KR101045118B1 - 전자 사진용 정착 부재 및 그 제조 방법, 정착 장치, 및 전자 사진 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

토너 이형성이 우수하고, 또한 실리콘 고무 탄성층의 고무 탄성이 변화되기 어려운 전자 사진용 정착 부재의 제공. 기재, 경화 실리콘 고무층, 경화 실리콘 고무 접착층, 및 불소 수지층이 적층되어 있는 정착 부재로서, 상기 경화 실리콘 고무층의 외면으로부터 5㎛의 부분, 및 20㎛의 부분을 샘플링하여 구한 1020㎝^-1과 1260㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)를 각각 α(5), α(20)으로 했을 때에 α(5)와 α(20)의 관계가 1.03≤α(5)/α(20)≤1.30을 만족하고 있으며, 또한 α(20)이 0.8 이상 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 정착 부재.

실리콘 고무 탄성층, 불소 수지층, 적외선 흡수 강도비, 기재, 토너

Description

전자 사진용 정착 부재 및 그 제조 방법, 정착 장치, 및 전자 사진 화상 형성 장치{FIXING MEMBER FOR ELECTROPHOTOGRAPHY, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, FIXING DEVICE, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 전자 사진용 정착 부재의 제조 방법, 및 전자 사진용 정착 부재에 관한 것이다. 또한, 그것을 사용한 정착 장치 및 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 사진 방식에 사용되는 가열 정착 장치에서는 한 쌍의 가열된 롤러와 롤러, 필름과 롤러, 벨트와 롤러 등의 회전체가 압접되어 있다.

그리고, 미정착의 토너에 의한 화상을 유지한 피기록재가, 이 회전체간에 형성된 압접 부위에 도입되어 가열되고, 상기 토너를 용융시켜 피기록재에 당해 화상을 정착시킨다.

피기록재 상에 유지된 미정착 토너상이 접하는 회전체는 정착 부재라고 칭하고, 그 형태에 따라 정착 롤러, 정착 필름, 정착 벨트로 불린다.

이들 정착 부재는, 금속 또는 내열성 수지 등으로 형성된 기재 상에 내열성을 갖는 실리콘 고무층을 배치하고, 그 위에 실리콘 고무 접착제를 개재하여 불소 수지로 이루어지는 이형층을 피복한 것이 알려져 있다. 실리콘 고무층의 형성에 사용되는 실리콘 고무 조성물로서는, 가공성의 관점에서 부가 경화형 실리콘 고무가 자주 사용되고 있다.

또한, 실리콘 고무 접착제로서는 액상 또는 페이스트상의 자기 접착성을 갖는 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 사용한 것이 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 제2005-238765호 공보). 부가 경화형 실리콘 고무 접착제는, 실리콘 고무층과 불소 수지로 이루어지는 이형층을 잘 접착시키기 때문이다.

상기한 구성을 갖는 정착 부재는 실리콘 고무층의 우수한 탄성 변형을 이용하여 토너상을 과도하게 변형시키지 않고 감싸서 용융시킬 수 있다. 그 때문에, 이미지 어긋남, 번짐을 방지하여 혼색성을 좋게 한다고 하는 효과가 있다. 또한, 피가열체인 종이 섬유의 요철에 추종하여 토너의 용융 불균일이 발생하는 것을 방지하는 등의 효과가 있다.

그러나, 부가 경화형 실리콘 고무를 사용하여 형성한 경화(cured) 실리콘 고무층의 표면에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 사용하여 이형층이 되는 불소 수지층을 부착한 경우, 이하와 같은 과제가 있었다. 즉, 경화 실리콘 고무층 중의 실리콘 고무 접착제의 성분이 침투하여 경화 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기가, 당해 접착제 중의 활성 수소와 반응하여 경화 실리콘 고무층의 경도 상승을 초래할 경우가 있었다.

그 결과, 정착 부재의 표면 경도가 상승하여 상기한 실리콘 고무층의 탄성 변형이 초래하는 상술한 유리한 효과가 감쇄되어 버리는 경우가 있다.

일본 특허 출원 공개 제2006-30801호 공보는, 이러한 과제의 해결을 목적으 로 하여 실리콘 고무층의 가교 후에 있어서의 당해 실리콘 고무층 중에 잔존하는 불포화 지방족기의 양을 억제하는 것을 제안하고 있다. 이와 같은 구성의 채용에 의해, 실리콘 고무층 중에서의 불포화 지방족기와 접착제 중의 활성 수소의 반응이 억제된다. 그 결과, 부가 경화형 실리콘 접착제의 사용에 수반하는 실리콘 고무층의 경도 상승을 유효하게 억제할 수 있다.

그런데, 고무 중의 불포화 지방족기는, 고무의 노화를 완화하는 데 있어서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 즉, 고무가 갖는 가교 구조는 시간이 지남에 따라 절단되어, 고무 탄성이 서서히 저하되어 간다. 이것은, 고무의 노화 현상으로서 알려져 있다. 그리고, 고무 중에 불포화 지방족기가 존재하는 경우, 당해 불포화 지방족기가 반응하여 가교 구조가 재구축되기 때문에 고무 탄성이 열화되기 어려운 것이 알려져 있다. 이것으로부터, 고무 중에 불포화 지방족기를 존재시켜 두는 것은, 기술적으로 매우 중요한 의의가 있다.

따라서, 상기 일본 특허 출원 공개 제2006-30801호 공보에 관한 구성은, 접착제의 사용에 의한 경도 변화에 대해서는 유효한 대책이 될 수는 있으나, 실리콘 고무층의 노화에 대해서는 불리한 구성이다.

특히, 정착 부재는 열전도성 향상을 위해 실리콘 고무층에는 열전도성 필러가 상당량, 예를 들어 40체적% 이상 첨가되는 경우가 있다. 이 경우, 실리콘 고무층 중의 실리콘 고무층의 탄성의 발현 주체인 고무 성분의 양은 상대적으로 적어진다. 따라서, 고무 성분에 노화가 발생했을 때의, 실리콘 고무층의 탄성의 저하는 보다 한층 현저한 것이 될 수 있다.

따라서, 본 발명자들은 부가 경화형 실리콘 접착제를 사용하여 실리콘 고무층 상에 불소 수지층을 접착하여 이루어지는 구성을 갖는 정착 부재에 있어서, 실리콘 고무층 중에 노화를 완화시킬 수 있을 정도의 불포화 지방족기를 존재시키는 것에 대하여 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 본 발명자들은 부가 경화형 실리콘 접착제의 사용과, 실리콘 고무층 중에 불포화 지방족기를 존재시키는 것을 양립할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

본 발명의 목적은, 실리콘 고무층 상에 부가 경화형 실리콘 접착제를 사용하여 불소 수지층을 고정하여 이루어지는 정착 부재에 있어서, 고무 탄성을 보다 안정적으로 유지할 수 있는 정착 부재, 및 그 제조 방법을 제공하는 점에 있다.

또 본 발명의 다른 목적은, 고품위의 전자 사진 화상을 안정적으로 부여하는 정착 부재 및 전자 사진 화상 형성 장치를 제공하는 점에 있다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 다양한 검토를 거듭했다.

구체적으로는, 기재 상의 부가 경화형의 실리콘 고무와 필러를 포함하는 실리콘 고무 조성물의 도포막을, 탄성이 유지될 정도로 경화시켜 실리콘 고무층으로 한 후, 당해 실리콘 고무층 표면에 자외선을 조사했다.

그 후에, 자외선을 조사한 실리콘 고무층 표면에 직접, 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 도포하고, 불소 수지 튜브를 부착했다. 그 결과, 예상에 반하여 당해 접착제에 기인하는 실리콘 고무층의 경도 상승이 거의 확인되지 않았다. 본 발명은 이러한 신규한 발견에 기초하여 이루어진 것이다.

또한, 상기한 실험에 따른 실리콘 고무층은, 경화 후에 있어서도 탄성이 유지되도록 가교 성분(활성 수소를 갖는 오르가노폴리실록산)의 양을 상대적으로 적게 배합하고, 그로 인해 불포화 지방족기를 풍부하게 포함하고 있다. 그럼에도 불구하고, 그 표면으로의 자외선 조사에 의해 부가 경화형 실리콘 고무 접착제에 기인하는 당해 실리콘 고무층의 경도 상승이 억제되는 이유는 아직 충분히 해명되어 있지 않다. 그러나, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.

즉, 자외선 조사에 의해, 실리콘 고무층의 최표면에 있어서는 실리콘 고무의 가교도가 향상되어 매우 치밀한 구조가 구성된다. 그 결과, 접착제 성분(특히, 활성 수소를 갖는 오르가노폴리실록산)의 실리콘 고무층으로의 침투가 억제된다고 생각된다. 한편, 실리콘 고무층 내부는 실리콘 고무층의 탄성이 유지될 정도로 가교 밀도가 낮은 상태가 유지되고 있다고 생각된다. 그 결과, 상기한 효과가 발휘되는 것으로 생각된다.

본 발명에 따른 전자 사진용 정착 부재는, 기재, 경화(cured) 실리콘 고무층, 경화 실리콘 고무 접착층, 및 불소 수지층이 적층되어 있는 정착 부재로서, 상기 경화 실리콘 고무층의 외면으로부터 5㎛의 부분을 샘플링하여 구한 1020㎝^-1과 1260㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)를 α(5), 동일하게 외면으로부터 20㎛의 부분을 샘플링하여 구한 1020㎝^-1/1260㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도비를 α(20)으로 했을 때에, α(5)와 α(20)의 관계가,

1.03≤α(5)/α(20)≤1.30

을 만족하고 있으며, 또한 α(20)가 0.8 이상 1.2 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자 사진용 정착 부재는, 기재, 경화(cured) 실리콘 고무층, 경화 실리콘 고무 접착층 및 불소 수지층이 적층되어 있는 전자 사진용 정착 부재에 있어서, 상기 경화 실리콘 고무층을 구성하고 있는 경화(cured) 고무를 메틸하이드로젠 실리콘 오일에 24시간 침지하여 경화시켰을 때의 경도의 상승률이 2.5 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자 사진용 정착 부재는, 기재, 필러를 40체적％ 이상 60체적％ 이하의 범위에서 포함하는 경화 실리콘 고무층, 경화 실리콘 고무 접착층 및 불소 수지층이 이 순서로 적층되어 있는 정착 부재로서, 상기 경화 실리콘 고무층은 100㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께를 갖고, 또한 표면의 타입 C 마이크로 경도가 60도 이상, 90도 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정착 장치는, 상기한 전자 사진용 정착 부재와, 상기 전자 사진용 정착 부재의 가열 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전자 사진 화상 형성 장치는, 상기한 정착 장치와, 상기 정착 장치로의 전사 매체의 반송 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자 사진용 정착 부재의 제조 방법은,

(1) 기재 상에 부가 경화형 실리콘 고무층을 형성하는 공정,

(2) 상기 부가 경화형 실리콘 고무층을 경화시켜 경화(cured) 실리콘 고무층을 형성하는 공정,

(3) 상기 경화 실리콘 고무층의 표면에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 개재하여 불소 수지층을 적층하는 공정, 및

(4) 상기 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 경화시키는 공정을 갖는 전자 사진용 정착 부재의 제조 방법에 있어서,

상기 공정(3)에 앞서, 상기 경화 실리콘 고무층 표면에 자외선을 조사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자 사진용 정착 부재에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 실리콘 고무층 상에 부가 경화형 실리콘 접착제로 불소 수지층을 고정한 구성의 전자 사진용 정착 부재에 있어서, 실리콘 고무층 중에 불포화 지방족기를 많이 존재시킬 수 있다. 그 때문에, 실리콘 고무층의 노화에 의한 탄성의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 불소 수지층은, 실리콘 고무층 상에 부가 경화형 접착제에 의해 견고하게 접착되기 때문에 양호한 토너 이형성을 장기에 걸쳐 확보할 수 있다.

또한, 불포화 지방족기를 포함하고 있는 실리콘 고무층의, 부가 경화형 실리콘 고무 접착제의 사용에 기인하는 경도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 표면의 경도가 낮은 전자 사진용 정착 부재를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고품위의 전자 사진 화상을 안정적으로 형성할 수 있는 정착 장치 및 전자 사진 화상 형성 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정착 부재의 제조 방법의 개략 설명도이다.

도 2는 본 발명에 따른 정착 부재의 제조 공정에 있어서의, 자외선 조사 공정의 설명도이다.

도 3은 자외선 조사량의 측정 방법의 설명도이다.

도 4는 본 발명에 따른 정착 부재의 개략 설명도이다.

도 5는 본 발명에 따른 정착 장치의 개략 구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 전자 사진 화상 형성 장치의 개략 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 정착 부재의 부분의 개략 단면도이다.

(1) 정착 부재의 구성 개략;

본 발명의 상세를 도면을 사용하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 전자 사진용 정착 벨트의 일 형태를 도시한 개략도이다. 도 7은 그 개략 단면도이다.

도 4 및 도 7에 있어서, 참조 부호 6은 기재, 참조 부호 7은 기재(6)의 주위면을 피복하고 있는 경화된(cured) 실리콘 고무층, 참조 부호 12는 불소 수지 튜브이다. 불소 수지 튜브(12)는 실리콘 고무층(7)의 주위면에 경화(cured) 실리콘 고무 접착층(11)에 의해 고정되어 있다.

(2) 기재;

기재(6)로서는, 예를 들어 알루미늄, 철, 스테인리스, 니켈 등의 금속이나 합금, 폴리이미드 등의 내열성 수지가 사용된다.

정착 부재가 롤러 형상일 경우, 기재(6)에는 심봉이 사용된다. 심봉의 재질로서는, 예를 들어 알루미늄, 철, 스테인리스 등의 금속이나 합금을 들 수 있다.

정착 부재가, 벨트 형상을 갖는 경우에는 기재(6)로서는, 예를 들어 전기 주조 니켈 벨트나 폴리이미드 등으로 이루어지는 내열 수지 벨트 등을 들 수 있다.

(3) 실리콘 고무층, 그 제조 방법;

실리콘 고무층(7)은, 정착 부재가 정착 시에 토너를 변형시키지 않는 탄성을 가지게 하는 탄성층으로서 기능한다.

이러한 기능을 발현시키는 데 있어서, 실리콘 고무층(7)은 부가 경화형 실리콘 고무를 경화시킨 것으로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 필러의 종류나 첨가량에 따라, 그 가교도를 조정함으로써 탄성을 조정할 수 있기 때문이다.

(3-1) 부가 경화형 실리콘 고무;

일반적으로, 부가 경화형 실리콘 고무는 불포화 지방족기를 갖는 오르가노폴리실록산과, 규소에 결합한 활성 수소를 갖는 오르가노폴리실록산, 및 가교 촉매로서 백금 화합물이 포함되어 있다.

불포화 지방족기를 갖는 오르가노폴리실록산의 예는 이하의 것을 포함한다.

·분자 양 말단부가 R¹ ₂R²SiO_1/2로 표시되고, 중간 단위가 R¹ ₂SiO 및 R¹R²SiO로 표시되는 직쇄상 오르가노폴리실록산;

·중간 단위에 R¹SiO_3/2 내지 SiO_4/2이 포함되는 분지상 폴리오르가노실록산.

여기서 R¹은 규소 원자에 결합한, 지방족 불포화기를 포함하지 않는 1가의 비치환 또는 치환 탄화 수소기를 의미한다. 구체예는, 이하의 것을 포함한다.

·알킬기(예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등);

·아릴기(페닐기 등);

·치환 탄화수소기(예를 들어, 클로로메틸, 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-시아노프로필, 3-메톡시프로필 등).

특히, 합성이나 취급이 용이하며, 우수한 내열성이 얻어지기 때문에, R¹의 50％ 이상이 메틸기인 것이 바람직하며, 모든 R¹이 메틸기인 것이 특히 바람직하다.

또한, R²은 규소 원자에 결합한 불포화 지방족기를 나타내고 있으며, 비닐, 아릴, 3-부테닐, 4-펜테닐, 5-헥세닐이 예시되고, 합성이나 취급이 용이하고, 가교 반응도 용이하게 행해지기 때문에 비닐이 바람직하다.

또한, 규소에 결합한 활성 수소를 갖는 오르가노폴리실록산은 백금 화합물의 촉매 작용에 의해, 불포화 지방족기를 갖는 오르가노폴리실록산 성분의 알케닐기와의 반응에 의해 가교 구조를 형성시키는 가교제이다.

규소 원자에 결합한 수소 원자의 수는, 1 분자 중에 평균 3개를 넘는 수이다.

규소 원자에 결합한 유기기로서는, 불포화 지방족기를 갖는 오르가노폴리실록산 성분의 R¹과 동일 범위인 비치환 또는 치환의 1가의 탄화수소기가 예시된다. 특히, 합성 및 취급이 용이하기 때문에 메틸기가 바람직하다.

규소에 결합한 활성 수소를 갖는 오르가노폴리실록산의 분자량은 특별히 한정되지 않는다.

또한, 당해 오르가노폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도는, 바람직하게는 10㎟/s 이상 100,000㎟/s 이하, 더 바람직하게는 15㎟/s 이상 1,000㎟/s 이하의 범위이다. 당해 오르가노폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도가 상기 범위 내에 있는 경우가 바람직한 것은, 보존 중에 휘발되어 원하는 가교도나 성형품의 물성이 얻어지지 않는 일이 없으며, 또한 합성이나 취급이 용이하여 계에 용이하게 균일하게 분산시킬 수 있기 때문이다.

실록산 골격은, 직쇄상, 분지상, 환상 중 어느 것이든 지장이 없으며, 이들 혼합물을 사용해도 된다. 특히 합성이 용이하기 때문에, 직쇄상의 것이 바람직하다. Si-H 결합은, 분자 중의 어느 실록산 단위로 존재해도 되나, 적어도 그 일부가 R¹ ₂HSiO_1/2 단위와 같은 분자 말단의 실록산 단위로 존재하는 것이 바람직하다.

부가 경화형 실리콘 고무로서는, 불포화 지방족기의 양이, 규소 원자 1몰에 대하여 0.1몰％ 이상, 2.0몰％ 이하인 것이 바람직하다. 특히, 0.2몰％ 이상, 1.0몰％ 이하이다.

또한, 불포화 지방족기에 대한 활성 수소의 수의 비율이 0.3 이상 0.8 이하로 되는 비율로 배합되어 있는 것이 바람직하다. 불포화 지방족기에 대한 활성 수소의 수의 비율은 수소 핵자기 공명 분석[예를 들어, ¹H-NMR(상품명:AL400형FT-NMR; 일본 전자 주식회사 제품]을 사용한 측정에 의해 정량·산출할 수 있다. 불포화 지방족기에 대한 활성 수소의 수의 비율을 상기 수치 범위 내로 함으로써, 경화 후의 실리콘 고무층의 경도를 안정된 것으로 할 수 있고, 또한 경도의 과도한 상승을 억제할 수 있다.

(3-2) 필러에 대하여 ;

실리콘 고무층(7)은, 정착 부재에 열전도성의 향상, 보강, 내열성의 향상 등 때문에 필러를 함유(포함)하고 있어도 된다.

(3-2-1) 재료;

특히, 열전도성을 향상시키는 목적으로는 필러로서는 고열전도성인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 무기물, 특히, 금속, 금속 화합물 등을 들 수 있다.

고열전도성 필러의 구체예는, 이하의 예를 포함한다.

· 탄화규소(SiC);질화 규소(Si₃N₄):질화 붕소(BN);질화알루미늄(AlN);알루미나(Al₂O₃);산화아연(ZnO);산화마그네슘(MgO);실리카(SiO₂):구리(Cu);알루미늄(Al);은(Ag);철(Fe);니켈(Ni) 등.

이들은 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 고열전도성 필러의 평균 입경은 취급상, 및 분산성의 관점에서 1㎛ 이상 50㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 형상은 구상, 분쇄상, 침상, 판상, 휘스커상 등이 사용되나, 분산성의 관점에서 구상의 것이 바람직하다.

(3-2-2) 함유량;

상기 필러는 그 목적을 충분히 달성시키기 위해 실리콘 고무층(7) 중에 실리콘 고무층 기준으로 40체적％ 이상 60체적％ 이하의 범위에서 함유시키는 것이 바람직하다.

(3-3) 실리콘 고무층의 두께;

정착 부재의 표면 경도에의 기여 및 정착 시의 미정착 토너에의 열전도의 효율로부터, 실리콘 고무층의 두께의 바람직한 범위는 100㎛ 이상 500㎛ 이하, 특히, 200㎛ 이상 400㎛ 이하가 바람직하다.

(3-4) 실리콘 고무층의 제법;

도 1은 기재(6) 상에 실리콘 고무층(7)을 형성하는 공정의 일례이며, 소위 링 코팅법을 사용하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

부가 경화형 실리콘 고무와 필러가 배합된 부가 경화형 실리콘 고무 조성물을 실린더 펌프(2)에 충전하고, 압송함으로써 도포액 공급 노즐(3)로부터 기재(6)의 주위면에 도포한다.

도포와 동시에 기재(6)를 도면 오른쪽 방향으로 일정 속도로 이동시킴으로써, 부가 경화형 실리콘 고무 조성물(5)의 도포막을 기재(6)의 주위면에 형성할 수 있다.

상기 도포막의 두께는, 도포액 공급 노즐(3)과 기재(6)의 클리어런스, 실리콘 고무 조성물(5)의 공급 속도, 기재(6)의 이동 속도 등에 의해 제어할 수 있다. 도 1에 있어서의 부호 4는 도공 헤드이다.

기재(6) 상에 형성된 부가 경화형 실리콘 고무층은 전기로 등의 가열 수단에 의해 일정 시간 가열하여 가교 반응을 진행시킴으로써 경화 실리콘 고무층(7)으로 할 수 있다.

(4) 자외선 조사 공정;

도 2는 정착 벨트의 경화 실리콘 고무층(7)에 자외선을 조사하는 공정의 일례의 모식도이다.

기재(6) 상에 경화 실리콘 고무층(7)이 형성된 상태에서, 삽입통(8)을 삽입·유지시켜, 자외선 램프(9)로부터 약 10㎜ 이격된 위치에서 거의 평행해지도록 세트한다.

도시하지 않은 수단을 사용하여 삽입통(8)을 일정 속도로 회전시킨 상태에서, 자외선 램프(9)에 일정 시간 전력을 투입하여, 경화시킨 실리콘 고무층 표면에 자외선을 조사시킨다. 자외선 중에서도, 특히 단파장의 자외선은 높은 에너지를 갖기 때문에 다양한 결합을 활성화하는 것이 알려져 있다. 여기에서는, 경화 실리콘 고무 표면에 대하여 조사한 경우의 현상에 대하여 설명한다.

정압 수은 자외선 램프를 사용했을 때에 발광하는 185㎚ 부근의 파장의 자외선은, 환경 중에 존재하는 공기 중의 산소 분자의 결합 에너지보다도 높은 에너지를 부여하여 활성 산소가 발생한다.

O₂+자외선(185㎚)→O+O(산소 분자의 분해)

활성 산소는 산소 분자와 재차 반응함으로써 환경 중에 오존 분자를 생성한다.

O+O₂→O₃(오존 분자의 생성)

이 오존 분자는 254㎚ 부근의 자외선을 흡수하여 다시 산소 분자와 활성 산소로 분해된다.

O₃+자외선(254㎚)→O₂+O(오존 분자의 분해)

이와 같이 오존 분자의 생성과 분해를 반복하는 과정에서 활성 산소가 자외선 조사 환경 중에 발생한다.

또한, 실리콘 고무층 표면에 고에너지의 자외선이 조사됨으로써 실리콘 고무층 표면의 디메틸실록산에 기인하는 Si-C 결합이 활성화되어 분해된다.

여기에 활성 산소가 반응함으로써 Si-0 결합이 새롭게 생성된다. 이 반응이 진행됨으로써 실리콘 고무 표면 부근에 있어서의 그물망 구조가 발달한다. 그물망 구조를 표면 부근에 발달시킴으로써, 다음 공정에서 사용되는 부가형 실리콘 고무 접착제의, 경화 실리콘 고무층 내부로의 침투를 저감시키는 것이 가능해진다.

이상의 이유로부터, 대기 중에서의 자외선 조사에 의한, 실리콘 고무층으로의 후술하는 부가 경화형 실리콘 고무 접착제의 침투 저감 효과를 얻기 위해서는 185㎚의 파장의 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 실리콘 고무층의 표면에 파장 185㎚의 자외선의 적산 광량이 300mJ/㎠ 이상 1000mJ/㎠ 이하로 되도록 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.

자외선의 조사량은, 도 3에 도시하는 방법으로 측정할 수 있다. 삽입통(8)에 자외선 광량계(10)[예를 들어, 자외선 적산 광량계(상품명:C8026/H8025-18510; 하마마쯔 포토닉스 주식회사 제품]의 표면과 자외선 램프(9)의 거리가 실리콘 고무층 표면과 동일 거리가 되도록 세트하여, 일정한 조사 시간, 자외선 광량을 측정한다. 이에 의해, 실리콘 고무층 표면 위치에 있어서의, 단위 면적당의 적산 광량을 산출할 수 있다.

(4-1) 경화 실리콘 고무층의 표면의 그물망 구조에 대하여;

또한, 경화 실리콘 고무층의 표면의 그물망 구조의 발달 정도에 대해서는, 이하의 방법으로 알 수 있다.

실리콘 고무에 적외 분광 광도계(FT-IR)를 사용하여 적외선을 조사하고, 원자간의 진동 에너지에 상당하는 적외선 흡수를 측정하면 Si-C 결합에 기인하는 흡수가 1260㎝^-1 부근에, Si-O 결합에 기인하는 흡수가 1020㎝^-1 부근에 확인된다.

실리콘 고무층의 외면으로부터 깊이 5㎛의 부분을, 크라이오법 등의 평행 절삭 수단을 사용하여 샘플링하여 얻어진 절편을 다이아몬드 셀로 압쇄시킨 상태에서, 현미-투과법으로 FT-IR 측정을 행한다. 예를 들어, FT-IR(상품명:JIR-5500형FT-IR;일본 전자 주식회사 제품) 등을 사용하여, 분해능 4㎝^-1, 적산 횟수 100회로 설정하여 측정을 행한다. 이때에 얻어진 1020㎝^-1와 1260㎝^-1에 있어서의 적외선 흡수 강도비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)를 α(5)로 하여 구한다. 또한, 실리콘 고무층 외면으로부터 깊이 20㎛의 부분에 대해서도, 마찬가지의 방법으로 FT-IR 측정을 행하여 적외선 흡수 강도비α(20)를 구한다.

이때, α(5)와 α(20)의 관계가, 하기식을 충족시키도록 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.

1.03 ≤ α(5)/α(20) ≤ 1.30

α(5)/α(20)가 상기 수치 범위 내에 있는 실리콘 고무층은 부가형 실리콘 고무 접착제의, 경화 실리콘 고무층 내부로의 침투를 충분히 억제할 수 있을 정도로 표면의 가교 구조가 치밀하게 발달되어 있기는 하나, 실리콘 고무층으로서는 과도한 경도 상승을 억제할 수 있다.

α(20)의 값은, 실리콘 고무층의 베이스 폴리머에 있어서의 Si-C 결합과 Si-O 결합의 비율에 따라 변화되어, Si-0 결합에 의한 분지 정도가 커지고, 또한 평균 분자량이 작아진 경우에 커진다. 반대로, Si-0 결합에 의한 분지 정도가 작고, 평균 분자량이 커진 경우에 작아진다.

실리콘 고무층의 형상의 자기 유지성 및 정착 부재의 탄성을 고려하면 α(20)의 값은 0.8 이상 1.2 이하인 것이 바람직하다.

따라서, 자외선 조사에 앞서 행하는 실리콘 고무 조성물의 경화는, 그것에 의해 얻어지는 실리콘 고무층의 α(20)가 상기 수치 범위 내가 되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

(4-2) 경화 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기의 존재의 정도에 대하여;

상기한 바와 같이, 경화 실리콘 고무층의 표면 처리에 의해 경화 실리콘 고무층 표면에 가해진 부가 경화형 실리콘 접착제의 성분의 경화 실리콘 고무층 내로의 침투가 저해된다. 그 결과, 경화 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기는 부가 경화형 실리콘 접착제의 성분과는 반응하는 일 없이 경화 실리콘 고무층 중에 존재하게 된다. 부가 경화형 실리콘 접착제를 사용한 접착 후의 경화 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기의 양을 직접적으로 정량하는 기술은 현 시점에서는 존재하지 않는다. 그러나, 이하의 방법에 의해 간접적으로는 정량 가능하다.

우선, 정착 부재로부터, 경화 실리콘 고무층으로부터 소정의 사이즈(예를 들어, 20㎜×20㎜)의 경화 고무의 박편의 복수매를 잘라내어 두께 2㎜로 되도록 적층한다. 그리고, 이 적층체에 대해 타입 C 마이크로 경도를 마이크로 고무 경도계(상품명:마이크로 고무 경도계 MD-1 capa 타입 C; 고분자 계기 주식회사 제품)를 사용하여 측정한다. 이때의 측정값을 H_μ0로 한다.

계속해서, 상기한 적층체를 구성하고 있었던 경화 고무의 박편 전부를 메틸하이드로젠 실리콘 오일(상품명:DOW CORNING TORAY SH1107FLUID;도레이 다우코닝 주식회사 제품) 속에 완전히 침지시킨다. 메틸하이드로젠 실리콘 오일을 온도 30℃로 유지하여 24시간, 가만히 놓아둔다. 이에 의해, 각 박편의 내부로까지 메틸하이드로젠 실리콘 오일을 침투시킨다. 계속해서, 모든 박편을 메틸하이드로젠 실리콘 오일로부터 취출하여 표면의 오일을 충분히 제거하고, 200℃의 오븐 내에서 4시간 가열 후, 실온으로까지 냉각한다. 이에 의해, 모든 박편에 대해 불포화 지방족기와 메틸하이드로젠 실리콘 오일의 부가 반응을 완료시킨다. 다음에 모든 박편을 적층하여, 얻어진 적층체의 마이크로 경도를 상기한 장치를 사용하여 측정한다. 이때의 마이크로 경도를 H_μ1로 한다. 그리고, 경도 상승률(=H_μ1/H_μ0)을 산출한다.

실리콘 고무층 중에 불포화 지방족기의 양이 많은 경우에는 시험편의 내부에 침투한 메틸하이드로젠 실리콘 오일에 의해 시험편 중에 새로운 가교점이 형성된다. 그 때문에, 열처리 후의 시험편은 대폭적인 경도 상승을 나타낸다. 즉, 경도 상승률은 비교적 큰 값을 나타낸다.

한편, 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기의 양이 적은 경우에는 시험편에 메틸하이드로젠 실리콘 오일을 침투시켜, 가열 처리를 실시해도 새로운 가교점이 형성되기 어렵다. 따라서, 열처리 후의 시험편의 경도 변화는 경미한 것이 된다. 즉, 경도 상승률은 비교적 작은 값을 나타나게 된다.

또한, 경도 상승률의 산출을 위한 실험에 대해서는, 시험편 중의 불포화 지방족기를 확실하게 반응시킬 수 있으면, 상기한 조건 등에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 있어서는, 상기한 경도 상승률로서는 2.5 이상, 특히, 3.0 이상이 바람직하다. 경도 상승률이 상기한 범위 내에 있는 경우가 바람직한 것은, 불포화 지방족기가 비교적 풍부하게 경화 실리콘 고무층에 존재하게 되기 때문에 노화에 의한 고무 탄성의 저하를 유효하게 억제할 수 있기 때문이다.

또한, 경화 실리콘 고무층의 가교 구조의 안정성면에서 경도 상승률은 5.0 이하, 특히, 4.5 이하가 바람직하다.

또한, 경도 상승률의 구체적인 제어는, 구체적으로는, 하기 a) 혹은 하기 a)와 b)의 조합에 의해 가능하다.

a) 경화 실리콘 고무층의 형성에 사용하는 부가 경화형 실리콘 고무 원액의 조성의 조정;

보다 구체적으로는, 부가 경화형 실리콘 고무 원액 중의 1분자 중에 비닐기를 2개 이상 갖는 비닐화 폴리디메틸실록산과, 1분자 중에 Si-H 결합을 2개 이상 갖는 하이드로젠오르가노폴리실록산의 혼합비의 조정.

b) 경화 실리콘 고무층 표면의 자외선 처리의 정도.

이에 의해, 경화 실리콘 고무층 표면에 도포하는 부가 경화형 실리콘 고무 접착제의 당해 경화 실리콘 고무층 중으로의 침투량을 변화시킬 수 있다. 즉, 경화 실리콘 고무층 중의 불포화 지방족기의 부가 경화형 실리콘 고무 접착제와의 반응량을 변화시킬 수 있다.

(5) 실리콘 고무층 상으로의 접착층을 통한 불소 수지층의 적층 공정;

(5-1) 경화(cured) 실리콘 고무 접착층;

경화(cured) 실리콘 고무층 상에 불소 수지 튜브를 고정시키는 경화 실리콘 고무 접착층(11)은, 자외선 조사를 행한 경화 실리콘 고무층(7)의 표면에 도포한 부가 경화형 실리콘 고무 접착제의 경화물로 되어 있다. 그리고, 부가 경화형 실리콘 고무 접착제는, 자기 접착 성분이 배합된 부가 경화형 실리콘 고무를 포함한다.

구체적으로는, 비닐기로 대표되는 불포화탄화수소기를 갖는 오르가노폴리실록산과, 하이드로젠오르가노폴리실록산 및 가교 촉매로서의 백금 화합물을 함유한다. 그리고, 부가 반응에 의해 경화된다. 이러한 접착제로서는, 공지의 것을 사용할 수 있다.

자기 접착 성분의 예는, 이하의 것을 포함한다.

·비닐기 등의 알케닐기, (메타)아크릴옥시기, 히드로시릴기(SiH기), 에폭시기, 알콕시시릴기, 카르보닐기, 및 페닐기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종, 바람직하게는 2종 이상의 관능기를 갖는 실란,

·규소 원자수가 2개 이상 30개 이하, 바람직하게는 4개 이상 20개 이하의, 환상 또는 직쇄상의 실록산 등의 유기 규소 화합물,

·1가 이상 4가 이하, 바람직하게는 2가 이상 4가 이하의 페닐렌 구조 등의 방향환을 1분자 중에 1개 이상 4개 이하, 바람직하게는 1개 이상 2개 이하 함유하고, 또한 히드로시릴화 부가 반응에 기여할 수 있는 관능기[예를 들어, 알케닐기, (메타)아크릴옥시기]를 1분자 중에 적어도 1개, 바람직하게는 2개 이상 4개 이하 함유하는, 분자 중에 산소 원자를 포함해도 되는, 비규소계(즉, 분자 중에 규소 원자를 함유하지 않는다) 유기 화합물.

상기한 자기 접착 성분은 1종 단독으로도, 2종 이상을 조합해서도 사용할 수 있다.

접착제 중에는 점도 조정이나 내열성 확보의 관점에서, 본 발명의 취지를 따르는 범위 내에 있어서 필러 성분을 첨가할 수 있다.

당해 필러 성분의 예는, 이하의 것을 포함한다.

·실리카, 알루미나, 산화철, 산화세륨, 수산화 세륨 등.

이러한 부가 경화형 실리콘 고무 접착제는 시판도 되고 있어, 용이하게 입수할 수 있다.

(5-2) 불소 수지층;

불소 수지층으로서는, 예를 들어 이하에 예시 열거하는 수지를 튜브 형상으로 성형한 것이 사용된다.

·테트라플루오로 에틸렌-퍼플루오로(알킬비닐에테르) 공중합체(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 데트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 등.

상기 예시 열거한 재료 중 성형성이나 토너 이형성의 관점에서 PFA가 바람직하다.

불소 수지층의 두께는 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 적층했을 때에 하층의 실리콘 고무층의 탄성을 유지하여, 정착 부재로서의 표면 경도가 너무 높아지는 것을 억제할 수 있기 때문이다.

불소 수지 튜브의 내면은, 미리 나트륨 처리나 엑시머 레이저 처리, 암모니아 처리 등을 실시함으로써 접착성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 실리콘 고무층(7) 상에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 개재하여 불소 수지층을 적층하는 공정의 일례의 모식도이다.

전술한 자외선 조사한 실리콘 고무층(7)의 표면에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제(11)를 도포한다.

이 외면에 불소 수지층으로서의 불소 수지 튜브(12)를 피복하여 적층시킨다.

피복 방법은 특별히 한정되지 않으나, 부가형 실리콘 고무 접착제를 윤활재로서 피복하는 방법이나, 불소 수지 튜브를 외측으로부터 확장하여 피복하는 방법 등을 사용할 수 있다.

도시하지 않은 수단을 사용하여, 경화 실리콘 고무층과 불소 수지층 사이에 남은, 잉여의 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 긁어냄으로써 제거한다. 긁어낸 후의 접착층의 두께는 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.

다음에, 전기로 등의 가열 수단으로 소정 시간 가열함으로써, 부가 경화형 실리콘 고무 접착제를 경화·접착시켜, 양단부를 원하는 길이로 절단함으로써, 본 발명의 정착 부재로서의 정착 벨트를 얻을 수 있다.

(6) 정착 부재 표면의 마이크로 경도;

정착 부재 표면의 타입 C 마이크로 경도는, 마이크로 고무 경도계(고분자 계기 주식회사 제품, 상품명:마이크로 고무 경도계 MD-1 capa 타입 C)를 사용하여 측정할 수 있다. 여기에서의 마이크로 경도는, 60도 이상 90도 이하, 특히, 70도 이상 85도 이하가 바람직하다.

타입 C 마이크로 경도를 상기 수치 범위 내로 함으로써, 전사 매체 상의 미정착 토너를 과도하게 변형시키는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 상 변위, 번짐이 적은 고품위의 전자 사진 화상을 얻을 수 있다.

(7) 정착 장치;

도 5에는 본 발명에 따른 벨트 형상의 전자 사진용 정착 부재를 사용한, 가열 정착 장치의 횡방향 단면 모식도를 도시한다.

이 가열 정착 장치에 있어서, 참조 부호 13은 본 발명의 일 형태가 되는, 가열 정착 부재로서의 이음매 없는 형상의 정착 벨트이다. 이 정착 벨트(13)를 유지하기 위하여 내열성·단열성의 수지에 의해 성형된, 벨트 가이드 부재(14)가 형성 되어 있다.

이 벨트 가이드 부재(14)와 정착 벨트(13)의 내면이 접촉하는 위치에 열원으로서의 세라믹 히터(15)를 구비한다.

세라믹 히터(15)는 벨트 가이드 부재(14)의 길이 방향을 따라 성형 구비된 홈부에 끼워 넣어져 고정 지지되어 있다. 세라믹 히터(15)는 도시하지 않은 수단에 의해 통전되어 발열한다.

이음매 없는 형상의 정착 벨트(13)는 벨트 가이드 부재(14)에 헐겁게 외부 삽입되어 있다. 가압용 강성 스테이(16)는 벨트 가이드 부재(14)의 내측에 삽입 관통되어 있다.

가압 부재로서의 탄성 가압 롤러(17)는 스테인리스 심봉(17a)에 실리콘 고무의 탄성층(17b)을 설치하여 표면 경도를 저하시킨 것이다.

심봉(17a)의 양단부를 장치에 도시하지 않은 전방측과 안측의 섀시측판 사이에 회전 가능하게 베어링으로 유지시켜 배치하고 있다.

탄성 가압 롤러(17)는 표면성 및 이형성을 향상시키기 위하여 표층(17c)으로서, 50㎛의 불소 수지 튜브가 피복되어 있다.

가압용 강성 스테이(16)의 양단부와 장치 섀시측의 스프링 받이부재(도시하지 않음) 사이에 각각 가압 스프링(도시하지 않음)을 압축 설치함으로써, 가압용 강성 스테이(16)에 누르는 힘을 부여하고 있다.

이에 의해 벨트 가이드 부재(14)의 하면에 배치한 세라믹 히터(15)의 하면과 가압 부재(17)의 상면이 정착 벨트(13)를 끼워 압접하여 소정의 정착 닙부(18)가 형성된다.

이 정착 닙부(18)에 미정착 토너(T)에 의해 화상이 형성된, 피가열체가 되는 피기록재(P)를 끼워 반송시킨다. 이에 의해, 토너상을 가열, 가압한다. 그 결과, 토너상은 용융·혼색, 그 후 냉각됨으로써 피기록재 상에 토너상이 정착된다.

(8) 전자 사진 화상 형성 장치;

전자 사진 화상 형성 장치의 전체 구성에 대하여 개략 설명한다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 컬러 레이저 프린터의 개략 단면도이다.

도 6에 도시한 컬러 레이저 프린터(이하 「프린터」라고 칭한다)(100)는, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 각 색마다 일정 속도로 회전하는 전자 사진 감광체 드럼(이하 「감광체 드럼」이라고 칭한다)을 갖는 화상 형성부를 갖는다. 또한, 화상 형성부에 의해 현상되어 다중 전사된 컬러 화상을 유지하여, 급송부로부터 급송된 기록 매체(P)에 다시 전사하는 중간 전사체(19)를 갖는다.

감광체 드럼(20)(20Y, 20M, 20C, 20K)은 구동 수단(도시하지 않음)에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이 반시계 방향으로 회전 구동된다.

감광체 드럼(20)의 주위에는, 그 회전 방향에 따라 순서대로 감광체 드럼(20)의 표면을 균일하게 대전시키는 대전 장치(21)(21Y, 21M, 21C, 21K), 화상 정보에 기초하여 레이저 빔을 조사하여, 감광체 드럼(1) 상에 정전 잠상을 형성하는 스캐너 유닛(22)(22Y, 22M, 22C, 22K), 정전 잠상에 토너를 부착시켜 토너상으로서 현상하는 현상 유닛(23)(23Y, 23M, 23C, 23K), 감광체 드럼(20) 상의 토너상 을 1차 전사부(T1)에서 중간 전사체(19)로 전사시키는 1차 전사 롤러(24)(24Y, 24M, 24C, 24K), 전사 후의 감광체 드럼(20) 표면에 남은 전사 잔류 토너를 제거하는 클리닝 블레이드를 갖는 유닛(25)(25Y, 25M, 25C, 25K)이 배치되어 있다.

화상 형성 시에는 롤러(26, 27, 28)에 설치된 벨트 형상의 중간 전사체(19)가 회전하는 동시에 각 감광체 드럼에 형성된 각 색 토너상이 상기 중간 전사체(19)에 중첩되어 1차 전사됨으로써 컬러 화상이 형성된다.

상기 중간 전사체(19)로의 1차 전사와 동기하도록 반송 수단에 의해 기록 매체가 2차 전사부로 반송된다. 반송 수단은 복수매의 기록 매체(P)를 수납한 급송 카세트(29), 급송 롤러(30), 분리 패드(31), 레지스트 롤러 쌍(32)을 갖는다. 화상 형성 시에는 급송 롤러(30)가 화상 형성 동작에 따라 구동 회전하여 급송 카세트(29) 내의 기록 매체(P)를 1매씩 분리하여 상기 레지스트 롤러 쌍(32)에 의해 화상 형성 동작과 타이밍을 맞추어 2차 전사부로 반송한다.

2차 전사부(T2)에는 이동 가능한 2차 전사 롤러(33)가 배치되어 있다. 2차 전사 롤러(33)는 대략 상하 방향으로 이동 가능하다. 그리고, 상 전사 시에는 기록 매체(P)를 통하여 중간 전사체(19)에 소정의 압력으로 압박된다. 이때 동시에 2차 전사 롤러(33)에는 바이어스가 인가되어 중간 전사체(19) 상의 토너상은 기록 매체(P)에 전사된다.

중간 전사체(19)와 2차 전사 롤러(33)는 각각 구동되고 있기 때문에, 양자에 끼워진 상태의 기록 매체(P)는, 도 6에 도시하는 좌측 방향으로 소정의 속도로 반송되고, 또한 반송 벨트(34)에 의해 다음 공정인 정착부(35)로 반송된다. 정착 부(35)에서는 열 및 압력이 인가되어 전사 토너상이 기록 매체에 정착된다. 그 기록 매체는 배출 롤러 쌍(36)에 의해 장치 상면의 배출 트레이(37) 위로 배출된다.

그리고, 도 5에 도시한, 본 발명에 따른 정착 장치를, 도 6에 도시한 전자 사진 화상 형성 장치의 정착부(35)에 적용함으로써 소비 에너지를 억제하면서 고품위의 전자 사진 화상을 제공 가능한 전자 사진 화상 형성 장치를 얻을 수 있는 것이다.

실시예

이하에, 실시예를 사용하여 더 구체적으로 본 발명을 설명한다.

(제1 실시예)

(1) 하기의 재료(a) 및 (b)를 Si-H기에 대한 비닐기의 개수의 비율(H/Vi)이, 0.45가 되도록 배합하여 촉매량의 백금 화합물을 첨가하여 부가 경화형 실리콘 고무 원액을 얻었다.

(a) 1분자 중에 비닐기를 적어도 2개 이상 갖는, 비닐화 폴리디메틸실록산[중량 평균 분자량 100000(폴리스티렌 환산)];

(b) 1분자 중에 Si-H 결합을 적어도 2개 이상 갖는 하이드로젠 오르가노폴리실록산[중량 평균 분자량 1500(폴리스티렌 환산)].

이 부가 경화형 실리콘 고무 원액에 대하여, 필러로서 고순도 미세 구형 알루미나[상품명:알나비즈CB-A10S;쇼와타이타늄(주) 제품]를, 경화 실리콘 고무층을 기준으로 하여 체적 비율로 45％가 되도록 배합, 반죽했다. 그리고, 경화 후의 JIS K 6253A에 준거하여 듀로 미터 경도가 10°인 실리콘 고무 조성물을 얻었다.

기재로서, 표면에 프라이머 처리를 실시한, 내경 30㎜, 폭 400㎜, 두께 40㎛의 니켈 전기 주조제 엔드리스 벨트를 준비했다. 또한, 일련의 제조 공정 중, 엔드리스 벨트는 그 내부에 도 4에 도시한 바와 같은 삽입통(8)을 삽입하여 취급했다.

이 기재 상에 링 코팅법으로 상기 실리콘 고무 조성물을 두께 300㎛로 도포했다. 얻어진 엔드리스 벨트를 200℃로 설정한 전기로 내에서 4시간 가열하여 실리콘 고무를 경화시켜 실리콘 고무층을 얻었다.

얻어진 엔드리스 벨트를, 표면을 20㎜/sec의 이동 속도로 둘레 방향으로 회전시키면서, 실리콘 고무층의 표면으로부터 10㎜의 거리에 설치한 자외선 램프를 사용하여 자외선 조사했다. 자외선 램프는 저압 수은 자외선 램프(상품명:GLQ500US/11;해리슨 도시바 라이팅 주식회사 제품)를 사용했다.

조사 조건은 185㎚의 파장의 적산 광량이 150mJ/㎠가 되도록 대기 중에서 자외선을 실리콘 고무층을 향하여 조사했다.

자외선 조사 후의 실리콘 고무층의 표면으로부터 깊이 5㎛ 및 20㎛의 위치에 있는 실리콘 고무를 크라이오법을 사용하여 샘플링하고, FT-IR을 사용하여 분해능 4㎝^-1, 적산 횟수 100회로 설정하여 FT-IR 측정을 행했다. FT-IR에는 상품명:JIR-5500형 FT-IR;일본 전자 주식회사 제품을 사용했다.

또한, 제품의 상태로부터 측정할 경우에는, 정착 부재를 한번 단면 방향으로 절단한 후에, 불소 수지층 및 접착제층의 두께를 측정한다. 그리고, 그 합계의 두 께분을 크라이오법에 의해 정착 부재 표면으로부터 절삭한 후, 5㎛ 및 20㎛의 위치를 다시 크라이오법으로 절삭 샘플링을 행함으로써, 마찬가지의 측정이 가능해진다.

이 측정에 의해 얻어진 실리콘 고무층의 표면으로부터 깊이 5㎛ 및 20㎛에서의, 1020㎝^-1와 1260㎝^-1에 있어서의 적외선 흡수 강도비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)의 값[(α(5), α(20)] 및 그 비를 하기 표1에 나타낸다.

(2) 상기 (1)과 동일한 방법으로 표면에 자외선 조사한 실리콘 고무층을 갖는 엔드리스 벨트를 제조했다.

당해 엔드리스 벨트의, 실리콘 고무층의 표면에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제(상품명:SE1819CV:도레이 다우 코닝사 제품의 「A액」 및 「B액」을 등량 혼합)를 두께가 약 50㎛ 정도로 되도록 도포했다.

계속해서, 내경 29㎜, 두께 30㎛의 불소 수지 튜브(상품명:KURANFLON-LT;구라보 방적 주식회사 제품)를 적층했다.

그리고, 당해 엔드리스 벨트를 200℃로 설정한 전기로에서 1시간 가열하여 접착제를 경화시켜 당해 불소 수지 튜브를 실리콘 고무층 상에 고정했다. 얻어진 엔드리스 벨트의 양단부를 절단하여 폭이 341㎜인 정착 벨트를 얻었다.

얻어진 정착 벨트의 표면 경도를, 타입 C 마이크로 경도계(상품명:MD-1 capa 타입 C; 고분자 계기 주식회사 제품)를 사용하여 측정했다. 그 결과, 경화 실리콘 고무층으로의 부가 경화형 실리콘 고무 접착제의 침투가 다소 억제되었기 때문인지 표면 경도는 86도를 나타냈다.

이 정착 벨트를 컬러 레이저 프린터(상품명:Satera LBP5900, 캐논 주식회사 제품)에 장착하여 전자 사진 화상을 형성했다. 얻어진 전자 사진 화상의 광택 불균일의 평가를 행했다. 전자 사진 화상의 광택 불균일은, 정착 벨트의 표면 경도의 상승에 따라 악화된다. 즉, 정착 벨트의 표면 경도의, 전자 사진 화상의 품질에 끼치는 영향의 대소를 나타내는 지표가 될 수 있다.

평가 화상은 A4 사이즈의 프린트 용지(상품명:PB PAPER GF-500, 캐논 주식회사 제품, 68g/㎡)에 시안 토너와 마젠타 토너를 거의 전체면에 100％ 농도로 형성했다. 이것을 평가용 화상으로 하고, 육안 관찰에 의해, 광택 불균일을 이하의 3단계로 평가했다. 그 결과, 광택 불균일에 관해서는 B의 평가로 되었다.

<평가 기준>

A:광택 불균일이 거의 없어, 매우 고품위의 전자 사진 화상이었다.

B:광택 불균일이 적고, 실용상의 문제가 없는 전자 사진 화상이었다.

C:광택 불균일이 많이 눈에 띄는 전자 사진 화상이었다.

또한, 광택 불균일 시험 후의 정착 벨트를 230℃로 설정한 전기로에 투입하여 300시간 가열을 계속하여 내열 시험을 행한 후, 타입 C 마이크로 경도계에 의해 이 정착 벨트의 표면 경도를 측정한 바, 초기에 비해 +1도의 경도 변화를 나타냈다.

(3) 상기 (2)에 기재한 방법과 동일 방법으로 정착 벨트를 제작했다. 얻어진 정착 벨트의 기재와 경화 실리콘 고무층의 계면 및 접착층과 경화 실리콘 고무 층의 계면을 면도날(razor blade)로 떼어 내어 정착 벨트로부터 니켈 전기 주조 제품 엔드리스 벨트 및 접착층과 불소 수지 튜브를 제거했다. 얻어진 엔드리스 벨트 형상의 경화 실리콘 고무의 두께는 약 270㎛이었다. 이 경화 실리콘 고무로부터 20㎜ 사방의 고무편을 복수매 잘라내었다.

계속해서, 당해 고무편을 두께 2㎜로 되도록 적층하고, 이 적층체의 마이크로 경도(H_μ0)를, 타입 C 마이크로 경도계(상품명:마이크로 고무 경도계 MD-1 capa 타입 C; 고분자 계기 주식회사 제품)를 사용하여 측정했다. 측정값은 23.1도였다. 메틸하이드로젠 실리콘 오일(상품명:DOW CORNING TORAY SH1107 FLUID;도레이 다우코닝 주식회사 제품) 50mL을 넣은 비이커를 준비했다. 상기 적층체를 구성한 모든 고무편을, 당해 비이커에 넣어, 각 고무편의 전체가 잠기도록 침지했다. 그리고, 온도 30℃로 설정한 수욕을 사용하여 비이커 내의 오일을 온도 30℃로 유지하여 24시간 정치했다. 그 후, 메틸하이드로젠 실리콘 오일로부터 고무편을 취출하여 각 고무편의 표면의 오일을 와이퍼(상품명:김와이프 S-200;니혼 제지 크레시아 주식회사 제품)로 충분히 닦아냈다. 그리고, 각 고무편을 200℃로 설정한 오븐에 넣어, 4시간 가열한 후, 실온까지 냉각했다. 각 고무편을 오븐으로부터 꺼내어, 다시 적층하고, 상기와 마찬가지로 하여 적층체의 마이크로 경도(H_μ1)를 측정했다. 측정값은 62.4도를 나타냈다.

따라서, 제1 실시예에 따른 정착 벨트의 경화 실리콘 고무층의 경도 상승률(H_μ1/H_μ0)은 2.7로 되었다.

(제2 실시예) 내지 (제11 실시예) 및 (제1 비교예) 내지 (제7 비교예)

실리콘 고무 조성물 중의, Si-H기에 대한 비닐기의 개수의 비율(H/Vi), 실리콘 고무 조성물의 도포막의 두께, 필러의 종류 및 양 및 자외선 조사 조건을 표 1에 기재한 바와 같이 변경했다. 그 이외는, 제1 실시예와 마찬가지로 하여 엔드리스 벨트 및 정착 벨트를 조제하고, 평가했다. 얻어진 각 실리콘 고무층의 α(5)와 α(20) 각각의 값 및 α(5)/α(20)의 값, 각 정착 벨트의 표면 경도, 내열 시험후의 표면 경도 변화, 경화 실리콘 고무층의 경도 상승률, 및 각 정착 벨트를 사용하여 얻은 전자 사진 화상의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 제7 실시예 내지 제11 실시예 및 제5 비교예 내지 제7 비교예에 있어서는, 각각 하기의 필러를 사용했다.

·제7 실시예:고순도 미세 구형 알루미나[상품명:알나비즈 CB-A20S;쇼와타이타늄(주) 제품]

·제8 실시예, 제5 비교예:고순도 미세 구형 알루미나[상품명:알나비즈 CB-A30S;쇼와타이타늄(주) 제품]

·제9 실시예, 제6 비교예:고순도 미세 구형 알루미나[상품명:알나비즈 CB-A05S:쇼와타이타늄(주) 제품]

·제10 실시예 내지 제11 실시예, 제7 비교예:고순도 미세 구형 알루미나[상품명:알나비즈 CB-A25BC;쇼와타이타늄(주) 제품]

이 출원은 2006년 12월 21일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2006-344271 및 2007년 12월 7일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2007-317279로부터의 우선권을 주장하는 것이며, 그들의 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims (16)

1. 기재, 경화 실리콘 고무층 및 상기 경화 실리콘 고무층의 표면에 부가 경화형 실리콘 고무 접착제에 의해 접착된 불소 수지층을 갖고 있는 정착 부재이며,

   상기 경화 실리콘 고무층의 외면으로부터 깊이 5㎛의 부분을 표본(sample)으로서 취출하고, 상기 표본에 적외선을 조사하여 적외선 흡수를 측정하고, Si-O 결합에 기인하는 1020㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도와, Si-C 결합에 기인하는 1260㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도의 비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)를 α(5),

   상기 경화 실리콘 고무층의 외면으로부터 깊이 20㎛의 부분을 표본으로서 취출하고, 상기 표본에 적외선을 조사하여 적외선 흡수를 측정하고, Si-O 결합에 기인하는 1020㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도와, Si-C 결합에 기인하는 1260㎝^-1에서의 적외선 흡수 강도의 비(1020㎝^-1/1260㎝^-1)를 α(20)으로 했을 때에, α(5)와 α(20)의 관계가,

   1.03≤α(5)/α(20)≤1.30

   을 만족하고 있으며, 또한 α(20)이 0.8 이상 1.2 이하이며,

   또한, 상기 경화 실리콘 고무층은,

   비닐화폴리디메틸실록산을 포함하는 실리콘 고무 조성물을 경화시켜 형성된 것이며, 또한 비닐기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 사진용 정착 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 경화 실리콘 고무층의 두께가 100㎛ 이상 500㎛ 이하인, 전자 사진용 정착 부재.
3. 제1항에 있어서, 표면의 타입 C 마이크로 경도가 60도 이상 90도 이하인, 전자 사진용 정착 부재.
4. 제1항에 있어서, 상기 경화 실리콘 고무층이 40체적％ 이상 60체적％ 이하의 범위에서 필러를 함유하고 있는, 전자 사진용 정착 부재.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 기재된 전자 사진용 정착 부재와, 상기 전자 사진용 정착 부재의 가열 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 정착 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 경화 실리콘 고무층이, 그 표면에의 상기 부가 경화형 실리콘 고무 접착제에 의한 상기 불소 수지층의 접착에 앞서, 상기 표면에 자외선이 조사되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전자 사진용 정착 부재.

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