JP2004086163A

JP2004086163A - Fixation/pressure roll

Info

Publication number: JP2004086163A
Application number: JP2003159523A
Authority: JP
Inventors: Taku Noda; 野田　卓; Shuji Abe; 阿部　修士
Original assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Current assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixation/pressure roll having improved durability in terms of adhesion at a high temperature of 280 to 300°C. <P>SOLUTION: The fixation/pressure roll 10 is equipped with an elastic layer 12 formed on a metal core bar 11 and a fluororesin sleeve 13 arranged on the surface, and as for the elastic layer 12, at least the surface layer coming into contact with the fluororesin sleeve is constituted of a silicone rubber layer, and also, the silicone rubber layer and the fluororesin sleeve 13 are bonded together with silane coupling-based vulcanizing adhesive 14, the adhesive 14 contains tetra-ethyl silicate and alkoxy titanate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着・加圧ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には、定着・加圧ロールが使用されている。
【０００３】
従来の定着・加圧ロールは、外径、芯振れに高精度であり且つ高弾性であり、一般的には、金属芯金上にシリコーンゴム層を設け、この上にフッ素系樹脂からなるスリーブを加硫接着したものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定着・加圧ロールは、金属芯金内にヒータが内蔵されて２８０〜３００℃の高温に加熱されるので、シリコーンゴム層とフッ素系樹脂スリーブとの間の接着の耐久性に問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、２８０〜３００℃の高温での接着耐久性に優れた定着・加圧ロールを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、金属芯金上に設けられた弾性層と表面に設けられたフッ素系樹脂スリーブとを具備し、前記弾性層の少なくとも前記フッ素系樹脂スリーブと接触する表面層がシリコーンゴム層からなると共に当該シリコーンゴム層と前記フッ素系樹脂スリーブとがシランカップリング系加硫接着剤で接着されている定着・加圧ロールにおいて、前記シランカップリング系加硫接着剤が、テトラエチルシリケートとアルコキシチタネートとを含有することを特徴とする定着・加圧ロールにある。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記シランカップリング系加硫接着剤が、テトラエチルシリケートを７重量％以上含有し、且つアルコキシチタネートを０．５重量％以上、好ましくは２重量％以上含有することを特徴とする定着・加圧ロールにある。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記シリコーンゴム層が、ヘキサン抽出量が１５重量％以下、好ましくは１４％以下であることを特徴とする定着・加圧ロールにある。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記弾性層の熱伝導率が、０．４２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする定着・加圧ロールにある。
【００１０】
かかる本発明では、テトラエチルシリケートとアルコキシチタネートとを含有するシランカップリング系加硫接着剤によりシリコーンゴム層とフッ素系樹脂スリーブとを加硫接着したので、接着層の高温耐久性に優れる。
【００１１】
本発明の定着・加圧ロールは、金属芯金上に他のゴム層を介して又は直接シリコーンゴム層を具備するが、シリコーンゴム層を直接芯金上に設けるのが好ましい。
【００１２】
本発明の定着・加圧ロールは、加硫接着剤としてシランカップリング系加硫接着剤を内周面に塗布した表層を金型内に配置し、この表層と金属芯金との間に弾性層を一体成形することにより製造する。
【００１３】
本発明で弾性層は、ゴム硬度がＪＩＳ　Ａで１５°以下であるのが好ましい。定着・加圧ロールとしての特性を満足するためである。
【００１４】
また、弾性層の熱伝導率は、０．４２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは０．４５Ｗ／ｍ・Ｋであるのが望ましい。芯金からの熱を有効に表層まで伝達するためである。
【００１５】
表層を形成するスリーブ部材としては、フッ素系樹脂スリーブを用いる。離型性の高いもので形成するのが好ましいからである。ここで、フッ素系樹脂としては、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等及びその誘導体を挙げることができる。なお、製造方法は特に限定されず、例えば、押し出し成形等により形成される。なお、フッ素系樹脂スリーブの表面粗さＲｚは５μｍ以下であるのが好ましい。
【００１６】
本発明では、このように離型性の高いフッ素系樹脂スリーブ部材を用いることにより、表面研磨、表面コートを排除することができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明の定着・加圧ロールでは、弾性層の上層のシリコーンゴム層と表層であるフッ素系樹脂スリーブとの接着は、テトラエチルシリケートとアルコキシチタネートとを含有するシランカップリング系加硫接着剤により加硫接着する。かかるシランカップリング系加硫接着剤は、アルコキシチタネートを含有しているので、接着層の高温耐久性に優れるという効果を奏する。シランカップリング系加硫接着剤は、主剤としてのテトラエチルシリケートに必要に応じて添加剤を添加し、溶剤に溶解したものである。ここで、テトラエチルシリケートは、一般的にはシランカップリング系加硫接着剤中、７重量％以上、好ましくは１０重量％以上含有されている。また、本発明では、シランカップリング系加硫接着剤に、添加剤としてアルコキシチタネートを添加している。アルコキシチタネートの添加量は、シランカップリング系加硫接着剤中、０．５重量％以上、好ましくは２重量％以上含有されるのが望ましく、テトラエチルシリケートに対しては、７〜５０重量％程度添加するのが好ましい。
【００１８】
このようなシランカップリング系加硫接着剤を用いると、２８０〜３００℃という高温使用での耐久性に優れるが、さらに耐久性を向上させるために、シリコーンゴム層のヘキサン抽出量を１５％以下とするのが好ましい。
【００１９】
ここで、ヘキサン抽出量とは、ヘキサンに２４時間室温で浸漬した後の抽出量を求める以外はＪＩＳ　Ｋ６２２９に準じて測定したものをいう。
【００２０】
これより抽出量が多いと、高温使用により接着界面にオイル状成分が侵出するためか、耐熱性が低下する。なお、このようなヘキサン抽出量は、シリコーンゴム層の低分子成分に依存するため、原料のベースポリマーを予め加熱して低分子成分を揮発させるようにすればよい。
【００２１】
以上説明した定着・加圧ロールの一例を図１に示す。図１に示すように、定着・加圧ロール１０は、芯金（円柱状支持体）１１上に、シリコーンゴム層からなる弾性層１２、及びフッ素系樹脂スリーブからなるスリーブ部材１３を順次具備するものである。また、弾性層１２とスリーブ部材１３とは、シランカップリング系加硫接着剤からなる接着層１４により加硫接着されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を一実施形態に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
内周面にシランカップリング系加硫接着剤を塗布したＰＦＡスリーブを金型の周りに配置すると共にその中心に金属芯金を配置し、ＰＦＡスリーブと金属芯金との間に、予め所定の加熱処理をしたシリコーンゴムを注入し、一体成形することにより、定着・加圧ロールとした。
【００２４】
このように形成された弾性層は、ゴム硬度（ＪＩＳ　Ａ）が５°であり、ヘキサン抽出量が１３．３重量％であり、熱伝導率が０．４６Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００２５】
また、シランカップリング系加硫接着剤としては、テトラエチルシリケート１０重量％と、アルコキシチタネート２重量％とを含有するシランカップリング系加硫接着剤を用い、加硫接着の条件は、１５０℃で３０分とした。
【００２６】
（実施例２）
シランカップリング系加硫接着剤として、テトラエチルシリケート７重量％と、アルコキシチタネート０．５重量％とを含有するシランカップリング系加硫接着剤を用いた以外は、実施例１と同様に操作した。
【００２７】
（実施例３）
シランカップリング系加硫接着剤として、テトラエチルシリケート７重量％と、アルコキシチタネート０．５重量％とを含有するシランカップリング系加硫接着剤を用い、また、実施例１とは異なるシリコーンゴムを注入して一体成形した以外は実施例１と同様に操作した。なお、この弾性層は、ゴム硬度（ＪＩＳ　Ａ）が５°であり、ヘキサン抽出量が１４．８重量％であり、熱伝導率が０．４３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００２８】
（比較例１）
シランカップリング系加硫接着剤としてアルコキシチタネートを含有しないものを用いた以外は、実施例と同様にして定着・加圧ロールを製造した。
【００２９】
（比較例２）
熱処理していない以外は同様のシリコーンゴムを用い、それ以外は実施例１と同様にして定着・加圧ロールを製造した。この弾性層のヘキサン抽出量は、１７．９重量％であった。
【００３０】
（試験例）
実施例１〜３及び比較例１，２の定着・加圧ロールを２８０℃の静的熱老化試験に供し、剥離発生時期を測定した。なお、剥離発生は、ＰＦＡからなる表層を９０°方向へ引っ張る９０°剥離で、ゴム残存率が９０％以下となった時期とした。
この結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
この結果、実施例１の定着・加圧ロールでは、２８０℃×２４０時間（実機耐久では４０万枚相当）でも剥離が発生せず、実施例２，３では、それぞれ２２０時間、２００時間（実機耐久ではそれぞれ３７万枚、３３万枚相当）まで剥離は生じなかった。これは、実機の２８０℃耐久では３３〜４０万枚以上に相当する。
【００３３】
一方、比較例１では、２４時間で剥離が発生（実機耐久では４万枚相当）、比較例２では１２０時間（実機耐久では２０万枚相当）であった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弾性層のシリコーンゴム層とフッ素系樹脂スリーブとを、テトラエチルシリケートとアルコキシチタネートとを含有すシランカップリング系加硫接着剤で接着することにより、２８０〜３００℃の高温での接着耐久性に優れた定着・加圧ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着・加圧ロールの断面図である。
【符号の説明】
１０　定着・加圧ロール
１１　芯金
１２　弾性層
１３　スリーブ部材
１４　接着層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing / pressing roll used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A fixing / pressing roll is used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and a printer, a toner jet copying machine and a printer, and a facsimile.
[0003]
Conventional fixing / pressing rolls have high precision in outer diameter and center runout and high elasticity. Generally, a silicone rubber layer is provided on a metal core, and a sleeve made of a fluororesin is provided thereon. Which are vulcanized and adhered.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the fixing / pressing roll has a built-in heater in the metal core and is heated to a high temperature of 280 to 300 ° C., there is a problem in the durability of adhesion between the silicone rubber layer and the fluororesin sleeve. there were.
[0005]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a fixing / pressing roll excellent in adhesion durability at a high temperature of 280 to 300 ° C.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention that solves the above problem includes an elastic layer provided on a metal core and a fluororesin sleeve provided on the surface, and at least the fluororesin sleeve of the elastic layer A fixing / pressing roll in which a surface layer to be contacted is made of a silicone rubber layer and the silicone rubber layer and the fluororesin sleeve are adhered with a silane coupling type vulcanizing adhesive; The fixing / pressing roll is characterized in that the adhesive contains tetraethyl silicate and alkoxy titanate.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the silane-coupling-based vulcanizing adhesive contains 7% by weight or more of tetraethylsilicate and 0.5% by weight or more, preferably 2% by weight or more of an alkoxy titanate. The fixing / pressing roll is characterized in that it contains not less than 10% by weight.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the fixing / pressure roll according to the first or second aspect, wherein the silicone rubber layer has an extraction amount of hexane of 15% by weight or less, preferably 14% or less. is there.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the thermal conductivity of the elastic layer is 0.42 W / m · K or more, preferably 0.45 W / m · K or more. The fixing / pressure roll is characterized in that:
[0010]
In the present invention, since the silicone rubber layer and the fluororesin sleeve are vulcanized and bonded by the silane coupling vulcanizing adhesive containing tetraethylsilicate and alkoxytitanate, the adhesive layer is excellent in high-temperature durability.
[0011]
The fixing / pressing roll of the present invention has a silicone rubber layer directly on the metal core through another rubber layer, but it is preferable to provide the silicone rubber layer directly on the core.
[0012]
The fixing / pressing roll of the present invention has a surface layer in which a silane coupling type vulcanizing adhesive is applied to the inner peripheral surface as a vulcanizing adhesive, and is disposed in a mold, and an elastic layer is provided between the surface layer and the metal core. Manufactured by integrally molding the layers.
[0013]
In the present invention, the elastic layer preferably has a rubber hardness of 15 ° or less according to JIS A. This is because the characteristics as a fixing / pressing roll are satisfied.
[0014]
The thermal conductivity of the elastic layer is 0.42 W / m · K or more, preferably 0.45 W / m · K. This is because heat from the metal core is effectively transmitted to the surface layer.
[0015]
As the sleeve member forming the surface layer, a fluorine-based resin sleeve is used. This is because it is preferable to form the layer with a high release property. Here, examples of the fluorine-based resin include PVDF, PTFE, PFA, ETFE and the like and derivatives thereof. The manufacturing method is not particularly limited, and is formed by, for example, extrusion molding. The surface roughness Rz of the fluororesin sleeve is preferably 5 μm or less.
[0016]
In the present invention, by using such a fluorine-based resin sleeve member having a high release property, there is an effect that surface polishing and surface coating can be eliminated.
[0017]
In the fixing / pressing roll of the present invention, adhesion between the silicone rubber layer on the elastic layer and the fluorine resin sleeve as the surface layer is performed by a silane coupling type vulcanizing adhesive containing tetraethylsilicate and alkoxy titanate. Bond with sulfuric acid. Since such a silane coupling type vulcanized adhesive contains an alkoxy titanate, it has an effect that the adhesive layer has excellent high-temperature durability. The silane-coupling-based vulcanizing adhesive is obtained by adding an additive to tetraethyl silicate as a main component as needed and dissolving it in a solvent. Here, tetraethyl silicate is generally contained in the silane coupling-based vulcanizing adhesive in an amount of 7% by weight or more, preferably 10% by weight or more. Further, in the present invention, an alkoxy titanate is added as an additive to the silane coupling-based vulcanized adhesive. The addition amount of the alkoxy titanate is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 2% by weight or more in the silane-coupling-based vulcanizing adhesive, and is preferably about 7 to 50% by weight based on tetraethylsilicate. It is preferably added.
[0018]
When such a silane coupling type vulcanized adhesive is used, the durability at a high temperature of 280 to 300 ° C. is excellent, but in order to further improve the durability, the hexane extraction amount of the silicone rubber layer is 15% or less. It is preferred that
[0019]
Here, the hexane extraction amount refers to a value measured according to JIS K6229 except that the extraction amount after immersion in hexane at room temperature for 24 hours is obtained.
[0020]
If the amount of extraction is larger than this, the heat resistance may decrease, possibly due to the oily components leaching into the bonding interface due to the use at high temperatures. Since the amount of such hexane extraction depends on the low molecular components of the silicone rubber layer, the raw polymer base polymer may be heated in advance to volatilize the low molecular components.
[0021]
FIG. 1 shows an example of the fixing / pressing roll described above. As shown in FIG. 1, the fixing / pressing roll 10 sequentially includes an elastic layer 12 made of a silicone rubber layer and a sleeve member 13 made of a fluororesin sleeve on a core metal (columnar support) 11. Things. The elastic layer 12 and the sleeve member 13 are vulcanized and bonded by an adhesive layer 14 made of a silane coupling vulcanizing adhesive.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment, but the present invention is not limited to this.
[0023]
(Example 1)
A PFA sleeve coated with a silane coupling-based vulcanizing adhesive on the inner peripheral surface is arranged around the mold and a metal core is arranged at the center of the PFA sleeve, and a predetermined predetermined amount is placed between the PFA sleeve and the metal core. A heat-treated silicone rubber was injected and formed integrally to form a fixing / pressure roll.
[0024]
The elastic layer thus formed had a rubber hardness (JIS A) of 5 °, a hexane extraction amount of 13.3% by weight, and a thermal conductivity of 0.46 W / m · K.
[0025]
As the silane coupling type vulcanizing adhesive, a silane coupling type vulcanizing adhesive containing 10% by weight of tetraethyl silicate and 2% by weight of alkoxy titanate was used. 30 minutes.
[0026]
(Example 2)
The same operation as in Example 1 was performed, except that a silane coupling-based vulcanizing adhesive containing 7% by weight of tetraethyl silicate and 0.5% by weight of an alkoxytitanate was used as the silane-coupling-based vulcanizing adhesive. .
[0027]
(Example 3)
As the silane coupling type vulcanizing adhesive, a silane coupling type vulcanizing adhesive containing 7% by weight of tetraethyl silicate and 0.5% by weight of an alkoxy titanate was used, and a silicone rubber different from that of Example 1 was used. The same operation as in Example 1 was performed except that the mixture was injected and integrally molded. The elastic layer had a rubber hardness (JIS A) of 5 °, a hexane extraction of 14.8% by weight, and a thermal conductivity of 0.43 W / m · K.
[0028]
(Comparative Example 1)
A fixing / pressure roll was manufactured in the same manner as in Example, except that a silane-coupling-based vulcanizing adhesive containing no alkoxy titanate was used.
[0029]
(Comparative Example 2)
A fixing / pressure roll was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the same silicone rubber was used except that the heat treatment was not performed. The hexane extraction amount of this elastic layer was 17.9% by weight.
[0030]
(Test example)
The fixing / pressing rolls of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to a static heat aging test at 280 ° C., and the timing of occurrence of peeling was measured. The occurrence of peeling was defined as 90 ° peeling in which the surface layer made of PFA was pulled in a 90 ° direction and the rubber residual ratio was 90% or less.
Table 1 shows the results.
[0031]
[Table 1]

[0032]
As a result, in the fixing / pressing roll of Example 1, no peeling occurred even at 280 ° C. × 240 hours (equivalent to 400,000 sheets in actual machine durability), and in Examples 2 and 3, 220 hours and 200 hours (actual machine The peeling did not occur up to 370,000 sheets and 330,000 sheets respectively in durability. This is equivalent to more than 330,000 to 400,000 sheets at 280 ° C durability of the actual machine.
[0033]
On the other hand, in Comparative Example 1, peeling occurred in 24 hours (equivalent to 40,000 sheets in actual machine durability), and in Comparative Example 2, 120 hours (equivalent to 200,000 sheets in actual machine durability).
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by bonding the silicone rubber layer of the elastic layer and the fluororesin sleeve with the silane coupling type vulcanizing adhesive containing tetraethylsilicate and alkoxytitanate, 280 It is possible to provide a fixing / pressing roll having excellent adhesion durability at a high temperature of up to 300 ° C.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a fixing / pressing roll according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fixing / pressure roll 11 Core 12 Elastic layer 13 Sleeve member 14 Adhesive layer

Claims

An elastic layer provided on a metal core and a fluororesin sleeve provided on the surface, wherein at least a surface layer of the elastic layer in contact with the fluororesin sleeve comprises a silicone rubber layer and the silicone rubber In a fixing / pressing roll in which a layer and the fluororesin sleeve are adhered with a silane coupling-based vulcanizing adhesive, the silane coupling-based vulcanizing adhesive contains tetraethylsilicate and an alkoxytitanate. A fixing / pressure roll characterized by the following.

2. The fixing / pressing roll according to claim 1, wherein the silane coupling type vulcanizing adhesive contains 7% by weight or more of tetraethyl silicate and 0.5% by weight or more of alkoxy titanate.

3. The fixing / pressing roll according to claim 1, wherein the silicone rubber layer has a hexane extraction amount of 15% by weight or less.

The fixing / pressing roll according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the elastic layer is 0.42 W / m · K or more.