WO2018123172A1 - 定着ベルト - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fixing belt.
- image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines, printers, and facsimiles using a charged image are known. These image forming apparatuses perform image formation through processes such as formation of a latent image by exposure of image data to a charged photoreceptor, development, transfer to a transfer material, and fixing. In the fixing process, a fixing belt is used to form an image by melting and fixing the toner transferred onto a transfer material (paper or the like) by heating.
- the fixing belt for example, in Patent Document 1, a tube-shaped base material, a surface layer made of a fluororesin provided in the outermost layer, and a primer layer provided in contact with the surface layer, the primer layer is composed of a fluororesin and a fluorine-containing material.
- a fixing belt containing an ionic conductive agent is described.
- the conventional fixing belt may not have sufficient initial surface charge responsiveness and has poor surface charge responsiveness during durability.
- the conventional fixing belt contains a fluorine-containing ion conductive agent in the primer layer, the adhesion between the surface layer and the primer layer is lowered, and the surface layer may be peeled off.
- the present invention has been made in view of the above-described background, and an object of the present invention is to provide a fixing belt that has good surface charge responsiveness at the initial stage and durability, and can secure the adhesion of the surface layer.
- One embodiment of the present invention is formed along a cylindrical base layer, an elastic layer disposed above the base layer, a primer layer formed along the outer peripheral surface of the elastic layer, and an outer peripheral surface of the primer layer. And the elastic layer is in a fixing belt containing an ionic conductive agent.
- the elastic layer is often formed thicker than the primer layer that bonds the elastic layer and the surface layer in order to ensure elasticity.
- an elastic layer that can have a thickness as compared with the primer layer contains an ionic conductive agent. Therefore, in the fixing belt, the charge on the surface of the surface layer easily escapes through the internal elastic layer both at the initial stage and during the durability. Therefore, the fixing belt can have good surface charge responsiveness both at the initial stage and during the durability.
- the fixing belt improves the static eliminability not by the primer layer but by the elastic layer, it is not necessary to add an excessive amount of an ionic conductive agent to the primer layer, thereby avoiding a decrease in the adhesion of the primer layer. It becomes possible. For this reason, the fixing belt ensures the adhesion between the surface layer and the primer layer, and the surface layer is difficult to peel off.
- FIG. 1 is an external perspective view schematically showing a fixing belt of Example 1.
- FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the II-II cross section of FIG. 1. It is explanatory drawing for demonstrating the measuring method of the surface residual charge and surface charge responsiveness in an experiment example. It is explanatory drawing for comparing and explaining the initial stage surface charge responsiveness in the sample 1 produced in the experiment example, and the sample 2C.
- the fixing belt is used for electrophotographic equipment.
- the electrophotographic apparatus include an electrophotographic copying machine using a charged image, an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a multifunction machine, and an on-demand printing machine.
- the fixing belt has a base layer having a cylindrical shape.
- the base layer can be formed using, for example, a base layer polymer, a metal material such as an electroformed material, or the like.
- the base layer can be preferably composed of a base layer polymer from the viewpoint of resistance to repeated bending loads, flexibility, and the like.
- the base layer polymer examples include polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone resin, fluororesin, and polycarbonate resin from the viewpoints of balance of belt strength and flexibility, heat resistance, and the like. These can be used alone or in combination of two or more. These may be modified. These may be blended with a polysiloxane compound or the like.
- the base layer polymer may contain one or more additives such as a flame retardant, a filler, a leveling agent, and an antifoaming agent. Further, the thickness of the base layer is preferably 20 to 200 ⁇ m, more preferably 40 to 150 ⁇ m, and still more preferably 60 to 100 ⁇ m, from the viewpoint of improving durability and ease of manufacture.
- the fixing belt has an elastic layer disposed above the base layer.
- the elastic layer may be in contact with the base layer as long as it is disposed above the base layer, or may be in contact with another layer formed along the outer peripheral surface of the base layer.
- the other layer may be a single layer or may be composed of two or more layers.
- the elastic layer may have a rubber elasticity. According to this configuration, it is possible to obtain a fixing belt that is excellent in flexibility and easy to apply uniform pressure when fixing toner. More specifically, the elastic layer can contain a polymer for an elastic layer. Examples of the elastic layer polymer include various rubbers such as silicone rubber and fluorine rubber (the rubber includes an elastomer, which will be omitted below). These can be used alone or in combination of two or more.
- the elastic layer contains an ionic conductive agent.
- an ammonium ion conductive agent, a phosphonium ion conductive agent, an ion conductive agent having an alkoxysilyl group, or the like can be suitably used as the ion conductive agent. These can be used alone or in combination of two or more.
- an ammonium ion conductive agent is used as the ion conductive agent, there is an advantage that the electric resistance can be easily lowered even with a small amount.
- a phosphonium ion conductive agent or an ion conductive agent having an alkoxysilyl group is used as the ion conductive agent, there are the following advantages.
- a temperature of about 200 ° C. is applied to the fixing belt in order to fix the toner to the transfer material.
- the phosphonium ion conductive agent and the ion conductive agent having an alkoxysilyl group described above have high heat resistance against heating during toner fixing. Therefore, in the above case, even when the toner is repeatedly heated for fixing the toner, the ionic conductive agent is hardly thermally deteriorated, and a fixing belt advantageous for maintaining the surface charge responsiveness during durability can be obtained. Moreover, when an ionic conductive agent has an alkoxysilyl group, it becomes possible to have the reactivity by an alkoxysilyl group.
- the ionic conductive agent having an alkoxysilyl group can have a heterocyclic ring. According to this structure, it becomes easy to improve the heat resistance of an elastic layer by a heterocyclic ring. Further, the heterocycle facilitates improving the compatibility of the ionic conductive agent in the elastic layer.
- the ionic conductive agent having an alkoxysilyl group can be configured to include at least one of a pyridine skeleton and an imidazoline skeleton.
- the ionic conductive agent preferably does not contain a functional group that lowers the heat resistance such as a urethane bond or an ether bond from the viewpoint of ensuring heat resistance against heating during toner fixing.
- the ionic conductive agent may be either liquid or solid.
- the ionic conductive agent is an ionic liquid, the ease of charge transfer in the elastic layer is improved, so that charge can more easily escape from the surface of the elastic layer through the elastic layer, ensuring surface charge responsiveness at the initial stage and during durability. It becomes easy.
- the elastic layer can contain 0.05 parts by mass or more and 3 parts by mass or less of an ionic conductive agent with respect to 100 parts by mass of the elastic layer polymer. According to this configuration, since the elastic layer can be made thicker than the primer layer, it is easier to increase the content of the ionic conductive agent than when the ionic conductive agent is contained in the primer layer. Therefore, according to this configuration, it is possible to obtain a fixing belt which can easily improve the surface charge responsiveness at the initial stage and during the durability. In addition, according to the above configuration, it is easy to suppress the bloom of the ionic conductive agent on the surface of the elastic layer, so that a fixing belt that easily secures the adhesion of the surface layer can be obtained.
- the elastic layer is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the polymer for the elastic layer, from the viewpoint of making the above-described operational effects more reliable. .2 parts by mass or more, more preferably 0.4 parts by mass or more.
- the elastic layer is preferably 3 parts by mass or less of the ionic conductive agent with respect to 100 parts by mass of the elastic layer polymer from the viewpoint that it is easy to reliably suppress the bloom of the ionic conductive agent on the surface of the surface layer. More preferably, it is 2.5 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or less, still more preferably 1.5 parts by mass or less, and still more preferably 1 part by mass or less.
- the elastic layer is, for example, a heat conductive material such as heat conductive particles, a conductive agent, a flame retardant, a lubricant, a plasticizer, a softener, a filler, a cross-linking agent, a cross-linking aid, an anti-aging agent. 1 type (s) or 2 or more types can be included.
- the heat conductive material include magnesium oxide, alumina, boron nitride, aluminum nitride, graphite, carbon black, crystalline silica, silicon carbide, and aluminum hydroxide. These can be used alone or in combination of two or more.
- the thickness of the elastic layer can be 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. According to this configuration, a sufficient thickness of the elastic layer can be ensured compared to the thickness of the primer layer. Therefore, according to this configuration, the charge on the surface of the surface layer can easily escape through the internal elastic layer, and a fixing belt advantageous in improving the surface charge responsiveness at both the initial stage and the endurance can be obtained. In addition, according to this configuration, variation in the thickness of the elastic layer due to the increase in the thickness of the elastic layer is suppressed, and the difference in belt outer peripheral speed is easily suppressed, thereby suppressing occurrence of color misregistration when toners are stacked. An easy-to-fix fixing belt is obtained.
- the thickness of the elastic layer is preferably 120 ⁇ m or more, more preferably 150 ⁇ m or more, still more preferably 170 ⁇ m or more, and even more preferably, from the viewpoint of ensuring the improvement of the static elimination effect by the elastic layer both at the initial stage and during durability.
- the thickness of the elastic layer is preferably 450 ⁇ m or less, more preferably 400 ⁇ m or less, still more preferably 350 ⁇ m or less, and even more preferably 300 ⁇ m or less, from the viewpoint of easily ensuring the effect of suppressing color misregistration. Can do.
- the fixing belt has a primer layer formed along the outer peripheral surface of the elastic layer.
- the primer layer is a layer for bonding the elastic layer and the surface layer, and is in contact with both the elastic layer and the surface layer. Further, the primer layer is a layer that is thinner than the elastic layer.
- the primer layer can be composed of a material capable of bonding the elastic layer and the surface layer.
- the material for the primer layer include fluorine-based, silane-based, titanate-based, and silicone-based adhesive resins. These can be used alone or in combination of two or more.
- the primer layer is preferably made of a fluorine-based resin from the viewpoint of ensuring adhesion over a long period of time.
- the fluororesin include polyfluoroethylene, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer (PFA), and the like.
- the primer layer can be composed of a single resin. It is because it may become a cause by which adhesiveness falls, so that the component unrelated to adhesion
- the thickness of the primer layer can be 0.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. According to this configuration, it is possible to obtain a fixing belt that can easily balance the securing of adhesive force and the securing of thermal conductivity to the belt surface.
- the thickness of the primer layer is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more, and even more preferably 5 ⁇ m or more, from the viewpoint of easily securing adhesive force.
- the thickness of the primer layer is preferably less than 10 ⁇ m, more preferably 8 ⁇ m or less, further preferably 5 ⁇ m or less, even more preferably 3 ⁇ m or less, from the viewpoint of facilitating ensuring the thermal conductivity to the belt surface. More preferably, it can be 1 ⁇ m or less.
- the fixing belt has a surface layer formed along the outer peripheral surface of the primer layer.
- the surface layer is the outermost layer of the fixing belt and is in contact with the primer layer.
- a surface layer can be comprised from a tubular material, a coating film, etc., for example.
- the surface layer material include surface layer polymers such as fluororesin and fluororubber, from the viewpoint of improving toner releasability. These can be used alone or in combination of two or more.
- the fluororesin include polyfluoroethylene, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer (PFA), and the like.
- one or more additives such as a conductive agent, a filler, a cross-linking agent, a cross-linking aid, and an antioxidant may be contained.
- the surface layer is preferably composed of a single surface layer polymer from the viewpoint of improving toner filming resistance.
- the surface layer can be insulative (non-conductive). Normally, the surface layer is insulative and the surface charge responsiveness is reduced. However, according to the fixing belt, the elastic layer below the surface layer contains an ionic conductive agent, so that the initial layer and the durability layer can be used. Surface charge responsiveness can be improved. Therefore, according to the above configuration, there is an advantage that the operational effect of the fixing belt can be fully utilized.
- the surface layer may be formed using an insulating polymer containing no conductive agent. Examples of the insulating polymer include the above-described fluororesin and fluororubber.
- the thickness of the surface layer is not particularly limited in relation to the charge removal effect.
- the thickness of the surface layer is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and even more preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of improving wear resistance, for example. Further, the thickness of the surface layer is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, and still more preferably 30 ⁇ m or less from the viewpoint of, for example, followability to paper.
- the primer layer and the surface layer do not have the above-described ionic conductive agent, or the amount of the ionic conductive agent described above is very small.
- a slight amount of ionic conductive agent may be mixed in the primer layer and the surface layer due to the influence on the manufacturing process of the fixing belt, and a small amount of ionic conductive agent may be included in the primer layer and the surface layer for the purpose of exerting various functions. It may be added.
- the mixing amount or addition amount of the ionic conductive agent is within a range in which the effect of the fixing belt can be obtained.
- the fixing belt may have a configuration in which a metal layer (metal includes an alloy, hereinafter omitted) is provided between the base layer and the elastic layer.
- a metal layer metal includes an alloy, hereinafter omitted
- the metal layer is preferably in contact with the elastic layer from the viewpoint of improving the charge removal effect. Note that the metal layer may be in contact with the base layer, or another layer may be interposed between the base layer and the metal layer.
- the metal layer can be composed of one layer or two or more layers.
- the metal layer can be specifically composed of a plating film. More specifically, the metal layer can be configured to include a first metal plating layer and a second metal plating layer formed along the outer peripheral surface of the first metal plating layer and in contact with the elastic layer.
- the metal constituting the metal layer include Cu, Ni, Ag, Au, Sn, Zn, and alloys thereof.
- the first metal plating layer can be made of, for example, Ni or a Ni alloy.
- the second metal plating layer is made of, for example, Cu, Ag, Au, Sn, Zn, or an alloy thereof, preferably Cu or Cu alloy from the viewpoint of improvement in flexibility of the fixing belt, economy, and the like. Can be configured.
- the fixing belt may have a base layer between the base layer and the metal layer. This configuration is advantageous for improving the adhesion between the base layer and the metal layer regardless of the material of the base layer.
- the underlayer can be configured to include, for example, a binder polymer and a catalyst. Examples of the binder polymer include polyamide imide and polyimide. Examples of the catalyst include Pd and Pt.
- the fixing belt when the fixing belt has the metal layer, the fixing belt can be used by generating heat by electromagnetic induction heating.
- the fixing belt can be used by mounting an internal heater or the like in a cylinder of a cylindrical base layer.
- Example 1 The fixing belt of Example 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing belt 1 of this example is used in an electrophotographic apparatus.
- the fixing belt 1 is used by being incorporated in an electrophotographic image forming apparatus.
- the fixing belt 1 is brought into pressure contact with, for example, a pressure roll disposed so as to face the fixing belt 1 in the fixing unit of the image forming apparatus, and is rotated by being driven by the pressure roll.
- the nip portion can be formed by holding the surface of the fixing belt 1 and the surface of the pressure roll in pressure contact with each other. Then, a sheet holding an unfixed toner image can be passed through the nip portion, and the unfixed toner image can be melted and fixed on the sheet by heat and pressure from the fixing belt 1.
- the fixing belt 1 includes a cylindrical base layer 2, an elastic layer 3 disposed above the base layer 2, a primer layer 4 formed along the outer peripheral surface of the elastic layer 3, and an outer periphery of the primer layer 4.
- the surface layer 5 is formed.
- the elastic layer 3 contains an ionic conductive agent.
- FIG. 2 specifically shows an example in which a metal layer 6 and an underlayer 7 are further provided between the base layer 2 and the elastic layer 3.
- the metal layer 6 includes a first metal plating layer 61 and a second metal plating layer 62 formed along the outer peripheral surface of the first metal plating film.
- the base layer 2 and the underlayer 7 are in contact with each other.
- the underlayer 7 and the metal layer 6 (first metal plating layer 61) are in contact with each other.
- the metal layer 6 (second metal plating layer 62) and the elastic layer 3 are in contact with each other.
- the elastic layer 3 and the primer layer 4 are in contact with each other.
- the primer layer 4 and the surface layer 5 are in contact with each other.
- the surface layer 5 is the outermost layer, and the surface of the surface layer 5 constitutes the belt surface of the fixing belt 1.
- the detailed layer configuration of the fixing belt 1 is omitted.
- the elastic layer 3 has a thickness of 50 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
- the elastic layer 3 includes an elastic layer polymer, and includes 0.05 parts by mass or more and 3 parts by mass or less of an ionic conductive agent with respect to 100 parts by mass of the elastic layer polymer.
- the ionic conductive agent includes at least one selected from the group consisting of an ammonium-based ionic conductive agent, a phosphonium-based ionic conductive agent, and an ionic conductive agent having an alkoxysilyl group.
- the fixing belt 1 of this example can generate heat as follows, for example.
- an alternating current having a predetermined frequency is applied to the IH coil of the magnetic field generating unit installed with a gap from the surface of the surface layer 5 of the fixing belt 1.
- an alternating magnetic field is generated around the IH coil.
- an induced current eddy current
- Joule heat is generated by electric power proportional to the resistance value of the metal layer 6, and the metal layer 6 generates heat.
- the fixing belt 1 can generate heat.
- a polyimide (PI) varnish (“U imide-AR” (solid content: 18.0%) manufactured by Unitika Co., Ltd.) was prepared as a base layer forming material used for preparing Sample 14.
- Metal manufactured by IOX was prepared as a material for forming the underlayer used in the preparation of Sample 1 to Sample 12, Sample 14 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C.
- Electroless metal plating solution By mixing nickel sulfate hexahydrate: 26 g / L, sodium hypophosphite monohydrate (reducing agent): 32 g / L, sodium citrate dihydrate (complexing agent): 30 g / L Electroless metal plating solutions used for preparing Sample 1 to Sample 12, Sample 14 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C were prepared.
- Electrolytic metal plating solution By mixing copper sulfate: 70 g / L, sulfuric acid: 200 g / L, brightener (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd., “Top Lucina LS”): 5 ml / L, 35% hydrochloric acid: 0.125 ml / L, samples 1 to Electrolytic metal plating solutions used to prepare Sample 12, Sample 14 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C were prepared.
- an ionic conductive agent (containing an alkoxysilyl group-ammonium skeletal ionic conductive agent, liquid, commercially available product shown in (1) of Table 1)
- an elastic layer forming material used for preparing Sample 12 was prepared in the same manner except that the part was added.
- an ionic conductive agent alkoxysilyl group-containing pyridine skeleton-based ionic conductive agent shown in (2) of Table 1, liquid, commercially available product
- An elastic layer forming material used for preparing Sample 15 was prepared in the same manner except that the part was added.
- an ionic conductive agent alkoxysilyl group-containing imidazoline skeleton-based ionic conductive agent, liquid, commercially available product shown in (3) of Table 1
- An elastic layer forming material used for preparing Sample 16 was prepared in the same manner except that the part was added.
- a silicone rubber having thermal conductivity (“X34-2133” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is kneaded with a planetary mixer, and then dissolved in toluene so that the solid content concentration becomes 60% by mass.
- the elastic layer forming material used for preparation of Sample 1C and Sample 2C was prepared. That is, the elastic layer forming material used for preparing Sample 1C and Sample 2C does not contain an ionic conductive agent.
- PJ-CL990 polyethylene glycol monoisotridecyl ether-containing fluororesin
- An ionic conductive agent (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., “T-2680” (phosphonium-based ionic conductive agent), liquid) with respect to 100 parts by mass of an organosiloxane composite (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “KE-1880”) After adding 5 parts by mass, the material for forming a primer layer used for preparing Sample 1C was prepared by kneading with a planetary mixer.
- a tube (thickness 30 ⁇ m) made of tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer (PFA) is used as a surface layer forming material used for the preparation of Sample 1 to Sample 5, Sample 7 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C. Got ready.
- a tube (thickness 10 ⁇ m) made of tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy vinyl ether copolymer (PFA) was prepared as a material for forming the surface layer used for preparing Sample 6.
- Sample 1 to Sample 16 Sample 1C, Sample 2C- Samples 1 to 12, Samples 14 to 16, Sample 1C, and Sample 2C are applied to the surface of the second metal plating layer, and Sample 13 is applied to the surface of the base layer by the dip coating method.
- the layer forming material was applied, heat-treated at 40 ° C. for 30 minutes, and temporarily dried.
- the thickness of the coating film was increased by repeatedly applying the above process to a predetermined elastic layer thickness, and then heat treatment was performed at 130 ° C. for 30 minutes.
- the pulling speed during coating was 100 mm / sec.
- the top and bottom of the workpiece during repeated coating were reversed each time.
- the thicknesses shown in Table 1 are shown on the outer peripheral surface of the second metal plating layer for Sample 1 to Sample 12, Sample 14 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C, and on the surface of the base layer for Sample 13, respectively.
- An elastic layer made of silicone rubber having Note that the elastic layers in Sample 1C and Sample 2C do not contain an ionic conductive agent.
- the predetermined primer layer is formed by brush coating on the surface of the elastic layer, and for sample 1C, ring coating is applied on the surface of the elastic layer. After the application material was applied, the above-described predetermined tube-shaped surface layer forming material was covered. Thereby, the surface layer which has the thickness shown in Table 1, respectively was formed on the outer peripheral surface of an elastic layer.
- fixing belts of Sample 1 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C shown in Table 1 were produced. Since the fixing belts of Sample 1 to Sample 12, Sample 14 to Sample 16, Sample 1C, and Sample 2C have a metal layer, they can be heated by the IH method. The fixing belt of the sample 13 can be used by putting an internal heater in the cylinder of the base layer.
- the surface residual charge on the surface of the surface layer 5 is continuously measured at the center in the belt width direction at a distance of 1 mm between the probe P of the surface electrometer and the surface of the surface layer 5 at a position rotated 90 degrees in the rotation direction from the charging position.
- "A +" when the surface residual charge during voltage application is 0.6V or less “A” when the surface residual charge during voltage application is more than 0.6V and 0.8V or less, during voltage application
- the case where the surface residual charge was more than 0.8 V and 1.0 V or less was designated as “B”, and the case where the surface residual charge during voltage application was 1.0 V or more was designated as “C”. Note that the lower the value of the surface residual charge during voltage application, the more advantageous the static elimination effect.
- the surface residual charge after 30 seconds after the voltage application was stopped was 60% or less with respect to the surface residual charge during voltage application, it was designated as “A +” as being particularly excellent in the initial surface charge response.
- the surface residual charge 30 seconds after the voltage application was stopped was more than 60% and 70% or less with respect to the surface residual charge during voltage application, it was designated as “A” as being excellent in the initial surface charge responsiveness.
- the initial surface charge responsiveness is regarded as “B”. did.
- the initial surface charge responsiveness was inferior.
- the surface residual charge during voltage application is the maximum value of the surface residual charge during voltage application.
- the fixing belt was attached to a fixing unit of a commercially available full-color multifunction peripheral (manufactured by Kyocera Document Solutions, “TASKALPHA5550c”). Subsequently, 100,000 sheets of printing paper (A4 size) were performed. After the endurance, the same evaluation as the above-described evaluation of the initial surface charge responsiveness was performed. When the surface residual charge after 30 seconds after the voltage application was stopped was 60% or less with respect to the surface residual charge during voltage application, it was designated as “A +” as being particularly excellent in surface charge response after durability.
- the surface charge responsiveness after durability was regarded as “A”.
- the surface residual charge after 30 seconds after the voltage application is stopped is more than 70% and 80% or less with respect to the surface residual charge during voltage application
- the surface charge responsiveness after endurance is regarded as “B”. It was.
- the surface residual charge 30 seconds after the voltage application was stopped was more than 80% with respect to the surface residual charge during voltage application, the surface charge responsiveness during durability was considered “C”.
- the fixing belt was attached to a fixing unit of a commercially available full-color multifunction peripheral (manufactured by Kyocera Document Solutions, “TASKALPHA5550c”). Subsequently, 100,000 sheets of printing paper (A4 size) were performed. After the endurance, black, cyan, magenta, and yellow halftone images were printed on paper. “A” when no irregularity and streak image defects were found in the formed image, “B” when one or less of the above image defects were observed, and “B” above one image defect. The case was designated as “C”.
- ⁇ Adhesive strength of surface layer> A strip-shaped test piece having a length of 10 cm and a width of 1 cm was collected from the prepared fixing belt. In order not to cut the test piece, an incision was made at the interface between the surface layer and the primer layer using a cutter knife. Thereafter, the surface layer was pulled using a tensile testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, “Precision Universal Testing Machine AGS-1kNX”), and the adhesive strength (180 ° peel strength) of the surface layer was measured. At this time, the tensile speed was 25 mm / min. The case where the adhesive strength was 0.3 N / cm or more was designated as “A +” as being particularly excellent in surface layer adhesiveness.
- the prepared fixing belt was attached to a fixing unit of a commercially available full-color multifunction peripheral (manufactured by Kyocera Document Solutions, “TASKALPHA5550c”).
- a four-color patch pattern was then printed.
- a case where no color misregistration was observed in the formed patch portion was determined as “A” because the occurrence of color misregistration was sufficiently suppressed.
- a case where a color shift of 0.5 mm or less was observed in the formed patch portion was regarded as “B” because the occurrence of the color shift was satisfactorily suppressed.
- a case where a color misregistration of more than 0.5 mm was observed in the formed patch portion was designated as “C” because the occurrence of the color misregistration could not be suppressed.
- FIG. 4 shows the initial surface charge responsiveness of Sample 1 and Sample 2C.
- the primer layer contains an ionic conductive agent. Therefore, the fixing belt of the sample 1C has poor surface charge responsiveness during durability. This is considered to be because, for sample 1C, the primer layer has a thickness of 10 ⁇ m, which is smaller than the elastic layer, so that the absolute amount of the ionic conductive agent is small. Further, it can be said that the fixing belt of Sample 1C has poor adhesion between the surface layer and the primer layer, and the surface layer may be peeled off. In addition, the fixing belt of Sample 1C also had image defects after durability.
- the fixing belt of Sample 2C does not contain an ionic conductive agent in either the elastic layer or the primer layer. Therefore, the fixing belt of Sample 2C has a high surface residual charge value at the time of voltage application, and is inferior in surface charge responsiveness at the initial stage and at the end of durability. Further, the fixing belt of Sample 2C also had image defects after durability.
- the elastic layer that can be thicker than the primer layer contains an ionic conductive agent. Therefore, in the fixing belts of Sample 1 to Sample 16, the charge on the surface layer easily escapes through the internal elastic layer both in the initial stage and during the durability. Therefore, the fixing belts of Sample 1 to Sample 16 were able to have good surface charge responsiveness both at the initial stage and at the end of durability. According to FIG. 4, it can be seen that by including an ionic conductive agent in the elastic layer, the initial surface charge responsiveness is good and the level of the surface residual charge when a voltage is applied can be lowered.
- the fixing belts of Sample 1 to Sample 16 have improved neutralization performance not by the primer layer but by the elastic layer, it is not necessary to add an ionic conductive agent to the primer layer excessively, and the adhesion of the primer layer is reduced. Can be avoided. Therefore, in the fixing belts of Sample 1 to Sample 16, the adhesion between the surface layer and the primer layer was ensured, and the surface layer was difficult to peel off. Therefore, according to the fixing belts of Sample 1 to Sample 16, it was confirmed that the surface charge responsiveness at the initial stage and durability was good, and the adhesion of the surface layer could be ensured.
- the fixing belts of Sample 1 to Sample 16 are compared with each other, the following can be understood.
- the thickness of the elastic layer is set to 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, the electric charge on the surface layer can more easily escape through the internal elastic layer. It can be seen that it is easy to obtain a fixing belt advantageous in improving the charge response.
- a variation in the thickness of the elastic layer due to an increase in the thickness of the elastic layer is suppressed, and the difference in belt outer peripheral speed is easily suppressed, thereby obtaining a fixing belt that easily suppresses the occurrence of color misregistration when toners are stacked. It turns out that it becomes easy.
- the elastic layer contains 0.05 parts by mass or more of an ionic conductive agent with respect to 100 parts by mass of the polymer for the elastic layer. It can be seen that it is possible to obtain a fixing belt which can easily improve the surface charge response at the time. In addition, when the elastic layer contains 3 parts by mass or less of the ionic conductive agent with respect to 100 parts by mass of the polymer for the elastic layer, it becomes easy to suppress the bloom of the ionic conductive agent to the surface of the elastic layer, and the adhesion of the surface layer It can be seen that a fixing belt that is easy to secure can be obtained.
- the ionic conductive agent having an alkoxysilyl group includes a pyridine skeleton or an imidazoline skeleton
- the ionic conductive agent having an alkoxysilyl group has a pyridine skeleton or an imidazoline skeleton.
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Abstract
初期および耐久時の表面電荷応答性が良好であり、表層(5)の接着性も確保可能な定着ベルト(1)を提供する。定着ベルト(1)は、筒状の基層(2)と、基層(2)の上方に配置された弾性層(3)と、弾性層(3)の外周面に沿って形成されたプライマー層(4)と、プライマー層(4)の外周面に沿って形成された表層(5)とを有している。弾性層(3)は、イオン導電剤を含有している。弾性層(3)の厚みは、100μm以上500μm以下とすることができる。
Description
本発明は、定着ベルトに関する。
従来、帯電像を用いる電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置が知られている。これら画像形成装置は、帯電した感光体への画像データの露光による潜像の形成、現像、転写材への転写、定着等の工程を経て画像形成を行う。上記定着工程では、転写材(紙等)に転写されたトナーを加熱により溶融固着させて画像を形成するため、定着ベルトが用いられている。
上記定着ベルトとしては、例えば、特許文献1に、チューブ状基材、最外層に設けられるフッ素樹脂よりなる表層、表層に接して設けられるプライマー層を有し、プライマー層が、フッ素樹脂と含フッ素イオン導電剤とを含有している、定着ベルトが記載されている。
しかしながら、従来の定着ベルトは、初期の表面電荷応答性が十分でないことがある上、耐久時の表面電荷応答性が悪い。また、従来の定着ベルトは、プライマー層に含フッ素イオン導電剤を含有するために表層とプライマー層との接着性が低下し、表層が剥離するおそれがある。
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、初期および耐久時の表面電荷応答性が良好であり、表層の接着性も確保可能な定着ベルトを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、筒状の基層と、上記基層の上方に配置された弾性層と、弾性層の外周面に沿って形成されたプライマー層と、プライマー層の外周面に沿って形成された表層とを有しており、上記弾性層は、イオン導電剤を含有している、定着ベルトにある。
弾性層は、弾性を確保するため、弾性層と表層とを接着するプライマー層に比べて厚く形成されることが多い。上記定着ベルトは、プライマー層に比べ厚みを持たすことができる弾性層がイオン導電剤を含有している。そのため、上記定着ベルトは、初期および耐久時の両方で、表層表面の電荷が内部の弾性層を通じて逃げやすくなる。そのため、上記定着ベルトは、初期および耐久時の両方で良好な表面電荷応答性を有することができる。また、上記定着ベルトは、プライマー層ではなく弾性層によって除電性を向上させているため、プライマー層にイオン導電剤を過剰に添加する必要がなくなり、プライマー層の接着性の低下を回避することが可能になる。そのため、上記定着ベルトは、表層とプライマー層との接着性が確保され、表層が剥離し難い。
上記定着ベルトは、電子写真機器に用いられる。電子写真機器としては、具体的には、帯電像を用いる電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ、複合機、オンデマンド印刷機等の画像形成装置などを例示することができる。
上記定着ベルトは、筒状の形状を備える基層を有している。基層は、具体的には、例えば、基層用ポリマー、電鋳材等の金属材料等を用いて構成することができる。基層は、好ましくは、繰り返し曲げ負荷に対する耐性、柔軟性などの観点から、基層用ポリマーより構成することができる。
基層用ポリマーとしては、ベルト強度および柔軟性のバランス、耐熱性などの観点から、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。また、これらは変性されていてもよい。また、これらにはポリシロキサン化合物等がブレンドされていてもよい。
なお、基層用ポリマーには、難燃剤、充填剤、レべリング剤、消泡剤などの添加剤が1種または2種以上含まれていてもよい。また、基層の厚みは、耐久性の向上、製造容易性などの観点から、好ましくは20~200μm、より好ましくは40~150μm、さらに好ましくは60~100μmとすることができる。
上記定着ベルトは、基層の上方に配置された弾性層を有している。弾性層は、基層の上方に配置されておれば、基層に接していてもよいし、基層の外周面に沿って形成された他の層に接していてもよい。他の層は、1層であってもよいし、2層以上より構成されていてもよい。
弾性層は、具体的には、ゴム弾性を有する構成とすることができる。この構成によれば、柔軟性に優れ、トナー定着時に均一な加圧を行いやすい定着ベルトが得られる。弾性層は、より具体的には、弾性層用ポリマーを含むことができる。弾性層用ポリマーとしては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの各種のゴム(ゴムにはエラストマーも含まれる、以下省略)を例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。
ここで、弾性層は、イオン導電剤を含有している。イオン導電剤としては、具体的には、アンモニウム系イオン導電剤、ホスホニウム系イオン導電剤、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤などを好適に用いることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。イオン導電剤としてアンモニウム系イオン導電剤を用いた場合には、少量でも電気抵抗を下げやすいなどの利点がある。一方、イオン導電剤としてホスホニウム系イオン導電剤、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤を用いた場合には、次の利点がある。一般に、定着ベルトは、転写材にトナーを定着させるために200℃程度の温度が加えられる。上述したホスホニウム系イオン導電剤、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤は、トナー定着時の加熱に対する耐熱性が高い。そのため、上記の場合は、トナーの定着のために繰り返し加熱された場合であっても、イオン導電剤が熱劣化し難く、耐久時の表面電荷応答性の維持に有利な定着ベルトが得られる。また、イオン導電剤がアルコキシシリル基を有する場合には、アルコキシシリル基による反応性を有することが可能となる。そのため、弾性層中において、イオン導電剤が均一な状態で存在しやすくなり、ブリードアウト等によるイオン導電剤の偏在を抑制しやすくなる利点がある。アルコキシシリル基を有するイオン導電剤は、複素環を有することができる。この構成によれば、複素環により、弾性層の耐熱性を向上させやすくなる。また、複素環により、弾性層におけるイオン導電剤の相溶性を向上させやすくなる。アルコキシシリル基を有するイオン導電剤は、具体的には、ピリジン骨格、および、イミダゾリン骨格の少なくとも1つを含む構成とすることができる。この場合には、上述した弾性層の耐熱性向上、弾性層におけるイオン導電剤の相溶性向上の各効果を確実なものとすることができる。なお、イオン導電剤は、トナー定着時の加熱に対する耐熱性の確保を確実なものとするなどの観点から、ウレタン結合、エーテル結合等の耐熱性を低下させる官能基を含んでいないことが好ましい。
イオン導電剤は、液体状、固体状のいずれであってもよい。イオン導電剤がイオン液体である場合には、弾性層における電荷の移動容易性が向上するため、表層表面から弾性層を通じて電荷がより逃げやすくなり、初期および耐久時における表面電荷応答性を確保しやすくなる。
弾性層は、弾性層用ポリマー100質量部に対して、イオン導電剤を0.05質量部以上3質量部以下含むことができる。この構成によれば、プライマー層に比べて弾性層に厚みを持たせることができるので、プライマー層にイオン導電剤を含有させる場合に比べ、イオン導電剤の含有量を増量しやすい。それ故、この構成によれば、初期および耐久時における表面電荷応答性の向上を確実なものとしやすい定着ベルトが得られる。また、上記構成によれば、弾性層表面へのイオン導電剤のブルームを抑制しやすいので、表層の接着力を確保しやすい定着ベルトが得られる。
弾性層は、上述した作用効果をより確実なものとしやすくなるなどの観点から、弾性層用ポリマー100質量部に対して、イオン導電剤を、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、さらに好ましくは0.4質量部以上含むことができる。また、弾性層は、表層表面へのイオン導電剤のブルーム抑制を確実なものとしやすくなるなどの観点から、弾性層用ポリマー100質量部に対して、イオン導電剤を、好ましくは3質量部以下、より好ましくは2.5質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下、さらにより好ましくは1.5質量部以下、さらにより一層好ましくは1質量部以下含むことができる。
弾性層は、イオン導電剤以外にも、例えば、熱伝導性粒子等の熱伝導材料、導電剤、難燃剤、滑剤、可塑剤、軟化剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、老化防止剤などの添加剤を1種または2種以上含むことができる。なお、熱伝導材料としては、例えば、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラファイト、カーボンブラック、結晶性シリカ、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムなどを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。弾性層が熱伝導材料を含んでいる場合には、ベルト表面となる表層表面を均一な温度としやすい定着ベルトが得られる。
弾性層の厚みは、具体的には、100μm以上500μm以下とすることができる。この構成によれば、プライマー層の厚みに比べて十分な弾性層の厚みを確保することができる。そのため、この構成によれば、表層表面の電荷が内部の弾性層を通じてより逃げやすくなり、初期および耐久時の両方で表面電荷応答性の向上に有利な定着ベルトが得られる。また、この構成によれば、弾性層の厚みが大きくなることによる弾性層の厚みバラツキが抑制され、ベルト外周速度の差が抑制されやすくなることで、トナーを重ねる際の色ズレの発生を抑制しやすい定着ベルトが得られる。
弾性層の厚みは、初期および耐久時の両方における弾性層による除電効果向上を確実なものとするなどの観点から、好ましくは120μm以上、より好ましくは150μm以上、さらに好ましくは170μm以上、さらにより好ましくは200μm以上とすることができる。また、弾性層の厚みは、色ズレ抑制効果を確実なものとしやすくなるなどの観点から、好ましくは450μm以下、より好ましくは400μm以下、さらに好ましくは350μm以下、さらにより好ましくは300μm以下とすることができる。
上記定着ベルトは、弾性層の外周面に沿って形成されたプライマー層を有している。プライマー層は、弾性層と表層とを接着するための層であり、弾性層および表層の両方に接している。また、プライマー層は、弾性層よりも厚みの薄い層である。
プライマー層は、具体的には、弾性層と表層とを接着することができる材料より構成することができる。プライマー層の材料としては、例えば、フッ素系、シラン系、チタネート系、シリコーン系などの接着性樹脂などを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。プライマー層は、長期にわたる接着性の確保などの観点から、好ましくは、フッ素系樹脂より構成されているとよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ポリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体(PFA)等を挙げることができる。また、プライマー層は、樹脂単体より構成することができる。接着に関係のない成分を含むほど、接着性が低下する原因になることがあるからである。
プライマー層の厚みは、具体的には、0.5μm以上10μm以下とすることができる。この構成によれば、接着力の確保とベルト表面への熱伝導性の確保とのバランスをとりやすい定着ベルトが得られる。プライマー層の厚みは、接着力を確保しやすくなるなどの観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上とすることができる。また、プライマー層の厚みは、ベルト表面への熱伝導性を確保しやすくなるなどの観点から、好ましくは10μm未満、より好ましくは8μm以下、さらに好ましくは5μm以下、さらにより好ましくは3μm以下、さらにより一層好ましくは1μm以下とすることができる。
上記定着ベルトは、プライマー層の外周面に沿って形成された表層を有している。表層は、上記定着ベルトにおける最外層となる層であり、プライマー層に接している。表層は、例えば、管状材料、塗膜などより構成することができる。
表層の材料としては、具体的には、例えば、トナー離れ性の向上などの観点から、フッ素系樹脂、フッ素ゴム等の表層用ポリマーなどを例示することができる。これらは1種または2種以上併用することができる。フッ素系樹脂としては、例えば、ポリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体(PFA)等を挙げることができる。なお、表層中には、導電剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤などの添加剤が1種または2種以上含まれていてもよい。もっとも、導電剤等の添加剤が表層に添加されていると、その種類によっては耐トナーフィルミング性が悪化し、耐久時の汚れが加速され、形成される画像に不具合が生じる場合がある。そのため、表層は、耐トナーフィルミング性の向上などの観点から、好ましくは、表層用ポリマー単体より構成されているとよい。
表層は、絶縁性(非導電性)とすることができる。通常であれば、表層が絶縁性であるために表面電荷応答性が低下するところ、上記定着ベルトによれば、表層よりも下層の弾性層がイオン導電剤を含有することによって初期および耐久時における表面電荷応答性を向上させることができる。それ故、上記構成によれば、上記定着ベルトの作用効果を十分に活かすことができる利点がある。なお、表層を絶縁性とするためには、例えば、導電剤を含有しない絶縁性ポリマーを用いて表層を構成すればよい。絶縁性ポリマーとしては、上述したフッ素系樹脂、フッ素ゴム等が挙げられる。
上記定着ベルトは、表層、プライマー層ではなく、弾性層に除電効果を持たせることで、初期および耐久時における表面電荷応答性の向上を図っている。このような効果は、表層の厚みにほぼ依存していない。そのため、表層の厚みは、除電効果との関係で特に制限はない。表層の厚みは、例えば、耐摩耗性の向上などの観点から、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上とすることができる。また、表層の厚みは、例えば、用紙に対する追従性などの観点から、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは30μm以下とすることができる。
上記定着ベルトにおいて、プライマー層、表層は、上述したイオン導電剤を有していないか、上述したイオン導電剤が微量であることが好ましい。例えば、上記定着ベルトの製造工程上の影響等により、プライマー層、表層にイオン導電剤がわずかに混入してしまうことや、様々な機能の発揮を目的としてプライマー層、表層にイオン導電剤が微量添加される場合もありうる。しかし、イオン導電剤の混入量や添加量が上記定着ベルトの作用効果が得られる範囲内であれば問題は生じない。
上記定着ベルトは、基層と弾性層との間に金属層(金属には合金を含む、以下省略)を有する構成とすることができる。この構成によれば、金属層がなく、かつ、基層と弾性層とが接している構成を有する定着ベルトに比べ、弾性層による除電効果を促進させることが可能となる。これは、基層と弾性層との間に金属層を有することにより、表層表面の電荷が、弾性層および金属層を通じて逃げやすくなるためであると考えられる。除電効果向上などの観点から、金属層は、弾性層に接していることが好ましい。なお、金属層は、基層と接していてもよいし、基層と金属層との間に他の層が介在していてもよい。
金属層は、1層または2層以上より構成することができる。また、金属層は、具体的には、めっき膜より構成することができる。金属層は、より具体的には、第1金属めっき層と、第1金属めっき層の外周面に沿って形成され、弾性層に接する第2金属めっき層とを有する構成とすることができる。
金属層を構成する金属としては、具体的には、例えば、Cu、Ni、Ag、Au、Sn、Zn、これらの合金などを例示することができる。第1金属めっき層は、具体的には、例えば、NiまたはNi合金より構成することができる。第2金属めっき層は、具体的には、例えば、Cu、Ag、Au、Sn、Zn、これらの合金、好ましくは、定着ベルトの柔軟性向上、経済性等の観点から、CuおよびCu合金より構成することができる。
上記定着ベルトは、基層と金属層との間に下地層を有する構成とすることができる。この構成によれば、基層の材質によらずに基層と金属層との密着性向上に有利である。下地層は、例えば、バインダーポリマーと触媒とを含む構成とすることができる。バインダーポリマーとしては、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミドなどを例示することができる。触媒としては、Pd、Pt等を例示することができる。
上記定着ベルトは、例えば、上記金属層を有する場合、電磁誘導加熱により金属層を発熱させて使用することができる。また、他にも、上記定着ベルトは、例えば、筒状の基層の筒内に内部ヒーター等を装着して使用することもできる。
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
以下、実施例の定着ベルトについて、図面を用いて具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1の定着ベルトについて、図1、図2を用いて説明する。図1、図2に示されるように、本例の定着ベルト1は、電子写真機器に用いられる。本例では、定着ベルト1は、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれて使用される。定着ベルト1は、具体的には、画像形成装置の定着部において、例えば、定着ベルト1に対向するように配置された加圧ロールに圧接させ、加圧ロールに従動して回動するように構成することができる。この場合、定着ベルト1の表面と加圧ロールとの表面とを圧接させた状態に保持することによりニップ部を形成することができる。そして、このニップ部に未定着のトナー像を保持した用紙を通過させ、定着ベルト1による熱および圧力によって未定着のトナー像を溶融させて用紙に定着させることができる。
実施例1の定着ベルトについて、図1、図2を用いて説明する。図1、図2に示されるように、本例の定着ベルト1は、電子写真機器に用いられる。本例では、定着ベルト1は、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれて使用される。定着ベルト1は、具体的には、画像形成装置の定着部において、例えば、定着ベルト1に対向するように配置された加圧ロールに圧接させ、加圧ロールに従動して回動するように構成することができる。この場合、定着ベルト1の表面と加圧ロールとの表面とを圧接させた状態に保持することによりニップ部を形成することができる。そして、このニップ部に未定着のトナー像を保持した用紙を通過させ、定着ベルト1による熱および圧力によって未定着のトナー像を溶融させて用紙に定着させることができる。
定着ベルト1は、筒状の基層2と、基層2の上方に配置された弾性層3と、弾性層3の外周面に沿って形成されたプライマー層4と、プライマー層4の外周に沿って形成された表層5とを有している。弾性層3は、イオン導電剤を含有している。
図2では、具体的には、基層2と弾性層3との間に、さらに、金属層6、下地層7を有する例が示されている。金属層6は、第1金属めっき層61と、第1金属めっき膜の外周面に沿って形成された第2金属めっき層62とを有している。本例では、基層2と下地層7とが接している。また、下地層7と金属層6(第1金属めっき層61)とが接している。また、金属層6(第2金属めっき層62)と弾性層3とが接している。また、弾性層3とプライマー層4とが接している。また、プライマー層4と表層5とが接している。表層5は最外層であり、表層5の表面は、定着ベルト1のベルト表面を構成している。なお、図1では、定着ベルト1の詳細な層構成は省略されている。
本例において、弾性層3の厚みは、50μm以上600μm以下である。弾性層3は、弾性層用ポリマーを含んでおり、弾性層用ポリマー100質量部に対してイオン導電剤を0.05質量部以上3質量部以下含んでいる。イオン導電剤は、アンモニウム系イオン導電剤、ホスホニウム系イオン導電剤、およびアルコキシシリル基を有するイオン導電剤からなる群より選択される少なくとも1つを含んでいる。
なお、本例の定着ベルト1は、例えば、次のようにして発熱させることができる。画像形成装置の定着部において、定着ベルト1の表層5表面と隙間を設けて設置した磁場発生ユニットのIHコイルに所定の周波数の交流電流を印加する。これにより、IHコイルの周囲に交流磁界が発生する。交流磁界が、定着ベルト1の金属層6を横切る際に、電磁誘導作用によってその交流磁界の変化を妨げる磁界を発生するように誘導電流(渦電流)が生じる。誘導電流が定着ベルト1の金属層6を流れることによって、金属層6の抵抗値に比例した電力によるジュール熱が発生し、金属層6が発熱する。これにより、定着ベルト1を発熱させることができる。
以下、異なる構成を有する定着ベルトの試料を複数作製し、評価を行った。その実験例について説明する。
(実験例)
<各種材料の準備>
-基層形成用材料-
試料1~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる基層形成用材料として、ポリアミドイミド(PAI)ワニス(東洋紡績社製「バイロマックスHR-16NN」(固形分14.0%))を準備した。
<各種材料の準備>
-基層形成用材料-
試料1~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる基層形成用材料として、ポリアミドイミド(PAI)ワニス(東洋紡績社製「バイロマックスHR-16NN」(固形分14.0%))を準備した。
試料14の作製に用いる基層形成用材料として、ポリイミド(PI)ワニス(ユニチカ社製「Uイミド-AR」(固形分18.0%))を準備した。
-下地層形成用材料-
試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる下地層形成用材料として、イオックス社製「メタロイド」を準備した。
-脱脂液-
アルカリ性脱脂剤(奥野製薬社製、「OPC-190クリーナー」)200mlと、3質量%の苛性ソーダ1200mlと、イオン交換水600mlとを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる脱脂液を調製した。
アルカリ性脱脂剤(奥野製薬社製、「OPC-190クリーナー」)200mlと、3質量%の苛性ソーダ1200mlと、イオン交換水600mlとを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる脱脂液を調製した。
-無電解金属めっき液-
硫酸ニッケル六水和物:26g/L、次亜リン酸ナトリウム一水和物(還元剤):32g/L、クエン酸ナトリウム二水和物(錯化剤):30g/Lを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる無電解金属めっき液を調製した。
硫酸ニッケル六水和物:26g/L、次亜リン酸ナトリウム一水和物(還元剤):32g/L、クエン酸ナトリウム二水和物(錯化剤):30g/Lを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる無電解金属めっき液を調製した。
-電解金属めっき液-
硫酸銅:70g/L、硫酸:200g/L、光沢剤(奥野製薬工業社製、「トップルチナLS」):5ml/L、35%塩酸:0.125ml/Lを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる電解金属めっき液を調製した。
硫酸銅:70g/L、硫酸:200g/L、光沢剤(奥野製薬工業社製、「トップルチナLS」):5ml/L、35%塩酸:0.125ml/Lを混合することにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる電解金属めっき液を調製した。
-弾性層形成用材料-
熱伝導性を有するシリコーンゴム(信越化学工業社製、「X34-2133」)をプラネタリーミキサーにて混練した。次いで、この混練物100質量部に対して、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)0.5質量部を添加後、さらにプラネタリーミキサーにて混練した。その後、これを固形分濃度が60質量%となるようにトルエンにて溶解することにより、試料1~試料6、試料13、試料14の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
熱伝導性を有するシリコーンゴム(信越化学工業社製、「X34-2133」)をプラネタリーミキサーにて混練した。次いで、この混練物100質量部に対して、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)0.5質量部を添加後、さらにプラネタリーミキサーにて混練した。その後、これを固形分濃度が60質量%となるようにトルエンにて溶解することにより、試料1~試料6、試料13、試料14の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)1質量部を添加した点以外は、同様にして、試料7の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)0.2質量部を添加した点以外は、同様にして、試料8の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)0.05質量部を添加した点以外は、同様にして、試料9の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(東京化成工業社製、「M1660」(アンモニウム系イオン導電剤))0.5質量部を添加した点以外は、同様にして、試料10の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)3質量部を添加した点以外は、同様にして、試料11の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(表1の(1)にて示されるアルコキシシリル基含有-アンモニウム骨格系イオン導電剤、液体、市販品)0.5質量部を添加した点以外は、同様にして、試料12の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(表1の(2)にて示されるアルコキシシリル基含有-ピリジン骨格系イオン導電剤、液体、市販品)0.5質量部を添加した点以外は、同様にして、試料15の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
試料1の作製に用いる弾性層形成用材料の調製において、イオン導電剤(表1の(3)にて示されるアルコキシシリル基含有-イミダゾリン骨格系イオン導電剤、液体、市販品)0.5質量部を添加した点以外は、同様にして、試料16の作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。
熱伝導性を有するシリコーンゴム(信越化学工業社製、「X34-2133」)をプラネタリーミキサーにて混練し、その後、固形分濃度が60質量%となるようにトルエンにて溶解することにより、試料1C、試料2Cの作製に用いる弾性層形成用材料を調製した。つまり、試料1C、試料2Cの作製に用いる弾性層形成用材料は、イオン導電剤を含んでいない。
-プライマー層形成用材料-
試料1~試料16、試料2Cの作製に用いるプライマー層形成用材料として、ケマーズ社製、「PJ-CL990」(ポリエチレングリコールモノイソトリデシルエーテル含有フッ素系樹脂)を準備した。
試料1~試料16、試料2Cの作製に用いるプライマー層形成用材料として、ケマーズ社製、「PJ-CL990」(ポリエチレングリコールモノイソトリデシルエーテル含有フッ素系樹脂)を準備した。
オルガノシロキサン複合物(信越化学社製、「KE-1880」)100質量部に対して、イオン導電剤(東京化成工業社製、「T-2680」(ホスホニウム系イオン導電剤)、液体)0.5質量部を添加後、プラネタリーミキサーにて混練することにより、試料1Cの作製に用いるプライマー層形成用材料を準備した。
-表層形成用材料-
試料1~試料5、試料7~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる表層形成用材料として、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体(PFA)製のチューブ(厚み30μm)を準備した。
試料1~試料5、試料7~試料16、試料1C、試料2Cの作製に用いる表層形成用材料として、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体(PFA)製のチューブ(厚み30μm)を準備した。
試料6の作製に用いる表層形成用材料として、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合体(PFA)製のチューブ(厚み10μm)を準備した。
<定着ベルト試料の作製>
-試料1~試料13、試料15、試料16、試料1C、試料2Cにおける基層の形成-
直径40mm、軸方向長さ450mmのアルミニウム製の円筒パイプ表面に、ディップコート法により、上述した所定の基層形成用材料を塗工し、230℃で60分間乾燥させた。なお、上記塗工時の引上速度は100mm/秒とした。これにより、円筒パイプの外周面上に、ポリアミドイミド(PAI)よりなる筒状の基層(厚み80μm)を形成した。
-試料1~試料13、試料15、試料16、試料1C、試料2Cにおける基層の形成-
直径40mm、軸方向長さ450mmのアルミニウム製の円筒パイプ表面に、ディップコート法により、上述した所定の基層形成用材料を塗工し、230℃で60分間乾燥させた。なお、上記塗工時の引上速度は100mm/秒とした。これにより、円筒パイプの外周面上に、ポリアミドイミド(PAI)よりなる筒状の基層(厚み80μm)を形成した。
-試料14における基層の形成-
直径40mm、軸方向長さ450mmのアルミニウム製の円筒パイプ表面に、ディップコート法により、上述した所定の基層形成用材料を塗工し、80℃で30分間、120℃で30分間、200℃で30分間、350℃で30分間乾燥させた。なお、上記塗工時の引上速度は100mm/秒とした。これにより、円筒パイプの外周面上に、ポリイミド(PI)よりなる筒状の基層(厚み80μm)を形成した。
直径40mm、軸方向長さ450mmのアルミニウム製の円筒パイプ表面に、ディップコート法により、上述した所定の基層形成用材料を塗工し、80℃で30分間、120℃で30分間、200℃で30分間、350℃で30分間乾燥させた。なお、上記塗工時の引上速度は100mm/秒とした。これにより、円筒パイプの外周面上に、ポリイミド(PI)よりなる筒状の基層(厚み80μm)を形成した。
-試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cにおける下地層の形成-
基層の表面に、刷毛塗り法により、上述した所定の下地層形成用材料を塗工し、120℃で15分間熱処理した後、さらに、240℃で15分間熱処理した。これにより、基層の外周面上に、下地層(0.5μm)を形成した。その後、下地層が形成された基層を、脱脂液に65℃で5分間浸漬し、その後、純水をかけ流すことにより、水洗した。これにより、下地層の表面を脱脂した。なお、試料13については、下地層を形成していない。
基層の表面に、刷毛塗り法により、上述した所定の下地層形成用材料を塗工し、120℃で15分間熱処理した後、さらに、240℃で15分間熱処理した。これにより、基層の外周面上に、下地層(0.5μm)を形成した。その後、下地層が形成された基層を、脱脂液に65℃で5分間浸漬し、その後、純水をかけ流すことにより、水洗した。これにより、下地層の表面を脱脂した。なお、試料13については、下地層を形成していない。
-試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cにおける第1金属めっき層の形成-
下地層が形成された基層を、上述した所定の無電解金属めっき液に浸漬(めっき液温度:84℃、めっき時間:5分間)し、その後、純水をかけ流すことにより、水洗した。これにより、下地層の外周面上に、第1金属めっき層(Niめっき膜、厚み1μm)を形成した。なお、試料13については、第1金属めっき層を形成していない。
下地層が形成された基層を、上述した所定の無電解金属めっき液に浸漬(めっき液温度:84℃、めっき時間:5分間)し、その後、純水をかけ流すことにより、水洗した。これにより、下地層の外周面上に、第1金属めっき層(Niめっき膜、厚み1μm)を形成した。なお、試料13については、第1金属めっき層を形成していない。
-試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cにおける第2金属めっき層の形成-
第1金属めっき層の表面に、上述した所定の電解金属めっき液を用いて、電流密度2.5A/dm2、温度25℃にて20分間電解金属めっきを行った。これにより、第1金属めっき層の外周面上に、第2金属めっき層(Cuめっき膜、厚み20μm)を形成した。なお、試料13については、第2金属めっき層を形成していない。
第1金属めっき層の表面に、上述した所定の電解金属めっき液を用いて、電流密度2.5A/dm2、温度25℃にて20分間電解金属めっきを行った。これにより、第1金属めっき層の外周面上に、第2金属めっき層(Cuめっき膜、厚み20μm)を形成した。なお、試料13については、第2金属めっき層を形成していない。
-試料1~試料16、試料1C、試料2Cにおける弾性層の形成-
試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cについては、第2金属めっき層の表面に、また、試料13については、基層の表面に、ディップコート法により上述した所定の弾性層形成用材料を塗工し、40℃で30分間熱処理して仮乾燥した。次いで、上記工程を所定の弾性層厚みとなるように繰り返し塗工することで塗膜の厚みを増し、その後、130℃で30分間熱処理した。なお、塗工時の引上速度は100mm/秒とした。また、繰り返し塗工時のワークの上下は毎回逆にした。これにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cについては、第2金属めっき層の外周面上に、試料13については、基層の表面に、それぞれ表1に示す厚みを有するシリコーンゴム製の弾性層を形成した。なお、試料1C、試料2Cにおける弾性層は、イオン導電剤を含んでいない。
試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cについては、第2金属めっき層の表面に、また、試料13については、基層の表面に、ディップコート法により上述した所定の弾性層形成用材料を塗工し、40℃で30分間熱処理して仮乾燥した。次いで、上記工程を所定の弾性層厚みとなるように繰り返し塗工することで塗膜の厚みを増し、その後、130℃で30分間熱処理した。なお、塗工時の引上速度は100mm/秒とした。また、繰り返し塗工時のワークの上下は毎回逆にした。これにより、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cについては、第2金属めっき層の外周面上に、試料13については、基層の表面に、それぞれ表1に示す厚みを有するシリコーンゴム製の弾性層を形成した。なお、試料1C、試料2Cにおける弾性層は、イオン導電剤を含んでいない。
-試料1~試料5、試料7~試料16、試料1C、試料2Cにおける表層の形成-
試料1~試料5、試料7~試料16、試料2Cについては、弾性層の表面に刷毛塗り塗工より、試料1Cについては、弾性層の表面にリング塗工により、上述した所定のプライマー層形成用材料を塗工した後、上述した所定のチューブ状の表層形成用材料を覆い被せた。これにより、弾性層の外周面上に、それぞれ表1に示す厚みを有する表層を形成した。
試料1~試料5、試料7~試料16、試料2Cについては、弾性層の表面に刷毛塗り塗工より、試料1Cについては、弾性層の表面にリング塗工により、上述した所定のプライマー層形成用材料を塗工した後、上述した所定のチューブ状の表層形成用材料を覆い被せた。これにより、弾性層の外周面上に、それぞれ表1に示す厚みを有する表層を形成した。
以上により、表1に示される試料1~試料16、試料1C、試料2Cの定着ベルトを作製した。なお、試料1~試料12、試料14~試料16、試料1C、試料2Cの定着ベルトは、金属層を有しているので、IH方式で加熱させることができる。試料13の定着ベルトは、基層の筒内に内部ヒーターを入れて使用することができる。
<電圧印加時の表面残留電荷、初期の表面電荷応答性>
図3に示されるように、23℃×53%RHの環境下、回転数60rpmで定着ベルト1を周方向に回転させた状態で、コロトロンCを用い(直流高圧電源、マクセレック社製、「APS-10KPBX/CC」使用)、コロトロンCの芯部C1と表層5表面との距離10mmとして100μA(定電流)のコロナ電流を10秒間流して表層5表面を帯電させた。そして、当該帯電位置から回転方向に90度回転した位置において表面電位計のプローブPと表層5表面との距離1mmとして表層5表面の表面残留電荷をベルト幅方向の中央部にて連続的に測定した。電圧印加中の表面残留電荷が0.6V以下であった場合を「A+」、電圧印加中の表面残留電荷が0.6V超0.8V以下であった場合を「A」、電圧印加中の表面残留電荷が0.8V超1.0V以下であった場合を「B」、電圧印加中の表面残留電荷が1.0V以上であった場合を「C」とした。なお、電圧印加中の表面残留電荷の値が低いほど、除電効果の向上に有利となる。また、電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性に特に優れるとして「A+」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%超70%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性に優れるとして「A」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して70%超80%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性が良好であるとして「B」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して80%超であった場合を、初期の表面電荷応答性に劣るとして「C」とした。なお、電圧印加中の表面残留電荷は、電圧印加中の表面残留電荷の最大値とする。
図3に示されるように、23℃×53%RHの環境下、回転数60rpmで定着ベルト1を周方向に回転させた状態で、コロトロンCを用い(直流高圧電源、マクセレック社製、「APS-10KPBX/CC」使用)、コロトロンCの芯部C1と表層5表面との距離10mmとして100μA(定電流)のコロナ電流を10秒間流して表層5表面を帯電させた。そして、当該帯電位置から回転方向に90度回転した位置において表面電位計のプローブPと表層5表面との距離1mmとして表層5表面の表面残留電荷をベルト幅方向の中央部にて連続的に測定した。電圧印加中の表面残留電荷が0.6V以下であった場合を「A+」、電圧印加中の表面残留電荷が0.6V超0.8V以下であった場合を「A」、電圧印加中の表面残留電荷が0.8V超1.0V以下であった場合を「B」、電圧印加中の表面残留電荷が1.0V以上であった場合を「C」とした。なお、電圧印加中の表面残留電荷の値が低いほど、除電効果の向上に有利となる。また、電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性に特に優れるとして「A+」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%超70%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性に優れるとして「A」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して70%超80%以下であった場合を、初期の表面電荷応答性が良好であるとして「B」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して80%超であった場合を、初期の表面電荷応答性に劣るとして「C」とした。なお、電圧印加中の表面残留電荷は、電圧印加中の表面残留電荷の最大値とする。
<耐久後の表面電荷応答性>
定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、100000枚の印字通紙(A4サイズ)を行った。当該耐久後、上述した初期の表面電荷応答性の評価と同様の評価を行った。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性に特に優れるとして「A+」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%超70%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性に優れるとして「A」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して70%超80%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性が良好であるとして「B」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して80%超であった場合を、耐久時の表面電荷応答性に劣るとして「C」とした。
定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、100000枚の印字通紙(A4サイズ)を行った。当該耐久後、上述した初期の表面電荷応答性の評価と同様の評価を行った。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性に特に優れるとして「A+」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して60%超70%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性に優れるとして「A」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して70%超80%以下であった場合を、耐久後の表面電荷応答性が良好であるとして「B」とした。電圧印加停止後30秒後における表面残留電荷が、電圧印加中の表面残留電荷に対して80%超であった場合を、耐久時の表面電荷応答性に劣るとして「C」とした。
<耐久後の画像評価>
定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、100000枚の印字通紙(A4サイズ)を行った。当該耐久後、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ハーフトーン画像を用紙に印刷した。形成された画像にムラおよびスジの画像不具合が見られなかった場合を「A」、1箇所以下の上記画像不具合が見られた場合を「B」、1箇所超の上記画像不具合が見られた場合を「C」とした。
定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、100000枚の印字通紙(A4サイズ)を行った。当該耐久後、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ハーフトーン画像を用紙に印刷した。形成された画像にムラおよびスジの画像不具合が見られなかった場合を「A」、1箇所以下の上記画像不具合が見られた場合を「B」、1箇所超の上記画像不具合が見られた場合を「C」とした。
<表層の接着力>
作製した定着ベルトから長さ10cm、幅1cmの短冊状の試験片を採取した。試験片を切断しないように、カッターナイフを用いて、表層とプライマー層との界面に切り込みを入れた。その後、引張試験機(島津製作所社製、「精密万能試験機 AGS-1kNX」)を用いて、表層を引っ張り、表層の接着強度(180°ピール強度)を測定した。この際、引張速度は25mm/分とした。接着強度が0.3N/cm以上の場合を、表層の接着性に特に優れるとして「A+」とした。接着強度が0.2N/cm以上0.3N/cm未満の場合を、表層の接着性に優れるとして「A」とした。接着強度が0.1N/cm以上0.2N/cm未満の場合を、表層の接着性が良好であるとして「B」とした。接着強度が0.1N/cm未満の場合を、表層の接着性に劣るとして「C」とした。
作製した定着ベルトから長さ10cm、幅1cmの短冊状の試験片を採取した。試験片を切断しないように、カッターナイフを用いて、表層とプライマー層との界面に切り込みを入れた。その後、引張試験機(島津製作所社製、「精密万能試験機 AGS-1kNX」)を用いて、表層を引っ張り、表層の接着強度(180°ピール強度)を測定した。この際、引張速度は25mm/分とした。接着強度が0.3N/cm以上の場合を、表層の接着性に特に優れるとして「A+」とした。接着強度が0.2N/cm以上0.3N/cm未満の場合を、表層の接着性に優れるとして「A」とした。接着強度が0.1N/cm以上0.2N/cm未満の場合を、表層の接着性が良好であるとして「B」とした。接着強度が0.1N/cm未満の場合を、表層の接着性に劣るとして「C」とした。
<色ズレ>
作製した定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、4色パッチパターンを印刷した。形成されたパッチ部に色ズレが見られなかった場合を、色ズレの発生が十分に抑制されているとして「A」とした。形成されたパッチ部に0.5mm以下の色ズレが見られた場合を、色ズレの発生が良好に抑制されているとして「B」とした。形成されたパッチ部に0.5mm超の色ズレが見られた場合を、色ズレの発生が抑制できていないとして「C」とした。
作製した定着ベルトを、市販のフルカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ社製、「TASKALPHA5550c」)の定着ユニットに取り付けた。次いで、4色パッチパターンを印刷した。形成されたパッチ部に色ズレが見られなかった場合を、色ズレの発生が十分に抑制されているとして「A」とした。形成されたパッチ部に0.5mm以下の色ズレが見られた場合を、色ズレの発生が良好に抑制されているとして「B」とした。形成されたパッチ部に0.5mm超の色ズレが見られた場合を、色ズレの発生が抑制できていないとして「C」とした。
表2および表3に、定着ベルトの詳細構成、評価結果等をまとめて示す。また、図4に、試料1、試料2Cの初期の表面電荷応答性を示す。
表1~表3、図4によれば、以下のことがわかる。
試料1Cの定着ベルトは、プライマー層がイオン導電剤を含有している。そのため、試料1Cの定着ベルトは、耐久時の表面電荷応答性が悪い。これは、試料1Cでは、プライマー層の厚みが10μmと弾性層の厚みに比べて薄いためにイオン導電剤の絶対量が少ないためなどの理由によるものと考えられる。また、試料1Cの定着ベルトは、表層とプライマー層との接着性が悪く、表層が剥離するおそれがあるといえる。また、試料1Cの定着ベルトは、耐久後の画像不具合も見られた。
試料1Cの定着ベルトは、プライマー層がイオン導電剤を含有している。そのため、試料1Cの定着ベルトは、耐久時の表面電荷応答性が悪い。これは、試料1Cでは、プライマー層の厚みが10μmと弾性層の厚みに比べて薄いためにイオン導電剤の絶対量が少ないためなどの理由によるものと考えられる。また、試料1Cの定着ベルトは、表層とプライマー層との接着性が悪く、表層が剥離するおそれがあるといえる。また、試料1Cの定着ベルトは、耐久後の画像不具合も見られた。
試料2Cの定着ベルトは、弾性層、プライマー層のいずれもイオン導電剤を含有していない。そのため、試料2Cの定着ベルトは、電圧印加時の表面残留電荷の値がそもそも高く、初期および耐久時の表面電荷応答性に劣っていた。また、試料2Cの定着ベルトは、耐久後の画像不具合も見られた。
これらに対し、試料1~試料16の定着ベルトでは、プライマー層に比べ厚みを持たすことができる弾性層がイオン導電剤を含有している。そのため、試料1~試料16の定着ベルトは、初期および耐久時の両方で、表層表面の電荷が内部の弾性層を通じて逃げやすくなる。そのため、試料1~試料16の定着ベルトは、初期および耐久時の両方で良好な表面電荷応答性を有することができた。なお、図4によれば、弾性層にイオン導電剤を含有することにより、初期の表面電荷応答性が良好なうえ、電圧印加時の表面在留電荷のレベルも低くできることがわかる。また、試料1~試料16の定着ベルトは、プライマー層ではなく弾性層によって除電性を向上させているため、プライマー層にイオン導電剤を過剰に添加する必要がなくなり、プライマー層の接着性の低下を回避することが可能になる。そのため、試料1~試料16の定着ベルトは、表層とプライマー層との接着性が確保され、表層が剥離し難かった。よって、試料1~試料16の定着ベルトによれば、初期および耐久時の表面電荷応答性が良好であり、表層の接着性も確保可能できることが確認された。
また、試料1~試料16の定着ベルト同士を比較すると以下のことがわかる。試料1~試料5の定着ベルトによれば、弾性層の厚みを100μm以上500μm以下とすることにより、表層表面の電荷が内部の弾性層を通じてより逃げやすくなるため、初期および耐久時の両方で表面電荷応答性の向上に有利な定着ベルトを得やすくなることがわかる。また、弾性層の厚みが大きくなることによる弾性層の厚みバラツキが抑制され、ベルト外周速度の差が抑制されやすくなることで、トナーを重ねる際の色ズレの発生を抑制しやすい定着ベルトを得やすくなることがわかる。
試料1、試料7~試料9、試料11の定着ベルトによれば、弾性層が、弾性層用ポリマー100質量部に対してイオン導電剤を0.05質量部以上含有することにより、初期および耐久時における表面電荷応答性の向上を確実なものとしやすい定着ベルトが得られることがわかる。また、弾性層が、弾性層用ポリマー100質量部に対してイオン導電剤を3質量部以下含有することにより、弾性層表面へのイオン導電剤のブルームを抑制しやすくなり、表層の接着力を確保しやすい定着ベルトが得られることがわかる。
試料12、試料15、試料16の定着ベルトによれば、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤がピリジン骨格やイミダゾリン骨格を含む場合には、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤がピリジン骨格やイミダゾリン骨格を含まない場合に比べ、初期および耐久時の表面電荷応答性、表層の接着力等を向上させやすかった。これは、弾性層の耐熱性が向上し、また、弾性層におけるイオン導電剤の相溶性が向上したためである。
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例、実験例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
Claims (8)
- 筒状の基層と、上記基層の上方に配置された弾性層と、弾性層の外周面に沿って形成されたプライマー層と、プライマー層の外周面に沿って形成された表層とを有しており、
上記弾性層は、イオン導電剤を含有している、定着ベルト。 - 上記弾性層の厚みは、100μm以上500μm以下である、請求項1に記載の定着ベルト。
- 上記イオン導電剤は、ホスホニウム系イオン導電剤、および、アルコキシシリル基を有するイオン導電剤の少なくとも1つを含む、請求項1または2に記載の定着ベルト。
- 上記アルコキシシリル基を有するイオン導電剤は、複素環を有する、請求項3に記載の定着ベルト。
- 上記アルコキシシリル基を有するイオン導電剤は、ピリジン骨格、および、イミダゾリン骨格の少なくとも1つを含む、請求項3または4に記載の定着ベルト。
- 上記弾性層は、弾性層用ポリマーを含んでおり、上記弾性層用ポリマー100質量部に対して上記イオン導電剤を0.05質量部以上3質量部以下含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の定着ベルト。
- 上記イオン導電剤は、イオン液体である、請求項1~6のいずれか1項に記載の定着ベルト。
- 上記基層と上記弾性層との間に金属層を有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の定着ベルト。
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