JPH0564793B2

JPH0564793B2 -

Info

Publication number: JPH0564793B2
Application number: JP61097851A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Katsuno; Toshihiko Tsuda; Kyohiro Kondo; Nobuyuki Hasebe
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1993-09-16
Also published as: JPS62255982A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、複写機、フアクシミリ、プリンター
など電子写真プロセスを利用した機器に使用され
る定着ロールに関する。〔従来の技術〕電子写真プロセスでは一般に感光体上に形成さ
れたトナー画像が転写装置によつて記録支持体、
例えば用紙上に転写され、その後必要に応じてト
ナー画像を用紙表面に定着して所望のコピーが得
られる。トナー画像の定着方法としては、加熱定着法、
圧力定着法、溶剤定着法等が知られている。加熱定着法は加熱によつてトナーを溶融させて
用紙上に付着させる方法であり、広く採用されて
いる。この定着法には熱風定着法、オーブン定着
法、ヒートロール定着法等種々あるが、ヒートロ
ール定着法が最も一般的である。ヒートロール定着法とは、少なくとも一方を加
熱した一対のロール間に一定の圧力を加え、未定
着トナー画像を有する用紙を通過させることによ
り定着を行うものであり、他の加熱定着法に比べ
て電力消費が少ないこと、高速で定着が行えるこ
と、また定着部での紙詰りによる火災の危険性が
少ないこと等の利点がある。このヒートロール定着装置の加熱ロールとして
は、通常テトラフルオロエチレン（商品名：テフ
ロン）やシリコーンゴム等の耐熱離型性物質を表
面にコーテイングしたものが使用される。一方加
熱ロールと対をなして用紙を挾持通過させる加圧
ロールとしては加熱ロールと加圧接触した場合、
接触部（以下ニツプと称する。）に幅をもたせる
ために、シリコーンゴムやフツ素ゴム等の耐熱弾
性体からなるものが用いられている。しかしながら、テフロンを表面層とする加熱ロ
ールでは、用紙上のトナー画像を定着する際、ト
ナーの一部が加熱ロールに転写され、同じ用紙の
後端あるいは次の用紙に再転写され定着されると
いうオフセツト現象が発生する欠点がある。そこで、このオフセツト現象の発生を防止する
目的で、一般に少なくとも一方のロール表面にシ
リコーンオイル等の離型剤を塗布している。しか
しシリコーンオイル等の離型剤を塗布するには塗
布装置が必要となり、定着装置が複雑化すると共
に大型化を招くばかりでなく、離型剤によつて用
紙を汚したり、離型剤がこぼれたりする障害が発
生する危険性がある。事実離型剤によりトラブル
は定着部全体のトラブルの約30％を占めている。
またこの加熱ロールのもう１つの欠点は定着画像
が光沢をもち、読みにくい、すなわち画質が悪い
ことである。そこで画質改良のために、耐熱弾性体としてシ
リコーンゴムを表面層としてもつ加熱ロールが使
用されている。従来このロールによる定着は下記
のような方式で行われている。第１の方式として、シリコーンゴムとしては、
トナーを溶融し定着させる必要から、高熱伝導率
（約10×10^-3Cal／cm・sec・℃以上）のゴム材を
使用する方法である。この場合、高熱伝導性を付
与するために窒化ホウ素、Al₂O₃あるいは石英粉
等が使用されている。しかし窒化ホウ素の場合高価であり、また
Al₂O₃を用いると離型性が劣り、また石英粉の場
合はゴム弾性体中に約50重量％以上充填させ、ゴ
ム弾性体の硬度が約50〜80と高いものが使用され
ている。従つて、良好な画質を得るにはゴム厚の厚みを
厚くする必要があるが、その場合には高熱伝導性
が要求され、離型耐久性は一層悪くなりオフセツ
ト現象が起こり易くなる。そこでこのオフセツト現象の発生を防止するた
め、成型した加熱ロールにシリコーンオイルを含
浸させてオイルを含ませる方式、あるいはオイル
を供給する方式が採られているが、これはテフロ
ン加熱ロールの場合と同様に複写機の複雑化、コ
ストアツプ、メインテナンスの繁雑化等の欠点が
ある。そこで第２の方式として画質の改良とトナー離
型耐久性を得るため、逆に無機質充填剤を減少さ
せた（熱伝導率が約５×10^-4Cal／cm・sec・℃と
低い）シリコーンゴムを表面層とし、高熱伝導性
ゴムを下層とするいわゆる多層構造ロールが使用
されている。すなわち、芯金に接する第１層として高熱伝導
性シリコーンゴムの比較的肉厚で使用し、この上
に第２層としてフツ素変性シリコーンゴムの薄膜
層を配置し、更に第３層すなわち表面層に極く薄
膜のシリコンゴム層を使用した加熱定着ロールで
あり、これに離型剤としてシリコーンオイルを供
給する方式である。この場合には、確かに第１層
により高熱伝導性が得られ、またその厚みで画質
がよくなり、第２層でシリコーンオイルの供給で
耐久離型性（オフセツト防止）も可能となつた。
しかしこの方式ではロールの加工が複雑を極める
こと及びコストアツプとなること、またオイル供
給方式であり、やはり複写機の複雑化、メインテ
ナンスの繁雑さ等の欠点がある。〔発明が解決しようとする問題点〕そこで最近では離型性の優れたトナーを開発し
て、離型剤を使用しない定着装置が提案されてい
る。このような定着装置例の概要を第１図に示す。第１図において加熱ロールは円筒状の芯金１と
この芯金を覆う耐熱弾性体２から成る。加圧ロー
ル５は棒状或いは円筒状の芯金の上に適宜な弾力
性をもつ耐熱弾性体を被覆して成る。用紙８上の
トナー像６は、コルツランプ３によつて所定の温
度に加熱された加熱ロールと加圧ロールによつて
形成されるニツプを通過することにより、溶融し
て用紙の繊維内に流れ込み、この後冷却されて固
化し永久定着像となる。しかし、このような定着装置の加熱ロールの耐
熱弾性体として一般に用いられているシリコーン
ゴム等では、トナーの改良だけでは完全にオフセ
ツト現像を防止することはできず、コピー枚数が
５万枚を越えるとオフセツト現象が発生してしま
うのが実情である。このようなオフセツト現象は
加熱ロールの場合だけでなく加圧ロールについて
も発生する。〔問題点を解決するための手段〕本発明者等は上記の問題点を解決するため鋭意
検討を重ね、分子鎖両末端にビニル基を有し、25
℃における粘度が50000〜200000CSの鎖状ジオル
ガノポリシロキサンをベースポリマーとして架橋
点を少なくすることによりトナー離型寿命を改良
し、また石英粉の使用によつて高熱伝導性とした
場合でもゴム硬度を55以下に押さえることのでき
るシリコーンゴムをプライマーを介して芯金に被
覆することによつて、ロール成型後離型剤として
のシリコーンオイルを含浸させることなく、また
シリコーンオイルをロール表面に塗布する必要の
ない、優れたトナー離型寿命と画質を得ることが
できる、加熱および加圧定着ロールを製作できる
ことを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、未定着トナー像を担持し
た用紙を加熱ロールと加圧ロールとの間を搬送す
ることによつてトナー像を熱融着させ定着するロ
ールにおいて、芯金にプライマーを介して下記の
組成： (A) 分子鎖両末端にビニル基を有し、25℃におけ
る粘度が50000〜200000CSの鎖状ジオルガノポ
リシロキサン； (B) ケイ素に結合する水素基（SiH）を１分子中
に少なくとも３個有する架橋剤としてのオルガ
ノハイドロジエンポリシロキサンを、(A)のビニ
ル基（SiVi）に対してSiH／SiVi（モル比）＝
1.2〜３となる量； (C) 表面積が100m²／ｇ以上の無機質シリカを、
(A)100重量部に対して８〜16重量部； (D) 平均粒径が１〜5μｍの結晶性シリカを、(A)
100重量部に対して０〜130重量部； (E) 分子鎖両末端を封鎖した無官能ジオルガノポ
リシロキサンを(A)＋(B)＋(C)＋(D)100重量部に対
して０〜５重量部； (F) 付加反応触媒としての白金化合物を(A)に対し
て白金換算で１−100ppm；からなる材料を硬化させた、硬度が55以下のゴム
組成物層を被覆した加熱および／または加圧定着
ロールである。以下、本発明による定着ロールの特徴部分であ
る耐熱弾性体材料について詳しく説明する。耐熱弾性体成分の(A)は分子鎖両末端にビニル基
を有し、25℃の粘度が50000〜200000CSの鎖状ジ
オルガノポリシロキサンであり、一般式で示される。式中、複数のＲは同一でも異なつて
いてもよく、置換されているか、または置換され
ていない１価の炭化水素基を表わすが、その95％
以上はメチル基であるものとする。ｌは正の整数
である。粘度が50000CS未満の場合トナー離型寿命が短
かい（すなわち、７万枚以下のコピーでオフセツ
トが発生する。）。また、この粘度を70000CS以上
とすることによつて更に優れたトナー離型寿命特
性が得られる。また、粘度が200000CSを超える
と、作業性が悪くなると共に、硬化したゴムの硬
度も低く物性が定着ロールとして不適当なものと
なる。更に好ましくは、粘度が130000CS以下の
範囲であつた。 (B)はケイ素に結合する水素基を１分子中に少な
くとも３個有する架橋剤としてのオルガノハイド
ロジエンシロキサンであり、次の一般式で示され
る。式中、複数のR′は水素または同一或いは異な
つた非置換または置換の１価炭化水素基を表わす
が、炭素水素基の95％以上はメチル基であるもの
とし、ｍおよびｎは正の整数である。その配合量は(A)のビニル基（SiVi）に対して
SiH／SiVi（モル比）＝1.2〜３となる量であり、
好ましくは1.5〜2.5である。 SiH／SiViが1.2未満の場合硬化不良となりゴ
ム物性が低下する。また３を超えるとトナー離型
性が低下する。 (C)は表面積が100m²／ｇ以上の無機質シリカ、
いわゆるフユームドシリカである。例としては
Aerosil 130、200、300、Ｒ−972（日本アエロジ
ル社製）、Tullanox−500（タルコ社製）等が挙げ
られる。トナー離型性を改良する意味において、
Ｒ−972、Tullanox−500のように表面処理の施
されているもの、或いはAerosil 130、200、300
等をシランまたはシラザンにて表面処理したもの
が好ましい。その配合量は(A)成分100重量部に対
して８〜16重量部がよく、好ましくは10〜14重量
部であつた。８重量部未満の場合硬化物の強度が
弱く、摩耗し易く、定着ロールとしての機能に欠
ける。また16重量部を超えると、トナー離型寿命
が７万枚以下となつてしまう。 (D)は平均粒径が１〜5μｍの結晶性シリカであ
り、加熱定着ロールの場合に熱伝導性を良くする
目的で添加される。その量は(A)成分100重量部に
対して130重量部程度までであり、添加量が130重
量部を超えるとトナー離型寿命が極度に悪くな
る。 (E)は分子鎖両末端封鎖の鎖状ジオルガノポリシ
ロキサン、いわゆるシリコーンオイルであり、ト
ナーに離型性を付与するために使用される。例と
しては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフエ
ニルシリコーンオイル等が挙げられる。その使用
量は(A)＋(B)＋(C)＋(D)100重量部に対して０〜５重
量部であり、５重量部を超えると長時間使用した
場合定着ロールの通紙部に段差を生じ、紙しわの
原因となる。トナー自身の離型性が良好であれば
添加する必要はないが、用紙の定着ロールへまき
つきなどの、いわゆるジヤムの発生を防止する観
点から、１〜３重量部を使用することが好まし
い。 (F)は付加反応触媒としての白金化合物であり、
例えば塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性
物、塩化白金酸とオレフインとのコンプレツクス
等を使用することができる。その使用量は(A)成分
に対して、白金換算で１−100ppmである。本発明の定着ロールは、前記のゴム材料を芯金
の金属製パイプのまわりにプライマーを介して、
被覆し硬化させて製作される。芯金としては鉄やアルミニウム等のパイプが使
用され、このパイプのまわりにプライマーを塗布
乾燥した後ゴム材料を所定の厚みとなるように被
覆する。硬化前のゴム材料は液状であるから、これをプ
ライマー上に直接コーテイングすることが可能で
ある。即ち、粘性の大きいゴム材料を、芯金を設
置した型の中に流し込んだ状態で硬化する方法、
あるいは脂肪族や芳香族炭化水素にゴム材料を溶
かした溶液をスプレー塗布し溶剤を風乾により除
去する方法が好ましい。ゴム材料の硬化は被覆方法によつて異なるが、
例えば100℃±５℃の温度で１時間加熱した後、
更に200℃で４時間程度加熱することによつて行
うことができる。なお前記(A)〜(F)からなる組成物の可使時間は、
例えば特公昭54−3774号に記載のアルキニル基含
有シロキサンを付加反応抑制剤として使用するこ
とによつて必要な作業に合わせることができる。〔実施例〕次に実施例及び比較例を挙げて、本発明による
ゴム組成物材料のトナー離型性に及ぼす効果を述
べる。下記に示す組成の11種類のゴム材料を調製或い
は入手して使用した（実施例１〜４、比較例４〜
７）。実施例１分子鎖両末端にビニル基を有するジメチルオル
ガノポリシロキサン（25℃での粘度50000CS）を
100重量部、架橋剤としてのメチルハイドロジエ
ンポリシロキサン（H₂ガス発生量110ml／ｇ、粘
度12CS、25℃）をSiH／SiVi（モル比）＝2.0とな
るのに必要な量、Tullanox−500（タルコ社製、
商品名）を12重量部、塩化白金酸のオクチル酸変
性溶液（白金として２％）0.1重量部、特公昭54
−3774号記載の次式で示されるアルキニル基含有オルガノシロキサン
0.2重量部からなる材料。実施例２実施例１において分子鎖両末端にビニル基を有
するジメチルポリシロキサン（25℃での粘度が
70000CS）を100重量部とし、それ以外は全て同
じ組成からなる材料。実施例３実施例１において、分子鎖両末端にビニル基を
有するジメチルポリシロキサン（25℃での粘度が
100000CS）を100重量部とし、それ以外は全て同
じ組成からなる材料。実施例４実施例１においてフエニル基を20％含有する分
子鎖末端封鎖のメチルフエニルシリコーンオイル
を２重量部添加した以外、全て実施例１と同じ組
成からなる材料。比較例１実施例１において分子鎖両末端にビニル基を含
有するジメチルポリシロキサンとして25℃での粘
度が10000CSのものを100重量部としたこと以外
は全て実施例１と同じ組成からなる材料。比較例２実施例１において分子鎖両末端にビニル基を含
有するジメチルポリシロキサンとして、25℃での
粘度が1000CSのものを100重量部としたこと以外
は全て実施例１と同じ組成からなる材料。比較例３実施例１において、Tullanox−500を20重量部
とした以外、全て実施例１と同じ組成からなる材
料。比較例４実施例２においてTullanox−500を30重量部と
した以外全て実施例２と同じ組成からなる材料。比較例５実施例１においてSiH／SiVi（モル比）＝6.0と
なるに適量のメチルハイドロジエンポリシロキサ
ンを使用した以外、全て実施例１と同じ組成から
なる材料。比較例６硬度40の付加反応型シリコーンゴムKE1300（信
越化学工業社製）。比較例７硬度40の縮合反応型シリコーンゴムKE12（信越
化学工業社製）。実施例１〜４及び比較例１〜７の材料を芯金の
アルミ製パイプ（径40mm、プライマーとしてプラ
イマーNo.101A／Ｂ（信越化学工業(株)製）を塗布乾
燥したもの）を設置した型に流し込み、硬化させ
て、0.4mm厚のゴム被覆層を形成し定着ロールを
作成し、下記の条件にてテストを行いトナー離型
寿命を測定した。テスト条件：複写機：富士ゼロツクス製FX2830 トナー：FX2830用トナー複写速度：12枚／分用紙：富士ゼロツクス製複写機用Ｌ−A4紙加圧ロール：アルミパイプ上にシリコーンゴム
と表面テフロン層を有する外径40mmのロー
ル、荷重60Kg 設定温度：180℃ 表１に各例の硬化ゴム組成物の物性とトナー離
型寿命を示す。なお表１中のトナー離型寿命は１
万枚の複写毎に加熱定着ロールの温度を上げて、
オフセツトの発生が210℃の温度で認められるに
至るまでの複写枚数を示す。

【表】比較例４では、流動性に劣り、ロールとして成
型することができなかつた。比較例７では、トナ
ー離型性よりも通紙部の段差が激しく紙しわが多
発した。前記の11例と同様に下記の５種類の組成のゴム
材料を調整或いは入手して使用した（実施例５〜
７、比較例８〜９）。実施例５実施例２と全て同じ組成からなる材料に、熱伝
導率を高めるために、平均粒径2μの結晶性シリ
カ（SiO₂）を成分(A)100重量部に対して40重量部
を添加してなる材料。実施例６実施例２と全て同じ組成からなる材料に実施例
５と同じ目的で平均粒径2μの結晶性シリカ
（SiO₂）を成分(A)100重量部に対して80重量部添
加してなる材料。実施例７実施例２と全て同じ組成からなる材料に実施例
５と同じ目的で、平均粒径2μの結晶性シリカ
（SiO₂）を成分(A)100重量部に対して120重量部添
加してなる材料。比較例８実施例２と全て同じ組成からなる材料に実施例
５と同じ目的で、平均粒径2μの結晶性シリカ
（SiO₂）を成分(A)100重量部に対して150重量部添
加してなる材料。比較例９付加反応型高熱伝導性シリコーンゴム
KE1204A／Ｂ（信越化学工業社製）。以上の５種類の材料について、前述と同様にし
てシリコーンゴム被覆の厚みが0.8mmの定着ロー
ルを作成し、同じテスト条件にてトナー離型寿命
を測定した。表２に各例の硬化ゴム組成物の物性
とトナー離型寿命を示す。

【表】表２から、本発明によるシリコーンゴム被覆層
は、結晶性シリカの添加により高熱伝導性にして
も十分実用可能であることが明らかである。〔効果〕本発明の定着ロールは、25℃における粘度が
50000〜200000CSの鎖状ジオルガノポリシロキサ
ンをベースポリマーとして使用することにより耐
久離型性が大幅に改良され、また熱伝導性を付与
する石英粉の使用によつても硬度が55以下で充分
なゴム弾性があり、その結果離型剤としてのシリ
コーンオイルなどを塗布しない定着装置におい
て、従来の加熱ロールよりも寿命が２〜４倍延
び、画質の面でも極めて優れた画期的な加熱及び
加圧ロールとして使用することができる。また、本発明のロールで使用するシリコーンゴ
ムは加熱ロール及び加圧ロールに限らず多層タイ
プのロール表面にも使用できる。更に、本発明の定着ロールは複写機以外にもフ
アクシミリ用、プリンター用及び印刷機用の各種
定着ロールに広く使用することができる。本発明
の定着ロールは離型剤を使用せずに充分機能を発
揮するが、離型剤オイルを用いてもよいことは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートロールを用い、離型剤供給装置
のない加熱定着装置の概略図である。図中符号：１……芯金；２……耐熱弾性体；３
……コルツランプ；４……ペーパーガイド；５…
…加圧ロール；６……トナー；７……分離爪；８
……用紙。

Claims

【特許請求の範囲】１未定着トナー像を担持した用紙を加熱ロール
と加圧ロールとの間を搬送することによつてトナ
ー像を熱融着させ定着するロールにおいて、芯金
にプライマーを介して下記の組成： (A) 分子鎖両末端にビニル基を有し、25℃におけ
る粘度が50000〜200000CSの鎖状ジオルガノポ
リシロキサン； (B) ケイ素に結合する水素基（SiH）を１分子中
に少なくとも３個有する架橋剤としてのオルガ
ノハイドロジエンポリシロキサンを、(A)のビニ
ル基（SiVi）に対してSiH／SiVi（モル比）＝
1.2〜３となる量； (C) 表面積が100m²／ｇ以上の無機質シリカを、
(A)100重量部に対して８〜16重量部； (D) 平均粒径が１〜5μｍの結晶性シリカを、(A)
100重量部に対して０〜130重量部； (E) 分子鎖両末端を封鎖した無官能ジオルガノポ
リシロキサンを(A)＋(B)＋(C)＋(D)100重量部に対
して０〜５重量部； (F) 付加反応触媒としての白金化合物を(A)に対し
て白金換算で１−100ppm；からなる材料を硬化させた、硬度が55以下のゴム
組成物層を被覆してなることを特徴とする加熱お
よび／または加圧定着ロール。２ゴム組成物層材料の原料組成において、 (A)の粘度が70000〜130000CSであり、 (B)のSiH／SiVi（モル比）＝1.5〜2.5であり、 (C)の無機質シリカの量が10〜14重量部である特許
請求の範囲第１項に記載の加熱および／または加
圧定着ロール。