JPH01155241A - 積層構造回転体の層間密着強度測定方法 - Google Patents

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】 １１立亘且】■ 本発明は、印刷装置、ラミネータ機械及び電子写真複写
装置等に用いられ、特に、電子写真複写装置、ファクシ
ミリ、レーザビームプリンタ及びその他種々の画像形成
装置等において、シート状転写材又は記録材等を搬送又
は圧接、定着するための搬送又は圧接、定着用のローラ
として好適に使用される。ロール状芯材の外表面に少な
くとも一層以上Ｍ　Ｆｆｆされた被覆層を形成せしめて
構成した積層構造回転体の該芯材と該被覆層との間、ま
たは該被覆層間の剥離強度、すなわち密着強度を測定す
る１１ｉ層構造回転体の層間密着強度測定方法に関する
。

以下、本発明の説明は、主として定着ローラ及び定着装
置に関連して行なうが、本発明はこれに限定されるもの
ではないことを理解されたい。

び　　　　エ 従来１例えば、芯材として用いられる金属性のローラの
外面にゴムのような弾性体層を被覆し。

さらに、その外面をフッソ樹脂等の薄膜樹脂層を積層さ
せて被覆した２層構造を有する積層構造回転体としての
定着ローラ用複合ローラは、ゴムのすぐれた弾性力とフ
ッソ樹脂のすぐれた＃型性。

あるいはすぐれた耐熱性等という、それぞれ個々の物質
が有している特徴が生かされて積層され、複合化された
複合ローラであるため、印刷装置、ラミネータ機械ある
いは電子写真複写装置等の分野で近年広く使用されてい
る。

例えば、電子写真複写装置等の画像形成装置において、
紙のようなシート状転写材を所定の経路に沿って搬送さ
せたり、該シート状転写材に形成せしめた未定着トナー
像に熱を付与し且つ該溶融トナーのオフセットを防止し
ながら、該トナー像を圧接、定着させ該転写材を所定経
路へと搬送しなければならない定着ローラ及び加圧弾性
ローラ等は、搬送性、離型性、耐岸耗性、定着性及び耐
久性等の観点から、金属ローラの芯材の外面にゴム系の
プライマーを介し、ローラ部材として用いられるシリコ
ンゴムあるいはフッソゴム等の弾性体層が積層形成され
たもの、また、さらにそのゴムの外面にローラ部材とし
て用いられるフッソ樹脂薄膜層を積層して被覆したもの
等が製作されている。

このような積層された複数層構造を有する積層構造回転
体としての定着ローラ及び加圧弾性ローラ、すなわち複
合ローラにおいては、金属ローラの芯材とゴムの弾性体
層あるいはゴムの弾性体層とフッソ樹脂層の密着強度は
、これらの複合ローラの使用耐久上、重要な特性となる
。すなわち、例えば、電子写真複写装置の定着ローラと
して使用されている、芯材の外周にゴム弾性体層とフッ
ソ樹脂層の二層構造を有する積層構造回転体としての複
合ローラの場合、ゴ、ム弾性体層とフッソ樹脂層間の密
着力が弱い場合には、転写材としてのコピー紙の通紙に
より、ゴム弾性体層とフッソ樹脂層との間に局部的に７
空隙が発生したり、又、コピー紙の分離爪で連続的にフ
ッソ樹脂表面が摺動されることにより、ゴム弾性体層か
らフッソ樹脂層かういてしまうような現象も起こること
がある。

したがって、このような積層構造回転体としての複合ロ
ーラにおける芯材とゴム弾性体層間あるいはゴム弾性体
層とフッソ樹脂層間の密着強度を、予め正確に測定し１
品質を安定させることが望まれている。

しかし、従来、このような積層構造回転体としての複合
ローラにおいて、ゴム弾性体層とフッソ樹脂層等の密着
強度の測定方法は、確立された・方法がなく、また評価
方法もまちまちであった。

例えば、積層構造回転体としての複合ローラの表面から
ゴム弾性体層あるいはフッソ゛樹脂層のようなローラ部
材を電電巾でカットして露出させ。

これを挟むようにされたテンションメータを用いて、そ
の密着強度゛を測定する方法があるが、ｍ定スピード、
あるいは測定者の個人差によるバラツキ等が大きく、信
頼されるデータを得る本が出来ないという問題点がある
。

また、上記密着強度測定方法の中には、クロスカット、
Ｔ型剥離あるいは１８００剥離試験方法等があるが、い
ずれもテストピースを作製して試験する方法であり、複
合ローラのような積層構造回転体からゴム弾性体層ある
いはフッソ樹脂層のようなローラ部材を、直接、剥離試
験する方法には適用出来ない。

あるいは、前述した電子写真複写装置に使用される積層
構造回転体としての定着ローラ等の複合ローラの場合に
は、芯材に積層された被覆層の密着強度を測定するため
に、実際に複写装置の定着装置に定着ローラを組込み、
標準状態で定着ローラを作動させ、いわゆる耐久テスト
によって定着ローラの密着性能を評価する方法もとられ
ているが、その評価に非常に長い時間を要するばかりで
なく、密着強度を数値でとらえるということが困難であ
る。

本発明は、上記したこれらの問題点を解決するためにな
されたものである。

褒ＪＬＩＬ迫 したがって、本発明の目的は、芯材にゴム弾性体層ある
いはフッソ樹脂層のようなローラ部材を複数層、積層し
て被覆した複数層構造を有する積層構造回転体において
、芯材と被覆層との間、または被覆層間の密着強度を短
時間で正確に測定することができる積層構造回転体の層
間密着強度測定方法を提供することである。

、１　　　占　　　　　・　　　　　　２め上記目的は
、本発明に係わる積層構造回転体の層間密着強度測定方
法によって達成される。すなわち要約すれば本発明は、
ロール状芯材の外表面に少なくとも一層以上積層された
被覆層を形成せしめて構成した積層構造回転体において
、該芯材と該被覆層との間、または該被覆層間の密着強
度を測定する方法であって、（ａ）該密着強度を測定す
るために、剥離されるべき被覆層を、剥離が開始された
時点から、一定角度を保ちつつ、一定速度で剥離される
べき被覆層を該積層構造回転体から剥離を行なうこと、
（ｂ）該剥離を行なっているときの剥離力を密着強度と
して測定することの工程を備える積層構造回転体の層間
密着強度測定方法である。

すなわち１本発明による積層構造回転体の層間密着強度
測定方法は、例えば、積層構造回転体としての複合ロー
ラのゴム弾性体層とフッソ樹脂層等との密着強度を測定
する場合、まず動摩擦抵抗が小さく、フリーで任意に回
転出来るポールベアリングのような軸受に、複合ローラ
の両側軸部を固定し、複合ローラそのものをフリーで回
転出来るように固定する。そして、複合ローラのローラ
部材１例えば、前述した定着ローラにおける最外層のフ
ッソ樹脂層に一定の巾で平行にナイフ等でカットライン
を入れ、その一部を露出させておき、平行なカットライ
ン間の一周面に伸び率の少ない補助テープを強固に圧着
し、一定速度で複合ローラの表面から、一定角度を保ち
つつ、フッソ樹脂層と補助テープを同時に剥離し、剥離
試験中、フッソ樹脂層そのものの延びあるいは収縮の現
象を全く起すことなく、複合ローラー周分の密着力を連
続的に、安定して正確に測定する事ができるものである
。

１１１例 以下、本発明を、その実施例に基づき添付図面を参照し
つつ説明する。

第１図を参照すると、例えば外径９８φのステンレス鋼
製中空部材、すなわち金属ローラである芯材ｌの外表面
をブラスト加工した後、この芯材１の外表面上に、プラ
イマーを介し、第１の被覆層として、厚み約１．０ｍｍ
のフッソゴム層の弾性体層２が積層形成され、さらに、
その外表面に、第２の被覆層として、プライマーを介し
て。

ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称す）
樹脂の懸濁液をスプレーガンにより、約２７ｇｍの厚み
で塗布して樹脂層３を積層形成し、このＰＴＦＥ樹脂Ｎ
３を焼成して、芯材１の外表面に弾性体層２及び樹脂層
３の被覆層を有した積層構造回転体としての複合ローラ
４が示されている。

そして、第２図を参照すると、この積層構造回転体とし
ての複合ローラ４において、第１被覆層であるフッソゴ
ム弾性体層２と第２被覆層であるＰＴＦＥ樹脂層３との
密着強度を測定するために１本発明の複合ローラ４の密
着強度測定方法を実施する際に用いられる密着強度測定
装置５が示されている。この密着強度測定装置５は、細
長い板状部材、すなわち底板６及びこの底板６の長芋方
向両端部に配設される側板７を備えており、この側板７
には、その中央部やや上方に孔が設けられ、それぞれの
側板７の孔の高さ位置は、お互いに対応するようにされ
ており、これらの孔には、動摩擦抵抗の小さいポールベ
アリング８が嵌入されている。そして、複合ローラ４は
、その長芋方向両端部が側板７間のこれらのポールベア
リング８に挿入されて支持されている。このとき、ポー
ルベアリング８を介して、複合ローラ４を支持している
側板７は、ボルト等の締結部材９によって、底板６に固
定されるようになっている。

この密着強度測定装置５は、複合ローラ４から剥離され
るべき被覆層が剥離された時点から、その全体が、例え
ば０．８ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で剥離し、そして、そ
の引張張力をロードセル（図示しない）によって感知し
、レコーダ（図示せず）に記録することが出来るオート
グラフに固定されている。

この密着強度測定装置５を用いて本発明の複合ローラの
密着強度測定方法を行なうためには、まず、複合ローラ
４の長子方向において、任意の箇所の円周上に所定の幅
を有するように１例えば、約２０ｍｍの幅を有するよう
に、２本のカットライン１０が、複合ローラ４の外周全
体に渡って入れられ、これらのカットライン１０によっ
て形成された幅約２０ｍｍｍの箇所の任意の位置に、こ
れらのカットライン１０と直交する切れ目を、１ケ所入
れ、この切れ目の部分を剥離の起点にする。

しかるのち、２本のカットライン１０を入れることによ
り形成される幅約２０ｍｍｍのＰＴＦＥ樹脂層３の薄膜
面１１に、前述した起点から複合ローラ４の一周分に渡
って、ＰＴＦＥ樹脂層よりも伸びに対する強度が大きい
補助材としての補助テープ１２を強く密着するように貼
り付け、ＰＴＦＥ樹脂層３及びこの補助テープ１２の端
部をオートグラフのチャック１３に固定し、そして、所
定の引張張力をオートグラフのチャック１３を介して補
助テープ１２に加えて補助テープ１２、すなわちＰＴＦ
Ｅ樹脂層３を複合ローラ４から剥離させ、さらに、複合
ローラ４からＰＴＦＥ樹脂層３が剥離された時点から、
一定の剥離速度０．８ｍｍ／ｓｅｅで複合ローラ４から
補助テープ１２、すなわちＰＴＦＥ樹脂層３を、一定角
度を保ちつつ、引張って剥離させ、このときの剥離用の
引張張力を密着強度として測定する。

このとき、ＰＴＦＥ樹脂層３は、伸びに対する強度が大
きい補助テープ１２によって、その伸びが防止され、か
つ、複合ローラ４からＰＴＦＥ樹脂層３が剥離された時
点から、一定速度で、剥離されるので、複合ローラ４は
、第２図に示す矢印方向ＹにＰＴＦＥ樹脂層３の剥離速
度０．８ｍｍ／５ｅｃ）と同速で回転することになる。

ここで、補助材としての補助テープについて、さらに述
べると、補助テープ１２は、金属芯材ｌとフッソゴム弾
性体層２及びＰＴＦＥ樹脂層３あるいはこれら両層との
最大密着強度以上の密着強度を有し、かつ、ゴム弾性体
Ｒ２及びＰＴＦＥ樹脂層３あるいはこれら両層の伸び率
より低い伸び率の補助材である。

そして、上記したように、ＰＴＦＥ樹脂層３の薄膜面１
１に、前述した起点から複合ローラ４の一周分に渡って
補助テープ１２を強く密着するように貼り付けるのは、
一定速度でＰＴＦＥ樹脂層を引っばって、これを、複合
ローラ４のフッソゴム弾性体層から剥離する際に、ＰＴ
ＦＥ樹脂層の薄膜の伸びを防止するためである。もし、
このＰＴＦＥ樹脂層の剥離の際に、ＰＴＦＥ樹脂層の薄
膜に伸びが生じると、一定速度でフッソゴム弾性体層か
ら剥離が行なわれるべきＰＴＦＥ樹脂層の剥離速度、す
なわち剥離のための引っばり強度に変動が生じ、ＰＴＦ
Ｅ樹脂層の剥離強度を正確に安定して測定することがで
きなくなる。したがって、ＰＴＦＥ樹脂層の薄膜の伸び
を防止するために、補助テープ１２をＰＴＦＥ樹脂層の
薄膜面ｌ１に強く密着するように貼り付けるものである
。

また、前述したＰＴＦＥ樹脂層を複合ローラ４のフッソ
ゴム弾性体層から一定角度を保ちつつ剥離させるその角
度Ｏは、剥離点を通る複合ローラ４の長手方向表面接線
に対し、チャック１３に固定される補助テープ１２を剥
離のために引張る、その引張り方向により形成される角
度である。この角度θは、任意に設定した角度で良いが
、好ましくは、剥離点を通る複合ローラ４の長手方向表
面接線に対し、約９０度で行なうのが良い。

そして、本発明では、フッソゴム弾性体層からＰＴＦＥ
樹脂層を剥離させるための引張張力を測定することによ
り、ＰＴＦＥ樹脂層とフッソゴム層との密着強度を測定
するが、その密着強度の変化をレコーダに記録したもの
が第３図に示されている。この第３図に示されているよ
うに、レコーダに記録されるチャートの動きは、密着強
度を測定する際、測定のバラツキのない均一な結果が得
られている。

なお、上記した密着強度測定装置５に用い、られている
ボールベアリング８の動摩擦抵抗を測定するために、複
合ローラ４のＰＴＦＥ樹脂層の剥離を行なわない状態で
複合ローラ４を介してボールベアリング８の動摩擦抵抗
値のみを測定すると１０ｇ以下であった。

一方、上記した本発明の密着強度測定方法に対する比較
例を述べると、）：記実施例で使用した複合ローラ４を
用いるが、補助テープ１２をＰＴＦＥ樹脂層の薄膜面に
貼り付けず、他の条件は上記実施例と同様にし、ＰＴＦ
Ｅ樹脂層のみを、直接チャック１３でつかみ、剥離試験
を実施した結果は、第４図に示されるチャートの通りで
あった。

この第４図のチャートに示されているように。

ＰＴＦＥ樹脂層の薄膜層が、複合ローラ４のフッソゴム
弾性体層から剥離するにつれて、ＰＴＦＥ樹脂層の薄膜
層の延びの影響、あるいはＰＴＦＥ樹脂層の薄膜層の局
部的な引っかかりにより、複合ローラ４が不自然に回転
する現象などが直接チャート上に現われており、このよ
うに複合ローラの不自然な回転が密着強度測定装置で生
じると剥離が一定の引張張力で行なわれず、したがって
、安定して正確な密着強度の測定、すなわちＰＴＦＥ４
＃脂層とフッソゴム層との密着力の測定は出来なかった
。

゛　さらに、上記した本発明の密着強度測定方法に対す
る比較例を述べると、上記実施例で使用した複合ローラ
４を用い、上記実施例と同一条件にて補助テープ１２を
ＰＴＦＥ樹脂層の薄膜面に貼り付け、補助テープ１２の
先端をテンションメータに固定して、複合口」ラー周分
を断片的に２０回測定したところ、その結果は、密着力
の平均値に対するバラツキが２゛８％におよび、また、
複合ローラにおけるＦＴＦＢ樹脂層の測定箇所を変えて
３回同じ測定を緑返した結果、３回測定の平均値そのも
ののバラツキも±１４％であった。

上記した本発明の実施例及び比較例の結果かられかるよ
うに、本発明による密着強度の測定方法は、ＰＴＦＥ樹
脂層の薄膜層の伸びあるいは収縮もしくは複合ローラの
不自然な回転むら等の要因を取除くことができ、ゴム弾
性体層とＰＴＦＥ樹脂層の密着力の相対値を安定して正
確に測定することができ、また、密着強度測定時の機械
的な誤差あるいは操作者の個人差もなく、安定かつ正確
に再現性のある測定方法を得ることができる。

また１本発明による密着強度測定方法では、複合ローラ
における中空状の芯材内部に赤外線ランプ等の熱源を、
中空芯材に接触させることなく挿入し、そして、複合ロ
ーラを加熱することにより複合ローラの温度変化と、こ
の温度変化によるＰＴＦＥ樹脂層の密着力の変化等も正
確に測定することが可能となる。

なお、上記した本発明の実施例では、芯材を金属として
説明したが、金属にかぎらず、この芯材が、例えばプラ
スチック、木材等の場合にも１本発明は適用でき、また
、上記した本発明の実施例では、ゴム弾性体層及びＰＴ
ＦＥ樹脂層の２Ｎで説明したが、この層は、任意の複数
層であっても良く、その場合には、層間の密着強度を測
定するその層以外の層を越えて、カットラインの切り込
みを入゛れないようにする必要がある。さらに、上記し
た本発明の実施例では、２本のカットラインを入れるこ
とにより形成されるＰＴＦＥ樹脂層の薄膜面の幅は、約
２０ｍｍで説明したが、この幅に限定されずに、任意の
一定幅にして密着強度を測定しても良い。

先１立盈】 以上説明してきたように本発明によれば、密着強度が測
定されるべきＰＴＦＥ樹脂層のような被覆層の伸びある
いは収縮、もしくは複合ローラのような積層構造口−転
体の不自然な回転むら等の要因を取除くことができ、積
層構造回転体としての複合ローラの被覆層であるゴム弾
性体層とＰＴＦＥ樹脂層の密着力の相対値を安定して正
確に測定することができ、さらに、−密着強度測定時の
機械的な誤差あるいは操作者の個人差なく、短時間で、
安定かつ正確に再現性のある積層構造回転体である複合
ローラの密着強度測定方法を得ることができる。また、
積層構造回転体としての複合ローラの温度変化による、
例えばＰＴＦＥ樹脂層の密着力の変化等も正確に測定す
ることが可能となる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の積層構造回転体の密着強度測定方法
に用いられる積層構造回転体としての複合ローラの斜視
図である。 第２図は、本発明の積層構造回転体の密着強度測定方法
に用いられる、第′１図の積層構造回転体としての複合
ローラをセットした状態の密着強度測定装置の斜視図で
ある。 第３図は１本発明の積層構造回転体の密着強度測定方法
による、第１被覆層としてのフッソゴム弾性体層と第２
被覆層としてのＰＴＦＥ樹脂層との密着強度を測定する
際、その密着強度の変化を示す図である。 第４図は、比較例として、第２被覆層としてのＰＴＦＥ
樹脂層のみを挟み、このＰＴＦＥ樹脂層と第１被ｒＩＩ
層としてのフッソゴム弾性体層との密着強度を測定する
剥離試験を実施したときの密着強度の変化を示す図であ
る。 １：芯材 ２：弾性体層 ３：フッソ樹脂層 ４：複合ローラ ５：密着強度測定装置 ６：底板 ７：側板 ８：ボールベアリング ９：締結部材 ｌＯ：カットライン １１：薄膜面 １２：補助テープ １３：チャック 第１図 ム 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロール状芯材の外表面に少なくとも一層以上積層さ
   れた被覆層を形成せしめて構成した積層構造回転体にお
   いて、該芯材と該被覆層との間、または該被覆層間の密
   着強度を測定する方法であって、 （ａ）該密着強度を測定するために、剥離されるべき被
   覆層を剥離が開始された時点から、一定角度を保ちつつ
   、一定速度で剥離を行なうこと、（ｂ）該剥離を行なっ
   ているときの剥離力を密着強度として測定することの工
   程を備える積層構造回転体の層間密着強度測定方法。 ２）前記被覆層は、弾性層及び樹脂層である特許請求の
   範囲第１項に記載の積層構造回転体の層間密着強度測定
   方法。 ３）前記弾性層は、ゴムで形成され、前記樹脂層は、フ
   ッソ樹脂で形成される特許請求の範囲第１項または第２
   項に記載の積層構造回転体の層間密着強度測定方法。 ４）前記一定角度は、剥離点を通る積層構造回転体の長
   手方向表面接線に対し、約９０度の角度である特許請求
   の範囲第１項〜第３項のいずれかの項に記載の積層構造
   回転体の層間密着強度測定方法。 ５）前記被覆層間の最大密着強度以上の引張強度を有し
   、かつ、前記被覆層の伸び率よりも低い伸び率を有する
   補助材を、前記剥離されるべき被覆層に密着するように
   貼り付け、これと一体的に剥離して密着強度を測定する
   特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかの項に記載の
   積層構造回転体の層間密着強度測定方法。 ６）前記剥離されるべき層の伸びを防止して密着強度を
   測定する特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかの項
   に記載の積層構造回転体の層間密着強度測定方法。