JPH01310379A - 融着部材 - Google Patents

融着部材

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JPH01310379A
JPH01310379A JP5094489A JP5094489A JPH01310379A JP H01310379 A JPH01310379 A JP H01310379A JP 5094489 A JP5094489 A JP 5094489A JP 5094489 A JP5094489 A JP 5094489A JP H01310379 A JPH01310379 A JP H01310379A
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アーノルド ダブリュ.ヘンリィ
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リン ロレンツオ
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チェ チャング チョウ
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ロバート エム.ファーガソン
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    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • G03G15/2057Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
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    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は静電複写装置においてトナー像の融着に使用す
るための融着部材に関する。特に、本発明は官能基を有
する高分子剥離剤と共に使用するのに適した長寿命の融
着部材にlitする。
発明の背景 代表的な静電複写装置においては、複写されるべきオリ
ジナルの光像が感光部材上に静電潜像の形態で記録され
、次いで、その潜像はトナーと呼ばれている検電性の熱
可塑性樹脂粒子の適用によって可視化される。可視トナ
ー像はゆるい粉末の形態であるので容易に乱されたり壊
されたりすることがある。通常、トナー像は感光部材自
体でもよいし又は普通紙のような他の支持シートでもよ
い支持体上に定着またはa着される。
支持体上にトナー像を定着ざぜるために熱エネルギーを
使用することは周知である1、熱によって検電性トナー
を支持体表面上に永久に融着させるためには、トナー材
料の一度をドブ−材料の成分が凝集し粘着になる一度ま
で上昇さゼる必要がある。この加熱はトナーを支持体の
繊維または孔の中に成る程度流れ込ませる。その後、ト
ナー材料が冷却すると、トナー材料の固化によってトナ
ー材料が支持体にしつかり結合する。
一般的には、熱可塑性樹脂粒子はトナーに使用されてい
る4体的樹脂の軟化温度範囲に依存して約り0℃〜約1
60℃またはそれ以上の温度に加熱されることによって
基体へ融着される。しかしながら、基体の温度を実質的
に約200℃より高い温度に1胃させることは望ましく
ない。何故ならば、そのような高温では基体が変色する
傾向があるからである。特に、基体が紙である場合には
そうである。
検電性トナー像の熱融着法が幾種類が従来開示されてい
る。これ等り法は、加圧接触下に維持されたロール対;
ロールと加圧接触されたベルト部材;および類似の手段
などのような様々な手段によって熱と圧力を実質的に同
時に適用することを伴う。熱は一方または両方のロール
、プレート部材、またはベルト部材を加熱することによ
って適用される。トナー粒子の融着は熱と圧力と接触時
間とが適切に組み合わされたときに起こる。これ等パラ
メーターをトナー粒子の融着をもたらすようにバランス
させることは周知であり、それ等は具体的複写機または
プロゼス条件に適するように調節できる。
支持体上へのトナー像の熱融着を生じさせるために熱が
適用されるところの8!着装置の操作中に、ロール対ま
たはプレートもしくはベルト部材の間に形成されたニッ
プにト±−と支持体の両りが通される。ニップ中で同時
に行われる熱伝達と加圧が支持体上へのトナー像のg/
liを生じさUoる。融着プロセスでは正常な操作中に
支持体から融着部材へのトナー粒子のオフセットが起こ
らないということが重要である。融着部材上にオフセッ
トされたトナー粒子は後で複写機のその他の部分に又は
後続の複写サイクルの支持体上に転写されるので、カブ
リを増大させたり又はそこに複写されているものを妨害
したりする。1゛ホツトオフセツト」と称されるものは
融着操作中にトナー粒子が液状化し溶融トナーが分裂し
てその一部が融着部材上にとどまるような温度にまでト
ナーの温度が上昇したときに起こる。ホットオフセット
温度またはホットオフセット温度の低下は融着ロールの
剥離性の尺度であり、従って、必要な剥離性をもたらす
ために低い表面エネルギーを有する融着用表面を提供す
ることが望ましい。v&着ロールの良好な剥離性を確保
および維持するために、融着部材に剥離剤を適用して融
着操作中の融着ロールからトナーが完全に剥離されるこ
とを確実にすることが慣用されるようになった。代表的
には、これ等剥離剤はNglとして、例えばシリコーン
油が薄膜どしで、適用されてトナーオフセットを防止す
る。
先行挟止 融着部材、剥離剤、および融着装買における最近の開発
はLentZ等の米国特許用4,264,181号、t
entzの米国特許用4,257.699号、および5
eanorの米国特許用4.272.179号に記載さ
れている。これ等特許は本願の譲受人に譲渡されている
。これ等特許には、官能塁を有する高分子剥離剤が融着
部材の表面に適用されるようなF11着部材およびそれ
を用いた熱可塑性樹脂トナー像のF11着方法が記載さ
れている。融着部材は基礎部材と、その上に設けられた
、金属含有充填剤が入っており求核付加硬化剤によって
硬化されたものであるエラストマー製表面とからなる1
゜かかるE4/1着部材の例はアルミニウム製J、!I
i!i!部材と、その上に設けられた、酸化鉛充填剤が
分子flされており、剥離剤としてメルカプト官能性ポ
リオルガノシロキリン油を利用する、ピスノエノール硬
化剤によって硬化されたポリ(フッ化ビニリデン−へ4
−サフルオロブロビレン)jt−重合体の層とからなる
ものである。それ等融着方法においては、高分子剥離剤
は熱可塑性樹脂トナーを剥離せしめるための、かつ熱可
塑性樹脂ドブ−が1ラストマー−材料自体と接触するの
を防止せしめるための熱的に安定なフィルムを形成する
ように、融着部材表面のエラストマーまたは樹脂状物質
の中に分散されている金属含有充填剤と相互作用すると
ころの官能基(化学的に反応性の官能早としても表され
る)を有している。融着部材表面上で1ラストマーまた
は樹脂の中に分散されている金属酸化物、金属塩、金属
合金、またはその他の適する金属化合物充填剤は高分子
剥離剤の官能基と相互作用する。好ましくは、金属含有
充填剤は官能基を有づる高分子剥離剤を分解させたり又
はそれに悪影響を与えたりしないものである。金属含有
充填剤と官能基含有高分子剥離剤との間のこの反応によ
って、高速静電複写機でも優れた剥離および高品質コピ
ーの作成が得られる。
そこに包含されるメカニズムは完全には理解されてはい
ないが、金属酸化物、金属塩、金属合金、またはその他
の金属化合物が分散されているエラストマー製表面を有
する融着部材のその表面に、官能基を有する特定の高分
子剥離剤が適用されたときには、液体または流体の形態
の官能基含有高分子剥離剤は剥離のための優れた表面を
融着部材の表面上にそこにとどまる優れた性向をもたせ
て提供するように、エラストマー中の充填剤の金属と官
能基を有する高分子流体との間に相n作用(化学反応、
配位錯体、水糸結合、またはその他のメカニズム)が生
じる。メカニズムに関係なく、エラストマーの組成と6
官能球を右する高分子剥離剤の組成とも異なったフィル
ムがエラストマー表面上に形成されるようである。しか
しながら、このフィルムはトナーに対してよりも金属化
合物含有エラストマーに対してより大きな親和性を有す
るので、エラストマー表面上に優れた剥離性被覆が付与
される。この剥離性被覆の凝集力は加熱されたトナーと
それが適用される基体との間の接着力およびトナーの凝
集力よりも小さい。高分子剥離剤の官能ヰと金属含有1
ラストマーの金属との間の相互作用は金属含有充填剤中
の金属の臨界的な即ち高い表面エネルギーを総合的に減
少に導く。
好ましいエラストマーはフルオロエラストマーであり、
そして最も好ましいフルオロエラストマーはコモノマー
としてヘキサノルオロブロビレンおよびテトラフルオロ
エチレンを含有するフッ化ビニリデン系フルオロエラス
トマーである。巌も好ましい21I類のフルオロエラス
トマーは(1)ピトン(Viton ) Aとして商業
上知られているフッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体のクラス、および(2)ビトンBとして
商業上知られているフッ化ビニリデン/ヘキサフルオロ
プロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体のク
ラスである。ビトンAおよびビトンBおよびその他のビ
トン名称はE、r、デコボン・ドヌムール社の商標であ
る。その他の商業的に入手できる材料は3 M JJ製
のフルオレル([1uoral ) 、ビトンGH,ピ
トンE60G、およびピトンE430などである。好ま
しい硬化用系は共重合体の堪り付脱フッ化水素の後の加
熱によって形成される共有結合的交叉結合の網状重合体
を生じさゼるためのビスフェノール交叉結合剤を有する
求核系である。求核硬化系は有機ホスijiニウム塩促
進剤も包含する。求核系によって硬化されることができ
る市販のいくつかのフルオ[1エラスト?−重合体はビ
トンE60C1ビトンB910、ビトンE430、ビト
ンA、ビトンBである。米国特許第4゜264.181
号および第4,272.179号の実施例4はどちらも
ピトンB1すなわち、ポリ(フッ化ビニリデン−へキサ
フルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン)のエラ
ストマーの具体例であり、それは銅粒子を有しており、
メルカプト官能性ポリオルガノシロキサン油と共に使用
されたときに熱可塑性樹脂トナーの優れた剥離を示す。
米国特許第4.257.699号の実施例3はビスフェ
ノール硬化系による同様の結果を有している。米国特許
第4.264.181号および第4.272,179号
の実MiM7および米国特許第4.257.699号の
実施例6では、ビトンGH,すなわら、共重合された硬
化部位上ツマ−を有するポリ(フッ化ビニリデン−へキ
サフルオロプロピレン−テトラフルオロ1チレン)三元
共重合体であって微量の金属含有充填剤を含有している
らのを脂肪族過酸化物硬化剤によって硬化したが、それ
は満足な融着結果を達成しなかった。米国特許用4.2
72,179号の実施例12および米国特許用4,25
7.699号の実施例13は通常の脂肪族過酸化物硬化
剤によって硬化され酸化鉛をかなりのL含有している類
似の融着ロールを示している。
検電性の熱可塑性樹脂トナーに対しで侵れた剥flIJ
t11を有する熱安定性で更新性の自己クリーニング性
の層を形成するようにF!1着部材と相η作用する官能
基を有するへ分子剥頗剤を使用することはImperi
al等の米国特許用4,029,827号、5trel
la等の米国特許用4.101,686号、および5t
rella等の米国特許用4.185.140号に記載
されている。これ等特許は本願の譲受人に譲渡されてい
る。特に、米国特許用4.029.827号はメルカプ
ト官能基を有するポリオルガノシロキサンを剥離剤とし
て使用することに関する。米国特許用4.101,68
6号および第4,185,140号は剥離液としての、
カルボキシ、とドロキシ、エボrシ、アミノ、イソシア
ネート、チオエーテル、およびメルカプト基のような官
能基を有する高分子剥離剤に関する。これ等融着装置の
いくつかはかなり商業的に応用されている。例えば、酸
化鉛を充填されたビトンE45(フッ化ビニリデン77
モル%とへキサフルオロプロピ1223モル%の共重合
体)から成る融着ロールはメルカプト官能性ポリオルガ
ノシロキリン剥離剤を使用する融着装置に成功裡に使用
されている。
これ等材料が幾種類かの製品に成功裡に使用されてはい
るが、それ等は特定の用途にはやはり困fit’lを示
す。例えば、上2のビトンE45と酸化鉛から成すメル
カプト官能付ポリオルガノシロキサンと共に使用される
融着ロールでは、剥離剤は通常、8−1/2 ” Xi
 1”のコピー当り約8μlの石で適用される。場合に
よっては、これではコピーシート上に乗る油罎が過剰に
なり、その場合には、債でシートにタイプすることが難
しくなる。個々の文字がコピーシートに付着しないから
である。また、一般的には、単にコピーコストを全体的
に軽減する手段として、コピーシート上に乗る剥離剤の
通を減少させることが望ましい。
さらに、融着ロール中の酸化鉛充填剤は実際に官能性剥
離剤に対する固定部佼として機能して官能性剥離剤と共
に界面層を形成するけれども、酸化鉛は強塩基でもある
のでエラストマーに対する硬化剤としても作用する。時
間的経過と共に、酸化鉛はビトンと反応して交叉結合密
度を増大させ、その結果、より硬い融着ロールになり、
それは光沢の高い像を生じざぜる。また、求核硬化はフ
ルオロエラストマーと共に使用されてぎたが、フルオロ
エラストマーの成るものは通常、過酸化物によって硬化
される。しかしながら、かかる硬化系はma部材がエラ
ストマーの溶剤溶液を基体上に吹き付1ノで被覆を形成
することによって製造されるような1合には使用するこ
とが通常に難しい。
この困難性は無M素雰囲気を5A得することにある。。
無PIJ索゛雰囲気が得られない場合には、過酸化物が
フルオロエラストマーと反応1yるよりも浸入してM索
が過酸化物と反応するので、適切な硬化を生しない。困
難性はまた、交叉結合を抑制り−る連鎖移動反応を避け
るために溶剤を完全に除去することにある。従って、融
着部材がエラストマーの溶剤溶液の吹き付けによって製
造される場合には、求核硬化系を使用することが好まし
い。しかしながら、通常、かかる求核硬化系は分子のフ
ッ化ビニリデン部分を脱フッ化水素して後続の交叉結合
のための反応性部位になる二重結合を生成させるように
作用する無Rj:A11tを比較的多量に使用している
。その結果、過剰の塩基は初期の脱フッ化水素の後で6
フルオロ1ラストマーと反応し続け、追加の二重結合を
発生させることによってフルオロエラストマーを崩壊さ
せ、その二重結合は酸化することによって表面エネルギ
ーを増大させ剥離特性を低下させる。
さらに、多くのトナー組成物はドブ−樹脂粒子に所望の
電荷を効率的に帯びざけるために帯電向上用添加剤を歩
出含有している。特に有効な帯電向上用添加剤は1lo
rfend等の米国特許用4,560.635号に記載
されているようなジステアリルジメチルアンモニウムメ
ヂルスルフ1−ト(DDAMS)である。かかる帯電向
上用添加剤を含有するトナーが上記のようなフルオロエ
ラストマーを用いた[装置で使用される場合には、帯電
向上用添加剤の塩基的性質がフルオロエラストマー中に
二重結合を生じさせ、その二手結合が融着部材を硬質化
させることがあり、また後からの酸化が[部材の表面エ
ネルギーを増大させ融着表面の不規則な磨滅を生じさせ
ることが本発明?S等によって解明された。
発明の概要 本発明者等は上記欠陥を克服するか又は少なくとも小さ
くする、フルオロエラストマーと金属酸化物と硬化剤の
系との間の独特の組み合わせを解明した。より詳しくは
、本発明者等は、フッ化ビニリデンが40モル%未満の
間で存在するポリ(フッ化ビニリデン−へキリフルオロ
プロピレン−テトラフルオロエチレン)からなる融谷用
表面であって、そこには、このエラストマーとは実質的
に非反応性である金II化物が官能基含有高分子剥離剤
と相n作用して融着用表面と基体との間に界面パリi?
)mを付与するのに十分な串で存在しており、そしてこ
のエラストマーがその無水溶剤溶液から、その溶液に可
溶性の求核硬化剤によって、かつ、フッ化ビニリデンを
少なくとも部分的に脱フッ化水素するのに有効である無
機J!m)J4市品部未満(m合体100重用部当り)
の存在下で硬化されたことを特徴とする、前記融着用表
面を用いることによって効果的に長い寿命の融着部材が
提供されることを見出した。
発明の詳細 fJ11着器表電器して従来実際に使用されてきたフル
オロエラストーマーは一般にかなりの吊のフッ化ビニリ
デン単闇体を含有している。例えば、ビトンE45はフ
ッ化ごニリデン77モル%とへキサフルオロプロピレン
23モル%を含有しており、三元共重合体ビトン850
はフッ化ビニリデン61%と、ヘキサフルAロブ[1ピ
レン17%と、テトラフルオロエチレン22%を含有し
ている。かかるかなりの楢のフッ化ビニリデンの存在は
脱フッ化水素および二重結合の1成のための部位を豊富
に提供する。適切な交叉結合のためには成る程度の脱フ
ッ化水素が必要であるが、フッ化ビニリデンの存在は官
f@基を含有する高分子剥離剤と共に界面層を形成づる
ために使用されている金属酸化物や、求核硬化系の中に
使用されている1g1や、トナー中に存在してもよい塩
基性添加剤などのようなその他の強塩基性物質による侵
からの攻撃のための追加部位を提供する。かかる攻撃は
エラストマーの脱フッ化水素および二!??結合の生成
を生じさせ、二重結合は縮合して追加の交叉結合を形成
してエラストマー表面のll1l!質化を導き、また金
属酸化物充填剤によって触媒された残留二重結合の後続
酸化で表面エネルギーを増大させる。これ等はいずれも
望ましくない。塩基性物質による後からの脱フッ化水素
を回避するには、エラストマーを可能な限り完全にフッ
素化しておくことが望ましい。他方、単り体が完全にフ
ッ素化された場合には、必要な交叉結合を生成すること
が非常に困難になる。従って、フッ素化度と交叉結合能
力との間のバランスをとらなければならない。
金a合有充填剤による脱フッ化水素の機会をさらに減少
させるために、本発明者等は1ラストマーとは実質的に
非反応性であるが界面バリヤ層を供給するように高分子
剥離剤とは十分に相q作用する充填剤を選択した。本発
明者等はエラストマーの溶剤溶液からの吹き付けによっ
てE!1着部材を製造することを推奨するので、本発明
者等は重合体の遊離基硬化に関連する課題(例えば、ラ
ジカルが溶剤に連鎖移動して潤耗されて交叉結合密度の
低トを生じる又は場合によっては可溶性Φ合体を生じる
ことさえあるようなことがないように、溶剤を無くすこ
と)を回避するために求核硬化系を使用した。しかも、
本発明者等は他の成る種の求核硬化系とは対照的に、エ
ラストマーの溶剤溶液中に可溶性である硬化剤を使用し
た。溶剤溶液に可溶性であることによって、交叉結合剤
t、L活性化された交叉結合性部位に極く近接すること
が確実になる。通常、求核硬化は重合体100重石部当
り8〜10重聞部の塩基の存在下で行われる。
しかしながら、過剰14373と硬化エラストマーとの
間の脱フッ化水木および二重結合(後で酸化して表面エ
ネルギーを増大させ剥離特性を低下させる)の生成を通
しての継続反応を最小にするために、木発明者等は無機
塩基のωを重合体100101部当り4巾は部に制限し
た。
従って、本発明者等は可能な限り完全にノツ木化されて
いることと融着部材に適するように十分に交叉結合可能
であることとの間で良好にバランスされているフッ化ビ
ニリデン含「Bを有しており、かつ、官能性剥離剤とは
相n作用牲であって固定部位をf4与するがエラストマ
ーとは非反応性である充填剤を含有している融着部材を
ここに提供する。さらに、このエラストマーはl)OA
MSなどの塩基性物質による攻撃に対してより抵抗性で
あり、そしてこのエラストマーは硬化剤が1ラストマー
の溶剤溶液に可溶性であるので硬化剤が活性化された交
叉結合性部位に近接できる求核硬化系から吹き付けによ
って製造されることができる6□その上、無機MA基の
iは交叉結合のための活性部位を生成するように、しか
し表面エネルギーを十分に実質的に増加させる程多mに
存在しtiいように制御されている。
このバランスは、 フッ化ビニリデンが40tル%木満の量で存在づるポリ
(フッ化ビニリデン−へキサフルオロブ[]]ピレンー
テトラフルオロエチレンからなる融着用表面であって、
そこには、このエラストマーとは実質的に非反応性であ
る金属酸化物が官能V含有n分子剥離剤と相n作用して
識者用表面と基体との間に界面バリヤ層を付与するのに
十分な品で存在しており、そしてこのエラストマーがそ
の溶剤溶液から、その溶液に可溶性の求核性付加硬化剤
によって、かつ、フッ化ビニリデンを少なくと6部分的
に順フッ化水素するのに自効である無機塩基4小開部未
yS(重合体100重削小出り)の存在下で硬化された
。ことを特徴とする、前記f!1肴用衣用表面ってもた
らされる。
第1図に示されている融着装置と関連させて本発明の代
表的な融着部材を記載する。第1図において、数字1を
引用されている融着ロールは金属酸化物充填剤(図示さ
れていない)が分散されている1ラストン−製表面2を
適当な基礎部材4の上に有して成り、基礎部材はアルミ
ニウム、陽極酸化アルミニウム、鋼、ニッケル、銅など
のような適切な金属から製造された中空部シリンダーま
たはコアであり、その中空部にシリンダーと同一の広が
りをちって配置された適切な加熱集子6を有している。
バックアップロールまた1ま加圧ロール8 Get F
11着ロール1と共働してニップまたは接触弧10を形
成し、そのニップ間をコピー用紙またはその他の基体1
2がその上のトナー像がg&Wロール1のエラストマー
製表面2と接触するように通過する。第1図に示されて
いるように、バックアップロール8は硬質スチール製コ
ア16の上にエラストマー製表面またはJi118を有
している。
溜め20には、エラストマー製表面2の中に分散されて
いる金属酸化物充填剤と相U作用6■能な化学反応性官
能基を有する高分子剥離剤22が収容されている。官能
基を有する高分子剥離剤22は室温では固体であっても
よいし又は液体であってもよいが、操作温度では液体で
ある1、好ましい態様においては、溜め2oの中の高分
子剥離剤22の化学反応性基はメルカプト、カルボヤシ
、ヒドロ4シ、イソシアネート、1ボキシ、およびアミ
ノである。本発明に従って使用される最も好ましい官能
基含有高分子剥離剤はメルカプト官能性ポリオルガノシ
ロキサンである。1 第1図に丞されている態様においでは、高分子剥離剤2
2をエラストマー製表面2に適用するために、指爪され
たん向に回転するように装着された2個の剥離剤分配用
デリバリロール17および19が剥離剤22を溜め20
からエラストマー製表面へ運ぶために設けられている1
、第1図に示されているように、ロール17は溜め20
の中に部分的に漬かっており、そしてその表面]−で剥
離剤を溜めからデリバリロール19へと運ぶ。h1吊ブ
レード24を使用することによって、高分子剥離液の層
は剥離剤のサブミクロンの厚さから数ミクロンの厚さま
での範囲に制御された厚さでまずデリバリロール19に
次いでエラスト?−2に適用される。こうして計量器2
4によって約0.1〜2ミクロンまたはそれ以上の9さ
の剥離液をエラストマー2の表面へ適用できる。
第2図には、融着部材表面の4層を示すために何倍にも
拡大された本発明のf4!if部材の部分の断面が図示
されている。第2図において、十に1ラストマーが適用
されている基礎部材またはその他の固体構造物は数字7
0を引用されている。■ラストマー64は金属酸化物充
填剤66を含有するエラストマー64を基礎部材70に
め接吹き付けることによる等の適当な方法によって基礎
部材70の上に適用される。第2図に示されている金属
酸化物充填剤粒子66は不規則な形状な右する如く図示
されているが、粉末、フレーク、板、球、繊維、帽状粒
子などのあらゆる形態の金属酸化物がエラストマー64
の中に使用できる。官能基を右する高分子剥離剤のフィ
ルムはエラストマー64の表面上に図示されており、数
字60を引用されている。
金属含有充填剤が分散されている1ラストマーのVさは
本発明の実施においては臨界的ではない。
一般に、融着部材が内部手段によって加熱される場合に
は、金属酸化物充填剤を含有1JるエラストマーのJプ
さは融着部材の内側から金属酸化物充填剤を有するエラ
ストマーからなる一番外側の層まで放射する熱に対して
最小の熱P3壁を構成するようなものである。推奨され
る厚さは一般に0.5ミル(0,OO’+271)より
大ぎいが、1ミル(0,0025cII)〜約200ミ
ル(0,5c11)であってもよく、最も好ましい範囲
は約4ミル(0,01cII)〜約100ミル(0,2
5or)である。好ましい厚さは融着部材の構成および
融着部材と共に使用される具体的なバックアップ部材ま
たは加圧部材(−い又は順応性の)に依存する。
第3図および第4図は基礎部材70と1ラストマー64
との間に中間層68が配置されているような別の態様の
g11着8IS材の部分断面図である。第3図に示され
ているように、中間層は充填剤を充填されていなくても
よいし、また、第4図に示されているように、中間エラ
ス1〜?−IF368は金属酸化物充填剤72を充填さ
れていてもよい。中間層は適当な方法によって基礎部材
70の上に配置されることができる。中間層はバックア
ップロールまたは加圧ロールと組み合わゼて使用すると
きの強度および順応性または圧縮性を向上させるために
[意に使用できる。
剥離剤は適当な手段によって適用できる。溜めとデリバ
リロールの配置が図示されているが、゛e能阜を右する
高分子剥離剤はジェットまたはその他のオリフィスから
吹ぎ付けることによって:布、スポンジ、またはその伯
の適当な材料からなる平坦な、輪郭に合った、またはそ
の他の形状のパッドからパッディングすることによって
;ベルトによって;剥離剤からなる固体のバーまたはブ
レードでa者部材を拭うことによって:またはその池の
適切なアプリケーター手段または装置によって適用でき
る。金属酸化物充填剤が分散されているエラストマー製
表面を有するアプリケーターロールまたはアプリケータ
ーベルトも官能基含有高分子剥離剤の適用のために使用
できる。
本発明に従って使用することができる丁ラストマーは熱
可塑性樹脂粉末を球体に融4または定着させるために必
要な温度に依存して一般に約り0℃〜約200℃または
それ以上の?3潟に耐えることができる熱安定化された
エクス1−マー樹脂材料でなければならない。本発明に
使用されるエラストマーは溶融されたプラスデック樹脂
粉末1なわちトナーのMW部材からの剥離を促進するた
めに使用されている特殊な官能基含有高分子剥離剤によ
る劣化または攻撃に抵抗しなければならない。
好ましいエラストマーはフッ化ビニリデンが40モル%
未満の♀で存在するポリ(フッ化ビニリデン−へキサフ
ルオロプロピレン−テトラフルA−ロエチレン)である
。フッ化ごニリデンの含1を制限することによって、三
元共重合体または四元共重合体が比較的高いフッ素含串
を右すると、脱フッ化水素、二重N+合の生成(融着用
表面層の後からの表面硬質化および表面エネルギーの増
大につながる)に利用できる部位が少なくなる1、一般
に、市販の材料は過酸化物硬化性であるので、脂肪族過
酸化物の系による硬化性を向上させるために導入された
遊l111基攻撃に敏感な硬化部位甲吊体を有している
。代表的な単量体はプ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−プロモーテ
トラフルオロプロペン−1,4−ブロモ−1,1,3−
トリフルオ[」ブテン、および4−ブロモ−3,3,4
,4−1ドラフルオロプロペン−1である。比較的低量
のフッ化ビニリデンを有する市販のフルオ〔11ラスト
7−はE、1.デュポン・ドヌムール社製のビトンGF
などである。ビトンGFはフッ化ごニリデン35モル%
とへキサフルAロブロビレン34モル%とテトラフルオ
ロ1チレン29七ル%と硬化部位単吊体2モル%をhす
る。ピトンGFは一般に通常の脂肪族過酸化物硬化剤に
よって硬化される。しかしながら、本発明では、後で論
じられているように、ピトンGFは比較的低量の無機塩
基物質の存在下で、求核硬化系によって硬化される。
融4部材の表面上の1ラストマーの中に分散されている
金属酸化物は高分子剥離剤の官能基と相互作用して、熱
可塑f[樹脂トナーを剥離させ熱可塑性樹脂トナーとエ
ラストマー材自体との接触を防止させる熱安定性フィル
ムを形成することができるということが重要である。ま
た、金l11m化物はエラストマーと実質的に非反応性
であるということt3重要である。エラストマーと実質
的に非反応性であるということは、重合体中のフッ化ビ
ニリデンに実質的に脱フッ化水素を生じさせるような金
属酸化物と−Lエラストマーの間の有意な相0作用が存
在しないということを意味することを意図している。ま
た、時間の経過と共に金属酸化物は組成物を硬質化する
より5軟質化するので、望ましくない硬質化およびその
結果のコピー質の悪化すなわち光沢のある広域画像の出
現を回避できる。従って、金属酸化物の選択は従来の実
施による酸化鉛の使用とは全く対照的である。何故なら
ば、高分子剥離剤の官能基に対する固定部位としてII
能する酸化鉛は強い塩基でもあるので、フッ化ビニリデ
ンに対して脱フッ化水素を生じさせるように作用し、そ
のことは後の鹸化のための二重結合を発生させるからで
ある。本発明と智は酸化第二銅が弱い塩基であるので本
発明の実施には非常に有効であることを発見した。酸化
第二銅は時間の経過と共に1ラストマーを硬質化させる
よりも軟質化させるので、エラストマーを硬質化させて
劣ったコピー質をもたらす酸化鉛とは対照的に良好なコ
ピー質を維持させる。金属酸化物のmは官能性剥離剤と
共にエラストマー表面と熱可塑性樹脂トナーとの間に熱
安定性の界面フイ゛ルムを形成するのに十分な開が存在
する限り、どのような量で使用されてbよい。代表的に
は、金属酸化物が重合体100重闇部当り約5〜301
闇部の量で存在するが、約10〜20i’?!ω部の金
属酸化物をイjすることが好ましい。金属酸化物の粒子
サイズは重合体の硬化を妨げる稈小さくなく、かつ良好
な剥離性のためにエラストマー表面全体に分散される粒
子の数を不」分にするほど大きくないようにすべきであ
ると言うことが重曹である。1代表的には、粒子サイズ
は約4〜8μ、好ましくは6μである。
官能基を有する適切な高分子剥離剤はどれでも使用でき
る。代表的な高分子剥離剤は剥離剤としてのポリオルガ
ノシロキサン流体を記載している米国特許用4,101
.686号に開示されている。このポリオルガノシロキ
サン流体および官能基を有するその他の流体は融着部材
中の金属酸化物粒子と相n作用してFA着郡部材表面に
界面バリヤを形成すると共に、未反応のままの低表面エ
ネルギーの剥離液が最も外側の膚として残る。、官能8
工を有するその他の具体的な高分子剥離剤は米国特許用
4.046.795号、第4.029.827号、およ
び第4,011,362@に記載されている。官能基を
有する高分子剥離剤は室温では液体または固体であって
もよいが、操作4度では流体である。好ましい態様にお
いては、高分子剥離剤の化学反応性Mはメルカプト、カ
ルボキシ、ヒト[1キシ、イソシアネート、エポキシ、
およびアミンである。本発明に従って使用される最も好
ましい官能基含有高分子剥離剤は米国特許用4゜101
.686号および第4.’029.827号に記載され
ているメルカプト官能性ボリオルガノシロキナンである
本発明に従うエラストマー中にはその他の助剤および充
填剤もエラストマーの一体性や金I11酸化物と官能基
含有高分子剥離剤との間の相n作用に影警を与えず又は
エラストマーの適切な交叉結合を妨げない限り導入可能
である。エラストマーの配合物中に通常導入されるかか
る充填剤は着色剤、補強充填剤、交叉結合剤、処理助剤
、促進剤、および噛合開始剤などである。
ビスフェノール交叉結合剤とh機ボス小ニウム塩ビ進剤
を有する求核硬化系は米国特許第4,272.179M
に記載されている3、シかしながら、本発明によれば、
求核硬化系(交叉結合剤と促進剤)は重合体の溶剤溶液
の中に可溶性であり、重合体100噌吊部当り4小壜部
未満の無機塩基の存在下で使用される。通常、フッ化ビ
ニリデンとへキサフルオロプロピレンとテトラフルオロ
エチレンの三元共重合体および四元共重合体は過酸化物
によって硬化される。しかしながら、先に述べたように
、融4部材にとって好ましい製造法は重合体の溶剤溶液
を基体上に吹き付けることであるので、空気中での過酸
化物による硬化は困難である。過酸化物は重合体を硬化
するよりも空気中の酸素と優先的に反応するからである
。好ましい別の硬化剤はビスフェノール交叉結合剤と有
機ホスホニウム塩促進剤のような求核硬化系である。代
表的には、硬化プロセスは重合体1001[部当り8〜
10重串部の無v1塩基の存在下で行われる。
無nPAMは重合体中のフッ化ビニリデンを脱フッ化水
索して、交叉結合のための反応性部位として作用する二
重結合を発生させる。しかしながら、過度の1!基の存
在は長期にわたってエラストマーの崩壊をもたらし、そ
して過度のm基がフッ化ビニリデンの脱フツ化水^を生
じさt!続けて融着部材を硬質化させる二重結合を発生
させる場合には、後で酸化されたときに表面エネルギー
を増大させ剥離性能を劣化させる。従って、フッ化ビニ
リデンの反応性を制御するためには比較低レベルの塩基
で噛合体を硬化することが好ましい。ビスフェノールA
F約50型出%とポリ(フッ化ビニリデン−へキサフル
オロプロピレン)50r1%であるビトンキュラテイブ
NO,3Qや、トリフェニルベンジルホスホニウムクロ
リド約1/3とポリ(フッ化ビニリデンーヘキサフルオ
[]プロピレン)約273であるビトンキュラテイブN
o、20(どちらも、E、!、デュポン・ドヌムール社
から入手できる)のような代表的な硬化剤は低塩基レベ
ルでは硬化剤として機能しない。この正確な理由は明ら
かでないが、少なくともその一因はキュラブイブNo、
 2Qが重合体の溶剤溶液に可溶性でないのでフッ化ビ
ニリデンの脱フッ化水索によって遂行される交叉結合の
ための少数の反応性部位の多くに撞く近接することがで
きないという事実のためであると考えられる。キュラブ
イブNo、 20および30は低塩基レベルで右°効に
機能しないが、驚くべきことには、本発明者等は通常R
塩基レベルで使用されているやはりE、1.デクボン・
ドヌムール社から入手できる別のビトンt:ユラテイプ
すなわちキュラブイブNo、 50が通常の塩基レベル
の172未満の即ち重合体100重合部当り約4Φ聞部
未満の塩基の存在下でポリ(フッ化ビニリデン−へキサ
フルオロブ[1ピレン−テトラフルオロエチレン)を硬
化するのに使用できることを発見した。キュラブイブN
o、 50は低塩基レベルで重合体の溶剤溶液に可溶性
であるので交叉結合のための反応性部位で容易に利用可
能である。
ビトンキュラテイブNo、 50は単一の硬化性の系の
中に促進剤(第四ホスホニウム塩またはそれ等の混合物
)と交叉結合剤すなわちビスフェノールAFを組み入れ
る。
本発明の融着部材の表面は好ましくはロールであり、好
ましくは、金J4 M化物充填剤が分散されているエラ
ストマーの薄い被覆1層または複数層を被覆されるべ暑
表面に1回または複数回適用することによって製造され
たものである。被覆は充填剤を含有しているエラストマ
ーの溶液または均質懸濁液の吹き付けや澄酒などによっ
て最も便利に行われる。成形、押出、および巻付は法も
使用できる式台手段であるが、本発明者等は小合体と金
属酸化物との溶剤溶液を被覆されるべき表面に逐次吹き
付は適用することを推奨する。この]」的のために使用
される代表的な溶剤はメチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンなどである。被覆されるべき表面に逐次適
用が行われる場合には、一般に、フィルム中に含有され
ている溶剤を飛ばすのに十分な温度にフィルム被覆表面
を加熱することが必要である。例えば、融着ロールが金
属酸化物を含有するエラストマー層で被覆される場合に
は、金属醇化物が分散されている1ラストマーがロール
に薄い被覆で逐次適用され、そして各適用の間にロール
上の被覆フィルムの中の溶剤の蒸発が少なくとも25℃
から約90℃までまたはそれ以上の一度で行われてフィ
ルム中に含有されていた溶剤の大部分が飛ばされる。所
望の厚さの被覆が得られたときに、その被覆物は硬化さ
れ、それによってロール表面に結着する。
下記例は本発明に従って製造された融着ロールを2述し
、そして本発明の好ましい態様を説明するものである。
別に特定されていない限り、部およびパーセントは全て
申出による。なお、例6.7.8、および9は本発明に
従うものであり、例1〜5は本発明によって達成される
改善を例証するための比較例である。
例1 融着ロールはアルミニウムを被覆された円部状の銅製4
礎部材すなわち直径3インブX長さ1フインチのコアを
使用して製造される3、このコアを脱脂し、グリッドブ
ラスト処理し、脱脂し、そしてエボヤシ接着剤Th1x
on300 / 301で被覆した。1hixonはデ
イトン・ケミカル・プロダクツ・ラボラトリーズの商標
である1、この」アに、50150w/wのメチル、L
ブールク゛]・ン/メヂルイソブチルケトンの中の1o
oant部のとトンF60G、30部のカーボンブラッ
ク、15部の酸化マグネシウムの溶剤溶液/分散液を吹
き付けることによって中間層を形成した。ピトンE60
Cはフッ化ビニリデン77モル%とへキサ゛ノルオロブ
ロビレン23モル%の共重合体プラス−1分なキユラテ
イブ20および30である。コアに被覆されたエラスト
マーをホットエアオーブンで77℃で1時間次いで17
7℃で1時間硬化した後、表面をサンド処理して公称厚
さ5ミルにした。それから、この多)′1′PlITl
された銅製ロール上に、メチルエチルケトンとメチルイ
ソブチルケトンの混合液中に1004ffi部のビトン
E45(フッ化ビニリデン77モル%とへキサフルオロ
プロピレン23モル%の共重合体)、15部の酸化鉛、
1.4部のキュラテイブNo、 20、および268部
のヤユラテイブNo、3Qを自負°する溶剤溶液/分散
液を3〜5ミルの厚さに吹き付けて融着用表面層を形成
した。このフルオロエラストマーをオーブンで75℃で
1時間、次いで175℃で1時間、次いで230℃で1
6時間硬化した後、冷却し、そしてサンド処理した。こ
の融着ロールをピロツクス9500複写機に使用し、メ
ルカプト官能性ポリオルガノシ[1キサン剥離剤を8−
1/2X11インチのコピー当り8μlの平均量で適用
する融着装置で試験した。トナーはDDAMSを含有し
ていなかった。コピーシート上のトナー像を融着するの
にioo、oooを越すロールが使用され、物理的IQ
(lや、ロール離れ不良や、光沢コピーを生成するロー
ルのtill’質化なと様々な理由による欠陥を伴って
約白万コピーの平均寿命を体現した。
牲l メルカプト官能性剥離液を8−1/2X11インチのコ
ピー当り約3〜4μlのωすなわら例1の闇の約1/2
の品で適用した以外は例1の手順を繰り返した。数本の
ロールを試験したが、どの場合も200.000番目の
コピー以前に■」−ル離れ不良を体験した。ロール離れ
不良は反射濃度163〜1.4の+7]1/2インヂの
ベタ像が先端に位置するコピー100枚をロールから連
続して剥がす能力がなくなることによって決定される。
例3へ・4 F11着ロール中の酸化鉛を酸化第二銅それぞれ15重
要部(例3)および45重要部(例4)で置き換えた2
本のロールに対して例2の手順を繰り返した。さらに、
溶剤溶液/分散液にする前にピトンに水酸化カルシウム
1部と酸化マグネシウム2部を添加した。両ロールに対
して例2に規定されているロール離れ不良について試験
したところ、両ロールとも約500.000コピーでロ
ール離れ不良を体験した。
外1 1小m%のDDAMSを含有しているトナーを使用して
例3の手順を繰り返した。試験は反転現像になるように
改造したビロツクス9500で行い、反射濃度1.0の
バンド領域で用紙の90%を覆う1インチ像バンドを有
するコピー250゜000枚を連続複写した。試醗聞始
時にフエデラル・サーフアナライザー1200で測定し
たときの初期表面荒さは20部インチであった。250
゜000コピー後の表面荒さは100μインチであった
。この表面荒さの顕iな増加はエラストマーがD[)A
MSと反応して表面層が表面から不規則に浸食された結
果不規則な融着性能およびコピー質欠陥寸なわら光沢や
斑点を生じることを意味している。
匠l ピトンE45をビトンGF(フッ化ビニリデン35[ル
%と、ヘキサフルオロブ[1ピレン34モル%と、テト
ラフルオロエヂレン29モル%と、共重合された硬化部
位単i体2tル%との共小合体)で置き換えて例3の手
順を繰り返した。キュラテイブ20および30を5噴量
部のごトンキュラテイブ50で置き換え、そして1合体
(100重;一部当り2ff11部の酸化マグネシウム
(イリノイ州シカゴ在のC,P、ホールから入手できる
?グライドD)および1少量部の水酸化カルシウムを使
用した。溶剤溶液/分散液を多層被覆銅IAa−ルの上
に約3〜5ミルの厚さに吹き付け、そしてこの被覆され
た融着部Iを空気中で95℃で2時間、次いで150℃
で2時間、175℃で2時間、205℃で2時間、さら
に230℃で16時間、多段階加熱することによって硬
化した。1/I’化された融着ロールをピロツクス95
00でトナー像をEI&ηすることによって試験した。
これ’82本のロールに対する例2に規定されているロ
ール離れ不良は少なくとも百方コピーが満足に融着され
剥離されるまで体馴されなかった。
例7 1重ω%のDDAMSを含有しているトナー使用してM
6の手順を繰り返した。例5に記載されているように改
造されたピロツクス9500で、例5に記載されている
のと同じ試験を250.000コピーで行った。表面荒
さは初期の20部インチから250,000コピー後の
40部インチに変、化したが、コピー質の欠陥は認めら
れなかった。
例8 0.5%のODAMSを含有でるトナーを使用してP/
46の手順を繰り返した。ゼロックス9500マシンに
似た融着装置を有する?シン格造で5本のロールを試験
した。ロール欠陥は一般に中間層(7)11111i1
ニヨルモ17)t’iThす、400.000−8oo
、oooコピー後にもロール離れ不良は生じなかった。
コピー質の悪化もなかった1゜例9 脱脂し、グリッド1ラスト処1!シ、ll52詣し、そ
してTh1xon 300/ 301を被覆した円筒状
アルミニウムコアの上に、メチルイソブチルケトン中の
1001!gのピトンGF、30部のカーボンブラック
(コネチカット州ノーウオ〜り在のR0丁。
パンダービルト社から入手できるThermax  N
 880)、15部の酸化マグネシウム(C,P、ホー
ルから入手できるマグライトY)、および5部のデコボ
ンキコラテイブNo、 50の溶剤溶液/分散液を吹き
付けることによって中間層を形成して、例8の手順を繰
り返した。その中間層を空気中で38℃で2時間、次い
で77℃で4時間、さらに177℃で2時間加熱するこ
とによって多段階硬化させた後、サンド処理して最終的
に約5ミルの厚さにした。その後、例6に従って融着用
表面層を適用した。2゛木のロールを例8のンシン構造
で走行させたところ、2本のロールとも中間層の離層ま
たはロール離れ工員なしで0万」ビーの寿命に達した。
このように発明によれば新規な改りされた融着部材およ
び融着装置が提供された。特に、官能ti油の減少され
たレベルで非常に長い寿命を有しDDAMSによる攻撃
にも耐える融着部材を用いたmi装置が提供された。こ
れはポリ(フッ化ビニリデン−へキサフルオロプロピレ
ン−テトラフルオロエチレン)のフッ化ビニリfン含吊
を、重合体ができる限り完全にフッ素化されているがな
お十分に交叉結合されることができるようにバランスを
とるように制御される。さらに、エラストマーと実質的
に非反応性である金属酸化物を選択し、そしてそれを官
能基含有高分子剥離剤と相り作用して融6表面と基体と
の間に界面バリヤ層を付与するのに十分な聞で存在させ
ることによって、後からの硬質化および表面エネルギー
の増加および剥離性の減少が回避される。さらに、驚く
べきことには、ポリ(フッ化ビニリデン−へキザフルオ
ロプロピレンーデトラフルオロエヂレン)を、比較的低
い塩基レベルで、重合体の溶剤溶液に可溶性の求核硬化
系によって硬化することによって、その与えられた無機
塩基の量は交叉結合のための活性部位を生成するのには
寸分であるが、融着部材の硬質化を生じさせたり後から
の酸化によって表面エネルギーを増大ざU剥1ItI竹
の劣化を起こさせたりするような追加の活性部位を発生
させる後からのフッ化ビニリデンの脱フッ化水木を生じ
させるには不十分なものになる。
本願明りn;’!l中に引用された全ての特許は全体的
に本願明am中に参考のために組み入れられる。
以上、本発明を具体的な好ましい態様をもって記載した
が、様々な変更または変形が可能であろう。例えば、本
発明は!a着[]−ルをもって説明したが、ロールと加
圧接触される平坦な又は湾曲したプレート部材のような
その他の#11s部材にも同様に応用できることが理解
されよう。当業者にとって容易なかかる変更または変形
は全て本願発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の融着【]−ルを使用することができる
FA着装置の断面図である。 第2図は本発明の融着部材の一態様の部分断面図である
。 第3図は本発明の融着部材の別の態様の部分断面図であ
る。 第4図は本発明のFa着部材のさらに別の態様の部分断
面図である。 1・・・融@ロール、 2・・・エラストマー製表面、
4・・・基Ta部材、 8・・・バックアップ(または加圧)ロール、12・・
・コピー用紙またはその他のLL体、14・・・トフー
像、 17.19・・・デリバリロール、 20・・・溜め、   22・・・高分子剥離剤、24
・・・計量ブレード、 6o・・・官能基含有高分子剥離剤のフィルム、64・
・・エラストマー、 66.72・・・金mpH化物充填剤粒子、68・・・
中間(エラストマー)層、 70・・・基礎部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 官能基を有する高分子剥離剤が融着部材の表面に適用さ
    れる方式の融着装置において熱可塑性樹脂トナー像を基
    体に融着させるために使用される融着部材であつて基礎
    部材とエラストマー製融着用表面とを含み、エラストマ
    ー製融着用表面はフッ化ビニリデンが40モル%未満の
    量で存在するポリ(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)からなり、そこ
    には、前記エラストマーとは実質的に非反応性である金
    属酸化物が官能基含有高分子剥離剤と相互作用して前記
    融着用表面と前記トナーとの間に界面バリヤ層を付与す
    るのに十分な量で存在しており、そして前記エラストマ
    ーはその溶剤溶液から、その溶液に可溶性の求核硬化剤
    によつて、かつ、フッ化ビニリデンを少なくとも部分的
    に脱フッ化水素するのに有効である無機塩基が重合体1
    00重量部当り4重量部未満存在する下で硬化されたこ
    とを特徴とする、前記融着部材。
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