JPH0679188B2

JPH0679188B2 - ゴムローラ

Info

Publication number: JPH0679188B2
Application number: JP18948688A
Authority: JP
Inventors: 行弘大関; 正晴大久保; 美穂青木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0239079A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ゴムローラに関するもので、詳しくは、しわ
の発生のないオフセットの少ない耐久性のある定着器用
加圧ローラに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、複写機やレーザービームプリンタ等に用いら
れる熱ローラ定着器には、芯金の上に多孔質のシリコン
ゴム層を形成し、さらに、この層の外表面にシリコンゴ
ムの薄層を形成した「スポンジローラ」が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、ソリッドのローラは、熱容量が大きいの
で、加熱しにくく、低温環境時での定着性がよくない。
また60kg/m²以下の薄い紙や封筒のしわが比較的発生し
やすいという欠点を有する。

一方、スポンジローラは、内部がスポンジ状になってい
て、多量の空気を含んでいるので、熱が伝わりにくく、
低温時の定着性が比較的よい。また薄紙や封筒のしわ
も、定着ローラにストレスがたまりにくいので、比較的
発生しにくい。スポンジローラにはこのような長所があ
る反面、トナーのオフセットが多いという欠点を有す
る。

オフセットの発生する理由の一つは、ローラ表面が帯電
し、転写材上のトナー像を反発させるためであり、これ
はソリッドローラであっても同様である。オフセットの
発生するもう一つの理由は、スポンジローラにおいて
は、その構成上、一対のローラ間の圧接力をソリッドロ
ーラほど上げられないので、転写材上のトナー像を転写
材に押しつける力が弱くなり、どうしても、トナーが定
着ローラにオフセットしやすくなるからである。この理
由により、スポンジローラは、トナーが定着ローラにオ
フセットしやすい傾向にある。

そこで、本出願人により、本出願に先立って、スポンジ
ゴムローラの表層とスポンジ層の両方またはどちらか一
方に、ふっ素系界面活性剤を含有させ、その電気抵抗を
減少させ、ローラの帯電電位を低下させることによっ
て、トナーのオフセットを減少させる加圧用スポンジロ
ーラが開発された。そして、この新開発のものによる
と、スポンジローラを加圧用ローラに用いるため、しわ
の発生は防止できる。

ところが、さらに、検討を進めていくと、次に示すこと
が判明した。

それは、スポンジ層に含有させたふっ素系界面活性剤
は、他の界面活性剤に比べると、熱に強いが、200℃を
越える温度においては、熱分解が進行するものも存在
し、中には、180℃程度であっても、長時間放置する
と、熱分解が進行してしまうものもある。

ふっ素系界面活性剤の熱分解温度は、各社から出ている
製品により、様々であるが、加圧ローラの帯電防止剤と
して有効な製品の熱分解温度は、180℃〜250℃の間に存
在している。このことは、スポンジローラの製造上、大
きな障害となってくる。

スポンジローラは、現在のところ、第２図に示す工程で
作られている。

第２図中の発泡の工程は、スポンジを発泡させる工程で
あるが、従来から量産のために、スポンジ材のSiゴム
は、押出し成型により芯金上に接着されている。このた
め、Siゴムは、固形のゴムを用いなければならなかっ
た。したがって、従来においては、スポンジ材として
は、HTVタイプのSiゴムが用いられていた。ところがHTV
タイプのSiゴムは、発泡させるのに、200℃近くの高温
中に１〜４時間置かなければならず、さらに、スポンジ
ゴムを安定させ、圧縮永久歪みを少なくするために、必
ず、２次加硫が必要となり、この２次加硫温度も発泡温
度と同じ200℃近くが必要であり、放置時間も約10〜20
時間ほど必要であった。つまり、熱加硫タイプ（HTVタ
イプ）のSiゴム中にふっ素界面活性剤を含有しても、ス
ポンジローラの製造工程上で、ふっ素系界面活性剤は熱
分解し、その効果がなくなる可能性があることがわか
る。

検討の結果、HTVタイプのSiゴムスポンジ材にふっ素系
界面活性剤を含有させたスポンジローラにおいては、加
硫温度と加硫時間の２つの要因が、オフセットおよびス
ポンジローラの帯電電位に大きく関係していることが判
明した。

第３図および第４図に、スポンジ層中にふっ素系界面活
性剤を1.0％含有させた時に、加硫温度と加硫時間を変
化させて、オフセットおよびスポンジローラの帯電電位
を検討した結果を示す。

第３図の◎，〇，△，×は、オフセットの程度を表わ
し、◎はオフセットがほとんどない状態、〇はほんの少
しだけオフセットしている状態、△はややオフセットが
多い状態、×はオフセットがかなり多い状態を示す。前
記◎〜△は、画像上には何も現われないが、×は、出力
画像上に、黒ポチや紙裏汚れが発生してしまう。２次加
硫なしのスポンジローラは、従来のものにはあり得な
く、つまり、従来のスポンジローラにふっ素系界面活性
剤を含有させても、オフセットに対する効果は、あまり
期待できないという問題点がある。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、ローラの帯電電位が低
く、トナーのオフセットを大幅に減少させることができ
るゴムローラを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、芯金上に設けら
れた第１の弾性層と、この第１の弾性層の外層に該第１
の弾性層より硬度の高い厚みの薄い第２の弾性層とを有
するゴムローラにおいて、前記第１の弾性層が、ふっ素
系界面活性剤を含有させたRTVとLTVタイプのいずれかの
シリコンゴムを発泡させたスポンジ層からなるものとし
た。

〔作用〕

本発明によれば、スポンジ材に、ふっ素系界面活性剤を
含有させたLTVまたはRTVタイプのシリコンゴムを用いた
スポンジローラを用いることによって、その電気抵抗を
減少させ、ローラの帯電電位を低下させ、トナーのオフ
セットを大幅に減少させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例を示したもので、すなわ
ち、定着器の加圧ローラに使用している例である。

第１図において、１は後述する加圧ローラ、２は定着ロ
ーラである。

そして、定着ローラ２は内部に加熱源として設けられた
ハロゲンヒータ８によて加熱される。また定着ローラ２
は、厚み0.7〜2.0mmの円筒状のアルミニウムまたはステ
ンレススチールの金属パイプ６の上にPFA（４ふっ化エ
チレン樹脂とパーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重
合体）またはRTFE（４ふっ化エチレン樹脂）の層７を50
〜300μｍの厚みで形成している。定着ローラ２の表面
には、その表面温度を検出して制御するために、サーミ
スタ等の検温素子12を定着ローラ２に接触して摺動する
ように配置している。

前記加圧ローラ１は、定着ローラ２と対向しており、芯
金３と、第１の弾性層としてのスポンジ層４と、第２の
弾性層としてのシリコンゴムの薄層５とを有している。
すなわち、加圧ローラ１は、鉄の上にメッキをしている
かまたはステンレススチール製の芯金３の上にスポンジ
４を巻いて、さらに、その上にシリコンゴムの薄層５を
形成している。

そして、図示されていないモータ等の駆動手段により、
定着ローラ２が駆動されて、転写材９は、これら一対の
ローラ1,2の間に進入し、トナー像10は転写材９に加熱
定着される。なお加圧ローラ１は定着ローラ２により従
動されている。

14は前記転写材９を一対のローラ1,2の間に進入させる
ガイドであり、11は定着後の転写材９を案内するための
ガイドである。13は前記定着ローラ２に転写材９が付着
した時にはがすための分離爪である。

加圧ローラ１と定着ローラ２の間には、４〜10kgの圧力
が印加されており、定着ローラ２は160〜190℃に加熱さ
れている。

加圧ローラ１の芯金３は、強度上からして直径８〜14mm
以上が必要である。またスポンジ層４は、その大半が独
立気泡で、厚みは２〜3mm以上必要であり、スポンジ層
４の硬化は20〜40゜（ASKAR）で、スポンジ層４の上に
硬度30〜50゜（JIS・Ａ）で、0.5〜2.0mmの厚みのシリ
コンゴムの薄層５が形成されている。

加圧ローラ１のスポンジ層４は、LTVまたはRTVタイプの
シリコンゴムにふっ素系界面活性剤を含有させたものを
発泡させたものである。また加圧ローラ１の表層である
シリコンゴムの薄層５も、LTVまたはRTVタイプのシリコ
ンゴム層であり、この薄層５にも、ふっ素系界面活性剤
が含有されている。

この実施例の加圧ローラ１は、LTVまたはRTVタイプのシ
リコンゴムを用いているため、加硫温度は低く、150℃
以下で加硫が可能である。また実際に、第１図に示した
実施例の動作中においても、加圧ローラ１は、約100℃
程度にしか昇温しない。つまり、この実施例において
は、加圧ローラ１中に含有されているふっ素系界面活性
剤が熱分解されることがなく、その性能を充分に発揮し
て、トナーのオフセットを防止することができる。

具体例として、スポンジ材のLTVタイプのシリコンゴム
中に、熱分解温度の210℃のふっ素系界面活性剤を1.0％
含有させた場合について述べる。

スポンジ層４の発泡温度は150℃とし、スポンジ層４の
２次加硫は150℃を24時間行なった。また表層であるLTV
タイプのシリコンゴムの薄層５中にも、スポンジ層４に
含有したものと同じふっ素系界面活性剤を0.25％含有さ
せた。該薄層５の加硫温度は120℃にし、２次加硫は150
℃を４時間行なった。この条件で製造した加圧ローラ１
を用いたところ、オフセットは、ほとんどなく、従来で
は、オフセットのトナーを除去するために用いられたク
リーニングパッドは必要ないと思われるほどであった。
また、加圧ローラ１の帯電電位も、−50V以下であり、
加圧ローラ１中に含有されたふっ素系界面活性剤が有効
に機能していることがわかる。しかも、加圧ローラ１の
耐久性も良好であり、10万枚の通紙耐久を行なっても、
トナーのオフセットによる加圧ローラ１の汚れは発生せ
ず、加圧ローラ１の帯電電位も、−100V以下であり、充
分に、トナーのオフセットを防止できる性能を有してい
た。

また、この実施例の加圧ローラ１のスポンジ材として
は、LTVまたはRTVタイプの液状シリコンゴムを金型成型
により用いてもよいが、現在では、固形のLTVタイプの
シリコンゴムがあるので、これを用い、押出し成型によ
ってスポンジ層４を形成することも可能である。

また加圧ローラ１の圧縮永久歪みと、含有したふっ素系
界面活性剤の量との関係を第５図に示す。

第５図からわかるように、LTVタイプのシリコンゴムを
スポンジ材に用いても、加硫温度が120℃以上、加硫時
間が20時間以上であれば、加圧ローラ１の圧縮永久歪み
は、HTVタイプのシリコンゴムをスポンジ材に用いた時
と、ほぼ同程度にすることが可能である。

本発明に用いたふっ素系界面活性剤の他の例としては、
パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール，
パーフルオロアルキルカルボン酸塩，パーフルオロアル
キルアンモニウム塩，パーフルオロアルキルベタイン，
パーフルオロアルキルアミンオキサイド，パーフルオロ
アルキルエチレンオキシド付加物，パーフルオロアルキ
ルリン酸エステル，非解離性パーフルオロアルキル化合
物や三菱金属株式会社製のEFTOP−EF122B（商品名）等
がある。

一例として、シリコンゴムに加える前記EFTOP−EF122B
の量は1.5重量％以上まぜると、ゴムの種類によって
は、加硫障害をおこしやすくなり、また0.01％以下で
は、その効果が充分ではないので、0.01〜1.0％の範囲
内で選ぶのが適当である。この量は、界面活性剤の種類
によっては、その量の増減が必要である。

以上説明したように、前記加圧ローラ１を用いれば、ト
ナーのオフセットを長期間にわたって確実に防止でき、
さらに、スポンジ層４を有するローラであるので、しわ
の発生をも防止することができる。

つぎに、本発明の第２実施例について説明する。

第１図に示した加圧ローラ１は、第２の弾性層としての
ソリッド層であるシリコンゴムの薄層５の厚みが、通常
1mm程度と薄く、つまり、スポンジローラである加圧ロ
ーラ１の自体の物性への影響は、第１の弾性層としての
スポンジ層４からの影響がほとんどである。したがっ
て、第２の弾性層としてのソリッド層であるシリコンゴ
ムの薄層５の２次加硫を省くことが可能である。

すなわち、本発明の第２実施例としては、前記第１実施
例における第２の弾性層としてのソリッド層であるシリ
コンゴムの薄層５の２次加硫を省いたものとした。この
ようにすることによって、該薄層５に含有されているふ
っ素系界面活性剤の熱分解を阻止し、前記第１実施例よ
りも、さらに、オフセットに対する効果を上げることが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、芯金上に設けら
れた第１の弾性層の外層に、それより硬度の高い厚みの
薄い第２の弾性層を有し、かつ、前記第１の弾性層が、
ふっ素系界面活性剤を含有させたRTVまたはLTVタイプの
シリコンゴムを発泡させたスポンジ層からなるので、そ
の電気抵抗が減少して、ローラの帯電電異を低下させ、
トナーのオフセットを大幅に減少させることができると
ともに、紙しわの発生しないゴムローラを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した側面図、第２図は
スポンジローラの製造工程の説明図、第３図は加硫温度
と加硫時間のオフセットに対する影響の説明図、第４図
は加硫時間とローラ帯電電位の関係の説明図、第５図は
加硫時間と圧縮永久歪みの関係の説明図である。１……加圧ローラ、２……定着ローラ３……芯金、４……スポンジ層５……シリコンゴムの薄層、９……転写材 10……トナー像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金上に設けられた第１の弾性層と、この
第１の弾性層の外層に該第１の弾性層より硬度の高い厚
みの薄い第２の弾性層とを有するゴムローラにおいて、
前記第１の弾性層が、ふっ素系界面活性剤を含有させた
RTVとLTVタイプのいずれかのシリコンゴムを発泡させた
スポンジ層からなることを特徴とするゴムローラ。
【請求項２】第２の弾性層が、ふっ素系界面活性剤を含
有させたRTVとLTVタイプのいずれかのシリコンゴムのソ
リッド層からなる請求項１記載のゴムローラ。
【請求項３】第１の弾性層および第２の弾性層の体積抵
抗値が10¹⁵Ωcm以下である請求項１または２記載のロー
ラ。
【請求項４】第１の弾性層および第２の弾性層の２次加
硫時間が合計で20時間以上なされている請求項１または
２記載のゴムローラ。
【請求項５】第２の弾性層の２次加硫が行なわれていな
い請求項１記載のゴムローラ。