專利名稱：：定影件和含定影件的定影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及硅橡膠基定影件，本發(fā)明尤其涉及用在靜電成像裝置中的硅橡膠基定影件和包括定影件在內(nèi)的定影裝置。用于靜電成像裝置中定影環(huán)節(jié)的彈性元件常常包括硅橡膠材料，原因在于這類材料的耐熱性和耐磨性較好，而且色料不易附著，柔軟度也較好?？焖佟⒏哔|(zhì)量成像并著色是靜電成像裝置的發(fā)展趨勢，其中用于靜電成像定影環(huán)節(jié)的硅橡膠基定影件應(yīng)具有更好的耐熱性、耐磨性及色料脫離性能。為適應(yīng)這些要求，有人提出了加入金屬氧化物(如氧化硅較)以改善耐磨性的方案(日本公開專利書JP-A6-19352號)，但目前尚未開發(fā)出強度和色料脫離性能足夠滿意的硅橡膠基定影件。因此，本發(fā)明的目的之一是使硅橡膠基定影件具有耐磨性和不隨溫升而降低的足夠的機械強度。本發(fā)明的另一個目的是提出包含上述硅橡膠基定影件的定影裝置。如本發(fā)明所述，提供了表面層包括含金屬化合物MmXn的硅橡膠層的定影件，其中，M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金屬陽離子，X表示鹵素，無機酸離子和有機酸離子中的某一陰離子，m和n是滿足等式mx(M的化合價)＝nx(X的化合價)的正整數(shù)。在本發(fā)明中，通過采用含上述金屬化合物的硅橡膠可以使硅橡膠基定影件具有不隨溫升而降低的足夠的機械強度。在如下結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的介紹中，在上文中涉及和未涉及的本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將會被更明確地描述。附圖簡介圖1是如本發(fā)明所述硅橡膠基定影輥的截面示意圖。圖2是含上述硅橡膠基定影輥的定影裝置示意圖。如本發(fā)明所述硅橡膠層中的金屬化合物MmXn中含有一種金屬元素M，該元素可選自第一長周期元素(第一行過渡元素)中的Sc(鈧)，鉻(Cr)，F(xiàn)e(鐵)，Co(鈷)，Ni(鎳)，Cu(銅)和Zn(鋅)，也可選用第三族元素中的Al(鋁)和Ca(鈣)。這些金屬可形成辛酸鹽，環(huán)烷酸鹽之類的有機酸鹽；也可形成鹵化物、硫酸鹽及硝酸鹽之類的無機酸鹽。這些金屬化合物還可以含有水合結(jié)構(gòu)或絡(luò)合結(jié)構(gòu)，其中，金屬化合物與某種液體配位，該液體包括含芳基化合物，含羰基化合物，含鏈烯基化合物等。在上述化合物中，優(yōu)選使用的金屬有機鹽或金屬無機鹽應(yīng)該呈粉末狀，這樣將有利于使之在固化之前較好地分散在硅橡膠化合物或組合物中；或者，推薦使用的金屬有機鹽或金屬無機鹽應(yīng)該能溶解或懸浮在有機溶劑或水一類的介質(zhì)中，所形成的溶液或懸浮液可在固化之前與硅橡膠化合物混合，隨后在去除介質(zhì)，這些金屬有機鹽或金屬無機鹽便均勻地分散在所得的硅橡膠中。優(yōu)選采用的金屬化合物添加量應(yīng)保證構(gòu)成定影件的硅橡膠成品具有改進的耐熱性和耐磨性，而且所得硅橡膠不隨時間降解，以金屬化合物中金屬元素相對于硅橡膠的含量來衡量，該添加量可較為具體地定為3-300ppm，而且更為適當?shù)牧渴?-200ppm。為獲得良好的色料脫落性能或清理性能，推薦使用的硅橡膠包括高分子量的聚合物組元，即高粘度線狀聚硅氧烷。具體來講，推薦采用的硅橡膠應(yīng)包括至少20wt％的線狀聚硅氧烷聚合物組元，該組元的兩個末端均應(yīng)為乙烯基，而且25℃時的粘度應(yīng)在400Pa·s以上(500Pa·s以上則更優(yōu))。這些組元有以下實例聚二烷基硅氧烷，聚二芳基硅氧烷及聚烷基芳基硅氧烷，它們的兩個末端均為乙烯基。這些硅氧烷可單獨使用，也可以兩種以上組合使用。上述聚合物組元分別有相應(yīng)的代表性產(chǎn)品，如聚二甲基硅氧烷代表聚二烷基硅氧烷，聚二苯基硅氧烷代表聚二芳基硅氧烷，以及聚甲基苯硅氧烷代表聚烷基芳基硅氧烷。對于兩末端均為乙烯基的高粘度線狀聚硅氧烷來說，另有一些備選的化合物可與之共同用于生成硅橡膠的聚合作用中。例如，這類化合物組份所包含的支鏈有機聚硅氧烷和線狀有機聚硅氧烷可在其分子結(jié)構(gòu)中攜帶兩個以上的乙烯基，其粘度取得較低，在25℃時為100Pa·s。構(gòu)成定影件表面層的硅橡膠是由伴隨聚硅氧烷交聯(lián)現(xiàn)象的聚合作用形成的，完成這一作用需要有過氧化物或鉑催化劑的參與。本發(fā)明將使用鉑催化加成型交聯(lián)硅橡膠作為優(yōu)選方案，該橡膠的色料脫離性能較好，但耐熱性卻遜于用過氧化物交聯(lián)所生成的硅橡膠，不過，在模制之前使之與與金屬化合物混合，最終所得的模制件又會在耐熱性和耐磨性(強度)上獲得改進，而且色料脫離性能不會下降。如本發(fā)明所述的硅橡膠基定影件在實用中表現(xiàn)出很好的耐熱性、色料脫離性及耐久性等。硅橡膠基定影件的最外層結(jié)構(gòu)是由含金屬化合物的硅橡膠化合物或組合物制成的模制件或成形件。例如，硅橡膠基定影件可以取單層滾筒的形式，該滾筒包括圓柱形中空鋁筒，鋁筒基底上覆有模制硅橡膠層；還可取雙層型滾筒結(jié)構(gòu)，它由圓柱形鋁筒構(gòu)成，鋁筒基底上覆有另一橡膠底層及模制硅橡膠表面層；或者取三層型滾筒結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是在雙層型滾筒的底層與表面層之間加覆油阻擋層(如含氟硅橡膠)。如此依照本發(fā)明所形成的硅橡膠定影件具有很好的耐熱性和耐磨性，可以滿足靜電成像裝置的高速定影要求，其色料脫離性能也較好。因此，硅橡膠定影件可用來做雙面定影中的諸如定影輥、涂油輥或加壓輥之類的轉(zhuǎn)輥。圖1是如本發(fā)明所述某一定影件實施例的定影輥截面示意圖。圖1所示定影輥包括含鹵素加熱燈4的中空鋁制滾筒1；含金屬化合物MmXn并以某種粘接層2為中介覆在筒體1上的硅橡膠層3。定影輥須與相應(yīng)的加壓件(如加壓輥)結(jié)合起來才能構(gòu)成定影裝置。具體來講，攜帶未定影成色圖樣的記錄材料(如紙張或透明膠片之類)被定影輥和加壓件夾持并帶入二者之間，成色圖樣在夾持區(qū)被加熱并定影在記錄材料上。以下將結(jié)合范例及比較范例對本發(fā)明加以描述。范例1具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的加熱定影輥是根據(jù)如下方式制備，該輥是本發(fā)明的定影件的實施例。圖1中的鋁制滾筒1外徑為58mm，一層粘接層(硅氧烷類底劑，“OY39-051”(商品名)TorayDowCorningK.K.生產(chǎn))在被涂覆到滾筒上之后以200℃加熱烘干。另有一種硅橡膠組合物，其中含有40wt％的線狀聚二甲基硅氧烷，其兩個末端均為乙烯基，粘度在25℃時為500Pa·s；60wt％的支鏈聚甲基硅氧烷，其25℃時的粘度為3Pa·s，分子式為〔(CH3)3SiO1/2〕1.38〔CH2＝CH(CH3)2SiO1/2〕0.44(SiO2)，該組合物還含有100ppm(鉑含量)的鉑催化劑，將這種組合物與含1390ppm硝酸鋁毫微水合物(鋁含量為100ppm)的甲醇溶液混合并拌勻，再設(shè)法將甲醇除去，所得到的便是硅橡膠模塑組合物。然后，將上述已覆有粘接劑的鋁制滾筒向著某一管形模具沿其中心軸同軸套入，再將上述已備好的硅橡膠模塑組合物注入到滾筒外表面與模具內(nèi)表面之間的間隙中。接著，將硅橡膠模塑組合物在150℃，在鋁制滾筒上的粘接層2上固化30分鐘所形成的硅橡膠層厚為1mm，因此所得的加熱定影輥5外徑為60mm。在經(jīng)200℃，4小時的二次固化處理之后，定影輥可以被裝入結(jié)構(gòu)如圖2所示的定影裝置(該裝置見于可市購的彩色復(fù)印機“CLC-800”(商品名)由CanonK.K.制造)中。參見圖5，該定影裝置包含有定影輥5、加壓輥10、定影輥清理裝置20、加壓輥清理裝置18以及涂油器13。加壓輥10的鋁制滾筒7中含有鹵素加熱燈6，滾筒表面覆有粘接層8及硅橡膠層9。加壓輥10上配有溫度敏感器19，該敏感器為控制電路提供信號，用以控制加熱燈絲4和6。定影輥5的清理方法是由加壓滾子11將清理帶12壓在定影輥5上。為防止偏移，定影輥上也需要供給硅油16。盛在容器17中的硅油16是由滾子15帶出并傳遞給涂油滾子14并最終涂覆在定影輥5上的。緊貼在涂油滾子14上的涂油調(diào)節(jié)片3可以調(diào)節(jié)涂油的量。在定影輥5與加壓輥10之間，攜帶未定影成色圖樣t的紙張p被夾持并卷入進來以便于定影。在輥輪5和10之間缺紙時，涂油滾子14會沿著方向R從定影輥5上脫開。對上述定影裝置進行了加速損耗試驗，其方法是在定影溫度為200℃且清理帶12不工作的條件下連續(xù)地完成20000張紙的復(fù)印。結(jié)果顯示出在完成20000張紙的復(fù)印之后，定影輥5的硅橡膠表面層磨損了2.5μm，沒有出現(xiàn)圖象不好或偏移等現(xiàn)象。范例2除使用硅橡膠模塑組合物之外；本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含580ppm氯化鈧六水合物(含100ppm鈧)的乙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。該定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機(“CLC-800，CanonK.K.制造)上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生2.0μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例3除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是含830ppm辛酸鉻(含100ppm鉻)的異丙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。該定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生1.4μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例4除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含1030ppm硫酸亞鐵水合物(鐵含量100ppm)的甲醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生1.1μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例5除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含424ppm乙酸鈷(鈷含量100ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生0.8μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例6除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含924ppm雙二苯基膦基丙烷氯化鎳(由TokyoKaseiK.K.提供)的甲醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生0.5μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例7除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含481ppm苯甲酸銅(銅含量為100ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生0.5μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。范例8除使用硅橡膠模制組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含961ppm油酸鋅(鋅含量為100ppm)的異丙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印機測試。其結(jié)果是在復(fù)印2000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生0.5μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。比較范例1除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物僅由范例1所用的同樣硅橡膠組合物構(gòu)成，其中不含硝酸鋁毫微水合物。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生12μm的磨損量。此外，局部地發(fā)現(xiàn)了圖像上出現(xiàn)疤痕的劣質(zhì)現(xiàn)象及色料偏移現(xiàn)象。比較范例2除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含190ppm硫酸鈀(鈀含量為100ppm)的甲醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠酸組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生8μm的磨損量。此外，局部地發(fā)現(xiàn)了圖像上出現(xiàn)疤痕的劣質(zhì)現(xiàn)象及色料偏移現(xiàn)象。比較范例3除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，該模塑組合物的制作方法是將含642ppm(0.0642wt％)粉劑氧化硅膠(”R-972“，由日本AerosilK.K.提供)(Si含量為300ppm)的乙醇溶液同范例1所用的同樣硅橡膠組合物混合并拌勻。定影輥被裝在同一臺彩色復(fù)印機上并在與范例1相同的條件下進行連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生12μm的磨損量。此外，局部地發(fā)現(xiàn)了圖像上出現(xiàn)疤痕的劣質(zhì)現(xiàn)象及色料偏移現(xiàn)象。范例9本范例中硅橡膠模塑組合物的制作方法是將含486ppm三氯化鐵六水合物(鐵含量為100ppm)的甲醇溶液與某種硅橡膠膠組合物混合并拌勻，這種硅橡組合物含如下組份35wt％的線狀聚二甲基硅氧烷，其兩個末端均為乙烯基，25℃時的粘度為700Pa·s；65wt％范例1中所用的支鏈聚甲基硅氧烷；以及100ppm(鉑含量)的鉑催化劑。除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，對該定影輥在與范例1相同的條件下用彩色復(fù)印機進行了連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面產(chǎn)生0.4μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。另外，在制作方法與上述情形相同的前提下，將硅橡膠模塑組合物中的三氯化鐵六水合物含量由486ppm(鐵含量為100ppm)分別改為972ppm，242ppm和24ppm(鐵含量相應(yīng)地分別為200ppm，50ppm和5ppm)。其結(jié)果是在以同樣條件復(fù)印20000張之后，定影輥的相應(yīng)磨損量分別為0.3μm、2.5μm和5μm。范例10本范例中硅橡膠模塑組合物的制作方法是將含895ppm氯化鋁六水合物(鋁含量為100ppm)的甲醇溶液同某種硅橡膠組合物混合并拌勻，這種硅橡膠組合物含如下組份20wt％的線狀聚二甲基硅氧烷，其兩個末端均為乙烯基，25℃時的粘度為100Pa·s；80wt％范例1中所用的支鏈聚甲基硅氧烷；以及100ppm(鉑含量)的鉑催化劑。除使用硅橡膠模塑組合物之外，本范例的加熱定影輥制作方法與范例1相同，對該定影輥在與范例1相同的條件下用彩色復(fù)印機進行了連續(xù)復(fù)印測試。其結(jié)果是在復(fù)印20000張之后，定影輥的硅橡膠表面層產(chǎn)生0.6μm的磨損量，未發(fā)現(xiàn)圖像不好或色料偏移現(xiàn)象。另外，在制作方法與上述情形相同的前提下，將硅橡膠模塑混組合物中的氯化鋁六水合物含量從895ppm(鋁含量為100ppm)分別改為1790ppm，448ppm和45ppm(鋁含量相應(yīng)地分別為200ppm，50ppm和5ppm)。其結(jié)果是在以同樣條件連續(xù)復(fù)印20000張之后，定影輥的相應(yīng)磨損量分別為0.5μm和6μm。下文的表1歸納了上述范例和比較范例中定影輥的硅橡膠表面層磨損厚度。上述結(jié)果及表1可以清楚地證明如本發(fā)明所述的硅橡膠膠表面定影輥可以是一種具有優(yōu)良性能的加熱定影輥。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="874">范例定影輥磨損厚度(μm)范例10.6范例23.2范例32.8范例40.5范例53.0范例60.9范例70.9范例80.9范例90.3范例100.5比較范例112比較范例28比較范例312</table></tables>權(quán)利要求1.一種定影件，其表面層包括含金屬化合物的硅橡膠層，金屬化合物由MmXn表示，其中，M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金屬陽離子，X表示鹵素，無機酸離子和有機酸離子中的某一陰離子，m和n是滿足等式mx(M的化合價)＝nx(X的化合價)的正整數(shù)。2.如權(quán)利要求1所述的定影件，其中MmXn中的M代表Fe或Al的陽離子。3.如權(quán)利要求l所述的定影件，其中硅膠層中的金屬化合物含量以金屬含量表示為3-300ppm。4.如權(quán)利要求1所述的定影件，其中硅橡膠層包括具有如下組份的硅橡膠至少20wt％的線狀聚硅氧烷聚合物組元，該組元的兩個末端均為乙烯基，其粘度在25℃時為400Pa·s以上。5.如權(quán)利要求4所述的定影件，其中上述兩末端均為乙烯基的線狀聚硅氧烷包括聚二烷基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷和聚烷基芳基硅氧烷中的至少一種成份。6.如權(quán)利要求1所述的定影件，其中上述硅橡膠層包括由鉑催化劑參與的加成聚合所生成的硅橡膠。7.如權(quán)利要求1所述的定影件，其中表面層位于輥狀元件上。8.一種定影裝置它包括定影鼓和加壓件，二者可將攜帶未定影成色圖樣的記錄材料卷入其間并將成色圖樣定影在記錄材料上。上述定影鼓的表面層包括含金屬化合物的硅橡膠層，金屬化合物由MmXn表示，其中，M表Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金屬陽離子，X表示鹵素、無機酸離子和有機酸離子中的某一陰離子，m和n是滿足等式mx(M的化合價)＝nx(X的化合價)的正整數(shù)。9.如權(quán)利要求8所述的定影裝置，其中硅橡膠層中的金屬化合物含量以金屬含量表示為3-300ppm。10.如權(quán)利要求8所述的定影裝置，其中上述硅橡膠層包括由鉑催化劑參與的加成聚合所生成的硅橡膠。全文摘要一種適用于靜電成像裝置的定影件,其結(jié)構(gòu)中具有含金屬化合物的硅橡膠表面層,金屬化合物由MmXn表示,其中,M表示Al、Sc、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Ga中某一元素的金屬陽離子,X表示鹵素、無機酸離子和有機酸離子中的某一陰離子,m和n是滿足等式mx(M的化合價)=nx(X的化合價)的正整數(shù)。這種硅橡膠表面層具有更好的耐磨性,同時保持良好的色料脫離性能。文檔編號G03G15/20GK1170155SQ9610877公開日1998年1月14日申請日期1996年7月5日優(yōu)先權(quán)日1995年7月5日發(fā)明者熊谷裕昭,岸野一夫,高橋正明,川元英雄,畠山英之申請人:佳能株式會社