JPH05202205A - 弾性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フッ素樹脂チューブと弾性が強固に接着した耐
久性の優れたローラを製造する。 【構成】フッ素樹脂チューブ５の内壁をＮａ／液体アン
モニア溶液のエッチング液に含浸してエッチング処理
し、接触角を２５〜３５°とする。そしてプライマを塗
布し、芯金２上に弾性体３が形成されたローラ４を挿入
し、一体化する。 【効果】フッ素樹脂チューブ５の内面のエッチングによ
り接触角が２５〜３５°になり、官能基がプライマと化
学結合して強固に接着され、しかも安価に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタや電子複
写機等のトナー定着部に用いられる弾性ローラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機やレーザプリンタのトナー定
着部ローラは加熱ローラと加圧ローラから構成され、加
熱ローラにより熱せられたトナーを加圧ローラによりそ
の間を通過される紙に圧着して紙上に転移してプリント
している。このような定着部ローラは通紙の安定性を図
るため適度な弾性と、トナーとの離型性のよいものが要
求される。加えて定着部ローラを塔載する電子複写機や
レザープリンタの高速化、小型化の要求に伴い、小型
化、高速化が問題となっている。そのため、芯金上の弾
性体を設けただけの単層のローラでは、ニップ幅が確保
できる低硬度で、表面平滑で通紙性がよく、しかも摩耗
しにくい耐久性の優れたローラは得られなかった。その
ため芯金上に適度な弾性を有する弾性体を設け、その上
層に離型性のよい最外層が積層された多層構造のローラ
が用いられている。

【０００３】このような多層構造のローラは耐熱性であ
り、しかも熱伝導性がよくなければならず、弾性体とし
てシリコーンゴムやフッ素ゴムが使用され、最外層とし
てパーフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ樹脂）やポリテト
ラフロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）等のフッ素樹脂
が採用されている。これらの最外層を形成するのは、芯
金上に注型により設けられるか、あるいは未加硫のシー
ト状のゴムを芯金に巻き付けられて設けられた弾性体上
にフッ素樹脂を塗布焼き付けたり、または静電粉体塗装
等の方法により製造されていた。

【０００４】しかし、フッ素樹脂を弾性体上に均一に塗
布するのは難しく、また塗布後フッ素樹脂が硬化する間
ローラを常に回転した状態に維持しなければ偏肉が生じ
てしまった。また塗布液中に異物が混入すると外観異常
が発生してしまうため、塗布液中に異物の混入を防止す
るための管理が必要であり、相当の設備を要し、作業効
率が悪かった。しかも、弾性体層を形成するシリコーン
ゴムよりも高い融点を有するフッ素樹脂を硬化するため
の高温加熱は、シリコーンゴムの劣化を招き、耐久性を
低下させてしまった。更にフッ素樹脂を塗布焼き付けで
形成した場合、摩耗されやすく、ローラの寿命も短くな
ってしまた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのため、芯金上に弾
性体を形成し、その上に最外層となるチューブを設けた
チューブ被覆ローラが用いられている。チューブ被覆ロ
ーラを製造するにはフッ素樹脂チューブを用い、このチ
ューブに所望のニップ幅が得られるシリコーンゴム等の
弾性体を芯金上に形成した弾性ローラを挿入するか、あ
るいは金型内壁に配置したチューブ内に液状ゴムを注入
するという方法で２層に形成して、フッ素樹脂チューブ
とシリコーンゴムとを接着させてローラを製造してい
た。このフッ素樹脂チューブの膜厚は５０μｍ以下であ
ると熱膨張によりしわが発生しやすく、７０μｍ以上で
あると高価になると共にニップ幅が得られなくなってし
まうため、５０〜７０μｍのものが用いられ、塗布焼き
付けで形成したものに比較して著しく耐摩耗性が向上さ
れる。

【０００６】しかしながら、特に最外層としてＰＦＡ樹
脂、ＰＴＦＥ樹脂等のフッ素樹脂を用い、弾性体として
シリコーンゴムを用いた場合は相互に加熱融着して一体
化されにくく、フッ素樹脂チューブの内面をエッチング
処理して、シリコーンゴムとフッ素樹脂チューブの接着
を図っていた。エッチング処理はエッチング液にフッ素
樹脂チューブの内面を含浸させて行なっている。エッチ
ング液にはＮａ／ナフタレン錯塩溶液や、Ｎａ／液体ア
ンモニア液があるが、通常、Ｎａ／ナフタレン錯塩溶液
により処理されている。しかしながら、Ｎａ／ナフタレ
ン錯塩溶液での処理では所望のエッチングが得られず、
接着強度が低かった。さらに最悪の場合はチューブが剥
離して弾性体から浮き上がってしまうこともあった。こ
のため、ローラの耐久性も満足なものとは言えなかっ
た。

【０００７】本発明は上記の欠点を解消するためになさ
れたものであって、高温においても長寿命であり、安定
した通紙が行なえ、トナーとの離型性がよく、しかもフ
ッ素樹脂チューブと弾性体とが強固に接着した耐久性に
優れたローラの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の弾性ローラは、フッ素樹脂チューブ内にロ
ーラを挿入し一体化して成る弾性ローラにおいて、前記
フッ素樹脂チューブの内壁はＮａ／液体アンモニア液に
よりエッチング処理されたものであり、２５〜３５゜の
接触角を有するものである。

【０００９】

【作用】芯金に弾性体が形成されたローラをフッ素樹脂
チューブに挿入する前にフッ素樹脂チューブの内面を、
Ｎａ／液体アンモニア溶液でエッチング処理を行う。フ
ッ素樹脂チューブの内面は接触角２５〜３５°にする。
このようなフッ素樹脂チューブにローラを挿入し、加熱
して弾性体の未加硫ゴムを硬化させると伴に、フッ素樹
脂チューブに接着させ、一体化してローラを製造する。
チューブの内面が接触角２５〜３５°を有することによ
りチューブと弾性体との結合を図り、チューブと弾性体
とを強固に接着させる。それにより耐久性の優れたロー
ラを得ることができる。

【００１０】

【実施例】本発明の弾性ローラを加圧ローラに適用した
一実施例を図面を参照して説明する。図１に示すよう
に、弾性ローラである加圧ローラ１は芯金２上に弾性体
３が作成されたローラ４の外周に最外層としてフッ素樹
脂チューブ５が接着されて一体化されたものである。

【００１１】芯金２は弾性体３との接着のよい材質、例
えば、鉄、アルミニウム等で形成される。また、弾性体
３は熱による劣化が少ないものが好ましく、また通紙性
を満足するよう適宜な弾性を備えたものであり、シリコ
ーンゴム、フッ素樹脂等から成る。更に、最外層と成る
フッ素樹脂チューブ５は熱による劣化が少なく、トナー
との離型性に優れ、摩擦係数の小さいものであり、ポリ
フルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ樹脂）やポリテトラフ
ロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）等から成る。

【００１２】これらのフッ素樹脂チューブ５の内面は接
触角２５〜３５°を有するようにエッチング処理され
る。接触角が３５°以上であるとエッチングが充分でな
く、フッ素樹脂チューブ５と弾性体３との接着が強固に
ならない。また接触角が２５°以下であるとエッチング
過多となり、ローラの耐久性が問題となってしまう。こ
のような接触角を得るためのエッチング処理は図２に示
す含浸装置Ｓを用いて行なう。含浸装置Ｓはフッ素樹脂
チューブ５の上方の開口部５ｂを支持する支持体１０に
より、直立されて支持されるフッ素樹脂チューブ５の下
方の開口部５ａに挿入される注入口１１を上部に設けた
エッチング液７の収納容器１３を備える。エッチング液
収納容器１３の上部には突設部１４が設けられ、突設部
１４の上部に窒素ガス等の気体が供給される気体供給ノ
ズル１５が備えられる。突設部１４の水平方向の断面積
を注入口１１、つまりフッ素樹脂チューブ５の水平方向
の断面積より大きくすることにより、突設部１４の高さ
を高くせずにフッ素樹脂チューブ５の内壁にエッチング
液７の含浸を行なうことができる。収納容器１３に気体
供給ノズル１５から供給される気体は、エッチング液７
と反応しないものがよく、窒素ガス等が好ましい。

【００１３】このような含浸装置Ｓを用いて、フッ素樹
脂チューブ５の内面のエッチングを行なうには、Ｎａ／
液体アンモニア溶液から成るエッチング液７が満たされ
た収納容器１３の注入口１１をフッ素樹脂チューブ５の
開口部５ａに挿入し、フッ素樹脂チューブ５の開口部５
ｂを支持体１０で支持しフッ素樹脂チューブ５を直立さ
せる。その後、収納容器１３に気体供給ノズル１５から
窒素ガスを供給し、突設部１４のエッチング液７の液面
をで押圧して下降させる。エッチング液７は注入口１１
に直立させたフッ素樹脂チューブ５の内部に下方から上
昇する。エッチング液を下方から上昇させることによ
り、飛沫をチューブの内壁に飛散させずにフッ素樹脂チ
ューブ５内壁面を徐々に上昇させることができ、均一な
エッチング処理を行うことができる。Ｎａ／液体アンモ
ニア溶液の温度は−４５℃以下が好ましい。−４５℃以
上ではエッチング効果が弱くなり、アンモニアの揮発も
多くなる。エッチング液７の液面が、フッ素樹脂チュー
ブ５の上部開口部５ｂ近傍に達し、フッ素樹脂チューブ
５の内壁に含浸された後、突設部１４に供給された窒素
ガスを排気してフッ素樹脂チューブ５内のエッチング液
７を排出してエッチングを終了する。このような含浸処
理は５〜２０秒で終了するのが好ましい。これによりフ
ッ素樹脂チューブ５の表面に官能基を形成させ、所望の
接触角を得る。

【００１４】このような構成の加圧ローラ１を製造する
には、まず芯金２上に弾性体３を形成し、ローラ４を作
成する。弾性体３を形成するにはプライマ塗布された芯
金２にシリコーンゴム等を加熱し、一次加硫してシート
状に形成したものを巻き付けて形成するか、あるいは注
型して形成してもよい。その後、エッチングにより内壁
表面に官能基を形成されたフッ素樹脂チューブ５の内壁
あるいはローラ４の表面にプライマ塗布する。そして、
フッ素樹脂チューブ５にローラ４を挿入する。挿入方法
はパイプ（図示せず）に、フッ素樹脂チューブを添装
し、パイプとフッ素樹脂チューブ間の空気を吸引するこ
とによりフッ素樹脂チューブを固定してローラを挿入す
る。その後加熱して弾性体となるシリコーンゴムを硬化
させると伴に弾性体とフッ素樹脂チューブを接着して一
体化する。加熱によりプライマはエッチング処理により
形成された官能基がプライマの成分と化学的に結合する
ことにより接着が強固になる。

【００１５】以上の説明は本発明の弾性ローラの一実施
例の説明であって本発明はこれに限定されない。例えば
フッ素樹脂チューブをエッチング処理したものと、芯金
とを金型に同軸状に固定し、芯金と、チューブ間に液状
ゴムを注入して弾性ローラの製造とフッ素樹脂チューブ
被覆を同時に行い、ローラを製造してもよい。 〈実施例１、２〉以下実施例について説明する。

【００１６】外径φ２９mm、厚さ５０μｍのＰＦＡチュ
ーブを−５０℃のＮａ／液体アンモニア溶液に、１０秒
間含浸させ、接触角２７°及び３７°を得た。得られた
ＰＦＡチューブに接着剤を介して芯金にゴム硬度２５°
のシリコーンゴムを５mm厚に形成したローラを挿入し接
着させ、外径φ３０mmの弾性ローラを得た。得られた弾
性ローラをＨ／Ｒ温度２３０℃、周速１６０rpm、ロー
ラ間荷重４０Kgに設定した定着装置に設置して、オイル
塗布なしで空回転させ耐久試験を行った。チューブ被膜
の浮き、破れを判断基準として観察した。結果を表１に
示す。 比較例１として実施例と同様のＰＦＡチューブ
内面をＮａ／ナフタレン錯塩溶液でエッチングし、接触
角５０〜５２°のＰＦＡチューブを得、実施例と同様に
ローラを製造した。同様の耐久試験を行なった。結果を
表１に示す。

【００１７】更に比較例２、３として実施例と同様のＰ
ＦＡチューブ内面をＮａ／液体アンモニア溶液でエッチ
ング処理し、接触角２０°及び４５°のＰＦＡチューブ
を得、実施例と同様にローラを製造した。同様の耐久試
験を行なった。結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のローラの製造方法によれば、フッ素樹脂チューブの
内壁をエッチング処理した後、プライマを介して弾性ロ
ーラと接着させたため、エッチング処理されたフッ素樹
脂チューブの内壁表面に官能基が形成されるため、化学
的にも結合され、より強固な接着が得られ、ローラの耐
久性が著しく向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性ローラの一実施例の断面図。

【図２】図１に示すローラの製造装置を示す図。

【符号の説明】

１・・・・・・加圧ローラ（弾性ローラ） ４・・・・・・ローラ ５・・・・・・フッ素樹脂チューブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フッ素樹脂チューブ内にローラを挿入し一
   体化して成る弾性ローラにおいて、前記フッ素樹脂チュ
   ーブの内壁はＮａ／液体アンモニア液によりエッチング
   処理されたものであり、２５〜３５゜の接触角を有する
   ことを特徴とする弾性ローラ。