JP7163220B2

JP7163220B2 - 定着部材及び加圧部材の製造方法

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Publication number: JP7163220B2
Application number: JP2019037091A
Authority: JP
Inventors: 康弘宮原; 直紀秋山; 凡人杉本; 弘紀村松; 明志浅香; 憲明小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2022-10-31
Anticipated expiration: 2039-03-01
Also published as: JP2020138501A

Description

本発明は、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及び加圧部材の製造方法に関する。

プリンター、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では、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。

また、発明者らは、特許文献３で、フッ素樹脂チューブを外側から拡張し、該円筒状弾性層に被せる被覆工程において、フッ素樹脂チューブの両端をそれぞれ保持した第１の保持具と第２の保持具との間の距離を所定距離狭めた後、前記樹脂チューブを径方向へ拡張させることで、フッ素樹脂チューブの拡径時ダメージを低減させ、亀裂発生要因となる製造時のフッ素樹脂チューブへのストレスを軽減する方法を提案している。

特開２００４－２７６２９０号公報特開２０１０－１４３１１８号公報特開２０１４－１１２２０１号公報

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。

また、特許文献３において、第１の保持具と第２の保持具との間の距離を所定距離縮めた後、前記樹脂チューブを径方向へ拡張させることで、フッ素樹脂チューブの拡径時のダメージを低減することが知られている。しかし、フッ素樹脂チューブの厚み、材料種、保持具の縮め量によってフッ素樹脂チューブをあらかじめ縮めた段階でフッ素樹脂チューブが座屈することがあり、その座屈による折れ跡が定着フィルム状態にした際に残存し、定着フィルム製造時における良品率を下げてしまう要因となってしまうことがあった。

そこで、本発明の目的は、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率を下げ、また、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供することにある。

上記の目的は本発明に係る製造方法によって達成される。本発明の態様により、以下の特徴を有する製造方法が提供される。
（特徴１）
円筒状弾性層と、
前記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
定着部材または加圧部材の製造方法であって、
前記円筒状弾性層にフッ素樹脂チューブを被覆する工程で、
フッ素樹脂チューブの長手方向一端を第１の保持具により保持する工程と、
前記フッ素樹脂チューブの長手方向他端を第２の保持具により保持する工程と、前記第１の保持具と第２の保持具で保持された前記フッ素樹脂チューブを径方向へ拡張させる工程と、
接着剤が塗工された弾性材に対し径方向へ拡張された前記フッ素樹脂チューブを外挿する工程と、を有し、
前記フッ素樹脂チューブが径方向に拡張される際に第１の保持具と第２の保持具の間を長手方向に縮む方向にフッ素樹脂チューブが移動すること
を特徴する定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴２）
前記フッ素樹脂チューブが、径方向に拡張される際の長手方向の収縮力Ｆが、前記第１の保持具と前記フッ素樹脂チューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_１、
前記第１の保持具と前記フッ素樹脂チューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_１’、
前記第２の保持具と前記フッ素樹脂チューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_２、
前記第２の保持具と前記フッ素樹脂チューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_２’、
のいずれよりも大きいことを特徴とする特徴１に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴３）
前記第１の保持具と第２の保持具が円筒状もしくは円柱状の回転体対を有しており、前記回転体対の間で前記フッ素樹脂チューブを保持し、拡径時に前記フッ素樹脂チューブが前記回転体対の間を移動することを特徴とする特徴１乃至２に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴４）
前記フッ素樹脂チューブが前記弾性材に外挿された後、前記フッ素樹脂チューブの径方向への拡張を解く工程を更に有することを特徴とする特徴１乃至３に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴５）
前記フッ素樹脂チューブの拡張が解かれた後、前記フッ素樹脂チューブをそれぞれ保持した前記第１の保持具と前記第２の保持具との間の距離を所定距離広げる工程を更に有することを特徴とする特徴４に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴６）
前記接着剤が塗工された前記弾性材に前記フッ素樹脂チューブが外挿された後、前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部を局所的に加熱し、前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部を前記弾性材に固定させる工程を更に有することを特徴とする特徴１乃至５に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴７）
前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部が前記弾性材に固定された後、前記弾性材と前記フッ素樹脂チューブとの間にある前記接着剤を扱き出す工程を更に有することを特徴とする特徴６に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
（特徴８）
前記接着剤が扱き出された後、前記弾性材に固定された前記フッ素樹脂チューブを加熱する工程を更に有することを特徴とする特徴７に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。

本発明によれば、フッ素樹脂チューブを拡径するときには、拡張に合わせて長手方向に縮むようにフッ素樹脂チューブが移動することで、フッ素樹脂チューブへのダメージを最小限にすることができるため、製造時のフッ素樹脂チューブの不良率を下げ、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を製造できる。

定着ベルト及び加圧ベルトの構成を説明する図である。画像形成装置の構成を説明する図である。ツインベルト方式の定着装置の構成を説明する図である。定着ベルト及び加圧ベルトの弾性層形成方法を説明する図である。本発明の実施例１のフッ素樹脂チューブを被覆する方法を説明する図である。フッ素樹脂チューブの収縮力Ｆを測定する方法を説明する図である。本発明の実施例２のフッ素樹脂チューブを被覆する方法を説明する図である。比較例１のフッ素樹脂チューブを被覆する方法を説明する図である。比較例２のフッ素樹脂チューブを被覆する方法を説明する図である。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。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２は、本発明に従う画像加熱装置を定着装置Ａとして搭載した画像形成装置の一例の概略構成を示す断面模式図である。

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、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３はツインベルト方式の定着装置Ａの要部の断面模式図である。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、詳しくは後述するが第１のエンドレスベルトとしての定着ベルト（定着手段）２０と、第２のエンドレスベルトとしての加圧ベルト（加圧手段）３０とを備えている。

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。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。

励磁回路６４から誘導加熱部材５７の誘導コイル５７ａに高周波電流が流されると、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は、ベルト懸架部材としてローラ５１並びに定着ローラ５２によって張架されている。ローラ５１と定着ローラ５２はそれぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受させて支持させてある。

ローラ５１は、外径が２０ｍｍで、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に張りを与えるテンションローラとして機能している。

定着ローラ５２は、外径が２０ｍｍで、径が１８ｍｍである鉄合金製の芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム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に上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。

定着ベルト２０は、定着ローラ５２が回転駆動されると、定着ローラ５２のシリコーンゴム表面と定着ベルト２０の内面ポリイミド層との摩擦によって定着ローラ５２と共に回転する。

加圧ベルト３０は、ベルト懸架部材としてのテンションローラ５４と加圧ローラ５５によって張架されている。テンションローラ５４と加圧ローラ５５はそれぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受させて支持させてある。

テンションローラ５４は、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、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る。

加圧ローラ５５は、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。

ここで、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不図示の加圧機構により矢印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、定着ベルト２０を加圧ベルト３０に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド５３と、加圧ベルト３０を定着ベルト２０に向けて加圧する第２の加圧パッドとしての加圧パッド５６である。定着パッド５３及び加圧パッド５６は装置の不図示の左右の側板間に支持させて配設してある。加圧パッド５６は、不図示に加圧機構により矢印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。第１の加圧パッドである定着パッド５３はパッド基体とベルトに接する摺動シート（低摩擦シート）５８を有する。第２の加圧パッドである加圧パッド５６もパッド基体とベルト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。

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。これにより定着ローラ５２が回転駆動され、定着ベルト２０が同じ方向に回転駆動される。定着ベルト２０の周速度は、記録材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。

加圧ベルト３０は、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。

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。

定着ベルト２０が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ｔ像を担持した面を、定着ベルト２０側に向けて導入される。そして、記録材Ｓの未定着トナー画像ｔが定着ベルト２０の外周面に密着したまま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５２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５５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、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。

（３）定着ベルト２０
図１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
定着ベルト２０の基材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、基材が３００μｍを超えると剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり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の外周には弾性層２２が設けられている。弾性層の材料としては、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。弾性層の厚さは、画像を印刷する場合に記録材の凹凸或いはトナー層の凹凸に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悪化し、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。

（３－４）弾性層の製造方法
弾性層の塗工方法を図４を用いて説明する。

図４は基材２１上に弾性層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充填し、圧送することで塗布液供給ノズル４２から基材２１の周面に塗布する。基材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。塗布と同時に基材２１を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を基材２１の周面に形成することが出来る。塗膜の厚みは、塗布液供給ノズル４２と基材２１とのクリアランス、シリコーンゴム組成物の供給速度、シリコーンゴム組成物の粘度、基材２１の移動速度、などによって制御することが出来る。基材２１上に形成された付加硬化型シリコーンゴム層は、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、硬化シリコーンゴム層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。

（３－５）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フッ素チューブを固定する接着剤層２３は、弾性層２２の表面に１～１０μｍの厚みで均一に塗布した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。そして、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。

（３－６）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（クレーム３の「ＰＦＡチューブ」に対応する構成）。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、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）、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。本実施例で使用したチューブ厚み範囲は２０～４０μｍである。チューブ内径は、弾性層２２の外径よりも小さく、４８～５２ｍｍのものを使用した。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。

（３－７）フッ素樹脂チューブ被覆方法
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）を用いた。拡張被覆法について図５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５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の両端を第１の保持具Ｆｕと、第２の保持具Ｆｌを用いて保持する。第１の保持具Ｆｕと、第２の保持具ＦｌについてはＰＦＡチューブが径方向に拡張される際に第１の保持具と第２の保持具の間を長手方向に縮む方向に移動しやすくできるように設計されており（３－８－１）で後述する。

（ｃ）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。

（ｄ）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。

（ｅ）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。

（ｆ）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。

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２４を長手方向に伸張することで、ＰＦＡチューブ２４に皺が発生しにくくなり、高耐久な定着ベルトになる。

（ｇ）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などでカシメる工程である。

（ｈ）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。

（ｉ）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）。

（ｊ）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。

（３－８－１）本実施例１における第１の保持具と第２の保持具の構成
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、チューブが塑性変形を起こしやすくなる。よって、本実施例ではＰＦＡチューブ２４を径方向に拡張する際に、第１の保持具Ｆｕと第２の保持具Ｆｌの間をＰＦＡチューブが長手方向に縮む方向に移動（滑ることが）できるようにして塑性変形を起こしにくくしている。

第１の保持部材Ｆｕと、第２の保持部材Ｆｌは、ＰＦＡチューブが拡径される際にＰＦＡチューブが保持部材の間を移動（滑ることが）できるようにＰＦＡチューブに対する第１および第２の保持部材の最大静止摩擦力がＰＦＡチューブの収縮力Ｆより小さくなるように設計されている。すなわち、ＰＦＡチューブが、径方向に拡張される際の長手方向の収縮力Ｆが、
第１の保持具Ｆｕと前記ＰＦＡチューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_１、
第１の保持具Ｆｕと前記ＰＦＡチューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_１’、
第２の保持具Ｆｌと前記ＰＦＡチューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_２、
第２の保持具Ｆｌと前記ＰＦＡチューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_２’、
のいずれよりも大きくなるようになっている。

このような関係になるためにはフッ素樹脂チューブと当接する保持部材の表面エネルギーを小さくする必要がある。そのためには、材質をフッ素系樹脂にしたり、部材の表面にフッ素系コーティングを施したりすることなどがあげられる。

最大静止摩擦力については、ＪＩＳＫ７１２５の方法で測定することができ、切り開いたＰＦＡチューブの試験片と、保持具の材質と同質の板状の試験片を用意し、片方の試験片をもう片方の試験片の上で滑らせ、その時の力をロードセルで検出する。なお、試験片が動き始めるときの衝撃を吸収するため、ロードセルと試験片の間にはスプリングが設置されている。力は直線的に増加して摩擦を与え、最大荷重に達する。このピークが最大静止摩擦力を表す。この方法により、
第１の保持具Ｆｕと前記ＰＦＡチューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_１、
第１の保持具Ｆｕと前記ＰＦＡチューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_１’、
第２の保持具Ｆｌと前記ＰＦＡチューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_２、
第２の保持具Ｆｌと前記ＰＦＡチューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_２’、
のそれぞれを求めることができる。

なお、第１の保持具、もしくは第２の保持具がＰＦＡチューブと当接する部分の材質がＰＦＡチューブの内面と外面で異なる場合は、それぞれの保持具の材質での板状試験片を用意する必要がある。

本実施例１においては第１の保持部材、第２の保持部材として表面をフッ素コーティングしたＳＵＳを用いた。この時のＦ_１、Ｆ_２が１．０～１．２Ｎ、Ｆ_１’、Ｆ_２’が０．５～０．８Ｎであった。

次に、ＰＦＡチューブが径方向に拡張される際の長手方向の収縮力Ｆの算出について、図６を用いて説明する。

まず、ＰＦＡチューブを切り開き、ＰＦＡの長手方向の上端と下端を固定し、少なくともどちらか一方にフォースゲージ７０を設置する。その後、ＰＦＡの長手方向を固定しながら延伸できる延伸治具７１に装着し、径方向に延伸する。ＰＦＡチューブの上端と下端は固定されているため、ＰＦＡチューブには長手方向に収縮する力が発生し、それをフォースゲージのピーク値で読み取り収縮力Ｆを求めることができる。本実施例で用いたＰＦＡチューブ（初期径４８～５２ｍｍ、厚み２０～４０μｍ）でのＰＦＡチューブの収縮力Ｆは２．３～４．８Ｎであり、Ｆが、Ｆ_１、Ｆ_１’、Ｆ_２、Ｆ_２’よりも大きくなっているため、ＰＦＡチューブが拡径される際にＰＦＡチューブが第１の保持部材Ｆｕと、第２の保持部材Ｆｌの間を移動（滑ることが）できるようになっている。

ＰＦＡチューブ２４を長手方向に伸張させる前には、ＰＦＡチューブ２４外表面と拡張型Ｋ内面の隙間部分の真空状態（大気圧に対して負圧）を破壊し、ＰＦＡチューブ２４の径方向の拡張を最小限する工程を設けている。ＰＦＡチューブ２４を長手方向に伸張すると、径方向は縮むことが確認されている。径方向を必要以上に拡張した状態で長手方向を伸張すると、ＰＦＡチューブ２４は径方向に縮む力と長手方向に伸張する力がかかるため、チューブが塑性変形を起こしやすくなる。よって、ＰＦＡチューブ２４を長手方向に伸張する時は、予めＰＦＡチューブ２４の径方向の拡張を最小限することで塑性変形を起こしにくくしている。

真空状態を破壊し、径方向に拡張していない状態のため、ＰＦＡチューブには収縮力はかからず、保持具の間を滑りにくくなりＰＦＡチューブを長手方向に伸張することができる。それでも、伸張する際に若干滑る場合には第１の保持具と第２の保持具以外に別途設けた保持具で伸張してもよい。

（３－８－２）本実施例２における第１の保持具と第２の保持具の構成
ＰＦＡチューブが径方向に拡張される際に第１の保持具と第２の保持具の間を長手方向に縮む方向に移動しやすくするために、第１の保持具と第２の保持具を円筒状もしくは円柱状回転体対（コロ）にすることも好適である（図７の８０）。この場合、ＰＦＡチューブが回転体対の間を移動することでＰＦＡチューブの負荷を軽減し、塑性変形を起こしにくくすることができる。本実施例では第１の保持具と第２の保持具にφ７の回転体対を５個並べた構成とした以外は実施例１と同構成で定着ベルト２０を作成した。

（３－９－１）比較例１のフッ素樹脂チューブ被覆方法
比較例１として、従来から知られる真空拡張法でフッ素樹脂チューブを被覆し、定着ベルトを作成した。比較例１の方法を図８で説明する。

（ａ’）チューブ挿入
本実施例の（ａ）と同等工程である。

（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。ただし、拡径時にＰＦＡチューブが保持部材の間を移動することができないようになっている。

（ｃ’）真空拡張
本実施例の（ｃ）と同等工程である。

（ｄ’）基材Ｗを挿入
本実施例の（ｄ）と同等工程である。

（ｅ’）延伸工程
シリコーンゴム層の積層された基材Ｗが拡張したＰＦＡチューブ２４内に配置後、ＰＦＡチューブ２４を所定の伸張率まで伸張する。

（ｆ’）真空破壊
ＰＦＡチューブ２４外表面と拡張型Ｋ内面の隙間部分の真空状態（大気圧に対して負圧）を破壊する。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、ＰＦＡチューブ２４とシリコーンゴム層表面は密着された状態にする。

（ｇ’）カシメ工程
本実施例の（ｇ）と同等工程である。

（ｈ’）扱き工程
本実施例の（ｈ）と同等工程である。

（ｉ’）加熱処理
本実施例の（ｉ）と同等工程である。

（ｊ’）切断、研磨
本実施例の（ｊ）と同等工程である。

比較例１の長手方向の伸張率は本実施例と同じ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）。

（３－９－２）比較例２のフッ素樹脂チューブ被覆方法
比較例２として、特許文献３の拡張被覆法でＰＦＡチューブを被覆し、定着ベルトを作成した。すなわち、フッ素樹脂チューブの両端をそれぞれ保持した保持具間の距離を所定距離狭めた後、前記フッ素樹脂チューブを径方向へ拡張させることで拡径時のＰＦＡチューブへのダメージを軽減する方法である。比較例２のフッ素樹脂チューブ被覆法を図９を用いて説明する。

（ａ’’）チューブ挿入
本実施例の（ａ）と同等工程である。

（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。ただし、拡径時にＰＦＡチューブが保持部材の間を移動することができないようになっている。

（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
本実施例の（ｃ）と同等工程である。

（ｅ’’）基材Ｗを挿入
本実施例の（ｄ）と同等工程である。

（ｆ’’）真空破壊
本実施例の（ｅ）と同等工程である。

（ｇ’’）延伸工程
本実施例の（ｆ）と同等工程である。

（ｈ’’）カシメ工程
本実施例の（ｇ）と同等工程である。

（ｉ’’）扱き工程
本実施例の（ｈ）と同等工程である。

（ｊ’’）加熱処理
本実施例の（ｉ）と同等工程である。

（ｋ’’）切断、研磨
本実施例の（ｊ）と同等工程である。

比較例２の長手方向の伸張率は、本実施例と同じ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）。自然冷却後、両側を切断してから研磨し、定着ベルト２０を完成させた。

（４）定着ベルト２０外観検査結果
次に、比較例と本実施例におけるＰＦＡチューブ拡張時の伸びや裂けの発生や周スジの発生についての実験を行った。ＰＦＡチューブ伸び・裂けに関しては、完成後の定着ベルトを目視で確認し、伸び・裂けが発生している場合を×、発生していない場合を○として評価した。また比較例２については真空拡張前にＰＦＡチューブを所定の長さ分だけ長手方向を縮めるため、その際にＰＦＡチューブが座屈することによって、完成後の定着ベルトのＰＦＡチューブに折れ跡やスジが残ることがある。そのため、折れ跡やスジに関しても完成後の定着ベルトを目視で確認し、折れ跡やスジが発生している場合を×、発生していない場合を○として評価した。

本評価においては、ＰＦＡチューブとして厚みを２０、３０、４０μｍ、初期径を４８、５０、５２ｍｍの９水準におけるチューブの伸び裂けの確認を行った。その結果を表１に示す。

比較例１では、全体的な傾向として、ＰＦＡチューブが薄く、初期径が小さいほど、拡径時の伸び・裂けが発生している。

比較例２では、比較例１と比較すると拡径時の伸び・裂けの発生が抑えられていることがわかる。しかしながら、真空拡張前にＰＦＡチューブを所定の長さ分だけ長手方向を縮める影響によって、座屈による折れ跡やスジが発生する場合があり、特に厚みが薄いものに関してその傾向が見られた。

それに対し、実施例１、２においては、いずれの条件においてもＰＦＡチューブ伸び・裂け、および、座屈による折れ跡やスジが発生しなかった。

上記の結果から本実施例は、比較例よりも不良率を低くできることが分かった。

（５）通紙耐久試験結果
本実施例、および比較例のフッ素樹脂チューブ被覆方法で作成した定着ベルト２０の良品をキヤノン製フルカラーコピー機である『ｉｍａｇｅＰＲＥＳＳＣ８５０』の定着装置に組み込み、加圧力７５ｋｇｆ、定着ニップ１６ｍｍ×２３０ｍｍ、定着温度１９０℃、プロセススピード３４８ｍｍ／ｓｅｃに設定して、７０万枚通紙耐久試験を行った。なお、定着ベルト２０に用いたＰＦＡチューブ２４の径は４８ｍｍ、厚みは４０μｍである。

耐久試験においては、上質紙カラーレーザーコピア用紙８０ｇ／ｍ^２（キヤノン製）Ａ４紙を短手方向に搬送で連続通紙（８０枚／分）し、１０万枚ごとにコート紙ＯＫトップコート１２８ｇ／ｍ^２（王子製紙製）の１３×１９インチ紙に、シアンのハーフトーン均一画像を形成した。この画像上に、傷やスジ、グロスムラ等の画像不良が存在するかを確認した。画像不良がない場合は○、画像不良を確認した場合は×、画像不良を確認できるが実用上問題ないレベルの場合は△とした。試験結果を表２に示す。

比較例１、比較例２に関しては耐久枚数が多くなると、実用上問題ないレベルであったが若干のグロスムラが発生した。それに対し、実施例１、２は７０万枚でもグロスムラは見られなかった。

上記の結果から本実施例のフッ素樹脂チューブ被覆方法で作成した定着ベルト２０は良好な耐久性をもっていることが分かった。

１画像形成装置、２感光体ドラム、３帯電器、
４レーザースキャナ（光学装置）、５レーザー走査露光、６現像器、
７転写ローラ、８クリーニング装置、９給紙カセット、
１０給紙ローラ、１０ａ搬送路、１０ｂ搬送路、１１レジストローラ対、
１２排出ローラ対、１３排出トレイ、２０定着部材（定着ベルト）、
２１基材、２２弾性層、２３接着剤層、２４表層、２５内面摺動層、
２６表層（フッ素樹脂チューブ）、３０加圧ベルト、４１シリンダポンプ、
４２塗布液供給ノズル、５１ローラ、５２定着ローラ、５３定着パッド、
５４テンションローラ、５５加圧側ローラ、５６加圧パッド、
５７誘導加熱部材、５７ａ誘導コイル、５７ｂ励磁コア、
５７ｃコイルホルダー、５８、５９摺動シート、６０定着ニップ、
６１分離部材、６２温度検知素子、６３制御回路部、６４励磁回路、
７０フォースゲージ、７１延伸治具、８０円筒状もしくは円柱状回転体対、
ｔ未定着トナー、Ｓ記録媒体、Ｍモータ、Ａ定着装置、Ｆｕ保持部材、
Ｆｌ保持部材、Ｎ中子、Ｋ拡張型

Claims

円筒状弾性層と、
前記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
定着部材または加圧部材の製造方法であって、
前記円筒状弾性層にフッ素樹脂チューブを被覆する工程で、
フッ素樹脂チューブの長手方向一端を第１の保持具により保持する工程と、
前記フッ素樹脂チューブの長手方向他端を第２の保持具により保持する工程と、前記第一の保持具と第二の保持具で保持された前記フッ素樹脂チューブを径方向へ拡張させる工程と、
接着剤が塗工された弾性材に対し径方向へ拡張された前記フッ素樹脂チューブを外挿する工程と、を有し、
前記フッ素樹脂チューブが径方向に拡張される際に第１の保持具と第２の保持具の間を長手方向に縮む方向にフッ素樹脂チューブが移動すること
を特徴する定着部材または加圧部材の製造方法。
前記フッ素樹脂チューブが、径方向に拡張される際の長手方向の収縮力Ｆが、前記第１の保持具と前記フッ素樹脂チューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_１、
前記第１の保持具と前記フッ素樹脂チューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_１’、
前記第２の保持具と前記フッ素樹脂チューブ内面間の最大静止摩擦力Ｆ_２、
前記第２の保持具と前記フッ素樹脂チューブ外面間の最大静止摩擦力Ｆ_２’、
のいずれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記第１の保持具と第２の保持具が円筒状もしくは円柱状の回転体対を有しており、前記回転体対の間で前記フッ素樹脂チューブを保持し、拡径時に前記フッ素樹脂チューブが前記回転体対の間を移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記フッ素樹脂チューブが前記弾性材に外挿された後、前記フッ素樹脂チューブの径方向への拡張を解く工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記フッ素樹脂チューブの拡張が解かれた後、前記フッ素樹脂チューブをそれぞれ保持した前記第１の保持具と前記第２の保持具との間の距離を所定距離広げる工程を更に有することを特徴とする請求項４に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記接着剤が塗工された前記弾性材に前記フッ素樹脂チューブが外挿された後、前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部を局所的に加熱し、前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部を前記弾性材に固定させる工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記フッ素樹脂チューブの長手方向両端部が前記弾性材に固定された後、前記弾性材と前記フッ素樹脂チューブとの間にある前記接着剤を扱き出す工程を更に有することを特徴とする請求項６に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。
前記接着剤が扱き出された後、前記弾性材に固定された前記フッ素樹脂チューブを加熱する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の定着部材または加圧部材の製造方法。