JPS6134146B2

JPS6134146B2 -

Info

Publication number: JPS6134146B2
Application number: JP53006574A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Namiki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1978-01-24
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1986-08-06
Also published as: JPS5499640A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、電子写真装置等に用いられる加熱
定着ロールに関する。

周知のように、電子写真装置等に用いられる加
熱定着ロールとしては、記録紙上に形成された未
定着のトナー像を、熱と圧力とを加えたロール間
に通してトナー像を記録紙上に永久定着するた
め、耐熱性のあるゴム弾性体がよく使用される。

しかしながら、ゴム弾性体それ自体は、熱伝導
性が悪いため、均一な温度特性が要求される定着
ロールとしては最適な材料とはいいがたく、ま
た、ロール表面と芯金との温度差が30℃から100
℃程度もあり、ゴム弾性体と芯金とが剥離するこ
とがあるので、その接着性にも難点がある。

ゴム弾性体の熱伝導性を改善するための方策と
して、ゴム弾性体に金属粉を混入させ、粉体の粒
子間接触によつて熱の伝導性（電気の伝導性とほ
ぼ等価と考えられる）を改善する技術が知られて
いる。しかしながら、粒子間接触はばらつき易
く、金属粉は多量に混入させなければ熱伝導性は
改善されず、逆に金属粉を多量に混入させると硬
度が高くなり、ゴム弾性体の弾性特質が損われ
る。一般的には、金属粉を混入してJIS Ａの基準
で60゜から80゜の硬さ以上にならないと熱伝導性
の改善は行なわれず、これでは硬すぎて弾性体と
しての利用がせばめられる。

別の技術として、ゴム弾性体に金属繊維を混入
させるものがあるが、これは、ゴム弾性体を厚く
形成する場合には比較的よいが、薄く形成する場
合、例えば直径100mm程度以下のロールに対し
て、ゴム弾性体を２mmから５mm程度の厚さに被覆
する場合、芯金に対するゴム弾性体の接着性、あ
るいはゴム弾性体に対する金属繊維の混入の容易
性に問題がある。これは、金属繊維として細いも
のが得られにくいことと、ゴムと繊維との伸びの
差が特に著しいことに原因があるものと思われ
る。

この発明による定着ロールは、芯金の上に被覆
されたゴム弾性体に、少なくとも太さ平均0.5μ
ｍから500μｍ、長さ５mmから10mm程度のフイラ
メントまたはこれらを束ねたもので、固有抵抗
10⁸Ωcm以下のフアイバーチツプが混入されてい
ることを特徴とする。

この発明による別の定着ロールは、上記ゴム弾
性体にさらに金属粉が混入されており、または、
上記ゴム弾性体と芯金との間に金属やガラスなど
の鉱物繊維層を有することを特徴とする。

この発明によるさらに別の定着ロールは、上記
ゴム弾性体にゴムや樹脂などのオフセツト防止層
を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、次のような効果がある。

１肉の薄いロールの成形も可能である。

２改良材の充填量が少なくても効果があり、多
く入れるとさらに効果がある。

３引張り、引き裂きせん断に対する強度が大き
い。特にシリコンRTVゴムに効果がある。

４ゴム弾性体および芯金に対する接着性が良
い。

５導電性が良くなるので、ロールの摩擦帯電に
よるロールへの記録紙の巻きつきがない。

６軽量である。

７圧縮永久歪が少ない。

したがつて、この発明の目的は、電子写真装置
等に使用される性能の改良された定着ロールを提
供することにある。

この発明のその上の目的は、ゴム弾性体を使用
した熱伝導性、導電性、接着性、耐熱性、耐久性
の優れた上記定着ロールを提供することにある。

以下、添付図面を参照しながら、この発明を説
明する。この発明の基本構成は、第１図に示すよ
うに、芯金１と、この芯金の上に被覆された、太
さ0.5μｍから500μｍ程度、長さ５mmから10mmの
フイラメントまたはこれらを束ねた固有抵抗10⁸
Ωcm以下のフアイバーチツプを混入させたゴム弾
性体２とからなる。芯金１は、内部が中空になつ
ていてそこにヒーター３を配設したものと、無垢
のものとがある。ゴム弾性体にフアイバーを混入
させる場合、フアイバーはその長さが短かい程混
入性が向上するが、あまり短か過ぎるとゴム弾性
体内のフアイバー同士の接触頻度が小さくなり所
期の熱伝導性、導電性が得られなくなる。５mm〜
10mmという長さは、上記の混入性、熱伝導性、導
電性を確保する上で最適の長さである。

ゴム弾性体自体の材質は、耐熱性、例えば100
℃以上の温度に1000時間暴したときに、少なくと
もゴム硬度の変化が±５゜の範囲内で納まる耐熱
性を有し、硬度がJISAで10゜から90゜の範囲内
のものを使用する。

フアイバーチツプは、好ましくは、使用するゴ
ム弾性体よりも10倍以上の熱伝導性と、より高い
引張り強さと、より低い比重とを有し、その長さ
は特に限定されない。充填量としては、重量比で
0.5％から60％程度が適当である。フアイバーチ
ツプは、ゴム弾性体との接着性をよくするため
に、シランカツプリング等の表面処理を行なうと
よい。

ゴム弾性体には、上記のようなフアイバーチツ
プの他に布状金属繊維や金属粉、その他導電性カ
ーボンなどをゴムの弾性を損わない程度に一諸に
混入させれば、その特性をさらに改良することが
できる。混入する粉体量は、約1wt％〜30wt％で
あり、特に従来の導電性ゴムにおける前記した粒
子間接触による欠点を補い、かつ改善することが
可能である。

また、第２図に示すように、芯金１１の上に金
属、ガラスなどの鉱物繊維層１２を被覆し、その
上に上記のようなフアイバーチツプを混入させた
ゴム弾性体１３を設けると、さらに効果がある。
このロールの成形方法としては、次のようなもの
がある。(1)芯金の上の単紙に金属繊維層を巻き、
ゴム加硫時に、この中にゴムがめり込むようにす
る。(2)ゴムと金属繊維を混入させた未加硫または
加硫済のゴムによつて層を予め作る。この方法
は、特開昭51−43941号公報に詳しく述べられて
いる。

また、定着ロールによるトナー像の定着は、ト
ナー像がロールに転移して、これが再び別の記録
紙に転写される、いわゆるオフセツト現象が発生
するので、これを防止するために、第３図に示す
ように、上記のようなゴム弾性体２１の表面に、
トナーに対し離型性の優れたシリコンゴム例えば
シリコンRTV，LTV，HTVゴムやテフロン、
FEP，PFA，TFEなどの樹脂によるオフセツト
防止層２２を設けるとよい。

この発明による定着ロールは、軽くて強いこと
がその第１の特徴である。

この発明の第２の特徴は、圧縮永久歪が少ない
ことである。定着ロールは、通常、二本の定着ロ
ールを圧接させ、その間に記録紙を通過させて使
用されるが、この発明による定着ロールは、ロー
ル間圧力を線接触として、0.5Kg／cmから30Kg／
cmの圧力に耐え、通常では圧力解除装置をもたな
くても使用でき、装置が非常に安価になる。

この発明の第３の特徴は、熱伝導性および熱応
答性がよいことである。従来のロールは、記録紙
の連続通紙時に、例えば約30℃の温度低下がある
が、この発明によるロールは、約10℃の低下があ
るにすぎない。

この発明の第４の特徴は、導電性が良くなるの
でロールの帯電を抑えることができ、記録紙のロ
ールへの巻きつきを防止することができる。通常
のゴム弾性体ロールは絶縁性なので、記録紙との
摩擦によりその表面が帯電し、ロール間を通過し
て一旦分離された記録紙が再びロールに巻きつい
て、ジヤム発生の原因となる。この発明によるロ
ールのゴム弾性体には、導電性のフアイバーチツ
プが混入されているので、導電性が著しく改良さ
れる。

この発明による第５の特徴は、耐熱接着性が著
しく向上することである。本願発明者の実験で
は、従来のロールが、300℃の温度で１時間で破
壊したものが、この発明によるロールでは、温度
300℃で100時間を耐えることができた。定着ロー
ルが使用される常用温度200℃では、硬度の低下
や歪の発生もほとんどなく、せいぜい±５゜以内
の硬度変化があつたにすぎない。

実施例１太さ平均１μｍから15μｍ、長さ５mmから10mm
のカーボン繊維（東レ製、チヨツプドフアイバ
ー）を、加硫剤を加えたシリコンゴム（信越化学
製、KE530Uシリコンゴム）に0.5，１，３，
10，50の各wt％割合で混入し、それぞれの重量
比のものを芯金の上にロール状に成型した。上記
特徴の第５に述べた実験結果は、この実施例によ
るものである。

実施例２加硫剤を加えたシリコンゴム（信越化学製、
KE530Uシリコンゴム）に、太さ平均１μｍから
15μｍ、長さ10mm程度のカーボン繊維で若干のガ
ラス繊維が混織されているフアイバーチツプ（東
レ製、チヨツプドフアイバー）を10wt％および
銅粉を5wt％混入し、これを直径40mm、長さ400
mmの芯金の上に接着されてゆるく巻かれた太さ平
均50μｍから100μｍの銅繊維の上に、直径50mm
になるようにロール状に成型した。このロール
は、上記特徴の第５に述べた実験条件の上にさら
に３Kg／cmの圧力を加えて実験を行なつたとこ
ろ、永久歪は全くみられなかつた。

実施例３実施例２における銅繊維の代りに、銅メツキを
施した同じ寸法のカーボン繊維を使用したとこ
ろ、結果はさらによくなつた。

以上の実施例に用いたゴムは、プレス加硫型
（HTVゴムと一般には称している。これは、ロー
ル等で未加硫ゴムをねつてから割り型に入れ軸を
中心にシート状未加硫ゴムで覆い、熱100℃以上
で圧力を加え15分以上たつてから、型より出し、
後研磨機で表面研磨しロールにする）であつた
が、液状ゴム例えばシリコンRTV，LTV（商品
名KE12，KE1300等信越化学製）の場合は高圧下
でのロールによるゴムねり等が行なわれないた
め、フアイバーチツプが折れたりすることが少な
く、すなおに混合されるため、引つ張り、引き裂
きが著しく改善され、当然のことながら熱伝導性
もよくなつた。ただ混合量は、プレス加硫型より
少なく0.5wt％〜30wt％程度がよかつた。このシ
リコンRTVゴム等の上に、更に、フアイバーの
混入されないかまたは少なくとも混入量の少ない
オフセツト防止層を設けて定着ロールとすること
がよい。これは繊維があまり多いと、オフセツト
防止効果を落とすからである。

実施例４ KE12（信越化学製）に7wt％の前記カーボン
繊維（東レチヨツプドフアイバーT007）を入れ
直径40mm厚さ１mmのロールとし、その上にオフセ
ツト防止層としてKE12を0.5wt％、約100μｍ覆
つてロールとした。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一例を示す破砕断面図、
第２図は、この発明の別の例を示す破砕断面図、
第３図は、この発明のさらに別の例を示す破砕断
面図である。１，１１：芯金、２，１３，２１：フアイバー
チツプを混入したゴム弾性体、３：ヒーター、１
２：鉱物繊維、２２：オフセツト防止層。

Claims

【特許請求の範囲】１芯金と、芯金の上に被覆されたゴム弾性体と
からなり、上記ゴム弾性体には、太さ0.5μｍか
ら500μｍ、長さ５mmから10mm、固有抵抗10^sΩcm
以下のフアイバーチツプが混入されていることを
特徴とする定着ロール。２芯金と、芯金の上に被覆された鉱物繊維とそ
の上に設けられたゴム弾性体とからなり、上記ゴ
ム弾性体には、太さ0.5μｍから500μｍ、長さ５
mmから10mm、固有抵抗10^sΩcm以下のフアイバー
チツプが混入されていることを特徴とする定着ロ
ール。３芯金と、芯金の上に順に被覆されたゴム弾性
体とオフセツト防止層とからなり、上記ゴム弾性
体には、太さ0.5μｍから500μｍ、長さ５mmから
10mm、固有抵抗10^sΩcm以下のフアイバーチツプ
が混入されていることを特徴とする定着ロール。４芯金と、芯金の上に順に被覆された鉱物繊維
とゴム弾性体とオフセツト防止層とからなり、上
記ゴム弾性体には、太さ0.5μｍから500μｍ、長
さ５mmから10mm、固有抵抗10^sΩcm以下のフアイ
バーチツプが混入されていることを特徴とする定
着ロール。