JPH0366914A

JPH0366914A - 印刷機用被覆ロールおよびその製法

Info

Publication number: JPH0366914A
Application number: JP19801589A
Authority: JP
Inventors: Fujimi Yamashita; 山下　藤美; Iwao Aoki; 岩夫青木; Koichi Hamazaki; 浜崎　幸一
Original assignee: GUNMA ALUM KK
Current assignee: GUNMA ALUM KK
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1991-03-22
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06100877B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えば電子写真複写機の定着装置の如き加熱
、加圧印刷機用ロールに関するものであり、特にロール
表面に被覆する非粘着性樹脂層の改良に関するものであ
る。

［従来の技術］本発明印刷機ロールの主たる応用である電子写真複写機
は、第３図にその概要を示す如く、感光ドラムｌに形成
された潜像面にトナーを散布して、そのトナーを潜像に
付着させて顕像を形成し、それを複写用紙２に転写する
。複写用紙２に転写されたトナー像は、加熱ロール３と
加圧ロール４とよりなる定着ロール５によって、加熱融
解して、複写用紙２に圧着することによって像を定着す
る。

加熱ロール３は第４図に示す如く、中空の金属製ロール
９を芯材とし、中空の内部に電気的な加熱装置６を持ち
、表面には、トナーのオフセット防止のために、非粘着
性物質よりなる被覆層７を設けである。この非粘着性物
質としては、シリコーン・ゴム、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂等が使用されてい
る。

かかる非粘着性物質よりなる被覆層には、例えば、金属
製ロールの表面に被覆させたゴム弾性体に、金属粉末や
金属繊維またはファイバーチップを混入させて、熱伝導
性や導電性を改善しようとするもの（特公昭６１−３４
１４６号）や金属製ロール表面に、耐熱接着層、耐熱油
弾性体層、耐熱油接着層およびオフセット防止層を順次
積層することにより、オフセット防止層を強固に接着し
、オフセット防止層の剥離防止を狙った定着ロール（特
公昭８１−６０４３０号）の提案がある。

また、被覆方法としては、粗面化した金属製ロール表面
にブライマーを塗布した後、ＰＦＡ粉体を塗布し、炉内
で焼成するか、または、ブライマーを塗布することなく
、ＰＦＡ粉体を塗布した後焼成し、焼成した後の冷却速
度を制御することによって、ＰＦＡ皮膜の金属ロールへ
の付着を緊密・強固にする方法（特公昭６１−４１２８
９号）も提案されている。

また、本出願人は、金属製ロール表面に固体潤滑剤の粉
末を分散させた熱硬化性樹脂をもって被覆した印刷機用
ロールを提案した（特願平１−２２４８１．２２４８２
）。

一方、加圧ロールは、上記加熱ロールの加熱素子を有し
ない構造とすることによって得られるか、また、金属ロ
ールそのままを使用することもできる。

［発明が解決しようとする課題〕従来の加熱定着ロールにあっては、非粘着性物質が金属
との接着力が乏しく、これを補うために第２図に示す如
く、金属製ロール９の表面に耐熱、耐油性の接着ブライ
マー８を介在させて非粘着性物質よりなる被覆層７を設
ける必要があり、これらの樹脂層を順次積層（特公昭Ｂ
１−８０４３０号）させるような複雑な製造工程が必要
であった。また焼成された樹脂表面は不規則な形状とな
っているため、これを均一にするため研摩仕上げをする
必要があった。又、弗素樹脂層に欠陥が発生することが
あり、さらに、上記したふっ素樹脂の１回の塗布、焼成
によっては高々１０μ■の皮膜厚さを得るに止まり、必
要な皮膜厚さを確保するためには複数回の塗布、焼成工
程を経なければならなかった。

また、固体潤滑剤の粉末を分散させた熱硬化性樹脂をも
って被覆した印刷機用ロールは、固体潤滑剤の粉末がロ
ール表層部を緻密に覆い適当な表面粗さを呈するので、
この凹凸面に塗布された非粘着性油を含蓄させ、複写用
紙が定着ロールへ巻き付くのを防止していた。しかし、
非粘着油の供給が中断されるという事態となったとき、
カーボントナーが印刷用、ロールに付着し、最終的には
印刷用紙が巻き付くこととなった。また、最近では、非
粘着油を使用しない印刷機もあり、前記固体潤滑剤の粉
末を分散させた熱硬化性樹脂でもって被覆したロールで
あっても、満足できるものではなかった。

本発明は上記の製造上の煩雑さを解消し、耐熱性、耐磨
耗性、耐油性および熱伝達応答性にすぐれ、しかも印刷
機用ロールと印刷用紙との巻き付きを防止する非粘着油
が存在しない場合でも、複写用紙がロール面に巻き付く
ことのない印刷用ロールを得ようとするものである。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するため、本発明の印刷機用被覆ロール
は、金属製ロール９表面に少くともその一部を溶融せし
めた状態の固体潤滑剤１１の粉末を含有する熱硬化性樹
脂で被覆してなることを特徴とするものである。

また、第２の発明は金属製ロール表面に、ふっ素樹脂系
固体潤滑剤の粉末を含有する熱硬化性樹脂を塗布し、熱
硬化させる印刷機用ロールの製造方法において、前記熱
硬化性樹脂として、前記ふっ素樹脂系固体潤滑剤粉末を
含む熱硬化性高分子樹脂を用い、これを皮膜厚さとして
５０μｌ以下塗布し、２ＢＯ〜４００℃で熱硬化させる
ことを特徴とする印刷機用被覆ロールの製造方法である
。

本発明における金属製ロールは、アルミニウム又は、ア
ルミニウム合金製が好ましく、又、チタン、銅、鋼等で
あってもよい。アルミニウム合金は、熱伝達性、強度、
耐熱性と耐食性および軽量化等の面からＡｌ−Ｍｇ−３
ｉ系合金とかＪＩＳ　−Ａ　５０５２およびＡ　５０５
Ｂなどが特に好ましい。

熱硬化性樹脂は、金属との接着力が強固であるほか、耐
熱性、耐摩耗性、耐油性を兼備することが必要で、ポリ
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂（
ＰＦ）、アミノ樹脂（ユリア樹脂ＵＰ、メラミン樹脂Ｍ
Ｆ）　、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）　、エポキシ
樹脂（ＥＰ）　　アリル樹脂（ＤＡＰ）　　　シリコー
ン（ＳＩ）　　ポリウレタン（ウレタン樹脂）（ＰＵＲ
）　　ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フラン
樹脂などが使用される。

固体潤滑剤は、耐摩耗性、耐熱性、耐油性、の面でポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーオキシアル
コキシふっ素樹脂（ＰＦＡ）四ふっ化エチレン六ふっ化
プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン四ふっ化エチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、ふっ化ヒニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）、ポリクロロ三ふっ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ふ
り化ビニル（Ｐ　Ｖ　Ｆ）のようなふっ素樹脂系が好ま
しい。この粉末は、粒径１ｏμｍ以下が好ましく、粒径
が大きくなると熱硬化性樹脂との結合力が低下し、耐摩
耗性が得られなくなる。

固体潤滑剤の上記熱硬化性樹脂中への含有量は、ふっ素
樹脂の種類にもよるが重量比で２０〜９５％程度が好ま
しい。とくにＰＴＦＥでは２０〜６０％、またＰＦＡで
は６０〜９５％がより好ましい。

固体潤滑剤の含有量が２０％未満では、トナーとの非粘
着効果が得られず、また、９５％を越えると熱硬化性樹
脂が金属ロールおよび固体潤滑剤との結合が不足となり
、被膜の剥離が生じ、使用寿命が短くなる。

本発明において、固体潤滑剤を分散・含有した熱硬化性
樹脂の金属製ロールへの被覆は、５０μｍ以下の膜厚と
するのが好ましい。５０μｍを越えて被覆層が厚くなる
と、金属製ロール表面の印刷機用ロールに好適なプロフ
ィールが損なわれるからである。

［作　用］本発明は、第１図に示すように、金属製ロール表面に少
くともその一部が溶融した固体潤滑剤粉末１１を分散・
含有する熱硬化性樹脂１２で被覆しであるから、従来の
如く接着プライマーを介在させる必要がなく、また樹脂
被覆表面の研磨処理が不要となった。

耐摩耗性、耐熱性、耐油性は固体潤滑剤粒子が分担する
ため、これらの点は従来のふっ素樹脂系皮膜ロールと同
等である。

本発明に使用する固体潤滑剤を分散・含有した樹脂被覆
層は、金属ロール表面に塗布後熱硬化させる事により、
金属ロール表面の微細なプロフィールに沿って滑らかな
被覆層を形成し得るので、上記したようにその後の研磨
仕上げを要せず、したがって、被膜厚さを薄くすること
ができ、印刷機用ロール全体として熱伝導性に富み、熱
応答性がよく定着温度の変動が小さい。

又、固体潤滑剤粒子が緻密に分散し、皮膜厚さが薄いた
め圧縮永久変形が小さい。

また固体潤滑剤の少くとも一部が溶融しているので、上
記非粘着部がなくともトナーがロールへ付着することは
なく、印刷用紙の巻き付きがなく、印刷性が良好となっ
た。

本発明の製法において、金属製ロール表面の初層には固
体潤滑剤の含有割合の少い樹脂を塗布し、皮膜の表層に
すすむにつれ固体潤滑剤の含有割合を増量することもで
きる。

固体潤滑剤は金属との接着性が劣るので、熱硬化性樹脂
を増量し、耐磨耗性の必要な表面には、ふっ素樹脂系固
体潤滑剤を増量するのが好ましい。

皮膜厚さとして５０μ厘以下塗布し、２６０〜４００℃
で熱硬化させる。５０μ園を越えて被覆層が厚くなると
、金属製ロール表面の印刷機用ロールに好適なプロフィ
ールが損われる。また、熱硬化温度が２６０℃以下では
、固体潤滑剤が溶融せず、トナーの付着が多くなり、４
００℃を越えると固体潤滑剤が溶融し、金属製ロール表
面の印刷機用ロールに好適なプロフィールが損われる。

［実施例コ以下に、金属製ロールとしてアルミニウム、熱硬化性樹
脂としてポリイミド樹脂を使用した本発明において最も
好ましい態様を実施例としてあげる。

［性能検査］板厚０．３■のＡｌ板に第１表に示す皮膜材料の混合液
をスプレー塗布し、同第１表に示す硬化の焼成条件で処
理した。得られた試験片の膜厚の異なる被覆板について
、各種の試験を行い、その結果を第１表に示す。

基盤目試験はＪＩＳ　　Ｋ　　５４００に基づき、被覆
面にカミソリで１ｍｍ間隔で１０ｘｌＯ個の基盤目状の
傷を付け、セロファンテープによる剥離試験を行い、剥
離数０を０，１つでも剥離したものをＸとした。

折り曲げ試験は、ＪＩＳ　　Ｋ　　５４００に基づき、
被覆面を外に向けて内曲げ半径１．５ｍｍで１８０°の
曲げを行い、表面の割れや剥離を観察した。

トルエン浸漬試験は、２４時間浸漬後上記折り曲げ試験
と同様な方法で折り曲げ、表面の割れの程度を調べた。

摩耗寿命および摩擦係数の試験は、往復摺動型のピンオ
ンディスク試験機を使用した。相手材は、直径６ｍｍの
鋼球で、荷重３ｋｇ、速度２４０サイクル／ｍｉｎ、摺
動幅１０ｍｍで乾式摩耗寿命は、摩擦係数が０．３に達
するまでの摺動回数で評価した。摩擦係数は、初期に安
定状態となった摩擦係数で評価した。

鉛筆硬度試験は、ＪＩＳ　　Ｋ　　５４００に基づき、
行った。

耐電圧試験は、底面積ＩＣ−の重量１００ｇの真鍮型の
重錘を被覆面に載せ、母材と重錘に通電し行った。

［カーボントナーのロール表面への付着性試験］印刷中
に用紙がロール表面に巻き付くようになる現象を調査し
たところ、まずカーボントナーがロール表面に付着し、
このカーボントナーの付着物が用紙の一部を接着し、ロ
ール側に引き寄せ、用紙が破れ、ロールに巻き付くこと
が判った。そこでカーボントナーとロール表面の付着性
を調査するため第５図に示すようにＡｌ板表面を皮膜材
料で被覆した板の表面にカーボントナーを載せ、その上
からガラス板を介して、定着ロールに見合った面圧を負
荷し、昇温した炉中に挿入し、カーボントナーの樹脂板
への付着の有無を調べた。

発明例のＮｏ、１〜１４は、基盤目試験、折り曲げ試験
、トルエン浸漬試験については、比較例および従来例と
遜色ない性能をもち、摩耗寿命、鉛筆硬度、摩擦係数お
よび耐電圧は比較例と同等、従来例に比して優れた性能
を持っている。

又、カーボントナーの付着状況については、本発明材Ｎ
ｏ、１〜１４は、従来材と同等、比較材より優れた性能
を持っている。比較材のＮ　ｏ、１５〜２５は硬化温度
が２５０℃以下と低く、固体潤滑材が溶融していないた
め、カーボントナーの付着が多く、印刷性能を劣化させ
るものである。又、従来材のＮｏ、２６．２７は本発明
の固体潤滑剤を溶［実機試験］第１表に示したＮ００３．９と同じ製作条件で実ロール
を製作し、実機に組み込み試験・を行った。

アルミニウム合金よりなる金属製ロール９を用意し、表
面を切削仕上げをした後、脱脂・洗浄、ショツトブラス
ト、予熱を行った後、固体潤滑剤として平均粒径８μｍ
のＰＴＦＥまたはＰＦＡ粉末を、重量比でそれぞれ３０
．７０％混合したポリイミド樹脂を、スプレーで前記ア
ルミニウム合金製ロールの表面に塗布し、電気炉で４０
０℃で２０分、３５０℃で３０分加熱硬化することによ
り非粘着性樹脂層１２を形成し、そのまま実機に組み込
んだ。得られた皮膜は、厚さがいずれも１５μｍであり
、表面粗さはＲｚで４〜８μｍであった。本発明ロール
の耐久性試験は、実機に組込み非粘着性油を使用しない
状態で試験をした。１年後に実機から取り出し、皮膜の
剥離やトナーの付着などを目視検査し、異常のないこと
を確認した。

実機ロール皮膜１０の構成は、アルミニウム合金よりな
る金属表面に固体潤滑剤のふっ素樹脂系粉末１１を含有
するポリイミド樹脂１２からなっている。固体潤滑剤の
ふっ素樹脂系粉末は、ポリイミド樹脂中に一部半溶融状
態で分散し、表層部に顕出しており、耐摩耗性を高め、
しかも表層部はど緻密となり、微少な凹凸を構成するこ
とによって、複写用紙と定着ロールとの間で複写用紙が
定着ロールに巻き付くことを防止するものとなっている
。また、アルミニウム合金と樹脂層との界面は、ポリイ
ミド樹脂に富み、金属との接着力を強固なものとし、被
覆層の剥離の発生を防止し、延命の効果があった。

また、比較例として第１表に示した試料Ｎｏ。

１５と同じ製作条件で実ロールを製作し、非粘着性油を
使用しない実機に組み込み、試験を行・った。その結果
、開始後１日でカーボントナーが付着し、紙が巻き付く
ようになった。

［発明の効果］本発明は以下に示すような効果を奏する。

■熱硬化性樹脂中に固体潤滑剤を分散・含有させたので
従来の弗素樹脂皮膜のようにプライマー層を介在させる
必要がなく、しかも皮膜厚さを薄くすることができる。

■皮膜の作成は、スプレー塗布後樹脂を加熱硬化するこ
とによって行えるので、研磨をせずに使用することもで
きる。

■皮膜は、耐摩耗性に優れており、ロールの使用寿命を
延長することができる。

■皮膜厚さが薄いため、熱伝導性に富み、熱応答性が良
い。また、定着温度の変動も小さい。

■皮膜厚さが薄いため、圧縮永久変形が小さい。

■固体潤滑剤の粉末が表層部を緻密に覆い、適当な表面
粗さをもち、複写用紙が定着ロールへ巻付くのを防止し
、印刷性が良好となる。

■固体潤滑剤の少くとも一部が溶融しているので、上記
非貼着部がなくともカーボントナーがロールへ付着する
ことはなく、印刷用紙の巻き付きがなく、印刷性が良好
となった。

以上の説明は加熱定着ロールを対象に述べてきたが、本
発明のロールから加熱素子を有しない構造とすることに
よって、加圧ロールにも使用可能である。また、プリン
ター等の印字用ロールに使用可能なことはいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する断面図、第２図は比較
例を説明する断面図、第３図は電子写真複写機の説明図
、第４図は加熱ロールを説明する断面図、第５図はトナ
ーのロール表面への付着性試験を説明する図である。ｌ・・・感光ドラム、　　　２・・・複写用紙、３・・
・加熱ロール、　　　４・・・加圧ロール、５・・・定
着ロール、　　　６・・・加熱装置、７・・・被覆層、
　　　　　８・・・接着プライマー９・・・金属製ロー
ル、　１０・・・固体潤滑剤を分散・含有した樹脂皮膜
、１１・・・固体潤滑剤粉末、１２・・・ポリイミド樹脂
。第３図才図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属製ロール表面に、少くともその一部を溶融せ
しめた状態のふっ素樹脂系固体潤滑剤の粉末を含有する
、熱硬化性樹脂で被覆してなることを特徴とする印刷機
用被覆ロール。
（２）金属製ロール表面に、ふっ素樹脂系固体潤滑剤の
粉末を含有する熱硬化性樹脂を塗布し、熱硬化させる印
刷機用ロールの製造方法において、前記熱硬化性樹脂と
して、前記ふっ素樹脂系固体潤滑剤粉末を含む熱硬化性
樹脂を用いこれを皮膜厚さとして５０μｍ以下塗布し、
２６０〜４００℃で熱硬化させることを特徴とする印刷
機用被覆ロールの製造方法。