JP2002365950A

JP2002365950A - 定着部材及びその製造方法

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Publication number: JP2002365950A
Application number: JP2001177424A
Authority: JP
Inventors: Katsushige Nagayama; 勝重長山
Original assignee: Kinyosha Co Ltd
Current assignee: Kinyosha Co Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-20
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP4820497B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、割れ、剥離の異常を回避することを
課題とする。【解決手段】基材１上にシリコーンゴム弾性層２を介し
てフッ素ゴム及びフッ素樹脂の塗料を塗布、加硫又は焼
成して形成した被覆層６を備えた定着部材であり、前記
被覆層６は、シリコーンゴム弾性層２上に形成されたフ
ッ素ゴム層３と、このフッ素ゴム層３上に形成された、
フッ素ゴムとフッ素樹脂の一層以上の混合物層４と、こ
の混合物層４上に形成されたフッ素樹脂層５とから構成
されていることを特徴とする定着部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用した複写機、プリンター等の機器の定着装置に使
用される定着ローラや定着ベルト等の定着部材及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プロセスを利用した複写
機、プリンター等の機器の定着装置に使用される定着部
材として、ローラ状芯金や円筒状フィルムの基材上にフ
ッ素樹脂あるいはシリコーンゴムを被覆した定着ローラ
や定着ベルトの定着部材が実用化されている。

【０００３】しかし、基材上にフッ素樹脂を被覆した定
着部材は弾性に乏しいため、モノクローム画像では定着
画像に不要の光沢が発生し、カラー画像ではトナーの溶
融不足による発色不良が生じる等画像上の問題があっ
た。また、シリコーンゴムを被覆した定着部材では画質
は良好になるけれども、定着部材用として実用化されて
いるシリコーンゴムは物理的強度に劣り定着部材の寿命
が短いという欠点があった。

【０００４】そこで、これらの欠点を解消すべく、ゴム
層上にフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の塗料による被
覆層を設けたローラ（特開昭５８−５７７０号公報）、
あるいはゴム層上にフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の
塗料を塗布し、更にその表面にフッ素樹脂塗料による被
覆層を設けたローラ（特開昭５９−２１７０１０号公
報）の定着部材が提案されている。

【０００５】一方、最近の定着部材設計の傾向として、
定着装置の小型化に伴なう定着ローラの小径化が上げら
れる。この場合、定着に必要な熱と圧力を得るためのニ
ップ巾を確保するため、弾性層のゴムは硬度の低い方が
望ましい。また、省エネルギー化を目的として、定着ロ
ーラの基材である芯金の厚みを薄くし、熱容量を小さく
する傾向もある。この場合も低い圧力でニップ巾が得ら
れるよう弾性層のゴムは硬度の低い方が望ましい。

【０００６】また、カラー画像の増加に伴い定着部材と
してローラ、ベルトを問わず、表層にフッ素樹脂を用い
ても十分な弾性が得られるよう弾性層のゴムはますます
硬度の低いものが望まれてきている。

【０００７】定着部材用として必要な特性をもち、弾性
層として硬度の低いものが得られるのはシリコーンゴム
であるが、このような最近の傾向に対応すべく硬度の低
いシリコーンゴムを用いて、前述の提案を試みると、フ
ッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の被覆層、あるいは更に
その表面のフッ素樹脂層の焼成時にこれらの被覆層が割
れやすいという問題があった。また、焼成時に被覆層が
割れずにすんだものでも、定着部材としての使用に伴
い、割れあるいは表層の剥離が発生し、寿命が短いとい
う欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情を考
慮してなされたもので、弾性層として低硬度のゴムを用
いた場合でも、被覆層の割れ、剥離が起こりにくく、充
分な弾性があり、良好な画像が得られ、寿命の長い定着
部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る定
着部材は、基材上にシリコーンゴム弾性層を介してフッ
素ゴム及びフッ素樹脂の塗料を塗布、加硫又は焼成して
形成した被覆層を備えた定着部材であり、前記被覆層
は、シリコーンゴム弾性層上に形成されたフッ素ゴム層
と、このフッ素ゴム層上に形成された、フッ素ゴムとフ
ッ素樹脂の一層以上の混合物層と、この混合物層上に形
成されたフッ素樹脂層とから構成されていることを特徴
とする。

【００１０】本願第２の発明に係る定着部材の製造方法
は、基材上にシリコーンゴム弾性層を介してフッ素ゴム
及びフッ素樹脂の塗料を塗布、加硫又は焼成して形成し
た被覆層を備えた定着部材の製造方法であり、前記被覆
層は、前記シリコーンゴム弾性層上にフッ素ゴムの塗料
を塗布、加硫してゴム層を形成した後、このゴム層上に
フッ素ゴムとフッ素樹脂の一層以上の混合物層と、この
混合物層上にフッ素樹脂層を形成することにより形成す
ることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳しく
説明する。本発明において、前記シリコーンゴム弾性層
の硬さ（ＪＩＳＫ６２４９、タイプＡデュロメータ）
は、４０以下であることが好ましいが、更に好ましくは
硬さ１５以下である。これは、硬さが４０を超えると、
充分な弾性を持つことができず、良好な画質とすること
ができないからである。

【００１２】本発明において、前記基材は、定着ローラ
用芯金と定着ベルト用スリーブの場合に分けられるが、
芯金の材質としては例えば鉄、ステンレススチール、ア
ルミニウムが挙げられ、スリーブとしては例えば円筒状
ポリイミドフィルムや円筒状ステンレススチールが挙げ
られる。ここで、基材上にシリコーンゴム弾性層を形成
するには、定着ローラ用としては公知の方法が適用でき
る。定着ベルト用には、例えばシリコーンゴム原料をト
ルエン等の溶剤で希釈し、スプレー塗装等で基材上にコ
ートし、溶剤を乾燥させた後、加熱、加硫して形成する
ことができる。

【００１３】本発明において、シリコーンゴム弾性層の
外周に、フッ素ゴム及び／又はフッ素樹脂からなる層
（被覆層）を複数層形成するが、具体的には、シリコー
ンゴム弾性層側から順にフッ素樹脂を含まないフッ素ゴ
ム層、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層（中間層）、
フッ素ゴムを含まないフッ素樹脂層(最外層)とする。こ
こで、前記混合物層は一層でもよいが、フッ素ゴム層及
びフッ素樹脂層との層間接着を考慮して、フッ素ゴムと
フッ素樹脂との混合比率や、被覆層の強度を保つために
加硫剤、補強剤等のフッ素ゴム配合内容を変えた複数層
とすることが好ましい。このような混合比率や混合内容
を変えた数種類の塗料で複数の被覆層を形成するために
は、複数のスプレーガンのような塗布手段を備えた自動
塗布機を用いることが好ましい。

【００１４】前記フッ素ゴム層、中間層及び最外層の夫
々の厚みは５〜５０μｍである事が好ましい。この理由
は、厚みが５μｍ未満の場合、均一な層を形成すること
が難しいとともに各層の効果が発揮されにくく、厚みが
５０μｍを超えると、定着部材の硬度が上がり、必要な
弾性が得られないからである。

【００１５】被覆層の製造方法としては、各層を夫々塗
布、焼成する方法や、各層の材料、厚み、焼成条件によ
っては各層を塗布し被覆層全体を一度に焼成することも
できるが、前記フッ素ゴム層は、フッ素ゴムの塗料を塗
布した後、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物及びフッ素
樹脂の塗料を塗布する前に予め焼成し、加硫フッ素ゴム
層とすることがより好ましい。前記加硫フッ素ゴム層
は、その後のフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物及びフッ
素樹脂の塗料の焼成時の熱や副生成物からシリコーンゴ
ム層を保護する役割を果たしていると推定される。

【００１６】また、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の
塗料中のフッ素ゴムとフッ素樹脂は、本来夫々の相溶性
が充分でなく、焼成完了前の塗膜はストレスにより割れ
やすい状態にある。従って、フッ素ゴムとフッ素樹脂の
混合物の塗料を低硬度シリコーンゴム上に直接塗布した
場合、その焼成時の熱による熱膨張により、割れが発生
しやすい。しかし、低硬度シリコーンゴム弾性層側にフ
ッ素樹脂を含まないフッ素ゴム層を設けることにより、
割れにくくなる。更に、定着部材としての使用中もこの
フッ素樹脂を含まないフッ素ゴム層が補強層的な働きを
し、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層やフッ素樹脂層
を割れにくくする。

【００１７】本発明において、前記フッ素樹脂として
は、定着部材用としてのトナー離型性や耐熱性の点か
ら、例えばポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共
重合体、及びテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ
プロピレンの共重合体などが挙げられる。また、前記フ
ッ素ゴムとしては、例えばビニリデンフルオライドとヘ
キサフルオロプロピレンの共重合体、ビニリデンフルオ
ライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエ
チレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレ
ンの共重合体等が挙げられ、このような共重合体の原料
ゴムに加硫剤、加硫促進剤、補強剤、加工助剤等を適量
添加して用いることは公知の通りである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の各実施例及び比較例に係る定
着部材について、その製造方法を併記して説明する。（実施例１）図１を参照する。まず、外径３５ｍｍのア
ルミニウム製の芯金１に硬さ５(ＪＩＳＫ６２４９、
タイプＡデュロメータ)のシリコーンゴム弾性層２を直
径４０ｍｍに成型した。つづいて、そのシリコーンゴム
弾性層２の外周に接着剤を介してフッ素樹脂を含まない
フッ素ゴムのラテックス状の塗料（商品名：ダイエルＧ
Ｌ１５２、ダイキン工業株式会社製）を塗布、乾燥し、
厚さ１５μｍのフッ素ゴム層３を形成した。

【００１９】次に、フッ素ゴム層３上にフッ素ゴムとフ
ッ素樹脂（テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプ
ロピレンの共重合体）の混合物の塗料（商品名：ダイエ
ルＧＬＳ２１３、ダイキン工業株式会社製）を塗布、乾
燥して厚さ２５μｍのフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物
層４を形成した。

【００２０】次に、混合物層４の上に、テトラフルオロ
エチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体の塗料
（商品名：テフロン８５６−２００、デュポン株式会社
製）を塗布、乾燥して、厚さ８μｍのフッ素樹脂層（最
外層）５を形成した後、３００℃で１５分間焼成して被
覆層６を形成した。ここで、上記フッ素ゴム層３と混合
物層４とフッ素樹脂層５を総称して被覆層６と呼ぶ。

【００２１】このようにして製造した実施例１に係る定
着ローラ(定着部材)は、芯金１上にシリコーンゴム弾性
層２を介して被覆層６を形成した定着部材であり、前記
被覆層６は、シリコーンゴム弾性層２上に形成されたフ
ッ素ゴム層３と、このフッ素ゴム層３上に形成された、
フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層４と、この混合物層
４上に形成されたフッ素樹脂層５とから構成されてい
る。こうした構成の定着ローラには、外観上異常は見ら
れなかった。電子写真プロセスの定着装置を改造し、同
じ構成のローラ２本を組み込み、ローラ表面温度１７０
℃、圧力２００Ｎ、回転数４０ｒｐｍで回転試験を行な
った。これらのローラは５５０時間まで異常は見られな
かったが、６００時間では最外層の部分的剥離が見られ
た。

【００２２】（比較例１）フッ素樹脂を含まないフッ素
ゴムのラテックス状の塗料(商品名：ダイエルＧＬ１５
２、ダイキン工業株式会社製)を塗布しなかったこと以
外は、実施例１と同様にしてローラを製造した。このロ
ーラには外観上異常は見られなかったが、実施例１と同
様の回転試験では１５０時間でローラ表面に割れが発生
した。

【００２３】（実施例２）図２を参照する。まず、フッ素ゴム（商品名：ダイエルＧ５０１、ダイキン工業株式会社製）１００重量部酸化マグネシウム(商品名：キョーワマグ３０、協和化学工業株式会社製) １５重量部カーボンブラック（商品名：サーマックスＭＴ、ヴァンデルビルト社製）２０重量部加硫剤（商品名：Ｖ−３、ダイキン工業株式会社製）３重量部を混合した後、メチル・エチル・ケトンで溶解し、固形分
１５％のフッ素ゴム溶液を塗料として準備した。次に、
外径３５ｍｍのアルミニウム製の芯金１１に、硬さ１０
(ＪＩＳＫ６２４９、タイプＡデュロメータ)のシリコ
ーンゴム弾性層１２を直径４０ｍｍに成型した。つづい
て、そのシリコーンゴム弾性層１２の外周に接着剤を介
して先に準備したフッ素ゴム溶液の塗料を塗布、乾燥
し、更に１６０℃で加硫して厚さ２０μｍのフッ素ゴム
層１３を形成した。

【００２４】次に、フッ素ゴム層１３上にフッ素ゴムと
フッ素樹脂（テトラフルオロエチレンとパーフルオロア
ルキルビニルエーテルの共重合体）の混合物の塗料（商
品名：ダイエルＧＬＳ２２３、ダイキン工業株式会社
製）を塗布、乾燥して厚さ２５μｍのフッ素ゴムとフッ
素樹脂の混合物層１４を形成した。

【００２５】次に、混合物層１４の上に、テトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共
重合体の塗料（商品名：ネオフロンＡＤ−２ＣＲ、ダイ
キン工業株式会社製）を塗布、乾燥して、厚さ８μｍの
フッ素樹脂層（最外層）１５を形成した後、３５０℃で
１５分間焼成して、被覆層１６を形成した。ここで、上
記フッ素ゴム層１３と混合物層１４とフッ素樹脂層１５
を総称して被覆層１６と呼ぶ。

【００２６】このようにして製造した実施例２に係る定
着ローラ(定着部材)は、芯金１１上にシリコーンゴム弾
性層１２を介して被覆層１６を形成した定着部材であ
り、前記被覆層１６は、シリコーンゴム弾性層１２上に
形成されたフッ素ゴム層１３と、このゴム層１３上に形
成された、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層１４と、
この混合物層１４上に形成されたフッ素樹脂層１５とか
ら構成されている。

【００２７】上記定着ローラには、外観上、異常は見ら
れなかった。また、実施例１と同様の回転試験機に実施
例２で製作したローラ２本を組み込み、ローラ表面温度
１８０℃、圧力３００Ｎ、回転数４０ｒｐｍで回転試験
を行ったところ、これらのローラは５００時間まで異常
は見られなかったが、５５０時間では最外層の部分的剥
離が見られた。

【００２８】（実施例３）図３を参照する。但し、図２
と同部材は同符号を付して説明を省略する。まず、実施
例２と同様にしてシリコーンゴム弾性層１２の外周に厚
さ２０μｍのフッ素ゴム層１３を形成した。次に、フッ
素ゴム層１３上にフッ素ゴムとフッ素樹脂（テトラフル
オロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの
共重合体）の混合物の塗料（商品名：ダイエルＧＬＳ２
２３、ダイキン工業株式会社製）を塗布し、つづけてダ
イエルＧＬＳ２２３にフッ素樹脂の塗料であるネオフロ
ンＡＤ−２ＣＲを５％添加してフッ素樹脂比率を増加し
た塗料を塗布した後、乾燥して厚さ２５μｍの２層から
なるフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層１７を形成し
た。更に、実施例２と同様に、混合物層１７の上に、テ
トラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエ
ーテルの共重合体の塗料（商品名：ネオフロンＡＤ−２
ＣＲ、ダイキン工業株式会社製）を塗布、乾燥して厚さ
８μｍのフッ素樹脂層（最外層）１５を形成した後、３
５０℃で１５分間焼成して、被覆層１８を形成した。こ
こで、上記フッ素ゴム層１３と混合物層１７とフッ素樹
脂層１５を総称して被覆層１８と呼ぶ。

【００２９】このようにして製造した実施例３に係る定
着ローラ（定着部材）は、芯金１１上にシリコーンゴム
弾性層１２を介して被覆層１８を形成した定着ローラで
あり、前記被覆層１８は、シリコーンゴム弾性層１２上
に形成されたフッ素ゴム層１３と、このゴム層１３上に
形成された、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合比率の異な
る２層からなる混合物層１７と、この混合物層１７上に
形成されたフッ素樹脂層１５とから構成されている。

【００３０】こうした構成の定着ローラには、外観上異
常は見られなかった。また、実施例２と同様の回転試験
では、これらのローラは試験時間７００時間までも、割
れ、剥離等の異常は見られなかった。

【００３１】（比較例２）フッ素ゴム溶液の塗料による
フッ素ゴム層を設けなかったこと以外は、実施例２と同
様にしてローラを製作した。このローラ表面には焼成後
すでに多数の割れが発生しており、使用できるものでは
ないことが確認された。

【００３２】（実施例４）図４を参照する。まず、定着
ベルト用として外径４０ｍｍ、厚み５０μｍの円筒状の
ステンレススチールのスリーブ（基材）２１をシリコー
ンゴム用接着剤で処理した。つづいて、硬さ５(ＪＩＳ
Ｋ６２４９、タイプＡデュロメータ)の付加反応型液
状シリコーンゴム原料をトルエン溶剤で希釈し、スプレ
ー塗装で基材２１上にコートし、溶剤を乾燥させた後、
加熱、加硫して厚み１５０μｍのシリコーンゴム弾性層
２２を形成した。つづいて、そのシリコーンゴム弾性層
２２の外周に接着剤を介して実施例２で準備したフッ素
ゴム溶液の塗料を塗布、乾燥し、更に１６０℃で加硫し
て厚さ２０μｍのフッ素ゴム層２３を形成した。次に、
フッ素ゴム層２３上にフッ素ゴムとフッ素樹脂（テトラ
フルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテ
ルの共重合体）の混合物の塗料（商品名：ダイエルＧＬ
Ｓ２２３、ダイキン工業株式会社製）を塗布、乾燥して
厚さ２５μｍのフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層２４
を形成した。

【００３３】次に、混合物層２４の上に、テトラフルオ
ロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共
重合体の塗料（商品名：ネオフロンＡＤ−２ＣＲ、ダイ
キン工業株式会社製）を塗布、乾燥して、厚さ８μｍの
フッ素樹脂層（最外層）２５を形成した後、３５０℃で
１５分間焼成して被覆層２６を形成した。ここで、上記
フッ素ゴム層２３と混合物層２４とフッ素樹脂層２５を
総称して被覆層２６と呼ぶ。

【００３４】このようにして製造した実施例４に係る定
着ベルト(定着部材)は、スリーブ２１上にシリコーンゴ
ム弾性層２２を介して被覆層２６を形成した定着ベルト
であり、前記被覆層２６は、シリコーンゴム弾性層２２
上に形成されたフッ素ゴム層２３と、このゴム層２３上
に形成された、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層２４
と、この混合物層２４上に形成されたフッ素樹脂層２５
とから構成されている。このように製造した定着ベルト
には、割れ、剥離等の異常は見られなかった。

【００３５】（比較例３）フッ素ゴム溶液の塗料による
フッ素ゴム層を設けなかった以外は、実施例４と同様に
して定着ベルトを製造した。この定着ベルトの表面に
は、焼成後すでに多数の割れが発生しており、使用でき
るものではないことが確認された。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、弾性
層として低硬度のゴムを用いた場合でも、被覆層の割
れ、剥離が起こりにくく、充分な弾性があり、良好な画
像が得られ、寿命の長い定着部材及びその製造方法を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る定着ローラの断面図。

【図２】本発明の実施例２に係る定着ローラの断面図。

【図３】本発明の実施例３に係る定着ローラの断面図。

【図４】本発明の実施例４に係る定着ベルトの断面図。

【符号の説明】

１，１１…芯金（基材）、２，１２，２２…シリコーンゴム弾性層、３，１３，２３…フッ素ゴム層、４，１４，１７，２４…混合物層、５，１５，２５…フッ素樹脂層（最外層）、６，１６，１８，２６…被覆層、２１…スリーブ（基材）。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上にシリコーンゴム弾性層を介して
フッ素ゴム及びフッ素樹脂の塗料を塗布、加硫又は焼成
して形成した被覆層を備えた定着部材であり、前記被覆
層は、シリコーンゴム弾性層上に形成されたフッ素ゴム
層と、このフッ素ゴム層上に形成された、フッ素ゴムと
フッ素樹脂の一層以上の混合物層と、この混合物層上に
形成されたフッ素樹脂層とから構成されていることを特
徴とする定着部材。
【請求項２】前記シリコーンゴム弾性層の硬さ（ＪＩ
ＳＫ６２４９、タイプＡデュロメータ）は、４０以下
であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】基材上にシリコーンゴム弾性層を介して
フッ素ゴム及びフッ素樹脂の塗料を塗布、加硫又は焼成
して形成した被覆層を備えた定着部材の製造方法であ
り、前記被覆層は、前記シリコーンゴム弾性層上にフッ
素ゴムの塗料を塗布、加硫してゴム層を形成した後、こ
のゴム層上にフッ素ゴムとフッ素樹脂の一層以上の混合
物層と、この混合物層上にフッ素樹脂層を形成すること
により形成することを特徴とする定着部材の製造方法。