JP2025181678A - Fixing belt and fixing device - Google Patents
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Abstract
【課題】定着ベルト端部から漏れ出た潤滑剤がベルト端部のむき出しになっている弾性層へ付着すると、そこから弾性層内へと潤滑剤が侵入し弾性層が膨潤し、そのまま使用し続けると破損する可能性がある。
【解決手段】全長Wの定着ベルトで長手方向の少なくとも一方の端面において、弾性層が露出しており、定着ベルトの該長手方向の中央から両端に向かってそれぞれW/3までの中央領域B、中央領域Bよりも端部寄りの領域を端部領域Aとし、端部領域Aのうち該弾性層が露出している端面を含む領域を端部領域A1とし、中央領域Bの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度をQB[%]としたとき、端部領域A1には、QC<QBを満たす膨潤度QC[%]を示す領域Cが、長手方向に関して1mm以上の幅で存在する、ことを特徴とする定着ベルト。
【選択図】図7
When lubricant leaks from the end of a fixing belt and adheres to the exposed elastic layer at the end of the belt, the lubricant penetrates into the elastic layer, causing the elastic layer to swell, which may lead to damage if the belt is continued to be used in this state.
[Solution] A fixing belt having a total length W, in which an elastic layer is exposed on at least one longitudinal end face, and a central region B extending from the center of the fixing belt in the longitudinal direction to each end of W/3, and an end region A being an area closer to the end than the central region B, and an end region A1 being an area of end region A including the end face where the elastic layer is exposed, and when the elastic layer in central region B is immersed in dimethyl silicone oil having a dynamic viscosity of 10 m2 /s at a temperature of 200°C for 12 hours at a temperature of 25°C, and the swelling degree is QB [%], in end region A1 there is a region C with a width of 1 mm or more in the longitudinal direction that shows a swelling degree QC [%] that satisfies QC < QB.
[Selected Figure] Figure 7
Description
本開示は、電子写真画像形成装置の定着装置に用いられる定着ベルト及び定着装置に関する。 This disclosure relates to a fixing belt and fixing device used in a fixing device of an electrophotographic image forming apparatus.
電子写真方式の画像形成装置は、記録材(以下、「用紙」又は「紙」とも記す。)に形成されたトナー画像を加熱、加圧することによって当該用紙にトナー画像を定着させる定着装置を備えている。この定着装置には、加熱ベルト(加熱ローラ)や加圧ローラ(加圧ベルト)等の定着用部材を備えており、これらが互いに圧接した位置(定着ニップ部)で定着処理を行う構成となっている。 Electrophotographic image forming devices are equipped with a fixing device that fixes a toner image formed on a recording material (hereinafter referred to as "paper" or "paper") to the paper by applying heat and pressure. This fixing device is equipped with fixing members such as a heating belt (heating roller) and a pressure roller (pressure belt), and the fixing process is performed at the position where these are pressed against each other (the fixing nip).
定着装置の一例として、ベルト(フィルム)加熱方式の装置がある。この装置は、加熱部材(加熱源)としてのヒータを有する。このヒータを内包し、回転走行する加熱部材としての無端状の定着ベルトを有する。その定着ベルトと圧接して定着ニップ部を形成し、かつ定着ベルトを回転駆動させる定着ニップ部形成部材としての加圧ローラ(加圧用回転体)を有する。このベルト加熱方式では、定着ベルトの低熱容量化及び小型化が可能となることから、定着装置を省エネルギー化できるとともに、定着ベルトの温度がトナー画像を加熱定着するのに十分な所定温度に達するまでにかかる時間(ウォームアップタイム)を短縮することが可能となる。 One example of a fixing device is a belt (film) heating type device. This device has a heater as the heating element (heat source). It also has an endless fixing belt that contains the heater and rotates as the heating element. It also has a pressure roller (pressure rotating body) that presses against the fixing belt to form a fixing nip and drives the fixing belt to rotate as a fixing nip forming member. This belt heating type allows for the fixing belt to have a low thermal capacity and be made smaller, which not only makes the fixing device more energy efficient but also shortens the time (warm-up time) required for the fixing belt to reach a predetermined temperature sufficient to heat and fix a toner image.
定着ベルト基材には、ポリイミド等の耐熱樹脂材料あるいはニッケル電鋳やSUS等の金属材料等々が用いられる。かかる定着ベルトあるいはローラ形状の基材上には、シリコーンゴム等の耐熱ゴムからなる弾性層が設けられる。 The fixing belt substrate is made of a heat-resistant resin material such as polyimide, or a metal material such as electroformed nickel or SUS. An elastic layer made of heat-resistant rubber such as silicone rubber is provided on top of the fixing belt or roller-shaped substrate.
弾性層を設けることにより、トナーが転写された紙等の記録材が、相対向する二つの定着部材、すなわち加熱部材と加圧部材が圧接されて形成された定着ニップ部を通過する際に、かかる弾性層ゴムの柔軟性によって、定着部材表面が記録材上のトナー画像に沿って変形するようになり、接触面積が広がることで接触熱抵抗が低減される。これによりトナーを一様に溶融して記録材上に定着させることができ、定着ムラが無く高光沢で良質な画像を得ることができる。 By providing an elastic layer, when a recording material such as paper with toner transferred to it passes through the fixing nip formed by the pressure contact between two opposing fixing members, namely a heating member and a pressure member, the flexibility of the elastic layer rubber allows the surface of the fixing member to deform in line with the toner image on the recording material, increasing the contact area and reducing contact thermal resistance. This allows the toner to be uniformly melted and fixed onto the recording material, resulting in a high-quality image with a high gloss and no uneven fixing.
このような定着装置の場合、定着ベルトの内面と定着ベルト内面と摺擦する部材との間には耐熱性の摺動グリースやオイル等の潤滑剤が塗布されており、定着ベルトの摺動性を保っている。このような方式においては、長期使用時に潤滑剤が定着ベルト端部から漏れ出し、その潤滑剤が弾性層に付着、吸収され、弾性層が膨潤することによって弾性層の強度が落ち、定着ベルトが破断するという問題が発生する。 In such fixing devices, a heat-resistant lubricant such as sliding grease or oil is applied between the inner surface of the fixing belt and the member that rubs against it, maintaining the sliding properties of the fixing belt. With this type of system, over long-term use, the lubricant leaks out from the ends of the fixing belt, adheres to and is absorbed by the elastic layer, causing the elastic layer to swell, weakening it and potentially causing the fixing belt to break.
特許文献1では、定着ベルト端部から潤滑剤が漏れ出す問題に対して、定着ベルトガイド部材の外周面や定着ベルトの内周面に溝を設けることで漏れ出しを抑制している。 In Patent Document 1, the problem of lubricant leaking from the ends of the fixing belt is addressed by providing grooves on the outer circumferential surface of the fixing belt guide member and the inner circumferential surface of the fixing belt to prevent leakage.
ところで、特許文献1に記載されているような定着ベルトガイド部材の外周面や定着ベルト内面に溝を設けた場合は、少量の潤滑剤であればベルト端部からの漏れ出しの抑制が可能である。しかしながら、長期に使用される場合や潤滑剤の量が多い場合においては溝部で潤滑剤をせき止めきれずにベルト端部から漏れ出してしまい、端部から弾性層内へと潤滑剤が侵入し、対策が不十分といえる。 By the way, when grooves are provided on the outer surface of the fixing belt guide member or on the inner surface of the fixing belt, as described in Patent Document 1, it is possible to prevent small amounts of lubricant from leaking out from the belt edges. However, when used for a long period of time or when a large amount of lubricant is used, the grooves are unable to completely block the lubricant, and it leaks out from the belt edges, penetrating into the elastic layer from the edges, making this an insufficient countermeasure.
本開示は、定着ベルト端部から漏れ出た潤滑剤が定着ベルト端部のむき出しになっている弾性層へ付着しても弾性層内部へ潤滑剤の侵入を防ぎ、弾性層を膨潤させないことで強度を保ち続けることができる定着ベルトの提供に向けたものである。 This disclosure aims to provide a fixing belt that can maintain its strength by preventing the lubricant from leaking from the end of the fixing belt and adhering to the exposed elastic layer at the end of the fixing belt, thereby preventing the lubricant from penetrating into the elastic layer and causing the elastic layer to swell.
本開示は、基層と、弾性層と、表面層とを有する長手方向の全長がWの定着ベルトであって、
該定着ベルトの長手方向の少なくとも一方の端面において、該弾性層が露出しており、
該定着ベルトの長手方向の中央から両端に向かってそれぞれW/3までの領域を中央領域Bとし、
該中央領域Bよりも端部寄りの領域を端部領域Aとし、
該端部領域Aのうち該弾性層が露出している端面を含む領域を端部領域A1とし、
該中央領域Bの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度をQB[%]としたとき、
該端部領域A1には、下式1を満たす膨潤度QC[%]を示す領域Cが、長手方向に関して1mm以上の幅で存在する、ことを特徴とする定着ベルトである。
QC<QB (式1)
[式中、QCは、該領域Cの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度(%)を表す。]
The present disclosure provides a fixing belt having a total length W in a longitudinal direction, the fixing belt including a base layer, an elastic layer, and a surface layer,
the elastic layer is exposed at least on one end surface of the fixing belt in the longitudinal direction,
A region extending from the center of the fixing belt in the longitudinal direction to each end thereof up to W/3 is defined as a central region B,
A region closer to the end than the central region B is defined as an end region A,
A region of the end region A including the end surface where the elastic layer is exposed is defined as an end region A1,
When the elastic layer of the central region B is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C for 12 hours at 25°C, the degree of swelling is QB [%].
The fixing belt is characterized in that the end region A1 has a region C having a swelling degree QC [%] that satisfies the following formula 1, the region C having a width of 1 mm or more in the longitudinal direction.
QC<QB (Formula 1)
[In the formula, QC represents the degree of swelling (%) when the elastic layer in region C is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C at 25°C for 12 hours.]
また、本開示は、定着ベルトと、該定着ベルト内周面に配置され、該定着ベルトの内周面とシリコーンオイルを含むグリースを介して接する摺擦面を有する押圧部材と、該定着ベルトとの間で定着ニップ部を形成する加圧部材を具備する定着装置である。 The present disclosure also relates to a fixing device comprising a fixing belt, a pressing member disposed on the inner peripheral surface of the fixing belt and having a sliding surface that contacts the inner peripheral surface of the fixing belt via grease containing silicone oil, and a pressure member that forms a fixing nip portion between the pressing member and the fixing belt.
本開示によれば、定着装置を長時間使用してベルト端部から潤滑剤が漏れ出してもベルト破損の発生を抑制することが可能となる。 This disclosure makes it possible to prevent belt damage even when lubricant leaks from the belt end during long-term use of the fixing device.
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明するが、本開示の範囲はこの形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を損ねない範囲で変更されたものも本開示に含まれる。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings, but the scope of the present disclosure is not limited to these embodiments, and modifications that do not impair the spirit of the present disclosure are also included in the present disclosure.
[定着装置]
本実施形態の定着装置には複数の種類があり、いずれかで実施できればよい。
[Fixing device]
There are several types of fixing devices for this embodiment, and any one of them may be used.
本実施形態の定着装置の1つについて図1を用いて説明する。
本実施形態の定着装置100は、熱源としてハロゲンヒータ103を使用した定着方法である。すなわち、定着装置100は、円筒状の定着ベルト101と、発熱体であるハロゲンヒータ103と、摺擦部材であるベルトガイド兼押圧部材102と、定着ベルト101との間で定着ニップ部106を形成する加圧ローラ105と、を備える。
One of the fixing devices of this embodiment will be described with reference to FIG.
The fixing device 100 of this embodiment employs a fixing method using a halogen heater 103 as a heat source. That is, the fixing device 100 includes a cylindrical fixing belt 101, a halogen heater 103 as a heat generating element, a belt guide/pressure member 102 as a rubbing member, and a pressure roller 105 that forms a fixing nip portion 106 between the fixing belt 101 and the pressure roller 105.
また、ハロゲンヒータ103は、定着装置100の側板に固定支持されており、不図示の手段によって通電され発熱し、所定の設定温度に制御される。定着ベルト101を加熱する熱源として、ハロゲンヒータ以外に、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。 The halogen heater 103 is fixedly supported on a side plate of the fixing device 100, and is energized by means not shown to generate heat and be controlled to a predetermined set temperature. In addition to a halogen heater, a resistance heating element, a carbon heater, or the like may also be used as a heat source for heating the fixing belt 101.
定着ベルト101は、円筒状のポリイミド樹脂の基体が、使用状態で内周面がベルトガイド兼押圧部材102に摺擦されながら加圧ローラ105の回転に伴い従動回転される無端ベルトである。 The fixing belt 101 is an endless belt whose cylindrical polyimide resin base is rotated in accordance with the rotation of the pressure roller 105 while its inner surface is rubbed against the belt guide/pressure member 102 during use.
定着ベルト101の回転軸方向両端部は、定着装置100のフレーム等の不図示の固定部分に回転自在に支持されている。さらに、定着ベルト101の内側には、ハロゲンヒータ103から放射される光を定着ベルト101へ反射する反射部材104が設けられている。 Both ends of the fixing belt 101 in the direction of its rotation axis are rotatably supported by fixed parts (not shown), such as the frame of the fixing device 100. Furthermore, a reflective member 104 is provided on the inside of the fixing belt 101 to reflect light emitted from the halogen heater 103 back onto the fixing belt 101.
定着ベルト101の内周面には、不図示の固体成分(増ちょう剤)と基油成分(オイル)からなる半固体状潤滑剤(グリース)もしくはオイルが塗布され、摺擦面を有するベルトガイド兼押圧部材102と定着ベルト101内周面の摺動層との摺動性を確保している。 A semi-solid lubricant (grease) or oil composed of a solid component (thickener) and a base oil component (oil), not shown, is applied to the inner surface of the fixing belt 101, ensuring slidability between the belt guide/pressure member 102, which has a sliding surface, and the sliding layer on the inner surface of the fixing belt 101.
定着ベルト101は、ハロゲンヒータ103によってその表面のトナーを溶融するのに必要な所定温度に加熱される。この所定温度は、定着ベルト101の外面に接するように設けられた温度検知手段としてのサーミスタ(108)により検知して、不図示の制御器によりハロゲンヒータ103への通電を制御することで調整される。このサーミスタは定着ベルト101の内面にあってもよい。 The fixing belt 101 is heated by the halogen heater 103 to a predetermined temperature required to melt the toner on its surface. This predetermined temperature is detected by a thermistor (108) serving as a temperature detection means provided in contact with the outer surface of the fixing belt 101, and is adjusted by controlling the power supply to the halogen heater 103 using a controller (not shown). This thermistor may also be located on the inner surface of the fixing belt 101.
また、加圧部材としての加圧ローラ105は、ステンレス製の芯金105aにシリコーンゴムの弾性層105b、離型性を付与するためのフッ素樹脂(PFA)チューブの表面層105cから構成される。そして、芯金105aの両端軸部が不図示の固定部分に回転可能に軸受支持されている。このような加圧ローラ105は、モータ等の回転駆動装置107と連結されており、使用時に回転駆動される。 The pressure roller 105, which serves as a pressure member, is composed of a stainless steel core 105a, an elastic layer 105b of silicone rubber, and a surface layer 105c of a fluororesin (PFA) tube that provides mold releasability. Both ends of the shaft of the core 105a are rotatably supported by bearings on fixed parts (not shown). This pressure roller 105 is connected to a rotation drive device 107 such as a motor, and is driven to rotate during use.
このように、定着ベルト101の外表面を所定温度に温調した状態で、定着ニップ部106に未定着トナーによって画像が形成された記録材Pを挟持搬送させる。これにより、定着ベルト101の外周面に当接する記録材Pを加熱することで、記録材P上のトナー画像Tが加熱・加圧され、溶融し、混色し、その後冷却されることによって記録材上にトナー画像が定着される。 In this way, with the outer surface of the fixing belt 101 regulated to a predetermined temperature, the recording material P, on which an image is formed with unfixed toner, is nipped and conveyed through the fixing nip 106. This heats the recording material P in contact with the outer surface of the fixing belt 101, causing the toner image T on the recording material P to heat and pressurize, melt, and mix colors, and then cool, thereby fixing the toner image onto the recording material.
また、本実施形態の他の定着装置の1つについて図2を用いて説明する。
本実施形態の定着装置200は、面蒸発熱体としてセラミックヒータ203を使用したオンデマンド定着方式である。すなわち、定着装置200は、円筒状の定着ベルト101と、発熱体であり摺擦部材でもあり、また、加熱部材でもあるセラミックヒータ203と、摺擦部材であるベルトガイド兼ヒータホルダ202と、定着ベルト101との間で定着ニップ部106を形成する加圧ローラ105と、を備える。
Another fixing device of this embodiment will be described with reference to FIG.
The fixing device 200 of this embodiment is an on-demand fixing system that uses a ceramic heater 203 as a surface evaporative heating element. That is, the fixing device 200 includes a cylindrical fixing belt 101, a ceramic heater 203 that is a heat generating element, a rubbing member, and a heating element, a belt guide/heater holder 202 that is a rubbing member, and a pressure roller 105 that forms a fixing nip portion 106 between the fixing belt 101 and the pressure roller 105.
セラミックヒータ203は、窒化アルミの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成している。セラミックヒータ203は、ベルトガイド兼ヒータホルダ202の長手方向(記録材搬送方向に直交する幅方向)に沿って具備された溝部に嵌入して固定支持されており、定着ベルト101の内周面とその基板裏面(抵抗発熱体形成面とは反対の面)が摺擦される構成となっている。 The ceramic heater 203 is formed by applying a conductive paste containing a silver-palladium alloy to an aluminum nitride substrate in the form of a uniformly thick film using a screen printing method. The ceramic heater 203 is fitted into and fixed in a groove provided along the longitudinal direction (width direction perpendicular to the recording material conveyance direction) of the belt guide/heater holder 202, and is configured so that the inner surface of the fixing belt 101 rubs against the back surface of the substrate (the surface opposite the surface on which the resistance heating element is formed).
また、セラミックヒータ203は、不図示の手段によって通電され発熱し、所定の設定温度に制御される。 The ceramic heater 203 is energized by a means not shown to generate heat and is controlled to a predetermined set temperature.
定着ベルト101は、円筒状のポリイミド樹脂の基体が、使用状態で内周面がベルトガイド兼ヒータホルダ202及びセラミックヒータ203に摺擦されながら加圧ローラ105の回転に伴い従動回転される無端ベルトである。定着ベルト101の回転軸方向両端部は、定着装置200のフレーム等の不図示の固定部分に回転自在に支持されている。 The fixing belt 101 is an endless belt whose cylindrical polyimide resin base is rotated in accordance with the rotation of the pressure roller 105 while its inner surface is rubbed against the belt guide/heater holder 202 and the ceramic heater 203 during use. Both ends of the fixing belt 101 in the direction of the rotation axis are rotatably supported on fixed parts (not shown), such as the frame of the fixing device 200.
また、定着ベルト101の内部には、ベルトガイド兼ヒータホルダ202,セラミックヒータ203、及び支持部材であるステイ204が配置されている。ステイ204は、定着ベルト101の回転軸方向に配置され、その両端部を定着装置200のフレーム等の不図示の固定部分に支持されており、ステイ204によってベルトガイド兼ヒータホルダ202が支持されている。 Also arranged inside the fixing belt 101 are a belt guide/heater holder 202, a ceramic heater 203, and a stay 204, which serves as a support member. The stay 204 is arranged in the direction of the rotation axis of the fixing belt 101, and both ends thereof are supported by fixed parts (not shown), such as the frame of the fixing device 200, and the belt guide/heater holder 202 is supported by the stay 204.
ベルトガイド兼ヒータホルダ202は、耐熱性・断熱性のある液晶ポリマー等によって成型され、ステイ204に沿って定着ベルト101の回転軸方向に沿って配設されている。定着ベルト101はこのベルトガイド兼ヒータホルダ202にルーズに外嵌されており、定着ベルト101の内周面が、部分円筒面状に形成されたベルトガイド兼ヒータホルダ202の外周面に摺擦されながら、定着ベルト101の回転が規制され案内されている。 The belt guide/heater holder 202 is molded from a heat-resistant, heat-insulating liquid crystal polymer or the like, and is arranged along the direction of the rotation axis of the fixing belt 101, along the stay 204. The fixing belt 101 is loosely fitted onto the belt guide/heater holder 202, and the rotation of the fixing belt 101 is restricted and guided as the inner peripheral surface of the fixing belt 101 rubs against the outer peripheral surface of the belt guide/heater holder 202, which is formed in a partially cylindrical shape.
定着ベルト101の内周面には、固体成分(増ちょう剤)と基油成分(オイル)からなる不図示の半固体状潤滑剤(グリース)が塗布され、セラミックヒータ203と定着ベルト101内周面の摺動層との摺動性を確保している。
加圧ローラ105は、例えば図1で説明したものが使用される。
A semi-solid lubricant (grease) (not shown) consisting of a solid component (thickener) and a base oil component (oil) is applied to the inner surface of the fixing belt 101, ensuring the sliding properties between the ceramic heater 203 and the sliding layer on the inner surface of the fixing belt 101.
The pressure roller 105 is, for example, the one described with reference to FIG.
また、ステイ204の両端部は不図示のバネ加圧機構によりその一端側が16kgf、総圧32kgfの力で加圧ローラ105に付勢されている。これにより、セラミックヒータ203の下面を定着ベルト101を介して加圧ローラ105の弾性層に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、トナーの定着に必要な所定幅の定着ニップ部106を形成する。 In addition, both ends of the stay 204 are biased against the pressure roller 105 by a spring pressure mechanism (not shown) with a force of 16 kgf at one end, for a total pressure of 32 kgf. This causes the lower surface of the ceramic heater 203 to be pressed against the elastic layer of the pressure roller 105 via the fixing belt 101 with a predetermined pressure, forming a fixing nip portion 106 of the predetermined width required for toner fixing.
加圧ローラ105は、不図示の回転駆動装置と連結されており、定着ベルト101が加圧ローラ105に従動回転することで、定着ニップ部106で記録材を挟持搬送する。また、定着ベルト101は、セラミックヒータ203によってその表面のトナーを溶融するのに必要な所定温度に加熱される。この所定温度は、定着ベルト101の内面に接するように設けられた不図示の温度検知手段としてのサーミスタにより検知して、不図示の制御器によりセラミックヒータ203への通電を制御することで調整される。 The pressure roller 105 is connected to a rotational drive device (not shown), and the fixing belt 101 rotates in response to the pressure roller 105, thereby nipping and transporting the recording material in the fixing nip 106. The fixing belt 101 is also heated by a ceramic heater 203 to a predetermined temperature required to melt the toner on its surface. This predetermined temperature is detected by a thermistor (not shown) that serves as a temperature detection means and is provided in contact with the inner surface of the fixing belt 101, and is adjusted by controlling the power supply to the ceramic heater 203 with a controller (not shown).
このように、定着ベルト101の表面を所定温度に温調した状態で、定着ニップ部106に未定着トナーによって画像が形成された記録材Pを挟持搬送させる。これにより、定着ベルト101の外周面に当接する記録材Pを加熱することで、記録材P上のトナー画像Tが加熱・加圧され、溶融し、混色し、その後冷却されることによって記録材上にトナー画像が定着される。 In this way, with the surface of the fixing belt 101 regulated to a predetermined temperature, the recording material P, on which an image is formed with unfixed toner, is nipped and conveyed through the fixing nip 106. This heats the recording material P abutting the outer surface of the fixing belt 101, causing the toner image T on the recording material P to be heated and pressurized, melted, and mixed, and then cooled, thereby fixing the toner image onto the recording material.
また、本実施形態の他の定着装置の1つについて図3を用いて説明する。
本実施形態の定着装置300は、熱源としてIH(電磁誘導加熱)ヒータを使用した定着方法である。すなわち、定着装置300は、円筒状の定着ベルト101と、IHヒータ303、発熱を補助するベルトガイド304、摺擦部材兼押圧部材302と、定着ベルト101との間で定着ニップ部106を形成する加圧ローラ105と、を備える。
Another fixing device of this embodiment will be described with reference to FIG.
The fixing device 300 of this embodiment employs a fixing method using an IH (electromagnetic induction heating) heater as a heat source, and includes a cylindrical fixing belt 101, an IH heater 303, a belt guide 304 that assists in heat generation, a friction member/pressure member 302, and a pressure roller 105 that forms a fixing nip 106 between the fixing belt 101 and the pressure roller 105.
IHヒータ303は、コイル部303aと、コイル部303aを巻線状に保持するコイルボビン303bと、アーチコア303cと、を有している。IHヒータ303は、所定の間隔を隔てて定着ベルト101の外周面を覆うように配置され、ハウジングに支持されている。コイル部303aに高周波の交流電圧を印加することにより磁界を発生させ、この磁界の作用によって定着ベルト101の金属からなる後述の基層101dに渦電流が発生して基層101dが発熱し、定着ベルト101が加熱される。また、ベルトガイド304は、コイル部303aが発生する磁界によって発熱し、定着ベルト101の加熱を補助する。 IH heater 303 has a coil portion 303a, a coil bobbin 303b that holds coil portion 303a in a wound state, and an arch core 303c. IH heater 303 is positioned at a predetermined distance to cover the outer surface of fixing belt 101 and is supported by a housing. A magnetic field is generated by applying a high-frequency AC voltage to coil portion 303a. The action of this magnetic field generates eddy currents in the metal base layer 101d of fixing belt 101 (described below), which heats up the base layer 101d and heats the fixing belt 101. In addition, belt guide 304 generates heat due to the magnetic field generated by coil portion 303a, assisting in heating of the fixing belt 101.
定着ベルト101は、円筒状の金属基体の内周面にポリイミド樹脂による摺動層が形成され、使用状態で内周面が摺擦部材兼押圧部材302に摺擦されながら加圧ローラ105の回転に伴い従動回転される無端ベルトである。定着ベルト101の回転軸方向両端部は、定着装置300のフレーム等の不図示の固定部分に回転自在に支持されている。 The fixing belt 101 is an endless belt having a cylindrical metal substrate on the inner surface of which a sliding layer made of polyimide resin is formed. In use, the inner surface is rubbed against the rubbing member/pressure member 302, and the belt is rotated in accordance with the rotation of the pressure roller 105. Both ends of the fixing belt 101 in the direction of the rotation axis are rotatably supported on fixed parts (not shown), such as the frame of the fixing device 300.
定着ベルト101の内周面には、不図示の固体成分(増ちょう剤)と基油成分(オイル)からなる半固体状潤滑剤(グリース)もしくはオイルが塗布され、摺擦部材兼押圧部材302と定着ベルト101内周面の摺動層との摺動性を確保している。 A semi-solid lubricant (grease) or oil composed of a solid component (thickener) and a base oil component (oil) (not shown) is applied to the inner surface of the fixing belt 101, ensuring slidability between the rubbing member/pressure member 302 and the sliding layer on the inner surface of the fixing belt 101.
定着ベルト101は、IHヒータ303によってその表面のトナーを溶融するのに必要な所定温度に加熱される。この所定温度は、定着ベルト101の内面に設けられた温度検知手段としてのサーミスタ(不図示)により検知して、不図示の制御器によりIHヒータへの通電を制御することで調整される。このサーミスタは定着ベルト101の外面にあってもよい。
加圧ローラ105は、例えば図1で説明したものが使用される。
The fixing belt 101 is heated by an IH heater 303 to a predetermined temperature required to melt the toner on its surface. This predetermined temperature is detected by a thermistor (not shown) serving as a temperature detection means provided on the inner surface of the fixing belt 101, and is adjusted by controlling the power supply to the IH heater by a controller (not shown). This thermistor may be provided on the outer surface of the fixing belt 101.
The pressure roller 105 is, for example, the one described with reference to FIG.
このように、定着ベルト101の表面を所定温度に温調した状態で、定着ニップ部106に未定着トナーによって画像が形成された記録材Pを挟持搬送させる。これにより、定着ベルト101の外周面に当接する記録材Pを加熱することで、記録材P上のトナー画像Tが加熱・加圧され、溶融・混色し、その後冷却されることによって記録材上にトナー画像が定着される。 In this way, with the surface of the fixing belt 101 regulated to a predetermined temperature, the recording material P on which an image is formed with unfixed toner is nipped and conveyed through the fixing nip 106. This heats the recording material P in contact with the outer surface of the fixing belt 101, causing the toner image T on the recording material P to be heated and pressurized, melted and mixed, and then cooled, thereby fixing the toner image onto the recording material.
次に、定着ベルトについて詳述する。
本開示の定着ベルトは、エンドレス形状を有する基層と、該基層の外周面上に設けられた弾性層と、該弾性層の外周面上の表面層とを備えた定着ベルトである。
Next, the fixing belt will be described in detail.
The fixing belt of the present disclosure is a fixing belt including a base layer having an endless shape, an elastic layer provided on the outer peripheral surface of the base layer, and a surface layer on the outer peripheral surface of the elastic layer.
本開示における定着ベルト101は図4に示すとおりである。定着ベルトは、基層101dと、その外表面を被覆してなる弾性層101cと、該弾性層の基層に対向する側とは反対側の表面を被覆してなる表面層101aとを有する。なお、弾性層101cの基層に対向する側とは反対側の表面に接着層101bがある。また、基層101dが金属の場合は基層内面に樹脂層101eを、IH定着を行う場合には基層101dと弾性層101cの間に発熱層(不図示)を設ける場合もある。 The fixing belt 101 in this disclosure is as shown in Figure 4. The fixing belt has a base layer 101d, an elastic layer 101c that covers the outer surface of the base layer, and a surface layer 101a that covers the surface of the elastic layer opposite the side facing the base layer. An adhesive layer 101b is provided on the surface of the elastic layer 101c opposite the side facing the base layer. If the base layer 101d is made of metal, a resin layer 101e may be provided on the inner surface of the base layer, and if induction fixing is performed, a heat-generating layer (not shown) may be provided between the base layer 101d and the elastic layer 101c.
(1)基層
基層101dの材質としては、特に制限されず、定着ベルト等の定着部材の基層として用いられる公知の材料を採用しうる。例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルのような金属及び合金、並びに、ポリイミドのような耐熱性樹脂が用いられる。厚さとしては、特に限定されるものではないが、例えば、強度、柔軟性、熱容量の観点から、20μm以上100μm以下とすることが好ましい。
(1) Base Layer The material of the base layer 101d is not particularly limited, and any known material used as a base layer for a fixing member such as a fixing belt can be used. For example, metals and alloys such as aluminum, iron, stainless steel, and nickel, as well as heat-resistant resins such as polyimide, can be used. The thickness is not particularly limited, but is preferably 20 μm or more and 100 μm or less from the viewpoints of strength, flexibility, and heat capacity.
基層の外表面には、弾性層との接着性を付与するために表面処理を施してもよい。表面処理には、ブラスト処理、ラップ処理、研磨のような物理的処理、酸化処理、カップリング剤処理、プライマー処理のような化学的処理を、一つ又は複数種類組み合わせて用いることが可能である。 The outer surface of the base layer may be subjected to a surface treatment to provide adhesion to the elastic layer. Surface treatments can include physical treatments such as blasting, lapping, and polishing, and chemical treatments such as oxidation, coupling agent treatment, and primer treatment, either singly or in combination.
基層の外表面に、シリコーンゴムを含む弾性層を設ける場合には、基層と弾性層との接着性を向上させるために、基層の表面に対してプライマー処理を施すことが好ましい。プライマー処理に用いるプライマーとしては、例えば、有機溶剤中に、シランカップリング剤、シリコーンポリマー、水素化メチルシロキサン、アルコキシシラン、反応促進触媒、ベンガラのような着色剤が、適宜配合分散された塗料が挙げられる。プライマーは、基層の材質、弾性層の種類又は架橋反応の形態によって適宜選択可能である。特に、弾性層が不飽和脂肪族基を多く含む場合には、不飽和脂肪族基との反応により接着性を付与するために、ヒドロシリル基を含有するプライマーが好適に用いられる。弾性層がヒドロシリル基を多く含む場合には、不飽和脂肪族基を含有するプライマーが好適に用いられる。 When an elastic layer containing silicone rubber is provided on the outer surface of the base layer, it is preferable to apply a primer treatment to the surface of the base layer to improve adhesion between the base layer and the elastic layer. Examples of primers used for the primer treatment include paints in which a silane coupling agent, silicone polymer, hydrogenated methylsiloxane, alkoxysilane, reaction-accelerating catalyst, and colorant such as red iron oxide are appropriately blended and dispersed in an organic solvent. The primer can be selected appropriately depending on the material of the base layer, the type of elastic layer, and the form of crosslinking reaction. In particular, when the elastic layer contains a large amount of unsaturated aliphatic groups, a primer containing hydrosilyl groups is preferably used to impart adhesion through reaction with the unsaturated aliphatic groups. When the elastic layer contains a large amount of hydrosilyl groups, a primer containing unsaturated aliphatic groups is preferably used.
プライマーとしてはそのほかにも、アルコキシ基を含有するものも挙げられる。プライマーは市販品を用いることができる。また、プライマー処理は、このプライマーを基層の外表面(弾性層との接着面)に塗布し、乾燥又は焼成させる工程を含む。 Other primers include those containing alkoxy groups. Commercially available primers can be used. Primer treatment involves applying the primer to the outer surface of the base layer (the surface that bonds to the elastic layer) and then drying or baking it.
(2)弾性層
弾性層101cの材料は特に制限されず、定着ベルト等の定着部材の弾性層として用いられる公知の材料を採用しうる。弾性層には、耐熱性に優れるシリコーンゴムを含有させることが好ましい。また、シリコーンゴムの原料としては、付加硬化型の液状シリコーンゴムが好ましく用いられる。
(2) Elastic Layer The material of the elastic layer 101c is not particularly limited, and any known material used as an elastic layer for a fixing member such as a fixing belt can be used. The elastic layer preferably contains silicone rubber, which has excellent heat resistance. Furthermore, addition-curing liquid silicone rubber is preferably used as the raw material for the silicone rubber.
弾性層の厚さは、定着ベルトの表面硬度、及び、形成する定着ニップ部の幅を考慮して、適宜設計可能である。定着ベルトが定着ベルト101である場合には、弾性層の厚みは、100μm以上1000μm以下が好ましい。
弾性層の厚みをこの範囲にすることで、定着ベルトを定着装置に組み込んだときに、十分な定着ニップ部の幅が確保できる。
The thickness of the elastic layer can be appropriately designed taking into consideration the surface hardness of the fixing belt and the width of the fixing nip portion to be formed. When the fixing belt is fixing belt 101, the thickness of the elastic layer is preferably 100 μm or more and 1000 μm or less.
By setting the thickness of the elastic layer within this range, a sufficient width of the fixing nip portion can be ensured when the fixing belt is incorporated into a fixing device.
弾性層はフィラーを含んでいてもよい。フィラーは、熱伝導性、耐熱性及び弾性率を制御するために添加するものである。この部材の引張弾性率は定着部材として0.5N/mm2以上1.2N/mm2以下が好ましく使用される。引張弾性率が0.5N/mm2を下回ると弾性層が柔らかくなりすぎて紙コバ部での寿命が悪化する。また、1.2N/mm2を超えると弾性層が硬くなりすぎて凹凸のある記録媒体への定着をする際に弾性層が記録媒体表面の凹凸に対して追従できなくなり画質が悪化する。 The elastic layer may contain a filler. The filler is added to control thermal conductivity, heat resistance, and elastic modulus. A tensile modulus of 0.5 N/ mm2 or more and 1.2 N/ mm2 or less is preferably used as a fixing member. If the tensile modulus is less than 0.5 N/ mm2 , the elastic layer becomes too soft, resulting in a shortened life at the edge of the paper. Furthermore, if the tensile modulus exceeds 1.2 N/ mm2 , the elastic layer becomes too hard and is unable to follow the irregularities on the recording medium surface when fixing to the recording medium, resulting in a deterioration in image quality.
具体的には、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、シリカ(SiO2)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO2)等の非導電性のフィラーが挙げられる。 Specific examples of the filler include non-conductive fillers such as silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silica (SiO 2 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), and titanium oxide (TiO 2 ).
弾性層を構成する材料には反応開始時間を制御するためのインヒビターと呼ばれる反応制御剤(阻害剤)を配合してもよい。反応制御剤としては、メチルビニルテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイドのような公知の物質が用いられる。 The material that makes up the elastic layer may contain a reaction control agent (inhibitor) to control the reaction start time. Known reaction control agents such as methylvinyltetrasiloxane, acetylene alcohols, siloxane-modified acetylene alcohol, and hydroperoxides are used.
図5に、UV照射をしていない弾性層表面にシリコーンオイルを塗った状態における接着層101bと弾性層101cの内部のポリマー鎖の状態を模式的に示す。例えばシリコーンゴムの分子鎖には、主鎖となるベースポリマー(501)と側鎖(503)が存在し、それぞれ反応部位(504、505)を有する。 Figure 5 shows a schematic diagram of the state of polymer chains inside adhesive layer 101b and elastic layer 101c when silicone oil is applied to the surface of the elastic layer that has not been exposed to UV light. For example, the molecular chain of silicone rubber contains a base polymer (501) that serves as the main chain and side chains (503), each of which has reactive sites (504, 505).
弾性層は図5に示す様に熱硬化させただけだと弾性層の架橋密度が低いのでグリース、オイル、接着剤等が表面に付着するとその成分がベースポリマー(501)間に侵入する(図6)。そして、図6に示す様にその成分がベースポリマー間を押し広げることによって弾性層が膨張したり、ベースポリマーと架橋反応することで弾性層の硬度を上昇させたりする。 As shown in Figure 5, if the elastic layer is simply heat-cured, the crosslink density of the elastic layer is low, so when grease, oil, adhesive, etc. adheres to the surface, the components penetrate between the base polymers (501) (Figure 6). Then, as shown in Figure 6, the components push apart the base polymers, causing the elastic layer to expand, or they undergo a crosslinking reaction with the base polymer, increasing the hardness of the elastic layer.
これを防ぐために図7のように弾性層にUV(紫外線)ランプ(701)によってUV(702)を照射すると分子鎖が活性化されて架橋(506)が生じて照射された表面の架橋密度が上がる。架橋密度が上がることによって図7の様に弾性層のベースポリマー間の隙間が広がりにくくなり、図8の様にオイルや接着剤が表面に付着してもその成分が弾性層内へ侵入することを抑えられる。これによって、弾性層の膨張や硬化を抑制できる。 To prevent this, as shown in Figure 7, the elastic layer is irradiated with UV (702) from a UV (ultraviolet) lamp (701), activating the molecular chains and creating crosslinks (506), increasing the crosslink density of the irradiated surface. By increasing the crosslink density, the gaps between the base polymers of the elastic layer are less likely to widen, as shown in Figure 7, and even if oil or adhesive adheres to the surface, these components are prevented from penetrating into the elastic layer, as shown in Figure 8. This prevents the elastic layer from expanding or hardening.
また、これはUVが当たった表面の分子鎖のみが活性化されるので、UVを長時間照射すると表面にある分子鎖の大半を活性化させてしまい、これ以上架橋密度が上がらないことがある。それ以外にも、弾性層全体の架橋密度を上げるために硬化剤を多めに入れると、UVで活性化させられる分子鎖の大半は硬化剤と反応してしまい、UVを照射しても架橋密度が上がらないことがある。 Also, because only the molecular chains on the surface exposed to UV light are activated, prolonged UV exposure can activate most of the molecular chains on the surface, preventing the cross-link density from increasing any further. Furthermore, if a large amount of curing agent is added to increase the cross-link density of the entire elastic layer, most of the molecular chains that are activated by UV will react with the curing agent, preventing the cross-link density from increasing even with UV exposure.
上記の方法以外にも弾性層の膨張を抑える方法として、以下のものがある。
・弾性層を焼成して固める際の温度を上げる、焼成時間を長くすることで反応をより進め、架橋密度を上げる。
・弾性層作製の際に使用した硬化剤や接着剤を表面に塗布、浸透、その後に塗布したものを除去し加熱することでベースポリマーと反応させ架橋密度を上げる。
・弾性層表面に電子線を照射して表面の分子鎖を活性化させることで架橋密度を上げる。
In addition to the above methods, the following methods can be used to suppress the expansion of the elastic layer.
- By increasing the temperature when baking and hardening the elastic layer and by extending the baking time, the reaction can be promoted further and the crosslink density can be increased.
- The curing agent and adhesive used in producing the elastic layer are applied to the surface, allowed to penetrate, and then removed and heated to react with the base polymer and increase the cross-link density.
- The surface of the elastic layer is irradiated with an electron beam to activate the molecular chains on the surface, thereby increasing the cross-link density.
(膨潤度の説明と、膨潤度の範囲の説明)
弾性層の膨張や硬化の原因であるグリース、オイル成分が弾性層に侵入することで弾性層が膨潤するレベルを膨潤度という。膨潤度は次の方法で測定、評価を行う。
測定方法;サンプルを切り出し、重量を計測し記録する。次に温度200℃における動粘度が10m2/sのジメチルシリコーンオイルにサンプルを、温度25℃で12時間浸漬させる。浸漬後、サンプル表面に付着したジメチルシリコーンオイルを除去し重量を計測する。
評価方法;試験方法で測定した重量から式4で膨潤度(%)を算出する。
(式4) 膨潤度=(浸漬後のサンプル重量)/(浸漬前のサンプル重量)×100
膨潤度の値が大きい方が弾性層内により多くのジメチルシリコーンオイルを蓄えているので、グリース、オイルを蓄えやすい構造、つまり架橋密度が低いと判断することができる。
(Explanation of swelling degree and range of swelling degree)
The degree of swelling is the level to which the elastic layer swells due to the penetration of grease and oil components, which cause the expansion and hardening of the elastic layer, into the elastic layer. The degree of swelling is measured and evaluated using the following method.
Measurement method: A sample is cut out, and its weight is measured and recorded. The sample is then immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C for 12 hours at 25°C. After immersion, the dimethyl silicone oil adhering to the sample surface is removed and the weight is measured.
Evaluation method: The swelling degree (%) is calculated using formula 4 from the weight measured in the test method.
(Equation 4) Swelling degree = (sample weight after immersion) / (sample weight before immersion) × 100
A larger swelling value indicates that more dimethyl silicone oil is stored in the elastic layer, and therefore it can be determined that the structure is more likely to store grease and oil, in other words, the crosslink density is low.
本開示に係る定着ベルトは、定着ベルトの長手方向の少なくとも一方の端面において弾性層が露出している。「端面」とは、定着ベルトを長手方向から観察した際に見える面である。 The fixing belt according to the present disclosure has an exposed elastic layer on at least one end surface of the fixing belt in the longitudinal direction. The "end surface" refers to the surface that is visible when the fixing belt is observed from the longitudinal direction.
定着ベルトの長手方向の全長をWとした場合の中央から両端に向かってそれぞれW/3までの領域が中央領域Bであり、中央領域Bよりも端部寄りの領域が端部領域Aである(図9参照)。端部領域Aのうち該弾性層が露出している端面を含む領域が端部領域A1であり、図9では両端部の端部領域Aが端部領域A1となる。また、中央領域Bの弾性層の膨潤度をQB[%]としたとき、端部領域A1内には、下式1を満たす膨潤度QC[%]を示す領域Cが、長手方向に関して1mm以上の幅で存在する。
QC<QB (式1)
[式中、QCは、領域Cの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度(%)を表す。]
When the total length of the fixing belt in the longitudinal direction is W, the region from the center to each end up to W/3 is the central region B, and the regions closer to the ends than the central region B are the end regions A (see FIG. 9 ). Within the end region A, the region including the end surface where the elastic layer is exposed is the end region A1, and in FIG. 9 , the end regions A at both ends are the end regions A1. Furthermore, when the swelling degree of the elastic layer in the central region B is QB [%], a region C showing a swelling degree QC [%] that satisfies the following formula 1 exists in the end region A1 with a width of 1 mm or more in the longitudinal direction.
QC<QB (Formula 1)
[In the formula, QC represents the degree of swelling (%) when the elastic layer in region C is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C at 25°C for 12 hours.]
弾性層における端部領域の膨潤度を中央領域より低く設定することにより、端部からのグリース、オイル成分の侵入をし難くすることで、定着ベルトの破損を抑制することが可能となる。 By setting the swelling degree of the end regions of the elastic layer lower than that of the central region, it becomes more difficult for grease and oil components to penetrate from the ends, thereby preventing damage to the fixing belt.
膨潤度QCは、膨潤を抑止するため下記式2を満たす場合が好ましい。
100≦QC≦110 (式2)
QCが110%より大きくなると、グリース、オイル成分が弾性層内に侵入しやすくなる。この状態で長期間使用すると弾性層の膨潤に伴い強度が落ち破損を引き起こす。
The swelling degree QC preferably satisfies the following formula 2 in order to suppress swelling.
100≦QC≦110 (Formula 2)
If the QC is greater than 110%, grease and oil components will easily penetrate into the elastic layer. If the product is used for a long period of time in this state, the elastic layer will swell, causing a loss of strength and resulting in breakage.
一方、画像形成にかかる中央領域Bにおける膨潤度QBは下記式3を満たす場合が好ましい。
115≦QB≦125 (式3)
QBが115%より小さいと弾性層表面が硬くなりすぎて表面に凹凸のある記録媒体への定着をする際に弾性層が記録媒体の表面の凹凸に対して追従できなくなり画質が悪化する。QBが125%より大きいと弾性層が柔らかくなりすぎ記録媒体のコバ部での寿命が悪化する。
On the other hand, it is preferable that the swelling degree QB in the central region B related to image formation satisfies the following formula 3.
115≦QB≦125 (Formula 3)
If QB is less than 115%, the surface of the elastic layer becomes too hard and, when fixing to a recording medium with an uneven surface, the elastic layer cannot follow the unevenness of the surface of the recording medium, resulting in a deterioration in image quality.If QB is more than 125%, the elastic layer becomes too soft and the life of the edge portion of the recording medium is shortened.
(3)接着層
接着層101bは、付加硬化型シリコーンゴム接着剤が用いられる。これらは、シリコーンゴムの未架橋成分を有し、加熱することによって、後述する表面層の内面処理層と弾性層の未架橋成分と結合することで、表面層と弾性層を接着する機能を有する。
また、弾性層表面へのUV照射量が少なく表面の架橋密度が低いと接着剤中のシリコーンゴムの未架橋成分の多くが弾性層内へ移動してしまい、表面層と弾性層の接着する機能が低下する。
(3) Adhesive Layer The adhesive layer 101b is made of an addition-curing silicone rubber adhesive. This adhesive contains uncrosslinked silicone rubber components, and when heated, bonds with the uncrosslinked components of the inner surface treatment layer of the surface layer (described later) and the elastic layer, thereby bonding the surface layer and the elastic layer together.
Furthermore, if the amount of UV irradiation on the surface of the elastic layer is small and the crosslinking density on the surface is low, much of the uncrosslinked silicone rubber component in the adhesive will migrate into the elastic layer, reducing the adhesive function between the surface layer and the elastic layer.
(4)表面層
表面層101aは、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)及びパーフルオロポリエーテル(PFPE)を含む。厚さ100μm以下、好ましくは10~70μmのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばPTFE、FEP、PFA等が挙げられる。表面層101aの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザー処理、アンモニア処理、プラズマエッチング処理を施すことで、接着性を向上させることが出来る。本実施例においては、押し出し成形で得られた厚み20μmのPFAチューブを使用した。チューブ内面は、後述する接着剤との濡れ性を向上させるためプラズマエッチング処理が施されている。
(4) Surface Layer The surface layer 101a contains tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) and perfluoropolyether (PFPE). A fluororesin material with a thickness of 100 μm or less, preferably 10 to 70 μm, can be used. Examples of fluororesin layers include PTFE, FEP, and PFA. The inner surface of the surface layer 101a can be pre-treated with sodium, excimer laser, ammonia, or plasma etching to improve adhesion. In this example, a 20 μm-thick PFA tube obtained by extrusion molding was used. The inner surface of the tube was pre-treated with plasma etching to improve wettability with the adhesive, which will be described later.
上記定着ベルト、定着装置を用いることができる画像形成装置について説明する。
図11は、本開示の少なくとも一つの態様に係る、カラー電子写真画像形成装置の、記録材の搬送方向に沿う方向での断面図である。なお、本開示において、電子写真画像形成装置を、単に「プリンタ」ともいう。
An image forming apparatus that can use the above-described fixing belt and fixing device will now be described.
11 is a cross-sectional view of a color electrophotographic image forming apparatus according to at least one embodiment of the present disclosure, taken along the direction in which a recording material is conveyed. In this disclosure, the electrophotographic image forming apparatus is also simply referred to as a "printer."
図11に示すプリンタは、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部10を備えている。感光ドラム(感光体)11は、帯電器12によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、レーザスキャナ13によって露光され、静電潜像を形成される。静電潜像は、現像器14によってトナー像になる。感光ドラム11のトナー像は、一次転写ブレード17によって、像担持体である例えば中間転写ベルト31に順次転写される。転写後、感光ドラム11に残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。この結果、感光ドラム11の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。 The printer shown in Figure 11 has image forming units 10 for each of the colors Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and Bk (black). Photosensitive drum (photoconductor) 11 is pre-charged by charger 12. The photosensitive drum 11 is then exposed by laser scanner 13, forming an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is converted into a toner image by developer 14. The toner image on the photosensitive drum 11 is sequentially transferred by primary transfer blade 17 to an image carrier, such as intermediate transfer belt 31. After transfer, any toner remaining on the photosensitive drum 11 is removed by cleaner 15. As a result, the surface of the photosensitive drum 11 is cleaned and prepared for the next image formation.
記録材Pは、給紙カセット20、又はマルチ給紙トレイ25から、矢印3の方向に1枚ずつ送り出されて一対のレジストレーションローラ23に送り込まれる。一対のレジストレーションローラ23は、記録材Pを一旦受け止めて、記録材が斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、一対のレジストレーションローラは、中間転写ベルト31上のトナー像と同期を取って、記録材Pを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、二次転写ローラ対34によって二次転写部へ搬送され、転写体である例えば二次転写ローラ35によって記録材Pに転写される。その後、記録材Pのカラーのトナー像は、記録材Pが定着器40によって、加熱加圧されることで記録材Pに定着される。 The recording material P is fed one sheet at a time from the paper feed cassette 20 or the multi-paper feed tray 25 in the direction of arrow 3 and into a pair of registration rollers 23. The pair of registration rollers 23 first receive the recording material P and straighten it if it is skewed. The pair of registration rollers then synchronize with the toner image on the intermediate transfer belt 31 and feed the recording material P between the intermediate transfer belt 31 and a secondary transfer roller 35. The color toner image on the intermediate transfer belt is transported to the secondary transfer section by a pair of secondary transfer rollers 34 and transferred to the recording material P by a transfer body, such as the secondary transfer roller 35. The color toner image on the recording material P is then fixed to the recording material P by heating and pressurizing the recording material P by a fixing unit 40.
[実施例1]
(定着ベルトの製造方法)
次に、本実施例用いた定着部材の作製方法について説明する。
本実施例では、工程1~6からなる製造方法で、図4に示されるような定着ベルトを作製した。
[Example 1]
(Method for manufacturing fixing belt)
Next, a method for producing the fixing member used in this example will be described.
In this example, a fixing belt as shown in FIG. 4 was produced by a manufacturing method consisting of steps 1 to 6.
(工程1)
内径25mm、幅2000mmのステンレス型を用意した。その型にポリイミド前駆体塗料を塗布し、200℃60分で焼成した。ステンレス型の表面からポリイミド皮膜を剥離することにより、内径25mm、膜厚60μm、長さ400mmの無端ベルト状のポリイミド樹脂基材を得た。この基材の外周面にプライマー処理を施した。
(Step 1)
A stainless steel mold with an inner diameter of 25 mm and a width of 2000 mm was prepared. A polyimide precursor coating was applied to the mold and baked at 200°C for 60 minutes. The polyimide coating was peeled off from the surface of the stainless steel mold to obtain an endless belt-shaped polyimide resin substrate with an inner diameter of 25 mm, a film thickness of 60 μm, and a length of 400 mm. The outer peripheral surface of this substrate was treated with a primer.
(工程2)
弾性層形成のための原料として、フィラーを含まない付加硬化型の液状シリコーンゴム(商品名:SE1886、東レ・ダウコーニング社製)を用意した。これは、主剤がビニル基含有オルガノポリシロキサンで、硬化剤がハイドロジェンオルガノポリシロキサンである2液タイプのものである。この液状シリコーンゴムに対して、球状フィラーとして、球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB-A30S、昭和電工社製)を加えた。こうして、弾性層形成用の付加硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。これらを上記基材の外周面上にリングコート法を用いて塗布した後温度200℃で4時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴム組成物の層を架橋させて、厚さ300μmの弾性層を形成した。この弾性層の引張弾性率は1.2N/mm2となった。
(Step 2)
A filler-free, addition-curing liquid silicone rubber (product name: SE1886, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) was prepared as the raw material for forming the elastic layer. This was a two-component type with a vinyl-containing organopolysiloxane as the base material and a hydrogen organopolysiloxane as the curing agent. Spherical alumina (product name: Alnabeads CB-A30S, manufactured by Showa Denko K.K.) was added to this liquid silicone rubber as a spherical filler. Thus, an addition-curing silicone rubber composition for forming the elastic layer was prepared. This was applied to the outer peripheral surface of the substrate using a ring coating method and then heated at 200°C for 4 hours to crosslink the layer of addition-curing silicone rubber composition, forming a 300 μm-thick elastic layer. The tensile modulus of this elastic layer was 1.2 N/ mm² .
(工程3)
弾性層が形成された基材を、周方向に20mm/秒の移動速度で回転させながら、弾性層の表面からの離間距離が10mmの位置に配置した紫外線ランプを用いて、弾性層表面に大気雰囲気下で紫外線を照射した。
紫外線ランプには、低圧水銀紫外線ランプ(商品名:GLQ500US/11、東芝ライテック社製)を用い、照射面における、185nmの波長の積算光量が800mJ/cm2となるように照射時間を360秒と決めて照射した。
(Step 3)
The substrate on which the elastic layer was formed was rotated in the circumferential direction at a moving speed of 20 mm/sec, and ultraviolet rays were irradiated onto the surface of the elastic layer in an atmospheric environment using an ultraviolet lamp positioned at a distance of 10 mm from the surface of the elastic layer.
A low-pressure mercury ultraviolet lamp (product name: GLQ500US/11, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corporation) was used as the ultraviolet lamp, and the irradiation time was set to 360 seconds so that the integrated light intensity at a wavelength of 185 nm on the irradiated surface was 800 mJ/ cm2 .
(工程4)
弾性層の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV、東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)を厚さがおよそ5μm程度になるように塗布した。
(Step 4)
An addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE1819CV, a mixture of equal amounts of "liquid A" and "liquid B" manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) was applied to the surface of the elastic layer to a thickness of approximately 5 μm.
(工程5)
内面を親水処理した20μmのフッ素樹脂チューブ(グンゼ株式会社製、959HP-PLUS)を被せ、フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤を弾性層とフッ素樹脂チューブの間から扱き出した。
そして、温度200℃に設定した電気炉にベルトを入れ、1時間加熱して、接着剤を硬化させてフッ素樹脂チューブを弾性層上に接着し、両端を切断した。尚、両端を切断することによって、ベルト端面に弾性層が露出した構成となる。
(Step 5)
A 20 μm fluororesin tube (Gunze Ltd., 959HP-PLUS) with a hydrophilic treated inner surface was placed over the belt, and excess adhesive was squeezed out from between the elastic layer and the fluororesin tube by uniformly squeezing the belt surface from above the fluororesin tube.
The belt was then placed in an electric furnace set at 200°C and heated for 1 hour to harden the adhesive, bonding the fluororesin tube to the elastic layer, and both ends were cut off. By cutting both ends, the elastic layer was exposed on the belt end surfaces.
(工程6)
前工程で得られたベルトの両端から5mmより内側の部分に金属薄膜を被せ、両端から5mm幅の領域だけが露出するようにした。そして、露出部分に対して工程3と同じ手法で紫外線照射を60秒行い、定着ベルトを得た。 今回は金属薄膜を被せたが、定着ベルトの両端から5mmのエリアのみ紫外線が照射できれば遮蔽部材、手法は問わない。
(Step 6)
The belt obtained in the previous process was covered with a metal thin film on the inner side of both ends 5 mm from each end, leaving only a 5 mm wide area exposed. The exposed area was then irradiated with ultraviolet light for 60 seconds using the same method as in process 3, to obtain a fixing belt. While a metal thin film was used in this case, the shielding material and method are not important as long as only the area 5 mm from both ends of the fixing belt can be irradiated with ultraviolet light.
[実施例2]
実施例1の工程3の紫外線照射時間を420秒と変更した。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Example 2]
The ultraviolet irradiation time in step 3 of Example 1 was changed to 420 seconds. Except for this, the same method as in Example 1 was used to produce and evaluate the product.
[実施例3]
実施例1の工程3の紫外線照射時間を300秒、工程6の紫外線照射時間を120秒と変更した。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Example 3]
The ultraviolet irradiation time in step 3 of Example 1 was changed to 300 seconds, and the ultraviolet irradiation time in step 6 was changed to 120 seconds. Except for this, the same method as in Example 1 was used to produce and evaluate the product.
[実施例4]
実施例1で示された工程6を実施しない替りに、定着ベルト端部に工程4で使用した接着剤を塗布し、30秒放置後、拭き取り200℃の電気炉で10分焼成した。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Example 4]
Instead of performing step 6 shown in Example 1, the adhesive used in step 4 was applied to the end of the fixing belt, and after leaving it for 30 seconds, it was wiped off and baked for 10 minutes in an electric furnace at 200° C. Except for this, the belt was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1.
[比較例1]
実施例1で工程6を実施しない以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Comparative Example 1]
The same production method as in Example 1 was carried out except that step 6 in Example 1 was not carried out, and evaluation was carried out.
[比較例2]
実施例1の工程3の紫外線照射時間を480秒と変更し、工程6を実施せず、それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Comparative Example 2]
The ultraviolet irradiation time in step 3 of Example 1 was changed to 480 seconds, and step 6 was not performed. Except for this, the same manufacturing method as in Example 1 was used, and evaluation was carried out.
[比較例3]
実施例1の工程2で得られたベルトに、両端から10mm幅の領域を金属薄膜で覆い、この状態で実施例1の工程3と同じ手法で紫外線照射を360秒行った。次いで、実施例1の工程3は行わず、工程4を行った。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Comparative Example 3]
The belt obtained in step 2 of Example 1 was covered with a metal thin film in 10 mm wide regions from both ends, and in this state, ultraviolet light was irradiated for 360 seconds in the same manner as in step 3 of Example 1. Next, step 4 of Example 1 was performed without performing step 3. Otherwise, the belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1.
[比較例4]
工程2で使用しているシリコーンゴムの硬化剤の量を減らし、弾性層の引張強度が0.4N/mm2になるように調整した。実施例1の工程3の紫外線照射時間を600秒と変更した。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Comparative Example 4]
The amount of silicone rubber curing agent used in step 2 was reduced to adjust the tensile strength of the elastic layer to 0.4 N/ mm2 . The ultraviolet irradiation time in step 3 of Example 1 was changed to 600 seconds. Other than that, the same manufacturing method as in Example 1 was used, and evaluation was performed.
[比較例5]
工程2で使用しているシリコーンゴムの硬化剤の量を増やし、弾性層の引張強度2.0N/mm2になるように調整した。それ以外は実施例1と同じ方法で製造し、評価を行った。
[Comparative Example 5]
The amount of the curing agent for the silicone rubber used in step 2 was increased to adjust the tensile strength of the elastic layer to 2.0 N/mm 2. Except for this, the same method as in Example 1 was used to manufacture and evaluate the product.
本開示における弾性層の物性測定方法を以下に示す。
(オイル膨潤試験)
作製した定着部材を用いて弾性層の膨潤度を評価した。評価条件は以下のとおりである。
試験環境;室温25℃、湿度50%
シリコーンオイル;温度200℃における動粘度が10m2/sを満たすジメチルシリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、商品名 KF-96-1000CS)
サンプル作製方法;
第1サンプル;定着ベルトの該長手方向の中央から両端に向かって、定着ベルトの全長をWとしたとき、中央からW/3まで中央領域Bの範囲内で弾性層を以下の方法で定着ベルトからサンプリングした。サンプリングした弾性層を以下の方法で分離し、縦(定着ベルトの周方向)2500μm、横1000μm、厚さ250μmの直方体形状にカットした。
弾性層の分離方法
1.カミソリを弾性層と基層の間に挿入し、基層から弾性層と層構造体を剥ぎ取る。
2.カミソリを弾性層と表面層の間に挿入し、弾性層と層構造体を分離させる。
第2サンプル;端部領域A1の弾性層を第1サンプルと同様の方法で定着ベルトから分離し、縦(定着ベルトの周方向)2500μm、横1000μm、厚さ250μmの直方体形状にカットした。
それぞれのサンプルの膨潤率を測定し、別途得られたQBに対して、式1の規定を満たすサンプルの有無を確認する。切り取ったサンプルが、横方向に膨潤度の違いがある場合には、切断する箇所をずらして、膨潤度のばらつきがない1mm幅のサンプルを作成して測定を行う。
The physical properties of the elastic layer in the present disclosure are measured as follows.
(Oil swelling test)
The swelling degree of the elastic layer was evaluated using the prepared fixing member under the following conditions.
Test environment: room temperature 25°C, humidity 50%
Silicone oil: dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at a temperature of 200°C (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name KF-96-1000CS)
Sample preparation method;
First sample: When the total length of the fixing belt from the center toward both ends in the longitudinal direction of the fixing belt is W, the elastic layer was sampled from the fixing belt within a range of a central region B from the center to W/3 by the following method. The sampled elastic layer was separated by the following method and cut into a rectangular parallelepiped shape measuring 2500 μm in length (circumferential direction of the fixing belt), 1000 μm in width, and 250 μm in thickness.
Method for Separating the Elastic Layer 1. Insert a razor between the elastic layer and the base layer and peel the elastic layer and layer structure from the base layer.
2. A razor is inserted between the elastic layer and the surface layer to separate the elastic layer and the layer structure.
Second sample: The elastic layer in the end region A1 was separated from the fixing belt in the same manner as in the first sample, and cut into a rectangular parallelepiped shape measuring 2500 μm in length (circumferential direction of the fixing belt), 1000 μm in width, and 250 μm in thickness.
The swelling ratio of each sample is measured, and the presence or absence of any sample that satisfies the requirements of Formula 1 is confirmed for the separately obtained QB. If the cut sample has a difference in swelling ratio in the horizontal direction, the cutting position is shifted to create a 1 mm wide sample with no variation in swelling ratio, and measurement is then performed.
(引張弾性率の計測)
全長Wの定着ベルトの長手方向の中央から両端に向かってW/3までの中央領域Bでの弾性層の引張試験片を以下の方法で定着ベルトから単離した。
1.カミソリを弾性層と基層の間に挿入し、基層から弾性層と表面層を剥ぎ取る。
2.カミソリを弾性層と表面層の間に挿入し、弾性層と表面層を分離させる。
引張弾性率はJIS K 6251:2017に準拠した方法で実施した。具体的には、単離した弾性層をダンベル状8号形に打ち抜き、そのサンプルの膜厚計測をマイクロメータで行った。計測後オートグラフAG-X(島津製作所製)にセットし引張り速度200mm/min、室温にて試験した。なお、引張り弾性率は、測定結果から横軸に試料片の歪み、縦軸に引張り応力をとったグラフを作成し、歪みが0~10%の範囲において測定データを線形近似したときの傾きとした。
(Measurement of tensile modulus)
Tensile test pieces of the elastic layer in the central region B extending from the center to W/3 toward both ends in the longitudinal direction of the fixing belt having a total length W were isolated from the fixing belt by the following method.
1. Insert a razor between the elastic layer and the base layer and peel off the elastic layer and the surface layer from the base layer.
2. Insert a razor between the elastic layer and the surface layer to separate them.
The tensile modulus was measured according to a method in accordance with JIS K 6251:2017. Specifically, the isolated elastic layer was punched into a No. 8 dumbbell shape, and the film thickness of the sample was measured using a micrometer. After measurement, the sample was set in an Autograph AG-X (manufactured by Shimadzu Corporation) and tested at a tensile speed of 200 mm/min at room temperature. The tensile modulus was calculated by creating a graph from the measurement results, with the strain of the sample on the horizontal axis and the tensile stress on the vertical axis, and the slope of the linear approximation of the measurement data in the strain range of 0 to 10% was used.
次に、本実施例における評価の方法について説明する。
(評価1;耐久性評価)
作製した定着部材を用いて図2に示される定着装置を、デジタル商業印刷用プリンタ(商品名:imageRUNNER ADVANCE C5560、キヤノン社製)の改造機に装備し評価を行った。評価条件は以下のとおりである。
試験環境;室温23度、湿度50%
プロセス速度;200mm/秒(s)
プリント速度;30枚/分
通紙条件;GF-C081(日本製紙(株)社製、81g紙、A4サイズ)上に格子画像を形成し、連続通紙する。
10万枚ごとに定着ベルト端部と定着ベルト外周面の紙コバ部をそれぞれ観察し、端部の弾性層の破断について確認した。
(評価基準)
ランクA:40万枚以上で弾性層が破断していない
ランクB:30万枚以上で弾性層が破断していない
ランクC:20万枚以上で弾性層が破断していない
ランクD:20万枚未満で弾性層が破断している
Next, the evaluation method in this example will be described.
(Rating 1: Durability rating)
2 was installed in a modified digital commercial printing printer (product name: imageRUNNER ADVANCE C5560, manufactured by Canon Inc.), and evaluation was performed under the following evaluation conditions.
Test environment: room temperature 23 degrees, humidity 50%
Process speed: 200 mm/sec (s)
Printing speed: 30 sheets/minute Paper passing conditions: A grid image is formed on GF-C081 (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., 81 g paper, A4 size), and the paper is passed continuously.
Every 100,000 sheets, the ends of the fixing belt and the paper edge on the outer circumferential surface of the fixing belt were observed to check for breakage of the elastic layer at the ends.
(Evaluation criteria)
Rank A: The elastic layer did not break after 400,000 or more sheets. Rank B: The elastic layer did not break after 300,000 or more sheets. Rank C: The elastic layer did not break after 200,000 or more sheets. Rank D: The elastic layer broke after less than 200,000 sheets.
(評価2;画質評価(溶融ムラ評価))
紙上に形成されたトナー像を定着させたあとの、トナーの溶融状態を観察することで定着部材の紙凹凸への追従性の指標とすることができる。
耐久性の評価と同様に作製した定着ベルト101を用いて図2に示される定着装置を用いて、温度10℃相対湿度50%の環境下、溶融ムラ評価画像を10枚連続して定着する。紙は、A4サイズの再生紙(商品名:リサイクルペーパー GF-R100;キヤノン株式会社製、厚さ92μm、坪量66g/m2、古紙配合率70%、ベック平滑度23秒(JIS P8119準拠した方法で計測))を用いる。溶融ムラ評価画像とは、シアントナーとマゼンタトナーを100%濃度で形成した10mm×10mmのパッチ画像を、紙面中央部付近に配置した画像である。
溶融ムラの目安としては、2色が形成された画像部で十分に熱と圧力が加わることでトナーが溶融し混色する。特に紙凹凸の凹部において、熱が加わっていても圧力が加わっていない場合には、トナーの粒界が定着後に残存するため、十分に混色しない状態で溶融ムラを生ずる。定着部材が凹凸に十分追従できない場合には、凸部は圧力が加わり混色するものの、凹部においては混色が不十分となる。そのため凹凸への追従性の判定は画像形成域の溶融状態を観察することで確認した。
溶融ムラ評価画像を10枚連続して印刷した後、10枚目のサンプルを抜き取り、画像形成部を光学顕微鏡で観察し溶融ムラを評価した。評価基準は以下のとおりである。
(評価基準)
ランクA:紙繊維の凹部においてもトナー粒界が全く見えず、凹部凸部共に混色している状態。
ランクB:紙繊維の凹部において一部トナー粒界が観察されるものの、凹部凸部共におおむね混色している状態。
ランクC:紙繊維の凸部のみが混色され、凹部ではトナー粒界が多く観察される状態。
(Evaluation 2: Image quality evaluation (melting unevenness evaluation))
By observing the melted state of the toner after fixing the toner image formed on the paper, it is possible to obtain an index of the ability of the fixing member to follow the unevenness of the paper.
Using the fixing belt 101 manufactured in the same manner as in the durability evaluation, and the fixing device shown in Figure 2, 10 sheets of evaluation images for melting unevenness are fixed consecutively under an environment of a temperature of 10°C and a relative humidity of 50%. The paper used is A4-sized recycled paper (product name: Recycled Paper GF-R100; manufactured by Canon Inc., thickness 92 μm, basis weight 66 g/ m2 , recycled paper content 70%, Beck smoothness 23 seconds (measured according to a method conforming to JIS P8119)). The evaluation image for melting unevenness is an image in which a 10 mm x 10 mm patch image formed with cyan toner and magenta toner at 100% concentration is placed near the center of the paper.
As a measure of uneven melting, sufficient heat and pressure must be applied to the image area where two colors are formed, causing the toner to melt and mix. In particular, if heat is applied but pressure is not applied to the concave areas of the paper texture, the toner grain boundaries remain after fixing, resulting in insufficient color mixing and uneven melting. If the fixing member cannot adequately conform to the texture, pressure is applied to the convex areas, causing color mixing, but in the concave areas, color mixing is insufficient. Therefore, the ability to conform to the texture was confirmed by observing the melting state of the image-forming area.
After printing images for evaluating uneven melting on 10 sheets in succession, a sample of the 10th sheet was taken out and the image-formed portion was observed under an optical microscope to evaluate uneven melting. The evaluation criteria were as follows:
(Evaluation criteria)
Rank A: Toner grain boundaries are not visible even in the recesses of the paper fibers, and the colors are mixed in both the recesses and protrusions.
Rank B: Although some toner grain boundaries are observed in the recesses of the paper fibers, the colors are generally mixed in both the recesses and protrusions.
Rank C: Only the convex portions of the paper fibers were mixed, and many toner grain boundaries were observed in the concave portions.
(評価3;接着強度評価)
弾性層101cと表面層101aとの接着強度評価をすることによって、弾性層へのUV照射の効果を評価することができる。手法はJIS Z0237 2009に準拠し、ピーリング測定機『縦型自動計測MV-1000N;イマダ製』を用いて評価した。
試験環境;室温25度、湿度50%
サンプル作製方法;
手順1として図9に示すように定着ベルト101の全長をWとしたとき、定着ベルトの長手方向の中央から両端に向かってW/3までの中央領域で定着ベルトの周方向に10mm幅で表面層、弾性層にフェザーカッターで切り込みを入れる(901)。次に切り込みを入れた間で定着ベルトの長手方向と平行方向に1本切り込みを入れる(902)。この切り込みから手順2として図10に示すように定着ベルト端部の弾性層101cとフッ素樹脂チューブ101aの界面にフェザーカッターで切りこみを入れる。そして、表面層側を試験機で903の方向に引っ張り速度1mm/s、サンプル幅10mmの状態で弾性層とフッ素樹脂チューブとの界面の90度ピーリング強度を測定した。
評価基準は、以下の通りとした。
ランクA:ピーリング強度が2.0N/cm以上
ランクB:ピーリング強度が2.0N/cm未満
(Evaluation 3: Adhesion strength evaluation)
The effect of UV irradiation on the elastic layer can be evaluated by evaluating the adhesive strength between the elastic layer 101c and the surface layer 101a. The evaluation was performed in accordance with JIS Z0237 2009 using a peeling measuring instrument "Vertical Automatic Measuring Instrument MV-1000N; manufactured by Imada."
Test environment: room temperature 25°C, humidity 50%
Sample preparation method;
In step 1, as shown in Fig. 9 , when the total length of fixing belt 101 is W, a 10 mm-wide incision is made in the surface layer and elastic layer with a feather cutter in the circumferential direction of the fixing belt in a central region extending from the center of the fixing belt in the longitudinal direction to W/3 toward both ends (901). Next, a single incision is made parallel to the longitudinal direction of the fixing belt between the incisions (902). As step 2, from this incision, a new incision is made with the feather cutter at the interface between elastic layer 101c and fluororesin tube 101a at the end of the fixing belt, as shown in Fig. 10. Then, the 90-degree peeling strength of the interface between the elastic layer and the fluororesin tube was measured with a tester, with the surface layer side pulled in the direction 903 at a pulling speed of 1 mm/s and a sample width of 10 mm.
The evaluation criteria were as follows:
Rank A: Peeling strength is 2.0 N/cm or more Rank B: Peeling strength is less than 2.0 N/cm
表1に、本実施例と比較例の結果を示す。
本実施形態の開示は以下の構成を含む。
[構成1]
基層と、弾性層と、表面層とを有する長手方向の全長がWの定着ベルトであって、
該定着ベルトの長手方向の少なくとも一方の端面において、該弾性層が露出しており、
該定着ベルトの長手方向の中央から両端に向かってそれぞれW/3までの領域を中央領域Bとし、
該中央領域Bよりも端部寄りの領域を端部領域Aとし、
該端部領域Aのうち該弾性層が露出している端面を含む領域を端部領域A1とし、
該中央領域Bの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度をQB[%]としたとき、
該端部領域A1には、下式1を満たす膨潤度QC[%]を示す領域Cが、長手方向に関して1mm以上の幅で存在する、ことを特徴とする定着ベルト。
QC<QB (式1)
[式中、QCは、該領域Cの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度(%)を表す。]
[構成2]
前記QBと前記QCは、下記式2及び3を満たす、構成1に記載の定着ベルト。
100≦QC≦110 (式2)
115≦QB≦125 (式3)
[構成3]
前記弾性層の前記中央領域Bからサンプリングされる前記弾性層の引張試験片によって測定される引っ張り弾性率が、0.5N/mm2以上1.2N/mm2以下である、構成1又は2に記載の定着ベルト。
[構成4]
構成1~3のいずれか1項に記載の定着ベルトと、該定着ベルトの内周面に配置され、該定着ベルトの内周面とシリコーンオイルを含むグリースを介して接する摺擦面を有する押圧部材と、該定着ベルトとの間で定着ニップ部を形成する加圧部材を具備する、定着装置。
[構成5]
前記押圧部材が加熱部材である、構成4に記載の定着装置。
The disclosure of this embodiment includes the following configuration.
[Configuration 1]
A fixing belt having a total length of W in the longitudinal direction and including a base layer, an elastic layer, and a surface layer,
the elastic layer is exposed at least on one end surface of the fixing belt in the longitudinal direction,
A region extending from the center of the fixing belt in the longitudinal direction to each end thereof up to W/3 is defined as a central region B,
A region closer to the end than the central region B is defined as an end region A,
A region of the end region A including the end surface where the elastic layer is exposed is defined as an end region A1,
When the elastic layer of the central region B is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C for 12 hours at 25°C, the degree of swelling is QB [%].
The fixing belt is characterized in that the end region A1 has a region C having a width of 1 mm or more in the longitudinal direction, the region C exhibiting a swelling degree QC [%] that satisfies the following formula 1:
QC<QB (Formula 1)
[In the formula, QC represents the degree of swelling (%) when the elastic layer in region C is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C at 25°C for 12 hours.]
[Configuration 2]
2. The fixing belt according to claim 1, wherein QB and QC satisfy the following formulas 2 and 3:
100≦QC≦110 (Formula 2)
115≦QB≦125 (Formula 3)
[Configuration 3]
3. The fixing belt according to claim 1, wherein a tensile modulus of elasticity measured using a tensile test piece of the elastic layer sampled from the central region B of the elastic layer is 0.5 N/mm 2 or more and 1.2 N/mm 2 or less.
[Configuration 4]
A fixing device comprising: the fixing belt according to any one of configurations 1 to 3; a pressing member disposed on an inner peripheral surface of the fixing belt and having a sliding surface that comes into contact with the inner peripheral surface of the fixing belt via grease containing silicone oil; and a pressure member that forms a fixing nip portion between the pressing member and the fixing belt.
[Configuration 5]
5. The fixing device according to claim 4, wherein the pressing member is a heating member.
100、200、300:定着装置
101:定着ベルト
101a:表面層
101b:接着層
101c:弾性層
101d:基層
101d:樹脂層
105:加圧ローラ
10:画像形成部
11:感光ドラム
12:帯電器
13:レーザスキャナ
14:現像器
15:クリーナ
17:一次転写ブレード
20:給紙カセット
25:マルチ給紙トレイ
23:レジストローラ対
31:中間転写ベルト
34:二次転写ローラ対
35:二次転写ローラ
40:定着器
41:定着フィルム
P:記録材
100, 200, 300: Fixing device 101: Fixing belt 101a: Surface layer 101b: Adhesive layer 101c: Elastic layer 101d: Base layer 101d: Resin layer 105: Pressure roller 10: Image forming unit 11: Photosensitive drum 12: Charger 13: Laser scanner 14: Developing unit 15: Cleaner 17: Primary transfer blade 20: Paper feed cassette 25: Multi-paper feed tray 23: Registration roller pair 31: Intermediate transfer belt 34: Secondary transfer roller pair 35: Secondary transfer roller 40: Fixing unit 41: Fixing film P: Recording material
Claims (5)
該定着ベルトの長手方向の少なくとも一方の端面において、該弾性層が露出しており、
該定着ベルトの長手方向の中央から両端に向かってそれぞれW/3までの領域を中央領域Bとし、
該中央領域Bよりも端部寄りの領域を端部領域Aとし、
該端部領域Aのうち該弾性層が露出している端面を含む領域を端部領域A1とし、
該中央領域Bの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度をQB[%]としたとき、
該端部領域A1には、下式1を満たす膨潤度QC[%]を示す領域Cが、長手方向に関して1mm以上の幅で存在する、ことを特徴とする定着ベルト。
QC<QB (式1)
[式中、QCは、該領域Cの該弾性層を、温度200℃における動粘度が10m2/sであるジメチルシリコーンオイルに、温度25℃で12時間浸漬したときの膨潤度(%)を表す。] A fixing belt having a total length of W in the longitudinal direction and including a base layer, an elastic layer, and a surface layer,
the elastic layer is exposed at least on one end surface of the fixing belt in the longitudinal direction,
A region extending from the center of the fixing belt in the longitudinal direction to each end thereof up to W/3 is defined as a central region B,
A region closer to the end than the central region B is defined as an end region A,
A region of the end region A including the end surface where the elastic layer is exposed is defined as an end region A1,
When the elastic layer of the central region B is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C for 12 hours at 25°C, the degree of swelling is QB [%].
The fixing belt is characterized in that the end region A1 has a region C having a width of 1 mm or more in the longitudinal direction, the region C exhibiting a swelling degree QC [%] that satisfies the following formula 1:
QC<QB (Formula 1)
[In the formula, QC represents the degree of swelling (%) when the elastic layer in region C is immersed in dimethyl silicone oil having a kinematic viscosity of 10 m 2 /s at 200°C at 25°C for 12 hours.]
請求項1に記載の定着ベルト。
100≦QC≦110 (式2)
115≦QB≦125 (式3) The QB and the QC satisfy the following formulas 2 and 3:
The fixing belt according to claim 1 .
100≦QC≦110 (Formula 2)
115≦QB≦125 (Formula 3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/018147 WO2025249246A1 (en) | 2024-05-30 | 2025-05-20 | Fixing belt and fixing device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024088214 | 2024-05-30 | ||
| JP2024088214 | 2024-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2025181678A true JP2025181678A (en) | 2025-12-11 |
Family
ID=97964503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025074158A Pending JP2025181678A (en) | 2024-05-30 | 2025-04-28 | Fixing belt and fixing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2025181678A (en) |
-
2025
- 2025-04-28 JP JP2025074158A patent/JP2025181678A/en active Pending
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