JPS6136777A - 定着ロ−ル - 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】 技術分野 本発明は静電写真プロセスなどで用いられるシリコーン
ゴム金主体とした定着用ロールに関するＯ 従来技術 電子写真などの静電写真プロセスにおいては、一般に、
転写又は現像により紙のごとき像支持部材上にトナー像
が形成され、そのトナー像を加熱（熱ロール定着）など
して画像を得るようにしている。こうした加熱などの定
着手段には、従来から多くのものが提案されてきている
が共通していえることはシリコーンゴムロールが用いら
れている点である。

例えば・一定着装置では定着ロールと加圧ロール（圧着
ロール）とからなる一対の芯定着ロールが通常使用され
ており、そこでの定着ロールと圧着ロールとの非粘着性
部材の組合せとしてはシリコーンゴム−パーフルオロア
ルコキシ［脂（ＰＦＡ）、ＰＦＡ−シリコーンゴム、シ
リプーンゴムーシリコーンゴムなどがアケられる。

そして、定着ロールは芯金上にシリコーンゴム等の被Ｗ
ｉ層を形成したヒーターなどの加熱手段を設けたもので
あり、一方、圧着ロールは定着ロールより硬い表面層を
形成してなるものである。

かかる熱定着装置においては、常時圧着ロールの一部が
定着ロールの被ｌｌＩ層に痛むように工夫されているた
め、像支持部材（複写用紙）は定着ロー２に巻きつきら
れにくく、換言すれば、複写用紙のトナー保持面は定着
ロールに巻きつけられるといった現象は起とＤＫ＜い。

もつとも、定着ロールのゴム層を厚くするほど前記巻き
つきの生じるのは抑えられるが、その一方で、ゴムは熱
伝導率が低いため熱応答性は悪くなる。逆に、定着ロー
ルのゴム層を薄くすると熱応答性は改善されても、圧着
ロールとの接触幅（ニップ幅）が減９定着性がちまくな
る０また、ゴム硬度を下げて定着ロールのゴム層を柔か
くすると、定着性は改善されるものの、複写用紙を分離
するための爪（分離爪）が用いられた場合に、その爪が
ゴム層に引っかかって定着ロールＫ（Ｉをつけるといっ
た不都合をもたらす。

従来の定着は−ルは、圧着ロールにより窪まされる必要
性と、上記不都合の生じないこととが両立しに＜＜、そ
のため、これを例えば電子写真複写機に実装して用いる
と６〜８万枚程度の耐久性が限度である。

目　　　　　的 本発明は耐久性が大幅に改善されると同時に、上記のご
とき不都合の生じない定着用ロールを提供するものであ
る。

構　　　成 本発明のｉ着ロールは、芯金表面（金属ロール表面）に
固着成層したシリコーンゴムからなる熱伝導性弾性体層
上に１メチルビニル系シリコーン生ゴム及び充填剤を主
成分としたゴムコン／ぐランドを架橋させた架橋密度６
×１０″″番（２）ｌＩ／ω以上である被覆層を形成し
たことを特徴としている。

ちなみに１本件出願人は前記とほぼ同様な目的が達成で
きる定着ロールとして、さきに、メチルビニル系シリコ
ーン生ゴムとシリカとを含んだトータルの架橋密度が６
Ｘ１０−’　ｍｏｌ・／仁程度である被覆層を形成した
ものを提案した。本発明はその定着ロールによシ一層の
改良を加えたものである。

以下に本発明を添附の図面に基づきながら更に詳細に説
明する。

第１図は本発明の定着ロールを用いた熱ロール定着装置
の構成例を示す概略図である。トナー１で像が形成され
た紙などの像支持部材２は、定着ロール３と圧着ロール
４との間を通過し・トナー１が定着ロール３により加熱
されて像支持部材２に定着されて画像５が形成される０
定着ロール３は芯金６上に熱伝導性の良好な比較的厚い
シリコーンゴム層（熱伝導性弾性体層）７が設けられ、
更にその外周に架橋密度６　Ｘ　１０　”−’ｍｏｌ＠
／ｃｃ以上の薄いシリコーンゴム層８が形成されている
。離型剤（オフセット防止用液体）娘離型剤タンク９か
ら離型剤塗布フェル）１０により定着ロール３に運ばれ
、ブレード１１で塗布量が調整される。１２及び１３は
分離爪、１４はヒータ、１５は圧着ロール表面に形成さ
れり側光ばパーフルオロアルコキシ樹脂被覆層を表わし
ている。

シリコーンゴム層７を構成する熱伝導性の良好ナシリコ
ーンゴムとしては、例えば熱硬化型シリコーンゴムある
仏は室温硬化型シリコーンゴムなどの工２ストマーに熱
伝導性付与剤を添加したものが好適である。熱伝導性付
与剤には黒鉛、金風、酸化鉄、酸化亜鉛、窒化硼素など
の粉末が使用可能で、これらは単独で用いられても二種
以１の併用であってもよい。

熱伝導性付与剤の添加量は、前記エラストマーＩＯＱ重
量部に対して２０〜２５０重量部が適当である。２０重
量部よシ少ないとゴム材料の熱伝導性向上にほとんど寄
与せず、逆に、２５０重稙部よシ多いとブレンド時の作
業性の極端な低下及びゴム材料の脆弱化金もたらし、芯
金にシリコーンゴム層７が被覆された際には弾性が低下
し、使用に耐えないものとなってしまう。

シリコーンゴム層７における工２ストマーの硬さと厚さ
については、定着ロール３が対向する圧着ロール４に圧
接されたとき適当量の窪みを形成することを考慮して、
硬さは′ＪＩＳ　Ｋ−６３０１に規定する硬度が２０〜
６０度とし、また、厚みは定着ロール３０表面温度の上
昇が遅くならないこと等を考慮して３〜６ｗｍ程度が適
当である。

一方・表面層（被覆層）ｔ−形成しているシリコーンゴ
ム層８としては、メチルビニル系シリコーン生ゴムと充
填剤（特にシリカが好適である）とを含有するゴムコン
パウンドを架橋させ架橋密度６Ｘ１０−’　ｍｏｌｅＺ
に以上のゴムで形成されているのが望ましい。

メチルビニル系シリコーン生ゴムは で表わされるポリシルキサン構造をもつものであシ、ｍ
及びｎの比を変えることによシ即ちビニル基の割合を変
え一為ことにより、架橋密度を調整することができる。

また、充填剤とシロキサンＩリマーとの間でも架橋が形
成される。ここでの架橋密度は、ビニル基によって形成
されるポリマーの架橋と、例えばシリカによってシリカ
−ポリマー間に形成される架橋との双方を含めたもので
あって、架橋後のシリコーンゴム１ｃｃ当カに含まれる
架橋数である。かかる双方の架橋密度を含むトータルな
架橋密度はトルエン膨潤法に′よって測定することがで
きる。

ところで、本発明の定着ロールは、上記トータルな架橋
密度を６×１０″″’ｍｏｌ・／ｃｔ−以上とすること
により、良好な耐久性を実現している。特に、離型剤と
してポリシロキサン系オイルをロール表面に供給して使
用される定着ロールにおいて、この効果は顕著である。

シリコーンオイルは、トナーオフセットの発生を防止す
るために、離型剤として定着ロール表面に連続的に供給
されるものであるが、本発明者はこのオイルに対するゴ
ムの膨潤性がゴムロールの劣化の大きな原因であること
を見いだしている。オイルによってゴムが膨潤するとゴ
ムの機械的強度が下が夛、外力に対して弱くなると同時
に、含浸したオイルそれ自体がゴム中に内部応力を生み
劣化が促進される。更に、オイルはトナーあるいは紙な
どの像支持部材中に含まれる劣化促進物質をゴム中に運
ぶ担体としても働いてしまう。従来のゴムロールでは初
期の膨潤度が大きく、そのうえ、使用していくに従って
膨潤度が増加する割合が大きく、そのため耐久性も大き
く損なわれるといった傾向がみられる。

前記のとおシ、本発明においてはシリコーンゴムの架橋
密度を６×ｌＯ″″’ｍｏｌ・／ｃｃ以上にすることで
オイルによる膨潤に抑え、高耐久性を得ている。また、
こうした効果は、オイルに対して比較的膨潤しやすい熱
伝導性シリコーンゴム層をも保護するものである。

シリコーンゴムの架橋密度はメチルビニル系シリコーン
生ゴム中のビニル基の含有量、コンパウンド中への充填
剤の配合量、するいは充填剤の表面活性度ｔ−調整する
ことによ多制御できる。充填剤を配合することなく、ビ
ニル基のみによＦ）　６Ｘ１０−’　ｍｏｌ・、池の架
橋密度とすると引裂き強度が低下し耐摩耗性が劣化し、
かえって耐久性を悪くする。

コン・彎つンド中の充填剤の配合量は、架橋後のシリコ
ーンゴムの架橋密度が６　Ｘ　１０−’　ｍｏｌ・／命
となる範囲で適宜調整でき、好ましくは３０〜６０重量
柘である。３０重ｆｆｉ傳より少ないと可撓性が損われ
耐摩耗性が低下する傾向にあシ、一方、６０重量（Ｊ多
いとトナーに対する離型性が低下し、複写機などに実装
した場合トナーオフセットを生じるおそれがある。

本発明において使用される充填剤は、既述のとおり、好
ましくはシリカである。シリカは湿式シリカ（沈降シリ
カ）、乾式シリカ（煙霧質シリカ）のいずれでもよいが
、トナーに対する離型性の点で湿式シリカの方が好まし
い。

シリカ以外の充填剤としては、珪藻土、石英、酸化鉄、
漕化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシ
ウム、タルク、珪酸アルミニウム、酸化アルミニウムな
どの粉末、カージンブラック、チタン酸カリウム、アス
ベスト、ガラス、カーゼンなどの繊維、テフロン、窒化
ホウ素などの粉末があげられ、中でも好ましいものは珪
藻土である。これらは架橋密度に殆んど影響を与えず、
シリコーンゴムの硬度あるいはオイル膨潤度を調整する
ことができる◎本発明のゴムコンノ臂つンド中には架橋
剤が添加されているのが望ましい。架橋剤としてはパー
オキサイドが用いられ、好ましいものとして２．５−ジ
メチル−２，５−ジ（ｔ−エチルノ臂−オキシ）ヘキサ
ン、ジクミルパーオキサイドなどが挙げられる。

本発明の定着ロール３をつくるには、例えば黒鉛粉末を
含む熱硬化型シリー−ンゴムコンＡウンドを架橋せしめ
てアルミニウム製芯金６上に熱伝導性弾性体層７を形成
し死後、これの表面を適当な厚みとなるように研削し、
次いで、メチルビニル系シリコーン生ゴム及び充１［剤
（ｆ＃ましくはシリカ）を含むゴムコンノンランドを前
記ロール外周上（即ち層７上）Ｋ＊＊つけ架橋せしめ被
覆層８を形成すればよい。

かくして製作された定着ロールは、定着時にシリコーン
オイルなどのオフセット防止用液体を供給する定着法に
限らず、そうした液体の供給なしの定着法にも十分適用
できるものである〇実施例 定着ロールの製作に先立って１芯金１熱伝導性シリコー
ンコンノ々クンド及び非粘着性シリコーンコンノクンド
を、それぞれ下記のとお夕用意した。

芯金： 外径５１．４１１１φのアルミニウムロール表面をサン
ドブラストによって粗面化し、その表面にプライマーＸ
Ｐ８２−００２（東芝シリコーン社製）ｔ−塗布して風
乾処理した。

熱伝導性シリコーンコンノリンド（コンパラン）”Ａ）
？シリコーンゴムコンノウ／ドＫｇｓａｏｕ（信越化学
工業社製）１００重量部、着色顔料ペーストＫＥカラー
ＢＲ（信越化学工業社製）１重量部及び架橋剤０−６（
信越化学工業社製）２重量部からなる混合物をペースに
、熱伝導性付与剤（８率黒鉛工業社製、黒鉛人Ｐ）ｏ、
２０，４０，６０，８０，１００，２５０重量部をそれ
ぞれ混練した７種類の配合コンパウンドを調製した。

非粘ｆｆｉ　性シリコーン；ンノリンド（コンパウンド
Ｂ）：ビニル基含有量の異なる３種類のメチルビニル系
シリコーンゴムのそれぞれ１００重量部に湿式シリカを
添加したゴムコンノぞクンドに着色顔料ペースト０Ｆ−
２１（）−レ・シリコーン社製）と架橋削孔０−４（）
−レ・シリコーン社製）とを各々１重量部ずつ加え混線
して３種類の配合コンパウンドを調製した。

まず、前記７種類のコンパウンドＡを、同一の条件で、
前記芯金に巻もつけた後、下記条件で加硫してから研削
盤でロール外径５９．４１＠Ｉψに仕上げた。

この作成したロールの芯金中心部に１ｏｏｖ−９００Ｗ
の赤外線ヒーターを取シつけ３回転／秒で回転駆動させ
た際、黒鉛ＡＰの量を／ぞラメ−ターとしたときの四−
ル表面温度の上昇速度を求め九。また、同様の加硫条件
でシート状のゴムも作成し１各々のゴム硬度を求めた。

これらの結果は第２図にみられるとお）であった。なお
、この図でカッコ内の数値株ゴム硬度を示している。

定着ロールの熱伝導性及びゴム硬度の設定は、定着装置
の定着速度、スイッチオンしてからのコピーできるまで
の待ち時間、使用電力量などから決められる。ここでは
、それらのことから黒鉛の意を６０重量部に設定した。

一方、前記３種類のコンパウンドＢを、下記条件によシ
、前記芯金上にシリコーンゴム層として形成し外径５２
調φの定着ロールを作成し、第１図に示した複写機の定
着装置に実装してコ２−の耐久性を測定した。

このとき、上記３種類の生ゴムを湿式シリカを添加しな
い他は同じ条件で加硫してビニル基に由来する架橋密度
を求め、これをパラメータとし、湿式シリカの添加量を
それぞれ変化させてシリコーンゴムの架橋密度を変化さ
せ、架橋密度とコピー耐久枚数との関係を第３図に示し
た。ここで、架橋密度はトルエン膨潤法によシ測定した
。また、コピー耐久枚数は以下の耐久性の評価方法にし
たがって決定した。第３図から、架橋密度を６　Ｘ　１
０−’　ｍｏｌ・／に以上とすることによシ、優れた耐
久性が得られるのが判る。

また、ｆ＝ニルに由来する架橋密度を大きくすると耐久
性が向上し、２Ｘ１０−’　ｍｏｌ・μ以上で３０万枚
以上の耐久性が得られる。

トルエン膨潤法による架橋密度の測定 孔、Ｂ、ＰＲＩＭＥ＋　　Ｔｈ拳ｒｍｏｃｈ１ｍｌｃａ
　　Ａｅｔａ　　２６（１９７８）、１６６−１７４．
および、「シリ；−／ゴムの応用開発」、ポリマーダイ
ジェスト。

１９８０．８．Ｐ５９−６０に記載された方法により測
定した。

すなわち、２Ｍ厚に加硫成型したゴムシートから５１１
１１×、４９１１１ｍの試料を切）出し、５０−のトル
エンの中に室温で浸漬する。そして適当な時間毎にトル
エンを含んだ試料の重量を測定する。２４時間を隔てて
測定した２つの測定値の差が、試料重量の１％以下とな
った時の、その試料重量をＷ［）とする。

次いでその試料を風乾したのち、ｔｚｏｃで３時間乾燥
してトルエンを除き、重量Ｗｏ　（Ｊりを測定する。そ
して白金＆−）上に載せ窒素気流中で１０Ｃ／分以下の
加熱速度で９ｏ０ｔ、ｔで加熱し、１０分間９００Ｃで
保持し死後、冷却し、残った試料分の重電ＷｆＧ９）を
測定する。

以上の測定値を用いて、次式で加硫ゴム１艶当り含まれ
る架橋数Ｎｏ／Ｖｏ　（ｍｏｌ・／ｅ＝　”）を求めて
架橋密度とする。

ここで 続いて、 ＲＯ−４） を混練した配合コンノぐランドを調製し、これを前記の
芯金表面に熱伝導性工２ストマー（黒鉛６０重社部混入
）を被覆したロール（ロール径５９．４１＃ｓφ）の表
面に厚さ１■に巻きっけ前記と同条件でプ、レス加硫し
た後、研削盤でロール外径６０．０ｓｍφに仕上げた。

この非粘着性シリコーンエラストマーの加硫後の架橋密
度は７．ＩＸ　１０−’　ｍｏｌｅ／ωであった。

かくして得られた本発明の定着ロールの耐久枚数は８０
万枚であった。

なお、耐久性の評価は第１図に示した装置によシ連続コ
ピーを行なうことにょシ調べた。即ち、離型剤としてポ
リジメチルシロキサンを用い、定着ロール線速２８０　
ｍ／秒、定着ロール表面温度１８０±５０で８％黒部の
綾目模様の画像をＢ４サイズの複写用紙上に縦送シ（３
２枚／分）で形成し、コピー画像上に定着ｐ−ルに起因
する異常コピー（未定着部分、トナーオフセット、黒ベ
タ部の光沢不均一など）のいずれか１つが発生した時及
び分離爪部での複写用紙のひっかかりの発生した時を耐
久限界とした。

比較例 前記非粘着性シリコーンエラストマ一層を芯金（３９，
４−φ）表面に０．３　Ｉｌｌの厚さに形成して比較の
定着ロールとした。次に、圧着ロール用エラストマーと
して を混線した配合コンＡウンドを調製し、芯金（ＳＯＷφ
）表面に前記と同条件でプレス加硫した後、研削盤でｐ
−ル外径６０１１１１φに仕上げた。

しかし、こうした定着ロールと圧着ロールとの組合せで
は圧着ロールに窪みが形成され、定着ロールの耐久枚数
は４５万枚であった。

効　　　果 本発明の定着ロールは熱伝導性弾性体層上に特定の被覆
層を設けたものである。それにより定着ロール表面に近
接して設けられている分離爪での傷発生が極力抑制され
、耐久性の一層の向上がはかられる◇

【図面の簡単な説明】

第１図は禾発明に係る定着ロールを備え良熱ロール定着
装置の概略図、第２図は熱伝導性シリコーンコンノウノ
ド中に含まれる黒鉛の量を考慮したときのロール表面温
度の上昇速度を測定したグラフ、第３図は非粘着性シリ
コーンコンノぐランド中のシリカの添加重金変化させた
場合の架橋密度とコン−耐久枚数との関係を表わしたグ
ラフである。 ３・・・定着ロール　　　４・・・圧着ロール７・・・
熱伝導性弾性体層　　８・・・被覆層１２．１３・・・
分離爪　　　１４・・・ヒーター焔１関 州２閃 碍１１１’ｌ　　韓） 市３カ 手続補正書 昭和５９年９　月４０ 昭和５９年　特　許　願第１１５７２５５号東京都大田
区中馬込１丁目３番６号 （６７４）株式会社　リ　コ　− 代表者　　浜　１）　　広 ４代理人 ５、補正の対象 ム　補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 （２）　　第２頁１２行目の「そして、定理ロールは」
ｔ−「そして、例えば定着ロールは」と訂正する。 （３）第４頁６行目の「固着成層した」ヲ「例えば固着
成層した」と訂正する。 （４）　　第′ケ頁７行目の「２５０重量部」の後に「
好ましくは６０〜１００重量部」を加入する。 （５）第９頁９行目の「以上」の後に［好ましくは６〜
８　Ｘ　１０−’　ｍｏｌｅ／ｃｃ　Ｊを加入する。 （６）第１１頁６行目の「望ましい」を「必要である」
と訂正する。 （７）第１８頁１０行目の「８０万枚でおった。」の後
Ｋ「このときの圧着ロールは、アルミ芯金表面にパーフ
ルオロアルコキシ樹脂を約１５０μｍの厚さく形成した
外径ＳＯＷ＋φを使用した。」を加入する。 ７　添附書類の目録 別　　　紙　　　　　　　　　　　　１通則　　　紙 特許請求の範囲 １、熱伝導性弾性体層上に、メチルビニル系シリコーン
生ゴム及び充填剤を主成分としたゴムコンパウンドを架
橋させた架橋密度６×１０″″’０１０１＠／（Ｃ以上
である被覆層を形成したことｔｌＩＰｆｌ微とする定着
ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、芯金に固着成層したシリコーンゴムからなる熱伝導
   性弾性体層上に、メチルビニル系シリコーン生ゴム及び
   充填剤を主成分としたゴムコンパウンドを架橋させた架
   橋密度６×１０＾−＾４ｍｏｌｅ／ｃｃ．以上である被
   覆層を形成したことを特徴とする定着ロール。