JP7434959B2 - ベルト、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
「前記シロキサン変性樹脂中のシロキサン構造のモル量の比率が20モル%未満である場合」、又は、
「前記最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)が10モル%未満若しくは40モル%超えである場合」
に比べて、摺動部材に対する経時的な摺動抵抗の上昇及び経時での摩耗が抑制されるベルトを提供することを課題とする。
[2] 前記シロキサン変性樹脂中のシロキサン構造のモル量の比率が20モル%以上50モル%以下である、[1]に記載のベルト。
[3] 少なくとも摺動部材と摺動する側の最表層に、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂を含む樹脂層を有し、前記最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)が10モル%以上40モル%以下である、ベルト。
[4] 前記最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)が15モル%以上40モル%以下である、[3]に記載のベルト。
[5] 前記シロキサン変性樹脂は、シロキサン変性ポリイミド、シロキサン変性ポリカーボネート及びシロキサン変性ポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、[1]~[4]のいずれか1つに記載のベルト。
[6] 前記シロキサン変性樹脂は、シロキサン変性ポリエーテルイミドを含む、[5]に記載のベルト。
[7] [1]~[6]のいずれか1つに記載のベルトと、
前記ベルトの内周面に設けられ、前記ベルトと摺動する摺動部材と、
前記ベルトと前記摺動部材との間に介在するオイルと、
を備える、定着装置。
[8] 前記オイルがケイ素含有オイルを含む、[7]に記載の定着装置。
[9] 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電し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、
前記像保持体の表面の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、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段であって、[8]に記載の定着装置である定着手段と、
を備えた画像形成装置。
本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
第一の実施形態に係るベルトは、少なくとも摺動部材と摺動する側の最表層に、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂を含む樹脂層を有し、前記シロキサン変性樹脂中のシロキサン構造のモル量の比率が20モル%以上である。
本実施形態に係るベルトは、少なくとも摺動部材と摺動する側の最表層に、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂を含む樹脂層を有する。本実施形態に係るベルトは、最表層以外の層として樹脂層を有していてもよく、樹脂層のみからなる層構成であってもよい。
(1)最表層(つまり、樹脂層)を100mg切り取り、試験片とする。
(2)試験片を重水素化クロロホルムに溶解させ、溶出物と溶出残渣の重量比と、溶出物に対するNMR測定することにより、最表層の全体のモル量MALL及びシロキサン構造のモル量MSを求める。
(3)得られた結果から、最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(=MS/MALL)を求める。
本実施形態に係るベルトは、ポリイミドを樹脂層に含む。
ポリイミドは、少なくともイミド結合を有する構成単位を含む重合体を意味する。ポリイミドは、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ポリイミドとしては、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ック酸(以下、「ポリイミド前駆体」とも称す。)をイミド化したイミド化物が挙げられる。
4価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又は、これらが置換された基(より具体的には、先述のテトラカルボン酸二無水物の残基等)が挙げられる。
2価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又は、これらが置換された基(より具体的には先述のジアミン化合物の残基等)が挙げられる。
数平均分子量は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、下記測定条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法により測定される。
・カラム:東ソー製 TSKgel α-M(7.8mm I.D×30cm)
・溶離液:DMF(ジメチルホルムアミド)/30mMLiBr/60mMリン酸
・流速:0.6mL/min
・注入量:60μL
・検出器:RI(示差屈折率検出器)
本実施形態に係るベルトは、シロキサン変性樹脂を樹脂層に含む。
シロキサン変性樹脂とは、樹脂における主鎖及び側鎖の少なくとも一方の一部をシロキサン構造に置き換えた(つまり、シロキサン変性した)重合体のことを意味する。
シロキサン変性対象の樹脂又はその単量体と反応可能な変性部位としては、例えば、アミノ変性、エポキシ樹脂変性等が挙げられる。
(1)樹脂層を50mg切り取り、試験片とする。
(2)試験片を重水素化クロロホルムに溶解させ、樹脂層全体からシロキサン変性樹脂を単離する。
(3)単離したシロキサン変性樹脂を重量測定及びNMR測定することにより、シロキサン変性樹脂全体のモル量MSi-RESIN及びシロキサン基のモル量MSをそれぞれ求める。
(3)得られた結果から、シロキサン変性樹脂全体のモル量MSi-RESINに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(=MS/MSi-RESIN)を求める。
シロキサン変性ポリエーテルイミドとは、ポリエーテルイミドにおける主鎖及び側鎖の少なくとも一方の一部をシロキサン構造に置き換えた(つまり、シロキサン変性した)重合体のことを意味する。
上記の中でも、ポリエーテルイミドをシロキサン変性し易くする観点から、シリコーン樹脂はジメチルシロキサン樹脂を含むことが好ましい。
本実施形態に係るベルトは、摺動部材に対する経時的な摺動抵抗の上昇抑制を阻害しない範囲で(より具体的にはポリイミドとシロキサン変性樹脂との相溶性を阻害しない範囲で)、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂以外のその他の樹脂(以下、単に「その他の樹脂」とも称す。)を樹脂層に含んでいてもよい。
最表層は、摺動部材に対する経時的な摺動抵抗の上昇抑制を阻害しない範囲で(より具体的にはポリイミドとシロキサン変性樹脂との相溶性を阻害しない範囲で)、ポリイミド、シロキサン変性樹脂及びその他の樹脂以外のその他の成分(以下、単に「その他の成分」とも称す。)を最表層中に含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、無機充填剤、導電材、酸化防止剤、界面活性剤、耐熱老化防止剤等が挙げられる。
本実施形態に係るベルトは、最表層に樹脂層を有していれば、樹脂層以外のその他の層(以下、単に「その他の層」とも称す。)をさらに有していてもよい。また、本実施形態に係るベルトは、最表層以外の層として樹脂層をさらに有していてもよい。その他の層としては、例えば、基材、弾性層、接着層等を設けていてもよい。
本実施形態に係るベルトは、摺動部材に対する経時的な摺動抵抗の上昇抑制が求められる部材(定着部材における定着ベルト等)に適用することができる。例えば、本実施形態に係るベルトは、定着装置用のベルト部材、転写装置用のベルト部材(例えば中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト、一次転写ベルト、二次転写ベルト等)、帯電装置用のベルト部材(例えば帯電ベルト等)等の画像形成装置に収容するベルト部材;搬送ベルト、駆動ベルト、ラミネートベルト等のベルト状部材;などに適用できる。
本実施形態に係るベルトの製造方法は、特に限定されず、公知の製造方法を適用できる。例えば、本実施形態に係るベルトの製造方法は、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂又はその前駆体を含む樹脂溶液を準備する準備工程と、前記樹脂溶液を基材等の上に塗膜し乾燥して樹脂層を形成する、又は、鋳型に入れ乾燥して樹脂層を形成する形成工程とを含む製造方法であってもよい。本実施形態に係るベルトの製造方法は、必要に応じて、前記樹脂層を形成する形成工程の前に、金属層、弾性層等を形成する工程を含んでいてもよい。
本実施形態に係る定着装置は、本実施形態に係るベルトと、前記ベルトの内周面に設けられ、前記ベルトと摺動する摺動部材と、前記ベルトと前記摺動部材との間に介在するオイルと、を備える。本実施形態に係る定着装置は、上記構成を有することにより、摺動部材に対する経時的な摺動抵抗の上昇及び経時での摩耗を抑制することができる。
本実施形態に係る定着装置は、第1実施形態に限られず、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。本実施形態に係るベルトは、加熱ベルト及び加圧ベルトのいずれにも適用され得る。
本実施形態に係る定着装置は、第1実施形態に限られず、第2実施形態のように、電磁誘導加熱方式の定着装置であってもよい。
第1実施形態に係る定着装置について説明する。図1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。
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。
第2実施形態に係る定着装置について説明する。図2は、第2実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。
剥離挟込部材87bは、加圧ロール88の外周面に対し突出する形状に構成されて、挟込領域Nの出口側に配置され、挟込領域Nの出口領域において加圧ロール88に局所的な歪みを生じさせ、定着後の記録媒体の加圧ロール88からの剥離を容易にする。
押圧パッド87は、その近傍(例えば保持部材89の内部)にハロゲンヒータ89A(加熱源の一例)を備え、加熱ベルト84を内周面側から加熱する。
例えば保持部材89の前挟込部材87aの上流には、加熱ベルト84の内周面に潤滑剤(オイル)を供給する手段である潤滑剤供給装置(不図示)が取り付けられていてもよい。
支持ロール90は、その内部にハロゲンヒータ90A(加熱源の一例)を備え、加熱ベルト84を内周面側から加熱する。
支持ロール90は、例えばアルミニウムの円筒状ロールの外周表面に、例えば厚さ20μmのフッ素樹脂からなる離型層が形成されたロールである。
支持ロール92は、その内部にハロゲンヒータ92A(加熱源の一例)を備え、加熱ベルト84を外周面側から加熱する。
支持ロール92は、例えばアルミニウムの円筒状ロールの外周表面に、例えば厚さ20μmのフッ素樹脂からなる離型層が形成されたロールである。
姿勢矯正ロール94の近傍には、加熱ベルト84の端部位置を測定する端部位置測定機構(不図示)が配置され、姿勢矯正ロール94には、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、これらの機構が加熱ベルト84の姿勢を矯正する。
姿勢矯正ロール94は、例えばアルミニウムの円柱状ロールである。
支持ロール98は、例えばアルミニウムの円筒状ロールの外周表面に、例えば厚さ20μmのフッ素樹脂からなる離型層が形成されたロールである。
加圧ロール88は、回転自在に設けられており、加熱ベルト84が矢印Eの方向に回転移動するのに伴って、加熱ベルト84に従動して、矢印Fの方向に回転する。
加圧ロール88は、例えばアルミニウムの円柱状ロール88Aの外周表面に、例えばシリコーンゴムからなる弾性層88Bと、例えば厚さ100μmのフッ素樹脂からなる剥離層(不図示)をこの順に積層して構成される。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、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、トナー像を記録媒体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3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。
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。
・シロキサン変性樹脂1
シロキサン変性ポリエーテルイミド(SILTEM1500、SABICイノベーティブプラスチックス社製)
・シロキサン変性樹脂2
シロキサン変性ポリエーテルイミド(SILTEM1600、SABICイノベーティブプラスチックス社製)
・シロキサン変性樹脂3
シロキサン変性ポリカーボネート(タフロン ネオ RC1760、出光興産株式会社製)
・シロキサン変性樹脂4
シロキサン変性ポリエーテルイミド(SILTEM1700、SABICイノベーティブプラスチックス社製)
3,3’,4、4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとを重合してなるポリアミック酸(重量平均分子量6.5万)とを、n-メチル-2-ピロリジノン(NMP)に溶解させ、イミド転化後におけるポリイミドのモル濃度が0.38mol/Lとなる、第一の樹脂塗液を作製した。
表1に示す第二の樹脂を、n-メチル-2-ピロリジノン(NMP)に溶解させ、第二の樹脂の濃度が0.38mol/Lである第二の樹脂塗液を準備した。
[実施例1~8及び比較例1~2]
上記で作製した第一の樹脂塗液と第二の樹脂塗液とを、「最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)」及び「シロキサン変性樹脂全体のモル量MSi-RESINに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MSi-RESIN)」が表1に示す値となるように混合し、混合液を得た。得られた混合液に、外径30mmの円筒形ステンレスの外周面を、浸漬させることにより、基材外周面に樹脂層の塗膜を形成した。次に、この塗膜を、100℃で30分間乾燥させてNMPを除去した後、380℃で30分焼成してイミド化させたことにより、膜厚60μmの樹脂層を形成した。その後、ステンレスの表面から樹脂層を剥離することにより、内径30mm、膜厚60μm、及び長さ370mmの無端ベルトを作製した。
各例のベルトと、前記ベルトの内周面に設けられる前記ベルトと摺動する摺動部材と、前記ベルトと前記摺動部材との間に介在する表1に記載のオイルと、を備える図1に示す定着装置を作製した。そして、各例のベルトを備える定着装置について、下記の評価を実施した。
上記で作製した各例のベルトを備える定着装置を、富士ゼロックス社製画像形成装置「DocuPrint C2250」に搭載して空回りランニングテストを行い、摺動抵抗の代用特性として、駆動初期から50kpv経過後にかけて、駆動負荷電流値の上昇率を測定した。その後、画像形成装置から各例のベルトを取り外し、摺動部材と摺動する側の最表層(ベルト表面)について、傷の最大深さを測定し、耐摩耗性を以下の基準で評価した。得られた各結果を表1に示す。
G1:傷の深さが0以上15μm未満である。
G2:傷の深さが15μm以上30μm未満である。
Claims (9)
- 少なくとも摺動部材と摺動する側の最表層に、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂を含む樹脂層を有し、前記シロキサン変性樹脂中のシロキサン構造のモル量の比率が20モル%以上である、定着ベルト。
- 前記シロキサン変性樹脂中のシロキサン構造のモル量の比率が20モル%以上50モル%以下である、請求項1に記載の定着ベルト。
- 少なくとも摺動部材と摺動する側の最表層に、ポリイミド及びシロキサン変性樹脂を含む樹脂層を有し、前記最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)が10モル%以上40モル%以下である、定着ベルト。
- 前記最表層の全体MALLに対するシロキサン構造のモル量MSの比率(MS/MALL)が15モル%以上40モル%以下である、請求項3に記載の定着ベルト。
- 前記シロキサン変性樹脂は、シロキサン変性ポリイミド、シロキサン変性ポリカーボネート及びシロキサン変性ポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の定着ベルト。
- 前記シロキサン変性樹脂は、シロキサン変性ポリエーテルイミドを含む、請求項5に記載の定着ベルト。
- 請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面に設けられ、前記定着ベルトと摺動する摺動部材と、
前記定着ベルトと前記摺動部材との間に介在するオイルと、
を備える、定着装置。 - 前記オイルがケイ素含有オイルを含む、請求項7に記載の定着装置。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電し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、
前記像保持体の表面の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、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段であって、請求項8に記載の定着装置である定着手段と、
を備えた画像形成装置。
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