JP2914678B2 - 熱可塑性樹脂を含む粉末を受容材料の上に転写し定着させるための装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂を含む粉末を受容材料の上に転写し定着させるための装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂を含む粉末を受容材料の上に圧
力及び熱の作用を受けて転写し定着させるための装置に
係わり、そして、その装置は、受容材料に前記粉末が押
し付けられる圧力区域を形成する連携して働く定着部材
及びその定着部材の少なくとも１つを加熱する加熱手段
を備え、そして少なくとも圧力区域内で熱可塑性樹脂と
接触している前記定着部材がシリコーンゴムの外側被覆
を備えているものである。
現代の複写及び印刷技術の多くにおいて、例えば、電
子写真，静電複写，磁気複写においては、熱可塑性樹脂
を含むトナー粉末によって、再使用可能な画像録画手段
の表面に粉末画像が形成され、その後、その粉未画像は
普通紙のような受容材料の表面に転写及び定着される。
受容材料への粉末画像の転写は、粉末画像を保持する画
像録画手段を、軟化された粉末に対しその表面が低い親
和性を有するシリコーンゴムから成る定着部材と圧力接
触させることによって行われ得る。その後、圧力を与え
た結果として定着部材表面に転写された粉末画像は、再
び圧力によって、受容材料に転写される。その粉末は圧
力区域の通過の以前及び／又はその間に加熱によって軟
化され、与えられた圧力に反応して粘着性のある層を形
成するほど粘性が高くなっており、そうした層は受容材
料の中へ少なくとも部分的に入り込む。冷却の後では、
画像は画像受容材料に永久的に結合される。粉末画像の
加熱は、粉末画像のための一時的な受容入れ支持体とし
て機能する定着部材及び可能なら受容材料自体を加熱す
ることによって行われる。この種の画像転写プロセス
は、とりわけ、米国特許第3554836号、第3893761号、英
国特許第1279687号において論じられている。また、粉
末画像が画像録画手段から、例えば電界に反応して、受
容材料に直接的に転写され、その後、２つの連携して働
く定着部材の圧力区域の中を受容材料を通すことによっ
て粉末画像が定着され、そして、粉末画像を押し付ける
定着部材にシリコーンゴム層が備えられ、定着部材の少
なくとも１つが粉末画像を軟化するために加熱される画
像形成プロセスが公知である。例えば、画像受容材料の
両面にプリントされる場合のように、両方の定着部材が
熱可塑性樹脂に接触することもあるので、普通は両方の
定着部材にシリコーンゴムの外側被覆が備えられる。
RTV又はHTVシリコーンゴムが定着部材の外側被覆とし
て使用される。室温又は高温において、適切な触媒の作
用によって、反応基を有するポリオルガノシロキサン混
合物を弾性組成物の中へ架橋することによって前記のシ
リコーンゴムが得られる。そのシリコーンゴム被覆はま
た、機械的強度，熱伝導率，及び帯電防止性を改善する
ための添加剤も含んでもよい。典型的な添加剤は、シリ
カ，二酸化チタン，炭酸カルシウム，酸化鉄，テフロ
ン，及び炭素のような充填剤である。その被覆中の添加
剤の量は60重量％又はそれ以上でよく、40〜50重量％の
間であることが多い。粉末画像の一時的な支持体として
使用されることが可能な定着部材のための被覆を形成す
る典型的なゴム組成物は、英国特許第1279687号及び欧
州特許出願第146980号の実施例１で論じられている。
長寿命のために必要な良好な機械的強度に加えて、定
着部材上にあるゴム被覆は広い作用範囲を有するべきで
あり、即ち、受容材料上に粉末画像が定着される圧力区
域を出ていく際に、軟化されたトナー粉末がシリコーン
ゴム被覆に付着しない温度範囲が広くあるべきである。
この作用範囲はまた、受容材料上へのトナー粉末の定着
が圧力区域内で十分に行われる温度レベルに設定されな
ければならない。シリコーンゴム被覆の作用範囲は定着
装置の動作の過程で次第に縮小し、特に作用範囲の上限
が低下する。もはや作用範囲が全く存在せず定着部材が
交換されねばならない状態に次第に達する。より高速の
複写機の絶え間ない開発とより長寿命な構成部分の不断
の追及は、定着部材のための改良された被覆材料を求め
る不断の要求が存在することを意味している。
定着装置の使用時に外側被覆にシリコーンオイル薄層
を連続的に供給することによって、シリコーンゴム被覆
の寿命を著しく延ばすことは可能であるが、その解決方
法の不利な点は、シリコーンオイルが受容材料に移さ
れ、そのために受容材料の転写性が劣化するということ
である。画像録画要素から定着部材のシリコーンゴム被
覆へと粉末画像が圧力によって転写される画像形成プロ
セスにおいては、シリコーンオイルを使用すれば画像録
画要素がそのオイルによって汚され、更なる使用に適さ
なくなるであろうが故に、シリコーンオイルの適用は不
可能である。
本発明に従って、前述のような定着装置が提供され、
そしてその定着装置は、定着部材の外側被覆が、Si−Ｈ
基を有するポリオルガノシロキサンと、Si−（CH＝C
H2）基を有するポリオルガノシロキサンとの反応によっ
て得られたシリコーンゴムを少なくとも80重量％含み、
ここで、Si−Ｈ基はSi−（CH＝CH2）基に対して過剰に
存在し、Si−Ｈ基を有するポリオルガノシロキサンが次
式： ［式中、Ｒがアルキル、フェニル又はトリフルオロアル
キル基を表し、ｍ＋ｎの合計が５〜40の間であり、m:n
の比率が1.5〜2.5:1の間である。］で表され、Si−（CH
＝CH2）基を有するポリオルガノシロキサンが平均で次
式： ［式中、Ｒがアルキル、フェニル又はトリフルオロアル
キルを表し、Ｘが100〜450の間の整数を表す。］で表さ
れ、1.5〜４の末端ビニル基を有し、80単量体単位当た
り多くとも１つの非末端ビニル基を有し、及びSiO 3/2
又はSiO 4/2単位の形のSi原子を多くとも２％含むこと
を特徴とする。
シリコーンゴム被覆が備えられた本発明による定着部
材は、粉末画像が圧力によって定着部材に転写され、そ
の後で受容材料に転写され、圧力と熱とによって受容材
料上に定着される画像形成プロセスにおいて使用され
る。本発明による定着部材は、その作用範囲の上限が著
しく高い温度であり、（複写の数として表されるよう
に）長時間に渡って実質的に一定のままであるという点
で、従来技術の末端部材から区別される。こうして、よ
り長い寿命が定着部材のために得られる。本発明に従っ
て使用されるシリコーンゴムは、Si−（CH＝CH2）基
（以下では、Ｖ成分と称せられる）を有し、及び上記で
定義された特徴を有するポリオルガノシロキサンから誘
導された付加的に硬化されたRTVゴムである。もし、Ｖ
成分が平均的に40以下の単量体単位を含むならば、かな
り脆性の被覆が得られることとなり、その被覆は十分な
弾力性及び十分な機械的強度を有しない。もし、Ｖ成分
が平均的に1000以上の単量体単位を含むならば、一般的
に非常に粘着性のある被覆が得られる。それ自体では前
記の要求を満たさないＶ成分も、そのＶ成分の混合物が
以前に定義されたような要求を平均的に満たすような仕
方で別のＶ成分と混合されることによって、使用される
ことが可能である。好ましくは、ポリマー鎖当たり平均
２つの末端ビニル基を含むＶ成分が使用される。
本発明によれば、非常に適しているのは、SiO3/2又は
SiO4/2基（以下では、別々にＴ及びＱと称される）を含
まない、次の一般式を満たすＶ成分である。
この一般式で、Ｒは、アルキル基，フェニル基，トリ
フルオロアルキル基，更に特にメチル基のようなポリオ
ルガノシロキサンにおける有機基（単数又は複数）を示
し、Ｘは100〜450の間の、更に特には250〜350の間の整
数である。
上記の一般式によるポリオルガノシロキサンは、容易
且つ再現的に調製され得る鎖状生成物である。
反応性Si−Ｈ基（以下では、Ｈ成分と称される）を有
する成分は、RTVゴム調製のための公知の下記のＨ成分
から選択される。好ましくは、6000〜11000m.mol/kgの
反応性水素基を含むＨ成分が使用される。
Ｈ成分は次の一般式による鎖状Ｈ成分であり、容易且
つ再現的に得られる得るが故に、非常に魅力的である。
この一般式では、Ｒはポリオルガノシロキサンでは常
套的な上述の有機基を、更に特にはメチル基を示し、ｍ
＋ｎの合計は５〜40であり、m:nの比率は1.5〜2.5:1で
ある。
シリコーンゴム被覆は、この目的のための公知の白金
触媒のような適当な反応触媒が存在する中でＨ成分とＶ
成分を混合し、そして、適当な支持物又は基体に対して
必要な層の厚さでその均質な混合物を塗布することによ
って得られる。Ｖ成分とＨ成分との間の比率は、Si−
（CH＝CH2）基に関してSi−Ｈ基が過剰に存在するよう
に選択される。定着部材自体が粉末画像のための一時的
な受容支持体として働く画像形成プロセスにその定着部
材を使用する場合には、シリコーンゴム外側被覆は、Si
−Ｈ基がその中に40〜60％過剰に存在するＶ成分とＨ成
分との混合物から形成されることが好ましい。状況に応
じて、Si−Ｈ基の超剰は400％まで達してもよい。
本発明による定着部材では、シリコーンゴム被覆はす
べて前述のシリコーンゴムだけから成るものであっても
よいが、しかし、その被覆は、例えば、充填剤，シリコ
ーン樹脂，及び帯電防止物質のようなそうした被覆のた
めの公知な添加剤も含むことができる。しかし、そうし
た添加剤の合計は多くても20重量％であり、好ましくは
10重量％以下である。また、それから被覆層が形成され
る被覆液体は、その液体が処理されることが可能な時間
を必要なレベルに到らせるために、反応抑制剤を含んで
もよい。
本発明において、定着部材上のシリコーンゴム被覆の
厚さは10〜250マイクロメーターの間であるのが好まし
い。その定着部材が粉末画像の一時的な支持体として働
く画像形成プロセスにその定着部材が使用される時に
は、シリコーンゴムから成ってよく、及び数百マイクロ
メータから数ミリメータの範囲の厚さを有してよいゴム
基体の上に、そのシリコーンゴム被覆が塗布されること
が好ましい。その基体のためのゴム組成物の選択は重要
ではない。もちろん、その最上層が固く付着し、及び与
えられる圧力に十分耐えるだけの強度も有するゴム組成
物が選択されるべきである。例えば、適当な基体は前記
において引用された特許で論じられたシリコーンゴムで
ある。
粉末画像のための一時的な受容支持物として働く定着
部材のための外側被覆として本発明に従って使用される
シリコーンゴムは、20〜30°Shore Aの間の硬度を有し
てよい。従って、そのシリコーンゴムは、この目的のた
めに以前に実際に使用されていた、40〜55° Shore Aの
間の硬度を有するシリコーンゴムよりも、大変に柔らか
い。硬度が小さいにもかかわらず、本発明による定着部
材は、その表面層があまり厚くないならば（＜500マイ
クロメーター）、従来使用されていた定着部材の機械的
強度に匹敵する、良好な機械的強度を有する。
以下では、本発明は幾つかの実施例の言及によって詳
細に説明されることになろう。
実施例 １ ポリエステル紡績糸から織られた布ベルトに、西ドイ
ツのMessrs Possehlによって製造されたRTV200/201型の
シリコーンゴムの約500マイクロメーターの厚さの層が
備えられた。このゴム層の上に約70マイクロメーターの
厚さのシリコーンゴム層が、次の組成物液体をコーティ
ングすることによって、塗布された。
この組成物は、 100gの後述のＶ成分、 1.9gの後述のＨ成分、 5ppmの従来の白金触媒、 40ppmの１−エチル−１−シクロヘキサノール（抑制
剤）、 から成るものだった。
その結果として得られた層は、約20時間の間そのベル
トを約120℃の温度に保つことによって、硬化された。
その結果として得られ定着部材がOc 1950型複写機で
使用され、その複写機では、粉末画像が光電導画像録画
要素の上に形成され、その粉末画像が加熱された定着部
材のゴム表面に圧力によって転写され、そして最後は、
軟化された画像が圧力区域の中で定着部材に押し付けら
れた一枚の紙に転写された。その定着部材の作用範囲は
103〜142℃であった。300,000コピー（A4サイズ）の後
では、その作用範囲はまだ変化しなかった。英国特許第
1279687号の実施例８で述べられたような最上層を有す
る定着部材を使用した場合には、その作用範囲は101〜1
28℃であり、100,000コピー後には、その作用範囲は101
〜112℃に低下してしまった。
Ｈ成分の調製 810gのテトラメチル テトラヒドロシクロテトラシロ
キサンと、 499.5gのオクタメチル シクロテトラシロキサンと、 64.5gのヘキサメチルジシロキサンと の混合物を、連続的な攪拌とともに約０℃の温度に冷却
した。その混合物の温度を20℃以下に保ちながら、64g
の濃硫酸を混合物に滴下し加えた。
硫酸全てを加え終えた後で、その反応混合物を更に１
時間半の間10〜20℃の間の温度において攪拌し、その
後、水2000mlと塩化メチレン2000mlとの混合物の中へ注
いだ。塩化メチレン相を分離し、洗浄水が中性になるま
で水で洗浄した。
硫酸マグネシウムの上で約15時間乾燥した後、塩化メ
チレン相を濾過して真空蒸留し、望ましくない留分を70
〜100℃且つ14mm Hgにおいて蒸留した。その残留物は次
の平均式を有するＨ成分であった。
[(CH3)3SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]9.5-[H(CH3)SiO2/2]19-
[(CH3)3SiO1/2] その結果として得られた生成物の中の反応性Si−Ｈ基
の量は、9500m.mol/kgだった。
Ｖ成分の調製 532gのオクタメチルシクロテトラシロキサンと、 5.1gのジビニル テトラメチルジシロキサンとの混合
物を、 攪拌しながら±85℃に加熱し、その後、テトラメチルア
ンモニウム水酸化物0.1gを加えた。
その反応混合物を粘度が更に増加することがなくなる
まで±85℃で攪拌した。この状態は約１時間半後に得ら
れた。その後、その反応混合物を攪拌しながら１時間15
0℃に保ち、その後、170℃に加熱した。その後、全ての
揮発性成分がその反応混合物から除去され終わるまで、
その反応混合物を真空内で蒸留した。その後、残留物を
濾過した。
その結果として得られたＶ成分は次の平均式を有して
いた。
[(CH3)2(CH=CH2)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]180-[(CH3)2(C
H=CH2)SiO1/2] その生成物の中のSi−（CH＝CH2）基の量は、120m.mol/
kgだった。
実施例 ２ 実施例１で述べた方法で定着部材が作られ、シリコー
ンゴム外側被膜が次の組成物液体によって形成された。
この組成物は、 100gの実施例１によるＶ成分と、 1.6gの式[SiO4/2]10-[SiO1/2(CH3)2H]24のＨ成分と、 5ppmの白金触媒と、 40ppmの１−エチル−１−シクロヘキサノールと、 5gの炭素とから成るものだった。
その外側被膜は120マイクロメーターの厚さを有してい
た。Oc 1950型複写機内の定着部材の作用範囲は102〜
135℃だった。250,000コピー（A4サイズ）後は、その作
用範囲は103〜134℃だった。
使用されたＨ成分は、５〜30℃の温度において、塩化
メチレン250ml中にテトラエトキシシラン51.3gとジメチ
ルクロロヒドロシラン50gとを含む溶液に、濃塩酸36.3m
lを滴下して加えることによって調製された。その後、
その反応混合物を同じ温度で３時間の間攪拌し、その
後、水の中に注いだ。残りの処理は実施例１で述べたも
のと同じだった。Ｈ成分は10400m.mol/kgの反応性Si−
Ｈ基を含んでいた。
実際的には、前述のものと同じ結果が、次の組成物に
よって形成されたシリコーンゴムを用いて外側被膜に得
られた。
この組成物は、 79gの式 [(CH3)2(CH=CH2)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]80-[(CH3)2(CH
=CH2)SiO1/2] のＶ成分と、 21gの式 [(CH3)2(CH=CH2)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]1300-[(CH3)
2(CH=CH2)SiO1/2] のＶ成分と、 6gの実施例２によるＨ成分と、 4ppmの白金触媒と、 40ppmの１−エチニル−１−シクロヘキサノールとから
成るものだった。
実施例 ３ 定着部材が実施例１で述べられたように作られ、その
シリコーンゴム外側被覆は100マイクロメーターの層の
厚さを有し、次の組成物液体によって形成された。
この組成物は、 100gの式 [(CH=CH2)2-(CH3)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]540-[(CH=C
H2)2(CH3)SiO1/2] のＶ成分と、 1.35gの実施例１によるＨ成分と、 5ppmの白金触媒と、 40ppmの１−エチニル−１−シクロヘキサノールとから
成るものだった。
Oc 1950型複写機内において使用された時には、その
定着部材の作用範囲は103〜141℃であり、そして、300,
000コピー後は103〜138℃であった。実施例１で述べら
れた方法でＶ成分が調製されたが、オクタメチル シク
ロテトラシロキサン532gと、テトラビニル ジメチルジ
シロキサン2.1gと、テトラメチルアンモニウム水酸化物
0.1gとから開始された。そのＶ成分は反応性Si−（CH＝
CH2）基85m.mol/kgを含んでいた。
上記の組成物においてＨ成分1.61gが使用された時に
は、その結果として得られた定着部材は104〜139℃の作
用範囲を有し、300,000コピー後は、104〜138℃の作用
範囲を有していた。
平均式 [(CH-CH2)(CH3)2SiO1/2]2-[(CH3)2SiO2/2]200-[(CH3)Si
O3/2]0.5-[SiO4/2]3 のＶ成分100gが上記の組成物に使用された時には、その
定着部材の作用範囲は103〜136℃だっだ。後者のＶ成分
は、 （CH＝CH２）（CH３）２SiCl,（CH３）２SiCl２，（CH
３）３SiCl及び（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４Siから開始して、指示
されたモル比率でこれらの物質を混合し、水で加水分解
し、その加水分解液体から反応生成物を抽出し、その
後、少量のテトラメチル アンモニウム水酸化物を加え
て重合することによって、調製された。
実施例 ４ 実施例１に従って定着部材が作られたが、シリコーン
ゴム外側被覆を形成するための組成物にあいて次のもの
が別々に使用された。
1.63gの式 [(CH3)3SiO1/2]-[(CH3)HSiO2/2]25-[(CH3)2SiO2/2]10-
[(CH3)3SiO1/2] のＨ成分。
2.52gの式 [(CH3)3SiO1/2]-[(CH3)HSiO2/2]4.5-[(CH3)2SiO2/2]3-
[(CH3)3SiOl/2] のＨ成分。
Oc 1950型複写機において、300,000コピーの間は、両
方の定着部材は102〜141℃の範囲に実質的に一定を保つ
実質的に同一の作用範囲を有していた。両方のＨ成分は
実施例１で述べられた方法で調製され、第１のＨ成分
は、テトラメチル テトラヒドロシクロテトラシロキサ
ン871.5gと、オクタメチル シクロテトラシロキサン44
4.6gと、ヘキサメチル ジシロキサン81.1gと、濃硫酸6
5.1gとを基礎とした。このＨ成分は10400m.mol/kgの反
応性Si−Ｈ基を含んでいた。
第２のＨ成分の調製のためには同一の開始生成物が使
用されたが、それらの各々が次の分量で、即ち、510.3
g,371.1g,486.6g,63.6gで使用された。このＨ成分は反
応性Si−Ｈ基6900m.mol/kgを含んでいた。
実施例 ５ Oc 1950型複写機において、光電導画像録画要素か
ら粉末画像を受け取る定着部材が実施例１で述べられた
ように作られた。
粉末画像が画像受容材料の上に転写され定着される圧
力区域においてその画像受容材料の裏側に押し付けられ
る第２の定着部材は１つのベルトとして構成され、その
定着部材の支持体と第１のゴム層は実施例１で述べられ
たように作り上げられた。このベルトのシリコーンゴム
外側被覆は150マイクロメーターの厚さがあり、次の組
成物によって作られた。
この組成物は、 67gの平均式 [(CH3)2(CH=CH2)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]80-[(CH3)2(CH
=CH2)SiO1/2] のＶ成分と、 23gの平均式 [(CH3)2(CH=CH2)SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]300-[(CH3)2(C
H=CH2)SiO1/2] のＶ成分と、 4.4gの平均式 [(CH3)3SiO1/2]-[(CH3)2SiO2/2]9.4-[(CH3)HSiO2/2]
18.5-[(CH3)3SiO1/2] のＨ成分（反応性Si−Ｈ基,9240m.mol/kg）と、 5ppmの白金触媒と、 40ppmの１−エチニル−１−シクロヘキサノールとから
成るものだった。
その複写機において200,000コピーが作成され、その約
半数が両面コピーから成っていた。その試験の終了時点
でも、両方の定着部材は広い作用範囲を有していた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−95570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−44681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−209129（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性樹脂を含む電子写真用トナー粉末
    で形成された画像を圧力及び熱の作用によって、受容材
    料の上に転写し定着させるための装置であって、複数の
    定着部材の１つの表面上の圧力転写により形成した粉末
    画像が受容材料に押し付けられる圧力区城を形成する連
    携して働く複数の定着部材及び画像を保持する定着部材
    を加熱するための加熱手段を備え、少なくとも粉末画像
    を保持する定着部材に最大で500マイクロメーターの平
    均厚みを有するシリコーンゴムの外側被覆が具備され、
    その外側被覆が、Si−Ｈ基を有するポリオルガノシロキ
    サンと、Si−（CH＝CH2）基を有するポリオルガノシロ
    キサンとの反応によって得られたシリコーンゴムを少な
    くとも80重量％含み、ここで、Si−Ｈ基はSi−（CH＝CH
    2）基に対して過剰に存在し、Si−Ｈ基を有するポリオ
    ルガノシロキサンが次式： ［式中、Ｒがアルキル、フェニル又はトリフルオロアル
    キル基を表し、ｍ＋ｎの合計が５〜40の間であり、m:n
    の比率が1.5〜2.5:1の間である。］で表され、Si−（CH
    ＝CH2）基を有するポリオルガノシロキサンが平均で次
    式： ［式中、Ｒがアルキル、フェニル又はトリフルオロアル
    キルを表し、Ｘが100〜450の間の整数を表す。］で表さ
    れ、1.5〜４の末端ビニル基を有し、80単量体単位当た
    り多くとも１つの非末端ビニル基を有し、及びSiO 3/2
    又はSiO 4/2単位の形のSi原子を多くとも２％含むこと
    を特徴とする、前記装置。
  2. 【請求項２】Ｘが250〜450の間の整数を表すことを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】Si−Ｈ基を有するポリオルガノシロキサン
    が6000〜11000m.mol/kgの反応性Si−Ｈ基を含むことを
    特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記定着部材が、ビニル基含有ポリオルガ
    ノシロキサンのSi−（CH＝CH2）基に対して40〜60％過
    剰に存在するSi−Ｈ基含有ポリオルガノシロキサンを反
    応して得られるシリコーンゴム外側被覆を有することを
    特徴とする、請求項１に記載の装置。
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