JPH0122483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、発熱ロールに関し、更に詳しくはロ
ール本体に要すれば内側絶縁層、および発熱層な
らびに外側絶縁層を設けた発熱ロールに関する。 従来、発熱ロールとしてはロール内に発熱体、
たとえば電熱線を組み込んだものが用いられてい
る。しかしこの形式の発熱ロールでは熱の損失が
少なからず発生し、また内部の発熱体が消耗また
は断線するとロールを停止させて補修しなければ
ならないなどの欠点があつた。そこで、熱損失が
少く、寿命の長い発熱ロールが強く要求されてい
る。 一方、乾式静電印刷において、被印刷物上に形
成されたトナー画像は、最終的に定着ロールによ
つて被印刷物に融着、定着され、印刷物が得られ
るのであるが、従来、この種の定着ロールとし
て、金属ロール本体の外周表面にフツ素ゴム、シ
リコーンゴムなどの耐熱性ゴム層を設けた弾性体
ロールが使用されている。しかし、この種のロー
ルでは融着トナーがロールに付着しやすく、印刷
物の画像が不鮮明になるため、融着トナーに対し
て離形性の良い定着ロールが要求されている。 かかる要求を満たすために、金属ロール本体の
外周表面にポリテトラフルオロエチレン（以下、
「PTFE」と略す。）層を設けた定着ロール、金属
ロールの外周表面に前記のゴム層を介してさらに
その上にPTFE層を設けた定着ロールなどが提案
されている。これらの定着ロールは融着トナーの
離形性については十分満足できるものであるが、
前者のロールでは弾性が少ないため、被印刷物の
送り性が悪く、不均一な加圧印加となり、極部的
なロール面の摩耗が起る。また、PTFE固有の非
粘着性のため、PTFE層がロール本体から剥離し
やすい。後者の定着ロールでは、PTFE固有の非
粘着性に加え、前記ゴム層へPTFEを接着加工す
る際の高温（328℃以上）によるゴム層からの揮
発物の発生に起因したゴム層とPTFE層との密着
性不良やゴムとPTFEの弾性率の相違により生じ
る使用時の両層間の歪が原因となつてゴム層と
PTFE層との剥離が生じやすい。 本発明者らは、表面に充分な非粘着性を有し、
前記従来技術の欠点を解消した発熱ロールを開発
すべく研究を重ねた結果、絶縁性を有するロール
の外周表面に発熱層を設け、その上を非粘着塗料
で被覆絶縁すればすぐれた発熱ロールが得られる
ことを見い出し、本発明を完成した。 本発明の要旨は、ロールの外周表面に要すれば
内側絶縁層、および発熱層ならびに外部絶縁層を
設けたことを特徴とする発熱ロールに存する。 本発明の発熱ロールにおいて、外側絶縁層とし
てはフツ素ゴム、シリコンゴム、フツ素樹脂、シ
リコン樹脂などを用いることができるが、就中フ
ツ素ゴムが好ましい。フツ素ゴムの中でも、フツ
素ゴム、カツプリング剤および液状担体を含み、
要すればアミン化合物および／または無機繊維状
物質を含むフツ素ゴム塗料を塗布、硬化して得ら
れるフツ素ゴム塗膜が好ましい。さらに、このフ
ツ素ゴム塗料にフツ素樹脂を加えれば、得られる
塗膜表面に非粘着性が付与され、静電印刷におけ
る定着ロールではトナーの付着が防止され、また
圧延ロールでは被圧延物の融着が防止できるので
より好ましい。 発熱層としては、導電性塗料を塗布、硬化して
得られる塗膜が用いられる。導電性塗料としては
導電性物質を含むフツ素ゴム、シリコンゴム、フ
ツ素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂などが例示できる。就中、フツ
素ゴム、カツプリング剤、導電性物質および液状
担体を含み、要すればアミン化合物および／また
は無機繊維状物質を含む導電性フツ素ゴム塗料が
好ましい。 要すれば設ける内側絶縁層としては、通常の耐
熱ゴムまたは樹脂、たとえばフツ素ゴム、シリコ
ンゴム、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂などが用いられる。また無機絶縁
材を用いることもできる。 本発明で用いられる外側絶縁層用塗料として好
ましいフツ素ゴム塗料および導電性フツ素ゴム塗
料に含まれるフツ素ゴムは高度にフツ素化された
通性状の共重合体であつて、就中好ましいフツ素
ゴムとしては通常40〜85モル％のビニリデンフル
オライドとこれと共重合しうる少くとも一種の他
のフツ素含有エチレン性不飽和単量体との弾性状
共重合体が挙げられる。また、フツ素ゴムとして
ポリマー鎖にヨウ鎖を含むフツ素ゴムも好ましく
用いられる。このヨウ素を含むフツ素ゴムは例え
ばポリマー鎖末端に0.001〜10重量％、好ましく
は0.01〜５重量％のヨウ素を結合し、前記と同じ
40〜85モル％のビニリデンフルオライドとこれと
共重合しうる少くとも一種の他のフツ素含有エチ
レン性不飽和単量体とからなる弾性状共重合体を
主組成とするフツ素ゴム（特開昭52−40543号参
照）である。ここにビニリデンフルオライドと共
重合して弾性状共重合体を与える他のフツ素含有
エチレン性不飽和単量体としてはヘキサフルオロ
プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフ
ルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、
テトラフルオロエチレン、ビニルフルオライド、
パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフ
ルオロ（エチルビニルエーテル）、パーフルオロ
（プロピルビニルエーテル）などが代表的なもの
として例示される。特に望ましいフツ素ゴムはビ
ニリデンフルオライド／ヘキサフルオロプロピレ
ン二元弾性状共重合体およびビニリデンフルオラ
イド／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロ
プロピレン三元弾性状共重合体である。 これら両フツ素ゴム塗料に含まれるカツプリン
グ剤とは、有機素材と無機素材の界面に作用し、
化学的結合または物理的結合により両素材間に強
固なブリツジを形成させる化合物をいい、通常ケ
イ素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、トリ
ウム、スズ、アルミニウムまたはマグネシウムの
化合物であつて、有機素材と無機素材とを結合し
うる基を有する化合物である。これらカツプリン
グ剤のうち、好ましいものはシランカツプリング
剤および周期表第族遷移元素（たとえばチタン
またはジルコニウムなど）のオルト酸エステルお
よびその誘導体であり、就中アミノシラン化合物
が最も好ましい。 シランカツプリング剤としては例えば一般式： R¹・Si・R² _3-a・R³ _a 〔式中、R¹は塩素原子、アミノ基、アミノアル
キル基、ウレイド基、グリシドオキシ基、エポキ
シシクロヘキシル基、アクリルイルオキシ基、メ
タクリロイルオキシ基、メルカプト基及びビニル
基から選ばれた少なくとも１種の官能性原子また
は基を有する炭素数１〜10のアルキル基またはビ
ニル基、R²及びR³はそれぞれ塩素原子、水酸基、
炭素数１〜10のアルコキシ基、炭素数２〜15のア
ルコキシ置換アルコキシ基、炭素数２〜４のヒド
ロキシアルキルオキシ基および炭素数２〜15のア
シルオキシ基から選ばれた原子または基、ａは
０、１または２を表わす。〕で示されるシラン化
合物を挙げることができる。 R¹は官能性置換基をもつたアルキル基であつ
て、その好適な例を挙げると、β−アミノエチル
基、γ−アミノプロピル基、Ｎ−（β−アミノエ
チル）−γ−アミノプロピル基、γ−ウレイドプ
ロピル基、γ−グリシドオキシプロピル基、β−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基、
γ−アクリロイルオキシプロピル基、γ−メタク
リロイルオキシプロピル基、γ−メルカプトプロ
ピル基、β−クロロエチル基、γ−クロロプロピ
ル基、γ−ビニルプロピル基などを例示できる。
またR¹はビニル基であつてもよい。 好適に用いられる上記シラン化合物の具体例と
しては例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルト
リエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリメチルシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロ
ロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリス
（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエ
トキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニル
トリアセトキシシラン、Ｎ−（トリメトキシシリ
ルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−β−アミノ
エチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、β−アミノエチル−β−アミノエチル−γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げる
ことができる。これらシランカツプリング剤の中
でも、アミノシラン化合物、たとえばγ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン（以下Ａ−1100とい
う）、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、Ｎ−（トリメトキシシリ
ルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−β−アミノ
エチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラ
ン、β−アミノエチル−β−アミノエチル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシランなどの化合物
はフツ素ゴムの加硫剤としての機能を果すと共
に、基材との接着性の向上にも大きく寄与し、さ
らに液状担体に対しても安全に用いられるので特
に好ましい。 チタン、ジルコニウム、ハフニウムおよびトリ
ウムの化合物としては、たとえば一般式： Ｔ（OR）₄ 〔式中、Ｔはチタン、ジルコニウム、ハフニウム
またはトリウム、Ｒはアルキル基、シクロアルキ
ル基またはアリール基を表わす。〕 で示されるオルト酸エステルおよびこれに少くと
も１個の官能基を有する化合物の１種以上を反応
させて得られる誘導体を挙げることができる。上
記少なくとも１個の官能基を有する化合物として
は例えばグリセリン、エチレングリコール、１，
３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、
ヘキシレングリコール、オクチレングリコールな
どの多価アルコール類、サリチルアルデヒド、グ
ルコースなどのオキシアルデヒド類、ジアセトン
アルコール、フラクトースなどのオキシケトン
類、グリコール酸、乳酸、ジオキシマレイン酸、
クエン酸などのオキシカルボン酸類、ジアセチル
アセトンなどのジケトン酸、アセト酢酸などのケ
トン酸類、アセト酢酸エチルなどのケトン酸のエ
ステル類、トリエタノールアミン、ジエタノール
アミンなどのオキシアミン類、カテコール、ピロ
ガロールなどのオキシフエノール化合物などが使
用可能である。 Ｔがチタンの場合の具体的な化合物を例示すれ
ばチタン酸テトラアルキル（たとえばチタン酸テ
トラエチル、チタン酸テトライソプロピル、チタ
ン酸テトラブチル）、チタン酸テトラエチレング
リコール、チタン酸トリエタノールアミン、チタ
ニウムアセチルアセトネート、イソプロピルトリ
オクタノイルチタネート、イソプロピルトリメタ
クリルチタネート、イソプロピルトリアクリルチ
タネート、イソプロピルトリ（ブチル、メチルパ
イロホスフエート）チタネート、テトライソプロ
ピルジ（ジラウリルホスフアイト）チタネート、
ジメタクリルオキシアセテートチタネート、ジア
クリルオキシアセテートチタネート、ジ（ジオク
チルホスフエート）エチレンチタネートなどが挙
げられる。 ジルコニウム化合物としては上記チタン化合物
と同様の化合物を用いることができる。具体例と
しては、テトラエチルジルコネートおよびテトラ
ブチルジルコネートなどのテトラアルキルジルコ
ネート、ｎ−プロピルジルコネート、イソプロピ
ルジルコネート、ｎ−ブチルジルコネート、イソ
ブチルジルコネート、ジルコニウムアセチルアセ
トネートなどが挙げられる。 ハフニウムおよびトリウムの化合物としてはチ
タンおよびジルコニウムと同様の化合物を用いる
ことができる。 スズの化合物としては有機または無機の化合
物、たとえばSnCl₄などを用いることができる。 アルミニウムの化合物としてはアルミニウムイ
ソプロピレート、モノsec−ブトキシアルミニウ
ムジイソプロピレート、アルミニウムsec−ブチ
レート、エチルアセトアセテートアルミニウムジ
イソプロピレートおよびアルミニウムトリス（エ
チルアセトアセテート）などが例示できる。 マグネシウム化合物としてはマグネシウムメチ
レートおよびマグネシウムエチレートなどマグネ
シウムアルコラートが例示できる。 両フツ素ゴム塗料に含まれる液状担体は低級ケ
トン類、低級エステル類、環状エーテルなどの有
機溶剤、水、および水と水溶性有機液体との混合
物から選ばれ、水溶性有機液体としてはアルコー
ル類が例示できる。これら液状担体のうち、塗装
作業性、内側絶縁層または発熱層のゴム層ないし
樹脂層を害しないなどの点から、水が最も好まし
い。 さらには、両フツ素ゴム塗料に含有される他の
物質としての無機繊維状物質は、フツ素ゴム塗膜
の圧縮復元性を高めるために用いられ、代表的な
ものとしてガラス繊維、カーボン繊維、アスベス
ト繊維、チタン酸カリウム繊維などがあげられ
る。この無機繊維状物質は平均長が少くとも1μ、
好ましくは１〜100μであることが望ましい。 また、両フツ素ゴム塗料に所望により添加され
るアミン化合物は、主としてフツ素ゴムの加硫剤
としての機能を果し、また前記カツプリング剤と
共に機械的性質を改良するものであり、その代表
的な化合物を例示するとエチルアミン、プロピル
アミン、ブチルアミン、ベンジルアミン、アリル
アミン、ｎ−アミルアミン、エタノールアミンな
どのモノアミン類、エチレンジアミン、トリメチ
レンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミン、３，９−ビス（３−アミノプ
ロピル）−２，４，８，10−テトラオキサスピロ
〔５，５〕ウンデカン（以下Ｖ−11という）など
のジアミン類、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペ
ンタエチレンヘキサミンなどのポリアミン類が挙
げられ、就中、２個以上の末端アミノ基を有する
アミン化合物が好ましい。 外側絶縁層用フツ素ゴム塗料に好ましく含まれ
るフツ素樹脂としてはポリテトラフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレンおよびこれと共重合
可能な少くとも１種の他のエチレン性不飽和単量
体（例えばエチレン、プロピレンなどのオレフイ
ン類、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフ
ルオライド、クロロトリフルオロエチレン、ビニ
ルフルオライドなどのハロゲン化オレフイン類、
パーフルオロアルキルビニルエーテル類など）と
の共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、
ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられる。
就中、好ましいフツ素樹脂はポリテトラフルオロ
エチレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフル
オロプロピレン、パーフルオロメチルビニルエー
テル、パーフルオロエチルビニルエーテルおよび
パーフルオロプロピルビニルエーテルの少くとも
１種（通常テトラフルオロエチレンに対し40モル
％以下含まれる）との共重合体である。 上記導電性フツ素ゴム塗料を含む導電性材料に
添加される導電性物質としては、カーボン、グラ
フアイト、金属など、従来から用いられている物
質が用いられ、たとえばカーボンには導電性カー
ボン、すなわちチヤンネルブラツク、フアーネス
ブラツク、サーマルブラツクなどが包含され、金
属には金、銀、銅、アルミニウム、チタンなどが
包含される。 このような導電性フツ素ゴム塗料および外側絶
縁層用フツ素ゴムを調製するには、通常、フツ素
ゴム、液状担体および要すればフツ素樹脂の混合
物に、顔料、受酸剤、充填剤およびさらに要すれ
ば無機繊維状物質を、さらに導電性フツ素ゴム塗
料の場合には導電性物質を常法にしたがつて配合
し、得られる分散液に前記カツプリング剤および
要すればアミン化合物を添加して（必要に応じ界
面活性剤、顔料、受酸剤、充填剤などの添加剤を
加えてもよい。）常法により充分混合することに
より、均一なフツ素ゴム塗料とする。 カツプリング剤の添加量は、通常フツ素ゴム
100重量部当たり１〜50重量部、好ましくは１〜
20重量部である。所望によりアミン化合物を添加
した場合には、カツプリング剤とアミン化合物の
総和が上記の値ををる様に配合する。この場合、
カツプリング剤とアミン化合物の割合はモル比で
１：99〜99：１の範囲から選ばれる。 外側絶縁層用フツ素ゴム塗料にフツ素樹脂を添
加するのはフツ素ゴム塗膜表面にすぐれた非粘着
性を付与するためである。従つて、フツ素樹脂を
添加する場合、フツ素ゴムとフツ素樹脂の割合は
重量で95：５〜35：65であることが望ましくフツ
素樹脂の割合が上記下限より少いときは、目的と
する非粘着性および潤滑性の改良は十分でなく逆
に上記上限より多いときは目的とする厚みの塗膜
が得られず、塗膜にクラツクやピンホールが発生
しやすい。 導電性塗料に添加する導電性物質の量は、硬化
した塗膜が面発熱体となるよう、その体積固有抵
抗値が10²Ω−cm以下となるように添加すればよ
い。 前記受酸剤としてはフツ素ゴムの加硫に通常用
いられるものが同様に使用され、例えば２価金属
の酸化物または水酸化物の１種または２種以上が
用いられる。具体的にはマグネシウム、カルシウ
ム、亜鉛、鉛などの酸化物または水酸化物が例示
される。また前記充填剤としてはシリカ、クレ
ー、珪藻土、タルク、カーボンなどが用いられ
る。 導電性塗料は、常法により内側絶縁層を要すれ
ば設けたロールの外周表面に、塗料の通常の塗装
法によつて塗布し、各塗料に適した条件下、たと
えば前記の好ましい導電性フツ素ゴム塗料では室
温〜400℃、好ましくは100〜400℃の温度条件下
で適当な時間硬化することによつて発熱層塗膜と
する。この発熱層形成の際、適当な電極やリード
線を塗膜に被覆しておく。 発熱層を形成した後、その上に外側絶縁層用の
各種塗料を塗布し、各々に適した条件下、たとえ
ば前記の好ましい外側絶縁層用フツ素ゴム塗料で
は室温〜400℃、好ましくは100〜400℃の温度条
件下で適当な時間硬化することによつて外側絶縁
層塗膜を形成することができる。 本発明の発熱ロールは、発熱層が導電性塗膜か
ら成つている為、前記従来法による断線や消耗の
可能性がほとんどなく、長時間の使用に耐えうる
ほか、小型軽量化が可能である。また、発熱部分
が表面近くにあるため、熱損失が少ない。さら
に、絶縁層としてフツ素樹脂を含む前記絶縁層用
フツ素ゴムから得られる塗膜を採用すれば表面に
すぐれた非粘着性が付与される。 ここで本発明を、静電印刷装置における定着ロ
ールにつき、添付図面を参照して説明する。 第１図に示すゼログラフイー法による静電印刷
工程において、光導電性感光体１はコロナ放電装
置２によつてその表面が帯電され、ついで露光装
置３によつて原板４の映像を感光体１の上に露光
させて、感光体１に原板４の静電潜像を形成す
る。この静電潜像は、トナー５を付着させて現像
され、得られたトナー画像は被印刷物６に転写さ
れ、さらに定着ロール７によつて熱融着されて被
印刷物に定着され、印刷物８を得る。前記定着ロ
ール７は、第２図および第３図に示されるよう
に、金属ロール７ａの外周表面に内側絶縁層９、
発熱層１０および外側絶縁層１１が順次設けられ
ている。 次に実施例を示し、本発明を具体的に説明す
る。なお、部とあるのは重量部である。 実施例 １ (1)〜(7) 内径27mm、外径34mm、長さ113mmの円筒状鉄製
ロールにダイエルラテツクスGL−252（ダイキン
工業株式会社製フツ素ゴム水性塗料）を塗布し、
次にフツ素ゴム、導電性カーボン／グラフアイト
（４：６）およびＶ−11を固形分比100：45：２の
割合で含む塗料（担体：メチルエチルケトンとメ
チルイソブチルケトンの重量比１：１混合物）を
塗布、硬化して発熱層をつくつた。この上に下記

【表】 実施例 ２ 実施例１で用いたＡ液およびＢ液からなる塗料
から平滑な塗膜を調製し、その表面に24℃で純水
１滴を滴下し、水の接触角をゴニオメーター（エ
ルマ光学株式会社製）により測定した。接触角は
110゜であつた。また、フツ素ゴム加硫板（ダイキ
ン工業株式会社製ダイエルＧ−702）について同
様に水の接触角を測定したところ76゜であつた。 この様に実施例１のフツ素ゴム塗料から得られ
る塗膜はすぐれた非粘着性を有していることが理
解される。 実施例 ３ 実施例１で得た発熱ロール表面にピコラスチツ
クD125（エツソスタンダード石油株式会社製スチ
レン系樹脂）100部、ピアレス155（コロンビア・
リボン・アンド・マニユフアクチユアリング社
製）５部およびオイルブラツクBW（オリエント
化学工業株式会社製）５部の混合物からなる平均
粒子径約15μのトナーを塗布し、150℃で10秒間
融着させ、冷却後、前記トナーの剥離試験を行つ
た。 すなわち、ロール表面にヘラをフツ素ゴム被覆
表面に対して約30゜の角度で接触させた状態にお
いて100ｇの荷重をかけながら、該ロールを表面
速度0.3cm／秒で回転させた。その結果、本発明
のロールではトナーの完全な剥離が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図はゼログラフイー法による静電印刷工程
の説明図、第２図は前記工程で使用される本発明
に係るロールの斜視図、第３図はロールの表面状
態を示す部分拡大部である。 ７……定着ロール、７ａ……ロール、９……内
側絶縁層、１０……発熱層、１１……外側絶縁
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロールの外周表面に要すれば内側絶縁層、お
   よび発熱層ならびに外側絶縁層を設けて成り、外
   側絶縁層が、フツ素ゴム、フツ素樹脂、カツプリ
   ング剤および液状担体を含んでなるフツ素ゴム塗
   料を塗布、硬化してなる被覆層であることを特徴
   とする発熱ロール。 ２ フツ素ゴムとフツ素樹脂の重量比が95：５〜
   35：65である特徴請求の範囲第１項記載の発熱ロ
   ール。 ３ フツ素ゴム塗料が、更にアミン化合物およ
   び／または無機繊維状物質を含んでなる特徴請求
   の範囲第１項または第２項に記載の発熱ロール。 ４ 発熱層が、導電性塗料を塗布、硬化した被覆
   層である特徴請求の範囲第１項記載の発熱ロー
   ル。 ５ 導電性塗料が、フツ素ゴム、カツプリング
   剤、導電性物質および液状担体を含んでなる導電
   性フツ素ゴム塗料である特徴請求の範囲第４項記
   載の発熱ロール。 ６ 導電性フツ素ゴム塗料が、更にアミン化合物
   および／または無機繊維状物質を含んでなる特徴
   請求の範囲第５項記載の発熱ロール。