ФИКСИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
FIXING ELEMENT AND METHOD OF ITS MANUFACTURE AND FIXING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к фиксирующему элементу, используемому для термической фиксации электрофотографического изображения, и способу его изготовления, а также фиксирующему устройству.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изображение, проявленное тонером, получаемое в электрофотографическом устройстве формирования изображения, формируют на различных регистрирующих материалах. Среди них, лист бумаги, наиболее широко применяемый в качестве регистрирующего материала, имеет неровности из-за волокон бумаги на его поверхности, а изображение, проявляемое тонером, формируется на этих неровностях. Нефиксированные частицы тонера, сформированные на листе бумаги, разрушаются при нагревании во время прижима фиксирующим элементом, вследствие чего и происходит фиксация на поверхности бумаги. В случае, когда поверхностный слой фиксирующего элемента является жестким, тонер, присутствующий на приподнятом участке поверхности бумаги, разрушается. Вместе с тем, тонер, присутствующий на заглубленном участке поверхности бумаги, недостаточно прижимается фиксирующим элементом, и поэтому в случае тонера, сохраняющего форму частиц, может образовываться участок, утрачивающий глянец. В результате, зафиксированное тонерное изображение, сформированное на одном листе бумаги, включает в себя участок высокой глянцевитости и участок низкой глянцевитости. С другой стороны, фиксирующий элемент с мягкой поверхностью находится в надлежащем контакте с частицами тонера, находящимися на заглубленном участке поверхности бумаги, и может прикладывать усилие для прижима частиц тонера, поскольку поверхностный слой находится в надлежащем соответствии с заглубленным участком поверхности бумаги. В качестве фиксирующего элемента, имеющего мягкий поверхностный слой, в патентном документе 1 выложенная заявка № 2007-058197 на патент Японии описан фиксирующий элемент, имеющий слой, высвобождающий тонер, включающий в себя фторкаучук, имеющий двойную связь в своей молекуле, и полисилоксановое поверхностно-активное вещество, имеющее структуру простого полиэфира.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако в результате исследования, проведенного авторами данного изобретения, обнаружено нижеследующее. Более конкретно, чем лучше прилегаемость к заглубленному участку листа бумаги за счет смягчения поверхностного слоя фиксирующего элемента, тем более неудовлетворительным оказывается усилие для прижима частиц тонера, присутствующих на приподнятом участке бумаги, и сохраняется форма частиц тонера. Таким образом, глянец тонерного изображения, на приподнятом участке поверхности бумаги, может оказаться недостаточным. Поэтому данное изобретение направлено на разработку фиксирующего элемента, который может прикладывать достаточное усилие, чтобы прижать частицы тонера на приподнятом участке поверхности бумаги, сохраняя при этом приемлемую прилегаемость к заглубленному участку поверхности бумаги, что является преимуществом поверхностного слоя, включающего в себя мягкий слой каучука. Кроме того, изобретение направлено на создание фиксирующего устройства, которое может формировать высококачественное электрофотографическое изображение, имеющее равномерный глянец.
В соответствии с одним аспектом данного изобретения, предложен фиксирующий элемент, содержащий поверхностный слой, имеющий поверхность, содержащую «морскую» фазу, содержащую фторкаучук, и «островную» фазу, содержащую кремнийорганическое соединение, имеющее сшитую структуру, причем упомянутый поверхностный слой выполнен так, что в соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя начальный модуль упругости, отображающий наклон (крутизну) кривой зависимости механического напряжения от деформации, увеличивается по мере увеличения деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8. В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения, предложено фиксирующее устройство, имеющее вышеописанный фиксирующий элемент.
ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с данным изобретением, участок, где тонер сохраняет форму частиц, вряд ли образуется на заглубленном участке листа бумаги в качестве фиксируемого изображения, и можно обеспечить фиксирующий элемент, включающий в себя поверхностный слой каучука, который может обеспечить изображение с высокой глянцевитостью. Кроме того, в соответствии с данным изобретением, можно обеспечить фиксирующий элемент, который может обеспечить фиксируемое изображение с более высокой глянцевитостью. Помимо этого, в соответствии с данным изобретением, можно обеспечить фиксирующее устройство, которое может создавать фиксируемое изображение с высокой глянцевитостью, в котором маловероятно образование участка, где форма частиц тонера сохраняется, на заглубленном участке листа бумаги.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
Фиг.1 изображает кривую зависимости механического напряжения от деформации для поверхностного слоя каучука, согласно изобретению;
Фиг.2 изображает кривую зависимости начального модуля упругости от деформации для каучука поверхностного слоя, согласно изобретению;
Фиг.3 изображает сечение поверхностного слоя каучука, находящегося в прижимном контакте с неровностями, согласно изобретению;
Фиг.4 изображает сечение фиксирующего элемента, согласно изобретению;
Фиг.5 изображает вариант осуществления фиксирующего устройства, в котором размещен фиксирующий элемент, согласно изобретению;
Фиг.6 изображает еще один вариант осуществления конструкции фиксирующего устройства, в котором размещен фиксирующий элемент, согласно изобретению;
Фиг.7A изображает диаграммы, иллюстрирующие зависимости механического напряжения от деформации, согласно примерам и сравнительным примерам;
Фиг.7B изображает диаграммы, иллюстрирующий зависимости механического напряжения от деформации, согласно сравнительным примерам;
Фиг.8A изображает диаграммы, иллюстрирующие зависимости начального модуля упругости от деформации, согласно примерам и сравнительным примерам;
На фиг.8B изображает диаграммы, иллюстрирующие зависимости начального модуля упругости от деформации согласно сравнительным примерам.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиксирующий элемент в соответствии с изобретением содержит поверхностный слой, имеющий поверхность, включающую в себя «морскую» фазу, включающую в себя фторкаучук, и «островную» фазу, включающую в себя кремнийорганическое соединение, имеющее сшитую структуру. Кроме того, поверхностный слой выполнен так, что в соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации для поверхностного слоя, начальный модуль упругости, отображающий наклон кривой зависимости механического напряжения от деформации, увеличивается по мере увеличения деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8. В данном случае, значение «0,25» - нижний предел числового диапазона деформации в соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации - является значением деформации, неизбежно создаваемой в поверхностном слое в случае, когда тонер фиксируется с помощью фиксирующего элемента, содержащего поверхностный слой, включающий в себя каучук. Кроме того, поскольку деформация вряд ли превышает 0,8 даже под высоким давлением согласно условиям фиксации, которые обычно используются, значение 0,8 задают в качестве верхнего предела. Помимо этого, в диапазоне деформации 0,25-0,8 можно получить фиксированное тонерное изображение с высокой глянцевитостью, сохраняя при этом надлежащую прилегаемость к заглубленному участку листа бумаги, что является преимуществом поверхностного слоя каучука, за счет использования фиксирующего элемента, имеющего поверхностный слой, в котором начальный модуль упругости увеличивается с увеличением деформации. Неровности на поверхности бумаги состоят из волокон бумаги, а высота неровностей изменяется в пределах определенного диапазона. Иными словами, высоты неровностей на поверхности одного и того же листа бумаги являются разными. Следовательно, когда фиксирующий элемент находится в контакте с поверхностью бумаги за счет прижима, деформация поверхностного слоя каучука фиксирующего элемента также не является одинаковой, и на прижимной поверхности контакта локально образуются различные деформации.
В поверхностном слое в соответствии с данным изобретением, начальный модуль упругости, отображающий наклон упомянутой кривой, увеличивается с увеличением деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8 по кривой зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя, как показано на фиг.1 и фиг.2. Начальный модуль упругости при определенной деформации отображает твердость каучука при этой деформации. Более конкретно, поверхностный слой в соответствии с данным изобретением обладает такими характеристиками, что твердость каучука изменяется в зависимости от величины деформации, при этом каучук является относительно мягким, когда деформация мала, и каучук является относительно твердым, когда деформация велика. Поэтому, как схематически показано на фиг.3, участок, находящийся в контакте с заглубленным участком поверхности бумаги поверхностного слоя в соответствии с данным изобретением, имеет относительно малую деформацию. С другой стороны, участок, находящийся в контакте с приподнятым участком листа бумаги, имеет относительно большую деформацию (фиг.3). Иными словами, участок, находящийся в контакте с заглубленным участком, является относительно мягким. Следовательно, поверхностный слой может прилегать к частицам нефиксированного тонера на прижатом участке и в достаточной мере прикладывать мощность для прижима частиц тонера. Кроме того, поверхностный слой, находящийся в контакте с приподнятым участка, является относительно твердым. Соответственно, частицы нефиксированного тонера, присутствующие на приподнятом участке, должным образом разрушаются. В результате, можно получить электрофотографическое изображение, имеющее равномерный глянец. Как описано ранее, поскольку в неровностях на поверхности бумаги существует нерегулярность, поверхностный слой может быть не только двух типов - с большой и малой деформацией, а получаются различные деформации. Следовательно, по мере увеличения деформации, поверхностный слой, в котором начальный модуль упругости, отображающий наклон упомянутой кривой, равномерно увеличивается, может надлежащим образом удовлетворить требования как по прилегаемости к заглубленному участку, так и по разрушению тонера.
В соответствии с исследованиями, проведенными авторами данного изобретения, обнаружено, что в обычном каучуке имеет место ситуация, в которой начальный модуль упругости уменьшается по мере увеличения деформации, в отличие от поверхностного слоя в соответствии с данным изобретением. Более конкретно, каучук является относительно твердым, когда деформация мала, и каучук является относительно мягким, когда деформация велика. Следовательно, фиксирующий элемент, содержащий поверхностный слой, включающий в себя обычный каучук, считается неподходящим для получения изображения с высокой глянцевитостью, причем участок, где тонер сохраняет форму частиц, уменьшен. Кроме того, когда зависимость механического напряжения от деформации является линейной, твердость остается неизменной даже тогда, когда деформация изменяется. Поэтому считается, что трудно удовлетворить одновременно и требованию по уменьшению участка, где тонер сохраняет форму частиц на заглубленном участке листа бумаги, и повышению глянцевитости.
В условиях фиксации обычного электрофотографического изображения, деформация поверхностного слоя вряд ли превышает 0,8. Условия фиксации в данном случае - это условия прижима на участке с фиксационным зажимом. Когда давление оказывается разным в зависимости от настройки блока фиксации, деформация поверхностного слоя вряд ли превышает 0,8 даже при настройке на высокое давление в пределах диапазона, встречающегося на практике. За деформацию поверхностного слоя в данном случае принимается отношение длины в растянутом состоянии к исходной длине при одноосном растяжении в состоянии, в котором каучук не ограничен в направлении растяжения и вертикальном направлении. Коэффициент Пуассона у каучука близок к 0,5, а объем почти не изменяется. На фактическом участке фиксационного зажима, когда направление заправки определяется как направление растяжения, он считается ограниченным также в продольном направлении зажима, которое является вертикальным направлением по отношению к направлению заправки. Поэтому считается, что состояние поверхностного слоя с деформацией 0,8 в данном изобретении соответствует, например, в случае мелованной бумаги с гладкой поверхностью, состоянию, где поверхностный слой сжат примерно на 44% в направлении толщины на участке фиксационного зажима. Условия фиксации, при которых деформация поверхностного слоя превышает 0,8, вряд ли встречаются на практике, поскольку это соответствует дополнительному сжатию поверхностного слоя в направлении толщины и, вероятно, вызывает проблемы долговечности поверхностного слоя. Кроме того, состояние поверхностного слоя с деформацией 0,25 в данном изобретении соответствует, например, в случае мелованной бумаги с гладкой поверхностью, состоянию, где поверхностный слой сжат примерно на 20% в направлении толщины на участке фиксационного зажима.
В диапазоне деформации 0,8 или менее, например, в обычном фторкаучуке, начальный модуль упругости уменьшается по мере увеличения деформации. В основном фторкаучук относится к полиамин-сшитому, полиол-сшитому или пероксид-сшитому каучуку. Вышеупомянутые фторкаучуки обычно подвергают реакции сшивания путем добавления различных компаундирующих агентов, необходимых для сшивания, и нагреванию. Энергию, ускоряющую реакцию сшивания, дает нагревание, и реакцию сшивания обычно проводят при температуре, не превышающей 200°C или менее. Наибольшее значение энергии составляет менее 100 ккал/моль. Вместе с тем, даже у термически сшитого фторкаучука в очень большом диапазоне деформации свыше 0,8 начальный модуль упругости увеличивается по мере увеличения деформации.
В отличие от обычно используемых способов термического сшивания, описанных выше, в диапазоне деформации 0,8 или менее поверхностный слой, в котором начальный модуль упругости увеличивается по мере увеличения деформации, можно сформировать посредством облучения пучком электронов. Более конкретно, когда вещество облучают электронами, электроны, которыми облучают вещество, взаимодействуют с внеядерными электронами в подложке, генерируя вторичные электроны. Обычно средняя энергия вторичных электронов составляет 2600 ккал/моль или около этого, и она намного выше, чем энергия термического сшивания, а реакция сшивания протекает под воздействием этих вторичных электронов. Считается, что по этой причине реакция сшивания протекает дольше, чем обычное термическое сшивание, и плотность сшивания увеличивается, вследствие чего начальный модуль упругости увеличивается по мере увеличения деформации даже в диапазоне деформации 0,8 или менее. Пучок электронов может быть направлен на поверхностный слой, подвергаемый реакции термического сшивания, или направлен на поверхностный слой, не подвергаемый реакции термического сшивания.
Желательно, чтобы атмосфера для облучения пучком электронов была атмосферой инертного газа, предпочтительно, атмосферой газообразного азота с концентрацией кислорода 20 частей на миллион. Окисление каучука поверхностного слоя подавляют путем снижения концентрации кислорода, и этим можно подавить увеличение поверхностной энергии каучука. В результате, можно надлежащим образом подавить ухудшение свойства высвобождения тонера или адгезии наполнителя, содержащегося в листе бумаги, к поверхности каучука. Кроме того, ускоряющее напряжение пучка электронов можно задать в зависимости от толщины поверхностного слоя. Когда ускоряющее напряжение изменяется, изменяется и глубина, которую могут достичь электроны с поверхности поверхностного слоя в направлении внутрь. Следовательно, требуется задавать ускоряющее напряжение в зависимости от толщины поверхностного слоя. Например, в случае, когда поверхностный слой имеет толщину 30 мкм, желательно, чтобы ускоряющее напряжение составляло 80 кВ или более. Кроме того, степень сшивания поверхностного слоя каучука можно изменять путем изменения условий, таких как значение тока при облучении и время облучения.
Поверхностный слой в соответствии с данным изобретением имеет структуру «море-острова», содержащую «морскую» фазу, содержащую фторкаучук, и «островную» фазу, содержащую кремнийорганическое соединение, имеющее сшитую структуру. Конкретные примеры фторкаучукового полимера (фторполимера), составляющего «морскую» фазу, являются следующими. Биополимер винилиденфторида и гексафторпропилена, терполимер винилиденфторида, гексафторпропилена и тетрафторэтилена, и терполимервинилиден фторида, и тетрафторэтилена, и перфторалкилвиниловый простой эфир, каждый из которых имеет группу простого эфира. Можно в соответствии с известным способом синтезировать терполимер винилиденфторида, тетрафторэтилена и перфторметилвинилового простого эфира, который имеет йод или бром в молекуле в качестве точки реакции. Такие терполимеры коммерчески доступны. Конкретные примеры приведены ниже. «Daiel LT-302» (изготовлен фирмой Daikin Industries, Ltd.). «Viton GLT», «Viton GLT-305», «Viton GLT-505», «Viton GFLT», «Viton GFLT-300», «Viton GFLT-301», «Viton GFLT-501» и «Viton GFLT-600» (изготовлен фирмой DuPont Dow Elastomers Japan K.K.).
В предпочтительном варианте, кремнийорганическое соединение, составляющее «островную» фазу, представляет собой полисилоксановое поверхностно-активное вещество (силиконовое поверхностно-активное вещество), имеющее структуру, включающую в себя полиоксиалкилен, который является гидрофильной группой, и диметилполисилоксан, который является гидрофобной группой с точки зрения свойства высвобождения тонера. Принимая диметилполисилоксан в качестве примера, полисилоксановое поверхностно-активное вещество можно подразделить на следующие три типа структур:
(1) модифицированный тип с боковой цепью, включающий в себя структуру, в которой полиоксиалкилен объединен с боковой цепью диметилполисилоксанового скелета;
(2) модифицированный тип с концом, включающий в себя структуру, в которой полиоксиалкилен объединен с концом диметилполисилоксанового скелета; и
(3) сополимеризационный тип, включающий в себя структуру, в которой диметилполисилоксан и полиоксиалкилен попеременно и повторно объединяются друг с другом.
Среди них, сополимеризационный тип (3), описанный выше, является конкретно предпочтительным с точки зрения наличия замечательной диспергируемости во фторкаучуке. Кроме того, желательно, чтобы количество добавляемого полисилоксанового поверхностно-активного вещества составляло от 40 массовых частей или более до 60 массовых частей или менее на 100 массовых частей фторкаучукового полимера.
Полимер фторкаучука предпочтительно относится к тому типу, который включает в себя йод или бром на конце цепи молекулы или в боковой цепи. Сшивание путем облучения пучком электронов считается осуществляемым посредством реакции отщепления атома йода или атома брома и реакции с участием свободных радикалов с аллильной группой вспомогательного сшивающего агента. Примеры вспомогательного сшивающего агента включают в себя триаллилцианурат, триаллилизоцианурат и т.п., конкретно предпочтительным для использования является триаллилизоцианурат. Кроме того, предпочтительным является полисилоксановое поверхностно-активное вещество, имеющее ненасыщенные связи «углерод-углерод» на обоих концах цепи молекулы. Сшивание путем облучения пучком электронов считается осуществляемым за счет реакции с участием свободных радикалов с ненасыщенной связью, реакции с участием свободных радикалов с аллильной группой вспомогательного сшивающего агента, или необратимого загустевания части диметилсилоксана. Кроме того, считается, что сшивание путем реакции с участием свободных радикалов происходит также на поверхности раздела между полимером фторкаучука, который представляет собой «морскую» фазу, и полисилоксановым поверхностно-активным веществом, которое представляет собой «островную» фазу.
Структура фиксирующего элемента в соответствии с данным изобретением включает в себя следующие структуры:
- структуру с поверхностным слоем, сформированным на подложке, изготовленной из металла или смолы;
- структуру с теплопроводным слоем кремнийорганического каучука, сформированным на подложке, и поверхностным слоем, сформированным на другой периферийной поверхности теплопроводного слоя кремнийорганического каучука; и
- структуру с теплопроводным слоем кремнийорганического каучука, сформированным на подложке, промежуточным слоем, сформированным на внешней периферийной поверхности теплопроводного слоя кремнийорганического каучука, и поверхностным слоем, сформированным на внешней периферийной поверхности промежуточного слоя. Однако фиксирующий элемент согласно данному изобретению не ограничивается этими структурами и может представлять собой структуру из пяти слоев или более.
В частности, в случае четырехслойной структуры, промежуточный слой предпочтительно выполнен из смолы, которая тверже слоя основы и поверхностного слоя. В то время как слой основы и поверхностный слой выполнены из каучука, промежуточный слой предпочтительно выполнен из термостойкой смолы. Такая структура подавляет избыточную согласованность с волокнами бумаги, сохраняя при этом преимущества поверхностного слоя каучука, и поэтому можно получить изображение с более высокой глянцевитостью.
Фиксирующий элемент в соответствии с данным изобретением можно изготавливать, например, следующим образом. Сначала фторполимер, предпочтительно имеющий группу простого эфира, полисилоксановое поверхностно-активное вещество, предпочтительно имеющее структуру простого эфира, и триаллилизоцианурат в качестве вспомогательного сшивающего агента растворяют в кетоновом растворителе, раствор хорошо перемешивают. Фиксирующий элемент можно изготавливать посредством последующего покрытия этим раствором внешней поверхности валика или ленты, сушки полученной подложки и последующего осуществления этапов первичного сшивания путем облучения пучком электронов и одного из вторичного сшивания в обычной нагревательной печи и вторичного сшивания путем нагревания в инертном газе.
В качестве способа нанесения покрытия, можно воспользоваться известными способами, такими, как нанесение покрытия распылением, нанесение покрытия через щель, нанесение покрытия машиной шаберного типа, нанесение покрытия валиком и нанесение покрытия методом погружения. Толщина поверхностного слоя как мера, принимаемая для удовлетворения требований как достаточной стойкости к царапанию и стойкости к абразивному истиранию, так и превосходной теплопроводностью на высоком уровне, составляет от 10 мкм или более до 500 мкм или менее.
Кроме того, в случае, когда формируют теплопроводный слой кремнийорганического каучука, этот теплопроводный слой кремнийорганического каучука можно получать известным способом, например, способом, при осуществлении которого материал кремнийорганического каучука нагнетают в пресс-форму, нагревают и отверждают, или способом, при осуществлении которого формируют слой кремнийорганического каучука путем нанесения покрытия и отверждают в нагревательной печи. Толщина слоя кремнийорганического каучука предпочтительно составляет 50 мкм или более по причине гарантирования прилегаемости к записываемому материалу, такому как бумага, и с точки зрения теплопроводности предпочтительно составляет 5 мм или менее.
Структура слоя фиксирующего элемента, который можно изготавливать так, как описано выше, изображена в сечении на фиг.4. На фиг.4 изображены поверхностный слой 1, включающий в себя фторкаучук в качестве «морской» фазы и кремнийорганическое соединение, имеющее сшитую структуру, в качестве «островной» фазы, теплопроводный слой 2, включающий в себя кремнийорганический каучук, и подложку 3. За счет обеспечения поверхностного слоя 1 в соответствии с данным изобретением, вряд ли образуется участок, где сохраняется форма частиц тонера, и можно обеспечить фиксирующий элемент, который способствует получению изображения с высокой глянцевитостью.
Фиксирующий элемент согласно данному изобретению может иметь любую конфигурацию из таких, как фиксирующая лента, фиксирующий валик, прижимная лента и прижимный валик.
Фиксирующее устройство
Ниже описывается фиксирующее устройство в соответствии с данным изобретением. Фиксирующее устройство в соответствии с данным изобретением представляет собой фиксирующее устройство, используемое для электрофотографического устройства формирования изображения, в котором вышеописанный фиксирующий элемент согласно изобретению в качестве одного из таких средств, представляет собой фиксирующую ленту и фиксирующий валик, и/или одно из таких средств, как прижимная лента и прижимный валик. Примеры электрофотографического устройства формирования изображения включают в себя электрофотографическое устройство формирования изображения, включающее в себя фоточувствительный элемент, блок формирования скрытого изображения, блок проявления сформированного скрытого изображения тонером, блок для переноса, проявленного тонерного изображения, на регистрирующий материал, и блок для фиксации тонерного изображения на регистрирующем материале.
На фиг.5 изображено сечение, иллюстрирующее один вариант осуществления фиксирующего устройства в соответствии с данным изобретением. В фиксирующем устройстве размещены фиксирующий валик 4 и прижимной валик 5. Фиксирующий элемент согласно изобретению используется, по меньшей мере, для фиксирующего валика 4. Фиксирующий валик 4 нагревается галогенным нагревателем 6, находящимся внутри фиксирующего валика 4. Прижимная лента 5 подвешена в натянутом состоянии с помощью вводящего валика 7, отделяющего валика 8 и поворачивающего валика 9. Отделяющий валик 8 вводит прижимную ленту 5 в контакт с фиксирующим валиком 4 путем прижима. Поворачивающий валик 9 является подвижным и корректирует отклонение прижимной ленты 5. Кроме того, между вводящим валиком 7 и отделяющим валиком 8 расположен прижимной сухарь 10. Прижимной сухарь 10 вводит прижимную ленту 5 в контакт с фиксирующим валиком 4 путем прижима.
Фиксирующий валик 4 вращается в направлении по стрелке с заранее определенной окружной скоростью под действием источника движущей силы (не показан), благодаря чему прижимная лента 5 также вращается в этом направлении по стрелке. Температура фиксации сохраняется на уровне заданной температуры путем управления входной мощностью галогенного нагревателя 6 на основании температуры поверхности фиксирующего валика 4, измеряемой термистором 11. На температуру поверхности фиксирующего валика 4 (температуру фиксации) конкретных ограничений нет, и обычно она находится в диапазоне примерно от 130°C до 220°C.
Тонерное изображение, сформированное на регистрирующем материале, таком как бумага, в виде прослойки, подается между фиксирующим валиком 4 и прижимной лентой 5 и фиксируется под действием тепла от галогенного нагревателя и прижима, обуславливаемого фиксирующим валиком 4 и прижимной лентой 5. Этот блок фиксации является блоком фиксации с высоким давлением.
На фиг.6 изображено сечение, иллюстрирующее другой вариант фиксирующего устройства в соответствии с данным изобретением. На фиг.6, фиксирующая лента 12 в форме бесконечной ленты показана на окружности с зазором относительно направляющего ленту элемента 13 и опоры 14. Нагревательный элемент 15 включает в себя слой, в котором обладающий электрическим сопротивлением материал, такой, как серебро-палладий (Ag/Pd), генерирующий тепло за счет подачи электрического тока, нанесен как покрытие в линейной форме или форме полосы на подложку нагревательного элемента, изготовленную из алюминия или керамики, посредством трафаретной печати или аналогичного метода. Кроме того, впоследствии на этом нанесенном как покрытии слое сформирован слой стеклянного покрытия, имеющий толщину примерно 10 мкм, для гарантии свойства защиты и изоляции имеющего электрическое сопротивление материала. Кроме того, в контакте с задней стороной нагреваемой подложки находится термистор, и можно поддерживать температуру поверхности фиксирующей ленты на уровне температуры, способствующей фиксации, за счет управления электричеством, подводимым к имеющему электрическое сопротивление материалу, в соответствии с температурой, детектируемой этим термистором.
Прижимный валик 16 находится в контакте с нагревательным элементом за счет прижима посредством фиксирующей ленты 12 и вращается, и приводится в движение блоком привода прижимного валика. Прижимный валик 16 вращается и приводится в движение, и вследствие этого вращается фиксирующая лента 12. К металлу стержня прижимного валика 16 прикладывается высокое напряжение, и внутренняя поверхность фиксирующей ленты оказывается заземленной посредством опоры, изготовленной из металла. Регистрирующий материал, такой как бумага, имеющий нефиксированное изображение, сформированное на нем, в виде прослойки и подается между фиксирующей лентой 12 и прижимным валиком 16, и поэтому нефиксированное изображение нагревается и фиксируется на регистрирующем материале. Этот блок фиксации является блоком фиксации с низким давлением. В данном случае, в качестве примеров приведены фиксирующее устройство, включающее в себя фиксирующий валик и прижимную ленту, и фиксирующее устройство, включающее в себя фиксирующую ленту и прижимный валик. Однако фиксирующее устройство в соответствии с данным изобретением может включать в себя фиксирующий элемент согласно данному изобретению как один из фиксирующей ленты и фиксирующего валика и/или один из прижимной ленты и прижимного валика.
ПРИМЕРЫ
Ниже приводится подробное описание данного изобретения посредством примеров.
Определение кривой зависимости механического напряжения от деформации
Зависимость между механическим напряжением и деформацией поверхностного слоя определяли следующим образом. Поверхностный слой фиксирующего валика в соответствии с каждым примером и сравнительным примером разрезали с приданием образцу размера, показанного в нижеследующей Таблице 1, и определяли зависимость между механическим напряжением и деформацией с помощью прибора для динамического измерения вязкоупругих свойств (торговое название Rheogel-E4000, изготовлен фирмой UBM Co., Ltd.). Условия определения проиллюстрированы в нижеследующей Таблице 1.
Таблица 1
Размер образца
Ширина: 5 мм; длина: 20 мм; толщина: 50 мкм
Расстояние между зажимными патронами
10 мм
Окружающая температура
170°C
Скорость растяжения
Установка 0,055 мм/сек
Далее, на основании результата определения строили кривую зависимости механического напряжения от деформации. Механическое напряжение в данном изобретении - это номинальное механическое напряжение, получаемое путем деления нагрузки на исходную площадь сечения образца. Деформация - это номинальная деформация, получаемая путем деления удлинения на исходную длину образца. Следовательно, кривая зависимости механического напряжения от деформации в соответствии с данным изобретением - это кривая зависимости номинального механического напряжения от номинальной деформации. Значение деформации 0,8 означает состояние, в котором образец удлинен до 18 мм, что в 1,8 раза больше исходной длины 10 мм. Кроме того, кривую зависимости начального модуля упругости от деформации получали путем полиномиальной аппроксимации (6-го порядка) кривой зависимости механического напряжения от деформации, полученной вышеописанным способом, и дифференцирования получаемого полинома по переменной деформации.
Оценка глянцевитости
Оценку глянцевитости изображения после фиксации тонера осуществляли следующим образом. Глянец изображения после фиксации тонера оценивали ручным глянцемером (торговое название PG-1M, изготовлен фирмой HORIBA, Ltd.) при значении глянцевитости 60°.
Оценка прилегаемости фиксирующего элемента для поверхности бумаги
Прилегаемость фиксирующего элемента для заглубленного участка листа бумаги оценивали следующим образом. Изображение после фиксации тонера наблюдали под конфокальным микроскопом (изготовленным фирмой Lasertec Corporation) при 10-кратном увеличении, чтобы получить полутоновое наблюдаемое изображение. Это наблюдаемое изображение преобразовывали в двоичную форму для участка, где тонер не сохраняет форму частиц, и участка, где тонер сохраняет форму частиц, с использованием программного обеспечения обработки изображения (торговое название Image-Pro Plus, разработано фирмой Media Cybernetics, Inc.). Кроме того, получали (в %) отношение площади участка, где тонер не сохраняет форму частиц, и участка, где тонер сохраняет форму частиц, ко всей площади поля зрения.
Деформация поверхностного слоя
Значение деформации поверхностного слоя в процессе фиксации согласно каждому примеру и сравнительному примеру вычисляли следующим образом. Сначала поверхность обыкновенной бумаги формата A4 (торговое название PB PAPER GF-500, изготовлена фирмой Canon Inc.), используемой для формирования изображения в каждом примере и сравнительном примере, наблюдали под конфокальным микроскопом (изготовленным фирмой Lasertec Corporation) при 10-кратном усилении. Максимальную высоту неровностей бумаги, Rz, получали с помощью полученного наблюдаемого изображения, и этот параметр составлял 17 мкм. Кроме того, для шероховатости поверхности листа бумаги, вычисляли неровности с малым шагом, образуемые волокнами бумаги (предельные значения - 8 мкм и 80 мкм), и неровности с большим шагом, образуемые волокнами бумаги (предельные значения - 80 мкм и 800 мкм). Значение средней длины (RSm) элементов кривой шероховатости определяли как шаг неровностей, а значение средней высоты (Rc) элементов кривой шероховатости определяли как высоту неровностей. В результате, неровности поверхности бумаги моделировали с помощью искусственной волны неровностей с малым шагом, имеющих RSm 25 мкм и Rc 5 мкм, и неровностей с большим шагом, имеющих RSm 200 мкм и Rc 12 мкм.
На основании вышеописанной модели неровностей поверхности бумаги, деформацию поверхностного слоя, когда фиксирующие валики в соответствии с каждым примером и каждым сравнительным примером прижимали с заранее определенным давлением, получали в соответствии с вычислением согласно статическому структурному анализу методом конечных элементов. В частности, вышеописанную модель неровностей поверхности бумаги и модель поперечного сечения каждого фиксирующего элемента создавали с помощью программного обеспечения трехмерного автоматизированного проектирования и автоматизированной оценки (торговое название NX, разработано фирмой Siemens Product Lifecycle Management Software Inc.) и делили на элементы с шагом 0,5 мм. После этого проводили вычисление согласно статическому структурному анализу с использованием решающей программы для анализа (торговое название ABAQUS, разработана фирмой SIMULIA Inc.). Для определения свойств поверхностного слоя, кривую зависимости механического напряжения от деформации каждого поверхностного слоя аппроксимировали посредством трехмерной модели гиперупругого тела (коэффициент Пуассона составлял 0,48), разработанной в Огденском центре МТО ВВС (материально-технического обеспечения военно-воздушных сил). Кроме того, свойство бумаги вычисляли с использованием модуля линейной упругости 150 МПа и коэффициента Пуассона 0,4. Помимо этого, для вычисления свойства слоя кремнийорганического каучука, используемого в сравнительном примере 4, применяли кривую зависимости механического напряжения от деформации продукта, имеющего твердость 10° (по японскому промышленному стандарту JIS A), аппроксимированного двухмерной понижающей полиномиальной моделью гиперупругого тела (коэффициент Пуассона составлял 0,48).
Пример 1
На внешнюю периферийную поверхность металла полого цилиндрического стержня из нержавеющей стали с внешним диаметром 80 мм способом кольцевого нанесении покрытия наносили покрытие из аддитивно-реактивного жидкого кремнийорганического каучука и нагревали при температуре 200°C в течение 4 часов для формирования слоя упругого материала, выполненного из кремнийорганического каучука, имеющего толщину 500 мкм. На периферийную поверхность слоя упругого материала наносили грунтовку (торговое название MEGUM3290, изготовлена фирмой Chemetall Inc.) до достижения толщины 2 мкм и сушили. С другой стороны, материалы, приведенные в нижеследующей Таблице 2, растворяли в 900 г метилизобутилкетона, чтобы приготовить раствор для формирования поверхностного слоя.
Таблица 2
Фторполимер, включающий в себя терполимер винилиденфторида, тетрафторэтилена и перфторметилвинилового простого эфира, каждый из которых имеет йод в молекуле в качестве реакционной группы (торговое название Daiel LT302, изгоготовлен фирмой Daikin Industries, Ltd.)
100 г
Сополимеризуемое кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, в котором диметилполисилоксан и полиоксиалкилен попеременно и повторно объединяются друг с другом (торговое название FZ-2207, изготовлено фирмой Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
50 г
Триаллилизоцианурат (TAIC) (изготовлен фирмой Nippon Kasei Chemical Co., Ltd.)
8 г
На периферийной поверхности слоя упругого материала, на который нанесена и высушена грунтовка, наносили вышеописанный раствор для формирования поверхностного слоя посредством нанесения покрытия распылением таким образом, чтобы получить толщину высушенной пленки 50 мкм, вследствие чего из упомянутого раствора формировалась пленка покрытия. После чего, вращая металлический стержень со скоростью 300 об/мин, облучали поверхность пленки покрытия пучком электронов в течение 14 секунд при ускоряющем напряжении 110 кВ и облучающем токе 10 мА (устройство для облучения пучком электронов было изготовлено фирмой IWASAKI ELECTRIC CO., LTD., поглощенная доза составила 280 кГр) в атмосфере, где концентрация кислорода составляла 10 частей на миллион. После этого проводили вторичное сшивание, нагревая полученную пленку покрытия в печи при температуре 180°C с течение 24 часов, чтобы произошло отверждение пленки покрытия и формирование поверхностного слоя, вследствие чего и был получен фиксирующий валик в соответствии с данным примером.
С другой стороны, на внешнюю периферийную поверхность металла полого цилиндрического стержня из нержавеющей стали с внешним диаметром 80 мм способом нанесения покрытия распылением наносили покрытие из раствора для формирования поверхностного слоя, приготовленного так, как описано выше, до получения толщины высушенной пленки 50 мкм, чтобы сформировать пленку покрытия из раствора. Вращая металлический стержень со скоростью 300 об/мин, облучали поверхность пленки покрытия пучком электронов в тех же условиях, что и описанные выше. После этого проводили вторичное сшивание для формирования поверхностного слоя. Кривую зависимости механического напряжения от деформации этого поверхностного слоя определяли вышеописанным способом.
2
Фиксирующий валик, изготовленный вышеописанным способом, устанавливали в фиксирующем устройстве, изображенном на фиг.5, а это фиксирующее устройство устанавливали в аппарате для изготовления цветных копий (торговое название ImagePress C-l, изготовлен фирмой Canon Inc.). Помимо этого, сплошное голубое тонерное изображение (количество нанесенного тонера составляло 0,4 мг/см) фиксировали на обычной бумаге формата А4 (торговое название PB PAPER GF-500, изготовлена фирмой Canon Inc.) в нижеследующих условиях фиксации. Глянцевитость и прилегаемость получаемого изображения к заглубленному участку листа бумаги оценивали вышеописанными способами.
Условия фиксации
Максимальное давление, прикладываемое на участке зажима: 0,3 МПа;
температура поверхности фиксирующей ленты: 170°C; и
технологическая скорость: 300 мм/сек.
Пример 2
Материалы, описанные в нижеследующей Таблице 3, растворяли в 900 г метилизобутилкетона, чтобы приготовить раствор для формирования поверхностного слоя.
Таблица 3
Фторполимер, включающий в себя терполимер винилиденфторида, тетрафторэтилена и перфторметилвинилового простого эфира, каждый из которых имеет йод в молекуле в качестве реакционной группы (торговое название Daiel LT302, изгоготовлен фирмой Daikin Industries, Ltd.)
100 г
Сополимеризуемое кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, в котором диметилполисилоксан и полиоксиалкилен попеременно и повторно объединяются друг с другом (торговое название FZ-2207, изготовлено фирмой Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
50 г
TAIC (изготовлен фирмой Nippon Kasei Chemical Co., Ltd.)
8 г
Пероксид бензоила (содержание воды 25 %, изготовлен фирмой Kishida Chemical Co., Ltd.)
8 г
Фиксирующий элемент изготавливали так же, как в примере 1, за исключением использования вышеописанного раствора для формирования, и проводили оценку так же, как в примере 1.
Пример 3
Фиксирующий элемент изготавливали так же, как в примере 1, за исключением изменения концентрации кислорода при облучении пучком электронов с того значения, которое было в примере 1, до 20 частей на миллион. Подтвердилось, что кривая зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя фиксирующего элемента не отличалась от той, которая была в примере 1. Кроме того, получаемый фиксирующий элемент оценивали так же, как в примере 1.
Пример 4
Фиксирующий элемент изготавливали и оценивали так же, как в примере 1, за исключением изменения времени облучения при облучении пучком электронов с того значения, которое было в примере 1, до 7 секунд. Кроме того, кривую зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя определяли так же, как в примере 1.
Сравнительный пример 1
Фиксирующий валик изготавливали так же, как в примере 2, за исключением того, что пленку покрытия из раствора для формирования поверхностного слоя сшивали путем нагревания в атмосфере с концентрацией кислорода 10 ч/млн в азот-замененной печи, т.е. в печи, внутренняя атмосфера которой была заменена газообразным азотом, при температуре 150°C в течение 1-го часа, а затем проводили вторичное сшивание в печи при температуре 180°C в течение 24 часов, не проводя облучение пучком электронов. Этот фиксирующий валик оценивали так же, как в примере 1.
Кроме того, на периферию валика из нержавеющей стали с внешним диаметром 80 мм методом нанесения покрытия распылением наносили раствор для формирования поверхностного слоя, приготовленный в примере 2, до достижения толщины высушенной пленки 50 мкм. После этого пленку покрытия, состоящую из раствора для формирования поверхностного слоя, сшивали путем нагревания в атмосфере с концентрацией кислорода 10 ч/млн. в азот-замененной печи при температуре 150°C в течение 1-го часа. Кривую зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя, получаемую таким образом, определяли вышеописанным способом.
Сравнительный пример 2
Материалы, приведенные в нижеследующей Таблице 4, растворяли в 900 г метилизобутилкетона, чтобы приготовить раствор для формирования поверхностного слоя.
Таблица 4
Фторполимер, включающий в себя терполимер винилиденфторида, тетрафторэтилена и перфторметилвинилового простого эфира, каждый из которых имеет йод в молекуле в качестве реакционной группы (торговое название Daiel LT302, изгоготовлен фирмой Daikin Industries, Ltd.)
100 г
TAIC (изготовлен фирмой Nippon Kasei Chemical Co., Ltd.)
4 г
Пероксид бензоила (содержание воды 25%, изготовлен фирмой Kishida Chemical Co., Ltd.)
4 г
Этот раствор наносили методом распыления на обработанную грунтовкой поверхность слоя упругого материала, сформированного на внешней периферийной поверхности полого цилиндра из нержавеющей стали, изготовленного так же, как в примере 1, до достижения толщины высушенной пленки 50 мкм. Этот валик погружали на 1 час в полидиметилсилоксановое масло (торговое название KF-99SS-300cs, изготовлено фирмой Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), нагретое до 200°C, чтобы провести первичное сшивание. После этого, валик нагревали в печи при температуре 180°C в течение 24 часов для проведения вторичного сшивания, чтобы получить фиксирующий валик согласно данному сравнительному примеру. Фиксирующий валик согласно данному сравнительному примеру оценивали так же, как в примере 1.
Кроме того, на периферию валика из нержавеющей стали с внешним диаметром 80 мм методом нанесения покрытия распылением наносили вышеупомянутый раствор до достижения толщины высушенной пленки 50 мкм. Сшивание на получаемом валике осуществляли путем погружения в силиконовое масло, после чего валик подвергали вторичному сшиванию так же, как описано выше. Кривую зависимости механического напряжения от деформации получаемого поверхностного слоя определяли вышеописанным способом.
Сравнительный пример 3
Материалы, приведенные в нижеследующей Таблице 5, растворяли в 900 г метилизобутилкетона, чтобы приготовить раствор для формирования поверхностного слоя.
Таблица 5
Фторполимер, включающий в себя терполимер винилиденфторида, тетрафторэтилена и перфторметилвинилового простого эфира, каждый из которых имеет йод в молекуле в качестве реакционной группы (торговое название Daiel LT302, изгоготовлен фирмой Daikin Industries, Ltd.)
100 г
Углеродная сажа (торговое название Thermax N-990, изготовлена фирмой CANCARB Ltd.)
20 г
TAIC (изготовлен фирмой Nippon Kasei Chemical Co., Ltd.)
4 г
Пероксид бензоила (содержание воды 25 %, изготовлен фирмой Kishida Chemical Co., Ltd.)
4 г
За исключением использования этого раствора, фиксирующий валик изготавливали и оценивали так же, как в сравнительном примере 2.
Кроме того, на периферию валика из нержавеющей стали с внешним диаметром 80 мм методом нанесения покрытия распылением наносили вышеупомянутый раствор до достижения толщины высушенной пленки 50 мкм. Сшивание на получаемом валике осуществляли путем погружения в силиконовое масло, после чего валик подвергали вторичному сшиванию так же, как описано выше. Кривую зависимости механического напряжения от деформации получаемого поверхностного слоя определяли вышеописанным способом.
Сравнительный пример 4
Слой упругого материала, выполненный из кремнийорганического каучука, формировали на периферийной поверхности полого цилиндрического тела из нержавеющей стали так же, как в примере 1. Затем на периферию этого слоя кремнийорганического каучука наносили жидкий клей на основе кремнийорганического каучука присоединительной вулканизации, и помещали трубку, имеющую толщину 50 мкм и выполненную из фторсодержащей смолы (PFA), на валик и нагревали при температуре 200°C в течение 1-го часа, чтобы сцепить трубку со слоем кремнийорганического каучука. Получался фиксирующий валик согласно данному сравнительному примеру. В результате определения кривой зависимости механического напряжения от деформации трубки из PFA, указанная кривая оказалась линейной вплоть до деформации примерно 0,05, а модуль упругости составлял примерно 40 МПа.
Кривые зависимости механического напряжения от деформации согласно примерам 1-4 и сравнительным примерам 1-4 изображены на фиг.7A и фиг.7B. Кроме того, диаграммы зависимости начального модуля упругости от деформации согласно примерам 1-4 и сравнительным примерам 1-3 изображены на фиг.8A и фиг.8B. Справа на каждой диаграмме указаны в убывающем порядке примеры механического напряжения или начального модуля упругости согласно кривой.
Кроме того, глянцевитость изображения после фиксации и доля глянцевого участка в сплошном изображении после фиксации в примерах 1-4 и сравнительных примерах 1-4 показаны в таблице 6. Помимо этого, в Таблице 6 показаны величины деформации поверхностных слоев фиксирующих валиков в блоках фиксации, соответствующих примерам 1-4 и сравнительным примерам 1-4 (участок с большой деформацией, находящийся в контакте с приподнятым участком поверхности бумаги, и участок с малой деформацией, находящийся в контакте с заглубленным участком листа бумаги).
Таблица 6
Глянце-витость
Отношение площади участка, где тонер не сохраняет форму частиц, ко всей площади поля зрения
Деформация поверхностного слоя
(°)
(%)
Участок с большой деформацией
Участок с малой деформацией
Пример 1
9,5
85
0,3-0,5
0,05-0,25
Пример 2
9,3
85
То же, что и выше
То же, что и выше
Пример 3
10,0
83
То же, что и выше
То же, что и выше
Пример 4
8,5
87
То же, что и выше
То же, что и выше
Сравнительный пример 1
6,0
90
То же, что и выше
То же, что и выше
Сравнительный пример 2
7,0
75
То же, что и выше
То же, что и выше
Сравнительный пример 3
7,5
70
То же, что и выше
То же, что и выше
Сравнительный пример 4
10,5
60
То же, что и выше
То же, что и выше
Ниже приводится описание примеров 1-4, в которых получены результаты оценки применительно к блоку фиксации с высоким давлением (максимальное давление 0,3 МПа), и сравнительных примеров 1-4.
Деформации поверхностных слоев фиксирующих элементов согласно примерам 1 и 4 и сравнительным примерам 1-4 на неровностях поверхностей бумаги соответствуют значениям 0,05-0,25 на участке с малой деформацией и значениям 0,3-0,5 на участке с большой деформацией. Эти значения основаны на результате вычисления в соответствии со структурным анализом контактов, когда фиксирующий элемент оказывался прижатым на неровностях поверхности бумаги, моделируемых искусственной волной при давлении 0,3 MPa. Кроме того, поверхностные слои фиксирующих валиков согласно примерам 1-4 имели поверхность, включающую в себя «морскую» фазу, включающую в себя фторкаучук, и «островную» фазу, включающую в себя кремнийорганическое соединение, имеющее сшитую структуру. Кроме того, в соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя, начальный модуль упругости увеличивался по мере увеличения деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8. Помимо этого, глянцевитость голубого тонерного изображения и фиксируемого фиксирующими элементами в соответствии с примерами 1-4, во всех случая составляла 8° или более. Кроме того, уровни взаимодействия с тонером, являющиеся оценками прилегаемости к заглубленному участку листа бумаги, также во всех случаях составляли 80% или более, и можно было сказать, что удовлетворение требований к обоим этим параметрам находилось на высоком уровне. Кроме того, поскольку пример 3 предусматривал наличие промежуточного слоя, включающего в себя смолу, глянцевитость получалась несколько выше той, которая была получена в примере 1. С другой стороны, поверхностный слой фиксирующего элемента согласно сравнительному примеру 1 имел поверхность, включающую в себя «морскую» фазу, включающую в себя фторкаучук, и «островную» фазу, включающую в себя кремнийорганическое соединение. Кроме того, с соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя, начальный модуль упругости уменьшался по мере увеличения деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8. Хотя уровни взаимодействия с тонером для изображения, проявленного тонером голубого цвета и фиксируемого эти фиксирующим валиком, были высокими, глянцевитость была низкой.
Поверхностные слои фиксирующих валиков согласно сравнительным примерам 2 и 3 были выполнены из фторкаучука, а в соответствии с кривой зависимости механического напряжения от деформации поверхностных слоев, начальный модуль упругости уменьшался по мере увеличения деформации в диапазоне деформации 0,25-0,8. И глянцевитость, и уровень взаимодействия с тонером изображений, проявленных тонером голубого цвета и фиксируемых этими фиксирующими валиками, были ниже, чем глянцевитость и уровень взаимодействия с тонером согласно примерам 1-4. Кроме того, поверхностный слой фиксирующего валика согласно сравнительному примеру 4 был выполнен из фторсодержащей смолы и более твердым по сравнению с поверхностными слоями фиксирующих элементов в соответствии с примерами 1-4. Кроме того, кривая зависимости механического напряжения от деформации поверхностного слоя имела предел текучести при деформации примерно 0,05. Более того, хотя глянцевитость изображения, проявленного тонером и фиксируемого этим фиксирующим валиком, была очень высокой, уровень взаимодействия с тонером был низким.
Пример 5
На внешней периферийной поверхности бесшовной ленты из нержавеющей стали толщиной 30 мкм с внешним диаметром 30 мм формировали слой упругого материала, выполненный из кремнийорганического каучука, имеющий толщину 300 мкм. На периферийную поверхность слоя упругого материала наносили грунтовку (торговое название MEGUM3290, изготовлена фирмой Chemetall Inc.) до достижения толщины 2 мкм и сушили. После этого, на периферийную поверхность обработанного грунтового слоя упруго материала методом нанесения покрытия распылением наносили раствор для формирования поверхностного слоя, приготовленный в примере 1, до достижения толщины сухой пленки 30 мкм.
Эту бесшовную ленту облучали пучком электронов в течение 8 секунд при ускоряющем напряжении 80 кВ и облучающем токе 10 мА (устройство для облучения пучком электронов было изготовлено фирмой IWASAKI ELECTRIC CO., LTD., поглощенная доза составила 200 кГр) в атмосфере, где концентрация кислорода составляла 10 частей на миллион, при вращении со скоростью 300 об/мин. После этого проводили вторичное сшивание (при 180°C в течение 24 часов) путем нагревания в печи при температуре 180°C с течение 24 часов, тем самым получая фиксирующую ленту.
Кроме того, на периферийную поверхность ленты из нержавеющей стали с внешним диаметром 30 мм методом нанесения покрытия распылением наносили раствор, приготовленный вышеупомянутым способом, для получения поверхностного слоя, имеющего толщину сухой пленки 30 мкм. Получаемую ленту из нержавеющей стали также облучали пучком электронов и подвергали вторичному сшиванию в тех же условиях. Кривую зависимости механического напряжения от деформации получаемого поверхностного слоя определяли в соответствии со способом, описанным выше, чтобы подтвердить, что кривая зависимости механического напряжения от деформации не отличалась от полученной в примере 1.
2
Фиксирующую ленту, изготовленную вышеупомянутыми способом, устанавливали в фиксирующем устройстве, изображенном на фиг.6, а это фиксирующее устройство устанавливали в цветном лазерном принтере (торговое название LBP5900, изготовлен фирмой Canon Inc.). Помимо этого, сплошное голубое тонерное изображение (количество нанесенного тонера составляло 0,4 мг/см) фиксировали на обычной бумаге формата А4 (торговое название PB PAPER GF-500, изготовлена фирмой Canon Inc.) при нижеследующих условиях фиксации.
Условия фиксации
Среднее давление, прикладываемое на участке зажима, 0,1 МПа;
температура поверхности фиксирующей ленты: установка 170°C; и
технологическая скорость: 90 мм/сек.
Сравнительный пример 5
Бесшовную ленту из нержавеющей стали, имеющую на своей внешней периферийной поверхности слой упругого материала, изготавливали так же, как в примере 5. На поверхность обработанного грунтовкой слоя упругого материала на бесшовной ленте методом нанесения покрытия распылением наносили раствор для формирования поверхностного слоя, приготовленный в сравнительном примере 1, до достижения толщины высушенной пленки 30 мкм. На этой бесшовной ленте проводили сшивание путем нагревания в атмосфере с концентрацией кислорода 10 частей на миллион в азот-замененной печи при температуре 150°C в течение 1-го часа, а затем нагревали в печи при температуре 180°C в течение 24 часов, тем самым получая фиксирующую ленту согласно данному сравнительному примеру. Подтвердилось, что кривая зависимости механического напряжения от деформации этого поверхностного слоя не отличалась от той, которая была в сравнительном примере 1. Кроме того, фиксирующую ленту согласно данному сравнительному примеру оценивали так же, как в примере 5.
Сравнительный пример 6
Бесшовную ленту из нержавеющей стали, имеющую на своей внешней периферийной поверхности слой упругого материала, изготавливали так же, как в примере 5. На обработанную грунтовкой поверхность слоя упругого материала на бесшовной ленте наносили жидкий клей на основе кремнийорганического каучука присоединительной вулканизации, а затем помещали трубку, имеющую толщину 30 мкм и выполненную из фторсодержащей смолы PFA, на ленту и нагревали при температуре 200°C в течение 1-го часа, чтобы сцепить трубку из PFA со слоем упругого материала. Таким образом, получалась фиксирующая лента согласно данному сравнительному примеру. Подтвердилось, что кривая зависимости механического напряжения от деформации трубки из PFA не отличалась от кривой согласно сравнительному примеру 4. Эту фиксирующую ленту оценивали так же, как в примере 5.
Кривые зависимости механического напряжения от деформации согласно примеру 5 и сравнительным примерам 5-6, описанным выше, изображены на фиг.7A и фиг.7B. Кроме того, диаграмма зависимости начального модуля упругости от деформации согласно примеру 5 изображен на фиг.8A.
Глянцевитость изображения после фиксации и доля глянцевого участка в сплошном изображении после фиксации в примере 5 и сравнительных примерах 5-6 показаны в Таблице 7. Помимо этого, в таблице 7 показаны величины деформации поверхностных слоев фиксирующих валиков в блоках фиксации, соответствующих примеру 5 и сравнительным примерам 5-6 (участок с большой деформацией, находящийся в контакте с приподнятым участком поверхности бумаги, и участок с малой деформацией, находящийся в контакте с заглубленным участком листа бумаги).
Ниже приводится описание примера 5, в котором получены результаты оценки применительно к блоку фиксации с низким давлением (максимальное давление 0,1 МПа), и сравнительных примеров 5-6. Деформации поверхностных слоев фиксирующих элементов согласно примеру 5 и сравнительному примеру 5 на неровностях поверхностей бумаги соответствуют значениям 0,02-0,15 на участке с малой деформацией и значениям 0,25-0,33 на участке с большой деформацией. Эти значения основаны на результате вычисления в соответствии со структурным анализом контактов, когда фиксирующий элемент оказывался прижатым на неровностях поверхности бумаги, моделируемых искусственной волной при давлении 0,1 MPa.
Поверхностный слой фиксирующего элемента согласно примеру 5 имел глянцевитость голубого тонерного изображения, и фиксируемого фиксирующими элементами, составлявшую 8° или более, и уровень взаимодействия с тонером, составлявший 60% или более, т.е. параметры оказались такими же, как в примере 1. С другой стороны, в поверхностном слое фиксирующего валика согласно сравнительному примеру 5, хотя уровень взаимодействия с тонером был высоким, как в блоке фиксации с низким давлением, глянцевитость оказалась низкой. Кроме того, в поверхностном слое фиксирующего элемента согласно сравнительному примеру 6, хотя глянцевитость фиксируемого голубого тонерного изображения, была высокой, уровень взаимодействия с тонером оказался очень низким.
Пример 6
В примере 1, среди условий фиксации голубого тонера с помощью фиксирующего валика в соответствии с примером 1, максимальное давление на участке зажима изменяли до 0,5 МПа.
Сравнительный пример 7
Среди условий фиксации, при оценке фиксирующего валика фиксирующего элемента, изготовленного в сравнительном примере 1, изменяли только максимальное давление на участке зажима - до 0,5 МПа.
Кривые зависимости механического напряжения от деформации согласно примеру 6 и сравнительному примеру 7 изображены на фиг.7A. Диаграмма зависимости начального модуля упругости от деформации согласно примеру 6 и сравнительному примеру 7 изображены на фиг.8A. Помимо этого, глянцевитость для электрофотографических изображений в соответствии с примером 6 и сравнительным примером 7 определяли так же, как в примере 1. Кроме того, вычисляли доли глянцевых участков в сплошных изображениях. Помимо этого, в таблице 8 показаны величины деформации поверхностных слоев фиксирующих валиков в блоках фиксации, соответствующих примеру 6 и сравнительному примеру 7 (участок с большой деформацией, находящийся в контакте с приподнятым участком поверхности бумаги, и участок с малой деформацией, находящийся в контакте с заглубленным участком листа бумаги).
Ниже приводится описание примера 6, в котором получены результаты оценки применительно к блоку фиксации с высоким давлением (максимальное давление 0,5 МПа), и сравнительного примера 7.
Деформации поверхностных слоев фиксирующих элементов согласно примеру 6 и сравнительному примеру 7 на неровностях поверхностей бумаги соответствовали значениям 0,1-0,3 на участке с малой деформацией и значениям 0,45-0,7 на участке с большой деформацией. Эти значения основаны на результате вычисления в соответствии со структурным анализом контактов, когда фиксирующие элементы оказывались прижатыми на неровностях поверхности бумаги, моделируемых искусственной волной при давлении 0,5 MPa. Фиксирующий элемент согласно примеру 6 имел глянцевитость фиксируемого голубого тонерного изображения, составлявшую 8° или более, и уровень взаимодействия с тонером, составлявший 80% или более. С другой стороны, в фиксирующем элементе согласно сравнительному примеру 7, хотя уровень взаимодействия с тонером был высоким, глянцевитость фиксируемого голубого тонерного изображения оказалась низкой.
Как описано выше, фиксирующий элемент согласно данному изобретению обладает тем преимуществом, что позволяет получить фиксируемое тонерное изображение с высокой глянцевитостью при одновременном поддержании прилегаемости к заглубленному участку листа, и это дает преимущество, заключающееся в наличии поверхностного слоя каучука, не зависящего от давления блока фиксации.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ ЧЕРТЕЖЕЙ
1 Поверхностный слой каучука в соответствии с данным изобретением
2 Теплопроводный слой, содержащий кремнийорганический каучук
3 Подложка
В этой заявке испрашивается приоритет по заявке № 2010-000582 на патент Японии, поданной 5 января 2010 г., содержание которой во всей его полноте включено сюда посредством ссылки.