JP4342229B2

JP4342229B2 - 定着ローラ

Info

Publication number: JP4342229B2
Application number: JP2003203876A
Authority: JP
Inventors: 修司小口; 孝志金井; 昌弘池田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP2005049455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ、及びこれらを複合したＯＡ機器等の画像成形装置に使用されるローラに関するものであり、特に現像ローラ、帯電ローラ、トナー搬送用ローラ、転写ローラ、感光体ドラムクリーナローラ、定着ローラ、及び加圧ローラに好適な使用ができるロール成型体を用いた定着ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器等の画像形成装置の多くは定着手段として熱効率、安全性の良好な接触加熱型の熱ローラ定着方式や、省エネタイプのフィルム加熱方式を採用している。熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラとを基本構成とし、この一対のローラを回転させて、そのローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー画像）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転写材シート、静電記録紙、エレクトロファックス紙、印字用用紙等）を、導入して圧接ニップ部を挟持搬送通貨させることにより、加熱ローラからの熱と圧接ニップ部での加圧力によって未定着画像を被記録材面に永久固着画像として熱圧定着させるものである。
【０００３】
ここで用いられる弾性加圧ローラとしては、円柱或いは円筒の芯金上に、弾性層を形成し、その外周面にトナー離型層としてのフッ素樹脂層を成膜したものが多く用いられる。転写材と加熱部材との接触面積を確保するため、加工ローラには十分な弾性が要求され、弾性層は比較的厚く設定されている。断熱層の材質は耐熱性の観点からシリコーンゴムがよく使用されている。また、フィルム加熱方式の定着装置も種々提案されている（例えば、特許文献１、２、３、及び４を参照。）。このような装置は、発熱体に加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ローラ）で密着させて搬送させ、該耐熱性定着フィルムを挟持して加熱体と加圧部材とで形成される圧接ニップ部に未定定着画像を担持した被記録材を導入して耐熱フィルムと一緒に搬送させて、耐熱性フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を被記録材上に画像として定着させる装置である。
【０００４】
フィルム加熱式の加熱装置は、加熱体として低熱容量の線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることがでるので、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性向上）が可能である。また、この種の定着方式においては、定着フイルムの駆動方式にフイルム内周面に駆動ローラを設け、フィルムにテンションを加えながら駆動する方式、フイルムをフイルムガイドにルーズに嵌合させ、加圧用回転体を駆動することにより、フイルムを加圧用回転体に対し従動回転させる方式が知られているが、近年では部品点数が少なくて済むことから、後者の加圧用回転体駆動方式が採用されることが多い。
【０００５】
最近、電子写真画像形成装置の加熱定着装置に使われる加圧ローラにおいて、耐久使用性と適度なグリップ性を付与して、常に良好な部材搬送性を持つためには、やはりローラの低硬度化が必要とされる。ソリッドタイプのローラでは、熱容量が大きいので温められ難く、定着ローラが紙に付与した熱を奪い取ってしまうため、低温環境時や電源投入直後の初期状態での定着性が悪化するいう問題点があり、同時に、ソリッドローラは熱膨張による応力が大きいため、低温時と高温時における形状変化が大きく、定着ローラへの加圧量が変化して安定した定着性を保持し難いという問題点がある。
【０００６】
ソリッドローラを用いると、転写材として重ね目が多重であるような封筒（６０ｇ／ｍ²以下）では部分的に下方向に圧が集中する場合ある。このような場合、ローラの回転方向に微小な膨らみが生じ、この膨らみが紙にかかったストレスを発散させないようにローラに固定されてしまうため、紙しわが発生し易くなる。この紙しわは、回転方向の力とローラの逆クラウン形状による回転方向と垂直方向の力が加わることによって、斜め方向に発生する。
また、ソリッドローラは圧の発散が少ないため、微小面積に大きな反作用が発生するが、このソリッドローラを加圧ローラに用いるとその表面に形成された凹凸に前記反作用が発生し、転写材に薄紙等を用いた場合であっても僅かな紙の重なりがあると紙しわが発生し易くなるという問題点があった。
【０００７】
一方、発泡ローラは熱容量が少なく熱を伝え易いので温度差による外形変化が少ない。そのため、低温時と高温時において同様の定着性が得られる。しかも発泡ローラは多孔質層を利用して圧を広範囲に発散させるので、ソリッドローラに比べて紙しわは生じ難い。従って、ローラの低硬度化が必要とされ、ここで用いられる弾性加圧ローラとして円柱或いは円筒芯金上に、シリコーンゴム弾性層あるいはシリコーンゴムスポンジ層を形成し、その外周面に直接あるいは接着層を介してトナー離型層としてのフッ素樹脂層を成膜したものが、多く用いられている。
【０００８】
フッ素樹脂層はフッ素樹脂チューブを被覆することにより形成されたものや、フッ素樹脂系塗料を塗工・焼成する工程を経て形成されたものが実用化されている。転写材と加熱部材との接着面積を確保するため、加圧ローラには十分な弾性が要求され、弾性層は比較的厚く設定されている。また、近年前記加圧ローラ駆動型のフイルム方式の加熱定着装置に限らず、熱ローラ定着装置あるいは定着フイルム駆動型の加熱定着装置において、高速化の要望が強く、同時に画像成形装置の小型が要求されている。また省電力の為、加熱効率をあげることによりスタンバイ温調を行わない加熱定着装置が増えてきている。このような装置において前記の要求を満たすためには、比較的低圧力で、小径の定着ローラ、加圧ローラを使用せざるを得ず、画像形成装置の被記録材搬送速度が速い場合、被記録材に十分な熱量を供給するためには、定着ローラまたは定着フイルムと加圧ローラの圧接ニップ幅を低圧力で大きくする必要があり、このために加圧ローラのローラ硬度を低下させた加圧ローラの開発が試みられている。
【０００９】
例えば、低密度の定着加圧ローラを提供する目的で、液状シリコーンから形成されたシリコーンゴム層内に、その長さ方向に連続した中空孔を設けた定着用加圧ローラを提案している（例えば、特許文献５を参照）。また、シリコーンゴム層上にフッ素樹脂表面層を有する場合、アスカーＣ型硬度計（１ｋｇｆ）で測定した表面硬度が６０°以下であることも提案している。
また、加圧ローラの弾性層を多孔質シリコーンゴムで形成した硬度３５乃至５０°（アスカーＣ）なるスポンジ層と該スポンジ層上に被覆したＰＦＡチューブで形成し、ローラ硬度を４５〜６０°（アスカーＣ）に設定した紙しわの発生を防止した定着性良好な加圧ローラが提案されている（例えば、特許文献６を参照）。
更に、発泡層の平均セル径が、１５０〜３００μｍで、かつ、アスカーＣ硬度が、２０〜６０°の範囲であることが提案されている（例えば、特許文献７、及び８を参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報。
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報。
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報。
【特許文献４】
特開平４−２０４９８０号公報。
【特許文献５】
特開平７−２７１２３３号公報。
【特許文献６】
特開平５−１０７９７２号公報。
【特許文献７】
特開平１１−１６７２４６号公報。
【特許文献８】
特開平１１−１６７３０１号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発泡層の平均セル径やアスカー硬度等のある一定の適値が知られてはいるが、印字品質の向上、高解像度化の要求に応じた定着部での解像度の向上・確保が必要となった最近の状況では十分に対応できず改善の余地がある。また従来のローラにあってはシリコーンゴムの熱処理が十分でない場合や、発泡層の厚みとの関係が明確でないため、耐久使用性やグリップ性が十分でなく、微細粒径化したトナーを使用しても、定着部での高解像度の確保ができない場合があり、印字ムラなどがある。即ち、最近のトナーの小粒径化が進む中で、印字ムラなく、高解像度め印字品位を安定的に保つためには、発泡ローラ表面の平均セル径を小さくすることが有効であることがわかったが、同時に低硬度を確保することも困難であることがわかってきた。
【００１２】
従って、本発明の課題は、以上のことから、発泡層のアスカーＣ硬度を小さく抑えたロール成型体を用いて耐久使用性やグリップ性が十分にあり、微細粒径化したトナーを使用しても定着部での高解像度の確保ができる低硬度な定着ローラを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を達成すべく、鋭意検討した結果、発泡剤量を適宜選択し、未硬化シリコーンゴムの可塑度（ＪＩＳＫ６２４９に準拠した試験値）が１５０乃至４００の範囲にあるものを選択し、加硫温度を２５０乃至４００℃で加硫したシリコーンゴムのロール成型体が微細で均一なスポンジセルを有し、アスカーＣ硬度が小さく抑えられること、そして、これらのロール成型体を厚み１乃至２０ｍｍとなる範囲で、定着部の低硬度なローラとして使用した場合にグリップ性及び耐久使用性に優れ、画像形成装置の高解像度の確保に十分に寄与することを見出し、本発明に至ったものである。
即ち、本発明に係るロール成型体及びそれを用いたローラは、以下の構成或いは手段からなることを特徴とし、前記課題を解決するものである。
【００１４】
本発明に係る定着ロールは、未硬化の状態での可塑度（ＪＩＳＫ６２４９可塑度試験法に準拠する。）が１５０乃至４００の範囲にある未加硫のシリコーンゴムを芯金の外表面に押し出して、発泡加硫して該ゴム厚み１乃至２０ｍｍの範囲で形成してなる筒状のロール成型体を具備したローラからなり、該成型体は温度２５０乃至４００℃の範囲で発泡加硫した後のアスカーＣ硬度が５°乃至４０°の範囲にあり、かつ平均セル径が３０乃至２００μｍの範囲にある発泡層を有してなることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡加硫の際の発泡剤として、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等の有機発泡剤が好適に使用できる。また、セル径の均一性が特に求められるような場合には、発泡剤としてジメチル−１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）を使用することが望ましい。
【００１６】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層の外周にフッ素樹脂を被覆してなることを特徴とすることができ、特に、前記発泡層とフッ素樹脂との間に接着剤層が設けられ、該接着剤層の厚みを１０乃至１００μｍの範囲とすることが望ましい。
ロール成型体を例えば、定着装置のローラとして使用する場合、その成型体の外周面には現像剤等に対する離型層を設けることが望ましく、このような離型層としてはフッ素樹脂を被覆することが望ましい。このようなフッ素樹脂を設ける際に、接着剤層等を介して設けられる。その接着剤層の厚みが１０乃至１００μｍの範囲にあると、両者間の接着に十分に寄与すると共に、フッ素樹脂面に圧力がかかった場合でもその平滑性を十分に維持することができる。
【００１７】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層及びフッ素樹脂との少なくとも一方が導電性を有することを特徴とすることができる。
ロール成型体のこのような導電性を付与すれば、ロール成型体を定着ローラ以外の半導電性ローラなどに使用が可能となる。導電性の付与にはそれ自体公知のカーボンブラック、金属、酸化金属等の微粉末、導電性高分子材料等を各層に添加することにより行うことができる。
【００１８】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層の外周に熱伝達層を設け、該熱伝達層の熱伝導率が１Ｗ／ｋ・ｍ以上であることを特徴とすることができる。
このような熱伝達層を形成した場合、定着ローラなどに使用した場合、定着装置のウエイトタイムを短縮させるので好ましい。熱伝達層は熱伝導性のある材料を塗着しても良く、また熱伝導性フィルムなどを被覆しても良い。
【００１９】
本発明に係る低硬度なローラは、前記ロール成型体を、上述した芯金の外周面に設けてなるものである。
低硬度なローラは、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ、及びＯＡ機器等の画像成形装置の現像ローラ、帯電ローラ、トナー搬送用ローラ、転写ローラ、感光体ドラムクリーナローラ、定着ローラ、又はその加圧ローラとして好適な使用ができるものである。
特に、定着ローラのニップローラとして使用することが望ましい。
【００２０】
本発明に係る低硬度なローラは、前記芯金の外周面に予め接着プライマーを塗布し、前記未硬化のシリコーンゴムを該芯金の外周面に押し出して前記ロール成型体を予備成形し、加熱し、加硫発泡させながら芯金の外周面に該ロール成型体を接着してなることを特徴とすることができる。
したがって、上述したようにロール成型体を直接、又は間接的に芯金の外周面に設けることができ、好ましい低硬度なローラとしては、直接ロール成型体を芯金面に成形し、接着面に接着プライマーなどを予備的に使用されていることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロール成型体及びそれを用いたローラの好ましい実施の形態を詳述する。尚、本発明に係るロール成型体及びそれを用いたローラは以下の実施形態に限るものではない。
図１は本実施形態に係るセル泡の概略断面図である。
【００２２】
本発明に係るロール成型体は、未硬化の状態での可塑度（ＪＩＳＫ６２４９可塑度試験法に準拠する。）が１５０乃至４００の範囲にあるシリコーンゴムを発泡加硫して該ゴム厚み１乃至２０ｍｍの範囲で形成してなる筒状の成型体からなるものである。
【００２３】
前記シリコーンゴムは、前記未加硫時の可塑度を有する限り特に限定するものではないが、ビニル基含有ジメチルシリコーン生ゴム、ビニル基含有フェニルシリコーン生ゴム、ビニル基含有フルオロシリコーン生ゴム等あるいはこれらの変性物に必要に応じて煙霧質シリカ、沈降性シリカ等の補強性シリカ充填剤が添加されたものを使用することが好ましい。
前記未加硫のシリコーンゴムの可塑度は１５０乃至４００の範囲にある。特に、好ましくは２５０乃至４００の範囲である。可塑度が１５０未満である場合にはセル径が２００μｍ以下の微細なセルを有する発泡層を得ることが難しくなる。また、可塑度が４００を超える場合では、アスカーＣ型硬度計で４０°以下の低硬度の発泡層を得ることが困難となる。
【００２４】
加硫剤は、１分子中に珪素原子と結合する水素原子を２個以上有するオルガノハイドロジエンポリシロキサン等である。
また、加硫補助剤として過酸化物を併用すれば、特性向上に効果がある。前記過酸化物としては、ベンゾイルパ−オキサイド、ビス−２，４−ジクロロベンゾイルパ−オキサイド、ジクミルパ−オキサイド、ジ−ｔ−ブチルパ−オキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパ−オキシ）ヘキサン等が例示される。
尚、耐熱性向上剤や硬度を調整するために非補強性シリカを添加しても良い。
【００２５】
また、ロール成型体に導電性を付与する場合にあっては、導電性付与剤を添加することができる。導電性付与剤としては、導電性カーボンブラック、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末、酸化亜鉛、酸化錫などの金属酸化物、或いは硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウムなどの心材に、酸化錫等をコーティングした導電性付与剤、或いは導電性高分子剤等を挙げることができる。
【００２６】
前記シリコーンゴムを発泡加硫する際の発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等の有機アゾ発泡剤を用いることが好ましい。特に、セル径の均一性を特に求める場合には、ジメチル−１，１’−アゾ−ビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）が好適に使用される。
発泡剤の含有量は、発泡剤の種類によって相違するが、通常、加硫前のシリコーンゴムに対し、０．１〜１０重量％の範囲、特に０．５乃至１０重量％が好ましい。これは、０．１重量％未満では十分に発泡せず、逆に１０重量％を超えると、発泡弾性体としての形態を維持出来なくなり、機械的強度の低下を招くからである。
尚、ジメチル−１，１’−アゾ−ビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）を発泡剤とした場合には、０．５乃至５重量％であることが好ましい。
【００２７】
前記シリコーンゴムには反応抑制剤を添加することができる。反応抑制剤としては、メチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコールあるいはハイドロパーオキサイド等を用いることができる。
また、前記シリコーンゴムには付加反応用硬化促進剤を添加することができる。付加反応用硬化促進剤としては、白金化合物系触媒等が挙げられる。白金触媒としては、例えば、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、白金を白金黒、アルミナ、シリカ又はカーボンなどの固体触媒に担持させたもの、白金とオレフィン、エチレン、アルコール又はビニルシロキサンとの各錯体あるいは塩化白金酸とオレフィン、エチレン、アルコール又はビニルシロキサンとの各錯体等が挙げられる。
【００２８】
加硫化後のロール成型体にあっては、平均セル径が３０乃至２００μｍの範囲にある発泡層を有してなる。特に、平均セル径が３０乃至１５０μｍの範囲であることが好ましい。また、このようなセルを有した発泡層は成型体全体、特に少なくともロール成型体の表面層を形成していることが好ましい。
図１に示すように前記発泡層におけるセル径１とは、不定形泡（セル）２における最大内接真球３における内接円径であり、最も長尺なとなる泡２の径にほぼ近似するものである。このうよな発泡層の平均セル径が３０未満にあってはロール中の空気層が少なくロールの恒温性が劣る。平均セル径が２００μｍを超える場合は、発泡層が微細なセルを構成していないため、耐久使用性、グリップ性等の本発明の目的とする効果を十分に得ることができない。
【００２９】
本発明に係るロール成型体は温度２５０乃至４００℃の範囲で発泡加硫されたものである。加硫温度が２５０℃未満、或いは４００℃を超える場合には、セルバランスが崩れ低硬度で微細なセルを有した発泡層とならない。
本発明に係るロール成型体は、アスカーＣ硬度で５°乃至４０゜であり、特に１０°乃至４０°の範囲にあることが好ましい。硬度が５゜より低いと発泡層の強度が不足し、加圧などを受けるとセル破壊が発生しやすくなる。硬度が４０゜を超えると、目的とする低硬度をローラに付与することができない。
【００３０】
本発明に係るロール成型体は、そのシリコーンゴムの発泡層の厚みが１乃至２０ｍｍの範囲、特に５乃至１５ｍｍの範囲に成形されていることが望ましい。
シリコーンゴムの発泡層の厚みが１ｍｍ未満では、十分な弾性変形を得ることができず、ローラに使用した場合に低硬度なものが得られない。一方、２０ｍｍを超える場合には微細なセルを実現することが難しい。
【００３１】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層の外周にフッ素樹脂を被覆してなることを特徴とすることができる。
被覆するフッ素樹脂としては、例えば、フッ化エチレン−プロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を挙げることができる。フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）が好適に使用できる。特に、ＰＦＡやＰＴＦＥのチューブを被覆するのが好ましい。被覆するチューブの厚さは、１０乃至６０μｍの範囲であることが好ましい。厚みが１０μｍより薄いと加工が難しく、６０μｍより厚いとチューブの自身の硬さで発泡層が十分に作用しなくなる。
【００３２】
このようなフッ素樹脂には、上述したような導電性付与剤を添加することができ、このような導電性付与剤によりフッ素樹脂の固有抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以下の導電性としたものを用いることができる。
【００３３】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層とフッ素樹脂との間に接着剤層を設けることが望ましく、接着剤層の厚みは１０乃至１００μｍの範囲とすることが望ましい。接着剤としては付加反応型シリコーンＲＴＶ等が好適であり、このような接着剤層の厚みが１０μｍ未満では充分な接着強度が得られず、また、１００μｍを超える場合はフッ素樹脂表面の平滑性が失われるおそれがある。
【００３４】
本発明に係るロール成型体は、前記発泡層の外周に熱伝達層を設け、該熱伝達層の熱伝導率が１Ｗ／ｋ・ｍ以上であることが望ましい。
ロール成型体を定着ローラなどに使用する場合には、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性向上）のために、発泡層の表層にこのような熱伝達層を設けることが望ましい。熱伝達層の熱導電率の１Ｗ／ｋ・ｍ未満ではウエイトタイム短縮化の効果が十分に得られない。
このような熱伝達層を形成するには、熱伝導性材料を塗着してもよく、熱伝導性フィルムを被覆しても良い。高い熱伝導率を有していれば、熱伝導性材料或いはフイルムは単体物質でも混合物質でも良い。
例えば、液状の耐熱性有機絶縁物質に金属粉又は高い熱伝導率を有する金属酸化物粉を添加混合して熱伝導性材料とすることができる。この場合には、金属粉又は高い熱伝導率を有する金属酸化物粉の添加する量により、熱伝導率、および熱容量を適宜調節することができる。また、銅やアルミニウム等の高い熱伝導性の金属を被覆しても良い。
【００３５】
耐熱性有機絶縁物質としては公知の各種物質が利用できるが、例えば、液状のポリアミド樹脂に金属粉又は高い熱伝導率を有する金属酸化物粉を適宜配合する。金属粉としては、任意の金属が利用でき、例えば、亜鉛、アルミニウム、鉄、銅、銀、鉛、プラチナ、モリブデン等がある。更に、高い熱伝導率を有する金属酸化粉としては、高純度アルミニウム酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃）粉も利用できる。
【００３６】
本発明に係る低硬度なローラは、前記ロール成型体を、芯金の外周面に設けてなるものである。
芯金はその材料が金属である必要はなく、特に制限されるものではないが、通常、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ、真鍮などで構成される。また、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などに導電性付与剤としてカーボンブラック、或いは金属粉体などを配合した導電性樹脂で成形されていてもよい。このような芯金には、そのローラの使用目的で必要により加熱、バイアス電圧の印加等が行われる場合があるが、単純機能の加圧ローラであれは特に必要としない。
【００３７】
本発明に係る低硬度なローラは、前記芯金に直接ロール成型体を成形する。
低硬度なローラとしては、前記芯金の外周面に予め接着プライマーを塗布し、前記未硬化のシリコーンゴムを該芯金の外周面に押し出して前記ロール成型体を予備成形し、加熱し、加硫発泡させながら芯金の外周面に該ロール成型体を接着することが望ましい。
【００３８】
次に、本発明に係るロール成型体及びそれを用いたローラの製造方法について簡単に説明する。
先ず、芯金に予め接着プライマー処理を施す。芯金と前記シリコーンゴムに各成分を配合した組成物とを押出成形機でクロスヘッドを用いて一体押出しした後、ＨＡＶ炉、ギアーオーブン、或いはＩＲ（赤外線）炉で加熱して加硫発泡させる。上述のように芯金と、シリコーンゴムとの接着工程とシリコーンゴムの加硫発泡工程を同時に行うことで、接着性に優れたローラを得ることもできる。
また、このときの加硫温度は２００℃乃至４００℃の範囲、特に２５０℃乃至４００℃の範囲に設定される。このように、シリコーンゴムに有機発泡剤を添加してその発泡体を形成する場合、均一なセル径の発泡層を得るためには、シリコーンゴムの硬化速度と有機発泡剤の分解速度を高度に調整する。加硫温度が前記範囲内であれば、セルバランスのとれた低硬度で、微細なセルを有した発泡層を得ることができる。
【００３９】
このように得られるロール成型体及びローラは、ギアーオーブンなどを用いて二次加硫を行い、物性の安定化を図る場合もある。この場合の二次加硫温度は１００乃至２２５℃の範囲が好ましい。また、ローラは外周面を円筒研削盤により表面研磨し、任意の製品外径値にすることができる。この時シリコーンゴムの発泡層の厚みは１乃至２０ｍｍの範囲で成形される。
尚、ロール成型体へのフッ素樹脂の被覆方法としては、フッ素樹脂チューブを被覆する方法、若しくはフッ素樹脂粉体及びフッ素樹脂分散液を塗装した後、加熱焼成する方法が知られている。このうち、フッ素樹脂を加熱焼成する方法はフッ素樹脂の融点以上まで加熱して焼成する。
【００４０】
このように構成されるロール成型体にあっては、十分な低硬度を維持し、微細で均一なセルを有する発泡層を得ることができる。このようなロール成型体を用いた低硬度なローラにあっては、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ、及びＯＡ機器等の画像成形装置の現像ローラ、帯電ローラ、トナー搬送用ローラ、転写ローラ、感光体ドラムクリーナローラ、定着ローラ、又はその加圧ローラとして好適な使用ができ、特に、定着ローラの加圧ローラ或いはニップローラとして使用することが望ましい。このような定着装置のローラとして使用した場合、耐久使用性やグリップ性が十分に得られ、微細粒径化したトナーを使用しても定着部での高解像度の確保ができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明に係るロール成型体及びそれを用いたローラの実施例及び比較例を順次詳述する。
（参考例１、実施例２乃至４及び比較例１乃至４）
シリコーンゴムコンパウンド「ＫＥ５７１Ｕ」（商品名、信越化学工業株式会社製）１００重量部に対して、オルガノハイドロジエンポリシロキサン２重量部、発泡剤ジメチル−１，１’−アゾ−ビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）５重量部、触媒としての塩化白金酸を加えてシリコーンゴム組成物を調整した。
また、金属製軸体（φ１４×３５０ｍｍ、ＳＵＭ２２に無電解ニッケルメッキを施したもの）をトルエン洗浄して、プライマーとして「プライマーＮｏ１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業株式会社）を塗布する。
【００４２】
プライマー処理した金属製軸体を、ギアーオーブンにて温度１８０℃で３０分間焼成し、常温にて３０分間以上冷却する。プライマー処理した金属製軸体とシリコーンゴム組成物とを、押出成形機にて一体出しして、これをＩＲ炉にて炉内温度設定を変えることにより加硫温度条件を２００℃（参考例１及び比較例１）、２５０℃（実施例２及び比較例２）、３００℃（実施例３及び比較例３）、及び４００℃（実施例４及び比較例４）に変更し、焼成処理して所望の平均セル径のスポンジローラの原形を形成する。
尚、未加硫シリコーンゴムをＪＩＳＫ６２４９可塑度試験方法に準じて可塑度の測定を行った。
【００４３】
得られたスポンジローラを更にギアーオーブンにて温度２００℃で７時間焼成し、常温にて１時間放置した。その後、円筒研削盤にて外形研削して所定の厚みの発泡層を得て、製品硬度を調べた。こうして得られた発泡層の表面を電子顕微鏡写真にて撮影し、１ｃｍ²中にあるセルの平均粒径を測定した。セル径の定義については図１に示すように上述した通りである。
【００４４】
製品硬度をアスカーＣ型硬度計（高分子計器株式会社製）とゴム硬さ計用定圧荷重器ＣＬ−１５０（高分子計器株式会社製）を使用し、ローラ表面に対して垂直に１ｋｇｆの荷重をかけてＳＲＩＳ０１０１に準じて測定した。
発泡層表面に接着剤を塗布し、これを厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを圧入し、温度１２０℃で１時間焼成処理を行う。
【００４５】
得られた各加圧ローラを加熱定着装置に組み込んで、定着不良の発生の有無を調べるため、実際に印字通紙試験を行った。
通紙試験から得られた各加圧ローラの判定結果を下記表１に示す。定着性は、実機での定着後の印字ムラレベルを判定し、◎は問題なし、×重大な問題となりうる事象の発生、及び○は使用条件よっては問題となるレベルを示している。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１の結果より、参考例１及び比較例１において、ローラの発泡層の厚みが０．５ｍｍ、及び２５ｍｍでは定着性が悪くなることが判る。
実施例２及び比較例２において、ローラの発泡層の厚みが０．５ｍｍでは十分な製品硬度が得られないことが判る。
実施例３及び比較例３において、加硫温度が上昇するにしたがって、製品硬度値が上がることが判る。
参考例１、実施例２乃至４からセル径に関しては、加硫温度２５０℃乃至４００℃の間にセル径が最小となる加硫温度が存在することが判る。
【００４８】
（実施例５及び比較例５）
実施例１のシリコーン組成物の充填剤において、所望の可塑度になるように充填剤量を調整し、加硫温度を２５０℃、外径φ３０ｍｍ、ゴム厚み８ｍｍとしてた以外は実施例１同様にして加圧ローラを製造し、その評価を行った。その結果を表２に示した。
【００４９】
【表２】

【００５０】
実施例５及び比較例５において、可塑度１４０以下、及び４２０以上のシリコーン組成物による加圧ローラによる定着性が悪いことが判る。
【００５１】
（実施例６）及び（比較例６）
加硫温度をＩＲ炉の設定温度を変えて所望の温度とし、外径φ３０ｍｍ、ゴム厚み８ｍｍとしてた以外は実施例１同様にして加圧ローラを製造し、その評価を行った。その結果を表３に示した。
【００５２】
【表３】

【００５３】
実施例６及び比較例６において、加硫温度１５０℃では製品硬度値が小さ過ぎるので、加圧ローラとしての定着性を悪くしている。また、加硫温度４５０℃では製品硬度値が大きくなると共に、その測定に大きなバラツキが見られた。
【００５４】
（実施例７）及び（比較例７）
発泡剤を１,１’−アゾ−ビスイソブチルニトリルとし、その添加量を変化させ、製品硬度を変化させ、製品硬度、平均セル径を調整し、加硫温度を３００℃、外径φ２４ｍｍ、ゴム厚み５ｍｍとした以外は実施例１同様にして加圧ローラを製造し、その評価を行った。その結果を表４に示した。
【００５５】
【表４】

【００５６】
実施例７及び比較例７において、発泡層のセル径が２５０以上の場合は、加圧ローラとしたときに定着性を悪くしている。また、加硫温度、発泡剤の種類にもよるが、この場合の発泡剤の適量は５重量％を超えることはこのましくないことが判る。
【００５７】
（実施例８）及び（比較例８）
加硫温度２５０℃、外径φ３０ｍｍ、ゴム厚み８ｍｍとし、発泡層表面にＰＦＴチューブとした以外は実施例１同様にして加圧ローラを製造し、その評価を行った。その結果を表４に示した。
【００５８】
【表５】

【００５９】
実施例８及び比較例８において、接着剤層の厚みが７μｍでは接着剤不良となり、１２０μｍでは加圧ローラとしての定着性に悪影響を与える。
このようなことから本発明の加圧ローラは、前記構成を満たすことで、定着時における熱容量が少なく熱を伝え易いので温度差による外形変化が少ないため、低温時と高温時において同様の定着性が得られ、同時に高解像度の印字品質を保つことができ、産業上の利用価値が極めて高いローラを提供することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るロール成型体を用いた定着ローラによれば、未硬化の状態での可塑度（ＪＩＳＫ６２４９可塑度試験法に準拠する。）が１５０乃至４００の範囲にある未加硫のシリコーンゴムを芯金の外表面に押し出して、発泡加硫して該ゴム厚み１乃至２０ｍｍの範囲で形成してなる筒状のロール成型体を具備したローラからなり、該成型体は温度２５０乃至４００℃の範囲で発泡加硫した後のアスカーＣ硬度が５°乃至４０°の範囲にあり、かつ平均セル径が３０乃至２００μｍの範囲にある発泡層を有してなるので、発泡層のアスカーＣ硬度を小さく抑えた成型体を得ることができ、及びそれを用いた低硬度なローラは耐久使用性やグリップ性が十分にあり、微細粒径化したトナーを使用しても定着部での高解像度の確保ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本実施形態に係る発泡層中に存在するセルの模式断面図である。
【符号の説明】
１セル径
２不定形泡
３最大内接真球

Claims

未硬化の状態での可塑度（ＪＩＳＫ６２４９可塑度試験法に準拠する。）が１５０乃至４００の範囲にある未加硫のシリコーンゴムを芯金の外表面に押し出して、発泡加硫して該ゴム厚み１乃至２０ｍｍの範囲で形成してなる筒状のロール成型体を具備したローラからなり、該成型体は温度２５０乃至４００℃の範囲で発泡加硫した後のアスカーＣ硬度が５°乃至４０°の範囲にあり、かつ平均セル径が３０乃至２００μｍの範囲にある発泡層を有してなることを特徴とする定着ローラ。
前記発泡加硫の際の発泡剤は、有機アゾ化合物のジメチル−１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）であることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
前記発泡層の外周にフッ素樹脂を被覆してなることを特徴とする請求項１又は２記載の定着ローラ。
前記発泡層とフッ素樹脂との間に接着剤層が設けられ、該接着剤層の厚みを１０乃至１００μｍの範囲とすることを特徴とする請求項３記載の定着ローラ。
前記発泡層及びフッ素樹脂との少なくとも一方が導電性を有することを特徴とする請求項３又は４記載の定着ローラ。
前記発泡層の外周に熱伝達層を設け、該熱伝達層の熱伝導率が１Ｗ／ｋ・ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
前記芯金の外周面に予め接着プライマーを塗布し、前記未硬化のシリコーンゴムを該芯金の外周面に押し出して前記ロール成型体を予備成形し、加熱し、加硫発泡させながら芯金の外周面に該ロール成型体を接着してなることを特徴とする請求項６記載の定着ローラ。