(57)【要約】【課題】フッ素樹脂の塗布、焼成により表層が形成されるＯＡ機器用ローラーであって、離型性および熱伝導性を損なうことなく、各種特性に優れ、量産にも適したＯＡ機器用ローラーを提供することを課題とする。【解決手段】芯金上に、順に、弾性層、表層が形成されたＯＡ機器用ローラーであって、前記表層は、複数のフッ素樹脂層より成り、厚さが６〜３０μｍであるＯＡ機器用ローラー。前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、少なくとも一層は、フィラーが含有されているフッ素樹脂層であるＯＡ機器用ローラー。前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、最外層は、フィラーが含有されていないフッ素樹脂層であり、最外層を除く少なくとも一層のフッ素樹脂層にフィラーが含有されているＯＡ機器用ローラー。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に、順に、弾性層、表層が形成されたＯＡ機器用ローラーであって、
前記表層は、複数のフッ素樹脂層より成り、厚さが６〜３０μｍであることを特徴とするＯＡ機器用ローラー。
【請求項２】
前記表層の厚さが、６〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のＯＡ機器用ローラー。
【請求項３】
前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、
少なくとも一層は、フィラーが含有されているフッ素樹脂層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＯＡ機器用ローラー。
【請求項４】
前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、
最外層は、フィラーが含有されていないフッ素樹脂層である請求項３に記載のＯＡ機器用ローラー。
【請求項５】
前記フッ素樹脂はＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰの内の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラー。
【請求項６】
前記フィラーは、導電性を付与するためのフィラー、熱伝導性を向上させるためのフィラー、耐摩耗性を向上させるためのフィラー、強度を向上させるためのフィラーの内の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラー。
【請求項７】
前記弾性層と前記表層との間に中間層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機等のＯＡ機器の定着部の定着ローラーや加圧ローラー、現像部の現像ローラーや帯電ローラーなどに用いられるＯＡ機器用ローラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のローラーは、一般に、芯金の外周上に、弾性層としてゴム層を形成し、さらに弾性層の上に、表層としてＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＦＥＰ（フルオリネーティッドエチレンプロピレン樹脂）等のフッ素樹脂層を形成して離型性が付与された構造となっている。
【０００３】
ところで、定着や現像等の機能が高く高速化に対応可能であって、耐久性等を良くするために、ＯＡ機器用ローラーの内の表層には、導電性、熱伝導性、耐摩耗性、強度等の機能を付与するため各種フィラーが添加されている。
【０００４】
しかしながら、フィラーを添加するとフッ素樹脂層の離型性が低下するという問題や、高画質を得るのに必要な柔軟性が損われるという問題があり、一層からなる表層で、種々の特性の良いＯＡ機器用ローラーとすることは極めて困難である。
【０００５】
そこで、フッ素樹脂層を複数層にし、フィラーを添加して各種機能を付加した機能層を内側に位置させる一方、フィラーが含まれていない層を最外層とすることによりフッ素樹脂層の離型性を確保する構造のものが考えられる。また、このような構造の場合、複数層にすることによりピンホールの欠陥を低減することができるという利点もある。
【０００６】
しかしながら、フッ素樹脂層を複数層にした場合には、フッ素樹脂層の形成方法によってはフッ素樹脂層の厚みが大きくなったり、あるいは弾性層が劣化するというおそれがある。
例えば、フッ素樹脂粉体を用いてフッ素樹脂層を形成する粉体コート法では、一層の厚みが２０μｍ以上になるため、複数層にするとフッ素樹脂層全体の厚みが４０μｍ以上と大きくなり、熱伝導性が低下するため、高速化に対応することが困難であるという問題や、表層厚いことにより柔軟性が損われ、画質性能が劣るというおそれがある。
【０００７】
また、フッ素樹脂製の薄いチューブを用いて表層を形成する方法（特許文献１）を適用して、複数層のフッ素樹脂からなる表層を形成しようとすると、ゴム層（弾性層）の上に、複数のフッ素樹脂製のチューブを装着した後、焼成することによりチューブ同士を接合させる必要がある。この際４００℃以上の高温で焼成する必要があるので、フッ素樹脂に比較して耐熱性に劣るゴム層が劣化するため実用に適さないという問題があった。また、チューブを用いる方法の場合、ハンドリングが難しくかつ高価であるという問題もあり、複数のフッ素樹脂層からなる表層を設けたＯＡ機器用ローラーは実用化されていない。
【０００８】
一方、薄いフッ素樹脂層を形成する方法としては、フッ素樹脂のディスパージョンを用いて形成する方法がある。
【０００９】
このようなフッ素樹脂のディスパージョンを用いてフッ素樹脂層を形成する方法の一つに、ゴム層の外周面にフッ素樹脂のディスパージョンを塗布した後焼成してフッ素樹脂層を形成する方法がある。しかし、この方法において、良好な特性を有する表層を得ようとすれば、長時間かけて充分に焼成を行う必要があるが、長時間焼成を行うと前記のチューブを用いる方法と同様、４００℃以上の高温で焼成する必要があるので、フッ素樹脂に比較して耐熱性に劣るゴム層が劣化するという問題がある。
【００１０】
一方、フッ素樹脂のディスパージョンを用いてフッ素樹脂層を形成する方法であって、ゴム層にフッ素樹脂を焼成する際の熱の影響を及ぼさずに表層を形成するＯＡ機器用ローラーの製造方法として、円筒状金型の内周面にフッ素樹脂のディスパージョンを塗布し、焼成することによりフッ素樹脂層を形成し、次いで前記円筒状金型の中空内に芯金を挿入して、前記フッ素樹脂層と芯金の間にゴム層形成用の材料を注入し、加硫した後、製品を円筒状金型より引抜く（以下脱型ともいう）ことによりローラーを製造する方法がある。この方法によれば、ゴム層は焼成温度の影響を受けないので、フッ素樹脂の完全な焼成が可能になり、ゴム層の劣化も防止することができる。
【００１１】
しかしながら、上記の方法の場合、円筒状金型から製品を引抜いた後に、円筒状金型の内周面に塗料（フッ素樹脂ディスパージョン）に含まれる界面活性剤、増膜剤や増粘剤が焼成の際に分解物として残り、繰り返し使用した場合には円筒状金型の内周面の離型性が低下し、ついには金型からの脱型が不可能になることが分かった。また、離型性を回復させるために、これらの残留物を除去する円筒状金型のクリーニング作業は大変面倒であり、量産には適さないという問題のあることが分かった。
【００１２】
以上記載したように、従来のＯＡ機器用ローラーにおいては、薄いフッ素樹脂層を形成することが困難であるため、複数のフッ素樹脂層からなる表層を形成した場合、表層が厚くなり、熱伝導性が低下して高速化に対応することが困難であるいう問題や、表層の柔軟性が損われ、画質性能が劣るという問題があった。このため、各種機能に優れ、さらに高速化に対応することが可能であって、かつ高画質を得ることができるＯＡ機器用ローラーを提供することが困難であった。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−２７６２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明においては、各種特性に優れ、高速化に対応することが可能であって、かつ高画質を得ることができるＯＡ機器用ローラー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】
【００１５】
フッ素樹脂ディスパージョンには、一般的にフッ素樹脂の分散安定性のため、また被着物との濡れ性を良くするために、１５〜２０ｗｔ％程度の界面活性剤が含有されている。さらに成膜性を良くするために、増膜剤および増粘剤がそれぞれ１０〜１５ｗｔ％程度含有されている。
【００１６】
しかし、焼成が不充分な場合、焼成後のフッ素樹脂層に界面活性剤、増膜剤および増粘剤が残留し、フッ素樹脂層の離型性を低下させることが分かった。
そこで、鋭意検討した結果、膜を充分に薄くした場合には、界面活性剤、増膜剤および増粘剤を低減しても成膜が可能であって、かつ界面活性剤、増膜剤および増粘剤を低減した場合、長時間かけて充分な焼成を行わなくてもこれら界面活性剤、増膜剤および増粘剤の残留をなくすことができ、離型性を低下させずに済むことが分かった。即ち前記の方法により、薄膜化と離型性の両方を兼ね備えたフッ素樹脂層を形成できることが分かった。
【００１７】
また、膜を薄くすると共にフッ素樹脂ディスパージョンに含有される界面活性剤、増膜剤および増粘剤を低減させたこの方法によれば、短時間で焼成できるため、焼成温度によるゴム層の劣化の影響が殆どなく、優れたＯＡ機器用ローラーを製造できることを見出した。
【００１８】
さらに、円筒状金型の内面にフッ素樹脂ディスパージョンを塗布した後焼成してフッ素樹脂層を形成する方法において、円筒状金型の内面の残留物は前記の通り、界面活性剤、増膜剤および増粘剤の分解物であることが分かった。
【００１９】
そして、前記界面活性剤、増膜剤および増粘剤を大幅に低減することにより異物の付着が発生しないことが判明した。このことにより、円筒状金型を用いてフッ素樹脂層を形成する方法において、前記界面活性剤、増膜剤および増粘剤大幅に低減したフッ素樹脂ディスパージョンを適用することにより、ゴム層を全く劣化させることなく充分に焼成を行うことができ、かつ量産に適したＯＡ機器用ローラーを製造できることを見出した。
【００２０】
このようにして、表層を薄くしたローラーを実現することができるため、良好な熱伝導性や柔軟性を確保することができ、高画質で高速化に対応するＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【００２１】
さらに、薄い膜を形成することができるため、複数の層を形成しても、良好な熱伝導性を確保することができ、高速化に対応させつつ、各層に異なる機能を分担させることにより、一層では困難であった多機能化を図ったＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【００２２】
さらに、表層を複数の層とすることにより、ピンホールの欠陥も低減することができ、歩留りを向上させることにより安価なＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【００２３】
なお、表層の厚さについて検討したところ、厚さが６μｍ未満では、表層として機能させることが困難であり、３０μｍを超えると柔軟性が低く画像性能が不十分であり、熱伝導性が低く高速化に対応する機能が不十分であることが分かった。
【００２４】
また、フッ素樹脂ディスパージョンに含有される界面活性剤、増膜剤および増粘剤の含有量は、総量でフッ素樹脂ディスパージョンに対して１．０〜５ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００２５】
そこで、本発明は、その請求項１において、
芯金上に、順に、弾性層、表層が形成されたＯＡ機器用ローラーであって、
前記表層は、複数のフッ素樹脂層より成り、厚さが６〜３０μｍであることを特徴とするＯＡ機器用ローラーを提供する。
【００２６】
なお、請求項１の発明は、複数のフッ素樹脂層からなり、厚さが６〜３０μｍの表層を設けたＯＡ機器用ローラーであればよく、その具体的な製造方法は特に限定されるものではない。
【００２７】
前記複数のフッ素樹脂層を積層させるに際しては、先に形成させたフッ素樹脂層の表面を例えばプラズマ処理、放電加工、化学エッチング等によって濡れ性を向上させた後でフッ素樹脂ディスパージョンを塗布すると、平滑でさらに接着性が良い薄い膜を形成することができるので好ましい。
また、弾性層等との濡れ性を向上させるためにも、フッ素樹脂層の表面にプラズマ処理等を行うことが好ましい。
【００２８】
また、弾性層は特に限定されず、種々の弾性層を適用することができる。例えばソリッドゴムやスポンジ状ゴム（バルーンゴム）等の種々のゴムを適用することができる。
【００２９】
本発明におけるＯＡ機器ローラーの芯金は、例えばアルミニウム、鉄、炭素鋼、ステンッレス鋼等で構成することが好ましい。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、
前記表層の厚さが、６〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００３１】
本請求項の発明は、表層の厚さが６〜２０μｍにされていることにより、熱伝導性をより向上させることができる。
また、複数層のフッ素樹脂層の全体の厚みは、好ましくは２０μｍ以下であるが、より好ましくは１５μｍ以下であり、更に好ましくは１２μｍ以下である。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、
前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、
少なくとも一層は、フィラーが含有されているフッ素樹脂層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００３３】
本請求項の発明においては、表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、少なくとも一層をフィラーが含有されたフッ素樹脂層とすることにより、表層に導電性、熱伝導性、耐摩耗性、強度向上等の機能を付与することができる。このため、種々の特性に優れ、より高機能を得ることができるＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【００３４】
導電性を有するフィラーとしては、例えばＣ、Ａｌ等の金属紛、イオン塩等があり、熱伝導性及び耐摩耗性を有するフィラーとしては、例えばＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＢＮ等がある。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、
前記表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、
最外層は、フィラーが含有されていないフッ素樹脂層である請求項３に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００３６】
本請求項の発明においては、表層を形成する複数のフッ素樹脂層の内、最外層は、フィラーが含有されていないフッ素樹脂層であり、かつ最外層を除く少なくとも一層は、フィラーが含有されたフッ素樹脂層であるので、表層の柔軟性や良好な離型性を確保することができ、しかも種々の特性に優れ、より高機能を得ることができるＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、
前記フッ素樹脂はＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰの内の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００３８】
本請求項の発明では、フッ素樹脂として、ＰＦＡやＰＴＦＥやＦＥＰが用いられているため、耐熱性および離型性により優れた表層となる。
【００３９】
請求項６に記載の発明は、
前記フィラーは、導電性を付与するためのフィラー、熱伝導性を向上させるためのフィラー、耐摩耗性を向上させるためのフィラー、強度を向上させるためのフィラーの内の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００４０】
本請求項の発明においては、表層のフッ素樹脂に導電性を付与したり、熱伝導性や耐摩耗性や強度を向上させるためのフィラーが含有されているため、各種機能を向上させた表層となる。
【００４１】
請求項７に記載の発明は、
前記弾性層と前記表層との間に中間層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のＯＡ機器用ローラーである。
【００４２】
本請求項の発明は、弾性層と表層との間に中間層が設けられているため、上記効果に加え、さらに種々のユーザーの要求仕様に対応できるＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
なお、中間層は、接着剤からなる層であってもよい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明においては、各種特性に優れ、高速化に対応することが可能であって、かつ高画質が得られるＯＡ機器用ローラーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明をその最良の実施の形態につき、具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００４５】
以下図１、図２に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＯＡ機器用ローラーを模式的に示す図であって、（イ）はローラーの軸と直角方法の断面図であり、（ロ）は斜視図である。また、図２は本発明の一実施形態に係るＯＡ機器用ローラーの製造方法を模式的に示す斜視図である。
ＯＡ機器用ローラー１は、芯金２上に、順に、弾性層３、中間層４、表層５が形成されており、表層５は第一表層（外側層）５ａと第二表層（内側層）５ｂの２層から成る。ＯＡ機器用ローラー１は、円筒状金型６を用いて、第一表層５ａ→第二表層５ｂ→中間層４→弾性層３の順に層を形成することにより製造される。具体的には以下の通りである。
【００４６】
（１）界面活性剤、増膜剤および増粘剤を大幅に低減したフッ素樹脂ディスパージョンを円筒状金型６の内周面に塗布（例えばフローコート）し、円筒状金型を軸中心に回転させて乾燥させた後に、フッ素樹脂の融点以上の温度の高温下で（上限４００℃）完全焼成し、第一表層（外側層）５ａ（厚さ３〜１０μｍのフッ素樹脂層）を形成する。
なお、界面活性剤としては、カチオン系とアニオン系等のイオン性と非イオン性（ノニオン性）があり、具体的にはイオン性としては、親水基としてカルボン酸、スルホン酸あるいはリン酸構造等を有する陰イオン性や親水基にテトラアルキルアンモニウム等を有する陽イオン性を挙げることができ、ノニオン性としてはアルキルグリコシドのような低分子系やポリエチレングリコール等の高分子系等を挙げることができる。
【００４７】
（２）次に、接着性、濡れ性、親水性の向上のために、第一表層５ａの内周面側に内面処理（例えばプラズマ処理）を行う。
【００４８】
（３）次に、界面活性剤、増膜剤および増粘剤を大幅に低減し、更にフィラーを含有するフッ素樹脂ディスパージョンを、第一表層５ａの内周面に塗布（例えばフローコート）して乾燥させた後に、フッ素樹脂の融点以上の温度の高温下で（上限４００℃）完全焼成し、第二表層（内側層）５ｂ（厚さ３〜１０μｍのフッ素樹脂層）を形成する。
【００４９】
（４）次に、第二表層５ｂの内面処理（例えばプラズマ処理）を行う。
【００５０】
（５）中間層を形成するケースにおいては、次に、種々の機能性ゴムを第二表層５ｂの内周面に塗布（例えばフローコート）し、円筒状金型６を軸中心に回転させて乾燥を行い、中間層４（厚さ５０〜１５０μｍ）を形成する。
【００５１】
（６）次に、芯金２を、円筒状金型の中空内に円筒状金型と同軸にして挿入した後、中間層４と芯金２との間の隙間に発泡ゴムを注入して加硫することにより弾性層３（厚さ１．５〜３．５ｍｍ）を形成する。
【００５２】
（７）その後、ＯＡ機器用ローラー１を円筒状金型６から脱型する。
【００５３】
本実施の形態では、円筒状金型６を用いて作成されるＯＡ機器用ローラーについて説明したが、円筒状金型６を用いず、ゴム層や中間層の表面にフッ素樹脂ディスパージョンを塗布した後、焼成を行う方法によっても本発明のＯＡ機器用ローラーを作成することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例に基づき、具体的に説明する。
【００５５】
（１）表層の形成
（イ）第一表層（外側層）の形成
内径１８ｍｍφ、長さ２５７ｍｍのステンレス製の円筒状金型の内面に、６０ｖｏｌ％のＰＦＡと、ＰＦＡに対して５ｗｔ％の界面活性剤が含有されたＰＦＡディスパージョン（デュポン社製：ＥＭＸ−０４７）を塗布し、次に室温で１０分間、円筒状金型を軸中心に回転させながら乾燥し、次に４００℃で３０分間加熱して完全焼成することにより、円筒状金型の内周面上に厚さ６μｍの第一表層を形成した。
【００５６】
（ロ）第二表層（内側層）の形成
次に、第一表層の内面をプラズマ処理した後に、第一表層の内面に、ＳｉＣフィラーを１４．５ｖｏｌ％とフィラー分散用の界面活性剤０．０７％、増粘剤（メチルセルロース）１％を含有するディスパージョン（デュポン社製：ＥＭＸ−０４１−２）を塗布し、次に室温で１０分間、円筒状金型を軸中心に回転させながら乾燥し、次に４００℃で３０分間加熱して完全焼成することにより、円筒状金型の内周面上に厚さ６μｍの第二表層を形成した。
【００５７】
（２）中間層の形成
次に、第二表層の内面をプラズマ処理した後に、Ｓｉゴム（高熱伝導ゴム）（信越化学社製：Ｘ３２−２０２０）を第二表層５ｂの内周面に塗布（フローコート）し、円筒状金型６を軸中心に回転させて乾燥を行い、厚さ１００μｍの中間層４を形成した。
【００５８】
（３）弾性層の形成
（イ）注型
次に、アルミニウム製の芯金２を円筒状金型の中空内に挿入し、中間層４と芯金２との間の隙間にＳｉ発泡ゴム（バルーンゴム）（信越化学社製：Ｘ３４−２０６１−２８Ｌ）を注入した。
【００５９】
（ロ）一次加硫
１６０℃まで昇温して、１５分間（昇温時間を含む）維持し、一次加硫を行うことにより厚さ１．５ｍｍの弾性層３を形成した。
【００６０】
（ハ）脱型
その後、ＯＡ機器用ローラー１を円筒状金型６から脱型したところ、円筒状金型の内面に異物は確認できなかった。表層は完全焼成により形成でき、かつ表層全体の厚さは１２μｍであった。
【００６１】
（ニ）二次加硫
２５０℃まで昇温して、３０分間（昇温時間を含む）維持して二次加硫を行った。
【００６２】
（４）切断・仕上げ
形成した各層の両端に近い部分を切除した後に清掃し、外観検査を行ってＯＡ機器用ローラーを製作した。
【００６３】
本実施例においては、表層を薄くしたこと、さらに高熱伝導ゴム製の中間層を設けたことによって、熱伝導性が良くなり、高速化に対応することが可能なＯＡ機器用ローラーを製作することができた。また、表層を２層のフッ素樹脂層からなる層にし、第一表層を、フィラーを添加しないフッ素樹脂層とすることによって柔軟性と良好な離型性を確保したため、高画質を得ることができ、さらに第二表層にＳｉＣフィラーを含有させることによって、耐摩耗性、強度を高めたため、耐久性にも優れたＯＡ機器用ローラーを製作することができた。
かかるＯＡ機器用ローラーを、加圧ローラーとして評価したところ、所望の性能が得られ、各層間の接着性にも問題はなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＯＡ機器用ローラーを模式的に示す図であって、（イ）は軸と直角方向の断面図であり、（ロ）は斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＯＡ機器用ローラーの製造方法を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１        ＯＡ機器用ローラー
２        芯金
３        弾性層
４        中間層
５        表層
５ａ      第一表層（外側層）
５ｂ      第二表層（内側層）
６        円筒状金型
【図１】
2009157205.tif 000003
【図２】
2009157205.tif 000004