JP2944457B2 - 加圧ローラ - Google Patents
加圧ローラInfo
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Description
ビームプリンタ(以下、LBPという)の定着部におけ
る加圧ローラ、特にサーフ定着やオンデマンド定着等の
フィルム定着方式に適用される加圧ローラに関する。
ける加圧ローラとし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。
型の内周面の内側に装填した円筒金型内径より外径の小
さいフッ素樹脂スリーブの両端を、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(特公昭50−7097号公報、特公昭5
1−27276号公報参照)。
ンジを利用した加圧ローラは、特開平6−266257
号公報に示されているように、スポンジ層を被覆した芯
金を付加型シリコーンゴム等の接着剤で被覆し、当該接
着剤が被覆された芯金をスリーブ中に挿入し、加熱する
ことによって、スリーブを弾性体層が被覆された芯金に
固定するという方法により製造されている。
された従来の加圧ローラにおいては、特にサーフ定着や
オンデマンド定着等のフィルム定着方式に利用された場
合、定着用フィルムと加圧ローラとの間にスリップが発
生するために、画像不良が発生することがある。特に、
この不具合は加圧ローラを駆動させてフィルムとの間で
定着させる機構になっているオンデマンド定着方式で著
しいものであった。そのためオンデマンド定着方式にお
いては、加圧ローラとして高い動摩擦係数を有するシリ
コーンゴムを表層材として使用したローラや、シリコー
ンゴム層の表面にダイエルラテックスGLS−213
(ダイキン工業株式会社製商品名)のようなフッ素ゴム
とフッ素樹脂の混合物等をコーティングしたローラなど
が採用されているが、これらのローラはトナーとの離型
性が悪い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。
形成されているローラ定着方式においても、近年は加圧
ローラの弾性体層のゴム硬度が非常に低い設計のものが
多く、加圧ローラの表層に使用されているフッ素樹脂層
と弾性体層の剛性差が大きいために、ローラ定着方式で
もフィルム定着方式と同様の画像不良を引き起こすこと
があった。
であり、画像不良のない高品位の画像を形成させること
ができ、耐久性も極めて優れた加圧ローラを提供するこ
とを目的とする。
に、本発明の請求項1に記載の加圧ローラは、芯金の外
周に被覆した弾性体層の外周に、厚さ0.1mm以下の
フッ素樹脂スリーブを被覆した加圧ローラにおいて、前
記フッ素樹脂の動摩擦係数が0.25以上であることを
特徴とする。
リコーンスポンジゴムとするとよい。
ポリエステル、金属酸化物、熱可塑性フッ素ゴム、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン−ビニリデンフロライド三元共重合体
(THV)の中から選ばれる少なくとも1つの物質を混
合するとよい。
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体(PFA)またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体(FEP)またはテトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフロロ
アルキルビニルエーテルの三元共重合体(EPA)とす
るとよい。
樹脂層として、動摩擦係数が0.25以上、好ましくは
0.3以上、さらに好ましくは0.4以上のフッ素樹脂
からなるフッ素樹脂スリーブを使用することにより、フ
ィルム定着時の画像不良がなく、かつ長期にわたる加圧
ローラとしての耐久性を有するローラを提供することが
できる。
はシリコーンスポンジゴムとしたり、前記フッ素樹脂に
ポリアミド、ポリエステル、金属酸化物、熱可塑性フッ
素ゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド三
元共重合体(THV)の中から選ばれる少なくとも1つ
の物質を混合させたり、前記フッ素樹脂としてテトラフ
ルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体(PFA)またはテトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体(FEP)またはテト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パー
フロロアルキルビニルエーテルの三元共重合体(EP
A)を用いると、前記したフィルム定着時の画像不良が
なく、かつ、長期にわたる加圧ローラとしての耐久性を
有するようにするという作用効果をより一層向上させる
ことができる。
いて説明する。
の定着部等において用いられる加圧ローラに適用された
ものである。
にシリコーンゴムからなる弾性体層3が被覆され、さら
にこの弾性体層3の外周に高い動摩擦係数を有したフッ
素樹脂からなるフッ素樹脂スリーブ4が被覆されてい
る。
てXE20−B0068(東芝シリコーン株式会社製商
品名)を100重量部、加硫剤としてTC−8(東芝シ
リコーン株式会社製商品名)を0.5重量部および顔料
(弁柄色シリコーンペーストME41−F:東芝シリコ
ーン株式会社製商品名)を1重量部からなるシリコーン
ゴム組成物が使用されている。
のJIS K6301による物性を表1に、フッ素樹脂
スリーブの動摩擦係数を表2に示す。
94のe法に準拠して測定した。すなわち、前記のAS
TM D1894のe法を図2に示す概略図によって説
明すると、図示しないモータによって回転されるねじ棒
10と螺合し、このねじ棒10の正・逆回転によって前
進・後退と移動自在とされた試料台11上に、PPC用
紙12を載置し、一方、加圧ローラを切断してロール状
とした試料13を前記のPPC用紙12上にそのPPC
用紙12に対して無負荷の状態で載せ、その状態から改
めて垂直加重W0 を与え、PPC用紙12上に前記垂直
加重W0 が存在するようにする。また、図中、符号14
は前記した試料13に固設された測定杆であり、符号1
5は前記測定杆14が接当する歪みゲージ、符号16は
アンプ、符号17はレコーダである。
棒10を回転せしめてこれと螺合する試料台11を矢印
方向に移動させると、この移動に伴い前記試料台11上
に載置されたPPC用紙12上に載せられている試料1
3も測定用杆14とともに移動する。この移動によって
前記の測定用杆14の先端が歪みゲージ15に当接して
もなお試料台11は移動し、歪みゲージ15は摩擦力F
を検知する。この摩擦力Fは、すべり性の良好な試料で
は低く、粘着性の試料では高くなる。そこで、摩擦係数
μは前記のW0 およびFより、μ=F/W0 で求められ
る。これによって摩擦係数μを測定することができるも
のである。
は0.3以上さらに好ましくは0.4以上のフッ素樹脂
からなるフッ素樹脂スリーブを被覆したローラ(実施例
1〜12)と、低動摩擦係数のフッ素樹脂からなるフッ
素樹脂スリーブを被覆したローラ(比較例1〜4)につ
いて画像テストを行った。
ュータジャパン株式会社製のLazer Writer
300を用い、PPC用紙を連続して100枚プリント
し、印刷された画像について画像ズレが何枚発生するか
で評価した。画像評価の結果を表3に示す。
5以上のフッ素樹脂を使用した加圧ローラにおいては画
像不良の発生がかなりなくなり、動摩擦係数が0.3以
上のフッ素樹脂においては画像不良がほとんどなくな
り、動摩擦係数が0.4以上のフッ素樹脂においては画
像不良がまったく見られなくなることがわかった。
フッ素樹脂においてはかなりの確率で画像不良が発生す
ることがわかった。
に、連続して7万枚の通紙テストを行ったが、各試料と
も7万枚の通紙テスト終了後も画像不良の程度は変わら
ず、また画像形成上問題となる紙シワやカールなどは発
生せず、十分な耐久性を有していることがわかった。
ては、外径15.8mm、シリコーンゴムからなる弾性
体層の肉厚3mm、フッ素樹脂スリーブの肉厚50μ
m、弾性体層の長さ220mmのローラを用いた。
の高μのフッ素樹脂は、従来公知のPFA、FEP、E
PA等のフッ素樹脂に、高粘着性の第2成分を混合して
得られる。
と混合が可能で、動摩擦係数が比較的高い物質であれば
特に制限するものではないが、ウレタンのような物質は
耐熱性が劣るので好ましくない。本発明に適用できる第
2成分の物質としては、ナイロン6、ナイロン66、ナ
イロン8(N−メトキシメチル化ナイロン)、ナイロン
11、ナイロン12等のポリアミド樹脂、UBE−PA
E(宇部興産株式会社製商品名)、ペバックス(アトケ
ム社(フランス)製商品名)、NOVAMIDPAE
(三菱化学株式会社製商品名)等のポリアミド系熱可塑
性エラストマー、ポリエチレンテレフタレートやポリブ
チレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ハイトレ
ル(東レ・デュポン株式会社製商品名)やペルプレン
(東洋紡績株式会社製商品名)のようなポリエステルエ
ラストマー、酸化ジルコニウム、α−アルミナ、四三酸
化鉄、三酸化二鉄としてのマグヘマイト(γ−Fe2 O
3 )、三酸化二鉄としてのベンガラ(α−Fe
2 O3 )、ガラス粉や石英粉等の二酸化ケイ素、酸化ス
ズ、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化マ
グネシウム等の金属酸化物、ダイエル サーモプラスチ
ック(ダイキン工業株式会社製商品名)やセフラルソフ
ト(セントラル硝子株式会社製商品名)のような熱可塑
性フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−エチレン共重
合体(以下、ETFEという)、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド
三元共重合体(以下、THVという)等が例示される。
は特に制限されるものではないが、加圧ローラの場合に
は、ビニル基を含有したポリオルガノシロキサン組成
物、すなわちシリコーンゴムが一般的であり、シリコー
ンスポンジゴムも必要に応じて使用される。シリコーン
ゴムとしては、例えば2,5−ジメチル−2,5−ジ
(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンの如き、従来の過酸
化物により加硫可能なものが用いられ、SH52U、S
H831U、SH841U、SH851U、SH861
U、SH871U、DY32−152U、DY32−3
05U、DY32−310U、DY32−315U、D
Y32−337U、DY32−338U、DY32−3
39U、DY32−420U、DY32−421U、D
Y32−422U、DY32−433U、DY32−4
74U、DY32−475U、DY32−476U、D
Y32−522U、DY32−534U、DY32−5
40U、DY32−541U、DY32−542U、D
Y32−576U、DY32−580U、DY32−6
23U、DY32−638U、DY32−643U、D
Y32−645U、DY32−663U、DY32−8
00U、DY32−802U、DY32−803U、D
Y32−839U、DY32−943U、DY32−9
03U、DY32−904U、DY32−910U、D
Y32−911U、DY32−912U、DY32−9
13U、DY32−914U、DY32−915U、D
Y32−916U、DY32−922U、DY32−9
23U、DY32−924U、DY32−925U、D
Y32−926U、DY32−927U、DY32−9
31U、DY32−932U、DY32−933U、D
Y32−934U、DY32−935U、DY32−9
36U、DY32−946U、DY32−2007U
(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製
商品名)、KE152U、KE153U、KE167
U、KE172U、KE174U、KE520U、KE
530U、KE540U、KE550U、KE552
U、KE552BU、KE765U、KE785U、K
E850U、KE870U、KE880U、KE931
U、KE941U、KE951U、KE953U、KE
954U、KE961U、KE966TU、KE971
U、KE7001U、7002U、KE7003U、K
E7004U、KE7005U、KE7006KEU、
KE7007U、KE7008U、KE7009U、K
E7010U、KE7011U、KE7012U、KE
7013U、KE7014U、KE7015U、KE7
016U、KE7017U、KE7018U、KE70
19U、KE7020U(以上、信越化学工業株式会社
製商品名)、TSE221−3U、TSE221−4
U、TSE221−5U、TSE221−6U、TSE
221−7U、TSE221−8U、TSE270−4
U、TSE270−5U、TSE270−6U、TSE
270−8U、TSE2323−5U、TSE2323
−6U、TSE2323−7U(以上、東芝シリコーン
株式会社製商品名)、MM1300、MM1301、M
M1351、MM1400、MM1401、MM141
4、MM1416、MM1500、MM1501、MM
1502、MM1510、MM1527、MM153
5、MM1600、MM1601、MM1602、MM
1609、MM1623、MM1626、MM170
0、MM1701、MM1711、MM1718、MM
1726、MM1729、MM1800、MM180
1、MM1813、MM5203、MM5251、MM
5300、MM5305、MM5307、MM530
8、MM5351、MM5355、MM5400、MM
5409、MM5412、MM5414、MM5416
S、MM5424、MM5454、MM5500、MM
5502、MM5503、MM5504、MM550
8、MM5600、MM5606N、MM5700、M
M5701、MM5703、MM5800、MM640
0、MM6500、MM6501、MM6600、MM
6700、MM6701、MM7553(以上、ローヌ
・プーラン・シリコーン株式会社製商品名)等を例示す
ることができる。また、シリコーンスポンジゴムとして
はKE901U、KE903U、KE904FU(以
上、信越化学工業株式会社製商品名)、XE21−A9
915(東芝シリコーン株式会社製商品名)等が発泡剤
とともに適時使用される。
使用目的、設計目的等に応じて、充填剤、増量充填剤、
加硫剤、着色剤、導電性物質、耐熱性剤、顔料等の種々
の添加剤を添加することができる。
処方は特に制限されるものではないが、通常はベースの
ガム100重量部に対して補強性充填材および増量充填
剤が10〜300重量部程度添加される。補強性充填材
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、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)、Ultrasil VN3 (デグッザ社(ドイツ)製商品
名)、Vulkasil S(バイヤー社(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QS
102(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
を適時併用して使用してもよい。さらにシリカ表面の活
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。
なわち物理強度、ゴム硬度、圧縮永久歪みなど弾性体層
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、ノバキュライト(けい質砂岩)、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。
めに、充填剤として各種の導電性付与剤を使用して体積
固有抵抗を1013Ω・cm以下にしてもよく、これら導電
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。
熱剤を添加してもよいが、本発明における加圧ローラ
は、ダイエルラテックスGLS−213(ダイキン工業
製商品名)のようなフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物か
らなるラテックスをシリコーンゴムローラの外周にコー
ティングするタイプではないので、300〜320℃程
度の温度で焼成する必要はない。そのため、酸化セリウ
ムのような耐熱助剤を必ずしも添加する必要がない。ま
た、帯電ローラや現像ローラ、転写ローラはドラム周り
で使用されるため耐熱性は必要としない。
は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。最近では分散性や飛散
防止を考慮してCP−21(東レ・ダウコーニング・シ
リコーン株式会社製商品名)のような含有量が50%程
度のシリコーンマスターバッチを0.3〜4重量%程度
添加する例が多い。
シリコーンゴムの場合には、通常にシリコーンゴム用の
有機過酸化物が使用でき、ベンゾイルパーオキサイド、
ビス2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド、ジ・ターシャリーブチルパーオキ
サイド、ターシャリーブチルパーベンゾエート、パラモ
ノクロルベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル
−2,5−ジ−(ターシャリーブチルパーオキシ)−ヘ
キサン、ターシャリーブチルクミルパーオキサイド、タ
ーシャリーブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエー
ト、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカーボ
ネート、1,3−ビス(ターシャリーブチルパーオキ
シ)−3,3,5−トリメチルクロヘキサン、ターシャ
リーブチルパーオキシ3,3,5−ヘキサノエートなど
が例示されるが、ジクミルパーオキサイドもしくは2,
5−ジメチル2,5−ジ−(ターシャリーブチルパーオ
キシ)−ヘキサンの使用が一般的である。また、本発明
においては、加硫剤としてこのような有機過酸化物を用
いた熱加硫型ではなく、白金触媒の存在下で、ビニル基
含有ポリシロキサンとハイドジエンロポリシロキサンと
からなる付加型としてもよいのはもちろんである。
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・cm以下の導電性フッ素
樹脂として、加圧ローラを形成してもよい。
らなるフッ素樹脂スリーブ4とシリコーンゴムとの接着
は、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と加硫
することにより、弾性体層3と接着させ使用に供するこ
とができる。このときPFAやFEPやEPAからなる
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。
ばプライマーNo.16(信越化学工業株式会社製商品
名)のようなシリコーン系のプライマーを使用すること
により対応することができ、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。
のではなく、必要に応じて変更することができる。
れ作用するものであるから、動摩擦係数が0.25以上
の加圧ローラを用いることにより、画像不良のない高品
位の画像を形成させることができ、耐久性も極めて優れ
たものとなる等の効果を奏する。
Claims (4)
- 【請求項1】 芯金の外周に被覆した弾性体層の外周
に、厚さ0.1mm以下のフッ素樹脂スリーブを被覆し
た加圧ローラにおいて、前記フッ素樹脂の動摩擦係数が
0.25以上であることを特徴とする加圧ローラ。 - 【請求項2】 前記弾性体層は、シリコーンゴムまたは
シリコーンスポンジゴムであることを特徴とする請求項
1に記載の加圧ローラ。 - 【請求項3】 前記フッ素樹脂は、ポリアミド、ポリエ
ステル、金属酸化物、熱可塑性フッ素ゴム、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(E
TFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン−ビニリデンフロライド三元共重合体(TH
V)の中から選ばれる少なくとも1つの物質が混合され
ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の加圧ローラ。 - 【請求項4】 前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
(PFA)またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体(FEP)またはテトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフロロア
ルキルビニルエーテルの三元共重合体(EPA)からな
ることを特徴とする請求項1または請求項2または請求
項3に記載の加圧ローラ。
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