JPH0695545A - 熱定着用シリコーンゴムローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ローラ芯軸に外周に設けられた加熱硬化型シ
リコーンゴム成形体よりなる内層と、該内層の外周を被
覆するフッ素樹脂製チューブよりなる外層とを具備する
熱定着用シリコーンゴムローラにおいて、上記内層と外
層との間の接着性を高め、耐久性に優れた熱定着用シリ
コーンゴムローラを提供する。 【構成】 ローラ芯軸に外周に設けられた加熱硬化型シ
リコーンゴム成形体よりなる内層と、該内層の外周を被
覆するフッ素樹脂製チューブよりなる外層との間に特定
の組成からなるシリコーンゴム層を介在させたことを特
徴とする熱定着用シリコーンゴムローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は熱定着部に使用されるシリ
コーンゴムローラに関する。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】乾式電子写真法にお
いて転写ドラムから紙等の支持体上に転写されるトナー
粉末像を支持体上に定着させる方法としては、支持体を
加熱ローラと加圧ローラとの間に通してトナー粉末像を
支持体上に加熱、加圧することにより定着させる方法が
採用されている。この方法においては、未定着のトナー
粉末が加圧ローラに付着しやすいことから、トナー粉末
との離型性のよい加圧ローラが要求されており、従来、
このような加圧ローラのゴム層としてシリコーンゴムが
使用されている。このシリコーンゴム製ローラは、比較
的非粘着性（離型性）に優れているが、紙送りの回数の
増加に伴って、トナーなどによってロール表面が汚れ、
それが画質にも悪影響を及ぼすという欠点があった。こ
のような欠点を解消するため、シリコーンゴムの表面に
フッ素樹脂を被覆する方法がとられているが、この種の
ロールにおいては、紙送りの回数増加に伴い、シリコー
ンゴムとフッ素樹脂とが剥離するという致命的欠点があ
った。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、上記問題を解決し、ローラ芯
軸に外周に設けられた加熱硬化型シリコーンゴム成形体
よりなる内層と、該内層の外周を被覆するフッ素樹脂製
チューブよりなる外層とを具備する熱定着用シリコーン
ゴムローラにおいて、上記内層と外層との間の接着性を
高め、耐久性に優れた熱定着用シリコーンゴムローラを
提供することを目的とする。

【０００４】

【発明の構成】本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭
意検討した結果、内層と外層との間に特定のシリコーン
ゴム層を介在させることが有効であることを見出し、本
発明を完成するに到った。

【０００５】即ち本発明は、ローラ芯軸に外周に設けら
れた加熱硬化型シリコーンゴム成形体よりなる内層と、
該内層の外周を被覆するフッ素樹脂製チューブよりなる
外層とを具備する熱定着用シリコーンゴムローラにおい
て、上記内層と外層との間に少なくとも以下の（Ａ）〜
（Ｄ）からなるシリコーンゴム層を介在させたことを特
徴とする熱定着用シリコーンゴムローラである。 （Ａ） 一般式

【０００６】

【化５】

【０００７】（式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族
不飽和結合を含まない置換または非置換の１価の炭化水
素基を表し、ａは１または２を表し、ｂは０、１または
２を表す。ただし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される
構成単位を分子中に少なくとも２個有し、25℃における
粘度が500 〜500,000cP であるポリオルガノシロキサン
100重量部 （Ｂ） 一般式

【０００８】

【化６】

【０００９】（式中、R³は置換または非置換の１価の炭
化水素基を表し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１ま
たは２を表す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するポリオルガノハイドロ
ジェンシロキサン、成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ
素原子に結合した水素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少
なくとも１個と、次式

【００１０】

【化７】

【００１１】（式中、Q¹およびQ²は２価の炭化水素基を
表し；R⁴およびR⁵は炭素数１〜４の１価の炭化水素基を
表し；ｅは０または１を表す）で示される基を１分子中
に少なくとも１個有する有機ケイ素化合物およびアクリ
ルもしくはメタクリル官能性シランカップリング剤から
選ばれた化合物、 0.1〜10重量部 （Ｄ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量 以下、本発明の熱定着用シリコーンゴムローラの構成に
ついて説明する。本発明に用いるロールの金属芯金は、
機械的強度が十分であれば、鉄、アルミニウム、ステン
レス鋼等いずれの材質のものでもよく、またプライマー
処理されたものであってもよい。本発明に用いる内層の
加熱硬化型シリコーンゴムは、特に限定されるものでは
なく、この種のゴムローラに従来より用いられている付
加反応型液状シリコーンゴム、ミラブル型シリコーンゴ
ム、ミラブル型シリコーンゴムスポンジ等を使用するこ
とができる。

【００１２】本発明で使用するフッ素樹脂の例として
は、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフ
ルオロビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六
フッ化プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−エチレ
ン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられ、熱
収縮チューブ、フィルムなどの形で入手できる。フッ素
樹脂製チューブにおいては、その内面をナトリウム・ナ
フタレン法、スパッタエッチング法、コロナ放電処理法
などにより処理されたものがシリコーンゴムとの接着を
より強固にし、有用であり、なかでも四フッ化エチレン
−パーフルオロビニルエーテル共重合体からなるもの
が、接着性、耐熱性に優れており、有用である。

【００１３】本発明のローラは、例えば以下の工程によ
り製造される。まず、金属芯金の外周へ加熱硬化型シリ
コーンゴムの被覆層を形成する。この場合、一般的には
円筒状金型内に予めプライマー処理された金属芯金をセ
ットし、付加反応液状シリコーンゴムあるいはミラブル
型シリコーンゴムを注入ないしトランスファー成形す
る。こうして得られたシリコーンゴムローラ表面に、前
記の成分（Ａ）〜（Ｄ）からなるシリコーンゴム組成物
を塗布したうえ、フッ素樹脂製チューブを被覆し、加熱
処理を施すことにより目的とするローラが得られる。こ
こで用いるシリコーンゴム組成物は、加熱硬化型シリコ
ーンゴム成形体（内層）とフッ素樹脂（外層）とを強固
に接着せしめ、熱定着ローラとして耐久性に優れ、長期
間の寿命を得るために、上述の組成のものに限定され
る。

【００１４】本発明に用いる成分（Ａ）のポリオルガノ
シロキサンは、ケイ素原子に結合したビニル基R¹を含有
する式（Ｉ）で示される構成単位を１分子中に少なくと
も２個有するものである。かかるポリオルガノシロキサ
ンとしては、直鎖状若しくは分岐状のいずれも用いるこ
とができ、またこれらの混合物を用いることもできる。
脂肪族不飽和結合を含まない置換または非置換の１価の
炭化水素基R²としては、例えばメチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、ヘキシル、ドデシルなどのアルキル基；フ
ェニルのようなアリール基；β−フェニルエチル、β−
フェニルプロピルのようなアラルキル基；更には、クロ
ルメチル、３，３，３−トリフルオロプロピルなどの置
換炭化水素基を挙げることができる。これらの基のう
ち、ポリオルガノシロキサンの合成が容易で、しかも硬
化後に良好な物理的性質を保つ上で必要な重合度を与
え、かつ硬化前においては低い粘度を与えるという点か
ら、炭化水素基R²としてはメチル基が最も好ましい。こ
のような式（Ｉ）で示される構成単位は、ポリオルガノ
シロキサンの分子鎖末端または分子鎖中のいずれに存在
していてもよいが、硬化物に優れた機械的特性を付与す
るためには、少なくとも一方の分子鎖末端に存在するこ
とが好ましい。また成分（Ａ）のポリオルガノシロキサ
ンは、25℃における粘度が 500〜500,000cP であり、特
に1,000 〜200,000cP であることが好ましい。粘度が50
0cP 未満の場合は、硬化物に十分な伸びや弾性を付与す
ることが困難であり、また500,000cP を超える場合は成
形加工時における作業性の低下を来す。

【００１５】本発明で用いる成分（Ｂ）のポリオルガノ
ハイドロジェンシロキサンは、上記一般式（II）で示さ
れる構成単位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子
を分子中に少なくとも３個有するものである。式中、R³
としては、例えば上記した一般式（Ｉ）中のR²において
例示したものと同様なものを挙げることができるが、合
成の容易さの点からメチル基が最も好ましい。また、こ
のポリオルガノハイドロジェンシロキサンは、合成の容
易さや、取り扱いの容易さから25℃における粘度が１〜
10,000cPであることが好ましい。このようなポリオルガ
ノハイドロジェンシロキサンとしては、直鎖状、分岐状
若しくは環状の重合体またはこれらの混合物を用いるこ
とができるが、加熱硬化型シリコーンゴム成形体をフッ
素樹脂を強固に接着せしめるという点で、以下のａ，ｂ
で示される化合物が好ましい。 ａ．次式：

【００１６】

【化８】

【００１７】（ただし、ｐは３〜100 、ｑは０〜100 の
整数を示す）で表され、ケイ素原子に結合した水素原子
の含有量が分子量の 0.5〜 1.6重量％の範囲である直鎖
状ポリオルガノハイドロジェンシロキサン。 ｂ．次式：

【００１８】

【化９】

【００１９】（ただし、ｐは１〜100 、ｑは０〜100 の
整数を示す）で表され、ケイ素原子に結合した水素原子
の含有量が分子量の 0.5〜 1.6重量％の範囲である直鎖
状ポリオルガノハイドロジェンシロキサン。本発明の組
成物における成分（Ｂ）の配合量は、成分（Ａ）中のビ
ニル基１個に対して、成分（Ｂ）中のケイ素原子に結合
した水素原子の数が 0.5〜 4.0個、好ましくは1.0 〜3.
0 個となるような量である。水素原子の数が0.5 個未満
である場合は、組成物の硬化が十分に進行せずに、硬化
後の硬度が低下し、また水素原子の数が4.0 個を超える
場合には、硬化後の硬化物の物理的性質が低下する。

【００２０】本発明に用いられる（Ｃ）の有機ケイ素化
合物は、本発明のシリコーンゴム組成物に優れた接着性
能を付与する、本発明の必須成分である。これはケイ素
原子に結合した水素原子を分子中に少なくとも１個有す
るとともに、さらに、次式

【００２１】

【化１０】

【００２２】（式中、Q¹,Q²,R⁴,R⁵ およびｅは前述のと
おり）で表される基を１分子中に少なくとも１個有する
もので、通常、シラン誘導体またはポリシロキサン誘導
体であるが、合成のしやすさからは、Si−H 結合と

【００２３】

【化１１】

【００２４】が別個のシロキサン単位に含まれるポリシ
ロキサン骨格をもつものであることが好ましい。Q¹は合
成の容易さと耐加水分解性から、炭素原子数２個または
それ以上の炭素鎖からなる炭化水素基、特に一般式

【００２５】

【化１２】

【００２６】（式中、R⁷は水素原子またはメチル基から
選ばれる１価の基を示す）で表されるものが好ましい。
またQ²は耐加水分解性から、炭素原子数３個またはそれ
以上の炭素鎖からなる炭化水素基、特にプロピレン基が
好ましい。R⁴およびR⁵としてはメチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の炭素数１〜４
のアルキル基が例示されるが、良好な接着性を与える点
では、メチル基およびエチル基が好ましい。このような
側鎖を含むシロキサン単位は、分子中の一部Si−H 結合
にアクリル酸またはメタクリル酸のトリアルコキシない
しジアルコキシシリルプロピルエステルを付加せしめる
などの方法で合成することができる。このような有機ケ
イ素化合物のシロキサン骨格は、環状でも鎖状でもよ
く、あるいは両者の混合物でもよいが、合成の容易さか
ら、環状ポリシロキサン骨格をもつものが最も好まし
い。環状の場合、合成の容易さから、シロキサン環を形
成するケイ素原子の数は３〜６個、好ましくは４個のも
のが用いられる。鎖状の場合分子量が大きいと粘度が高
くなって合成や取り扱いに不便になるので、シロキサン
鎖を形成するケイ素原子は２〜20個、好ましくは４〜10
個のものが用いられる。（Ｃ）成分のもう一方であるア
クリルもしくはメタクリル官能性シランカップリング剤
は、上記有機ケイ素化合物と同様に本発明組成物に接着
性を付与するための成分である。かかる成分としては、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アク
リロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキ
シプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチル
トリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシ
シランが例示される。（Ｃ）成分の配合量は（Ａ）成分
100重量部に対して 0.1〜10重量部である。（Ｃ）成分
の配合量が 0.1重量部未満であるとゴム状弾性体が自己
接着性に欠けたものとなり、10重量部を超えるとゴム状
弾性体の弾性が低下する。

【００２７】本発明で用いる成分（Ｄ）の白金系化合物
は、成分（Ａ）中のビニル基と、成分（Ｂ）中のヒドロ
シリル基との間の付加反応を促進させる触媒成分であ
る。このような白金系化合物としては、例えば白金単体
や塩化白金酸、白金−オレフィン錯体または白金−アル
コール錯体などの白金配位化合物などを挙げることがで
きる。成分（Ｄ）の配合量は、成分（Ａ）に対して白金
原子として１〜100ppmであり、好ましくは２〜50ppm で
ある。配合量が１ppm 未満の場合は、ゴムの十分な硬化
を達成することができず、また100ppmを超えて配合して
ももはやそれ以上の硬化速度の効果的な向上は得られな
い。

【００２８】

【発明の効果】本発明のローラは、内層のシリコーンゴ
ムと外層のフッ素樹脂との接着耐久性に優れるため、熱
定着用ローラとして有用である。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳しく説
明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。なお、実施例中の「部」は「重量部」を表し、また
粘度は25℃における値を表す。 ＜調製例１＞粘度が10,000cPの分子鎖両末端がジメチル
ビニルシリル基で封鎖されたポリジメチルシロキサンベ
ースオイル 100部、両末端がトリメチルシリル基で封鎖
されたケイ素原子に結合した水素含有量が0.90重量％で
粘度25cpの直鎖状ポリメチルハイドロジェンシロキサン
３部、煙霧質シリカ20部、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン３部および塩化白金酸のイソプロピ
ルアルコール溶液を白金原子としてベースオイルに20pp
m になるように混合し、均一に分散させて、シリコーン
ゴム組成物１を調製した。

【００３０】＜調製例２＞粘度が50,000cPの分子鎖両末
端がジメチルビニルシリル基で封鎖されたポリジメチル
シロキサンベースオイル 100部、両末端がトリメチルシ
リル基で封鎖されたケイ素原子に結合した水素含有量が
1.02重量％で粘度が30cPの直鎖状ポリメチルハイドロジ
ェンシロキサン２部、煙霧質シリカ10部、下記の有機ケ
イ素化合物Ａを５部および塩化白金酸のイソプロピルア
ルコール溶液を白金原子としてベースオイルに30ppm に
なるように混合し、均一に分散させてシリコーンゴム組
成物２を調製した。

【００３１】有機ケイ素化合物Ａ

【００３２】

【化１３】

【００３３】＜調製例３＞調製例１において、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランの代わりにγ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン３部を用いる
以外は、同様にしてシリコーンゴム組成物３を調製し
た。

【００３４】実施例１ 直径８mm×長さ300mm のアルミニウムシャフト上に加熱
硬化型シリコーンゴムＴＳＥ２７０−４Ｕ（商品名、東
芝シリコーン（株）製）をロール外径28mm×長さ250mm
の円筒状に成形硬化させる。さらにその表面に調製例１
のシリコーンゴム組成物１を厚さ0.1mm になるように均
一に塗布した後、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレ
ン共重合体の熱収縮チューブを40μm の厚さで被覆し、
120℃で30分間加熱硬化させ、ロールを作製した。この
ロールの実装試験を行うために、このものをＰＰＣ複写
機の定着ロールとして組み込み、ロール間圧力３kgf/cm
² で10万枚の複写を行ったところ、ロール自身になんの
異常もみられず、良好な複写物が得られた。

【００３５】実施例２ 直径８mm×長さ300mm のアルミニウムシャフト上に加熱
硬化型シリコーンゴムＴＳＥ３４０２（商品名、東芝シ
リコーン（株）製）をロール外径28mm×長さ250mm の円
筒状に成形硬化させる。さらにその表面に調製例２のシ
リコーンゴム組成物２を厚さ0.2mm になるように均一に
塗布した後、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共
重合体の熱収縮チューブを40μm の厚さで被覆し、 120
℃で30分間加熱硬化させ、ロールを作製した。このロー
ルの実装試験を行うために、このものをＰＰＣ複写機の
定着ロールとして組み込み、ロール間圧力３kgf/cm² で
５万枚の複写を行ったところ、ロール自身になんの異常
もみられず、良好な複写物が得られた。

【００３６】比較例１ 実施例１において、シリコーンゴム組成物１の代わりに
縮合反応型１成分系シリコーンシーラントＴＳＥ３７０
（商品名、東芝シリコーン（株）製）を用いる以外は、
同様にしてロールを作製、実装試験を行ったところ、８
千枚目で異常音とともに紙づまりが発生した。ロール自
身、表面のフッ素チューブが大部分剥離していた。

【００３７】比較例２ 実施例２において、シリコーンゴム組成物２の代わりに
調製例３のシリコーンゴム組成物３を用いる以外は、同
様にしてロールを作製、実装試験を行ったところ、２万
８千枚目で異常音とともに紙ジワが発生した。ロール自
身、表面のフッ素チューブが一部剥離していた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ芯軸に外周に設けられた加熱硬化
   型シリコーンゴム成形体よりなる内層と、該内層の外周
   を被覆するフッ素樹脂製チューブよりなる外層とを具備
   する熱定着用シリコーンゴムローラにおいて、上記内層
   と外層との間に少なくとも以下の（Ａ）〜（Ｄ）からな
   るシリコーンゴム層を介在させたことを特徴とする熱定
   着用シリコーンゴムローラ。 （Ａ） 一般式 【化１】 （式中、R¹はビニル基を表し、R²は脂肪族不飽和結合を
   含まない置換または非置換の１価の炭化水素基を表し、
   ａは１または２を表し、ｂは０、１または２を表す。た
   だし、ａ＋ｂは１〜３である）で示される構成単位を分
   子中に少なくとも２個有し、25℃における粘度が500 〜
   500,000cP であるポリオルガノシロキサン 100重量部 （Ｂ） 一般式 【化２】 （式中、R³は置換または非置換の１価の炭化水素基を表
   し、ｃは０、１または２を表し、ｄは１または２を表
   す。ただし、ｃ＋ｄは１〜３である）で示される構成単
   位からなり、ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に
   少なくとも３個有するポリオルガノハイドロジェンシロ
   キサン、 成分（Ａ）中のR¹１個に対してケイ素原子に結合した水
   素原子の個数が 0.5〜4.0 になる量 （Ｃ） ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少
   なくとも１個と、次式 【化３】 （式中、Q¹およびQ²は２価の炭化水素基を表し；R⁴およ
   びR⁵は炭素数１〜４の１価の炭化水素基を表し；ｅは０
   または１を表す）で示される基を１分子中に少なくとも
   １個有する有機ケイ素化合物およびアクリルもしくはメ
   タクリル官能性シランカップリング剤から選ばれた化合
   物、 0.1〜10重量部 （Ｄ） 白金系化合物 （Ａ）成分に対して白金原子として１〜100ppmとなる量
2. 【請求項２】 フッ素樹脂製チューブが、四フッ化エチ
   レン−パーフルオロビニルエーテル共重合体からなる請
   求項１記載の熱定着用シリコーンゴムローラ。
3. 【請求項３】 （Ｂ）のポリオルガノハイドロジェンシ
   ロキサンが、次式 【化４】 〔式中、R⁶は水素原子またはメチル基を示し、ｐは１〜
   100(ただし、二つのR⁶がともにメチル基のときｐは３〜
   100)、ｑは０〜100 の整数を示す〕で表される化合物で
   ある請求項１記載の熱定着用シリコーンゴムローラ。