JP4490013B2 - 基材の表面処理方法および転写定着部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基材、特に電子写真装置に使用される転写定着部材の基材表面にトナー離型性を付与するための表面処理方法およびその転写定着部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子写真装置に使用される中間転写ベルトや転写定着ベルトのような転写定着部材の表面は、トナーに対して良好な離型性を有することが要求される。このような部材表面に良好な離型性を付与するには、従来金属または半金属のアルコキシドと、末端シラノールポリジメチルシロキサンとを含むゾル液を該基材表面に塗布し、加熱することによって該ゾル液塗布層をゲル化させ、高い離型性を有する有機・無機ハイブリッド層とする方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法にあっては、ゾル液塗布層を加熱ゲル化させるために３００℃以上の高温焼成を必要としているので、基材も耐熱性の高い材料であることが要求され、例えば電子写真装置に使用される転写定着部材の基材としては、材料としてポリイミド等の耐熱性の高いプラスチックしか適用出来ないという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、紫外線照射を施した樹脂基材表面にチタンのアルコキシドと、ポリアルキルフェニルシロキサンとを含み、上記ポリアルキルフェニルシロキサン／（ポリアルキルフェニルシロキサン＋上記アルコキシド）のモル比が０．３７５〜０．７であるゾル液を塗布し、加熱することによって該ゾル液塗布層をゲル化させ、有機・無機ハイブリッド層とする基材の表面処理方法を提供する。
特に上記ポリアルキルフェニルシロキサンの重量平均分子量が、３０，０００〜１００，０００であることが好ましい。
更に前記樹脂基材表面に、前記有機・無機ハイブリッド層の密着性を向上させるために、無機酸化物からなる接着層を０．０５〜５．０μｍの厚みで形成することが望ましい。
【０００５】
特に本発明は、感光体上に形成されたトナー画像を画像支持体に転写し、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着する電子写真装置に使用される転写定着部材の基材に適用されて有用である。
上記基材としては、ベルト基材、又は絶縁性ロール基材がある。
【０００６】
さらに、本発明は、上記表面処理方法によって基材表面に有機・無機ハイブリッド層を形成した転写定着部材を提供する。
上記基材表面としては、ベルト基材又は絶縁性ロール基材表面がある。
【０００７】
（削除）
【０００８】
【作用】
有機・無機ハイブリッド層の有機成分として、ポリアルキルフェニルシロキサンを使用すると、２００℃以下、更には１００℃付近でもゲル化し、かつ硬化し、高度な離型性、耐熱性、耐久性を示す表面処理層が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
〔Ａ．基材〕
本発明では前記したように２００℃以下、更には１００℃付近という低温条件で加熱処理が可能であるから、広い範囲の材料が基材として使用出来る。
基材は樹脂からなり（樹脂基材）、該基材を構成する原料樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン三元重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等のような熱硬化性樹脂、アクリルゴム、ブチルゴム、ケイ素ゴム、ウレタンゴム、フッ化物系ゴム、多硫化物系ゴム、グラフトゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、ポリブテンゴム、イソブテン−イソプレンゴム、アクリレート−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ピリジン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、アクリロニトリル−クロロプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム等の合成ゴム（エラストマー）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）等の熱可塑性エラストマー等が使用可能であるが、特に電子写真装置用の転写定着部材の基材としては、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）等のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂（ＰＵ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂が使用可能であり、上記原料樹脂は単独でまたは混合して用いられ、あるいはポリマーアロイ等として用いられる。
【００１０】
（削除）
【００１１】
（削除）
【００１２】
〔Ｂ．電子写真装置用転写定着部材〕
電子写真式の複写機、プリンタ等において、感光体上に形成されたトナー画像を、紙等の画像支持体に転写するために使用される中間転写ベルトまたはは中間転写ドラムや、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着するために使用される定着ローラまたは定着ベルト、あるいは転写と定着の両方を行う転写定着ベルトのような転写定着部材に使用される基材の場合には前記したような原料樹脂が使用されるが、中間転写ドラムにおいては基材には円筒状の芯金、定着ローラにおいては円筒状の芯金あるいは該芯金が内挿され、中間転写ベルト、定着ベルト、転写定着ベルトにおいては上記樹脂原料のみで構成される基材が使用される。
【００１３】
中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトに上記樹脂基材が使用される場合には、該樹脂基材に導電性を付与するために、通常、上記原料樹脂に導電性物質が配合される。そのような導電性物質としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック；カーボン表面に存在する官能基に疎水性のオリゴマー（スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル等のオリゴマー）をグラフトしたグラフトカーボン；導電性の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン等の導電性金属酸化物、導電性の硫酸バリウム、硼酸バリウム、硼酸アルミニウム等の導電性金属塩；ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子などの粉状物が使用される。
【００１４】
この導電性物質の上記原料樹脂に対する配合量は、得られる中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトが所望の電気抵抗値を示すような量であればよく、該導電性物質が有する電気特性によって適宜調整すればよい。具体的には、この樹脂基体の表面抵抗値が５〜１４ｌｏｇΩ／□、望ましくは７〜１２ｌｏｇΩ／□となり、体積抵抗値が５〜１３ｌｏｇΩ・cm、望ましくは７〜１１ｌｏｇΩ・cmとなるように調整するのが好ましい。
【００１５】
また、上記樹脂基材は、導電性を有する樹脂そのものによって構成してもよく、そのような導電性樹脂を使用する場合には、上述したような導電性物質の配合は不要となる。該導電性樹脂としては、例えば、繰り返し単位中に酸無水物部分とジアミン部分とを含む芳香族ポリイミドであって、該ジアミン部分が、ベンゼン環またはベンゼン環の縮合環相互を共役系または硫黄原子を介して結合した骨格を有する導電性ポリイミド等が挙げられる。
【００１６】
上記樹脂基材は、通常熱可塑性樹脂に添加され得る第三成分、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、あるいは滑剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、防炎剤、酸化防止剤、離型剤等の添加剤等を通常使用される量で含有してもよい。
【００１７】
上記樹脂基材の引張弾性率は、２００kg／mm2 以上、特に２５０kg／mm2 以上であるのが好ましい。また、該樹脂基材の厚みは、ベルトの場合８０〜１００μｍ、望ましくは８５〜９５μｍであるのが好ましい。
【００１８】
〔Ｃ．有機・無機ハイブリッド層〕
本発明における有機・無機ハイブリッド層は、ゾルゲル法によって上記基材上に形成される有機・無機ハイブリッド材料からなり、耐熱性、耐久性を有し、かつトナーの離型性に優れるものである。該ゾルゲル法は、ゾル液を上記基材の表面に塗布した後、該ゾル液を脱水処理（加熱処理）してゲル化、更には有機・無機ハイブリッド層とするものである。
【００１９】
上記有機・無機ハイブリッド層を構成する有機・無機ハイブリッド材料は、無機成分としての金属または半金属のアルコキシドと、有機成分としてのポリアルキルフェニルシロキサンとの反応によって得られるものが好ましい。
【００２０】
上記アルコキシドを形成する金属または半金属の種類としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等のアルコキシドを形成し得る金属または半金属が挙げられるが、本発明で使用されるアルコキシドはチタンのアルコキシドである。
【００２１】
また、アルコキシドの種類は特に限定されることなく、例えば、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が挙げられ、更には、アルコキシ基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン等で置換したアルコキシド誘導体であってもよい。
【００２２】
上記有機成分としては、ポリアルキルフェニルシロキサンが使用される。
【００２３】
本発明において使用されるポリアルキルフェニルシロキサンは、側鎖にアルキル基とフェニル基とを有するポリシロキサンであり、側鎖にアルキル基のみ有するポリシロキサンに比べて耐熱性や耐炎性が向上する。典型的なポリアルキルフェニルシロキサンであるポリメチルフェニルシロキサンは、例えばメチルフェニルジクロロシランを加水分解して得られる環状四量体（五、六量体）に硫酸などを添加して開環重合させることによって製造される。
なお、ポリアルキルフェニルシロキサンの側鎖のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、sec −ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等炭素数が１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基であればよく、また該アルキル基は２−メトキシエチル、２−エトキシエチル等の置換アルキル基であってもよい。
【００２４】
ポリアルキルフェニルシロキサンには、アルコキシ基、アミノキシ基、ケトオキシム基、アセトキシ基、アミド基、アルケニルオキシ基等の加水分解性基が導入されてもよい。特に、アルコキシ基を有することが好ましく、該アルコキシ基としては、特に、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
上記加水分解性基は、ポリアルキルフェニルシロキサンの主鎖および／または側鎖に導入されるが、良好な硬化性を得るために主鎖および／または側鎖の末端に導入されることが好ましい。
該加水分解性基を有するポリアルキルフェニルシロキサンは、例えば、末端にシラノール基を有するポリアルキルフェニルシロキサンに、化学式Ｒ１ ４−ａＳｉ（ＯＲ２）ａ（式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基、またはアリール基およびその誘導体、ａは２〜４の整数）で表現される化合物を、アミン塩酸塩等の適当な触媒存在下で加水分解、縮合重合させること等によって製造される。
なお、上記化学式によって表現される化合物の具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等がある。
【００２５】
上記ポリアルキルフェニルシロキサンにはエポキシ基、カルボキシル基等の官能基が導入されてもよい。このうような官能基を有するポリアルキルフェニルシロキサンは、ポリアルキルフェニルハイドロジェンシロキサンにアルケニル基と当該官能基とを有する化合物を付加させる方法等によって製造される。
【００２６】
更に本発明において使用されるポリアルキルフェニルシロキサンを製造する際、例えばメチルトリクロロシラン等のアルキルトリクロロシランやフェニルトリクロロシランのような三官能性シラン使用すれば、分枝状のポリアルキルフェニルシロキサンが製造される。分枝状のポリアルキルフェニルシロキサンは低温硬化性に一層優れる。
また更に本発明においては、ジメチルジクロロシラン等のフェニル基を含まないシラン化合物を使用してもよい。
【００２７】
本発明で使用されるポリアルキルフェニルシロキサンの重量平均分子量は３０，０００〜１００，０００である。
【００２８】
有機成分として上記ポリアルキルフェニルシロキサンのみを単独で使用してもよいが、該ポリアルキルフェニルシロキサンと共に、末端シラノールポリオルガノシロキサンを併用してもよい。
本発明で使用される末端シラノールポリオルガノシロキサンとしては、重量平均分子量が４００〜１０，０００の範囲のものであればよい。
本発明で使用される末端シラノールポリオルガノシロキサンの代表例としては、末端シラノールポリジメチルシロキサンが挙げられる。
【００２９】
なお有機・無機ハイブリッド層の硬化性、機械的強度、および該ハイブリッド層の上記基材に対する密着性等を改善する目的で、エポキシ基、カルボキシル基を有する樹脂等を添加してもよい。
【００３０】
有機・無機ハイブリッド層を上記基材上に形成するには、まず、所望の金属または半金属のアルコキシドの加水分解物と、上記有機成分とを反応させ、ゾル液を調製する。該有機成分は、加水分解前のアルコキシドに対して配合してもよいし、加水分解したアルコキシドに対して配合してもよい。
【００３１】
上記ゾル液調整の際、所望ならば溶媒を使用してもよい。このとき使用する溶媒としては、アルコキシドおよび有機成分を均一に分散、溶解出来る溶媒であれば特に限定されることなく、例えば、メタノール、エタノール等の各種アルコールの他、アセトン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン等が一般的に使用される。
なお、上記アルコキシドの加水分解反応を促進させるために、塩酸、リン酸、酢酸等の触媒を適宜使用してもよい。
【００３２】
さらにゾル液を調製する際に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤、粘度調節剤等の添加剤を添加してもよい。
【００３３】
また有機成分であるポリアルキルフェニルシロキサンと、無機成分であるチタンのアルコキシドとの配合比は、有機成分／（有機成分＋無機成分）のモル比が０．３７５〜０．７となる範囲であるのが好ましい。該モル比が０．３７５未満では、得られる有機・無機ハイブリッド層が硬く脆くなり、殆んど弾性変形しなくなり、該モル比が０．７を超えると、有機成分と無機成分との反応物がゲル化しない。
【００３４】
得られたゾル液を上記基材の表面に塗布し、ゾル液塗布層を形成する方法としては、公知の方法を利用することが出来、例えば、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコート等の方法を利用することが出来る。
【００３５】
このようにして上記基材の表面に塗布したゾル液塗布層を脱水乾燥し、ゲル化させて最終的に有機・無機ハイブリッド層とする。該脱水乾燥は、自然乾燥によって行ってもよいが、通常は、加熱処理によって行う。該加熱処理の条件は、８０〜２００℃×３０秒〜６時間であるのが好ましい。このコーティング工程は、１回だけでなく、複数回行ってもよい。すなわち、該有機・無機ハイブリッド層は、１コートからなるものであってもよいし、複数コートからなるものであってもよい。
【００３６】
この有機・無機ハイブリッド層は、定着ローラにおいて芯金上に直接弾性体層として形成される場合には厚さは通常０．２〜４０mmとされ、また定着ベルト、中間転写ベルト、あるいは転写定着ベルトの樹脂基体上に薄膜として形成される場合には、具体的には、０．０５〜１００μｍであるのが好ましい。
【００３７】
以上説明したゾルゲル法によって形成される有機・無機ハイブリッド層は、耐熱性、耐久性、撥水性、離型性、特に電子写真装置の転写定着部材の場合にはトナーの離型性に優れるものである。
この為、該有機・無機ハイブリッド層を有する転写定着部材はトナー残存あるいは付着に基づく転写不良・画質低下等をすることなく正確で鮮明な画像を形成することが出来、また長寿命が獲得出来る。
【００３８】
また本発明の有機・無機ハイブリッド層は、１００℃前後の低温硬化が可能であるが基材の材料として耐熱性に拘束されず広範囲の材料が使用出来る。
【００３９】
また、上記有機・無機ハイブリッド層は、ゾルゲル法によって均一にかつ薄膜に形成されるため、基材表面に均一な離型処理を施すことが出来、中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトにあっては、上記樹脂基材の電気特性をほとんど変化させることがなく、したがって、トナーを効率良く静電吸着することが出来るとともに、静電気が容易に除去させ得る。なお、該有機・無機ハイブリッド層を含めた中間転写ベルト全体が所定の電気抵抗を有するように、該有機・無機ハイブリッド層に導電性物質を配合することも可能である。
【００４０】
さらに、本発明における有機・無機ハイブリッド層は、有機・無機ハイブリッド材料からなるものであるため、該有機・無機ハイブリッド層は有機成分に基づく可撓性および弾性を有し、上記樹脂基材への追従性が高く、定着ローラや転写定着ベルトに適用した場合には優れたニップ性が得られまた定着ベルトや転写定着ベルトに適用した場合には、ベルトとしての機能を妨げないという利点を有する。また該有機・無機ハイブリッド層は、有機成分のポリアルキルフェニルシロキサンの主骨格となっているフレキシブルなシロキサン結合のために優れたゴム弾性を示すとともに、鎖状のシロキサン結合の絡み合った構造のために柔軟性および機械的強度に優れる。
【００４１】
さらにまた、基材に有機・無機ハイブリッド材料からなる有機・無機ハイブリッド層を形成した場合、得られる基材表面の耐摩耗性が向上し、寿命が延びるという付随的効果も生じる。
【００４２】
中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトの場合、最終的に得られる表面抵抗値は、５〜１４ｌｏｇΩ／□、望ましくは７〜１２ｌｏｇΩ／□であるのが好ましく、体積抵抗値は、５〜１３ｌｏｇΩ・cm、望ましくは７〜１１ｌｏｇΩ・cmであるのが好ましい。中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトの表面抵抗値が５ｌｏｇΩ／□未満であるか、体積抵抗率が５ｌｏｇΩ・cm未満であると、該中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトを帯電させるために付与される電荷が該ベルトの導電性によって脱落し易くなるため、該ベルトにトナー画像が保持されにくくなってブラーが生じ、画像支持体に転写される画像がノイズの大きいものとなる。一方、該ベルトの表面抵抗値が１４ｌｏｇΩ／□を超えるか、体積抵抗率が１３ｌｏｇΩ・cmを超えると、静電転写時における転写電界によって該ベルト表面が帯電するため、除電機構が必要となる。
【００４３】
〔Ｄ．密着性の向上〕
上記樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるために、該樹脂基材の表面に、あらかじめ紫外線照射処理を施しておく。このように該樹脂基材の表面に紫外線を照射すると、該樹脂基材の樹脂中の親油基が親水基に変化し、上記ゾル液中に存在するＯＨ基と結合し得るため、該樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性が向上する。
この紫外線照射処理は、１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの波長で５秒間〜１０分間行うのが好ましい。
また上記樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるために、ＮａＯＨ化学エッチングを該樹脂基材の表面に施してもよい。
【００４４】
樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるための更なる方法として、両者の間にゾルゲル法によって形成した無機酸化物からなる接着層を介在させる方法がある。
該無機酸化物の種類としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等のアルコキシドを形成し得る金属または半金属の酸化物が挙げられ、上記無機酸化物からなる接着層は上述したゾルゲル法によって樹脂基材上に通常薄膜として形成することが出来る。
【００４５】
このようにゾルゲル法によって樹脂基材上に形成された該接着層は、上記樹脂基材の電気特性をほとんど変化させることがない。この接着層の厚みは、０．０５〜５．０μｍであるのが好ましい。
なお、該接着層についても、該接着層を含めた中間転写ベルトあるいは転写定着ベルト全体が所定の電気抵抗を有するように、該接着層に導電性物質を配合することも可能である。
【００４６】
〔Ｅ．転写定着部材〕
本発明の転写定着部材には、中間転写ベルト(1) 、中間転写ドラム(11)、定着ローラ(21)、定着ベルト(31)、転写定着ベルト(41)等が含まれる。
図１には中間転写ベルト(1) を使用した転写システムを示す。該中間転写ベルト(1) は駆動ロール(2) 、被駆動ロール(3) 、およびテンションロール(4) に懸架され、駆動ロール(2) と被駆動ロール(3) との間で感光体ドラム(5) に接し、該感光体ドラム(5) に対向して一次転写ロール(6) が配置され、テンションロール(4) と被駆動ロール(3) との間において一対の対向する二次転写ロール(7) が配置され、該ベルト(1) は該二次転写ロール(7) に挟時され、更に該ベルト(1) は被駆動ロール(3) に対向してベルトクリーナ(8) が配置される。
【００４７】
上記構成では感光体ドラム(5) 上に形成されたトナー画像は該感光体ドラム(5) と等速で駆動される中間転写ベルト(1) に一次転写され、該ベルト(1) 上に転写されたトナー画像は二次転写ロール(7) 間に送込みロール(9) によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写され、二次転写後にベルト(1) 上に残存するトナーはベルトクリーナー(8) によって除去される。
【００４８】
図２に中間転写ドラム(11)を使用した転写システムを示す。該中間転写ドラム(11)にはロール(13,14,15,16) に懸架される感光体ベルト(12)と転写ローラ(17)と接している。
上記構成では感光体ベルト(12)上のトナー画像は該感光体ベルト(12)と等速で駆動される中間転写ドラム(11)に一次転写され、該ドラム(11)上に転写されたトナー画像は該ドラム(11)と該転写ローラ(17)との間に送込みロール(18)によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写される。一次転写後にベルト(12)上に残存するトナーはベルトクリーナー(19)によって除去される。
【００４９】
図３に定着ローラ(21)を使用した定着システムを示す。該定着ローラ(21)は加熱ローラ(22)と、該加熱ローラ(22)に圧接する加圧ローラ(23)とからなり、送りコンベア(24)から等速回転するローラ(22,23) 間に送込まれた紙Ｐ等の画像支持体に転写されているトナー画像を構成するトナーを溶融して該トナー画像を画像支持体に定着する。定着後加熱ローラ(22)に付着したトナーはクリーニングロール(25)によって除去する。
【００５０】
図４に定着ベルト(31)を使用した定着システムを示す。該ベルト(31)は駆動ロール(32)、被駆動ロール(33)、およびテンションロール(34)に懸架され、加熱ローラ(35)が圧接する。ベルト(31)とローラ(35)とは等速回動してその間には送りロール(36)からトナー画像を転写した紙Ｐ等の画像支持体が送込まれ、トナー画像の定着が行なわれる。定着後加熱ローラ(35)に付着したトナーはクリーングロール(37)によって除去される。
【００５１】
図５に転写定着ベルト(41)を使用した転写定着システムを示す。該転写定着ベルト(41)は駆動ロール(42)、ガイドロール(43,44) 、テンションロール(45)、および加熱ローラ(46)に懸架され、駆動ロール(42)と加熱ローラ(46)との間においてそれぞれ異色トナー画像が形成された四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) が接し、それに対向して転写器(48A,48B,48C,48D) が配置され、加熱ローラ(46)には加圧ローラ(49)が圧接されている。
【００５２】
上記構成において、ベルト(41)には四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) から多色トナー画像が一次転写され、加熱ローラ(46)と加圧ローラ(49)間には紙Ｐ等の画像支持が送込まれ、該ベルト(41)上の多色トナー画像は該画像支持体上に二次転写されると共に加熱定着される。
【００５３】
以下、実施例より本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
無機成分としてテトライソプロポキシチタン（以下、ＴＩＰと称す）を使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量５０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、４０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたポリアリレート―ポリカーボネートポリマーアロイからなる転写定着ベルトの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５４】
実施例１によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＦ、水との接触角は９７．０°であった。
【００５５】
〔実施例２〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量３０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、３０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたポリエチレンナフタレート―ポリアリレートポリマーアロイからなる転写定着ベルトの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５６】
実施例２によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＨ、水との接触角は９７．０°であった。
【００５７】
〔実施例３〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量３０，０００）および末端シラノールポリジメチルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＹＦ−３８００、重量平均分子量６，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：末端シラノールポリジメチルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．３：０．３：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、３０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたウレタンエラストマーからなる転写ロールの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５８】
実施例３によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２. ０mm、鉛筆硬度はＢ、水との接触角は１００．０°であった。
【００５９】
〔比較例〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分として末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量３０，０００）を使用した。
ゾル液は、エタノールを溶媒として、末端シラノールポリジメチルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：エタノールを、０．３：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、９０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたウレタンエラストマーからなる転写ロールの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で１．０時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００６０】
比較例によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は４０. ０μｍ、鉛筆硬度は６Ｂ、水との接触角は１１２．０°であった。
比較例の焼成条件では、未反応のシロキサンが多数存在しており、有機・無機ハイブリッド層を充分硬化させることが出来なかった。
【００６１】
〔参考例１〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量５０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、４０ｍＰ0 であった。
ナイロンタフタに上記ゾル液を塗布するために、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該ナイロンタフタ表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００６２】
参考例１によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＢ、水との接触角は１００．０°であった。
このようにして離型処理されたナイロンタフタは、例えば、傘地、レインコート地等に有用である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、転写定着部材等の基材上に２００℃以下という低温条件で有機・無機ハイブリッド層を形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写ベルトによる転写システムの説明図
【図２】中間転写ドラムによる転写システムの説明図
【図３】定着ローラによる定着システムの説明図
【図４】定着ベルトによる定着システムの説明図
【図５】転写定着ベルトによる転写定着システムの説明図
【符号の説明】
1 中間転写ベルト
11 中間転写ドラム
21 定着ローラ
31 定着ベルト
41 転写定着ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は基材、特に電子写真装置に使用される転写定着部材の基材表面にトナー離型性を付与するための表面処理方法およびその転写定着部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子写真装置に使用される中間転写ベルトや転写定着ベルトのような転写定着部材の表面は、トナーに対して良好な離型性を有することが要求される。このような部材表面に良好な離型性を付与するには、従来金属または半金属のアルコキシドと、末端シラノールポリジメチルシロキサンとを含むゾル液を該基材表面に塗布し、加熱することによって該ゾル液塗布層をゲル化させ、高い離型性を有する有機・無機ハイブリッド層とする方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法にあっては、ゾル液塗布層を加熱ゲル化させるために３００℃以上の高温焼成を必要としているので、基材も耐熱性の高い材料であることが要求され、例えば電子写真装置に使用される転写定着部材の基材としては、材料としてポリイミド等の耐熱性の高いプラスチックしか適用出来ないという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、紫外線照射を施した樹脂基材表面にチタンのアルコキシドと、ポリアルキルフェニルシロキサンとを含み、上記ポリアルキルフェニルシロキサン／（ポリアルキルフェニルシロキサン＋上記アルコキシド）のモル比が０．３７５〜０．７であるゾル液を塗布し、加熱することによって該ゾル液塗布層をゲル化させ、有機・無機ハイブリッド層とする基材の表面処理方法を提供する。
特に上記ポリアルキルフェニルシロキサンの重量平均分子量が、３０，０００〜１００，０００であることが好ましい。
更に前記樹脂基材表面に、前記有機・無機ハイブリッド層の密着性を向上させるために、無機酸化物からなる接着層を０．０５〜５．０μｍの厚みで形成することが望ましい。
【０００５】
特に本発明は、感光体上に形成されたトナー画像を画像支持体に転写し、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着する電子写真装置に使用される転写定着部材の基材に適用されて有用である。
上記基材としては、ベルト基材、又は絶縁性ロール基材がある。
【０００６】
さらに、本発明は、上記表面処理方法によって基材表面に有機・無機ハイブリッド層を形成した転写定着部材を提供する。
上記基材表面としては、ベルト基材又は絶縁性ロール基材表面がある。
【０００７】
（削除）
【０００８】
【作用】
有機・無機ハイブリッド層の有機成分として、ポリアルキルフェニルシロキサンを使用すると、２００℃以下、更には１００℃付近でもゲル化し、かつ硬化し、高度な離型性、耐熱性、耐久性を示す表面処理層が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
〔Ａ．基材〕
本発明では前記したように２００℃以下、更には１００℃付近という低温条件で加熱処理が可能であるから、広い範囲の材料が基材として使用出来る。
基材は樹脂からなり（樹脂基材）、該基材を構成する原料樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリエーテルイミド、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン三元重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等のような熱硬化性樹脂、アクリルゴム、ブチルゴム、ケイ素ゴム、ウレタンゴム、フッ化物系ゴム、多硫化物系ゴム、グラフトゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、ポリブテンゴム、イソブテン−イソプレンゴム、アクリレート−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ピリジン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、アクリロニトリル−クロロプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム等の合成ゴム（エラストマー）、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）等の熱可塑性エラストマー等が使用可能であるが、特に電子写真装置用の転写定着部材の基材としては、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）等のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂（ＰＵ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂が使用可能であり、上記原料樹脂は単独でまたは混合して用いられ、あるいはポリマーアロイ等として用いられる。
【００１０】
（削除）
【００１１】
（削除）
【００１２】
〔Ｂ．電子写真装置用転写定着部材〕
電子写真式の複写機、プリンタ等において、感光体上に形成されたトナー画像を、紙等の画像支持体に転写するために使用される中間転写ベルトまたはは中間転写ドラムや、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着するために使用される定着ローラまたは定着ベルト、あるいは転写と定着の両方を行う転写定着ベルトのような転写定着部材に使用される基材の場合には前記したような原料樹脂が使用されるが、中間転写ドラムにおいては基材には円筒状の芯金、定着ローラにおいては円筒状の芯金あるいは該芯金が内挿され、中間転写ベルト、定着ベルト、転写定着ベルトにおいては上記樹脂原料のみで構成される基材が使用される。
【００１３】
中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトに上記樹脂基材が使用される場合には、該樹脂基材に導電性を付与するために、通常、上記原料樹脂に導電性物質が配合される。そのような導電性物質としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック；カーボン表面に存在する官能基に疎水性のオリゴマー（スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル等のオリゴマー）をグラフトしたグラフトカーボン；導電性の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン等の導電性金属酸化物、導電性の硫酸バリウム、硼酸バリウム、硼酸アルミニウム等の導電性金属塩；ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子などの粉状物が使用される。
【００１４】
この導電性物質の上記原料樹脂に対する配合量は、得られる中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトが所望の電気抵抗値を示すような量であればよく、該導電性物質が有する電気特性によって適宜調整すればよい。具体的には、この樹脂基体の表面抵抗値が５〜１４ｌｏｇΩ／□、望ましくは７〜１２ｌｏｇΩ／□となり、体積抵抗値が５〜１３ｌｏｇΩ・cm、望ましくは７〜１１ｌｏｇΩ・cmとなるように調整するのが好ましい。
【００１５】
また、上記樹脂基材は、導電性を有する樹脂そのものによって構成してもよく、そのような導電性樹脂を使用する場合には、上述したような導電性物質の配合は不要となる。該導電性樹脂としては、例えば、繰り返し単位中に酸無水物部分とジアミン部分とを含む芳香族ポリイミドであって、該ジアミン部分が、ベンゼン環またはベンゼン環の縮合環相互を共役系または硫黄原子を介して結合した骨格を有する導電性ポリイミド等が挙げられる。
【００１６】
上記樹脂基材は、通常熱可塑性樹脂に添加され得る第三成分、例えば、ゴム、熱可塑性エラストマー、あるいは滑剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、難燃剤、防炎剤、酸化防止剤、離型剤等の添加剤等を通常使用される量で含有してもよい。
【００１７】
上記樹脂基材の引張弾性率は、２００kg／mm2 以上、特に２５０kg／mm2 以上であるのが好ましい。また、該樹脂基材の厚みは、ベルトの場合８０〜１００μｍ、望ましくは８５〜９５μｍであるのが好ましい。
【００１８】
〔Ｃ．有機・無機ハイブリッド層〕
本発明における有機・無機ハイブリッド層は、ゾルゲル法によって上記基材上に形成される有機・無機ハイブリッド材料からなり、耐熱性、耐久性を有し、かつトナーの離型性に優れるものである。該ゾルゲル法は、ゾル液を上記基材の表面に塗布した後、該ゾル液を脱水処理（加熱処理）してゲル化、更には有機・無機ハイブリッド層とするものである。
【００１９】
上記有機・無機ハイブリッド層を構成する有機・無機ハイブリッド材料は、無機成分としての金属または半金属のアルコキシドと、有機成分としてのポリアルキルフェニルシロキサンとの反応によって得られるものが好ましい。
【００２０】
上記アルコキシドを形成する金属または半金属の種類としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等のアルコキシドを形成し得る金属または半金属が挙げられるが、本発明で使用されるアルコキシドはチタンのアルコキシドである。
【００２１】
また、アルコキシドの種類は特に限定されることなく、例えば、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が挙げられ、更には、アルコキシ基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン等で置換したアルコキシド誘導体であってもよい。
【００２２】
上記有機成分としては、ポリアルキルフェニルシロキサンが使用される。
【００２３】
本発明において使用されるポリアルキルフェニルシロキサンは、側鎖にアルキル基とフェニル基とを有するポリシロキサンであり、側鎖にアルキル基のみ有するポリシロキサンに比べて耐熱性や耐炎性が向上する。典型的なポリアルキルフェニルシロキサンであるポリメチルフェニルシロキサンは、例えばメチルフェニルジクロロシランを加水分解して得られる環状四量体（五、六量体）に硫酸などを添加して開環重合させることによって製造される。
なお、ポリアルキルフェニルシロキサンの側鎖のアルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、sec −ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等炭素数が１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基であればよく、また該アルキル基は２−メトキシエチル、２−エトキシエチル等の置換アルキル基であってもよい。
【００２４】
ポリアルキルフェニルシロキサンには、アルコキシ基、アミノキシ基、ケトオキシム基、アセトキシ基、アミド基、アルケニルオキシ基等の加水分解性基が導入されてもよい。特に、アルコキシ基を有することが好ましく、該アルコキシ基としては、特に、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
上記加水分解性基は、ポリアルキルフェニルシロキサンの主鎖および／または側鎖に導入されるが、良好な硬化性を得るために主鎖および／または側鎖の末端に導入されることが好ましい。
該加水分解性基を有するポリアルキルフェニルシロキサンは、例えば、末端にシラノール基を有するポリアルキルフェニルシロキサンに、化学式Ｒ１ ４−ａＳｉ（ＯＲ２）ａ（式中、Ｒ１およびＲ２は、炭素数１〜１０の直鎖状または分枝状のアルキル基、またはアリール基およびその誘導体、ａは２〜４の整数）で表現される化合物を、アミン塩酸塩等の適当な触媒存在下で加水分解、縮合重合させること等によって製造される。
なお、上記化学式によって表現される化合物の具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等がある。
【００２５】
上記ポリアルキルフェニルシロキサンにはエポキシ基、カルボキシル基等の官能基が導入されてもよい。このうような官能基を有するポリアルキルフェニルシロキサンは、ポリアルキルフェニルハイドロジェンシロキサンにアルケニル基と当該官能基とを有する化合物を付加させる方法等によって製造される。
【００２６】
更に本発明において使用されるポリアルキルフェニルシロキサンを製造する際、例えばメチルトリクロロシラン等のアルキルトリクロロシランやフェニルトリクロロシランのような三官能性シラン使用すれば、分枝状のポリアルキルフェニルシロキサンが製造される。分枝状のポリアルキルフェニルシロキサンは低温硬化性に一層優れる。
また更に本発明においては、ジメチルジクロロシラン等のフェニル基を含まないシラン化合物を使用してもよい。
【００２７】
本発明で使用されるポリアルキルフェニルシロキサンの重量平均分子量は３０，０００〜１００，０００である。
【００２８】
有機成分として上記ポリアルキルフェニルシロキサンのみを単独で使用してもよいが、該ポリアルキルフェニルシロキサンと共に、末端シラノールポリオルガノシロキサンを併用してもよい。
本発明で使用される末端シラノールポリオルガノシロキサンとしては、重量平均分子量が４００〜１０，０００の範囲のものであればよい。
本発明で使用される末端シラノールポリオルガノシロキサンの代表例としては、末端シラノールポリジメチルシロキサンが挙げられる。
【００２９】
なお有機・無機ハイブリッド層の硬化性、機械的強度、および該ハイブリッド層の上記基材に対する密着性等を改善する目的で、エポキシ基、カルボキシル基を有する樹脂等を添加してもよい。
【００３０】
有機・無機ハイブリッド層を上記基材上に形成するには、まず、所望の金属または半金属のアルコキシドの加水分解物と、上記有機成分とを反応させ、ゾル液を調製する。該有機成分は、加水分解前のアルコキシドに対して配合してもよいし、加水分解したアルコキシドに対して配合してもよい。
【００３１】
上記ゾル液調整の際、所望ならば溶媒を使用してもよい。このとき使用する溶媒としては、アルコキシドおよび有機成分を均一に分散、溶解出来る溶媒であれば特に限定されることなく、例えば、メタノール、エタノール等の各種アルコールの他、アセトン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン等が一般的に使用される。
なお、上記アルコキシドの加水分解反応を促進させるために、塩酸、リン酸、酢酸等の触媒を適宜使用してもよい。
【００３２】
さらにゾル液を調製する際に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤、粘度調節剤等の添加剤を添加してもよい。
【００３３】
また有機成分であるポリアルキルフェニルシロキサンと、無機成分であるチタンのアルコキシドとの配合比は、有機成分／（有機成分＋無機成分）のモル比が０．３７５〜０．７となる範囲であるのが好ましい。該モル比が０．３７５未満では、得られる有機・無機ハイブリッド層が硬く脆くなり、殆んど弾性変形しなくなり、該モル比が０．７を超えると、有機成分と無機成分との反応物がゲル化しない。
【００３４】
得られたゾル液を上記基材の表面に塗布し、ゾル液塗布層を形成する方法としては、公知の方法を利用することが出来、例えば、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコート等の方法を利用することが出来る。
【００３５】
このようにして上記基材の表面に塗布したゾル液塗布層を脱水乾燥し、ゲル化させて最終的に有機・無機ハイブリッド層とする。該脱水乾燥は、自然乾燥によって行ってもよいが、通常は、加熱処理によって行う。該加熱処理の条件は、８０〜２００℃×３０秒〜６時間であるのが好ましい。このコーティング工程は、１回だけでなく、複数回行ってもよい。すなわち、該有機・無機ハイブリッド層は、１コートからなるものであってもよいし、複数コートからなるものであってもよい。
【００３６】
この有機・無機ハイブリッド層は、定着ローラにおいて芯金上に直接弾性体層として形成される場合には厚さは通常０．２〜４０mmとされ、また定着ベルト、中間転写ベルト、あるいは転写定着ベルトの樹脂基体上に薄膜として形成される場合には、具体的には、０．０５〜１００μｍであるのが好ましい。
【００３７】
以上説明したゾルゲル法によって形成される有機・無機ハイブリッド層は、耐熱性、耐久性、撥水性、離型性、特に電子写真装置の転写定着部材の場合にはトナーの離型性に優れるものである。
この為、該有機・無機ハイブリッド層を有する転写定着部材はトナー残存あるいは付着に基づく転写不良・画質低下等をすることなく正確で鮮明な画像を形成することが出来、また長寿命が獲得出来る。
【００３８】
また本発明の有機・無機ハイブリッド層は、１００℃前後の低温硬化が可能であるが基材の材料として耐熱性に拘束されず広範囲の材料が使用出来る。
【００３９】
また、上記有機・無機ハイブリッド層は、ゾルゲル法によって均一にかつ薄膜に形成されるため、基材表面に均一な離型処理を施すことが出来、中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトにあっては、上記樹脂基材の電気特性をほとんど変化させることがなく、したがって、トナーを効率良く静電吸着することが出来るとともに、静電気が容易に除去させ得る。なお、該有機・無機ハイブリッド層を含めた中間転写ベルト全体が所定の電気抵抗を有するように、該有機・無機ハイブリッド層に導電性物質を配合することも可能である。
【００４０】
さらに、本発明における有機・無機ハイブリッド層は、有機・無機ハイブリッド材料からなるものであるため、該有機・無機ハイブリッド層は有機成分に基づく可撓性および弾性を有し、上記樹脂基材への追従性が高く、定着ローラや転写定着ベルトに適用した場合には優れたニップ性が得られまた定着ベルトや転写定着ベルトに適用した場合には、ベルトとしての機能を妨げないという利点を有する。また該有機・無機ハイブリッド層は、有機成分のポリアルキルフェニルシロキサンの主骨格となっているフレキシブルなシロキサン結合のために優れたゴム弾性を示すとともに、鎖状のシロキサン結合の絡み合った構造のために柔軟性および機械的強度に優れる。
【００４１】
さらにまた、基材に有機・無機ハイブリッド材料からなる有機・無機ハイブリッド層を形成した場合、得られる基材表面の耐摩耗性が向上し、寿命が延びるという付随的効果も生じる。
【００４２】
中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトの場合、最終的に得られる表面抵抗値は、５〜１４ｌｏｇΩ／□、望ましくは７〜１２ｌｏｇΩ／□であるのが好ましく、体積抵抗値は、５〜１３ｌｏｇΩ・cm、望ましくは７〜１１ｌｏｇΩ・cmであるのが好ましい。中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトの表面抵抗値が５ｌｏｇΩ／□未満であるか、体積抵抗率が５ｌｏｇΩ・cm未満であると、該中間転写ベルトあるいは転写定着ベルトを帯電させるために付与される電荷が該ベルトの導電性によって脱落し易くなるため、該ベルトにトナー画像が保持されにくくなってブラーが生じ、画像支持体に転写される画像がノイズの大きいものとなる。一方、該ベルトの表面抵抗値が１４ｌｏｇΩ／□を超えるか、体積抵抗率が１３ｌｏｇΩ・cmを超えると、静電転写時における転写電界によって該ベルト表面が帯電するため、除電機構が必要となる。
【００４３】
〔Ｄ．密着性の向上〕
上記樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるために、該樹脂基材の表面に、あらかじめ紫外線照射処理を施しておく。このように該樹脂基材の表面に紫外線を照射すると、該樹脂基材の樹脂中の親油基が親水基に変化し、上記ゾル液中に存在するＯＨ基と結合し得るため、該樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性が向上する。
この紫外線照射処理は、１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの波長で５秒間〜１０分間行うのが好ましい。
また上記樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるために、ＮａＯＨ化学エッチングを該樹脂基材の表面に施してもよい。
【００４４】
樹脂基材と有機・無機ハイブリッド層との密着性を向上させるための更なる方法として、両者の間にゾルゲル法によって形成した無機酸化物からなる接着層を介在させる方法がある。
該無機酸化物の種類としては、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等のアルコキシドを形成し得る金属または半金属の酸化物が挙げられ、上記無機酸化物からなる接着層は上述したゾルゲル法によって樹脂基材上に通常薄膜として形成することが出来る。
【００４５】
このようにゾルゲル法によって樹脂基材上に形成された該接着層は、上記樹脂基材の電気特性をほとんど変化させることがない。この接着層の厚みは、０．０５〜５．０μｍであるのが好ましい。
なお、該接着層についても、該接着層を含めた中間転写ベルトあるいは転写定着ベルト全体が所定の電気抵抗を有するように、該接着層に導電性物質を配合することも可能である。
【００４６】
〔Ｅ．転写定着部材〕
本発明の転写定着部材には、中間転写ベルト(1) 、中間転写ドラム(11)、定着ローラ(21)、定着ベルト(31)、転写定着ベルト(41)等が含まれる。
図１には中間転写ベルト(1) を使用した転写システムを示す。該中間転写ベルト(1) は駆動ロール(2) 、被駆動ロール(3) 、およびテンションロール(4) に懸架され、駆動ロール(2) と被駆動ロール(3) との間で感光体ドラム(5) に接し、該感光体ドラム(5) に対向して一次転写ロール(6) が配置され、テンションロール(4) と被駆動ロール(3) との間において一対の対向する二次転写ロール(7) が配置され、該ベルト(1) は該二次転写ロール(7) に挟時され、更に該ベルト(1) は被駆動ロール(3) に対向してベルトクリーナ(8) が配置される。
【００４７】
上記構成では感光体ドラム(5) 上に形成されたトナー画像は該感光体ドラム(5) と等速で駆動される中間転写ベルト(1) に一次転写され、該ベルト(1) 上に転写されたトナー画像は二次転写ロール(7) 間に送込みロール(9) によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写され、二次転写後にベルト(1) 上に残存するトナーはベルトクリーナー(8) によって除去される。
【００４８】
図２に中間転写ドラム(11)を使用した転写システムを示す。該中間転写ドラム(11)にはロール(13,14,15,16) に懸架される感光体ベルト(12)と転写ローラ(17)と接している。
上記構成では感光体ベルト(12)上のトナー画像は該感光体ベルト(12)と等速で駆動される中間転写ドラム(11)に一次転写され、該ドラム(11)上に転写されたトナー画像は該ドラム(11)と該転写ローラ(17)との間に送込みロール(18)によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写される。一次転写後にベルト(12)上に残存するトナーはベルトクリーナー(19)によって除去される。
【００４９】
図３に定着ローラ(21)を使用した定着システムを示す。該定着ローラ(21)は加熱ローラ(22)と、該加熱ローラ(22)に圧接する加圧ローラ(23)とからなり、送りコンベア(24)から等速回転するローラ(22,23) 間に送込まれた紙Ｐ等の画像支持体に転写されているトナー画像を構成するトナーを溶融して該トナー画像を画像支持体に定着する。定着後加熱ローラ(22)に付着したトナーはクリーニングロール(25)によって除去する。
【００５０】
図４に定着ベルト(31)を使用した定着システムを示す。該ベルト(31)は駆動ロール(32)、被駆動ロール(33)、およびテンションロール(34)に懸架され、加熱ローラ(35)が圧接する。ベルト(31)とローラ(35)とは等速回動してその間には送りロール(36)からトナー画像を転写した紙Ｐ等の画像支持体が送込まれ、トナー画像の定着が行なわれる。定着後加熱ローラ(35)に付着したトナーはクリーングロール(37)によって除去される。
【００５１】
図５に転写定着ベルト(41)を使用した転写定着システムを示す。該転写定着ベルト(41)は駆動ロール(42)、ガイドロール(43,44) 、テンションロール(45)、および加熱ローラ(46)に懸架され、駆動ロール(42)と加熱ローラ(46)との間においてそれぞれ異色トナー画像が形成された四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) が接し、それに対向して転写器(48A,48B,48C,48D) が配置され、加熱ローラ(46)には加圧ローラ(49)が圧接されている。
【００５２】
上記構成において、ベルト(41)には四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) から多色トナー画像が一次転写され、加熱ローラ(46)と加圧ローラ(49)間には紙Ｐ等の画像支持が送込まれ、該ベルト(41)上の多色トナー画像は該画像支持体上に二次転写されると共に加熱定着される。
【００５３】
以下、実施例より本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
無機成分としてテトライソプロポキシチタン（以下、ＴＩＰと称す）を使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量５０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、４０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたポリアリレート―ポリカーボネートポリマーアロイからなる転写定着ベルトの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５４】
実施例１によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＦ、水との接触角は９７．０°であった。
【００５５】
〔実施例２〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量３０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、３０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたポリエチレンナフタレート―ポリアリレートポリマーアロイからなる転写定着ベルトの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５６】
実施例２によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＨ、水との接触角は９７．０°であった。
【００５７】
〔実施例３〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量３０，０００）および末端シラノールポリジメチルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＹＦ−３８００、重量平均分子量６，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：末端シラノールポリジメチルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．３：０．３：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、３０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたウレタンエラストマーからなる転写ロールの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００５８】
実施例３によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２. ０mm、鉛筆硬度はＢ、水との接触角は１００．０°であった。
【００５９】
〔比較例〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分として末端シラノールポリジメチルシロキサン（重量平均分子量３０，０００）を使用した。
ゾル液は、エタノールを溶媒として、末端シラノールポリジメチルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：エタノールを、０．３：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、９０ｍＰ0 であった。
上記ゾル液が塗布される基材は、導電性物質が混合されたウレタンエラストマーからなる転写ロールの基材であり、該基材の表面の汚れを十分落し、紫外線照射を行った後、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で１．０時間、空気雰囲気下で焼成し、該基材表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００６０】
比較例によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は４０. ０μｍ、鉛筆硬度は６Ｂ、水との接触角は１１２．０°であった。
比較例の焼成条件では、未反応のシロキサンが多数存在しており、有機・無機ハイブリッド層を充分硬化させることが出来なかった。
【００６１】
〔参考例１〕
無機成分としてＴＩＰを使用し、有機成分としてポリアルキルフェニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン（株）、商品名：ＴＳＲ−１１６、重量平均分子量５０，０００）を使用した。
ゾル液は、キシレンを溶媒として、ポリアルキルフェニルシロキサン：ＴＩＰ：アセト酢酸エチル：水：キシレンを、０．６：１：２：２：３の配合比（モル比）にて混合し、該ＴＩＰの充分な加水分解と、一部シロキサンとの縮合重合を行い、ゾル液を調製した。該ゾル液の粘度は、４０ｍＰ0 であった。
ナイロンタフタに上記ゾル液を塗布するために、フローコートマシーンにセットした。０．６０mm／ｓの速さでコート液吐出部がトラバースする塗布条件で、該ゾル液を塗布した後、１００℃で０．５時間、空気雰囲気下で焼成し、該ナイロンタフタ表面上に有機・無機ハイブリッド層を形成した。
【００６２】
参考例１によって得られた有機・無機ハイブリッド層の膜厚は２０. ０μｍ、鉛筆硬度はＢ、水との接触角は１００．０°であった。
このようにして離型処理されたナイロンタフタは、例えば、傘地、レインコート地等に有用である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、転写定着部材等の基材上に２００℃以下という低温条件で有機・無機ハイブリッド層を形成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写ベルトによる転写システムの説明図
【図２】中間転写ドラムによる転写システムの説明図
【図３】定着ローラによる定着システムの説明図
【図４】定着ベルトによる定着システムの説明図
【図５】転写定着ベルトによる転写定着システムの説明図
【符号の説明】
1 中間転写ベルト
11 中間転写ドラム
21 定着ローラ
31 定着ベルト
41 転写定着ベルト
Claims (7)
- 紫外線照射を施した樹脂基材表面に、チタンのアルコキシドと、ポリアルキルフェニルシロキサンとを含み、上記ポリアルキルフェニルシロキサン／（ポリアルキルフェニルシロキサン＋上記アルコキシド）のモル比が０．３７５〜０．７であるゾル液を塗布し、加熱することによって該ゾル液塗布層をゲル化させ、有機・無機ハイブリッド層とすることを特徴とする基材の表面処理方法。
- 上記ポリアルキルフェニルシロキサンの重量平均分子量が、３０，０００〜１００，０００であることを特徴とする請求項１に記載の基材の表面処理方法。
- 前記樹脂基材表面に、前記有機・無機ハイブリッド層の密着性を向上させるために、無機酸化物からなる接着層を０．０５〜５．０μｍの厚みで形成することを特徴とする請求項１に記載の基材の表面処理方法。
- 該基材は感光体上に形成されたトナー画像を画像支持体に転写し、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着する写真電子写真装置に使用される転写定着部材の基材である請求項１に記載の表面処理方法。
- 上記転写定着部材の基材が、ベルト基材、又は絶縁性ロール基材であることを特徴とする請求項４に記載の表面処理方法。
- 請求項１の表面処理方法によって基材表面に有機・無機ハイブリッド層を形成したことを特徴とする転写定着部材。
- 上記基材表面が、ベルト基材又は絶縁性ロール基材表面であることを特徴とする請求項６に記載の転写定着部材。
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