JP2021063870A - 定着部材、および定着部材製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着部材の表層のフッ素樹脂チューブを長手方向に伸張させるときに、フッ素樹脂チューブが外れてしまう。【解決手段】 フッ素樹脂チューブを保持する爪の接触面に、波形状又はブラスト加工することで保持力を高める。【選択図】 図９

Description

本発明は、電子写真画像形成装置の熱定着装置に用いられる定着ベルトの基材に用いるステンレス製のシームレスベルトとその製造方法に関する。また、本発明は電子写真画像形成装置に用いる定着ベルトおよび熱定着装置に関する。

プリンタ、コピー機、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置の加熱定着装置に用いられる定着部材として、ベルト形状のもの、ローラ形状のものがある。これら定着部材として、耐熱樹脂製或いは金属製のベルト或いはローラ形状の基材上に、耐熱ゴム等からなる弾性層が形成され、さらにその表面には、トナーに対して優れた離型性を有するフッ素樹脂層を設けたものが知られている。

このような定着部材として、特許文献１は、拡径したフッ素樹脂チューブ内にローラ基材を挿入し、フッ素樹脂チューブの内周面及びローラ基材の外周面の少なくとも一方に塗布した接着剤で固定してなる、フッ素樹脂チューブ被覆ローラを開示している。また、フッ素樹脂チューブは、押出し成形したものを用いること、フッ素樹脂チューブの厚さとしては、チューブが変形し難くなることから５０μｍ以下が好ましく、成形性やローラとしての使用時の性能などの点より２０μｍ以上が好ましいことを開示している。

ところで、近年、電子写真画像形成装置の加熱定着の際のエネルギー消費量を低減させるために、定着部材の熱伝導効率のより一層の向上が求められている。そのため、フッ素樹脂チューブについても、肉厚の薄いものを用いることが必要となってきた。ここで、肉厚が、１０〜５０μｍ程度の薄肉の、シームレスフッ素樹脂チューブは、押し出し成形によって形成することが可能である。しかし、このように押し出し成形によって形成してなる薄肉のシームレスフッ素樹脂チューブで円筒状の弾性層を被覆し、接着剤で固定してなる定着ローラは、加熱定着枚数の増加に伴って、当該フッ素樹脂チューブの長手方向に亀裂を生じてしまうことがあった。

この長手方向に亀裂が生じてしまう課題に対し、特許文献２は、押し出し成形で得た薄肉のシームレスフッ素樹脂チューブは、当該チューブの長手方向にフッ素樹脂分子が高度に配向していることが当該亀裂の発生の原因と推測し、フッ素樹脂チューブのアニ−ル処理によって、フッ素樹脂チューブの長手方向のフッ素樹脂分子の配向の低減を図ることを試みた。しかし、フッ素樹脂チューブの長手方向のフッ素樹脂の配向度は、フッ素樹脂チューブの結晶化度と相関している。薄肉のフッ素樹脂チューブは、フッ素樹脂の配向度並びに結晶化度が共に高い傾向にある。結晶化度が高いこと自体は、弾性層に追従してフッ素樹脂チューブが繰り返し屈曲させられる定着部材及び加圧部材においては、フッ素樹脂チューブの表面へのシワの発生を抑制することができるため、有利な特性である。押出し成形によって形成した薄肉のシームレスフッ素樹脂チューブの結晶化度の低下を極力抑えつつ、配向度を下げる方法として、円筒状弾性層の外径よりも小さい内径を有するように押出し成形によりフッ素樹脂チューブを形成し、当該フッ素樹脂チューブを拡径させて該円筒状弾性層に被せて、フッ素樹脂チューブの拡径状態を維持させると共に、該フッ素樹脂チューブを長手方向に伸張させ、その状態で該フッ素樹脂チューブを弾性層上にて加熱処理を行うことで、長期の使用によっても表面にシワや亀裂を生じ難く、良好な定着性能を安定的に発揮し得ることを開示している。

しかし、フッ素樹脂チューブには製造バラツキがあるため、径が小さいフッ素樹脂チューブを拡径すると塑性変形を起こしてしまうことがあった。塑性変形を起こした部分は加熱処理を行っても、フッ素樹脂チューブの膜厚が塑性変形を起こしていない部分よりも薄くなったり、残留応力が残ったりして、耐屈曲亀裂性が悪くなる。

そこで特許文献３は、定着部材及び加圧部材の表層に使用するフッ素樹脂チューブの拡径と長手方向に伸張させたときのフッ素樹脂チューブのダメージを軽減し、定着部材及び加圧部材の製造時にフッ素樹脂チューブの伸びや裂けによる不良品率を下げ、長期の使用によっても表面にシワや亀裂を生じ難く、良好な定着性能を安定的に発揮し得る、定着部材及び加圧部材の製造方法を提案している。提案内容は、円筒状弾性層と、該円筒状弾性層の周面を被覆しているフッ素樹脂チューブとを有する定着部材及び加圧部材の製造方法であって、該フッ素樹脂チューブを拡径して該円筒状弾性層に被せる工程で、該フッ素樹脂チューブを径方向に拡張するときには該フッ素樹脂チューブの全長より短くなるように長手方向に縮め、該フッ素樹脂チューブを長手方向に伸張させるときは該フッ素樹脂チューブの径方向の拡張を緩めることを特徴としている。

特開２００４−２７６２９０号公報 特開２０１０−１４３１１８号公報 特許第６２１４３００号公報

上記のように、フッ素樹脂チューブを長手方向に縮めたり、伸張させたりするため、フッ素樹脂チューブをメカ的に保持することが必要となる。フッ素樹脂チューブを長手方向に伸張させる工程では、フッ素樹脂チューブが塑性変形する７％程度引っ張っている。その際、フッ素樹脂チューブには約２００Ｎの力がかかる。この２００Ｎの力の力がかかっても安定的にフッ素樹脂チューブを保持することが、量産生産する場合は重要である（安定的にフッ素樹脂チューブを保持することができないと、保持エラーが発生して装置が停止してしまう。）。

上記の課題を解決するために、本発明に係る定着部材の製造方法は、
定着部材の表層のフッ素樹脂チューブを被覆する製造方法であって、前記フッ素樹脂チューブの長手方向の両端部を保持する工程と、定着部材の表層を被覆したいワークを前記フッ素樹脂チューブに挿入する工程と、前記フッ素樹脂チューブを長手方向に伸張させる工程を有し、前記フッ素樹脂チューブを保持する部材の前記フッ素樹脂チューブと接する面に滑り止め加工がされていることを特徴とする。

本発明に係る定着部材の製造方法によれば、長期の使用によっても表面にシワや亀裂を生じにくい定着部材を量産性良く製造することができる。

実施例１のＰＦＡチューブを被覆する方法を説明する図である。 定着ベルト（または加圧ベルト）の構成を説明する図である。 画像形成装置例の構成を説明する図である。 実施例の定着装置の構成を説明する図である。 弾性層形成方法を説明する図である。 ＰＦＡチューブと保持部材の位置関係を説明する図である。 保持部材の動作を説明する図である。 保持部材の形状を説明する図である。 実施例１の保持爪の形状を説明する図である。 実施例２の保持爪の形状を説明する図である。 比較例２の保持爪の形状を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。

（１）画像形成部
図３は本実施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。

その静電潜像が現像器６によってトナー画像として現像される。そのトナー画像が、感光体ドラム２と転写ローラ７との当接部である転写部において、該転写部に導入された記録材（シート）Ｓに対して順次に転写される。

記録材Ｓは装置下部の給紙カセット９内に積載収納されている。所定の給紙タイミングで給紙ローラ１０が駆動されると、給紙カセット９内の記録材が１枚分離給紙されて、搬送路１０ａを通ってレジストローラ対１１に至る。レジストローラ対１１は記録材Ｓの先端部を受け止めて記録材の斜行修正をする。また、感光体ドラム上のトナー画像の先端部が転写部に到達したときに記録材の先端部も転写部に丁度到達するタイミングとなるように、感光体ドラム上のトナー画像と同期をとって、記録材Ｓを転写部に給送する。

転写部を通った記録材Ｓは感光体ドラム２の面から分離されて、画像定着装置Ａへと搬送される。この定着装置Ａにより記録材Ｓ上の未定着トナー画像が加熱・加圧により固着画像として記録材面に定着される。そして、その記録材が搬送路１０ｂを通って排出ローラ対１２によって装置上部の排出トレイ１３へと排出、積載される。また、記録材分離後の感光体ドラム２の面はクリーニング装置８によって転写残トナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。

（２）定着装置Ａ
図４は本実施例における画像加熱定着装置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。

ここで、定着装置Ａまたはこれを構成している部材について長手または長手方向とは記録材搬送路面内において、記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。定着装置について正面とは記録材導入側の面である。左右とは装置を正面から見て左または右である。ベルトの幅とは記録材搬送方向に直交する方向のベルト寸法（＝ベルト長手方向の寸法）である。また記録材の幅とは記録材面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法である。また上流または下流とは記録材の搬送方向に関して上流または下流である。

この定着装置Ａは、画像加熱定着装置用の定着部材として、互いに圧接して記録材を挟持搬送して画像を定着する定着ニップを形成する加熱部材としての定着ベルト２０と加圧部材としての加圧ベルト３０を備えている。定着ベルト２０と加圧ベルト３０の両者は共に可撓性を有するエンドレスベルトである。

定着ベルト２０の構成については（３）項で詳述する。定着ベルト２０は、ベルト懸架部材としての間隔をあけて並行に配列されたテンションローラ５１および定着ローラ５２と、この両ローラ５１・５２間に配設された第１の加圧パッドとしての下向きの定着パッド５３との間に懸回張設されている。テンションローラ５１と定着ローラ５２は、それぞれ、定着装置筐体（不図示）の左右の側板間に回転自由に軸受されて支持されている。定着パッド５３は定着装置筐体の左右の側板間に支持されて配設されている。

テンションローラ５１は、外径が２０ｍｍ、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、定着ベルト２０に張りを与える。

定着ローラ５２は、外径が２０ｍｍ、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄合金製の中空芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム弾性層が設けられた高摺動性の弾性ローラである。この定着ローラ５２は駆動ローラとして駆動源（モータ）Ｍから不図示の駆動ギア列を介して駆動力が入力されて、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。

この定着ローラ５２に前記のように弾性層を設けることで、定着ローラ５２に入力された駆動力を定着ベルト２０へ良好に伝達することができるとともに、定着ベルト２０からの記録材Ｓの分離性を確保するための定着ニップを形成できる。シリコーンゴムの硬度はＪＩＳ−Ａ１５度である。シリコーンゴム弾性層によって、内部への熱伝導も少なくなるためウォーミングアップタイムの短縮にも効果がある。

加圧ベルト３０は、本実施例においては、ポリイミドを基層とし、表面は離型層としてフッ素樹脂であるＰＦＡチューブを３０μｍの厚みで設けられている。加圧ベルト３０は、図面上、定着ベルト２０の下側に位置させて次のようにして配設されている。即ち、加圧ベルト３０は、ベルト懸架部材としての間隔をあけて並行に配列されたテンションローラ５４および加圧ローラ５５と、この両ローラ５４・５５間に配設された第２の加圧パッドとしての上向きの加圧パッド５６との間に懸回張設されている。

テンションローラ５４と加圧ローラ５５は、それぞれ、定着装置筐体（不図示）の左右の側板間に回転自由に軸受されて支持されている。テンションローラ５４は、外径が２０ｍｍ、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製の中空芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト３０からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてあり、加圧ベルト３０に張りを与える。加圧ローラ５５は、外径が２０ｍｍ、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の中空剛性ローラである。加圧パッド５６は定着装置筐体の左右の側板間に支持されて配設されている。

そして、定着ベルト２０と加圧ベルト３０との間に画像加熱ニップとしての定着ニップ６０を形成するために、加圧ローラ５５は、回転軸の左右両端側がそれぞれ加圧機構（不図示）により矢印Ｆの方向に所定の加圧力にて定着ローラ５２に向けて加圧されている。

また、装置を大型化することなく幅広い定着ニップ６０を得るために、加圧パッドを採用している。すなわち、定着パッド５３により定着ベルト２０を加圧ベルト３０に向けて加圧させるとともに加圧パッド５６により加圧ベルト３０を定着ベルト２０に向けて加圧させている。加圧パッド５６は、加圧機構（不図示）により矢印Ｇの方向に所定の加圧力にて定着パッド５３に向けて加圧されている。定着パッド５３と加圧パッド５６との間に定着ベルト２０と加圧ベルト３０が圧着されることで記録材搬送方向において幅広の定着ニップ６０が形成されている。

定着パッド５３はパッド基体と定着ベルト内面に接する摺動シート（低摩擦シート）５８を有する。加圧パッド５６もパッド基体と加圧ベルト内面に接する摺動シート５９を有する。これはベルト基層を金属層にした場合には、パッドのベルト内周面と摺擦する部分の削れが大きくなるという問題があるためである。ベルトとパッド基体の間に、摺動シート５８と５９を介在させることで、パッドの削れを防止し、摺動抵抗も低減できるので、良好なベルト走行性、ベルト耐久性を確保できる。

定着ベルト２０の加熱手段として、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源（誘導加熱部材、励磁コイル）を採用している。加熱源としての誘導加熱部材５７は定着ベルト２０の上行側ベルト部分の外面に対して所定の僅少な隙間を存して対向させて配設されている。

誘導加熱部材５７は、誘導コイル５７ａと、励磁コア５７ｂと、それらを保持するコイルホルダー５７ｃと、から構成される。誘導コイル５７ａは、長円状に扁平巻きされたリッツ線を用い、誘導コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア５７ｂの中に配置されている。励磁コア５７ｂはフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁速密度の低いものを用いるので、誘導コイル５７ａや励磁コア５７ｂでの損失を抑えられ、効率的に定着ベルト２０を加熱する事ができる。

定着動作は次のとおりである。制御回路部６３は、少なくとも画像形成実行時にはモータＭを駆動する。また、励磁回路６４から誘導加熱部材５７の誘導コイル５７ａに高周波電流を流す。

モータＭが駆動されることで定着ローラ５２が回転駆動される。これにより、定着ベルト２０が定着ローラ５２と同じ方向に回転駆動される。定着ベルト２０の周速度は、定着ニップ６０の記録材入口側において記録材Ｓにループを形成するため画像形成部側から搬送されてくるシートＳの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。本実施例の場合、定着ベルト２０の周速は３００ｍｍ／ｓｅｃとされ、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間に７０枚定着することが可能である。

加圧ベルト３０は定着ニップ６０における定着ベルト２０との摩擦力で定着ベルト２０に従動して回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分をローラ対５２・５５により定着ベルト２０と加圧ベルト３０を挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを防止することができる。定着ニップ最下流の部分は定着ニップでの圧分布（記録材搬送方向）が最大となる部分である。

一方、励磁回路５４から誘導加熱部材５７の誘導コイル５７ａに高周波電流が流されることで、定着ベルト２０の金属層が誘導発熱して定着ベルト２０が加熱される。定着ベルト２０の表面温度がサーミスタ等の温度検知素子６２により検知される。この温度検知素子６２で検知される定着ベルト２０の温度に関する信号が制御回路部６３に入力する。制御回路部６３は温度検知素子６２から入力する温度情報が所定の定着温度に維持されるように、励磁回路６４から誘導コイル５７ａに対する供給電力を制御して、定着ベルト２０の温度を所定の定着温度に温調する。

定着ベルト２０が回転駆動され、また所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ベルト２０と加圧ベルト３０間の定着ニップ６０に、未定着トナー画像ｔを有する記録材Ｓが搬送される。記録材Ｓは未定着トナー画像ｔを担持した面を定着ベルト２０側にして導入される。そして、記録材Ｓは未定着トナー画像担持面が定着ベルト２０の外周面に密着したまま定着ニップ６０で挟持搬送されていくことにより、定着ベルト２０から熱が付与され、また加圧力を受けて未定着トナー画像ｔが記録材Ｓの表面に定着される。

また、定着ベルト２０内の定着ローラ３２がゴム層を有する弾性ローラであり、加圧ベルト３０内の加圧ローラ３５は鉄合金製の剛性ローラであるため、定着ベルト２０と加圧ベルト３０との定着ニップ出口では定着ローラ５２の変形が大きくなっている。その結果、定着ベルト２０も大きく変形し、定着トナー画像を担持した記録材Ｓは定着ベルト２０から自らのこしにより曲率分離される。６１は分離補助爪部材である。

（３）定着ベルト２０
図２の（ａ）は本実施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、２２はプライマー層２６上に配された弾性層（円筒状弾性層）である。２４は表層としてのフッ素樹脂チューブであり、弾性層２２の周面に接着剤層２３により固定されている。

本実施例の定着ベルト２０は上記６層の積層複合層部材であり、全体に可撓性を有する薄肉の低熱容量の部材である。そして、この定着ベルト２０は自由状態においてはほぼ円筒形状を保持している。以下に各構成層について具体的に説明する。

（３−１）基材２１
本実施例においては、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。本実施例においては、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。

そ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。より好ましくは２０μｍから１００μｍが理想である。

（３−２）内面摺動層２５
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。本実施例では、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。

（３−３）弾性層２２
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の厚さは、画像を印刷する場合に記録材Ｓの凹凸或いはトナー層の凹凸に定着ベルト加熱面が追従できないことによる光沢ムラを予防するために、１００μｍ以上が好ましい。

弾性層２２の厚さが１００μｍ未満では、弾性部材としての機能が発揮されず、定着時の圧力分布が不均一となることによって、特にフルカラー画像定着時に二次色の未定着トナーを十分に加熱定着することができずに定着画像のグロスにおいてムラを生じる。また、溶融不十分なことによってトナーの混色性が低下し、高精細なフルカラー画像が得られず好ましくない。本実施例においては、シリコーンゴムを用い、硬度はＪＩＳ−Ａ６度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫ、厚みは４５０μｍである。

弾性層２２の塗工方法を、図５を用いて説明する。図５は基材２１上に弾性層２２としてのシリコーンゴム層を形成する工程の一例であり、所謂リングコート法を用いる方法を説明するための模式図である。

本実施例では、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をシリンダポンプ４１に充填する。

そして、シリンダポンプ４１から環状の塗工ヘッド４２へ上記の組成物を圧送することで環状の塗工ヘッド４２の内側に配置する塗工液供給ノズル（不図示）から円筒状基体２１（２５・２１・２６）の周面に組成物を塗工する。円筒状基体２１の周面には予め公知の方法でプライマー処理が施されている。

塗工ヘッド４２は固定された塗工ヘッド保持部４３に保持されている。シリンダポンプ４１はモータ１により駆動されて付加硬化型シリコーンゴム組成物をチューブ４４を介して塗工ヘッド４３へ圧送する。

円筒状基体２１は芯金保持具４５に保持された円筒状芯金に外嵌されて保持されている。芯金保持具４５は回転軸線が水平にされて塗工台４６に回転可能に保持されている。環状の塗工ヘッド４２は円筒状基体２１に同軸に外嵌されている。芯金保持具４５はモータ２で所定の速度で回転される。即ち、円筒状基体２１が回転される。塗工台４５はモータ３により芯金保持具４５の回転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４２による塗工と同時に円筒状基体２１を一定速度で回転させながら図面右方向に一定速度で移動させることで、付加硬化型シリコーンゴム組成物の塗膜２２ａを円筒状基体２１の周面に円筒状に形成することが出来る。塗膜の厚みは、塗工液供給ノズルと円筒状基体２１とのクリアランス、シリコーンゴム組成物の供給速度、円筒状基体２１の移動速度、などによって制御することが出来る。

円筒状基体２１上に形成された付加硬化型シリコーンゴム組成物層２２ａは、電気炉などの加熱手段によって一定時間加熱して、架橋反応を進行させることにより、シリコーンゴム弾性層２２とすることができる。本実施例においては、電気炉で２００℃、３０分加熱した。

（３−４）接着剤層２３
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）。本実施例において接着層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。

具体的には、付加硬化型シリコーンゴム接着剤２３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及び架橋触媒としての白金化合物を含有する。そして、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。本実施例においては、接着剤層を約５μｍの厚みで均一に塗布した。

（３−５）フッ素樹脂チューブ２４
定着部材の表層としては、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。

フッ素樹脂としては、耐熱性に優れた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）が好適に用いられる（ＰＦＡチューブ）。ＰＦＡチューブは押し出し成形により成形するものを用いる。

原料となるＰＦＡの共重合の形式は特に限定されず、例えば、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などが挙げられる。また、原料となるＰＦＡにおけるテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）の含有モル比は特に限定されるものではない。例えば、ＴＦＥ／ＰＡＶＥの含有モル比が、９４／６〜９９／１のものを好適に用いることができる。

この他のフッ素樹脂として、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）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が挙げられる。また、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。そして、それらのフッ素樹脂を１種あるいは複数種組み合わせて用いることもできる。

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、５２．２ｍｍ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。

（３−６）フッ素樹脂チューブ被覆方法
本実施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に被せるフッ素樹脂チューブ被覆工程）を用いた。拡張被覆法について図１を用いて説明する。

（ａ）チューブ挿入
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チューブ拡張型Ｋの内側にＰＦＡチューブ２４を配置（挿入）する。

（ｂ）両端部保持
拡張型Ｋに配置したＰＦＡチューブ２４の両端を保持部材ＦｕとＦｌを用いて保持する。保持部材ＦｕとＦｌについては、後述で詳細に説明する。

（ｃ）縮め
次に、ＰＦＡチューブ２４について詳しくは後述するが事前に求めた所定の長さ分だけ長手方向を縮める（フッ素樹脂チューブの全長より短くなるように長手方向に縮める縮め工程）。

（ｄ）真空拡張
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。

（ｅ）基材Ｗを挿入
中子Ｎに基材Ｗ（２５＋２１＋２６＋２２＋２３）をセット（外嵌）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の内径はこの基材Ｗの挿入がスムーズに行われる範囲であれば特に限定するものではない。

（ｆ）真空破壊
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（フッ素樹脂チューブの拡張を緩める緩め工程）、ＰＦＡチューブ２４とシリコーンゴム層表面は密着した状態になる。

（ｇ）延伸工程
次に、ＰＦＡチューブ２４を所定の伸張率まで伸張する（フッ素樹脂チューブの長手方向への伸張工程）。

ＰＦＡチューブ２４が伸張される際、ＰＦＡチューブ２４とシリコーンゴム層２２の間にある付加硬化型シリコーンゴム接着剤２３が潤滑剤の役目を果たし、スムーズに伸張することができる。

（ｈ）カシメ工程
ＰＦＡチューブ２４の長手方向の伸張率を維持するために、弾性層２２とＰＦＡチューブ２４の両端部（後の工程で切断される部分）をヒーターを内蔵したカシメビットＨ１などでカシメる工程である。

（ｉ）扱き工程
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。

ＰＦＡチューブ２４が被覆されている基材Ｗを拡張型Ｋから取り出す。この基材Ｗの外径より僅かに大きい内径をもつリング状部材Ｒを基材Ｗに外嵌する。そして、このリング状部材Ｒを、ＰＦＡチューブ２４が被覆されている基材Ｗの上端部よりＰＦＡチューブ２４の表面へエアー（エアー圧０．５ＭＰａ）をＰＦＡチューブ２４の周方向と垂直の方向に噴出させながらＰＦＡチューブ２４の長手方向へ移動させる。

これにより、弾性層２２とＰＦＡチューブ２４の間にある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を扱き出す（塗布した接着剤を扱く工程）。

扱き方法としては、エアー圧を利用した方法の他にも、液体や半固体を噴出させてもよい。また、ＰＦＡチューブ２４が被覆されている基材Ｗの外径より小さな径をもつ伸縮するリングを用いて扱いてもよい。

（ｊ）加熱処理
扱き工程後、加熱処理（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）。

（ｋ）切断、研磨
加熱処理後、自然冷却をしたのち、基材Ｗ（２５＋２１＋２６＋２２＋２３＋２４）の両端側を所定の長さで切断してから研磨し、定着ベルト２０を完成させた。

（３−７）フッ素樹脂チューブの長手方向の伸張率
本実施例の長手方向の伸張率は７％であった（円筒状弾性層に被せたフッ素樹脂チューブの全長を基準）。ＰＦＡチューブを長手方向に伸張することで、ＰＦＡチューブに皺が発生しにくくなり、高耐久な定着ベルトになる。

（３−８）フッ素樹脂チューブを径方向に拡張する前の長手方向縮め
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（ｄ）の工程の前に、ＰＦＡチューブ２４の長手方向を縮める（ｃ）の緩め工程を設けている。ＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張すると、長手方向は縮むことが確認されている。長手方向を固定した状態で径方向を拡張すると、ＰＦＡチューブ２４は長手方向に縮まる方向の力と径方向に拡張する力がかかるため、ＰＦＡチューブ２４が塑性変形を起こしやすくなる。よって、ＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張する時は、予めＰＦＡチューブ２４の長手方向を緩めることで塑性変形を起こしにくくしている。

（３−９）フッ素樹脂チューブ拡張時長手方向の縮み量測定
ＰＦＡチューブ２４の径方向拡張時に、ＰＦＡチューブ２４が長手方向に縮む量の測定は、チューブ拡張型Ｋの内径と同じ外径を持つ円柱等に、潤滑の良い状態でＰＦＡチューブ２４を被覆し、長手方向の縮み量を計測する。

ＰＦＡチューブ２４は、製造バラツキにより径サイズに幅をもっている。ＰＦＡチューブ２４の径サイズは規格上、約１．３ｍｍのバラツキがある。従って、製造ロット毎に長手方向の縮み量を計測する必要がある。

または、ＰＦＡチューブ２４の径変化率と長手変化率の係数から計算する方法もある。下記に、ＰＦＡチューブ２４の径変化率と長手変化率の係数から長手方向の縮み量を求める方法を記載する。
１）被覆するＰＦＡチューブ２４の径をＡとする。
２）ＰＦＡチューブ２４を被覆する円柱の外径をＢとする。
３）ＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張したときの径変化率は、径変化率＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００％とする。
４）ＰＦＡチューブ２４の長手方向両側に１つずつ印を付ける。その印の間隔をＣｎとする。既知の外径をもつ円柱等に潤滑が良い状態でＰＦＡチューブ２４を被覆し、被覆後のＰＦＡチューブ２４の印の間隔を計測する。被覆後の印の間隔をＤｎとする。（Ｄｎ−Ｃｎ）／Ｃｎ×１００％＝長手変化率Ｅｎとする。
５）複数（ｎ回）の外径（径変化率で５％〜１５％ぐらいになるような外径が良い）の円柱等で、長手変化率Ｅｎを求める。長手変化率ＥｎをＹ、径変化率ｎをＸとして、回帰直線の傾きを求める。この傾きは、ＰＦＡチューブ２４の径方向と長手方向の関係を表す係数Ｆである。本実施例では、係数Ｆ＝−０．６０であった。

係数Ｆを使い、金属製チューブ拡張型Ｋの内面に密着させたときのＰＦＡチューブ２４の長手方向の縮み量を計算する。ＰＦＡチューブ２４の径Ａは、５１．６ｍｍである。金属製チューブ拡張型Ｋの内径Ｂは、５７．２ｍｍである。
径変化率は、
（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００
＝（５７．２−５１．６）／５１．６×１００
＝１０．９％
である。

ＰＦＡチューブ２４の径方向と長手方向の関係を表す係数Ｆは−０．６０であるので、ＰＦＡチューブ２４を径方向に１０．９％変化させたときの長手方向の変化率は、
径変化率×係数Ｆ
＝１０．９％×−０．６０
＝−６．５％
である。

ＰＦＡチューブ２４の長さは４２０ｍｍである。よって、金属製チューブ拡張型Ｋの内面に密着させたときのＰＦＡチューブ２４の長手方向の縮み量は、
４２０ｍｍ×−６．５％
＝４２０ｍｍ×（−６．５／１００）
＝−２７．３ｍｍ
である。

ＰＦＡチューブ２４の径変化率と長手変化率の係数は、ＰＦＡチューブ２４のチューブ厚みと材質と製造工程が同じである場合、ＰＦＡチューブ２４の径サイズが５ｍｍ程度違っていても、ＰＦＡチューブ２４の径変化率と長手変化率の係数は同じ値になった。よって、ＰＦＡチューブ２４の径サイズは製造バラツキがあるが、径変化率と長手変化率の係数を用いることで、製造ロット毎の径を計測し、計算式に当てはめるだけで長手方向の縮み量を算出することができる。

このように、実測したり、計算から求めたりして、ＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張する前に、長手方向に縮める量を求めることができる。しかし、この値には実験誤差が含まれているため、長手に縮める量はここで求めた値より小さくした方がよい。それは、縮める量が大きすぎると、長手方向が弛んでいる状態で径方向が拡張され、ＰＦＡチューブ２４に周方向の皺が発生してしまうためである。

本実施例のＰＦＡチューブ２４の長手方向の縮み量は片側１２．５ｍｍずつ（保持部材Ｆｕを１２．５ｍｍ、Ｆｌを１２．５ｍｍ内側に移動させる）、両側合計で２５．０ｍｍにした。

（４）保持部材ＦｕとＦｌ
拡張型Ｋに配置したＰＦＡチューブ２４の両端を保持部材するためのＦｕとＦｌは、定着ベルト２０の表層であるＰＦＡチューブ２４を基材Ｗ（２５＋２１＋２６＋２２＋２３）に量産性良く被覆するのには重要な部材である。

ＰＦＡチューブ２４は径方向に拡張されるときと長手方向に伸張されるときに、ＰＦＡチューブ２４には塑性変形が起こるほどの力がかかる。ＰＦＡチューブ２４の材質や厚みにもよるがおおよそ２００Ｎである。ＰＦＡチューブ２４を保持部材Ｆｕ，Ｆｌで挟んでこの力に抵抗している。ＰＦＡチューブ２４の保持が弱くなると、ＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張するときや長手方向に伸張するときに保持部材Ｆｕ，Ｆｌから外れて、製造装置が停止して復旧に時間を要する。よって、量産性良く定着ベルト２０を製造するには、ＰＦＡチューブ２４を安定して保持できる保持部材Ｆｕ，Ｆｌの構造が重要になる。

（４−１）保持部材Ｆｕ，ＦｌとＰＦＡチューブ２４の位置関係
図６は本実施例に用いた保持部材Ｆｕ，ＦｌとＰＦＡチューブ２４との位置関係を説明する構成模式図である。

保持部材Ｆｕ（Ｆｌ）は、バックアップ部材７１と保持爪７２で構成されている。拡張型Ｋの内側にＰＦＡチューブ２４を配置した後、保持部材ＦｕとＦｌがＰＦＡチューブ２４の上下から挿入される。位置関係は、バックアップ部材７１と保持爪７２の間にＰＦＡチューブ２４が入る。

（４−２）保持部材Ｆｕ，Ｆｌの動作
図７は本実施例に用いた保持部材Ｆｕ，Ｆｌの動作を説明する構成模式図である。

拡張型Ｋの長手方向両端部とバックアップ部材７１は密着する構造になっている。保持爪７２をバックアップ部材７１に突き当てるように動作させることで、ＰＦＡチューブ２４をバックアップ部材７１と保持爪７２で挟む。ＰＦＡチューブ２４の表面側はバックアップ部材７１と、ＰＦＡチューブ２４の裏面側は保持爪７２との摩擦抵抗により、ＰＦＡチューブ２４は保持される。

ＰＦＡチューブ２４を拡張被覆法を用いたときの保持部材Ｆｕ，Ｆｌの動作を図１を含めて説明する。

図１の（ｂ）で、ＰＦＡチューブ２４の両端部を保持部材Ｆｕ，Ｆｌで図７の動作をすることで、ＰＦＡチューブ２４をバックアップ部材７１と保持爪７２で挟む。また、図１の（ｈ）のカシメ工程後は、ＰＦＡチューブ２４の長手方向の伸張率を維持するために、弾性層２２とＰＦＡチューブ２４の両端部が接着されるので、保持部材Ｆｕ，Ｆｌは図７の逆の動作をすることで、ＰＦＡチューブ２４はバックアップ部材７１と保持爪７２から開放される。ＰＦＡチューブ２４の径は、基材Ｗの外径よりも小さいため、保持爪７２は基材ＷとＰＦＡチューブ２４に挟まれた状態になる。次に保持爪７２が基材ＷとＰＦＡチューブ２４に挟まれた状態で、保持部材Ｆｕ，Ｆｌを基材Ｗの端部より外側に移動させることで、保持爪７２を引き抜き、ＰＦＡチューブ２４を被覆した基材Ｗと分離する。

（４−３）保持爪７２の形状
本実施例の保持爪７２の形状を図８を用いて説明する。図８の（ａ）は保持部材Ｆｕ，Ｆｌに複数ある保持爪７２のひとつである。保持部材Ｆｕ，Ｆｌに保持爪７２は複数あるが全て同じ形状をしている。図８の（ｂ）は（ａ）の点線を軸として保持爪７２を９０°回転させた図である。保持爪７２は逆Ｌ形状をしていて接触面７３を持つ。

（４−４）接触面７３の形状
［実施例１］
実施例１の接触面７３の形状を図９を用いて説明する。

ＰＦＡチューブ２４をバックアップ部材７１と挟むときに接触する面は接触面７３である。実施例１では保持爪７２はＳＵＳで作られている。ＳＵＳ材の表面粗さはＲａ：４〜８μｍ程度である。また、接触面７３には波形状を施してある。波のピッチ間距離は５ｍｍ、山と谷の差は０．２ｍｍ、幅２５ｍｍで５周期分施した。

［実施例２］
実施例２の接触面７３の形状を図１０を用いて説明する。

実施例２の保持爪７２は、実施例１と同様にＳＵＳで作られている。ＳＵＳ材の表面粗さはＲａ：４〜８μｍ程度である。接触面７３にはブラスト加工を施してある。接触面７３の粗さはＲａ：１．５〜３μｍ程度に仕上げた。接触面７３以外は、材質も寸法も実施例１と同じである。

［比較例１］
比較例１として、保持爪７２の接触面７３に波形状がない保持爪７２を準備した。接触面７３の波形状がない以外は、材質も寸法も実施例１と同じである。

［比較例２］
比較例２として、保持爪７２の接触面７３にのこぎり形状の保持爪７２を準備した。接触面７３の形状以外は、材質も寸法も実施例１と同じである。比較例２の接触面７３の形状を図１１を用いて説明する。接触面７３にはのこぎり形状を施してある。ＰＦＡチューブ２４の長手中央部側がのこぎり形状の傾斜側に位置するように形状を付けている。のこぎり形状のピッチ間距離は５ｍｍ、山と谷の差は０．２ｍｍ、幅２５ｍｍで５周期分施した。

（５）ＰＦＡチューブ２４の保持安定性試験
実施例１，実施例２，比較例１，比較例２のそれぞれの保持爪７２を使用した保持部材Ｆｕ，Ｆｌを使って定着ベルト２０を各１０００本生産したときの結果を表１に示す。使用したＰＦＡチューブ２４の材質はＰＦＡ，厚みは４０μｍである。

真空不足とは、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）にしたときに、真空（５ｋＰａ）に達しない不具合である。状況としては、負圧にした際に保持部材Ｆｕ，ＦｌでＰＦＡチューブ２４を保持しきれず、保持爪７２からＰＦＡチューブ２４が一部外れてしまい、外れた部分から空気が入ることで、５ｋＰａの負圧にできない状態である。

伸張不足とは、ＰＦＡチューブ２４を長手方向７％伸張させることができない不具合である。状況としては、ＰＦＡチューブ２４を長手方向に７％伸張させる際に保持部材Ｆｕ，ＦｌでＰＦＡチューブ２４を保持しきれず、保持爪７２からＰＦＡチューブ２４が滑ってしまい、滑った分だけ伸張率が足りなくなっている状態である。

引きちぎりとは、保持部材Ｆｕ，ＦｌをＰＦＡチューブ２４を被覆した基材Ｗから外す際に、ＰＦＡチューブ２４の径は、基材Ｗの外径よりも小さいため、保持爪７２は基材ＷとＰＦＡチューブ２４に挟まれた状態になっている。保持部材Ｆｕ，Ｆｌを基材Ｗの端部より外側に移動させることで、保持爪７２を引き抜く。その際に、ＰＦＡチューブ２４の端部の一部が切れてしまう状態である。

表１の結果より、接触面７３に波形状を施していない比較例１は、真空不足が０．８％、伸張不足が１．３％発生した。また、接触面７３にのこぎり形状を施した比較例２は、引きちぎりを１．７％発生させた。真空不足が発生すると、製造装置が停止して復旧に時間を要する。また伸張不足の定着ベルト２０は、長期の使用によって表面にシワや亀裂を発生させる可能性があるため、定着ベルト２０の寿命を決める重要な項目である。よって、伸張不足の定着ベルト２０は、出荷可能な性能になっていないため、不良として処理され、生産の良品率を低下させる。引きちぎりが発生すると、次の定着ベルト２０を生産する際に、引きちぎられたＰＦＡチューブ２４の破片が保持爪とＰＦＡチューブ２４の間に入ると真空不足を発生させたり、基材ＷとＰＦＡチューブ２４の間に挟み込んだりすると異物噛み込み不良となる。

それに対し、実施例１と実施例２は、真空不足も伸張不足も引きちぎりも発生していない。この差は接触面７３の形状によるものである。実施例１の接触面７３には波形状を施してあるため、ウレタンゴム製のバックアップ部材７１に、接触面７３の波形状の山部分が強く食い込むため、ＰＦＡチューブ２４を強力に保持できる。実施例２の接触面７３にはブラスト加工により細かな凹凸があるため、実施例１同様にＰＦＡチューブ２４を強力に保持できる。比較例２の接触面７３にはのこぎり形状を施してあるため、実施例１と２同様にＰＦＡチューブ２４を強力に保持できるが、保持爪７２とバックアップ部材７１が離れて、ＰＦＡチューブ２４の締めつけ力がかかっている状態で保持爪７２を抜く際に、のこぎり形状の絶壁側の引っ掛かりが強く働きすぎるため、ＰＦＡチューブ２４の一部を引きちぎってしまったと考える。

上記の結果より、実施例１と実施例２の接触面７３の形状は、ＰＦＡチューブ２４を強く保持することができ、且つＰＦＡチューブ２４を引きちぎることなく保持爪７２を抜くことができる形状である。

Ａ 画像加熱定着装置、２０ 定着部材（加熱部材：定着ベルト）、
３０ 定着部材（加圧部材：加圧ベルト）、６０ 定着ニップ、
Ｋ チューブ拡張型、Ｆｕ，Ｆｌ チューブ保持部材、
Ｎ 中子、Ｗ 弾性層を積層した基材、２１ 基材、
２２ 円筒状弾性層、２３ 接着剤層、２４ フッ素樹脂チューブ、
７１ バックアップ部材、７２ 保持爪、７３ 接触面

Claims (3)

1. 定着部材の表層の樹脂チューブを被覆する製造方法であって、
   前記樹脂チューブの長手方向の両端部を保持する工程と、
   定着部材の表層を被覆したいワークを前記樹脂チューブに挿入する工程と、
   前記樹脂チューブを長手方向に伸張させる工程を有し、
   前記樹脂チューブを保持する部材の前記樹脂チューブと接する面に波形状が加工されていることを特徴とする定着部材の製造方法。
2. 定着部材の表層の樹脂チューブを被覆する製造方法であって、
   前記樹脂チューブの長手方向の両端部を保持する工程と、
   定着部材の表層を被覆したいワークを前記樹脂チューブに挿入する工程と、
   前記樹脂チューブを長手方向に伸張させる工程を有し、
   前記樹脂チューブを保持する部材の前記樹脂チューブと接する面にブラスト加工されていることを特徴とする定着部材の製造方法。
3. 前記樹脂チューブがフッ素樹脂チューブである請求項１又は請求項２に記載の定着部材の製造方法。

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