JP2008003265A - Silicone rubber roll, thermal fixing roller and its manufacturing method - Google Patents

Silicone rubber roll, thermal fixing roller and its manufacturing method Download PDF

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修 高田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control elastic characteristics and thermal characteristics of an external surface layer into a predetermined distribution state in a roll body in which a silicone elastic layer and the external surface layer are successively formed around a shaft center member. <P>SOLUTION: The roll body having: the shaft center member made of metal and the like; a porous elastic layer made of silicone rubber formed around the shaft center member; and the external surface layer made of metal and the like and formed in a coating film state on the outer peripheral surface of the porous elastic layer is constituted as follows. The roll body is constituted of: the shaft center member formed to be columnar or cylindrical; a foundation roll body obtained by mixing a foaming agent in silicone rubber material and curing and molding it in cylindrical shape; and a surface sleeve body formed to be cylindrical of heat resistant material such as metal and the like. At such a time, a facing removing process for grinding or peeling a facing layer in molding which is formed on the surface is performed to the foundation roll body. The foundation roll body having a rugged surface from which the facing layer is removed is fixed in the surface sleeve body by press-fitting without using an adhesive. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種紙送り装置などにおける紙葉類を搬送するローラ、或いは画像形成した紙葉類を加熱定着する際の定着ローラ及びその製造方法に係わり、弾性および熱的特性に優れたシリコンゴムロールとその製造方法の改良に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a roller for conveying paper sheets in various paper feeding devices or the like, a fixing roller for heating and fixing image-formed paper sheets, and a method for manufacturing the same, and a silicon rubber roll having excellent elasticity and thermal characteristics And improvement of the manufacturing method.

一般に、各種紙送り装置に用いられているローラ体は、紙葉類を搬送する目的、紙葉類を搬送過程で圧着する目的、或いは紙葉類を搬送過程で加熱する目的などに用いられ、その用途に応じて種々の構造に構成されている。特にシリコンゴムロールは耐熱性、摩擦特性、高温下における弾力性の安定などに富んだ材料として広範な用途に使用され、例えば特許文献1及び2にはシート上に画像形成したトナーインクなどの熱溶融性インクを加熱定着する定着ローラとしてシリコンゴムローラが使用されている。   In general, the roller body used in various paper feeding devices is used for the purpose of transporting paper sheets, the purpose of pressure-bonding paper sheets in the transport process, or the purpose of heating paper sheets in the transport process, etc. It is configured in various structures depending on the application. In particular, silicon rubber rolls are used in a wide range of applications as materials having excellent heat resistance, friction characteristics, elasticity at high temperatures, and the like. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose thermal melting of toner inks formed on sheets. A silicone rubber roller is used as a fixing roller for fixing heat-sensitive ink.

このような紙葉を搬送する過程で、インク定着などを行うローラ体は、回転軸を構成する軸芯部材とその周囲にシリコンゴムその他の弾性層を形成し、その表面に金属、樹脂フィルムその他の離型層を形成している。例えば特許文献1(特開平4−177282号公報)には定着ローラとして芯金の周囲にシリコンゴム層を形成し、その周囲にシリカゲルの多孔性発泡スポンジ層を形成したロール構造が開示されている。また特許文献2(特開平5−94108号公報)には軸芯部材の周囲にシリコンゴムの弾性層を設け、その外周にフッ素樹脂のスリーブを設けたローラ構造が提案されている。   In the process of transporting such paper sheets, the roller body that performs ink fixing, etc., forms a shaft core member that constitutes the rotating shaft and an elastic layer such as silicon rubber around it, and a metal, resin film, etc. on its surface The mold release layer is formed. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-177282) discloses a roll structure in which a silicon rubber layer is formed around a cored bar as a fixing roller, and a porous foamed sponge layer of silica gel is formed around the core. . Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-94108) proposes a roller structure in which an elastic layer of silicon rubber is provided around the shaft core member, and a fluororesin sleeve is provided on the outer periphery thereof.

ところが、最近画像形成装置の高速化に伴い定着ローラをより高温で設定温度に到達する応答性に優れ、しかも高温時に外径形状と弾性特性が変化しないロール構造が要求されているため、このような構造では表面スリーブの熱がシリコンゴム内部に伝搬され金属製の軸芯部材を通じて外部に放散される問題と、定着温度の高温化に伴いシリコンゴムが熱変形して定着斑を引き起こす問題がある。   However, with the recent increase in the speed of image forming apparatuses, there is a demand for a roll structure that has excellent responsiveness to reach the set temperature at a higher temperature and that does not change its outer diameter shape and elastic characteristics at high temperatures. In such a structure, the heat of the surface sleeve is propagated inside the silicon rubber and dissipated to the outside through the metal shaft core member, and there is a problem that the silicone rubber is thermally deformed due to the increase in the fixing temperature to cause fixing spots. .

そこで特許文献3(特開平2−137871号公報)には表面に形成した発熱スリーブの内部に多数の気泡を有するシリコンゴムの弾性層を設け、このゴム層内に混在させた気泡によって熱の伝播を少なくすることによって外形表面層の熱が失われるのを防止し、同時に高温時にゴム層が熱膨張(熱変化)する際にその変形を内部の気泡で吸収して外形状の変化を少なくする試みがなされている。   Therefore, in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 21377871), an elastic layer of silicon rubber having a large number of bubbles is provided inside a heat generating sleeve formed on the surface, and heat is propagated by the bubbles mixed in the rubber layer. The heat of the outer surface layer is prevented from being lost, and at the same time, when the rubber layer undergoes thermal expansion (thermal change) at high temperatures, the deformation is absorbed by the internal bubbles to reduce the change in the outer shape. Attempts have been made.

この場合に軸芯部材に回転力を付与して外形表面層のスリーブを回転させるためシリコン弾性体と表面スリーブ体とは接着剤などで堅固に固着する必要がある。同公報には外皮の表面スリーブ体とシリコン弾性体とをどのように接合するのか開示されていないが、通常はシリコン弾性体を中空円筒形状に加硫成形し、これとは別に金属或いはフッ素樹脂などで表面加熱層をスリーブ形状に形成し、この両者を接着剤で固着して一体化している。   In this case, since the rotational force is applied to the shaft core member to rotate the sleeve of the outer surface layer, the silicon elastic body and the surface sleeve body need to be firmly fixed with an adhesive or the like. The publication does not disclose how to join the outer sleeve body and the silicon elastic body, but usually the silicon elastic body is vulcanized into a hollow cylindrical shape, and separately from this, metal or fluororesin The surface heating layer is formed into a sleeve shape by, for example, and both are fixed with an adhesive to be integrated.

このような構成では表面の加熱スリーブの熱が内部のシリコン弾性体に伝搬され、軸芯部材を通じて外部に放出されるため、最も熱伝導率の低い空気層を表面スリーブとシリコン弾性層との間に設ける層構造が例えば特許文献4(特開2005−49812号公報)に提案されている。同公報には金属製の表面スリーブ体に空隙を形成する狭窄部を有する弾性体を嵌合し外形表面層からの熱の放散を少なくする提案がなされている。
特開平4−177282号公報 特開平5−94108号公報 特開平2−137871号公報 特開2005−49812号公報
In such a configuration, the heat of the surface heating sleeve is propagated to the internal silicon elastic body and released to the outside through the shaft core member. Therefore, the air layer having the lowest thermal conductivity is formed between the surface sleeve and the silicon elastic layer. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-49812 proposes a layer structure provided in In this publication, a proposal is made to reduce the heat dissipation from the outer surface layer by fitting an elastic body having a constricted portion that forms a gap to a metal surface sleeve body.
JP-A-4-177282 JP-A-5-94108 Japanese Patent Laid-Open No. 2-137871 JP 2005-49812 A

上述のように軸芯部材の周囲にシリコンゴムなどの弾性層形成し、その表面に離型層を形成した層構造のロール体を製造する際に、従来はこれらをそれぞれ個別に作製して接着剤で固着することによって一体化している。このためスリーブ状の外形表面層とシリコンゴムの弾性層との間には接着剤層と、ゴム表皮層(界面層)が介在することとなる。従って、弾性層内に気泡を混入して外形表面層の熱が外部に放出されるのを防止しようとしても外形表面層の熱は接着剤層とゴム表皮層で外周全域に伝播し、最も熱伝導率の低い部分から弾性層に伝搬され軸芯部材(主に金属材料)から外部に放出される。この現象により外形表面層を局部的に加熱して効率的にシート類を定着しようとしても離型層の昇温に時間を要し、また高速で定着すると定着温度が低下して不完全な定着となる問題があった。   As described above, when manufacturing a roll body having a layer structure in which an elastic layer such as silicon rubber is formed around the shaft core member and a release layer is formed on the surface thereof, conventionally, these are individually manufactured and bonded individually. It is integrated by fixing with an agent. For this reason, an adhesive layer and a rubber skin layer (interface layer) are interposed between the sleeve-shaped outer surface layer and the elastic layer of silicon rubber. Therefore, even if air bubbles are mixed in the elastic layer to prevent the heat of the outer surface layer from being released to the outside, the heat of the outer surface layer propagates to the entire outer periphery of the adhesive layer and the rubber skin layer, and is most heated. Propagated from the portion with low conductivity to the elastic layer and emitted to the outside from the shaft core member (mainly metal material). Even if the outer surface layer is locally heated by this phenomenon to fix the sheets efficiently, it takes time to raise the release layer, and fixing at a high speed lowers the fixing temperature and causes incomplete fixing. There was a problem.

斯かる現象を図8で説明すると、例えばシリコンゴム素材に発泡剤を混入して加硫成型し気泡を含んだゴム弾性体を作製する際に、このゴム弾性体の表面には表皮層(界面層)が形成され、この表皮層は皮殻状の比較的密度の高い平滑な面で弾性体の全表面を覆う。このため図8に示す層構造となり、フィルム状の離型層50と気泡を含んだ弾性ゴム層51aとの間には接着剤層52とゴム表皮層51bが層形成される。   Such a phenomenon will be described with reference to FIG. 8. For example, when a rubber elastic body containing bubbles is produced by mixing a foaming agent in a silicon rubber material to form a rubber elastic body containing bubbles, a skin layer (interface) is formed on the surface of the rubber elastic body. This skin layer covers the entire surface of the elastic body with a skin-like, relatively dense, smooth surface. Therefore, the layer structure shown in FIG. 8 is obtained, and an adhesive layer 52 and a rubber skin layer 51b are formed between the film-like release layer 50 and the elastic rubber layer 51a containing bubbles.

このような従来の層構造では、まず接着剤層の厚さが不均一となって表面の離型スリーブに与える弾性力の分布が不均一となり、同時に接着剤の熱伝導によって離型スリーブ表面の温度分布が不均一となる。特に離型スリーブの中空内面壁に接着剤を塗布する際に塗布層の厚さが不均一となり、この接着剤層の厚さのバラツキは外形表面層の弾性特性の不均一と温度分布の不均一をもたらし、定着斑の原因となっている。同様に皮殻状のゴム表皮層は外形表面層の熱をロール体全周に伝搬し、最も熱伝導の高い部分例えば内部気泡の少ない部分からゴム弾性層内に伝搬し金属などの軸芯部材から外部に放出する。これによってゴム弾性層内に形成した気泡の効果(熱伝導の軽減)が得られず、外形表面層をシートの熱定着に作用するローラ部位を局部的に加熱高温化しようとしてもその熱がゴム弾性層から外部に放出されてしまう問題があった。   In such a conventional layer structure, first, the thickness of the adhesive layer becomes non-uniform, and the distribution of the elastic force applied to the surface release sleeve becomes non-uniform. The temperature distribution is non-uniform. In particular, when the adhesive is applied to the hollow inner wall of the release sleeve, the thickness of the applied layer becomes non-uniform. The variation in the thickness of the adhesive layer is caused by non-uniformity in the elastic characteristics of the outer surface layer and non-uniformity in temperature distribution. It leads to uniformity and causes fixed spots. Similarly, the shell-like rubber skin layer propagates the heat of the outer surface layer to the entire circumference of the roll body, and propagates from the portion with the highest thermal conductivity, for example, the portion with few internal bubbles into the rubber elastic layer, and the shaft core member such as metal. To the outside. As a result, the effect of bubbles formed in the rubber elastic layer (reduction of heat conduction) cannot be obtained, and even if the outer surface layer acts to heat and heat the part of the roller that acts on the heat fixing of the sheet, the heat is generated by the rubber. There has been a problem of being discharged from the elastic layer to the outside.

そこで本発明は、軸芯部材の周囲にシリコン弾性層、外形表面層の順に層形成したロール体を外形表面層の弾性特性および熱特性を所定の分布状態に管理することが出来、以って安定した加熱定着或いは紙葉類の搬送が可能であるシリコンゴムロールの製造方法及びシリコンゴムロールの提供をその主な課題としている。更に本発明は外形表面層を加熱する際にこの離型層の熱が内部のゴム弾性体に伝搬されることの少ない加熱定着ローラの提供をその課題としている。   Therefore, the present invention can manage the elastic body and the thermal characteristics of the outer surface layer in a predetermined distribution state in the roll body in which the silicon elastic layer and the outer surface layer are formed in this order around the shaft core member. The main subject is to provide a silicon rubber roll manufacturing method and a silicon rubber roll capable of stable heat-fixing or conveying paper sheets. Another object of the present invention is to provide a heat fixing roller in which the heat of the release layer is hardly transmitted to the internal rubber elastic body when the outer surface layer is heated.

本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を採用する。金属その他の軸芯部材と、上記軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成された金属その他の外形表面層とを有するロール体を次のように構成する。まず上記ロール体は、円柱又は円筒形状に形成された軸芯部材と、シリコンゴム素材に発泡剤を混入して円筒形状に加硫成形した素地ロール体と、金属その他の耐熱性素材で円筒形状に形成された表面スリーブ体と、から構成する。このとき上記素地ロール体は表面に形成された成型時の表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去加工を施す。この表皮層を除去した凹凸表面を有する素地ロール体を上記表面スリーブ体に接着剤を用いることなく圧入することによって固着する。これによって外形表面層と多孔性弾性層との間には接着剤層もまた弾性層の成形過程で生ずる表皮層(スキン層)も存在しないため表面層に印可した熱が弾性層内部から外部に放出される熱量を著しく低減することが出来る。これと同時に表面層と弾性層の境界には気泡が多数形成され、この気泡が形成する空気層によって更に弾性層内への熱伝導が低減される。従って加熱定着ローラにあってはウォーミングアップ時間が短縮され、使用後の冷却時間も短縮される。   The present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems. A metal or other shaft core member, a silicon rubber porous elastic layer formed around the shaft core member, and a metal or other outer surface layer formed into a film on the outer peripheral surface of the porous elastic layer. The roll body which has is comprised as follows. First, the roll body is a cylindrical member made of a cylindrical or cylindrical shaft core, a base roll body formed by mixing a foaming agent in a silicon rubber material and vulcanized into a cylindrical shape, and a metal or other heat-resistant material. And a surface sleeve body formed on the surface. At this time, the base roll body is subjected to skin removal processing for polishing or peeling the skin layer formed on the surface during molding. The base roll body having the uneven surface from which the skin layer has been removed is fixed by pressing into the surface sleeve body without using an adhesive. As a result, neither the adhesive layer nor the skin layer (skin layer) generated during the molding process of the elastic layer exists between the outer surface layer and the porous elastic layer, so that the heat applied to the surface layer is transferred from the inside of the elastic layer to the outside. The amount of heat released can be significantly reduced. At the same time, many bubbles are formed at the boundary between the surface layer and the elastic layer, and heat conduction into the elastic layer is further reduced by the air layer formed by the bubbles. Therefore, in the heat fixing roller, the warm-up time is shortened and the cooling time after use is also shortened.

また、前記発泡剤は前記素地ロール体の内部に複数の気泡を形成して多孔性弾性層を構成するか、或いは前記素地ロール体の内部に互いに連通する複数の気泡が連鎖するように形成し、この連鎖する気泡は少なくともその一部が前記多孔性弾性層の端面から外気に連通するように構成する。これによって表面層を高温度に昇温することによっても弾性層が熱膨張しても内部の気泡内の空気が外部に漏れ出すことによってロール外形に変化を及ぼすことがなく一定の押圧力でシートを搬送或いは定着することが出来る。   The foaming agent may be formed so that a plurality of bubbles are formed inside the base roll body to form a porous elastic layer, or a plurality of bubbles communicating with each other are linked inside the base roll body. The chained bubbles are configured so that at least a part thereof communicates with the outside air from the end face of the porous elastic layer. Thus, even if the temperature of the surface layer is raised to a high temperature or the elastic layer is thermally expanded, the air inside the bubbles leaks to the outside so that the outer shape of the roll is not changed and the sheet is pressed with a constant pressing force. Can be conveyed or fixed.

また、本発明に係わる加熱定着ローラは、金属その他の軸芯部材と、上記軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成された金属その他の外形表面層とを有するロール体を次のように構成する。上記ロール体は、円柱又は円筒形状に形成された軸芯部材と、シリコンゴム素材に発泡剤を混入して円筒形状に加硫成形した素地ロール体と、金属その他の耐熱性素材で円筒形状に形成された表面スリーブ体とから構成する。そして上記素地ロール体は表面に形成された成型時の表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去加工が施された状態で上記表面スリーブ体に接着剤を用いることなく圧入接合する。これによって前述の作用をもたらすこととなる。   Further, the heat fixing roller according to the present invention includes a metal or other shaft core member, a porous elastic layer of silicon rubber formed around the shaft core member, and a film on the outer peripheral surface of the porous elastic layer. A roll body having the formed metal or other outer surface layer is configured as follows. The roll body is formed into a cylindrical shape with a shaft core member formed in a cylindrical or cylindrical shape, a base roll body in which a foaming agent is mixed into a silicon rubber material and vulcanized into a cylindrical shape, and a metal or other heat-resistant material. The surface sleeve body is formed. The base roll body is press-fitted and joined to the surface sleeve body without using an adhesive in a state in which a skin removal process for polishing or peeling the skin layer formed at the time of molding is performed. This brings about the above-mentioned action.

更に本発明に係わるシリコンゴムロールの製造方法は、予め成形された金属その他の軸芯部材と、この軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成した金属その他の外形表面層を有するシリコンゴムロールの製造方法であって、発泡剤を含有したシリコンゴム素材を中空円筒形状に加硫成型した素地ロール体成型工程と、上記成型工程により素地ロール体に形成された表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去工程と、上記外形表面層を形成するため予め円筒形状に成形された金属その他の表面スリーブ体に上記表皮除去加工を施した素地ロール体を、接着剤を用いることなく圧入して固着する組立工程とから構成する。この加工の際上記素地ロール体は内部に複数の気泡が形成された多孔性弾性層で形成する。これによってシリコンゴムの弾性層を形成する加工は、例えばチューブ状に押し出し成形するなど連続成形が可能となり、安価に大量生産することが出来る。   Further, the method for producing a silicon rubber roll according to the present invention includes a preformed metal or other shaft core member, a silicon rubber porous elastic layer formed around the shaft core member, and an outer periphery of the porous elastic layer. A method for producing a silicon rubber roll having a metal or other outer surface layer formed into a film on the surface, and a base roll body molding step in which a silicon rubber material containing a foaming agent is vulcanized into a hollow cylindrical shape, and the above molding The skin removal step of polishing or peeling the skin layer formed on the base roll body by the process, and the above-mentioned skin removal processing was applied to a metal or other surface sleeve body previously formed into a cylindrical shape in order to form the outer surface layer. A base roll body is comprised from the assembly process which press-fits and fixes without using an adhesive agent. In this processing, the base roll body is formed of a porous elastic layer in which a plurality of bubbles are formed. As a result, the process for forming the elastic layer of silicon rubber can be continuously formed, for example, by extruding into a tube shape, and can be mass-produced at low cost.

前記組立工程では、前記表面スリーブ体に前記表皮層を除去した素地ロール体を圧入する際に、該素地ロール体の中空内にこの中空径より大きい径の前記軸芯部材を圧入して固着することにより、上記素地ロール体と前記表面スリーブ体との圧入係合が保持される。これによって軸芯部材から弾性層の内筒に及ぼす圧迫力で弾性層外周と表面層との圧入関係を保持することが出来る。   In the assembling step, when the base roll body from which the skin layer is removed is press-fitted into the surface sleeve body, the shaft core member having a diameter larger than the hollow diameter is press-fitted into and fixed to the hollow of the base roll body. Thus, the press-fitting engagement between the base roll body and the surface sleeve body is maintained. As a result, the press-fit relationship between the outer periphery of the elastic layer and the surface layer can be maintained by the pressing force exerted on the inner cylinder of the elastic layer from the shaft core member.

素地ロール体成形工程は、適宜の接着剤を塗布した前記軸芯部材の周囲に発泡剤を含有したシリコンゴム素材を中空円筒形状に加硫成型することによって前記軸芯部材と前記素地ロール体とを一体成形し、前記表皮除去工程では上記軸芯部材の両端を中心に円筒研削盤で上記素地ロール体の表皮層を除去する。   In the base roll body forming step, the shaft core member and the base roll body are formed by vulcanizing a silicon rubber material containing a foaming agent into a hollow cylindrical shape around the shaft core member coated with an appropriate adhesive. In the skin removing step, the skin layer of the base roll body is removed by a cylindrical grinder around the both ends of the shaft core member.

本発明のシリコンゴムロールの製造方法は、金属などの軸芯部材とスリーブ状の外形表面層との間にシリコンゴムの多孔性弾性層を層形成する際に、引き抜き加工などでチューブ状の弾性ロール体を作成し、このロール体の表皮を研磨若しくは剥離して梨地加工を施した後、外形表面層を形成する表面スリーブに接着剤を用いることなく圧入固着したものであるから外形表面層には多孔性の弾性ロール体が圧接状態で固着されることとなり、外形表面層と弾性ロール体との間には微細な気泡が多数形成され、接着剤層或いはゴム皮殻層などのロール周面に熱伝達する層が存在しないため外形表面層の熱が外部に放散するのを著しく低減することが可能となる。   The method for producing a silicon rubber roll according to the present invention includes a tube-shaped elastic roll formed by drawing or the like when a porous elastic layer of silicon rubber is formed between a shaft member such as metal and a sleeve-shaped outer surface layer. After creating the body, polishing or peeling the surface of this roll body and applying a satin finish, the outer surface layer is formed by press-fitting and fixing to the surface sleeve forming the outer surface layer. The porous elastic roll body is fixed in a pressure contact state, and a large number of fine bubbles are formed between the outer surface layer and the elastic roll body, and on the roll peripheral surface such as an adhesive layer or a rubber shell layer. Since there is no heat transfer layer, it is possible to significantly reduce the heat of the outer surface layer from being dissipated to the outside.

従って加熱定着ローラとして構成すると外形表面層をより高温に加熱することも、局部的に加熱することも、また短時間で加熱昇温することも、冷却することも可能となる。これと共に外形表面層と弾性ロール体とは梨地状の面で密着するためロール体に付与される回転力を確実に外形表面層に伝達し両者間にスベリが生ずる恐れがない。   Therefore, when configured as a heat fixing roller, the outer surface layer can be heated to a higher temperature, locally heated, heated in a short time, or cooled. At the same time, since the outer surface layer and the elastic roll body are in close contact with each other on the matte surface, the rotational force applied to the roll body is reliably transmitted to the outer surface layer, and there is no risk of slippage therebetween.

更に、上述のゴム弾性層には互いに連通する複数の気泡が連鎖して形成され、少なくともその一部がロール体の端面から外気に連通しているため、外形表面層を高温に加熱しても内部のゴム弾性層が膨張する際に気泡内の空気が外部に押し出されるためロール体の外径形状に変化が少なく、また外形表面層に及ぼす弾性押圧力も略々均一に保持することが出来る。これと同時に弾性ロール体には互いに連通する複数の気泡が連鎖して形成されているため軸方向にも径方向にも弾性変形し易いため外形表面層を形成する表面スリーブに弾性ロール体を圧入する工程が容易であるのと同時に圧入後には両者を確実に固着することが可能である。   Furthermore, since a plurality of bubbles communicating with each other are formed in a chain on the rubber elastic layer, and at least a part of the bubbles communicates with the outside air from the end face of the roll body, the outer surface layer can be heated to a high temperature. When the internal rubber elastic layer expands, the air inside the bubbles is pushed out, so there is little change in the outer diameter shape of the roll body, and the elastic pressing force exerted on the outer surface layer can be kept substantially uniform. . At the same time, a plurality of bubbles communicating with each other are formed in a chain on the elastic roll body, so that it is easy to elastically deform both in the axial direction and in the radial direction, so the elastic roll body is press-fitted into the surface sleeve forming the outer surface layer. It is possible to easily fix both of them after the press-fitting.

更にまた、軸芯部材と弾性ロール体とを略々等しい軸径に構成し、この軸芯部材に弾性ロール体を嵌合した後、弾性ロール体の外周に外形表面層のスリーブを圧入することによって弾性ロール体の内周は軸芯部材を締め付けることとなり、軸芯部材、弾性ロール体、外形表面層の三者を確実に接合することが出来、製作が容易で安価なシリコンゴムロールの提供が可能である。   Furthermore, the shaft core member and the elastic roll body are configured to have substantially the same shaft diameter, and after the elastic roll body is fitted to the shaft core member, the outer surface layer sleeve is press-fitted into the outer periphery of the elastic roll body. Therefore, the inner periphery of the elastic roll body tightens the shaft core member, and the three members of the shaft core member, the elastic roll body, and the outer surface layer can be reliably bonded, and it is possible to provide a silicon rubber roll that is easy to manufacture and inexpensive. Is possible.

本発明のシリコンゴムロール及び定着ローラは上述のように軸芯部材とその外周にシリコンゴムの多孔性弾性層と外形表面層との層構造で形成され、多孔性弾性層は成型時の表皮層(皮殻層)を研磨若しくは剥離して梨地加工された状態で面接触して接合されているため、外形表面層の熱をロール体外周方向に熱伝搬することがなく、また多孔性弾性層の表面には熱伝導率の小さい多数の気泡が外形表面層との間に形成されるため外形表面層の熱を外部に放出することが少ない。従って定着ローラの場合外形表面層をより高温に加熱することも、局部的に加熱することも、また短時間で加熱昇温することも、短時間で冷却することも可能であるなど顕著な効果を奏する。   As described above, the silicon rubber roll and the fixing roller of the present invention are formed by a layer structure of a porous elastic layer of silicon rubber and an outer surface layer on the outer periphery of the shaft core member, and the porous elastic layer is a skin layer ( (Skin layer) is polished or peeled and surface-finished and bonded, so that the heat of the outer surface layer does not propagate to the outer circumference of the roll body, and the porous elastic layer Since a large number of bubbles having low thermal conductivity are formed between the outer surface layer and the surface, the heat of the outer surface layer is rarely released to the outside. Therefore, in the case of the fixing roller, remarkable effects such as heating the outer surface layer to a higher temperature, heating locally, heating and heating in a short time, and cooling in a short time are possible. Play.

以下図示の実施の態様に基づいて本発明を詳述する。図1乃至図4は本発明に係わるシリコンゴムローラの層構造を示し、図1はその斜視説明図、図2は図1の横断面図であり、図3は縦断断面図を示す。図4は層断面構造を示す斜視図であり、図5は本発明に係わるシリコンゴムロールの製造方法を示す。   The present invention will be described in detail below based on the illustrated embodiment. 1 to 4 show a layer structure of a silicon rubber roller according to the present invention, FIG. 1 is a perspective view thereof, FIG. 2 is a transverse sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view. FIG. 4 is a perspective view showing a layer cross-sectional structure, and FIG. 5 shows a method for producing a silicon rubber roll according to the present invention.

まず、図1に基づいて本発明に係わるシリコンゴムロールAの構造について説明する。シリコンゴムロールAは軸芯部材1と、その外周の多孔性弾性層2と、その外周の外形表面層3とから構成される。軸芯部材1は、アルミ合金、SUS鋼材などの鉄鋼材で例えば引き抜き加工によって円筒形状若しくは円柱形状に形成され、シリコンゴムロールAの回転軸を構成する。この軸芯部材1は外形Dy1でローラ体全体を支持する機械的強度を備えた金属材料、合成樹脂材料で構成する。この場合この軸芯部材は、加熱定着ローラとして使用する際には円柱若しくは円筒形状で機械的強度に富み、同時に出来るだけ熱容量と熱伝導率の小さい素材・形状及び構成とすることが好ましい。   First, the structure of the silicon rubber roll A according to the present invention will be described with reference to FIG. The silicon rubber roll A is composed of a shaft core member 1, a porous elastic layer 2 on the outer periphery thereof, and an outer surface layer 3 on the outer periphery thereof. The shaft core member 1 is formed of a steel material such as an aluminum alloy or a SUS steel material into a cylindrical shape or a columnar shape by, for example, drawing, and constitutes a rotating shaft of the silicon rubber roll A. The shaft core member 1 is made of a metal material or a synthetic resin material having mechanical strength for supporting the entire roller body with the outer shape Dy1. In this case, when used as a heat fixing roller, this shaft core member is preferably made of a material or shape and configuration having a cylindrical or cylindrical shape and high mechanical strength and simultaneously having as little heat capacity and thermal conductivity as possible.

上記多孔性弾性層2は、シリコンゴム素材で中空円筒形状の素地ロール体21で構成され、その中空内径Dx2は上記軸芯部材1を嵌合する寸法に、また外径Dy2’は上記外形表面層3を形成するスリーブ体31を嵌合する寸法に構成されている。この素地ロール体21は例えばケイ石(Sio2)を主成分とする有機化合物などの未加硫状態のシリコンゴム素材に発泡剤を混入して発泡及び加硫成形する。   The porous elastic layer 2 is formed of a hollow cylindrical base roll body 21 made of a silicon rubber material, the hollow inner diameter Dx2 is a dimension to fit the shaft core member 1, and the outer diameter Dy2 ′ is the outer surface. The sleeve body 31 that forms the layer 3 is configured to fit. The base roll body 21 is foamed and vulcanized by mixing a foaming agent into an unvulcanized silicon rubber material such as an organic compound mainly composed of silica (Sio2).

成形方法としては後述する型注入成形、インジェクション、コンプレッション、押出し成形などで上述の円筒形状に成形する。このような成形でシリコンゴムの素地ロール体21内には発泡剤の発泡によって多数の内部気泡22が形成され、この気泡22は図6に示すようにシリコンゴム層内に独立した微細空洞が複数分布する単泡状弾性層(独立気泡)と、互いに連通する気泡が複数連鎖して分布する連泡状弾性層(連続気泡)が形成される。この単泡状弾性層と連泡状弾性層との違いについては後述する。   As a molding method, the above-described cylindrical shape is formed by mold injection molding, injection, compression, extrusion molding, etc., which will be described later. By such molding, a large number of internal bubbles 22 are formed in the silicon rubber base roll body 21 by foaming of the foaming agent, and the bubbles 22 have a plurality of independent fine cavities in the silicon rubber layer as shown in FIG. A distributed single-bubble elastic layer (closed cell) and a continuous-bubble elastic layer (open cell) in which a plurality of bubbles communicating with each other are distributed. The difference between the single-bubble elastic layer and the continuous-bubble elastic layer will be described later.

上記外形表面層3は、紙葉類を搬送するゴムロールとして使用する場合は所定摩擦係数のゴム質材を使用し、加熱定着ローラとして使用する場合にはトナーインクの付着汚れを防ぐフッ素樹脂フィルムで形成する。定着ローラの場合は、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金などの導電性磁気材料の基材をフッ素樹脂などでコーティングしたスリーブ体31で構成する。このスリーブ体31は前記素地ロール体21の外周に嵌合する内径Dx3に形成され、その外径Dy3は所定のロール外径に形成する。   The outer surface layer 3 is a fluororesin film that uses a rubber material having a predetermined friction coefficient when used as a rubber roll for conveying paper sheets, and prevents adhesion of toner ink when used as a heat fixing roller. Form. In the case of the fixing roller, the fixing roller is constituted by a sleeve body 31 in which a base of a conductive magnetic material such as stainless steel, nickel alloy, or copper alloy is coated with fluorine resin or the like. The sleeve body 31 is formed with an inner diameter Dx3 that fits to the outer periphery of the substrate roll body 21, and the outer diameter Dy3 is formed with a predetermined roll outer diameter.

上述の軸芯部材1、多孔性弾性層2、外形表面層3を次のように一体化してシリコンゴムロールAを構成する。軸芯部材1は上述のように外径Dy1の円筒又は円柱形状に形成され、多孔性弾性体層2は上述のように内径Dx2及び外径Dy2’の中空円筒形状の素地ロール体21で形成され、外形表面層3は内径Dx3及び外径Dy3のスリーブ体31で形成されている。   The above-described shaft core member 1, the porous elastic layer 2, and the outer surface layer 3 are integrated as follows to constitute the silicon rubber roll A. As described above, the shaft core member 1 is formed in a cylindrical or columnar shape having the outer diameter Dy1, and the porous elastic body layer 2 is formed by the hollow cylindrical base roll body 21 having the inner diameter Dx2 and the outer diameter Dy2 ′ as described above. The outer surface layer 3 is formed of a sleeve body 31 having an inner diameter Dx3 and an outer diameter Dy3.

そこでまず上記多孔性弾性層2は成型時に形成される表皮層23(以下、「スキン層」という;図5(b)参照)を研磨若しくは剥離した表皮除去加工を施す。このスキン層23を除去した素地ロール体21は図4に示すように表面はスポンジ状凹凸面24で形成され、その外形はDy2に形成される。そこで上記軸芯部材1、多孔性弾性層2、外形表面層3の各加工過程で、Dy1>Dx2及びDy2>Dx3となるように成形してある。つまり軸芯部材1の外形Dy1は、これを嵌合する素地ロール体21の内径Dx2より大きく、また素地ロール体21の外形Dy2は、これを嵌合するスリーブ体31の内径Dx3より大きく形成してある。   Therefore, first, the porous elastic layer 2 is subjected to skin removal processing by polishing or peeling a skin layer 23 (hereinafter referred to as “skin layer”; see FIG. 5B) formed at the time of molding. As shown in FIG. 4, the surface of the base roll body 21 from which the skin layer 23 has been removed is formed by a sponge-like uneven surface 24, and its outer shape is formed by Dy2. Therefore, in the respective processing steps of the shaft core member 1, the porous elastic layer 2, and the outer surface layer 3, it is molded so that Dy1> Dx2 and Dy2> Dx3. That is, the outer shape Dy1 of the shaft core member 1 is larger than the inner diameter Dx2 of the base roll body 21 into which the shaft core member 1 is fitted, and the outer shape Dy2 of the base roll body 21 is formed to be larger than the inner diameter Dx3 of the sleeve body 31 into which the shaft core member 1 is fitted. It is.

そして上述のように表皮層23(スキン層)を除去した素地ロール体21に軸芯部材1を圧入する。このとき接着剤を軸芯部材1に塗布した上で素地ロール体21を挿入するか、或いは接着剤を塗布することなく圧入する。次いで上記素地ロール体21にスリーブ体31を、接着剤を塗布することなく圧入する。この圧入は素地ロール体21の表面に形成されたスポンジ状凹凸面24とスリーブ体31の内壁とが密着し容易に離脱しないように素地ロール体21の外径Dy2とスリーブ体31の内径Dx3を設定する。つまりスリーブ体31に作用する圧接力及び軸芯部材1から伝達される回転力によって両者が分離することのないような寸法差で圧入する。この外径Dy2と内径Dx3は十分機械的強度が得られるように、また耐久性を考慮して実験などによって設定することが好ましい。   Then, the shaft core member 1 is pressed into the base roll body 21 from which the skin layer 23 (skin layer) has been removed as described above. At this time, after applying the adhesive to the shaft core member 1, the base roll body 21 is inserted, or press-fitting without applying the adhesive. Next, the sleeve body 31 is pressed into the base roll body 21 without applying an adhesive. This press-fitting is performed by setting the outer diameter Dy2 of the base roll body 21 and the inner diameter Dx3 of the sleeve body 31 so that the sponge-like uneven surface 24 formed on the surface of the base roll body 21 and the inner wall of the sleeve body 31 are in close contact with each other and are not easily detached. Set. That is, they are press-fitted with a dimensional difference such that they are not separated by the pressing force acting on the sleeve body 31 and the rotational force transmitted from the shaft core member 1. The outer diameter Dy2 and the inner diameter Dx3 are preferably set by experiments or the like so that sufficient mechanical strength can be obtained and durability is taken into consideration.

上述のようにそれぞれ積層状に一体化された軸芯部材1、多孔性弾性層2、外形表面層3から構成されたシリコンゴムロールAは次のように加熱定着ローラとして用いられる。図7に示すように静電ドラム40などの印字部に給紙部からシートを給送し、静電ドラム40上にレーザ発光器41からレーザ光を照射して静電潜像を形成し、この潜像に現像器42でトナーインクを付着する。このドラム上に付着されたトナー像を転写チャージャ43でシート上に転写する。   As described above, the silicon rubber roll A composed of the shaft member 1, the porous elastic layer 2, and the outer surface layer 3 that are integrated in a laminated manner as described above is used as a heat fixing roller as follows. As shown in FIG. 7, a sheet is fed from a sheet feeding unit to a printing unit such as an electrostatic drum 40, and a laser beam is irradiated from a laser emitter 41 on the electrostatic drum 40 to form an electrostatic latent image. A toner ink is attached to the latent image by the developing device 42. The toner image attached on the drum is transferred onto the sheet by the transfer charger 43.

このようにシート状に転写されたトナー像は定着ローラ44で加熱圧着され定着する。定着ローラ44は一対の圧接ローラ44a、44bで構成され、各ローラの表面はトナーが付着しない前述のフッ素樹脂フィルムなどの外形表面層f1で形成される。そしてこの外形表面層f1の内部はシートを均一に圧接するため弾性層f2(前述の多孔性弾性層2)が設けられる。この弾性層f2には気泡(独立気泡若しくは連続気泡)を含有させることが後述の理由で好ましい。そして弾性層f2には回転軸f3を構成する軸芯部材が嵌合される。   The toner image transferred in the sheet form in this way is fixed by being heat-pressed by the fixing roller 44. The fixing roller 44 is composed of a pair of pressure rollers 44a and 44b, and the surface of each roller is formed of an outer surface layer f1 such as the aforementioned fluororesin film to which toner does not adhere. The outer surface layer f1 is provided with an elastic layer f2 (the aforementioned porous elastic layer 2) in order to press the sheet uniformly. The elastic layer f2 preferably contains bubbles (closed cells or open cells) for the reasons described later. The elastic layer f2 is fitted with a shaft core member that constitutes the rotation shaft f3.

このような構成で互いに圧接した一対の圧接ローラ44a、44bは少なくとも一方に加熱手段45が装備される。加熱手段45の構成は例えば次の方法が採られる。第1の方法は上記弾性層f2と表面層f1との間に発熱層(図示せず)を設ける方法である。この発熱層に電流を供給して表面層を所定温度に昇温する。   At least one of the pair of press rollers 44a and 44b press-contacted with each other in such a configuration is equipped with a heating means 45. For example, the following method is adopted as the configuration of the heating means 45. The first method is a method of providing a heat generating layer (not shown) between the elastic layer f2 and the surface layer f1. A current is supplied to the heat generating layer to raise the temperature of the surface layer to a predetermined temperature.

また、第2の方法は上記弾性層f2内に空洞部を形成し、この空洞部内にセラミックヒータなどの発熱素子(ユニット)を内蔵する方法である。   The second method is a method in which a cavity is formed in the elastic layer f2, and a heating element (unit) such as a ceramic heater is built in the cavity.

また、第3の方法は誘導加熱方式であり、例えば圧接ローラの一方の表面層f1(前述の実施形態におけるスリーブ体)を鉄・ニッケル・SUSなどの導電性磁性材料から成る導電層とその表面をコーティングするフッ素樹脂層(例えばポリイミド樹脂など)で構成する。そしてこの圧接ローラの外周に励磁コイルを配置して加熱する。   The third method is an induction heating method. For example, one surface layer f1 (sleeve body in the above-described embodiment) of the pressure roller is formed of a conductive layer made of a conductive magnetic material such as iron, nickel, and SUS and its surface. It is composed of a fluororesin layer (for example, polyimide resin) that coats. An exciting coil is arranged on the outer periphery of the pressure roller and heated.

以上のように構成された定着ローラ44は、加熱手段によって外形表面層f1を加熱昇温した場合に前述の素地ロール体21とスリーブ体31とは次の作用を果たす。
(1)昇温時間および冷却時間の短縮が可能(ウォーミングアップ時間の短縮)。
外形表面層3に印加された熱は、この外形表面層3内側の多孔性弾性層2に伝播される際の熱伝導率を低く抑えることが可能となる。つまり外形表面層3を形成するスリーブ体31と多孔性弾性層2を形成する素地ロール体21とはロール体の表皮層(スキン層)23を除去した状態で接着剤を用いることなく圧入固着されているから、多孔性弾性層2の表面は図6に示すスポンジ状凹凸面24で外形表面層3との間に気泡22aが形成される。同図(a)は単泡気泡を弾性層に含有させた場合を、(b)は連泡気泡を弾性層2に含有させた場合をそれぞれ示す。
In the fixing roller 44 configured as described above, the base roll body 21 and the sleeve body 31 perform the following functions when the outer surface layer f1 is heated and heated by the heating means.
(1) The heating time and cooling time can be shortened (warming up time is shortened).
The heat applied to the outer surface layer 3 can be kept low in thermal conductivity when propagated to the porous elastic layer 2 inside the outer surface layer 3. That is, the sleeve body 31 forming the outer surface layer 3 and the base roll body 21 forming the porous elastic layer 2 are press-fitted and fixed without using an adhesive in a state where the skin layer (skin layer) 23 of the roll body is removed. Therefore, the surface of the porous elastic layer 2 is a sponge-like uneven surface 24 shown in FIG. FIG. 4A shows a case where single bubble bubbles are contained in the elastic layer, and FIG. 3B shows a case where open bubble bubbles are contained in the elastic layer 2.

この気泡22aは内部気泡22と相俟ってロール体21の熱伝導率を抑制し表面層3の熱がロール体21内に伝搬されるのを抑制する作用がある。空気の熱伝導率はシリコンゴムより小さい為、表面層3と弾性層2との間に微細な気泡22aが多数形成されこの気泡で熱伝導を軽減する。特に従来は弾性層に気泡を混在させても表皮層(スキン層)と接着剤層が存在するため、表面層の熱は接着剤層とスキン層でロール体の外周全面に熱伝達され、ロール体の最も熱伝導率の高い部分から軸芯部材を通じて外部に放出されるのに対し、接着剤層とスキン層が存在しないため熱の放出が著しく少なくなる。   The air bubbles 22 a, combined with the internal air bubbles 22, suppress the thermal conductivity of the roll body 21 and have an effect of suppressing the heat of the surface layer 3 from being propagated into the roll body 21. Since the thermal conductivity of air is smaller than that of silicon rubber, a large number of fine bubbles 22a are formed between the surface layer 3 and the elastic layer 2 to reduce heat conduction. In particular, since the skin layer (skin layer) and the adhesive layer exist even if air bubbles are mixed in the elastic layer, the heat of the surface layer is transferred to the entire outer periphery of the roll body by the adhesive layer and the skin layer. The heat is released from the portion having the highest thermal conductivity of the body through the shaft core member. On the other hand, since the adhesive layer and the skin layer are not present, the heat emission is remarkably reduced.

(2)急速加熱、急速冷却によるロール体の熱変形が改善される。
外形表面層3(スリーブ体31)を急激に昇温及び冷却しても多孔性弾性層2(素地ロール体21)の熱変形が少なく、常に一定の押圧力をシートに付与することが出来る。多孔性弾性層2に内部気泡22を形成することによってシリコンゴム層が熱膨張及び伸縮しても外形形状の変化は軽減される。これに対し、従来のように表皮層(スキン層)が存在すると昇温時に気泡内の空気は膨張するがスキン層は弾性層を完全に密閉するものではないため外部に空気が放出される。この空気の放出に次いで外形表面層3を冷却(加熱停止)すると気泡内の空気が緊縮して弾性層が収縮し表皮層と弾性層との間に空隙が形成される。本発明は前述のように表皮層(スキン層)23を除去した上でスリーブ体31に嵌合しているため、気泡内の空気の急激な膨縮によってスリーブ体31が素地ロール体21から離脱或いはスリーブ体31の表面層に皺が発生することが防止される。
(2) The thermal deformation of the roll body due to rapid heating and rapid cooling is improved.
Even if the outer surface layer 3 (sleeve body 31) is rapidly heated and cooled, there is little thermal deformation of the porous elastic layer 2 (base roll body 21), and a constant pressing force can always be applied to the sheet. By forming the internal bubbles 22 in the porous elastic layer 2, the change in the outer shape is reduced even if the silicon rubber layer is thermally expanded and contracted. On the other hand, when a skin layer (skin layer) exists as in the prior art, the air in the bubbles expands when the temperature is raised, but the skin layer does not completely seal the elastic layer, so that air is released to the outside. When the outer surface layer 3 is cooled (heating stopped) following the release of air, the air in the bubbles contracts, the elastic layer contracts, and a void is formed between the skin layer and the elastic layer. In the present invention, since the outer skin layer (skin layer) 23 is removed and the sleeve body 31 is fitted to the sleeve body 31 as described above, the sleeve body 31 is detached from the base roll body 21 due to rapid expansion and contraction of the air in the bubbles. Alternatively, the generation of wrinkles on the surface layer of the sleeve body 31 is prevented.

次に本発明に係わるシリコンゴムロールAの製造方法について説明する。シリコンゴムロールAは前述と同様に、金属その他の素材で形成された軸芯部材1と、この軸芯部材1の外周に形成された多孔性弾性層2と、この多孔性弾性層2の外周に形成された外形表面層3とから構成される。上記軸芯部材1は円筒又は円柱形状の回転軸として作成され、上記多孔性弾性層2は素地ロール体21として作成され、上記外形表面層3はスリーブ体31として作成される。   Next, the manufacturing method of the silicon rubber roll A concerning this invention is demonstrated. Similar to the above, the silicon rubber roll A has a shaft core member 1 made of metal or other material, a porous elastic layer 2 formed on the outer periphery of the shaft core member 1, and an outer periphery of the porous elastic layer 2. The outer shape surface layer 3 is formed. The shaft core member 1 is formed as a cylindrical or columnar rotating shaft, the porous elastic layer 2 is formed as a base roll body 21, and the outer surface layer 3 is formed as a sleeve body 31.

[回転軸の作成]
軸芯部材1は鉄、アルミ合金、ステンレス鋼などの機械的強度に富んだ材料で円筒若しくは延長形状に形成する。図5(a)には円柱形状に形成した場合を示し、その加工方法は引き抜き加工、押し出し加工など適宜の方法で加工する。
[Create rotation axis]
The shaft core member 1 is formed in a cylindrical or extended shape with a material having high mechanical strength such as iron, aluminum alloy, and stainless steel. FIG. 5 (a) shows a case where it is formed in a columnar shape, and the processing method is an appropriate method such as drawing or extrusion.

[素地ロール体21の作成]
シリコンゴムで多孔性弾性層2を構成する素地ロール体21を作成する。例えばポリシロキサンにメチル基が結合したメチルシリコンゴム(VMQ)或いは、ポリシロキサンにフルオロアルキル基が結合したフルオロシリコンゴム(FVMQ)で前述の内径Dx2、外形Dy2’の円筒形状に構成する。このとき発泡剤(NR,EPDM,Si,NBR,FKM(フッ素系)等)を添加して気泡を形成する。この場合独立気泡を形成するか、連続気泡(互いに連通した気泡の連鎖)を形成するか発泡剤によって選択する。
[Creation of the base roll body 21]
A base roll body 21 constituting the porous elastic layer 2 is made of silicon rubber. For example, methyl silicon rubber (VMQ) in which a methyl group is bonded to polysiloxane or fluorosilicon rubber (FVMQ) in which a fluoroalkyl group is bonded to polysiloxane is formed into a cylindrical shape having the above-described inner diameter Dx2 and outer shape Dy2 ′. At this time, foaming agents (NR, EPDM, Si, NBR, FKM (fluorine-based), etc.) are added to form bubbles. In this case, it is selected according to the foaming agent whether closed cells are formed, open cells (chain of bubbles communicated with each other) are formed.

加工方法は成形型内に未架橋状態の液状シリコン素材(珪素合成物)を注入して加熱加硫する方法と、シート状に圧延加工(カレンダー加工など)した素地を筒状に二次成形し加熱加硫する方法と、押し出し成形でチューブ状に成形し、加熱加硫する方法など種々の方法が知られている。これらいずれかの方法で前述した内径Dx2、外形Dy2’の円筒体を形成して素地ロール体21を作成する。   The processing method includes injecting an uncrosslinked liquid silicon material (silicon compound) into the mold and heat vulcanizing, and then forming the base material that has been rolled into a sheet (calendering, etc.) into a cylindrical shape. Various methods are known, such as a method of heat vulcanization and a method of forming into a tube shape by extrusion and heat vulcanization. The base roll body 21 is formed by forming the above-described cylindrical body having the inner diameter Dx2 and the outer shape Dy2 'by any one of these methods.

次いで上記素地ロール体21を二次加工によって表面に形成された表皮層(スキン層)23を除去する。この除去は例えば研磨加工によって行い、外形をDy2’からDy2に成形し、表面にスポンジ状凹凸面24を形成する。   Next, the skin layer (skin layer) 23 formed on the surface of the base roll body 21 by secondary processing is removed. This removal is performed by, for example, polishing, and the outer shape is formed from Dy2 'to Dy2, and the sponge-like uneven surface 24 is formed on the surface.

[スリーブ体31の作成]
スリーブ体31は使用目的に応じて成形する。例えばシート搬送ローラとして使用する場合は摩擦係数の高いゴム質材でスリーブ体31を形成する。加熱定着ローラの場合には導電性磁性材料などでフィルム状のスリーブを形成する。その外形Dy3は定着ローラとして要求されるロール径に形成し、内径Dx3は上記素地ロール体21の外径Dy2との関係でDx3<Dy2に設定する。
[Creation of sleeve body 31]
The sleeve body 31 is formed according to the purpose of use. For example, when used as a sheet conveying roller, the sleeve body 31 is formed of a rubber material having a high friction coefficient. In the case of a heat fixing roller, a film-like sleeve is formed of a conductive magnetic material or the like. The outer shape Dy3 is formed to have a roll diameter required as a fixing roller, and the inner diameter Dx3 is set to Dx3 <Dy2 in relation to the outer diameter Dy2 of the base roll body 21.

[組立工程]
上述のように作成した軸芯部材1と素地ロール体21とスリーブ体31とを嵌合して一体化する。まず軸芯部材1を素地ロール体21に嵌合して両者を固着する。この場合第1の方法は軸芯部材1の外周に接着剤、例えば熱硬化性接着剤を塗布して素地ロール体21の中空内に挿入し、その後加熱して固化する。第2の方法は軸芯部材1を素地ロール体21の中空内に接着剤を用いることなく圧入する。前者はDy1≒Dx2に設定し、後者はDy1≫Dx2に設定する。
[Assembly process]
The shaft member 1, the base roll body 21, and the sleeve body 31 created as described above are fitted and integrated. First, the shaft core member 1 is fitted to the base roll body 21 to fix them together. In this case, in the first method, an adhesive, for example, a thermosetting adhesive, is applied to the outer periphery of the shaft core member 1 and inserted into the hollow of the base roll body 21, and then heated and solidified. In the second method, the shaft core member 1 is pressed into the hollow of the base roll body 21 without using an adhesive. The former is set to Dy1≈Dx2, and the latter is set to Dy1 >> Dx2.

次いで、素地ロール体21をスリーブ体31の中空内に圧入する。このときには接着剤を用いることなく両者を圧入固着する。このため素地ロール体21の表面は表皮層(スキン層)23が除去してあり、図6に示すようにスポンジ状凹凸面24がスリーブ体31内壁に吸着するように変形し、同時に両者間には大きな摩擦力が作用する。また表皮層を除去した素地ロール体21は四方向に変形し易く圧入作業が容易となる。   Next, the base roll body 21 is press-fitted into the hollow of the sleeve body 31. At this time, both are press-fitted and fixed without using an adhesive. For this reason, the surface of the substrate roll body 21 has the skin layer (skin layer) 23 removed, and the sponge-like uneven surface 24 is deformed so as to be adsorbed to the inner wall of the sleeve body 31 as shown in FIG. A large frictional force acts. Moreover, the base roll body 21 from which the skin layer is removed is easily deformed in four directions, and the press-fitting work is facilitated.

本発明に係わるシリコンゴムロールの斜視説明図。The perspective explanatory view of the silicon rubber roll concerning the present invention. 図1のシリコンゴムロールの横断断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the silicon rubber roll of FIG. 1. 図1のシリコンゴムロールの縦断断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the silicon rubber roll of FIG. 1. 図1のシリコンゴムロールの層構造を示す斜視説明図。FIG. 3 is an explanatory perspective view showing a layer structure of the silicon rubber roll of FIG. 1. 本発明に係わるシリコンゴムロールの製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of the silicon rubber roll concerning this invention. 図1のロール構造における層構造の説明図であり、(a)は単泡状気泡を弾性層に含有させた場合の断面構造、(b)は連泡気泡を弾性層に含有させた場合の断面構造を示す。It is explanatory drawing of the layer structure in the roll structure of FIG. 1, (a) is a cross-sectional structure at the time of containing a single bubble-like bubble in an elastic layer, (b) is the case at the time of making an open-cell bubble contained in an elastic layer. A cross-sectional structure is shown. 画像形成装置における定着ローラの概要説明図。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a fixing roller in an image forming apparatus. 従来のシリコンゴムロールの層構造の説明図。Explanatory drawing of the layer structure of the conventional silicon rubber roll.

符号の説明Explanation of symbols

A シリコンゴムロール
Dx2 素地ロール体21の内径
Dx3 スリーブ体31の内径
Dy1 軸芯部材1の外径
Dy2’素地ロール体21の外径(研磨前)
Dy2 素地ロール体21の外径(研磨後)
Dy3 スリーブ体31の外径
1 軸芯部材
2 多孔性弾性層
3 外形表面層
21 素地ロール体
22 内部気泡
22a 気泡
23 表皮層(スキン層)
24 スポンジ状凸凹面
31 スリーブ体
40 静電ドラム
44 定着ローラ
44a 圧接ローラ
44b 圧接ローラ
f1 外形表面層
f2 弾性層
f3 回転軸
A Silicon rubber roll Dx2 Inner diameter Dx3 of base roll body 21 Inner diameter Dy1 of sleeve body 31 Outer diameter Dy2 'of core member 1 Outer diameter of base roll body 21 (before polishing)
Dy2 Base roll body 21 outer diameter (after polishing)
Dy3 sleeve body 31 outer diameter 1 shaft core member 2 porous elastic layer 3 outer surface layer 21 base roll body 22 internal bubbles 22a bubbles 23 skin layer (skin layer)
24 Sponge-like uneven surface 31 Sleeve body 40 Electrostatic drum 44 Fixing roller 44a Pressure roller 44b Pressure roller f1 Outer surface layer f2 Elastic layer f3 Rotating shaft

Claims (7)

金属その他の軸芯部材と、
上記軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、
上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成された金属その他の外形表面層と、を有するロール体であって、
上記ロール体は、
円柱又は円筒形状に形成された軸芯部材と、
シリコンゴム素材に発泡剤を混入して円筒形状に加硫成形した素地ロール体と、
金属その他の耐熱性素材で円筒形状に形成された表面スリーブ体と、
から構成され、
上記素地ロール体は表面に形成された成型時の表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去加工が施された状態で上記表面スリーブ体に接着剤を用いることなく圧入接合されていることを特徴とするシリコンゴムロール。
Metal and other shaft core members,
A porous elastic layer of silicon rubber formed around the shaft core member;
A roll body having a metal or other outer surface layer formed in a film shape on the outer peripheral surface of the porous elastic layer,
The roll body is
An axial core member formed in a cylindrical or cylindrical shape;
A base roll body in which a foaming agent is mixed into a silicon rubber material and vulcanized into a cylindrical shape,
A surface sleeve body formed in a cylindrical shape with metal or other heat-resistant material,
Consisting of
The base roll body is press-fitted and joined to the surface sleeve body without using an adhesive in a state in which a skin removal process is performed to polish or peel off a skin layer formed at the time of molding. Silicon rubber roll.
前記発泡剤は前記素地ロール体の内部に複数の気泡を形成して多孔性弾性層を構成することを特徴とする請求項1に記載のシリコンゴムロール。 2. The silicon rubber roll according to claim 1, wherein the foaming agent forms a porous elastic layer by forming a plurality of bubbles in the base roll body. 前記発泡剤は前記素地ロール体の内部に互いに連通する複数の気泡が連鎖するように形成し、この連鎖する気泡は少なくともその一部が前記多孔性弾性層の端面から外気に連通していることを特徴とする請求項1に記載のシリコンゴムロール。 The foaming agent is formed so that a plurality of bubbles communicating with each other are linked inside the base roll body, and at least a part of the linked bubbles communicates with the outside air from the end face of the porous elastic layer. The silicon rubber roll according to claim 1. 金属その他の軸芯部材と、
上記軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、
上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成された金属その他の外形表面層と、を有するロール体であって、
上記ロール体は、
円柱又は円筒形状に形成された軸芯部材と、
シリコンゴム素材に発泡剤を混入して円筒形状に加硫成形した素地ロール体と、
金属その他の耐熱性素材で円筒形状に形成された表面スリーブ体と、
から構成され、
上記素地ロール体は表面に形成された成型時の表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去加工が施された状態で上記表面スリーブ体に接着剤を用いることなく圧入接合され、
上記表面スリーブ体で構成された外形表面層には加熱手段が備えられていることを特徴とする加熱定着ローラ。
Metal and other shaft core members,
A porous elastic layer of silicon rubber formed around the shaft core member;
A roll body having a metal or other outer surface layer formed in a film shape on the outer peripheral surface of the porous elastic layer,
The roll body is
An axial core member formed in a cylindrical or cylindrical shape;
A base roll body in which a foaming agent is mixed into a silicon rubber material and vulcanized into a cylindrical shape,
A surface sleeve body formed in a cylindrical shape with metal or other heat-resistant material,
Consisting of
The base roll body is press-fitted and joined to the surface sleeve body without using an adhesive in a state in which a skin removal process for polishing or peeling the skin layer at the time of molding formed on the surface is performed,
A heat-fixing roller, wherein the outer surface layer formed of the surface sleeve body is provided with a heating means.
予め成形された金属その他の軸芯部材と、
この軸芯部材の周囲に形成されたシリコンゴムの多孔性弾性層と、
上記多孔性弾性層の外周面に皮膜状に形成した金属その他の外形表面層を有するシリコンゴムロールの製造方法であって、
発泡剤を含有したシリコンゴム素材を中空円筒形状に加硫成型した素地ロール体成型工程と、
上記成型工程により素地ロール体に形成された表皮層を研磨若しくは剥離する表皮除去工程と、
上記外形表面層を形成するため予め円筒形状に成形された金属その他の表面スリーブ体に上記表皮除去加工を施した素地ロール体を、接着剤を用いることなく圧入して固着する組立工程とから構成され、
上記素地ロール体は内部に複数の気泡が形成された多孔性弾性層で形成されていることを特徴とするシリコンゴムロールの製造方法。
A preformed metal or other shaft core member;
A porous elastic layer of silicon rubber formed around the shaft core member;
A method for producing a silicon rubber roll having a metal or other outer surface layer formed in a film shape on the outer peripheral surface of the porous elastic layer,
A base roll body molding process in which a silicone rubber material containing a foaming agent is vulcanized into a hollow cylindrical shape,
A skin removal step of polishing or peeling the skin layer formed on the base roll body by the molding step;
It comprises an assembly process in which a base roll body, which has been subjected to the above skin removal process, is formed on a metal or other surface sleeve body that has been previously formed into a cylindrical shape to form the outer surface layer, and is press-fitted without using an adhesive. And
The method for producing a silicon rubber roll, wherein the base roll body is formed of a porous elastic layer having a plurality of bubbles formed therein.
前記組立工程では、前記表面スリーブ体に前記表皮層を除去した素地ロール体を圧入する際に、該素地ロール体の中空内にこの中空径より大きい径の前記軸芯部材を圧入して固着することにより、上記素地ロール体と前記表面スリーブ体との圧入係合が保持されるように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のシリコンゴムロールの製造方法。 In the assembling step, when the base roll body from which the skin layer is removed is press-fitted into the surface sleeve body, the shaft core member having a diameter larger than the hollow diameter is press-fitted into and fixed to the hollow of the base roll body. 6. The method for producing a silicon rubber roll according to claim 5, wherein the press-fitting engagement between the base roll body and the surface sleeve body is maintained. 素地ロール体成形工程は、適宜の接着剤を塗布した前記軸芯部材の周囲に発泡剤を含有したシリコンゴム素材を中空円筒形状に加硫成型することによって前記軸芯部材と前記素地ロール体とを一体成形し、
前記表皮除去工程では上記軸芯部材の両端を中心に円筒研削盤で上記素地ロール体の表皮層を除去することを特徴とする請求項5に記載のシリコンゴムロールの製造方法。
In the base roll body forming step, the shaft core member and the base roll body are formed by vulcanizing a silicon rubber material containing a foaming agent into a hollow cylindrical shape around the shaft core member coated with an appropriate adhesive. Is integrally molded,
6. The method for producing a silicon rubber roll according to claim 5, wherein in the skin removal step, the skin layer of the base roll body is removed with a cylindrical grinder around both ends of the shaft core member.
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