JP2013025120A - 発熱定着ベルト - Google Patents

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Abstract

【課題】低抵抗化と抵抗安定性を両立させ得る発熱定着ベルト用素材を開発し、高発熱性でありながら、長期に亘り使用しても発熱性能が安定している耐久性の高い、発熱定着ベルトを提供する。
【解決手段】
発熱層に導電性繊維を含有する発熱定着ベルトであって、導電性繊維が導電性繊維Aと導電性繊維Bよりなり、前記導電性繊維Aと導電性繊維Bの長さと添加量が下記関係にあることを特徴とする発熱定着ベルト。
0.2≦(導電性繊維Bの長さ)/(導電性繊維Aの長さ)≦0.8
0.05≦(導電性繊維Bの添加量)/(導電性繊維Aの添加量)≦0.25
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真画像形成方式の画像形成装置等に広く採用されている発熱定着ベルトに関するものである。
従来、電子写真方式の複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置では、画像成形部において複写紙やOHP等のシート状転写材上に形成された未定着トナー像を熱定着する方法が用いられてきた。
熱定着方法としては熱ローラ方式が多く用いられてきたが、省エネルギーなどの観点から、近年は、熱容量が小さく加熱に必要な電力が小さいフィルム定着方式が主流になってきている。
このフィルム定着方式を採用した画像形成装置では、ポリイミド等の耐熱性フィルムの外面にフッ素樹脂等の離型性層が積層されたシームレスの定着ベルトが用いられている。
そして、フィルム定着方式の画像形成装置では、セラミックヒーターを介して定着フィルムが加熱され、その表面でトナー像が定着されるため、定着フィルムの熱伝導性が重要なポイントとなる。
しかし、定着フィルムを薄膜化して熱伝導性を改善しようとすると機械的特性が低下し高速化が難しくなる問題と、セラミックヒーターが破損しやすいという問題があった。
このような問題を解決するために、近年、定着ベルトそのものに発熱体を設け、この発熱体に給電することにより定着ベルトを直接発熱し、トナー像を定着させる方式が提案されている。この方式の画像形成装置は、電源の投入から定着可能状態に達するまでの待ち時間が短く、さらに消費電力も小さく、熱定着の高速化などの面からも優れている(特許文献1)。
しかしながら、これらの発熱定着ベルトにおいても、長期間の通電発熱通電を続けると、通電発熱初期に対し発熱定着ベルトの抵抗値が変化し、結果として長期間の使用により発熱量が変動することがわかった。
特開2004−281123号公報
発熱定着ベルトに必要な熱量を効率的に発生し消費電力を低減するためには、発熱層の低抵抗化が必須の技術である。低抵抗化には金属系フィラーが用いられてきたが、酸化による抵抗増大(例えば銅、ニッケルの場合)、安全性、コスト(例えばニッケル、銀の場合)などの問題があった。又、発熱定着ベルトの開発は、低抵抗化を第一優先に進められてきたため、その安定性には十分な配慮がなされたとは言い難い状況にある。それ故に低抵抗化と抵抗安定性を両立させ得る発熱定着ベルト用素材の開発が急務である。
即ち、本発明の目的は、低抵抗化と抵抗安定性を両立させ得る発熱定着ベルト用素材を開発し、高発熱性でありながら、長期に亘り使用しても発熱性能が安定している耐久性の高い、発熱定着ベルトを提供することである。
(1)
発熱層に導電性繊維を含有する発熱定着ベルトであって、導電性繊維が導電性繊維Aと導電性繊維Bよりなり、前記導電性繊維Aと導電性繊維Bの長さと添加量が下記関係にあることを特徴とする発熱定着ベルト。
0.2≦(導電性繊維Bの長さ)/(導電性繊維Aの長さ)≦0.8
0.05≦(導電性繊維Bの添加量)/(導電性繊維Aの添加量)≦0.25
(2)
前記導電性繊維Aの長さが50μm以上200μm以下であることを特徴とする(1)記載の発熱定着ベルト。
本発明により、低抵抗化と抵抗安定性を両立させ得る発熱定着ベルト用素材を開発し、高発熱性でありながら、長期に亘り使用しても発熱性能が安定している耐久性の高い、発熱定着ベルトを提供することができる。
電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図。 図1に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図。 図1に示す発熱定着ベルトの拡大概略図。 図3に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図。 図4に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図。
本発明の様に、樹脂に導電性フィラーを充填して製造する発熱定着ベルトは、導電性フィラーの繋がりが樹脂中の導電性を向上させたことで、発熱定着ベルトの低抵抗を実現し、抵抗発熱体として機能する。
しかし、発熱定着ベルトを構成する樹脂はベルト温度が増加すると、樹脂が膨張するため、樹脂中に充填されている導電性フィラーの繋がりが消失し、結果として発熱定着ベルトの抵抗が増加する傾向がある。又、樹脂自体も電気や熱による膨張収縮により抵抗が変化する。
発熱定着ベルトの抵抗の変化は好ましくなく、抑制方法として導電性フィラーの繋がりの消失が起こらないようにするために、これまでは、粉体微粒子のみの発熱定着ベルトや、導電性繊維フィラーの隙間をできるだけ少なくするように粉体微粒子形状のフィラーを追加充填する対策が採られてきた。
だが、低抵抗化のために充填した導電性繊維に対し、粉体微粒子はサイズが非常に小さいため、結果として粉体微粒子は大量に充填しなければならない。しかし、粉体微粒子を大量に充填するとベルト強度を保つことができない。
本発明の発明者の詳細な検討によれば、上記発明の構成を採ることにより、樹脂に充填するフィラー量を増加させることなく、導電性フィラーのつながりを消失させない様にすれば、長期に亘って抵抗が変化しない安全な発熱定着ベルトが製造できる。
〔導電性繊維〕
本発明において用いられる導電性材料である導電性繊維とは、代表的には金、銀、鉄、アルミニウム等の純金属繊維、ステンレス、ニクロム等の合金繊維、或いは炭素、黒鉛などの非金属繊維である。これらの中で、生産工程が安定していて、切断により均一な長さのものが容易に得られる黒鉛繊維が特に好ましい。繊維とは細長い形状を有していることを示す呼称であり、アスペクト比(長さ/太さ)が2.0以上のものをいう。
これら繊維の作製方法は、公知の製造方法を用いることが出来る。即ち、ノズルから引き出し繊維状にしたものを、さらに細くする必要がある場合には延伸することにより(このとき必要に応じて加熱する)、所望の導電性繊維の直径のものをまず得る。その導電性繊維を所定の長さに切断して、目的とする導電性繊維を得る。
これら導電性繊維自体の体積固有抵抗は10−1Ω・m以下の繊維であり、耐熱性樹脂に含有させて発熱体を作製し、さらに、この発熱体を用いて発熱定着ベルトを作製する。
ここにおいて、体積固有抵抗は、断面積W×tに一定電流I(A)を流し、距離Lだけ離れた電極間の電位差V(V)を測ることにより下記式により求められる。
体積抵抗率ρv=VWt/IL
本発明の効果を得るためには、導電性繊維の長さ(A)は5.0μm以上1000μm以下がよく、特に50μm以上200μm以下がよい。又、アスペクト比は0.025以上0.25以下であるのが好ましい。
上記繊維のA、Bは500個以上のサンプルを採取し、平均値で規定するが、繊維作製後予め設定した長さに切断すれば、大きなバラツキはなく、所定の長さのものが得られる。
導電性繊維は走査型電子顕微鏡写真を用いて500倍にて撮影し、スキャナーにて取り込んだ画像から最低500個の繊維の直径と長さを測定し、その平均値より算出した。又、アスペクト比は繊維の直径を長さで除算することにより求めた。
本発明において、導電性繊維は導電性繊維Aとそれより短い繊維長の導電性繊維Bよりなり、各々の導電性繊維の長さと添加量が下記関係にあることが必須の条件である。
繊維の長さ :0.2≦B/A≦0.8
繊維の添加量:0.05≦B/A≦0.25
本発明において、導電性繊維がなぜ上記の形状を有する必要があるのかは、詳しく解析されたわけではない。推測するに繊維の長さについては、10.0μm未満では電荷の導通路が形成されにくく、1000μmを超えてしまうと必ずしも長く伸びた形では存在出来ず、発熱層の抵抗に局部的バラツキを生じさせるためではないかと考えられる。
本発明の実施の形態を図1から図5を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔画像形成装置〕
図1は、電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。尚、本図はフルカラー画像形成装置の場合を示している。
図中、1はフルカラー画像形成装置を示す。フルカラー画像形成装置1は、複数組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体形成ユニット7と、記録媒体Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としてのベルト式定着装置24とを有する。フルカラー画像形成装置1の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
各感光体1Y、1M、1C、1Kに形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット10Yは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Y、感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像剤担持体4Y1を有する現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラー5Y、クリーニング手段6Yを有する。
又、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット10Mは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1M、感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像剤担持体4M1を有する現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラー5M、クリーニング手段6Mを有する。
又、更に別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成ユニット10Cは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1C、感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像剤担持体4C1を有する現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラー5C、クリーニング手段6Cを有する。
又、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成ユニット10Kは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1K、感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像剤担持体4K1を有する現像手段4K、一次転写手段としての一次転写ローラー5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体形成ユニット7は、複数のローラーにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体として無端の中間転写ベルト70を有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、一次転写ローラー5Y、5M、5C、5Kにより、回動する無端の中間転写ベルト70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録媒体として用紙等の記録媒体Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ローラー22A、22B、22C、22D、レジストローラー23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラー5Aに搬送され、記録媒体P上にカラー画像が一括転写される。
カラー画像が転写された記録媒体Pは、環状の発熱定着ベルト24aが装着された定着装置24により定着処理され、排紙ローラー25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、二次転写ローラー5Aにより記録媒体Pにカラー画像を転写した後、記録媒体Pを曲率分離した無端の中間転写ベルト70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラー5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラー5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
二次転写ローラー5Aは、ここを記録媒体Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端の中間転写ベルト70に圧接する。
又、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。筐体8は、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット7とを有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Kの図示左側方には無端ベルト状中間転写体形成ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体形成ユニット7は、ローラー71、72、73、74、76を巻回して回動可能な無端の中間転写ベルト70、一次転写ローラー5Y、5M、5C、5K及びクリーニング手段6Aとを有している。
筐体8の引き出し操作により、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
この様に感光体1Y、1M、1C、1Kの外周面上を帯電、露光し外周面上に潜像を形成した後、現像によりトナー像(顕像)を形成し、無端の中間転写ベルト70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録媒体Pに転写し、ベルト式定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。尚、本発明で像形成時とは潜像形成、トナー像(顕像)を記録媒体Pに転写し最終画像を形成することを含む。
トナー像を記録媒体Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、各感光体1Y、1M、1C、1Kに配設されたクリーニング手段6Y、6M、6C、6Kで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
上記カラー画像形成装置では、中間転写体をクリーニングするクリーニング手段6Aのクリーニング部材として、弾性ブレードを用いる。又、各感光体に脂肪酸金属塩を塗布する手段(11Y、11M、11C、11K)を設けている。尚、脂肪酸金属塩としては、トナーで用いたと同じものを用いることが出来る。
本発明は、本図に示される定着装置24に使用されている環状の発熱定着ベルト24aに関するものである。
〔定着装置〕
図2は図1に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図である。図2(a)は図1に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略斜視図である。図2(b)は図1に示すA−A′に沿った概略断面図である。
図中、24は定着装置を示す。定着装置24は環状の発熱定着ベルト24aと、定着ローラー24bと、環状の発熱定着ベルト24aを圧接しながら回動する加圧ローラー24cとを有している。
定着ローラー24bが駆動ローラーとなっており、定着ローラー24bの回転(図中の矢印方向)に伴い、環状の発熱定着ベルト24aは矢印方向に巻回する様になっている。
環状の発熱定着ベルト24aを介して定着ローラー24bと加圧ローラー24cとの間に定着ニップ部Nを形成する様になっている。定着ニップ部Nで、トナー像(顕像)が転写された記録媒体P(図1参照)を挟み込み、環状の発熱定着ベルト24aによりトナー像(顕像)を溶融定着し最終画像を形成する様になっている。
環状の発熱定着ベルト24aの定着ローラー24bと接触する側が発熱層24a3(図3参照)、加圧ローラー24cと接触する側が離形層24a7(図3参照)となっている。
24a1は発熱定着ベルト24aの端に設けられた給電用電極を示し、24a2は発熱定着ベルト24aの他の端に設けられた給電用電極を示し、給電用電極24a1と給電用電極24a2とで一対となっている。
24d1は給電用電極24a1に接触し、発熱定着ベルト24aに給電する給電部材を示す。
24d2は給電用電極24a2に接触し、発熱定着ベルト24aに給電する給電部材を示す。給電部材を配設する位置は、環状の発熱定着ベルト24aの温度、定着安定性等を考慮し、給電用電極24a1と給電部材24d1との接触を安定にするため、給電用電極24a1が定着ローラー24bと接触している位置で、且つ定着ニップ部Nの近傍が好ましい。
給電部材は給電用電極に均一に接触させるため、給電用電極に押圧手段(例えばバネ)で押圧して接触させることが好ましい。
〔発熱定着ベルト〕
図3は図2に示す定着装置を構成する発熱定着ベルトの拡大概略図である。図3(a)は図2に示す発熱定着ベルトの拡大概略平面図である。図3(b)は図3(a)のB−B′に沿った概略拡大断面図である。図3(c)は図3(b)のYで示される部分の拡大概略図である。
図中、24aは環状の発熱定着ベルトを示す。環状の発熱定着ベルト24aは両端部に給電用電極24a1、24a2を有する発熱層24a3と、給電用電極24a1、24a2を除きプライマー層24a4を介して弾性層24a5と、プライマー層24a6を介して離形層24a7とを有する構成を有している。尚、弾性層24a5、プライマー層24a4、24a6は、必要に応じて設けることが可能である。
本図では、発熱層24a3と弾性層24a5が積層されている面と、反対側の面が定着ローラー24b(図2参照)と接触し、離形層24a7と弾性層24a5の接触面と反対側の面が加圧ローラー24c(図2参照)と接触する様になっている。
発熱層24a3中の導電性物質の含有量は、発熱効率を考慮し、発熱層を構成するポリイミド樹脂に対して、15.0体積%から60体積%であることが好ましい。導電性物質としては、ポリイミド樹脂への分散を考慮し、導電性物質の長さ50μm以上200μm以下の繊維状の導電性物質が好ましい。繊維状の導電性物質としては、例えばカーボン繊維、黒鉛繊維、ステンレス繊維、銀繊維、銅繊維、ニッケル繊維、ニクロム繊維等が挙げられる。但し、金属状の導電性繊維は抵抗安定性を保てない可能性がある。これらの中から特に好ましい繊維状の導電性物質としては、黒鉛繊維が挙げられる。
使用する繊維状の導電性物質は、繊維状の導電性物質の長さ方向に対して直角方向の断面形状としては、導電性、接触面積等を考慮し扁平形状が好ましい。
給電用電極24a1、24a2の形成は特に限定はなく、例えば導電性テープを貼合してもよい。
離形層24a7の硬度はユニバーサル硬度(HU)(DIN 50359)で、耐久性、可撓性、離型性、トナーオフセット性等を考慮し、50MPaから800MPaが好ましい。離形層24a7の硬度は、超微小硬度計「H−100V((株)フィッシャー・インストルメンツ製)」を用いて測定した値を示す。
離形層24a7の摩擦係数は、離型性、トナーオフセット性、耐久性等を考慮し、0.25以下であることが好ましい。摩擦係数は、ポータブル摩擦計「ミューズ TIPE:94i−II(新東科学株式会社製)」を用いて測定した値を示す。
尚、測定は離形層24a7上を、ランダムに10点から30点行い、それらの平均値を摩擦係数(μ)とする。
Eは発熱層の厚さを示す。厚さEは、電熱性、柔軟性等を考慮し、0.02mmから0.2mmが好ましい。
厚さEは、大塚電子(株)製FE−300で測定した値を示す。
Fは弾性層24a5の厚さを示す。厚さFは柔軟性を考慮し、0.1mmから0.3mmが好ましい。
厚さFは、大塚電子(株)製FE−300で測定した値を示す。
Gは離形層24a7の厚さを示す。厚さGは、熱伝達性、可撓性、耐久性等を考慮し、1μmから10μmが好ましく、1μmから5μmがより好ましい。厚さは、渦電流式膜厚計((株)フィッシャー・インストルメンツ製)により測定した値を示す。
プライマー層24a4、24a6の厚みは2μmから5μmであることが好ましい。
発熱定着ベルト24aの幅、直径は画像形成装置の仕様に応じて適宜決めることが可能である。
〔発熱定着ベルトの体積抵抗率の測定方法〕
体積抵抗率は発熱定着ベルトの円周方向全周の両端部に導電テープで電極部を設け、その両端の抵抗値を測定し、下記式にて算出することが出来る。
体積抵抗率(ρ)=(R・d・W)/L(Ω・m)
(但し、両端間の抵抗値(R:Ω)、発熱層厚み(d:m)、円周方向長さ(W:m)、電極間の長さ(L:m)である。)
なお、発熱定着ベルトの体積抵抗率は通常8×10−6〜1×10−2Ω・mである。
〔発熱定着ベルトの製造方法〕
次ぎに図1から図3に示される発熱定着ベルトの製造方法に付き説明する。
図4は図3に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図である。
発熱定着ベルト24aは(a)、(b)に示される2通りの製造フローにより製造することが可能となっている。
(a)に示される概略製造フロー図に付き説明する。
9は製造工程を示す。製造工程9は発熱層形成工程9Aと、弾性層形成工程9Bと、離形層形成工程9Cとを有している。
発熱層形成工程9Aは、溶解工程9aと、導電性繊維分散工程9bと、塗布・乾燥工程9cと、焼成工程9dとを有している。
溶解工程9aでは、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶媒に溶解し、混合・加熱し重縮合反応してポリアミド酸溶液を調製する。
導電性繊維分散工程9bでは、溶解工程9aで調製したポリアミド酸溶液に導電性繊維を添加し、加熱攪拌混合し導電性繊維分散ポリアミド酸溶液を調製する。
導電性繊維分散ポリアミド酸溶液中、導電性繊維の配合量は、強度を考慮し、15.0体積%から60体積%が好ましい。
ポリアミド酸溶液の固形分濃度は特に規定されるものではないが、ポリイミド樹脂からなる環状の発熱定着ベルト製造時の塗工適性より、適当な粘度を発現する範囲が選択される。塗工上最適な粘度範囲としては、一般に1Pasから100Pasが好ましく、その粘度となるような固形分濃度としては、ポリアミド酸の重合度、最終的に得られるポリイミド樹脂の強度等を考慮し、15.0体積%から60体積%が好ましい。
導電性繊維の分散方法としては公知の方法が適用でき、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。
又、導電性繊維の分散時には、導電性繊維の分散安定性を更に高めるために、非イオン系高分子を添加することが好ましい。非イオン系高分子としては、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(N,N’−ジエチルアクリルアジド)、ポリ(N−ビニルホルムアミド)、ポリ(N−ビニルアセトアミド)、ポリ(N−ビニルフタルアミド)、ポリ(N−ビニルコハク酸アミド)、ポリ(n−ビニル尿素)、ポリ(N−ビニルピペリドン)、ポリ(n−ビニルカプロラクタム)、ポリ(n−ビニルオキサゾリン)等が挙げられ、単独又は複数の非イオン系高分子を添加することが出来る。これらの中では、導電性繊維の分散性がより高まることから、ポリ(n−ビニル−2−ピロリドン)を含むことがより好ましい。
塗布・乾燥工程9cでは、導電性繊維分散工程9bで調製した導電性繊維分散ポリアミド酸溶液を、円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。
塗布方法としては特に限定はなく、例えば、円筒状金型を使用する場合、浸漬塗布方法、ノズルによる塗布方法等が挙げられ適宜必要に応じて使用することが可能である。ノズルによる塗布方法に付いては図5で説明する。
乾燥は、導電性物分散ポリアミド酸溶液を塗布した円筒状金型を、加熱環境に置き、含有溶媒の20質量%から60質量%以上を揮発させ発熱定着ベルト形成用塗膜(導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜)を形成するために行われる。この際、溶媒は膜中に残留していても構わず、発熱定着ベルト形成用塗膜(導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜)表面が傾けても流動しない状態であれば問題ない。乾燥は、常圧下で50℃から200℃の温度範囲で行うことが好ましい。
焼成工程9dでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜(導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜)を形成した円筒状金型を200℃から500℃の温度範囲で加熱し、イミド転化反応を十分に進行させる。加熱温度が60℃未満では脱水閉環が十分に進行せず、加熱温度が500℃を超えると分解が始まる。イミド化の温度は、原料のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類、又は添加される3級アミンによって、それぞれ異なるが、イミド化が完結する温度に設定しなければならない。イミド化が不充分であると、機械的特性及び電気的特性に劣るものとなることがある。
ポリアミド酸の脱水閉環反応のため、ポリアミドからポリイミドへの転化が起こる。その結果、反応により脱離した水分量相当の質量減少が発生し、発熱定着ベルト形成用塗膜(導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜)中の、ポリイミド樹脂成分に対する導電性物の含有率が、ポリアミド酸樹脂成分に対する導電性物含有率に比べ大きくなる。
弾性層形成工程9Bは塗布工程(不図示)と、乾燥工程(不図示)とを有している。弾性層形成工程9Bでは、発熱層の上に給電用電極24a1、24a2(図3参照)を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。
離形層形成工程9Cは塗布工程(不図示)と、乾燥工程(不図示)とを有している。離形層形成工程9Cでは、給電用電極24a1、24a2(図3参照)を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性繊維を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
尚、給電用電極24a1、24a2(図3参照)は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
(b)に示される概略製造フロー図に付き説明する。
9′は製造工程を示す。製造工程9′は発熱層形成工程9′Aと、弾性層形成工程9′Bと、離形層形成工程9′Cとを有している。発熱層形成工程9′Aは、導電性繊維分散工程9′aと、重縮合工程9′bと、塗布・乾燥工程9′cと、焼成工程9′dとを有している。
導電性繊維分散工程9′aでは、溶媒に導電性物が分散される。尚、使用する溶媒は(a)に示される発熱層形成工程9Aの溶解工程9aで使用する溶媒と同じ溶媒である。
重縮合工程9′bでは、導電性繊維分散工程9′aで調製した導電性物分散液に、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶解し、混合・加熱し重縮合反応して導電性物分散ポリアミド酸溶液を調製する。導電性繊維分散ポリアミド酸溶液中、導電性繊維の配合量は(a)に示される製造工程9の場合と同じである。
塗布・乾燥工程9′cでは、重縮合工程9′bで調製された導電性繊維分散ポリアミド酸溶液を円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。塗布方法、乾燥条件は(a)に示される製造工程9の塗布・乾燥工程9cと同じである。
焼成工程9′dでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜(導電性繊維分散ポリアミド酸膜)を形成した円筒状金型を焼成し、イミド転化反応を十分に進行させる。焼成条件は(a)に示される製造工程9の焼成工程9dと同じである。
弾性層形成工程9′Bは塗布工程(不図示)と、乾燥工程(不図示)とを有している。弾性層形成工程9′Bでは、発熱層の上に給電用電極24a1、24a2(図3参照)を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。弾性層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
離形層形成工程9′Cは塗布工程(不図示)と、乾燥工程(不図示)とを有している。離形層形成工程9′Cでは、給電用電極24a1、24a2(図3参照)を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。離形層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性繊維を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
尚、給電用電極24a1、24a2(図3参照)は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
図5は、図4に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図である。図5(a)は図4に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略斜視図である。図5(b)は図5(a)に示される塗布・乾燥装置の概略正面図である。以下に、円筒状金型を使用し円筒状金型の表面上に導電性繊維分散ポリアミド酸溶液を塗布する方法に付き説明する。
図中、9c1は塗布装置を示す。塗布装置9c1は保持部9c11と塗布部9c12と乾燥部9c13とを有している。保持部9c11は第1保持台9c111と、第2保持台9c112、駆動用モーター9c113とを有している。駆動用モーター9c113は第1保持台9c111上に配設されており、円筒状金型9c2の保持部材9c21と接続部材を介して駆動用モーター9c113の回転軸に接続されている。第2保持台9c112には円筒状金型9c2の他方の保持部材9c22を受ける受け部9c114が配設されており、これにより、駆動用モーター9c113の回転により円筒状金型9c2を回転及び停止が可能に保持することが可能となっている。
塗布部9c12は、塗布手段9c121と、駆動手段9c122とを有している。9c123は塗布手段9c121に導電性繊維分散ポリアミド酸溶液を供給する塗布液供給管を示す。塗布手段9c121は取り付け部材9c124によりガイドレール9c125に円筒状金型9c2の回転軸に沿って平行に移動可能に取り付けられている。塗布手段9c121としては、ノズルが挙げられる。ノズルの導電性繊維分散ポリアミド酸溶液の吐出口の形状は特に限定はなく、例えば、円形、長方形等が挙げられる。ノズルの吐出口と円筒状金型9c2の周面までの距離は、塗布液の粘度、膜厚等を考慮し、1mmから100mmが好ましい。尚、本図では塗布手段9c121への導電性繊維分散ポリアミド酸溶液供給部、制御部は省略してある。
駆動手段9c122はモーター9c126とガイドレール取り付け板9c3とを有している。ガイドレール取り付け板9c3には、取り付け部材9c124を取り付け、保持部9c11に保持された円筒状金型c2の回転軸と平行に塗布手段9c121を回転軸方向に往復移動(図中の矢印方向)させるための2本のガイドレール9c125が配設されている。
モーター9c126は、取り付け部材9c124の上に取り付けられたスライド用ネジ9c127と螺合し、取り付け部材9c124を保持部9c11に保持された円筒状金型9c2の幅よりも長く移動させる長さの雌ネジ9c128を有している。
モーター9c126を駆動させることで、雌ネジ9c128の回転に伴い、取り付け部材9c124に取り付けられた塗布手段9c121が円筒状金型9c2の回転軸と平行に回転軸方向に往復移動(図中の矢印方向)することが可能となっている。
円筒状金型9c2の上に導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜(発熱定着ベルト形成用塗膜)を形成した後、導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜(発熱定着ベルト形成用塗膜)は、乾燥部9c13で回転させながら溶媒を除去する。この後焼成工程(不図示)で加熱処理を行うことでポリイミド膜が形成する。この後、円筒状金型9c2を抜き取ることで環状の発熱定着ベルトが形成される。
乾燥部9c13は、乾燥装置9c131を有している。乾燥装置9c131は円筒状金型9c2に塗布された導電性繊維分散ポリアミド酸溶液塗膜を乾燥させるために円筒状金型9c2の下に配設されている。乾燥装置9c131の熱源としては、例えば赤外線ランプ、ニクロム線、熱風等の熱源が挙げられる。尚、乾燥装置9c131は導電性繊維分散ポリアミド酸塗膜(発熱定着ベルト形成用塗膜)の溶媒を除去した後、焼成装置としても利用することが可能である。
本図は円筒状金型を使用した場合を示しているが円柱状金型であってもよく、適宜選択することが可能である。
本図は、ノズルを使用した塗布方法に付き説明したものであるが、円筒状金型9dの表面に導電性繊維分散ポリアミド酸溶液(発熱定着ベルト形成用溶液)を塗布する方法は特に限定はなく公知の塗布方法適用することが出来る。例えば、環状塗布槽を使用した環状塗布方法、浸漬塗布方法、超音波アトマイザーによる塗布方法等が挙げられる。
尚、形成された発熱定着ベルトの上に弾性層、離形層を順次形成する場合も、本図に示す塗布装置9c1を使用し、弾性層形成用溶液、離形層形成用溶液を発熱定着ベルトの上に順次塗布することで形成することが可能である。
本発明で使用する導電性繊維分散ポリアミド酸溶液(発熱定着ベルト形成用溶液)の粘度は、円筒状金型への塗布性、レベリング性、脱泡等のハンドリング性等を考慮し、5Pa・sから200Pa・sが好ましい。
本発明の発熱定着ベルトを構成している各層に使用する材料に付き説明する。
〔発熱層〕
発熱層は上記記載でも耐熱樹脂と導電性繊維から構成されている。耐熱樹脂としては、特に限定するものではないが、主にポリイミド樹脂が好ましい。
〔ポリイミド樹脂〕
ポリイミド樹脂は、通常、少なくとも1種の芳香族ジアミンと少なくとも1種の芳香族テトラカルボン酸二無水物とを有機極性溶媒中で重合してなるポリアミド酸がイミド転化されてポリイミド樹脂を形成する。
(ジアミン化合物)
ポリアミド酸の製造に用いられるジアミン化合物は、分子構造中に2つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
例えば、パラフェニレンジアミン(PPD)、メタフェニレンジアミン(MPDA)、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4′−ジアミノビフェニル、3,3′−ジメチル−4,4′−ビフェニル、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ビフェニル、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4、4′−ジアミノビフェニル、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、2,2−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン(33DDS)、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン(44DDS)、3,3′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル(34ODA)、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、1,5−ジアミノナフタレン、4,4′−ジアミノジフェニルジエチルシラン、4,4′−ジアミノジフェニルシラン、4,4′−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(133APB)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(134APB)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPSM)、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン及び9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン等を挙げることができる。中でも好ましいジアミンは、パラフェニレンジアミン(PPD)、メタフェニレンジアミン(MPDA)、4,4′−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン(33DDS)、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン(44DDS)、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル(34ODA)、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(133APB)、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(134APB)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPSM)、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)等の芳香族ジアミン:ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された2個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミン:1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、4,4−ジアミノヘプタメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−4,7−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリシクロ[6,2,1,02.7]−ウンデシレンジメチルジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂肪族ジアミン及び脂環式ジアミン等を挙げることができる。
これらのジアミン化合物の中で、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォンが好ましい。
これらのジアミン化合物は単独で又は2種以上組み合わせて用いることが出来る。
〔テトラカルボン酸二無水物〕
ポリアミド酸の製造に用いられ得るテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
芳香族テトラカルボン酸二無水物の代表例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、2,2′,3,3′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二水物、2,3,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、2,2−ビス[3,4−(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)、4,4′−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、オキシジフタル酸無水物(ODPA)、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホキシド二無水物、チオジフタル酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物及び9,9−ビス[4−(3,4′−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]フルオレン二無水物等を挙げることができる。中でも好ましいテトラカルボン酸二無水物は、ピロメリット二無水物(PMDA)、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、2,2−ビス[3,4−(ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物(BPADA)、オキシジフタル酸無水物(ODPA)を挙げることができる。なお、これらをメタノール、エタノール等のアルコール類と反応させてエステル化合物としてもよい。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシノルボナン−2−酢酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物;1,3,3a,4,5,9B−ヘキサヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。
テトラカルボン酸二無水物としては、芳香族系テトラカルボン酸二無水物が好ましく、さらに、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物が最適に使用される。
尚、これらの芳香族ジアミン及び芳香族テトラカルボン酸二無水物、又は脂肪族テトラカルボン酸二無水物は単独で又は混合して用いることができる。また、複数種類のポリアミド酸溶液を調製し、それらのポリアミド酸溶液を混合して用いることも出来る。
ポリアミド酸溶液の調製に使用する溶媒は、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)やN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を使用することが可能である。
〔弾性層〕
弾性層としては、特に限定されるものではなく、任意のゴム材料、熱可塑性エラストマーを用いることが出来る。例えばスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ハイスチレンゴム、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IIR)、エチレン−プロピレン共重合体、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム(CR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム(ACM、ANM)、エピクロロヒドリンゴム及びノルボルネンゴム等から選ぶことが出来る。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
一方、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレフィン系などを用いることが出来る。
又、弾性体層には、発熱定着ベルトの使用目的、設計目的などに応じて、充填剤、増量充填剤、加硫剤、着色剤、耐熱剤、顔料等の種々の配合剤を添加することが出来る。又、配合剤の添加量などにより合成樹脂の可塑度は変化するが、硬化前の剛性樹脂の可塑度としては、120以下のものが好適に用いられる。
〔離形層〕
離形層形成用樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)より成る群から選択される少なくとも1つの樹脂あることが好ましい。
次に、代表的な実施態様を示し本発明を更に説明するが、無論、本発明はこれらの態様に限定されるわけではない。
〔1〕分散ポリアミド酸溶液の準備
分散ポリアミド酸溶液1の作製
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とP−フェニレンジアミンを溶媒DMF800gに溶解した。これを70℃で5時間重縮合反応させて得られた分散ポリアミド酸溶液(固形分濃度20質量%)に、導電性繊維A(黒鉛繊維径10μm、繊維長40μm)を40体積%添加し、攪拌羽付き攪拌機中で10分混合した。それに導電性繊維B(繊維径10μm、繊維長24μm)を4体積%添加し、同様に10分混合した。
これをディスパーマットに移し替えて、温度30℃、15分間混合分散し分散ポリアミド酸溶液を調製した。これを導電性材料の分散ポリアミド酸溶液1とする。
同様にして、導電性繊維Aの繊維の長さを50、100、200、220μmと変え、分散ポリアミド酸溶液1に含有された導電性繊維AとBの長さ比と同一になるように導電性繊維Bを選定し、表1に示す分散ポリアミド酸溶液2〜5を作製した。
〔2〕発熱層の形成
準備した各導電性繊維分散ポリアミド酸溶液1〜5をスパイラル塗布装置を使用して、塗布装置に装着したステンレス製の芯金に、厚さ0.8mmとなるように塗布した。塗布条件を下記に示す。
回転速度40rpmで回転させながら、120℃で40分間加熱乾燥させた。その後、400℃で20分間加熱乾燥し発熱定着ベルトの発熱層を形成した。続いて、引き続き芯金を抜き取らないで給電用電極、弾性層、離形層を形成した。
塗布条件
ポリアミド酸溶液の温度:25℃
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の形状:円錐状ノズル
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の口径:2mm
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口と芯金の周面までの距離:5mm
ノズルからのポリアミド酸溶液の吐出量:5ml/min
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度:1mm/sec
芯金の回転速度:40rpm
芯金の回転速度は、(株)小野測器製HT−4200製で測定した値を示す。
次に、分散ポリアミド酸溶液2において、導電性繊維A(黒鉛繊維径10μm、繊維長50μm)は固定のまま、短繊維Bの長さを変えて、(導電性繊維Aの長さ)/(導電性繊維Bの長さ)の比をB/Aと定義し、B/Aが0.15,0.22,0.6,0.8,0.9となるような分散ポリアミド酸溶液6〜10を作製した。
同様に、分散ポリアミド酸溶液2において、(導電性繊維Bの添加量)/(導電性繊維Aの添加量)の比をB/Aと定義し、B/Aがそれぞれ0.04,0.05,0.1,0.25,0.28となるように、分散ポリアミド酸溶液11〜15を作製した。
上記のごとく分散ポリアミド酸溶液1〜15に対応した発熱層1〜15が塗布された芯金を作製した。
(給電用電極の形成)
ポリイミド樹脂の両端周面に幅10mm、厚さ2mmの導電性テープCU−35C(3M(株)製)を1巻き貼着し給電用電極を形成した。
(弾性層形成用塗布液の塗布)
SP塗布装置を使用して、ポリイミド前駆体被服用塗布液に換えて、弾性層形成用塗布液を給電用電極の上を除いて発熱層上に塗布した。以下に示す条件でポリイミド樹脂前駆体塗布液の塗布と同じ方法で弾性層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚200μmの弾性層形成用塗膜を形成した。
弾性層形成用塗布液の調製
シリコーンゴムKE1379(信越化学)の液状ゴム及びシリコーンゴムDY356013(東レダウ)の2液を予め2:1の割合で混合した組成物40gを弾性層形成塗布液とした。
この後、芯金を回転速度40rpmで回転させながら、150℃で30分間1次加硫し、更に200℃で4時間ポスト加硫を行い、発熱層上に弾性層を形成した。
塗布条件
弾性層形成用塗布液の温度:25℃
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の形状:円錐状ノズル
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の口径:2mm
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離:5mm
ノズルからの弾性層形成用塗布液の吐出量:5ml/min
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度:1mm/sec
芯金の回転速度:40rpm
芯金の回転速度は、(株)小野測器製HT−4200製で測定した値を示す。
(離形層形成用塗布液の準備)
PTFE樹脂とPFA樹脂を7:3の割合で混合し、固形分濃度45%、粘度110mPa・sに調製したフッ素樹脂ディパーション(ディポン)を離形層形成用塗布液として準備した。
(離形層形成用塗布液の塗布)
SP塗布装置を使用して、弾性層形成塗布液に換えて、離形層形成塗布液を給電用電極の上を除いて弾性層の上に、以下に示す条件で弾性層形成用塗布液の塗布と同じ方法で離形層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚30μmの離形層形成用塗膜を形成する。
この後、室温で30分間加熱し、更に270℃で10分間加熱し、弾性層の上に離形層を形成した。
塗布条件
離形層形成用塗布液の温度:25℃
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の形状:円錐状ノズル
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の口径:2mm
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離:5mm
ノズルからの離形層形成用塗布液の吐出量:5ml/min
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度:1mm/min
芯金の回転速度:40rpm
芯金の回転速度は、(株)小野測器製HT−4200製で測定した値を示す。
上記により分散ポリアミド酸溶液1〜15に対応して作製した発熱定着ベルト1〜15の、導電性繊維Aの長さAと、導電性繊維Bの長さの比(B/A)、導電性繊維Aと導電性繊維Bの添加量比(B/A)を纏めてきすと、表1の如くである。
Figure 2013025120
〔特性評価〕
作製した試料をbizhub C360に装着し、5万枚プリントし、プリント中の発熱定着ベルトに印加する電圧と電流とをLCRメータ3532−80(日置電機製)を使用して抵抗を測定した。
プリント初期に対し、プリント後の発熱定着ベルトの体積抵抗率の変化を抵抗変化率とした。
抵抗変化率(%)=|(初期抵抗−5万枚プリント後の抵抗)/(初期抵抗)×100|
特性評価の結果は表2の如くであったが、実用面からは、3.3%未満なら実用性があるといえる。
抵抗変化率評価
○:3.0%未満
△:3.0%以上〜3.3未満
×:3.3%以上
Figure 2013025120
本発明内の実施例は十分実用性ある性能を示しているが、本発明外の比較例は実用化に耐える特性を有しないことがわかる。
24 定着装置
24a 発熱定着ベルト
24b 定着ローラー
24c 加圧ローラー
24a3 発熱層
24a7 離形層
P 画像支持体

Claims (2)

  1. 発熱層に導電性繊維を含有する発熱定着ベルトであって、導電性繊維が導電性繊維Aと導電性繊維Bよりなり、前記導電性繊維Aと導電性繊維Bの長さと添加量が下記関係にあることを特徴とする発熱定着ベルト。
    0.2≦(導電性繊維Bの長さ)/(導電性繊維Aの長さ)≦0.8
    0.05≦(導電性繊維Bの添加量)/(導電性繊維Aの添加量)≦0.25
  2. 前記導電性繊維Aの長さが50μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1記載の発熱定着ベルト。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9931793B2 (en) 2014-09-25 2018-04-03 Konica Minolta, Inc. Process of producing heating element
US9939764B2 (en) 2016-04-20 2018-04-10 Konica Minolta, Inc. Fixing belt, fixing device, and image forming apparatus

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02154099A (ja) * 1988-12-06 1990-06-13 N R D:Kk 炭素繊維混抄発熱シート及びその製造方法
JP2001131426A (ja) * 1999-11-01 2001-05-15 Toray Ind Inc 導電性樹脂組成物およびその成形品
JP2003055473A (ja) * 2001-08-17 2003-02-26 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd ポリイミド管状物および電子写真用管状物
JP2003113305A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd ポリイミド樹脂組成物、ポリイミドフィルム、ポリイミド管状物及び電子写真用管状物
JP2007109640A (ja) * 2005-09-13 2007-04-26 Ist Corp 面状発熱体及びその製造方法
JP2007272223A (ja) * 2006-03-10 2007-10-18 Ist Corp 発熱定着ベルト及びその製造方法並びに画像定着装置
JP2009109997A (ja) * 2007-10-12 2009-05-21 Ist Corp 画像定着装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02154099A (ja) * 1988-12-06 1990-06-13 N R D:Kk 炭素繊維混抄発熱シート及びその製造方法
JP2001131426A (ja) * 1999-11-01 2001-05-15 Toray Ind Inc 導電性樹脂組成物およびその成形品
JP2003055473A (ja) * 2001-08-17 2003-02-26 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd ポリイミド管状物および電子写真用管状物
JP2003113305A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd ポリイミド樹脂組成物、ポリイミドフィルム、ポリイミド管状物及び電子写真用管状物
JP2007109640A (ja) * 2005-09-13 2007-04-26 Ist Corp 面状発熱体及びその製造方法
JP2007272223A (ja) * 2006-03-10 2007-10-18 Ist Corp 発熱定着ベルト及びその製造方法並びに画像定着装置
JP2009109997A (ja) * 2007-10-12 2009-05-21 Ist Corp 画像定着装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9931793B2 (en) 2014-09-25 2018-04-03 Konica Minolta, Inc. Process of producing heating element
US9939764B2 (en) 2016-04-20 2018-04-10 Konica Minolta, Inc. Fixing belt, fixing device, and image forming apparatus

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