JPH0812890A - 弾性ロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロール表面にしわの発生がなく、トナー離型
性に優れている弾性ロールおよびその製造方法を提供す
る。 【構成】 芯金上にシリコーンゴムスポンジ層があり、
該シリコーンゴムスポンジ層上にフッ素樹脂フィルムが
積層された弾性ロールにおいて、前記シリコーンゴムス
ポンジ層が脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物の発
泡硬化物であることを特徴とする弾性ロールおよびその
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は定着装置の加熱ロールお
よび加圧ロール，クリーニング装置のクリーニングロー
ル，紙等の記録材を搬送するための搬送ロール等に使用
し得る弾性ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】電子複写機やレーザービー
ムプリンタの普及に伴い機器の小型化、低重量化が図ら
れている。これらの機器に用いられるトナー定着部もそ
れに対応して小型化し、そこに用いられる弾性ロールに
ついては低硬度化が要求されている。特に、加圧ロール
は加熱ロールとの間の通紙の安定性を図るため、ニップ
幅を確保しなければならず、単層のシリコーンゴムで表
面被覆された加圧ロールでは低硬度でしかも摩擦係数が
小さく表面平滑でしかも摩耗しにくい通紙性に優れた加
圧ロールは得られなかった。このため芯軸上のまわりに
スポンジ層を形成し、その上層に摩擦係数が小さくトナ
ーに対して離型性に優れたフッ素樹脂層を設けた多層構
造の弾性ロールが用いられている。この多層構造の加圧
ロールを作製する方法としては、ロール芯金上に加熱加
硫型シリコーンゴムスポンジ組成物を装着して、発泡硬
化させスポンジロールを作成した後、その表面を研磨
し、その最外層にフッ素樹脂ラテックスを塗装して焼成
する方法（特開昭５９−６１８６４号公報参照）や、研
磨したスポンジロールと最外層のフッ素系樹脂のフィル
ムチューブを常温硬化ゴムで接着する方法が提案されて
いる（特開平２−２５３２８５号公報参照）。

【０００３】しかしながらこれらの方法はいずれも作業
工程が複雑でありコスト的に不利であった。また、これ
らの方法とは別に、ロール芯金の外周にフッ素樹脂チュ
ーブを設けて、その間隙に有機化合物系発泡剤を含む加
熱硬化型シリコーンゴムスポンジ組成物を直接注入し、
これを発泡硬化させることによりフッ素樹脂チューブが
被覆された弾性ロールを得る方法が開示されている（特
公平６−２３５３号公報および特開平２−２５３２８５
号公報比較例４参照）。しかし、これらの方法では有機
化合物系発泡剤を含む加熱硬化型シリコーンゴムスポン
ジ組成物を高温度（１５０〜２２０℃）下で加熱し発泡
硬化することが必要であり、この加熱によりフッ素樹脂
チューブや形成されたスポンジが熱膨張したり、熱収縮
したりするので、その表面にしわが発生し易く、表面平
滑性に優れた弾性ロールを得ることは難しかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の弾性ロールは
上記の欠点を解消するためになされたものである。即
ち、本発明の目的は、上記のような欠点がない弾性ロー
ルであり、トナー離型性，耐久性にも優れた弾性ロール
およびかかる弾性ロールを生産性よく製造し得る方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用】本発明
は、芯金上にシリコーンゴムスポンジ層があり、該シリ
コーンゴムスポンジ層上にフッ素樹脂フィルムが積層さ
れた弾性ロールにおいて、前記シリコーンゴムスポンジ
層が脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物の発泡硬化
物であることを特徴とする弾性ロールおよびその製造方
法に関する。

【０００６】これを説明すると、本発明の弾性ロールに
用いられるロール芯金は従来から弾性ロール用芯金とし
て使用されているものであればよく、その種類等につい
ては特に限定されない。これらの材質としては鉄，アル
ミニウム，ステンレススチールが一般的であるが、本発
明の弾性ロールにおいてはこれらの材質の表面がプライ
マー処理されたものが好ましく使用される。本発明に用
いられるフッ素樹脂フィルムは弾性ロールの表面にトナ
ー離型性を付与することを主たる目的として使用される
ものであるが、これらの種類等についても特に限定され
ず、従来からの弾性ロールに使用されているフッ素樹脂
フィルムが使用可能である。このようなフッ素樹脂フィ
ルムとしては、４フッ化エチレン樹脂・パーフロロアル
コキシエチレン樹脂の共重合体（ＰＦＡ樹脂）からなる
フィルム、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）から
なるフィルム、フッ素ゴムからなるフィルム等が挙げら
れる。

【０００７】本発明の弾性ロールは、上記のようなロー
ル芯金上に脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物の発
泡硬化物が形成されているのであるが、ここで使用され
る脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物の代表例とし
ては次のような組成物があり、本発明においては、かか
る組成物を使用することが好ましい。 (Ａ)(ａ)１分子中に、ケイ素原子結合水酸基を少なくとも２個有し、２５℃にお ける粘度が１,０００〜１００,０００センチポイズであるオルガノポリシロキサ ンおよび／または (ｂ)１分子中に、ケイ素原子結合ビニル基を少なくとも２個有し、２５℃におけ る粘度が１,０００〜１００,０００センチポイズであるオルガノポリシロキサン １００重量部、 (Ｂ)１分子中に、ケイ素原子結合水素原子を少なくとも２個有し、２５℃におけ る粘度が１〜１００,０００センチポイズであるオルガノハイドロジェンポリシ ロキサン 本成分中のケイ素原子結合水素原子のモル数と、 本組成物中の水酸基のモル数とビニル基のモル数 の合計数との比率が（０.５：１）〜（１０：１ ）となる量、 (Ｃ)水，アルコール類，水酸基含有低分子量シロキサンからなる群から選ばれる 化合物 ０.０１〜５０重量部、 (Ｄ)縮合反応促進触媒 ０.０５〜１０重量部 からなり、２５℃における粘度が１００〜５００,００
０センチポイズであることを特徴とする、脱水素発泡型
液状シリコーンゴム組成物。

【０００８】以下、この脱水素発泡型液状シリコーンゴ
ム組成物について説明する。(Ａ)成分のオルガノポリシ
ロキサンは、この組成物の主剤となるものであり、その
内(ａ)成分は、１分子中にケイ素原子結合水酸基を少な
くとも２個有するものである。水酸基の位置は末端でも
側鎖でもよくその両方でもよい。水酸基以外のケイ素原
子に結合するオルガノ基としては、メチル基，エチル
基，プロピル基，オクチル基のようなアルキル基；フェ
ニル基，ナフチル基のようなアリール基；３,３,３−ト
リフルオロプロピル基のような置換アルキル基などが例
示される。本成分に使用されるオルガノポリシロキサン
の分子形態は、通常、直鎖状、分岐状、環状でもよい。
また、これらの１種類だけではなく２種類以上を混合し
てもよい。本成分の２５℃における粘度は１,０００〜
５００,０００センチポイズであることが必要である。
これは、１,０００センチポイズ未満であると、本発明
の組成物の硬化後の伸びが小さく脆くなり、５００,０
００センチポイズを越えると取扱い作業が困難となるた
めである。

【０００９】(ｂ)成分として用いられるオルガノポリシ
ロキサンは、１分子中にケイ素原子結合ビニル基を少な
くとも２個有するものである。ビニル基の位置は末端で
も側鎖でもよくその両方でもよい。ビニル基以外のケイ
素原子に結合するオルガノ基としては、メチル基，エチ
ル基，プロピル基，オクチル基のようなアルキル基；フ
ェニル基，ナフチル基のようなアリール基；３,３,３−
トリフルオロプロピル基のような置換アルキル基などが
例示される。本成分に使用されるオルガノポリシロキサ
ンの分子形態は、通常、直鎖状であるが、分岐状や環状
でもよい。また、これらの１種類だけではなく２種類以
上を混合してもよい。本成分の２５℃における粘度は
１,０００〜５００,０００センチポイズであることが必
要である。これは、１,０００センチポイズ未満である
と、本発明の組成物の硬化後の伸びが小さく脆くなり、
５００,０００センチポイズを越えると取扱い作業が困
難となるためである。(Ａ)成分のオルガノポリシロキサ
ンは、上記のような(ａ)成分の水酸基含有オルガノポリ
シロキサン単独でもよいし、(ｂ)成分のビニル基含有オ
ルガノポリシロキサン単独でもよいし、これらの混合物
でもよい。

【００１０】(Ｂ)成分として用いられるオルガノハイド
ロジエンポリシロキサンは、１分子中にケイ素原子結合
水素原子を少なくとも２個有するものである。ケイ素原
子結合水素原子の位置は末端でも側鎖でもよくその両方
でもよい。水素原子以外のケイ素原子に結合するオルガ
ノ基としては、メチル基，エチル基，プロピル基，オク
チル基のようなアルキル基；フェニル基，ナフチル基の
ようなアリール基；３,３,３−トリフルオロプロピル基
のような置換アルキル基などが例示される。本成分に使
用されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子
形態は、通常、直鎖状であるが、分岐状、三次元状、環
状でもよい。また、これらの１種類だけではなく２種類
以上を混合してもよい。本成分の２５℃における粘度は
１〜１,０００,０００センチポイズであることが必要で
ある。本成分の配合量は本成分中のケイ素原子結合水素
原子のモル数と本組成物中の水酸基のモル数との比率が
（０.５：１）〜（１０：１）となる量である。これは
０.５モル未満ではこの組成物の硬化が不十分であり、
１０モルを越えると硬化後に十分な機械的強度が得られ
ないためである。

【００１１】(Ｃ)成分は、(Ｂ)成分のケイ素原子結合水
素原子と反応して発泡のための水素ガスを発生するため
の水酸基供与を目的として使用されるものであり、水，
アルコール類，水酸基含有低分子量シロキサンからなる
群から選ばれる化合物である。アルコール類としては、
エチルアルコール，ｎ−プロピルアルコール，１,４−
ブタンジオール等が挙げられる。水酸基含有低分子量シ
ロキサンとしては、重合度が１,０００未満のα，ω−
ジヒドロキシポリジメチルシロキサンが挙げられる。本
成分の配合量は、(Ａ)成分１００重量部に対して０.０
１〜５０重量部であり、好ましくは０.１〜２０重量部
である。

【００１２】(Ｄ)成分の縮合反応促進触媒はこの組成物
を硬化させるための触媒であり、その代表例は白金系触
媒である。かかる白金系触媒としては白金微粉末，塩化
白金酸，塩化白金酸のオレフィン錯体，塩化白金酸のア
ルコール溶液，塩化白金酸とアルケニルシロキサンとの
錯体などが例示される。また、これらの白金系触媒を含
有する熱可塑性樹脂を微粒子としたものを用いてもよ
い。本成分の添加量は、(Ａ)成分１００万重量部に対し
て白金金属として０.１〜１,０００重量部、好ましくは
１〜１００重量部の範囲である。これは０.１重量部未
満では、硬化が充分でなくなり、１,０００重量部を超
えると不経済であるためである。

【００１３】この組成物は前記した(Ａ)成分〜(Ｄ)成分
を均一に混合することによって容易に製造されるが、か
かる組成物は２５℃における粘度が１００〜５０,００
０ポイズの範囲である必要がある。これには粘度が１０
０ポイズ以下であると破泡したり不均一なセルが発生し
易くなるためであり、５０,０００ポイズより高いと成
形時に金型などへの材料の注入が困難となり、注入時間
が長くなり、高い圧力が必要になるなどの不具合がある
ためである。

【００１４】なお、この組成物は上記(Ａ)成分〜(Ｄ)成
分からなるものであるが、この(Ａ)成分〜(Ｄ)成分に加
えて、従来公知の顔料，耐熱剤，難燃剤，内部離型剤な
どの各種添加剤を添加配合することは、本発明の目的を
損なわない限り差し支えない。

【００１５】次に本発明の弾性ロールの製造方法につい
て説明する。本発明の弾性ロールの製造方法は、筒状金
型の筒壁の内壁部にフッ素樹脂からなる筒状フィルムを
挿入固定し、該筒状金型の中心部にロール用芯金を挿入
固定し、しかる後に、該筒状フィルムと該ロール用芯金
との間に上記のような脱水素発泡型液状シリコーンゴム
組成物を充填し加熱発泡硬化させることを特徴とする、
芯金上にシリコーンゴムスポンジ層があり、該シリコー
ンゴムスポンジ層上にフッ素樹脂フィルム層が積層され
てなる弾性ロールの製造方法に関する。

【００１６】以下、この製造方法について図面を参照し
て説明する。本発明の弾性ロールの製造方法は、まず、
筒状金型１の筒壁の内壁部にフッ素樹脂からなる筒状フ
ィルム２を挿入固定し、筒状金型１の中心部にロール用
芯金３を挿入固定する。ここで、フッ素樹脂からなる筒
状フィルムを構成するフッ素樹脂としては、前述したよ
うな樹脂が挙げられるが、この筒状フィルムの厚さは２
０〜１００μｍであることが一般的である。また、筒状
フィルム２の内面は、シリコーンゴムスポンジとの接着
性を向上させるために、アルカリ処理したものとか、エ
ッチングして表面の粗さを増したものが好ましい。しか
る後に、この筒状フィルム２とロール用芯金３との間の
空間部に注入口５から上記のような本発明の脱水素発泡
型液状シリコーンゴム組成物を圧力下に注入し、次い
で、室温で所要の時間放置することにより、シリコーン
ゴム組成物の発泡硬化を行い、シリコーンゴムスポンジ
層４を形成させる。内容物を取り出せば、芯金３上にシ
リコーンゴムスポンジ層４があり、シリコーンゴムスポ
ンジ層４の上にフッ素樹脂層２が形成された定着ロール
が得られる。ここで、発泡硬化は、通常は、常温で行わ
れるが、２０℃〜１００℃の範囲内で加熱してもよい。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。実施
例中、部とあるのは重量部のことであり、また粘度は２
５℃における値である。尚、実施例中、各種特性の評価
は次の方法に従って行った。 ○ロール成形性 定着ロールを成形後、その外観を肉眼にて観察し、完成
品としての定着ロールが成形されている場合は良好とし
た。 ○発泡特性 定着ロール成形後、ロール芯金上に形成されたシリコー
ンゴムスポンジ層をナイフにて切断して内在するセル構
造を顕微鏡にて観察した。 ○ロール表面の特性 定着ロールを成形後、その表面を肉眼にて観察し、しわ
の発生，凹凸の度合を調べた。

【００１８】

【実施例１】粘度１０,０００センチポイズの分子鎖両
末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキ
サン（ビニル基含有量０.１４重量％）１００部、粘度
８０センチポイズの分子鎖両末端水酸基封鎖ジメチルポ
リシロキサン２０部、粘度２０センチポイズの両末端ト
リメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロ
キサン２０部、粘度１０センチポイズのパーフルオロア
ルキル基を含有するシリコーン樹脂コポリマー５部、１
−プロパノール１.３部、結晶性シリカ微粉末２０部を
均一に混合したものに、メチルビニルシロキサン環状４
量体０.２部、塩化白金酸６水塩、エタノールおよびジ
ビニルテトラメチルジシロキサンの錯体０.５部を加え
て均一に混合して脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成
物を調製した。尚、この組成物は、発泡前の粘度が５,
０００センチポイズで、可使時間は５分、発泡完了時間
は８分、発泡倍率３.５倍、発泡後硬度はアスカーＣ硬
度計で２０度であった。次に、筒壁１の部分の長さＬ＝
４００mm，直径Ｄ＝４０mm，肉厚ｔ＝５mm，内面にクロ
ームメッキを施した筒状金型を準備した。この金型の筒
壁の内面部に４フッ化エチレン樹脂・パーフルオロアル
コキシエチレン樹脂の共重合体からなる筒状フィルム２
を挿入した。次いで、筒状部の長さｌ＝３００mm，直径
ｄ＝５mmの鉄製ロール芯金３を挿入した後、注入口５か
ら上記脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物を注入圧
力２kg ／cm²において圧入し、そのまま（２５℃）にて
１５分間放置して発泡硬化させた。１５分後、金型の内
容物である定着ロールを取り出した。得られたフッ素樹
脂被覆シリコーンゴムスポンジロールのロール成形性は
良好であり、発泡特性も良好でありセル構造は均一であ
った。また、ロール表面は平滑であり、しわの発生は認
められなかった。

【００１９】

【比較例１】粘度１０,０００センチポイズの両末端ジ
メチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチ
ルビニルシロキサン共重合体生ゴム１００重量部、ヒュ
ームドシリカ、粘度１００センチストークスの両末端水
酸基封鎖ジメチルポリシロキサン１.５部、発泡剤とし
てのアゾビスイソブチロニトリル３部、加硫剤としての
２,４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド０.５部およ
びジクミルパーオキサイド２.０部を混合して、加熱硬
化型シリコーンゴムスポンジ組成物を調製した。この組
成物について実施例１と同様にして弾性ロールを成形し
た。ただし、この組成物の発泡硬化条件は１５０℃で３
０分間であった。得られたスポンジロールの特性を実施
例１と同様にして測定したところ、ロール表面に凸凹が
多数あり、しわが多数発生していた。そのため、この弾
性ロールは定着ロールとしては使用できないものであっ
た。

【００２０】

【発明の効果】本発明の弾性ロールは、芯金上にシリコ
ーンゴムスポンジ層があり、該シリコーンゴムスポンジ
層上にフッ素樹脂フィルムが積層された弾性ロールにお
いて、前記シリコーンゴムスポンジ層が脱水素発泡型液
状シリコーンゴム組成物の発泡硬化物であるので、ロー
ル表面にしわの発生がなく、トナー離型性，耐久性等に
優れているという特徴を有する。また、その製造方法
は、かかる弾性ロールを効率よく製造することができる
という特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による生産工程における定着ロー
ルの縦断面図である。

【図２】本発明の方法による生産工程における定着ロー
ルの横断面図である。

【符号の説明】

１ 筒壁 ２ フッ素樹脂層 ３ 芯金 ４ シリコーンゴムスポンジ層 ５ 脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物の注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 83/05 ＬＲＱ 83/07 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｂ 9026−3Ｊ // Ｂ２９Ｋ 83:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金上にシリコーンゴムスポンジ層があ
   り、該シリコーンゴムスポンジ層上にフッ素樹脂フィル
   ムが積層された弾性ロールにおいて、前記シリコーンゴ
   ムスポンジ層が脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物
   の発泡硬化物であることを特徴とする弾性ロール。
2. 【請求項２】 脱水素発泡型液状シリコーンゴム組成物
   が、 (Ａ)(ａ)１分子中に、ケイ素原子結合水酸基を少なくとも２個有し、２５℃にお ける粘度が１,０００〜１００,０００センチポイズであるオルガノポリシロキサ ンおよび／または (ｂ)１分子中に、ケイ素原子結合ビニル基を少なくとも２個有し、２５℃におけ る粘度が１,０００〜１００,０００センチポイズであるオルガノポリシロキサン １００重量部、 (Ｂ)１分子中に、ケイ素原子結合水素原子を少なくとも２個有し、２５℃におけ る粘度が１〜１００,０００センチポイズであるオルガノハイドロジェンポリシ ロキサン 本成分中のケイ素原子結合水素原子のモル数と、 本組成物中の水酸基のモル数とビニル基のモル数 の合計数との比率が（０.５：１）〜（１０：１ ）となる量、 (Ｃ)水，アルコール類，水酸基含有低分子量シロキサンからなる群から選ばれる 化合物 ０.０１〜５０重量部、 (Ｄ)縮合反応促進触媒 ０.０５〜１０重量部 からなり、２５℃における粘度が１００〜５００,００
   ０センチポイズであることを特徴とする、請求項１記載
   の弾性ロール。
3. 【請求項３】 筒状金型の筒壁の内壁部にフッ素樹脂か
   らなる筒状フィルムを挿入固定し、該筒状金型の中心部
   にロール用芯金を挿入固定し、しかる後に、該筒状フィ
   ルムと該ロール用芯金との間に脱水素発泡型液状シリコ
   ーンゴム組成物を充填し発泡硬化させることを特徴とす
   る、芯金上にシリコーンゴムスポンジ層があり、該シリ
   コーンゴムスポンジ層上にフッ素樹脂フィルム層が積層
   された弾性ロールの製造方法。