(57)【要約】  【課題】 弾性層の最表面に樹脂層を設けることなく、トナーの付着を防止し、汚れが生じにくい加圧ローラを提供する。  【解決手段】  最外層にゴム層を備え、該ゴム層の表層部の内部にフェニルオイルが全周にわたって分散配置され、前記フェニルオイルが表面に滲出可能とされている。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置内に装着される加圧ローラであって、
最外層にゴム層を備え、該ゴム層の表層部の内部にフェニルオイルが全周にわたって分散配置され、前記フェニルオイルが表面に滲出可能とされていることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
前記ゴム層は空隙を備え、該空隙はゴム成分に配合される樹脂マイクロバルーンの殻が破壊されて形成されたものであり、該樹脂マイクロバルーンの殻がゴム成分と前記空隙との間に残存している請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
前記ゴム層に用いるゴム成分はシリコーンゴム、フッ素ゴムまたはこれらの混合物である請求項２に記載の加圧ローラ。
【請求項４】
前記ゴム層における前記空隙は５〜６０体積％である請求項２または請求項３に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
前記ゴム層は、硬度がアスカーＣで５５度以下、熱伝導率が０．５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下、表面粗さ（Ｒａ）が３μｍ以下である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の加圧ローラ。
【請求項６】
前記ゴム層は、芯金または金属チューブからなるローラ基材上に設けられ、該ゴム層の厚さが１００μｍ〜５ｍｍとされている請求項１乃至請求項５のいずれか１項の記載の加圧ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターなどの画像形成装置において、定着ユニットにセットされる加圧ローラに関し、特に、高価な樹脂層からなる表層を無くしても、トナーが付着しにくくして汚れ発生を低減するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置では、一般に、感光体ドラムを帯電する帯電工程→感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光工程→静電潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像を形成する現像工程→感光体ドラム上のトナー像をシートに転写する転写工程→シート上の未定着のトナー像を定着する定着工程をへてシート上に画像を形成している。
前記画像形成装置の各部には、シート搬送ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ、加圧ローラ等の各種ローラを配置し、前記各工程における所要の機能を分担させている。
【０００３】
前記定着工程には定着ユニットがセットされ、定着ローラと加圧ローラを対向配置して所要にニップ部を形成し、該ニップ部にシートを導入し、狭持搬送させることで未定着画像をシート上に定着させている。
前記加圧ローラはシートを定着ローラに圧接させるために適度な柔軟性および低熱伝導性が必要である。
【０００４】
しかしながら、硬度および熱伝導率を下げるするために発泡ゴム層とする場合、発泡剤を配合したゴム材料を熱加硫時に発泡させるため、ローラの長手方向及び周方向に発泡度のバラツキが生じ、ゴム層に硬度分布を均一化されにくい問題がある。画像形成装置において、ゴム層に硬度および熱伝導率のバラツキがあるローラを使用すると、定着性、紙送り性、転写性、帯電性などに不具合を生じる。
【０００５】
前記問題を解消するため、本出願人は特開２０００−２３０５４１号公報（特許文献１）において、発泡剤による発泡に代えて、樹脂マイクロバルーンを含有したゴム層をローラ基材上に形成し、最外層にフッ素樹脂またはポリイミド樹脂等からなる最外層を設けた加圧ローラを含むゴム被覆ローラを提供している。
前記特許文献１と同様な構成の加圧ローラが、特開２００２−１４８９８８号（特許文献２）にも提供されている。該加圧ローラも、樹脂マイクロバルーンにより形成された空隙部を分散含有するゴム層を備え、かつ、請求項１２、実施形態および実施例に記載されているように、フッ素樹脂およびフッ素ゴムからなる最外層を設けている。
【０００６】
このように、特許文献１、２のいずれの加圧ローラも樹脂マイクロバルーンを用いて空隙を有するゴム層を形成しているたため、発泡剤をゴム材料に配合して加硫時に発泡させる場合と比較して、硬度分布のバラツキを抑制できる利点を有する。また、最外層にフッ素樹脂等からなる被覆層を備えているため、定着ローラやシートに転写されたトナーが加圧ローラの露出した空隙や凹部に付着することを防止し、トナーによる加圧ローラの汚れを発生させない利点がある。
【０００７】
前記のように、トナーの付着を防止し、ローラを汚れにくくするために、ゴム層の表面にフッ素樹脂等からなる最外層の樹脂層を設ける利点はあるが、下記の問題もある。
即ち、最外層にフッ素樹脂等被覆層を設ける方法としては、従来、３つの方法が採用されている。
(1) アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムなどのゴム層を形成し、そのゴム層の上にフッ素樹脂チューブを被せ、加熱収縮させて被覆する方法：
(2) アルミニウム製芯金上にシリコーンゴムなどのゴム層を形成し、該ゴム層上に液状フッ素樹脂塗料を塗布し、焼成して、フッ素樹脂層を形成する方法：
(3)金型の筒壁内面に液状フッ素樹脂塗料を塗布し、乾燥後焼成して、筒壁内面にフッ素樹脂の筒状硬化薄膜を形成させ、次いで、該硬化薄膜の内面にエッチング処理を施した後、筒壁の軸心にローラ芯金を挿入し、硬化薄膜と芯金との間に樹脂マイクロバルーンを含有させた液状シリコーンゴムを圧入し、シリコーンゴムの熱加硫を行する方法。
【０００８】
前記(1) の方法はフッ素樹脂チューブの加熱収縮時に表面が波打ってシワが発生しやすく平滑性が損なわれ、かつ、フッ素樹脂層の厚みを薄くすることができない問題がある。
前記(2)の方法は、高融点のフッ素樹脂の焼成温度がゴム層の耐熱温度を越えるためゴム層が劣化しやすく、かつ、ゴム層とフッ素樹脂層との間の接着性が充分ではない問題がある。
前記(3)の方法では、樹脂層とゴム層との密着性を充分に確保するには、ゴム層と密着させる樹脂層内面に予め接着剤を塗布したり、樹脂層内面を活性化処理したり、中間層を配置することが好ましいこととなる。その場合、工程が増加してコスト高になる問題がある。また、金型からの脱型時に、薄い樹脂層の一部が破れたり、シワが発生して表面平滑性が損なわれやすい問題を完全に解消することは難しい問題がある。
さらに、いずれの場合も、弾性層の最外層に樹脂層を設けた場合、ローラ表面の柔軟性が低下し、シートの搬送力が弱まる傾向となる。近年の複写の高速化や画像のフルカラー化に対応するためにはローラには充分な柔軟性が要求されるが、該要求に十分に応えることができなくなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２３０５４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１４８９８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、最外層に樹脂層を設けることなく、ゴム層を表面に露出させても、トナーが付着しにくく、汚れにくい加圧ローラを提供することを課題としている。
さらに、本発明は、柔軟で硬度および熱伝導率のバラツキが小さいゴム層を有し、柔軟性、耐熱性、表面平滑性、耐久性などに優れた加圧ローラを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、画像形成装置内に装着される加圧ローラであって、
最外層にゴム層を備え、該ゴム層の表層部の内部にフェニルオイルが全周にわたって分散配置され、前記フェニルオイルが表面に滲出可能とされていることを特徴とする加圧ローラを提供している。
【００１２】
即ち、トナーがゴム層の表面に付着したり、ゴム層の空隙に侵入するのを防止するために設けられていたフッ素樹脂等からなる最外層の樹脂層の代わりに、本発明ではトナーが付着しにくいフェニルオイルをゴム層に分散させると共に、ゴム層の表面に溢出可能に形成し、フェニルオイルによりトナーの付着を低減、防止している。
このように最外層に形成するトナー付着防止用のフッ素樹脂膜を無くすことにより、前記した問題を解消でき、かつ、コスト低下および製造工程を削減を図ることができる。
【００１３】
前記ゴム層には、本出願人の先行出願に係わる前記特許文献１の特開２０００−２３０５４１号と同様に、ゴム層中に樹脂マイクロバルーンを混合し、加熱して前記樹脂マイクロバルーンの殻を破壊して、フェニルオイルが配合されているゴム層中に空隙を形成している。よって、フェニルオイルが配合されたゴム層には、樹脂マイクロバルーンの殻がゴム成分と空隙との間に残存する構成となる。
【００１４】
前記にように、樹脂マイクロバルーンを含有するゴム成分を用いてゴム層を形成することにより、発泡ゴムと同等な柔軟性を付与できると共に、硬度のバラツキを低減できる。
樹脂マイクロバルーンは熱可塑性樹脂からなる殻で中空部を囲繞するものが好ましい。ゴム層中に空隙を形成する前記樹脂マイクロバルーンは平均粒径が５μｍ〜２００μｍが好ましい
【００１５】
前記ゴム層に用いるゴム成分はシリコーンゴム、フッ素ゴムまたは、これらの混合物であることが好ましい。
該ゴム層の厚みは１００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜３ｍｍである。
前記弾性層における空隙は１０〜５０体積％が好ましい。
【００１６】
また、前記ゴム層は、硬度がアスカーＣで５５度以下、より好ましくは５０度以下で、かつ５度以上、好ましくは１０度以上である。
熱伝導率は０．５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下、より好ましくは１×１０−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下で、且つ０．１×１０−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度以上である。
さらに、表面粗さ（Ｒａ）は３μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
前記ゴム層は、芯金または金属チューブからなるローラ基材上に設けられ、該ゴム層の厚さが１００μｍ〜５ｍｍとされていることが好ましい。
【００１８】
前記加圧ローラは、フェニルオイルが配合された液状シリコーンゴムに樹脂マイクロバルーンを混合した後に加熱し、樹脂マイクロバルーンの殻を破壊して空隙をフェニルオイルが配合されたゴム層中に形成している。
【００１９】
前記液状シリコーンゴムに混合する樹脂マイクロバルーンは予め加熱膨張させておくことが好ましい。加熱膨張させた樹脂マイクロバルーンの平均粒径を５〜２００μｍとしていることが好ましい。
【００２０】
具体的には、円筒状の金型の内周面にフッ素樹脂膜を形成し、該金型の中空部中心にローラ基材を挿入し、ついで、ローラ基材と金型内周面の間に前記加熱膨張させた樹脂マイクロバルーンを、フェニルオイルが配合された液状シリコーンゴム材に混合し、ついで、所要温度で加熱し、液状シリコーンゴムを加熱硬化すると共に樹脂マイクロバルーンの殻を破壊している。
【発明の効果】
【００２１】
前述した本発明の加圧ローラでは、弾性層を形成するゴム層の最表面にフッ素樹脂層を設けず、ゴム層のみであるため、工程の省力化が図れ、コストを低減することができる。
また、フッ素樹脂層を設けない代わりにゴム層にフェニルオイルを分散して充填し、フェニルオイルを表面に溢出可能としているため、トナーの付着を低減、防止でき、トナーによる汚れを発生しにくくすることができる。
かつ、フッ素樹脂を設けていないため、表面の柔軟性を高めることができると共に製造上における前述した問題を解消することができる。
さらに、樹脂マイクロバルーンにより空隙を設けたゴム層としているため、ローラの軸線方向および周方向における硬度のバラツキも小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１（Ａ）（Ｂ）は本発明の画像形成装置に用いる第１実施形態の加圧ローラ１を示し、ローラ基材２上にゴム層３からなる弾性層を備えている。ゴム層３の表面３ａには樹脂層を設けておらずゴム層３の表面３ａを最外層としている。ゴム層３の内部および表層には図２に示す樹脂マイクロバルーン８で形成された空隙５を備え、ゴム層３内にフェニルオイル６が分散配合されている。前記空隙５は相互に連続させ、かつ、弾性層３の表面３ａにも露出させ、フェニルオイル６が表面に溢出可能な構成としている。
【００２３】
樹脂マイクロバルーン８は、図２に示すように、中空部を樹脂製の殻１０で囲んだ形状としている。該樹脂マイクロバルーン８を加熱により膨張させて液状シリコーンゴム中に均一に混合し、この樹脂マイクロバルーン８を混合した液状シリコーンゴムを加熱して加硫することにより、液状シリコーンゴムを硬化させ、かつ、樹脂マイクロバルーン８の殻１０を破壊して空隙５を設けている。よって、ゴム層３には、樹脂マイクロバルーンの殻１０がシリコーンゴム７と空隙５との間に残存している。
【００２４】
樹脂マイクロバルーン８を含有するゴム成分として、前記したようにシリコーンゴムを用いているが、フッ素ゴム、これらの混合物も、加圧ローラとして使用した場合に定着温度での連続使用に耐える程度の耐熱性を有するものであれば用いることができる。
具体的には、前記ゴム材料として、ジメチルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、ビニルシリコーンゴムなどのシリコーンゴム；フッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、ホスファゼン系フッ素ゴム、フルオロポリエーテルなどのフッ素ゴム；などが挙げられる。これらの中でも、金型内に注入しやすい液状シリコーンゴムが好適に用いられる。
【００２５】
前記樹脂マイクロバルーン８をゴム層３に分散配合して、空隙５を形成しているため、ゴム層３に所要の柔軟性を付与できると共に断熱性も付与することができる。
本発明で使用する樹脂マイクロバルーンの球状の殻１０は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、ゴムなどの有機高分子材料から形成している。
該樹脂マイクロバルーン８の大きさは数μｍ〜数百μｍで、加熱膨張させた状態で５〜２００μｍ程度のものを用いている。
【００２６】
ゴム成分（液状シリコーンゴム）中の樹脂マイクロバルーン８の割合は、５〜６０体積％、好ましくは１０〜５０体積％、より好ましくは１５〜４５体積％である。樹脂マイクロバルーンは、球形であり、体積に対する表面積の割合が小さいため、ゴム材料中に高充填しても、流動性を良好に保持し均一に分散させるとができる。樹脂マイクロバルーンの割合が過小であると、ゴム層に柔軟性及び／または断熱性を充分に付与することが難しく、過大であると、ゴム材料の粘度が大きくなり過ぎたり、ゴム層の強度が低下するおそれが生じる。
【００２７】
前記ゴム材料中に混合する樹脂マイクロバルーン８の殻１０を破壊することにより形成される空隙５はゴム層中において、５〜６０体積％、好ましくは１０〜５０体積％、より好ましくは１５〜４５体積％としている。
【００２８】
ゴム成分には、所望により、カーボンブラック、マイカ、酸化チタンなどの無機充填材や、天然樹脂などの有機充填材を配合することができる。充填材の配合割合は、ゴム１００重量部に対して、通常１００重量部以下、好ましくは８０重量部以下である。
【００２９】
ゴム層３は柔軟性の観点から、本実施形態ではアスカーＣ硬度で５０度以下１０度以上としている。また、加圧ローラが転写材から熱を奪うと、トナーが充分に溶融せずに、定着性が低下するため、断熱性に優れることが望く、ゴム層３の熱伝導率は、本実施形態では０．５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下、０．１×１０−４ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上としている。ゴム層３の硬度や熱伝導率は、樹脂マイクロバルーンの配合割合やゴム材料の種類などによって調整している。
また、ゴム層３の表面粗さ（Ｒａ）は３μｍ以下としている。
【００３０】
ゴム層３の厚みは、用途や設置する機械装置の構造、目標とする弾性、用いる材料の硬度等から前記範囲で適宜設定しているが、１００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜３ｍｍ程度である。
【００３１】
前記ローラ基材２は、熱伝導性の良好なアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどの金属、アルミナ、炭化ケイ素などのセラミックスなどから形成した芯金、あるいは鉄、ニッケル、これらの合金、フェライト系ステンレスからなる金属チューブを用いている。
【００３２】
前記加圧ローラ１の製造は、円筒状金型の中空部の中心にローラ基材２
を挿入して位置決め保持し、ついで、ローラ基材２と金型内面との間の隙間に、前記樹脂マイクロバルーン８を液状シリコーンゴム中に混合して注入し、次いで、所要温度で加硫して液状シリコーンゴムを硬化させている。その後、樹脂マイクロバルーン８の殻１０が破壊する温度で加熱して、殻１０を破壊して空隙５を形成している。
その後、ローラ基材３３上にゴム層３が形成された加圧ローラ１を金型から抜き出している。
【００３３】
前記ローラ基材２の表面には、接着剤を塗布しておいてもよい。
また、樹脂マイクロバルーン８は液状シリコーンゴムとの混合前に加熱して膨張させているが、必ずしも予め膨張させなくともよい。
【００３４】
前記円筒状金型は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製であることが好ましいが、熱処理温度に耐える耐熱性を持つものであれば限定されるものではない。
また、最終工程で加硫ゴム層と共にローラ基材を円筒状金型から脱型を容易にするため、円筒状金型内面をメッキ処理、フッ素コートして表面粗さ（Ｒｚ）を１μｍ以下としておくことが好ましい。これにより、表面に凹凸がなく平滑性を有するゴム層を得ることができる。
【００３５】
［実施例］
内径２４ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製の円筒状金型の内面をプライマーを塗布焼成した後にフッ素樹脂をコーティングし、ついで、フッ素樹脂を焼成して金型内面にフッ素樹脂膜を形成した。
外径２０ｍｍφ、長さ３００ｍｍのアルミニウム製芯金の表面に、シリコーン系接着剤を塗布・乾燥させた後、円筒状金型の中空内に、両者の軸心が一致するように挿入した。
円筒状金型内面と芯金との間の隙間に、液状シリコーンゴム（信越化学製、ＫＥ１３８０）に、フェニルオイルを配合すると共に、樹脂マイクロバルールのサランマイクロスフィア（ダウ社製）を２０体積％配合したゴム材料を流し込んだ。
ついで、１６０℃で１５分間加熱してゴムを熱加硫した。ついで、２４０℃で３６０分間加熱して、樹脂マイクロバルーンの殻を破壊して空隙を形成した．
その後、脱型してローラを得た。
【００３６】
得られたローラは、表面に被膜のシワや破れがなく、表面の波打ち・凹凸もなかった。また、ゴムの表面からフェニルオイルからフェニルオイルが溢出できる状態となっていた。また、該ローラのゴム層の硬度は、アスカーＣで１６度であり、熱伝導率は、０．５×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であった。
【００３７】
このようにして得られたローラを加圧ローラとして、定着ユニットにセットした。
加圧ローラに対向して配置する定着ローラには、アルミニウム製芯金に、厚み２ｍｍのシリコーンゴム層と厚み２０μｍのフッ素樹脂層とをこの順に積層したローラ部材を用いた。ハロゲンランプヒータで、定着ローラのフッ素樹脂層の表面温度が１８０℃になるように昇温した。キャノン製レーザープリンタを使用してモノクロトナーによって未定着画像が形成された複写紙を定着ユニットに通し、ニップ幅３ｍｍで加圧して１万枚連続定着したところ、オフセットのない良好な定着画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態の加圧ローラを示す概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大図である。
【図２】本発明で用いる樹脂マイクロバルーンの概略断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  加圧ローラ
２  ローラ基材
３  ゴム層
５  空隙
６  フェニルオイル
７  シリコーンゴム
８  樹脂マイクロバルーンの殻
１０  殻
【図１】
2007057706.tif 000003
【図２】
2007057706.tif 000004