JP4778480B2

JP4778480B2 - ローラ

Info

Publication number: JP4778480B2
Application number: JP2007150745A
Authority: JP
Inventors: 和久石川; 昌章大矢
Original assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Device Technology Co Ltd
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: JP2008303947A

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置の吸着ローラなどとして用いられるローラに係り、特に、ゴム層の外周に離型性樹脂スリーブを被覆したローラに関する。

電子写真複写機やレーザビームプリンタなどの、可視像形成のためにトナーを用いる電子写真方式を利用した画像形成装置においては、記録材をピックアップし転写部へと搬送する吸着ローラおよび搬送ローラ、トナー画像を記録材上に転写する転写ローラ、転写画像を記録材上に定着させる定着ローラおよび加圧ローラ、定着画像が形成された記録材を機外へ排出する排出ローラなど、数多くのローラが使用されている。

これらのローラのうち、特にトナーとの離型性が要求されるものには、従来、金属芯軸の外周にゴム弾性体層を被覆し、その上に、トナーとの離型性の良好なフッ素樹脂などの離型性樹脂からなるスリーブを被覆したものが多用されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、この種の離型性樹脂被覆ゴムローラでは、ゴム層と離型性樹脂スリーブとの密着性が不十分であると、使用時にゴム層と離型性樹脂スリーブとの間で剥離が生じ、ローラ寿命が短くなる。このため、通常、ゴム層上に接着剤を塗付することにより、ゴム層と離型性樹脂スリーブとの密着性を確保することが行われている。

しかしながら、接着剤を塗布することによって、製造工程数が増え、また、製造コストも上昇するという問題があった。このため、接着剤の塗付を省略することができる技術、すなわち、接着剤を塗付せずともゴム層と離型性樹脂スリーブ間を十分に密着させることができる技術が求められてきている。

なお、この問題に対し、離型性樹脂スリーブに代えて熱収縮性チューブを使用したローラも開発されているが、熱収縮性チューブは高価であり、製品価格が高くなるという問題がある。
特開２００２−１９５２４８号公報

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、接着剤を塗付せずともゴム層と離型性樹脂スリーブとを十分に密着させることができ、従来に比べ製造工程の簡素化、製造コストの低減を図ることのできるローラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のローラは、芯軸と、前記芯軸外周に設けられたゴム弾性体層と、前記ゴム弾性体層外周に他の介在層を介することなく設けられた離型性樹脂層とを備え、
前記ゴム弾性体層が、最大荷重が３５ｇｆ以上で、時間積分量が２．０ｇｆ・ｓ以上のタック性を有し、硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が４０°以下である液状シリコーンゴムからなり、かつ、前記離型性樹脂層が、外径がローラ外径の９２〜９８％のフッ素樹脂スリーブからなることを特徴とするものである。

本発明のローラによれば、接着剤を塗付せずともゴム層と離型性樹脂スリーブとを十分に密着させることができ、従来に比べ製造工程の簡素化、製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図1は、本発明の一実施形態のローラを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態のローラは、アルミ、鉄、ステンレス鋼などからなる芯軸１１と、この芯軸１１上に形成されたゴム弾性体層１２と、ゴム弾性体層１２外周に他の介在層を介することなく設けられた離型性樹脂スリーブからなる離型性樹脂層１３とを備えている。

ゴム弾性体層１２は、最大荷重が３５ｇｆ以上で、時間積分量が２．０ｇｆ・ｓ以上のタック性を有するゴム材料で構成される。ここで、最大荷重および時間積分量は、硬化ゴムシートの表面にステンレス鋼製の直径５ｍｍのプローブを侵入速度３０ｍｍ／ｓで接触させ、押付け荷重５０ｇｆで５秒間押付けた後、引離し速度６００ｍｍ／分で引離したときの、引離し開始から引離し完了までの前記プローブにかかる荷重の経時変化から算出される値であり、例えば、（株）レスカ製、ＴＡＣＫＩＮＥＳＳＴＥＳＴＥＲを用いて測定することができる。最大荷重および時間積分量のいずれか一方でも前記値に満たないと、ゴム弾性体層１２と離型性樹脂スリーブ１３との密着性が不十分となり、ローラの耐久性が低下する。ゴム材料の最大荷重および時間積分量は、それぞれ３６ｇｆ以上および２．２ｇｆ・ｓ以上であることが好ましく、最大荷重が３６ｇｆ以上で、かつ、時間積分量が２．２ｇｆ・ｓ以上であることがより好ましい。

また、本発明の目的のためには、ゴム弾性体層１２を構成するゴム材料は、硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が４０°以下であることが好ましく、３８°以下であることがより好ましい。

ゴム材料の種類は、特に制限されるものではなく、例えば、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられるが、一般には、シリコーンゴムが使用される。なかでも、本発明においては、付加型または縮合型液状シリコーンゴムが好ましく、特に付加型液状シリコーンゴムが好ましい。

このゴム弾性体層１２の厚さは、通常、１．０〜４．０ｍｍの範囲である。

離型性樹脂層１３を構成する離型性樹脂スリーブは、外径が、ローラ外径の９２〜９８％のものである。外径が、ローラ外径の９２％未満では、被覆した際に裂けが発生しやすく、また、ローラ外径の９８％を超えると、ゴム弾性体層１２と離型性樹脂層１３との密着性が不十分となる。また、その厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることがより好ましい。

離型性樹脂としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられるが、一般には、フッ素樹脂からなるスリーブが使用される。フッ素樹脂としては、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）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などが挙げられるが、なかでも、ＰＦＡが好ましい。

上記ローラは、いわゆる一体成型法によって製造することが好ましい。以下、その一例を図面を用いて説明する。

図２は、上記ローラの製造過程を示す断面図である。
図２において、２０は、円筒状金型を示し、この円筒状金型２０は、直立保持された円筒型２１と、この円筒型２１の上部および下部にそれぞれ嵌合された上部栓体２２および下部栓体２３とから構成されている。上部栓体２２および下部栓体２３の各内側には、アルミ、鉄、ステンレス鋼などからなる芯軸１１を、円筒型２１内に同心的に保持するための芯軸保持孔２５、２６が設けられている。また、下部栓体２３には、材料注入孔２７が設けられ、上部栓体２２には、材料逃げ孔２８が設けられている。

上記ローラを製造するにあたり、まず、円筒状金型２０の円筒型２１を直立保持し、その内側に、離型性樹脂チューブ１３Ａを挿通させ、その両端を折り曲げて固定する。このとき離型性樹脂チューブ１３Ａの内面に従来のような接着剤を塗布する必要はないが、化学エッチングやレーザの照射、放電などによる内面処理を施しておくと、ゴム弾性体層１２との密着性をより向上させることができる。

次いで、この離型性樹脂チューブ１３Ａ内に、芯軸１１を挿入し、円筒型２１の上部および下部に、上部栓体２２および下部栓体２３を嵌合させて同心的に保持する。芯軸１１の表面には、予めプライマーを塗布乾燥する処理を施しておいてもよい。

なお、離型性樹脂チューブ１３Ａおよび芯軸１１は、離型性樹脂チューブ１３Ａを予め芯軸１１に被嵌させておき、これを円筒型２１の内部に挿入し、固定するようにしてもよい。

続いて、芯軸１１と離型性樹脂チューブ１３Ａとの間隙に、付加型液状シリコーンゴムなどのゴム材料１２Ａを注入し、加硫して、ゴム弾性体層１２を形成する。加硫条件は、使用するゴム材料１２Ａの種類によって適宜選択され、例えば、ゴム材料１２Ａとして熱硬化性の付加型液状シリコーンゴムを使用した場合には、熱加硫を行う。

ゴム材料１２Ａの加硫後、必要ならば常温にまで冷却し、上部栓体２２および下部栓体２３を取り外し、離型性樹脂チューブ１３Ａおよびゴム弾性体層１２とともに芯軸１１を円筒型２１から引き抜く。この結果、図１に示すような、芯軸１１上にゴム弾性体層１２および離型性樹脂チューブ１３Ａからなる離型性樹脂層１３が順に被覆された３層構造のローラを得ることができる。

本実施形態のローラにおいては、最大荷重３５ｇｆ以上、時間積分量２．０ｇｆ・ｓ以上のタック性を有するゴム材料でゴム弾性体層１２が形成され、かつ、ローラ外径の９０〜９８％の外径を有する離型性樹脂スリーブによって離型性樹脂層１３が形成されているので、接着剤が未使用であるにもかかわらず、ゴム弾性体層１２と離型性樹脂スリーブからなる離型性樹脂層１３との密着性が良好である。したがって、従来のような接着剤の使用を省略することができ、製造工程を簡略化し、製造コストの低減を図ることができる。

なお、本発明においては、ゴム弾性体層１２を形成するゴム材料、離型性樹脂層１３を形成する離型性樹脂スリーブ、あるいは、それらの両方に、導電性フィラーを配合することによって、ゴム弾性体層１２および／または離型性樹脂層１３に導電性を付与することができる。導電性フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、これらの複合酸化物などが挙げられる。酸化亜鉛や酸化錫などの導電性金属酸化物を硫酸バリウム、ホウ酸アルミ、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの絶縁性微粉末の表面に被覆したものも使用可能である。

このように導電性を付与したものは、導電性が要求される用途、例えば、電子写真複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置における吸着ローラ、転写ローラ、現像ローラ、帯電ローラ、定着ローラ、加圧ローラなどに有用である。

次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、実施例中、ゴム材料のタック性を示す最大荷重および時間積分量はいずれも（株）レスカ製のＴＡＣＫＩＮＥＳＳＴＥＳＴＥＲを用いて測定した値であり、また、ゴム硬度は、高分子計器（株）製Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度計を使用し、総荷重１０００ｇｆで測定した値である。

実施例１
図２に示すように、内径９．１ｍｍの鉄製パイプからなる円筒型２１内に、外径８．８ｍｍ、長さ３２０ｍｍ、厚さ５０μｍのＰＦＡスリーブ１３Ａを挿通し、両端を円筒型２１上に折り曲げて固定した。次いで、ＰＦＡスリーブ１３Ａを固定した円筒型２１内に、外周面にプライマー（信越化学工業（株）製商品名Ｘ−３３−１７４−１）を塗布した外径６ｍｍのアルミ芯軸１１を挿入し、円筒型２１の上部および下部にそれぞれ上部栓体２２および下部栓体２３を嵌合させて同心的に保持した後、芯軸１１とＰＦＡスリーブ１３Ａとの間隙に、最大荷重３６ｇｆ、時間積分量２．２ｇｆ・ｓ、硬化後の硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が３８°の付加型液状シリコーンゴム（東レ・ダウコーニング（株）製商品名Ｇ９０Ｋ）を注入し、１２０℃で３０分間加熱して、シリコーンゴムを硬化させた。硬化後、室温にまで冷却し、脱型して、外径９．０ｍｍのＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

実施例２、比較例１、２
外径が８．３ｍｍ（実施例２）、８．９ｍｍ（比較例１）および８．１ｍｍ（比較例２）のＰＦＡスリーブ（長さおよび厚さは実施例１と同じ）を用いるようにした以外は、実施例１の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

参考例１
ゴム材料として、最大荷重３６ｇｆ、時間積分量２．２ｇｆ・ｓ、硬化後の硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が４２°の付加型液状シリコーンゴム（東レ・ダウコーニング（株）製商品名Ｇ９０Ｋ−１）を用いた以外は、実施例１の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

比較例３、４
ゴム材料として、最大荷重３２ｇｆ、時間積分量１．８ｇｆ・ｓ、硬化後の硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が３８°の付加型液状シリコーンゴムを用いるとともに、比較例４においては、さらに、外径が８．３ｍｍのＰＦＡスリーブ（長さおよび厚さは実施例１と同じ）を用いるようにした以外は、実施例１の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

比較例５、６
ゴム材料として、最大荷重３６ｇｆ、時間積分量１．８ｇｆ・ｓ、硬化後の硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が３８°の付加型液状シリコーンゴムを用いるとともに、比較例６においては、さらに、外径が８．３ｍｍのＰＦＡスリーブ（長さおよび厚さは実施例１と同じ）を用いるようにした以外は、実施例１の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

比較例７、８
ゴム材料として、最大荷重３２ｇｆ、時間積分量２．２ｇｆ・ｓ、硬化後の硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が３８°の付加型液状シリコーンゴムを用いるとともに、比較例８においては、さらに、外径が８．３ｍｍのＰＦＡスリーブ（長さおよび厚さは実施例１と同じ）を用いるようにした以外は、実施例１の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

比較例９
ＰＦＡスリーブの内面に化学エッチング処理を施し、さらにその処理面に接着剤（東レ・ダウコーニング（株）製商品名ＤＹ３９−０８０）を塗付して円筒型２１に装着するようにした以外は、比較例４の場合と同様にしてＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラを得た。

上記各実施例、参考例および各比較例で得られたＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラの成形直後のＰＦＡスリーブとシリコーンゴム層間の剥離の有無を目視により観察した。また、観察の結果、ＰＦＡスリーブとシリコーンゴム層間の剥離が認められなかったローラについて、レーザビームプリンタにより通紙試験を行い、耐久性を評価した。これらの結果を、表１に併せ示す。なお、通紙試験は、上記ローラをレーザビームプリンタに装着し、普通紙を１７枚／分の速度でローラ間を通過させ、ＰＦＡスリーブとシリコーンゴム層間の剥離が発生するまでの通紙枚数を調べた。

表１から明らかなように、本発明に係るＰＦＡスリーブ被覆シリコーンゴムローラは、ＰＦＡスリーブとシリコーンゴム層間の密着性が良好で、従来の接着剤を塗布したローラに匹敵する耐久性を有することが確認された。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施することが可能であることはいうまでもない。

本発明の一実施形態のローラを示す断面図である。図１に示すローラの製造方法の一例を説明するための断面図である。

符号の説明

１１…芯軸、１２…ゴム弾性体層、１２Ａ…ゴム材料、１３…離型性樹脂層、１３Ａ…離型性樹脂スリーブ、２０…円筒状金型

Claims

芯軸と、前記芯軸外周に設けられたゴム弾性体層と、前記ゴム弾性体層外周に他の介在層を介することなく設けられた離型性樹脂層とを備え、
前記ゴム弾性体層が、最大荷重が３５ｇｆ以上で、時間積分量が２．０ｇｆ・ｓ以上のタック性を有し、硬度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）が４０°以下である液状シリコーンゴムからなり、かつ、前記離型性樹脂層が、外径がローラ外径の９２〜９８％のフッ素樹脂スリーブからなることを特徴とするローラ。
前記液状シリコーンゴムは、付加型液状シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載のローラ。
円筒状金型内に芯軸を同心的に保持し、かつ、前記円筒状金型の内周面に前記フッ素樹脂スリーブを装着した状態で、前記芯軸と前記フッ素樹脂スリーブとの間隙にゴム材料を注入し硬化させることにより製造されるローラであることを特徴とする請求項１または２記載のローラ。
前記ゴム弾性体層および前記離型性樹脂層は、導電性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のローラ。
前記ゴム弾性体層の厚さが１．０〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のローラ。