JP4351031B2 - Endless belt - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の装置において、転写紙等の転写材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等に用いられるエンドレスベルトに関する。 The present invention relates to an endless belt used for a fixing belt or the like used in a fixing unit that fixes a toner image transferred onto a transfer material such as transfer paper by heating in an apparatus such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, or a printer. .
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、印刷・複写の最終段階では、転写紙等の転写材上のトナーを加熱溶融して、転写紙上に定着させている。その定着方法としては、熱定着方式が一般的であり、従来より熱ローラー定着法が汎用されている。この熱ローラー定着法では、内部に熱ヒーターを持ち、外周を離型性の良いゴム又は樹脂で被覆したヒートローラーとゴムローラーからなる一対のローラーを圧接させ、そのローラー間にトナー画像が形成された転写紙を通過させてトナーを加熱溶融し、トナーを転写紙上に融着させている。この熱ローラー定着法は、ヒートローラー全体が所定の温度に保持され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。即ち、装置の運転開始時に、ヒートローラーを所定の温度にまで加熱する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待ち時間が発生する。しかも、ヒートローラー全体を加熱しなければならないため、消費電力も大きい。 In an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, and a printer, toner on a transfer material such as transfer paper is heated and melted and fixed on the transfer paper at the final stage of printing and copying. As a fixing method, a heat fixing method is generally used, and a heat roller fixing method has been widely used. In this heat roller fixing method, a toner image is formed between a pair of rollers each having a heat roller having a heat heater inside and coated with a rubber or resin having a good releasability and a rubber roller. The toner is heated and melted by passing through the transfer paper, and the toner is fused on the transfer paper. This 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 the operation of the apparatus, a time for heating the heat roller to a predetermined temperature is required, so that a waiting time is generated from when the power is turned on until the operation becomes possible. And since the whole heat roller must be heated, power consumption is also large.
そこで、近年、フィルム状のエンドレスベルトを介して、ヒーターにより転写紙上のトナーを加熱するエンドレスベルト定着法が提案されている。このエンドレスベルト定着法では、定着用ベルトとゴムローラーを圧接させ、この間にトナー画像が形成された転写紙を通過させてヒーターにより加熱し、トナーを転写紙に融着して定着させる。この定着法では、薄いフィルム状のベルトを介するだけで、ヒーターにより実質的に直接加熱するため、加熱部が短時間で所定の温度に達し、電源投入後の待ち時間を大幅に削減することができる。更に、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。 Therefore, in recent years, an endless belt fixing method has been proposed in which the toner on the transfer paper is heated by a heater via a film-like endless belt. In this endless belt fixing method, a fixing belt and a rubber roller are brought into pressure contact with each other, a transfer paper on which a toner image is formed is passed between them and heated by a heater, and the toner is fused and fixed on the transfer paper. In this fixing method, since the heater is substantially directly heated only through a thin film belt, the heating unit reaches a predetermined temperature in a short time, and the waiting time after power-on can be greatly reduced. it can. Furthermore, since only a necessary part is heated, there is an advantage that power consumption is low.
しかし、エンドレスベルト定着法は、熱ローラー定着法と同様にヒーターによる加熱方式を採用しているため、依然として放熱量が大きく、十分な定着のためにはヒーター温度を定着に必要な温度よりもかなり高い温度に設定し、更に、転写紙の通過速度を遅くして定着時間を十分に与える必要がある。このため最近では、フィルム状のエンドレスベルトに金属を含む発熱層を設け、電磁誘導によりこの発熱層に渦電流を発生させ、これにより生じたジュール熱により加熱する電磁誘導加熱方式が採用されている(例えば、特許文献1参照。)。即ち、この発熱層が発熱体になって加熱するものである。 However, the endless belt fixing method employs a heating method using a heater, similar to the heat roller fixing method, so the heat dissipation is still large and the heater temperature is considerably higher than the temperature required for fixing for sufficient fixing. It is necessary to set a high temperature and slow down the passing speed of the transfer paper to give a sufficient fixing time. Therefore, recently, an electromagnetic induction heating method has been adopted in which a heat generation layer containing metal is provided on a film-like endless belt, eddy current is generated in the heat generation layer by electromagnetic induction, and heating is performed by Joule heat generated thereby. (For example, refer to Patent Document 1). That is, this heat generating layer becomes a heat generating element and is heated.
ヒーターによる加熱方式の場合、複写の高速化を実現するためにはヒーター温度を定着温度よりかなり高い温度まで昇温しなければならないのに対し、電磁誘導加熱方式を採用すると、発熱体(発熱層)が定着部に近接しているため、発熱体温度を定着温度とほぼ同じにすることができる。加えて、電磁誘導による発熱であるため、昇温までの時間を従来より短縮することができる。
しかし、電磁誘導加熱方式による加熱を長期間行うと、発熱層に含まれる金属が空気中の酸素、硫黄等によって酸化されたり硫化されたりして劣化する場合がある。このようにして発熱層に含まれる金属が酸化や硫化により、金属酸化物や金属硫化物に変化すると、定着ベルトの特性が低下し、また、これらの金属酸化物、金属硫化物の影響により定着ベルトを構成する樹脂が分解され、定着ベルトの機能が低下するといった問題がある。 However, when heating by the electromagnetic induction heating method is performed for a long time, the metal contained in the heat generation layer may be deteriorated by being oxidized or sulfided by oxygen, sulfur, etc. in the air. When the metal contained in the heat generating layer is changed to metal oxide or metal sulfide by oxidation or sulfurization, the characteristics of the fixing belt are deteriorated, and the fixing is caused by the influence of these metal oxide or metal sulfide. There is a problem that the resin constituting the belt is decomposed and the function of the fixing belt is lowered.
そこで、本発明は上記従来の問題を解決するためになされたものであり、電磁誘導加熱方式による加熱を長期間行っても定着用ベルト等の特性や機能が低下しないエンドレスベルトを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides an endless belt in which characteristics and functions of a fixing belt and the like are not deteriorated even when heating by an electromagnetic induction heating method is performed for a long period of time. is there.
本発明は、金属を含む発熱層を備えた環状のエンドレスベルトであって、前記金属がその表面の少なくとも一部に改質層を備えていることを特徴とするエンドレスベルトを提供する。 The present invention provides an annular endless belt having a heat generating layer containing a metal, wherein the metal has a modified layer on at least a part of its surface.
本発明のエンドレスベルトは、発熱層に含まれる金属の表面の少なくとも一部に改質層を備えているため、上記金属の酸化や硫化が抑制され、電磁誘導加熱方式による加熱を長期間行っても定着用ベルト等の特性や機能の低下を防止できる。 Since the endless belt of the present invention includes a modified layer on at least a part of the surface of the metal included in the heat generating layer, oxidation and sulfurization of the metal are suppressed, and heating by an electromagnetic induction heating method is performed for a long time. Also, it is possible to prevent deterioration of characteristics and functions of the fixing belt and the like.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明のエンドレスベルトの一例を説明する。図1は本発明のエンドレスベルトの一例を示す断面図であり、図2は図1のA−A部の拡大要部断面図である。本実施形態のエンドレスベルト1は、その最外層にフッ素樹脂からなり且つその外面が成形面からなる離型層2、離型層2の次に第1の接着層3、第1の接着層3の次に弾性層4、弾性層4の次に2層からなる第2の接着層5a、5b、及び第2の接着層5bの次に支持層6(第1支持層6a、第2支持層6b、第3支持層6c、第4支持層6d)と発熱層7(第1発熱層7a、第2発熱層7b、第3発熱層7cを備えている。
First, an example of the endless belt of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an endless belt according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an AA portion of FIG. The endless belt 1 according to the present embodiment includes a
先ず、離型層2について説明する。離型層2は、フッ素樹脂からなり且つその外面に成形面を備えている。本実施形態のエンドレスベルト1は、その最外層にフッ素樹脂からなる離型層2を備えているため、優れた離型性を有する。更に、その離型層2の外面は成形面で形成されているため、離型層2の外面が滑らかであり、成形フリー面で形成された離型層に比べてより優れた離型性を有する。なお、ここで成形面とは、成形時に金型に接していた面をいう。また、成形フリー面とは、成形時に金型に接していなかった面をいう。
First, the
離型層2に用いるフッ素樹脂は、四フッ化エチレン重合体(PTFE)、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、及びフッ化エチレン−プロピレン共重合体(PFEP)からなる群から選択された少なくとも1つであることが好ましい。これらのフッ素樹脂を離型層2として用いたエンドレスベルトは、定着性、表面硬度、表面導電性、表面離型性、表面粗度、耐久性、膜厚自由度の点で優れているが、特にトナーの定着性、離型性及び離型層の耐久性に優れている。なお、上記フッ素樹脂の中に必要に応じて、導電材、耐摩耗材、良熱伝導材をフィラーとして添加することもできる。
The fluororesin used for the
また、離型層2の厚さは、5〜50μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、離型層の摩耗耐久性が良好で、表面硬度を高く維持しつつ、離型層2が硬化してしまうことがない。特に、15〜25μmの範囲がより好ましい。
Moreover, it is preferable that the thickness of the
次に、弾性層4について説明する。本実施形態のエンドレスベルト1は、その最外層と最内層の間に弾性層4を備えているため、優れた定着性を有する。弾性層4は、JIS硬度がA1〜A80度のシリコーンゴムからなることが好ましい。このJIS硬度範囲であれば、弾性層4の強度の低下、密着性の不良を防止しつつ、トナーの定着性の不良を防止できる。このシリコーンゴムとしては具体的には、1成分系、2成分系又は3成分系以上のシリコーンゴム、LTV型、RTV型又はHTV型のシリコーンゴム、縮合型又は付加型のシリコーンゴム等を使用できる。
Next, the
また、弾性層4の厚さは、30〜2000μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、弾性層4の弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができて省エネルギー効果を発揮できる。特に、100〜300μmの範囲がより好ましい。
Moreover, it is preferable that the thickness of the
次に、支持層6について説明する。本実施形態のエンドレスベルト1は、その内側に支持層6を備えているため、優れた強度を有する。本実施形態では、支持層6は、第1支持層6a、第2支持層6b、第3支持層6c、第4支持層6dの4層からなるが、4層には限定されず、単層であってもよい。支持層6は、耐熱性合成樹脂からなることが好ましい。定着用ベルト等は通常200℃程度に加熱して使用されるからである。そこで、上記耐熱性合成樹脂としては、ポリイミド(PI)又はポリアミドイミド(PAI)であることが好ましい。これらの樹脂は、強度、耐熱性、価格性等に優れているからである。
Next, the
また、支持層6a〜6dの各厚さは、5〜100μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、支持層の強度、摩耗耐久性を維持しつつ、可撓性を低下させず、断熱性を低く抑えることができて省エネルギー効果を発揮できる。特に、5〜60μmの範囲がより好ましい。また、各支持層6a〜6dの厚さは、それぞれ等しくても異なっていてもよい。 Moreover, it is preferable that each thickness of the support layers 6a-6d is 5-100 micrometers. If it is this thickness range, while maintaining the strength and wear durability of the support layer, the heat insulation can be kept low without lowering the flexibility, and the energy saving effect can be exhibited. In particular, the range of 5 to 60 μm is more preferable. Further, the thicknesses of the support layers 6a to 6d may be equal or different.
次に、発熱層7について説明する。本実施形態のエンドレスベルト1は、その内側に、金属を含む発熱層7を備えているため、電磁誘導等により上記金属を発熱させ、これによりエンドレスベルト1をより直接的に加熱することが可能となり、電源投入後の待ち時間のより短縮化、より省エネルギー化が可能となる。本実施形態では、発熱層7は、第1発熱層7a、第2発熱層7b、第3発熱層7cの3層からなるが、3層には限定されず、単層であってもよい。また、発熱層7を設ける位置は限定されないが、本実施形態では、発熱層7a〜7cを支持層6a〜6dと交互に積層して設けた。このように多層構造にすることにより、電磁誘導等による加熱効果をより高めることができる。
Next, the
発熱層7は、発熱体である金属のみからなる単一層としても形成できるが、耐熱性合成樹脂の中に金属からなるフィラーを混合させたものが好適に用いられる。耐熱性合成樹脂としては、ポリイミド(PI)又はポリアミドイミド(PAI)であることが好ましい。これらの樹脂は、支持層6として使用できる樹脂と同じであり、強度、耐熱性、価格性等に優れているからである。
Although the
また、発熱層7a〜7cの各厚さは、3〜35μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、電磁誘導等による加熱効果をより高めることができる。特に、5〜30μmの範囲がより好ましい。また、各発熱層7a〜7cの厚さは、それぞれ等しくても異なっていてもよい。
Moreover, it is preferable that each thickness of the heat-
また、発熱層7に含まれ、電磁誘導等により発熱する金属としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、ステンレス(SUS)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)等を用いることができるが、特に銀(Ag)はその発熱性能が優れているので最も好ましい。また、これらの金属を発熱フィラーとして用いる場合は、複数の種類の金属からなる発熱フィラーを混合して用いることもできる。
In addition, as a metal contained in the
上記金属を発熱フィラーとして用いる場合、発熱フィラーと上記耐熱性合成樹脂との混合比は、耐熱性合成樹脂:発熱フィラー=1重量部:99重量部〜80重量部:20重量部であることが好ましく、より好ましくは、耐熱性合成樹脂:発熱フィラー=10重量部:90重量部〜50重量部:50重量部である。 When the metal is used as a heat-generating filler, the mixing ratio of the heat-generating filler and the heat-resistant synthetic resin is heat-resistant synthetic resin: heat-generating filler = 1 part by weight: 99 parts by weight to 80 parts by weight: 20 parts by weight. Preferably, heat-resistant synthetic resin: exothermic filler = 10 parts by weight: 90 parts by weight to 50 parts by weight: 50 parts by weight.
また、発熱層7を独立して設けない場合には、離型層2、支持層6及び弾性層4の少なくとも一層に金属からなるフィラーを含有させて発熱層を兼ねさせてもよい。
In the case where the
発熱層7に含まれ、電磁誘導等により発熱する金属は、その表面の少なくとも一部に改質層を備えている。これにより、電磁誘導加熱方式による加熱を長期間行っても、発熱層7に含まれる金属が空気中の酸素、硫黄などによって酸化されたり硫化されたりして劣化することを抑制できる。
The metal contained in the
ここで、改質層とは、上記金属と空気中の酸素、硫黄等との反応を抑制する層を意味し、より具体的には、上記金属を、チオン基又はメルカプト基を有する有機化合物、及び含窒素ヘテロ環化合物から選ばれる少なくとも一つの有機化合物と反応させることにより形成された改質層である。 Here, the modified layer means a layer that suppresses the reaction between the metal and oxygen, sulfur, etc. in the air, and more specifically, the metal is an organic compound having a thione group or a mercapto group, And a modified layer formed by reacting with at least one organic compound selected from nitrogen-containing heterocyclic compounds.
上記チオン基又はメルカプト基を有する有機化合物としては、チオン基又はメルカプト基を有する含窒素ヘテロ環化合物が特に好ましい。この化合物はチオン基又はメルカプト基を2個以上有していてもよい。また、この化合物の含窒素ヘテロ環としては、イミダゾール、イミダゾリン、チアゾール、チアゾリン、オキサゾール、オキサゾリン、ピラゾリン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジン等が挙げられる。 The organic compound having a thione group or a mercapto group is particularly preferably a nitrogen-containing heterocyclic compound having a thione group or a mercapto group. This compound may have two or more thione groups or mercapto groups. Examples of the nitrogen-containing heterocycle of this compound include imidazole, imidazoline, thiazole, thiazoline, oxazole, oxazoline, pyrazoline, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, triazine and the like.
上記化合物の具体例としては、2−メルカプト−4−フェニルイミダゾール、2−メルカプト−1−ベンジルイミダゾール、2−メルカプト−1−ブチル−ベンズイミダゾール、1,3−ジベンジル−イミダゾリジン−2−チオン、2−メルカプト−4−フェニルチアゾール、3−ブチル−ベンゾチアゾリン−2−チオン、3−ドデシル−ベンゾチアゾリン−2−チオン、2−メルカプト−4,5−ジフェニルオキサゾール、3−ペンチル−ベンゾオキサゾリン−2−チオン、1−フェニル−3−メチルピラゾリン−5−チオン、3−メルカプト−4−アリル−5−ペンタデシル−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプト−5−ノニル−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプト−4−アセタミド−5−ヘプチル−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプト−4−アミノ−5−ヘプタデシル−1,2,4−トリアゾール、2−メルカプト−5−フェニル−1,3,4−チアジアゾール、2−メルカプト−5−n−ヘプチル−オキサジアゾール、2−メルカプト−5−n−ヘプチル−オキサジアゾール、2−メルカプト−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、2−ヘプタデシル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール、5−メルカプト−1−フェニル−テトラゾール、3−メルカプト−4−メチル−6−フェニル−ピリダジン、2−メルカプト−5,6−ジフェニル−ピラジン、2−メルカプト−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−アミノ−4−メルカプト−6−ベンジル−1,3,5−トリアジン、4−ジブチルアミノ−2,6−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン、4−エトキシ−2,6−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン、4−メチル−2,6−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。これらの中でも特に、2個のメルカプト基を有するトリアジン化合物が好ましい。 Specific examples of the compound include 2-mercapto-4-phenylimidazole, 2-mercapto-1-benzylimidazole, 2-mercapto-1-butyl-benzimidazole, 1,3-dibenzyl-imidazolidine-2-thione, 2-mercapto-4-phenylthiazole, 3-butyl-benzothiazoline-2-thione, 3-dodecyl-benzothiazoline-2-thione, 2-mercapto-4,5-diphenyloxazole, 3-pentyl-benzoxazoline-2 -Thione, 1-phenyl-3-methylpyrazolin-5-thione, 3-mercapto-4-allyl-5-pentadecyl-1,2,4-triazole, 3-mercapto-5-nonyl-1,2,4-triazole 3-mercapto-4-acetamido-5-heptyl-1,2,4-tria 3-mercapto-4-amino-5-heptadecyl-1,2,4-triazole, 2-mercapto-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole, 2-mercapto-5-n-heptyl-oxa Diazole, 2-mercapto-5-n-heptyl-oxadiazole, 2-mercapto-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole, 2-heptadecyl-5-phenyl-1,3,4-oxa Diazole, 5-mercapto-1-phenyl-tetrazole, 3-mercapto-4-methyl-6-phenyl-pyridazine, 2-mercapto-5,6-diphenyl-pyrazine, 2-mercapto-4,6-diphenyl-1 , 3,5-triazine, 2-amino-4-mercapto-6-benzyl-1,3,5-triazine, 4-dibutylamino-2,6-dimethyl Mercapto-1,3,5-triazine, 4-ethoxy-2,6-dimercapto-1,3,5-triazine, and 4-methyl-2,6-dimercapto-1,3,5-triazine. Among these, a triazine compound having two mercapto groups is particularly preferable.
また、上記含窒素ヘテロ環化合物としては、イミダゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、トリアゾール化合物、ベンゾトリアゾール化合物、チアジアゾール化合物、オキサジアゾール化合物、及びテトラゾール化合物から選ばれる少なくとも一つの化合物であることが好ましい。 The nitrogen-containing heterocyclic compound is preferably at least one compound selected from imidazole compounds, benzimidazole compounds, triazole compounds, benzotriazole compounds, thiadiazole compounds, oxadiazole compounds, and tetrazole compounds.
上記金属と上記有機化合物とは、上記有機化合物をアルカリ水溶液に溶解し、その溶液中に上記金属を浸漬することにより反応させることができる。この溶液中の上記有機化合物の濃度は、溶液1dm3当たり0.05〜10g程度が適当であり、好ましくは0.5〜5gの範囲である。 The metal and the organic compound can be reacted by dissolving the organic compound in an alkaline aqueous solution and immersing the metal in the solution. The concentration of the organic compound in this solution is suitably about 0.05 to 10 g, preferably 0.5 to 5 g, per 1 dm 3 of the solution.
次に、第1の接着層3について説明する。第1の接着層3は、離型層2と弾性層4との間に配置される接着層である。第1の接着層3は、フッ素ゴムプライマーからなることが好ましく、具体的には、VDF−HFP系、VDF−HFP−TFE系、VDF−PFP系、VDF−PFP−TFE系、VDF−PFMVE−TFE系、VDF−CTFE系等のフッ素ゴムを用いることができる。
Next, the first
また、第1の接着層3の厚さは、1〜20μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、塗布ムラが生じないため密着力のバラツキがなく、塗布も容易である。特に、2〜10μmの範囲がより好ましい。
Moreover, it is preferable that the thickness of the 1st
次に、第2の接着層5について説明する。第2の接着層5の厚さは、2〜10μmであることが好ましい。この厚さ範囲であれば、密着性がより良好となり、塗布も容易になる。 Next, the second adhesive layer 5 will be described. The thickness of the second adhesive layer 5 is preferably 2 to 10 μm. If it is this thickness range, adhesiveness will become more favorable and application | coating will also become easy.
また、第2の接着層5は、厚さ1〜5μmのシリコーンゴム用プライマー層5aと、厚さ1〜5μmのフッ素ゴムプライマー層5bの2層からなることが好ましい。2層構造とすることにより、弾性層4と支持層6との接着をより強固にできるからである。ここで、シリコーンゴム用プライマー層5aの材料としては、ビニルシラン、アクリルシラン、エポキシシラン、アミノシラン等のシランカップリング剤が使用できる。また、フッ素ゴムプライマー層5bの材料としては、VDF−HFP系、VDF−HFP−TFE系、VDF−PFP系、VDF−PFP−TFE系、VDF−PFMVE−TFE系、VDF−CTFE系等のフッ素ゴムを用いることができる。
Moreover, it is preferable that the 2nd contact bonding layer 5 consists of two layers of the
また、上記弾性層4、支持層6、第1の接着層3及び第2の接着層5の中に必要に応じて、導電材、良熱伝導材、引張り強度補強材をフィラーとして添加することもできる。
Moreover, a conductive material, a good heat conductive material, and a tensile strength reinforcing material are added as fillers to the
次に、本発明のエンドレスベルトの製造方法の一例を説明する。図3は本発明のエンドレスベルトの製造方法の一例を説明する断面図であり、図4は図3のB−B部の拡大要部断面図である。本実施形態のエンドレスベルトの製造方法は、フッ素樹脂からなる離型層2を成形型8の環状の外周面に塗布し、離型層2の上に第1の接着層3を塗布し、その後これらを所定の温度で焼成した後、第1の接着層3の上に弾性層4を塗布して所定の温度で焼成し、次いで弾性層4の上に2層からなる第2の接着層5a、5bを塗布して乾燥させる。その後、第2の接着層5bの上に第1支持層6a、第1発熱層7a、第2支持層6b、第2発熱層7b、第3支持層6c、第3発熱層7c、第4支持層6dをこの順番に塗布して所定の温度で焼成する。
Next, an example of the manufacturing method of the endless belt of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of the method of manufacturing an endless belt according to the present invention, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the BB part of FIG. In the manufacturing method of the endless belt according to the present embodiment, the
最後に、図5に示すように、エンドレスベルト1を裏返してめくりながら成形型8から離脱させる。これにより、図1に示すように最外層にフッ素樹脂からなり且つその外面が成型面からなる離型層2を有し、その最内層に支持層6及び発熱層7を有し、最外層と最内層の間に中間層として弾性層4を備えている本実施形態の環状のエンドレスベルト1が完成する。なお、図5では接着層は省略している。
Finally, as shown in FIG. 5, the endless belt 1 is turned away from the mold 8 while turning over. Thus, as shown in FIG. 1, the outermost layer has a
離型層2の焼成温度は、330〜430℃であることが好ましい。この温度範囲であれば、離型層2の成膜性も良好で、離型層2の劣化も発生しない。
The firing temperature of the
また、弾性層4の焼成温度は、150〜300℃であることが好ましい。この温度範囲であれば、弾性層4の揮発分の残留、強度不足を防止しつつ、弾性層4の劣化及び硬化が発生しない。
Moreover, it is preferable that the calcination temperature of the
更に、支持層6(6a〜6d)及び発熱層7(7a〜7c)の焼成温度は、150〜300℃であることが好ましい。この温度範囲であれば、支持層6及び発熱層7の強度低下もなく、また弾性層4を劣化させることもない。
Furthermore, it is preferable that the calcination temperature of the support layer 6 (6a-6d) and the heat generating layer 7 (7a-7c) is 150-300 degreeC. Within this temperature range, the strength of the
なお、本実施形態で用いる成形型としては、黄銅製、ステンレス製、鉄製、アルミニウム製等のパイプ状の成形型又はガラス製の成形型を用いることができる。 In addition, as a shaping | molding die used by this embodiment, pipe-shaped shaping | molding molds, such as a product made from brass, stainless steel, iron, and aluminum, or a glass-made shaping die can be used.
以下、実施例と比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples.
(実施例1)
<発熱層材料の調製と発熱層試料の作製>
平均粒径9μmの銀フレークと、ポリイミドワニス(I.S.T.製“RC−5057”)とを混合して発熱層材料を調製した。ポリイミドワニスと銀フレークとの混合比は、体積比でポリイミドワニス:銀フレーク=1:1とした。
(Example 1)
<Preparation of heat generation layer material and preparation of heat generation layer sample>
A heat generation layer material was prepared by mixing silver flakes having an average particle size of 9 μm and polyimide varnish (“RC-5057” manufactured by IST). The mixing ratio of the polyimide varnish and the silver flakes was polyimide varnish: silver flakes = 1: 1 by volume.
次に、この発熱層材料をガラス基板上に塗布し、250℃にて1時間焼成して発熱層試料を作製した。 Next, this heat generation layer material was apply | coated on the glass substrate, and it baked at 250 degreeC for 1 hour, and produced the heat generation layer sample.
<処理液の調製>
有機化合物として2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジンを2g、ジエチレングリコールを50g、水酸化ナトリウムを4g、リン酸水素二カリウムを2.5g及び85%のリン酸を20g準備し、これらを水1dm3に溶解して処理液を調製した。
<Preparation of treatment solution>
As an organic compound, 2 g of 2-dibutylamino-4,6-dimercapto-s-triazine, 50 g of diethylene glycol, 4 g of sodium hydroxide, 2.5 g of dipotassium hydrogen phosphate and 20 g of 85% phosphoric acid were prepared. These were dissolved in 1 dm 3 of water to prepare a treatment solution.
<発熱層試料の処理>
上記発熱層試料を上記処理液に2分間浸漬した後、発熱層試料を処理液から取り出して水洗した後に自然乾燥させて、処理済発熱層試料を作製した。
<Processing of heat generation layer sample>
After the heat generating layer sample was immersed in the treatment solution for 2 minutes, the heat generation layer sample was taken out of the treatment solution, washed with water, and then naturally dried to prepare a processed heat generation layer sample.
なお、ポリイミドワニスに銀フレークを混合しているために、試料がポーラスな状態となり、処理液はポリイミドワニス中に含まれる銀フレークにも到達する。 In addition, since silver flakes are mixed in the polyimide varnish, the sample is in a porous state, and the treatment liquid reaches the silver flakes contained in the polyimide varnish.
また、比較のために、上記処理液で処理していないこと以外は上記処理済発熱層試料と同様にして作製した未処理発熱層試料を準備した。 For comparison, an untreated exothermic layer sample was prepared in the same manner as the treated exothermic layer sample except that it was not treated with the treatment liquid.
<処理効果の確認>
上記処理済発熱層試料と上記未処理発熱層試料とを、250℃の熱風循環炉に100時間放置した後、それぞれの発熱層の表面を観察した。その結果、処理済発熱層試料では大きな変化は見られなかったのに対し、未処理発熱層試料では発熱層が茶色っぽく変色した。これは、未処理発熱層試料では、発熱層に含まれる銀フレークが空気中の酸素によって酸化され、酸化された銀が加水分解の触媒となりポリイミドワニスを分解したことによるものと考えられる。
<Confirmation of treatment effect>
The treated exothermic layer sample and the untreated exothermic layer sample were left in a hot air circulating furnace at 250 ° C. for 100 hours, and then the surface of each exothermic layer was observed. As a result, no significant change was observed in the treated exothermic layer sample, whereas in the untreated exothermic layer sample, the exothermic layer turned brownish. This is considered to be because, in the untreated heat generation layer sample, silver flakes contained in the heat generation layer were oxidized by oxygen in the air, and the oxidized silver became a hydrolysis catalyst and decomposed the polyimide varnish.
(実施例2)
<発熱体金属の処理>
発熱体金属としては、平均粒径9μmの銀フレークを用いた。この銀フレークを下記処理により、その表面に改質層を形成した。
(Example 2)
<Processing of heating element metal>
As the heating element metal, silver flakes having an average particle diameter of 9 μm were used. A modified layer was formed on the surface of this silver flake by the following treatment.
先ず、有機化合物として2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン2g、ジエチレングリコール50g、水酸化ナトリウム4g、リン酸水素二カリウム2.5g及び85%のリン酸20gを水1dm3に溶解して処理液を調製した。 First, 2 g of 2-dibutylamino-4,6-dimercapto-s-triazine, 50 g of diethylene glycol, 4 g of sodium hydroxide, 2.5 g of dipotassium hydrogen phosphate and 20 g of 85% phosphoric acid are dissolved in 1 dm 3 of water as an organic compound. Thus, a treatment liquid was prepared.
次に、この処理液1dm3に、銀フレーク50gを浸漬して、銀フレークと有機化合物とを反応させ、銀フレークの表面に改質層を形成した。その後、この銀フレークを水洗いして乾燥した。 Next, 50 g of silver flakes were immersed in 1 dm 3 of the treatment liquid to react the silver flakes with the organic compound, thereby forming a modified layer on the surface of the silver flakes. Thereafter, the silver flakes were washed with water and dried.
<発熱層材料の調製>
上記処理を行った銀フレークと、ポリイミドワニス(I.S.T.製“RC−5057”)とを混合して発熱層材料を調製した。ポリイミドワニスと銀フレークとの混合比は、体積比でポリイミドワニス:銀フレーク=1:2とした。
<Preparation of heat generation layer material>
The heat-generating layer material was prepared by mixing the silver flakes subjected to the above treatment and polyimide varnish (“RC-5057” manufactured by IST). The mixing ratio of the polyimide varnish and silver flakes was polyimide varnish: silver flakes = 1: 2 in volume ratio.
<エンドレスベルトの作製>
内径60mm、厚さ3mmのステンレス鋼(SUS304)製パイプの外周面を鏡面研磨した成形型を準備した。その成形型の外周面に離型層として導電性を付与した四フッ化エチレン重合体(ダイキン製“ED−4839BD”)を35μmとなるように塗布し、その外面に第1の接着層のフッ素ゴムプライマーとしてフッ素ゴムラテックス(ダイキン製“GL−252”)を10μmとなるように塗布し、100℃で15分間乾燥した後、380℃で15分間焼成した。焼成後の離型層の厚さは20μmであった。
<Production of endless belt>
A forming die was prepared by mirror polishing the outer peripheral surface of a stainless steel (SUS304) pipe having an inner diameter of 60 mm and a thickness of 3 mm. On the outer peripheral surface of the mold, a tetrafluoroethylene polymer imparted with conductivity as a release layer (“ED-4839BD” manufactured by Daikin) was applied to a thickness of 35 μm, and fluorine on the first adhesive layer was applied to the outer surface. Fluororubber latex (“GL-252” manufactured by Daikin) was applied as a rubber primer to a thickness of 10 μm, dried at 100 ° C. for 15 minutes, and then baked at 380 ° C. for 15 minutes. The thickness of the release layer after firing was 20 μm.
次に、室温まで成形型を冷却した後、弾性層としてシリコーンゴム(信越シリコン製“KE−1241”)を塗布し、250℃で30分間焼成した。焼成後の弾性層の厚さは200μmであり、JIS硬度はA10度であった。 Next, after cooling the mold to room temperature, silicone rubber (“KE-1241” manufactured by Shin-Etsu Silicon) was applied as an elastic layer and baked at 250 ° C. for 30 minutes. The thickness of the elastic layer after firing was 200 μm, and the JIS hardness was A10 degrees.
続いて、その外面に第2の接着層の第1層としてシリコーンゴム用プライマー(ダイキン製“GLP−103SR”)及び第2の接着層の第2層としてフッ素ゴムプライマー(ダイキン製“DPA−362”)を各2μmとなるように塗布し、乾燥した。 Subsequently, a silicone rubber primer (“GLP-103SR” made by Daikin) is used as the first layer of the second adhesive layer on the outer surface, and a fluororubber primer (“DPA-362 made by Daikin” is used as the second layer of the second adhesive layer. “)” Was applied to a thickness of 2 μm and dried.
次に、その外面に支持層としてポリイミドワニス(I.S.T.製“RC−5057”)を塗布し、その上に発熱層として前述の発熱層材料を塗布し、この順に交互に塗布を繰り返して、図4に示すように支持層6a〜6dおよび発熱層7a〜7cを塗布して乾燥した後に250℃で30分間焼成した。焼成後の発熱層の各厚さは30μmであり、支持層の各厚さは60μmであった。 Next, a polyimide varnish (“RC-5057” manufactured by I.S.T.) is applied as a support layer on the outer surface, and the above-described heat generation layer material is applied as a heat generation layer thereon, and the coating is applied alternately in this order. Repeatedly, as shown in FIG. 4, the support layers 6a to 6d and the heat generating layers 7a to 7c were applied and dried, followed by baking at 250 ° C. for 30 minutes. Each thickness of the exothermic layer after firing was 30 μm, and each thickness of the support layer was 60 μm.
最後に、室温まで成形型を冷却後、製造した環状物を成形型から裏返してめくりながら除去し、本発明の実施例1のエンドレスベルトを得た。 Finally, after cooling the mold to room temperature, the produced annular product was removed from the mold while turning over to obtain an endless belt of Example 1 of the present invention.
(比較例1)
銀フレークの表面に改質層を形成する処理を行わなかった以外は、実施例2と同様にして従来の比較例1のエンドレスベルトを得た。
(Comparative Example 1)
A conventional endless belt of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the treatment for forming the modified layer on the surface of the silver flakes was not performed.
<エンドレスベルトの剥離強度の測定>
実施例2と比較例1のエンドレスベルトを250℃の熱風循環炉内に入れ、支持層と発熱層との剥離強度(層間密着力)を経過時間毎に測定した。先ず、熱風循環炉に入れる前のエンドレスベルトの端部をそれぞれ幅1cmのリング状に切断した後に一箇所幅方向に切断して帯状の試験片を作製した。次に、試験片の端部の支持層6aと発熱層7aとを約20mm強制的に剥離した後、図6に示すように、その剥離端部を180°の方向にそれぞれ引っ張って、支持層6aと発熱層7aとが剥離する力の大きさを島津製の引っ張り試験機“オートグラフAGS−H”を用いて測定して剥離強度とした。その後、残りのエンドレスベルトを熱風循環炉に入れ、一定時間経過後に同様にしてエンドレスベルトから試験片を作製し、残りのエンドレスベルトを熱風循環炉に再度入れるとともに、作製した試験片を用いて同様に剥離強度を測定した。以下、同様にして試験片の剥離強度を繰り返し測定した。なお、図6において、2は離型層、3は第1接着層、4は弾性層、5aは第2の接着層の1層目、5bは第2の接着層の2層目をそれぞれ示す。
<Measurement of peel strength of endless belt>
The endless belts of Example 2 and Comparative Example 1 were placed in a hot air circulating furnace at 250 ° C., and the peel strength (interlayer adhesion) between the support layer and the heat generating layer was measured for each elapsed time. First, the end portions of the endless belt before being put into the hot air circulating furnace were cut into ring shapes each having a width of 1 cm, and then cut in one width direction to produce a strip-shaped test piece. Next, after forcibly peeling the
その結果を図7に示す。なお、図7では、熱風循環炉に放置する前の剥離強度を100%(基準値)とし、各経過時間後の剥離強度をその基準値に対する百分率で表した。図7から明らかなように、実施例2のエンドレスベルトは、265時間経過後でも剥離強度を75%まで維持できていた。これに対し、比較例1のエンドレスベルトでは、50時間経過の時点で剥離強度は12%まで低下した。 The result is shown in FIG. In FIG. 7, the peel strength before being left in the hot air circulating furnace is 100% (reference value), and the peel strength after each elapsed time is expressed as a percentage of the reference value. As is apparent from FIG. 7, the endless belt of Example 2 was able to maintain the peel strength up to 75% even after 265 hours had elapsed. In contrast, in the endless belt of Comparative Example 1, the peel strength decreased to 12% after 50 hours.
なお、上記剥離強度の測定は、エンドレスベルトをコピー機の定着ベルトとして使用する際の実機条件よりも厳しい促進条件で行った。 The peel strength was measured under accelerating conditions that were stricter than the actual machine conditions when the endless belt was used as a fixing belt for a copying machine.
<熱天秤による重量減少の測定>
実施例2で用いた発熱層材料を材料A、比較例1で用いた発熱層材料を材料B、及び実施例2で用いたポリイミドワニスのみを材料Cとして準備した。次に、それぞれの材料をガラス基板の上に厚さ20μmで塗布し、250℃で1時間焼成した。次に、ガラス基板から各材料を規定量削り取って試料を作製した。
<Measurement of weight loss by thermobalance>
The heat generation layer material used in Example 2 was prepared as Material A, the heat generation layer material used in Comparative Example 1 as Material B, and only the polyimide varnish used in Example 2 as Material C. Next, each material was applied on a glass substrate with a thickness of 20 μm and baked at 250 ° C. for 1 hour. Next, a specified amount of each material was scraped from the glass substrate to prepare a sample.
次に、これらの試料をそれぞれ熱天秤に載せ、250℃に加熱して重量減少率(%)を測定した。その結果を図8に示す。なお、図8では、各試料を室温から250℃まで昇温し、その後250℃に保持し、経過時間と試料の重量減少率(%)を測定した。図8から明らかなように材料A及び材料Cは、140分経過後でも重量減少率は1%以下であった。これに対し、材料Bは、140分経過後は重量減少率は3%以上となった。 Next, each of these samples was placed on a thermobalance, heated to 250 ° C., and the weight loss rate (%) was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 8, each sample was heated from room temperature to 250 ° C. and then maintained at 250 ° C., and the elapsed time and the weight reduction rate (%) of the sample were measured. As is apparent from FIG. 8, the weight loss rate of the materials A and C was 1% or less even after 140 minutes. On the other hand, the weight reduction rate of the material B became 3% or more after 140 minutes.
以上のように本発明のエンドレスベルトは、発熱層に含まれる金属の表面の少なくとも一部に改質層を備えているため、上記金属の酸化や硫化が抑制され、電磁誘導加熱方式による加熱を長期間行っても特性や機能の低下を防止でき、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の定着用ベルトの用途に使用できる。 As described above, the endless belt of the present invention includes a modified layer on at least a part of the surface of the metal contained in the heat generating layer, so that oxidation and sulfurization of the metal are suppressed and heating by an electromagnetic induction heating method is performed. Even if it is performed for a long period of time, deterioration of characteristics and functions can be prevented, and it can be used for fixing belts of electrophotographic copying machines, facsimiles, printers and the like.
1 エンドレスベルト
2 離型層
3 第1の接着層
4 弾性層
5 第2の接着層
5a 第2の接着層の1層目
5b 第2の接着層の2層目
6 支持層
6a 第1支持層
6b 第2支持層
6c 第3支持層
6d 第4支持層
7 発熱層
7a 第1発熱層
7b 第2発熱層
7c 第3発熱層
8 成形型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記銀がその表面の少なくとも一部に改質層を備えており、
前記改質層が、前記銀を、チオン基又はメルカプト基を有する有機化合物、及び含窒素ヘテロ環化合物から選ばれる少なくとも一つの有機化合物と反応させることにより形成されているエンドレスベルト。 An annular endless belt provided with a heat generation layer in which a filler made of silver that generates heat by electromagnetic induction is mixed in polyimide (PI) or polyamideimide (PAI),
The silver has a modified layer on at least a part of its surface ;
An endless belt in which the modified layer is formed by reacting the silver with at least one organic compound selected from an organic compound having a thione group or a mercapto group, and a nitrogen-containing heterocyclic compound .
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