JPH0577072B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は静電写真複写装置用のエラストマー定
着機部材に関する。特に、本発明は定着機部材用
途において改良された熱伝導性を有する組成物に
関する。 今日普通に使用される典型的な静電写真複写装
置においては、光導電性絶縁部材を均一な電位に
帯電させ、その後、複写すべき原稿の光像に露光
させている。この露光は露光させて即ち背景領域
の光導電性絶縁表面を放電させて原稿内に含まれ
る像に相応する静電潜像を発生させている。ま
た、光ビームは変調させて帯電光導電性表面部分
を選択的に放電させ、その上に所望の情報を記録
できるよう使用できる。典型的には、そのような
装置はレーザー光線を用いている。続いて、光導
電性表面上の静電潜像は当該技術においてトナー
と称される現像剤粉末で現像することによつて可
視状にする。殆んどの現像システムは帯電キヤリ
ヤー粒子とこのキヤリヤー粒子上に摩擦電気的に
付着している帯電トナー粒子の両方を含む現像剤
を使用している。現像中、トナー粒子はキヤリヤ
ー粒子から光導電性絶縁領域の像領域の帯電像に
引き付けられて粉末像を光導電性領域上に形成す
る。このトナー像は、その後コピー紙のような支
持表面に転写し、この支持表面に加熱することに
よりあるいは圧力を加えることによつて永久的に
定着できる。本発明は支持体上へのトナー像の定
着に関する。 〔従来の技術〕 トナー像を支持部材上に定着させるのに熱エネ
ルギーを使用することは周知である。検電トナー
物質を支持表面上に加熱により永久的に定着させ
るためには、トナー物質の温度をトナー物質の構
成成分が凝集し粘着性となる点まで昇温すること
が必要である。この加熱はトナーをある程度支持
部材の繊維または孔中に流し込ませる。その後、
トナー物質が冷却するとき、トナー物質が固化し
てトナー物質を支持体に強固に結合させる。 静電トナー像を熱定着する幾つかの試みは従来
技術において記載されている。これらの方法は加
熱および圧力の適用を種々の手段、即ち、加圧接
触させたロール対、ロールと加圧接触させた平坦
または曲げプレート部材、およびロールと加圧接
触させたベルト部材等によつて実質的に同時に行
うことを含む。熱はロール、プレート部材または
ベルト部材の片方または両方を加熱することによ
つて適用できる。トナー粒子の定着は熱、圧力お
よび接触時間の適切な組合せが与えられたときに
生ずる。トナー粒子の定着をもたらすこれらパラ
メーターの均衡化は当該技術において周知であ
り、これらのパラメーターは特定の装置またはプ
ロセス条件に適するように調整することができ
る。 支持基体上にトナー物質像を熱定着する方法の
1つとして表面に未定着トナー像を含む支持基体
を少なくとも1つのロールが内部的に加熱されて
いる相対する複数のロール部材間を通すことが知
られている。このタイプの定着装着の操作中、ト
ナー像を静電的に付着している支持部材はロール
間に形成されたニツプ(ロール間隙)を通り、ト
ナー像が定着ロールと接触しそれによつてニツプ
内でトナー像の加熱を行つている。そのような定
着装置の典型的なものは、定着ロールをシリコー
ンゴムまたは、例えば、E.I.デユポン社より商品
名テフロンとして市販されているテトラフルオロ
エチレン樹脂のような他の低表面エネルギーエラ
ストマーの如き非粘着性材料でコーテイングされ
ている2本ロール装置である。定着機部材表面と
して使用できるシリコーンゴムは加硫方法および
温度により3つのグループ、即ち、室温加硫シリ
コーンゴム(以下、RTVシリコーンゴムと称す
る)、液状注型性または押出加工性シリコーンゴ
ム、および高温加硫タイプシリコーンゴム(以
下、HTVゴムと称する)とに分類することがで
きる。これらのシリコーンゴムまたはエラストマ
ーはすべて当該技術において周知であり商業的に
入手できる。 加熱して支持体上にトナー粒子の熱定着を行う
定着装置の操作中、トナー像と支持体は共にロー
ル対、プレートまたはベルト部材間に形成された
ニツプを通過させる。ニツプ内での熱の同時移行
および圧力適用は支持体上へのトナー像の定着を
行う。定着工程において重要なことは支持体から
定着機部材へのトナー粒子のオフセツトが通常の
操作中に生じないことである。定着機部材上への
トナー粒子のオフセツトは、その後、装置の他の
部分あるいは後のコピーサイクルでの支持体上に
転写することがあり、かくして背景を増大させる
かまたはコピーする材料を干渉する。いわゆる
“ホツトオフセツト”はトナーの温度がトナー粒
子が液状化し溶融トナーの分割が定着操作中に起
る温度まで上昇しトナーの一部が定着機部材に残
つた場合に生ずる。ホツトオフセツト温度または
ホツトオフセツト温度の低下は定着ロールのはく
離特性の尺度であり、従つて、低表面エネルギー
を有して必要なはく離を与える定着表面を提供す
ることが望ましい。多くの材料は、連続使用にお
いて最初は良好なはく離特性を有して機能するけ
れども、トナーのホツトオフセツトの結果とし
て、紙繊維、紙片およびトナーにより汚染されが
ちであり、そのため、ロールの表面エネルギーを
増大させはく離性能の破壊を永続させる。しか
も、一旦、ロールが汚染されると、ホツトオフセ
ツト温度は低下し始めてトナー像を定着させるに
必要な最低温度近くまたはそれ以下のレベルにま
でなることがあり、そのため、トナー像の不完全
定着およびトナー像の定着ロールへのオフセツト
化の両方をもたらす。定着ロールが1度汚染され
始めると、汚染物は、圧力ロールが一般に高表面
エネルギー材料を有するために、圧力ロールに移
行する。 また、シリコーンオイル特にポリジメチルシリ
コーンオイルのようなはく離剤の使用が提案され
ており、このシリコーンオイルは定着ロール上に
約1ミクロン程度の厚さに適用されてトナーはく
離材料として機能している。これらの物質は比較
的低表面エネルギーを有し加熱定着ロール環境下
での使用に適している。実際的には、シリコーン
オイルの薄層が加熱ロール表面に適用されてロー
ル表面と支持体上に担持されたトナー像との間に
界面を形成している。即ち、容易に分配された低
表面エネルギー層が定着機ニツプを通過するトナ
ーに与えられそれによつてトナーが定着ロール表
面にオフセツトするのを防止している。 さらに、操作許容範囲が不当に制限されること
があるそのような定着装置においてはさらに別の
困難性が存在することがある。操作許容範囲と
は、トナーを紙に定着させるのに必要な最低温
度、即ち最低定着温度とホツトトナーが定着ロー
ルにオフセツトするであろう温度、即ち、ホツト
オフセツト温度との間の温度差を意味するものと
する。従つて、ホツトオフセツト温度が低下した
ときには、この許容範囲は制限される。典型的に
は、定着許容範囲は40°F(4.4℃)より大、好まし
くは60°F〜70°F(15.5℃〜21.1℃)程度でなければ
ならない。これは多くの異なる種類と重量の紙、
異なるトナー材料とその量を用いかつ広範な速度
と他の操作条件での使用に耐えることを必要とす
る今日の複写適応性にとつては必須のことであ
る。また、より大きい許容範囲が高品質コピーを
提供するために特にトナー堆積高を増大させて改
良されたコピー品質を提供する場合に必要なこと
も事実である。 〔発明が解決しようとする課題〕 典型的には、定着ロールのような定着機部材は
アルミニウムの如き金属円筒状スリーブに適用し
たエラストマー表面層を有し、上記スリーブはそ
の中心に挿入された加熱要素によつて加熱され
る。定着温度は約400°F(204.4℃)程度であるの
で、定着ロールはエラストマー層表面で定着温度
を維持する出力条件を最小にするように設計され
る。従つて、エラストマー層は一般にできるだけ
薄く設計され、典型的には、それに加えられ実質
的量のアルミナ、酸化鉄およびその他の熱伝導性
充填剤を含んでいる。この熱伝導性充填剤はエラ
ストマー層の熱伝導性を増大させそれによつて定
着機部材の内側からエラストマー最外層への熱放
射に対する熱障害を最小にし出力条件を低下させ
る。アルミナおよびシリカのような充填剤は、こ
れらの粒状物質がエラストマー層に混入させたと
きに比較的高い表面エネルギー材料であるので、
エラストマー層の熱伝導性を増大させるのに有効
であるけれども、エラストマー層のはく離特性が
連続使用により次第に低下する。その結果、ホツ
トオフセツト温度は低下し、定着許容範囲も時間
と共に減少する。 従つて、高熱伝導性のエラストマー表面定着層
を有し、そのエラストマー表面上で良好なはく離
特性を維持する定着機部材が求められている。 ニーチエ(Nitzsche)等の米国特許第3050490
号は加硫シリコーンゴムの自己接着度を調整する
ためのシリコーンエラストマー中での窒化ほう素
の使用を開示している。これらの組成物は電気絶
縁、ジヨイントシーラント、バツキングリング、
ラミネート材料等の自己接着性シリコーンゴムと
しての用途に有用であるものとして記載されてい
る。 セオドラ(Theodore)等の米国特許第4292225
号は粘度変性剤を含むオルガノポリシロキサン、
シリカおよび熱伝導性を助長する熱伝導性ほう素
耐火性粉末好ましくは窒化ほう素を含む厚目の高
充填熱伝導性エラストマーを開示している。これ
らの高充填熱伝導性エラストマーはリングギアア
ツセンブリにおいて有用なものとして記載されて
いる。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、静電写真複写装置において使
用する定着部材は熱伝導性エラストマー表面層を
コーテイングしたベース支持部材を有し、上記エ
ラストマー表面層がその中に分散させた窒化ほう
素充填剤粒子とサブミクロン酸化鉄とををエラス
トマー表面の良好なはく離特性を維持しながらエ
ラストマーの熱伝導性を増大させる量で含有する
ものである。 本発明の1つの局面においては、エラストマー
は硬化ポリオルガノシロキサンまたはフルオロエ
ラストマーである。 本発明のさらに1つの局面においては、窒化ほ
う素粒子はエラストマー100重量部当り約100重量
部までの量で存在する。 本発明のさらに1つの局面においては、窒化ほ
う素粒子は約5〜約15ミクロンの平均直径を有す
る。 本発明のさらに1つの局面においては、ベース
部材は金属円筒状ロールであり、エラストマー表
面層は約0.1mm〜約2.5mmの厚さを有し、円筒状ロ
ールはその中心に挿入された加熱要素を有する。 本発明によれば、従来技術の一般的予想に反し
て、高表面エネルギー充填剤である窒化ほう素と
サブミクロン酸化鉄とをエラストマー組成物に添
加したときには、驚くべきことに、窒化ほう素が
比較的低充填剤量でエラストマー定着表面上の良
好なはく離特性を維持しながら高熱伝導性を有す
るエラストマーを取得するのに特異的であり、ま
た、サブミクロン酸化鉄がエラストマーに対して
追加の補強機能を与えることを見い出した。窒化
ほう素充填剤粒子の添加による熱伝導性の増大は
予期し得たけれども、はく離性能が維持できたこ
とは真実に予期しえないことである。この理由は
十分に理解されてなくまた何か特定の理論に結び
付ける積りはないけれども、グラフアイトに類似
した煎断面を有する窒化ほう素の六方晶構造があ
る形でドライ潤滑剤として作用してエラストマー
表面に潤滑性を与え得るものと確信している。 本発明のさらに意義ある実施態様は粒度約5〜
約15ミクロンを有する不規則形状の低硬度窒化ほ
う素をサブミクロン酸化鉄と組合せてエラストマ
ー中の充填剤詰込み効率を最適とした特異な充填
剤系を包含する。そのようなサブミクロン充填剤
の100重量部までをエラストマー100重量部当りに
加え得る。 第1図には本発明の使用において有用な定着ロ
ール10を示す。第1図に示された定着機部材は
ロールの形であるけれども、本発明はプレートま
たはベルトのような他の形状の定着機部材にも応
用可能である。第1図において、定着ロール10
は表面に本発明によるエラストマーの薄層12を
コーテイングしているコア11からなる。コア1
1は鉄、アルミニウム、ニツケル、ステンレスス
チール等の各種金属および各種の合成樹脂から作
られている。アルミニウムがコア11用の材料と
して好ましいが、これに限定されない。コア11
は中空であり、加熱要素13が一般に中空コアの
内側に配置されて定着操作用の熱を供給してい
る。この目的に適する加熱要素は当該技術におい
て公知でありタングステン抵抗加熱要素を内部に
入れた石英エンベロープ製の石英ヒーターを含
む。必要な熱を与える方法は本発明にとつて臨界
的なものではなく、定着機部材は内部手段、外部
手段またはその両方の組合せによつて加熱でき
る。十分な熱を供給してトナーを支持体に定着さ
せるための加熱手段はすべて当該技術において周
知である。層12の組成は後で詳述する。 定着ロール10はバツクアツプロール即ち圧力
ロール14と圧力接触している。圧力ロール14
は耐熱性材料の層16を有する金属コア15を含
む。このアツセンブリにおいて、定着ロール10
と圧力ロール14は各シヤフト(図示せず)に取
り付けられ、各シヤフトは定着ロール10と圧力
ロール14が十分な圧力下に互いに押圧されてニ
ツプ18を形成するように片寄せ(バイアス)さ
れている。このニツプにおいて融合即ち定着作用
が生ずる。この定着機アツセンブリによつて生ず
るコピーの品質はニツプが比較的硬質の堅い層1
6と比較的可撓質の層12とによつて形成された
ときにより良好であることが見い出されている。
この方法において、ニツプは圧力ロール14上で
の定着ロール10の片寄せに基づく層12のわず
かな変形によつて形成される。層16はポリテト
ラフルオロチレン、ポリフルオロアルコキシ樹
脂、フツ素化エチレン−プロピレンコポリマーま
たはシリコーンゴムのような任意の周知の材料か
ら作製される。 トナー像20を表面に有する紙のような支持材
料シート19は定着ロール10と圧力ロール14
の間を通り、シート上のトナー像が定着される。 第2図は薄層12と支持コア11との中間に任
意の適当な材料を有し得る高温抵抗性中間エラス
トマー層が存在する別の実施態様を示す。この中
間層用に使用できる典型的な材料にはHTVシリ
コーンゴム、付加硬化性シリコーンゴム、フツ化
ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリ
マー、およびE.I.デユポン社より商品名バイトン
(Viton)として入手できるフツ化ビニリデン、
ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロ
エチレンのターポリマーがある。 本発明に従つて使用できるエラストマーは、ト
ナーを基体に定着するのに望まれる温度にもよる
が、一般には約90℃から約200℃までまたはそれ
以上の昇温に耐え得る熱安定性エラストマーまた
は樹脂材料でなければならない。使用するエラス
トマーは定着機部材から溶融した即ち粘着したト
ナーのはく離を促進するのに用いる任意のはく離
剤による劣化または攻撃に耐えなければならな
い。本発明において使用できる典型的なエラスト
マーはポリオルガノシロキサン、フルオロシリコ
ーンエラストマー、およびフツ化ビニリデン系エ
ラストマーのようなフルオロエラストマーであ
る。 エラストマーの好ましい群にはポリオルガノシ
ロキンサン、即ち、商業的に入手できる縮合硬化
性および付加硬化性物質のような硬化性シリコー
ンエラストマーがある。典型的な硬化性ポリオル
ガノシロキサンは、次式によつて示される:
着機部材に関する。特に、本発明は定着機部材用
途において改良された熱伝導性を有する組成物に
関する。 今日普通に使用される典型的な静電写真複写装
置においては、光導電性絶縁部材を均一な電位に
帯電させ、その後、複写すべき原稿の光像に露光
させている。この露光は露光させて即ち背景領域
の光導電性絶縁表面を放電させて原稿内に含まれ
る像に相応する静電潜像を発生させている。ま
た、光ビームは変調させて帯電光導電性表面部分
を選択的に放電させ、その上に所望の情報を記録
できるよう使用できる。典型的には、そのような
装置はレーザー光線を用いている。続いて、光導
電性表面上の静電潜像は当該技術においてトナー
と称される現像剤粉末で現像することによつて可
視状にする。殆んどの現像システムは帯電キヤリ
ヤー粒子とこのキヤリヤー粒子上に摩擦電気的に
付着している帯電トナー粒子の両方を含む現像剤
を使用している。現像中、トナー粒子はキヤリヤ
ー粒子から光導電性絶縁領域の像領域の帯電像に
引き付けられて粉末像を光導電性領域上に形成す
る。このトナー像は、その後コピー紙のような支
持表面に転写し、この支持表面に加熱することに
よりあるいは圧力を加えることによつて永久的に
定着できる。本発明は支持体上へのトナー像の定
着に関する。 〔従来の技術〕 トナー像を支持部材上に定着させるのに熱エネ
ルギーを使用することは周知である。検電トナー
物質を支持表面上に加熱により永久的に定着させ
るためには、トナー物質の温度をトナー物質の構
成成分が凝集し粘着性となる点まで昇温すること
が必要である。この加熱はトナーをある程度支持
部材の繊維または孔中に流し込ませる。その後、
トナー物質が冷却するとき、トナー物質が固化し
てトナー物質を支持体に強固に結合させる。 静電トナー像を熱定着する幾つかの試みは従来
技術において記載されている。これらの方法は加
熱および圧力の適用を種々の手段、即ち、加圧接
触させたロール対、ロールと加圧接触させた平坦
または曲げプレート部材、およびロールと加圧接
触させたベルト部材等によつて実質的に同時に行
うことを含む。熱はロール、プレート部材または
ベルト部材の片方または両方を加熱することによ
つて適用できる。トナー粒子の定着は熱、圧力お
よび接触時間の適切な組合せが与えられたときに
生ずる。トナー粒子の定着をもたらすこれらパラ
メーターの均衡化は当該技術において周知であ
り、これらのパラメーターは特定の装置またはプ
ロセス条件に適するように調整することができ
る。 支持基体上にトナー物質像を熱定着する方法の
1つとして表面に未定着トナー像を含む支持基体
を少なくとも1つのロールが内部的に加熱されて
いる相対する複数のロール部材間を通すことが知
られている。このタイプの定着装着の操作中、ト
ナー像を静電的に付着している支持部材はロール
間に形成されたニツプ(ロール間隙)を通り、ト
ナー像が定着ロールと接触しそれによつてニツプ
内でトナー像の加熱を行つている。そのような定
着装置の典型的なものは、定着ロールをシリコー
ンゴムまたは、例えば、E.I.デユポン社より商品
名テフロンとして市販されているテトラフルオロ
エチレン樹脂のような他の低表面エネルギーエラ
ストマーの如き非粘着性材料でコーテイングされ
ている2本ロール装置である。定着機部材表面と
して使用できるシリコーンゴムは加硫方法および
温度により3つのグループ、即ち、室温加硫シリ
コーンゴム(以下、RTVシリコーンゴムと称す
る)、液状注型性または押出加工性シリコーンゴ
ム、および高温加硫タイプシリコーンゴム(以
下、HTVゴムと称する)とに分類することがで
きる。これらのシリコーンゴムまたはエラストマ
ーはすべて当該技術において周知であり商業的に
入手できる。 加熱して支持体上にトナー粒子の熱定着を行う
定着装置の操作中、トナー像と支持体は共にロー
ル対、プレートまたはベルト部材間に形成された
ニツプを通過させる。ニツプ内での熱の同時移行
および圧力適用は支持体上へのトナー像の定着を
行う。定着工程において重要なことは支持体から
定着機部材へのトナー粒子のオフセツトが通常の
操作中に生じないことである。定着機部材上への
トナー粒子のオフセツトは、その後、装置の他の
部分あるいは後のコピーサイクルでの支持体上に
転写することがあり、かくして背景を増大させる
かまたはコピーする材料を干渉する。いわゆる
“ホツトオフセツト”はトナーの温度がトナー粒
子が液状化し溶融トナーの分割が定着操作中に起
る温度まで上昇しトナーの一部が定着機部材に残
つた場合に生ずる。ホツトオフセツト温度または
ホツトオフセツト温度の低下は定着ロールのはく
離特性の尺度であり、従つて、低表面エネルギー
を有して必要なはく離を与える定着表面を提供す
ることが望ましい。多くの材料は、連続使用にお
いて最初は良好なはく離特性を有して機能するけ
れども、トナーのホツトオフセツトの結果とし
て、紙繊維、紙片およびトナーにより汚染されが
ちであり、そのため、ロールの表面エネルギーを
増大させはく離性能の破壊を永続させる。しか
も、一旦、ロールが汚染されると、ホツトオフセ
ツト温度は低下し始めてトナー像を定着させるに
必要な最低温度近くまたはそれ以下のレベルにま
でなることがあり、そのため、トナー像の不完全
定着およびトナー像の定着ロールへのオフセツト
化の両方をもたらす。定着ロールが1度汚染され
始めると、汚染物は、圧力ロールが一般に高表面
エネルギー材料を有するために、圧力ロールに移
行する。 また、シリコーンオイル特にポリジメチルシリ
コーンオイルのようなはく離剤の使用が提案され
ており、このシリコーンオイルは定着ロール上に
約1ミクロン程度の厚さに適用されてトナーはく
離材料として機能している。これらの物質は比較
的低表面エネルギーを有し加熱定着ロール環境下
での使用に適している。実際的には、シリコーン
オイルの薄層が加熱ロール表面に適用されてロー
ル表面と支持体上に担持されたトナー像との間に
界面を形成している。即ち、容易に分配された低
表面エネルギー層が定着機ニツプを通過するトナ
ーに与えられそれによつてトナーが定着ロール表
面にオフセツトするのを防止している。 さらに、操作許容範囲が不当に制限されること
があるそのような定着装置においてはさらに別の
困難性が存在することがある。操作許容範囲と
は、トナーを紙に定着させるのに必要な最低温
度、即ち最低定着温度とホツトトナーが定着ロー
ルにオフセツトするであろう温度、即ち、ホツト
オフセツト温度との間の温度差を意味するものと
する。従つて、ホツトオフセツト温度が低下した
ときには、この許容範囲は制限される。典型的に
は、定着許容範囲は40°F(4.4℃)より大、好まし
くは60°F〜70°F(15.5℃〜21.1℃)程度でなければ
ならない。これは多くの異なる種類と重量の紙、
異なるトナー材料とその量を用いかつ広範な速度
と他の操作条件での使用に耐えることを必要とす
る今日の複写適応性にとつては必須のことであ
る。また、より大きい許容範囲が高品質コピーを
提供するために特にトナー堆積高を増大させて改
良されたコピー品質を提供する場合に必要なこと
も事実である。 〔発明が解決しようとする課題〕 典型的には、定着ロールのような定着機部材は
アルミニウムの如き金属円筒状スリーブに適用し
たエラストマー表面層を有し、上記スリーブはそ
の中心に挿入された加熱要素によつて加熱され
る。定着温度は約400°F(204.4℃)程度であるの
で、定着ロールはエラストマー層表面で定着温度
を維持する出力条件を最小にするように設計され
る。従つて、エラストマー層は一般にできるだけ
薄く設計され、典型的には、それに加えられ実質
的量のアルミナ、酸化鉄およびその他の熱伝導性
充填剤を含んでいる。この熱伝導性充填剤はエラ
ストマー層の熱伝導性を増大させそれによつて定
着機部材の内側からエラストマー最外層への熱放
射に対する熱障害を最小にし出力条件を低下させ
る。アルミナおよびシリカのような充填剤は、こ
れらの粒状物質がエラストマー層に混入させたと
きに比較的高い表面エネルギー材料であるので、
エラストマー層の熱伝導性を増大させるのに有効
であるけれども、エラストマー層のはく離特性が
連続使用により次第に低下する。その結果、ホツ
トオフセツト温度は低下し、定着許容範囲も時間
と共に減少する。 従つて、高熱伝導性のエラストマー表面定着層
を有し、そのエラストマー表面上で良好なはく離
特性を維持する定着機部材が求められている。 ニーチエ(Nitzsche)等の米国特許第3050490
号は加硫シリコーンゴムの自己接着度を調整する
ためのシリコーンエラストマー中での窒化ほう素
の使用を開示している。これらの組成物は電気絶
縁、ジヨイントシーラント、バツキングリング、
ラミネート材料等の自己接着性シリコーンゴムと
しての用途に有用であるものとして記載されてい
る。 セオドラ(Theodore)等の米国特許第4292225
号は粘度変性剤を含むオルガノポリシロキサン、
シリカおよび熱伝導性を助長する熱伝導性ほう素
耐火性粉末好ましくは窒化ほう素を含む厚目の高
充填熱伝導性エラストマーを開示している。これ
らの高充填熱伝導性エラストマーはリングギアア
ツセンブリにおいて有用なものとして記載されて
いる。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、静電写真複写装置において使
用する定着部材は熱伝導性エラストマー表面層を
コーテイングしたベース支持部材を有し、上記エ
ラストマー表面層がその中に分散させた窒化ほう
素充填剤粒子とサブミクロン酸化鉄とををエラス
トマー表面の良好なはく離特性を維持しながらエ
ラストマーの熱伝導性を増大させる量で含有する
ものである。 本発明の1つの局面においては、エラストマー
は硬化ポリオルガノシロキサンまたはフルオロエ
ラストマーである。 本発明のさらに1つの局面においては、窒化ほ
う素粒子はエラストマー100重量部当り約100重量
部までの量で存在する。 本発明のさらに1つの局面においては、窒化ほ
う素粒子は約5〜約15ミクロンの平均直径を有す
る。 本発明のさらに1つの局面においては、ベース
部材は金属円筒状ロールであり、エラストマー表
面層は約0.1mm〜約2.5mmの厚さを有し、円筒状ロ
ールはその中心に挿入された加熱要素を有する。 本発明によれば、従来技術の一般的予想に反し
て、高表面エネルギー充填剤である窒化ほう素と
サブミクロン酸化鉄とをエラストマー組成物に添
加したときには、驚くべきことに、窒化ほう素が
比較的低充填剤量でエラストマー定着表面上の良
好なはく離特性を維持しながら高熱伝導性を有す
るエラストマーを取得するのに特異的であり、ま
た、サブミクロン酸化鉄がエラストマーに対して
追加の補強機能を与えることを見い出した。窒化
ほう素充填剤粒子の添加による熱伝導性の増大は
予期し得たけれども、はく離性能が維持できたこ
とは真実に予期しえないことである。この理由は
十分に理解されてなくまた何か特定の理論に結び
付ける積りはないけれども、グラフアイトに類似
した煎断面を有する窒化ほう素の六方晶構造があ
る形でドライ潤滑剤として作用してエラストマー
表面に潤滑性を与え得るものと確信している。 本発明のさらに意義ある実施態様は粒度約5〜
約15ミクロンを有する不規則形状の低硬度窒化ほ
う素をサブミクロン酸化鉄と組合せてエラストマ
ー中の充填剤詰込み効率を最適とした特異な充填
剤系を包含する。そのようなサブミクロン充填剤
の100重量部までをエラストマー100重量部当りに
加え得る。 第1図には本発明の使用において有用な定着ロ
ール10を示す。第1図に示された定着機部材は
ロールの形であるけれども、本発明はプレートま
たはベルトのような他の形状の定着機部材にも応
用可能である。第1図において、定着ロール10
は表面に本発明によるエラストマーの薄層12を
コーテイングしているコア11からなる。コア1
1は鉄、アルミニウム、ニツケル、ステンレスス
チール等の各種金属および各種の合成樹脂から作
られている。アルミニウムがコア11用の材料と
して好ましいが、これに限定されない。コア11
は中空であり、加熱要素13が一般に中空コアの
内側に配置されて定着操作用の熱を供給してい
る。この目的に適する加熱要素は当該技術におい
て公知でありタングステン抵抗加熱要素を内部に
入れた石英エンベロープ製の石英ヒーターを含
む。必要な熱を与える方法は本発明にとつて臨界
的なものではなく、定着機部材は内部手段、外部
手段またはその両方の組合せによつて加熱でき
る。十分な熱を供給してトナーを支持体に定着さ
せるための加熱手段はすべて当該技術において周
知である。層12の組成は後で詳述する。 定着ロール10はバツクアツプロール即ち圧力
ロール14と圧力接触している。圧力ロール14
は耐熱性材料の層16を有する金属コア15を含
む。このアツセンブリにおいて、定着ロール10
と圧力ロール14は各シヤフト(図示せず)に取
り付けられ、各シヤフトは定着ロール10と圧力
ロール14が十分な圧力下に互いに押圧されてニ
ツプ18を形成するように片寄せ(バイアス)さ
れている。このニツプにおいて融合即ち定着作用
が生ずる。この定着機アツセンブリによつて生ず
るコピーの品質はニツプが比較的硬質の堅い層1
6と比較的可撓質の層12とによつて形成された
ときにより良好であることが見い出されている。
この方法において、ニツプは圧力ロール14上で
の定着ロール10の片寄せに基づく層12のわず
かな変形によつて形成される。層16はポリテト
ラフルオロチレン、ポリフルオロアルコキシ樹
脂、フツ素化エチレン−プロピレンコポリマーま
たはシリコーンゴムのような任意の周知の材料か
ら作製される。 トナー像20を表面に有する紙のような支持材
料シート19は定着ロール10と圧力ロール14
の間を通り、シート上のトナー像が定着される。 第2図は薄層12と支持コア11との中間に任
意の適当な材料を有し得る高温抵抗性中間エラス
トマー層が存在する別の実施態様を示す。この中
間層用に使用できる典型的な材料にはHTVシリ
コーンゴム、付加硬化性シリコーンゴム、フツ化
ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリ
マー、およびE.I.デユポン社より商品名バイトン
(Viton)として入手できるフツ化ビニリデン、
ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロ
エチレンのターポリマーがある。 本発明に従つて使用できるエラストマーは、ト
ナーを基体に定着するのに望まれる温度にもよる
が、一般には約90℃から約200℃までまたはそれ
以上の昇温に耐え得る熱安定性エラストマーまた
は樹脂材料でなければならない。使用するエラス
トマーは定着機部材から溶融した即ち粘着したト
ナーのはく離を促進するのに用いる任意のはく離
剤による劣化または攻撃に耐えなければならな
い。本発明において使用できる典型的なエラスト
マーはポリオルガノシロキサン、フルオロシリコ
ーンエラストマー、およびフツ化ビニリデン系エ
ラストマーのようなフルオロエラストマーであ
る。 エラストマーの好ましい群にはポリオルガノシ
ロキンサン、即ち、商業的に入手できる縮合硬化
性および付加硬化性物質のような硬化性シリコー
ンエラストマーがある。典型的な硬化性ポリオル
ガノシロキサンは、次式によつて示される:
【化】
(式中、Rは水素、または19個以下の炭素原子
を有する置換または未置換のアルキル、アルケニ
ルまたはアリールであり、AおよびBは、各各、
メチル、ヒドロキシまたはビニル基のいずれかで
あり得、そして 0<m/n<1およびm+n>350である) 縮合硬化性ポリオルガノシロキサンは、
を有する置換または未置換のアルキル、アルケニ
ルまたはアリールであり、AおよびBは、各各、
メチル、ヒドロキシまたはビニル基のいずれかで
あり得、そして 0<m/n<1およびm+n>350である) 縮合硬化性ポリオルガノシロキサンは、
【化】
(n″は350〜2700である)
のような典型的にシラノール末端型のポリジメチ
ルシロキサンである。末端シラノール基は上記物
質を酸またはマイルドな塩基条件下で縮合に対し
て感受性にするものであり、クロロシランの動力
学的に調整された加水分解によつて形成される。
室温加硫性(RTV)系は分子量26000〜200000を
有するこれらのシラノール末端ポリマーから調製
され、シラノール基と縮合する少量の多官能性シ
ランによつて架橋し得る。本発明の目的に適する
架橋剤にはオルソケイ酸のエステル、ポリケイ酸
のエステルおよびアルキルトリアルコキシシラン
がある。縮合硬化型物質用の適当な架橋剤の特定
の例にはテトラメチルオルソシリケート、テトラ
エチルオルソシリケート、2−メトキシエチルシ
リケート、テトラヒドロフルフリルシリケート、
エチルポリシリケートおよびブチルポリシリケー
ト等がある。架橋反応においては、アルコールを
典型的に離脱させて架橋網状化を与える。特に好
ましいものは本発明の組成物における架橋剤とし
て縮合テトラエチルオルソシリケートを使用する
ことである。使用する架橋剤の量は十分な量を用
いてジシラノールポリマーの活性末端基を完全に
架橋する限り臨界的ではない。この点、必要な架
橋剤の量は使用するジシラノールポリマーの数平
均分子量に依存する。高平均分子量ポリマーにお
いては存在する活性末端基は少なく従つて少量の
架橋剤でよく、またその逆も成り立つ。過剰量の
架橋剤を使用する場合には、その過剰分は硬化物
から容易に除去される。一般に、数平均分子量約
26000〜約100000を有する好ましいアルフア、オ
メガヒドロキシポリジメチルシロキサンにおい
て、100重量部のジシラノールポリマー当り約6
〜20重量部の縮合テトラエチルオルソシリケート
が適当であることを見い出している。 本発明の特に好ましい実施態様は連鎖末端にお
よび/または分子当り2個以上のシリコーン水素
結合を有するシロキサンの連鎖に沿つてランダム
に散在するビニル基を含むシロキサンを用いるこ
とによつて得られた液体付加硬化型ポリオルガノ
シロキサンである。典型的には、これらの物質は
約100℃〜250℃の温度で硬化させる。 典型的な物質は、式:
ルシロキサンである。末端シラノール基は上記物
質を酸またはマイルドな塩基条件下で縮合に対し
て感受性にするものであり、クロロシランの動力
学的に調整された加水分解によつて形成される。
室温加硫性(RTV)系は分子量26000〜200000を
有するこれらのシラノール末端ポリマーから調製
され、シラノール基と縮合する少量の多官能性シ
ランによつて架橋し得る。本発明の目的に適する
架橋剤にはオルソケイ酸のエステル、ポリケイ酸
のエステルおよびアルキルトリアルコキシシラン
がある。縮合硬化型物質用の適当な架橋剤の特定
の例にはテトラメチルオルソシリケート、テトラ
エチルオルソシリケート、2−メトキシエチルシ
リケート、テトラヒドロフルフリルシリケート、
エチルポリシリケートおよびブチルポリシリケー
ト等がある。架橋反応においては、アルコールを
典型的に離脱させて架橋網状化を与える。特に好
ましいものは本発明の組成物における架橋剤とし
て縮合テトラエチルオルソシリケートを使用する
ことである。使用する架橋剤の量は十分な量を用
いてジシラノールポリマーの活性末端基を完全に
架橋する限り臨界的ではない。この点、必要な架
橋剤の量は使用するジシラノールポリマーの数平
均分子量に依存する。高平均分子量ポリマーにお
いては存在する活性末端基は少なく従つて少量の
架橋剤でよく、またその逆も成り立つ。過剰量の
架橋剤を使用する場合には、その過剰分は硬化物
から容易に除去される。一般に、数平均分子量約
26000〜約100000を有する好ましいアルフア、オ
メガヒドロキシポリジメチルシロキサンにおい
て、100重量部のジシラノールポリマー当り約6
〜20重量部の縮合テトラエチルオルソシリケート
が適当であることを見い出している。 本発明の特に好ましい実施態様は連鎖末端にお
よび/または分子当り2個以上のシリコーン水素
結合を有するシロキサンの連鎖に沿つてランダム
に散在するビニル基を含むシロキサンを用いるこ
とによつて得られた液体付加硬化型ポリオルガノ
シロキサンである。典型的には、これらの物質は
約100℃〜250℃の温度で硬化させる。 典型的な物質は、式:
以下の実施例は本発明によつて作製した定着機
部材をさらに明確にし説明するものである。実施
例3,4および5は比較のためものである。特に
断わらない限り、すべての部およびパーセントは
重量による。 実施例 1 200gのロードルシル(Rhodorsil)48V3500と
300gのロードルシル48V750(いずれもローン−ポ
ーレンク社より入手でき、それぞれ、3500および
750センチストークスの粘度を有するα,ωヒド
ロキシポリジメチルシロキサンを含有するものと
信じられている)を、150gの窒化ほう素(ソハ
イオカーボランダム社より入手できるBN−
40SHP)、150gの酸化鉄(コロンビアンケミカル
社より入手できるマピコ297)および200gのメチ
ルエチルケトンと一緒にペブルミル(U.S.ストー
ンウエアコーポレーシヨン製のモデル0)中に加
えて5分間75RPMで混合した。この混合物に75g
のシルポンド(Silbond)40(スタツフアーケミカ
ル社より入手できるエチルポリシリケート)を加
え、混合を続行し、追加の100gのメチルエチル
ケトンを加えた。得られた混合物を24時間、
75rpmでミリングした。この混合物100gに0.45g
のジブチル錫ジラウレート触媒を加え、得られた
混合物を、溶媒により脱脂しまたシランプライマ
ー(エマーソンキユーミング社より入手できるS
−11)をコアに適用し次いで空気中で30分間乾燥
させることによつて前以つて作製した3インチ
(7.62cm)直径のアルミニウム基材上に静電的に
スプレーした。スプレーを約0.25mm厚の層が得ら
れるまで続け、その後得られた層を室温で約20時
間空気中硬化させ、次いで250°F(121.1℃)で3
時間、350°F(176.7℃)で3時間、および450°F
(232.2℃)で最後の3時間の各オーブン後硬化を
行つた。 硬化させた定着ロールを次のオイルストレス試
験に供した。先ず380°F(193.3℃)で330時間、
1000csのシリコーンオイルを適用しながらエージ
ングした。次いで定着ロールを定着装置中に組み
込み、1000センチストークスのシリコーンオイル
をドナーロールで適用させながら65ポンド/イン
チ(11.6Kg/cm)の圧力で圧力ロール(ゼロツク
ス9500)に対してサイクル操作した。圧力ロール
に対する定着ロールの200時間連続サイクル疲労
試験の後、ロール構造に有意の変化は観察されな
かつた。通常の欠損態様は“ウオーム−ホーリン
グ(worm−holing)”と称される基材からはく
離するエラストマーであり、この欠損はエラスト
マーと基材との間の小さい間隙として最初は出現
し、典型的にはロールの周りの数インチの渦巻き
状はく離として急速に伝播する。 他の性質の評価のために作製した同じ組成物か
らの0.010インチ(0.254mm)厚の試験フイルムは
次の結果を与えた。 熱伝導性 13.75×10-4カロリー/cm−秒−Deg
C 曲げヤング率 1988psi(139.8Kg/cm2) 強じん性 316インチ−ポンド/立方インチ 硬 度 86シヨアA 極限伸度 96% 実施例 2 実施例1の手順を繰返したが、窒化ほう素と酸
化鉄は各々わずかに115gを混合物に加えた。約
0.010インチ(0.245mm)の試験フイルムは次の結
果を与えた: 熱伝導度 10.5×10-4カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 900psi(63.3Kg/cm2) 強じん性 285インチ−ポンド/立方インチ 硬 度 72シヨアA 極限伸度 115% 比較例 1 実施例1の手順を繰返したが、充填剤は窒化ほ
う素なしの酸化鉄300gであつた。約0.010インチ
(0.245mm)厚の試験フイルムおよびオイルストレ
ス試験は次の結果を与えた: オイルストレス試験 90時間でウオーム−ホーリ
ング欠損 熱伝導度 6.25カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 440psi(30.9Kg/cm2) 強じん性 147インチ−ポンド/立方インチ 引張り強度 380psi(26.7Kg/cm2) 硬 度 56シヨアA 極限伸度 88% 比較例 2 実施例1の手順を繰返したが500gのロードル
シル48V3500をロードルシル48V750なしの単独
で用いまた充填剤として300gの酸化鉄を窒化ほ
う素なしで用いた。約0.010インチ(0.245mm)厚
の試験フイルムおよびオイルストレス試験は次の
結果を与えた: オイルストレス試験 7時間でウオーム−ホーリ
ング欠損 熱伝導度 6.25カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 345psi(24.25Kg/cm2) 強じん性 194インチ−ポンド/立方インチ 引張り強度 346psi(24.3Kg/cm2) 極限伸度 125% 比較例 3 実施例1に従つて、500gのロードルシル
48V3500、75gのシルボンド40および5.65gのジブ
チル錫ジラウレートからの試験フイルムを作製し
た。硬化エラストマーは3.5カロリー/cm−秒−
Deg Cの熱伝導度を有していた。 実施例 3,4 2本の定着ロールを実施例2の配合および手順
に従つて作製した。その1本は2インチ(5.08
cm)直径のアルミニウム基体を有し他の1本は2
1/2インチ(6.35cm)直径の基体を有していた。
エラストマー表面層は各ロールにおいて0.25mm厚
であつた。両ロールを静電複写装置において定着
環境中で試験し、トナー像を紙基質上に定着させ
た。2インチ基体を有する定着装置においては、
100センチストークスのシリコーンオイルはく離
液を定着ロール表面に移動する量を圧力ロール上
で計量し、21/2インチ基体を有する装置におい
ては10000センチストークスのシリコーンオイル
はく離液を含浸ウエブから定着ロール表面に適用
した。両定着装置を何らの機械的欠損(はく離)
なしで550000回以上に亘つて操作し、ホツトオフ
セツト(400°F即ち204.4℃以上)または最低定着
温度(約300°F即ち148.9℃)において変化なしで
定着許容範囲を維持した。しかも、定着ロールか
らのコピーシートはぎ取り性能は試験全体を通し
て良好に維持した。 即ち、本発明によれば、低い充填剤含有量で改
良された熱伝導性を有する定着機部材が提供さ
れ、これは、ホツトオフセツト温度が低下しない
ので、同じ時間においてその良好なはく離特性を
予想外に維持している。さらにまた、ヤング率に
おけるある程度の増大は酸化鉄の幾分かを窒化ほ
う素で置き換えることによつて予想されることで
あるが(実施例1,比較例1および2を比較され
たい)、評価4倍の増大は予想外のことである。
しかも、通常ヤング率が増大するときは、強じん
性(サイクル疲労寿命)は低下する。しかしなが
ら、驚くべきことに、酸化鉄の幾分かを窒化ほう
素に置き換えることにより強じん性の増大さらに
はヤング率の劇的な増大をもたらした。各実施例
および比較例におけるオイルストレス試験はエラ
ストマーを通して浸透または拡散してエラストマ
ーを膨潤させはく離に導びくシリコーンオイルに
より少なくとも部分的に生ずる定着環境内での機
械的欠損を示す点で有意である。 増大した熱伝導性によつて、内部加熱ロールと
して使用するとき、低目のコア温度を使用できそ
れによつて定着機に寿命を与えまた表面温度を維
持するのに必要な出力を低減させる。さらにま
た、窒化ほう素は白色であるので、紙上に微細粒
子の付着をもたらし得るゴムの摩耗は紙上に黒色
または灰色の粒子よりはむしろ白色粒子を生じる
であろう。さらに、窒化ほう素は本質的に摩耗性
でないので、ストリツパーフインガーまたははく
離剤給送装置上での摩耗は最小である。最後に、
通常の定着ロールの仕上げ操作においては、その
表面を軽くサンド掛けし、これがしばしば軽い粘
着性表面を生じている。窒化ほう素の使用におい
ては、この問題は観察されない。 本発明を特定の好ましい実施態様について詳細
に説明して来たけれども、種々の変形および修正
が当業者にとつて容易であることは理解されるで
あろう。例えば、本発明を定着ロール形状の定着
機部材の作製について例示して来たけれども、ベ
ルトまたはパツド形状においても使用できるもの
であることは同等に理解され得るであろう。さら
に、定着機部材を定着ロールとして例示している
けれども、それ以外に圧力ロールまたははく離ド
ナーロールとしても使用できる。当業者にとつて
容易になし得るこのような修正および実施態様は
本発明の範囲に属するものとする。
部材をさらに明確にし説明するものである。実施
例3,4および5は比較のためものである。特に
断わらない限り、すべての部およびパーセントは
重量による。 実施例 1 200gのロードルシル(Rhodorsil)48V3500と
300gのロードルシル48V750(いずれもローン−ポ
ーレンク社より入手でき、それぞれ、3500および
750センチストークスの粘度を有するα,ωヒド
ロキシポリジメチルシロキサンを含有するものと
信じられている)を、150gの窒化ほう素(ソハ
イオカーボランダム社より入手できるBN−
40SHP)、150gの酸化鉄(コロンビアンケミカル
社より入手できるマピコ297)および200gのメチ
ルエチルケトンと一緒にペブルミル(U.S.ストー
ンウエアコーポレーシヨン製のモデル0)中に加
えて5分間75RPMで混合した。この混合物に75g
のシルポンド(Silbond)40(スタツフアーケミカ
ル社より入手できるエチルポリシリケート)を加
え、混合を続行し、追加の100gのメチルエチル
ケトンを加えた。得られた混合物を24時間、
75rpmでミリングした。この混合物100gに0.45g
のジブチル錫ジラウレート触媒を加え、得られた
混合物を、溶媒により脱脂しまたシランプライマ
ー(エマーソンキユーミング社より入手できるS
−11)をコアに適用し次いで空気中で30分間乾燥
させることによつて前以つて作製した3インチ
(7.62cm)直径のアルミニウム基材上に静電的に
スプレーした。スプレーを約0.25mm厚の層が得ら
れるまで続け、その後得られた層を室温で約20時
間空気中硬化させ、次いで250°F(121.1℃)で3
時間、350°F(176.7℃)で3時間、および450°F
(232.2℃)で最後の3時間の各オーブン後硬化を
行つた。 硬化させた定着ロールを次のオイルストレス試
験に供した。先ず380°F(193.3℃)で330時間、
1000csのシリコーンオイルを適用しながらエージ
ングした。次いで定着ロールを定着装置中に組み
込み、1000センチストークスのシリコーンオイル
をドナーロールで適用させながら65ポンド/イン
チ(11.6Kg/cm)の圧力で圧力ロール(ゼロツク
ス9500)に対してサイクル操作した。圧力ロール
に対する定着ロールの200時間連続サイクル疲労
試験の後、ロール構造に有意の変化は観察されな
かつた。通常の欠損態様は“ウオーム−ホーリン
グ(worm−holing)”と称される基材からはく
離するエラストマーであり、この欠損はエラスト
マーと基材との間の小さい間隙として最初は出現
し、典型的にはロールの周りの数インチの渦巻き
状はく離として急速に伝播する。 他の性質の評価のために作製した同じ組成物か
らの0.010インチ(0.254mm)厚の試験フイルムは
次の結果を与えた。 熱伝導性 13.75×10-4カロリー/cm−秒−Deg
C 曲げヤング率 1988psi(139.8Kg/cm2) 強じん性 316インチ−ポンド/立方インチ 硬 度 86シヨアA 極限伸度 96% 実施例 2 実施例1の手順を繰返したが、窒化ほう素と酸
化鉄は各々わずかに115gを混合物に加えた。約
0.010インチ(0.245mm)の試験フイルムは次の結
果を与えた: 熱伝導度 10.5×10-4カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 900psi(63.3Kg/cm2) 強じん性 285インチ−ポンド/立方インチ 硬 度 72シヨアA 極限伸度 115% 比較例 1 実施例1の手順を繰返したが、充填剤は窒化ほ
う素なしの酸化鉄300gであつた。約0.010インチ
(0.245mm)厚の試験フイルムおよびオイルストレ
ス試験は次の結果を与えた: オイルストレス試験 90時間でウオーム−ホーリ
ング欠損 熱伝導度 6.25カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 440psi(30.9Kg/cm2) 強じん性 147インチ−ポンド/立方インチ 引張り強度 380psi(26.7Kg/cm2) 硬 度 56シヨアA 極限伸度 88% 比較例 2 実施例1の手順を繰返したが500gのロードル
シル48V3500をロードルシル48V750なしの単独
で用いまた充填剤として300gの酸化鉄を窒化ほ
う素なしで用いた。約0.010インチ(0.245mm)厚
の試験フイルムおよびオイルストレス試験は次の
結果を与えた: オイルストレス試験 7時間でウオーム−ホーリ
ング欠損 熱伝導度 6.25カロリー/cm−秒−Deg C 曲げヤング率 345psi(24.25Kg/cm2) 強じん性 194インチ−ポンド/立方インチ 引張り強度 346psi(24.3Kg/cm2) 極限伸度 125% 比較例 3 実施例1に従つて、500gのロードルシル
48V3500、75gのシルボンド40および5.65gのジブ
チル錫ジラウレートからの試験フイルムを作製し
た。硬化エラストマーは3.5カロリー/cm−秒−
Deg Cの熱伝導度を有していた。 実施例 3,4 2本の定着ロールを実施例2の配合および手順
に従つて作製した。その1本は2インチ(5.08
cm)直径のアルミニウム基体を有し他の1本は2
1/2インチ(6.35cm)直径の基体を有していた。
エラストマー表面層は各ロールにおいて0.25mm厚
であつた。両ロールを静電複写装置において定着
環境中で試験し、トナー像を紙基質上に定着させ
た。2インチ基体を有する定着装置においては、
100センチストークスのシリコーンオイルはく離
液を定着ロール表面に移動する量を圧力ロール上
で計量し、21/2インチ基体を有する装置におい
ては10000センチストークスのシリコーンオイル
はく離液を含浸ウエブから定着ロール表面に適用
した。両定着装置を何らの機械的欠損(はく離)
なしで550000回以上に亘つて操作し、ホツトオフ
セツト(400°F即ち204.4℃以上)または最低定着
温度(約300°F即ち148.9℃)において変化なしで
定着許容範囲を維持した。しかも、定着ロールか
らのコピーシートはぎ取り性能は試験全体を通し
て良好に維持した。 即ち、本発明によれば、低い充填剤含有量で改
良された熱伝導性を有する定着機部材が提供さ
れ、これは、ホツトオフセツト温度が低下しない
ので、同じ時間においてその良好なはく離特性を
予想外に維持している。さらにまた、ヤング率に
おけるある程度の増大は酸化鉄の幾分かを窒化ほ
う素で置き換えることによつて予想されることで
あるが(実施例1,比較例1および2を比較され
たい)、評価4倍の増大は予想外のことである。
しかも、通常ヤング率が増大するときは、強じん
性(サイクル疲労寿命)は低下する。しかしなが
ら、驚くべきことに、酸化鉄の幾分かを窒化ほう
素に置き換えることにより強じん性の増大さらに
はヤング率の劇的な増大をもたらした。各実施例
および比較例におけるオイルストレス試験はエラ
ストマーを通して浸透または拡散してエラストマ
ーを膨潤させはく離に導びくシリコーンオイルに
より少なくとも部分的に生ずる定着環境内での機
械的欠損を示す点で有意である。 増大した熱伝導性によつて、内部加熱ロールと
して使用するとき、低目のコア温度を使用できそ
れによつて定着機に寿命を与えまた表面温度を維
持するのに必要な出力を低減させる。さらにま
た、窒化ほう素は白色であるので、紙上に微細粒
子の付着をもたらし得るゴムの摩耗は紙上に黒色
または灰色の粒子よりはむしろ白色粒子を生じる
であろう。さらに、窒化ほう素は本質的に摩耗性
でないので、ストリツパーフインガーまたははく
離剤給送装置上での摩耗は最小である。最後に、
通常の定着ロールの仕上げ操作においては、その
表面を軽くサンド掛けし、これがしばしば軽い粘
着性表面を生じている。窒化ほう素の使用におい
ては、この問題は観察されない。 本発明を特定の好ましい実施態様について詳細
に説明して来たけれども、種々の変形および修正
が当業者にとつて容易であることは理解されるで
あろう。例えば、本発明を定着ロール形状の定着
機部材の作製について例示して来たけれども、ベ
ルトまたはパツド形状においても使用できるもの
であることは同等に理解され得るであろう。さら
に、定着機部材を定着ロールとして例示している
けれども、それ以外に圧力ロールまたははく離ド
ナーロールとしても使用できる。当業者にとつて
容易になし得るこのような修正および実施態様は
本発明の範囲に属するものとする。
第1図は本発明の定着ロールを使用できるドラ
イロール定着装置の断面図である。第2図は本発
明の定着ロールの別の実施態様である。 10……定着ロール、11……コア、12……
エラストマー薄層、13……加熱要素、14……
圧力ロール、16……硬質層、18……ニツプ、
19……支持部材シート、20……トナー像。
イロール定着装置の断面図である。第2図は本発
明の定着ロールの別の実施態様である。 10……定着ロール、11……コア、12……
エラストマー薄層、13……加熱要素、14……
圧力ロール、16……硬質層、18……ニツプ、
19……支持部材シート、20……トナー像。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 コーテイングした熱伝導性エラストマー表面
層を有するベース部材を含み、上記エラストマー
表面層がその中に分散させた窒化ほう素充填剤粒
子とサブミクロン酸化鉄とを上記エラストマー表
面の良好なはく離特性を維持しながら上記エラス
トマーの熱伝導性を増大させる量で含有すること
を特徴とする静電写真複写装置用の定着機部材。 2 窒化ほう素粒子がエラストマー100重量部に
対し約100重量部以下の量で存在する特許請求の
範囲1に記載の定着機部材。 3 エラストマー100重量部に対し約100重量部以
下のサブミクロン充填剤をさらに含有する特許請
求の範囲1に記載の定着機部材。 4 窒化ほう素粒子の平均直径が約5〜約15ミク
ロンである特許請求の範囲1に記載の定着機部
材。 5 エラストマーが硬化ポリオルガノシロキサン
である特許請求の範囲1に記載の定着機部材。 6 ポリオルガノシロキサンが以下の一般式を有
する特許請求の範囲5に記載の定着機部材。 【化】 (式中Rは水素、炭素数19個以下の置換若しく
は未置換のアルキル基、アルキニル基又はアリー
ル基であり、A及びBは各々メチル基、水酸基若
しくはビニル基のいずれかであり、 0<m/n<1 かつ m+n>350 である。) 7 エラストマーがフルオロエラストマーである
特許請求の範囲1に記載の定着機部材。 8 フルオロエラストマーがポリ(ビニリデンフ
ルオリド−ヘキサフルオロプロピレン)である特
許請求の範囲7に記載の定着機部材。 9 フルオロエラストマーがポリ(ビニリデンフ
ルオリド−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る特許請求の範囲7に記載
の定着機部材。 10 フルオロエラストマーがフルオロシリコン
である特許請求の範囲7に記載の定着機部材。 11 窒化ほう素がエラストマー100重量部に対
して約10〜約50重量部の量で存在する特許請求の
範囲2に記載の定着機部材。 12 エラストマー100重量部に対し約20〜約40
重量%のサブミクロン酸化鉄を含有する特許請求
の範囲11に記載の定着機部材。 13 窒化ほう素粒子の平均直径が約5〜約15ミ
クロンである特許請求の範囲12に記載の定着機
部材。 14 ベース部材が金属性円筒状ロールであり、
エラストマー表面層が厚さ約0.1〜約2.5mmである
特許請求の範囲1に記載の定着機部材。 15 円筒状ロールがその中心に挿入された加熱
要素を有する特許請求の範囲14に記載の定着機
部材。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/095,193 US4763158A (en) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | Boron nitride filled fuser rolls |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6472185A JPS6472185A (en) | 1989-03-17 |
JPH0577072B2 true JPH0577072B2 (ja) | 1993-10-25 |
Family
ID=22250584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63222195A Granted JPS6472185A (en) | 1987-09-11 | 1988-09-05 | Boron nitride filled fixing roll |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4763158A (ja) |
EP (1) | EP0308121B1 (ja) |
JP (1) | JPS6472185A (ja) |
DE (1) | DE3871469D1 (ja) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2509544B2 (ja) * | 1987-08-07 | 1996-06-19 | キヤノン株式会社 | 弾性回転体及びそれを有する定着装置 |
US5253027A (en) * | 1987-08-07 | 1993-10-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Image fixing rotatable member and image fixing apparatus with same |
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