JP2019028124A - 定着用部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】楕円形状の基材であっても表層として設けられる樹脂層の厚みムラを防ぐことができる定着用部材の製造方法を提供する。【解決手段】可撓性を有する円筒状の基材の外側に少なくとも樹脂チューブを外挿させる工程と、樹脂チューブを樹脂の融点以上で加熱して再溶融させる工程と、を有する定着用部材の製造方法において、基材の長径と短径の外径差が１．５ｍｍよりも小さくなるように歪みを矯正した状態で樹脂チューブを加熱して再溶融させ、加熱停止後は樹脂チューブの温度が樹脂の融点以下になるまで歪みを矯正し続けることを特徴とする。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は定着用部材の製造方法に関する。

プリンタ、コピー機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に搭載される加熱定着装置に用いられる定着用部材として、ベルト形状やローラ形状のものがある。

これら定着用部材として、耐熱樹脂製或いは金属製のベルト形状或いはローラ形状の基材上に、必要に応じて、耐熱ゴム等からなる弾性層が形成され、そして表層にはトナーに対して優れた離型性を備えた樹脂層を設けたものが知られている。樹脂層には例えばフッ素樹脂が用いられる。フッ素樹脂としては、耐熱性に優れる、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）が好ましく用いられる。

ところで、近年、印刷スピードの高速化に伴い、定着用部材に求められる耐久性はさらに高くなる傾向にある。そのため、定着用部材の耐久性を高めるために、フッ素樹脂層の耐摩耗性や耐久性を向上させる検討が多くなされてきた。

特許文献１では、長期使用時にフッ素樹脂層の軸方向割れを防止する提案がなされている。具体的には、表層に熱収縮性ＰＦＡチューブを用い、ＰＦＡの結晶化温度以上に加熱して、熱収縮性チューブを熱収縮させ、ゴム外周面上に融着させてＰＦＡ層を形成する。そして、ＰＦＡ層をＰＦＡの融点以上に再加熱してＰＦＡ層の残存応力を取り除くことを特徴としている。

特許文献２では、高品位な画像も要求されているため、フッ素樹脂層の耐摩耗性と離型性を両立する提案がなされている。具体的には、表層のＰＦＡ層を酸素不在下でガラス転移点以上融点＋３０℃以下まで加熱して、電離性放射線を照射し、ＰＦＡを架橋させる。その後、ＰＦＡの融点以上まで再加熱して、架橋したＰＦＡを再溶融させることで、低下した離型性を回復させたことを特徴としている。

この二つの例のように、表層のフッ素樹脂層を融点以上に再加熱することで、フッ素樹脂の持つ機能を十分に引き出し、表層の耐摩耗性、耐久性、離型性を向上させている。

定着用部材に求められる要求として、コストを下げる要求も強い。特許文献３には、コストが低いＳＵＳ基層を採用した定着用部材が提案されている。低コストなＳＵＳ基層であるＳＵＳスリーブは、製造コストを下げるため以下のような塑性加工により製造される。

スリーブの基材である０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度のＳＵＳ平板（ブランク）を一般的な深絞り加工にてカップ状の金属製円筒部材へと加工する。その後円筒部材の周りに回転自在なローラ等が押し当つけ、ローラを回転押し当てすると同時に円筒部材を徐々に長手方向へ送り出す。これにより、薄肉化、長手伸長化を行う一般的な絞りスピニング加工や、段階的に内径が小さく形成されたダイスを金属製円筒部材の表面に押し当てながら送り込む加工などの塑性加工により薄肉化、長手伸張化を行い、所定の肉厚、長さの円筒部材を形成する。その後両端をカットすることで、ＳＵＳスリーブを製造している。

このような塑性加工により製造したＳＵＳスリーブにおいては、電鋳法により製造した金属スリーブと異なり塑性加工による影響のため、円筒の形状が楕円になる傾向を有することが多い。

このような塑性加工にて製造した内径３０ｍｍ、厚み４０μｍのＳＵＳスリーブの形状を株式会社キーエンス製の高精度デジタル寸法測定器ＬＳ−７０７０を使用し、ＳＵＳスリーブの中心を周方向に回転させながら測定した。測定値のＭａｘ値−Ｍｉｎ値を計算したところ、１．０ｍｍから１．５ｍｍが最も多く、大きいものでは２．５ｍｍを超えるものもあった。

特開２０１１−１９７５０７号公報 特開２０１４−４４４０１号公報 特開２００５−１４８６７７号公報

上記のように、低コストなＳＵＳ基層は楕円形状になりやすい。楕円形状が大きいＳＵＳ基層を使用して、表層であるフッ素樹脂を溶融するとフッ素樹脂層の厚みムラが発生する。定着用部材の表層であるフッ素樹脂層の厚みにムラがあると、定着用部材の硬度や熱伝導が均一にならないため、トナーを記録材（シート）に定着させた際に定着性にムラがでてしまう。このことによりオフセットや光沢ムラが発生するという課題があった。

本発明は上記の課題に鑑みて提案されたものであり、その目的は、楕円形状の基材であっても表層として設けられる樹脂層の厚みムラを防ぐことができる定着用部材の製造方法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定着用部材の製造方法の代表的な構成は、可撓性を有する円筒状の基材の外側に少なくとも樹脂チューブを外挿させる工程と、前記樹脂チューブを樹脂の融点以上で加熱して再溶融させる工程と、を有する定着用部材の製造方法において、前記基材の長径と短径の外径差が１．５ｍｍよりも小さくなるように歪みを矯正した状態で前記樹脂チューブを加熱して再溶融させ、加熱停止後は前記樹脂チューブの温度が樹脂の融点以下になるまで前記歪みを矯正し続けることを特徴とする。

本発明によれば、楕円形状の基材であっても表層として設けられる樹脂層の厚みムラを防ぐことができる。

実施例におけるチューブ加熱処理工程を示す模式図である。 比較例におけるチューブ加熱処理工程を示す模式図である。 定着ベルトの製造工程を示す模式図である。 実施例における画像形成装置の構成模式図である。 実施例における定着装置の構成模式図である。 実施例における定着ベルトの層構成模式図である。 リングコート法に用いる塗工装置の模式図である。

＜実施例＞
以下、本発明に関して実施例を用いて詳細に説明する。なお、特段の断りがない限り、本発明の思想の範囲内において、実施例に記載された各種構成を他の公知の構成に置き換えてもよい。

［画像形成装置］
図３は画像形成装置の一例の概略模式図である。本例の画像形成装置１００は電子写真プロセスを用いた４色フルカラーのレーザープリンタ（カラー画像形成装置）である。

画像形成装置１００においてシート（記録材）Ｐにトナー画像を形成する画像形成部１００Ａは、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１０１を有する。このドラム１０１に作用する電子写真プロセス機器としての、帯電ローラ１０２、レーザースキャナ（露光器）１０３、４色現像装置１０４、回転ドラム型の中間転写体１０５、ドラムクリーナ１０６、転写ローラ１０７、中間転写体クリーナ１０８を有する。

４色現像装置１０４は、それぞれ、イエロー（Ｙ）色のトナー（現像剤）、マゼンタ（Ｍ）色のトナー、シアン（Ｃ）色のトナー、ブラック（Ｋ）色のトナーを収容している４つの現像器１０４Ｙ・１０４Ｍ・１０４Ｃ・１０４Ｋを有している。

ドラム１００に対して中間転写体１０５が当接して１次転写部Ｔ１を形成する。この転写部Ｔ１においてドラム１００に形成されたトナー画像が中間転写体１０５に転写される。また、中間転写体１０５に対して転写ローラ１０７が当接して２次転写部Ｔ２を形成する。この転写部Ｔ２に導入されたシートＰに対して中間転写体１０５に形成されたトナー画像が転写される以上の画像形成部１００Ａの画像形成動作は公知であるのでその詳細な説明は省略する。

２次転写部Ｔ２においてトナー像が転写されたシートＰは定着装置２００に送られて、未定着トナー画像がシートＰに加熱定着される。定着装置２００を出たシートＰは画像形成物として排出部に排出される。両面画像形成モードの場合は、定着装置２００を出た片面画像形成済みのシートＰが反転パス１２０に搬送されて画像形成面が反転された状態で再び二次転写部Ｔ２に送り込まれる。これによりシートＰの逆面にもトナー画像が形成される。そのシートＰが再び定着装置２００に送られて、両面画像形成物が排出される。

［定着装置］
次に、定着装置２００について図４の構成模式図により説明する。定着装置２００は、未定着トナー画像ｔが形成されたシートＰを加熱してシートＰに画像を定着させる定着処理を施す定着装置（加熱装置）である。本例の定着装置２００は、シートＰを挟持搬送する一対の搬送回転体として、定着ベルト（以下、ベルトと記す）２０１と加圧ローラ（以下、ローラと記す）２０６を有している。ベルト２０１とローラ２０６は外周面が互いに接触しており、その間にはシートＰの搬送方向ａに関して所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成されている。

図４において、ベルト２０１は時計回りに回転し、ローラ２０６は反時計回りに回転する。画像形成部１００Ａ（図３）の二次転写部Ｔ２から定着装置２００に搬送されたシートＰは搬送ガイド２０７に案内されてニップ部Ｎに到達する。ニップ部Ｎに搬送されたシートＰはベルト２０１とローラ２０６に挟まれながら右側から左側へと搬送される。

このとき、ベルト２０１及びローラ２０６は一対の搬送回転体として機能しており、この工程を挟持搬送と呼ぶ。この挟持搬送の過程において、シートＰ上のトナー画像ｔはベルト２０１と接触してベルト２０１から熱を付与される。このとき、ベルト２０１はシートＰのトナー画像ｔが形成された面と接触する一方の搬送回転体として機能する。熱を付与されたトナー画像ｔは、シートＰ上で溶融し、シートＰに定着される。その後、シートＰは、排出ローラ対２０８により定着装置２００の外に搬送される。以上の一連の処理を定着処理（画像加熱処理）と呼ぶ。

ベルト２０１の内側には、定着ヒータ（以下、ヒータと記す）２０２、ヒータホルダ（以下、ホルダと記す）２０４、ベルトステイ（以下、ステイと記す）２０５などが配置されている。

ヒータ２０２は、ベルト２０１を加熱する加熱源である。また、ヒータ２０２は、ベルト２０１をローラ２０６に向けて押圧すると押圧部材である。ヒータ２０２としては、例えばセラミックヒータが用いられる。セラミックヒータは通電によって急速に発熱する低熱容量のヒータである。セラミックヒータは、アルミナの基板と、通電によって発熱する抵抗発熱体と、絶縁性に優れた耐熱ガラスと、を備えている。抵抗発熱体は、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをアルミナ基板上にスクリーン印刷することで形成される。本実施例の抵抗発熱体は１０μｍ程度の厚さの膜状に塗布されている。

ヒータ２０２は、ベルト２０１の長手方向（母線方向：ベルト２０１の表面に沿った方向で、且つ、回転方向に直交する直交方向）に沿って配置されている。ヒータ２０２はベルト２０１の内側においてベルト２０１の内面と摺動可能となるように配置されている。なお、ベルト２０１の内面には半固形状の潤滑剤が塗布されており、ヒータ２０２及びホルダ２０４との摺動抵抗が低減されている。

ホルダ２０４は、ヒータ２０２をその長手方向に沿って保持する部材である。ホルダ２０４は、ローラ２０６側の面にヒータ２０２を固定している。また、ホルダ２０４は、ベルト２０１からシートＰが分離されやすくなるようにベルト２０１の周方向の曲率形状をガイドするガイド部材である。ホルダ２０４には、耐熱性に優れていることが望ましく、例えば液晶ポリマー樹脂を用いることができる。

ステイ２０５は、ホルダ２０４及びヒータ２０２を長手方向にそって支持する支持部材である。ステイ２０５は、ホルダ２０４、ヒータ２０２、ベルト２０１を間において、ローラ２０６とは反対側に配置されている。ステイ２０５はその長手方向の両端部がローラ２０６に向けて加圧されている。ステイ２０５一端にかかる加圧力は１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）であり、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。

このような構成により、ステイ２０５、ホルダ２０４、ヒータ２０２は、ベルト２０１をローラ２０６側に向けて押し付けている。ベルト２０１を押し付けられたローラ２０６はそのゴム層が弾性変形しヒータ２０２に倣った形状になる。こうして、ベルト２０１とローラ２０６の間にニップ部Ｎが形成される。

ローラ２０６は、芯金と、芯金上に設けられた弾性層と、弾性層上に設けられた離型層を備える多層構造の弾性ローラである。芯金にはＳＵＳ等の金属が使用できる。弾性層には弾性に優れた材料として、例えば厚み約３ｍｍのシリコーンゴムが使用できる。離型層には離型性に優れた材料としてフッ素樹脂製のチューブを用いることができる。本実施例では、厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを用いている。なお、ＰＦＡは、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）共重合体である。

ローラ２０６は、その回転軸線方向（長手方向）がベルト２０１の長手方向と略平行となるように配置されている。ローラ２０６は、芯金の長手方向の両端部が装置フレーム１３の奥側と手前側の側板（不図示）に軸受けを介して回転可能に保持されている。

ローラ２０６の芯金は、駆動源であるモータＭを含む駆動機構（不図示）に接続されており、モータＭの駆動によって図３において矢印の方向（反時計回り）に所定の周速度で回転駆動される。回転駆動するローラ２０６とニップ部Ｎにおいて圧接状態となっているベルト２０１は、ニップ部Ｎにおける摩擦力によりローラ２０６の駆動が伝達され、ローラ２０６に従動回転（時計回り）する。

サーミスタ２０３は、ヒータ２０２の温度を検知する温度センサである。サーミスタ２０３は、ヒータ２０２の裏面（加熱面とは反対側の面）に接触するように配置されている。サーミスタ２０３は、Ａ／Ｄコンバータ２０９を介して制御回路（ＣＰＵ）２１０に接続されている。そしてサーミスタ２０３はヒータ２０２の温度に応じた信号を制御回路２１０に出力する。

制御回路２１０は、プリンタ１００の各種構成を制御する制御部である。制御回路２１０は、ＣＰＵ等の演算部とメモリ等の記憶部を備えている。メモリには各プログラムが記憶さており、このプログラムを読み出して演算部で処理することで様々な制御が行われる。

制御回路２１０は、サーミスタ２０３からの出力を所定の周期でサンプリングしている。そして、制御回路２１０はサーミスタ２０３から得られた温度情報をヒータ２０２の温度制御に反映させている。詳細には、制御回路２１０は、ヒータ駆動回路部２１１に電気的に接続されており、ヒータ２０２の温度が目標温度（設定温度）となるようにヒータ駆動回路部２１１に通電の指示を行っている。つまり、制御回路２１０は、サーミスタ２０３の出力に基づいて、ヒータ２０２に電力を供給している。

また、制御回路２１０は、モータ制御回路部２１２に電気的に接続されており、ローラ２０６の駆動モータＭが適切に回転するように、モータ制御回路部２１２に通電の指示を行っている。

［ベルトの構成］
次に、ベルト２０１の構成について図５のベルト層構成を示す横断面模式図により詳細に説明する。本実施例におけるベルト２０１は、円筒状（無端状、エンドレスベルト状）に形成された可撓性を有する基材（基体、基層）２０１ａを有する。この基材２０１ａの内周面に摺動層２０１ｂを有する。また、基材２０１ａの外周面には内側から外側に順次積層のプライマー層２０１ｃ、弾性層２０１ｄ、接着剤層２０１ｅ、表層２０１ｆを有する。

１）基材
基材２０１ａは、ベルト２０１のベース部材（基礎部材）として機能する。基材２０１ａには耐熱性が要求されるため、耐熱・耐屈曲性に優れた金属や耐熱性樹脂などを材料に用いるのが好ましい。本実施例では、基材２０１ａとしてＳＵＳ３０４Ｌを塑性加工にて製造した内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、長さ４００ｍｍのＳＵＳスリーブを用いた。

また、このような塑性加工にて製造したＳＵＳスリーブ（円形形体）の外周の円形形状について、スリーブの真円形状からの歪み（真円度：円形形体の幾何学的円からの狂いの大きさ）を長径と短径の外径差として定義して測定した。

本実施例では、株式会社キーエンス製の高精度デジタル寸法測定器ＬＳ−７０７０を使用して、円形形体の基材であるＳＵＳスリーブの両端部から２０ｍｍ内側と中心の３点を周方向に回転させながら外径測定し、測定値の「Ｍａｘ値−Ｍｉｎ値」を計算した。このＭａｘ値−Ｍｉｎ値（長径−短径）の計算結果値（ｍｍ）を外径差（真円度の評価値）と呼ぶ。

２）摺動層
摺動層２０１ｂは、ベルト２０１とヒータ２０２の摺動性を向上させるための層であり基材２０１ａの内周面に形成されている。なお、ベルト２０１とヒータ２０２の摺動性を特に向上させる必要がない場合には、摺動層２０１ｂを設けてなくてもよい。

摺動層２０１ｂは、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン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。特に、制作の容易さ、耐熱性、弾性率、強度等の面から、ポリイミド樹脂が好ましい。

ポリイミド樹脂により摺動層２０１ｂを形成する場合、例えば、次のように行う。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２０１ａの内面に塗工、乾燥、加熱し、脱水閉環反応させる。これにより、基材２０１ａの内面にポリイミド樹脂製の摺動層２０１ｂを形成することができる。

本実施例では、ポリイミド前駆体溶液として、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を用意した。塗工工程では、塗工方式として例えばリングコート方式を使用できる。塗工後は、内面塗工された基材２０１ａを乾燥させるために乾燥工程を行う。乾燥工程では、塗工工程後の基材２０１ａを、例えば６０℃の熱風循環炉に３０ｍｉｎ放置する。

その後、ポリイミド前駆体溶液を脱水閉環反応によってポリイミド樹脂にすべく、乾燥工程後の基材２０１ａを焼成する。焼成工程では、３００℃〜３５０℃の熱風循環炉内に３０〜６０ｍｉｎ放置する。本実施例では乾燥工程後の基材２０１ａを４０ｍｉｎ焼成した。

３）弾性層
弾性層２０１ｄは、プライマー層２０１ｃを介して基材２０１ａの外周面を被覆したシリコーンゴム製の弾性層である。弾性層２０１ｄは、ベルト２０１に柔軟性を持たせる層として機能する。このような構成により、ベルト２０１は、ニップ部Ｎにてトナーを必要以上に押しつぶすことがない。また、このような構成により、ベルト２０１は、シートＰが繊維の凹凸を有する用紙であっても、ニップ部Ｎにてトナーに確実に熱を伝えることができる。

付加硬化型シリコーンゴムのベース材に、無機フィラーを配合させ硬化させたシリコーンゴム弾性層が知られている。ベース材である付加硬化型シリコーンゴムとしては、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれたものを用いることができる。ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは白金化合物の触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる。

無機フィラーは、熱伝導率、熱容量、柔軟性、などのバランスを取って配合される。無機フィラーの具体例としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が挙げられる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ₂）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。無機フィラーは、単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。

無機フィラーの平均粒径は取り扱い上、および分散性の観点から１μｍ以上で且つ５０μｍ以下が好ましい。また、形状は球状、粉砕状、板状、ウィスカー状などが用いられるが、分散性の観点から球状のものが好ましい。

ベルトの表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナーへの熱伝導の効率から、弾性層２０１ｄの厚みの好ましい範囲は１００μｍ以上で且つ５００μｍ以下、特には２００μｍ以上で且つ４００μｍ以下が好ましい。

弾性層２０１ｄの加工方法としては、金型成型法や、ブレードコート法、ノズルコート法、リングコート法等が挙げられる。これらの加工方法は特開２００１−６２３８０号公報や特開２００２−２１３４３２号公報等に記載されている。

次に図６に示すリングコート法に用いる塗工装置を用いて、リングコート法によって基材２０１ａ上にシリコーンゴムの弾性層２０１ｄを形成する工程を説明する。

円筒状で可撓性を有する基材２０１ａには、円筒状または円柱状の中子（芯金）３００が内嵌挿入されている。中子３００に付いては後述で詳細に説明するが、基材２０１ａの円形形状を矯正する役割を担っている。

シリンダーポンプ４０１には、付加硬化型シリコーンゴムとフィラーとが配合された付加硬化型シリコーンゴム組成物である塗工液が充填される。モータＭ１の駆動によりシリンダーポンプ４０１に圧力がかけられると、塗工液はチュ−ブ４０４を介して塗工ヘッド４０２に送り込まれる。塗工ヘッド４０２の内側には塗工液供給ノズル（不図示）が設けられており基材２０１ａの外周面に塗工液を塗工する。

基材２０１ａの内部に挿入された中子３００は中子保持具４０６に保持されている。中子保持具４０６は軸線が水平にされて塗工台４０７に水平移動可能に保持されている。環状の塗工ヘッド４０２は基材２０１ａに同軸に外嵌されている。塗工台４０７はモータＭ１の駆動により中子保持具４０６は水平軸線方向に所定の速度で往動される。また、復動（戻し移動）される。塗工ヘッド４０２による塗工と同時に基材２０１ａを図面上で右方向に一定速度で移動（往動）させることで基材２０１ａの全域に塗工液を塗膜することができる。

塗膜の厚みは、塗工液供給ノズルと基材２０１ａとのクリアランス、シリコーンゴム組成物の供給速度、基材２０１ａの移動速度などを調整することで制御できる。本実施例では、塗工液供給ノズルと基材２０１ａとのクリアランスを４００μｍ、シリコーンゴム組成物の供給速度を２．８ｍｍ／ｓ、基材２０１ａの移動速度を３０ｍｍ／ｓにしている。そして、厚みが３００μｍの塗膜（シリコーンゴム組成物層４０３）を形成する。Ｍ３は芯金保持具４０６（基材２０１ａ）を必要に応じて回転させるモータである。

基材２０１ａ上に塗膜された付加硬化型のシリコーンゴム組成物層４０３は、電気炉などの加熱装置による加熱で架橋反応が進行し、シリコーンゴムの弾性層２０１ｄに変化する。本実施例では、シリコーンゴムを塗工した後、２００℃にて３０分間焼成することで弾性層２０１ｄを形成した。この時、塗工した付加硬化型シリコーンゴムは、シリコーンゴム混和物を使用した。

シリコーンゴム混和物は、次のように得られる。まず、市販の付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、無機充填剤として高純度真球状アルミナを、硬化シリコーンゴム層を基準として体積比率で２５％になるように配合して混練する。こうして、シリコーンゴム混和物が得られる。ここで、市販の付加硬化型シリコーンゴム原液として「商品名：「ＳＥ１８８６」（東レ・ダウコーニング株式会社製）の「Ａ液」及び「Ｂ液」の等量混合液」を使用した。高純度真球状アルミナとしては、「商品名：「アルナビーズＣＢ−Ａ２５ＢＣ」（昭和タイタニウム株式会社製）を使用した。

なお、基材２０１ａと弾性層２０１ｄの接着性を向上させたい場合、基材２０１ａに予めプライマー処理を施すとよい。本実施例では、基材２０１ａの表面にプライマー層２０１ｃを形成している。プライマー層２０１ｃは、シリコーンゴムの弾性層２０１ｄに比べて基材２０１ａとの濡れ性が良いことが求められる。

このようなプライマーとしては、例えば、ヒドロシリル系（ＳｉＨ系）シリコーンプライマー、ビニル系シリコーンプライマー、アルコキシ系シリコーンプライマーなどが挙げられる。また、プライマー層２０１ｃは、接着性能を発揮する程度の量を有して且つムラが少ないことが望ましく、厚みとしては０．５〜５．０μｍ程度が望ましい。

本実施例では、プライマー層２０１ｃを形成すべくｍ基材２０１ａの外面にヒドロシリル系のシリコーンプライマー（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＤＹ３９−０５１ Ａ／Ｂ）を塗工し、２００℃にて５分間焼成した。

４）接着剤層
接着剤層２０１ｅは、弾性層２０１ｄである硬化シリコーンゴム弾性層上に表層２０１ｆとしての樹脂チューブを固定する層である。接着剤層２０１ｅとしては、付加硬化型のシリコーンゴム接着剤などを用いることができる。接着剤層２０１ｅは、弾性層２０１ｄの表面に１〜１０μｍの厚みで均一に塗布されていることが望ましい。本実施例では弾性層２０１ｄの外面にシリコーンゴム接着剤を厚さがおよそ１０μｍ程度になるように略均一に塗布した。

具体的に述べると、付加硬化型のシリコーンゴム接着剤は、ビニル基に代表される不飽和炭化水素基を有するオルガノポリシロキサンと、ハイドロジェンオルガノポリシロキサンおよび架橋触媒としての白金化合物を含有している。そして、付加硬化型のシリコーンゴム接着剤は、付加反応により硬化する。このような接着剤としては、既知のものを使用することができる。

本実施例では、付加硬化型のシリコーンゴム接着剤として『ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ（Ｒ） ＳＥ １８１９ ＣＶ Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニング株式会社製）』の「Ａ液」及び「Ｂ液」を等量混合したものを使用した。なお、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムについても付加硬化型のシリコーンゴム接着剤として扱ってよい。

５）表層
表層２０１ｆは、ベルト２０１の外周側の最表面に設けられた層である。ベルト２０１の表面に未加熱のトナーまたは加熱されて溶融した状態のトナーが付着すると、画像を汚す原因となる。そのため、表層２０１ｆはトナーとの離型性に優れていることが望ましい。

離型性に優れた材料としては、熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂材料が挙げられる。フッ素樹脂材料とは、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）、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）などである。特に、成形性やトナー離型性の観点からＰＦＡが好ましい。

ベルト２０１の製造を容易に行うため、表層２０１ｆは上述したフッ素樹脂材料をチューブ状に成形したもの（フッ素樹脂チューブ）であることが望ましい。以下において、表層２０１ｆを樹脂チューブ若しくは単にチューブと記す。本実施例において、チューブ２０１ｆは、溶融したＰＦＡのペレットを円筒状の型から押出して、円周方向に合わせ目の無いシームレスなチューブとして押し出すことで成形した。

成形されたチューブ２０１ｆは、接着剤層２０１ｅによって弾性層２０１ｄに接着される。予めチューブ２０１ｆの内面にナトリウム処理やエキシマレーザー処理、アンモニア処理等が施されていた場合、チューブ２０１ｆは弾性層２０１ｄとの接着性が向上する。

チューブ２０１ｆは、ベルト２０１弾性を維持できるように、厚みが５０μｍ以下であることが望ましい。また、チューブ２０１ｆは、十分な強度を維持できるように、厚みが１０μ以上であることが望ましい。本実施例において表層として用いられるチューブの寸法は、長さ４００ｍｍ、内径２９ｍｍ、厚み３０μｍで、材質はデュポン４５１ＨＰ−Ｊのグンゼ株式会社製のＰＦＡチューブを使用した。

上述したように弾性層２０１ｄ上の表面には付加硬化型のシリコーンゴム接着剤が塗布される。そして、弾性層２０１ｄの表面にチューブを被覆させることで、弾性層２０１ｄ上に表層２０１ｆが積層した状態になる。

［ベルトの製造工程］
以下においては、弾性層２０１ｄに表層としての樹脂チューブ２０１ｆを被覆した形態の定着ベルト２０１の製造工程を説明する。チューブ２０１ｆの被膜方法としては、例えば、付加型シリコーンゴム接着剤を潤滑材として被覆する方法や、チューブ２０１ｆを外側から拡張して被覆する方法（拡張被覆法）などを用いることができる。本実施例では、チューブ２０１ｆを外側から拡張し、被覆する方法（拡張被覆法）を用いた。以下、本実施例のベルト２０１の製造方法について、具体的に説明する。

図２は、定着用部材である定着ベルト２０１の形成工程を示す図である。図２には、弾性層２０１ｄに表層としてのチューブ２０１ｆを拡張被覆する工程から、ベルト２０１が完成するまでの各工程（ステップ）が、工程（１）から工程（９）の順に示されている。

１）工程（１）
工程（１）では、金属製のチューブ拡張型５００の内側にチューブ２０１ｆが配置される。このとき、チューブ２０１ｆの両端は、保持部材５０２、５０３で保持されている。

２）工程（２）
次に、工程（２）で示すようにチューブ２０１ｆを径方向に拡張（拡径）させる。チューブ２０１ｆを拡径させるには、チューブ２０１ｆの外面とチューブ拡張型５００の内面の隙間部分を真空状態（大気圧に対して負圧）にすればよい。上述した隙間を真空状態（本実施例では５ｋＰａ）にすることでチューブ２０１ｆの外面とチューブ拡張型５００の内面が密着し、チューブ２０１ｆが拡径された状態となる。

３）工程（３）
図２の上段の左側は、前述したように弾性層２０１ｄが積層された基材２０１ａである。基材２０１ａの内側には中子３００が挿入（嵌挿）されている。また、上段の右側は、その弾性層２０１ｄの表面に接着剤層２０１ｅとなる付加硬化型のシリコーンゴム接着剤を均一に塗布したものである。

工程（３）では、チューブ拡張型５００により拡張されているチューブ２０１ｆ内に、上記のように弾性層２０１ｄの表面に予め接着剤層２０１ｅが均一に塗布されており、また中子３００が挿入されている基材２０１ａを挿入する。

なお、接着剤を均一塗布した弾性層２０１ｄをチューブ２０１ｆ内へスムーズに挿入できれば、チューブ拡張型５００の内径は適宜設定してよい。つまり、チューブ拡張型５００の内径は、接着剤を均一塗布した弾性層２０１ｄの外径よりも大きい。

４）工程（４）
次に、工程（４）で示すように、チューブ２０１ｆを、接着剤を均一塗布した弾性層２０１ｄに被膜する。被膜工程では接着剤を均一塗布した弾性層２０１ｄをチューブ２０１ｆの内側に配置した状態で、チューブ２０１ｆの外面とチューブ拡張型５００の内面の隙間部分の真空状態を破壊（大気圧に対して負圧を解除）する。真空状態が破壊されると、チューブ２０１ｆの内径は接着剤を均一塗布した弾性層２０１ｄの外径と同じ大きさまで収縮する。つまり、チューブ２０１ｆの内面と弾性層２０１ｄの外面とが付加硬化型のシリコーンゴム接着剤を介して密着した状態になる。

このように上記の工程（３）と工程（４）は弾性層２０１ｄが積層された基材２０１ａにチューブ２０１ｆを外挿する工程である。

５）工程（５）
次に、工程（５）で示すように、チューブ２０１ｆをその長手方向に伸長させる。伸長工程では、チューブ２０１ｆの両端から保持部材５０２、５０３を外し、チューブ２０１ｆを長手方向に所定の伸張率まで伸張させる。チューブ２０１ｆが伸張される際、チューブ２０１ｆと弾性層２０１ｄの間にある付加硬化型のシリコーンゴム接着剤は潤滑剤として機能する。そのためチューブ２０１ｆはスムーズに伸張することができる。

このようにチューブ２０１ｆを長手方向に伸張させると、チューブ２０１ｆに皺が発生しにくくなるため、耐久性に優れたベルト２０１を製造できる。本実施例では、工程（４）におけるチューブ２０１ｆの長手方向の全長を基準として、チューブを８％分だけ伸長させている。

６）工程（６）
次に、工程（６）で示すように、チューブ２０１ｆを伸長させた状態で仮固定する。上述したように、チューブ２０１ｆは長手方向に８％伸張しており、元の長さに戻ろうとする力が働いている。そこで、チューブ２０１ｆの伸張状態を維持するため、チューブ拡張型５００を取り外した際にチューブ２０１ｆの仮固定を行う。

仮固定工程では、伸長した状態のチューブ２０１ｆの長手方向の両端部を高熱の金属塊５０４で加熱する。本実施例の金属塊５０４はヒータを内蔵しており、チューブ２０１ｆを加熱する所定の時間（本実施例では２０秒の間）において、金属塊５０４の温度は２００℃に維持されている。

７）工程（７）
次に、工程（７）で示すように、余剰なシリコーンゴム接着剤を扱き出す扱き工程を行う。扱き工程では、チューブ２０１ｆの全周を均等に押圧する扱き部材５０５を用いてチューブ２０１ｆの全体を扱く処理を行う。このような処理により、弾性層２０１ｄとチューブ２０１ｆとの間のシリコーンゴム接着剤が、ベルト２０１の長手方向の端部へと押し出される。

８）工程（８）
次に、工程（８）で示すように、チューブ加熱工程では、チューブ２０１ｆが被覆された状態のベルト２０１に加熱処理を施す。チューブ２０１ｆが被覆された状態のベルト２０１を電気炉５０６にて所定の時間放置する。詳細は後述するが、チューブ加熱工程は、図１Ａのように、接着工程と再溶融工程に分けられる。

９）工程（９）
次に、工程（９）で示すように、基材２０１ａから中子３００を抜き、ベルト２０１の両端を製品長になるように等間隔に切断し、ベルト２０１を完成させた。

［形状矯正中子］
中子３００は基材２０１ａの円形形状を矯正する役割を担っている。少なくとも工程（８）のチューブ加熱工程では、ベルト２０１の基材２０１ａの外周形状は真円に近い形状の方がよい。後述するが、表層であるチューブ２０１ｆのＰＦＡを再溶融する際に、基材２０１ａの外周形状が真円から離れる形状になるに連れて、表層であるＰＦＡ層の厚みムラが発生する。

そこで、本実施例においては、基材２０１ａの外周形状を真円に近づけるため、形状矯正中子３００をベルト２０１に挿入して基材２０１ａの外周形状を真円に近づけるように矯正する。よって、中子３００はそれ自体の円形形状が真円に近い形状で、基材２０１ａに挿入されて緊密に内嵌する強度がある材料で作られているべきである。そうすると、この中子３００が内嵌挿入された可撓性を有する基材２０１ａはその円形形状が中子３００の真円度に倣うように形状矯正される。

本実施例においては、基材２０１ａに内嵌挿入して基材２０１ａの外周形状を真円に近づけるための形状矯正中子３００として前述した外径差（真円度）が１．３ｍｍである円筒状または円柱状の部材を用いている。

中子３００の外径は、基材２０１ａの内面にある摺動層２０１ｂの厚みを考慮に入れて、ベルト２０１の内径とほぼ同じか１μｍから１０数μｍ小さいとよい。また、挿入する際には中子３００の表面からエアーを吹き出しながらベルト２０１を挿入すると挿入しやすい。本実施例では、外径２９．９７６ｍｍ、材質ＳＵＳ３０４、中空、長手上部の外表面にエアーを吹き出すφ１ｍｍの穴を周方向等間隔に４点、長手中央部の外表面にエアーを吹き出すφ１ｍｍの穴を周方向等間隔に２点設けた中子３００を用意した。

そして、０．５ＭＰａのエアー圧を中子３００に供給し、中子３００の外表面からエアーを吹き出しながら弾性層２０１ｄが積層された基材２０１ａを外嵌挿入する。基材２０１ａが規定位置に達したらエアーの供給を停止する。基材２０１ａの内径と中子３００の外径はほぼゼロギャップになっているため、エアーの供給を停止すると基材２０１ａと中子３００の外表面が張り付き、基材２０１ａと中子３００が一体になる。

本実施例では、中子３００の材料はＳＵＳ材を採用したが、基材２０１ａの円形形状を真円に近づけるように矯正するために必要な機械強度とベルト２０１を製造する際の加熱温度に対応できる耐熱性があれば、他の材料でもよい。例えばアルミニウム、ニッケル合金、マグネシウム合金、セラミック、樹脂などでもよい。

ベルト２０１を加熱する際に、中子３００に熱を奪われるため、中子３００は熱容量が小さい方がよい。材料の熱容量が小さく、機械強度と耐熱性に優れたＰＩ樹脂（デュポン社のベスペルなど）で中子３００を製造してもよい。また、中子３００にヒータなどを内蔵して加熱できるようにしてもよい。

［チューブ加熱処理］
図１Ａを用いて、図２における工程（８）であるチューブ加熱工程に付いて説明する。チューブ加熱処理は、接着工程と再溶融工程に分けられる。接着工程は、表層であるチューブ２０１ｆが被覆された状態のベルト２０１を加熱することで、弾性層２０１ｄの外面とチューブ２０１ｆを付加硬化型のシリコーンゴム接着剤２０１ｅで接着させる工程である。再溶融工程は、チューブ２０１ｆに含有されるＰＦＡの融点以上の温度に加熱し、ＰＦＡに残存する応力を解放するための工程である。

付加硬化型のシリコーンゴム接着剤２０１ｅの硬化温度と加熱時間は、弾性層２０１ｄの厚みやチューブ２０１ｆの厚みなどにより適宜選定すればよいが、通例１８０℃〜２３０℃で１分〜１０分加熱すること十分に硬化する。よって、接着工程では、電気炉５０６の設定を１８０℃〜２３０℃にしてチューブ２０１ｆが被覆された状態のベルト２０１を１分〜１０分加熱する。好ましくは１９０℃〜２１０℃で２分〜６分加熱する。

チューブ５０１に含有されているＰＦＡの融点は、パーフルオロアルキルビニルエーテルの重合比、ＰＦＡの重合度などによっても多少変化するものの、一般的には３００℃〜３１０℃の範囲内である。なお、ここで、融点とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、２０℃／分の昇温速度で昇温したときに、融解ピークとして検出される結晶融点であると定義する。

チューブの再溶融工程の加熱温度と時間は、チューブ５０１の厚みなどにより適宜選定すればよいが、通例チューブ５０１のＰＦＡの融点より２０℃〜４０℃高い温度で２分〜１０分加熱する。必要以上に高い温度で長い時間加熱すると、弾性層２０１ｄが劣化する。よって、必要最小限の温度と時間で加熱した方がよい。

接着工程と再溶融工程の間で一度温度を下げてもよいし、下げなくてもよい。また、１つの電気炉で連続で加熱してもよい。付加硬化型のシリコーンゴム接着剤２０１ｅが硬化する温度は、ＰＦＡの融点よりも低いので、接着工程を再溶融工程に含めてしまうことも可能である。

本実施例では、工程（８）であるチューブ加熱工程は、第１と第２の２つの電気炉５０６ａ・５０６ｂを用いて行っている。接着工程では１つ目の第１の電気炉５０６ａを用いて２００℃で５分加熱し、次に再溶融工程は２つ目の第２の電気炉５０６ｂを用いて３３０℃で３分加熱した。加熱終了後（加熱停止後）、ベルト２０１の表面温度が、ＰＦＡの融点以下になってからベルト２０１から中子３００を抜いて、次の工程（９）にベルト２０１を送った。

［比較例］
比較例として、図２におけるベルト製造工程の工程（１）〜（７）までと工程（９）は本実施例と同じで、（８）工程であるチューブ加熱工程のみ図１Ｂのように変更した。即ち、チューブ加熱処理で、接着工程までは中子３００を用い、接着工程終了後に、ベルト２０１から中子３００を抜き、中子３００が抜かれているベルト２０１を金属製のトレイ５０７に載せて再溶融工程を実施した。

つまり、チューブ加熱工程における接着工程ではベルト２０１の基材２０１ａは中子３００の内嵌挿入によりその外周形状が真円に近づけるように矯正されているけれども、再溶融工程では中子３００による外周形状の真円への矯正が解除されている。再溶融工程の加熱温度と加熱時間は本実施例と同じである。加熱終了後、ベルト２０１の表面温度が、ＰＦＡの融点以下になってから次の工程（９）にベルト２０１を送った。

［効果の検証］
本実施例の効果を検証すべく、本実施例と比較例の性能を比較する実験を行った。まず、本実験で使用するベルト２０１について説明する。本実施例と比較例に用いるベルト２０１は、使用した材料や寸法、加熱温度や加熱時間などの製造条件は同じである。違いは、工程（８）であるチューブ加熱工程の再溶融工程を行う際に、ベルト２０１の内側に、基材２０１ａの外周形状を真円に近づけるように矯正する中子（形状矯正中子）３００があるか（図１Ａ）、ないか（図１Ｂ）、である。

このような違いを持つ本実施例及び比較例のベルト２０１は、以下の実験において、定着装置２００にそれぞれ組み込まれ、プリンタ１００に定着装置２００をセットして黒のベタ画像を出力した。

出力した画像を比較したところ、ベルト２０１の長手方向に対応する向きに、光沢ムラが発生しているものがあった。ベルト２０１に使用した基材２０１ａの外径差と光沢ムラの発生程度を表１に示す。

上記の結果から、本実施例は基材２０１ａに外径差があっても画像に光沢ムラを発生させないベルト２０１を製造できることがわかった。

比較例より、基材２０１ａの外径差が大きいほど画像に光沢ムラが発生している。これはベルト製造工程において工程（８）の再溶融工程を行う際にベルト２０１を中子３００から外すため、基材２０１ａが元々持っている外周形状に戻る。そのため、ベルト２０１も変形させられる。

ベルト２０１が変形された状態で、ベルト製造工程における工程（８）の再溶融工程を行うと、表層であるチューブ２０１ｆが再溶融した際にベルト２０１の形状からの応力で、チューブ２０１ｆに応力がかかる。そして、応力が強くかかった部分は引き延ばされてチューブ２０１ｆの厚みが薄くなり、チューブ２０１ｆの厚みムラが発生する。チューブ２０１ｆの厚みが薄いところはヒータ２０２からの熱が伝わりやすい。そのため、ベルト２０１の表面温度にムラが発生する。その温度ムラがトナーの溶け広がり方に影響し、画像の光沢ムラを発生させると考える。

中子３００が無い比較例１−３のうちでも基材２０１ａの外径差（真円度の評価値）が１．５ｍｍと小さい比較例１は、出力画像の光沢ムラが軽微であり、表層の厚みムラが３〜４μｍである。

このことから、基材２０１ａの長径と短径の外径差が１．５ｍｍよりも小さくなるように基材２０１ａの歪みを矯正した状態で樹脂チューブを加熱して再溶融させ、加熱停止後は樹脂チューブの温度が樹脂の融点以下になるまで歪みを矯正し続ける。そうすれば、表層として設けられる樹脂層の厚みムラを小さくして出力画像の光沢ムラをなしにすることができる。

実施例１−３においては、前記のように外径差が１．５ｍｍよりも小さい１．３ｍｍである形状矯正中子３００を基材２０１ａに内嵌挿入している。これにより、実施例１−３の基材２０１ａは何れもその円形形状が中子３００の外径差１．３ｍｍに倣うように形状矯正されて、実施例１−３の何れの場合も、表層の厚みムラ２μｍ以下、出力画像の光沢ムラなしの効果を得ている。

［その他の事項］
（１）実施例においては、定着用部材として、基材と樹脂チューブの間に弾性層がある形態のもので説明したが、これに限られるものではない。定着用部材は基材の外側に少なくとも樹脂チューブが外挿されている形態のものである。

（２）実施例においては、定着用部材として加熱部材であるの定着ベルト２０１で説明したが、これに限られるものではない。定着用部材は加圧部材である加圧ベルトであってもよい。即ち、定着用部材としては、記録材の画像担持面に当接して画像を加熱する部材、又はこの加熱する部材とニップ部を形成する部材、若しくはその両者である。

（３）定着装置２００は、定着用部材により未定着のトナー画像（顕画剤像、現像剤像）を加熱して固着画像として定着または仮定着する装置の他に、定着されたトナー画像を再加熱してつやなどの表面性を改質する装置も包含される。

２０１・・定着用部材（定着ベルト）、２０１ａ・・基材、２０１ｆ・・樹脂チューブ、３００・・形状矯正中子、５０６（ａ、ｂ）・・電気炉

Claims (7)

1. 可撓性を有する円筒状の基材の外側に少なくとも樹脂チューブを外挿させる工程と、前記樹脂チューブを樹脂の融点以上で加熱して再溶融させる工程と、を有する定着用部材の製造方法において、
   前記基材の長径と短径の外径差が１．５ｍｍよりも小さくなるように歪みを矯正した状態で前記樹脂チューブを加熱して再溶融させ、加熱停止後は前記樹脂チューブの温度が樹脂の融点以下になるまで前記歪みを矯正し続ける
   ことを特徴とする定着用部材の製造方法。
2. 前記外径差が１．５ｍｍよりも小さい円筒状または円柱状の中子を前記基材に内嵌挿入して歪みを矯正した状態にしていることを特徴とする請求項１に記載の定着用部材の製造方法。
3. 前記中子の外表面からエアーを吹き出しながら中子を前記基材に内嵌挿入していくことを特徴とする請求項２に記載の定着用部材の製造方法。
4. 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３の何れか一項に記載の定着用部材の製造方法。
5. 前記フッ素樹脂は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であるあることを特徴とする請求項４に記載の定着用部材の製造方法。
6. 前記基材と前記樹脂チューブの間に弾性層があることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の定着用部材の製造方法。
7. 可撓性を有する円筒状の基材の内側に中子を嵌挿して歪みを矯正するステップと、
   前記基材に前記中子を入れたまま前記基材の外側に樹脂チューブを外挿するステップと、
   前記基材に前記中子を入れたまま前記樹脂チューブが外挿された前記基材を前記樹脂チューブの樹脂の融点以上で加熱するステップと、
   前記加熱するステップの加熱停止後は、前記樹脂チューブの温度が樹脂の融点以下になるまで前記基材に前記中子を入れたままの状態とするステップと、を有する
   ことを特徴とする定着用部材の製造方法。