Фиксирующий элемент для электрофотографии, способ его получения, фиксирующее устройство и электрофотографическое устройство формирования изображения
Заявленное изобретение относится к способу получения электрофотографического фиксирующего элемента. Заявлен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы. При этом коэффициент α(5) интенсивности поглощения инфракрасного света и коэффициент α(20) интенсивности поглощения инфракрасного света удовлетворяют зависимости, выражаемой следующей формулой: 1,03≤α(5)/α(20)≤1,30, где α(5) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 5 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, а α(20) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 20 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, и при этом α(20) находится в диапазоне между значениями 0,8 или более и 1,2 или менее. Технический результат - получение фиксирующего элемента и электрофотографического устройства формирования изображения для стабильного получения электрофотографического изображения высокого качества и для стабильного поддержания упругости каучука. 9 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу получения электрофотографического фиксирующего элемента и к электрофотографическому фиксирующему элементу. Оно также относится к фиксирующему устройству и электрофотографическому устройству формирования изображения.
Предшествующий уровень техники
Обычно в термофиксирующем устройстве, используемом для электрофотографической системы, элементы, участвующие во вращении, такие как пара нагретых валиков и противолежащие валики, пленка и валик, а также лента и валик, находятся в прижимном контакте.
Материал-носитель печатаемой информации, удерживающий изображение посредством нефиксированного тонера, вводится в область прижимного контакта, образованную между этими элементами, участвующими во вращениях и нагреваемыми, вследствие чего тонер плавится, фиксируя изображение на материале-носителе печатаемой информации.
Элемент, участвующий во вращении, с которым контактирует нефиксированное изображение, проявленное тонером, удерживаемое на материале-носителе печатаемой информации, именуется фиксирующим элементом, а в соответствии с его формой именуется фиксирующим валиком, фиксирующей пленкой и фиксирующей лентой.
Известно, что эти фиксирующие элементы получают путем нанесения слоев силоксанового каучука, обладающего термостойкостью, на подложку, выполненную из металла или термостойкой смолы и т.п., и покрывают эти слои высвобождаемыми слоями, выполненными из фтористой смолы, с помощью клеев на основе силоксанового каучука. В качестве композиции силоксанового каучука, используемой для формирования слоя силоксанового каучука, из соображений обрабатываемости широко применяется силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением.
Кроме того, в качестве клея на основе силоксанового каучука известен клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, обладающий способностью к самосклеиванию в жидком состоянии или пастообразном состоянии (см. выложенную заявку №2005-238765 на патент Японии). Причина заключается в том, что клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, склеивает слой силоксанового каучука с высвобождаемым слоем, выполненным из фтористой смолы, в приемлемом состоянии.
Фиксирующий элемент, имеющий конфигурацию, описанную выше, может окружать и плавить изображение, проявленное тонером, без излишнего сжатия его, поскольку слой силоксанового каучука обладает превосходной способностью к упругой деформации. Следовательно, этот элемент обладает эффектом предотвращения смещения и выцветания изображения, а также эффектом улучшения смешения цветов. Кроме того, этот элемент обладает эффектом отслеживания неровности волокна бумаги, отделяемой в качестве нагретой среды, и предотвращения наступления неравномерности расплавления тонера.
Вместе с тем, когда поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука, сформированного с использованием силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, склеивают со слоем фтористой смолы, служащим в качестве высвобождаемого слоя, с использованием клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, возникает следующая проблема. То есть происходит инфильтрация компонента клея на основе силоксанового каучука внутрь слоя вулканизованного силоксанового каучука, и ненасыщенная алифатическая группа в слое вулканизованного силоксанового каучука реагирует с активным водородом в клее, тем самым стимулируя рост жесткости слоя вулканизованного силоксанового каучука.
В результате часто возникают случаи, когда жесткость поверхности фиксирующего элемента растет, тем самым нивелируя замечательное преимущество, касающееся упругой деформации слоя силоксанового каучука.
Имея в виду решение такой проблемы, в выложенной заявке №2006-030801 на патент Японии предложено в некоторой степени подавлять образование ненасыщенной алифатической группы, остающейся в слое силоксанового каучука после образования поперечных связей (сшивания) слоя силоксанового каучука. Заимствуя такую конфигурацию, можно подавлять реакцию с ненасыщенной алифатической группой в слое силоксанового каучука и активным водородом в клее. В результате можно эффективно подавлять рост жесткости слоя силоксанового каучука, связанный с использованием клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
Краткое изложение существа изобретения
В настоящее время ненасыщенная алифатическая группа в каучуке играет исключительно важную роль при смягчении последствий старения резины. То есть сшитая каучуком структура выкрашивается со временем, так что упругость резины постепенно снижается. Это известно как явление старения резины. Известно, что когда в каучуке присутствует ненасыщенная алифатическая группа, эта ненасыщенная алифатическая группа вступает в реакцию, и сшитая структура перестраивается, так что ухудшение свойства упругости резины оказывается маловероятным. Отсюда следует исключительно важный с технической точки зрения вывод о том, что присутствие ненасыщенной алифатической группы в каучуке допустимо.
Следовательно, хотя конфигурация в соответствии с выложенной заявкой №2006-030801 на патент Японии может представлять собой эффективную контрмеру для изменения жесткости за счет использования клея, эта конфигурация невыгодна ввиду старения слоя силоксанового каучука.
В частности, для повышения удельной теплопроводности, фиксирующий элемент часто дополняют теплопроводным фильтром на слое силоксанового каучука в значительном количестве, например не менее чем 40 об.%. В этом случае количество каучукового компонента в слое силоксанового каучука, которое является наиболее показательной составляющей упругости слоя силоксанового каучука, относительно снижается. Следовательно, когда в каучуковом компоненте происходит старение, снижение упругости слоя силоксанового каучука может оказаться более заметным.
Поэтому авторы данного изобретения исследовали возможности присутствия ненасыщенной алифатической группы, которая может в некоторой степени смягчить старение, в слое силоксанового каучука в фиксирующем элементе, который сформирован путем наклеивания слоя фтористой смолы на слой силоксанового каучука с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением. В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что использование клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и обеспечение присутствия ненасыщенной алифатической группы в слое силоксанового каучука совместимы друг с другом, что и привело к созданию настоящего изобретения.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать фиксирующий элемент, способный стабильнее поддерживать упругость каучука, и способ его изготовления, при осуществлении которого формируют фиксирующий элемент путем фиксации слоя фтористой смолы с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, на слое силоксанового каучука.
Другая задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать фиксирующий элемент и электрофотографическое устройство формирования изображения для стабильного получения электрофотографического изображения высокого качества.
Для решения вышеописанных задач авторы данного изобретения провели различные исследования.
В частности, имеющуюся на подложке покрывающую пленку композиции силоксанового каучука, содержащей силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением, и наполнитель, вулканизовали до степени поддержания упругости, с получением слоя силоксанового каучука, и после этого облучали поверхность слоя силоксанового каучука ультрафиолетовым светом.
Потом клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, наносили на поверхность слоя силоксанового каучука, которую облучили ультрафиолетовым светом, а затем с помощью этого клея приклеивали трубку из фтористой смолы. В результате, в отличие от ожиданий, оказалось трудно заметить рост жесткости слоя силоксанового каучука благодаря клею. На основе этого нового открытия и было сделано данное изобретение.
Слой силоксанового каучука, соответствующий вышеупомянутому эксперименту, имеет относительно малое количество примешанного сшивающего компонента (полиорганосилоксана, имеющего активный водород), вследствие чего можно поддерживать упругость даже после затвердевания, и поэтому включает в себя множество ненасыщенных алифатических групп. Несмотря на это, причина, по которой подавляется рост жесткости слоя силоксановой смолы из-за клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, при облучении поверхности ультрафиолетовым светом, еще не вполне ясна. Однако авторы данного изобретения обнаружили следующее.
То есть сшивание силоксанового каучука улучшается на большей части верхней поверхности слоя силоксанового каучука за счет облучения ультрафиолетовым светом, вследствие чего выстраивается исключительно плотная структура. В результате считается, что инфильтрация клеевого компонента (в частности, полиорганосилоксана, имеющего активный водород) в слой силоксанового каучука подавляется. С другой стороны, считается, что состояние, в котором плотность сшивания оказывается низкой до той степени поддержания упругости слоя силоксанового каучука, поддерживается внутри слоя силоксанового каучука.
Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом коэффициент α(5) интенсивности поглощения инфракрасного света и коэффициент α(20) интенсивности поглощения инфракрасного света удовлетворяют зависимости, выражаемой следующей формулой:
1,03≤α(5)/α(20)≤1,30,
где α(5) обозначает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 5 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, а α(20) обозначает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 20 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, и при этом α(20) находится в диапазоне между значениями 0,8 или более и 1,2 или менее.
Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом микротвердость Hµ0 и микротвердость Hµ1 удовлетворяют неравенству Hµ0/Hµ1≥2,5, где Hµ0 обозначает микротвердость вулканизованного каучука, составляющего слой вулканизованного силоксанового каучука, а Hµ1 обозначает микротвердость вулканизованного каучука, получаемого путем погружения вулканизованного каучука в метилводородное силоксановое масло в течение 24 часов и последующего отверждения.
Предложен электрофотографический фиксирующий элемент, в котором подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, содержащий наполнитель в количестве, находящемся в диапазоне между 40 об.% или более и 60 об.% или менее, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы ламинированы в этом порядке, при этом слой вулканизованного силоксанового каучука имеет толщину в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее, а микротвердость типа С поверхности находится в диапазоне между 60 градусами или более и 90 градусами или менее.
Фиксирующий элемент, соответствующий данному изобретению, включает в себя электрофотографический фиксирующий элемент и нагревательный блок электрофотографического фиксирующего элемента.
Кроме того, электрофотографическое устройство формирования изображения, соответствующее данному изобретению, включает в себя фиксирующее устройство и блок переноса транспортного носителя в фиксирующее устройство.
Способ изготовления электрофотографического фиксирующего элемента, соответствующий данному изобретению, включает в себя стадии, на которых
(1) формируют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, на подложке,
(2) вулканизуют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, формируя тем самым слой вулканизованного силоксанового каучука,
(3) ламинируют слой фтористой смолы на поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и
(4) вулканизуют клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением,
при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором облучают поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом перед осуществлением процесса (3).
В соответствии с электрофотографическим фиксирующим элементом, соответствующим данному изобретению, можно получить следующие преимущества.
То есть в электрофотографическом фиксирующем элементе, конфигурация которого обеспечивает фиксацию слоя силоксановой смолы клеем на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, допускается присутствие множества ненасыщенных алифатических групп в слое силоксанового каучука. Следовательно, можно подавить снижение упругости из-за старения слоя силоксанового каучука.
Кроме того, поскольку слой силоксановой смолы жестко фиксируется на слое упомянутого присоединяемого вулканизованного клея, можно гарантировать надлежащее свойство высвобождения тонера в течение длительного периода времени.
Помимо этого, рост жесткости из-за использования в слое силоксановой смолы клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, можно подавить, когда этот клей включает в себя ненасыщенную алифатическую группу. В результате можно получить электрофотографический фиксирующий элемент с низкой жесткостью поверхности.
Кроме того, в соответствии с данным изобретением можно получить фиксирующее устройство и электрофотографическое устройство формирования изображения, выполненное с возможностью стабильного формирования высококачественного электрофотографического изображения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен схематический чертеж, поясняющий способ изготовления фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;
на фиг.2 представлен чертеж, поясняющий процесс облучения ультрафиолетовым светом в соответствии с данным изобретением;
на фиг.3 представлен схематический чертеж, поясняющий способ измерения количества ультрафиолетового света при облучении в соответствии с данным изобретением;
на фиг.4 представлен схематический пояснительный чертеж фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;
на фиг.5 представлена условная схема фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением;
на фиг.6 представлено схематическое сечение электрофотографического устройства формирования изображения в соответствии с данным изобретением; и
на фиг.7 представлено схематическое сечение части фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением.
Лучшие варианты осуществления изобретения
(1) Схематическая конфигурация крепежного элемента
Ниже будут описаны подробности данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.4 представлен схематический чертеж, иллюстрирующий один аспект электрофотографической фиксирующей ленты в соответствии с данным изобретением. На фиг.7 представлено ее схематическое сечение.
На фиг.4 и 7 позиция 6 обозначает подложку, позиция 7 обозначает слой вулканизованного силоксанового каучука, покрывающего периферийную поверхность подложки 6, а позиция 12 обозначает трубку из фтористой смолы. Трубка 12 из фтористой смолы фиксируется на периферии поверхности слоя 7 силоксанового каучука вулканизованным слоем 11 клея на основе силоксанового каучука.
(2) Подложка
В качестве подложки 6 используются, например, металл или сплав, такой как алюминий, железо, нержавеющая сталь и никель, и термостойкая смола, такая как полиимид.
Когда фиксирующий элемент имеет форму валика, для подложки 6 используется вал-сердечник. В качестве материала вала-сердечника используется металл или сплав, такой как алюминий, железо и нержавеющая сталь.
Когда фиксирующий элемент имеет форму ленты, в качестве подложки 6 можно указать, например, ленту из термостойкой смолы, выполненную из электроформованной никелевой ленты, полиимида и аналогичного материала.
(3) Слой силоксанового каучука и способ его изготовления
Слой 7 силоксанового каучука функционирует как упругий слой, позволяющий фиксирующему элементу сохранить упругость с тем, чтобы тонер не выкрашивался во время фиксации.
Чтобы проявить такую функцию, слой 7 силоксанового каучука предпочтительно вулканизует силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением. Это происходит потому, что упругость можно регулировать путем регулирования степени сшивания в соответствии с типом и дополнительным количеством наполнителя, описываемого ниже.
(3-1) Силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением
В общем случае силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением, включает в себя органополисилоксан, имеющий ненасыщенную алифатическую группу, активный водород, связанный с кремнием, и соединение платины в качестве катализатора сшивания.
Пример органополисилоксана, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, включает в себя следующее:
- органополисилоксан с неразветвленной цепью, в которой оба конца молекулы выражаются формулой R1 2R2SiO1/2, а промежуточный блок выражается в виде R1SiO и R1R2SiO2;
- полиорганосилоксан с разветвленной цепью, причем в промежуточный блок входят от R1SiO3/2 до SiO4/2.
Здесь R1 представляет собой одновалентную незамещенную или замещенную углеводородную группу, которая не включает в себя алифатическую ненасыщенную группу, связанную с атомом кремния. В частности, R1 включает в себя следующее:
- алкильную группу (например, метил, этил, пропил, бутил, пентил, гексил и т.п.);
- арильную группу (фенильную группу);
- замещенную углеводородную группу (например, хлорметил, 3-хлорпропил, 3,3,3-трифторпропил, 3-цианопропил, 3-метоксипропил и т.п.).
В частности, поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, можно получить превосходную термостойкость, причем 50% или более радикала R1 составляет метиловая группа, а конкретно предпочтительным является случай, когда весь радикал R1 является метиловой группой.
Кроме того, R2 представляет собой замещенную алифатическую группу, связанную с атомом кремния, что можно проиллюстрировать такими примерами, как винил, аллил, 3-бутенил, 4-пентенил, 5-гексинил, и поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, а также можно легко осуществить реакцию образования перекрестных связей (сшивания), предпочтительным является винил.
Помимо этого, органополисилоксан, имеющий активный водород, связанный с кремнием, представляет собой сшивающий агент, который образует сшитую структуру путем реакции с алкенильной группой органополисилоксанового компонента, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, за счет каталитического действия соединения платины.
Количество атомов водорода, связанных с атомом кремния, является количеством, превышающим в среднем три штуки на одну молекулу.
В качестве органической группы, связанной с атомом кремния, можно проиллюстрировать незамещенную или замещенную одновалентную углеводородную группу, которая находится в том же диапазоне, что и радикал R1 органополисилоксанового компонента, имеющего ненасыщенную алифатическую группу. В частности, поскольку синтез и манипуляции оказываются простыми, предпочтительной является метиловая группа.
На молекулярную массу органополисилоксана, имеющего ненасыщенную алифатическую группу, конкретных ограничений нет.
Кроме того, вязкость органополисилоксана при 25°С предпочтительно находится в диапазоне от 10 мм2/с или более до 100000 мм2/с или менее, а предпочтительнее - от 15 мм2/с или более до 1000 мм2/с или менее. Причина, по которой вязкость органополисилоксана при 25°С предпочтительно находится в вышеописанном диапазоне, заключается в том, что тогда не возникают ситуации, в которых желаемые свойства сшивания и физические свойства сформованных изделий не получаются из-за испарения во время консервации, а кроме того, синтез и манипуляции оказываются простыми, вследствие чего он (органополисилоксан) может легко диффундировать в системе.
Силоксановая основа может быть представлена в форме любой из неразветвленной цепи, разветвленной или замкнутой, а также можно использовать сочетание этих форм. В частности, ввиду простоты синтеза, форма неразветвленной цепи оказывается предпочтительной. В любом силоксановом блоке в молекуле могут присутствовать связи Si-H, но, по меньшей мере, часть их присутствует в силоксановом блоке конца молекулы, таком как блок R1 2HSiO1/2.
Что касается силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, то объем ненасыщенной алифатической группы предпочтительно составляет от 0,1 мол.% или более до 2,0 мол.% или менее на атом кремния, а в частности - предпочтительнее составляет от 0,2 мол.% или более до 1,0 мол.% или менее.
Кроме того, ненасыщенная алифатическая группа и активный водород смешаны в таком отношении, что отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп предпочтительно находится в диапазоне от 0,3 или более до 0,8 или менее. Отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп можно количественно рассчитать путем измерения с использованием анализа ядерного магнитного резонанса водорода (например,1Н-ЯМР (название модели: FT-NMR типа AL-400, поставляется фирмой Nihon Denshi Kabushiki Kaisha)). Задавая отношение количества атомов активного водорода к количеству ненасыщенных алифатических групп в вышеописанном количественном диапазоне, можно стабилизировать жесткость слоя силоксанового каучука после отверждения.
(3-2) Наполнитель
Слой 7 силоксанового каучука может включать в себя наполнитель для улучшения теплопроводности, упрочнения и повышения термостойкости и т.п. фиксирующего элемента.
(3-2-1) Материал
В частности, для улучшения теплопроводности, в качестве наполнителя предпочтителен материал с высокой теплопроводностью. Более конкретно, можно указать неорганический материал, в частности металл, соединение металла и т.п.
Конкретный пример наполнителя, обладающего высокой теплопроводностью, включает в себя следующее:
- карбид кремния (SiC); нитрид кремния (Si3N4); нитрид бора (BN); нитрид алюминия (AlN); оксид алюминия (Al2O3); оксид цинка (ZnO2); оксид магния (MgO); диоксид кремня (SiO2); медь (Cu); алюминий (Al); серебро (Ag); железо (Fe); никель (Ni) и т.п.
Эти элементы можно использовать по отдельности или путем смешения двух или трех элементов. Средний размер частиц наполнителя, обладающего высокой теплопроводностью, предпочтительно находится в диапазоне между 1 мкм или более и 50 мкм или менее ввиду требований к манипулированию и диспергируемости. Кроме того, используемая форма может быть сферической, пылевидной, игольчатой, пластинчатой, нитевидной и т.п. Однако сферическая форма предпочтительна ввиду диспергируемости.
(3-2-2) Содержимое
Чтобы слой 7 силоксанового каучука соответствовал своему назначению, в его состав предпочтительно включают наполнитель в диапазоне между 40 об.% или более и 60 об.% или менее, причем объемные проценты вычисляются по отношению к объему слоя силоксанового каучука.
(3-3) Толщина слоя силоксанового каучука
С точки зрения вклада в жесткость поверхности фиксирующего элемента и эффективность теплопроводности к нефиксированному тонеру во время фиксации, предпочтительный диапазон толщины слоя силоксанового каучука предпочтительно находится в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее, а конкретно - предпочтительно находится в диапазоне между 200 мкм или более и 400 мкм или менее.
(3-4) Способ изготовления слоя силоксанового каучука
На фиг.1 представлен пример процесса формирования слоя 7 силоксанового каучука на подложке 6, и этот чертеж представляет собой схематическую иллюстрацию для описания метода использования так называемого способа кольцевого покрытия.
Композицию силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, полученную путем смешивания силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и наполнителя, вводят в цилиндрический насос 2 для приложения давления, вследствие чего покрывающая жидкость наносится на периферию или подложку 6 из подающего сопла 3.
За счет того, что подложки 6 вместе с покрытием при этом движутся в направлении вправо на чертеже с постоянной скоростью, на периферийной поверхности подложки 6 можно сформировать покрывающую пленку композиции 5 силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
Толщиной покрывающей пленки можно управлять посредством зазора между подающим соплом 3 для покрывающей жидкости, скорости подачи композиции 5 силоксанового каучука, скорости движения подложки 6 и т.п. Позиция 1 на фиг.1 обозначает головку для нанесения покрытия.
Слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, сформированный на подложке 6, нагревают в течение определенного времени с помощью нагревательного блока, такого как электрическая печь, тем самым способствуя реакции образования поперечных связей (сшивания), вследствие чего упомянутый слой можно превратить в вулканизованный слой 7 силоксанового каучука.
(4) Процесс облучения ультрафиолетовым светом
На фиг.2 представлена схематическая иллюстрация одного примера процесса облучения ультрафиолетовым светом вулканизованного слоя 7 силоксанового каучука фиксирующей ленты.
Цилиндр-сердечник 8 вставляют и поддерживают в состоянии, в котором на подложке 6 формируется вулканизованный слой 7 силоксанового каучука, и устанавливают приблизительно параллельно лампе 9 ультрафиолетового света в положении, отстоящем от нее приблизительно на 10 мм.
Лампу 9 ультрафиолетового света включают на определенное время в состоянии, в котором цилиндр-сердечник 8 вращается с постоянной скоростью за счет использования непоказанного блока, и облучают поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом. Поскольку среди лучей ультрафиолетового света именно ультрафиолетовый свет короткой длины волны обладает высокой энергией, известно, что он активирует различные связующие. Здесь будет описано явление в случае, когда осуществляется облучение поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука.
Ультрафиолетовый свет, длина волны которого находится в окрестности 185 нм и который представляет собой свет, излучаемый ртутной ультрафиолетовой лампой постоянного давления, дает более высокую энергию, чем энергия связывания молекулы кислорода в воздухе, присутствующем в окружающей среде, вследствие чего образуется активный кислород.
О2+ультрафиолет (185 нм)→О+О (разложение молекулы кислорода)
Активный кислород дальше реагирует с молекулой кислорода, вследствие чего в окружающей среде образуется молекула озона.
О+О→О3 (образование молекулы озона)
Эта молекула озона поглощает ультрафиолетовый свет в окрестности 254 нм и разлагается снова на молекулу кислорода и активный кислород.
О3+ультрафиолет (254 нм)→О2+О (разложение молекулы озона)
В процессе повторения образования и разложения молекул озона таким образом, в среде облучения ультрафиолетовым светом образуется активный кислород.
Далее, ультрафиолетовым светом, обладающим высокой энергией, облучают поверхность слоя силоксанового каучука, вследствие чего связь Si-C, имеющаяся благодаря диметилсилоксану поверхности слоя силоксанового каучука, активируется и разъединяется.
В данном случае активный кислород реагирует с диметилсилоксаном таким образом, что связь Si-C образуется вновь. Эта реакция протекает так, что в окрестности поверхности силоксанового каучука развивается сетчатая структура. Позволяя этой сетчатой структуре развиваться в окрестности поверхности, можно снизить инфильтрацию используемого в следующем процессе клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
По вышеописанной причине, чтобы получить описываемый ниже эффект снижения инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, в слой силоксанового каучука, предпочтительным является облучение ультрафиолетовым светом, длина волны которого составляет 185 нм.
В частности, облучение ультрафиолетовым светом предпочтительно осуществляют таким образом, что интегральное количество ультрафиолетового света, длина волны которого составляет 185 нм, оказывается в диапазоне между 300 мДж/см2 или более и 1000 мДж/см2 или менее.
Дозу излучения ультрафиолетового света можно измерять способом, проиллюстрированным на фиг.3. Цилиндр-сердечник 8 устанавливают так, что расстояние между поверхностью устройства 10 измерения ультрафиолетового света (например, прибора под названием C8026/H3025-18510 от фирмы Hamamatsu Photonics K.K.) и лампой 9 ультрафиолетового света оказывается таким же, как до поверхности слоя силоксанового каучука, и измеряют количество ультрафиолетового света в течение определенного времени облучения. В результате можно вычислить интегральное количество света на единицу площади в положении поверхности слоя силоксанового каучука.
(4-1) О сетчатой структуре поверхности слоя силоксанового каучука
Кроме того, информацию о степени развития сетчатой структуры на поверхности слоя силоксанового каучука можно получить следующим способом.
Когда силоксановый каучук облучают ультрафиолетовым светом с помощью инфракрасного спектрофотометра (FT-IR) и измеряют поглощение инфракрасного света, эквивалентное энергии колебаний между атомами, поглощение из-за связей Si-C распознается в окрестности 1260 см-1, а поглощение из-за связей Si-O распознается в окрестности 1020 см-1.
На участке глубиной 5 мкм от внешней поверхности слоя силоксанового каучука берут пробу с помощью блока параллельного удаления, например, способом отбора при низких температурах и в состоянии, в котором полученный образец крошится алмазным элементом, осуществляют с помощью инфракрасного спектрофотометра измерение способом микроскопического проникновения. Например, с помощью инфракрасного спектрофотометра (название модели: FT-IR типа JIR-5500, поставляется фирмой Nippon Denshi Kabushiki Kaisha) и т.п. осуществляют измерение, задавая количество присоединений равным 100 при разрешении 4 см-1. Отношение (1020 см-1/1260 см-1) интенсивностей поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1, получаемое в этот момент, определяют как α(5). Далее, участок глубиной 20 мкм от внешней поверхности слоя силоксанового каучука также подвергают измерению с помощью инфракрасного спектрофотометра тем же самым способом и определяют отношение α(20) интенсивностей поглощения инфракрасного света.
При этом облучение ультрафиолетовым светом осуществляют так, что зависимость между α(5) и α(20) удовлетворяет следующей формуле:
1,03≤α(5)/α(20)≤1,30.
Хотя слой силоксанового каучука, в котором отношение α(5)/α(20) находится в вышеописанном количественном диапазоне, имеет сшитую структуру поверхности, плотно развивающуюся до степени достаточного подавления инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением в вулканизованный слой каучука, оказывается возможным подавление избыточного роста жесткости слоя силоксанового каучука.
Значение α(20) изменяется в соответствии с отношением связей Si-C и связей Si-O в основном полимере слоя силоксанового каучука, и значение α(20) становится большим, когда степень ветвления этого полимера становится большой за счет связей Si-O, а средняя величина молекулы становится малой. И наоборот, когда степень ветвления становится малой, а средняя величина молекулы становится большой, значение α(20) становится малым.
С учетом самосохраняемости формы, присущей форме слоя силоксанового каучука, и упругости фиксирующего элемента значение α(20) предпочтительно находится в диапазоне между 0,8 или более и 1,2 или менее.
Вследствие этого при отверждении композиции силоксанового каучука, осуществляемом перед облучением ультрафиолетовым светом, предпочтительно используют композицию, в которой α(20) слоя силоксанового каучука, получаемого путем отверждения, оказывается в пределах вышеописанного диапазона значений.
(4-2) О степени присутствия ненасыщенной алифатической группы
Как описано выше, за счет обработки поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука предотвращается инфильтрация компонента клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, наносимого на поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука, в этот слой вулканизованного силоксанового каучука. В результате ненасыщенная алифатическая группа в слое вулканизованного силоксанового каучука не реагирует с компонентом клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и присутствует в слое вулканизованного силоксанового каучука. В настоящее время нет метода, который обеспечивает точное количественное определение объема ненасыщенной алифатической группы в слое вулканизованного силоксанового каучука после приклеивания с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и использования этого слоя. Вместе с тем нижеследующий способ обеспечивает косвенное количественное определение объема ненасыщенной алифатической группы.
Сначала из фиксирующего элемента - из слоя вулканизованного силоксанового каучука - вырезают множество тонких образцов вулканизованного каучука, имеющих заданный размер (например, 20 мм×20 мм), и ламинируют их, достигая толщины 2 мм. На этом ламинированном элементе измеряют микротвердость типа С с помощью микротвердомера (название прибора: микротвердомер MD-1 с головкой типа C, поставляется фирмой KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.). Значение, измеряемое при этом, принимают за HµO.
Затем тонкие образцы вулканизованного каучука, образующие ламинированный элемент, все вместе погружают в метилсилоксановое масло (название продукта: DOW CORNING TORAY SH1107 FLUID, поставляется фирмой Toray Dow Corning Co., Ltd.). Метилсилоксановое масло поддерживают при температуре 30°С и оставляют в этом состоянии в течение 24 часов. В результате обеспечивается инфильтрация метилсилоксанового масла внутрь каждого образца. Потом все тонкие образцы извлекают из метилсилоксанового масла и надлежащим образом удаляют масло, остающееся на поверхности, а образцы нагревают в печи, настроенной на температуру 200°С, в течение четырех часов, после чего охлаждают до комнатной температуры. В результате реакция присоединения с ненасыщенной алифатической группой и метилсилоксановым маслом завершается на всех тонких образцах. Затем ламинируют все тонкие образцы и измеряют микротвердость полученного ламинированного элемента с помощью вышеописанного устройства. Микротвердость при этом принимают за Hµ1 и вычисляют отношение жесткости (равное Hµ1/Hµ0).
Когда объем ненасыщенной алифатической группы в слое силоксанового каучука велик, посредством метилсилоксанового масла, инфильтруемого в испытуемый образец, в этом испытуемом образце образуется новая точка сшивания. Поэтому испытуемый образец после термообработки демонстрирует резкий рост жесткости. То есть коэффициент роста жесткости показывает относительно высокую величину.
С другой стороны, когда объем ненасыщенной алифатической группы в слое силоксанового каучука мал, испытуемый образец инфильтруется метилсилоксановым маслом, и даже когда предусматривается термообработка, образование новой точки сшивания маловероятно. Поэтому изменение жесткости испытуемого образца после термообработки оказывается пренебрежимо малым. То есть коэффициент роста жесткости показывает относительно малую величину.
Эксперимент для вычисления коэффициента роста жесткости не ограничивается вышеописанным состоянием, если ненасыщенная алифатическая группа в испытуемом образце обязательно сможет прореагировать.
В данном изобретении коэффициент роста жесткости предпочтительно составляет 2,5 или более, а в частности - 3,0 или более. Причина, по которой коэффициент роста жесткости предпочтительно находится в пределах вышеописанного диапазона, заключается в том, что ненасыщенная алифатическая группа присутствует в относительном изобилии в слое вулканизованного силоксанового каучука и можно эффективно подавлять снижение упругости каучука из-за старения.
Вместе с тем, из соображений стабильности сшитой структуры слоя вулканизованного силоксанового каучука, коэффициент роста жесткости предпочтительно составляет 5,0 или менее, а в частности - 4,5 или менее.
Конкретное управление скоростью роста жесткости можно осуществить, в частности, посредством применения нижеследующего метода а) или комбинации метода а) и критерия b).
а) Регулирование состава раствора концентрата силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, используемого для формирования слоя вулканизованного силоксанового каучука
Более конкретно, осуществляют регулирование отношения смешивания полидиметилсилоксана винилирования, имеющего две или более винильные группы в одной молекуле, и органополисилоксана гидрогенирования, имеющего две или более связи Si-H в одной молекуле в растворе концентрата силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
b) Степень обработки поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом
В результате можно изменять объем инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением и нанесенного на поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука, в этот слой вулканизованного силоксанового каучука. То есть можно изменять объем происходящей в слое вулканизованного силоксанового каучука реакции ненасыщенной алифатической группы с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
(5) Процесс ламинирования слоя фтористой смолы на слое силоксанового каучука через посредство слоя клея
(5-1) Слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука
Вулканизованный слой 11 клея на основе силоксанового каучука, фиксированный с помощью трубки из фтористой смолы на слое вулканизованного силоксанового каучука, выполнен из вулканизованного материала клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, нанесенного на поверхности вулканизованного слоя 7 силоксанового каучука, облученной ультрафиолетовым светом. Клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, включает в себя силоксановый каучук, вулканизуемый присоединением, смешанный с самоклеящимся компонентом.
В частности, клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, включает в себя органополисилоксан, имеющий ненасыщенную алифатическую группу, представленную винильной группой, органополисилоксан гидрогенирования и соединение платины в качестве катализатора образования поперечных связей (сшивания), и вулканизуется посредством реакции присоединения. В качестве такого клея можно использовать известный клей. Пример самоклеящегося компонента включает в себя следующее:
- силан, имеющий функциональную группу, по меньшей мере, одного или предпочтительно двух или более типов, выбранных из группы, состоящей из алкенильной группы, такой как винильная группа, (мета)арилоксигруппа, алкоксилильная группа, гидроксильная группа (группа SiH), эпоксигруппа, алкоксилильная группа, карбонильная группа и фенильная группа;
- силоксановое соединение, такое как силоксан с замкнутой или неразветвленной цепью, количество атомов углерода в которой находится в диапазоне от 2 или более до 30 или менее, а предпочтительно - от 4 или более до 20 или менее;
- органическое соединение не на кремниевой основе (то есть не имеющее атомов углерода в молекуле), которое может включать в себя атом кислорода в одной молекуле, включая ароматическое кольцо, валентность которого находится в диапазоне между единицей или более и четырьмя или менее, а предпочтительно - между двумя или более и четырьмя или менее, такое как структура фенилена и т.п., в которой количество колец составляет не менее одного и не более четырех, а предпочтительно - не менее одного и не более двух в одной молекуле, и включая функциональную группу (например, алкенильную группу и (мета)акрилоксигруппу), вносящую вклад в реакцию присоединения гидроксилированием, причем количество таких групп в одной молекуле не менее двух и не более четырех.
Можно использовать самоклеящийся компонент одного типа независимо или комбинацию таких компонентов двух или более типов.
Ввиду гарантии регулирования вязкости и термостойкости, в клее возможно введение наполнительного компонента в пределах диапазона, соответствующего существу данного изобретения.
Пример наполнительного компонента включает в себя следующее:
- диоксид кремния, оксид алюминия, оксид железа, оксид церия, гидроксид церия и т.п.
Такой клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, поставляется на рынок, и его можно легко достать.
(5-2) Слой фтористой смолы
В качестве слоя фтористой смолы можно использовать, например, ту, которая представляет собой смолу, примеры которой иллюстрируется и перечисляются ниже и которой придана форма трубки.
Это может быть сополимер тетрафторэтилена и перфтор(алкилвинилэфира) (PFA), политетрафторэтилен (PTFE), сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена (FEP) и т.п.
Ввиду способности к формованию и способности к высвобождению тонера, среди материалов, проиллюстрированных и перечисленных выше, предпочтительным является PFA.
Толщина слоя фтористой смолы предпочтительно не превышает 50 мкм. Причина заключается в том, что при ламинировании можно поддерживать вязкость нижнего слоя силоксанового каучука, а также можно предотвратить ситуацию, в которой жесткость поверхности фиксирующего элемента становится слишком высокой.
Внутренняя поверхность трубки из фтористой смолы заранее подвергают обработке натрием, обработке эксимерным лазером, обработке аммиаком и т.п., вследствие чего можно повысить сцепляемость.
На фиг.4 представлена схематическая иллюстрация одного примера процесса ламинирования слоя фтористой смолы на слое 7 силоксанового каучука через посредство клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением.
На поверхность слоя 7 силоксанового каучука, облучаемую ультрафиолетовым светом, наносят клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемый присоединением.
На эту внешнюю поверхность наносят и ламинируют трубку 12 из фтористой смолы в качестве слоя фтористой смолы.
Хотя на способ нанесения покрытия конкретных ограничений нет, можно использовать способ нанесения клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, как антифрикционного покрытия и способ растяжения трубки из фтористой смолы снаружи и покрытия ею, и т.п.
Избыточный клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемый присоединением, остающийся между вулканизованным слоем силоксанового каучука и слоем фтористой смолы, удаляют, извлекая его с помощью непоказанного блока. Толщина слоя клея после извлечения предпочтительно не превышает 20 мкм.
Затем посредством нагрева с помощью нагревательного блока, такого как электрическая печь или аналогичное средство, в течение заданного периода времени обеспечивают затвердевание и сцепление клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, а оба концевых участка отрезают на заданную длину, вследствие чего можно получить фиксирующую ленту в качестве фиксирующего элемента согласно настоящему изобретению.
(6) Микротвердость поверхности фиксирующего элемента
Микротвердость типа С поверхности фиксирующего элемента можно измерить с помощью микротвердомера (название прибора: микротвердомер MD-1 с головкой типа C, поставляется фирмой KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.). В данном случае микротвердость предпочтительно находится в диапазоне между 60 градусами или более и 90 градусами или менее, а в частности - между 70 градусами или более и 85 градусами или менее.
Задавая микротвердость типа С в пределах диапазона вышеописанных значений, можно предотвратить избыточное выкрашивание нефиксированного тонера, а в результате можно получить высококачественное электрофотографическое изображение с малым смещением и выцветанием изображения.
(6) Фиксирующее устройство
На фиг.5 показано схематическое сечение в поперечном направлении термофиксирующего устройства, в котором используется электрофотографический фиксирующий элемент, имеющий форму ленты, в соответствии с данным изобретением.
В этом термофиксирующем устройстве позиция 13 обозначает фиксирующую ленту, которая имеет бесшовную форму, используется в качестве термофиксирующего элемента и представляет собой один вариант осуществления данного изобретения. Для поддержания этой фиксирующей ленты 13 выполнен направляющий ленту элемент 14, сформованный из термостойкой и/или теплоизолирующей смолы.
В положении, в котором внутренняя поверхность этого направляющего ленту элемента 14 и фиксирующая лента 13 введены в контакт друг с другом, предусмотрен керамический нагреватель 15 в качестве источника тепла.
Керамический нагреватель 15 крепится и поддерживается за счет установки в часть с канавкой, сформованную и предусмотренную вдоль продольного направления направляющего ленту элемента 14. Керамический нагреватель 15 запитывается и нагревается с помощью непоказанного блока.
Фиксирующая лента 13, имеющая бесшовную форму, надета без натяга снаружи направляющего ленту элемента 14. Внутри направляющего ленту элемента 14 вставлена прижимная жесткая опора 16.
Упругий прижимной валик 17 в качестве прижимного элемента снижает жесткость поверхности за счет наличия упругого слоя 17b силоксанового каучука на валу-сердечнике 17а из нержавеющей стали.
Оба концевых участка вала-сердечника 17а расположены с возможностью вращения за счет поддержки подшипником между изображенной ближней стороной и боковой пластиной шасси задней стороны.
Упругий прижимной валик 17 покрыт трубкой из фтористой смолы толщиной 50 мкм в качестве поверхностного слоя 17с для улучшения характера поверхности и способности к высвобождению.
Между двумя концевыми участками прижимной жесткой опоры 16 и несущей пружину частью (не показана) стороны шасси устройства предусмотрена прижимная пружина (не показана), находящаяся в сжатом состоянии соответственно, так что прижимной жесткой стойке 16 сообщается толкающая сила, направленная вниз.
За счет этой силы низ керамического нагревателя 15, расположенный у низа направляющего ленту элемента 14, и верхняя поверхность прижимного элемента 17 сжимаются вследствие зажатия фиксирующей ленты 13, так что образуется заданная часть 18, обеспечивающая фиксационный зажим.
Материал-носитель Р печатаемой информации, служащий в качестве нагреваемого элемента, снабжаемого изображением с помощью нефиксированного тонера Т, зажимается на этой части 18, обеспечивающей фиксационный зажим, и переносится. Таким образом, изображение, проявленное тонером, нагревается и прижимается. В результате изображение, проявленное тонером, плавится, так что в нем происходит смешение цветов, и потом охлаждается, вследствие чего изображение, проявленное тонером, фиксируется на носителе печатаемой информации.
(8) Электрофотографическое устройство формирования изображения
Теперь будет приведено примерное описание конфигурации электрофотографического устройства формирования изображения в целом. На фиг.6 представлено схематическое сечение цветного лазерного принтера в соответствии с данным изобретением.
Цветной лазерный принтер 100 (именуемый далее просто принтером), изображенный на фиг.6, включает в себя формирующую изображение часть, имеющую электрофотографический барабан со светочувствительным поверхностным слоем (именуемый далее барабаном со светочувствительным поверхностным слоем), вращающийся с постоянной скоростью, для каждого из таких цветов, как желтый (Y), ярко-красный (М), голубой (С) и черный (К). Кроме того, предусмотрен элемент 19, осуществляющий промежуточный перенос и несущий цветное изображение, проявляемое и многократно переносимое в формирующей изображение части, а также переносящий изображение на носитель Р печатаемой информации, подаваемый из подающей части.
Барабаны 20 (20Y, 20М, 20С и 20К) со светочувствительным поверхностным слоем приводятся во вращение против часовой стрелки, как показано на фиг.6, с помощью блока привода (не показан).
Вокруг барабана 20 со светочувствительным поверхностным слоем в порядке, соответствующем направлению вращения, расположены зарядное устройство 21 (21Y, 21М, 21С и 21К) для равномерной зарядки поверхности барабана 20 со светочувствительным поверхностным слоем, сканирующий блок 22 (22Y, 22М, 22С и 22К) для облучения лазерным лучом на основании информации об изображении и формирования электростатического скрытого изображения на барабане 20 со светочувствительным поверхностным слоем, проявочный блок 23 (23Y, 23М, 23С и 23К) для обеспечения прилипания тонера к электростатическому скрытому изображению и проявления его в качестве изображения, проявленного тонером, валик 24 (24Y, 24М, 24С и 24К) первичного переноса, предназначенный для переноса изображения, проявленного тонером, имеющегося на барабане 20 со светочувствительным поверхностным слоем, на часть Т1, осуществляющую основной перенос, и блок 25 (25Y, 25М, 25С и 25К), имеющий очистной нож для удаления перенесенного остаточного тонера, остающегося на поверхности барабана 20 со светочувствительным поверхностным слоем после переноса.
При формировании изображения выполненный в форме ленты элемент 19, осуществляющий промежуточный перенос, движется между валиками 26, 27 и 28 и вокруг них, и при этом на элементе 19, осуществляющем промежуточный перенос, осуществляется суперпозиция имеющего каждый цвет изображения, проявленного тонером, и первичный перенос такого изображения для формирования цветного изображения.
Носитель печатаемой информации транспортируется к части, осуществляющей вторичный перенос, посредством транспортного блока с обеспечением синхронизации с первичным переносом на элементе 19, осуществляющем промежуточный перенос. Транспортный блок включает в себя подающую кассету 29, хранящую множество носителей Р печатаемой информации, подающий валик 30, отделяющую подушку 31 и пару роликов 32 с резистом. Во время формирования изображения подающий валик 30 приводится во вращение в соответствии с операцией формирования изображения, а носители Р печатаемой информации внутри подающей кассеты 29 отделяются один за другим и транспортируются синхронно с операцией формирования изображения к части, осуществляющей вторичный перенос, посредством пары валиков 32 с резистом.
Часть Т2, осуществляющая вторичный перенос, расположена с подвижным валиком 33 вторичного переноса. Валик 33 вторичного переноса выполнен подвижным в направлениях приблизительно вверх и вниз. Во время переноса изображения этот валик прижимается к элементу 19, осуществляющему промежуточный перенос, под заданным давлением через посредство носителя Р печатаемой информации. При этом к валику 33 вторичного переноса одновременно подается напряжение смещения, а изображение, проявленное тонером и находящееся на элементе 19, осуществляющем вторичный перенос, переносится на носитель Р печатаемой информации.
Поскольку элемент 19, осуществляющий вторичный перенос, и валик 33 вторичного переноса приводятся в движение соответственно, носитель Р печатаемой информации в состоянии зажима между ними обоими транспортируется в направлении влево, как показано на фиг.6, и далее транспортируется к фиксирующей части 35, которая отрабатывает следующий процесс, посредством транспортной ленты 34. В фиксирующей части 35 носитель печатаемой информации подвергается нагреву и прижиму таким образом, что на нем фиксируется перенесенное изображение, проявленное тонером. Носитель печатаемой информации выпускается в выпускной лоток 37 на верхней поверхности устройства посредством пары выпускных валиков 36.
За счет применения фиксирующего устройства в соответствии с данным изобретением, как показано на фиг.5, в качестве фиксирующей части 35 электрофотографического устройства формирования изображения, как показано на фиг.6, можно получить электрофотографическое устройство формирования изображения, позволяющее обеспечить высококачественное электрофотографическое изображение при сниженном энергопотреблении.
Примеры
Ниже приводится более подробное описание настоящего изобретения с помощью примеров.
Пример 1
(1) Нижеследующие материалы (а) и (b) смешивали таким образом, что отношение (H/Vi) количеств винильных групп и групп Si-H составляло 0,45, и путем добавления некоторого количества соединения платины в качестве катализатора получали раствор концентрата силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением:
(а) полидиметилсилоксан винилирования (взвешенная средняя молекулярная масса 100000 (за счет превращения полистирола)), имеющий не менее двух винильных групп в одной молекуле;
(b) органополисилоксан гидрогенирования (взвешенная средняя молекулярная масса 1500 (за счет превращения полистирола)), имеющий не менее двух связей Si-H в одной молекуле.
Имеющий сферическую форму частиц высокочистый оксид алюминия (название продукта: Alunabeads/CB-A10S, поставляется фирмой Showa Titanium Co., Ltd) смешивали в качестве наполнителя до получения однородной массы с этим раствором концентрата силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, таким образом, что его объемная доля - на основе слоя вулканизованного силоксанового каучука - становилась равной 45%. Получали композицию силоксанового каучука, в которой определяемая по твердомеру жесткость в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K6253A составляла 10 градусов после отверждения.
В качестве подложки, посредством грунтовочной обработки, проводимой на поверхности, подготавливали электроформованную никелевую бесконечную ленту, имеющую внутренний диаметр 30 мм, ширину 400 мм и толщину 40 мкм. В последовательности технологических процессов манипулировали бесконечной лентой, вставляя вал-сердечник 8, как показано на фиг.4, вовнутрь нее.
На этой подложке осуществляли нанесение покрытия в виде композиции силоксанового каучука толщиной 300 мкм способом кольцевого покрытия. Получаемую бесконечную ленту нагревали внутри электрической печи, настроенной на 200°С, в течение четырех часов, тем самым вулканизуя силоксановый каучук с тем, чтобы получить слой силоксанового каучука.
При вращении полученной бесконечной ленты в круговом направлении при скорости перемещения 20 мм/с на поверхности осуществляли облучение ультрафиолетовым светом с помощью лампы ультрафиолетового света, расположенной на расстоянии 10 мм от поверхности слоя силоксанового каучука. В качестве лампы ультрафиолетового света использовали ртутную ультрафиолетовую лампу постоянного давления (название изделия: GLQ500US/11, поставляется фирмой Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.).
Облучение ультрафиолетовым светом осуществляли по направлению к слою силоксанового каучука, вследствие чего условие облучения оказывается таким, что интегральное количество света длины волны 185 нм составляет 150 мДж/см2.
Пробы силоксанового каучука, отбираемые в положениях 5 мкм и 20 мкм по глубине от поверхности слоя силоксанового каучука, получали способом отбора при низких температурах с помощью инфракрасного спектрофотометра (FT-IR) и проводили с помощью FT-IR, а измерение - задавая разрешение равным 4 см-1 и количество присоединений - равным 100. Для измерения с помощью FT-IR использовали прибор под названием FT-IR типа JIS-5500, поставляемое фирмой Nippon Denshi Kabushiki Kaisha.
Когда надлежит провести измерение исходя из состояния продукта, толщину слоя силоксановой смолы и слоя клея измеряют, разрезая фиксирующий элемент один раз в направлении поперечного сечения. После вырезания участка полной толщины с поверхности фиксирующего элемента способом отбора проб при низких температурах, достигали положений 5 мкм и 20 мкм по глубине от поверхности и снова получали пробы способом отбора при низких температурах, вследствие чего можно было проводить то же самое измерение.
Значения (α(5) и α(20)) и их отношение, т.е. отношение интенсивностей поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) на глубинах 5 мкм и 20 мкм от поверхности слоя силоксанового каучука, получаемые посредством этого измерения, показаны в нижеследующей таблице 1.
(2) Тем же способом, что и в параграфе (1), регулировали бесконечную ленту, имеющую слой силоксанового каучука, облученный ультрафиолетовым светом, на поверхности.
Поверхность слоя силоксанового каучука покрывали клеем на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением (название продукта: SE1819CV, поставляется фирмой Toray Dow Corning Co., Ltd.) (при этом жидкость А и жидкость В смешивали в равных количествах), так что толщина составляла приблизительно 50 мкм.
Затем ламинировали трубку из фтористой смолы (название продукта: KURANFLON-LT, поставляется фирмой Kurabo Industries Ltd.) внутренним диаметром 29 мм и толщиной 30 мкм.
Бесконечную ленту нагревали внутри электрической печи, настроенной на 200°С, в течение одного часа, тем самым вулканизуя клей с тем, чтобы зафиксировать трубку из фтористой смолы на слое силоксанового каучука. Оба концевых участка получаемой бесконечной ленты отрезали, и получалась фиксирующая лента шириной 341 мм.
Жесткость поверхности получаемой фиксирующей ленты измеряли с помощью микротвердомера типа С (название прибора: MD-1 с головкой типа C, поставляется фирмой KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.). В результате, вероятно из-за некоторого подавления инфильтрации клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, была продемонстрирована жесткость поверхности, составившая 86 градусов.
Эту фиксирующую ленту устанавливали в цветном лазерном принтере (название изделия: Satera LBP5900, поставляется фирмой Cannon Inc.), с помощью которого формировали электрофотографическое изображение. Проводили оценку неравномерности глянца получаемого электрофотографического изображения. Неравномерность глянца электрофотографического изображения снижается пропорционально увеличению жесткости поверхности фиксирующей ленты. То есть это может быть показателем, демонстрирующим величину воздействия, оказываемого на качество электрофотографического изображения жесткостью поверхности фиксирующей ленты.
Оцениваемое изображение формировали, пользуясь бумагой для печати, имеющей формат А4 (название продукта: PB PAPER GF-500 от фирмы Cannon Inc., 68 г/м2), с помощью тонера голубого цвета и тонера ярко-красного цвета на всей поверхности при плотности 100%. Это изображение принимали за оцениваемое изображение и - путем визуального наблюдения - проводили оценку на неравномерность глянца в течение трех стадий, описываемых ниже. В результате давали оценку В неравномерности глянца.
Базис для оценки
А: Электрофотографическое изображение было почти не имеющим неравномерности глянца, исключительно высококачественным;
В: Электрофотографическое изображение было имеющим небольшую неравномерность глянца, практически бездефектным;
С: Электрофотографическое изображение было имеющим весьма заметную неравномерность глянца.
Далее, после испытания на равномерность глянца, фиксирующую ленту вводили в электрическую печь, настроенную на 230°С, и продолжали нагрев в течение 300 часов для проведения испытания на нагрев при длительной работе, а после этого, когда жесткость поверхности фиксирующей ленты измеряли с помощью твердомера типа С, обнаружилось изменение жесткости, составившее +1 градус, по сравнению с начальной стадией.
(3) Подготавливали фиксирующую ленту тем же способом, который описан в параграфе (2). Поверхность раздела между подложкой полученной фиксирующей ленты и вулканизованным слоем силоксанового каучука и поверхность раздела между слоем клея и вулканизованным слоем силоксанового каучука рассекали лезвием бритвы и с фиксирующей ленты, являвшейся электроформованной никелевой бесконечной лентой, удаляли слой слоя клея и слой фтористой смолы. Толщина полученного вулканизованного силоксанового каучука, имевшего форму бесконечной ленты, составляла приблизительно 270 мкм. Из этого вулканизованного силоксанового каучука делали множество образцов каучука в виде квадрата со стороной 20 мкм.
После этого образцы каучука ламинировали с достижением толщины 2 мм, а микротвердость (Hµ0) ламинированного элемента измеряли с помощью микротвердомера типа С (название прибора: микротвердомер MD-1 с головкой типа C, поставляется фирмой KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.). Измеренное значение составляло 23,1 градуса.
Подготавливали лабораторный стакан с помещенными в него 50 мл метилсилоксанового масла (название продукта: DOW CORNING TORAY SH1107 FLUID, поставляется фирмой Toray Dow Corning Co., Ltd.). Все образцы каучука, образующие ламинированный элемент, помещали в этот лабораторный стакан таким образом, что весь объем каждого образца каучука оказывался погруженным с целью инфильтрации. Пользуясь водяной ванной, настроенной на температуру 30°С, масло внутри лабораторного стакана поддерживали при температуре 30°С и оставляли в таком состоянии в течение 24 часов. После этого образцы каучука извлекали из метилсилоксанового масла, а оставшееся на поверхности каждого образца каучука масло тщательно обтирали обтирочным приспособлением (наименование изделия: kimwipe S-200, поставляется фирмой Nippon Paper Cresia Co., Ltd.). Каждый образец каучука помещали в печь, настроенную на 200°С, и нагревали в течение четырех часов, а после этого охлаждали до комнатной температуры. Каждый образец каучука извлекали из печи и снова ламинировали, а потом - как и прежде - измеряли микротвердость (Hµ0) ламинированного элемента. Измеренное значение составляло 62,4 градуса.
Вследствие вышеизложенного, коэффициент (Hµ1/Hµ0) роста жесткости слоя вулканизованного силоксанового каучука фиксирующей ленты в соответствии с первым примером принимал значение 2,7.
Примеры 2-11 и сравнительные примеры 1-7
Отношение (H/Vi) количеств винильных групп и групп S-H в композиции силоксанового каучука, толщину покрытия из композиции силоксанового каучука, тип и количество наполнителя изменяли так, как описано в таблице 1. Во всем остальном регулирование и оценку фиксирующей ленты проводили аналогично первому примеру. Каждое значение α(5) и α(20) каждого полученного слоя силоксанового каучука, значение α(5)/α(20), жесткость поверхности каждой фиксирующей ленты, изменение жесткости поверхности после испытания на нагрев при длительной работе, коэффициент роста жесткости слоя вулканизованного силоксанового каучука и результат оценки электрофотографического изображения, полученного путем использования каждой фиксирующей ленты, показаны в таблице 2.
В примерах 7-11 и сравнительных примерах 5-7 использовали следующие наполнители, соответственно указанные ниже.
Пример 7: имеющий сферическую форму частиц высокочистый оксид алюминия (название продукта: Alunabeads/CB-A20S, поставляется фирмой Showa Titanium Co., Ltd).
Пример 8 и сравнительный пример 5: имеющий сферическую форму частиц высокочистый оксид алюминия (название продукта: Alunabeads/CB-A30S, поставляется фирмой Showa Titanium Co., Ltd).
Пример 9 и сравнительный пример 6: имеющий сферическую форму частиц высокочистый оксид алюминия (название продукта: Alunabeads/CB-A05S, поставляется фирмой Showa Titanium Co., Ltd).
Примеры 10-11 и сравнительный пример 7: имеющий сферическую форму частиц высокочистый оксид алюминия (название продукта: Alunabeads/CB-A25S, поставляется фирмой Showa Titanium Co., Ltd).
| Таблица 1 | |||||||
| Толщина (мкм) слоя вулканизованного силоксанового каучука | H/Vi | Количество наполнителя | Интегральное количество (мДж/см2) ультрафиолетового света | α(5) | α(20) | α(5)/α(20) | |
| Пример 1 | 300 | 0,45 | 45 | 150 | 1,07 | 1,05 | 1,02 |
| Пример 2 | 300 | 0,45 | 45 | 300 | 1,08 | 1,05 | 1,03 |
| Пример 3 | 300 | 0,45 | 45 | 500 | 1,12 | 1,05 | 1,07 |
| Пример 4 | 300 | 0,45 | 45 | 800 | 1,20 | 1,05 | 1,14 |
| Пример 5 | 300 | 0,45 | 45 | 1000 | 1,36 | 1,05 | 1,30 |
| Пример 6 | 300 | 0,45 | 45 | 2000 | 1,63 | 1,07 | 1,52 |
| Сравнительный пример 1 | 300 | 0,45 | 45 | - | 1,05 | 1,05 | 1,00 |
| Сравнительный пример 2 | 300 | 1,20 | 45 | - | 1,05 | 1,05 | 1,00 |
| Сравнительный пример 3 | 300 | 1,00 | 45 | - | 1,04 | 1,04 | 1,00 |
| Пример 7 | 200 | 0,40 | 40 | 1000 | 1,21 | 1,02 | 1,19 |
| Сравнительный пример 4 | 200 | 0,40 | 40 | - | 1,02 | 1,02 | 1,00 |
| Пример 8 | 400 | 0,55 | 50 | 800 | 1,31 | 1,07 | 1,22 |
| Сравнительный пример 5 | 400 | 0,55 | 50 | - | 1,07 | 1,07 | 1,00 |
| Пример 9 | 100 | 0,30 | 40 | 800 | 1,20 | 0,95 | 1,26 |
| Сравнительный пример 6 | 100 | 0,30 | 40 | - | 0,95 | 0,95 | 1,00 |
| Пример 10 | 500 | 0,30 | 60 | 800 | 1,20 | 0,95 | 1,26 |
| Пример 11 | 500 | 0,80 | 60 | 500 | 1,25 | 1,12 | 1,12 |
| Сравнительный пример 7 | 500 | 0,80 | 60 | - | 1,12 | 1,12 | 1,00 |
В этой заявке выдвигаются притязания на приоритет согласно заявкам №№2006-34427106 и 2007-317279 на патенты Японии, поданным 21 сентября 2006 г. и 7 декабря 2007 г., которые во всей их полноте упоминаются здесь в виде ссылок.
1. Электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом коэффициент α(5) интенсивности поглощения инфракрасного света и коэффициент α(20) интенсивности поглощения инфракрасного света удовлетворяют зависимости, выражаемой следующей формулой:
1,03≤α(5)/α(20)≤1,30,
где α(5) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 5 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, а α(20) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 20 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, и при этом α(20) находится в диапазоне между значениями 0,8 или более и 1,2 или менее.
2. Электрофотографический фиксирующий элемент по п.1, в котором толщина слоя вулканизованного силоксанового каучука находится в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее.
3. Электрофотографический фиксирующий элемент по п.1, в котором микротвердость типа С поверхности находится в диапазоне между 60° или более и 90° или менее.
4. Электрофотографический фиксирующий элемент по п.1, в котором слой вулканизованного силоксанового каучука содержит наполнитель в количестве от 40 об.% до 60 об.%.
5. Электрофотографический фиксирующий элемент, в котором ламинированы подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы, при этом микротвердость Нµ0 и микротвердость Нµ1 удовлетворяют неравенству Нµ0/Нµ1≥2,5, где Нµ0 означает микротвердость вулканизованного каучука, составляющего слой вулканизованного силоксанового каучука, а Нµ1 обозначает микротвердость вулканизованного каучука, получаемого путем погружения вулканизованного каучука в метилсилоксановое масло в течение 24 ч, и затем отвержден.
6. Электрофотографический фиксирующий элемент, в котором подложка, слой вулканизованного силоксанового каучука, содержащий наполнитель в количестве, находящемся в диапазоне между 40 об.% или более и 60 об.% или менее, слой вулканизованного клея на основе силоксанового каучука и слой фтористой смолы ламинированы в этом порядке,
при этом слой вулканизованного силоксанового каучука имеет толщину в диапазоне между 100 мкм или более и 500 мкм или менее, а микротвердость типа С поверхности находится в диапазоне между 60° или более и 90° или менее.
7. Фиксирующее устройство, включающее электрофотографический фиксирующий элемент по п.1 и нагревательный блок электрофотографического фиксирующего элемента.
8. Фиксирующее устройство, включающее электрофотографический фиксирующий элемент по п.5 и нагревательный блок этого электрофотографического фиксирующего элемента.
9. Фиксирующее устройство, включающее электрофотографический фиксирующий элемент по п.6 и нагревательный блок электрофотографического фиксирующего элемента.
10. Электрофотографическое устройство формирования изображения, включающее фиксирующее устройство по п.8.
11. Электрофотографическое устройство формирования изображения, включающее фиксирующее устройство по п.9.
12. Способ получения электрофотографического фиксирующего элемента, включающее стадии, на которых
(1) формируют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, на подложке,
(2) вулканизуют слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, формируя тем самым слой вулканизованного силоксанового каучука,
(3) ламинируют слой фтористой смолы на поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука с помощью клея на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, и
(4) вулканизуют клей на основе силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением,
при этом способ дополнительно включает стадию, на которой облучают поверхность слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом перед осуществлением стадии (3).
13. Способ получения по п.12, в котором стадия облучения ультрафиолетовым светом включает облучение поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука ультрафиолетовым светом таким образом, что слой вулканизованного силоксанового каучука удовлетворяет следующим зависимостям:
1,03≤α(5)/α(20)≤1,30;
0,8≤α(20)≤1,2,
где α(5) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 5 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука, а α(20) означает коэффициент интенсивности поглощения инфракрасного света при 1020 см-1 и 1260 см-1 (1020 см-1/1260 см-1) участка, проба с которого взята в 20 мкм от внешней поверхности слоя вулканизованного силоксанового каучука.
14. Способ получения электрофотографического фиксирующего элемента по п.12, в котором слой силоксанового каучука, вулканизуемого присоединением, содержит полиорганосилоксан, имеющий ненасыщенную алифатическую группу, и полиорганосилоксан, имеющий активный водород, связанный с кремнием, и при этом отношение количеств атомов активного водорода и ненасыщенных алифатических групп находится в диапазоне между 0,3 или более и 0,8 или менее.
15. Способ получения электрофотографического фиксирующего элемента по п.12, в котором стадия облучения ультрафиолетовым светом включает облучение ультрафиолетовым светом таким образом, что интегральное количество ультрафиолетового света, длина волны которого составляет 185 нм, оказывается в диапазоне между 300 мДж/см2 или более и 1000 мДж/см2 или менее.
