JP2004280102A - シリコーン定着部材用のブレンドされたフルオロシリコーン剥離剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電写真複写装置に有益な定着部材を提供する。
【解決手段】 支持層と、シリコーンゴム材料からなる外層と、非官能性剥離剤とフッ素化シリコーン剥離剤との組合せを含む剥離剤材料被覆を含む定着部材。
【選択図】 なし

Description

本発明は、デジタル、イメージ・オン・イメージ、及び接触静電印刷装置を含む静電写真複写装置に有益な定着部材に関する。この定着部材は、定着部材、圧力部材、浸透部材又は挿通部材などとして用いることができる。一実施形態においては、この定着部材は、シリコーンゴム材料からなる外層を含む。実施形態においては、剥離剤は、ブレンドされたフルオロシリコーン剥離剤である。実施形態においては、ブレンドされたフルオロシリコーン剥離剤は、非官能性剥離剤とブレンドされたペンダントフルオロカーボン基を有するフルオロシリコーン剥離剤を含む。

本発明の実施形態は、支持層と、シリコーンゴム材料からなる外層と、シリコーンゴムからなる前記外層上の剥離剤材料被覆とを含み、該剥離剤材料被覆は、ａ）非官能性剥離剤と、ｂ）以下の式Ｉ：

で表されるフッ素化シリコーン剥離剤を含み、ここで、ｍが約０から約２５までの数で、ｎが約１から約２５までの数であり、ｘ／（ｘ＋ｙ）が約１パーセントから約１００パーセントまでであり、Ｒ₁及びＲ₂がアルキル、アリールアルキル、アミノ、及びアルキルアミノ基からなる群から選ばれ、Ｒ₃がアルキル、アリールアルキル、ポリオルガノシロキサン鎖、及びｏが約０から約２５までの数であり、ｐが約１から約２５までの数である式−（ＣＨ₂）₀−（ＣＦ₂）_p−ＣＦ₃のフルオロ鎖からなる群から選ばれる定着部材を含む。

実施形態はさらに、支持層と、シリコーンゴム材料からなる外層と、シリコーンゴムからなる前記外層上の剥離剤材料被覆とを含み、該剥離剤材料被覆は、ａ）非官能性剥離剤と、ｂ）以下の式ＩＩＩ：

で表されるフッ素化シリコーン剥離剤を含み、ここで、ｘ／（ｘ＋ｙ）が約２．４パーセントである定着部材を含む。

実施形態はさらに、静電潜像をその上に受け取る電荷保持表面と、現像剤材料を該電荷保持表面に適用して該静電潜像を現像し、現像された画像を該電荷保持表面上に形成する現像剤コンポーネントと、該現像された画像を該電荷保持表面からコピー支持層に転写する転写コンポーネントと、転写された現像された画像を該コピー支持層に定着する定着部材コンポーネントとを含み、該定着部材は、ａ）支持層と、ｂ）シリコーンゴム材料からなる外層と、ｃ）シリコーンゴムからなる前記外層上の剥離剤材料被覆とを含み、該剥離剤材料被覆は、ｉ）非官能性剥離剤と、ｉｉ）以下の式Ｉ：

で表されるフッ素化シリコーン剥離剤を含み、ここで、ｍが約０から約２５までの数で、ｎが約１から約２５までの数であり、ｘ／（ｘ＋ｙ）が約１パーセントから約１００パーセントまでであり、Ｒ₁及びＲ₂がアルキル、アリールアルキル、アミノ、及びアルキルアミノ基からなる群から選ばれ、Ｒ₃がアルキル、アリールアルキル、ポリオルガノシロキサン鎖、及びｏが約０から約２５までの数であり、ｐが約１から約２５までの数である式−（ＣＨ₂）₀−（ＣＦ₂）_p−ＣＦ₃のフルオロ鎖からなる群から選ばれる定着部材を含む。

本発明は、剥離剤が組み合わされた定着部材に関する。定着部材はシリコーンゴムからなる外層を有する。外層は、非官能性剥離剤及びフルオロシリコーン剥離剤からなる剥離剤と組み合わされる。この組み合わせは、実施形態においては、定着部材の十分な濡れを可能にし、膨潤を減らす。実施形態における剥離剤は、紙のようなコピー支持層との相互作用をほとんど又は全くもたらさないため、剥離剤は、紙のようなコピー支持層に付着している接着剤及びＰＯＳＴ−ＩＴ（登録商標）ノート（３Ｍによる）その他同様のタブと干渉することはない。剥離剤の組み合わせは、実施形態においては、剥離剤の改善された拡がりにより、定着部材の寿命を延ばすことを可能にする。この剥離剤の組み合わせは、実施形態においては、さらに、剥離剤がトナー成分との相互作用をほとんど又は全く生じず、定着流体のゲル化を促進せず、したがって、定着部材の寿命を延ばすものとなる。さらに、この剥離剤の組み合わせは、実施形態においては、定着器の汚染を減らすか又はなくすものとなる。

ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、又はフッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）のようなＴＥＦＬＯＮ（登録商標）状の定着部材表面上で用いられるとき、フルオロシリコーン流体は、より迅速な表面の濡れを示し、したがって、非官能性流体よりも完全な表面被覆がもたらされる。非官能性流体の代わりにフルオロシリコーン流体を用いることにより、ストリッパの痕跡が大幅に減少するという結果がもたらされることになる。
さらに、インクジェットプリンタにおける中間転写ベルトへの画像転写のための画像ドラム上の剥離流体として用いられるとき、非官能性オイルとは異なり、フルオロ流体はワックスをトナーから抽出することはなく、したがって、汚染が減り、より良好な性能がもたらされるようになる。
外側ポリマー表面と併せて用いられるとき、フルオロシリコーン定着流体は、より迅速に拡がり、これにより、非官能性、アミノ官能性、又はメルカプト官能性流体によるものよりも完全な表面被覆が提供される（図３参照）。
シリコーン定着ロール表面と組み合わせて用いられるとき、フルオロシリコーン剥離剤は、非官能性、アミノ官能性、又はメルカプト官能性流体によるものよりもはるかに少ない表面膨潤をもたらす（図３参照）。

上述の利点を有するフルオロシリコーン流体と官能性剥離剤とを組み合わせることにより、両方の流体の利点を得ることができる。例えば、フルオロシリコーンは、非官能性流体によるものと同様な良好なオンプリント特性を有する。したがって、フルオロシリコーンと非官能性流体との組み合わせは、非常に良好なオンプリント特性をもたらす。さらに、非官能性オイルは、非常に安価である。他方では、フルオロシリコーンオイルはかなり高価である。したがって、非官能性定着オイル及びフルオロシリコーンオイルの組み合わせは、費用削減対策として用いられる。フッ化流体とのブレンドにおける非官能性流体コンポーネントは、フッ化流体を用いることで得られる相互作用の低下という付加的な利点との間で妥協させることはない。さらに、実施形態におけるこのブレンドは、定着流体の塗布をより均一にし、かつ、より高い粘度のフルオロ流体をもたらす。

図１を参照すると、典型的な静電写真複写装置において、コピーされるべきオリジナルの光像が感光性部材上に静電潜像の形態で記録され、該潜像は、後で一般にトナーと呼ばれる検電性熱可塑性樹脂粒子の適用により、可視化される。具体的には、感光体１０の表面が、電源１１から電圧が供給された帯電器１２により帯電される。感光体は次に、レーザ及び発光ダイオードのような光学系又は画像入力装置１３からの光により画像露光されて、その上に静電潜像を形成する。一般に、静電潜像は、現像ステーション１４からの現像剤混合物をそれと接触させることにより現像される。現像は、磁気ブラシ、粉末クラウドその他の既知の現像方法を用いることにより行うことができる。乾燥現像剤混合物は、通常、摩擦電気的に付着しているトナー粒子を有するキャリア粒からなる。トナー粒子はキャリア粒から潜像に吸引されて、その上にトナー粉末画像が形成される。或いは、トナー粒子が中に分散された液体キャリアを含む液体現像剤材料を用いることもできる。液体現像剤材料は静電潜像と接触するように進められて、トナー粒子は潜像の上に画像形態で付着される。

トナー粒子が画像形態で光導電性表面上に付着された後、これらは、圧力転写又は静電転写とすることができる転写手段１５によりコピー用紙１６に転写される。或いは、現像された画像を中間転写部材又はバイアス転写部材に転写して、その後にコピー用紙に転写することができる。コピー基材の例は、紙、ポリエステル、ポリカーボネートその他同様なもののような透明材料、布、木材その他の所望の材料のいずれかを含み、その上に完成画像が位置させられる。
現像された画像の転写が完了した後、コピー用紙１６は、図１においては定着ロール２０及び圧力ロール２１として示される定着ステーション１９に進み、ここで該現像された画像が、該コピー用紙１６を定着部材及び圧力部材の間に通すことにより該コピー用紙１６に定着されて、これにより恒久的な画像が形成されるようになる。或いは、転写及び定着を挿通方式の例により実行することができる。
感光体１０は、転写に続いて、清掃ステーション１７に進み、ここで該感光体１０に残されたあらゆるトナーが、ブレード（図１に示されるような）、ブラシその他の清掃装置を用いることによりそこから清掃される。

図２は、種々の可能性のある層を示す定着部材の実施形態の拡大概略図である。図２に示されるように、支持層１はその上に中間層２を有する。中間層２は、例えば、シリコーンゴムその他の適当なゴム材料のようなゴムとすることができる。中間層２の上には、以下に説明されるように、フルオロエラストマーからなる外層３が位置されている。シリコーンゴムからなる前記外層３の上には、最も外側の液体組み合わせフルオロシリコーン及び非官能性剥離層４が位置されている。
定着システム部材の外面の例は、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム、高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム、及び低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴムのようなシリコーンゴムを含む。これらのゴムは、既知であり、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社から容易に商業的に入手可能なＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ブラックＲＴＶ及びＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３２ＲＴＶ、及びジェネラル・エレクトリック社から容易に商業的に入手可能な１０６ＲＴＶシリコーンゴム及び９０ＲＴＶシリコーンゴムである。他の適当なシリコーン材料は、シロキサン（ポリジメチルシロキサンのような）、バージニア州リッチモンド所在のＳａｍｐｓｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ社から入手可能なＳｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ ５５２、ビニル架橋熱硬化可能ゴム又はシラノール室温架橋材料などのような液体シリコーンゴムを含む。別の特定の例はＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｓｙｌｇａｒｄ１８２である。
外層溶液におけるシリコーンゴム材料の溶液の量は、全固形物に対する重量パーセントで、全固形物の約１０から約２５重量パーセントまでであるか、又は約１６から約２２重量パーセントまでである。ここで用いられる全固形物は、シリコーンゴム、添加剤、及び金属酸化物フィラーを含むフィラーの量を含む。
無機微粒子フィラーをシリコーンゴム外層と関連して用いることができる。適当なフィラーの例は、金属、合金、金属酸化物、金属塩その他の金属化合物のような金属含有フィラーを含む。本発明に適用可能な金属の一般的なクラスは、群１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８の金属、及び周期表の希土類材料を含む。フィラーは、アルミニウムの酸化物、銅、スズ、亜鉛、鉛、鉄、白金、金、銀、アンチモン、ビスマス、亜鉛、イリジウム、ルテニウム、タングステン、マンガン、カドミウム、水銀、バナジウム、クロミウム、マグネシウム、ニッケル、及びこれらの合金とすることができる。他の無機微粒子フィラーの特定の例は、酸化アルミニウム及び酸化銅を含む。他の例は、補強された及び補強されていないか焼アルミナ及び層状アルミナのそれぞれを含む。
ここでの定着部材の外側シリコーンゴムの表面層の厚さは、約１０から約２５０マイクロメートルまでであるか、又は約１５から約１００マイクロメートルまでである。

任意の中間接着層及び／又は中間ポリマー層又はエラストマー層を本発明の所望の特性及び性能目的を達成するように適用することができる。中間層は、支持層と外面との間にある。接着中間層は、例えば、エポキシ樹脂及びポリシロキサンから選択することができる。適当な中間層の例は、外層その他のエラストマー層について上述されたもののようなシリコーンゴムを含む。
接着層を支持層と中間層との間に形成することができる。さらに、接着層は中間層と外側層との間にあってもよい。中間層がない場合には、接着層を介してシリコーンゴム層を支持層に結合することができる。
中間層の厚さは、約０．５から約２０ｍｍまでであるか、又は約１から約５ｍｍまでである。
ここで説明される剥離剤又は定着オイルは、供給ロールのような供給機構を介して定着部材の外層の上に与えられる。供給ロールは、定着オイル又は剥離剤を収容する液だめに部分的に浸される。剥離オイルは保持液だめに収容されて、必要に応じて定着ロールに与えられ、任意に、約０．１から約２０ｍｇ／コピーまで、又は約１から約１２ｍｇ／コピーまでの量で剥離剤ドナーロールによって与えられるという点で、フルオロシリコーンオイル及び非官能性オイルは再生可能である。定着オイルが保持液だめ及び任意のドナーロールを介して定着ロールに与えられるシステムは、よく知られている。剥離オイルは、連続的又は半連続的相として定着部材上に存在させられる。フィルム形態の定着オイルは、連続相で連続的に定着部材を被覆する。

適当なフルオロシリコーン剥離剤の例は、「ｎ」及び「ｍ」が単量体を表す数であるものとして、ＣＦ₃（ＣＦ₂）_n（ＣＨ₂）_mのようなペンダントフッ素化基を有するものを含む。実施形態においては、フルオロシリコーン剥離剤の例は、ｍ及びｎが同じであるか又は異なり、ｍが約０から約２５までであるか又は約１から約１０まで、又は約２から約７までであるか、又は５であり、ｎが約１から約２５までであるか、又は約２から約１２までであるか、又は約３から約７までであるか、又は５であるものとして、以下の式Ｉ：

で表されるものを含む。ｘ／（ｘ＋ｙ）として定義されるペンダントフルオロカーボン鎖の含有量は、約１パーセントから約１００パーセントまで、又は約４パーセントから約２０パーセントまで、或いは約５パーセントから約１０パーセントまでである。群Ｒ₁及びＲ₂は同じであるか又は異なることができ、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどのような約１から約１８までのカーボン原子を有するもののようなアルキル及びアリールアルキル基、又はメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ブチルフェニルなど、或いは、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノなどのような約１から約１８までのカーボンを有するもののようなアミノ及びアルキルアミノ基からなる群から選択することができ、Ｒ₃は直前に挙げられたもののようなアルキル及びアリールアルキル基、約１から約３００までの単量体を有するもののようなポリオルガノシロキサン、及びｏ及びｐがｍ及びｎとそれぞれ同じ範囲を有するが、ｍ及びｎと同じであるか又は異なってもよいものとする式−（ＣＨ₂）₀−（ＣＦ₂）_p−ＣＦ₃のフルオロ鎖からなる群から選ばれる。

フルオロシリコーン剥離剤におけるペンダントフルオロシリコーン基の特定の例は、ｘ／（ｘ＋ｙ）が約２．４パーセント（０．０２４）であり、ポリマー鎖の全長ｘ＋ｙが２２６ｃＳの粘度に対応するものとして、以下の式ＩＩ：

で表されるものである。
フルオロシリコーン剥離剤の特定の例は、以下の式ＩＩＩ：

で表されるものである。
上の式において、ｘ／（ｘ＋ｙ）は、約２．４パーセント（０．０２４）とすることができ、ポリマー鎖の全長ｘ＋ｙは２２６ｃＳの粘度に対応するものとすることができる。

実施形態においては、式Ｉ、ＩＩ、又はＩＩＩのペンダントフッ素化基を含むシロキサンポリマーを、非官能性剥離剤と共に用いることができる。実施形態においては、上述の式Ｉから式ＩＩＩまでにおけるようなペンダントフッ素化基を含むシロキサンポリマーは、剥離剤において、約１から約１００パーセントまで、５から約３０パーセントまで、又は約７から約２０パーセントまで、或いは約８．５パーセントの量で存在することができる。
実施形態においては、フッ素化シリコーン剥離剤は、約７５から約１，５００ｃＳまで、又は約２００から約１，０００ｃＳまでの粘度を有する。
フルオロシリコーン剥離剤と組み合わせて用いることができる非官能性剥離剤の例は、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサンなどのようなポリジアルキルシコキサンを含む。
実施形態においては、高分子量の非官能性オイルがフルオロシリコーンオイルと組み合わせて用いられる。しかしながら、低分子量の非官能性オイルを用いることもできる。実施形態においては、非官能性オイルの分子量は、約３５，０００から約６７，５００まで、約４９，５００から約６７，５００まで、或いは約６２，７００から約６５，０００までとすることができる。
実施形態においては、非官能性オイルは、約１０，０００から約２０，０００ｃＳまでで、又は１３，０００から約１５，０００ｃＳまでの粘度を有する。
ここで用いられる非官能性オイルとは、定着部材の表面上にあるフィラーと相互作用する官能基をもたない剥離剤のことをいう。
非官能性剥離剤は、約９９から約６０重量パーセントまで、又は約９０から約７０重量パーセントまで、或いは約８０から約７５重量パーセントまでの量でフルオロシリコーン流体と組み合わせて用いられる。同様に、フルオロシリコーン流体は、約１から約４０重量パーセントまで、又は約１０から約３０重量パーセントまで、或いは約２０から約２５重量パーセントまでの量で非官能性流体と組み合わせて用いられる。

実施例Ｉ フッ素化シリコーン剥離剤
フッ素化シリコーン剥離剤又は以下の式：

で表される約２．４パーセントのペンダントフッ素化鎖（又はｘ／（ｘ＋ｙ）＝０．０２４又は２．４パーセント）をもった定着オイル流体が、ミシガン州アドリアンのＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより提供された。この液だめルは、ＳＬＭ−５０３３０ ＣＳ−１３７として表示されていた。この流体の粘度は室温で２２６ｃＳであった。

実施例ＩＩ 非官能性及びフルオロシリコーンの組み合わせについての膨潤試験
官能性シリコーン流体、非官能性シリコーン流体、及びフルオロシリコーン流体の間における膨潤差を求めるために、４つの流体が試験された。試験された４つの流体は、官能性アミノ流体、官能性メルカプト流体、非官能性流体、及びフルオロシリコーン流体である。これらの流体はシリコーンゴム表面上で試験された。図３に示されるように、フルオロシリコーン流体は、他の流体より優れた膨潤反応を示した。したがって、ブレンドされた流体を用いることは、純粋な非官能性流体を用いる場合よりも、膨潤が少ないと想定することは合理的である。

実施例ＩＩＩ フルオロ流体の安全性試験
実施例Ｉのフルオロシリコーンは、１８０℃にまで加熱することにより安全性が試験された。フルオロシリコーンオイルは、如何なる検知可能な（ＧＣ／ＭＳにより）フッ化種も出さないことが見出された。この流体の長いフルオロ鎖には、既知のフルオロ流体における安全性問題がないと信じられる。

本発明による画像装置の概略図である。 支持層、中間層、外側層、及び剥離剤被覆層をもった定着部材を示す定着部材の実施形態の拡大側面図である。 フルオロシリコーンオイルに対する種々の官能性オイル及び非官能性オイルのシリコーンゴムの膨潤性を試験する流体の取り込み対時間（時間）のグラフである。

符号の説明

１：支持層
２：中間層
３：外層
４：剥離層
１０：感光体
１１：電源
１２：帯電器
１３：画像入力装置
１４：現像ステーション
１５：転写手段
１６：コピー用紙
１７：清掃ステーション
１９：定着ステーション
２０：定着ロール
２１：圧力ロール

Claims (4)

1. 支持層と、
   シリコーンゴム材料からなる外層と、
   シリコーンゴム材料からなる前記外層上の剥離剤材料被覆と、
   を含み、該剥離剤材料被覆は、ａ）非官能性剥離剤と、ｂ）以下の式Ｉ：
   

   

   （式中、ｍは約０から約２５までの数であり、ｎは約１から約２５までの数であり、ｘ／（ｘ＋ｙ）は約１パーセントから約１００パーセントまでであり、Ｒ₁及びＲ₂はアルキル、アリールアルキル、アミノ、及びアルキルアミノ基からなる群から選ばれ、Ｒ₃はアルキル、アリールアルキル、ポリオルガノシロキサン鎖、及び式−（ＣＨ₂）₀−（ＣＦ₂）_p−ＣＦ₃（式中、ｏは約０から約２５までの数であり、ｐは約１から約２５までの数である。）で表されるフルオロ鎖からなる群から選ばれる。）
   で表されるフッ素化シリコーン剥離剤を含むことを特徴とする定着部材。
2. 前記非官能性剥離剤がポリジアルキルシロキサン剥離剤である請求項１に記載の定着部材。
3. 前記非官能性剥離剤が約３５，０００から約６７，５００の分子量を有する請求項１に記載の定着部材。
4. 前記剥離剤は、以下の式ＩＩＩ：
   

   

   （式中、ｘ／（ｘ＋ｙ）が２．４パーセントである。）
   で表される請求項１に記載の定着部材。

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