JPH0616216B2 - 非配合型シリコンオイルを用いる定着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に云えばゼログラフイー複写方法に関
し、更に詳しく云えばトナー材料を支持基体へ定着する
ための接触定着方法に関する。特に本発明は新規なトナ
ー剥離剤を使用する定着方法に関する。

ゼログラフイー方法においては、複写すべき原稿の光像
を感光部材上に静電潜像の状態で典型的に記録し、次い
で当該技術分野で一般にトナーと呼ばれる検電性マーキ
ング粒子を施着することによつて潜像を可視像とする。
施着したトナー像は感光部材上に直接定着させてもよい
し、あるいは感光部材から普通紙のシートの如き別の支
持体へ転写し、次いで像を支持体へ定着させてもよい。

トナー材料を熱によつて支持部材上に永久的に定着すな
わち溶着させるためには、トナー材料の温度をトナー材
料の成分が癒着し粘着性になる温度に上昇させることが
必要である。この作用によつてトナー材料がある程度繊
維中にあるいは支持部材の孔中にまたはそれらの表面上
に粘着することになる。その後トナー材料が冷却すると
トナー材料が固化しトナー材料が支持部材にしつかりと
結合するようになる。

トナー材料から成る像を支持基体上に熱定着する１つの
方法は、溶融してないトナー像を有する支持基体をその
うちの少なくとも１個のローラーが内部加熱されている
１対の相対するローラー部材の間に通すことである。こ
の種の定着方法の操作においては、トナー像が静電気的
に接着している支持部材をロールの間に形成されたニツ
プの間に通してトナー像を定着ロールに接触させてニツ
プの中でトナー像を加熱させている。典型的なこのよう
な定着方法は２本ロール方法であつて、該方法ではその
定着ロールがシリコンゴムあるいは表面エネルギーの低
い他のエラストマーすなわち、例えばデュポン・デ・ネ
モアスがテフロンという商標で販売しているテトラフル
オロエチレンの如き不粘着性材料で被覆されている。定
着部材の表面として使用することができるシリコンゴム
は加硫方法および加硫温度に従つて３つの群に分類する
ことができる。すなわち、以下ＲＴＶシリコンゴムと称
する室温加硫シリコンゴム、ＬＴＶゴムと称する低温加
硫シリコンゴム、およびＨＴＶゴムと称する高温加硫型
のシリコンゴムである。これらのすべてのシリコンゴム
すなわちエラストマーは当該技術分野で周知であり、且
つ市販されている。

しかしながら、これらの定着方法においては、トナー像
は熱によつて粘着化されるので、支持基体上にある像の
１部が、加熱されている定着ロールにより保持され且つ
基体表面中に浸透しないことがたびたび生じる。この粘
着化されたトナー材料が定着ローラーの表面に粘着し且
つ定着すべきトナー像を有する次の支持基体シートと接
触することになる。第１のシートから一部除去されてい
る粘着化した像は第２のシートの非画像部分に転写する
ことがある。更に、第２のシートの粘着化された像の一
部も加熱された定着ロールに接着することがある。この
ようにして、またトナー像を有している基本の次のシー
トの定着によつて、定着ロールが十分に汚染されること
になる。更に、定着ロールは、定着すべきトナー像を有
する支持基体がローラーの間に存在しない時にも連続回
転しているので、トナーは定着ロールから圧力ロールへ
も転移されることになる。このような状態は、複写技術
において「オフセツト」と称されている。トナーの熱転
移を制御してオフセツトを制限することも試みられき
た。しかしながら、シリコンエラストマーにより設けた
不粘着性表面によつても、上記の試みは完全には成功し
なかつた。

シリコンオイル、特にポリジメチルシリコンオイルの如
きトナー剥離剤も提案されており、該剥離剤は定着ロー
ル上に約１ミクロン程度の厚さで施着されトナー剥離材
として作用する。これらの材料は比較的低い表面エネル
ギーを有しており、且つ加熱した定着ロールの環境で使
用するには適した材料であることが判つている。実際上
は、シリコンオイルの薄い層を、加熱したロールの表面
に施着してロール表面と支持体材料上に担持されたトナ
ー像との間に界面を形成している。しかして、表面エネ
ルギーが低く容易に分離する層が定着ロールニツプ中を
通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が防止されている。

シリコンエラストマーを定着ロールの表面として使用し
ている２本ロール式定着方法においては、シリコンオイ
ル剥離剤は典型的には１００センチストークスの程度の
粘度を有している。この低い粘度によつてシリコンオイ
ルが比較的容易な方法で吸上方式でロールに容易に施着
でき、定着ロールと像を有する表面との間に剥離層を形
成することができる。しかしながら、これらの低粘度オ
イルは、粘度が比較的低いために、また比較的分子量が
低いので、シリコンオイルがシリコンゴムに移行あるい
は吸収されることにより、定着ロールを膨潤させるとい
う問題がある。ある種の条件下では、膨潤が均一であれ
ば少しの膨潤ならば許容されることがある。しかしなが
ら、吸上器から施着されたオイルは紙によつて連続的に
除去されるが、紙の径路外では除去されない。しかし
て、紙の径路の内側領域と外側領域との間には膨潤の差
が生じる。更に、ニップ中を紙が通過すると紙の径路内
のロール上により高い圧縮が生じる。従つて、２７．９
４cm（１１インチ）幅の紙の径路においてロール上に膨
潤により段差が生じる。もし、該段差の高さが約０．０
７６２mm（３．０ミル）に達し、且つ３５．５６cm（１
４インチ）幅の紙をそこに使用すると、上記の２７．９
４cm（１１インチ）幅の紙の径路の端にあるトナーは上
記の段差のために適当に定着されなくなる。これは当該
技術分野においては、「軟破損(soft failure)」と称さ
れている。ゴムの膨潤が大きければ大きい程、段差がそ
れだけ早く臨界的な破損寸法に達することになる。この
様にして、ゴムの膨潤が定着ロールの軟破損寿命を決定
する。

ゴムがコアから剥離する時に別の種類の故障が発生す
る。これは「硬破損(hard failure)」として知られてい
る。正確な機構は明らかではないが、シリコンオイルが
ゴムマトリツクス中に拡散し、コアに達し、そこでシリ
コンオイルによる膨潤が最も高い応力集中の位置でゴム
を弱化することにより剥離が生じるためであると考えら
れている。

低分子量および低粘度の剥離剤の使用による定着ロール
の膨潤による問題については、まず最初はこの問題を避
けるために高粘度のトナー剥離剤の使用が提案された。
しかして、例えば60,000センチストークスまでの粘度を
有するシリコンオイルが試みられた。しかしながら、こ
の非常に高粘度の材料の使用には大きな問題が生じた。
材料を吸上げる際あるいは材料を給源から定着ロールの
表面に供給するのに特に問題が生じた。更に、吸上器が
高粘度の材料で詰る傾向があつたり、物理的に破壊した
りまた裂けることさえも生じた。

更に、吸上器は一般的に定着部材に連続的に係合してい
るので、シリコンオイルの留りが定着ロール上に生じ
る。このオイル留りは特に空運転の時間中に高粘度のシ
リコンオイルで連続的に大きくなる。従つて、空回転の
後に、表面に多量のオイルを有する定着ロールに最初の
定着すべき複写物が接触するとオイルが複写物にオフセ
ツトし、これは許容できないものである。更に、複写機
を短時間づつ次々と連続して使用すると吸上器が乾燥す
るのがたびたび認められる。これは空回転の各々の期間
に多量のオイルが消費され、このオイルが複写操作の最
初の数枚の複写物により直ちに吸取られるためである。
しかして、高粘度タイプのオイルを使用する場合は、吸
上器中に必要とされるオイルの量に関し、一層大きなオ
イル留めが必要であつた。更に、高粘度のオイルについ
ては、オイルが吸上器中を迅速には流れないので給源か
ら作動表面へのオイルの輸送送が困難である。このこと
は、高粘度のオイルを連続的に流すのが更に困難である
ことからして重大な問題である。これらの高粘度のオイ
ルは他の複数のオイルを含む混合物として製造されてい
る。６０，０００センチストークス程度の粘度を有する
シリコンオイルは、別々に作つた１００，０００センチ
ストークス程度の粘度を有するオイルと１，０００セン
チストークス程度の粘度を有するオイルを混合すること
によつて調製されている。

上記の問題に加えて、６０，０００センチストークスの
オイルを使用する定着方法の操作の自由度は過度に制限
されている。「操作の自由度」とは、トナーを紙に定着
するのに必要な最低温度、すなわち最低定着温度と熱ト
ナーが定着ロールにオフセツトする温度、すなわち熱オ
フセツト温度との温度差を意味している。典型的には、
６０，０００センチストークスという高粘度混合シリコ
ンオイルの場合、この操作の自由度は単一種の紙につい
ては約６０〜７０゜Ｆ（３３〜３９℃）の程度である。
この自由度は最近要求される複写の柔軟性にはあまりに
も狭いことが判つており、最近の複写技術では多くの種
数および多種の重量の紙、異なるトナー材料および異な
るトナー量で使用できる能力並びに広範囲の速度で且つ
他の複写条件で使用するのに対応できる能力が要求され
ている。特にトナーパイルの高さを高めてコピー品質を
改良する場合には、高品質の複写を得るにはより大なる
自由度が必要とされているのが実際である。

米国特許第４，０８５，７０２号明細書（コンソール
等）には、オフセツト防止材料を定着部材の表面にスプ
レーするトナーオフセツト防止装置が記載されている。
特に高粘度オイルすなわち１０，０００〜１００，００
０センチストークスの粘度を有するオイルが定着ロール
上に直接スプレー可能である。この方法によつて高粘度
オイルの吸上に関する問題が避けられるが、上記特許明
細書に開示されたすべてのシリコンオイルは水の様な粘
度を有するエマルジヨンの形態で使用されていることに
注意するべきである。

従つて、本発明の第１の目的は、トナー像を像支持用基
体に定着するための改良された方法を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、シリコンエラストマー製の定着用
表面に吸上げによつて施着し得る新規な剥離剤を提供す
ることである。

本発明の更に別の目的は、シリコン剥離剤を使用し、該
剥離剤が比較的高粘度のオイルにより通常得られる膨潤
性を示し且つ同時に比較的低粘度のオイルで通常得られ
る取扱い易さを示すものである定着方法を提供すること
である。

本発明の更に別の目的は、最低の定着温度と熱オフセツ
ト温度との間に改良された定着自由度を有する定着方法
を提供することである。

上記の目的および他の目的は、支持基体へトナー像を定
着するための本発明方法により達成された。特に、本発
明方法は、シリコンエラストマー製の定着用表面を有す
る定着部材を用意し、トナーを基体に定着させるために
上記表面を高い温度に加熱し、シリコンエラストマー定
着用表面に、約７，０００センチストークス〜約２０，
０００センチストークスの動粘度を有し且つ数平均分子
量に対する重量平均分子量の比が約２．５以下である非
配合型（unblended）ポリジメチルシロキサンから成る
トナー剥離剤を非エマルジョンの形態で供給し、且つ最
後にトナー像を基体上に加熱した定着部部材により接触
させることによつてトナー像をトナー支持体に定着させ
ることから成る。本発明の特定の態様においては、ポリ
ジメチルシロキサンオイル剥離剤は約１０，０００セン
チストークス〜約１６，０００センチストークスの動粘
度を有し、且つ定着部材はヒドロキシポリジメチルシロ
キサン、微細な板状アルミナ、微細な酸化鉄および適当
な架橋剤および架橋触媒の混合物から成る架橋生成物の
薄い層を有する定着ロールである。

次に本発明を詳細に説明すると、本発明者は、約７，０
００センチストークス〜約２０，０００センチストーク
スの動粘度を有し且つ数平均分子量に対する重量平均分
子量の比が約２．５以下である非配合型ポリジメチルシ
ロキサンを、シリコンエラストマー製定着部材をする定
着装置に非エマルジョンの形態で供給すると、取扱い特
性が著しく改良され、且つオイルの定着装置への吸上げ
特性が著しく改良され、しかもゴムの劣化や過度の膨潤
も無いことを見い出した。特に、本発明においては、シ
リコンエラストマー製定着ロールの膨潤度を非常に低い
許容できる水準に維持することができ、且つ同時に高粘
度のシリコン剥離剤を自然的に取扱うことができる。更
に、最も低い可能な定着温度とトナーの熱オフセツトが
始まる温度との温度差である定着自由度が著しく改良さ
れる。このような改良は、低い粘度のオイルにより吸上
げ性が改良されることにより、高い速度でより低い吸上
げ量でオイルが一層均一に施着できることによる。特
に、本発明者は、比較的狭い分子量分布を有する混合品
ではないシリコンオイルによりシリコンオイルの取扱い
と操作自由度が最大となり、同時にシリコンオイルによ
り生じるシリコンエラストマーの膨潤の問題が最少限に
なることを見い出した。

以上概説の通り、従来技術の高粘度、すなわち６０，０
００センチストークスの粘度のシリコンオイルは、約
１，０００センチストークスのオイルと１００，０００
センチストークスのオイルとの混合物であり、流体の取
扱いまたは吸上げという面から取扱いが非常に困難であ
る。しかしながら、本発明者は、高粘度（６０，０００
センチストークス）混合品オイルとほぼ数平均分子量を
有するがそれより低い粘度、すなわち約７，０００〜約
２０，０００センチストークスの粘度を有し、且つ約
２．５以下の数平均分子量に対する重量平均分子量の比
を有する混合品ではないシリコンオイルを使用するとき
は、オイルの取扱いが容易で且つシリコンエラストマー
製定着部材の膨潤を許容できる範囲内に維持できること
を見い出した。周知の通り、数平均分子量_n は次式に
より求めることができる。

そして重量平均分子量_w は次式で求めることができ
る。

上記式中のMi＝ｉ個の分子の分子量であり、 Ni＝ｉ個の分子の分子数であり、 Wi＝ｉ個の分子の重量である。

シリコンオイルの数平均分子量が、シリコンゴム定着部
材の膨潤度を決定するので、その分子量を維持すれば、
高粘度すなわち６０，０００センチストークスの材料の
レベルにおけるシリコンゴム定着部材の膨潤度を実質的
に維持することができる。更に、流体（剥離剤）の動粘
度を支配するシリコーン剥離剤の重量平均分子量は、数
平均分子量をそのもとのレベルに維持しながら低下させ
ることができる。理想的には、唯一種類の分子が存在す
る場合は、数平均分子量と重量平均分子量は同一とな
り、数平均分子量に対する重量平均分子量の比は１とな
る。しかしながら、実際にはシリコン系ではこのような
事は生せずに、純粋なモノマーと最良の経済的な重合技
術を使用しても達成できる最良の比は約２である。その
理由は、分子量分布の広がりによつて、個々のより大き
い分子が重量平均分子量の計算においては一層重要な因
子となり、従つて重量平均分子量が数平均分子量より高
くなるからである。混合物である６０，０００センチス
トークスのシリコンオイルの如き従来技術の材料の場合
は、約３．５程度のより高い比となる。本発明者は、重
量平均分子量を下げることによつて上記の比を低下させ
ることができることを見い出した。本発明では同時に、
高粘度材料の比較的低い膨潤特性を維持したまま該材料
の粘度を低下させ、その取扱を容易にすることができ
る。これは上述の理由の通り、粘度は重量平均分子量の
関数であるためである。

１例をあげてその原理を説明する。従来技術の６０，０
００センチストークスの混合品であるシリコンオイル
（配合型シリコンオイル）は、約３３Kg/モルの数平均分
子量および約９９Kg/モルの重量平均分子量を有し、その
比は約３である。もしこの比を例えば約２に低下させる
と、その重量平均分子量は約６６Kg／モルとなる。しか
しながら、本発明の非配合型オイルの粘度はわずかに約
１３，０００センチストークスである。その理由は粘度
が関数である重量平均分子量が実質的に減少しているか
らである。これは、従来の製造方法について正確にコン
トロールすることにより達成される。すなわち、モノマ
ーの純度を厳重にコントロールし、更に重合容器中に入
れる重合連鎖停止剤の量も厳重にコントロールすること
により達成される。数平均分子量に対する重量平均分子
量の望ましい比が判つていれば、従来方法における適当
なモノマーと従来方法における停止剤を容易に選択する
ことができる。

上記の例についてみれば、非配合型オイル中の低分子量
および高分子量のオイルの量を減少させてあるので、上
記の比と重量平均分子量が低下している。従つて、膨潤
性を実質的に一定に保持したまま、１３，０００センチ
ストークスの非配合型オイルは６０，０００センチスト
ークスのオイルよりも約４倍速い速度で吸上器中を流れ
ることになる。要するに、本発明は、混合シリコンオイ
ル（配合型シリコンオイル）と比較した場合、同じ数平
均分子量を有するが実質的に低い重量平均分子量を有す
る非配合型シリコンオイルが作り得るという事実を十分
に利用しているのである。このようにして、適当な膨潤
度を与える数平均分子量を有し非配合型シリコンオイル
は、シリコンエラストマーと共に使用したときに、同じ
数平均分子量を有する混合物オイルよりも低い重量平均
分子量を有するものとして調製することができる。

数平均分子量が低い程、個々のシリコンオイル分子のサ
イズはそれだけ小さくなり、且つシリコンエラストマー
に対するシリコンオイルによる本来の親和性があるの
で、該オイルの分子はシリコンエラストマーに更に容易
に浸透あるいはシリコンエラストマーによつて容易に吸
収される。従つて、数平均分子量を一定に維持すること
によつて、シリコンオイルによるシリコンエラストマー
の許容できる膨潤性を得ることができ、且つシリコンオ
イルの重量平均分子量を低下させることによつてオイル
の許容できる取扱い性を得ることができた。本発明にお
いて、許容できる膨潤とは約４％（容量）以下、好まし
くは約３％（容量）以下の膨潤を意味する。

更に従来技術の混合品であるシリコンオイルと対照する
と、本発明で使用するシリコンオイルは、非配合型であ
り、すなわち、単一の製造工程で製造され且つ複数の製
造工程で製造した複数のオイルの混合品ではない。本発
明のシリコンオイルは、約７，０００〜２０，０００セ
ンチストークスの動粘度を有し、且つ約２．５以下の数
平均分子量に対する重量平均分子量の比を有する混合品
ではないポリジメチルシロキサンである。定着自由度お
よび膨潤性を最良にコントロールするためには、本発明
の非配合型ポリジメチルシロキサンは約１０，０００〜
約１６，０００センチストークスの動粘度を有し、最高
の自由度と膨潤度は約１３，０００センチストークスの
動粘度により達成された。本発明のオイルの分子量分布
曲線は比較的狭い分布となつている。これは、非常に広
い分布を示す従来技術の混合オイルと対照的である。

本発明のポリジメチルシリコンオイルは下記の構造式で
表わされる。

上記式中のｎは重合度の平均数であり、約３２５〜５０
０の程度である。

本発明の典型的なポリジメチルシリコンオイルは周知の
方法によつて製造することができ且つダウ・コーニング
の如き幾つかの製造業者から入手することができる。典
型的な方法は、シロキサンテトラマー、触媒および、例
えばトリメチルシロキシ基を有している停止剤から成る
適当な混合物を加熱し；生成物を平衡化して所望の粘度
のポリジメチルシロキサンおよび幾分かの低分子量化合
物（これは真空中で加熱して留去する）を生成させる方
法である。低分子量の揮発性材料を除去することが重要
であつて、もしこれらの材料がオイル中に残つている
と、そのオイルを高い定着温度で使用した場合、これら
の材料が蒸発し、使用中の機械の更に敏感な幾つかの電
気的および機械的要素を腐蝕したりさもなければ汚染す
ることになる。

下表から明らかな通り、ゲル浸透クロマトグラフイーの
データは、本発明で使用する材料が混合品でないこと確
証している。重量平均分子量_w および数平均分子量
_n に対する下表のデータは真の分子量に比例しており、
且つ同一のフアクターで真の分子量の絶対値から異なつ
ている。従つて、_n に対するA _wの比は実験上の誤差範
囲内で合理的に正確である。本発明で使用する材料から
観察される通り、上記の比は２．５以下であり、本発明
で使用する材料が混合品でないことを示しており、その
比は前述の通り達成される最良の比である２よりわずか
に大である。このことは、３．５あるいはそれ以上の程
度の比を有する従来技術の混合オイルから区別されるべ
きである。

本発明で使用する材料についての分子量すなわちｎの値
を正確に測定することは非常に困難であるが、粘度およ
び数平均分子量に対する重量平均分子量の比を求めるこ
とにより、分子量を求めている。

第１図は、本発明で使用するのに有用である定着ロール
１０を示している。第１図に示した定着部材はロールの
形状であるが、本発明は板状あるいはベルトの如き他の
形状の定着部材にも応用することができる。第１図にお
いて、定着ロール１０はシリコンゴムの薄い層１２を被
覆したコア１１から構成されている。コア１１は、鉄、
アルミニウム、ニツケル、ステンレススチール等および
各種の合成樹脂の如き各種の材料から作成することがで
きる。本発明においては、コア１１の材料としてアルミ
ニウムを使用するのが好ましいが、このことは特に重要
ではない。コア１１は中空であり且つ加熱要素１３が中
空コアの内側に全体的に設けられて定着操作用の熱を供
給している。この目的に適した加熱要素は当該技術分野
で公知であり且つ内側に設けたタングステン製抵抗加熱
要素を有する石英筒管から作成した石英ヒーターであり
得る。必要な熱を供給する方法は本発明にとつて重要で
はなく、且つ定着部材は内部加熱手段、外部加熱手段あ
るいは両者の組合せで加熱することができる。トナーを
支持体に定着させるに十分な熱を供給する加熱手段は当
該技術分野で周知である。層１２の組成は以下に詳細に
説明する。

定着ロール１０は、バツクアツプすなわち圧力ロール１
４と圧力接触した配列で示してある。圧力ロール１４は
耐熱性材料の層１６を有する金属コア１５から成つてい
る。このアセンブリイにおいては定着ロール１０および
圧力ロール１３の両方が偏位している２本のシヤフト
（図示なし）上に設けられて、定着ロール１０と圧力ロ
ール１４が互に十分な圧力下でプレスされニツプ１８を
形成するようになつている。溶融すなわち定着作用が生
じるのはこのニツプ内である。定着アセンプリイで得ら
れる複写の品質は、ニツプが比較的硬く且つ降伏しない
層１６と比較的柔軟な層１２で形成されている時に良く
なることが見い出された。このようにして、ニツプは定
着ロール１０と圧力ロール１４との偏位により層１２中
の微かな変形により形成される。層１６はポリフルオロ
エチレンプロピレンまたはシリコンゴムの如き周知のい
ずれかの材料から作成することができる。

紙のシートの如くその上にトナー像２０を有する支持体
材料シート１９は定着ロール１０と加圧ロール１４との
間を通る。定着ロール１０の上には、カバー吸上器２２
の如き中間オイル供給部材が設けられており、該吸上器
２２からオフセツト防止流体すなわち剥離剤が定着ロー
ル１０に供給される。この吸上器はいずれか適当な材料
から作成することができる。典型的な材料は、テフロ
ン、すなわちテトラフルオロエチレンフツ化炭素ポリマ
ーおよびノメツクス(Nomex)すなわちナイロン繊維を包
含し、いずれもE.l.デュポン・デ・ネモアス・アンド・
Co．から入手することができる。中間オイル供給部材２
２も定着ロール１０を清浄化する機を果している。オイ
ル留め２３中の剥離剤は、オイル留め２３から適当な手
段により、ノメツクスまたは羊毛から作られている別の
中間オイル供給部材２５を通してオイル供給部材２２に
供給される。

本発明のポリジメチルシロキサン剥離剤はいずれの適当
な定着部材へも使用することができる。典型的な定着部
材は、熱伝導性で、高い熱機械的強度を有し柔軟性であ
り且つ比較的硬い圧力ロールとによりニツプを形成する
のに適したものである。典型的には、前述のPTV,LTVお
よびHTVシリコンゴムの如きいずれか適当なシリコンゴ
ムから作成した定着表面を有するものである。

特に好ましい被覆組成物は架橋したαω−ヒドロキシポ
リジメチルシロキサンから成るものである。ある特定の
実施態様においては被覆組成物は、下記(a)〜(e)の成分
から成つている。

(a)約５，０００〜２０，０００の数平均分子量を有す
る１００部のαω−ジヒドロキシポリジメチルシロキサ
ン； (b)約１２８〜２５０重量部の微細な板状アルミナ； (c)約１３〜６０重量部の微細な酸化鉄； (d)約６〜９重量部の架橋剤；および (e)約０．２５〜１．８重量部の架橋触媒。

ジシラノールである上記のαω−ジヒドロキシポリジメ
チルシロキサンは下記の構造を有するものと考えられて
いる。

上記式中のｎは整数であり、該整数の大きさはジシラノ
ールの数平均分子量によつて変る。本発明の目的には、
約５，０００〜２０，０００の数平均分子量を有するジ
シラノールを使用するのが好ましい。工業的に利用でき
る材料の場合は、この数平均分子量は約５００センチス
トークス(Cstk)〜約３，５００Cstkの範囲の平均粘度を
有する材料に大略相当している。約５，０００以下の数
平均分子量を有し、約５００Cstk以下の平均粘度に大略
相当するジシラノールについては、該材料は比較的短い
鎖のものであり、従つて硬化処理時に架橋するための活
性点を鎖の端部に多く有している。このジシラノールは
非常に高い架橋密度を有し、比較的硬くもろく、本発明
の目的には適しない材料を生じる。

約３，５００Cstkの平均粘度に大略相当する約２０，０
００以上の数平均分子量を有するジシラノールに関して
は、硬化した組成物は十分な架橋密度を有さず、最大の
強度および耐疲労性を達成できず、従つて十分に長い耐
用寿命を有さない。

アルミナを組成物中に包含させるのは得られる組成物の
熱伝導度を改良するためである。本発明の重要な一側面
は板状アルミナを使用する点にある。他の市販の形状の
アルミナ、焼アルミナはそのままでは不適当である。
板状アルミナは焼結アルミナであつて、酸化アルミニウ
ムの溶融点である３，７００゜Ｆより微かい低い温度に
加熱したものである。製造中のこの高温処理によつて、
板状アルミナが焼アルミナ（これは一般的にはるかに
低い温度で調製される。）以上に融着した表面を有する
ものになると考えられる。更に、板状アルミナの融着表
面によつて板状アルミナとジシラノールポリマーとの間
の相互作用が低下し、他の望ましい結果を生じているも
のと考えられている。「板状」という形容は、上記のア
ルミナ材料が主として板状の結晶から成つている事実か
ら来ている。この材料の特徴は熱伝導性が良く且つ化学
的に不活性であることである。本発明の目的においては
使用する板状アルミナの径が重要である。板状アルミナ
は微細でなければならず、且つ径が約１００メツシユよ
り大であつてはならない。現在では、市販の最も細かい
板状アルミナは、３２５メツシユであり、これは約４４
マイクロメーターの最大径に相当している。この径の板
状アルミナは本発明の目的に非常に適しているものであ
る。

使用する板状アルミナの量も重要である。十分な量の板
状アルミナを使用して得られる組成物に所望のレベルの
熱伝導性を与えるべきである。他方、組成物中に過剰の
板状アルミナを包含させると組成物の熱機械強度が低下
するとともに組成物の剥離性が悪影響を受ける傾向があ
る。ジシラノールポリマー１００重量部あたり約１２８
〜２５０重量部の板状アルミナを使用した組成物が、高
い熱伝導度、高い機械的強度、良好な疲労寿命、および
良好な剥離性を有することを見い出した。この範囲内に
おいて、１００部のジシラノールポリマーあたり約１８
９〜２３３重量部の板状アルミナを使用するのが好まし
い。

本発明の別の重要な側面は微細な酸化鉄を使用する点で
ある。数平均粒子径においてサブミクロン〜約１マイク
ロメーターの範囲の粒子径を有する酸化鉄を使用するの
が好ましい。特に、酸化鉄は０．４マイクロメーターの
径のものが市販されており、本発明において満足できる
ものである。使用する酸化鉄の量も重量は因子である。
酸化鉄は組成物中において補強剤としての機能を果すと
考えられている。１００重量部のジシラノールポリマー
あたり約１〜６０重量部の酸化鉄が適当である。不十分
な量の酸化鉄を使用すると、機械的強度が比較的低く且
つ機械的応力および典型的な剥離剤の存在下で劣つた膨
潤特性を有する組成物が得られることになる。組成物中
の酸化鉄の量が過剰であると、比較的硬くなる材料を生
じ、従つて定着ロール上に所望のニツプサイズを得るた
めには大きな機械的エネルギーを必要とし、また定着ロ
ールの疲労寿命が短かくなることになる。上記の範囲内
においては、１００重量部のジシラノールポリマーあた
り約１３〜２８重量部の酸化鉄を使用するのが特に好ま
しい。

本発明の定着部材を被覆するための組成物に使用する架
橋剤は、十分な架橋密度を有する材料を得て最高の強度
と耐疲労性を達成することを目的とする。本発明の目的
に適した架橋剤の例としては、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
シシランを包含する。適当な架橋剤の特定的な例として
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；
ブチルポリシリケート等を包含する。メチルジエトキシ
シランまたはトリエトキシシランの如くケイ素原子に結
合した水素を同時に有するアルコキシシランはポリアル
キルヒドロシランの如く非常に適している。他の適当な
架橋剤は当該技術分野で公知である。本発明の組成物中
の架橋剤として縮合テトラエチルオルソシリケートを使
用するのが好ましい。使用する架橋剤の量は、使用した
ジシラノールポリマー上の活性末端基を完全に架橋する
のに十分な量を使用する限り、臨界的ではない。この点
に関しては、使用する架橋剤の量は使用したジシラノー
ルポリマーの数平均分子量によつて変化する。平均分子
量が高ければ高い程、存在する活性末端基はそれだけ少
なくなり、従つてそれだけ少ない量の架橋剤が必要とさ
れることになり、またその逆も真である。過剰量の架橋
剤を使用すると、その過剰分は硬化組成物から容易に除
去される。一般的には、約５，０００〜２０，０００の
数平均分子量の好ましいジシラノールポリマーに対して
は、１００重量部のジシラノールポリマーあたり約６〜
９重量部縮合テトラエチルオルソシリケートが適当であ
ることを見い出した。この範囲内では１００重量部のジ
シラノールポリマーあたり約６．６〜８重量部の縮合テ
トラエチルオルソシリケートを使用するのが好ましい。
勿論、他の架橋剤を使用する場合は、使用すべき量は化
学量論的に調節してジシラノールポリマー中の反応性末
端基に対して十分な量の架橋剤を使用するべきである。

最後に、本発明の組成物に使用する架橋触媒に関して
は、このような触媒は当該技術分野で周知であり、アミ
ンおよび、鉛、亜鉛、ジルコニウム、アンチモン、鉄、
カドミウム、錫、バリウム、カルシウムおよびマガジン
の如き多くの金属のカルボン酸塩、特定的にはナフテネ
ート、オクトエート、ヘキソエート、ラウレートおよび
アセテートを包含する。適当な触媒の例としては、スタ
ンナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、ジブ
チルスズジアセテートおよびジブチルチンジカプロエー
トを包含する。ビス（ジブチルクロロチン）オキサイド
および同様な化合物も使用することができる。他の適当
な触媒は米国特許第３，６６４，９９７号中に開示され
ている。使用する触媒の量は重要ではないが、使用する
触媒の量があまりに少ないと反応が非常に遅くなり実用
的ではない。他方、触媒量が過剰であると高い温度にお
いて架橋したポリマーの鋼目構造の破壊が生じ、低い架
橋と弱い材料となり、従つて硬化材料の熱機械的強度が
悪影響されることになる。一般的には、本発明者は１０
０部のジシラノールポリマーあたり約０．２５〜１．８
重量部の触媒が好ましいことを見い出した。更に詳しく
は、１００部のポリマーあたり０．２５〜０．７５重量
部の触媒が好ましい。特に好ましい触媒はジブチルチン
ジラウレートおよびビス（ジブチルクロロチン）オキサ
イドである。

次に下記の特定的な実施例を参照して本発明を説明す
る。特に断りのない限り、すべての部と％は重量基準で
ある。

実施例Ｉ〜IV これらの実施例では、本発明の３種の剥離剤の剥離性能
および操作の自由度を説明し、且つそれらの性能を従来
技術の高粘度材料と比較する。各実施例では次の如くに
作成した定着ロールを使用した。

ローネ−ポーレンク(Rhone-Poulenc)・カンパニーから
得られ且つ約７５０Cstkの平均粘度を有するαω−ヒド
ロキシポリジメチルシロキサンを含有するロードルジル
(Rhodorsil)４８Ｖ７５０ジシラノール１８０ｇを約
３，５００Cstkの平均粘度を有するαωヒドロキシポリ
ジメチルシロキサンであるロードルシル４８Ｖ３５００
ジシラノール４２０ｇと混合した。該混合物は約１５，
５００の数平均分子量を有するジシラノールである。該
混合物を、サーモスタツトでコントロールした電気ヒー
ターを備えているベーカー・パーキンス・モデルＡＮ２
ミキサー中で混合した。この混合物に１２８４ｇのアル
コア(Alcoa)Ｔ６１板状アルミナ（３２５メツシユ）を
約１０分間を要して加えた。次に約０．４マイクロメー
ターの極限粒子径を有する１５０．６ｇのマピコ・レツ
ド(Mapico Red)２９７酸化鉄を１０分間を要して加え、
且つ該混合物を室温で約２1/2時間混合した。この混合
物に、スタウフアー(Staufber)・ケミカル・カンパニー
の４５ｇのシンボンド(Silbond)縮合エチルシリケート
を加え、１時間混合を続けた。次にこの混合物に３ｇの
ジブチルチンジラウレート触媒を加え、次いで該混合物
をゴムパツドに成形し、機械的テストを行い、また該混
合物をアルミニウムロール上へ１，５２４〜１，７７８
mm（６０〜７０ミル）の厚さで被覆した。組成物をそれ
らの形状の物品にした後、７０℃（１５８゜Ｆ）の温度
に加熱し、３時間硬化させた。

上記のパツドは、７１のパツド・ジユロメーター（シヨ
アＡ）；７１５の弾性モジユラス、MIO(PSI)；６２０の
引張強さ；および８０％の極限伸長率を有していること
が判つた。

被覆した定着ロールは、ゼログラフイー複写機の定着装
置に模したテスト装置に設置した。被覆した定着ロール
を、定着ロールの長さにわたつて約１３．６Kg（３０l
b）／線２．５４cm（インチ）の定着ロール−圧力ロー
ル間のバイアス力で約３８．１cm（１５インチ）のロー
ル周速度で作動した。被覆定着ロールの表面は約１９
６．１１℃（３８５゜Ｆ）の温度に保持した。

各々の実施例ごとに新しい定着ロールを使用して、使用
した定着機剥離剤の各々による剥離性能を求めた。新し
いロールの一時的な効果を避けるために剥離自由度を求
める前に各々の新しいロールで３０Ｋの複写を行つた。
データのバラツキは、剥離自由度を測定した時点での瞬
間のオイルの使用を正確に測定する困難性が一次的な理
由となつている。

実施例Ｉ この実施例では従来技術の剥離剤であるダウ・コーニン
グ・カンパニーから入手した６０Ｋセンチストークスの
混合ポリジメチルシロキサンについて得られる自由度を
説明する。結果は第２図のグラフに示した。

実施例II この実施例ではダウ・コーニング・カンパニーから入手
した約７Kcsの動粘度を有する混合品ではないポリジメ
チルシロキサン剥離剤について得られた自由度を説明す
る。その結果は第２図中にグラフで示した。

実施例III この実施例では、ダウ・コーニング・カンパニーから入
手した約１３Ｋセンチストークスの動粘度を有する混合
品ではないポリジメチルシロキサン剥離剤について得ら
れた自由度を説明する。その結果は第２図中のグラフで
示した。

実施例IV この実施例では、ダウ・コーニング・カンパニーから入
手し、１６．４Ｋセンチストークスの動粘度を有する混
合品ではないポリジメチルシロキサン剥離剤について得
られる自由度を説明する。その結果は第２図中にグラフ
で示した。

実施例Ｉ〜IVの結果は、テストしたいずれの剥離剤につ
いても最低定着温度には変化がないことを示している。
しかしながら、６０Ｋセンチストークスの混合品である
剥離剤は、わずか３８．８９℃（７０゜Ｆ）の剥離自由
度を有するに対し、本発明による７．１３および１６．
４Ｋセンチストークスの剥離剤は、３８．８９℃（７０
゜Ｆ）を著しく超えた、一般的には約５０℃（９０゜
Ｆ）以上の剥離自由度を有している。この関係におい
て、６０Ｋセンチストークスのオイルは約０．５μl/c
を超える消費速度では示されておらず、その理由は０．
５μl/cはこのオイルにとつて通常な使用速度であり、
このオイルをそれより高い速度で分配するのは非常に困
難であることによる点に注意すべきである。第２図から
判る通り、７Ｋセンチストークス、１３Kcsおよび１
６．４Kcsの混合品ではないオイルの間には殆ど差が存
在しない。しかしながら、７Ｋセンチストークス以下の
粘度では、トナーがオイル層を通つて浸透する機会が増
大し、且つ勿論オイルが圧力下にロールを繰返し使用し
ているときに剥離が生じる点までシリコンゴムを膨潤す
る可能性が増大する。更に、少なくとも５０℃（９０゜
Ｆ）の剥離自由度を保持するためには、オイルの消費速
度は約０．８μl/c以下に落るべきではない。

実施例Ｖ 剥離剤が５３Kcsの動粘度を有する混合品ではないポリ
ジメチルシロキサンであることを除いて実施例Ｉの操作
を繰返した。この剥離自由度は１．２５μl/cのオイル
分配速度でわずか２７．７８℃（５０゜Ｆ）であり、不
満足なものである。

実施例 VI 剥離剤が約１２．５Kcsの動粘度を有する混合品のポリ
ジメチルシロキサンであることを除いて実施例Ｉの操作
を繰返した。この混合品オイルは１Kcsと７０Kcsのオイ
ルの１：１混合物である。このオイルの操作自由度は、
０．７７μl/cのオイル分配速度で６２．２２℃（１１
２゜Ｆ）であり満足できるものであるが、その数平均分
子量が非常に低く、シリコンゴムを過度に膨潤し、従つ
て満足できないものである。

実施例VII〜XI これらの実施例では、本発明の４種のポリジメチルシロ
キサンオイルの軟破損に対する効果を従来技術の６０Kc
sの混合品であるポリジメチルシロキサンオイルと比較
して説明する。軟破損は、紙の径路の内側の圧縮および
紙の径路の外側の膨潤の双方によつて紙の径路の端部に
沿つて定着ロール上に生じる段差から生じるものであ
る。続いて幅広の紙を使用した場合は、段差の高さが約
０．０７６２mm（３．０ミル）を超えると、トナーはこ
の段差に沿つて適当に定着しなくなる。各々の定着機の
剥離剤について実施例Ｉに記載した新しい定着ロールを
使用した。各々のロールは１００回複写のサイクルで回
路させ、次いで４分間休ませた。トナー像はこのテスト
では必要ではいのでただの普通紙を定着ロールに通し
た。結果は下表に示す。

１Ｋセンチストークスの混合品ではないオイルにより生
じた段差は過度であり、従つてこのテストは１０Ｋ複写
後終了した。各々の例において、定着ロール用剥離剤に
より生じた段差は、６０Kcsの混合品剥離剤により生じ
た段差と実質上同じかあるいは少ないものであつた。こ
れは特に１００Ｋおよび１５０Ｋの高い複写率において
顕著である。

本発明によれば、改良されたトナー像の定着装置が提供
され、特に、シリコンオイルから成るトナー剥離剤はシ
リコンゴム定着表面と相互作用をして、高いまたは低い
粘度の剥離剤でのみ達成されていたこれまでの望ましい
性質を得ることができる。特に、本発明のトナー剥離剤
は高粘度の剥離剤によるシリコンゴム膨潤性を示し、同
時に低粘度剥離剤による吸上性およびトナー取扱性を示
すものである。更に、驚くべき別の利点が達成された。
すなわち、シリコンオイルトナー剥離剤を使用する定着
装置は最高定着温度とトナーの熱オフセツト温度との間
にすぐれた操作自由度を有するものである。７Kcs〜２
０Kcsの範囲内においては、剥離自由度は混合品ではな
いポリジメチルシロキサンの粘度に非常には敏感ではな
い。更に本発明では低粘度のオイルの使用量を高めるこ
とによつて良好な自由度を得ることができる。この点に
関しては、本発明者は必要なオイルの量は粘度とは無関
係であることおよび熱オフセツト温度の同じ程度は使用
するオイルの量を変えることにより変化させることがで
きることを認めた。本発明の装置については、オイルの
消費量は少なくとも約５０℃（９０゜Ｆ）の剥離自由度
を達成するためには少なくとも約０．８μl/コピーの程
度であるべきことを見い出した。より低い粘度のオイル
を使用できることに加えて、望まれる最初の複写のオイ
ルの量を減少させることができる。

特に断りのない限り、本明細書で使用したすべての部と
％とは重量基準である。

特定の好ましい実施態様を参照して本発明を詳細に説明
したが、本発明の要旨と範囲から外れることなく上記の
特定的な説明から各種の修正が可である。当業者によつ
て可能ないずれの修正も前記の特許請求の範囲に入るも
のと解するべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着技術を使用できるロール式定着装
置の断面図であり、第２図は４種の定着機用剥離剤の定
着における剥離自由度を示すグラフである。 １０……定着ロール、１１……コア、 １２……シリコンゴム層、１３……加熱要素、 １４……圧力ロール、１５……金属コア、 １６……耐熱材料層、１８……ニツプ、 １９……支持体シート、２０……トナー像、 ２２……カバー吸上器、２３……油留め、 ２５……オイル供給部材。

フロントページの続き (72)発明者 ハリブハヤン・エス・コ−チヤ− アメリカ合衆国ニユ−ヨ−ク州14526ペン フイ−ルド・レオナ−ド・サ−クル56 (72)発明者 ア−サ−・シ−・マ−テロツク アメリカ合衆国ニユ−ヨ−ク州14534ピツ ツフオ−ド・パ−クリツジ・ドライブ54 (56)参考文献 米国特許4085702（ＵＳ，Ａ) 米国特許4064313（ＵＳ，Ａ) 米国特許4078286（ＵＳ，Ａ) 米国特許4287280（ＵＳ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコンエラストマー製定着用表面を有す
   る定着部材を用意し、該定着部材を高い温度に加熱して
   トナー像を基本に融着することから成るトナー像を基体
   に定着する方法であって、 前記シリコンエラストマー製定着用表面に直接、約７，
   ０００センチストークス〜約２０，０００センチストー
   クスの動粘度を有する非配合型ポリジメチルシロキサン
   から成るトナー剥離剤を非エマルジョンの形態で供給
   し、前記加熱した定着部材で該トナー像を基体に定着さ
   せること、及び該非配合型ポリジメチルシロキサンが、
   約２．５以下の数平均分子量に対する重量平均分子量の
   比を有すること を特徴とする上記の定着方法。
2. 【請求項２】非配合型ポリジメチルシロキサンが、約１
   ０，０００センチストークス〜約１６，０００センチス
   トークスの動粘度を有する特許請求の範囲第(1)項に記
   載の定着方法。
3. 【請求項３】非配合型ポリジメチルシロキサンが、約１
   ３，０００センチストークスの動粘度を有する特許請求
   の範囲第(1)項に記載の定着方法。
4. 【請求項４】非配合型ポリジメチルシロキサンが、揮発
   成分が除かれているものである特許請求の範囲第(1)項
   に記載の定着方法。