JPH1010897A - 定着ローラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な定着画質が得られないこと。 【解決手段】芯金(1) と、この芯金(1) 上に直接又はゴ
ム弾性層を介して設けられた厚み１０〜２００μｍのフ
ッ素ゴム層(3) と、このフッ素ゴム層(3) 上に設けられ
た、内周面がエッチング処理された厚み２０〜１００μ
ｍのフッ素樹脂スリーブ(2) を具備することを特徴とす
る定着ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定着ローラ及びその
製造方法に関し、特に電子複写機等の定着装置に使用さ
れる定着ローラ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子複写機等の定着装置に使
用される定着ローラとしては、芯金上に直接あるいは樹
脂系接着剤を介してフッ素樹脂層，シリコーンゴム層，
あるいはフッ素ゴム層を被覆した構成のものが知られて
いる。しかし、こうした定着ローラは次のような特徴を
有する。

【０００３】(1) フッ素樹脂層を被覆した定着ローラ：
弾性に乏しいため、定着画像に不要の光沢が発生し、画
質が劣る。 (2) シリコーンゴム層を被覆した定着ローラ：上記(1)
に比べ画質は良好になるが、物理的強度に劣り、ローラ
寿命が短い。

【０００４】(3) フッ素ゴム層を被覆した定着ローラ：
上記(2) に比べ物理的強度は良好になるが、非粘着性に
劣り、画像を形成するトナーとの離型性が十分でないた
め、シリコーンオイル等の離型剤を多量に使用しなけれ
ばならない。

【０００５】そこで、シリコーンゴム等のゴム弾性層上
にフッ素樹脂塗料もしくはフッ素ゴムとフッ素樹脂の混
合物の塗料を塗布した後、焼成してフッ素樹脂層を設け
る方法（前者）、あるいは予めスリーブ状に形成したフ
ッ素樹脂層をゴム弾性層上に設ける方法（後者）が提案
され、実用化されている。ここで、後者には、更に２つ
の方法，つまり円筒状の金型中に芯金及びフッ素樹脂ス
リーブをおき、その間にゴム材料を注入後加硫させる方
法（後者その１）、及び芯金の外周にゴム弾性層を形成
した後、接着剤を介してフッ素樹脂スリーブを被覆する
方法（後者その２）、が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、フッ素樹脂を充分に焼成するのに高温が必要
であり、ゴム弾性層を熱劣化させてしまう。また、ゴム
弾性層を熱劣化しないかもしくは熱劣化が非常に少ない
温度まで焼成温度を下げると、フッ素樹脂層が焼成不足
となり、物理的強度が不足する。よって、いずれの場合
もローラ寿命は充分でない。

【０００７】一方、後者の場合は、適性な成形条件を選
択することができ、物理的強度の優れたフッ素樹脂スリ
ーブが得られる。しかし、後者の方法は下記のような特
徴，問題点を有する。

【０００８】1)後者その１ この方法は、ゴム弾性層の比較的厚い定着ローラの製造
に広く使われている。しかし、弾性層の厚みが３ｍｍ以
下の薄い場合、ゴム材料の注入に時間がかかるととも
に、金型から取り出す作業が困難になる。また、紙送り
性能等のためローラ形状にクラウンあるいは逆クラウン
をつけることは容易ではない。更に、ゴム弾性層に熱伝
導性を付与させたい場合、その熱伝導性を得るためにゴ
ム材料に混入される多量の充填剤により、ゴム材料注入
装置内部が早期に摩耗して異常をきたすという欠点があ
り、特にローラ内部にヒータを設置する定着ローラには
適さない。さらには、注入するゴム材料中に含まれる揮
発分例えばシリコーンゴムのオリゴマー等がローラ成形
後、ローラ端部より徐々に揮発し、ローラ形状を変化さ
せる等の不具合を生ずる場合がある。

【０００９】2)後者その２ この方法は、弾性層の厚み，ローラ形状への対応がしや
すく、充填剤を多量に含む熱伝導ゴム材料やゴム材料中
の揮発分の影響も加工方法，加工条件の選択の幅が広い
ため、問題は少ない。しかし、従来の接着剤のうち流動
性の比較的高い低粘度の樹脂やシリコーンゴム系接着剤
では、フッ素樹脂スリーブが充分厚い場合はよいが、ゴ
ム層の弾性をいかし良好な定着画質を得ようと１００μ
ｍ以下の厚みのフッ素樹脂スリーブを用いる場合、接着
剤の厚みが厚いと、フッ素樹脂スリーブ被覆時に、その
スリーブに発生する歪みにより均一に塗布した接着剤が
流動し、接着剤の厚みが不均一となり、ローラ精度が劣
ったり、極端な場合シワができたりする。

【００１０】逆に、接着剤の厚みが薄い場合、ゴム弾性
層の形状を整えるための研磨の跡が薄いフッ素樹脂スリ
ーブの表面まで出て平滑な面が得られなかったり、接着
力が安定しないという欠点がある。

【００１１】また、流動性の低い高粘度の樹脂系接着剤
の場合、通常溶剤等で希釈された溶液を用い、塗布，乾
燥後に、ゴム弾性層にフッ素樹脂スリーブを被覆する
が、乾燥後の接着剤は流動性が低いため、濡れ性に劣っ
て十分に密着せず、安定した接着力が得られない。更
に、厚み２０μｍ未満のフッ素樹脂スリーブは、スリー
ブ製作時及びロール製作時に問題がある。

【００１２】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴム層を有し、
かつ厚みが２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを表
層に設けることにより、表面が平滑でシワ等の不具合が
なくかつ寸法精度よく製造可能な良好な定着画質がえら
れる定着ローラ及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、芯金
と、この芯金上に直接又はゴム弾性層を介して設けられ
た厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴム層と、このフッ素
ゴム層上に設けられた、内周面がエッチング処理されて
いる厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを具備
することを特徴とする定着ローラである。

【００１４】本願第２の発明は、芯金上にフッ素ゴム層
を介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹脂
スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、芯金
上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフッ素
ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾燥し
て加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００μｍ
の厚みで形成する工程と、前記芯金上にフッ素ゴム層を
介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを被
覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を加硫
させるとともに、芯金とフッ素樹脂スリーブとを接着さ
せる工程とを具備することを特徴とする定着ローラの製
造方法である。

【００１５】本願第３の発明は、芯金上にゴム弾性層，
フッ素ゴム層を順次を介して内周面がエッチング処理さ
れているフッ素樹脂スリーブを設けた定着ローラの製造
方法において、前記ゴム弾性層上又はフッ素樹脂スリー
ブ内周面に加硫剤を含むフッ素ゴム溶液もしくはフッ素
ゴムラテックスを塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フ
ッ素ゴム層を１０〜２００μｍの厚みで形成する工程
と、前記芯金上にフッ素ゴム層を介して厚み２０〜１０
０μｍのフッ素樹脂スリーブを被覆する工程と、硬化処
理により前記フッ素ゴム層を加硫させるとともに、芯金
とフッ素樹脂スリーブとを接着させる工程とを具備する
ことを特徴とする定着ローラの製造方法である。

【００１６】本発明において、芯金の材質としては、
鉄，ステンレススチール，アルミニウム等の金属が代表
的であるが、定着ローラの加工工程及び使用中の高温に
耐えかつ十分な強度を有すれば他の材料でもよい。

【００１７】本発明において、ゴム弾性層としては耐熱
性の点から例えばシリコーンゴムが挙げられ、公知の手
段でゴムローラに成型できる。本発明において、フッ素
樹脂スリーブの材質としては、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン，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もしくはテトラフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のフッ素
樹脂のいずれか１つもしくは２つ以上の混合物が挙げら
れる。前記スリーブは、接着性を得るために、その内周
面を例えばナトリウムをナフタリン−テトラヒドロフラ
ンに加え錯化合物としたものや、金属ナトリウムの液体
アンモニア溶液によりエッチングしたものを用いる。

【００１８】前記フッ素樹脂スリーブには、フッ素樹脂
に例えば導電性を付与するためのカーボンブラック等の
充填剤，柔軟性を増すための熱可塑性フッ素ゴム，ある
いはトナーとの離型性を高め得るために使用されるシリ
コーンオイル等の離型剤との濡れ性を良くするためにシ
リコーン樹脂微粉末等，目的に応じて適性な範囲で混合
しても良い。

【００１９】本発明において、フッ素樹脂スリーブ厚み
を２０〜１００μｍとするのは、厚みが２０μｍ未満で
はフッ素樹脂スリーブの製作時及びロール製作時に問題
が生じ、厚みが１００μｍを越えると弾性が乏しくなり
画質が悪くなるからである。

【００２０】本発明において、加硫剤を含む未加硫フッ
素層の材料としては公知のものが使用できる。例えば、
市販のフッ素ゴムに加硫剤，受酸剤，充填剤を混合した
後、メチル・エチル・ケトン（ＭＥＫ）等の溶剤でゴム
溶液としたもの、もしくは市販のフッ素ゴムラテックッ
スに加硫剤を添加したもので、均一に塗布され、乾燥し
て加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を形成させる。この
時、未加硫フッ素ゴム層の加硫反応が始まるまでに乾燥
温度を上げ過ぎないよう、また加硫速度が早すぎないよ
う注意する必要がある。何故なら、加硫ゴムは反応しに
乏しく、また流動性が悪くなり、安定した接着性が得ら
れなくなるからである。

【００２１】上記未加硫フッ素ゴム層の塗布方法として
は、エアスプレー，ディッピング等公知の方法より適宜
選択できる。そのフッ素ゴム層の乾燥後の厚みとして
は、１０〜２００μｍの範囲が適している。ここで、１
０μｍ未満の場合、ゴム弾性層の研磨の跡がフッ素樹脂
スリーブの表面に現われたり、接着性が不安定になる。
２００μｍを越えると、均一な厚みを得ることが難しく
なり、さらにフッ素樹脂スリーブ被覆後、スリーブの歪
みによりローラ形状がくずれやすくなる欠点がある。

【００２２】本発明において、上記フッ素ゴム層が効果
を発揮する理由としては、以下の理由による。未加硫時
には、シリコーンゴムよりも流動性が低く、フッ素樹脂
スリーブ被覆時にスリーブに発生する歪みでは、１０〜
２００μｍの範囲で形成された未加硫フッ素ゴム層はロ
ーラ形状に影響を与える程流動しない。しかし、未加硫
ゴムであるが故にミクロ的には動くことができ、フッ素
樹脂スリーブ内周面もしくは芯金と十分な密着が得られ
るためであると推定する。また、予め加硫剤等を添加し
てあるので、加熱処理等により加硫接着が達成される。
さらに、本発明では、１８０℃程度の定着温度を想定し
て耐熱性の高いフッ素ゴムを選んでいるが、定着温度が
ずっと低い場合には、別のゴム材料を同様の方法で使用
できる可能性を示唆している。また、本発明において
は、芯金及びフッ素樹脂スリーブとフッ素ゴム層の間に
必要に応じてプライマーを用いてもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。 （実施例１）図１を参照する。

【００２４】フッ素ゴム（商品名ダイエルＧ５０１、ダ
イキン工業（株）製）…１００重量部 酸化マグネシウム（商品名キョーワマグ３０、協和化学
工業（株）製）…１５重量部 カーボンブラック（商品名サーマックスＭＴ、ヴァンデ
ルビルト社製）…２０重量部 加硫剤（商品名Ｖ−３、ダイキン工業（株）製）…３重
量部 上記各組成物を混合後、ＭＥＫで溶解し固形分２０％の
加硫剤を含むフッ素ゴム溶液を準備した。次に、直径３
９．６ｍｍのアルミニウム製芯金１に、プライマーとし
てケムロック６０７（ロード社製の商品名）を塗布した
後、前述のフッ素ゴム溶液に浸漬、乾燥を３度繰り返
し、厚み１５０μｍの加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層
を形成した。

【００２５】次に、内周面をエッチング処理したテトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体からなるフッ素樹脂スリーブ（厚み５０μ
ｍ）２で被覆する。次いで、１６０℃に温調した恒温槽
中に１時間放置して前記未加硫フッ素ゴム層を加硫させ
フッ素ゴム層３を形成するとともに、芯金１とフッ素樹
脂スリーブ２をフッ素ゴム層３を介して一体に接着さ
せ、直径４０．０ｍｍの定着ローラ４を得た。

【００２６】このようにして得られた定着ローラは、芯
金１上にフッ素ゴム層３を介して内周面がエッチング処
理された厚み５０μｍのフッ素樹脂スリーブ２を接着さ
せた構成となっている。こうした定着ローラによれば、
その表面は平滑でシワなどもなく、外径のバラツキは
０．０５ｍｍ以下であった。

【００２７】（実施例２）図２を参照する。まず、鉄製
で直径３８ｍｍの芯金11に、プライマー（商品名SH226
0、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）を塗
布した。次に、シリコーンゴム組成物として、 シリコーンゴム（商品名ＤＹ−４３２ｕ）…１００重量部 加硫剤（商品名ＲＣ−４） …１重量部 ベンガラペースト（商品名ＣＰ−２１） …２重量部 （いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製） を常法に従い、オープンロールにて混練し、プレス成型
機を用いて、直径約４２ｍｍに成型した。次いで、恒温
槽で２００℃，４時間の二次加硫を施し、冷却後円筒研
削盤を用いて研削加工し、芯金11表面に厚さ０．９５ｍ
ｍのゴム弾性層12を形成した直径３９．９ｍｍのローラ
本体に仕上げた。更に、このローラ本体上にプライマー
としてのＧＬＰ１０３ＳＲ（ダイキン工業（株）製の商
品名）を塗布した。

【００２８】次に、フッ素ゴムラテックス（商品名ダイ
エルラテックスGL152A）１００重量部及び加硫剤（商品
名ダイエルラテックスGL152B）５重量部を混合した加硫
剤を含むフッ素ゴムラテックスをエアスプレーにて塗布
し、乾燥後、厚み２０μｍの加硫剤を含む未加硫フッ素
ゴム層を形成した。

【００２９】フッ素樹脂スリーブ13としては、厚み３０
μｍのテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体で、内周面を予めエッチング処理し、更に
ケムロック607 （ロード社製の商品名）でプライマー処
理した。このフッ素樹脂スリーブ13を前記ローラ本体上
に被覆し、１６０℃の恒温槽中に１時間放置して未加硫
フッ素ゴム層を加硫させてフッ素ゴム層14を形成させる
とともに、前記ローラ本体とフッ素樹脂スリーブ13を一
体に接着させ、直径４０．０ｍｍの定着ローを得た。

【００３０】このようにして得られた定着ローラは、芯
金11上に厚さ０．９５ｍｍのゴム弾性層12及びフッ素ゴ
ム層14を介して内周面がエッチング処理された厚み３０
μｍのフッ素樹脂スリーブ13を接着させた構成となって
いる。この定着ローラによれば、その表面は平滑でシワ
などもなく、外径のバラツキは０．０８ｍｍ以下であっ
た。また、芯金11表面のゴム弾性層12を研削加工してク
ラウンあるいは逆クラウン形状を付けることにより、フ
ッ素樹脂スリーブ13を被覆した場合でもその形状を保持
した定着ローラを得ることができる。

【００３１】なお、上記実施例で用いられた本発明に係
る定着ローラを構成するフッ素ゴム層，ゴム弾性層、フ
ッ素樹脂スリーブの厚み，ロール総厚及びその他の数値
は一例を示すもので、これに限定されるものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、厚
み１０〜２００μｍの薄いフッ素ゴム層を有し、かつ厚
みが２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを表層に設
けることにより、表面が平滑でシワ等の不具合がなくか
つ寸法精度よく製造可能な良好な定着画質がえられる定
着ローラ及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る定着ローラの断面図。

【図２】本発明の実施例２に係る定着ローラの断面図。

【符号の説明】

１，11…芯金、 ２，13…フッ素樹脂スリーブ、 ３，14…フッ素ゴム層、 12…ゴム弾性層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金と、この芯金上に直接又はゴム弾性
   層を介して設けられた厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴ
   ム層と、このフッ素ゴム層上に設けられた、内周面がエ
   ッチング処理されている厚み２０〜１００μｍのフッ素
   樹脂スリーブを具備することを特徴とする定着ローラ。
2. 【請求項２】 芯金上にフッ素ゴム層を介して内周面が
   エッチング処理されているフッ素樹脂スリーブを設けた
   定着ローラの製造方法において、 芯金上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフ
   ッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾
   燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００
   μｍの厚みで形成する工程と、前記芯金上にフッ素ゴム
   層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブ
   を被覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を
   加硫させるとともに、芯金とフッ素樹脂スリーブとを接
   着させる工程とを具備することを特徴とする定着ローラ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 芯金上にゴム弾性層，フッ素ゴム層を順
   次を介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹
   脂スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、 前記ゴム弾性層上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫
   剤を含むフッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックス
   を塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１
   ０〜２００μｍの厚みで形成する工程と、前記芯金上に
   フッ素ゴム層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹
   脂スリーブを被覆する工程と、硬化処理により前記フッ
   素ゴム層を加硫させるとともに、芯金とフッ素樹脂スリ
   ーブとを接着させる工程とを具備することを特徴とする
   定着ローラの製造方法。