JPH0221594B2

JPH0221594B2 -

Info

Publication number: JPH0221594B2
Application number: JP56110447A
Authority: JP
Inventors: Kesaaki Kitazawa
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 1981-07-14
Filing date: 1981-07-14
Publication date: 1990-05-15
Also published as: JPS5811976A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の目的）この発明は、電子複写機においてトナーを加熱
溶融して用紙に定着させるための熱定着ローラー
に関するものである。

電子複写機に用いられる熱定着ローラーは、た
とえば米国特許第4064313号、第4074001号、第
4078286号各明細書などにより例示されるように、
鉄、アルミニウムなどの芯金に直接、または耐油
層を介してシリコーンゴムなどのエラストマー層
を被覆固定し、このエラストマー層によりロール
表層を形成したものが多用されている。

すなわち、第２図を参照し、電子複写機におい
て熱定着ローラーとよばれるものは、内部にヒー
ターＨをそなえるヒートローラーａと、ヒートロ
ーラーａに接圧されるプレツシヤーローラーｂと
の組からなり、それらのローラー間に樹脂性のト
ナーにより画像が現像された用紙Ｐを通紙するこ
とにより、トナーを加熱溶融し、この画像を用紙
に定着させるものであるが、これらのヒートロー
ラーａおよびプレツシヤーローラーｂのそれぞれ
についても、便宜上熱定着ローラーとよばれてい
る。そして、これらの熱定着ローラーはすでに画
像を形成しているトナーに対し、圧力下において
適当な一定時間与熱し、溶融することにより用紙
に染み込ませることが必要なため、それらのロー
ラー間にはそれらのローラー相互の圧接により形
成される適当な一定幅のニツプ部Ｎが形成される
ことが必要である。従つて、これらのローラーの
少なくとも一方は外側が接触した場合充分に柔軟
で弾性的でなければならない。

一方、熱定着ローラーの表面には、トナーに対
する離型性を確保する必要上、使用中多量のシリ
コーンオイルを供給する必要があり、そのため、
前記したような従来の熱定着ローラーにおいて
は、シリコーンオイルの供給が原因となつてロー
ル表層が膨潤し、ローラーの外径が変化する。そ
こで、このような使用中の膨潤をできるだけ少な
くするため、ロール表層のエラストマーをシリコ
ーンオイルに長時間浸漬し、ロール表層にオイル
を含浸させ、充分に膨潤させてから切削等により
予定の外径に仕上げて使用に供するのである。し
かしながら、このような予備的膨潤を行つてもな
お、使用中に高温下に塗布されるシリコーンオイ
ルによりさらに膨潤が進行し、ロール表面には部
分的に不整な変形が生じる場合が多い。そして、
このようなロール表面の不整な変形に伴い、通紙
の際の紙面への圧力が部分的に不均等になるた
め、用紙のスリツプによるトナー画像のムラや紙
じわが発生し、さらに用紙の巻き付きによる紙づ
まりが発生しやすくなる。

また、前記したような従来の熱定着ローラーに
あつては、ロール表層を形成しているエラストマ
ー層に対してつねにシリコーンオイルが塗布され
ているのにかかわらず、その表面にトナーや用紙
の紙粉が蓄積されて行つて離型性を失い、蓄積さ
れたトナーの一部が通紙の際移転して用紙を汚染
する、いわゆるオフセツト現象の発生が著しい。

さらに、金属製の芯体に対するシリコーンゴム
層の接着は比較的容易なのであるが、前記したよ
うな熱定着ローラーにあつてはロール表層である
シリコーンゴム層がシリコーンオイルで膨潤され
て行くのに伴い、芯金とシリコーンゴム層間の接
着力が低下して行き、シリコーンゴム層が芯金か
ら剥離しやすくなる。前掲の米国特許第4064313
号や第4078286号などの技術はこのような欠点を
改善するための対策であり、それぞれロール表層
であるシリコーンゴム層と芯金間に、前者ではポ
リシロキサン層が、後者ではポリアミド樹脂など
の耐熱樹脂層が介挿されているのである。しかし
ながら、このようにしてオイル膨潤によるシリコ
ーンゴム層の芯金からの剥離の欠点を補つたにせ
よ、ロール表層としてシリコーンゴム層を採用す
る限りは、前記したロール表面の不均整な変形や
離型性の速やかな消失に起因する欠点は避けるこ
とができない。

従つて、この発明は、熱定着ローラー間の適正
なニツプ部を確保しつつ、多量の通紙に伴つて速
やかに進行する熱定着ローラーによる紙面各部へ
の圧力の均等性の劣化、ロール表面の離型性の速
やかな低下、およびエラストマー層の芯金からの
剥離をそれぞれ防止することにより、長期にわた
り良好な定着作用が継続できる熱定着ローラーの
構成手段を提供することがその目的である。

（発明の構成）以下、図示の実施例につき、この発明を説明す
れば、１はたとえばアルミニウム、鉄、ステンレ
ス鋼などの芯金で、シリコーンゴム、合成ゴム等
のエラストマー層２が被覆固定され、かくしてロ
ール基体Ａが構成されている。そして、この発明
によればロール基体Ａの表面にはシリコーン樹脂
の薄膜が焼き付けられ、この薄膜によりロール表
層３が形成されている。

この発明は上記のように構成されているが、エ
ラストマー層２の素材としては、ロール表層３の
素材であるシリコーン樹脂と同系列のシリコーン
ゴムがロール表層３に対する接着性や、熱定着ロ
ーラーへの通紙の際の定着性能において最も好ま
しい結果を得ることができる。しかしながら、場
合により、弗素ゴム、エチレン・プロピレンゴム
のような合成ゴムを使用することも可能である。

いま、この発明にかかる熱定着ローラーの製作
方法の一例をあげれば、芯金１の表面をサンドブ
ラストなどで粗面化した後、プライマー液を塗布
し、所要の厚さのシリコーンゴム板を巻き、ホツ
トプレスで加硫した後、所定値の外径に研削する
ことによりロール基体Ａを得る。この際、前記の
シリコーンゴム板からこの発明におけるエラスト
マー層２が形成される。ついで、このようにして
成型されたロール基体Ａの表面にシリコーン樹脂
溶液を約20〜30μmの厚さに塗装する。この塗装
方法は浸漬法または噴霧法のいずれによつてもよ
い。

このシリコーン樹脂は、アルキル基、フエニル
基等を有するシロキサン三次元架橋ポリマーで、
平均分子量が数百〜数万であり、溶液の粘度は１
〜10000CS、揮発分80％を含み、その組成分子は
RSiO_2/3、RSiO、R₃SiO_1/2（Ｒはメチル基やフエ
ニル基）で表されるもので、シリコーンゴムと比
較して有機置換基の数が少なく、置換基とSi原子
の数の比Ｒ／Siは１〜1.7である。この発明にと
つてはＲ／Siが小さく、Ｒはフエニル基が多い、
すなわち硬い被膜を形成する樹脂系のシリコーン
樹脂が好適である。

塗装が終わつたロール基体Ａの表面には、加熱
によつて強固なシリコーン樹脂硬化薄膜からなる
ロール表層３が形成される。加熱条件は150〜250
℃、約30分が適当であるが、一例として200℃、
30分の場合、つぎのような被膜の特性が得られ
た。すなわち外観は透明、密着性（ゴバン目）10
０／１００、鉛筆硬度3H、テープ法180゜ピーリングテ
ストによる剥離抵抗は22.5ｇ／cmであつた。

このようにしてロール基体Ａの表面にロール表
層３として形成されるシリコーン樹脂被膜は、シ
リコーンゴムに比較して硬質のため、熱定着ロー
ラーの表面硬度がシリコーンゴムの硬度より約
10゜程度上昇することになる。従つて、ロール基
体Ａのエラストマー層２としては、通紙時におけ
る所要のニツプ幅を確保する必要上硬度の低いも
のが好ましい。なお、ロール表層３を構成するシ
リコーン樹脂は、シリコーンゴムからなるエラス
トマー層２に対し、プライマーなどを介在させな
くとも強固に接着する。

（実用試験および試験成績）以下、この発明の一実施例と従来例につき、電
子複写機に組み込んで行つた実用試験の試験成績
を掲げる。

〔実施例〕

前記したこの発明において、ロール基体Ａの芯
金１は外径30mm、長さ300mm鉄製円筒、エラスト
マー層２は芯金１にシリコーンゴム（信越化学(株)
製KE941）を巻き付け、150℃で30分間加熱して
加硫を行い、筒状のエラストマー層２の外径を研
削したもので、エラストマー層２の厚さは５mmで
あり、ここにロール基体Ａを得た。ロール表層３
はロール基体Ａの表面にシリコーン樹脂液（トー
レ・シリコーン(株)製QR4−3117）を塗布し、150
℃で30分間焼成したもので、膜厚は20μmである。

〔従来例〕

上記実施例のロール基体Ａを100CSのシリコー
ンオイル（トーレ・シリコーン(株)製SH−200）に
16時間浸漬した後、外径を40mmに研削したもので
ある。

〔試験方法〕

上記実施例および従来例の熱定着ローラーをプ
レツシヤーローラーｂとして電子複写機に組み込
む。ヒートローラーａは外径40mmの芯金にPFA
樹脂を被覆したものである。毎分30枚の速さで４
万枚の通紙試験を行つたが、その間100CSのシリ
コーンオイル（トーレ・シリコーン(株)製SH−
200）を継続して塗布した。

〔実用試験成績〕

通紙３万枚において検体ローラーの外径を測定
したところ、実施例の外径変化量は0.2mmであつ
たが従来例の外径変化量は0.7mmであつた。すな
わち、実施例の外径変化量は従来例の29％であつ
た。通紙４万枚において、実施例のロール表面に
はトナーなどの汚れがなく、また、それまでの間
紙じわおよびオフセツトの発生も認められなかつ
たが、従来例では、通紙３万枚においてロール表
面にトナーおよび紙粉の付着蓄積が認められ、若
干の紙しわが発生した。また通紙４万枚において
は顕著なオフセツトが発生したので、試験の継続
を中止した。なお、実施例では通紙４万枚におい
てもローラー表面にトナー、紙粉等の蓄積が全く
認められなかつた。

（物性試験および試験成績）前記したのは実用試験に関する試験成績である
が、この発明者はこの試験成績の理論的合理性を
確認するためつぎのような物性試験を行つた。以
下、試験方法および試験成績につき記載する。

(1) ローラー弾性層の膨潤性ここで試験対象となるローラー弾性層は、前
記従来例では熱定着ローラーのシリコーンゴム
層であり、前記実施例においては、シリコーン
樹脂薄膜つきのシリコーンゴム層であることが
明らかである。そして、膨潤性の大小は、通紙
した用紙の紙じわの発生など通紙不全を引き起
こすローラーの部分的スリツプの主因となる外
径変化に深いかかわりをもつほか、外径の不整
な変化により画像不良にも影響する。

試料Ａ：30mm×20mm×10mmのシリコーンゴム単
体（シリコーンゴムは前記実施例と同
じ）試料Ｂ：試料Ａの全表面を膜厚20μmのシリコ
ーン樹脂（前記実施例と同じ）薄膜で
被覆したもの各試料それぞれ10個を100CSのジメチルシリ
コーンオイルに浸漬して180℃に保ち、72時間
後に膨潤量（重量％）を測定したところ、試量
Ａが30〜40％であるのに対し、試量Ｂは10〜15
％であつた。すなわち、試量Ｂの膨潤量は試量
Ａの約1/3である。

(2) ローラー表面の離型性ローラー表面の離型性の大小は画像のオフセ
ツト現象の発生や印画の濃度むらなど、画像不
良の直接原因であるトナーや紙粉のローラー表
面への蓄積に深いかかわりをもつている。この
離型性試験はつぎのように、固体表面、液滴間
の接触角の測定によつた、すなわち、180℃の
溶融ポリエチレンを離型試料とし、シリコーン
ゴム単体（前記膨潤性試験の際の試料Ａと同
じ）、およびシリコーンゴムの表面を20μmのシ
リコーン樹脂薄膜で被覆したもの（前記膨潤線
試験の際の試料Ｂと同じ）をそれぞれ接触基体
とした。溶融ポリエチレンを各接触基体の表面
に滴下30分後ゴニオメーターを用いて接触角を
測定したところ、シリコーンゴム単体の場合は
60〜70度であつたが、シリコーン樹脂薄膜で被
覆したものでは80〜85度であつた。すなわち、
シリコーン樹脂被覆の検体ではシリコーンゴム
単体の場合よりも20〜30％接触角が大きい。

すなわち、前記した実用試験成績において実施
例と従来例とを比較する場合、紙じわ発生のよう
な通紙不全の直接原因となる外径変化に関し、実
施例が従来よりも著しく優良であることは、前記
物性試験におけるローラー弾性層の膨潤性の測定
結果から、また、オフセツト現象など画像不良の
直接原因となるローラー表面へのトナーなどの蓄
積に関し、実施例が従来例より著しく優良である
ことは、前記物性試験におけるローラー表面の離
型性の測定結果から、それぞれよく裏付けられ
る。

なお、実用試験成績において従来例のローラー
表面には通紙３万枚で既にトナー、紙粉の蓄積が
認められるのに対し、実施例では通紙４万枚でも
その蓄積が全く認められないことは、単にロール
表面自体がもつ剥離性の大小の程度の差のみであ
るとは考え難いが、実施例によればロール表層３
が、その内層であるシリコーンゴムのエラストマ
ー層２と較べて硬度の著しく高いシリコーン樹脂
の薄膜で形成されており、この薄膜がローラーの
回転とともにローラー間のニツプ部Ｎの進行末端
で鋭い屈折角をもつて屈折および瞬間的の復元を
連続的に行いつつ用紙の面を離脱するので、ニツ
プ部において付着したトナー等の剥離が前記屈折
および復元により力学的に強く促進されるためで
あると判断される。

（発明の効果）すなわち、この発明によれば、前記した各試験
成績からも明らかなように、ローラー間の適正な
ニツプ部を確保することが可能であるとともに、
使用に伴つて速やかに進行するニツプ部において
ローラーに圧接される用紙全域に対する圧力の均
等性の劣化や、ローラー表面の離型性の速やかな
低下が防止される、しかも、芯金とエラストマー
層間に耐油層を介在させず、エラストマー層を芯
金に直接被覆固定してもエラストマー層の剥離が
発生せず、従つて長期間にわたり安定で良好な通
紙状態を保ち、かつ鮮明な画像の定着作用を接続
することのできる熱定着手段を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる熱定着ローラーの一
実施例の断面図、第２図は従来の熱定着ローラー
の例の使用の態様を示す断面図である。１は芯金、２はエラストマー層、３はロール表
層、Ａはロール基体、ａはヒートローラー、ｂは
プレツシヤーローラー、Ｐは用紙、Ｎはニツプ部
である。

Claims

【特許請求の範囲】

１芯金１にエラストマー層２を被覆固定してな
るロール基体Ａの表面にシリコーン樹脂の薄膜を
焼き付け、この薄膜によりロール表層３を形成し
てなる電子複写機用熱定着ローラー。