定着体部材
本発明の定着体部材は、硬い外側表面を含むコア部材を含んでいる。必要に応じて、エラストマーを含む弾性層を、コア部材の円筒形外側表面上に設ける。結合層を弾性層上に、弾性層がない場合には外側表面上に設ける。結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体、およびこれらの混合物から作られる。ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から作ったフルオロポリマー樹脂の外側層を結合層上に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電複写装置および被覆定着体部材、また被覆定着体部材の製造方法に関し、特に、フルオロエラストマー層を介してシリコーンベースクッション層に結合していることを特徴とする最外フルオロポリマー樹脂層を含む、柔軟性（conformable）ローラーに関するものである。より詳細には、本発明は、定着体部材として用いられる改良された多層コーティングと、オイルを用いないカラーデジタル印刷のための多層被覆型定着体部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電複写定着技術においては、被印刷体（紙など）上の熱軟化性静電複写用トナーに熱と圧力を加えてトナーを被印刷体に恒久的に定着させるのに適した、様々な定着体部材が知られている。定着体部材の例としては、定着体ローラー装置、定着体プレート装置、および定着体ベルト装置などの定着体装置で用いられる、定着体ローラー、圧力ローラー、定着体プレート、および定着体ベルトが挙げられる。本件では“定着体部材”の語を、定着装置の一つの要素を特定するために使用する。一般に、定着体部材は定着体ローラーまたは圧力ローラーであって、本件では定着体ローラーまたは圧力ローラーを指しているが、本発明は特定の構造の定着体部材に限定されるものではない。
【０００３】
トナーを載せた被印刷体が定着体装置を通過する際に起こる、熱で軟化したトナー粒子の、被印刷体でなく定着体部材表面への付着（オフセットとして知られる）は、静電複写定着装置において以前より問題であった。定着体部材へのトナーオフセットの量を減らすための試みが多くなされている。その一つは、定着体部材、例えば、定着体ローラーおよび／または圧力ローラーのトナー接触面を非接着性（非粘着性）材料で作ることである。
【０００４】
ある公知の定着体部材用の非接着性コーティングはフルオロポリマー樹脂を含むものであるが、フルオロポリマー樹脂は柔軟（compliant）ではない。定着体部材とトナーを載せた被印刷体との接触面積を大きくするには、柔軟な定着体部材を備えていることが望ましい。しかし、柔軟性ゴム層を一つだけ備えている定着体部材はレリーズ油を吸収して短時間のうちに劣化し、しわが寄り、ニップ幅が不均一となり、またトナーオフセットを生じる。柔軟層を備えたフルオロポリマー樹脂被覆定着体部材を作るため、米国特許第３，４３５，５００号および米国特許第４，７８９，５６５号は、金属コアに接着したシリコーンゴム層にフルオロポリマー樹脂層を焼結したものを開示している。米国特許第４，７８９，５６５号では、フルオロポリマー樹脂粉末の水溶液をシリコーンゴム層に焼結している。米国特許第３，４３５，５００号では、フルオロポリマー樹脂スリーブをシリコーンゴム層に焼結している。フルオロポリマー樹脂層の焼結は一般に、被覆した定着体部材を約５００℃の温度に加熱することによって行われる。このような高温は、シリコーンゴム層に悪影響を及ぼしてシリコーンゴムを曇らせ、あるいは解重合を引き起こして、シリコーンゴムの耐久性を下げ、シリコーンゴム層とフルオロポリマー樹脂層との接着強度を低下させるおそれがある。シリコーンゴム層への高い焼結温度による悪影響を避けるための試みが、フルオロポリマー樹脂層の誘電加熱を用いてなされている（例えば、米国特許第５，０１１，４０１号および米国特許第５，１５３，６６０号を見よ）。しかし誘電加熱は複雑かつ高価であり、それによってもまだ、高圧の定着体装置で定着体部材を用いるとシリコーンゴム層からフルオロポリマー樹脂層が剥がれることがある。Chenらによる米国特許第５，５４７，７５９号および米国特許第５，７０９，９４９号は、フルオロエラストマー層およびフルオロポリマー含有ポリアミド−イミド層の層を介して、フルオロポリマー樹脂をシリコーンなどの様々な基材へ接着する方法を開示している。しかしこれには、焼結工程の間のシリコーンベースクッション基材の分解を防ぐための薄いベース層が必要である。Marvilらによる米国特許第５，９９８，０３４号および米国特許第６，５９６，３５７号も、柔軟性ベース層上にフルオロポリマーコーティングを備えた多層型定着体ローラーを開示している。しかし、これには、プライマ層とシリコーンベースクッションの分解を防ぐため、赤外線オーブン中で予備焼成工程を行う必要がある。更に、フルオロポリマー樹脂スリーブ層を加えた定着体部材は耐摩耗性が低く、耐熱性も劣っている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，７０９，９４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の理由から、フルオロポリマー樹脂層と、厚い柔軟層とを備えた定着体部材であって、それを構成する層間の接着性に優れ、耐摩耗性に優れ、耐熱性に優れ、より経済的に製造可能な定着体部材、およびその製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の定着体部材は、硬い外側表面を含むコア部材を含んでいる。必要に応じて、エラストマーを含む弾性層をコア部材の円筒形外側表面上に設ける。結合層を弾性層上に、弾性層がない場合には外側表面上に設ける。結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から作られる。ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から作ったフルオロポリマー樹脂の外側層を結合層上に設ける。
【０００８】
本発明の定着体部材は、トナーに対する非付着性、耐摩耗性、耐熱性、層間の接着性が良好である。フルオロエラストマー層とフルオロポリマー樹脂層は良好な耐熱性を持つため、製造の焼結工程における層の劣化または層間の接着の劣化がなく、あるいは僅かである。
【０００９】
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様、および長所は、以下の記述および請求項を見れば更に良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
非付着性のパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）フルオロポリマー樹脂トップコート層の焼結は一般に、被覆した定着体部材を４００℃の温度まで加熱して行うため、非粘着性フルオロポリマー樹脂層と、柔らかく熱に不安定なシリコーンゴムベース層との間に良好な絶縁層を設けることが強く望まれる。シリコーン層に対する高い焼結温度の悪影響を避けるための試みは満足できるものでなく、また複雑であった。最も重要なことには、フルオロポリマー樹脂トップコート層と柔軟性シリコーン基材層との間に加えられる結合層は、過酷な応力と高温条件下においてもこの２つの層をしっかりと繋ぎ止めるものでなければならない。一般に見られる問題は、非粘着性トップコート層の剥離としわの発生であった。
【００１１】
本発明は、結合層としてフルオロポリマー（フルオロエラストマーまたはフルオロカーボン熱可塑性共重合体（ＦＬＣ）、あるいはこれらの混合物）を備えた定着体部材を提示する。この定着体は、非粘着性フルオロポリマー樹脂トップコート層と柔軟性シリコーン基材層との接着性が良好であることがわかった。更に、フルオロポリマー樹脂外側層と結合層との接着性を高めるためフルオロポリマー樹脂充填剤（ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥなど）を加えた、フルオロエラストマーまたはフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体（ＦＬＣ）を含む本発明は、高温焼結処理によって得られる。これはまた隣接するシリコーン層との接着を強くし、外部から加熱されるような高温使用条件下でのシリコーンベースクッション層の分解を防ぐ。
【００１２】
本発明の定着体部材は、順に、円筒形の硬い外側表面を備えたコア部材と、円筒形外側表面上に設けられた、エラストマーを含む弾性層と、前記弾性層上に設けられた結合層と、結合層上に設けられた、フルオロポリマー樹脂を含む外側層と、から成る。前記結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる。フルオロポリマー樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる。本発明の望ましい実施の形態では、フルオロポリマー樹脂層とプライマ層とフルオロエラストマー層との結合は非常に強く、層を剥ぎ分けるのは非常に困難である。
【００１３】
全ての実施の形態において、本発明のローラーは、望ましくは、円筒状に対称、すなわち、ローラー軸に対して直角に切り取ったローラーの断面は、ローラーの全長のどこにおいてもローラー軸を中心に放射形対称である。ローラー自体の長さが被印刷体の印刷幅の範囲を決定する。
【００１４】
望ましい実施の形態には明確に開示していないが、本発明の定着部に含まれるローラーに対し、直接的または間接的に、外部または内部の定着用補助熱源を必要に応じて設けても良いことは理解されよう。
【００１５】
図１に、本発明の実施の形態による、定着体部材１１０の断面図を示す。この使用法では、定着体ローラー、圧力ローラー、およびオイルを付けたドナーローラーなどが含まれる。複数の層を支持するための、一般に同心の中心コアまたは支持体１１６は、通常、ステンレススチール、スチール、アルミニウムなどの金属である。中心コア１１６材料の第一要件は、必要な剛性を備えて、その上に掛けられる力を支え、また内部加熱源のあるローラーの表面よりも著しく高い温度に耐えることである。支持体１１６上には弾性層（ベースクッションとも呼ぶ）１１３が設けられており、この層は当該技術において、定着ニップの位置ずれ調節機能を持つ“クッション”層であることを特徴とする。ベースクッション層１１３の上には結合層１１４が設けられており、この層は、Ｖｉｔｏｎ、フルオロエラストマー、またはその他のフルオロポリマー、例えばフルオロカーボン熱可塑性共重合体、およびこれらの混合物から成るものであっても良い。最外層１１２はトナーレリーズ層であって、この層は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなど、またこれらの混合物などのフルオロポリマー樹脂を含んでおり、結合層１１４上に設けられている。
【００１６】
添付図を参照するならば、図２は、定着体ローラー構造体２００を含む、定着体部の望ましい実施の形態を示している。矢印Ａで示す方向へ回転する定着体ローラー１１０は、回転軸の周囲に配置された複数の層を含んでおり、複数の層は、アルミニウムやスチールなどの剛性の高い材料から成る円筒形コア部材１１６と、コア上に形成または鋳造された、界面で完全に結合している比較的厚い柔軟性ベースクッション層（ＢＣＬ）１１３と、ＢＣＬ１１３上に被覆され、界面で完全に結合している、継ぎ目がなく比較的薄いＶｉｔｏｎ層１１４と、Ｖｉｔｏｎ層１１４上に被覆され、界面で完全に結合している、エラストマー系材料より比較的堅いＰＦＡなどの材料から成る、継ぎ目がなく比較的薄いトップコート１１２とを含んでいる。ＰＦＡトップコートは、定着部材１１０から被印刷体を剥離するために使用する耐熱性の層である。
【００１７】
定着体ローラー１１０の表面は、白熱またはオーム定格型（ohm-rated）加熱フィラメント１４１および１４３である、ヒーターローラー１４０および１４２によって外部から加熱し、または、白熱またはオーム定格型加熱フィラメント１１７によって内部から加熱し、あるいは、外部ヒーターローラー１４０および１４２と、内部から加熱する白熱またはオーム定格型フィラメント１１７との両方を組み合わせて加熱することができる。Ａ方向に回転する定着体ローラーとは逆にＡ’方向に回転する対向圧力ローラー１３０と、複数の柔軟層から成る定着体ローラー１１０が、定着ニップ３００を形成する。定着体ローラー１１０に面して、未定着トナー２１１（すなわち、顔料から成る微細な熱可塑性粉末）を載せた、画像を受ける被印刷体２１２（一般に、紙）が、定着ニップ３００へ向かっている様子が示されている。被印刷体は、例えば、一組のローラーまたは可動ウェブなどの公知の機械的輸送手段（図示せず）を用いて送り込まれる。定着部は、望ましくは１個のローラーで駆動され、例えば、圧力ローラー１３０と、必要に応じてヒーターローラー１４０および１４２とを備えた定着ローラー１１０は駆動ローラーである。
【００１８】
定着体部材は、圧力または定着体プレート、圧力または定着体ローラー、定着体ベルト、あるいはその他の部材とすることができ、その上にはレリーズコーティングがあることが望ましい。定着体部材用の支持体は金属要素でも良く、金属要素に接着させた層を加えても、加えなくても良い。金属要素は、円筒形コア、プレート、またはベルトの形とすることができる。金属要素は、例えば、アルミニウム、ステンレススチール、またはニッケルから作ることができる。金属要素の表面は粗くても良いが、金属要素と金属要素に接着する層との接着性が良くなるよう、金属要素の表面を粗くする必要はない。金属要素に接着させる追加の支持層は、シリコーンゴム類、フルオロエラストマー類、プライマ類などの定着体部材に有用な材料から成る層である。
【００１９】
本発明の、ある望ましい実施の形態において、支持体は、接着促進剤層を被覆した金属要素である。接着促進剤層は、シリコーンゴムと金属との接着性を高めることが知られる、どのような市販の材料でも良く、例えば、シランカップリング剤（エポキシ官能化またはアミン官能化されていても良い）、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂架橋剤、エポキシクレゾールノボラック、ジアニリノスルホン架橋剤、ポリフェニレンスルフィドポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドなどである。望ましい接着促進剤は、エポキシ官能化シランカップリング剤である。最も望ましい接着促進剤は、メチルエチルケトンに分散させたＴｈｉｘｏｎ（登録商標）３００、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３１１、およびトリフェニルアミンである。Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）材料は、モートン・ケミカル社（Morton Chemical Co.）が製造している。
【００２０】
本発明の別の望ましい実施の形態では、支持体は、前記コア部材上に形成した、エラストマーベースクッション層を含む１つ以上の弾性層を備えた金属要素である。ベースクッション層は、定着体部材層に用いられる公知の材料、例えば、シリコーンゴム類、フルオロシリコーンゴム類、またはエラストマー層の形成に使用可能な同様の材料から成る、１つ以上の層とすることができる。望ましいシリコーンゴム層は、ポリメチルシロキサン類、例えば、エマーソン・カミングス（Emerson Cummings）より市販の、ＥＣ−４９５２（縮合硬化したシリコーンゴム）、Ｓ５１００（付加硬化したシリコーンゴム ）、または、ダウ・コーニング（Dow Corning）より市販の、Ｓｉｌａｓｔｉｃ（登録商標）ＪまたはＥ、あるいは、信越化学工業より市販の、Ｘ−３４−１２８４、Ｘ−３４−２０４５などである。望ましいフルオロシリコーンゴム類としては、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン類、例えば、３Ｍより市販のＳｙｌｏｎ（登録商標）フルオロシリコーンＦＸ１１２９３およびＦＸ１１２９９などが挙げられる。
【００２１】
定着体部材を内部ヒーターで加熱しようとする場合、定着されるトナーに接する定着体部材の外側表面へ熱が効率的かつ迅速に伝わるよう、外側層は比較的高い熱伝導率を持つことが望ましい。相対的な厚さに応じて、ベースクッション層および間にあるその他の層も比較的高い熱伝導率を持つことが一般に非常に望ましい。
【００２２】
ベースクッションおよびレリーズ層の厚さと組成は、ベースクッション層が定着体部材に所望の弾力性を与え、レリーズ層がその弾力性に応じて曲がるように選ぶことができる。一般にレリーズ層はベースクッション層よりも薄い。例えば、約１．０〜約１０．０ｍｍの厚さの範囲のクッション層が、様々な用途に適していることがわかった。本発明の一部の実施の形態において、ベースクッション層の厚さは約５．０ｍｍ、外側層の厚さは約５〜約５０μｍである。
【００２３】
本発明によれば、ベースクッション層に適した材料としては、先にベースクッション層に使用した様々な材料、例えば、エマーソン・カミングスよりＥＣ４９５２として市販の、縮合硬化ポリジメチルシロキサンが挙げられる。付加硬化シリコーンゴムベースクッション層のその他の例は、エマーソン・カミングスよりＳ５１００として市販されている。付加硬化シリコーンラバーの例の一つは信越化学工業製のＸ−３４−１２８４であり、これを、信越化学工業製のシランプライマ、Ｘ−３３−１７３またはＸ−３３−１５６−２０上に塗布する。
【００２４】
本発明の具体的な実施の形態では、ベースクッションは、繰り返し応力が引き起こす変形や硬化に耐えるものである。繰り返し応力が引き起こす変形および硬化を小さくするのに適した材料の例は、米国特許第５，２６９，７４０号（酸化銅充填剤）、米国特許第５，２９２，６０６号（酸化亜鉛充填剤）、米国特許第５，２９２，５６２号（酸化クロム充填剤）、米国特許出願第０８／１６７，５８４号（酸化スズ充填剤）、および米国特許出願第０８／１５９，０１３号（酸化ニッケル充填剤）に開示の、充填した縮合架橋ＰＤＭＳエラストマー類である。これらの材料はいずれも適度な熱伝導率を示し、酸化アルミニウム充填剤を加えたＥＣ４９５２またはＰＤＭＳエラストマーより硬さの変化やクリープが著しく少ない。適当なベースクッションは更に、米国特許出願第０８／２６８，１３６号（標題“Zinc Oxide Filled Diphenylsiloxane-Dimethylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”）、米国特許出願第０８／２６８，１４１号（標題“Tin Oxide Filled Diphenylsiloxane-Dimethylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”）、米国特許出願第０８／２６８，１３１号（標題“Tin Oxide Filled Dimethylsiloxane-Fluoroalkylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”にも開示されている。この段落で言及されている特許および特許出願の内容は、本件に引用して援用する。
【００２５】
通常、円筒形である定着体部材の支持体は、堅い金属またはプラスチック材から作ることができる。金属は一般に高い熱伝導率を持つため、定着体部材を内部から加熱する場合に望ましい。適当な支持体材料としては、例えば、アルミニウム、スチール、様々な合金類、繊維強化材を加えた、または加えない熱硬化性樹脂などのポリマー系材料が挙げられる。また、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第５，４７４，８２１号に従って、化成被覆を行い、金属アルコキシドプライマを下塗りした支持体も挙げられる。
【００２６】
本件では主に、定着体部材が、支持体と、支持体上に被覆したベースクッション層と、フルオロエラストマー結合層と、結合層上に重ねた外側層とを備えた定着体ロールである実施の形態として、定着体部材ついて述べている。しかし、本発明はロールに限らず、また本発明は、２つの層、ベースクッション層と外側層とを載せた支持体を含む定着部材に限られるものでもない。本発明の定着体部材は、当業者に公知の、様々な外形と層配置を備えることができる。例えば、ベースクッション層を省いたり、本件に記載の外側層の上に１つ以上の層を追加しても良い。
【００２７】
ベースクッション層は、ベースクッションプライマ層を間に挟んで金属要素に接着させても良い。ベースクッションプライマ層には、金属要素と、ベースクッション層に用いられる材料との接着性を向上させるようなプライマ組成を加えることができる。ベースクッション層がフルオロエラストマー材料であれば、ベースクッションプライマ層として前述の接着促進剤が使用できる。当該技術では、フルオロシリコーンゴム類およびシリコーンゴム類を金属要素に塗布するためのその他のプライマ類も知られている。このようなプライマ材料としては、信越化学工業製のＸ−３３−１７６またはＸ−３３−１５６−１０などのシランカップリング剤（エポキシ官能化またはアミン官能化されていても良い）、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂架橋剤、エポキシクレゾールノボラック、ジアニリノスルホン架橋剤、ポリフェニレンスルフィドポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、およびポリアミドイミドが挙げられる。
【００２８】
支持体の金属要素上にベースクッション層を加えると定着体部材の柔軟性が大きくなる。柔軟性を変えることで最も良い定着体部材および定着体装置が製造できる。必要に応じて設けられるベースクッション層によって得られる柔軟性の変化が、フルオロエラストマー層および／またはフルオロポリマー樹脂層の厚さや製造に用いる材料を変えるだけで得られる変化に加わる。現時点で望ましい定着体ローラー装置の実施の形態は、非常に柔軟な定着体ローラーと非柔軟性または低柔軟性圧力ローラーとを備えたものである。定着体ベルト装置では、柔軟性圧力ローラーと非柔軟性または低柔軟性ベルトを備えたものが望ましい。上記のものは現在望ましい実施の形態であるが、プレート、ベルト、およびローラーを含む定着体装置および部材を、少なくとも１つの定着体部材が本発明に従って作られている、様々な形状および実施の形態に作ることができる。
【００２９】
フルオロエラストマー層は、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマー、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエチルとのターポリマー、およびフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとのターポリマーを含むことができる。本発明で有用なフルオロエラストマー類の具体例は、Ｋａｌｒｅｚ（登録商標）およびＶｉｔｏｎ（登録商標）Ａ、Ｂ、Ｇ、ＧＦ、およびＧＬＴの商標名でＥ．Ｉ．デュポン・ド・ネモー・アンド・カンパニー（E. I. DuPont de Nemours and Company）より、また、Ｆｌｕｏｒｅｌ（登録商標）ＦＣ２１７４、ＦＣ２１７６、ＦＸ２５３０、ＦＬＳ２６４０、ＦＥ５８３２、およびＡｆｌａｓ（登録商標）の商標名で３Ｍ社より市販されている。フルオロエラストマー層として有用なフッ化ビニリデン系ポリマー類は更に、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第３，０３５，９５０号に開示されている。前述のフルオロエラストマー類の混合物も適している。本発明の実行において決定的な意味を持つものではないが、フルオロエラストマー類の数平均分子量範囲は、約１万の低いものから約２０万の高いものまで変えることができる。望ましい実施の形態において、フッ化ビニリデン系フルオロエラストマー類は、約５万〜約１０万の数平均分子量範囲を持つ。
【００３０】
フルオロエラストマー層に望ましい材料は、フルオロエラストマーポリマーと、硬化材料と、必要に応じた充填剤との複合混合物である。硬化材料としては、硬化剤、架橋剤、硬化促進剤、充填剤、またはこれらの混合物が挙げられる。本発明の製造法での使用に適した硬化剤としては、例えば、本件に引用して援用する、Seanorによる米国特許第４，２７２，１７９号に開示の求核付加硬化剤が挙げられる。求核付加硬化系の例は、ビスフェノール架橋剤と、促進剤としてオルガノホスホニウム塩とを含むものである。適当なビスフェノール類としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４−イソプロピリデンジフェノールなどが挙げられる。本発明に有用なフルオロエラストマー類の硬化には、その他の従来の硬化または架橋系も使用できるが、有機過酸化物、例えば、ジクミルペルオキシドおよびジクロロベンゾイルペルオキシド、またはトリアリルシアヌル酸を加えた２，５−ジメチル−２，５−ジ−t−ブチルペルオキシヘキサンなどのフリーラジカル開始剤、求核付加系が望ましい。ビスフェノール硬化法に適した硬化促進剤としては、オルガノホスホニウム塩類、例えば、先に挙げた米国特許第４，２７２，１７９号に開示のベンジルトリフェニルホスホニウムクロリドなどの塩化物が挙げられる。
【００３１】
フルオロエラストマーにも、フルオロポリマー樹脂充填剤を加えることができる。表面層の接着強度と機械的強度を上げるため、フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのフルオロポリマー樹脂充填剤をポリマー系組成物に加える。本発明の定着体部材のフルオロエラストマー層中には、不活性充填剤を加えることが望ましい。不活性充填剤を加えないと、フルオロエラストマー層とトップ層との接着強度が低下すると考えられる。適当なフルオロポリマー樹脂充填剤は、半結晶性フルオロポリマーまたは半結晶性フルオロポリマー複合物などフルオロポリマー材料から成る。このような材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、およびフルオロポリマー樹脂の混合物が挙げられる。
【００３２】
フルオロエラストマーには不活性充填剤を加えることができる。不活性充填剤は、表面層を強くし、耐摩耗性を高めるために、ポリマー系組成物にしばしば加えられる。本発明の定着体部材のフルオロエラストマー層には必要に応じて不活性充填剤を加える。不活性充填剤を加えなくともフルオロエラストマー層の接着強度が低下することはない。必要に応じて用いられる適当な不活性充填剤としては、アルミナ、シリカ、チタニアなどの鉱物酸化物類や様々なグレードのカーボンが挙げられる。
【００３３】
フルオロエラストマー類と共に用いられる求核付加硬化系はフッ化水素を発生することがあるため、充填剤として酸受容体が加えられる。適当な酸受容体としては、酸化鉛、酸化マグネシウム（メルク社（Merck & Co.）製のＭｅｇａｌｉｔｅ（登録商標）ＤおよびＹなど）、水酸化カルシウム（フィッシャー・サイエンティフィク社（Fisher Scientific Co.）製のＣ−９７など）、酸化亜鉛、酸化銅、酸化スズ、酸化鉄、および酸化アルミニウムなどのルイス塩基類が挙げられる。これらは、単独で、または前述の不活性充填剤と様々な割合で混ぜ合わせて使用することができる。最も望ましいフルオロエラストマー層材料は、１００部のＶｉｔｏｎ（登録商標）Ａと、２〜９部の２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（Ｃｕｒｅ（登録商標）２０として市販）と、２〜１０部のベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド（Ｃｕｒｅ（登録商標）３０として市販）と、５〜３０部の酸化鉛と、０〜３０部のＴｈｅｒｍａｘ（登録商標）（カーボンブラック）とを、均一な混合物となるまで、２ロールミル上、室温で機械的に混合した複合混合物である。Ｃｕｒｅ（登録商標）２０およびＣｕｒｅ（登録商標）３０は、モートン・ケミカル社の製品である。Ｔｈｅｒｍａｘ（登録商標）は、Ｒ．Ｔ．バンダービルト社（R. T. Vanderbilt Co., Inc.）の製品である。この複合混合物は、支持体上に圧縮成形するか、あるいは、支持体に浸漬、リング、またはスプレーコーティングするため、溶媒に分散させることができる。リングコーティングを用いてこの複合混合物を支持体に塗布する場合、フルオロエラストマー材料を混合する際に、上記の配合物に少量のアミノシロキサンポリマーを加えることが望ましい。このフルオロエラストマー複合材料に関する更なる情報については、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第４，８５３，７３７号を参照のこと。
【００３４】
フルオロエラストマー層はまた、フルオロエラストマーとシリコーンポリマーとの相互貫入網目構造とすることができる。相互貫入網目構造コーティング組成物は、フルオロエラストマーポリマーと、官能化シロキサンと、フルオロカーボン硬化材料と、必要に応じた酸受容体またはその他の充填剤とを機械的に混合し、圧縮成形に適した、または複合物を溶媒に分散した後に溶媒コーティングするのに適した、均一な混合物とすることによって得られる。フルオロエラストマーポリマー類、硬化材料、硬化剤、硬化促進剤、酸受容体、およびその他の充填剤は、先に述べたものの中から選ぶことができる。官能化シロキサンは、多官能ポリ（Ｃ.sub.１〜６アルキル）フェニルシロキサンまたは多官能ポリ（Ｃ.sub.１〜６アルキル）シロキサンが望ましい。望ましいシロキサン類は熱硬化型であるが、過酸化物硬化型シロキサン類も通常の開始剤と共に用いることができる。熱硬化型シロキサン類としては、“ハード”および“ソフト”シリコーン類として知られるシリコーンの種類に属する、ヒドロキシ官能化オルガノポリシロキサン類が挙げられる。望ましいハードおよびソフトシリコーン類は、シラノール末端を持つ多官能オルガノポリシロキサン類である。
【００３５】
代表的なハードおよびソフトシリコーン類は市販されており、あるいは通常の方法で調製可能である。市販のシリコーン類の例としては、ＤＣ６−２２３０シリコーンおよびＤＣ−８０６Ａシリコーン（ダウ・コーニング社製）（ハードシリコーンポリマー）および、ＳＦＲ−１００シリコーン（ゼネラル・エレクトリック社製）およびＥＣ−４９５２シリコーン（エマーソン・カミングス社製）（いずれもソフトシリコーンポリマー）が挙げられる。ＤＣ６−２２３０シリコーンは、フェニル基とメチル基との比が約１：１、二官能シロキサン単位と三官能シロキサン単位との比が約０．１：１で、２，０００〜４，０００の数平均分子量を持つことを特徴とする、シラノール末端化ポリメチルフェニルシロキサン共重合体である。ＤＣ−８０６Ａシリコーンは、フェニル基とメチル基との比が約１：１、二官能シロキサン単位と三官能シロキサン単位との比が約０．５：１であることを特徴とする、シラノール末端化ポリメチルフェニルシロキサン共重合体である。ＳＦＲ−１００シリコーンは、シラノールまたはトリメチルシリル末端化ポリメチルシロキサンであることを特徴とし、約６０〜８０重量％の約９万の数平均分子量を持つ二官能ポリジメチルシロキサンと、２０〜４０重量％の、約０．８〜１：１の平均比で一官能（すなわち、ＳｉＯ２）繰り返し単位を含み、約２，５００の数平均分子量を持つポリメチルシリルケイ酸樹脂とから成る液状混合物である。ＥＣ−４９５２シリコーンは、約８５モル％の二官能ジメチルシロキサン繰り返し単位と、約１５モル％の三官能メチルシロキサン繰り返し単位とを含み、約２１，０００の数平均分子量を持つことを特徴とするシラノール末端化ポリメチルシロキサンである。
【００３６】
望ましいフルオロエラストマーシリコーン相互貫入網目構造体は、シリコーンとフルオロエラストマーポリマーとの重量比が約０．１〜１：１、望ましくは約０．２〜０．７：１である。相互貫入網目構造体は、望ましくは、例えば、２ロールミル上で、約４０〜７０重量％のフルオロエラストマーポリマーと、１０〜３０重量％の硬化性多官能ポリ（Ｃ１〜６アルキル）フェニルシロキサンまたはポリ（Ｃ１〜６アルキル）シロキサンポリマーと、１〜１０重量％の硬化剤と、１〜３重量％の硬化促進剤と、５〜３０重量％の酸受容体型充填剤と、０〜３０重量％の不活性充填剤とから成る混合物を機械的に混合して得る。
【００３７】
フルオロエラストマーシリコーン相互貫入網目構造体がフルオロエラストマー層材料である場合、支持体を従来の手法、一般に、圧縮成形または溶媒コーティングにより被覆する。溶媒コーティングに用いられる溶媒としては、極性溶媒、例えば、ケトン類、酢酸エステル類などが挙げられる。フルオロエラストマー系相互貫入網目構造体に望ましい溶媒は、ケトン類、特に、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンである。コーティング溶媒中に分散させる相互貫入網目構造体の濃度は、一般に、固体が約１０〜５０重量％、望ましくは固体が約２０〜３０重量％である。分散液は、硬化した場合に厚さ１０〜１００μｍのシートとなるよう支持体上に被覆する。
【００３８】
相互貫入網目構造体の硬化は、フルオロエラストマーポリマー類の硬化において公知の条件に従い、例えば、約１２〜４８時間、５０〜２５０℃の温度で行う。望ましくは、被覆した組成物を、溶媒がなくなるまで室温で乾燥した後、２４時間かけて徐々に約２３０℃まで加熱し、この温度で２４時間保つ。
【００３９】
フルオロエラストマーシリコーンポリマー相互貫入網目構造体に関する情報は更に、１９９３年９月１６日出願の米国特許出願第１２２，７５４号（１９９２年９月４日出願の米国特許出願第９４０，９２９号の継続）にも見ることができる。更に、１９９２年９月４日出願の米国特許出願第９４０，５８２号も参照のこと。これら３件の特許出願はイーストマンコダック社（Eastman Kodak Company）に帰属するものである。これらの特許出願の内容は本件に引用して援用する。
【００４０】
フルオロエラストマー層には、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を含むフルオロカーボン熱可塑性共重合体も加えることができる。硬化したフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は、次のサブユニットを含んでいる。
【００４１】
−（ＣＨ２ＣＦ２）ｘ−、−（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））ｙ−、および−（ＣＦ２ＣＦ２）ｚ−
式中、ｘは、１〜４０または６０〜８０モル％、ｚは、４０モル％以上〜８９モル％以下、ｙは、ｘ＋ｙ＋ｚが１００モル％となる値である。
【００４２】
適当なフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は市販されている。本発明の具体的な実施の形態では、フッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン（−（ＶＦ）（７５）−（ＴＦＥ）（１０）−（ＨＦＰ）（２５）−で示される）を用いた。この材料は、ヘキスト社（Hoechst Company）より“ＴＨＶフルオロプラスチックス”の名称で市販されており、本件ではこれを“ＴＨＶ”と呼ぶ。本発明のもう一つの実施の形態では、フッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン（−（ＶＦ）（４２）−（ＴＦＥ）（１０）−（ＨＦＰ）（５８）−で示される）を用いた。この材料は、ミネソタ州セントポール、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング（Minnesota Mining and Manufacturing）より、“３Ｍ ＴＨＶ”の名称で市販されており、本件ではこれを“ＴＨＶ−２００”と呼ぶ。その他の適当な未硬化フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン類およびフッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン類としては、例えば、ＴＨＶ−４００、ＴＨＶ−５００、およびＴＨＶ−３００が使用できる。
【００４３】
一般に、ＴＨＶフルオロプラスチックスは、高い可撓性と低い加工温度とを併せ持つ点で、他の溶融加工可能なフルオロプラスチックスとは異なっている。８３〜２０７Ｍｐａの曲げ弾性率値を持つＴＨＶフルオロプラスチックスは、最も可撓性のフルオロプラスチックスである。
【００４４】
未硬化ポリマーの分子量は概して利便性の問題であるが、極端に大きいか極端に小さい分子量では問題を生じることがあり、その性質は当業者には公知である。本発明の望ましい実施の形態において、未硬化ポリマーは約１０万〜２０万の範囲の数平均分子量を持つ。
【００４５】
フルオロポリマー樹脂外側層は、半結晶性フルオロポリマーまたは半結晶性フルオロポリマー複合物などのフルオロポリマー材料を含んでいる。このような材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、およびフルオロポリマー樹脂の混合物が挙げられる。これらのフルオロポリマー樹脂の一部は、デュポン社よりＴｅｆｌｏｎ（登録商標）またはＳｉｌｖｅｒｓｔｏｎｅ（登録商標）材料として市販されている。
【００４６】
望ましいフルオロポリマー樹脂層はポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）であって、デュポン社より、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３２、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５３、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５５、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５７、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５８、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５７−２１０の商標名で市販されている。特に、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５３、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５７、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５８は、耐久性があり、耐摩耗性で、非常に滑らかな層を作るため、望ましい。ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）には更に、炭化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズなどの充填剤粒子を加えることができる。
【００４７】
本発明の定着体部材の層の厚さは、定着体部材の望ましい柔軟性または非柔軟性に応じて変えることができる。支持体の一部としてベースクッション層を備えている定着体部材の望ましい層の厚さは、ベースクッションプライマ層が０．１〜１μｍ、ベースクッション層が１〜１０ｍｍ、フルオロエラストマー層が１０〜５００μｍ、フルオロポリマー樹脂層が５〜５０μｍである。支持体の一部としてベースクッション層（弾性層）を備えている定着体部材の望ましい層の厚さは、接着促進剤が０．３〜１ミル（約７．６〜２５．４μｍ）、ベースクッション層が２〜６ｍｍ、フルオロエラストマー層が１０〜５０μｍ、フルオロポリマー樹脂層が５〜３０μｍである。
【００４８】
定着体部材の上記の層の組成物には、必要に応じて、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、水酸化カルシウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化銅、酸化スズなどの添加剤または充填剤を加え、層の熱伝導率または硬さを大きくする。顔料を加えて色を付けても良い。必要に応じて接着材料および分散剤も加えられる。
【００４９】
本発明のある実施の形態において、支持体は、金属要素と、フルオロエラストマー層のための接着促進剤である。本発明の別の実施の形態では、支持体は、接着促進剤層と、１つ以上のベースクッション層とを含んでいる。必要ならば、ベースクッション層の間にプライマ層を加える。本発明のいくつかの実施の形態の製造方法をより詳しく述べる。
【００５０】
本発明の一つの実施の形態では、次のようにしてベースクッション層のない定着体部材を製造することができる。
【００５１】
第１に、支持体を製造する。金属要素を清浄にして乾燥する。これには、グリース、油、埃を取り除くような市販のクリーナーまたは公知の溶媒、例えばイソプロピルアルコールが使用できる。更に、金属要素に接着促進剤層を塗布して支持体を製造する。接着促進剤は、均一なコーティングを形成するどのような方法を用いて金属要素に塗布しても良い。このような方法の例としては、金属支持体への材料の、拭き取り（wiping）、ブラッシング、あるいはスプレー、リング、または浸漬コーティングが挙げられる。接着促進剤は一般に、オーブン中、約３２０〜３５０度Ｆ（約１６０〜１７７℃）の温度で乾燥および硬化させる。最も望ましい接着促進剤は、メチルエチルケトンに分散した、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３００、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３１１、およびトリフェニルアミンである。Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）材料は、モートン・ケミカル社より製造されている。第２に、一般に、支持体上にフルオロエラストマー層を圧縮成形、押し出し成形、あるいはブレード、スプレー、リング、または浸漬コーティングすることで、フルオロエラストマー層を接着促進剤層に塗布する。次に、一般に、オーブン中、約３９０〜５００度Ｆ（約１９９〜２６０℃）の温度でフルオロエラストマー層を硬化する。第３に、フルオロエラストマー層の塗布と同じ方法で、フルオロポリマー樹脂層をプライマ層に塗布することができる。フルオロポリマー樹脂層を塗布する前にプライマ層を乾燥させる必要はない。望ましくは、フルオロポリマー樹脂の水性エマルションをプライマ層の上にリングコーティングすることにより、フルオロポリマー樹脂層を塗布する。第４に、定着体部材を、一般に約６００〜７００度Ｆ（約３１６〜３７１℃）の温度でオーブンに入れて、フルオロポリマー樹脂層を硬化する。（具体的な温度範囲は、硬化すべき材料と硬化時間に応じて変えることができる。）
【００５２】
本発明の別の実施の形態は、支持体の一部としてベースクッション層を備えている。例えば、金属要素と、シリコーンゴムプライマ層と、縮合硬化シリコーンゴム層とを含む支持体と、次にフルオロエラストマー層と、フルオロポリマー樹脂層とを含む、被覆定着体部材を作るための方法は、次のとおりである。第１に、金属要素を、先に述べたように清浄にして乾燥する。第２に、金属要素を、前述のものから選んだ公知のシリコーンゴムプライマの層で被覆する。縮合硬化シリコーンゴムベースクッション層に望ましいプライマは、ゼネラル・エレクトリック社製のＧＥ４０４４である。第３に、シリコーンゴム層を、ブレードコーティング、リングコーティング、射出成形、または圧縮成形などの適当な方法で、シリコーンゴムプライマ層に塗布する。望ましい縮合硬化ポリジメチルシロキサンは、エマーソン・カミングス製のＥＣ−４９５２である。第４に、シリコーンゴム層を、一般に、オーブン中、通常４１０〜４５０度Ｆ（約２１０〜２３２℃）の温度に加熱して硬化する。第５に、シリコーンゴム層に、一般に約７５０ワットで９０〜１８０秒間、コロナ放電処理を行う。これ以降、前述のフルオロエラストマー層およびフルオロポリマー樹脂層の塗布および硬化工程を行う。
【００５３】
支持体の一部としてベースクッション層を備えた、更に別の本発明の実施の形態では、製造工程を以下のように変更する。ベースクッション層が付加硬化シリコーンゴムである場合、望ましいシリコーンプライマ（信越化学工業製のＸ−３３−１７６）を金属要素に塗布する。次に、望ましい付加硬化シリコーンゴム（信越化学工業製のＸ−３４−１２８４）を、例えば射出成形により塗布する。次に、シリコーンゴム層を硬化する。ベースクッション層がフルオロシリコーンエラストマーである場合、金属要素に公知のシリコーンプライマを下塗り後、フルオロシリコーンエラストマー層を、一般に圧縮成形により被覆し、硬化する。フルオロエラストマー−シリコーン相互貫入網目構造体または別の追加のフルオロエラストマー材料をベースクッション層として用いる場合、フルオロエラストマー層に適した接着促進剤を金属要素に塗布し、フルオロエラストマーベースクッション層をベースクッションプライマ層に塗布して硬化する。ベースクッション層がフルオロエラストマー材料である場合、フルオロエラストマー層を塗布する前に、ベースクッションフルオロエラストマー層に硬化、下塗り、またはコロナ放電処理を行う必要はない。
【００５４】
必要に応じてサンドブラスト、研削、および研磨工程を行う。先に述べたように、金属要素と隣接する層とを良く接着するためには必要でないため、金属要素にサンドブラストを行う必要はない。しかし、フルオロエラストマー層および追加したベースクッション層（ある場合）は、定着体部材を製造する間に研磨しても良い。これらの層を、特に圧縮成形またはブレードコーティング法で支持体に塗布すると、しばしば厚さの均一な滑らかなコーティングとならないことがあるため、これらの層を機械的に研磨して厚さの均一な滑らかなコーティングとする。
【００５５】
層を硬化し、定着体部材に焼結するには、対流加熱、強制空気加熱、赤外線加熱、誘電加熱など、公知の様々な種類の加熱方法が使用できる。
【００５６】
本発明に従って製造した定着体部材は、熱軟化性トナーを被印刷体に定着させる電子写真コピー機において有用である。これは、トナー粒子が静電気によって画像の形に引きつけられている紙シートなどの被印刷体を、これらの定着体部材と接触させることにより行うことができる。このように接触させて、トナーが被印刷体に定着するのに十分な温度と圧力を保つ。これらの部材は耐久性が高いため、使用の際に、ブレード、パッド、ローラー、またはブラシを用いて清掃することができる。また、フルオロポリマー樹脂層は優れたレリーズ性を備えているため必ずしも必要ではないが、レリーズ油を定着体部材に塗布しても定着体部材に悪影響がない。
【実施例】
【００５７】
以下の実施例は、本発明の定着体部材の製造を説明するものである。
【００５８】
＜実施例１＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、フルオロエラストマー層と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂層とを含む、被覆ローラーを製造した。
【００５９】
外径３．５インチ（８８．９ｍｍ）、長さ１５．２インチ（３８６ｍｍ）のスチール製円筒形コアにガラスビーズを吹き付け、ジクロロメタンで清浄にして乾燥させた。これに、接着促進剤（信越化学工業製、Ｘ−３３−１７６）を均一にスプレーし、０．１〜０．２ミル（約２．５〜約５．１μｍ）の均一な厚さに被覆した。接着促進剤を１５分間風乾し、３２５度Ｆ(約１６３℃)の対流式オーブン中に４５分間置いた。次に、処理したコアにシリコーンベースクッション層を塗布した。望ましい付加硬化シリコーンゴム（信越化学工業製、Ｘ−３４−１２８４）を、例えば、射出成形によって塗布した。次に、シリコーンゴムを、室温で２４時間硬化し、対流式オーブン中２００℃で３時間、後硬化した。得られたベースクッション層の厚さは２２０ミル（約５．６ｍｍ）であった。フルオロエラストマーコーティングは、１００部のＦｌｕｏｒｅｌ（登録商標）２６４０と、４部のＣｕｒｅ（登録商標）５０と、３部の酸化マグネシウムと、６部の水酸化カルシウムと、１０部のＴｈｅｒｍａｘと、５０部のＦＥＰとの混合物をＭＥＫに溶解して、固体量２５重量％の溶液とすることにより調製した。生成した溶液の一部を、前述のシリコーンベースクッション層を備えたコア上にリングコーティングし、１時間風乾した。後硬化条件は、２４時間かけて２３２℃に上げ、２３２℃で２４時間置くものであった。得られたフルオロエラストマー層の厚さは２５μｍであった。Ｔｅｆｌｏｎ８５５Ｐ３２２−５３（ＰＦＡフルオロ樹脂）から成る厚さ約０．５ミル（約１２．７μｍ）の外側層を、フルオロエラストマー層上にリングコーティングした。次に、定着体部材を７００度Ｆ（約３７１℃）の対流式オーブン中に約１０分間入れて、ＰＦＡ Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）を焼結した。
【００６０】
このローラーの層間の接着性は優れていた。剥離強度試験を行った。一般に、多層型定着体部材の剥離強度試験を行うには、トップ層を切ってインストロン（Instron）装置に挟み、ローラー上でＰＦＡトップ層を隣接する層から剥ぐために必要な力を測定する。実施例１に従って製造したローラーについて、フルオロポリマー樹脂層とフルオロエラストマー層との間の接着強度を表１に示す。
【００６１】
【表１】
* 定着体部材外側層の接着の最小必要強度は３２であった。
【００６２】
＜比較例１＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、プライマ層（パーフルオロアルコキシ樹脂と、トリフルオロエチレン−パーフルオロエチルエーテル−パーフルオロエチレンビニルホスファートとを含む）と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂外側層とから成る被覆ローラーを製造した。
【００６３】
フルオロエラストマー層の代わりにプライマ層を用い、パーフルオロアルコキシ樹脂と、トリフルオロエチレン−パーフルオロエチルエーテル−パーフルオロエチレンとから成るデュポンＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３３を、シリコーンベースクッション上にリングコーティングして、実施例１を繰り返した。
【００６４】
＜比較例２＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂外側層とから成る被覆ローラーを製造した。
【００６５】
結合層として使用したフルオロエラストマー層を除いて実施例１を繰り返した。ポリテトラフルオロエチレンと、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンと、ポリフッ化エチレン−プロピレンと、これらの混合物とから成るデュポンＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３２の外側層を、シリコーンベースクッション上にリングコーティングした。
【００６６】
比較例１および比較例２で製造したローラーについて、同様な接着の剥離試験を行った。フルオロポリマー樹脂層とシリコーンゴム層との間の接着強度試験の結果を表１に示す。
【００６７】
＜ローラー寿命試験＞
実施例１および比較例１で製造したローラーをＮｅｘｐｒｅｓｓ２１００装置中に置いて、ローラーの寿命試験を行った。この試験の結果を表２に示す。
【００６８】
ローラー寿命試験では、印刷の間の定着体部材の表面温度を１７５〜１８０℃の範囲とする。定着体部材の表面温度は、内部からの加熱または外部ヒーターローラーとの接触により、望ましくはその両方で保つ。外部ヒーターローラーの温度範囲は２３０〜２５０℃、外部ヒーターローラーと定着体部材との接触ニップ幅の範囲は、ヒーターローラーの直径の１０〜２０％である。使用する被印刷体（紙）は、厚さ３３０μｍ、平面密度３００ｇ／ｍ２である。トナーを定着するための、定着体部材と対向圧力ローラーとのニップ幅は、定着体部材の直径の２０％＋／−１％の範囲に設定した。被印刷体（紙）の大きさはタブロイド判、すなわち、１１×１７インチ（約２７９×４３２ｍｍ）、または同等のもので良い。被印刷体上のトナー量は、トップコートに応力をかけた印刷条件を再現するため、ほぼ０に設定した。印刷速度範囲は９０〜１１０ｐｐｍである。定着体部材組み立て品を目視および印刷によって検査し、表面の異常の発生を検出した。定着体部材表面の内部用紙運搬路と外部用紙運搬路の検査も含む。１０００〜２０００枚のＡ４相当シート毎に定着体部材の状態を記録する。
【００６９】
【表２】
* 最初の数枚の印刷でローラー材料がひび割れた。
# 外側用紙運搬路にひびが見られた。
【００７０】
本発明の実施例１のローラーは、比較例１および比較例２で製造したローラーよりも優れた性能を持つ。本発明のローラーの接着試験およびローラー寿命試験の結果は常に、このローラーが、フルオロエラストマー結合層を加えずに製造したローラーよりも優れた接着強度と耐久性を備えていることを示している。更に、ローラー寿命試験より、本発明のローラーのフルオロエラストマー結合層は、シリコーンベースクッション層の分解、例えば、外部加熱ローラー、特に、用紙運搬路の外側の部分からの熱や、フルオロポリマー樹脂ＰＦＡトップコートの焼結による、高温条件下でのひび割れを防止することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による定着体部材の断面図である。
【図２】本発明による定着装置の略断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１０ 定着体部材、１１２ 最外層、１１３ 弾性層、１１４ 結合層、１１６ 支持体、１１７ 加熱フィラメント、１３０ 圧力ローラー、１４０，１４２ ヒーターローラー、１４１，１４３ 加熱フィラメント、２００ 定着体ローラー構造体、２１１ 未定着トナー、２１２ 被印刷体、３００ 定着ニップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電複写装置および被覆定着体部材、また被覆定着体部材の製造方法に関し、特に、フルオロエラストマー層を介してシリコーンベースクッション層に結合していることを特徴とする最外フルオロポリマー樹脂層を含む、柔軟性（conformable）ローラーに関するものである。より詳細には、本発明は、定着体部材として用いられる改良された多層コーティングと、オイルを用いないカラーデジタル印刷のための多層被覆型定着体部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電複写定着技術においては、被印刷体（紙など）上の熱軟化性静電複写用トナーに熱と圧力を加えてトナーを被印刷体に恒久的に定着させるのに適した、様々な定着体部材が知られている。定着体部材の例としては、定着体ローラー装置、定着体プレート装置、および定着体ベルト装置などの定着体装置で用いられる、定着体ローラー、圧力ローラー、定着体プレート、および定着体ベルトが挙げられる。本件では“定着体部材”の語を、定着装置の一つの要素を特定するために使用する。一般に、定着体部材は定着体ローラーまたは圧力ローラーであって、本件では定着体ローラーまたは圧力ローラーを指しているが、本発明は特定の構造の定着体部材に限定されるものではない。
【０００３】
トナーを載せた被印刷体が定着体装置を通過する際に起こる、熱で軟化したトナー粒子の、被印刷体でなく定着体部材表面への付着（オフセットとして知られる）は、静電複写定着装置において以前より問題であった。定着体部材へのトナーオフセットの量を減らすための試みが多くなされている。その一つは、定着体部材、例えば、定着体ローラーおよび／または圧力ローラーのトナー接触面を非接着性（非粘着性）材料で作ることである。
【０００４】
ある公知の定着体部材用の非接着性コーティングはフルオロポリマー樹脂を含むものであるが、フルオロポリマー樹脂は柔軟（compliant）ではない。定着体部材とトナーを載せた被印刷体との接触面積を大きくするには、柔軟な定着体部材を備えていることが望ましい。しかし、柔軟性ゴム層を一つだけ備えている定着体部材はレリーズ油を吸収して短時間のうちに劣化し、しわが寄り、ニップ幅が不均一となり、またトナーオフセットを生じる。柔軟層を備えたフルオロポリマー樹脂被覆定着体部材を作るため、米国特許第３，４３５，５００号および米国特許第４，７８９，５６５号は、金属コアに接着したシリコーンゴム層にフルオロポリマー樹脂層を焼結したものを開示している。米国特許第４，７８９，５６５号では、フルオロポリマー樹脂粉末の水溶液をシリコーンゴム層に焼結している。米国特許第３，４３５，５００号では、フルオロポリマー樹脂スリーブをシリコーンゴム層に焼結している。フルオロポリマー樹脂層の焼結は一般に、被覆した定着体部材を約５００℃の温度に加熱することによって行われる。このような高温は、シリコーンゴム層に悪影響を及ぼしてシリコーンゴムを曇らせ、あるいは解重合を引き起こして、シリコーンゴムの耐久性を下げ、シリコーンゴム層とフルオロポリマー樹脂層との接着強度を低下させるおそれがある。シリコーンゴム層への高い焼結温度による悪影響を避けるための試みが、フルオロポリマー樹脂層の誘電加熱を用いてなされている（例えば、米国特許第５，０１１，４０１号および米国特許第５，１５３，６６０号を見よ）。しかし誘電加熱は複雑かつ高価であり、それによってもまだ、高圧の定着体装置で定着体部材を用いるとシリコーンゴム層からフルオロポリマー樹脂層が剥がれることがある。Chenらによる米国特許第５，５４７，７５９号および米国特許第５，７０９，９４９号は、フルオロエラストマー層およびフルオロポリマー含有ポリアミド−イミド層の層を介して、フルオロポリマー樹脂をシリコーンなどの様々な基材へ接着する方法を開示している。しかしこれには、焼結工程の間のシリコーンベースクッション基材の分解を防ぐための薄いベース層が必要である。Marvilらによる米国特許第５，９９８，０３４号および米国特許第６，５９６，３５７号も、柔軟性ベース層上にフルオロポリマーコーティングを備えた多層型定着体ローラーを開示している。しかし、これには、プライマ層とシリコーンベースクッションの分解を防ぐため、赤外線オーブン中で予備焼成工程を行う必要がある。更に、フルオロポリマー樹脂スリーブ層を加えた定着体部材は耐摩耗性が低く、耐熱性も劣っている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，７０９，９４９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の理由から、フルオロポリマー樹脂層と、厚い柔軟層とを備えた定着体部材であって、それを構成する層間の接着性に優れ、耐摩耗性に優れ、耐熱性に優れ、より経済的に製造可能な定着体部材、およびその製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の定着体部材は、硬い外側表面を含むコア部材を含んでいる。必要に応じて、エラストマーを含む弾性層をコア部材の円筒形外側表面上に設ける。結合層を弾性層上に、弾性層がない場合には外側表面上に設ける。結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から作られる。ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から作ったフルオロポリマー樹脂の外側層を結合層上に設ける。
【０００８】
本発明の定着体部材は、トナーに対する非付着性、耐摩耗性、耐熱性、層間の接着性が良好である。フルオロエラストマー層とフルオロポリマー樹脂層は良好な耐熱性を持つため、製造の焼結工程における層の劣化または層間の接着の劣化がなく、あるいは僅かである。
【０００９】
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様、および長所は、以下の記述および請求項を見れば更に良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
非付着性のパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）フルオロポリマー樹脂トップコート層の焼結は一般に、被覆した定着体部材を４００℃の温度まで加熱して行うため、非粘着性フルオロポリマー樹脂層と、柔らかく熱に不安定なシリコーンゴムベース層との間に良好な絶縁層を設けることが強く望まれる。シリコーン層に対する高い焼結温度の悪影響を避けるための試みは満足できるものでなく、また複雑であった。最も重要なことには、フルオロポリマー樹脂トップコート層と柔軟性シリコーン基材層との間に加えられる結合層は、過酷な応力と高温条件下においてもこの２つの層をしっかりと繋ぎ止めるものでなければならない。一般に見られる問題は、非粘着性トップコート層の剥離としわの発生であった。
【００１１】
本発明は、結合層としてフルオロポリマー（フルオロエラストマーまたはフルオロカーボン熱可塑性共重合体（ＦＬＣ）、あるいはこれらの混合物）を備えた定着体部材を提示する。この定着体は、非粘着性フルオロポリマー樹脂トップコート層と柔軟性シリコーン基材層との接着性が良好であることがわかった。更に、フルオロポリマー樹脂外側層と結合層との接着性を高めるためフルオロポリマー樹脂充填剤（ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥなど）を加えた、フルオロエラストマーまたはフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体（ＦＬＣ）を含む本発明は、高温焼結処理によって得られる。これはまた隣接するシリコーン層との接着を強くし、外部から加熱されるような高温使用条件下でのシリコーンベースクッション層の分解を防ぐ。
【００１２】
本発明の定着体部材は、順に、円筒形の硬い外側表面を備えたコア部材と、円筒形外側表面上に設けられた、エラストマーを含む弾性層と、前記弾性層上に設けられた結合層と、結合層上に設けられた、フルオロポリマー樹脂を含む外側層と、から成る。前記結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる。フルオロポリマー樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる。本発明の望ましい実施の形態では、フルオロポリマー樹脂層とプライマ層とフルオロエラストマー層との結合は非常に強く、層を剥ぎ分けるのは非常に困難である。
【００１３】
全ての実施の形態において、本発明のローラーは、望ましくは、円筒状に対称、すなわち、ローラー軸に対して直角に切り取ったローラーの断面は、ローラーの全長のどこにおいてもローラー軸を中心に放射形対称である。ローラー自体の長さが被印刷体の印刷幅の範囲を決定する。
【００１４】
望ましい実施の形態には明確に開示していないが、本発明の定着部に含まれるローラーに対し、直接的または間接的に、外部または内部の定着用補助熱源を必要に応じて設けても良いことは理解されよう。
【００１５】
図１に、本発明の実施の形態による、定着体部材１１０の断面図を示す。この使用法では、定着体ローラー、圧力ローラー、およびオイルを付けたドナーローラーなどが含まれる。複数の層を支持するための、一般に同心の中心コアまたは支持体１１６は、通常、ステンレススチール、スチール、アルミニウムなどの金属である。中心コア１１６材料の第一要件は、必要な剛性を備えて、その上に掛けられる力を支え、また内部加熱源のあるローラーの表面よりも著しく高い温度に耐えることである。支持体１１６上には弾性層（ベースクッションとも呼ぶ）１１３が設けられており、この層は当該技術において、定着ニップの位置ずれ調節機能を持つ“クッション”層であることを特徴とする。ベースクッション層１１３の上には結合層１１４が設けられており、この層は、Ｖｉｔｏｎ、フルオロエラストマー、またはその他のフルオロポリマー、例えばフルオロカーボン熱可塑性共重合体、およびこれらの混合物から成るものであっても良い。最外層１１２はトナーレリーズ層であって、この層は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなど、またこれらの混合物などのフルオロポリマー樹脂を含んでおり、結合層１１４上に設けられている。
【００１６】
添付図を参照するならば、図２は、定着体ローラー構造体２００を含む、定着体部の望ましい実施の形態を示している。矢印Ａで示す方向へ回転する定着体ローラー１１０は、回転軸の周囲に配置された複数の層を含んでおり、複数の層は、アルミニウムやスチールなどの剛性の高い材料から成る円筒形コア部材１１６と、コア上に形成または鋳造された、界面で完全に結合している比較的厚い柔軟性ベースクッション層（ＢＣＬ）１１３と、ＢＣＬ１１３上に被覆され、界面で完全に結合している、継ぎ目がなく比較的薄いＶｉｔｏｎ層１１４と、Ｖｉｔｏｎ層１１４上に被覆され、界面で完全に結合している、エラストマー系材料より比較的堅いＰＦＡなどの材料から成る、継ぎ目がなく比較的薄いトップコート１１２とを含んでいる。ＰＦＡトップコートは、定着部材１１０から被印刷体を剥離するために使用する耐熱性の層である。
【００１７】
定着体ローラー１１０の表面は、白熱またはオーム定格型（ohm-rated）加熱フィラメント１４１および１４３である、ヒーターローラー１４０および１４２によって外部から加熱し、または、白熱またはオーム定格型加熱フィラメント１１７によって内部から加熱し、あるいは、外部ヒーターローラー１４０および１４２と、内部から加熱する白熱またはオーム定格型フィラメント１１７との両方を組み合わせて加熱することができる。Ａ方向に回転する定着体ローラーとは逆にＡ’方向に回転する対向圧力ローラー１３０と、複数の柔軟層から成る定着体ローラー１１０が、定着ニップ３００を形成する。定着体ローラー１１０に面して、未定着トナー２１１（すなわち、顔料から成る微細な熱可塑性粉末）を載せた、画像を受ける被印刷体２１２（一般に、紙）が、定着ニップ３００へ向かっている様子が示されている。被印刷体は、例えば、一組のローラーまたは可動ウェブなどの公知の機械的輸送手段（図示せず）を用いて送り込まれる。定着部は、望ましくは１個のローラーで駆動され、例えば、圧力ローラー１３０と、必要に応じてヒーターローラー１４０および１４２とを備えた定着ローラー１１０は駆動ローラーである。
【００１８】
定着体部材は、圧力または定着体プレート、圧力または定着体ローラー、定着体ベルト、あるいはその他の部材とすることができ、その上にはレリーズコーティングがあることが望ましい。定着体部材用の支持体は金属要素でも良く、金属要素に接着させた層を加えても、加えなくても良い。金属要素は、円筒形コア、プレート、またはベルトの形とすることができる。金属要素は、例えば、アルミニウム、ステンレススチール、またはニッケルから作ることができる。金属要素の表面は粗くても良いが、金属要素と金属要素に接着する層との接着性が良くなるよう、金属要素の表面を粗くする必要はない。金属要素に接着させる追加の支持層は、シリコーンゴム類、フルオロエラストマー類、プライマ類などの定着体部材に有用な材料から成る層である。
【００１９】
本発明の、ある望ましい実施の形態において、支持体は、接着促進剤層を被覆した金属要素である。接着促進剤層は、シリコーンゴムと金属との接着性を高めることが知られる、どのような市販の材料でも良く、例えば、シランカップリング剤（エポキシ官能化またはアミン官能化されていても良い）、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂架橋剤、エポキシクレゾールノボラック、ジアニリノスルホン架橋剤、ポリフェニレンスルフィドポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドなどである。望ましい接着促進剤は、エポキシ官能化シランカップリング剤である。最も望ましい接着促進剤は、メチルエチルケトンに分散させたＴｈｉｘｏｎ（登録商標）３００、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３１１、およびトリフェニルアミンである。Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）材料は、モートン・ケミカル社（Morton Chemical Co.）が製造している。
【００２０】
本発明の別の望ましい実施の形態では、支持体は、前記コア部材上に形成した、エラストマーベースクッション層を含む１つ以上の弾性層を備えた金属要素である。ベースクッション層は、定着体部材層に用いられる公知の材料、例えば、シリコーンゴム類、フルオロシリコーンゴム類、またはエラストマー層の形成に使用可能な同様の材料から成る、１つ以上の層とすることができる。望ましいシリコーンゴム層は、ポリメチルシロキサン類、例えば、エマーソン・カミングス（Emerson Cummings）より市販の、ＥＣ−４９５２（縮合硬化したシリコーンゴム）、Ｓ５１００（付加硬化したシリコーンゴム ）、または、ダウ・コーニング（Dow Corning）より市販の、Ｓｉｌａｓｔｉｃ（登録商標）ＪまたはＥ、あるいは、信越化学工業より市販の、Ｘ−３４−１２８４、Ｘ−３４−２０４５などである。望ましいフルオロシリコーンゴム類としては、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン類、例えば、３Ｍより市販のＳｙｌｏｎ（登録商標）フルオロシリコーンＦＸ１１２９３およびＦＸ１１２９９などが挙げられる。
【００２１】
定着体部材を内部ヒーターで加熱しようとする場合、定着されるトナーに接する定着体部材の外側表面へ熱が効率的かつ迅速に伝わるよう、外側層は比較的高い熱伝導率を持つことが望ましい。相対的な厚さに応じて、ベースクッション層および間にあるその他の層も比較的高い熱伝導率を持つことが一般に非常に望ましい。
【００２２】
ベースクッションおよびレリーズ層の厚さと組成は、ベースクッション層が定着体部材に所望の弾力性を与え、レリーズ層がその弾力性に応じて曲がるように選ぶことができる。一般にレリーズ層はベースクッション層よりも薄い。例えば、約１．０〜約１０．０ｍｍの厚さの範囲のクッション層が、様々な用途に適していることがわかった。本発明の一部の実施の形態において、ベースクッション層の厚さは約５．０ｍｍ、外側層の厚さは約５〜約５０μｍである。
【００２３】
本発明によれば、ベースクッション層に適した材料としては、先にベースクッション層に使用した様々な材料、例えば、エマーソン・カミングスよりＥＣ４９５２として市販の、縮合硬化ポリジメチルシロキサンが挙げられる。付加硬化シリコーンゴムベースクッション層のその他の例は、エマーソン・カミングスよりＳ５１００として市販されている。付加硬化シリコーンラバーの例の一つは信越化学工業製のＸ−３４−１２８４であり、これを、信越化学工業製のシランプライマ、Ｘ−３３−１７３またはＸ−３３−１５６−２０上に塗布する。
【００２４】
本発明の具体的な実施の形態では、ベースクッションは、繰り返し応力が引き起こす変形や硬化に耐えるものである。繰り返し応力が引き起こす変形および硬化を小さくするのに適した材料の例は、米国特許第５，２６９，７４０号（酸化銅充填剤）、米国特許第５，２９２，６０６号（酸化亜鉛充填剤）、米国特許第５，２９２，５６２号（酸化クロム充填剤）、米国特許出願第０８／１６７，５８４号（酸化スズ充填剤）、および米国特許出願第０８／１５９，０１３号（酸化ニッケル充填剤）に開示の、充填した縮合架橋ＰＤＭＳエラストマー類である。これらの材料はいずれも適度な熱伝導率を示し、酸化アルミニウム充填剤を加えたＥＣ４９５２またはＰＤＭＳエラストマーより硬さの変化やクリープが著しく少ない。適当なベースクッションは更に、米国特許出願第０８／２６８，１３６号（標題“Zinc Oxide Filled Diphenylsiloxane-Dimethylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”）、米国特許出願第０８／２６８，１４１号（標題“Tin Oxide Filled Diphenylsiloxane-Dimethylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”）、米国特許出願第０８／２６８，１３１号（標題“Tin Oxide Filled Dimethylsiloxane-Fluoroalkylsiloxane Fuser Roll for Fixing Toner to a Substrate”にも開示されている。この段落で言及されている特許および特許出願の内容は、本件に引用して援用する。
【００２５】
通常、円筒形である定着体部材の支持体は、堅い金属またはプラスチック材から作ることができる。金属は一般に高い熱伝導率を持つため、定着体部材を内部から加熱する場合に望ましい。適当な支持体材料としては、例えば、アルミニウム、スチール、様々な合金類、繊維強化材を加えた、または加えない熱硬化性樹脂などのポリマー系材料が挙げられる。また、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第５，４７４，８２１号に従って、化成被覆を行い、金属アルコキシドプライマを下塗りした支持体も挙げられる。
【００２６】
本件では主に、定着体部材が、支持体と、支持体上に被覆したベースクッション層と、フルオロエラストマー結合層と、結合層上に重ねた外側層とを備えた定着体ロールである実施の形態として、定着体部材ついて述べている。しかし、本発明はロールに限らず、また本発明は、２つの層、ベースクッション層と外側層とを載せた支持体を含む定着部材に限られるものでもない。本発明の定着体部材は、当業者に公知の、様々な外形と層配置を備えることができる。例えば、ベースクッション層を省いたり、本件に記載の外側層の上に１つ以上の層を追加しても良い。
【００２７】
ベースクッション層は、ベースクッションプライマ層を間に挟んで金属要素に接着させても良い。ベースクッションプライマ層には、金属要素と、ベースクッション層に用いられる材料との接着性を向上させるようなプライマ組成を加えることができる。ベースクッション層がフルオロエラストマー材料であれば、ベースクッションプライマ層として前述の接着促進剤が使用できる。当該技術では、フルオロシリコーンゴム類およびシリコーンゴム類を金属要素に塗布するためのその他のプライマ類も知られている。このようなプライマ材料としては、信越化学工業製のＸ−３３−１７６またはＸ−３３−１５６−１０などのシランカップリング剤（エポキシ官能化またはアミン官能化されていても良い）、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂架橋剤、エポキシクレゾールノボラック、ジアニリノスルホン架橋剤、ポリフェニレンスルフィドポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、およびポリアミドイミドが挙げられる。
【００２８】
支持体の金属要素上にベースクッション層を加えると定着体部材の柔軟性が大きくなる。柔軟性を変えることで最も良い定着体部材および定着体装置が製造できる。必要に応じて設けられるベースクッション層によって得られる柔軟性の変化が、フルオロエラストマー層および／またはフルオロポリマー樹脂層の厚さや製造に用いる材料を変えるだけで得られる変化に加わる。現時点で望ましい定着体ローラー装置の実施の形態は、非常に柔軟な定着体ローラーと非柔軟性または低柔軟性圧力ローラーとを備えたものである。定着体ベルト装置では、柔軟性圧力ローラーと非柔軟性または低柔軟性ベルトを備えたものが望ましい。上記のものは現在望ましい実施の形態であるが、プレート、ベルト、およびローラーを含む定着体装置および部材を、少なくとも１つの定着体部材が本発明に従って作られている、様々な形状および実施の形態に作ることができる。
【００２９】
フルオロエラストマー層は、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマー、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエチルとのターポリマー、およびフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとのターポリマーを含むことができる。本発明で有用なフルオロエラストマー類の具体例は、Ｋａｌｒｅｚ（登録商標）およびＶｉｔｏｎ（登録商標）Ａ、Ｂ、Ｇ、ＧＦ、およびＧＬＴの商標名でＥ．Ｉ．デュポン・ド・ネモー・アンド・カンパニー（E. I. DuPont de Nemours and Company）より、また、Ｆｌｕｏｒｅｌ（登録商標）ＦＣ２１７４、ＦＣ２１７６、ＦＸ２５３０、ＦＬＳ２６４０、ＦＥ５８３２、およびＡｆｌａｓ（登録商標）の商標名で３Ｍ社より市販されている。フルオロエラストマー層として有用なフッ化ビニリデン系ポリマー類は更に、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第３，０３５，９５０号に開示されている。前述のフルオロエラストマー類の混合物も適している。本発明の実行において決定的な意味を持つものではないが、フルオロエラストマー類の数平均分子量範囲は、約１万の低いものから約２０万の高いものまで変えることができる。望ましい実施の形態において、フッ化ビニリデン系フルオロエラストマー類は、約５万〜約１０万の数平均分子量範囲を持つ。
【００３０】
フルオロエラストマー層に望ましい材料は、フルオロエラストマーポリマーと、硬化材料と、必要に応じた充填剤との複合混合物である。硬化材料としては、硬化剤、架橋剤、硬化促進剤、充填剤、またはこれらの混合物が挙げられる。本発明の製造法での使用に適した硬化剤としては、例えば、本件に引用して援用する、Seanorによる米国特許第４，２７２，１７９号に開示の求核付加硬化剤が挙げられる。求核付加硬化系の例は、ビスフェノール架橋剤と、促進剤としてオルガノホスホニウム塩とを含むものである。適当なビスフェノール類としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４，４−イソプロピリデンジフェノールなどが挙げられる。本発明に有用なフルオロエラストマー類の硬化には、その他の従来の硬化または架橋系も使用できるが、有機過酸化物、例えば、ジクミルペルオキシドおよびジクロロベンゾイルペルオキシド、またはトリアリルシアヌル酸を加えた２，５−ジメチル−２，５−ジ−t−ブチルペルオキシヘキサンなどのフリーラジカル開始剤、求核付加系が望ましい。ビスフェノール硬化法に適した硬化促進剤としては、オルガノホスホニウム塩類、例えば、先に挙げた米国特許第４，２７２，１７９号に開示のベンジルトリフェニルホスホニウムクロリドなどの塩化物が挙げられる。
【００３１】
フルオロエラストマーにも、フルオロポリマー樹脂充填剤を加えることができる。表面層の接着強度と機械的強度を上げるため、フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのフルオロポリマー樹脂充填剤をポリマー系組成物に加える。本発明の定着体部材のフルオロエラストマー層中には、不活性充填剤を加えることが望ましい。不活性充填剤を加えないと、フルオロエラストマー層とトップ層との接着強度が低下すると考えられる。適当なフルオロポリマー樹脂充填剤は、半結晶性フルオロポリマーまたは半結晶性フルオロポリマー複合物などフルオロポリマー材料から成る。このような材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、およびフルオロポリマー樹脂の混合物が挙げられる。
【００３２】
フルオロエラストマーには不活性充填剤を加えることができる。不活性充填剤は、表面層を強くし、耐摩耗性を高めるために、ポリマー系組成物にしばしば加えられる。本発明の定着体部材のフルオロエラストマー層には必要に応じて不活性充填剤を加える。不活性充填剤を加えなくともフルオロエラストマー層の接着強度が低下することはない。必要に応じて用いられる適当な不活性充填剤としては、アルミナ、シリカ、チタニアなどの鉱物酸化物類や様々なグレードのカーボンが挙げられる。
【００３３】
フルオロエラストマー類と共に用いられる求核付加硬化系はフッ化水素を発生することがあるため、充填剤として酸受容体が加えられる。適当な酸受容体としては、酸化鉛、酸化マグネシウム（メルク社（Merck & Co.）製のＭｅｇａｌｉｔｅ（登録商標）ＤおよびＹなど）、水酸化カルシウム（フィッシャー・サイエンティフィク社（Fisher Scientific Co.）製のＣ−９７など）、酸化亜鉛、酸化銅、酸化スズ、酸化鉄、および酸化アルミニウムなどのルイス塩基類が挙げられる。これらは、単独で、または前述の不活性充填剤と様々な割合で混ぜ合わせて使用することができる。最も望ましいフルオロエラストマー層材料は、１００部のＶｉｔｏｎ（登録商標）Ａと、２〜９部の２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（Ｃｕｒｅ（登録商標）２０として市販）と、２〜１０部のベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド（Ｃｕｒｅ（登録商標）３０として市販）と、５〜３０部の酸化鉛と、０〜３０部のＴｈｅｒｍａｘ（登録商標）（カーボンブラック）とを、均一な混合物となるまで、２ロールミル上、室温で機械的に混合した複合混合物である。Ｃｕｒｅ（登録商標）２０およびＣｕｒｅ（登録商標）３０は、モートン・ケミカル社の製品である。Ｔｈｅｒｍａｘ（登録商標）は、Ｒ．Ｔ．バンダービルト社（R. T. Vanderbilt Co., Inc.）の製品である。この複合混合物は、支持体上に圧縮成形するか、あるいは、支持体に浸漬、リング、またはスプレーコーティングするため、溶媒に分散させることができる。リングコーティングを用いてこの複合混合物を支持体に塗布する場合、フルオロエラストマー材料を混合する際に、上記の配合物に少量のアミノシロキサンポリマーを加えることが望ましい。このフルオロエラストマー複合材料に関する更なる情報については、その内容を本件に引用して援用する、米国特許第４，８５３，７３７号を参照のこと。
【００３４】
フルオロエラストマー層はまた、フルオロエラストマーとシリコーンポリマーとの相互貫入網目構造とすることができる。相互貫入網目構造コーティング組成物は、フルオロエラストマーポリマーと、官能化シロキサンと、フルオロカーボン硬化材料と、必要に応じた酸受容体またはその他の充填剤とを機械的に混合し、圧縮成形に適した、または複合物を溶媒に分散した後に溶媒コーティングするのに適した、均一な混合物とすることによって得られる。フルオロエラストマーポリマー類、硬化材料、硬化剤、硬化促進剤、酸受容体、およびその他の充填剤は、先に述べたものの中から選ぶことができる。官能化シロキサンは、多官能ポリ（Ｃ.sub.１〜６アルキル）フェニルシロキサンまたは多官能ポリ（Ｃ.sub.１〜６アルキル）シロキサンが望ましい。望ましいシロキサン類は熱硬化型であるが、過酸化物硬化型シロキサン類も通常の開始剤と共に用いることができる。熱硬化型シロキサン類としては、“ハード”および“ソフト”シリコーン類として知られるシリコーンの種類に属する、ヒドロキシ官能化オルガノポリシロキサン類が挙げられる。望ましいハードおよびソフトシリコーン類は、シラノール末端を持つ多官能オルガノポリシロキサン類である。
【００３５】
代表的なハードおよびソフトシリコーン類は市販されており、あるいは通常の方法で調製可能である。市販のシリコーン類の例としては、ＤＣ６−２２３０シリコーンおよびＤＣ−８０６Ａシリコーン（ダウ・コーニング社製）（ハードシリコーンポリマー）および、ＳＦＲ−１００シリコーン（ゼネラル・エレクトリック社製）およびＥＣ−４９５２シリコーン（エマーソン・カミングス社製）（いずれもソフトシリコーンポリマー）が挙げられる。ＤＣ６−２２３０シリコーンは、フェニル基とメチル基との比が約１：１、二官能シロキサン単位と三官能シロキサン単位との比が約０．１：１で、２，０００〜４，０００の数平均分子量を持つことを特徴とする、シラノール末端化ポリメチルフェニルシロキサン共重合体である。ＤＣ−８０６Ａシリコーンは、フェニル基とメチル基との比が約１：１、二官能シロキサン単位と三官能シロキサン単位との比が約０．５：１であることを特徴とする、シラノール末端化ポリメチルフェニルシロキサン共重合体である。ＳＦＲ−１００シリコーンは、シラノールまたはトリメチルシリル末端化ポリメチルシロキサンであることを特徴とし、約６０〜８０重量％の約９万の数平均分子量を持つ二官能ポリジメチルシロキサンと、２０〜４０重量％の、約０．８〜１：１の平均比で一官能（すなわち、ＳｉＯ２）繰り返し単位を含み、約２，５００の数平均分子量を持つポリメチルシリルケイ酸樹脂とから成る液状混合物である。ＥＣ−４９５２シリコーンは、約８５モル％の二官能ジメチルシロキサン繰り返し単位と、約１５モル％の三官能メチルシロキサン繰り返し単位とを含み、約２１，０００の数平均分子量を持つことを特徴とするシラノール末端化ポリメチルシロキサンである。
【００３６】
望ましいフルオロエラストマーシリコーン相互貫入網目構造体は、シリコーンとフルオロエラストマーポリマーとの重量比が約０．１〜１：１、望ましくは約０．２〜０．７：１である。相互貫入網目構造体は、望ましくは、例えば、２ロールミル上で、約４０〜７０重量％のフルオロエラストマーポリマーと、１０〜３０重量％の硬化性多官能ポリ（Ｃ１〜６アルキル）フェニルシロキサンまたはポリ（Ｃ１〜６アルキル）シロキサンポリマーと、１〜１０重量％の硬化剤と、１〜３重量％の硬化促進剤と、５〜３０重量％の酸受容体型充填剤と、０〜３０重量％の不活性充填剤とから成る混合物を機械的に混合して得る。
【００３７】
フルオロエラストマーシリコーン相互貫入網目構造体がフルオロエラストマー層材料である場合、支持体を従来の手法、一般に、圧縮成形または溶媒コーティングにより被覆する。溶媒コーティングに用いられる溶媒としては、極性溶媒、例えば、ケトン類、酢酸エステル類などが挙げられる。フルオロエラストマー系相互貫入網目構造体に望ましい溶媒は、ケトン類、特に、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンである。コーティング溶媒中に分散させる相互貫入網目構造体の濃度は、一般に、固体が約１０〜５０重量％、望ましくは固体が約２０〜３０重量％である。分散液は、硬化した場合に厚さ１０〜１００μｍのシートとなるよう支持体上に被覆する。
【００３８】
相互貫入網目構造体の硬化は、フルオロエラストマーポリマー類の硬化において公知の条件に従い、例えば、約１２〜４８時間、５０〜２５０℃の温度で行う。望ましくは、被覆した組成物を、溶媒がなくなるまで室温で乾燥した後、２４時間かけて徐々に約２３０℃まで加熱し、この温度で２４時間保つ。
【００３９】
フルオロエラストマーシリコーンポリマー相互貫入網目構造体に関する情報は更に、１９９３年９月１６日出願の米国特許出願第１２２，７５４号（１９９２年９月４日出願の米国特許出願第９４０，９２９号の継続）にも見ることができる。更に、１９９２年９月４日出願の米国特許出願第９４０，５８２号も参照のこと。これら３件の特許出願はイーストマンコダック社（Eastman Kodak Company）に帰属するものである。これらの特許出願の内容は本件に引用して援用する。
【００４０】
フルオロエラストマー層には、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を含むフルオロカーボン熱可塑性共重合体も加えることができる。硬化したフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は、次のサブユニットを含んでいる。
【００４１】
−（ＣＨ２ＣＦ２）ｘ−、−（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））ｙ−、および−（ＣＦ２ＣＦ２）ｚ−
式中、ｘは、１〜４０または６０〜８０モル％、ｚは、４０モル％以上〜８９モル％以下、ｙは、ｘ＋ｙ＋ｚが１００モル％となる値である。
【００４２】
適当なフルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は市販されている。本発明の具体的な実施の形態では、フッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン（−（ＶＦ）（７５）−（ＴＦＥ）（１０）−（ＨＦＰ）（２５）−で示される）を用いた。この材料は、ヘキスト社（Hoechst Company）より“ＴＨＶフルオロプラスチックス”の名称で市販されており、本件ではこれを“ＴＨＶ”と呼ぶ。本発明のもう一つの実施の形態では、フッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン（−（ＶＦ）（４２）−（ＴＦＥ）（１０）−（ＨＦＰ）（５８）−で示される）を用いた。この材料は、ミネソタ州セントポール、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング（Minnesota Mining and Manufacturing）より、“３Ｍ ＴＨＶ”の名称で市販されており、本件ではこれを“ＴＨＶ−２００”と呼ぶ。その他の適当な未硬化フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン類およびフッ化ビニリデン−コ−テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン類としては、例えば、ＴＨＶ−４００、ＴＨＶ−５００、およびＴＨＶ−３００が使用できる。
【００４３】
一般に、ＴＨＶフルオロプラスチックスは、高い可撓性と低い加工温度とを併せ持つ点で、他の溶融加工可能なフルオロプラスチックスとは異なっている。８３〜２０７Ｍｐａの曲げ弾性率値を持つＴＨＶフルオロプラスチックスは、最も可撓性のフルオロプラスチックスである。
【００４４】
未硬化ポリマーの分子量は概して利便性の問題であるが、極端に大きいか極端に小さい分子量では問題を生じることがあり、その性質は当業者には公知である。本発明の望ましい実施の形態において、未硬化ポリマーは約１０万〜２０万の範囲の数平均分子量を持つ。
【００４５】
フルオロポリマー樹脂外側層は、半結晶性フルオロポリマーまたは半結晶性フルオロポリマー複合物などのフルオロポリマー材料を含んでいる。このような材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、およびフルオロポリマー樹脂の混合物が挙げられる。これらのフルオロポリマー樹脂の一部は、デュポン社よりＴｅｆｌｏｎ（登録商標）またはＳｉｌｖｅｒｓｔｏｎｅ（登録商標）材料として市販されている。
【００４６】
望ましいフルオロポリマー樹脂層はポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）であって、デュポン社より、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３２、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５３、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５５、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５７、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５８、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５７−２１０の商標名で市販されている。特に、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５３、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５７、およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−５８は、耐久性があり、耐摩耗性で、非常に滑らかな層を作るため、望ましい。ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）には更に、炭化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズなどの充填剤粒子を加えることができる。
【００４７】
本発明の定着体部材の層の厚さは、定着体部材の望ましい柔軟性または非柔軟性に応じて変えることができる。支持体の一部としてベースクッション層を備えている定着体部材の望ましい層の厚さは、ベースクッションプライマ層が０．１〜１μｍ、ベースクッション層が１〜１０ｍｍ、フルオロエラストマー層が１０〜５００μｍ、フルオロポリマー樹脂層が５〜５０μｍである。支持体の一部としてベースクッション層（弾性層）を備えている定着体部材の望ましい層の厚さは、接着促進剤が０．３〜１ミル（約７．６〜２５．４μｍ）、ベースクッション層が２〜６ｍｍ、フルオロエラストマー層が１０〜５０μｍ、フルオロポリマー樹脂層が５〜３０μｍである。
【００４８】
定着体部材の上記の層の組成物には、必要に応じて、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、水酸化カルシウム、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化銅、酸化スズなどの添加剤または充填剤を加え、層の熱伝導率または硬さを大きくする。顔料を加えて色を付けても良い。必要に応じて接着材料および分散剤も加えられる。
【００４９】
本発明のある実施の形態において、支持体は、金属要素と、フルオロエラストマー層のための接着促進剤である。本発明の別の実施の形態では、支持体は、接着促進剤層と、１つ以上のベースクッション層とを含んでいる。必要ならば、ベースクッション層の間にプライマ層を加える。本発明のいくつかの実施の形態の製造方法をより詳しく述べる。
【００５０】
本発明の一つの実施の形態では、次のようにしてベースクッション層のない定着体部材を製造することができる。
【００５１】
第１に、支持体を製造する。金属要素を清浄にして乾燥する。これには、グリース、油、埃を取り除くような市販のクリーナーまたは公知の溶媒、例えばイソプロピルアルコールが使用できる。更に、金属要素に接着促進剤層を塗布して支持体を製造する。接着促進剤は、均一なコーティングを形成するどのような方法を用いて金属要素に塗布しても良い。このような方法の例としては、金属支持体への材料の、拭き取り（wiping）、ブラッシング、あるいはスプレー、リング、または浸漬コーティングが挙げられる。接着促進剤は一般に、オーブン中、約３２０〜３５０度Ｆ（約１６０〜１７７℃）の温度で乾燥および硬化させる。最も望ましい接着促進剤は、メチルエチルケトンに分散した、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３００、Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）３１１、およびトリフェニルアミンである。Ｔｈｉｘｏｎ（登録商標）材料は、モートン・ケミカル社より製造されている。第２に、一般に、支持体上にフルオロエラストマー層を圧縮成形、押し出し成形、あるいはブレード、スプレー、リング、または浸漬コーティングすることで、フルオロエラストマー層を接着促進剤層に塗布する。次に、一般に、オーブン中、約３９０〜５００度Ｆ（約１９９〜２６０℃）の温度でフルオロエラストマー層を硬化する。第３に、フルオロエラストマー層の塗布と同じ方法で、フルオロポリマー樹脂層をプライマ層に塗布することができる。フルオロポリマー樹脂層を塗布する前にプライマ層を乾燥させる必要はない。望ましくは、フルオロポリマー樹脂の水性エマルションをプライマ層の上にリングコーティングすることにより、フルオロポリマー樹脂層を塗布する。第４に、定着体部材を、一般に約６００〜７００度Ｆ（約３１６〜３７１℃）の温度でオーブンに入れて、フルオロポリマー樹脂層を硬化する。（具体的な温度範囲は、硬化すべき材料と硬化時間に応じて変えることができる。）
【００５２】
本発明の別の実施の形態は、支持体の一部としてベースクッション層を備えている。例えば、金属要素と、シリコーンゴムプライマ層と、縮合硬化シリコーンゴム層とを含む支持体と、次にフルオロエラストマー層と、フルオロポリマー樹脂層とを含む、被覆定着体部材を作るための方法は、次のとおりである。第１に、金属要素を、先に述べたように清浄にして乾燥する。第２に、金属要素を、前述のものから選んだ公知のシリコーンゴムプライマの層で被覆する。縮合硬化シリコーンゴムベースクッション層に望ましいプライマは、ゼネラル・エレクトリック社製のＧＥ４０４４である。第３に、シリコーンゴム層を、ブレードコーティング、リングコーティング、射出成形、または圧縮成形などの適当な方法で、シリコーンゴムプライマ層に塗布する。望ましい縮合硬化ポリジメチルシロキサンは、エマーソン・カミングス製のＥＣ−４９５２である。第４に、シリコーンゴム層を、一般に、オーブン中、通常４１０〜４５０度Ｆ（約２１０〜２３２℃）の温度に加熱して硬化する。第５に、シリコーンゴム層に、一般に約７５０ワットで９０〜１８０秒間、コロナ放電処理を行う。これ以降、前述のフルオロエラストマー層およびフルオロポリマー樹脂層の塗布および硬化工程を行う。
【００５３】
支持体の一部としてベースクッション層を備えた、更に別の本発明の実施の形態では、製造工程を以下のように変更する。ベースクッション層が付加硬化シリコーンゴムである場合、望ましいシリコーンプライマ（信越化学工業製のＸ−３３−１７６）を金属要素に塗布する。次に、望ましい付加硬化シリコーンゴム（信越化学工業製のＸ−３４−１２８４）を、例えば射出成形により塗布する。次に、シリコーンゴム層を硬化する。ベースクッション層がフルオロシリコーンエラストマーである場合、金属要素に公知のシリコーンプライマを下塗り後、フルオロシリコーンエラストマー層を、一般に圧縮成形により被覆し、硬化する。フルオロエラストマー−シリコーン相互貫入網目構造体または別の追加のフルオロエラストマー材料をベースクッション層として用いる場合、フルオロエラストマー層に適した接着促進剤を金属要素に塗布し、フルオロエラストマーベースクッション層をベースクッションプライマ層に塗布して硬化する。ベースクッション層がフルオロエラストマー材料である場合、フルオロエラストマー層を塗布する前に、ベースクッションフルオロエラストマー層に硬化、下塗り、またはコロナ放電処理を行う必要はない。
【００５４】
必要に応じてサンドブラスト、研削、および研磨工程を行う。先に述べたように、金属要素と隣接する層とを良く接着するためには必要でないため、金属要素にサンドブラストを行う必要はない。しかし、フルオロエラストマー層および追加したベースクッション層（ある場合）は、定着体部材を製造する間に研磨しても良い。これらの層を、特に圧縮成形またはブレードコーティング法で支持体に塗布すると、しばしば厚さの均一な滑らかなコーティングとならないことがあるため、これらの層を機械的に研磨して厚さの均一な滑らかなコーティングとする。
【００５５】
層を硬化し、定着体部材に焼結するには、対流加熱、強制空気加熱、赤外線加熱、誘電加熱など、公知の様々な種類の加熱方法が使用できる。
【００５６】
本発明に従って製造した定着体部材は、熱軟化性トナーを被印刷体に定着させる電子写真コピー機において有用である。これは、トナー粒子が静電気によって画像の形に引きつけられている紙シートなどの被印刷体を、これらの定着体部材と接触させることにより行うことができる。このように接触させて、トナーが被印刷体に定着するのに十分な温度と圧力を保つ。これらの部材は耐久性が高いため、使用の際に、ブレード、パッド、ローラー、またはブラシを用いて清掃することができる。また、フルオロポリマー樹脂層は優れたレリーズ性を備えているため必ずしも必要ではないが、レリーズ油を定着体部材に塗布しても定着体部材に悪影響がない。
【実施例】
【００５７】
以下の実施例は、本発明の定着体部材の製造を説明するものである。
【００５８】
＜実施例１＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、フルオロエラストマー層と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂層とを含む、被覆ローラーを製造した。
【００５９】
外径３．５インチ（８８．９ｍｍ）、長さ１５．２インチ（３８６ｍｍ）のスチール製円筒形コアにガラスビーズを吹き付け、ジクロロメタンで清浄にして乾燥させた。これに、接着促進剤（信越化学工業製、Ｘ−３３−１７６）を均一にスプレーし、０．１〜０．２ミル（約２．５〜約５．１μｍ）の均一な厚さに被覆した。接着促進剤を１５分間風乾し、３２５度Ｆ(約１６３℃)の対流式オーブン中に４５分間置いた。次に、処理したコアにシリコーンベースクッション層を塗布した。望ましい付加硬化シリコーンゴム（信越化学工業製、Ｘ−３４−１２８４）を、例えば、射出成形によって塗布した。次に、シリコーンゴムを、室温で２４時間硬化し、対流式オーブン中２００℃で３時間、後硬化した。得られたベースクッション層の厚さは２２０ミル（約５．６ｍｍ）であった。フルオロエラストマーコーティングは、１００部のＦｌｕｏｒｅｌ（登録商標）２６４０と、４部のＣｕｒｅ（登録商標）５０と、３部の酸化マグネシウムと、６部の水酸化カルシウムと、１０部のＴｈｅｒｍａｘと、５０部のＦＥＰとの混合物をＭＥＫに溶解して、固体量２５重量％の溶液とすることにより調製した。生成した溶液の一部を、前述のシリコーンベースクッション層を備えたコア上にリングコーティングし、１時間風乾した。後硬化条件は、２４時間かけて２３２℃に上げ、２３２℃で２４時間置くものであった。得られたフルオロエラストマー層の厚さは２５μｍであった。Ｔｅｆｌｏｎ８５５Ｐ３２２−５３（ＰＦＡフルオロ樹脂）から成る厚さ約０．５ミル（約１２．７μｍ）の外側層を、フルオロエラストマー層上にリングコーティングした。次に、定着体部材を７００度Ｆ（約３７１℃）の対流式オーブン中に約１０分間入れて、ＰＦＡ Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）を焼結した。
【００６０】
このローラーの層間の接着性は優れていた。剥離強度試験を行った。一般に、多層型定着体部材の剥離強度試験を行うには、トップ層を切ってインストロン（Instron）装置に挟み、ローラー上でＰＦＡトップ層を隣接する層から剥ぐために必要な力を測定する。実施例１に従って製造したローラーについて、フルオロポリマー樹脂層とフルオロエラストマー層との間の接着強度を表１に示す。
【００６１】
【表１】
* 定着体部材外側層の接着の最小必要強度は３２であった。
【００６２】
＜比較例１＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、プライマ層（パーフルオロアルコキシ樹脂と、トリフルオロエチレン−パーフルオロエチルエーテル−パーフルオロエチレンビニルホスファートとを含む）と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂外側層とから成る被覆ローラーを製造した。
【００６３】
フルオロエラストマー層の代わりにプライマ層を用い、パーフルオロアルコキシ樹脂と、トリフルオロエチレン−パーフルオロエチルエーテル−パーフルオロエチレンとから成るデュポンＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３３を、シリコーンベースクッション上にリングコーティングして、実施例１を繰り返した。
【００６４】
＜比較例２＞
順に、支持体と、ベースクッションプライマ層およびシリコーンゴム層と、ＰＦＡフルオロポリマー樹脂外側層とから成る被覆ローラーを製造した。
【００６５】
結合層として使用したフルオロエラストマー層を除いて実施例１を繰り返した。ポリテトラフルオロエチレンと、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンと、ポリフッ化エチレン−プロピレンと、これらの混合物とから成るデュポンＴｅｆｌｏｎ（登録商標）８５５Ｐ３２２−３２の外側層を、シリコーンベースクッション上にリングコーティングした。
【００６６】
比較例１および比較例２で製造したローラーについて、同様な接着の剥離試験を行った。フルオロポリマー樹脂層とシリコーンゴム層との間の接着強度試験の結果を表１に示す。
【００６７】
＜ローラー寿命試験＞
実施例１および比較例１で製造したローラーをＮｅｘｐｒｅｓｓ２１００装置中に置いて、ローラーの寿命試験を行った。この試験の結果を表２に示す。
【００６８】
ローラー寿命試験では、印刷の間の定着体部材の表面温度を１７５〜１８０℃の範囲とする。定着体部材の表面温度は、内部からの加熱または外部ヒーターローラーとの接触により、望ましくはその両方で保つ。外部ヒーターローラーの温度範囲は２３０〜２５０℃、外部ヒーターローラーと定着体部材との接触ニップ幅の範囲は、ヒーターローラーの直径の１０〜２０％である。使用する被印刷体（紙）は、厚さ３３０μｍ、平面密度３００ｇ／ｍ２である。トナーを定着するための、定着体部材と対向圧力ローラーとのニップ幅は、定着体部材の直径の２０％＋／−１％の範囲に設定した。被印刷体（紙）の大きさはタブロイド判、すなわち、１１×１７インチ（約２７９×４３２ｍｍ）、または同等のもので良い。被印刷体上のトナー量は、トップコートに応力をかけた印刷条件を再現するため、ほぼ０に設定した。印刷速度範囲は９０〜１１０ｐｐｍである。定着体部材組み立て品を目視および印刷によって検査し、表面の異常の発生を検出した。定着体部材表面の内部用紙運搬路と外部用紙運搬路の検査も含む。１０００〜２０００枚のＡ４相当シート毎に定着体部材の状態を記録する。
【００６９】
【表２】
* 最初の数枚の印刷でローラー材料がひび割れた。
# 外側用紙運搬路にひびが見られた。
【００７０】
本発明の実施例１のローラーは、比較例１および比較例２で製造したローラーよりも優れた性能を持つ。本発明のローラーの接着試験およびローラー寿命試験の結果は常に、このローラーが、フルオロエラストマー結合層を加えずに製造したローラーよりも優れた接着強度と耐久性を備えていることを示している。更に、ローラー寿命試験より、本発明のローラーのフルオロエラストマー結合層は、シリコーンベースクッション層の分解、例えば、外部加熱ローラー、特に、用紙運搬路の外側の部分からの熱や、フルオロポリマー樹脂ＰＦＡトップコートの焼結による、高温条件下でのひび割れを防止することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による定着体部材の断面図である。
【図２】本発明による定着装置の略断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１０ 定着体部材、１１２ 最外層、１１３ 弾性層、１１４ 結合層、１１６ 支持体、１１７ 加熱フィラメント、１３０ 圧力ローラー、１４０，１４２ ヒーターローラー、１４１，１４３ 加熱フィラメント、２００ 定着体ローラー構造体、２１１ 未定着トナー、２１２ 被印刷体、３００ 定着ニップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬い外側表面を備えたコア部材と、
前記外側表面上に設けられた結合層と、
前記結合層上に設けられた外側層と、
を含む定着体部材であって、
前記結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれ、
前記外側層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれるフルオロポリマー樹脂を含む、
ことを特徴とする定着体部材。
【請求項２】
前記結合層はフルオロエラストマーポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項３】
前記フルオロエラストマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体であることを特徴とする、請求項２に記載の定着体部材。
【請求項４】
前記フルオロエラストマーポリマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマーであることを特徴とする、請求項２に記載の定着体部材。
【請求項５】
前記外側表面と前記結合層との間に設けられた、エラストマーを含む弾性層を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項６】
前記弾性層の厚さは１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項７】
前記弾性層はポリメチルシロキサンゴムを含むことを特徴とする、請求項５に記載の定着体部材。
【請求項８】
前記結合層の厚さは１０〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項９】
前記結合層は、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を含むフルオロカーボン熱可塑性共重合体を含み、
硬化した前記フルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は、次の構造式で示されるサブユニットを含み、
−（ＣＨ２ＣＦ２）ｘ−、−（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））ｙ−、および−（ＣＦ２ＣＦ２）ｚ−
式中、
ｘは、１〜４０または６０〜８０モル％であり、
ｚは、４０モル％以上〜８９モル％以下であり、
ｙは、ｘ＋ｙ＋ｚが１００モル％となるような値である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項１０】
前記外側層は、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項１１】
順に、
金属支持体と、
前記支持体上に設けられた、エラストマーを含む弾性層と、
前記弾性層上に設けられた、フルオロエラストマー層と、
前記フルオロエラストマー層上に設けられた、フルオロポリマー樹脂を含む外側層と、
を含む定着体部材であって、
前記フルオロエラストマー層は、フルオロエラストマーポリマーと、２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンと、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリドと、酸受容体充填剤とから成る複合混合物を含み、
前記フルオロエラストマーポリマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマーであり、
前記フルオロポリマー樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる、
ことを特徴とする定着体部材。
【請求項１２】
前記フルオロエラストマー層は、パーフルオロアルコキシビニルエーテルを更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１３】
前記フルオロエラストマー層は、ポリフッ素化エチレン−プロピレンを更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１４】
前記酸受容体充填剤は、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、またはこれらの混合物を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１５】
前記フルオロエラストマー層は、前記フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのパーフルオロアルコキシビニルエーテルを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の定着体部材。
【請求項１６】
前記フルオロエラストマー層は、前記フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのポリフッ化エチレン−プロピレンを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の定着体部材。
【請求項１７】
前記フルオロエラストマー層は、充填剤粒子を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１８】
前記外側層は、充填剤粒子を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１９】
前記フルオロエラストマー層の厚さは１０〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２０】
前記外側層の厚さは５〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２１】
前記弾性層はポリメチルシロキサンゴムを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２２】
前記弾性層の厚さは１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２３】
前記外側層はポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１】
硬い外側表面を備えたコア部材と、
前記外側表面上に設けられた結合層と、
前記結合層上に設けられた外側層と、
を含む定着体部材であって、
前記結合層は、フルオロポリマー類、フルオロエラストマー類、フルオロカーボン熱可塑性共重合体類、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれ、
前記外側層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれるフルオロポリマー樹脂を含む、
ことを特徴とする定着体部材。
【請求項２】
前記結合層はフルオロエラストマーポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項３】
前記フルオロエラストマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体であることを特徴とする、請求項２に記載の定着体部材。
【請求項４】
前記フルオロエラストマーポリマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマーであることを特徴とする、請求項２に記載の定着体部材。
【請求項５】
前記外側表面と前記結合層との間に設けられた、エラストマーを含む弾性層を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項６】
前記弾性層の厚さは１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項７】
前記弾性層はポリメチルシロキサンゴムを含むことを特徴とする、請求項５に記載の定着体部材。
【請求項８】
前記結合層の厚さは１０〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項９】
前記結合層は、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体を含むフルオロカーボン熱可塑性共重合体を含み、
硬化した前記フルオロカーボン熱可塑性ランダム共重合体は、次の構造式で示されるサブユニットを含み、
−（ＣＨ２ＣＦ２）ｘ−、−（ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））ｙ−、および−（ＣＦ２ＣＦ２）ｚ−
式中、
ｘは、１〜４０または６０〜８０モル％であり、
ｚは、４０モル％以上〜８９モル％以下であり、
ｙは、ｘ＋ｙ＋ｚが１００モル％となるような値である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項１０】
前記外側層は、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の定着体部材。
【請求項１１】
順に、
金属支持体と、
前記支持体上に設けられた、エラストマーを含む弾性層と、
前記弾性層上に設けられた、フルオロエラストマー層と、
前記フルオロエラストマー層上に設けられた、フルオロポリマー樹脂を含む外側層と、
を含む定着体部材であって、
前記フルオロエラストマー層は、フルオロエラストマーポリマーと、２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパンと、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリドと、酸受容体充填剤とから成る複合混合物を含み、
前記フルオロエラストマーポリマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマーであり、
前記フルオロポリマー樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ化エチレン−プロピレン、およびこれらの混合物から成る群れより選ばれる、
ことを特徴とする定着体部材。
【請求項１２】
前記フルオロエラストマー層は、パーフルオロアルコキシビニルエーテルを更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１３】
前記フルオロエラストマー層は、ポリフッ素化エチレン−プロピレンを更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１４】
前記酸受容体充填剤は、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、またはこれらの混合物を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１５】
前記フルオロエラストマー層は、前記フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのパーフルオロアルコキシビニルエーテルを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の定着体部材。
【請求項１６】
前記フルオロエラストマー層は、前記フルオロエラストマー層の重量に対して１０〜１００ｐｐｈのポリフッ化エチレン−プロピレンを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の定着体部材。
【請求項１７】
前記フルオロエラストマー層は、充填剤粒子を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１８】
前記外側層は、充填剤粒子を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項１９】
前記フルオロエラストマー層の厚さは１０〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２０】
前記外側層の厚さは５〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２１】
前記弾性層はポリメチルシロキサンゴムを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２２】
前記弾性層の厚さは１〜１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【請求項２３】
前記外側層はポリパーフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の定着体部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００９−５４１７９２（Ｐ２００９−５４１７９２Ａ）
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１６５０６（Ｐ２００９−５１６５０６）
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１３５６５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４９２３６
【国際公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１３５６５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４９２３６
【国際公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
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