JP6544993B2 - 定着用部材の製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載される定着装置において用いられる定着用部材の製造装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、記録材(以下、用紙と記す)に形成されたトナー画像を加熱、加圧することによって当該記録材にトナー画像を定着させる定着装置を備えている。この定着装置には、加熱ローラ(加熱ベルト)や加圧ローラ(加圧ベルト)などの定着用部材を備えており、これらが互いに圧接した位置で定着処理を行う構成となっている。
こうした定着装置において、装置に使用可能な最大幅サイズの用紙よりも幅が小さい用紙(小サイズ用紙)を連続して通紙すると、定着用部材の非通紙領域(用紙と接触しない領域)が過度に昇温(以下、非通紙部昇温と記す)してしまうことが知られている。
この非通紙部昇温は画像形成装置の処理速度(プロセススピード)が速くなるほど発生しやすい。なぜなら、高速化に伴い用紙が定着ニップ部を通過する時間が短くなるので、トナー画像を用紙に定着するための熱量を増やすことが求められるからである。
このように非通紙部昇温が発生すると、定着装置を構成している各部材の耐熱温度を超えてしまうため、処理速度を低下させている。つまり、画像形成の生産性の低下に繋がってしまう。
このような生産性低下を抑制すべく、特許文献1に記載の装置では、加圧ローラの軸線方向の熱伝導率を高めようとしている。
具体的には、加圧ローラを構成するゴム層中に熱伝導性が高い針状フィラーを分散させている。
また、特許文献2には、加熱ローラのゴム層を成型する手法が開示されている。具体的には、金型内に芯金をセットし、金型内面と芯金外面との間に液状ゴムを注入する方法(以下、注型法)である。
特開2002−351243号公報 特開平4−158011号公報
しかしながら、本発明者等の検証によれば、この注型法を用いて針状フィラーを分散した液状ゴムを金型内に注入させたところ、問題が発生し得ることが判明した。つまり、金型内へ液状ゴムを注入するための開口を備えた注入部材の構成に依っては、針状フィラーが想定通りに液状ゴムの注入方向に沿って配向しないことが判明した。
本発明の目的は、針状フィラーが軸方向へ配向した定着用部材の製造装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明に係る製造装置は、定着用部材を製造する製造装置であって、前記定着用部材の基体を内部に保持可能な金型と、前記基体が保持された前記金型の内部へ針状フィラーを含有した液状ゴムを注入するための開口群を備えた注入部材と、を有し、前記注入部材は、前記金型の内面と前記基体の外面の周長の和に対し前記開口群の総周長の比が1.3倍以上3.3倍以下となるように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、針状フィラーが軸方向へ配向した定着用部材の製造装置を提供することができる。
実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。 (a)は加圧ローラの全体構成を示す斜視図、(b)はそのローラの被測定試料の説明図である。 金型の構成説明図である。 一端側駒型に具備させた注入孔の形態図である。 金型に対するローラ基材の配設要領の説明図である。 注型工程の説明図である。 一端側駒型に具備させた注入孔の他の形態図である。 一端側駒型に具備させた注入孔の更に他の形態図である。 電子写真画像形成装置の一例の概略構成図である。
《実施の形態》
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる定着装置について図1の概略断面図を用いて説明する。以下、本発明に係る定着用部材として、定着装置に用いられる加圧ローラを例に詳細に説明する。
電子写真画像形成装置としては、図9のような装置が挙げられる。この装置は、回転する感光体101、潜像形成手段としての帯電手段102と像露光手段103、感光体上に形成した潜像をトナーで現像する現像手段104を有する。また、現像したトナー像を記録材Pに転写する転写手段105、トナー像転写後の感光体面を清掃するクリーニング手段106と、記録材上のトナー像を定着する定着手段としての定着装置10等を有する。
[定着装置]
図1に示す定着装置10は、加熱体としてのセラミックスヒータ(以下、単にヒータと記す)1と、加熱体支持部材としてのヒータホルダ2と、定着部材としての定着ベルト3と、弾性ローラとしての加圧ローラ4とを備える。
ヒータ1は、不図示の給電手段によって通電されることで発熱する例えば抵抗発熱体などの発熱源を有しており、給電により急峻に昇温する。ヒータ1の温度は不図示の温度検知手段で検知され、その検知温度情報が不図示の制御手段に入力する。制御手段は温度検知手段から入力する検知温度が所定の定着温度に維持されるように給電手段から発熱源への供給電力を制御してヒータ1の温度を所定の温度に温調する。
ヒータ1は、剛性を有する耐熱性材料によって横断面略半円弧状の桶型に形成されるヒータホルダ2(以下、単にホルダと記す)に固定支持される。具体的には、ホルダ2の下面にホルダ長手方向(図1の紙面表裏方向)に沿って溝部2aが設けられており、この溝部2aにヒータ1が嵌入されている。
定着ベルト3は、内側から外側に、環状の基材3a、ベルト弾性層3b(ここでは、後述の加圧ローラ4の弾性層4bと区別するためにベルト弾性層と呼ぶ)、表層3cを備える。定着ベルト3は使用状態で内周面がヒータ1及びホルダ2に摺擦される無端ベルトであり、ヒータ1を支持したホルダ2の外周に周長に余裕を持たせて外嵌されている。
後述するように、ヒータ1と加圧ローラ4は定着ベルト3を挟んで圧接しており、定着ベルト3と加圧ローラ4との間に定着ニップ部Nが形成されている。定着ベルト3は、加圧ローラ4がモータなどの回転駆動装置Mによって矢印R4の反時計方向に所定の周速度で回転駆動されることで内面がヒータ面に密着して摺動しながらホルダ2の外回りを加圧ローラ4の回転に従動して矢印R3の時計方向に回転する。
ホルダ2はヒータ1の保持部材として機能すると共に定着ベルト3の回転ガイド部材としても機能する。定着ベルト3の内周面には、ヒータ1及びホルダ2との .動性を確保するために潤滑剤(グリス)が塗られている。なお、本明細書でベルトと言った場合、フィルム状のものも含む。
定着用部材としての加圧ローラ4は、内側から外側に、基体(芯金)4a、弾性層(ゴム層)4b、離型層4cを備える。加圧ローラ4は回転駆動装置Mによって使用時に回転駆動される。このため基体4aは、定着装置10のフレームなどの不図示の固定部分に軸受部材を介して回転自在に支持されている。
加圧ローラ4は、ホルダ2に支持されたヒータ1と定着ベルト3を挟んで対向する位置に配置されている。そして、不図示の加圧機構によって加圧ローラ4と定着ベルト3とに所定の圧力が付与されることで、加圧ローラ4と定着ベルト3とが圧接してそれぞれの弾性層(3b、4b)は弾性変形する。これによって、加圧ローラ4と定着ベルト3との間には記録材搬送方向(用紙搬送方向)に関して所定の幅を有する定着ニップ部Nが形成される。
加圧ローラ4は回転駆動装置Mによって回転駆動されると、従動回転する定着ベルト3との間で定着ニップ部Nにおいて用紙(記録材)Pを挟持しつつ搬送する。また、定着ベルト3は、ヒータ1により表面が所定温度(例えば200℃)に達するまで加熱される。この状態で、未定着トナーTによって未定着トナー像の形成された用紙Pが定着ニップ部Nに挟持搬送されると、用紙P上の未定着トナーTは加熱、加圧される。すると、未定着トナーTは溶融/混色するので、その後、これを冷却することによって未定着トナー像を定着画像として用紙Pに定着させる。
[定着ベルト]
定着ベルト3について説明する。定着ベルト3は、図1に示すように、基材3aの外周にベルト弾性層3bが、該ベルト弾性層3bの外周に表層3cが設けられている。基材3aは耐熱性及び耐屈曲性を必要とすることに鑑みて、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の耐熱性樹脂が用いられる。
熱伝導性をも考慮するならば、基材3aは耐熱性樹脂に比べ熱伝導率のより高いステンレス(SUS)、ニッケル(Ni)、ニッケル合金などの金属を用いてもよい。また、基材3aは熱容量を小さくする一方で機械的強度を高くする必要があるので、基材3aの厚みは5μm〜100μm好ましくは20μm〜85μmとするのが望ましい。
ベルト弾性層3bは、基材3aの外周を被覆するシリコーンゴム層である。ベルト弾性層3bは用紙Pが定着ニップ部Nを通過する際に、用紙P上の未定着トナーTを包み込むようにして未定着トナーTに対し均一に熱を与える。ベルト弾性層3bがこのように機能することで、高光沢で定着ムラのない良質な画像が得られる。
しかし、ベルト弾性層3bは薄いと十分な弾性が得られなくなり、良質な画像を得ることができなくなる。反対に、ベルト弾性層3bは厚いと熱容量が大きくなり、加熱によって所定温度に達するまでに時間がかかる。そのため、ベルト弾性層3bの厚みは、30μm〜500μm好ましくは100μm〜300μmとするのが望ましい。
ベルト弾性層3bは特に限定されないが、加工が容易である、高い寸法精度で加工できる、加熱硬化時に反応副生成物が発生しないなどの種々の理由から、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムを用いるのが好ましい。付加反応架橋型の液状シリコーンゴムは、例えばオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを含み、さらには触媒や他の添加物を含んでいてもよい。オルガノポリシロキサンはシリコーンゴムを原料とするベースポリマーであり、数平均分子量が5千〜10万、重量平均分子量が1万〜50万であるものを用いるとよい。
液状シリコーンゴムは室温で流動性を持つポリマーであるが加熱によって硬化し、硬化後は適度に低硬度でありまた十分な耐熱性と変形回復力を有する。そのため、液状シリコーンゴムはベルト弾性層3bだけでなく、後述する加圧ローラ4の弾性層4bに用いるのにも好適である。
ところで、ベルト弾性層3bがシリコーンゴム単体で形成されたならば、ベルト弾性層3bの熱伝導率は低くなる。ベルト弾性層3bの熱伝導率が低いとヒータ1で発生した熱が定着ベルト3を介して用紙Pに伝わり難くなるので、用紙Pにトナーを定着させる際に加熱不足となって定着ムラなどの画像不良を生じ得る。
そこで、ベルト弾性層3bの熱伝導率を上げるために、ベルト弾性層3bには高い熱伝導性を持つ例えば粒状の高熱伝導性フィラーが混入、分散されている。粒状の高熱伝導性フィラーとしては、炭化ケイ素(SiC)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化マグネシウム(MgO)、カーボン等が用いられる。
また、目的に応じて粒状の高熱伝導性フィラーではなく針状の高熱伝導性フィラーなどを用いてもよい。すなわち、高熱伝導性フィラーの形状は粒状や針状の他にも、粉砕状、板状、ウィスカ状のものなどがあり、ベルト弾性層3bにはこれらのどの形状のものを用いてもよい。また、これらのものを単独で用いてもよいし2種類以上のものを混合して用いてもよい。なお、高熱伝導性フィラーがベルト弾性層3bに混入されることで、ベルト弾性層3bは導電性をも付与され得る。
表層3cは、ベルト弾性層3bの外周を被覆するフッ素樹脂層である。表層3cは、定着ベルト3にトナーを付着しにくくするために設けられる。表層3cには、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA樹脂)、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂(FEP)等のフッ素樹脂を用いるとよい。表層3cの厚みは、1μm〜50μm好ましくは8μm〜25μmとするのが望ましい。
なお、表層3cはフッ素樹脂チューブで被覆するもしくはフッ素樹脂からなる塗料を塗布することによって、ベルト弾性層3bの外周に形成されればよい。
[加圧ローラ]
加圧ローラ4について説明する。図2の(a)は弾性ローラである加圧ローラ4の斜視図である。加圧ローラ4は、円筒状の基体4aの外周に、基体4aと同心状に形成された弾性層4bと、該弾性層4bの外周に被覆された離型層4cと、を有する複層構造に形成されている。なお、図2の(a)に示すように、以下では、加圧ローラ4の周方向を「x」方向、加圧ローラ4の軸線方向を「y」方向、加圧ローラ4の厚み方向(径方向)を「z」方向と表す。
<基体>
円筒状の基体4aは、ニッケルやクロムをメッキしたSUM材(硫黄および硫黄複合快削鋼鋼材)等の鋼材を含むステンレススチール、リン青銅、アルミニウムなどを用いて形成されている軸芯体あるいは芯金である。基体4aの外径は、4mm〜80mmであればよい。4a−1と4a−2は基体4aの一端側と他端側とにそれぞれ基体4aと同心一体に配設された小径軸部である。この一端側と他端側の小径軸部4a−1と4a−2はそれぞれ定着装置10のフレームなどの不図示の固定部分に回転自在に支持される部分である。
<弾性層>
弾性層4bは、基体4aの外周を被覆するゴム層である。弾性層4bは、定着ベルト3のベルト弾性層3bと同様にシリコーンゴムを用いるのが好ましい。弾性層4bは、層厚方向(z方向)の断熱性を高めるために気泡(セル)や水が分散された、所謂、多孔質の弾性層(発泡スポンジゴム)としても良い。また、弾性層を形成する際、液状材料として液状ゴムに針状フィラーを分散させた液状ゴム混合物を用いる。針状フィラーは高熱伝導性フィラーであり、これを弾性層中に分散させることで熱流路を形成することができる。
また、針状の高熱伝導性フィラーを、上述した硬化前の付加反応架橋型の液状シリコーンゴム等に混練させると、高熱伝導性フィラーは細長い繊維形状をしているため、高熱伝導ゴム弾性層を成型する際の液状ゴムの流れの方向に沿って配向しやすい。そのため、弾性層延いては弾性ローラ中の熱の流れを大きくしたい方向に液状ゴムを流して成型することによって、その方向(Y方向)への熱の流れを他方向への熱の流れより大きくすることが可能となる。
本例では、弾性ローラにおける記録材搬送方向と直交する方向、すなわち軸線方向(y方向)の熱伝導率を高めることを目的にしている。そのため、ゴム層を成型する際の液状ゴムの注入方向を基体4aの長手方向(Y方向)とすることで、針状フィラーの配向方向をy方向に揃えようとしている。
こうすることで、小サイズ紙を通紙する際、ローラの非通紙部となる部位の温度が過昇温してしまうのを抑制することが可能となる。つまり、ローラの非通紙部が温度上昇したとしても、相対的に温度の低い通紙部やローラの軸線方向両端部へと熱が流れ易くなる。つまり、ローラの非通紙部から、通紙部やローラ両端部へと熱が効率的に拡散される。
弾性層4bの厚みは、弾性層全体が定着ベルト3と接触して弾性変形したときに、記録材搬送方向において所望の幅の定着ニップ部Nを形成し得る厚みであれば特に限定されないが、2.0〜10.0mmであることが好ましい。弾性層4bの硬度は、所望の幅のニップ部Nを確保する観点から、20°以上70°以下の範囲にあることが好ましい。
上述したように、弾性層4bには針状フィラーが混在されている。この針状フィラーは例えば円柱や多角柱などの形状をした棒状部材であり、直径に対する長さの比が大きい、つまり、アスペクト比の高い部材である。アスペクト比は、4.5倍以上200倍以下であることが好ましい。針状フィラーとしては、フィラー長手方向の熱伝導率が500W/(m・K)以上のピッチ系炭素繊維を用いる。
ピッチ系炭素繊維は石油精製副産物あるいは石炭乾留副産物である「ピッチ」から製造された炭素繊維であり、紡糸に供するピッチの結晶状態により、メソフェーズピッチ系と等方性ピッチ系に分類される。特に、光学的に異方性を示すメソフェーズピッチを紡糸することにより得られるメソフェーズピッチ系炭素繊維は、高い熱伝導率や弾性率を有する一方で熱膨張係数が極めて小さい、といった特徴を持つ。
弾性層4bに混在させる針状フィラーに用いるピッチ系炭素繊維は、平均直径が5μm〜11μm程度かつ平均長さが50μm〜1000μm程度のものが好ましい。なぜなら平均長さが50μmよりも短いと、弾性層4bの熱伝導率に異方性効果(熱伝導異方性)が現れ難くなるからである。一方、平均長さが1000μmよりも長いと、弾性層4b内に分散させることが難しくなるからである。
また、弾性層4b内の針状フィラーの分散含有量は、体積比5%〜40%であるのが望ましい。なぜなら、針状フィラーの分散含有量が体積比5%未満の場合には、熱伝導率を高めることができず、非通紙部昇温の発生抑制に十分な熱伝導率が得られないからである。一方、針状フィラーの分散含有量が体積比40%を上回る場合には、液状ゴムの流動性が低下して弾性層の加工成型が難しくなり、また硬度が上がり弾性層としての機能が失われ得るからである。
<離型層>
離型層4cは、フッ素系樹脂層である。離型層4cは、弾性層4bの外周に、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン樹脂チューブ(PFA樹脂チューブ)を被覆することにより形成される。もしくは、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素系樹脂からなる塗料を弾性層4b外周に塗布することにより形成してもよい。離型層4cの厚みは特に限定されないが、好ましくは15μm〜80μm程度であればよい。この離型層4cは、加圧ローラ4にトナーを付着しにくくするために設けられる。
なお、弾性層4bと離型層4cの間には接着、通電等の目的によりプライマー層(接着剤層)などが設けられていてもよい。
[弾性ローラの製造方法]
以下、上記の加圧ローラ4などに用いるのに好適な、円筒状の基体4aと前記基体4aに同心状に成形されており針状フィラーを含むゴム層4bとを有する加圧ローラ(弾性ローラ)の製造方法について説明する。
<金型>
図3の(a)は本実施形態において加圧ローラの注型製造に用いる金型11の分解斜視図である。金型11は、内部に基体4aを保持可能であり、円柱状の成形空間(以下、キャビティと記す)53を有する中空の金型(中空円筒状金型、筒型)5を有する。また、この中空金型5の一端側開口部51と他端側開口部52に対してそれぞれ装着(接続)される一端側駒型6および他端側駒型7とを有する。図3の(b)は上記の中空金型5と一端側駒型6および他端側駒型7の縦断面図である。
一端側駒型6は中空金型5のキャビティ53内に液状ゴムを注入するための駒型(注入部材)である。他端側駒型7はキャビティ53内への液状ゴムの注入に伴ってキャビティ53内から押し出される空気の排出を許容する駒型(排出部材)である。
図4の(a)は一端側駒型6の平面図(キャビティ側の端面図)、(b)は底面図(キャビティ側とは反対側の端面図)である。一端側駒型6の平面側中央部には基体4aの一端側の小径軸部4a−1が差し込まれる基体保持部としての中央穴6cが設けられている。また、底面側には円周孔(洞、凹部)6aが設けられている。そして、円周孔6aには底面側から平面側に至る液状ゴム注入孔6bが円周に沿って開口群として複数個穿設されている。
また、他端側駒型7の平面中央部(キャビティ側の端面中央部)には基体4aの他端側の小径軸部4a−2が差し込まれる基体保持部としての中央穴7cが設けられている。そして、平面側から底面側に至る排気孔7bが複数個配設されている。
一端側駒型6は中空金型5の一端側開口部51に対して平面側を先にして嵌入し、平面側の円周縁部が開口部内周面の環状段部51aに突き当って受け止められるまで十分に挿入することで中空金型5の一端側に装着される。また、他端側駒型7は中空金型5の他端側開口部52に対して平面側を先にして嵌入し、平面側の円周縁部が開口部内周面の環状段部52aに突き当って受け止められるまで十分に挿入することで中空金型5の他端側に装着される。
<金型に対する基体の設置>
基体4aは、ゴム弾性層4bが形成される部分にあらかじめシリコーンゴム用プライマーを塗布し熱風循環式オーブンで焼付処理した。図5の(a)のように、中空金型5の一端側開口部51に対して一端側駒型6を装着する。次に、同図(b)のように、中空金型5の他端側開口部52から上記の基体4aを、一端側の小径軸部4a−1の側を先にして挿入し、一端側駒型6の平面側の中央穴6cに対して小径軸部4a−1を差し込んで保持させる。
次に、同図(c)のように、中空金型5の他端側開口部52に対して他端側駒型7を、平面側の中央穴7cに基体4aの他端側の小径軸部4a−2を差し込んで支持させた状態にして装着する。
これにより、基体4aが、その一端側と他端側の小径軸部4a−1と4a−2がそれぞれ一端側駒型6と他端側駒型7の中央穴6cと7cに支持されて金型5の円柱状のキャビティ53の円柱中央部に同心に位置が決められて保持される。そして、円柱状のキャビティ53の円柱成形面(内周面)53aと基体4aの外面(外周面)4a−1との間には基体4aの外周りに所定の厚さのゴム弾性層4bを注型成形するための間隙8が形成される。
なお、金型11のキャビティ53に対する基体4aの設置は上記の手順に限られない。中空金型5、基体4a、一端側駒型6、他端側駒型7が最終的に図5の(c)のように組み立てられればよい。
<液状ゴムの注型>
上記のようにキャビティ53内に基体4aを設置した金型11を、図6のように、一端側駒型6側を重力方向下側とし他端側駒型7を上側として、対向する下側治具12と上側治具13との間に縦姿勢の状態で押さえ込ませて固定させる。金型11の一端側駒型(以下、下部駒型と記す)6側は下側治具12の受け穴12aに嵌入して受け止められている。金型11の他端側駒型(以下、上部駒型と記す)7側は上側治具13の受け穴13aに嵌入して受け止められている。
即ち、金型11は、円柱状のキャビティ53の円柱軸線を縦向きとし、かつ注入孔(開口)6bが配設されている側を下側とした姿勢状態で下側治具12と上側治具13との間に保持されて注型工程が行われる。なお、金型11としては、いくつか分割されている金型を、成型時に組み合わせることにより用いる構成であっても構わない。
下側治具12の受け穴12aの中央部には液状ゴム注入口12bが配設されている。液状ゴム注入口12bには外部の液状ゴム供給装置14の液状ゴム供給管14aは接続されている。上側治具13の受け穴13aの中央部には排気口13bが配設されている。
液状ゴム供給装置14が駆動されることで、液状ゴムが液状ゴム供給管14aを通して下側治具12の注入口12bから受け穴12aに入り、受け穴12aと下部駒型6の底面側の円周孔6aとで構成される空間部に充填される。
引き続く液状ゴム供給に伴ってその充填液状ゴムが円周孔6aの円周に沿って複数個配設されている液状ゴム注入孔6bを通って下部駒型6の底面側から平面側に流れる。そして、キャビティ53の円柱成形面53aと基体4aの外面4a−3との間に形成される隙間8に対して注入される。更に引き続く液状ゴム供給に伴って間隙8に対する液状ゴムの注入が重力方向下方から上方へ向かって進行していく。
間隙8に存在している空気は間隙8に対する液状ゴムの下から上への注入に伴って間隙8内を下から上へ押し上げられて間隙8内から上部駒型7の排気孔7bおよび上側治具13の排気口13bを通って金型11の外に出る。
下部駒型6の各液状ゴム注入孔6bから隙間8への液状ゴムの注入は隙間8の円周方向において平均的になされる。かつ、基体4aが上下駒型6、7によりキャビティ53の円柱中央部に同心に固定された状態であって、基体4aが液状ゴムが注入されることにより移動することがなく、偏肉を生ぜず間隙8を過不足なく液状ゴムで充填させることができる。
この際、キャビティ53と基体4aが作る間隙8における基体4aの軸方向に沿った液状ゴムの流動は、注入孔6bの形状に応じて変化する。この液状ゴムの軸方向流動が、間隙8の径方向および円周方向において均一であるほど、液状ゴムに分散した針状フィラーが液状ゴムの流れに沿って均一に配向するため、軸方向の熱伝導率を効果的に高めることが可能となる。
金型11に対する液状ゴムの注入は、少なくとも、隙間8が液状ゴムで十分に満たされるまで行う。上部駒型7の排気孔7bは液状ゴムで十分に充満させる必要はない。液状ゴム注型後(注型工程の終了後)、金型11を上下の治具12、13から外す。このとき、金型11内の注型液状ゴムが下部駒型6や上部駒型7の外部開口部から流出しないように下部駒型6と上部駒型7の外部開口部を盲板などの取り付けにより密閉する。
そして、金型11ごと熱風循環式オーブンあるいは金型11を包囲する加熱盤等で金型11内の液状ゴムを硬化させる(金型11を)加熱して金型内の液状ゴムを硬化させるゴム硬化工程)。
ゴム硬化後、金型11を適宜冷却する(水冷もしくは空冷)。その後、中空金型5から下部駒型6と上部駒型7を取り外し、中空金型5から基体4a上に弾性層4bが積層されたローラを脱型する(ゴム硬化工程の終了後に金型内の弾性ローラを脱型する脱型工程)。
ゴム硬化後の脱型に関して、中空金型5からの下部駒型6と上部駒型7の取り外しは、中空金型5の一端側開口部51と他端側開口部52からそれぞれ引き抜くあるいはねじり回して引き抜くことで行う。この取り外しは、中空金型5内の弾性ローラの硬化ゴム層の端面と下部駒型6と上部駒型7側の孔6bと7b内の硬化ゴム層との会合部(連接部)の結合強度に抗してなされる。
そして中空金型5から脱型した弾性ローラについて、必要に応じて、弾性層4bの一端側端面と他端側端面に残存するバリや不整部を除去する整形処理をする。
<離型層4cの形成>
接着剤を用いて、弾性層4b上に離型層4cであるフッ素樹脂製チューブ(フッ素系樹脂チューブ)を被覆し、一体化する(離型層形成工程)。接着剤を用いずに弾性層4bと離型層4cが層間接着する場合は、接着剤を用いなくても良い。
離型層4cは工程の最後に形成することは必ずしも必要ではなく、予め中空金型5のキャビティ内壁面にチューブを添装してから液状ゴムを注型する方法によっても離型層4bを積層できる。
即ち、前記の注型工程において、中空金型5のキャビティ53の円柱成形面53aにゴム弾性層4bの外周面を被覆する離型層4cとなる樹脂チューブをあらかじめ添装しておく。そして、樹脂チューブの内周面と基体4aの外面4a−3との間に形成される隙間8に対して液状ゴムを注入する。注型工程の終了後に金型11を加熱して金型内の液状ゴムを硬化させるゴム硬化工程と、ゴム硬化工程の終了後に金型内の弾性ローラを脱型する脱型工程を行う。
また、弾性層4bを形成した後に、離型層4cをフッ素樹脂材のコーティング等の公知の方法によって形成することも可能である。
ここで、下部駒型6と上部駒型7は、それらの接液面に予め離型剤を塗布しておき、脱型後にそれらの駒型側に残る硬化ゴムを取り除く処理をして再使用する。離型剤を塗布しておけば、それらの駒型側に残る硬化ゴムの取り除き処理は容易である。中空金型5の成形面53aにも予め離型剤を塗布することで、ゴム硬化後の脱型が容易となる。
[加圧ローラの評価]
以下、上記の弾性ローラの製造方法によって形成される加圧ローラ4の評価について、
後述する実施例1乃至実施例3、比較例1乃至比較例3を用いて説明する。本実施例では
、評価のためにそれぞれの熱伝導率を求めている。
<熱伝導率>
本実施形態では、評価のために熱伝導率を求める。熱伝導率は、熱拡散率から換算する。熱拡散率の計測には、温度可変型の温度波熱分析法によって熱拡散率を測定するタイプの装置を用いた。このタイプの装置として、例えば「ai−Phase Mobile2」(商品名、株式会社アイフェイズ製)の熱拡散率測定装置が挙げられる。
この装置を用いて、図2の(a)に示すような加圧ローラ4の周方向(x方向)及び加圧ローラ4の軸方向(y方向)及び加圧ローラ4の厚み方向(z方向)について、それぞれの熱拡散率を測定した。図2の(b)に示すように、周方向(x方向)の熱拡散率測定には、yz面に切り込みを入れてx方向の厚みが1mm以下になるように切り出したものを被測定試料Sとした。
軸方向(y方向)の熱拡散率測定には、zx面に切り込みを入れてy方向の厚みが1mm以下となるように切り出したものを被測定試料Sとした。厚み方向(z方向)の熱拡散率測定には、xy面に切り込みを入れてz方向の厚みが1mm以下となるように切り出したものを被測定試料Sとした。そして、これらの被測定試料Sを用いて温度設定50℃にて各方向毎に熱拡散率測定を5回ずつ行い、5回の平均値をそれぞれ周方向熱拡散率、軸方向熱拡散率、厚み方向熱拡散率とした。
熱拡散率から熱伝導率を換算するには、密度と比熱容量の各値が必要である。密度の計測には、例えば「Accupyc 1330」(商品名、株式会社島津製作所製)といった乾式自動密度計を用いる。また、比熱容量の計測には、例えば「DSC823」(商品名、メトラー・トレド株式会社製)といった示差走査型熱量測定装置を用いる。このときに比熱容量を比較するために基準とする、比熱容量が既知の物質にはサファイアを用いた。
この測定装置による比熱容量測定を5回行って、5回の平均値を比熱容量とした。熱伝導率λは、こうして得られた密度と比熱容量とを乗算し、さらにその結果に上述の熱拡散率を乗算して求めた。
<軸配向性の指標>
弾性層4b内で針状フィラーが軸方向に沿って配向されているかの評価には、軸配向率「%λy」を用いた。軸配向率「%λy」は以下の式1により求まる。
軸配向率「%λy」=λy×100/(λx+λy+λz)(%)・・・式1
ここで、λxは弾性層4bの周方向の熱伝導率、λyは弾性層4bの軸方向の熱伝導率、λzは弾性層4bの厚み方向の熱伝導率である。この軸配向率「%λy」が高いほど、弾性層4b内で多くの針状フィラーが軸方向に配向されているといえる。
<画像評価>
液状ゴム注型時に生じたウェルドラインによって、加圧ローラ4の回転方向すなわち用紙搬送方向に周期的に発生し得る画像スジの評価は次のようにした。上記の定着装置10で、定着ベルト3の表面温度が180℃に達した後に未定着トナー像が載ったA4横サイズのコート紙(商品名:OKトップコート84.9g/m、王子製紙株式会社製)を通紙する。得られたトナー定着画像を用いて、目視により搬送方向の周期的な画像スジの有無を判定した。
<評価結果>
後述する実施例1乃至実施例3の加圧ローラ、及び比較例1乃至比較例3の加圧ローラについて評価を行った。評価項目は、以下の通りである。
Sbは、駒型6に形成された注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積(mm/mm)である。言い換えると、Sbは、図2のZ−X面に沿った駒型6の部分(注入方向最下流端)の断面図を見たときの、注入孔(開口)6b群の周長の合算値(総周長)である。
Saは、金型5内において液状ゴムが接液する基体4aの表面と円筒状金型5の内面の注入方向単位長さ当たりの表面積(mm2/mm)である。言い換えると、Saは、図2のZ−X面に沿った金型5の部分の断面図を見たときの、金型5の内面の周長と基体4の外面の周長の和である。
Sb/Saは、上記のSbとSaから求めることができる。また、Sb/Saは、言い換えると、金型5の内面の周長と基体4の外面の周長の和に対し、注入孔(開口)6b群の総周長の比である。つまり、本例では、後述するように、駒型6の注入方向最下流端において、液状ゴムが駒型6と接液する部位を増やすべく、Sb/Saを1.3以上に設定している。λyは、弾性層4bの軸線方向における熱伝導率(W/(m・K))である。%λyは、軸配向率(%)である。
画像スジは、後述する要因で、発生する問題点のことである。つまり、成型するゴム層の厚みが厚くなると、すなわち間隙の幅が大きくなるに従い、液状ゴムの流れが乱流となって、針状フィラーの配向が不均一となってしまう。このとき、金型の成形空間部の表面の近傍、および芯金の外表面の近傍においては液状ゴムにかかるずり応力が大きいため、流動方向に針状フィラーが配向しやすいが、間隙の中央付近においては、乱流によって配向が乱れてしまう。
その結果、針状フィラーが配向された部位とそうでない部分において配向状態が異なってしまい、液状ゴムを硬化させた後のゴム層の表面硬度にムラが生じてしまうことになる。このような状態の加圧ローラを用いた場合、表面硬度のムラによって、周期的な画像スジが現れることとなってしまう。以上、まとめたものを表1に示す。
実施例1乃至3の加圧ローラ、及び比較例1乃至3の加圧ローラはすべて共通に、基体4aとして外径φ24mmの鉄製の芯金を用いた。芯金の周面に塗布するプライマーは、「DY39−051」(商品名、東レ・ダウコーニング株式会社製)を用いた。プライマーは、芯金周面に塗布した後、熱風循環式オーブンで180℃、30分間焼成した。
芯金周面に形成する弾性層4b用の液状ゴム混合物としては、
・針状フィラーに、平均繊維径9μm、平均繊維長250μm、熱伝導率900W/(m・k)のピッチ系炭素繊維「XN−100−25M」(商品名、GRANOCミルドファイバー、日本グラファイトファイバー株式会社製)を用い、
・これを、重量平均分子量が5万である付加反応架橋型液状シリコーンゴムに体積比10%の割合で混合分散したもの
を使用した。
離型層4cには、内径φ29.5のフッ素樹脂(PFA)チューブを用い、予め内径φ30.2の中空金型5内に挿入したフッ素樹脂チューブの両端部を中空金型5の外壁面に折り返すことにより、円筒状金型の内壁面に設置した。
円筒状金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブの内面にはプライマー「DY39−067」(商品名、東レ・ダウコーニング株式会社製)を塗布し、熱風循環式オーブンで70℃、20分間乾燥した。プライマー処理後の芯金を中空金型5内に同心上に設置し、上下端部に駒型6、7を嵌め込んで、中空円筒状金型と両端の駒型を治具によって押さえ込むことにより、中空円筒状金型内に芯金を同心上に固定して配置した。
上記の針状フィラーを混合分散した液状ゴム混合物を、金型内壁に配置したフッ素樹脂チューブと芯金間に注入し、金型両端の駒型を密閉する。そして、金型ごと200℃の熱風循環式オーブン中で4時間放置して、液状ゴム混合物を硬化するとともに、芯金とゴムとチューブを接着、一体化させた。金型を水冷した後、金型からチューブ被覆ローラを脱型した。
以上の工程を経て、実施例1乃至3の加圧ローラ、及び比較例1乃至3の加圧ローラを得た。基体4a、弾性層4b、離型層4cを積層した加圧ローラの外径はφ30mmとし、弾性層4bの厚みを3.0mmとした。
(実施例1)
実施例1では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図4の(a)に示すような、内径φ2mmの孔が駒型の円周方向に沿って2列に36ヵ所 .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。そして、金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの1.3倍であった。
(実施例2)
実施例2では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図7に示すような、径方向に幅が1.3mmずつ2分割された円周孔で、各々の円周孔が円周方向に120°等間隔に3分割して .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。そして、金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの2.0倍であった。
(実施例3)
実施例3では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図8に示すような、注入孔内壁が駒型の接線方向と30°の角度をなすように円周孔を48分割して .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。そして、金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの3.3倍であった。
(比較例1)
比較例1では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図4の変形タイプであり、内径φ2.5mmの孔が駒型の円周方向に沿って1列に12ヵ所 .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。そして、金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの0.6倍であった。
(比較例2)
比較例2では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図7の変形タイプであり、径方向の幅が3.1mmの円周孔で、円周方向に120°等間隔に3分割して .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの1.1倍であった。
(比較例3)
比較例3では、液状ゴム注入側の下部駒型6として、図8の変形タイプであり、内径φ0.5mmの孔が駒型の円周方向に沿って6列に432ヵ所 .設された注入孔6bを有する駒型を使用した。そして、金型内壁に添装したフッ素樹脂チューブと金型と同心上に配置した芯金間に液状ゴム混合物を注入した。
この注入孔6bの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbは、筒型内において液状ゴムが接液する芯金表面と円筒状金型内面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saの4.0倍であった。
実施例1〜3の加圧ローラは、いずれも、軸方向の熱伝導率「λy」が3.0W/(m・K)以上であり、かつ軸配向率「%λy」が70%以上である。軸方向の熱伝導率は3.0W/(m・K)以上であれば、非通紙部昇温の発生抑制に十分なだけの熱伝導率を付与することができる。さらに、軸配向率は50%以上であれば、軸方向に熱伝導性が高い弾性層を有する弾性ローラの製造方法として、目的どおりに軸線方向へ効果的に針状フィラーを配向できているといえる。
また、実施例1〜3において、上記の表面積Saに対する上記の表面積Sbの比率(以下、注入孔6bの接液面積比率Sb/Saと記す)が大きいほど、「λy」および「%λy」が高くなる傾向がある。
すなわち、注入孔6bの数、形状によって液状ゴム注型時の接液面積を大きくすることで、円筒金型内での液状ゴムにかかる注入方向、すなわち軸方向のずり応力が径方向及び円周方向にわたって一様に大きくできる。そのため、液状ゴムに分散された針状フィラーも一様に軸方向へと配向されるようになる。さらに、トナー定着画像においても加圧ローラ起因での周期的な画像スジは見られなかった。このことからも、加圧ローラの径方向及び円周方向にわたってムラなく一様に針状フィラーが軸方向に配向されているといえる。
これに対し、比較例1、2は、いずれも軸方向の熱伝導率「λy」が3.0W/(m・K)未満であり、かつ軸配向率「%λy」が50%未満である。これは、非通紙部昇温の発生抑制には不十分であるだけでなく、軸方向へ効果的に針状フィラーを配向できていない。
さらに、比較例1では、トナー定着画像において、加圧ローラ回転方向でのローラ一周内に12本の周期的なスジ上の濃淡ムラが見られた。比較例2においても、ローラ一周内に3本の周期的なスジ上の濃淡ムラが見られた。これらは、隣接する注型孔の中間付近の位相に形成されるウェルドラインとそうでない部分で針状フィラーの配向状態が異なる。この配向状態の周方向位相による差が、注入孔6bの接液面積比率Sb/Saが低いがために顕著に弾性ローラの表面硬度ムラとなって現れてしまうためである。
一方、比較例3では、軸配向率「%λy」は70%以上であるが、軸方向の熱伝導率「λy」が3.0W/(m・K)未満である。これは、注入孔6bの接液面積比率Sb/Saが大きすぎる。そのために、針状フィラーが注入孔6bを通過できずに、注入孔6b手前で針状フィラーが滞留してしまったためである。つまり、注入孔6bの接液面積比率Sb/Saを大きくしすぎてしまうと、針状フィラーの軸方向への配向には効果的であるものの、針状フィラーの流動損失により所望の熱伝導率を得られなくなってしまう。
以上のように、中空円筒金型の端部に嵌着する液状ゴム注入側の駒型6に配設する注入孔6bの接液面積比率Sb/Saを、フィラーの目詰まり等の不都合がない範囲でできる限り大きく設けるようにした。
より具体的には、表1にまとめた実施例1−3、比較例1−3の結果から次のような技術的事項が導き出された。注入孔6aの液状ゴムに接液する部分の注入方向単位長さ当たりの表面積Sbとする。また、隙間8において液状ゴムが接液する成形空間部53の円柱成形面と基体4aの外面の注入方向単位長さ当たりの表面積Saとする。この表面積Sbと表面積Saの接液面積比率Sb/Saに関して、表面積Sbが表面積Saの1.3倍以上3.3倍以下の関係に設定する。
言い換えると、金型5の内面と基体4の外面の周長の和に対し、注入孔(開口)6b群の総周長の比が1.3倍以上3.3倍以下となるように、駒型6の注入孔の数/大きさ/形状を設定している。金型5の内面と基体4の外面の周長の和は、金型5(加圧ローラ)の長手方向のいずれの位置でも実質等しい値となっている。なお、金型5の内面と基体4の外面の周長の和Saが金型5の長手方向において一様となっていない場合、金型5の長手方向において多点測定を行い、これらの測定値の平均値をSaとして採用する。
これにより、注入孔6bから注型された液状ゴム混合物が、金型5の内部で乱れることなく径方向および円周方向にわたって一様に、基体4aの軸線方向(金型5の長手方向)に沿う方向となる。こうして、針状フィラーがゴム層内で軸線方向に配向した、軸線方向において高熱伝導率を有する加圧ローラを形成することができる。
ここで、金型11は横向き姿勢や上下逆向き姿勢でも構わない。ただし、横向き姿勢や上下逆向き姿勢ではゴム注入時に空気を噛み込む恐れがあるため、注入側を下側に配置する形態が好ましい。
なお、上述した実施例では加圧ローラを例に説明したがこれに限らない。例えば、定着ローラにも適用することができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の基体、もしくはステンレスやニッケル等の薄肉金属からなる基体を備えた加圧ベルトや定着ベルトにも適用可能である。
4・・定着用部材、4a・・基体、11・・金型、6・・注入部材、6b・・開口群

Claims (15)

  1. 定着用部材を製造する製造装置であって、
    前記定着用部材の基体を内部に保持可能な金型と、
    前記基体が保持された前記金型の内部へ針状フィラーを含有した液状ゴムを注入するための開口群を備えた注入部材と、を有し、
    前記注入部材は、前記金型の内面と前記基体の外面の周長の和に対し前記開口群の総周長の比が1.3倍以上3.3倍以下となるように構成されていることを特徴とする製造装置。
  2. 前記注入部材は、前記定着用部材の軸線方向における熱伝導率が3.0W/(m・K)以上となるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の製造装置。
  3. 前記注入部材は、前記金型の重力方向下方に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の製造装置。
  4. 前記金型の内部の前記液状ゴムを硬化するため前記金型を加熱する加熱装置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製造装置。
  5. 前記金型から取り出された硬化後のゴムの外周面にフッ素系樹脂層を形成する装置を更に有することを特徴とする請求項4に記載の製造装置。
  6. 前記フッ素系樹脂層の樹脂はPFA樹脂であることを特徴とする請求項5に記載の製造装置。
  7. 前記金型の内面にフッ素系樹脂チューブを保持させる保持装置を更に有し、前記液状ゴムは前記フッ素系樹脂チューブの内面と前記基体の外面との間に注入され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製造装置。
  8. 前記フッ素系樹脂チューブはPFA樹脂チューブであることを特徴とする請求項7に記載の製造装置。
  9. 前記金型の内部の前記液状ゴムを硬化するため前記金型を加熱する加熱装置を更に有することを特徴とする請求項7または8に記載の製造装置。
  10. 前記金型に接続され、前記液状ゴムの注入に伴い前記金型から空気の排出を許容するための排出部材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製造装置。
  11. 前記針状フィラーのアスペクト比は4.5倍以上200倍以下であることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の製造装置。
  12. 前記針状フィラーはその長手方向の熱伝導率が500W/(m・K)であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の製造装置。
  13. 前記針状フィラーはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の製造装置。
  14. 前記基体は円筒状の芯金であることを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の製造装置。
  15. 前記定着用部材は加圧ローラであることを特徴とする請求項1乃至14の何れか一項に記載の製造装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6946780B2 (ja) * 2017-06-29 2021-10-06 株式会社リコー 定着ローラ、定着装置、及び、画像形成装置
JP6900258B2 (ja) * 2017-07-06 2021-07-07 キヤノン株式会社 定着用部材の製造方法
JP2019028101A (ja) 2017-07-25 2019-02-21 キヤノン株式会社 加圧ローラ、像加熱装置及び画像形成装置
JP6836474B2 (ja) * 2017-08-03 2021-03-03 三菱重工業株式会社 可撓性マンドレル、複合材部品の製造方法
US10591856B2 (en) 2018-04-18 2020-03-17 Canon Kabushiki Kaisha Roller with filler bundle in elastic layer and fixing device
JP7187193B2 (ja) 2018-07-10 2022-12-12 キヤノン株式会社 定着装置
KR102162483B1 (ko) * 2018-08-17 2020-10-06 주식회사 철우기술연구소 복합 텐션 롤러 및 그 제조방법
JP2022178267A (ja) * 2021-05-19 2022-12-02 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 無端ベルト、定着装置、及び画像形成装置

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1745482A (en) * 1928-01-20 1930-02-04 Goodrich Co B F Apparatus for forming plastic bodies upon cores
US2880460A (en) * 1956-04-13 1959-04-07 Monett Edward Apparatus for molding rubber products
US3380120A (en) * 1966-06-22 1968-04-30 Raybestos Manhattan Inc Manufacture of metal cored rubber rolls
US3613168A (en) * 1969-07-02 1971-10-19 Le Roy R Rowland Apparatus for manufacture of cored rubber rolls having a sleeve thereon
US3724983A (en) * 1971-02-19 1973-04-03 Rubber A Corp Apparatus for making rolls
US3771933A (en) * 1971-05-19 1973-11-13 L Rowland Mold for forming a metal cored elastomeric roll
US3941635A (en) * 1974-08-28 1976-03-02 Raybestos-Manhattan Inc. Method of sealing the end of a sleeved roll
CA1061823A (en) * 1975-06-30 1979-09-04 Robert W. Hill Method of sealing the ends of an elastomeric roll
US4288058A (en) * 1979-09-17 1981-09-08 Raybestos-Manhattan, Inc. Composite mold for making rubber covered rolls and method for making same
JPH0684022B2 (ja) * 1987-12-29 1994-10-26 キヤノン株式会社 弾性ローラの製造方法および成形装置
JP2959829B2 (ja) 1990-10-22 1999-10-06 昭和電線電纜株式会社 フッ素樹脂チューブ被覆ゴムローラの製造方法
JP3484861B2 (ja) * 1995-03-31 2004-01-06 セイコーエプソン株式会社 画像形成装置用のローラ及びその成形用金型
US5741446A (en) 1995-05-26 1998-04-21 Mitsubishi Engineering-Plastics Corp. Method of producing a molded article using a mold assembly with an insert block
JP3576845B2 (ja) * 1998-11-30 2004-10-13 キヤノン株式会社 チューブ被覆ローラの製造方法およびチューブ被覆ローラおよびチューブ被覆ローラを有する加熱定着装置
US6185751B1 (en) * 1999-10-04 2001-02-13 Susan D. Mason Releasably engagable socks
US6438841B1 (en) * 1999-11-01 2002-08-27 Konica Corporation Device for holding fixing roller, method for manufacturing fixing roller, and image forming apparatus
JP3866018B2 (ja) 2000-07-03 2007-01-10 株式会社キッツ 芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法とその成形装置
JP3977136B2 (ja) 2001-05-22 2007-09-19 キヤノン株式会社 コイルユニット
JP2002351243A (ja) 2001-05-23 2002-12-06 Canon Inc 定着装置及び画像形成装置
JP2006095843A (ja) 2004-09-29 2006-04-13 Canon Chemicals Inc ゴムローラの製造方法及び導電性ゴムローラの製造装置
JP2007320217A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Swcc Showa Device Technology Co Ltd 高熱伝導ゴムローラの製造装置
JP4895282B2 (ja) 2006-10-31 2012-03-14 信越ポリマー株式会社 ローラの製造方法
JP5328235B2 (ja) * 2007-06-26 2013-10-30 キヤノン株式会社 加圧部材、及びこの加圧部材を有する像加熱装置
JP5056462B2 (ja) 2008-02-19 2012-10-24 日立電線株式会社 発泡ゴムの製造装置
JP5393134B2 (ja) 2008-12-24 2014-01-22 キヤノン株式会社 像加熱装置、像加熱装置に用いられる加圧ローラ及び加圧ローラの製造方法
DE102009002697B4 (de) 2009-04-28 2014-02-27 Airbus Operations Gmbh Formkern und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils für die Luft- und Raumfahrt
JP5822559B2 (ja) * 2010-07-15 2015-11-24 キヤノン株式会社 加圧ローラ、その加圧ローラを用いた像加熱装置、及びその加圧ローラの製造方法
JP5772131B2 (ja) 2011-03-25 2015-09-02 富士ゼロックス株式会社 金型装置およびインサート成形品の製造方法
JP6302253B2 (ja) 2013-01-18 2018-03-28 キヤノン株式会社 加圧用回転体及びその製造方法、並びに加熱装置
JP6238654B2 (ja) 2013-09-10 2017-11-29 キヤノン株式会社 加圧回転体、それを用いた画像加熱装置、画像形成装置、および加圧回転体の製造方法
JP6295655B2 (ja) * 2013-11-29 2018-03-20 株式会社リコー 発泡体成形装置、ローラ、及び、画像形成装置
JP2015114368A (ja) 2013-12-09 2015-06-22 キヤノン株式会社 ニップ部形成部材、及び該ニップ部形成部材を用いた定着装置

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