JP5985438B2 - 弾性ローラの製造方法 - Google Patents
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このような定着装置における弾性ローラ、具体的には定着ローラ及び加圧ローラのうち少なくとも一方が、中央部では小さな外径であり、端部で大きな外径を有する所謂「逆クラウン形状」になっていると、定着ローラ及び加圧ローラの圧接部を通過する記録体にしわが発生することを抑制できることが知られている。
また、引用文献1には「中央部が最小径となり、両端部が最大径となった逆クラウン形状に形成された加圧ローラ120」が記載されている(第1頁右欄第13行〜第18行及び図6)。なお、図6に示される逆クラウン形状の加圧ローラ120及び引用文献1の定着ローラ及び加圧ローラはフッ素樹脂チューブを備えていない。
(1) 発泡弾性層の外周に配置されたフッ素樹脂チューブを備え、軸線方向の中央から端部それぞれに向けて前記端部から前記中央側に50〜180mmの領域に存在する1つの変位点で外径増大率が変化するように外径が徐々に大きくなる最大で20〜40mmである逆クラウン形状の弾性ローラを製造する方法であって、
軸体の外周面に配置された発泡硬化体を、その外径が軸線方向の中央から前記変位点まで増大し、かつ前記変位点から端部まで減少するように、研磨する工程と、
前記研磨する工程で作製された発泡弾性層を厚さが20〜100μmのフッ素樹脂チューブで被覆する工程とを有する弾性ローラの製造方法であり、
(2) 前記研磨する工程は、前記中央部と前記変位点との外径差が0.01〜0.3mmで前記変位点と前記端部との外径差が0.01〜0.3mmで最大外径が20〜40mmとなるように前記発泡硬化体を研磨する工程であり、前記中央部と前記変位点との外径差が0.10〜0.20mmで前記変位点と前記端部との外径差が0.00mm超0.10mm以下である前記(1)に記載の弾性ローラの製造方法であり、
(3) 前記発泡硬化体は、アスカーC硬度(荷重1.0kg)が20〜60であり、平均セル径が50〜400μmであり、密度が0.395〜0.7g/cm3である。請求項1又は2に記載の弾性ローラの製造方法である。
軸体2は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体2は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
平均セル径は発泡弾性層の表面又は任意の面で切断したときの切断面において約20mm2の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。
発泡倍率は、発泡弾性層の体積及び質量を常法によって測定し、これらから算出することができる。
発泡弾性層において、平均セル径、発泡倍率及び密度は発泡弾性層を形成する発泡ゴム組成物に含有される発泡剤又は発泡ゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。
この発明に係る弾性ローラの製造方法は、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
図4に示されるように、この発明に係る画像形成装置30は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体31例えば感光体と、前記像担持体31の周囲に配置された、帯電手段32例えば帯電ローラ、露光手段33、現像手段40、転写手段34例えば転写ローラ及びクリーニング手段37と、記録体の搬送方向下流側に定着装置35とを備えている。この現像手段40は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図2に示されるように、現像剤収納部41と、像担持体31に現像剤42を供給する現像剤担持体44と、現像剤担持体44に現像剤42を供給する現像剤供給手段43と、現像剤42を帯電させる現像剤規制部材45とを備えている。
画像形成装置における従来の定着装置は、通常、定着ローラを低硬度に加圧ローラを高硬度にしてニップ幅及びニップ圧を確保しているが、この発明に係る定着装置は、定着装置35のように、アスカーC硬度(荷重1.0Kg)は20〜35の範囲にある低硬度の定着ローラ53と、この発明に係る加圧ローラの一例である低硬度の加圧ローラ56とを有する加熱定着装置である。すなわち、この定着装置35は、図2にその断面が示されるように、記録体36を通過させる開口52を有する筐体50内に、定着ローラ53と、定着ローラ53の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ54と、定着ローラ53及び無端ベルト支持ローラ54に巻回された無端ベルト55と、無端ベルト55を介して定着ローラ53に圧接する加圧ローラ56と、無端ベルト55に非接触となるように配置され、無端ベルト55を介して外部から定着ローラ53を加熱する加熱手段57とを備え、無端ベルト55を介して定着ローラ53と加圧ローラ56とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。
無端ベルト支持ローラ54は、画像形成装置に通常用いられるローラであればよく、例えば、弾性ローラ等が用いられる。無端ベルト55は、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂により、無端状に形成されたベルトであればよく、その厚さ等も適宜定着装置35に適合するように調整することができる。加圧ローラ56はスプリング等の付勢手段(図示しない。)によって無端ベルト55を介して定着ローラ53に圧接している。この定着装置35においてこの発明に係る加圧ローラが加圧ローラ56として装着されている。前記加熱手段57は、ハロゲンヒーター及び反射板等を用いた輻射加熱方法、加熱器等を直接接触させて加熱する直接接触加熱方法、並びに、誘導加熱方法等が採用される。この加熱手段57は、定着ローラ53における軸線方向の長さとほぼ同じ長さを有する部材であり、定着装置35のいずれに配置されてもよいが、図2に示されるように、定着ローラ53の表面より一定の間隔を隔てて定着ローラ53に略並行に配置されるのがよい。前記誘導加熱方法には加熱用コイルが用いられ、この加熱用コイルは、通常、フェライト等の強磁性体で、スイッチング電源用として用いられている代表的な形状であるI型、E型及びU型等に形成され、導線が巻かれて成る。無端ベルト55と加圧ローラ56との圧接された間を記録体36が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体36に転写された現像剤42(静電潜像)を定着させることができる。
この発明に係る画像形成装置30は、次のように作用する。まず、画像形成装置30において、帯電手段32により像担持体31が一様に帯電され、露光手段33により像担持体31の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段40から現像剤42が像担持体31に供給されて静電潜像が現像され、この現像剤像が像担持体31と転写手段34との間に搬送される記録体36上に転写される。この記録体36は定着装置35に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体36に定着される。このようにして、記録体36に画像を形成することができる。
この発明に係る定着装置35及び画像形成装置30は、加圧ローラ56としてこの発明に係る加圧ローラが採用されているから、現像剤を記録体に定着させる定着性に優れると共に消費電力が小さい。
この発明に係る加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置は、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
例えば、加圧ローラ1において、発泡弾性層3は、単層構造とされているが、この発明においては二層以上の複層構造とされてもよい。
画像形成装置30は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置30は、現像手段40に単色の現像剤42のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す4サイクル型カラー画像形成装置、各色の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置30は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。
また、定着装置35及び画像形成装置30において、現像剤42は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(直径17mm×長さ370mm、SUM22)をトルエンで洗浄し、プライマー「No.101A/B」(信越化学工業株式会社製:商品名)を塗布した。プライマー処理した軸体をギアーオーブンを用いて180℃の温度にて30分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、プライマー層を形成した。
変位点:端部から中央側に51.5mm
外径増大部の最小外径(中央外径):25.07mm
外径増大部の最大外径及び外径減少部の最大外径(変位点外径):25.21mm
外径減少部の最小外径(端部外径):25.19mm
中央部と変位点との外径差:0.14mm
変位点と端部との外径差:0.019mm
弾性ローラの軸線方向長さ:340mm
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.88mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):25.00mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.05mm
中央部と変位点との外径差:0.12mm
変位点と端部との外径差:0.05mm
PFAチューブの厚さを50μmと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.83mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):24.98mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.05mm
中央部と変位点との外径差:0.15mm
変位点と端部との外径差:0.07mm
PFAチューブの厚さを100μmに変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.78mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):24.95mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.04mm
中央部と変位点との外径差:0.17mm
変位点と端部との外径差:0.09mm
変位点を端部から中央側80mmに変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に80mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.86mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):25.03mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.05mm
中央部と変位点との外径差:0.17mm
変位点と端部との外径差:0.02mm
最大外径を32mmに変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):31.89mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):32.01mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):32.05mm
中央部と変位点との外径差:0.12mm
変位点と端部との外径差:0.04mm
収縮性のないPFAチューブを用いたこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。このPFAチューブは、軸線長さ312mm、内径24mm及び厚さ30μmで、内径と発泡弾性層3の端部部分の外径との差が0.5〜1.5mmであった。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.93mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):25.01mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.06mm
中央部と変位点との外径差:0.08mm
変位点と端部との外径差:0.05mm
最大外径を18mmに変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):17.88mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):18.00mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):18.05mm
中央部と変位点との外径差:0.12mm
変位点と端部との外径差:0.05mm
発泡硬化体を外径25mmのストレート形状に研磨したこと以外は実施例1と基本的に同様にして弾性ローラを製造した。得られた弾性ローラは下記寸法の第1増大部及び第2増大部を有する面対称形の逆クラウン形状を有していた。
変位点:端部から中央側に51.5mm
第1増大部の最小外径(中央外径):24.65mm
第1増大部の最大外径及び第2増大部の最小外径(変位点外径):25.00mm
第2増大部の最大外径(端部外径及び最大外径):25.12mm
中央部と変位点との外径差:0.35mm
変位点と端部との外径差:0.12mm
実施例1〜6及び比較例1、2で製造した各加圧ローラを、表面温度185℃に設定した加熱ローラに対して、押込み量(加圧ローラの半径及び加熱ローラの半径の和と圧接後の軸線間距離との差分)が1.065mm(発泡弾性層3の端部11Aの厚さに対する圧縮率が30%)となるように、軸線方向に沿って並行に圧接させた。この圧接状態を維持したまま定着ローラを180rpmの回転数で24時間回転させた後に各加圧ローラにおけるフッ素樹脂チューブ4の状態を評価した。具体的には、回転された後の加圧ローラが60℃以上の温度にある間に、その表面に皺、亀裂等の有無を確認する(第1表において「皺等の発生評価」と表記する。)。評価基準は、フッ素樹脂チューブ4に皺、セル模様及び亀裂のいずれも目視で確認できず、フッ素樹脂チューブ4が光沢を有していた場合を「◎」、フッ素樹脂チューブ4にセル模様のみが目視で確認された場合を「○」、フッ素樹脂チューブ4に実用上許容できる程度の皺のみが目視で確認された場合を「△」、フッ素樹脂チューブ4にセル模様及び実用上許容できない程度の皺に加えて亀裂も目視で確認でき、フッ素樹脂チューブ4が光沢を有していなかった場合を「×」とする。この評価が「△」以上であると、実機テストにおいてもフッ素樹脂チューブの状態が実用上許容できるものとする。
31 像担持体
32 帯電手段
33 露光手段
34 転写手段
35 定着装置
36 被転写体
37 クリーニング手段
40 現像手段
41 現像剤収納部
42 現像剤
43 現像剤供給手段
44 現像剤担持体
45 現像剤規制部材
50 筐体
52 開口
53 定着ローラ
54 無端ベルト支持ローラ
55 無端ベルト
56 加圧ローラ
57 加熱手段
70 試験機
71 加熱ローラ
72 内部ヒータ
73 外部ヒータ
74 試験ローラ装着部
75 押圧力調整手段
Claims (3)
- 発泡弾性層の外周に配置されたフッ素樹脂チューブを備え、軸線方向の中央から端部それぞれに向けて前記端部から前記中央側に50〜180mmの領域に存在する1つの変位点で外径増大率が変化するように外径が徐々に大きくなる最大で20〜40mmである逆クラウン形状の弾性ローラを製造する方法であって、
軸体の外周面に配置された発泡硬化体を、その外径が軸線方向の中央から前記変位点まで増大し、かつ前記変位点から端部まで減少するように、研磨する工程と、
前記研磨する工程で作製された発泡弾性層を厚さが20〜100μmのフッ素樹脂チューブで被覆する工程とを有する弾性ローラの製造方法。 - 前記研磨する工程は、前記中央部と前記変位点との外径差が0.01〜0.3mmで前記変位点と前記端部との外径差が0.01〜0.3mmで最大外径が20〜40mmとなるように前記発泡硬化体を研磨する工程であり、前記中央部と前記変位点との外径差が0.10〜0.20mmで前記変位点と前記端部との外径差が0.00mm超0.10mm以下である請求項1に記載の弾性ローラの製造方法。
- 前記発泡硬化体は、アスカーC硬度(荷重1.0kg)が20〜60であり、平均セル径が50〜400μmであり、密度が0.395〜0.7g/cm3である請求項1又は2に記載の弾性ローラの製造方法。
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