JP4490474B2 - 電子写真用定着部材、定着装置および電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
該硬化シリコーンゴム層の外面から5μmの部分をサンプリングして求めたSi−O結合に起因する1020cm−1における赤外線吸収強度と、Si−C結合に起因する1260cm−1における赤外線吸収強度との比(1020cm−1/1260cm−1)をα(5)、
該硬化シリコーンゴム層の外面から20μmの部分をサンプリングして求めたSi−O結合に起因する1020cm−1における赤外線吸収強度と、Si−C結合に起因する1260cm−1における赤外線吸収強度との比(1020cm−1/1260cm−1)をα(20)としたときに、
α(5)が、1.08〜1.36の範囲にあり、
α(20)が、0.95〜1.05の範囲にあり、
該硬化シリコーンゴム層は、ビニル化ポリジメチルシロキサンを含むシリコーンゴム組成物を硬化させて形成されたものであって、かつ、ビニル基を含み、更に、
該硬化シリコーンゴム層は、
その表面への、該付加硬化型シリコーンゴム接着剤による該フッ素樹脂層の接着に先立って、該表面に紫外線が照射されてなることを特徴とする。
本発明の詳細を図面を用いて説明する。
基材6としては、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルなどの金属や合金、ポリイミドなどの耐熱性樹脂が用いられる。
シリコーンゴム層7は、定着時にトナーを押しつぶさない弾性を定着部材に担持させる弾性層として機能する。
一般に、付加硬化型シリコーンゴムは、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれている。
・分子両末端がR1 2R2SiO1/2で表され、中間単位がR1 2SiOおよびR1R2SiOで表される直鎖状オルガノポリシロキサン;
・中間単位にR1SiO3/2乃至SiO4/2が含まれる分岐状ポリオルガノシロキサン。
・アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等);
・アリール基(フェニル基等);
・置換炭化水素基(例えば、クロロメチル、3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル、3−シアノプロピル、3−メトキシプロピル等)。
シリコーンゴム層6は、定着部材に熱伝導性の向上、補強、耐熱性の向上等のためにフィラーを含んでいてもよい。
特に、熱伝導性を向上させる目的では、フィラーとしては高熱伝導性であることが好ましい。具体的には、無機物、特に金属、金属化合物等を挙げることができる。
・炭化ケイ素(SiC);窒化ケイ素(Si3N4);窒化ホウ素(BN);窒化アルミニウム(AlN);アルミナ(Al2O3);酸化亜鉛(ZnO);酸化マグネシウム(MgO);シリカ(SiO2);銅(Cu);アルミニウム(Al);銀(Ag);鉄(Fe);ニッケル(Ni)等。
上記フィラーは、その目的を充分に達成させるために、シリコーンゴム層6中に、シリコーンゴム層基準で40体積%以上60体積%以下の範囲で含有させることが好ましい。
定着部材の表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナーへの熱伝導の効率から、シリコーンゴム層の厚みの好ましい範囲は100μm以上500μm以下、特には200μm以上400μm以下が好ましい。
図1は基材6上にシリコーンゴム層7を形成する工程の一例であり、所謂リングコート法を用いる方法を説明するための模式図である。
図2は定着ベルトの硬化シリコーンゴム層に紫外線を照射する工程の一例の模式図である。
O2+紫外線(185nm)→O+O (酸素分子の分解)
活性酸素は酸素分子と更に反応することで環境中にオゾン分子を生成する。
O+O2→O3 (オゾン分子の生成)
このオゾン分子は254nm付近の紫外線を吸収し、再度酸素分子と活性酸素に分解される。
O3+紫外線(254nm)→O2+O (オゾン分子の分解)
このようにオゾン分子の生成と分解を繰り返す過程で、活性酸素が紫外線照射環境中に発生する。
また、硬化シリコーンゴム層の表面の網目構造の発達程度については、以下の方法で知ることが出来る。
1.03≦α(5)/α(20)≦1.30
α(5)/α(20)が上記数値範囲内にあるシリコーンゴム層は、付加型シリコーンゴム接着剤の、硬化シリコーンゴム層内部への浸透を十分に抑制できる程度に表面の架橋構造が緻密に発達しているものの、シリコーンゴム層としては過度の硬度上昇を抑制できる。
上記したように、硬化シリコーンゴム層の表面処理によって、硬化シリコーンゴム層表面に適用した付加硬化型シリコーン接着剤の成分の硬化シリコーンゴム層内への浸透が阻害される。その結果、硬化シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基は、付加硬化型シリコーン接着剤の成分とは反応することなく、硬化シリコーンゴム層中に存在することとなる。付加硬化型シリコーン接着剤を用いた接着後の硬化シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基の量を直接的に定量する技術は現時点では存在しない。しかし、以下の方法により間接的には定量可能である。
a)硬化シリコーンゴム層の形成に用いる付加硬化型シリコーンゴム原液の組成の調整;
より具体的には、付加硬化型シリコーンゴム原液中の、1分子中にビニル基を2個以上有するビニル化ポリジメチルシロキサンと、1分子中にSi−H結合を2個以上有するハイドロジェンオルガノポリシロキサンとの混合比の調整。
b)硬化シリコーンゴム層表面の紫外線処理の程度;
これにより、硬化シリコーンゴム層表面に塗布する付加硬化型シリコーンゴム接着剤の当該硬化シリコーンゴム層中への浸透量を変化させることができる。即ち、硬化シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基の付加硬化型シリコーンゴム接着剤との反応量を変化させることができる。
(5−1)硬化(cured)シリコーンゴム接着層;
硬化(cured)シリコーンゴム層上にフッ素樹脂チューブを固定している硬化シリコーンゴム接着層11は、紫外線照射を行なった硬化シリコーンゴム層7の表面に塗布した付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなっている。そして、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを含む。
・ビニル基等のアルケニル基、(メタ)アクリロキシ基、ヒドロシリル基(SiH基)、エポキシ基、アルコキシシリル基、カルボニル基、およびフェニル基からなる群から選択される少なくとも1種、好ましくは2種以上の官能基を有するシラン、
・ケイ素原子数が2個以上30個以下、好ましくは4個以上20個以下の、環状または直鎖状のシロキサン等の有機ケイ素化合物、
・1価以上4価以下、好ましくは2価以上4価以下のフェニレン構造等の芳香環を1分子中に1個以上4個以下、好ましくは1個以上2個以下含有し、かつ、ヒドロシリル化付加反応に寄与しうる官能基(例えば、アルケニル基、(メタ)アクリロキシ基)を1分子中に少なくとも1個、好ましくは2個以上4個以下含有する、分子中に酸素原子を含んでもよい、非ケイ素系(即ち、分子中にケイ素原子を含有しない)有機化合物。
・シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化セリウム等。
フッ素樹脂層としては、例えば、以下に例示列挙する樹脂をチューブ状に成形したものが用いられる。
・テトラフルオロエチレン−パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等。
定着部材表面のタイプCマイクロ硬度は、マイクロゴム硬度計(高分子計器株式会社製、商品名:マイクロゴム硬度計MD−1 capa タイプC)を用いて測定することが出来る。ここでのマイクロ硬度は、60度以上90度以下、特には70度以上85度以下が好ましい。
図5には本発明に係るベルト形状の電子写真用定着部材を用いた、加熱定着装置の横方向断面模式図を示す。
電子写真画像形成装置の全体構成について概略説明する。図6は本実施の形態に係るカラーレーザープリンタの概略断面図である。
(1)下記の材料(a)および(b)を、Si−H基に対するビニル基の個数の割合(H/Vi)が、0.45となるように配合し、触媒量の白金化合物を加えて、付加硬化型シリコーンゴム原液を得た。
(a)1分子中にビニル基を少なくとも2個以上有する、ビニル化ポリジメチルシロキサン(重量平均分子量100000(ポリスチレン換算));
(b)1分子中にSi−H結合を少なくとも2個以上有する、ハイドロジェンオルガノポリシロキサン(重量平均分子量1500(ポリスチレン換算))。
A:光沢ムラが殆ど無く、極めて高品位な電子写真画像であった。
B:光沢ムラが少なく、実用上の問題のない電子写真画像であった。
C:光沢ムラが非常に目立つ電子写真画像であった。
また、光沢ムラ試験後の定着ベルトを230℃に設定した電気炉に投入し、300時間加熱を続けて耐熱試験を行ったのち、タイプCマイクロ硬度計にてこの定着ベルトの表面硬度を測定したところ、初期に比べ+1度の硬度変化を示した。
シリコーンゴム組成物中の、Si−H基に対するビニル基の個数の割合(H/Vi)、シリコーンゴム組成物の塗膜の厚さ、フィラーの種類および量及び紫外線照射条件を表1に記載したように変更した。それ以外は、参考例1と同様にしてエンドレスベルトおよび定着ベルトを調製し、評価した。得られた各シリコーンゴム層のα(5)とα(20)の各々の値およびα(5)/α(20)の値、各定着ベルトの表面硬度、耐熱試験後の表面硬度変化、硬化シリコーンゴム層の硬度上昇率、および各定着ベルトを用いて得た電子写真画像の評価結果を表2に示す。
・実施例5、比較例4:高純度真球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB−A20S;昭和タイタニウム(株)製)
・実施例6、比較例5:高純度真球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB−A30S;昭和タイタニウム(株)製)
・実施例7、比較例6:高純度真球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB−A05S;昭和タイタニウム(株)製)
・実施例8、参考例3、比較例7:高純度真球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB−A25BC;昭和タイタニウム(株)製)
3 塗布液供給ノズル
4 塗工ヘッド
5 付加硬化型シリコーンゴム組成物
6 基材
7 シリコーンゴム層
8 中子
9 紫外線ランプ
10 紫外線光量計
11 付加硬化型シリコーンゴム接着剤
12 フッ素樹脂チューブ
Claims (6)
- 基材、硬化シリコーンゴム層、および該硬化シリコーンゴム層の表面に付加硬化型シリコーンゴム接着剤によって接着されたフッ素樹脂層を有している定着部材であって、
該硬化シリコーンゴム層の外面から5μmの部分をサンプリングして求めたSi−O結合に起因する1020cm−1における赤外線吸収強度と、Si−C結合に起因する1260cm−1における赤外線吸収強度との比(1020cm−1/1260cm−1)をα(5)、
該硬化シリコーンゴム層の外面から20μmの部分をサンプリングして求めたSi−O結合に起因する1020cm−1における赤外線吸収強度と、Si−C結合に起因する1260cm−1における赤外線吸収強度との比(1020cm−1/1260cm−1)をα(20)としたときに、
α(5)が、1.08〜1.36の範囲にあり、
α(20)が、0.95〜1.05の範囲にあり、
該硬化シリコーンゴム層は、ビニル化ポリジメチルシロキサンを含むシリコーンゴム組成物を硬化させて形成されたものであって、かつ、ビニル基を含み、更に、
該硬化シリコーンゴム層は、
その表面への、該付加硬化型シリコーンゴム接着剤による該フッ素樹脂層の接着に先立って、該表面に紫外線が照射されてなることを特徴とする電子写真用定着部材。 - 前記硬化シリコーンゴム層の厚さが100μm以上500μm以下である請求項1記載の電子写真用定着部材。
- 表面のタイプCマイクロ硬度が、60度以上、90度以下である請求項1または2に記載の電子写真用定着部材。
- 前記硬化シリコーンゴム層が、40体積%以上60体積%以下の範囲でフィラーを含有している請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真用定着部材。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真用定着部材と、該電子写真用定着部材の加熱手段とを具備していることを特徴とする定着装置。
- 請求項5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。
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