JP2005238763A - チューブ被覆付き筒状または柱状基材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜のチューブを基材に均一に接着する際に、接着層の厚みが均一で表面を平滑にすることによって、記録紙へのトナー像の定着性能が優れたものにする方法の提供。
【解決手段】 薄膜のチューブを基材に均一に接着する際に、紐状物質で接着剤を搾出させることによって、接着層の厚みが均一で表面を平滑にする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、筒状または柱状基材表面に接着剤を介してフッ素樹脂チューブを被覆するのに薄く均一な接着層を形成する方法に関するものである。また、本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置に配設される像加熱定着装置の定着ベルトに関する。

近年、複写機やレーザービームプリンタ、ファクシミリなどの電子写真装置に配設される像加熱定着装置は、トナーが定着ローラ表面に離型されずに残ってしまい画像を汚すオフセット現象が問題になっている。このため離型性の良いフッ素樹脂チューブを被覆することが求められている。また、伝熱効率の悪い接着剤はできる限り薄く、しかも均一な厚みにすることが求められている。このような接着層を均一に薄くするには次の方法が考えられる。なお、本願発明において筒状とは内部に空洞のあるもの、柱状とは内部に空洞の無いものを示し、円柱または円筒とは軸方向の断面が円であるものを示すが、この円は典型系的には真円を示すが楕円であっても良い。以下の記載では円筒または円柱も含めて
単に円柱と示す場合がある。
（１）接着剤を介してチューブを被覆した円柱に対し、円柱径より小さいOリングングを一端に被せ、他端に向かってチューブ表面を転動させることを複数回繰り返すことによって接着剤を搾出させる方法。
（２）接着剤を介してPFAチューブを被覆した直円柱に対し、該直円柱の外径よりも径小な口径を有する扱きリングを、該直円柱の外周に被覆された前記フッ素樹脂製チューブの外周の一端に嵌合させ、該扱きリングを該直円柱の軸方向に摺動させて、余分な接着剤を扱く方法が特許文献−１に提案されている。
特開2002-36361号公報

上述した従来の（１）から（２）の円柱上への被覆層の形成方法においては、次のような問題がある。
（１）の方法ではOリングをチューブ表面に沿って転動させていくと、Oリングの回転に伴い、不連続な締付け力が生ずるために、被覆チューブ表面が凹凸となり、トナーへの加圧や熱伝達にバラツキを生じ、定着性能が悪化することがあった。
（２）の方法では（１）と同様、扱きリングの不連続な締付け力のために膜厚にばらつきが生じることがあった。また、該扱きリングの摺動によってフッ素樹脂表面に、トナーが像加熱定着機表面に付着して定着性に悪影響を与える扱き痕が出来る場合があった。
（３）クラウン形状、逆クラウン形状といった円柱の軸方向での断面の円の大きさが異なる非直円柱の場合では締付け力が一定に保てなくなるために、膜厚を均一に保つことができない。そのため、定着性能が悪化したことがあった。また、円柱の径により扱きリングの径も途中で変える必要が生じる。

そこで本発明の目的は、上記従来例の欠点を改良するためになされたもので、薄く、均一な接着剤層を有するチューブ被覆された円柱及びその製造方法、ならびにその硬化物を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明によれば、
先ず、接着剤を介してチューブを被せた筒状または柱状基材の端部に、弾性をもった紐状物質を一定のテンションを掛けながら密に複数回転巻きつけ、紐状物質を該基材軸方向に相対的に移動させることにより余分な接着剤をチューブと基材の隙間から搾出すること、また該基材に巻きつけた紐状物質が常にチューブ表面と一体的に回転方向に動けるように一定の張力をかけた状態で紐状物質を供給・引き取りをすることにより基材の一回転ごとに紐状物質の太さ分だけ該基材軸方向に相対的に移動させる事によって余分な接着剤を搾出した後、該基材を加熱することによって接着剤を硬化させて得られる接着剤層の膜厚ばらつきが極めて少ないおよび表面に傷のない筒または柱状硬化物の製造方法を提供する。

以上説明したように本発明によれば、薄膜のチューブを基材に均一に接着する際に、紐状物質で接着剤を搾出させることによって、接着層の厚みが均一で表面を平滑にすることを可能にした。また表面の傷もほとんどなくすことができた。特にこの工程を含む方法により得られた接着定着ベルトを像加熱定着装置に配設することにより、記録紙へのトナー像の定着性能が優れたものである。

本発明における円筒状または円柱状とは、直円柱のもの、また円柱の軸方向での断面の円の大きさが異なるクラウン形状、逆クラウン形状などのものも含まれる。また、ベルト状の物も含まれる。また、該円柱の材質は、金属、セラミックス、プラスチック、ゴムの単一材料であっても、積層材料であっても、複合化されていてもよい。

紐状物質は弾性を有するものであることが望ましい。より好ましくは、図3のような断面を有するベルト状のものであることがより望ましく材料としてはシリコーンゴム・ウレタンゴム等のやわらかいものがこのましい。また、より好ましくは紐状物質の中に硬材で作られたベルト状の物質を骨組みとして入れておくことが望ましい。

接着剤は瞬間的に反応が進まない材質のものであり液体状態のものである。より好ましくはシリコーン系接着剤であることが望ましい。また、接着剤層とは接着剤が硬化したものを指す場合がある。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、これらは、何ら本発明を限定するものではない。
（実施例１）
以下、本発明による実施例として、本発明の方法を用いて図1（断面図）に示すフッ素樹脂チューブの被覆を行った定着ベルトの製造方法を例に説明する。

長手寸法240mm、肉厚30μm、内径30.000mmのNi電鋳製直円筒1表面に、被覆層原料2として付加型シリコーンDY35-4039（商品名：〔株〕東レ・ダウコーニング社製）を膜厚300μmでコーティングされたものを準備した。これをレーザー外径測長機にて両端10mm位置から20mmピッチで測定を行った結果を図2の5に示す。

該被覆層原料付きNi電鋳の表面に、シランカップリング剤が入ったシリコーン系接着剤図1の3（粘度5000cps）を該被覆層表面に塗布し、片側端部を拡管したPFAチューブ図1の4（径30.000mm、膜厚20μm）を被せる。

紐状物質の動きをスムースにするためにPFAの表面に潤滑剤としてシリコーンオイルを塗布し、その端部に、付加型シリコーン（〔商品名：DY35-4039 、[株]東レ・ダウコーニング社製〕で作られた図3のような断面を持つ紐状物質を、平らな面がPFAと接触するようにして350gfのテンションを掛けながら、巻いた紐状物質同士が隙間なく並ぶようにして5回転巻き、該PFAを被せたNi電鋳の軸を中心に60rpmの速度で回転させ、図4及び図5のように該紐状物質7の両端にそれぞれ200gfの力を掛けながら該PFAに密着一体化して回転するように該紐状物質7を巻きつけ下側から供給し巻きつけ上側から引き取った紐状物質が一回転ごとに該紐状物質7の太さ分だけ基材の下方向に移動していくことによって接着剤を搾出させることを3度繰り返した。その後で該チューブ被覆付きNi電鋳を200℃の温風乾燥機にて30分で該接着剤の硬化を行い、焼成後の膜厚の外径をレーザー測長機により測定を行った結果を図2の6に示す。外観上、傷、色調異常もなく、測定結果から外径が平滑な、PFAチューブ被覆付き円筒に作製されていることがわかる。
（比較例1）
前記記載と同様に長手寸法240mm、肉厚30μm、内径30.000mmのNi電鋳製直円筒に、厚み300μmの付加型シリコーンを被覆層原料として被覆したものを準備し、前記記載の方法と同様の接着剤を用いて、前記記載方法と同様にPFAチューブ（径30.000mm、膜厚20μm）を前記被覆方法と同様の方法にて被覆したものを準備し、該PFA表面に潤滑剤として、シリコーンオイルを塗布し、その端部に内径25mmのウレタンゴム製扱きリングを装着し、他端部に扱いて接着剤を搾出させ、200℃の温風乾燥機中で30分間、該接着剤の硬化を行ったところ、外観上では扱いた際の扱き痕が見られたものもあった。

（定着性の評価）
本実施例及び比較例により作られたベルトを用い、図6に示す像加熱定着装置に装着し、トナーの定着性能や記録紙の搬送性能を確認した。図6において符号8は被覆層付定着ベルト、9は定着ベルト8の加熱体であり、10は加熱体9を支持するとともに定着ベルト8の回転を支持する支持体である。11は加圧ローラであり不図示の駆動手段により駆動される。像加熱定着装置は図6のように定着ベルト8と加圧ローラ11との間に、画像を形成するトナーを担持した記録紙などの担持体12を搬送挿通させて、加熱体9から受けた定着ベルトへの熱は被覆層を介してトナーを介して伝達するとともに、トナーを記録紙の上に加圧・加熱することにより定着させる。
複数枚の未定着トナーの担持された記録紙を搬送挿入通させ、定着性能の確認を行ったところ、本発明による定着ベルトは極めて高品位の定着性を有することが確認できた。

それに対して、比較例による定着ベルトでは扱き痕の部分で定着されたと思われる画像に筋状の定着ムラが認められた。
（実施例2）
長手寸法240mm、厚み30μmの逆クラウン形状を持ったNi電鋳に300μmの厚みで付加型シリコーンを被覆したものを、レーザー外径測長機にて両端10mm位置から20mmピッチで測定を行った結果を図7の13に示す。これに前記記載と同様の接着剤を用いて、前記記載の方法と同様にPFAチューブ（径30.000mm、膜厚20μm）を前記被覆方法と同様の方法にて被覆した。実施例1と同様に、紐状物質の動きをスムースにするためにPFAの表面に潤滑剤としてシリコーンオイルを塗布し、その端部に、付加型シリコーン（〔商品名：DY35-4039 、[株]東レ・ダウコーニング社製〕で作られた図3のような断面を持つ紐状物質を、平らな面がPFAと接触するようにして350gfのテンションを掛けながら、巻いた紐状物質同士が隙間なく並ぶようにして5回転巻き、該PFAを被せたNi電鋳の軸を中心に60rpmの速度で回転させ、図4及び図5のように該紐状物質7の両端にそれぞれ200gfの力を掛けながら該PFAに密着一体化して回転するように該紐状物質7を巻きつけ下側から供給し巻きつけ上側から引き取った紐状物質が一回転ごとに該紐状物質7の太さ分だけ基材の下方向に移動していくことによって接着剤を搾出させることを3度繰り返した。 200℃の温風乾燥機にて30分接着剤を硬化させ、レーザー測長機にて両端10mm位置から20mmピッチで測定を行った結果を図7の14に示す。外観上、傷、色調異常もなく、測定結果からも外径変化が平滑な被覆層付き非直円筒形状に作成されていることがわかる。

（比較例2）
前記記載の方法と同様にクラウン形状を持つ、シリコーンで被覆した母型付きNi電鋳を準備しレーザー測長機にて外径を測定した結果を図8の15に示す。前記記載方法と同様にPFAチューブ（径30.000mm、膜厚20μm）を前記被覆方法と同様の方法にて被覆したものを準備し、該PFA表面に潤滑剤として、シリコーンオイルを塗布し、その端部に内径25mmのウレタンゴム製扱きリングを装着し、他端部に扱いて接着剤を搾出させ、200℃の温風乾燥機中で30分間、該接着剤の硬化を行った結果を図8の16に示す。この結果からこの方法では、非直円筒では接着剤を均一に扱くことができていないことがわかった。

（定着性の評価）
本実施例2及び比較例2により作成したベルトを図6に示す像加熱型定着装置に装着しトナーの定着性能を確認した。

複数枚の未定着トナーの担持された記録紙を搬送挿通させ、定着性能の確認を行ったところ、本発明による定着ベルトで定着した画像では、端部と中央の光沢感に差がなく、極めて高品位の定着性を有することが確認できた。

それに対して、比較例２による定着ベルトで定着した画像では、端部に比べ中央の画像が、若干光沢がなく感じられた。この原因として接着層の厚み違いによる、伝熱効率の違いにより、定着ムラが起きたものと考えられる。

（その他の実施例）
接着剤を搾出させる際に、一端に巻きつけた紐状物質を円筒の軸を中心に回転させることによって他端まで移動させ、他端まで移動したらば、該円筒を軸を中心に逆回転に回してさらに紐状物質をもとの端まで戻すという接着剤を搾出する行為を繰り返しても均一で薄い接着層を持ったチューブ被覆付き円筒が得られた。
また、接着剤を搾出させる際にPFAチューブとのギャップがほとんどないくらいの大きさの、ポリイミドチューブなどのある程度硬度があるものを被せた上で紐状物質にて接着剤を搾出させることも可能である。

は、本発明方法を用いて作製した像加熱型定着ベルトの断面図 は、本発明の実施例１により作製したチューブ被覆付き定着ベルトのチューブ被覆前と、被覆後の外径測定結果 は、紐状物質の断面図 は、紐状物質を用いて介在させた接着剤を吐き出させる様子を示した断面図 は、紐状物質を用いて介在させた接着剤を吐きださせる様子を示した軸方向の断面図 は、本発明の定着ベルトを使用する像加熱定着装置の構成図 は、本発明の実施例2により作製したチューブ被覆付き定着ベルトのチューブ被覆前と、被覆後の外径測定結果 は、比較例2により作製したチューブ被覆付き定着ベルトのチューブ被覆前と、被覆後の外径測定結果

符号の説明

1Ni電鋳製直円筒
2シリコーン弾性層
3シリコーン接着層
4PFAチューブ
5実施例1のチューブ被覆前での定着ベルトの外径測定結果
6実施例1のチューブ被覆後での定着ベルトの外径測定結果
7紐状物質
8像加熱定着ベルト
9加熱体
10支持体
11加圧ローラ
12担持体
13実施例2のチューブ被覆前での定着ベルトの外径測定結果
14実施例2のチューブ被覆後での定着ベルトの外径測定結果
15比較例2のチューブ被覆前での定着ベルトの外径測定結果
16比較例2のチューブ被覆後での定着ベルトの外径測定結果

Claims (14)

1. チューブが接着剤層を介して筒状または柱状基材の表面に被覆されてなるチューブ被覆付き基材の製造方法において、接着剤を介してチューブを基材に被せた後、接着剤の硬化前に該基材に紐状物質を巻きつけ、紐状物質を該基材軸方向に相対的に移動させることにより余分な接着剤をチューブと基材の隙間から搾出することによって均一な膜厚の接着剤層とする工程を含むことを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
2. 紐状物質を該基材軸方向に相対的に移動させる手法として前記基材の軸を中心に回転させると同時に、該基材に巻きつけた紐状物質が常にチューブ表面と一体的に回転方向に動けるように一定の張力をかけた状態で紐状物質を供給・引き取りをすることにより基材の一回転ごとに紐状物質の太さ分だけ該基材軸方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載のチューブ被覆付き基材の製造方法。
3. 請求項１または2記載の基材が、中子を密着させた円筒状であることを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の基材表面の少なくとも一部弾性材料で被覆されていることを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の紐状物質が、弾性をもつことを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
6. 請求項１乃至5の何れかに用いる紐状物質がベルト形状であることを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
7. 請求項1乃至6の何れかに記載のチューブが、フッ素樹脂チューブであることを特徴とするチューブ付き基材の製造方法。
8. 請求項１乃至7の何れかに記載の基材が、円柱の軸方向での断面の円の大きさが異なる非直円柱形状であることを特徴とするチューブ被覆付き基材の製造方法。
9. 請求項１乃至8の何れかに記載の方法を含む製造方法によって得られたチューブ被覆付き基材。
10. 請求項9記載のチューブ被覆付き基材を硬化して得られたチューブ被覆付き基材硬化物。
11. 請求項9記載のチューブ被覆付き基材を硬化して得られることを特徴とする像加熱定着ローラの製造方法。
12. 請求項9記載のチューブ被覆付き基材を硬化して得られることを特徴とする像加熱定着ローラ。
13. 請求項9記載のチューブ被覆付き基材を硬化して得られることを特徴とする像加熱定着ベルトの製造方法。
14. 請求項9記載のチューブ被覆付き基材を硬化して得られることを特徴とする像加熱定着ベルト。

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