JP2005238765A - 基材へのチューブの被覆方法及びそれを用いて製造した定着ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 チューブに傷や摺動摩擦による負荷を与えることなく、またオイル等の潤滑剤を使用せずに接着剤を扱くことによって、接着層の均一な膜厚と薄層化が達成出来る被覆方法の提供
【解決手段】 基材とチューブ間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることによりチューブが被覆された部材が得られるチューブ被覆方法において、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態の際、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアを噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の例えば定着装置に使用するための、チューブを被覆したロールあるいはベルトの製造方法に関する。

従来、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の定着装置に使用するロールとして、芯金の表面に例えばシリコーンゴム層を形成し、更にその表面にフッ素樹脂チューブを被せたものが使用されている。また、近年では画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力を大幅に小さく（省電力）、高速、高耐久を実現するために、例えばＳＵＳ、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属を基層とし、ロール同様、基層表面にシリコーンゴム層、更にその表面にフッ素樹脂チューブを被せた定着ベルトを用いることが提案されている。

定着装置のローラやベルトを樹脂で被覆する方法としては、樹脂チューブをローラやベルト表面に被覆させる方法が一般に用いられている。

チューブを被覆したローラ等を製造する方法としては、従来、金型の内周面にＰＦＡチューブを固定し、次いて金型の中に芯金を挿入してから、芯金とＰＦＡチューブの間にシリコーンゴムを注入硬化させて一体形成させる方法が提案されている。（例えば特許文献１参照）しかし、上記のような金型を用いたチューブの被覆方法では、ロールの中心軸線と金型内周面の中心軸線とを正確に一致させなければ、製造後の円筒度がずれ、使用時に定着ローラの振れ回り現象が発生して好ましくない。この様に定着ローラの振れ回りを所定の範囲にするためには、ロールの中心軸線と金型内周面の中心軸線とを高い精度で一致させなければならず、高い形状精度の金型が必要になり、製造コストが高価になるといった問題があった。
この様な高精度の金型を不要とし、簡単な工程でゴムローラにチューブを安価に被覆する方法として、近年では減圧容器内にＰＦＡチューブの一端部を懸吊して保持し、他端部側から減圧容器内のガスを吸引しつつ、前記ＰＦＡチューブの内径より僅かに大きい外径を有する、外周面に接着剤を塗布したゴムローラを挿入し、その後接着剤を硬化させる方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）しかし、ゴムローラ外周面に塗布された接着剤がチューブへ挿入する際、チューブに連れられて挿入方向へ移動してしまうため、ローラの軸方向に偏りが生じたり、最悪は接着剤のローラ外周面の接着剤が部分的に液切れを起こし、接着不良を起こす原因となっていた。

この様な接着層の偏肉を防止するチューブ被覆方法として、被挿入体の外周面に接着剤を塗布して、少なくとも径方向に沿う弾性を有するフッ素樹脂製チューブを緊密に被覆した後、被挿入体の外径よりも径小な口径を有する扱きリングを、被挿入体の外周に被覆されたフッ素樹脂製チューブの外周の一端に嵌合させ、扱きリングを被挿入体の軸方向に沿って他端に向けて移動させて、接着剤を被挿入体とフッ素樹脂製チューブとの間で扱く方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照）
特開昭６３−２９８３８３号公報 特公平８−１５７５８号公報 特開２００２−３６３６１号公報

しかしながら、被挿入体の外径よりも径小な口径の扱きリングでフッ素樹脂製チューブを摺擦しながら扱くため、チューブが傷つく恐れがある。また、フッ素樹脂製チューブと扱きリングの摺動摩擦が大きいため、チューブが伸びてしまったり、摩擦を下げるためにオイル等の潤滑剤が必要となったりした。潤滑剤を使用すると周りを汚染し基材への付着等により接着不良を起こす要因となったり、加工後にその表面の潤滑剤をふき取る工程が必要となる。

この発明の主たる目的は、ゴムローラ、あるいはベルト等の基材に接着剤を介在させてチューブ被覆をする際、チューブに傷や摺動摩擦による負荷を与えることなく、またオイル等の潤滑剤を使用せずに接着剤を扱くことによって、接着層の均一な膜厚と薄層化を達成する基材とチューブ間の接着剤扱き方法を提供することである。

上述した課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係わる筒状または柱状の基材とチューブ間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることによりチューブが被覆された部材が得るチューブ被覆方法において、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態において、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアをチューブの軸方向と垂直の方向に噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させることにより、基材とチューブ間に介在する前記接着剤を扱くことを特徴とする基材とチューブ間の余分な接着剤扱き工程を含む基材へのチューブの被覆方法に関するものである。僅かに大きいとはリング状部材の内面がチューブと接触しないだけの大きさを持つことで、０．１ｍｍ≦リング状部材内径−チューブを被覆した基材の外径≦２ｍｍ好ましくは０．４ｍｍ≦リング状部材内径−チューブを被覆した基材の外径≦１ｍｍである。

本発明によれば、基材とチューブ間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることによりチューブが被覆された部材が得られるチューブ被覆方法において、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態の際、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアを噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させることにより、基材とチューブ間に介在する前記接着剤を扱くことにより、チューブに傷や摺動摩擦による負荷を与えることなく、またオイル等の潤滑剤を使用せずに接着剤を扱くことによって、接着層の均一な膜厚と薄層化が達成出来る。

本発明は、基材とチューブ間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることによりチューブが被覆された部材が得られるチューブ被覆方法において、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態において、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアをチューブの軸方向と垂直の方向に噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させることにより、基材とチューブ間に介在する前記接着剤を扱くことを特徴とする基材とチューブ間の余分な接着剤扱き工程を含む基材へのチューブの被覆方法に関するものである。

本発明における基材とは、ロール状、スリーブ状、あるいはベルト状のものであり、材質は金属、樹脂、あるいはゴム材であって、金属の外周面や内周面に樹脂、あるいはゴム材がコーティングされたものでもよく、また、樹脂の外周面や内周面にゴム材がコーティングされたものでもよい。

さらに、本発明では、基材を金属円筒部材の外周面にコーティングしたゴム材をシリコーンゴムとすることによって、基材は高い耐熱性、低圧縮永久歪みを付与することができる。シリコーンゴムとしては付加型がさらに好ましい。

本発明における接着剤は、液状または、ペースト状の接着剤が好ましく、更には自己接着性を有するシリコーンゴムを用いることが好ましく、更には加熱で硬化する付加型の自己接着性を有するシリコーンゴム系の接着剤、例えば商品名：ＴＳＥ３２５０：ＧＥ東芝シリコーン社製等が好ましい。

本発明におけるチューブとは円筒形状をなすものであり、材質は樹脂、あるいはゴム材等が好ましく、更にはＰＦＡ等のフッ素樹脂が好ましい。

本発明では、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態において、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアをチューブの軸方向と垂直の方向に噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させることにより、基材とチューブ間に介在する前記接着剤を扱くことを特徴とする基材とチューブ間の余分な接着剤の扱き工程を含む基材へのチューブの被覆方法である。

また、本発明で得られたチューブ被覆された基材を像加熱定着装置用の定着ベルトとして用いることによって、低圧縮永久歪みを有する定着ベルトとすることができ、効果的にトナー担時体へのトナーの定着およびトナー担時体の搬送を行なうことができる。

図３は本実施形態における像加熱定着装置を示した模式断面図である。図３において、４０は本発明による定着ベルトである。４１は樹脂製の横長ステーであり、定着ベルト４０の内面ガイド部材と加熱手段としてのヒーター４２の支持体を兼ねるものである。定着ベルト４０は、ヒーター４２を含むステー４１に外嵌させてある。この定着ベルト４０の内周長とヒーター４２を含むステー４１の外周長は定着ベルト４０の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従って定着ベルト４０はヒーター４２を含むステー４１に対して周長が余裕をもってルーズに外嵌している。４３はヒーター４２との間で定着ベルト４０を挟んで、定着ニップ部を形成する加圧手段としての加圧ローラである。

本発明における像加熱定着装置において、記録材Ｓ上の静電トナー像Ｔがニップ部で熱と圧力が加えられることにより定着させる。像加熱定着装置に搬送されてきた未定着のトナー画像を上面に担持した被加熱材としての記録材Ｓは、ヒーター４２と加圧ローラ４３の定着ニップ部の定着ベルト４０と加圧ローラ４３との間に進入して定着ニップ部を通過して行き、その通過過程でヒーター４２の熱を定着ベルト４０を介して受けてトナー像Ｔの加熱定着処理がなされる。

（実施例）定着ベルトの製造
以下実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。

図１に実施例における基材とチューブ間に介在する接着剤扱き方法の模式図を示す。

先ず、図１に示すエンドレス状のベルト基材１０として、ニッケル電鋳製のエンドレスベルト（以下、電鋳ベルト）１０ａの外周面に厚さ３００μｍで積層されたシリコーンゴム層１０ｂを有するエンドレス状のベルトを用意する。ここで、この電鋳ベルト１０ａは周知のものであるためここでの説明を省略するが、これが円筒形状を呈する状態において、ベルト内径３４．０ｍｍ、軸方向長さ３３０ｍｍ、厚さ５０μｍを有するように予め形成されている。

また、このベルト基材１０の外周面には、加熱で硬化する付加型の自己接着性を有する液状のシリコーンゴム系の接着剤１１（商品名：ＴＳＥ３２２：ＧＥ東芝シリコーン社製）が塗布されている。

ここで、ベルト基材１０の外周面への接着剤塗布は後述する拡管中子１にベルト基材１０を固定してから塗布しても良い。

中子台４にはエア供給装置３０が備えられており、中子台４に拡管中子１を固定することによって、エア供給装置３０より供給されたエアは拡管中子１に設けられたエア排気口３よりエアが噴出す構造になっており、エア圧は０．５ＭＰａに設定されている。ベルト基材１０に拡管中子１を挿入するには、エア排気口３よりエアを噴出させながらベルト基材１０に拡管中子１を挿入し始めると、ベルト基材１０よってエア排気口３がふさがれ、エア圧によりベルト基材１０が拡管されながら、ベルト基材１０に拡管中子１を挿入することを可能にしている。拡管中子１の外径はベルト基材１０の内径よりその径で約２０μｍ大きくなっており、これによりエア供給を停止すると拡管されたベルト基材１０が元の形状に戻ろうとする力によって拡管中子１にベルト基材１０は固定される。
拡管中子１に固定されたベルト基材１０には接着剤１１を介してフッ素樹脂チューブ１２が被覆される。このフッ素樹脂チューブ１２（商品名：ＳＭＥ、グンゼ社製）は、熱収縮タイプで、収縮前の内径は拡管中子１に固定されたベルト基材１０の外径よりも小径の３４．０ｍｍに設定され、膜厚が３０μｍで、軸方向長さはベルト基材１０の全長（３３０ｍｍ）より長い３７０ｍｍに設定され、２００℃の加熱により径方向に約１０％収縮する。

その後、拡管中子１に固定され、接着剤１１を介してフッ素樹脂チューブ１２が被覆されているベルト基材１０の上方より、扱きリング２をベルト基材１０の軸方向へ移動する。扱きリング２がベルト基材１０の所定の位置に来たら、不図示のエア供給装置より扱きリング２に設けられたエア供給口２ａにエアが供給され、エア路２ｂを通り、エア噴出口２ｃよりエアが噴出される。

ここで、エア圧は０．７ＭＰａに設定されている。扱きリング２はエア噴出口２ｃよりエアを噴出しながら、接着剤１１を介してフッ素樹脂チューブ１２が被覆されているベルト基材１０の軸方向へ移動することにより、ベルト基材１０とフッ素樹脂チューブ１２との間に介在している接着剤１１を扱いてゆく。今回扱きリング２の内径とフッ素樹脂チューブ１２を被覆したベルト基材１０の外径の差は０．６ｍｍであった。ベルト基材１０の軸方向の所定位置に扱きリング２が来たらエアの噴出を停止し、接着剤１１の扱きを完了する。

その後、フッ素樹脂チューブ１２はベルト基材１０端と同じ位置で切断され、被覆されたベルト基材１０を固定した状態で拡管中子１を中子台４より取り外し、図示しない加熱槽に入れて、２００℃で３０分間加熱して、接着剤１１の硬化とフッ素樹脂チューブの収縮を行い、フッ素樹脂チューブ１２とベルト基材１０とを接着剤１１を介して接着する。

このようにして、目的となる接着剤１１を扱いた定着ベルトを得ることが出来る。

（比較例１）定着ベルトの製造
図１に示すエンドレス状のベルト基材１０として、ニッケル電鋳製のエンドレスベルト（以下、電鋳ベルト）１０ａの外周面に厚さ３００μｍで積層されたシリコーンゴム層１０ｂを有するエンドレス状のベルトを用意する。ここで、この電鋳ベルト１０ａは周知のものであるためここでの説明を省略するが、これが円筒形状を呈する状態において、ベルト内径３４．０ｍｍ、軸方向長さ３３０ｍｍ、厚さ５０μｍを有するように予め形成されている。

また、このベルト基材１０の外周面には、加熱で硬化する付加型の自己接着性を有する液状のシリコーンゴム系の接着剤１１（商品名：ＴＳＥ３２２：ＧＥ東芝シリコーン社製）が塗布されている。

ここで、ベルト基材１０の外周面への接着剤塗布は後述する拡管中子１にベルト基材１０を固定してから塗布しても良い。

中子台４にはエア供給装置３０が備えられており、中子台４に拡管中子１を固定することによって、エア供給装置３０より供給されたエアは拡管中子１に設けられたエア排気口３よりエアが噴出す構造になっており、エア圧は０．５ＭＰａに設定されている。ベルト基材１０に拡管中子１を挿入するには、エア排気口３よりエアを噴出させながらベルト基材１０に拡管中子１を挿入し始めると、ベルト基材１０よってエア排気口３がふさがれ、エア圧によりベルト基材１０が拡管されながら、ベルト基材１０に拡管中子１を挿入することを可能にしている。拡管中子１の外径はベルト基材１０の内径より僅かに大きくなっており、これによりエア供給を停止すると拡管されたベルト基材１０が元の形状に戻ろうとする力によって拡管中子１にベルト基材１０は固定される。

拡管中子１に固定されたベルト基材１０には接着剤１１を介してフッ素樹脂チューブ１２が被覆される。このフッ素樹脂チューブ１２（商品名：ＳＭＥ、グンゼ社製）は、熱収縮タイプで、収縮前の内径は拡管中子１に固定されたベルト基材１０の外径よりも小径の３４．０ｍｍに設定され、膜厚が３０μｍで、軸方向長さはベルト基材１０の全長（３３０ｍｍ）より長い３７０ｍｍに設定され、２００℃の加熱により径方向に約１０％収縮する。

その後、図１のような接着剤扱きを行わずに、フッ素樹脂チューブ１２はベルト基材１０端と同じ位置で切断され、被覆されたベルト基材１０を固定した状態で拡管中子１を中子台４より取り外し、図示しない加熱槽に入れて、２００℃で３０分間加熱して、接着剤１１の硬化とフッ素樹脂チューブの収縮を行い、フッ素樹脂チューブ１２とベルト基材１０とを接着剤１１を介して接着し、定着ベルトが得られる。

このようにして製造した実施例及び比較例の定着ベルトの接着層とフッ素樹脂チューブ層を合せた膜厚の測定を行なった。図２は実施例（太線）、および比較例（細線）の定着ベルトの接着層とフッ素樹脂チューブ層を合せた膜厚を測定したものである。測定方法は、常温にてレーザー測長器で軸方向２５ｍｍピッチ１１ポイント（横軸）、周方向４５°ピッチ８ポイント平均（縦軸）で測定を行った。

測定データは、フッ素樹脂チューブをシリコーンゴム層１０ｂを有するベルト基材１０に被覆する前に、予めシリコーンゴム層１０ｂを有するベルト基材１０のみの膜厚を測定しておき、そのベルト基材にフッ素樹脂チューブを被覆した後のベルトの総膜厚を測定したものから、予め測定しておいた被覆前の膜厚を差し引いたもので、これを接着層とフッ素樹脂チューブ層の膜厚とした。
図２の接着層とフッ素樹脂チューブ層を合せた膜厚の測定結果を見ると、比較例（細線）に比べて実施例（太線）の膜厚の軸方向バラツキが均一であり、フッ素樹脂チューブは同じ膜厚（３０μｍ）を用いていることから、実施例の方が接着層の薄層化が成されていることがわかる。

（比較例２）定着ベルトの製造
比較例１と同様の方法で、拡管中子１に固定されたベルト基材１０に接着剤１１を介してフッ素樹脂チューブ１２を被覆した。その後チューブを被覆したベルト基材外径より約１ｍｍ内径の小さいＯリングを装着し軸方向に扱いてみた。

このままだとフッ素樹脂チューブ表面の軸方向に傷が入ってしまった。

このため、シリコーンオイルをチューブ表面に塗布し同様のＯリングで扱いたところ接着層とフッ素樹脂チューブ層を合せた膜厚はほぼ実施例と同様の薄層化が成され、かつ傷は着かなかったものの、チューブ表面にシリコーンオイルが残留し、後でふき取ることが必要となってしまった。

本実施例における基材とフッ素樹脂チューブ間に介在する接着剤扱き方法の模式図である。 本実施例、及び比較例における接着層とフッ素樹脂チューブ層を合せた膜厚の測定結果の図である。 本実施形態における像加熱定着装置を示した模式断面図である。

符号の説明

１ 拡管中子
２ 扱きリング
２ａ 扱きリングのエア供給口
２ｂ 扱きリングのエア流路
２ｃ 扱きリングのエア噴出口
３ 拡管中子のエア排気口
４ 中子台
１０ ベルト基材
１０ａ 電鋳ベルト
１０ｂ シリコーンゴム層
１１ 接着剤
１２ フッ素樹脂チューブ
３０ エア供給装置
４０ 定着ベルト
４１ 樹脂製の横長ステー
４２ ヒーター
４３ 加圧ローラ

Claims (10)

1. 筒状または柱状の基材とチューブ間に接着剤を介在させ、前記接着剤を硬化させることによりチューブが被覆された部材を得るチューブ被覆方法において、基材とチューブ間に介在している接着剤が液状、あるいはペースト状の未硬化状態において、前記チューブが被覆された部材より僅かに大きいリング状部材より前記チューブ表面へエアをチューブの軸方向と垂直の方向に噴出させながら前記チューブの軸方向へ移動させることにより、基材とチューブ間に介在する前記接着剤を扱くことを特徴とする基材とチューブ間の余分な接着剤の扱き工程を含む基材へのチューブの被覆方法。
2. 請求項１記載の基材が円筒もしくは円柱形状を有する基材であることを特徴とする被覆方法。
3. 請求項１または２に記載のチューブの内径が、前記基材の外径以下であることを特徴とする被覆方法。
4. 請求項１〜３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被覆方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の基材が、金属円筒部材上に樹脂層を積層したことを特徴とする被覆方法。
6. 請求項５記載の金属円筒部材が、ニッケル電鋳円筒であることを特徴とする被覆方法。
7. 請求項５記載の樹脂層が、弾性層であることを特徴とする被覆方法。
8. 請求項７記載の弾性層が、シリコーンゴムであることを特徴とする被覆方法。
9. 請求項１〜８記載の被覆方法により製造されたことを特徴とする定着ベルト。
10. 請求項１０記載の定着ベルトを用いたことを特徴とする定着装置。

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