(57)【要約】【課題】  弾性層の破壊を抑制した高耐久性のロールを提供する。【解決手段】  シャフト１１と、シャフト１１の外周に設けられる弾性層１２を具備するロール１０であって、弾性層１２の端部は、軸方向端部に向かって径方向の厚さが漸小する漸小部１３を有し、漸小部１３は、曲線部１３ａと、曲線部１３ａから連続し弾性層１２の端面まで設けられるテーパー部１３ｂと、を有する。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、前記シャフトの外周に設けられる弾性層を具備するロールであって、
前記弾性層の端部は、軸方向端部に向かって径方向の厚さが漸小する部分を有し、
前記漸小する部分は、曲線部と、該曲線部から連続し弾性層の端面まで設けられるテーパー部と、を有することを特徴とするロール。
【請求項２】
前記曲線部の曲率半径は、前記弾性層の中央部の厚さと前記弾性層の端面の厚さとの寸法差の０．５倍〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１に記載のロール。
【請求項３】
前記テーパー部は、軸方向に対する傾斜角度が１〜２０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載のロール。
【請求項４】
前記弾性層の端面の径方向の厚さは、前記弾性層の中央部の径方向の厚さの０．２〜０．６倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、電子写真式複写機及びプリンター、又はトナージェット式複写機及びプリンター等の画像形成装置に好適に用いられるロールに関し、定着・加圧ロールに特に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機及びプリンターなどの画像形成装置には、定着・加圧ロールが使用されている。定着・加圧ロールは、使用時には、所定の圧力で圧接することによりニップ部を形成しつつ、所定方向に回転する。定着・加圧ロールは、所定の圧力で圧接されることで圧縮されると、ロールの両端部に応力が集中して引裂破壊が生じやすいという問題があった。
【０００３】
そこで、弾性層の両端部に、断面Ｌ字型の段差部を設けることにより、芯金から剥がれにくいローラが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２６３１０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のロールでは、トナー画像の定着性を高めるために、ニップ幅を大きくする（すなわち、弾性層の圧縮率を大きくする）と、弾性層の端部近傍に引裂破壊が生じるという問題や、弾性層の端部が削れてしまうという問題があった。
【０００６】
本考案は、このような事情に鑑み、弾性層の破壊を抑制した高耐久性のロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本考案の第１の態様は、シャフトと、前記シャフトの外周に設けられる弾性層を具備するロールであって、前記弾性層の端部は、軸方向端部に向かって径方向の厚さが漸小する部分を有し、前記漸小する部分は、曲線部と、該曲線部から連続し弾性層の端面まで設けられるテーパー部と、を有することを特徴とするロールにある。
【０００８】
本考案の第２の態様は、前記曲線部の曲率半径は、前記弾性層の中央部の厚さと前記弾性層の端面の厚さとの寸法差の０．５倍〜０．９５倍であることを特徴とする第１の態様に記載のロールにある。
【０００９】
本考案の第３の態様は、前記テーパー部は、軸方向に対する傾斜角度が１〜２０度であることを特徴とする第１又は第２の態様に記載のロールにある。
【００１０】
本考案の第４の態様は、前記弾性層の端面の径方向の厚さは、前記弾性層の中央部の径方向の厚さの０．２〜０．６倍であることを特徴とする第１〜３のいずれか一つの態様に記載のロールにある。
【考案の効果】
【００１１】
本考案によると、ロールの両端部に所定形状の漸小部を形成することにより、弾性層の破壊を抑制した高耐久性のロールを提供することができる。具体的には、ロールを圧縮してニップを形成した際に、端部の破損の発生が抑制され、また、端部の磨耗（削れ）や引裂破壊が抑制されて、高耐久性のロールとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態１のロールの端部断面図である。
【図２】実施例１のロールの端部断面図である。
【図３】比較例１のロールの端部断面図である。
【図４】試験例１の実施例１のロールの端面の写真である。
【図５】試験例１の比較例１のロールの端面の写真である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下に本考案を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本考案の実施形態１に係るロールの端部断面図である。図１（ａ）は、ロールの端部断面図であり、図１（ｂ）は、ロールの端部拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、ロール１０は、シャフト１１と、シャフト１１の外周に設けられる弾性層１２とからなり、弾性層１２の端部は、それぞれ、軸方向端部に向かって径方向の厚さが漸小する漸小する部分（以下、漸小部１３とする）を有している。なお、図１では、片側の端部のみを示しているが、他端部も同様の形状となっている。
【００１６】
漸小部１３は、曲線部１３ａと、曲線部１３ａから連続し弾性層１２の端面まで設けられるテーパー部１３ｂとから構成されている。すなわち、漸小部１３は、曲線部１３ａと、曲線部１３ａから連続的に設けられるテーパー部１３ｂとから構成されており、テーパー部１３ｂは曲線部１３ａよりも軸方向外側に設けられている。
【００１７】
曲線部１３ａは、表面が凹状の円弧状曲面となって径が漸小している部分であり、曲線部１３ａにおいて端部（端点）がシャフト１１までの距離が最も近くなっており、テーパー部１３ｂよりも軸方向内側に設けられている。また、テーパー部１３ｂは、表面が軸方向に対して傾斜する傾斜面となって径が漸小している部分であり、曲線部１３ａよりも軸方向外側に設けられている。
【００１８】
本実施形態では、漸小部１３は、ロール軸方向断面視において、曲線部１３ａの曲面に対する接線と、テーパー部１３ｂの傾斜面とが一致するようにして角がなく滑らかに連続させたが、曲線部１３ａとテーパー部１３ｂは連続していればよく、曲線部１３ａの曲面に対する接線とテーパー部１３ｂの傾斜面とが一致していなくてもよい。
【００１９】
上述した構成とすることにより、弾性層１２の破壊を抑制した高耐久性のロール１０とすることができる。具体的には、ロール１０の両端部に応力が集中するのを抑制することができ、端部に破損が生じるのを抑制することができるだけでなく、さらに、端部の磨耗（フレッティング磨耗）や削れ及び引裂破壊を抑制することができる。
【００２０】
曲線部１３ａの曲率半径（Ｒ１）は、弾性層１２の中央部の厚さと弾性層１２の端面の厚さとの差（Ｄ）の０．５倍〜０．９５倍であるのが好ましい。例えば、弾性層１２の中央部の厚さと弾性層１２の端面の厚さとの差（Ｄ）が６ｍｍの場合、曲面の半径（Ｒ１）が３〜５．７ｍｍであるのが好ましい。曲線部１３ａの曲率半径が小さくなりすぎると、フレッティング磨耗が生じ、曲線部１３ａの曲率半径が大きくなりすぎると、弾性層１２とシャフト１１の界面に応力が集中し耐久性に問題が生じる虞がある。
【００２１】
また、テーパー部１３ｂは、軸方向に対する傾斜角度が１〜２０度であるのが好ましい。テーパー部１３ｂの傾斜角度が小さくなりすぎると、テーパー部１３ｂが小さくなりすぎて十分な効果が得られなくなり、テーパー部１３ｂの傾斜角度が大きくなりすぎると、曲線部１３ａをほとんど形成することができず、十分な効果が得られなくなるためである。
【００２２】
漸小部１３の軸方向の長さ（Ａ）は、弾性層１２の中央部の厚さと弾性層１２の端面の厚さとの寸法差（Ｄ）の０．９〜１．５倍であるのが好ましい。例えば、寸法差（Ｄ）が６ｍｍの場合、軸方向の長さ（Ａ）は、５．４〜９ｍｍであるのが好ましい。これにより、フレッティング磨耗による耐久性の低下を確実に抑制することができる。なお、軸方向の長さ（Ａ）が寸法差（Ｄ）に対して小さくなりすぎると、フレッティング磨耗により耐久性が低下する虞があり、軸方向の長さ（Ａ）が寸法差（Ｄ）に対して大きくなりすぎると、ロールの全長が必要以上に長くなり、ロールがコストアップしてしまったり、組み込むプリンター等の小型化が困難となる虞がある。
【００２３】
弾性層１２の端面の厚さは、弾性層１２の中央部の厚さの０．２〜０．６倍であるのが好ましい。例えば、弾性層１２の中央部の厚さが１０ｍｍの場合、弾性層１２の端面の厚さが２〜６ｍｍであるのが好ましい。弾性層１２の端面の厚さが薄くなりすぎると、漸小部１３の軸方向中央部側下方に応力が集中して、弾性層１２が破壊される虞があるためである。
【００２４】
なお、本実施形態では、弾性層１２の中央部の厚さが８．９ｍｍとし、軸方向の長さ（Ａ）を６ｍｍ、曲線部１３ａの曲率半径（Ｒ１）を４ｍｍ、テーパー部１３ｂの軸方向に対する角度を１０度、弾性層１２の端面の厚さを３ｍｍとした。
【００２５】
弾性層１２は、特に限定されるものではないが、高圧縮することができる弾性体からなるものが挙げられる。かかる弾性体としては、連続気泡からなる発泡ゴム状弾性体、エラストマー多孔質体などが挙げられ、エラストマー多孔質体が好適に用いられる。エラストマー多孔質体としては、例えば、特開２００５−２０６７８４に記載のエラストマー多孔質体が挙げられる。
【００２６】
従来のように、弾性層の両端部に断面Ｌ字型の段差部を設けたロールでは、ロールが高圧縮されると、弾性層の端面（具体的には、弾性層の最端面及び段差部の軸方向に垂直な面）が軸方向外側に向かって膨らむように変形し、段差部の軸方向に垂直な面と段差部の軸方向に平行な面とが接触して、接触部分が削れたり、段差部の軸方向に垂直なと軸方向に平行な面の交点近傍に亀裂が生じたりするという問題があった。これに対し、本実施形態のロール１０は、弾性層１２の両端部が軸方向外側に向かって変形しても、軸方向外側にほとんど突出しないため弾性層１２の面と面とが接触することがない。このため、弾性層１２の端部に磨耗が生じることがなく、また、引裂破壊が生じることもない。
【００２７】
本実施形態のロール１０は、曲線部１３ａとテーパー部１３ｂとが、角がなく滑らかに連続するように設けられていることにより、漸小部１３において応力集中が生じることがなく、引裂破壊が抑制される。
【００２８】
また、本実施形態のロール１０は、漸小部１３が曲線部１３ａとテーパー部１３ｂとから構成されていることにより、漸小部１３が曲線部１３ａのみから構成されるものよりも、より高圧縮条件で使用するのに好適なものである。すなわち、ロール１０は、高圧縮で使用しても、耐久性が高いものである。
【００２９】
ロール１０は、高圧縮条件下、例えば、圧縮率３５〜５０％で使用しても、弾性層１２の端部に磨耗が生じることがなく、また、引裂破壊が生じることのない、高耐久性のロールである。なお、ここでいう圧縮率とは、弾性層１２の潰し代のことを指す。
【００３０】
ロール１０の硬度は、例えば、Ａｓｋｅｒ  Ｃで１０〜８０°であるのが好ましい。
【００３１】
本実施形態では、漸小部１３は、漸小部１３の最大厚さが弾性層１２の軸方向中央部の厚さよりも小さくなるように形成したが、これに限定されるものではなく、漸小部１３の最大厚さと弾性層１２の軸方向中央部の厚さと同一となるようにしてもよい。すなわち、曲線部１３ａがロールの外周面と連続するように形成してもよい。
【００３２】
本考案にかかるロールは、例えば、定着ロール、加圧ロール等に好適なものであり、特に高圧縮して用いる定着ロール、加圧ロールとして好適なものである。
【００３３】
以下、本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案はこれに限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
＜ロールの製造＞
減圧攪拌装置内（−６０ｋＰａ減圧）において、液状シリコーンゴム材１００重量部に、フィラー５重量部、界面活性作用のあるシリコーンオイル５重量部を加え、−６０ｋＰａ減圧下で混合して攪拌して混合物を得た。次に、この混合物に水１４０重量部を除々に添加しながら攪拌し、油中水型エマルジョン組成物を調製した。
【００３５】
得られたエマルジョンを、ゴム面長の長さが３１０ｍｍ、外径φ２２ｍｍの鉄製芯金をセットした金型内に流し込み、設定温度１３０℃で４０分間加熱（一次加熱）し、成形した。得られた成形体（多孔質体前駆体）を電気炉中、２００℃で６時間加熱（二次加熱）し、水を除去した。その後研磨して、外径３９．８ｍｍ、硬度（Ａｓｋｅｒ  Ｃ）２０°のロール形状物を得た。
【００３６】
さらに、ロール形状物の両端部をそれぞれＮＣ研磨機により研磨することにより、漸小部を形成して、端面外径２８ｍｍの実施例１のロールを得た。なお、漸小部は、図２に示すように、軸方向の長さが６ｍｍ、弾性層の中央部の厚さと弾性層の端面の厚さの寸法差が５．９ｍｍ、曲線部の曲率半径が４ｍｍ、テーパー部の角度１０度とした。
【００３７】
（比較例１）
実施例１のロール形状物の両端部に、図３に示すように、軸方向の長さ６ｍｍ、径方向の幅４．９ｍｍのＬ字型の段差部を形成して、端面外径３０ｍｍの比較例１のロールを得た。
【００３８】
（試験例１）耐久試験
試験機に実施例１及び比較例１のロールを搭載し、加圧ロールを圧接して、実施例１及び比較例１のロールを圧縮率４５％とした状態で、１８０℃で６００時間、空回転を行った。その後、試験機から取り外して、実施例１及び比較例１のロールの端部の状態を確認した。結果をそれぞれ図４及び図５に示す。
【００３９】
図４に示すように、実施例１のロールは、引裂破壊が確認されず、端部の削れも確認されなかった。
【００４０】
これに対し、図５に示すように、比較例１のロールは、段差部の境界面に亀裂が確認され、また、Ｌ字型の段差部に削れが確認された。
【００４１】
これより、本考案のロールは、高圧縮時においても、弾性層の破壊を抑制した高耐久性のロールであることがわかった。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ロール
１１  シャフト
１２  弾性層
１３  漸小部
１３ａ  曲線部
１３ｂ  テーパー部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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