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JP6440531B2 - 電子写真用部材、及び、その製造方法 - Google Patents

電子写真用部材、及び、その製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真画像形成装置において用いられる電子写真用部材、及び、その製造方法に関する。この電子写真画像形成装置としては、複写機、プリンタ、FAX、及びこれらの機能を複数備えた複合機等を挙げることができる。
電子写真画像形成装置には、ゴム層にフッ素系樹脂が被覆されたローラ(例えば、定着ローラ)やベルト(例えば、定着ベルト)といった電子写真用部材が搭載されている。
このような電子写真用部材を管理するため、電子写真用部材にマーク部(例えば、製造番号などの文字列)を設ける(以下、マーキングとも呼ぶ)のが好ましい。
特許文献1では、ゴム層にマーキングを行った後、フッ素系樹脂を被覆させる方法を提案している。具体的には、ベンガラ色のゴム層に対しレーザー光を照射することによりマーキングを行っている。その結果、マーク部が黒くなることから、周囲の明るいベンガラ色に対しマーク部が視認し易い状態となる。
特開2005−338350号公報
しかしながら、暗い色(例えば、黒色)のゴム層を用いる場合、特許文献1の手法では、マーク部が視認し難くなってしまう。
そこで、本発明の目的は、マーク部の視認性が良好な電子写真用部材、及び、その製造方法を提供することにある。
第1の発明は、L*a*b*色空間におけるL*の値が15以下のゴム層であって、35μm以上100μm以下の深さとなるようにマーク部が形成されたゴム層と、
光透過率が60%以上のフッ素系樹脂層と、
前記ゴム層と前記フッ素系樹脂層の間に介在する接着剤層であって、前記マーク部においてL*a*b*色空間におけるL*の値が60以上で、且つ、前記マーク部の周囲において厚さが3μm以上10μm以下となるように形成された接着剤層と、
を有することを特徴とするものである。
第2の発明は、L*a*b*色空間におけるL*の値が15以下のゴム層に、35μm以上100μm以下の深さとなるようにマーク部を形成する工程と、
前記ゴム層の外周面にL*a*b*色空間におけるL*の値が60以上の接着剤を塗布する工程と、
前記ゴム層の外周面に光透過率が60%以上のフッ素系樹脂チューブを被覆する工程と、
前記ゴム層と前記フッ素系樹脂チューブの間に介在する接着剤の厚さが前記マーク部の周囲において3μm以上10μm以下となるように扱く工程と、
前記ゴム層と前記フッ素系樹脂チューブの間に介在する接着剤を硬化させる工程と、
を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、マーク部の視認性が良好な電子写真用部材、及び、その製造方法を提供することができる。
画像形成装置の概略断面図である。 定着装置の概略断面図である。 定着ベルトの模式図である。 定着ベルトの模式図である。 定着ベルトの層構成を示す模式図である。 リングコート法による塗工装置の模式図である。 定着ベルトの製造工程を示す模式図であり、(A)はゴム塗工してから接着剤塗布までの工程を示し、(B)はチューブ挿入から製品長にカットするまでの工程を示している。
本発明に係る電子写真用部材、及び、その製造方法について、以下、詳細に説明する。
なお、以下では、電子写真用部材として、電子写真画像形成装置に搭載されている定着装置に用いられる定着ベルトを例に詳細に説明するが、このような例にのみ限定されない。例えば、電子写真用部材として、定着装置に用いられる定着用部材である、定着ローラ、加圧ベルト、加圧ローラであっても構わない。また、本発明の思想の範囲内において、種々の構成を他の構成に置き換えることが可能である。
(1)画像形成装置
まず、電子写真画像形成装置(以下、単に画像形成装置と呼ぶ)の全体構成について説明する。
図1は、画像形成装置の概略断面図である。101は感光体(像担持体)であり、矢印方向に所定のプロセス速度(周速度)で回転駆動される。電子写真プロセスを用いてトナー像を形成する装置として、感光体101の周囲に、帯電装置102、レーザー光源110、レーザー光学系109、現像装置104(104Y〜104K)が配置されている。また、感光体101の周囲にクリーニング装置107が配置されている。
次に、電子写真プロセスの流れについて説明する。感光体101は帯電装置である帯電ローラ102により所定の極性(本例では負極性)に一様に帯電される。次いで、帯電された感光体101は、入力された画像情報(原稿画像の情報)に基づきレーザー光源110から出射されたレーザー光103がレーザー光学系110を経由して照射(画像露光処理)される。レーザー光源110は、画像情報に基づき変調(オン/オフ)したレーザー光103を出射して感光体101を走査露光する。
その結果、感光体101には画像情報に対応した静電潜像が形成される。そして、感光体101に形成された静電潜像は、現像装置104によりトナーを用いて可視像化される。具体的には、現像装置104Yによりイエロートナー像が形成され、このイエロートナー像は1次転写部T1において感光体101から中間転写体105へ1次転写される。なお、1次転写後、感光体101に残留するトナーはクリーニング装置107によりクリーニングされる。
上記のような帯電・露光・現像・一次転写・クリーニングのプロセスサイクルが、マゼンタトナー像(現像装置104Mが作動)、シアントナー像(現像装置104Cが作動)、ブラックトナー像(現像装置104Kが作動)を形成すべく、同様に繰り返される。
このようにして中間転写体105上に順次重ねて転写された4色のトナー像は、二次転写部T2において、記録材Pに一括して2次転写される。このとき、中間転写体105に対向配置された転写ローラ106には正極性の電圧が印加される。2次転写後、中間転写体105に残留するトナーはクリーニング装置108によりクリーニングされる。
なお、このクリーニング装置108は、中間転写体105に対し接離可能とされており、中間転写体105をクリーニングする時に限り中間転写体105に接触した状態となるように構成されている。また、転写ローラ106も、中間転写体105に対し接離可能とされており、2次転写時に限り中間転写体105に接触した状態となるように構成されている。
そして、2次転写部T2を通過した記録材Pは、定着装置(画像加熱装置)100の定着ベルト1と加圧ローラ6(図2)により熱と圧を受けて、その上に担持したトナー像の定着処理(画像加熱処理)を受ける。そして、定着処理を受けた記録材Pは、機外に排出されて、一連の画像形成動作が終了する。
本例では、この定着装置100に具備された定着ベルト1が電子写真用部材として機能する。
(2)定着装置
図2は、定着装置100の概略断面図である。
1は、電子写真用部材としてのエンドレス状の定着ベルト(定着回転体)である。
6は、定着ベルト1との間でニップ部14を形成するための加圧ローラ(加圧回転体)である。この加圧ローラ6は、金属製の芯金上に、厚み約3mmのシリコーンゴム弾性層、さらに厚み約40μmのPFA樹脂チューブが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ6の芯金の長手方向の両端部は、装置フレーム13に回転可能に軸支されている。
この加圧ローラ6が駆動モータにより矢印方向に回転駆動されると、これと圧接された関係にある定着ベルト1は加圧ローラ6に従動回転する。また、定着ベルト1は、その内面に潤滑剤が塗布されており、ホルダ4との間の摺動性が確保されている。
2は、定着ベルト1を介して記録材Pを加熱するための定着ヒータである。この定着ヒータ2は、アルミナの基板と、この上に、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10μm程度の厚さの膜状に塗布された抵抗発熱体を有している。さらに、この上に、耐圧ガラスによるガラスコートが施された、セラミックヒータとされている。また、この定着ヒータ2は、定着ベルト1を加圧ローラ6に向けて押圧する押圧部材としての機能も有している。
4は、定着ヒータを保持するホルダであり、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されている。5は、ホルダ4をバックアップする金属ステイ5であり、その長手方向の両端部は加圧機構により総圧313.6N(32kgf)の力で加圧ローラ6に付勢される。
3は、定着ヒータ2の温度を検出する温度センサであり、A/Dコンバータ9を介して制御部(CPU)10に接続されている。温度センサ3はこの制御部10へ温度検出信号を出力する。一方、制御部10は、温度センサ3からの出力を所定の周期でサンプリングし、このように得られた温度情報を温度制御に反映させる構成となっている。つまり、制御部10は、温度センサ3の出力を基に、ヒータ駆動回路11によって定着ヒータ2の温度が目標温度となるように、定着ヒータ2への通電を制御する役割を果たしている。
7は、記録材Pをニップ部14に向けて案内するガイドである。8は、定着処理直後の記録材Pを搬送する搬送ローラ対である。
(2−1)定着ベルト
図3は、定着ベルト1を示す模式図である。
1bは円筒状基体であり、1bは円筒状基体1bの内周面に配された内面摺動層1aである。ここで、内面摺動層1aは定着ヒータ2との間の摺動性を向上させるために設けられている。なお、摺動性を特に向上させる必要がない場合には、内面摺動層は省略され得る。
1dは、円筒状基体1bの外周面を被覆したシリコーンゴム弾性層(以下、単に、ゴム層あるいは弾性層と呼ぶ)であり、プライマー層1cを介して配されている。ゴム層1dには、レーザーマーキング処理(熱処理)によりマーク部(凹部とも呼ぶ)1Lが形成されている。このマーク部は、定着ベルト1を管理するための文字/記号、具体的には、製造番号(管理番号)を意味しており、本例では、「Lot:ABCDE」と刻印されている。
なお、このマーク部1Lは、製造番号の他に、製造/組立て時において組み込み方向を示す矢印や、組み込み手順を示す絵など、操作者/組立て者に対して何らかの意図/指示を示す目的であれば、上述の例だけに限定されない。
1fは、フッ素系樹脂層(離型層)であり、マーク部1Lが形成されたゴム層1dの外周面に白色系の接着剤層1eを介して配されている。
以下、定着ベルト1の各層について詳細に説明する。
(2−1−1)円筒状基体
定着ベルト1には耐熱性が求められる為、円筒状基体1bは、耐熱、耐屈曲性に配慮された金属製の基体(金属基体とも呼ぶ)を用いるのが好ましい。ここで、樹脂製ではなく金属製の基体を採用する理由は、後述するレーザー光によるマーキング処理を施す際に、定着ベルト1に貫通穴があいてしまうのを防止する為である。
この金属基体としては、特開2002−258648号公報や特開2005―121825号公報に記載のように、ニッケル電鋳を用いることができる。また、耐熱性の樹脂基体としては、特開2005―300915号公報や特開2010−134094号公報に記載のように、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などを用いることが出来る。
本例では、円筒状基体として、ニッケル−鉄合金からなる、内径φが30mm、厚みが40μm、長さが400mmの金属基体を用いた。
(2−1−2)内面摺動層
内面摺動層1aとしては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。特に、製造の容易さ、耐熱性、弾性率、強度等の面から、ポリイミド樹脂が好ましい。ポリイミド樹脂は、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液により形成される。詳細には、ポリイミド前駆体溶液を、円筒状基体1bの内面に塗工、乾燥、加熱し、脱水閉環反応させることで形成することができる。
塗工方法としては、リングコート法を採用している。内面塗工された円筒状基体1bを、例えば60℃の熱風循環炉に30分間に亘り放置乾燥後、円筒状基体の疲労強度を下げない温度範囲である200℃〜240℃の熱風循環炉内に10〜60分間に亘り放置焼成する。その結果、脱水閉環反応によりポリイミド内面摺動層を形成することができる。
(2−1−3−1)ゴム層
シリコーンゴム弾性層1dは、記録材を構成する紙繊維の凹凸に追従できるよう柔軟性を持たせるために設けられている。また、定着ベルト1の機能としては、ニップ部14において、記録材(トナー像)に対し十分な熱量を遅滞なく供給することが求められている。そこで、弾性層の熱浸透率(b=(λ・Cp・ρ)0.5)が、即ち、熱伝導率と体積熱容量を高くすることで、向上されている。
そこで、本例では、定着ベルト1の層構成を示す図5のような、柔軟性と熱供給能力を発現させるゴム層としている。具体的には、付加硬化型シリコーンゴムにより構成されたベース材1daに、炭素(カーボン)製の繊維(以下、炭素繊維)1dcと無機フィラー1dbを配合させ硬化させたシリコーンゴム弾性層としている。
ベース材1daである付加硬化型シリコーンゴムには、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれている。ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは白金化合物の触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる。
炭素繊維1dcと無機フィラー1dbは、熱伝導率、熱容量、柔軟性、などのバランスを取って配合される。無機フィラー1dbは、配合量を多くするほど、熱伝導率、熱容量は向上するものの、柔軟性が悪化する傾向がある。そのため、柔軟性を失わないために炭素繊維1dcで無機フィラー1dbの間に伝熱パスを形成し、炭素繊維1dcと無機フィラー1dbの総量に対するベース材1daの比率を多くする。その結果、柔軟性とのバランスがとれたゴム層1dとすることができる。
炭素繊維1dcとしては、カーボンファイバーやカーボンナノチューブが好ましく、本例では、カーボンファイバーを用いている。
このように炭素繊維1dcを含有させることで、ゴム層の明度(L)は、15以下となる。この明度(L)は、CIE Lab(L表色系)色空間において、定義されるものである。対象物間のL(明度)、a(赤‐緑軸の色相)、b(黄‐青軸の色相)のそれぞれの差分をΔL、Δa、Δbとした場合に、色差は(ΔL*2+Δa*2+Δb*21/2と定義されている。この色差が大きいほど視認性が良くなる傾向となる。また、この明度(L)は、クオリティー・エンジニアリング・アソシエイツ(QEA)社製のPIASにより測定することができる。
無機フィラー1dbとしては、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、シリカ(SiO)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)が好ましい。本例では、アルミニウム(Al)を用いている。
なお、 無機フィラー1dbは単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。無機フィラー1dbの平均粒径は取り扱い上、および分散性の観点から1μm以上50μm以下が好ましい。また、形状は球状、粉砕状、板状、ウィスカー状などが用いられるが、分散性の観点から球状のものが好ましい。
以上の理由から、シリコーンゴム弾性層1dの厚さは、100μm以上500μm以下とするのが好ましい。更には、シリコーンゴム弾性層1dの厚さは、200μm以上400μm以下とするのが好ましい。
(2−1−3−2)ゴム層の塗工方法
図6は、円筒状基体1b上(基体上)にシリコーンゴム弾性層1dを塗工する装置を示したものである。本例では、塗工方法としてリングコート法を採用している。図7の(A)の1つ目の工程に相当する。
付加硬化型シリコーンゴムと無機フィラーとが配合された付加硬化型シリコーンゴム組成物を、モータをオンすることにより、シリンダーポンプ57に充填する。このポンプ57に充填された付加硬化型シリコーンゴム組成物は、圧送チューブ56を経由して塗工ヘッド54に向けて圧送される。そして、付加硬化型シリコーンゴム組成物は、塗工ヘッド54の内側に配置された塗工液供給ノズル53から円筒状基体1bの外周面に塗工される。
ここで、円筒状基体1bは内部に挿入された円筒状芯金51と一体化されている。つまり、塗工液の供給動作と並行して、円筒状芯金51をモータにより回転させることによって円筒状基体1bを回転させる。さらに、モータによりスライダ52によって右方向(図6)へ一定速度で、円筒状芯金51とともに円筒状基体1bをスライド移動させる。その結果、付加硬化型シリコーンゴム組成物が円筒状基体1bの全域に亘り塗工され、塗膜が形成される。
この塗膜の厚みは、塗工液供給ノズルと円筒状基体1bとのクリアランス、シリコーンゴム組成物の供給速度、円筒状基体1bの移動速度によって制御することが出来る。本例では、塗工液供給ノズルと円筒状基体1bとのクリアランスを400μm、シリコーンゴム組成物の供給速度を2.8mm/s、円筒状基体20bの移動速度を30mm/sとし、300μmのシリコーンゴム組成物層55を得た。
円筒状基体1b上に形成された付加硬化型シリコーンゴム組成物層55は、電気炉において一定時間に亘り加熱して、架橋反応(硬化)を進行させることにより、シリコーンゴム弾性層1dとすることができる。
なお、円筒状基体1bとシリコーンゴム弾性層1dの接着性向上のため、円筒状基体1bには、あらかじめプライマー処理(接着剤が塗布)されていることが望ましい。使用されるプライマー(接着剤)1cとしては、シリコーンゴム弾性層1dに比べて円筒状基体1bとの濡れ性が良いことが求められる。そこで、プライマー1cとしては、例えば、ヒドロシリル系(SiH系)シリコーンプライマー、ビニル系シリコーンプライマー、アルコキシ系シリコーンプライマーなどが挙げられる。本例では、シリコーンプライマーを用いた。プライマー層1cの厚みとしては、ムラを少なくしつつ、接着性能を発揮する程度の量が良く、0.5〜5.0μmとするのが好ましい。
(2−1−3−3)ゴム層へのマーキング処理
本例では、定着ベルト1の管理等を行うために目視され得るマーク部(凹部)1Lをゴム層1dに形成している。そのため、本例では、レーザー光を用いたマーキング処理を行っている。図7の(A)の2つ目の工程に相当する。
このレーザー光によるマーキング処理は、刃物などを用いてマーキング処理する手法に比べて、消耗部品の交換が不要であるため、生産性に優れている。また、対象物に接触せずに加工することができるため、対象物に押圧による変形を生じさせることがないといった点で有利である。レーザーとしては、YAGレーザー、YAVOレーザー、COレーザーなどを用いることができる。
シリコーンゴム弾性層1dの周面にレーザー照射を行うことによって、マーク部1Lの深さを、35μm以上100μm以下とするのが好ましい。更には、マーク部1Lの深さを、50μm以上とするのが好ましい。
これは、マーク部1Lの深さが35μm未満となると、後述する白色系の接着剤1eがほとんど入り込まなくなり、マーク部1Lの視認性が低下してしまうからである。一方、マーク部(凹部)1Lの深さが100μmを超えると、フッ素系樹脂層1fとの間に介在する接着剤1eの扱き工程において、凹部とその周囲との段差により、凹部に残留する空気を完全に扱き出すことができなくなるためである。その結果、ゴム層1dとフッ素系樹脂層1fとの間に気泡が残ってしまう恐れがあるためである。
以上から、本例では、波長が10.6μm、出力20W、発信周波数25kHzのCOレーザーを用いている。また、マーク部1Lを構成する文字の深さが50μm、フォントサイズが3×3mm(1文字)となるように構成されている。
(2−1−4)接着剤層
接着剤層1eは、シリコーンゴム弾性層1dとフッ素系樹脂層1fであるフッ素系樹脂チューブとの間に介在し、互いを固定させる役割を果たすものである。
硬化されたシリコーンゴム弾性層1dに、接着剤を塗布することにより接着剤層1eが形成される。図7の(A)の3つ目の工程に相当する。
そして、接着剤層1eが形成されたゴム層1dに対し、フッ素系樹脂チューブ1fが被覆され、ゴム層1dとフッ素樹脂チューブ1fとの間に存在する接着剤を扱くことにより、接着層1eの厚さが、全域に亘り、ほぼ一様となる。この扱き工程は、図7の(B)の7つ目の工程に相当する。
このように、図3に示すように、扱き工程後の接着剤層1eの厚さX(マーク部1Lの周囲、本例では、マーク部1L以外の領域の厚さ)は、3μm以上10μm以下とするのが好ましい。なお、マーク部1Lを構成する凹部には、隙間が埋まるように、接着剤が入り込んでいる。言い換えると、レーザーマーキング処理によって形成された凹部1Lに接着剤1eが入り込むように塗布する。
ここで、接着剤層1eの厚さをXとすべき領域であるマーク部1Lの周囲とは、マーク部1Lが文字で構成されている場合、1文字に外接する正方形の領域(例えば、図3の点線で示した「C」を囲む領域)が少なくとも含まれる領域を意味している。
接着剤層1eを構成する接着剤としては、白色系の接着剤である付加硬化型シリコーンゴム接着剤を用いている。具体的には、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、ビニル基に代表される不飽和炭化水素基を有するオルガノポリシロキサンと、ハイドロジェンオルガノポリシロキサンおよび架橋触媒としての白金化合物を含有する。そして、付加反応により硬化する。
また、接着剤層1eを構成する接着剤は、レーザーマーキング処理によって形成された凹部1Lに入り込ませて、カーボンを含有した黒色のシリコーンゴム弾性層1dに対し、視認性を確保できるようにするため白色系のものとなっている。具体的には、明度(L)が60以上となっている。この明度(L)は、ゴム層1dの明度(L)と同じ指標であり、同様な装置を用いて測定することができる。
このように、本例では、シリコーンゴム弾性層1dはカーボンが含有されていることから本来のシリコーンゴムの色(ベンガラ色)に比べ、暗い色、具体的には、黒色となり、明度(L)が低くなっている(明度(L)が15以下)。そのため、背景色をシリコーンゴム弾性層1dとした場合は、マーク部(文字部)1LがL色空間の明度(L)が大きい白色の文字部(明度(L)が60以上)とすれば、色差(dE)が大きくなり、マーク部1Lの視認性が飛躍的に向上する。
本例では、マーク部1Lの視認性を良好にすべく、ゴム層1dと接着剤層1eの明度(L)の差を少なくとも45以上とするのが好ましい。
接着剤に含まれる着色剤としては、白色系顔料が好ましく、酸化チタン(チタン白)、亜鉛華(亜鉛白)、リトポン、鉛白を用いることができる。
本例では、以上に挙げた条件を満たす接着剤として、付加硬化型シリコーンゴム接着剤『DOW CORNING(R) SE 1819 CV A/B(東レ・ダウコーニング製)』を用いた。
(2−1−5)フッ素系樹脂層
本例では、フッ素系樹脂層(離型層)1fとして、フッ素系樹脂チューブを用いている。フッ素系樹脂チューブとしては、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)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)を用いることが好ましい。本例では、成形性やトナー離型性の観点からPFAを用いた。
フッ素系樹脂層1fの厚みは、50μm以下とするのが好ましい。ゴム層1dに積層した際に、下層のゴム層1dの弾性を維持し、定着ベルト1としての表面硬度が高くなり過ぎることを抑制できるからである。フッ素系樹脂チューブ1fの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させるのが好ましい。
また、フッ素系樹脂層1fの光透過率(可視光透過率)は、60%以上のものを用いるのが好ましい。これは、下層に位置するマーク部1Lの視認性を阻害させないためである。この光透過率は、紫外可視近赤外(UV−Vis−NIR)分光光度計で測定することができる。また、光透過率(可視光透過率)が60%以上であるということは、得られたスペクトルデータにおいて、380nm〜750nmの波長領域の全域において透過率が60%以上になっていることを意味する。
(3)定着ベルトの製造工程
図7の(A)と(B)は、定着ベルトを製造する流れを示す図である。図7において、上側に示されている(A)の3つの工程はゴム層1dを塗工してから接着剤1eを塗布するまでの工程を示し、下側に示されている(B)の9つの工程はフッ素系樹脂チューブ1fを被覆してから製品長にカットするまでの工程を示している。
図7の(A)の3つの工程は、上述した通りである。以下、図7の(B)の9つの工程について、詳述する。本例では、フッ素系樹脂チューブ1fを拡張させた状態にして、ゴム層1dの外側から被覆する方法(拡張被覆法)を用いている。
図7の(B)の1つ目の工程では、ゴム層1dが積層された円筒状基体1bの外径よりも大きな内径を有する金属製の拡張型Kにフッ素系樹脂チューブ1fを配置し、フッ素系樹脂チューブ1fの長手方向両端を保持部材KuとKlを用いて保持する。
2つ目の工程では、フッ素系樹脂チューブ1fの外表面と拡張型K内面の隙間部分を真空状態(大気圧に対して負圧)にする。真空(5kPa)になったことでフッ素系樹脂チューブ1fが径方向へ拡張され、フッ素系樹脂チューブ1fの外表面が拡張型Kの内面に密着する。
3つ目の工程では、図7の(A)の3つの工程で形成された中間製造物、つまり、ゴム層1dが積層された円筒状基体1bを、拡張型K内に挿入する。ゴム層1dの外面には、付加硬化型シリコーンゴム接着剤1eが均一に塗布されており、凹部1Lにも付加硬化型シリコーン接着剤が入り込んでいる。
4つ目の工程では、ゴム層1dが積層された円筒状基体1bが拡張されたフッ素系樹脂チューブ1fの内側に配置された後、フッ素系樹脂チューブ1fの外面と拡張型Kの内面との間の隙間部分の真空状態(大気圧に対して負圧)を解除する。
真空状態が解除されることで、フッ素系樹脂チューブ1fは、ゴム層1dが積層された円筒状基体1bの外径とほぼ同じ大きさまで拡径が解かれ、フッ素系樹脂チューブ1fとゴム層1dは互いに密着した状態となる。
5つ目の工程では、フッ素系樹脂チューブ1fを所定の伸張率となるまでその長手方向へ伸張させる。フッ素系樹脂チューブ1fが伸張される際、フッ素系樹脂チューブ1fとゴム層1dとの間に介在する接着剤1eが潤滑剤の役目を果たし、フッ素系樹脂チューブ1fをスムーズに伸張させることができる。本例では、フッ素系樹脂チューブ1fの長手方向の伸張率は8%である。このように、フッ素系樹脂チューブ1fを長手方向に伸張することで、定着装置において使用している間にフッ素系樹脂チューブ1fに皺が生じ難くなり、耐久性の高い定着ベルトとすることができる。
6つ目の工程では、フッ素系樹脂チューブ1fには元の長さに戻ろうとする力が働いていることから、フッ素系樹脂チューブ1fの外側からヒータを内蔵した金属塊Mにより押圧しつつ加熱することで仮固定する。押圧/加熱時の金属塊Mの温度は200℃、押圧/加熱時間は20秒とした。
7つ目の工程では、ゴム層1dとフッ素系樹脂層1fとの間に介在する潤滑剤1eの余剰分を扱き出す。このような扱き工程を経て、接着剤層1eの厚さX(図3)が、3μm以上10μm以下の範囲内の厚さとなる。
8つ目の工程では、電気炉において、所定の時間に亘り加熱する。その結果、接着剤が硬化し、接着剤層1eとなる。
最後の工程では、定着ベルト1を所望の長さに切断する。
以上の工程を経て、定着ベルト1が製造される。
以下、実施例1、2、比較例を用いて、本例の効果について検証する。
ポリイミド前駆体溶液として、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体のN−メチル−2−ピロリドン溶液を用意した。この前駆体溶液を、ニッケル−鉄合金からなる内径φ30mm、厚み40μm、長さ400mmの円筒状基体1bの内面に塗工し、200℃で20分間に亘り焼成することで、イミド化させ、厚み20μmの内面摺動層1aを形成した。
円筒状基体1bの表面にはヒドロシリル系のシリコーンプライマー『信越化学製;DY39−051 A/B』を塗工し、200℃にて5分間に亘り焼成した。
その外側に、300μmの厚さの付加硬化型シリコーンゴム(ゴム層1d)を塗工し、200℃にて30分間に亘り焼成した。この付加硬化型シリコーンゴムは、付加硬化型シリコーンゴム原液(商品名:SE1886;東レ・ダウコーニング株式会社製の「A液」及び「B液」の等量混合液)に対し、無機充填剤と炭素繊維を配合したものである。具体的には、無機充填剤として高純度真球状アルミナ(商品名:「アルナビーズCB−A25BC」;昭和タイタニウム株式会社製)を用い、硬化後のゴム層1dを基準として体積比率で25%になるように配合した。その後、さらに、気相成長法により製造された炭素繊維(商品名:「VGCF−S」;昭和電工株式会社製)を体積比率で2.0%となるように加えて混練した。ゴム層1dの明度(L)は、炭素繊維を配合したことにより、5となっている。
室温まで冷却した後、得られたゴム層1dの非画像領域となる部位(ゴム層の長手方向一端部の近傍)にマーク部1Lを形成するために、KEYENCE製のML−G9300を用いてレーザーを照射した。その結果、マーク部1Lの深さが50μmとなる。
更に、白色顔料があらかじめ配合されており、明度(L)が80〜95程度である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)を用意し、これを塗布した。
接着剤層1eを構成する接着剤の厚さは、およそ10μm程度となるように略均一に塗布した。
次いで、フッ素系樹脂層1fとして、長さ400mm、内径29mm、厚み25μm、のフッ素系樹脂チューブを用意し、これを積層した。ここで用いたフッ素系樹脂チューブは、原料にフッ素系樹脂ペレット(商品名:テフロンPFA451HPJ;三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)を用いて、押出成型法によって成形されたものである。また、フッ素系樹脂層1fの光透過率(可視光透過率)は、70%となっている。
その後、フッ素系樹脂チューブ1fの上から均一に扱くことにより、余剰の接着剤1eを除去し、接着剤層1eの厚さが十分に薄くなるようにした。そして、200℃に設定された電気炉にて1時間に亘り加熱することで接着剤を硬化させてフッ素系樹脂チューブ1fをゴム層1dに接着固定した。
その結果、ゴム層1dと接着剤1eの明度(L)の差が、少なくとも75以上となっている。このように、マーク部1Lが背景の黒色に対し白色となっており、さらに、フッ素系樹脂層1fの光透過率が高くなっていることから、マーク部1Lの視認性が非常に優れた定着ベルト1を得ることができた。
本例では、使用する接着剤1eを透明の付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1740;東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)に顔料であるアルミナを5wt%配合させたものを用いた。これ以外の構成は、実施例1と同様である。
このように、アルミナを配合させたことで、接着剤は桃色となり、明度(L)が60〜75程度となる。つまり、ゴム層1dと接着剤1eの明度(L)の差が、少なくとも55以上となっている。このような接着剤1eを用いたとしても、マーク部1Lが背景の黒色に対し桃色となっており、さらに、フッ素系樹脂層1fの光透過率が高くなっていることから、マーク部1Lの視認性が優れた定着ベルト1を得ることができた。
比較例
図4を用いて比較例について説明する。図4は定着ベルトの模式図を示したものである。
本比較例では、使用する接着剤1eを透明の付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1740;東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)に顔料であるベンガラを5wt%配合させたものを用いた。これ以外の構成は、実施例1と同様である。
このように、ベンガラを配合させたことで、接着剤は赤褐色となり、明度(L)が25〜40程度となる。その結果、ゴム層1dと接着剤1eの明度(L)の差は、20〜35となっている。
本比較例の場合、図4に示すように、マーク部1Lが背景の黒色に対し赤褐色となっていることから、明度(L*)の差が小さくなり、マーク部1Lを構成する文字の判別が困難な状態となっている。
以上、実施例1、2、比較例の検証結果をまとめたものを表1に示す。
このように、実施例1、2では、暗い(黒色の)ゴム層1dを用いた際、マーク部1Lがその周囲に対して明るく見えるようになり(高コントラスト)、視認性が向上している。一方、比較例では、暗い(黒色の)ゴム層1dを用いた際、マーク部1Lがその周囲に対し明るく見えず(低コントラスト)、視認性に難がある。
1 定着ベルト(電子写真用部材)
14 ニップ部
t トナー像
P 記録材
1a 内面摺動層
1b 円筒状基体
1c プライマー層
1d ゴム層
1da ベース材
1db 無機フィラー
1dc 炭素繊維(カーボン)
1e 接着剤層
1f フッ素系樹脂層
1L マーク部
100 定着装置
K 拡張型

Claims (12)

  1. L*a*b*色空間におけるL*の値が15以下のゴム層であって、35μm以上100μm以下の深さとなるようにマーク部が形成されたゴム層と、
    光透過率が60%以上のフッ素系樹脂層と、
    前記ゴム層と前記フッ素系樹脂層の間に介在する接着剤層であって、前記マーク部においてL*a*b*色空間におけるL*の値が60以上で、且つ、前記マーク部の周囲において厚さが3μm以上10μm以下となるように形成された接着剤層と、
    を有することを特徴とする電子写真用部材。
  2. 前記マーク部の深さは50μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用部材。
  3. 前記ゴム層にはカーボンが含有されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  4. 前記接着剤層には白色系顔料が含有されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  5. 金属製の基体を有し、前記ゴム層は前記基体上に設けられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  6. 前記電子写真用部材は、記録材にトナー像を定着するための回転体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  7. 前記接着剤層は、前記マーク部において前記マーク部の深さ方向に介在することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  8. L*a*b*色空間におけるL*の値が15以下のゴム層に、35μm以上100μm以下の深さとなるようにマーク部を形成する工程と、
    前記ゴム層の外周面にL*a*b*色空間におけるL*の値が60以上の接着剤を塗布する工程と、
    前記ゴム層の外周面に光透過率が60%以上のフッ素系樹脂チューブを被覆する工程と、
    前記ゴム層と前記フッ素系樹脂チューブの間に介在する接着剤の厚さが前記マーク部の周囲において3μm以上10μm以下となるように扱く工程と、
    前記ゴム層と前記フッ素系樹脂チューブの間に介在する接着剤を硬化させる工程と、
    を有することを特徴とする電子写真用部材の製造方法。
  9. 前記ゴム層に深さが50μm以上となるように前記マーク部を形成することを特徴とする請求項8に記載の電子写真用部材の製造方法。
  10. 前記ゴム層にレーザー光を照射することにより前記マーク部を形成することを特徴とする請求項又はいずれか一項に記載の電子写真用部材の製造方法。
  11. 金属製の基体上にL*a*b*色空間におけるL*の値が15以下の前記ゴム層を形成する工程を有することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  12. 前記電子写真用部材は、記録材にトナー像を定着するための回転体であることを特徴とする請求項乃至11のいずれか一項に記載の電子写真用部材の製造方法。
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