JPH0136626B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ホツト・ローラ融着装置として知ら
れている静電写真複写装置の加熱融着ローラ即ち
定着ローラに関する。

乾燥状の粒子状トナーを融着させる最も好まし
い装置のうち１つは、ホツト・ローラ融着装置で
あることはこの分野で認められてきた。このホツ
ト・ローラ融着装置においては、樹脂をベースと
するトナーの像が普通紙上に載せられ、そしてこ
のトナーは加熱されたローラの熱い表面に直接的
に接触する。なお、この加熱ローラは第２のロー
ラ即ちバツク・アツプ・ローラと圧力接触して融
着ニツプを形成する。

トナー像の一部はこれが融着ニツプを通過する
につれて熱及び圧力により偏平化されて加熱ロー
ラの表面に粘着してオフセツト現象を生じる。こ
の加熱ローラ上に残存するトナーは次のコピー用
紙が融着ニツプ間に送られる時にこのコピー用紙
に部分的に転写される。又このオフセツト・トナ
ーは、コピー用紙が加熱ローラに巻きつく原因と
なる。即ち、コピー用紙の先端が融着ニツプの通
過後に加熱ローラに粘着することが生じる。

もしもこのようなことが起こると、コピー用紙
は加熱ローラのまわりに巻きつき、そして操作者
又はサービス要員により取り除かれねばならな
い。

コピー用紙の先端が加熱ローラに粘着しないよ
うにするための種々な手段が提案されてきた。

米国特許第3955813号はこのために流体式引き
はがしバーを用い、そして更に柔軟な加熱ローラ
及び硬質のバツク・アツプ・ローラを用い、これ
によりコピー用紙の先端をこの柔軟な加熱ローラ
から解放させるような形状の融着ニツプを生じて
いる。

又、上記問題点を解決するためにいわゆるウエ
ツト式解放を行なう加熱ローラが開発された。即
ち、トナーと係合する加熱ローラの部分に例えば
シリコーン・オイルの如き解放用オイルを連続的
に供給するための比較的複雑な機構が加熱ローラ
即ちホツト・ローラと組合わされる。これらの融
着装置ではコストが高くなり、オイル塗布機構の
周期的な保守が必要であり、そして使用例による
周期的なオイルの補充が必要である。更にオイル
が吸収されることに基づきホツト・ローラの弾力
性表面が膨張する傾向が生じる。

ウエツト型解放式のホツト・ローラ融着装置の
上記欠点を解決するために、ホツト・ローラの弾
力性表面の改善が行なわれ、いわゆるドライ型解
放式のホツト・ローラ融着装置が開発されるに至
つた。米国特許第3848305号はこのような融着装
置の例である。この特許のホツト・ローラは、円
筒状の金属コアを有し、そしてこれの大部分の外
面は弾力性のRTV−60シリコーン弾力性材料で
覆われており、そして揮発性の環式シロキサン成
分の量が特別の方法によつて減少されている。こ
こでRTV−60はGeneral Electric社のシリコー
ン・ゴムの商標名である。米国特許第4188423号
はこのようなローラから環式シロキサンを除去す
るだけでなく、他の低分子量のシロキサン、ポリ
シロキサン又は他の不純物をも除去することを目
的としている。

RTVシリコーン・ゴムの使用に加えて、従来
技術はLTV（低温加硫）シリコーン・ゴム、及び
HTV（高温加硫）シリコーン・ゴムの使用を認
識してきた。

又、触媒が分散されたシリコーン・ゴムを用い
ることによりドライ式解放を行ない得る幾つかの
米国特許が存在する。この触媒は、水もしくは湿
気の存在のもとに、高温におけるシリコーン・ゴ
ムの減成を促進し、その結果それ自身が熱い粘着
性トナーに対する解放材料である減成物を生じ
る。これに関する米国特許は、第3976314号、第
3997691号、第4000339号、第4054410号、第
4075390号、第4107389号及び第4126722号である。

米国特許第4019024号のドライ解放型のホツ
ト・ローラ融着装置は、いわゆる遊離オイルの状
態にあるシリコーン・オイルが含浸されたシリコ
ーン・ゴムを示している。

更に複雑な構造のゴムは米国特許第4074001号
に示され、ここでRTVシリコーン・ゴムは２つ
のジオルガノポリシロキサンの混合物より成り、
そしてこれらの一方はその鎖の末端が高粘性のシ
ラノール・グループで終端されており、他方は、
その鎖の末端が低粘性のトリアルカリ・シリル・
グループで終端されている。アルコキシシランも
しくは部分的加水分解の復水が架橋剤であり、そ
して有機物の塩は反応触媒である。炭化カルシウ
ム、酸化鉄、２酸化チタンは充填剤であるが、珪
酸性充填剤は、硬化されたシリコーン・ゴム組成
の用紙解放特性を維持する上で害を生じるので、
これはほとんど用いられない。米国特許第
3795033号及び第3669707号はホツト・ローラ融着
装置の用紙解放被膜として種々なシリコーン・エ
ラストマの使用を教示しそして例えばシリカの如
き高表面エネルギ充填剤の使用から離れてこの技
術を支持している。

本発明によると、電子工業において密封剤とし
て用いられてきたシリコーン樹脂が、クリチカル
な架橋密度を生じるような比率で混合されると秀
れたドライ解放型のホツト・ローラ融着エラスト
マを与えることが判つた。特に、この樹脂は
Dow Corning社によるシルガード170A及びＢ
（商標名）である。米国特許第3419593号はこの型
のエラストマを示している。

シルガード170は、非硬化の副産物を生じる付
加反応硬化プロセスを使用しそして揮発性成分を
含まない。これは互いに色の異なる２つの液体部
分即ちパートＡ及びパートＢとして供給される。
使用説明書はパートＡ及びパートＢの量を等しく
して用いることを推奨している。この混合物は室
温で固体に硬化するが、硬化は加熱により早めら
れる。

パートＡはビニル基が末端基
（terminatinggroup）である一般にポリメチルビ
ニルシロキサン・ポリマである。パートＡはメチ
ル基に比べて少数のビニル基を含むポリメチルビ
ニルシロキサン・ポリマである。更に詳しく述べ
ると、パートＡは、α.ω−ビス−ジメチルビニル
シロキシ−ポリジメチルシロキサンである。これ
の重量平均オングストローム分子サイズは313で
ありそしてこれは2.85の多分散を有する。この重
量平均オングストローム分子サイズは、ゲル透過
クロマトグラフイ（Gel Permeation
Chromatography…GPC）を使用して調べられ、
そして分子重量平均17700に等価である。これは
５ミクロン寸法のMin−Ｕ−Silの充填剤を約47.7
重量％及び少量のカーボン・ブラツクを含む
（Min−Ｕ−SilはPennsylvania Glass Sand社の
高純度の結晶性無機物シリカ（商標）である）。
パートＡは又米国特許第3419593号に示されてい
る如く白金の有機錯体を少量含む。

パートＢは、上述のパートＡのポリメチルビニ
ルシロキサン及び水素化物機能
（hydridefunction）が２よりも大きくそして分子
が非線形であるポリメチル−Ｈ−シロキサンを含
む配合ポリマである。このポリメチルビニルシロ
キサンの重量平均オングストローム分子サイズは
253でありそして多分散は4.21である。ポリメチ
ル−Ｈ−シロキサンの重量平均オングストローム
分子サイズは65でありそして多分散は1.56であ
る。これら２つの重量平均オングストローム分子
サイズはGPC技法を用いることにより調べられ、
ポリメチルビニルシロキサンに対する分子重量平
均14200に、そしてポリメチル−Ｈ−シロキサン
に対する分子重量平均3480に夫々等価である。

この配合されたポリマは５ミクロン寸法のMin
−Ｕ−Sil充填剤を約45重量％含む。

パートＡ及びＢを混合すると、この混合物は、
パートＡの触媒の存在のもとにポリメチルビニル
シロキサン及びポリメチル−Ｈ−シロキサンの付
加に基づいて硬化する。

シルガード70が、約70重量部のＡ及び約30重量
部のＢのクリチカルな比で混合されると、良好な
融着度を保ちながら、1.4までの光学的トナー密
度においてさえも、非常に秀れたホツト・ローラ
の用紙解放特性を与える弾力性材料を生じる。こ
こで融着度とは、融着後のコピー用紙に対するト
ナーの粘着の持続性のめやすである。この70−30
重量部の材料の用紙解放特性は長期間にわたつて
維持され、そしてこの材料は安定な弾力性モジユ
ラスを示し、即ちこれは長期間にわたつて一定な
融着ニツプ幅に従つてコピー用紙に対するほぼ一
定の融着時間を与える。

本発明は、従来の一般的教示と対照的に無機物
シリカ充填剤は、所望の用紙解放特性及び熱伝導
性をともなうホツト・ローラの弾力性表面を与え
るという知見に少なくとも一部分基づいている。
この予期しなかつた結果は無機物シリカの低表面
エネルギに基づくものと思われる。シルガード
170はこのような充填剤を含みそして実際に非常
に良好な用紙解放特性を与える。しかしながら、
使用説明書の推奨比率で混合したところ、結果的
なホツト・ローラは物理的に弱いことが判つた。
即ち、エラストマ片のホツト・ローラ表面からの
離脱が使用中もしくは取扱い中に生じた。

この材料の２つのパートの混合比を変えると材
料の架橋密度が変わりそしてパートＡ及びパート
Ｂの比が70：30で材料の引張り強さはピーク値を
示した。このピークにおいて強力な用紙解放特性
の材料が得られた。

硬化後のシリコーン樹脂の架橋密度は15〜23×
10^-5モル架橋（モル・クロスリンク）／グラムで
ある。

この材料の他の重要な利点は、製造コストが低
いことである。この製造の工程は、(1)ホツト・ロ
ーラのアルミニウム・コアの外面をクリーニング
し、(2)このクリーニングした表面にプライマを起
こし、(3)このプライマ処理済のローラを円筒状空
胴を有するモールドもしくはホルダ内に中心づけ
て例えば28〜42Kg／cm²のような非常に低い圧力で
この混合されたシルガード170を注入し、約150℃
で約３分間で急速硬化させ、(5)固定化したエラス
トマ及びこれのコアをモールドからとり出し、(6)
約180℃で１時間事後硬化し、(7)室温迄冷却し、
(8)約８〜12×2.54マイクロセンチの粗面の略完全
な円状シリンダになるまで外側のシルガード面を
研摩し、そして(9)この完成した製品を検査するこ
とを含む。

更に詳細に述べると、クリーニング工程は最初
アルカリ石ケン溶液で洗浄し、細かな砂でサンド
ブラストしそして最後にハロゲン化溶媒で蒸気脱
脂する。Dow Corning社製の1200として知られ
るプライマが良好であるが、他のプライマをも用
いることができる。

シルガード170のパートＡ及びパートＢの適度
の混合は、混合体の色が単色になるまで混合する
ことにより得られる。混合後、この混合物は適切
な真空圧のもとでガス抜きされ、そしてこの圧力
の例は、水銀柱約500mmであり、時間は５分間で
ある。この混合物はこれの流動性が失なわれない
うちに例えば約30分間のうちに使用されねばなら
ない。

最終的なエラストマ被覆の厚さの例は0.12cmで
ある。被覆の引張り強さは約42Kg／cm²であり、破
断の伸張は約90％でありそして引裂き強さは約
2.52Kg／cmである。

複写機に用いてテストを行なつたところ本発明
のホツト・ローラは、米国特許第3848305号のド
ライ式の用紙解放型ホツト・ローラに勝る用紙解
放特性を示すことが判つた。約40万枚のコピー作
成後、本発明のホツト・ローラは、著しいホツ
ト・ローラへの巻きつけが生じるまでに、或る特
定のトナー濃度においてこのホツト・ローラの動
作温度を４℃乃至８℃だけ増大させることができ
る。この安全性の余裕度は、融着装置の信頼性を
改善する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬質コアと70重量部の下記のパートＡ及び30
   重量部の下記のパートＢの混合物である外側弾性
   スリーブとを有し、上記パートＡは、重量平均オ
   ングストローム分子サイズが313であり多分散が
   2.85でありビニル基が末端基であるポリメチルビ
   ニルシロキサン・ポリマでありそして無機物シリ
   カ細粒子を48重量％及び白金の有機錯体を含み、
   上記パートＢは、重量平均オングストローム分子
   サイズが253でありそして多分散が4.21であるポ
   リメチルビニルシロキサン及び水素化物機能が２
   よりも大きく重量平均オングストローム分子サイ
   ズが65で多分散が1.56であるポリメチル−Ｈ−シ
   ロキサンの２成分ポリマであつて上記無機物シリ
   カ細粒子を45重量％含み、硬化後の上記スリーブ
   の架橋密度が15〜23×10^-5モル・クロスリンク／
   グラムであることを特徴とする定着ローラ。 ２ 上記ポリメチルビニルシロキサンはα、β−
   ビス−ジメチルビニルシロキシ−ポリジメチルシ
   ロキサンであり上記ポリメチル−Ｈ−シロキサン
   は非線形であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の定着ローラ。