JP2989930B2 - 定着器用ロール - Google Patents
定着器用ロールInfo
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Description
プリンターなどにおける未定着画像を紙等の記録材に熱
定着するための定着器用ロールの改良に関する。
ルでは、高耐久性のロールとして、図2に示す如く芯金
1の周面に耐熱弾性体層2を設け、さらに表面層として
のPFA樹脂(テトラフルオロエチレンーパーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体)層3を数10〜数1
00μmの厚さで設けたものが使用されている。この定
着器用ロールによれば、表面層として離型性に優れたP
FA樹脂を使用するため、熱定着のときにトナーが定着
器用ロール表面に付着するトナーオフセットが極めて起
こりにくい。またPFA樹脂層の厚みが数100μm以
下と薄いため、耐熱弾性体層2としての各種耐熱性ゴム
や耐熱性スポンジの軟らかさとあいまって、熱定着に必
要なニップ幅を十分に取ることができ、長期間にわたっ
て使用できる利点を有する。
樹脂は体積固有抵抗が1016Ω・cm以上の高絶縁性で
あり、非常に帯電しやすい樹脂であるため、定着器用ロ
ールの表面層として使用すると、熱定着時のコピー用紙
との接触や相対するロール又はベルトとの接触などによ
り、ロール表面が数十〜数万ボルトにまで摩擦により帯
電する。そのため、ロール表面にトナーや紙フンなどが
電気的に吸着され、PFA樹脂がもつ高離型性という特
色が阻害され、トナーオフセットが発生するという問題
があった。
する手段として、例えば耐熱弾性体層2の体積抵抗率を
下げることによって定着器用ロール表面の帯電量を抑え
るという試みがなされている。しかし、体積抵抗率を下
げても、表面層としてのPFA樹脂層3の厚みが厚くな
ると、帯電を抑さえられないという問題があった。
層3の体積抵抗率を下げることによって帯電量を抑える
試みもなされている。しかし、PFA樹脂に各種カーボ
ンブラックや金属粉を加えると、PFA樹脂の特色であ
る高離型性が失われ、短時間でトナーオフセットが発生
するという問題があった。
で、芯金の表面層であるPFA樹脂層を所定の体積抵抗
率,厚みを有した内側層と所定の厚みを有した外側層と
から構成することにより、PFA樹脂がもつ高離型性と
いう特色を保持しつつ、十分なニップ幅をとるととも
に、帯電量を抑制し、更にトナ−オフセットを抑制しえ
る定着器用ロ−ルを提供することを目的とする。
の周面に設けられた耐熱弾性体層と、前記耐熱弾性体層
の周面に設けられた表面層としてのテトラフルオロエチ
レンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹
脂層とを具備した定着器用ロールにおいて、前記樹脂層
が体積抵抗率が1011Ω・cm以下の内側層と、厚さが
3〜50μmの外側層とからなり、かつ前記樹脂層は厚
さが20〜500μmの2軸押出しチューブであること
を特徴とする定着器用ロールである。
ルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニル共重合体
樹脂(PFA樹脂)層は、体積抵抗率が1011Ω・cm
以下である内側層とその表面側の外側層とから構成され
ている。ここで、内側層を設けるのは、ロール表面とな
る外側層での帯電量を抑えるためである。また、外側層
の厚みを3〜50μmとしたのは、厚みが3μm以下で
は短時間で紙の磨耗により外側層が失なわれ、そのため
離型性に劣った内側層が定着器用ロール表面に出て、ト
ナーオフセットが発生するためである。又、厚みが50
μm以上では、外側層での帯電量が大きくなり、帯電量
を抑える効果が不十分になるためである。 本発明にお
いて、前記PFA樹脂層全体の厚みを20〜500 μmとし
たのは、(1) 20μm以下では定着器用ロールとしての
使用によるロールの温度変化や繰返しの圧縮によりPF
A樹脂層にシワが発生し、定着器用ロールとして使用で
きないという問題が短時間で発生し、(2) 500μm以
上の厚みでは定着器用ロール表面の硬さが上がってしま
い熱定着のための充分なニップ幅を取ることができなく
なるためである。
なる外側層は高離型性を保つために可能な限りPFA樹
脂単体で使用することが望ましい。また、内側層は、P
FA樹脂層表面の帯電を抑えるために体積抵抗率を10
11Ω・cm以下にしなければならないが、そのためにP
FA樹脂に各種カーボンブラック、金属粉、金属でコー
テイングされたフイラーなどを加える必要がある。しか
し、外側層に使用されるPFA樹脂の種類や、内側層に
使用されるPFA樹脂及び体積抵抗率を下げるための配
合剤の種類は、その形成に支障がなければ限定されな
い。
ばシリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン
ゴムなどの各種耐熱性ゴム、シリコーンゴムスポンジ、
フッ素ゴムスポンジなどの各種耐熱性スポンジが用いら
れる。前記耐熱弾性体層に、例えばAl 2 O3 ,SiC
等の高熱伝導性材料,カ−ボン等の導電性付与材料,界
面活性剤等の帯電防止剤、耐熱添加剤、着色剤を添加す
ることは任意である。定着器用ロールの使用温度に耐
え、熱定着に必要なニップ幅が充分取れるだれの軟らか
さがあれば限定されるものではない。
脂層の製作方法では、例えば(1) 2軸の押出機を用いて
PFA樹脂層の内側層と外側層を同時に押出し成形し、
2層のチューブとした後、耐熱弾性体層に被覆する方法
や、(2) 耐熱性体層表面にコーティングによりまず内側
層を形成し、さらにコーティング、ディッピングで外側
層を形成する方法、などがある。前記耐熱弾性体層につ
いても、例えば(1) 芯金の表面に接着剤を塗布した後、
未加硫の原料を巻き付け、高温の金型内で加硫又は加硫
発泡させる圧縮成形法、(2) 未加硫原料を連続的に押出
し機で押出し加工を行ない、高温の加熱炉内で加硫,加
硫発泡をして耐熱弾性体をチューブ状に成型し、そのチ
ューブ内に接着剤を塗布した芯金を装着して作る押出し
成形法、などの方法がある。
には、接着剤(図示せず)を介して厚さ約5mmの耐熱
弾性体層12が設けられている。この耐熱弾性体層12の周
面には、表面層としてのテトラフルオロエチレンーパー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)樹
脂層13が設けられている。このPFA樹脂層13は、PF
A樹脂(商品名,テフロン450-J 、三井・デュポンフロ
ロケミカル(株)製)単体からなり、かつ体積抵抗率が
1016Ω・cm以上で厚さ3〜50μmの外側層13b
と、上記PFA樹脂100重量部に対して18重量部の
カーボンブラック(商品名;ケッチンブラックE・C、
日本イーシー(株)製)を加えた材料からなり、体積抵
抗率2.0×107 Ω・cm以上の内側層13aとから構
成される。
図1を参照して説明する。まず、シリコーンゴム(商品
名;KE7012U 、信越化学工業(株)製) …100重
量部 シリコーンゴム用加硫剤(商品名;C-8 、信越化
学工業(株)製) …2重量部 シリコーンゴム用着
色剤(商品名;カラーBR、信越化学工業(株)製)…2
重量部を充分混合し、シリコーンゴムコンパウンド(S
i混合物)Aを製造する。
mφの芯金11に上記Si混合物Aを約22mmφに巻き
付け、150℃の温度の金型内でプレス加硫を30分間
行なった後、金型から取り出した。つづいて、後加硫と
して200℃で4時間の加熱処理を行ない、室温まで冷
やした後、ロールの外径が19.9mmφになるまで研
磨して耐熱弾性体層12を得た。この耐熱性体層12が約5
mmの厚さで、形成されたロール表面の硬さはJISA
タイプ硬度計で25°、ASKERCタイプ硬度計で4
8°であった。
定された2軸チューブ押出機((株)三葉製作所製)を
用いて、2層構成のPFA樹脂チューブの押出を行なっ
た。ここで、2層のPFA樹脂の原料として外側層13b
となる原料はPFA樹脂(商品名テフロン450-J 、三井
・デュポンフロロケミカル(株)製)単体を使用し、内
側層13aとなる原料には上記PFA樹脂100重量部に
対して18重量部のカーボンブラック(商品名;ケッチ
ンブラックEC、日本イーシー(株)製)を加えたものを
使用した。この押出成形でダイヘッド内の口金の径など
を変化させて、下記表1のように内側層13aと外側層13
bの厚みを変えた7種類の2層構成のPFA樹脂チュー
ブを形成した。
イレジスタンスモデル4329A(横河・ヒュ−レット・パ
ッカ−ド(株)製)で測定したところ、外側層が1016
Ω・cm以上、内側層が2.0×107 Ω・cmであっ
た。また、PFA樹脂チューブの内径は全て約19.5
mmφとして形成した。
前記の耐熱弾性体層12として25°のシリコーンゴムが
形成されたロールの表面に接着剤として1液RTVシリ
コーンゴム(商品名;KE45、信越化学工業(株)製)を
塗布したロール基材をそれぞれ挿入した。つづいて、接
着剤の硬化のために、48時間放置して、実施例1〜
5、比較例1,2の種類の定着器用ロールを製作した。
ピアFC−2(キャノン(株)製)の定着器用ロールと
してコピー試験を行なったところ、実施例1〜5の定着
器用ロールでは、10万枚のコピーでも問題がなく、そ
こで試験を打ち切った。比較例1の外側層の厚みが60
μmと厚くなっている定着器ロールを使用したときに
は、コピー枚数が7万3千枚前後からトナーオフセット
が原因と思われる紙づまりが多発したために試験を中止
し、定着器用ロール表面を調べたところトナーや紙粉が
ロール表面に多量に付着していた。比較例2の外側の厚
みが2μmと薄いものについては、コピー枚数が3万2
千枚で紙づまりが多発し、定着器用ロール表面は部分的
に外側層が磨耗して無くなっており、その部分を中心に
トナーや紙粉の付着がみられた。なお、表1にある硬さ
は、定着器用ロール表面の硬さをASKERCタイプ硬
度計で測定した値である。また、ロール表面帯電圧は、
それぞれの定着器用ロールを使ったコピー試験の開始時
に100枚の連続コピーを行なった後、約20〜30秒
で定着器用ロール表面の帯電圧を表面電位計モデル34
0HV(トレック・ジャパン(株)製)で測定した値で
あり、単位はボルトで示してある。
1〜5の外側層と同じ体積抵抗率が1016Ω・cm以上
のPFA樹脂、単層で押出し成型し、実施例1〜5と同
じ耐熱弾性体層を用いて定着器用ロールとした。比較例
4は、PFA樹脂チューブを実施例1〜5の内側層と同
じ体積抵抗率2.0×107 Ω・cmのPFA樹脂単層
で成型し、定着器用ロールとした。実施例1〜5と同じ
コピー試験を行なった結果、夫々3万4千枚,1万2千
枚でトナーオフセットが原因の紙づまりで試験を中止し
た。 (実施例6,7)
のようにして製作した。まず、 シリコーンゴム(商品名;KE904FU 、信越化学工業(株)製) …100重量部 シリコーンゴム加硫剤(商品名;C-2 、信越化学工業(株)製)…1.0重量部 シリコーンゴム加硫剤(商品名;C-3 、信越化学工業(株)製)…3.0重量部 シリコーンゴム発泡剤(商品名;KE-P-13 、信越化学工業(株)製) …3.5重量部 を充分に混合し、シリコーンゴムコンパウンドBを製造
する。
機を使用してチューブ状に連続的に押出した。ひきつづ
き、250℃で10分間加熱炉内を通して加硫発泡さ
せ、内径が9.5mmφ、外径が22mmφのシリコー
ンゴムスポンジチューブを製作した。次いで、このスポ
ンジチューブ内に、外周面に接着剤を塗布した10mm
φの芯金11を挿入し、接着剤を硬化させた後、ロールの
外径が20mmφになるまで研磨してシリコーンゴムス
ポンジからなる耐熱弾性体層12を得た。このロールの表
面の硬さをASKERCタイプ硬度計で測定したとこ
ろ、32°であった。この耐熱弾性体層12の外周に実施
例1〜5と同じ方法で、下記表2の厚みの2層構成のP
FAチューブを被せて実施例6,7とした。この定着器
用ロールで実施例1〜5と同じ試験を行なったところ、
10万枚のコピーを終了しても何ら問題は発生せず、試
験終了後の定着器用ロール表面に異常は見られなかっ
た。
の表面層であるPFA樹脂層を所定の体積抵抗率,厚み
を有した内側層と所定の厚みを有した外側層とから構成
することにより、PFA樹脂がもつ高離型性という特色
を保持しつつ、十分なニップ幅をとるとともに、帯電量
を抑制し、更にトナ−オフセットを抑制しえる定着器用
ロ−ルを提供できる。
図。
層、13a…内側層、13b…外側層。
Claims (1)
- 【請求項1】 芯金と、芯金の周面に設けられた耐熱弾
性体層と、前記耐熱弾性体層の周面に設けられた表面層
としてのテトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂層とを具備した定着器用
ロールにおいて、前記樹脂層が体積抵抗率が1011Ω・
cm以下の内側層と、厚さが3〜50μmの外側層とか
らなり、かつ前記樹脂層は厚さが20〜500μmの2
軸押出しチューブであることを特徴とする定着器用ロー
ル。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 1992-05-15 EP EP19920108248 patent/EP0513822B1/en not_active Expired - Lifetime
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DE69213816T2 (de) | 1997-05-15 |
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EP0513822A3 (en) | 1993-05-26 |
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