JP3113690B2 - 離型剤ドナー部材を備えた定着装置 - Google Patents

離型剤ドナー部材を備えた定着装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】〔関連出願〕 本出願と関連する出願とし
て「融着部材 (FUSER MEMBER) 」の名称で1988年２月17
日にクリフォード・オー・エディー (Clifford O. Edd
y) の名義で出願され、本願出願人に譲渡された米国特
許第５，０１７，４３２号がある。
【０００２】〔発明の背景〕本発明は一般的に静電複写
印刷装置に関し、より詳細にはトナー材料を支持基体に
定着する定着装置に関する。特に、本発明はかかる装置
のトナー定着部に対する離型剤ドナー部材 (release ag
ent donor member) に関する。
【０００３】電子写真法の工程において、複写されるべ
き原稿の光像は典型的には感光部材上に静電潜像の形態
で記録され、その後一般に技術上トナーと呼称されてい
るエレクトロスコピックマーキング粒子の付着により潜
像を可視化する。残留トナー像は、感光部材上に直接定
着するか、あるいはその部材から普通紙のシートのよう
な別の支持体に転写しその後像をこの支持体に定着する
ことができる。
【０００４】トナー材料を熱により永久的に支持部材上
に固着即ち定着するためには、トナー材料の温度を、ト
ナー材料の成分が合体し粘着する点まで高める必要があ
る。この作用は、トナーを幾分か支持部材の繊維即ち孔
内に、あるいはその支持部材の表面上に流す。その後、
トナー材料が冷却すると、トナー材料の固化はトナー材
料を支持部材にしっかりと接着させる。
【０００５】トナー材料の像を支持基体上に熱的に定着
する１つの方法は、上部に非定着トナー像を伴った基体
を、少なくとも一方が内部を加熱された１対の対向する
ローラ部材を通過することであった。この種の定着装置
の作動中、トナー像が静電的に付着されるべき支持部材
はロール間に形成された間隙を通過移動してトナー像が
定着ロールに接触しそれにより間隙内でのトナー像の加
熱に影響を与える。かかる定着装置の典型は２つのロー
ル機構であり、このロール機構においては定着ロール
は、シリコンゴムまたはその他低表面エネルギーエラス
トマーあるいは、例えばテフロンという商標でイー・ア
イ・デュポン・デ・ニモアス（E. I. Dupont De Nemour
s)より販売されているテトラフルオロエチレン樹脂のよ
うな接着材料を被覆されている。定着部材の表面として
使用されていたシリコンゴムは、加硫方法に従い、以下
ＲＴＶシリコンゴムと呼称される温度即ち室温加硫シリ
コンゴム、ＬＳＲゴムと呼称される液体シリコンゴム、
およびＨＴＶゴムと呼称される高温加硫タイプのシリコ
ンゴムの３つのグループに分類できる。これらのシリコ
ンゴム即ちエラストマーはすべて技術的に周知であり、
市販されている。
【０００６】しかしながら、これらの定着装置において
は、トナー像が熱により粘着化されるため、支持基体上
に担持された像の一部分が加熱された定着ローラにより
保持され基体表面内に浸透しないということが往々にし
て起きる。この粘着化された材料は定着ローラの表面に
張り付き、被定着トナー像を担持する支持基体の次のシ
ートに接触するようになる。第１のシートから部分的に
除去された粘着化像は、第２のシートの非像部分におい
て該第２シートに転写することがある。さらに、第２シ
ートの粘着化像の一部分も、加熱定着ローラに付着する
ことがある。この方法において、トナー像を担持する基
体の相次ぐシートを定着する場合、定着ローラはかなり
汚れる。さらに、定着ローラ間に定着されるべきトナー
像を担持する基体がないとき定着ローラが回転し続ける
ため、トナーは定着ロールから加圧ロールに転写される
ことがある。これらの状態は複写技術では「オフセッ
ト」と呼ばれている。トナーの熱転写を制御しそれによ
りオフセットを制御するという試みがなされてきた。し
かしながら、シリコンエラストマーによって与えられた
接着性表面の場合でさえ、これは完全にはうまく行われ
なかった。
【０００７】シリコンオイル特にポリジメチルシリコン
オイルのようなトナー離型剤を用意することも提案され
た。このシリコンオイルは、トナー離型物質として作用
するために約１ミクロンのオーダーの厚さに定着ロール
に塗布される。これらの物質は比較的低い表面エネルギ
ーをもち、加熱された定着ロールの環境に使用するのに
適した物質であることが判っている。実際には、シリコ
ンオイルの薄い層は加熱ロールの表面に塗布されて、ロ
ール表面と支持材料上に支持されたトナー像との間に界
面を形成する。従って、低表面エネルギーで容易に分割
された層が、定着ニップを通過するトナーに対面し、そ
れによりトナーが定着ロール表面にオフセットするのを
防止する。
【０００８】定着部材、離型剤、および定着装置におけ
る最近の開発は、レンツ(Lentz) らに対する米国特許第
４，２６４，１８１号明細書、レンツ(Lentz) に対する
米国特許第４，２５７，６９９号明細書、およびシーナ
ー(Seanor)に対する米国特許第４，２７２，１７９号明
細書に記述されており、これらの特許はいずれも本願の
譲受人に譲渡された。これらの特許は、定着部材と、熱
可塑性樹脂のトナー樹脂を基体に定着する方法について
述べており、この場合官能基を有する重合体離型剤が定
着部材の表面に塗布される。定着部材はエラストマー表
面を有するベース部材から成り、該エラストマー表面
は、求核付加加硫剤 (nucleophilic addition curing a
gent) で加硫 (cure) されたフィラーを内包する金属を
具備する。かかる定着部材の一例は、ポリ（ビニリデン
フルオライド−ヘキサフルオロプロピレン）共重合体を
具備したアルミニウムベース部材であり、この共重合体
は、内部に分散された酸化鉛フィラーを有し離型剤とし
てメルカプト官能ポリシロキサンオイルを使用している
ビスフェノール加硫剤で加硫されたものである。それら
の定着工程では、重合体の離型剤は官能基（これはまた
化学反応性官能基と呼ばれる）を有し該官能基は定着部
材表面のエラストマー即ち樹脂材料に分散されたフィラ
ーを含む金属と相互作用して熱的に安定したフィルムを
形成する。前記フィルムは熱可塑性樹脂トナーを離反さ
せるとともに熱可塑性樹脂トナーがエラストマー材料自
体に接触するのを防止する。定着部材表面上のエラスト
マー即ち樹脂に分散された金属酸化物、金属塩、金属合
金、あるいはその他の適当な金属化合物のフィラーは重
合体離型剤の官能基と相互作用する。好ましくは、フィ
ラー材料を含む金属は、官能基をもつ重合体離型剤の劣
化を起こさせず、あるいはこれに対しいかなる悪影響も
及ぼさない。フィラー含有金属を有するエラストマーと
官能基を有する重合体離型剤との間でこの反応があるた
め、静電写真複写機が高速でも優れた離型と高質コピー
の生産が得られる。
【０００９】包含されるメカニズムについては完全には
理解されていないが、官能基を有する特定の重合体流体
が金属酸化物、金属塩、金属、金属合金またはその他適
当な金属化合物を内部に分散したエラストマー表面を有
する定着部材の表面に塗布された場合、エラストマー内
のフィラーの金属と官能基を有する重合体流体との間に
相互作用（化学反応、配位錯体、水素結合またはその他
のメカニズム）があり、その結果液体即ち流体の形態で
官能基を有する重合体離型剤は離型にとって優れた表面
を提供し定着部材の表面に残るという優れた特性をもつ
ことが観察された。メカニズムの如何にかかわらず、エ
ラストマー表面上に膜の形成があると思われ、この膜は
エラストマーの組成および官能基を有する重合体離型剤
の組成と異なる。しかしながら、この膜はトナーよりも
金属化合物を包含するエラストマーに対して大きな付着
性を有する。離型コーティングは、加熱トナーとトナー
を付与される基体との間の接着力およびトナーの粘着力
より小さい粘着力を有する。重合体離型剤の官能基と金
属を包含するエラストマーの金属との間の相互作用は、
フィラー包含金属における金属の臨界的な即ち高い表面
エネルギーの全体的な低減をもたらす。
【００１０】〔先行技術〕従来技術の技法によれば、ト
ナー離型剤は、ウィッキング含浸用ウェブを含む幾つか
の運搬機構並びにドナーロールの手段で定着ロールに塗
布されており、前記ドナーロールはＥＰＤＭ（エチレ
ン、プロピレン、およびジエンモノマーでできたテルポ
リマーエラストマー）コアから成り、該ＥＰＤＭコアは
コア上に接合される材料の独立押出し薄スリーブである
テフロン、ＰＦＡ（イー・アイ・デュポン・デ・ニモア
ス）の薄スリーブを具備している。
【００１１】かかるスリーブの使用は非常に高価であ
り、かかるドナーロールの製造は時間がかかり非効率で
あり、このような多数のスリーブが製造中に損傷を受け
るので生産性はかなり低い。さらに、以下に詳述する図
１に示したような定着装置においては、かかるスリーブ
状のドナーロールは、該ドナーロールが定着ロールと摩
擦係合により駆動されるため硬質テフロンＰＦＡコーテ
ィングがかなり低い摩擦係数を有するという点で効果的
でなく、必要な駆動構成要素を提供することに難点があ
る。
【００１２】別の技術は高温加硫シリコンゴム材料でで
きたドナーロールの使用を伴うものであった。さらに最
近の開発は、フィン（Finn）らに対する米国特許第４，
６５９，６２１号明細書に記述されており、そこにおい
ては、離型剤ドナー部材は、少なくとも１つの付加加硫
可能なビニル末端物 (addition curable vinyl termina
ted)またはビニルペンダントポリオルガノシロキサン、
多官能シリコン水素化合物架橋剤、架橋触媒、および細
断フィラーの架橋生成物から成る整合性ドナー表面を有
するものとして記述されている。これらのシリコンエラ
ストマードナーロールは幾つかの商業上の適用例で商業
的には成功したが、それらはシリコンゴム内に移動即ち
吸収されるシリコンオイル離型剤と接触することにより
膨張する傾向があるという特定の困難を伴う。少量の膨
張はそれが均一であれば受け入れられるものの、かかる
ロールの欠陥としては、一定の作動期間を越えて過剰に
膨張しドナーロールが実際上元のサイズの２倍になるこ
とが観察された。このような状況の下では、シリコンゴ
ムドナーロールは離型流体の均一な膜を定着ロールに与
えるという機能をもはや果たさなくなる。さらに、米国
特許第４，６５９，６２１号明細書に記載されているド
ナーロールは、十分な量の機能的な離型剤を定着ロール
に輸送して定着ロールとトナーとの間に界面バリア層を
形成することができる点で魅力的なオイル輸送能力をも
つが、それらもオイルがゴムに浸透して膨張する傾向が
あり、その場合、シリコンゴムの網状組織においてシロ
キサンオイルからシロキサンへの変換があり、これは網
状組織の破壊および低架橋網状組織に至り、それにより
多くの離型剤が表面に浸透するにつれてシリコンゴムバ
リア層の靱性を低下する。この難点は特に、１４９°Ｃ
（３００°Ｆ）を越える温度でしかも毎分コピー１３５
枚のオーダーの非常に高い印刷速度で運転するときに顕
著である。欠陥はチャンキングと呼ばれるメカニズムに
よって観察され、このメカニズムにおいては、ゴムがこ
のように低い靱性をもつために部片が実際にロールの表
面から分離する。これらの小さな部片は実際にはコピー
機のプリント上にはっきり現れることがある。このチャ
ンキング工程の結果として、オイルの輸送は定着ロール
に対しもはや均一でない。付加的な欠陥態様はデボンデ
ィングと呼ばれ、シリコンゴムの膨張が非常に大きくな
るのでシリコンゴムは実際にはドナーロールのコアから
剥離する。
【００１３】〔発明の要約〕本発明によれば、長寿命で
低膨張の複合離型剤ドナー部材と、官能基を有する重合
体離型剤を定着部材の表面に付着するタイプの定着装置
が得られる。
【００１４】本発明の特定の態様において、離型剤ドナ
ー部材は、ベース部材と、中間整合性シリコンエラスト
マー層、およびフッ化ビニリデンが４０モルパーセント
以下の量存在するポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサフル
オロプロピレン−テトラフルオロエチレン）と官能基を
有する重合体離型剤と相互作用するのに十分な量存在し
十分な量の重合体離型剤を運搬して定着表面とトナーと
の間に界面バリア層を提供し実質的に前記エラストマー
に対し非反応である金属酸化物とを包含するエラストマ
ー離型剤ドナー層から成り、エラストマー離型剤ドナー
層が、これの溶剤溶液から、該溶液に溶解可能で重合体
１００部について４重量部以下の無機塩基が存在する求
核加硫剤で加硫されたものであり、前記無機塩基がフッ
化ビニリデンを少なくとも部分的に脱フッ化水素化を行
うのに有効である。
【００１５】本発明の別の態様において、中間シリコン
エラストマー層が以下の化学式をもつ少なくとも１つの
ポリオルガノシロキサンの混合物の架橋生成物と、架橋
剤および架橋触媒とを包含する。
【００１６】
【化２】
【００１７】ここにＲ1 とＲ2 は水素または非置換アル
キル、１９個以下の炭素原子をもつアルケニルまたはア
リル、あるいは１９個以下の炭素原子をもつフッ素置換
アルキルのいずれでもよく、ＡおよびＤの各々は、水
素、メチル基、水酸基、あるいはビニル基のいずれでも
よく、０＜（ｍ／ｎ）≦１であってｍ＋ｎ＞３５０であ
る。
【００１８】本発明の別の態様において、中間層は約
５．５ミリメートルから約６．５ミリメートルの厚さで
あり、離型剤ドナー層は約０．０２５から約０．１ミリ
メートルの厚さである。
【００１９】本発明の別の態様において、ドナー部材は
約３５から４５ショアーＡの硬度である。
【００２０】〔図面の簡単な説明〕図１は本発明の離型
剤ドナー部材を使用できる定着装置の断面図である。
【００２１】図２は本発明の離型剤ドナー部材の一実施
例の部分断面図である。
【００２２】〔詳細説明〕本発明による離型剤ドナー部
材は複合部材であって、離型剤ドナー層は、米国特許第
５，０１７，４３２号明細書に記載されてい定着ロール
の定着層から構成されている。
【００２３】複合ドナー部材は典型的には、経済的で高
い信頼性をもち長寿命の円筒状ロールの形態であり、該
円筒状ロールは定着ロールと整合し官能基を有する十分
な量の重合体離型剤の均一な移送を果たして定着表面と
トナーとの間に界面バリア層を提供する。本発明に従っ
て離型剤ドナー部材の構造および組成物の物質を選択す
ることにより個々の成分の正の特性が強められ、一方負
の特性が最小限に抑えられる。従って、既述の通り、離
型剤ドナー部材としてのシリコンエラストマーロールは
それら自体ではフルオロエラストマードナー層を中間シ
リコンエラストマー層上に設けることにより膨張して早
期欠陥を発生する傾向があるが、離型剤はドナー部材の
大部分に浸透して膨張により早期欠陥を発生することは
許されない。さらに、離型剤ドナー部材の大部分がシリ
コンエラストマーである場合、該離型剤ドナー部材は、
定着ロールに対し必要な整合性を提供して実質上均一の
量の離型剤を定着ロールの表面に運搬し、留意すべきこ
とは同じ厚さのフルオロエラストマーの層が定着ロール
と整合することにならないことである。さらに、フルオ
ロエラストマーは、酸素のような気体に対し若干の透過
性を有することに加えて表面の靱性および耐摩性を提供
する。前記酸素は酸化架橋をもってシリコンエラストマ
ー下層の発生を可能とし、該層は高温によるシリコンエ
ラストマー層の解重合を打ち消す。
【００２４】本発明の典型的な離型剤ドナー部材につい
て図１に示した定着装置と共に述べる。図１において、
符号１は定着ロールを示し、該定着ローラは、適当なベ
ース部材４上に金属酸化物フィラーを内部に分散させた
（図示せず）エラストマー定着表面２を包含し、前記ベ
ース部材は、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、
鋼、ニッケル、銅等のような任意の適当な金属から製造
された中空円筒即ちコアであり、該コアの中空部分に配
設された適当な加熱要素６を有し、該加熱要素は円筒と
同一延長を有する。バックアップ即ち加圧ロール８は定
着ロール１と協働して、コピー紙あるいはその他の基体
１２が通過する間隙即ち円弧状接触部１０を形成し、該
基体上のトナー像１４が定着ロール１のエラストマー表
面２に接触するようになっている。図１に示す通り、バ
ックアップロール８は上部にエラストマー表面即ち層１
８を具備した剛性スチールコア１６を有する。サンプ２
０は重合体離型剤２２を収容しており、該重合体離型剤
は化学的に反応する官能基を有し、該官能基はエラスト
マー定着表面２に分散された金属酸化物フィラーと相互
作用可能である。官能基を有する重合体離型剤２２は、
室温で固体または液体でよいが、運転温度では流体であ
る。好適実施例において、サンプ２０内の重合体離型剤
２２の化学反応基は、メルカプト、カルボキシ、ヒドロ
キシ、イソシアネート、エポキシ、およびアミノであ
る。本発明に従って使用される官能基を有する最も好適
の重合体離型剤はメルカプト官能ポリオルガノシロキサ
ンである。
【００２５】重合離型剤２２をエラストマー定着表面２
に塗布する図１に示した実施例において、例えばクロム
メッキ鋼製メータリングロール１７と図示の方向に回転
自在に取付けた離型剤移送ロール１９が、離型剤２２を
サンプ２０から定着表面に移送するために設けられる。
図１に示す通り、ロール１７はサンプ２０に部分的に浸
漬しそれの表面上で離型剤をサンプから離型剤ドナー即
ち移送ロール１９に移送する。メータリングブレード２
４を使用することにより、重合体離型流体の層を先ずド
ナーロール１９に塗布し次いで１ミクロン弱の厚さから
数ミクロンの厚さまでの範囲にある離型流体の制御され
た厚さに定着表面２に塗布することができる。従って、
メータリング装置２４により、離型流体を約０．１ない
し２ミクロンまたはそれ以上の厚さまでエラストマー２
の表面に塗布することができる。
【００２６】図２について説明すれば、ドナー部材表面
の層を示すために、何倍かに拡大した本発明のドナー部
材の一部分の部分図が示されている。図２において、上
部に中間シリコンエラストマーを取付けたベース部材あ
るいはその他の固体構造物が符号７０で示されている。
適当なフィラーを含有し得る中間シリコンエラストマー
６４は、射出、圧縮、トランスファー成形あるいは押出
しのような任意の適当な手段により元のベース部材７０
上に付着される。重合体（フッ化ビニリデンヘキサフル
オロプロピレン−テトラフルオロエチレン）の離型剤ド
ナー層ではフッ化ビニリデンが４０モルパーセント以下
の量で存在し、金属酸化物フィラー６６は符号６８で示
される。図２に示した金属酸化物のフィラー粒子６６は
不規則な形状をもつものとして示されている。しかしな
がら、粉末、フレーク、不定形小体、球体、繊維、卵形
粒子等を含めて任意の形状の金属酸化物をエラストマー
６４に使用できる。官能基をもつ重合体離型剤の膜はエ
ラストマー６４の表面に図示され、符号６０で示されて
いる。
【００２７】動作に際し、４個のロールは個別に駆動し
てよく、あるいは本発明の好適実施例に従い、駆動入力
が定着ロールに差し向けられ、そして離型剤ドナーロー
ル１９は定着ロールの表面との摩擦接触によって駆動さ
れ、オイルメータリングロール１７は離型剤ドナーロー
ル１９との摩擦接触により図１に矢印で示した方向に駆
動される。加圧ロール１８も定着ロールとの摩擦制御に
よって駆動され、それによりそれと定着ロール１との間
に定着用間隙を形成する。離型剤デリバリーロール１７
は離型剤をサンプ２０から離型剤ドナーロール１９の表
面に引き渡し、デリバリーロールの間隙で分離する膜に
より、ドナーロールは一定量の離型剤を引き渡す。ドナ
ーロールが定着ロールと接触して回転すると、ドナーロ
ール１９上の離型剤の薄い膜が分離し、約５０％の部分
が定着ロール１９に移行し、一部分はドナーロール１９
上に保持される。
【００２８】本発明による離型剤ドナーロールは、直径
約８ミリメートルないし２２ミリメートルの中実または
中空の円筒を具備したシャフトと、３ないし７ミリメー
トルの厚さの整合可能な表面コーティングとから成る。
表面コーティングは、特定の間隙特性について調整する
ために所望であればさらに厚くすることができる。典型
的には、ロールは約３０ないし４６センチメートル（約
１２ないし１８インチ）の長さである。
【００２９】本発明の離型剤ドナー部材に従って使用で
きるフルオロエラストマーは、熱可塑性樹脂粉末を基体
に定着即ち固着するのに必要な温度に従って一般的に約
９０°Ｃないし約２００°Ｃまたはそれ以上の上昇温度
に耐えることができるエラストマーでなければならな
い。本発明に使用されるフルオロエラストマーは、官能
基を有する特殊な重合体離型剤によって劣化即ち腐食に
耐えねばならず、該重合体離型剤は溶解プラスチック樹
脂粉末即ちトナーの定着部材からの離反を促進するのに
使用される。好適のフルオロエラストマーはポリ（フッ
化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフル
オロエチレン）であり、フッ化ビニリデンは４０モルパ
ーセント以下の量存在する。フッ化ビニリデンの含有量
を制限することにより、テルポリマーおよびテトラポリ
マーは比較的高いフッ素含有量を有し、それにより脱フ
ッ化水素に利用できる場所を少なくし、二重結合の形成
がその後の表面硬化および定着層における表面エネルギ
ーの増大につながる。典型的には、市販の物質は硬化可
能な過酸化物であり、従って脂肪族過酸化物系との硬化
能力を強化するために誘導された遊離基の作用を受け易
いキュアサイトモノマーを有する。典型的なモノマー
は、ブロモトリフルオロエチレン、１ブロモ２−２−ジ
フルオロエチレン、３−ブロモテトラフルオロ１プロペ
ン、４−ブロモ１−１−３トリフルオロ−ブタンおよび
４ブロモ３−３−４−４テトラフルオロ１ブタンを含
む。比較的少量のフッ化ビニリデンを有する市販のフル
オロエラストマーは、イー・アイ・デュポン・デ・ニモ
アス社から入手可能なビトンＧＦ (Viton ＧＦ）を含
む。ビトンＧＦは、２％のキュアサイトモノマーと共
に、３５モルパーセントのフッ化ビニリデンと、３４モ
ルパーセントのヘキサフルオロプロピレンと、２９モル
パーセントのテトラフルオロエチレンを有する。ビトン
ＧＦは一般的に普通の脂肪族過酸化物加硫剤で加硫され
る。しかしながら、本発明によれば、それは以下に述べ
る通り比較的少量の無機塩基の存在で求核加硫系により
加硫される。
【００３０】ドナー部材表面上でフルオロエラストマー
に分散される金属酸化物は、熱可塑性樹脂トナーを離反
し熱可塑性樹脂トナーをフルオロエラストマー材料自体
に接触するのを防止する熱的に安定した膜を形成するた
めに、重合体離型剤の官能基と相互作用でき十分な量の
離型剤を移送することが重要である。金属酸化物がフル
オロエラストマーに対し実質上非反応であることも重要
である。フルオロエラストマーに対し実質上非反応であ
ることにより、金属酸化物とエラストマーとの間に大き
な相互作用が無いことを限定するものであり、重合体に
おいてフッ化ビニリデンの実質的な脱フッ化水素が起こ
る。また金属酸化物は時間とともに組成物を硬化するよ
りむしろ軟化し、従って好ましくない硬化およびその後
のコピー質の劣化即ち光沢のある堅い部分の現像を回避
する。我々は、酸化銅（II）、弱塩基が本発明の実施に
従い非常に有効であることが判った。酸化銅（II）は時
間とともにフルオロエラストマーを硬化するよりむしろ
軟化する。十分な量の重合体離型剤を定着表面に移送し
てフルオロエラストマー表面と熱可塑性樹脂トナーとの
間に熱的に安定した界面膜を形成するために十分な量存
在することを条件として任意の適当な量の金属酸化物を
使用できる。典型的には、金属酸化物は重合体１００部
につき約５ないし３０重量部の量存在する。しかし約１
０ないし２０重量部の金属酸化物を有することが好まし
い。金属酸化物の粒子径は、小さ過ぎると重合体の硬化
に支障をきたし大き過ぎると良好な離型特性のためにエ
ラストマー表面全体に分散される粒子の数が十分に供給
されないという点で、この金属酸化物の粒子径は重要で
ある。典型的には、粒子径は約４ないし８ミクロンであ
り、好ましくは６ミクロンである。
【００３１】その他の補助剤およびフィラーは、エラス
トマーの保全性、金属酸化物と官能基を有する重合体離
型剤との間の相互作用に影響を与えない限り、即ちエラ
ストマーの適正な架橋に支障を与えない限り、本発明に
従ってエラストマーに盛り込むことができる。通常エラ
ストマーの合成に遭遇するかかるフィラーは、着色剤、
強化フィラー、架橋剤、処理補助剤、促進剤、および重
合開始剤を含む。
【００３２】ビスフェノール架橋剤および有機ホスホニ
ウム塩促進剤を備えた求核加硫系は米国特許第４，２７
２，１７９号明細書に記述されている。しかしながら、
本発明によれば、求核加硫剤（架橋剤および促進剤）は
重合体の溶剤溶液に溶解可能で重合体１００重量部につ
き無機塩基４重量部以下の存在で使用される。通常、フ
ッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレンおよびテトラ
フルオロエチレンのテルポリマーとテトラポリマーは過
酸化物で加硫される。しかしながら、離型剤ドナーの好
適な製造方法は、重合体の溶剤溶液を基体上に噴射しそ
れにより空気中での過酸化物の加硫を困難とするが、こ
れは過酸化物が重合体を加硫するよりむしろ空気中の酸
素と優先的に反応するからである。好適の代替加硫系
は、ビスフェノール架橋剤および有機ホスホニウム塩促
進剤のような求核加硫系である。典型的には、加硫工程
は重合体１００部につき無機塩基８ないし１０重量部の
存在で起きる。無機塩基は重合体中のフッ化ビニリデン
を脱フッ化水素化を行い二重結合を発生し該二重結合は
架橋のための反応性サイトとして作用する。しかしなが
ら、過剰の塩基の存在は長期間にエラストマーの劣化を
結果として生じ、もし過剰の塩基がフッ化ビニリデンの
脱フッ化水素化を行い続けドナー部材を加硫させる二重
結合を発生すれば、その後の酸化において表面エネルギ
ーを増加させるとともに性能を低下させる。従って、フ
ッ化ビニリデンの反応性を制御するために、重合体を比
較的低い塩基レベルで加硫することが好ましい。典型的
な加硫剤としては、約５０重量パーセントのビスフェノ
ールＡＦと５０重量パーセントのポリ（フッ化ビニリデ
ン−ヘキサフルオロプロピレン）であるビトン(Viton)
キュラティブＮｏ．３０、および約三分の一のトリフェ
ニールベンジルホスホニウムクロライドと三分の二のポ
リ（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン）の
ようなものがあり、両方共イー・アイ・デュポン・デ・
ニモアス社から入手でき、低い塩基レベルでは加硫剤と
して作用しない。これの正確な理由は明らかでないが、
少なくとも一部分では、キュラティブＮｏ．２０は重合
体の溶剤溶液に熔解せず、従ってフッ化ビニリデンの脱
フッ化水素化によって行われる架橋のための少数の反応
性サイトの多くに近接していないという事実によると考
えられる。キュラティブＮｏ．２０と３０は低い塩基レ
ベルでは有効的に機能しないが、我々は別のビトンキュ
ラティブであるキュラティブＮｏ．５０について驚くべ
きことを発見した。即ちこのキュラティブＮｏ．５０も
イー・アイ・デュポン・デ・ニモアスから入手でき、通
常高い塩基レベルで使用されるが、通常の塩基レベルの
半分以下で、即ち重合体１００部につき約４重量部以下
でポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン
−テトラフルオロエチレン）を加硫するのに使用でき
る。キュラティブＮｏ．５０は低い塩基レベルで重合体
の溶剤溶液に溶解可能であるため、それは架橋のための
反応サイトで容易に利用できる。ビトンキュラティブＮ
ｏ．５０は促進剤（第４ホスホニウム塩または塩類）と
架橋剤のビスフェノールＡＦを単一のキュラティブ系に
盛り込んでいる。
【００３３】関連出願の説明で述べた通り、ドナー部材
は、できる限り完全にフッ素化することとそれでも十分
に架橋することとの間に良好なバランスをもつフッ化ビ
ニリデン含有量をもち、またサイトを安定させる官能離
型剤と相互作用するもののエラストマーに対し非反応で
あるフィラーを有する。また塩基物質による作用に対し
一層の抵抗をもつフルオロエラストマーは求核加硫系か
ら噴射することができ、この求核加硫系においては、加
硫剤はエラストマーの溶剤溶液に溶解可能でありそれに
より加硫剤の活性化架橋サイトへの接近を図る。さら
に、無機塩基の量は架橋のための活性サイトを発生する
ために制御されるが、表面エネルギーの大きな増加をも
たらすほど十分な量は存在しない。
【００３４】このバランスは、ポリ（フッ化ビニリデン
−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレ
ン）から成るドナー表面によってもたらされ、ここでは
フッ化ビニリデンは４０モルパーセント以下の量存在
し、十分な量の重合体離型剤を移送して定着表面と基体
との間に界面バリア層を付与するために官能基を有する
重合体離型剤と相互作用するのに十分な量の金属酸化物
が存在し、該金属酸化物は実質的にはフルオロエラスト
マーに対し非反応であり、フルオロエラストマーはこれ
の溶剤溶液から、溶剤溶液に溶解可能な求核添加加硫剤
をもって、重合体１００部につき無機塩基４重量部以下
の存在で加硫され、この無機塩基はフッ化ビニリデンを
少なくとも部分的に脱フッ化水素化を行うのに有効であ
る。
【００３５】中間シリコンエラストマー層はシリコンエ
ラストマーに対し加硫可能なポリオルガノシロキサンで
あり、市販されている縮合加硫物質、付加加硫物質、過
酸化物加硫物質から選択することができる。典型的に
は、シリコンエラストマー層は、以下の式をもつ少なく
とも１つのポリオルガノシロキサンの混合物の架橋生成
物と、架橋剤および架橋触媒とを包含する。
【００３６】
【化３】
【００３７】ここにＲ1 とＲ2 は水素または非置換アル
キル、１９個以下の炭素原子をもつアルケニルまたはア
リル、あるいは１９個以下の炭素原子をもつフッ素置換
アルキルのいずれでもよく、ＡおよびＤの各々は水素、
メチル基、水酸基、あるいはビニル基のいずれでもよ
く、０＜（ｍ／ｎ）≦１であってｍ＋ｎ＞３５０であ
る。典型的には、Ｒ1 とＲ2 は水素、メチル、ビニル、
フェニール、あるいはトリフルオロプリルである。
【００３８】本発明の実施に適するシリコンエラストマ
ーについてさらに十分に説明する上でヒークス(Heeks)
らに対する米国特許第４，７７７，０８７号に注意を向
ける。代表的に市販されている物質は、ダウコーニング
(Dow Corning) ＬＳＲ５９０、ベイヤー(Bayer) ３１７
４／３５、ゼネラルエレクトリック(General Electric)
３０４５、同様の物理特性を有するその他のものを含
む。
【００３９】本発明による離型剤ドナー部材に対する基
体は任意の適当な材料のものでよい。典型的には、その
基体は、剛性の構造上の原状態を維持するとともにシリ
コンエラストマーを上部に被覆しこれに堅固に付着する
ことができるものとして選ばれたアルミニウム鋼または
特定のプラスチック材料の円筒チューブの形態をとる。
典型的には、離型剤ドナーロールは射出、圧縮またはト
ランスファ成形により製造でき、あるいはそれらは押出
し成形してもよい。典型的な方法において、鋼製円筒と
することができるコアは、ダウコーニング１２００のよ
うなプライマーで下塗りする前に、溶剤で脱脂し研磨ク
リーナーで清掃する。前記プライマーをスプレーし、ブ
ラシをかけ、浸漬し、その後周囲状況下で３０分間空気
乾燥し、次いで１５０°Ｃで３０分間焼付けする。シリ
コンエラストマーは射出成形および鋳造のような普通の
技法により塗布することができ、この後に１５分に至る
まで１２０ないし１８０°Ｃで加硫して大きな後加硫作
業を伴うことなく十分な加硫を提供する。この加硫作業
は、コアがモールドから取り出されるとき、コアからの
シリコンエラストマーの離脱を防止するために実質的に
完全であるべきである。その後、シリコンエラストマー
の表面は、モールド離型剤を除去するために砂でみが
き、すべての破片を除去するためにイソプロピルアルコ
ールのような溶剤できれいに清掃される。
【００４０】離型剤ドナー部材の表面は、好ましくは、
下塗りされたあるいは下塗りされていないシリコンエラ
ストマーの表面に１回塗りまたは連続塗布のいずれか
で、内部に金属酸化物のフィラーを分散して含有するフ
ルオロエラストマーの薄いコーティングを施すことによ
り準備される。コーティングは、フィラーを含有するフ
ルオロエラストマーの溶液即ち均質懸濁液をスプレーや
浸漬等により最も簡便に行われる。成形、押出し、ラッ
ピング技法は使用できる代替手段であるが、フルオロエ
ラストマーおよび金属酸化物の溶剤溶液を連続塗布で被
コーティング表面にスプレーするのが好ましい。この目
的に使用できる典型的な溶剤はメチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン等を含む。連続塗布を被コーティ
ング表面に施すとき、一般的に、膜を被覆した表面を、
膜に含まれている溶剤を消失するのに十分な温度に加熱
することが必要である。例えば、内部に金属酸化物を分
散したエラストマーを、各塗布間でロールに薄いコーテ
ィングに連続的に塗布するとき、ロールに塗布した膜中
の溶剤の蒸発は、膜に含まれるほとんどの溶剤を消失す
るように少なくとも２５°Ｃないし９０°Ｃまたはそれ
以上の温度で行う。コーティングの所望厚さが得られる
と、コーティングは加硫されそれによりロール表面に接
着される。典型的なステップ加硫工程は、９３°Ｃで２
時間、次いで１４９°Ｃで２時間、次いで１７７°Ｃで
２時間、次いで２０８°Ｃで２時間、２３２°Ｃで１６
時間、加熱することである。
【００４１】例示した通り、本発明による離型剤ドナー
部材は好ましくは、約５．５ないし約６．５ミリメート
ル厚さの中間整合性シリコンエラストマー層と約０．０
２５ミリメートルないし０．１ミリメートル厚さの外部
離剤ドナー層を具備した剛性コアを有する円筒ロールで
ある。中間エラストマー層を充填および架橋して約３５
ないし４５ショアＡの硬度を与え、定着ロールに対し十
分な整合性を可能とし、定着ロールへの離型剤の均一な
運搬を図る。これはさらに、離型剤を定着ロールに輸送
する比較的薄いフルオロエラストマードナー層によって
可能とされる。さらにフルオロエラストマー層はドナー
部材に表面靱性および耐摩性を与えるとともに、離型剤
が大部分の中間シリコンエラストマー層内に浸透するこ
とに対するバリアを提供する。また、フルオロエラスト
マーは酸素に対し透過性があり、該酸素は酸化性架橋に
より下部中間シリコンエラストマー層を発生させること
を可能とし、該下部中間シリコンエラストマー層は高温
によるシリコンの解重合を打消す。従って、フルオロエ
ラストマー離型剤ドナー層の厚さは、酸素に対し透過性
となるように上記範囲内に調整される。離型剤ドナー層
に存在する金属酸化物は、ストレーラ(Strella) らに対
する上記引用特許の定着表面に存在する金属酸化物と同
様に機能する。即ちその金属酸化物は官能的な離型剤の
官能基と相互作用してドナーロール上に十分な量の層を
形成し、該層は十分な量の離型剤を定着ロールに運搬し
て定着表面とトナーとの間に界面バリア層を提供する。
金属酸化物が無い場合、ドナーロールにより定着ロール
に運搬される官能的な離型剤の量は不十分なものとな
る。本発明による離型剤ドナーロールは、定着装置にお
いて、露出金属、金属酸化物、金属塩、および金属酸化
物または金属塩金属を充填したエラストマーロールを具
備する定着ロールを含む任意の適当な金属と共に使用で
き、金属は重合体の離型剤の官能基と相互作用して定着
表面とトナーとの間に界面バリア層を形成する。好適実
施例においては、上記引用の同時係属出願第０７／１６
６，５７７号明細書に述べられた定着ロールが金属酸化
物フィラーを伴って使用される。
【００４２】本発明の実施においては、官能基を有する
任意の適当な重合体離型物質を使用できる。典型的な重
合体離型剤は米国特許第４，１０１，６８６号明細書に
述べられており、この特許明細書では離型剤としてポリ
オルガノシロキサン流体を記載している。ポリオルガノ
シロキサンおよび官能基を有するその他の重合体流体は
ドナー部材中の金属酸化物粒子と相互作用して離型剤の
層を形成し、該離型剤はドナー部材により定着部材へ運
搬される。定着部材中の金属酸化物の粒子は同様に官能
基を有する流体と相互作用し、非反応の低表面エネルギ
ーの離型流体を外層膜として残しつつ定着部材の表面に
界面バリアを形成するようになっている。官能基を有す
る重合体離型剤の他の例は、米国特許第４，０４６，７
９５号明細書、第４，０２９，８２７号明細書、第４，
０１１，３６２号明細書に記述されている。官能基を有
する重合体離型剤は室温で液体または固体として調達し
てよいが、それは操作温度では流体である。好適実施例
において、重合体離型物質の化学反応基は、メルカプ
ト、カルボキシ、ヒドロキシ、イソシアネート、エポキ
シ、およびアミノである。本発明に従って使用される最
適の重合体離型剤は、米国特許第４，１０１，６８６号
明細書および第４，０２９，８２７号明細書に記載され
ているメルカプト基のポリオルガノシロキサンである。
【００４３】以下に、本発明の実施例を示す。部および
パーセンテージはすべて重量基準である。
【００４４】実施例 本発明のドナーロールを 以下の方法に従い製造した。直
径約２０ミリメートルで長さ約４００ミリメートルの円
筒鋼製コアを、１８０グリットのサンドペーパーで研磨
しその後トルエンで脱脂した。表面は、研磨クリーナの
アジャックス(Ajax)をこすりつけて洗い、水で十分に洗
浄し、直ちにダウコーニングプライマーＤＣ１２００を
約０．００５ないし０．００７５ミリメートルに下塗り
した。下塗りしたコアを周囲状況下で３０分間空気乾燥
し、その後１５０℃で３０分間焼き付けた。下塗りした
コアを、中間シリコンゴム層の成形のためのモールド内
に配置した。ダウコーニングＬＳＲ５９０のＡ材とＢ材
を十分に混合しドナーロールモールド内に注入して下塗
りコア上に約６．３ミリメートルの中間層を形成し、こ
の中間層は１５０℃、１０〜１５分間で加硫した。シリ
コン表面層は、モールドの離反物を除去するために研磨
し、イソプロピルアルコールで清掃した。ドナー層は、
ビトンＧＦ １００グラム、水酸化カルシウム１．０グ
ラム、酸化マグネシウム２．０グラム、シー．ピー．ホ
ール(C.P.Hall)シカゴ市イリノイ州から調達できるマグ
ライト(Maglite) Ｄから調整し、これらを２つのロール
ミルで混合した。混合されたエラストマー化合物に８６
５グラムのメチルイソブチルケトンを添加してこれを媒
介物なしでセラミック容器に入れ、エラストマー化合物
を完全に溶解／分散して（約１７〜２４時間）１２％の
固形物分散を形成するまで回転させた。４２．５グラム
のメチルエチルケトン中に５グラムのビトンキュラティ
ブ５０の溶液を加え、化合した混合物を約１５分間振
り、その後それを清浄で研磨したシリコン中間層上に約
０．０４ミリメートルの厚さにスプレーした。フルオロ
エラストマー層は２４時間自然状態で固化せしめ、次い
でオーブンにおいて９３℃で２時間、１７７℃で２時
間、２０８℃で２時間、２３２℃で１６時間の後加硫工
程を行った。得られたロールをゼロックス(Xerox) ５０
９０複写機の離型剤ドナーロールとして試験を行い、官
能シリコンオイルを定着ロールに送り込み、試験は３０
０万のプリントの後に停止したところ、欠陥が皆無であ
り膨張 (swelling) ないしチャンキング (chunking) の
形跡は皆無であった。なお、前記ダウコーニングＬＳＲ
５９０のＡ材とＢ材は、米国特許第４，７７７，０ ８７
号明細書に記載の実施例１４〜１６に開示されているも
ので、Ａ材はビニール基がターミネート基を形成する約
３２重量％のシリカと少量の触媒白金を持つジメチルシ
ロキシ・ポリジメチルシロキサンであり、また、Ｂ材
は、Ａ材中にポリメチルビニル・シロキサンを含むＡ材
とシリカを約３２重量％を含むシリコン水和物との混合
ポリマーである。
【００４５】比較例１ これに対し、 米国特許第４，６５９，６２１号明細書に
開示したビニール ペンダント ポリオルガノシロキサ
ン（vinyl pendant polyorganosiloxane)によって形成
したドナー表面を形成したドナーロールと比較すると、
ゼロックス５０９０複写機で同じ試験を受けたとき、一
般的に１５０万のプリントで原形表面の劣化および膨張
が表れた。
【００４６】比較例２ 比較のためのドナーロールを、上記実施例の方法に従っ
て準備した。 ただしドナー層は酸化銅（II）を含んでい
ない。ロールはゼロックス５０９０によって同じ試験を
行った。約２０，０００プリントの後、定着ローラから
のトナーはドナーロールへ移動を開始して該ドナーロー
ルを汚しトナー蓄積物を与え、該トナー蓄積物はその後
定着ロールへ最終的にはプリントへ戻るように移行しそ
れにより受入れ不可の汚れたプリントとなった。
【００４７】このように、本発明に従って、新規且つ改
良された離型剤ドナー部材および定着装置を提供した。
特に、信頼性および寿命を大きく改良した離型剤ドナー
部材が得られた。これは、十分な量の官能離型剤を定着
ロールに運搬できしかも同時に官能離型剤による中間シ
リコンエラストマー層への浸透を阻止するバリアとして
作用する、バリア層を有する複合ドナーロールで達成さ
れる。
【００４８】それは、膨張がないことに加えて、磨耗に
耐えるのに十分な強度即ち十分な靱性をもつとともに寸
法的に安定しているという付加的な利点を有する。さら
にドナーロール上のフルオロエラストマー表面は、ジス
テリルジメチルアンモニアメチルサルフェイト（ＤＤＡ
ＭＳ）のようなトナー粒子に所望の電荷を付与するのに
使用された特定の電荷制御剤の劣化生成物による劣化に
耐える。これは部分的には、フルオロエラストマーを加
硫する上で少量の無機塩基を使用することで達成され、
フルオロエラストマーの最小限の脱フッ化水素化を提供
しそれによりジステリルジメチルアンモニアメチルサル
フェイト（ＤＤＡＭＳ）の劣化生成物による求核作用を
受け易い作用領域を少なくする。
【００４９】すべての特許出願およびここに引用したそ
の他の文書は、ここでは本明細書において全体を参照す
ることで特別に且つ完全に取り入れている。
【００５０】本発明は特定の好適実施例について詳細に
説明したが、種々の変更および変形は当業者に明らかで
ある。当業者に容易に想到し得るかかる変更および実施
態様は特許請求の範囲の範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の離型剤ドナー部材を使用できる定着
装置の断面図である。
【図２】 本発明の離型剤ドナー部材の一実施例の部分
断面図である。
【符号の説明】
１ 定着ロール、２ エラストマー定着表面、６ 加熱
要素、８ 加圧ロール、１０ 接触弧、１２ 基体、１
４ トナー像、１６ スチールコア、１７ メータリン
グロール、１８ 層、１９ 離型剤移送ロール、２０
サンプ、２２重合体離型剤、２４ メータリングブレー
ド、６０ 重合体離型剤の膜、６４中間シリコンエラス
トマー、６６，６８ 金属酸化物フィラー、７０ ベー
ス部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルイス・ディー・フラタンジェロ アメリカ合衆国ニューヨーク州14450フ ェアポート ウインチェスタードライブ 14 (72)発明者 ジョージ・ジェイ・ヒークス アメリカ合衆国ニューヨーク州14617ロ チェスター オーククレストドライブ72 (72)発明者 アーノルド・ダブリュー・ヘンリー アメリカ合衆国ニューヨーク州14450ピ ッツフォード ディアクリークロード43 (56)参考文献 特開 平１−310379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−153986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−70784（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/20 104 G03G 15/20 103 B05C 1/02 B29C 33/58

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 官能基を有する重合体離型剤を定着部材
    の表面に付着する種類のトナー定着装置用離型剤ドナー
    部材であって、ベース部材と、中間整合性シリコンエラ
    ストマー層、およびフッ化ビニリデンが４０モルパーセ
    ント以下の量存在するポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサ
    フルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン）と官能
    基を有する重合体離型剤と相互作用するのに十分な量存
    在し十分な量の重合体離型剤を運搬して定着表面とトナ
    ーとの間に界面バリア層を提供し実質的に前記エラスト
    マーに対し非反応である金属酸化物とを包含するエラス
    トマー離型剤ドナー層から成り、前記エラストマー離型
    剤ドナー層が、これの溶剤溶液から、該溶液に溶解可能
    で重合体１００部について４重量部以下の無機塩基を存
    在する求核加硫剤で加硫されたものであり、前記無機塩
    基がフッ化ビニリデンを少なくとも部分的に脱フッ化水
    素化を行うのに有効である、離型剤ドナー部材。
  2. 【請求項２】 ベース部材が円筒状ロールであり、前記
    中間シリコンエラストマー層が以下の化学式をもつ少な
    くとも１つのポリオルガノシロキサンの混合物の架橋生
    成物と、架橋剤および架橋触媒とを包含する、請求項１
    記載のドナー部材。 【化１】 ここにＲ1 およびＲ2 は水素または非置換アルキル、１
    ９個以下の炭素原子をもつアルケニルまたはアリル、あ
    るいは１９個以下の炭素原子をもつフッ素置換アルキル
    のいずれでもよく、ＡおよびＤの各々は水素、メチル
    基、水酸基、あるいはビニル基のいずかであり、０＜
    （ｍ／ｎ）≦１かつｍ＋ｎ＞３５０である。
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