部分がポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造を有し、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱性樹脂からなり、基体の厚みが２０μｍ〜６００μｍの耐熱性のベルトで、第１の像担持体からトナーを静電的に転写可能とする抵抗値を備える。
図の右方にはベルト状の第３の像担持体１００が配備されている。耐熱性の第３の像担持体１００は矢印方向に移動可能に、回転ローラ１１０、１１１、１１２、１１３間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、加熱手段３０が配備されている。
ベルトループの外側に、第３の像担持体用クリーニング装置２５０などが配備されている。クリーニング装置２５０は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。ベルトを支持するローラ１１２はヒートパイプ等の冷却手段を備えており、第３の像担持体１００を冷却する。
【００１７】
転写、定着について、
熱転写の利点は高画質が得られる点にある。電子写真方式では一般的には静電転写方式が用いられている。この場合、転写は転写紙と感光体が密着しているところで転写する場合は良いが、転写領域で密着していない部分で、接触時、剥離時の放電や電界の影響でチリやニジミが発生し画像劣化となる。そこで、本発明のように電界を印加せずに直接感光体上に転写紙をずれないように搬送し、重ね、熱により感光体上のトナーを、転写ベルトや転写紙に転移することにより、転写による画像の劣化を防止できる。
【００１８】
トナー熱転写のメカニズムは、
トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）から軟化温度の間の温度と一定の圧力とを転写紙とトナーに同時に加える。トナーは塑性変形して転写ベルトの凹凸部に食い込む。そのとき上記特性でトナーの接触角で表されるベルトの離型性とベルトの表面粗さ等により離型性が低く、粗さが大きい方にトナーは転移する。転写紙に対しての転写定着も同じように、トナーは溶けて転写紙表面の繊維の隙間に入り込みアンカー効果で付着する。離型性の良いベルトには付着しない。なお記録用紙の表面粗さＲｚは３０〜５０μｍ程度である。
【００１９】
本転写方式を採用するときの、第２、第３の像担持体に求められる特性について、
ベルト状の第２の像担持体に求められる特性
伸縮しないこと、抵抗値（表面、体積抵抗）が適切で感光体からトナーを静電的に転写し、担持できること。
水とベルトとの接触角１１０度、表面粗さ（Ｒｚ）１〜４μｍであること。
ベルト状の第３の像担持体に求められる特性
伸縮しないこと、加熱により第２の像担持体から画像を転写し担持出来ること。
水とベルトとの接触角９０度、表面粗さ（Ｒｚ）５〜１０μｍであること。
なお、水とベルトとの接触角は、純水をベルト表面に１滴静かに垂らし水滴とベルトのなす角度を示し、又、表面粗さはＪＩＳに準拠した接触式の表面粗さ計で測定した。
【００２０】
記録媒体（用紙）の両面に画像を得る場合、
露光装置４により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置３で一様に帯電された第１の像担持体（感光体）１のａと記した感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。
第１の像担持体１上の潜像は現像装置５で現像され、トナーによる顕像が第１の像担持体１の表面に形成・保持される。このトナー像は、第１の転写手段２０により、第１の像担持体と同期して移動する第２の像担持体１０の表面に転写される。
第１の像担持体１に残存するトナーはクリーニング、除電をされて次の作像サイクルに備える。
第２の像担持体１０は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。ｂと記された第１の像担持体（感光体）１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第２の像担持体に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。
このとき同期して第３の像担持体１００は矢印方向に移動していて、第３の像担持体１００の表面に第２の像担持体表面に作られた画像が熱転写される。このときの転写は、記録媒体が介在しないので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、トナーが溶融しベルト間で移動する条件とする。転写後はクリーニング装置２５で表面の残留トナーが除去される。
第２の像担持体１０が、所定のところまで移動すると、記録媒体（用紙）の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度第１の像担持体１により作像されるとともに、給紙が開始される。
レジストローラ対２８を経て、送られて来た記録媒体（用紙）の片側の面に、第２の像担持体１０のトナー像が、同時に第３の像担持体１００のトナー像が、記録媒体のもう一方の面に熱転写される。
【００２１】
このときの転写は、記録媒体が介在するので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、先の条件より熱を多く与えるよう制御する。記録媒体（用紙）は画像の位置が表裏同一となるよう、タイミングがとられて搬送される。
上記のステップで両面にトナー像が転写された記録媒体は、上方に送られ機外に排出される。
第２の像担持体１０から記録媒体に転写される画像は、第１の像担持体表面で正像にし、第３の像担持体１００から記録媒体に転写されるトナー像は、第１の像担持体（感光体）表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順は画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正・逆像（鏡像）に切り換える露光も公知の画像処理技術により実現できる。
転写後の第２、第３の像担持体は、クリーニング装置２５、２５０により表面に残留する不要のトナーを除去する。
【００２２】
記録媒体（用紙）の片面に画像を得る場合
片面の場合、二通りの方法が実行可能であるが、第３の像担持体１００にトナーを転写する工程は省き、第２の像担持体から記録媒体に転写する場合を説明する。第１の像担持体１の表面に形成されたトナー像を第２の像担持体に転写しつつ記録媒体（用紙）に転写する。
図１において、第２の像担持体１０上に形成されたトナー像との位置合わせのため同期をとって、記録媒体は第２の像担持体１０と第３の像担持体１００の間に送られ、ローラ１１の加熱により記録媒体にトナーが第２の像担持体１０から転写され、同時にトナーが定着される。
記録媒体は第３の像担持体１００とともに移動し、その後記録媒体は第３の像担持体１００から分離し画像面が下になった状態（フェースダウン）で排紙スタック部に排紙される。
このような構成にすると数頁にわたる原稿を１頁から順に処理しても、排紙スタック部から取り出したときプリント物は頁順になっている。
以上の例では、複数色のトナーを使った、カラー画像の作像に関して述べたが、単色画像の作成にも本発明が適用できる。
【００２３】
本発明の画像転写・定着ベルトに用いられる耐熱樹脂の主鎖部分として少なくともポリイミド（ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドを含む）、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド（ポリアラミドを含む）などの耐熱樹脂の少なくとも一種以上が用いられるが、特にポリイミド、ポリベンゾイミダゾール系のものであることが好ましい。そして、ポリベンゾイミダゾール系のものを用いた場合、ベンゾイミダゾール環を構成する２級アミン性の窒素原子に結合する水素原子の５０％以上がアルキル基で置換された耐熱樹脂を用いることにより、吸水性が減少し、抵抗値、伸び等に対し、温湿度の影響が受けにくくなり、第２の像担持体においては第１の像担持体からの転写性が安定する。また、加熱・冷却する第２、第３の像担持体間の転写では伸びによる像ずれが少なくなり特に好ましい。
また、同様にポリ−２，２′−（ｍ−フェニレン）−５，５′−ビベンゾイミダゾールを用いると好ましい。
また、上記加熱媒体の耐熱樹脂の主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分は、ジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造部分であってよく、これらはストレート型、非ストレート型（例えば分枝型や部分ネット型）のいずれであってもよい。
【００２４】
本発明に利用できる耐熱樹脂は、定着の設定温度やオーバーシュート〔定着の温度制御時（特に立ち上げ時）に設定温度以上に上昇すること〕、端部温度上昇の関係で最低でもガラス転移温度（Ｔｇ）が１８０℃以上必要である。ガラス転移温度（Ｔｇ）は樹脂分子のＣ−Ｃ結合間で自由回転が起こる温度であり、樹脂自体が軟化や溶融していないにも関わらずこの温度以上で樹脂の強度は極端に低下する。したがって、短時間であればガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度でもベルトの素材は応力に対して堪えることは可能であるが、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度で画像転写・定着装置を長時間使用した場合、ベルトの基体が変形し異常画像の発生や記録媒体のシワ等の問題が発生してしまう。したがって、ガラス転移温度（Ｔｇ）は高ければ高い程良く、好ましくは２００℃以上、より好ましく２５０℃以上である。
また、本装置の稼働時は常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力で加圧ニップされ、この状態で紙などの記録媒体が突入することになり、ベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。本発明に利用される耐熱樹脂はこのような要求に全て対応できるもので、このような耐熱性や機械的強度が発現する理由は、樹脂分子の構造と窒素固有の性質によるものと考えられる。
即ち、本発明に用いられる耐熱樹脂は一般の耐熱線状高分子とは異なり、窒素原子によるイミド環の形成やベンゼン環によりはしご型（ラダー型）の分子構造をとる。したがって、表１に示すように分子開裂のエネルギーが分子結合部へかかった場合でも簡単に分子鎖が全て切れる確率は非常に低い。また開裂した末端は非常に活性が高い状態を維持しているために直ちに再結合することができる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
更に一般の芳香族耐熱樹脂に比べ、本発明の耐熱性樹脂は構造中に窒素原子があるために、アミドやイミダゾールのように窒素原子に水素原子が残っている場合や、また、アミドやイミドのようにアシル基部分の酸素原子により、これを基点とした分子間での水素結合を起こし３次元の網目構造の形成が起こり更に樹脂の機械的強度が増すことになると考えられ、このように分子間の架橋が起こると分子が固定され、部分的結合の開裂が発生しても直ちに再結合し分子の分解は抑制される。また、本発明に示すようにこれら樹脂固有の架橋以外に積極的に架橋点を追加して３次元網目構造を強化することにより更に耐熱性や機械的強度を増加させることも可能である。
また、加熱用無端ベルトとしては、少なくともポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミドなどの含窒素耐熱樹脂を少なくとも一種以上使用できるが、更に、画質向上のため下層にシリコンゴムなどの耐熱弾性層を設けたものであっても良い。
【００２７】
本発明による耐熱樹脂は耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であり、ベルトを構成する耐熱性主鎖部分自体の凝集力や耐摩擦性がフッ素系の樹脂に比べ圧倒的に高く、長期間の使用にも表面が削れ劣化する心配が殆どない。また、ポリシロキサン側鎖部分を有する樹脂は表面エネルギーの違いから他の樹脂に対して排他的であり、製膜時に幹となる耐熱性の主鎖部分は強固に自己凝集し、ポリシロキサン構造の側鎖部分ははじき出され界面に並ぶという分子配向現象が起こる。
このようにして表面に並んだポリシロキサン構造の側鎖セグメントによってベルト表面の離型性が増大することになると考えられる。しかも、枝となったポリシロキサン構造の側鎖セグメントは強固に自己凝集した耐熱性樹脂の主鎖部分に強固に化学結合しており、表面を形成しているポリシロキサンの側鎖セグメントの脱落が発生することはない。更に、耐熱性樹脂の主鎖部分の構成中、ポリシロキサン構造の側鎖部分が結合していない部分の割合が多いので自己凝集したベルトの強度は更に増大する。
なお、耐熱性樹脂の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した場合も同様の原理で同様の効果が得られる。
【００２８】
本発明における該耐熱樹脂は耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は、幹となる耐熱性の主鎖部分にこれらポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が一主鎖部分に少なくとも１個以上垂下されていればよく、逆に垂下されたポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が多すぎると一主鎖部分の周りがポリシロキサン構造の側鎖部分のみとなってしまい、幹の耐熱性樹脂の性質が失われてしまう。したがって、垂下された一主鎖部分での側鎖の好ましい値は可能な側鎖数の半数以下が良い。
なお、本発明による耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は［化１］として示すような構造を呈していれば良く、その生成方法はどのような方法をとってもよい。
【００２９】
【化１】

【００３０】
本発明においては、本発明の耐熱樹脂に、更に、粒子径が２０μｍ以下のシリコン系やフッ素系あるいは含窒素耐熱樹脂系の樹脂粒子を一種以上分散して使用することもできる。これら樹脂微粒子をかかる耐熱樹脂層へ分散することで、表面に微粒子が飛び出し、真空状態の密着を防ぐことができ、密着によるマシンジターや微妙な周速の違いによるねじれによるしわ等を防止できる。但し、粒子径はあまりに細かすぎると効果がなくなるので、０．２〜１０μｍの粒子が望ましい。
また、本発明においては、１０ ^７ Ω以下の導電物質を併用することができる。具体的には、カーボンブラック、ポリアセチレン、テトラシアノキノダイメタン（ＴＣＮＱ）、イオン系の界面活性剤、三酸化アンチモン、酸化スズ、酸化鉄等の導電物質を一種以上分散して使用することもできる。これら導電物質をかかる樹脂層へ分散することで、摩擦による異常帯電を防ぐことができ、スパークによる電子写真素子の誤動作や、転写・定着デバイスの帯電によるトナーのチリ等による異常画像を防止できる。この導電物質の粒子径について、好ましくは１μｍ以下が良い。
本発明の無端ベルトは、型を使ってディッピングするか、吹き付け、ノズルによる塗布など所謂コーティングによって作ることができ、更には中空の型を回転させることによる遠心法によっても作ることができる。
【００３１】
トナーについては、その軟化点あるいは融点が５０〜１６０℃であり、粘度が軟化点あるいは融点以上の温度で１０〜１０ ^６〔ｐａ〕の粘弾性率を有するものが好ましい。これは本発明の画像転写・定着装置ではベルトを通した熱の伝達を行っており、しかも、転写・定着後はベルトの冷却を行う必要が有るため、トナーの融点は低く、更に、加熱時のトナーの粘度低下が低いものは加熱体側へオフセットしづらく、加熱圧力でトナーが適度に変形するため転写紙に対して接着性が良く定着温度領域が広くなるので好ましい。
更に、樹脂をワックスに溶融混合し、樹脂の融点以下で溶解しうるような構成のトナーとすることで低温での定着を達成するようにしている。これは軟化点あるいは融点が６０〜１４０℃であり、粘度が軟化点あるいは融点以上の温度で１０〜１０ ^６〔ｐａ〕の粘弾性率であるようなトナーを作製する。
メイン樹脂として低融点のものを使用すると柔らかくなり、樹脂に粘着性が生じトナー同士でブロッキングしたり、また樹脂が柔らかいため粉砕工程で微粉に粉砕することが難しい等の問題が出やすい。
【００３２】
しかし、ワックスと融点の高い樹脂を混合して相溶させたトナーを用いるとトナー樹脂を軟化させることなく低温で定着可能にすることができる。これはワックスと相溶性の高い樹脂をメインレジンとして、ワックスの融点での溶解現象を利用して定着するため、ワックスの溶解温度以下ではトナーが柔らかくなることはない。
よって、トナー同士のブロッキングなどの問題がなくなり、微粉砕も容易になる。そしてこのようなトナーを用いる事で１００℃近辺での安定した定着性と耐オフセット性をかねそなえ、画像も良好なものを得ることが可能になった。
又、着色剤の混入されたカラートナー（黒含む）では着色剤量は樹脂量に対して１重量％以上３０重量％以下であるようにしている。例えば、黒系着色剤としてカーボンが混入されると一定量以下の混入量では樹脂の粘度が低下する場合がある。この理由は確かではないがカーボン混練り工程において樹脂の結晶構造中にカーボン粒子がはいりこんで構造がゆるくなるためではないかと推測される。そして通常のトナーであればわずかな粘度低下は問題でないが、軟化点あるいは融点が５０〜１６０℃であり、粘度が軟化点あるいは融点以上の温度で１０〜１０ ^６〔ｐａ〕の粘弾性率であるようなトナーを作製する場合には、わずかな粘度低下でも定着でのオフセット余裕度がなくなり好ましくない。本発明者の実験によれば着色剤含有量が樹脂に対して１重量％以上であることが粘度低下を起こさないために必要であった。また画像濃度を充分に得るためにも１重量％以上の着色剤の添加が必要であった。また３０重量％を超えて混入させると逆に粘度が上がりすぎて低温定着時に紙に対する接着性が低下して、コールドオフセットを起こしやすくなった。このため着色剤量としては１重量％以上３０重量％以下であることが画像濃度と定着性を両立するために良好な範囲であることがわかった。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
ポリイミド樹脂ワニス
（新日本理化製、リカコートＰＮ−２０）９．０重量部
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１）１．０重量部
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒）９０．０重量部
を用いて調整した液を中空型で遠心成型し、１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後、３００℃にて２時間焼きつけ処理を施した。このとき製膜された樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は２２０℃以上であった。
その結果、６０μｍのポリイミドとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られたベルトを図１に示された装置にセットし、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ７０００００枚の通紙テストでベルトへの巻き付きやオフセットなどの異常画像及び剥離不良等の問題は発生せず、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、７０００００枚の通紙テストで試験後ベルト表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特に分離用のツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお７０００００枚を越えるとツメ部分に多少の磨耗が見られるようになり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００３５】
実施例２
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製）９．０重量部
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１）１．０重量部
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒）９０．０重量部
を用いて調整した液を中空型で遠心成型し、１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた画像転写・定着用無端ベルトを図１に示された装置に装填し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗していなかった。
【００３６】
実施例３
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製）９．０重量部
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１）１．０重量部
カヤアシルＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物）２．０重量部
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒）９０．０重量部
を用いて調整した液を中空型で遠心成型し、１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は４３０℃以上であった。
その結果、５０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた画像転写・定着用無端ベルトを図１に示された装置に装填し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。
【００３７】
実施例４
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製）９．０重量部
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１）１．０重量部
ルブロンＬ−２１０．０重量部
〔ダイキン製、テフロン（登録商標）粉末〕
カヤアルＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物）２．０重量部
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒）９０．０重量部
を用いて調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた無端ベルトを図１に示された装置に装填し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。
また、他の実施例では時々シワの発生が観られたが、本実施例では殆どシワの発生がなかった。
【００３８】
実施例５
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製）９．０重量部
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１）１．０重量部
導電性カーボン
（ライオンアクゾ製、ケッチェンブラックＥＣ）４．０重量部
カヤアシルＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物）２．０重量部
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒）９０．０重量部
を用いて調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られたベルトを図１に示された装置に装填し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。
また、他の実施例では低温低湿時にスパークによる誤動作やトナーのチリ等の異常画像が観られたが、本実施例においては全くこのような問題の発生はなかった。
【００３９】
比較例１
なお、ポリイミドにＰＦＡをコートしたベルトでは、４０００００枚で磨耗してしまい、特にローラ表面のツメ部分は表層が削れイミド面が露出し、その部分にトナーが付着してしまった。またツメ跡部分以外にも表層剥がれが見られた。また微量オフセットがたまってトナーの塊となったものが黒斑点として画像上に現れた
【００４０】
実施例６
トナーとして次の樹脂構成のものを試作した。
環化イソプレン７５重量％
カルナウバワックス２５重量％
母体樹脂に対して着色剤としてカーボンブラックを１０重量部添加した。
このトナーの軟化点は８２℃であり、定着下限温度は８６℃であった。また１１０℃での粘弾性率は１×１０ ^４〔ｐａ〕であった。
このトナーを用いて本発明の装置にて画像形成を行った。プロセス線速２００ｍｍ／ｓｅｃで、定着温度は１０５℃にして、実施例５のベルトを装着して画像形成を行ったところ、転写・定着時のオフセットはなく、ベタ画像濃度は十分で、細線の解像性が高くチリが少ないすっきりした良好な画像になった。この状態で５０００００枚プリントを行ったが初期の画像品質が維持され、現像器内でのトナーブロッキング等の問題もなく、オフセット発生もない耐久性にすぐれたトナーであることがわかった。（カラー着色剤でも同様の結果を得ている。）
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性（又は忌避性）にも優れた画像転写・定着用ベルトを提供し、該画像転写・定着用ベルトを有する転写・定着システムの耐久性を向上させることができるトナーを提供し、該システムを使用した画像転写・定着装置及びこの画像転写・定着装置を搭載した電子写真装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録媒体の両面にほぼ同時に画像を形成することのできる画像形成装置の中央断面図である。
【符号の説明】
Ａ排紙方向
Ｂ開閉フレーム回動方向
ＢＵベルトユニット
Ｌ除電ランプ
１第１の像担持体（感光体）
２第１の像担持体（感光体）用クリーニング装置
３帯電装置
４露光装置
５現像装置
１０第２の像担持体（中間転写ベルト）
１１ローラ（第２の像担持体の支軸）
１２ローラ（第２の像担持体の支軸）
１３ローラ（第２の像担持体の支軸）
１４ローラ（第２の像担持体の支軸及びベルト冷却）
２０第１の転写手段
２５クリーニング装置（第２の像担持体用）
２５Ａクリーニングローラ
２５Ｂブレード
２５Ｃ回収手段
２８レジストローラ対
３０加熱装置
１００第３の像担持体（中間転写ベルト）
１１０ローラ（第３の像担持体の支軸）
１１１ローラ（第３の像担持体の支軸）
１１２ローラ（第３の像担持体の支軸及びベルト冷却）
１１３ローラ（第３の像担持体の支軸）
２５０クリーニング装置（第３の像担持体用）
２５０Ａクリーニングローラ
２５０Ｂブレード
２５０Ｃ回収手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image transfer / fixing belt of an electrophotographic apparatus used for copying machines, printers, electrostatic recording, facsimile, electrostatic printing, and the like.
[0002]
[Prior art]
In Patent Document 1, a first intermediate transfer member that transports a toner image formed on a photosensitive drum to a transfer fixing region and the first intermediate transfer member in contact with the first intermediate transfer member in the transfer fixing region are the same as the intermediate transfer member. The second intermediate transfer member that receives the transfer of the toner image on the first intermediate transfer member while circulating in the direction and conveys the toner image to the upstream position of the transfer fixing region, and the second intermediate transfer member at the downstream position of the transfer fixing region. An image forming apparatus provided with a cooling means for cooling the temperature of the first intermediate transfer member and the second intermediate transfer member to be equal to or lower than the softening temperature of the toner is described. It is described that a laminate composed of a fluororesin, silicon rubber, fluororubber or the like having a good toner releasability is used on a surface such as polyimide resin or aramid resin having excellent rigidity.
[0003]
The applicant of the present invention has a first image carrier and a second image carrier, and a second image carrier that has been transferred from the first image carrier to the second image carrier once. Attached to an image forming apparatus capable of transferring a visible image to both sides of the recording medium by transferring the visible image from the first image carrier to the other side of the recording medium. In the heat-resistant transfer belt as the second image carrier, the heat-resistant transfer belt is resistant to heat of 150 to 300 ° C., and the heat-resistant transfer belt includes a substrate and a surface layer. It has a two-layer structure, and the volume resistance of the entire belt is 10⁶To 10¹²Ω · cm²It proposed about the heat-resistant belt which is (refer patent document 2). Then, it was shown that a polyimide-based heat-resistant resin film was used as the belt base and the surface layer was a coat layer such as perfluoroalkoxy or tetrafluoroethylene.
[0004]
In transfer and fixing of image forming devices using electrophotography, temperature changes in a wide temperature range from room temperature to a very high temperature state are repeated, and further, pressure and extension are applied to the belt with a strong force. However, heat resistance and mechanical strength that can withstand this severe situation are required. In a conventional fixing device, a recording medium is pressed and nipped via a heating medium such as a heating roller or a heating endless belt. In this state, the recording medium such as paper enters and rubs, and heat can be applied to the recording medium and the toner on the recording medium to melt and pressurize the toner, but at the same time, adhesion of the toner to the heating medium also occurs. Therefore, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), etc. on the surface of a heating medium such as a heating roller or a heating belt This layer is formed to provide releasability. Further, when image transfer and fixing are performed simultaneously as in this system, toner remaining after transfer from the intermediate transfer member to the recording medium is cleaned. Also in this case, the friction coefficient of the belt surface is low, and releasability and durability against wear are required.
When both sides are considered, it is necessary to form a layer of fluororesin such as PTFE, PFA, FEP, etc. on the surface of the pressure medium such as a pressure roller facing the heating medium or an endless belt for pressurization. There is. However, such fluorine-based resins cause slippage between molecules, and the release layer wears out little by little over a long period of use, and the wear rate is fast and the life of the release layer is short. Thus, a method capable of solving the problem of wear resistance has been desired.
[0005]
On the other hand, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and the like describe that the wear resistance is improved by using polybenzimidazole on the roller surface. In fact, polybenzimidazole has very high heat resistance and mechanical strength, and exhibits very good performance especially with respect to wear. However, when the surface layer is made of polybenzimidazole in this way, the wear is surely suppressed by an increase in mechanical strength, but in the toner transfer / fixing application of the image forming apparatus using the system of the present invention, the wear resistance is reduced. In addition to the properties, it is necessary to release the recording medium with the toner stably without sticking the molten toner to the roller (or belt) surface. Polybenzimidazole alone is sufficient in terms of performance. In addition, it is desired to develop a material (method) that can improve abrasion while maintaining releasability.
[0006]
In the conventional one-pass duplex system, it is difficult to convey the recording medium from the belt to the fixing or to enter the fixing, and either side of the image comes into contact with a member such as a sheet metal in the middle of the conveyance, or wrinkles when entering the fixing. The image may be distorted due to, for example, bending, or peeling contact charging. The 1-pass double-sided transfer / fixing simultaneous system using an intermediate transfer belt aims at solving the problems of the above-mentioned system, and is transferred by heat at a contact portion (transfer nip portion) between the first intermediate transfer belt and the second intermediate transfer belt. A fixing process is performed, and further, each belt is cooled as necessary in order not to apply heat stress to the photoreceptor.
[0007]
In order to reduce thermal stress and improve the durability of the entire system, including the peelability of the image transfer / fixing belt, it is desirable to achieve low temperature fixing of the image, and for this purpose, the softening point or melting point of the toner. In general, organic polymer substances that require lowering of the melt viscosity cannot be avoided when the melting point is lowered. This is because the melting point of the resin depends on the molecular weight. Naturally, if the molecular weight is low, the entanglement of the molecular chains becomes loose, and the melt viscosity decreases due to weak interaction. Accordingly, when fixing is performed using an ultra-low melting point toner, the viscosity is rapidly lowered after the melting point.
Also, as a problem specific to such low-melting toner, since the toner itself is soft and easily has adhesiveness on the surface, the toner is blocked inside the replenishing bottle, the toner is blocked, and the toner is fixed to the photoreceptor. Prone to problems. In addition, it takes time in the pulverization process, and also adheres to the wall surface of the pulverization chamber, thereby causing problems such as a decrease in yield and productivity.
[0008]
Patent Document 6 discloses that a low-melting viscosity resin surface as a low-temperature fixing toner is composed of a thermally stable layer and a thermoplastic resin having a glass transition temperature (Tg) of 65 ° C. or more, and has a thickness of 0.1. It has been shown that by sequentially laminating coatings of .about.1.0 .mu.m, low temperature fixing is performed while thermally stabilizing only the toner surface and preventing offset.
However, in this case, in order to form a film on the toner particles, it is naturally not possible to perform normal kneading, pulverization, and classification steps, and it is necessary to polymerize in an aqueous solution and form microcapsules. This causes a complicated toner manufacturing process, and there are many problems to be solved in terms of cost reduction and stable supply.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2000-25272 A
[Patent Document 2]
JP 2002-123098 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 2984409
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 2984404
[Patent Document 5]
Japanese Patent No. 3261166
[Patent Document 6]
JP-A-9-258480
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides an image transfer / fixing belt having excellent heat resistance, wear resistance, and releasability, and the durability of an image transfer / fixing apparatus having the image transfer / fixing belt. An object of the present invention is to provide a toner that can be improved, and to provide an image transfer / fixing apparatus using the image transfer / fixing belt and an electrophotographic apparatus equipped with the image transfer / fixing apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the first visible image is formed on the surface of the first image carrier with the colored toner, and the visible image is transferred onto the second image carrier by the first transfer means and then recorded. An image transfer / fixing device for fixing at the same time as the transfer in a nip formed by being pressed by the second heat transfer means and the third heat transfer means on one surface of the medium, or the first on the second image carrier The visible image is transferred to the third image carrier at once by the second heat transfer means, and then the second visible image is formed by the first image carrier and transferred to the second image carrier. The second visible image and the first visible image are fixed simultaneously with the transfer at the nip portion formed by pressing the second visible image and the first visible image on both sides of the recording medium by the second and third heat transfer means. The image transfer / fixing belt, which is the second image carrier in the transfer / fixing device, has at least two types of heat resistance. The main chain portion of the first heat-resistant resin is made of a resin and has a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure, and is formed of a resin having a side chain portion of a polysiloxane structure depending from the main chain portion, The second heat-resistant resin also has a main chain portion of a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure, and relates to an image transfer / fixing belt as a second image carrier.
  According to a second aspect of the present invention, in the polybenzimidazole structure according to claim 1, 50% or more of the hydrogen atoms bonded to the secondary amine nitrogen atom constituting the benzimidazole ring are substituted with an alkyl group. The image transfer / fixing belt as the second image carrier according to claim 1.
  According to a third aspect of the present invention, the polybenzimidazole structure according to claim 1 is poly-2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole. The present invention relates to an image transfer / fixing belt which is the second image carrier described above.
  According to a fourth aspect of the present invention, the side chain portion of the polysiloxane structure according to claim 1 is a side chain portion of a dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, or diphenylpolysiloxane structure. The image transfer / fixing belt, which is the second image bearing member according to any one of the above.
  The fifth aspect of the present invention isClaim 15. The second image according to claim 1, wherein one or more types of silicon-based resin particles, fluorine-based resin particles, or nitrogen-containing heat-resistant resin-based resin particles are dispersed and mixed in the heat-resistant resin. The present invention relates to an image transfer / fixing belt which is a carrier.
  A sixth aspect of the present invention is the image transfer as the second image carrier according to any one of claims 1 to 5, wherein one or more electronic conductive materials are dispersed and mixed in the heat resistant resin. -Relating to fixing belts.
  A seventh aspect of the present invention relates to an image transfer / fixing apparatus using the image transfer / fixing belt which is the second image bearing member according to any one of claims 1 to 6.
  The eighth of the present invention isClaim 7The present invention relates to an electrophotographic apparatus equipped with an image transfer / fixing apparatus.
[0012]
The main chain portion of the heat-resistant resin of the present invention has a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure, and the resin itself having a side chain portion of a polysiloxane structure depending from the main chain portion is, for example, PIX (Hitachi Chemical). ), KJR (Shin-Etsu Chemical), known as high-temperature processing type BE (Beregston & Associates). However, these heat-resistant polyimide silicone resins are not suitable for SiO 2 on substrate wafers in the semiconductor manufacturing field.₂It is used for improving the adhesion of the film at high humidity (August 31, 1990, Nikkan Kogyo Shimbun “Silicone Handbook”, pages 501 to 503), which is resistant to electrophotographic transfer and fixing devices. It does not consider improvement of wear.
[0013]
  As a result of intensive studies, the present invention is formed from a heat-resistant resin having a nitrogen-containing heat-resistant main chain portion and a side chain portion of a polysiloxane structure suspended from the main chain portion as an image transfer / fixing belt. Further, by melting and mixing the resin with wax, the resin is melted below the melting point of the resin, and the softening point or melting point is 60 to 140 ° C.10 ⁶ [Pa]Heat resistance and abrasion resistance by using together a toner having a viscoelasticity (the viscoelasticity is a dynamic viscoelasticity measured by applying rotational strain while compressing a sample on a parallel plate) It has been found that an excellent image transfer / fixing apparatus and an electrophotographic apparatus using the same can be provided.
[0014]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a central sectional view of an image forming apparatus capable of forming images on both sides of a recording medium almost simultaneously.
A neutralizing device L, a cleaning device 2, a charging device 3, and a developing device 5 are arranged on the outer periphery of a first image carrier (photosensitive member) 1 that is rotatably supported and rotates in the direction of an arrow. A space for storing optical information emitted from the exposure device 4 is secured between the charging device 3 and the developing device 5. There are four (a, b, c, d) first image carriers (photoconductors) 1, but the components for image formation provided around are the same. The toner colors handled by the developing device 5 are different.
The first image carrier 1 is a photoreceptor in which a layer of a photoconductive material is provided on the surface of an aluminum cylinder having a diameter of about 30 to 100 mm. Part of the photoreceptor 1 is in contact with the second image carrier (intermediate transfer belt) 10.
[0015]
The second image carrier 10 is supported and stretched between the

rotating rollers

11, 12, and 13 so as to be movable in the direction of the arrow. On the back side (inside the loop), the first transfer means 20 is the first transfer means 20. 1 in the vicinity of one image carrier 1. Tensioning means for applying tension to the belt is appropriately provided on one of the above rollers or a roller provided separately. In this example, the first transfer means 20 is a roller type that applies a high voltage, but a charger that discharges from the electrodes can also be adopted. The

rollers

11, 12, 13 are grounded. The roller 11 is a roller that incorporates a heating element.
A second image carrier cleaning device 25 is disposed outside the belt loop. Unnecessary toner remaining on the surface of the second image carrier 10 is wiped off. In this example, the toner is once transferred to the cleaning roller 25A, scraped by the blade 25B, and conveyed to a storage unit (not shown) by the collecting means 25C. The roller 14 arranged to bend the belt cools the belt by a cooling means such as a heat pipe so that the periphery of the photoreceptor is not heated.
[0016]
The exposure device 4 irradiates the uniformly charged surface of the photoconductor as a latent image with optical information corresponding to color image formation by a known laser system. An exposure apparatus comprising an LED array and an image forming means can also be employed.
The second image carrier (intermediate transfer member) 10 has a heat-resistant main chain portion having a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure, and having a side chain portion of a polysiloxane structure suspended from the main chain portion. A heat-resistant belt made of a conductive resin and having a substrate thickness of 20 μm to 600 μm and having a resistance value that enables electrostatic transfer of toner from the first image carrier.
A belt-like third image carrier 100 is provided on the right side of the figure. The heat-resistant third image carrier 100 is supported and stretched between the

rotating rollers

110, 111, 112, and 113 so as to be movable in the direction of the arrow. On the back side (inside the loop), the heating means 30 is provided. Has been deployed.
A third image carrier cleaning device 250 and the like are arranged outside the belt loop. The cleaning device 250 transfers the toner onto the paper and then wipes off any remaining unnecessary toner. The roller 112 that supports the belt is provided with cooling means such as a heat pipe, and cools the third image carrier 100.
[0017]
About transfer and fixing
The advantage of thermal transfer is that high image quality can be obtained. In general, the electrophotographic system uses an electrostatic transfer system. In this case, the transfer may be performed when the transfer paper and the photoconductor are in close contact with each other. However, in the area where the transfer is not in close contact, dust and blemishes occur due to the influence of the discharge and electric field at the time of contact and peeling. Image degradation. Therefore, as in the present invention, the transfer paper is conveyed directly onto the photoconductor without applying an electric field so as not to be displaced, and the toner on the photoconductor is transferred to a transfer belt or transfer paper by heat, Deterioration of the image due to transfer can be prevented.
[0018]
The mechanism of toner thermal transfer is
A temperature between the glass transition temperature (Tg) of the toner and the softening temperature and a constant pressure are simultaneously applied to the transfer paper and the toner. The toner is plastically deformed and bites into the uneven portions of the transfer belt. At that time, the releasability of the belt expressed by the contact angle of the toner with the above characteristics and the surface roughness of the belt is low, and the toner is transferred to the larger roughness. Similarly, in the transfer and fixing to the transfer paper, the toner melts and enters the gap between the fibers on the surface of the transfer paper and adheres by the anchor effect. It does not adhere to a belt with good releasability. The surface roughness Rz of the recording paper is about 30 to 50 μm.
[0019]
Regarding the characteristics required for the second and third image carriers when this transfer method is adopted,
Characteristics required of a belt-like second image carrier
It does not expand and contract, has an appropriate resistance value (surface, volume resistance), and can transfer and carry toner electrostatically from the photoreceptor.
The contact angle between water and the belt is 110 degrees, and the surface roughness (Rz) is 1 to 4 μm.
Characteristics required of a belt-like third image carrier
It must not expand and contract, and can transfer and carry an image from the second image carrier by heating.
The contact angle between water and the belt is 90 degrees, and the surface roughness (Rz) is 5 to 10 μm.
The contact angle between water and the belt indicates the angle formed by the water drop and the belt when one drop of pure water is gently dropped on the belt surface. The surface roughness is measured with a contact-type surface roughness meter in accordance with JIS. did.
[0020]
When obtaining images on both sides of a recording medium (paper),
Light from an LD light source (not shown) by the exposure device 4 passes through an optical component (not shown), and is a photosensitive material indicated as a of the first image carrier (photoconductor) 1 uniformly charged by the charging device 3. A latent image corresponding to the writing information (information corresponding to the color) is formed on the body.
The latent image on the first image carrier 1 is developed by the developing device 5, and a visible image with toner is formed and held on the surface of the first image carrier 1. This toner image is transferred by the first transfer means 20 to the surface of the second image carrier 10 that moves in synchronization with the first image carrier.
The toner remaining on the first image carrier 1 is cleaned and discharged to prepare for the next image forming cycle.
The second image carrier 10 carries the toner image transferred to the surface and moves in the direction of the arrow. A latent image corresponding to another color is written on the first image carrier (photosensitive member) 1 marked b, and developed with a toner of the corresponding color to become a visible image. This image is superimposed on the previous color image already on the second image carrier, and finally four colors are superimposed.
At this time, the third image carrier 100 moves in the direction of the arrow synchronously, and the image formed on the surface of the second image carrier is thermally transferred to the surface of the third image carrier 100. Since the transfer at this time does not involve a recording medium, the heating of the

rollers

11, 30, and 113 is performed under the condition that the toner melts and moves between the belts. After the transfer, residual toner on the surface is removed by the cleaning device 25.
When the second image carrier 10 moves to a predetermined position, a toner image to be created on another surface of the recording medium (paper) is again produced by the first image carrier 1 in the process as described above. At the same time, paper feeding is started.
The toner image of the second image carrier 10 and the toner image of the third image carrier 100 are simultaneously recorded on one side of the recording medium (paper) sent through the registration roller pair 28. It is thermally transferred to the other side.
[0021]
Since the transfer at this time involves a recording medium, the heating of the

rollers

11, 30 and 113 is controlled so as to apply more heat than the previous conditions. The recording medium (paper) is conveyed at a timing so that the position of the image is the same.
The recording medium having the toner images transferred on both sides in the above steps is sent upward and discharged outside the apparatus.
The image transferred from the second image carrier 10 to the recording medium is a normal image on the surface of the first image carrier, and the toner image transferred from the third image carrier 100 to the recording medium is the first image. The surface of the image bearing member (photosensitive member) is exposed to be a reverse image (mirror image). Such an image forming order for page alignment is a known technique for storing image data in a memory, and exposure for switching to a normal / reverse image (mirror image) can also be realized by a known image processing technique.
The second and third image carriers after the transfer remove unnecessary toner remaining on the surface by the

cleaning devices

25 and 250.
[0022]
When obtaining an image on one side of a recording medium (paper)
In the case of single-sided, two methods can be executed, but the case of transferring the toner from the second image carrier to the recording medium without using the step of transferring the toner to the third image carrier 100 will be described. The toner image formed on the surface of the first image carrier 1 is transferred to a recording medium (paper) while being transferred to the second image carrier.
In FIG. 1, the recording medium is positioned between the second image carrier 10 and the third image carrier 100 in synchronization with the toner image formed on the second image carrier 10. The toner is transferred from the second image carrier 10 to the recording medium by the heating of the roller 11 and simultaneously the toner is fixed.
The recording medium moves together with the third image carrier 100, and then the recording medium is separated from the third image carrier 100 and discharged to the paper discharge stack section with the image surface facing down (face down). .
With such a configuration, even if a document over several pages is processed in order from one page, the printed matter is in page order when taken out from the paper discharge stack unit.
In the above example, the color image formation using a plurality of color toners has been described. However, the present invention can also be applied to the creation of a single color image.
[0023]
As the main chain portion of the heat-resistant resin used in the image transfer / fixing belt of the present invention, at least one or more heat-resistant resins such as polyimide (including polyetherimide and polyamideimide), polybenzimidazole, and polyamide (including polyaramid) are included. Although it is used, it is particularly preferable that it is a polyimide or polybenzimidazole type. When a polybenzimidazole-based material is used, water absorption is achieved by using a heat resistant resin in which 50% or more of the hydrogen atoms bonded to the secondary amine nitrogen atoms constituting the benzimidazole ring are substituted with alkyl groups. And the resistance value, elongation, and the like are less affected by temperature and humidity, and the transferability from the first image carrier is stabilized in the second image carrier. Further, transfer between the second and third image carriers to be heated and cooled is particularly preferable because image shift due to elongation is reduced.
Similarly, it is preferable to use poly-2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole.
The side chain portion of the polysiloxane structure suspended from the main chain portion of the heat-resistant resin of the heating medium may be a polysiloxane structure portion such as dimethylpolysiloxane, diphenylpolysiloxane, or methylphenylpolysiloxane, which are straight Any of a type | mold and a non-straight type | mold (for example, branch type and partial net type) may be sufficient.
[0024]
The heat-resistant resin that can be used in the present invention is at least the glass transition temperature in relation to the set temperature and overshoot of the fixing (the temperature rises above the set temperature at the time of fixing temperature control (especially at startup)) and the edge temperature (Tg) needs to be 180 ° C. or higher. The glass transition temperature (Tg) is a temperature at which free rotation occurs between C—C bonds of resin molecules, and the strength of the resin is extremely reduced above this temperature even though the resin itself is not softened or melted. Therefore, the belt material can withstand stress even at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) for a short time, but the image transfer / fixing device can be lengthened at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg). If used for a long time, the base of the belt is deformed, causing problems such as generation of abnormal images and wrinkles of the recording medium. Therefore, the higher the glass transition temperature (Tg), the better, preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher.
In addition, when this equipment is in operation, the temperature changes in a wide temperature range from room temperature to a very high temperature state are repeated, and a pressure nip is applied with a strong force. In this state, a recording medium such as paper enters. Therefore, the belt is required to have heat resistance and mechanical strength that can withstand this severe situation. The heat-resistant resin used in the present invention can meet all of these requirements, and the reason why such heat resistance and mechanical strength are manifested is considered to be due to the structure of the resin molecule and the properties inherent to nitrogen.
That is, unlike the general heat-resistant linear polymer, the heat-resistant resin used in the present invention has a ladder-type (ladder-type) molecular structure by forming an imide ring with a nitrogen atom or a benzene ring. Therefore, as shown in Table 1, even when the molecular cleavage energy is applied to the molecular bond, the probability that all the molecular chains are easily broken is very low. In addition, the cleaved end maintains a very high activity and can be recombined immediately.
[0025]
[Table 1]

[0026]
Furthermore, compared to general aromatic heat-resistant resins, the heat-resistant resin of the present invention has a nitrogen atom in the structure, so that a hydrogen atom remains in the nitrogen atom, such as amide or imidazole, or an amide or imide It is thought that the oxygen atom in the acyl group causes hydrogen bonding between molecules based on this, thereby forming a three-dimensional network structure and further increasing the mechanical strength of the resin. When cross-linking between molecules occurs, the molecules are fixed, and even when partial bond cleavage occurs, they are immediately recombined and the decomposition of the molecules is suppressed. Further, as shown in the present invention, it is possible to further increase the heat resistance and mechanical strength by reinforcing the three-dimensional network structure by positively adding a crosslinking point in addition to the crosslinking inherent to these resins.
In addition, as the endless belt for heating, at least one or more nitrogen-containing heat-resistant resins such as polyimide, polybenzimidazole, and polyamide can be used, but further, a heat-resistant elastic layer such as silicon rubber is provided as a lower layer for improving image quality It may be.
[0027]
The heat-resistant resin according to the present invention is a resin having a form having a heat-resistant main chain portion and a side chain portion of a polysiloxane structure depending from the main chain portion. Friction resistance is overwhelmingly higher than that of fluorine-based resins, and there is almost no fear that the surface will be scraped and deteriorated even after long-term use. In addition, the resin having a polysiloxane side chain portion is exclusive to other resins due to the difference in surface energy, and the heat-resistant main chain portion that becomes a trunk during film formation strongly self-aggregates, and has a polysiloxane structure. A molecular orientation phenomenon occurs in which the side chain part is ejected and aligned at the interface.
It is considered that the releasability of the belt surface is increased by the side chain segments of the polysiloxane structure arranged on the surface in this way. Moreover, the side chain segments of the polysiloxane structure as branches are strongly chemically bonded to the main chain portion of the heat-resistant resin that is strongly self-aggregated, and the side chain segments of the polysiloxane that forms the surface can be removed. It does not occur. Furthermore, the strength of the self-aggregated belt is further increased because the ratio of the portion where the side chain portion of the polysiloxane structure is not bonded in the constitution of the main chain portion of the heat resistant resin.
The same effect can be obtained by the same principle when at least one kind of resin having a main chain portion of a heat-resistant resin and a side chain portion having a polysiloxane structure suspended from the main chain portion is mixed.
[0028]
The heat-resistant resin in the present invention has a heat-resistant main chain portion and a side chain portion of a polysiloxane structure suspended from the main chain portion. The heat-resistant resin has a polysiloxane structure in the main heat-resistant main chain portion. It is only necessary that at least one side chain part hangs down from one main chain part. Conversely, when the number of side chain parts of the suspended polysiloxane structure is too large, the area around one main chain part is a polysiloxane structure. Only the side chain portion of the core, and the properties of the heat-resistant resin of the trunk are lost. Therefore, the preferable value of the side chain in the drooped one main chain portion is preferably less than half of the possible number of side chains.
The heat-resistant resin having a heat-resistant main chain portion according to the present invention and a side chain portion of a polysiloxane structure suspended from the main-chain portion may have a structure as shown in [Chemical Formula 1], and its formation Any method may be used.
[0029]
[Chemical 1]

[0030]
  In the present invention, one or more kinds of silicon-based, fluorine-based, or nitrogen-containing heat-resistant resin particles having a particle diameter of 20 μm or less can be dispersed and used in the heat-resistant resin of the present invention. By dispersing these resin fine particles in such a heat-resistant resin layer, the fine particles can be ejected to the surface and adhesion in a vacuum state can be prevented, and wrinkles due to machine jitter due to adhesion and torsion due to subtle differences in peripheral speed can be prevented. However, if the particle diameter is too small, the effect is lost, so particles of 0.2 to 10 μm are desirable.
  In the present invention,10 ⁷ ΩThe following conductive materials can be used in combination. Specifically, one or more conductive substances such as carbon black, polyacetylene, tetracyanoquinodimethane (TCNQ), ionic surfactants, antimony trioxide, tin oxide, iron oxide can be dispersed and used. . By dispersing these conductive materials in such a resin layer, abnormal charging due to friction can be prevented, and malfunction of the electrophotographic element due to sparks and abnormal images due to toner dust caused by charging of the transfer / fixing device can be prevented. The particle diameter of the conductive material is preferably 1 μm or less.
  The endless belt of the present invention can be produced by so-called coating such as dipping using a mold, spraying, application with a nozzle or the like, and can also be produced by a centrifugal method by rotating a hollow mold.
[0031]
  The toner has a softening point or melting point of 50 to 160 ° C. and a viscosity of 10 to 10 at a temperature equal to or higher than the softening point or melting point.10 ⁶ [Pa]Those having a viscoelastic modulus of 5 are preferred. This is because the image transfer / fixing apparatus of the present invention transfers heat through the belt, and after the transfer / fixing, the belt needs to be cooled, so the melting point of the toner is low. The toner having a low viscosity drop is preferable because it is difficult to offset toward the heating member, and the toner is appropriately deformed by the heating pressure, so that it has good adhesion to the transfer paper and a wide fixing temperature range.
  Further, fixing at a low temperature is achieved by melting and mixing the resin with the wax to obtain a toner that can be dissolved at a melting point or lower of the resin. This has a softening point or melting point of 60 to 140 ° C., and a viscosity of 10 to 10 at a temperature above the softening point or melting point.10 ⁶ [Pa]A toner having a viscoelastic modulus of 2 is prepared.
  When a low melting point resin is used as the main resin, the resin becomes soft, and the resin becomes sticky and the toners are blocked with each other. Further, since the resin is soft, it is difficult to pulverize into fine powder in the pulverization process.
[0032]
  However, when a toner in which a wax and a resin having a high melting point are mixed and mixed is used, the toner resin can be fixed at a low temperature without being softened. In this case, since the resin having high compatibility with the wax is used as a main resin and fixing is performed by using a melting phenomenon at the melting point of the wax, the toner is not softened below the melting temperature of the wax.
  Therefore, problems such as blocking between toners are eliminated, and pulverization is facilitated. By using such a toner, it has become possible to obtain a stable image having a stable fixing property near 100 ° C. and an offset resistance, and a good image.
  In the color toner mixed with the colorant (including black), the amount of the colorant is set to 1% by weight to 30% by weight with respect to the resin amount. For example, when carbon is mixed as a black colorant, the viscosity of the resin may be lowered when the mixing amount is a certain amount or less. The reason for this is not clear, but it is presumed that carbon particles are introduced into the crystal structure of the resin in the carbon kneading step and the structure becomes loose. For a normal toner, a slight decrease in viscosity is not a problem, but the softening point or melting point is 50 to 160 ° C., and the viscosity is 10 to 10 at a temperature above the softening point or melting point.10 ⁶ [Pa]In the case of producing a toner having a viscoelasticity of 2 mm, it is not preferable because even a slight decrease in viscosity causes no offset margin in fixing. According to the experiments by the present inventors, it was necessary for the colorant content to be 1% by weight or more with respect to the resin so as not to cause a decrease in viscosity. In order to obtain a sufficient image density, it is necessary to add 1% by weight or more of a colorant. On the other hand, when the content exceeds 30% by weight, the viscosity is excessively increased, and the adhesiveness to paper is lowered at the time of low-temperature fixing, so that cold offset is easily caused. For this reason, it has been found that the amount of the colorant is 1% by weight or more and 30% by weight or less in order to achieve both image density and fixability.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0034]
Example 1
Polyimide resin varnish
(New Nippon Rika Co., Ltd., Rika Coat PN-20) 9.0 parts by weight
Silicone graft polyimide
= Acrylic vinyl silicone / maleimide copolymer
(Soken Chemicals, LBI-101-1) 1.0 part by weight
N, N-dimethylacetamide (solvent) 90.0 parts by weight
The liquid prepared using was centrifuged with a hollow mold and dried at 170 ° C. for 8 hours.
Thereafter, baking treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature (Tg) of the resin formed at this time was 220 ° C. or higher.
As a result, a mixed film of 60 μm polyimide and silicon resin graft polyimide was formed. The belt thus obtained was set in the apparatus shown in FIG. 1, and the durability test was performed with the fixing temperature set at 185 ° C.
As a result, it was found that there was no problem with abnormal images such as wrapping around the belt or offset, and problems such as peeling failure in the 700,000 sheet passing test with the target of 500,000 sheets, and almost the same as the initial image. Further, the surface of the belt was observed after the test in a 700,000 sheet passing test. However, the belt surface was hardly worn, and the gloss of the surface was hardly changed especially in the portion where the separation claw was hit. Note that when the number exceeds 700,000, the claw part is somewhat worn, and the gloss of the roller surface has changed slightly. If you observe well on the image, you can see the difference in the gloss corresponding to the part where the claw is hit. However, it was not a problem level.
[0035]
Example 2
9.0 parts by weight of polybenzimidazole (manufactured by Clariant)
Silicone graft polyimide
= Acrylic vinyl silicone / maleimide copolymer
(Soken Chemicals, LBI-101-1) 1.0 part by weight
N, N-dimethylacetamide (solvent) 90.0 parts by weight
The liquid prepared using was centrifuged with a hollow mold and dried at 170 ° C. for 8 hours.
Thereafter, baking treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature (Tg) of the resin formed at this time was 430 ° C. or higher.
As a result, a mixed film of 40 μm polybenzimidazole and silicon resin grafted polyimide was formed. The endless belt for image transfer / fixing thus obtained was loaded into the apparatus shown in FIG. 1, and the durability test was performed with the fixing temperature set at 185 ° C.
As a result, there is no problem of abnormal images such as winding around the roller or offset in the 800,000 sheet passing test for the target of 500,000 sheets, and there is no problem that can be immediately recognized by the appearance of the claw marks on the image. I found that it was almost the same as the image. Further, the surface of the roller was observed after the test in a paper passing test of 800,000 sheets, but was hardly worn.
[0036]
Example 3
9.0 parts by weight of polybenzimidazole (manufactured by Clariant)
Silicone graft polyimide
= Acrylic vinyl silicone / maleimide copolymer
(Soken Chemicals, LBI-101-1) 1.0 part by weight
Kayaacyl IB-C20 (manufactured by Kayaku Akzo, peroxide) 2.0 parts by weight
N, N-dimethylacetamide (solvent) 90.0 parts by weight
The liquid prepared using was centrifuged with a hollow mold and dried at 170 ° C. for 8 hours.
Thereafter, baking treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature (Tg) of the resin formed at this time was 430 ° C. or higher.
As a result, a mixed film of 50 μm polybenzimidazole and silicon resin grafted polyimide was formed. The endless belt for image transfer / fixing thus obtained was loaded into the apparatus shown in FIG. 1, and the durability test was performed with the fixing temperature set at 185 ° C.
As a result, there is no problem with abnormal images such as winding around the roller or offset in the 800,000 sheet passing test for the target of 500,000 sheets, and there is no problem that can be immediately recognized by the appearance of the claw marks on the image. I found that it was almost the same as the image. In addition, the surface of the roller was observed after the test in the 800,000 sheet passing test. However, the roller surface was hardly worn, and the gloss of the surface was hardly changed especially in the portion where the claw was hit.
[0037]
Example 4
9.0 parts by weight of polybenzimidazole (manufactured by Clariant)
Silicone graft polyimide
= Acrylic vinyl silicone / maleimide copolymer
(Soken Chemicals, LBI-101-1) 1.0 part by weight
Lubron L-2 10.0 parts by weight
[Daikin, Teflon (registered trademark) powder]
Kayaal IB-C20 (manufactured by Kayaku Akzo, peroxide) 2.0 parts by weight
N, N-dimethylacetamide (solvent) 90.0 parts by weight
The solution prepared using was dried in a hollow mold at 170 ° C. for 8 hours.
Thereafter, baking treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature (Tg) of the resin formed at this time was 430 ° C. or higher.
As a result, a mixed film of 40 μm polybenzimidazole and silicon resin grafted polyimide was formed. The endless belt thus obtained was loaded into the apparatus shown in FIG. 1, and the durability test was performed with the fixing temperature set at 185 ° C.
As a result, there is no problem with abnormal images such as winding around the roller or offset in the 800,000 sheet passing test for the target of 500,000 sheets, and there is no problem that can be immediately recognized by the appearance of the claw marks on the image. I found that it was almost the same as the image. In addition, the surface of the roller was observed after the test in the 800,000 sheet passing test. However, the roller surface was hardly worn, and the gloss of the surface was hardly changed especially in the portion where the claw was hit.
In other examples, wrinkles were occasionally observed, but in this example, there were almost no wrinkles.
[0038]
Example 5
9.0 parts by weight of polybenzimidazole (manufactured by Clariant)
Silicone graft polyimide
= Acrylic vinyl silicone / maleimide copolymer
(Soken Chemicals, LBI-101-1) 1.0 part by weight
Conductive carbon
(Lion Akzo, Ketjen Black EC) 4.0 parts by weight
Kayaacyl IB-C20 (manufactured by Kayaku Akzo, peroxide) 2.0 parts by weight
N, N-dimethylacetamide (solvent) 90.0 parts by weight
The solution prepared using was dried in a hollow mold at 170 ° C. for 8 hours.
Thereafter, baking treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature (Tg) of the resin formed at this time was 430 ° C. or higher.
As a result, a mixed film of 40 μm polybenzimidazole and silicon resin grafted polyimide was formed. The belt thus obtained was loaded into the apparatus shown in FIG. 1, and the durability test was performed with the fixing temperature set at 185 ° C.
As a result, there is no problem of abnormal images such as winding around the roller or offset in the 800,000 sheet passing test for the target of 500,000 sheets, and there is no problem that can be immediately recognized by the appearance of the claw marks on the image. I found that it was almost the same as the image. In addition, the surface of the roller was observed after the test in the 800,000 sheet passing test. However, the roller surface was hardly worn, and the gloss of the surface was hardly changed especially in the portion where the claw was hit.
In other examples, malfunctions due to sparks and abnormal images such as toner dust were observed at low temperatures and low humidity. However, in this example, no such problems occurred.
[0039]
Comparative Example 1
The belt coated with PFA on polyimide was worn by 400,000 sheets, and the surface layer of the claw portion on the roller surface was scraped to expose the imide surface, and the toner adhered to that portion. Moreover, peeling of the surface layer was observed in addition to the claw marks. A small amount of offset accumulated into a toner lump appeared on the image as black spots.
[0040]
Example 6
  A toner having the following resin configuration was prototyped.
    75% by weight of cyclized isoprene
    Carnauba wax 25% by weight
  10 parts by weight of carbon black was added as a colorant to the base resin.
  The toner had a softening point of 82 ° C. and a minimum fixing temperature of 86 ° C. The viscoelasticity at 110 ° C. is 1 ×10 ⁴ [Pa]Met.
  Using this toner, an image was formed by the apparatus of the present invention. When the image was formed with the process linear velocity of 200 mm / sec and the fixing temperature of 105 ° C. and the belt of Example 5 was mounted, there was no offset during transfer / fixing, the solid image density was sufficient, and the fine line It was a clear and good image with high resolution and little dust. Although 500,000 sheets were printed in this state, the initial image quality was maintained, and it was found that the toner was excellent in durability with no problems such as toner blocking in the developing unit and no occurrence of offset. (Similar results have been obtained with colorants.)
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, an image transfer / fixing belt having excellent heat resistance, abrasion resistance and releasability (or repellency) is provided, and the transfer / fixing system having the image transfer / fixing belt is provided. The toner capable of improving the durability of the toner can be provided, and an image transfer / fixing apparatus using the system and an electrophotographic apparatus equipped with the image transfer / fixing apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central sectional view of an image forming apparatus capable of forming images on both sides of a recording medium almost simultaneously.
[Explanation of symbols]
A Output direction
B Opening / closing frame rotation direction
BU belt unit
L Static elimination lamp
1 First image carrier (photoreceptor)
2 Cleaning device for first image carrier (photoconductor)
3 Charging device
4 Exposure equipment
5 Development device
10 Second image carrier (intermediate transfer belt)
11 Roller (support shaft of the second image carrier)
12 Roller (support shaft of the second image carrier)
13 Roller (support shaft of second image carrier)
14 Roller (support shaft and belt cooling of second image carrier)
20 First transfer means
25 Cleaning device (for second image carrier)
25A Cleaning roller
25B blade
25C recovery means
28 Registration roller pair
30 Heating device
100 Third image carrier (intermediate transfer belt)
110 roller (support shaft of the third image carrier)
111 roller (support shaft of the third image carrier)
112 roller (support shaft and belt cooling of the third image carrier)
113 roller (support shaft of third image carrier)
250 Cleaning device (for third image carrier)
250A Cleaning roller
250B blade
250C recovery means

Claims

A first visible image is formed on the surface of the first image carrier with colored toner, and the visible images are transferred onto the second image carrier by the first transfer means, and then the second image is formed on one surface of the recording medium. An image transfer / fixing device for fixing at the same time as the transfer in the nip formed by pressing by the heat transfer means and the third heat transfer means, or the first visible image on the second image carrier is the third image. The image is transferred to the carrier at once by the second heat transfer means, and then the second visible image is formed by the first image carrier, transferred to the second image carrier, and the second visible image A second image transfer / fixing apparatus in which the first visible image is fixed to both sides of the recording medium at the same time as transfer at a nip formed by being pressed by the second heat transfer means and the third heat transfer means. The image transfer / fixing belt, which is an image carrier, is made of at least two kinds of heat-resistant resins, The heat-resistant resin main chain portion has a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure, and is formed of a resin having a side chain portion of a polysiloxane structure that is suspended from the main chain portion. The image transfer / fixing belt, which is a second image carrier, also has a main chain portion of a polyimide structure, a polybenzimidazole structure, or a polyamide structure.

The polybenzimidazole structure according to claim 1, wherein 50% or more of hydrogen atoms bonded to secondary amine nitrogen atoms constituting the benzimidazole ring are substituted with alkyl groups. An image transfer / fixing belt, which is the second image bearing member according to 1.

2. The second image carrier according to claim 1, wherein the polybenzimidazole structure according to claim 1 is poly-2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole. Body image transfer and fixing belt.

The side chain portion of the polysiloxane structure according to claim 1 is a side chain portion of a dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, or diphenylpolysiloxane structure. 2. An image transfer / fixing belt, which is an image bearing member.

To claim 1 heat resin according, silicone resin particles, according to claim 1, fluorine-based resin particles or a nitrogen-containing heat-resistant resin-based resin particles is characterized in that it is dispersed and mixed one or more An image transfer / fixing belt which is the second image carrier.

6. The image transfer / fixing belt as the second image carrier according to claim 1, wherein at least one electron conductive substance is dispersed and mixed in the heat resistant resin.

An image transfer / fixing apparatus using the image transfer / fixing belt, which is the second image bearing member according to claim 1.

An electrophotographic apparatus equipped with the image transfer / fixing apparatus according to claim 7 .