JPH03221982A - 定着ロール及び定着ロール用シリコンゴム組成物並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真プロセスを用いた各種機器で使用
する定着装置の定着ロール及びこの定着ロールを製造す
るために使用されるシリコンゴム組成物並びにその製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、定着ロールの表面被覆材料としてシリコンゴ
ムを使用することが提案されており、弗素樹脂系の被覆
材料を使用した場合に比べて被定着物に対する熱伝導が
均一であり、定着画質が向上する、用紙剥離性が向上す
る等の利点があることが知られている。

しかしながら、この様なシリコンゴムはその熱伝導性に
乏しく、例えばフルカラ一定着等において良好な用紙剥
離（ストリッピング）性能を得るために、芯金上のゴム
層の厚さを０．５ｍｍ程度以上にすると、とたんに芯金
温度に対する表面温度の低下が大きくなり、特に連続定
着時や高速定着時に良好な定着状態を得ることが難しく
なり、近年の複写速度等における高速化に対応し得なく
なる場合があった。

そこで、この様な問題を解決するための方法として、例
えばシリコンゴム層を形成するためのシリコンゴム組成
物中にシリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム
等の無機粉末をフィラーとして配合したり（特公昭６２
−４５．９９３号公報、特開昭６２−１８４．０５８号
公報）、更には窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素
等の高熱伝導性のセラミック粉末をフィラーとして配合
し、形成されるゴム層の熱伝導性を改善することも提案
されている。

しかしながら、前者の無機粉末をフィラーとして配合し
たシリコンゴム組成物の場合には、これを使用ｊ、て得
られるゴム層の熱伝導性やゴム弾性あるいは耐熱安定性
の全てにおいて満足（、得る性能を得ることは難しく、
特にフルカラ一定着等において良好な用紙剥離（ストリ
ッピング）性能を得るために、加熱ロール側にゴム層を
設けたロール構成を採るいわゆるＮＦＦＲ構成の加熱ロ
ールにおいて使用するゴム層としては使用し得ないもの
である。また、後者のセラミック粉末をフィラーとして
配合したシリコンゴム組成物の場合には、これらのセラ
ミック粉末が極めて高価であり、組成物中に多量に配合
すると材料コストが高くつきすぎるほか、例えば窒化ア
ルミニウムの場合には環境依存性が高くてハンドリング
性が悪く、窒化硼素の場合にはシリコンゴムに対する分
散性が悪（、また、炭化珪素の場合には高価な割には熱
伝導性の改善効果が充分でないというように、いずれに
しても満足し得るものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者らは、かかる観点に鑑み、定着ロール
のゴム層形成に使用するシリコンゴムのゴム弾性や耐熱
安定性を損なうことなく、このシリコンゴムの欠点であ
る熱伝導性を改善することについて鋭意研究を重ねた結
果、マグネシウム化合物を焼成して得られた酸化マグネ
シウム粉末をフィラーとして使用することにより、上記
問題を解決できると共に、特にＮＦＦＲ構成の定着装置
で使用する加熱ロールをも安価に製造できることを見出
し、本発明に到達した。

従って、本発明の目的は、内部に加熱源を備えた芯金を
有すると共に外部にゴム層を有する定着ロールであって
、優れたゴム弾性、耐熱安定性及び熱伝導性を有する定
着装置の加熱ロールを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ゴム弾性や耐熱安定性のみ
ならず熱伝導性にも優れた性能を有する定着ロール、特
に限定するものではないが内部に加熱源を備えた芯金を
有すると共に外部にゴム層を有する定着ロールの製造に
有利に使用できる定着ロール用シリコンゴム組成物を提
供することにある。

更に、本発明の他の目的は、ゴム弾性や耐熱安定性のみ
ならず熱伝導性にも優れた性能を有する定着ロールを製
造するのに有用な、ポリオルガノシロキサンを主成分と
する定着ロール用シリコンゴム組成物を製造する方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、内部に加熱源を有すると共に外周
にゴム層を有する定着ロールであり、上記ゴム層がフィ
ラーとして酸化マグネシウム粉末を含有するシリコンゴ
ム組成物を成形硬化させて得られた層である定着ロール
である。

また、本発明は、架橋反応によりゴム状弾性体となるポ
リオルガノシロキサンを主成分とするシリコンゴム組成
物であって、このポリオルガノシロキサン１００重量部
に対して酸化マグネシウム粉末１００〜５００重量部を
含有する定着ロール用シリコンゴム組成物である。

さらに、本発明は、酸化マグネシウム粉末の表面をポリ
オルガノシロキサンの硬化物に対して密着性を付与する
表面被覆処理を行い、次いでポリオルガノシロキサン１
００重量部に対してこの表面処理済酸化マグネシウム粉
末１００〜５００重量部を配合する定着ロール用シリコ
ンゴム組成物の製造方法である。

本発明で使用するポリオルガノシロキサンとしては、特
に限定されるものではなく　、ＪＩＳ　Ｋ　６３０１Ａ
型硬度計で測定したＪＩＳゴム硬度が６５°以下のシリ
コンゴムを製造し得る従来公知のものでよいが、好まし
くはポリジメチルシロキサンのメチル基の一部をビニル
基に置き換えて得られる分子中にエチレン性不飽和炭化
水素基を有するものがよく、より好ましくは両末端にビ
ニル基を有するものがよい。

また、このようなポリオルガノシロキサンを主成分とす
るシリコンゴム組成物中に配合する酸化マグネシウム粉
末は、マグネシウム化合物を焼成して得られるものであ
り、好ましくは１，０００℃以上の温度で焼成して得ら
れる酸化マグネシウム粉末がよい。この酸化マグネシウ
ム粉末の性状については、その平均粒径が０．５〜１０
珈、好ましくは０．５〜３殉であり、そのみかけ比重が
０．７ｇ／ｃｒ（以上であり、また、その比表面積が５
ｒｒｒ／ｇ以下、好ましくは２ｒｒｒ／ｇ以下である。

平均粒径が大きすぎると得られる成形硬化物の疲労強度
が低下し、みかけ比重が大きくなりあるいは比表面積が
小さくなると大量配合性が向上゛して熱伝導性が改善さ
れる。さらに、この酸化マグネシウム粉末については、
好ましくはその表面がマトリックス樹脂となるポリオル
ガノシロキサンの硬化物に対する密着性が向上するよう
に表面被覆処理されているものがよい。

本発明において、上記ポリオルガノシロキサンと酸化マ
グネシウム粉末との配合割合は、ポリオルガノシロキサ
ンの１００重量部に対して酸化マグネシウム粉末が１０
０〜５００重量部の範囲であるのがよく、好ましくは１
００〜３００重量部の範囲である。酸化マグネシウム粉
末の配合割合が１００重量部より少ないと充分な熱伝導
性が得られないという問題があり、また、多すぎるとゴ
ム配合物の物性（特に、硬さ）変化が大きくなりすぎる
という問題が生じる。

本発明で使用する酸化マグネシウム粉末を製造するには
、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）］等のマグネ
シウム化合物を焼成し、このマグネシウム化合物中に含
有される水を十分に除去して酸化マグネシウム（ＭｇＯ
）とすることにより製造される。

この様にして製造される酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は
その焼成温度によってその物性や性状が変化するもので
あり、特に限定するものではないが、本発明で使用する
のに適した物性や性状を有する酸化マグネシウム粉末を
得る上で、好ましくはその焼成温度を１，０００°Ｃ以
上とするのがよい。

次に、この様にして得られた酸化マグネシウム粉末につ
いては、好ましくはその表面をポリオルガノシロキサン
の硬化物に対して密着性を付与する表面被覆処理を行い
、成形硬化物中におけるマトリックス樹脂と酸化マグネ
シウム粉末との間の密着性の向上を図るのがよい。この
表面被覆処理の方法としては、例えばチタネートカップ
リング剤やシランカップリング剤を使用して表面処理す
る方法や、高速ヘンシェルミキサーを使用する乾式処理
法等の公知の粉体表面処理法や、マトリックス樹脂を構
成するポリオルガノシロキサンと硬化剤とを使用して予
め被覆処理する方法等を挙げることかでき、好ましくは
、例えば、メチルハイドロジエンシロキサン等の架橋剤
を使用し、白金化合物を触媒として、予め酸化マグネシ
ウム粉末の表面を両末端ビニル基封鎖メチルビニルシリ
コンゴム硬化物で被覆処理する方法である。この様に予
め酸化マグネシウム粉末を表面被覆処理することにより
、ゴム物性が向上したり、あるいは後述するように、高
温環境下でのゴム硬度の変化等が少なくなり、熱安定性
が良くなるという作用効果が発揮される。

また、本発明の定着ロール用シリコンゴム組成物の製造
は、上記オルガノポリシロキサン、上記の様にして製造
された酸化マグネシウム粉末あるいは表面処理済酸化マ
グネシウム粉末及び上記オルガノポリシロキサンに適し
た硬化剤並びに必要に応じて添加される、例えば酸化鉄
（ベンガラ）等の添加剤を配合し、均一に混合する。

この様にして得られたシリコンゴム組成物を使用して本
発明の定着ロールを製造するには、特に限定されるもの
ではな〈従来公知の方法を採用することかでき、例えば
、内部に加熱源を組み込むことができる金属製の円筒状
支持体の表面に接着剤を塗布し、ゴム圧縮成形機を用い
てその金型内で１５０〜１８０°Ｃ程度及び１０〜４０
分程度の条件で加熱加圧下に、接着剤処理された支持体
の上にシリコンゴム組成物を成形硬化し、次いでこの支
持体上に形成されたシリコンゴム層の外面を研摩し、更
にその表面にコーティング加工により弗素ゴム等の表面
層を５〜４０μｍ程度の厚さで形成する。

この様にして形成された定着ロールのシリコンゴム層に
ついては、通常、その厚さがＯ０５ｍｍ以上、好ましく
は１　ｍｍ以上であり、また、そのＪＩＳゴム硬度が７
５°以下、好ましくは６５°以下であり、更に、その熱
伝導率が２．　　ＯＸ　１０’−８ｃａｌ／ｃｍ−８ｅ
ｃ・００以上である。この様に、支持体上に形成された
シリコンゴム層の厚さが０．５ｍｍ以上であっても、そ
のゴム硬度がＪＩＳゴム硬度６５゜以下の値を示すと共
にその熱伝導率が２．０Ｘ１０−”ｃａｌ／ａｍ−ｓｅ
ｅ−’Ｃ以上の値を示すと、シリコンゴム本来の優れた
耐熱安定性も有することから、定着装置の加圧ロールと
して使用できるだけでなく、ＮＦＦＲ構成の定着装置で
使用する加熱ロールとしての性能も充分に備えており、
加熱ロールとしての使用にも適している。

なお、この様にして形成された定着ロールのシリコンゴ
ム層については、その外表面を例えば弗素樹脂、弗素ゴ
ム、シリコンゴム等の公知の離型性材料で更に被覆処理
することも耐久性向上の上で有効である。

〔作　用〕

本発明によれば、シリコンゴム組成物中に配合され、こ
れを成形硬化させて得られるシリコンゴム中に含有され
る酸化マグネシウム粉末がシリコンゴム自体の性能を損
なうことなく優れた熱伝導性を発揮せしめるものと考え
られる。

特に、この酸化マグネシウム粉末として、焼成温度１，
０００°Ｃ以上の温度で焼成して得られたものを使用す
ると、この高温焼成により粉体の嵩密度が増して比表面
積が減少し、その結果として酸化マグネシウム粉末をフ
ィラーとして配合した際におけるシリコンゴムの硬化反
応性に対する影響が少なくなり、シリコンゴム組成物中
に酸化マグネシウム粉末を多量に配合できるようになる
ほか、シリコンゴム自体の性能を損なうことなくより高
度に熱伝導性の向上を達成できると考えられる。

〔実施例〕

以下、実施例、比較例及び試験例に基づいて、本発明を
具体的に説明する。

試験例１ メチルビニルシリコンゴム（東しシリコーン■製商品名
：　ＤＹ３２−６６３Ｕ　）　１００重量部に硬化剤と
して硬化剤ペースト＝２，５−ジメチル−２，５−ジ（
ターシャリブチルパーオキシ）ヘキサン（東しシリコー
ン■製商品名：ＲＣ−４）　０６６重量部を配合し、こ
れに第１表に示す３種類の酸化マグネシウム粉末［Ａ　
（硬焼Ｍｇ０）：焼成温度１．３００°Ｃ１比表面積〜
０ｒｒｒ／ｇ、嵩密度１．１、強熱減量０．２％及び平
均粒径３湘、Ｂ　（ＭｇＯ”３０）　　：焼成温度６０
０℃、比表面積４０ｍ／ｇ、嵩密度０．３５、強熱減量
２．１％及び平均粒径０．２〜０．３−１Ｃ（ＭｇＯ’
１５０　）　　：焼成温度５００°Ｃ１比表面積１５０
ポ／ｇ、嵩密度０゜３３、強熱減量４．９Ｘ及び平均粒
径０．１／Ｊｒｎ、いずれも協和化学工業■製〕を第１
表に示す割合で配合し、酸化マグネシウム粉末無配合の
場合も含めてそれぞれ資料Ｎｏ、　ｌ＝　Ｎｏ、６のシ
リコンゴム組成物を調製した。

第　　１　　表 次に、得られた各シリコンゴム組成物（資料Ｎｏ、　１
〜Ｎｏ、　６）を使用し、また、測定器としてキュラス
トメーター（日本合成ゴム（横裂）を使用し、標準条件
下で酸化マグネシウム粉末の焼成温度の違いによる硬化
反応に対する影響と酸化マグネシウム粉末Ａの配合量の
違いによる硬化反応に対する影響とを調べた。結果を第
１図及び第２図に示す。

この第１図及び第２図の結果から明らかなように、特に
酸化マグネシウム粉末Ａを配合して得られたシリコンゴ
ム組成物（資料Ｎｏ、　１、Ｎｏ、　５及びＮｏ、　６
）はシリコンゴムの硬化反応に対する影響が少なく、ま
た、大量配合も可能であることが判明した。

実施例１ 試験例１で使用した酸化マグネシウム粉末Ａを分級し、
第２表に示す３種類の平均粒径及び粒度範囲の酸化マグ
ネシウム粉末を調製し、これら各平均粒径及び粒度範囲
の酸化マグネシウム粉末２００重量部に上記試験例１で
使用したと同じメチルビニルシリコンゴム１００重量部
と硬化剤ペースト０．６重量部とを配合し、それぞれ資
料Ｎｏ、　７〜Ｎｏ、　９のシリコンゴム組成物を調製
した。

次に、内部に加熱源を組み込むことができる外径４４ｍ
ｍの円筒状の芯金の表面に接着剤（東しシリコーン■製
商品名：　ＤＹ３９−０１２）を塗布し、この芯金の表
面上にゴム圧縮成形機を用いてその金型内で１７０℃及
び２０分の条件で加熱加圧下に上記資料Ｎｏ、　７〜Ｎ
ｏ、　９のシリコンゴム組成物を成形硬化せいめ、次い
でこの芯金表面上に形成されたシリコンゴム層の外面を
外径５０ｍｍになるまで研摩し、更にその表面をコーテ
ィング加工により約２０　ｐｍの厚さの弗素ゴム表面層
で被覆し、試験用の定着ロールを製造した。

得られた各試験用定着ロールのシリコンゴム層について
、ＪＩＳ　Ｋ　６３０１Ａ型硬度計を使用するＪＩＳゴ
ム硬度と非定常熱線法による熱伝導率とを測定した。ま
た、この様にして形成された試験用の定着ロールを定着
装置に組み込み、定着荷重２００ｋｇｆ、ロール表面温
度１７０°Ｃ及び回転速度６０ｒｐｍの条件で２００時
間連続回転させ、ロールの変化を観察するロール耐久性
試験を行った。結果を第２表に示す。

第 表 （注） ＭｇＯの平均粒径と粒度範囲は体積基準、粒度範囲５〜
９５％粒径で求めた。

＊１：約７５時間でシリコンゴム層の破断によるロール
破壊が発生した。

実施例２ 試験例１で使用したと同じ酸化マグネシウム粉末Ａ１０
０重量部に対して、付加型シリコンゴム（東しシリコン
（横裂商品名：ＤＸ３５−５４７）　ｏ、　　５重量部
と溶剤としてメチルエチルケトン１５重量部とを混合し
、これらを攪拌機で３０分間攪拌し、次いで攪拌を継続
しながら真空ポンプで減圧状態にして溶剤を除去し、こ
の溶剤が除去したのを確認した後、５℃／分の昇温速度
で１５０℃まで昇温させ、更にその温度を維持したまま
３０分間加熱し、上記酸化マグネシウム粉末Ａの表面を
予め両末端ビニル基封鎖メチルビニルシリコンゴム硬化
物で被覆した。

この様にして得られた表面処理済酸化マグネシウム粉末
Ａと表面未処理の酸化マグネシウム粉末Ａとを使用し、
これら酸化マグネシウム粉末２００重量部に上記試験例
１で使用したと同じメチルビニルシリコンゴム１００重
量部と硬化剤ペース１００６重量部とを配合し、それぞ
れ資料Ｎｏ、　１０（表面処理済酸化マグネシウム粉末
Ａを使用）とＮｏ、１１　　（表面未処理酸化マグネシ
ウム粉末Ａを使用）のシリコンゴム組成物を調製した。

次に、資料Ｎｏ、　１０及びＮｏ、１１のシリコンゴム
組成物を使用し、実施例１と同様にして試験用の定着ロ
ールを製造した。

得られた各試験用定着ロールのシリコンゴム層について
、実施例１と同様にＪＩＳゴム硬度と熱伝導率を測定し
、また、ロール耐久性試験として実施系１と同様に行う
２００時間運転経過後のゴム硬度変化と外径変化とを測
定した。結果を第３表に示す。

比較例１ フィラーとして結晶性シリカ（ホクスイ・ブラウン（構
製商品名：　ＭＩＮ−Ｕ−３ＩＬ　）　　１００重量部
と溶融アルミナ（昭和電工■裂開品名：Ａｌ〜４５−Ｈ
）１２５重量部との混合物を使用した以外は、上記実施
例２と同様にしてシリコンゴム組成物を調製し、試験用
の定着ロールを製造した。

得られた試験用定着ロールのシリコンゴム層について、
実施例２と同様にＪＩＳゴム硬度と熱伝導率を測定し、
また、ロール耐久性試験を行った。

結果を第３表に示す。

−１９− 第 表 （注）熱伝導率の単位：　ｘ　１０−”ｃａｌ／ｃｍ　
−５ｅｃ・℃〔発明の効果〕 本発明によれば、内部に加熱源を備えた芯金を有すると
共に外部にゴム層を有する定着ロールであって、優れた
ゴム弾性、耐熱安定性及び熱伝導性を有する定着装置の
加熱ロールを提供することができ、また、ゴム弾性や熱
安定性のみならず熱伝導性にも優れた性能を有する定着
ロールを製造するために使用するシリコンゴム組成物及
びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化マグネシウムの種類によるシリコ−２０− ンゴムの硬化反応に対する影響を示す硬化曲線であり、
第２図は酸化マグネシウムの配合量の違いがシリコンゴ
ムの硬化反応に対する影響を示す硬化曲線である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に加熱源を有すると共に外周にゴム層を有す
   る定着ロールであり、上記ゴム層がフィラーとして酸化
   マグネシウム粉末を含有するシリコンゴム組成物を成形
   硬化させて得られた層であることを特徴とする定着ロー
   ル。
2. （２）架橋反応によりゴム状弾性体となるポリオルガノ
   シロキサンを主成分とするシリコンゴム組成物であって
   、このポリオルガノシロキサン１００重量部に対して酸
   化マグネシウム粉末１００〜５００重量部を含有するこ
   とを特徴とする定着ロール用シリコンゴム組成物。
3. （３）酸化マグネシウム粉末の表面をポリオルガノシロ
   キサンの硬化物に対して密着性を付与する表面被覆処理
   を行い、次いでポリオルガノシロキサン１００重量部に
   対してこの表面処理済酸化マグネシウム粉末１００〜５
   ００重量部を配合することを特徴とする定着ロール用シ
   リコンゴム組成物の製造方法。