JPH084749A - 弾性ロールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面精度および耐久性が高く、電子写真装置
のロールとして有用な弾性ロールを容易かつ効率よく製
造する。 【構成】 円筒状金型内に芯金を配して、発泡性シリコ
ーンゴム組成物を円筒状に発泡成形し、発泡層と、厚み
の大きなスキン層（例えば、１〜３ｍｍ程度のスキン
層）とを形成する。次いで、生成したスキン層を研磨す
ることにより、振れ０．１ｍｍ以下およびアスカーＣ硬
度３０〜７０°の弾性ロールを得る。厚みの大きなスキ
ン層は、金型の内面に断熱層を配して発泡成形すること
により形成できる。弾性ロールは電子写真装置の加圧ロ
ールなどとして利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置の転写ロ
ール、定着ロールなどとして利用できる弾性ロールおよ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機、プリン
ター、ファクシミリなどが広く利用されている。これら
の電子写真装置においては、感光体に形成された静電潜
像を粉体トナーで現像するための現像ロール、現像によ
り形成されたトナー画像を、紙などの支持体に転写させ
るための転写ロール、転写したトナー画像を支持体に定
着させるための一対のロール（加熱定着ロールおよびこ
のロールに圧接される加圧ロール）、前記感光体にトナ
ーを供給するため供給ロール、前記感光体上に残存する
トナーを除去するためのクリーニングロールなどの多く
のロールが使用されている。また、感光体を帯電させる
ための帯電ロールも使用されている。

【０００３】電子写真装置のロールとして、従来、芯金
にシリコーンゴムなどの弾性体層を形成したソリッドロ
ールが使用されている。このソリッドロールは表面精度
が高く、加圧ロールなどとして利用すると、トナーに対
する離型性が高く、トナーによる汚染を抑制できるとい
う利点がある。しかし、ソリッドロールを電子写真装置
の加圧ロールなどとして用いると、いくら低硬度にして
も加熱定着ロールとの圧接面積が小さいので、トナーの
定着効率が小さく、支持体としての紙に皺が発生し易
い。

【０００４】前記電子写真装置のロールとして、特公平
１−３６６２４号公報には、回転軸と、この回転軸上に
接着させたシリコーンスポンジからなる多数の気泡を有
する耐熱性多孔質弾性体層と、この多孔質弾性体層にＲ
ＴＶシリコーンゴムを塗布したり、シリコーンゴムを多
孔質弾性体層と金型との間に注入するなどの方法により
形成された耐熱性弾性体表面層とを備えた加圧ロールが
開示されている。この文献には、表面層の厚みは０．５
〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１ｍｍであり、表面平滑
性が必要であると記載されている。

【０００５】このような加圧ロールを用いると、弾性変
形により加熱定着ロールとの圧接面積が大きくなるとと
もに、表面層の熱伝動率が多孔質層よりも大きいので、
加熱量を少なくでき、定着効率が高いだけでなく、加熱
定着ロールと加圧ロールとの間に搬送される紙に皺が発
生するのを防止できるという利点がある。

【０００６】しかし、前記ロールを製造するためには、
シリコーンスポンジ層を形成した後、このスポンジ層の
表面に、塗布などの方法でシリコーンゴム層を形成する
必要がある。そのため、２種類のゴムを使用する必要が
あるだけでなく、工程が複雑化し易く、ロールの生産効
率が低下する。また、スポンジ層と金型との間にシリコ
ーンゴムを注入すると、ゴム層の表面が鏡面となるの
で、長期間に亘り多数枚複写する場合には、トナーに対
する離型性が低下し、トナーが表面に固着する可能性が
高い。このような問題は、転写ロールなどのように導電
性が必要とされるロールについても生じる。また、導電
性ロールにあっては、導電性ゴム層の厚みの変動、発泡
層とスキン層との接触抵抗などにより、電気抵抗値が変
動し、安定した高品質の導電性ロールを効率よく製造す
ることが困難である。

【０００７】発泡層を備えた弾性ロールに関し、特開平
２−１６８０１３号公報には、シリコーン樹脂微粉末が
表面に固着したスキン層を有するシリコーン発泡層を備
えた弾性ロールが開示されている。しかし、前記弾性ロ
ールを製造するためには、発泡性シリコーンゴム組成物
の表面にシリコーン樹脂微粉末を付着させた後、金型内
で加熱発泡成形する必要があるため、操作が煩雑である
だけでなく、前記樹脂微粉末を表面全体に亘り均一に付
着させるのが困難であり、シリコーン樹脂微粉末の付着
ムラが生じ易い。また、付着した微粉末には、スキン層
と強固に接合した微粉末粒子と、弱い強度で接合し、脱
落し易い粒子とが混在する。そのため、弾性ロールの耐
久性を顕著に向上させるのが困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ソリッドロールと同等の表面精度、特に振れを維持
しつつ、高い耐久性を有する弾性ロールおよびその製造
方法を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、トナーに対する離型
性、非汚染性の高い弾性ロールおよびその製造方法を提
供することにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、前記の如き優
れた特性を有するロールを容易かつ効率よく製造できる
弾性ゴムロールの製造方法を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、電子写真装置
のロールとして有用な弾性ロールおよびその製造方法を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討の結果、発泡成形に際して厚み
の大きなスキン層を形成し、生成したスキン層の表面を
研磨すると、発泡層とスキン層との一体性および耐久性
の高いロールを少ない工程で容易かつ効率よく製造でき
ることを見いだし、本発明を完成した。

【００１３】すなわち、本発明の弾性ロールは、発泡成
形により、芯金に接合した発泡層と表面のスキン層とが
形成されたロールであって、芯金からのロールの振れが
０．１ｍｍ以下であるとともに、アスカーＣ硬度が３０
〜７０°であることを特徴とする。

【００１４】本発明の方法では、加熱された金型又は内
面に断熱手段が配された金型内で発泡性ゴム組成物を断
面円筒状に発泡成形し、生成したスキン層の表面を研磨
することにより弾性ロールを製造する。この方法におい
て、厚みの大きなスキン層を生成させて研磨するのが好
ましく、厚みの大きなスキン層を形成するためには、発
泡性ゴム組成物の発泡倍率が小さい方が好ましい。発泡
成形により形成されたスキン層の厚みは、ロールの径に
関係なく、１〜３ｍｍ程度であり、スキン層の表面を研
磨することにより、ロールの振れを０．１ｍｍ以下にで
きる。また、表面研磨により、表面最大粗さ３〜１０μ
ｍ程度としてもよい。

【００１５】本発明のロールは、電子写真装置用のロー
ル、例えば、（１）感光体のクリーニングロール、
（２）トナーの供給ロール、（３）定着装置の加圧ロー
ル、（４）定着装置のオイル供給ロール、（５）感光体
に形成された静電潜像の現像ロール、（６）感光体の帯
電ロール、または（７）トナーの転写ロールなどとして
利用できる。弾性ロールは導電性を有していてもよい。
弾性ロールに導電性を付与する場合、ソリッドロールに
比べて多孔質のスポンジロールの方が体積抵抗値の調整
が容易である。

【００１６】なお、本明細書において、「ロールの振
れ」とは、ロールの外周面のうち軸方向の任意の測定点
と、回転軸と平行に配設された基準板との間隔（誤差）
Ｌ（ｍｍ）を、ロールを軸心周りに回転させながら測定
し、複数の測定点における誤差のうち最大誤差を意味す
る。そのため、「ロールの振れ」は偏心度に対応する値
である。

【００１７】本発明の弾性ロールは、発泡性ゴム組成物
により、発泡層とスキン層とを一体化しているという特
色がある。前記発泡性ゴム組成物は、用途に応じて選択
でき、例えば、発泡ポリウレタンを形成するため発泡性
ポリウレタン、発泡シリコーンゴムを形成するための発
泡性シリーンゴム組成物などで形成できる。耐久性など
の点から、好ましい発泡性ゴム組成物には、常温加硫型
（ＲＴＶ）発泡性シリコーン、発泡剤を含む加熱加硫型
（ＨＴＶ）発泡性シリコーン、分解性発泡剤を含むシリ
コーンゴム組成物などが含まれる。

【００１８】なお、前記発泡層は、発泡成形により芯金
とも強固に一体化している。芯金と発泡層との接合強度
を高めるためには、芯金をプライマーで処理してもよ
い。

【００１９】従来の発泡成形により形成されるスキン層
は、通常、０．３ｍｍ程度と薄く、耐久性が劣るととも
に、金型内面に対応してスキン層の表面が鏡面となる。
そのため、前記のように、電子写真装置のローラとして
使用すると、トナーによる汚染性、トナーの固着の程度
が大きくなる。

【００２０】そこで、前記発泡成形により発泡体の表面
には厚みの大きなスキン層を形成し、生成したスキン層
の表面を研磨することにより、耐久性を維持しつスキン
層に高い表面精度、特に０．１ｍｍ以下の振れを付与す
る。

【００２１】発泡成形により形成された円筒状発泡体に
おいて、生成されるスキン層の厚みは、ロールの外径に
関係なく、例えば、１〜３ｍｍ、好ましくは１．５〜
２．５ｍｍ程度である。

【００２２】このような厚みの大きなスキン層は、内面
に断熱手段を配して金型内で発泡成形する方法により形
成できる。このような方法では、発泡成形時に金型内面
と接触する発泡性ゴム組成物の表面が急激に冷却される
のを抑制できるので、所定の厚みのスキン層を、簡単な
操作で確実かつ再現性よく形成できる。

【００２３】また、発泡性ゴム組成物の発泡倍率が大き
くなると、発泡槽が断熱層として機能するためか、厚み
の大きなスキン層を形成できない場合がある。そのた
め、厚みの大きなスキン層を形成するためには、発泡倍
率が小さな発泡性ゴム組成物、例えば、発泡倍率２〜２
０倍、好ましくは２．５〜１０倍、さらに好ましくは３
〜８倍程度の発泡性ゴム組成物を用いるのが有用であ
る。

【００２４】金型の内面に配する断熱層などの断熱手段
としては、例えば、織布、不織布、離型紙、シート状又
はフィルム状の断熱発泡材などが例示される。これらの
断熱層の厚みは、その種類に応じて選択でき、例えば、
０．１〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍ程度である場
合が多い。これらの断熱層は、発泡成形により形成され
た発泡体に対して離型可能であるのが好ましい。前記断
熱層のうち少なくとも内面側の表面は、発泡体に対して
離型可能な処理剤、例えば、フッ素樹脂などの種々の離
型剤で処理し、離型性を高めてもよい。

【００２５】前記厚みの大きなスキン層を有する発泡層
は、断面円筒状の金型内に、ロールの回転軸となる芯金
を配して、発泡性ゴム組成物を断面円筒状に発泡成形す
ることにより形成できる。

【００２６】そして、本発明では、厚みの大きなスキン
層の表面を研磨し、表面加工する。表面研磨により形成
されたスキン層の厚みは、弾性ロールの径や用途などに
応じて選択でき、例えば、円筒状ロールの外径に対して
１〜１０％、好ましくは１．５〜７．５％、さらに好ま
しくは２．５〜５％程度である。スキン層の厚みが１％
未満であると耐久性が低下し易く、１０％を越えると、
均一な圧接が困難となる場合がある。なお、外径２０ｍ
ｍφのローラでは、研磨したスキン層の厚みは、０．２
〜２ｍｍ、好ましくは０．３〜１ｍｍ、さらに好ましく
は０．５〜１ｍｍ程度である場合が多い。

【００２７】このような表面研磨により形成された弾性
ロールの硬度は、用途に応じて大きな圧接面積（圧接幅
又はニップ幅）を確保できる限り、適当に選択でき、例
えば、アスカーＣ硬度３０〜７０°、好ましくは３０〜
６０°、さらに好ましくは３３〜４０°程度である。ア
スカー高度が３０°未満であると用途によっては軟質過
ぎる場合があり、７０°を越えると圧接面積を大きくす
るのが困難である。

【００２８】また、弾性ロールの振れを小さくするた
め、スキン層の表面研磨により振れ０．１ｍｍ以下、好
ましくは０．０７ｍｍ以下とするのが好ましい。このよ
うな振れの小さなローラを用いると、偏心を抑制し、均
一に圧接できる。

【００２９】研磨されたスキン層の表面最大粗さＲmax.
は、トナーに対する離型性を確保しつつトナーの固着を
防止でき範囲で選択でき、例えば、３〜１０μｍ、好ま
しくは４〜１０μｍ、さらに好ましくは４〜８μｍ程度
である。表面粗さＲmax.が３μｍ未満であると、トナー
の離型性が低下し易く、１０μｍを越えると耐久性が低
下する場合がある。

【００３０】なお、スキン層の表面研磨は、研磨剤を用
いた慣用の方法、例えば、ペースト状の無機粉粒体（例
えば、炭酸カルシウムなど）、サンドペーパー、アラン
ダム、カーボランダム、金剛砂などの研磨剤を用いた機
械研磨、研磨ベルト、研磨スリーブ、研磨不織布などの
研磨布、リングバフを用いる方法などにより行なうこと
ができる。このような表面研磨により、表面平滑性が高
くしかも光沢のないスキン層が形成される。

【００３１】本発明では、１種類の発泡性ゴム組成物を
発泡成形し、スキン層を表面研磨するだけで、前記弾性
ロールを製造できるので、少ない工程で、しかも発泡成
形及び表面研磨という簡単な操作で表面精度が高く、発
泡層とスキン層とが一体化した耐久性の高い弾性ロール
が得られるという利点がある。

【００３２】このような弾性ロールは、圧接面積を大き
くすることが要求される種々の用途に適用でき、電子写
真装置用のロールとして有用である。電子写真装置のロ
ールとしては、（１）転写した後、円筒状感光体の表面
に残存するトナーを除去するためのクリーニングロー
ル、（２）感光体に近接又は接触して回転可能に配さ
れ、感光体にトナーを与えるためのトナー供給ロール、
（３）紙などの支持体を介して、定着装置の加熱定着ロ
ールに対して圧接され、トナー画像を支持体に定着させ
るためる回転可能な加圧ロール、または（４）定着装置
の加熱定着ロールにシリコーンオイルなどのオイルを供
給し、オフセットを防止するためのオイル供給ロールな
どが挙げられる。オイル供給ロールでは、通常、不織布
などの多孔質部材に含浸してオイルを、オイル供給ロー
ルに転写又は転移させて加熱定着ロールに供給する場合
が多い。

【００３３】また、弾性ロールは、導電性が付与されて
いてもよい。すなわち、導電剤を含む発泡性ゴム組成物
を用いて、前記と同様にして発泡成形し、生成したスキ
ン層を表面研磨した導電性ロールであってもよい。この
ような導電性ロールは、１種類の導電性の発泡性ゴム組
成物を用いるので、電気抵抗のバラツキがなく、しかも
電気抵抗を精度よくコントロールできるという利点があ
る。

【００３４】導電剤としては、種々の導電性材料、例え
ば、導電性カーボンブラック、黒鉛、紺族粉などの導電
性粉粒体、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維などが
例示できる。これらの導電剤は、一種又は二種以上組合
せて使用できる。

【００３５】導電剤の使用量は、弾性ロールの種類およ
び用途に応じて選択でき、例えば、前記発泡性ゴム組成
物の固形分１００重量部に対して、１〜５０重量部、好
ましくは２〜４０重量部、さらに好ましくは５〜３０重
量部程度である場合が多い。

【００３６】このような導電性ロールは、（５）トナー
を搬送して感光体に形成された静電潜像を現像するため
の現像ロール、（６）感光体を帯電させるための帯電ロ
ール、または（７）感光体に形成されたトナー画像を支
持体に転写させるための転写ロールなどとして有用であ
る。なお、帯電ロールと転写ロールの極性は、トナーの
帯電特性に応じて選択でき、トナーを感光体又は支持体
に移行させるため、同極性に帯電される。

【００３７】

【発明の効果】本発明の弾性ロールは、発泡性ゴム組成
物の発泡成形により形成された厚みの大きなスキン層を
表面研磨しているため、ソリッドロールと同等の表面精
度および振れを保持しているとともに、発泡層とスキン
層との一体性が大きく、耐久性が高い。また、発泡層を
備えているので、圧接面積を大きくできる。さらに、電
子写真装置のロールとして利用すると、トナーに対する
離型性が高く、長期間に亘りトナーにより汚染されるこ
とがな、装置をコンパクト化できるとともに、紙などの
支持体に皺が発生するのを防止できる。

【００３８】本発明の方法では、前記の如き優れた特性
を有するロールを、発泡成形、表面研磨という簡単な操
作で容易かつ効率よく製造できる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡成形により、芯金に接合した発泡層
   と、表面のスキン層とが形成されたロールであって、芯
   金からの振れが０．１ｍｍ以下であるとともに、アスカ
   ーＣ硬度が３０〜７０°である弾性ロール。
2. 【請求項２】 振れが０．０７ｍｍ以下、アスカーＣ硬
   度が３０〜６０°および表面最大粗さが３〜１０μｍで
   ある請求項１記載の弾性ロール。
3. 【請求項３】 内面に断熱手段が配された金型内で発泡
   性ゴム組成物を断面円筒状に発泡成形し、生成するスキ
   ン層を厚肉にするとともに、このスキン層の表面を研磨
   する弾性ロールの製造方法。
4. 【請求項４】 厚み１〜３ｍｍのスキン層を生成させる
   請求項３記載の弾性ロールの製造方法。
5. 【請求項５】 スキン層を研磨し、中心軸からのロール
   の振れが０．１ｍｍ以下のロールを得る請求項３記載の
   弾性ロールの製造方法。
6. 【請求項６】 内面に断熱材が配された円筒状金型内で
   発泡性シリコーンゴム組成物を発泡成形し、厚み１．５
   〜２．５ｍｍのスキン層を生成させ、このスキン層を研
   磨し、中心軸からの振れ０．０７ｍｍ以下、アスカーＣ
   硬度３０〜６０°および表面最大粗さ４〜１０μｍのロ
   ールを得る弾性ロールの製造方法。
7. 【請求項７】 電子写真装置用のロールである請求項６
   記載の弾性ロール。
8. 【請求項８】 （１）感光体のクリーニングロール、
   （２）トナーの供給ロール、（３）定着装置の加圧ロー
   ル、または（４）定着装置のオイル供給ロールである請
   求項７記載の弾性ロール。
9. 【請求項９】 導電性を有する請求項６記載の弾性ロー
   ル。
10. 【請求項１０】 （５）感光体に形成された静電潜像の
    現像ロール、（６）感光体の帯電ロール、または（７）
    トナーの転写ロールである請求項７記載の弾性ロール。