CN111936939B - 定影构件、定影装置和电子照相图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种电子照相用定影构件，所述定影构件即使在长期使用之后也显示优异的调色剂脱模性。所述定影构件包括基层、和直接地或经由底漆层设置在基层的外表面上的表面层，其中表面层由单一的层构成，并且包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油。当对取自表面层的测量样品进行预定的处理(i)时，包含氟油并且附着至QCM传感器的检测面的单位面积的附着物的质量P11为1.0×102以上且1.0×104ng以下，并且当对所述测量样品进行处理(ii)时，包含氟油并且附着至QCM传感器的检测面的单位面积的附着物的质量P12为0.5×P11以上且1.2×P11以下。

Description

定影构件、定影装置和电子照相图像形成设备
技术领域
本发明涉及定影构件、定影装置和电子照相图像形成设备。
背景技术
在用于例如复印机或激光打印机等电子照相图像形成设备(下文中，也称为“图像形成设备”)的定影装置中，一对加热的例如辊和辊、膜和辊、带和辊、以及带和带等旋转体彼此压接。然后，将保持由未定影调色剂形成的图像的例如纸等记录介质导入在旋转体之间形成的压接部位(下文中，称为“定影辊隙部”)中，将未定影调色剂加热并且熔融，由此将图像定影至记录介质。与记录介质上的未定影调色剂图像接触的旋转体称为定影构件，并且根据其形态称为定影辊、定影膜或定影带。
在电子照相用定影构件中，作为构成与调色剂接触的外表面的表面层(下文中，称为“表面层”)，使用包含氟树脂，具体地，例如四氟乙烯(-C2F4-)与全氟烷基乙烯基醚(-CF2-CF(ORf)-)的共聚物(下文中，也称为“PFA”)的表面层，从而抑制调色剂的附着。这里，“Rf”表示全氟烷基。
近年来，在商业印刷用电子照相图像形成设备中，提出进一步提高调色剂的热定影温度，从而实现高速化。在该情况下，在根据现有技术的定影构件中，调色剂脱模性可能不足，并且可能发生热污损。
这里，在专利文献1中，公开了疏液膜和包括该疏液膜的定影构件，所述疏液膜具有包括如下的层的最外表面：所述层包含通过使具有全氟聚醚(下文中，称为“PFPE”)结构或全氟烷基的化合物共价键合而获得的例如PFA等氟聚合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2018-22056
非专利文献
非专利文献1：“日本粘接协会杂志”，日本粘接学会，1972，第8卷，No.3，p.131-141
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个方面涉及提供能够长期维持高的调色剂脱模性的定影构件。此外，本发明的另一方面涉及提供有助于高品质电子照相图像的长期稳定形成的定影装置。此外，本发明的又一方面涉及提供能够长期稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方面，提供一种电子照相用定影构件，其包括：基层；和直接地或者经由底漆层设置在基层的外表面上的表面层，所述底漆层介于基层和表面层之间，
其中表面层由单一的层构成，
表面层包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油，并且定影构件满足要求(i)和要求(ii)：
(i)对于取自定影构件并且包括表面层的整个厚度部分的测量样品，当进行包括清洁作为面向基层的一侧的相对侧的第一表面的预定位置和将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理时，附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量P11为1.0×102ng以上且1.0×104ng以下；和
(ii)对于进行了要求(i)中规定的处理的测量样品，当进行包括在清洁所述位置之后将测量样品置于温度为180℃的环境120sec、然后将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理时，附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量P12为0.5×P11以上且1.2×P11以下。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种电子照相用定影构件，其包括：基层；和直接地或者经由底漆层设置在基层的外表面上的表面层，所述底漆层介于基层和表面层之间，
其中表面层由单一的层构成，
表面层包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油，并且
对于取自定影构件并且包括表面层的整个厚度部分的测量样品，当将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在作为面向基层的一侧的相对侧的第一表面上50毫秒，将附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量规定为P11(ng)时，并且
当将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在作为面向测量样品的基层的一侧的第二表面上50毫秒，将附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量规定为P21(ng)时，P21>P11。
此外，根据本发明的又一方面，提供定影装置，其包括：定影构件和所述定影构件的加热单元。
此外，根据本发明的又一方面，提供包括所述定影装置的电子照相图像形成设备。
发明的效果
根据本发明的一个方面，可以获得即使在长期使用之后也能够维持优异的调色剂脱模性的定影构件。此外，根据本发明的另一方面，可以获得有助于稳定地形成高品质电子照相图像的定影装置。此外，根据本发明的又一方面，可以获得能够长期稳定地形成高品质电子照相图像的电子照相图像形成设备。
附图说明
[图1]是根据实施例1的定影构件的表面观察图像。
[图2]是根据比较例4的定影构件的表面观察图像。
[图3]是作为本发明的实例的定影带的截面示意图。
[图4]是使用根据本发明的定影带的定影装置的截面示意图。
[图5]是示意性地示出本发明的电子照相图像形成设备的实施方案的截面示意图。
[图6A]是根据本发明的定影构件的截面示意图。
[图6B]是根据本发明的表面层的氟油量的示意图。
具体实施方式
根据本发明人等的研究，确认了根据专利文献1的定影构件具有优异的调色剂脱模性。然后，本发明人等发现，将根据专利文献1的定影构件在表面温度为例如200℃等高温的条件下进行热定影，但是在一些情况下由于长期使用而导致定影构件的外表面的调色剂脱模性劣化并且发生热污损。
认为此类调色剂脱模性随时间的劣化是由于长期暴露于高温所导致的。即，认为这是因为有助于调色剂脱模性的改善的、具有全氟聚醚链或全氟烷基链的化合物与氟树脂的化学键合部分分解，并且这些化合物从定影构件的外表面消失。因此，本发明人等进行深入研究以获得即使在长期使用之后也能够维持优异的调色剂脱模性的定影构件。结果，本发明人发现根据上述实施方案的定影构件可以很好地实现此类目的。下文中，将详细描述根据各实施方案的定影构件。
根据本发明的实施方案的定影构件包括基层和直接地或者经由底漆层设置在基层的外表面上的表面层，所述底漆层介于基层和表面层之间。表面层由单一的层构成，并且表面层包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油。此外，定影构件满足要求(i)和要求(ii)。
要求(i)：对于取自定影构件并且包括表面层的整个厚度部分的测量样品，清洁作为面向基层的一侧的相对侧的第一表面的预定位置。此后，进行将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理。在该情况下，附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含氟油的附着物的质量P11为1.0×102ng以上且1.0×104ng以下。
要求(ii)：对于进行了要求(i)中规定的处理的测量样品，在清洁所述位置之后，将测量样品置于温度为180℃的环境120sec。接下来，进行将QCM传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理。在该情况下，附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含氟油的附着物的质量P12为0.5×P11以上且1.2×P11以下。
认为要求(i)中规定的处理为用于将表面层内部包含的氟油转移至表面层的面向基层的一侧的相对侧的第一表面(下文中，在一些情况下称为“外表面”)上的处理。即，将上述(i)中规定的处理中对外表面的加压条件(压力、温度和加压时间)设定为与在电子照相图像形成过程中的热定影期间在定影辊隙施加至定影构件的表面层的外表面的条件相当。
此外，可以通过使用石英晶体振荡器来测量存在于定影构件的外表面上的氟油的量。石英晶体振荡器具有能够测量纳克级的质量的灵敏度。石英晶体振荡器具有其中石英晶体板的两侧表面介于金属电极之间的结构，并且当将交流电场分别施加至位于石英晶体板的两侧的金属电极时，石英晶体振荡器由于晶体的反向电压下降而以恒定频率(谐振频率)振荡。然后，当微量的物质附着至金属电极上时，谐振频率与其附着量成比例地降低。通过利用该现象，可以使用石英晶体振荡器作为微量天平。
石英晶体振荡器的频率的变化量和金属电极上的附着物质的质量遵循以下Sauerbrey式(式(a))。
[数学式1]
Figure GDA0002691867050000061
(在式(a)中，ΔF：频率变化，Δm：质量变化量，F0：基本频率，ρQ：石英晶体的密度，μQ：石英晶体的剪切应力，A：电极面积)。
该测量方法称为石英晶体微量天平(QCM)法。
此外，在根据要求(i)的“清洁”中，将浸渍有乙醇的无纺布置于该位置，将20kPa的负荷施加至无纺布上，并且使无纺布在该位置往复10次。随后，将浸渍有甲苯的无纺布置于该位置，将20kPa的负荷施加至无纺布上，并且使无纺布在该位置往复10次。通过这样做，将存在于外表面上的氟油机械地除去。同时，乙醇和甲苯不溶解PFPE，因此不会洗脱存在于表面层中的PFPE。
因此，要求(i)意味着，通过要求(i)中规定的加压处理而使得存在于表面层内部的氟油渗入至表面层的第一表面中的量为1.0×102ng以上且1.0×104ng以下。此外，通过将P11设定在以上数值范围内，可以显著地抑制调色剂在热定影期间对定影构件的外表面的附着。结果，可以防止在热定影期间发生调色剂污损。此外，可以防止由于由氟油的粘性引起的调色剂的内聚破坏而导致的污损的发生。此外，P11更优选为1.0×102ng以上且5.0×103ng以下。
作为从定影构件制备包括表面层的整个厚度部分的测量样品的方法，例如，当定影构件具有其中底漆层和表面层依次层叠在基层上的结构时，可以使用将底漆层和表面层的层叠体切出并且从层叠体中除去底漆层的方法。从层叠体中除去底漆层的方法的实例可以包括用刀将底漆层从表面层的界面部分剥离的方法、和通过使用可以溶解底漆层中的树脂组分而不溶解表面层中的氟树脂的溶剂来仅将底漆层溶解除去的方法。例如，在底漆层包含硅橡胶的情况下，通过使用树脂溶解剂(商品名：e Solv 21RS，由Kaneko ChemicalCo.,Ltd.制造)可以仅将底漆层从层叠体中溶解除去。
接下来，在根据要求(ii)的处理中，在通过借助根据要求(i)的处理将表面层内包含的氟油转移至表面层的第一表面上而获得的测量样品中，进行用于将通过根据要求(i)的处理转移至第一表面上的氟油除去的清洁。然后，在将测量样品置于预定的环境之后，是将氟油从测量样品的内部转移至第一表面上的处理。这里，“清洁”是指与要求(i)中的“清洁”相同的操作。此外，在根据本实施方案的定影构件中，当将在进行根据要求(ii)的处理时附着在QCM传感器的检测面的单位面积中的、包含氟油的附着物的质量规定为P12时，P12为P11的0.5倍以上且1.2倍以下。这意味着，即使在通过根据要求(i)的处理将转移至外表面上的氟油除去之后，也可以使氟油以在表面层的第一表面上显示优异的调色剂脱模性的程度的适量从表面层内部转移至外表面上。
即，在满足要求(i)和要求(ii)的定影构件中，即使在一次热定影步骤中一旦消耗了外表面上的氟油，氟油也从表面层内部供给至外表面，并且由此可以长期维持高的调色剂脱模性。
在根据要求(i)和(ii)的加压处理中，例如，可以使用粘性试验机(商品名：TAC-1000，由RHESCA CO.,LTD.制造)。具体地，在该试验机的平台部(stage portion)上安装石英晶体振荡器。同时，将取自定影构件并且包括表面层的整个厚度部分的测量样品固定至该试验机的探针以使测量样品的第一表面面向石英晶体振荡器。接下来，通过使探针接***台部来将测量样品的第一表面压在石英晶体振荡器上。加压条件如下。
·压力：0.4MPa
·加压时间：50毫秒
·压入量恒定模式
·加压和提起速度：1.0mm/sec
·探针设定温度：180℃
1.定影构件
图3为示出根据本发明的定影构件的实施方案的截面图。图3示出具有环形带形状的定影构件(下文中，也称为“定影带11”)。
根据图3，定影构件包括基层12和覆盖基层的外表面的表面层13。应当注意的是，表面层13可以经由底漆层(未示出)设置在基层12的外表面上，所述底漆层介于表面层13和基层12之间。
图6A为示出根据本实施方案的定影构件的基层12和表面层13与表面层13的面向基层的一侧的相对侧的第一表面(外表面)13a和表面层13的面向基层的一侧的第二表面13b之间的关系的截面图。图6B示出，在表面层13中，当将第一表面中的氟油的质量P11与第二表面中的氟油的质量P21进行比较时，P21大于P11。
(1)基层
使用例如铝、铁、不锈钢或镍等金属和合金以及例如聚酰亚胺等耐热性树脂作为基层12的材料。
在定影带11中，可以使用具有环形带形状的基材作为基层12。在该情况下，基层12的材料的实例可以包括例如镍、不锈钢或聚酰亚胺等具有优异的耐热性的材料。此类基层12的厚度没有特别限定，但是例如从强度、柔软性和热容量的观点，优选为20μm以上且100μm以下。
可以对基层12的外表面进行用于对表面层13赋予粘接性的表面处理。对于表面处理，例如喷砂处理、抛光处理或研磨等物理处理和例如氧化处理、偶联剂处理或底漆处理等化学处理可以单独地或组合使用。用于底漆处理的底漆的实例可以包括其中硅烷偶联剂、硅酮聚合物、氢化甲基硅氧烷、烷氧基硅烷、反应促进催化剂和例如红色铁氧化物等着色剂适当地配混并且分散在有机溶剂中的涂料。
(2)表面层
表面层13包含氟树脂和具有全氟聚醚(PFPE)结构的氟油。此外，表面层满足上述要求(i)和要求(ii)。
可以通过例如沿表面层的厚度方向在基层侧比外表面侧包含更多量的氟油的表面层来实现满足要求(i)和要求(ii)的定影构件。
例如，对于取自定影构件并且包括表面层的整个厚度部分的测量样品，将石英晶体微量天平(QCM)传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在作为面向基层的一侧的第二表面50毫秒。在该情况下，当将附着在检测面的单位面积(1cm2)中的、包含具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量规定为P21(ng)时，P21和P11具有以下式(1)的关系的定影构件可以实现要求(i)和要求(ii)。
P21>P11 (1)
认为氟树脂与氟油难以在没有相分离的情况下相互作用，这是因为氟树脂和氟油二者均具有小的表面自由能。然而，本发明人等发现，通过在表面层中的氟树脂的熔点附近的温度下使氟油与表面层的外表面接触，可以使氟油包含在表面层中而不与氟树脂相分离。此外，作为通过此类方法使氟油包含在表面层中的结果，氟油沿表面层的厚度方向渗透至表面层与基层之间的界面附近，并且在界面附近的氟油的浓度高于表面层的第一表面侧的氟油的浓度。
氟油的浓度在表面层的靠近基层的一侧高的原因尚不清楚，但是推测如下。首先，通过在氟树脂的熔点附近接触氟油，氟油在氟树脂中迅速扩散并且到达与基层的界面附近。接下来，在将表面层从氟树脂的熔点附近冷却至室温的过程中，发生表面层中的氟树脂的分子收缩，并且将氟油从第一表面侧释放至表面层的第一表面。结果，认为表面层中的氟油的浓度在基层的界面侧高于表面层的第一表面侧。
此外，在表面层中形成此类氟油的浓度梯度，以使表面层起到氟油的储存器的功能。因此，认为即使在热定影期间消耗表面层的第一表面上的氟油，也通过物质扩散的原理将表面层中的氟油连续地供给至第一表面，并且因此即使在长期使用之后也维持定影构件的外表面的调色剂脱模性。
应当注意的是，可以例如通过利用红外光谱法的测量来容易地确认沿表面层的厚度方向第一表面侧与基层的界面侧(第二表面侧)的氟油的浓度差。
根据本实施方案的定影构件可以通过任何方法来生产，只要可以使包含PFPE结构的氟油在表面层中包含的氟树脂的熔点附近的温度下接触浸渍即可。要与氟油接触的表面层可以为其中将基层和表面层预先层叠的定影构件中的表面层。此外，可以例如通过作为接触方法的浸渍法来生产定影构件。
具体地，例如，在其中表面层包含四氟乙烯(-C2F4-)与全氟烷基乙烯基醚(-CF2-CF(ORf)-)的共聚物(PFA)作为氟树脂的情况下，可以通过以下步骤a)至步骤c)来获得表面层。
步骤a)将其中使基层与包含PFA的树脂层层叠的预定影构件安装至浸渍装置。
步骤b)将预定影构件浸渍在预先加热至PFA的熔点附近(300℃±50℃)的氟油浴中，并且放置5分钟。
步骤c)在将预定影构件从氟油浴中取出之后，将附着至树脂层的外表面的PFPE除去并且冷却至室温。
步骤b)中的氟油浴的温度与浸渍在树脂层中的氟油的浸渍量相关，并且浸渍量随着温度升高而增加。此外，接触时间可以为数分钟至数十分钟。对将附着至表面的过量的PFPE除去的方法没有特别限定，但是其实例可以包括用氟溶剂来清洗或用空气来除去的方法。
应当注意的是，将氟油供给至树脂层的外表面的方法不限于上述浸渍法。例如，作为将氟油供给至树脂层的外表面的方法，可以使用例如喷涂、辊涂或束涂(beam coating)等已知的涂布方法。
<氟树脂>
对氟树脂没有特别限定，并且其具体实例可以包括：结晶性氟树脂，例如聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚氯四氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、或聚氟乙烯(PVF)；和具有环状全氟聚醚结构的非结晶性氟树脂。特别地，从耐热性、机械强度和加工性的观点，可以优选使用PFA。
PFA为全氟烷基乙烯基醚(下文中，称为“PAVE”)与四氟乙烯(下文中，称为“TFE”)的共聚物，并且PAVE选自全氟甲基乙烯基醚(CF2＝CF-O-CF3)、全氟乙基乙烯基醚(CF2＝CF-O-CF2CF3)和全氟丙基乙烯基醚(CF2＝CF-O-CF2CF2CF3)。
作为PFA，可以使用商购可得的PFA，并且其实例可以包括以下物质：
·“451HP-J”、“959HP-Plus”、“350-J”、“950HP-Plus”(均为商品名，由Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co.,Ltd.制造)；
·“P-66P”、“P-66PT”、“P-802UP”(均为商品名，由AGC Inc.制造)；
·“AP-230”和“AP-231SH”等(均为商品名，由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造)；和“6502N”(商品名，由3M Company制造)。
关于PFA，PFPE的浸渍量与PFA中的PAVE的含量比相关，并且浸渍量随着PAVE的含量比变大而增加。认为这是因为氟油容易与具有高的分子运动性的PFA的非结晶性部分相互作用。PFA中的PAVE的含量比在分子链中优选为1mol％以上且5mol％以下，并且特别优选3mol％以上且5mol％以下。应当注意的是，可以通过测量19F NMR来计算PAVE的含量比。
在商购可得的PFA中，“451HP-J”、“959HP-Plus”、“950HP-Plus”、“P-66P”、“P-66PT”、“AP-231SH”、“6502N”和“AW-5000L”中的PAVE含量比在表1中示出。
[表1]
Figure GDA0002691867050000121
<氟油>
氟油具有全氟聚醚结构，并且其具体实例可以包括具有由以下结构式(1)表示的结构的全氟聚醚(PFPE)。在此类PFPE中，优选使用在氟树脂的熔点下处于油状的PFPE。
[化学式1]
Figure GDA0002691867050000122
在结构式(1)中，a、b、c、d、e和f各自独立地为0或正整数，1≤a+b+c+d+e+f≤600，并且a、b、c或d中的至少一者为正整数。
此外，结构式(1)中的各重复单元的存在顺序不限于结构式(1)中记载的顺序。此外，各重复单元可以存在于由结构式(1)表示的PFPE中的多个位置处。即，由结构式(1)表示的PFPE可以为嵌段共聚物，可以为无规共聚物。
从耐热性的观点，作为数均分子量，PFPE的分子量为5,000以上，并且特别优选7,000以上。此外，从在接触时容易与氟树脂相互作用的观点，PFPE的分子量为100,000以下，并且特别优选30,000以下。即使将具有上述分子量的PFPE在空气中在350℃下加热30分钟，其重量损失也小于1％，并且即使在氟树脂的熔点附近的温度下，其热分解也极少。
表面层中的PFPE的含量相对于氟树脂和PFPE的总质量优选为1.0质量％以上且25质量％以下。当PFPE的含量为1质量％以上时，可以改善表面层的脱模性。此外，当PFPE的含量为25质量％以下时，不太可能将过剩的PFPE供给至辊隙部，并且可以进一步优选地抑制调色剂污损的发生。
具有由结构式(1)表示的结构中包含的结构的PFPE的具体实例可以包括以下物质。作为实例，可以示例具有选自由结构式(2)至(4)组成的组中的至少一种化学结构的PFPE。
·具有由结构式(2)表示的结构的PFPE(例如，“Demnum S200”、“Demnum S100”(均为商品名；由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造，称为“Demnum型”))：
[化学式2]
Figure GDA0002691867050000131
在结构式(2)中，n表示1以上的整数。
·具有由结构式(3)表示的结构的PFPE(例如，“Krytox GPL107”、“KrytoxGPL106”、“Krytox 143AD”、“Krytox VPF16256”、“Krytox XHT-500”、“Krytox XHT-750”、“Krytox XHT-1000”(均为商品名；由The Chemours Company制造，称为“Krytox型”))：
[化学式3]
Figure GDA0002691867050000132
在结构式(3)中，n表示1以上的整数。
·由结构式(4)表示的PFA(例如，“Fomblin M60”、“Fomblin M30”(均为商品名，由Solvay S.A.制造，称为“Fomblin型))：
[化学式4]
Figure GDA0002691867050000141
在结构式(4)中，m和n各自独立地表示1以上的整数。
全氟聚醚的浸渍量与溶解度参数相关。具体地，全氟聚醚的浸渍量可以通过苯的溶解度参数(HSP值)来计算并且可以通过氟树脂与全氟聚醚之间的SP值差(ΔHSP值)来控制。当两种组分之间的ΔHSP值小时，二者均容易溶解，即，二者容易彼此混合，并且浸渍量增加。
可以通过使用由Hansen Inc开发并且销售的具有数据库的计算软件“HSPiP”的第3版3.1.14来计算ΔHSP值。作为计算PFA与PFPE之间的ΔHSP值的结果，本发明人等发现ΔHSP值在Krytox型、Demnum型和Fomblin型中分别为2.8、3.6和5.4，这表明与PFA的亲和性根据PFPE的化学结构而不同。即，在使具有各化学结构的PFPE在相同的条件下各自与PFA接触的情况下，Krytox型与PFA最相容。
从抑制在定影构件的使用期间表面的磨耗的观点，表面层13的厚度为3.0μm以上，更优选5.0μm以上，并且特别优选10μm以上。此外，从抑制定影构件沿厚度方向的导热性的劣化的观点，表面层13的厚度为50μm以下，并且特别优选40μm以下。
2.热定影装置
根据本发明的实施方案的热定影装置包括加热用旋转体和配置为与加热用旋转体形成定影辊隙部的加压用旋转体。加热用旋转体和加压用旋转体的组合的实例可以包括加热辊和配置为面向加热辊的弹性加压辊、以及加热膜和与加热膜接触配置的弹性加压辊。加热用旋转体和加压用旋转体的组合的其它实例可以包括加热带和为与加热带接触配置的弹性加压辊、以及加热带和为与加热带接触配置的弹性加压带。
图4为包括加热用定影带11和弹性加压辊19的热定影装置沿与热定影装置的长度方向正交的方向的截面图。
定影带11为根据本发明的实施方案的定影带。将定影带11宽松地外嵌至带引导构件16。将加压用刚性柱18***至带引导构件16的内侧中。带引导构件16例如由具有耐热性和绝热性的树脂形成。
在带引导构件16与定影带11的内表面接触的位置处设置作为热源的陶瓷加热器17。将陶瓷加热器17嵌入沿着带引导构件16的长度方向形成的槽部以固定。通过未示出的单元使陶瓷加热器17通电来发热。
弹性加压辊19设置有例如在不锈钢制芯轴19a的圆周面上形成的包含固化硅橡胶的弹性层19b。此外，在弹性层19b的圆周面上设置包含氟树脂的表面层19c。表面层19c的厚度为例如50μm。
通过分别压缩加压用刚性柱18的两端部与设备底架侧的弹簧接收构件(未示出)之间的加压弹簧(未示出)，将按压力施加至加压用刚性柱18。通过这样做，配置在带引导构件16的下表面上的陶瓷加热器17的下表面与弹性加压辊19的上表面经由夹持在其间的定影带11彼此压接以形成预定的定影辊隙部N。即，将陶瓷加热器17的下表面与定影带11的内周面接触配置。
将其上由未定影调色剂G形成图像的要加热的记录介质P以输送速度V在定影辊隙部N夹持和输送。因此，将调色剂图像加热并且加压。结果，将调色剂图像熔融并且混色、然后冷却，由此将调色剂图像定影至记录介质P。
3.图像形成设备
图像形成设备的实例包括使用电子照相法的多功能机、复印机、传真机和打印机。这里，将参考彩色激光打印机的实例示意性地描述图像形成设备的全体构成。
图5为根据本发明的实施方案的激光打印机40的示意性截面图。图5中示出的激光打印机40包括具有对于例如黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色中的每一者以恒定速度旋转的电子照相感光鼓39(下文中，称为“感光鼓39”)的图像形成部。此外，激光打印机包括保持在图像形成部显影并且多次转印的彩色图像并且将彩色图像进一步转印至从进给部进给的记录介质P上的中间转印体38。
如图5中所示，通过驱动单元(未示出)使感光鼓39(39Y、39M、39C或39K)沿逆时针方向旋转驱动。
在感光鼓39的周围，沿感光鼓39的旋转方向依次配置：使感光鼓39的表面均匀地带电的充电装置21(21Y、21M、21C或21K)、基于图像数据照射激光束从而在感光鼓39上形成静电潜像的扫描器单元22(22Y、22M、22C或22K)、使调色剂附着至静电潜像从而使静电潜像显影为调色剂图像的显影单元23(23Y、23M、23C或23K)、将形成在感光鼓39上的调色剂图像在一次转印部T1转印至中间转印体38上的一次转印辊24(24Y、24M、24C或24K)、和具有用于将残留在转印后的感光鼓39的表面上的转印残留调色剂除去的清洁刮板的清洁单元25(25Y、25M、25C或25K)。
在形成图像时，使通过辊26、27和28而张紧的带状的中间转印体38旋转，并且使形成在各感光鼓39上的各色调色剂图像同时重叠并且一次转印至中间转印体38上以形成彩色图像。
与向中间转印体38上的一次转印同步地，通过输送单元将记录介质P输送至二次转印部T2。输送单元包括容纳多张记录介质P的进给盒29、进给辊30、分离垫31和定位辊对32。在形成图像时，根据图像形成操作来旋转地驱动进给辊30，将进给盒29内的记录介质P一张一张地分离，并且，通过定位辊对32与图像形成操作同步地将记录介质P输送至二次转印部T2。
在二次转印部T2中，配置可移动的二次转印辊33。二次转印辊33可沿近似垂直的方向移动。在转印图像时，将二次转印辊33经由介于二次转印辊33和中间转印体38之间的记录介质P以预定的压力压向中间转印体38。此时，同时将偏压施加至二次转印辊33，并且由此将形成在中间转印体38上的调色剂图像转印至记录介质P上。
将中间转印体38和二次转印辊33独立地驱动，以使介于这二者之间的记录介质P以预定的输送速度V朝向图5中示出的左箭头方向输送，并且通过输送带34进一步输送至定影部35以用于下一步骤。在定影部35中，施加热和压力，并且由此将转印的调色剂图像定影至记录介质P。通过排出辊对36将记录介质P排出至设备的上表面的排出托盘37上。
因此，将图4中示出的根据本实施方案的定影装置应用于图5中示出的电子照相图像形成设备的定影部35和二次转印辊33，使得可以获得能够提供在图像的均匀性方面优异的高品质图像的图像形成设备。
实施例
下文中，将参考实施例具体描述本发明。应当注意的是，本发明不限于以下实施例。
在本实施例中，通过使用以下氟树脂和氟油来生产定影构件。
(氟树脂)
PFA-1：“959HP-Plus”(商品名，由Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co.,Ltd.制造)
PFA-2：“451HP-J”(商品名，由Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co.,Ltd.制造)
PFA-3：“950HP-Plus”(商品名，由Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co.,Ltd.制造)
PFA-4：“P66P”(商品名：AGC Inc.)
PFA-5：“AW-5000L”(商品名，由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造)
(氟油)
PFPE-1：“Krytox GPL107”(商品名，由Chemours Company制造)
PFPE-2：“Krytox GPL106”(商品名，由Chemours Company制造)
PFPE-3：“Demnum S200”(商品名，由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造)
PFPE-4：“Krytox 143AD”(商品名，由Chemours Company制造)
PFPE-5：“Krytox VPF16256”(商品名，由Chemours Company制造)
PFPE-6：“Krytox XHT-1000”(商品名，由Chemours Company制造)
PFPE-7：“Fomblin M60”(商品名，由Solvay S.A.制造)
(实施例1)
(预定影带的生产)
制作内径为30mm、宽度为400mm且厚度为40μm的电铸的镍制成的环形带形状的基层作为基层。作为底漆，将加成固化型硅橡胶粘接剂(商品名：SE1819CV，将“A液”和“B液”等量彼此混合，由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造)大致均匀地涂布至基层的外周面以使厚度为约20μm。
接下来，对于表面层，用内表面进行亲水处理的氟树脂管(PFA-1，厚度为20μm，熔点为296℃)来覆盖基层，从氟树脂管的上部均匀地挤压带的表面，并且由此将过剩的加成固化型硅橡胶粘接剂从基层与氟树脂管之间的空间挤出。
然后，将圆周面覆盖有氟树脂管的基层放入其中将温度设定为200℃的电炉中，将基层加热1小时以使加成固化型硅橡胶粘接剂固化，并且将氟树脂管经由底漆层(加成固化型硅橡胶粘接剂的固化物)固定至基层的外周面，所述底漆层介于氟树脂管和基层之间。最后，将两端切断以获得宽度为343mm的预定影带。
(氟油的接触浸渍)
将全氟聚醚(PFPE-1)放入硼硅酸盐玻璃制刻度量筒中。将覆盖有绝热材料的电热丝围绕整个刻度量筒来卷绕并且加热以使PFPE的温度为285℃。将所生产的预定影带安装至浸渍装置，并且将整个定影带浸入加热的PFPE中。在5分钟之后，将预定影带取出。此后，将预定影带浸渍在其中放置有分开制备的氟系溶剂(商品名：Novec7300，由3M Company制造)的刻度量筒中，从而除去附着至定影带表面的过剩的PFPE。将氟系溶剂干燥以制作根据本实施例的定影带No.1。准备两组定影带No.1以用于后述评价。
此外，用SEM观察的定影带No.1的第一表面的照片在图1中示出。在没有观察到PFPE的聚集的情况下，表明PFA与PFPE相容。
<评价>
如下制备要用于评价1至评价3的三组测量样品。
(测量样品的制备)
将底漆层和表面层的层叠体(直径为10mm)从定影带No.1切出。接下来，通过将层叠体浸渍在底漆层中的溶解剂(商品名：e Solv 21RS，由Kaneko Chemical Co.,Ltd.制造)中来使底漆层中的硅橡胶溶解以从层叠体除去底漆层，由此制备包括表面层的整个厚度部分的测量样品。
(评价1：氟油附着量P11、P12和P21的测量)
清洁作为测量样品的面向基层的一侧的相对侧的第一表面。即，将浸渍有乙醇的无纺布放置在第一表面上，并且将20kPa的负荷施加至无纺布上，并且使无纺布在该位置往复10次。随后，将浸渍有甲苯的无纺布放置在该表面上，并且将20kPa的负荷施加至无纺布上，并且使无纺布在该位置往复10次。
接下来，将石英晶体振荡器放置在粘性试验机(商品名：TAC-1000，由RHESCA CO.,LTD.制造)的平台部上。同时，将测量样品安装至粘性试验机的探针部以使第一表面面向石英晶体振荡器。接下来，使探针接***台并且将石英晶体振荡器压在测量样品的第一表面上。加压条件如下。
·压力：0.4MPa
·加压时间：50毫秒
·压入量恒定模式
·加压和提起速度：1.0mm/sec
·探针设定温度：180℃
作为石英晶体振荡器，使用基本频率在6MHz附近的“6A202PN”(商品名，由PiezoParts Co.,Ltd.制造)。对于附着前后的频率特性测量，加压前后的串联谐振频率Fs和表示振动能量的损失的频率Fw的变化通过使用QCM-D分子间相互作用分析***(BiolinScientific AB)来测量。通过式(a)来计算石英晶体振荡器的每单位面积(1cm2)的氟油的附着量P11。
在完成加压处理之后即刻，从探针取下测量样品并且以与上述相同的方式来清洁第一表面。接下来，将测量样品置于温度为180℃的环境中120sec，再次将测量样品安装至探针，并且将测量样品在与上述相同的加压条件下压在石英晶体振荡器上。然后，测量串联谐振频率Fs和表示振动能量的损失的频率Fw的变化，从而通过式(a)来计算石英晶体振荡器的每单位面积(1cm2)的氟油的附着量P12。
(评价2：表面层中的氟油含量)
清洁另一个测量样品的第一表面和第二表面。接下来，在测量样品中，使用热重分析设备(TGA)在以下条件下进行测量以评价相对于表面层的氟油的含量比(质量％)。
设备：TGA851(由METTLER TOLEDO制造)；
气氛：空气中；和
温度：425℃。
在通过热重分析获得的测量时间-重量减少率曲线中，由其中斜率恒定并且仅PFA减少的区域(具体地，测量时间为3000sec以上)来求出线性最小二乘近似式。将线性最小二乘近似式的截距规定为PFA量(质量％)，并且计算PFPE含量(质量％)＝100-PFA量。
(评价3：表面层的第一表面侧和第二表面侧上的PFPE量的相对比)
此外，清洁另外的测量样品的第一表面和第二表面。接下来，在测量样品中，通过使用红外光谱仪(商品名：Frontier MIRNIR，由PerkinElmer Co.,Ltd.制造)，通过ATR法来测量第一表面侧和第二表面侧上的PFPE量来计算PFPE量的相对比(下文中，称为“PFPE相对量比”)。
具体地，由通过红外分光分析获得的各曲线，通过将仅在PFPE中出现的峰(Krytox型：986cm-1、Demnum型：1010cm-1、Fomblin型：1052cm-1)的高度除以仅在PFA中出现的峰(1146cm-1)的高度来计算峰值比。接下来，通过将由第二表面侧的测量结果算出的峰值比除以由第一表面侧的测量结果算出的峰值比来计算PFPE相对量比。
(评价4：调色剂污损的有无的评价)
将定影带No.1安装在其中调整了纸的分离爪的角度的电子照相图像形成设备(商品名：image RUNNER-ADVANCE C5051；由Canon Inc.制造)上。
然后，进行在A4尺寸的纸(由International Paper Company制造，基重为75g/m2)上形成10cm×10cm的青色实心图像的图像形成过程。定影温度为180℃并且将纸的输送速度设定为300mm/sec。
然后，在当其上形成有青色实心图像的纸张数达到1张、100张和100,000张的各时间点，通过使一张A4尺寸的普通薄纸(商品名：CS-520，基重为52g/m2，由Canon Inc.制造)通过来形成10cm×10cm的青色实心图像。目视观察和用显微镜观察形成在普通薄纸上的实心图像，并且基于以下标准来评价。
(评价标准)
等级A：没有调色剂污损和调色剂缺失二者。
等级B：确认到微量的调色剂污损和调色剂缺失。
等级C：确认到调色剂污损和调色剂缺失二者。
等级D：普通薄纸粘贴至定影带。
(评价5：表面自由能的测量)
在评价4中，在普通薄纸上形成实心图像之前即刻的定影带No.1的外表面的表面自由能通过非专利文献1中记载的“Kitazaki-Hata方法”来计算。具体地，在定影带No.1的外表面中，测量与水、正十六烷和二碘甲烷的接触角(测量环境：温度为23℃，相对湿度为55％)。
接下来，根据非专利文献1的第131页的“2.Forks式的展开”至“3.高分子固体的表面张力及其组分”的记载，通过使用各接触角的测量结果由“展开的Fowkes式”来获得表面自由能。
对于接触角的测量，使用接触角计(商品名：DM-501，由Kyowa Interface Science制造)。对于表面自由能分析，使用分析软件(商品名：FAMAS，由Kyowa Interface Science制造)。
(实施例2至18)
除了如表1中所示改变用于表面层的氟树脂种类、氟油种类和接触时的氟油温度以外，以与实施例1中相同的方式来制作根据各实施例的定影带No.2～18。
(实施例19)
除了在实施例1中将定影构件与氟油的接触时间设定为1分钟以外，以与实施例1中相同的方式来制作定影带No.19，以用于评价1至评价5。
(实施例20)
除了在实施例1中将通过在氟系溶剂(商品名：Novec7300，由3M Company制造)中稀释PFPE而获得的溶液以喷涂方式涂布至定影构件的表面、并且将定影构件放入干燥炉中并且在285℃下加热5分钟以外，以与实施例1中相同的方式来制作定影带No.20。
(比较例1)
通过实施例1中记载的方法来制作预定影带，并且将其用作根据本比较例的定影带No.C-1。
(比较例2)
将萘基钠(商品名：TETRA-ETCH，由Junkosha Inc.制造)涂布至定影带No.C-1的外表面，并且将外表面化学亲水化。
接下来，将具有用烷氧基硅烷改性的分子末端的PFPE(商品名：OPTOOL DSX，由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造)溶解在氟系溶剂(商品名：Novec7300，由3M Company制造)中，并且将该溶液涂布至亲水化的外表面。此后，将外表面在加热至120℃的干燥炉中烧制1小时，由此将PFPE化学固定。此后，用氟系溶剂来清洗化学固定有PFPE的外表面，由此制作根据本比较例的定影带No.C-2。
(比较例3)
除了将与预定影带的外表面接触的氟油的温度设定为210℃以外，以与实施例1中相同的方式来制作定影带No.C-3。
(比较例4)
通过实施例1中记载的方法来制作底漆处理的基层。用准分子UV来处理基层的表面。
接下来，准备两支喷枪。一支喷枪填充有PFA颗粒的水系分散涂料(商品名：AW-5000L，由DAIKIN INDUSTRIES,LTD.制造，熔点为300℃)。另一支喷枪填充有通过将PFPE-1溶解在氟系溶剂(商品名：Novec7300，由3M Company制造)中而获得的溶液。然后，通过使用这些喷枪将PFA的水系分散涂料和PFPE涂布至基层的表面，由此形成包含PFA颗粒和PFPE并且厚度为20μm的涂膜。此时，调整喷枪的涂布量以使涂膜中的PFPE-1的含量为2.0质量％。
接下来，将涂膜在350℃的温度下加热15分钟以使涂膜中的PFA颗粒熔融并且由此形成表面层，由此制作根据比较例4的定影带No.C-4。定影带No.C-4的表面层的第一表面侧的SEM图像在图2中示出。从图2中，可以观察到PFPE的聚集，并且可以理解PFA与PFPE不相容。
将定影带No.2～20和定影带No.C-1～C-4用于评价1至评价5。定影带No.1～20和定影带No.C-1～C-4的评价结果在表2和表3中示出。
Figure GDA0002691867050000251
将在实施例1至20和比较例1至4中制作的定影构件用于评价1和评价2的结果在表3中示出。
[表3]
Figure GDA0002691867050000261
由表3发现，在根据本实施方案的定影构件中，即使在长期使用之后也维持优异的调色剂脱模性，结果，形成高品质电子照相图像。
本发明不限于以上实施方案，并且在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种改变和变形。因此，为了公开本发明的范围，附加所附权利要求。
本申请基于2018年3月22日提交的日本专利申请No.2018-055190、2018年3月22日提交的日本专利申请No.2018-055191、2019年2月20日提交的日本专利申请No.2019-028560、2019年2月20日提交的日本专利申请No.2019-028564、和2019年2月25日提交的日本专利申请No.2019-031702要求优先权，并且这些申请的全部内容通过参考引入本文。
附图标记说明
11 定影带
12 基层
13 表面层

Claims (14)

1.一种电子照相用定影构件，其包括：
基层；和直接地或者经由底漆层设置在所述基层的外表面上的表面层，所述底漆层介于所述基层与所述表面层之间，
其特征在于，所述表面层由单一的层构成，
所述表面层包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油，并且
所述定影构件满足要求(i)和要求(ii)：
(i)对于取自所述定影构件并且包括所述表面层的整个厚度部分的测量样品，当进行包括清洁作为面向所述基层的一侧的相对侧的第一表面的预定位置和将石英晶体微量天平QCM传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理时，附着在所述检测面的1cm2单位面积中的、包含所述具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量P11为1.0×102ng以上且1.0×104ng以下；和
(ii)对于进行了所述要求(i)中规定的处理的所述测量样品，当进行包括在清洁所述位置之后将所述测量样品置于温度为180℃的环境中120sec、然后将所述石英晶体微量天平QCM传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在所述位置上50毫秒的处理时，附着在所述检测面的1cm2单位面积中的、包含所述具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量P12为0.5×P11以上且1.2×P11以下。
2.一种电子照相用定影构件，其包括：
基层；和直接地或者经由底漆层设置在所述基层的外表面上的表面层，所述底漆层介于所述基层与所述表面层之间，
其特征在于，所述表面层由单一的层构成，
所述表面层包含氟树脂和具有全氟聚醚结构的氟油，
对于取自所述定影构件并且包括所述表面层的整个厚度部分的测量样品，当将石英晶体微量天平QCM传感器的检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在作为面向所述基层的一侧的相对侧的第一表面上50毫秒，将附着在所述检测面的1cm2单位面积中的、包含所述具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量规定为P11时，并且
当将所述石英晶体微量天平QCM传感器的所述检测面在0.4MPa的压力和180℃的温度下压在作为面向所述测量样品的所述基层的一侧的第二表面上50毫秒，将附着在所述检测面的1cm2单位面积中的、包含所述具有全氟聚醚结构的氟油的附着物的质量规定为P21时，
P21>P11
其中P11和P21的单位为ng。
3.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中所述表面层中的所述具有全氟聚醚结构的氟油的含量为所述表面层的1.0质量％以上且25质量％以下。
4.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中P11为1.0×102ng以上且5.0×103ng以下。
5.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中所述氟树脂为四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物PFA。
6.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中所述表面层的厚度为5.0μm以上且50μm以下。
7.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中所述氟油为全氟聚醚。
8.根据权利要求7所述的定影构件，其中所述全氟聚醚具有由结构式(1)表示的化学结构：
Figure FDA0002691867040000021
在结构式(1)中，a、b、c、d、e和f各自独立地为0或正整数，1≤a+b+c+d+e+f≤600，并且a、b、c或d中的至少一者为正整数。
9.根据权利要求7所述的定影构件，其中所述全氟聚醚具有选自结构式(2)至(4)中的至少一种化学结构：
Figure FDA0002691867040000031
Figure FDA0002691867040000032
Figure FDA0002691867040000033
在结构式(2)至(4)中，m和n各自独立地表示1以上的整数。
10.根据权利要求9所述的定影构件，其中所述全氟聚醚具有式(2)的化学结构，P11为1.0×102ng以上且5.0×103ng以下，并且在所述表面层中的所述全氟聚醚的含量为所述表面层的1.0质量％以上且25质量％以下。
11.根据权利要求1或2所述的定影构件，其中所述定影构件为具有环形带形状的定影带。
12.一种定影装置，其特征在于，其包括：根据权利要求1至11中任一项所述的定影构件；和所述定影构件的加热单元。
13.根据权利要求12所述的定影装置，其中所述定影构件为具有环形带形状的定影带，并且所述加热单元为与所述定影带的内周面接触配置的加热器。
14.一种电子照相图像形成设备，其特征在于，其包括根据权利要求12或13所述的定影装置。
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