JP6708436B2 - 電子写真用部材、電子写真用部材の製造方法、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
該弾性層は、付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物であり、かつ、不飽和脂肪族基を有し、
該接着層は分子内にビニル基を有するポリイミドシリコーンの硬化物であり、
該電子写真用部材を260℃の環境下に10時間放置した後における、該表面層の該弾性層からのはく離試験において、該弾性層が凝集破壊する電子写真用部材が提供される。
付加硬化型シリコーンゴム原液とアナターゼ型構造を有する酸化チタンとを含有する、付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させて弾性層を形成する工程;及び
該弾性層の表面に、分子内にビニル基を有するポリイミドシリコーンの塗膜を形成し、該塗膜を硬化することによって、該表面層と該弾性層とを接着する工程を有し、
該付加硬化型シリコーンゴム原液中の不飽和脂肪族基に対する活性水素基の数の割合が0.3以上0.8以下である、電子写真用部材の製造方法が提供される。
図1は、本発明に係る電子写真用部材の例である、定着ベルト11および定着ローラ12の断面模式図である。定着ベルト11は、ベルト形態の電子写真用部材であり、定着ローラ12はローラ形態の電子写真用部材である。一般に、基材自体が変形することにより、定着ニップを形成して用いられる場合に定着ベルトと呼ばれ、基材自体はほとんど変形せず、弾性層の弾性変形で定着ニップを形成する場合に定着ローラと呼ばれる。
基材13の材質としては、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルの如き金属およびその合金、ならびにポリイミドの如き耐熱性樹脂が用いられる。
弾性層14としては、シリコーンゴムを用いることが好ましく、中でも付加硬化型のシリコーンゴム組成物の硬化物であることが好ましい。付加硬化型のシリコーンゴム組成物は、液状状態のものが多いため充填剤(フィラー)を分散させやすく、フィラーの種類や添加量に応じて、硬化後のシリコーンゴムの架橋度を調整することができ、容易に弾性率を調整することが可能であるからである。
一般に、付加硬化型シリコーンゴム原液は、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基を有するオルガノポリシロキサン、架橋触媒としての白金化合物、およびインヒビターとよばれる硬化制御剤(阻害剤)で構成される。
・R12SiOで表わされる中間単位およびR1R2SiOで表わされる中間単位からなる群から選択されるいずれか一方または両方の中間単位と、R12R2SiO1/2で表される分子末端とを有する直鎖状オルガノポリシロキサン
・R1SiO3/2で表わされる中間単位およびSiO4/2で表わされる中間単位から選択されるいずれか一方または両方の中間単位と、R12R2SiO1/2で表される分子末端とを有する分岐状オルガノポリシロキサン。
・アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等);
・アリール基(フェニル基等);
・置換炭化水素基(例えば、クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−シアノプロピル基、3−メトキシプロピル基等)。
弾性層14には、本発明の効果を阻害しない限り、伝熱特性の向上、及び断熱性、補強性、耐熱性、加工性、導電性の付与のために、フィラーと呼ばれる充填剤を添加してもよい。
酸化チタンには、アナターゼ型構造やルチル型構造のものが存在することが知られている。本発明においては、アナターゼ型構造を有する酸化チタン(以降、「アナターゼ型酸化チタン」ともいう)を用いることが好ましい。本発明の効果を阻害しないものであれば、アナターゼ型構造以外の酸化チタンを含んでも良いが、アナターゼ型酸化チタンが多いほどよい。すなわち、シリコーンゴム中に含まれる酸化チタンは、ASTM D 3720−84の方法に従い、下記計算式(1)により算出されるルチル化率が小さいほど好ましい。具体的には、ルチル化率が、50%以下、特には、20%以下であることが好ましい。
計算式(1)
ルチル化率(質量%)=100−100/(1+1.2×Ir/Ia)
計算式(1)において、Irは、X線回折パターンにおける酸化チタンが有するルチル型構造の最強干渉線(面指数110)のピーク面積であり、Iaは、X線回折パターンにおける酸化チタンが有するアナターゼ型構造の最強干渉線(面指数101)のピーク面積である。
管電圧/電流:30kV/20mA
走査範囲:10゜〜80゜
スキャン速度:2.0゜/分
サンプリング幅:0.01゜
積算回数:3回
測定したX線回折プロファイルにおいて、2θ=25.3°付近に、アナターゼ型酸化チタン粒子の結晶の面指数(101)に特徴的な回折ピークが、最も強い強度で確認することが可能である。
熱伝導性フィラーは、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、炭素繊維を挙げることが可能である。高熱伝導性フィラーの具体例は、以下のものを含む。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);気相成長法炭素繊維;PAN系(ポリアクリロニトリル)炭素繊維;ピッチ系炭素繊維等。これらは単独であるいは2種類以上を混合して用いることが可能である。高熱伝導性フィラーの平均粒径は取扱い上、および分散性の観点から1μm以上50μm以下が好ましい。また、形状は球状、粉砕状、針状、板状、ウィスカ状などが用いられるが、分散性の観点から球状のものが好ましい。
本発明の一実施形態に係る電子写真用部材の製造方法においては、上記した各材料を含む付加硬化型のシリコーンゴム組成物の層を、金型成型法、ブレードコート法、ノズルコート法、リングコート法の如き方法によって、基材の外周面に形成し、加熱することによって弾性層14を形成することが可能である。
弾性層14において、シリコーンゴムの耐老化性を確保するためには、弾性層14中に不飽和脂肪族基が存在することが好ましい。シリコーンゴム中の架橋構造が切断されても、該不飽和脂肪族基が新たな結合を形成するためである。
接着層15は、弾性層14と表面層16との接着耐久性を確保する上で重要な機能を有する層である。
表面層16の材料としては、フッ素樹脂、例えば、以下に列挙する樹脂が単独もしくは複合で好ましく用いられる。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)。上記例示列挙した材料中でも、成形性やトナーの離型性の観点からPFAが好ましい。
まず、上記した方法によって形成された弾性層14の外周面に、硬化前のポリイミドシリコーンが溶剤に溶解された塗工用液をコーティングし、乾燥する。コーティングの方法としては、スプレーコーティング、スリットコーティング、ブレードコーティング、ロールコーティング、ディップコーティングの如き公知の方法を用いることが可能である。乾燥方法としては、風乾および加熱乾燥が可能である。加熱乾燥する場合は、温度50℃以上150℃以下、さらには80℃以上120℃以下であることが好ましい。加熱温度が150℃より高いと接着層の硬化が開始する可能性がある。また、加熱乾燥をする時間は、1分以上、2時間以下、具体的には、1時間程度であることが好ましい。乾燥時間に特に上限はなく、接着層の溶剤が十分に揮発したら、乾燥を終了することが良い。
・押し出し成形によりチューブ状に成形したフッ素樹脂チューブで、上記塗膜が形成された弾性層14を被覆する方法(以降、この方法を「チューブ法」と称する場合がある)。
・フッ素樹脂の微粒子を溶媒中に分散させた塗料、または、フッ素樹脂の微粒子そのものを、上記塗膜が形成された弾性層14の表面、すなわち、上記塗膜の表面に適用した後、当該塗膜の表面上において、フッ素樹脂の微粒子を溶融せしめてフッ素樹脂を含む表面層を形成する方法(以降、この方法を「コート法」と称する場合がある)。
本発明に係る電子写真用部材は、260℃の環境下に10時間放置した後における、表面層16の弾性層14からのはく離試験において、弾性層14が凝集破壊を起こす。
接着破壊:割れ目が接着剤と被着剤の界面にあることが目に見える接着剤結合の破壊。
凝集破壊:割れ目が接着剤又は被着剤の中にあると目に見える結合たい積物の破壊。
定着装置とは、画像を担持した記録媒体を熱と圧力により加熱処理する装置である。そのような定着装置としては、記録媒体上のトナー像を加熱処理して定着或いは仮定着する定着装置が挙げられる。また、記録媒体に定着された画像を加熱処理して画像の光沢を増大させる光沢増大化装置、インクジェット方式で画像形成された記録媒体を加熱処理して乾燥させる装置が挙げられる。
ラ6の回転によって、ニップ部Nにおいて、加圧ローラ6と定着ベルト11との間に摩擦力が生じる。これにより、定着ベルト11は、その内面がヒータ3の底面と密着して摺動しながら、矢印に示す時計方向に、ステー1の外回りを加圧ローラ6の回転周速度にほぼ等しい周速度で回転する。即ち、画像形成部側から搬送されてくる、トナー像Tを担持した記録媒体Pの搬送速度とほぼ同一の周速度で回転される。
図4の(a)は、定着ベルト11を用いた定着装置114を、記録媒体上の未定着トナー像を加熱処理して定着する定着装置として搭載した画像形成装置100の一例の模式図である。この画像形成装置100は電子写真方式を用いたカラープリンタである。
また、実施例1〜3は、参考例である。
定着ベルトの基材として、外径30mm、肉厚40μm、軸方向の長さ400mmのステンレス製フィルムを用意した。
作製した定着ベルトについて、定着ベルト作製直後の初期と、260℃のオーブンで10時間加熱した後の両方について、上述したはく離試験を行い、はく離モードを評価した。評価結果を表1に示す。
実施例1と同様にしてステンレス製フィルム上にシリコーンゴムを含む弾性層を形成した。
定着ベルトの基材として、外径30mm、肉厚40μm、軸方向の長さ400mmのステンレス製フィルムを用意した。
定着ベルトの基材として、外径30mm、肉厚40μm、軸方向の長さ400mmのステンレス製フィルムを用意した。
実施例1と同様にしてステンレス製フィルム上にシリコーンゴムを含む弾性層を形成し、弾性層の表面を実施例1と同様にエキシマランプで処理した。
接着層に、硬化前のポリイミドシリコーンが溶剤に溶解された塗工用液(商品名:SMP−4001;信越化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製した。この塗工溶液中のポリイミドシリコーンには、その分子内にビニル基が含まれていない。
接着層に、硬化前のポリイミドシリコーンが溶剤に溶解された塗工用液(商品名:SMP−4001;信越化学工業株式会社製)を用いた以外は、実施例2と同様にして、定着ベルトを作製した。この塗工溶液中のポリイミドシリコーンには、その分子内にビニル基が含まれていない。
12 定着ローラ
13 基材
14 弾性層
15 接着層
16 表面層
Claims (7)
- 基材と、シリコーンゴムを含む弾性層と、フッ素樹脂を含む表面層と、該弾性層と該表面層との間の接着層とを有する電子写真用部材であって、
該弾性層は、付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物であり、かつ、不飽和脂肪族基を有し、
該接着層は分子内にビニル基を有するポリイミドシリコーンの硬化物であり、
該電子写真用部材を260℃の環境下に10時間放置した後における、該表面層の該弾性層からのはく離試験において、該弾性層が凝集破壊することを特徴とする電子写真用部材。 - 前記弾性層がアナターゼ型構造を有する酸化チタンを更に含む請求項1に記載の電子写真用部材。
- 前記弾性層の引っ張り強さが、0.4MPa以上、3.0MPa以下である請求項1または2に記載の電子写真用部材。
- ベルト形状を有し、前記弾性層の厚さが100μm以上、500μm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- ローラ形状を有し、前記弾性層の厚さが300μm以上、10mm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- 基材と、シリコーンゴムを含む弾性層と、フッ素樹脂を含む表面層とを有する電子写真用部材の製造方法であって、
付加硬化型シリコーンゴム原液とアナターゼ型構造を有する酸化チタンとを含有する、付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させて弾性層を形成する工程;及び
該弾性層の表面に、分子内にビニル基を有するポリイミドシリコーンの塗膜を形成し、該塗膜を硬化することによって、該表面層と該弾性層とを接着する工程を有し、
該付加硬化型シリコーンゴム原液中の不飽和脂肪族基に対する活性水素基の数の割合が0.3以上0.8以下である、ことを特徴とする電子写真用部材の製造方法。 - 定着部材と加熱手段とを具備する定着装置を備えた画像形成装置であって、該定着部材が請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とする画像形成装置。
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