画像定着ローラ
【課題】芯軸周上に設けられたゴム弾性体層のゴム破壊を防止し耐久性を大幅に向上した画像定着ローラを提供する。
【解決手段】金属製の芯軸１２と、この芯軸１２の周上に設けられたゴム弾性体層１４とを備え、ゴム弾性体層１４に、平均粒子径が１〜７０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍのフィラーが添加されている。フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間の隙間を狭めて、隙間によるゴム破壊の発生を防止するものである。ゴム弾性体層の周上にはフッ素樹脂層１６を設けてもよい。ゴム弾性体層１４はシリコーンゴムにより形成され、フッ素樹脂層１６はＰＦＡチューブからなるものでもよい。
【解決手段】金属製の芯軸１２と、この芯軸１２の周上に設けられたゴム弾性体層１４とを備え、ゴム弾性体層１４に、平均粒子径が１〜７０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍのフィラーが添加されている。フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間の隙間を狭めて、隙間によるゴム破壊の発生を防止するものである。ゴム弾性体層の周上にはフッ素樹脂層１６を設けてもよい。ゴム弾性体層１４はシリコーンゴムにより形成され、フッ素樹脂層１６はＰＦＡチューブからなるものでもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の定着部に用いられる画像定着ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタのフルカラー化と高速化が急速に進んでいる。画像定着部品としては、従来からアルミニウムや鉄等の金属製の芯軸上に、ゴム弾性体層と表層にトナーとの離型性に優れるフッ素樹脂とを被覆した画像定着ローラが広く使用されている。
【０００３】
このような画像定着ローラにおけるゴム弾性体層に要求される特性としては、高熱伝導性、低硬度化、高耐久性、耐熱性等が挙げられる。これらの特性を満たすために様々なフィラーが添加されているが、特に規定しなければ、平均粒子径１００μm以上のフィラーも分布している。なお、複写機、プリンタ等の小型化、低価格化に対応すべく、熱伝導性の低い、すなわち、蓄熱性のよい材料としてシリコーンゴムの中に平均粒子径が２００μｍ以下の中空フィラーを配合することが知られている（特許文献１）。
また、高速フルカラー化を達成するために、定着温度を上げたり、ローラ間荷重を上げてニップ幅を広く取るなどの方法が一般的である。
【特許文献１】特開２００２−１４８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記した定着温度を上げたり、ローラ間荷重を上げてニップ幅を広く取るなどの方法はゴム弾性体層には過酷な使用条件となり、耐久性が低下する。
複写機やプリンタの定着部に用いられる画像定着ローラは、常に２００℃程度の高温にさらされ、高い荷重がかけられて変形と復元を繰り返している。高温下で、ゴム弾性体層のゴムが変形と復元を繰り返すことによって、フィラーの平均粒子径が大きいと、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊すると考えられる。
【０００５】
上述のような耐久性が低下する原因を調査したところ、ゴムが破壊した起点に１００μm以上のフィラーの粗粒分、及びその周辺に空洞が確認された（図３、図４参照）。なお、図３は耐久テストで発生したゴム弾性体層のゴム破壊部分を示す図、図４は図３の同ゴム破壊部分をＳＥＭ（電子顕微鏡）で拡大して示す説明図である。図４から分るように、ゴム破壊部分には２００μm以上の空洞が生じており、この空洞内に、粒径が約１５０μmのフィラーが存在している。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、芯軸周上に設けられたゴム弾性体層の耐久性を大幅に向上した画像定着ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
芯軸と、上記芯軸周上に設けられたゴム弾性体層とを備え、上記ゴム弾性体層に、平均粒子径が１〜７０μｍのフィラーが添加されていることを特徴とする画像定着ローラ。
【０００８】
フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊するという現象の発生を防止できる。ゴム弾性体層の耐久性が大幅に向上する。
【０００９】
〈構成２〉
構成１に記載の画像定着ローラにおいて、上記ゴム弾性体層の周上にフッ素樹脂層を設けたことを特徴とする画像定着ローラ。
【００１０】
〈構成３〉
構成１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、上記フィラーは、平均粒子径が２０〜４０μｍであることを特徴とする画像定着ローラ。
【００１１】
〈構成４〉
構成１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、上記ゴム弾性体層はシリコーンゴムにより形成され、上記フッ素樹脂層はＰＦＡチューブからなるものであることを特徴とする画像定着ローラ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、図１に示す画像定着ローラ１０において、芯軸１２周上に設けられたゴム弾性体層１４に、平均粒子径が１〜７０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍのフィラーが添加されていることにより、ゴム弾性体層１４のゴム耐久性が大幅に向上させることが可能となることを知見し本発明をなすに至ったものである。
【００１３】
フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊するという現象の発生が防止できる。従ってゴム弾性体層の耐久性が大幅に向上する。
【００１４】
ゴム弾性体層１４を形成するゴム材料としては、シリコーンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰゴム）、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム等が用いられる。
本発明は、ゴム弾性体層１４の周上に、フッ素樹脂層１６を設けた画像定着ローラを含んでいる。フッ素樹脂層１６はＰＦＡチューブからなる。
【実施例１】
【００１５】
[実施例]
外径３５ｍｍのアルミニウム製芯軸上に周知のプライマーを塗布して、周知の成型方法にてシリコーンゴムとＰＦＡチューブを被覆成型してゴム厚２．５ｍｍ、外径４０ｍｍの画像定着ローラを得た。
ここで使用したシリコーンゴムには平均粒子径が３０μm以下のフィラー（石英粉）を、ポリマー１００重量部に対して９０重量部を添加した。添加したフィラーの状況を図５及び図６に示している。図５はこの実施例で使用したフィラー２０の分布状況を示す説明図、図６は図５のフィラー２０をＳＥＭで拡大して示す説明図である。
得られた画像定着ローラをフルカラー複写機（コピースピードＡ４紙 ３０枚/分）に搭載して、ローラ表面温度１８０℃、ニップ幅９ｍｍの設定で通紙耐久テストをしたところ、１５万枚のコピーでもゴム破壊は発生せず、引続き使用できる状態であった。
【００１６】
[比較例]
１００μm以上の平均粒子径が含まれるフィラーを添加したシリコーンゴムを使用して、上記実施例と同じサイズの画像定着ローラを作製して、同様なテストを実施したところ、５万枚のコピーでゴム破壊が生じ画質が著しく低下した。添加したフィラーの分布状況を図７及び図８に示している。図７はこの比較例で使用したフィラー２２を示す説明図、図８は図７のフィラー２２をＳＥＭで拡大して示す説明図である。
【００１７】
図２にフィラー平均粒径とコピー枚数との関係を示している。この図に示されるように、フィラーの粒子径が細かいことによりゴム破壊が起こり難く、従ってコピー枚数が増大する。しかし、平均粒子径が１μｍを下回るフィラーはかなり微細であり実質的にローラ製造時の取扱いが困難になる。また、フィラーの粒子径が７０μｍを越えると、ゴム破壊が生じ易く、コピー枚数が大幅に低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の画像定着ローラを示す断面図である。
【図２】フィラー平均粒径とコピー枚数との関係を示す線図である。
【図３】耐久テストで発生したゴムの破壊部分を示す説明図である。
【図４】図３のゴムの破壊部分を拡大して示す説明図である。
【図５】実施例１で使用したフィラーを示す説明図である。
【図６】図５のフィラーを拡大して示す説明図である。
【図７】比較例で使用したフィラーを示す説明図である。
【図８】図７のフィラーを拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０ 画像定着ローラ
１２ 芯軸
１４ ゴム弾性体層
１６ フッ素樹脂層
２０、２２ フィラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の定着部に用いられる画像定着ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタのフルカラー化と高速化が急速に進んでいる。画像定着部品としては、従来からアルミニウムや鉄等の金属製の芯軸上に、ゴム弾性体層と表層にトナーとの離型性に優れるフッ素樹脂とを被覆した画像定着ローラが広く使用されている。
【０００３】
このような画像定着ローラにおけるゴム弾性体層に要求される特性としては、高熱伝導性、低硬度化、高耐久性、耐熱性等が挙げられる。これらの特性を満たすために様々なフィラーが添加されているが、特に規定しなければ、平均粒子径１００μm以上のフィラーも分布している。なお、複写機、プリンタ等の小型化、低価格化に対応すべく、熱伝導性の低い、すなわち、蓄熱性のよい材料としてシリコーンゴムの中に平均粒子径が２００μｍ以下の中空フィラーを配合することが知られている（特許文献１）。
また、高速フルカラー化を達成するために、定着温度を上げたり、ローラ間荷重を上げてニップ幅を広く取るなどの方法が一般的である。
【特許文献１】特開２００２−１４８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記した定着温度を上げたり、ローラ間荷重を上げてニップ幅を広く取るなどの方法はゴム弾性体層には過酷な使用条件となり、耐久性が低下する。
複写機やプリンタの定着部に用いられる画像定着ローラは、常に２００℃程度の高温にさらされ、高い荷重がかけられて変形と復元を繰り返している。高温下で、ゴム弾性体層のゴムが変形と復元を繰り返すことによって、フィラーの平均粒子径が大きいと、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊すると考えられる。
【０００５】
上述のような耐久性が低下する原因を調査したところ、ゴムが破壊した起点に１００μm以上のフィラーの粗粒分、及びその周辺に空洞が確認された（図３、図４参照）。なお、図３は耐久テストで発生したゴム弾性体層のゴム破壊部分を示す図、図４は図３の同ゴム破壊部分をＳＥＭ（電子顕微鏡）で拡大して示す説明図である。図４から分るように、ゴム破壊部分には２００μm以上の空洞が生じており、この空洞内に、粒径が約１５０μmのフィラーが存在している。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、芯軸周上に設けられたゴム弾性体層の耐久性を大幅に向上した画像定着ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
芯軸と、上記芯軸周上に設けられたゴム弾性体層とを備え、上記ゴム弾性体層に、平均粒子径が１〜７０μｍのフィラーが添加されていることを特徴とする画像定着ローラ。
【０００８】
フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊するという現象の発生を防止できる。ゴム弾性体層の耐久性が大幅に向上する。
【０００９】
〈構成２〉
構成１に記載の画像定着ローラにおいて、上記ゴム弾性体層の周上にフッ素樹脂層を設けたことを特徴とする画像定着ローラ。
【００１０】
〈構成３〉
構成１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、上記フィラーは、平均粒子径が２０〜４０μｍであることを特徴とする画像定着ローラ。
【００１１】
〈構成４〉
構成１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、上記ゴム弾性体層はシリコーンゴムにより形成され、上記フッ素樹脂層はＰＦＡチューブからなるものであることを特徴とする画像定着ローラ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、図１に示す画像定着ローラ１０において、芯軸１２周上に設けられたゴム弾性体層１４に、平均粒子径が１〜７０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍのフィラーが添加されていることにより、ゴム弾性体層１４のゴム耐久性が大幅に向上させることが可能となることを知見し本発明をなすに至ったものである。
【００１３】
フィラーの平均粒子径を規定することによって、フィラーとその周辺のゴム間に隙間が生じ、そこが起点となってゴムが破壊するという現象の発生が防止できる。従ってゴム弾性体層の耐久性が大幅に向上する。
【００１４】
ゴム弾性体層１４を形成するゴム材料としては、シリコーンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰゴム）、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム等が用いられる。
本発明は、ゴム弾性体層１４の周上に、フッ素樹脂層１６を設けた画像定着ローラを含んでいる。フッ素樹脂層１６はＰＦＡチューブからなる。
【実施例１】
【００１５】
[実施例]
外径３５ｍｍのアルミニウム製芯軸上に周知のプライマーを塗布して、周知の成型方法にてシリコーンゴムとＰＦＡチューブを被覆成型してゴム厚２．５ｍｍ、外径４０ｍｍの画像定着ローラを得た。
ここで使用したシリコーンゴムには平均粒子径が３０μm以下のフィラー（石英粉）を、ポリマー１００重量部に対して９０重量部を添加した。添加したフィラーの状況を図５及び図６に示している。図５はこの実施例で使用したフィラー２０の分布状況を示す説明図、図６は図５のフィラー２０をＳＥＭで拡大して示す説明図である。
得られた画像定着ローラをフルカラー複写機（コピースピードＡ４紙 ３０枚/分）に搭載して、ローラ表面温度１８０℃、ニップ幅９ｍｍの設定で通紙耐久テストをしたところ、１５万枚のコピーでもゴム破壊は発生せず、引続き使用できる状態であった。
【００１６】
[比較例]
１００μm以上の平均粒子径が含まれるフィラーを添加したシリコーンゴムを使用して、上記実施例と同じサイズの画像定着ローラを作製して、同様なテストを実施したところ、５万枚のコピーでゴム破壊が生じ画質が著しく低下した。添加したフィラーの分布状況を図７及び図８に示している。図７はこの比較例で使用したフィラー２２を示す説明図、図８は図７のフィラー２２をＳＥＭで拡大して示す説明図である。
【００１７】
図２にフィラー平均粒径とコピー枚数との関係を示している。この図に示されるように、フィラーの粒子径が細かいことによりゴム破壊が起こり難く、従ってコピー枚数が増大する。しかし、平均粒子径が１μｍを下回るフィラーはかなり微細であり実質的にローラ製造時の取扱いが困難になる。また、フィラーの粒子径が７０μｍを越えると、ゴム破壊が生じ易く、コピー枚数が大幅に低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の画像定着ローラを示す断面図である。
【図２】フィラー平均粒径とコピー枚数との関係を示す線図である。
【図３】耐久テストで発生したゴムの破壊部分を示す説明図である。
【図４】図３のゴムの破壊部分を拡大して示す説明図である。
【図５】実施例１で使用したフィラーを示す説明図である。
【図６】図５のフィラーを拡大して示す説明図である。
【図７】比較例で使用したフィラーを示す説明図である。
【図８】図７のフィラーを拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０ 画像定着ローラ
１２ 芯軸
１４ ゴム弾性体層
１６ フッ素樹脂層
２０、２２ フィラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯軸と、前記芯軸周上に設けられたゴム弾性体層とを備え、
前記ゴム弾性体層に、平均粒子径が１〜７０μｍのフィラーが添加されていることを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の画像定着ローラにおいて、
前記ゴム弾性体層の周上にフッ素樹脂層を設けたことを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、
前記フィラーは、平均粒子径が２０〜４０μｍであることを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、
前記ゴム弾性体層はシリコーンゴムにより形成され、前記フッ素樹脂層はＰＦＡチューブからなるものであることを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項１】
芯軸と、前記芯軸周上に設けられたゴム弾性体層とを備え、
前記ゴム弾性体層に、平均粒子径が１〜７０μｍのフィラーが添加されていることを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の画像定着ローラにおいて、
前記ゴム弾性体層の周上にフッ素樹脂層を設けたことを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、
前記フィラーは、平均粒子径が２０〜４０μｍであることを特徴とする画像定着ローラ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像定着ローラにおいて、
前記ゴム弾性体層はシリコーンゴムにより形成され、前記フッ素樹脂層はＰＦＡチューブからなるものであることを特徴とする画像定着ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１５６２９０（Ｐ２００７−１５６２９０Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５４３８９（Ｐ２００５−３５４３８９）
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月８日（２００５．１２．８）
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
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