JP7263722B2 - 定着ベルト、定着装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び定着ベルト用基材 - Google Patents
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Description
扁平状熱伝導剤を含有し、ベルト厚さ方向の熱伝導率が0.5W/m-1/K以上である発泡樹脂層からなる基材を有する定着ベルト。
<2>
前記扁平状熱伝導剤が、グラフェンおよび黒鉛の少なくとも1種類の扁平状熱伝導剤である<1>に記載の定着ベルト。
<3>
前記発泡樹脂層が、発泡ポリイミド系樹脂層である<1>又は<2>に記載の定着ベルト。
<4>
前記発泡樹脂層の発泡率が、30%以上65%以下である<1>~<3>の
いずれか1項に記載の定着ベルト。
<5>
前記発泡樹脂層の発泡率が、35%以上60%以下である<4>に記載の定着ベルト。
<6>
前記発泡樹脂層が、独立気泡型の発泡樹脂層である<1>~<5>のいずれか1項に記載の定着ベルト。
<7>
前記独立気泡型の発泡樹脂層の独泡率が、80%以上である<6>に記載の定着ベルト。
<8>
前記発泡樹脂層からなる基材の耐折れ強さが、2500回以上である<1>~<7>のいずれか1項に記載の定着ベルト。
<9>
前記発泡樹脂層からなる基材の内周面に、気孔が露出している<1>~<8>のいずれか1項に記載の定着ベルト。
<10>
第1回転体と、前記第1回転体の外面に接して配置される第2回転体と、を備え、
前記第1回転体及び前記第2回転体の少なくとも一方が、<1>~<9>のいずれか1項に記載の定着ベルトである定着装置。
<11>
<10>に記載の定着装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
<12>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、<10>に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置。
<13>
扁平状熱伝導剤を含有し、厚さ方向の熱伝導率が0.5W/m-1/K以上である発泡樹脂層からなる定着ベルト用基材。
<4>、又は<5>に係る発明によれば、発泡樹脂層の発泡率が30%未満である場合に比べ、ベルト厚さ方向における熱伝導率が高い定着ベルトが提供される。
<6>、又は<7>に係る発明によれば、発泡樹脂層が、連通気泡型の発泡樹脂層である場合に比べ、耐折れ性が高い定着ベルトが提供される。
<8>に係る発明によれば、発泡樹脂層からなる基材の耐折れ強さが、2500回未満である場合に比べ、耐折れ性が優れた定着ベルトが提供される。
<9>に係る発明によれば、発泡樹脂層からなる基材の内周面に、気孔が露出していない場合に比べ、内面すべり性に優れた定着ベルトが提供される。
<10>、<11>、<12>に係る発明によれば、扁平状熱伝導剤を含む非発泡樹脂層からなる基材を有する定着ベルトを備える場合に比べ、ベルト厚さ方向における熱伝導率が高い定着ベルトを備える、定着装置、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置が提供される。
<13>に係る発明によれば、扁平状熱伝導剤を含む非発泡樹脂層からなる定着ベルト用基材に比べ、ベルト厚さ方向における熱伝導率が高い定着ベルトが得られる定着ベルト用基材が提供される。
なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は適宜省略する場合がある。
本実施形態に係る定着部材について説明する。
図1は、本実施形態に係る定着部材の一例を示す概略断面図である。
そして、基材110Aは、扁平状熱伝導剤を含有し、ベルト厚さ方向の熱伝導率が0.5W/m-1/K以上である発泡樹脂層からなる。
そして、定着ベルトにおいて、基材の熱伝導率(厚さ方向の熱伝導率)を高める目的で、基材に扁平状熱伝導剤を配向することが知られている。しかし、基材中で、扁平状熱伝導剤は、基材の面方向(厚さ方向に直交する方向)に配向する傾向が高い。そのため、厚さ方向における基材の熱伝導率は向上し難いのが現状である。
本実施形態に係る定着部材110は、必要に応じて、例えば、基材110Aと弾性層110Bとの間に金属層及びその保護層を介在させた層構成、基材110Aと弾性層110Bとの間に接着層を介在させた層構成、弾性層110Bと表面層110Cとの間に接着層を介在させた層構成、弾性層110Bを有さない層構成、表面層110Cを有さない層構成、これらの層構成を組み合わせた層構成であってもよい。
基材は、扁平状熱伝導剤を含有する発泡樹脂層で構成される。
扁平状熱伝導剤とは、アスペクト比(長径/厚さ)が10以上の熱伝導剤を示す。
扁平状熱伝導剤として具体的には、グラフェンおよび黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)の少なくとも1種類が挙げられる。これらの中でも、熱伝導性および耐折れ性の観点から、扁平状熱伝導剤としては、グラフェンが好ましい。
扁平状熱伝導剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
扁平状熱伝導剤の厚さは、最も厚い厚さを意味する。
そして、扁平状熱伝導剤の長径および厚さは、発泡樹脂層(基材)から採取した100個の熱伝導剤を観察して、長径および厚さを測定し、その算術平均値とする。
発泡樹脂層の樹脂としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンズイミダゾール(PBI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリサルフォン(PSU)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂(液晶ポリマー)等が挙げられる。
発泡樹脂層の樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
そして、ポリイミド系樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等が好ましく、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂がより好ましい。
ポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミド酸(ポリアミック酸)のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られた樹脂が挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂は、トリカルボン酸とジアミン化合物とからの縮合物であるポリアミド-ポリアミック酸樹脂を脱水閉環反応させたポリアミドイミド樹脂が挙げられる。
具体的には、ポリアミドイミド樹脂としては、
(1)トリカルボン酸無水物とジアミンとの等モル量を有機極性溶媒中、脱水触媒存在下、高温で重縮合及びイミド化反応(脱水閉環反応)をさせる方法
(2)無水トリカルボン酸モノクロリドとジアミンとの等モル量を有機極性溶媒中、低温で重縮合及びイミド化反応をさせる方法
(3)トリカルボン酸無水物とジイソシアネートとを有機極性溶媒中、高温で重縮合及びイミド化反応させる方法
等によって得られるポリアミドイミド樹脂が挙げられる。
なお、塗布液には、ポリイミド樹脂の前駆体であるイミド化反応前のポリアミド-ポリアミック酸樹脂を含ませ、塗布後、ポリアミド-ポリアミック酸樹脂をイミド化反応して、ポリアミドイミド樹脂を形成する。
芳香族ジアミン化合物としては、例えば、3,3’-ジアミノベンゾフエノン、P-フエニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフエニル、4,4’-ジアミノジフエニルアミド、4,4’-ジアミノジフエニルメタン、4,4’-ジアミノジフエニルエーテル、ビス[4-{3-(4-アミノフエノキシ)ベンゾイル}フェニル]エーテル、4,4’-ビス(3-アミノフエノキシ)ビフェニル、ビス[4-(3-アミノフエノキシ)フェニル]スルホン2,2’-ビス[4-(3-アミノフエノキシ)フェニル]プロパン等が挙げられる。
ジイソシアネート化合物としては、例えば、3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ビフェニル-3,3’-ジイソシアネート、ビフェニル-3,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジエチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジエチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート等が挙げられる。
ジイソシアネート化合物としては、ブロック剤でイソシアナト基を安定化したものも挙げられる。ブロック剤としてはアルコール、フェノール、オキシム等があるが、特に制限はない。
1)ポリイミド樹脂前駆体溶液に発泡剤を添加し、乾燥時に溶剤を除去するとともに発泡させた後イミド転化する方法、2)ポリイミド前駆体溶液に高沸点溶剤を添加し、イミド転化時に高沸点溶剤の蒸気圧で発泡させる方法等が例示できる。
発泡樹脂層は、その他添加剤を含んでいてもよい。
その他の添加剤としては、公知の添加剤が用いられ、例えば、扁平状熱伝導剤の分散性を向上するための分散剤、機械強度などの各種機能を付与するための各種充填剤、イミド化反応促進のための触媒、製膜品質向上のためのレベリング剤、離型性を向上させるための離型性材料(例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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)等のフッ素樹脂粒子)等が挙げられる。
発泡樹脂層(基材)における「ベルト厚さ方向の熱伝導率」は、0.5W/m-1/K以上である。熱伝導率は、0.5W/m-1/K超えが好ましく、0.75W/m-1/K以上が好ましく、1.0W/m-1/K以上がより好ましい。
アイフェイズモバイル(アイフェイズ社製)のプローブに、ベルト厚さ方向(つまり基材の厚さ方向)の熱伝導率が測定でいるように、測定片を載せる。
次に、測定片を載せた後、50gfの錘を置き、マニュアルモードで、1.41V、3Hz~100Hzを10分割、測定時間2秒の条件で、熱伝導率を3回測定する。
そして、3回の測定値の算術平均値を、発泡樹脂層(つまり基材)における「ベルト厚さ方向の熱伝導率」とする。
定着ベルトから、発泡樹脂層(基材)の測定片を得る。
次に、得られた測定片の表面(基材の厚み方向に沿って切断した断面)にプラチナ蒸着したものを、走査型電子顕微鏡(日本電子製 JSM-6700)で、5000倍にて観察し、空隙部分の面積を求める。
次に、式;発泡樹脂層(基材)の発泡率=求めた空隙部分の面積/観察視野の面積×100により、発泡樹脂層(基材)の発泡率を算出する。
そして、この操作を5個の測定片について実施し、5回の測定値の算術平均値を、発泡樹脂層(基材)の発泡率とする。
そして、熱伝導性および耐折れ性の向上の観点から、独立気泡型の発泡樹脂層の独泡率は、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
定着ベルトから、発泡樹脂層(基材)の測定片を得る。
次に、得られた測定片の表面にプラチナ蒸着したものを、走査型電子顕微鏡(日本電子製 JSM-6700)で5000倍に拡大し、断面中の100個の気泡形状を測定した。
そして、この操作を3個の測定片について実施し、300回の測定値の算術平均値を、発泡樹脂層の独泡率とする。
なお、定着ベルトの内周面の滑り性(摺動性)を高める観点から、発泡樹脂層(基材)のは、独立気泡型で、かつ内周面にオイルを保持するための気孔が露出していることがよい。
本実施形態に係る定着ベルト部材は、基材層上に弾性層を有することが好ましい。
耐熱性弾性材料としては、特に制限はなく、ゴム材料が好ましく用いられ、例えば、シリコーンゴムを含むことがより好ましい。
シリコーンゴムとしては、例えば、RTVシリコーンゴム、HTVシリコーンゴム、液状シリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム(MQ)、メチルビニルシリコーンゴム(VMQ)、メチルフェニルシリコーンゴム(PMQ)、フルオロシリコーンゴム(FVMQ)等が挙げられる。
表面層は、例えば、耐熱性離型材料(表面層形成用材料)を含んで構成される。
耐熱性離型材料としては、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。
フッ素樹脂として具体的には、例えば、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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)、ポリエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロ三フッ化エチレン(PCTFE)、フッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。
表面層は、表面層となる筒状体を予め準備し、筒状体の内面に接着層を形成した上で、弾性層の外周上に被覆させることで、表面層を形成してもよい。また、表面層は、筒状体の内周面にビニル基等の官能基を導入した上で、弾性層の外周上に被覆させた後、筒状体の内周面に官能基と弾性層の外周面の官能基とを反応させることで、表面層を形成してもよい。
本実施形態に係る定着ベルトは、例えば、加熱ベルト、加圧ベルトのいずれにも適用される。なお、加熱ベルトとしては、電磁誘導方式により加熱する加熱ベルト、外部の熱源から加熱する加熱ベルトのいずれであってもよい。
ただし、本実施形態に係る定着部材を電磁誘導方式により加熱する加熱ベルトに適用する場合、電磁誘導により発熱する金属層(発熱層)を設けることがよい。
本実施形態に係る定着装置としては、種々の構成があり、例えば、第1回転体と、第1回転体の外面に接して配置される第2回転体と、を備え、トナー像が表面に形成された記録媒体を第1回転体と第2回転体との接触部に挿通してトナー像を定着する定着装置が例示できる。そして、第1回転体及び第2回転体の少なくとも一方として、本実施形態に係る定着ベルトが適用される。
なお、本実施形態に係る定着装置は、第1~第3の実施形態に限られず、加熱ロール又は加熱ベルトと加圧ベルトとを備えた定着装置であってよい。そして、本実施形態に係る定着ベルトは、加熱ベルト、及び加圧ベルトのいずれにも適用され得る。
第1実施形態に係る定着装置について説明する。図2は、第1実施形態に係る定着装置の一例を示す概略図である。
なお、押圧パッド64は、例えば、加圧ベルト62と加熱ロール61とが相対的に加圧されていればよい。従って、加圧ベルト62側が加熱ロール61に加圧されてもよく、加熱ロール61側が加熱ロール61に加圧されてもよい。
押圧パッド64は、例えば、幅の広い挟込領域Nを確保するための前挟込部材64aを挟込領域Nの入口側に配置し、加熱ロール61に歪みを与えるための剥離挟込部材64bを挟込領域Nの出口側に配置している。
なお、摺動部材68は、例えば、その摺動面が加圧ベルト62の内周面と接するように設けられており、加圧ベルト62との間に存在するオイルの保持・供給に関与する。
第2実施形態に係る定着装置について説明する。図3は、第2実施形態に係る定着装置の一例を示す概略図である。
定着ベルトモジュール86は、例えば、加熱ベルト84の外側に配置されてその周回経路を規定する支持ロール92と、加熱押圧ロール89から支持ロール90までの加熱ベルト84の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール94と、加熱ベルト84と加圧ロール88とで形成された挟込領域Nの下流側において加熱ベルト84に内周面から張力を付与する支持ロール98と、が設けられている。
摺動部材82は、例えば、その摺動面が加熱ベルト84の内周面と接するように設けられており、加熱ベルト84との間に存在するオイルの保持・供給に関与する。
ここで、摺動部材82は、例えば、その両端が支持部材96により支持された状態で設けられている。
支持ロール90の両端部には、例えば、加熱ベルト84を外側に押圧するバネ部材(不図示)が配設されている。
支持ロール92の離型層は、例えば、加熱ベルト84の外周面からのトナーや紙粉が支持ロール92に堆積するのを防止するために形成されるものである。
支持ロール92の内部には、例えば、ハロゲンヒータ92A(加熱手段の一例)が配設されており、加熱ベルト84を外周面側から加熱するようになっている。
姿勢矯正ロール94には、例えば、端部位置測定機構の測定結果に応じて加熱ベルト84の軸方向における当り位置を変位させる軸変位機構(不図示)が配設され、加熱ベルト84の蛇行を制御するように構成されている。
第3実施形態に係る定着装置について説明する。図4は、第3実施形態に係る定着装置の一例を示す概略図である。
図4に示すごとく、ベルト110の一部を加圧するよう加圧ロール(加圧部材)211が配置され、効率的に定着を行う観点で定着部材110と加圧ロール211との間に接触領域(ニップ)が形成され、ベルト110は加圧ロール211の周面に沿った形に湾曲している。また、記録媒体の剥離性を確保する観点で前記接触領域(ニップ)の末端においてベルトが屈曲する屈曲部が形成される。
なお、電磁誘導発熱装置212の位置は図4に示す位置に限定されず、例えば、ベルト110の接触領域に対して回転方向Bの上流側に設置されていてもよいし、ベルト110の内側に設置されていてもよい。
未定着トナー像214が形成された記録媒体215は、矢印A方向に、定着装置200におけるベルト110と加圧ロール211との接触領域(ニップ)に通され、未定着トナー像214が溶融状態として圧力が加えられて記録媒体215に定着される。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を備える。
そして、定着手段として、本実施形態に係る定着装置が適用される。
図5は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス「TypeBP(ユニチカ社製)」と、3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の非発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス(「Uイミド CR(ユニチカ社製)」)とを、発泡率が35%になるように量比を調整して混合したワニス(1)を準備した。
次に、得られた分散液に、イミド化後のポリイミド樹脂固形分100重量部に対してグラフェン量が20質量部となるようにワニス(1)を添加するとともに、ベナードセル防止のためシリコーン系界面活性剤(楠本化成製 LS009)を分散液に対して0.5質量%となるように添加したポリイミド樹脂前駆体溶液を作製した。
グラフェンとして、長径3μmのグラフェン(XGSciences製)を使用した以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
グラフェンに代えて、長径3μmの黒鉛(中越黒鉛工業所製 BF-3AK)を使用した以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
グラフェンに代えて、長径10μmの黒鉛(中越黒鉛工業所製 CPB-6S)を使用した以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス「TypeBP(ユニチカ社製)」と、3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp-フェニレンジアミンとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の非発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス(ユニチカ製 Uイミド CR)とを、発泡率が20%になるように量比を調整して混合したワニス(2)を準備した。
このワニス(2)を用いたこと、380℃でイミド転化させた以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス「TypeBP(ユニチカ社製)」と、3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の非発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス(ユニチカ製 Uイミド CR)とを、発泡率が60%になるように量比を調整して混合したワニス(3)を準備した。
このワニス(3)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
ポリイミド樹脂前駆体溶液におけるグラフェン量が、イミド化後のポリイミド樹脂固形分100質量部に対して10質量部になるよう配合した以外は、実施例6と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
ポリイミド樹脂前駆体溶液におけるグラフェン量が、ポリイミド樹脂固形分100質量部に対して50重量部又は60重量部になるよう配合した以外は、実施例1と同様にして、各々、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス「TypeBP(ユニチカ社製)」と、3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の非発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス(「Uイミド CR(ユニチカ社製)」)とを、発泡率が10%になるように量比を調整して混合したワニス(4)を準備した。
このワニス(4)を用いたこと、ポリイミド樹脂前駆体溶液におけるグラフェン量がポリイミド樹脂固形分100質量部に対して40質量部になるよう配合した以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニールエーテルとからなるポリイミド樹脂前駆体であって、ポリイミド樹脂の発泡体が形成できるポリアミック酸ワニス「TypeBP(ユニチカ社製)」を使用しないワニス(1)を使用した以外は、実施例1と同様にして、非発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
ポリイミド樹脂前駆体溶液におけるグラフェン量がポリイミド樹脂固形分100質量部に対して10質量部になるよう配合した以外は、実施例1と同様にして、発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
ポリイミド樹脂前駆体溶液におけるグラフェン量がポリイミド樹脂固形分100質量部に対して40質量部になるよう配合する以外は、比較例1と同様にして、非発泡ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材を得た。
各例の、ポリイミド樹脂層からなる円筒状の基材について、次の評価を実施した。
円筒状の基材について、熱伝導率、発泡率を既述の方法に従って測定した。
各例の、円筒状の基材の内周面の摩擦力について、次の通り評価した。
円筒状の基材から測定片を採取した。基材の内周面に相当する測定片の面に、シリコーンオイル(信越化学工業社製KF-96 50cs)を、0.1g/10cm2塗布した。
次に、測定片におけるシリコーンピル塗布面を上面側として、表面性測定機type14(新東科学社製)に測定片を取り付けた。
次に、測定子として硬度60度、厚み3mm、幅20mmの直方体のウレタンゴムを用い、測定子と測定片の表面(シリコーンオイル塗布面)との成す角を10度、測定子に負荷する垂直荷重を200gとして、50mmの距離を速度10mm/sで測定子を引っ張ったときの平均荷重を測定した。そして、この操作を3回測定し、3回の算術平均値を摩擦力とした。そして、下記基準で評価した。
A(◎):150gf未満
B(○):200gf未満
C(×):200gf以上
各例の、円筒状の基材の内周面の耐屈曲性(耐折れ強さ(耐折れ回数))について、次の通り評価した。
円筒状の基材の測定片を得る。測定片は、ベルト周方向に沿った、長尺形状(幅15mm×長さ150mm)の片、発泡樹脂層(基材)から切り取って得る。
次に、得られた測定片に対して、JIS-P8115(2001)に示された耐屈曲性評価を実施した。この評価は、荷重(テンション)=1kgfで屈曲部分(折り曲げクランプ)の曲率半径をR=0.3~5mmに変え、測定片に与える曲げ応力を変化させて実施した。そして、横軸を耐折れ回数、縦軸を応力としたS-N線図を作成し、曲げ応力が100MPaの場合の耐折れ回数を測定する。この耐折れ回数を、発泡樹脂層(基材)の耐折れ強さとする。なお、折り曲げ角度は片側135°、折り曲げ速度は、175cycle/minとする。
そして、下記基準により評価した
A(◎):耐折れ回数が10,000回以上
B(○):耐折れ回数が2,500回以上
C(×):耐折れ回数が2,500回未満
実施例、比較例で得られた円筒状の基材の外周面に、X-34-1972-3 A/B(信越化学製)を用いた350μmの弾性層、KE-1950-10A/Bを用いた20μmの接着層、内面接着処理された四フッ化エチレン-パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)層からなる表面層を、順次形成した。それにより、定着ベルトを作製した。
なお、各例の定着ベルトは、内周面(つまり基材の内周面)に気泡が露出していた。
得られた定着ベルトを図6に示す定着装置に装着した。そして、この定着装置により、未定着トナーを定着後、テープ剥離試験により、定着率の評価を行った。具体的には、次の通りである。
図6に示す定着装置は、定着ベルト301を介して、加熱手段(ヒータ)302により、用紙304上の未定着トナー像305を加熱するとともに、加圧ローラ303により加圧して定着し、定着トナー像(定着画像)306を形成する装置である。
そして、図6に示す定着装置により形成した定着画像に、粘着テープ(スコッチメンディングテープ;3M社製)を軽く貼り、250g/cmの線圧にて該テープを画像面に密着させた後、該テープを引き剥がした。テープ引き剥がし前後の画像を分光測色計(CM-3700d;コニカミノルタ(株)製)を使用して波長域400nm乃至800nmの反射光の吸光度が最も大きくなる波長での吸光度値を測定し、(テープ剥離後の最大吸光度/テープ剥離前の最大吸光度)×100
を定着率とした。
評価基準を以下に示す。
A(◎):95%以上
B(〇):90%以上95%未満
C(×):90%未満
図6に示す定着装置を用いて、用紙を連続して通紙することで耐久性評価を実施した。
以下に評価基準を示す。
A(◎):400,000枚で基材が破壊せずかつ加圧ロールの回転に従動する
B(〇):250,000枚以上400,000枚未満で基材が破壊又は加圧ロールの回転に従動しなくなる
C(×):250,000枚未満で基材が破壊又は加圧ロールの回転に従動しなくなる
なお、表中、熱伝導剤の配合比(phr)は、ポリイミド樹脂100質量部に対する熱伝導剤の部数を示す。
63 ベルト走行ガイド
64 押圧パッド
64a 前挟込部材
64b 剥離挟込部材
65 保持部材
66 ハロゲンランプ
68 摺動部材
69 感温素子
70 剥離部材
71 剥離爪
72 保持部材
80 定着装置
82 摺動部材
84 加熱ベルト
86 定着ベルトモジュール
88 加圧ロール
89A ハロゲンヒータ
89 加熱押圧ロール
90A ハロゲンヒータ
90 支持ロール
92A ハロゲンヒータ
92 支持ロール
94 姿勢矯正ロール
96 支持部材
98 支持ロール
100 画像形成装置
110 定着部材
110A 基材
110B 弾性層
110C 表面層
Claims (10)
- 扁平状熱伝導剤を含有し、ベルト厚さ方向の熱伝導率が0.5W/m-1/K以上である発泡ポリイミド系樹脂層からなる基材を有し、
前記発泡ポリイミド系樹脂層からなる基材の耐折れ強さが、2500回以上であり、
前記発泡ポリイミド系樹脂層中のポリイミド樹脂固形分100重量部に対して、前記扁平状熱伝導剤の配合比が10重量部以上50重量部以下であり、
前記発泡ポリイミド系樹脂層が、独立気泡型の発泡ポリイミド系樹脂層である定着ベルト。 - 前記扁平状熱伝導剤が、グラフェンおよび黒鉛の少なくとも1種類の扁平状熱伝導剤である請求項1に記載の定着ベルト。
- 前記発泡ポリイミド系樹脂層の発泡率が、30%以上65%以下である請求項1又は請求項2に記載の定着ベルト。
- 前記発泡ポリイミド系樹脂層の発泡率が、35%以上60%以下である請求項3に記載の定着ベルト。
- 前記独立気泡型の発泡ポリイミド系樹脂層の独泡率が、80%以上である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の定着ベルト。
- 前記発泡ポリイミド系樹脂層からなる基材の内周面に、気孔が露出している請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の定着ベルト。
- 第1回転体と、前記第1回転体の外面に接して配置される第2回転体と、を備え、
前記第1回転体及び前記第2回転体の少なくとも一方が、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の定着ベルトである定着装置。 - 請求項7に記載の定着装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、請求項7に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 扁平状熱伝導剤を含有し、厚さ方向の熱伝導率が0.5W/m-1/K以上である発泡ポリイミド系樹脂層からなる定着ベルト用基材であり、
前記発泡ポリイミド系樹脂層からなる定着ベルト用基材の耐折れ強さが、2500回以上であり、
前記発泡ポリイミド系樹脂層中のポリイミド樹脂固形分100重量部に対して、前記扁平状熱伝導剤の配合比が10重量部以上50重量部以下であり、
前記発泡ポリイミド系樹脂層が、独立気泡型の発泡ポリイミド系樹脂層である定着ベルト用基材。
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