JPH04294374A - フツ素ゴム組成物 - 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】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写機の定
着ロール，加圧ロール等に用いられるフツ素ゴム組成物
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写機に内蔵されている
定着ロール，加圧ロールには、■芯金（軸体）の外周に
シリコンゴム層が形成されたもの、■この■のシリコン
ゴム層表面にフツ素樹脂がコーテイングされたもの、■
芯金の外周にフツ素樹脂層が形成されたもの等が用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記■
のシリコンゴム層単層のものは耐油性と耐摩耗性に劣り
、また■のシリコンゴム層にフツ素樹脂がコーテイング
されたものは、耐摩耗性はよいが、ロール駆動中にトナ
ーが潰れてしまい得られる画質が悪くなるという問題を
有している。さらに、上記■のフツ素樹脂層単層のもの
は、硬度が高くなるため対峙する相手ロール表面を柔軟
にしなければならないという問題が生じる。このように
、従来の定着ロールおよび加圧ロールは、それぞれ上記
のような欠点を有しており、いずれのものも満足のいく
ものではない。

【０００４】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、耐摩耗性に優れ、得られる画質および耐摩耗
性に優れた弾性体層を形成しうるフツ素ゴム組成物の提
供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明のフツ素ゴム組成物は、フツ素ゴムを主成
分とし、カーボン粉末を分散含有するフツ素ゴム組成物
であつて、上記カーボン粉末が下記の特性（Ａ）〜（Ｃ
）を備え、しかもカーボン粉末の含有割合がフツ素ゴム
組成物１００重量部に対して２〜８０重量部の範囲に設
定されているという構成をとる。 （Ａ）トルエン着色透過度が２０〜９０％。 （Ｂ）ヨウ素吸着量が１０〜３０ｍｇ／ｇ。 （Ｃ）吸油量が３０〜９０ｍｌ／１００ｇ。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明者らは、ロールの外周面に形
成される弾性体層の耐摩耗性を向上させるために一連の
研究を重ねた。その研究の過程で、ロール表面に形成さ
れる弾性体層形成材料として、耐摩耗性の高いフツ素ゴ
ムに着目し、これを用いて耐久性（耐摩耗性）を向上さ
せる方法として、（ａ）フツ素ゴム層の膜厚を厚くする
方法（２層構造の場合、最外表面層の膜厚を３０μｍ以
上に形成する）、（ｂ）フツ素ゴムの架橋を甘くする、
すなわちフツ素ゴムを柔らかくする方法の２通りの方法
を着想した。そして、上記２通りの方法に基づいてさら
に研究を重ねた。その結果、上記（ａ）の膜厚を厚くす
る方法では、耐摩耗性は向上するが画像グロスが悪化す
るという問題が生じ、（ｂ）の架橋を甘くする方法では
、表面粘着性が高くなりトナーの離型性が悪化するとい
う問題が生じた。そこで、上記方法以外に、フツ素ゴム
を用いて耐久性に優れたものを得るためにさらに研究を
重ねた。その結果、フツ素ゴムを主成分とし、これに上
記特性（Ａ）〜（Ｃ）を備えたカーボン粉末を特定の配
合割合で含有するフツ素ゴム組成物を層形成材料として
用いると、得られる弾性体層は、優れた耐摩耗性を有す
ることを見出しこの発明に到達した。

【０００７】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【０００８】この発明のフツ素ゴム組成物は、フツ素ゴ
ムと、カーボン粉末とを用いて得られる。

【０００９】上記フツ素ゴムとしては、特に限定するも
のではなく、従来公知のものがあげられる。例えば、フ
ツ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体，
フツ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラ
フルオロエチレン三元共重合体等があげられる。上記フ
ツ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体と
しては、具体的にはデユポン社製のバイトンＥ−４５，
バイトンＥ−６０，バイトンＡ，バイトンＡＨＶ、３Ｍ
社製のフローレルＦＣ−２１２０，フローレルＦＣ−２
２６０，フローレルＦＣ−２１４５，フローレルＦＣ−
２１７８、ダイキン工業社製のダイエルＧ７０１，ダイ
エルＧ７０４等が用いられる。また、上記フツ化ビニリ
デン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチ
レン三元共重合体としては、具体的にはデユポン社製の
バイトンＢ，バイトンＶＴＲ６４８０，バイトンＧＦ、
３Ｍ社製のフローレルＦＴ−２３２０，フローレルＦＴ
−２３５０，フローレルＦＴ−２４３０，フローレルＦ
Ｔ−２４８１、ダイキン工業社製のダイエルＧ６０２，
ダイエルＧ６０７，ダイエルＧ５０１，ダイエルＧ９０
１等が用いられる。

【００１０】上記カーボン粉末としては、耐摩耗性の向
上という観点から、トルエン着色透過度が低く、ヨウ素
吸着量が小さく、さらに吸油量（ＤＢＰ）の小さい特性
を有するものが用いられる。すなわち、下記の特性（Ａ
）〜（Ｃ）を備えたものを用いる必要がある。下記の特
性（Ｂ）はカーボン粉末の粒径の指標となり、ヨウ素吸
着量の数値が小さくなるほど粒径は大きくなる。このよ
うに、カーボン粉末の粒径が大きく、含有する有機物が
多いものを用いる。

【００１１】（Ａ）トルエン着色透過度が２０〜９０％
。 （Ｂ）ヨウ素吸着量が１０〜３０ｍｇ／ｇ。 （Ｃ）ＤＢＰが３０〜９０ｍｌ／１００ｇ。

【００１２】なお、上記特性（Ａ）のトルエン着色透過
度とは、つぎのような測定方法により得られた値である
。まず、カーボン粉末２．００±０．０１ｇをＪＩＳ　
　Ｒ３５０３に規定されたすり合わせ共栓付きの三角フ
ラスコ１００ｍｌに正しく量り採り、ＪＩＳ　　Ｋ　　
８６８０に規定された特級トルエン２０ｍｌを加え、フ
ラスコに共栓をする。ただちに、このフラスコの内容物
を６０秒間激しく振とうする。振とう後、すぐに予め別
の三角フラスコにセツトしておいた濾紙（ＪＩＳ　　Ｐ
３８０１）を付けたガラス漏斗に内容物をできるだけ多
く注ぎあける。濾過が終わつたら、ただちに漏斗を外し
、フラスコに栓をしておく。そして、ろ液の一分で吸収
セル（１０ｍｍの光学的長さを有する箱形セル）を３回
洗浄した後、セルにろ液を満たし、ろ液の透過度を光電
光度計または分光光度計によつて４２０±５ｎｍの波長
で測定する。

【００１３】上記特性（Ｂ）のヨウ素吸着量とは、つぎ
のような測定方法により得られた値である。まず、乾燥
カーボン粉末０．５０００±０．０００５ｇを共栓付三
角フラスコ２００ｍｌまたは２５０ｍｌに正しく量り採
り、０．０４７３Ｎヨウ素溶液２５ｍｌを加え、室温で
１分間１２０回以上の振とうで、少なくとも３０秒間激
しく振とうする。振とう後、速やかに静置法，濾過法ま
たは遠心分離法のいずれかの方法でカーボン粉末を分離
し、ろ液または上澄み液の２０ｍｌを採り、０．０３９
４Ｎチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する（この滴定量を
ａｍｌとする）。一方、別に上記と同様の操作で空試験
を行い、この場合の滴定量をｂｍｌとする。そして、下
記の式（１）によつてカーボン粉末１ｇに対するヨウ素
吸着量を算出する。

【００１４】 ＩＡ＝〔（ｂ−ａ）／ｂ〕×（Ｖ／Ｗ）×Ｎ×１２６．
９１×ｆ　　…（１）

【００１５】上記式（１）におい
て、 ＩＡ：ヨウ素吸着量（ｍｇ／ｇ） Ｗ：乾燥カーボン粉末の質量（ｇ） Ｖ：初めに加えたヨウ素溶液のｍｌ数 Ｎ：ヨウ素溶液の標準規定濃度数（０．０４７３）ｆ：
ヨウ素溶液のフアクター である。

【００１６】上記特性（Ｃ）のＤＢＰとは、つぎのよう
な測定方法により得られた値である。この測定方法は、
油を規定量のカーボン粉末に一定速度で添加しながら混
合し、その際の混合トルクの変化から吸油量を測定する
装置（アブソープメーター）によりカーボン粉末の吸油
量を機械的に測定する方法である。まず、アブソープメ
ーターのコツクを操作し、自動ビユレツト系統に気泡が
残存しないように完全にフタル酸ジブチルを満たし、装
置の各諸元を下記の条件に設定する。 （ａ）スプリング張力…８．１６〜９．１８ｋｇｆ　（
Ａ型装置） １．７９〜２．５０ｋｇｆ　（Ｂ型装置）（ｂ）ロータ
ー回転数…１２５ｒｐｍ （ｃ）トルク用リミツトスイツチの目盛…５（ｄ）ダン
パーバルブ…ダンパーバルブを調節し、トルク目盛が１
０から０になるまでの所要時間が３秒になるようにする
。 （ｅ）フタル酸ジブチルの滴下速度…４ｍｌ／ｍｉｎそ
して、フタル酸ジブチルの滴下速度を実測によつて調整
した後、アブソープメーター混合室に一定量の乾燥カー
ボン粉末を入れ、ビユレツトカウンターを０点に合わせ
、スイツチを自動にして滴下を開始する。トルクが設定
点である５になるとリミツトスイツチが作動して滴下が
自動的に停止し、そのときのビユレツトカウンターの目
盛（Ｖ）を読み、下記の式（２）によつて吸油量を算出
する。

【００１７】ＯＡ＝Ｖ／Ｗ×１００　　　　…（２）上
記式（２）において、 ＯＡ：吸油量（ｍｇ／１００ｇ）。 Ｖ：リミツトスイツチ作動点までに用いたフタル酸ジブ
チルの使用量（ｍｌ）。 Ｗ：乾燥カーボン粉末の質量（ｇ）。

【００１８】すなわち、上記特性（Ａ）のトルエン着色
透過度は、純トルエンを１００％とした場合の一定波長
の光の透過度であり、カーボン粉末が含有する有機物量
を示している。そして、特性（Ａ）のトルエン着色透過
度が９０を超えると有機物が少なすぎて潤滑の効果が生
じず摩耗が著しく、２０未満では有機物が多すぎフツ素
ゴムの熱伝導性を妨げる結果となる。また、特性（Ｂ）
のヨウ素吸着量はカーボン粉末１ｇ当たりに吸着するヨ
ウ素のｍｇ数であり、カーボン粉末の比表面積を表す。 そして、特性（Ｂ）のヨウ素吸着量が３０を超えるとか
さ高くなり分散性が低下し耐摩耗性が劣化し、１０未満
ではカーボン粉末が偏在した分散状態となり、塗膜の均
一性が得られなくなる。さらに、上記特性（Ｃ）のＤＢ
Ｐはカーボン粉末１００ｇ当たりに包含される油分のｍ
ｌ数であり、油分としてフタル酸ジブチルを使用し、従
来公知の機械法により測定された数値である。そして、
この特性（Ｃ）のＤＢＰが９０を超えると二次凝集が発
達しフツ素ゴムの硬度が上昇し実用性に乏しく、逆に３
０未満では二次凝集が少なく、結果的に熱伝導性が低下
するからである。

【００１９】このような特性（Ａ）〜（Ｃ）を有するカ
ーボン粉末としては、三菱化成社製のダイアブラツクＬ
Ｒ，Ｒ，ＧＴ，Ｎ７６０Ｍ，＃５，＃１０，ＧＡ、旭カ
ーボン社製の旭＃５５，旭＃５１，旭＃５０ｕ，旭＃５
０，旭＃３５，旭＃１５、昭和キヤボツト社製のシヨウ
ブラツクＧＰＦ，シヨウブラツクＳＲＦ，シヨウブラツ
クＳＲＦ−Ｌ、東海カーボン社製のシーストＳ，シース
トＶ，シーストＲＣ−０１１、さらに中部カーボン社製
の＃Ｇ，＃Ｓ，＃ＳＬ，＃２０等があげられる。

【００２０】そして、上記カーボン粉末の含有量は、フ
ツ素ゴム１００重量部（以下「部」と略す）に対して２
〜８０部の範囲に設定する必要がある。すなわち、カー
ボン粉末の含有量が２部未満ではカーボン粉末含有の効
果が現れず、熱伝導性が低下し優れた画質の確保が望め
ない。逆に、８０部を超えるとカーボン粉末の種類に関
わらず耐摩耗性が著しく低下するからである。

【００２１】なお、この発明のフツ素ゴム組成物には、
上記フツ素ゴム，カーボン粉末以外に必要に応じてアミ
ン系硬化剤，ポリオール系硬化剤等の硬化剤が適宜配合
される。

【００２２】この発明のフツ素ゴム組成物は、例えばつ
ぎのようにして得られる。すなわち、上記フツ素ゴムと
、カーボン粉末と必要に応じて硬化剤を配合し、ロール
，ニーダ等で混練してもよく、またこの配合物に溶剤を
加えボールミル等を用いて混合，攪拌することによつて
、液状の塗料として得るようにしてもよい。この場合、
濃度が５〜２５％の範囲に設定するのが好ましい。

【００２３】上記溶剤としては、メチルエチルケトン（
ＭＥＫ），メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ），酢酸
メチル，酢酸エチル，酢酸イソアミル等があげられる。

【００２４】この発明のフツ素ゴム組成物は、通常、上
記液状塗料として用いられ、デイツプ法，ロールコート
法，スプレーコーテイング法等によつて金属製の軸体（
芯金）表面に均一厚みに塗工して乾燥し、加熱硬化する
ことにより、図１に示すような構造のロールのフツ素ゴ
ム組成物製弾性体層２となる。図において、１は芯金で
ある。このようにして得られる上記ロールのフツ素ゴム
組成物製弾性体層２は柔軟性に富んでいる。

【００２５】また、ロールには、上記単層構造以外に、
弾性体層が２層構造の場合があげられる。このような２
層構造としては、図２に示すように、芯金１の外周に、
例えばアクリルゴム，シリコンゴム，エチレン−プロピ
レン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等からなる第１弾性体層
３を形成し、その外周にこの発明のフツ素ゴム組成物か
らなるフツ素ゴム組成物製弾性体層２（第２の弾性体層
）を形成するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明のフツ素ゴム組
成物は、フツ素ゴムを主成分とし、これに特定の特性を
備えたカーボン粉末を特定量分散含有させるため、例え
ば弾性体層を形成した場合、柔軟性に富み、しかも優れ
た耐摩耗性が付与される。したがつて、この発明のフツ
素ゴム組成物を用いてロールをつくり、これを定着ロー
ル，加圧ロールとして電子写真複写機に組み込んで長期
の使用に供した場合、複写枚数の増加によつて画質の低
下が生じないという利点を有している。さらに、この発
明のフツ素ゴム組成物を用いて形成される弾性体層は耐
久性に富んでいるため、従来より弾性体層の厚みを薄く
形成することができる。

【００２７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２８】まず、実施例に先立つて、下記の表１に示
すような７種類のカーボン粉末Ａ〜Ｇを準備した。

【００２９】なお、カーボン粉末Ａは三菱化成社製のダ
イアブラツクＲで、カーボン粉末Ｂは三菱化成社製のダ
イアブラツクＧＴで、カーボン粉末Ｃは三菱化成社製の
ダイアブラツクＧＡで、カーボン粉末Ｄは三菱化成社性
のダイアブラツク＃１０で、カーボン粉末Ｅは三菱化成
社製のダイアブラツクＮ７６０Ｍで、カーボン粉末Ｆは
三菱化成社製のダイアブラツクＥＹで、カーボン粉末Ｇ
は三菱化成社製のダイアブラツクＮ６６０である。

【００３０】なお、表１中のトルエン着色透過度、ヨウ
素吸着量およびＤＢＰは前記測定方法により得られた値
である。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【実施例１〜１２】弾性体層形成材料として、上記カー
ボン粉末および後記の表２および表３に示す原料を表２
および表３に示す割合で配合し、これにＭＥＫ／ＭＩＢ
Ｋ混合溶剤〔混合割合（重量比）８／２〕を加えボール
ミルにより混合攪拌したのち、濃度１０％のコーテイン
グ液を作製した。

【００３３】一方、アルミニウム製芯金の外周に従来公
知の方法により厚み３ｍｍのシリコンゴム層を形成した
。 そして、このシリコンゴム層の形成された芯金を、上記
コーテイング液中に浸漬してコーテイングしたのち、引
き上げて乾燥させ、ついで加熱処理して厚み２５μｍの
フツ素ゴム組成物製弾性体層を形成した。このようにし
て、図２に示すような２層構造のロールを作製した。

【００３４】

【表２】

【００３５】＊：デユポン社製，バイトンＢを用いた。

【００３６】

【表３】

【００３７】＊：デユポン社製，バイトンＥ−４５を用
いた。

【００３８】

【比較例１〜４】カーボン粉末またはカーボン粉末の配
合量を下記の表４に示すように代えた。それ以外は実施
例１と同様にして２層構造のロールを作製した。

【００３９】

【表４】

【００４０】＊：比較例１〜３はデユポン社製のバイト
ンＢを、また比較例４はデユポン社製のバイトンＥ−４
５を用いた。

【００４１】このようにして得られた各ロールについて
、摩耗指数，通紙評価を下記の方法により測定評価した
。その結果を後記の表５および表６に示した。

【００４２】〔摩耗指数〕標準サンプル（フツ素ゴム）
に対する摩耗量の比であり、数値が高くなるほど耐摩耗
性が低いことを示す。そして、この摩耗量は、つぎのよ
うにして測定した。すなわち、まず厚み６ｍｍで直径１
６．２ｍｍの円筒状のテストピースを作製した。そして
、図３に示すような金剛砂ペーパー１０が表面に取り付
けられた水平ローラー１１とテストピースホルダー１２
とからなる試験機の上記テストピースホルダー１２の先
端１２ａにテストピースホルダー１２の先端から２ｍｍ
突出するようテストピースをセツトする。上記試験機の
回転駆動軸１３を回転させて水平ローラー１１を矢印Ａ
方向に回転させると同時にテストピースホルダー１２が
アーム１４の回転により矢印Ｂ方向に移動する。摩耗距
離４０ｍの後に、テストピースの重量を正確に秤量する
。そして、摩耗量（ｍｍ３　）は下記の式（３）で算出
される。

【００４３】 摩耗量（ｍｍ３　）＝〔（Ｗ０　−Ｗ１　）×２００〕
／（比重×摩耗力）　　…（３）

【００４４】上記式（
３）において、 Ｗ１　：摩耗テスト終了後のテストピースの重量（ｍｇ
）。 Ｗ０　：摩耗テスト前のテストピースの重量（ｍｇ）。 摩耗力：使用金剛砂ペーパーに対し、標準ゴムを３回以
上摩耗させて得られた摩耗量の平均値。 なお、テスト温度は２０±２℃で、上記水平ローラー１
１の回転速度は４０±１回転／分である。

【００４５】〔通紙評価〕各ロールを定着ロールとして
、電子写真複写機に組み込み、図４に示すように、定着
ロール４と加圧ロール５とを対峙させ複写紙６を通した
。そして、定着ロールのフツ素ゴム組成物製弾性体層が
２０μｍになる時点での通紙枚数を示した。

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】上記表５および表６の結果から、比較例品
は実施例品に比べて摩耗指数が高く、通紙評価での摩耗
までの通紙枚数が少ない。これに対して、実施例品は摩
耗指数が低く、通紙枚数も２倍以上である。これらのこ
とから、実施例品は耐久性に優れていることがわかる。

【００４９】さらに、得られる複写画像とフツ素ゴム組
成物製弾性体層の厚みの関係を調べるために、実施例３
の配合材料および配合割合によりフツ素ゴム組成物製弾
性体層の厚みを変えてロールを製造した。そして、層の
厚みの変化に対する画像グロス値を測定し、その結果を
図５に示した。

【００５０】なお、画像グロス（光沢度）は、上記ロー
ルを定着ロールとして用い、トナーを定着ロールと加圧
ロール間で複写紙に定着させた後、トナーの光沢の程度
を、入射角と受光角とがそれぞれ７５℃のときの反射率
を光沢度測定装置で測定し、鏡面光沢度の基準面の光沢
度を１００としたときの百分率（％）で表した。上記光
沢度測定装置を図６に示す。図において、７は光源、８
はトナー定着済複写紙である試料、９は受光器である。 上記光沢度測定装置では、光源７の開口Ｓ１　はレンズ
Ｌ１　の焦点位置にあるものとし、試料８の位置に鏡面
を置いたとき、Ｓ１の像が受光器９の開口Ｓ１　の中央
に鮮明な像を作るものとする。入射角θ１　は、開口Ｓ
１　の中心とレンズＬ１　の中心（レンズの主点）とを
結ぶ線と、試料８の法線とのなす角とする。受光角θ２
　は、開口Ｓ２　の中心とレンズＬ２　の中心（レンズ
の主点）とを結ぶ線と、試料８の法線とのなす角とする
。開き角α１　，α２　は開口Ｓ１　，Ｓ２　をレンズ
Ｌ１　，Ｌ２　の位置で張る角とする。入射側および受
光側の光軸は、試料８面で交わるものとする。

【００５１】図５の結果から、厚みが３０μｍ程度まで
は画像グロスの数値が高いが、厚み３０μｍを超えると
急激に低下していることがわかる。このことから、厚み
の薄いフツ素ゴム組成物製弾性体層で充分満足のいく画
像が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のフツ素ゴム組成物を用いて得られる
ロールの断面図である。

【図２】この発明のフツ素ゴム組成物を用いて得られる
２層構造のロールの断面図である。

【図３】摩耗量を測定するための摩耗量測定試験機を示
す斜視図である。

【図４】フツ素ゴム組成物を用いて得られる２層構造ロ
ールを定着ロールとして用い加圧ロールと対峙させ通紙
させた状態の模式図である。

【図５】実施例３の配合物により得られたロールの弾性
体層の厚みと画像グロスとの関係を示す曲線図である。

【図６】画像グロス値を測定するための光沢度測定装置
を示す模式図である。

【符号の説明】

１　　芯金 ２　　フツ素ゴム組成物製弾性体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　フツ素ゴムを主成分とし、カーボン粉
   末を分散含有するフツ素ゴム組成物であつて、上記カー
   ボン粉末が下記の特性（Ａ）〜（Ｃ）を備え、しかもカ
   ーボン粉末の含有割合がフツ素ゴム組成物１００重量部
   に対して２〜８０重量部の範囲に設定されていることを
   特徴とするフツ素ゴム組成物。 （Ａ）トルエン着色透過度が２０〜９０％。 （Ｂ）ヨウ素吸着量が１０〜３０ｍｇ／ｇ。 （Ｃ）吸油量が３０〜９０ｍｌ／１００ｇ。