CN1170155A - 定影件和含定影件的定影装置 - Google Patents

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Abstract

一种适用于静电成像装置的定影件,其结构中具有含金属化合物的硅橡胶表面层,金属化合物由MmXn表示,其中,M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金属阳离子,X表示卤素、无机酸离子和有机酸离子中的某一阴离子,m和n是满足等式mx(M的化合价)=nx(X的化合价)的正整数。这种硅橡胶表面层具有更好的耐磨性,同时保持良好的色料脱离性能。

Description

定影件和含定影件的定影装置
本发明涉及硅橡胶基定影件，本发明尤其涉及用在静电成像装置中的硅橡胶基定影件和包括定影件在内的定影装置。
用于静电成像装置中定影环节的弹性元件常常包括硅橡胶材料，原因在于这类材料的耐热性和耐磨性较好，而且色料不易附着，柔软度也较好。
快速、高质量成像并着色是静电成像装置的发展趋势，其中用于静电成像定影环节的硅橡胶基定影件应具有更好的耐热性、耐磨性及色料脱离性能。
为适应这些要求，有人提出了加入金属氧化物(如氧化硅较)以改善耐磨性的方案(日本公开专利书JP-A6-19352号)，但目前尚未开发出强度和色料脱离性能足够满意的硅橡胶基定影件。
因此，本发明的目的之一是使硅橡胶基定影件具有耐磨性和不随温升而降低的足够的机械强度。
本发明的另一个目的是提出包含上述硅橡胶基定影件的定影装置。
如本发明所述，提供了表面层包括含金属化合物MmXn的硅橡胶层的定影件，其中，M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金属阳离子，X表示卤素，无机酸离子和有机酸离子中的某一阴离子，m和n是满足等式mx(M的化合价)＝nx(X的化合价)的正整数。
在本发明中，通过采用含上述金属化合物的硅橡胶可以使硅橡胶基定影件具有不随温升而降低的足够的机械强度。
在如下结合附图对本发明优选实施方案的介绍中，在上文中涉及和未涉及的本发明的目的、特征和优点将会被更明确地描述。
附图简介
图1是如本发明所述硅橡胶基定影辊的截面示意图。
图2是含上述硅橡胶基定影辊的定影装置示意图。
如本发明所述硅橡胶层中的金属化合物MmXn中含有一种金属元素M，该元素可选自第一长周期元素(第一行过渡元素)中的Sc(钪)，铬(Cr)，Fe(铁)，Co(钴)，Ni(镍)，Cu(铜)和Zn(锌)，也可选用第三族元素中的Al(铝)和Ca(钙)。这些金属可形成辛酸盐，环烷酸盐之类的有机酸盐；也可形成卤化物、硫酸盐及硝酸盐之类的无机酸盐。这些金属化合物还可以含有水合结构或络合结构，其中，金属化合物与某种液体配位，该液体包括含芳基化合物，含羰基化合物，含链烯基化合物等。
在上述化合物中，优选使用的金属有机盐或金属无机盐应该呈粉末状，这样将有利于使之在固化之前较好地分散在硅橡胶化合物或组合物中；或者，推荐使用的金属有机盐或金属无机盐应该能溶解或悬浮在有机溶剂或水一类的介质中，所形成的溶液或悬浮液可在固化之前与硅橡胶化合物混合，随后在去除介质，这些金属有机盐或金属无机盐便均匀地分散在所得的硅橡胶中。
优选采用的金属化合物添加量应保证构成定影件的硅橡胶成品具有改进的耐热性和耐磨性，而且所得硅橡胶不随时间降解，以金属化合物中金属元素相对于硅橡胶的含量来衡量，该添加量可较为具体地定为3-300ppm，而且更为适当的量是5-200ppm。为获得良好的色料脱落性能或清理性能，推荐使用的硅橡胶包括高分子量的聚合物组元，即高粘度线状聚硅氧烷。具体来讲，推荐采用的硅橡胶应包括至少20wt％的线状聚硅氧烷聚合物组元，该组元的两个末端均应为乙烯基，而且25℃时的粘度应在400Pa·s以上(500Pa·s以上则更优)。这些组元有以下实例：聚二烷基硅氧烷，聚二芳基硅氧烷及聚烷基芳基硅氧烷，它们的两个末端均为乙烯基。这些硅氧烷可单独使用，也可以两种以上组合使用。
上述聚合物组元分别有相应的代表性产品，如聚二甲基硅氧烷代表聚二烷基硅氧烷，聚二苯基硅氧烷代表聚二芳基硅氧烷，以及聚甲基苯硅氧烷代表聚烷基芳基硅氧烷。
对于两末端均为乙烯基的高粘度线状聚硅氧烷来说，另有一些备选的化合物可与之共同用于生成硅橡胶的聚合作用中。例如，这类化合物组份所包含的支链有机聚硅氧烷和线状有机聚硅氧烷可在其分子结构中携带两个以上的乙烯基，其粘度取得较低，在25℃时为100Pa·s。
构成定影件表面层的硅橡胶是由伴随聚硅氧烷交联现象的聚合作用形成的，完成这一作用需要有过氧化物或铂催化剂的参与。
本发明将使用铂催化加成型交联硅橡胶作为优选方案，该橡胶的色料脱离性能较好，但耐热性却逊于用过氧化物交联所生成的硅橡胶，不过，在模制之前使之与与金属化合物混合，最终所得的模制件又会在耐热性和耐磨性(强度)上获得改进，而且色料脱离性能不会下降。
如本发明所述的硅橡胶基定影件在实用中表现出很好的耐热性、色料脱离性及耐久性等。硅橡胶基定影件的最外层结构是由含金属化合物的硅橡胶化合物或组合物制成的模制件或成形件。例如，硅橡胶基定影件可以取单层滚筒的形式，该滚筒包括圆柱形中空铝筒，铝筒基底上覆有模制硅橡胶层；还可取双层型滚筒结构，它由圆柱形铝筒构成，铝筒基底上覆有另一橡胶底层及模制硅橡胶表面层；或者取三层型滚筒结构，其结构是在双层型滚筒的底层与表面层之间加覆油阻挡层(如含氟硅橡胶)。
如此依照本发明所形成的硅橡胶定影件具有很好的耐热性和耐磨性，可以满足静电成像装置的高速定影要求，其色料脱离性能也较好。因此，硅橡胶定影件可用来做双面定影中的诸如定影辊、涂油辊或加压辊之类的转辊。
图1是如本发明所述某一定影件实施例的定影辊截面示意图。图1所示定影辊包括：含卤素加热灯4的中空铝制滚筒1；含金属化合物MmXn并以某种粘接层2为中介覆在筒体1上的硅橡胶层3。
定影辊须与相应的加压件(如加压辊)结合起来才能构成定影装置。具体来讲，携带未定影成色图样的记录材料(如纸张或透明胶片之类)被定影辊和加压件夹持并带入二者之间，成色图样在夹持区被加热并定影在记录材料上。
以下将结合范例及比较范例对本发明加以描述。
范例1
具有如图1所示结构的加热定影辊是根据如下方式制备，该辊是本发明的定影件的实施例。
图1中的铝制滚筒1外径为58mm，一层粘接层(硅氧烷类底剂，“OY39-051”(商品名)Toray Dow Corning K.K.生产)在被涂覆到滚筒上之后以200℃加热烘干。
另有一种硅橡胶组合物，其中含有：40wt％的线状聚二甲基硅氧烷，其两个末端均为乙烯基，粘度在25℃时为500Pa·s；60wt％的支链聚甲基硅氧烷，其25℃时的粘度为3Pa·s，分子式为：〔(CH3)3SiO1/2〕1.38〔CH2＝CH(CH3)2SiO1/2〕0.44(SiO2)，该组合物还含有100ppm(铂含量)的铂催化剂，将这种组合物与含1390ppm硝酸铝毫微水合物(铝含量为100ppm)的甲醇溶液混合并拌匀，再设法将甲醇除去，所得到的便是硅橡胶模塑组合物。然后，将上述已覆有粘接剂的铝制滚筒向着某一管形模具沿其中心轴同轴套入，再将上述已备好的硅橡胶模塑组合物注入到滚筒外表面与模具内表面之间的间隙中。接着，将硅橡胶模塑组合物在150℃，在铝制滚筒上的粘接层2上固化30分钟所形成的硅橡胶层厚为1mm，因此所得的加热定影辊5外径为60mm。
在经200℃，4小时的二次固化处理之后，定影辊可以被装入结构如图2所示的定影装置(该装置见于可市购的彩色复印机“CLC-800”(商品名)由Canon K.K.制造)中。参见图5，该定影装置包含有定影辊5、加压辊10、定影辊清理装置20、加压辊清理装置18以及涂油器13。加压辊10的铝制滚筒7中含有卤素加热灯6，滚筒表面覆有粘接层8及硅橡胶层9。加压辊10上配有温度敏感器19，该敏感器为控制电路提供信号，用以控制加热灯丝4和6。定影辊5的清理方法是由加压滚子11将清理带12压在定影辊5上。为防止偏移，定影辊上也需要供给硅油16。盛在容器17中的硅油16是由滚子15带出并传递给涂油滚子14并最终涂覆在定影辊5上的。紧贴在涂油滚子14上的涂油调节片3可以调节涂油的量。在定影辊5与加压辊10之间，携带未定影成色图样t的纸张p被夹持并卷入进来以便于定影。在辊轮5和10之间缺纸时，涂油滚子14会沿着方向R从定影辊5上脱开。
对上述定影装置进行了加速损耗试验，其方法是在定影温度为200℃且清理带12不工作的条件下连续地完成20000张纸的复印。结果显示出：在完成20000张纸的复印之后，定影辊5的硅橡胶表面层磨损了2.5μm，没有出现图象不好或偏移等现象。
范例2
除使用硅橡胶模塑组合物之外；本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含580ppm氯化钪六水合物(含100ppm钪)的乙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。该定影辊被装在同一台彩色复印机(“CLC-800，Canon K.K.制造)上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生2.0μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例3
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是含830ppm辛酸铬(含100ppm铬)的异丙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。该定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生1.4μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例4
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含1030ppm硫酸亚铁水合物(铁含量100ppm)的甲醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生1.1μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例5
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含424ppm乙酸钴(钴含量100ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生0.8μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例6
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含924ppm双二苯基膦基丙烷氯化镍(由Tokyo Kasei K.K.提供)的甲醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生0.5μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例7
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含481ppm苯甲酸铜(铜含量为100ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生0.5μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
范例8
除使用硅橡胶模制组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含961ppm油酸锌(锌含量为100ppm)的异丙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印机测试。其结果是：在复印2000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生0.5μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
比较范例1
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物仅由范例1所用的同样硅橡胶组合物构成，其中不含硝酸铝毫微水合物。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生12μm的磨损量。此外，局部地发现了图像上出现疤痕的劣质现象及色料偏移现象。
比较范例2
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含190ppm硫酸钯(钯含量为100ppm)的甲醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶酸组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生8μm的磨损量。此外，局部地发现了图像上出现疤痕的劣质现象及色料偏移现象。
比较范例3
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，该模塑组合物的制作方法是将含642ppm(0.0642wt％)粉剂氧化硅胶(”R-972“，由日本Aerosil K.K.提供)(Si含量为300ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同样硅橡胶组合物混合并拌匀。定影辊被装在同一台彩色复印机上并在与范例1相同的条件下进行连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生12μm的磨损量。此外，局部地发现了图像上出现疤痕的劣质现象及色料偏移现象。
范例9
本范例中硅橡胶模塑组合物的制作方法是将含486ppm三氯化铁六水合物(铁含量为100ppm)的甲醇溶液与某种硅橡胶胶组合物混合并拌匀，这种硅橡组合物含如下组份：35wt％的线状聚二甲基硅氧烷，其两个末端均为乙烯基，25℃时的粘度为700Pa·s；65wt％范例1中所用的支链聚甲基硅氧烷；以及100ppm(铂含量)的铂催化剂。
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，对该定影辊在与范例1相同的条件下用彩色复印机进行了连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面产生0.4μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
另外，在制作方法与上述情形相同的前提下，将硅橡胶模塑组合物中的三氯化铁六水合物含量由486ppm(铁含量为100ppm)分别改为972ppm，242ppm和24ppm(铁含量相应地分别为200ppm，50ppm和5ppm)。其结果是：在以同样条件复印20000张之后，定影辊的相应磨损量分别为0.3μm、2.5μm和5μm。
范例10
本范例中硅橡胶模塑组合物的制作方法是将含895ppm氯化铝六水合物(铝含量为100ppm)的甲醇溶液同某种硅橡胶组合物混合并拌匀，这种硅橡胶组合物含如下组份：20wt％的线状聚二甲基硅氧烷，其两个末端均为乙烯基，25℃时的粘度为100Pa·s；80wt％范例1中所用的支链聚甲基硅氧烷；以及100ppm(铂含量)的铂催化剂。
除使用硅橡胶模塑组合物之外，本范例的加热定影辊制作方法与范例1相同，对该定影辊在与范例1相同的条件下用彩色复印机进行了连续复印测试。其结果是：在复印20000张之后，定影辊的硅橡胶表面层产生0.6μm的磨损量，未发现图像不好或色料偏移现象。
另外，在制作方法与上述情形相同的前提下，将硅橡胶模塑混组合物中的氯化铝六水合物含量从895ppm(铝含量为100ppm)分别改为1790ppm，448ppm和45ppm(铝含量相应地分别为200ppm，50ppm和5ppm)。其结果是：在以同样条件连续复印20000张之后，定影辊的相应磨损量分别为0.5μm和6μm。
下文的表1归纳了上述范例和比较范例中定影辊的硅橡胶表面层磨损厚度。上述结果及表1可以清楚地证明：如本发明所述的硅橡胶胶表面定影辊可以是一种具有优良性能的加热定影辊。
             表1
    范例    定影辊磨损厚度(μm)
    范例1           0.6
    范例2           3.2
    范例3           2.8
    范例4           0.5
    范例5           3.0
    范例6           0.9
    范例7           0.9
    范例8           0.9
    范例9           0.3
    范例10           0.5
  比较范例1           12
  比较范例2           8
  比较范例3           12

Claims (10)

1.一种定影件，其表面层包括含金属化合物的硅橡胶层，金属化合物由MmXn表示，其中，M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金属阳离子，X表示卤素，无机酸离子和有机酸离子中的某一阴离子，m和n是满足等式mx(M的化合价)＝nx(X的化合价)的正整数。
2.如权利要求1所述的定影件，其中MmXn中的M代表Fe或Al的阳离子。
3.如权利要求l所述的定影件，其中硅胶层中的金属化合物含量以金属含量表示为3-300ppm。
4.如权利要求1所述的定影件，其中硅橡胶层包括具有如下组份的硅橡胶：至少20wt％的线状聚硅氧烷聚合物组元，该组元的两个末端均为乙烯基，其粘度在25℃时为400Pa·s以上。
5.如权利要求4所述的定影件，其中上述两末端均为乙烯基的线状聚硅氧烷包括聚二烷基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷和聚烷基芳基硅氧烷中的至少一种成份。
6.如权利要求1所述的定影件，其中上述硅橡胶层包括由铂催化剂参与的加成聚合所生成的硅橡胶。
7.如权利要求1所述的定影件，其中表面层位于辊状元件上。
8.一种定影装置它包括定影鼓和加压件，二者可将携带未定影成色图样的记录材料卷入其间并将成色图样定影在记录材料上。上述定影鼓的表面层包括含金属化合物的硅橡胶层，金属化合物由MmXn表示，其中，M表Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金属阳离子，X表示卤素、无机酸离子和有机酸离子中的某一阴离子，m和n是满足等式mx(M的化合价)＝nx(X的化合价)的正整数。
9.如权利要求8所述的定影装置，其中硅橡胶层中的金属化合物含量以金属含量表示为3-300ppm。
10.如权利要求8所述的定影装置，其中上述硅橡胶层包括由铂催化剂参与的加成聚合所生成的硅橡胶。
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