JPH1091027A

JPH1091027A - フューザシステムメンバ

Info

Publication number: JPH1091027A
Application number: JP9226362A
Authority: JP
Inventors: Kock-Yee Law; ローコック−イー; Ihor W Tarnawskyj; ダブリュターナウィスキーイホア; Joseph Mammino; マンミノジョセフ; Kathleen M Mcgrane; エムマックグランキャサリーン; Martin A Abkowitz; エーアブカウィズマールチン; Robert M Ferguson; エムファーガソンロバート; Frederick E Knier Jr; イーニアジュニアフレデリック
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: MX9704942A; DE69723376T2; EP0827044B1; US5837340A; DE69723376D1; EP0827044A1; JP4021973B2; BR9704567A

Abstract

(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間を短縮し、環境の変化お
よび温度上昇にほぼ感応しない導電率を有し、熱絶縁率
が高く融着システムの熱効率を高めるフューザシステム
メンバを提供する。【解決手段】トナー画像をコピー基板に融着する電子
写真装置で使用するフューザシステムメンバ１を提供す
る。フューザシステムメンバ１は中空の円筒形プラスチ
ックコア２と、基板１上に設けられたフッ素含有炭素化
合物充填フルオロエラストマーを含む発熱層３と、発熱
層３の外側に設けられたトナーリリース層４とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフューザシステムに
関し、より特定的には、静電複写部材、特にフューザシ
ステムメンバ等のゼログラフィ部材用のエラストマー層
として有用な、フッ素含有炭素化合物を充填したエラス
トマー、およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電複写装置において、コピーさ
れたオリジナルの光画像は、感光部材に静電潜像の形態
で記録されている。潜像は、検電(electroscpic)熱可塑
性樹脂粒子が添着されていることによって、その後目に
見えるように表現される。前記検電熱可塑性樹脂は、ト
ナーとして一般に用いられるものである。視認可能なト
ナーイメージは、粗く粉砕された形状を有し、簡単に分
散又は破壊される。このトナーイメージは、通常支持基
板に固定されるか、又は支持基板に融着(fuse)される。
ここで、前記支持基板は、それ自体感光部材又は普通の
紙のような他の基板シートである。

【０００３】トナーイメージを支持基板上に固定するた
めの熱エネルギーを用いることは、周知である。熱によ
って検電トナー部材を支持基盤表面上に永続的に融着さ
せるためには、あるポイントまでトナー部材の温度を上
昇させる必要がある。前記あるポイントとは、トナー部
材の成分が合体したり、粘性を帯びるようになったりす
るポイントである。トナーを支持基盤部材のファイバー
又は孔内にある範囲に流し込みために加熱される。次い
で、トナー部材を冷却した後、トナー部材の凝固し、ト
ナー部材が支持基板に強固に結合する。

【０００４】従来、熱可塑性樹脂粒子は、約９０℃〜約
２００℃又はトナーとして使用される特定の樹脂の軟化
範囲より高い温度まで加熱することにより、基板に融着
される。しかしながら、実際に基板の温度を約２５０℃
より高くすることは望ましくない。特に基板が紙の場合
には、基板が変色したり、又は基板が炎に変わる傾向に
ある。

【０００５】検電トナーイメージの熱フュージング(fus
ing)について、いくつかの方法が示されている。これら
の方法は、種々の方法によって同時に熱と圧力を加える
ことによって行われる。前記種々の方法とは、圧力接触
しながらローラ対で行うもの、ローラと圧力接触するベ
ルト部材、ヒータと接触する圧力接触するベルト部材等
が挙げられる。加熱は、ローラ、プレート部材、ベルト
部材の一方又は両方に行うことができる。トナー粒子の
融着を誘発するこれらの要素をバランスさせることは、
周知のことであり、特定の装置又は工程状態を適用させ
て調整させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱固
定装置は、加熱本体を特定の温度まで上昇するまでに、
長時間、加熱時間を要するという問題があった。いくつ
かの装置においては、ヒューズ(fuse)メンバは、装置の
チャネルをひねってモード９０から１００％の時間で加
熱される。フューズは、全ての時間で加熱されるため、
オーバーヒートの機会が増大し、装置は、フューズメン
バのオーバーヒートが生じたり、又は過使用から故障し
てしまうという問題があった。

【０００７】また、フューザメンバを連続して加熱する
と、より多くのエネルギが浪費される。米国環境保護局
（The Environmental Protection Agency）は、プリン
タおよびコピー機に新しい「エナジースター」基準を設
けることを提案している。連続加熱モードで動作する既
存のフューザは、いわゆる「グリーンマシン（環境にや
さしいマシン）」の規準に達しないことがある。

【０００８】複写および印刷に好適な融着システムは、
「インスタント・オン」フューザシステムである。この
システムは、用紙をフューザロールと圧力ロールとの間
のニップに置いて、コピー基板上の画像を融着する。フ
ューザロールまたは圧力ロールの少なくとも一方は、高
温プラスチックコア基板と、発熱層と、トナーリリース
層（または熱伝達層）とを含む。フューザは、電気エネ
ルギを直接、熱エネルギに変換するため、エネルギ効率
が改善される。インスタント・オン・フューザメンバ
は、ヒータの応答時間が速いためウォームアップ期間が
短いという利点がある。また、機械が複写を行っていな
い時はヒータがオフになっているので、エネルギ消費量
を抑えることができる。

【０００９】加熱が迅速で、エネルギ使用量を低減でき
る融着システムメンバが特に必要とされている。また、
抵抗率が希望する範囲内である安定した導電率をもち、
かつリリース層の整合性と低表面エネルギ特性が影響を
受けないフューザメンバが必要である。さらに、良好な
リリース(release)特性をもち、ホットオフセット（hot
offset）の発生を抑制できる融着システムが必要であ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ウォー
ムアップ時間を短縮できるフューザシステムメンバを提
供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、環境の変化および温
度上昇にはほぼ感応しない導電率をもつフューザシステ
ムメンバを提供することである。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、熱絶縁率が高
く、融着システムの熱効率を高めるフューザシステムメ
ンバを提供することである。

【００１３】上記の目的およびその他の目的は、以下を
備えるフューザメンバを含む本発明によって達成され
る。すなわち、本発明のフューザメンバは、ａ）プラス
チック基板と、ｂ）該基板上に設けられた発熱層と、
ｃ）該発熱層上に設けられたトナーリリース層と、を含
む。発熱層は、フッ素含有炭素化合物を充填したフルオ
ロエラストマーを含有する。

【００１４】さらに、上記の目的およびその他の目的
は、約１分未満で約２００℃までウォームアップ可能
な、以下を備えるフューザメンバを含む本発明によって
達成される。すなわち、本発明のフューザメンバは、
ａ）プラスチック製の円筒形ロール基板と、ｂ）該ロー
ル基板上に設けられた発熱層と、ｃ）該発熱層上に設け
られたトナーリリース層と、を含む。発熱層は、フッ素
含有炭素化合物と銀とを充填したフルオロエラストマー
を含有する。

【００１５】さらに、上記の目的およびその他の目的
は、約３０秒未満で約２００℃までウォームアップ可能
な、以下を備えるフューザメンバを含む本発明によって
達成される。すなわち、本発明のフューザメンバは、
ａ）プラスチック製の円筒形ロール基板と、ｂ）該ロー
ル基板上に設けられた発熱層と、ｃ）該発熱層上に設け
られたトナーリリース層と、を含む。発熱層は、フッ素
含有炭素化合物と銀とを充填したフルオロエラストマー
を含有し、約５〜１００オームの抵抗をもつ。

【００１６】以下に本発明の実施形態について詳細に説
明するが、本発明のフューザメンバは、抵抗を所望の範
囲内に制御し、均一な電気的特性およびより安定した機
械的特性をもち、環境および機械的変化への感応度を低
くし、ウォームアップ時間を短縮し、エネルギ消費量を
低減し、かつホトコンダクタ等の他のゼログラフィ部品
の汚染を抑制することが可能である。

【００１７】本発明をよりよく理解するために、添付の
図面を参照されたい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、フューザメンバを含む
フューザシステムに関する。ここでいうフューザメンバ
は、実施形態では、フューザロール、ドナーロール、ま
たは圧力ロールをさし、内側に高温プラスチック基板を
もち、その基板を発熱層が覆い、その発熱層の外表面を
トナーリリース層が覆う。圧力ロールまたはベルトは融
着ロールと関連して使用され、トナーを載せたコピー基
板を、圧力ロールまたはベルトとフューザローラとの間
に形成されるニップに接触させる。一般に、インスタン
ト・オン・フューザの構造は、ダラルら（米国特許第
５，０８７，９４６号）に記載があるように、当該技術
分野では周知である。

【００１９】図１は、本発明の好適なフューザシステム
メンバの一例を示す。フューザシステムメンバ１は、高
温プラスチックからなる中空の円筒形プラスチックコア
２（以下「コア２」という）を含む。コア２は発熱層３
で覆われ、発熱層３はフッ素含有炭素化合物充填フルオ
ロエラストマーからなり、任意で導電フィラーで充填さ
れる。発熱層３は、フューザメンバの外層としてトナー
リリース層（または熱伝達層）４で覆われ、トナーリリ
ース層４は、フルオロエラストマーまたはシリコン材料
もしくは他のポリマー材料からなり、任意で熱伝導性の
フィラーで充填される。コア２−発熱層３間、または発
熱層３−トナーリリース層４間の少なくともどちらか一
方には、任意でさらに中間層または接着層の少なくとも
一方を設けてもよい。

【００２０】本発明のフューザメンバは、フッ素含有炭
素化合物充填フルオロエラストマーを含む発熱層を含
む。好適な実施形態では、銀粉末が発熱層に加えられ、
発熱層を抵抗性のヒータとして十分な導電率を持つ層に
する。フッ素含有炭素化合物の使用により、コーティン
グ分散体（ディスパーション）を安定させ、かつ充填層
の均一性を向上させることができる。フッ素含有炭素化
合物は、コーティング後の発熱層を硬化するとフルオロ
エラストマーと架橋結合すると考えられる。

【００２１】黒鉛フッ化物または炭素フッ化物と呼ばれ
るフッ素含有炭素化合物は、炭素をフッ素元素でフッ化
して得られる固体材料である。炭素原子１個あたりのフ
ッ素原子数はフッ化条件によって異なる。このようにフ
ッ素含有炭素化合物における科学量論的な炭素原子に対
するフッ素原子数の変化により、フッ素含有炭素化合物
の電気抵抗特性が系統的かつ均一に変化できる。特定の
制御された抵抗率をもつことは、フューザシステムメン
バの外表面にもっとも望まれる性質である。

【００２２】本明細書で用いるフッ素含有炭素化合物と
は、様々な形の固体炭素１個以上にフッ素を化学的に加
えて調製されるある特定のクラスの組成物である。加え
るフッ素量は所望する抵抗率によって異なる。フルオロ
カーボンは脂肪族または芳香族の有機化合物で、１個以
上のフッ素原子が１個以上の炭素原子に結合して形成さ
れた、１つのはっきりした融点または沸点をもつ明確に
定義された化合物である。フルオロポリマーは、一種類
の同一分子が互いに結合したもので、共有結合によって
つながれた長鎖を含む。フルオロエラストマーはフルオ
ロポリマーの特定のタイプのものである。当該技術分野
ではこれらの用語を明らかに混乱して使用している場合
もあるが、フッ素含有炭素化合物はフルオロカーボンで
もフルオロポリマーでもない。本明細書では、フッ素含
有炭素化合物をこの定義で用いる。

【００２３】フッ素含有炭素化合物の材料には本明細書
に記載する任意のフッ素含有炭素化合物材料を用いるこ
とができる。フッ素含有炭素化合物の調製方法は周知で
あり以下の文献に記載されている。すなわち、米国特許
第２，７８６，８７４号，第３，９２５，４９２号，第
３，９２５，２６３号，第３，８７２，０３２号，およ
び第４，２４７，６０８号である。基本的にはフッ素含
有炭素化合物の生成には、炭素源とフッ素元素とを１５
０℃〜６００℃程度の高温で加熱する。炭素源にはアモ
ルファス炭素、コークス、木炭、カーボンブラック、黒
鉛等がある。好適には窒素などの希釈剤をフッ素と混合
する。できあがったフッ素含有炭素化合物の性質および
特性は、炭素源の種類、反応条件、および最終生成物の
フッ素化の程度によって異なる。最終生成物のフッ素化
の程度は、処理反応条件、主として温度と時間によって
異なりうる。一般に、温度が高く時間が長いほど、フッ
素含有量は多くなる。

【００２４】炭素源やフッ素含有量の異なるフッ素含有
炭素化合物は、複数の供給元から商業的に入手可能であ
る。炭素源にはカーボンブラック、結晶化黒鉛、および
石油コークスが好適である。本発明での使用に適したフ
ッ素含有炭素化合物の一形式はポリカーボンモノフルオ
ライドで、通常、ＣＦ_xと記載される。ｘはフッ素原子
数を表し、一般には最大約１．５、好適には約０．０１
〜約１．５、より好適には約０．０４〜約１．４であ
る。ＣＦ_xはラメラ構造を持つ。つまり、フッ素原子が
炭素原子に結合した６つの融合炭素環の層からなり、炭
素原子面からなる面同士の間にフッ素が介挿配列されて
いる構造をもつ。ＣＦ_x型のフッ素含有炭素化合物の調
製については上述の米国特許第２，７８６，８７４号お
よび第３，９２５，４９２号に記載がある。一般にこの
タイプのフッ素含有炭素化合物の生成は、炭素元素を触
媒を用いてＦ₂と反応させることを含む。このタイプの
フッ素含有炭素化合物は多数の小売業者から入手可能で
ある。小売業者の例を次に挙げる。Allied Signal（Mor
ristown，New Jersey),Central Glass International,I
nc.,(White Plains,New York),Diakin Industries,In
c.,(New York,New York), Advance Research Chemical
s,Inc.,(Catoosa,Oklahoma）等がある。

【００２５】本発明での使用に適した別のタイプのフッ
素含有炭素化合物は、ワタナベ・ノブアツ提唱の、ポリ
（ジカーボン・モノフルオライド）であり、通常、（Ｃ
₂Ｆ）_nと表記される。このタイプのフッ素含有炭素化合
物の調整については、上述の米国特許第４，２４７，６
０８号（本願に引用し援用する）、および次の文献、す
なわち"Preparation of Poly(dicarbon monofluoride)f
rom Petroleum Coke"(ワタナヘ゛ら、Bull.Chem.Soc.Japan,5
5,3197-3199(1982))、に記載がある。

【００２６】好適なフッ素含有炭素化合物の他の例は、
米国特許第４，５２４，１１９号（発明者ルリーら）に
記載されている。さらに、商標名Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ
（Allied Signal（Morristown,New Jersey）の登録商
標）をもつフッ素含有炭素化合物も好適である。例えば
Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ２０２８，Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ２０
６５，Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ１０００，およびＡｃｃｕｆ
ｌｕｏｒ２０１０等である。Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ２０２
８のフッ素含有率は２８％、Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ２０１
０のフッ素含有率は１１％である。また、Ａｃｃｕｆｌ
ｕｏｒ１０００のフッ素含有率は６２％、Ａｃｃｕｆｌ
ｕｏｒ２０６５のフッ素含有率は６５％である。またＡ
ｃｃｕｆｌｕｏｒ１０００は炭素コークス（carbon cok
e）を含み、一方、Ａｃｃｕｆｌｕｏｒ２０６５，２０
２８，２０１０はどれも、導電性のカーボンブラックを
含む。これらのフッ素含有炭素化合物の化学式はＣＦ_x
であり、反応式Ｃ＋Ｆ₂＝ＣＦ_xから生成される。

【００２７】本発明で有用な４つの好適なフッ素含有炭
素化合物のいくつかの特性を以下の表１に示す。

【００２８】

【表１】発熱層中に含まれるフッ素含有炭素化合物の量は、固体
総重量の約１〜約５０％、好ましくは約５〜約３０％で
ある。この量で、発熱層のロール表面抵抗率は、約２〜
約５００オーム、好ましくは約５〜約１００オーム、よ
り好ましくは約１５〜約２５オームとなる。

【００２９】また、好適な実施形態では、発熱層が所定
の抵抗率をもつようにするために、フッ素含有炭素化合
物以外の導電性の添加剤を使用してもよい。このような
添加剤は、トナーリリース層に含まれてもよいが、トナ
ーリリース層にフッ素含有炭素化合物を使用するのは適
当でない場合がある。適当な導電性の添加剤は、１）カ
ーボンブラックおよび黒鉛等、２）銀、ニッケル、アル
ミニウム等の金属繊維および金属粉末粒子、３）酸化ア
ルミニウム、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化チタン、
酸化鉄等の金属酸化物、４）その他の公知のセラミック
粉末、などである。フッ素含有炭素化合物とともに銀な
どの金属を発熱層に添加するのが好ましい。このように
発熱層に特定量の銀とフッ素含有炭素化合物とを加える
ことによって、希望する特定の抵抗率を設定可能であ
る。発熱層中の添加剤の含有量は、固体総重量の約１０
〜約８０％、好ましくは約２０〜約７０％である。この
代わりに、トナーリリース層中に固体総重量の約３〜約
４０％、好ましくは約５〜約３０％の熱電導性の添加剤
を加えてもよい。

【００３０】インスタント・オン・フューザシステムメ
ンバの発熱層またはトナーリリース層の例には、フルオ
ロエラストマー等のエラストマーがある。適当なフルオ
ロエラストマーの具体例は次の米国特許に記載がある。
すなわち、米国特許第５，１６６，０３１号，第５，２
８１，５０６号，第５，３６６，７７２号，第５，３７
０，９３１号，ならびに第４，２５７，６９９号，第
５，０１７，４３２号，第５，０６１，９６５号であ
る。これら米国特許に記載されているフルオロエラスト
マー、特にフッ化ビニリデン、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コポリマーならび
にターポリマーのクラスに属するフルオロエラストマー
は、多様な商標名で商業的に公知である。商標名の例を
次に示す。ＶＩＴＯＮＡ，ＶＩＴＯＮＥ，ＶＩＴＯ
ＮＥ６０Ｃ，ＶＩＴＯＮＥ４３０，ＶＩＴＯＮ９
１０，ＶＩＴＯＮＧＨ，およびＶＩＴＯＮＧＦ（Ｖ
ＩＴＯＮはE.I.DuPont de Nemours,Inc.の登録商標）。
ＦＬＵＯＲＥＬ２１７０，ＦＬＵＯＲＥＬ２１７
４，ＦＬＵＯＲＥＬ２１７６，ＦＬＵＯＲＥＬ２１
７７，およびＦＬＵＯＲＥＬＬＶＳ７６（ＦＬＵＯ
ＲＥＬは3M Companyの登録商標）。商標ＡＦＬＡＳポリ
（プロピレン−テトラフルオロエチレン）、およびＦＬ
ＵＯＲＥＬＩＩ（ＬＩＩ９００）（ポリ（プロピレン
−テトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン）（共に
3M Company発売）。ＦＯＲ−６０ＫＩＲ，ＦＯＲ−ＬＨ
Ｆ，ＮＭ，ＦＯＲ−ＴＨＦ，ＦＯＲ−ＴＦＳ，ＴＨ，Ｔ
Ｎ５０５（すべてMontedison Specialty Chemical Comp
any発売のＴｅｃｎｏｆｌｏｎｓの登録商標）。これら
以外で、本発明の発熱層およびトナーリリース層として
の使用に適したポリマーには、シリコンゴム、フルオロ
シリコン等、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）、フッ素含有エチレンプロピレン・コポリマー
（ＦＥＰ）、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＦＡテフロン）等がある。これらのポリ
マーは接着剤とともに中間層として使用することも可能
である。

【００３１】インスタント・オン・フューザシステムメ
ンバの発熱層およびトナーリリース層として適した好適
なポリマーには、次のようなエラストマー、特にフルオ
ロエラストマーがある。すなわち、フッ化ビニリデンベ
ースのフルオロエラストマーからなり、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をコモノマー
として含むフルオロエラストマーである。公知のフルオ
ロエラストマーのうち本発明で好適なものは次の２つで
ある。（１）フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプ
ロピレンのコポリマーのクラス。商業的には登録商標Ｖ
ＩＴＯＮＡとして知られる。（２）フッ化ビニリデ
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のクラス。商業的には登録商標
ＶＩＴＯＮＢとして知られる（ＶＩＴＯＮＡ，ＶＩＴ
ＯＮＢ，およびその他のＶＩＴＯＮ商標は、E.I.DuPo
nt de Nemours and Companyの登録商標）。これら以外
の商業的に入手可能な材料には、ＦＬＵＯＲＥＬＴＭ
（3M Company）、およびＶＩＴＯＮＧＨ，ＶＩＴＯＮ
Ｅ６０Ｃ，ＶＩＴＯＮＢ９１０，ＶＩＴＯＮＥ４３
０等がある。

【００３２】他の好適な実施形態では、フッ化ビニリデ
ンの含有量が比較的少ないＶＩＴＯＮＧＦ（登録商
標、E.I.DuPont de Nemours,Inc.発売）等のフルオロエ
ラストマーが使用される。ＶＩＴＯＮＧＦは、フッ化
ビニリデン３５モル％、ヘキサフルオロプロピレン３４
モル％、テトラフルオロエチレン２９モル％、および硬
化部位(curesite)モノマー２％からなる。

【００３３】さらに他の好適な実施形態では、発熱層は
ＶＩＴＯＮフルオロポリマー等のフルオロエラストマー
であり、トナーリリース層はシリコン層またはＰＦＡや
ＰＴＦＥ等のフルオロエラストマーである。本発明の特
に好適な実施形態では、発熱層はフッ素含有炭素化合物
を充填したＶＩＴＯＮフルオロエラストマーか、または
銀を添加剤として用いた体積グラフトされたフルオロエ
ラストマーであり、トナーリリース層はシリコン層か、
ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフルオロポリマー層か、または体
積グラフトされたフルオロエラストマーである。このよ
うなトナーリリース層は、カーボンブラック、酸化鉄、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、黒鉛、炭化シリ
コン、窒化アルミニウム等の熱電導性フィラーを含む。

【００３４】本発明の発熱層およびトナーリリース層に
適したエラストマーの例には、上述タイプのエラストマ
ー以外に、体積グラフトされたエラストマーがある。体
積グラフトエラストマーはハイドロフルオロエラストマ
ーの特殊な形であり、フルオロエラストマーとポリ有機
シロキサンとのハイブリッド組成物からなるほぼ均一な
インテグラル相互浸透網群である。体積グラフトは求核
性の脱フッ化水素剤でフルオロエラストマーを脱フッ化
水素化した後、付加重合を行って形成される。付加重合
はアルケンまたはアルキン官能基で終端したポリ有機シ
ロキサンと、重合開始剤とを加えて行われる。体積グラ
フトエラストマーの具体例は、次の米国特許に記載され
ている。すなわち、米国特許第５，１６６，０３１号，
第５，２８１，５０６号，第５，３６６，７７２号，お
よび第５，３７０，９３１号である。

【００３５】体積グラフトとは、本発明の実施形態では
ハイブリッド組成物のほぼ均一なインテグラル相互浸透
網を指す。従って、フューザメンバの異なる部分を切り
とっても、フルオロエラストマーとポリ有機シロキサン
との構造および組成はほぼ均一である。体積グラフトエ
ラストマーは、フルオロエラストマーとポリ有機シロキ
サンとのハイブリッド組成物である。これを形成するに
は、求核性の脱フッ化水素剤でフルオロエラストマーを
脱フッ化水素化した後、付加重合を行う。付加重合はア
ルケンまたはアルキン官能基で終端したポリ有機シロキ
サンを加えて行われる。

【００３６】相互浸透網とは、本発明の実施形態ではフ
ルオロエラストマーとポリ有機シロキサンポリマーの鎖
が互いに絡み合った付加重合マトリクスを指す。

【００３７】また、ハイブリッド組成物とは、フルオロ
エラストマーとポリ有機シロキサンブロックとがランダ
ムに配置された体積グラフト組成物を指す。

【００３８】一般に、本発明に従う体積グラフティング
は２工程で行われる。まず最初の工程では、フルオロエ
ラストマーを脱フッ化水素化する。このとき好ましくは
アミンを用いる。同工程中に、フルオロエラストマー上
で不飽和、炭素−炭素の二重結合を生じさせるためフッ
化水素酸が排除される。第二の工程では、フリーラジカ
ル過酸化物に誘起される、アルケンまたはアルキンで終
端するポリ有機シロキサンとフルオロエラストマーの炭
素−炭素二重結合との付加重合が行われる。実施形態で
は、酸化銅がグラフトコポリマーを含む溶液に加えられ
る。これによりフューザメンバまたは導電フィルム表面
上に分散体が得られる。

【００３９】実施形態では、本発明に従う官能基を持つ
ポリ有機シロキサンの化学式は次のようになる。

【００４０】

【化１】ここで、Ｒは炭素約１〜約２４のアルキル、炭素約２〜
約２４のアルケニル、または炭素約４〜約１８の置換も
しくは未置換のアリールである。Ａは炭素約６〜約２４
のアリール、炭素約２〜約８の置換もしくは未置換アル
ケン、または炭素約２〜約８の置換または未置換アルキ
ンである。ｎは約２〜約４００で、好ましくは約１０〜
約２００である。

【００４１】好適な実施形態では、Ｒはアルキル、アル
ケニル、またはアリールである。アルキルの持つ炭素数
は約１〜約２４、好ましくは約１〜約１２である。アル
ケニルの持つ炭数素は約２〜約２４、好ましくは約２〜
約１２である。アリールの持つ炭素数は約６〜約２４、
好ましくは約６〜約１８である。Ｒは置換されたアリー
ル基でもよい。この場合、アリールはアミノ、ヒドロキ
シ、メルカプトで置換されるか、例えば炭素数約１〜約
２４、好ましくは約１〜約１２のアルキルで置換される
か、または例えば炭素数約２〜約２４、好ましくは約２
〜約１２のアルケニルで置換される。一実施形態では、
Ｒはメチル、エチル、およびフェニルから独立して選択
される。官能基Ａは炭素数約２〜約８、好ましくは約２
〜約４のアルケン基またはアルキン基でもよい。これは
任意で、例えば炭素数約１〜約１２、好ましくは約１〜
約１２のアルキルで置換される。官能基Ａはまた、炭素
数約６〜約２４、好ましくは約６〜約１８のアリール基
でもよい。官能基Ａはまた、アルコキシ基、ヒドロキシ
基、またはハロゲンの各々に炭素約１〜約１０、好まし
くは約１〜約６個持つモノ、ジ、またはトリアルコキシ
レンでもよい。好適なアルコキシ基は、メトキシ基、エ
トキシ基などである。好適なハロゲンは、塩素、臭素、
フッ素などである。官能基Ａはまた、炭素数約２〜約８
のアルキンでもよく、任意で炭素数約１〜約２４のアル
キル、または炭素数約６〜約２４のアリールで置換でき
る。ｎは約２〜約４００で、実施形態では約２〜約３５
０、好ましくは約５〜約１００である。さらに、好適な
実施形態では、ｎは約６０〜約８０であり、フルオロエ
ラストマーにグラフトするのに十分な数の反応基を提供
できるようになっている。上記の化学式では、典型的な
Ｒ基はメチル、エチル、プロピル、オクチル、ビニル、
アリリッククロトニル、フェニル、ナフチル、およびフ
ェナントリル基である。置換されたアリール基は、通
常、オルト、メタ、およびパラ位置で炭素原子数約１〜
約１５のアルキル基と置換される。典型的なアルケンお
よびアルケニル官能基は、ビニル、アクリル、クロト
ン、アセチニル基を含む。これらは通常、メチル、プロ
ピル、ブチル、ベンゾル、トリル基などと置換できる。

【００４２】本発明の発熱層またはトナーリリース層の
形成に使用するフルオロエラストマーまたはシリコンエ
ラストマーの量は、表面材料からなる一層または複数の
層を所望の厚さにするのに必要な量によって異なる。具
体的には、加えるフルオロエラストマーまたはシリコン
エラストマーの量は、重量比約６０〜９９％、好ましく
は約７０〜約９９％である。

【００４３】本発明ではフルオロエラストマーの溶解に
は公知の溶剤のうち任意の適当なものを用いる。かかる
溶剤の例では、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチ
ルアセテート、アミルアセテート等がある。加える溶剤
の具体的な量は、約２５〜約９９％、好ましくは約７０
〜約９５％である。

【００４４】不飽和を形成するためにフルオロエラスト
マーを攻撃する脱フッ化水素剤は、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｃ
ａ（ＯＨ）₂等の基本的な金属酸化物、ならびに一次、
二次、三次の脂肪族および芳香族アミン等の強力な求核
剤から選択される。脂肪族または芳香族アミンの炭素数
は約２〜約１５である。また炭素原子数約２〜約１５の
脂肪族ならびに芳香族ジアミンおよびトリアミンも含ま
れる。この場合、芳香基はベンゼン、トルエン、ナフタ
レン、アントラセン等である。一般に、芳香族ジアミン
およびトリアミンでは、芳香基をオルト、メタ、パラ位
置で置換するのが好ましい。典型的な置換基はエチルア
ミノ、プロプルアミノ、ブチルアミノ等の低級アルキル
アミノ基であるが、プロピルアミノが好適である。特に
好適な硬化剤は、ＶＩＴＯＮＣＵＲＡＴＩＶＥＶＣ
−５０（登録商標）、およびＤＩＡＫ１（ヘキサメチ
レンジアミンカルバメイト）、ＤＩＡＫ３（Ｎ，Ｎ’
−ジシナミリデン−１，６ヘキサンジアミン）などの求
核性の硬化剤である。ＶＣ−５０は、促進剤（第四級ホ
スホニウム塩またはＶＣ−２０等の塩）と架橋剤（ビス
フェノルＡＦまたはＶＣ−３０）を組み入れたものであ
る。加える脱フッ化水素剤の重量比は、約１〜約２０重
量％、好ましくは約２〜約１０重量％である。

【００４５】本発明に従うインスタント・オン・フュー
ザメンバ、および融着システムの他の部材（フューザロ
ール、ベルト、およびフィルム等、圧力ロール、ベル
ト、およびフィルム等、ならびにドナーロール、ベル
ト、およびフィルム等を含む）用の基板は、適当な材料
から任意に選んで作製できる。基板は一般的に、中空の
円筒形の管の形状をしており、材質は剛性、構造の完全
さ、および高温に耐える性質を維持するように選択した
プラスチックである。好適な実施形態では、基板は中空
の円筒形のプラスチックコアである。プラスチックは、
高い動作温度（つまり１８０℃、好ましくは２００℃を
超える温度）に耐え、機械的強度が強く、断熱性があり
（これにより本発明の提案する融着システムの熱効率を
上げ）、かつ電気的絶縁特性をもつものでなければなら
ない。また、プラスチックは、曲げ強度が約２，００
０，０００〜約３，０００，０００ｐｓｉ、曲げ率が約
２５，０００〜約５５，０００ｐｓｉであるのが好まし
い。上記の特性を有し、本発明のインスタント・オン・
フューザメンバ用の基板として使用するのに適当なプラ
スチックの例を次にあげる。また、以下の例の混合物も
適当である。Ｕｌｔｅｍ（登録商標）（General Electr
ic発売）、Ｕｌｔｒａｐｅｋ（登録商標、BASF発売）、
ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド、Ｆｏｒｔｒｏｎ
（登録商標）としてHoechst Celaneseより発売）、Ｒｙ
ｔｏｎＲ−４（登録商標、Phillips Petroleum発
売）、およびＳｕｐｅｃ（登録商標、General Electric
発売）。ＰＡＩ（ポリアミドイミド、Ｔｏｒｌｏｎ（登
録商標）７１３０としてAmocoより発売）。ポリケトン
（ＰＫ）（Ｋａｄｅｌ（登録商標）Ｅ１２３０としてAm
ocoより発売）。ＰＩ（ポリイミド）。ＰＥＥＫ（ポリ
エーテルエーテルケトン、ＰＥＥＫ４５０ＧＬ３０とし
てVictrexより発売）、ポリフタルアミド（Ａｍｏｄｅ
ｌ（登録商標）としてAmocoより発売）。ＰＥＳ（ポリ
エーテルスルホン）。ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）。
ＰＡＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）。ＰＢＡ（ポ
リパラバン酸）。シリコン樹脂。またはＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）等のフッ素含有樹脂。ＰＦＡ
（ペルフルオロアルコキシ）。ＦＥＰ（フッ素含有エチ
レンプロピレン）。液晶樹脂（Ｘｙｄａｒ（登録商標）
としてAmocoより発売）。これらのプラスチックにガラ
スやその他の鉱物を充填して、その熱特性を変えること
なく機械的強度を強くすることができる。好適な実施形
態では、プラスチックコアは、優れた機械的強度をもつ
高温プラスチック、例えばポリフェニレンスルフィド、
ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリケトン、ポリフタ
ルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテル
スルホン、ポリエーテルイミド、およびポリパラバン酸
等、から作られる。

【００４６】上述したプラスチックコアを本発明のフュ
ーザメンバに使用すると、軽量でローコストのフューザ
システムメンバの作製が可能となる。また、高温プラス
チックは迅速にウォームアップできるため、公知の他の
フューザメンバと比べてエネルギ効率がよい。さらに、
フューザメンバのコアがプラスチック製であるため、フ
ューザメンバのリサイクルをほぼ確実に行うことができ
る。さらに、このようなコアは優れた絶縁特性をもつの
で、高い熱効率をもつことができる。

【００４７】本発明の導電フィルムに望まれる特性およ
び性能目的を達成するため、任意で中間接着層またはエ
ラストマー層の少なくとも一方を用いてもよい。中間接
着層はエポキシ樹脂およびポリシロキサン等から選択す
る。好適な中間接着層の材料は、ＴＨＩＸＯＮ４０３
／４０４，ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅＡ−１１００，
ＤｏｗＴＡＣＴＩＸ７４０，ＤｏｗＴＡＣＴＩＸ
７４１，およびＤｏｗＴＡＣＴＩＸ７４２等の商標名
のものである。これらの接着剤に特に適した硬化剤はＤ
ｏｗＨ４１である。

【００４８】基板と発熱層との間に接着層を配置しても
よい。また、発熱層とトナーリリース層との間に接着層
を配置してもよい。

【００４９】インスタント・オン・フューザメンバの発
熱層は、周知のウェブコーティングプロセスまたはドロ
ーコーティングプロセスによってプラスチック基板上に
設けられる。基板フィルム上に外層を形成するには、他
の公知の方法、例えばスピニング、浸漬（ディッピン
グ）、極薄フィルムの複数スプレー塗布等によるスプレ
ー法、キャスティング、プラズマ蒸着、等も使用可能で
ある。トナーリリース層は発熱層と同じ方法で基板上に
設けられる。

【００５０】発熱層の厚みは、適用形態によって約１０
〜約５００μｍ、好ましくは約２０〜約２５０μｍの範
囲内で変化する。トナーリリース層の厚みは、約１０〜
約５００μｍ、好ましくは約２０〜約２５０μｍであ
る。

【００５１】プラスチック基板の直径は、約０．２〜約
３インチである。プラスチックの厚みは、プラスチック
の機械的特性によって異なるが、好ましくは約１／８〜
約１／２インチである。円筒形のロール状の基板の長さ
は、約３〜約２０インチ、好ましくは約９〜約１４イン
チである。

【００５２】本発明のフューザシステムメンバは、比較
的迅速にウォームアップできる。ウォームアップ時間
は、約１分未満、好ましくは約３０秒未満である。これ
はフューザメンバの温度が室温（２４℃）から約２００
℃まで上昇するのにかかる時間である。このため、特定
の機械が未使用の場合に、フューザをオフモードにする
ことが可能となり、大幅なエネルギー消費の節約につな
がる。

【００５３】フッ素含有炭素化合物充填フルオロエラス
トマーと、任意で接着剤とを含む発熱層を備える本発明
のフューザメンバは、優秀な電気的および機械的特性を
呈する。また、本発明のフューザメンバは、相対湿度の
変化および高温に対する感応性が低い。また、本発明の
フューザメンバは、十分なリリース特性をもち、かつホ
トコンダクタ等の他のゼログラフィ部品の汚染を低減で
きる。また、本発明のフューザメンバの使用により、実
施形態では、ウォームアップ時間の短縮、およびエネル
ギー使用量の低減が可能となる。

【００５４】

【実施例】

実施例１．ＶｉｔｏｎＧＦ中にＡｃｃｕｆｌｕｏｒ
２０１０と銀粉末との混合物を含む抵抗加熱層を次のよ
うな手順で調製した。まず、溶剤（２００ｇメチルエチ
ルケトン）と、スチール小球（スチールショット）（２
３００ｇ）と、銀粉末（３０ｇ、粒子サイズ２〜４μ
ｍ）、ＶｉｔｏｎＧＦ（２２．５ｇ）、およびＡｃｃ
ｕｆｌｕｏｒ２０１０（１３．１ｇ）とを、比較的低
速で小さなベンチトップアトリター（モデル０１Ａ）に
よって混合する。その後、混合物を約３０分間撹はんす
る。そこへ硬化剤パッケージ［（１．１５）ｇＤｕＰ
ｏｎｔＶＣ５０、０．４５ｇＭａｇｌｉｔｅ−Ｄ、
０．１ｇＣａ（ＯＨ）₂、および安定化溶剤（１０ｇ
メタノール）］を加え、できあがった混合物を高速でさ
らに１５分間混合する。スチールショットをワイヤスク
リーンでろ過したのち、そのディスパーションを８オン
スのポリプロピレン製の瓶に集める。こうしてできあが
ったディスパーションを約４００ｇのメチルイソブチル
ケトンで希釈し、得られた混合物をＫａｐｔｏｎポリイ
ミドフィルム基板上にエアスプレーして、乾燥時の厚み
を約４．８ｍｉｌにする。

【００５５】スプレーされた層は、約２時間空気乾燥し
た後、プログラマブル・オーブンで熱硬化される。加熱
工程は次のとおり。（１）６５℃で４時間、（２）９３
℃で２時間、（３）１４４℃で２時間、（４）１７７℃
で２時間、（５）２０４℃で２時間、（６）２３２℃で
１６時間。

【００５６】厚さ４．８ｍｉｌの発熱層は４．５”ｘ
９”の寸法に切断し、層の抵抗は長さ全体にわたって約
７０Ωであった。約２４０ワットの電流をかけると、層
の温度は約２２秒で室温（約７４゜Ｆ）から３５０゜Ｆ
に上昇した。

【００５７】実施例２．実施例１と同じコーティング・
ディスパーションを調製した。ただし銀粉末は３８ｇ使
用した。実施例１で説明した手順に従って、４．５”ｘ
９”の発熱層をコーティング、乾燥、および硬化した。
層の乾燥時の厚みは約６．５ｍｉｌ、抵抗は約６０Ωで
あった。約３５０ワットの電流をかけた場合、層の温度
が約７４゜Ｆから３５０゜Ｆに上昇するのに約８秒かか
った。

【００５８】実施例３．実施例２で調製したディスパー
ションの半量と、２０ｇのＥｌｅｃｔｒｏｄａｇ（登録
商標、Acheson, Port Huron, Michigan発売）５０４の
ディスパーションとを混合してコーティング・ディスパ
ーションを調製した。Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ５０４
は、ＭＥＫに銀／フルオロエラストマーを分散させたも
の（５６％銀、３８％ＭＥＫ、および６％フルオロエラ
ストマー）からなる。この混合物をロールミル上で十分
混合した。その後、実施例１の手順に従って発熱層を調
製した。層の乾燥時の厚さは約５．４ｍｉｌで、４．
５”ｘ９”の層の抵抗は約２９Ωであった。この層に約
７００ワットの電圧をかけると、層の温度は約４．３秒
で約７４゜Ｆから３５０゜Ｆに上昇した。

【００５９】実施例４．コーティング・ディスパーショ
ンを次のように調製した。まず、溶剤（２００ｇメチル
エチルケトン）と、スチールショット（２３００ｇ）
と、ＶｉｔｏｎＧＦ（２２．５ｇ）と、Ａｃｃｕｆｌｕ
ｏｒ２０１０（１３．１ｇ）とを、小さなベンチトッ
プアトリターによって混合する。できあがった混合物を
低速で３０分間撹はんする。硬化剤パッケージ［（１．
１５ｇＶＣ−５０、０．４ｇＭａｇｌｉｔｅ−Ｄ、お
よび０．１ｇＣａ（ＯＨ）₂ ）］と、安定化溶剤（１
０ｇメタノール）とを加え、アトリターによって比較的
高速でさらに約１５分間混ぜ合わせる。スチールショッ
トをワイヤスクリーンでろ過した後、ディスパーション
を８オンスのポリプロピレン製の瓶に集める。これにデ
ィスパーションの総重量が約３００ｇになるまで、メチ
ルイソブチルケトンを加える。こうして調製したＡｃｃ
ｕｆｌｕｏｒ２０１０／ＶｉｔｏｎＧＦディスパー
ションは、１００ｇのＥｌｅｃｔｒｏｄａｇ（登録商
標）５０４(Acheson発売、実施例３参照）と混合する。
その後、混合物を約１時間、ロールミルで混合する。こ
のディスパーションを１”Ｏ．Ｄ．，長さ９”（厚さ５
／３２”）のＰｙｒｅｘガラス管にスプレーして、低質
量の抵抗フューザプロトタイプを調製した。乾燥および
硬化は例１の手順に従って行う。抵抗層の抵抗は約１０
Ωで、厚さは約４〜５ｍｉｌであった。このプロトタイ
プに約９５０ワットの電力をかけると、約１６秒で７４
゜Ｆから３５０゜Ｆに上昇した。

【００６０】以上のように、好適な具体例を参照して本
発明を説明したが、当業者には変更や修正が明らかであ
る。当業者が容易可能なかかる変更や修正は本発明の特
許請求の範囲内とする。

【００６１】

【発明の効果】具体的には、静電複写工程、特にゼログ
ラフィ工程で使用する部品用のエラストマー層として有
用な、フッ素含有炭素化合物を充填したいくつかのエラ
ストマーを選択するものである。かかる部品には、ドナ
ーベルト、フィルムおよびロール等、特にインスタント
・オン・プレッシャロール（instant on pressure roll
s）などの圧力ベルト、フィルムおよびロール等、特に
インスタント・オン・フューザロール（instant on fus
er rolls）等のフューザベルト、フィルムおよびロール
等、ならびにその他の同様の部材の表面が含まれる。本
発明の実施により、優れた電気的かつ機械的特性を有す
るフューザシステムメンバの調製および作製が可能とな
る。また、フューザメンバのウォームアップ期間の短縮
および電力消費量の低減と同時に、高い動作温度および
強い機械的強度が得られる。また、この層はホトコンダ
クタ等の他のゼログラフィ部品の汚染の抑制が可能であ
る。また、この層は、温度上昇および環境の変化に対し
て統計的に導電率が変化しないといった優れた特性を呈
する。さらに、この層は、表面エネルギが低いため、層
同士の整合性に悪影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフューザメンバの好適な実施形態を
示す図である。

【符号の説明】

１フューザシステムメンバ、２中空の円筒形プラス
チックコア、３発熱層、４トナーリリース層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者イホアダブリュターナウィスキーアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターブルークリークドライブ 753 (72)発明者ジョセフマンミノアメリカ合衆国ニューヨーク州ペンフィールドベラドライブ 59 (72)発明者キャサリーンエムマックグランアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターペリグリンウェイ３ (72)発明者マールチンエーアブカウィズアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターゲートストーンサークル 1198 (72)発明者ロバートエムファーガソンアメリカ合衆国ニューヨーク州ペンフィールドペンフィールドロード 2316 (72)発明者フレデリックイーニアジュニアアメリカ合衆国ニューヨーク州ウルコットグレイブスポイントロード 8358

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）プラスチック基板と、ｂ）前記基板上に設けられ、フッ素含有炭素化合物を充
填したフルオロエラストマーを含む発熱層と、ｃ）前記発熱層上に設けられたトナーリリース層と、を
備えることを特徴としたフューザシステムメンバ。
【請求項２】請求項１に記載のフューザシステムメン
バにおいて、前記フッ素含有炭素化合物の重量に対する
フッ素含有量は約５〜約６５重量％、炭素含有量は約９
５〜約３５重量％であることを特徴とするフューザシス
テムメンバ。
【請求項３】請求項１に記載のフューザシステムメン
バにおいて、前記フッ素含有炭素化合物の化学式はＣＦ
_xであり、ｘはフッ素原子数を表し、約０．０２〜約
１．５の範囲であることを特徴とするフューザシステム
メンバ。
【請求項４】請求項３に記載のフューザシステムメン
バにおいて、前記フッ素含有炭素化合物の化学式はＣＦ
_xであり、ｘは約０．０４〜約１．４の範囲であること
を特徴とするフューザシステムメンバ。