JP5045509B2 - 定着ロールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として複写機、プリンター等の画像形成装置で用いられる定着ロールの製造方法に関するものである。

定着ロールの製造方法としては、芯金の表面に接着剤を塗布した後、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共重合体（ＰＦＡ）の熱収縮チューブを被せて、加熱炉で焼成するものがある（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平０９−２８８４３７号公報 特開平１０−０４８９８７号公報 特開平１０−０６３１２９号公報 特開平１０−０７８７２０号公報

しかし、従来の定着ロールの製造方法では、加熱炉中に循環する熱風が芯金に被せたＰＦＡチューブの表面に直接当たり、芯金とＰＦＡチューブの間に気泡が発生するという問題があった。かかる気泡が発生した定着ロールを画像形成装置で使用すると、画像品質を悪化させるという問題があった。

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、芯金とＰＦＡチューブの間に気泡が発生しない定着ロールの製造方法を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明に係る定着ロールの製造方法は、中空の芯金の表面にプライマーを塗布した後、プライマーの表面に熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成する定着ロールの製造方法において、焼成は、一または複数の孔が肉厚方向に貫通してあけられた板状プレートを準備し、板状プレートの全ての孔に、熱収縮性チューブを被覆した芯金の中空部が位置するように芯金を板状プレートに立設し、板状プレートの孔および芯金の中空部に熱風が通り、板状プレートにより熱収縮性チューブに熱風が直接当たらないようにしたものである。

かかる構成により、加熱炉の中を循環する熱風がＰＦＡチューブに直接当たることが無いので、熱風が芯金とＰＦＡチューブの間に入り込んだり、ＰＦＡチューブの表面に直接当たったりしない。このため、芯金とＰＦＡチューブの間に気泡が発生することがなく、高画質な画像を形成できる定着ロールを製造することができる。

（第２発明）
また、第２発明に係る定着ロールの製造方法は、中空の芯金の表面にプライマーを塗布した後、プライマーの表面に熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成する定着ロールの製造方法において、焼成は、複数の孔が肉厚方向に貫通してあけられた板状プレートを準備し、板状プレートにあけられた一部の孔に、熱収縮性チューブを被覆した芯金の中空部が位置するように芯金を板状プレートに立設し、板状プレートの孔、芯金の中空部および熱収縮性チューブの表面に、風速０．１m／秒〜１m／秒に設定した熱風が流れるようにしたものである。

かかる構成により、加熱炉の中を循環する熱風が、芯金とＰＦＡチューブの間に入り込んだり、ＰＦＡチューブの表面に直接当たったりしても、芯金とＰＦＡチューブの間に気泡が発生することがない。つまり、高画質な画像を形成できる定着ロールを製造することができる。尚、本発明において、立設とは、立てた状態で設けることをいう。

（第３発明）
また、第３発明に係る定着ロールの製造方法は、前記した第１発明または第２発明において、芯金の表面に塗布して形成したプライマーを加熱硬化し、プライマーの表面を研磨した後、熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成するものである。

研磨により、プライマー層の表面の凹凸が非常に小さくなるので、芯金とＰＦＡチューブの間の気泡の発生を抑えることが容易になる。

本発明は、芯金とＰＦＡチューブの間に気泡が発生することがないので、高画質な画像を形成できる定着ロールを製造できるという効果を奏する。

本発明を以下に詳細に説明する。

図１は本発明に係る製造方法により製造された定着ロールの断面図、図２はプライマーを塗布した芯金にＰＦＡチューブを被せ、ＰＦＡチューブを被せた芯金を板状プレートにセット（立設）する状態を示した斜視図、図３は板状プレートにＰＦＡチューブを被覆した芯金をセット（立設）した状態を示した斜視図、図４は加熱炉の模式図である。尚、図１は、説明を分かり易くするため、芯金のみにハッチングをかけている。

（プライマー塗装）
まず最初に、スプレー塗装により芯金１の表面にプライマーを塗布する。本工程で用いるプライマーとしては、ＰＦＡ、ＰＰＳ、ポリイミド前駆体等を溶剤で溶かしたフッ素樹脂プライマー等の芯金１の周面上に被せるＰＦＡチューブとの接着性を有する樹脂の溶液が用いられる。

プライマーの塗布後は、所望なれば室温で３０分〜９０分の風乾を行ない、次いでヒータ１８によって芯金１の周面温度を３００℃〜３５０℃で３０分〜６０分加熱してプライマー焼付けを行なって、プライマー層４１を芯金１の周面に形成する。プライマー層４１の厚みは、通常０．５μｍ〜１００μｍである。

（研磨）
その後、プライマー層４１を形成した芯金１を図示しない研磨装置にセットして、芯金１の周面に形成されたプライマー層４１の表面を研磨する。研磨装置は、一般に市販されている円筒形のワークの表面を研磨する装置であれば良い。

（ＰＦＡチューブの被覆）
次に、図２に示す様に、プライマー層４１を形成した芯金１に熱収縮性チューブとしてのＰＦＡチューブ４２を被せる。ＰＦＡチューブ４２の内径は、芯金１の表面に形成したプライマー層４１の外径よりも大きいので、ＰＦＡチューブ４２を芯金１に容易に被せることができる。尚、ＰＦＡチューブの厚みは、通常０．０２〜０．０４ｍｍである。

この際、後述する焼成に使用する板状プレート６に芯金１をセット（立設）する前にＰＦＡチューブを芯金１に被せても良いし、板状プレート６に芯金１をセットした後にＰＦＡチューブを芯金１に被せても良い。

板状プレート６の上面には、芯金１の中空部３１の内径よりも小さな外径を有する円筒形の突起２２が複数形成されている。この円筒形の突起２２の中心には、板状プレート６の肉厚方向（Ｘ方向）に貫通する孔２４があけられている。このため、板状プレート６の突起２２に芯金１をセットすると、芯金１の内部には中空部３１が形成されているので、板状プレート６および芯金１を貫く穴（孔２４および中空部３１）が形成される。

図３に示す様に、板状プレート６の全ての突起２２に芯金１をセットすることにより、本工程が終了する。尚、板状プレート６の突起２２への芯金１のセット（立設）は、芯金１の中空部３１に板状プレート６の突起２２を挿入することにより行われる。

（焼成）
次に、ＰＦＡチューブ４２を被覆した芯金１がセットされた板状プレート６（図３）を加熱炉（オーブン）１９に入れて焼成する。
図４は、図２に示した状態の板状プレート６を加熱炉１９にセットした状態を示した模式図である。この状態で、ＰＦＡチューブの融点（３１０〜３２０度）以上の温度で通常１５分〜２５分の焼付け処理（焼成）を行なう。その後、冷却を行なうと、図１に示す定着ロール３０を得ることができる。

以下に焼成について詳しく説明する。
図４に示す様に、加熱炉１９の内側の両側面には、ヒータ２０が設けられている。このヒータ２０によって加熱された気体（空気）は、加熱炉１９の上部に設けられたファン２１の回転により、熱風となって、加熱炉１９の内部を下方から上方に向かって常に循環するようになっている。

図３に示す様に全ての孔２４に芯金１がセットされた板状プレート６を、図４に示す様に加熱炉１９にセットすると、加熱炉１９内を循環する熱風は、加熱炉１９の下方から前記した穴（板状プレート６の孔２４および芯金１の中空部３１）を通って加熱炉１９の上部に抜ける。

このため、加熱炉１９の下方から流れてくる熱風は、直接芯金１の表面に被覆されたＰＦＡチューブ４２の表面に当たることがないし、芯金１の表面に塗布されたプライマー４１とＰＦＡチューブ４２の間に入り込むこともないので、ＰＦＡチューブ４２と芯金１の間に気泡が発生することがない。

（実施例）
外径２５．８ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの鉄製のパイプ状芯金１に対し、ＰＦＡ、ＰＰＳおよびポリイミド前駆体を溶剤で溶かしたフッ素樹脂性のプライマー４１を塗布し、３５０度で芯金１にプライマー４１を焼き付けた後、芯金１の表面に形成されたプライマー層の表面を研磨した。
かかる芯金１を複数製作し、図３に示す様に、板状プレート６の全ての突起２２（孔２４）に芯金１をセットし、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル製フッ素樹脂４５０ＨＰ−Ｊ）を材料に用いて製作した肉厚０．０３ｍｍのＰＦＡチューブ４２を芯金１に形成されたプライマー層４１の表面に被覆した。

その後、図４に示す様に、加熱炉１９を用いて、３８０度で２０分の焼成を行ない、加熱炉１９から定着ロール３０（芯金１）を取出して室温に放置して冷却した。
定着ロール３０の外観を黙視で確認したところ、気泡の発生は見られなかった。

本発明に係る他の実施例を図４乃至図６を用いて説明する。
図５はプライマーを塗布した芯金にＰＦＡチューブを被せ、ＰＦＡチューブを被せた芯金を板状プレートにセットする状態を示した斜視図、図６は板状プレートにＰＦＡチューブを被覆した芯金をセットした状態を示した斜視図である。
尚、説明を分かり易くするため、実施例１で説明したものと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

外径２５．３ｍｍ、肉厚０．２ｍｍの鉄製のパイプ状芯金１の表面に、実施例１と同一の材料および方法を用いて芯金１の表面にプライマー層４１を形成し、該プライマー層４１の表面を研磨した後、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル製フッ素樹脂４５１ＨＰ−Ｊ）を材料に用いて製作した肉厚０．０２ｍｍのＰＦＡチューブを被覆した。

その後、図５および図６に示す様に、肉厚方向（Ｘ方向）に複数の貫通孔があけられた格子状の板状プレート６１を準備し、全ての孔２４に芯金１をセットした。
ここで、複数の貫通孔とは、格子を形成する略矩形の複数の孔２３と、円筒形の突起２２の中心にあけられた孔２４の両者を含む。

本実施例２においては、芯金１を図６に示す様に板状プレート６１に立設したものを５セット準備し、図４に示すように加熱炉１９内で、３８０度、２０分の焼付け処理（焼成）を行ない、冷却して、図１に示す定着ロール３０を製造した。この際に、各セット毎に加熱炉１９の天井に固定されているファン２１の回転速度を変えて熱風の風速と気泡の発生の関係を調査した。その結果をまとめたものを表１に示す。

表１により、加熱炉１９内の熱風の風速が０．１ｍ／秒から１．０ｍ／秒の間であれば、下方から流れてくる熱風がＰＦＡチューブ４２の表面等に直接当たっても、芯金１のプライマー層４１とＰＦＡチューブ４２の間に気泡が発生しないことが分かった。尚、０．１ｍ／秒より小さい風速の場合は、加熱炉１９内部に熱が循環せず、焼成ができないので、データの採取は行なわなかった。

本発明に係る他の実施例を図７を用いて説明する。
図７は板状プレートに形成された複数の突起２２（孔２４）の一部にＰＦＡチューブ４２を被覆した芯金１をセットした状態を示した斜視図である。
尚、説明を分かり易くするため、実施例１で説明したものと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

実施例１と同一の装置および材料を用いて芯金１の表面にプライマー層４１を形成し、実施例１と同一のＰＦＡチューブ４２を被せて、図７に示すように一部の孔２４に芯金１をセットした。
そして、当該板状プレート６を図４に示す様に加熱炉１９にセットして、３８０度で２０分の焼成を行なった。この際、ファン２１の回転数を、熱風の風速が１ｍ／秒になるように調節した。
焼成後、冷却して、板状プレート６を加熱炉１９から取り出し、定着ロール３０を黙視により検査したが、気泡の発生は見られなかった。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては、芯金１の表面にプライマー４１を塗布したものを示したが、焼成後の芯金１の表面とＰＦＡチューブ４２内周面の接着性が良ければ、プライマー４１の塗布を省略することができる。

また、前記した実施例１は、板状プレート６に複数の突起２２（孔２４）を形成したものを示したが、図８に示す様に、板状プレート６に形成した突起２２（孔２４）が１個であっても良い。

本発明に係る製造方法で製造した定着ロールは、電子写真装置、プリンター等の画像形成装置で利用することができる。

本発明に係る製造方法により製造されたゴムロールの断面図（実施例１） プライマーを塗布した芯金にＰＦＡチューブを被せ、ＰＦＡチューブを被せた芯金を板状プレートにセットする状態を示した斜視図（実施例１） 板状プレートにＰＦＡチューブを被覆した芯金をセットした状態を示した斜視図（実施例１） 加熱炉の模式図（実施例１） プライマーを塗布した芯金にＰＦＡチューブを被せ、ＰＦＡチューブを被せた芯金を板状プレートにセットする状態を示した斜視図（実施例２） 板状プレートにＰＦＡチューブを被覆した芯金をセットした状態を示した斜視図（実施例２） 板状プレートの孔の一部にＰＦＡチューブを被覆した芯金をセットした状態を示した斜視図（実施例３） 板状プレートにＰＦＡチューブを被覆した芯金をセットした状態を示した斜視図

符号の説明

１ 芯金
６ 板状プレート
２４ 孔
３０ 定着ロール
３１ 中空部
４１ プライマー
４２ ＰＦＡチューブ
６１ 板状プレート

Claims (3)

1. 中空の芯金の表面にプライマーを塗布した後、該プライマーの表面に熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成する定着ロールの製造方法において、
   該焼成は、
   一または複数の孔が肉厚方向に貫通してあけられた板状プレートを準備し、
   該板状プレートの全ての前記孔に、前記熱収縮性チューブを被覆した前記芯金の前記中空部が位置するように前記芯金を前記板状プレートに立設し、
   該板状プレートの前記孔および前記芯金の前記中空部に前記熱風が通り、該板状プレートにより前記熱収縮性チューブに前記熱風が直接当たらないようにすることを特徴とする定着ロールの製造方法
2. 中空の芯金の表面にプライマーを塗布した後、該プライマーの表面に熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成する定着ロールの製造方法において、
   該焼成は、
   複数の孔が肉厚方向に貫通してあけられた板状プレートを準備し、
   該板状プレートにあけられた一部の前記孔に、前記熱収縮性チューブを被覆した前記芯金の前記中空部が位置するように前記芯金を前記板状プレートに立設し、
   該板状プレートの前記孔、前記芯金の前記中空部および前記熱収縮性チューブの表面に、風速０．１m／秒〜１m／秒に設定した熱風が流れるようにすることを特徴とする定着ロールの製造方法
3. 前記芯金の表面に塗布して形成した前記プライマーを加熱硬化し、
   該プライマーの表面を研磨した後、
   熱収縮性チューブを被せて熱風が循環する加熱炉で焼成する請求項１または請求項２に記載の定着ロールの製造方法

Images