JP2931557B2 - 画像形成装置のシート搬送用転動体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は複写機、ファクシ
ミリ、レーザービームプリンター等の画像形成装置内で
画像形成されたシートを搬送する画像形成装置のシート
搬送用転動体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機やレーザプリンタ等の電
子写真プロセスを利用した画像形成装置は、電子写真プ
ロセスにより感光体上に形成した像を転写紙にトナー像
として転写し、この像を転写紙上に定着装置で定着した
後、機外に排出する。

【０００３】前記定着装置は、ヒータを内蔵する定着ロ
ーラと、これに圧接する加圧ローラとからなり、そのニ
ップ部に定着トナー像を担持する転写紙を通紙し、加熱
と押圧によってトナーを転写紙に溶融し定着させ、その
後に転写紙を排紙コロおよび排紙ローラ等により機外に
排出する。

【０００４】図１は、加熱ローラを有する定着装置の概
略構成例を示している。この定着装置Ａは、ヒータ１を
内蔵する定着ローラ２に転写紙経路を挟んで従動回転す
る加圧ローラ３を設けたものであり、図外の転写部より
搬送ベルト４により搬送されてきた未定着トナー像を担
持する転写紙５は、定着入口ガイド６に案内されて定着
ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部に挿入され、対の
ローラ２、３に挟圧された際、トナー像が定着されなが
ら送り出される。定着後、転写紙５の先端は、定着ロー
ラ２のニップ部の下側に接する分離爪７の爪先によって
定着ローラ２から剥離される。

【０００５】定着ローラから剥離された用紙は、搬送経
路を通り、その際に回転駆動されている排紙ローラ９と
排紙ローラ９に圧接されて従動する排紙コロ８などの間
を通って機外に排出される。

【０００６】また、図２に示すカラーレーザープリンタ
については、未定着トナー像を担持した転写紙がヒータ
内蔵の定着ローラ１０と加圧ローラ１１の対接部を通過
した後、分離爪１２で定着ローラ１０から引き剥がさ
れ、そのまま排紙コロ１３と排紙ローラ１４の対接部を
通って送り出され、さらに一対の中間ガイドコロ１５の
間を通った後、回転駆動されている駆動ローラ１６と蹴
り出し用コロ１７の間を通って機外まで搬送される。

【０００７】なお、図２中の符号３０はレーザーユニッ
ト、３１はトナー収納部、３２は未定着トナー像を形成
するドラム、３３は転写装置、３４は紙（シート）収納
カセット、３５は定着装置を示している。

【０００８】上述したような画像形成装置における排紙
コロ、中間ガイドコロ、蹴り出し用コロなどのシート搬
送用転動体は、それぞれ図３〜５に示すような形状のも
のである。すなわち、図３に示すような排紙コロまたは
中間ガイドコロとして使用されるシート搬送用転動体
は、ローラ本体１８の両端に回転軸となるボス部１９を
有し、また同様の用途の図４に示すような転動体は、軸
穴２０を有している。

【０００９】また、図５に示すような蹴り出し用コロと
して用いられるシート搬送用転動体は、ローラ本体２１
の両端に歯車付きのボス部２２を有する。

【００１０】このようなシート搬送用転動体には、排紙
ローラと同様に耐熱性や難燃性が求められ、さらに用紙
に対する従動性も必要なことから、これを成形する材料
として、クロロプレンゴム（ＣＲ）やポリアセタール
（ＰＯＭ）等の材料が広く用いられていた。

【００１１】ところで、複写機、ファクシミリ（Ｆａ
ｘ）、レーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の画像形
成装置においては、処理時間短縮の要求が高まり、その
ために印刷機能を高速化し、定着温度を上昇（２５０℃
付近）させることが必要になった。例えば、このように
高速化された機器の定着周囲部分の通常の使用雰囲気温
度は、２５〜１５０℃であり、瞬間的には５０〜２５０
℃に達する場合もある。

【００１２】さらに画像形成装置本体のコンパクト化も
重要な技術的課題であるため、定着部とシート搬送用転
動体との距離は短くなる傾向がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
処理時間の短縮化の要求を満たすためには、排紙コロや
排紙用摺接ガイド等のシート搬送用転動体に、トナーに
よる汚れと熱による変形という従来の画像形成装置では
発生することがなかった新たな問題が生じた。

【００１４】さらに、ボス部や軸穴を有して従動回転す
る転動体では、取付け部（シャフトや軸受）との摺動摩
擦によりボス部や軸穴が摩耗変形したり、ハウジングの
取付け部が摩耗するという問題が起こる。

【００１５】特に、ボス部を有する転動体では、ローラ
本体に対接する他のローラやコロからの押圧力を受け、
さらに使用雰囲気の温度と摩擦熱でボス部が変形する場
合も考えられる。

【００１６】そこで、この発明の課題は上記した問題点
を解決し、画像形成装置の処理速度の高速化や装置本体
のコンパクト化の要請に対応できるように、耐熱性、耐
摩耗性およびトナーの非付着性に優れた画像形成装置の
シート搬送用転動体とすることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、画像形成されたシートを搬送する画
像形成装置のシート搬送用転動体において、この転動体
をフルオロカーボン系樹脂で形成したのである。

【００１８】または、画像形成されたシートを搬送する
画像形成装置のシート搬送用転動体において、この転動
体をフルオロカーボン系樹脂に繊維状補強材を添加した
樹脂組成物で形成したのである。

【００１９】画像形成装置のシート搬送用転動体をフル
オロカーボン系樹脂で形成すると、トナーが付着しない
鮮明な画像を得ることができる画像形成装置になり、そ
のシート搬送用転動体は耐熱性、難燃性をも兼ね備えて
いる。

【００２０】また、フルオロカーボン系樹脂に繊維状補
強材を添加した樹脂組成物からなるシート搬送用転動体
は、耐摩耗性に優れ、熱変形も小さいので、処理速度が
より高速化された画像形成装置にも使用可能なシート搬
送用転動体になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】排紙コロ、中間ガイドコロ、蹴り
出し用コロなどのシート搬送用転動体を、以下のように
してフルオロカーボン系樹脂で形成した。フルオロカー
ボン系樹脂としては、成形性の点で溶融フルオロカーボ
ン系樹脂が好ましく、射出成形可能なフルオロカーボン
系樹脂がより好ましい。その中でもＰＦＡ、ＦＥＰおよ
びＥＴＦＥが特に好ましい。

【００２２】フルオロカーボン系樹脂の代表例として、
下記に列挙したような樹脂が挙げられる。なお、〔 〕
内には、熱変形温度（４．６ｋｇｆ／ｃｍ² の曲げ応
力下、ＪＩＳ Ｋ ７２０７）、融点、熱分解温
度、溶融粘度、数平均分子量、硬度（ＡＳＴＭ
Ｄ２２４０、ＪＩＳ Ｋ ７２１５）、限界酸素指数
（ＡＳＴＭ Ｄ２８６３）、燃焼性のＵＬ９４規格を
この順に示し、数値は全て代表値である。

【００２３】（１）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）、〔１２１℃、３２７℃、約５０８〜５３
８℃、１０¹¹〜１０¹²ポイズ〈３４０〜３８０℃〉、
約１０⁶ 〜１０⁷ 、Ｄ５０〜Ｄ６５、９５容量％
以上、Ｖ−０相当〕 （２）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（ＰＦＡ）、〔７４℃、３
００〜３１０℃、４６４℃以上、１０⁴ 〜１０⁵ ポ
イズ〈３８０℃〉、（２〜３）×１０⁵ 、Ｄ６０〜
Ｄ６４、９５容量％以上、Ｖ−０相当〕 （３）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（ＦＥＰ）、〔７２℃、２５０〜２８
２℃、４１９℃以上、４×１０⁴ 〜１０⁵ポイズ
〈３８０℃〉、（３〜５）×１０⁵ 、Ｄ６０〜Ｄ６
５、９５容量％以上、Ｖ−０相当〕 （４）テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）、〔８９〜１０４℃、２６０〜２７０℃、
３４７℃以上、１０⁴ 〜１０⁵ ポイズ〈３００
℃〉、１×１０⁵ 、Ｄ７５、３０容量％、Ｖ−
０相当〕 （５）ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦ
Ｅ）、〔１２６℃、２１０〜２１２℃、３４７〜
４１８℃、１０⁷ ポイズ〈２３０℃〉、（１〜５）
×１０⁵ 、Ｄ９０、９５容量％以上、Ｖ−０相
当〕 （６）クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体
（ＥＣＴＦＥ）、〔１１６℃、２４５℃、３３０
℃以上、２×１０³ 〜１０⁵ ポイズ〈２６０〜３１５
℃〉、（１〜５）×１０⁵ 、Ｄ５５〜Ｄ７５、６
０容量％、Ｖ−０相当〕 （７）ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、〔
１４９℃、１５６〜１７０℃、４００〜４７５℃、
２×１０³ 〜１０⁵ ポイズ〈２１０〜２７０℃〉、
（３〜８）×１０⁵ 、Ｄ７０〜Ｄ８０、４４容量
％、Ｖ−０相当〕 （８）ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、〔１９５
〜２０５℃、３７２〜４８０℃、（２〜５）×１０
⁵ 、２３容量％、Ｖ−０相当〕 （９）テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
（ＥＰＥ）〔４４０℃以上〕。

【００２４】また、フルオロカーボン系樹脂は、単独重
合体ばかりでなく、上記したフルオロカーボン樹脂のモ
ノマーの例えば約１：１０から１０：１の重合量で２種
類以上の共重合体や、３元共重合体などのフッ素化ポリ
オレフィンなどであってもよく、これらはいずれも固体
潤滑剤としての特性を示す。このなかでもＰＴＦＥは、
耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦係数などの諸特性
に優れており好ましいものである。

【００２５】これらのフルオロカーボン系樹脂群は微分
熱分解開始温度が比較的高いので好ましい。例えば、Ｐ
ＴＦＥ、ＰＶＤＦの分解点は、それぞれ約４９０℃、約
３５０℃であり、これらの微分熱分解開始温度は、それ
ぞれ約５５５℃、約４６０℃をも示す。

【００２６】また、フルオロカーボン系樹脂のなかでも
テトラフルオロエチレン系フルオロカーボン樹脂があ
り、これは上記のＰＴＦＥ以外に以下のものが例示でき
る。 ・テトラフルオロエチレン−パーフルオロ〔アルキル
（メチル，エチル，プロピル，ブチル）〕ビニルエーテ
ル共重合体（ＰＦＡ） ・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（ＦＥＰ） ・テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
−パーフルオロ〔オレフィン（アルキル，プロピル）〕
ビニルエーテル三元共重合体（ＥＰＥ） ・エチレン−テトラフルオロエチレン〔交互〕共重合体
（ＥＴＦＥ）（ＥＴＦＥには、これに第３成分が含まれ
ているものでもよい。交互性は９０〜１００％のものが
安定した物性となって好ましい。）。

【００２７】テトラフルオロエチレン系フルオロカーボ
ン樹脂は、骨格に（−ＣＦ₂ −ＣＦ₂ −）（テトラフル
オロカーボン）を分子構造中に有するため、Ｃ−Ｆ間の
強固な結合により、耐熱性、低摩擦係数に優れる。これ
らの中でも、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のパーフルオ
ロ系テトラフルオロカーボン樹脂は、骨格である炭素原
子の周囲を全てフッ素原子、または微量の酸素原子を介
して取り囲まれ、Ｃ−Ｆ間の強固な結合と、炭素骨格の
周囲がフッ素で守られるので、耐熱性、低摩擦係数、潤
滑性により優れており、また非粘着性、耐薬品性等の諸
特性にも優れるので、溶融したトナーやホコリ、チリ等
が排紙コロ表面に付着し難くなり、異物の付着による摺
動面の摩耗が少なくなることが期待でき、また耐熱性に
も優れた排紙コロなどのシート搬送用転動体となる。

【００２８】また、耐熱性の評価基準として、例えば熱
変形温度（ＪＩＳ Ｋ ７２０７）について説明する
と、熱変形温度（ＪＩＳ Ｋ ７２０７、４．６ｋｇｆ
／ｃｍ² の曲げ応力）で５０℃以上、好ましくは７０〜
２５０℃のフルオロカーボン系樹脂組成物であれば、熱
による変形量が少ないので好ましい。なお、本願の発明
におけるシート搬送用転動体のような使用条件では負荷
が小さいので、４．６ｋｇｆ／ｃｍ² の曲げ応力条件で
判断することは適当である。

【００２９】フルオロカーボン系樹脂は、耐熱性に優れ
ることからみてもこの発明に用いることは好ましく、そ
の結晶融点の上限値はフッ素と炭素との結合エネルギー
や、主鎖の炭素間同士の結合エネルギーの点からみて、
最も高いものでも４００℃以下と考えられる。因みに、
結晶融点は２５０℃以上の熱特性を示す物性である。

【００３０】また、フルオロカーボン系樹脂は、その熱
分解温度が３００℃以上であるものが好ましく、より好
ましくは４００〜５５０℃の熱分解温度のものである。
ここでいう熱分解温度は、重量分析等で測定できる温度
であり、詳しくは熱分析（ＤＳＣ、示差走査熱量測定、
ＤＴＡ、ＴＤＡなど）により、熱天秤法のような熱天秤
減量曲線（ＴＧ）と、示差熱分析曲線（ＤＴＡ）で求め
ることができる。例えば１５ｍｇの試料片を昇温速度１
０℃／分で空気中または窒素ガス中で加熱し、試料片に
５％の重量減少が生じる温度、もしくは５ｍｇの重量減
が生じた温度、または各温度別の重量減少％を調べ、こ
れから５０重量％に対応する温度を求めて、これを熱分
解による５０重量％減量温度として求めることができ、
また微分熱分解開始温度として評価される。

【００３１】また、ＪＩＳ Ｋ ７２１０の測定法によ
り、剪断速度が１０² 〜１０⁴ （ｓｅｃ^-1）の時に溶融
粘度が１０³ 〜１０⁵ ポイズとなるフルオロカーボン系
樹脂は、射出成形性に優れているので好ましい。このよ
うな射出成形性の点でより好ましいフルオロカーボン系
樹脂の溶融粘度は１０⁴ 〜１０⁵ ポイズである。

【００３２】因みに、ＰＦＡ、ＦＥＰの溶融粘度は、３
８０℃でそれぞれ１０⁴ 〜１０⁵ ポイズ、４×１０⁴ 〜
１０⁵ ポイズであり、ＥＴＦＥは３００℃で１０⁴ 〜１
０⁵ポイズであり、またＰＴＦＥでは３４０〜３８０℃
で１０¹¹〜１０¹²ポイズであり、このような高温下でも
１０³ 〜１０¹²ポイズ程度の粘度特性を有するフルオロ
カーボン系樹脂であるものは、高粘度特性を有するの
で、耐熱性が優れており好ましい。

【００３３】しかし、２８０〜３８０℃での溶融粘度が
１０⁷ ポイズを越えると、後述の造粒時や射出成形時に
溶融成形機などのシリンダーにかかる負荷が大きく、安
定した造粒性と射出成形性および寸法精度が期待できな
くなり、また耐熱性、成形性および量産性を考慮する
と、フルオロカーボン系樹脂の２８０〜３８０℃での溶
融粘度は、１０³ 〜１０⁶ ポイズであることが好まし
い。

【００３４】前記したＰＦＡは、パーフルオロアルコキ
シ側鎖を有する鎖状フッ素樹脂であって、単独重合体で
あるＰＴＦＥとパーフルオロアルコキシ基を含有する単
量体との変性物や、ＰＴＦＥと上記側鎖を与えるコモノ
マーとを必須成分とする共重合体である。

【００３５】このようなＰＦＡやＦＥＰの溶融粘度は、
ＡＳＴＭ Ｄ３３０７の評価方法により３７０〜３８０
℃であり、詳しくは３７２±１℃における比溶融粘度で
評価され、またＥＴＦＥの場合は２９０〜３００℃にお
ける比溶融粘度で評価され、これら射出成形可能なフル
オロカーボン樹脂の比溶融粘度は、１×１０³ 〜１×１
０⁶ ポイズである。また、これらのメルトフローインデ
ックス（メルトフローレート）は１〜３６ｇ／１０分で
あるが、好ましくは１〜１８ｇ／１０分であり、射出成
形性と耐熱性の両立性からみて３〜１８ｇ／１０分（Ａ
ＳＴＭ Ｄ３３０７）のものがより好ましい。

【００３６】なお、ＰＦＡ、ＦＥＰが有するアルキル基
の炭素数は、１〜１０または１〜４程度であり、アルキ
ル基がメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等で
あってよい。樹脂を構成する一種類以上のアルキル基部
分の樹脂中の割合は、０．１〜１０重量％、好ましくは
１〜８重量％、より好ましくは３〜６重量％の割合であ
る。ＦＥＰのヘキサフルオロプロピレン部分が８〜１６
重量％、好ましくは８〜１０重量％であればＰＦＡ、Ｆ
ＥＰとも最適な溶融粘度となり、成形性に優れると共に
耐熱性に優れたシート搬送用転動体になる。耐熱性、非
粘着性、溶融粘度等の諸種の特性を総合的に勘案する
と、ＰＦＡ、ＦＥＰが有するアルキル基の部分は、主に
プロピル基であるものが好ましい。

【００３７】一方、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦな
どの水素含有系フルオロカーボン樹脂は、ＰＴＦＥ、Ｐ
ＦＡ、ＦＥＰなどの比較的可撓性のある樹脂群と比較す
ると機械的強度が大きく耐摩耗性等に優れるので好まし
い。なかでもＥＴＦＥは、ガラス転移点が約１００℃以
上という耐熱性があると共に耐衝撃性が良好であり、例
えば室温でのノッチ付きアイゾット衝撃試験においても
破断しないため、成形体の不用意なクラック発生等が発
生しないと考えられる。このようなＥＴＦＥの特性によ
り、熱変形温度、曲げ弾性率および耐摩耗性を向上させ
るために繊維状補強材を混入した樹脂成形体について、
このものの衝撃強度が低下するという繊維状補強材添加
による弊害を補うことができる。

【００３８】ＥＴＦＥにおけるテトラフルオロエチレン
部分とエチレン部分の組成比率は、７０：３０から３
０：７０の範囲であればよく、好ましくは４０：６０か
ら６０：４０の範囲であればよい。ＥＴＦＥの結晶融点
は、テトラフルオロエチレンの含有量が約５０モル％付
近で極大になるので、前記比率が４５：５５から５５：
４５の範囲のものが耐熱性の点でより好ましいものと考
えられる。なお、このような重合体に対して少量の第３
成分が含有されているものであってもよい。

【００３９】ところで、前述したＰＴＦＥを粉末状にし
てＰＴＦＥ以外の例えばＥＴＦＥのような水素含有のフ
ルオロカーボン系樹脂に添加する場合は、粒径が７０μ
ｍ以下のＰＴＦＥ粉末やＰＦＡ粉末などのパーフルオロ
系でテトラフルオロカーボン系の樹脂粉末が組成の均一
化のために好ましく、より好ましい粒径は１〜５０μｍ
である。シート搬送用転動体の機械的特性値を重視する
場合には、繊維状のＰＴＦＥ粉末（バージン材のＰＴＦ
Ｅ粉末）を用いればよい。

【００４０】この発明ではバージン材のＰＴＦＥに代え
て、再生ＰＴＦＥを使用してより好ましい結果が得られ
る。再生ＰＴＦＥ粉末は、バージン材を一度焼成した
後、粉砕して得られる粉末であり、繊維状になり難い性
質を有し、バージン材のＰＴＦＥ粉末を樹脂組成物に添
加した場合のように樹脂組成物の溶融粘度著しく上昇さ
せることがなく、射出成形性を阻害しないものである。
また、再生ＰＴＦＥ粉末は、一度焼成されているので、
これを混合した樹脂成形品の寸法変化、形状変化または
クラックの発生も起こさずに安定した成形品が得られる
添加剤である。

【００４１】再生ＰＴＦＥ粉末の市販品としては、例え
ば喜多村社製：ＫＴ３００Ｍ、ＫＴ３００Ｈ、ＫＴ４０
０Ｍ、ＫＴ４００Ｈ、ＫＴＬ６１０などがある。

【００４２】主成分のフルオロカーボン系樹脂に対し
て、ＰＴＦＥ粉末、再生ＰＴＦＥ粉末、ＰＦＡ粉末、Ｆ
ＥＰ粉末のようなパーフルオロ系テトラフルオロエチレ
ンを添加し、非粘着性を向上させ摺動相手材の損傷を回
避する場合の配合割合は、全組成物中のパーフルオロ系
テトラフルオロエチレンの割合が１〜２５重量％であ
り、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは５〜１
５重量％である。このような所定範囲未満ではシート搬
送用転動体の摺動特性が改善されず、また所定範囲を越
えて配合すると、成形性が悪くなるという弊害が起こる
からである。

【００４３】フルオロカーボン系樹脂の数平均分子量
（Ｍｎ）は、１×１０⁴ 〜１×１０⁸が好ましい。なぜ
なら、数平均分子量が所定範囲より小さいものは、耐摩
耗性がなく、所定範囲を越えて大きいものは、射出成形
が困難になり効率良く成形し難くなるからである。この
ような傾向からより好ましい数平均分子量（Ｍｎ）は、
１×１０⁵ 〜１×１０⁷ であり、射出成形性を重視する
と１×１０⁵ 〜１×１０⁶ である。

【００４４】また、シート搬送用転動体、射出成形金型
のシート搬送用転動体のキャビティ部またはシート搬送
用転動体の支持軸の少なくとも一方の表面部分で、例え
ば、シート搬送用転動体とシート部材、支持軸等の摩擦
するような回転摺動部分、具体的には支持軸外周面と互
いに回転摺動する排紙コロや中間ガイドコロの内周面、
および紙等のシート部材と互いに接触して摺動するシー
ト搬送用転動体のローラ本体の外周面や、また射出成形
金型からのシート搬送用転動体の離型性のために、ロー
ラ本体内・外周面の表面形状、表面粗さは小さいほうが
よい。

【００４５】また、シート搬送用転動体またはそのキャ
ビティ部において、シート搬送用転動体が摩擦する摺動
部分は、シートを円滑に通過させるため、または射出成
形金型からのシート搬送用転動体の離型性を良くするた
めに、シートと接する面の表面形状や表面粗さは、小さ
い方がよい。

【００４６】このような表面形状、粗さおよび形状粗さ
は例えば、Ｒｍａｘ（最大粗さ）、Ｒａ（算術平均粗
さ）、Ｒｚ（十点平均粗さ）等のＪＩＳで定義された評
価法によって測定されるが、その値は例えば算術平均粗
さ（Ｒａ）の評価法にて２５μｍ以下であり、１０μｍ
以下が好ましく、３．２μｍ以下がより好ましい。なぜ
なら表面粗さが前記値を越えると、摺動面に傷が多く付
くようになり、これは摩耗の原因となると考えられる。
また、射出成形金型からシート搬送用転動体の型離れ性
が劣ることにもなり、効率的でなく歩留りも低下する。

【００４７】表面形状、粗さの下限値は、射出成形用金
型のキャビティ面や支持軸、また、シート搬送用転動体
の精密切削加工時等の効率性も考慮して、０．１μｍ以
上、または加工性を考慮すると１μｍ以上であればよ
い。なお、射出金型や支持軸表面の仕上げ加工などの工
程に長時間を要するので、効率的でないことや樹脂材の
転移膜の形成に影響される可能性もあるため、摩耗に影
響されないような仕様や条件であれば、前記各々の表面
形状・粗さは２〜８μｍ程度の範囲としても良いとも推
定される。

【００４８】また、シート搬送用転動体の硬度は、たと
えばショア硬さ（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０、〈ＪＩＳ Ｋ
７２１５〉、デュロメータ硬度計）にてＤ４０〜Ｄ９
０、好ましくはＤ５０〜Ｄ８０の硬度であることが好ま
しい。硬度が低すぎると転動体が回転摺動して相手部材
と接触する部分や、またＯＨＰ用転写部材、転写紙等の
接触や摺動により、転写紙が接触する部分が摩耗する原
因にもなると考えられ、高すぎると転動体が回転摺動し
て相手部材と接触する部分や、またＰＰＣ用紙を始めＯ
ＨＰ用転写部材等への損傷性を抑え難くなると考えられ
る。このような硬度にするには、必要に応じて有機系充
填剤、無機系充填剤などの各種充填剤（りん片状、球状
などの粒状や、繊維状などの各種形状）を１〜５０重量
％を混合すればよい。なお、ウィスカなどの各種繊維状
充填剤については後に詳述する。

【００４９】画像形成装置のシート搬送用転動体を形成
する樹脂成形体の表面は、水滴の接触角を測定すること
により、表面の非粘着性を判断することができる。例え
ば水滴の接触角は、８０°以上であれば、この発明にお
いて充分な非粘着性を有する樹脂成形体であるとみなさ
れ、より好ましい接触角は９０°以上である。

【００５０】因みに、接触角の測定方法は、例えばエル
マ光学社製のゴニオメータ式接触角試験機を用い、常
温、常圧で０．０１〜０．１ミリリットルの液滴、好ま
しくは０．０５ミリリットルの水滴を試験片の表面に滴
下し、滴下直後から１分間（３０秒後および１分後）の
接触角を測定する方法が代表的であるが、このような測
定方法に限らず、他の測定方法であってもよいのは勿論
である。

【００５１】この発明で使用される繊維状補強材は、繊
維径０．０５〜８μｍ、繊維長１〜１００μｍのものが
好ましく、特に繊維径０．１〜３μｍ、繊維長１〜４０
μｍのものが好ましい。なぜなら、繊維径および繊維長
が前記所定範囲より小さければフルオロカーボン系樹脂
の耐摩耗性を改善することができず、補強効果がなく、
前記所定範囲を越えると、前記した表面粗さが所要範囲
を越えて大きくなり、角形の端部を精密に形成できなく
なるので好ましくない。

【００５２】繊維状補強材の具体例としては、チタン酸
カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、ホウ
酸マグネシウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、酸化チタ
ンウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、硫酸アルミニウ
ムウィスカ、硫酸カルシウムウィスカ、硫酸マグネシウ
ムウィスカ、ケイ酸カルシウムウィスカ、ウォラストナ
イトウィスカ、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト繊
維、酸化ケイ素を主成分とするウィスカ各種の鉱物ウィ
スカ、火成岩を溶融し加工精製した鉱物ウィスカ、窒化
ケイ素ウィスカ、炭化ケイ素ウィスカ、アルミナウィス
カなど各種のセラミックスウィスカが挙げられる。

【００５３】チタン酸カリウムウィスカは、例えばＫ₂
Ｏ・６ＴｉＯ₂ 、Ｋ₂ Ｏ・６ＴｉＯ₂ ・１／２Ｈ₂ Ｏ
や、Ｋ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₅ 、Ｋ₂ Ｔｉ₄ Ｏ₉ 、Ｋ₂ Ｔｉ
₆ Ｏ₁₃、Ｋ₂Ｔｉ₈ Ｏ₁₇などのように、一般式Ｋ₂ Ｏ・
ｎＴｉＯ₂ （ｎは１以上の整数または２以上の偶数）で
表わされるチタン酸カリウムウィスカが挙げられる。こ
れらは比重が３．２〜３．３、融点１３００〜１４００
℃であり、フラックス法やメルト法などによって製造さ
れる。

【００５４】フラックス法は、１１５０℃で原料（Ｔｉ
Ｏ₂ とＫ₂ ＣＯ₃ ）とフラックスの混合物を溶融し、そ
れを徐冷してＫ₂ Ｔｉ₄ Ｏ₉ ウィスカ（１次化合物）を
合成する。そして、このウィスカを希酸水溶液または沸
騰水で処理して層間のＫの一部を抽出して組成変性し、
それを１０００℃で熱処理してトンネル構造を有するＫ
₂ Ｔｉ₆ Ｏ₁₃ウィスカを２次化合物として合成する。ウ
ィスカサイズは、直径が０．１〜０．５μｍ、長さが１
〜５０μｍ程度のものが多く、市販品としては大塚化学
社製ティスモＮ、ティスモＬ、テイスモＤ等が挙げられ
る。

【００５５】メルト法は、原料をＫ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₅ に相当
する化学量論組成比に混合し、１１００℃で溶融し、そ
の融体を急冷固化して針状のＫ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₅ を１次化合
物として合成する。次にこのウィスカをＫ₂ Ｔｉ₄ Ｏ₉
と同様に組成・構造変換プロセスで処理し、２次化合物
としてＫ₂ Ｔｉ₆ Ｏ₁₃ウィスカを合成する。ウィスカサ
イズは、フラックス法よりは太いのが特徴であり、直径
が１０〜３０μｍ、長さが８０〜５００μｍ程度のもの
が多く、市販品としてクボタ社製ティーザクスＡ等が挙
げられる。

【００５６】ホウ酸アルミニウムウィスカについては、
これにＳ（イオウ）を添加して白色化したものであって
もよいが、化学式９Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２Ｂ₂ Ｏ₃ または２Ａ
ｌ₂Ｏ₃ ・Ｂ₂ Ｏ₃ で表わされる白色針状結晶であり、
平均繊維径０．０５〜５μｍ、平均繊維長１〜１００μ
ｍのものである。

【００５７】９Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２Ｂ₂ Ｏ₃ で表わされるホ
ウ酸アルミニウムウィスカは、真比重２．９３〜２．９
５、融点１４００〜１５００℃であり、アルミニウム水
酸化物およびアルミニウム無機塩の少なくとも一種と、
ホウ素の酸化物、酸素酸およびアルカリ金属塩の少なく
とも一種をアルカリ金属の硫酸塩、塩化物および炭酸塩
の少なくとも一種からなる溶融剤の存在下９００〜１２
００℃に加熱して、反応、育成させることによって製造
する。

【００５８】一方、２Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｂ₂ Ｏ₃ で表わされ
るホウ酸アルミニウムウィスカは、真比重２．９２〜
２．９４、融点１０００〜１１００℃で、９Ａｌ₂ Ｏ₃
・Ｂ₂Ｏ₃ を製造するのと同じ成分、溶融剤を用いて６
００〜１０００℃に加熱して反応、育成することによっ
て製造できる。

【００５９】これらのホウ酸アルミニウムウィスカをは
じめ各種ウィスカの補強効果をさらに向上させるために
は、カップリング剤による表面処理をおこなってもよ
く、その場合のカップリング剤としては、シリコン系、
チタン系、アルミニウム系、ジルコニウム系、ジルコア
ルミニウム系、クロム系、ボロン系、リン系、アミノ酸
系などである。

【００６０】好ましいホウ酸アルミニウムウィスカの市
販品としては、四国化成工業社製：アルボレックスＹ、
アルボレックスＧなどがあり、その平均繊維径は、０．
５〜１μｍ、平均繊維長は１〜３０μｍである。

【００６１】また、上記以外のウィスカとしては、Ｐ
ｂ、Ｃｄなどの不純物を含んで黄色や灰色のテトラポッ
ト状、またはこれらが折れて円錐状、テーパ状になった
酸化亜鉛ウィスカ（ＺｎＯ）、ルチル型白色針状結晶体
のような一般式ＴｉＯ₂ で示される酸化チタンウィスカ
などもこの発明に使用できる。

【００６２】因みに、一般的なウィスカ類の平均径は、
０．０１〜１０μｍであり、この発明では前述のように
平均径０．０５〜８μｍのものが好ましい。さらに、一
般的なウィスカ類の平均長さは１μｍ以上であり、平均
的には１〜３００μｍであり、５０〜６０ｍｍに達する
ものもある（アスペクト比は１〜２００）。この発明で
は、前記した理由によって、繊維長１〜１００μｍのも
のが好ましい。

【００６３】そして、上述したウィスカ類をこの発明の
繊維状補強材として採用すると、射出成形、および必要
に応じて切削成形を行なうことにより、寸法精度がよ
く、かつ補強され、しかもバリなどの少ないシート搬送
用転動体が得られる。

【００６４】また、この発明に用いるウィスカ等の繊維
状補強材について、シート搬送用転動体が摺接する相手
部材への損傷を考慮すると、モース硬度で１〜１０のも
のが好ましく、より好ましくは３〜９である。モース硬
度が低すぎると補強性を期待できず、高すぎると相手摺
動部材の損傷性を抑え難いと考えられる。

【００６５】なお、モース硬度は、新モース硬度、旧モ
ース硬度のいずれの評価試験基準を採用してもよいが、
本願で説明するモース硬度については、旧モース硬度を
基準にして評価する。この場合、例えばモース硬度５を
１つの臨界点とし、モース硬度５未満のものを硬度の低
いものとし、モース硬度５以上のものを硬度の高いもの
として評価することもできる。

【００６６】このような硬度を有するウィスカとして
は、チタン酸カリウムウィスカ、炭酸カルシウムウィス
カ、ウォラストナイトウィスカ、硫酸マグネシウムウィ
スカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどがあるが、繊維
形状や機械的強度の点でチタン酸カリウムウィスカやホ
ウ酸アルミニウムウィスカが特に好ましい。

【００６７】なお、樹脂組成物中のチタン酸カリウムウ
ィスカやホウ酸アルミニウムウィスカ等のウィスカは、
ペレットの造粒時または成形時に折れて、その平均繊維
長さが１０μｍ未満になり、種類によっては１〜５μｍ
になると考えられる。このような寸法のウィスカは、射
出成形時の流動性を阻害することなくシート搬送用転動
体の表面は非常に滑らかになり、非粘着性が向上し、シ
ート搬送用転動体の成形品の角部にバリが少なくなる。

【００６８】以上述べたような繊維状補強材の樹脂組成
物中の配合割合は、フルオロカーボン系樹脂６５〜１０
０重量％、繊維状補強材０〜３５重量％、好ましくは２
〜２５重量％である。繊維状補強材が３５重量％を越え
る多量では、フルオロカーボン系樹脂のトナー等に対す
る非粘着性が損なわれて好ましくないからである。

【００６９】前述のフルオロカーボン系樹脂の物性値で
示した燃焼性についてのＵＬ規格について、以下に説明
する。ＵＬ９４に規定される燃焼性試験法は、水平燃焼
性試験９４ＨＢと、垂直燃焼性試験９４Ｖの２つの試験
方法があり、一般に難燃性材料には９４Ｖの評価方法が
適用され、ＵＬ９４Ｖ−０（以下Ｖ−０と略記する。）
はこれより厳しい認定基準である。

【００７０】ここで、難燃性に関する特性として、前述
のフルオロカーボン系樹脂の物性値で示した限界酸素指
数（ＡＳＴＭ Ｄ ２８６３、ＪＩＳ Ｋ ７２０１）
について以下に説明する。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、
ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥは、限界酸素指数が９５容量％以上
であり、不燃性である。ＥＴＦＥは、限界酸素指数が３
０容量％であり、ＰＦＡやＦＥＰ等より自消性に劣る
が、限界酸素指数が２７容量％以上、１００容量％以下
のものであれば自消性を有するので、燃焼性に関する仕
様や条件に応じて使用することもできる。しかし、燃焼
性に対する安全性を重視するならば、限界酸素指数は少
なくとも５０容量％以上、好ましくは８０〜１００容量
％のものが好ましい。

【００７１】画像形成装置のシート搬送用転動体の体積
は、３００００ｍｍ³ 以下のものが好ましい。所定体積
を越える成形体は、「ひけ」が大きくなり、寸法精度を
維持し難くなるからである。また、所定体積未満の小型
では成形し難いので、より好ましくは１０〜１００００
ｍｍ³ 、さらに好ましくは５０〜５０００ｍｍ³ であ
る。

【００７２】なお、この発明における画像形成装置のシ
ート搬送用転動体は、外部から与えられた電気信号によ
って記録パターンを感光体等の媒体上に形成し、この媒
体上に形成された電気量のパターンを可視的なパターン
に変換する種々の方式を採用したプリンタにも適用でき
ることは勿論である。そのようなプリンタの方式として
は、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式、光
プリンタ方式、電子記録方式などが挙げられる。前記し
た電子写真方式の種類としては、カールソン法、光・電
荷注入法、光分極法、光起電力法、電荷移動法、電解電
子写真法、静電潜像写真法、光電気泳動法、サーモプラ
スチック法が挙げられる。また、光プリンタとしては、
レーザプリンタ、ＬＥＤ（発光ダイオード）プリンタ、
液晶シャッタプリンタ、ＣＲＴプリンタが挙げられる。
また、電子記録方式としては、静電記録方式、通電記録
方式、電解記録方式、放電記録方式が挙げられ、更に直
接法、間接法等がある。またこれら静電記録方法等で、
油等を塗布する湿式、これに対する乾式等の方式があ
る。

【００７３】具体的には、トナー像転写式の湿式静電複
写機や乾式静電複写機（ＰＰＣ）、レーザービームプリ
ンター（ＬＢＰ）、液晶シャッタ（ＬＣＤ）プリンタ
ー、ファクシミリ用プリンター等、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）、銀塩写真方式によるプリンタ（ＣＲＴ）等のプ
リンター等の印刷機などといった画像形成装置の全般を
指す概念である。

【００７４】また、この発明でいう画像形成装置のシー
ト搬送用転動体は、感光部、現像部、定着部等の排紙部
など、その用途部位を特に限定されるものではない。前
記フルオロカーボン系樹脂の優れた耐熱性を適用すれ
ば、感光部、現像部よりも高温で使用される定着部や排
紙部の排紙コロまたは中間ガイドコロ、蹴り出し用コロ
など、主として定着装置から転写紙の搬送方向下流側に
用いられるシート搬送用転動体として好適である。

【００７５】

【実施例】この発明の実施例および比較例に使用した原
材料を一括して以下に示した。なお、〔 〕内には、
熱変形温度（４．６ｋｇｆ／ｃｍ² の曲げ応力下、ＪＩ
ＳＫ ７２０７）、融点、熱分解温度、溶融粘
度、数平均分子量、硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０、
ＪＩＳ Ｋ ７２１５）、限界酸素指数（ＡＳＴＭ
Ｄ２８６３）、難燃性のＵＬ９４規格をこの順に示
し、数値は全て代表値である。

【００７６】 （１）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ−１） デュポン社製：テフロン７Ｊ〔１２１℃、３２７
℃、約５０８〜５３８℃、１０¹¹〜１０¹²ポイズ
〈３４０〜３８０℃〉、約１０⁶ 〜１０⁷ 、Ｄ５０
〜Ｄ６５、９５容量％以上、Ｖ−０〕 （２）再生ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ−
２） 喜多村社製：ＫＴＬ６１０ （３）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（ＰＦＡ） 旭硝子社製：アフロンＰＦＡ Ｐ−６３〔７４℃、
３００〜３１０℃、４６４℃以上、１０⁴ 〜１０⁵
ポイズ〈３８０℃〉、（２〜３）×１０⁵、Ｄ６０
〜Ｄ６４、９５容量％以上、Ｖ−０〕 （４）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（ＦＥＰ） 旭硝子社製：アフロンＦＥＰ Ｈ−３３０Ｂ〔７２
℃、２５０〜２８２℃、４１９℃以上、４×１０
⁴ 〜１０⁵ ポイズ〈３８０℃〉、（３〜５）×１
０⁵ 、Ｄ６０〜Ｄ６５、９５容量％以上、Ｖ−
０〕 （５）テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ） 旭硝子社製：アフロンＣＯＰ Ｃ８８Ａ〔８９〜１０
４℃、２６０〜２７０℃、３４７℃以上、１０⁴
〜１０⁵ ポイズ〈３００℃〉、１×１０⁵、Ｄ７
５、３０容量％、Ｖ−０〕 （６）ホウ酸アルミニウムウィスカ（ウィスカ−１） 四国化成工業社製：アルボレックスＹ（繊維径０．５〜
１μｍ、繊維長１０〜３０μｍ、モース硬度７） （７）チタン酸カリウムウィスカ（ウィスカ−２） 大塚化学社製：ティスモＮ（繊維径０．１〜０．３μ
ｍ、繊維長２０〜３０μｍ、モース硬度４） （８）クロロプレンゴム（ＣＲ） 電気化学工業社製：デンカ クロロプレン （９）ポリアセタール（ＰＯＭ） ポリプラスチック社製：ジュラコンＡＷ−０１

【００７７】〔実施例１〜８、比較例１および２〕実施
例１は、各原料を乾式混合したあと、圧縮成形し、得ら
れた成形体から外径φ９ｍｍ、内径φ７ｍｍ、幅１３．
５ｍｍにて加工して排紙コロを作成した。また実施例２
〜４、５〜８および比較例２は表１に示す配合で原材料
を溶融混合し、造粒してできたペレットを射出成形機に
て、各々の樹脂に適した条件で射出成形し、φ９ｍｍ×
φ７ｍｍ×１３．５ｍｍ（体積約３４０ｍｍ³ ）の排紙
コロを成形した。また、比較例１はクロロプレンゴムの
丸棒から上記形状に削り出した排紙コロである。成形品
である排紙コロの物性は、下記に示す試験方法で評価
し、それらの結果をまとめて表１に示した。

【００７８】（１）実機試験 乾式静電複写機の定着装置に試験用の図３に示すボス付
きの排紙コロを装着し、Ａ４判の複写機用紙５万枚を連
続通紙し、５万回の複写を繰り返したあと、排紙コロを
取り出してその表面を観察した。 （ａ）トナーの付着性 排紙コロにトナーの付着が全く認められなかったものを
○印、トナーの付着が認められたものを×印として２段
階に評価した。 （ｂ）耐熱性 排紙コロに変形が認められなかったものを○印、変形が
認められたものを×として２段階に評価した。 （ｃ）耐摩耗性 排紙コロのボス部に摩耗が認められなかったものを○
印、摩耗が認められたものを×印として２段階に評価し
た。 （２）物性試験 （ｄ）非粘着性 エルマ光学社製ゴニオメーター式接触角測定機を用い
て、水による接触角を求めた。接触角が９０°以上を○
印、接触角が９０°未満を×印とする評価を行なった。 （ｅ）成形性 量産に適しているか否かについて、射出成形が可能であ
るものを○印、射出成形はできないが後加工を必要とし
ないものを△印、射出成形ができずに後加工を必要とす
るものを×で評価した。 （ｆ）難燃性 ＵＬ規格、ＵＬ９４に基づいて評価した。 （ｇ）耐摩耗性 スラスト式摩耗試験機を用い、内径φ１７×外径φ２１
×長さ１０ｍｍの円筒試験片で１５０℃、荷重０．５ｋ
ｇｆ、回転数２００ｒｐｍ、相手材ステンレスＳＵＳ３
０４、無潤滑の条件で試験を行ない摩耗量（ｍｇ）を調
べた。

【００７９】

【表１】

【００８０】表１の結果からも明らかにように、実施例
２〜８は、射出成形が可能で成形性に問題がなく、耐熱
性、難燃性および耐摩耗性に優れていることに加え、優
れた非粘着性によってトナーの付着がなく、鮮明な画像
を得る排紙コロであることが判った。また、実施例１は
成形性以外には問題がなく、シート搬送用転動体として
使用に耐えるものであった。

【００８１】また、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥからなる
実施例２、３および４は、射出成形法によって製造でき
るので、低コストで製造できる排紙コロであり、複雑な
形状にも成形できるので生産性効率に優れていた。

【００８２】これに対して、比較例１および２は、トナ
ーの付着が認められ、耐熱性、非粘着性（トナーの非付
着性）に劣っていた。

【００８３】

【発明の効果】この発明に係る画像形成装置のシート搬
送用転動体は、画像形成装置の処理速度の高速化や装置
本体のコンパクト化の要請に対応でき、耐熱性、難燃
性、耐摩耗性およびトナーの非付着性に優れた画像形成
装置のシート搬送用転動体であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の概略構成を示す断面図

【図２】カラーレーザープリンタの定着装置の概略構成
を示す断面図

【図３】ボス付きコロの斜視図

【図４】軸穴付きコロの斜視図

【図５】蹴り出し用コロの斜視図

【符号の説明】

１ ヒータ ２、１０ 定着ローラ ３、１１ 加圧ローラ ４ 搬送ベルト ５ 転写紙 ６ 入口ガイド ７、１２ 分離爪 ８、１３ 排紙コロ ９、１４ 排紙ローラ １５ 中間ガイドコロ １６ 駆動ローラ １７ 蹴り出しコロ １８、２１ ローラ本体 １９、２２ ボス部 ２０ 軸穴 ３０ レーザーユニット ３１ トナー収納部 ３２ ドラム ３３ 転写装置 ３４ 紙収納カセット ３５ 定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65H 5/06 B65H 29/20

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像が定着され定着ローラから剥離
   されたシートを搬送するローラ本体の両端にボス部また
   は軸穴を形成した樹脂成形体からなる画像形成装置のシ
   ート搬送用転動体において、この転動体が、結晶融点２
   ５０℃以上、２８０〜３８０℃における融点粘度が１×
   １０ ³ 〜１×１０⁶ ポイズの範囲の溶融タイプのフルオ
   ロカーボン系樹脂を射出成形した樹脂成形体からなるこ
   とを特徴とする画像形成装置のシート搬送用転動体。
2. 【請求項２】 フルオロカーボン系樹脂が、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
   重合体である請求項１に記載の画像形成装置のシート搬
   送用転動体。
3. 【請求項３】 フルオロカーボン系樹脂が、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あ
   る請求項１に記載の画像形成装置のシート搬送用転動
   体。
4. 【請求項４】 フルオロカーボン系樹脂が、テトラフル
   オロエチレン−エチレン共重合体である請求項１に記載
   の画像形成装置のシート搬送用転動体。
5. 【請求項５】 トナー像が定着され定着ローラから剥離
   されたシートを搬送するローラ本体の両端にボス部また
   は軸穴を形成した樹脂成形体からなる画像形成装置のシ
   ート搬送用転動体において、この転動体が、結晶融点２
   ５０℃以上、２８０〜３８０℃における融点粘度が１×
   １０³ 〜１×１０⁶ ポイズの範囲の溶融タイプのフルオ
   ロカーボン系樹脂に繊維状補強材を添加した樹脂組成物
   を射出成形した樹脂成形体からなることを特徴とする画
   像形成装置のシート搬送用転動体。
6. 【請求項６】 繊 維状補強材が、繊維径０．０５〜８μ
   ｍ、繊維長１〜１００μｍの繊維状補強材である請求項
   ５に記載の画像形成装置のシート搬送用転動体。