JP2023054784A - 定着部材及びその製造方法、定着装置並びに電子写真画像形成装置 - Google Patents
定着部材及びその製造方法、定着装置並びに電子写真画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023054784A JP2023054784A JP2022159509A JP2022159509A JP2023054784A JP 2023054784 A JP2023054784 A JP 2023054784A JP 2022159509 A JP2022159509 A JP 2022159509A JP 2022159509 A JP2022159509 A JP 2022159509A JP 2023054784 A JP2023054784 A JP 2023054784A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pfpe
- fixing member
- surface layer
- resin layer
- pores
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 claims abstract description 326
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 224
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 161
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 119
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 159
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 159
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 110
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 66
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 36
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 15
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical group [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000003578 releasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 38
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 32
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 30
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 30
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 26
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 15
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 10
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- -1 methylsiloxane Chemical class 0.000 description 6
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 4
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 125000002030 1,2-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:1])=C([*:2])C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 125000001989 1,3-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:1])=C([H])C([*:2])=C1[H] 0.000 description 2
- 125000001140 1,4-phenylene group Chemical group [H]C1=C([H])C([*:2])=C([H])C([H])=C1[*:1] 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013006 addition curing Methods 0.000 description 2
- 125000005370 alkoxysilyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoro-2-(trifluoromethoxy)ethene Chemical compound FC(F)=C(F)OC(F)(F)F BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUMVZXWBOFOYAW-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1-(1,2,3,3,4,4,4-heptafluorobut-1-enoxy)but-1-ene Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)=C(F)OC(F)=C(F)C(F)(F)C(F)(F)F WUMVZXWBOFOYAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZPCMSSQHRAJCC-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-1-(1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropent-1-enoxy)pent-1-ene Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)=C(F)OC(F)=C(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F BZPCMSSQHRAJCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 101100433727 Caenorhabditis elegans got-1.2 gene Proteins 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical group FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000006551 perfluoro alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
- G03G15/2057—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
- B32B27/304—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising vinyl halide (co)polymers, e.g. PVC, PVDC, PVF, PVDF
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/04—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the partial melting of at least one layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/046—Synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/51—Elastic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/732—Dimensional properties
- B32B2307/737—Dimensions, e.g. volume or area
- B32B2307/7375—Linear, e.g. length, distance or width
- B32B2307/7376—Thickness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2433/00—Closed loop articles
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
- G03G2215/20—Details of the fixing device or porcess
- G03G2215/2003—Structural features of the fixing device
- G03G2215/2016—Heating belt
- G03G2215/2035—Heating belt the fixing nip having a stationary belt support member opposing a pressure member
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【課題】長期に亘るトナー離型性と耐傷付き性とを高いレベルで両立させ得る定着部材の提供。【解決手段】エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、基層と表面層とを有し、該表面層は、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を含み、その外表面の開口につながる空孔を有し、パーフルオロポリエーテルが該空孔の少なくとも一部に含まれており、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値E”(1)と、該空孔に含まれるパーフルオロポリエーテルを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値E”(2)との比(E”(1)/E”(2))が0.60以上1.00未満である。【選択図】図2
Description
本開示は、定着部材及びその製造方法、定着装置並びに電子写真画像形成装置に関する。
電子写真画像形成装置(以下、「画像形成装置」とも称する)に用いられる定着装置では、一対の加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、ベルトとベルト、といった回転体が圧接されている。これら回転体は定着部材と呼ばれる。そして、この回転体間に形成された圧接部位(以下、「定着ニップ部」と称する)に、未定着トナーによって形成された画像を保持した記録媒体を導入し、未定着トナーを加熱し、溶融させることにより、記録媒体に画像を定着させる。記録媒体上の未定着トナー画像が接する定着用回転体は、その形態に応じて定着ローラ、定着フィルム、定着ベルトと呼称される。
近年、電子写真画像の形成に用いられる紙媒体の多様化が進んでおり、例えば、坪量が52g/m2などの薄紙への対応が求められている。しかしながら、このような薄紙は剛性が低いため、従来の定着部材では、熱定着の際に溶融トナーが定着部材(回転体)の表面に付着し、薄紙が定着部材に巻きつくことがあった。薄紙に安定して電子写真画像を形成するためには、定着部材の表面に、より高いトナー離型性を持たせることが有効である。特許文献1には、表面層がフッ素樹脂とパーフルオロポリエーテル(以下、「PFPE」とも称する)構造を有するフッ素オイルとを含む定着部材が開示されている。
近年、電子写真画像の形成に用いられる紙媒体の多様化が進んでおり、例えば、坪量が52g/m2などの薄紙への対応が求められている。しかしながら、このような薄紙は剛性が低いため、従来の定着部材では、熱定着の際に溶融トナーが定着部材(回転体)の表面に付着し、薄紙が定着部材に巻きつくことがあった。薄紙に安定して電子写真画像を形成するためには、定着部材の表面に、より高いトナー離型性を持たせることが有効である。特許文献1には、表面層がフッ素樹脂とパーフルオロポリエーテル(以下、「PFPE」とも称する)構造を有するフッ素オイルとを含む定着部材が開示されている。
本発明者らは、長期に亘る優れたトナー離型性を定着部材に付与するべく、特許文献1に係る定着部材について鋭意検討を行った。その過程で、本発明者らは、特許文献1に係る表面層を設けた定着部材によっては、依然解決することのできない新たな課題を見出すに至った。すなわち、特許文献1に係る定着部材は、長期の使用によって、表面層の外表面の、紙の端部が接する部分に傷が発生することがあった。
本開示の一態様は、長期に亘るトナー離型性と耐傷付き性とを高いレベルで両立させ得る定着部材の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を長期に亘って安定に形成することができる定着装置及び電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
本開示の一態様によれば、エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、基層と、表面層とを有し、該表面層は、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を含み、その外表面の開口につながる空孔を有し、パーフルオロポリエーテルが該空孔の少なくとも一部に含まれており、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(1)とし、該空孔に含まれるパーフルオロポリエーテルを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(2)としたとき、E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である定着部材が提供される。
また、本開示の一態様によれば、上記の定着部材の製造方法であって、下記の工程(i)~工程(v)を含む定着部材の製造方法が提供される:
工程(i):基層と、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)を含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):該PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のパーフルオロポリエーテルを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のパーフルオロポリエーテルを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のパーフルオロポリエーテルが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のパーフルオロポリエーテルの少なくとも一部を該樹脂層の該第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のパーフルオロポリエーテルとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
工程(i):基層と、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)を含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):該PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のパーフルオロポリエーテルを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のパーフルオロポリエーテルを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のパーフルオロポリエーテルが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のパーフルオロポリエーテルの少なくとも一部を該樹脂層の該第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のパーフルオロポリエーテルとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
また、本開示の他の態様によれば、上記の定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備している定着装置が提供される。
さらに、本開示の他の態様によれば、上記の定着装置を具備している電子写真画像形成装置が提供される。
本開示の一態様によれば、長期に亘るトナー離型性と耐傷付き性とを高いレベルで両立させ得る定着部材を得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を長期に亘って安定に形成することができる定着装置及び電子写真画像形成装置を得ることができる。
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。また、数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本発明者らは、特許文献1に係る定着部材を長期に亘って使用したときに、表面層の外表面の、紙の端部が頻繁に接触する部位に傷が生じる原因について検討した。ここで、特許文献1に係る定着部材の表面層中において、フッ素オイルはフッ素樹脂と相分離することなく存在している(特許文献1の段落[0019]参照)。フッ素オイルとフッ素樹脂が相溶している場合、フッ素樹脂のポリマー鎖とフッ素オイルとが相互作用し、表面層中のフッ素樹脂の粘性が低下していると考えられる。このような表面層に紙が接触したとき、表面層の外表面の、紙の端部が接する部分においては、表面層が、紙の厚み分だけ瞬時に変形し、定着部材の表面層の外表面に、紙端部のバリに起因する傷(紙コバ傷)が発生するものと考えられる。表面層を構成するフッ素樹脂の粘性の低下は、表面層に含有させるフッ素オイルの量を減じれば抑制し得る。しかし、その場合には、当該表面層の外表面に優れたトナー離形性を与えるフッ素オイルが早期に枯渇し、より長期に亘る安定的なトナー離形性の維持が困難となる。なお、表面層の外表面とは、表面層と大気との界面をなす面であり、また、トナー又は紙と接触する面である。
そこで、本発明者らは、長期に亘るトナー離型性と表面層の耐傷付き性とを高いレベルで両立させ得る定着部材を得るために検討を重ねた。その結果、エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、基層と表面層とを備え、該表面層が、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)含有樹脂層(以降、「多孔質PFA層」ともいう)を有し、その外表面の開口につながる空孔を有し、パーフルオロポリエーテル(PFPE)が該空孔の少なくとも一部に含有されており、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(1)とし、該空孔に含まれるPFPEを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(2)としたとき、E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である定着部材によって、上記目的を達成し得ることを見出した。
まず、本開示に係る表面層は、その外表面の開口につながる空孔を有し、該空孔の少なくとも一部にPFPEを含む。そのため、特許文献1に係る表面層のようにフッ素オイルがフッ素樹脂に相溶した状態で含まれている場合と比較して、より多くの量のPFPEを表面層中に存在させ得る。その結果として、本開示に係る定着部材は長期に亘って優れたトナー離型性を維持し得ると考えられる。
次に、損失弾性率E”は、粘弾性体の粘性成分の大きさを示す指標である。実使用温度領域(例えば100℃~150℃)におけるE”が小さい、つまり粘性が低いと、定着部材の表面層が紙端部の形状に瞬時に追従し、紙端部のバリに起因する傷が発生し易いと考えられる。一方、実使用温度領域におけるE”が大きい場合、すなわち、粘性が高い場合、紙端部の形状への定着部材の表面層の追従が遅延し、紙端部のバリに起因する傷が発生し難くなると考えられる。E”(1)は、該空孔内にPFPEを含有している状態の表面層の損失弾性率の平均値であり、E”(2)は、表面層の該空孔内のPFPEを除去した後の表面層の損失弾性率の平均値である。
そして、本開示に係る、空孔にPFPEを含む表面層は、PFPEを含有するにも関わらず、その損失弾性率E”(1)が、該表面層からPFPEを除去後の表面層の損失弾性率E”(2)に対して0.60倍以上、1.00倍未満である。すなわち、E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である。このことは、本開示に係る、空孔にPFPEを含む表面層は、PFPEを含有しつつ、その損失弾性率が、多孔質PFA層の損失弾性率に近い状態を維持し得ていることを意味する。このことにより、本開示に係る表面層を備えた定着部材は、長期に亘るトナー離形性の維持と、表面層の外表面の耐傷付き性の向上とを高いレベルで両立し得る。
以下、本開示の一態様に係る定着部材について詳述する。
次に、損失弾性率E”は、粘弾性体の粘性成分の大きさを示す指標である。実使用温度領域(例えば100℃~150℃)におけるE”が小さい、つまり粘性が低いと、定着部材の表面層が紙端部の形状に瞬時に追従し、紙端部のバリに起因する傷が発生し易いと考えられる。一方、実使用温度領域におけるE”が大きい場合、すなわち、粘性が高い場合、紙端部の形状への定着部材の表面層の追従が遅延し、紙端部のバリに起因する傷が発生し難くなると考えられる。E”(1)は、該空孔内にPFPEを含有している状態の表面層の損失弾性率の平均値であり、E”(2)は、表面層の該空孔内のPFPEを除去した後の表面層の損失弾性率の平均値である。
そして、本開示に係る、空孔にPFPEを含む表面層は、PFPEを含有するにも関わらず、その損失弾性率E”(1)が、該表面層からPFPEを除去後の表面層の損失弾性率E”(2)に対して0.60倍以上、1.00倍未満である。すなわち、E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である。このことは、本開示に係る、空孔にPFPEを含む表面層は、PFPEを含有しつつ、その損失弾性率が、多孔質PFA層の損失弾性率に近い状態を維持し得ていることを意味する。このことにより、本開示に係る表面層を備えた定着部材は、長期に亘るトナー離形性の維持と、表面層の外表面の耐傷付き性の向上とを高いレベルで両立し得る。
以下、本開示の一態様に係る定着部材について詳述する。
1.定着部材
本開示に係る定着部材は、エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する。また、定着部材は、少なくとも基層、及び表面層を有する。図1は、本開示の一態様に係るエンドレスベルト形状を有する定着部材(以下、「定着ベルト」とも称する)11の断面模式図である。定着ベルト11は、基層12と、その外表面を被覆してなる表面層13とを有する。
本開示に係る定着部材は、エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する。また、定着部材は、少なくとも基層、及び表面層を有する。図1は、本開示の一態様に係るエンドレスベルト形状を有する定着部材(以下、「定着ベルト」とも称する)11の断面模式図である。定着ベルト11は、基層12と、その外表面を被覆してなる表面層13とを有する。
(1)基層
基層12の材質は特に制限されず、定着部材の基層として用いられる公知の材料を採用し得る。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。
定着ベルト11においては、基層12として、エンドレスベルト形状を有する基材を用いてもよい。この場合の基層12の材質としては、例えば、ニッケル、ステンレス、ポリイミドのような耐熱性に優れるものが挙げられる。基層12の厚さとしては、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。
基層12の材質は特に制限されず、定着部材の基層として用いられる公知の材料を採用し得る。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。
定着ベルト11においては、基層12として、エンドレスベルト形状を有する基材を用いてもよい。この場合の基層12の材質としては、例えば、ニッケル、ステンレス、ポリイミドのような耐熱性に優れるものが挙げられる。基層12の厚さとしては、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。
基層12の外表面には、表面層13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、一つ又は複数組み合わせて用いることが可能である。これらの処理の中でも、プライマー処理が好ましい。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。これらプライマーから構成されるプライマー層の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、1μm以上、50μm以下とすることができる。
(2)表面層
表面層13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)を含む。また、表面層13は、図2(B)に示すように、定着部材の外表面を構成する第1の表面101に開口している空孔3を有する。なお、定着部材の外表面とは、定着時に記録媒体上の未定着トナーと接する表面と定義される。ここで、空孔3は、シェルを有していないことが好ましい。すなわち、空孔3の壁は、表面層の中実部分、具体的にはPFAを含む樹脂部1で構成されていることが好ましい。そして、空孔3の少なくとも一部は、パーフルオロポリエーテル(PFPE)を含有する。
表面層13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)を含む。また、表面層13は、図2(B)に示すように、定着部材の外表面を構成する第1の表面101に開口している空孔3を有する。なお、定着部材の外表面とは、定着時に記録媒体上の未定着トナーと接する表面と定義される。ここで、空孔3は、シェルを有していないことが好ましい。すなわち、空孔3の壁は、表面層の中実部分、具体的にはPFAを含む樹脂部1で構成されていることが好ましい。そして、空孔3の少なくとも一部は、パーフルオロポリエーテル(PFPE)を含有する。
表面層13はさらに、定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定されるE”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である。ここで、定着部材の周方向とは、図3に示す定着ベルト11の斜視図における方向Bであり、周方向に直交する方向とは、図3における方向Aである。
表面層のE”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満に制御する方法の一例としては、空孔3に、PFPEをゲル化した状態で存在させる方法が挙げられる。そして、当該状態は、PFPEと共通するパーフルオロエーテル構造を分子内に有し、かつ、3次元的な架橋構造を形成することによりゲル化したフルオロポリマー(以降、単に「フルオロポリマー」ともいう)を、PFPEと共に空孔中に存在させることによって達成し得る。
表面層のE”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満に制御する方法の一例としては、空孔3に、PFPEをゲル化した状態で存在させる方法が挙げられる。そして、当該状態は、PFPEと共通するパーフルオロエーテル構造を分子内に有し、かつ、3次元的な架橋構造を形成することによりゲル化したフルオロポリマー(以降、単に「フルオロポリマー」ともいう)を、PFPEと共に空孔中に存在させることによって達成し得る。
すなわち、前記空孔は、PFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有することが好ましい。E”(2)は、空孔にPFPEとフルオロポリマーを含む表面層から、該空孔に含まれるPFPEを除去した表面層の、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される損失弾性率E”の平均値を意味する。ここで、E”(2)の値が測定される、PFPEを空孔から除去した表面層の該空孔には、ゲル化したフルオロポリマーが含まれている。そのため、E”(2)は、厳密には、多孔質PFA層の損失弾性率を測定していることにはならない。しかしながら、空孔中のフルオロポリマーは、E”(2)の値には実質的な影響を与えないと考えられる。すなわち、空孔中のフルオロポリマーは、3次元架橋しているものの、ゲルとして空孔内に存在している。表面層の損失弾性率の測定においては、まず、表面層の主骨格を構成するPFAが変形し、その後、空孔内の充填物に応力が加わることにより当該充填物が変形する。このとき、充填物がPFAよりも剛直な場合には、当該充填物が表面層の損失弾性率に影響を与え得る。しかしながら、当該充填物がゲルである場合には、当該充填物は、表面層の物性には実質的な影響は与えないと考えられる。したがって、PFPEとフルオロポリマーとを空孔に含む表面層からPFPEを除去した後の当該表面層の損失弾性率E”(2)は、多孔質PFA層の損失弾性率と同視し得ると考えられる。
表面層の第1の表面における開口率をP1としたとき、P1は、好ましくは1.0%以上、より好ましくは1.5%以上、さらに好ましくは、3.0%以上である。また、P1は、好ましくは15.0%以下、より好ましくは10.0%以下である。P1が1.0%以上であれば、空孔内のPFPEの、表面層の第1の表面への移行が阻害されにくく、より安定したトナー離型性を第1の表面に付与し得る。また、P1が15.0%以下であれば、空孔内のPFPEの第1の表面への過度な移行を抑制でき、より長期に亘る安定的なトナー離型性の維持に資する。
表面層の、定着部材の周方向に沿う方向の断面における、該表面層の面積(空孔部分を含む)P21に対する空孔が占める面積P22の比率(%)(=(P22/P21)×100)、以降、「空孔率」ともいう)をP2としたき、P2は、好ましくは25.0%以上、より好ましくは30.0%以上である。また、P2の上限は特に限定されないが、好ましくは60.0%以下、より好ましくは50.0%以下である。P2が25.0%以上であることで、表面層により多くのPFPEを保持させ得る。その結果、より長期に亘る安定的なトナー離型性を第1の表面に付与し得る。一方、P2が60.0%以下であることで、表面層中の空孔が多くなりすぎることによる摩耗の進行をより良く防止し得る。なお、前記空孔率は、本開示に係る定着部材の表面層の空孔に含まれる第2のPFPEを除去した表面層の定着部材の周方向に沿った断面から算出することができる。また、前記空孔率は、後述する表面層の形成工程における空孔形成工程の後に得られる、第1のPFPEを除去したPFA樹脂層(多孔質PFA層)の定着部材の周方向に沿った断面からも算出することができる。
表面層の第1の表面における開口の平均開口径は、好ましくは1nm以上、5μm以下であり、より好ましくは50nm以上1μm以下である。平均開口径が1nm以上であることによって、空孔内に存在するPFPEを表面層の第1の表面により確実に移行させることができ、定着部材の外表面に優れたトナー離型性をより確実に付与し得る。一方、平均開口径が5μm以下であることにより、定着部材の外表面に付着したトナー粒子の空孔への入り込みを防止することができ、PFPEの第1の表面への供給が阻害されることをより確実に防止し得る。
表面層の厚さは、10μm以上、100μm以下が好ましく、15μm以上、85μm以下がより好ましい。
<PFA>
表面層が含むPFAについて詳述する。
PFAは、パーフルオロアルキルビニルエーテル(以下、「PAVE」と称する)とテトラフルオロエチレン(以下、「TFE」と称する)の共重合体である。PAVEにおけるパーフルオロアルキル鎖の炭素数は、好ましくは1~6であり、より好ましくは1~4であり、さらに好ましくは1~3である。PAVEは、好ましくはパーフルオロメチルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF3)、パーフルオロエチルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF2CF3)及びパーフルオロプロピルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF2CF2CF3)から選択される。
PFAの融点は、好ましくは280℃~320℃であり、より好ましくは290℃~310℃である。PFAとしては、市販のものを用いることができ、以下に具体例を挙げる。
・「451HP-J」、「959HP-Plus」、「350-J」、「950HP-Plus」(いずれも商品名、三井・ケマーズ フロロプロダクツ社製);
・「P-66P」、「P-66PT」、「P-802UP」(いずれも商品名、AGC社製);
・「AP-230」、「AP-231SH」等(いずれも商品名、ダイキン工業社製);
・「6502N」(商品名、スリーエム社製)。
表面層が含むPFAについて詳述する。
PFAは、パーフルオロアルキルビニルエーテル(以下、「PAVE」と称する)とテトラフルオロエチレン(以下、「TFE」と称する)の共重合体である。PAVEにおけるパーフルオロアルキル鎖の炭素数は、好ましくは1~6であり、より好ましくは1~4であり、さらに好ましくは1~3である。PAVEは、好ましくはパーフルオロメチルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF3)、パーフルオロエチルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF2CF3)及びパーフルオロプロピルビニルエーテル(CF2=CF-O-CF2CF2CF3)から選択される。
PFAの融点は、好ましくは280℃~320℃であり、より好ましくは290℃~310℃である。PFAとしては、市販のものを用いることができ、以下に具体例を挙げる。
・「451HP-J」、「959HP-Plus」、「350-J」、「950HP-Plus」(いずれも商品名、三井・ケマーズ フロロプロダクツ社製);
・「P-66P」、「P-66PT」、「P-802UP」(いずれも商品名、AGC社製);
・「AP-230」、「AP-231SH」等(いずれも商品名、ダイキン工業社製);
・「6502N」(商品名、スリーエム社製)。
<パーフルオロポリエーテル(PFPE)>
前記空孔の少なくとも一部が含むPFPEについて詳述する。なお、空孔に含まれるPFPEを、後述する空孔を有する表面層の形成に用いるPFPE(第1のPFPE)と区別するため、「第2のPFPE」と称する場合がある。
前記空孔が含む第2のPFPEは特に制限されず、公知のものを採用し得る。第2のPFPEは、後述するように、フルオロポリマーが有する下記構造式(1)で示される繰り返し単位と共通する構造を有することが好ましい。具体的に、第2のPFPEとしては、下記構造式(2)で示される構造を有するPFPEが好ましい。また、第2のPFPEとしては、前記表面層が含むPFAの融点でオイル状となるPFPEが好ましい。
前記空孔の少なくとも一部が含むPFPEについて詳述する。なお、空孔に含まれるPFPEを、後述する空孔を有する表面層の形成に用いるPFPE(第1のPFPE)と区別するため、「第2のPFPE」と称する場合がある。
前記空孔が含む第2のPFPEは特に制限されず、公知のものを採用し得る。第2のPFPEは、後述するように、フルオロポリマーが有する下記構造式(1)で示される繰り返し単位と共通する構造を有することが好ましい。具体的に、第2のPFPEとしては、下記構造式(2)で示される構造を有するPFPEが好ましい。また、第2のPFPEとしては、前記表面層が含むPFAの融点でオイル状となるPFPEが好ましい。
構造式(2)中、a、b、c、d、e、及びfは、それぞれ独立に0又は正の整数を表し、1≦a+b+c+d+e+f≦600を満たし、a、b、c、及びdの少なくとも1つは正の整数である。また、構造式(2)中の各繰り返し単位の存在順序は、上記順序に限定されるものではない。さらに、構造式(2)中の各繰り返し単位は、PFPE中の複数箇所に複数個存在してもよい。すなわち、構造式(2)で示される構造を有するPFPEは、共重合体の場合にはブロックコポリマーであってもよく、ランダムコポリマーであってもよい。
市販されている第2のPFPEの例としては、以下のものが挙げられる。下記構造式(3)で示される構造を有するPFPE(例えば、デムナム(Demnum)S-200、デムナムS-65(いずれも商品名)、ダイキン工業社製);下記構造式(4)で示される構造を有するPFPE(例えば、クライトックス(Krytox)XHT-1000、クライトックスVPF-16256、クライトックスGPL-107、クライトックスGPL-106、クライトックスGPL-105、クライトックスGPL-104、クライトックスGPL-103、クライトックスGPL-102、クライトックスGPL-101(いずれも商品名)、ケマーズ社製);下記構造式(5)で示される構造を有するPFPE(例えば、フォンブリン(Fomblin)M60、フォンブリンM100、フォンブリンZ25(いずれも商品名)、ソルベイスペシャリティポリマーズジャパン社製);下記構造式(6)で示される構造を有するPFPE(例えば、フォンブリンY45、フォンブリンY25(いずれも商品名)、ソルベイスペシャリティポリマーズジャパン社製)。
(構造式(3)中、nは正の整数を表し、nは、このPFPEの温度40℃における粘度を30mPa・s~500mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(4)中、n’は正の整数を表し、n’は、このPFPEの温度40℃における粘度を10mPa・s~2500mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(5)中、m及びn’’は、それぞれ独立に正の整数を表し、m/n’’は、0.5以上2以下となる数であり、かつ、m+n’’は、このPFPEの温度40℃における粘度を20mPa・s~1400mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(6)中、m’及びn’’’は、それぞれ独立に正の整数を表し、m’/n’’’は、20以上1000以下となる数であり、かつ、m’+n’’’は、このPFPEの温度40℃における粘度を20mPa・s~1200mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
第2のPFPEは、上記構造式(3)~(6)からなる群より選択される少なくとも一つの構造を有することがより好ましい。中でも、後述するフルオロポリマーとの相溶性の観点から、第2のPFPEは、上記構造式(4)で示される構造を有することがさらに好ましい。
空孔に含有させる第2のPFPEの温度40℃における粘度は、好ましくは500mPa・s~2500mPa・sであり、より好ましくは1000mPa・s~2000mPa・sである。このような粘度範囲を有するPFPEは、空孔からの表面層の第1の表面への安定的な移行に資する。
ここでいう粘度とは、コーン角度1度、コーン半径20mmのコーンプレート型の動的粘弾性測定装置(レオメータ)によって、測定温度40℃、せん断速度100s-1で60秒間回転させたときに測定される値である。
ここでいう粘度とは、コーン角度1度、コーン半径20mmのコーンプレート型の動的粘弾性測定装置(レオメータ)によって、測定温度40℃、せん断速度100s-1で60秒間回転させたときに測定される値である。
第2のPFPEとして用いることができる市販のPFPEとしては、例えば、「クライトックスGPL-105」(粘度301mPa・s)、「クライトックスGPL-106」(粘度459mPa・s)、「クライトックスGPL-107」(粘度852mPa・s)、「クライトックスVPF-16256」(粘度1403mPa・s)、「クライトックスXHT-1000」(粘度1941mPa・s)(いずれも商品名、ケマーズ社製);「フォンブリンM60」(粘度586mPa・s)、「フォンブリンM100」(粘度1327mPa・s)(いずれも商品名、ソルベイスペシャリティポリマーズジャパン社製)が挙げられる。
表面層中の第2のPFPEの含有比率は、空孔中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の質量をも含めた表面層の総質量を基準として、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。また、該含有比率の上限は、好ましくは、55質量%以下であり、より好ましくは30質量%以下である。該含有比率が5質量%以上であれば、より一層長期に亘ってトナー離型性が良好に維持される。また、該含有比率が55質量%以下であれば、表面層の使用による摩耗をより確実に防止し得る。
なお、表面層の空孔内に第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有する場合、表面層中の第2のPFPEの含有比率は、後述する表面層中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率と、該組成物中の第2のPFPEの含有比率とから算出することができる。
なお、表面層の空孔内に第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有する場合、表面層中の第2のPFPEの含有比率は、後述する表面層中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率と、該組成物中の第2のPFPEの含有比率とから算出することができる。
<フルオロポリマー>
前述したように、表面層のE”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満に制御する一つの方法として、例えば、空孔の少なくとも一部に、第2のPFPEと共にフルオロポリマーを含有させる方法が挙げられる。本発明者らは、PFPEを、フルオロポリマーと共にゲル状組成物として空孔内に存在させることで、表面層がPFPEを含んでいるにも関わらず、PFPEによるPFAの粘性の低下を制御することができることを見出した。空孔中において、PFPEをフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在させることによって、表面層中に多量のPFPEを含有させた場合であっても、PFPEが、表面層を構成するPFAのポリマー鎖と相互作用することを防止し得る。そのため、PFPEによるPFAの粘性の低下を抑制できる。その結果として、表面層のE”(1)の低下を抑制することができ、E”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満の範囲に制御することが容易となる。
前述したように、表面層のE”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満に制御する一つの方法として、例えば、空孔の少なくとも一部に、第2のPFPEと共にフルオロポリマーを含有させる方法が挙げられる。本発明者らは、PFPEを、フルオロポリマーと共にゲル状組成物として空孔内に存在させることで、表面層がPFPEを含んでいるにも関わらず、PFPEによるPFAの粘性の低下を制御することができることを見出した。空孔中において、PFPEをフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在させることによって、表面層中に多量のPFPEを含有させた場合であっても、PFPEが、表面層を構成するPFAのポリマー鎖と相互作用することを防止し得る。そのため、PFPEによるPFAの粘性の低下を抑制できる。その結果として、表面層のE”(1)の低下を抑制することができ、E”(1)/E”(2)を0.60以上、1.00未満の範囲に制御することが容易となる。
本開示に係るフルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される繰り返し単位と、シロキサンのT単位及びQ単位のうち少なくとも一方の構造とを有することが好ましい。構造式(1)で示される構造は、PFPEが有するパーフルオロアルキルエーテル構造と共通する。そのため、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーは、PFPEとの親和性が高い。また、シロキサンのT単位とは、ケイ素原子に1つの有機置換基Rが結合している3官能の基本単位(RSiO3/2)を表し、シロキサンのQ単位とは、ケイ素原子に有機置換基Rが1つも結合していない4官能の基本単位(SiO4/2)を表す。有機置換基Rとしては、メチル基等のアルキル基;フェニル基等のアリール基;メトキシ基等のアルコキシ基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基が挙げられる。そして、シロキサンのT単位及びQ単位の少なくとも一方を有するフルオロポリマーは、ポリシロキサンの3次元構造を有することによって、安定的にゲルの形態を有し得る。そのため、当該フルオロポリマーは、構造式(1)で示される構造部分によるPFPEとの高い親和性により、PFPEをゲル状組成物として空孔内に存在させ得る。
なお、空孔内においてゲル状組成物として存在するPFPE自体は3次元構造を有しない。そのため、後述する、E”(2)の測定のための表面層からのPFPEの除去工程によれば、空孔内にフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在するPFPEは、空孔内から除去することができる。
なお、空孔内においてゲル状組成物として存在するPFPE自体は3次元構造を有しない。そのため、後述する、E”(2)の測定のための表面層からのPFPEの除去工程によれば、空孔内にフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在するPFPEは、空孔内から除去することができる。
構造式(1)中、nは正の整数を表す。
シロキサンのT単位及びQ単位の少なくとも一方、及び、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーは、例えば、構造式(1)で示される構造を有し、かつ、ケイ素原子に結合した不飽和脂肪族基(-Si-CH2=CH2)を有する化合物と、ヒドロシリル基(-Si-H)を有する架橋剤と、白金の如き触媒とを含むフルオロポリマー形成用混合物を用いて、該不飽和脂肪族基とヒドロシリル基とを付加反応(ヒドロシリル化反応)させることによって得ることができる。また、該フルオロポリマーは、構造式(1)で示される構造を有し、かつ、アルコキシシリル基を有する化合物の該アルコキシシリル基を脱水縮合させることによっても得ることができる。本開示においては、副生成物の生成抑制及び反応制御の容易性の観点から、上記ヒドロシリル化反応によってフルオロポリマーを形成することが好ましい。
ヒドロシリル化反応による、本開示に係るフルオロポリマーの形成に用いることができる上記フルオロポリマー形成用混合物について詳述する。該フルオロポリマー形成用混合物が含む、構造式(1)で示される構造を有し、かつ、ケイ素原子に結合した不飽和脂肪族基を有する化合物としては、例えば下記構造式(7)で示される化合物が挙げられる。この化合物の粘度としては、特に制限はない。ただし、該フルオロポリマー形成用混合物と第2のPFPEとの混合物を表面層の空孔に充填する際に当該混合物の良好な流動性を確保する観点から、例えば、温度23℃における粘度が、0.50Pa・s~40.0Pa・sであることが好ましい。ここでいう粘度は、コーン角度1度、コーン半径20mmのコーンプレート型の動的粘弾性測定装置(レオメータ)によって、測定温度23℃、せん断速度100s-1で60秒間回転させたときに測定される値である。
上記構造式(7)中、R1~R4はそれぞれ独立に、-H、-CH3、-CH=CH2のいずれかを表し、L1及びL2はそれぞれ独立に、炭素数1~4のアルキレン基、又は-Y-NR5-CO-(ここで、Yは炭素数1~4のアルキレン基、又は下記構造式(i)で示されるo-、m-若しくはp-フェニレン基のいずれかであり、R5は、-H、-CH3、-C6H5のいずれかを表す)を表す。また、a及びbはそれぞれ独立に、0又は1を表す。Rf1は、下記構造式(ii)で示される構造を示す。
構造式(ii)中、m及びqはそれぞれ独立に、0又は1~150の整数を表し、m+qは2~200である。n及びpはそれぞれ独立に、1~3の整数を表し、oは0又は1~6の整数を表し、rは2又は3を表す。
次に、上記フルオロポリマー形成用混合物が含む架橋剤としては、例えば、シロキサンのT単位の構造を形成し得る下記構造式(8)で示される含フッ素有機ケイ素化合物、及び、シロキサンのQ単位の構造を形成し得る下記構造式(9)で示される有機ケイ素化合物が挙げられる。構造式(8)で示される含フッ素有機ケイ素化合物が上記構造式(7)で示される化合物にヒドロシリル化反応により付加することで、シロキサンのT単位の構造を有するフルオロポリマーが形成される。また、構造式(9)で示される有機ケイ素化合物が上記構造式(7)で示される化合物にヒドロシリル化反応により付加することで、シロキサンのQ単位の構造を有するフルオロポリマーが形成される。そして、T単位やQ単位のポリシロキサン構造を有することで、本開示に係るフルオロポリマーは、3次元的な架橋構造を有することとなる。そのため、液状のPFPEと、当該フルオロポリマー形成用混合物との混合(溶解)物中の、構造式(7)で示される化合物と架橋剤とを反応させることで、液状のPFPEは、T単位やQ単位のポリシロキサン構造中に取り込まれ、ゲル状となると考えられる。
上記構造式(8)中、L3及びL4はそれぞれ独立に、炭素数1~4のアルキレン基、又は-Y-NR5-CO-(ここで、Yは炭素数1~4のアルキレン基、又は上記構造式(i)で示されるo-、m-若しくはp-フェニレン基のいずれかであり、R5は、-H、-CH3、-C6H5のいずれかを表す)を表す。また、c及びdはそれぞれ独立に、0又は1を表す。Rf2は、上記構造式(ii)で示される構造、又は炭素数1~20のパーフルオロアルキレン基を表す。
さらに、当該フルオロポリマー形成用混合物が含む触媒としては、ヒドロシリル化反応において用いられる公知の触媒を用いることができる。具体的には、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンの錯体等の白金触媒を挙げることができる。
当該フルオロポリマー形成用混合物の硬化(ヒドロシリル化)における加熱温度及び加熱時間は、所望の反応率に応じて選択することができる。例えば、加熱温度は100℃~250℃、特に150℃~200℃の範囲が好ましく、また、加熱時間は60秒間~4時間の範囲とすることが好ましい。
上記フルオロポリマー形成用混合物は、市販のものを用いることもできる。例えば、下記構造式(7-1)で示される、ケイ素原子に結合したビニル基を有する化合物と上記構造式(8)で示される架橋剤と白金触媒とを含むフルオロポリマー形成用混合物の市販品の例を以下に挙げる。
・液状フッ素エラストマー「SIFEL X-71-359」、「SIFEL 8070A/B」(いずれも商品名、信越化学工業社製)
・「SF5000」、「SF7000」(いずれも商品名、藤倉コンポジット社製)
・液状フッ素エラストマー「SIFEL X-71-359」、「SIFEL 8070A/B」(いずれも商品名、信越化学工業社製)
・「SF5000」、「SF7000」(いずれも商品名、藤倉コンポジット社製)
なお、本開示に係るフルオロポリマー形成用混合物の市販品としては、一液タイプ、二液タイプのいずれも用いることができる。また、本開示に係るフルオロポリマー形成用混合物には、第2のPFPEと共に表面層の空孔に導入することができる範囲において、フィラーを添加してもよい。フィラーの例としては、シリカ、カーボン粉末、金属酸化物(例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム等)が挙げられる。
表面層中のフルオロポリマーの含有比率は、空孔中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の質量をも含めた表面層の総質量に対して、好ましくは5質量%以上、55質量%以下であり、より好ましくは15質量%以上、30質量%以下である。該含有比率が5質量%以上であれば、より一層の長期の使用においてトナー離型性が良好に維持される。また、該含有比率が55質量%以下であれば、使用による表面層の摩耗をより確実に防止し得る。
本開示の一態様に係る定着部材は、表面層中の空孔の少なくとも一部に、上記第2のPFPEと上記フルオロポリマーとの組成物を含む。
PFPEのみが空孔に含有されている場合、表面層中のPFPEの、表面層の第1の表面への移行が比較的早く進む。一方、本開示の一態様に係る定着部材においては、第2のPFPEが、フルオロポリマーのT単位やQ単位からなるポリシロキサンの3次元的な架橋構造内に取り込まれることで、ゲル化した状態で空孔中に存在していると考えられる。そのため、定着工程における定着部材の表面層の変形によってもPFPEが表面層の第1の表面に過度に移行することが抑制される。その結果、表面層に含まれる第2のPFPEは、早期に枯渇しにくく、より長期に亘って安定的なトナー離型性を表面層の第1の表面に付与し続けることができる。
上記のように、表面層の空孔中の第2のPFPEは、フルオロポリマーの3次元架橋によって形成されてなる網目構造の中に保持され、ゲル状組成物として存在していると考えられる。第2のPFPEを、フルオロポリマーの3次元架橋構造内に安定的に保持させるうえで、第2のPFPEとしては、フルオロポリマーと共通の化学構造を有するものが好ましい。この点からも、第2のPFPEとしては、フルオロポリマーが有する前記構造式(1)で示される構造と同じ構造を有する、前記構造式(4)で示される構造を有するPFPEが特に好ましいものである。
PFPEのみが空孔に含有されている場合、表面層中のPFPEの、表面層の第1の表面への移行が比較的早く進む。一方、本開示の一態様に係る定着部材においては、第2のPFPEが、フルオロポリマーのT単位やQ単位からなるポリシロキサンの3次元的な架橋構造内に取り込まれることで、ゲル化した状態で空孔中に存在していると考えられる。そのため、定着工程における定着部材の表面層の変形によってもPFPEが表面層の第1の表面に過度に移行することが抑制される。その結果、表面層に含まれる第2のPFPEは、早期に枯渇しにくく、より長期に亘って安定的なトナー離型性を表面層の第1の表面に付与し続けることができる。
上記のように、表面層の空孔中の第2のPFPEは、フルオロポリマーの3次元架橋によって形成されてなる網目構造の中に保持され、ゲル状組成物として存在していると考えられる。第2のPFPEを、フルオロポリマーの3次元架橋構造内に安定的に保持させるうえで、第2のPFPEとしては、フルオロポリマーと共通の化学構造を有するものが好ましい。この点からも、第2のPFPEとしては、フルオロポリマーが有する前記構造式(1)で示される構造と同じ構造を有する、前記構造式(4)で示される構造を有するPFPEが特に好ましいものである。
該組成物中の第2のPFPEの含有比率(質量比)、すなわち、第2のPFPEの質量/(第2のPFPE及びフルオロポリマーの総質量)は0.20以上、0.80以下が好ましく、0.40以上、0.60以下がより好ましい。前記含有比率が0.20以上であることによって、フルオロポリマーによる保持性が過度に強くなることがなく、PFPEの第1の表面への移行が、より円滑に行われる。また、前記含有比率が0.80以下であれば、フルオロポリマーの架橋反応が阻害されることなく、フルオロポリマーによる保持性を維持しつつ、PFPEの過度な表面移行を抑制することができる。
前記含有比率は以下のように算出する。後述するように、熱重量測定により表面層の総質量に対する上記組成物の含有比率(質量%)を算出する。また、表面層をフッ素系溶剤に浸漬することにより、第2のPFPEのみを抽出し、表面層中の第2のPFPEの含有比率(質量%)を測定することができる。そして、第2のPFPEの含有比率(質量%)/上記組成物の含有比率(質量%)から、上記組成物中の第2のPFPEの含有比率を算出することができる。
前記含有比率は以下のように算出する。後述するように、熱重量測定により表面層の総質量に対する上記組成物の含有比率(質量%)を算出する。また、表面層をフッ素系溶剤に浸漬することにより、第2のPFPEのみを抽出し、表面層中の第2のPFPEの含有比率(質量%)を測定することができる。そして、第2のPFPEの含有比率(質量%)/上記組成物の含有比率(質量%)から、上記組成物中の第2のPFPEの含有比率を算出することができる。
空孔中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の質量をも含めた表面層の総質量に対する、空孔中の該組成物の含有比率は20質量%以上、60質量%以下であることが好ましく、30質量%以上、50質量%以下であることがより好ましい。上記組成物の含有比率が20質量%以上であれば、PFPEの表面層の第1の表面への移行が阻害されにくく、より安定したトナー離型性を第1の表面に付与し得る。また、上記組成物の含有比率が60質量%以下であれば、表面層の摩耗をより良く防止し得る。
<定着部材の製造方法>
上記本開示の一態様に係る定着部材の非限定的な製造方法として、例えば、下記工程(i)~工程(v)を含む方法が挙げられる。
工程(i):エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する基層と、基層の外周面上のPFAを含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のPFPEを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のPFPEを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のPFPEが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のPFPEの少なくとも一部を該樹脂層の第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
これにより、該樹脂層を本開示に係る表面層とし、空孔の少なくとも一部に、該第2のPFPEを含有する、好ましくは、該第2のPFPEとフルオロポリマーとを含むゲル状組成物を含有する表面層を有する定着部材が得られる。
上記本開示の一態様に係る定着部材の非限定的な製造方法として、例えば、下記工程(i)~工程(v)を含む方法が挙げられる。
工程(i):エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する基層と、基層の外周面上のPFAを含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のPFPEを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のPFPEを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のPFPEが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のPFPEの少なくとも一部を該樹脂層の第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
これにより、該樹脂層を本開示に係る表面層とし、空孔の少なくとも一部に、該第2のPFPEを含有する、好ましくは、該第2のPFPEとフルオロポリマーとを含むゲル状組成物を含有する表面層を有する定着部材が得られる。
上記の方法によって本開示の一態様に係る定着部材が形成されるメカニズムについて、本発明者らは以下のように推測している。
工程(ii)において、樹脂層が含むPFAの融点近傍の温度(300℃±50℃、好ましくは290℃~325℃)で、該樹脂層の第1の表面を第1のPFPEと接触させることにより、第1のPFPEが樹脂層中に含浸される。
工程(ii)において、樹脂層が含むPFAの融点近傍の温度(300℃±50℃、好ましくは290℃~325℃)で、該樹脂層の第1の表面を第1のPFPEと接触させることにより、第1のPFPEが樹脂層中に含浸される。
次いで、工程(iii)において、樹脂層を室温(例えば、20℃~35℃、好ましくは25℃)まで冷却する。なお、工程(iii)は、樹脂層がPFPEに接している状態、例えば、PFPE浴中で行ってもよく、また、樹脂層をPFPE浴から取り出した後に行ってもよい。ただし、樹脂層の冷却を、当該樹脂層を高温のPFPE浴から取り出した後に行う場合、樹脂層の第1の表面側が冷却に伴って収縮し、樹脂層の第1の表面側の近傍に含浸された第1のPFPEが外部に放出されることがある。樹脂層の収縮に伴う第1のPFPEの樹脂層の外への放出は、第1のPFPEの粘度が低い場合に特に発生しやすい。その結果、樹脂層に含浸した第1のPFPEが占める領域が減少し、後述する工程(iv)で、樹脂層中の第1のPFPEを除去したことにより形成される空孔の体積が相対的に減少する。そのため、第1のPFPE浴からの該樹脂層の取り出しは、PFPE浴の温度を、少なくともPFAの融点(具体的には、例えば296℃)以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは、室温にまで冷却後に行うことが好ましい。これにより、第1のPFPEとして低粘度のPFPEを用いた場合であっても、PFPE浴から取り出したときの樹脂層の収縮を防止し得る。
次に、工程(iv)において、フッ素系溶剤を用いて樹脂層から第1のPFPEを除去することにより、樹脂層中の第1のPFPEが存在していた部位に、樹脂層の第1の表面に開口した空孔が形成される。すなわち、工程(iv)は、多孔質PFA層の形成工程と位置付けられる。なお、工程(iv)においては、含浸されていた第1のPFPEのほぼすべてを樹脂層から溶出させることができる。樹脂層中への第1のPFPEの含浸量を増やすことで、樹脂層の内部に形成される空孔を増やすことができる。
工程(ii)においては、第1のPFPEを含浸した樹脂層の総質量に対する第1のPFPEの含有比率が、好ましくは、25質量%以上、60質量%以下、より好ましくは30質量%以上、55質量%以下となるように第1のPFPEを含浸させる。第1のPFPEの含有比率が25質量%以上であれば、PFPE同士が凝集されやすく空孔の形成が容易となる。また、第1のPFPEの含有比率が60質量%以下であれば、空孔率の増大による機械強度の低下を抑制し得る。
ここで、第1のPFPEの含有比率は、第1のPFPEを含浸させる前の樹脂層自体の質量と樹脂層に含浸された第1のPFPEの質量との和に対する、樹脂層中に含浸された第1のPFPEの質量の割合(質量%)と定義する。具体的には、第1のPFPEを含浸した樹脂層の総質量をXとし、第1のPFPEを含浸する前の樹脂層の総質量Yとしたとき、樹脂層の総質量に対する第1のPFPEの含有比率(含浸比率)Zは、下式より算出される:
Z(質量%)={(X-Y)/X}×100。
なお、第1のPFPEの含有比率は、実施例に記載するように、熱重量分析装置を用いて算出することができる。
ここで、第1のPFPEの含有比率は、第1のPFPEを含浸させる前の樹脂層自体の質量と樹脂層に含浸された第1のPFPEの質量との和に対する、樹脂層中に含浸された第1のPFPEの質量の割合(質量%)と定義する。具体的には、第1のPFPEを含浸した樹脂層の総質量をXとし、第1のPFPEを含浸する前の樹脂層の総質量Yとしたとき、樹脂層の総質量に対する第1のPFPEの含有比率(含浸比率)Zは、下式より算出される:
Z(質量%)={(X-Y)/X}×100。
なお、第1のPFPEの含有比率は、実施例に記載するように、熱重量分析装置を用いて算出することができる。
樹脂層への第1のPFPEの含浸量は、例えば、含浸時の第1のPFPEの温度、第1のPFPEの粘度、樹脂層と第1のPFPEとの接触時間によって調整することができる。具体的には、PFAの融点近傍の温度範囲(250℃~350℃)内で温度が高いほど、第1のPFPEの粘度が低いほど、また、樹脂層との接触時間が長いほど、樹脂層への第1のPFPEの含浸量を増加させることができる。なお、前記したように、工程(iii)における樹脂層の収縮を避けるために、工程(iii)をPFPE浴中で行うことが好ましい。
第1のPFPEの温度40℃における粘度は、好ましくは10mPa・s~400mPa・s、より好ましくは30mPa・s~350mPa・sである。
このような粘度範囲を有する市販のPFPEとしては、「クライトックスGPL-101」(粘度12mPa・s)、「クライトックスGPL-102」(粘度26mPa・s)、「クライトックスGPL-103」(粘度54mPa・s)、「クライトックスGPL-104」(粘度111mPa・s)、「フォンブリンM03」(粘度30mPa・s)、「クライトックスGPL-105」(粘度301mPa・s)(いずれも商品名、ケマーズ社製)が挙げられる。
このような粘度範囲を有する市販のPFPEとしては、「クライトックスGPL-101」(粘度12mPa・s)、「クライトックスGPL-102」(粘度26mPa・s)、「クライトックスGPL-103」(粘度54mPa・s)、「クライトックスGPL-104」(粘度111mPa・s)、「フォンブリンM03」(粘度30mPa・s)、「クライトックスGPL-105」(粘度301mPa・s)(いずれも商品名、ケマーズ社製)が挙げられる。
そして、例えば、第1のPFPEの粘度(40℃、以下同様)が301mPa・s、PFAを含む樹脂層の厚さが20μm、該樹脂層の融点が296℃、該樹脂層と第1のPFPEの接触時の温度が310℃である場合においては、接触時間1分間で、第1のPFPEの含有比率が30質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。
また、第1のPFPEとして粘度が111mPa・sであるPFPEを用いて、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が41質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。さらに、第1のPFPEとして粘度が111mPa・sであるPFPEを用いて、樹脂層との接触時の温度を300℃とし、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が26質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。
また、第1のPFPEとして粘度が54mPa・sであるPFPEを用いて、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が33質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。さらに、上記第1のPFPEの粘度が54mPa・sであるPFPEを用いた樹脂層を、温度310℃の第1のPFPEの浴中に浸漬し、樹脂層と第1のPFPEとを1分間接触させる。次いで、PFPE浴の温度を250℃まで冷却してから樹脂層をPFPE浴から取り出すことで、第1のPFPEの含有比率が58質量%であるPFPE含浸樹脂層を得ることができる。また、樹脂層のPFPE浴からの取り出しを、PFPE浴の温度を25℃まで冷却してから行った場合、他の条件が上記と同一であることを前提として、第1のPFPEの含有比率が60質量%であるPFPE含浸樹脂層を得ることができる。
なお、上記したように、樹脂層のPFPE浴からの取り出しを、PFPE浴の温度を250℃に冷却後に行った場合よりも、25℃に冷却してから行った場合の方が、樹脂層中の第1のPFPEの含有比率が2質量%多い。その理由としては、PFPE浴の温度を25℃まで冷却後に樹脂層をPFPE浴から取り出したときには、樹脂層からの第1のPFPEの揮発が抑制されているためであると考えられる。なお、樹脂層の収縮がない限り、樹脂層のPFPE浴からの取り出し後の第1のPFPEの揮発は、工程(iv)を経て形成される樹脂層中の空孔の体積には影響を与えることはない。
また、第1のPFPEとして粘度が111mPa・sであるPFPEを用いて、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が41質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。さらに、第1のPFPEとして粘度が111mPa・sであるPFPEを用いて、樹脂層との接触時の温度を300℃とし、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が26質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。
また、第1のPFPEとして粘度が54mPa・sであるPFPEを用いて、他の条件が上記と同一である場合、第1のPFPEの含有比率が33質量%であるPFPE含浸樹脂層を作製することができる。さらに、上記第1のPFPEの粘度が54mPa・sであるPFPEを用いた樹脂層を、温度310℃の第1のPFPEの浴中に浸漬し、樹脂層と第1のPFPEとを1分間接触させる。次いで、PFPE浴の温度を250℃まで冷却してから樹脂層をPFPE浴から取り出すことで、第1のPFPEの含有比率が58質量%であるPFPE含浸樹脂層を得ることができる。また、樹脂層のPFPE浴からの取り出しを、PFPE浴の温度を25℃まで冷却してから行った場合、他の条件が上記と同一であることを前提として、第1のPFPEの含有比率が60質量%であるPFPE含浸樹脂層を得ることができる。
なお、上記したように、樹脂層のPFPE浴からの取り出しを、PFPE浴の温度を250℃に冷却後に行った場合よりも、25℃に冷却してから行った場合の方が、樹脂層中の第1のPFPEの含有比率が2質量%多い。その理由としては、PFPE浴の温度を25℃まで冷却後に樹脂層をPFPE浴から取り出したときには、樹脂層からの第1のPFPEの揮発が抑制されているためであると考えられる。なお、樹脂層の収縮がない限り、樹脂層のPFPE浴からの取り出し後の第1のPFPEの揮発は、工程(iv)を経て形成される樹脂層中の空孔の体積には影響を与えることはない。
一方、特許文献1の実施例で用いられているPFPE(商品名:クライトックスGPL-106、ケマーズ社製)は、粘度が459mPa・sである。このようなPFPEを、温度345℃でPFAを含む樹脂層と5分間接触させた場合、PFPEの含有比率が24質量%であるPFPE含浸樹脂層が得られた。しかしながら、PFPEの含有比率がこの程度であると、樹脂層中ではPFPE同士が凝集しない。そのため、その後にフッ素系溶剤を用いてPFPEの溶出操作を行っても、樹脂層には空孔が形成されなかった。
定着部材の作製における樹脂層と第1のPFPEの接触方法としては、第1のPFPEを、樹脂層に含まれるPFAの融点近傍の温度で樹脂層と接触させ得る限り、いかなる方法も用いることができる。また、第1のPFPEと接触させる樹脂層は、事前に基層及び樹脂層を積層した積層体における樹脂層であってもよいし、樹脂層用のPFAシート又はPFAチューブを用意し、基層と接着させる側の表面をマスキングした状態のものを用いてもよい。また、接触方法としては、例えばディッピング法が挙げられる。特に、チューブ状のPFAを、プライマー(例えば、付加硬化型シリコーンゴム)処理した基層に挿入し、余剰のプライマーを除去して硬化させて積層体とした後、加熱した第1のPFPEを含む含浸装置内に該積層体を浸漬する方法が好ましい。なお、チューブ状のPFAは、公知の方法、例えば押し出し成形、トランスファー成形、ブロー成形等により所望の厚み、径、長さのチューブとして製造することができる。チューブ状のPFAは、継ぎ目がなく、比較的膜厚が均一であることから、エンドレスベルト形状の厚みの均一性に優れた樹脂層を容易に形成できる。
工程(iv)において、樹脂層に含浸させた第1のPFPEの除去に用いるフッ素系溶剤としては、第1のPFPEを溶解可能であり、PFAを溶解しない溶剤を用いる。そして、該フッ素系溶剤中に、樹脂層を、第1の表面が浸るように浸漬する。ここで、「第1のPFPEを溶解可能な溶剤」とは、例えば、25℃において、溶剤100gに対する第1のPFPEの溶解量が10g以上である溶剤が挙げられる。一方、「PFAを溶解しない溶剤」とは、25℃において、溶剤100gに対するPFAの溶解量が1g以下である溶剤が挙げられる。第1のPFPEを溶解可能であり、PFAを溶解しないフッ素系溶剤としては、例えば、ハイドロフルオロエーテル(商品名:Novec7300、スリーエム社製)等が挙げられる。また、工程(iv)において、樹脂層から第1のPFPEを除去する際に、樹脂層に超音波を印加することは、樹脂層からの第1のPFPEの除去を促進するうえで好ましい。
本開示の一態様に係る定着部材の製造方法について、より具体的に述べる。
工程(i):基層と、PFAを含む樹脂層と、がこの順で積層された積層体をディッピング装置に取り付ける。
工程(ii):PFAの融点近傍(300℃±50℃、好ましくは290℃~325℃)に加熱した第1のPFPEの浴に該積層体を浸漬し、好ましくは20秒間~5分間、より好ましくは30秒間~2分間(例えば1分間)放置する(含浸工程-1)。
含浸工程-1において、樹脂層と第1のPFPEとの接触温度が高いほど、また第1のPFPEの粘度が低いほど、第1のPFPEの含浸量が増加することを見出した。上記特定の空孔が形成され得る一定量以上の第1のPFPEの含浸量が達成される限りにおいて、接触温度及び第1のPFPEの粘度は適宜選択することができる。含浸工程-1における、第1のPFPEの加熱温度をA℃とし、PFAの融点をB℃としたとき、A-B(℃)は、好ましくは0℃~40℃であり、より好ましくは3℃~20℃である。
工程(iii):積層体を第1のPFPEの浴から取り出し、室温まで冷却する。なお、前記したように、工程(iii)における第1のPFPEの揮発や樹脂層の収縮に伴う樹脂層中のPFPE量の減少を避けるために、工程(iii)をPFPE浴中で行うことが好ましい。
工程(iv):冷却後、積層体を、第1のPFPEを溶解可能であり、PFAを溶解しないフッ素系溶剤中に浸漬し、樹脂層中に含浸した第1のPFPEを、該樹脂層の第1の表面の開口から溶出させる(空孔形成工程)。この工程により、樹脂層には、第1の表面に開口した空孔が形成される。すなわち、多孔質PFA層が形成される。
工程(i):基層と、PFAを含む樹脂層と、がこの順で積層された積層体をディッピング装置に取り付ける。
工程(ii):PFAの融点近傍(300℃±50℃、好ましくは290℃~325℃)に加熱した第1のPFPEの浴に該積層体を浸漬し、好ましくは20秒間~5分間、より好ましくは30秒間~2分間(例えば1分間)放置する(含浸工程-1)。
含浸工程-1において、樹脂層と第1のPFPEとの接触温度が高いほど、また第1のPFPEの粘度が低いほど、第1のPFPEの含浸量が増加することを見出した。上記特定の空孔が形成され得る一定量以上の第1のPFPEの含浸量が達成される限りにおいて、接触温度及び第1のPFPEの粘度は適宜選択することができる。含浸工程-1における、第1のPFPEの加熱温度をA℃とし、PFAの融点をB℃としたとき、A-B(℃)は、好ましくは0℃~40℃であり、より好ましくは3℃~20℃である。
工程(iii):積層体を第1のPFPEの浴から取り出し、室温まで冷却する。なお、前記したように、工程(iii)における第1のPFPEの揮発や樹脂層の収縮に伴う樹脂層中のPFPE量の減少を避けるために、工程(iii)をPFPE浴中で行うことが好ましい。
工程(iv):冷却後、積層体を、第1のPFPEを溶解可能であり、PFAを溶解しないフッ素系溶剤中に浸漬し、樹脂層中に含浸した第1のPFPEを、該樹脂層の第1の表面の開口から溶出させる(空孔形成工程)。この工程により、樹脂層には、第1の表面に開口した空孔が形成される。すなわち、多孔質PFA層が形成される。
工程(v-1):上記工程を経て得られた、空孔を有する樹脂層(多孔質PFA層)を備えた積層体を、第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物との混合物中に、好ましくは5分間~30分間、より好ましくは10分間~30分間(例えば15分間)浸漬する。これにより、樹脂層中の空孔に第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物(以降、「第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物」を「混合物A」という場合がある)を含浸させる(含浸工程-2)。
このときの該混合物Aの温度としては、含浸時において該混合物A中のフルオロポリマー形成用混合物の硬化が進行しにくい温度が好ましい。非限定的な例として、本工程における該混合物Aの温度は、好ましくは0℃以上であり、また、好ましくは100℃以下である。該混合物Aの温度は、より好ましくは、50℃以下である。
このときの該混合物Aの温度としては、含浸時において該混合物A中のフルオロポリマー形成用混合物の硬化が進行しにくい温度が好ましい。非限定的な例として、本工程における該混合物Aの温度は、好ましくは0℃以上であり、また、好ましくは100℃以下である。該混合物Aの温度は、より好ましくは、50℃以下である。
第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物との混合物Aは、流動性を有しているため、樹脂層(多孔質PFA層)の空孔内に容易に導入することができる。本開示においては、該樹脂として、フルオロポリマーやPFPEとの化学的親和性が高いPFAを用いているため、PFAの膜厚方向全域に亘って上記混合物Aを導入することが容易である。
第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物Aと、表面層を構成するPFAとの溶解度パラメータ差(ΔHSP)は、10.0(MPa)0.5以下であることが好ましく、7.0(MPa)0.5以下であることがより好ましい。溶解度パラメータ差が10.0(MPa)0.5以下であれば、該混合物Aの空孔内への導入を、より円滑に行うことができる。
溶解度パラメータ(SP値)は、分子凝集エネルギーの平方根で表されるパラメータであり、2種以上の物質の親和性の目安となる。本開示において、SP値は、ハンセン(Hansen)の手法を用いて導出する。ここでハンセンの手法とは、一つの物質のエネルギーを、分散エネルギー項(δD)、分極エネルギー項(δP)、水素結合エネルギー項(δH)の3成分で表し、3次元空間にベクトルとして表すものである。例えば、2種類の物質のSP値の差(ΔHSP)が小さい(2種の物質間の距離が短い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が高い、即ち、混和しやすいことを示す。一方、2種類の物質のSP値の差が大きい(2種の物質間の距離が長い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が低い、即ち、混和しにくいことを示す。
δD、δP、δHは、ハンセングループが開発、販売しているデータベース付き計算ソフト「HSPiP(商品名)」の3rd Edition 3.1.14を使用して、算出することができる。このとき、各成分のSP値は、それぞれ下記式(a)に基づいて算出する。
SP値=(δD2+δP2+δH2)0.5 (a)
また、2種類の成分における溶解度パラメータの差(ΔHSP)は、上記3次元空間における距離で定義するものとし、下記式(b)に基づいて値を算出する。なお、δD1及びδD2は各成分の分散エネルギー項を表し、δP1及びδP2は各成分の分極エネルギー項を表し、δH1及びδH2は各成分の水素結合エネルギー項を表す。
ΔHSP={4(δD1-δD2)2+(δP1-δP2)2+(δH1-δH2)2}0.5 (b)
溶解度パラメータ(SP値)は、分子凝集エネルギーの平方根で表されるパラメータであり、2種以上の物質の親和性の目安となる。本開示において、SP値は、ハンセン(Hansen)の手法を用いて導出する。ここでハンセンの手法とは、一つの物質のエネルギーを、分散エネルギー項(δD)、分極エネルギー項(δP)、水素結合エネルギー項(δH)の3成分で表し、3次元空間にベクトルとして表すものである。例えば、2種類の物質のSP値の差(ΔHSP)が小さい(2種の物質間の距離が短い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が高い、即ち、混和しやすいことを示す。一方、2種類の物質のSP値の差が大きい(2種の物質間の距離が長い)場合は、当該2種類の物質は溶解性が低い、即ち、混和しにくいことを示す。
δD、δP、δHは、ハンセングループが開発、販売しているデータベース付き計算ソフト「HSPiP(商品名)」の3rd Edition 3.1.14を使用して、算出することができる。このとき、各成分のSP値は、それぞれ下記式(a)に基づいて算出する。
SP値=(δD2+δP2+δH2)0.5 (a)
また、2種類の成分における溶解度パラメータの差(ΔHSP)は、上記3次元空間における距離で定義するものとし、下記式(b)に基づいて値を算出する。なお、δD1及びδD2は各成分の分散エネルギー項を表し、δP1及びδP2は各成分の分極エネルギー項を表し、δH1及びδH2は各成分の水素結合エネルギー項を表す。
ΔHSP={4(δD1-δD2)2+(δP1-δP2)2+(δH1-δH2)2}0.5 (b)
ここで、フルオロポリマー形成用混合物が、前記構造式(7)で示される構造を有する化合物を含む場合、当該化合物と、第2のPFPEとの構造上の実質的な差は、当該化合物の両末端に不飽和脂肪族基が結合している点に過ぎない。そのため、当該化合物と第2のPFPEとは、上記の方法で求まるSP値がほぼ同一となる。また、フルオロポリマー形成用混合物中において、当該化合物は主成分であるため、フルオロポリマー形成用混合物と第2のPFPEとを含む混合物AのSP値としては、当該化合物のSP値又は第2のPFPEのSP値を用いることができる。
工程(v-2):上記工程(v-1)を経て得られた積層体を該混合物A中から取り出し、外表面に付着した該混合物Aを除去する。次いで、空孔中に導入した該混合物A中のフルオロポリマー形成用混合物を硬化させ、フルオロポリマーとする。これにより、該空孔の少なくとも一部に、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有する本開示の一態様に係る定着部材を得る。
本工程において、外表面に付着した過剰量の該混合物Aを除去する方法は特に制限されないが、例えば、フッ素系溶剤で洗浄する、エアで除去する、不織布で拭き取る、といった方法が挙げられる。フッ素系溶剤で洗浄する方法としては、例えば、フッ素系溶剤を染み込ませた不織布などの繊維を用いて除去する方法が挙げられる。フッ素系溶剤としては、ハイドロフルオロエーテル(商品名:Novec7300、スリーエム社製)等が挙げられる。
硬化における加熱温度及び加熱時間は、フルオロポリマー形成用混合物中の反応成分の反応率を所望の状態にするよう選択することができる。加熱温度は100℃~250℃の範囲が好ましく、150℃~200℃の範囲がより好ましい。加熱時間は60秒間~4時間の範囲が好ましい。
本工程において、外表面に付着した過剰量の該混合物Aを除去する方法は特に制限されないが、例えば、フッ素系溶剤で洗浄する、エアで除去する、不織布で拭き取る、といった方法が挙げられる。フッ素系溶剤で洗浄する方法としては、例えば、フッ素系溶剤を染み込ませた不織布などの繊維を用いて除去する方法が挙げられる。フッ素系溶剤としては、ハイドロフルオロエーテル(商品名:Novec7300、スリーエム社製)等が挙げられる。
硬化における加熱温度及び加熱時間は、フルオロポリマー形成用混合物中の反応成分の反応率を所望の状態にするよう選択することができる。加熱温度は100℃~250℃の範囲が好ましく、150℃~200℃の範囲がより好ましい。加熱時間は60秒間~4時間の範囲が好ましい。
<E”(1)及びE”(2)の測定方法>
上記のようにして得られる本開示の一態様に係る定着部材の表面層のE”(1)及びE”(2)の測定方法の一例を説明する。
上記のようにして得られる本開示の一態様に係る定着部材の表面層のE”(1)及びE”(2)の測定方法の一例を説明する。
<E”(1)の測定>
まず、定着部材から表面層のみを取り出す。例えば、定着部材が、エンドレス形状の基層と、その外周面上に付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなるプライマー層を介して固定されてなるフッ素樹脂チューブからなる表面層とを有する場合、基層とプライマー層との界面を、ナイフ等を用いて剥離し、プライマー層と表面層との積層サンプル(1)を得る。この積層サンプル(1)を、シリコーン樹脂の溶解剤、例えば、「eソルブ21RS」(商品名、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させる。これにより、該積層サンプル(1)からプライマー層を除去し、表面層のみから構成されるサンプルを得る。このサンプルから、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとする。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置、例えば、「Rheogel E4000」(商品名、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の方法によって、E”(1)を測定する。
すなわち、引張用治具に上記で調製した測定サンプルを装着する。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着する。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得する。こうして得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(1)とする。
まず、定着部材から表面層のみを取り出す。例えば、定着部材が、エンドレス形状の基層と、その外周面上に付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなるプライマー層を介して固定されてなるフッ素樹脂チューブからなる表面層とを有する場合、基層とプライマー層との界面を、ナイフ等を用いて剥離し、プライマー層と表面層との積層サンプル(1)を得る。この積層サンプル(1)を、シリコーン樹脂の溶解剤、例えば、「eソルブ21RS」(商品名、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させる。これにより、該積層サンプル(1)からプライマー層を除去し、表面層のみから構成されるサンプルを得る。このサンプルから、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとする。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置、例えば、「Rheogel E4000」(商品名、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の方法によって、E”(1)を測定する。
すなわち、引張用治具に上記で調製した測定サンプルを装着する。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着する。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得する。こうして得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(1)とする。
<E”(2)の測定>
定着部材から、基層とプライマー層と表面層との積層サンプル(2-1)を得る。次いで、表面層の空孔中に存在しているPFPEを除去する。その方法は特に限定されるものではないが、例えば、空孔中に、PFPEが、フルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在している場合には、以下の方法によってPFPEをより確実に除去し得る。すなわち、該積層サンプル(2-1)を、フッ素系溶剤、例えば、「Novec7300」(商品名、スリーエム社製)を入れた容器に、表面層のプライマー層に対向する側とは反対側の表面が完全に浸るように浸漬させる。このとき、フッ素系溶剤の温度としては、例えば、20℃~60℃とすることが好ましい。次いで、該容器を超音波印加装置、例えば、「ブランソニック(型式2510J-DTH)」(商品名、日本エマソン社製)の水槽に入れ、超音波を印加する。超音波の印加時間は、空孔からPFPEを除去できれば特に限定されるものではないが、例えば、60分間~150分間とすることが好ましい。その後、容器から該積層サンプル(2-1)を取り出す。この過程を経ることで、表面層中のPFPEが除去される。なお、空孔中において、PFPEがフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在している場合であっても、PFPE自体は架橋していない。そのため、適切に調整された温度のフッ素系溶剤への浸漬と超音波印加とによって、空孔中のPFPEは除去可能である。
次いで、該積層サンプル(2-1)の、基層とプライマー層との界面を、ナイフ等を用いて剥離し、プライマー層と表面層との積層サンプル(2-2)を得る。次いで、表面層中のPFPEが除去された該積層サンプル(2-2)を、シリコーン樹脂の溶解剤、例えば、「eソルブ21RS」(商品名、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させる。これにより、該積層サンプル(2-2)からプライマー層を除去し、表面層のみから構成されるサンプルを得る。このサンプルから、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとする。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置、例えば、「Rheogel E4000」(商品名、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の方法によって、E”(2)を測定する。
すなわち、引張用治具に上記で調製した測定サンプルを装着する。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着する。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得する。こうして得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(2)とする。
定着部材から、基層とプライマー層と表面層との積層サンプル(2-1)を得る。次いで、表面層の空孔中に存在しているPFPEを除去する。その方法は特に限定されるものではないが、例えば、空孔中に、PFPEが、フルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在している場合には、以下の方法によってPFPEをより確実に除去し得る。すなわち、該積層サンプル(2-1)を、フッ素系溶剤、例えば、「Novec7300」(商品名、スリーエム社製)を入れた容器に、表面層のプライマー層に対向する側とは反対側の表面が完全に浸るように浸漬させる。このとき、フッ素系溶剤の温度としては、例えば、20℃~60℃とすることが好ましい。次いで、該容器を超音波印加装置、例えば、「ブランソニック(型式2510J-DTH)」(商品名、日本エマソン社製)の水槽に入れ、超音波を印加する。超音波の印加時間は、空孔からPFPEを除去できれば特に限定されるものではないが、例えば、60分間~150分間とすることが好ましい。その後、容器から該積層サンプル(2-1)を取り出す。この過程を経ることで、表面層中のPFPEが除去される。なお、空孔中において、PFPEがフルオロポリマーと共にゲル状組成物として存在している場合であっても、PFPE自体は架橋していない。そのため、適切に調整された温度のフッ素系溶剤への浸漬と超音波印加とによって、空孔中のPFPEは除去可能である。
次いで、該積層サンプル(2-1)の、基層とプライマー層との界面を、ナイフ等を用いて剥離し、プライマー層と表面層との積層サンプル(2-2)を得る。次いで、表面層中のPFPEが除去された該積層サンプル(2-2)を、シリコーン樹脂の溶解剤、例えば、「eソルブ21RS」(商品名、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させる。これにより、該積層サンプル(2-2)からプライマー層を除去し、表面層のみから構成されるサンプルを得る。このサンプルから、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとする。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置、例えば、「Rheogel E4000」(商品名、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の方法によって、E”(2)を測定する。
すなわち、引張用治具に上記で調製した測定サンプルを装着する。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着する。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得する。こうして得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(2)とする。
2.定着装置
定着装置は、定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備する。定着装置は、例えば、加熱用の回転体と、該加熱用の回転体と定着ニップ部を形成するように配置されてなる加圧用の回転体とを具備する。加熱用の回転体と加圧用の回転体との組み合わせの例としては、例えば、加熱ローラと該加熱ローラに対向配置されてなる弾性加圧ローラ、加熱フィルムと該加熱フィルムに当接配置された弾性加圧ローラを挙げることができる。加熱用の回転体と加圧用の回転体との組み合わせの他の例としては、加熱ベルトと該加熱ベルトに当接配置された弾性加圧ローラ、加熱ベルトと該加熱ベルトに当接配置された弾性加圧ベルト等を挙げることができる。
定着装置は、定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備する。定着装置は、例えば、加熱用の回転体と、該加熱用の回転体と定着ニップ部を形成するように配置されてなる加圧用の回転体とを具備する。加熱用の回転体と加圧用の回転体との組み合わせの例としては、例えば、加熱ローラと該加熱ローラに対向配置されてなる弾性加圧ローラ、加熱フィルムと該加熱フィルムに当接配置された弾性加圧ローラを挙げることができる。加熱用の回転体と加圧用の回転体との組み合わせの他の例としては、加熱ベルトと該加熱ベルトに当接配置された弾性加圧ローラ、加熱ベルトと該加熱ベルトに当接配置された弾性加圧ベルト等を挙げることができる。
図4は、加熱用の定着ベルト11及び弾性加圧ローラ17を具備する定着装置における、定着ベルトの周方向に沿った断面図である。
定着ベルト11は、本開示の一態様に係る定着ベルトである。定着ベルト11は、ベルトガイド部材14にルーズに外嵌させてある。加圧用剛性ステイ16は、ベルトガイド部材14の内側に挿通してある。ベルトガイド部材14は、例えば、耐熱性や断熱性を有する樹脂によって形成されている。
加熱手段は、例えば、定着ベルトの内周面に接して配置されているヒータである。ベルトガイド部材14と定着ベルト11の内面とが接触する位置に熱源としてのセラミックヒータ15を具備する。セラミックヒータ15は、ベルトガイド部材14の長手方向に沿って設けられている溝部に嵌入され、固定されている。セラミックヒータ15は、不図示の手段によって通電され発熱する。
弾性加圧ローラ17は、例えば、ステンレス製の芯金17aの周面に、硬化シリコーンゴムを含む弾性層17bが設けられている。また、弾性層17bの周面上に、フッ素樹脂を含む表層17cが設けられている。表層17cの厚さは、例えば、50μmである。
加圧用剛性ステイ16の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材(不図示)との間にそれぞれ加圧バネ(不図示)を縮設することで、加圧用剛性ステイ16に押し下げ力を付与している。これによって、ベルトガイド部材14の下面に配設したセラミックヒータ15の下面と弾性加圧ローラ17の上面とが定着ベルト11を挟んで圧接して、所定の定着ニップ部Nが形成される。すなわち、セラミックヒータ15の下面は、定着ベルト11の内周面に接して配置されている。
この定着ニップ部Nに、未定着トナーGによって画像が形成された、被加熱体となる記録媒体Pを搬送速度Vで挟持搬送させる。これにより、トナー像を加熱、加圧する。その結果、トナー像は、溶融・混色、その後、冷却されることによって記録媒体P上に定着される。
定着ベルト11は、本開示の一態様に係る定着ベルトである。定着ベルト11は、ベルトガイド部材14にルーズに外嵌させてある。加圧用剛性ステイ16は、ベルトガイド部材14の内側に挿通してある。ベルトガイド部材14は、例えば、耐熱性や断熱性を有する樹脂によって形成されている。
加熱手段は、例えば、定着ベルトの内周面に接して配置されているヒータである。ベルトガイド部材14と定着ベルト11の内面とが接触する位置に熱源としてのセラミックヒータ15を具備する。セラミックヒータ15は、ベルトガイド部材14の長手方向に沿って設けられている溝部に嵌入され、固定されている。セラミックヒータ15は、不図示の手段によって通電され発熱する。
弾性加圧ローラ17は、例えば、ステンレス製の芯金17aの周面に、硬化シリコーンゴムを含む弾性層17bが設けられている。また、弾性層17bの周面上に、フッ素樹脂を含む表層17cが設けられている。表層17cの厚さは、例えば、50μmである。
加圧用剛性ステイ16の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材(不図示)との間にそれぞれ加圧バネ(不図示)を縮設することで、加圧用剛性ステイ16に押し下げ力を付与している。これによって、ベルトガイド部材14の下面に配設したセラミックヒータ15の下面と弾性加圧ローラ17の上面とが定着ベルト11を挟んで圧接して、所定の定着ニップ部Nが形成される。すなわち、セラミックヒータ15の下面は、定着ベルト11の内周面に接して配置されている。
この定着ニップ部Nに、未定着トナーGによって画像が形成された、被加熱体となる記録媒体Pを搬送速度Vで挟持搬送させる。これにより、トナー像を加熱、加圧する。その結果、トナー像は、溶融・混色、その後、冷却されることによって記録媒体P上に定着される。
3.電子写真画像形成装置
電子写真画像形成装置としては、公知の構成を採用し得る。例えば、電子写真方式を用いた複合機、コピー、ファックス、プリンタなどがある。ここでは、カラーレーザープリンタを例に用いて、電子写真画像形成装置の全体構成について概略を説明する。
図5は、本開示の一態様に係るレーザープリンタ40の概略断面図である。図5に示すレーザープリンタ40は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色毎に、一定速度で回転する電子写真感光体ドラム(以下、「感光体ドラム」と称する)39を備える画像形成部を有する。また、レーザープリンタ40は、画像形成部で現像され、多重転写されたカラー画像を保持し、給送部から給送された記録媒体Pにさらに転写する中間転写体38を有する。
感光体ドラム39(39Y、39M、39C、39K)は、駆動手段(不図示)によって、図5に示すように反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム39の周囲には、その回転方向に従って、順に、感光体ドラム39表面を均一に帯電する帯電装置21(21Y、21M、21C、21K)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光体ドラム39上に静電潜像を形成するスキャナユニット22(22Y、22M、22C、22K)、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像ユニット23(23Y、23M、23C、23K)、感光体ドラム39上のトナー像を一次転写部T1で中間転写体38に転写させる一次転写ローラ24(24Y、24M、24C、24K)、転写後の感光体ドラム39表面に残った転写残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニングユニット25(25Y、25M、25C、25K)が配置されている。
電子写真画像形成装置としては、公知の構成を採用し得る。例えば、電子写真方式を用いた複合機、コピー、ファックス、プリンタなどがある。ここでは、カラーレーザープリンタを例に用いて、電子写真画像形成装置の全体構成について概略を説明する。
図5は、本開示の一態様に係るレーザープリンタ40の概略断面図である。図5に示すレーザープリンタ40は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色毎に、一定速度で回転する電子写真感光体ドラム(以下、「感光体ドラム」と称する)39を備える画像形成部を有する。また、レーザープリンタ40は、画像形成部で現像され、多重転写されたカラー画像を保持し、給送部から給送された記録媒体Pにさらに転写する中間転写体38を有する。
感光体ドラム39(39Y、39M、39C、39K)は、駆動手段(不図示)によって、図5に示すように反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム39の周囲には、その回転方向に従って、順に、感光体ドラム39表面を均一に帯電する帯電装置21(21Y、21M、21C、21K)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光体ドラム39上に静電潜像を形成するスキャナユニット22(22Y、22M、22C、22K)、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像ユニット23(23Y、23M、23C、23K)、感光体ドラム39上のトナー像を一次転写部T1で中間転写体38に転写させる一次転写ローラ24(24Y、24M、24C、24K)、転写後の感光体ドラム39表面に残った転写残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニングユニット25(25Y、25M、25C、25K)が配置されている。
画像形成に際しては、ローラ26、27及び28に張架されたベルト状の中間転写体38が回転すると共に、各感光体ドラム39に形成された各色トナー像が前記中間転写体38に重畳して一次転写されることでカラー画像が形成される。
前記中間転写体38への一次転写と同期するように、搬送手段によって記録媒体Pが二次転写部T2へ搬送される。搬送手段は、複数枚の記録媒体Pを収納した給送カセット29、給送ローラ30、分離パッド31、レジストローラ対32を有する。画像形成時には、給送ローラ30が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット29内の記録媒体Pを一枚ずつ分離し、該レジストローラ対32によって画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部T2へ搬送する。
二次転写部T2には、移動可能な二次転写ローラ33が配置されている。二次転写ローラ33は、略上下方向に移動可能である。そして、像転写に際して、二次転写ローラ33は、記録媒体Pを介して中間転写体38に所定の圧で押しつけられる。この時、同時に二次転写ローラ33にはバイアスが印加され、中間転写体38上のトナー像は記録媒体Pに転写される。中間転写体38と二次転写ローラ33とはそれぞれ駆動されているため、両者に挟まれた状態の記録媒体Pは、図5に示す左矢印方向に所定の搬送速度Vで搬送され、さらに搬送ベルト34により次工程である定着部35に搬送される。定着部35において熱及び圧力が印加されて、転写トナー像が記録媒体Pに定着される。その記録媒体Pは、排出ローラ対36によって装置上面の排出トレイ37上へ排出される。
そして、図4に例示した定着装置を、図5に例示した電子写真画像形成装置の定着部35に適用することにより、画像の均一性に優れた高品位な画像を提供可能な画像形成装置を得ることができる。
前記中間転写体38への一次転写と同期するように、搬送手段によって記録媒体Pが二次転写部T2へ搬送される。搬送手段は、複数枚の記録媒体Pを収納した給送カセット29、給送ローラ30、分離パッド31、レジストローラ対32を有する。画像形成時には、給送ローラ30が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット29内の記録媒体Pを一枚ずつ分離し、該レジストローラ対32によって画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部T2へ搬送する。
二次転写部T2には、移動可能な二次転写ローラ33が配置されている。二次転写ローラ33は、略上下方向に移動可能である。そして、像転写に際して、二次転写ローラ33は、記録媒体Pを介して中間転写体38に所定の圧で押しつけられる。この時、同時に二次転写ローラ33にはバイアスが印加され、中間転写体38上のトナー像は記録媒体Pに転写される。中間転写体38と二次転写ローラ33とはそれぞれ駆動されているため、両者に挟まれた状態の記録媒体Pは、図5に示す左矢印方向に所定の搬送速度Vで搬送され、さらに搬送ベルト34により次工程である定着部35に搬送される。定着部35において熱及び圧力が印加されて、転写トナー像が記録媒体Pに定着される。その記録媒体Pは、排出ローラ対36によって装置上面の排出トレイ37上へ排出される。
そして、図4に例示した定着装置を、図5に例示した電子写真画像形成装置の定着部35に適用することにより、画像の均一性に優れた高品位な画像を提供可能な画像形成装置を得ることができる。
以下に、実施例を用いて本開示を具体的に説明する。なお、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。本実施例では、以下のPFA、パーフルオロポリエーテル、及びフルオロポリマー形成用混合物を用いて定着部材を作製した。
(PFA)
PFA-1:「959HP-Plus」(商品名、三井・ケマーズ フロロプロダクツ社製、融点=296℃)
(パーフルオロポリエーテル)
PFPE-1:「Krytox GPL-104」(商品名、ケマーズ社製、粘度:111mPa・s(40℃))
PFPE-2:「Krytox VPF-16256」(商品名、ケマーズ社製、粘度:1403mPa・s(40℃))
PFPE-3:「Krytox GPL-103」(商品名、ケマーズ社製、粘度:54mPa・s(40℃))
(フルオロポリマー形成用混合物)
FP-1:「SIFEL X-71-359」(商品名、信越化学工業社製、粘度:8600mPa・s(23℃))
PFA-1:「959HP-Plus」(商品名、三井・ケマーズ フロロプロダクツ社製、融点=296℃)
(パーフルオロポリエーテル)
PFPE-1:「Krytox GPL-104」(商品名、ケマーズ社製、粘度:111mPa・s(40℃))
PFPE-2:「Krytox VPF-16256」(商品名、ケマーズ社製、粘度:1403mPa・s(40℃))
PFPE-3:「Krytox GPL-103」(商品名、ケマーズ社製、粘度:54mPa・s(40℃))
(フルオロポリマー形成用混合物)
FP-1:「SIFEL X-71-359」(商品名、信越化学工業社製、粘度:8600mPa・s(23℃))
[実施例1]
<定着ベルトの作製>
[基層及びPFAを含む樹脂層を有する積層体の作製]
基層として、内径30mm、幅400mm、厚さ40μmのニッケル電鋳製のエンドレスベルト形状を有する基材を用意した。この基材の外周面に、プライマーとして、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20μmになるように略均一に塗布した。以下、基層上に塗布したプライマーからなる層を「プライマー層」と称する。
次に、プライマー層を形成した基層に、内面を親水処理したフッ素樹脂チューブ(PFA-1、融点296℃、厚さ20μm)を被せ、該フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱いた。これにより、過剰の接着剤を基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、フッ素樹脂チューブで被覆された基層を入れ、1時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴムを硬化させて、フッ素樹脂チューブ(樹脂層)を基層上に接着した。そして、両端を切断して、幅が343mmの定着ベルト用の積層体を得た。
<定着ベルトの作製>
[基層及びPFAを含む樹脂層を有する積層体の作製]
基層として、内径30mm、幅400mm、厚さ40μmのニッケル電鋳製のエンドレスベルト形状を有する基材を用意した。この基材の外周面に、プライマーとして、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20μmになるように略均一に塗布した。以下、基層上に塗布したプライマーからなる層を「プライマー層」と称する。
次に、プライマー層を形成した基層に、内面を親水処理したフッ素樹脂チューブ(PFA-1、融点296℃、厚さ20μm)を被せ、該フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱いた。これにより、過剰の接着剤を基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、フッ素樹脂チューブで被覆された基層を入れ、1時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴムを硬化させて、フッ素樹脂チューブ(樹脂層)を基層上に接着した。そして、両端を切断して、幅が343mmの定着ベルト用の積層体を得た。
[PFPEの接触含浸]
(含浸工程-1)
第1のPFPE(PFPE-1)を硼珪酸ガラス製メスシリンダに入れた。メスシリンダ全体に、断熱材でカバーされた電熱線を巻き、第1のPFPEの温度が310℃になるように加熱した。作製した該積層体をディッピング装置に取り付け、加熱した第1のPFPE中に1分間浸漬し、該積層体を取り出した。
(含浸工程-1)
第1のPFPE(PFPE-1)を硼珪酸ガラス製メスシリンダに入れた。メスシリンダ全体に、断熱材でカバーされた電熱線を巻き、第1のPFPEの温度が310℃になるように加熱した。作製した該積層体をディッピング装置に取り付け、加熱した第1のPFPE中に1分間浸漬し、該積層体を取り出した。
<評価A-1:第1のPFPEが含浸された樹脂層中の第1のPFPEの含有比率の測定>
得られた第1のPFPEが含浸された樹脂層中の第1のPFPEの含有比率を、以下の方法で測定した。すなわち、積層体から、プライマー層と樹脂層との積層サンプルを切り出した。次いで、該積層サンプルを、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬してプライマー層中のシリコーンゴムを溶解させることにより、該積層サンプルからプライマー層を除去した。このようにして、樹脂層の全厚さ部分のみから構成された測定サンプルを調製した。この測定サンプルについて、熱重量分析装置(TGA)を用いて以下の条件で測定を行い、第1のPFPEを含有する樹脂層中の第1のPFPEの含有比率(質量%)を算出した。
装置:TGA851(商品名、メトラー・トレド(METTLER TOLEDO)社製)
雰囲気:空気中
温度:425℃
上記熱重量分析によって得られた、測定時間-重量減少率のプロファイルにおいて、傾きが一定となり、PFAのみが減少している領域から線形最小二乗近似式を求めた。そして、該線形最小二乗近似式の切片を、PFA含有比率(質量%)とし、第1のPFPE含有比率(質量%)=100-PFA含有比率として算出した。
得られた第1のPFPEが含浸された樹脂層中の第1のPFPEの含有比率を、以下の方法で測定した。すなわち、積層体から、プライマー層と樹脂層との積層サンプルを切り出した。次いで、該積層サンプルを、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬してプライマー層中のシリコーンゴムを溶解させることにより、該積層サンプルからプライマー層を除去した。このようにして、樹脂層の全厚さ部分のみから構成された測定サンプルを調製した。この測定サンプルについて、熱重量分析装置(TGA)を用いて以下の条件で測定を行い、第1のPFPEを含有する樹脂層中の第1のPFPEの含有比率(質量%)を算出した。
装置:TGA851(商品名、メトラー・トレド(METTLER TOLEDO)社製)
雰囲気:空気中
温度:425℃
上記熱重量分析によって得られた、測定時間-重量減少率のプロファイルにおいて、傾きが一定となり、PFAのみが減少している領域から線形最小二乗近似式を求めた。そして、該線形最小二乗近似式の切片を、PFA含有比率(質量%)とし、第1のPFPE含有比率(質量%)=100-PFA含有比率として算出した。
(空孔形成工程)
含浸工程-1で得られた積層体を室温まで冷却した後、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたメスシリンダに該積層体を10分間浸漬した。次いで、該メスシリンダを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、60分間超音波を印加した。処理後、メスシリンダから該積層体を取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。こうして、樹脂層の表面及び内部に存在する第1のPFPEが除去された積層体を得た。なお、得られた積層体は、目視で外観が白くなっており、樹脂層中に空孔が形成されていることが確認できた。
得られた積層体の樹脂層の第1の表面及び該積層体の周方向に沿う方向の断面の走査型電子顕微鏡による観察画像の模式図を、図2(A)及び図2(B)に示す。
図2(A)は、第1の表面のSEM画像の模式図である。得られた積層体の第1の表面101において、PFAを含む樹脂部1と、開口2とが観察された。また、図2(B)は、該積層体の周方向に沿う方向の樹脂層の断面のSEM画像の模式図である。得られた積層体において、PFAを含む樹脂部1と、空孔3が観察された。また、空孔3が、第1の表面101につながる開口2を有することが観察された。すなわち、基層上に多孔質PFA層が形成されたことが確認できた。
含浸工程-1で得られた積層体を室温まで冷却した後、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたメスシリンダに該積層体を10分間浸漬した。次いで、該メスシリンダを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、60分間超音波を印加した。処理後、メスシリンダから該積層体を取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。こうして、樹脂層の表面及び内部に存在する第1のPFPEが除去された積層体を得た。なお、得られた積層体は、目視で外観が白くなっており、樹脂層中に空孔が形成されていることが確認できた。
得られた積層体の樹脂層の第1の表面及び該積層体の周方向に沿う方向の断面の走査型電子顕微鏡による観察画像の模式図を、図2(A)及び図2(B)に示す。
図2(A)は、第1の表面のSEM画像の模式図である。得られた積層体の第1の表面101において、PFAを含む樹脂部1と、開口2とが観察された。また、図2(B)は、該積層体の周方向に沿う方向の樹脂層の断面のSEM画像の模式図である。得られた積層体において、PFAを含む樹脂部1と、空孔3が観察された。また、空孔3が、第1の表面101につながる開口2を有することが観察された。すなわち、基層上に多孔質PFA層が形成されたことが確認できた。
<評価A-2:表面層(樹脂層)の第1の表面における開口率P1、平均開口径及び空孔率P2の算出>
表面層(樹脂層)の第1の表面における開口率P1及び平均開口径は、以下のように算出した。
上記空孔形成工程において得られた、第1のPFPEを除去した積層体の表面、すなわち、樹脂層の基層と対向する側とは反対側の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、縦8μm×横11μmの長方形の観察領域のSEM画像(倍率10000倍)を取得した。解像度は、開口を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとした。取得したSEM画像について、画像処理ソフトウェア(商品名:Image-J、米国国立衛生研究所(NIH)製)を用いて8ビットのグレースケール画像に変換した。得られたグレースケール画像にメジアンフィルタを適用した後、さらに、上記画像処理ソフトウェアを用いて2値化処理を行い、2値化画像を得た。2値化処理は、SEM画像内の開口に相当する部分とPFAに相当する部分とを判別するためにYENの方法を用いた。そして、得られた2値化画像内における、開口に相当する部分のピクセル数の画像全体のピクセル数に対する比率を算出した。ここで、観察領域は、樹脂層の開口を有する表面の任意の10箇所におき、各観察領域から算出される当該比率の算術平均値を、開口率P1とした。なお、各観察領域は、互いが重ならない位置とした。
また、平均開口径は、各2値化画像内の開口に相当する部分の面積を同面積の真円で近似し、該真円の径(以降、円相当径)の算術平均値とした。
表面層(樹脂層)の第1の表面における開口率P1及び平均開口径は、以下のように算出した。
上記空孔形成工程において得られた、第1のPFPEを除去した積層体の表面、すなわち、樹脂層の基層と対向する側とは反対側の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、縦8μm×横11μmの長方形の観察領域のSEM画像(倍率10000倍)を取得した。解像度は、開口を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとした。取得したSEM画像について、画像処理ソフトウェア(商品名:Image-J、米国国立衛生研究所(NIH)製)を用いて8ビットのグレースケール画像に変換した。得られたグレースケール画像にメジアンフィルタを適用した後、さらに、上記画像処理ソフトウェアを用いて2値化処理を行い、2値化画像を得た。2値化処理は、SEM画像内の開口に相当する部分とPFAに相当する部分とを判別するためにYENの方法を用いた。そして、得られた2値化画像内における、開口に相当する部分のピクセル数の画像全体のピクセル数に対する比率を算出した。ここで、観察領域は、樹脂層の開口を有する表面の任意の10箇所におき、各観察領域から算出される当該比率の算術平均値を、開口率P1とした。なお、各観察領域は、互いが重ならない位置とした。
また、平均開口径は、各2値化画像内の開口に相当する部分の面積を同面積の真円で近似し、該真円の径(以降、円相当径)の算術平均値とした。
また、空孔率P2は、以下のように算出した。
前記第1のPFPEを除去した積層体の樹脂層から、クライオウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、該積層体の周方向に沿う方向の樹脂層の断面が表れるように断面サンプルを切り出した。当該断面は、樹脂層の全厚さ部分を含むものとした。次いで、当該断面を走査型電子顕微鏡により観察し、縦8μm×横11μmの長方形の観察領域のSEM画像を取得した。解像度は、断面に現れる空孔を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとした。得られたSEM画像を、数値計算ソフト(商品名:MATLAB(登録商標)、MathWork社製)を用いて2値化処理し、2値化画像を得た。2値化処理は、SEM画像内の空孔に相当する部分とPFAに相当する部分とを判別するために大津の方法を用いた。そして、該2値化画像における空孔に相当する部分のピクセル数の画像全体のピクセル数に対する比率を算出した。断面サンプルの当該断面の厚さ方向におけるSEM画像の取得位置は、下記(i)~(iii)で規定される3箇所とした。
(i)断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の一方の側の表面(以下、「第1の表面」ともいう)から他方の側の表面(以下、「第2の表面」ともいう)に向かって1μmが観察領域の上端となり、かつ、該観察領域の長辺が該第1の表面と平行となる位置。
(ii)該断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の第1の表面と第2の表面との中点と観察領域の重心とが一致し、かつ、該観察領域の長辺が該第1の表面と平行となる位置。
(iii)該断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の該第2の表面から該第1の表面に向かって1μmが観察領域の下端となり、かつ、該観察領域の長辺が該第2の表面と平行となる位置。
前記第1のPFPEを除去した積層体の樹脂層から、クライオウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、該積層体の周方向に沿う方向の樹脂層の断面が表れるように断面サンプルを切り出した。当該断面は、樹脂層の全厚さ部分を含むものとした。次いで、当該断面を走査型電子顕微鏡により観察し、縦8μm×横11μmの長方形の観察領域のSEM画像を取得した。解像度は、断面に現れる空孔を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとした。得られたSEM画像を、数値計算ソフト(商品名:MATLAB(登録商標)、MathWork社製)を用いて2値化処理し、2値化画像を得た。2値化処理は、SEM画像内の空孔に相当する部分とPFAに相当する部分とを判別するために大津の方法を用いた。そして、該2値化画像における空孔に相当する部分のピクセル数の画像全体のピクセル数に対する比率を算出した。断面サンプルの当該断面の厚さ方向におけるSEM画像の取得位置は、下記(i)~(iii)で規定される3箇所とした。
(i)断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の一方の側の表面(以下、「第1の表面」ともいう)から他方の側の表面(以下、「第2の表面」ともいう)に向かって1μmが観察領域の上端となり、かつ、該観察領域の長辺が該第1の表面と平行となる位置。
(ii)該断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の第1の表面と第2の表面との中点と観察領域の重心とが一致し、かつ、該観察領域の長辺が該第1の表面と平行となる位置。
(iii)該断面サンプルの当該断面において、該樹脂層の該第2の表面から該第1の表面に向かって1μmが観察領域の下端となり、かつ、該観察領域の長辺が該第2の表面と平行となる位置。
また、断面サンプルは、積層体の周方向の120°毎の3箇所から切り出した。
したがって、上記の操作によって、合計9枚のSEM画像を得て、各SEM画像から作成した2値化画像に基づき9個の比率を算出した。これら9個の比率の算術平均値を、空孔率P2とした。
したがって、上記の操作によって、合計9枚のSEM画像を得て、各SEM画像から作成した2値化画像に基づき9個の比率を算出した。これら9個の比率の算術平均値を、空孔率P2とした。
(含浸工程-2)
次に、上記の空孔形成工程を経て得られた、空孔を有する樹脂層を備えた積層体を以下の操作に供した。すなわち、第2のPFPE(PFPE-2)とフルオロポリマー形成用混合物(FP-1)との混合物Aを調製した。混合物Aの質量に対する第2のPFPEの含有比率(質量比)は、0.19とした。該混合物Aを、硼珪酸ガラス製メスシリンダに入れた。第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物(FP-1)とは相溶し、該混合物Aは透明な液体であった。樹脂層に空孔が形成された前記積層体をディッピング装置に取り付け、該混合物A中に、該積層体全体を30分間浸漬し、取り出した。浸漬は室温(25℃)で実施した。
次いで、フッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を染込ませた不織布を用いて、該混合物Aから取り出した該積層体の外表面に付着した該混合物Aを除去した。次に、該積層体をオーブンに入れ、温度200℃で1時間加熱してフルオロポリマー形成用混合物の硬化を行った。こうして、空孔中にFP-1の硬化物であるフルオロポリマーとPFPE-2とを含む組成物を含む表面層を有する、本実施例に係る定着ベルトNo.1を得た。得られた定着ベルトの周方向に沿う方向の表面層の断面の走査型電子顕微鏡による観察画像の模式図を図2(C)に示す。図2(B)で観察された空孔3には、含浸工程-2により、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物4が充填されていることが確認できた。
次に、上記の空孔形成工程を経て得られた、空孔を有する樹脂層を備えた積層体を以下の操作に供した。すなわち、第2のPFPE(PFPE-2)とフルオロポリマー形成用混合物(FP-1)との混合物Aを調製した。混合物Aの質量に対する第2のPFPEの含有比率(質量比)は、0.19とした。該混合物Aを、硼珪酸ガラス製メスシリンダに入れた。第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物(FP-1)とは相溶し、該混合物Aは透明な液体であった。樹脂層に空孔が形成された前記積層体をディッピング装置に取り付け、該混合物A中に、該積層体全体を30分間浸漬し、取り出した。浸漬は室温(25℃)で実施した。
次いで、フッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を染込ませた不織布を用いて、該混合物Aから取り出した該積層体の外表面に付着した該混合物Aを除去した。次に、該積層体をオーブンに入れ、温度200℃で1時間加熱してフルオロポリマー形成用混合物の硬化を行った。こうして、空孔中にFP-1の硬化物であるフルオロポリマーとPFPE-2とを含む組成物を含む表面層を有する、本実施例に係る定着ベルトNo.1を得た。得られた定着ベルトの周方向に沿う方向の表面層の断面の走査型電子顕微鏡による観察画像の模式図を図2(C)に示す。図2(B)で観察された空孔3には、含浸工程-2により、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物4が充填されていることが確認できた。
<評価A-3:表面層中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率>
得られた第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有する定着ベルトに対し、前述した方法と同様にして、表面層の全厚さ部分のみからなる測定サンプルを得た。この測定サンプルについて、熱重量分析装置(TGA)を用いて以下の条件で測定を行い、空孔中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の質量をも含めた表面層の総質量に対する該組成物の含有比率(質量%)を算出した。
装置:TGA851(商品名、メトラー・トレド(METTLER TOLEDO)社製)
雰囲気:空気中
温度:425℃
上記熱重量分析によって得られた、測定時間-重量減少率のプロファイルにおいて、傾きが一定となり、PFAのみが減少している領域から線形最小二乗近似式を求めた。そして、該線形最小二乗近似式の切片を、PFA含有比率(質量%)とし、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率(質量%)=100-PFA含有比率として算出した。
得られた第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物を含有する定着ベルトに対し、前述した方法と同様にして、表面層の全厚さ部分のみからなる測定サンプルを得た。この測定サンプルについて、熱重量分析装置(TGA)を用いて以下の条件で測定を行い、空孔中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の質量をも含めた表面層の総質量に対する該組成物の含有比率(質量%)を算出した。
装置:TGA851(商品名、メトラー・トレド(METTLER TOLEDO)社製)
雰囲気:空気中
温度:425℃
上記熱重量分析によって得られた、測定時間-重量減少率のプロファイルにおいて、傾きが一定となり、PFAのみが減少している領域から線形最小二乗近似式を求めた。そして、該線形最小二乗近似式の切片を、PFA含有比率(質量%)とし、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率(質量%)=100-PFA含有比率として算出した。
<評価A-4:第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物中の第2のPFPEの含有比率>
第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物で空孔が充填された表面層を有する定着ベルトに対し、前述の方法と同様にして表面層の全厚さ部分のみからなる測定サンプルを得た。まず、該測定サンプルの質量Cを測定した。次いで、該測定サンプルを、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたビーカーに、フッ素系溶剤に完全に浸るようにして浸漬させた。次いで、該ビーカーを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、120分間超音波を印加し、空孔中の第2のPFPEを溶出させた。なお、この操作によっても空孔中のフルオロポリマーは溶出していないことを確認した。次に、ビーカーから該測定サンプルを取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。乾燥後の該測定サンプルの質量Dを測定し、{(C-D)/C}×100より、表面層中の第2のPFPEの含有比率(質量%)を求めた。得られた表面層中の第2のPFPEの含有比率と、前述の方法で算出した、表面層中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率とから、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物中の第2のPFPEの含有比率(第2のPFPEの含有比率(質量%)/第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率(質量%))を算出した。
第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物で空孔が充填された表面層を有する定着ベルトに対し、前述の方法と同様にして表面層の全厚さ部分のみからなる測定サンプルを得た。まず、該測定サンプルの質量Cを測定した。次いで、該測定サンプルを、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたビーカーに、フッ素系溶剤に完全に浸るようにして浸漬させた。次いで、該ビーカーを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、120分間超音波を印加し、空孔中の第2のPFPEを溶出させた。なお、この操作によっても空孔中のフルオロポリマーは溶出していないことを確認した。次に、ビーカーから該測定サンプルを取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。乾燥後の該測定サンプルの質量Dを測定し、{(C-D)/C}×100より、表面層中の第2のPFPEの含有比率(質量%)を求めた。得られた表面層中の第2のPFPEの含有比率と、前述の方法で算出した、表面層中の第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率とから、第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物中の第2のPFPEの含有比率(第2のPFPEの含有比率(質量%)/第2のPFPEとフルオロポリマーとを含む組成物の含有比率(質量%))を算出した。
<評価A-5:E”(1)/E”(2)の測定>
表面層の損失弾性率E”(1)は、以下の方法で測定した。前記積層体から、プライマー層と樹脂層(表面層)との積層サンプル(1)を切り出した。次いで、該積層サンプル(1)を、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させた。これにより、該積層サンプルからプライマー層を除去し、樹脂層の全厚さ部分のみから構成されたサンプルを調製した。
このサンプルを、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとした。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置(商品名:Rheogel E4000、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の条件でE”(1)の測定を行った。
まず、引張用治具に測定サンプルを装着した。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着した。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得した。得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(1)とした。
表面層の損失弾性率E”(1)は、以下の方法で測定した。前記積層体から、プライマー層と樹脂層(表面層)との積層サンプル(1)を切り出した。次いで、該積層サンプル(1)を、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬して、プライマー層中のシリコーンゴムを溶解させた。これにより、該積層サンプルからプライマー層を除去し、樹脂層の全厚さ部分のみから構成されたサンプルを調製した。
このサンプルを、定着部材の周方向の長さが5mm、定着部材の周方向に直交する方向の長さが20mmとなるように切り出し、測定サンプルとした。この測定サンプルについて、動的粘弾性測定装置(商品名:Rheogel E4000、ユービーエム(UBM)社製)を用いて、以下の条件でE”(1)の測定を行った。
まず、引張用治具に測定サンプルを装着した。装着する際、測定方向、すなわち引張治具のチャック間方向が定着部材の周方向に直交する方向となるように測定サンプルを装着した。チャック間距離を10mmとし、印加周波数10Hz、振幅0.03mmの正弦波を用いて、測定温度50℃~250℃、昇温速度5.0℃/分の条件で昇温させ、測定温度-損失弾性率E”プロファイルを取得した。得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(1)とした。
表面層の損失弾性率E”(2)は、以下の方法で測定した。前記積層体から、基層とプライマー層と樹脂層(表面層)とからなる積層サンプル(2-1)を切り出した。次いで、PFPEを除去するため、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたビーカーに、該積層サンプル(2-1)がフッ素系溶剤に完全に浸るようにして浸漬させた。該フッ素系溶剤の温度は、25℃に調整した。次いで、該ビーカーを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、120分間超音波を印加し、該積層サンプル(2-1)からPFPEを除去した。超音波印加中も、フッ素系溶剤は、25℃~60℃の温度を維持した。超音波の印加処理後、ビーカーから該積層サンプル(2-1)を取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。
次いで、該積層サンプル(2-1)から、プライマー層と樹脂層との積層サンプル(2-2)を切り出した。次いで、該積層サンプル(2-2)を、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬してプライマー層中のシリコーンゴムを溶解させた。これにより、該積層サンプル(2-2)からプライマー層を除去し、樹脂層の全厚さ部分のみから構成されたサンプルを調製した。得られたサンプルの損失弾性率を、E”(1)の測定と同じ方法で測定し、得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(2)とした。
次いで、該積層サンプル(2-1)から、プライマー層と樹脂層との積層サンプル(2-2)を切り出した。次いで、該積層サンプル(2-2)を、シリコーン樹脂の溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)に浸漬してプライマー層中のシリコーンゴムを溶解させた。これにより、該積層サンプル(2-2)からプライマー層を除去し、樹脂層の全厚さ部分のみから構成されたサンプルを調製した。得られたサンプルの損失弾性率を、E”(1)の測定と同じ方法で測定し、得られたE”のうち、100℃~150℃におけるE”値を抽出し、その平均値をE”(2)とした。
なお、上記の操作によって得られたサンプルにおいてPFPEが除去されていることは、以下のように確認した。まず、該サンプルの質量Eを測定した。次いで、該サンプルを、別途用意したフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)200mlを入れたビーカーに、フッ素系溶剤に完全に浸るようにして浸漬させた。次いで、該ビーカーを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、30分間超音波を印加した。処理後、ビーカーから該サンプルを取り出し、温度25℃の環境下に60分間放置し、乾燥させた。乾燥後の該サンプルの質量Fを測定した。このとき、(E-F)/Eが0.05以下であることにより、該サンプルにおいて、PFPEが除去されていることを確認した。
<溶解度パラメータ差>
実施例1において用いたPFA(PFA-1)と、フルオロポリマー形成用混合物(FP-1)中の、前記構造式(7)で示される構造を有する、両末端にビニル基を有する化合物との溶解度パラメータ差(ΔHSP)は、2.8(MPa)0.5であった。なお、ΔHSPは、前述の方法に基づき算出した。
実施例1において用いたPFA(PFA-1)と、フルオロポリマー形成用混合物(FP-1)中の、前記構造式(7)で示される構造を有する、両末端にビニル基を有する化合物との溶解度パラメータ差(ΔHSP)は、2.8(MPa)0.5であった。なお、ΔHSPは、前述の方法に基づき算出した。
<定着ベルトの評価>
得られた定着ベルトを用いて、下記評価を実施した。
(評価B-1:トナーオフセットと普通紙薄紙の分離性の評価)
定着ベルトを、紙の分離爪の角度を調整した電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER-ADVANCE C5500、キヤノン社製)に装着した。そして、A4サイズの紙(商品名:CHAMEX、International Paper社製、坪量75g/m2)上に100mm×100mmのシアン色のベタ画像を形成する画像形成プロセスを実施した。なお、定着温度は180℃、紙の搬送速度は300mm/秒とした。
そして、シアン色のベタ画像の形成枚数が1枚、10,000枚、600,000枚に達した各時点で、評価用ベタ画像の形成プロセスを実施した。すなわち、A4サイズの普通紙薄紙(坪量46g/m2)を1枚通紙し、当該普通紙薄紙の長手方向の先端から後端に向けて余白が4mmとなる位置に100mm×100mmのシアン色のベタ画像領域を有する評価用ベタ画像を形成する操作を実施した。ここで、普通紙薄紙への該ベタ画像の定着の際に、トナーオフセットによって定着ベルトの表面層にトナーが付着した場合、表面層に付着した当該トナーは、定着ベルトが1周した後に該普通紙薄紙の白地部に転写される。また、定着ベルトの離型性が特に低い場合、評価用ベタ画像の定着工程において、普通紙薄紙が定着ベルトに貼りつき、評価用ベタ画像を形成することができない。
そこで、本評価においては、評価用ベタ画像が形成できた場合には、当該評価用ベタ画像を、5名の評価者が目視にて観察し、該評価用ベタ画像の、オフセットしたトナーが付着する位置と、トナーが付着していない白地部との濃度の差の有無を以下の基準で評価した。また、定着工程で普通紙薄紙が定着フィルムに貼りつき、評価用ベタ画像が形成できなかった場合は、ランクDと評価した。
(評価基準)
ランクA:5名の評価者の全員が、濃度差がない、と判断した。
ランクB:5名の評価者のうちの3~4名が、濃度差がない、と判断した。
ランクC:5名の評価者のうちの3名以上が、濃度差がある、と判断した。
ランクD:普通紙薄紙が定着ベルトに貼りついたため、濃度差の評価を行わなかった。
得られた定着ベルトを用いて、下記評価を実施した。
(評価B-1:トナーオフセットと普通紙薄紙の分離性の評価)
定着ベルトを、紙の分離爪の角度を調整した電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER-ADVANCE C5500、キヤノン社製)に装着した。そして、A4サイズの紙(商品名:CHAMEX、International Paper社製、坪量75g/m2)上に100mm×100mmのシアン色のベタ画像を形成する画像形成プロセスを実施した。なお、定着温度は180℃、紙の搬送速度は300mm/秒とした。
そして、シアン色のベタ画像の形成枚数が1枚、10,000枚、600,000枚に達した各時点で、評価用ベタ画像の形成プロセスを実施した。すなわち、A4サイズの普通紙薄紙(坪量46g/m2)を1枚通紙し、当該普通紙薄紙の長手方向の先端から後端に向けて余白が4mmとなる位置に100mm×100mmのシアン色のベタ画像領域を有する評価用ベタ画像を形成する操作を実施した。ここで、普通紙薄紙への該ベタ画像の定着の際に、トナーオフセットによって定着ベルトの表面層にトナーが付着した場合、表面層に付着した当該トナーは、定着ベルトが1周した後に該普通紙薄紙の白地部に転写される。また、定着ベルトの離型性が特に低い場合、評価用ベタ画像の定着工程において、普通紙薄紙が定着ベルトに貼りつき、評価用ベタ画像を形成することができない。
そこで、本評価においては、評価用ベタ画像が形成できた場合には、当該評価用ベタ画像を、5名の評価者が目視にて観察し、該評価用ベタ画像の、オフセットしたトナーが付着する位置と、トナーが付着していない白地部との濃度の差の有無を以下の基準で評価した。また、定着工程で普通紙薄紙が定着フィルムに貼りつき、評価用ベタ画像が形成できなかった場合は、ランクDと評価した。
(評価基準)
ランクA:5名の評価者の全員が、濃度差がない、と判断した。
ランクB:5名の評価者のうちの3~4名が、濃度差がない、と判断した。
ランクC:5名の評価者のうちの3名以上が、濃度差がある、と判断した。
ランクD:普通紙薄紙が定着ベルトに貼りついたため、濃度差の評価を行わなかった。
(評価B-2:耐傷付き性の評価)
搬送される紙が定着部材と接する際、紙端部のバリに起因する傷(紙コバ傷)が発生しやすい。そして、紙コバ傷が発生した定着部材を用いて、定着領域が当該定着部材の傷発生位置が当接する領域を含む未定着トナー像を定着した場合、得られる定着画像の、傷発生位置に対応する部位とそれ以外の部位との間で光沢度に差が生じることがある。そこで、定着ベルトの耐傷付き性を以下の実験により評価した。
作製した定着ベルトを電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER-ADVANCE C5500、キヤノン社製)に搭載し、第1の紙(商品名:CHAMEX、International Paper社製、坪量75g/m2、A4サイズ)を、その長辺が搬送方向と平行になるように搬送した。そして、搬送枚数が、1枚、10,000枚、及び、600,000枚に達した各時点で、高グロス紙である第2の紙(商品名:OKトップコート紙、王子製紙社製、坪量157g/m2、A4サイズ)を、その短辺が搬送方向と平行になるように搬送して、第2の紙上に黒ベタ画像を形成した。得られた3枚の黒ベタ画像の各々を、5名の評価者に目視で観察させ、第1の紙の長辺に相当する部分と、それ以外の部分との光沢の差の有無を評価し、以下の基準でランク付けした。
(評価基準)
ランクA:5名の評価者の全員が、光沢の差がない、と判断した。
ランクB:5名の評価者のうちの3~4名が、光沢の差がない、と判断した。
ランクC:5名の評価者のうちの3名以上が、光沢の差がある、と判断した。
搬送される紙が定着部材と接する際、紙端部のバリに起因する傷(紙コバ傷)が発生しやすい。そして、紙コバ傷が発生した定着部材を用いて、定着領域が当該定着部材の傷発生位置が当接する領域を含む未定着トナー像を定着した場合、得られる定着画像の、傷発生位置に対応する部位とそれ以外の部位との間で光沢度に差が生じることがある。そこで、定着ベルトの耐傷付き性を以下の実験により評価した。
作製した定着ベルトを電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER-ADVANCE C5500、キヤノン社製)に搭載し、第1の紙(商品名:CHAMEX、International Paper社製、坪量75g/m2、A4サイズ)を、その長辺が搬送方向と平行になるように搬送した。そして、搬送枚数が、1枚、10,000枚、及び、600,000枚に達した各時点で、高グロス紙である第2の紙(商品名:OKトップコート紙、王子製紙社製、坪量157g/m2、A4サイズ)を、その短辺が搬送方向と平行になるように搬送して、第2の紙上に黒ベタ画像を形成した。得られた3枚の黒ベタ画像の各々を、5名の評価者に目視で観察させ、第1の紙の長辺に相当する部分と、それ以外の部分との光沢の差の有無を評価し、以下の基準でランク付けした。
(評価基準)
ランクA:5名の評価者の全員が、光沢の差がない、と判断した。
ランクB:5名の評価者のうちの3~4名が、光沢の差がない、と判断した。
ランクC:5名の評価者のうちの3名以上が、光沢の差がある、と判断した。
[実施例2~8]
含浸工程-2において用いる第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物Aにおける、第2のPFPEの含有比率(質量比)を表1に示すように変更した。それ以外は、実施例1と同様にして各実施例に係る定着ベルトNo.2~8を作製した。なお、表1中、「組成物」とは、空孔が含む、第2のPFPEとフルオロポリマー(架橋物)とを含む組成物を意味する。得られた定着ベルトNo.2~8について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
含浸工程-2において用いる第2のPFPEとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物Aにおける、第2のPFPEの含有比率(質量比)を表1に示すように変更した。それ以外は、実施例1と同様にして各実施例に係る定着ベルトNo.2~8を作製した。なお、表1中、「組成物」とは、空孔が含む、第2のPFPEとフルオロポリマー(架橋物)とを含む組成物を意味する。得られた定着ベルトNo.2~8について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
[実施例9]
含浸工程-1における処理温度を表1に示す温度とした以外は、実施例1と同様にして空孔を有する樹脂層を有する積層体を作製した。また、含浸工程-2以降は、実施例4と同様にして定着ベルトNo.9を作製した。得られた定着ベルトNo.9について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
含浸工程-1における処理温度を表1に示す温度とした以外は、実施例1と同様にして空孔を有する樹脂層を有する積層体を作製した。また、含浸工程-2以降は、実施例4と同様にして定着ベルトNo.9を作製した。得られた定着ベルトNo.9について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
[実施例10]
含浸工程-1において、第1のPFPEとしてPFPE-3を使用し、310℃になるように加熱した該第1のPFPE中に積層体を1分間浸漬した。次いで、毎分6℃の割合で該第1のPFPEの温度を低下させ、該第1のPFPEの温度が250℃になったときに該積層体を取り出した。それ以外は、実施例1と同様にして空孔を有する樹脂層を有する積層体を作製した。含浸工程-2以降は、実施例4と同様にして定着ベルトNo.10を作製した。得られた定着ベルトNo.10について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
含浸工程-1において、第1のPFPEとしてPFPE-3を使用し、310℃になるように加熱した該第1のPFPE中に積層体を1分間浸漬した。次いで、毎分6℃の割合で該第1のPFPEの温度を低下させ、該第1のPFPEの温度が250℃になったときに該積層体を取り出した。それ以外は、実施例1と同様にして空孔を有する樹脂層を有する積層体を作製した。含浸工程-2以降は、実施例4と同様にして定着ベルトNo.10を作製した。得られた定着ベルトNo.10について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。
[実施例11]
含浸工程-1において、第1のPFPEの温度が25℃になったときに該積層体を取り出した以外は、実施例10と同様にして定着ベルトNo.11を作製した。得られた定着ベルトNo.11について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。実施例10と比較して、樹脂層中の第1のPFPEの含有比率は多いが、P2及び第2のPFPEの含有比率が同等となっているのは、実施例10と比べて第1のPFPEの揮発が抑制されているためである。
含浸工程-1において、第1のPFPEの温度が25℃になったときに該積層体を取り出した以外は、実施例10と同様にして定着ベルトNo.11を作製した。得られた定着ベルトNo.11について、評価A-1~A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。実施例10と比較して、樹脂層中の第1のPFPEの含有比率は多いが、P2及び第2のPFPEの含有比率が同等となっているのは、実施例10と比べて第1のPFPEの揮発が抑制されているためである。
[比較例1]
含浸工程-2において、第2のPFPEのみを空孔中に導入した。まず、PFPE-2をフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)と混合して、PFPE-2の38質量%の溶液を調製した。含浸工程-2において、この溶液を用いた以外は実施例1と同様にして樹脂層中の空孔に当該溶液を導入した。次いで、当該溶液を空孔に導入した樹脂層を備えた積層体を温度60℃の環境に60分間放置し、空孔中に導入した当該溶液中のフッ素系溶剤を蒸発させた。こうして得られた、空孔中にPFPE-2のみが導入されてなる積層体を、本比較例に係る定着ベルトNo.C-1とした。この定着ベルトNo.C-1について、評価A-1、A-2、A-3、A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。なお、空孔中にはフルオロポリマーが導入されていないため、評価A-4は行わなかった。
含浸工程-2において、第2のPFPEのみを空孔中に導入した。まず、PFPE-2をフッ素系溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)と混合して、PFPE-2の38質量%の溶液を調製した。含浸工程-2において、この溶液を用いた以外は実施例1と同様にして樹脂層中の空孔に当該溶液を導入した。次いで、当該溶液を空孔に導入した樹脂層を備えた積層体を温度60℃の環境に60分間放置し、空孔中に導入した当該溶液中のフッ素系溶剤を蒸発させた。こうして得られた、空孔中にPFPE-2のみが導入されてなる積層体を、本比較例に係る定着ベルトNo.C-1とした。この定着ベルトNo.C-1について、評価A-1、A-2、A-3、A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。なお、空孔中にはフルオロポリマーが導入されていないため、評価A-4は行わなかった。
[参考例1]
含浸工程-2において、フルオロポリマー形成用混合物のみを空孔中に導入した。すなわち、第2のPFPEを空孔中に導入しなかった。それ以外は、実施例1と同様にして定着ベルトNo.R-1を作製した。得られた定着ベルトNo.R-1について、評価A-1、A-2、A-3、A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。なお、空孔中にはPFPEが導入されていないため、評価A-4は行わなかった。
含浸工程-2において、フルオロポリマー形成用混合物のみを空孔中に導入した。すなわち、第2のPFPEを空孔中に導入しなかった。それ以外は、実施例1と同様にして定着ベルトNo.R-1を作製した。得られた定着ベルトNo.R-1について、評価A-1、A-2、A-3、A-5及びB-1~B-2の結果を表1及び表2に示す。なお、空孔中にはPFPEが導入されていないため、評価A-4は行わなかった。
表2に、実施例1~11、比較例1及び参考例1で作製した定着ベルトの評価結果を示す。
表2に示すように、実施例に係る定着部材によれば、長期に亘るトナー離型性と、耐傷付き性とを高いレベルで両立することができ、その結果、高品位な電子写真画像を形成できることが分かった。一方、比較例1に係る定着ベルトは、E”(1)/E”(2)が0.52と小さかった。これは、比較例1に係る定着ベルトNo.C-1においては、第2のPFPEがフルオロポリマーによってゲル化されることなく空孔中に充填されたため、第2のPFPEがPFAの分子と相互作用し、PFAの粘性が低下した結果であると考えられる。そして、表面層を構成するメインバインダーとしてのPFAの粘性が低下したことにより、定着ベルトNo.C-1においては、長期に亘る画像形成によって、表面層の外表面に紙コバ傷が生じたものと考えられる。
本開示には、以下の構成が含まれる。
[構成1]
エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、
基層と、表面層とを有し、
該表面層は、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を含み、その外表面の開口につながる空孔を有し、
パーフルオロポリエーテルが該空孔の少なくとも一部に含まれており、
該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(1)とし、
該空孔に含まれるパーフルオロポリエーテルを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(2)としたとき、
E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である定着部材。
エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、
基層と、表面層とを有し、
該表面層は、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を含み、その外表面の開口につながる空孔を有し、
パーフルオロポリエーテルが該空孔の少なくとも一部に含まれており、
該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(1)とし、
該空孔に含まれるパーフルオロポリエーテルを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(2)としたとき、
E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満である定着部材。
[構成2]
前記パーフルオロポリエーテルが、下記構造式(2)で示される構造を有する、構成1に記載の定着部材:
前記パーフルオロポリエーテルが、下記構造式(2)で示される構造を有する、構成1に記載の定着部材:
(構造式(2)中、a、b、c、d、e、及びfは、それぞれ独立に0又は正の整数を表し、1≦a+b+c+d+e+f≦600を満たし、a、b、c、及びdの少なくとも1つは正の整数である。)。
[構成3]
前記パーフルオロポリエーテルが、下記構造式(3)~(6)で示される構造から選択される少なくとも1つの構造を有する、構成2に記載の定着部材:
前記パーフルオロポリエーテルが、下記構造式(3)~(6)で示される構造から選択される少なくとも1つの構造を有する、構成2に記載の定着部材:
(構造式(3)中、nは正の整数を表し、nは、このパーフルオロポリエーテルの温度40℃における粘度を30mPa・s~500mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(4)中、n’は正の整数を表し、n’は、このパーフルオロポリエーテルの温度40℃における粘度を10mPa・s~2500mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(5)中、m及びn’’は、それぞれ独立に正の整数を表し、m/n’’は、0.5以上2以下となる数であり、かつ、m+n’’は、このパーフルオロポリエーテルの温度40℃における粘度を20mPa・s~1400mPa・sの範囲となす範囲の数である。)
(構造式(6)中、m’及びn’’’は、それぞれ独立に正の整数を表し、m’/n’’’は、20以上1000以下となる数であり、かつ、m’+n’’’は、このパーフルオロポリエーテルの温度40℃における粘度を20mPa・s~1200mPa・sの範囲となす範囲の数である。)。
[構成4]
前記パーフルオロポリエーテルとフルオロポリマーとを含む組成物が、前記空孔の少なくとも一部に含まれており、該フルオロポリマーが、シロキサンのT単位及びQ単位のうち少なくとも一方の構造と、下記構造式(1)で示される繰り返し単位と、を有する、構成1~3のいずれかに記載の定着部材:
前記パーフルオロポリエーテルとフルオロポリマーとを含む組成物が、前記空孔の少なくとも一部に含まれており、該フルオロポリマーが、シロキサンのT単位及びQ単位のうち少なくとも一方の構造と、下記構造式(1)で示される繰り返し単位と、を有する、構成1~3のいずれかに記載の定着部材:
(構造式(1)中、nは正の整数を表す。)。
[構成5]
前記組成物中の前記パーフルオロポリエーテルの含有比率(質量比)が、0.20以上、0.80以下である、構成4に記載の定着部材。
[構成6]
前記組成物の質量をも含めた前記表面層の総質量に対する前記組成物の含有比率が、20質量%以上、60質量%以下である、構成4又は5に記載の定着部材。
[構成7]
前記表面層の前記定着部材の周方向に沿う方向の断面における、該表面層の面積(空孔部分を含む)に対する前記空孔が占める面積の比率(空孔率)P2が、25.0%以上、60.0%以下である、構成1~6のいずれかに記載の定着部材。
[構成8]
前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における前記開口の平均開口径が、1nm以上、5μm以下である、構成1~7のいずれかに記載の定着部材。
[構成9]
前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における開口率P1が1.0%以上、15.0%以下である、構成1~8のいずれかに記載の定着部材。
[構成10]
前記表面層の厚さが10μm以上、100μm以下である、構成1~9のいずれかに記載の定着部材。
前記組成物中の前記パーフルオロポリエーテルの含有比率(質量比)が、0.20以上、0.80以下である、構成4に記載の定着部材。
[構成6]
前記組成物の質量をも含めた前記表面層の総質量に対する前記組成物の含有比率が、20質量%以上、60質量%以下である、構成4又は5に記載の定着部材。
[構成7]
前記表面層の前記定着部材の周方向に沿う方向の断面における、該表面層の面積(空孔部分を含む)に対する前記空孔が占める面積の比率(空孔率)P2が、25.0%以上、60.0%以下である、構成1~6のいずれかに記載の定着部材。
[構成8]
前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における前記開口の平均開口径が、1nm以上、5μm以下である、構成1~7のいずれかに記載の定着部材。
[構成9]
前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における開口率P1が1.0%以上、15.0%以下である、構成1~8のいずれかに記載の定着部材。
[構成10]
前記表面層の厚さが10μm以上、100μm以下である、構成1~9のいずれかに記載の定着部材。
[構成11]
構成1~10のいずれかに記載の定着部材の製造方法であって、
下記の工程(i)~工程(v)を含む定着部材の製造方法:
工程(i):基層と、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)を含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):該PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のパーフルオロポリエーテルを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のパーフルオロポリエーテルを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のパーフルオロポリエーテルが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のパーフルオロポリエーテルの少なくとも一部を該樹脂層の該第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のパーフルオロポリエーテルとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
構成1~10のいずれかに記載の定着部材の製造方法であって、
下記の工程(i)~工程(v)を含む定着部材の製造方法:
工程(i):基層と、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)を含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):該PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のパーフルオロポリエーテルを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のパーフルオロポリエーテルを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のパーフルオロポリエーテルが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のパーフルオロポリエーテルの少なくとも一部を該樹脂層の該第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のパーフルオロポリエーテルとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。
[構成12]
構成1~10のいずれかに記載の定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備している定着装置。
[構成13]
前記加熱手段が、前記定着部材の内周面に接して配置されているヒータである、構成12に記載の定着装置。
[構成14]
構成12又は13に記載の定着装置を具備している電子写真画像形成装置。
構成1~10のいずれかに記載の定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備している定着装置。
[構成13]
前記加熱手段が、前記定着部材の内周面に接して配置されているヒータである、構成12に記載の定着装置。
[構成14]
構成12又は13に記載の定着装置を具備している電子写真画像形成装置。
1:PFAを含む樹脂部
2:開口
3:空孔
4:PFPEとフルオロポリマーとを含む組成物
101:外表面
2:開口
3:空孔
4:PFPEとフルオロポリマーとを含む組成物
101:外表面
Claims (14)
- エンドレスベルト形状又はローラ形状を有する定着部材であって、
基層と、表面層とを有し、
該表面層は、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を含み、その外表面の開口につながる空孔を有し、
パーフルオロポリエーテルが該空孔の少なくとも一部に含まれており、
該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(1)とし、
該空孔に含まれるパーフルオロポリエーテルを除去した後、該定着部材の周方向に直交する方向の、温度100℃~150℃において周波数10Hzで測定される該表面層の損失弾性率E”の平均値をE”(2)としたとき、
E”(1)/E”(2)が0.60以上、1.00未満であることを特徴とする定着部材。 - 前記パーフルオロポリエーテルが、下記構造式(3)~(6)で示される構造から選択される少なくとも1つの構造を有する、請求項2に記載の定着部材:
- 前記組成物中の前記パーフルオロポリエーテルの含有比率(質量比)が、0.20以上、0.80以下である、請求項4に記載の定着部材。
- 前記組成物の質量をも含めた前記表面層の総質量に対する前記組成物の含有比率が、20質量%以上、60質量%以下である、請求項4に記載の定着部材。
- 前記表面層の前記定着部材の周方向に沿う方向の断面における、該表面層の面積(空孔部分を含む)に対する前記空孔が占める面積の比率(空孔率)P2が、25.0%以上、60.0%以下である、請求項1に記載の定着部材。
- 前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における前記開口の平均開口径が、1nm以上、5μm以下である、請求項1に記載の定着部材。
- 前記表面層の前記外表面を構成する第1の表面における開口率P1が1.0%以上、15.0%以下である、請求項1に記載の定着部材。
- 前記表面層の厚さが10μm以上、100μm以下である、請求項1に記載の定着部材。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の定着部材の製造方法であって、
下記の工程(i)~工程(v)を含むことを特徴とする定着部材の製造方法:
工程(i):基層と、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)を含む樹脂層と、を有する積層体を用意する工程、
工程(ii):該PFAの融点近傍の温度まで加熱した第1のパーフルオロポリエーテルを、該樹脂層の外表面を構成する第1の表面と接触させて、該第1のパーフルオロポリエーテルを該樹脂層中に含浸させる工程、
工程(iii):該工程(ii)で得られた、第1のパーフルオロポリエーテルが樹脂層中に含浸した該積層体を、室温まで冷却する工程、
工程(iv):フッ素系溶剤を用いて、該樹脂層中に含浸した該第1のパーフルオロポリエーテルの少なくとも一部を該樹脂層の該第1の表面側から除去して、該樹脂層に、該樹脂層の該第1の表面に開口した空孔を形成する工程、及び
工程(v):該空孔の少なくとも一部に、第2のパーフルオロポリエーテルとフルオロポリマー形成用混合物とを含む混合物を含有させて、該フルオロポリマー形成用混合物を硬化させる工程。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の定着部材と、該定着部材を加熱する加熱手段と、を具備していることを特徴とする定着装置。
- 前記加熱手段が、前記定着部材の内周面に接して配置されているヒータである、請求項12に記載の定着装置。
- 請求項12に記載の定着装置を具備していることを特徴とする電子写真画像形成装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021163709 | 2021-10-04 | ||
JP2021163709 | 2021-10-04 | ||
JP2022102216 | 2022-06-24 | ||
JP2022102216 | 2022-06-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023054784A true JP2023054784A (ja) | 2023-04-14 |
Family
ID=85774208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022159509A Pending JP2023054784A (ja) | 2021-10-04 | 2022-10-03 | 定着部材及びその製造方法、定着装置並びに電子写真画像形成装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12001158B2 (ja) |
JP (1) | JP2023054784A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4160317A1 (en) * | 2021-10-04 | 2023-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing member, method for producing the same, fixing apparatus, and electrophotographic image forming apparatus |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0293676A (ja) | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 弾性定着ローラ |
JP4165765B1 (ja) | 2007-11-15 | 2008-10-15 | 株式会社立花商店 | 弾性部材、トナー定着部体、定着装置及び弾性部材の製造方法 |
US8886099B2 (en) * | 2010-11-15 | 2014-11-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Heating apparatus |
WO2013145281A1 (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | パイオニア株式会社 | 盗電検査装置及び盗電検査方法 |
JP6909040B2 (ja) | 2017-04-21 | 2021-07-28 | キヤノン株式会社 | 電子写真用の定着部材、定着装置および電子写真画像形成装置 |
CN111936939B (zh) * | 2018-03-22 | 2022-08-16 | 佳能株式会社 | 定影构件、定影装置和电子照相图像形成设备 |
EP3770688B1 (en) | 2018-03-22 | 2023-07-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing member, fixing device, and electrophotographic image-forming apparatus |
JP7301571B2 (ja) | 2019-02-25 | 2023-07-03 | キヤノン株式会社 | 定着部材、定着装置及び電子写真画像形成装置 |
US20220206421A1 (en) | 2020-12-25 | 2022-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing rotating member, fixing apparatus, electrophotographic image forming apparatus, and method for producing fixing rotating member |
US20220206419A1 (en) | 2020-12-25 | 2022-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing rotating member, fixing apparatus and electrophotographic image forming apparatus, and method for producing fixing rotating member |
JP2022186614A (ja) | 2021-06-04 | 2022-12-15 | キヤノン株式会社 | 加圧部材、定着装置及び電子写真画像形成装置 |
EP4160317A1 (en) | 2021-10-04 | 2023-04-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing member, method for producing the same, fixing apparatus, and electrophotographic image forming apparatus |
-
2022
- 2022-10-03 US US17/937,710 patent/US12001158B2/en active Active
- 2022-10-03 JP JP2022159509A patent/JP2023054784A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US12001158B2 (en) | 2024-06-04 |
US20230109438A1 (en) | 2023-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9056958B2 (en) | Fuser member | |
JP6347727B2 (ja) | 定着部材、定着装置及び画像形成装置 | |
US11181856B2 (en) | Fixing member, fixing device, and electrophotographic image-forming apparatus | |
US20100035070A1 (en) | Fuser member coating having polysilsesquioxane outer layer | |
EP4020092A1 (en) | Fixing rotating member, fixing apparatus, electrophotographic image forming apparatus, and method for producing fixing rotating member | |
JP5919213B2 (ja) | 定着部材、加熱装置及び電子写真画像形成装置 | |
WO2019181796A1 (ja) | 定着部材、定着装置及び電子写真画像形成装置 | |
US20220206419A1 (en) | Fixing rotating member, fixing apparatus and electrophotographic image forming apparatus, and method for producing fixing rotating member | |
JP7321771B2 (ja) | 定着部材及び熱定着装置 | |
US20240160137A1 (en) | Fixing member, method for producing the same, fixing apparatus, and electrophotographic image forming apparatus | |
JP7301571B2 (ja) | 定着部材、定着装置及び電子写真画像形成装置 | |
JP2023054784A (ja) | 定着部材及びその製造方法、定着装置並びに電子写真画像形成装置 | |
JP2007086228A (ja) | 定着方法、並びに、これを用いた定着装置及び画像形成装置 | |
JP2018185478A (ja) | 定着部材、定着装置及び画像形成装置 | |
JP2018120064A (ja) | 電子写真用部材及び定着装置 | |
WO2011081903A1 (en) | Fuser member with fluoropolymer outer layer | |
EP3770689B1 (en) | Fixing member, fixing device, and electrophotographic image-forming apparatus | |
US11561495B2 (en) | Pressing rotating member and production method thereof, fixing apparatus, and electrophotographic image forming apparatus | |
JP2022123848A (ja) | シリコーンゴム組成物 | |
JP2022103078A (ja) | 定着用回転体、定着装置及び電子写真画像形成装置並びに定着用回転体の製造方法 | |
JP2022103065A (ja) | 定着用回転体、定着装置及び電子写真画像形成装置並びに定着用回転体の製造方法 | |
JP2022103079A (ja) | 加圧用回転体及びその製造方法、定着装置、並びに電子写真画像形成装置 | |
JP2001296763A (ja) | 電子写真用定着部品、および定着装置 | |
JP7301572B2 (ja) | 定着部材、定着装置及び電子写真画像形成装置 | |
JP2023140303A (ja) | 熱定着装置、摺動装置および摺動部材 |