JPH04359059A - 下巻き用ロール材料及び定着ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の利用分野】本発明は、乾式複写機、レーザービ
ームプリンター、ファクシミリ等に使用される下巻き用
ロール材料及び定着ロールに関し、更に詳述すると、特
に表面にフッ素系コーティング層又はフッ素系チューブ
層を有する定着ロールの下巻き用として好適に用いられ
るロール材料及び該ロール材料を用いた定着ロールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乾式複写機、レーザービームプ
リンター、ファクシミリ等に使用される定着ロールには
、他のゴム材料に比べてトナーに対する離型性、耐熱性
、圧縮永久歪等に優れることからシリコーンゴムが使用
されている。

【０００３】また、最近の乾式複写機、レーザービーム
プリンター、ファクシミリ等の高速処理化に伴ない、ト
ナー離型性を向上させるため、ロール表面にシリコーン
オイルを供給するオイルフェーズが行なわれるようにな
ってきており、またできるだけ大きな定着幅（ニップ幅
）を確保して、高速処理時にもできるだけ長い定着時間
を得るために、ゴム材料を低硬度化することも試みられ
ている。

【０００４】しかしながら、シリコーンゴムは、低硬度
化した場合、同質の物質であるシリコーンオイルがフェ
ーズされることにより、膨潤してしまうという問題点を
有している。

【０００５】従来、このようなシリコーンゴムロールの
欠点を解決するため、低硬度のシリコーンゴムやシリコ
ーンゴム発泡体によって形成したロールの表面にフッ素
ゴムラテックス又はパーフルオロアルキルビニルエーテ
ル（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂からなる可撓性の被膜を形
成することが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記被
膜を形成することにより、定着ロールの寿命を向上させ
ることができるものの、以下の問題点を生じることとな
る。

【０００７】即ち、フッ素系の被膜は、シリコーンゴム
ほどの可撓性がなく、コピー紙等の通紙により歪が生じ
易く、更に定着ロールは、定着時に２００℃を超える高
温になることもあるため、シリコーンゴムとフッ素系被
膜層との接着界面に剥離が生じる場合もある。このため
、被膜層に部分的に皺が生じやすく、ひどい場合には通
紙不能になる場合もあり、従ってこの点の改善が求めら
れる。

【０００８】また、定着ロールには、上記機器の使用時
に高温下に晒されることによる発火や火災時の類焼によ
る燃焼を防止するため、ロール自身が難燃性であること
が要求され、優れた難燃性を与えることも定着ロール設
計において重要な要求特性の一つであることから、定着
ロールを難燃化することも要求される。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
、表面にフッ素系被膜を密着性よく形成することができ
、２００℃以上の高温化において皺の発生や被膜の剥離
といった不都合を生じることもなく、かつ優れた難燃性
を有し、しかも十分な低硬度化が達成された高性能な高
速処理用定着ロールを形成することができる下巻き用ロ
ール材料及び該ロール材料を用いた高性能な定着ロール
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結果、（Ａ）
アルケニル基を一分子中に少なくとも２個以上有するオ
ルガノポリシロキサン、 （Ｂ）珪素原子に直結した水素原子を一分子中に少なく
とも２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキ
サンを好ましくは（Ａ）成分のアルケニル基１モルに対
して水素原子に直結した水素原子が０．５〜５モルとな
る量、 （Ｃ）白金又は白金族化合物を触媒量、（Ｄ）無機充填
剤を組成物全体に対して１０容積％以上、好ましくは１
０〜５０容積％、及び（Ｅ）トリアゾール系化合物を好
ましくは（Ａ）成分１００重量部に対して０．００５〜
１重量部含有する組成物を用いて定着ロールの下巻きロ
ール層を形成することにより、低硬度で、かつ表面にフ
ッ素系被膜を形成した場合、該被膜との間に良好な密着
性を有し、しかも良好な難燃性を有する定着ロールを得
ることができることを見出し、本発明を完成したもので
ある。

【００１１】従って、本発明は、 （Ａ）一分子中に少なくとも２個以上のアルケニル基を
有するオルガノポリシロキサン、 （Ｂ）珪素原子に直結した水素原子を一分子中に少なく
とも２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキ
サン、 （Ｃ）白金又は白金族化合物、 （Ｄ）無機充填剤を組成物全体に対して１０容積％以上
、及び （Ｅ）トリアゾール系化合物 を含有する組成物からなることを特徴とする下巻き用ロ
ール材料、及び芯材上に上記ロール材料からなる下巻き
ロール層を形成し、該下巻きロール層表面にフッ素ゴム
又はフッ素樹脂からなる表面被膜層を形成したことを特
徴とする定着ロールを提供するものである。

【００１２】以下、本発明につき更に詳しく説明すると
、本発明の下巻き用ロール材料を構成する（Ａ）成分の
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、常温で１
００〜１００，０００ｃｐの粘度を有するもので、下記
一般式で示すことができる。

【００１３】

【化１】

【００１４】ここで、この一般式中Ｒ１は炭素数１〜１
０、好ましくは炭素数１〜８の置換又は非置換の１価炭
化水素基であり、具体的にはメチル基，エチル基，プロ
ピル基等のアルキル基、ビニル基，プロペニル基，ブテ
ニル基等のアルケニル基、フェニル基，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、３，３，３−トリフルオロプルピル基等のハロ
ゲン置換炭化水素基等が例示され、これらはそれぞれ異
なっていても、同一のものであってもよいが、一分子中
にアルケニル基を平均して２個以上含んでいる必要があ
る。なお、珪素原子の置換基は、特に不飽和基としては
ビニル基が、その他の置換基としてはメチル基が好まし
く、更にロール端面等からのシリコーンオイルの浸入を
考慮する場合には、耐シリコーンオイル性を有するトリ
フルオロプロピル基又はフェニル基を導入することが好
ましい。また、ａは１．９〜２．４数であり、このオル
ガノポリシロキサンは直鎖状であっても、Ｒ１ＳｉＯ３
／２単位又はＳｉＯ４／２単位を含んだ分岐状であって
もよい。このようなオルガノポリシロキサンは、オルガ
ノシクロポリシロキサンとＲ１ＳｉＯ１／２とをアルカ
リ又は酸触媒の存在下に平衡化反応を行う周知の方法に
より得ることができる。

【００１５】（Ａ）成分のアルケニル基含有オルガノポ
リシロキサンとして具体的には、下記の化合物を例示す
ることができる。なお、下記式中Ｒは、上述した珪素原
子の置換基である。

【００１６】

【化２】 （ｍ，ｎはそれぞれ正の整数で、上記粘度範囲を満足す
るものである）

【００１７】次に、（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェ
ンポリシロキサンは、珪素原子に直結した水素原子を一
分子中に少なくとも２個以上有するものであれば分子構
造に特に制限はなく、線状、環状、分岐状等いずれの構
造のものも使用することができる。このオルガノハイド
ロジェンポリシロキサンの水素原子以外の珪素原子に直
結する置換基としては、上記（Ａ）成分の珪素原子の置
換基と同様のものを例示することができる。この（Ｂ）
成分は上記（Ａ）成分と反応し、架橋剤として作用する
もので、その配合割合は、その珪素原子に直結した水素
原子が上記（Ａ）成分のアルケニル基１モルに対して０
．５〜５モル、特に０．８〜２モルとすることが好まし
い。この配合量が水素原子／アルケニル基モル比で０．
５未満であると、架橋密度が低くなり、硬化した後のシ
リコーンゴムの耐熱性が低下し、ロール材料として不適
となる場合があり、一方５を超えると、脱水素反応によ
る発泡の問題を生じたり、やはり耐熱性の問題を生じる
おそれが生じる。なお、この（Ｂ）成分のオルガノハイ
ドロジェンポリシロキサンも周知の方法により得ること
ができ、具体的にはオクタメチルシクロテトラシロキサ
ン及び／又はテトラメチルシクロテトラシロキサンと末
端基となり得る（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２，Ｈ（ＣＨ３
）２ＳｉＯ１／２単位を含む化合物とを硫酸、トリフル
オロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸等の触媒の存
在下に−１０〜４０℃程度の温度で平衡化する方法など
により得ることができる。

【００１８】（Ｃ）成分の白金又は白金族触媒は、（Ａ
）成分と（Ｂ）成分との付加反応（ハイドロサイレイシ
ョン）を促進させるための触媒成分である。この（Ｃ）
成分の添加量は触媒量とされ、希望する硬化速度に応じ
て適宜増減することができ、具体的には白金量で０．１
〜１０００ｐｐｍ、特に１〜２００ｐｐｍ程度とするこ
とが一般的である。なお、白金族触媒として具体的には
、白金ブラック、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール
変性物、塩化白金酸とオレフィン，アルデヒド，ビニル
シロキサン又はアセチレンアルコールとの錯体などが挙
げられる。

【００１９】（Ｄ）成分の無機質充填剤は、シリコーン
ゴムの充填剤として従来より知られたものを用いること
ができ、具体的には石英粉、珪藻土、溶融石英（ＳｉＯ
２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ベンガラ（Ｆｅ２Ｏ３
，Ｆｅ３Ｏ４）、酸化チタン（ＴｉＯ）などが挙げられ
、これらの１種又は２種以上を使用することができる。 更に、この場合これら充填剤の沈降を防止するため、比
表面積が５０ｍ２／ｇ以上のシリカや酸化チタン等を添
加することも可能である。ここで、本発明のロール材料
は、フッ素系材料よりなる表面層と芯金等からなる芯材
との間に形成する下巻きロール材料として用いられるも
ので、硬度の安定性が重要な要求特性の１つであり、こ
のためオルガノポリシロキサンの開裂が生じて使用中に
ロールの硬度が変化するのを防止するため、この充填剤
は極端な酸性又はアルカリ性であることは好ましくなく
、具体的には、ｐＨ４〜８であることが好ましい。

【００２０】この無機質充填剤の配合量は、材料組成物
全体の１０容積％以上、好ましくは１０〜５０容積％と
され、これによりロールの熱変化による膨張，収縮が有
効に防止される。この無機質充填材の配合量が１０容積
％未満であると、熱膨張抑制効果が十分には発揮されな
いと共に、十分な強度を得ることができない。一方、５
０容量％を超えると、熱膨張は小さくなるが、硬度が高
くなり過ぎ、ロールに成形した場合に十分なニップ幅が
得られなくなり、高速機に使用した場合、鮮明な画像が
得られ難くなることがある。

【００２１】（Ｅ）成分のトリアゾール系化合物は、本
発明材料の難燃性を向上させると共に、圧縮永久歪を小
さくするための構成成分であり、具体的には１，２，３
−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾト
リアゾール又は１−メチル−１，２，３−トリアゾール
、１−フェニル−１，２，３−トリアゾール、４−メチ
ル−２−フェニル−１，２，３−トリアゾール、１−ベ
ンジル−１，２，３−トリアゾール、４−ヒドロキシ−
１，２，３トリアゾール、１−ベンズアミド−４−メチ
ル−１，２，３−トリアゾール、１−メチル−１，２，
４−トリアゾール、１，３−ジフェニル−１，２，４−
トリアゾール、１−メチル−ベンゾトリアゾール、５，
６−ジメチル−ベンゾトリアゾール、２−フェニル−ベ
ンゾトリアゾール、１−ヒドロキシ−ベンゾトリアゾー
ル等のトリアゾール誘導体を用いることができるが、特
にベンゾトリアゾールが好ましく使用される。この（Ｅ
）成分の配合量は、上記（Ａ）成分１００重量部に対し
て０．００５〜１重量部とすることが好ましく、配合量
が０．００５重量部未満であると十分な難燃性が得られ
ない場合があり、一方１重量部を超えると硬化反応を阻
害して硬化性が低下する場合がある。

【００２２】なお、トリアゾール系化合物がシリコーン
ゴムに自己消炎性を与えることは、従来より知られてい
るが、単にこのトリアゾール系化合物を添加しただけで
は、ロール材料に要求される優れた難燃性を付与するこ
とは困難であるが、上記（Ｄ）成分の無機質充填材と併
用すること、特にその充填量を１０〜５０容量％とする
ことにより、このトリアゾール系化合物の添加による難
燃性付与効果が顕著に向上し、アンダーライターズ・ラ
バトリーズ・インコーポレイテッドＵＬ９４安全規格に
おけるＶ−１グレード以上の優れた難燃性を付与するこ
とができるものであり、更にこれと同時に圧縮永久歪を
１８０℃／２２時間の測定条件において１０％未満とす
ることが可能になるものである。

【００２３】本発明の下巻き用ロール材料は、上記（Ａ
）〜（Ｅ）成分を混合することにより得られるが、この
ロール材料には、必要に応じて上記は配合成分以外に種
々の添加剤を添加することができる。例えば、着色剤、
耐熱性向上剤（酸化セシウム、水酸化セシウム、カーボ
ン、酸化チタン、ベンガラなど）、付加反応制御剤とし
てビニルシクロテトラシロキサンのようなビニル基含有
オルガノポリシロキサン、トリアリルイソシアネート、
アルキルマレエート、アセチレンアルコール類及びその
シラン，シロキサン変性物、ハイドロパーオキサイド、
テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾールな
どを添加することができる。また、組成物としての粘度
を上昇させることなく、効果物の機械的強度を向上させ
る手段として、基本的にＳｉＯ２，Ｒ３ＳｉＯ１／２単
位からなり、一分子中に少なくとも１個のアルケニル基
を有するシリコーンオイルに可溶なシリコーン樹脂を用
いることもできる。

【００２４】なお、各成分の混合方法は、特に制限され
ず、適宜な混合機を用いて行うことができる。また、こ
の場合配合順序にも特に制限はないが、特に（Ａ）成分
と（Ｃ）成分とをを含む第１の組成物と、（Ｂ）成分と
（Ｅ）成分とを含む第２の組成物をそれぞれ調製した後
、これらを混合することにより本発明ロール材料を調製
するようにすることが好ましい。

【００２５】本発明の下巻き用ロール材料を用いて定着
ロールを製造する場合、通常図１に示したように、芯金
等の芯材１上に本発明ロール材料により下巻きロール層
２を形成し、この下巻きロール層２表面にフッ素ゴム又
はＰＦＡ等のフッ素樹脂で作成した円筒上の薄膜チュー
ブや熱収縮チューブを接着して表面層３を形成したり、
フッ素ゴム又はフッ素樹脂系コーティング剤を塗布して
表面層を形成するなど、適宜な手段でフッ素系表面層３
を形成し得る。この場合、乾式複写機、ファクシミリ、
レーザービームプリンター等の定着ロールは、高温下に
晒されるため、下巻きロール層を形成するシリコーンゴ
ムの高温下における圧縮永久歪が１０％以下であること
、ポリシロキサンの開裂や酸化を生じることによる硬度
変化が小さいこと、更にフッ素系表面層の膨れを防止す
るため、高温に加熱された際に下巻きロール層からの揮
発成分が極力生じないようにすることが好ましく、これ
らを良好に達成するため、本発明のロール材料で下巻き
ロール層を形成する前又は成形後にロール材料から低分
子シロキサンを除去しておくことが好ましい。低分子シ
ロキサンの除去方法としては、下巻きロール層を形成し
た後、これを加熱することにより除去することができる
が、低分子シロキサンは、主に上記（Ａ）成分のオルガ
ノポリシロキサン中に含まれているものであり、従って
ロール材料を調製する際に（Ａ）成分中から低分子シロ
キサンを除去するようにすることもでき、成形性、経済
性を考慮すると後者の方法が好ましく採用される。

【００２６】

【実施例】以下、実施例，比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。

【００２７】［実施例，比較例］表１に示した各成分を
ダルトン社製万能撹拌機で均一に撹拌混合して組成物Ａ
及び組成物Ｂを得た。この組成物ＡとＢとを等量均一に
混合し、６種類の下巻き用ロール材料を得た。なお、表
１の各成分は、以下に示す通りであり、その配合量はす
べて重量部である。 ポリシロキサンＩ 常温での粘度が２，０００ｃｐであり、環状低分子シロ
キサン（ｎ＝３〜２０）の含有量が７８０ｐｐｍである
ビニルジメチルシロキシ末端封鎖ジメチルポリシロキサ
ン ポリシロキサンＩＩ 常温での粘度が２，０００ｃｐであり、環状低分子シロ
キサン（ｎ＝３〜２０）の含有量が４，８００ｐｐｍで
あるビニルジメチルシロキシ末端封鎖ジメチルポリシロ
キサン ハイドロジェンポリシロキサン 下記構造式で示されるハイドロジェンポリシロキサン

【
００２８】

【化３】 石英粉 平均粒径２０μｍ、ｐＨ４．５である石英粉ベンガラ 平均粒径０．２μｍ、ｐＨ６であるベンガラ白金族触媒 塩化白金酸のビニル白金酸錯体（白金金属量１重量％）
煙霧質シリカ 比表面積１００ｍ　　／ｇである疎水化された煙霧質シ
リカ これらのロール材料をそれぞれ脱泡した後、プレス成形
機により１２０℃で１０分間硬化させて２ｃｍ厚のシー
トを成形し、このシートを更に２００℃／４時間の条件
で硬化させた後、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に規定された方
法に準じて一般機械特性を測定した。また、上記と同様
にして厚さ１２．７ｍｍ、外径２９．０ｍｍの円筒状の
成形体を成形し、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に規定された方
法に準じて１８０℃／２２時間後の圧縮永久歪を測定し
た。更に、同様に作成した厚さ０．８ｍｍのシートにつ
いてアンダーライターズ・ラバトリーズ・インコーポレ
イテッドＵＬ９４安全規格に定められた測定方法により
難燃性テストを行った。これらの測定結果を表１に示す
。

【００２９】次に、射出成形機の金型内にプライマー処
理を施したアルミニウム製芯金と表面をナトリウム蒸気
で処理し、更にその上にプライマー処理を施したＰＦＡ
チューブとをセットし、上記各ロール材料を該芯金とＰ
ＦＡチューブとの間に射出注入して１５０℃／３０分加
熱硬化した後、脱型し、２００℃／４時間の後硬化を行
って６種類の定着ロールを作成した。

【００３０】得られた各定着ロールの表面硬度を測定し
た。また、各定着ロールを２３０℃／２００時間加熱し
た後、各ロールの表面観察し、耐熱性を下記評価基準に
従って評価した。結果を表１に示す。 表面状態の評価基準 ◎　　表層部の膨れや皺が全く見られず、極めて良好な
状態 ○　　微小な変化がみられるが、使用上全く問題ない×
　　膨れ又は皺が生じており、印字不良等の問題が生じ
るおそれが有る

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の下巻き用ロール材料は、硬さ、伸び、引っ張り強
さ、圧縮永久歪、難燃性のいずれの物性においてもロー
ル材料として好適な性能を有しており、バランスのとれ
たロール材料であることが認められた。また、本発明の
下巻き用ロール材料を用いて製造した定着ロールは、高
温下においても良好な表面状態を保持し得ることが確認
された。なお、比較例２の材料で形成した定着ロールも
良好な高温特性を示したが、このロールは圧縮時の歪が
大きく、通紙が困難となるおそれが有り、しかも難燃性
に乏しく、発火等の危険を有している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の下巻きロ
ール材料によれば、表面にフッ素系被膜を密着性よく形
成することができ、２００℃以上の高温化においても被
膜の剥離といった不都合を生じることなく、しかも十分
な低硬度化が達成された高性能な高速処理用定着ロール
を形成することができる。

【００３４】従って、上記下巻きロール材料を用いた本
発明の定着ロールは、難燃性、高温特性等の諸特性に優
れ、高速機に良好に対応することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる定着ロールを示す断
面図である。

【符号の説明】

１　　芯材 ２　　下巻きロール層 ３　　表面被膜層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（Ａ）アルケニル基を一分子中に少な
   くとも２個以上有するオルガノポリシロキサン、（Ｂ）
   珪素原子に直結した水素原子を一分子中に少なくとも２
   個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、 （Ｃ）白金又は白金族化合物、 （Ｄ）無機充填剤を組成物全体に対して１０容積％以上
   、及び （Ｅ）トリアゾール系化合物 を含有する組成物からなることを特徴とする下巻き用ロ
   ール材料。
2. 【請求項２】　　芯材上に請求項１記載のロール材料か
   らなる下巻きロール層を形成し、該下巻きロール層表面
   にフッ素ゴム又はフッ素樹脂からなる表面被膜層を形成
   したことを特徴とする定着ロール。