説明

ブレンドされたフルオロエラストマ外側層を有する溶融器部材

【課題】長寿命の溶融器部材を提供することを目的とする。
【解決手段】基材と、その上方にフルオロエラストマブレンドを備える外側層とを備える溶融器部材であって、フルオロエラストマブレンドは、(a)第1のフルオロエラストマとポリマフィラーとを備える充填済みフルオロエラストマ成分と、(b)フィラーが全く無しの第2のフルオロエラストマを備える未充填フルオロエラストマと、を調合して構成されるものであることを特徴とする。これにより、性能の優れた溶融器部材を提供することができ、溶融器部材の延命化を図ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶融器部材に関する。
【背景技術】
【0002】
ここの開示は、一般的には、静電写真での使用のためのイメージング装置及びその溶融器要素に関しており、これは、デジタル、イメージ・オン・イメージ、及び同様の装置を含む。溶融器部材は、トナーイメージのコピー基材への定着を含む多くの目的のために有用である。より具体的には、この開示は、充填済みフルオロエラストマ及び未充填フルオロエラストマ成分のブレンドを備える外側層を備える溶融器部材に関している。実施形態では、ブレンドされたフルオロエラストマ外側層は基材上に位置されており、これは、ローラ、ベルト、フィルム、又は同様の基材を含む多くの形状であり得る。他の実施形態では、フルオロエラストマ外側層は、その上に外側リリース層を有している。実施形態では、基材と外側フルオロエラストマ層との間に中間及び/又は接着層が位置されている。実施形態では、フルオロエラストマ充填成分は、TEFLON(登録商標)ライクのポリマフィラーのようなポリマフィラーを含む。溶融器部材は、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、多機能マシンのような且つカラー機械を含む電子写真機械において、有用であり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、上記溶融器部材の延命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
実施形態は、基材と、その上方にフルオロエラストマブレンドを備える外側層とを備える溶融器部材を含み、前記フルオロエラストマブレンドが、(a)第1のフルオロエラストマとポリマフィラーとを備える充填済みフルオロエラストマ成分と、(b)フィラーが全く無しの第2のフルオロエラストマを備える未充填フルオロエラストマ成分と、を備えている。
【0005】
実施形態は、基材と、その上方にフルオロエラストマブレンドを備える外側層とを備える溶融器部材を含み、前記フルオロエラストマブレンドが、(a)第1のフルオロエラストマとポリテトラフルオロエチレンフィラーとを備える充填済みフルオロエラストマ成分と、(b)フィラーが全く無しの第2のフルオロエラストマを備える未充填フルオロエラストマ成分と、を備えている。
【0006】
加えて、実施形態は記録媒体の上にイメージを形成するイメージ形成装置を含み、これは、その上に静電潜像を受領する電荷保持表面と、前記電荷保持表面にトナーを与えて静電潜像を現像し、前記電荷保持表面の上に現像されたイメージを形成する現像要素と、前記現像されたイメージを前記電荷保持表面からコピー基材の上に転写する転写フィルム要素と、溶融器部材及びトナーイメージを前記コピー基材の表面に溶融する溶融基材と、を備え、前記溶融器部材は、基材と、その上方にフルオロエラストマブレンドを備える外側層とを備えており、前記フルオロエラストマブレンドが、(a)第1のフルオロエラストマとフィラーとを備える充填済みフルオロエラストマ成分と、(b)フィラーが全く無しの第2のフルオロエラストマを備える未充填フルオロエラストマ成分と、を備えている。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、溶融器部材の延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
図1を参照すると、典型的な静電写真再生装置において、コピーされるべき原本の光イメージが感光性部材の上に静電潜像の形態で記録され、この静電潜像は引き続いて、普通はトナーと称される検電性の熱可塑性樹脂の付与によって、目に見えるようになる。具体的には、光感受体10は、電源11から電圧が供給される帯電体12によって、その表面に帯電される。光感受体はそれから、レーザ又は発光ダイオードのような光システム又はイメージ入力装置13からの光にイメージ全体に渡って露光され、その上に静電潜像を形成する。一般的に、静電潜像は、現像体ステーション14からの現像体混合物をそれに接触させることによって現像される。現像は、磁気ブラシ、パウダークラウド、又はその他の既知の現像プロセスの使用によって実行されることができる。乾燥した現像体混合物は通常は、電気摩擦的にそこに吸着しているトナー粒子を有するキャリア細粒を備えている。トナー粒子は、キャリア細粒から潜像に引き付けられて、その上にトナーパウダーイメージを形成する。あるいは、液体の現像体材料が使用されてもよく、それは、その中にトナー粒子が分散されている液体キャリアを含んでいる。液体現像体材料は静電潜像と接触するように進められて、トナー粒子がその上にイメージ構造に堆積される。
【0009】
トナー粒子が光導電性表面の上にイメージ構造に堆積された後に、それらは、圧力転写又は静電転写であることができる転写手段15によって、コピーシート16に転写される。あるいは、現像されたイメージは中間転写部材に転写され、引き続いてコピーシートに転写されることができる。
【0010】
現像されたイメージの転写が完了した後に、コピーシート16は、図1において溶融及び圧力ロールとして描かれている溶融ステーション19に進み、そこで、現像されたイメージは、コピーシート16を溶融部材5と圧力部材6との間に通すことによってコピーシート16に溶融されて、それによって永久的なイメージを形成する。光受容体10は、転写に引き続いてクリーニングステーション17に進み、そこで、光受容体10の上に残存しているトナーが、ブレード(図1に示されている)、ブラシ、又はその他のクリーニング装置の使用によってそこからクリーニングされる。
【0011】
図2において、溶融器ローラ5は、アルミニウム、陽極酸化されたアルミニウム、スチール、ニッケル、銅などのような任意の適切な金属から製造された中空のシリンダ又はコアであることができて、シリンダと共に延びるその中空部分に配置された適切な加熱要素8を有する。
【0012】
バックアップ又は圧力ロール6が溶融器ロール5と協働して間隙又は接触弧9を形成し、コピーシート16が、その上のトナーイメージ21が溶融器ロール5のフルオロエラストマ表面1に接触するようにそこを通過する。図2に示されているように、バックアップロール6は剛性のあるスチールコア7を有し、その上にフルオロエラストマの表面又は層18がある。溜り部20はポリマ性リリース剤22を収容し、これは室温では固体又は液体であってもよいが、動作温度では流体である。
【0013】
ポリマ性リリース剤22をフルオロエラストマ表面1に付与するための図2に示される実施形態では、示されている方向に回転可能に搭載された2つのリリース剤送達ロール23及び25が設けられて、リリース剤22をフルオロエラストマ表面2に転送する。送達ロール23は部分的に溜り部20内に浸されて、その表面でリリース剤を溜り部から送達ロール23に転送する。計量ブレード24を使用することによって、ポリマ性リリース流体の層が最初に送達ロール23に、引き続いてフルオロエラストマ2に、リリース流体がマイクロメータ以下の厚さから数マイクロメータの厚さまでの範囲の制御された厚さで、付与されることができる。これより、計量ブレード24によって、約0.1〜約2マイクロメータ又はそれより大きな厚さのリリース流体が、フルオロエラストマ層2の表面1に付与されることができる。
【0014】
溶融要素は、少なくとも3つの異なる構成からなることができる。一つの実施形態では、溶融要素は図2に示されるように2層構成である。加熱要素8を有する溶融器部材5は、基材4を備える。基材4の上方に位置するのは外側フルオロエラストマ層2である。
【0015】
図3は3層構成を描いており、溶融器ロール5は、その内部に加熱部材8、その上方に基材4を有し、基材4の上に位置する中間層26(これはシリコーンゴムであることができる)及び中間層26の上に位置する外側層2を有する。図3はオプションのフィラー3及び28を描いており、これらは同じであっても又は異なってもよく、オプションとして中間層26の中に、及び/又はオプションとして外側層2の中に、分散されることができる。
【0016】
実施形態において、図3に示されるように、外側層2の上に位置する外側リリース層27が存在してもよい。
【0017】
適切な材料の例は、ローラ基材の場合、アルミニウム、ステンレススチール、スチール、ニッケルなどのような金属を含む。フィルムタイプの基材の場合(基材が溶融器ベルト、フィルム、ドレルト(ドラムとベルトとの中間物)などの場合)には、適切な基材は、高い動作温度(すなわち約80℃より高いか又は200℃よりも高い)を許容し且つ高い機械的強度を示すために適した高温プラスチックを含む。
【0018】
外側層2は、ブレンドされたフルオロエラストマロイを備えている。このブレンドは、充填済みフルオロエラストマ及び未充填フルオロエラストマを備える。第1の充填済みフルオロエラストマと第2の未充填フルオロエラストマとは、同じであっても異なっていてもよい。
【0019】
適切なフルオロエラストマの例は、ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、及びテトラフルオロエチレンのコポリマ及びターポリマを含み、これらは、VITON A(登録商標)、VITON E(登録商標)、VITON E60C(登録商標)、VITON E45(登録商標)、VITON E430(登録商標)、VITON 910(登録商標)、VITON GH(登録商標)、VITON B50(登録商標)、及びVITON GF(登録商標)のような様々な商品名の下の商業的に知られている。The VITON(登録商標)という商品名は、E.l.デュポン・ド・ナムーア社のトレードマークである。その他の商業的に入手可能な材料は、FLUOREL 2170(登録商標)、FLUOREL 2174(登録商標)、FLUOREL 2176(登録商標)、FLUOREL 2177(登録商標)、及びFLUOREL LVS 76(登録商標)を含む。FLUOREL(登録商標)はスリーエム社のトレードマークである。追加の商業的に入手可能な材料は、両方ともまたスリーエム社から入手可能なAFLAStmポリ(プロピレン−テトラフルオロエチレン)及びFLUOREL II(LII9
00)ポリ(プロピレン−テトラフルオロエチレン・ビニリデンフッ化物)、並びにモンテディソン・スペシャルティ・ケミカル社から入手可能なFOR−60KIR(登録商標)、FOR−LHF(登録商標)、NM(登録商標)、FOR−THF(登録商標)、FOR−TFS(登録商標)、TH(登録商標)、TN505(登録商標)として識別されるテクノフロンを含む。
【0020】
2つの特に知られたフルオロエラストマは、(1)VITON A(登録商標)として商業的に知られているビニリデンフッ化物、テトラフルオロエチレン、及びヘキサフルオロプロピレンの一つ又はそれ以上の、あるいは任意の組み合わせのコポリマのクラス、並びに(2)VITON B(登録商標)として商業的に知られているビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、及びテトラフルオロエチレンのターポリマのクラス、である。VITON A(登録商標)、及びVITON B(登録商標)、及びその他のVITON(登録商標)の商品名は、E.l. デュポン・ド・ナムーア社のトレードマークである。
【0021】
他の実施形態では、フルオロエラストマは、比較的少量のビニリデンフッ化物を有するテトラポリマである。一例は、E.I. デュポン・ド・ナムーア社から入手可能なVITON GF(登録商標)である。VITON GF(登録商標)は、35重量パーセントのビニリデンフッ化物、34重量パーセントのヘキサフルオロプロピレン、及び29重量パーセントのテトラフルオロエチレン、2重量パーセントの硬化サイトモノマを有している。硬化サイトモノマは、4−ブロモパーフルオロブテン−1、1,1−ジハイドロ−4−ブロモパーフルオロブテン−1、3−ブロモパーフルオロブテン−1、1,1−ジハイドロ−3−ブロモパーフルオロブテン−1のようなデュポン社から入手可能なもの、あるいは任意のその他の適切で既知の商業的に入手可能な硬化サイトモノマであることができる。
【0022】
実施形態では、充填済みフルオロエラストマは、ソルベイ・ソレキシス社から商品名P95930Mの下で商業的に入手可能なものを含むことができ、これは、30重量%のPTFE充填フルオロエラストマである。フルオロエラストマは、ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトタフルオロエチレン、及び硬化サイトモノマのテトラポリマである。PTFE粒子はサイズが約40nmで、フルオロエラストマの製造中にフルオロエラストマのマトリクスの中に分散される。
【0023】
実施形態では、ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、及び硬化サイトモノマの充填済みテトラポリマは、ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、及び硬化サイトモノマの未充填テトラポリマとブレンドされる。
【0024】
実施形態では、充填済みフルオロエラストマ成分の中のフィラーは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化エチレンプロピレン・コポリマ(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 TEFRON(登録商標))、エチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)、エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロメチルビニルエーテル・コポリマ(MFA)など、及びそれらの混合物のようなフルオロポリマである。ポリマフィラーは、約1〜約40nmのサイズの粒子を有している。
【0025】
フィラーは、充填済みフルオロエラストマ成分内に、全固体の重量の約10〜約50パーセント、又は約20〜約40パーセント、又は約30〜約35パーセントの範囲で存在する。
【0026】
実施形態では、外側層2における未充填フルオロエラストマ成分に対する充填済みフルオロエラストマ成分の重量比は、約0.01/99.9〜約25/75、又は約1/99〜約10/90、又は約2/98〜約5/95である。
【0027】
外側のフルオロエラストマブレンドは、任意の適切な既知の方法を使用して、基材の上にコーティングされることができる。そのような材料を補強部材の上にコーティングするための典型的な技法は、液体及び乾燥パウダスプレーコーティング、ディップコーティング、ワイヤ巻きロッドコーティング、流動床コーティング、パウダコーティング、静電スプレー、音波スプレー、ブレードコーティングなどを含む。ある実施形態では、フルオロエラストマブレンドは基材の上にスプレー又はフローコーティングされる。フローコーティング手順の詳細は、米国特許第5,945,223号に見出されることができる。
【0028】
フルオロエラストマブレンドは、約5〜約100ミクロン、又は約20〜約40ミクロン、又は約15〜約25ミクロンの厚さである。
【0029】
ある実施形態では、外側のフルオロエラストマブレンド層は、サンディング、ポリッシング、グラインディング、ブラスティング、コーティングなどのような任意の既知の技法によって改変されてもよい。実施形態では、外側のフルオロエラストマブレンド層は、約0.02〜約1.5マイクロメートル、又は約0.3〜約0.8マイクロメートルの表面粗さを有する。オプションのリリース層がフルオロエラストマ外側層の上に設けられる3層の実施形態では、外側のリリース層の表面はまた、ちょうど記述されたものと同じ又は同様の方法で、荒れされることができる。
【0030】
ある実施形態では、ブレンドされたフルオロエラストマ外側層は、およそ約40〜約100ggu、又は約60〜約80ggu、又は約70〜約78gguのガーディナー光沢を有する。
【0031】
フルオロエラストマブレンド外側層の接着性は、約1.5〜約3.0lb/in、又は約2.1〜約2.8 lb/in、又は約2.2〜約2.8lb/inであることができる。
【0032】
フルオロエラストマブレンドを備える外側層は、約1100psi〜約1900psi、又は約1200psi〜約1500psiの引張強度を有することができる。
【0033】
実施形態では、中間層が、基材とフルオロエラストマブレンド外側層との間に位置されることができる。他の実施形態では、外側リリース層が、フルオロエラストマブレンド外側層の上に位置されることができる。
【0034】
適切な中間層又は適切なオプションの外側リリース層の例は、シリコーンゴム、フルオロポリマ、ウレタン、アクリル、チタマー、セラマー、ハイドロフルオロエラストマ、ポリマ、(ポリマ、コポリマ、ターポリマなどのような)、又はそれらの混合物、並びにカーボンブラック及び/又は酸化アルミニウムのようなフィラーを含む。実施形態では、中間層はシリコーンゴムを備える。
【0035】
オプションの中間層及び/又はオプションの外側リリース層は、任意の既知の適切な技法を使用してフルオロエラストマ外側層にコーティングされることができる。ある実施形態では、付加的な層は、スプレー又はフローコーティングされることができる。
【0036】
中間層は、約2〜約10mm、又は約3〜約9mm、又は約5〜約8mmの厚さを有することができる。
【0037】
外側リリース層は、約1〜約50μm、又は約5〜約30μmの厚さまで、外側フルオロエラストマ層にコーティングされることができる。外側リリース層は、中間層としての使用のために上述されたポリマコーティングのいずれかであることができる。
【0038】
溶融要素は、任意の適切な構成であることができる。適切な構成の例は、シート、フィルム、ウエブ、フォイル、ストリップ、コイル、シリンダ、ドラム、ローラ、エンドレスストリップ、円形ディスク、エンドレスベルト、エンドレスシーム付きフレキシブルベルト、エンドレスシームレスフレキシブルベルト、パズルカットシームを有するエンドレスベルトを含むベルトなどを含む。ある実施形態では、溶融器部材は溶融器ローラである。実施形態では、溶融器ローラの基材は、アルミニウム又はスチールのような金属である。
【0039】
オプションとして、任意の既知の及び入手可能な適切な接着層が、フルオロエラストマ外側層と基材との間、及び/又は外側フルオロエラストマ層と外側リリース層との間に位置されてもよい。適切な接着層の例は、(例えばダウコーニング社からのHV Primer 10のような)アミノシランのようなシラン、チタン酸塩、ジルコニア酸塩、アルミニウム酸塩など、及びその混合物を含む。ある実施形態では、約0.001〜約10パーセントの接着剤が基材上にワイプされることができる。接着層は、約2〜約2000ナノメートル、又は約2〜約500ナノメートルの厚さまで、基材の上に又はフルオロエラストマ外側層の上に、コーティングされることができる。接着層は、スプレーコーティング又はワイピングを含む任意の適切な技法によってコーティングされることができる。
【0040】
(例1)
〈溶融器部材コーティングの形成〉
溶融器部材コーティングの調合は、100重量パートのハイドロフルオロエラストマ、デュポンVITON(登録商標) GF(35重量パーセントのビニリデンフッ化物、34重量パーセントのヘキサフルオロプロピレン、29重量パーセントのテトラフルオロエチレン、及び2重量パーセントの硬化サイトモノマ)を含む溶剤溶液/分散から準備された。VITON(登録商標) GFは、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合物において、7重量パートのデュポンVITON(登録商標) GFCurative50、1.5重量パートの酸化マグネシウム(マサチューセッツ州アンドーバーのローム・アンド・ハス社から入手可能なElastoMag 170 Special)、0.75重量パートの水酸化カルシウム、0.75重量パートのカーボンブラック(R.T.バンダービルト社から入手可能なN990)、4.89重量パートのNovec(登録商用) FC−4430(スリーエム社から入手可能)、及び0.86重量パートのAKF−290(ワッカー社から入手可能)と混合された。このコーティング調合は、約20マイクロメートルの公称厚さまで、フローコーティングを介して溶融器ロール表面に分散された。コーティングは、空気中において、95℃で2時間、175℃で2時間、205℃で2時間、及び230℃で24時間のステップ状加熱によって硬化された。
【0041】
(例2)
〈未充填フルオロエラストマとブレンドされたテフロン充填されたフルオロエラストマを備える溶融器部材コーティングの形成〉
溶融器ロールのトップコートの調合は、P95930M(ソルベイ・ソレキシス社から入手可能)が追加された点を除いて例1及び例2と同じに準備された。使用されたVITON(登録商標) GFに対するP95930Mの量は、約3〜約30重量パーセントで変えられた。
【0042】
最適な調合は、例2で述べられた実験からの機械的特性に基づいて、約30重量パーセントのP95930M、5.84pphのVC−50、2.5pphのNovec FC−4432(スリーエム社から入手可能)、約3.5pphの酸化マグネシウム、約1.75pphの水酸化カルシウム、及び0.75pphのカーボンブラックである。コーティングは、空気中において、95℃で2時間、175℃で2時間、205℃で2時間、及び230℃で24時間のステップ状加熱によって硬化された。
【0043】
(例3)
〈比較テスト〉
上記で準備された溶融器部材コーティングは、接着性、光沢、ならびに引張強度、タフネス、及び伸張を含む機械的特性について測定された。上記例2のコーティングは、以下の表にリストされるように改良された機械的特性を有している。
【0044】
表1 コーティング特性の比較
【表1】

【0045】
上記より、例2の調合(充填済みフルオロエラストマと未充填フルオロエラストマとのブレンド)が、フルオロエラストマを備えるだけの例1のものよりも優れた性能を示したことが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】一般的な静電写真装置の図である。
【図2】ここに開示されている一つの実施形態に従った溶融アセンブリの断面図である。
【図3】3層構成を有する溶融器ローラの断面図である。
【符号の説明】
【0047】
1 フルオロエラストマ表面、2 フルオロエラストマ層、3 フィラー、4 基材、5 溶融器ロール、6 圧力ロール、7 スチールコア、8 加熱要素、9 接触弧、10 光感受体、11 電源、12 帯電体、13 イメージ入力装置、14 現像体ステーション、15 転写手段、16 コピーシート、17 クリーニングステーション、18 フルオロエラストマ層、19 溶融ステーション、20 溜り部、21 トナーイメージ、22 ポリマ性リリース剤、23 送達ロール、24 計量ブレード、送達ロール、26 中間層、27 外側リリース層、28 フィラー。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、その上方にフルオロエラストマブレンドを備える外側層とを備える溶融器部材であって、
前記フルオロエラストマブレンドが、
(a)第1のフルオロエラストマとポリマフィラーとを備える充填済みフルオロエラストマ成分と、(b)フィラーが全く無しの第2のフルオロエラストマを備える未充填フルオロエラストマと、を備えている、溶融器部材。
【請求項2】
前記第1のフルオロエラストマが、(a)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、のうちの2つのコポリマ、(b)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、のターポリマ、(c)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、硬化サイトモノマ、のテトラポリマ、からなるグループから選択される、請求項1に記載の溶融器部材。
【請求項3】
前記第2のフルオロエラストマが、(a)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、のうちの2つのコポリマ、(b)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、のターポリマ、(c)ビニリデンフッ化物、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、硬化サイトモノマ、のテトラポリマ、からなるグループから選択される、請求項1に記載の溶融器部材。
【請求項4】
前記ポリマフィラーが、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン・コポリマ、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン、エチレンクロロトリフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロメチルビニルエーテル・コポリマ、及びそれらの混合物からなるグループから選択される、請求項1に記載の溶融器部材。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2008−80801(P2008−80801A)
【公開日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−238127(P2007−238127)
【出願日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(596170170)ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】XEROX CORPORATION
【Fターム(参考)】