JP2610748B2 - 熱定着用シリコーンゴムローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は熱定着部に使用されるシリ
コーンゴムローラに関する。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】乾式電子写真法にお
いて、転写ドラムから紙等の支持体上に転写されるトナ
ー粉末像を支持体上に定着させる方法としては、支持体
を加熱ローラと加圧ローラとの間に通してトナー粉末像
を支持体上に加熱、加圧することにより定着させる方法
が採用されている。この方法においては、未定着のトナ
ー粉末が加圧ローラに付着しやすいため、トナー粉末と
の離型性のよい加圧ローラが要求されており、従来、こ
のような加圧ローラのゴム層としてはシリコーンゴムが
使用されている。

【０００３】しかしながら、このシリコーンゴム製ロー
ルは、比較的離型性（非粘着性）に優れているが、紙送
りの回数の増加に伴って、トナーなどによってロール表
面が汚れ、それが画質に悪影響を及ぼすという欠点があ
った。そこで、このような欠点を解消するため、シリコ
ーンゴムの表面にフッ素樹脂またはフッ素ゴムを被覆す
る方法がとられているが、この種のロールにおいては、
紙送りの回数増加に伴い、シリコーンゴムとフッ素樹脂
またはフッ素ゴムとが剥離するという致命的欠点があっ
た。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記問題を解決し、ロール芯
軸の外周面にシリコーンゴムからなる内層と、フッ素樹
脂またはフッ素ゴムからなる外層とが設けられているタ
イプのゴムローラにおいて、その耐久性を向上させ、実
用性に優れた熱定着用シリコーンゴムローラを提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【発明の構成】本発明者等は上記目的を達成すべく鋭意
検討した結果、内層であるシリコーンゴムとして特定の
付加反応型液状シリコーンゴムを用いることにより、外
層のフッ素樹脂またはフッ素ゴムとの接着性が良くな
り、ゴムローラとしての耐久性が顕著に向上することを
見出し、本発明を完成するに到った。即ち本発明は、ロ
ール芯軸の外周に、少なくとも以下の（Ａ）〜（Ｅ）を
配合したシリコーンゴム組成物を硬化させてなる内層を
設け、該内層の上にフッ素樹脂又はフッ素ゴムをコーテ
ィングあるいはフッ素樹脂製チューブを被覆した外層を
設けたことを特徴とする熱定着用シリコーンゴムローラ
である。

【０００６】本発明のシリコーンゴムローラは、内層の
シリコーンゴムに特徴を有し、他の基本的構造は従来の
ものと同様である。本発明に用いるロールの金属芯金
は、機械的強度が十分であれば、鉄、アルミニウム、ス
テンレス鋼等いずれの材質のものでもよく、またプライ
マー処理されたものであってもよい。又、本発明で使用
するフッ素樹脂の例としては、四フッ化エチレン樹脂、
四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合
体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、
四フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニ
リデンなどが挙げられ、フッ素ゴムの例としては、フッ
化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、フッ化ビ
ニリデン−クロルトリフルオロエチレン共重合体などが
挙げられ、熱収縮チューブ、フィルム、水性塗料などの
形で入手できる。フッ素樹脂製チューブにおいては、そ
の内面をナトリウム・ナフタレン法、スパッタエッチン
グ法、コロナ放電処理法などにより処理されたものがシ
リコーンゴムとの接着をより強固にし、有用である。本
発明のローラは、以下の工程により製造される。まず、
金属芯金の外周へ付加反応型液状シリコーンゴムの被覆
層を形成した後、フッ素樹脂の熱収縮チューブまたはフ
ッ素ゴムの水性塗料を塗装する方法や、フッ素樹脂の熱
収縮チューブにおいては、付加反応型液状シリコーンゴ
ムと共に、金属芯金の外周に同時に被覆層を形成する方
法、即ち、フッ素樹脂の熱収縮チューブ内に付加反応型
液状シリコーンゴムを注入形成する方法がある。このと
きフッ素樹脂またはフッ素ゴムと付加反応型液状シリコ
ーンゴムの界面はプライマー処理されたものであっても
よい。

【０００７】本発明で用いる付加反応型液状シリコーン
ゴムは、フッ素樹脂またはフッ素ゴムとの良好な接着性
を有し、熱定着ローラとして耐久性に優れ、長期間の寿
命を得るために下記の成分（Ａ）〜（Ｅ）からなるシリ
コーンゴム組成物でなければならない。 （Ａ） 一般式

【０００８】

【化３】

【０００９】（式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族
不飽和結合を含まない置換または非置換の１価の炭化水
素基を表し、ａは１または２を表し、ｂは０、１または
２を表す。ただし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される
構成単位を分子中に少なくとも２個有し、25℃における
粘度が500 〜500,000cP であるポリオルガノシロキサン
100重量部 （Ｂ） 一般式

【００１０】

【化４】

【００１１】（式中、R³は置換または非置換の１価の炭
化水素基を表し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１ま
たは２を表す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するポリオルガノハイドロ
ジェンシロキサン、成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ
素原子に結合した水素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） 平均粒子径が10μm 以下の石英粉および／また
は石英粉を溶融してなる石英ガラス粉 10〜 150重量部 （Ｄ） 酸化鉄 0.2 〜30重量部 および （Ｅ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量 本発明に用いるシリコーンゴム組成物において、成分
（Ａ）のポリオルガノシロキサンは、ケイ素原子に結合
したビニル基R¹を含有する式（Ｉ）で示される構成単位
を１分子中に少なくとも２個有するものである。かかる
ポリオルガノシロキサンとしては、直鎖状若しくは分岐
状のいずれも用いることができ、またこれらの混合物を
用いることもできる。脂肪族不飽和結合を含まない置換
または非置換の１価の炭化水素基R²としては、例えばメ
チル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、ドデシル
などのアルキル基；フェニルのようなアリール基；β−
フェニルエチル、β−フェニルプロピルのようなアラル
キル基；更には、クロルメチル、３，３，３−トリフル
オロプロピルなどの置換炭化水素基を挙げることができ
る。これらの基のうち、ポリオルガノシロキサンの合成
が容易で、しかも硬化後に良好な物理的性質を保つ上で
必要な重合度を与え、かつ硬化前においては低い粘度を
与えるという点から、炭化水素基R²としてはメチル基が
最も好ましい。このような式（Ｉ）で示される構成単位
は、ポリオルガノシロキサンの分子鎖末端または分子鎖
中のいずれに存在していてもよいが、硬化物に優れた機
械的特性を付与するためには、少なくとも一方の分子鎖
末端に存在することが好ましい。また成分（Ａ）のポリ
オルガノシロキサンは、25℃における粘度が 500〜500,
000cP であることが必要であり、特に1,000 〜200,000c
P であることが好ましい。粘度が500cP 未満の場合は、
硬化物に十分な伸びや弾性を付与することが困難であ
り、また500,000cP を超える場合は成形加工時における
作業性の低下を来す。

【００１２】本発明で用いる成分（Ｂ）のポリオルガノ
ハイドロジェンシロキサンは、上記一般式（II）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するものである。式中、R³
としては、例えば上記した一般式（Ｉ）中のR²において
例示したものと同様なものを挙げることができるが、合
成の容易さの点からメチル基が最も好ましい。また、こ
のポリオルガノハイドロジェンシロキサンは、合成の容
易さや、取り扱いの容易さから25℃における粘度が１〜
10,000cPであることが好ましい。このようなポリオルガ
ノハイドロジェンシロキサンとしては、直鎖状、分岐状
若しくは環状の重合体またはこれらの混合物を用いるこ
とができる。本発明の組成物における成分（Ｂ）の配合
量は、成分（Ａ）中のビニル基１個に対して、成分
（Ｂ）中のケイ素原子に結合した水素原子の数が 0.5〜
4.0個、好ましくは1.0 〜3.0 個となるような量であ
る。水素原子の数が0.5 個未満である場合は、組成物の
硬化が十分に進行せずに、硬化後の硬度が低下し、また
水素原子の数が4.0 個を超える場合には、硬化後の硬化
物の物理的性質が低下する。

【００１３】本発明で用いる成分（Ｃ）は平均粒子径が
10μm 以下の石英粉および／または石英粉を溶融してな
る石英ガラス粉であり、外層のフッ素樹脂またはフッ素
ゴムとの接着性向上のために必要欠くべからざる材料で
ある。本発明者らは、シリコーンゴムからなる内層とフ
ッ素樹脂またはフッ素ゴムからなる外層を備えたローラ
において、両層の接着耐久性向上が、ローラとしての寿
命を大幅に延長させ得ることに着目し、鋭意検討した結
果、数多くの無機質充填剤の中で、本（Ｃ）成分をシリ
コーンゴム組成物中に配合することにより、従来では達
しえなかった大幅の耐久性向上が発揮されることを見出
したものである。成分（Ｃ）の配合量は、成分（Ａ） 1
00重量部に対し10〜 150重量部であり、10重量部未満で
は外層のフッ素樹脂またはフッ素ゴムとの十分な接着耐
久性を付与することができず、 150重量部を超える場合
は成形加工時における作業性が低下する。又、成分
（Ｃ）の平均粒子径は10μm 以下であることが必要であ
る。10μm を超える場合には、外層のフッ素樹脂または
フッ素ゴムとの十分な接着耐久性を付与することができ
ない。

【００１４】本発明で用いる成分（Ｄ）は酸化鉄であ
り、成分（Ｃ）との組み合わせにより、上層のフッ素樹
脂またはフッ素ゴムとの接着性をさらに助長するもので
ある。成分（Ｄ）の配合量は、成分（Ａ） 100重量部に
対し 0.2〜30重量部である。0.2重量部未満では接着性
向上の効果を十分に果たせられず、30重量部を超えるて
ももはやそれ以上の効果的な向上は得られない。本発明
で用いる成分（Ｅ）の白金系化合物は、成分（Ａ）中の
ビニル基と、成分（Ｂ）中のヒドロシリル基との間の付
加反応を促進させる触媒成分である。このような白金系
化合物としては、例えば白金単体や塩化白金酸、白金−
オレフィン錯体または白金−アルコール錯体などの白金
配位化合物などを挙げることができる。成分（Ｅ）の配
合量は、成分（Ａ）に対して白金原子として１〜100ppm
であり、好ましくは２〜50ppm である。配合量が１ppm
未満の場合は、ゴムの十分な硬化を達成することができ
ず、また100ppmを超える場合でも、もはやそれ以上の硬
化速度の効果的な向上は得られない。

【００１５】

【発明の効果】本発明のローラは、内層のシリコーンゴ
ムと外層のフッ素樹脂またはフッ素ゴムとの接着耐久性
に優れるため、熱定着用ローラの長寿命化を図ることが
でき、極めて有用である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳しく説
明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。なお、実施例中の「部」は「重量部」を表し、また
粘度は25℃における値を表す。

【００１７】調製例１ 粘度が3,000cP の分子鎖両末端がジメチルビニルシリル
基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベースオイル 1
00部、(CH₃)₂HSiO_1/2 単位とSiO₂単位からなり、ケイ素
原子に結合した水素原子を0.98重量％含有しており、粘
度が23cPのポリメチルハイドロジェンシロキサン２部、
石英粉として平均粒子径 1.5μm のクリスタライト５Ｘ
（商品名、（株）龍森製）20部、酸化鉄としてＳＲ−５
３０（商品名、利根産業（株）製）２部、塩化白金酸の
イソプロピルアルコール溶液を白金原子としてベースオ
イルに対して10ppm 混合し、均一に分散させて付加反応
型液状シリコーンゴム組成物１を調製した。

【００１８】調製例２ 粘度が2,000cP の分子鎖両末端がジメチルビニルシリル
基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベースオイル 1
00部、(CH₃)₂HSiO_1/2 単位とSiO₂単位からなり、ケイ素
原子に結合した水素原子を1.01重量％含有しており、粘
度が20cPのポリメチルハイドロジェンシロキサン 1.5
部、溶融石英ガラス粉として平均粒子径９μm のヒュー
ズレックスＹ−４０（商品名、（株）龍森製)100部、酸
化鉄としてＳＡ−１５５０（商品名、利根産業（株）
製）10部、塩化白金酸とテトラメチルテトラビニルシロ
キサンを加熱して得られたビニルシロキサン−白金錯体
を白金原子としてベースオイルに30ppm になるように混
合し、均一に分散させて付加反応型液状シリコーンゴム
組成物２を調製した。

【００１９】調製例３ 調製例１において、平均粒子径 1.5μm の石英粉の代わ
りに平均粒子径28μmの石英粉であるクリスタライトＡ
−２（商品名、（株）龍森製）20部を用いるほかは、同
様にして付加反応型液状シリコーンゴム組成物３を調製
した。

【００２０】調製例４ 調製例１において、石英粉の代わりに湿式合成シリカニ
ップシルＬＰ（商品名、日本シリカ工業（株）製）20部
を用いるほかは、同様にして付加反応型液状シリコーン
ゴム組成物４を調製した。

【００２１】調製例５ 調製例２において、石英ガラス粉の代わりに乾式合成シ
リカＲ−９７２（商品名、日本アエロジル（株）製）40
部を用いるほかは、同様にして付加反応型液状シリコー
ンゴム組成物５を調製した。

【００２２】調製例６ 調製例２において石英ガラス粉の代わりに炭酸カルシウ
ムＮＳ４００（商品名、日東粉化工業（株）製)100部を
用いるほかは、同様にして付加反応型液状シリコーンゴ
ム組成物６を調製した。

【００２３】実施例１ 直径８mm×長さ300mm のアルミニウムシャフト上に付加
反応型液状シリコーンゴム用プライマーＭＥ１５１（商
品名、東芝シリコーン（株）製）を塗布し、その外周に
調製例１の組成物１をロール外径28mm×長さ250mm の円
筒状に被覆し、150℃で20分間加熱硬化させた後、その
外層に四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体
の熱収縮チューブを40μm の厚さで被覆した。このロー
ルの実装試験を行うために、このものをＰＰＣ複写機の
定着ロールとして組み込み、ロール間圧力３kgf/cm² で
10万枚の複写を行ったところ、ロール自身になんの異常
も見られず、良好な複写物が得られた。

【００２４】実施例２ 直径８mm×長さ300mm のアルミニウムシャフト上に付加
反応型液状シリコーンゴム用プライマーＭＥ１５１を塗
布し、その外周に調製例２の組成物２をロール外径28mm
×長さ250mm の円筒状に被覆し、 150℃で20分間加熱硬
化させた後、その外層にフッ化ビニリデン−六フッ化プ
ロピレン共重合体からなるフッ素ゴム水性塗料を30μm
の厚さで塗布、硬化、被覆した。このロールの実装試験
を行うために、このものをＰＰＣ複写機の定着ロールと
して組み込み、ロール間圧力３kgf/cm² で10万枚の複写
を行ったところ、ロール自身になんの異常も見られず、
良好な複写物が得られた。

【００２５】比較例１ 調製例１の付加反応型液状シリコーンゴム組成物１の代
わりに調製例３の組成物３を用いた以外は、全て実施例
１と同様な方法でロールを作製し、ロール実装試験を行
ったところ、７万２千枚目で異常音と共に紙ジワが発生
した。このときロール表面は上層のフッ素チューブが一
部剥離していた。

【００２６】比較例２ 調製例１の付加反応型液状シリコーンゴム組成物１の代
わりに調製例４の組成物４を用いた以外は全て実施例１
と同様な方法でロールを作製し、ロール実装試験を行っ
たところ、２万６千枚目で異常音と共に紙づまりが発生
した。このときロール表面は上層のフッ素チューブが大
部分剥離していた。

【００２７】比較例３ 調製例２の付加反応型液状シリコーンゴム組成物２の代
わりに調製例５の組成物５を用いた以外は全て実施例２
と同様な方法でロールを作製し、ロール実装試験を行っ
たところ、６万３千枚目で異常音と共に紙ジワが発生し
た。このときロール表面は上層のフッ素ゴムが一部剥離
していた。

【００２８】比較例４ 調製例２の付加反応型液状シリコーンゴム組成物２の代
わりに調製例６の組成物６を用いた以外は全て実施例２
と同様な方法でロールを作製し、ロール実装試験を行っ
たところ、２万３千枚目で異常音と共に紙ジワが発生し
た。このときロール表面は上層のフッ素ゴムが大部分剥
離していた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 83:00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール芯軸の外周に、少なくとも以下の
   （Ａ）〜（Ｅ）を配合したシリコーンゴム組成物を硬化
   させてなる内層を設け、該内層の上にフッ素樹脂又はフ
   ッ素ゴムをコーティングあるいはフッ素樹脂製チューブ
   を被覆した外層を設けたことを特徴とする熱定着用シリ
   コーンゴムローラ。 （Ａ） 一般式 【化１】 （式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族不飽和結合を
   含まない置換または非置換の１価の炭化水素基を表し、
   ａは１または２を表し、ｂは０、１または２を表す。た
   だし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される構成単位を分
   子中に少なくとも２個有し、25℃における粘度が500 〜
   500,000cP であるポリオルガノシロキサン 100重量部 （Ｂ） 一般式 【化２】 （式中、R³は置換または非置換の１価の炭化水素基を表
   し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１または２を表
   す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示される構成単
   位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に
   少なくとも３個有するポリオルガノハイドロジェンシロ
   キサン、成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ素原子に結
   合した水素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） 平均粒子径が10μm 以下の石英粉および／また
   は石英粉を溶融してなる石英ガラス粉 10〜 150重量部 （Ｄ） 酸化鉄 0.2 〜30重量部 および （Ｅ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量