JPH0438579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は静電写真プロセスなどで用いられるシ
リコーンゴムを主体とする定着用ロールに関す
る。

従来技術 電子写真などの静電写真プロセスにおいては、
現像により紙などの像支持部材上にトナー像が形
成され、このトナーを加熱あるいは圧力などによ
り像支持部材に定着することにより画像が得られ
る。この定着手段としては定着用のシリコーンゴ
ムロールが用いられているが、従来の定着用ロー
ルでは、たとえば電子写真複写機に実装して用い
ると６〜８万枚程度の耐久性が限度であり、より
耐久性に優れた定着用ロールの開発がまたれてい
た。

目 的 本発明は、耐久性が大幅に改善された定着用ロ
ールを提供することを目的とする。

構 成 本発明のシリコーン油を供給下に使用する定着
用ロールは、メチルビニル系シリコーン生ゴムと
シリカとを含有するゴムコンパウンドを過酸化物
架橋剤の存在下架橋させ、架橋密度６×
10^-4mole／c.c.以上の被覆層を形成したことを特
徴とする。

メチルビニル系シリコーン生ゴムは で示されるポリシロキサン構造をもつものであ
り、ｍ，ｎの比を変えることにより、即ちビニル
基の割合を変えることにより、架橋密度を調整す
ることができる。また、シリカとシロキサンポリ
マーとの間でも架橋が形成される。本発明の架橋
密度は、このようなビニル基によつて形成される
架橋と、シリカによつてシリカ−ポリマー間に形
成される架橋との双方を含めたものであつて、架
橋後のシリコーンゴム１c.c.当たりに含まれる架橋
数であり、これは後述のトルエン膨潤法によつて
測定される。

本発明の定着用ロールは、この架橋密度を６×
10^-4mole／c.c.以上とすることにより大きな耐久
性を実現するものであり、特に、離型剤としてポ
リシロキサン系オイルをロール表面に供給して使
用される定着用ロールにおいてこの効果は顕著で
ある。シリコーンオイルは、トナーオフセツトの
発生を防止するために、離型剤としてロール表面
に連続的に供給されるものであるが、本発明者ら
はこのオイルに対するゴムの膨潤性がゴムロール
の劣化の大きな原因であることを見い出した。オ
イルによりゴムが膨潤するとゴムの機械的強度が
下がり、外力に対して弱くなると同時に、含浸し
たオイルそれ自体がゴム中に内部応力を生み劣化
が促進される。さらに、オイルは、トナーあるい
は紙などの像支持材中に含まれる冷化促進物質を
ゴム中に運ぶ担体としても働いてしまう。従来の
ゴムロールでは初期の膨潤度が大きく、そのう
え、使用していくに従つて膨潤度が増加する割合
が大きく、そのため耐久性も大きく損なわれてい
た。本発明によれば、シリコーンゴムの架橋密度
を６×10^-4mole／c.c.以上とすることにより、ポ
リシロキサン系オイルの膨潤度を押さえることが
可能となる。架橋密度は、シリコーンゴムの加工
性などの点で６×10^-4〜10×10^-4mole／c.c.とす
ることが好ましく、さらに好ましくは６〜８×
10^-4mole／c.c.である。

シリコーンゴムの架橋密度は、メチルビニル系
シリコーン生ゴム中のビニル基の含有量、ゴムコ
ンパウンド中へのシリカの配合量あるいはシリカ
の表面活性度を調整することにより制御できる。
ビニル基に由来する架橋密度を大きくすると、ポ
リシロキサン系オイルの存在下でのゴムの劣化が
一層防止され、また、トナーに対する離型性が悪
くなることもないが、シリカを用いることなくビ
ニル基のみにより６×10^-4mole／c.c.の架橋密度
とすると、引裂強度が低下し、耐摩耗性が劣化
し、却つて耐久性が悪くなる。

シリカは、湿式シリカ（沈降シリカ）あるいは
乾式シリカ（煙霧質シリカ）のいずれでもよい
が、トナーに対する離型性の点で湿式シリカの方
が好ましい。ゴムコンパウンド中のシリカの配合
量は架橋後のシリコーンゴムの架橋密度を６×
10^-4mole／c.c.以上とする範囲で適宜調整でき、
好ましくは30〜60重量％である。30wt％未満で
は、結果としてビニル基の含有量が大きくなつて
引張強度および耐摩耗性が低下する傾向があり一
方、60wt％を越えるとトナーに対する離型性が
低下し、複写機などに実装した場合にトナーオフ
セツトを生じる恐れがある。

また、本発明のゴムコンパウンド中には、シリ
カ以外の他の無機充填剤や架橋剤、熱安定剤、加
工助剤などを添加することができる。無機充填剤
としては、珪藻土、石英粉末、酸化鉄、酸化亜
鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシ
ウム、タルク、珪酸アルミニウム、酸化アルミニ
ウムなどの粉末、カーボンブラツク、チタン酸カ
リウム、アスベスト、ガラス、カーボンなどの繊
維、テフロン、窒化ホウ素などの粉末が用いら
れ、好ましくは珪藻土である。これら充填剤は架
橋密度に殆ど影響を与えず、シリコーンゴムの硬
度あるいはオイル膨潤度を調整することができ
る。また、過酸化物架橋剤であり、パーオキサイ
ドなどが用いられ、好ましい架橋剤としては２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ターシヤリブチルパ
ーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイドが
挙げられる。

本発明の定着用ロールを実際に作成するには、
たとえば、メチルビニル系シリコーン生ゴムおよ
びシリカを含むゴムコンパウンドを用い、これを
架橋せしめて芯金上にシリコーンゴムの被覆層を
形成すればよい。

第１図は本発明の定着用ロールを用いた熱ロー
ル定着装置の構成例を示す概略図であり、トナー
１０で像が形成された紙などの像支持部材１２
は、定着ロール１４と加圧ロール１６との間を通
過し、トナー１０が定着ロール１４により加熱さ
れて像支持部材１２に定着されて画像１１が形成
される。定着ロール１４は芯金１８上に架橋密度
６×10^-4mole／c.c.以上のシリコーンゴム層２０
が形成されている。離型剤は離型剤タンク２２か
ら塗型剤塗布フエルト２４により定着ロール１４
に運ばれ、ブレード２６で塗布量が調整される。
２８，２８′は分離爪を、３０はクリーニング材
を、また、３２はヒータを表わす。本発明の定着
用ロールはこのようにポリシロキサン系オイルが
供給された状態で用いられる定着装置においても
劣化することがなく有効に使用することができ、
熱ロール定着用の定着ロールあるいは加圧ロール
として、さらに、圧力定着用の定着用ロールなど
に好適である。

効 果 本発明の定着用ロールは、シリカを含み架橋密
度の高いシリコーンゴムを用いることにより、長
時間にわたる使用によつても初期の特性が維持さ
れ、摩耗、キズに強く、優れた耐久性を有し、ポ
リシロキサン系オイルの存在下に使用されても劣
化することがない。

実施例 １ ビニル基含有量の異なる３種類のメチルビニル
系シリコーン生ゴムに湿式シリカを添加したゴム
コンパウンドに架橋剤〔RC−４、トーレシリコ
ーン(株)製、主成分２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ターシヤリブチルパーオキシ）ヘキサン〕とベ
ンガラとを、上記コンパウンド100重量部に対し
て各々１重量部ずつ加え、アルミニウム芯金上
に、金型を用いたプレスにより下記条件でシリコ
ーンゴム層を形成し、定着用ロールを作成し、第
１図に示した複写機の定着装置に実装してコピー
耐久枚数を測定した。

プレス圧；200Kg／cm² プレス温度；170℃ プレス時間；10分 ２次加硫温度；200℃ ２次加硫時間；４時間 このとき、上記３種類の生ゴムを湿式シリカを
添加しない他は同じ条件で加硫してビニル基に由
来する架橋密度を求め、これをパラメータとし、
湿式シリカの添加量をそれぞれ変化させてシリコ
ーンゴムの架橋密度を変化させ、架橋密度とコピ
ー耐久枚数との関係を第２図に示した。ここで、
架橋密度はトルエン膨潤法により測定した。ま
た、コピー耐久枚数は以下の耐久性の評価方法に
したがつて決定した。第２図から、架橋密度を６
×10^-4mole／c.c.以上とすることにより、優れた
耐久性が得られるのが判る。また、ビニル基に由
来する架橋密度を大きくすると耐久性が向上し、
２×10^-4mole／c.c.以上で30万枚以上の耐久性が
得られる。

トルエン膨潤法による架橋密度の測定 R.B.PRIME，Thermochimica Acta 26
（1978）、166−174、および、「シリコーンゴムの
応用開発」、ポリマーダイジエスト、1980.8、P59
−60に記載された方法により測定した。

すなわち、２mm厚に加硫成型したゴムシートか
ら５mm×20mmの試料を切り出し、50mlのトルエン
の中に室温で浸漬する。そして適当な時間毎にト
ルエンを含んだ試料の重量を測定する。24時間を
隔てて測定した２つの測定値の差が、試料重量の
１％以下となつた時の、その試料重量をＷ(g)とす
る。

次いでその試料を風乾したのち、120℃で３時
間乾燥してトルエンを除き、重量Wo(g)を測定す
る。そして白金ボート上に載せ窒素気流中で10
℃／分以下の加熱速度で900℃まで加熱し、10分
間900℃で保持した後、冷却し、残つた試料分の
重量Wf(g)を測定する。

以上の測定値を用いて、次式で加硫ゴム１c.c.当
り含まれる架橋数No／Vo（mole／c.c.）を求めて
架橋密度とする。

No／Vo＝−〔ln（１−v₂）＋v₂＋0.465v₂ ²〕
／106.27×（v₂1／２−v₂／２） ここで v₂＝（Wo−Wf／Wo）／0.98／（Wo−Wf／Wo）
／0.98＋（Ｗ−Wo／Wo）／0.867 耐久性の評価方法 外径40mmの中空アルミニウム芯金の表面をシリ
コーンゴムで厚さ0.5mmに被覆したロールを定着
ロールとし、第１図に示した装置により連続コピ
ーを行なつた。ここで、離型剤としてポリジメチ
ルシロキサンを用い、定着ロール線速／115mm／
秒、定着ロール表面温度180±３℃で、８％黒部
の綾目模様の画像をB4サイズの紙上に縦送り
（15枚／分）で形成し、コピー画像上に定着ロー
ルに起因する未定着部分、オフセツト、ベタ部の
光沢不均一のいずれか少なくとも１つが発生した
時点を耐久限界とした。

実施例 ２ ビニル基のみで架硫させたときに架橋密度が２
×10^-4mole／c.c.であるメチルビニル系シリコー
ン生ゴムを用い、同じ架硫条件で湿式シリカ
（Sipernat Ｄ−17、デクサAG製）または乾式シ
リカ（アエロジルＲ−972、日本アエロジル(株)製）
を種々の添加率で加えて架橋密度を変化させ、実
施例１と同様にして定着ロールを作成し、その耐
久性を評価し、第３図に示した。

また、上記と同じ生ゴムおよび湿式シリカを用
い、種々の架橋密度のゴムシートを作成し、シー
ト表面とトナーの接着性を評価し第４図に示し
た。これは、15mm□ ×２mm^tのゴムシートをもう
一つのシースヒーター上に貼り付け、一方、シー
スヒーター上に紙を固定し、以下の組成の溶融混
練粉砕物からなるトナーをこの紙上に５×
10^-3g／cm²の量で層上におき、シースヒーターに
よりゴムシート表面温度およびトナー温度を120
℃としたのち、ゴムシートをトナー表面に約３
Kg／15mm×15mmの圧力で２分間押しつけ、ついで
40mm／分の速度でゴムシートを引き離し、このと
きゴムシートとトナー間にかかる力の最大値をト
ナーとの接着力（ｇ／2.25cm²）とした。

トナー組成 不飽和ポリエステル樹脂 100重量部 スチレン−（ｎ−ブチルメタクリレート）樹脂
20重量部 カーボンブラツク 45重量部 トナーオフセツトあるいは先端黒ベタ画像のオ
リジナルをコピーするときの定着ロールへのコピ
ー紙巻付きの不安をなくすための１つの目安とし
て、トナーに対する接着力は250g／2.25cm²以下で
あることが好ましい。第４図から本発明の定着ロ
ールはトナーに対する接着性が十分低いことがわ
かる。

実施例 ３ メチルビニル系シリコーン生ゴム（実施例２と同
じもの） 50重量％ 湿式シリカ（Sipernot Ｄ−17、デグサAG製）
35重量％ 珪藻土（ラジオライト＃200、昭和化学工業(株)製）
15重量％ 上記組成のゴムコンパウンド100重量部に対し、
架橋剤（RC−４、トーレシリコーン(株)製）１重
量部およびベンガラ１重量部を加え、実施例１と
同様にして耐久性を評価した。このゴム材料の架
硫後の架橋密度は8.3×10^-4mole／c.c.であり、ト
ナーに対する接着力は240g／2.25cm²であつた。ま
たコピー耐久板数は平均40万枚（試料数３）であ
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着用ロールを用いた定着装
置の構成例を示す概略図である。第２図および第
３図は架橋密度とコピー耐久枚数との関係を示す
グラフである。第４図は架橋密度とトナーとの接
着力の関係を示すグラフである。 １０……トナー、１４……定着ロール、１６…
…シリコーンゴム層、２２……離型剤タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メチルビニル系シリコーン生ゴムとシリカと
   を含有するゴムコンパウンドを過酸化物架橋剤の
   存在下架橋させ架橋密度６×10^-4mole／c.c.以上
   の被覆層を形成したことを特徴とするシリコーン
   油の供給下に使用する定着用ロール。