JP2003316194A - ローラ構造体、弾性定着ローラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性合成ゴムの耐熱温度以上にさらすこと
なく、また、弾性層に許容値以上のストレスを与えて耐
熱性合成ゴムを破断することなく、表面粗さ、うねりを
所望のレベルまで小さくすることを可能とし、さらに弾
性層とフッ素系樹脂層の密着強度の良い、ローラ構造体
を提供する。 【解決手段】 芯金１ｂの表層に耐熱性合成ゴムで構成
される弾性層１ｃを有し、弾性層１ｃ上にフッ素系樹脂
層１ａを形成したローラ構造体に関する。フッ素系樹脂
の軟化点温度以上であって、且つ融点以下の温度に加熱
制御された金属製のコロ２をフッ素系樹脂層表面１ａに
押し当て、この押し当てた状態で芯金１ｂを回転させ、
芯金１ｂの回転によりコロ２を連れ回りさせるか又は前
記芯金と等周速度で前記コロを回転させ、該コロ表面を
フッ素系樹脂層の有効領域全面に転写させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、レーザビームプリンタ等の電子写真装置の定着ロ
ーラ及びその製造方法に関し、芯金上に弾性ゴム層及び
フッ素系樹脂層を形成するローラ構造体に応用可能なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザビームプリンタ、ファク
シミリ等の電子写真装置には未定着トナーをコピー用紙
に定着させるための定着装置が設置されている。この定
着装置内は定着ローラ、用紙を定着ローラに押し付ける
ための加圧ローラ等が組み込まれている。

【０００３】前記定着ローラは、通常アルミもしくは鉄
系の金属製芯金の表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレ
ン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合体）や
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を離型層とし
て形成してなるものである。また、アルミもしくは鉄系
の金属製芯金の表面にプライマ層を下地としてその上に
ＰＦＡやＰＴＦＥを離型層として形成している。この離
型層は所望の表面粗さを得るため、テープ研磨やバニッ
シュ等の手段により仕上げ加工されている。

【０００４】また、近年製品の高画質化の要求から、上
記のようにハードローラではなく、フルカラープリンタ
用に用いられてきた、弾性層を有するソフトローラの必
要性が増してきた。これは特にハーフトーンや写真画質
においては階調性や解像度、粒状性等を重視するためで
ある。

【０００５】前記ソフトローラには、ハードローラと同
様に通常アルミや鉄系の金属製芯金の表面にシリコンや
フッ素系の弾性に富んだゴム層を形成し、さらにこの弾
性ゴム層の上にプライマを塗布し、その上にＰＦＡやＰ
ＴＦＥ等のフッ素系樹脂層を離型層として形成する。離
型層の形成方法はディスパージョンや粉体の塗装の他、
芯金とフッ素系樹脂チューブの間にシリコンゴムを流し
込む注型方式等がよく行われる。

【０００６】しかし、通常フッ素系樹脂層を焼成や乾燥
により形成したままでは表面粗さやうねりが大きく、定
着性が悪く、最悪定着しないトナーが現れる可能性があ
る。そのためテープ研磨や２次焼成、あるいはバニッシ
ュ等の２次加工を施して、表面粗さやうねりを小さくし
なくてはならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テープ
研磨だけでは研磨剤の砥粒による研磨目を消すことがで
きず、トナー固着を誘発し易く、２次焼成を併用して研
磨目を消すことは可能だが、ＰＦＡやＰＴＦＥの融点を
越える温度にシリコンゴムやフッソゴムをさらすことに
なり、弾性層の耐久性の面で甚だ具合が悪い。

【０００８】また、金属製のコロを押しつけて表層を潰
すバニッシュ加工では、フッ素系樹脂層の下地が柔らか
いため充分に潰しの効果が得られず、表面粗さを小さく
することができない、あるいは最悪の場合、コロの推力
によっては弾性層を破断させてしまうといった不具合が
ある。

【０００９】一方、注型法による場合でも、シリコンゴ
ムの加硫温度ではフッ素系樹脂材の溶融まで至らないた
め弾性層とフッ素系樹脂層の密着度が、焼成によりフッ
素系樹脂を溶融させた場合に比べて劣るといった欠点を
有する。

【００１０】そこで、本発明は、耐熱性合成ゴムの耐熱
温度以上にさらすことなく、また、弾性層に許容値以上
のストレスを与えて耐熱性合成ゴムを破断することな
く、表面粗さ、うねりを所望のレベルまで小さくするこ
とを可能とし、さらに弾性層とフッ素系樹脂層の密着強
度の良い、ローラ構造体を提供することをその目的とす
るものである。

【００１１】また、本発明は、ゴム弾性層をゴムの耐熱
温度以上にさらすことなく、また、弾性層に許容値以上
のストレスを与えてゴムを破断することなく、表面粗
さ、うねりを所望のレベルまで小さくすることを可能と
し、さらに弾性層とフッ素系樹脂層の密着強度の良い、
弾性定着ローラ及びその製造方法を提供するものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、芯金の表層に耐熱性合成ゴムで構
成される弾性層を有し、該弾性層上にフッ素系樹脂層を
形成したローラ構造体において、前記フッ素系樹脂の軟
化点温度以上であって、且つ融点以下の温度に加熱制御
された金属製のコロを前記フッ素系樹脂層表面に押し当
て、この押し当てた状態で前記芯金を回転させ、該芯金
の回転により前記コロを連れ回りさせるか又は前記芯金
と等周速度で前記コロを回転させ、該コロ表面をフッ素
系樹脂層の有効領域全面に転写させることを特徴とする
ローラ構造体の製造方法である。

【００１３】また、請求項２の発明は、未定着トナーが
転写された用紙を定着させる定着ローラであって、芯金
の表層に耐熱性合成ゴムで構成される弾性層を有し、該
弾性層上に、フッ素系樹脂で構成される離型層を形成し
た弾性定着ローラにおいて、前記フッ素系樹脂の軟化点
温度以上であって、且つ融点以下の温度に加熱制御され
た金属製のコロを前記離型層表面に押し当て、この押し
当てた状態で前記芯金を回転させ、該芯金の回転により
前記コロを連れ回りさせるか又は前記芯金と等周速度で
前記コロを回転させ、該コロ表面を少なくとも離型層の
有効領域全面に転写させることを特徴とする弾性定着ロ
ーラの製造方法である。

【００１４】また、請求項３の発明は、前記フッ素系樹
脂がポリテトラフルオロエチレンのとき、前記コロの温
度を２５０℃を越えて３００℃を下回る範囲内の温度に
することを特徴とする請求項２に記載の弾性定着ローラ
の製造方法である。

【００１５】また、請求項４の発明は、前記フッ素系樹
脂がテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビ
ニルエーテル共重合体のとき、前記コロの温度を２９５
℃以上３００℃以下の範囲内の温度にすることを特徴と
する請求項２に記載の弾性定着ローラの製造方法であ
る。

【００１６】また、請求項５の発明は、請求項２〜４の
何れかに記載の弾性定着ローラの製造方法により製造さ
れた弾性定着ローラである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態の
弾性定着ローラの製造方法に用いる弾性定着ローラ加工
装置を示す図、図２は被加工弾性定着ローラの断面図で
ある。

【００１８】図１に示すように、この弾性定着ローラ加
工装置は、被加工弾性定着ローラ１の胴部表面の被加工
面であるフッ素系樹脂層１ａの表面に圧接される金属製
のコロ２と、コロ２の内部に配置される加熱源４ａ及び
加熱源４ａの駆動源４ｂから構成される加熱手段４と、
コロ２の温度を検出する温度検出手段５と、温度検出手
段５からの検出信号に基づいて駆動源４ｂに温度調整信
号を送出する温度調整器６とを備えている。

【００１９】前記加熱手段４は、セラミックヒータ、ハ
ロゲンランプ、ＩＨ（電磁誘導加熱）等からなり、温度
検出手段５はサーミスタ温度計もしくは放射温度計等の
温度計測手段からなる。

【００２０】離型層としての前記フッ素系樹脂層１ａは
ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオ
ロビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）等から構成される。

【００２１】前記フッ素系樹脂の軟化点温度以上であっ
て、且つ融点以下の温度に加熱制御された金属製のコロ
２をフッ素系樹脂層１ａ表面に押し当て、この押し当て
た状態で芯金１ｂを回転させ、芯金１ｂの回転によりコ
ロ２をコロ軸２ａ中心に連れ回りさせるか又は芯金１ｂ
と等周速度でコロ２をコロ軸２ａ中心に回転させ、コロ
表面を少なくともフッ素系樹脂層１ａの有効領域全面に
転写させる。

【００２２】前記コロ２がフッ素系樹脂層１ａの幅より
長い場合には軸方向にコロ２を送る必要がない。しか
し、図１に示すように、コロ２がフッ素系樹脂層１ａの
幅より短い場合には、軸方向Ａにコロ２を送る必要があ
る。

【００２３】非加工体は、本実施形態では、図２にも示
すように、金属製の芯金１ｂと、芯金１ｂ上に形成した
弾性層１ｃと、弾性層１ｃ上に形成したプライマ層１ｄ
と、プライマ層１ｄ上に形成した離型層としてのフッ素
樹脂層１ａとからなる被加工弾性定着ローラ１であり、
フッ素樹脂層１ａの表面粗さやうねりを小さくなるよう
に図１の加工装置により加工される。前記弾性層１ｃは
シリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコー
ンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムからなる。

【００２４】室温で行っていたバニッシュ加工におい
て、金属製のコロ２に加熱手段４と温度検出手段５を配
設し、コロ表面を任意の温度に設定し、かつ温度調節器
６を併用して一定に制御可能とする。

【００２５】次に加工する被加工弾性定着ローラ１の芯
金１ｂを加工装置の図示しない回転軸に設置し、コロ２
をフッ素系樹脂、例えばＰＴＦＥの軟化温度以上であ
り、かつ融点以下に加熱、制御してローラ表面に双方の
回転軸が平行であるように押し付け、ローラ軸方向にコ
ロ２に送りをかけながら被加工弾性定着ローラ１を回転
させる。

【００２６】このときのコロ表面温度は、ＰＴＦＥを軽
微な推力でも押しつぶす効果を得るため、少なくともＰ
ＴＦＥの軟化点温度である２４０℃から２５０℃以上に
設定する必要がある。しかし、コロ表面温度の上限は、
ＰＴＦＥの融点を超えてはならず、３００℃までに制御
すべきである。その理由は、例えば特願昭６１−１５３
８６０号はコロ温度をフッ素樹脂の融点以上に設定する
とあるが、加工時に被加工弾性定着ローラ１とコロ２が
接触して回転する以上は、被加工弾性定着ローラ１の円
周方向にも加工分力がかかり、融点以上で溶融したフッ
素系樹脂がゴム層より剥離してしまうためである。

【００２７】ＰＦＡの場合、約３００℃から３１０℃程
度で溶融が始まるため、コロ表面温度は、その５℃前後
下の温度に設定すればよく、好ましくは２９５℃から３
００℃に制御すれば、最も表面粗さ、うねりを小さくで
き、光沢のある良好なフッ素系樹脂層１ａ表面を得るこ
とができる。

【００２８】次に、コロ２の推力は弾性層のシリコンゴ
ムを破断させない程度に押さえる必要があり、ゴムの物
性値であるゴム硬度や弾性層厚みにより違いがあるた
め、ローラの種類ごとに破断限界を確認し、条件設定を
すればよい。また、ローラの回転数やコロ送り速度も、
ローラ外径やコロ外径、コロ推力等とともに適宜設定し
てやればよく、回転数はびびり等弊害が起きない程度に
留めておけば良好な加工ができる。実験では５００ｒｐ
ｍくらいまでの回転数で通常の切削加工と略等しい０．
１から０．３ｍｍ／ｒｅｖ前後であれば特に問題はなか
った。

【００２９】金属製のコロ２については、表面性状がロ
ーラの加工面に転写されるため、コロ表面はラッピング
加工等により光学的鏡面レベル、具体的には中心線平均
粗さＲａで０．０２μｍ以下、十点平均粗さＲｚで０．
１から０．３μｍ以下である必要があることは言うまで
も無く、また、コロ２の軸方向厚さも例えば被加工弾性
定着ローラ１の加工する胴部と略等しい長さ以上にすれ
ば、被加工弾性定着ローラ１を１周回転させるだけで加
工が終了するので効率がよい。

【００３０】以上のように、加工ツールである金属製の
コロ２を所望の温度に加熱制御し、バニッシュ加工を行
うことで、弾性層シリコンゴムに熱的、機械的ストレス
を与えず、トナーが固着しにくい表面粗さやうねりが小
さい良好な表面性状を有する弾性定着ローラ、あるいは
弾性層と離型層との密着強度がより強固になる弾性定着
ローラを生産することが可能となる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ローラ構造体の弾性層に対して、熱的あるいは
機械的なストレスを与えることなく、離型層の表面粗さ
やうねりを小さくすることが可能となる。

【００３３】また、請求項３の発明によれば、金属製コ
ロの温度をポリテトラフルオロエチレンの軟化点温度以
上、融点以下にすることで、コロが加工力によって、ポ
リテトラフルオロエチレンをシリコンゴム表面から剥離
させることなく、しかし充分にバニッシュの押しつぶし
効果を得て、表面粗さ、うねりの良好な加工が可能とな
る。

【００３４】また、請求項４の発明によれば、金属製コ
ロの温度をテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフル
オロビニルエーテル共重合体の軟化点温度以上、融点以
下にすることで、コロが加工力によって、テトラフルオ
ロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重
合体をシリコンゴム表面から剥離させることなく、しか
し充分にバニッシュの押しつぶし効果を得て、表面粗
さ、うねりの良好な加工が可能となる。

【００３５】また、請求項５の発明によれば、トナー固
着が発生しにくく、かつ長寿命である弾性定着ローラを
簡易に生産できることで画質が良く、信頼性を増した複
写機やプリンタを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の弾性定着ローラの製造方法
で用いる弾性定着ローラの製造装置を示す図である。

【図２】被加工弾性定着ローラの一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 被加工弾性定着ローラ １ａ フッ素系樹脂層（被加工面） １ｂ 芯金 １ｃ 弾性層 １ｄ プライマ層 ２ コロ ２ａ コロ軸 ４ 加熱手段 ５ 温度検出手段 ６ 温度調節器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA31 BB05 BB06 BB14 BB26 BB29 BB30 BB31 3J103 AA02 AA13 AA32 AA51 BA41 EA11 EA13 EA20 FA12 GA02 GA57 GA58 GA60 HA04 HA43 HA54 4F209 AA16 AD05 AD12 AD20 AD24 AG03 AG05 AG08 AH04 AH33 PA03 PB01 PC03 PC16 PG03 PN03 PN06 PQ02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金の表層に耐熱性合成ゴムで構成され
   る弾性層を有し、該弾性層上にフッ素系樹脂層を形成し
   たローラ構造体において、 前記フッ素系樹脂の軟化点温度以上であって、且つ融点
   以下の温度に加熱制御された金属製のコロを前記フッ素
   系樹脂層表面に押し当て、この押し当てた状態で前記芯
   金を回転させ、該芯金の回転により前記コロを連れ回り
   させるか又は前記芯金と等周速度で前記コロを回転さ
   せ、該コロ表面をフッ素系樹脂層の有効領域全面に転写
   させることを特徴とするローラ構造体の製造方法。
2. 【請求項２】 未定着トナーが転写された用紙を定着さ
   せる定着ローラであって、芯金の表層に耐熱性合成ゴム
   で構成される弾性層を有し、該弾性層上に、フッ素系樹
   脂で構成される離型層を形成した弾性定着ローラにおい
   て、 前記フッ素系樹脂の軟化点温度以上であって、且つ融点
   以下の温度に加熱制御された金属製のコロを前記離型層
   表面に押し当て、この押し当てた状態で前記芯金を回転
   させ、該芯金の回転により前記コロを連れ回りさせるか
   又は前記芯金と等周速度で前記コロを回転させ、該コロ
   表面を少なくとも離型層の有効領域全面に転写させるこ
   とを特徴とする弾性定着ローラの製造方法。
3. 【請求項３】 前記フッ素系樹脂がポリテトラフルオロ
   エチレンのとき、前記コロの温度を２５０℃を越えて３
   ００℃を下回る範囲内の温度にすることを特徴とする請
   求項２に記載の弾性定着ローラの製造方法。
4. 【請求項４】 前記フッ素系樹脂がテトラフルオロエチ
   レン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合体の
   とき、前記コロの温度を２９５℃以上３００℃以下の範
   囲内の温度にすることを特徴とする請求項２に記載の弾
   性定着ローラの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２〜４の何れかに記載の弾性定着
   ローラの製造方法により製造された弾性定着ローラ。