JP4857734B2 - 円筒状薄膜弾性体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状基材の表面に弾性層を有する円筒状薄膜弾性体、あるいは円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法に関するものである。

薄膜弾性体は、電子写真方式、静電記録方式等、乾式のトナーを用いる画像形成装置において、トナー像を定着する定着ロールおよび定着ベルトや、トナー像を一旦担持する中間転写体として用いられることが知られている。

このような薄膜弾性体を定着ロールおよび定着ベルトとして用いることにより、静電潜像にトナーを付着させることによって形成されたトナー像を記録媒体表面に定着することができる。また、薄膜弾性体を中間転写体として用いることにより、トナー像を記録媒体表面に転写すると共に、定着も同時に行うこともできる。

このような定着ロール、定着ベルト及び中間転写体としては、内周側から順に、例えば、厚さが１０〜２００μｍ程度の熱硬化性ポリイミド、芳香族ポリアミド（アラミド）、液晶ポリマ等の円筒状耐熱性樹脂層と、約１００μｍ〜１ｍｍ程度の薄膜弾性層と、フッ素系離型層と、を積層した無端ベルトが用いられる。

このような薄膜弾性体は、前記円筒状耐熱性樹脂層等の外周面にプライマ（接着剤）を塗布焼成後、シリコンゴム等をプレス加硫し厚膜を形成し研削する方法、または、前記円筒状耐熱性樹脂層等の外周面に液状ゴムを塗布して薄膜弾性層を形成した後、ＰＦＡ樹脂チューブなどのフッ素樹脂離型層を被覆焼成して形成する方法等が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特公平３−２５７８６号公報 特公平４−７６７６３号公報 特開平７−３０４１１９号公報 特開２００４−２３３９７０号公報 特開２００４−２７９４５８号公報

しかし、上記のような方法で薄膜弾性層を形成する場合、焼成後、研磨工程が必要でエネルギもコストもかかってしまう。また、浸漬塗布法により０．１ｍｍ〜１ｍｍの薄膜を形成する為には、有機溶剤により材料の粘度を下げる必要があり、そのため塗布後の回転乾燥やステップ焼成などエネルギもコストもかかってしまう。その上、未加硫の状態で乾燥焼成する必要があり、異物によるディフェクトが発生し易い。さらに、これらの従来方法では、フッ素樹脂離型層を形成する場合には、別途被覆工程が必要となる。

本発明は、円筒状基材の表面に弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、乾燥工程や研磨工程が不要な簡易な円筒状薄膜弾性体の製造方法である。

また、本発明は、円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、乾燥工程、研磨工程、離型層の被覆工程が不要な簡易な円筒状薄膜弾性体の製造方法である。

本発明は、円筒状基材の表面に弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を外型に導入装填しつつ、前記外型と前記基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成する液状弾性材料層形成工程と、前記外型および基材固定内型を加熱焼成して、前記液状弾性材料層を硬化成型する硬化成型工程と、を含む。

また、本発明は、円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型に導入装填しつつ、前記離型層被覆外型と前記基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成する液状弾性材料層形成工程と、前記離型層被覆外型および基材固定内型を加熱焼成して、前記液状弾性材料層を硬化成型する硬化成型工程と、を含む。

また、前記円筒状薄膜弾性体の製造方法の前記液状弾性材料層形成工程において、前記外型あるいは前記離型層被覆外型の内部に前記液状弾性材料をあらかじめ投入しておき、前記基材固定内型を前記外型あるいは前記離型層被覆外型の下方より導入装填することにより、前記液状弾性材料層を形成することが好ましい。

また、前記円筒状薄膜弾性体の製造方法の前記液状弾性材料層形成工程において、前記基材固定内型を前記外型あるいは前記離型層被覆外型の下方より導入装填しつつ、前記外型あるいは前記離型層被覆外型と前記基材固定内型との間の空隙に下方から液状弾性材料を充填することにより、前記液状弾性材料層を形成することが好ましい。

また、前記円筒状薄膜弾性体の製造方法の前記液状弾性材料層形成工程において、前記外型あるいは前記離型層被覆外型の内部を吸引して減圧にしながら前記液状弾性材料層を形成することが好ましい。

本発明では、円筒状基材の表面に弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法において、円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を外型に導入装填しつつ、外型と基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成した後、加熱焼成することにより、乾燥工程や研磨工程が不要な簡易な円筒状薄膜弾性体の製造方法を提供することができる。

また、本発明では、円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法において、円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型に導入装填しつつ、離型層被覆外型と基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成した後、加熱焼成することにより、乾燥工程、研磨工程、離型層の被覆工程が不要な簡易な円筒状薄膜弾性体の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

＜円筒状薄膜弾性体＞
本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の一例の概略外観を図１に示す。また、図２（ａ）に円筒状薄膜弾性体の一例の概略断面図を、図２（ｂ）に円筒状薄膜弾性体の一例の層構成の概略を示す。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、円筒状薄膜弾性体１０は、円筒状基材１２の外表面に弾性層１４を有する。

また、図３（ａ）に本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の他の例の概略断面図を、図３（ｂ）に層構成の概略を示す。図３（ａ），（ｂ）に示すように、円筒状薄膜弾性体１０は、円筒状基材１２の外表面に弾性層１４を有し、弾性層１４の上に離型層１６を有する。

円筒状薄膜弾性体を電子写真方式、静電記録方式等の乾式トナーを用いる画像形成装置における定着ロール、定着ベルト、転写定着ベルトとして使用する場合はトナーの付着を防止するために図３（ａ），（ｂ）に示すような離型層を有する層構成が好ましい。また、中間転写体、搬送ベルトとして使用する場合は図２（ａ），（ｂ）に示すような層構成が好ましい。また、中間転写体として使用する場合は図２（ａ），（ｂ）の弾性層１４の上にさらに保護層を設けてもよい。

円筒状基材１２の材質としては、熱硬化性ポリイミド、芳香族ポリアミド（アラミド）、液晶ポリマ、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、ＳＵＳ、ニッケル、鉄等の金属等が用いられる。円筒状基材１２の厚さは通常１０〜２００μｍの範囲である。また、円筒状基材１２には、カーボンブラック等の導電性フィラーを添加してもよい。

弾性層１４としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタン、ＥＰＤＭ等の弾性体が用いられる。このうち、円筒状薄膜弾性体を定着ロール、定着ベルトとして使用する場合は耐熱性等の点からシリコンゴム等の耐熱性弾性体が好ましく、中間転写体として使用する場合は表面電位の制御等の点からウレタンが好ましい。弾性層１４の膜厚は、０．１ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲である。弾性層１４の膜厚が０．１ｍｍ未満であると定着後の画質不良の場合があり、６ｍｍを越えると熱容量が大きくなりウォームアップタイムが長くなったり、速度により定着不足になる場合がある。また、弾性層１４のゴム硬度（硬化硬度）はＪＩＳ Ｋ６２５３規定のあるタイプＡデュロメータ硬さ Ａ５／Ｓ〜Ａ３０／Ｓの範囲であることが好ましい。弾性層１４のゴム硬度がＡ５／Ｓ未満であると定着不足や強度不足の場合があり、Ａ３０／Ｓを越えると画質不良の場合がある。なお、弾性層１４のゴム硬度は、テストピースを積層して厚さ６ｍｍとし、装置（高分子計器製アスカーゴム硬度計Ａ型）を用い、ＪＩＳ Ｋ６２５３規定の方法で測定することができる。また、弾性層１４にはシリカ、石英等の熱伝導性フィラーを添加してもよい。

離型層１６としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ふっ素ゴム等のフッ素系高分子化合物が用いられる。離型層１６の膜厚は、１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは１０μｍ〜３０μｍの範囲である。離型層１６の膜厚が１０μｍ未満であるとしわ及び耐久性不足（摩耗・強度）の場合があり、５０μｍを越えると画質不良の場合がある。

また、離型層１６の弾性層１４と接する面は、エキシマレーザ等によるレーザ処理、あるいはアルカリ等による薬品処理等により接着処理を行ってもよい。これにより離型層１６の弾性層１４と接する面の離型性を失活させ、弾性層１４と離型層１６との接着性を向上することができる。また、接着処理の代わりにあるいは接着処理とともに、シランカップリング剤等の接着剤を使用してもよい。

また、本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体は、図４に示す層構成であってもよい。図４に示すように、円筒状薄膜弾性体１０は、円筒状基材１２の外表面に金属層１８を有し、金属層１８の上に弾性層１４、弾性層１４の上に離型層１６を有する。金属層１８は少なくとも１層の金属層を有し、図４においては、第１金属層２０、第２金属層２２及び第３金属層２４の３層の金属層が円筒状基材１２の外表面にこの順序で形成されている。金属層１８は少なくとも１層の金属層を有すればよいが、好ましくは３層である。第１金属層２０、第２金属層２２、第３金属層２４等の各金属層の膜厚は０．１μｍ〜３０μｍの範囲である。

金属層１８に含まれる金属としては、金、銀、銅、ニッケル、ＳＵＳ等の誘導発熱する金属であることが好ましい。金属層１８を有することにより、ウォームアップタイムが早い定着部材を形成できるという効果がある。

＜円筒状薄膜弾性体の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体製造装置の一例の概略を図５に示し、その構成について説明する。円筒状薄膜弾性体製造装置１は、保持台３０と、側方シリンダ３２（ａ），３２（ｂ）と、下方シリンダ３４と、吐出ポンプ３６と、真空ポンプ３８と、金型４０と、外枠４２とを備える。

図５の円筒状薄膜弾性体製造装置１において、外枠４２内の保持台３０上のほぼ中央部に金型４０が設置され、金型４０の図５における右側方には保持部４４（ａ）を有する側方シリンダ３２（ａ）が、左側方には保持部４４（ｂ）を有する側方シリンダ３２（ｂ）がそれぞれ設置されている。図５における金型４０の下方であって、保持台３０の下方には下方シリンダ３４が設置されている。また、金型４０の上部には吐出ポンプ３６及び真空ポンプ３８がバルブ４６，４８を介して配管５０，５２によりそれぞれ接続されている。

図６に円筒状薄膜弾性体形成用の金型４０の概略図を示す。金型４０は、上型５４と、外型５６と、シール用下型５８と、内型６０と、焼成用下型６２とを備える。上型５４、外型５６、シール用下型５８、内型６０、焼成用下型６２の材質はＳＵＳ等の耐熱性金属である。

本発明の実施形態に係る、円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法及び円筒状薄膜弾性体製造装置１の動作について図面を参照しながら説明する。

（液状弾性材料層形成工程）
まず、図７（ａ）のように外型５６を側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）の保持部４４（ａ）及び４４（ｂ）により保持台３０上に立てた状態で固定する。

次に、先端が円錐状になった内型（薄膜弾性体保持スリーブ）６０にポリイミド樹脂等の円筒状基材１２を通して保持し、円筒状基材１２を内型６０の外周面に固定した基材固定内型６４を形成する。一方、外型５６内面にＰＦＡ樹脂等の離型層用膜７４を伸ばしながら巻きつけ固定し、内面に離型層用膜７４が被覆された離型層被覆外型７６を形成する。

具体的には、例えば、図８（ａ）のように離型層用膜７４を外型５６内面に沿って挿入し、外型５６の上部及び下部で固定して、外型５６内部を真空ポンプ等で吸引することにより、図８（ｂ）のように離型層用膜７４を外型５６内面に密着させることができる。また、外型５６の外部にはみ出た離型層用膜７４は切断すればよい。

次に、図７（ｂ）のように、上部に液状弾性材料投入用兼真空脱泡用の孔６６が空いている円錐状の上型５４を、外型５６の上部に固定する。さらに外型５６下端部にリング状等のシール６８を有するシール用下型５８を固定する。なお、図７（ｂ）〜（ｅ）においては、側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）等は省略してある。

その後、図７（ｃ）のように、内型６０を先端円錐状の部分より外型５６下部に一部挿入することで、離型層被覆外型７６と基材固定内型６４との間に空間を形成させる。次に、バルブ４６を開状態、バルブ４８を閉状態にして、その空間に上型５４の孔６６より液状シリコンゴム等の液状弾性材料７０を吐出ポンプ３６により注入する。なお、液状弾性材料７０の注入は吐出ポンプ３６の代わりにシリンダ等により行われてもよい。

ここで液状弾性材料７０としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタン、ＥＰＤＭ等の弾性材料を含む液状弾性材料であることが好ましく、付加硬化型液状シリコンゴムであることがより好ましい。また、液状弾性材料７０の粘度は、５〜５００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましく、５〜３０Ｐａ・ｓの範囲であることがより好ましく、１０〜３０Ｐａ・ｓの範囲であることがさらに好ましい。液状弾性材料７０の粘度が５Ｐａ・ｓ未満の場合には、型の隙間より必要以上の材料漏れを起す場合があり、５００Ｐａ・ｓを越えると注入不足や注入むらを起す場合がある。

その後、バルブ４６を閉状態、バルブ４８を開状態にして、真空ポンプ３８により、外型５６の内部を吸引して減圧にしながら脱泡を実施する。

次に、図７（ｄ）のように、真空ポンプ３８により吸引しつつ、下方シリンダ３４により、中心軸を確保しながら基材固定内型６４を上方へ移動し、外型５６の下方から上方に向けて導入装填することで、液状弾性材料７０が離型層被覆外型７６と基材固定内型６４との間の空隙に充填され、液状弾性材料層７２が形成される。この方法により、金型４０の空隙に応じた所望の薄膜（液状弾性材料層７２）を円筒状基材１２上に形成することができる。また、下方シリンダ３４としては、少なくとも１つ用いればよいが、複数の下方シリンダ３４、例えば４本の下方シリンダ３４を用いることにより、基材固定内型６４の導入装填時の中心軸の確保を精度良く行うことができる。

この基材固定内型６４の外型５６への導入装填時に真空ポンプ３８による脱泡を行うことは必ずしも必要ではないが、真空ポンプ３８による脱泡を行うことにより、外型５６と基材固定内型６４との間の空隙に気泡が混入することを防止して液状弾性材料層７２を均一に形成することができ、さらに基材固定内型６４の導入装填時の抵抗を減少させることができる。また、基材固定内型６４の外型５６への導入装填時に、シール６８によりシールされていることにより、外型５６の内部に空気が混入されることを防止することができる。この真空ポンプ３８による減圧により、前記効果の他に、離型層用膜７４の密着性をさらに向上することができる。

また、内型６０の先端形状は円錐状に限らず、円柱状、四角柱状等であってもよいが、円錐状等の先端が尖った形状であることにより、内型６０の軸出しが容易になり、さらに、内型６０のシール用下型５８及び液状弾性材料７０への突入が容易となるため、好ましい。また、内型６０の導入装填時に突き当たる外型５６の端部、すなわち上型５４の内側形状と突き当たる内型６０上端部の形状が円錐状等の先端が尖った形状であることが好ましい。

シール６８に用いる材料としては、弾性体、好ましくは耐熱性の弾性体が挙げられ、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性弾性体が挙げられる。

（硬化成型工程）
次に、図７（ｅ）のように、シール用下型５８下部に焼成用下型６２を固定して密封した上で、この一体となった金型４０を加熱オーブン（図示せず）に投入し、液状弾性材料層７２を加熱焼成し、弾性層を形成する。このとき、図５の側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）の保持部４４（ａ）及び４４（ｂ）にヒータ等の加熱部を設けて金型４０を加熱し、液状弾性材料層７２を加熱焼成してもよい。

その後、金型４０より脱型することで、円筒状基材１２の外表面上に弾性層１４及び離型層１６を有する円筒状薄膜弾性体１０を得ることができる。特に、この方法は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の薄膜の弾性層１４を離型層１６と一体成形により得る方法として、省エネルギ、低コストの観点で優れている。また、本方法により弾性層１４の膜厚の均一性を平均膜厚に対する膜厚ばらつき±１０％以内、好ましくは±５％以内の精度とすることができる。

なお、前記図２に示すような層構成の円筒状薄膜弾性体１０を製造する場合は、外型５６内面に離型層用膜７４を被覆することなく、上記方法と同様にして、円筒状基材１２の外表面上に弾性層１４を有する円筒状薄膜弾性体１０を製造すればよい。

また、前記図４に示すような層構成の円筒状薄膜弾性体１０を製造する場合は、内型６０に、表面に所定の金属層１８が形成された円筒状基材１２を通して保持して、上記方法と同様にして、金属層１８の上に弾性層１４を有する円筒状薄膜弾性体１０、あるいは金属層１８の上に弾性層１４及び離型層１６を有する円筒状薄膜弾性体１０を製造すればよい。

円筒状基材１２の外表面上への金属層の形成は、電解メッキ法、無電解メッキ法等により所定の膜厚で形成することができる。

次に、本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体製造装置の他の例の概略を図９に示し、その構成について説明する。円筒状薄膜弾性体製造装置３は、保持台３０と、側方シリンダ３２（ａ），３２（ｂ）と、上方シリンダ７８と、吐出ポンプ３６と、金型８０と、外枠４２とを備える。

図９の円筒状薄膜弾性体製造装置３において、外枠４２内の保持台３０上のほぼ中央部に金型８０が設置され、金型８０の図９における右側方には保持部４４（ａ）を有する側方シリンダ３２（ａ）が、左側方には保持部４４（ｂ）を有する側方シリンダ３２（ｂ）がそれぞれ設置されている。図９における金型８０の上方には上方シリンダ７８が設置されている。また、金型８０の下部には吐出ポンプ３６がバルブ８２を介して配管８４により接続されている。

図１０に円筒状薄膜弾性体体形成用の金型８０の概略図を示す。金型８０は、上型８６と、外型８８と、吐出部９０と、内型９２と、焼成用下型９４とを備える。上型８６、外型８８、吐出部９０、内型９２、焼成用下型９４の材質はＳＵＳ等の耐熱性金属である。

本発明の実施形態に係る、円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法及び円筒状薄膜弾性体製造装置３の動作について図面を参照しながら説明する。

（液状弾性材料層形成工程）
まず、図１１（ａ）のように、外型８８を側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）の保持部４４（ａ）及び４４（ｂ）により保持台３０上に立てた状態で固定する。さらに、外型８８の下端部に吐出部９０を取り付ける。

次に、円筒状の内型（薄膜弾性体保持スリーブ）９２にポリイミド樹脂等の円筒状基材１２を通して保持し、円筒状基材１２を内型９２の外周面に固定した基材固定内型９６を形成する。一方、外型８８内面にＰＦＡ樹脂等の離型層用膜７４を伸ばしながら巻きつけ固定し、内面に離型層用膜７４が被覆された離型層被覆外型９８を形成する。離型層被覆外型９８の形成方法は、図８（ａ），（ｂ）の方法と同様である。

その後、図１１（ｂ）のように、上方シリンダ７８により基材固定内型９６を外型８８下端部より中心軸を確保しながら挿入して引き上げると同時に、バルブ８２を開状態にして吐出ポンプ３６により吐出部９０より液状弾性材料７０を離型層被覆外型９８と基材固定内型９６との間の空間に注入する。また、上方シリンダ７８としては、少なくとも１つ用いればよいが、複数の上方シリンダ７８、例えば４本の上方シリンダ７８を用いることにより、基材固定内型９６の導入装填時の中心軸の確保を精度良く行うことができる。なお、図１１（ｂ）〜（ｄ）においては、側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）等は省略してある。

これにより、図１１（ｃ）のように、液状弾性材料７０が離型層被覆外型９８と基材固定内型９６との間の空隙に充填され、液状弾性材料層７２が形成される。この方法により、金型８０の空隙に応じた所望の薄膜（液状弾性材料層７２）を円筒状基材１２上に形成することができる。

このとき、外型８８の上部に真空ポンプを設置して、外型８８の内部を吸引して減圧にしながら基材固定内型９６を引き上げてもよい。基材固定内型９６の引き上げ時に真空ポンプによる吸引を行うことにより、離型層被覆外型９８と基材固定内型９６との間の空隙に気泡が混入することを防止して液状弾性材料層７２を均一に形成することができ、さらに基材固定内型９６の導入装填時の抵抗を減少させることができる。真空ポンプによる減圧により、前記効果の他に、離型層用膜７４の密着性をさらに向上することができる。

吐出部９０としては、複数の吐出口が外型８８の円周に沿って、離型層被覆外型９８と基材固定内型９６との間の空隙に向けて配置されたクロスヘッドダイであることが好ましい。これにより、液状弾性材料層７２を均一に形成することができる。

（硬化成型工程）
次に、図１１（ｄ）のように、外型８８上部に上型８６、外型８８下部に焼成用下型９４を固定した上で、この一体となった金型８０を加熱オーブン（図示せず）に投入し、液状弾性材料層７２を加熱焼成し、弾性層を形成する。このとき、図９の側方シリンダ３２（ａ）及び３２（ｂ）の保持部４４（ａ）及び４４（ｂ）にヒータ等の加熱部を設けて金型８０を加熱し、液状弾性材料層７２を加熱焼成してもよい。

その後、金型８０より脱型することで、円筒状基材１２の外表面上に弾性層１４及び離型層１６を有する円筒状薄膜弾性体１０を得ることができる。特に、この方法は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の薄膜の弾性層１４及び離型層１６と一体成形により得る方法として、省エネルギ、低コストの観点で優れている。また、本方法により弾性層１４の膜厚の均一性を平均膜厚に対する膜厚ばらつき±１０％以内、好ましくは±５％以内の精度とすることができる。

なお、前記図２に示すような層構成の円筒状薄膜弾性体１０を製造する場合は、外型８８内面に離型層用膜７４を被覆することなく、上記方法と同様にして、円筒状基材１２の外表面上に弾性層１４を有する円筒状薄膜弾性体１０を製造すればよい。

また、前記図４に示すような層構成の円筒状薄膜弾性体１０を製造する場合は、内型９２に、表面に所定の金属層１８が形成された円筒状基材１２を通して保持して、上記方法と同様にして、金属層１８の上に弾性層１４を有する円筒状薄膜弾性体１０、あるいは金属層１８の上に弾性層１４及び離型層１６を有する円筒状薄膜弾性体１０を製造すればよい。

本実施形態に係る円筒状薄膜弾性体は、電子写真方式、静電記録方式等の乾式トナーを用いる画像形成装置における定着ロール、定着ベルト、転写定着ベルト、中間転写体、搬送ベルト、転写搬送ベルトとして好適に使用することができる。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
＜弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造（１）＞
図５に示す薄膜弾性体製造装置１及び図６に示す金型４０を使用して、弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体を製造した。先端が円錐状になった内型（薄膜弾性体保持スリーブ、ＳＵＳ製）に円筒状耐熱樹脂基材（ポリイミド樹脂：膜厚８０μｍ）を通して保持し、円筒状耐熱樹脂基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を形成した。次に、外型（ＳＵＳ製）内面にＰＦＡ樹脂（膜厚３０μｍで内面をレーザによる接着処理済み品）を伸ばしながら巻きつけ固定し、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型を形成した。この際、外型に穴を設け真空ポンプで吸引した。外型を立てた状態で、上部には液状弾性材料投入用兼真空脱泡用の孔が空いている円錐状の上型を固定した。さらに外型下端部にリング状等のシール（シリコンゴム製）を有するシール用下型を固定した後、内型先端円錐状の部分より外型下部に一部挿入することで、離型層被覆外型と基材固定内型との間に空間を形成させた。次に、その空間に上型の孔より液状弾性材料（液状シリコンゴム：硬化硬度ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬さ：Ａ１５／Ｓ）を吐出ポンプにより注入した。その後、真空ポンプにより脱泡を実施した。次に、真空ポンプにより吸引しつつ、中心軸を確保しながら内型を上方へ移動し、外型に導入装填し、液状シリコンゴムを内型と外型の空隙に充填し、液状弾性材料層を形成した。

次に、シール用下型下部に焼成用下型を固定して密封した上で、この一体金型（外型、ＰＦＡ樹脂、液状シリコンゴム、ポリイミド樹脂基材、内型）を加熱オーブンに投入し、液状シリコンゴムを１５０℃にて１時間、２００℃にて４時間加熱硬化焼成した。その後、金型より脱型することで、円筒状耐熱樹脂基材上に離型層として膜厚３０μｍのＰＦＡ樹脂が形成され、その下層に膜厚２００μｍの薄膜シリコンゴム弾性層が形成された、円筒状薄膜弾性体を得ることができた。弾性層の膜厚は、切断面を顕微鏡により測定、離型層の膜厚は膜厚測定装置（キーエンス製レーザ変位計ＬＴ型）により測定した。また弾性層の膜厚均一性を評価したところ、平均膜厚に対して±３％と均一であった。なお、弾性層の平均膜厚は、ベルトの周方向について９０度づつ４箇所、軸方向（幅方向）について、両端部から１００ｍｍ、中央の３箇所、合計３×４＝１２箇所の膜厚を測定し、平均を求めた値である。

（実施例２）
＜弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造（１）＞
図５に示す薄膜弾性体製造装置１及び図６に示す金型４０を使用して、弾性層を有する円筒状薄膜弾性体を製造した。先端が円錐状になった内型（薄膜弾性体保持スリーブ、ＳＵＳ製）に円筒状耐熱樹脂基材（ポリイミド樹脂：膜厚８０μｍ）を通して保持し、円筒状耐熱樹脂基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を形成した。外型を立てた状態で、上部には液状弾性材料投入用兼真空脱泡用の孔が空いている円錐状の上型を固定した。さらに外型下端部にリング状等のシール（シリコンゴム製）を有するシール用下型を固定した後、内型先端円錐状の部分より外型下部に一部挿入することで、外型と基材固定内型との間に空間を形成させた。次に、その空間に上型の孔より液状弾性材料（液状シリコンゴム：硬化硬度ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬さ：Ａ１５／Ｓ）を吐出ポンプにより注入した。その後、真空ポンプにより脱泡を実施した。次に、真空ポンプにより吸引しつつ、中心軸を確保しながら内型を上方へ移動し、外型に導入装填し、液状シリコンゴムを内型と外型の空隙に充填し、液状弾性材料層を形成した。

次に、シール用下型下部に焼成用下型を固定して密封した上で、この一体金型（外型、ＰＦＡ樹脂、液状シリコンゴム、ポリイミド樹脂基材、内型）を加熱オーブンに投入し、液状シリコンゴムを１５０℃にて１時間、２００℃にて４時間加熱硬化焼成した。その後、金型より脱型することで、円筒状耐熱樹脂基材上に膜厚２００μｍの薄膜シリコンゴム弾性層が形成された、円筒状薄膜弾性体を得ることができた。弾性層の膜厚均一性を実施例１と同様に評価したところ、平均膜厚に対して±３％と均一であった。

（実施例３）
＜弾性層、金属層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造（１）＞
図５に示す薄膜弾性体製造装置１及び図６に示す金型４０を使用して、弾性層、金属層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体を製造した。先端が円錐状になった内型（薄膜弾性体保持スリーブ、ＳＵＳ製）に、表面に金属層が形成された円筒状耐熱樹脂基材（ポリイミド樹脂：膜厚８０μｍ）を通して保持し、円筒状耐熱樹脂基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を形成した。金属層としては、樹脂基材上に第１金属層としてニッケル（Ｎｉ）膜（膜厚１μｍ）、第２金属層として銅（Ｃｕ）膜（膜厚１０μｍ）、第３金属層としてニッケル（Ｎｉ）膜（膜厚５μｍ）をこの順序で３層積層した構成とした。なお、第１金属層、第３金属層は無電解メッキ法で、第２金属層は電解メッキ法で形成した。

次に、外型（ＳＵＳ製）内面にＰＦＡ樹脂（膜厚３０μｍで内面をレーザによる接着処理済み品）を伸ばしながら巻きつけ固定し、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型を形成した。この際、外型に穴を設け真空ポンプで吸引した。外型を立てた状態で、上部には液状弾性材料投入用兼真空脱泡用の孔が空いている円錐状の上型を固定した。さらに外型下端部にリング状等のシール（シリコンゴム製）を有するシール用下型を固定した後、内型先端円錐状の部分より外型下部に一部挿入することで、離型層被覆外型と基材固定内型との間に空間を形成させた。次に、その空間に上型の孔より液状弾性材料（液状シリコンゴム：硬化硬度ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬さ：Ａ１５／Ｓ）を吐出ポンプにより注入した。その後、真空ポンプにより脱泡を実施した。次に、真空ポンプにより吸引しつつ、中心軸を確保しながら内型を上方へ移動し、外型に導入装填し、液状シリコンゴムを内型と外型の空隙に充填し、液状弾性材料層を形成した。

次に、シール用下型下部に焼成用下型を固定して密封した上で、この一体金型（外型、ＰＦＡ樹脂、液状シリコンゴム、ポリイミド樹脂基材、内型）を加熱オーブンに投入し、液状シリコンゴムを１５０℃にて１時間、２００℃にて４時間加熱硬化焼成した。その後、金型より脱型することで、円筒状耐熱樹脂基材上に離型層として膜厚３０μｍのＰＦＡ樹脂が形成され、その下層に膜厚２００μｍの薄膜シリコンゴム弾性層、さらにその下層に膜厚５μｍのニッケル膜（第３金属層）、膜厚１０μｍの銅膜（第２金属層）、膜厚１μｍのニッケル膜（第１金属層）が形成された、円筒状薄膜弾性体を得ることができた。弾性層、離型層、金属層の膜厚は膜厚測定装置（キーエンス製レーザ変位計）により測定した。また弾性層の膜厚均一性を実施例１と同様に評価したところ、弾性層の平均膜厚に対する膜厚ばらつき±３％と均一であった。

（実施例４）
＜弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造（２）＞
図９に示す薄膜弾性体製造装置３及び図１０に示す金型８０を使用して、弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体を製造した。円筒状内型（薄膜弾性体保持スリーブ、ＳＵＳ製）に円筒状耐熱樹脂基材（ポリイミド樹脂：膜厚８０μｍ）を通して保持し、円筒状耐熱樹脂基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を形成した。次に、外型（ＳＵＳ製）内面にＰＦＡ樹脂（膜厚３０μｍで内面をレーザによる接着処理済み品）を伸ばしながら巻きつけ固定し、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型を形成した。この際、外型に穴を設け真空ポンプで吸引した。次に、外型にクロスヘッドダイ（孔径２．０ｍｍの吐出口が１６個均等な間隔で設けられているもの）を取り付け、円筒状耐熱樹脂基材を保持した内型を外型下端部より中心軸を確保しながら挿入、引き上げると同時にクロスヘッドダイより未加硫液状弾性材料（液状シリコンゴム：硬化硬度ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬さ：Ａ１５／Ｓ）を吐出ポンプにより注入し、液状弾性材料層を形成した。

次に、この一体金型（外型、ＰＦＡ樹脂、液状シリコンゴム、ポリイミド樹脂基材、内型）上下を上型及び焼成用下型で密封し、加熱オーブンに投入し、液状シリコンゴムを１５０℃にて１時間、２００℃にて４時間加熱硬化焼成した。その後、金型より脱型することで、円筒状耐熱樹脂基材上に離型層として膜厚３０μｍのＰＦＡ樹脂が形成され、その下層に膜厚２００μｍの薄膜シリコンゴム弾性層が形成された、円筒状薄膜弾性体を得ることができた。弾性層の膜厚均一性を実施例１と同様に評価したところ、弾性層の平均膜厚に対する膜厚ばらつき±３％と均一であった。

（実施例５）
＜弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造（２）＞
図９に示す薄膜弾性体製造装置３及び図１０に示す金型８０を使用して、弾性層を有する円筒状薄膜弾性体を製造した。円筒状内型（薄膜弾性体保持スリーブ、ＳＵＳ製）に円筒状耐熱樹脂基材（ポリイミド樹脂：膜厚８０μｍ）を通して保持し、円筒状耐熱樹脂基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を形成した。次に、外型にクロスヘッドダイ（孔径２．０ｍｍの吐出口が１６個均等な間隔で設けられているもの）を取り付け、円筒状耐熱樹脂基材を保持した内型を外型下端部より中心軸を確保しながら挿入、引き上げると同時にクロスヘッドダイより未加硫液状弾性材料（液状シリコンゴム：硬化硬度ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬さ：Ａ１５／Ｓ）を吐出ポンプにより注入し、液状弾性材料層を形成した。

次に、この一体金型（外型、ＰＦＡ樹脂、液状シリコンゴム、ポリイミド樹脂基材、内型）上下を上型及び焼成用下型で密封し、加熱オーブンに投入し、液状シリコンゴムを１５０℃にて１時間、２００℃にて４時間加熱硬化焼成した。その後、金型より脱型することで、円筒状耐熱樹脂基材上に膜厚２００μｍの薄膜シリコンゴム弾性層が形成された、円筒状薄膜弾性体を得ることができた。弾性層の膜厚均一性を実施例１と同様に評価したところ、弾性層の平均膜厚に対する膜厚ばらつき±３％と均一であった。

このように、本実施例では、円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を外型に導入装填しつつ、外型と基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成した後、加熱焼成することにより、乾燥工程や研磨工程なしに簡易に円筒状薄膜弾性体を製造することができた。

本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の一例の外観の概略を示す図である。 （ａ）本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の一例の概略断面を示す図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の一例の層構成の概略を示す図である。 （ａ）本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の他の例の概略断面を示す図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の他の例の層構成の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の他の例の層構成の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体製造装置の一例の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体形成用の金型の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の一例を示す概略図である。 （ａ），（ｂ）本発明の実施形態に係る離型層被覆外型の製造方法の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体製造装置の他の例の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体形成用の金型の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る円筒状薄膜弾性体の製造方法の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１，３ 円筒状薄膜弾性体製造装置、１０ 円筒状薄膜弾性体、１２ 円筒状基材、１４ 弾性層、１６ 離型層、１８ 金属層、２０ 第１金属層、２２ 第２金属層、２４ 第３金属層、３０ 保持台、３２（ａ），（ｂ） 側方シリンダ、３４ 下方シリンダ、３６ 吐出ポンプ、３８ 真空ポンプ、４０，８０ 金型、４２ 外枠、４４（ａ），（ｂ） 保持部、４６，４８，８２ バルブ、５０，５２，８４ 配管、５４，８６ 上型、５６，８８ 外型、５８ シール用下型、６０，９２ 内型、６２，９４ 焼成用下型、６４，９６ 基材固定内型、６６ 孔、６８ シール、７０ 液状弾性材料、７２ 液状弾性材料層、７４ 離型層用膜、７６，９８ 離型層被覆外型、７８ 上方シリンダ、９０ 吐出部。

Claims (5)

1. 円筒状基材の表面に弾性層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、
   円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を外型に導入装填しつつ、前記外型と前記基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成する液状弾性材料層形成工程と、
   前記外型および基材固定内型を加熱焼成して、前記液状弾性材料層を硬化成型する硬化成型工程と、
   を含むことを特徴とする円筒状薄膜弾性体の製造方法。
2. 円筒状基材の表面に弾性層及び離型層を有する円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、
   円筒状基材を内型の外周面に固定した基材固定内型を、内面に離型層用膜が被覆された離型層被覆外型に導入装填しつつ、前記離型層被覆外型と前記基材固定内型との間の空隙に液状弾性材料を充填した液状弾性材料層を形成する液状弾性材料層形成工程と、
   前記離型層被覆外型および基材固定内型を加熱焼成して、前記液状弾性材料層を硬化成型する硬化成型工程と、
   を含むことを特徴とする円筒状薄膜弾性体の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、
   前記液状弾性材料層形成工程において、前記外型あるいは前記離型層被覆外型の内部に前記液状弾性材料をあらかじめ投入しておき、前記基材固定内型を前記外型あるいは前記離型層被覆外型の下方より導入装填することにより、前記液状弾性材料層を形成することを特徴とする円筒薄膜弾性体の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、
   前記液状弾性材料層形成工程において、前記基材固定内型を前記外型あるいは前記離型層被覆外型の下方より導入装填しつつ、前記外型あるいは前記離型層被覆外型と前記基材固定内型との間の空隙に下方から液状弾性材料を充填することにより、前記液状弾性材料層を形成することを特徴とする円筒薄膜弾性体の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の円筒状薄膜弾性体の製造方法であって、
   前記液状弾性材料層形成工程において、前記外型あるいは前記離型層被覆外型の内部を吸引して減圧にしながら前記液状弾性材料層を形成することを特徴とする円筒薄膜弾性体の製造方法。

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