JPH0695262B2 - 定着用弾性回転体及びその製造方法 - Google Patents

定着用弾性回転体及びその製造方法

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JPH0695262B2
JPH0695262B2 JP29720885A JP29720885A JPH0695262B2 JP H0695262 B2 JPH0695262 B2 JP H0695262B2 JP 29720885 A JP29720885 A JP 29720885A JP 29720885 A JP29720885 A JP 29720885A JP H0695262 B2 JPH0695262 B2 JP H0695262B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、一般の弾性回転体、特に弾性体上に樹脂層を
有する弾性回転体に関し、さらにはその弾性回転体の製
造方法に関する。そして、本発明による弾性回転体は、
具体的には事務機器における紙類の搬送ローラやベルト
等、特に加熱定着ローラやベルトとして最適に使用され
る。
(背景技術) 従来、弾性体上に樹脂層を設けた弾性回転体は多く提案
されている。これらは、定着装置の分野で重要視されて
いるが、いずれも、弾性体層と樹脂層の密着性が低く、
使用時の耐久性、耐摩耗性に劣り、実用化はできるもの
の交換期間が短いものであつた。
又、弾性体層上に設けられる樹脂層は、弾性体層の耐久
温度よりも高温で焼成しなければ、耐摩耗性に優れた特
性が得られないので、総合的な弾性力と耐摩耗性を十分
満足したものがなかつた。
これに対して、本件出願人は特願昭にあるように、ゴム
弾性体層に対しては加熱により発煙や解重合を起こさせ
ないような低温の加熱下に維持する一方、ゴム弾性体層
の上に塗布した樹脂層にはその結晶融点、以上の高温状
態を与えて焼成して得られる弾性回転体を提案してい
る。これによれば、表面樹脂特性を有し、全体として弾
性が適度にあつて、定着性、耐摩耗性、離型性について
も従来の弾性回転体より優れたものとすることができ
る。(特願昭59−234780号) しかしながら、この弾性回転体を製造する場合でも、ま
だ弾性体層と樹脂層との密着力が十分でなく、満足すべ
きものではなかつた。
(発明の目的) 本発明の目的は、弾性体層と樹脂層との密着力をより強
固にすることができる弾性回転体の製造方法及びこれに
よつて得られる弾性回転体を提供することにある。
(発明の概要) 上記目的を達成するため本発明は、弾性体上に樹脂層を
有する定着用弾性回転体を製造する製造方法において、
弾性体表面に予め界面活性剤を含むように成し、この弾
性体上に未焼成の樹脂材を混合した樹脂ディスパージョ
ンを塗布し、その後樹脂ディスパージョンを樹脂材が焼
成される高温度に加熱しつつ弾性体をこの樹脂ディスパ
ージョンよりも低温下に維持して弾性体上に樹脂層を形
成することを特徴とするものである。
また本発明の定着用弾性回転体は、表面に予め界面活性
剤を含むように成された弾性体と、この弾性体上に未焼
成の樹脂材を混合した樹脂ディスパージョンを塗布し、
その後樹脂ディスパージョンを樹脂材が焼成される高温
度に加熱しつつ弾性体をこの樹脂ディスパージョンより
も低温下に維持して弾性体上に形成された樹脂層と、を
有することを特徴とするものである。
(実施例) 第1図は本発明の弾性回転体たる定着用ローラを有する
本発明定着装置の実施例説明図である。
第1図中1は、未定着のトナー像と接する側の定着ロー
ラで、2は定着ローラ1に圧接回転する加圧ローラで、
共に本発明の定着用ローラの一例である。具体的構成は
以下のとおりである。
定着ローラ1は、アルミ等の熱伝導の良好な芯金11上
に、シリコンゴムの比較的薄い(本例では0.3mm乃至0.8
mm範囲内の所定厚)、反撥弾性率が65%〜85%の弾性体
層12と、その上層13にPFA樹脂(四弗化エチレン樹脂;
パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体),PTFE
(四弗化エチレン樹脂)等の弗素樹脂を弾性体層12より
も薄く(本例では10μm乃至25μm範囲内の所定厚)膜
強度が50kg/cm2の以上の樹脂層として有している。同様
に加圧ローラ2はステンレス、鉄等の芯金21上に、シリ
コンゴム弾性体層12の厚さより比較的厚く(本例では、
4mm乃至10mm範囲内の所定厚)、その反撥弾性率が65%
〜85%の弾性体層22と、その上層にPFA、PTFE等の弗素
樹脂を厚い弾性体層22の厚さより薄く(本例では、5μ
乃至35μ範囲内の所定厚)、膜強度が50kg/cm2の以上の
樹脂層23を有する。
これらのローラ1,2は第3図に示した製造方法又はそれ
の目的に合致した方法によつて形成されたものである。
簡単に説明すれば、次のような行程を含むものである。
芯金の上に加硫成型したシリコーンゴム層(熱伝導度1.
4×10-4〜1.5×10-3cal・cm/sec・cm2・℃)を形成して
所望形状のシリコンゴムローラを作る。好ましい形状は
中央部が両端に比較してわずかに小径の逆クラウンタイ
プである。このゴムローラ表面に未焼成の弗素樹脂例え
ばデイスパージヨン(水に弗素樹脂粉末を界面活性剤に
より分散させたもの)、エナメル又は粉末状態の弗素樹
脂を、ゴムローラ全長にわたつてスプレー塗装、静電塗
装、粉体塗装等の方法により均一厚に塗布する。このデ
イスパージヨンは例えば弗素樹脂の結晶融点のガラス転
移点327℃以上に加熱されることでフイルム状の樹脂被
膜を形成する。そのため未焼成の弗素樹脂が塗布された
シリコンゴムローラは結晶融点以上(PTFEが327℃以
上、PFAが306℃以上)に加熱される必要がある。
ところがシリコンゴム自体は反撥弾性率や圧縮永久歪等
のゴム特性に優れているものの300℃以上に、ましてや3
06℃、327℃以上に加熱されると、発煙や解重合を起こ
す。これらは、良質な弗素樹脂層の形成を妨げるばかり
でなく、シリコンゴム自体のゴム特性を失なわせてしま
う。従つてゴム層の過熱は、ゴム層の機能がなく、樹脂
層の特性もなくしてしまい、定着に適した条件を失う。
これらの理由から本発明実施例中においては、シリコン
ゴムローラ自体には発煙や解重合を起こさせないような
低温(最高でも300℃以下)の加熱下に維持しながら弗
素樹脂の塗布層にはその結晶融点以上の高温状態を与え
る焼成方法を採用した。
具体的には、芯金内部からゴム層を急冷却しながら、表
面の未焼成弗素樹脂を急激に加熱する方法又は、液状弗
素樹脂(デイスパージヨン、エナメル)自体の誘電正接
がゴム層の誘電正接より大きいことを利用した誘電加熱
方法(第3図参照)の他、この趣旨に適合するものであ
れば、本発明に適するものである。
この方法によつて実質的にシリコンゴムには、その厚み
方向に熱的勾配が形成されるものの、260℃〜280℃程度
が、未焼成弗素樹脂にはその結晶融点以上の温度(具体
的にはPTFEで327℃以上の340℃〜380℃の焼成温度が5
分乃至10分程度与えられる。この焼成を行つた後、この
ローラは急冷される。この急冷によつてシリコンゴムロ
ーラ上に結晶化度が95%以下で引張強度50kg/cm2以上、
水に対する接触角100度以上の樹脂特性を示す焼成弗素
樹脂表層が、ゴムローラに対して強力な密着状態で、し
かも十分厚く形成される。
従つて、上記定着ローラ1,加熱ローラ2は、下層のシリ
コンゴム自体が所望のゴム特性を樹脂層形成前とほぼ同
様に示し、表面の弗素樹脂層は完全に焼成された樹脂特
性を示し、これらの層の接着性が強固である。
ここで第1図にもどつて、定着装置の他の構成を説明す
る。
3は、定着ローラを内部から加熱するための、ハロゲン
ランプ等のヒーターであり、定着ローラ表面温度はヒー
ター3と、温度検出素子4と、制御手段31とにより、常
にトナー溶解可能な最適温度(具体的には160℃乃至200
℃)に維持される。
5は、定着ローラ表面にシリコンオイル等のオフセツト
防止液を塗布するための、クリーニング手段をも兼ねて
いるオフセツト防止液塗布手段である。塗布手段5とし
てはフエルト様のものでも良いが、本例ではウエブを用
いている。オフセツト防止液を含有したウエブ51は、シ
リコンスポンジ等の弾性押圧ローラ52により定着ローラ
1に当接させられ、定着ローラ1表面に、微量のオフセ
ツト防止液を塗布する。また、ウエブ51は巻取りローラ
53により、供給ローラ54から徐徐に巻取られ、定着ロー
ラ1へのウエブの当接面が、不図示の制御手段により逐
次わかる構成となつている。
未定着トナー像Tを担持した記録紙Pは、入口ガイド6
にガイドされながら、ローラ対1,2の間を通過すること
によつて、トナー像Tは、記録紙Pに永久定着される。
ローラ1表面に当接する分離爪41は、ローラ表面1から
記録材を分離するために設けられている。
このように形成した定着用ローラ1,2は、従来では存在
しなかつたローラ特徴、即ち、シリコンゴム特性を熱劣
化させずに、弗素樹脂を完全に焼成しているため十分な
反撥弾性を有し圧縮永久歪の少ないシリコンゴムの利用
を可能にし、表面離型性,耐摩耗性に優れ、弾性を十分
備えた耐久性の高いものである。しかも、記録紙にトナ
ー像を定着する際に生じる応力がシリコンゴム層と弗素
樹脂層との間に集中しても、弗素樹脂層の強度が高く、
これらの密着性も良好である。
上記構成においての他の特徴構成は第2図に示すよう
に、定着ローラの弾性層12の厚みt1、定着ローラの樹脂
層13の厚みt2、加圧ローラの弾性層22の厚みt3、及び加
圧ローラの樹脂層23の厚みt4の以下の関係である。
即ち、ローラ1で t1>t2 ローラ2で t3>t4 又、好ましくは t4<t2<t1<t3 この構成により、基本的には定着ローラ、加圧ローラ相
互の相剰効果により、互いの欠点や補い互いの利点を向
上させ、得られる画質や定着性を優れたものにでき耐久
性に優れたものとなる。
ところで、上述の特徴を有する定着用ローラにとつて耐
久性を最も左右するのは弗素樹脂層の膜強度と弗素樹脂
とシリコンゴム層との密着力であり、弗素樹脂の膜強度
と、かつ弗素樹脂とゴム層の密着力を強固にするために
は、まずゴム層上に未焼成の弗素樹脂が均一にしかも充
分に濡れることが重要であり、そのための手段を本件発
明者は見出した。
すなわち、表面エネルギーの小さな、例えばシリコーン
ゴム上にPTFEを塗布する場合など、PTFEのデイスパージ
ヨンをはじいてしまうため均一にしかも強固な塗膜を形
成することができなかつた。ところが、本件発明者は、
シリコーンゴム中にシリコーン系の界面活性材をぬり込
むか、もしくは弾性体層完成後に表層に界面活性剤をこ
すり込む工程を入れることにより、弾性体の表層部に界
面活性剤が存在するようにすることで、弗素樹脂のデイ
スパージヨンの濡れ性を良くし、しかも弾性体層との密
着力を向上させることに成功した。
例えば、シリコーンゴム層形成時、ゴムコンパランドの
中にポリエーテル変形シリコーンオイルを混入し、加硫
成形すると、表層に界面活性剤が露出していることとな
る。従つて弗素樹脂のデイスパージヨンに含まれている
界面活性剤との親和性もよくシリコーンゴム層の上には
均一な弗素樹脂デイスパージヨンの層が形成されること
となる。そして、これを焼成するとき加温されていく
と、シリコーンゴム内部より界面活性剤はローラ外へ出
ていくためそこには空隙が生じ、逆に、その空隙に弗素
樹脂のデイスパージヨンが浸透してくるため、シリコー
ンゴム層と弗素樹脂層の密着力は一段と強固なものとな
る。
また、シリコーンゴム表層に同じポリエーテル変性シリ
コーンオイルのような界面活性剤をブランあるいはスコ
ッチブライト (製品名)のようなたわしですりこんで
もよい。この場合、シリコーンゴム表層にこまかいキズ
がつきその中に界面活性剤が入りこみ、表層に塗布した
弗素樹脂のデイスパージヨンとの親和性もまし、均一な
塗膜を形成することが可能となる。さらに、これを焼成
するとき、ゴム中に界面活性剤を混入した場合と同様
に、ゴム表層の微細な凹凸の中に弗素樹脂が充分に入り
こむため強固な密着力を得ることができる。
次に、第3図は定着用ローラの焼成方法を示すものであ
る。図の装置は、誘電加熱装置と赤外線外部加熱を併用
した加熱方式の一具体例で、マグネトロン105と、マグ
ネトロン105から発生した高周波(950MHz〜2450MHz)を
伝波する導波管106と、導波管が連結され内面に金属性
の高周波反射板103を有する開閉可能な樹脂容器102と、
上下に2個ずつ赤外線外部加熱用の赤外線ランプ111
と、反射笠を有している。
樹脂容器102内には、定着用ローラとしての定着ローラ
1の中空内に空気流を発生するフアン100と、容器102内
に空気流を発生するフアン101と、が夫々容器外の駆動
手段からの駆動によつて回転可能に設けられている。こ
の容器は支点108を中心に上下が開閉でき、上部に把手1
09が、下部にローラ1のフランジ1Aを位置決めるすアー
ム107が、夫々固設されている。
110は装置の制御手段で、駆動手段104とマグネトロン10
5と赤外線ランプ111の作動を容器の閉鎖状態と所定の開
始信号の入力によつて、所定時間を間不図示の可変タイ
マーで行わせる。
定着ローラ1は下層にシリコンゴム層を表面に弗素樹脂
デイスパージヨンを有しているため、高周波はシリコン
ゴム層よりも比誘電率が大きいデイスパージヨン中に多
量に吸収される。従つて、弗素樹脂デイスパージヨンは
高周波、赤外線及び恒温槽による加熱で急激に高温化さ
れ、340℃〜350℃に加熱される。この時シリコンゴム層
は高周波吸収率が小さいためデイスパージヨンほど高温
化されず280℃程度の温度以下に加熱される。これによ
つて上述したローラ特性を得ることができる。
上記実施例中、弗素樹脂デイスパージヨンは例えば、ダ
イキン社製4弗化エチレン樹脂デイスパージヨンD−1
である。
本発明中樹脂層の膜厚を10μ以上にした時は耐久性が25
万枚以上にも向上でき、15μ以上にすれば30万枚以上の
耐久性が得られ、定着効果はその厚み増加で減少してし
まう欠点をゴム層の反撥弾性率で補うことによつて、高
度の定着性を維持できる。特に本発明はシリコーンゴム
層上に弗素樹脂を設けた時に有効である。
本発明は、上記実施例の他に定着用ローラとしてはロー
ラ状の他ベルト状のローラ(例えば転写同時定着用の中
間ベルト)やクリーニングローラ,離型剤供給用ローラ
等が含有される。特に、弗素樹脂の離型性と弾性を備え
ているために転写性,被クリーニング性を備え(ただ
し、クリーニングローラとしては、表面エネルギー順位
等でのクリーニングを行う)、弾性によるならい効果に
よつて離型剤の均一塗布や転写ムラを防止し、耐摩耗性
に優れた利点を夫々の用途でも発揮する。
又、上記第1図は加熱定着装置の例を示し、本発明の実
施例として好ましいものを示したが、軽い圧力でトナー
像を圧力定着するような圧力定着装置や、転写同時定着
等の圧力定着装置又は加熱定着装置にも本発明は適用で
きる。
又、上記例は2本ローラ構成であるが、3本ローラ又は
それ以上のローラ数の定着装置の加熱ローラ、加圧ロー
ラ、離型剤供給ローラ、或いはクリーニングローラやそ
の他のベルト状ローラを含んだ装置も、本発明に含まれ
る。
尚、本発明の弾性回転体を定着用ローラとして使用する
ことによる効果は、耐摩耗性,表面離型性に優れ、樹脂
層の表面特性とゴムの弾性特性を充分発揮させて、トナ
ー像や他のローラへのならい効果にも優れ、寿命が極め
て長いことである。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば弾性体層と樹脂層
との密着力を向上させることができ、より耐久性に優れ
た弾性回転体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す定着用ローラ(ベルト状
のローラを含む)及びそれを有する定着装置の例の説明
図、第2図は定着用ローラの部分拡大説明図、第3図は
定着用ローラの製法の実施例説明図である。 1は定着ローラ、2は加圧ローラ、12,22はシリコーン
ゴムの弾性体層、13,23は弗素樹脂層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 正明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後藤 正弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山本 猪一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 阪根 勇 滋賀県大津市一里山5丁目13番13号 株式 会社アイ・エス・テイ内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性体上に樹脂層を有する定着用弾性回転
    体を製造する製造方法において、 弾性体表面に予め界面活性剤を含むように成し、この弾
    性体上に未焼成の樹脂材を混合した樹脂ディスパージョ
    ンを塗布し、その後樹脂ディスパージョンを樹脂材が焼
    成される高温度に加熱しつつ弾性体をこの樹脂ディスパ
    ージョンよりも低温下に維持して弾性体上に樹脂層を形
    成することを特徴とする定着用弾性回転体の製造方法。
  2. 【請求項2】表面に予め界面活性剤を含むように成され
    た弾性体と、この弾性体上に未焼成の樹脂材を混合した
    樹脂ディスパージョンを塗布し、その後樹脂ディスパー
    ジョンを樹脂材が焼成される高温度に加熱しつつ弾性体
    をこの樹脂ディスパージョンよりも低温下に維持して弾
    性体上に形成された樹脂層と、を有することを特徴とす
    る定着用弾性回転体。
JP29720885A 1985-12-27 1985-12-27 定着用弾性回転体及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0695262B2 (ja)

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