塗膜形成装置、その塗膜形成装置により塗膜が形成された電子写真用定着部材、その電子写真用定着部材を有した画像形成装置
【課題】被塗装物の塗膜を沸騰させることなく、急激に加熱することを可能とする塗膜形成装置を提供する。
【解決手段】塗膜形成装置１は基体４を保持する保持部１８と基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布する塗布ノズル１９と塗布ノズル１９を移動させる移動部２０と加熱ユニット１２を有する。保持部１８が磁性金属で構成されかつキュリー温度が塗料７を加熱する温度に応じて定められた外筒部材４２と低抵抗金属で構成された内筒部材４３を有する。加熱ユニット１２交流電圧が印加されることで保持部１８を誘導加熱方式で加熱するコイル３６と外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達するまでコイルが生じる磁束が外筒部材４２内のみに流れかつ外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達すると磁束が内筒部材４３にも流れるようにコイルに交流電圧を印加する交流電源３４を有する。
【解決手段】塗膜形成装置１は基体４を保持する保持部１８と基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布する塗布ノズル１９と塗布ノズル１９を移動させる移動部２０と加熱ユニット１２を有する。保持部１８が磁性金属で構成されかつキュリー温度が塗料７を加熱する温度に応じて定められた外筒部材４２と低抵抗金属で構成された内筒部材４３を有する。加熱ユニット１２交流電圧が印加されることで保持部１８を誘導加熱方式で加熱するコイル３６と外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達するまでコイルが生じる磁束が外筒部材４２内のみに流れかつ外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達すると磁束が内筒部材４３にも流れるようにコイルに交流電圧を印加する交流電源３４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物の円筒面状の外周面に塗料を塗布して塗膜を形成する塗膜形成装置に関し、例えば、ＰＰＣ（普通紙複写機）、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）、ファクシミリなどの電子写真方式を採用した画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を加熱、加圧により定着させる定着部材（定着ベルト、定着ローラ）の弾性層を形成するのに好適な塗膜形成装置に関する。また、その塗膜形成装置により塗膜が形成された電子写真用定着部材、及び、その電子写真用定着部材を有した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の原理に基づく複写機およびプリンタなどの画像形成装置では、加熱された定着部材とこの定着部材に圧接する加圧部材との間に、トナー像が転写された記録紙を通して、前記トナー像のトナーを溶融するとともに前記記録紙に定着させる定着プロセスを行う。この定着プロセスで用いられる定着ローラあるいは定着ベルトなどの定着部材は、アルミ、鉄などで構成される円筒形状の芯金や、ポリイミドなどの樹脂あるいはＮｉなどの金属で構成される無端状の基体など、の外周面にプライマ（接着剤）を塗布するとともに、その上からシリコーンゴムなどの耐熱性ゴムを含んだ塗料を塗布して、厚みが１００〜３００μｍ程度の弾性層を形成するなどして得られる（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上記弾性層は、上述した定着プロセスにおいて、トナーを記録紙に押圧する圧力を均一にして画像の粒状度を向上させることが一般的に知られている。また、この弾性層の厚みが定着画像品質に影響を及ぼすとともに、前記定着部材の立ち上がり時間（所定の温度に達する時間）などに影響を及ぼすので、上記弾性層の厚みは均一にすることが求められている。
【０００４】
そして、上述した弾性層を形成する方法として、従来、浸漬塗布法、ブレード塗布法、浸漬塗布法とブレード塗布法を組み合わせた方法、あるいは、環状カーテン塗布法（例えば、特許文献２参照）、スプレー塗布法やロール塗布法等の種々の方法が用いられていた。
【０００５】
特に、前述した定着部材などの弾性層に用いられる高粘度な塗料を、高精度の膜厚で塗布するためには、上述した環状カーテン塗布法などのエクストルージョン型塗布方式が採用される。この環状カーテン塗布法は、軸芯が鉛直となるように被塗装部材を保持し、環状の塗布ノズルを用いて塗料のカーテン膜を形成して、当該塗料のカーテン膜を被塗装部材の外周面に付着されて、塗膜を形成する方法である。塗布ノズルに備わる塗布スリットより塗料を被塗装部材に向けて吐出させることで塗膜形成を開始し、塗料の吐出を完全に停止させることで塗膜形成を終了させる。塗膜の初端部と終端部の膜厚は，塗料吐出弁の開閉タイミングと環状塗布ノズルの移動速度により制御することが可能であることから、被塗装部材両端にマスクをすることなく塗膜を間欠的に形成することができる。塗膜形成後の被塗装部材（ワーク）は、環状カーテン塗布法により塗料を塗布する環状塗膜形成装置内の保持部としてのマンドレルより排出され、塗膜を加熱硬化するための加熱工程へと送られる。
【０００６】
一般的に、電子写真用定着部材の弾性層として用いられる液状シリコーンゴムの場合、一次加熱（５分から１５分間、100℃〜150℃の範囲内で加熱）、二次加熱（４時間、200℃程度に加熱）を経て、望ましい物性値を得る。一次加熱は、主に塗膜形成後の形を維持するために実施されるものであり、二次加熱をバッチ処理できるなど工程内の生産能力向上を目的としている。
【０００７】
被塗装部材への塗膜形成直後から以後の塗膜の安定性は、主に塗料粘度の影響をうける。塗膜形成直後から一次加熱するまでの時間が長くなれば、塗膜形成後の塗料の自重により塗料がたれてしまい、塗膜の下端部近傍の膜厚が相対的に増大するなど鉛直方向の膜厚不均一を生じてしまう。特に比較的低粘度の塗料を用いた場合、この現象は顕著である。
【０００８】
また、一次加熱する炉に被塗装部材を投入後、被塗装部材が炉内の温度雰囲気に到達するまでに塗料粘度の低下が生じ、塗膜中のウェルドラインなどに存在する残留応力が緩和して鉛直方向の塗料だれを生じることもある。これら塗膜の膜厚不均一や鉛直方向の塗料だれは、塗布膜厚の不良や次工程に離型層などの塗膜を形成させる場合に、次工程の塗膜に液ダレなどの塗布不良を誘発し塗装品質を悪化させる。また，塗膜端部は最終的にカットすることになるため、これら塗料だれなどの部位を避けたとしても、被塗装部材の材料歩留まりの面からみて好ましくない。
【０００９】
上記と同様の課題を解決するため、塗料の高粘度化やチキソ性を増大させるなどの塗料側からの解決策の他、被塗装部材を外部から加熱した気体を吹き付ける手段を設けたもの（例えば、特許文献３参照）、また、浸漬塗布法においては、塗料槽に加熱手段を設けたもの（例えば、特許文献４参照）や、被塗装部材の上端の温度を下端側よりも高くするよう加熱手段を設けたもの（例えば、特許文献５参照）が提案されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献３に示された塗膜の加熱方法は、吹き付ける気体そのものによる塗膜の乱れを誘発するという不具合を生じる。また、特許文献４に示された塗膜の加熱方法は、シリコーンゴムなどの熱硬化型塗料の場合、塗布ノズル内にて材料硬化を生じてしまう。また、特許文献５に示されたように、被塗装部材の上側の温度を高くしたとしても、下側への塗料のたれは抑制できない。
【００１１】
このため、本発明の出願人は、環状カーテン塗布法により塗料を塗布する環状塗膜形成装置において、前述したマンドレルを金属で構成し、かつコイルに交流電圧を印加することで当該マンドレルを誘導加熱させる方法を提案している。このコイルによるマンドレルを誘導加熱させる方法では、当該誘導加熱は発熱効率が高く、局所過熱が可能という特徴を持つ。すなわち、塗料を裏側から加熱できるために、塗料に含まれる揮発分が当該塗料から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、コイルによるマンドレルを誘導加熱させる方法では、発熱効率が高いために、塗膜の温度を制御する手段を設けても、当該塗膜を加熱しすぎて、当該塗膜の塗料が沸騰することが懸念される、特に、塗料のたれを抑制するためには、急激な加熱が必要となるが、急激な加熱を行おうとするほど、塗膜の塗料が沸騰する可能性が増大する。
【００１３】
また、塗膜を均一に形成しても、当該塗膜を加熱する際の温度分布が一様でなければ、塗膜内に内部応力を生じさせて、ひずみを生じさせて、当該塗膜の厚みを一様にすることができなくなる。このために、塗膜の温度分布が一様な状態で加熱できることが必要となる。
【００１４】
本発明は上記問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、被塗装物の塗膜を沸騰させることなく、急激に加熱することを可能とする塗膜形成装置を提供し、そして、その塗膜形成装置により塗膜が形成された電子写真用定着部材、及び、その電子写真用定着部材を有した画像形成装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された本発明の塗膜形成装置は、外周面に塗料が塗布される円筒状の被塗装物内に通されて当該被塗装物を保持する保持部と、内側に前記被塗装物を通して当該被塗装物の外周面に前記塗料を塗布する塗布ノズルと、前記塗布ノズルと前記被塗装物とを当該被塗装物の軸芯に沿って相対的に移動させる移動手段と、前記被塗装物の外周面に塗布された前記塗料を加熱する加熱手段と、を有する塗膜形成装置において、前記保持部が、磁性金属で構成されかつ前記被塗装物の内周面と相対するとともにキュリー温度が前記塗料を加熱する温度に応じて定められた第１層と、低抵抗金属で構成されかつ前記第１層の内側に設けられた第２層と、を有し、前記加熱手段が、交流電圧が印加されることで前記保持部を誘導加熱方式で加熱する励磁手段と、前記第１層の温度が前記キュリー温度に達するまで前記励磁手段が生じる磁束が第１層内のみに流れかつ前記第１層の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束が前記第２層内に流れるように前記励磁手段に交流電圧を印加する印加手段と、を有したことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載された本発明の塗膜形成装置は、請求項１に記載された塗膜形成装置において、前記励磁手段が、前記塗布ノズルに取り付けられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載された本発明の塗膜形成装置は、請求項１または請求項２に記載された塗膜形成装置において、前記キュリー温度が１００℃から３５０℃の範囲内に含まれていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載された本発明の電子写真用定着部材は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された塗膜形成装置により塗膜が形成されたことを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載された本発明の画像形成装置は、請求項４に記載された電子写真用定着部材を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載された本発明によれば、被塗装物内に通される保持部を加熱手段が誘導加熱方式により加熱するので、塗膜の内側から当該塗膜を加熱することとなって、塗料に含まれる揮発分が当該塗料から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。また、励磁手段に交流電圧を印加して、保持部の第１層を誘導加熱方式により加熱するので、急激に第１層すなわち塗膜を加熱でき、塗料の液だれを防止できる。
【００２１】
また、印加手段が、第１層の温度がキュリー温度に達するまで第１層内のみに磁束が流れ、第１層の温度がキュリー温度に達すると第２層に磁束が流れるように、励磁手段に交流電圧を印加するので、キュリー温度に達するまでは、第１層の外表面付近に集中して磁束が流れるために当該第１層が急激に発熱し、キュリー温度に達すると、第２層にも磁束が流れるために保持部の温度が上昇することを抑制する。このため、保持部の第１層が急激にキュリー温度すなわち塗料を加熱する温度により定められる温度までは上昇し、その後、保持部の第１層の温度がキュリー温度に保たれる。よって、塗料の塗膜を沸騰させることなく、急激に加熱することができる。
【００２２】
請求項２に記載された本発明によれば、励磁手段が塗布ノズルに取り付けられているので、励磁手段と被塗装物即ち塗膜とを同軸に保つことができ、塗膜を加熱する際の温度分布を一様にすることができ、内部応力や歪みを生じさせることなく、塗膜を加熱することができる。
【００２３】
請求項３に記載された本発明によれば、第１層のキュリー温度が１００℃から３５０℃までの範囲内に含まれているので、塗料の塗膜を沸騰させることなく加熱することができる。
【００２４】
請求項４に記載された本発明によれば、塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した即ち液だれすることなく塗膜が加熱された電子写真用定着部材を安価に提供できる。
【００２５】
請求項５に記載された本発明によれば、均一な塗膜を備え且つ塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した安価な電子写真用定着部材を有しているので、定着画像品質が良好で且つ電子写真用定着部材の立ち上がり時間を短縮でき省エネルギー化に貢献することができる画像形成装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示された塗膜形成装置の保持部の外筒部材内のみに磁束が流れる状態を示す要部の断面図である。
【図４】図１に示された塗膜形成装置の保持部の内筒部材にも磁束が流れる状態を示す要部の断面図である。
【図５】図１に示された塗膜形成装置によって塗膜が形成されて得られる定着ローラの斜視図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図５に示された定着ローラを備えた画像形成装置を示す断面図である。
【図８】本発明品１と比較例１において、塗膜の膜圧の変化を示す説明図である。
【図９】本発明品１と比較例２において、塗膜のうねりの変化を示す説明図である。
【図１０】第３の実験において用いられた発熱体とコイルを示す斜視図である。
【図１１】本発明品２と比較例３において、発熱体の温度の変化を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は本発明品２のキュリー温度を下回る場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｂ）は本発明品２のキュリー温度に達した場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｃ）は比較例３のキュリー温度を下回る場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｄ）は比較例３のキュリー温度に達した場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる塗膜形成装置の概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３及び図４は図１に示す塗膜形成装置が動作した際の要部の断面図である。図５は、図１に示された塗膜形成装置によって弾性層 が形成されて得られる定着ローラ（定着部材）の斜視図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【００２８】
図１に示す塗膜形成装置１は、コピー機などの画像形成装置１０１（図７に示す）を構成する電子写真用定着部材としての定着ローラ２の基体４に、弾性層５を構成する塗料７を塗布して塗膜８を形成する装置である。
【００２９】
定着ローラ２は、記録紙１０７（図７に示す）にトナー像を定着させる電子写真用定着部材として用いられるものであり、図５に示すように、円筒状に形成されている。定着ローラ２は、図６に示すように、ポリイミドなどの合成樹脂で構成されかつ円筒状に形成された基体４と、プライマ（接着剤）層３と、シリコーンゴムなどの耐熱性ゴムで構成された弾性層５と、プライマ層３と、フッ素樹脂で構成された離型層６とが順に積層されている。弾性層５の厚みＷは１００〜３００μｍ程度に形成されている。
【００３０】
また、弾性層５は、基体４の軸芯方向の一端部（塗膜形成装置１によって塗料７が塗布される際には下端部）４ａから、基体４の軸芯方向の他端部（塗膜形成装置１によって塗料７が塗布される際には上端部）４ｂに亘って形成されている。定着ローラ２は、加熱された状態で、トナー像を該記録紙１０７に押圧して、このトナー像を記録紙１０７に定着させる。
【００３１】
塗料７は、シリコーンゴムと周知の溶媒とを混合して得られ、その粘度は、前述したプライマ層３や離型層６を形成する際に用いられる塗料の粘度より十分に大きくされている。そして、この塗料７は、塗膜形成装置１によって、表面にプライマ層３が形成された基体４（特許請求の範囲の被塗装物に相当）の外表面、即ち、前述したプライマ層３上に塗布されて、前述した弾性層５を形成する。
【００３２】
塗膜形成装置１は、図１に示すように、塗料供給部としての塗料供給ユニット１０と、塗布ユニット１１と、加熱手段としての加熱ユニット１２と、制御部としての制御装置４１とを備えている。この塗料供給ユニット１０は、工場のフロア上などに設置されるユニット本体１３と、複数の原液タンク１４と、複数の汲み上げポンプ１５と、混合機１６と、図示しないサックバック弁と、を備えている。また、２本の配管４０によって、混合機１６と塗布ユニット１１が備える後述する塗布ノズル１９とが互いに連結されている。
【００３３】
ユニット本体１３は、箱状に形成されている。原液タンク１４と汲み上げポンプ１５とが、ユニット本体１３内に収容されている。原液タンク１４は、前述した塗料７の元となる液体を収容している。原液タンク１４は、図示例では、二つ設けられている。汲み上げポンプ１５は、原液タンク１４内の液体を汲み上げて混合機１６に供給する。汲み上げポンプ１５は、一つの原液タンク１４に対して一つ設けられている。
【００３４】
混合機１６は、ユニット本体１３の上面に設置され、かつ複数の原液タンク１４から汲み上げポンプ１５を介して前述した液体が供給される。混合機１６は、複数の原液タンク１４からの液体を混合して、前述した塗料７を生成する。そして、混合機１６は、ボールネジを用いた定量吐出装置を備えており、配管４０を介して塗布ノズル１９に向けて塗料７を送り出す。この定量吐出装置には、塗料７を定量的に吐出させるための遅延弁が設けられており、該遅延弁により塗料７は吐出前に加圧され、所定の圧力を得た後に遅延弁が開放される。遅延弁の開放と同時に、後述する塗布スリット１９ｂから塗料７の吐出が開始される。実際に塗布ノズル１９の塗布スリット１９ｂから塗料７が吐出され始める遅延弁開放動作と、それに同期する塗布ノズル１９の移動開始動作と、の差分時間Ｔｄは、各構成において、実測などにより最適値を設定する。本実施形態では、実測により、１０００≦Ｔｄ≦３０００［ｍｓｅｃ］の間にて設定している。これにより、塗膜始端部において、塗布スリット１９ｂから吐出された塗料７が形成するカーテン状の塗料膜の先端部が、基体４の外周面の周方向に亘って均一に接触した後、ビードを形成することなく且つ該塗料膜を崩すことなく、塗布ノズル１９の移動が開始され、均一な塗膜を形成することができる。
【００３５】
サックバック弁は、配管４０上に設けられ、混合機１６による塗料７の送り出し停止に応じて、配管４０内を減圧して、塗布ノズル１９の塗布スリット１９ｂから吐出された余剰な塗料７を塗布ノズル１９内に引き戻すとともに、惰性によって塗布ノズル１９から塗料７が吐出されないようにする。なお、サックバック弁による減圧効果が必要以上に大きいと、減圧に伴い塗布スリット１９内に過剰に外気が流入し、この流入した外気によって、次の塗装動作開始時点の塗料７の吐出に乱れが生じて、塗膜始端部にスジ欠陥を誘発して、塗装品質が悪化するという問題がある。よって、サックバック弁による減圧においては、塗布スリット１９ｂ内に空気が侵入しないように、その圧力が調整されている。なお、本実施形態のようにサックバック弁を設けることが好ましいが、それを設けない構成も可能である。また、サックバック弁を設ける代わりに、吐出停止時に定量吐出装置における塗料７の流動方向を逆転するなどしても良い。
【００３６】
塗布ユニット１１は、フレーム１７と、保持部１８と、塗布ノズル１９と、移動手段としての移動部２０とを備えている。フレーム１７は、工場のフロア上などに設置される台部２１と、この台部２１から上方に向かって延在した板状の延在板部２２と、この延在板部２２の上端部から水平方向に沿って延在した板状の上方板２３とを備えている。この上方板２３は、平板状に形成され、台部２１と鉛直方向に沿って間隔をあけて相対している。
【００３７】
保持部１８は、立設柱２４と、上チャック２５とを備えている。立設柱２４は、外観が円柱状に形成されかつ台部２１の上面から上方に向かって立設して、その軸芯が鉛直方向と平行となっている。立設柱２４は、図２に示すように、互いに同軸の円筒状に形成された第１層としての外筒部材４２と、第２層としての内筒部材４３とを備えている。
【００３８】
外筒部材４２は、磁性を有する金属（即ち磁性金属）で構成されている。なお、磁性金属とは、本発明では、所望のキュリー温度を有する金属でかつ、後述する式１中の常温時の比透磁率μが１でない金属をいう。図示例では、外筒部材４２は、鉄とニッケルの合金で構成されている。また、外筒部材４２は、そのキュリー温度が、前記塗料７を塗布した際に、当該塗料７により形成される塗膜８を加熱する温度に応じて定められた温度となっている。外筒部材４２のキュリー温度は、前記塗料７の粘度などに応じて適宜定められるが、例えば、１００℃から３５０℃の範囲内に含まれている。外筒部材４２のキュリー温度は、例えば、前記塗膜８を加熱する際の温度が１５０℃である場合には、１５０℃であるように、前記塗膜８を加熱する際の温度と等しくてもよく、また、塗膜８などの熱容量を加味して、前記塗膜８を加熱する際の温度と若干異ならせてもよい。なお、外筒部材４２のキュリー温度は、鉄とニッケルの含有率を変更することで、適宜調整することができる。なお、外筒部材４２のキュリー温度が１００℃を下回ると、塗料７の１次硬化時間が長くなり、当該塗料７が垂れて塗膜８の厚みにばらつきが生じるなどの不都合が生じる。また、外筒部材４２のキュリー温度が３５０℃を上回ると、塗料７が硬化して得られる塗膜８の融点を上回って、当該塗料７を沸騰させてしまい塗膜８を硬化できない不都合が生じる。
【００３９】
内筒部材４３は、外径が外筒部材４２の内径よりも十分に小さな円筒状に形成されている。内筒部材４３は、低抵抗金属で構成されている。なお、磁性金属とは、本発明では、アルミニウム以下の抵抗率を有する非磁性金属をいう。図示例では、内筒部材４３は、アルミニウム合金で構成されている。
【００４０】
また、本実施形態では、外筒部材４２の厚みが、非磁性体時に想定される浸透深さよりも薄く、内筒部材４３の厚みが、浸透深さより厚く、外筒部材４２の厚みが、磁性体時に想定される浸透深さより厚くなっている。
【００４１】
前述した立設柱２４は、基体４内に通されて、この基体４を保持する。また、立設柱２４が基体４を保持すると、この立設柱２４の外周面すなわち外筒部材４２の外周面と基体４の内周面とが互いに密着して基体４の内周面と相対する。このため、立設柱２４が基体４を保持すると、該基体４の軸芯Ｐ（図１中に一点鎖線で示す）が鉛直方向と平行になる。このように、立設柱２４即ち保持部１８は、軸芯Ｐが鉛直方向と平行になるように基体４を保持する。なお、前述した図示例では、外筒部材４２と内筒部材４３との間に空隙を設けているが、内筒部材４３の外周面に磁性金属を鍍金することで外筒部材４２を構成してもよい。
【００４２】
上チャック２５は、チャックシリンダ２６と、押さえ部材２７とを有している。チャックシリンダ２６は、シリンダ本体２８と、このシリンダ本体２８から突没自在なロッド２９とを有している。このシリンダ本体２８は、鉛直方向に沿って下方に向かってロッド２９が伸長する状態で、上述した上方板２３に取り付けられている。また、押さえ部材２７は、厚手の円盤状に形成され、ロッド２９の先端に取り付けられているとともに、立設柱２４と同軸に配置されている。上チャック２５は、チャックシリンダ２６のロッド２９が伸長すると、押さえ部材２７が立設柱２４に保持された基体４の上端部４ｂと当接して、立設柱２４に対して基体４を位置決めする。また、上チャック２５は、チャックシリンダ２６のロッド２９が縮小すると、押さえ部材２７が基体４の上端部４ｂから離れて、基体４を立設柱２４から着脱自在とする。
【００４３】
塗布ノズル１９は、図２に示すように、中空の円環状に形成されている。塗布ノズル１９には、配管４０が接続されており、その内側の空間に当該配管４０即ち前述した塗料供給ユニット１０から塗料７が供給される。配管４０は、塗布ノズル１９内部への塗料７供給による圧力分布の不均一性を低減させるために、複数本（本実施形態では２本）が、塗布ノズル１９に互いに間隔をあけて接続されることが望ましい。塗布ノズル１９は、移動部２０によって、立設柱２４と該立設柱２４に保持された基体４などと同軸に配置されているとともに、前述した軸芯Ｐに沿って移動自在に支持されている。また、塗布ノズル１９の内径は、立設柱２４に保持された基体４の外径よりも大きい。即ち、塗布ノズル１９の内周面３０は、基体４の外周面４ｃ（プライマ層３の外表面）と間隔ＣＧをあけて相対しているとともに、保持部１８に保持された基体４と同軸に配置されている。
【００４４】
また、塗布ノズル１９の内周面３０には、当該塗布ノズル１９の内外を連通する塗布スリット１９ｂが、該塗布ノズル１９の全周に亘って形成されている。塗布ノズル１９は、塗料供給ユニット１０から供給された塗料７を、塗布スリット１９ｂを通して、保持部１８の立設柱２４などに保持された基体４の外周面４ｃに向かって水平方向に吐出する。この際、塗料７は塗布スリット１９ｂ全周から均一に吐出され、該吐出された塗料７が円錐状の塗料膜を形成する。また、本明細書では、この塗布スリット１９ｂから吐出されて基体４の外周面４ｃに付着するまでの円錐状の塗料膜を「カーテン膜」と呼ぶ。
【００４５】
移動部２０は、塗布ノズル支持板３２と、リニアガイドと、モータと、リニアエンコーダと、を備えている。塗布ノズル支持板３２は、環状に形成されている。塗布ノズル支持板３２は、その上面に後述する加熱用コイル３３を介して塗布ノズル１９を設置している。塗布ノズル支持板３２は、内側に立設柱２４を通して、台部２１と上方板２３との間に配置されている。また、リニアガイドは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って移動自在に支持している。また、モータは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って移動させる。即ち、モータは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って昇降させる。また、リニアエンコーダは、塗布ノズル支持板３２の位置を検出する。リニアエンコーダは、検出した塗布ノズル支持板３２の位置を、制御装置４１に向かって出力する。
【００４６】
このように、移動部２０は、塗布ノズル支持板３２を昇降させることで、立設柱２４に保持された基体４と塗布ノズル１９とを該基体４の軸芯Ｐに沿って相対的に移動させる。
【００４７】
加熱ユニット１２は、図２に示すように、加熱用コイル３３と、印加手段としての交流電源３４と、図示しない冷却ユニットを備えている。加熱用コイル３３は、図２に示すように、内径が立設柱２４に保持された基体４の外径よりも大きい円環状のケース３５と、このケース３５内に収容された励磁手段としてのコイル３６とを備えている。ケース３５は、合成樹脂で構成されている。ケース３５は、コイル３６を保持するためと絶縁するために用いられ、図示例では、ガラス繊維入りのＰＥＴ樹脂で構成されている。ケース３５は、保持部１８の立設柱２４などと同軸に配置されかつ前記塗布ノズル支持板３２に重ねられている。また、ケース３５即ち加熱用コイル３３の後述するコイル３６は、塗布ノズル支持板３２と塗布ノズル１９との双方に取り付けられている。
【００４８】
コイル３６は、ケース３５内に収容されている。コイル３６は、導電性の線条材３７が前記軸芯Ｐ回りに巻かれて構成されている。線条材３７として、外径が５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の中空銅線が用いられる。コイル３６は、交流電圧が印加されると、図３及び図４の矢印で示すように、その回りに磁束Ｇを生じて、当該磁束Ｇを前記外筒部材４２及び内筒部材４３内に流して、前記立設柱２４を加熱する。即ち、コイル３６は、交流電圧が印加されることで、保持部１８の立設柱２４を誘導加熱方式で加熱する。
【００４９】
交流電源３４は、コイル３６に２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの交流電圧を印加する。交流電源がコイル３６に交流電圧を印加すると、勿論、コイル３６の回りに磁束Ｇが生じて、当該磁束Ｇが立設柱２４の外筒部材４２及び内筒部材４３内を流れる。このときの磁束Ｇが外筒部材４２及び内筒部材４３内で流れる磁束Ｇの外周面からの深さを浸透深さといいδで示し、外筒部材４２及び内筒部材４３の体積抵抗率をρとし、外筒部材４２及び内筒部材４３の比透磁率をμとし、交流電源の周波数をｆとすると、これらの間には、以下の式１で示す関係が成立している。
【００５０】
【数１】
【００５１】
交流電源３４は、コイル３６に、外筒部材４２の温度が当該外筒部材４２のキュリー温度を下回る状態では、図３に示すように前記磁束Ｇが外筒部材４２内のみを流れ、外筒部材４２の温度が当該外筒部材４２のキュリー温度に達すると、図４に示すように前記磁束Ｇが内筒部材４３と外筒部材４２との双方内を流れる、一定の周波数の交流電圧を印加する。このように、交流電源３４は、外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達するまでコイル３６が生じる磁束Ｇが外筒部材４２内のみに流れかつ前記外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束Ｇが前記内筒部材４３内にも流れるようにコイル３６に交流電圧を印加する。
【００５２】
冷却ユニットは、ケース３５内で冷却水を循環させる配管などを備え、当該配管内に冷却水を循環させることで、コイル３６を冷却する。
【００５３】
制御装置４１は、特許請求の範囲に記載した制御部に相当し、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを有したコンピュータである。この制御装置４１は、塗料供給ユニット１０と、塗布ユニット１１と、加熱ユニット１２とに接続しており、これらを制御して、塗膜形成装置１全体の制御を司る。即ち、制御装置４１には、移動部２０のリニアエンコーダからの情報が入力されるとともに、リニアエンコーダからの塗布ノズル１９の位置に応じた情報に基づいて、チャックシリンダ２６と、移動部２０のモータと、塗料供給ユニット１０の汲み上げポンプ１５，混合機１６及びサックバック弁と、加熱ユニット１２の交流電源３４などの動作を制御して、塗布ノズル１９を軸芯Ｐに沿って移動させながら基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布して、塗膜８即ち弾性層５を形成する。そして、制御装置４１は、塗布ノズル１９を軸芯Ｐに沿って移動させながら基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布する間に、交流電源３４にコイル３６に交流電圧を印加させて、誘導加熱方式により立設柱２４を加熱させ、当該立設柱２４の熱により塗膜８を順次加熱し、当該塗膜８の外表面を固める。
【００５４】
なお、この際、外筒部材４２の温度がキュリー温度を下回っていると、当該外筒部材４２を構成する磁性金属が磁性を有していることから磁束Ｇが外表面付近に集中し、磁束Ｇにより発生する渦電流も外表面付近に集中して流れる。このため、外筒部材４２の渦電流が流れる外表面付近の見かけの抵抗値が大きくなり、当該外筒部材４２は急激に発熱する。そして、外筒部材４２の温度が上昇して、キュリー温度に達して、当該外筒部材４２が磁性を失うと、当該外筒部材４２の外表面に集中していた磁束Ｇが内筒部材４３まで達する。内筒部材４３は低抵抗金属で構成されているために、当該内筒部材４３の発熱量が小さく、外筒部材４２の温度が上昇しない。このように、立設柱２４即ち外筒部材４２の温度がキュリー温度付近に保たれる。
【００５５】
前述したように弾性層５が形成された定着ローラ２は、図７に示される画像形成装置１０１を構成する。画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙１０７に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示す。
【００５６】
画像形成装置１０１は、図７に示すように、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとを少なくとも備えている。
【００５７】
装置本体１０２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体１０２は、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋを収容している。
【００５８】
給紙ユニット１０３は、装置本体１０２の下部に複数設けられている。給紙ユニット１０３は、前述した記録紙１０７を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙１０７に押し当てられている。給紙ローラ１２４は、前述した一番上の記録紙１０７を、転写ユニット１０４の後述する搬送ベルト１２９と、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋが備える感光体ドラムとの間に送り出す。
【００５９】
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から転写ユニット１０４に搬送される記録紙１０７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１１０ａ、１１０ｂを備えている。レジストローラ対１１０は、一対のローラ１１０ａ、１１０ｂ間に記録紙１０７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙１０７を、トナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット１０４とプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとの間に送り出す。
【００６０】
転写ユニット１０４は、給紙ユニット１０３の上方に設けられている。転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２７と、従動ローラ１２８と、搬送ベルト１２９と、転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２７は、記録紙１０７の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２８は、装置本体１０２に回転自在に支持されており、記録紙１０７の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト１２９は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との双方に掛け渡されている。搬送ベルト１２９は、駆動ローラ１２７が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との回りを図中半時計回りに循環（無端走行）する。
【００６１】
転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムとの間に搬送ベルト１２９と該搬送ベルト１２９上の記録紙１０７とを挟む。転写ユニット１０４は、転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋが、給紙ユニット１０３から送り出された記録紙１０７を各プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムの外表面に押し付けて、感光体ドラム上のトナー像を記録紙１０７に転写する。転写ユニット１０４は、トナー像を転写した記録紙１０７を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
【００６２】
定着ユニット１０５は、転写ユニット１０４の記録紙１０７の搬送方向下流に設けられ、互いの間に記録紙１０７を挟む一対のローラ２、２ａを備えている。このローラ２が前述した定着ローラ２でありかつ特許請求の範囲の電子写真用定着部材をなしている。ローラ２ａが定着ローラ２に対して圧接する加圧ローラ（加圧部材）２ａである。定着ユニット１０５は、一対のローラ２、２ａ間に転写ユニット１０４から送り出されてきた記録紙１０７を挟み込んで、押圧加熱することで、感光体ドラム１０８から記録紙１０７上に転写されたトナー像を、該記録紙１０７に定着させる。
【００６３】
レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、それぞれ、装置本体１０２の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、それぞれ一つのプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋに対応している。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋが備える帯電ローラにより一様に帯電された感光体ドラムの外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
【００６４】
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、それぞれ、転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋとの間に設けられている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、装置本体１０２に着脱自在である。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、記録紙１０７の搬送方向に沿って、互いに並設されている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、帯電装置としての帯電ローラと、静電潜像担持体としての感光体ドラムと、クリーニング装置としてのクリーニングブレードと、現像装置と、を備えている。このため、画像形成装置１０１は、帯電ローラと、感光体ドラムと、クリーニングブレードと、現像装置と、を少なくとも備えている。
【００６５】
画像形成装置１０１は、以下に示すように、記録紙１０７に画像を形成する。まず、画像形成装置１０１は、感光体ドラムを回転して、この感光体ドラムの外表面を一様に帯電ローラにより帯電する。感光体ドラムの外表面にレーザ光を照射して、該感光体ドラムの外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域に位置付けられると、現像装置の備える現像スリーブの外表面に吸着した現像剤が感光体ドラムの外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラムの外表面に形成する。
【００６６】
そして、画像形成装置１０１は、給紙ユニット１０３の給紙ローラ１２４などにより搬送されてきた記録紙１０７が、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムと転写ユニット１０４の搬送ベルト１２９との間に位置して、感光体ドラムの外表面上に形成されたトナー像を記録紙１０７に転写する。画像形成装置１０１は、定着ユニット１０５で、記録紙１０７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１０１は、記録紙１０７にカラー画像を形成する。
【００６７】
本実施形態によれば、基体４内に通される保持部１８の立設柱２４を、加熱ユニット１２が誘導加熱方式により加熱するので、塗膜８の内側から当該塗膜８を加熱することとなって、塗料７に含まれる揮発分が当該塗料７から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。また、コイル３６に交流電圧を印加して、保持部１８の外筒部材４２を誘導加熱方式により加熱するので、急激に外筒部材４２すなわち塗膜８を加熱でき、塗料７の液だれを防止できる。
【００６８】
また、交流電源３４が、外筒部材４２の温度がキュリー温度に達するまで外筒部材４２内のみに磁束Ｇが流れ、外筒部材４２の温度がキュリー温度に達すると内筒部材４３に磁束Ｇが流れるように、コイル３６に交流電圧を印加するので、キュリー温度に達するまでは、外筒部材４２の外表面付近に集中して磁束が流れるために当該外筒部材４２が急激に発熱し、キュリー温度に達すると、内筒部材４３にも磁束が流れるために保持部１８の立設柱２４の外筒部材４２の温度が上昇することを抑制する。このため、保持部１８の外筒部材４２が急激にキュリー温度すなわち塗料７を加熱する温度により定められる温度までは上昇し、その後、保持部１８の外筒部材４２の温度がキュリー温度に保たれる。よって、塗料７の塗膜８を沸騰させることなく、急激に加熱して液だれを防止することができる。
【００６９】
コイル３６が塗布ノズル１９に取り付けられているので、コイル３６と基体４即ち塗膜８とを同軸に保つことができ、塗膜８を加熱する際の温度分布を一様にすることができ、内部応力や歪みを生じさせることなく、塗膜８を加熱することができる。
【００７０】
また、外筒部材４２のキュリー温度が１００℃から３５０℃までの範囲内に含まれているので、塗料７の塗膜８を沸騰させることなく加熱することができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、塗膜終端部において塗膜８の連続性を確保した即ち液だれと沸騰することなく塗膜８が加熱された定着ローラ２を安価に提供できる。
【００７２】
さらに、画像形成装置１０１は、均一な塗膜を備え且つ塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した安価な定着ローラ２を有しているので、定着画像品質が良好で且つ電子写真用定着部材の立ち上がり時間を短縮でき省エネルギー化に貢献することができる。
【００７３】
また、前述した実施形態では、定着ローラ２の弾性層５を形成する場合を示しているが、本発明は、定着ローラ２に限ることなく、定着ベルトなどの種々の被塗装物に塗膜を形成しても良いことは勿論である。
【００７４】
また、前述した実施形態では、基体４を固定して、塗布ノズル１９を移動させている。しかしながら、本発明では、塗布ノズル１９を固定して、基体４を移動させても良く、塗布ノズル１９と基体４との双方を移動させても良い。
【００７５】
次に本発明の発明者らは、本発明の塗膜形成装置１の効果を確認した。まず、図８に結果を示す第１の実験では、以下の本発明品１及び比較例１において、それぞれ、ポリイミドで構成され、内径が６０．０ｍｍ、厚みが７０μｍ、軸芯Ｐ方向の長さが３７０ｍｍの基体４に、粘度が２０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）の２液性高温硬化型のシリコーンゴム（信越シリコーン（株）製 ＫＥ−１３５３）を塗料７として塗布した。厚み２００μｍとなるように、塗膜８を形成した。
【００７６】
本発明品１では、立設柱２４が、キュリー温度が１５０℃とされた外筒部材４２と、アルミニウム合金で構成された内筒部材４３とで構成されている。外筒部材４２の厚みが０．４ｍｍとされ、内筒部材４３の厚みが３．０ｍｍとされている。また、外筒部材４２と内筒部材４３との間には、幅が０．５ｍｍの空隙を設けている。また、コイル３６を構成する線条材３７として、外径が８ｍｍの中空銅線を用い、交流電源３４は、周波数が２０ｋＨｚの交流電圧をコイル３６に印加する。比較例１では、上記本発明品１において加熱ユニット１２を設けない塗膜形成装置を用いた。
【００７７】
図８の横軸は、塗膜形成装置１により塗膜８が形成されてからの放置時間を示し、図８の縦軸は、塗膜８の下端部４ａの厚みを示している。図８によれは、本発明品１が、比較例１よりも塗膜８の厚みの偏差が少ないことが明らかとなった。塗膜８を形成してから当該塗膜が硬化するまでの時間が短縮されることで、塗膜８の塗料７の液だれを抑制したことにより、当該効果が生じたものと思慮される。
【００７８】
次に、図９に結果を示す第２の実験では、前述した本発明品１及び比較例２において、それぞれ、ポリイミドで構成され、内径が６０．０ｍｍ、厚みが７０μｍ、軸芯Ｐ方向の長さが３７０ｍｍの基体４に、粘度が２０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）の２液性高温硬化型のシリコーンゴム（信越シリコーン（株）製 ＫＥ−１３５３）を塗料７として塗布した。厚み２００μｍとなるように、塗膜８を形成した。なお、比較例２では、上記本発明品１において、外筒部材４２をＳＵＳ４２０で構成した塗膜形成装置を用いた。
【００７９】
図９の横軸は、塗膜８の下端を０とした当該塗膜８の軸芯Ｐ方向の位置を示し、縦軸は、軸芯Ｐ方向の長さ２５ｍｍ内における塗膜８の外表面のうねりを示している。図９によれば、本発明品１が、比較例１よりも軸芯Ｐ方向の塗膜８の外表面のうねりが少ないことが明らかとなった。塗膜８を一様に内部応力を生じることなく加熱して、うねりが少ないという効果が生じたものと思慮される。
【００８０】
次に、図１１、表３及び表４に結果の一部を示す第３の実験では、本発明品２と、比較例３、比較例４及び比較例５において、磁性金属で構成される第１部材５１のキュリー温度付近で、発熱体５２の温度が一定となるか否かを確認した。
【００８１】
本実験では、図１０に示すＵ字型のコイル５３を、低抵抗金属としてアルミニウム合金で構成されかつ内筒部材４３に相当し第２層としての第２部材５４と、磁性金属で構成されかつ外筒部材４２に相当し第１層としての第１部材５１とが順に重ねられた発熱体５２上に重ね、コイル３６に周波数が３６ｋＨｚと１３０ｋＨｚの交流電圧を印加した。
【００８２】
なお、以下の表１に示すように、本発明品２は、第１部材５１の厚みを０．４ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．８ｍｍとし、比較例３は、第１部材５１の厚みを０．４ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．３ｍｍとし、比較例４は、第１部材５１の厚みを１．５ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．３ｍｍとし、比較例５は、第１部材５１の厚みを１．５ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．８ｍｍとした。
【００８３】
【表１】
【００８４】
また、前記第１部材５１と、第２部材５４へのコイル５３が生じる磁束Ｇの浸透深さをδとし、体積抵抗率をρとし、比透磁率をμとし、交流電圧の周波数をｆとすると、前記式１に基づいて求めることができ、その結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
【００８６】
図１１には、周波数が３６ｋＨｚの交流電圧を印加してからの経過時間に対する発熱体５２の温度の変化を示している。本発明品２では、温度が１５０℃で一定となるが、比較例３では、１５０℃を超えても温度が上昇することが明らかとなった。
【００８７】
また、上記本発明品２、比較例３ないし比較例５において、周波数が３６ｋＨｚの交流電圧を印加してから発熱体５２の温度が一定となるか否かを表３に示し、周波数が１３０ｋＨｚの交流電圧を印加してから発熱体５２の温度が一定となるか否かを表４に示す。
【００８８】
【表３】
【００８９】
【表４】
【００９０】
表３によれば、第２部材５４の厚みが浸透深さδよりも小さい場合には、発熱体５２の温度が一定となることがないことが明らかとなった。表４によれば、第１部材５１の厚みが、キュリー温度を超えて非磁性体となったときの浸透深さδよりも大きい場合には、発熱体５２の温度が一定となることがないことが明らかとなった。
【００９１】
この現象は、図１２に示すように、説明することができる。まず、発熱体５２の温度がキュリー温度を下回るとき、第１部材５１が磁性を有することから磁束Ｇが表層付近に集中し、磁束により発生する渦電流も表層に集中して流れる。これを示すのが浸透深さであり、例えば３６ｋHzとしたとき、表２から０．０７ｍｍとなる。つまり、図１２（ａ）に平行斜線で示す第１部材５１の表層付近に電流が集中して流れるため、その流域の厚みと金属の抵抗率から算出する見かけの抵抗が大きくなり高発熱効率を示す。
【００９２】
発熱体５２の温度が上昇して、キュリー温度に達すると、第１部材５１が磁性を失い、表層に集中していた磁束Ｇが、図１２（ｂ）に平行斜線で示す第２部材５４まで達する。第２部材５４が、低抵抗金属としてのアルミニウム合金で構成されているために、抵抗が小さく渦電流が流れても発熱が小さい。また、第１部材５１でも全域にわたり渦電流が流れることから見かけの抵抗が、磁性を有するときより小さくなり、キュリー温度に達したところで全体の発熱効率が落ちて自己温度制御が働くものである。
【００９３】
キュリー温度に達することなく、第２部材５４に渦電流が流れるほどに第１部材５１の厚みが薄い場合即ち磁性を有する第１部材５１への浸透深さが第１部材５１の厚みを超えている場合には、第１部材５１が磁性・非磁性である場合によらず、図１２（ｃ）に平行斜線で示す全域で渦電流が流れることになる。このとき、キュリー温度に達しても、図１２（ｄ）に平行斜線で示す第２部材５４に流れる渦電流量が変わるものの、元々第２部材５４での発熱は小さいため発熱量の変化も小さく、急峻な立上げと目標温度への安定した制御を両立する自己温度制御特性は発現しない。
【００９４】
このように、（１）第１部材５１即ち外筒部材４２の厚みが、非磁性体時に想定される浸透深さよりも薄いこと、（２）第２部材５４即ち内筒部材４３の厚みが、浸透深さより厚いこと、（３）第１部材５１即ち外筒部材４２の厚みが、磁性体時に想定される浸透深さより厚いこと、という三つの条件を満たす場合に、発熱体５２即ち立設柱２４の温度が第１部材５１即ち外筒部材４２のキュリー温度で一定となることが明らかとなった。
【００９５】
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に
限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。本発明の塗膜形成装置は、例えば、複写機やファクシミリ、ＬＢＰ等の画
像形成装置において、定着、加圧、帯電、現像などに使用される円筒状部材（ベルトやチ
ューブ）、円柱部材の塗装に応用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 塗膜形成装置
２ 定着ローラ（電子写真用定着部材）
４ 基体（被塗装物）
４ｃ 外周面
７ 塗料
８ 塗膜
１２ 加熱ユニット
１８ 保持部
１９ 塗布ノズル
２０ 移動部（移動手段）
３４ 交流電源（印加手段）
３６ コイル（励磁手段）
４２ 外筒部材（第１層）
４３ 内筒部材（第２層）
１０１ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開２００２−１４５５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５０７２号公報
【特許文献３】特開平５−２８９３７０号公報
【特許文献４】特開昭６１−１７８０６４号公報
【特許文献５】特開昭６３−３０５９６４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物の円筒面状の外周面に塗料を塗布して塗膜を形成する塗膜形成装置に関し、例えば、ＰＰＣ（普通紙複写機）、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）、ファクシミリなどの電子写真方式を採用した画像形成装置において、記録紙上の未定着トナー像を加熱、加圧により定着させる定着部材（定着ベルト、定着ローラ）の弾性層を形成するのに好適な塗膜形成装置に関する。また、その塗膜形成装置により塗膜が形成された電子写真用定着部材、及び、その電子写真用定着部材を有した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の原理に基づく複写機およびプリンタなどの画像形成装置では、加熱された定着部材とこの定着部材に圧接する加圧部材との間に、トナー像が転写された記録紙を通して、前記トナー像のトナーを溶融するとともに前記記録紙に定着させる定着プロセスを行う。この定着プロセスで用いられる定着ローラあるいは定着ベルトなどの定着部材は、アルミ、鉄などで構成される円筒形状の芯金や、ポリイミドなどの樹脂あるいはＮｉなどの金属で構成される無端状の基体など、の外周面にプライマ（接着剤）を塗布するとともに、その上からシリコーンゴムなどの耐熱性ゴムを含んだ塗料を塗布して、厚みが１００〜３００μｍ程度の弾性層を形成するなどして得られる（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上記弾性層は、上述した定着プロセスにおいて、トナーを記録紙に押圧する圧力を均一にして画像の粒状度を向上させることが一般的に知られている。また、この弾性層の厚みが定着画像品質に影響を及ぼすとともに、前記定着部材の立ち上がり時間（所定の温度に達する時間）などに影響を及ぼすので、上記弾性層の厚みは均一にすることが求められている。
【０００４】
そして、上述した弾性層を形成する方法として、従来、浸漬塗布法、ブレード塗布法、浸漬塗布法とブレード塗布法を組み合わせた方法、あるいは、環状カーテン塗布法（例えば、特許文献２参照）、スプレー塗布法やロール塗布法等の種々の方法が用いられていた。
【０００５】
特に、前述した定着部材などの弾性層に用いられる高粘度な塗料を、高精度の膜厚で塗布するためには、上述した環状カーテン塗布法などのエクストルージョン型塗布方式が採用される。この環状カーテン塗布法は、軸芯が鉛直となるように被塗装部材を保持し、環状の塗布ノズルを用いて塗料のカーテン膜を形成して、当該塗料のカーテン膜を被塗装部材の外周面に付着されて、塗膜を形成する方法である。塗布ノズルに備わる塗布スリットより塗料を被塗装部材に向けて吐出させることで塗膜形成を開始し、塗料の吐出を完全に停止させることで塗膜形成を終了させる。塗膜の初端部と終端部の膜厚は，塗料吐出弁の開閉タイミングと環状塗布ノズルの移動速度により制御することが可能であることから、被塗装部材両端にマスクをすることなく塗膜を間欠的に形成することができる。塗膜形成後の被塗装部材（ワーク）は、環状カーテン塗布法により塗料を塗布する環状塗膜形成装置内の保持部としてのマンドレルより排出され、塗膜を加熱硬化するための加熱工程へと送られる。
【０００６】
一般的に、電子写真用定着部材の弾性層として用いられる液状シリコーンゴムの場合、一次加熱（５分から１５分間、100℃〜150℃の範囲内で加熱）、二次加熱（４時間、200℃程度に加熱）を経て、望ましい物性値を得る。一次加熱は、主に塗膜形成後の形を維持するために実施されるものであり、二次加熱をバッチ処理できるなど工程内の生産能力向上を目的としている。
【０００７】
被塗装部材への塗膜形成直後から以後の塗膜の安定性は、主に塗料粘度の影響をうける。塗膜形成直後から一次加熱するまでの時間が長くなれば、塗膜形成後の塗料の自重により塗料がたれてしまい、塗膜の下端部近傍の膜厚が相対的に増大するなど鉛直方向の膜厚不均一を生じてしまう。特に比較的低粘度の塗料を用いた場合、この現象は顕著である。
【０００８】
また、一次加熱する炉に被塗装部材を投入後、被塗装部材が炉内の温度雰囲気に到達するまでに塗料粘度の低下が生じ、塗膜中のウェルドラインなどに存在する残留応力が緩和して鉛直方向の塗料だれを生じることもある。これら塗膜の膜厚不均一や鉛直方向の塗料だれは、塗布膜厚の不良や次工程に離型層などの塗膜を形成させる場合に、次工程の塗膜に液ダレなどの塗布不良を誘発し塗装品質を悪化させる。また，塗膜端部は最終的にカットすることになるため、これら塗料だれなどの部位を避けたとしても、被塗装部材の材料歩留まりの面からみて好ましくない。
【０００９】
上記と同様の課題を解決するため、塗料の高粘度化やチキソ性を増大させるなどの塗料側からの解決策の他、被塗装部材を外部から加熱した気体を吹き付ける手段を設けたもの（例えば、特許文献３参照）、また、浸漬塗布法においては、塗料槽に加熱手段を設けたもの（例えば、特許文献４参照）や、被塗装部材の上端の温度を下端側よりも高くするよう加熱手段を設けたもの（例えば、特許文献５参照）が提案されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献３に示された塗膜の加熱方法は、吹き付ける気体そのものによる塗膜の乱れを誘発するという不具合を生じる。また、特許文献４に示された塗膜の加熱方法は、シリコーンゴムなどの熱硬化型塗料の場合、塗布ノズル内にて材料硬化を生じてしまう。また、特許文献５に示されたように、被塗装部材の上側の温度を高くしたとしても、下側への塗料のたれは抑制できない。
【００１１】
このため、本発明の出願人は、環状カーテン塗布法により塗料を塗布する環状塗膜形成装置において、前述したマンドレルを金属で構成し、かつコイルに交流電圧を印加することで当該マンドレルを誘導加熱させる方法を提案している。このコイルによるマンドレルを誘導加熱させる方法では、当該誘導加熱は発熱効率が高く、局所過熱が可能という特徴を持つ。すなわち、塗料を裏側から加熱できるために、塗料に含まれる揮発分が当該塗料から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。
【００１２】
しかしながら、コイルによるマンドレルを誘導加熱させる方法では、発熱効率が高いために、塗膜の温度を制御する手段を設けても、当該塗膜を加熱しすぎて、当該塗膜の塗料が沸騰することが懸念される、特に、塗料のたれを抑制するためには、急激な加熱が必要となるが、急激な加熱を行おうとするほど、塗膜の塗料が沸騰する可能性が増大する。
【００１３】
また、塗膜を均一に形成しても、当該塗膜を加熱する際の温度分布が一様でなければ、塗膜内に内部応力を生じさせて、ひずみを生じさせて、当該塗膜の厚みを一様にすることができなくなる。このために、塗膜の温度分布が一様な状態で加熱できることが必要となる。
【００１４】
本発明は上記問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、被塗装物の塗膜を沸騰させることなく、急激に加熱することを可能とする塗膜形成装置を提供し、そして、その塗膜形成装置により塗膜が形成された電子写真用定着部材、及び、その電子写真用定着部材を有した画像形成装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された本発明の塗膜形成装置は、外周面に塗料が塗布される円筒状の被塗装物内に通されて当該被塗装物を保持する保持部と、内側に前記被塗装物を通して当該被塗装物の外周面に前記塗料を塗布する塗布ノズルと、前記塗布ノズルと前記被塗装物とを当該被塗装物の軸芯に沿って相対的に移動させる移動手段と、前記被塗装物の外周面に塗布された前記塗料を加熱する加熱手段と、を有する塗膜形成装置において、前記保持部が、磁性金属で構成されかつ前記被塗装物の内周面と相対するとともにキュリー温度が前記塗料を加熱する温度に応じて定められた第１層と、低抵抗金属で構成されかつ前記第１層の内側に設けられた第２層と、を有し、前記加熱手段が、交流電圧が印加されることで前記保持部を誘導加熱方式で加熱する励磁手段と、前記第１層の温度が前記キュリー温度に達するまで前記励磁手段が生じる磁束が第１層内のみに流れかつ前記第１層の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束が前記第２層内に流れるように前記励磁手段に交流電圧を印加する印加手段と、を有したことを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載された本発明の塗膜形成装置は、請求項１に記載された塗膜形成装置において、前記励磁手段が、前記塗布ノズルに取り付けられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載された本発明の塗膜形成装置は、請求項１または請求項２に記載された塗膜形成装置において、前記キュリー温度が１００℃から３５０℃の範囲内に含まれていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載された本発明の電子写真用定着部材は、請求項１〜３のいずれか一項に記載された塗膜形成装置により塗膜が形成されたことを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載された本発明の画像形成装置は、請求項４に記載された電子写真用定着部材を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載された本発明によれば、被塗装物内に通される保持部を加熱手段が誘導加熱方式により加熱するので、塗膜の内側から当該塗膜を加熱することとなって、塗料に含まれる揮発分が当該塗料から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。また、励磁手段に交流電圧を印加して、保持部の第１層を誘導加熱方式により加熱するので、急激に第１層すなわち塗膜を加熱でき、塗料の液だれを防止できる。
【００２１】
また、印加手段が、第１層の温度がキュリー温度に達するまで第１層内のみに磁束が流れ、第１層の温度がキュリー温度に達すると第２層に磁束が流れるように、励磁手段に交流電圧を印加するので、キュリー温度に達するまでは、第１層の外表面付近に集中して磁束が流れるために当該第１層が急激に発熱し、キュリー温度に達すると、第２層にも磁束が流れるために保持部の温度が上昇することを抑制する。このため、保持部の第１層が急激にキュリー温度すなわち塗料を加熱する温度により定められる温度までは上昇し、その後、保持部の第１層の温度がキュリー温度に保たれる。よって、塗料の塗膜を沸騰させることなく、急激に加熱することができる。
【００２２】
請求項２に記載された本発明によれば、励磁手段が塗布ノズルに取り付けられているので、励磁手段と被塗装物即ち塗膜とを同軸に保つことができ、塗膜を加熱する際の温度分布を一様にすることができ、内部応力や歪みを生じさせることなく、塗膜を加熱することができる。
【００２３】
請求項３に記載された本発明によれば、第１層のキュリー温度が１００℃から３５０℃までの範囲内に含まれているので、塗料の塗膜を沸騰させることなく加熱することができる。
【００２４】
請求項４に記載された本発明によれば、塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した即ち液だれすることなく塗膜が加熱された電子写真用定着部材を安価に提供できる。
【００２５】
請求項５に記載された本発明によれば、均一な塗膜を備え且つ塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した安価な電子写真用定着部材を有しているので、定着画像品質が良好で且つ電子写真用定着部材の立ち上がり時間を短縮でき省エネルギー化に貢献することができる画像形成装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示された塗膜形成装置の保持部の外筒部材内のみに磁束が流れる状態を示す要部の断面図である。
【図４】図１に示された塗膜形成装置の保持部の内筒部材にも磁束が流れる状態を示す要部の断面図である。
【図５】図１に示された塗膜形成装置によって塗膜が形成されて得られる定着ローラの斜視図である。
【図６】図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図５に示された定着ローラを備えた画像形成装置を示す断面図である。
【図８】本発明品１と比較例１において、塗膜の膜圧の変化を示す説明図である。
【図９】本発明品１と比較例２において、塗膜のうねりの変化を示す説明図である。
【図１０】第３の実験において用いられた発熱体とコイルを示す斜視図である。
【図１１】本発明品２と比較例３において、発熱体の温度の変化を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は本発明品２のキュリー温度を下回る場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｂ）は本発明品２のキュリー温度に達した場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｃ）は比較例３のキュリー温度を下回る場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図であり、（ｄ）は比較例３のキュリー温度に達した場合の磁束の浸透深さなどを示す発熱体など断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる塗膜形成装置の概略の構成を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３及び図４は図１に示す塗膜形成装置が動作した際の要部の断面図である。図５は、図１に示された塗膜形成装置によって弾性層 が形成されて得られる定着ローラ（定着部材）の斜視図である。図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【００２８】
図１に示す塗膜形成装置１は、コピー機などの画像形成装置１０１（図７に示す）を構成する電子写真用定着部材としての定着ローラ２の基体４に、弾性層５を構成する塗料７を塗布して塗膜８を形成する装置である。
【００２９】
定着ローラ２は、記録紙１０７（図７に示す）にトナー像を定着させる電子写真用定着部材として用いられるものであり、図５に示すように、円筒状に形成されている。定着ローラ２は、図６に示すように、ポリイミドなどの合成樹脂で構成されかつ円筒状に形成された基体４と、プライマ（接着剤）層３と、シリコーンゴムなどの耐熱性ゴムで構成された弾性層５と、プライマ層３と、フッ素樹脂で構成された離型層６とが順に積層されている。弾性層５の厚みＷは１００〜３００μｍ程度に形成されている。
【００３０】
また、弾性層５は、基体４の軸芯方向の一端部（塗膜形成装置１によって塗料７が塗布される際には下端部）４ａから、基体４の軸芯方向の他端部（塗膜形成装置１によって塗料７が塗布される際には上端部）４ｂに亘って形成されている。定着ローラ２は、加熱された状態で、トナー像を該記録紙１０７に押圧して、このトナー像を記録紙１０７に定着させる。
【００３１】
塗料７は、シリコーンゴムと周知の溶媒とを混合して得られ、その粘度は、前述したプライマ層３や離型層６を形成する際に用いられる塗料の粘度より十分に大きくされている。そして、この塗料７は、塗膜形成装置１によって、表面にプライマ層３が形成された基体４（特許請求の範囲の被塗装物に相当）の外表面、即ち、前述したプライマ層３上に塗布されて、前述した弾性層５を形成する。
【００３２】
塗膜形成装置１は、図１に示すように、塗料供給部としての塗料供給ユニット１０と、塗布ユニット１１と、加熱手段としての加熱ユニット１２と、制御部としての制御装置４１とを備えている。この塗料供給ユニット１０は、工場のフロア上などに設置されるユニット本体１３と、複数の原液タンク１４と、複数の汲み上げポンプ１５と、混合機１６と、図示しないサックバック弁と、を備えている。また、２本の配管４０によって、混合機１６と塗布ユニット１１が備える後述する塗布ノズル１９とが互いに連結されている。
【００３３】
ユニット本体１３は、箱状に形成されている。原液タンク１４と汲み上げポンプ１５とが、ユニット本体１３内に収容されている。原液タンク１４は、前述した塗料７の元となる液体を収容している。原液タンク１４は、図示例では、二つ設けられている。汲み上げポンプ１５は、原液タンク１４内の液体を汲み上げて混合機１６に供給する。汲み上げポンプ１５は、一つの原液タンク１４に対して一つ設けられている。
【００３４】
混合機１６は、ユニット本体１３の上面に設置され、かつ複数の原液タンク１４から汲み上げポンプ１５を介して前述した液体が供給される。混合機１６は、複数の原液タンク１４からの液体を混合して、前述した塗料７を生成する。そして、混合機１６は、ボールネジを用いた定量吐出装置を備えており、配管４０を介して塗布ノズル１９に向けて塗料７を送り出す。この定量吐出装置には、塗料７を定量的に吐出させるための遅延弁が設けられており、該遅延弁により塗料７は吐出前に加圧され、所定の圧力を得た後に遅延弁が開放される。遅延弁の開放と同時に、後述する塗布スリット１９ｂから塗料７の吐出が開始される。実際に塗布ノズル１９の塗布スリット１９ｂから塗料７が吐出され始める遅延弁開放動作と、それに同期する塗布ノズル１９の移動開始動作と、の差分時間Ｔｄは、各構成において、実測などにより最適値を設定する。本実施形態では、実測により、１０００≦Ｔｄ≦３０００［ｍｓｅｃ］の間にて設定している。これにより、塗膜始端部において、塗布スリット１９ｂから吐出された塗料７が形成するカーテン状の塗料膜の先端部が、基体４の外周面の周方向に亘って均一に接触した後、ビードを形成することなく且つ該塗料膜を崩すことなく、塗布ノズル１９の移動が開始され、均一な塗膜を形成することができる。
【００３５】
サックバック弁は、配管４０上に設けられ、混合機１６による塗料７の送り出し停止に応じて、配管４０内を減圧して、塗布ノズル１９の塗布スリット１９ｂから吐出された余剰な塗料７を塗布ノズル１９内に引き戻すとともに、惰性によって塗布ノズル１９から塗料７が吐出されないようにする。なお、サックバック弁による減圧効果が必要以上に大きいと、減圧に伴い塗布スリット１９内に過剰に外気が流入し、この流入した外気によって、次の塗装動作開始時点の塗料７の吐出に乱れが生じて、塗膜始端部にスジ欠陥を誘発して、塗装品質が悪化するという問題がある。よって、サックバック弁による減圧においては、塗布スリット１９ｂ内に空気が侵入しないように、その圧力が調整されている。なお、本実施形態のようにサックバック弁を設けることが好ましいが、それを設けない構成も可能である。また、サックバック弁を設ける代わりに、吐出停止時に定量吐出装置における塗料７の流動方向を逆転するなどしても良い。
【００３６】
塗布ユニット１１は、フレーム１７と、保持部１８と、塗布ノズル１９と、移動手段としての移動部２０とを備えている。フレーム１７は、工場のフロア上などに設置される台部２１と、この台部２１から上方に向かって延在した板状の延在板部２２と、この延在板部２２の上端部から水平方向に沿って延在した板状の上方板２３とを備えている。この上方板２３は、平板状に形成され、台部２１と鉛直方向に沿って間隔をあけて相対している。
【００３７】
保持部１８は、立設柱２４と、上チャック２５とを備えている。立設柱２４は、外観が円柱状に形成されかつ台部２１の上面から上方に向かって立設して、その軸芯が鉛直方向と平行となっている。立設柱２４は、図２に示すように、互いに同軸の円筒状に形成された第１層としての外筒部材４２と、第２層としての内筒部材４３とを備えている。
【００３８】
外筒部材４２は、磁性を有する金属（即ち磁性金属）で構成されている。なお、磁性金属とは、本発明では、所望のキュリー温度を有する金属でかつ、後述する式１中の常温時の比透磁率μが１でない金属をいう。図示例では、外筒部材４２は、鉄とニッケルの合金で構成されている。また、外筒部材４２は、そのキュリー温度が、前記塗料７を塗布した際に、当該塗料７により形成される塗膜８を加熱する温度に応じて定められた温度となっている。外筒部材４２のキュリー温度は、前記塗料７の粘度などに応じて適宜定められるが、例えば、１００℃から３５０℃の範囲内に含まれている。外筒部材４２のキュリー温度は、例えば、前記塗膜８を加熱する際の温度が１５０℃である場合には、１５０℃であるように、前記塗膜８を加熱する際の温度と等しくてもよく、また、塗膜８などの熱容量を加味して、前記塗膜８を加熱する際の温度と若干異ならせてもよい。なお、外筒部材４２のキュリー温度は、鉄とニッケルの含有率を変更することで、適宜調整することができる。なお、外筒部材４２のキュリー温度が１００℃を下回ると、塗料７の１次硬化時間が長くなり、当該塗料７が垂れて塗膜８の厚みにばらつきが生じるなどの不都合が生じる。また、外筒部材４２のキュリー温度が３５０℃を上回ると、塗料７が硬化して得られる塗膜８の融点を上回って、当該塗料７を沸騰させてしまい塗膜８を硬化できない不都合が生じる。
【００３９】
内筒部材４３は、外径が外筒部材４２の内径よりも十分に小さな円筒状に形成されている。内筒部材４３は、低抵抗金属で構成されている。なお、磁性金属とは、本発明では、アルミニウム以下の抵抗率を有する非磁性金属をいう。図示例では、内筒部材４３は、アルミニウム合金で構成されている。
【００４０】
また、本実施形態では、外筒部材４２の厚みが、非磁性体時に想定される浸透深さよりも薄く、内筒部材４３の厚みが、浸透深さより厚く、外筒部材４２の厚みが、磁性体時に想定される浸透深さより厚くなっている。
【００４１】
前述した立設柱２４は、基体４内に通されて、この基体４を保持する。また、立設柱２４が基体４を保持すると、この立設柱２４の外周面すなわち外筒部材４２の外周面と基体４の内周面とが互いに密着して基体４の内周面と相対する。このため、立設柱２４が基体４を保持すると、該基体４の軸芯Ｐ（図１中に一点鎖線で示す）が鉛直方向と平行になる。このように、立設柱２４即ち保持部１８は、軸芯Ｐが鉛直方向と平行になるように基体４を保持する。なお、前述した図示例では、外筒部材４２と内筒部材４３との間に空隙を設けているが、内筒部材４３の外周面に磁性金属を鍍金することで外筒部材４２を構成してもよい。
【００４２】
上チャック２５は、チャックシリンダ２６と、押さえ部材２７とを有している。チャックシリンダ２６は、シリンダ本体２８と、このシリンダ本体２８から突没自在なロッド２９とを有している。このシリンダ本体２８は、鉛直方向に沿って下方に向かってロッド２９が伸長する状態で、上述した上方板２３に取り付けられている。また、押さえ部材２７は、厚手の円盤状に形成され、ロッド２９の先端に取り付けられているとともに、立設柱２４と同軸に配置されている。上チャック２５は、チャックシリンダ２６のロッド２９が伸長すると、押さえ部材２７が立設柱２４に保持された基体４の上端部４ｂと当接して、立設柱２４に対して基体４を位置決めする。また、上チャック２５は、チャックシリンダ２６のロッド２９が縮小すると、押さえ部材２７が基体４の上端部４ｂから離れて、基体４を立設柱２４から着脱自在とする。
【００４３】
塗布ノズル１９は、図２に示すように、中空の円環状に形成されている。塗布ノズル１９には、配管４０が接続されており、その内側の空間に当該配管４０即ち前述した塗料供給ユニット１０から塗料７が供給される。配管４０は、塗布ノズル１９内部への塗料７供給による圧力分布の不均一性を低減させるために、複数本（本実施形態では２本）が、塗布ノズル１９に互いに間隔をあけて接続されることが望ましい。塗布ノズル１９は、移動部２０によって、立設柱２４と該立設柱２４に保持された基体４などと同軸に配置されているとともに、前述した軸芯Ｐに沿って移動自在に支持されている。また、塗布ノズル１９の内径は、立設柱２４に保持された基体４の外径よりも大きい。即ち、塗布ノズル１９の内周面３０は、基体４の外周面４ｃ（プライマ層３の外表面）と間隔ＣＧをあけて相対しているとともに、保持部１８に保持された基体４と同軸に配置されている。
【００４４】
また、塗布ノズル１９の内周面３０には、当該塗布ノズル１９の内外を連通する塗布スリット１９ｂが、該塗布ノズル１９の全周に亘って形成されている。塗布ノズル１９は、塗料供給ユニット１０から供給された塗料７を、塗布スリット１９ｂを通して、保持部１８の立設柱２４などに保持された基体４の外周面４ｃに向かって水平方向に吐出する。この際、塗料７は塗布スリット１９ｂ全周から均一に吐出され、該吐出された塗料７が円錐状の塗料膜を形成する。また、本明細書では、この塗布スリット１９ｂから吐出されて基体４の外周面４ｃに付着するまでの円錐状の塗料膜を「カーテン膜」と呼ぶ。
【００４５】
移動部２０は、塗布ノズル支持板３２と、リニアガイドと、モータと、リニアエンコーダと、を備えている。塗布ノズル支持板３２は、環状に形成されている。塗布ノズル支持板３２は、その上面に後述する加熱用コイル３３を介して塗布ノズル１９を設置している。塗布ノズル支持板３２は、内側に立設柱２４を通して、台部２１と上方板２３との間に配置されている。また、リニアガイドは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って移動自在に支持している。また、モータは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って移動させる。即ち、モータは、塗布ノズル支持板３２を鉛直方向に沿って昇降させる。また、リニアエンコーダは、塗布ノズル支持板３２の位置を検出する。リニアエンコーダは、検出した塗布ノズル支持板３２の位置を、制御装置４１に向かって出力する。
【００４６】
このように、移動部２０は、塗布ノズル支持板３２を昇降させることで、立設柱２４に保持された基体４と塗布ノズル１９とを該基体４の軸芯Ｐに沿って相対的に移動させる。
【００４７】
加熱ユニット１２は、図２に示すように、加熱用コイル３３と、印加手段としての交流電源３４と、図示しない冷却ユニットを備えている。加熱用コイル３３は、図２に示すように、内径が立設柱２４に保持された基体４の外径よりも大きい円環状のケース３５と、このケース３５内に収容された励磁手段としてのコイル３６とを備えている。ケース３５は、合成樹脂で構成されている。ケース３５は、コイル３６を保持するためと絶縁するために用いられ、図示例では、ガラス繊維入りのＰＥＴ樹脂で構成されている。ケース３５は、保持部１８の立設柱２４などと同軸に配置されかつ前記塗布ノズル支持板３２に重ねられている。また、ケース３５即ち加熱用コイル３３の後述するコイル３６は、塗布ノズル支持板３２と塗布ノズル１９との双方に取り付けられている。
【００４８】
コイル３６は、ケース３５内に収容されている。コイル３６は、導電性の線条材３７が前記軸芯Ｐ回りに巻かれて構成されている。線条材３７として、外径が５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の中空銅線が用いられる。コイル３６は、交流電圧が印加されると、図３及び図４の矢印で示すように、その回りに磁束Ｇを生じて、当該磁束Ｇを前記外筒部材４２及び内筒部材４３内に流して、前記立設柱２４を加熱する。即ち、コイル３６は、交流電圧が印加されることで、保持部１８の立設柱２４を誘導加熱方式で加熱する。
【００４９】
交流電源３４は、コイル３６に２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの交流電圧を印加する。交流電源がコイル３６に交流電圧を印加すると、勿論、コイル３６の回りに磁束Ｇが生じて、当該磁束Ｇが立設柱２４の外筒部材４２及び内筒部材４３内を流れる。このときの磁束Ｇが外筒部材４２及び内筒部材４３内で流れる磁束Ｇの外周面からの深さを浸透深さといいδで示し、外筒部材４２及び内筒部材４３の体積抵抗率をρとし、外筒部材４２及び内筒部材４３の比透磁率をμとし、交流電源の周波数をｆとすると、これらの間には、以下の式１で示す関係が成立している。
【００５０】
【数１】
【００５１】
交流電源３４は、コイル３６に、外筒部材４２の温度が当該外筒部材４２のキュリー温度を下回る状態では、図３に示すように前記磁束Ｇが外筒部材４２内のみを流れ、外筒部材４２の温度が当該外筒部材４２のキュリー温度に達すると、図４に示すように前記磁束Ｇが内筒部材４３と外筒部材４２との双方内を流れる、一定の周波数の交流電圧を印加する。このように、交流電源３４は、外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達するまでコイル３６が生じる磁束Ｇが外筒部材４２内のみに流れかつ前記外筒部材４２の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束Ｇが前記内筒部材４３内にも流れるようにコイル３６に交流電圧を印加する。
【００５２】
冷却ユニットは、ケース３５内で冷却水を循環させる配管などを備え、当該配管内に冷却水を循環させることで、コイル３６を冷却する。
【００５３】
制御装置４１は、特許請求の範囲に記載した制御部に相当し、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを有したコンピュータである。この制御装置４１は、塗料供給ユニット１０と、塗布ユニット１１と、加熱ユニット１２とに接続しており、これらを制御して、塗膜形成装置１全体の制御を司る。即ち、制御装置４１には、移動部２０のリニアエンコーダからの情報が入力されるとともに、リニアエンコーダからの塗布ノズル１９の位置に応じた情報に基づいて、チャックシリンダ２６と、移動部２０のモータと、塗料供給ユニット１０の汲み上げポンプ１５，混合機１６及びサックバック弁と、加熱ユニット１２の交流電源３４などの動作を制御して、塗布ノズル１９を軸芯Ｐに沿って移動させながら基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布して、塗膜８即ち弾性層５を形成する。そして、制御装置４１は、塗布ノズル１９を軸芯Ｐに沿って移動させながら基体４の外周面４ｃに塗料７を塗布する間に、交流電源３４にコイル３６に交流電圧を印加させて、誘導加熱方式により立設柱２４を加熱させ、当該立設柱２４の熱により塗膜８を順次加熱し、当該塗膜８の外表面を固める。
【００５４】
なお、この際、外筒部材４２の温度がキュリー温度を下回っていると、当該外筒部材４２を構成する磁性金属が磁性を有していることから磁束Ｇが外表面付近に集中し、磁束Ｇにより発生する渦電流も外表面付近に集中して流れる。このため、外筒部材４２の渦電流が流れる外表面付近の見かけの抵抗値が大きくなり、当該外筒部材４２は急激に発熱する。そして、外筒部材４２の温度が上昇して、キュリー温度に達して、当該外筒部材４２が磁性を失うと、当該外筒部材４２の外表面に集中していた磁束Ｇが内筒部材４３まで達する。内筒部材４３は低抵抗金属で構成されているために、当該内筒部材４３の発熱量が小さく、外筒部材４２の温度が上昇しない。このように、立設柱２４即ち外筒部材４２の温度がキュリー温度付近に保たれる。
【００５５】
前述したように弾性層５が形成された定着ローラ２は、図７に示される画像形成装置１０１を構成する。画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙１０７に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示す。
【００５６】
画像形成装置１０１は、図７に示すように、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとを少なくとも備えている。
【００５７】
装置本体１０２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体１０２は、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋを収容している。
【００５８】
給紙ユニット１０３は、装置本体１０２の下部に複数設けられている。給紙ユニット１０３は、前述した記録紙１０７を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙１０７に押し当てられている。給紙ローラ１２４は、前述した一番上の記録紙１０７を、転写ユニット１０４の後述する搬送ベルト１２９と、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋが備える感光体ドラムとの間に送り出す。
【００５９】
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から転写ユニット１０４に搬送される記録紙１０７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１１０ａ、１１０ｂを備えている。レジストローラ対１１０は、一対のローラ１１０ａ、１１０ｂ間に記録紙１０７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙１０７を、トナー像を重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット１０４とプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとの間に送り出す。
【００６０】
転写ユニット１０４は、給紙ユニット１０３の上方に設けられている。転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２７と、従動ローラ１２８と、搬送ベルト１２９と、転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２７は、記録紙１０７の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２８は、装置本体１０２に回転自在に支持されており、記録紙１０７の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト１２９は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との双方に掛け渡されている。搬送ベルト１２９は、駆動ローラ１２７が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との回りを図中半時計回りに循環（無端走行）する。
【００６１】
転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムとの間に搬送ベルト１２９と該搬送ベルト１２９上の記録紙１０７とを挟む。転写ユニット１０４は、転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋが、給紙ユニット１０３から送り出された記録紙１０７を各プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムの外表面に押し付けて、感光体ドラム上のトナー像を記録紙１０７に転写する。転写ユニット１０４は、トナー像を転写した記録紙１０７を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
【００６２】
定着ユニット１０５は、転写ユニット１０４の記録紙１０７の搬送方向下流に設けられ、互いの間に記録紙１０７を挟む一対のローラ２、２ａを備えている。このローラ２が前述した定着ローラ２でありかつ特許請求の範囲の電子写真用定着部材をなしている。ローラ２ａが定着ローラ２に対して圧接する加圧ローラ（加圧部材）２ａである。定着ユニット１０５は、一対のローラ２、２ａ間に転写ユニット１０４から送り出されてきた記録紙１０７を挟み込んで、押圧加熱することで、感光体ドラム１０８から記録紙１０７上に転写されたトナー像を、該記録紙１０７に定着させる。
【００６３】
レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、それぞれ、装置本体１０２の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、それぞれ一つのプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋに対応している。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋが備える帯電ローラにより一様に帯電された感光体ドラムの外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
【００６４】
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、それぞれ、転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋとの間に設けられている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、装置本体１０２に着脱自在である。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、記録紙１０７の搬送方向に沿って、互いに並設されている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、帯電装置としての帯電ローラと、静電潜像担持体としての感光体ドラムと、クリーニング装置としてのクリーニングブレードと、現像装置と、を備えている。このため、画像形成装置１０１は、帯電ローラと、感光体ドラムと、クリーニングブレードと、現像装置と、を少なくとも備えている。
【００６５】
画像形成装置１０１は、以下に示すように、記録紙１０７に画像を形成する。まず、画像形成装置１０１は、感光体ドラムを回転して、この感光体ドラムの外表面を一様に帯電ローラにより帯電する。感光体ドラムの外表面にレーザ光を照射して、該感光体ドラムの外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域に位置付けられると、現像装置の備える現像スリーブの外表面に吸着した現像剤が感光体ドラムの外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラムの外表面に形成する。
【００６６】
そして、画像形成装置１０１は、給紙ユニット１０３の給紙ローラ１２４などにより搬送されてきた記録紙１０７が、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの感光体ドラムと転写ユニット１０４の搬送ベルト１２９との間に位置して、感光体ドラムの外表面上に形成されたトナー像を記録紙１０７に転写する。画像形成装置１０１は、定着ユニット１０５で、記録紙１０７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１０１は、記録紙１０７にカラー画像を形成する。
【００６７】
本実施形態によれば、基体４内に通される保持部１８の立設柱２４を、加熱ユニット１２が誘導加熱方式により加熱するので、塗膜８の内側から当該塗膜８を加熱することとなって、塗料７に含まれる揮発分が当該塗料７から抜けやすく、揮発分の残留による気泡の発生を抑制することができる。また、コイル３６に交流電圧を印加して、保持部１８の外筒部材４２を誘導加熱方式により加熱するので、急激に外筒部材４２すなわち塗膜８を加熱でき、塗料７の液だれを防止できる。
【００６８】
また、交流電源３４が、外筒部材４２の温度がキュリー温度に達するまで外筒部材４２内のみに磁束Ｇが流れ、外筒部材４２の温度がキュリー温度に達すると内筒部材４３に磁束Ｇが流れるように、コイル３６に交流電圧を印加するので、キュリー温度に達するまでは、外筒部材４２の外表面付近に集中して磁束が流れるために当該外筒部材４２が急激に発熱し、キュリー温度に達すると、内筒部材４３にも磁束が流れるために保持部１８の立設柱２４の外筒部材４２の温度が上昇することを抑制する。このため、保持部１８の外筒部材４２が急激にキュリー温度すなわち塗料７を加熱する温度により定められる温度までは上昇し、その後、保持部１８の外筒部材４２の温度がキュリー温度に保たれる。よって、塗料７の塗膜８を沸騰させることなく、急激に加熱して液だれを防止することができる。
【００６９】
コイル３６が塗布ノズル１９に取り付けられているので、コイル３６と基体４即ち塗膜８とを同軸に保つことができ、塗膜８を加熱する際の温度分布を一様にすることができ、内部応力や歪みを生じさせることなく、塗膜８を加熱することができる。
【００７０】
また、外筒部材４２のキュリー温度が１００℃から３５０℃までの範囲内に含まれているので、塗料７の塗膜８を沸騰させることなく加熱することができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、塗膜終端部において塗膜８の連続性を確保した即ち液だれと沸騰することなく塗膜８が加熱された定着ローラ２を安価に提供できる。
【００７２】
さらに、画像形成装置１０１は、均一な塗膜を備え且つ塗膜終端部において塗膜の連続性を確保した安価な定着ローラ２を有しているので、定着画像品質が良好で且つ電子写真用定着部材の立ち上がり時間を短縮でき省エネルギー化に貢献することができる。
【００７３】
また、前述した実施形態では、定着ローラ２の弾性層５を形成する場合を示しているが、本発明は、定着ローラ２に限ることなく、定着ベルトなどの種々の被塗装物に塗膜を形成しても良いことは勿論である。
【００７４】
また、前述した実施形態では、基体４を固定して、塗布ノズル１９を移動させている。しかしながら、本発明では、塗布ノズル１９を固定して、基体４を移動させても良く、塗布ノズル１９と基体４との双方を移動させても良い。
【００７５】
次に本発明の発明者らは、本発明の塗膜形成装置１の効果を確認した。まず、図８に結果を示す第１の実験では、以下の本発明品１及び比較例１において、それぞれ、ポリイミドで構成され、内径が６０．０ｍｍ、厚みが７０μｍ、軸芯Ｐ方向の長さが３７０ｍｍの基体４に、粘度が２０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）の２液性高温硬化型のシリコーンゴム（信越シリコーン（株）製 ＫＥ−１３５３）を塗料７として塗布した。厚み２００μｍとなるように、塗膜８を形成した。
【００７６】
本発明品１では、立設柱２４が、キュリー温度が１５０℃とされた外筒部材４２と、アルミニウム合金で構成された内筒部材４３とで構成されている。外筒部材４２の厚みが０．４ｍｍとされ、内筒部材４３の厚みが３．０ｍｍとされている。また、外筒部材４２と内筒部材４３との間には、幅が０．５ｍｍの空隙を設けている。また、コイル３６を構成する線条材３７として、外径が８ｍｍの中空銅線を用い、交流電源３４は、周波数が２０ｋＨｚの交流電圧をコイル３６に印加する。比較例１では、上記本発明品１において加熱ユニット１２を設けない塗膜形成装置を用いた。
【００７７】
図８の横軸は、塗膜形成装置１により塗膜８が形成されてからの放置時間を示し、図８の縦軸は、塗膜８の下端部４ａの厚みを示している。図８によれは、本発明品１が、比較例１よりも塗膜８の厚みの偏差が少ないことが明らかとなった。塗膜８を形成してから当該塗膜が硬化するまでの時間が短縮されることで、塗膜８の塗料７の液だれを抑制したことにより、当該効果が生じたものと思慮される。
【００７８】
次に、図９に結果を示す第２の実験では、前述した本発明品１及び比較例２において、それぞれ、ポリイミドで構成され、内径が６０．０ｍｍ、厚みが７０μｍ、軸芯Ｐ方向の長さが３７０ｍｍの基体４に、粘度が２０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）の２液性高温硬化型のシリコーンゴム（信越シリコーン（株）製 ＫＥ−１３５３）を塗料７として塗布した。厚み２００μｍとなるように、塗膜８を形成した。なお、比較例２では、上記本発明品１において、外筒部材４２をＳＵＳ４２０で構成した塗膜形成装置を用いた。
【００７９】
図９の横軸は、塗膜８の下端を０とした当該塗膜８の軸芯Ｐ方向の位置を示し、縦軸は、軸芯Ｐ方向の長さ２５ｍｍ内における塗膜８の外表面のうねりを示している。図９によれば、本発明品１が、比較例１よりも軸芯Ｐ方向の塗膜８の外表面のうねりが少ないことが明らかとなった。塗膜８を一様に内部応力を生じることなく加熱して、うねりが少ないという効果が生じたものと思慮される。
【００８０】
次に、図１１、表３及び表４に結果の一部を示す第３の実験では、本発明品２と、比較例３、比較例４及び比較例５において、磁性金属で構成される第１部材５１のキュリー温度付近で、発熱体５２の温度が一定となるか否かを確認した。
【００８１】
本実験では、図１０に示すＵ字型のコイル５３を、低抵抗金属としてアルミニウム合金で構成されかつ内筒部材４３に相当し第２層としての第２部材５４と、磁性金属で構成されかつ外筒部材４２に相当し第１層としての第１部材５１とが順に重ねられた発熱体５２上に重ね、コイル３６に周波数が３６ｋＨｚと１３０ｋＨｚの交流電圧を印加した。
【００８２】
なお、以下の表１に示すように、本発明品２は、第１部材５１の厚みを０．４ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．８ｍｍとし、比較例３は、第１部材５１の厚みを０．４ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．３ｍｍとし、比較例４は、第１部材５１の厚みを１．５ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．３ｍｍとし、比較例５は、第１部材５１の厚みを１．５ｍｍ、第２部材５４の厚みを０．８ｍｍとした。
【００８３】
【表１】
【００８４】
また、前記第１部材５１と、第２部材５４へのコイル５３が生じる磁束Ｇの浸透深さをδとし、体積抵抗率をρとし、比透磁率をμとし、交流電圧の周波数をｆとすると、前記式１に基づいて求めることができ、その結果を表２に示す。
【００８５】
【表２】
【００８６】
図１１には、周波数が３６ｋＨｚの交流電圧を印加してからの経過時間に対する発熱体５２の温度の変化を示している。本発明品２では、温度が１５０℃で一定となるが、比較例３では、１５０℃を超えても温度が上昇することが明らかとなった。
【００８７】
また、上記本発明品２、比較例３ないし比較例５において、周波数が３６ｋＨｚの交流電圧を印加してから発熱体５２の温度が一定となるか否かを表３に示し、周波数が１３０ｋＨｚの交流電圧を印加してから発熱体５２の温度が一定となるか否かを表４に示す。
【００８８】
【表３】
【００８９】
【表４】
【００９０】
表３によれば、第２部材５４の厚みが浸透深さδよりも小さい場合には、発熱体５２の温度が一定となることがないことが明らかとなった。表４によれば、第１部材５１の厚みが、キュリー温度を超えて非磁性体となったときの浸透深さδよりも大きい場合には、発熱体５２の温度が一定となることがないことが明らかとなった。
【００９１】
この現象は、図１２に示すように、説明することができる。まず、発熱体５２の温度がキュリー温度を下回るとき、第１部材５１が磁性を有することから磁束Ｇが表層付近に集中し、磁束により発生する渦電流も表層に集中して流れる。これを示すのが浸透深さであり、例えば３６ｋHzとしたとき、表２から０．０７ｍｍとなる。つまり、図１２（ａ）に平行斜線で示す第１部材５１の表層付近に電流が集中して流れるため、その流域の厚みと金属の抵抗率から算出する見かけの抵抗が大きくなり高発熱効率を示す。
【００９２】
発熱体５２の温度が上昇して、キュリー温度に達すると、第１部材５１が磁性を失い、表層に集中していた磁束Ｇが、図１２（ｂ）に平行斜線で示す第２部材５４まで達する。第２部材５４が、低抵抗金属としてのアルミニウム合金で構成されているために、抵抗が小さく渦電流が流れても発熱が小さい。また、第１部材５１でも全域にわたり渦電流が流れることから見かけの抵抗が、磁性を有するときより小さくなり、キュリー温度に達したところで全体の発熱効率が落ちて自己温度制御が働くものである。
【００９３】
キュリー温度に達することなく、第２部材５４に渦電流が流れるほどに第１部材５１の厚みが薄い場合即ち磁性を有する第１部材５１への浸透深さが第１部材５１の厚みを超えている場合には、第１部材５１が磁性・非磁性である場合によらず、図１２（ｃ）に平行斜線で示す全域で渦電流が流れることになる。このとき、キュリー温度に達しても、図１２（ｄ）に平行斜線で示す第２部材５４に流れる渦電流量が変わるものの、元々第２部材５４での発熱は小さいため発熱量の変化も小さく、急峻な立上げと目標温度への安定した制御を両立する自己温度制御特性は発現しない。
【００９４】
このように、（１）第１部材５１即ち外筒部材４２の厚みが、非磁性体時に想定される浸透深さよりも薄いこと、（２）第２部材５４即ち内筒部材４３の厚みが、浸透深さより厚いこと、（３）第１部材５１即ち外筒部材４２の厚みが、磁性体時に想定される浸透深さより厚いこと、という三つの条件を満たす場合に、発熱体５２即ち立設柱２４の温度が第１部材５１即ち外筒部材４２のキュリー温度で一定となることが明らかとなった。
【００９５】
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に
限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。本発明の塗膜形成装置は、例えば、複写機やファクシミリ、ＬＢＰ等の画
像形成装置において、定着、加圧、帯電、現像などに使用される円筒状部材（ベルトやチ
ューブ）、円柱部材の塗装に応用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 塗膜形成装置
２ 定着ローラ（電子写真用定着部材）
４ 基体（被塗装物）
４ｃ 外周面
７ 塗料
８ 塗膜
１２ 加熱ユニット
１８ 保持部
１９ 塗布ノズル
２０ 移動部（移動手段）
３４ 交流電源（印加手段）
３６ コイル（励磁手段）
４２ 外筒部材（第１層）
４３ 内筒部材（第２層）
１０１ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開２００２−１４５５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５０７２号公報
【特許文献３】特開平５−２８９３７０号公報
【特許文献４】特開昭６１−１７８０６４号公報
【特許文献５】特開昭６３−３０５９６４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に塗料が塗布される円筒状の被塗装物内に通されて当該被塗装物を保持する保持部と、内側に前記被塗装物を通して当該被塗装物の外周面に前記塗料を塗布する塗布ノズルと、前記塗布ノズルと前記被塗装物とを当該被塗装物の軸芯に沿って相対的に移動させる移動手段と、前記被塗装物の外周面に塗布された前記塗料を加熱する加熱手段と、を有する塗膜形成装置において、
前記保持部が、磁性金属で構成されかつ前記被塗装物の内周面と相対するとともにキュリー温度が前記塗料を加熱する温度に応じて定められた第１層と、低抵抗金属で構成されかつ前記第１層の内側に設けられた第２層と、を有し、
前記加熱手段が、交流電圧が印加されることで前記保持部を誘導加熱方式で加熱する励磁手段と、前記第１層の温度が前記キュリー温度に達するまで前記励磁手段が生じる磁束が第１層内のみに流れかつ前記第１層の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束が前記第２層内に流れるように前記励磁手段に交流電圧を印加する印加手段と、を有した
ことを特徴とする塗膜形成装置。
【請求項２】
前記励磁手段が、前記塗布ノズルに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記キュリー温度が１００℃から３５０℃の範囲内に含まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗膜形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載された塗膜形成装置により塗膜が形成されたことを特徴とする電子写真用定着部材。
【請求項５】
請求項４に記載された電子写真用定着部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
外周面に塗料が塗布される円筒状の被塗装物内に通されて当該被塗装物を保持する保持部と、内側に前記被塗装物を通して当該被塗装物の外周面に前記塗料を塗布する塗布ノズルと、前記塗布ノズルと前記被塗装物とを当該被塗装物の軸芯に沿って相対的に移動させる移動手段と、前記被塗装物の外周面に塗布された前記塗料を加熱する加熱手段と、を有する塗膜形成装置において、
前記保持部が、磁性金属で構成されかつ前記被塗装物の内周面と相対するとともにキュリー温度が前記塗料を加熱する温度に応じて定められた第１層と、低抵抗金属で構成されかつ前記第１層の内側に設けられた第２層と、を有し、
前記加熱手段が、交流電圧が印加されることで前記保持部を誘導加熱方式で加熱する励磁手段と、前記第１層の温度が前記キュリー温度に達するまで前記励磁手段が生じる磁束が第１層内のみに流れかつ前記第１層の温度が前記キュリー温度に達すると前記磁束が前記第２層内に流れるように前記励磁手段に交流電圧を印加する印加手段と、を有した
ことを特徴とする塗膜形成装置。
【請求項２】
前記励磁手段が、前記塗布ノズルに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成装置。
【請求項３】
前記キュリー温度が１００℃から３５０℃の範囲内に含まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗膜形成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載された塗膜形成装置により塗膜が形成されたことを特徴とする電子写真用定着部材。
【請求項５】
請求項４に記載された電子写真用定着部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−５２９（Ｐ２０１２−５２９Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４８４４（Ｐ２０１０−１３４８４４）
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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