JPS5933107B2

JPS5933107B2 - 粉像定着用回転体の製造方法

Info

Publication number: JPS5933107B2
Application number: JP3347577A
Authority: JP
Inventors: 利幸大谷; 敬浜本; 正明桜井; 愛岩下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1977-03-26
Publication date: 1984-08-13
Also published as: JPS53118483A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真法或は静電記録法により形成される
粉像（所謂トナー像）を、その支持体例えは紙に融着或
は定着させるために使用する回転体の製造方法に関する
。

更に詳しくは、シリコーンゴムの硬化性液状原料を円筒
型内で硬化せしめて成形することからなる粉像定着用回
転体の製造方法に関する。従来より、電子写真法或は静
電記録法等の画像形成技術分野に於て、電気的潜像を現
像する為に用いた熱可塑性樹脂を主体として構成される
所謂トナーからなる粉像を、その受像面に定着させる方
法として、例えば赤外線を用いた輻射加熱、熱板加熱、
リボンヒーター加熱等の加熱定着法、溶剤蒸気による定
着法、或は圧力定着法等数多くの方法が知られている。

ところで、当該技術分野に於ては、近時、特に画像形成
の高速化が望まれており、この要望を良く満足させるも
のとして、粉像担持体を一対の回転体例えばローラ間に
互いに直接接触した状態で通して、トナーヘの加熱、加
圧を併用して行なう定着方法が実用頻度を増してきてい
る。第１図は斯かる熱ローラ式定着装置の代表的な一例
を断面図により示している。

即ち、複写材（例えば、紙）Ｃ上の粉像Ｔと接する側の
ローラ１は塾長導伝性の金属管等パイプ伏剛体からなり
、その内部に熱源３が設けてある。ローラ１と対をなす
ローラ２はゴム等の弾性体より構成してある。

又、ローラ１表面には、トナーオフセット防止の為の防
止用液体が付与４されるようになつている。一般にロー
ラ１は定着用ローラ或は加熱ローラと呼ばれ、アルミニ
ウム或は銅合金等のスリーブ５が用いられている。

他方ローラ２は圧接ローラと呼ぱれ、芯金６を中心軸と
して、その周面にシリコーンゴム等の弾性体の層Ｔを設
けてある。第２図は、熱ローラ式定着装置の別の一例を
示している。第２図示例に於ては、ローラ１の最外側に
離型性を有する材料、例えば、シリコーンゴム或はポリ
テトラフルオルエチレンの被覆８が付加されており、複
写材Ｃの巻き付き或は、６オフセツト７の防止を目的と
している。

第１図及び第２図に於て、ローラ１，２は適度な圧力で
互いに圧接され、矢印方向に回転する。熱融着性トナー
粉像Ｔを担持した紙からなる複写材Ｃは矢印方向へ搬送
され、ローラ１，２間で加熱・加圧される。ローラ１は
内部熱源３で加熱され、ローラ２との接触面では、粉像
Ｔを溶融させるに充分な熱量を複写材Ｃに与える。なお
、ローラ１の表面温度は、サーミスタ等の温度検知素子
９によつて、常に一定温度範囲にコントロールされてい
る。因みに、１０は、複写材Ｃをローラ１，２間へ搬入
するための入口ガイド、１１，１２は定着後の複写材を
確実に分離するための分離爪であり、１３，１４は、定
着後の複写材を搬送するためのガイド板である。

この種の定着方法に於ては、機能的に分けて加熱ローラ
（勿論無端ベルト状回転体に代えることもできるが、説
明を簡略化する為、以下単にローラと記す）と圧着ロー
ラの組合せが使用される。

一般には、加熱ローラが粉像と直接接触する如く配され
る。斯かる加熱ローラは、大別して、金属等の剛体から
なるか、或はゴム等の弾性体よりなる。又、該ローラは
軟化した粉像に接するから、そのオフセツトを防止する
目的で少なくとも、その外表面にシリコーンオイル等の
凝集エネルギーの低い液体が塗布されるか或はシリコー
ンエラストマー、ポリテトラフルオルエチレン等の表面
エネルギーの低い物質で被覆されている。一方、圧着ロ
ーラも剛体、又は弾性体からなるが、加熱ローラが剛体
である場合は弾性体ローラとし、逆に加熱ローラが弾性
体である場合は、剛体ローラとするのが一般的である。
しかし、これは絶対的なものではなく、両者を圧接した
場合に適当な０ニツプ７が形成できれば、弾性体ローラ
同志を適宜組合せることも可能である０更に、前記、加
熱ローラとしては、大別してその内部に加熱素子が組込
まれたものと、外部から熱が付与されるタイプのものが
ある。以上説明した熱ローラ式定着方法に於て使用され
るローラにあつて、第１図示の金属等の剛体からなるロ
ーラについては、通常なされている研削等の機械的加工
で、その要求性能を満たすべく仕上げることは、比較的
容易である。しかし第１図或は第２図に示した弾性体ロ
ーラ、或は、シリコーンゴムの被覆を設けたローラを製
造する場合には、機械的加工によつて、その要求性能を
満たすことは極めて困難である。例えば、定着ローラと
してトナーオフセツトを起こし難くするために、そのロ
ーラ周面は、略々１μ以下の表面粗さになるよう仕上げ
る必要があるが、研削等して上記表面精度を出すことは
極めて困難な処である。特に、硬度が５０こＨＳ以下の
可塑性に富むゴムを素材とする時には、ほとんど不可能
に近い。従つて、シリコーンゴムからなるローラを製造
するに於ては、研削等の機械的力ｕ工法によるよりも、
その製法の簡略性及び量産性に優れていること、又、同
一規格のローラを歩留り良く安定して供給できることも
あつて、所謂、成形法が有利であり、且つ又汎用される
ようになつて来た。ここで、従来の成形法に付いて説明
しておく、その一つの例は、第３図により説明される。
第３図は割型の断面を略示したものである。ローラ芯軸
１５は上型１６と下型１７とで挟持固定されており、（
勿論、芯軸１５は予め熱源を内蔵したものであつてもよ
い。）上型１６の開口部１８ａ，１８ｂの何れかより、
ゴム或は樹脂の硬化性、液状原料が注入される。その後
、例えば、ＲＴＶ型シリコーンゴムが用いられた場合は
室温で固化される。又、ポリテトラフルオルエチレンを
用いた場合は、熱溶融して液体としたものが注型後冷却
して固化される。因みに１９は、成形されるロール肉厚
部に相当する型空間であり、点線Ｌは、割型の合せ目を
示している。上述の如くして、液状のゴム或いは樹脂を
注型固化した後脱型すると第４図示の如き結果物を得る
。図中、２０は固化したゴム或は樹脂の肉厚部である。
２１ａ，２１ｂ，２１ｃは各々、割型の継ぎ目形伏に起
因して発生する、所謂バリである。

斯かるバリの発生は、第３図示の型を使用する製法に於
ては、はとんど避けられないから、予め、規定ローラ径
及び長さよりや＼大きめの型空間としておき、結果物を
規定寸法（点線Ｓとして図示）迄、研削等の二次加を施
こして仕上げている。第５図により又別の従来法が説明
される。

この方法は割型使用に伴なうバリの発生をなくす方法と
して一応評価される。

図中、２２はシームレス円筒型で一方の側端２２ａはロ
ーラ芯軸１５を挿入固定できる開口部２３を有し、他の
側端２２ｂは注入口２４を残している。注入口２４より
型空間２５に、液状のゴム或は樹脂が注入され、ここで
固化或は硬化する。その後脱型して第６図示の如き結果
物を得る。因みに、２６はゴム或は樹脂の肉厚部であり
、少なくとも片方の側端２７には波面が残る。従つて、
点線Ｑ位置迄研削仕上げされる。１５はローラ芯軸であ
る。

以上説明した従来法によれば、次の如き、種々欠陥を持
つローラとなる頻度が極めて大である。

即ち、従来法は単なる注型法である為に、第７図Ａ，ｂ
に図示された回転体断面に略示されたように、成型後の
肉厚部にピンホール或は空孔が多数残る。例えば、図示
中、２８はローラ肉厚部２９の表面に発生したピンホー
ル、３０は肉厚部２９内に発生残留した気泡、３１はロ
ーラ芯軸３２と肉厚部２９との界面付近に発生した気泡
、３３は肉厚部２９表面に発生残留した気泡で、ピンホ
ール２８に較べてその径及び深さ共に大のものである。
又、気泡は３４の如く、連続して多数発生残留すること
もある。３０ａ，３１ａ，３４ａは各々気泡３０，３１
，３４に起因して生じたローラ表面の凹部を示したもの
である。

以上説明した第７図Ａ，ｂ図示の欠陥は、前述の第３図
、第５図に基づき説明した従来製法に共通して多発する
。次の第８図では、主として、先の第５図に基づき説明
した従来製法に於て多発する欠陥が説明される。ローラ
肉厚部３５周面上に、３６，３７の如き、ローラの長手
方向に帯状に生じた帯状凹部がみられる。

３８は肉厚部３５の端面に発生したクラツク状凹部であ
り、ローラ周面上では３８ａの如き凹みを残す。

因みに３９はローラ芯軸である。以上に詳述したとおり
、従来の成形法にあつては、硬化性液状原料の注型から
、硬化の工程に於て、液状原料中に気泡の混入が避けら
れず、結果物（即ち、成形物）に無数のピンホール、或
は空孔を残すことがしばしばある。しかし、斯かるピン
ホール或は空孔は、定着用回転体にとつては致命的欠陥
となる。例えば、ローラ表面或は内部にピンホール或は
空孔の如さ欠損部があると、定着像の表われるべき一部
が表われない所謂゛白ヌケ現象゛や、圧接ムラによる定
着不良（定着ムラ）を起こす、更に、トナーが複写材上
に十分融着されない為に像移転等の不都合を生じる。更
には、ローラ表面にピンホール、凹部があると、そこに
、トナーが詰つて、以後熔融トナーの付着残留が促進さ
れ、所謂“オフセツト現象１の原因となり、複写材とロ
ーラ周面との離型が悪くなり複写材の巻き付き等の不都
合が生じる。以上のとおり、定着用回転体にピンホール
或は空孔等があると、各種の重大な障害をもたらすこと
になる。而して、本発明に於ては、従来の製造方法にみ
られた不都合を解消し、良好な定着機能を持つ回転体を
歩留り良く製造する方法を提供することを主たる目的と
する。

斯かる目的を達成する本発明とは、トナーからなる粉像
をその支持体に定着させるためのシリコーンゴムからな
る回転体を、前記回転体の外径とほマ等しい内径を有し
、側型により略密閉され且つ表面粗さ１μ以下の内周面
を有する円筒型内にシリコーンゴムの硬化性液状原料を
重力に抗する方向から１０Ｋｆ／ｄ以上の圧力を加えて
圧入し、前記型内の硬化性液状原料を無加熱の状態で硬
化させることにより、外周面の表面粗さが１μ以下で且
つ実質上、ピンホール或は空孔のない状態で得ることを
特徴とする粉像定着用回転体の製造方法である。本発明
は、以下の図面を参照して具体的に説明される〇第９図
は、本発明に於て使用する装置の概要を示す断面図であ
る。

第９図に於て、４０は、例えば金属等の剛体からなるシ
ームレス円筒型であり、その内周面４０ａが真円柱状と
なるように内面加工されている。円筒型４０の内周面４
０ａの形状が成形されるローラの外周面形状をほマ規定
することになるから、成形ローラの外周の真円度及び平
行度を保つために、円筒型４０は、成形されるべきロー
ラの外径とほマ同じ内径をその長手方向全域にわたつて
均一に有しているべきである。又、成形ローラ表面にト
ナー等異物の目づまりを起こし難くするために、内周面
４０ａは、予め表面粗さ１μ以下の滑面（鏡面）に仕上
げておくのがよい。そうすることによつて得られるロー
ラの周面の表面粗さをｌμ以下に抑えることができる。
又、その方が成形ローラの脱型の際にも有利である。４
１は下側型であり、上側型４２と相俟つて、円筒型４０
とローラ芯軸４３とを所定位置関係に支持固定する機能
を持つている。

４１ａは下側型４１に、又、４２ａは上側型４２に設け
たローラ芯軸受け部であり、４１ｂは下側型４１に、又
、４２ｂは上側型４２に設けた円筒型４０との継合部で
ある。

更に、下側型４１と上側型４２とは共に、円筒型４０と
、ローラ芯軸４３とを同軸的、即ち、各々の軸中心（一
点破線で図示）が一致する位置に規制するためのガイド
部４１ｃ，４２ｃを各々の構造部中に一体に含んでいる
。継合部４１ｂ，４２ｂはネジ等で互いに継合できるよ
うになつている。又、下側型４１は、硬化性液状原料を
型内に導くための導管４４及び開孔４５を備えている。
４６は下側型４１を支持固定するための支持台であり４
７位置で、ネジ等を用いて両者継合される。

以上の型装置を連結した後、以下のようにしてシリコー
ンゴムからなるローラが成形される。

４８はシリコーンの硬化性液状原料４９の収容器であり
、その上蓋５０は貫通孔５１を有し、これが、支持台４
６の貫通孔５２を介して、下側型４１の導管４４に連絡
されている。

５３は、液伏原料４９を圧力Ｐ１で押し上げるための底
板であり、０リング等の可動シーリング機構５４を備え
ている０従来法に於ては、液状原料４９が常圧で型上部
より注入されることから、その際、液状原料中に気泡を
抱き込み、その結果硬化したものに空孔、ピンホール等
の欠陥を残す。

又、液状原料自体、例えば、ＲＴＶ型シリコンゴム等は
、通常、主剤ど触媒の二液を混合して適用するが、混合
の際に多数の気泡を混入させると同時に、触媒添加後、
硬化反応が急速に進行し、粘度が増大して、例え減圧し
ても脱泡することが、ほとんど不可能になる０その為に
、先述の如き欠陥を成形ローラに残すことが多いのであ
る。これに対し、本発明では、略々、５０ポイズ以上の
粘度を持つ硬化性液状原料を単に常圧で注型するのでは
なく、約１０ＫＰ／ｄ以上の圧力を加えて（先のＰ１で
加圧して）圧入することにより成形ローラにピンホール
、或は空孔を全く残さないと云う知見を得たものである
。更に、第９図及び第１０図を参照しつつ説明される以
下の実施例によつて本発明は、より具体的に理解される
であろう。

実施例１可動シーリング５４を備えた底板５３を有した収容器４
８の空間５５に上蓋５０を取り除いた状態で、液状シリ
コーンゴム即ち、〔商品名ＫＥ−１２ＲＴＶシリコー
ンゴム：信越化学製〕１００重量部と触媒０，５重量部
とを混合したものを満たす。

次いで、収容器４８を上蓋５０で密閉し、液状原料４９
の脱泡を行ない、上蓋５０に支持台４６と下側型４１と
を連結する。更に、下側型４１の所定位置に芯軸４３と
シームレス円筒型４０とを設置した後、上側型４２によ
り圧力Ｐ２で抑えて固定する。この段階で、シームレス
円筒型４０と芯軸４３とは精度良く同軸的に固定され、
各々の位置がズレることがなくなる。なお、圧力Ｐ２は
、液状原料４９が型空間５６に満たされた時の内圧より
大でなければならない。

本例に於ては、内径３０，３５φ、長さ３２１ｍｍの内
周面を鏡面仕上げしたシームレス金属円筒型を用いた。
この状態で底板５３を約３０ＫＰ／Ｃｌｌｌの圧力で徐
々に押し上げて、液状原料４９を貫通孔５１，５２、導
管４４の経路で開孔４５より型空間５６内に圧入充填し
た。この時、継合部４１ｂ，４２ｂは空気等の低粘性物
は通すが、シリコーンゴム液状原料の如き高粘度の液体
は通さないよう設計されている。

この状態で、更に底板５３を押し上げると型空間５６の
内圧と押し上げ圧Ｐ１が、つり合つた状態で逆止め弁５
７が作動し、型空間５６は加圧されたまま液伏原料の硬
化或は固化迄内圧が維持される。本実施例では、使用さ
れる液状原料の粘度に応じて、適切な押し上げ圧Ｐ１が
選ばれるべきであつて、本発明に使用する液状シリコー
ンゴムの粘度が略々、５０ポイズ以上である処から、先
に示した３０Ｋ２／（７ｉ１の圧力に限らず、約１０Ｋ
Ｐ／Ｃｌｌ以上の範囲で押し上げ圧を選ぶことができる
。加えて、逆止め弁５７の作用で、型空間５６内の液状
原料が、その硬化迄、加圧状態に維持されることによつ
て、残留気泡に起因するピンホール、或は空孔等の欠陥
を皆無にすることができる。これは、上記、圧入圧力、
そして硬化迄の内圧が維持されると、液伏原料の脱泡が
不完全であつたり、或は、型内での空気の抱き込みを生
じた場合にも、気体と液体の粘性の関係が気体〈〈液体
である処から、気体のみが著しく動き易くなつて、液状
原孝料が硬化する迄には、継合部４１ｂ，４２ｂを通つ
て適切に排出され、ローラ肉厚部に気泡を残さないため
と考えられる。次いで、本例に於ては、上記のとおり加
圧状態を保ちつつ、２５゜Ｃ１相対湿度６５％の条件下
に２日間放置した。

しかる後、第１０図示の如く芯軸４３に所要圧力Ｐ３を
かけて脱型すると、口ール外径３０．０φ、ロール肉厚
部長さ３２０ｍｍのシリコーンゴムローラが得られた。
斯かるローラのゴム肉厚部には、識別可能なピンホール
、空孔は全く認められず複写機内の定着器用ローラとし
て良好に使用し得た。因みに第１図或は第２図示の如き
定着操作に於て、定着不良、トナーオフセツト、複写紙
の巻き付きを起こすことなく約２万枚定着の連続使用に
耐えた。なお、上述の芯軸は特定されていないが、円柱
状の剛体でもよく勿論、その内部に熱源を設けた管状体
であつてもよい。本発明製造方法によれば、ローラ肉厚
部５８の下側型４１側の端面に一部、バリ５９が残るが
、これはローラ性能に影響を与えるものではなく、下側
型４１の開孔４５の径がローラ肉厚径に比して小に規定
されているから、硬化終了後、円筒型４０と下側型４１
との連結を外す時、同時に、ネジ切れ、特に、ローラ端
面の二次加工を必要としない。更に、本発明製造方法に
於ては、第１０図示の如く、硬化したローラを円筒型４
０より脱型するが、この操作を容易にする目的で、予め
円筒型４０の内面４０ａに離型処理を施こしておくのが
望ましい。実施例２実施例１と製造装置、液状原料は同一のものを使用し、
圧入条件だけを種々代えて、他は全く同様の方法でシリ
コーンゴムローラを成形した。

同一条件で各々１００本のローラを成形して、不良品の
発生率を求めた。なお、本例に於ては、口ーラにピンホ
ール、空孔のある場合は不良品とした〇結果を下表にま
とめて示す。ところで、本発明者等の知見によれば、ロ
ーラに生じたピンホール或は空孔の数だけではなく、そ
れ等の大きさも、定着操作に重大な影響を与える因子で
あることが判つている。

つまり、ピンホール等ローラ表面に生じた凹部の深さは
、略々０．１關以下でなければならず、空孔等ローラ肉
厚部に生じた欠損部は長手方向の径で、少なくとも０．
５！ＷＬ以下に抑える必要がある。

何れにしろ、ピンホール、空孔等は皆無であることが望
ましく、多少発生した場合にも上記大きさ条件を満たす
ことが必要である。以上、詳述のとおり、本発明によれ
ば、特に二次加工を必要とすることなく、定着用回転体
としての要求性能を充分に満足する回転体を歩留まり良
く製造することができる。

又、製造された回転体は圧接の際、接触ムラを起こした
り、トナー等の目づまりを起こすことがなく、非常に効
果的な定着性能を長期にわたつて示すものである〇なお
、実施例等に於てローラ状回転体の製造方法についての
み説明したが勿論本発明は無端ベルトの製造方法として
も適用できる。又、使用する円筒型としては、前述のも
のに限らず、例えば、得られる回転体の液状原料が硬化
又は固化する際に収縮するものである場合には、必要と
する規定ローラ径及び長さに予め、収縮率を見込んだ分
を加えた内径、長さを持つ型を使用する。逆に、膨張す
る液状原料を用いる場合には、膨張率を見込んだ大きさ
の型を使用するのが一般的である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、熱ローラ式定着装置に関する公知
例を説明する略式断面図、第３図及び第５図は、従来の
回転体製造方法を説明するために示した製造装置の略式
断面図、第４図は第３図示例で得られた回転体を示す模
式図、第６図は第５図示例で得られた回転体を示す模式
図、第７図Ａ，ｂ及び第８図は従来法により得られた回
転体の欠陥を説明する模式図、第９図及び第１０図は本
発明の製造方法に関する説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１トナーからなる粉像をその支持体に定着させるため
のシリコーンゴムからなる回転体を、前記回転体の外径
とほゞ等しい内径を有し、側型により略密閉され且つ表
面粗さ１μ以下の内周面を有する円筒型内にシリコーン
ゴムの硬化性液状原料を重力に抗する方向から１０Ｋｇ
／ｃｍ＾２以上の圧力を加えて圧入し、前記型内の硬化
性液状原料を無加熱の状態で硬化させることにより、外
周面の表面粗さが１μ以下で且つ実質上、ピンホール或
は空孔のない状態で得ることを特徴とする粉像定着用回
転体の製造方法。