JP6238662B2 - 定着用部材の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
弾性材の外周面に接着剤を塗工する第1の工程と、
前記接着剤が塗工された前記弾性材に樹脂チューブを外挿し、前記弾性材に外挿された前記樹脂チューブを長手方向へ伸張させる第2の工程と、
前記第2の工程で樹脂チューブが伸張されている状態において、前記樹脂チューブの長手方向一端部を加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に仮固定する第3の工程と、
前記第3の工程と並行して行われ、前記樹脂チューブの長手方向他端部を加熱される部位と加熱されない部位が周方向において交互にそれぞれ複数形成されるように加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に仮固定する第4の工程と、
前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある余剰な前記接着剤を前記樹脂チューブの長手方向一端側から他端側へ扱き出す第5の工程と、
前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある前記接着剤を加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に固定する第6の工程と、を有し、
前記第4の工程において仮固定された各部位の形状は、前記第5の工程において扱かれる接着剤の流れ方向の上流側における周方向長さが下流側における周方向長さよりも短くなる形状であることを特徴とする。
(1)画像形成部
図3は参考例に用いた画像形成装置の概略の構成模式図である。この画像形成装置1は電子写真方式レーザープリンタであり、潜像を担持する像担持体として感光体ドラム2を備えている。感光体ドラム2は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動され、その外面が帯電器3によって所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対してレーザースキャナ(光学装置)4により画像情報のレーザー走査露光5がなされる。これにより、感光体ドラム2の面には走査露光した画像情報の静電潜像が形成される。
図4は本参考例における定着装置Aの概略の構成模式図である。この定着装置Aはツインベルト方式−電磁誘導加熱方式の装置である。
図2の(a)は本参考例における定着部材である定着ベルト20の層構成を示す断面模式図、(b)は構成層の積層要領説明図である。21は定着ベルト20の基材(円筒状基体)、25はその基体21の内周面に配された内面摺動層、26は基材21の外周面を被覆したプライマー層(接着剤層)、22はプライマー層26上に配された弾性層(円筒状の弾性材)である。24は表層(トナー離型層)である樹脂チューブ、本例ではフッ素樹脂チューブが、弾性層22の周面に接着剤層23により固定されている。
本参考例においては、定着ベルト20の基材21は前記誘導加熱部材57によって加熱させるために、SUS合金、ニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル合金等の金属層で形成されている。本参考例においては、内径が55mmで、厚みが65μmの電鋳ニッケルベルトを基材としている。
内面摺動層25としては、ポリイミド樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。本参考例では、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液を、基材21の内面に塗工する。そして、乾燥、加熱し、脱水閉環反応により形成したポリイミド樹脂層を形成して内面摺動層25とした。
基材21の外周にはプライマー層26を介して弾性層22が設けられている。弾性層22の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。
弾性層22であるところの硬化シリコーンゴム層上に表層24であるフッ素チューブを固定する接着層23は弾性層22の表面に1〜10μmの厚みで均一に塗布した(円筒弾性層の外周面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程)。本参考例において接着層23は付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなっている。付加硬化型シリコーンゴム接着剤23は、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを含む。
定着用部材の表層(トナー離型層)としては、成形性やトナー離型性の観点から押し出し成形によるフッ素樹脂チューブ24が使用される。
本参考例では表層としてのPFAチューブ24を外側から拡張し被覆する方法(拡張被覆法:フッ素樹脂チューブ24を接着剤23が塗布された円筒状弾性層22に被せる工程)を用いた。図6は、拡張被覆法でPFAチューブ24をシリコーンゴム層22の積層された基材21に被覆するための装置の外観図である。中子N(図2の(b))に、シリコーンゴム層22の積層された基材W(25+21+26+22+23)をセットし、チューブ拡張型Kの内面に配置したPFAチューブ24を拡張被覆する装置である。この拡張被覆法の流れを図7を用いて説明する。
弾性層22としてシリコーンゴム層の積層された基材W(図2の(b))の外径より大きな内径を有する金属製のチューブ拡張型Kの内側にPFAチューブ24を外挿機構により配置(挿入)する。
拡張型Kに配置したPFAチューブ24の両端を保持部材(第1と第2の保持具:把持具)FuとFlを用いて保持する。具体的には、チューブ24の長手方向一端部を保持部材Fuで、長手方向他端部を保持部材Flにより保持する。
次に、移動機構(狭める機構)によりPFAチューブ24について事前に求めた所定の長さ分だけ長手方向を縮めた(撓ませた)。具体的には、移動機構は、PFAチューブを保持した状態にある保持部材FuとFlを所定距離狭まるように、保持部材FuとFlを互いに近付く方向へ移動させる。その後、PFAチューブ24の外表面と拡張型Kの内面の隙間部分を真空状態(大気圧に対して負圧)にする。真空(5kPa)になったことでPFAチューブ24が径方向へ拡張してPFAチューブ24の外表面が拡張型Kの内面に密着する。
中子Nに基材W(25+21+26+22+23)を外挿機構によりセット(外挿)して、内側にPFAチューブ24が拡張されている拡張型Kの中に挿入する。基材Wのシリコーンゴム層22の表面には予め付加硬化型シリコーンゴム接着剤23が均一に塗布されている。
拡張型Kに対する基材Wの配置後、PFAチューブ24の外表面と拡張型Kの内面の隙間部分の真空状態(大気圧に対して負圧)を破壊(大気圧に対して負圧を解除)する。真空が破壊されることで、PFAチューブ24は、シリコーンゴム層22の積層された基材Wの外径と同じ大きさまで拡径が解かれ、PFAチューブ24とシリコーンゴム層22の表面は接着剤層23を介して密着した状態になる。
PFAチューブ24の長手方向の伸張率を維持するために、また、後述する加熱工程(h)においてPFAチューブが長手方向において収縮してしまうのを防止するために、弾性層22とPFAチューブ24の両端部を並行して接着させる工程である。即ち、仮固定させる工程である。
弾性層22とPFAチューブ24の間には、接着に寄与しない余剰な付加硬化型シリコーンゴム接着剤23と、チューブ被覆時に巻き込んでしまった空気が存在する。この余剰な接着剤と空気を扱き出す工程である。
扱き工程後、加熱処理(加熱機構である電気炉で150℃、20分加熱)を行うことで、付加硬化型シリコーンゴム接着剤23の全体を硬化させる。これにより、PFAチューブ24と弾性層22を全域にわたって固定させる(接着剤を硬化させる工程)。
加熱処理後、自然冷却をしたのち、切断機構により基材W(25+21+26+22+23+24)の両端側を所定の長さで切断する。具体的には、切断機構は、樹脂チューブの長手方向両端部、つまり、仮固定されていた領域が切り離されるように切断する。その後、その切断面を研磨し、定着ベルト20を完成させた。
上述した図7の(e)の真空破壊、延伸処理後の基材WにおけるPFAチューブ24は長手方向に6%伸張してシリコーンゴム層22の積層された基材Wに被覆しているため、PFAチューブ24は元の長さに戻ろうとする力が働いている。
比較例1として、カシメビットの円弧部分中央に切り欠けがなく、PFAチューブ24が被覆されている基材Wの全周に接するカシメビットH2を用いた。それ以外は本参考例と同様である。
上記の本参考例と比較例1の弾性層22とフッ素樹脂チューブ24の端部接着方法の違いによる定着ベルト20への影響を表1にまとめる。
次に実施例1について説明する。上述した参考例1と同じ構成のものには同じ符号を付すことにより詳細な説明を省略する。本例では、参考例1の定着ベルトの製造方法を、加圧ベルトの製造方法に適用している。
本実施例1では、定着装置のもう一方の定着用部材である加圧ベルト30の層構成についても、定着ベルト20と同様の層構成のものとした。即ち、図2の定着ベルト20の層構成と同様に、基材21、弾性層22、接着剤層23、樹脂チューブ(フッ素樹脂チューブ)24等を有するものとしている。ただし、基材、弾性層、フッ素樹脂チューブ等はそれぞれ加圧ベルト30として最適な材質部材に変更されている。
加圧ベルト30の基材21は、本実施例においては、内径が55mmで、厚みが50μmの電鋳ニッケルベルトを用いている。定着ベルト20と同様、基材21の厚みは好ましくは1〜300μmがよい。基材21の厚みが1μmよりも小さいと剛性が低く、多数枚耐久に耐えることが困難となる。また、基材21が300μmを超えると剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が低下してベルト状回転体として使用するには現実的ではない。
基材21の外周には弾性層22が設けられている。弾性層22の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施例においては、シリコーンゴムを用い、硬度はJIS−A21度、熱伝導率は0.4W/mK、厚みは350μmである。塗工方法は参考例1と同様、所謂リングコート法を用いた。
本実施例の接着剤層23は参考例1と同様である。
本実施例においては、押し出し成形で得られたPFAチューブ24を使用した。チューブ厚みは40μmであった。チューブ内径は、弾性層22の外径よりも小さく、54mmであった。チューブ内面は、接着性を向上させるためアンモニア処理が施されている。また、本実施例のPFAチューブ24は熱収縮タイプ(150℃で20分加熱したとき、全長が3%収縮する)を使用した。被覆方法は参考例1と同様、所謂拡張被覆法を用いた。
本実施例のカシメ工程は、詳しくは後述するがヒーターを内蔵したカシメビットH4を用いた以外は、参考例1と同様である。
本実施例の扱き工程、加熱処理、切断・研磨の各工程は参考例1と同様である。
本実施例では、カシメビットH4を用いた以外は、参考例1と同様である。図12を用いてカシメビットH1とH4の違いを説明する。図12は、カシメ工程を垂直方向から示した模式図である。カシメビットH4を両側から移動させ、PFAチューブ24が被覆されている基材Wを挟み込んだときに、PFAチューブ24と接していない部分eが3カ所になるように、H4は切り欠けdが設けてある。また、PFAチューブ24と接している部分が台形形状になるように加工されている。
(1)参考例1、実施例1においては定着用部材としての定着ベルトと加圧ベルトについて共にエンドレスベルト体の形態のもので説明したが、これに限られるものではない。定着用部材としては、剛性を有するローラ体あるいは中空ローラ体を基体21として、その外周面に円筒状弾性層22が形成され、更にその表面を被覆している樹脂チューブ24を有するローラ体の形態のものであってもよい。
Claims (12)
- 弾性材の外周面に接着剤を塗工する第1の工程と、
前記接着剤が塗工された前記弾性材に樹脂チューブを外挿し、前記弾性材に外挿された前記樹脂チューブを長手方向へ伸張させる第2の工程と、
前記第2の工程で樹脂チューブが伸張されている状態において、前記樹脂チューブの長手方向一端部を加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に仮固定する第3の工程と、
前記第3の工程と並行して行われ、前記樹脂チューブの長手方向他端部を加熱される部位と加熱されない部位が周方向において交互にそれぞれ複数形成されるように加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に仮固定する第4の工程と、
前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある余剰な前記接着剤を前記樹脂チューブの長手方向一端側から他端側へ扱き出す第5の工程と、
前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある前記接着剤を加熱することにより前記樹脂チューブを前記弾性材に固定する第6の工程と、を有し、
前記第4の工程で仮固定された各部位の形状は、前記第5の工程において扱かれる接着剤の流れ方向の上流側における周方向長さが下流側における周方向長さよりも短くなる形状であることを特徴とする定着用部材を製造する製造方法。 - 前記第2の工程において、前記弾性材に外挿した前記樹脂チューブの長手方向一端部を第1の保持具により保持する工程と、前記樹脂チューブの長手方向他端部を第2の保持具により保持する工程と、前記樹脂チューブを長手方向へ伸張させる前に、前記樹脂チューブを保持した前記第1の保持具と前記第2の保持具との間の距離を所定距離狭める工程と、を更に有することを特徴とする請求項1に記載の定着用部材を製造する製造方法。
- 前記第3の工程において、前記樹脂チューブはその長手方向一端部が周方向全域に亘り加熱されることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着用部材を製造する製造方法。
- 前記第6の工程が行われた後、前記樹脂チューブが前記弾性材に仮固定されていた領域を切り離す工程を更に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の定着用部材を製造する製造方法。
- 前記樹脂チューブはフッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の定着用部材を製造する製造方法。
- 前記フッ素樹脂はPFAであることを特徴とする請求項5に記載の定着用部材を製造する製造方法。
- 弾性材の外周面に接着剤を塗工する塗工装置と、
前記塗工装置により前記接着剤が塗工された前記弾性材に樹脂チューブを外挿させる機構と、
前記弾性材に外挿された前記樹脂チューブを長手方向へ伸張させる機構と、
前記樹脂チューブが伸張されている状態において、前記樹脂チューブの長手方向一端部を前記弾性材に仮固定すべく前記樹脂チューブの長手方向一端部を加熱する機構と、
前記樹脂チューブの長手方向一端部の加熱と並行して行い、前記樹脂チューブの長手方向他端部を前記弾性材に仮固定すべく前記樹脂チューブの長手方向他端部を加熱される部位と加熱されない部位が周方向において交互にそれぞれ複数形成されるように加熱する機構と、
前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある余剰な前記接着剤を前記樹脂チューブの長手方向一端側から他端側へ扱き出す機構と、
前記樹脂チューブを前記弾性材に固定すべく前記弾性材と前記樹脂チューブとの間にある前記接着剤を加熱する機構と、を有し、
前記樹脂チューブの長手方向他端部において仮固定された各部位の形状は、前記扱き出す機構において扱かれる接着剤の流れ方向の上流側における周方向長さが下流側における周方向長さよりも短くなる形状であることを特徴とする定着用部材を製造する製造装置。 - 前記伸張させる機構において、前記樹脂チューブの長手方向一端部を第1の保持具と、前記樹脂チューブの長手方向他端部を第2の保持具と、前記樹脂チューブを長手方向へ伸張させる前に、前記樹脂チューブを保持した前記第1の保持具と前記第2の保持具との間の距離を所定距離狭める機構と、を更に有することを特徴とする請求項7に記載の定着用部材を製造する製造装置。
- 前記樹脂チューブの長手方向一端部を前記弾性材に仮固定するとき、前記樹脂チューブの長手方向一端部は周方向全域に亘り加熱されることを特徴とする請求項7又は8に記載の定着用部材を製造する製造装置。
- 前記樹脂チューブが前記弾性材に固定された後、前記樹脂チューブが前記弾性材に仮固定されていた領域を切り離す機構を更に有することを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の定着用部材を製造する製造装置。
- 前記樹脂チューブはフッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の定着用部材を製造する製造装置。
- 前記フッ素樹脂はPFAであることを特徴とする請求項11に記載の定着用部材を製造する製造装置。
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