JPS6220027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は積層物品、さらに特に樹脂被覆金属基
体並びにこのような物品の製造方法に関する。さ
らに特に好適な態様において、本発明は一般に熱
融着方法および装置、特に改善された融着部材お
よび融着部材の製造方法に関する。

本明細書で使用するかぎりにおいて、積層物品
もしくは融着部材はロール、平坦な表面、湾曲し
た表面またはいずれかその他の形状でありうる。
本発明は像を静電式で形成し、トナーとして知ら
れる樹脂状粉末で現像し、その後粉末像を紙シー
トまたはその他の基体に転写してそこに融着また
は定着させるゼログラフイの分野で特に有用であ
る。樹脂状粉末もしくはトナーは熱軟化性の熱可
塑性樹脂を含有し、これらは通常種々の商業上知
られている方法で用いられる。本発明はまた金属
基体被覆分野で、たとえば調理用具およびその他
の台所用具に用いられる表面の形成に、並びに放
出性を備えた表面を生成するための金型およびダ
イの被覆に用途を有する。

樹脂状粉末またはトナーから形成された像を融
着させるためには、この粉末およびこれが融着さ
れるべき基体とを一般に約93℃を超える比較的高
い温度に加熱する必要がある。この温度はトナー
に用いられた特定の樹脂の軟化温度範囲により変
るだろう。一般に、約160℃またはそれ以上のご
ときより高い温度でさえも予想される。しかしな
がら、ゼログラフイ用途では基体の温度を190℃
より実質的に高く上昇させることは一般に望まし
くなく、これはこのような高温で、特に基体が紙
の場合に基体が脱色する傾向がある理由による。

粉末像の融着に熱を適用するための最も迅速で
且つ最も積極的な方法の１つは、樹脂状粉末を加
熱したロールのごとき熱い面と直接接触させる方
法であると長く認識されてきた。しかしながら、
多くの場合に粉末像は熱により粘着性になるの
で、支持材料により担持されている像の１部がこ
の支持板またはロールの表面に粘着して、次のシ
ートをこの加熱された表面に進めた時に最初のシ
ートから部分的に離れた粘着像が次のシートに部
分的に転写され；そして同時にこの次のシートか
らの粘着した像が加熱ロールに付着するようにな
る。このプロセスは当技術で良く知られている用
語である「オフセツト」（offset）の用語で当技
術で通常呼ばれている。

このトナーのオフセツトを克服するために、た
とえばその少なくとも１つが加熱されている２個
のロールの間にトナー像を有する基体材料である
シートまたはウエツブを前進させるような多くの
従来技術方法および装置があり、この場合の像と
接触するロールはテトラフルオロエチレン樹脂の
薄い被膜とシリコン油フイルムとを備えていてト
ナーのオフセツトを防止する。このようなロール
の外側表面はまたシリコン油で被覆されたシリコ
ンエラストマーまたはフツ素化エチレン／プロピ
レンまたはフツ素化有機重合体およびその類似物
質のごとき低表面エネルギー充填剤を含有するシ
リコンエラストマーから構成されている。これら
のロールがトナーを拾い上げるには、このロール
の表面を通して連続的に適用される或る種の放出
流体がこのようなオフセツトの防止に必要であ
る。この目的にはシリコン油が一般によく適合す
る。テトラフルオロエチレンで被覆された融着ロ
ールはバン ドーン（Van Dorn）により米国特
許第3268351号におよびベーカー（Baker）等に
より米国特許第3776760号に記載されている。テ
トラフルオロエチレン樹脂およびシリコン油は両
方共にこれらが乾燥したまたは粘着性の樹脂状ト
ナーに対して実質的に不粘着性である物理的特性
を有する。本明細書で用いるとき、「不粘着性」
（abhesive）なる用語はねばねばしたもしくは粘
着性の物質に対し高い反撥性を有するような「放
出」特性を有する表面であると定義する。

テトラフルオロエチレン樹脂被覆ロールのゼロ
グラフイ式複写装置における使用は重大な改善で
あつたけれども、このようなロールは摩滅および
（または）偶発的事故によりその被覆の完全性を
失う故に、一般にゼログラフイ式複写装置で約
100000乃至200000コピイを融着させるに十分な寿
命を有するだけであつた。融着ロールの製造およ
び据付けは高価であるので、このようなロールの
寿命を伸ばすことが望ましい。これは経済性をも
たらすばかりでなく、また機械の停止時間を減じ
るが故に機械使用者の不便さを少なくする。

パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエー
テルとテトラフルオロエチレンとの樹脂共重合体
のごとき摩滅耐性樹脂物質は良く知られており、
米国特許第3132123号に記載されている。これら
の共重合体の摩滅耐性並びに「不粘着」性は多く
の用途で物質を望ましい表面の物質にする。しか
しながら、その「不粘着」性の故に、金属表面上
にパーフルオロアルキルパーフルオロビニルエー
テルとテトラフルオロエチレンとの共重合体もし
くは樹脂共重合体の表面被覆を有する物品の製造
は困難である。デイフエンシブパブリケーシヨン
T943934、オフイシヤルガゼツト９におけるよう
に、ロールに外側表面被覆をのり付けしたまたは
セメント付けした積層ロールが改善された融着ロ
ールとして示唆されているが、このようなロール
はまた、たとえばセメントが弱くなつた領域でロ
ールから剥離することによつて、その完全性を容
易に失う。このようなロールの外側表面は食刻さ
れた表面の化により多くの場合に接着性を失う。
さらにまた、セメントおよびのりの使用が層をよ
り厚くし、かくして適当な融着温度を付与するた
めに内部加熱を用いる形式の融着器におけるロー
ル内部からの被覆表面への熱伝導が減じられる。
外側表面被覆がテトラフルオロエチレン、ヘキサ
フルオロプロピレン、モノクロルトリフルオロエ
チレンまたはテトラフルオロエチレン／ヘキサフ
ルオロプロピレンである積層ロールがまた融着ロ
ールとして示唆されているが、このようなロール
は一般にその完全性を容易に失い、また摩滅耐性
に欠ていて、寿命が短かくなる。従つて、このよ
うなロールは前記した欠点を特徴として有する。

前述の通常の表面被覆を有する従来技術の融着
部材のもう１つの欠点は14インチオフセツトにあ
る。融着部材は通常紙のような14インチ基体を収
容する。しかしながら、融着部材の最大寸法より
小さい紙またはいずれかの基体のような11インチ
（11″）基体を用いる場合に、トナーが融着部材の
基体により優れていない領域に接着する。より大
きい寸法の基体を融着部材と接触させた時には、
融着部材の基体と予め接触していない領域に接着
したトナーが基体上にオフセツトされる。

従つて、本発明の主目的は前記欠点を克服した
新規な改善された積層物品およびこのような物品
の製造方法を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は金属基体上にパーフ
ルオロアルキルパーフルオロビニルエーテルとテ
トラフルオロエチレンとの樹脂共重合体を被覆す
る新規な改善された方法を提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的はのりまたはセ
メントの補助なしに、金属基体上にパーフルオロ
アルキルパーフルオロビニルエーテルとテトラフ
ルオロエチレンとの樹脂共重合体を被覆し、この
樹脂共重合体をこの基体に接着させる改善された
方法を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は静電複写装置で用い
る新規な改善された融着装置を提供することにあ
る。

本発明のもう１つの目的はゼログラフイ式複写
機の融着装置用の、パーフルオロアルキルパーフ
ルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレン
との樹脂共重合体の表面を有する新規な、改善さ
れた融着部材を提供することにある。

本発明のもう１つの目的はより大きい耐久性と
より大きい摩滅耐性とを有する融着ロールを形成
するために、パーフルオロアルキルパーフルオロ
ビニルエーテルとテトラフルオロエチレンとの共
重合体樹脂で被覆した融着ロールを提供すること
にある。

本発明のこれらのそしてその他の目的は粗い、
溶射塗装（flame sprayed）金属表面層を有する
支持部材；場合により、この溶射塗装金属表面上
に焼付けられたフルオロ重合体プライマー；およ
び外層よりなり、この外層がパーフルオロアルキ
ルパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロ
エチレンとの共重合体樹脂よりなり、この外層が
粉末被覆の形でプライマー層上に適用され、そこ
に融着したものである積層物品により達成され
る。この積層物品がゼログラフイ装置または同様
の装置でトナー像を支持シートに定着させるため
に用いられる融着装置用の融着部材である場合
に、この融着部材は金属基体；金属基体上に溶射
塗装され、そこを実質的に覆つている多孔質金属
板；溶射塗装多孔質金属板上に焼付けられてい
て、そこを実質的に覆つているフルオロ重合体プ
ライマー；および焼付けられたプライマー層上に
融着され、そこを実質的に覆つているテトラフル
オロエチレンとパーフルオロアルキルパーフルオ
ロビニルエーテルとの粉末樹脂共重合体よりなる
ことが好ましい。

テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキ
ルパーフルオロビニルエーテルとの共重合体樹脂
は交叉結合していないもので、本発明では熱可塑
性のものと定義する。本発明のパーフルオロアル
キルパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオ
ロエチレンとの熱可塑性共重合体樹脂のエーテル
は式：CnF_2o+1−Ｏ−CF＝CF₂を有し、式中ｎは
１ないし５（５を含む）の数である。これらの熱
可塑性共重合体は米国特許第3132123号に記載さ
れており、イー・アイ・デユポンデネモアスアン
ドカンパニイ、ウイルミントン、デラウエア
（E.I.du Pont de Nemours and Company、
Wilmington、Delaware）から商業的に利用でき
る。

本発明によれば、金属基体のごとき支持部材上
に溶射塗装された多孔質金属板上に、場合により
下塗りした後に外層としてパーフルオロアルキル
パーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロエ
チレンとの熱可塑性樹脂共重合体を粉末材料とし
て沈着させねばならない。本発明に従い、フルオ
ロ重合体プライマーはパーフルオロアルキルパー
フルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレ
ンとの非交叉結合樹脂共重合体の粉末塗装に先立
ち、多孔質のもしくは粗い溶射塗装金属層上に付
着させうる。

本発明に従い、基体を被覆する方法および積層
物品の製造方法が提供される。この方法は支持部
材を用意し；この支持部材上に溶射法により多孔
質金属板を適用し；場合によりこの多孔質金属板
にフルオロ重合体プライマーを適用し；存在する
場合にこのフルオロ重合体プライマーを加熱しプ
ライマーを焼付け；焼付けたプライマー被覆金属
板または金属板それ自体にテトラフルオロエチレ
ンとパーフルオロアルキルパーフルオロビニルエ
ーテルとの粉末樹脂共重合体を適用し；次にこの
粉末樹脂共重合体を溶融させるに十分な温度で溶
融が完了するまで、粉末樹脂共重合体を加熱する
ことよりなる。

この物品およびこの物品の製造方法により、粘
着化したトナーまたはその他のねばねばした物質
の放出が促進されるばかりでなく、またミル単位
の、たとえば0.5ミル（0.013mm）のごとき薄さ
で、樹脂共重合体の薄いフイルムの付着が可能に
なる。

好適な態様では、プライマーは表面上に付着し
た樹脂共重合体の厚さが約１ミル（0.025mm）ま
たはそれ以下である場合に、推奨される。プライ
マーはまた、表面上の樹脂共重合体の厚さが１ミ
ル（0.025mm）より大きい場合にも使用できる
が、樹脂共重合体はプライマー層を用いずに溶射
塗装多孔質金属板上に付着させてもよい。すなわ
ち、或る態様では、プライマーは任意である。

本発明による積層物品および積層物品の製造方
法はいずれか所望の形状のいずれか適当な基体上
に適用できる。積層物品は平坦な基体または支持
部材、円形または管状の基体または支持部材、湾
曲した基体または支持部材、もしくはその上に溶
射塗装金属板を付着させ、その後場合によりフル
オロ重合体プライマーの少なくとも１つの層を適
用し、その後テトラフルオロエチレンとパーフル
オロアルキルパーフルオロビニルエーテルとの樹
脂共重合体の少なくとも１つの層を適用するのに
適したいずれかその他の好ましい幾何学的形状を
有するものを包含しうる。基体は所望の金属また
は複数の金属を溶射塗装でき、そしてその上に配
置された樹脂層の焼付けおよび融着を許すいずれ
か適当な材料のものでありうる。

本発明の積層物品および積層物品の製造方法は
調理に有用な調理用品および台所用品並びに成形
用金型およびダイの被覆のごとき多くの分野に用
途を有するが、最も好適な用途で、本明細書に詳
述する用途は本発明の積層物品および積層物品の
製造方法を融着部材の製造に用いることであり、
本明細書で用いるとき、融着部材はロール、平坦
な面、ベルトまたはいずれかその他の適当な形状
でありうる。

本発明のさらに別の目的はその追加の特徴およ
び利点とともに次の本発明の好適態様の詳細な説
明を添付図面と組合せて読むことにより明白にな
るであろう。

第１図は本発明による積層融着部材を有する接
触融着システムを組込んだゼログラフイ式複写装
置を図で示すものである。

第２図は第１図の積層融着ロールの横断面の拡
大図である。

第３図は本発明により形成された積層融着ロー
ルを有する別の融着システムの横断面を示す。

第４図は本発明により積層された支持部材を斜
めに切つた断面図である。

第５図は本発明により沈着された別の積層を有
する支持部材の斜めに切つた断面図である。

図面、特に第１図を引用すると、この図は本発
明の積層方法により形成された融着部材を有する
ロール融着器システムを組込れた自動ゼログラフ
イ式複写機を示している。この自動ゼログラフイ
式複写機はドラムの形に形成されたゼログラフイ
板または面１０を有する。この板は枠に留付けら
れた伝導性裏打ち材上に光導電性層または感光性
表面を有し、矢印で示されている方向に回転す
る。回転はこの板表面を一連のゼログラフイ処理
部位に順次通過させる。

本説明を例で示すために、この板面の移動経路
にあるいくつかのゼログラフイ処理部位を下記に
機械的に説明する。

帯電部位Ａでは、均一な静電荷を光導電性板上
に沈着させる。露光部位Ｂで、複写されるべきコ
ピイの光または照射パターンを板面上に投射し、
その露光域の電荷を消散させ、かくして複写され
るべきコピイの静電潜像が形成される。現像部位
Ｃで、静電潜像の静電荷と反対の静電荷を有する
トナー粒を含むゼログラフイ現像材料を静電潜像
の上全体にカスケードし、複写されるコピイの形
状に粉末像を形成する。

転写部位Ｄでは、粉末像を板面から紙、透明フ
イルムおよび類似物のような転写材料に静電的に
転写し、次に本発明により形成された積層融着部
材１６および加圧ロール１８を有する加熱加圧融
着部位Ｆに通す。ドラムクリーニングおよび放電
部位Ｅで、板面をブラシまたはその他の方法でク
リーニングし、像転写後にその上に残存するトナ
ー粒を除去し、次に板を比較的明るい光源にさら
し、その上に残留する全ての残留静電荷の実質的
に完全な放電を行なう。上記したゼログラフイ処
理部位並びに均等なゼログラフイ処理部位および
装置のより詳細な事柄は当技術で良く知られてお
り、本発明に従い形成された融着部材は金属基体
および溶融した検電性トナーに対し不粘着性の外
側樹脂層を含む積層融着部材の使用を必要とする
全てのゼログラフイ装置で有用でありうる。

第２図は第１図の融着部位Ｆで例示したごとき
融着ロール１６を拡大して示している。第２図の
融着ロール１６は本発明の積層技術に従つて形成
された代表的融着ロールである。

第２図の融着ロールの構造は、好ましくはスチ
ールまたはアルミニウムから作られた硬質の円柱
状部材２０を含む。この融着ロールの大きさはこ
の融着ロールを使用しようとする特定のゼログラ
フイ装置により変わる。ヒーター要素２２は適当
なヒーターソケツト（図示されていない）により
円柱状部材２０の内部に支持されている。ヒータ
ー要素はその内部に配列されたタングステン抵抗
加熱要素またはいずれかその他の適当な要素を有
する石英外被を含む石英ヒーター構造体を有しう
る。粘着化したトナー粒に対し比較的低い親和力
を有する外側表面を有する融着部材１６を提供す
るために、融着部材１６上に外層として樹脂２６
を配置する。第２図の態様では、樹脂共重合体層
２６がプライマー層２４上に付着している。本発
明における樹脂層２６はテトラフルオロエチレン
とパーフルオロアルキルパーフルオロビニルエー
テルとの共重合体でなければならない。この好適
態様では、この層をフルオロ重合体プライマー層
２４上に粉末の形で付着させ、加熱によりそこに
融着させる。さらにまた、本発明のこの態様に従
えば、積層物品または融着部材は硬い円柱状部材
２０上に溶射法により付着させた多孔質金属板２
８上に付着したフルオロカーボンプライマー層２
４を有するべきである。フルオロカーボン重合体
プライマー層２４は加熱して、このプライマー層
を多孔質金属板２８上に焼付けねばならない。好
適な態様では、樹脂層２６は約0.5ミル（0.013
mm）乃至約５ミル（0.13mm）の厚さであり、内部
ヒーター要素２２を有する態様では、約１ミル
（0.025mm）またはそれ以下の厚さであることが最
も好ましい。さらにまた、内部ヒーター要素２２
を有する態様の場合には、プライマー層２４の厚
さが約0.25ミル（0.006mm）乃至約1.25ミル
（0.032mm）であることが好ましい。臨界的ではな
いが、溶射法により付着した多孔質金属板の好ま
しい厚さは約0.005mm乃至約0.032mmである。

融着ロール構造体１６を組立てる特定のやり方
は本発明で必須要件であり、その積層方法および
かくして形成された物品は本発明の要旨である。

トナーに対する熱転移をコントロールすること
によつて、コピイシートから融着部材表面へのト
ナー粒のオフセツトは通常の条件下で全く生じな
い。これはトナーの像領域のトナー粒が液化し、
溶融したトナーに剪断作用を生じて、それによつ
て熱オフセツト（hot offset）が生じるようなト
ナーの「熱オフセツト」温度以上に融着部材の表
面の温度を上昇させるには、融着部材の表面に適
用された熱が十分ではないためである。剪断は粘
稠なトナー塊を一緒に保持する粒子間力または相
互接着力がトナーを融着部材のような接触表面に
オフセツトさせる粘着力より小さい場合に生じ
る。融着ロールの表面への不十分な熱の適用によ
り、または当技術で良く知られるいずれかその他
のメカニズムにより、トナーが融着ロールにオフ
セツトする場合には、低表面エネルギーの放出剤
層を融着ロール表面に適用しうる。通常シリコン
油として知られる有機シロキサン重合体物質のよ
うな放出剤はサンプ（sump）またはいずれかそ
の他適用な技術により融着ロール構造体１６の表
面に適用できる。この目的にはウイツク等（図示
されていない）のような適用部材を使用できる。
このような特定の放出剤および適用方式は本明細
書に開示されている本発明の１部を構成するもの
ではない。

第３図は加熱が外部加熱要素により供給される
別の融着ロールである。この融着ロールを本発明
の積層技術に従い形成する。第２図の融着ロール
は、好ましくはスチールまたはアルミニウムから
作られた、シヤフト３６上に据付けられている硬
い円柱状部材３０を含む。この融着部材に粘着化
したトナー粒に対し比較的低い親和性を有する外
側表面を付与するために、樹脂４０を融着部材上
の外層として配置する。第３図の樹脂層４０はテ
トラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルパ
ーフルオロビニルエーテルとの共重合体でなけれ
ばならない。そしてこの層をフルオロ重合体プラ
イマー層３８の上に粉末の形で付着させ、加熱に
よりそこに融着させねばならない。第３図の好適
な態様によれば、積層物品または融着部材は硬い
円柱状部材３０上に溶射塗装した多孔質金属板４
２上に付着しているフルオロカーボンプライマー
層３８を有する。フルオロカーボン重合体プライ
マー層３８は多孔質金属板２８上でこのプライマ
ー層を加熱して焼付けねばならない。第３図の態
様では、樹脂被膜４０およびプライマー層３８の
厚さには、熱が外部の要素または複数の要素から
供給されるので限度はなく、第２図の態様では臨
界的限度を有する内部熱源から外層に熱を放散さ
せるに十分なほど薄い層を付着する必要はない。
従つて、その厚さはいずれか望みの厚さ、たとえ
ば約0.5ミル（0.013mm）乃至約５ミル（0.127mm）
またはそれ以上でありうる。さらにまた、プライ
マー層３８は第２図に示した態様の場合より厚く
てもよく、たとえば第３図の融着部材のプライマ
ー層３８の厚さは0.006mm乃至約５mmでありう
る。臨界的ではないけれども、溶射法により付着
させた多孔質金属板の好ましい厚さは約0.005mm
乃至約0.032mmである。第３図で、ヒーター要素
４４は樹脂被膜４０に外部熱源を付与するものと
して示されている。外部ヒーター要素は従来技術
で良く知られており、たとえば慣用の電気抵抗ワ
イヤー、赤外線光源等でありうる。

第４図を引用すると、この図は溶射塗装層５２
を金属基体５０上に有する本発明に従い作られた
積層物品の断片を図示している。テトラフルオロ
エチレンとパーフルオロアルキルパーフルオロビ
ニルエーテルとの共重合体でなければならない樹
脂層６６を溶射塗装多孔質層６２上に付着させ、
そこに融着させる。本発明に従い樹脂層６６は溶
射塗装多孔質層６２上に粉末の形で付着させ、こ
の粉末を熱の適用によりその上に融着させる。こ
の態様は樹脂層６６が約１ミル（0.025mm）より
大きい厚さを有する場合に使用できる。

本発明の物品上を被覆する外層として適用され
る固体樹脂重合体はパーフルオロアルキルパーフ
ルオロビニルエーテルの共重合体でなければなら
ない。この樹脂共重合体は粉末物質の形で表面に
適用せねばならない。好ましい態様では、この粉
末を一般に球形の形の粒子に作る。しかしなが
ら、糸状粒または高横縦比を有する粒のごとき非
球形の形である粒子あるいはまた非球形粒と球形
粒との混合物よりなる粉末もまた使用できる。粒
は多孔質であつても、または無孔質であつてもよ
く、一般に約５ミクロン（0.005mm）乃至約150ミ
クロン（0.15mm）、さらに好ましくは約５ミクロ
ン（0.005mm）乃至約75ミクロン（0.075mm）の平
均粒寸法を有する。パーフルオロアルキルパーフ
ルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレン
との樹脂共重合体粉末の密度は一般に約0.85より
小さく、好ましくは約0.35乃至0.6である。一般
に、球形粒では樹脂重合体の１回の被覆で十分で
あるが、粒が非球形であるか、または球形と非球
形との混合物である場合には、樹脂共重合体粒を
２回またはそれ以上金属下地に適用する２回被覆
法または多回被覆法により、一般に最良の結果が
得られる。

パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエー
テルとテトラフルオロエチレンとの樹脂共重合体
は米国特許第3132123号に記載されており、この
パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテ
ルは式：CnF_2o+1−Ｏ−CF＝CF₂（式中ｎは１お
よび５を含む１乃至５の数である）を有する。パ
ーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル
の例にはパーフルオロメチルパーフルオロビニル
エーテル、パーフルオロプロピルパーフルオロビ
ニルエーテル、パーフルオロエチルパーフルオロ
ビニルエーテル、パーフルオロブチルパーフルオ
ロビニルエーテル等がある。テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロアルキルパーフルオロビニル
エーテルとの高分子量共重合体の製造は米国特許
第3132123号の例に記載されている。この共重
合体の粉末は当技術で良く知られている技術によ
り製造できる。球形および非球形粒は良く知られ
ている重合技術により製造でき、或は粒は固体共
重合体塊の粉砕により製造できる。

パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエー
テルとテトラフルオロエチレンとの樹脂共重合体
は結晶樹脂であり、熱可塑性（非交叉結合）形で
使用する。熱可塑性形という語は交叉結合剤また
は重合体鎖の交叉結合を生じる技術を共重合体樹
脂粉末の形成または適用に使用しないことを意味
する。本明細書で用いる「樹脂」なる語は非結晶
形で存在するエラストマー状共重合体とは異なる
結晶形のテトラフルオロエチレンとパーフルオロ
アルキルパーフルオロビニルエーテルとの共重合
体を意味する。その他の基が重合体鎖およびそこ
に結合している官能性基上に置換されていてもよ
いが、これらの基は本発明による物品上に共重合
体樹脂を適用する際の妨害とならないか、または
本発明の物品上に表面層として存在する融着樹脂
の１体性を損傷しないものでなければならない。
さらにまた、本発明の物品の表面に共重合体樹脂
の複数の層または被覆物を適用することも本発明
の範囲内にある。

本発明による場合、パーフルオロアルキルパー
フルオロビニルエーテルとテトラフルオロエチレ
ンとの共重合体樹脂はプライマー層上に粉末とし
て沈着させる。このプライマー層への粉末を適用
する好ましい方法の１つは静電粉末塗装法
（electrostatic powder coating Process）を用い
ることによる。この方式の噴霧技術では、樹脂粉
末を静電的に帯電させ、そしてプライマー層基体
上に噴霧する。通常の静電粉末塗装または噴霧法
は当技術でよく知られている。

ゼログラフイ式複写装置におけるパーフルオロ
アルキルパーフルオロビニルエーテルとテトラフ
ルオロエチレンとの共重合体樹脂の最適な厚さは
望まれる特定の熱伝導方式により変わる。内部加
熱式融着部材では、この融着樹脂共重合体の厚さ
は約0.5ミル（0.013mm）乃至約５ミル（0.13mm）
である。しかしながら、外部加熱式融着部材およ
び調理用器表面のごときその他の用途では、融着
樹脂共重合体の厚さは５ミル（0.13mm）より大き
くてもよく、２または３cmまたはそれ以上の厚さ
にまで多回被覆工程で適用することもできる。こ
の厚さが１回の被覆により、または連続的に被覆
された場合に、テトラフルオロエチレンとパーフ
ルオロアルキルパーフルオロビニルエーテルとの
共重合体樹脂はこの粉末樹脂共重合体を溶融させ
るに十分な温度で溶融が完了するまで溶融させ
る。最適条件は一般に、約５乃至60分間、さらに
好ましくは約10乃至約20分間、約300℃乃至約425
℃、または樹脂共重合体の融点によりより高い温
度を必要とする。

米国特許第3132123号に加えて、テトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルパーフルオロ
ビニルエーテルとの共重合体樹脂の製造に係る詳
細な情報を記載しているその他の文献としてはカ
ナダ特許第894898号およびジヤーナルオブポリマ
ーサイエンス（Journal of Polymer Science）、
パートＡ−１、８巻1091−1098頁（1970年）の
「アハイパーフオーマンスフルオロカーボンエラ
ストマー」（Ａ High Performance
Fluorocarbon Elastomer）と題する論文を包含
する。テトラフルオロエチレン単位およびパーフ
ルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル単位
を有する本発明の共重合体樹脂は重合体鎖中の単
量体の量が重合体鎖の約30モル％以上、好ましく
は約30乃至約50モル％であるときに最上の結果を
もたらす。繰返しテトラフルオロエチレン単位お
よび繰返しパーフルオロアルキルパーフルオロビ
ニルエーテル単位を含有し、重合体鎖中のエーテ
ル単量体が約30モル％より少ない共重合体樹脂も
また本発明で使用できるが、このような単量体は
温度安定性を幾分低下させ、そして化学耐性を幾
分減じるものと考えられる。前記したように、本
発明の共重合体樹脂は熱可塑性共重合体である、
すなわちこの樹脂は加硫されず、またこの共重合
体と混合した硬化剤もあるいは交叉結合剤も重合
体鎖のいずれの交叉結合をも生起させない。すな
わち、本発明の共重合体樹脂はいくつかの従来技
術で開示されている柔軟な、可撓性のエラストマ
ー状共重合体とは異なり、樹脂状、結晶物質の
まゝである。イー・アイ・デユポンデネモアスア
ンドカンパニイ（E.I.duPont deNemours and
Company）によりテフロン（Teflon）PFAの商
品名で供給されている共重合体樹脂は本発明で共
重合体樹脂として有用である。

テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキ
ルパーフルオロビニルエーテルとの樹脂共重合体
は本発明に従いフルオロ重合体プライマー表面
に、または溶射塗装多孔質表面に適用しうる。１
ミル（0.025mm）またはそれ以下の厚さの樹脂共
重合体を有する態様では、溶射塗装多孔質層上に
フルオロ重合体プライマーの少なくとも１つの層
を配置するか、またはこのプライマーを適用し、
テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキル
パーフルオロビニルエーテルとの樹脂共重合体を
堅固に融着させるための表面を作る。フルオロ重
合体プライマー（フルオロカーボン重合体プライ
マー）は下地を適当に形成しただけこの下地に適
用する。本発明による場合に、フルオロ重合体プ
ライマーを以下に詳述する溶射塗装多孔質金属層
に適用する。フルオロ重合体プライマー層は樹脂
共重合体が１ミル（0.025mm）より大きい厚さを
有する場合にも適用できる。

多くのフルオロカーボン重合体プライマーもし
くはフルオロ重合体プライマーが商業的に利用で
きる。アケソンインダストリース（Acheson
Industries）による供給されているエメラロン
（Emeralon）301は本発明で用いるプライマーと
して特に適している。本発明に従いプライマー層
として使用しうるフルオロカーボン重合体プライ
マーの例にはテトラフルオロエチレン、ヘキサフ
ルオロプロピレン、モノクロルトリフルオロエチ
レン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロ
プロピレン等がある。本発明のプライマーとして
有用な前記フルオロカーボン重合体に加えて、パ
ーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル
の均質重合体、テトラフルオロエチレンとパーフ
ルオロアルキルパーフルオロビニルエーテルとの
共重合体およびフツ素化エチレンプロピレン重合
体もまたプライマー材料として使用しうる。プラ
イマー層はテトラフルオロエチレンとパーフルオ
ロアルキルパーフルオロビニルエーテルとの樹脂
共重合体が接着するいずれかのフルオロカーボン
重合体（フルオロ重合体）よりなりうる。

１つの好適な態様では、プライマー材料を溶射
塗装多孔質下地に酸フイルムの形で適用する。液
体である酸プライマーフイルムは空気噴霧によ
り、散布により、浸漬により、またはいずれか適
当な手段により、手動で、または好ましくは自動
で都合良く適用できる。好適な酸プライマーは水
に入れたクロム酸／リン酸ポリテトラフルオロエ
チレン物質である。リン酸／硫酸のようなその他
の酸媒質およびその他の良く知られている酸プラ
イマー組合せ物も好適な例として使用できる。酸
プライマーフイルムは代表的に水約30乃至50％を
含有する。その他の助剤もまた酸プライマー組成
物に使用できる。

乾燥および（または）焼付け工程は水および液
体媒質中に存在しうるいずれかの揮発性物質を除
去し、溶射塗装多孔質下地上に付着した液状フル
オロカーボン重合体プライマーフイルムを定着ま
たは固着させる。好適な態様では、液状プライマ
ーフイルムを先ず約80℃またはそれ以下の温度で
乾燥させる、好ましくはこの処理を空気乾燥によ
り行なう。乾燥工程はまた被覆した下地を低湿
度、たとえば40％相対湿度条件下に10乃至30分間
放置することにより室温で行なうこともできる。
任意の乾燥工程の後に、プライマー層もしくはフ
イルムを場合により約80℃乃至約260℃、より好
ましくは約87℃乃至約110℃の焼付け温度にさら
し、テトラフルオロエチレンプライマーのような
プライマー材料を溶射塗装多孔質下地に融着させ
ることができる。焼付けはフルオロカーボン重合
体プライマーフイルムを融着させるに十分な時間
にわたつて実施しうる。代表的には、この焼付け
工程はフルオロ重合体プライマーの融着に用いる
温度により、約10分間乃至約30分間実施しうる。
好適な態様では、液状フルオロ重合体プライマー
を、約0.013mm乃至約0.13mmの焼付けられた、も
しくは融着されたプライマー層を生成するような
厚さで適用するが、最終生成物の用途によつて、
この焼付けられた、もしくは融着されたプライマ
ー層（単一または複数の）は数ミルまたはそれ以
上の厚さであつてもよい。

プライマー層を適用する、または別法で樹脂共
重合体を適用する基体はその上に溶射塗装多孔質
金属層を配置させうるいずれかの基体でありう
る。好適な態様では、基体はアルミニウム、スチ
ール、ステンレススチール、ニツケル、銅、モリ
ブデンおよび前記の金属の種々の合金等のごとき
金属から作ることができる。好適な態様では、そ
こに溶射塗装多孔質金属下地を適用する前に、金
属基体をグリツトブラスト仕上するか、またはそ
の他のやり方で表面を荒くする。すなわち、本発
明で用いる場合に、第１のまたは基礎の基体層を
用意し、この上に溶射塗装多孔質金属下地を配置
する。この第１の、もしくは基礎の基体はそこに
溶射塗装多孔質金属を適用する前にグリツトブラ
スト仕上するか、またはその他のやり方で表面を
荒くすることができる。この基礎基体は最終物品
の所望の用途に応じて、いずれかの形、寸法、形
状等のものでありうる。

本発明に従えば、プライマー、またはプライマ
ーを使用しない場合には樹脂共重合体を、慣用の
溶射法（flame spraying process）により沈着
させた多孔質金属板上に付着せねばならない。溶
射法は従来技術でよく知られており、英国特許第
1184561号および米国特許第3942230号に記載され
ている。

溶射方法はワイヤー方式であつてもよく、また
はプラズマ溶射法であつてもよい。基礎基体上に
多孔質金属板の形で配置する材料はスチール、ス
テンレススチール、ニツケル、ニツケル／クロ
ム、モリブデン等よりなりうるが、本発明の目的
に対し好適な板形成材料は高クロム含有量を有す
るステンレススチールである。すなわち、ワイヤ
ーを用いる溶射法を用いる場合には、このワイヤ
ーが高クロム含有量を有するステンレススチール
よりなることが好ましく、たとえばこのようなワ
イヤーは一般に第304号ステンレススチールワイ
ヤーと称される。基礎基体への「ワイヤー」溶射
（“wire”flame spray）または「プラズマ」溶射
（“plasma”flame spray）には単一パスまたは多
回パス適用を用いることができ、多孔質金属板ま
たは溶射塗装多孔質金属板はいずれか所望の深さ
に付着させうる。本発明による場合、溶射金属板
を約0.006mm乃至約0.032mmの厚さで付着させるこ
とが好ましい。

好適な態様では、溶射法の条件および火炎の酸
化力を、多孔質金属板上に形成される酸化物の量
を最低に保持するような最低量の酸化を生起させ
る条件下にする。従つて、好適態様では、支持部
材（基礎基体）上に溶射される金属が一般に酸化
に対し抵抗性であるものである。例えば、クロム
含有量が10％より多いような高クロム含有量を有
するステンレススチールを支持部材上に溶射す
る。さらにまた、溶射塗装金属の板または層は低
酸化性もしくは僅かに酸化性の火炎または非酸化
性の火炎により付着させる。火炎の酸化力は酸素
対燃料ガスの比率を調節することにより変えるこ
とができる。好適態様では、燃料ガスとして
MAPPガスを用いる。このやり方で酸化物の量を
減じることができ、火炎が「還元性」火炎である
場合に最良の結果が得られる。火炎の酸化特性は
また支持部材上に溶射される融解ワイヤーを霧化
するのに空気よりも窒素を用いることによつても
減少できる。

本発明によれば、溶射された少なくとも１つの
多孔質金属を支持部材上に付着させて、プライマ
ー層のまたは別法ではテトラフルオロエチレンと
パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテ
ルとの樹脂共重合体の層の望ましい結合を達成せ
ねばならない。

次の特定例は本発明の方法および物品を説明す
るものである。これらの例は例示の目的だけを意
図するものであつて、限定として解釈されるべき
ではない。

例 １ ゼログラフイ複写装置用の融着ロールとして慣
用されるタイプのアルミニウムシリンダーをラス
上で回転させた。このアルミニウム芯の表面をグ
リツトブラスト仕上げにより荒くして、表面を整
え、次にこの荒い芯上のステンレススチールの厚
さが約0.004mmであるように６秒２回パスにより
ステンレススチール層を溶射した。溶射方法は通
常の商業用技術および装置で行ない、溶射方法で
第304号ステンレススチールワイヤーを用いた。
霧化用ガスは窒素であり、燃料ガスは僅かに酸化
性の火炎を生じる約60％（容量による）酸素を有
するMAPPガスであつた。多孔質ステンレススチ
ールの層を荒くした芯の上に付着させた後に、こ
の溶射された表面に塗料吹付ブースでこのロール
を回転させることにより水中に入れたテトラフル
オロエチレン含有クロム酸／リン酸プライマーを
適用した。アケソンインダストリースにより供給
されているエメラロン301がこの例で用いたプラ
イマーである。ステンレススチールの溶射層に適
用されたプライマーの量は約0.0025mm厚さのテト
ラフルオロエチレンの乾燥プライマー層を形成す
るに十分な量である。このロールを周囲温度（21
℃）および40％相対湿度で20分間乾燥させ、次に
約87℃乃至100℃で20分間、有熱されたオーブン
中で加熱した。ロールを周囲温度に空気冷却させ
た。

イー・アイ・デユポンデナモアスアンドカンパ
ニイによりテフロンPFAの商品名で供給されて
いるテトラフルオロエチレンとパーフルオロアル
キルパーフルオロビニルエーテルとの粉末化した
樹脂共重合体をこのプライマー層に、静電噴霧法
により60キロボルト下に約３秒間適用し、約
0.0254mmの最終厚さを生成した。粉末被覆したロ
ールを413℃で10乃至30分間、予熱したオーブン
中で加熱し、ロールの表面上に粉末塗装を融着さ
せた。約１時間後にロールをオーブンから取出
し、室温に冷却させた。次に、被覆したロールを
グツトブラスト仕上げで整えた。

このロールの芯の中にランプヒーターを据付
け、静電写真複写装置用の融着ロールを形成し
た。この融着ロールを慣用の加圧ロールと組合せ
て慣用の装置に据付け、この装置をトナー像の紙
基体への定着もしくは融着に使用した。ロールを
用いて、ロールからの樹脂共重合体の分離により
損傷する前に、実験室で750000枚のコピーを融着
させた。融着ロールの表面上の共重合体樹脂の摩
滅耐性および完全性は試験したその他の表面より
もはるかに優れていた。

例 ２ 例１に記載のものと同じ基体およびプライマー
を使用し、同じ条件で融着ロールを製造した。例
１に記載のテトラフルオロエチレンとパーフルオ
ロアルキルパーフルオロビニルエーテルとの共重
合体樹脂粉末を付着させる代りに、イー・アイ・
デユポントデナモアスアンドカンパニイによりテ
フロンTFEの商品名で供給されているテトラフ
ルオロエチレンの粉末化した樹脂をプライマー層
に同じ条件を用いる同じ技術で適用した。この方
法で製造された融着ロールはロールが損傷する前
に、450000コピーだけの融着に用いられたにすぎ
なかつた。

例 ３ イ・アイ・デユポンデネモアス社によりテフロ
ンPFAの商品名で供給されているテトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルパーフルオロ
ビニルエーテルとの粉末樹脂共重合体を例１のア
ルミニウムシリンダーに従つて作られたアルミニ
ウムシリンダーに適用した。粉末樹脂共重合体の
適用条件および装置は基体上にステンレススチー
ルおよびプライマーを配置しない以外は例１に記
載したと同じであつた。例１に記載の技術に従い
製造した融着ロールを使用し、紙基体にトナー像
を定着または融着させた。11インチ紙端のパスに
おいて、約150000コピイでロールの表面上にふく
れが生起した。摩耗率は約0.15ミル（0.004
mm）／100000コピイであつた。

しかしながら、約1.1ミル（0.028mm）の共重合
体樹脂（テフロンPFA）の最終厚さを有する同
様の融着ロールは150000コピイまでふくれを生起
せず、摩耗率は約0.15ミル／100000コピイのまゝ
であつた。

例 ４ イ・アイ・デユポンデネモアス社によりテフロ
ンPFAの商品名で供給されているテトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルパーフルオロ
ビニルエーテルとの粉末樹脂共重合体をプライマ
ーの適用されていない溶射塗装ステンレススチー
ル下地上に例１の条件下に付着させることにより
融着ロールを製造した。但しアルミニウムシリン
ダー上へのステンレススチールの溶射塗装には酸
化性火炎を用いた。これは燃料ガスと混合する酸
素の量を増すことにより行なつた。

例１の方法で製造した融着ロールは紙基体への
トナー像の定着もしくは融着に使用したときに、
約200000コピイの後に、あばた傷を示した。この
一連の実験ではまた、溶射塗装ステンレススチー
ル（酸化性火炎で沈着させた）を水にさらした場
合にふくれ（blistering）が生起しうることが判
つた。

例 ５ イー・アイ・デユポンデナモアス社によりテフ
ロンPFAの商品名で供給されているテトラフル
オロエチレンとパーフルオロアルキルパーフルオ
ロビニルエーテルとの粉末樹脂共重合体を例１に
記載したと同様の技術で溶射塗装ステンレススチ
ール被覆基体に適用した。但し、ステンレススチ
ールの溶射塗装には非酸化性火炎を使用し、その
上にプライマー層は配置しなかつた。例１に記載
の技術に従い製造した融着ロールはその溶射塗装
ステンレススチールを水にさらした場合でさえも
ふくれを生じなかつた。しかしながら、最終
PFAテフロンの厚さが約0.7乃至約1.0ミルである
場合に、トナーのオフセツトが生じた。ステンレ
ススチールを溶射塗装した基体上に沈着した
PFAテフロンの厚さが1.0ミルより厚い場合に
は、このオフセツトは生起しなかつた。摩耗寿命
試験はこの融着ロールの摩耗寿命が非常に良好で
あることが予想されたので、実施しなかつた。

例 ６ 上記例１に従い同じ条件および材料を使用して
製造した融着ロールを9200ゼロツクスコピヤー
〔9200およびゼロツクス（Xerox）はゼロツクス
社（Xerox Corporation）の商品名である〕に設
置した。操作条件下に、この融着器を用いて、紙
基体にナー像を1100000コピイ定着させた。

本発明の目的に従い、本発明による金属基体の
積層もしくは被覆方法およびかくして形成された
物品はそこからの粘着化したトナーまたはその他
の粘着性物質の放出を促進させるばかりでなく、
また基体への結合の完全性および共重合体樹脂の
摩滅耐性を犠性にすることなく、樹脂共重合体の
薄いフイルム（１ミルより薄い厚さ）の沈着を可
能にする。

本発明についてその或る好適な態様を特に引用
して詳細に説明したが、本発明の精神および範囲
を逸脱することなく変更および修正を行ないうる
ことが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層融着部材を有する接触融
着システムを組込んだゼログラフイ方式複写装置
を図示する；第２図は第１図の積層融着ロールの
横断面の拡大図である；第３図は本発明により形
成された積層融着ロールを有する別の融着システ
ムの横断面を示す；第４図は本発明により積層さ
れた支持部材を斜めに切つた横断面を示す；そし
て第５図は本発明により配置された別の積層を有
する支持部材を斜めに切つた横断面を示す。 Ａ……帯電部位；Ｂ……露光部位；Ｃ……現像
部位；Ｄ……転写部位；Ｅ……放電部位；Ｆ……
加熱加圧融着部位；１０……ゼログラフイ板；１
６……積層融着部材；１８……加圧ロール；２０
および３０……円柱状部材；２２……ヒーター要
素；２４および３８……プライマー層；２６およ
び４０……樹脂層；２８および４２……多孔質金
属板；４４……外部ヒーター要素；５０……金属
基体；５２……溶射塗装置；６２……溶射塗装多
孔質層；６６……樹脂層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶射塗装した多孔質金属表面層を有する支持
   部材； 溶射塗装した金属表面上で乾燥させたフルオロ
   重合体プライマー；および このプライマー上の外層； よりなり、而してこの外層がパーフルオロアルキ
   ルパーフルオロビニルエーテルとテトラフルオロ
   エチレンとの共重合体樹脂よりなり、このエーテ
   ルは式Ｃ_oＦ_2o+1−Ｏ−CF＝CF₂を有し、そして
   この外層が乾燥したプライマー上に粉末塗装の形
   で配置され、その上に融着したものである、積層
   物品。 ２ ｎが１乃至５（５を含む）の数である、特許
   請求の範囲第１項に記載の物品。 ３ 外層が約0.2ミル（0.005mm）乃至約５ミル
   （0.13mm）の厚さを有する、特許請求の範囲第１
   項に記載の物品。 ４ 溶射塗装金属層を低酸化性火炎で沈着させ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の物品。 ５ 支持部材上の溶射塗装金属がステンレススチ
   ールである、特許請求の範囲第１項に記載の物
   品。 ６ ステンレススチールのクロム含有量が高い、
   特許請求の範囲第５項に記載の物品。 ７ 溶射塗装金属層を霧化用ガスとして不活性ガ
   スを用いる溶射法により付着させる、特許請求の
   範囲第１項に記載の物品。 ８ 溶射塗装層が約0.15ミル（0.004mm）乃至約
   1.25ミル（0.032mm）である、特許請求の範囲第
   １項記載の物品。 ９ 支持部材が融着ロールである、特許請求の範
   囲第１項記載の物品。 １０ 支持部材が融着板である、特許請求の範囲
   第１項に記載の物品。 １１ 支持部材が融着ベルトである、特許請求の
   範囲第１項に記載の物品。