JP4433172B2 - 熱定着ローラ - Google Patents
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Description
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(c)平均粒子径が200μm以下、比重が0.5以下である中空フィラー
0.1〜100質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物、又は
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(e)水 10〜150質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物によって形成され、該硬化物の熱伝導率が0.16W/m・℃以下であり、トナー離型層が、
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(f)R 3 SiO 1/2 単位(Rは非置換又は置換の一価炭化水素基)とSiO 2 単位とをモル比としてR 3 SiO 1/2 /SiO 2 が0.5〜1.5の単位で含有し、アルケニル基含有量が0.0001〜0.02mol/gであるシリコーンレジン
(d)付加反応触媒
を含有する付加硬化型シリコーンゴム組成物、又は
(i)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
(ii)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され側鎖にビニル基を持つジメチルポリシロキサン
(iii)両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン
(iv)白金触媒
を含有する付加硬化型シリコーンゴム組成物
の硬化物であって、ゴム硬度がデュロメータA硬度計で49〜80であり、弾性ゴム層より高い熱伝導率を有する硬化物によって形成されたことを特徴とする熱定着ローラを提供する。
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(c)平均粒子径が200μm以下、比重が0.5以下である中空フィラー
0.1〜100質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするものであることが好ましい。
R1 aSiO(4-a)/2 (1)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (2)
(式中、R2は炭素数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基である。また、bは0.7〜2.1、cは0.001〜1.0で、かつb+cは0.8〜3.0を満足する正数である。)
で示され、一分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上(通常、3〜100個)、より好ましくは3〜50個の珪素原子結合水素原子(即ち、Si−H基)を有することが必要である。このSi−H基は、分子鎖末端、分子鎖途中のいずれに位置していてもよく、両方に位置するものであってもよい。また分子中の珪素原子の数は通常2〜300個、好ましくは4〜100個、特には4〜50個程度であればよい。この場合、R2の一価炭化水素基としては、先に説明したR1と同様のものが挙げられるが、脂肪族不飽和結合を有さないものであることが好ましい。
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(e)水 10〜150質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするものを使用してもよい。
[式中、R4はH又はCH3であり、xは10〜200の整数であり、yは1〜20の整数であり、x/yは3〜50である。dは0〜100、好ましくは0又は3〜50の整数、eは0〜350、好ましくは0又は3〜200の整数、d+eは3〜350、好ましくは5〜200の整数である。また、この界面活性剤のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)分析におけるポリスチレン換算の重量平均分子量は1,000〜50,000g/モルであり、界面活性剤中のシロキサン質量%は40〜85質量%であり、ポリエーテル部分中のエチレンオキサイドの質量%は20〜100質量%である。]
で表されるポリエーテル変性シリコーンが好適である。
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(f)シリコーンレジン 5〜100質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とするものが好ましい。
(f)成分のシリコーンレジンは、上記R3SiO1/2単位及びSiO2単位とのみからなるものであってもよく、また必要に応じ、R2SiO単位やRSiO3/2単位(Rは上記の通り)をこれらの合計量として、全共重合体質量に対し、50%以下、好ましくは40%以下の範囲で含んでよいが、R3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[R3SiO1/2/SiO2]が0.5〜1.5、特に0.5〜1.3であることが好ましい。このモル比が0.5より小さくても、1.5より大きくても十分なゴム硬度・強度が得られず、ローラとしての耐久性が不十分になってしまうおそれがある。
これらシリコーンレジンの配合量は、(a)成分のオルガノポリシロキサン組成物100部に対して5〜100部、特に10〜100部が好ましい。5部未満では十分なゴム物性が得られず、100部を超えるとローラの耐久性が著しく低下してしまう。
まず、ゴム弾性層としてシリコーンゴム組成物(1)、(2)、(3)及びトナー離型層としてシリコーンゴム組成物(A)、(B)を作製した。
側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン(重合度700、ビニル価0.000094mol/100g)50部、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリロキサン(重合度500)50部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、R−972)5部、比重0.02、平均粒子径90μmの熱可塑性樹脂製中空フィラー(松本油脂社製、マイクロスフィアーF−80ED)4部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、更に架橋剤としてメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基含有量0.0065mol/g)を3.5部、エチレングリコール6部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05部を添加し、15分撹拌を続けた。これに更に白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を混合し、シリコーンゴム組成物を得た。このシリコーンゴム組成物を、120℃で10分間プレスキュアし、更に230℃で4時間オーブンキュアした後、ゴム硬度(AskerC)、引張り強度、熱伝導率(京都電子社製、熱伝導計QTM−3で測定)を測定した。結果を表1に示す。
側鎖ビニル基含有ジメチルポリシロキサン(重合度700、ビニル価0.0094mol/100g)50部、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度500)50部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、R−972)5部、比重0.13、表面を炭酸カルシウムでコートした平均粒子径100μmの熱可塑性樹脂製中空フィラー(松本油脂社製、マイクロスフィアーMFL80CA)12部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌を続けた後、更に架橋剤としてメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基含有量0.0065mol/g)を3.5部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05部を添加し、15分撹拌を続けた。これに更に白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を混合し、シリコーンゴム組成物を得た。このシリコーンゴム組成物を、120℃で10分間プレスキュアし、更に230℃で4時間オーブンキュアした後、ゴム硬度(AskerC)、引張り強度、熱伝導率(京都電子社製、熱伝導計QTM−3で測定)を測定した。結果を表1に示す。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度220、ビニル価0.000125mol/g)100部、比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本エアロジル社製、R−972)3部、下記式(I)で示されるポリエーテル変性シリコーン8部をプラネタリーミキサーに入れ、10分撹拌を続けた後、架橋剤として両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度18、Si−H基含有量0.0038mol/g)を4.3部(水素結合珪素原子/アルケニル基=1.3)添加し、10分撹拌を行った。これに水80部を4回に分けて添加し、トータル1時間撹拌を続けた。最後に反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.05部を添加し、15分撹拌を続けた。これに更に白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を混合し、シリコーンゴム組成物を得た。このシリコーンゴム組成物をゴムシート型に流し込み、95℃のオーブンに1時間放置して、ゴムを硬化させた後、型からはずし、200℃で4時間ポストキュアして得た硬化物について、ゴム硬度(AskerC)、引張り強度、熱伝導率(京都電子社製、熱伝導計QTM−3で測定)を測定した。結果を表1に示す。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリロキサン(重合度400)50部、室温で固体の(CH3)3SiO1/2単位及び(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2単位及びSiO2単位からなるシリコーンレジン[((CH3)3SiO1/2単位+(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2単位)/SiO2単位=0.8、ビニル基含有量=0.0005mol/g]30部を150℃で3時間混合後、冷却し、シリコーンゴムベースを得た。このベースに両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリロキサン(重合度250)20部、更に架橋剤としてメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度20、Si−H基含有量0.0065mol/g)を5.1部、エチニルシクロヘキサノール0.05部を添加し、15分撹拌を続けた。これに更に白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を混合し、シリコーンゴム組成物を得た。このシリコーンゴム組成物を、120℃で10分間プレスキュアし、更に230℃で4時間オーブンキュアした後、ゴム硬度(デュロメータA)、引張り強度、熱伝導率(京都電子社製、熱伝導計QTM−3で測定)を測定した。結果を表1に示す。
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(重合度400)50部、比表面積が300m2/gであるヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、アエロジル300)30部、ヘキサメチルジシラザン6部、水1.5部を室温で30分混合後、150℃に昇温し、3時間撹拌を続け、冷却後、更に両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され側鎖にビニル基を持つジメチルポリシロキサン(重合度250、ビニル基含有量0.0006mol/g)20部を加えて、30分撹拌を続け、シリコーンゴムベースを得た。このシリコーンゴムベース100部に、架橋剤として両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度17、Si−H基含有量0.0050mol/g)を5.5部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノールを0.10部添加し、15分撹拌を続けた。これに更に白金触媒(Pt濃度1%)0.1部を混合し、シリコーンゴム組成物を得た。このシリコーンゴム組成物を、120℃で10分間プレスキュアし、更に230℃で4時間オーブンキュアした後、ゴム硬度(デュロメータA)、引張り強度、熱伝導率(京都電子社製、熱伝導計QTM−3で測定)を測定した。結果を表1に示す。
直径50mm×長さ30mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗布した。このシャフトを金型内に取り付け、シリコーンゴム組成物(1)を充填し、130℃で30分加熱硬化し、金型から取り外した後、更に230℃で4時間ポストキュアし、厚さが5mmのシリコーンゴム弾性層を得た。この外周に、シリコーンゴム組成物(A)をリングコート法によりコーティングし、150℃のオーブンで30分加熱硬化させた後、更に200℃で4時間ポストキュアを行い、約0.3mmの表層(トナー離型層)を形成した。
このローラをPPC複写機の定着ローラとして組み込み、5,000枚通紙したが、画像に全く問題はなかった。
直径50mm×長さ30mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗布した。このシャフトを金型内に取り付け、シリコーンゴム組成物(2)を充填し、130℃で30分加熱硬化し、金型から取り外して、厚さが2mmのシリコーンゴム弾性層を得た。この外周に、シリコーンゴム組成物(B)をリングコート法によりコーティングし、150℃のオーブンで30分加熱硬化させた後、更に200℃で4時間ポストキュアを行い、約0.2mmの表層(トナー離型層)を形成した。
このローラをPPC複写機の定着ローラとして組み込み、5,000枚通紙したが、画像に全く問題はなかった。
直径50mm×長さ30mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗布した。このシャフトを金型内に取り付け、シリコーンゴム組成物(3)を充填し、95℃で1時間加熱硬化し、金型から取り外した後、更に200℃で4時間ポストキュアし、厚さが3mmのシリコーンゴム弾性層を得た。この外周に、シリコーンゴム組成物(A)をリングコート法によりコーティングし、150℃のオーブンで30分加熱硬化させた後、更に200℃で4時間ポストキュアを行い、約0.3mmの表層(トナー離型層)を形成した。
このローラをPPC複写機の定着ローラとして組み込み、5,000枚通紙したが、画像に全く問題はなかった。
直径50mm×長さ30mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗布した。このシャフトを金型内に取り付け、シリコーンゴム組成物(1)を充填し、130℃で30分加熱硬化し、金型から取り外した後、更に230℃で4時間ポストキュアし、厚さが5mmのシリコーンゴム弾性層を得た。
この表層を形成しない状態のローラをPPC複写機の定着ローラとして組み込み、通紙したところ、1枚目から画像が不鮮明で、100枚目にローラに亀裂が見られたため停止した。
直径50mm×長さ30mmのアルミニウムシャフトの表面に付加反応型液状シリコーンゴム用プライマーNo.101A/B(信越化学工業社製)を塗布した。50μmのフッ素PFAチューブとアルミニウムシャフトとの間にシリコーンゴム組成物(1)を充填し、150℃で30分加熱硬化し、230℃で4時間ポストキュアし、表面をフッ素樹脂で被覆された厚さ5mmのシリコーンゴム弾性層をもつローラを得た。
このローラをPPC複写機の定着ローラとして組み込み、通紙したところ、1,000枚目付近より画像に小さな縞模様が現れた。ローラを観察したところ、表面に極小さなしわが見られた。更に2,000枚まで通紙を続けたところ、表層とゴム弾性層の間に剥離が見られたため、停止した。
Claims (6)
- ローラ軸の外周面に弾性ゴム層、更にその外周にトナー離型層を有する熱定着ローラにおいて、弾性ゴム層が、
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(c)平均粒子径が200μm以下、比重が0.5以下である中空フィラー
0.1〜100質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物、又は
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(e)水 10〜150質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物によって形成され、該硬化物の熱伝導率が0.16W/m・℃以下であり、トナー離型層が、
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(f)R 3 SiO 1/2 単位(Rは非置換又は置換の一価炭化水素基)とSiO 2 単位とをモル比としてR 3 SiO 1/2 /SiO 2 が0.5〜1.5の単位で含有し、アルケニル基含有量が0.0001〜0.02mol/gであるシリコーンレジン
(d)付加反応触媒
を含有する付加硬化型シリコーンゴム組成物、又は
(i)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
(ii)両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖され側鎖にビニル基を持つジメチルポリシロキサン
(iii)両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン
(iv)白金触媒
を含有する付加硬化型シリコーンゴム組成物
の硬化物であって、ゴム硬度がデュロメータA硬度計で49〜80であり、弾性ゴム層より高い熱伝導率を有する硬化物によって形成されたことを特徴とする熱定着ローラ。 - (c)成分の中空フィラーが、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの各重合物並びにこれらのうちの2種以上の共重合物から選ばれるものである請求項1記載の熱定着ローラ。
- 弾性ゴム層の厚さが1mm以上で、トナー離型層の厚さが1mm未満である請求項1又は2記載の熱定着ローラ。
- 弾性ゴム層の熱伝導率が0.02〜0.16W/m・℃であり、トナー離型層の熱伝導率が0.17〜0.4W/m・℃である請求項1,2又は3記載の熱定着ローラ。
- トナー離型層が、
(a)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン 100質量部
(b)一分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合する水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜50質量部
(f)シリコーンレジン 5〜100質量部
(d)付加反応触媒 触媒量
を必須成分とする付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化させて得られたものである請求項1乃至4のいずれか1項記載の熱定着ローラ。 - トナー離型層の引張り強度が2MPa以上である請求項1乃至5のいずれか1項記載の熱定着ローラ。
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