CN105074582B - 电子照相用定影构件、定影设备和电子照相图像形成设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种电子照相用定影构件,其具有其中使用加成固化型硅橡胶粘接剂使氟树脂层粘接至固化硅橡胶层上的构造,并且能够更稳定地维持固化硅橡胶层的弹性并且提供具有稳定的品质的电子照相图像。根据本发明的电子照相用定影构件包括基材、固化硅橡胶层和粘接至固化硅橡胶层的氟树脂层。该电子照相用定影构件的特征在于:如果Hμ0为构成固化硅橡胶层的固化硅橡胶的显微硬度和Hμ1为在甲基氢硅油中浸渍24小时后固化的固化硅橡胶的显微硬度,Hμ1/Hμ0为1.5‑5.0(包括),并且固化硅橡胶层包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。
Description
技术领域
本发明涉及用于如复印机和激光束打印机等电子照相图像形成设备的加热定影设备的定影构件,和具有所述定影构件的定影设备。
背景技术
一般地,用于电子照相系统的加热定影设备中,如一对加热辊和辊、膜和辊以及带和辊等旋转构件彼此压接。当将保持由未定影的调色剂形成的图像的被记录材料引入至旋转构件之间形成的压接部位时,将被记录材料上的未定影的调色剂加热熔融,从而使图像定影在被记录材料上。与被记录材料上保持的调色剂接触的旋转构件称为定影构件,并且根据其形态称作定影辊、定影膜或定影带。
作为此类定影构件,已知其中在由金属或耐热性树脂等制成的基材上配置具有耐热性的固化硅橡胶层的构件,并且介由之间插置的加成固化型硅橡胶粘接剂用氟树脂覆盖。对于固化型硅橡胶层的形成,从加工性的观点,通常使用加成固化型硅橡胶组合物。
使用加成固化型硅橡胶组合物形成的固化硅橡胶层具有有碳-碳键的交联结构,所述有碳-碳键的交联结构通过加成固化型硅橡胶组合物中的不饱和脂肪族基团与键合至硅的活性氢基(Si-H基)借助加热的加成反应而构建。固化硅橡胶层具有此类交联结构,从而显示优异的弹性。具有以上构造的定影构件利用固化硅橡胶层的优异的弹性,不过度挤压调色剂图像,通过将调色剂图像包入而使其熔融。因此,定影构件具有防止图像位移和渗开以改进混色性的效果。
然而,当在定影过程中通过如加热器等热源长时间加热具有使用加成固化型硅橡胶组合物形成的固化硅橡胶层的定影构件时,可以使固化硅橡胶层中的交联结构的碳-碳键断开,从而使固化硅橡胶层的经时弹性劣化。此类现象称为固化硅橡胶的老化现象。
在具有固化硅橡胶层的定影构件中,使用时弹性变形的程度由此可以经时地变化,从而导致电子照相图像的品质经时的变化。定影构件具有抑制固化硅橡胶层的弹性的变化,以确保稳定的图像品质的重要问题。
针对此类问题,专利文献1公开了使不饱和脂肪族基团存在于固化硅橡胶层中是有效的。其原因是因为,即使固化硅橡胶层中的碳-碳键断开,不饱和脂肪族基团也存在于固化硅橡胶层中,以进行自由基加成反应,从而再一次构建交联结构以抑制固化硅橡胶层的弹性的劣化。
专利文献1中公开的定影构件具有其中使用加成固化型硅橡胶粘接剂以将氟树脂层粘接至固化硅橡胶层上的构造。然后,在定影构件的制造过程中用紫外线照射定影构件中固化硅橡胶层的表面。由此,固化硅橡胶层的表面可以具有提高的交联度,并且可以形成致密的结构。因此,可以抑制用其涂布固化硅橡胶层的表面的具有活性氢基的加成固化型硅橡胶粘接剂渗透至固化硅橡胶层中。结果,可以抑制固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团与加成固化型硅橡胶粘接剂中的活性氢基的反应,并且固化硅橡胶层中可以存在大量的不饱和脂肪族基团。
引文列表
专利文献
专利文献1:日本专利No.4597245
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,根据专利文献1的定影构件的固化硅橡胶层中存在不饱和脂肪族基团。因此,可以充分抑制在定影构件长期使用时固化硅橡胶层的弹性的劣化。
本发明人已经对根据专利文1的具有其中使用加成固化型硅橡胶粘接剂以将氟树脂层粘接至固化硅橡胶层上的构造的定影构件进行了进一步的研究。
结果,发现即使在设置有包含不饱和脂肪族基团的固化硅橡胶层的定影构件中,在使用初始阶段有时已经导致弹性劣化。认为其原因是因为在使用的初期时,与通过固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的自由基加成反应的交联结构的构建相比,固化硅橡胶层的交联结构的断开更显著地发生,从而引起固化硅橡胶层的弹性的劣化。
为了使电子照相图像的品质进一步稳定化,本发明人已经认识到需要克服在定影构件的使用初始阶段此类固化硅橡胶层的弹性的劣化。
本发明的目的是提供一种具有粘接并固定在固化硅橡胶层上的氟树脂层的定影构件,其中可以抑制在使用初始阶段固化硅橡胶层的弹性的变化。
此外,本发明的目的是提供稳定地提供高品质电子照相图像的定影构件,以及具有所述定影构件的定影设备和电子照相图像形成设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一方面,提供一种电子照相用定影构件,其包括基材、固化硅橡胶层和粘接至固化硅橡胶层上的氟树脂层,其中:当,
构成固化硅橡胶层的固化硅橡胶的显微硬度指定为Hμ0,和
通过将固化硅橡胶在甲基氢硅油中浸渍24小时,然后使固化硅橡胶进一步固化获得的橡胶的显微硬度指定为Hμ1时,
Hμ1/Hμ0为1.5以上且5.0以下,
其中:
固化硅橡胶层包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。
发明的效果
本发明可提供一种电子照相用定影构件,其包括基材、固化硅橡胶层和粘接至固化硅橡胶层上的氟树脂层,其中可以更稳定地维持固化硅橡胶层的弹性。此外,本发明可提供可稳定地提供高品质电子照相图像的电子照相用定影构件、定影设备和电子照相图像形成设备。
附图说明
图1为根据本发明的定影构件的部分示意性截面图。
图2为根据本发明的在基材上形成固化硅橡胶层的步骤的一个实例的示意性说明图。
图3为根据本发明的在固化硅橡胶层上介由之间插置的加成固化型硅橡胶粘接剂层压氟树脂层的步骤的一个实例的示意图。
图4为其中使用根据本发明的带形状的电子照相用定影构件的加热定影设备的横向截面示意图。
图5为根据本实施方案的彩色激光打印机的示意性截面图。
图6为示出根据各实施例1和比较例1的定影带的加热时间与硬度差之间的关系的图。
图7为示出根据各实施例1和比较例2的定影带的加热时间与硬度差之间的关系的图。
具体实施方式
本发明人为了实现以上目的进行了各种研究。结果,发现当在通过在阻断氧的供给的情况下的氟树脂层而密封的固化硅橡胶层中包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体(下文中,也称为“锐钛矿型氧化钛晶体”)时,可以抑制在定影构件的使用初始阶段的弹性的变化。认为其原因是因为固化硅橡胶层中包含的锐钛矿型氧化钛晶体促进固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的自由基加成反应,从而使得新的交联结构在固化硅橡胶层中迅速构建。
具体地,使基材上的包含锐钛矿型氧化钛晶体的加成固化型硅橡胶组合物的涂膜固化,以形成固化硅橡胶层。其后,固化硅橡胶层的表面用加成固化型硅橡胶粘接剂来涂布并且将氟树脂管粘贴在其上,从而形成定影构件。
结果,确认,与不配混锐钛矿型氧化钛晶体的情况相比,固化硅橡胶层的弹性的劣化缓解。
本发明人如下推测在加热使用包含锐钛矿型氧化钛晶体的加成固化型硅橡胶组合物形成的固化硅橡胶层的初始阶段抑制弹性劣化的原因。
即,固化硅橡胶层中的锐钛矿型氧化钛晶体在定影构件使用时在加热环境下在固化硅橡胶层中产生过氧化物(ROOR)。本文中,“R”表示源自烃结构的基团(烷基等)。
在通过氟树脂层实质上阻断对固化硅橡胶层的氧的供给的环境下源自过氧化物的氧自由基(RO·)在此处几乎没有被氧捕捉,由此可以稳定地存在于固化硅橡胶层中。
因此,氧自由基促进固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的自由基加成反应,并且容易构建交联结构。结果,缓解在定影构件的使用初始阶段固化硅橡胶层的弹性的劣化。
(1)定影构件的构造概要
参考附图描述根据本发明的定影构件的构造的细节。
图1为根据本发明的电子照相用定影构件的部分的示意性截面图。图1中,附图标记1表示基材,附图标记2表示用其覆盖基材1的周面的固化硅橡胶层,和附图标记3表示氟树脂层。介由固化硅橡胶粘接层4使氟树脂层3固定在固化硅橡胶层2的周面。
(2)基材
作为基材1的材料,例如,使用如铝、铁、不锈钢或镍等金属或合金,或者如聚酰亚胺等耐热性树脂。当定影构件具有辊形状时,将芯轴用于基材1。芯轴的材料的实例包括如铝、铁和不锈钢等金属和合金。
当定影构件具有带形状时,基材1的实例包括电铸镍带和由聚酰亚胺等制成的耐热性树脂带。
(3)固化硅橡胶层及其生产方法
固化硅橡胶层2起到使定影构件承载弹性使得在定影时调色剂不被按压压碎的层的功能。为了发挥此功能,固化硅橡胶层2可以为加成固化型硅橡胶组合物的固化物。其原因是因为可以根据后述填料的种类及其添加量调节交联度,从而调节弹性。
加成固化型硅橡胶组合物通过将如填料等添加剂与加成固化型硅橡胶原液配混并分散来获得,并且使得通过如加热等手段进行伴随氢化硅烷化的交联反应,从而形成固化硅橡胶层。
(3-1)加成固化型硅橡胶原液
一般地,加成固化型硅橡胶原液由以下形成:使具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷、具有键合至硅的活性氢基的有机聚硅氧烷、作为交联催化剂的铂化合物和称为抑制剂的固化控制剂(抑制剂)。
具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷包括以下。
·具有选自由R1 2SiO表示的中间单元和R1R2SiO表示的中间单元组成的组的任意一种或两种中间单元,和R1 2R2SiO1/2表示的分子末端的直链状有机聚硅氧烷。
·具有选自由R1SiO3/2表示的中间单元和由SiO4/2表示的中间单元的任意一种或两种中间单元,和由R1 2R2SiO1/2表示的分子末端的支链状有机聚硅氧烷。
本文中,R1表示键合至硅原子的不包含不饱和脂肪族基团的一价未取代或取代的烃基。具体实例包括以下。
·烷基(例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基);
·芳基(苯基等);
·取代的烃基(例如,氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、3-氰基丙基和3-甲氧基丙基)。
特别是,从合成和操作容易并且获得优异的耐热性的观点,优选R1以50%以上的比例表示甲基,并且特别优选R1全部表示甲基。R2表示键合至硅原子的不饱和脂肪族基团,其实例包括乙烯基、烯丙基、3-丁烯基、4-戊烯基和5-己烯基,并且从合成和操作容易并且交联反应也容易进行的观点,R2可以表示乙烯基。
配混氧化钛晶体或导热性填料,从而导致加成固化型硅橡胶组合物的粘性增大,因此对于用作主剂(base agent)的具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷重要的是具有相对低的粘度,即,小分子量。有机聚硅氧烷为高分子化合物,因此其分子量难以完全指定,但可以使用通过尺寸排阻色谱法(GPC)测量的重均分子量(Mw)来确定的结构。具体地,重均分子量优选为150,000以下,进一步优选70,000以下。如果分子量超过上述值,则加成固化型硅橡胶组合物的结构粘性非常高,由此成型加工显著困难。
具有键合至硅的活性氢基的有机聚硅氧烷为借助铂化合物的催化作用通过与具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷组分中的烯基的反应形成交联结构的交联剂。键合至硅原子的氢原子数在一个分子中平均大于3个。
键合至硅原子的有机基团包括与具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷成分中的R1相同的范围内的未取代或取代的一价烃基。特别是,可以采用甲基,因为其容易合成和操作。
具有键合至硅的活性氢基的有机聚硅氧烷的分子量没有特别地限定。有机聚硅氧烷在25℃下的粘度优选在10mm2/s以上且100,000mm2/s以下、进一步优选15mm2/s以上且1000mm2/s以下的范围内。将粘度限定在上述范围内的原因是因为不会导致有机聚硅氧烷在贮存时挥发不能获得期望的交联度和期望的成型品的物理性质的情况,并且有机聚硅氧烷容易合成和操作,并且容易均匀地分散在体系中。
硅氧烷骨架可以为任意的直链状、支链状和环状,并且可以为其混合物。特别是,可以采用直链状硅氧烷骨架,因为其容易合成。活性氢基可以存在于分子中的任意的硅氧烷单元,但其至少一部分可以存在于如R1 2HSiO1/2等分子末端的硅氧烷单元中。
加成固化型硅橡胶原液优选为其中不饱和脂肪族基团的量基于1mol硅原子为0.1摩尔%以上且2.0摩尔%以下,特别优选0.2摩尔%以上且1.0摩尔%以下的溶液。
加成固化型硅橡胶原液可以以不饱和脂肪族基团中0.3以上且0.8以下的活性氢基的比例来配混。该比例的原因之一是因为当该比例为0.3以上时,可以构建其中可以充分地确保定影构件的固化硅橡胶层所需的弹性的交联结构。另一原因是因为当该比例为0.8以下时,交联反应时未反应残留的并且存在于固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团可以构建交联结构,从而充分抑制固化硅橡胶层的弹性的劣化。可以通过使用氢核磁共振分析(例如,1H-NMR(商品名:AL400型FT-NMR;由Jeol Ltd.制造)的测量定量测定并计算活性氢基的个数与不饱和脂肪族基团的个数的比。活性氢基的个数与不饱和脂肪族基团的个数的比可以在以上范围内,从而使固化硅橡胶层的硬度稳定化。
(3-2)填料;
固化硅橡胶层2包括具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体,并且为了补强、导电性的提高和耐热性的提高的目的,只要不损害本发明的效果,除了导热性填料以外还可以包括其它填料。
根据本发明的固化硅橡胶层可以为高导热性,并且为了提高导热性的目的,可以包含导热性填料。
(3-2-1)氧化钛
已知氧化钛晶体以具有锐钛矿型结构或金红石型结构存在。本发明中,使用具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。可以包含具有除了锐钛矿型结构以外的结构的氧化钛,只要不损害本发明的效果即可,但可以包含较大量的锐钛矿型氧化钛。即,固化硅橡胶中包含的氧化钛的金红石化率(rate of rutile)可以通过根据ASTM D 3720-84的方法通过以下计算公式(1)来计算,并且可以为较小。具体地,金红石化率优选为50%以下,特别优选20%以下。
计算公式(1)
金红石化率(质量%)=100-100/(1+1.2×Ir/Ia)
计算公式(1)中,Ir表示X射线衍射图中氧化钛晶体中的金红石型结构的最强干涉线(晶面指数:110)的峰面积,和Ia表示X射线衍射图中氧化钛晶体中的金红石型结构的最强干涉线(晶面指数:101)的峰面积。
为了充分发挥本发明的效果,在100质量份加成固化型硅橡胶原液中优选以0.2质量份以上且20质量份以下,特别是,进一步优选1质量份以上且5质量份以下的比例包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。当该比例为0.2质量份以上时,可以充分确保固化硅橡胶层的弹性的稳定性。当该比例为20质量份以下时,可以抑制加成固化型硅橡胶的结构粘性的提高。为了通过少量氧化钛晶体来充分发挥本发明的效果,氧化钛晶体的一次粒径可以较小,并且优选为100nm以下,进一步优选40nm以下。
(3-2-2)导热性填料
导热性填料可以为高导热性。具体地,填料包括无机物,特别是,金属、金属化合物和碳纤维。高导热性填料的具体实例包括以下:碳化硅(SiC);氮化硅(Si3N4);氮化硼(BN);氮化铝(AlN);氧化铝(Al2O3);氧化锌(ZnO);氧化镁(MgO);二氧化硅(SiO2);铜(Cu);铝(Al);银(Ag);铁(Fe);镍(Ni);气相沉积法碳纤维;PAN系(聚丙烯腈)碳纤维;和沥青系碳纤维。可以单独使用填料或者使用两种以上的混合物。从操作和分散性的观点,高导热性填料的平均粒径可以为1μm以上且50μm以下。另外,其形状可以为球状、粉碎状、针状、板状或须晶状,但从分散性的观点,可以为球状。
为了充分实现该目的,固化硅橡胶层中可以以基于加成固化型硅橡胶为30体积%以上且60体积%以下的范围包含导热性填料。
(3-3)固化硅橡胶层的厚度
当定影构件中采用固化硅橡胶层时,如果具有带形状,则在对表面硬度的贡献和定影时与未定影的调色剂的热传导效率方面,其厚度优选为在100μm以上且500μm以下,特别优选200μm以上且400μm以下的范围内。如果固化硅橡胶层具有辊形状,则其厚度为0.5mm以上且4.0mm以下。
(3-4)固化硅橡胶层的生产方法
图2示出在基材1上形成固化硅橡胶层2的步骤的一个实例,并且为示出使用所谓的环涂法的方法的示意图。用其中加成固化型硅橡胶原液中配混氧化钛晶体和填料的加成固化型硅橡胶组合物8填充缸泵5,并且通过压力供给组合物8,从而用来自涂布液供给喷嘴6的组合物8涂布基材1的周面。
可以在涂布的同时使基材1从涂布头7沿图2的右方向以一定的速度移动,从而在基材1的周面上形成加成固化型硅橡胶组合物的涂膜。可以通过涂布液供给喷嘴6与基材1之间的间隙、加成固化型硅橡胶组合物的供给速度和基材1的移动速度来控制涂膜的厚度。基材1上形成的加成固化型硅橡胶组合物的层通过如电炉等加热单元加热一定的时间,从而使交联反应进行以固化。因此,形成作为加成固化型硅橡胶组合物的涂膜的固化物的固化硅橡胶层2。
(3-5)固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的存在程度
如上所述,尽管本发明的固化硅橡胶层具有不饱和脂肪族基团,但难以直接观察固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的量。然而,可以通过以下方法直接观察该量。
首先,从定影构件的固化硅橡胶层切出具有给定的尺寸(例如,20mm×20mm)的固化硅橡胶的多个薄片,并且层叠使得厚度为2mm。然后,使用微型橡胶硬度计(微型橡胶硬度计MD-1 capa型C;有Kobunshi Keiki Co.,Ltd.生产)测量层压体的C级显微硬度。此处的测量值指定为Hμ0。
然后,将形成层压体的固化硅橡胶的全部薄片完全浸渍于甲基氢硅油(商品名:DOW CORNING TORAY SH1107FLUID;由Dow Corning Toray Co.,Ltd.生产)中。将甲基氢硅油维持在30℃下并且静置24小时(下文中,处理也称为“浸渍24小时”)。甲基氢硅油由此渗透至各薄片的内部。然后,从甲基氢硅油中取出进行浸渍处理24小时的全部薄片,充分去除其各表面上的油,并且将所得物在200℃的烘箱中加热4小时,然后冷却至室温。因此,关于全部薄片,完成作为主反应的不饱和脂肪族基团与甲基氢硅油的反应。然后,层叠全部薄片,并且使用以上设备测量所得层压体的显微硬度。此处的显微硬度指定为Hμ1。然后,计算硬度上升率(=Hμ1/Hμ0)。
当固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的量多时,通过渗透至试验片内的甲基氢硅油在试验片中形成新的交联点。因此,在热处理后的试验片中显示硬度的大幅上升。即,显示的硬度上升率为相对大的值。
另一方面,当固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的量少时,即使将试验片浸渍于甲基氢硅油中并且进行热处理也几乎不形成新的交联点。因此,热处理后试验片的硬度的变化轻微。即,显示的硬度上升率为相对小的值。
硬度上升率的计算的实验不限于以上条件,只要试验片中的不饱和脂肪族基团可以确实反应即可。
本发明中,硬度上升率优选为1.5以上,特别优选2.0以上。其原因是因为不饱和脂肪族基团相对丰富的存在于固化硅橡胶层中,从而有效抑制由于老化导致的弹性的劣化。
在固化硅橡胶层中交联结构的稳定性方面,硬度上升率优选为5.0以下,特别优选4.5以下。
本文中,可以通过调节用于固化硅橡胶层的形成的加成固化型硅橡胶原液的组成来具体控制硬度上升率。
即,调节加成固化型硅橡胶原液中的具有不饱和脂肪族基团的有机聚硅氧烷与具有键合至硅原子的活性氢基的有机聚硅氧烷的混合比,从而调节加成固化型硅橡胶原液中的不饱和脂肪族基团的个数与活性氢基的个数的比。具体地,不饱和脂肪族基团的摩尔数与活性氢基的摩尔数的比可以大,从而提高固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团的存在量。结果,硬度上升率可以更大。
(4)氟树脂层
作为氟树脂层3,例如,使用以下示例的任意树脂的管状成型品。
四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-六氟芘共聚物(FEP)等。
以上示例的材料中,从成型性和调色剂脱模性的观点,可以使用PFA。
氟树脂层的厚度可以为50μm以下。其原因是因为可以维持层叠时作为下层的固化硅橡胶层的弹性,从而抑制定影构件的表面硬度过高。
氟树脂管的内表面可以预先进行钠处理、准分子激光处理或氨处理,从而导致粘接性提高。
图3为在固化硅橡胶层2上介由在之间插置的加成固化型硅橡胶粘接剂层叠氟树脂层的步骤的一个实例的示意图。如果需要,如专利文献1中固化硅橡胶层2的表面使用紫外线灯用紫外线来照射。
固化硅橡胶层2的表面用加成固化型硅橡胶粘接剂4来涂布。固化硅橡胶层2的外表面用作为氟树脂层的氟树脂管9覆盖以层叠。
覆盖方法没有特别地限定,但可以使用其中加成固化型硅橡胶粘接剂用作覆盖用润滑剂的方法,或者其中氟树脂管从外侧扩张以覆盖的方法等。
未示出的单元用于挤出(squeeze out)固化硅橡胶层与氟树脂层之间残留的剩余的加成固化型硅橡胶粘接剂以除去。挤出后,粘接层的厚度可以为20μm以下。
然后,可以通过如电炉等加热单元将粘接层加热给定的时间,从而使加成固化型硅橡胶粘接剂4固化并粘接,并且其两端部可以切成期望的长度,从而获得作为本发明的定影构件的定影带。
(5)定影构件的表面的显微硬度
定影构件的表面的C级显微硬度可以使用微型橡胶硬度计(微型橡胶硬度计MD-1capa型C;由Kobunshi Keiki Co.,Ltd.生产)来测量。此处的显微硬度优选为60度以上且90度以下,特别优选70度以上且85度以下。
C级显微硬度可以在以上数值范围内,从而抑制转印介质上的未定影的调色剂通过加压而过度压碎。结果,可以获得具有少的图像位移和渗开的高品质电子照相图像。
(6)定影设备;
图4示出其中使用根据本发明的带形状的电子照相用定影构件的加热定影设备的横向截面示意图。在加热定影设备中,附图标记11表示作为根据本发明的一个实施方案的加热/定影构件的无缝形状的定影带。为了保持定影带11,形成由耐热性和绝热性树脂成形的带引导构件12。在带引导构件12和定影带11的内表面彼此接触的位置设置作为热源的陶瓷加热器13。陶瓷加热器13在嵌入沿带引导构件12的长度方向成形设置的沟槽部的情况下被固定支持。陶瓷加热器13通过未示出的单元通电,从而产生热。
无缝形状的定影带11以宽松的方式外嵌至带引导构件12。加压用刚性撑杆14插入并穿过带引导构件12的内侧。
作为加压构件的弹性压力辊15为其中在不锈钢芯轴15a上设置固化硅橡胶层15b以降低表面硬度的弹性压力辊。芯轴15a的两端部在通过前侧与后侧的底座侧板(未示出)之间的轴承旋转保持的同时配置在设备上。为了提高表面性质和脱模性,弹性压力辊15用作为表面层15c的50μm的氟树脂管覆盖。将压下力赋予加压用刚性撑杆14。带引导构件13的下表面上配置的陶瓷加热器12的下表面由此在其间插置定影带11的情况下与加压构件15的上表面压接,从而形成预定的定影辊隙部N。
使定影辊隙部N以预定的速度v夹持输送通过未定影的调色剂T在其上形成图像的作为被加热体的被记录材料P。调色剂图像由此加热加压。结果,调色剂图像熔融并混色,然后冷却从而定影至被记录的材料上。
(7)电子照相图像形成设备
示意性描述电子照相图像形成设备的全部构造。图5为根据本实施方案的彩色激光打印机的示意性截面图。图5中示出的彩色激光打印机(以下,称为“打印机”)35具有对于黄(Y)、品红(M)、青(C)和黑(K)各颜色以一定速度旋转的鼓形状的电子照相感光构件(以下,称为“感光鼓”)的图像形成部。打印机还具有保持图像形成部中显影并多次转印的彩色图像并且使彩色图像转印至从供给部供给的记录介质P的中间转印构件16。感光鼓17(17Y、17M、17C、17K)通过驱动单元(未示出)以如图5所示的逆时针方式旋转驱动。
感光鼓17设置有沿旋转方向依次在其周围配置的使各感光鼓17的表面均匀带电的充电设备18(18Y、18M、18C、18K),用于基于图像信息照射激光束从而在各感光鼓17上形成静电潜像的扫描器单元19(19Y、19M、19C、19K),用于使调色剂附着至静电潜像从而使作为调色剂图像的潜像显影的显影单元20(20Y、20M、20C、20K),用于通过一次转印部T1使各感光鼓17上的调色剂图像转印至中间转印构件16的一次转印辊21(21Y、21M、21C、21K),和用于去除转印后各感光鼓17的表面上残留的转印残留调色剂的具有清洁刮板的单元22(22Y、22M、22C、22K)。
各感光鼓上形成的各颜色的调色剂图像在图像转印部中延伸经过辊23、24和25的带状中间转印构件16上重叠并且一次转印,从而在中间转印构件上形成彩色图像。
通过输送单元将记录介质输送至二次转印部,使得同时一次转印至中间转印构件16。输送单元具有收纳多个记录介质P的供给盒26、供给辊27、分离垫28和一对对准辊29。图像形成时,供给辊27根据图像形成操作驱动旋转,并且供给盒26中的记录介质P依次分离并且通过一对对准辊32在图像形成操作的同时输送至二次转印部。
二次转印辊30配置在可移动的二次转印部T2。二次转印辊30沿实质上垂直的方向可移动。然后,在图像转印期间,在中间转印构件16上介由插置的记录介质P以预定压力按压辊30。此时,将偏压同时施加至二次转印辊30并且使中间转印构件16上的调色剂图像转印至记录介质P。
分别驱动中间转印构件16和二次转印辊30,由此两者夹持的记录介质P沿图5所示的左方向以预定的速度v输送,并且通过输送带31进一步输送至作为下一个阶段的定影部32。在定影部32中,施加热和压力从而使转印的调色剂图像定影至记录介质。通过一对排出辊33使记录介质排出在设备的上表面上的排出托盘34上。
然后,图4所示的根据本发明的定影设备可以应用于图5所示的彩色激光打印机的定影部32,从而获得在抑制消耗能量的情况下能够提供高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
实施例
下文中,将参考实施例更具体地描述本发明。
(实施例1)
(1)配混以下材料(a)和(b)使得不饱和脂肪族基团(乙烯基)的个数与活性氢基的个数的比为0.30,并且将催化量的铂化合物添加至其中,从而获得加成固化型硅橡胶原液。
(a)一个分子中具有至少两个乙烯基的乙烯化二甲聚硅氧烷(重均分子量:100000(聚苯乙烯当量));
(b)一个分子中具有至少两个活性氢基的氢有机聚硅氧烷(重均分子量:1500(聚苯乙烯当量))。
将作为填料的高纯度真球状氧化铝(商品名:Aluminabeads CB-A10S;由ShowaTitanium Co.,Ltd.生产)与加成固化型硅橡胶原液配混使得体积比为40%。将2质量份具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体(商品名:氧化钛(IV),锐钛矿型(包含金红石型),型式:208-18231;由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.生产,金红石化率:8%)进一步添加至其中,并且捏合所得物,从而制备加成固化型硅橡胶组合物。然后,获得根据JISK 6253A的固化后的Durometer硬度为12°的加成固化型硅橡胶组合物。
制备其表面进行底漆处理、内直径为30mm、宽度为400mm和厚度为40μm的镍电铸环形带作为基材。本文中,在一系列生产步骤期间用插置于环形带内的图4所示的芯10来操作环形带。
通过环涂法用加成固化型硅橡胶组合物涂布基材使得厚度为300μm。将所得环形带在设定为200℃的电炉中加热4小时,从而使加成固化型硅橡胶组合物固化,获得固化硅橡胶层。
在环形带的表面沿圆周方向以20mm/sec的移动速度旋转的同时,使用在离表面的距离为10mm处设置的紫外线灯以用紫外线照射固化硅橡胶层。低压汞紫外线灯(商品名:GLQ500US/11;由Harrison Toshiba Lighting Co.Ltd.制造)用作紫外线灯,从而在大气气氛中在100℃下进行照射5分钟。
冷却至室温后,使环形带的固化硅橡胶层的表面用加成固化型硅橡胶粘接剂(商品名:SE1819CV;由Dow Corning Toray Co.,Ltd.生产的“A液”和“B液”等量混合)来涂布,使得厚度约为20μm。然后,在其上层叠内直径为29mm和厚度为30μm的氟树脂管(商品名:KURANFLON-LT;由Kurabo Industries Ltd.生产)。
然后,将环形带在设定为200℃的电炉中加热1小时,从而使粘接剂固化,使氟树脂管固定在固化硅橡胶层上。切除所得环形带的两端部,从而获得宽度为341mm的定影带。
用剃刀片(razor blade)切下所得定影带的基材与固化硅橡胶层之间的界面,和其粘接层与固化硅橡胶层之间的界面并分离,从而从定影带去除基材以及粘接层和氟树脂管。所得具有环形带形状的固化硅橡胶层的厚度约为270μm。从固化硅橡胶层中切出多个20mm四方的橡胶片。
然后,层叠橡胶片使得厚度为2mm,并且使用C级显微硬度计(商品名:显微橡胶硬度计MD-1 capa型C;由Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制造)测量层压体的显微硬度(Hμ0)。测量值为27.5度。
准备装有50mL甲基氢硅油(商品名:DOW CORNING TORAYSH 1107 FLUID;由DowCorning Toray Co.,Ltd.生产)的烧杯。将形成层压体的全部橡胶片装入烧杯中并浸渍使得浸渍各橡胶片的全部。然后,将设定在30℃的温度下的水浴用于将烧杯中的油的温度维持在30℃,并且静置24小时。其后,从甲基氢硅油中取出橡胶片,并且通过擦净器(商品名:Kimwipe S-200;由Nippon Paper Crecia Co.,Ltd.制造)充分擦拭各橡胶片的表面上的油。然后,将各橡胶片装入设定在200℃下的烘箱中,加热4小时,然后冷却至室温。从烘箱中取出各橡胶片并再一次层叠,并且以与上述相同的方式测量层压体的显微硬度(Hμ1)。测量值显示63.3度。
因此,根据实施例1的定影带的固化硅橡胶层的硬度上升率(Hμ1/Hμ0)为2.3。
(2)通过与以上(1)中所述的相同的方法生产定影带。
将以上获得的定影带11放入设定在240℃下的电炉中,并且以与以上(1)相同的方式在经过16小时时、经过40小时时、经过56小时时、经过72小时时、经过100小时时、经过124小时时、经过300小时时和经过500小时时从各定影带中切出多个20mm四方橡胶片。层叠从各定影带切出的橡胶片使得厚度为2mm,并且层压体的显微硬度(Hμ2)通过C级显微硬度计来测量。结果示于表1。另外,图6示出说明加热前后的硬度差(=Hμ2-Hμ0)与加热时间之间的关系的图。
[表1]
如图6所示,与初始硬度(Hμ0)相比,经过100小时时的硬度降低。认为其原因是因为通过加热破坏了固化硅橡胶的交联结构的一部分。另一方面,如果加热时间大于100小时,则硬度差降低并且经过500小时时的硬度大于初始硬度。认为其原因是因为固化硅橡胶层中的不饱和脂肪族基团反应,从而构建新的交联结构。
(比较例1)
不配混具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体,并且调节加成固化型硅橡胶原液中的乙烯化二甲基聚硅氧烷和氢有机聚硅氧烷的配混量,使得固化硅橡胶的硬度上升率(Hμ1/Hμ0)为1.1。除了所述条件以外,以与实施例1相同的方式生产定影带,并且以与实施例1相同的方式评价。Hμ0值为30.5度。对应于各加热时间的Hμ2值也示于表2。另外,图6示出说明加热前后的硬度差(=Hμ2-Hμ0)与加热时间的关系的图。
[表2]
关于根据比较例1的定影带,固化硅橡胶的硬度连续降低并且加热时间经过300小时时不再能够测量。认为其原因是因为在根据比较例1的定影带的固化硅橡胶层中几乎不存在不饱和脂肪族基团,因此,通过加热破坏固化硅橡胶的交联结构后没有再一次构建交联结构。
(比较例2)
除了将具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体改变为具有金红石型结构的氧化钛晶体(商品名:氧化钛(IV),金红石型:99.9%,型式:203-09413;由Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.生产)以外,以与实施例1相同的方式生产定影带。
将定影带放入设定在240℃下的电炉中,并且以与以上(1)相同的方式在经过16小时时、经过40小时时、经过56小时时、经过72小时时、经过100小时时和经过124小时时从各定影带中切出多个20mm四方橡胶片。层叠从各定影带种切出的橡胶片使得厚度为2mm,并且通过C级显微硬度计测量层压体的显微硬度(Hμ2)。结果示于表3。
[表3]
另外,图7示出说明加热前后的硬度差(=Hμ2-Hμ0)与加热时间之间的关系的图。
此外,加热前的硬度(Hμ2)与硬度(Hμ0)的差(Hμ2-Hμ0)和加热时间之间的关系一起绘制在图7中,所述硬度通过以下测量:将根据实施例1的定影带放入设定在240℃下的电炉中并且将在经过16小时时、经过40小时时、经过56小时时、经过72小时时、经过100小时时和经过124小时时从各定影带中切出的橡胶片层叠使得厚度为2mm。
从图7可以看出,与包含具有金红石型结构的氧化钛晶体的根据比较例2的定影带相比,包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体的根据实施例1的定影带显著抑制加热经过100小时时的硬度的降低。
(比较例3)
除了完全不添加氧化钛晶体以外,以与实施例1相同的方式生产定影带。将定影带装入设定在240℃下的电炉中,并且以与以上(1)相同的方式在经过100小时时从定影带中切出多个20mm四方橡胶片。层叠橡胶片使得厚度为2mm,并且通过C级显微硬度计测量层压体的显微硬度(Hμ2)。表4示出与加热前硬度(Hμ0)的差(=Hμ2-Hμ0)。
(实施例2-6)和(比较例4-7)
在各加成固化型硅橡胶组合物中,加成固化型硅橡胶组合物的涂膜的厚度、导热性填料的配混量、具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体的配混量和不饱和脂肪族基团(乙烯基)的个数与活性氢基(Si-H基)的个数的比如表4所示改变。除了以上条件以外,以与实施例1相同的方式生产各定影带。以与比较例3相同的方式评价所得定影带。评价结果一起示于表4。
在实施例5-6和比较例6-7中,使用以下填料。
·实施例5和比较例6:高纯度真球状氧化铝(商品名:Alunabeads CB-A20S;由Showa Titanium Co.,Ltd.生产)
·实施例6和比较例7:高纯度真球状氧化铝(商品名:Alunabeads CB-A25BC;由Showa Titanium Co.,Ltd.生产)
[表4]
图像品质评价试验
将其中弹性层的硬度上升率(Hμ1/Hμ0)为“2.3”的根据实施例1、比较例2和比较例3的各定影带安装至彩色激光打印机(商品名:Satera LBP5900,由Canon Inc.制造),从而输出电子照相图像α。为了确认在产品使用初始阶段硬度变化的影响,将定影带放入设定在240℃下的电炉中,连续加热100小时以进行耐热性试验,然后安装至彩色激光打印机,从而输出电子照相图像β。
电子照相图像α与电子照相图像β之间的品质的差根据通过耐热性试验的定影带的硬度变化的大小而变化。即,在定影带的硬度变化越小的情况下,两个电子照相图像之间的品质的差越小,因此,此类情况对于维持图像品质是有利的。
本文中,通过青色调色剂和品红色调色剂在A4尺寸打印纸(商品名:PB PAPER GF-500,由Canon Inc.制造,68g/m2)的几乎整个表面上以100%的浓度形成电子照相图像α和电子照相图像β。将所得物用作评价图像,通过目视观察比较电子照相图像α和电子照相图像β,并且其图像品质的变化程度评级为4等级。结果示于下表5。
<图像品质变化的评价基准>
通过五个受试者目视判断是否观察到电子照相图像α与电子照相图像β之间的图像品质的任何变化,并且根据以下基准评价结果。
等级A:五个受试者全部判断“几乎没有图像品质的变化”。
等级B:四个受试者判断“几乎没有图像品质的变化”。
等级C:三个受试者判断“几乎没有图像品质的变化”。
等级D:两个以下的受试者判断“几乎没有图像品质的变化”。
[表5]
评价结果 | |
实施例1 | A |
比较例2 | C |
比较例3 | C |
本申请要求2013年8月30日提交的日本专利申请2013-179956的权益,通过参考将其整体并入本文中。
Claims (8)
1.一种电子照相用定影构件,其特征在于,其包括基材、包含不饱和脂肪族基团的固化硅橡胶层和通过加成固化型硅橡胶粘接剂粘接在所述固化硅橡胶层上的氟树脂层,
当构成所述固化硅橡胶层的固化硅橡胶的显微硬度指定为Hμ0,和通过将所述固化硅橡胶在甲基氢硅油中浸渍24小时、然后使所述固化硅橡胶进一步固化获得的橡胶的显微硬度指定为Hμ1时,
Hμ1/Hμ0为1.5以上且5.0以下,
和其中:
所述固化硅橡胶层包含具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。
2.根据权利要求1所述的电子照相用定影构件,其中
所述固化硅橡胶层中包含的氧化钛的金红石化率为50%以下。
3.根据权利要求2所述的电子照相用定影构件,其中
所述固化硅橡胶层中包含的氧化钛的金红石化率为20%以下。
4.根据权利要求1所述的电子照相用定影构件,其中
所述固化硅橡胶层的厚度为100μm以上且500μm以下。
5.根据权利要求1所述的电子照相用定影构件,其中
所述固化硅橡胶层为包含加成固化型硅橡胶原液的加成固化型硅橡胶组合物的固化物,
所述加成固化型硅橡胶原液包含:
加成固化型硅橡胶;和
所述具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体,和其中
所述加成固化型硅橡胶原液以基于100质量份所述加成固化型硅橡胶原液为0.2质量份以上且20质量份以下的比例具有所述具有锐钛矿型结构的氧化钛晶体。
6.根据权利要求1所述的电子照相用定影构件,其中所述不饱和脂肪族基团为乙烯基。
7.一种定影设备,其特征在于,其包括根据权利要求1-6任一项所述的电子照相用定影构件,和用于所述电子照相用定影构件的加热单元。
8.一种电子照相图像形成设备,其包括具有电子照相感光构件的图像形成部,图像转印部和定影部,其特征在于,所述定影部包括根据权利要求7所述的定影设备。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |