JPH0540427A - 熱ロール融着器用コーテイング - Google Patents

熱ロール融着器用コーテイング

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JPH0540427A JP7422291A JP7422291A JPH0540427A JP H0540427 A JPH0540427 A JP H0540427A JP 7422291 A JP7422291 A JP 7422291A JP 7422291 A JP7422291 A JP 7422291A JP H0540427 A JPH0540427 A JP H0540427A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】電子写真印刷と複写において、トナーを紙に固
定するために使用される熱ロール融着に使用するロール
に関し、ロール上のコーティングが熱安定性且耐磨耗性
にすぐれたものを提供する。 【構成】ジメチルシロキサンとジフェニルシロキサンと
の架橋エラストマー性ランダム共重合体及び３つの添加
物、（１）４０〜５５重量％の小さい酸化亜鉛粒子、
（２）５〜１０重量％の小さいグラファイト粒子及び
（３）１〜５重量％の二酸化セリウム粒子からなるコー
ティングを持つ熱融着用ロール。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は熱融着に使用するロールに関す
る。特にそのようなロール上のコーティングを熱安定且
つ耐磨耗性にするための組成に関する。
【０００２】米国特許第４,７１９,１３０号はシリコン
がフェニル基を含まない本発明のそれと最も明らかに異
なるシリコンゴムの外層を持つトナー固定ロールを論じ
ている。この特許は熱安定剤の使用を教示しており、コ
ラム３、４〜１０行に１０の実施例を表示している。こ
の表に含まれるのは「セリウムオキシド（cerium oxid
e）」である。熱安定剤は前記特許の目的のため金属酸
化物の１〜３０重量％で有用と述べている。実施例２、
コラム５、５５行には、０.０２４重量％と算出される
量の「セリウムオキシド」を含む組成が示されている。
この特許は他の点では「セリウムオキシド」に関して述
べておらず、又本発明に必要な二酸化セリウム（ceric
dioxide）については全く言及していない。
【０００３】米国特許第４,８０７,３４１号はジメチル
シロキサンと５〜１５mol％のジフェニルシロキサンの
反復するユニットを持つ共重合体のコーティングを持つ
融着ロールを論じている。この特許はポリマーを強化す
る充填剤としてアルミナと酸化第二鉄の混合物の使用を
開示している。
【０００４】米国特許第４,７０２,９６４号は本発明の
それと極めて相違するシリコンゴムを含む固定ロールを
記述している。この特許はグラファイト、金属、酸化
鉄、酸化亜鉛、窒化ホウ素などを単用又は混合使用する
ことができる熱伝導率増加剤の添加について述べてい
る。
【０００５】１９８８年１月２０日に出願し、本出願人
と同一の譲受人に譲渡された米国特許願第０７／１４
５,９５９号はポリ（ヒドロキシエーテル−ジフェニル
ジメチルシロキサン）共重合体を含む融着ローラーコー
ティングを開示している。又この出願はそのエラストマ
ーの熱伝導性と機械的特性を改善するため５６％酸化亜
鉛、７％グラファイトの充填剤の使用を開示している。
【０００６】熱ロール融着は電子写真印刷と復写におい
て、トナーを紙に固定するために使用される。高速印刷
においては熱ロールはバックアップロールより軟いこと
が望ましい。このため加熱ロールの表面に同時に弾性変
形性及び熱伝導性である熱伝導性層の使用を必要とす
る。これらの特性を具えた多くの複合エラストマー物質
が文献に記述されている。しかしながら、すべてのその
ような物質の大きな問題はそれらが紙と接触しているこ
とにより磨損を免れないことである。従ってそれらは寿
命が制限され、一定の間隔で交換しなければならず、プ
リンター又は復写器の維持費用に著しく負担が加わる。
本発明は従来の物質組合せより著しい改良を示すエラス
トマー組成物を記述している。
【０００７】熱ロール融着器エラストマーを計画する場
合、物質の機能的特性、すなわちコンプライアンス、熱
伝導性及びトナーリリース特性を確保する一方、同時に
寿命、耐磨耗性及び熱安定性を最大にすることが必要で
ある。物質が妥当な費用で最終装置に加工し得ることを
保証することも必要である。ここに記述の組成物は文献
記述の、又は当該技術分野で使用されている他のいかな
る方法よりもすぐれた方法でこれらすべての目的を達成
する。
【０００８】本発明により熱ロール融着器用コーティン
グが提供される。このコーティングはジメチルシロキサ
ンとジフェニルシロキサンとの架橋エラストマー性ラン
ダム共重合体及び３つの添加物からなる。添加物は
（１）４０〜５５重量％の直径１００〜５００nmの酸化
亜鉛粒子、（２）５〜１０重量％の大部分の直径が１０
ミクロンより大きくないグラファイト粒子、及び（３）
１〜５重量％のサイズが０.２〜３.０ミクロンの二酸化
セリウム粒子である。
【０００９】ジメチルシロキサンとジフェニルシロキサ
ンとのランダム共重合体は文献に記述されている。本発
明の目的のためには、フェニルの重量濃度は２０〜５０
％の範囲が好ましく、最も好ましい濃度は２５％であ
る。この樹脂の分子量は好ましくは１０,０００〜３０,
０００ｇ／molの範囲であり、最も好ましくは２０,００
０ｇ／molであるべきである。ポリマー樹脂は各末端が
ビニル基で終わっている。
【００１０】粒状の充填剤が純なエラストマー樹脂に熱
伝導性と強化の両者を与えるために使用される。充填剤
には臨界量フラクションがあり、それより上では耐磨耗
性が著しく減少する。一方、熱伝導率と熱容量の両者は
高い充填剤濃度により増加する。従って耐磨耗性に悪影
響を与えない低濃度で十分な熱伝導率と熱容量を提供す
る充填剤又は充填剤の組合せを見出すことが必要であ
る。
【００１１】酸化亜鉛の５５重量％以上を含む本発明の
シロキサンエラストマーは速やかな磨耗を示す。しかし
ながら、５５％含有でさえ熱ロール融着器系に使用する
ための熱特性としては限界に近い。従って、追加の熱伝
導性を与えるため第二の充填剤を添加することが必要で
ある。グラファイトはそのような物質であり、高い固有
の熱伝導率を持つのみならず、その平板状の形態は球状
粒子より同一重量で複合材料の高い伝導性をもたらすか
らである。この第二の充填剤の濃度は耐磨耗性に対する
効果によってもある程度支配される。高いアスペクト比
の粒子は磨耗の速やかな増加について球状粒子より低い
臨界濃度を持ち、例えばグラファイトでは約１０％であ
る。これは次には第二の充填剤の濃度に対する上限を与
える。グラファイトは又シロキサンエラストマーの追加
の熱安定化も提供する。従ってそれはこの適用における
選択の問題である。
【００１２】本発明の重要な態様は組成物の脱気を助け
るための二酸化セリウムの使用であり、その理由は組成
物がフェニルシロキサンと高率の酸化亜鉛とを含み、脱
気し泡や空隙を含むことなく処理することが異常に困難
なためである。如何なる添加物も組成物の残余と適合
し、又機械的及び熱特性の低下につながらないことが重
要である。二酸化セリウムはこれらの要求のすべてを満
たす。ＣｅＯ2は酸化亜鉛のように強化しないので、存
在する量は耐磨耗性が損われないように最小限に保つこ
とが重要である。我々は少なくとも１％使用が必要であ
ること、しかしながら５％より大きい量は特性を低下さ
せることを見出した。２％が最適である。その上、二酸
化セリウムは無毒且つ不揮発性であることからも許容さ
れるものである。更にいえば、それはこの目的に特異的
に適合しているように思われる。
【００１３】融着熱ロールのコアの回りにエラストマー
層を形成させるため液体射出成型法が通常使用され、又
特に便利である。これは樹脂を高温で架橋剤で硬化させ
ることを要し、典型的にはシロキサンに付着するビニル
基と低分子量硬化剤のシラン基との間の化学反応によ
る。ビニルシロキサン部分はベース樹脂の重合体鎖の末
端位置にあるのが好ましい。ビニルヒドリド付加反応は
白金により接触され、この白金は室温より十分に高いが
架橋反応の好ましい温度より低い沸点を持つアセチリニ
ックアルコール（例えばプロパルギルアルコール）との
錯体化によりその作用が妨げられる。空気はポリジメチ
ルジフェニルシロキサン樹脂中に容易に溶解して捕獲さ
れ、従ってベース樹脂と充填剤及び硬化剤との必要な混
合の後に除くことは困難というよりも不可能である。空
気の除去は粒状の消泡剤すなわち少なくとも１重量％の
二酸化セリウムを使用することにより達成される。我々
は２％の二酸化セリウムの添加が混合物の未硬化バッチ
を完全に脱気するに必要な時間を１／５に減少させるこ
とを見出した。しかしながら、二酸化セリウムは生成す
るエラストマーの機械的特性に有害であり、５％より高
い濃度は好ましくない。
【００１４】充填剤と添加物の樹脂への混合は標準の方
法により実施されるが、混合物の脱気には特別な注意を
払わなければならない。架橋剤の添加は注型の直前に行
い、前記注型も標準の液体射出成型法により適当な接着
促進剤を下塗りしたロールコア上で達成される。
【００１５】この方法で調製した試料と熱ロール融着器
用として販売されている他の組成物との比較は次表に示
すように機械的及び熱特性における著しい改善を示して
いる。
【００１６】
【表１】
【００１７】軟らかさ、高い熱伝導率及び低い磨耗率の
組合せは熱ロール融着器適用における使用に理想的であ
る。従来の物質は他の特性のためにこれらの特性の一つ
を犠牲にした。例えば、より高い熱伝導率は充填剤濃度
を増加することにより達成されるが、これはジュロメー
ターを上昇させ、磨耗率を増加させる。ここに記述した
組成物の全体的な特性がすぐれていることは明らかであ
る。作動する機械における結果がこれを確認している。
フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・ハーブ・デイクスタイン アメリカ合衆国カリフオルニア州（95037） モーガンヒル．フイーリズコート16760 (72)発明者 ジエイムズ・ラプトン・ヘドリツク・ジユ ニア アメリカ合衆国カリフオルニア州（95054） サンタクララ．オークグロウブ ナンバー 108−450 (72)発明者 ジヨン・キヤンベル・スコツト アメリカ合衆国カリフオルニア州（95030） ロスガトス．モントクレアロード405 (72)発明者 アーノルド・チヤン−モウ・ヤン アメリカ合衆国カリフオルニア州（95119） サンホゼー．サンアンセルモウエイ6464

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱軟化性トナー物質を基体に融着させる
    ための、コアと外側被覆体からなるロールであって、前
    記外側被覆体はジメチルシロキサンとジフェニルシロキ
    サンとの架橋エラストマー性ランダム共重合体、４０〜
    ５５重量％の直径１００〜５００nmの酸化亜鉛粒子、５
    〜１０重量％の大部分の直径が１０ミクロンより大きく
    ないグラファイト粒子及び１〜５重量％のサイズが０.
    ２〜３.０ミクロンの二酸化セリウム粒子からなるロー
    ル。
  2. 【請求項２】 ジメチルシロキサンとジフェニルシロキ
    サンとの共重合体は２０〜５０％の範囲のフェニルの重
    量濃度を持つ請求項１記載のロール。
  3. 【請求項３】 フェニルの重量濃度は２５％である請求
    項２記載のロール。
  4. 【請求項４】 共重合体は１０,０００〜３０,０００ｇ
    ／molの範囲の分子量を持つ請求項１記載のロール。
  5. 【請求項５】 共重合体は２０,０００ｇ／molの分子量
    を持つ請求項４記載のロール。
  6. 【請求項６】 酸化亜鉛は５０重量％存在する請求項１
    記載のロール。
  7. 【請求項７】 グラファイトは８重量％存在する請求項
    １記載のロール。
  8. 【請求項８】 二酸化セリウムは２重量％存在する請求
    項１記載のロール。
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