JP3140314B2 - 定着用ロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、剛性コアと非粘着性被
覆層とを有する定着用ロールに関し、特に乾式静電複写
機、レーザプリンタ等の熱圧定着ロールとして卓越した
性能を発揮する定着用ロールに関する。

【０００２】従来より、乾式静電複写機、レーザプリン
タ等の定着システムにおいては、金属コアと非粘着性被
覆層とを有する熱圧ロールが一般に使用されている。こ
の熱圧定着ロールの非粘着性被覆層の材料としては、フ
ッ素樹脂（ＵＳＰ ３２６８３５１）、ジメチルシリコ
ーンゴム（ＵＳＰ ３６６６２４７、特開昭５２−４６
８１９）、フェニルシリコーンゴム（特開昭５９−２０
９１２９）、フルオロシリコーンゴム（特開平３−２６
９４７）、フッ素ゴム（特開昭５５−１３５８７６）等
が提案され、一部は実用に供されている。

【０００３】しかし、これらの材料は何れも乾式現像用
トナーに対する非粘着性が十分でないため、ロール表面
に常にシリコーンオイルを供給するようにした所謂オイ
ルフェーズ方式の採用を余儀なくされている。

【０００４】フッ素樹脂被覆は、一般に良好な非粘着性
を示すが、シリコーンオイルによる漏れが悪く、また硬
くゴム弾性に乏しいため、コピー面に不要の光沢を与え
る欠点を有する。ジメチルシリコーン被覆は、熱時シリ
コーンオイルを吸収して膨潤し場合により破壊に至るこ
とがある。フェニルシリコーンゴム被覆は、耐シリコー
ンオイル性は改善されているものの、トナーに対する非
粘着性に問題がある。フルオロシリコーンゴム被覆は、
十分な耐シリコーンオイル性を有するが、耐熱性及び物
理的強度が劣っており、最高使用温度が約１８０℃であ
って、現在の高速複写機に要求される定着ロールの表面
温度２３０℃には耐えない。また、フッ素ゴム被覆は、
常用２７０℃の温度に耐え、熱シリコーンオイルに全く
侵されないが、非粘着性に劣るため多量のシリコーンオ
イルの供給を必要とする。

【０００５】そこで、フッ素ゴムとシリコーンオイルと
の親和性を向上させるため、フッ素ゴム中に変性シリコ
ーンオイルを混入分散させる方法（特開平３−２８５９
３４）、フッ素ゴムロールを成形後に変性シリコーンオ
イルで後処理する方法（特開平６−１７５５３２）等が
提案されているが、これらの方法の製品は使用するアミ
ノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオ
イル、カルボキシル変性シリコーンオイル等の耐熱性が
悪く、２３０℃付近の温度でも容易に熱劣化を起こすの
で、ロールのシリコーンオイル親和性は急速に失われ
る。また、フッ素ゴムとシリコーンゴムとのブレンドが
試みられているが、加工性に難点があり、フッ素ゴムと
シリコーンゴムのコポリマータイプのブレンドも検討さ
れているようであるが、見るべき成果は得られていな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、シリコーンオイルとの親和性が高く、トナーの剥
離性に優れ、帯電性が低く、かつ耐熱性、耐久性のある
非粘着性被覆層を有する定着用ロールを提供するにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、剛性コ
アと非粘着性被覆層とを有する定着用ロールの非粘着性
被覆層をヨウ素及び／又は臭素を含有するフッ素ゴム
（パーオキシド架橋型）にラジカル反応性不飽和結合を
含む基と加水分解基とを有するシラン化合物をラジカル
反応性不飽和基でシラン変性フッ素ゴムを得、次いでこ
のシラン変性フッ素ゴムを加水分解的重縮合反応により
架橋せしめてなるものとすることにより、前記した従来
技術の欠点がなく、静電複写機の熱圧定着ロールとして
卓越した性能を示す定着用ロールを得ることができる。

【０００８】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明において使用する分子鎖末端又は側鎖にヨウ素及び／
又は臭素を含有するフッ素ゴムは、パーオキシド架橋型
フッ素ゴムとして知られており、有機パーオキシド架橋
剤を用い一般にトリアリルイソシアヌレート等の架橋助
剤の存在下に加熱硬化される（ＵＳＰ ４，０３５，５
６５、４，２１４，０６０、４２４３、７７０等参
照）。本発明の実施においては任意のパーオキシド架橋
型フッ素ゴム、例えばダイエル^TMＧ＝９０１、Ｇ＝９０
２、Ｇ＝８０１（ダイキン工業）、バイトン^TMＧＦ、Ｇ
ＬＴ（昭和電工・デュポン）を使用することができる
が、フッ化ビニリデン＝ヘキサフルオロロピレン＝四フ
ッ化エチレン三元共重合体系及びフッ化ビニリデン＝ヘ
キサフルオロロピレン二元共重合体系のものが好適であ
る。

【０００９】本発明において使用するラジカル反応性不
飽和結合を含む基と加水分解基とを有するシラン化合物
としては、一般式 ＹＳｉＲ_3-nＸ_n （ここに、Ｙはラ
ジカル反応性不飽和結合を含む基、例えばビニル、メタ
クリロキシ、アリル、スチレン基、Ｒはメチル、フェニ
ル等の不活性基、Ｘは加水分解基、一般的には、メトキ
シル、エトキシル等のアルコキシル基、ｎは２又は３で
ある。）で示される化合物があげられる。Ｘは、他に、
メチル・エチル・ケトオキシム基（脱オキシム反応）、
アセトキシル基（脱酢酸反応）、イソロペニルオキシ基
（脱アセトン反応）、アミノ基（脱アミン反応）、アミ
ド基（アミド反応）等でありうる。下記の化合物が市販
されており容易に入手することができる。 ＣＨ₂ ＝Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₃ Ａ−１５１、ＣＨ₂ ＝
ＣＨＳｉ（ＯＣＨ）₃Ａ−１７１、ＣＨ₂ ＝ＣＨＳｉ
（ＯＣ₂ Ｈ₄ ＯＣＨ₃ ）₃ Ａ−１７２、ＣＨ₂＝ＣＣＨ
₃ ＳｉＣＯＯＣ₃ Ｈ₆ Ｓｉ（ＯＣＨ₃） Ａ−１７４
（以上、日本ユニカー製）；ＣＨ₂＝ＣＣＨ₃ＣＯ（Ｃ
Ｈ₂）₃ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ＡＹ−４３−０６０、
（ＣＨ₂＝ＣＨＣＨ₂）₂Ｎ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃
（以上、東レシリコーン製）。

【００１０】以下に、ヨウ素及び／又は臭素を含有する
フッ素ゴム（バーオキシド架橋型）にラジカル反応性不
飽和結合を含む基と加水分解基とを有するシラン化合物
をラジカル付加反応させてシラン変性フッ素ゴムを得る
反応工程の一例を模式的に示す。

【化１】 上記反応において有機パーオキシドとしては、パーオキ
シド架橋型のフッ素ゴムの加硫に通常用いられる有機パ
ーオキシド、例えば２，５−ジメチル２，５−ジ−ｔ−
ブチルパーオキシヘキサンが用いられる。反応は、不活
性ガス雰囲気下あるいは密封系で約１５０〜１６０℃に
１５〜２０分間加熱することにより行うのが好ましい。
なお、ラジカル付加反応は紫外線、電子線等の電離性放
射線の照射の照射によって行うこともできる。

【００１１】かくして得られたシラン変性フッ素ゴムは
適宜の溶媒に溶解して剛性コアに塗布し、室温に放置す
ると溶液中に添加した水分又は空気中の水分の作用によ
り加水分解的重縮合反応を起こして硬化する。加水分解
的重縮合反応による三次元架橋の形成は以下の様式で進
行するものと考えられる。

【化２】 一般に加水分解的重縮合反応を促進するために、触媒を
使用する。触媒としては、酸たとえば酢酸等、塩基たと
えばトリエタノールアミン、ｎ＝ブチルアミン等あるい
は亜鉛、錫、コバルト、鉄等の有機酸塩例えばオクタン
酸鉛、ジブチル錫ジラウレートを使用する。

【００１２】本発明の定着用ロールの諸特性は、共架橋
剤として下記に例示する物質を配合することにより更に
改善することができる。なお、本明細書において用語
「共架橋剤」は、広くシラン変性フッ素ゴムの加水分解
的重縮合反応に組み込まれうる化合物を意味し、したが
って（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣＨ₃のような単官能性化合物を
も含む。 １）シリコーンオイルとの親和性の向上 １−１）加水分解基とともにメチルシロキサン基を有す
る化合物 ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＴＳＬ−８１１３、（ＣＨ₃）
₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂ＴＳＬ−８１１２、（ＣＨ₃）₃Ｓｉ
ＯＣＨ₃ ＴＳＬ−８１１１(以上、東芝シリコーン
製)；（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＨ ＬＳ−３１０(以上、信越化
学工業製)；（ＣＨ₃）₂ＣＨＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃
ＡＹ−４３−０４８、（ＣＨ₃Ｏ）₃ Ｓｉ（ＣＨ₂）₆Ｓ
ｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＡＹ−４３−０８３(以上、東レシリ
コーン製) １−２）変性シリコーンオイル ＳｉＨ基含有シリコーンオイル Ｌ−３１、ＦＺ−３８
０５、ＦＺ−３７０２(以上、日本ユニカー製)；ＳｉＯ
Ｈ基含有シリコーンオイル ＦＺ−３１２２、Ｌ−９０
００；ＳｉＯ(アルキル)基含有シリコーンオイル ＦＺ
−３７０１、ＦＺ−３７０４(以上、日本ユニカー製) １−３）室温硬化型シリコーンゴム 脱酢酸型 ＫＥ４２ ＲＴＶ、脱オキシム型 ＫＥ４５
ＲＴＶ、脱アセトン型 ＫＥ３４７ＲＴＶ、脱アルコ
ール型 ＫＥ４８９５ (以上、信越化学工業製)、脱ア
ミド型 ＢＡ−１０（バイエル製） ２）トナーとの剥離性の向上 フルオロアルキル基
含有化合物 ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＸＣ−９５−４１
８、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ＸＣ
−９５−４６８、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ₃）₃ ＸＣ−９５−４７０、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ
Ｈ₂）₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＸＣ−９５−４７２(以
上、東芝シリコーン製)；Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₂ＮＰｒ（ＣＨ₂）
₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＭＦ−１６０(三菱マテリアル製) ３）帯電性の制御 ポリエーテル基含有化合物 ＭＡＣ−２３０１(日本ユニカー製)

【００１３】本発明の定着用ロールの諸特性は、以下に
例示するようなフッ素ゴム用の慣用の配合剤を配合する
ことにより更に改変することができる。 ゴムの物理的特性を向上するための充填剤：ＭＴブラッ
ク、ＦＴブラック、粉末シリカ、粉末石英等 導電性付与剤：ケッチエンブラック（Ketchen-EC）、ア
セチレンブラック、カーボンファイバー、導電性セラミ
ックス、ウイスカー、金属粉末、導電性金属コーティン
グ粉末等 誘電特性調整剤：高誘電性セラミックス（チタン酸バリ
ウム、−ストロンチューム）、有機高誘電物質等 熱伝導性調整剤：金属粉、セラミックス粉、金属酸化物
等 耐熱性向上剤：ＭｇＯ、ＰｂＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂等の金
属の酸化物及び水酸化 帯電防止剤：界面活性剤等 耐摩耗性向上剤：マイカ粉等 加工性付与剤：低分子量液状フッ素ゴム（ダイエルＧ−
１０１；ダイキン化学工業）、フルオロシリコーンオイ
ル、フルオロシリコーンゴム、パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル含有フッ素油(デムナム^TM；ダイキン工業)
等 相溶化剤：シリコーンゴム、シリコーンオイル、変性シ
リコーンオイル、シリコーンレジン、シリコーンワニス
類、シリコーンゴム粉末等 その他：ポリテラフルオロエチレン樹脂、ＰＦＡ（テラ
フルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合
体）樹脂、ＦＥＰ（テラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロロピレン共重合体）樹脂、低分子量ポリテラフルオ
ロエチレン樹脂、オリゴーテトラフルオロエチレン、反
応性パーフルオロアルキル化剤及びパーフルオロアルキ
ル化合物、フルオロエーテル化合物、フルオロアルキル
ビニルエーテル化合物、フルオロカーボン系界面活性剤
等

【００１４】シラン変性フッ素ゴムの室温硬化時に配合
される共架橋剤、水及び触媒の量には特に制限はない。
シラン変性フッ素ゴムは、通常、室温硬化後、高温で不
活性ガス雰囲気下に又は真空中で後加硫（ポストキュ
ア）されるが、その条件にも特別の制限はない。

【００１５】本発明の定着用ロールは、非粘着性被覆層
として加硫シラン変性フッ素ゴム層のみを有する単層構
造のものとすることができ、また例えば耐熱性のゴムか
らなる中間層を有する多層構造のものとすることもでき
る。耐熱性ゴムとしては、ＥＰＴ、アクリルゴム、シリ
コーンゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。
中間層は、スポンジ状のものであり得る。当業者ならば
容易に理解しうるとおり、本発明のシラン変性フッ素ゴ
ムは、帯状の金属シート、ゴムシート、布帛等に塗布加
硫して非粘着性のベルトとして使用することもできる。

【００１６】以下、実施例及び比較例により本発明を更
に詳細に説明する。 比較例 フッ素ゴム（ダイエルＧ−８０１、ダイキン化学工業
製）１００重量部にＭＴカーボンブラック２０重量部、
トリアリルイソシアヌレート（タイク、日本化成）４．
０重量部及びパーオキシド（パーヘキサ２・５Ｂ、日本
油脂製）１．５重量部を加え、ゴム用二本ロール機で十
分混練し、ＭＥＫ／ＭＢＫ １：１ 混合溶剤に溶解し
て固形分３３重量％の溶液とした。他方、直径５９．０
ｍｍのアルミニウム製（芯金）コアを１，１，１−トリ
クロロエタンで洗浄後、その表面にシリコーン系プライ
マーを塗布し、その上にＪＩＳ硬度６０°の熱硬化型シ
リコーンゴムテープを巻付けて型中で熱プレスし、直径
６２．０ｍｍのシリコーンゴムロールを得た。このロー
ルの表面を研削して直径を６０．０ｍｍに調整した後、
表面にケムロック^TM６０７（Hughson Cemicals製）プラ
イマーを塗布し２時間風乾した。次に、このシリコーン
ゴムロールに上記のように調製した非シラン変性フッ素
ゴム溶液をスプレー塗布し、溶剤の揮発後、窒素ガス雰
囲気中１８０℃で３０分間の加熱硬化処理を行い乾燥厚
３０μｍの塗膜を形成させ、比較用ロールを得た。

【００１７】実施例１ フッ素ゴム（ダイエルＧ−８０１、ダイキン化学工業
製）１００重量部、シランカップリング剤（Ａ−１７
４、日本ユニカー製）３重量部、パーオキシド（パーヘ
キサ２・５Ｂ）１．５重量部及びＭＴ−カーボンブラッ
ク２０重量部をゴム用二本ロール機で十分混練後、１５
５℃で２０分間の熱プレス処理を行い、冷却後プレス型
から取り出し、シラン変性フッ素ゴムを得た。この変性
ゴムを予め脱水処理したＭＥＫ／ＭＩＢＫ１：１混合溶
剤に溶解して固形分３３％の溶液とした。他方、ＭＩＢ
Ｋ１００重量部にジブチル錫ジラウレート７重量部及び
精製水２重量部を加えて、触媒−水含有液を調製した。
上記の固形分３３重量％のシラン変性フッ素ゴム溶液１
００重量部にこの触媒−水含有液１０重量部を加えて十
分攪拌して得られた混合液を比較例におけると同様の手
順でシリコーンゴムロールにスプレー塗布し、室温に３
日間放置したのち、２００℃で４時間の後加硫を行って
本発明の定着用ロールを得た。

【００１８】実施例２ シラン変性フッ素ゴム溶液と触媒−水含有液との混合液
に下記の共架橋剤を添加した以外は、実施例１と同様の
手順で本発明の定着用ロールを作製した。 共架橋剤 添加量（重量部） ２−１ ＴＳＬ−８１１２ (東レシリコーン製) ８ ２−２ ＴＳＬ−８１１２ ４ ＸＣ−９５−４７０ （東芝シリコーン製） ６ ２−３ ＴＳＬ−８１１２ ４ ＭＡＣ−２３０１ （日本ユニカー製） ４ ２−４ ＴＳＬ−８１１２ ３．０ ＸＣ−９５−４７０ ４．５ ＭＡＣ−２３０１ ３．０

【００１９】比較試験 比較例並びに実施例１及び実施例２（２−１、２−２、
２−３及び２−４）で作製されたロールを熱圧定着ロー
ルにシリコーンオイルが常時塗布されている型のＡ４横
通し、５０枚／分の乾式静電複写機（ＮＰ−７５５０；
キヤノン社製）に熱圧定着ロールとして装着し、実機走
行試験によりロール表面のトナーによる汚れの程度を観
測し、最終耐久寿命（コピー枚数）を評価した。結果
は、下表に示す通りであった。 例番号 最終耐久寿命（枚） 比較例 １６，５００ 実施例１ １３１，０００ 実施例２ ２−１ ２０７，０００ ２−２ ２１４，０００ ２−３ ２０３，０００ ２−４ ２２５，０００ 上記の結果より、高耐久性のあるいは長寿命の定着ロー
ルを得るには、ヨウ素及び／又は臭素を含有するフッ素
ゴム（パーオキシド架橋型フッ素ゴム）にラジカル反応
性不飽和結合を含む基と加水分解基とを有するシラン化
合物をラジカル付加反応せしめて得られるシラン変性フ
ッ素ゴムの使用が肝要であり、フルオロアルキル基、メ
チルシロキサン基又はポリエーテル基を含む共架橋剤化
合物との組み合わせが更に好ましいことが明らかであろ
う。

【発明の効果】本発明の定着ロールは、長寿命であって
シリコーンオイルとの親和性が高く、しかも特別の作業
条件や入手困難な特別の材料を用いることなく、容易に
作製することができる。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛性コアと非粘着性被覆層とを有する定
   着用ロールにおいて、 非粘着性被覆層がヨウ素及び／又は臭素を含有するフッ
   素ゴム（パーオキシド架橋型フッ素ゴム）にラジカル反
   応性不飽和結合を含む基と加水分解基とを有するシラン
   化合物をラジカル付加反応せしめてシラン変性フッ素ゴ
   ムを得、次いでこのシラン変性フッ素ゴムを加水分解的
   重縮合反応により架橋せしめてなるものであることを特
   徴とする定着用ロール。
2. 【請求項２】 架橋が室温において行われたものである
   請求項１の定着用ロール。
3. 【請求項３】 架橋が共架橋剤としてのフルオロアルキ
   ル基、メチルシロキサン基及び／又はポリエーテル基を
   有する加水分解性シラン化合物の共存下に行われたもの
   である請求項１又は２の定着用ロール。
4. 【請求項４】 乾式静電複写機の定着装置の熱圧定着ロ
   ールである請求項１の定着用ロール。
5. 【請求項５】 乾式静電複写機の定着装置のバックアッ
   プロールである請求項１の定着用ロール。