(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、この芯金上に直接又はゴム弾性層を介して設けられた、フッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを加硫してなる厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴム層と、このフッ素ゴム層上に設けられた、内周面がエッチング処理されている厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを具備することを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
芯金上にフッ素ゴム層を介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹脂スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、
芯金上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００μｍの厚みで形成する工程と、前記芯金上にフッ素ゴム層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを被覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を加硫させるとともに、芯金とフッ素樹脂スリーブとを接着させる工程とを具備することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【請求項３】
芯金上にゴム弾性層，フッ素ゴム層を順次介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹脂スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、
前記ゴム弾性層上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフッ素ゴム溶液若しくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００μｍの厚みで形成する工程と、前記ゴム弾性層上にフッ素ゴム層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを被覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を加硫させるとともに、ゴム弾性層とフッ素樹脂スリーブとを接着させる工程とを具備することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は定着ローラ及びその製造方法に関し、特に電子複写機等の定着装置に使用される定着ローラ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子複写機等の定着装置に使用される定着ローラとしては、芯金上に直接あるいは樹脂系接着剤を介してフッ素樹脂層，シリコーンゴム層，あるいはフッ素ゴム層を被覆した構成のものが知られている。しかし、こうした定着ローラは次のような特徴を有する。
【０００３】
(1) フッ素樹脂層を被覆した定着ローラ：弾性に乏しいため、定着画像に不要の光沢が発生し、画質が劣る。
(2) シリコーンゴム層を被覆した定着ローラ：上記(1) に比べ画質は良好になるが、物理的強度に劣り、ローラ寿命が短い。
【０００４】
(3) フッ素ゴム層を被覆した定着ローラ：上記(2) に比べ物理的強度は良好になるが、非粘着性に劣り、画像を形成するトナーとの離型性が十分でないため、シリコーンオイル等の離型剤を多量に使用しなければならない。
【０００５】
そこで、シリコーンゴム等のゴム弾性層上にフッ素樹脂塗料もしくはフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物の塗料を塗布した後、焼成してフッ素樹脂層を設ける方法（前者）、あるいは予めスリーブ状に形成したフッ素樹脂層をゴム弾性層上に設ける方法（後者）が提案され、実用化されている。ここで、後者には、更に２つの方法，つまり円筒状の金型中に芯金及びフッ素樹脂スリーブをおき、その間にゴム材料を注入後加硫させる方法（後者その１）、及び芯金の外周にゴム弾性層を形成した後、接着剤を介してフッ素樹脂スリーブを被覆する方法（後者その２）、が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法では、フッ素樹脂を充分に焼成するのに高温が必要であり、ゴム弾性層を熱劣化させてしまう。また、ゴム弾性層を熱劣化しないかもしくは熱劣化が非常に少ない温度まで焼成温度を下げると、フッ素樹脂層が焼成不足となり、物理的強度が不足する。よって、いずれの場合もローラ寿命は充分でない。
【０００７】
一方、後者の場合は、適性な成形条件を選択することができ、物理的強度の優れたフッ素樹脂スリーブが得られる。しかし、後者の方法は下記のような特徴，問題点を有する。
【０００８】
1)後者その１
この方法は、ゴム弾性層の比較的厚い定着ローラの製造に広く使われている。しかし、弾性層の厚みが３ｍｍ以下の薄い場合、ゴム材料の注入に時間がかかるとともに、金型から取り出す作業が困難になる。また、紙送り性能等のためローラ形状にクラウンあるいは逆クラウンをつけることは容易ではない。更に、ゴム弾性層に熱伝導性を付与させたい場合、その熱伝導性を得るためにゴム材料に混入される多量の充填剤により、ゴム材料注入装置内部が早期に摩耗して異常をきたすという欠点があり、特にローラ内部にヒータを設置する定着ローラには適さない。さらには、注入するゴム材料中に含まれる揮発分例えばシリコーンゴムのオリゴマー等がローラ成形後、ローラ端部より徐々に揮発し、ローラ形状を変化させる等の不具合を生ずる場合がある。
【０００９】
2)後者その２
この方法は、弾性層の厚み，ローラ形状への対応がしやすく、充填剤を多量に含む熱伝導ゴム材料やゴム材料中の揮発分の影響も加工方法，加工条件の選択の幅が広いため、問題は少ない。しかし、従来の接着剤のうち流動性の比較的高い低粘度の樹脂やシリコーンゴム系接着剤では、フッ素樹脂スリーブが充分厚い場合はよいが、ゴム層の弾性をいかし良好な定着画質を得ようと１００μｍ以下の厚みのフッ素樹脂スリーブを用いる場合、接着剤の厚みが厚いと、フッ素樹脂スリーブ被覆時に、そのスリーブに発生する歪みにより均一に塗布した接着剤が流動し、接着剤の厚みが不均一となり、ローラ精度が劣ったり、極端な場合シワができたりする。
【００１０】
逆に、接着剤の厚みが薄い場合、ゴム弾性層の形状を整えるための研磨の跡が薄いフッ素樹脂スリーブの表面まで出て平滑な面が得られなかったり、接着力が安定しないという欠点がある。
【００１１】
また、流動性の低い高粘度の樹脂系接着剤の場合、通常溶剤等で希釈された溶液を用い、塗布，乾燥後に、ゴム弾性層にフッ素樹脂スリーブを被覆するが、乾燥後の接着剤は流動性が低いため、濡れ性に劣って十分に密着せず、安定した接着力が得られない。更に、厚み２０μｍ未満のフッ素樹脂スリーブは、スリーブ製作時及びロール製作時に問題がある。
【００１２】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴム層を有し、かつ厚みが２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを表層に設けることにより、表面が平滑でシワ等の不具合がなくかつ寸法精度よく製造可能な良好な定着画質がえられる定着ローラ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明は、芯金と、この芯金上に直接又はゴム弾性層を介して設けられた、フッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを加硫してなる厚み１０〜２００μｍのフッ素ゴム層と、このフッ素ゴム層上に設けられた、内周面がエッチング処理されている厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを具備することを特徴とする定着ローラである。
【００１４】
本願第２の発明は、芯金上にフッ素ゴム層を介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹脂スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、芯金上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフッ素ゴム溶液もしくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００μｍの厚みで形成する工程と、前記芯金上にフッ素ゴム層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを被覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を加硫させるとともに、芯金とフッ素樹脂スリーブとを接着させる工程とを具備することを特徴とする定着ローラの製造方法である。
【００１５】
本願第３の発明は、芯金上にゴム弾性層，フッ素ゴム層を順次介して内周面がエッチング処理されているフッ素樹脂スリーブを設けた定着ローラの製造方法において、前記ゴム弾性層上又はフッ素樹脂スリーブ内周面に加硫剤を含むフッ素ゴム溶液若しくはフッ素ゴムラテックスを塗布，乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を１０〜２００μｍの厚みで形成する工程と、前記ゴム弾性層上にフッ素ゴム層を介して厚み２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを被覆する工程と、硬化処理により前記フッ素ゴム層を加硫させるとともに、ゴム弾性層とフッ素樹脂スリーブとを接着させる工程とを具備することを特徴とする定着ローラの製造方法である。
【００１６】
本発明において、芯金の材質としては、鉄，ステンレススチール，アルミニウム等の金属が代表的であるが、定着ローラの加工工程及び使用中の高温に耐えかつ十分な強度を有すれば他の材料でもよい。
【００１７】
本発明において、ゴム弾性層としては耐熱性の点から例えばシリコーンゴムが挙げられ、公知の手段でゴムローラに成型できる。
本発明において、フッ素樹脂スリーブの材質としては、例えばポリテトラフルオロエチレン，テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体もしくはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体のフッ素樹脂のいずれか１つもしくは２つ以上の混合物が挙げられる。前記スリーブは、接着性を得るために、その内周面を例えばナトリウムをナフタリン−テトラヒドロフランに加え錯化合物としたものや、金属ナトリウムの液体アンモニア溶液によりエッチングしたものを用いる。
【００１８】
前記フッ素樹脂スリーブには、フッ素樹脂に例えば導電性を付与するためのカーボンブラック等の充填剤，柔軟性を増すための熱可塑性フッ素ゴム，あるいはトナーとの離型性を高め得るために使用されるシリコーンオイル等の離型剤との濡れ性を良くするためにシリコーン樹脂微粉末等，目的に応じて適性な範囲で混合しても良い。
【００１９】
本発明において、フッ素樹脂スリーブ厚みを２０〜１００μｍとするのは、厚みが２０μｍ未満ではフッ素樹脂スリーブの製作時及びロール製作時に問題が生じ、厚みが１００μｍを越えると弾性が乏しくなり画質が悪くなるからである。
【００２０】
本発明において、加硫剤を含む未加硫フッ素層の材料としては公知のものが使用できる。例えば、市販のフッ素ゴムに加硫剤，受酸剤，充填剤を混合した後、メチル・エチル・ケトン（ＭＥＫ）等の溶剤でゴム溶液としたもの、もしくは市販のフッ素ゴムラテックッスに加硫剤を添加したもので、均一に塗布され、乾燥して加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を形成させる。この時、未加硫フッ素ゴム層の加硫反応が始まるまでに乾燥温度を上げ過ぎないよう、また加硫速度が早すぎないよう注意する必要がある。何故なら、加硫ゴムは反応しに乏しく、また流動性が悪くなり、安定した接着性が得られなくなるからである。
【００２１】
上記未加硫フッ素ゴム層の塗布方法としては、エアスプレー，ディッピング等公知の方法より適宜選択できる。そのフッ素ゴム層の乾燥後の厚みとしては、１０〜２００μｍの範囲が適している。ここで、１０μｍ未満の場合、ゴム弾性層の研磨の跡がフッ素樹脂スリーブの表面に現われたり、接着性が不安定になる。２００μｍを越えると、均一な厚みを得ることが難しくなり、さらにフッ素樹脂スリーブ被覆後、スリーブの歪みによりローラ形状がくずれやすくなる欠点がある。
【００２２】
本発明において、上記フッ素ゴム層が効果を発揮する理由としては、以下の理由による。未加硫時には、シリコーンゴムよりも流動性が低く、フッ素樹脂スリーブ被覆時にスリーブに発生する歪みでは、１０〜２００μｍの範囲で形成された未加硫フッ素ゴム層はローラ形状に影響を与える程流動しない。しかし、未加硫ゴムであるが故にミクロ的には動くことができ、フッ素樹脂スリーブ内周面もしくは芯金と十分な密着が得られるためであると推定する。また、予め加硫剤等を添加してあるので、加熱処理等により加硫接着が達成される。さらに、本発明では、１８０℃程度の定着温度を想定して耐熱性の高いフッ素ゴムを選んでいるが、定着温度がずっと低い場合には、別のゴム材料を同様の方法で使用できる可能性を示唆している。
また、本発明においては、芯金及びフッ素樹脂スリーブとフッ素ゴム層の間に必要に応じてプライマーを用いてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図１を参照する。
【００２４】
フッ素ゴム（商品名ダイエルＧ５０１、ダイキン工業（株）製）…１００重量部
酸化マグネシウム（商品名キョーワマグ３０、協和化学工業（株）製）…１５重量部
カーボンブラック（商品名サーマックスＭＴ、ヴァンデルビルト社製）…２０重量部
加硫剤（商品名Ｖ−３、ダイキン工業（株）製）…３重量部
上記各組成物を混合後、ＭＥＫで溶解し固形分２０％の加硫剤を含むフッ素ゴム溶液を準備した。次に、直径３９．６ｍｍのアルミニウム製芯金１に、プライマーとしてケムロック６０７（ロード社製の商品名）を塗布した後、前述のフッ素ゴム溶液に浸漬、乾燥を３度繰り返し、厚み１５０μｍの加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を形成した。
【００２５】
次に、内周面をエッチング処理したテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体からなるフッ素樹脂スリーブ（厚み５０μｍ）２で被覆する。次いで、１６０℃に温調した恒温槽中に１時間放置して前記未加硫フッ素ゴム層を加硫させフッ素ゴム層３を形成するとともに、芯金１とフッ素樹脂スリーブ２をフッ素ゴム層３を介して一体に接着させ、直径４０．０ｍｍの定着ローラ４を得た。
【００２６】
このようにして得られた定着ローラは、芯金１上にフッ素ゴム層３を介して内周面がエッチング処理された厚み５０μｍのフッ素樹脂スリーブ２を接着させた構成となっている。こうした定着ローラによれば、その表面は平滑でシワなどもなく、外径のバラツキは０．０５ｍｍ以下であった。
【００２７】
（実施例２）
図２を参照する。
まず、鉄製で直径３８ｍｍの芯金11に、プライマー（商品名SH2260、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）を塗布した。次に、シリコーンゴム組成物として、
シリコーンゴム（商品名ＤＹ−４３２ｕ）…１００重量部
加硫剤（商品名ＲＣ−４）                  …１重量部
ベンガラペースト（商品名ＣＰ−２１）      …２重量部
（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）
を常法に従い、オープンロールにて混練し、プレス成型機を用いて、直径約４２ｍｍに成型した。次いで、恒温槽で２００℃，４時間の二次加硫を施し、冷却後円筒研削盤を用いて研削加工し、芯金11表面に厚さ０．９５ｍｍのゴム弾性層12を形成した直径３９．９ｍｍのローラ本体に仕上げた。更に、このローラ本体上にプライマーとしてのＧＬＰ１０３ＳＲ（ダイキン工業（株）製の商品名）を塗布した。
【００２８】
次に、フッ素ゴムラテックス（商品名ダイエルラテックスGL152A）１００重量部及び加硫剤（商品名ダイエルラテックスGL152B）５重量部を混合した加硫剤を含むフッ素ゴムラテックスをエアスプレーにて塗布し、乾燥後、厚み２０μｍの加硫剤を含む未加硫フッ素ゴム層を形成した。
【００２９】
フッ素樹脂スリーブ13としては、厚み３０μｍのテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体で、内周面を予めエッチング処理し、更にケムロック607 （ロード社製の商品名）でプライマー処理した。このフッ素樹脂スリーブ13を前記ローラ本体上に被覆し、１６０℃の恒温槽中に１時間放置して未加硫フッ素ゴム層を加硫させてフッ素ゴム層14を形成させるとともに、前記ローラ本体とフッ素樹脂スリーブ13を一体に接着させ、直径４０．０ｍｍの定着ローを得た。
【００３０】
このようにして得られた定着ローラは、芯金11上に厚さ０．９５ｍｍのゴム弾性層12及びフッ素ゴム層14を介して内周面がエッチング処理された厚み３０μｍのフッ素樹脂スリーブ13を接着させた構成となっている。この定着ローラによれば、その表面は平滑でシワなどもなく、外径のバラツキは０．０８ｍｍ以下であった。また、芯金11表面のゴム弾性層12を研削加工してクラウンあるいは逆クラウン形状を付けることにより、フッ素樹脂スリーブ13を被覆した場合でもその形状を保持した定着ローラを得ることができる。
【００３１】
なお、上記実施例で用いられた本発明に係る定着ローラを構成するフッ素ゴム層，ゴム弾性層、フッ素樹脂スリーブの厚み，ロール総厚及びその他の数値は一例を示すもので、これに限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、厚み１０〜２００μｍの薄いフッ素ゴム層を有し、かつ厚みが２０〜１００μｍのフッ素樹脂スリーブを表層に設けることにより、表面が平滑でシワ等の不具合がなくかつ寸法精度よく製造可能な良好な定着画質がえられる定着ローラ及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る定着ローラの断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る定着ローラの断面図。
【符号の説明】
１，11…芯金、
２，13…フッ素樹脂スリーブ、
３，14…フッ素ゴム層、
12…ゴム弾性層。
【図１】
0003753790.tif 000002
【図２】
0003753790.tif 000003