JPH05323815A

JPH05323815A - 定着ローラー

Info

Publication number: JPH05323815A
Application number: JP15867292A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawasaki; 弘志川崎; Susumu Iwasaki; 進岩崎
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】表層にふっ素樹脂スリーブを被覆し、下層に
低硬度のシリコーンゴム層を有する定着ローラーにおい
て硬度バラツキのない安定した製品硬度を得る。【構成】ゴム層３に使用するシリコーンゴムとして、
その硬度がアスカーＣ硬度計で管理され、その範囲が23
〜40度であるシリコーンゴムを使用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
するためにゴム層の外周にふっ素樹脂スリーブを被覆し
た定着ローラー、主として加圧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
ラーの離型層としてシリコーンゴムを使用するローラー
もしくは、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】近年、定着ローラーを使用した電子複写機
やLBP （レーザービームプリンタ）などの小型化が進
み、定着ユニットがコンパクトに設計されるようにな
り、定着ローラの外径が直径15〜24mm程度の小径のロー
ラーが多くなってきている。

【０００４】このようなサイズの定着ローラーでは小径
であるため、有効なニップ幅を得るためには通常はゴム
硬度がJIS Ａで15度程度のシリコーンゴムが定着ローラ
ーとして使用されている。

【０００５】即ち、ロール面の硬度を軟らかくすること
により、一対のロール相互の圧接力が小さくても適当な
ニップ幅が得られるように設計されている。

【０００６】しかしながら、このようなゴム単体を使用
した定着ローラーでは、特に低硬度のシリコーンゴムの
トナー離型性が十分ではないために、定着ローラーとし
ての寿命が短いという欠点があった。

【０００７】この不具合を解消するために、シリコーン
ゴムに内部離型剤としてシリコーンオイルを多量に充填
すると、離型性そのものは改善されるもののコピー枚数
が増えるにつれて含浸しているシリコーンオイルが徐々
に滲出するため、紙が通紙する部分と通紙しない部分と
の間に段差が生じ、定着ムラや紙シワなどの不具合が発
生しやすくなるという問題があった。

【０００８】定着ローラーのゴム層の表層にふっ素樹脂
層を被覆した定着ローラーでは、上記の離型性、定着ム
ラ、紙シワなどの不具合は解消されるものの、ニップ幅
の安定した低硬度の定着ローラーを得るためには、表層
のふっ素樹脂層の厚みにもよるが、その厚さが50μm 程
度の場合には、ゴム層に使用するシリコーンゴムのゴム
硬度はJIS K 6301にて規定されたJIS Ａ硬度計で10度近
傍のゴム硬度のものを使用する必要がある。

【０００９】しかしながら、10度近傍のゴム硬度、特に
10度未満のゴム硬度の場合には、その測定値の有効数字
が１桁となりゴム硬度における最小測定単位である１度
の差が硬度全体の10％以上の変動となるために、見かけ
上わずかな硬度の差でも定着ローラーにおいてはニップ
幅に変動をもたらし、安定したニップ幅が得られないと
いう欠点があった。

【００１０】また、ゴム硬度の測定もばらつく要因をも
っており測定方法や測定者により同一試料でも５度程度
のばらつきがある。

【００１１】またJIS K 6301にて規定されている硬度計
はスプリングの荷重でゴム硬度を規定しているが、この
スプリング荷重だけで±１度の許容誤差が認められてい
るなど15度未満の低硬度のゴム硬度測定に対し不向きな
面が多く、このような測定器を使用して管理した場合、
安定した低硬度の定着ローラーが得られないという欠点
を有していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の表
層にふっ素樹脂スリーブを被覆し、下層に低硬度のシリ
コーンゴム層を有する定着ローラー、主として加圧ロー
ラーにおいて硬度バラツキが多く安定した製品硬度が得
られないという課題を解決することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、ゴム層３に
使用するシリコーンゴムとして、その硬度がアスカーＣ
硬度計で管理され、その範囲が23〜40度であるシリコー
ンゴムを使用してなる定着ローラー１を提案するもので
ある。

【００１４】

【作用】ゴム層３に使用するシリコーンゴムとして、そ
の硬度をアスカーＣ硬度で管理することにより、安定し
た定着ローラーが得られる。

【００１５】

【実施例】図１に示すように定着ローラー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50μm のPFA からなるふっ素樹脂スリー
ブ４が被覆されている。

【００１６】ゴム層３には、信越化学製の付加型シリコ
ーンゴムである X-34-369A&B（商品名）が使用されてお
り、このゴム層の肉厚は5mm であり、ローラーの外径は
直径20mmである。

【００１７】X-34-369A&B のテストピースでのアスカー
Ｃ硬度は32度であり、JIS Ａ硬度は10度である。

【００１８】また、このときのローラーの表面硬度はア
スカーＣ硬度で47度であった。

【００１９】なお、JIS Ａ形硬度計では、その先端の測
定子がピン形状のために、ふっ素樹脂スリーブを被覆し
た定着ローラーの表面硬度を測定しようとすると、ピン
形状の測定子が表層のスリーブを突き破ってゴム層にま
で食い込むため、表面硬度は測定できない。

【００２０】次に、テストピースにおけるJIS Ａ硬度と
アスカーＣ硬度との相関関係、及びテストピースの硬度
と製品硬度との関係を調べるために、上記の信越化学製
X-34-369A&B を中心にゴム硬度をJIS Ａで 5〜14度にま
で振った材料を作成し、各々上記サイズのローラーを作
成し、テストピース硬度と製品硬度を測定した。

【００２１】この測定結果を表１と図２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】この結果から、テストピース硬度はJIS Ａ
硬度で5〜14 度の範囲では、アスカーＣ硬度で23〜40度
に一次式として対応することが分かった。

【００２４】また、テストピース硬度と製品硬度は一次
式としては対応せず、テストピース硬度が軟らかくなる
につれて、製品硬度の減少度合いが少なくなるという近
似的な二次曲線となることが分かった。

【００２５】ゴムのテストピース硬度とPFA を被覆した
製品硬度が一次式として対応しない理由は、製品の場合
には弾性層が剛性率の異なる素材の二層構造になってい
るためと考えられる。

【００２６】即ち、表層の上から硬度を測定する場合、
下層のゴム層の硬度が表層のPFA 層の硬度と比べて極端
に硬いために、下層のゴム硬度が低くなるにつれて表層
の影響が大きくなってくるためである。

【００２７】上記のローラーの場合、安定したニップ幅
を得るためには製品硬度で公差を±3 度の範囲にするこ
とが必要であることが実験的に分かっている。

【００２８】この場合、製品硬度で47±3 度の範囲に押
えるには、表１及び図２の結果からテストピース硬度で
はJIS Ａ硬度で8〜11 度の範囲のゴム硬度を使用しなけ
ればならないことが分かる。

【００２９】しかしながら、この場合JIS Ａ硬度で公差
の範囲が3 度、すなわち±1.5 度の公差でゴムを管理す
るということは事実上不可能である。

【００３０】なぜなら、大抵の計器は最大目盛の１％を
目標に目盛を打つが、JIS K 6301にて規定されているJI
S Ａ形の硬度計は、試験片表面に加圧面を接触させたと
き、加圧面の中心の穴からバネ圧力により突き出ている
押針がゴム面によって押し戻される距離を硬さとして目
盛に示すようになっている。

【００３１】そして、押針の動きとバネの力との関係を
示す基準線の許容差は±8gであり、これは目盛について
は±1 度に相当する。

【００３２】バネから出る誤差だけでもすでに±1 度な
のであるから、±1.5 度という公差が測定上の管理限界
を越えた範囲であることが容易に理解できる。

【００３３】アスカーＣ硬度計では、製品硬度で47±3
度の範囲に押さえるには、表１及び図２からテストピー
ス硬度で29〜35度の範囲のゴム硬度を使用すればよいこ
とが分かる。

【００３４】この場合には、アスカーＣ硬度で公差の範
囲が6 度、すなわち±3 度の公差でゴムを管理すればよ
い。

【００３５】アスカーＣ硬度計は、日本ゴム協会標準規
格のSRIS 0101 （膨張ゴムの物理試験法）に準拠した硬
度計で、主としてフォームラバーの如きスポンジゴムの
硬度を測定するためのものである。

【００３６】この硬度計では、押針の動きとバネの力と
の関係を示す基準線の設定及び許容差は、JIS K 6301に
規定されたJIS Ａ形の硬度計と同一設定で、押針の形状
が異なるのみである。

【００３７】このことより、アスカーＣ硬度計でもバネ
から出る誤差が±1 度であることが分かる。

【００３８】アスカーＣ硬度で公差の範囲が6 度、すな
わち±3 度の公差でゴムを管理することは少なくとも測
定計器面からは、十分に対応可能な範囲であるといえ
る。

【００３９】ゴム硬度の測定上のばらつきは前述のバネ
から出る誤差だけではなく、押針の摩耗や付着物の堆
積、バネの疲労なども原因となるため、硬度計の定期管
理が必要なのはいうまでもない。

【００４０】また、測定方法にも配慮が必要であり、特
に試料の厚みによっても測定値が異なり、試料の厚みが
薄くなればなるほどゴム硬度は試験台の影響を受け、測
定値が高くなる傾向にある。

【００４１】そのため、試料の厚みを規定する必要があ
るが、低硬度の場合には12mm以上の厚みが必要であるこ
とが即知である。

【００４２】JIS C 2123（電気用シリコーンゴムコンパ
ウンド試験方法）で硬さ試験の試験片を厚さ6mm の板状
のものとし、厚さ2mm のもの３枚を重ねて測定してもよ
いと規定しているのは、低硬度のゴム硬度測定方法とし
ては不適切であるといえる。

【００４３】JIS K 6301（加硫ゴム物理試験方法）では
この点を考慮して、硬さ試験の試験片は、原則としてＡ
形では厚さ12mm以上のものを用い、12mm未満のものは積
み重ねて、なるべく12mm以上とする、と規定しており、
試料の厚みの規定としては適切である。

【００４４】但し、低硬度のゴムシートの場合に2mm 厚
の試料を６枚積み重ねると、平面度のある試料が得られ
ずに硬度測定のばらつきの要因となるため、6mm 厚の試
験片を２枚積み重ねるか、12mm厚の試験片を作成して測
定することが望ましい。

【００４５】低硬度の場合、硬度計の押し付け速度によ
っても測定値がばらつき、安定した硬度を測定するため
には押し付け速度を55±10min/cmの範囲にするとよい。

【００４６】そのためには硬度計の測定時に適当な補助
治具を設置する必要があり、速度調整機能のついた定圧
荷重式が望ましく、株式会社テクロックから発売されて
いるゴム硬度計定圧荷重器−型式GS-710が例示される。

【００４７】この発明においては、ゴム層３はゴム硬度
がアスカーＣ硬度で23〜40度のものを使用することが必
要である。

【００４８】ゴム硬度がアスカーＣ硬度で40度を越える
ものはJIS Ａ硬度で15度以上のものに相当し、JIS Ａ硬
度で管理できるので、特にアスカーＣ硬度で管理する必
要がない。

【００４９】ゴム硬度がアスカーＣ硬度で23度を下まわ
るものはJIS Ａ硬度で4 度以下のものに相当し、かかる
超低硬度のゴムではゴム層として使用した場合には、軟
らかすぎてうまくニップ幅がとれないという傾向があ
る。

【００５０】この発明において、ゴム層３のゴムとして
は、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使用される。

【００５１】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。

【００５２】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
Cab-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類組み
合わせて使用する。

【００５３】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、導
電カーボンなどを併用してもよい。

【００５４】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。

【００５５】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
されているような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。

【００５６】また、金属芯金２とゴム層３の接着は、例
えば特公昭５４−１９０１４号にて開示されているよう
な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、予めサンドプラ
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。

【００５７】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。

【００５８】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、定着性の
安定した、ふっ素樹脂スリーブ被覆の定着ローラーを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る定着ローラーを示す縦断正面
図。

【図２】この発明に係るゴムのテストピース硬度と製
品硬度をアスカーＣ硬度計とJIS Ａ硬度で測定した結果
を示す線図。

【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

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属芯金の外周に被覆したゴム層の外周
に、厚さ0.1mm 以下のふっ素樹脂スリーブを被覆した定
着ローラーにおいて、前記ゴム層のゴム硬度がアスカー
Ｃ硬度計で管理され、そのゴム硬度がアスカーＣ硬度で
23〜40の範囲であることを特徴とする定着ローラー。