JP6706437B2

JP6706437B2 - 定着部材の製造方法

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Publication number: JP6706437B2
Application number: JP2016005534A
Authority: JP
Inventors: 武幸手取; 雄次杉山
Original assignee: Synztec Co Ltd
Current assignee: Synztec Co Ltd
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: US20200159147A1; CN106990691A; JP2017125970A; US20170205736A1

Description

本発明は、特に電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着部に用いる定着部材の製造方法に関する。

電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着部（定着装置）には、電鋳（Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉ／Ｃｕ（銅）／Ｎｉ、ＰＩ（ポリイミド樹脂）、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等）、弾性層（発泡シリコーンゴム）、離型層（フッ素樹脂チューブ）等で構成された定着ベルトや、芯体、弾性層、離型層等で構成された定着ロールや加圧ロール等が用いられている。かかる画像形成装置の定着システムではベルト定着方式が主流となっており、特に加圧ロールに求められる特性として、定着ベルトを駆動させるグリップ力（摩擦力）がある。当該グリップ力を向上させるために、加圧ロールの両端部の摩擦係数を増加させる方法が知られている。

図１に示す加圧ロール１００は、芯体１０１、弾性層１０２及び離型層１０３から構成されており、芯体１０１の外周面に弾性層１０２を構成する発泡シリコーンゴム層（「シリコーンスポンジ層」ともいう。）１０４が設けられ、発泡シリコーンゴム層１０４の外周面に離型層１０３を構成するフッ素樹脂チューブ１０５が設けられている。加圧ロール１００は、その軸方向両端部（以下、「グリップ部１０６，１０７」という。）に被覆されているフッ素樹脂チューブ１０５を剥離して、発泡シリコーンゴム層１０４を露出させている（例えば、特許文献１，２参照）。これは、加圧ロール１００のグリップ力を向上（摩擦係数を増加）させるための方法として一般的である。

また、上記方法の他に（１）加圧ロール１００のグリップ部１０６，１０７に異材質のものを圧入する方法（例えば、特許文献３参照）、（２）加圧ロール１００の硬度の上昇により面圧を上昇させる方法、（３）グリップ部１０６，１０７に摩擦係数の大きな塗料を塗布する方法等も考えられる。しかしながら、方法（１）では、加圧ロール１００とグリップ部１０６，１０７とを別々に成型して組み立てる必要があることから、コストの上昇が課題となる。また、方法（２）では、加圧ロール１００全体の硬度を上昇させる必要があるため、トナーの定着に必要な面圧が得られないという問題がある。更に、方法（３）では、塗料の選定、塗装及び乾燥が必要となり、方法（１）と同様にしてコスト性に問題が生じる。

特開２０１５−０７５６５９号公報特開平７−１６８４７１号公報特開２０１２−１４５７１０号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて提案するものであり、トナー定着時の面圧を確保すると共に、弾性層のグリップ力の向上とコスト性の両立を達成することが可能な定着部材の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一実施の形態にかかる定着部材の製造方法は、芯体の外周面に発泡弾性体の弾性層を有する定着部材の製造方法であって、前記芯体の外周面に発泡材料を押し出し成形する成形工程と、前記成形工程で押し出し成形した発泡材料の両端部の発泡を前記両端部以外より規制した状態で発泡させ、且つ前記両端部以外の発泡を前記両端部の発泡の抑制より小さな抑制で規制した状態で発泡させた発泡弾性体を得る発泡工程と、前記発泡工程で得られた発泡弾性体を研磨して弾性層とする研磨工程とを有し、前記弾性層は、前記発泡弾性体の一体成型体であり、前記弾性層の軸方向両端部の発泡弾性体の比重をｄ_１、前記軸方向両端部を除いた部分の発泡弾性体の比重をｄ_２とし、前記比重ｄ_２が０．７以下であるとき、前記比重ｄ_２に対する前記比重ｄ_１と前記比重ｄ_２との差が１０％以上７０％以下であることを特徴とする。

また、上記実施形態における定着部材の製造方法において、前記発泡工程では、前記成形工程で押し出し成形した発泡材料の両端部に発泡抑制部材をそれぞれ装着した状態で発泡させてもよい。

或いは、上記実施形態における定着部材の製造方法において、前記発泡工程では、前記成形工程で押し出し成形した発泡材料に発泡抑制部材を装着した状態で発泡させてもよい。

本発明によれば、トナーの定着に必要な面圧を確保することができると共に、弾性層のグリップ力の向上とコスト性を両立した定着部材を得ることができる。

従来の定着部材の模式図である。実施形態１の定着部材の模式図である。実施形態１の定着部材の構成要素の製造工程の一例を示す図である。実施形態１の発泡抑制部材の模式的断面図である。実施形態１の定着装置の構成例を示す模式図である。実施形態２の発泡抑制部材の模式的断面図である。実施形態２の定着部材の模式図である。実施形態３の発泡抑制部材の模式的断面図である。実施例１及び比較例１の各ロールの外径の測定結果を示す図である。実施例１及び比較例１の各ロールの面圧の測定結果である。

以下に、本発明を各実施形態に基づいて詳細に説明する。以下の説明は本発明の一態様を示すものであって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更可能である。

（実施形態１）
［１．加圧ロール及びその製造方法］
本発明にかかる定着部材は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着部（定着装置）に用いて好適なものであり、かかる定着装置において、未定着トナー像を熱と圧力で紙等の記録媒体に定着するために用いられるものである。実施形態１では、定着部材として、加圧ロールを例示している。

図２は実施形態１にかかる定着部材の模式図である。図示するように、定着部材である加圧ロール１０は、芯体１１と、芯体１１の外周面に形成された弾性層１２とを具備するものである。加圧ロール１０における弾性層１２は、軸方向両端部（以下、当該部分を「グリップ部１３，１４」という。）と、グリップ部１３，１４以外の部分（以下、当該部分を「フリー部１５」という。）とが、連続して一体成型されてなる成型品（「一体成型体」ともいう。）である。

芯体１１は、熱伝導性及び機械的強度に優れた金属又は樹脂材料からなる。芯体１１の材料に何ら制限はなく、例えば、ＳＵＳ合金、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、鉄（Ｆｅ）、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル（Ｃｏ−Ｎｉ）合金等の金属材料や、ＰＩ（ポリイミド樹脂）等の樹脂材料を用いることができる。また、芯体１１の形状についても特に制限はなく、中空であっても、中空でなくてもよい。本実施形態においては、芯体１１として芯金を用いた。

芯体１１の外周面には接着剤層（不図示）を介して弾性層１２が設けられている。弾性層１２は、低熱容量及び低熱伝導性を有する発泡弾性体からなるものであれば特に限定されず、公知のエラストマー又はゴムに化学発泡剤等の添加剤を細かく分散させた発泡材料が、発泡状（フォーム）又は多孔質形状に成形されたものを使用することができる。発泡弾性体を作製する際に用いるエラストマー又はゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。弾性層１２を構成する発泡弾性体は、例えば、ストレート型、クラウン型（グリップ部１３，１４の外径よりフリー部１５の外径の方が大きく形成されたもの）、逆クラウン型（グリップ部１３，１４の外径よりフリー部１５の外径の方が小さく形成されたもの）等の形状に成形することができ、何れの形状であっても適用することができる。また、弾性層１２の外径Ｄ１は、適用する定着装置１（図５参照）等に応じて適宜変更され得る。本実施形態においては、グリップ部１３，１４の外径Ｄ１がφ３４．０であるストレート型のシリコーンゴムで構成された弾性層１２を用いた。

弾性層１２を構成する発泡弾性体は、グリップ部１３，１４の発泡倍率とフリー部１５の発泡倍率とが異なって形成されている。即ち、上述のエラストマー又はゴムを発泡させる際に、グリップ部１３，１４の発泡を規制する一方で、フリー部１５を自由に発泡させることで、グリップ部１３，１４の発泡倍率よりフリー部１５の発泡倍率の方が大きくなり、軸方向の発泡倍率が異なる発泡弾性体が形成される。本実施形態では、このような発泡弾性体を用いて弾性層１２が形成されるので、グリップ部１３，１４とフリー部１５の比重や硬度等が異なっている。弾性層１２のグリップ部１３，１４の比重とフリー部１５の比重との差は、０．０２以上とすることが好ましく、０．０５以上０．２以下とすることが更に好ましい。即ち、本実施形態では、フリー部１５の比重が０．７以下、好ましくは０．３以上０．７以下であるとき、フリー部１５の比重に対して、グリップ部１３，１４の比重とフリー部１５の比重との差が１０％以上７０％以下、好ましくは１０％以上５０％以下、更に好ましくは２０％以上５０％以下、最も好ましくは３０％以上５０％以下となる。また、グリップ部１３，１４の硬度とフリー部１５の硬度との差（準拠規格：ＪＩＳＫ７３１２、ＪＩＳＳ６０５０）は、従来の定着部材と同様の耐久性を確保する観点から、３°以上１０°以下とすることが好ましい。

弾性層１２のフリー部１５の比重が所定範囲内のときに、フリー部１５に対するグリップ部１３，１４とフリー部１５の比重の差が上記範囲内にあれば、後述する定着装置１（図５参照）において、加圧ロール１０が発熱スリーブ４０（ベルト状）を駆動させるグリップ力（摩擦力）を向上させることができると共に、トナー定着時の面圧を確保することができる。そして、加圧ロール１０の回転駆動により、発熱スリーブ４０を挟持しながら定着ロール４３をスムーズに従動回転させることができる。

なお、本実施形態では、弾性層１２のフリー部１５の外周面に、必要に応じてフッ素樹脂やシリコーンゴム等からなるチューブやコーティング層（離型層）を、接着剤層を介して設けてもよい。例えば、フッ素樹脂チューブを構成す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樹脂）が好適に用いられる。また、ＰＦＡ樹脂以外のフッ素樹脂チューブを構成するフッ素樹脂として、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。また、これらのフッ素樹脂を１種又は複数種組み合わせて用いることもできる。

また、弾性層１２や離型層の形成時に設ける接着剤層は、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とを含有し、付加反応により硬化する。このような接着剤としては、公知のものを使用することができる。

次に、加圧ロール１０の製造方法について説明する。加圧ロール１０の製造方法は、弾性層１２の形成工程に特徴を有しており、それ以外の工程については公知の製法、例えば、特開２０１１−０２６６１７号公報や特開２０１３−２３１８７５号公報等に記載の方法を適用することができる。従って、ここでは、弾性層１２の形成工程について図３を参照して説明し、他の工程については説明を適宜省略する。

図３は、実施形態１にかかる定着部材の構成要素の製造工程の一例を示す図である。図示するように、弾性層１２の形成工程は、発泡材料２０を押し出し成形する成形工程（ａ）と、押し出し成形した発泡材料２０を発泡させる発泡工程（ｂ）と、発泡させた発泡材料２０（発泡弾性体２３）を研磨して弾性層１２とする研磨工程（ｃ）とを具備する。

発泡工程（ｂ）では、発泡抑制部材（後述するフランジ３０）を用いる。図４は、実施形態１にかかる発泡抑制部材の模式図である。図４に示すように、フランジ３０は、上面３１に芯体１１の端部を挿通させる挿通部３２が形成され、底面３３に開口部３４が形成されている。また、フランジ３０の内部には、成形工程（ａ）で芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０の両端部２１，２２の何れかに装着する装着部３５が凹設されている。

フランジ３０のサイズは、形成する弾性層１２のグリップ部１３，１４とフリー部１５における比重の差や芯体１１のサイズ、或いは適用する画像形成装置の種別等に応じて適宜変更され得る。本実施形態では、外径Ｄ２がφ４０、内径Ｄ３（装着部３５の内径）がφ３４、挿通部３２の口径Ｄ４がφ１０、軸方向長さＬ１が４７．４ｍｍ、及び装着部３５の軸方向長さＬ２が４２．４ｍｍであるフランジ３０を用いた。

まず、成形工程（ａ）では、化学発泡剤、加硫剤、触媒、着色剤等の添加剤をエラストマー又はゴムに配合して発泡材料２０を作製する。次いで、芯体１１を準備し、押し出し機（不図示）を用いて芯体１１の外周面に、発泡材料２０を外径φ３０．４に押し出し成形する。

化学発泡剤は特に限定されないが、例えば、１，１′−アゾビス（シクロヘキサン−１−メチルカルボキシレート）等を用いることができる。また、化学発泡剤の配合量は特に限定されないが、例えば、１００質量部のエラストマー又はゴムに対して、３質量部〜８質量部の化学発泡剤を配合すればよい。なお、加硫剤、触媒、着色剤等の添加剤の種別及び添加量については、使用するエラストマー又はゴムや化学発泡剤に応じて適宜選択することができる。

次に、発泡工程（ｂ）では、成形工程（ａ）で押し出し成形した発泡材料２０の両端部２１，２２に、フランジ３０（発泡抑制部材）をそれぞれ装着する。次いで、両端部２１，２２の発泡材料２０をフランジ３０で規制しながら発泡させる一方で、両端部２１，２２以外の発泡材料２０を自由に発泡させ、その状態で所定時間放置することにより、両端部２１，２２における発泡材料２０の発泡倍率が抑制されフランジ３０の形状に形成された発泡弾性体２３を得る。次いで、得られた発泡弾性体２３の両端部２４，２５から、フランジ３０をそれぞれ外す。

発泡工程（ｂ）では、成形工程（ａ）で芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０の両端部２１，２２に、フランジ３０を装着した状態で発泡させて発泡弾性体２３を得る。即ち、発泡弾性体２３におけるフランジ３０の装着部分では、発泡材料２０の発泡が適度に抑制され、最終的に発泡倍率が抑制された弾性層１２のグリップ部１３，１４となる。一方、発泡弾性体２３におけるフランジ３０の未装着部分では、発泡材料２０が自由に発泡し、最終的に弾性層１２のフリー部１５となる。そして、弾性層１２のフリー部１５の発泡倍率よりグリップ部１３，１４の発泡倍率の方が小さくなることで、フリー部１５と比較してグリップ部１３，１４の比重及び硬度の方が大きくなる。

次に、研磨工程（ｃ）では、発泡工程（ｂ）で得られた発泡弾性体２３の両端部２４，２５を、所定の長さとなるように切断機構により切断し、その後、発泡弾性体２３の切断面及び表面を研磨機構により研磨し、弾性層１２とする。これにより、グリップ部１３，１４とフリー部１５とからなり、グリップ部１３，１４とフリー部１５の外径が同一であるストレート型の弾性層１２が形成された加圧ロール１０を得る。

以上の工程（ａ）〜（ｃ）を経て得られた加圧ロール１０は、弾性層１２の形成時にフランジ３０を用いるだけで、弾性層１２のグリップ部１３，１４の比重とフリー部１５の比重との差を０．０２以上とすることができる。更に、弾性層１２は、芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０の両端部２１，２２に、フランジ３０を装着した状態で発泡させているので、連続して一体成型されてなる一体成型体として得られる。即ち、弾性層１２のグリップ部１３，１４とフリー部１５とが同一素材からなるので、例えばグリップ部１３，１４を異材質で形成するためのコストが発生しない。従って、当該方法は、コスト面においても優れており、トナー定着時の面圧を確保することができると共に、弾性層１２のグリップ力の向上とコスト性とを両立した加圧ロール１０を得ることができる。

なお、工程（ａ）〜（ｃ）を経て得られた加圧ロール１０の外周面に、フッ素樹脂やシリコーンゴム等からなるチューブやコーティング層（離型層）を、接着剤層を介して設ける場合には、研磨工程（ｃ）の後に離型層を形成する工程を加えてもよい。当該工程では、離型層は加圧ロール１０のフリー部１５の外周面に、公知の方法（例えば、特許文献２参照）を適用して形成すればよい。

また、本実施形態では、発泡工程（ｂ）で得られた発泡弾性体２３を、更に硬化させるために、発泡工程（ｂ）と研磨工程（ｃ）の間に発泡弾性体２３を硬化させる工程を加えてもよい。当該工程では、発泡材料２０に応じた条件で発泡弾性体２３を硬化させるが、必要に応じて発泡工程（ｂ）で前硬化（プレ硬化）を行った後に本硬化を行ってもよい。

［２．定着装置］
次に、本実施形態にかかる定着装置について説明する。当該定着装置は、画像形成装置に搭載されるものであり、未定着トナー像を熱と圧力で記録媒体に定着させるものである。

図５は、実施形態１にかかる定着装置の構成例を示す模式的断面図である。図５に示すように、定着装置１は、発熱回転体としての発熱スリーブ４０、磁場生成手段としての電磁誘導加熱装置４１（加熱手段）、電磁誘導加熱装置４１により生成された磁場を吸収する磁場吸収手段としての磁場吸収部材４２、発熱スリーブ４０を挟持回転する一対の加圧部材としての定着ロール４３及び加圧ロール１０とを具備するものである。

発熱スリーブ４０は、その上部が後述するコイルガイド４４に沿って円弧状に湾曲するように、定着ロール４３に懸架されている。このように、発熱スリーブ４０の上部をコイルガイド４４に沿って円弧状に湾曲させることで、発熱スリーブ４０の走行性を安定させることができる。

定着ロール４３は、定着装置１の上部側に回転自在に軸支されており、加圧ロール１０は、定着装置１の下部側に回転自在に軸支されている。加圧ロール１０は、駆動源（不図示）により矢印Ａ方向に回転駆動される。定着ロール４３は、加圧ロール１０の回転により発熱スリーブ４０を挟持しながら従動回転する。これにより、発熱スリーブ４０が、定着ロール４３と加圧ロール１０とに挟持されて矢印Ｂ方向に回転される。この発熱スリーブ４０の挟持回転により、発熱スリーブ４０と加圧ロール１０との間に未定着トナー像４５を記録媒体４６上に加熱定着するためのニップ部（不図示）が形成される。

電磁誘導加熱装置４１は、電磁誘導加熱（ＩＨ：ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｉｎｇ）方式の磁場生成手段からなり、発熱スリーブ４０上のコイルガイド４４に沿って円弧状に湾曲された部位の外周面に沿って配設した励磁コイル４７と、励磁コイル４７を覆うフェライトで構成したコア４８とを備えている。励磁コイル４７は、細い線を束ねたリッツ線を用いて形成されており、電磁誘導加熱装置４１は、発熱スリーブ４０の外周面を覆うように、断面形状が半円形に形成されている。

磁場吸収部材４２は、発熱スリーブ４０を挟んで励磁コイル４７と対向する部位に配設されており、電磁誘導加熱装置４１により生成された磁場を吸収する。

電磁誘導加熱装置４１の励磁コイル４７には、励磁回路（不図示）から所定周波数（例えば２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度）の励磁電流が印加される。これより、コア４８と磁場吸収部材４２との間に交流磁界が生成され、発熱スリーブ４０の表面に渦電流が発生して発熱スリーブ４０が発熱する。

コア４８は、整列した励磁コイル４７の中心と背面の一部に設けられている。コア４８及び磁場吸収部材４２の材料としては、フェライトの他にパーマロイ等の高透磁率の材料を用いることができる。

定着装置１は、未定着トナー像４５が転写された記録媒体４６を、未定着トナー像４５の担持面を発熱スリーブ４０に接触させるように矢印Ｃ方向へ搬送することにより、記録媒体４６上に未定着トナー像４５を加熱定着することができる。

また、定着装置１は、上述したグリップ部１３，１４（図２参照）の比重を上昇させた弾性層１２を設けた加圧ロール１０を用いている。これにより、発熱スリーブ４０を駆動させる加圧ロール１０のグリップ力を向上させることができ、未定着トナー像４５の記録媒体４６への定着性を向上させ、画像の高画質化を図ることができる。また、簡易な方法で上記の優れた特性を有する加圧ロール１０を作製することができ、画像形成装置のコストを低下させることができる。

（実施形態２）
実施形態２の定着部材は、その両端部の形状が実施形態１とは異なるものである。従って、実施形態２では、実施形態１との相違点についてのみ説明し、それ以外については説明を適宜省略する。

図６は、実施形態２にかかる発泡抑制部材の模式図である。本実施形態では、実施形態１の発泡抑制部材（フランジ３０）とは異なる発泡抑制部材として、図６に示すテーパー状フランジ５０を用いた。テーパー状フランジ５０は、フランジ３０と同様にして、上面５１に芯体１１（図２参照）の端部を挿通させる挿通部５２が形成され、底面５３に開口部５４が形成されている。また、テーパー状フランジ５０の内部には、実施形態１と同様にして、成形工程（ａ）で芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０の両端部２１，２２の何れか（図３参照）に装着する装着部５５が凹設されている。

テーパー状フランジ５０は、底面５３側から上面５１側に向かって先細るテーパー構造を有しているため、装着部５５も同様の構造である。即ち、図３に示す弾性層１２の形成工程において、フランジ３０に換えてテーパー状フランジ５０を適用した場合には、詳細は後述するが、両端部が軸方向両先端部に向かってそれぞれ先細るテーパー構造を有する弾性層６１（図７参照）が得られる。

図３に示す発泡工程（ｂ）において、成形工程（ａ）で得られた発泡材料２０の両端部２１，２２にテーパー状フランジ５０をそれぞれ装着すると、両端部２１，２２の発泡材料２０はテーパー状フランジ５０によって発泡が規制されるが、軸方向両先端部に向かって発泡の規制が強くなるため、軸方向両先端部に向かって発泡倍率が小さく変化していく。本実施形態では、発泡材料２０の発泡倍率を段階的に減少させることにより、装着部５５の両側壁部５６，５７の傾斜に応じて密度が変化していき、テーパー状フランジ５０の形状に形成された発泡弾性体（不図示）を得る。その後、実施形態１と同様にして、研磨工程（ｃ）を経て後述する加圧ロール６０（図７参照）が得られる。

図７は、実施形態２にかかる定着部材の模式図である。図７に示すように、加圧ロール６０は、弾性層６１のグリップ部６２，６３が軸方向両先端部に向かってそれぞれ先細るテーパー構造を有している以外は、実施形態１の加圧ロール１０と同様の構成を有している。このグリップ部６２，６３の形状は、上述した通りテーパー状フランジ５０の装着部５５の形状に対応したものである。即ち、グリップ部６２，６３における発泡倍率は、軸方向両先端部に向かって徐々に小さくなっており、グリップ部６２，６３の比重及び硬度は、その先端に向かって徐々に大きくなっている。

このため、本実施形態では、少なくとも弾性層６１のグリップ部６２，６３の軸方向両先端部付近の比重とフリー部６４の比重との差が０．０２以上であり、また、フリー部６４の比重が０．７以下であるとき、フリー部６４の比重に対して、グリップ部６２，６３の軸方向両先端部付近の比重とフリー部６４の比重との差が１０％以上７０％以下であり、更に、グリップ部６２，６３の軸方向両先端部付近の硬度とフリー部６４の硬度との差が３°以上１０°以下である。従って、実施形態１と同様にして、定着装置１（図５参照）に加圧ロール６０を適用した場合において、発熱スリーブ４０（ベルト状）を駆動させるグリップ力を向上させることができると共に、トナー定着時の面圧を確保することができる。

また、本実施形態では、底面５３側から上面５１側に向かって徐々に内径を小さくしたテーパー状フランジ５０、即ち、比重や硬度の上昇が必要な部分（本実施形態の場合はグリップ部６２，６３の先端部付近）に応じた形状の発泡抑制部材を用いることで、加圧ロールの比重や硬度分布を容易に制御することができる。また、本実施形態によれば、新たな設備の導入や工程数の増加等を伴わずに、加圧ロールの比重や硬度分布を制御することができるので、コスト性に優れた加圧ロール及びその製造方法を提供することができる。

（実施形態３）
実施形態３の発泡抑制部材は、発泡部と発泡抑制部とを有する部材である。従って、実施形態３では、実施形態１との相違点についてのみ説明し、それ以外については説明を適宜省略する。

図８は、実施形態３にかかる発泡抑制部材の模式図である。本実施形態では、実施形態１の発泡抑制部材（フランジ３０）とは異なる発泡抑制部材として、図８に示す発泡部材７０を用いた。発泡部材７０は、大径の内径Ｄ５を有する発泡部７１と、内径Ｄ５より小径の内径Ｄ６を有する発泡抑制部７２，７３とから構成されている。発泡抑制部７２，７３の両端部７４，７５には、フランジ３０と同様にして、それぞれ芯体１１の端部を挿通させる挿通部７６，７７が形成されている。また、発泡部７１と発泡抑制部７２，７３の内部には、成形工程（ａ）で芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０（図３参照）が保持される中空部７８，７９，８０が凹設されている。中空部７８，７９，８０は、発泡部材７０の内部に連続して凹設された空間であり、中空部７８の径方向の幅（発泡部材７０の内径Ｄ５）と中空部７９，８０の径方向の幅（発泡部材７０の内径Ｄ６）がそれぞれ異なっている。

次に、発泡部材７０を用いて弾性層１２（図２参照）を形成する方法について説明する。弾性層１２は、実施形態１と同様にして、成形工程（ａ）と発泡工程（ｂ）と研磨工程（ｃ）とを経て形成される（図３参照）。発泡工程（ｂ）では、上述した発泡部材７０を用い、成形工程（ａ）で芯体１１に押し出し成形した発泡材料２０に、発泡部材７０を装着した状態で発泡させて発泡弾性体２３を得る。即ち、発泡弾性体２３における発泡部７１の装着部分では、大径の内径Ｄ５を有する中空部７８で発泡材料２０が自由に発泡し、最終的に弾性層１２のフリー部１５となる。一方、発泡弾性体２３における発泡抑制部７２，７３の装着部分では、内径Ｄ５より小径の内径Ｄ６を有する中空部７９，８０で発泡材料２０の発泡が適度に抑制され、最終的に発泡倍率が規制された弾性層１２のグリップ部１３，１４となる。なお、発泡工程（ｂ）の後は、実施形態１と同様にして、研磨工程（ｃ）において発泡弾性体２３を研磨し、弾性層１２とする（図３参照）。

発泡部材７０を用いて作製された加圧ロール１０（図２参照）は、実施形態１と同様にして、弾性層１２のグリップ部１３，１４の先端部付近の比重とフリー部１５の比重との差が０．０２以上であり、また、フリー部１５の比重が０．７以下であるとき、フリー部１５の比重に対して、グリップ部１３，１４の軸方向両先端部付近の比重とフリー部１５の比重との差が１０％以上７０％以下であり、更に、グリップ部１３，１４の先端部付近の硬度とフリー部１５の硬度との差が３°以上１０°以下である。従って、実施形態１と同様にして、定着装置１（図５参照）に加圧ロール１０を適用した場合において、発熱スリーブ４０（ベルト状）を駆動させるグリップ力を向上させることができると共に、トナー定着時の面圧を確保することができる。

また、本実施形態では、発泡部材７０の中空部７８における発泡材料２０の発泡を自由発泡としたが、中空部７８の内径Ｄ５を適宜変更することで、弾性層１２のグリップ部１３，１４だけでなく、フリー部１５の比重や硬度分布を容易に制御することができる。従って、本実施形態の発泡部材７０を用いることで、実施形態２と比較して加圧ロールの比重や硬度分布を自由に制御することができる。

（定着部材の変形例）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明にかかる定着部材は、弾性層のグリップ部及びフリー部における比重の差を上記所定範囲内とすることができれば、上述した発泡抑制部材に限定されない。つまり、本発明では、発泡抑制部材を用いて弾性層の所定箇所の発泡倍率を所定値に抑制することができればよく、必要に応じて発泡抑制部材の形状等を適宜変更すればよい。

本発明にかかる定着部材は、上述したような加圧ロールに好適に用いられるものであるが、定着ロール等にも用いることができる。このように、本発明にかかる定着部材の使用態様は特に限定されるものではない。

本発明にかかる定着部材を具備する定着装置は、複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンター、その他のプリンター及びこれらの複合機等の各種の画像形成装置（特に電子写真方式）に搭載可能である。更に、定着装置における加熱手段は電磁誘導加熱装置に限定されず、例えばハロゲンヒーター、電熱線ヒーター、赤外線ヒーター、カーボンヒーター、マイクロ波等を用いてもよい。

本発明にかかる定着部材は、紙等の記録媒体を搬送する搬送装置（搬送部）の搬送部材に適用することができる。搬送部材としては、例えば送紙ロールや給紙ロール等の送紙ロール類等が挙げられる。

以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。

（実施例１）
実施例１では、Ｓｉゴム（信越化学工業社製、Ｘ−３０−４０３７Ｕ）に、加硫剤、触媒、発泡剤及び着色剤を配合し、これらを練りローラを用いて練ることによりＳｉゴム原料を得た。一方、プライマーを塗布乾燥した芯金を準備した。その後、押出し機を用いて芯金の外周面に、Ｓｉゴム原料を外径φ３０．４のロール状に押し出し、押し出したロールの両端部に、内径φ３４．０のフランジ（図４参照）をそれぞれ装着して発泡硬化した。次いで、発泡硬化後のロールの表面を円筒研磨機で研磨して、端部に対して中央部の外径を小さくした逆クラウン形状のロールＡを得た。得られたロールＡの発泡倍率を測定したところ、フランジの非装着部分（フリー部）の発泡倍率は２．１５倍であるのに対し、フランジの装着部分（グリップ部）の発泡倍率は１．４８倍であった。その後、ロールＡの表面に接着剤を塗布して膜厚３０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆してロールＢを得た。

（比較例１）
比較例１では、実施例１のフランジを用いずに発泡硬化したこと以外は実施例１と同様にしてロールを得た。なお、発泡硬化後のロールの表面を研磨して得られたものを「ロールＣ」、ロールＣにフッ素樹脂チューブを被覆したものを「ロールＤ」とした。

（外径の測定）
レーザー測長器（東京光電子工業社製、ＲＳＶ１５１００−３Ｃ）を用いて、実施例１で得られたロールＡ，Ｂ及び比較例１で得られたロールＣ，Ｄの外径の測定（２１Ｐ回転外径測定）をそれぞれ行い、その結果を図９に示した。当該測定は、レーザー測長器の軸受けに載置した芯金の一方の先端部（長ボス側：芯金の一方軸方向に長い方の側）を出発点（測定位置０ｍｍ）、芯金の他方の先端部（短ボス側：芯金の他方軸方向に短い方の側）を終点とし、各ロールの長手方向に３．８ｍｍから３２３．２ｍｍまでの２１箇所の測定位置について、各ロールを一回転させて行った。なお、図９の外径値は、ロールを一回転させて測定した際の平均値である。

当該測定の結果、図９に示した通り、ロールＡとロールＣの外径は、ほぼ均一であることが確認できた。同様にして、ロールＢとロールＤの外径も、ほぼ均一であることが確認できた。

（硬度の測定）
ゴム硬度計（高分子計器社製、ＡＳＫＥＲＣ）を用いて、実施例１で得られたロールＡ，Ｂ及び比較例１で得られたロールＣ，Ｄの硬度の測定をそれぞれ行い、その結果を表１に示した。当該測定は、ロールＡ，Ｃでは各ロールの円周方向に１箇所（０°）及び長手方向に５箇所について、また、Ｂ，Ｄでは各ロールの円周方向に４箇所（９０°等配）及び長手方向に５箇所の測定位置について、荷重９．８Ｎでそれぞれ行った。

（比重の測定）
電子比重計（東京硝子器械社製、ＭＤ−２００Ｓ）を用いて、実施例１で得られたロールＡについて比重の測定を行い、その結果を表１に示した。当該測定は、長手方向に５箇所の測定位置について行った。

当該測定の結果、表１に示した通り、ロールＡの硬度及び比重は、フリー部よりもグリップ部の方が共に大きく、フリー部の比重の平均値が０．４２５であるとき、両グリップ部の比重の平均値（０．６００）とフリー部の比重の平均値（０．４２５）の差は０．１７５であることが確認できた。一方、ロールＣの硬度は、フリー部と両グリップ部で差異は無くほぼ均一であることが確認できた。また、ロールＢの硬度についてはロールＡの硬度と、ロールＤの硬度についてはロールＣの硬度と、それぞれ同様の傾向が見られた。なお、ロールＣの比重については測定を行っていないが、硬度と同様に、フリー部と両グリップ部で差異は無くほぼ均一であると考えられる。

（面圧の測定）
シミュレーター評価機（自社製）を用いて、実施例１で得られたロールＢ及び比較例１で得られたロールＤの面圧の測定をそれぞれ行い、その結果を図１０に示した。当該測定は、各ロールをシミュレーター評価機にセットし、シミュレーター評価機の金属ロールと各ロールとの間に圧力測定用センサー（ニッタ社製、Ｉ−ＳＣＡＮ）を挟み込み、長手方向に３箇所の測定位置について行った。また、測定条件は、金属ロールに各ロールを押し当てる際の圧縮率を２５％（各ロールのゴム肉厚に対し２５％押し潰す）とした。

当該測定の結果、図１０に示した通り、ロールＢの面圧は、画像形成装置の動作環境下であっても、フリー部よりも両グリップ部の方が高く、ロールＤの面圧は、フリー部と両グリップ部で差異は無くほぼ均一であることが確認できた。

（まとめ）
以上の結果より、フランジ（発泡抑制部材）を用いて弾性層（発泡シリコーンゴム）を形成した加圧ロール（定着部材）では、弾性層のフリー部の比重が０．７以下のときに、両グリップ部の比重とフリー部の比重との差が０．０２以上となることが明らかとなった。また、画像形成装置の動作環境下であっても、加圧ロールの両端部（両グリップ部）の面圧を所定値以上に保つことが明らかとなった。なお、上述の実施例においては、シリコーンゴムで構成された弾性層を用いているが、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の弾性層となり得る材料を用いても、同等の結果が出ると推察される。

従って、フランジを用いて作製された加圧ロールは、トナーの定着に必要な面圧を確保することができると共に、弾性層のグリップ力の向上とコスト性を両立することができる。

本発明にかかる定着部材は、特に電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着部に用いて好適である。

１定着装置
１０，６０，１００加圧ロール
１１，１０１芯体
１２，６１，１０２弾性層
１３，１４，６２，６３，１０６，１０７グリップ部
１５，６４フリー部
２０発泡材料
２１，２２，２４，２５，７４，７５端部
２３発泡弾性体
３０フランジ
３１，５１上面
３２，５２，７６，７７挿通部
３３，５３底面
３４，５４開口部
３５，５５装着部
４０発熱スリーブ
４１電磁誘導加熱装置
４２磁場吸収部材
４３定着ロール
４４コイルガイド
４５未定着トナー像
４６記録媒体
４７励磁コイル
４８コア
５０テーパー状フランジ
５６，５７側壁部
７０発泡部材
７１発泡部
７２，７３発泡抑制部
７８，７９，８０中空部
１０３離型層
１０４発泡シリコーンゴム層
１０５フッ素樹脂チューブ

Claims

芯体の外周面に発泡弾性体の弾性層を有する定着部材の製造方法であって、
前記芯体の外周面に発泡材料を押し出し成形する成形工程と、
前記成形工程で押し出し成形した発泡材料の両端部の発泡を前記両端部以外より規制した状態で発泡させ、且つ前記両端部以外の発泡を前記両端部の発泡の抑制より小さな抑制で規制した状態で発泡させた発泡弾性体を得る発泡工程と、
前記発泡工程で得られた発泡弾性体を研磨して弾性層とする研磨工程とを有し、
前記弾性層は、前記発泡弾性体の一体成型体であり、前記弾性層の軸方向両端部の発泡弾性体の比重をｄ_１、前記軸方向両端部を除いた部分の発泡弾性体の比重をｄ_２とし、前記比重ｄ_２が０．７以下であるとき、前記比重ｄ_２に対する前記比重ｄ_１と前記比重ｄ_２との差が１０％以上７０％以下であることを特徴とする定着部材の製造方法。
前記発泡工程では、前記成形工程で押し出し成形した発泡材料の両端部に発泡抑制部材をそれぞれ装着した状態で発泡させることを特徴とする請求項１に記載の定着部材の製造方法。
前記発泡工程では、前記成形工程で押し出し成形した発泡材料に発泡抑制部材を装着した状態で発泡させることを特徴とする請求項１に記載の定着部材の製造方法。