特許 6237220 定着装置、及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237220

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】定着装置、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20171120BHJP

   F16C 13/00 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

   F16C13/00 B

   F16C13/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-267447(P2013-267447)

(22)【出願日】2013年12月25日

(65)【公開番号】特開2015-125173(P2015-125173A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年10月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 潤

【審査官】 佐藤 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１７５１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５３９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６５１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１２１２５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｆ１６Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転する円柱状の回転部材と、
前記回転部材が貫通する円筒状とされ、内部に複数の中空体が含有され、前記回転部材の回転に伴って回転し、外周面側における前記中空体の含有率が、内周面側における前記中空体の含有率より大きい円筒部材と、
無端状とされ、回転する前記円筒部材と従動して周回して画像が転写された記録媒体を前記円筒部材との間で搬送すると共に、画像を加熱することで画像を記録媒体に定着させる加熱部材と、を備え、
前記円筒部材における前記中空体の含有率は、前記内周面側から前記外周面側にかけて徐々に変化する定着装置。

【請求項2】

前記中空体は、粒子状とされ、前記中空体の平均粒子径は、１５〔μｍ〕以上とされる請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記中空体は、粒子状とされ、前記中空体の平均粒子径は、１１０〔μｍ〕以下とされる請求項１又は２に記載の定着装置。

【請求項4】

記録媒体に画像を転写する転写部材と、
前記転写部材によって記録媒体に転写された画像を記録媒体に定着させる請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置と、
を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載された定着装置は、芯金の外周に低発泡度シリコーンゴム層を被覆し、さらに該低発泡度シリコーンゴム層を高発泡度シリコーンゴム層で被覆した２層被覆構造の定着用ロールを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−１８９３６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、円筒部材に中空体が含有される構成において、耐久性能が低下するのを抑制ことである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１に係る定着装置は、回転する円柱状の回転部材と、前記回転部材が貫通する円筒状とされ、内部に複数の中空体が含有され、前記回転部材の回転に伴って回転し、外周面側における前記中空体の含有率が、内周面側における前記中空体の含有率より大きい円筒部材と、無端状とされ、回転する前記円筒部材と従動して周回して画像が転写された記録媒体を前記円筒部材との間で搬送すると共に、画像を加熱することで画像を記録媒体に定着させる加熱部材と、を備え、前記円筒部材における前記中空体の含有率は、前記内周面側から前記外周面側にかけて徐々に変化することを特徴とする。

【0007】

請求項２に係る定着装置は、請求項１に記載の定着装置において、前記中空体は、粒子状とされ、前記中空体の平均粒子径は、１５〔μｍ〕以上とされることを特徴とする。

【0008】

請求項３に係る定着装置は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記中空体は、粒子状とされ、前記中空体の平均粒子径は、１１０〔μｍ〕以下とされることを特徴とする。

【0009】

請求項４に係る画像形成装置は、記録媒体に画像を転写する転写部材と、前記転写部材によって記録媒体に転写された画像を記録媒体に定着させる請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

請求項１の定着装置によれば、円筒部材において、外周面側における中空体の含有率と、内周面側における中空体の含有率とが同一の場合と比して、円筒部材に中空体が含有される構成において、耐久性能が低下するのを抑制ことができる。

【0011】

さらに、中空体の含有率が、内周面側から外周面側にかけて徐々に変化しない場合と比して、円筒部材に生じる応力が部分的に集中するのを抑制することができる。

【0012】

請求項２の定着装置によれば、中空体の平均粒子径が１５〔μｍ〕より小さい場合と比して、円筒部材の断熱性を向上させることができる。

【0013】

請求項３の定着装置によれば、中空体の平均粒子径が１１０〔μｍ〕より大きい場合と比して、画像の記録媒体への定着不良を抑制することができる。

【0014】

請求項４の画像形成装置によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置を備えない場合と比して、定着装置の交換頻度を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る定着装置を示した断面図である。

【図2】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる加圧ロールの製造工程を示した工程図である。

【図3】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる加圧ロールの製造工程を示した工程図である。

【図4】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる加圧ロールの製造工程を示した工程図である。

【図5】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる加圧ロールを示した断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる加圧ロール、及び比較例に係る加圧ロールを評価した評価結果を表で示した図面である。

【図7】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられる定着ベルトを示した断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる画像形成ユニットを示した構成図である。

【図9】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態に係る定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置の一例を図１〜図９に従って説明する。なお図中に示す矢印Ｖは、鉛直方向であって装置上下方向を示し、矢印Ｈは水平方向であって装置幅（装置左右）方向を示し、矢印Ｄは水平方向であって装置奥行方向を示す。

【0017】

（全体構成）
本実施形態に係る画像形成装置１０では、図９に示されるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）による画像形成を行う画像形成手段の一例としての画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが、画像形成装置１０の筐体１１内の中央側で装置幅方向に対して斜め左下方向へ向けて配列されている。なお、画像形成ユニット１２の配置順は、右上から左下へ向けて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとなっている。

【0018】

また、各画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋは、収容される各色のトナーを除いて同様の構成となっている。したがって、以後の説明では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を区別するときには、数字の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの英字を付加した符号で説明するが、各色を区別する必要がない場合は、数字の後のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの英字は省略する。

【0019】

各画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋの上方には、各画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋで形成されたトナー像（画像）を記録媒体の一例としてのシート部材Ｐに転写させる転写ユニット１４が設けられている。転写ユニット１４は、無端状の中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の内側に配置され、各画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋの各トナー像を中間転写ベルト１６に転写させるための４つの一次転写ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、中間転写ベルト１６上で重ねられたトナー像をシート部材Ｐに転写させるための二次転写ロール２０とを含んで構成されている。

【0020】

中間転写ベルト１６は、二次転写ロール２０と対向して配置され、図示しないモータで駆動される駆動ロール２６と、回転可能に支持された支持ロール２２とに巻き掛けられており、駆動ロール２６が、図示しないモータで駆動されて回転することにより、中間転写ベルト１６が矢印Ａ方向（図示の時計回り方向）に循環移動されるようになっている。

【0021】

各一次転写ロール１８Ｙ〜１８Ｋは、中間転写ベルト１６を挟んで、それぞれの画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋの後述する像保持体２８と対向して配置されている。そして、各一次転写ロール１８Ｙ〜１８Ｋには、トナー極性とは逆極性（本実施形態では一例として正極性）の転写電圧が印加されるようになっている。

【0022】

また、二次転写ロール２０にも、トナー極性とは逆極性の転写電圧が付与されるようになっている。なお、中間転写ベルト１６の支持ロール２２が設けられている位置の外周面には、図示しないクリーニング装置が設けられており、このクリーニング装置によって、中間転写ベルト１６上の残留トナーや紙粉等が除去されるようになっている。

【0023】

一方、画像形成ユニット１２の下方には、シート部材Ｐが収納された給紙部４６が設けられている。また、給紙部４６の左端部から鉛直上方向には、シート部材Ｐが搬送される用紙搬送路５０が設けられている。

【0024】

用紙搬送路５０には、シート部材Ｐを給紙部４６から送り出す送出ロール４８と、シート部材Ｐを搬送する一対のロールで構成された搬送ロール５２と、中間転写ベルト１６上の画像の移動タイミングとシート部材Ｐの搬送タイミングとを合わせる一対のロールで構成された位置合わせロール５４とが設けられている。

【0025】

そして、給紙部４６から送出ロール４８によって順次送り出されたシート部材Ｐは、用紙搬送路５０を経由し、位置合わせロール５４によって中間転写ベルト１６の二次転写位置まで搬送されるようになっている。

【0026】

用紙搬送路５０上における二次転写ロール２０の下流側（上方）には、定着装置６０が設けられている。定着装置６０は、シート部材Ｐに転写されたトナー画像をシート部材Ｐに定着させるようになっている。なお、定着装置６０については、詳細を後述する。

【0027】

また、用紙搬送路５０上で定着装置６０の下流側には、定着後のシート部材Ｐを筐体１１の外側へ排出する一対のロールで構成された排出ロール６６が設けられており、排出ロール６６で排出されたシート部材Ｐは、筐体１１の上面に形成された排出部６７に排出されるようになっている。なお、筐体１１内で、転写ユニット１４の上方には、画像形成装置１０の各部の駆動制御を行う制御部３６が設けられている。

【0028】

次に、画像形成ユニット１２について説明する。

【0029】

図８で示すように、画像形成ユニット１２は、矢印Ｂ方向（図示の反時計回り方向）に回転駆動される像保持体２８と、像保持体２８の外周面に接触して像保持体２８を帯電させる帯電ロール７２と、像保持体２８の外周面に露光光を照射して静電潜像を形成する露光手段の一例としての露光ユニット７０と、像保持体２８の外周面の静電潜像をトナーで現像する現像ロール７８と、転写後の像保持体２８の外周面に光を照射して除電を行う除電ランプ７４と、除電後の像保持体２８の外周面を清掃するクリーニングブレード７６とを有している。

【0030】

また、帯電ロール７２、露光ユニット７０、現像ロール７８、除電ランプ７４、クリーニングブレード７６は、それぞれ像保持体２８の外周面と対向して、像保持体２８の回転方向上流側から下流側へ向けて、この順番で配置されている。

【0031】

さらに、帯電ロール７２に対して像保持体２８と反対側には、帯電ロール７２の外周面に付着したトナーの外添剤などを取り除くためのクリーニングロール６８が回転可能に設けられている。帯電ロール７２は、図示しない通電手段に接続されており、従動回転しながら画像形成時に通電され、像保持体２８の外周面を帯電させるようになっている。

【0032】

現像ロール７８の下側には、図示しないトナー供給部から供給された現像剤（一例として、樹脂製のトナーと金属製のキャリアの混合物）を撹拌（混合）して現像ロール７８に供給する螺旋状の２本の搬送部材３８が設けられている。また、現像ロール７８の外周面と対向して薄層形成ロール２４が設けられている。

【0033】

薄層形成ロール２４は、像保持体２８よりも現像ロール７８の回転方向の上流側で、現像ロール７８の外周面と間隔を空けて配置されており、現像ロール７８の外周面上における現像剤の通過量を規制して、現像ロール７８上に予め決められた厚さの現像剤層（薄層）を形成するようになっている。

【0034】

現像ロール７８は、固定されたマグネットロール（図示省略）と、マグネットロールの外側で回転可能に設けられた筒状の現像スリーブ（図示省略）とで構成されている。なお、現像ロール７８と像保持体２８との間には、現像時に電圧が付与されて電界が形成され、現像ロール７８は、回転しながら現像剤中のトナーを像保持体２８の静電潜像に向けて移動させるようになっている。

【0035】

また、画像形成ユニット１２は、下ハウジング１３と上ハウジング１５とで構成される本体部を有している。下ハウジング１３には、現像ロール７８、搬送部材３８、薄層形成ロール２４が設けられており、上ハウジング１５には、像保持体２８、露光ユニット７０、帯電ロール７２、クリーニングロール６８、クリーニングブレード７６、除電ランプ７４が設けられている。

【0036】

（全体構成の作用）
次に、本実施形態に係る画像形成装置１０の作用について説明する。

【0037】

まず、画像形成装置１０の画像形成工程について説明する。図９で示されるように、画像形成装置１０の各ユニットが作動状態になると、制御部３６で画像処理が施された画像データは、各色の色材階調データに変換され、露光ユニット７０に順次出力される。

【0038】

各色の色材階調データに応じて露光ユニット７０が各露光光を出射し、帯電ロール７２によって帯電した各像保持体２８の外周面を露光する。これにより、各像保持体２８の外周面に静電潜像が形成される。

【0039】

各像保持体２８の外周面に形成された静電潜像は、現像ロール７８によってそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像（現像剤像）として現像（顕在化）される。そして、各画像形成ユニット１２Ｙ〜１２Ｋの像保持体２８上に順次形成された各色のトナー像は、４つの一次転写ロール１８Ｙ〜１８Ｋによって中間転写ベルト１６上に順次多重転写される。

【0040】

中間転写ベルト１６上に多重転写された各色のトナー像は、給紙部４６から搬送されてきたシート部材Ｐ上に二次転写ロール２０によって二次転写される。そして、シート部材Ｐ上の各色のトナー像が定着装置６０で定着され、定着後のシート部材Ｐは、排出ロール６６によって排出部６７に排出される。

【0041】

なお、トナー像の一次転写が終了した後の像保持体２８の外周面は、クリーニングブレード７６によって残留トナーや紙粉等が除去される。

【0042】

（定着装置）
次に、定着装置６０について説明する。

【0043】

図１に示されるように、定着装置６０は、シート部材Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１２２を備えている。さらに、定着装置６０は、筐体１１２の内部に配置される加圧ロール１０４と、加圧ロール１０４と接触し、回転する加圧ロール１０４と従動して周回する円筒状（無端状）の加熱部材の一例としての定着ベルト１０２と、を備えている。

【0044】

定着ベルト１０２は、図７に示されるように、内周面側から外周面側に向けて非磁性金属層の一例としての基層１３４、発熱金属層の一例としての発熱層１３２、非磁性金属層の一例としての保護層１３０、弾性層１２８、及び離型層１２６で構成されており、これらが積層され一体となっている。そして、保護層１３０、発熱層１３２、及び基層１３４の３層で金属層１４６が構成されている。

【0045】

基層１３４は、定着ベルト１０２の強度を保持するベースとなるもので、本実施形態では、非磁性のオーステナイト系のステンレス鋼（非磁性ＳＵＳ）で構成されている。

【0046】

発熱層１３２は、後述する磁界Ｈ（図１参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。

【0047】

また、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、図１に示されるように、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。そして、このボビン１０８と定着ベルト１０２との間隔は１〜３ｍｍ程度となっている。さらに、ボビン１０８は、装置奥行方向から見て、定着ベルト１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、周方向の中央側には、筐体１２２の内壁面に向って突出する凸部１０８Ａが形成されている。

【0048】

さらに、ボビン１０８の凸部１０８Ａを中心としてボビン１０８に複数回巻き回された励磁コイル１１０が配置されている。また、励磁コイル１１０を挟んで定着ベルト１０２の反対側には、ボビン１０８の円弧状に倣って形成されたフェライト系の磁性体からなる磁性コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。

【0049】

一方、定着ベルト１０２の内側には、非磁性体であるアルミニウムからなる支持部材１１４が、定着ベルト１０２と非接触で配置され、装置奥行方向の両端が筐体１２２に固定されている。

【0050】

この支持部材１１４は、装置奥行方向から見て、定着ベルト１０２と対向して円弧状に形成された円弧部１１４Ａと、矩形状に形成された柱部１１４Ｂとで構成され、円弧部１１４Ａと柱部１１４Ｂは一体成形されている。

【0051】

また、支持部材１１４の円弧部１１４Ａには、この円弧部１１４Ａに沿って、磁性コア１１２と同様の材質から構成される磁性コア１１６が設けられている。磁性コア１１６は、定着ベルト１０２と非接触状態となっている。この磁性コア１１６と磁性コア１１２との間に、定着ベルト１０２を貫通した磁界Ｈによる閉磁路が形成されるようになっている。

【0052】

また、支持部材１１４の柱部１１４Ｂにおいて、円弧部１１４Ａに対して反対側の端面には、加圧ロール１０４から加圧された定着ベルト１０２を定着ベルト１０２の内周面と接触して支持する接触部材１１８が固定されている。

【0053】

詳細には、この接触部材１１８は耐熱性を有する樹脂材料で成形され、テフロン（登録商標）シート（図示省略）が設けられた接触部材１１８の一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルト１０２の内周面を支持するようになっている。

【0054】

一方、加圧ロール１０４は、定着ベルト１０２を接触部材１１８に向けて加圧すると共に、図示しないモータ及びギアからなる駆動機構により矢印Ｅ方向に回転するようになっている。また、加圧ロール１０４は、図示しないソレノイド等の電磁スイッチ、又はカム機構を用いて矢印Ｊ、Ｋ方向に移動可能となっており、矢印Ｊ方向に移動したときは定着ベルト１０２の外周面と接触して定着ベルト１０２を押圧し、矢印Ｋ方向に移動したときは定着ベルト１０２の外周面から離間するようになっている。この加圧ロール１０４については、詳細を後述する。

【0055】

この構成において、定着装置６０では、加圧ロール１０４が矢印Ｅ方向への回転駆動を開始し、定着ベルト１０２がそれに従動して矢印Ｄ方向へ周回する。このとき、励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈが生成消滅を繰り返す。

【0056】

そして、磁界Ｈが定着ベルト１０２の発熱層１３２を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１３２に渦電流（図示せず）が発生する。これによって定着ベルト１０２が加熱される。

【0057】

定着ベルト１０２の表面の温度が予め決められた温度範囲になると、表面にトナー画像が形成されたシート部材Ｐが、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との接触部（ニップ部）に搬送され、トナー画像がシート部材Ｐに定着されるようになっている。

【0058】

〔要部構成〕
次に、加圧ロール１０４について説明する。

【0059】

加圧ロール１０４は、図１に示されるように、装置奥行方向に延びる円柱状の回転部材の一例としてのシャフト１５０と、シャフト１５０が内部に挿入される円筒状の円筒部材の一例としてのロール部材１５２と、を備えている。

【0060】

［シャフト］
シャフト１５０は、硫黄複合快削鋼鋼材（ＳＵＭ材）で形成され、φ１８〔ｍｍ〕とされている。そして、このシャフト１５０に回転力が伝達され、加圧ロール１０４が回転するようになっている。このため、シャフト１５０から回転力が伝達されるロール部材１５２の内周面側では、応力が集中するようになっている。

【0061】

［ロール部材］
ロール部材１５２は、弾性材料で形成される円筒状とされ、本実施形態では、中空体が含有される熱硬化性シリコーンゴムで形成されている。

【0062】

このロール部材１５２の外径はφ２８〔ｍｍ〕とされ、内径はφ１８〔ｍｍ〕とされている。そして、ロール部材１５２の内部にシャフト１５０が貫通し、ロール部材１５２の内周面とシャフト１５０の外周面とは、図示せぬ接着剤で接着されている。また、ロール部材１５２の外周面には、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）の表面層１５４が形成されている。

【0063】

ロール部材１５２に含有される中空体は、定着ベルト１０２の熱がロール部材１５２に吸収されるのを抑制することを目的（断熱性を向上させることを目的）とするものであり、本実施形態では、中空体として、無機材料から形成される中空体であるガラスバルーン（中空シリカ）が用いられている。

【0064】

そして、中空体は、粒子状とされ、粒子中空体の平均粒子径は、１５〔μｍ〕以上１１０〔μｍ〕以下とされる。中空体の平均粒子径が１５〔μｍ〕より小さいと、中空体の密度が高くなるため、断熱性の向上度合が少なくなる。一方、中空体の平均粒子径が１１０〔μｍ〕より大きいと、中空体の存在によってロール部材１５２の表面硬度が、ロール部材１５２に中空体が含有されない場合と比して変化し、トナー画像をシート部材Ｐに定着する際に、定着不良が発生することがある。なお、平均粒子径とは、所謂メジアン径であって、複数の中空体の粒子径における分布の中央値に対応する粒子径である。なお、ロール部材１５２に含有される中空体の粒子径については、レーザー回折／散乱法により測定することができる。

【0065】

また、中空体の耐圧強度は、９０％残存強度で５〔ＭＰａ〕以上とされている。中空体の耐圧強度が９０％残存強度で５〔ＭＰａ〕より小さいと、ロール部材１５２を成形する際の材料練り時に中空体に生じる圧力、又は成型時に中空体に生じる圧力により、中空体が破壊されることがある。なお、ロール部材１５２に含有される中空体の耐圧強度については、ＡＳＴＭ Ｄ−３１０２に基づき中空体に圧力を加えた際、中空体の９０ｖｏｌ％が破壊されずに残る圧力を求めることにより測定することができる。

【0066】

さらに、ロール部材１５２の単位体積当たりの中空体の含有率は、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に高くなるようになっている（所謂傾斜構造）。なお、徐々にとは、段階的に含有率が変化することである。

【0067】

定着ベルト１０２の近くに位置する外周面側では、ロール部材１５２に中空体が含有されているため、定着ベルト１０２の熱がロール部材１５２に吸収されるのが抑制されるようになっている。さらに、シャフト１５０から回転力が伝達されることで応力が集中する内周面側では、中空体の含有率が外周面側に比して低いため、中空体の破壊により生じるゴム材の破断が抑制されるようになっている。

【0068】

〔加圧ロールの製造方法〕
次に、加圧ロール１０４の製造方法の一例について、図２〜図４を用いて説明する。

【0069】

［材料の調整］
先ず、信越化学社製ＫＥ−１９５０−１０Ａ（Ａ液）、及びＫＥ−１９５０−１０Ｂ（Ｂ液）を用意する（材料粘度はＡ液、Ｂ液共に５５〔Ｐａ・ｓ〕、比重１．０１、硬化後の硬度１４°）。

【0070】

そして、Ａ液、Ｂ液夫々に、ガラスバルーンとしての３Ｍ社製グラスバブルズＫ３７（平均粒子径４５〔μｍ〕、９０％残存耐圧強度２１〔ＭＰａ〕、比重０．３７）を２５体積パーセント（ｖｏｌ％）の割合で含有し、プラネタリーミキサー（株式会社井上製作所製ＰＬＭ−５）にて３０分間攪拌・混練りを行う。

【0071】

その後、等量（等体積）のＡ液とＢ液とを混ぜ、再度プラネタリーミキサーで３０分間攪拌・混練りを行い、中空体が均一に分散された中空体分散シリコーンゴム材１８４を得る。

【0072】

この中空体分散シリコーンゴム材１８４の粘度を、Ｂ型粘度計（東機産業 ＲＢ−８０Ｌ）にて、２５〔℃〕、Ｍ４ロータ（中粘度用ロータ）を使用し、３〔ｒｐｍ〕、３０〔ｓ〕の条件で測定した結果、中空体分散シリコーンゴム材１８４の粘度は、７５〔Ｐａ・ｓ〕であった。

【0073】

また、同材料を５０〔ｍｌ〕のビーカーに入れ、温浴漕中で５０〔℃〕まで加温し、同様に粘度を測定した結果、中空体分散シリコーンゴム材１８４の粘度は、４５〔Ｐａ・ｓ〕であった。

【0074】

[加圧ロールの成型]
先ず、シャフト１５０のシリコーンゴム被覆部（図２（Ａ）に示す範囲Ｌ）に、接着剤として機能する東レ・ダウコーニング社製のプライマーＤＹ３９−０５１Ａ／Ｂを塗布し、シャフト１５０を３０分風乾する。その後、１５０℃のオーブン中で、シャフト１５０を３０分間加熱処理する。

【0075】

次に、図２（Ｂ）に示されるように、外径φ３０〔ｍｍ〕、内径φ２８〔ｍｍ〕、長さ４００〔ｍｍ〕の円筒状の金属金型１８０に、外径φ２７〔ｍｍ〕、厚み０．０５〔ｍｍ〕、長さ５００〔ｍｍ〕のグンゼ社製の導電ＰＦＡチューブ１８２（以下単に「チューブ１８２」と記載する）を挿入する。

【0076】

さらに、図２（Ｃ）に示されるように、チューブ１８２の両端を、金属金型１８０の両端で折り返す。また、金属金型１８０の外周面に満遍なく形成された複数の貫通孔（図示省略）から真空引きし、チューブ１８２を金属金型１８０の内周面に密着させる。

【0077】

さらに、チューブ１８２の内周面に東レ・ダウコーニング社製のプライマーＤＹ３９−１２５Ａ／Ｂを塗布し、チューブ１８２の内周面を１０分風乾する。その後、図３（Ａ）に示されるように、シャフト１５０を金属金型１８０内に挿入する。さらに、図３（Ｂ）に示されるように、金属金型１８０の両端を一対のキャップ型１８６を用いて閉止する。なお、キャップ型１８６には、シャフト１５０を支持する凹部１８６Ａが形成されており、キャップ型１８６を用いて金属金型１８０の両端を閉止することで、シャフト１５０が予め決められた位置に支持される。

【0078】

次に、図３（Ｃ）に示されるように、一方のキャップ型１８６に形成されたゲート１８６Ｂから、調整した中空体分散シリコーンゴム材１８４をチューブ１８２とシャフト１５０との間に注入し、注入後、ゲート１８６Ｂを閉止する。

【0079】

さらに、中空体分散シリコーンゴム材１８４が注入された金属金型１８０を、図４に示すゴム硬化装置１８８に取り付ける。

【0080】

具体的には、ゴム硬化装置１８８は、２５〔℃〕の冷水が内部に満たされる冷水槽１９０と、冷水槽１９０の上方に配置される加熱ベルト１９２と、を備えている。

【0081】

加熱ベルト１９２は、内部に加熱手段を備えて水平方向に離間して配置される一対の加熱ロール１９４に掛け回されている。一対の加熱ロール１９４の軸方向が長手方向となるように金属金型１８０がゴム硬化装置１８８に取り付けられる。

【0082】

金属金型１８０がゴム硬化装置１８８に取り付けられた状態で、加熱ベルト１９２の下面に金属金型１８０の上側部分が接触する。そして、この接触長さ（図４に示す長さＭ）は、２５〔ｍｍ〕とされ、金属金型１８０の長手方向（紙面奥行方向）に亘って、金属金型１８０と加熱ベルト１９２とが接触している。さらに、加熱ベルト１９２と接触する部分の金属金型１８０の外周面が、５０〔℃〕になるように、加熱ベルト１９２の温度が管理されている。

【0083】

一方、金属金型１８０がゴム硬化装置１８８に取り付けられた状態で、金属金型１８０の下側の２／３部分が、冷水槽１９０内の冷水に浸される。

【0084】

この状態で、金属金型１８０を、１〔ｒｐｍ〕の回転数で、３０分間回転させる（ガラスバルーン分離工程）。

【0085】

その後、水平に延びるように横置状態とされる金属金型１８０を、１５０〔℃〕のオーブン中で、１０〔ｒｐｍ〕の回転数で１時間回転させ、中空体分散シリコーンゴム材１８４の一次加硫を行う。

【0086】

次に、チューブ１８２、中空体分散シリコーンゴム材１８４、及びシャフト１５０を、金属金型１８０から脱型する。さらに、余剰なチューブ１８２の両端部、及び中空体分散シリコーンゴム材１８４の両端部をカットして、チューブ１８２及び中空体分散シリコーンゴム材１８４の長さを、３５０〔ｍｍ〕とする。

【0087】

また、余剰なチューブ１８２の端部、及び中空体分散シリコーンゴム材１８４の両端部がカットされた部材を、２００〔℃〕のオーブン中で、４時間加熱し、二次加硫を行う。

【0088】

以上の工程により、加圧ロール１０４が製造される。

【0089】

〔評価〕
次に、実施例に係る加圧ロール１０４と、比較例に係る加圧ロールとを評価した評価方法、及び評価結果等を、図６に示される表を用いて説明する。

【0090】

［評価した加圧ロールの構成］
実施例１：前述した加圧ロールの製造方法で製造された加圧ロール１０４を用いた。

【0091】

実施例２：ガラスバルーンとして、ポッターズバロティーニ社製のＳｐｈｅｒｉｃｅｌ ２５Ｐ４５（平均粒子径４５〔μｍ〕、９０％残存耐圧強度５〔ＭＰａ〕、比重０．２５）を用いた以外は、実施例１と同様の加圧ロール１０４を用いた。

【0092】

実施例３：ガラスバルーンとして、ポッターズバロティーニ社製のＳｐｈｅｒｉｃｅｌ ６０Ｐ１８（平均粒子径１８〔μｍ〕、９０％残存耐圧強度５５〔ＭＰａ〕、比重０．６０）を用い、前述したガラスバルーン分離工程で金属金型１８０を回転させる時間を２時間とした以外は、実施例１と同様の加圧ロール１０４を用いた。

【0093】

実施例４：ガラスバルーンとして、ポッターズバロティーニ社製のＥｘｔｅｎｄｏｓｐｈｅｒｅｓ ＴＧ（平均粒子径９５〔μｍ〕、９０％残存耐圧強度１９〔ＭＰａ〕、比重０．７０）を用い、前述したガラスバルーン分離工程で金属金型１８０を回転させる時間を２時間とした以外は、実施例１と同様の加圧ロール１０４を用いた。

【0094】

実施例５：ガラスバルーンとして、ポッターズバロティーニ社製のＥｘｔｅｎｄｏｓｐｈｅｒｅｓ ＳＧ（平均粒子径１１０〔μｍ〕、９０％残存耐圧強度１９〔ＭＰａ〕、比重０．７０）を用い、前述したガラスバルーン分離工程で金属金型１８０を回転させる時間を２時間とした以外は、実施例１と同様の加圧ロール１０４を用いた。

【0095】

比較例：前述したガラスバルーン分離工程を行わず、そのまま一次加硫を行った以外は、実施例１と同様の加圧ロールを用いた。

【0096】

［評価項目］
１．比重評価：加圧ロールのロール部材を外周面側から内周面側にかけて厚さ１〔ｍｍ〕で順に板状に切り出し（図５参照）、厚さ１〔ｍｍ〕、幅４〔ｍｍ〕、長さ１０〔ｍｍ〕の５枚の測定サンプルを得た。このサンプルの質量を測定して比重を導出し、中空体の含有率（分散状態）を評価した。
２．出力画像評価：夫々の加圧ロールを富士ゼロックス社製Ａｐｅｏｓ Ｃ４３００に取り付け、Ａ３サイズの富士ゼロックス社製カラーペーパー（Ｊ紙）の両面に、予め決められた色（Ｂ色）によるエリアカバレッジ１００％（ベタ画像）の画像を形成させた（Ｄｕｐ画像）。この出力画像を目視にて評価した。
３．耐久評価：夫々の加圧ロールを富士ゼロックス社製Ａｐｅｏｓ Ｃ４３００に取り付け、Ａ３サイズの富士ゼロックス社製カラーペーパー（Ｊ紙）用いて連続通紙を行い、１万枚毎に５０万枚まで、夫々の加圧ロールの状態（表面の硬度）を評価した。

【0097】

［評価結果］
１．比重評価：図６に示されるように、実施例１〜実施例５については、比重が、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に低くなっている。換言すれば、ロール部材１５２に含有される中空体の単位体積当たりの含有率は、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に高くなっている（所謂傾斜構造）。

【0098】

一方、比較例については、比重が各部位で同様となっており、ロール部材に含有される中空体の単位体積当たりの含有率は、各部位で同様となっている。
２．出力画像評価：図６に示されるように、実施例５を除き、画像不良は確認されなかった。実施例５では、商品性上は問題とされないが、画像に微小なグロスムラが生じた。これは、中空体の粒子径が他の実施例に比して大きいため生じたものと考えられる。
３．耐久評価：図６に示されるように、実施例１〜実施例５については、５０万枚の通紙を行い、加圧ロールに異常は見られなかった。

【0099】

一方、比較例１については、４０万枚通紙時点で、加圧ロールの表面の硬度に大きな低下が見られ、加圧ロールを切断して確認した結果、ロール部材の内周面側で中空体が割れており、ロール部材の内周面側で破壊（亀裂）が進んでいる箇所が見られた。耐久評価前の確認では、割れた中空体は確認されなかった事から、耐久評価の際に、ロール部材の内周面側に応力集中が生じ、これにより中空体が割れ、この割れた中空体を起点にロール部材の破壊（亀裂）が進んだものと考えられる。

【0100】

（まとめ）
以上の各評価結果からも分かるように、ロール部材１５２における外周面側における中空体の含有率が、ロール部材１５２における内周面側における中空体の含有率より大きくなっている。これにより、耐久性が低下するのが抑制されている。また、前述したように、ロール部材１５２に含有される中空体は、定着ベルト１０２の熱がロール部材１５２に吸収されてしまうのを抑制するようになっている。これより、定着装置６０では、ロール部材１５２に中空体が含有される構成において、耐久性能が低下するのが抑制される。

【0101】

また、ロール部材１５２に含有される中空体の単位体積当たりの含有率は、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に高くなっている（所謂傾斜構造）。これにより、ロール部材１５２に生じる応力が部分的に集中するのが抑制される。

【0102】

また、ロール部材１５２に含有される中空体の単位体積当たりの含有率は、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に高くなっている（所謂傾斜構造）。これにより、ロール部材１５２に生じる応力が部分的に集中するのが抑制される。

【0103】

また、ロール部材１５２に生じる応力が部分的に集中するのが抑制されることで、ロール部材１５２の耐久性が低下するのが効果的に抑制される。

【0104】

また、中空体の平均粒子径は、１５〔μｍ〕以上とされている。このため、中空体の平均粒子径が１５〔μｍ〕より小さい場合と比して、ロール部材１５２の断熱性が向上する。

【0105】

また、中空体の平均粒子径は、１１０〔μｍ〕以下とされている。このため、中空体の平均粒子径が１１０〔μｍ〕より大きい場合と比して、ロール部材１５２の表面硬度の変化が抑制されることで、トナー画像をシート部材Ｐに定着する際に、トナー画像の定着不良が抑制される。

【0106】

また、画像形成装置１０においては、定着装置６０を用いることで、定着装置の交換頻度が低くなる。

【0107】

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、中空体の平均粒子径を１５〔μｍ〕以上１１０〔μｍ〕以下としたが、特にこの範囲に限定されず、平均粒子径が１５〔μｍ〕より小さく、又は１１０〔μｍ〕より大きくてもよい。

【0108】

また、上記実施形態では、ロール部材１５２に含有される中空体の単位体積当たりの含有率は、ロール部材１５２の内周面側から外周面側にかけて徐々に高くなっていたが、特に徐々に高くなる必要は無く、ロール部材１５２における外周面側の中空体の含有率が、ロール部材１５２における内周面側の中空体の含有率より大きければよい。

【0109】

また、上記実施形態では、定着ベルト１０２を、電磁誘導作用により加熱したが、例えば、円筒状の定着ロールを発熱体により加熱してもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、中空体として、ガラスバルーン（中空シリカ）を用いたが、ガラスバルーンに限定されることなく、他の中空体を用いてもよい。

【符号の説明】

【0111】

１０ 画像形成装置
２０ 二次転写ロール（転写部材の一例）
６０ 定着装置
１０２ 定着ベルト（加熱部材の一例）
１５０ シャフト（回転部材の一例）
１５２ ロール部材（円筒部材の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】