JP3103168B2 - ローラの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機やレーザプ
リンタ等のトナー定着部に用いられるローラの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子複写機やレーザプリンタ
のトナーの定着部ローラは加熱ローラと加圧ローラから
構成され、加熱ローラにより熱せられたトナーを加圧ロ
ーラによりその間に通過される紙に圧着して紙上に転移
してプリントしている。このような定着部ローラは通紙
の安定性を図るため、適度な弾性と、トナーとの離型性
のよいものが要求される。加えて、定着部ローラを搭載
する電子複写機やレーザプリンタの高速化、小型化の要
求に伴い、定着部の小型化、高速化が問題となってい
る。そのため芯金上に弾性体を設けただけの単層のロー
ラでは、ニップ幅が確保できる低硬度で、表面平滑で通
紙性がよく、しかも摩耗しにくい耐久性の優れたローラ
は得られなかった。そのため、芯金上に適度な弾性を有
する弾性体を設け、その上層に離型性のよい最外層を積
層した多層構造のローラが用いられている。

【０００３】このような多層構造ローラは耐熱性であ
り、しかも熱伝導性がよくなけらばならず、弾性体とし
てシリコーンゴムやフッ素ゴム等が使用され、最外層と
してトナーとの離型性のよいパーフロロアルコキシ樹脂
（ＰＦＡ樹脂）やポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴ
ＦＥ樹脂）等のフッ素樹脂が採用されている。これらの
最外層を形成するには未加硫のシート状のゴムを芯金に
巻きつけて設けられた弾性体上にＰＦＡ樹脂を静電粉体
塗装した後焼成したり、ＰＴＦＥ樹脂のディスパージョ
ンを塗布焼付ける等の方法が採られていた。

【０００４】しかし、静電粉体塗装では塗料にかなりの
無駄が生じ、ディスパージョン塗布焼付けでは、膜厚を
厚く形成するためには繰返し塗布焼付けを行わなければ
ならず、均一な膜厚に形成するのは非常に困難であっ
た。また塗布後フッ素樹脂が硬化する間ローラを常に回
転した状態に維持しなければ偏肉が生じてしまった。更
に塗布液中に異物が混入すると外観以上が発生してしま
うため、塗布液中に異物の混入を防止するための管理が
必要であり、相当の設備を要し、作業効率が悪かった。
しかも、弾性体を形成するシリコーンゴムよりも高い融
点を有するフッ素樹脂を硬化するための高温加熱は、シ
リコーンゴムの劣化を招き、耐久性を低下させてしまっ
た。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】そのため、芯金上に弾性体を
設けた弾性ローラを形成し、一方最外層となるフッ素樹
脂製のチューブを作成し弾性ローラをチューブに挿入し
てチューブ被覆ローラを製造する方法が用いられてい
る。チューブ被覆ローラの製造方法としては熱収縮性チ
ューブを使用する方法と、非収縮性チューブを使用する
方法がある。熱収縮性チューブを用いる場合は、芯金あ
るいは芯金上に弾性体を形成した弾性ローラを内面にプ
ライマー塗布された熱収縮性チューブに挿入し、全体を
加熱してチューブを収縮してローラ外周に被覆する。ま
た非収縮性チューブを用いる場合は、円筒状金型の内壁
に非収縮性チューブを長手方向に引張りながら配置して
チューブと円筒金型内壁間を減圧してチューブを内壁に
密着した状態にし、芯金に弾性体を形成した弾性ローラ
を挿入した後加熱融着してローラ外周にチューブを被覆
していた。

【０００６】しかしながら、熱収縮性チューブを用いる
場合、製造工程は簡単であるが、熱収縮性チューブの製
造がむずかしく、偏肉は避けられず、しかも高価であっ
た。また収縮率の調整もむずかしく、しわが発生してし
まう等の問題もあった。また、非収縮性チューブを用い
る場合、非収縮性チューブは偏肉のない均一な厚さのチ
ューブが廉価で得られるが、多層構造ローラの製造工程
上、熟練を要し、しわが発生したり、チューブがねじれ
る等の問題があった。また、特に加熱ローラでは弾性体
層は薄く形成されるため、加熱時の膨張圧も大きくなら
ず、チューブの内面にプライマ塗布しても接着力が弱か
った。最外層として、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂等のポ
リフッ化エチレンを用い、弾性体としてシリコーンゴム
を用いた場合は、相互に加熱融着して一体化されにく
く、満足のいく接着力を得ることはむずかしかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような欠点を解消
するため、本発明のローラの製造方法は、芯金上に弾性
体を設けた弾性ローラをプライマを介して合成樹脂チュ
ーブに挿入し、加熱硬化し一体化してローラを作成する
に際し、前記弾性ローラを前記合成樹脂チューブに挿入
した後、前記合成樹脂チューブ外周に前記合成樹脂チュ
ーブの熱膨張率より小さい材質から成る帯状体を巻装
し、前記帯状体上に未加硫ゴムを巻装して加熱し、前記
合成樹脂チューブを外側から押圧して前記弾性ローラに
接着させたものである。

【０００８】

【作用】内面にプライマ塗布した合成樹脂チューブに、
芯金上に弾性体が形成された弾性ローラを挿入する。合
成樹脂チューブの外周に、熱膨張率が合成樹脂チューブ
の熱膨張率より小さい材質の帯状体を巻装させる。さら
に帯状体上に熱膨張率が帯状体より大きな未加硫ゴムを
巻装しその後全体を加熱すると、帯状体の熱膨張率が合
成樹脂チューブの熱膨張率より小さいため帯状体と合成
樹脂チューブの熱膨張の差圧で、合成樹脂チューブを外
側から押圧すると伴に、帯状体上に巻装した未加硫ゴム
が熱膨張し帯状体を締結する。それにより合成樹脂チュ
ーブが弾性体との接着性の悪い非収縮性のものであって
も、弾性体と合成樹脂チューブが密着されプライマの接
着力を強化させ、弾性体と合成樹脂チューブが強固に接
着した耐久性の優れたローラを作成することができる。
しかも、非収縮性のものは膜厚が均一に形成されている
ため、最外層として積層した場合、肉厚の均一な多層ロ
ーラが得られる。

【０００９】

【実施例】本発明のローラの製造方法を加熱ローラの製
造方法に適用した一実施例を図面を参照して説明する。
本発明により製造される加熱ローラを図１に示す。図１
においてローラである加熱ローラ１は、芯金２の外周に
弾性体３を積層した弾性ローラ４を形成し、その上に合
成樹脂チューブである最外層５を備えたものである。

【００１０】芯金２は内部にヒータが挿入されるため、
熱伝導率がよく外周に設けられる弾性体との接着がよい
材質、例えば鉄、アルミニウム等で形成される。また、
弾性体３は熱の伝導率が高く、しかも熱による劣化が少
ないものが好ましく、また通紙性を満足する適宣な弾性
を備えたものであり、シリコーンゴム、フッ素樹脂等か
ら成る。

【００１１】さらに最外層５は、熱による劣化が少なく
トナーとの離型性に優れ、摩擦係数の小さいものが好ま
しい。このようなものとしてパーフロロアルコキシ樹脂
（ＰＦＡ樹脂）、ポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴ
ＦＥ樹脂）等のポリフッ化エチレンが用いられる。この
ような加熱ローラ１を製造するには、芯金２上に弾性体
３を形成して弾性ローラ４を形成する。芯金２の表面に
プライマー塗布し、シリコーンゴム等を押出したり、シ
ート状の未加硫ゴムを巻付け等により形成し、加熱して
一次加硫させ弾性ローラ４を作成する。

【００１２】一方、フッ素樹脂チューブ５は内面をエッ
チング処理する。エッチング処理はＮａ／ナフタレン錯
塩溶液等のエッチング液を含浸させて行なう。エッチン
グ処理後、弾性ローラ４の表面を研削し表面平滑にし、
プライマーを塗布し乾燥させ、合成樹脂チューブである
パーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）樹脂チューブに挿入す
る。ＰＦＡ樹脂チューブの内径は弾性ローラ４の外径と
等しく熱により非収縮性であり、偏肉がない均一な膜厚
に形成されたものである。

【００１３】その後図２に示すように、ＰＦＡ樹脂チュ
ーブ５に挿入された弾性ローラ４の外周に帯状体６を巻
装する。帯状体６はＰＦＡ樹脂チューブ５及び弾性体３
の熱膨張率より小さい熱膨張率を有するものであり、例
えば帆布等が好ましい。帆布は合成樹脂に較べて熱膨張
率が非常に小さく、ＰＦＡ樹脂チューブ５が２００℃に
加熱され膨張してもほとんど膨張しないため、ＰＦＡ樹
脂チューブ５を締結して弾性ローラ４に密着させる。帯
状体６は切れ目のないように巻装させ、しかもＰＦＡ樹
脂チューブ５が熱膨張した時に表面に巻跡が残らないよ
うな圧力で巻回させる。

【００１４】さらに、ＰＦＡ樹脂チューブ５上に帯状体
６を巻装した後、帯状体６を包囲して未加硫ゴム７を取
着させる。未加硫ゴム７はシリコーン生ゴム等を用いる
ことができる。これらの未加硫ゴム７を平面状に形成し
帯状体６上に巻きつける。未加硫ゴム７量はローラが設
置される金型８の容量よりも僅かながら多量になるよう
に巻装させる。未加硫ゴム７が巻装されたローラは金型
８内に設置され、所定の温度の恒温槽に放置する。この
時ＰＦＡ樹脂チューブ５及び弾性ローラ４の弾性体３が
膨張すると同時に、帯状体６は膨張しないため、ＰＦＡ
樹脂チューブ５を押圧する。さらに帯状体６の外周に巻
装された未加硫ゴム７は加硫により膨張し、外周方向の
膨張は金型８で遮断されるため、内部方向に帯状体６を
押圧して膨張する。従ってＰＦＡ樹脂チューブ５と弾性
体３は自らの膨張と帯状体６の外周に巻装された未加硫
ゴム７の加硫による膨張により密着され、介在するプラ
イマーの接着力を非常に向上させることができる。しか
も、帆布等熱膨張率の小さい帯状体６を巻装させず未加
硫ゴム７を直接ＰＦＡ樹脂チューブ５上に巻装させた場
合には金型のパーテング部分にひびの発生が避けられな
いが、帯状体６が巻装されるためひびの発生もなく、Ｐ
ＦＡ樹脂チューブ５と弾性体３は相互に強固に接着され
る。

【００１５】その後、ゴム層７及び帯状体６を外して加
熱ローラ１を得る。このようにして得られた加熱ローラ
１は、偏肉がなく、最外層５と弾性体３とが強固に接着
されるため、耐久性の優れたものである。また、クラウ
ン形状や、逆クラウン形状のローラでも自在に簡単に製
造することができる。以上、説明は本発明を加熱ローラ
に適用した一実施例についての説明であって、本発明は
これに限定されない。即ち、最外層と成るチューブに挿
入してチューブとの接着を図るものならば何れのローラ
にも適用できる。

【００１６】また、帯状体も帆布に限らず最外層となる
チューブの熱膨張率より小さな材質のもならば天然繊維
製、合成繊維製あるいはフィルム、不織布、紙等何れの
ものでも使用できる。また、合成樹脂チューブも熱収縮
性のものを用いてもよいことは言うまでもないことであ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のローラの製造方法によれば、合成樹脂チューブに挿
入した弾性ローラを加熱融着させる際に、チューブより
も小さな熱膨張率を有する帯状体を巻装し、その外周に
帯状体の熱膨張率より大きな熱膨張率を有する未加硫ゴ
ムを巻装させ、加熱によるチューブと帯状体の熱膨張の
差圧を合成樹脂チューブが弾性ローラを押圧するように
負荷させ、更に帯状体を未加硫ゴムの加硫による熱膨張
により押圧させたため、プライマーの接着効果を高める
ことができる。そのため、弾性ローラとの接着性の悪い
非収縮性の合成樹脂チューブを用いても、合成樹脂チュ
ーブと弾性ローラが強固に接着した耐久性の優れたロー
ラを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のローラの製造方法により製造されるロ
ーラの断面図

【図２】本発明のローラの製造方法を示す断面図

【符号の説明】

１‥‥‥加熱ローラ（ローラ） ２‥‥‥芯金 ３‥‥‥弾性体 ４‥‥‥弾性ローラ ５‥‥‥最外層（合成樹脂チューブ） ６‥‥‥帯状体 ７‥‥‥未加硫ゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:32 審査官 加藤 志麻子 (56)参考文献 特開 平４−158011（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−151234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29D 31/00 B29C 69/00 G03G 15/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯金上に弾性体を設けた弾性ローラをプラ
   イマを介して合成樹脂チューブに挿入し、加熱硬化し一
   体化してローラを作成するに際し、前記弾性ローラを前
   記合成樹脂チューブに挿入した後、前記合成樹脂チュー
   ブ外周に前記合成樹脂チューブの熱膨張率より小さい材
   質から成る帯状体を巻装し、前記帯状体上に未加硫ゴム
   を巻装して加熱し、前記合成樹脂チューブを外側から押
   圧して前記弾性ローラに接着させることを特徴とするロ
   ーラの製造方法。