JP2718739B2 - 被覆印刷機用ロールの製造方法 - Google Patents

被覆印刷機用ロールの製造方法

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JP2718739B2
JP2718739B2 JP1022482A JP2248289A JP2718739B2 JP 2718739 B2 JP2718739 B2 JP 2718739B2 JP 1022482 A JP1022482 A JP 1022482A JP 2248289 A JP2248289 A JP 2248289A JP 2718739 B2 JP2718739 B2 JP 2718739B2
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群馬アルミニウム 株式会社
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば電子写真複写機のような加熱、加圧
される印刷機用ロールの製造方法に関する。
[従来の技術] 本発明印刷機ロールの主たる応用である電子写真複写
機は、第3図にその概要を示す如く、感光ドラム1に形
成された潜像面にトナーを散布して、そのトナーを潜像
に付着させて顕像を形成し、それを複写用紙2に転写す
る。複写用紙2に転写されたトナー像は、加熱ロール3
と加圧ロール4とよりなる定着ロール5によって、加熱
融解して、複写用紙2に圧着することによって像を定着
する。
加熱ロール3は第4図に示す如く、中空の金属製ロー
ル9を芯材として、中空の内部に電気的な加熱装置6を
持ち、表面には、トナーのオフセット防止のために、非
粘着性物質よりなる被覆層7を設けてある。この非粘着
性物質としては、シリコーン・ゴム、ポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)などのふっ素樹脂等が使用されてい
る。
かかる非粘着性物質よりなる被覆層には、例えば、金
属製ロールの表面に被覆させたゴム弾性体に、金属粉末
や金属繊維またはファイバーチップを混入させて、熱伝
導性や導電性を改善しようとするもの(特公昭61−3414
6号)や金属製ロール表面に、耐熱接着層、耐熱油弾性
体層、耐熱油接着層およびオフセット防止層を順次積層
することにより、オフセット防止層を強固に接着し、オ
フセット防止層の剥離防止を狙った定着ロール(特公昭
61−60430号)の提案がある。
また、被覆方法としては、粗面化した金属製ロール表
面にプライマーを塗布した後、PFA粉体を塗布し、炉内
で焼成するか、または、プライマーを塗布することな
く、PFA粉体を塗布した後焼成し、焼成した後の冷却速
度を制御することによって、PFA皮膜の金属ロールへの
付着を緊密・強固にする方法(特公昭61−41269号)も
提案されている。
一方、加圧ロールは、上記加熱ロールの加熱素子を有
しない構造とすることによって得られるか、また、金属
ロールそのままを使用することもできる。
[発明が解決しようとする課題] 従来の非粘着性物質被覆層を有する印刷用ロールにあ
っては、非粘着性物質が金属との接着力が乏しく、これ
を補うために第2図に示す如く、金属製ロール9の表面
に耐熱、耐油性の接着プライマー8を介在させて非粘着
性物質よりなる被覆層7を設ける必要があり、これらの
樹脂層を順次積層(特公昭61−60430号)させるために
第6図に示すような複雑な製造工程が必要であった。ま
た、特にプライマー処理した後にふっ素樹脂粉末を塗布
し、380〜400℃で該樹脂を融着されるため、焼成された
樹脂層表面は不規則な形状となっているため、これを均
一にするため研摩仕上げする必要があった。又、必要な
厚みを確保するため、上記の樹脂層の被覆、焼成という
工程を複数回行う必要があった。
本発明は上記の製造上の煩雑さを解消し、耐熱性、耐
磨耗性、耐油性および熱伝達応答性にすぐれ、しかも複
写用紙がロール面に巻き付くことのない印刷用ロールを
得ようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するため、本発明者らは、種々検討し
た結果、金属製ロールへの被覆法を改善することにより
この課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は印刷機用ロールの製造方法におい
て、金属性ロール外面に固体潤滑剤を混合・分散した熱
硬化型樹脂溶液を被覆した後、加熱硬化することによ
り、厚さ50μm以下の被覆層を形成することを特徴とす
る被覆面を機械加工することなく使用可能な被覆印刷機
用ロールの製造方法である。
次に、本発明の概要を第5図のフローチャートに従っ
て説明する。本発明は、まず、金属製ロールの素管のま
ま、または第4図に示すごとく、金属製ロール9素管の
両端を成形加工して軸頚部を形成し、これに耐熱黒色塗
料を塗装した後、機械加工でロール素材を形成し、前処
理として脱脂・洗浄した後、ショットブラスト及び予熱
を行い、トナーのオフセット防止層を形成させるため、
熱硬化型樹脂に固体潤滑剤(固体潤滑剤として、例えば
PTFEまたは、PFAなどのふっ素樹脂粉末)を混合した溶
液を被覆した後、この被覆された樹脂を加熱硬化するこ
とにより、第1図に示すごとく、金属表面に固体潤滑剤
の粉末を分散させた熱硬化型樹脂で被覆した印刷用ロー
ルを製造する方法である。
次に、各工程毎にさらに詳しく説明する。
金属製ロール素管の両端を成形加工して軸頚部を形成す
る工程 両端を成形加工することによって、従来のように軸頚
部を溶接や嵌合すること等で取り付けることなく、たと
えばアルミニウム素管から一体物として製造することが
できる。また、ロール芯材内面の成形部のプロフィルが
滑らかなため、内面の脱脂・洗浄が良好となる。
本発明に使用する金属製ロールは、アルミニウム、ま
たはアルミニウム合金製が好ましく、また、チタン、
銅、銅等であってもよい。アルミニウム合金は、強度、
熱伝達性、耐熱性、耐食性及び軽量化等の面からAl−Mg
−Si系合金とかJIS−A5052およびJIS−A5056等が特に好
ましい。
機械加工でロール素材を形成する工程 機械加工は、本発明の特徴である樹脂被覆した後表面
を研磨仕上げをせずに印刷機に組み込むため、ロール胴
部表面の粗さおよび形状が印刷性能に影響するので、重
要な要素である。表面粗さは、Rzで8μm以下、好まし
くは6μm以下とする。
脱脂・洗浄する工程 脱脂・洗浄は、樹脂被覆層の性能を十分発揮させるた
めの前処理として重要な要素である。機械加工の時に切
削油を使用した場合には、アルミニウム表面が変質され
ることがあるが、無切削油機械加工の場合でも、機械加
工の後直ちに脱脂・洗浄するのが好ましい。切削油によ
る変質は、樹脂を被覆する前に十分は脱脂・洗浄を行っ
たとしても、樹脂被覆層の性能を十分に発揮できなくな
る恐れがある。
脱脂・洗浄は、公知の1−1−1トリクロルエタン等
の浸漬と蒸気との併用で行うのが好ましく、なお、浸漬
槽には超音波を付与することによって脱脂・洗浄の効果
を向上させることができる。
ショットブラストおよび予熱をおこなう工程 ショットブラストは、アルミニウム表面を清浄にする
ほか、樹脂との密着性を向上させる活性な面を生成し、
しかも表面の凹凸形状を尖鋭化し、後工程の樹脂の密着
性を向上させるために重要である。ブラスト材として
は、例えば、アルミナ粒子#220を使用し、空気圧力2
〜3kgf/cm2の条件が好ましい。ショットブラストの後の
脱砂は、柔らかいブラシで空気を吹き付けながら行う。
予熱は、50〜80℃で行うのが好ましく、これは被覆す
る前にアルミニウム表面の結露防止の意味で好ましい。
熱硬化型樹脂に固体潤滑剤を混合した溶液を被覆する工
程 熱硬化型樹脂に固体潤滑剤を混合した溶液を、常に攪
拌しながら、例えば通常のスプレーガン等で吹き付けを
行う。このときアルミニウム芯材を回転させるスプレー
ガンを軸方向に移動し、吹き付けのチャンバーは、常に
清浄な空気を送りつづけ、背圧をかけ、被覆層に異物の
混入を防ぐことが好ましい。被覆層の厚さは、吹付け空
気と前記混合溶液との量比・ガンの移動速度等で調節
し、あらかじめ求めておいた基準に従って行う。
熱硬化型樹脂は、金属との接着力が強固であり、耐熱
性、耐摩耗性、耐油性を兼備することが必要で、ポリア
ミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有
機樹脂が使用される。
固体潤滑剤は耐熱性、耐摩耗性、耐油性の面でPTFE、
またはPFAなど等のふっ素樹脂が好ましく、このほか用
途によっては、黒鉛が好ましく、二硫化モリブデン等の
金属化合物等の固体潤滑剤であってもよい。
この粉末は、粒径10μm以下が好ましく、表面の粗さ
が粒径や吹き付けの条件により変化するので、その調整
を十分に行うのが好ましい。この調整によって通常は、
加熱硬化のままで使用できる表面粗さとすることができ
る。固体潤滑剤の上記熱硬化型接着性樹脂中への含有量
は、容積比で5〜50%程度が好ましい。
本発明において、固体潤滑剤を分散・含有した熱硬化
性樹脂の金属製ロールへの被覆は、50μm以下の膜厚と
するのが好ましい。50μmを越えて被覆層が厚くなる
と、金属製ロール表面の印刷機用ロールに好適なプロフ
ィールが損なわれるからである。
被覆された樹脂を加工硬化する工程 加熱硬化は、ヒータを内装したトンネル炉(例えば、
遠赤外線ヒータなどを内装)で、150〜250℃で10〜60分
間保持し、加熱硬化するのが好ましい。
上記工程において形成された樹脂被覆層は、ロール表
面に塗布後熱硬化させる事により、ロール表面の微細な
プロフィールに沿って滑らかな被覆層を形成し得るの
で、上記したようにその後の研磨仕上げを要せず、した
がって、被覆厚さを薄くすることができ、ロール全体と
して熱伝導性に富み、熱応答性がよく定着温度の変動が
小さい。又、固体潤滑剤粒子が緻密に分散し、皮膜厚さ
が薄いため圧縮永久変形が小さい。さらに、研磨工程を
省略したので適当な凹凸が被膜に存在することなり、印
刷時に複写用紙と定着ロールとの間に注入する非粘着性
油がこの凹凸に介在して複写用紙と接触するため、定着
ロールから複写用紙の剥離が良好となる。この複写用紙
の剥離は、皮膜面をバフィング、ブラッシングなどで固
体潤滑剤を表面に露出するようにすると一層良好とな
り、この場合には非粘着性油の使用を省略することもで
きる。
[作 用] 本発明の方法では、従来法のようにふっ素樹脂固体潤
滑剤を焼成(焼結)してその連続皮膜を形成するのでは
なく、上述のように固体潤滑剤を分散した熱硬化性樹脂
液の塗布、加熱硬化によるので、固体潤滑剤が連続した
樹脂層中に分散された状態の皮膜が形成される。
そして、このように皮膜形成法を変更することによ
り、従来法に比して、皮膜の形成工程を大巾に合理化し
得るのみならず、その品質も顕著に向上させることがで
きる。
すなわち、従来法においては、ふっ素樹脂粉末の塗布
前にプライマーの塗布を要し、しかも1回のふっ素樹脂
粉末の焼成による膜厚は高々10μmと薄く、実際上必要
な膜厚を得るためにはふっ素樹脂を塗布した焼成すると
いう工程を繰返し実施する必要があった。
しかも、ふっ素樹脂の焼成は温度コントロールが困難
で、生成皮膜面にはしばしば欠陥を生じていた。また、
ふっ素樹脂の焼成面は不規則な形状となっており、この
まま印刷機用ロールとして使用に供することはできず、
研磨仕上げ工程が不可欠であった。
こうした従来法による印刷機用ロール皮膜形成プロセ
ス上の問題点は、ことごとく本発明により解消すること
ができる。
[実施例] 実施例を図面に基づいて説明する。第5図の本発明の
製造方法に基づき、押出等で円筒状に形成されたJIS−A
5052材料をダイスによる両端絞り加工を施した後、400
℃で歪取り焼鈍を行った後、内面にオキツモ塗料を塗布
し、300℃で30分間保持し、焼付塗装を行った。得られ
た内面塗布材を、ダイヤモンドバイトで外面を切削仕上
げの後、1−1−1トリクロルエタンで浸漬と蒸気とで
脱脂・洗浄した後、ショットブラストを行った。ショッ
トブラストの条件は、#220のアルキナ粒子を使用し、
2.5kgf/cm2の空気圧で行った。その後、回転するナイロ
ンブラシで2.5kgf/cm2の空気を吹き付けながらブラッシ
ングを行ったこのような前処理を行ったロール芯材を60
℃に予熱した後、8μm以下のPTFE粉末を容積比で30%
混合分散したポリイミド樹脂溶液を、スプレーガンによ
り吹き付け塗布した。その条件はスプレー圧力が2.5kgf
/cm2、しかもロール芯材を回転(60rpm)させながら、
皮膜の滴りが起こらないようにスプレーガンを上から下
に移動した。加熱硬化は、遠赤外線ヒータを内装したト
ンネル炉で230℃で20分間の保持して行い、被覆印刷機
用ロール製造した。
[発明の効果] 本発明は以下に示すような効果を奏する。
熱硬化性樹脂中に固体潤滑剤を分散・含有させたので
従来の弗素樹脂皮膜のようにプライマー層を介在させる
必要がなく、しかも1回の塗布、加熱硬化により皮膜の
形成が可能であり、さらに温度コントロールも容易で、
皮膜形成プロセスを従来法に比して顕著に合理化するこ
とができる。
また、形成された皮膜の表面肌はなめらかで母材の粗
さに応じたものとなり、研磨工程を省略することができ
る。
皮膜は、耐摩耗性に優れており、ロールの使用寿命を
延長することができる。
皮膜厚さが薄いため、熱伝導性に富み、熱応答性が良
いので、定着温度の変動が小さい。
皮膜厚さが薄いため、圧縮永久変形が小さい。
固体潤滑剤の粉末が表層部を緻密に覆い、適当な表面
粗さをもち、凹凸面に塗布された非粘着性油を含蓄させ
るために、複写用紙が定着ロールへ巻付くのを防止し、
印刷性が良好となる。
以上の説明は加熱定着ロールを対象に述べてきたが、
本発明のロールから加熱素子を有しない構造とすること
によって、加圧ロールにも使用可能である。また、プリ
ンター等の印字用ロールに使用可能なことはいうまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を説明する断面図、第2図は従
来例を説明する断面図、第3図は電子写真複写機の説明
図、第4図は加熱ロールを説明する断面図、第5図は、
本発明を説明するフローチャート、第6図は従来法を説
明するフローチャートである。 1……感光ドラム、2……複写用紙、 3……加熱ロール、4……加圧ロール、 5……定着ロール、6……加熱装置、 7……被覆層、8……接着プライマー、 9……金属製ロール、10……固体潤滑剤を分散・含有し
た樹脂皮膜、 11……固体潤滑剤粉末、12……ポリイミド樹脂。
フロントページの続き (72)発明者 浜崎 幸一 長野県上伊那郡箕輪町大字中箕輪字大道 上10320―18番地 旭千代田工業株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭60−263979(JP,A) 特開 昭61−26070(JP,A) 特開 昭59−24871(JP,A) 特開 昭58−60775(JP,A) 特開 昭56−133770(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印刷機用ロールの製造方法において、金属
    性ロール外面に固体潤滑剤を混合・分散した熱硬化型樹
    脂溶液を被覆した後、加熱硬化することにより、厚さ50
    μm以下の被覆層を形成することを特徴とする被覆面を
    機械加工することなく使用可能な被覆印刷機用ロールの
    製造方法。
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