JPH0333786A - 熱定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真複写機、静電複写機等において記録
材上に形成された未定着トナー像を熱圧定着する熱定着
部に利用され、上記熱圧定着に際し、定着ローラへのオ
フセット防止のために離型剤としてオイルを使用する熱
定着ローラに関する。

（従来の技術） 近年、画像処理等の電子写真技術およびその周辺技術の
発展に伴い、フルカラー複写機の開発が進み、さらにそ
の高画質化が図られている。

このフルカラー画像の定着は、複数のトナーを混合溶融
し主として面を対象にして画像を定着するため、その熱
定着に用いられる熱定着ローラにも、従来の点と線を中
心にしたモノカラー画像定着用の熱定着ローラとは異な
り、上記フルカラー定着に適した特性が要求されている
。

すなわち、フルカラー複写機においては、イエロー、マ
ゼンタ、シアン、あるいはブラック等の複数のトナー像
を重ね合わせ、それらを完全に溶融混合させる必要があ
るところから、トナー中のバインダーとして用いられる
樹脂としては、モノカラー用のそれよりも低軟化点で粘
着性の大きいものが選択使用されている。

またフルカラー複写機においては、複数のトナー像を重
ね合わせるためモノカラー複写と比較して大量のトナー
が載った用紙を定着させる必要がある。

従来から、モノカラー用の熱定着ローラにおいては、離
型性を向上させるため、表面にフッ素樹脂層を設けた熱
定着ローラが開発されているが、このような熱定着ロー
ラをフルカラー画像定着用に使用すると、オフセット防
止液あるいは離型補助剤として供給されるシリコーンオ
イルを弾いて定着画像を汚したりオフセットを引き起こ
す等の不都合を引き起こすという問題があった。

このため、現在のところフルカラー複写機用熱定着ロー
ラとしては、シリコーンゴムからなるローラが使用され
ているのが実情である。

このローラは、低硬度で弾性を有するシリコーンゴム層
が、トナーの厚みを崩すことなくこれを包み込むように
して画像を定着するため、光沢やオフセットの発生しな
い高品位画像が得られるという長所を有しており、また
、ゴム層を厚くして、充分なニップ幅をとることができ
るので、高品位画像を効率良く定着させることができる
。したがって、このローラは基本的には、近年のフルカ
ラー複写機に適した性能を有しているということができ
る。

しかしながら、このような低硬度のシリコーンゴムから
なる熱定着ローラは、充分なニップ幅をとるためにシリ
コーンゴム層を厚くするとゴム層の厚さ方向の熱匂配が
大きくなり、ローラ表面で温調すると熱源に近い芯軸と
の界面付近のゴム層が過熱されて該部のゴム層の熱劣化
を促進してしまうという問題があった。

また、フルカラー複写機の熱定着ローラは、通常シリコ
ーンオイルを塗布しながら使用されるので、時間の経過
とともにシリコーンゴムがシリコーンオイルにより膨潤
し、ローラ外径の太りゃゴム硬度が低下するようになる
。

このシリコーンオイルによる膨潤は、シリコーンゴムが
低硬度であるほど起きやすく、またゴム層が厚いほど膨
潤によるローラ外径寸法変化量が大きくなり、分離爪や
センサ等と接触してローラ表面に損傷を与えたり、トナ
ーとの離型性がさほど低下しないのに紙シワを発生させ
たり、ＯＨＰ用紙の定着機内での詰まりを発生させたり
、更には、芯金附近のゴムが熱油劣化する事によりゴム
が引きちぎれるローラ破壊現像（以下“火ぶくれ現象”
と呼ぶ）が起こるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来、モノカラー用に使用されている
、表面にフッ素樹脂層を設けた熱定着ローラをフルカラ
ー画像定着用に使用すると、オフセット防止液あるいは
離型補助剤として供給されるシリコーンオイルを弾いて
定着画像を汚したりオフセットを引き起こす等の不都合
を引き起こすという問題があった。

また、従来フルカラー用の熱定着ローラとして使用され
ている低硬度のシリコーンゴムからなるローラは、シリ
コーンゴム層を厚くするとゴム層の厚さ方向の熱匂配が
大きくなってゴム層が早期に熱劣化してしまうという問
題があり、またシリコーンゴムがシリコーンオイルによ
り膨潤し、ローラ外径の太りゃゴム硬度が低下するため
安定したニップ幅を維持できないという問題があった。

更には、熱劣化とオイルによる膨潤により“火ぶくれ現
象”が発生するという問題があった。

本発明はこのような従来の難点を解消すべくなされたも
ので、寸法安定性に優れ、高信頼性、高画質の画像が得
られ、かつ耐久性に優れたフルカラー複写機用熱定着ロ
ーラを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の熱定着ローラは、 （１）金属芯軸上に、 （イ）シリコーンゴム弾性層、 （ロ）フッ素ゴムのオイルバリヤ層、 および （ハ）下記の組成を有する離型層、 ■　１分子中にビニル基を２個以上有し、重合度が５，
０００〜１２，０００のメチルビニルポリシロキサン（
Ａ成分）　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・１００重量部■　一般式Ｒ’　３５ｉＯＩ／２または
Ｒ’　２　Ｒ”ＳｊＯ＋７２（Ｒ１，Ｒ２はメチル基あ
るいはビニル基で）で表されるトリオルガノシルヘミオ
キサン単位（以下Ｍ単位と略称する。）と一般式Ｓ　ｉ
　Ｏ４／２で表されるシリケート単位（以下Ｑ単位と略
称する。）とを含有し、Ｍ単位／Ｑ単位＝０．５〜１．
５であり、１分子中にミ５ｉＣＨ＝ＣＨ２を１個以上有
するメチルビニルポリシロキサン（Ｂ成分）　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
〜１００重量部■　ケイ素原子に直結した水素原始を１
分子中に少なくとも２個以上有する架橋剤としてのメチ
ルハイドロジエンポリシロキサン（Ｃ成分）・・・離型
層中の全ポリシロキサンのビニル基に対してモル比で （＝ＳｉＨ）／（ミ５ｉＣＨ＝ＣＨ２）＝０．５〜２０
となる量 ■　付加反応触媒としての白金化合物の有効量の各層を
有することを特徴としている。

本発明の熱定着ローラにおける（イ）の弾性層は、アル
ミ等からなる金属芯軸上に、ブライマーを介して、シリ
コーンゴムを、たとえばプレス成形や巻き蒸し等の常法
に従って加硫接着させた後、円筒研削盤等によって所定
の外径に研削することにより形成される。上記シリコー
ンゴムは、高熱伝導性、高耐熱性であるとともに、熱定
着ローラとして必要とされる充分なニップ幅を確保すべ
くなるべく低硬度であることが望ましい。シリコーンゴ
ムとしては、高熱伝導性（例えば、７Ｘ１０−’ｃａｌ
／　ｃｍ　−ｓｅｃ−ｄｅｇ以上）および高耐熱性のも
のが用いられる。

本発明の（ロ）のオイルバリヤ層は、（イ）の弾性層の
外周上にフッ素ゴム系塗料を注型法、スプレー法、ナイ
フコーティング法、ディッピング法、あるいはスクリー
ン塗布法等でコーティングした後、硬化させることによ
り得られる。フッ素ゴム系塗料としては、たとえば日本
ゴム協会標準規格５ＲＩＳ３６０６のＦＫＭに分類され
るフッ化ビニリデン系フッ素ゴム（たとえば商品ダイエ
ルＧ５０１ダイキン工業（株）社製等）をベースポリマ
ーとしたもの、あるいは上記分類でＦＥＰＭと称される
四フッ化エチレンープロピレンゴム（たとえば商品名ア
フラス旭硝子（株）社製等）をベースポリマーとしたも
の等が適している。

なお、（ロ）の材料中に適量（本材料１００重量部に対
して０．５〜２重量部程度）のシランカップリング剤を
配合することにより、弾性層とオイルバリヤ層との接着
力を向上させることが可能である。

（ロ）のオイルバリヤ層の厚さは、３μｍ〜２００μｍ
の範囲が適当である。３μｍより薄い場合には使用中あ
るいは製造中にオイルバリヤ層破壊の危険があり、また
２００μｍより厚いとローラ硬度が固くなってしまう。

また端部からのシリコーンオイルの含浸を防ぐため、オ
イルバリヤ層は弾性層の外周上だけでなく、両端部を完
全に覆うように設けることが望ましい。

（ハ）の離型層は、オイルバリヤ層の外周上に前述した
組成のポリシロキサン組成物を注型法、スプレー法、ナ
イフコーティング法、デイッピング法、スクリーン塗布
法等で形成し得られる。

以下、（ハ）の離型層を形成するポリシロキサン組成物
の各成分について詳述する。

（Ａ）ｔＥ分は、（ハ）の離型層の基本成分となるもの
で、いわゆるシリコーン生ゴムと呼ばれる高粘度（１０
’ｃｓｔ程度）のガム状のシリコーンゴムである。なお
本発明においては、両末端がビニル基で封鎖され、２５
℃における粘度が５，０００〜３０，０００ｃｓｔのメ
チルビニルポリシロキサンからなるシリコーンオイルを
、（Ａ）成分１００重量部あたり３０重量部以下含有さ
せることもできる。Ａ成分の特に好ましい重合度は６０
００〜８０００の範囲である。

上記メチルビニルポリシロキサンは、通常直鎖状である
が若干分岐していても差支えない。またそのビニル基は
、分子鎖末端、側鎖末端および側鎖のいずれか、あるい
はそれらの両方に存在していてもよい。

（Ｂ）成分のメチルビニルポリシロキサンは、本発明の
離型層を構成するポリシロキサン組成物の架橋密度をあ
げる成分で、従来補強効果を目的として使用されている
微粉末シリカ（ホワイトカーボン）に代ってポリシロキ
サンを補強するものである。

この成分は前述したＭ単位とＱ単位とを含有するほか、
一般式Ｒ１□Ｓ　ｉ　Ｏ２／２またはＲ’Ｒ”５ｉＯｚ
／２で表されるジオルガノシロキサン単位（以下り単位
と略称する。）および一般式Ｒ’５ｉＯａ／２で表され
るオルガノシルセスキオキサン単位（以下Ｔ単位と略称
する。）を含んでいても差支えない。

（Ｂ）成分は、Ｍ単位源、Ｑ単位源、および必要に応じ
てＤ単位源、Ｔ単位源を適量組合わせ、加水分解可能な
基であり。たとえばメトキシ基。

エトキシ基、ハロゲン等）が０．０１モル／１００ｇ以
下であることが、ローラ成形後のトナーとの離型性向上
のために必要である。

これらの成分の配合部数は、（Ａ）成分１００重量部に
対して、１〜ｌＯＯ重量部であり、好ましくは５〜５０
重量部である。１重量部より少ない場合には効果が少な
（，１００重量部より多いと形成された被膜が硬く脆く
なる。

（Ｃ）成分のオルガノハイドロジエンポリシロキサンは
、（Ａ）ａ分、（Ｂ）成分およびシリコーンオイルの架
橋剤として作用する。このオルガノハイドロジエンポリ
シロキサンは、１分子中に２個以上の＝　ＳｉＨ結合を
有しており、直鎖状１分岐状。

環状のいずれの構造のものであってもよい。なお、（Ａ
）　ｌｆｆ１分、（Ｂ）成分等のメチルビニルポリシロ
キサン中のビニル基が１分子中に２個含有される場合は
、当該成分中に３個以上のＳｉＨ結合を含有することが
望ましい。

なお、（Ｃ）成分の配合量としては、離型層中に最終的
に含まれる全ポリシロキサンのビニル基に対してモル比
で（ミ５ｉＨ）／　（＝ＳｉＣＨ＝ＣＨ２）＝０．５〜
２０となる量、好ましくは（ミ５ｉＨ）／（ミ５ｉＣＨ
＝ＣＨ２）＝１〜１０となる量が適当である。

（Ｄ）成分の付加反応触媒として白金化合物としては、
たとえば塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化
白金酸とオレフィンとの錯体、白金とビニルシロキサン
との錯体等の公知のものを使用することができる。これ
らの触媒の使用にあたっては、塩化白金酸、またはその
オレフィンとの錯体についてはこれをアルコール、ケト
ン、エーテル、あるいは炭化水素系の溶剤に溶解して使
用することが望ましい。なお、この成分の添加量は触媒
量であり、所望の硬化速度が得られるように適宜調節使
用されるが、経済的見地および良好な硬化物を得る点か
ら、上記各成分の合計量に対して白金換算で１〜５０ｐ
ｐｍの範囲内とすることが好ましい。

なお、本発明の熱定着ローラを製造するにあたり、各層
を形成する際に各層の接着界面に適当なブライマーを塗
布することにより、層間の接着力を向上させる事も出来
る。

（作用） 本発明の熱定着ローラは、トナーとの離型性、親シリコ
ーンオイル性、さらに表面平滑性、耐摩耗性をローラ表
面に付与するために、ポリシロキサン組成物からなる離
型層を設け、その表面にシリコーンオイルを塗布して使
用することにより、フルカラー被写機用熱定着ローラと
して要求されるこれらの緒特性を満たしている。ポリシ
ロキサン組成物の各成分のうち、（Ａ）成分およびシリ
コーンオイルはその種類および配合比を調節することに
よって適度の硬度、トナーとの離型性および親シリコー
ンオイル性を付与し、（Ｂ）成分により従来の微粉末シ
リカ等の固体充填材では得られなかった表面平滑性、耐
摩耗性、トナーとの離型性が付与される。

また、低硬度で耐熱性が高く高熱伝導性のシリコーンゴ
ムからなる弾性層を金属芯軸上に設けることにより、熱
定着ローラとして必要なニップ幅を得ることができ、ゴ
ム層の熱劣化を遅延させることができる。

そして、このようにして設けられた弾性層の外周面上で
、ローラ表面を形成する離型層の下側に、耐シリコーン
オイル性に優れたフッ素ゴム系材料からなるオイルバリ
ヤ層が設けられているので、ローラ表面に塗布されるシ
リコーンオイルが弾性層にまで浸透して弾性層が膨潤す
ること、しいては“火ぶくれ現象”を防止する。

なお、本発明における（Ｃ）成分は、（Ａ）成分。

（Ｂ）成分およびシリコーンオイルの架橋剤として作用
し、（Ｄ）成分は、付加反応触媒である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例 図面に示すように、金属芯軸１上に、ゴム硬度３６度（
ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率？　Ｘ　１０−’ｃａｌ／　ｃ
ｍａｓｅｃ−ｄ−ｅ−ｇのＨＴＶシリコーンゴムからな
るゴム厚２　、９　ｍ　ｍの弾性層２を、常法に従って
成型加工して形成した。

その上にプライマー層（図示を省略、以下同様）を設け
たのち、フッ素ゴム（商品名アフラス　１５０Ｌ旭硝子
四社製）をケトン・エステル系有機溶剤に溶解し１００
重量部に対してシランカップリング剤２重量部配合して
塗料化したものをスプレー塗布した。そして、これを風
乾ののち加熱硬化させて層厚１５μｍのオイルバリヤ層
３を設けた。さらにその上に、プライマー層を介して下
記組成のポリシロキサン組成物をトルエンにて稀釈した
粘度を７００ｃｐに調整した塗料を、ドクターナイフコ
ーティング法で塗布した。

（Ａ）１分子中にビニル基を２個以上有する、重合度７
０００　（粘度平均分子量から算出される重合度）のメ
チルビニルポリシロキサン １００重量部 （Ｂ）Ｍ単位、Ｑ単位からなる補強剤としてのメチルビ
ニルポリシロキサン　・・・・・・・・３０重量部（Ｃ
）架橋剤としてのメチルハイドロジエンポリシロキサン
の（ミ５ＩＨ）／　（ミ５ｔＣＨ＝ＣＨ２）＝２．５と
なる量 （Ｄ）塩化白金酸のオクチル酸変成溶液の白金換算で２
０ｐｐｍとなる量 （Ｅ）両端末がビニル基で封鎖され、２５℃における粘
度が５，０００ｃｓｔのメチルビニルポリシロキサン（
シリコーンオイル）・・・２５重量部さらに、これを風
乾後、加熱硬化させて層厚１００μｍの離型層４を設け
、本発明の熱定着ローラを得た。

比較例Ｉ オイルバリヤ層を設けない点を除いて実施例１と実施例
と同様にして熱定着ローラを得た。

比較例２ 内部鏡面円筒状金型内に金属芯軸を同軸状に支持し、高
離型性ＲＴＶシリコーンゴム（商品名５Ｇ９３３信越化
学工業■社製）を注型後、硬化させ、熱処理を経てゴム
厚３ｍｍの単層シリコーンゴムローラを得た。

上記実施例、比較例１および比較例２の３種の熱定着ロ
ーラに対して、下記の条件で耐オフセツト寿命（トナー
との離型性の観点からの寿命）および耐火ぶくれ寿命（
ローラの寸法変化やゴム層の破壊の有無からの寿命）の
評価を行った。

使用複写機：キャノン（樽製カラーレーザーコピアー１
（商品名） 使用トナー：　カラーレーザーコピア−１用トナー複写
速度　：５枚／分（紙サイズＡ４横）・（定着速度：　
９０ｍｍ／　５ｅｃ） 定着速度　：１７０℃ なお、フルカラー画像の連続複写によりオフセットが認
められるに至るまでの複写枚数をもって、耐オフセツト
寿命とした。また耐火ぶくれ寿命については、常時ウオ
ームアツプ下での３００枚／日の通紙により熱定着ロー
ラに“火ぶくれ現象”等の異常が認められるまでの時間
をもってした。次の表にその評価結果を示す。

上表からも明らかなように、本発明によって耐オフセツ
ト寿命および耐火ぶくれ寿命の共に優れたフルカラー複
写機用熱定着ローラが得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、高熱伝導性のシリ
コーンゴムからなる弾性層を設けているので、フルカラ
ー複写機に必要な適度の硬度を達成できるとともに、芯
軸内部に設けた熱源からの熱応答性に優れ、芯軸との界
面付近のゴム層の劣化を遅延させることが可能となる。

また、フッ素ゴムからなるオイルバリヤ層を設けて弾性
層を覆うようにしたので、オフセット防止液としてロー
ラ表面に塗布されるシリコーンオイルが弾性層にまで浸
透して弾性層の膨潤・劣化やローラ寸法の変化“火ぶく
れ現象”の発生等の不都合を引き起こすことを防止する
。

そして、ローラ表面に、従来シリコーンゴムへの配合剤
として一般に使用される活性シリカ等の固体充填剤を含
まないレジン補強の１００％シロキサンからなる組成物
を使用して離型層を形成したので、トナーとの離型性９
表面平滑性にも非常に優れたローラが得られる。

したがって本発明により、高画質の画像を長期間に亘っ
て定着することが可能な、高性能で耐久性に優れたフル
カラー複写機用の熱定着ローラが得られた。

４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の断面図である。

ｌ・・・金属芯軸 ２・・・弾性層 ３・・・オイルバリヤ層 ４・・・離型層 出願人　キャノン株式会社 第１頁の続き ＠発明者 犬 矢 日 日 早 ＠発明者　校　條 ＠発明者桜井 正 神奈川県用崎市用崎区小田栄２丁目１番１号　昭和電線
電纜株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属芯軸上に、 （イ）シリコーンゴム弾性層、 （ロ）フッ素ゴムのオイルバリヤ層、 および （ハ）下記の組成を有する離型層、 （１）１分子中にビニル基を２個以上有し、重合度が５
   ，０００〜１２，０００のメチルビニルポリシロキサン
   ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
   ・・・・・・・・・１００重量部（２）一般式Ｒ＾１＿
   ３ＳｉＯ＿１＿／＿２またはＲ＾１＿２Ｒ＾２ＳｉＯ＿
   １＿／＿２（Ｒ＾１、Ｒ＾２はメチル基あるいはビニル
   基）で表されるトリオルガノシルヘミオキサン単位（以
   下Ｍ単位と省略する。）と一般式ＳｉＯ＿４＿／＿２で
   表されるシリケート単位（以下Ｑ単位と略称する。）と
   を含有し、Ｍ単位／Ｑ単位＝０．５〜１．５であり、１
   分子中に＝ＳｉＣＨ＝ＣＨ＿２を１個以上有するメチル
   ビニルポリシロキサン１〜１００重量部 （３）ケイ素原子に直結した水素原子を１分子中に少な
   くとも２個以上有する架橋剤としてのメチルハイドロジ
   エンポリシロキサン・・・離型層中の全ポリシロキサン
   のビニル基に対してモル比で （≡ＳｉＨ）／（≡ＳｉＣＨ＝ＣＨ＿２）＝０．５〜２
   ０となる量 （４）付加反応触媒としての白金化合物の有効量の各層
   を有することを特徴とする熱定着ローラ。 （２）（ハ）の離型層が、両末端がビニル基で封鎖され
   、２５℃における粘度が５，０００〜３０，０００ｃｓ
   ｔのメチルビニルシリコーンゴムを３０重量部以下含有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱定
   着ローラ。