JPH05158368A - 定着ローラー - Google Patents

定着ローラー

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JPH05158368A
JPH05158368A JP34396691A JP34396691A JPH05158368A JP H05158368 A JPH05158368 A JP H05158368A JP 34396691 A JP34396691 A JP 34396691A JP 34396691 A JP34396691 A JP 34396691A JP H05158368 A JPH05158368 A JP H05158368A
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JP
Japan
Prior art keywords
sleeve
rubber layer
fluororesin
rubber
wetting index
Prior art date
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Pending
Application number
JP34396691A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kawasaki
弘志 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arai Seisakusho Co Ltd
Original Assignee
Arai Seisakusho Co Ltd
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Publication date
Application filed by Arai Seisakusho Co Ltd filed Critical Arai Seisakusho Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴム層に被覆したふっ素樹脂スリーブの接着
耐久性を向上させる。 【構成】 金属芯金2の外周に被覆したゴム層3の外周
に、内面をぬれ指数が56〜70になるようにエッチング処
理した厚さ0.1mm以下のふっ素樹脂スリーブ4を被覆し
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子複写機等に使用
するための外周にふっ素樹脂スリーブを被覆した定着ロ
ーラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電子複写機等の定着ローラーとし
てトナーの離型性を良くするために、芯金入りゴムロー
ラーの外周にふっ素樹脂スリーブを被覆したローラーが
知られている。
【0003】そして、従来のこの種のローラーは、円筒
金型の内周面の内側に装填した円筒金型内径より外型の
小さいふっ素樹脂スリーブの両端を、芯金を保持する側
型に固定し、この状態で芯金とスリーブ間の環状空間内
にゴム材料を高圧で注入充填し、その充填圧力でスリー
ブを拡張させながら円筒金型の内周面に密着させると共
に、ゴム材料にスリーブを一体化させることにより成型
されている(特公昭50−7097号公報、特公昭51
−27276号公報)。
【0004】しかしながら、このような方法で製造され
る従来の定着ローラーにおいては、特に肉厚が 0.1mm以
下の薄肉のふっ素樹脂スリーブを用いる場合、このスリ
ーブの引っ張り応力が低いためにスリーブとゴム材料と
の密着性が充分ではなく、スリーブとゴム層との間でし
ばしば剥離を生じ、定着ローラーとしての寿命が短いと
いう欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の定
着ローラーにおいてふっ素樹脂スリーブの接着耐久寿命
が短く、比較的少ないコピー枚数にて定着ローラーのス
リーブが接着剥がれを生起するという課題を解決するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、ゴム層3の
外周に被覆するふっ素樹脂スリーブ層4として、内面を
ぬれ指数が56〜70になるようにエッチング処理した厚さ
0.1mm 以下のふっ素樹脂スリーブを使用してなる定着ロ
ーラー1を提案するものである。
【0007】
【作用】ゴム層3の外周に被覆するふっ素樹脂スリーブ
層4として、厚さ0.1mm 以下のふっ素樹脂スリーブの内
側をぬれ指数が56〜70になるようにエッチング処理した
スリーブを使用することにより、ふっ素樹脂スリーブ4
とゴム層3のゴム材料との接着性が著しく向上する。
【0008】
【実施例】定着ローラー1はその金属芯金2の外周にゴ
ム層3が被覆され、さらにこのゴム層3の外周に厚さ0.
1mm 以下のふっ素樹脂スリーブ4が被覆されている。
【0009】ゴム層3には、硬さ40度(JIS A型)の熱
加硫型シリコーンゴムが使用されており、ふっ素樹脂ス
リーブ4には内面をぬれ指数が56〜70になるようにエッ
チング処理したPFAスリーブが使用されている。
【0010】上記スリーブ4を用いたローラー(実施例
1〜3)と、ふっ素樹脂スリーブの内面のぬれ指数が50
のローラー(比較例1)、およびふっ素樹脂スリーブの
内面のぬれ指数が72のローラー(比較例2)とについて
スリーブ4とゴム層3の接着剥離テストを行った。
【0011】スリーブ4とゴム層3の接着剥離テストと
しては、試料の軸方向に10mm間隔で2本のスリットを入
れ、表層のスリーブ4の一部を引張って剥離し、この部
分を引張り試験機にクランプして90度剥離テストを行な
い、製造初期状態(イニシャル)の各試料のローラー
と、230 ℃で70時間加熱後の各試料のローラーについて
剥離面のゴム残率と接着強度を調べた。
【0012】実験に用いたスリーブ4のぬれ指数の測定
方法は、ASTMD2578及びJIS K 6768にて規定されてお
り、ここでいうぬれ指数とは、表面張力が順を追って異
なるような一連の混合液体を、フィルムの表面に塗布
し、ちょうどフィルムをぬらすと判定された混合液の表
面張力(dyn/cm)の数値である。
【0013】標準液は、ぬれ指数が30〜56のものはホル
ムアミドとエチルセルソルブ(エチレングリコールモノ
エチルエーテル)の混合液が使用され、ぬれ指数が58〜
72のものはホルムアミドと蒸留水の混合液が使用され
る。
【0014】例えば、ぬれ指数50の標準液はホルムアミ
ドが 90.7V/V%、エチルセルソルブが9.3 V/V% の混合液
であり、ぬれ指数66の標準液はホルムアミドが18.2 V/V
%、蒸留水81.8 V/V% の混合液である。また、標準液に
は着色剤としてビクトリア・ピュア・ブルーPOの如き着
色度の高い染料が0.03% 以下の濃度で加えられている。
【0015】実施例1〜3及び比較例1,2に使用した
スリーブの物性を表1に、また接着剥離テストの結果を
表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】一般にふっ素樹脂の表面を化学的にエッチ
ングした場合、処理物は褐色ないし黒色になるがその色
調とぬれ指数の関係は必ずしも一致しない。
【0019】すなわち表1に示したマクベス濃度計によ
る反射濃度は、色調が白色から黒色になるにつれて0.00
から2.50の範囲に変化するが実施例3に示したようにぬ
れ指数が高いにもかかわらず反射濃度が低い(すなわち
色が淡い)場合がある。
【0020】表2の結果から、イニシャルでは実施例1
〜3並びに比較例2は接着性に差が無いものの、ぬれ指
数が72のスリーブを使用した比較例1は全く接着してお
らず定着ローラーとして供しえないことが分かった。
【0021】次に、230 ℃で70時間加熱後(表2では単
に加熱後と表示した)の接着テストではぬれ指数が56〜
70の範囲のスリーブを使用した実施例1〜3の材質のみ
が接着強度を保持し、比較例2では接着強度を失うこと
が分かった。
【0022】さらに、上記各試料の耐久性を評価するた
めに複写機による通紙テストを行ない、表3の結果を得
た。
【0023】この通紙テストにおける耐久性を評価方法
としては、ヒートローラーの直径50mm、表面温度 200
℃、ニップ荷重60kgf/total、周速250mm/secの仕様
で、白紙を50枚/1分 の速度で定着ローラー間を通過さ
せ、スリーブ4とゴム層3間の剥離の発生を寿命として
評価した。
【0024】なお、評価方法の定着ローラーにおける加
圧ローラーには、外径50mm、ゴム層の肉厚6mm 、ゴム層
の長さ340mm のローラーを用いた。
【0025】
【表3】
【0026】表−3の結果から分かるように、この発明
のローラーはふっ素樹脂スリーブとゴム層の密着性が極
めて良好で長期にわたる耐久性を有しており、しかも耐
久終了後も画像形成上不具合となるような定着ムラ、紙
シワ、カール等は発生しなかった。
【0027】この発明において、ふっ素樹脂スリーブ4
の内面のエッチング処理方法は、特に制限されるもので
はなく、金属ナトリウムの液体アンモニア溶液または、
金属ナトリウム−ナフタリンの芳香族炭化水素溶液を使
用するアルカリ金属溶液処理方が一般的であるが、溶融
した水酸化ナトリウムにより処理する方法や、リチウム
のようなアルカリ金属の水銀アマルガムをふっ素樹脂に
接触させるアルカリ金属溶液処理法などが適用できる。
【0028】また、ケミカルエッチングではないがコロ
ナ放電処理やプラズマ放電処理などが適用できる。
【0029】かかるケミカルエッチングは次式数1
【0030】
【数1】
【0031】のように表面からアルカリ金属などと反応
してふっ素は NaFとなって除かれ、表面層に二重結合あ
るいは炭素を生成すると考えられている。
【0032】ぬれ指数が高いにもかかわらず色調が淡い
場合があり、実施例3にて示したように接着耐久性も優
れている理由は明確ではないが、ふっ素樹脂と類似の化
学構造を持つポリ塩化ビニルの脱塩酸機構における着色
の化学的考察から、以下のように推定される。
【0033】すなわち、ふっ素樹脂処理層の褐色化の理
由はポリ塩化ビニルの着色の主因と同様に、分解によっ
て生じるポリエン発色団の形成にあると考えられる。
【0034】つまり、7個のポリエン鎖が人間の視覚に
淡黄色の色刺激を与え、ポリエン鎖の延長によって、色
刺激は逐次黄褐色、褐色、赤褐色やがて黒紫色にまで至
るということを考え合わせると、ふっ素樹脂処理層の反
射濃度の高いもの(すなわち濃い褐色のもの)は共役二
重結合の数が多く、ふっ素樹脂処理層の反射濃度の低い
もの(すなわち淡い褐色のもの)は共役二重結合の数が
少ないと考えられる。ここで、ふっ素樹脂処理層の反射
濃度が低く、かつぬれ指数が高いものは、共役二重結合
の数は少ないものの表面層(スリーブ内面の処理された
面)に形成された二重結合や炭素の数は決して少なくな
く、これらの反応点が接着剤と強固に化学結合するため
非常に優れた接着耐久性を有するものと考えられる。
【0035】ここでいうぬれ指数は、ゴムとスリーブと
の接着処理を実施する直前の測定値である。
【0036】一般にふっ素樹脂のケミカルエッチング直
後は、ぬれ指数が高い傾向にあり数週間の熟成後は安定
する。
【0037】エッチング直後と熟成後とでどの程度の差
があるかは一概に定まらないが、金属ナトリウムの液体
アンモニア溶液でふっ素樹脂を処理した場合に6dyn/cm
の低下が例示される。
【0038】また、金属ナトリウムの液体アンモニア溶
液で処理する方法では処理時間が長いと反応が進みすぎ
て、極端な場合には処理層の色は真っ黒に変色し処理層
は層剥離を生じる。
【0039】この場合の処理層はふっ素原子を含まない
有機化合物に変質していると考えられ、このような状態
ではぬれ指数は72以上を示すものの接着耐久性は全くな
く、その理由は処理層の耐熱性が通常のポリエチレンの
如き有機高分子のようなレベルまで劣化するためと推定
する。
【0040】また通常、金属ナトリウムの液体アンモニ
ア溶液で処理する方法は1 %の金属ナトリウムを液体ア
ンモニアに溶解して調製し、この処理液にふっ素樹脂を
1〜5秒間浸漬して取り出し、アンモニアを空気中で蒸発
させたのち、付着しているカセイソーダと処理液を冷水
で洗って除去し乾燥するわけであるが、処理後の洗浄を
充分に行わないと処理層とゴム層の間で接着剥がれを生
じる場合があるため、処理後の洗浄は充分に行なう必要
がある。
【0041】洗浄が不充分な処理層は、その表面がアル
カリ性になっていると考えられる。
【0042】ところが、シリコーンゴム用の接着剤とし
ては例えば、特公昭36−7389号にて開示された、
一般式R1-Si(OR)3を有する不飽和シロキサン並びに一
般式R2-Si(R3)3-n(OR)n を有するアミノアルキル・シロ
キサン混合物のアルコール溶液からなる接着剤では、pH
が8.5 以下になるように調整されている。
【0043】その理由はシリコーンゴム材料を接着させ
るためと、広範囲の被着体に接着させるためであり、特
公昭36−7389号ではpHは中性範囲を絶対に上回っ
てはならない(すなわちアルカリ性はいけない)と指摘
している。
【0044】従って、洗浄不足の処理層のようにその表
面がアルカリ性の場合、特公昭36−7389号にて開
示された如き接着剤を使用した場合には、接着阻害が生
じる可能性がある。
【0045】この発明において、ゴム層3のゴムとして
はその種類を特に制限されるものではないが、通常は耐
熱性と圧縮永久歪み性を考慮してシリコーンゴムが用ら
れ、このシリコーンゴムとしては、熱加硫型、付加型、
縮合型のいずれも使用可能であるが、縮合型は深部硬化
タイプではないため、熱加硫型もしくは付加型の使用が
望ましい。
【0046】この発明において、ゴム層3のゴム硬度は
特に制限されるものではなく、15〜60度の範囲で任意に
選定できる。
【0047】充填剤等の配合処方は特に制限されるもの
ではなく、硬化したゴム層3の機械的特性、すなわち物
理強度、ゴム硬度、圧縮永久歪み、熱伝導性などを考慮
して決定されるものであり、これには、アエロジルやCa
b-O-Sil で代表されるヒュームドシリカ、Hi-Silやニッ
プシルの如き湿式シリカ、セライトやラジオライトの如
きけいそう土、ミヌシルやクリスタライトの如き石英粉
などが例示され、これらの充填剤を通常は数種組み合わ
せて使用する。
【0048】また、熱伝導性や導電性などの特性を付与
するために、これらの充填剤に加え、酸化アルミニウム
(アルミナ)、酸化チタン、酸化マグネシウム、けい酸
アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、炭酸カルシウム、カ
ーボンブラックなどを併用してもよい。
【0049】また、密封老化性を考慮して酸化セリウム
の如き耐熱剤を加えてもよい。
【0050】ふっ素樹脂スリーブ4とシリコーンゴム層
3との接着は、例えば特公昭36−7389号にて開示
された如きシリコーン系プライマーを使用することによ
り対応することができる。
【0051】また、金属芯金2とゴム層3の接着は、例
えばプライマーNo16(信越化学製)の如きシリコーン系
プライマーを使用することにより対応することができ、
このとき金属芯金2は、予めサンドブラスト等で表面を
活性化したのち、プライマーが塗布される。
【0052】なおこの発明の定着ローラーは、主として
加圧ローラーについて述べたが、定着ローラーの加熱ロ
ーラー(ヒートローラー)についても同様に適用できる
ことは勿論である。
【0053】
【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、ふっ素樹
脂スリーブの接着耐久性に極めて優れた定着ローラーを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例を示す縦断正面
【符号の説明】
1 定着ローラー 2 金属芯金 3 ゴム層 4 ふっ素樹脂スリーブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属芯金の外周に被覆したゴム層の外周
    に、内面をぬれ指数が56〜70になるようにエッチング処
    理した厚さ0.1mm以下のふっ素樹脂スリーブを被覆して
    なることを特徴とする定着ローラー。
JP34396691A 1991-12-02 1991-12-02 定着ローラー Pending JPH05158368A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34396691A JPH05158368A (ja) 1991-12-02 1991-12-02 定着ローラー

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ID=18365617

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JP34396691A Pending JPH05158368A (ja) 1991-12-02 1991-12-02 定着ローラー

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