JPH0720741A - 定着ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 金属芯軸と、該金属芯軸の回りに設けられた
弾性層とを有する定着ロールにおいて、前記弾性層の少
なくとも表面層が５〜50wt％のフッ素樹脂を含有するフ
ロロシリコーンゴム層からなることを特徴とする定着ロ
ール。 【効果】 本発明の定着ロールは、離型性、耐シリコー
ンオイル性に優れるため、耐久性に優れており、かつ本
ロールを用いた複写機より得られる画像は鮮明なものと
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子複写機用の定着ロー
ル等として用いられる定着ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、乾式複写機の定着システムと
しては、熱ロールによるいわゆる熱加圧定着が最も一般
的に採用されている。この熱加圧定着に用いる定着ロー
ルは主としてその表面層がフッ素樹脂やシリコーンゴム
で形成され、またトナーの一部がロール表面に転移する
オフセット現象を防止するためシリコーンオイルが常に
ロールの表面に供給されるようにしたオイルフューズ方
式が多用されている。これらの定着ロールのうちで、シ
リコーンゴム製の定着ロールは従来ジメチルポリシロキ
サンやメチルビニルポリシロキサンを主原料として形成
されているので、シリコーンオイルが常にロール表面に
供給されるようにした場合、ロール表面層を形成するシ
リコーンゴムがシリコーンオイルにより膨潤し、強度低
下を来すと共に、寸法変化が生じ安定したニップ幅を維
持できない等の問題があった。

【０００３】定着ロールの耐久性を改良するためにシリ
コーンゴムの表層にPTFE（ポリテトラフルオロエチレ
ン）、FEP （テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体）、ETFE（テトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体）、PFA （テトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等の
フッ素樹脂を被覆したロールも開発された（特公昭47−
20747 ）が、表面が硬い樹脂で構成されることになるた
め、複写画像が鮮明にならないという欠点がある。

【０００４】シリコーンゴムの耐シリコーンオイル性を
高める方法として、従来シリコーンゴムの主要原料であ
るオルガノポリシロキサンの有機基として3,3,3-トリフ
ロロプロピル基等のフッ素含有基を導入することが知ら
れている。この方法によれば、フロロシリコーンゴムが
シリコーンオイルにより膨潤したり強度低下を引き起こ
すことは抑制することができる。しかし、フロロシリコ
ーンゴムは摩擦係数が高いため定着走行中のロール表面
の摩擦抵抗が大きく、ロール表面が摩耗して凹凸が生じ
易い。その結果、良好な複写ができなくなったり、定着
ロールと紙との離型性が悪いためオフセットを起こし易
い等の問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は耐シ
リコーンオイル性、耐久性に優れた定着ロールを提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を達
成するために鋭意検討を行った結果、次の構成によりこ
の課題を解決することができることを見出した。

【０００７】即ち、本発明によれば、金属芯軸と、該金
属芯軸の回りに設けられた弾性層とを有する定着ロール
において、前記弾性層の少なくとも表面層が５〜50wt％
のフッ素樹脂を含有するフロロシリコーンゴム層からな
ることを特徴とする定着ロールが提供される。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。弾性層 本発明の定着ロールの弾性層は少なくとも表面層が５〜
50wt％、好ましく20〜40wt％のフッ素樹脂を含有したフ
ロロシリコーンゴムからなる。弾性層の厚さは通常0.5
〜20ｍｍであり、少なくとも表面部に形成されるフロロ
シリコーンゴム層の厚さは、少なくとも0.5 ｍｍである
ことが好ましく、より好ましくは１〜３ｍｍある。薄す
ぎると、得られる画像が鮮明でなくなったり、ゴム層の
強度が十分でなく、摩耗し易いという不都合がある。

【０００９】即ち、金属芯軸の回りに設けられた弾性層
全体がこのフロロシリコーンゴムから構成されていても
よいし、弾性層の金属芯軸側の内層部が他の弾性材料で
構成され外層部（少なくとも表面層）がフロロシリコー
ンゴムで構成されていてもよい。

【００１０】後者の場合に内層部材料として使用される
弾性材料としては、例えばスチレン−ブタジエンゴム、
エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーン
ゴム等が挙げられる。これらの中では、耐熱性が良好で
ある点でシリコーンゴムが好ましい。

【００１１】本発明に使用される５〜50wt％のフッ素樹
脂を含有したフロロシリコーンゴム層は、代表的には、
(A) オルガノポリシロキサン、(B) 充填剤、(C) フッ素
樹脂、及び(D) 硬化剤を含有してなるフロロシリコーン
ゴム組成物を硬化させることにより製造することができ
る。(A) 〜(D) 成分の代表的な構成は次の通りである。

【００１２】(A) ：オルガノポリシロキサン このオルガノポリシロキサンは例えば一般式(1) ：

【化１】 （ただし、0.5 ≦L ／（ｋ＋L ＋ｍ）≦１） で表わされるものである。式中、 R¹ 及び R² は、脂肪
族不飽和結合を有しない非置換又は置換の一価炭化水素
基であるが、 R¹ 及び R² は互いに同一の基であっても
異なる基であってもよい。 R¹ 、 R² として特に炭素原
子数が１〜８のものが好ましく、具体的にはメチル基、
エチル基、イソプロピル基、ブチル基等のアルキル基、
シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキ
ル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール
基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、
2-シアノエチル基等のシアノ炭化水素基等が例示され
る。このうち特に好ましいのは、メチル基、エチル基、
フェニル基である。

【００１３】R³ は一価の脂肪族不飽和炭化水素基であ
り、具体的にはビニル基、アリル基、エチニル基等の炭
素原子数２〜３のアルケニル基が例示され、特にビニル
基が好適である。

【００１４】R⁴ はケイ素原子と含フッ素有機基Rfとの
間に介在してもしなくてもよい基であり、脂肪族不飽和
基を有しない二価の炭化水素基である。介在する場合に
は、炭素原子数１〜８のものが好ましい。具体的には下
記に示すものが挙げられる。 -CH₂ - 、CH₂ CH₂ - 、-CH₂ CH₂ CH₂ - 、

【化２】

【００１５】Rfは含フッ素有機基でありパーフルオロア
ルキル基である。このパーフルオロアルキル基としては
下記式 C_n F_2n+1 （式中ｎは１〜10の整数である） で表わされるものが例示され、具体的には下記に示すも
のが挙げられる。 CF₃ - 、CF₃ CF₂ - 、-C₈ F₁₇ - また、Ｘは水素原子又は下記一般式(2) で表わされる基
である。

【化３】

【００１６】式中 R⁷ 〜 R⁹ は非置換又は置換の一価炭
化水素基であり、これらは互いに同一又は異なる基であ
る。 R⁷ 〜 R⁹ としては上記 R¹ について例示された脂
肪族不飽和結合を有しない炭化水素基、ビニル基、アリ
ル基、ヘキセニル基等のアルケニル基を例示することが
できる。本発明において特に好適なＸは、水素原子及び
下記式：

【化４】 で示される基である。

【００１７】また上記一般式(1) においてｋは０以上の
整数であり、L は１以上、好ましくは50〜5,000 の整数
である。ｍは１以上の整数である。

【００１８】さらにフッ素含有基が少なすぎると、弾性
ロールの耐シリコーンオイル性が低下するためL ／（ｋ
＋L ＋ｍ）は 0.5以上１以下であり、好ましくは0.75以
上１以下である。

【００１９】なお (A)成分のオルガノポリシロキサン
は、25℃における粘度が 100〜10,000,000cSt の範囲に
あるものが好適であり、また、１種単独でも２種以上の
組み合わせでも使用することができる。

【００２０】(B) ：充填剤 充填剤としては、一般的なシリコーンゴム組成物に使用
されている種々の充填剤を用いることができる。例えば
煙霧質シリカ、沈降性シリカ、カーボン粉末、二酸化チ
タン、酸化アルミニウム、石英粉末、タルク、セリサイ
ト及びベントナイト等の補強性充填剤、アスベスト、ガ
ラス繊維、有機繊維等の繊維質充填剤などを例示するこ
とができる。

【００２１】これらの充填剤は、 (A)成分 100部（重量
部、以下同じ）に対して10〜300 部、特に20〜200 部の
割合で配合されることが好適である。この充填剤の配合
量が10部未満の場合には、充分な補強効果を得ることが
できず、また 300部を超える割合で配合された場合に
は、硬化物の機械的強度が低下するという不都合を生じ
るおそれがある。

【００２２】(C) フッ素樹脂：フッ素樹脂としては、ポ
リテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチ
レン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（FEP)、テト
ラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体（PFA)、エチレン／テトラフルオロエチレ
ン共重合体等が挙げられる。

【００２３】配合が容易であり、より効果的に表面の摩
擦係数を下げることができる点で、粒径が１〜10μm で
分子量数千〜数十万の低分子量ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)が好ましい。

【００２４】またフッ素樹脂のフロロシリコーンゴム組
成物中の含有量は５〜50wt％であり、特に得られる硬化
ゴム自体の機械的強度を低下させることなく表面の摩擦
係数を下げる点で20〜40wt％が好ましい。

【００２５】(D) 硬化剤：硬化剤としては、例えば有機
過酸化物及びケイ素原子に結合した水素原子を分子中に
少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロ
キサンが挙げられる。

【００２６】有機過酸化物としては、有機過酸化架橋に
通常使用される種々のものを使用することができ、例え
ばベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイル
パーオキサイド、4-モノクロルベンゾイルパーオキサイ
ド、ジクミルパーオキサイド、tert- ブチルパーベンゾ
エート、tert- ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-
2,5- ビス(tert-ブチルパーオキシ）ヘキサン、クミル-
tert-ブチルパーオキサイド等が挙げられ、これらは１
種又は２種以上を組み合わせで使用することができる。
これらの有機過酸化物の配合量は、通常 (A)成分 100部
に対して 0.2〜５部の範囲とすることが好適である。

【００２７】また、本発明で用いるフロロシリコーンゴ
ム組成物においては、 (A)成分のオルガノポリシロキサ
ンは脂肪族不飽和基を有するものであり、硬化剤として
上述したオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用
することができる。即ち、この場合には、オルガノポリ
シロキサン中の脂肪族不飽和基と、オルガノハイドロジ
ェンポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子
との間で生ずる付加反応によって硬化物が形成されるも
のである。このようなオルガノハイドロジェンポリシロ
キサンとしては、付加硬化型のシリコーンゴム組成物に
通常使用される種々のオルガノハイドロジェンポリシロ
キサンを使用することができるが、本発明においては特
に下記のものが好適に使用される。 1)下記式(4) ：

【化５】 で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン。

【００２８】上記式中、 R² 、 R⁴ 、 R_f は上述したも
のと同様の意味を表し、ｓ及びｔは０以上の整数、ｕは
２以上の整数である。

【００２９】なお、これらのオルガノハイドロジェンポ
リシロキサンの25℃における粘度は、通常、1,000cSt以
下であることが好ましい。上述したオルガノハイドロジ
ェンポリシロキサンは、一般にその≡SiH 基の数が、
(A)成分のオルガノポリシロキサン中の脂肪族不飽和炭
化水素基１個に対して少なくとも0.5 個、特に１〜５個
となるような割合で配合することが好適である。

【００３０】また、本発明において、硬化剤としてオル
ガノハイドロジェンポリシロキサンを使用する場合、付
加反応触媒として白金族金属系触媒を併用することが好
ましい。この白金族金属系触媒としては、白金系、パラ
ジウム系及びロジウム系のものがあり、白金系のものが
好適に用いられる。白金系触媒として具体的には、白金
黒、塩化白金酸、塩化白金酸とエチレン等のオレフィ
ン、アルコール、エーテル、アルデヒド、或いはビニル
シランもしくはビニルシロキサン等との錯体、アルミ
ナ、シリカ、アスベスト等の担体に白金粉末を担持させ
たもの等が例示される。

【００３１】これらの白金族金属系触媒の配合量は、
(A)成分 100部に対して、白金族金属換算で１〜500pp
m、特に５〜20ppm の割合で使用することが好ましい。

【００３２】本発明で用いるフロロシリコーンゴム組成
物においては、耐溶剤性を向上させるという本発明の目
的を損なわない範囲において、種々の配合剤を添加する
ことができる。例えば、ジフェニルシランジオール、低
重合度の分子鎖末端水酸基封鎖ジメチルポリロキサン、
ヘキサメチルジシラザン等の分散剤、酸化第一鉄、酸化
第二鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上
剤、顔料等の着色剤等を必要に応じて配合することがで
きる。

【００３３】本発明の定着ロールを製造するには、特別
な方法を必要とせず通常の方法により製造が可能であ
る。例えば、洗浄、脱脂されたアルミニウム、スチー
ル、ステンレススチール等よりなる金属芯軸表面に接着
性向上のためにプライマーを塗布し、風乾する。必要が
あれば 100〜180 ℃、５〜30分程度の加熱、焼付けを行
う。その後前記したフロロシリコーンゴム組成物を用
い、プレスモールド、インジェクションモールド、巻き
蒸し法等により成形を行う。なお、例えば最初にジメチ
ル系のシリコーンゴムの下巻きを形成し、その上に前記
した５〜50wt％のフッ素樹脂を含有したフロロシリコー
ンゴムで形成を行う二層構造とすることもできる。その
後の工程も一般的におこなわれているようにポストキュ
アー、表面研摩等の工程を経て仕上げることができるも
のである。

【００３４】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のでない。実施例 平均構造式(5) ：

【化６】 で示されるフロロシリコーン系生ゴム 100重量部、補強
剤として煙霧質シリカ35重量部、下記式(6) ：

【化７】 で示される低粘度フルオロシリコーンオイル５重量部、
ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（（株）喜多村
製、商品名KTL-8N) 40重量部、耐熱向上剤として二酸化
セリウム 0.7重量部からなるフロロシリコーンゴムコン
パウンド 100重量部に対し、加硫剤として有機過酸化物
2,5-ジメチル-2,5- ジ（tert- ブチルパーオキシ）ヘキ
サン 0.7重量部を混合しフロロシリコーンゴム組成物Ｉ
を得た。

【００３５】該組成物Ｉを金型を用いたプレス成形によ
りシート状に加熱成形し表面性測定機（タイプ HEIDON1
4 、HEIDON社製）を用いて垂直荷重500g、移動速度75mm
/minの条件で摩擦係数の測定をおこなったところ摩擦係
数は0.71であった。

【００３６】次にロールの芯となるアルミニウム製芯金
（外径25mmφ、長さ350mm)上にシリコーン系プライマー
（信越化学工業社製、商品名No.16)を塗布した。その上
にジメチルシリコーンゴムコンパウンド（信越化学工業
社製、商品名KE-7010U) 100重量部と加硫剤として有機
過酸化物 2,5-ジメチル-2,5- ジ（tert-ブチルパーオ
キシ）ヘキサン 0.5部とを混合したものを金型を用いた
プレス加硫により加熱成形した。その後研摩機で外径45
mmφに研摩してシリコーンゴム弾性層を形成した。この
下層のシリコーンゴム層と上層のフロロシリコーンゴム
組成物Ｉの接着に関しては、フロロシリコーン系接着剤
（信越化学工業社製、商品名X-65-412)を下層のシリコ
ーンゴム層の表面に塗布しその後放置して風乾し溶剤を
揮発させた。この接着剤層の上に上記フロロシリコーン
ゴム組成物を金型を用いたプレス加硫により加熱成形し
た。その後研摩機で外径50mmφに研摩して目的とするフ
ロロシリコーンゴム製定着ロールを得た。得られたロー
ルの外径をレーザー測長器を用いて測定したところ49.9
〜50.1mmφであり、偏心度は 0.1mm以下と測定された。
なお偏心度はロールを軸受で支えながら回転させて外径
を測定した際にレーザー測長器のダイヤルゲージの振れ
幅を読みとって測定された。

【００３７】得られたロールを複写機に加圧ロールとし
て装着し、使用したところ 200万ページにおいても摩耗
は少なく良好な複写が可能であった。 200万ページ使用
後におけるロール表面の凹凸は万能表面形状測定器(MOD
EL SE-3H、（株）小坂研究所製）で測定したところ表面
の凹凸は15μm 以下であった。比較例

【００３８】式（5)で示されるフロロシリコーン生ゴム
（ビニル基0.15モル％含有）100 重量部、補強剤として
煙霧質シリカ35重量部、式（6)で示される低粘度フロロ
シリコーンオイル５重量部、耐熱向上剤として二酸化セ
リウム 0.7重量部からなるフロロシリコーンゴムコンパ
ウンド 100重量部に対し加硫剤として有機過酸化物2,5-
ジメチル-2,5- ジ（tert- ブチルパーオキシ）ヘキサン
0.7重量部を混合しフロロシリコーンゴム組成物IIを得
た。

【００３９】上記組成物IIを金型を用いたプレス成形に
よりシート状に加熱成形し実施例と同様の方法で摩擦係
数の測定をおこなったところ摩擦係数は0.95であった。

【００４０】次に上巻材として組成物IIを使用した以外
はすべて実施例と同様な方法でロールを作製した。得ら
れたロールを複写機に加圧ロールとして装着し使用した
ところ61万ページ付近においてロール表面に凹凸が生
じ、紙の走行が不能になり良好な複写ができなくなっ
た。

【００４１】この凹凸を実施例と同様な方法で測定した
ところ20〜150 μm の凹凸が測定された。

【００４２】

【発明の効果】本発明の定着ロールは、離型性、耐シリ
コーンオイル性に優れるため、耐久性に優れており、か
つ本ロールを用いた複写機より得られる画像は鮮明なも
のとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島本 登 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属芯軸と、該金属芯軸の回りに設けら
   れた弾性層とを有する定着ロールにおいて、前記弾性層
   の少なくとも表面層が５〜50wt％のフッ素樹脂を含有す
   るフロロシリコーンゴム層からなることを特徴とする定
   着ロール。