JPH0247330B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真式複写機等における定着用
の弾性体ロールの製造方法においてトナー画像を
担持する支持体の表面にそのトナー画像を加熱定
着するための定着装置に使用される弾性体ロール
の製造方法に関するものである。

電子写真式複写法では、感光体上に形成された
トナー画像が、転写器によつて紙等の記録支持体
に転写され、その後必要に応じてトナー画像を記
録支持体表面に定着して所望のコピーを得るのが
一般的である。

ところで、前記トナーは、一般に熱可塑性樹脂
にカーボンブラツクのような顔料が混合された
0.1〜50μ程度の微粒子であり、電荷を受容し、保
持することができる。記録支持体上に形成された
トナー画像は、外力を受けた時に像が移動しない
ように定着しなければならない。

この定着方法としては、加熱定着法、圧力定着
法、溶剤定着法等が知られている。

溶剤定着法は、蒸気溶剤、あるいは液体溶剤を
用いてトナーを溶かし、記録支持体としての紙の
繊維中に浸透させる方法である。この方法では、
臭気防止ないし衛生上の観点から溶剤を機外に排
出することができず、その排出防止対策を講じる
と、機械構造が大がかりなものになり、製作費も
高価になる。

また、圧力定着法は、力学的な力をトナーに加
えて、記録支持体上にトナーを付着させる方法で
あり、高速化が可能であるが、他の定着法に比し
て定着性が悪く、しかも、圧力感応性トナーはそ
の製法が複雑で、高価なものとなる欠点を有して
いる。

一方、加熱定着法は、加熱によつてトナーを溶
融させ、記録支持体上に付着させる方法であり、
広く採用されている。この方法の一例として、ヒ
ートロール方式があり、少なくとも一方を加熱し
た一対のロール間に一定圧を加え、未定着トナー
画像を有する支持体を通過させて定着を行つてい
る。ヒートロール方式は、他の加熱定着装置に比
して電力消費が少なく、かつ定着部での紙詰りに
よる火災の危険性が少ないという利点がある。

ヒートロール方式では、加熱ロールとしてポリ
テトラフルオルエチレン、HTVシリコーンゴム
（High Temperture Vulcanization Silicone
Rubber）ないしRTVシリコーンゴム（Room
Temperture Vulcanization Silicone Rubber）
等の耐熱離型性物質をロール表面にコーテイング
したものが使用され、一方の加圧ロールとして
は、加熱ロールと加圧接触した場合、所定の接触
幅（以下、ニツプと称する）が形成されるように
耐熱弾性体で製作したものが使用されている。こ
の耐熱弾性体としては、HTVシリコーンゴム、
LTVシリコーンゴム（Low Temperature
Vulcanzation Silicone Rubber）、RTVシリコ
ーンゴム、フツ素ゴム、EPDAゴム（Ethylene
Propylene Diene Acryl Rubber）等を使用し得
るが、耐熱性、離型性、耐摩耗性、その他の機械
的物性を考慮すると、HTVシリコーンゴムが最
適であり、広く使用されている。耐熱弾性体ロー
ルは、金属製芯体に前記の如き耐熱弾性体材料を
数mm厚に被覆したものが普通である。

その製造方法の一例を示す。先ず、プライマー
を塗布した金属製芯体に帯状のHTVシリコーン
ゴム・コンパウンドを適当重量巻き付け、最終仕
上げロール径より数mm大きな内径を有する二つ割
り金型内にこれを装填し、加熱圧縮成型する。成
型終了後、金型から取出したロールの端部、ある
いは金型合せ面部に生じた〃ばり〃を除去し、研
磨荒仕上げする。荒仕上げしたロールを加熱処理
（post cure）し、その後ロール端面の不要ゴムを
除去して、最終仕上げロール径になるまで精研磨
加工する。斯くして耐熱弾性体ロールを得るので
あるが、この製造法では、下記の欠点がある。

最低二回の研磨加工が必要であり、生産性が
低い。

研磨工程では、表面荒き管理のために適宜砥
石の交換を行なわなければならず、また、砥石
の目詰りを防ぐためのドレツサー等を使用する
ため、コストアツプ要因となる。

研磨による廃棄ゴム量が多く、コストアツプ
要因となる。

本発明者等は、従来技術の有する斯かる問題を
解決すべく、円筒状金型の内周面に予め所望あら
さの梨地仕上げ処理を施しておき、同金型内に弾
性体材料を射出注入することによつて電子写真式
複写機等の定着用弾性体ロールを製造する方法を
創案した。

本発明の目的は、所望表面荒さの弾性体ロール
を射出成型のみによつて製造し、表面研磨工程を
省略せんとする点にある。

従来の弾性体ロールは、前記のように、割り型
を使用して圧縮成型していたゝめ、成型されたロ
ール表面に型の合せ面に沿う〃ばり〃が生じ、こ
の〃ばり〃を除去するとゝもに、ロール表面を所
望あらさに研磨仕上げする必要があつた。このよ
うに、圧縮成形法を採用する以上、研磨工程を避
けることはできないが、射出成形法によれば研磨
工程を効果的に省略し得るのである。すなわち、
射出成形法では、材料を流動状態で金型内に注入
するために、金型を割り型にする必要はなく、一
体型にして成品表面における〃ばり〃を避けるこ
とが可能である。さらに、金型の寸法、形状を得
られるべき成品のそれと略ぼ一致させておけば、
研磨による整寸が不要となる。

ところで、定着装置で使用する弾性体ロールの
表面状態は、極めて重要であり、実験の結果、表
面あらさが２〜20₁μｍRz（JIS、十点平均あらさ
表示、就中３〜10μｍRzの範囲内にある時、弾性
体ロールに対する紙のき付きが減少し、ロールの
汚れが最小限に抑えられ、通常併設されるクリー
ニング装置が必要でなくなる事が判明した。その
理由は、弾性体ロール表面あらさを前記範囲内に
収めることにより、紙とロールと接触面積が減少
してロール表面の静電気の帯電量が減少し、かつ
ロール表面と紙の間に空気層が形成されるため
に、ロールに対して紙が付着し難くなり、剥離し
易くなること、および用紙表面のトナーとロール
表面との接触面積が減少し、トナーの付着力が弱
まるからである。また、表面あらさが20μｍRz以
上では、トナー粒子がロール表面の凹部に入り込
み、ロールが汚染され易くなる。

叙上の通り、弾性体ロール表面は敦殊な状態に
仕上げなければならないため、単に射出成型する
だけでは、従来の圧縮成型法における場合と同様
に研磨加工が必要となる。

そこで、本発明では、予め金型内表面に所望の
あらさ、すなわち２〜20μｍRzの梨地仕上げ処理
を施しておくことによつて、成型品である弾性体
ロール表面に所望の〃あらさ〃が付与されるよう
にした。

一方、射出成型によつて得られた弾性体ロール
には、別の問題が生ずる。すなわち、研磨加工に
よつて得たロールに比し、ロール径の〃ばちつ
き、〃ないし回転時におけるロールの振れが、若
干大きくなることである。この点に関しては、定
着装置の構造を以下のように変更することによつ
て解決することができる。

第１図において、加熱素子７が内蔵され、駆動
回転されるヒートロール６に対して、同じく駆動
回転される加圧弾性体ロール１が所定圧で当接さ
れている。この加圧弾性体ロール１は、軸２の両
端部において、軸４を支点として傾動し得る荷重
印加用アーム３を介し、比較的小さいばね定数、
３Kg／mm以下の引張りコイルスプリング５によつ
て所定荷重を印加され、一定のニツプ幅ｈが得ら
れるように構成されている。なお、加熱ロール６
はクリーニング部材８によつて清浄化され、ま
た、ロール６に当接された剥離爪９によつて定着
後の用紙が剥離される。

斯かる構成によれば、スプリング５によつてロ
ール径の〃ばらつき〃が吸収され、所望のニツプ
幅ｈが得られるが、回転時のロール振れに対して
は、硬度（JIS、K6301−1975のスプリング式硬
さ試験による）60゜以下の比較的低硬度のゴムを
使用し、ニツプにおける平均圧を５Kg／cm²以下に
抑えれば、振れが吸収される。

また、加圧弾性体ロール１を、長軸方向中央部
が小径で、両軸端側が大径であるテーパー形状の
外径不均一ロール、あるいはロール外径を軸方向
で変化させたその他の外径不均一ロールに形成す
れば、ニツプ形状の最適化、紙皺発生の防止に有
効であるという事実に対し、従来の研磨加工法で
テーパー・ロールを得るのは非常に困難であつた
が、本発明の射出成型法によれば容易に成型する
ことが可能である。

前記の通り、本発明は定着装置で使用される加
圧弾性体ロールの製造方法として最適であること
が理解されるが、耐熱弾性体材料としては、前記
のようにHTVシリコーンゴムの他、LTVシリコ
ーンゴム、RTVシリコーンゴム、フツ素ゴム、
EPDAゴム等を使用することができる。なお、シ
リコーンゴムは、流動性が良いので、他の合成ゴ
ムより射出成型が容易である。

以下、具体的実施例について説明する。

第２図は、射出成型機によつて加圧弾性体ロー
ルを成型する状態を示している。加硫剤が添加さ
れたHTVシリコーンゴム・コンパウンド30を注
入口１１から射出シリンダー１２内に注入し、射
出プランジヤー１６によつて、30〜60Kg／cm²程度
の圧で加圧せしめる。コンパウンド３０は、バン
ドヒーター１５によつてスコーチ（scoch）しな
い程度に加熱され、魚雷型のトーピード
（torpedo）１３とシリンダー１２の内壁とで画
成される狭い隙間を通つて押し拡げられ、混練作
用を受けながらノズル１４から、円筒状金型１７
内に加圧注入される。金型１７の内壁面は、梨地
仕上げ処理によつて10μｍRzの〃あらさ〃が付与
されており、円筒状金型１７の略ぼ中心位置に、
金型１８によつて位置決めされた外径20mm、長さ
280mmのスチール製ロール軸２０がセツトされ、
ロール軸２０の自由端部には他の金型１９が被嵌
されている。したがつて、円筒状金型１７とロー
ル軸２０とで画成される空間部において、肉厚５
mmのゴム層３１が得れる。

斯くして、成型された中間品４０Ａには、〃ば
り〃３１ａが形成されているが、ゴム層３１の両
端部を２幅切除すれば、成品としての加圧弾性体
ロール４０が得られ、ゴム層３１の表面あらさは
10μｍRzであつた。また、HTVシリコーンゴム
の硬度は硬度35゜であり、硬度60゜以下にするとい
う条件を満たしている。

次に、ロール４０を定着装置に用い、ポリテト
ラフルオルエチレンが塗布された外径35mm中のヒ
ートロールに対して、ばね定数１Kg／mmのコイル
スプリングを以つて荷重40Kgで当接せしめ、周速
130mm／secにて回転させた。この時のニツプ幅
は、5.0mmであつた。

前記定数装置に、ゼロツクス2830トナーで現像
された未定着トナー画像を有する記録支持体を10
枚／分の割合で連続通紙した。その結果、全ての
コピーは完全に定着されており、ロール４０に巻
き付くという現象は発生しなかつた。また１万枚
の記録支持体を通紙させた後でも、ロール４０に
トナー汚れが生ずることはなく、特別なクリーニ
ング装置を必要としないことが判つた。

また、ロール４０を用いて、ロール経の〃ばら
つき〃と、回転時におけるロールの〃振れ〃につ
いて実験を行つた結果、ロール径で±0.3mmの〃
ばらつき〃は、ニツプ幅で、±0.1mm以下の変化が
あり、0.2mmのロール振れでは紙皺は発生せず、
紙の送行性に影響が無いことが判明した。射出成
型法で得られるロールは、ロール径の〃ばらつき
〃を±0.3mm以内、ロール振れを0.2mm以内に抑え
ることが可能であるから、定着装置における加圧
ロールとして使用し得ることは明らかである。

なお、前記のロール４０は、定着装置における
加圧ロールとして使用されるだけではなく、同ヒ
ートロール、あるいは、用紙搬送ロール、その他
の弾性体ロールとしても使用され得るものであ
る。

以上の説明から明らかなように、本発明では、
内周面に所望の〃あらさ〃が付与されるとゝも
に、得られるべき弾性体ロール径と略ぼ一致する
内径の円筒状一体金型を用いて射出成型を行い、
弾性体ロールを製造するので、成型後の研磨加工
が不要であり、製作費が廉価となる。また、得ら
れた弾性体ロールの表面〃あらさ〃は、常に金型
内周面の〃あらさ〃と同等の２〜20μｍRzであ
り、同一の金型から生産されるので同一の表面の
あらさの弾性ロールが安定して得られ、一定品質
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弾性体ロールを使用した
電子写真複写機における定着装置、第２図は本発
明の実施状態を示す説明図、第３図は中間成品と
しての弾性体ロールの説明図、第４図は最終成品
たる弾性体ロールの説明図である。 １……加圧弾性体ロール、２……軸、３……荷
重印加用アーム、４……軸、５……引張りコイル
スプリング、６……ヒートロール、７……加熱素
子、８……クリーニング部材、９……剥離爪、１
１……注入口、１２……射出シリンダー、１３…
…トーピード、１４……ノズル、１５……バンド
ヒーター、１６……射出プランジヤー、１７……
円筒状金型、１８，１９……金型、２０……ロー
ル軸、３０……シリコーンゴム・コンパウンド、
３１……ゴム層、３１ａ……ばり、４０……加圧
弾性体ロール、４０Ａ……中間品、ｈ……ニツプ
幅。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トナー像を記録支持体に定着する定着用弾性
   体ロールの製造方法において、内周面に、あらさ
   ２〜20μｍRzの梨地仕上げ処理が施され、かつ得
   られるべき弾性体ロール径と略ぼ一致する内径の
   円筒状一体金型内中心部に軸部材をセツトし、前
   記円筒状一体金型内にゴム質弾性体材料を加圧注
   入して表面あらさが２〜20μｍRzの弾性体ロール
   を製造する方法。