JPH0634131B2

JPH0634131B2 - 定着ロ−ラ

Info

Publication number: JPH0634131B2
Application number: JP59212885A
Authority: JP
Inventors: 正明桜井; 修二今; 久史赤羽; 進平井; 俊光岩田
Original assignee: Canon Inc; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Canon Inc; SWCC Corp
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6189845A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は電子写真複写機・磁気記録装置・印刷機・プリ
ンタ等に於て転写紙・像支持材等の記録材面に未定着像
を固着像として定着する定着ローラに関する。

〔従来の技術と問題点〕第１図は熱定着ローラを用いたトナー像定着装置の一例
の極く概略図である。１及び２は互いに適度に押圧接触
させて上下に並行に軸受支持させた定着ローラと加圧ロ
ーラであり、矢示方向に所定の周速度で回転駆動され
る。

定着ローラ１はアルミニウム等の金属製中空ローラ１１
を芯金とし、その外周面をトナーオフセットの生じ難い
耐熱性・耐摩耗性の離型性材料層１２で被覆処理し、芯
金内空にハロゲンヒータ棒等のヒータ１３を挿入配設し
てなり、該ヒータの発熱で加熱される。そして不図示の
自動温調手段によりヒータ１３への通電がオン・オフ制
御或は通電量増減制御されて定着ローラ外周面の温度が
常時所定の略一定温度（例えば 180〜 200℃）に維持管
理される。

加圧ローラ２は鉄・アルミニウム等の金属性ローラを芯
金２１とし、その外周面を比較的厚いゴム等の弾性材料
２２で被覆したものである。

３は定着ローラ１の外周面に離型助剤としてのシリコー
ンオイルを塗布する装置であり、本例のものはかなり高
粘度のシリコーンオイルを予め含浸させた長尺のウエブ
部材３１をロール巻にしたものを繰り出し軸３２に装着
保持させ、そのロール巻ウエブ部材の自由端を巻取り軸
３３に係止し、繰り出し軸と巻取り軸間のウエブ部材部
分を押付けローラ３４で定着ローラ１面に押付け状態に
すると共に、繰り出し軸側のロール巻ウエブ部材の巻取
り軸側へ少しづつ巻取る（例えば1m/1万枚（A4版）通
紙）ことにより定着ローラ１の外周面へウエブ部材の含
浸離型助剤をコーティングする構成のものである。この
ウエブ部材は定着ローラ外面のクリーニング部材も兼ね
ている。

而して上記定着ローラ１と加圧ローラ２との回転駆動状
態に於てその両ローラのニップ部４に未定着トナー像Ｔ
を担持した像支持材５をトナー像担持面側を定着ローラ
１側にして導入し通過させると、トナー像Ｔが定着ロー
ラ１の熱、及び定着ローラ１と加圧ローラ２の相互押圧
力により像支持材５面に永久固着像として順次に熱圧定
着処理されるものである。

なお、６は定着ローラ１の面から像支持材５を確実に分
離させるべく配設した分離爪部材、７は定着ローラ１の
温調のため該ローラ外周温度を検出するセンサ、Ｗは定
着ローラ１と加圧ローラ２の相互接触部（ニップ部）の
幅寸法（ニップ幅）を示す。

定着ローラ１は単層被覆タイプと複数層被覆タイプとが
ある。

単層被覆タイプは芯金１１の外周面に直接に或はプライ
マーを介してシリコーンゴム、フッ素ゴム・フッ素樹脂
（ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰなど）、フッ素ゴムとフッ
素樹脂の混合物などの耐熱性・耐摩耗性・離型性材料の
被覆層１２を例えば30μｍ〜0.5mm 程度の層厚で形成し
たものである。

複数層被覆タイプは第２図の部分拡大図に示したように
芯金１１の外周面に先ず耐熱性の弾性体層１２ａを例え
ば 0.5mm程度の層厚で形成し、その外周面に耐熱性・耐
摩耗性の離型性材料層１２を形成したもので、弾性体層
１２ａのクッション機能により単層被覆タイプのものよ
りも耐久性・画像性・定着性等が改善される。離型性材
料層１２の層厚は例えば数10μｍ程度の薄いものにする
ことができる等の利点がある。

この複数層被覆タイプの定着ローラに於て、耐熱性の弾
性体層１２ａは具体的にはシリコーンゴムか、フッ素ゴ
ムである。シリコーンゴムとフッ素ゴムは該タイプの定
着ローラの弾性体層構成用材料として何れも、必要な耐
熱性、弾性等を有しており、性能的には同等の材料であ
る。ただ価格的にはシリコーンゴムの方が安価である。
離型性材料層１２は前記単層被覆タイプで例示したよう
な材料で良いが、そのなかでもフッ素ゴムとフッ素樹脂
の混合物が好ましい。該混合物は他の材料に比べて離型
性、耐シリコーンオイル（離型助剤）膨潤性等がよいか
らである。

従って、複数層被覆タイプの定着ローラは材料の組合せ
面だけからいえば、弾性体層１２ａとしてシリコーンゴ
ムを用い、離型性材料層１２としてフッ素ゴムとフッ素
樹脂の混合物を用いれば、性能的にも価格的にも有利な
ものを構成し得る。

しかし実際には、弾性体層１２ａとしてのシリコーンゴ
ム層と、その外周面に形成する離型性材料層１２として
のフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層とは両者の接着性
に問題があり、実用化されていない。

即ち、弾性体層１２ａとしてのシリコーンゴム層の外周
面に直接に或は適当なプライマーを介して単純に離型性
材料層１２としてのフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層
を形成しても両層１２ａ・１２の接着力は十分ではなく
界面剥離を生じ易い。又シリコーンゴム層が加硫あるい
は硬化層で、加硫後のままプライマーを介して接着使用
しようとしても、該シリコーンゴム層面にはフッ素ゴム
とフッ素樹脂の混合物層は直接には勿論、プライマーを
介在させても実質的に接着せず、実用化できなかった。

〔発明の目的〕

そこで本発明は上記の弾性体層１２ａとしてのシリコー
ンゴム層と、その外周面に形成する離型性材料層１２と
してのフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層との十分な接
着一体化を図ることにより、このような構成層材料の組
合せからなる、従って性能的にも価格的にも有利な複数
層被覆タイプの定着ローラを実現することを目的とす
る。

〔発明の構成、効果〕

即ち本発明は、発熱源１３を内蔵した芯金ローラ１１
と、該芯金ローラの外周面にプライマー８ａを介して接
着され、外周面のスキン層は研削除去した、充填剤入り
の加硫シリコーンゴム被覆層１２ａと、該加硫シリコー
ンゴム被覆層１２ａの外周面にプライマー８ｂを介して
接着された、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の焼成被
覆層１２と、からなることを特徴とする定着ローラを要
旨とする。

上記の構成により耐久性に富み、優れた特性をもつ定着
ローラの実用化を達成できる。

〔実施例〕

第３図は上記本発明の定着ローラ１の製造工程フロー図
であり、このフロー図に従って詳述する。

芯金ローラ１１は所要外径・長さのアルミニウム・鉄等
の金属ローラであり、脱脂−ブラスト−脱脂等の前処理
を施す（ステップ１００）。

プライマー８ａはこの芯金ローラ１１の外周面と、該ロ
ーラ外周面に形成する加硫シリコーンゴム被覆層１２ａ
との接着用プライマーであり、使用シリコーンゴム材料
が熱加硫型か付加反応型かに応じて市販各種の金属−シ
リコーンゴム接着用プライマーのなかから適当なものを
選択使用し得る。このプライマー８ａを芯金ローラの外
周面に塗布・乾燥する（ステップ１０１・１０２）。

加硫シリコーンゴム被覆層１２ａは、シリコーンゴム
分、充填剤、その他所望の助剤を所要の配合割合で計量
・混合した混和物を 0.7〜２mm程度の厚さのシート状に
圧延処理して分出しし、その分出しシートを前記のよう
にプライマー８ａの塗布・乾燥処理された芯金ローラ１
１の外周面に巻付け被覆し（ステップ１０３）、型に入
れて加硫処理（ステップ１０４）することにより形成さ
れる。このゴム被覆層１２ａは加硫もしくは硬化と同時
にプライマー８ａを介して芯金ローラ１１面に強固に接
着化する。

原料たるシリコーンゴムは、例えばメチルビニルポリシ
ロキサンがベースゴムで有機化酸化物あるいは付加反応
型のゴムがよく、付加反応型ゴムは液状ゴムでも差支え
ない。

充填剤は乾式シリカ・沈降性シリカ・石英粉末・ケイソ
ウ土など通常シリコーンゴムに使用される充填剤を使用
できる。炭酸カルシウムなど耐熱性を低下させるものは
好ましくない。充填剤の配合は加硫シリコーンゴム被覆
層１２ａと、この上にプライマー８ｂを介して形成する
フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の焼成被覆層１２との
相互接着力を強固なものとする上で本発明に於て必須の
要件である。シリコーンゴム分に対する該充填剤の配合
はシリコーンゴム分 100部（重量部）に対して15〜150
部が適当である。15部以下では層１２ａと層１２との十
分な接着効果が得られない。又 150部以上であると耐熱
性が悪くなる。

次に上記形成した加硫シリコーンゴム被覆層１２ａの外
周面を研削処理（ステップ１０５）して該ゴム被覆層外
周のスキン層を研削除去すると共に、該ゴム被覆ローラ
を所定の外径に仕上げる。該ゴム被覆層外周のスキン層
の研削除去は、該ゴム被覆層と、この上にプライマー８
ｂを介して形成するフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の
焼成被覆層１２との相互接着力を強固なものとする上で
本発明に於て必須の要件である。このスキン層が存在す
るままであるとプライマー８ｂを介しても層１２ａと層
１２との十分な接着効果が得られない。加硫シリコーン
ゴム被覆層１２ａの外周面のスキン層を研削除去し、そ
の外周面にプライマー８ｂを介してフッ素ゴムとフッ素
樹脂の混合物の層１２を形成することにより層１２ａと
層１２とは互いに十分強固な接着状態となる。これは層
１２ａを研削処理してスキン層を除去することにより、
該層１２ａの外周面に該層に配合してある充填剤分が十
分に露呈状態になり、その露呈充填剤分とプライマー８
ｂとがよくなじむ、或は反応を生じる、層１２ａの外周
面の接着面積が物理的に増す等のためと考察される。

加硫シリコーンゴム被覆層１２ａの外周面の研削処理後
にその外周面にプライマー８ｂを塗布・乾燥する（ステ
ップ１０６・１０７）。このプライマー８ｂは加硫シリ
コーンゴム被覆層１２ａと、この上に形成するフッ素ゴ
ムとフッ素樹脂の混合物の焼成層１２との接着用プライ
マーである。具体的には例えば、アクリル酸メチルやア
クリル酸エチルにシリコーンゴム分及びシリルパーオキ
サイドを混合し、これにイソプロピルアルコールやトル
エン等の溶剤を混合したものなどである。シリコーンゴ
ム分・シリルパーオキサイドはシリコーンゴムと、又ア
クリル酸系ポリマーはフッ素ゴム塗料に含まれる加硫剤
・アミン化合物等と反応し、層１２ａと層１２との強固
な接着効果が得られる。

次に上記プライマー８ｂを塗布・乾燥処理した加硫シリ
コーンゴム被覆層１２ａの外周面にフッ素ゴムとフッ素
樹脂の混合物を塗布する（ステップ１０８）。フッ素ゴ
ムとフッ素樹脂の混合物は通常は水に分散されており、
層１２ａに対する該混合物の塗布はディッピングもしく
は吹付けによりなされる。又該混合物はフッ素ゴム分 1
00部（重量部）に対してフッ素樹脂分10〜130 部混合し
た組成のものがよい。フッ素樹脂としてはＰＴＦＥ（４
弗化エチレン樹脂）・ＰＦＡ（４弗化エチレン−パーフ
ロロアルコキシエチレン共重合体）・ＦＥＰ（４弗化エ
チレン−６弗化プロピレン共重合体）がよい。塗布層厚
は20〜80μｍ程度がよい。20μｍ以下だと塗布面が均一
ではなく、80μｍ以上だと焼成時に塗布面が割れたりす
る問題を生じる。

次いで乾燥して塗布層内の水分を除去し（ステップ１０
９）、次いで該塗布層の焼成処理（ステップ１１０）を
する。焼成処理温度はフッ素樹脂分がＰＴＦＥ或はＰＦ
Ａの場合は 340〜 400℃、ＦＥＰの場合は 250〜 310℃
の範囲で設定される。焼成時間は適宜に設定し得る。こ
の焼成によりフッ素樹脂が層１２の最外層に浮き立った
形態となる。

かくして、芯金ローラ１１の外周面に弾性体層としての
加硫シリコーンゴム層１２ａが強固に接着し、その層１
２ａの外周面に離型性材料層としてのフッ素ゴムとフッ
素樹脂の混合物の焼成層１２がこれも強固に接着形成さ
れた複数層被覆タイプのローラが得られる。従ってこの
ような構成層材料の組合せからなる、性能的にも価格的
にも有利な複数層被覆タイプの定着ローラを実現するこ
とが可能となり、所期の目的が達成される。

〔具体例〕

第３図の製造フローに従って下記の仕様の定着ローラ１
を製造した。

芯金ローラ１１；外径59mm、肉厚10mmのアルミニウム製
中空ローラ。外周面は脱脂−ブラスト−脱脂処理。

プライマー８ａ；金属−シリコーンゴム接着用プライマ
ー、商品名プライマー NO.14AR 信越化学工業（株）
製。

加硫シリコーンゴム被覆層１２ａ；シリコーンゴム分−
熱加硫型、充填剤−乾式シリカ。配合量はシリコーンゴ
ム分 100部（重量部）に対し乾式シリカ27部。被覆層厚
0.5mm。加硫処理後に外周面を研削処理してスキン層除
去。

プライマー８ｂ；下記の混合物。

アクリル酸メチル …… 10部（重量）シリコーンゴム …… 10〃シリルパーオキサイド …… 5〃イソプロピールアルコール… 60〃トルエン ……… 5〃フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の焼成層１２；フッ素
ゴムとＰＴＦＥ（フッ素樹脂）の 100部:100部の混合物
の水分散物。ディッピング塗布。塗布厚30μｍ。焼成温
度・時間 300℃・30分。

以上の複数層被覆ローラを定着用ローラとして用いて第
１図示のような定着装置を構成した。

そして定着ローラの加熱使用温度 180℃、定着ローラ１
と加圧ローラ２とのニップ幅Ｗ＝９〜10mm、通紙速度50
枚（A4版)/分で、10万枚の連続通紙ライフテストを行っ
た。

その結果10万枚通紙後も定着ローラ１の被覆層１２ａ及
び層１２の相互はくり、層１２ａの芯金ローラ１１から
のはくりは全く生じなかった。又トナーのオフセット防
止性能（離型性）、耐きず付き性、耐シリコーンオイル
（離型助剤）膨潤性も優れていた。ソフトな画像の高品
位の定着画像が得られ、通紙性も良好であり、耐久性が
あり長寿命の実用的なローラであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は定着ローラ式のトナー像定着装置の一例の概略
構成図、第２図は複数層被覆タイプの定着ローラの層構
成を示した図、第３図は本発明の定着ローラの製造工程
フロー図である。１は定着ローラ、２は加圧ローラ、３はシリコーンオイ
ル塗布機構、５は未定着トナー像支持材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤羽久史神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者平井進神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者岩田俊光神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献特開昭58−27175（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−83181（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱源を内蔵した芯金ローラと、該芯金ローラの外周面にプライマーを介して接着され、
外周面のスキン層は研削除去した、充填剤入りの加硫シ
リコーンゴム被覆層と、該加硫シリコーンゴム被覆層の外周面にプライマーを介
して接着された、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の焼
成被覆層と、からなることを特徴とする定着ローラ。