JP6201682B2 - 加熱ローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式が採用される画像形成装置に備えられる加熱ローラ、その加熱ローラを備える熱定着装置、および、加熱ローラの製造方法に関する。

電子写真方式のプリンタは、感光ドラムから転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置を備えている。定着装置は、加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラとを備えている。

このような加熱ローラとして、中空ローラ心金と、中空ローラ心金の表面に配置される弾性層と、弾性層上に配置されるフッ素樹脂チューブとを備える加熱ローラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、このような加熱ローラは、内部に配置されるヒータにより加熱され、トナー像が転写された用紙が加熱ローラと加圧ローラとの間を通過するときに、トナー像を加熱して用紙に定着させる。

特開平９−３０４９６４号公報

しかるに、特許文献１に記載の加熱ローラでは、ヒータにより加熱されるときに、弾性層から、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が飛散する場合がある。近年、このような微小粒子の飛散を抑制することが望まれている。

そこで、本発明の目的は、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散を抑制することができる加熱ローラ、その加熱ローラを備える熱定着装置、および、加熱ローラの製造方法を提供することにある。

（１）上記した目的を達成するために、本発明の加熱ローラは、円筒形状を有する心金と、心金を被覆するように、心金の外周面に配置されるゴム層と、ゴム層の外周面に配置される離型層とを備え、記録媒体に現像剤を熱定着させるときに、ゴム層から飛散する平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散開始温度を含む定着温度範囲に加熱される。

また、下記試験により測定される、微小粒子の密度が、２０００個／ｃｍ^３未満である。

試験：加熱ローラを、微小粒子密度測定装置が接続され、内容積が０．１７５ｍ^３の筐体内に配置する。次いで、筐体内において、加熱ローラの心金を加熱装置により、２３０℃に加熱する。そして、加熱開始から２０分が経過した後、筐体内の微小粒子の密度を測定する。

このような構成によれば、上記試験により測定される、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の密度が、２０００個／ｃｍ^３未満であるので、加熱ローラが、記録媒体に現像剤を熱定着させるために定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層から微小粒子が飛散することを抑制できる。
（２）また、定着温度範囲は、１５０℃以上２３０℃未満であってもよい。

しかるに、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子は、加熱ローラが高温に加熱されたときにゴム層から飛散し、微小粒子の飛散量は、加熱ローラの定着温度の向上に伴って、増加する。

ここで、上記の構成によれば、定着温度範囲は、１５０℃以上２３０℃未満であり、上記試験の加熱温度である２３０℃よりも低い。

そのため、加熱ローラが定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層から微小粒子が飛散することを確実に抑制できる。
（３）また、ゴム層は、シリコーンゴムからなってもよい。

このような構成によれば、ゴム層がシリコーンゴムからなるので、ゴム層の耐熱性の向上を図ることができる。
（４）また、心金の内周面に配置される熱吸収層を有していてもよい。

このような構成によれば、熱吸収層が心金の内周面に配置されるので、心金の内部から心金を加熱したときに、熱吸収層が熱線を効率よく吸収する。そのため、熱吸収層を効率よく加熱でき、ひいては、心金を効率よく加熱できる。
（５）本発明の熱定着装置は、上記の加熱ローラと、心金の内部に配置され、加熱ローラを２３０℃未満に加熱するように構成される加熱部材とを備えている。

このような構成によれば、熱定着装置が上記の加熱ローラを備えているので、加熱部材が加熱ローラを定着温度範囲に加熱し、加熱ローラが記録媒体に現像剤を熱定着させるときに、加熱ローラのゴム層から微小粒子が飛散することを抑制できる。
（６）本発明の加熱ローラの製造方法は、心金の外周面に、心金を被覆するように樹脂組成物層を形成する工程と、樹脂組成物層を、２５℃以上１５０℃以下において、０．５時間以上４時間以下加熱することにより、一次硬化させる工程と、一次硬化後の樹脂組成物層を、１５０℃以上２３０℃以下において、０．５時間以上１０時間以下加熱することにより、二次硬化させてゴム層に調製する工程と、ゴム層の外周面に、ゴム層を被覆するように離型層を形成する工程と、心金、ゴム層および離型層を備えるローラ部材を、２００℃以上２５０℃以下において、１時間以上２０時間以下に加熱する工程とを含んでいる。

このような構成によれば、樹脂組成物層を二次硬化させゴム層に調製した後、心金、ゴム層および離型層を備えるローラ部材を、２００℃以上２５０℃以下において、１時間以上２０時間以下、加熱する。すると、ローラ部材を加熱するときに、ゴム層から、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が飛散する。

つまり、加熱ローラの製造方法では、加熱ローラの製造工程において、ゴム層から、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が予め飛散される。そのため、この製造方法により製造された加熱ローラは、定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層からの微小粒子の飛散が抑制されている。

よって、本発明の加熱ローラの製造方法によれば、定着温度範囲に加熱されたときに、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散が抑制される加熱ローラを製造することができる。

本発明によれば、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態としての加熱ローラを備えるプリンタの中央断面図である。 図２は、図１に示す加熱ユニットの正面図である。 図３は、図２に示す加熱ユニットの正断面図である。 図４Ａは、図３に示す加熱ローラの製造方法を説明するための工程図であって、金属素管を準備する工程を示す。図４Ｂは、図４Ａに続いて、加熱ローラの製造方法を説明するための工程図であって、金属素管の外周面に樹脂組成物層を形成する工程を示す。図４Ｃは、図４Ｂに続いて、加熱ローラの製造方法を説明するための工程図であって、樹脂組成物層を硬化させ、ゴム層を調製する工程を示す。 図５Ａは、図４Ｃに続いて、加熱ローラの製造方法を説明するための工程図であって、ゴム層の外周面にコーティング層を形成する工程を示す。図５Ｂは、図５Ａに続いて、加熱ローラの製造方法を説明するための工程図であって、金属素管、ゴム層およびコーティング層を備えるローラ部材を、加熱する工程を示す。 図６は、図２に示す加熱ローラに対する加熱試験を説明するための説明図を示す。 図７Ａは、実施例および比較例における、時間に対する微粒子飛散濃度のグラフである。図７Ｂは、図７Ａに示す微粒子飛散濃度であって、２０分経過時における値を示す。 図８は、比較例における、加熱温度に対する微粒子飛散濃度を示すグラフである。

１．プリンタの全体構成
図１に示すように、プリンタ１は、横置きタイプのダイレクトタンデム型カラープリンタである。

プリンタ１は、本体ケーシング２と、プロセスユニット５と、スキャナユニット６と、転写ユニット７と、定着ユニット８とを備えている。

本体ケーシング２は、側面視略矩形のボックス形状を有しており、プロセスユニット５、スキャナユニット６、転写ユニット７および定着ユニット８を収容している。

また、本体ケーシング２は、開口部３と、フロントカバー４と、給紙トレイ１０と、排紙トレイ２２とを有している。

なお、以下の説明において、フロントカバー４が備えられる側を前方とし、その反対を後方とする。また、プリンタ１を前方から見たときを左右の基準とする。すなわち、図１の紙面左方が前方、紙面右方が後方、図１の紙面手前が右方、紙面奥側が左方である。具体的には、各図において方向を矢印にて示す。また、上下方向が鉛直方向であり、前後方向および左右方向が水平方向である。

開口部３は、本体ケーシング２の前端部に配置されている。フロントカバー４は、その下端部を支点として、本体ケーシング２の前壁の下端部に揺動可能に支持されている。フロントカバー４は、開口部３を開放または閉鎖する。

給紙トレイ１０は、本体ケーシング２内の底部に着脱自在に装着されている。給紙トレイ１０は、記録媒体の一例としての用紙Ｐが収容可能に構成されている。

排紙トレイ２２は、本体ケーシング２の上壁に配置されている。排紙トレイ２２は、用紙Ｐが載置されるように、本体ケーシング２の上面から下方へ凹んでいる。

プロセスユニット５は、本体ケーシング２内の上下方向の略中央に配置されている。プロセスユニット５は、開口部３を介して、本体ケーシング２に対して装着または引き出されるように構成されている。

プロセスユニット５は、ドロワユニット９と、現像カートリッジ１４とを備えている。

ドロワユニット９は、ドロワフレーム１１と、感光ドラム１２と、スコロトロン型帯電器１３とを備えている。

ドロワフレーム１１は、平面視略矩形の枠形状を有している。

感光ドラム１２は、複数色に対応して複数備えられており、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのそれぞれに対応して、４つ備えられている。４つの感光ドラム１２は、ドロワフレーム１１内の下端部において、前後方向に互いに間隔を空けて並列配置されている。

感光ドラム１２は、左右方向に延びる略円筒形状を有している。感光ドラム１２は、感光ドラム１２の下端部がドロワフレーム１１から露出するように、ドロワフレーム１１の両側壁の下端部に回転可能に支持されている。

スコロトロン型帯電器１３は、複数の感光ドラム１２に対応して複数、具体的には、４つ備えられている。スコロトロン型帯電器１３は、対応する感光ドラム１２の後上方に間隔を隔てて配置されている。

現像カートリッジ１４は、複数の感光ドラム１２に対応して複数、具体的には、４つ備えられている。現像カートリッジ１４は、ドロワフレーム１１に対して装着または離脱するように構成されている。

現像カートリッジ１４は、ドロワフレーム１１に装着された状態で、対応する感光ドラム１２の前上方に配置されている。

現像カートリッジ１４は、現像フレーム１５と、現像ローラ２５と、供給ローラ２３と、層厚規制ブレード２４とを備えている。

現像フレーム１５は、左右方向に延びる略ボックス状であり、現像フレーム１５の後下端部は、後下方に向かって開放されている。また、現像フレーム１５は、現像剤の一例としてのトナーを収容している。このようなトナーとしては、例えば、非磁性１成分の重合トナーが挙げられる。

現像ローラ２５は、現像フレーム１５内の下端部に配置されており、現像フレーム１５に回転可能に支持されている。また、現像ローラ２５の後下端部は、現像フレーム１５から露出しており、感光ドラム１２の前上端部と接触している。

供給ローラ２３は、現像ローラ２５に対して前上方に配置されている。供給ローラ２３の後下端部は、現像ローラ２５の前上端部に接触している。

層厚規制ブレード２４は、現像ローラ２５の後上方に配置されており、層厚規制ブレード２４の前端部が現像ローラ２５の上端部に接触している。

スキャナユニット６は、本体ケーシング２内において、プロセスユニット５の上方に配置されている。スキャナユニット６は、各感光ドラム１２に向けて、画像データに基づくレーザービームを出射するように構成されている。

転写ユニット７は、本体ケーシング２内において、プロセスユニット５の下方に配置されている。転写ユニット７は、駆動ローラ１８と、従動ローラ１９と、搬送ベルト１６と、転写ローラ１７とを備えている。

駆動ローラ１８および従動ローラ１９は、前後方向に互いに間隔を空けて配置されている。搬送ベルト１６は、搬送ベルト１６の上方部分が複数の感光ドラム１２に対して下方から接触するように、駆動ローラ１８および従動ローラ１９の周りに掛け渡されている。そして、搬送ベルト１６は、駆動ローラ１８の駆動および従動ローラ１９の従動により、感光ドラム１２と接触する上方部分が前方から後方に向かって移動するように、周回移動する。

転写ローラ１７は、複数の感光ドラム１２のそれぞれに対応して複数、具体的には、４つ備えられている。転写ローラ１７は、対応する感光ドラム１２とともに、搬送ベルト１６の上方部分を挟さむように、各感光ドラム１２の下方に配置されている。

定着ユニット８は、転写ユニット７の後上方かつプロセスユニット５の後方に配置されている。定着ユニット８は、熱定着装置の一例としての加熱ユニット３３と、加圧ローラ２１とを備えている。

加熱ユニット３３は、詳しくは後述するが、加熱ローラ２０を備えている。

加圧ローラ２１は、図１に示すように、加熱ローラ２０の後下方に配置されており、加圧ローラ２１の前上端部は、加熱ローラ２０の後下端部に接触している。
２．プリンタ１の画像形成動作
次に、プリンタ１の画像形成動作について説明する。なお、以下の画像形成動作は、図示しない制御部の制御により実行される。
（１）現像動作
画像形成動作が開始すると、スコロトロン型帯電器１３は、感光ドラム１２の表面を一様に帯電する。その後、スキャナユニット６が、所定の画像データに基づいて、帯電された感光ドラム１２の表面を露光する。これによって、感光ドラム１２の表面には、画像データに基づく静電潜像が形成される。

また、現像フレーム１５内のトナーは、供給ローラ２３に供給される。そして、供給ローラ２３は、トナーを現像ローラ２５に供給する。そして、供給ローラ２３と現像ローラ２５とは、それらの間でトナーを正極性に摩擦帯電する。次いで、層厚規制ブレード２４は、現像ローラ２５に供給されたトナーを一定の厚みに規制する。そして、現像ローラ２５は、回転することにより、担持するトナーを、感光ドラム１２の周面上の静電潜像に供給する。これにより、感光ドラム１２の周面上にトナー像が担持される。
（２）給紙動作および転写動作
給紙トレイ１０に収容される用紙Ｐは、給紙トレイ１０から、各種ローラの回転により、所定のタイミングで１枚ずつ、感光ドラム１２と搬送ベルト１６との間に供給される。

次いで、搬送ベルト１６は、感光ドラム１２と搬送ベルト１６との間に給紙された用紙Ｐを、前方から後方に向かって搬送する。このとき、感光ドラム１２および転写ローラ１７は、それらの間を通過する用紙Ｐに、各色のトナー像を順次転写する。これによって、用紙Ｐにカラー画像が形成される。
（３）定着動作および排紙動作
次いで、カラー画像が形成された用紙Ｐは、搬送ベルト１６の周回移動により、加熱ローラ２０と加圧ローラ２１との間に到達する。加熱ローラ２０および加圧ローラ２１は、それらの間を通過する用紙Ｐを加熱および加圧する。これにより、用紙Ｐに転写されたカラー画像は、用紙Ｐに熱定着される。その後、各種ローラが、用紙Ｐを前上方へＵターンするように搬送し、排紙トレイ２２に排紙する。
３．加熱ユニットの詳細
加熱ユニット３３は、図３に示すように、加熱ローラ２０と、加熱部材の一例としてのハロゲンランプ３１と、図示しない温度制御ユニットとを備えている。

加熱ローラ２０は、心金の一例としての金属素管２６と、熱吸収層２９と、ゴム層２７と、離型層の一例としてのコーティング層２８とを備えている。

金属素管２６は、アルミニウムなどの金属材料からなり、左右方向に延びる略円筒状を有している。金属素管２６の左右方向の寸法は、例えば、２４０ｍｍ以上、好ましくは、２２０ｍｍ以上、例えば、３００ｍｍ以下、好ましくは、２８０ｍｍ以下である。

熱吸収層２９は、例えば、黒色の塗料などからなり、金属素管２６の内周面に配置されている。熱吸収層２９の厚みは、例えば、５μｍ以上、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下である。また、熱吸収層２９の左右方向の寸法は、金属素管２６の左右方向の寸法よりも小さい。そして、熱吸収層２９は、金属素管２６の内周面の左右両端部を露出させるように、金属素管２６の内周面を被覆している。

ゴム層２７は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料からなり、耐熱性の観点から好ましくは、シリコーンゴムからなる。ゴム層２７は、金属素管２６の外周面に配置されており、左右方向に延びる略円筒形状を有している。ゴム層２７の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．３ｍｍ以上、例えば、１．０ｍｍ以下、好ましくは、０．８ｍｍ以下である。また、ゴム層２７の左右方向の寸法は、金属素管２６の左右方向の寸法よりも小さく、例えば、２１０ｍｍ以上、好ましくは、２２０ｍｍ以上、例えば、２６０ｍｍ以下、好ましくは、２５０ｍｍ以下である。そして、ゴム層２７は、金属素管２６の外周面の左右両端部を露出させるように、金属素管２６の外周面を被覆している。

コーティング層２８は、例えば、フッ素樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂材料からなる。このような樹脂材料のなかでは、好ましくは、フッ素樹脂が挙げられる。フッ素樹脂としては、具体的には、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とパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロエチレンとの共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）、二フッ化エチレン重合体（ＰＶｄＦ）などが挙げられ、好ましくは、ＰＦＡが挙げられる。このような樹脂材料は、単独で使用してもよく、２種以上併用することもできる。

コーティング層２８は、ゴム層２７の外周面に配置されており、左右方向に延びる略円筒形状を有している。コーティング層２８の厚みは、例えば、２０μｍ以上、好ましくは、３０μｍ以上、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、９０μｍ以下である。また、コーティング層２８の左右方向の寸法は、ゴム層２７の左右方向の寸法と略同じである。そして、コーティング層２８は、ゴム層２７の左右方向全体にわたって、ゴム層２７の外周面を被覆している。

ハロゲンランプ３１は、左右方向に延びる略円筒形状を有している。ハロゲンランプ３１の左右方向の寸法は、金属素管２６の左右方向の寸法よりも大きく、ハロゲンランプ３１の外径は、金属素管２６の内径よりも小さい。そして、ハロゲンランプ３１は、その左右両端部が金属素管２６から左右方向外方に突出するように、金属素管２６内に配置されている。

また、ハロゲンランプ３１は、フィラメント３２を備えている。フィラメント３２は、ハロゲンランプ３１内に左右方向に沿って配置され、金属素管２６の径方向に投影したときに、熱吸収層２９と重なるように配置されている。

図示しない温度制御ユニットは、加熱ローラ２０の表面温度を検知可能に構成され、かつ、ハロゲンランプ３１の出力を制御可能に構成されている。
４．加熱ローラの微小粒子飛散試験
加熱ローラ２０は、図６に示すように、試験の一例としての微小粒子飛散試験により測定される、微小粒子の飛散密度が、例えば、２０００個／ｃｍ^３未満、好ましくは、１９００個／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは、１７００個／ｃｍ^３未満、例えば、１００個／ｃｍ^３以上である。

ここで、微小粒子とは、加熱ローラ２０を加熱したときに、ゴム層２７から飛散する平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子である。なお、以下の説明において、ゴム層２７から飛散する平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子を、単に微小粒子と記載する。

また、微小粒子の平均粒子径は、より詳しくは、５ｎｍ以上、好ましくは、１０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下、好ましくは、２５０ｎｍ以下である。このような微小粒子の平均粒子径は、高速応答型パーティクルサイザー（ＦＭＰＳ、東京ダイレックス社製）により測定することができる。

このような微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）は、１ｃｍ^３の空間中に存在する微小粒子の個数であって、例えば、測定ユニット３８により測定される。

測定ユニット３８は、筐体４０と、微小粒子密度測定装置の一例としての粒子密度測定器３９と、連結管４１と、加熱装置の一例としてのホットプレート４２と、空気清浄機４３とを備えている。

筐体４０は、側面視略矩形のボックス形状を有している。筐体４０の左右方向寸法は、例えば、４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下、具体的には、５０ｃｍであり、筐体４０の前後方向寸法は、例えば、６０ｃｍ以上１００ｃｍ以下、具体的には、７０ｃｍであり、筐体４０の上下方向寸法は、例えば、４０ｃｍ以上８０ｃｍ以下、具体的には、５０ｃｍである。そして、筐体４０の内容積は、０．１７５ｍ^３である。

粒子密度測定器３９は、筐体４０内における、微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定可能に構成されている。このような粒子密度測定器３９は、市販品を使用することができ、粒子密度測定器３９の市販品としては、例えば、東京ダイレック社製の携帯型凝縮粒子カウンター ＣＰＣ ３００７などが挙げられる。

連結管４１は、チューブ状を有しており、粒子密度測定器３９と筐体４０とを連通している。詳しくは、連結管４１の一端部は、筐体４０内に臨むように筐体４０に接続されており、連結管４１の他端部は、粒子密度測定器３９に接続されている。これによって、筐体４０は、連結管４１を介して、粒子密度測定器３９に接続されている。

ホットプレート４２は、筐体４０内の底部に配置されている。ホットプレート４２は、その上面が、例えば、２５℃以上３００℃以下の温度範囲に、加熱可能に構成されている。

空気清浄機４３は、筐体４０の上壁の上面に配置されており、筐体４０内の微小粒子を除去可能に構成されている。このような空気清浄機４３は、市販品を使用することができ、空気清浄機４３の市販品としては、例えば、田中精機社製のＰＵＲＥ ＳＰＡＣＥ 型式ＰＳ０１−Ａなどが挙げられる。

このような測定ユニット３８により、加熱ローラ２０の微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定するには、まず、作業者は、空気清浄機４３を起動し、筐体４０内における微小粒子の飛散密度を、例えば、０個／ｃｍ^３以上、例えば、１００個／ｃｍ^３以下、好ましくは、５個／ｃｍ^３以下に調整する。このときの微小粒子の飛散密度を、微小粒子の初期飛散密度とする。なお、筐体４０内における微小粒子の飛散密度は、粒子密度測定器３９により測定される。

その後、作業者は、空気清浄機４３を停止する。

また、作業者は、ホットプレート４２を起動し、ホットプレート４２の上面を２３０℃に加熱する。

次いで、作業者は、加熱ローラ２０を、加熱ローラ２０の軸線方向が上下方向に沿い、金属素管２６の軸線方向の端面が、加熱されたホットプレート４２の上面に接触するように、ホットプレート４２上に配置する。

これによって、加熱ローラ２０の金属素管２６は、ホットプレート４２により、約２３０℃に加熱され、加熱ローラ２０のゴム層２７も、金属素管２６を介して、約２３０℃に加熱される。

次いで、加熱ローラ２０に対する加熱の開始から２０分間経過後、粒子密度測定器３９により、筐体４０内の微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定する。このときの筐体４０内の微小粒子の飛散密度を、微小粒子の加熱後飛散密度とする。

そして、微小粒子の加熱後飛散密度を、微小粒子の初期飛散密度により補正する。具体的には、微小粒子の加熱後飛散密度から初期飛散密度を減算する。

以上によって、加熱ローラ２０の微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）が算出される。
５．加熱ローラの製造方法
このような加熱ローラ２０を製造するには、図４Ａに示すように、まず、熱吸収層２９が内周面に配置された金属素管２６を準備する。

次いで、図４Ｂに示すように、金属素管２６の外周面に、金属素管２６を被覆するように、樹脂組成物層３０を形成する。

このような樹脂組成物層３０を形成するには、例えば、金属素管２６の外周面を覆うように、図示しない成形型を配置し、樹脂組成物を図示しない成形型に注入する。

樹脂組成物は、少なくとも、樹脂を含有している。

樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂、ニトリル樹脂、エチレン・プロピレン樹脂などが挙げられ、好ましくは、シリコーン樹脂が挙げられる。

シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越シリコーン社製のシリコーンゴムなどが挙げられる。

次いで、図４Ｃに示すように、外周面に樹脂組成物層３０が形成された金属素管２６を、第１加熱器３５により加熱する。

第１加熱器３５は、略ボックス形状の第１ケーシング４４を備えており、第１ケーシング４４内を加熱するように構成されている。

そのため、金属素管２６を、第１ケーシング４４内に収容し、第１加熱器３５により加熱する。

第１加熱器３５による加熱温度は、例えば、２５℃以上、好ましくは、３０℃以上、例えば、１５０℃以下、好ましくは、１００℃以下であり、加熱時間は、例えば、０．５時間以上、好ましくは、１．０時間以上、例えば、４時間以下、好ましくは、２時間以下である。

これによって、樹脂組成物層３０が一次硬化する。その後、図示しない成形型を脱型する。

次いで、図４Ｃに示すように、外周面に一次硬化された樹脂組成物層３０が配置される金属素管２６を、第２加熱器３６により加熱する。なお、第２加熱器３６は、第１加熱器３５と、同一であってもよく異なっていてもよいが、微小粒子の飛散密度低減の観点から好ましくは異なる。

第２加熱器３６は、略ボックス形状の第２ケーシング４５を備えており、第２ケーシング４５内を加熱するように構成されている。

そのため、金属素管２６を、第２ケーシング４５内に収容し、第２加熱器３６により加熱する。

第２加熱器３６による加熱温度は、例えば、１５０℃以上、好ましくは、２００℃以上、例えば、２３０℃以下、好ましくは、２２０℃以下であり、加熱時間は、例えば、０．５時間以上、好ましくは、２．０時間以上、例えば、１０時間以下、好ましくは、８時間以下である。

これによって、図５Ａに示すように、一次硬化後の樹脂組成物層３０が、加熱されて二次硬化し、ゴム層２７に調製される。

次いで、ゴム層２７の外周面に、ゴム層２７を被覆するように、コーティング層２８を形成する。

コーティング層２８を形成するには、まず、左右方向に延びる略円筒形状のコーティング層２８を別途調製する。そして、ゴム層２７を被覆するように、ゴム層２７の外周面に、コーティング層２８を装着する。

これによって、金属素管２６、ゴム層２７、コーティング層２８および熱吸収層２９を備えるローラ部材３４が調製される。

次いで、ローラ部材３４を、図５Ｂに示すように、微小粒子の飛散開始温度以上に加熱する。つまり、ローラ部材３４は、微小粒子の飛散開始温度以上での加熱処理前の加熱ローラ２０である。

ここで、微小粒子の飛散開始温度とは、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が、ローラ部材３４のゴム層２７から、所定量以上の飛散を開始する温度であって、図６に示すように、例えば、測定ユニット３８により測定される。

微小粒子の飛散開始温度を測定ユニット３８により測定するには、上記の微小粒子飛散試験と同様に、筐体４０内における微小粒子の飛散密度を、好ましくは、５個／ｃｍ^３以下に調整する。そして、ホットプレート４２の上面を、所定の初期温度、例えば、１４０℃以上２００℃以下、好ましくは、１７０℃以上１９０℃以下に加熱する。

次いで、ローラ部材３４を、加熱ローラ２０の軸線方向が上下方向に沿い、金属素管２６の軸線方向の端面が、加熱されたホットプレート４２の上面に接触するように、ホットプレート４２上に配置し、２０分間放置する。その後、粒子密度測定器３９により、筐体４０内の微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定する。

このとき、微小粒子の飛散密度が５０００個／ｃｍ^３未満である場合、ホットプレート４２の上面の温度を、所定の値、例えば、２０℃上昇させて、上記の動作を繰り返す。

そして、微小粒子の飛散密度が５０００個／ｃｍ^３を超過したとき、そのときのホットプレート４２の上面の温度から、所定の値（例えば、２０℃）を減算した温度を、微小粒子の飛散開始温度とする。

これによって、微小粒子の飛散開始温度が、測定ユニット３８により測定される。

より具体的には、微小粒子の飛散開始温度は、例えば、１５０℃以上、好ましくは、１５０℃を超過し、さらに好ましくは、２００℃以上、例えば、２３０℃未満、好ましくは、２２０℃未満である。

ローラ部材３４を微小粒子の飛散開始温度以上に加熱するには、図５Ｂに示すように、第３加熱器３７により、ローラ部材３４を加熱する。

第３加熱器３７は、略ボックス形状の第３ケーシング４６を備えており、第３ケーシング４６内を加熱するように構成されている。なお、第３加熱器３７は、第２加熱器３６と、同一であってもよく異なっていてもよいが、微小粒子の飛散密度低減の観点から好ましくは異なる。

そのため、ローラ部材３４を、第３ケーシング４６内に収容し、第３加熱器３７により加熱する。

第３加熱器３７による加熱温度は、例えば、１６０℃以上、好ましくは、２００℃以上、例えば、２５０℃以下、好ましくは、２４０℃以下であり、さらに好ましくは、２３０℃である。第３加熱器３７による加熱時間は、例えば、１時間以上、好ましくは、４時間以上、例えば、２０時間以下、好ましくは、１０時間以下である。

以上によって、加熱ローラ２０が製造される。

なお、上記の加熱ローラの製造方法では、ローラ部材３４を調製した後、加熱ローラ２０を製造したが、これに限定されず、市販品のローラ部材３４から、加熱ローラ２０を製造することもできる。このような市販品のローラ部材３４としては、例えば、シンジーテック社製のローラなどが挙げられる。
６．定着動作の詳細
このような加熱ローラ２０は、上記の定着動作時において、図示しない温度制御ユニットおよびハロゲンランプ３１により、定着温度範囲に加熱される。

定着温度範囲は、例えば、１５０℃以上、好ましくは、２００℃以上、さらに好ましくは、２００℃を超過し、例えば、２５０℃以下、好ましくは、２４０℃以下、さらに好ましくは、２３０℃未満である。つまり、定着温度範囲は、微小粒子の飛散開始温度を含んでいる。
７．作用効果
（１）加熱ローラ２０は、図６に示すように、微小粒子飛散試験により測定される、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の密度が、２０００個／ｃｍ^３未満である。

そのため、加熱ローラ２０が、用紙Ｐにトナーを熱定着させるために定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層２７から微小粒子が飛散することを抑制できる。
（２）定着温度範囲は、好ましくは、２００℃を超過し２３０℃未満である。すなわち、定着温度範囲は、微小粒子飛散試験の加熱温度である２３０℃よりも低い。

そのため、加熱ローラ２０が定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層２７から微小粒子が飛散することを確実に抑制できる。
（３）また、ゴム層２７は、図３に示すように、好ましくは、シリコーンゴムからなる。そのため、ゴム層２７の耐熱性の向上を図ることができる。
（４）また、熱吸収層２９は、図３に示すように、金属素管２６の内周面に配置されている。そのため、ハロゲンランプ３１が金属素管２６の内部から金属素管２６を加熱したときに、熱吸収層２９が熱線を効率よく吸収する。その結果、熱吸収層２９を効率よく加熱でき、ひいては、金属素管２６を効率よく加熱できる。
（５）加熱ユニット３３は、図３に示すように、加熱ローラ２０と、ハロゲンランプ３１とを備えている。そのため、ハロゲンランプ３１が、加熱ローラ２０を定着温度範囲に加熱し、加熱ローラ２０が用紙Ｐにトナーを熱定着させるときに、加熱ローラ２０のゴム層２７から微小粒子が飛散することを抑制できる。
（６）加熱ローラ２０の製造方法では、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、樹脂組成物層３０を二次硬化させゴム層２７に調製した後、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、金属素管２６、ゴム層２７およびコーティング層２８を備えるローラ部材３４を、第３加熱器３７によって、好ましくは、２００℃以上２５０℃以下において、１時間以上２０時間以下、加熱する。

そのため、第３加熱器３７がローラ部材３４を加熱するときに、ゴム層２７から、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が飛散する。

つまり、加熱ローラ２０の製造方法では、加熱ローラ２０の製造工程において、ゴム層２７から、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子が予め飛散される。そのため、この製造方法により製造された加熱ローラ２０は、定着温度範囲に加熱されたときに、ゴム層２７からの微小粒子の飛散が抑制されている。

すなわち、加熱ローラ２０の製造方法によれば、定着温度範囲に加熱されたときに、平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散が抑制される加熱ローラ２０を製造することができる。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。なお、実施例中の数値は、上記の実施形態において記載される対応箇所の上限値または下限値に代替することができる。

実施例１
まず、黒色の塗料からなる熱吸収層が内周面に配置された金属素管を準備した。

なお、金属素管は、アルミニウムからなり、金属素管の左右方向の寸法は、２７０ｍｍであった。また、熱吸収層の厚みは、１０μｍであった。

次いで、金属素管の外周面を覆うように、図示しない成形型を配置し、樹脂組成物を図示しない成形型に注入した。なお、樹脂組成物は、シリコーン樹脂を含有しており、液状であった。

これにより、金属素管の外周面に樹脂組成物層が形成された。

次いで、樹脂組成物層が形成された金属素管を、図４Ｃに示す第１加熱器３５の第１ケーシング４４内に収容し加熱した。

なお、第１加熱器３５による加熱温度は、３０〜６０℃であり、第１加熱器３５による加熱時間は１〜２時間であった。

これによって、樹脂組成物層が一次硬化した。その後、図示しない成形型を脱型した。

次いで、一次硬化された樹脂組成物層を備える金属素管を、図４Ｃに示す第２加熱器３６の第２ケーシング４５内に収容し加熱した。

なお、第２加熱器３６による加熱温度は、２００〜２４０℃であり、第２加熱器３６による加熱時間は４〜８時間であった。

これによって、樹脂組成物層が二次硬化して、ゴム層が調製された。また、ゴム層の左右方向寸法は、２４０ｍｍであり、ゴム層の厚みは、０．５ｍｍであった。

次いで、ゴム層の外周面に、ゴム層を被覆するように、略円筒形状のコーティング層を装着した。なお、コーティング層は、ＰＦＡからなり、コーティング層の左右方向寸法は、２４０ｍｍであり、コーティング層の厚みは、５０μｍであった、
これによって、金属素管、ゴム層、コーティング層および熱吸収層を備えるローラ部材が調製された。

次いで、ローラ部材を、図５Ｂに示す第３加熱器３７の第３ケーシング４６内に収容し加熱した。

なお、第３加熱器３７による加熱温度は、２００〜２５０℃であり、第１加熱器３５による加熱時間は４〜８時間であった。

以上によって、加熱ローラが製造された。

評価
（１）微小粒子の飛散密度
実施例１の加熱ローラについて、図６に示す測定ユニット３８により、微小粒子の飛散密度を測定した。

まず、空気清浄機４３を起動し、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を、５個／ｃｍ^３以下に調整した。また、ホットプレート４２を起動し、ホットプレート４２の上面を２３０℃に加熱した。

次いで、空気清浄機４３を停止した後、粒子密度測定器３９により、１秒毎に、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定し記録（ロギング）した。

２０分経過後、粒子密度測定器３９によるロギングを停止した。これによって、バックグラウンドデータが取得された。

次いで、空気清浄機４３を再度起動し、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を、５個／ｃｍ^３以下に調整した。

次いで、空気清浄機４３を停止した後、加熱ローラを、加熱ローラの軸線方向が上下方向に沿い、金属素管の軸線方向の端面が、加熱されたホットプレート４２の上面に接触するように、ホットプレート４２上に配置した。

次いで、粒子密度測定器３９により、１秒毎に、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定し記録（ロギング）した。

加熱ローラの加熱開始から２０分経過後、粒子密度測定器３９によるロギングを停止し、取得された測定データをバックグラウンドデータにより補正した。その結果を、図７Ａに示す。また、加熱ローラの加熱開始から２０分経過時点における、微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を図７Ｂに示す。

比較例１
上記の実施例１と同様にして、ローラ部材を調製した。

評価
（１）微小粒子の飛散密度
比較例１のローラ部材について、図６に示す測定ユニット３８により、微小粒子の飛散密度を測定した。

まず、実施例１の微小粒子の飛散密度測定と同様にして、バックグラウンドデータを取得した。

次いで、空気清浄機４３を再度起動し、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を、５個／ｃｍ^３以下に調整した。

次いで、空気清浄機４３を停止した後、ローラ部材を、ローラ部材の軸線方向が上下方向に沿い、金属素管の軸線方向の端面が、加熱されたホットプレート４２の上面に接触するように、ホットプレート４２上に配置した。

次いで、粒子密度測定器３９により、１秒毎に、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定し記録（ロギング）した。

ローラ部材の加熱開始から２０分経過後、粒子密度測定器３９によるロギングを停止し、取得された測定データをバックグラウンドデータにより補正した。その結果を、図７Ａに示す。また、ローラ部材の加熱開始から２０分経過時点における、微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を図７Ｂに示す。

（２）微小粒子の飛散開始温度
比較例１のローラ部材について、図６に示す測定ユニット３８により、微小粒子の飛散開始温度を測定した。

まず、空気清浄機４３を起動し、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を、５個／ｃｍ^３以下に調整した。また、ホットプレート４２を起動し、ホットプレート４２の上面を１８０℃に加熱した。

次いで、空気清浄機４３を停止した後、ローラ部材を、ローラ部材の軸線方向が上下方向に沿い、金属素管の軸線方向の端面が、加熱されたホットプレート４２の上面に接触するように、ホットプレート４２上に配置した。

次いで、ローラ部材を１０分間、加熱した後、粒子密度測定器３９により、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定した。このとき、微小粒子の飛散密度は、１９１３個／ｃｍ^３であった。

次いで、ホットプレート４２の上面の温度を、２０℃（所定の値）上昇させ、２００℃に加熱し、１０分間放置した。

その後、再度、粒子密度測定器３９により、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定した。このとき、微小粒子の飛散密度は、５４４個／ｃｍ^３であった。

次いで、ホットプレート４２の上面を、さらに２０℃上昇させ、２２０℃に加熱し、１０分間放置した。

再度、粒子密度測定器３９により、筐体４０内における微小粒子の飛散密度（個／ｃｍ^３）を測定した。このとき、微小粒子の飛散密度は、３５８０３個／ｃｍ^３であった。

このとき、微小粒子の飛散密度が、５０００個／ｃｍ^３を超過しているので、ホットプレート４２の上面温度である２２０℃から、２０℃（所定の値）を減算した２００℃を微小粒子の飛散開始温度として確認した。

その結果を、図８に示す。

２０ 加熱ローラ
２６ 金属素管
２７ ゴム層
２８ コーティング層
２９ 熱吸収層
３０ 樹脂組成物層
３１ ハロゲンランプ
３３ 加熱ユニット
３４ ローラ部材
３９ 粒子密度測定器
４０ 筐体
４２ ホットプレート
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. 搬送される用紙にトナーを熱定着させる加熱ローラの製造方法であって、
   心金の外周面に、前記心金を被覆するように樹脂組成物層を形成する第１形成工程と、
   前記樹脂組成物層を、２５℃以上１５０℃以下において、０．５時間以上４時間以下加熱することにより、一次硬化させる第１加熱工程と、
   一次硬化後の前記樹脂組成物層を、１５０℃以上２３０℃以下において、０．５時間以上１０時間以下加熱することにより、二次硬化させてゴム層に調製する第２加熱工程と、
   前記ゴム層の外周面に、前記ゴム層を被覆するように離型層を形成する第２形成工程と、
   前記心金、前記ゴム層および前記離型層を備えるローラ部材を、前記ゴム層からの平均粒子径が３００ｎｍ以下の微小粒子の飛散開始温度以上である２００℃以上２５０℃以下において、１時間以上２０時間以下、加熱する第３加熱工程とを含んでいることを特徴とする、加熱ローラの製造方法。
2. 前記第１形成工程において、内周面に熱吸収層が形成された中空の前記心金の外周面に前記樹脂組成物層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の加熱ローラの製造方法。
3. 前記第３加熱工程の温度は、２００℃以上、２３０℃以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の加熱ローラの製造方法。
4. 前記第３加熱工程の温度は、前記第２加熱工程の温度以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱ローラの製造方法。
5. 前記第３加熱工程の時間は、４時間以上、１０時間以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の加熱ローラの製造方法。

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