| 【発明の名称】 |
フッ素化炭素充填ラテックスフルオロカ―ボンエラストマ―組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】ジョセフ マンミノ
【氏名】ロバート エム ファーガソン
【氏名】ジョージ ジェイ ヒークス
【氏名】アーノルド ダブリュ ヘンリー
【氏名】サントーク エス バデッシャ
【氏名】アイホーア ダブリュ ターナウィスキー
【氏名】フレデリック イー ニーア ジュニア
【氏名】マーチン エイ アブコウィッツ
【氏名】コック−イー ロー
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| 【要約】 |
【課題】融解及びトナー転写において良好な解離性、融解において良好な熱伝導性、荷電部材及び転写部材においては良好な電気抵抗であるような、機械的、化学的特性を持ち、また温度や相対湿度の変化及び充填剤の添加量の変動にも実質的に影響されない調整された伝導率を持つ、電子写真部品の外表面層を提供する。
【解決手段】本発明は、ラテックスフルオロカーボンエラストマー２４とフッ素化炭素２３とを含む組成物、そのようなラテックスフルオロカーボンエラストマー２４とフッ素化炭素２３との組成物を含む電子写真部品表面、及びそのような電子写真部品を含む画像形成装置である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ラテックスフルオロカーボンエラストマーとフッ素化炭素とを含む組成物。
【請求項２】 請求項１の組成物であって、前記ラテックスフルオロカーボンエラストマーが、ａ）フッ化ビニリデン、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共重合体、ｂ）フッ化ビニリデン、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ー、及び、ｃ）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、及びキュアサイトモノマーのテトラポリマー、から成るグループより選ばれるラテックスフルオロカーボンエラストマーである組成物。
【請求項３】 請求項１の組成物であって、前記ラテックスフルオロカーボンエラストマーが、パーフルオロアルコキシ、フッ素化エチレンプロピレン、テトラフルオロエチレン及びそれらの混合物から成るグループより選ばれるラテックスフルオロカーボンエラストマーである組成物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真部品の層として有用な組成物に関するものであり、このとき、この層は、ラテックスフルオロカーボンエラストマーとフッ素化炭素とを含むものである。
【０００２】
【従来の技術】図１に示されるように、典型的な静電複写装置は、コピーされる原図の光画像を感光性部材上に静電潜像として記録し、次にこの潜像を、一般にトナーと呼ばれる検電気的熱可塑性樹脂粒子を用いて目に見えるものとするものである。更に詳しく述べるならば、電源１１より電圧を供給される充電器１２により、光受容体１０の表面に荷電し、次に、光学系又はレーザ及び発光ダイオード等の画像入力装置１３からの光を、光受容体に画像の形に露光し、静電潜像をその上に形成させる。一般に、静電潜像は、現像剤部１４からの現像剤混合物と接触させて現像する。現像は、磁気ブラシ、パウダクラウド（powder cloud）、又は他の既知の現像方法を用いて行われる。乾燥現像剤混合物は通常、静電気によってトナー粒子を引きつけたキャリア顆粒から成るものである。トナー粒子はキャリア顆粒から潜像へ引きつけられ、そこにトナーパウダの画像を形成する。又は、トナー粒子を分散した液状キャリアを含む、液状現像剤物質を用いることもできる。液状現像剤物質が静電潜像と接触すると、トナー粒子がその上に画像の形に置かれる。
【０００３】光伝導面に画像の形に置かれたトナー粒子を、圧力転写又は静電転写である転写手段１５により、コピーシート１６へ転写する。又は、現像画像を中間転写部材へ転写し、次にコピーシートに転写することもできる。
【０００４】現像画像の転写が完了した後、コピーシート１６を、図１で融解ロール２０及び圧力ロール２１と示されている、融解部１９に送り、ここで融解及び圧力部材の間を通すことにより現像画像をコピーシート１６に融解して、耐久性のある画像を形成する。転写の後、光受容体１０はクリーニング部１７へ進み、ここで光受容体１０上に残ったトナーを除く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】伝導性ラテックス表面は、望ましくは、ドナーロール、ベルト、フィルム、シート等；圧力ロール、ベルト、フィルム、シート等；融解ロール、ベルト、フィルム、シート等；を含む融解装置部材又は融解部材などの電子写真部品、及び、転写ロール、ベルト、フィルム、シート等のトナー転写部材、及びバイアス転写ロール、ベルト、フィルム、シート等のバイアスできる部材を含む、他の電子写真装置部材の上に形成されるものである。多くの電子写真装置は、その物理的及び作業特性が特異的なため、多種多様の電子写真装置部材において優れた結果が得られるような表面を開発することは非常に困難である。このような表面は、融解及びトナー転写においては良好な解離性、融解においては良好な熱伝導性、荷電部材及び転写部材においては良好な電気抵抗であるような、機械的、電気的及び化学的特性を持ち、また温度や相対湿度の変化及び充填剤の添加量の変動にも実質的に影響されない調整された伝導率を持つものでなければならない。驚くべきことに、本発明のフッ素化炭素充填ラテックスフルオロポリマーは、その特異的な性質により、様々な電子写真部品の表面層として用いた場合、優れた結果をもたらす。
【０００６】フッ素化炭素充填ラテックスフルオロカーボンエラストマーの優れた点の一つは、所望の比抵抗に調製及び調整することができ、これによりこの組成物は上記の様々な電子写真部品の外表面として用いるのに適している。更にこの表面は、“グリーン”又は環境に優しいという、層として望ましい他の長所も持つ。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ラテックスフルオロカーボンエラストマーとフッ素化炭素とを含む組成物を含むものである。
【０００８】本発明はまた、支持体と、その上のラテックスフルオロカーボンエラストマーとフッ素化炭素とを含む層と、を含む、電子写真装置用部材を含むものである。
【０００９】更に本発明は、処理部を含む記録媒体上に画像を形成するための、画像形成装置を提供するものであり、ここで、前記処理部は、ラテックスフルオロカーボンエラストマーとフッ素化炭素とを含む層をその上に備えた基体を含む、電子写真装置部材を含むものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】伝導性ラテックスフルオロカーボンエラストマーを被覆した電子写真装置部材の基体は、融解部材、ドナー部材、圧力部材等の融解部材として用いられ、ここで、基体部材の形態は、シリンダ状スリーブ、ドラム、ベルト、フィルム、シート等である。ロール又はシリンダ状スリーブの場合、基体は、銅、アルミニウム、鋼、チタン、鉄、ニッケルなどのシリンダ状金属コア又は金属様物質類、又はラテックスフルオロカーボンエラストマーをその上に被覆し、しっかりと接着することができ、また剛性、構造保持性を持つよう選ばれたある種の塑性物質などである。他の実施の形態では、ベルト、フィルム又はシート状基体は、ポリイミドなどの高温プラスチックから成るものである。適当な融解部材の例としては、例えば、ダラルらにより、米国特許第５，０８７，９４６号で開示されたような、即時融解装置などが挙げられる。これによると、即時融解装置は、伝導性繊維状充填剤を含む比較的壁の薄い中空のプラスチックシリンダを持つ融解ロールと、融解ロール中に置かれた加熱素子を含むものである。
【００１１】本ラテックスフルオロカーボンエラストマー表面はまた、中間転写部材、バイアス転写部材などのトナー転写部品、又は他のトナー転写部材と共に用いるのに適している。このとき、部材基体の形状は、ロール、ベルト、シート、フィルム等である。中間転写部材の例が、米国特許第５，１１０，７０２号に示されており、ここでは中間転写部材としてロールを用いたトナー画像の非静電転写法を開示している。中間転写部材の例はまた、米国特許第３，８９３，７６１号に示されており、ここでは、シリコーンラバー又はフルオロエラストマーを被覆したポリイミドフィルム基体を持つ中間転写部品を開示している。
【００１２】更に、ラテックスフルオロカーボン表面は、バイアス荷電ロール、ベルト、フィルム、シート等のバイアス荷電部材での使用に適している。バイアス荷電部材の例は、オクヌキらによる米国特許第５，１１２，７０８号などで述べられている。ここでは、フッ素化炭素を充填したＮ−アルコキシメチル化ナイロンでできた表面層を持つ荷電部材を開示している。
【００１３】図２に、本発明の実施の形態を示す。これは、シリンダ状のコア２５の上に形成した、フッ素化炭素２３充填ラテックスフルオロカーボンエラストマー外表面２４を持つ、シリンダ状ロール２２である電子写真部品を示したものである。
【００１４】図３では、本発明の他の実施の形態を示す。これは、ベルト基体２８上に形成した、フッ素化炭素２３充填ラテックスフルオロカーボンエラストマー外表面２４を持つ、ベルト、フィルム又はシート状部材２７である電子写真部品を示したものである。
【００１５】図示してはいないが、本発明のある実施の形態における電子写真部品は、シート又はフィルム状である。例えば、エンドレスでないフィルムは、供給シャフトに巻かれており、引き出されて巻き取りシャフトに巻き上げられるものである。これについては、米国特許第５，１５７，４４６号を参照のこと。
【００１６】電子写真部材表面の調製過程において、ラテックスフルオロカーボンエラストマーは最後に添加することが望ましい。実施の形態においては、まず最初に二つの分散液を調製し、次にラテックスフルオロカーボンエラストマーをそれに加える。あるいは、他の実施の形態では、一つの分散液を調製し、次にラテックスエマルションをそれに加える。ラテックスフルオロエラストマーの詳しい調製法は、代理人整理番号第９６１２０号、１９９６年８月８日出願の、米国特許出願番号第０８／６９４，１２１号に含まれている。
【００１７】本発明では、ラテックスフルオロカーボンエラストマーを用いる。ここで用いられるラテックスは、エラストマー状化合物の安定化した水分散液である。ラテックスはまた、水媒体を必須とするものである。（即ち、溶媒は比較的少量、例えば約１０％程度しか含まれない。）この少量の溶媒は、エラストマー粒子と共に流動し、均一な連続層を形成する癒合剤として働くために必要である。適当なラテックスフルオロカーボンエラストマーの例は、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体や、フッ化ビニリデン、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ーや、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及びキュアサイトモノマーのテトラポリマーなどのフルオロカーボンエラストマー類などである。適当なキュアサイトモノマー類の例としては、４−ブロモパーフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモパーフルオロブテン−１、３−ブロモパーフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモパーフルオロプロペン−１、又は他の適当な、デュポン又は他の製造者より商業的に入手できる既知のキュアサイトモノマーなどが挙げられる。他の適当なフルオロエラストマー類としては、パーフルオロアルコキシモノマー類、フッ素化プロピレンモノマー類、テトラフルオロエチレンモノマー類、及びそれらの混合物のポリマー類が挙げられる。ラテックスフルオロエラストマー類のフッ素含有率は、フルオロエラストマーの総重量を基にして、約５０〜約８０重量％、望ましくは約６８〜約７０重量％が望ましい。特定のラテックスフルオロエラストマー類は、ニュージャージー州モリスタウン、オージモント(Ausimont)で製造され、商業的に入手できる。特に望ましいラテックスフルオロエラストマーは、ニュージャージー州モリスタウン、オージモントより入手できる、テクノフロン(TECNOFLON) （登録商標） ＴＮ（固形物を７０重量％含有）である。他の望ましいラテックスフルオロエラストマー類は、オハイオ州ニューフィラデルフィア、ローレン インターナショナル社(Lauren International, Inc.)より入手でき、一成分で硬化性を持ち、予め触媒を作用させた組成物を、固形物で約６５重量％含むものである、フルオロラスト(FLUOROLAST)（登録商標） ＷＢなどである。
【００１８】電子写真部品用コーティングの最終的なラテックスフルオロエラストマーの固形物含有量は、約１０〜約７０重量％、望ましくは約５０〜約６０重量％である。このようなフルオロエラストマーの含有量は、濃縮又は希釈により容易に調整できる。必要ならばラテックスフルオロエラストマーに、顔料、酸受容体など通常の添加物、又は追加の充填剤を加えることができる。
【００１９】本発明のラテックスフルオロエラストマーは、アミノシロキサン及び二官能あるいは多官能のアミノシランで架橋する。ここで用いられる二官能物は二つのアミノ基を持つアミノシロキサンであり、多官能物はひとつ以上のアミノ基を持つアミノシロキサンである。ここで用いられる多官能とは、二官能及び多官能を含むものである。ラテックスフルオロエラストマー物質としての、アミノシランで架橋したフルオロエラストマーについては、代理人整理番号第Ｄ／９６１２０号、米国特許出願第０８／６９４，１２１号で詳細に述べられている。
【００２０】本発明の表面の調製法において、酸受容体又は脱フッ化水素剤は、乳化剤又は界面活性剤及び水に加えることができる。酸受容体としては、例えばｐＨが約５〜約８と比較的低い金属酸化物及び水酸化物が望ましい。適当な金属酸化物及び水酸化物の例としては、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及び酸化亜鉛が挙げられる。特に望ましい金属酸化物は酸化亜鉛である。他の適当な酸受容体はアミン類である。適当なアミン類の例としては、ジアミン類、脂肪族及び芳香族アミン類が挙げられ、このとき芳香族基はベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセン等である。アミン類又はそのシッフ塩基誘導体の特定の例としては、テクノフロン テクノシン(TECNOFLON TECNOCIN)−Ａの商品名で入手できる、Ｎ，Ｎ’−ジシンナミリデン−１，６−ヘキサンジアミン（ポリマー１００部に対し、約２．５〜約５部）や、テクノフロン テクノシン−Ｂの商品名で入手できる、ヘキサメチレンジアミンカルバマート（ポリマー１００部に対し、約１〜約３部）や、トリエチレンテトラミン又はＴＥＴＡ（１００部に対し、約１〜約３部）が挙げられる。金属酸化物酸受容体の添加量は、フルオロカーボンエラストマー１００部当り、約２〜約２０部、望ましくは約８〜約１５部である。酸受容体としてのアミンの添加量は、フルオロカーボンエラストマー１００部当り、約０．５〜約５部、望ましくは約１〜約３部である。ジアミノシロキサンは、フルオロエラストマー１００部当り、約１０〜約２０部加えることができる。
【００２１】最初の分散液を調製するため、乳化剤又は界面活性剤を添加する。更に乳化剤は、充填剤、酸受容体及び硬化及び架橋剤の分散を促進する。適当な乳化剤の例としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸カリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、コネチカット州ダンバリー、ユニオン カーバイド ケミカルズ＆プラスチックス社(Union Carbide Chemicals & Plastics Company, Inc.)で製造される、トリトン(TRITON)（登録商標） Ｘ−１００（オクチルフェノキシポリエトキシ−エタノール−ポリエチレングリコール）又はトリトン Ｘ−４０５（ローム・アンド・ハース(Rohm & Haas) より入手可) が挙げられる。乳化剤の添加量は様々であるが、例えばフルオロカーボンポリマー１００部当り、約１〜約１０部、望ましくはフルオロカーボンエラストマー１００部当り、約１〜約３部の範囲である。
【００２２】最終的なコーティングの特性を改良又は変更するため、この組成物に他の成分を加える。添加物としては、着色顔料、強度を高めるための繊維状物質、表面エネルギーを低下させてトナー分離性を向上するための、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）及びパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）粒子などの滑剤が挙げられる。
【００２３】いかなる種類の水（例えば水道水）も用いることができるが、一回、二回、及び三回蒸留した水、及び脱イオン水などの精製水が望ましい。少なくとも１メグオーム（１０6 オーム）の純度の脱イオン水の使用が望ましい。水の添加量は望ましくは酸受容体及び乳化剤の総重量に等しい。望ましくは、エラストマー１００部当り、約２〜約２０部の水を添加する。
【００２４】例えば、フッ素化炭素の量、添加剤（curative）の性質、添加剤の量、フッ素化炭素中のフッ素量、及び、例えばＭｇＯ、ＣａＯ及びＣａ（ＯＨ）2などの特定の硬化剤、硬化時間及び硬化温度等の硬化方法、などにより、フルオロカーボンエラストマー組成物の特定の比抵抗を選択及び調整することができる。しかし比抵抗は、先に述べたように、適当な硬化剤、硬化時間及び硬化温度を選択するだけでなく、特定のポリマー及び、特定のフッ素化炭素又は様々な種類のフッ素化炭素の混合物などの特定の充填剤の選択によっても調整できる。フッ素化炭素を混合する場合には、フッ素化炭素中のフッ素含有率もまたフルオロカーボンエラストマーの比抵抗に影響を及ぼす。望ましい実施の形態において、フッ素化炭素充填ラテックスフルオロエラストマーの比抵抗は、約１０3〜約１０16オーム／ｓｑ．、望ましくは約１０6〜約１０14オーム／ｓｑ．である。
【００２５】しばしばフッ化グラファイト又はフッ化炭素とも呼ばれる、フッ素化炭素は、元素状フッ素で炭素をフッ素化することにより得られる、固体状物質である。炭素原子当たりのフッ素原子の数は、フッ素化条件によって変化する。フッ素化炭素における炭素原子に対するフッ素原子の化学量論的な変化により、その電気抵抗率を系統的、連続的に変化させることができる。
【００２６】フッ素化炭素とは、多くの形態の固体状炭素のひとつ又はそれ以上にフッ素を反応させて調製した、特定の種類の組成物である。更に、特定、所望の比抵抗とするために、フッ素の量を変化させることができる。フルオロカーボンは、脂肪族又は芳香族有機化合物のいずれでもよく、ひとつ又はそれ以上の炭素原子にひとつ又はそれ以上のフッ素原子が結合し、単一の明瞭な融点又は沸点を持つ、明確な化合物を形成したものである。フルオロカーボンエラストマー類は、長い鎖が共有結合により結び合わされ、一種類の同じ分子が連鎖となったものである。更に、フルオロエラストマー類はフルオロカーボンポリマーの特殊なタイプである。このように、当技術において多少の混乱が見られるが、フッ素化炭素はフルオロカーボンでもフルオロカーボンエラストマーでもないことは明らかであり、本件ではこの用語を用いるものである。
【００２７】ここに述べられているように、フッ素化炭素とはフッ素化炭素物質類を含むものである。フッ素化炭素の調製法は良く知られており、米国特許第２，７８６，８７４号、米国特許第３，９２５，４９２号、米国特許第３，９２５，２６３号、米国特許第３，８７２，０３２号、及び米国特許第４，２４７，６０８号等の文献に述べられている。本質的に、フッ素化炭素は、無定形炭素、コークス、木炭、カーボンブラック又はグラファイトなどの炭素源を元素状フッ素と共に、約１５０〜約６００℃の高温に加熱することにより生成する。フッ素に窒素などを混合して希釈することが望ましい。フッ素化炭素の性状は各々の炭素源、反応条件、及び得られた最終生成物のフッ素化度により変化する。最終生成物におけるフッ素化度は、反応条件、主に温度と時間の変化により変わる。通常、温度が高く、時間が長いとフッ素含有率は高くなる。
【００２８】様々な炭素源及び様々なフッ素含有量のフッ素化炭素は、いくつかの製造者より商業的に入手できる。望ましい炭素源は、カーボンブラック、微結晶グラファイト及び石油コークスである。本発明での使用に適したフッ素化炭素のある形は、ポリカーボンモノフッ素化物であり、これは通常、簡略化してＣＦxと示され、このときｘはフッ素原子の数を示し、一般に約１．５まで、望ましくは約０．０１〜約１．５、特に望ましくは約０．０４〜約１．４である。式ＣＦxは、縮合炭素六員環と、その炭素に結合して炭素環面の上下にあるフッ素原子との層から成る、ラメラ構造をしている。ＣＦx型のフッ素化炭素の調製は、例えば、前述の米国特許第２，７８６，８７４号及び米国特許第３，９２５，４９２号に述べられている。通常、このタイプのフッ素化炭素の生成には、触媒作用による元素状炭素とＦ2の反応が含まれる。このタイプのフッ素化炭素は、ニュージャージー州モリスタウン、アライド シグナル(Allied Signal) ；ニューヨーク州ホワイトプレーンズ、セントラル グラス インターナショナル社(Central GlassInternational, Inc.) ；ニューヨーク州ニューヨーク、ディアキン インダストリーズ社(Diakin Industries, Inc.);及びオクラホマ州カツーサ、 アドバンスリサーチ ケミカルズ社(Advance Research Chemicals, Inc.)などの、多くの販売元より商業的に入手できる。
【００２９】本発明での使用に適した他の形のフッ素化炭素は、通常、（Ｃ2Ｆ）nと略記される、ポリ（ジカーボンモノフルオリド）として、渡辺信淳により仮定されたものである。（Ｃ2Ｆ）n型フッ素化炭素の調製法は、例えば前述の米国特許第４，２４７，６０８号、及び、渡辺らによる、「石油コークスからのポリ（ジカーボンモノフルオリド）の調製」、Ｂｕｌｌ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． Ｊａｐａｎ，５５，３１９７−３１９９（１９８２）でも述べられている。
【００３０】更に、選択された望ましいフッ素化炭素は、ルーリーらにより、米国特許第４，５２４，１１９号で述べられているもの、及び、アキュフロア(ACCUFLOUR) の商品名を持つもの（アキュフロアは、ニュージャージー州モリスタウン、アライド シグナルの登録商標である。）で、例えばアキュフロア ２０２８、アキュフロア ２０６５、アキュフロア １０００、及びアキュフロア ２０１０である。アキュフロア ２０２８及びアキュフロア ２０１０のフッ素含有量は、それぞれフッ素化炭素の総重量を基に、２８％及び１１％であり、アキュフロア１０００及びアキュフロア ２０６５フッ素含有量は、それぞれフッ素化炭素の総重量に対して、６２％及び６５％である。また、アキュフロア １０００は炭素コークス（石油コークス）を含み、アキュフロア ２０６５、２０２８及び２０１０は全て伝導性カーボンブラックを含むものである。これらのフッ素化炭素類の化学式はＣＦxであり、Ｃ＋Ｆ2 ＝ＣＦxの反応により生成する。 次の表は、本発明の４種のフッ素化炭素の特性をいくつか示したものである。
【００３１】
【表１】
先に述べたように、本発明の主な長所は、フッ素化炭素のフッ素含有量を変えることにより、組成物又は層の抵抗特性を系統的、連続的に変えられることである。望ましいフッ素含有量は、特に、用いられる装置、装置の設定、所望の比抵抗、及び選択された特定のフルオロエラストマーに応じて決まる。フッ素化炭素中のフッ素含有量は、フッ素化炭素の重量を基にして、約１〜約７０重量％（炭素含有率約９９〜約３０重量％）、望ましくは約５〜約６５重量％（炭素含有率約９５〜約３５重量％）、特に望ましくは約１０〜約３０重量％（炭素含有率約９０〜約７０重量％）である。
【００３２】フッ素化炭素の粒径中央値は、１μｍ以下また１０μｍまでとすることができるが、望ましくは１μｍ以下、更に望ましくは約０．００１〜約１μｍ、特に望ましくは、約０．５〜約０．９μｍである。望ましい表面積は、約１００〜約４００ｍ2／ｇ、望ましくは約１１０〜約３４０ｍ2／ｇ、特に望ましくは約１３０〜約１７０ｍ2／ｇである。フッ素化炭素の密度は、望ましくは約１．５〜約３ｇ／ｃｃ、更に望ましくは約１．９〜約２．７ｇ／ｃｃである。
【００３３】層中のフッ素化炭素の量は、総固形物含有重量を基にして、約１〜約５０重量％、望ましくは約１〜約４０重量％、特に望ましくは約１％〜約３０重量％である。ここで用いる総固形物とは、フルオロエラストマー及び／又は他のエラストマー類、フッ素化炭素充填剤、他の添加剤及び充填剤、及び全ての水又は他の揮発性物質を蒸散させた後の乾燥コーティング中に残留する他の固体状物質の量である。機械的及び電気的特性を調整するため、異なった種類のフッ素化炭素を混合するとよい。コーティングの硬度を下げずに良好な比抵抗とするには、異なった種類のフッ素化炭素の混合物を用いる必要がある。また、異なった種類のフッ素化炭素の混合物は、予想以上に広い調合の許容度を持ち、予期し得る比抵抗に調整することができる。例えば、重量で約０〜約４０％、望ましくは約１〜約４０％、特に望ましくは約５〜約３５％、更に特に望ましくは約２５〜約８％の量のアキュフロア（登録商標）２０１０と、約０〜約４０％、望ましくは約１〜約４０％、特に望ましくは約５〜約３５％、更に特に望ましくは約８〜約２５％の量のアキュフロア（登録商標）２０２８とを混合することができる。その他の形のフッ素化炭素も混合できる。その他の例としては、約０〜約４０％、望ましくは約１〜約４０％、特に望ましくは約５〜約３５％のアキュフロア（登録商標）１０００と、約０〜約４０％、望ましくは約１〜約４０％、特に望ましくは約１〜約３５％のアキュフロア（登録商標）２０６５とを混合することができる。異なった形のアキュフロアの、他の全ての組み合わせが可能である。望ましい混合物は、アキュフロア ２０２８を約０〜約１５％と、アキュフロア２０１０を約２〜約３．５％とを混合したものである。他の望ましい混合物は、アキュフロア２０２８を約０．５〜約１０％と、アキュフロア２０１０を約２．０〜約３．０％とを混合したものである。特に望ましい混合物は、アキュフロア２０２８を約１〜約３％と、アキュフロア２０１０を約２．５〜約３％とを混合したものであり、更に望ましい混合物は、アキュフロア２０１０を約３％と、アキュフロア２０２８を約２％とを混合したものである。上記の百分率は全て、総固形物重量当りである。
【００３４】本発明によるラテックスフルオロカーボンエラストマーには、硬化したラテックスフルオロカーボンエラストマーの特性に影響しない限り、他の助剤や充填剤を混合することができる。これらの充填剤は、着色剤、強化充填剤、熱伝導性を高めるためのアルミナや他の添加剤及び加工助剤など、通常のフルオロカーボンエラストマーの合成に用いられるものである。酸化銅などの酸化物をコーティングにある程度の量加えることにより、活性レリーズオイルのための十分なアンカーサイトを提供し、これは融解部材として用いられる層に優れたトナー分離性をもたらす。しかし、フッ素化炭素を用いない通常のコーティングに比べ、本発明の外層はフッ素化炭素の表面エネルギーが低いため、優れた分離特性を持つ。このため、活性の少ない又は無い（化学反応性を持たない）フューザオイルが必要である。必要に応じて加えられる強化充填剤は、ラテックスフルオロカーボンエラストマーを添加する前に加える。充填剤として望ましい特定の例は、ｐＨが約５〜約８のものである。顔料などの適当な充填剤の例は、例えば、酸化亜鉛、酸化鉄（II）及び酸化鉄（III）、二酸化チタン及び酸化クロム類である。他の適当な充填剤は、メタケイ酸カルシウム又はノイブルククレー(Neuburg clay)などの粘土類及びケイ酸塩類などである。充填剤の添加量は、フルオロカーボンエラストマー１００部当たり、約１〜約４０部、望ましくは約２５〜約３０部である。
【００３５】フッ素化炭素充填ラテックスフルオロカーボンエラストマーは、スプレー、浸漬塗り、スロットコーティング、ウェブコーティング、フローコーティング、シルクスクリーン等により、基体上に塗布する。コーティングはまず風乾し、次に加熱硬化させる。風乾時間は、約３０分〜約４８時間、望ましくは約１〜約２４時間である。風乾温度は約２０〜約６０℃、望ましくは約４０〜約５０℃である。次に、フッ素化炭素充填ラテックスフルオロカーボンエラストマーを加熱硬化させる。加熱硬化時間は、約３０分〜約２４時間、望ましくは約１〜約６時間、特に望ましくは約１〜約２時間である。加熱硬化温度は約２５〜約１５０℃、望ましくは約５０〜約１００℃、特に望ましくは約６０〜約９０℃である。後硬化を、約１００〜２５０℃の温度、約１５分〜約２４時間の時間で行うことができる。望ましい後硬化は、約２５０℃で約１時間である。
【００３６】フッ素化炭素充填ラテックスフルオロカーボンエラストマー外表面層の厚さは、望ましくは約１０〜約１，２５０μｍ、更に望ましくは２０〜約１，０００μｍである。
【００３７】転写又は融解部材用外層の表面抵抗率は、望ましくは約１０3〜約１０16、より望ましくは約１０6〜約１０14、更に望ましくは約１０8〜約１０12オーム／ｓｑ．である。この形での所望の体積抵抗率は、約１０4〜約１０12、望ましくは約１０6〜約１０11オーム−ｃｍである。伝導性充填剤の濃度を変えることにより、所望の比抵抗とすることができる。比抵抗が所望の範囲に無いと摩擦電気が生じ、融解部材で紙離れの問題が起き易い。
【００３８】バイアス部材用の外層の表面抵抗率は、望ましくは約１０4〜約１０12、更に望ましくは約１０6〜約１０11オーム／ｓｑ．である。体積抵抗率は、望ましくは約１０4〜約１０10オーム−ｃｍである。これもまた、伝導性充填剤の濃度を変えることにより、所望の比抵抗に調整できる。比抵抗が所望の範囲に無いと、接触ニップでの適合性が悪い、またトナー解離性の不良などの望ましくない影響が転写部材に起こる。転写部材は、ドライトナー又は液状インキをある基体から別のものに転写するための電界を発生できる、所望の比抵抗を持つことが望ましい。所望の比抵抗範囲に無いと、バイアス部材は、荷電の間に汚れを生じ、これがコピーや光受容体の汚れを引き起こすことが知られている。
【００３９】フッ素化炭素充填ラテックスフルオロエラストマー層を外表面層として用いる実施の形態では、必要ならば、基体とラテックスフルオロエラストマー外層の間に、必要に応じて一つ又はそれ以上、最大１０層まで可能な、中間層を設ける。図２及び図３に、接着層２６を示す。本発明の所望の特性及び作業目標を達成するために、必要に応じて、中間接着層及び／又はエラストマー層を塗布する。接着層は、例えば、エポキシ樹脂、シラン類及びポリシロキサン類などの重合体化合物から選ばれるものである。望ましい接着剤は、チキソン(THIXON)４０３１４０４、ユニオン カーバイド Ａ−ｉ １００、ダウ タクティクス(Dow TACTIX)７４０、ダウ タクティクス ７４１、及びダウ タクティクス ７４２などの登録商標を持つ物質である。前述の接着剤として特に望ましいものは、ダウケミカル社より入手できる、ダウ タクティクス ７４１及び７４２である。典型的なエラストマー層は、シリコーンエラストマー類及びフルオロエラストマー類等の層などの、適当な熱的及び機械的特性を持つ物質である。望ましいエラストマー層は、フルオロエラストマー、ポリウレタンエラストマー、アクリルエラストマー又はシリコーンエラストマーなどである。中間層の厚さは、約１μｍ以下〜約１，２５０μｍ、望ましくは約０．５〜約１，０００μｍである。中間エラストマー層はまた、溶媒を用いず、硬化又は架橋により重合して固体層とした１００％固体のコーティングとして形成され、又は水性ラテックス組成物より形成されたものであり、環境負荷が小さい。
【００４０】
【実施例】実施例１．
ステンレススチール及びポリイミド基体上に塗布したラテックスエマルション／分散液の調製一般的かつ限定的でないラテックスエマルションの調製法は、２種又はそれ以上の成分を含む分散液を調製し、これをラテックスエマルションに加えるものである。例えば、酸受容体及び乳化剤をほぼ同重量の脱イオン水と混合して最初の分散液を調製する。充填剤及び添加剤を同様な方法で混合して第２の分散液を調製する。この二つの分散液を、消泡剤を含む又は含まないフルオロエラストマーを含むラテックスにゆっくり撹拌しながら加える。この場合では、消泡剤を添加した。この最終的な分散液を塗布に用いる。
【００４１】更に詳しく述べるならば、本発明の実施例では次のように調製した。オージモントより入手の、約７０重量％の固形物を含む、ＴＮ ラテックス テクノフロン(TN LATEX TECNOFLON)（登録商標）１００ｍｇを、様々な量のフッ素化炭素（ニュージャージー州、アライド シグナルの、アキュフロア（登録商標）２０２８）に加えた。次の表２に、ラテックスフルオロエラストマーに添加したフッ素化炭素の量を示した。この混合物を、ステンレススチール製ショット（１，２００ｇ）を入れたガラス容器に入れ、ペイントシェーカを用いて約１８時間ロールミルにかけた。ロールミルを完了後、添加剤テクノシンＢ（登録商標）（ヘキサメチレンジアミンカルバマート）を、ポリマー固形物の重量を基にして０．５重量％を約１０ｍｇの水に溶解して加えた。コーティング４は、各々総ポリマー固形物重量を基にして、更にジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルなどの癒合剤を約５重量％、及びトリトン Ｘ−４５０（登録商標）（ローム・アンド・ハースより入手可）約０．２５重量％を含んでいる。最終的な分散液を様々な厚さに塗布し、１３０°Ｆ（５４℃）で１時間４５分オーブン乾燥し、１９４°Ｆ（９０℃）で１８時間、硬化／後硬化させた。次の表２に示されるように、様々な基体上に様々な分散液を塗布した。
【００４２】
【表２】
実施例２．
抵抗試験適合接触、２点、保護電極プローブ、トレック(Trek)６１０Ｃ電源、及びキースリー(Keithley)６１０Ｂ電位計を用いて、コーティング５の側面抵抗を測定した。約６〜約６０００Ｖ／ｃｍの電界で測定を行い、その結果、この範囲では伝導性の電界依存性は見られなかった。データを次の表３に示した。
【００４３】
【表３】
上記の結果のように、ラテックスベースのフルオロエラストマー／フッ素化炭素分散液は、フルオロカーボンエラストマーとして溶媒ベースのビトン(VITON)（登録商標） ＧＦを用いて調製したフィルムに類似した、同様の体積電気挙動を示した。更にラテックスポリマー分散液は、有害な有機溶媒の代わりにベースとして水を含むため環境負荷が小さい。特に、電界を約６Ｖ／ｃｍから約６，０００Ｖ／ｃｍに変えても、フッ素化炭素充填ラテックスフルオロエラストマー層の表面抵抗はほぼ一定で、約３．５×１０11から約１．５×１０11オーム／ｓｑ．の範囲であった。
【００４４】実施例３．
伝導性試験平らで平行したコンデンサ型の試料の反対側の面に、金を蒸着した電極を用いて、体積抵抗率（伝導率）を測定した。全ての装置をコンピュータ制御した、可変ＤＣ電源と結合したキースリー６１７電位計を用いて測定を行った。用いられた電界は、典型的に約１０Ｖ／ｃｍ〜約４，５００Ｖ／ｃｍの範囲であった。テクノフロン（登録商標）ＴＮラテックス中に、８．３重量％のアキュフロア（登録商標） ２０２８を含む、実施例１のコーティング４と同様の試料の、典型的なデータを表４に示した。約２０〜約５０，０００Ｖ／ｃｍの電界範囲において、抵抗は３倍程度しか増大しなかった。
【００４５】
【表４】
実施例４．
ポリイミド基体上に塗布したラテックスエマルション／分散液の調製オージモントより、ハイフロン(HYFLON)ＭＦＡの名称で入手できる、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と適当なビニルエーテル（ＰＦＶＥ）との過フッ素化熱可塑性共重合体の、約５５重量％の固体を含む水性粒子分散液約５０ｇに、約２．０ｇのアキュフロア（登録商標）２０１０を加えた。この混合物を、ガラスビーズを入れたガラス容器に入れ、約２時間ロールミルにかけた。混合物をろ過してガラスビーズを除き、得られた分散液を、オハイオ州ニューフィラデルフィア、ローレン インターナショナル社より、フルオロラスト(FLUOROLAST) ＷＢの商品名で入手できる水性フルオロエラストマー組成物約５０ｇに、手動でかき混ぜながら加えた。フルオロラスト ＷＢは、テクノフロン（登録商標）ＴＮと同種のフルオロエラストマーを含む、一成分で硬化性を持ち、予め触媒を作用させた組成物である。この分散液を、伝導性ポリイミドフィルム上に塗布し、約３時間風乾後、オーブン中、約２２５°Ｆで約２時間硬化させ、次に約５００°Ｆで約１５分加熱した。比較的高い温度での後硬化は、ＴＦＥ／ＰＦＶＥ共重合体粒子の表面に多少の曇りを生じる。乾燥したコーティングの厚さは約４０μｍであった。コーティングの表面抵抗率は約１０9オーム／ｓｑ．であった。紙に対するコーティングの低い摩擦係数、すなわち約０．２８、と共に、低い表面エネルギーは、電子写真装置の転写部材として有用な、低い摩損率及び良好なトナー解離性を示す。
【００４６】実施例５．
融解部材用コーティングとしてのラテックスエマルション／分散液の調製実施例１で概略を述べた方法で調製したコーティング１と同様な組成物を調製し、融解部材上の表面コーティングとして流し塗りにより塗布することができる。乾燥したコーティングの厚さは約１ｍｍであった。ロールはゼロックス５０９０機に取り付けることができ、印刷に用いたところ、有機溶媒系を用いてフルオロエラストマー表面コーティングを塗布した標準的な融解ロールで行った対照印刷と比べ、非常に良好であった。
【００４７】実施例６．
バイアス転写部材用コーティングとしてのラテックスエマルション／分散液の調製実施例１で概略を述べた方法でコーティング５（実施例１の表２）を調製し、ポリウレタンエラストマーをベースにしたバイアス転写部材の上に、表面層として塗布することができる。ローラの直径は約５０ｍｍであった。ポリウレタンは、約１０11オーム／ｓｑ．の比伝導率とするため、イオン性伝導体を含むことができる。ラテックスフルオロエラストマー／フッ素化炭素分散液コーティングは、ポリウレタン中のイオン性伝導体を効果的に閉じ込め、通過する紙や装置中の近傍の他の部品などへの、イオン性伝導体の浸出、漏出、移動及び汚染を防止すると考えられる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９００００７９８
【氏名又は名称】ゼロックス コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
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| 【出願日】 |
平成１１年（１９９９）２月５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３２３０５４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月２６日 |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８１２９ |
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