JPH11231706A - 定着ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プライマーを用いずとも、芯金と弾性体層と
の接着を改善し、その結果、耐久性に優れるとともに、
画像不良のない高品位の画像を形成することができる定
着ローラの提供する。 【解決手段】 芯金２の外周に被覆された弾性体層３、
および該弾性層の外周に被覆された厚さ０．１５ｍｍ以
下のフッ素樹脂スリーブ４からなる定着ローラにおい
て、前記弾性体層は接着性付与剤を含有する付加型シリ
コーンゴムであることを特徴とする定着ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写機やレー
ザービームプリンタ（以下、ＬＢＰという）の定着部に
おける加熱ローラや加圧ローラなどの定着ローラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子複写機やＬＢＰの定着部にお
ける定着ローラにおいて、トナーの離型性を良くするた
めに、芯金入りゴムローラの外周にフッ素樹脂スリーブ
を被覆したローラが知られている。この種のローラは、
例えば特公昭５０−７０９７号公報あるいは特公昭５１
−２７２７６号公報に示されているように、円筒金型内
径より外径の小さいフッ素樹脂スリーブを該円筒金型の
内周面より内側に装填し、該フッ素スリーブの両端を、
芯金を保持する側型に固定し、この状態で芯金とスリー
ブ間の環状空間内にゴム材料を高圧で注入充填し、その
充填圧力でスリーブを拡張させながら円筒金型の内周面
に密着させるとともに、ゴム材料にスリーブを一体化さ
せるという方法で製造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような方法で製造
された定着ローラは、特に弾性体層の肉厚が２mm以下、
例えば０．５〜１．０mmという薄肉となった場合、通紙
初期において金属芯金と弾性体層との間で剥離が発生す
るために、ローラとしての寿命が短いという欠点を有し
ていた。特公昭５９−５２１９号などには、付加型シリ
コーンゴムにエポキシ基を含有した有機ケイ素化合物な
どの接着性付与剤を添加した自己接着性組成物が開示さ
れ、これによりプライマーを使用することなく、金属お
よびプラスチックなどの基材に対し強固に接着すること
ができる。しかし、このような組成物を、前述の特公昭
５０−７０９７号などの製造方法に適用すると、金属芯
金との接着は良好であるものの、芯金を保持する側型に
も接着してしまい、実用化できないのが現状であった。
本発明の課題は、プライマーを必ずしも用いなくとも芯
金と弾性体層との接着を改善し、その結果、耐久性に優
れるとともに、画像不良のない高品位の画像を形成する
ことができる定着ローラを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を鋭意研究した結果、以下の特定の定着ローラにより、
前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、芯金の外周に被覆され
た弾性体層、および該弾性体層の外周に被覆された厚さ
０．１５ｍｍ以下のフッ素樹脂スリーブからなる定着ロ
ーラにおいて、前記弾性体層は接着性付与剤を含有する
付加型シリコーンゴムであることを特徴とする定着ロー
ラを提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、図１を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の１実施の形態を示
し、複写機の定着部等に用いられる加熱ローラに適用さ
れる。図１の加熱ローラ１は、金属芯金２の外周に、付
加型シリコーンゴムからなる弾性体層３が被覆されてい
る。弾性体層３の厚さは、通常、０．５〜８ｍｍであ
り、特に０．５〜３ｍｍに有効である。付加型シリコー
ンゴムのＪＩＳ Ｋ ６３０１に従う硬度（以下、JIS
A 硬度という）は、定着ローラの使用目的に応じて決ま
り、例えば加熱ローラの場合、通常、１〜５０度、好ま
しくは１０〜４０度である。この付加型シリコーンゴム
は、ビニル基含有のポリオルガノシロキサン、ハイドロ
ジエンポリシロキサンおよび硬化触媒からなるベースの
付加型シリコーンゴム組成物にさらに接着性付与剤を含
む組成物を硬化させることにより得られる。定着ローラ
の弾性体層に用いられるベースの付加型シリコーンゴム
組成物は、当業界に公知であり、本発明には市販のもの
も使用することができる。例えば、東レＤＹ３５−５６
２Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社
製商品名）、ＫＥ１３７１Ａ／Ｂ（信越化学工業株式会
社製商品名）などが挙げられる。前記接着性付与剤に
は、例えばエポキシ基含有の有機ケイ素化合物を用いる
ことができる。エポキシ基含有の有機ケイ素化合物の具
体例としては、以下の化学式：

【０００６】

【化１】

【０００７】

【化２】 に示される化合物が例示される。

【０００８】前記接着性付与剤の含有量は、前記したベ
ースの付加型シリコーンゴム１００重量部に対して、通
常、１重量部以下でよく、好ましくは０．２５〜０．７
５重量部である。接着性付与剤の含有量が０．０５重量
部より少ないと、効果がなく、逆に１重量部を越える
と、組成物の硬化物が金型に固着してしまう場合があ
る。

【０００９】弾性体層３の付加型シリコーンゴムには、
定着ローラの使用目的、設計目的等に応じて、補強性充
填剤、増量充填剤、着色剤、導電性物質、耐熱剤、顔料
等の種々の添加剤を添加することができる。なお、これ
らの添加剤は、前記付加型シリコーンゴム組成物を調製
する段階で添加される。

【００１０】例えば補強性充填剤としては、カーボンブ
ラックおよび湿式シリカや乾式シリカ（煙霧状シリカ）
が一般的である。ここでいう湿式シリカとは、二酸化け
い素（ＳｉＯ₂ ）からなる補強性シリカのことである。
その製造方法としては、けい酸ナトリウムを直接硫酸で
分解する直接法や、けい酸ナトリウムを塩類と反応させ
てけい酸塩を生成させ、次に硫酸または炭酸ガスで分解
する間接法など種々の方法がある。代表的な湿式シリカ
としては、Ｎipsil ＶＮ3 （日本シリカ工業株式会社製
商品名）、カープレックスＣＳ−５（シオノギ製薬株式
会社製商品名）、スターシルＳ（神島化学工業株式会社
製商品名）、トクシールＵＳ（株式会社トクヤマ製商品
名）、シルトンＲ−２（水沢化学工業株式会社製商品
名）、Ｈisil223 （ＰＰＧ社（米国）製商品名）、Ｕlt
rasil ＶＮ3 （デグッザ社（ドイツ）製商品名）、Ｖul
kasil Ｓ（バイエル社（ドイツ）製商品名）などが例示
され、平均粒径が３０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下
のグレードが使用される。乾式シリカは、ハロゲン化け
い素の熱分解法やけい砂を加熱還元し、気化したＳｉＯ
の空気酸化法、有機けい素化合物の熱分解法等により製
造される二酸化けい素からなる補強性シリカで、アエロ
ジル２００やアエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式
会社製商品名）、Ｃab−Ｏ−Ｓil ＭＳ−５（キャボッ
ト社（米国）製商品名）、レオロシールＱＳ１０２（株
式会社トクヤマ製商品名）が例示される。本発明におい
ては、必要に応じて湿式シリカと乾式シリカとを併用し
てもよい。

【００１１】さらに、前記シリカ表面の活性による二次
結合の防止を目的として、潤滑剤（ウエッタ）を添加し
てもよく、潤滑剤としては、シリコーンレジン類、アル
コキシシランおよびシロキサン類、ヒドロキシシランお
よびシロキサン類、シラザン類、有機酸エステル類、多
価アルコール類などが例示される。

【００１２】また、増量充填剤は、ゴムの機械特性、す
なわち物理強度、ゴム硬度、圧縮永久歪みなどの弾性体
層３として機能上欠くべからざる特性を保持するために
必要な成分であり、炭酸カルシウム、石英粉、けいそう
土、けい酸ジルコニウム、クレー（けい酸アルミニウ
ム）、タルク（含水けい酸マグネシウム）、ウォラスト
ナイト（メタけい酸カルシウム）、酸化チタン、酸化亜
鉛、酸化マグネシウム、アルミナ（酸化アルミニウ
ム）、酸化クロム、ベンガラ（酸化鉄）、硫酸アルミニ
ウム、硫酸バリウム、リトポン、二硫化モリブデン、マ
イカ（雲母粉）、グラファイトなどが例示される。

【００１３】弾性体層３中への充填剤の配合処方は、特
に制限されるものではない。補強性充填剤および増量充
填剤は、通常、前記したベースの付加型シリコーンゴム
１００重量部に対して、通常、１０〜３００重量部程度
である。

【００１４】また、弾性体層３に導電性を付与させるた
めに、各種の導電性付与剤を使用して、体積固有抵抗を
１０¹³Ω・ｃｍ以下にしてもよい。これらの導電性付与
剤としては、アセチレンブラックやケッチェンブラック
のごとき導電性カーボンブラック、グラファイト、銀、
銅、ニッケルなどの金属粉、導電性亜鉛華、導電性炭酸
カルシウム、カーボン繊維などが例示されるが、カーボ
ンブラックが一般的である。また、酸化セリウムのよう
な耐熱剤を付加型シリコーンゴムに添加してもよい。

【００１５】シリコーンゴムからなる定着ローラは、通
常、ベンガラ色に着色して供給されることが多く、この
場合には着色剤としてベンガラを使用するのが一般的で
ある。ベンガラの種類としては、ＳＲＩＳ１１０８（日
本ゴム協会標準規格）に規定されたゴム用ベンガラが適
用でき、加工時のゴム内における配向性に留意する必要
がある場合には、バイフェロックス１３０Ｍ（バイエル
社（ドイツ）製商品名）のような平均粒径が０．３μｍ
以下の球状のグレードをシリコーンゴムに対して０．２
〜２重量％程度添加させればよい。

【００１６】芯金２と弾性体層３との接着には、プライ
マーを必ずしも使用する必要はないが、プライマーを使
用してもよい。例えば、プライマーＮｏ．１０１Ａ／Ｂ
（信越化学工業株式会社製商品名）のような付加型シリ
コーゴム用系のプライマーを使用することにより、一層
強固な接着を得ることができる。このとき、金属芯金２
は、予めサンドブラスト等で表面を活性化した後、メチ
レンクロライド等で脱脂した後、プライマーが塗布さ
れ、必要に応じて１３０℃で３０分程度、焼成して使用
される。

【００１７】弾性体層３の外周には、ＰＦＡ（テトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロイソプロピルビニルエー
テル共重合体）、ＭＦＡ（テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロメチルビニルエーテル共重合体）などからな
るフッ素樹脂スリーブ４が被覆される。フッ素樹脂スリ
ーブ４は、必要に応じて導電性カーボンブラックなどの
導電性付与剤を添加して、体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｃ
ｍ以下の導電性フッ素樹脂としてもよい。フッ素樹脂ス
リーブ４の厚さは、０．１５ｍｍ以下であり、好ましく
は０．０２〜０．０７ｍｍである。

【００１８】フッ素樹脂スリーブ４と弾性体層３との接
着には、必ずしもプライマーを使用する必要はないが、
プライマーを使用することにより、弾性体層３とより強
固に接着させることもできる。その際には、通常、内面
処理を施したフッ素樹脂スリーブ４の内面にケムロック
６０７（ロード・ファー・イースト・インコーポレイテ
ッド製商品名）のようなシリコーン系プライマーを塗布
し、シリコーンゴムからなる弾性体層３と共に加硫す
る。フッ素樹脂スリーブの内面処理方法としては、テト
ラＨ（株式会社潤工社製商品名）のようなＴＨＦ（テト
ラヒドロフラン）もしくはエチレングリコールジメチル
エーテルに金属ナトリウムとナフタリンを溶解させた溶
液で化学処理する方法、液体アンモニアに金属ナトリウ
ムを溶解させて溶液で化学処理する方法、リチウムのよ
うなアルカリ金属の水銀アマルガムにより化学処理する
方法、電解還元法、コロナ放電処理法、ヘリウムやアル
ゴンのような不活性ガスプラズマで処理する方法、エキ
シマレーザにより処理する方法などが例示される。

【００１９】本発明の定着ローラを製作するには、ま
ず、芯金２を用意し、金型に装着する。使用される金型
は、予めハードクロムメッキなどを施して表面を不活性
にすることが肝要であり、モールドスパットＭＲ−Ｋ６
８１（旭硝子株式会社製商品名）の如き離型剤とともに
使用に供される。金型に芯金２を装着後、フッ素樹脂ス
リーブ４を装填し、次いで、芯金２とフッ素樹脂スリー
ブ４との間に、接着性付与剤および必要に応じてその他
の添加剤を配合した付加型シリコーンゴム組成物を注入
し、加熱により硬化させて弾性体層３を形成する。硬化
に必要な温度および時間は、使用する付加型シリコーン
ゴム組成物の種類により決まる。硬化後、得られた定着
ローラを金型から取り外す。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を用いて、本発明をより具体的
に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるもので
はなく、必要に応じて変更することができる。 （実施例１）図１において、外径が３０ｍｍで長さが２
２０ｍｍの芯金２を、予めハードクロムメッキにより金
型内表面を不活性にし、さらに離型剤のモールドスパッ
トＭＲ−Ｋ６８１（旭硝子株式会社製商品名）を塗布し
た金型（図示せず）に装着し、次いで厚み５０μｍｍの
ＰＦＡフッ素樹脂スリーブ４を装填した後、芯金２とＰ
ＦＡフッ素樹脂スリーブ４との間に東レＤＹ３５−５６
２Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社
製の付加型シリコーンゴム組成物）１００重量部に対し
て式：

【００２１】

【化３】 で示されるエポキシ基含有有機ケイ素化合物を１重量部
の割合で配合した付加型シリコ−ンゴム組成物を注入し
た。注入後、１２０℃×１時間で硬化させ、芯金２の外
周に、厚み０．５ｍｍでJIS A 硬度が３０度のシリコー
ンゴムでできた弾性体層３を形成した。こうして得られ
た定着ローラの複写機による通紙試験を行った。複写機
にはキヤノン株式会社製のＮＰ６０３０（商品名）を用
いた。通紙試験の評価は、Ａ４サイズＰＰＣ用紙を連続
して白紙で通紙し、接着剥がれが何枚で発生するかによ
り行った。通紙試験の結果を表１に示す。

【００２２】（実施例２〜７）実施例１において、接着
性付与剤（エポキシ基含有ケイ素化合物）の配合量を、
表１に示す量に変えた以外は、実施例１と同様の操作に
より、定着ローラの作製およびその評価を行った。な
お、実施例７では、シリコーンゴム組成物が側型にもく
っついたため、加工性が劣ることがわかった。通紙試験
の結果を表１に示す。 （比較例１）実施例１において、接着性付与剤を使用し
なかった以外は、実施例１と同様の操作により、定着ロ
ーラの作製およびその評価を行った。通紙試験の結果を
表１に示す。

【００２３】

【表１】 1) 通紙枚数が１００００枚を越えたときに、弾性体層が剥離した。

【００２４】表１の結果から、付加型シリコーンゴム１
００重量部に対して、エポキシ基含有の有機ケイ素化合
物の含有量が２重量部以下の付加型シリコーンゴムを使
用した加熱ローラにおいては、１０万枚の通紙試験の後
も接着剥がれが発生しないことがわかる。これに対し
て、エポキシ基含有の有機ケイ素化合物を添加しない付
加型シリコーンゴムでは、１万枚の時点で芯金〜シリコ
ーンゴム弾性体層間で剥離が発生したことがわかる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の定着ローラは、芯金と弾性体層
と間の剥離、および弾性体層とフッ素樹脂スリーブとの
間の剥離がないので、長期耐久性に優れる。また、得ら
れる画像の品質も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱ローラの１実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ローラ ２ 芯金 ３ シリコーンゴム弾性体層 ４ フッ素樹脂スリーブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金の外周に被覆された弾性体層、およ
   び該弾性体層の外周に被覆された厚さ０．１５ｍｍ以下
   のフッ素樹脂スリーブからなる定着ローラにおいて、前
   記弾性体層は接着性付与剤を含有する付加型シリコーン
   ゴムであることを特徴とする定着ローラ。
2. 【請求項２】 前記接着付与剤が、エポキシ基を含有し
   た有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１に
   記載の定着ローラ。
3. 【請求項３】 前記接着性付与剤の含有量が、付加型シ
   リコーンゴム１００重量部に対して１重量部以下である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着
   ローラ。