WO2008075753A1 - 電子写真用定着部材及びその製造方法、定着装置、電子写真画像形成装置 - Google Patents

電子写真用定着部材及びその製造方法、定着装置、電子写真画像形成装置 Download PDF

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WO2008075753A1
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rubber layer
layer
cured silicone
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Katsuhisa Matsunaka
Kazuo Kishino
Masaaki Takahashi
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Canon Kabushiki Kaisha
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    • G03G2215/2051Silicone rubber

Definitions

  • Electrophotographic fixing member method for manufacturing the same, fixing device, and electrophotographic image forming apparatus
  • the present invention relates to a method for producing an electrophotographic fixing member and an electrophotographic fixing member.
  • the present invention also relates to a fixing device and an electrophotographic image forming apparatus using the same.
  • a rotating body such as a roller, a film and a roller, and a belt and a roller.
  • a recording material holding an image of unfixed toner is introduced into a pressure contact portion formed between the rotating bodies and heated to melt the toner and fix the image on the recording material.
  • a rotating body that contacts an unfixed toner image held on a recording material is called a fixing member, and is called a fixing roller, a fixing film, or a fixing belt depending on the form.
  • a heat-resistant silicone rubber layer is disposed on a substrate formed of metal or heat-resistant resin, and a release layer made of a fluororesin is formed thereon via a silicone rubber adhesive.
  • a coated one is known.
  • the silicone rubber composition used for forming the silicone rubber layer addition-curable silicone rubber is frequently used from the viewpoint of processability.
  • silicone rubber adhesive As a silicone rubber adhesive, one using an addition-curing type silicone rubber adhesive having self-adhesive property in liquid or paste form is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-238765). This is because the addition-curable silicone rubber adhesive allows the silicone rubber layer and the release layer made of fluororesin to be well bonded.
  • the fixing member having the above-described configuration can be wrapped and melted without excessively crushing the toner image by utilizing the excellent elastic deformation of the silicone rubber layer. for that reason, This has the effect of preventing image misalignment and blurring and improving color mixing. It is also effective to follow the unevenness of the fiber of the paper that is the object to be heated to prevent the occurrence of uneven toner melting.
  • an addition-curable silicone rubber adhesive is used as follows. That is, the component of the silicone rubber adhesive in the cured silicone rubber layer penetrates and reacts with the unsaturated aliphatic basic force in the cured silicone rubber layer, causing an increase in the hardness of the cured silicone rubber layer. You have to do.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-30801 proposes to suppress the amount of unsaturated aliphatic groups remaining in the silicone rubber layer after crosslinking of the silicone rubber layer for the purpose of solving a difficult problem.
  • the reaction between the unsaturated aliphatic group in the silicone rubber layer and the active hydrogen in the adhesive is suppressed.
  • the increase in the hardness of the silicone rubber layer associated with the use of the addition curing type silicone adhesive can be effectively suppressed. Disclosure of the invention
  • unsaturated aliphatic groups in rubber play an extremely important role in mitigating the aging of rubber. That is, the cross-linked structure of the rubber is cut over time, and the rubber elasticity gradually decreases. This is known as the aging phenomenon of rubber. It is known that when an unsaturated aliphatic group is present in the rubber, the rubber elasticity is unlikely to deteriorate because the unsaturated aliphatic group reacts to reconstruct the crosslinked structure. For this reason, it is technically very important to have unsaturated aliphatic groups in the rubber. Therefore, the configuration according to the above Japanese Patent Laid-Open No. 2006-30801 can be an effective measure against hardness change due to the use of an adhesive, but is not effective against aging of the silicone rubber layer. It is a good composition.
  • the fixing member has a considerable amount of heat conductive filler, for example, 40 volumes, in the silicone rubber layer to improve the heat conductivity. / 0 or more may be added.
  • the amount of the rubber component in the silicone rubber layer which is the main manifestation of the elasticity of the silicone rubber layer, is relatively small. Therefore, the decrease in elasticity of the silicone rubber layer when aging occurs in the rubber component can be even more remarkable.
  • the present inventors in a fixing member having a configuration in which a fluororesin layer is bonded onto a silicone rubber layer using an addition-curing type silicone adhesive, have a degree of resistance that can alleviate aging in the silicone rubber layer. Studies have been conducted on the presence of saturated aliphatic groups. As a result, the present inventors have found that it is possible to achieve both the use of an addition-curable silicone adhesive and the presence of an unsaturated aliphatic group in the silicone rubber layer, resulting in the present invention. .
  • An object of the present invention is to provide a fixing member in which a fluororesin layer is fixed on a silicone rubber layer using an addition-curable silicone adhesive, and the rubber elasticity can be maintained more stably.
  • the point is to provide a method.
  • Another object of the present invention is to provide a fixing member and an electrophotographic image forming apparatus that stably provide a high-quality electrophotographic image.
  • the present inventors have made various studies in order to achieve the above object.
  • a silicone rubber composition coating film containing an addition-curable silicone rubber and a filler on a substrate is cured to an extent that elasticity is maintained to form a silicone rubber layer.
  • the layer surface was irradiated with ultraviolet rays.
  • the silicone rubber layer that can be used in the above experiment maintains its elasticity even after curing.
  • the amount of the cross-linking component organopolysiloxane having active hydrogen
  • the reason why the increase in hardness of the silicone rubber layer due to the addition-curing silicone rubber adhesive can be suppressed by ultraviolet irradiation on the surface has not been fully elucidated.
  • the present inventors presume as follows.
  • the degree of cross-linking of the silicone rubber is improved on the outermost surface of the silicone rubber layer by ultraviolet irradiation, and an extremely dense structure is formed.
  • the penetration of the adhesive component particularly, organopolysiloxane having active hydrogen
  • the inside of the silicone rubber layer is considered to have a low cross-linking density and maintain the state to such an extent that the elasticity of the silicone rubber layer is maintained. As a result, the above effects are considered to be achieved.
  • the fixing member for electrophotography is a fixing member in which a substrate, a cured silicone rubber layer, a cured silicone rubber adhesive layer, and a fluororesin layer are laminated, and the outer surface of the cured silicone rubber layer
  • the infrared absorption intensity ratio at 1020cm— 1 and 1260cm— 1 obtained by sampling is a (20)
  • the relationship of a (5) ta (20) is
  • ⁇ (20) is 0.8 or more and 1.2 or less.
  • the fixing member for electrophotography is the fixing member for electrophotography in which a base material, a cured silicone rubber layer, a cured silicone rubber adhesive layer, and a fluororesin layer are laminated. It is characterized in that the rate of increase in hardness is 2.5 or more when the cured rubber comprising the above is immersed in methyl hydrogen silicone oil for 24 hours and cured.
  • the fixing member for electrophotography includes a cured silicone rubber layer, a cured silicone rubber adhesive layer, and a fluororesin containing a base material and a filler in a range of 40% by volume to 60% by volume.
  • the cured silicone rubber layer has a thickness of 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and has a surface type C micro hardness of 60 degrees or more, 90 It is characterized by being less than or equal to degrees.
  • a fixing device includes the above-described fixing member for electrophotography and a heating unit for the fixing member for electrophotography.
  • an electrophotographic image forming apparatus is characterized by comprising the above-described fixing device and a transfer medium conveying means of the fixing device.
  • the method for producing an electrophotographic fixing member according to the present invention includes:
  • the surface of the cured silicone rubber layer is irradiated with ultraviolet rays.
  • the fixing member for electrophotography according to the present invention, the following effects can be obtained. That is, in an electrophotographic fixing member having a structure in which a fluororesin layer is fixed on a silicone rubber layer with an addition-curable silicone adhesive, many unsaturated aliphatic groups can be present in the silicone rubber layer. Therefore, it is possible to suppress a decrease in elasticity due to aging of the silicone rubber layer.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of a method for manufacturing a fixing member according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the ultraviolet irradiation process in the manufacturing process of the fixing member according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for measuring the amount of ultraviolet irradiation.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory view of a fixing member according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the fixing device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the electrophotographic image forming apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a portion of the fixing member according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of the fixing rod for electrophotography according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view thereof.
  • 6 is a base material
  • 7 is a cured silicone rubber layer covering the peripheral surface of the base material 6
  • 12 is a fluororesin tube.
  • the fluororesin tube 12 is fixed to the peripheral surface of the silicone rubber layer 7 with a cured silicone rubber adhesive layer 11.
  • the base material 6 for example, a metal such as aluminum, iron, stainless steel, nickel, or an alloy, or a heat resistant resin such as polyimide is used.
  • a cored bar is used for the substrate 6. Examples of the material of the core metal include metals and alloys such as aluminum, iron, and stainless steel.
  • examples of the substrate 6 include a heat-resistant resin belt made of, for example, an electric nickel belt or polyimide.
  • the silicone rubber layer 7 functions as an elastic layer that supports the fixing member so as not to crush the toner during fixing.
  • the silicone rubber layer 7 is obtained by curing an addition-curable silicone rubber. This is a force that can adjust the elasticity by adjusting the degree of crosslinking according to the type and amount of filler to be described later.
  • the addition-curable silicone rubber contains an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group, an organopolysiloxane having an active hydrogen bonded to silicon, and a platinum compound as a crosslinking catalyst.
  • organopolysiloxanes having unsaturated aliphatic groups include:
  • R 1 represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group that does not contain an aliphatic unsaturated group and is bonded to a silicon atom. Specific examples include the following.
  • alkyl groups eg methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, etc.
  • 'aryl groups phenyl groups, etc.
  • R 1 50% or more of R 1 because synthesis and handling are easy and excellent heat resistance is obtained. It is particularly preferred that all Ris that are preferably S methyl groups are methyl groups.
  • R 2 represents an unsaturated aliphatic group bonded to a silicon atom
  • Organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon is a cross-linking agent that forms a cross-linked structure by reaction with an alkenyl group of an organopolysiloxane component having an unsaturated aliphatic group by the catalytic action of a platinum compound.
  • the average number of hydrogen atoms bonded to a silicon atom is more than 3 in one molecule.
  • the organic group bonded to the silicon atom include an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having the same range as R 1 of the organopolysiloxane component having an unsaturated aliphatic group.
  • a methyl group is preferred because it is easy to synthesize and handle.
  • the molecular weight of the organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon is not particularly limited.
  • the viscosity at 25 ° C of the organopolysiloxane is preferably not less than 10mm 2 s 100, 000mm 2 / s or less, more preferably 15 mm 2 Zs least 1, 000 mm 2 Roh s or less.
  • the organopolysiloxane preferably has a viscosity at 25 ° C. within the above range because it does not volatilize during storage and the desired degree of crosslinking or physical properties of the molded product cannot be obtained. It is easy to handle and can be easily and uniformly dispersed in the system.
  • the siloxane skeleton may be a mixture of these, which may be linear, branched, or cyclic. In particular, a straight chain is preferable because of easy synthesis.
  • the Si_H bond may be present in any siloxane unit in the molecule, but at least a part thereof is preferably present in the siloxane unit at the molecular end such as HSi0 1/2 unit.
  • the addition-curable silicone rubber those having an unsaturated aliphatic group content of not less than 0.1 mol% and not more than 2.0 mol% with respect to 1 mol of the silicon atom are preferable. In particular, it is 0.2 mol% or more and 1.0 mol% or less. In addition, it is preferable that the ratio of the number of active hydrogens to unsaturated aliphatic groups is blended in such a ratio that it is 0.3 or more and 0.8 or less.
  • the ratio of the number of active hydrogens to unsaturated aliphatic groups is quantified and calculated by measurement using hydrogen nuclear magnetic resonance analysis (for example, ifi-NMR (trade name: AL400 type FT-N MR; manufactured by JEOL Ltd.))
  • hydrogen nuclear magnetic resonance analysis for example, ifi-NMR (trade name: AL400 type FT-N MR; manufactured by JEOL Ltd.)
  • the silicone rubber layer 7 may contain a filler for the purpose of improving heat conductivity, strength and heat resistance of the fixing member.
  • the filler for the purpose of improving thermal conductivity, it is preferable for the filler to have high thermal conductivity.
  • specific examples include inorganic substances, particularly metals and metal compounds.
  • high thermal conductive filler examples include the following examples.
  • Carbide carbide SiC
  • silicon nitride Si 3 N 4
  • boron nitride BN
  • aluminum nitride A1 N
  • alumina ⁇ 1 2 ⁇ 3
  • zinc oxide ZnO
  • magnesium oxide MgO
  • Silica SiO 2
  • copper Cu
  • aluminum A1
  • silver Ag
  • iron Fe
  • nickel Ni
  • the average particle size of the high thermal conductivity filler is preferably ⁇ ⁇ ⁇ or more and 50 m or less from the viewpoint of handling and dispersibility.
  • the shape may be spherical, pulverized, needle-shaped, plate-shaped, whisker-shaped, etc., but the spherical shape is preferred from the viewpoint of dispersibility.
  • the above-mentioned filler is 40 volumes in the silicone rubber layer 7 based on the silicone rubber layer in order to fully achieve its purpose. / It is preferable to contain in the range of 0 to 60% by volume.
  • the preferable range of the thickness of the silicone rubber layer is 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 200 ⁇ m or more and 400 ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is an example of a process for forming the silicone rubber layer 7 on the substrate 6, and is a schematic diagram for explaining a method using a so-called ring coating method.
  • An addition curable silicone rubber composition in which an addition curable silicone rubber and a filler are blended is filled in the cylinder pump 2 and is applied to the peripheral surface of the substrate 6 from the coating liquid supply nozzle 3 by pressure feeding.
  • the base material 6 is moved in the right direction of the drawing at a constant speed, whereby a coating film of the addition-curing type silicone rubber composition 5 can be formed on the peripheral surface of the base material 6.
  • the thickness of the coating film can be controlled by the clearance between the coating liquid supply nozzle 3 and the substrate 6, the supply speed of the silicone rubber composition 5, the moving speed of the substrate 6, and the like.
  • Reference numeral 4 in FIG. 1 is a coating head.
  • the addition curable silicone rubber layer formed on the substrate 6 can be made into the cured silicone rubber layer 7 by heating for a certain period of time by a heating means such as an electric furnace to advance the crosslinking reaction.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a process of irradiating the cured silicone rubber layer 7 of the fixing belt with ultraviolet rays.
  • the core 8 is inserted and held, and set so as to be approximately parallel at a position about 10 mm away from the ultraviolet lamp 9.
  • UV lamp 9 While the core 8 is rotated at a constant speed using a means not shown, power is applied to the ultraviolet lamp 9 for a certain period of time to irradiate the cured silicone rubber layer surface with ultraviolet light.
  • ultraviolet rays ultraviolet rays having a short wavelength in particular have high energy, so that it is known to activate various bonds.
  • the phenomenon occurs when the cured silicone rubber surface is irradiated! Explain that.
  • Ultraviolet light with a wavelength of around 185 nm emitted when using a constant pressure mercury ultraviolet lamp gives energy higher than the binding energy of oxygen molecules in the air present in the environment, generating active oxygen.
  • Active oxygen further reacts with oxygen molecules to generate ozone molecules in the environment.
  • ozone molecules absorb ultraviolet rays around 254 nm and are decomposed again into oxygen molecules and active oxygen.
  • Si_C bonds caused by dimethylsiloxane on the surface of the silicone rubber layer are activated and dissociated.
  • the surface of the silicone rubber layer with ultraviolet rays so that the accumulated light intensity of ultraviolet rays with a wavelength of 185 nm is 300 mj / cm 2 or more and 1000 mJ / cm 2 or less.
  • the amount of UV irradiation can be measured by the method shown in FIG.
  • the distance between the surface of the UV light meter 10 (for example, UV integrated light meter (trade name: C8026 / H8025-18510; manufactured by Hamamatsu Photonics)) and the UV lamp 9 is the same as the surface of the silicone rubber layer. Set to the same distance, and measure the amount of UV light for a certain irradiation time. As a result, the integrated light quantity per unit area at the surface position of the silicone rubber layer can be calculated.
  • the degree of development of the network structure on the surface of the cured silicone rubber layer can be determined by the following method.
  • the silicone rubber layer in which a (5) / a (20) is within the above numerical range has a surface cross-linking structure that is sufficient to prevent the addition type silicone rubber adhesive from penetrating into the cured silicone rubber layer. Although it develops well, the silicone rubber layer can suppress an excessive increase in hardness.
  • the value of a (20) is preferably 0.8 or more and 1.2 or less.
  • the silicone rubber composition prior to the ultraviolet irradiation so that the ⁇ (20) of the silicone rubber layer obtained thereby falls within the above numerical range.
  • a plurality of thin pieces of cured rubber having a predetermined size for example, 20 mm ⁇ 20 mm
  • a predetermined size for example, 20 mm ⁇ 20 mm
  • the type C micro hardness of this laminate is measured using a micro rubber hardness meter (trade name: micro rubber hardness meter MD-1 capa type C; manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.).
  • the measured value at this time is ⁇ ⁇ 0 .
  • the test piece after heat treatment shows a significant increase in hardness. In other words, the rate of increase in hardness shows a relatively large value.
  • the experiment for calculating the rate of increase in hardness is not limited to the above-described conditions and the like as long as the unsaturated aliphatic group in the test piece can be reacted reliably.
  • the hardness increase rate is preferably 2.5 or more, particularly 3.0 or more. It is preferable that the rate of increase in hardness is within the above range because the unsaturated aliphatic groups are present in the cured silicone rubber layer in a relatively abundant amount, and therefore the force that can effectively suppress the decrease in rubber elasticity due to aging. It is.
  • the rate of increase in hardness is preferably 5.0 or less, particularly 4.5 or less.
  • the rate of increase in hardness can be specifically controlled by the following a) or a combination of a) and b) below.
  • the penetration amount of the addition-curable silicone rubber adhesive applied to the surface of the cured silicone rubber layer into the cured silicone rubber layer can be changed. That is, the reaction amount of the unsaturated aliphatic group in the cured silicone rubber layer with the addition-curable silicone rubber adhesive can be changed.
  • Cured silicone rubber adhesive layer 11 with a fluororesin tube fixed on a cured silicone rubber layer is a cure of addition-curing silicone rubber adhesive applied to the surface of cured silicone rubber layer 7 that has been irradiated with ultraviolet rays. Physical strength.
  • the addition-curing silicone rubber adhesive includes an addition-curing silicone rubber containing a self-adhesive component.
  • an adhesive a known one can be used.
  • self-adhesive components examples include:
  • Group power consisting of alkenyl group such as bur group, (meth) acryloxy group, hydrosilyl group (SiH group), epoxy group, alkoxysilyl group, carbonyl group, and phenyl group, at least one selected, preferably two A silane having the above functional group,
  • Organic key compounds such as cyclic or straight chain siloxane having 2 or more and 30 or less, preferably 4 or more and 20 or less key atoms,
  • one component of the filler can be added to the adhesive within a range that conforms to the spirit of the present invention.
  • filler component examples include the following.
  • Such addition-curable silicone rubber adhesives are also commercially available and can be easily obtained.
  • the fluororesin layer for example, a resin obtained by molding the resin exemplified below into a tube shape is used.
  • PFA Tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl butyl ether) copolymer
  • PFA Polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • the thickness of the fluororesin layer is preferably 50 ⁇ or less. When laminated, the elasticity of the lower silicone rubber layer is maintained, and the surface hardness of the fixing member can be suppressed from becoming too high.
  • the inner surface of the fluororesin tube can be subjected to sodium treatment, excimer laser treatment, ammonia treatment, etc. in advance to improve adhesion.
  • FIG. 4 is a schematic view of an example of a process of laminating a fluororesin layer on the silicone rubber layer 7 via an addition-curable silicone rubber adhesive.
  • the outer surface is covered with a fluororesin tube 12 as a fluororesin layer and laminated.
  • the coating method is not particularly limited, and a method of coating an addition type silicone rubber adhesive as a lubricant, a method of expanding and coating a fluororesin tube from the outside, and the like can be used.
  • the excess addition-curing type silicone rubber adhesive remaining between the cured silicone rubber layer and the fluorine resin layer is removed by handling.
  • the thickness of the adhesive layer after handling is preferably 20 m or less.
  • the addition curing type silicone rubber adhesive is cured and bonded by heating with a heating means such as an electric furnace for a predetermined time, and both ends are cut to a desired length, whereby the fixing of the present invention is performed.
  • a fixing belt as a member can be obtained.
  • the type C micro hardness of the surface of the fixing member can be measured using a micro rubber hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., trade name: micro rubber hardness meter MD-1 capa type C).
  • the micro hardness is preferably 60 degrees or more and 90 degrees or less, particularly preferably 70 degrees or more and 85 degrees or less.
  • Type C micro hardness within the above numerical range, excessive crushing of unfixed toner on the transfer medium can be suppressed. As a result, it is possible to obtain a high-quality electrophotographic image with little image displacement and bleeding.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in the transverse direction of a heat fixing apparatus using the belt-shaped fixing member for electrophotography according to the present invention.
  • reference numeral 13 denotes a seamless-shaped fixing belt as a heat fixing member, which is an embodiment of the present invention.
  • a belt guide member 14 is formed which is molded from a heat-resistant and heat-resistant resin.
  • the belt guide member 14 and the inner surface of the fixing belt 13 are in contact with each other as a heat source. It has a ramic heater 15.
  • the ceramic heater 15 is fixedly supported by being fitted into a groove formed and provided along the longitudinal direction of the belt guide member 14.
  • the ceramic heater 15 is energized and heated by means not shown.
  • the seamless-shaped fixing belt 13 is loosely fitted on the belt guide member 14.
  • the pressurizing rigid stay 16 is threaded inside the belt guide 14.
  • the elastic pressure roller 17 as a pressure member is formed by providing a silicone core elastic layer 17b on a stainless steel core 17a to reduce the surface hardness.
  • Both ends of the cored bar 17a are rotatably supported by the apparatus between a front side (not shown) and a chassis side plate on the back side. .
  • the elastic pressure roller 17 is covered with a 50 IX m fluororesin tube as a surface layer 17c in order to improve surface properties and releasability.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the color laser printer according to this embodiment.
  • the color laser printer (hereinafter referred to as “printer”) 100 shown in FIG. 6 is yellow (Y), It has an image forming unit having an electrophotographic photosensitive drum (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) that rotates at 1 ilil degree for each color of magenta (M), cyan (C), and black (K).
  • the image forming unit further includes an intermediate transfer member 19 that holds the color image developed and multiple-transferred and further transfers it to the recording medium P fed from the feeding unit.
  • Photosensitive drum, ram 20 (20Y, 20mm, 20C, 20mm), drive means (not shown) are driven to rotate counterclockwise as shown in FIG.
  • a charging device 21 (21Y, 21M, 21C, 21K) that uniformly charges the surface of the photoconductive drum 20 in order according to the rotation direction, and a laser beam are irradiated around the photoconductive drum 20 based on image information.
  • a scanner unit 22 (22 ⁇ , 22 ⁇ , 22C, 22 ⁇ ) that forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1, and a developing unit 23 (23 ⁇ , 23 ⁇ , that develops a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image) 23C, 23 ⁇ ), the primary transfer roller 24 (24 ⁇ , 24 ⁇ , 24C,
  • a unit 25 (25 ⁇ , 25 ⁇ , 25C, 25 ⁇ ) having a cleaning blade for removing residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 20 after the transfer is disposed.
  • the recording medium is conveyed to the secondary transfer portion by the conveying means so as to be synchronized with the primary transfer to the intermediate transfer member 19.
  • the conveying means includes a feeding cassette 29 that stores a plurality of recording media P, a feeding roller 30, a separation pad 31, and a registration roller pair 32.
  • the feeding roller 30 is driven and rotated in accordance with the image forming operation to separate the recording media P in the feeding cassette 29 one by one, and the registration roller pair 32 performs the secondary operation in synchronization with the image forming operation. Transfer part transports.
  • a movable secondary transfer roller 33 is disposed in the secondary transfer portion T2.
  • the secondary transfer port — LA 33 can move substantially in the vertical direction.
  • the secondary transfer roller 3 A bias is applied to 3 and the toner image on the intermediate transfer member 19 is transferred to the recording medium P. Since the intermediate transfer member 19 and the secondary transfer roller 33 are respectively driven, the recording medium P sandwiched between the two is transported at a predetermined speed in the left direction shown in FIG. As a result, it is conveyed to the fixing unit 35 which is the next process.
  • heat and pressure are applied to fix the transferred toner image on the recording medium.
  • the recording medium is discharged onto a discharge tray 37 on the upper surface of the apparatus by a discharge roller pair 36.
  • Burated polydimethylsiloxane weight average molecular weight 100000 (polystyrene equivalent) having at least two vinyl groups in one molecule
  • Highly pure spherical alumina (trade name: Arnabeads CB-A10S; Showa Titanium Co., Ltd.) is used as a filler for this addition-curing silicone rubber stock solution to a volume ratio of 45% based on the cured silicone rubber layer. It mix
  • a nickel electric endless belt having an inner diameter of 30 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 40 ⁇ m was prepared as a substrate.
  • the endless belt was handled by inserting the core 8 as shown in FIG.
  • the silicone rubber composition was applied to a thickness of 300 ⁇ m by a ring coating method.
  • the obtained endless belt was heated in an electric furnace set at 200 ° C. for 4 hours to cure the silicone rubber to obtain a silicone rubber layer.
  • the obtained endless belt was irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet lamp installed at a distance of 10 mm from the surface of the silicone rubber layer while the surface was rotated in the circumferential direction at a moving speed of 20 mmZsec.
  • an ultraviolet lamp a low-pressure mercury ultraviolet lamp (trade name: GLQ500USZ 11; manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) was used.
  • Irradiation conditions were such that the ultraviolet ray was irradiated toward the silicone rubber layer in the atmosphere so that the integrated amount of light at a wavelength of 185 nm was ISOmL cm 2 .
  • the fixing member When measuring from the state of the product, the fixing member is cut once in the cross-sectional direction, and the thicknesses of the fluororesin layer and the adhesive layer are measured. After the total thickness is cut from the surface of the fixing member by the cryo method, the same measurement can be performed by cutting and sampling the 5 / xm and 20 ⁇ positions again by the cryo method. .
  • Addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE 1819CV; “Equipment“ Equipment A ”and“ Equipment B ”made by Toray Dow Cojung Co., Ltd.) is mixed on the silicone rubber layer surface of the endless belt The coating was applied so that the thickness was about 50 ⁇ .
  • a fluororesin tube with an inner diameter of 29 mm and a thickness of 30 m (trade name: KURANFLO N-LT; Kurashiki Boseki Co., Ltd.) was laminated.
  • the endless belt was heated in an electric furnace set to 200 ° C. for 1 hour to cure the adhesive, and the fluororesin tube was fixed on the silicone rubber layer. Both ends of the obtained endless belt were cut to obtain a fixing belt having a width of 341 mm.
  • the surface hardness of the obtained fixing belt was measured using a type C micro hardness meter (trade name: MD-1 cap a type C; manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.). As a result, since the penetration of the addition-curable silicone rubber adhesive into the cured silicone rubber layer was somewhat suppressed, the force and surface hardness were 86 degrees.
  • This fixing belt was attached to a color laser printer (trade name: Satera LBP5900, manufactured by Canon Inc.) to form an electrophotographic image.
  • the gloss unevenness of the obtained electrophotographic image was evaluated.
  • the uneven gloss of the electrophotographic image becomes worse as the surface hardness of the fixing belt increases. In other words, it can be an index indicating the magnitude of the influence of the surface hardness of the fixing belt on the quality of the electrophotographic image.
  • the evaluation image was formed using cyan toner and magenta toner at 100% density on almost the entire surface of A4 size printing paper (trade name: PB PAPER GF_500, Canon Inc., 68 gZm 2 ). This was used as an image for evaluation, and gloss unevenness was evaluated by the following three stages by visual observation. As a result, the gloss unevenness was evaluated as B.
  • the fixing belt after the uneven gloss test was placed in an electric furnace set at 230 ° C, and after 300 hours of heating, the heat resistance test was performed, and then the surface hardness of this fixing belt was measured with a Type C micro hardness tester. As a result, the hardness changed by +1 degree compared to the initial value.
  • a fixing belt was produced by the same method as described in (2) above.
  • the interface between the base material of the obtained fixing belt and the cured silicone rubber layer, and the adhesive layer and the cured silicone rubber layer The interface was cut off with a razor blade, and the nickel electroless belt and adhesive layer and the fluororesin tube were removed from the fixing belt.
  • the thickness of the obtained endless belt-shaped cured silicone rubber was about 270 // m.
  • a plurality of 20 mm square rubber pieces were cut out from the cured silicone rubber.
  • the rubber pieces were laminated so as to have a thickness of 2 mm, and the micro hardness ( ⁇ ⁇ .) Of this laminate was measured using a type C micro hardness meter (trade name: micro rubber hardness meter MD-1 capa type C; The measurement was performed using Kobunshi Keiki Co., Ltd. The measured value was 23.1 degrees.
  • a beaker containing 50 mL of methyl hydrogen silicone oil (trade name: DOW CORNING TORAY SH 1107 FLUID; manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was prepared. All the rubber pieces constituting the laminate were put in the beaker and immersed so that the whole rubber pieces were immersed.
  • the rate of increase in hardness ( ⁇ ⁇ 1 / ⁇ ⁇ 0 ) of the cured silicone rubber layer of the fixing belt according to Example 1 was 2.7.
  • Table 1 shows the ratio of the number of vinyl groups to the Si- / group in the silicone rubber composition (H / Vi), the thickness of the coating film of the silicone rubber composition, the type and amount of filler, and the ultraviolet irradiation conditions. It was changed as follows. Otherwise, an endless belt and a fixing belt were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. Each value of ⁇ (5) and ⁇ (20) of each silicone rubber layer obtained, value of ⁇ (5) ct (20), surface hardness of each fixing belt, change in surface hardness after heat test , Rate of increase in hardness of cured silicone rubber layer, and each fixing belt Table 2 shows the evaluation results of the electrophotographic images obtained.
  • Example 7 High-purity spherical alumina (trade name: arnuna beads CB-A20S; manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.)
  • Example 8 and Comparative Example 5 High-purity spherical alumina (trade name: Aruna beads CB-A30S; manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.)
  • Comparative Example 6 High-purity spherical alumina (trade name: Aruna beads CB-A05S; manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.)
  • Example 1 300 0.45 45 150 1.07 1.05 1.02
  • Example 2 300 0.45 45 300 1.08 1.05 1.03
  • Example 3 300 0.45 45 500 1.12 1.05 1.07
  • Example 4 300 0.45 45 800 1.20 1.05 1.14
  • Example 5 300 0.45 45 1000 1.36 1.05 1.30
  • Example 6 300 0.45 45 2000 1.63 1.07 1.52 Comparative Example 1 300 0.45 45 ⁇ 1.05 1.05 1.00 Comparative Example 2 300 1.20 45 1.05 1.05 1.00 Comparative Example 3 300 1.00 45 1.04 1.0 to4 1.00
  • Example 7 200 0.40 40 1000 1.21 1.02 1.19 Comparative example 4 200 0.40 40 ⁇ 1.02 1.02 1.00
  • Example 8 400 0.55 50 800 1.31 1.07 1.22
  • Comparative example 5 400 0.55 50 1.07 1.07 1.00
  • Example 9 100 0.30 40 ⁇ 1.20 0.95 1.26 Comparative example 6 100 0.30 40 ⁇ 0.95 0.95 1.00
  • Example 10 500 0.30 60 800 1.20 0.95 1.26
  • Example 11 500-0.80 60 500 1.

Landscapes

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Abstract

 トナー離型性に優れ、かつシリコーンゴム弾性層のゴム弾性が変化しにくい電子写真用定着部材の提供。基材、硬化シリコーンゴム層、硬化シリコーンゴム接着層、およびフッ素樹脂層が積層され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、および20μmの部分をサンプリングして求めた1020cm−1と1260cm−1での赤外線吸収強度比(1020cm−1/1260cm−1)を夫々α(5)、α(20)としたときに、α(5)とα(20)の関係が、1.03≦α(5)/α(20)≦1.30を満たしており、且つα(20)が0.8以上1.2以下であることを特徴とする電子写真用定着部材。

Description

電子写真用定着部材及び その製造方法、定着装置、電子写真画像形成装置
技術分野
本発明は、電子写真用定着部材の製造方法、および電子写真用定着部材に関す る。また、それを用いた定着装置及び電子写真画像形成装置に関する。
背景技術
一般に、電子写真方式に用いられる加熱定着装置では、一対の加熱されたローラ 書
とローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラといった回転体が圧接されている。
そして、未定着のトナーによる画像を保持した被記録材が、この回転体間に形成さ れた圧接部位に導入されて加熱され、該トナーを溶融し、被記録材に当該画像を定 着させる。
被記録材上に保持された未定着トナー像が接する回転体は定着部材と称し、その 形態に応じて定着ローラ、定着フィルム、定着ベルトと呼ばれる。
これら定着部材は、金属または耐熱性樹脂等で形成された基材上に、耐熱性を有 するシリコーンゴム層を配し、その上にシリコーンゴム接着剤を介してフッ素樹脂から なる離型層を被覆したものが知られている。シリコーンゴム層の形成に用いられるシリ コーンゴム組成物としては、加工性の観点から付加硬化型シリコーンゴムが多用され ている。
また、シリコーンゴム接着剤としては、液状またはペースト状の自己接着性を有す る付加硬化型シリコーンゴム接着剤を用いたものが知られている(特開 2005— 2387 65号公報)。付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、シリコーンゴム層とフッ素樹脂から なる離型層とを良く接着させられるためである。
上記した構成を有する定着部材は、シリコーンゴム層の優れた弾性変形を利用して、 トナー像を過度に押しつぶすことなぐ包み込んで溶融させることができる。そのため、 像ズレ、にじみを防ぎ、混色性を良くするという効果がある。また、被加熱体である紙 の繊維の凹凸に追従し、トナーの溶融ムラが発生するのを防止するといつた効果が ある。
しかし、付加硬化型シリコーンゴムを用いて形成した硬化(cured)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を用いて離型層となるフッ素樹脂層を 貼付けた場合、以下のような課題があった。即ち、硬化シリコーンゴム層中のシリコー ンゴム接着剤の成分が浸透し、硬化シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基力 当該 接着剤中の活性水素と反応し、硬化シリコーンゴム層の硬度上昇を招来することがあ つた。
その結果、定着部材の表面硬度が上昇し、上記したシリコーンゴム層の弾性変形 力 sもたらす上述した有利な効果が減殺されてしまう場合力 sある。
特開 2006— 30801号公報は、力かる課題の解決を目的として、シリコーンゴム層 の架橋後における当該シリコーンゴム層中に残存する不飽和脂肪族基の量を抑える ことを提案している。このような構成の採用によって、シリコーンゴム層中での不飽和 脂肪族基と接着剤中の活性水素との反応が抑制される。その結果、付加硬化型シリ コーン接着剤の使用に伴うシリコーンゴム層の硬度上昇を有効に抑えられる。 発明の開示
ところで、ゴム中の不飽和脂肪族基は、ゴムの老化を緩和するうえで極めて重要な 役割を果たしている。即ち、ゴムが有する架橋構造は経時的に切断され、ゴム弾性が 徐々に低下していく。これは、ゴムの老化現象として知られている。そして、ゴム中に 不飽和脂肪族基が存在している場合、当該不飽和脂肪族基が反応して、架橋構造 が再構築されるため、ゴム弾性が劣化しにくいことが知られている。このこと力 、ゴム 中に不飽和脂肪族基を存在させておくことは、技術的に極めて重要な意義がある。 従って、上記特開 2006— 30801号公報に係る構成は、接着剤の使用による硬度 変化に対しては有効な対策となり得るものの、シリコーンゴム層の老化に対しては不 利な構成である。
特に、定着部材は、熱伝導性向上のために、シリコーンゴム層には熱伝導性フイラ 一が相当量、例えば、 40体積。 /0以上添加されることがある。この場合、シリコーンゴム 層中の、シリコーンゴム層の弾性の発現主体たるゴム成分の量は相対的に少なくなる。 よって、ゴム成分に老化が生じたときの、シリコーンゴム層の弾性の低下は、より一層 顕著なものとなり得る。
そこで、本発明者らは、付加硬化型シリコーン接着剤を用いてシリコーンゴム層上 にフッ素樹脂層を接着してなる構成を有する定着部材において、シリコーンゴム層中 に老化を緩和し得る程度の不飽和脂肪族基を存在させることについて検討を重ねて きた。その結果、本発明者等は、付加硬化型シリコーン接着剤の使用と、シリコーン ゴム層中に不飽和脂肪族基を存在させることとを両立し得ることを知見し、本発明を 為すに至った。
本発明の目的は、シリコーンゴム層上に付加硬化型シリコーン接着剤を用いてフッ 素樹脂層を固定してなる定着部材において、ゴム弾性をより安定に維持することので きる定着部材、およびその製造方法を提供する点にある。
また本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像を安定して与える定着部材及 び電子写真画像形成装置を提供する点にある。
本発明者等は、上記目的を達成すべく種々の検討を重ねた。
具体的には、基材上の付加硬化型のシリコーンゴムとフィラーとを含むシリコーンゴ ム組成物の塗膜を、弾性が維持される程度に硬化させてシリコーンゴム層とした後、 当該シリコーンゴム層表面に紫外線を照射した。
その後に、紫外線を照射したシリコーンゴム層表面に直接、付加硬化型シリコーン ゴム接着剤を塗布し、フッ素樹脂チューブを貼付けた。その結果、予想に反して、当 該接着剤に起因するシリコーンゴム層の硬度上昇が殆ど認められなかった。本発明 は、このような新規な知見に基づきなされたものである。
尚、上記の実験に力かるシリコーンゴム層は、硬化後においても弾性が維持される ように架橋成分(活性水素を有するオルガノポリシロキサン)の量を相対的に少なめ に配合し、それゆえ不飽和脂肪族基を豊富に含んでいる。それにも関らず、その表 面への紫外線照射によって、付加硬化型シリコーンゴム接着剤に起因する当該シリ コーンゴム層の硬度上昇が抑えられる理由は未だ充分に解明できていなレ、。しかし、 本発明者らは以下のように推測している。
即ち、紫外線照射により、シリコーンゴム層の最表面においてはシリコーンゴムの架 橋度が向上し、極めて緻密な構造が構成される。その結果、接着剤成分 (特には、活 性水素を有するオルガノポリシロキサン)のシリコーンゴム層への浸透が抑えられると 考えられる。一方、シリコーンゴム層内部は、シリコーンゴム層の弾性が保たれる程度 に架橋密度の低レ、状態が維持されてレ、ると考えられる。その結果、上記の効果が奏 されるものと考えられる。
本発明に係る電子写真用定着部材は、基材、硬化(cured)シリコーンゴム層、硬化 シリコーンゴム接着層、およびフッ素樹脂層が積層され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 5 μ mの部分をサンプリングして求めた 1020cm—1 と 1260cm— 1での赤外線吸収強度比(1020cm— ^lZeOcm—1)を α (5)、同じく外 面力ら 20 μ mの部分をサンプリングして求めた 1020cm—1と 1260cm— 1での赤外線 吸収強度比を a (20)としたときに、 a (5) t a (20)の関係が、
1. 03≤ a (5) / a (20)≤1. 30
を満たしており、且つ α (20)が 0. 8以上 1. 2以下であることを特徴とする。
本発明に係る電子写真用定着部材は、基材、硬化(cured)シリコーンゴム層、硬化 シリコーンゴム接着層およびフッ素樹脂層が積層されている電子写真用定着部材に おいて、該硬化シリコーンゴム層を構成している硬化(cured)ゴムをメチルハイドロジ ェンシリコーンオイルに 24時間浸漬し、硬化させたときの硬度の上昇率が 2. 5以上 であることを特徴とする。
本発明に係る電子写真用定着部材は、基材、フィラーを 40体積%以上 60体積% 以下の範囲で含む硬化シリコーンゴム層、硬化シリコーンゴム接着層及びフッ素樹脂 層がこの順番で積層されている定着部材であって、該硬化シリコーンゴム層は、 100 μ m以上 500 μ m以下の厚さを有し、且つ表面のタイプ Cマイクロ硬度が 60度以上、 90度以下であることを特徴とする。
本発明に係る定着装置は、上記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レ、ることを特徴とする。
更に本発明に係る電子写真画像形成装置は、上記の定着装置と、該定着装置 の転写媒体の搬送手段とを具備してレ、ることを特徴とする。
本発明に係る電子写真用定着部材の製造方法は、
(1)基材上に、付加硬化型シリコーンゴム層を形成する工程、
(2)該付加硬化型シリコーンゴム層を硬化させて、硬化(cured)シリコーンゴム層を 形成する工程、
(3)前記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を介して フッ素樹脂層を積層する工程、および
(4)該付加硬化型シリコーンゴム接着剤を硬化させる工程、を有する電子写真用定 着部材の製造方法において、
前記工程(3)に先立って、前記硬化シリコーンゴム層表面に紫外線を照射するェ 程を有することを特徴とする。
本発明にかかる電子写真用定着部材によれば、以下の効果を得ることができる。 即ち、シリコーンゴム層上に付加硬化型シリコーン接着剤でフッ素樹脂層を固定し た構成の電子写真用定着部材において、シリコーンゴム層中に不飽和脂肪族基を 多く存在させることができる。そのため、シリコーンゴム層の老化による弾性の低下を 抑免ることができる。
また、フッ素樹脂層は、シリコーンゴム層上に付加硬化型接着剤により強固に接着 されるため、良好なトナー離型性を長期に亘つて確保できる。
また、不飽和脂肪族基を含んでいるシリコーンゴム層の、付加硬化型シリコーンゴム 接着剤の使用に起因する硬度上昇を抑えることができる。その結果、表面の硬度が 低レ、電子写真用定着部材を得ることができる。
また、本発明によれば、高品位な電子写真画像を安定して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。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明に係る定着部材の製造方法の概略説明図である。
図 2は、本発明に係る定着部材の製造工程における、紫外線照射工程の説明図で ある。
図 3は、紫外線照射量の測定方法の説明図である。
図 4は、本発明に係る定着部材の概略説明図である。
図 5は、本発明にかかる定着装置の概略構成図である。
図 6は、本発明に係る電子写真画像形成装置の概略断面図である。
図 7は、本発明に係る定着部材の部分の概略断面図である。 発明を実施するための最良の形態
(1)定着部材の構成概略;
本発明の詳細を図面を用いて説明する。
図 4は、本発明に係る電子写真用定着 ^ルトの一態様を示す概略図である。図 7は、 その概略断面図である。
図 4及び図 7において、 6は基材、 7は基材 6の周面を被覆している硬化した (cured)シリコーンゴム層、 12は、フッ素樹脂チューブである。フッ素樹脂チューブ 1 2は、シリコーンゴム層 7の周面に硬化(cured)シリコ一ンゴム接着層 1 1により固定さ れている。
(2)基材;
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レ、られる。 定着部材がローラ形状である場合、基材 6には、芯金が用いられる。芯金の材質と しては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属や合金が挙げられる。
定着部材が、ベルト形状を有する場合には、基材 6としては、例えば電铸ニッケル ベルトやポリイミドなどからなる耐熱樹脂ベルト等が挙げられる。
(3)シリコーンゴム層、その製造方法;
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。
かかる機能を発現させる上で、シリコーンゴム層 7は、付加硬化型シリコーンゴムを 硬化させたものとすることが好ましい。後述するフイラ一の種類や添加量に応じて、そ の架橋度を調整することで、弾性を調整することができる力 である。
(3— 1)付加硬化型シリコーンゴム;
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口 キサンと、ケィ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レ、る。
不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンの例は以下のものを含む。
'分子両末端が !^2 3101/2で表され、中間単位が R^SiOおよび R 2SiOで表さ れる直鎖状オルガノポリシロキサン;
'中間単位に I^SiO;^乃至 Si04/2が含まれる分岐状ポリオルガノシロキサ ン。
ここで R1はケィ素原子に結合した、脂肪族不飽和基を含まない 1価の非置換または 置換炭化水素基を表す。具体例は、以下のものを含む。
•アルキル基(例えば、メチル、ェチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル等); 'ァリール基 (フエニル基等);
'置換炭化水素基(例えば、クロロメチノレ、 3—クロ口プロピノレ、 3, 3, 3_トリフルォロ プロピル、 3—シァノプロピル、 3—メトキシプロピル等)。
特に、合成や取扱いが容易で、優れた耐熱性が得られることから、 R1の 50%以上 力 Sメチル基であることが好ましぐすべての Riがメチル基であることが特に好ましい。
- また、 R2はケィ素原子に結合した不飽和脂肪族基を表しており、ビュル、ァリル、 3
—ブテニル、 4_ペンテニル、 5—へキセニルが例示され、合成や取扱いが容易で、 架橋反応も容易に行われることから、ビュルが好ましい。
また、ケィ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は白金化合物の 触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル 基との反応によって架橋構造を形成させる架橋剤である。
ケィ素原子に結合した水素原子の数は、 1分子中に平均 3個を越える数である。 ケィ素原子に結合した有機基としては、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシ口 キサン成分の R1と同じ範囲である非置換または置換の 1価の炭化水素基が例示され る。特に、合成および取扱いが容易なことから、メチル基が好ましい。
ケィ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の分子量は特に限定さ れない。
また、当該オルガノポリシロキサンの 25°Cにおける粘度は、好ましくは 10mm2 s 以上 100, 000mm2/s以下、さらに好ましくは 15mm2Zs以上 1 , 000mm2ノ s以下 の範囲である。当該オルガノポリシロキサンの 25°Cにおける粘度が上記範囲内にあ る場合が好ましいのは、保存中に揮発して所望の架橋度や成形品の物性が得られ ないということがなく、また合成や取扱いが容易で、系に容易に均一に分散させること ができるからである。
シロキサン骨格は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでも差支えなぐこれらの混合 物を用いてもよい。特に合成の容易なことから、直鎖状のものが好ましい。 Si_H結 合は、分子中のどのシロキサン単位に存在してもよいが、少なくともその一部が、 HSi01/2単位のような分子末端のシロキサン単位に存在することが好ましい。
付加硬化型シリコーンゴムとしては、不飽和脂肪族基の量が、ケィ素原子 1モルに 対して 0. 1モル%以上、 2. 0モル%以下であるものが好ましレ、。特には、 0. 2モル% 以上、 1. 0モル%以下である。 また、不飽和脂肪族基に対する活性水素の数の割合が、 0. 3以上 0. 8以下となる ような割合で配合されてレ、ることが好ましレ、。不飽和脂肪族基に対する活性水素の数 の割合は水素核磁気共鳴分析(例えば、 ifi— NMR (商品名: AL400型 FT—N MR;日本電子株式会社製)を用いた測定により定量 ·算出することができる。不飽和 脂肪族基に対する活性水素の数の割合が上記数値範囲内とすることで、硬化後の シリコーンゴム層の硬度を安定なものとでき、また、硬度の過度の上昇を抑えられる。
(3— 2)フィラーについて;
シリコーンゴム層 7は、定着部材に熱伝導性の向上、捕強、耐熱性の向上等のため にフイラ一を含んでレ、てもよレ、。
(3— 2— 1)材料;
特に、熱伝導性を向上させる目的では、フイラ一としては高熱伝導性であることが好 ましレ、。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。
高熱伝導性フィラーの具体例は、以下の例を含む。
•炭化ケィ素(SiC);窒化ケィ素(Si3N4);窒化ホウ素(BN);窒化アルミニウム (A1 N);アルミナ(Α12Ο3);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 (A1);銀 (Ag);鉄 (Fe);ニッケル (Ni)等。
これらは単独であるいは 2種以上を混合して用いることができる。高熱伝導性フイラ 一の平均粒径は取り扱い上、および分散性の観点から Ι μ πι以上 50 m以下が好 ましレ、。また、形状は球状、粉砕状、針状、板状、ウイスカ状などが用いられるが、分 散性の観点力 球状のものが好ましい。
(3— 2— 2)含有量;
上記フイラ一は、その目的を充分に達成させるために、シリコーンゴム層 7中に、シリ コーンゴム層基準で 40体積。 /0以上 60体積%以下の範囲で含有させることが好まし レ、。
(3— 3)シリコーンゴム層の厚さ; .
定着部材の表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナ一^ ·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 100 μ m以上 500 μ m以下、特には 2 00 μ m以上 400 μ m以下が好ましレヽ。
(3— 4)シリコーンゴム層の製法;
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 法を用レ、る方法を説明するための模式図である。
付加硬化型シリコーンゴムとフイラ一とが配合された付加硬化型シリコーンゴム組成 物をシリンダポンプ 2に充填し、圧送することで塗布液供給ノズル 3から基材 6の周面 に塗布する。
塗布と同時に基材 6を図面右方向に一定速度で移動させることで、付加硬化型シリ コーンゴム組成物 5の塗膜を基材 6の周面に形成することが出来る。
該塗膜の厚みは、塗布液供給ノズル 3と基材 6とのクリアランス、シリコーンゴム組 成物 5の供給速度、基材 6の移動速度、などによって制御することが出来る。図 1にお ける符号 4は塗工ヘッドである。
基材 6上に形成された付加硬化型シリコーンゴム層は、電気炉などの加熱手段によ つて一定時間加熱して、架橋反応を進行させることにより、硬化シリコーンゴム層 7と することができる。
(4)紫外線照射工程;
図 2は定着ベルトの硬化シリコーンゴム層 7に紫外線を照射する工程の一例の模式 図である。
基材 6上に硬化シリコーンゴム層 7が形成された状態で、中子 8を挿入 '保持させ、 紫外線ランプ 9から約 10mm離れた位置で、ほぼ平行になるようにセットする。
不図示の手段を用いて中子 8を一定速度で回転させた状態で、紫外線ランプ 9に 一定時間電力を投入し、硬化せしめたシリコーンゴム層表面に紫外線を照射させる。 紫外線の中でも、特に短波長の紫外線は高いエネルギーを有する為、様々な結合 を活性化することが知られている。ここでは、硬化シリコーンゴム表面に対して照射し た場合の現象につ!/、て説明する。 定圧水銀紫外線ランプを用いた際に発光する 185nm付近の波長の紫外線は、環 境中に存在する空気中の酸素分子の結合エネルギーよりも高いエネルギーを与え、 活性酸素が発生する。
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。
0 + O2→03 (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 + 0 (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。
さらに、シリコーンゴム層表面に高エネルギーの紫外線が照射されることで、シリコ ーンゴム層表面のジメチルシロキサンに起因する Si_C結合が活性化され、解離さ れる。
ここに活性酸素が反応することで Si— O結合が新たに生成する。この反応が進行 することにより、シリコーンゴム表面付近における網目構造が発達する。網目構造を 表面付近に発達させることで、次工程で用いられる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低減することが可能となる。
以上の理由から、大気中での紫外線照射による.、シリコーンゴム層への後述する付 加硬化型シリコーンゴム接着剤の浸透低減効果を得る為には、 185nmの波長の紫 外線を照射することが好ましレ、。
具体的には、シリコーンゴム層の表面に波長 185nmの紫外線の積算光量力 300 mj/cm2以上 1000mJ/cm2以下となるように紫外線を照射することが好ましい。 紫外線の照射量は、図 3に示す方法で測定することが出来る。中子 8に紫外線光 量計 10 (例えば、紫外線積算光量計(商品名: C8026/H8025— 18510 ;浜松ホ トニクス株式会社製)の表面と紫外線ランプ 9との距離が、シリコーンゴム層表面と同 じ距離になるようにセットし、一定の照射時間、紫外線光量を測定する。これにより、 シリコーンゴム層表面位置における、単位面積あたりの積算光量を算出することが出 来る。
(4— 1)硬化シリコーンゴム層の表面の網目構造について;
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。
シリコーンゴムに赤外分光光度計 (FT— IR)を用いて赤外線を照射し、原子間の振 動エネルギーに相当する赤外線吸収を測定すると、 Si一 C結合に起因する吸収が 1 seocn 1付近に、 si— o結合に起因する吸収が losocn 1付近に認められる。 シリコーンゴム層の外面から深さ 5 μ mの部分を、クライオ法等の平行切削手段を 用いてサンプリングし、得られた切片をダイヤモンドセルにて押しつぶした状態で、顕 微—透過法で FT— IR測定を行う。例えば、 FT—IR (商品名: JIR— 5500型 FT— I R ;日本電子株式会社製)等を用いて、分解能 4cm—1、積算回数 100回に設定し、 測定を行なう。このときに得られた、 1020cm一1と 1260cm一1における赤外線吸収強 it (1020cm_ 1/1260cm-1) ¾- α (5)として求める。更に、シリコーンゴム層外面 力 深さ 20 μ πιの部分についても、同様の方法で FT—IR測定を行レ、、赤外線吸収 強度比 α (20)を求める。
このとき、 α (5)と α (20)の関係が、下記式を満たすように紫外線を照射することが 好ましい。
1. 03≤ a (5) / a (20)≤1. 30
a (5) / a (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レ、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。
a (20)の値は、シリコーンゴム層のベースポリマーにおける Si_C結合と Si— O結 合の割合によつて変化し、 Si— O結合による分岐程度が大きくなり、また平均分子量 力 s小さくなつた場合に大きくなる。逆に、 Si— o結合による分岐度合いが小さぐ平均 分子量が大きくなつた場合に小さくなる。
シリコーンゴム層の形状の自己保持性及び定着部材の弹性を考慮すると a (20) の値は、 0. 8以上 1. 2以下であることが好ましい。
従って、紫外線照射に先立って行なうシリコーンゴム組成物の硬化は、それにより 得られるシリコーンゴム層の α (20)が、上記数値範囲内となるようなものを用レ、ること が好ましい。
(4一 2)硬化シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基の存在の程度について; 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 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。
先ず、定着部材から、硬化シリコーンゴム層から、所定のサイズ (例えば、 20mm X 20mm)の硬化ゴムの薄片の複数枚を切り出し、厚さ 2mmになるように積層する。そ して、この積層体について、タイプ Cマイクロ硬度をマイクロゴム硬度計(商品名:マイ クロゴム硬度計 MD— 1 capa タイプ C ;高分子計器株式会社製)を用レ、て測定する。 このときの測定値を Ημ 0とする。
次いで、上記の積層体を構成していた硬化ゴムの薄片の全てをメチルハイドロジェ ンシリコーンオイル(商品名: DOW CORNING TORAY SH1107FLUID ;東 レ 'ダウコ一二ング株式会社製)中に完全に浸漬させる。メチルハイドロジェンシリコ一 ンオイルを温度 30°Cに維持して 24時間、静置する。これにより、各薄片の内部にま でメチルハイドロジェンシリコーンオイルを浸透させる。次いで、全ての薄片をメチル ハイドロジェンシリコーンオイルから取り出し、表面のオイルを十分に取り除き、 200°C のオーブン中で 4時間加熱後、室温にまで冷却する。これにより、全ての薄片につい て、不飽和脂肪族基とメチルハイドロジヱンシリコーンオイルとの付加反応を完了させ る。次に全ての薄片を積層し、得られた積層体のマイクロ硬度を上記の装置を用いて 測定する。このときのマイクロ硬度を Ημ 1とする。そして、硬度上昇率(=Ημ 1μ 0) 、 を算出する。
シリコーンゴム層中に不飽和脂肪族基の量が多い場合には、試験片の内部に浸透 したメチルハイドロジェンシリコーンオイルによって、試験片中に新たな架橋点が形成 される。その為、熱処理後の試験片は大幅な硬度上昇を示す。つまり、硬度上昇率 は比較的大きな値を示す。
一方、シリコーンゴム層中の不飽和脂肪族基の量が少ない場合には、試験片にメ チルハイドロジェンシリコーンオイルを浸透させ、加熱処理を施しても、新たな架橋点 が形成されにくい。よって、熱処理後の試験片の硬度変化は軽微なものとなる。つま り、硬度上昇率は比較的小さな値を示すことになる。
尚、硬度上昇率の算出の為の実験については、試験片中の不飽和脂肪族基を確 実に反応させることができれば、上記した条件などに限定されるものではない。
本発明においては、上記の硬度上昇率としては、 2. 5以上、特には 3. 0以上が好 ましレ、。硬度上昇率が上記の範囲内にある場合が好ましいのは、不飽和脂肪族基が 比較的潤沢に硬化シリコーンゴム層に存在することとなるため、老化によるゴム弾性 の低下を有効に抑えられる力 である。
また、硬化シリコーンゴム層の架橋構造の安定性の点から、硬度上昇率は、 5. 0 以下、特には 4. 5以下が好ましい。
なお、硬度上昇率の具体的な制御は、具体的には、下記 a)或いは下記 a)と b)との 組み合わせにより可能である。
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 るハイドロジヱ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)シリコーンゴム層上への接着層を介したフッ素樹脂層の積層工程;
(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力 なつている。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。
具体的には、ビニル基に代表される不飽和炭化水素基を有するオルガノポリシロキ サンと、ハイドロジヱンオルガノポリシロキサンおよび架橋触媒としての白金化合物を 含有する。そして、付加反応により硬化する。このような接着剤としては、既知のもの を使用することができる。
自己接着成分の例は、以下のものを含む。
·ビュル基等のアルケニル基、(メタ)ァクリロキシ基、ヒドロシリル基(SiH基)、ェポキ シ基、アルコキシシリル基、カルボニル基、およびフエニル基からなる群力 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、
•ケィ素原子数が 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ィ素化合物、
· 1価以上 4価以下、好ましくは 2価以上 4価以下のフエ二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)ァクリロキシ基)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 でもよレ、、非ケィ素系 (即ち、分子中にケィ素原子を含有しない)有機化合物。
上記の自己接着成分は 1種単独でも 2種以上を組み合わせても使用することができ る。 '
接着剤中には粘度調整や耐熱性確保の観点から、本発明の趣旨に沿う範囲内に ぉレヽてフイラ一成分を添加することができる。
当該フィラー成分の例は、以下のものを含む。
'シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化セリウム等。
このような付加硬化型シリコーンゴム接着剤は市販もされており、容易に入手するこ とができる。
(5— 2)フッ素樹脂層;
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。
'テトラフルォロエチレン—パーフルォロ(アルキルビュルエーテル)共重合体(PFA) ポリテトラフルォロエチレン(PTFE)、テトラフルォロエチレン一へキサフルォロプロピ レン共重合体 (FEP)等。
上記例示列挙した材料中、成形性やトナー離型性の観点から PFAが好ましレ、。 フッ素樹脂層の厚みは、 50 μ πι以下とするのが好ましい。積層した際に下層のシリ コーンゴム層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑 制できる力 である。
フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモ ニァ処理等を施すことで、接着性を向上させることが出来る。
図 4は、シリコーンゴム層 7上に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を介してフッ素 樹脂層を積層する工程の一例の模式図である。
前述した紫外線照射したシリコーンゴム層 7の表面に、付加硬化型シリコーンゴム 接着剤 11を塗布する。
この外面に、フッ素樹脂層としてのフッ素樹脂チューブ 12を被覆し、積層させる。 被覆方法は特に限定されないが、付加型シリコーンゴム接着剤を潤滑材として被覆 する方法や、フッ素樹脂チューブを外側から拡張し、被覆する方法等を用いることが 出来る。
不図示の手段を用いて、硬化シリコーンゴム層とフッ素榭脂層との間に残った、余 剰の付加硬化型シリコーンゴム接着剤を、扱き出すことで除去する。扱き出した後の 接着層の厚みは、 20 m以下であることが好ましい。
次に、電気炉などの加熱手段にて所定の時間加熱することで、付加硬化型シリコー ンゴム接着剤を硬化 ·接着させ、両端部を所望の長さに切断することで、本発明の定 着部材としての定着ベルトを得ることが出来る。
(6)定着部材表面のマイクロ硬度;
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。
タイプ Cマイクロ硬度を上記数値範囲内とすることで、転写媒体上の未定着トナーを 過度に押しつぶすことを抑制できる。その結果、像ズレ、滲みが少ない高品位な電子 写真画像を得ることができる。
(7)定着装置;
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。
この加熱定着装置において、 13は本発明の一形態となる、加熱定着部材としての シームレス形状の定着ベルトである。この定着ベルト 13を保持するために耐熱性'断 熱性の樹脂によって成型された、ベルトガイド部材 14が形成されている。
このベルトガイド部材 14と定着ベルト 13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成型具備された溝部 に嵌入して固定支持されている。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。
シームレス形状の定着ベルト 13はベルトガイド部材 14にルーズに外嵌させてある。 加圧用剛性スティ 16はベルトガイド 14の内側に揷通してある。
加圧部材としての弾性加圧ローラ 17はステンレス芯金 17aにシリコーンゴムの弾性 層 17bを設けて表面硬度を低下させたものである。
芯金 17aの両端部を装置に不図示の手前側と奥側のシャーシ側板との間に回転 自由に軸受け保持させて配設してある。 .
弾性加圧ローラ 17は、表面性及び離型性を向上させるために表層 17cとして、 50 IX mのフッ素樹脂チューブが被覆されてレヽる。
加圧用剛性スティ 16の両端部と装置シャーシ側のパネ受け部材(不図示)との間 にそれぞれ加圧パネ(不図示)を縮設することで、加圧用剛性スティ 16に押し下げ力 を付与している。
これによつ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の下面と加圧 部材 17の上面とが定着ベルト 13を挟んで圧接して所定の定着二ップ部 18が形成さ れる。
この定着二ップ部 18に未定着トナー Tによって画像が形成された、被加熱体となる 被記録材 Pを挟持搬送させる。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被記録材上にトナー像が定着 される。
(8)電子写真画像形成装置;
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。
図 6に示したカラーレーザープリンタ(以下「プリンタ」と称す) 100は、イェロー (Y)、 マゼンタ(M)、シアン (C)、ブラック (K)各色ごとに一 ^il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)を有する画像形成部を有する。また、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 19を有する。
感光体ド、ラム 20 (20Y, 20Μ, 20C, 20Κ) ίま、駆動手段(不図示) ίこよって、図 6ίこ 示すように反時計回りに回転駆動される。
感光体ドラム 20の周囲には、その回転方向にしたがって順に、感光体ドラム 20の 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 1上に静電潜像を形成するスキャナユニット 22 (22Υ, 22Μ, 22C, 22Κ)、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 (23Υ, 23Μ, 23C, 23Κ)、感光体ドラム 20上のトナー像を一 次転写部 T1で中間転写体 19に転写させる一次転写ローラ 24 (24Υ, 24Μ, 24C,
24Κ)、転写後の感光体ドラム 20表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング ブレードを有するユニット 25 (25Υ, 25Μ, 25C, 25Κ)が配置されている。
画像形成に際しては、ローラ 26, 27, 28に張架されたベルト状の中間転写体 19が 回転するとともに各感光体ドラムに形成された各色トナー像が前記中間転写体 19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 19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が 二次転写部 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 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が配置されてレ、る。二次転写口 —ラ 33は、略上下方向に移動可能である。そして、像転写に際しては記録媒体 Pを 介して中間転写体 19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 3 3にはバイアスが印加され中間転写体 19上のトナー像は記録媒体 Pに転写される。 中間転写体 19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 6に示す左方向に所定の速度で搬送され、更に搬送べ 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では熱及び圧力が印 加されて転写トナー像が記録媒体に定着される。その記録媒体は排出ローラ対 36に よって装置上面の排出トレィ 37上へ排出される。
そして、図 5に示した、本発明にかかる定着装置を、図 6に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、消費エネルギーを抑制しつつ、高品位な 電子写真画像を提供可能な電子写真画像形成装置を得ることができるものである。 実施例
以下に、実施例を用いてより具体的に本発明を説明する。
(実施例 1)
(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、ビュ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、ハイドロジェンォルガノポリシ ロキサン (重量平均分子量 1500 (ポリスチレン換算))。
この付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、フイラ一として高純度真球状アルミナ (商品名:アルナビーズ CB— A10S ;昭和タイタニゥム (株)製)を、硬化シリコーンゴ ム層を基準として体積比率で 45%になるように配合、混練した。そして、硬化後の JIS K 6253A準拠デュロメータ硬度力 10°のシリコーンゴム組成物を得た。
基材として、表面にプライマー処理を施した、内径 30mm、幅 400mm、厚さ 40 μ mのニッケル電铸製エンドレスベルトを用意した。尚、一連の製造工程中、エンドレス ベルトは、その内部に、図 4に示したような中子 8を挿入して取り扱った。 この基材上に、リングコート法で上記シリコーンゴム組成物を厚さ 300 μ mに塗布し た。得られたエンドレスベルトを 200°Cに設定した電気炉中で 4時間加熱して、シリコ ーンゴムを硬化させシリコーンゴム層を得た。
得られたエンドレスベルトを、表面が 20mmZsecの移動速度で周方向に回転させ ながら、シリコーンゴム層の表面から 10mmの距離に設置した紫外線ランプを用いて 紫外線照射した。紫外線ランプは、低圧水銀紫外線ランプ (商品名: GLQ500USZ 11;ハリソン東芝ライティング株式会社製)を用いた。
照射条件は、 185nmの波長の積算光量が I SOmL cm2になるよう、大気中で紫 外線をシリコーンゴム層に向けて照射した。
紫外線照射後のシリコーンゴム層の表面力 深さ 5 μ mおよび 20 μ mの位置にある シリコーンゴムをクライオ法を用いてサンプリングし、 FT— IRを用いて、分解能 4cm一 \積算回数 100回に設定して FT— IR測定を行った。 FT— IRには、商品名: JIR— 5 500型 FT— IR;日本電子株式会社製、を用いた。
なお、製品の状態から測定する場合には、定着部材を一度断面方向に切断した上 で、フッ素樹脂層および接着剤層の厚みを測定する。そして、その合計の厚み分をク ライォ法によって定着部材表面から切削した後、 5 /x m、および 20 μ ηの位置を再度 クライオ法で切削 ·サンプリングを行うことで、同様の測定が可能となる。
この測定により得られた、シリコーンゴム層の表面力 深さ 5 μ mおよび 20 μ mでの、 1020cm— 1と 1260cm一1における赤外線吸収弓虽度比(1020cm— 1/1260cm_1)の 値((α (5)、 c (20) )およびその比を下記表 1に示す。
(2)上記(1)と同じ方法にて、表面に紫外線照射したシリコーンゴム層を有するェン ドレスベルトを調製した。
当該エンドレスベルトの、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(商品名: SE 1819CV;東レ'ダウ ·コーユング社製の「A液」及び「B液」を等量 混合)を厚さが、およそ 50 μ πι程度になるように塗布した。
次いで、内径 29mm、厚み 30 mのフッ素樹脂チューブ(商品名: KURANFLO N-LT;倉敷紡績株式会社製)を積層した。
そして、当該エンドレスベルトを 200°Cに設定した電気炉にて 1時間加熱して接着 剤を硬化させて当該フッ素樹脂チューブをシリコーンゴム層上に固定した。得られた エンドレスベルトの両端部を切断し、幅が 341mmの定着ベルトを得た。
得られた定着ベルトの表面硬度を、タイプ Cマイクロ硬度計(商品名: MD— 1 cap aタイプ C ;高分子計器株式会社製)を用いて、測定した。その結果、硬化シリコーン ゴム層への付加硬化型シリコーンゴム接着剤の浸透が多少抑制された為力、表面硬 度は 86度を示した。
この定着ベルトを、カラーレーザープリンター(商品名: Satera LBP5900,キヤノ ン株式会社製)に装着し、電子写真画像を形成した。得られた電子写真画像の光沢 ムラの評価を行った。電子写真画像の光沢ムラは、定着ベルトの表面硬度の上昇に つれて悪化する。つまり、定着ベルトの表面硬度の、電子写真画像の品質に与える 影響の大小を示す指標となり得る。
評価画像は、 A4サイズのプリント用紙(商品名: PB PAPER GF_ 500、キヤノ ン株式会社製、 68gZm2)にシアントナーとマゼンタトナーをほぼ全面に 100%濃度 で形成した。これを評価用画像とし、 目視観察により、光沢ムラを以下の 3段階で評 価した。この結果、光沢ムラに関しては Bの評価となった。
ぐ評価基準 >
A:光沢ムラが殆ど無ぐ極めて高品位な電子写真画像であった。
B :光沢ムラが少なぐ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°C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。
(3)上記(2)に記載した方法と同じ方法にて、定着ベルトを作製した。得られた定着 ベルトの基材と硬化シリコーンゴム層との界面、及び接着層と硬化シリコーンゴム層と の界面をかみそり刃(razor blade)で切り離して、定着ベルトからニッケル電铸製ェ ンドレスベルト及び接着層とフッ素樹脂チューブとを除去した。得られたエンドレスべ ルト形状の硬化シリコーンゴムの厚みは、約 270 // mであった。この硬化シリコーンゴ ムから、 20mm四方のゴム片の複数枚を切り出した。
次いで、当該ゴム片を厚み 2mmとなるように積層して、この積層体のマイクロ硬度 (Ημ。)を、タイプ Cマイクロ硬度計(商品名:マイクロゴム硬度計 MD— 1 capa タイ プ C ;高分子計器株式会社製)を用いて測定した。測定値は、 23. 1度であった。 メチルハイドロジェンシリコーンオイル(商品名: DOW CORNING TORAY SH 1107 FLUID ;東レ'ダウコーニング株式会社製) 50mLを入れたビーカーを用意し た。上記積層体を構成した全てのゴム片を、当該ビ一カーに入れ、各ゴム片の全体 が浸るように浸漬した。そして、温度 30°Cに設定した水浴を用いて、ビーカー中のォ ィルを温度 30°Cに維持し、 24時間静置した。その後、メチルハイドロジェンシリコー ンオイルからゴム片を取り出し、各ゴム片の表面のオイルをワイパー(商品名:キムヮ イブ S— 200 ;日本製紙クレシァ株式会社製)で充分に拭き取った。そして、各ゴム片 を、 200°Cに設定したオーブンに入れ、 4時間加熱した後、室温まで冷却した。各ゴ ム片をオーブンから取出し、再び積層して、先と同様にして積層体のマイクロ硬度 (H μ 1)を測定した。測定値は、 62. 4度を示した。
よって、実施例 1に係る定着ベルトの硬化シリコーンゴム層の硬度上昇率 (Ημ 1μ 0)は、 2. 7となった。
(実施例 2)乃至(実施例 11)および (比較例 1)乃至(比較例 7)
シリコーンゴム組成物中の、 Si— Η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、実施例 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 (2 0)の各々の値おょぴ α (5) ct (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。
尚、実施例 7乃至 11および比較例 5乃至 7においては、各々下記のフィラーを用い た。
•実施例 7:高純度真球状アルミナ(商品名:ァルナビーズ CB— A20S;昭和タイタニ ゥム (株)製)
'実施例 8、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 和タイタニゥム (株)製)
'実施例 9、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 和タイタニゥム (株)製)
'実施例 10乃至 11、比較例 7 :高純度真球状アルミナ(商品名:ァルナビーズ CB— A25BC;昭和タイタニゥム (株)製)
表 1 硬化シ !>コーン 積算
フィラー量
ゴム層厚み H/Vi α (5) α (5) / α (20)
(体積0 /0)
m) (mJ/ cm2) 実施例 1 300 0.45 45 150 1.07 1.05 1.02 実施例 2 300 0.45 45 300 1.08 1.05 1.03 実施例 3 300 0.45 45 500 1.12 1.05 1.07 実施例 4 300 0.45 45 800 1.20 1.05 1.14 実施例 5 300 0.45 45 1000 1.36 1.05 1.30 実施例 6 300 0.45 45 2000 1.63 1.07 1.52 比較例 1 300 0.45 45 ― 1.05 1.05 1.00 比較例 2 300 1.20 45 1.05 1.05 1.00 比較例 3 300 1.00 45 1.04 1.0 to4 1.00 実施例 7 200 0.40 40 1000 1.21 1.02 1.19 比較例 4 200 0.40 40 ― 1.02 1.02 1.00 実施例 8 400 0.55 50 800 1.31 1.07 1.22 比較例 5 400 0.55 50 1.07 1.07 1.00 実施例 9 100 0.30 40 誦 1.20 0.95 1.26 比較例 6 100 0.30 40 ― 0.95 0.95 1.00 実施例 10 500 0.30 60 800 1.20 0.95 1.26 実施例 11 500 - 0.80 60 500 1.25 1.12 1.12 比較例 7 500 0.80 60 ― 1.12 1.12 1.00 表 2
Figure imgf000028_0001
※ 硬化シリコーンゴム層に微細なクラックが認められた。 この出願は 2006年 1 2月 21 日に出願された日本国特許出願番号 第 2006— 34427 1及び 2007年 1 2月 7日に出願された日本 国特許出願番号第 2007-3 1 7279からの優先権を主張するもの であり、 それらの内容を引用してこの出顧の一部とするものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 基材、硬化シリコーンゴム層、硬化シリコーンゴム接着層、およびフッ素樹脂 層が積層され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 5 μ mの 部分をサンプリングして求めた 1020cm— 1と 1260cm— 1での赤外線吸収強度比(10 20cm~Vl 260cm"1)を α (5)、該硬化シリコーンゴム層の外面から 20 μ mの部分 をサンプリングして求めた 1020cm一1と 1260cm—1での赤外線吸収強度比を a (2 0)としたときに、 α (5)と α (20)の関係が、
1. 03≤ α (5) / α (20)≤1. 30
を満たしており、且つ α (20)が 0. 8以上 1. 2以下であることを特徴とする電子写真 用定着部材。
2. 前記硬化シリコーンゴム層の厚さが 100 μ m以上 500 μ m以下である請求項 1記載の電子写真用定着部材。
3. 表面のタイプ Cマイクロ硬度力 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。
4. 前記硬化シリコーンゴム層力 40体積0 /0以上 60体積%以下の範囲でフイラ 一を含有してレ、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。
5. 基材、硬化シリコーンゴム層、硬化シリコーンゴム接着層およびフッ素樹脂層 が積層されている電子写真用定着部材において、該硬化シリコーンゴム層を構成し ている硬化ゴムのマイクロ硬度を Ημ。、該硬化ゴムをメチルハイドロジェンシリコーン オイルに 24時間、浸漬し、硬化させた後のマイクロ硬度を Hw lとしたとき、 Η 10 が 2. 5以上であることを特徴とする電子写真用定着部材。
6. 基材、フィラーを 40体積%以上 60体積%以下の範囲で含む硬化シリコーン ゴム層、硬化シリコーンゴム接着層及びフッ素樹脂層がこの順番で積層されている電 子写真用定着部材であって、
該硬化シリコーンゴム層は、 ΙΟΟ μ πι以上 500 μ πι以下の厚さを有し、且つ表面 のタイプ Cマイクロ硬度が 60度以上、 90度以下であることを特徴とする電子写真用 定着部材。
7. 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。
8. 請求項 5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 V、ることを特徴とする定着装置。
9. 請求項 6に記載の電子写真用定着部材と、該電子写真定着部材の加熱手 段とを具備して 、ることを特徴とする定着装置。
10. 請求項 8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。
11. 請求項 9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。
12. (1)基材上に、付加硬化型シリコーンゴム層を形成する工程、
( 2)該付加硬化型シリコ一ンゴム層を硬化させて、硬化シリコーンゴム層を形成す る工程、
(3)前記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を介し てフッ素樹脂層を積層する工程、および
(4)該付加硬化型シリコーンゴム接着剤を硬化させる工程、
を有する電子写真用定着部材の製造方法において、
前記工程(3)に先立って、前記硬化シリコーンゴム層表面に紫外線を照射するェ 程を有することを特徴とする電子写真用定着部材の製造方法。
13. 前記紫外線を照射する工程が、該硬化シリコーンゴム層の外面から 5 μ m の部分をサンプリングして求めた lC^Ocm—1と δΟ^ιΤ1での赤外線吸収強度比(1 020cm- l 260cm"1) ¾r α (5)、該硬化シリコーンゴム層の外面から 20 mの部 分をサンプリングして求めた 1020cm— 1と 1260cm— 1での赤外線吸収強度比を α (2 0)としたときに、 α (5)と ひ (20)の関係が、
1. 03≤ α (5) / α (20)≤1. 30 を満たしており、且つ α (20)が 0. 8以上 1. 2以下となるように紫外線を照射するェ 程を含む、請求項 12記載の電子写真用定着部材の製造方法。
14. 該付加硬化型シリコーンゴム層は、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリ シロキサンと、ケィ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と、が含ま れており、該不飽和脂肪族基に対する該活性水素の数の割合力 0. 3以上 0. 8以 下である付加硬化型シリコーンゴムを含む請求項 12または 13記載の電子写真用定 着部材の製造方法。
15. 前記紫外線を照射する工程が、波長 185nmの紫外線の積算光量が 300 mjZcm2以上 lOOOml cm2以下となるように紫外線を照射する工程を含む請求項 12乃至 14のいずれかに記載の電子写真用定着部材の製造方法。
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