JP5217111B2 - 定着ロール - Google Patents

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ＦＡＸなどに使用する定着ロールに関するものである。詳しくは、高速印刷やカラー印刷のためにロール間のニップ圧やニップ幅が大きくなり、かつトナー定着部位の温度が高くなっても、ゴム破壊や接着破壊がなく、耐久性に優れる定着ロールに関するものである。

シリコーンゴムは、電気絶縁性、耐熱性、耐候性、難燃性に優れており、複写機やレーザービームプリンターのヒーターロールや加圧ロールなどの定着ロールの被覆材として用いられてきた。近年、コピーの高速化、カラーコピーの普及に伴い、トナーを短時間で溶融定着させる必要があり、ニップ幅を大きく取るため定着ロールにも低硬度化が求められてきた。

ところが、シリコーンゴムを低硬度化すると、トナー離型性及びゴム強度が低下するため表層にフッ素樹脂を用いる方法が採られてきている。しかしながら最近では、更に高速化が進み、ゴム層の硬度がより低下すると共に、定着部位の温度が高くかつニップ圧も高くなってきている。表層のフッ素樹脂と芯金の間にシリコーンゴムが存在する状態、すなわち密閉状態で長時間にわたり、高熱と繰り返しの圧縮を受けると、シリコーンゴムが軟化劣化し、ゴム破壊に到ってしまう。更に、ロール回転により繰り返し圧力がゴム部に加わり、特にゴム厚さが薄い場合、硬い芯金と柔らかいゴム部の界面にストレスが集中してしまう。その結果、芯金界面のゴム部が破壊してしまったり、芯金界面で接着破壊、あるいは剥離に到ることがしばしば発生している。

このような劣化を防止するためには、シリコーンゴムの架橋密度を高くする方法があるが、ゴムが硬くなりニップ幅が十分に取れなくなってしまう。また、芯金温度を上げないよう芯金の熱をトナーに効率よく伝えるために、シリコーンゴムの熱伝導率を高くする方法も種々知られている（特開平１０−３９６６６号公報：特許文献１、特開平１１−１５８３７７号公報：特許文献２）が、シリコーンゴムの熱伝導率を上げるためには多量の無機充填剤を配合する必要があり、これによりゴム硬度が高くなってしまい、同様にニップ幅が十分に取れなくなってしまう。

一方、ゴム層を薄くして熱を効率よく表層に伝える方法もあるが、この場合もニップ幅が十分に取れないばかりか、ゴム弾性が不十分になると画像の鮮明度が低下してしまう。また、特開２００５−２４９８５１号公報（特許文献３）では、芯金とシリコーンゴム層の間にゴム層よりも硬度の低いプライマー層を設ける方法が開示されているが、この方法ではプライマー層に応力が集中してしまいプライマー破壊に到る可能性が非常に高い。

特開平１０−３９６６６号公報 特開平１１−１５８３７７号公報 特開２００５−２４９８５１号公報

本発明は、上記事情を改善するためになされたもので、ロール間のニップ圧、ニップ幅が大きくなり、トナー定着部位の温度が高くなっても、ゴム破壊や接着破壊がなく、耐久性に優れた定着ロールを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ロール軸（芯金）の外周に接着剤組成物を硬化させてなる接着剤層を有し、この接着剤層の外側に付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させることによって得られるシリコーンゴム層（以下、これを付加硬化型シリコーンゴム層という場合がある）を有し、更にその外側にフッ素樹脂からなる表層を有する定着ロールにおいて、ロール軸（芯金）と上記シリコーンゴム層との間に介在する特定の引張り強度を有する接着剤層をシリコーンゴム層より高硬度でかつ一定以上の厚さに形成した定着ロールが、芯金とシリコーンゴム層の間に集中するストレスを緩和することができ、カラーや高速タイプの複写機、レーザービームプリンターのような高温度においても高耐久で、長期の使用に耐えることができることを見出し、本発明をなすに至った。

従って、本発明は、 ロール軸の外周に接着剤組成物を硬化させてなる接着剤層を有し、この接着剤層の外周に付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化して得られるシリコーンゴム層を有し、更にその外側にフッ素樹脂からなる表層を有する定着ロールにおいて、接着剤層の厚さが０．５μｍ以上０．１５ｍｍ以下で、シリコーンゴム層の厚さが０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、かつデュロメータＡによる接着剤層の硬度がシリコーンゴム層の硬度より５ポイント以上高硬度で、デュロメータＡによるシリコーンゴム層の硬度が１ポイント以上４５ポイント以下であり、なおかつ接着剤層のＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づく引張り強度が２．５ＭＰａ以上であることを特徴とする定着ロールを提供する。

この場合、接着剤層が、
（Ａ）一分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合するアルケニル基を含有する重合度１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：０．１〜３００質量部、
（Ｃ）接着助剤：１０〜１，０００質量部、
（Ｄ）耐熱向上剤：０．１〜１，０００質量部、
（Ｅ）付加反応触媒：触媒量、
（Ｆ）溶剤：必要量
更に好ましくは
（Ｇ）Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位（式中、Ｒは非置換又は置換の一価炭化水素基）とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５である樹脂質共重合体：１０〜１，０００質量部
を含有する接着剤組成物を硬化させた層からなることが好ましい。

また、（Ｃ）接着助剤が、一分子中に、アルコキシシリル基、シラノール基、カルビノール基、エポキシ基、ケイ素原子と結合する水素原子、脂肪族不飽和基、アミノ基、エステル基から選ばれるいずれか２種以上の官能基を有する有機ケイ素化合物であり、（Ｄ）耐熱向上剤が、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、結晶性シリカ、珪藻土、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム、カーボンから選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。

なお、本発明の定着ロールは、ロール軸（芯金）内部に熱源を有するタイプのものが好適であり、また、トナー定着動作作動時のロール軸（芯金）温度が２２０℃以上、ロール表面の温度が１８０℃以上で、かつロール軸温度とロール表面との温度差が２０℃以上である定着ロールに有効である。

本発明の定着ロールによれば、ロール軸（芯金）とシリコーンゴム層の間に集中するストレスを緩和することができ、ニップ圧、ニップ幅が大きく、トナー定着温度が高くなっても、ゴム破壊、接着破壊もなく、カラーや高速タイプの複写機、レーザービームプリンターのような高温度においても高耐久で、長期の使用に耐えることができる効果を有する。

本発明の定着ロールは、ロール軸（芯金）の外周に接着剤組成物を硬化させてなる接着剤層を有し、この接着剤層の外側に付加硬化型シリコーンゴム層を有し、更にその外側にフッ素樹脂からなる表層を有する定着ロールにおいて、接着剤層の厚さが０．５μｍ以上０．１５ｍｍ以下で、かつ硬化層のＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づくデュロメータＡによる接着剤層の硬度がその周囲のシリコーンゴム層の硬度より５ポイント以上高硬度であり、なおかつ接着剤層のＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づく引張り強度が２．５ＭＰａ以上である。

このような定着ロールは、高温・高速回転で使用されても長時間ゴム破壊が発生せず、非常に高い耐久性を有するものである。特に、接着剤層のＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づくデュロメータＡによる硬度は、その外周のシリコーンゴム層の硬度より５ポイント以上高硬度、好ましくは１０ポイント以上、より好ましくは１５ポイント以上高硬度であるとよい。シリコーンゴム層より高硬度であっても、その硬度差が５ポイント未満であったり、シリコーンゴム層より硬度が低いと、使用時の繰り返し応力が接着剤層部分に集中してしまい、接着剤層が破壊してしまう。この硬度差の上限には特に制限はないが、通常８０ポイント以下、好ましくは６０ポイント以下程度であればよい。また、接着剤層の厚さは、０．５μｍ以上０．１５ｍｍ以下、好ましくは１．０μｍ以上１００μｍ未満（例えば１．０μｍ〜９９μｍ）、より好ましくは１．０μｍ以上９５μｍ以下、更に好ましくは２．０μｍ以上５０μｍ以下である。厚さが０．５μｍ未満では応力緩和効果がなく、０．１５ｍｍ以上では、接着剤層の圧縮永久歪が定着ロール全体に悪影響を与えてしまう。更に、接着剤層はＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づく引張り強度が２．５ＭＰａ以上、好ましくは３．０ＭＰａ以上であることが必要であり、この引張り強度が２．５ＭＰａ未満であると、やはり使用時の繰り返し応力が集中して、接着剤層が破壊してしまう。引張り強度の上限は特に制限されないが、通常、２０ＭＰａ以下、好ましくは１５ＭＰａ以下程度であればよい。

この場合、接着剤層の外周に設けられる付加硬化型シリコーンゴム層は、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づくデュロメータＡによる硬度が４５ポイント以下（通常、０〜４５ポイント）、好ましくは３０ポイント以下（０〜３０ポイント）、より好ましくは１ポイント以上２５ポイント以下である。硬度が４５ポイントを超えると、硬度が高過ぎてトナー定着に必要な十分なニップ幅が取れなくなってしまい、１ポイント未満では高熱により短時間でゴムが破壊してしまう場合がある。また、このシリコーンゴム層の厚さは、３ｍｍ以下（通常、０．１〜３ｍｍ）であることが好ましく、より好ましくは０．２〜２ｍｍであり、更に好ましくは、０．３〜１．５ｍｍである。３ｍｍを超えると、十分なニップ幅が取れなくなってしまうだけでなく、内部にヒーターを有するヒーターロールの場合、表面に熱が伝わる速度が遅くなってしまう場合があり、また、０．２ｍｍ未満では、十分なニップ幅を得ることができなくなってしまう場合がある。

ここで、芯金とシリコーンゴム間で応力緩和層として働き、かつ接着剤層自体が高耐久を有する接着剤層を形成できる材料（接着剤組成物）としては、
（Ａ）一分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合するアルケニル基を含有する重合度１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：０．１〜３００質量部、
（Ｃ）接着助剤：１０〜１，０００質量部、
（Ｄ）耐熱向上剤：０．１〜１，０００質量部、
（Ｅ）付加反応触媒：触媒量、
（Ｆ）溶剤：必要量
を必須成分とする液状付加硬化型シリコーン組成物であることが好ましい。

（Ａ）成分である一分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンは、本発明の定着ロールに用いる接着剤組成物のベースポリマーであり、下記平均組成式（１）で示されるものが好ましく用いられる。
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
（式中、Ｒ¹は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０、好ましくは１〜８の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、ａは１．５〜２．８、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０５の範囲の正数である。）

Ｒ¹の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。この場合、Ｒ¹のうち少なくとも２個はアルケニル基（炭素数２〜８のものが好ましく、更に好ましくは２〜６である）であることが必要である。なお、アルケニル基の含有量は、前記有機基Ｒ¹全体の０．００１〜２０モル％、特に０．００５〜１０モル％とすることが好ましい。このアルケニル基は、分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、分子鎖途中のケイ素原子に結合していても、両者に結合していてもよい。このオルガノポリシロキサンの構造は基本的には主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状構造を有するが、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。分子量については、特に限定はないが、硬化してゴム状弾性体になるためには、重合度が１００〜５０，０００、特に１５０〜２０，０００であることが好ましい。１００未満では脆いゴム硬化物になり、５０，０００を超えると、重合自体が困難になるおそれがある。

（Ｂ）成分である一分子中にケイ素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を２個以上、好ましくは３個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分の架橋剤である。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）で示されるものが好ましい。
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （２）
（式中、Ｒ²は互いに同一又は異種の炭素数１〜１０の非置換又は置換の一価炭化水素基である。またｂは０．７〜２．１、ｃは０．００１〜１．１で、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０を満足する正数である。）

Ｒ²の例としては、Ｒ¹と同様のものが挙げられるが、脂肪族不飽和結合を有さないものが好ましく、アルキル基、フェニル基が好ましい。
なお、ｂ、ｃの好ましい範囲は、ｂは０．９〜２．０、ｃは０．００５〜１．０、ｂ＋ｃは１．０〜２．７であり、より好ましい範囲は、ｂは１．０〜２．０、ｃは０．０１〜１．０、ｂ＋ｃは１．５〜２．５である。

上記の（Ｂ）成分は一分子中に少なくとも２個（通常、２〜２００個）、好ましくは２〜１００個、より好ましくは３〜５０個のケイ素原子結合水素原子（即ち、Ｓｉ−Ｈ基）を有することが必要である。また、（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンに含まれるケイ素原子の数は、通常、２〜３００個、好ましくは３〜２００個、より好ましくは４〜１５０個程度である。

このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、トリス（メチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（メチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンポリシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）₃ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位と（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体や、これらの例示化合物中におけるメチル基の一部又は全部がエチル基やプロピル基の他のアルキル基やフェニル基等のアリール基で置換されたものなどが挙げられる。

（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜３００質量部であり、特に０．３〜１００質量部とすることが好ましい。またこの場合、（Ａ）成分中のアルケニル基１モルに対し、（Ｂ）成分中のＳｉ−Ｈ基が０．５〜５モル、特に０．８〜３モルであることが好ましい。

（Ｃ）成分の接着助剤は、付加硬化型シリコーンゴム組成物に使用される公知なものであればいかなるものでも用いることができ、特に一分子中に、トリアルコキシシリル基、オルガノジアルコキシシリル基、ジオルガノアルコキシシリル基等のアルコキシシリル基、シラノール基、カルビノール基、エポキシ基、ケイ素原子と結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）、ケイ素原子に結合したアルケニル基、アルキニル基等の脂肪族不飽和基、アミノ基、エステル基（即ち、−ＣＯ−Ｏ−構造）から選ばれるいずれか２種以上の官能基、好ましくはアルコキシシリル基及び／又はＳｉ−Ｈ基と、他の１種以上の官能基を有するシランあるいは、通常、ケイ素原子数が２〜３０個、好ましくは２〜２０個程度の、環状又は直鎖状の（ポリ）シロキサンなどの有機ケイ素化合物であることが好ましい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシランなどの各種（アルコキシ）シラン類や、以下に示すＳｉ−Ｈ基と、エポキシ基、アルコキシシリル基等の他の１種以上の官能基とを有する各種シロキサン化合物などが挙げられる。なお、下記式において、Ｍｅはメチル基を示す。

（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して１０〜１，０００質量部であり、好ましくは２０〜５００質量部、より好ましくは３０〜３００質量部である。

（Ｄ）成分の耐熱向上剤は、硬化ゴムの耐熱性向上を目的に配合されるもので、高温状態で使用される定着ロールの接着剤層の必須成分である。このような耐熱向上剤としては、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）、ヒンダードアミンのような有機系のものと、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、珪藻土、粉砕石英、酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム、酸化亜鉛、カーボンブラックなどの無機系のものがあるが、本接着剤層としては無機系のものが好ましい。これら耐熱向上剤は、１種のみでも耐熱効果が得られるが、好ましくは２種以上の併用がよい。特にヒュームドシリカ、珪藻土などのケイ素を主成分とする耐熱向上剤と、酸化鉄や酸化セリウムなどの非ケイ素系金属酸化物との併用がより好ましい。なお、このような無機充填剤は、各種アルコキシシラン及びその加水分解物、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有低分子シロキサン、ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン類、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの表面処理剤で予め表面処理したものを用いてもよいし、接着剤調製時に上記の表面処理剤と同時に添加してもよい。

（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対し、０．１〜１，０００質量部、好ましくは、１〜５００質量部、より好ましくは５〜３００質量部である。０．１質量部未満では十分な耐熱効果が得られず、１，０００質量部を超えると、接着性に悪影響を与えてしまう。

（Ｅ）成分の付加反応触媒は、（Ａ）成分中のアルケニル基と（Ｂ）成分中のヒドロシリル基（Ｓｉ−Ｈ基）とのヒドロシリル化付加反応を促進するための触媒であり、この付加反応触媒としては、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と１価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。

（Ｅ）成分の配合量は触媒量とすることができるが、通常、白金族金属として（Ａ）成分に対して０．５〜１，０００ｐｐｍ、特に１〜５００ｐｐｍ程度配合することが好ましい。但し、このような付加反応触媒には、被接着体との接着力を向上させる目的もあり、そのような場合には、更に（Ａ）成分に対し、白金金属として、１質量部まで増量してもかまわない。

（Ｆ）成分の溶剤は、接着剤組成物をロール軸（芯金）上に適切な厚さに塗布するための粘度調整剤として必要なものである。このような溶剤としては、各接着剤成分を溶かし、加熱により容易に揮発させることができるものであればいかなるものでもかまわない。例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶剤、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤、石油エーテル、工業用ガソリンなどの石油系混合溶剤、プロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶剤、酢酸エチル、エチレングリコールモノ酢酸エステルなどのエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶剤、トリクロロエタンなどのハロゲン系溶剤などが挙げられる。

（Ｆ）成分の配合量は、接着剤組成物の粘度を１０〜５，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは２０〜２，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５０〜１，０００ｍＰａ・ｓとするのに必要な量である。なお、この粘度は、回転粘度計による２５℃での粘度である。

上記接着剤組成物には、更に（Ｇ）成分として、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比が
Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂＝０．５〜１．５
である三次元網状構造の樹脂質共重合体を配合することが、プライマーの硬度を調整でき、かつ、プライマーの強度を向上させることができるという点から好ましい。

この場合、上記Ｒは、非置換又は置換の一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のもので、前述したＲ¹と同様のものを例示することができる。なお、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位の合計は、共重合体中５０〜１００モル％、特に７５〜１００モル％であることが好ましく、必要によっては、Ｒ₂ＳｉＯ_2/2単位及び／又はＲＳｉＯ_3/2単位を含んでも差し支えない。上記Ｒ中には、ビニル基、アリル基等のアルケニル基を含有するものであってもよく、このアルケニル基量は（Ｇ）成分の三次元網状構造の樹脂質共重合体全体に対して、通常、０．０１ｍｏｌ／ｇ以下（即ち、０〜０．０１ｍｏｌ／ｇ）、好ましくは０．００７５ｍｏｌ／ｇ以下（０〜０．００７５ｍｏｌ／ｇ）、より好ましくは０．０００１〜０．００５ｍｏｌ／ｇ程度とすることができる。

上記共重合体の配合量は、上記（Ａ）成分１００質量部に対し１０〜１，０００質量部、好ましくは２０〜５００質量部、より好ましくは３０〜３００質量部である。

上記接着剤組成物の塗布方法は、スプレー、はけ塗り、ディッピングなどから、リングコート、ナイフコート、ロール転写など、公知のいかなるコーティング方法でも良く、接着剤組成物の粘度は、それらコーティング方法に合わせて適宜選択される。また、この接着剤組成物の硬化方法は、通常、室温で１０分〜２４時間程度で溶剤を揮発させた後、１００〜２００℃のオーブン内に１０分〜２４時間、好ましくは１５分〜２時間程度放置することにより得られる。なお、接着剤組成物の粘度によっては、均一な層を得るためロールを回転させながら室温乾燥や加熱処理を施したり、工程時間短縮のため、室温放置を１００℃以下の加温状態として実施してもよい。

このようにして形成される接着剤層の厚さは、０．５μｍ以上０．１５ｍｍ以下、好ましくは１μｍ以上１００μｍ未満（例えば１．０〜９９μｍ）、より好ましくは１．０μｍ以上９５μｍ以下、更に好ましくは２．０μｍ以上５０μｍ以下である。０．５μｍ未満では薄すぎて界面で応力を緩和する効果が得られず、０．１５ｍｍを超えると、接着剤自体の圧縮永久歪がロール全体の性能に影響してしまう。

上記接着剤層の外周に設けられる弾性層である付加硬化型シリコーンゴム層は、定着ロールの形成に公知な、一分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、一分子中に少なくとも２個、好ましくは３個以上のケイ素原子結合水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、白金族金属触媒（付加反応触媒）とを必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させることによって形成される。この場合、該付加硬化型シリコーンゴム組成物は液状であってもミラブル状であってもよく、また市販品を使用することもできる、なお、この付加硬化型シリコーンゴム層を形成させるシリコーンゴム組成物には、前記接着剤組成物における（Ｃ）成分のような接着助剤は含有されないことが一般的である。

このようなシリコーンゴム組成物の硬化方法は、定着装置に使用されるロールが成形可能な方法であればいかなる方法でもかまわない。例えば、注入成形、圧縮成形、射出成形、コーティングなど種々の方法がある。硬化条件としては、６０〜３５０℃の温度で１０秒〜４時間の範囲が好適に採用される。また、硬化物の圧縮永久歪を低下させる、低分子シロキサン成分を低減させる、あるいは有機過酸化物の分解物を除去する等の目的で、成形後、更に１２０〜２５０℃のオーブン内で３０分〜７０時間程度のポストキュア（２次キュア）を行ってもよい。
なお、この付加硬化型シリコーンゴム層の硬度及び厚さは、上述した通りである。

本発明の定着ロールは、ステンレススチール、鉄、ニッケル、アルミニウムなどの芯金（ロール軸）上に接着剤層を形成し、更にその外周にシリコーンゴムからなる弾性層を形成するものであるが、この場合、芯金の材質、寸法等はロールの種類に応じて適宜選定し得る。シリコーンゴム層の外周に形成するフッ素系樹脂層は、フッ素系樹脂コーティング材やフッ素系樹脂チューブなどにより形成される。ここで、フッ素系樹脂コーティング材としては、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）のラテックスや、ダイエルラテックス（ダイキン工業（株）製、フッ素系ラテックス）等が挙げられ、またフッ素系樹脂チューブとしては、市販品を使用でき、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、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樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−ポリプロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル樹脂などが挙げられるが、これらのうちで特にＰＦＡが好ましい。

また、本発明の定着ロールは、通常使用されるいかなる複写機、レーザープリンター、ＦＡＸマシンなどの定着部位においても使用可能であるが、特に芯金内部にヒーターを有し、高温にさらされる条件で好適に使用できる。このような定着部位の温度としては、トナー定着動作作動時のロール軸（芯金）の温度が２２０〜３００℃、好ましくは２３０〜２８０℃、ロール表面の温度は１８０〜２８０℃、好ましくは２００〜２５０℃である。更に、ロール軸とロール表面の温度差が２０℃以上、より好ましくは３０℃以上になる時に、本発明の定着ロールは好適に用いられる。

以下、調製例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。なお、粘度は、回転粘度計による２５℃での測定値である。

［調製例１：接着剤組成物（１）］
主鎖がジメチルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位とからなり、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された、側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン（重合度７００、ビニル価０．０２５ｍｏｌ／１００ｇ）１００質量部、比表面積が１１０ｍ²／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル（株）製Ｒ−９７２）２０質量部、酸化鉄２０質量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５０質量部、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位及びＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位からなる樹脂質共重合体［｛（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位＋ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位｝／ＳｉＯ₂単位（モル比）＝０．８、ビニル基含有量＝０．０００５ｍｏｌ／ｇ］８０質量部、下記式（Ｉ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン８０質量部及び両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ基量０．００３０ｍｏｌ／ｇ）３０質量部をミキサーにて混合後、更にエチニルシクロヘキサノール０．１質量部、塩化白金酸０．１質量部、酢酸エチル２００質量部及びヘプタン６００質量部を加えて、３０分混合を続け、室温（２５℃）での粘度が２０ｍＰａ・ｓである接着剤組成物（１）を得た。

上記組成物（１）をトレイに流し込んで、室温で２４時間放置し、溶剤を大部分揮発させた後、１５０℃のオーブンに３０分放置して、溶剤を完全に揮発させると同時に組成物を硬化させ、更に２００℃のオーブンに４時間放置して反応を完結させることにより、厚さ約１ｍｍのゴムシートを得た。このゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づいて硬度（タイプＡ）、引張り強度、切断時伸びを測定した結果、それぞれ、６１、４．８ＭＰａ、２４０％であった。

［調製例２：接着剤組成物（２）］
ジメチルシロキサン単位９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％、ジメチルビニルシロキシ単位０．０２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００である生ゴム状オルガノポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ比表面積２００ｍ²／ｇのシリカ（商品名アエロジル２００、日本アエロジル（株）製）８質量部、平均粒子径３μｍの珪藻土（オプライトＷ−３００５Ｋ、北秋珪藻土（株）製）３０質量部、酸化セリウム１０質量部、ビニルトリメトキシシラン３０質量部、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位及びＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位及び（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ単位からなる樹脂質共重合体［｛（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位＋ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位｝／ＳｉＯ₂単位（モル比）＝１．０、（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ単位含有率２０質量％ 、ビニル基含有量＝０．０００２ｍｏｌ／ｇ］４０質量部、下記式（ＩＩ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン５０質量部及び両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ基量０．００３０ｍｏｌ／ｇ）を５０質量部、トルエン１００質量部をミキサーにて混合後、更にエチニルシクロヘキサノール０．５質量部、塩化白金酸１％イソプロピルアルコール溶液０．５質量部、酢酸エチル１００質量部及びヘプタン３００質量部を加えて、１時間混合を続け、室温での粘度が１００ｍＰａ・ｓである接着剤組成物（２）を得た。

上記組成物（２）をトレイに流し込んで、室温で２４時間放置し、溶剤を大部分揮発させた後、１５０℃のオーブンに３０分放置して、溶剤を完全に揮発させると同時に組成物を硬化させ、更に２００℃のオーブンに４時間放置して反応を完結させることにより、厚さ約１ｍｍのゴムシートを得た。このゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づいて硬度（タイプＡ）、引張り強度、切断時伸びを測定した結果、それぞれ、４５、３．６ＭＰａ、２８０％であった。

［調製例３：接着剤組成物（３）］
主鎖がジメチルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位とからなり、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された、側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン（重合度７００、ビニル価０．０２５ｍｏｌ／１００ｇ）１００質量部、比表面積が１１０ｍ²／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル（株）製Ｒ−９７２）２０質量部、酸化鉄２０質量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５０質量部、下記式（Ｉ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン２０質量部、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ基量０．００３０ｍｏｌ／ｇ）５質量部をミキサーにて混合後、更にエチニルシクロヘキサノール０．１質量部、塩化白金酸０．１質量部、酢酸エチル２００質量部及びヘプタン６００質量部を加えて、３０分混合を続け、室温での粘度が１２ｍＰａ・ｓである接着剤組成物（３）を得た。

上記組成物（３）をトレイに流し込んで、室温で２４時間放置し、溶剤を大部分揮発させた後、１５０℃のオーブンに３０分放置して、溶剤を完全に揮発させると同時に組成物を硬化させ、更に２００℃のオーブンに４時間放置して反応を完結させることにより、厚さ約１ｍｍのゴムシートを得た。このゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づいて硬度（タイプＡ）、引張り強度、切断時伸びを測定した結果、それぞれ、２９、３．２ＭＰａ、２７０％であった。

［調製例４：接着剤組成物（４）］
主鎖がジメチルシロキサン単位とメチルビニルシロキサン単位とからなり、分子鎖両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された、側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン（重合度７００、ビニル価０．０２５ｍｏｌ／１００ｇ）１００質量部、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位及びＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位からなる樹脂質共重合体［｛（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位＋ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位｝／ＳｉＯ₂単位（モル比）＝０．８、ビニル基含有量＝０．０００５ｍｏｌ／ｇ］５０質量部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５０質量部、下記式（Ｉ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン８０質量部、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ基量０．００３０ｍｏｌ／ｇ）５質量部をミキサーにて混合後、更にエチニルシクロヘキサノール０．１質量部、塩化白金酸０．１質量部、酢酸エチル２００質量部及びヘプタン６００質量部を加えて、３０分混合を続け、室温での粘度が８ｍＰａ・ｓである接着剤組成物（４）を得た。

上記組成物（４）をトレイに流し込んで、室温で２４時間放置し、溶剤を大部分揮発させた後、１５０℃のオーブンに３０分放置して、溶剤を完全に揮発させると同時に組成物を硬化させ、更に２００℃のオーブンに４時間放置して反応を完結させることにより、厚さ約１ｍｍのゴムシートを得た。このゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づいて硬度（タイプＡ）、引張り強度、切断時伸びを測定した結果、それぞれ、４９、２．１ＭＰａ、１８０％であった。

［調製例５：接着剤組成物（５）］
ジメチルシロキサン単位９９．８２５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％、ジメチルビニルシロキシ単位０．０２５モル％からなり、平均重合度が約６，０００である生ゴム状オルガノポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ比表面積２００ｍ²／ｇのシリカ（商品名アエロジル２００、日本アエロジル（株）製）８質量部、平均粒子径３μｍの珪藻土（オプライトＷ−３００５Ｋ、北秋珪藻土（株）製）３０質量部、酸化セリウム１０質量部、ビニルトリメトキシシラン３０質量部、下記式（ＩＩ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン５０質量部、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ基量０．００３０ｍｏｌ／ｇ）を２０質量部及びトルエン１００質量部をミキサーにて混合後、更にエチニルシクロヘキサノール０．５質量部、塩化白金酸の１質量％イソプロピルアルコール溶液０．５質量部、酢酸エチル１００質量部及びヘプタン３００質量部を加えて、１時間混合を続け、室温での粘度が１００ｍＰａ・ｓである接着剤組成物（５）を得た。

上記組成物（５）をトレイに流し込んで、室温で２４時間放置し、溶剤を大部分揮発させた後、１５０℃のオーブンに３０分放置して、溶剤を完全に揮発させると同時に組成物を硬化させ、更に２００℃のオーブンに４時間放置して反応を完結させることにより、厚さ約１ｍｍのゴムシートを得た。このゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づいて硬度（タイプＡ）、引張り強度、切断時伸びを測定した結果、それぞれ、２２、２．６ＭＰａ、２００％であった。

［実施例１］
直径３０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウムシャフトの表面に接着剤組成物（１）を塗布して、室温で１時間乾燥させた後、１５０℃で３０分焼付けを実施した。この時、接着剤層の厚さは約５μｍであった。次いで、内面をプライマー処理した厚さ５０μｍのフッ素ＰＦＡチューブとアルミニウムシャフトとの間に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物ＫＥ１３７４Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製、タイプＡ硬度＝４０）を充填し、１２０℃で３０分加熱硬化し、更に２００℃で４時間ポストキュアし、ゴム厚さ１．２ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＰＦＡ樹脂被覆シリコーンゴムロールを作製した。

このロールをレーザープリンターの定着ロールとして組み込み、芯金温度２５０℃、ロール表面温度２０５℃の条件で通紙を行ったところ、１万枚連続通紙しても画像に変化なく、また定着ロール自体にも全く異常は見られなかった。

［実施例２］
直径５０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウムシャフトの表面に接着剤組成物（２）を塗布して、室温で１時間乾燥させた後、１５０℃で１時間焼付けを実施した。この時、接着剤層の厚さは２０μｍであった。次いで、アルミニウムシャフトを中心に設置した型内に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物ＫＥ１３７６Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製、タイプＡ硬度＝２３）を充填し、１２０℃で３０分加熱硬化した後、更に２００℃で４時間ポストキュアし、ゴム厚さ０．８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシリコーンゴムロールを作製した。上記シリコーンゴムロール表面にダイエルラテックスとシリコーンゴム用プライマーＧＬＰ−１０３ＳＲ（ダイキン工業（株）製）を均一に塗付し、８０℃／１０分加熱した後、更にダイエルラテックスＧＬＳ−２１３を厚さ１０μｍに均一にスプレー塗付し、３００℃で１時間加熱して、長さ２５０ｍｍのダイエルラテックスコーティングシリコーンゴムロールを作製した。

このロールをレーザープリンターの定着ロールとして組み込み、芯金温度２３０℃、ロール表面温度１９０℃の条件で通紙を行ったところ、１万枚連続通紙しても画像は鮮明であり、定着ロールにも異常は全くなかった。

［比較例３］
直径３０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウムシャフトの表面に接着剤組成物（３）を塗布して、室温で１時間乾燥させた後、１５０℃で３０分焼付けを実施した。この時、接着剤層の厚さは約５μｍであった。次いで、内面をプライマー処理した厚さ５０μｍのフッ素ＰＦＡチューブとアルミニウムシャフトとの間に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物ＫＥ１３７４Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製、タイプＡ硬度＝４０）を充填し、１２０℃で３０分加熱硬化した後、更に２００℃で４時間ポストキュアし、ゴム厚さ１．２ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＰＦＡ樹脂被覆シリコーンゴムロールを作製した。

このロールをレーザープリンターの定着ロールとして組み込み、芯金温度２５０℃、ロール表面温度２０５℃の条件で通紙を行ったところ、６，０００枚通紙で画像が乱れ始め、６，２００枚で通紙を停止した。定着ロールを観察すると、接着剤層が破壊してしまっていた。

［比較例４］
直径３０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウムシャフトの表面に接着剤組成物（４）を塗布して、室温で１時間乾燥させた後、１５０℃で３０分焼付けを実施した。この時、接着剤層の厚さは５μｍであった。次いで、内面をプライマー処理した厚さ５０μｍのフッ素ＰＦＡチューブとアルミニウムシャフトとの間に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物ＫＥ１３７４Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製、タイプＡ硬度＝４０）を充填し、１２０℃で３０分加熱硬化し、更に２００℃で４時間ポストキュアし、ゴム厚さ１．２ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＰＦＡ樹脂被覆シリコーンゴムロールを作製した。

このロールをレーザープリンターの定着ロールとして組み込み、芯金温度２５０℃、ロール表面温度２０５℃の条件で通紙を行ったところ、１，５００枚通紙で画像が乱れ始め、１，６００枚で通紙を停止した。定着ロールを観察すると、接着剤層が破壊してしまっていた。

［比較例５］
直径５０ｍｍ×長さ３００ｍｍのアルミニウムシャフトの表面に接着剤組成物（５）を塗布して、室温で１時間乾燥させた後、１５０℃で１時間焼付けを実施した。この時、接着剤層の厚さは２０μｍであった。次いで、アルミニウムシャフトを中心に設置した型内に液状付加硬化型シリコーンゴム組成物ＫＥ１３７６Ａ／Ｂ（信越化学工業（株）製、タイプＡ硬度＝２３）を充填し、１２０℃で３０分加熱硬化し、更に２００℃で４時間ポストキュアし、ゴム厚さ０．８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシリコーンゴムロールを作製した。上記シリコーンゴムロール表面にダイエルラテックスとシリコーンゴム用プライマーＧＬＰ−１０３ＳＲ（ダイキン工業（株）製）を均一に塗付し、８０℃／１０分加熱した後、更にダイエルラテックスＧＬＳ−２１３を厚さ１０μｍに均一にスプレー塗付し、３００℃で１時間加熱して、長さ２５０ｍｍのダイエルラテックスコーティングシリコーンゴムロールを作製した。

このロールをレーザープリンターの定着ロールとして組み込み、芯金温度２３０℃、ロール表面温度１９０℃の条件で通紙を行ったところ、７，５００枚で画像が乱れ始め、７，６００枚で通紙を停止した。定着ロールを取り出して観察すると、芯金とゴムの間の接着剤層が破壊していた。

Claims (7)

1. ロール軸の外周に接着剤組成物を硬化させてなる接着剤層を有し、この接着剤層の外周に付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化して得られるシリコーンゴム層を有し、更にその外側にフッ素樹脂からなる表層を有する定着ロールにおいて、接着剤層の厚さが０．５μｍ以上０．１５ｍｍ以下で、シリコーンゴム層の厚さが０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、かつデュロメータＡによる接着剤層の硬度がシリコーンゴム層の硬度より５ポイント以上高硬度で、デュロメータＡによるシリコーンゴム層の硬度が１ポイント以上４５ポイント以下であり、なおかつ接着剤層のＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づく引張り強度が２．５ＭＰａ以上であることを特徴とする定着ロール。
2. 接着剤層が、
   （Ａ）一分子中に少なくとも２個のケイ素原子と結合するアルケニル基を含有する重合度１００以上のオルガノポリシロキサン：１００質量部、
   （Ｂ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：０．１〜３００質量部、
   （Ｃ）接着助剤：１０〜１，０００質量部、
   （Ｄ）耐熱向上剤：０．１〜１，０００質量部、
   （Ｅ）付加反応触媒：触媒量、
   （Ｆ）溶剤：必要量
   を含有する接着剤組成物を硬化させた層からなることを特徴とする請求項１記載の定着ロール。
3. 接着剤組成物が、更に、（Ｇ）成分として
   Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位（式中、Ｒは非置換又は置換の一価炭化水素基）とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５である樹脂質共重合体：１０〜１，０００質量部
   を含有することを特徴とする請求項２記載の定着ロール。
4. （Ｃ）接着助剤が、一分子中に、アルコキシシリル基、シラノール基、カルビノール基、エポキシ基、ケイ素原子と結合する水素原子、脂肪族不飽和基、アミノ基、エステル基から選ばれるいずれか２種以上の官能基を有する有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項２又は３記載の定着ロール。
5. （Ｄ）耐熱向上剤が、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、結晶性シリカ、珪藻土、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム、カーボンから選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の定着ロール。
6. ロール軸内部に熱源を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の定着ロール。
7. トナー定着動作作動時のロール軸温度が２２０℃以上、ロール表面の温度が１８０℃以上で、かつロール軸温度とロール表面との温度差が２０℃以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の定着ロール。