定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置
【課題】定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】一方の端部にジャーナル８を有する軸体２とこの軸体２の外周に形成された発泡弾性層３とを備え、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である定着ローラ１、この定着ローラ１とこの定着ローラ１に巻回された定着ベルトと前記定着ベルトを介して前記定着ローラ１を圧接する加圧ローラとを備えて成るベルト定着装置、及び、このベルト定着装置を備えて成る画像形成装置。＜試験＞外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本を正三角形となるように配置して２３℃、５０ＲＨ％の環境下で三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【解決手段】一方の端部にジャーナル８を有する軸体２とこの軸体２の外周に形成された発泡弾性層３とを備え、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である定着ローラ１、この定着ローラ１とこの定着ローラ１に巻回された定着ベルトと前記定着ベルトを介して前記定着ローラ１を圧接する加圧ローラとを備えて成るベルト定着装置、及び、このベルト定着装置を備えて成る画像形成装置。＜試験＞外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本を正三角形となるように配置して２３℃、５０ＲＨ％の環境下で三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ、複写機、ビデオプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。この画像形成装置は、現像剤を定着させる定着装置として、例えば、定着ローラに巻回された定着ベルトを備えて成るベルト定着装置等を備えている。
【０００３】
このようなベルト定着装置において、定着ベルトは、常に張力がかけられた状態で、定着ローラ及び支持ローラに張架されて、無限軌道上を走行する。このとき、定着ベルトが蛇行すると、現像剤を所望のように記録体に定着させることができず、特に、定着ベルトが一方向に斜行すると、また、定着ベルトが激しく蛇行すると、定着ローラから脱離して破損することがある。したがって、ベルト定着装置においては、蛇行、斜行等することなく定着ベルトを走行させることが重要である。
【０００４】
それ故、定着ベルトの蛇行、斜行を防止する技術が開発されている。例えば、「定着ベルトの斜行自体および弛みを防止することができる定着装置」（０００５欄参照。）として、特許文献１において、「内部にヒータを有するヒートロールと、該ヒートロールと一定間隔をおいて設けられた分離ロールと、これらヒートロールと分離ロールとの間に巻装された定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記ヒートロールと対向する加圧ロールとを備え、トナー粉画像を形成した被転写物を前記加圧ロールと定着ベルトとの間に走行させて前記トナー粉画像を定着する定着装置であって、前記加圧ロールは前記定着ベルトに、これを両側に引っ張る力を左右均等に付与しうる形状または構造のものであることを特徴とする定着装置。」（請求項１参照。）が提案されている。
【０００５】
また、「定着ベルトの蛇行を確実に防止することができ・・る定着装置」（０００７欄参照。）として、特許文献２において、「定着ローラと、前記定着ローラの外周面に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを前記定着ローラの外周面に押圧して前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧ローラとを備え、シート表面に未定着トナー像を担持したシートを前記未定着トナー像が前記定着ベルトに接触するように前記定着ニップに挿通することで前記未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ローラは、回転軸を基準とした外周面の直径が、前記回転軸方向に沿っての端部よりも中央部のほうが大きいクラウン形状に形成され、前記定着ベルトは、裏面が前記定着ローラの前記外周面に接触するように張設された状態において、前記回転軸を基準とした表面の直径が、前記回転軸方向に沿っての端部よりも中央部のほうが小さい逆クラウン形状となる、ことを特徴とする定着装置」（請求項１参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５７８３号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、一方の端部にジャーナルを有する軸体と前記軸体の外周に形成された発泡弾性層とを備えて成り、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であることを特徴とする定着ローラであり、
試験：外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
請求項２は、請求項１に記載の定着ローラと、前記定着ローラに巻回された定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを圧接する加圧ローラとを備えて成ることを特徴とするベルト定着装置であり、
請求項３は、請求項２に記載のベルト定着装置を備えて成ることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る定着ローラは、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であるから、自身が回転することによって、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ自身に巻回された定着ベルトを走行させることができる。したがって、この発明によれば、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、この発明に係る定着ローラの一実施例である定着ローラを示す概略斜視図である。
【図２】図２は、この発明に係る定着ローラに用いられる軸体の一実施例である軸体を示す概略正面図である。
【図３】図３は、この発明に係る定着ローラの変位量を測定する測定装置の構成を示す概略正面図である。
【図４】図４は、この発明に係る定着ローラの変位量を測定する測定装置の構成を示す概略左側面図である。
【図５】図５は、この発明に係るベルト定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明に係る定着ローラは、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である。前記変位量が前記範囲にある場合には、後述するように、この発明に係る定着ローラがベルト定着装置に装着されて回転すると、この定着ローラに巻回された定着ベルトを、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ走行させることができる。定着ベルトの蛇行及び斜行を許容範囲内で十分小さく抑えることができる点で、前記変位量（絶対値）は、６０ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以下であるのが特に好ましい。
【００１２】
この発明に係る定着ローラの前記変位量（絶対値）は下記試験によって測定される。
＜試験＞外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【００１３】
前記試験をより具体的に説明する。まず、図３及び図４に示されるように、実質的に同一の金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを３本準備する。これらの金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはそれぞれ、金属で形成された円柱体を成している。前記金属としては、例えば、炭素鋼（例えば、機械構造用炭素鋼「Ｓ４５Ｃ」等）、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはその外周面がメッキ処理されていてもよく、例えば、クロムメッキ等が好適に施される。図３及び図４に示される金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはいずれも機械構造用炭素鋼「Ｓ４５Ｃ」で形成され、その外周面がクロムメッキされている。これら金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃは、その外径が８０ｍｍであり、軸線長さは測定対象、スペーサ及び変位量等を考慮して適宜の長さになっている。
【００１４】
また、図３及び図４に示されるように、前記金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃに狭圧されるスペーサ２１ａ及び２１ｂを準備する。これらのスペーサ２１ａ及び２１ｂは、前記金属、具体的にはアルミニウムで円柱状又は円盤状に形成されている。スペーサ２１ａ及び２１ｂの外径は、図３及び図４に示されるように、３本の金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃそれぞれに狭圧された測定対象ローラ２３の弾性層がその半径方向に２０％圧縮される割合となるように、設定されている。
【００１５】
次いで、準備した金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを、図３及び図４に示されるように、それらの軸線が正三角形の頂点となるように、配置する。この例では、金属製ローラ２０ｃを固定し、金属製ローラ２０ｂを金属製ローラ２０ｃと同一平面上に、前記金属製ローラ２０ｃに対して接近又は離間するように移動可能に配置すると共に、金属製ローラ２０ａを前記同一平面の垂直方向上部に、前記垂直方向に上下動可能に配置する。このとき、金属製ローラ２０ｂと金属製ローラ２０ａとは、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの軸線が正三角形の頂点に位置するように、同期して移動する。なお、金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃは図示しない駆動手段によって軸線を中心に回転駆動可能に軸支され、金属製ローラ２０ａは回転可能に軸支されている。図３に示されるように、このように配置された金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃ上に測定対象ローラ２３と、測定対象ローラ２３の軸線方向両側に間隔をあけて前記スペーサ２１ａ及び２１ｂとをそれぞれ配置する。次いで、図４に示されるように金属製ローラ２０ａの外周面が両スペーサ２１ａ及び２１ｂに接触するまで、金属製ローラ２０ａを前記垂直方向下側すなわち金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃ側に移動させて、この金属製ローラ２０ａと同期して金属製ローラ２０ａ側に金属製ローラ２０ｂを移動させ、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃで測定対象ローラ２３を三方から狭圧する。このとき、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの軸線は正三角形の頂点に位置し、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃそれぞれは測定対象ローラ２３の弾性層を、その軸線全体にわたって弾性層の厚さに対して２０％の割合で半径方向にそれぞれ圧縮している。この状態を保持しつつ、２３℃、５０ＲＨ％の環境下で、金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃを図示しない駆動手段で同方向例えば図４に示す矢印方向に１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。そうすると、測定対象ローラ２３及び金属製ローラ２０ａはそれぞれ逆方向及び同方向例えば図４に示す矢印方向に従動回転する。このようにして、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃ並びに測定対象ローラ２３を回転させた後、測定対象ローラ２３の、軸線方向における変位方向と、測定対象ローラ２３の試験前と試験後との前記軸線方向の変位量（差分）を求める。この試験を複数回例えば３回行い、その算術平均値を前記変位量（絶対値）とする。
【００１６】
この発明において、細部に至るまで解明されているわけではないが、測定対象ローラ２３としての他の特性及び物性が大きく相違しなくても、測定対象ローラ２３の前記変位量（絶対値）が前記範囲内にある場合には、この測定対象ローラ２３を実機のベルト定着装置に装着したときに、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルトを走行させることができる。その結果、蛇行走行及び／又は斜行走行による定着ベルトの破損を低減することができる。
【００１７】
この発明に係る定着ローラは、例えば図１に示されるように、その外径が軸線方向にそって略同一である所謂「ストレート形状」を有している。この発明に係る定着ローラは、前記変位量（絶対値）が前記範囲内にあれば、所謂「ストレート形状」であっても、この発明の目的をよく達成することができる。この発明に係る定着ローラの外径及び軸線長さ等は装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定される。
【００１８】
この発明に係る定着ローラは、前記範囲の前記変位量（絶対値）を有していれば、定着ベルトの蛇行走行及び／又は斜行走行を防止して、定着ベルトが初期の機能を発揮することに大きく貢献することができる。この発明において、定着ベルトの初期の機能をより確実に発揮させることができる点で、この発明に係る定着ローラが２０〜６０、特に２５〜４５のアスカーＣ硬度を有しているのが好ましい。アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、定着ローラ表面の複数箇所を測定し、測定値を算術平均した値とすることができる。
【００１９】
次に、この発明に係る定着ローラの実施例を、図面を参照して、説明する。この発明に係る定着ローラの一実施例としての定着ローラ１は、例えば、図１に示されるように、軸体２と、軸体２の外周面に形成された発泡弾性層３とを備えて成り、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である。
【００２０】
軸体２は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。軸体２の外径は弾性ローラ１の用途等に応じて適宜の外径に調整される。
【００２１】
軸体２は、図１及び特に図２に示されるように、略同一の外径を有する筒状の軸体胴部７と、軸体胴部７の一方の端部に同軸に延在する筒状のジャーナル部８とを有している。すなわち、軸体胴部７の他方の端部にはジャーナル部が形成されていない。軸体胴部７の外径及び軸線長さ等は装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定され、例えば、その外径は８〜５０ｍｍ程度に設定される。ジャーナル部８は、前記軸体胴部７の外径よりも小さい略同一の外径例えば４〜２０ｍｍの外径を有している。ジャーナル部８の軸線長さは、装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定され、例えば、１０〜８０ｍｍに設定されている。軸体胴部７とジャーナル部８とは一体に作製されても別々に作製された後接合されてもよい。
【００２２】
前記発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物によって、軸体２の外周面に形成されている。発泡弾性層３は、その内部及び／又は外表面にセルを有する発泡弾性層とされる（図１において発泡弾性層３の外表面に開口したセルは図示しない。）。発泡弾性層３がセルを有していると、発泡弾性層３を低硬度化することができる。ここで、発泡弾性層３に形成されるセルは、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域、及び、発泡ゴム組成物に含有される中空充填材等に由来する中空領域をいう。発泡弾性層３に形成される複数のセルは、他のセルに接することのない状態若しくは連通することのない状態（独立セル状態と称する。）、他のセルに接している状態若しくは連通している状態（連通セル状態と称する。）、又は、前記独立セル状態と前記連通セル状態とが共存する状態の何れの状態にあってもよい。なお、セルの形状は特に限定されず、独立セル状態にあるセルの形状は略球状、楕円球体状、不定形であってもよく、連通セル状態にあるセルの形状は複数のセルが連通して管状となっていてもよい。
【００２３】
発泡弾性層３に形成されたセルは、２００〜４００μｍの平均セル径、１５０〜２５０μｍのセル径の標準偏差σ、及び／又は、２００〜４００μｍの、周囲に存在する他のセルとの距離（以下、セル間距離と称することがある。）を有しているのが好ましい。前記セルが前記範囲の平均セル径、標準偏差σ及びセル間距離の少なくとも１つを有していると、ベルト定着装置に装着されたときに、長期間にわたって現像剤を記録体に所望のように定着させることに貢献できる。前記平均セル径は、発泡弾性層３の表面、又は、発泡弾性層３を任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さ（セル径と称する。）を算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。セル径の標準偏差σは、前記のようにして測定されたセル径の標準偏差σを定法により求めることができる。セル間距離は、発泡弾性層３の前記観察視野内に存在する複数のセルにおいて、ある特定のセルと、その周囲に存在する複数のセルとの中心間距離を測定し、測定された中心間距離を算術平均して得られた値として、求めることができる。なお、セルの中心は、セル輪郭を基準とした四半円点によって判断することができる。前記平均セル径、前記標準偏差σ及び前記セル間距離は、発泡剤の配合量、硬化条件等により、調整することができる。
【００２４】
発泡弾性層３は、定着ローラ１の最外層であるから、定着ローラ１のアスカーＣ硬度とほぼ同範囲のアスカーＣ硬度を有しており、具体的には、２０〜６０、特に２５〜４５のアスカーＣ硬度を有しているのが好ましい。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は前記方法により算出される。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は、例えば、発泡剤の配合量及び硬化条件等により、調整することができる。
【００２５】
発泡弾性層３の厚さは特に限定されないが、通常、２〜２０ｍｍに調整されるのが好ましく、３〜１２ｍｍに調整されるのが特に好ましい。
【００２６】
この発明に係る定着ローラは、例えば、発泡弾性層３を形成する発泡ゴム組成物を軸体２の外周面に配置し、この発泡ゴム組成物を発泡硬化させることによって、製造することができる。この発明に係る定着ローラの製造方法（以下、この発明に係る製造方法と称することがある。）について具体的に説明する。この発明に係る製造方法においては、まず、軸体２を準備する。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に調製される。軸体２に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体２を形成することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、快削鋼、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００２７】
軸体２は、所望により、その外周面にプライマー層が塗布されてもよい。プライマーとしては、特に制限はないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００２８】
次いで、発泡弾性層３を形成する発泡ゴム組成物を準備する。前記発泡ゴム組成物は、ゴムと、発泡剤と、所望により各種添加剤等とを含有する組成物であればよく、例えば、発泡ゴム組成物が好ましく挙げられる。この発泡シリコーンゴム系組成物としては、付加反応型発泡シリコーン発泡ゴム組成物が特に好ましい。前記付加反応型発泡シリコーンゴム組成物として、例えば、特開２００８−０７６７５１号公報に記載されている付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が挙げられる。
【００２９】
この発明に係る製造方法においては、次いで、前記発泡ゴム組成物を軸体２の外周面に配置する。発泡ゴム組成物は、発泡弾性層３の軸線長さよりも長くなるように、軸体胴部７の外周面、所望によりジャーナル部８の外周面に、配置する。前記発泡ゴム組成物の配置は公知の方法、例えば、押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等を採用することができるが、前記軸体２と前記発泡ゴム組成物とを押出機によって一体分出しする押出成形がよい。
【００３０】
前記押出成形において、軸体２は、ジャーナル部８を移送方向前方に配して前記押出機内を移送されてもよく、また、ジャーナル部８を移送方向後方に配して前記押出機内を移送されてもよい。軸体２のジャーナル部８の配置位置は、後述するように、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物の除去量を考慮して適宜選択されると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。
【００３１】
また、前記押出成形において、軸体２の少なくとも一方の端部にコマ部材を装着すると、前記したジャーナル部８の配置位置、後述する静置及び後述する発泡ゴム組成物の除去量に大きくかかわらず、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。この効果により一層優れる点で、コマ部材は、軸体２の両端部に装着されることもでき、軸体２の移送方向後方に位置する軸体２の端部に装着されるのが好ましい。軸体２に装着されるコマ部材は、例えば、必要により軸体２のジャーナル部８が挿入される軸孔を有する、軸体２の外径と略同一の外径を有する円筒形を成している。コマ部材の外径は、軸線方向に略同一であり、軸体２の外周面に配置される発泡ゴム組成物の外径よりも小さいのが好ましく、例えば、８〜５０ｍｍ程度に設定される。コマ部材の軸線長さは、軸体２の軸線長さ、軸体２の外周面に配置される発泡ゴム組成物の軸線長さ、及び、軸体２の端部形状等に応じて調整され、例えば、１０〜１００ｍｍ程度に設定される。このコマ部材は、例えば、ネジ止め、接着等により軸体２に装着される。
【００３２】
この発明に係る製造方法において、前記発泡ゴム組成物が軸体２の外周面に配置された状態でしばらく静置されると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。このように、そのままの状態で次工程に供されずに静置されると、前記したジャーナル部８の配置位置、後述する発泡ゴム組成物の除去量及び前記コマ部材の使用に大きくかかわらず、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。この静置は、例えば、１５〜３０℃、２０〜８０ＲＨ％の環境下に３〜６０分程度実施されるとよい。
【００３３】
この発明に係る製造方法においては、次いで、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物の軸線方向の両端部分を、残部が発泡弾性層３の軸線長さよりも長くなるように、除去する。このとき、除去する発泡ゴム組成物の除去量を調整すると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。例えば、軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向前方に配した場合には、ジャーナル部８の外周面及びジャーナル部８近傍の軸体胴部７に配置された発泡ゴム組成物を除去するのがよく、例えば、形成予定の発泡弾性層３の端部位置からジャーナル部８側に５ｍｍ程度の位置までの発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された発泡ゴム組成物を、例えば、軸体胴部７の端面から５ｍｍ程度の位置まで発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去するのがよい。一方、軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向後方に配した場合には、ジャーナル部８の端面から５ｍｍ程度の位置まで発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された発泡ゴム組成物を、形成予定の発泡弾性層３の端部位置から軸体胴部７の端面側に５ｍｍ程度の位置までの発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去するのがよい。なお、軸体２のジャーナル部８の配置位置及び発泡ゴム組成物の除去方法はこのような方法に限定されることはなく、前記方法以外の除去方法であっても、前記した「静置」、「コマ部材の装着」等によって、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に調整することができる。
【００３４】
この発明に係る製造方法においては、次いで、発泡ゴム組成物を発泡硬化し、発泡弾性層３を形成する。
【００３５】
発泡ゴム組成物の硬化条件は、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物が硬化し、発泡剤を含有する場合には、発泡剤が分解又は発泡するのに十分な硬化条件であればよく、発泡ゴム組成物の組成、発泡剤の種類等に応じて適宜調整される。例えば、発泡ゴム組成物が後述する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物である場合には、硬化条件は、通常、１００〜４００℃、特に２００〜４００℃の加熱温度、数分以上１時間以下、特に５分以上３０分以下の加熱時間であるのが好ましい。
【００３６】
発泡ゴム組成物は、必要に応じて、二次加熱されることもできる。二次加熱は、例えば、前記の条件で架橋された発泡ゴム組成物を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、１８０〜２５０℃、好ましくは１９０〜２３０℃で、１〜２４時間、好ましくは３〜１０時間にわたって、又は、金型を用いて、例えば、１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃で、５分以上２４時間以下、好ましくは１０分以上１０時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。
【００３７】
この発明に係る製造方法においては、次いで、所望により、発泡硬化された発泡弾性層３を所定の寸法に整える。例えば、所定の軸線長さとなるように、その両端部を切断する。また、所望の外径及び形状となるように、研削工程、研磨工程及び／又は切削工程等が施される。研削工程、研磨工程及び／又は切削工程は、従来から利用されている研削盤、円筒研削盤、やすり等により、定法に従って行うことができる。
【００３８】
このようにして、前記変位量（絶対値）が前記範囲内にある、この発明に係る定着ローラを製造することができる。
【００３９】
この発明に係る定着ローラは、前記変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下にあるから、前記したように、この発明に係る定着ローラの形状、及び、ベルト定着装置に装着されている加圧ローラの形状が共に所謂「ストレート形状」であっても、換言すると、この発明に係る定着ローラ及び前記加圧ローラの形状を特許文献１及び２等に記載されているような特定の形状に整形しなくても、ベルト定着装置に定着ベルトが巻回された状態に装着されると、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルトを走行させることができる。したがって、この発明に係る定着ローラは、如何なる定着装置にも用いることができるが、ベルト定着装置に好適に用いることができる。前記した定着ベルトの蛇行及び斜行は定着ベルトの走行速度が速いとより顕著に発生するから、このような走行速度の早いベルト定着装置例えば高速化された画像形成装置用のベルト定着装置に特に好適に用いることができる。
【００４０】
この発明に係る定着ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、定着ローラ１は発泡弾性層３が最外層となっているが、この発明において、定着ローラは、発泡弾性層の外周面に、他の層、例えば、弾性層、離型層、コート層、表面層及び／又は保護層等が形成されて、これらの他の層が最外層となっていてもよい。
【００４１】
また、前記定着ローラ１の発泡弾性層３は単層構造とされているが、この発明において、発泡弾性層は複数層を積層した発泡弾性層としてもよい。
【００４２】
また、定着ローラ１は、用途に応じて、軸体２内、発泡弾性層３内及び／又は軸体２と発泡弾性層３との間に、加熱体、例えば、電熱器、発熱コイル等を備えていてもよい。例えば、定着ローラ１が熱ローラ定着器の定着ローラとして使用される場合には、軸体２内に加熱体を備えている。
【００４３】
さらに、定着ローラ１は、軸体２の外周面に発泡弾性層３が形成されているが、この発明において、発泡弾性層は、プライマー層又は接着剤層を介して、軸体の外周面に形成されてもよい。プライマー層を形成するプライマーとしては、特に限定されず、例えば、シランカップリング系プライマー等が挙げられる。また、接着剤層を形成する接着剤としては、特に制限されないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、アミノ基及び／又は水酸基を有する接着剤が好適である。また、これらの樹脂を硬化させるための架橋剤として、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が用いられる。
【００４４】
この発明に係る定着ローラを備えたベルト定着装置（以下、この発明に係る定着装置と称することがある。）及び画像形成装置（以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。）の一例を、図５を参照して、説明する。
【００４５】
図５に示されるように、この発明に係る画像形成装置３０は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体３１例えば感光体と、前記像担持体３１の周囲に配置された、帯電手段３２例えば帯電ローラ、露光手段３３、現像手段４０、転写手段３４例えば転写ローラ及びクリーニング手段３７と、記録体の搬送方向下流側に定着手段３５例えばベルト定着装置とを備えている。この現像手段４０は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図５に示されるように、現像剤収納部４１と、像担持体３１に現像剤４２を供給する現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４に現像剤４２を供給する現像剤供給手段４３と、現像剤４２を帯電させる現像剤規制部材４５とを備えている。現像剤４２は、一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。
【００４６】
前記定着手段３５は、この発明に係る定着装置３５であり、定着ローラ５３としてこの発明に係る定着ローラを備えている。この定着手段３５は、図５にその断面が示されるように、記録体３６を通過させる開口５２を有する筐体５０内に、定着ローラ５３と、定着ローラ５３の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ５４と、定着ローラ５３及び無端ベルト支持ローラ５４に巻回された定着ベルト５５と、定着ローラ５３と対向配置された加圧ローラ５６とを備え、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３と加圧ローラ５６とが、互いに当接又は圧接するように、回転自在に支持されて成るベルト定着装置である。この定着手段３５において、定着ローラ５３は加圧ローラ５６に従動して回転するように軸支され、定着ローラ５３及び加圧ローラ５６は図５に示されるようにその外径が軸線方向にそって略同一である所謂「ストレート形状」を有している。無端ベルト支持ローラ５４は、画像形成装置に通常用いられるローラであればよく、例えば、弾性ローラ等が用いられる。定着ベルト５５は、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂により、無端状に形成されたベルトであればよく、その厚さ等も適宜定着手段３５に適合するように調整することができる。定着ローラ５３、無端ベルト支持ローラ５４及び加圧ローラ５６はそれぞれ、加熱体（図示しない。）が内蔵され、加圧ローラ５６はスプリング等の付勢手段（図示しない。）によって、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３に圧接している。定着ベルト５５と加圧ローラ５６との圧接された間を記録体３６が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させることができる。
【００４７】
この発明に係る画像形成装置３０は、次のように作用する。まず、画像形成装置３０において、帯電手段３２により像担持体３１が一様に帯電され、露光手段３３により像担持体３１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段４０から現像剤４２が像担持体３１に供給され、静電潜像が現像される。次いで、現像剤像は像担持体３１と転写手段３４との間に搬送される記録体３６上に転写される。この記録体３６は定着手段３５に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体３６に定着される。このようにして、記録体３６に画像を形成することができる。
【００４８】
この発明に係る画像形成装置３０及び前記定着手段３５は定着ローラ５３としてこの発明に係る定着ローラを備えているから、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３を加圧する前記加圧ローラ５６の形状及び定着ローラ５３の形状が共に所謂「ストレート形状」であっても、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルト５５を走行させることができる。したがって、この発明に係る画像形成装置３０及びこの定着手段３５は蛇行走行及び／又は斜行走行による定着ベルト５５が高度に破損しにくく耐久性にも優れる。
【００４９】
画像形成装置３０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置３０は、現像手段４０に単色の現像剤４２のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置、各色毎の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置３０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。
【００５０】
また、画像形成装置３０において、現像剤４２は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
まず、軸体胴部７（直径１４ｍｍ×長さ３５０ｍｍ、ＳＵＭ２２）と、この軸体胴部７の一方の端部に形成されたジャーナル部８（直径１０ｍｍ×長さ２３ｍｍ、ＳＵＭ２２）とを有する軸体２を準備した。この軸体２の軸体胴部７に無電解ニッケルメッキ処理を施した後、トルエンで洗浄し、プライマー「Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業株式会社製：商品名）を塗布した。この軸体２を、ギアーオーブンを用いて、１８０℃の温度にて３０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体胴部７の外周面にプライマー層を形成した。
【００５２】
次いで、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材とを含むシリコーンゴム組成物「ＫＥ−９０４ＦＵ」（信越化学工業株式会社製：商品名）１００質量部と、付加反応架橋剤「Ｃ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）２．０質量部と、有機系発泡剤：アゾビス−イソブチロニトリル「ＫＥＰ−１３」（信越化学工業株式会社製：商品名）２．５質量部と、付加反応触媒としての白金触媒適量と、反応制御剤「Ｒ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）０．５質量部と、有機過酸化物架橋剤「Ｃ−３」（信越化学工業株式会社製：商品名）適量と、耐熱性向上剤「ＫＥＰ−１２」（信越化学工業株式会社製：商品名）１．０質量部とを、二本ロールで十分に混練して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を調製した。
【００５３】
次いで、前記軸体２のジャーナル部８が移送方向前方になるように配置した軸体２と、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を軸体胴部７及びジャーナル部８全体の外周面に配置した。その後、静置することなく、ジャーナル部８が形成された軸体胴部７の端部の外周面に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を形成予定の発泡弾性層３の端部位置からジャーナル部８側に５ｍｍの位置までの付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を軸体胴部７の端面から５ｍｍの位置まで付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去した。以下、「形成予定の発泡弾性層３の端部位置から端面側に５ｍｍの位置までの付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去すること」を軸体２の移送方向にかかわらず「多量除去」と称し、「軸体端部の端面から５ｍｍの位置まで付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去すること」を軸体２の移送方向にかかわらず「少量除去」と称する。
【００５４】
次いで、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を２５０℃で１０分間加熱して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて、２００℃で７時間にわたって、発泡架橋後の付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を二次加熱し、常温にて１時間放置した。二次加熱してなる付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を、円筒研削盤にて３０ｍｍの外径を有する所謂「ストレート形状」に整形し、軸線長さが３０５ｍｍになるように切断して、実施例１の定着ローラを製造した。
【００５５】
（実施例２）
一体分出しにおいて軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向後方に配して軸体２を移送し、その後、静置することなく、軸体２の移送方向後方側に（ジャーナル部８側）に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去し、前記移送方向前方側（ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７）に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の定着ローラを製造した。
【００５６】
（実施例３）
軸体２の外周面に付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が配置された状態で押出成形機にて一体分出してから２３℃、５０ＲＨ％の環境下に６０分静置した後、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の定着ローラを製造した。
（実施例４）
軸体２の外周面に付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が配置された状態で押出成形機にて一体分出してから２３℃、５０ＲＨ％の環境下に３０分静置した後、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例４の定着ローラを製造した。
（実施例５）
前記静置時間を６０分に変更した以外は、実施例４と同様にして、実施例５の定着ローラを製造した。
【００５７】
（実施例６）
円筒形のコマ部材（外径１４ｍ×軸線長さ７０ｍｍ）を準備した。このコマ部材を軸体２のジャーナル部８が形成されていない端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出ししたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例６の定着ローラを製造した。
（実施例７）
前記コマ部材と、ジャーナル部８が挿入される軸孔を有する有孔コマ部材（外径１４ｍｍ×軸線長さ７０ｍｍ）とをそれぞれ準備した。これらのコマ部材それぞれを軸体２の両端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出しし、その後静置することなく、軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例７の定着ローラを製造した。
（実施例８）
前記コマ部材と前記有孔コマ部材とを軸体２の両端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出ししたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例８の定着ローラを製造した。
【００５８】
（比較例１）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の定着ローラを製造した。
（比較例２）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去し、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の定着ローラを製造した。
（比較例３）
軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の定着ローラを製造した。
【００５９】
（比較例４）
軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例４の定着ローラを製造した。
（比較例５）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去し、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例５の定着ローラを製造した。
（比較例６）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例６の定着ローラを製造した。
【００６０】
このようにして製造した実施例１〜８及び比較例１〜６の定着ローラにおいて、アスカーＣ硬度、前記変位量をそれぞれ測定した。その結果を第１表に示す。第１表において、変位量は、軸体２のジャーナル部８側前方に向かって変位したときの値を「正」とし、その逆方向に向かって変位したときの値を「負」として示す。なお、図３及び図４に示される、変位量を測定する測定装置において、スペーサ２１ａ及び２１ｂの外径は２６．８ｍｍであり、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはそれらの軸線が一辺約９０．８ｍｍの正三角形の頂点に位置し、各定着ローラの弾性層を三方からそれぞれ１．６ｍｍずつ圧縮していた。
【００６１】
【表１】
【００６２】
前記定着ローラのうち実施例１〜８の定着ローラを画像形成装置（商品名「ＣＸ７５００」、株式会社リコー製）のベルト定着装置に定着ローラとして装着した（この装置において加圧ローラ５６は所謂「ストレート形状」をなしている。）。その後、この画像形成装置を、２３℃、５０ＲＨ％の環境下で、稼動させ、定着ローラを７０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で走行させた。このとき、定着ベルトの走行状態を目視て確認したところ、蛇行及び斜行はなかった。一方、比較例１〜６の定着ローラを前記画像形成装置に装着して同様に定着ベルトの走行状態を目視て確認したところ、蛇行又は斜行が認められ、定着ベルトが定着ローラから脱離した場合もあった。
【符号の説明】
【００６３】
１、５３ 定着ローラ
２ 軸体
３ 発泡弾性層
７ 軸体胴部
８ ジャーナル部
３０ 画像形成装置
３１ 像担持体
３２ 帯電手段
３３ 露光手段
３４ 転写手段
３５ 定着手段
３６ 被転写体
３７ クリーニング手段
４０ 現像手段
４１ 現像剤収納部
４２ 現像剤
４３ 現像剤供給手段
４４ 現像剤担持体
４５ 現像剤規制部材
５０ 筐体
５２ 開口
５４ 無端ベルト支持ローラ
５５ 定着ベルト
５６ 加圧ローラ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ、複写機、ビデオプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。この画像形成装置は、現像剤を定着させる定着装置として、例えば、定着ローラに巻回された定着ベルトを備えて成るベルト定着装置等を備えている。
【０００３】
このようなベルト定着装置において、定着ベルトは、常に張力がかけられた状態で、定着ローラ及び支持ローラに張架されて、無限軌道上を走行する。このとき、定着ベルトが蛇行すると、現像剤を所望のように記録体に定着させることができず、特に、定着ベルトが一方向に斜行すると、また、定着ベルトが激しく蛇行すると、定着ローラから脱離して破損することがある。したがって、ベルト定着装置においては、蛇行、斜行等することなく定着ベルトを走行させることが重要である。
【０００４】
それ故、定着ベルトの蛇行、斜行を防止する技術が開発されている。例えば、「定着ベルトの斜行自体および弛みを防止することができる定着装置」（０００５欄参照。）として、特許文献１において、「内部にヒータを有するヒートロールと、該ヒートロールと一定間隔をおいて設けられた分離ロールと、これらヒートロールと分離ロールとの間に巻装された定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記ヒートロールと対向する加圧ロールとを備え、トナー粉画像を形成した被転写物を前記加圧ロールと定着ベルトとの間に走行させて前記トナー粉画像を定着する定着装置であって、前記加圧ロールは前記定着ベルトに、これを両側に引っ張る力を左右均等に付与しうる形状または構造のものであることを特徴とする定着装置。」（請求項１参照。）が提案されている。
【０００５】
また、「定着ベルトの蛇行を確実に防止することができ・・る定着装置」（０００７欄参照。）として、特許文献２において、「定着ローラと、前記定着ローラの外周面に張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを前記定着ローラの外周面に押圧して前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧ローラとを備え、シート表面に未定着トナー像を担持したシートを前記未定着トナー像が前記定着ベルトに接触するように前記定着ニップに挿通することで前記未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ローラは、回転軸を基準とした外周面の直径が、前記回転軸方向に沿っての端部よりも中央部のほうが大きいクラウン形状に形成され、前記定着ベルトは、裏面が前記定着ローラの前記外周面に接触するように張設された状態において、前記回転軸を基準とした表面の直径が、前記回転軸方向に沿っての端部よりも中央部のほうが小さい逆クラウン形状となる、ことを特徴とする定着装置」（請求項１参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５７８３号公報
【特許文献２】特開２００８−１８５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、一方の端部にジャーナルを有する軸体と前記軸体の外周に形成された発泡弾性層とを備えて成り、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であることを特徴とする定着ローラであり、
試験：外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
請求項２は、請求項１に記載の定着ローラと、前記定着ローラに巻回された定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを圧接する加圧ローラとを備えて成ることを特徴とするベルト定着装置であり、
請求項３は、請求項２に記載のベルト定着装置を備えて成ることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る定着ローラは、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であるから、自身が回転することによって、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ自身に巻回された定着ベルトを走行させることができる。したがって、この発明によれば、定着ベルトの蛇行及び斜行を抑えることのできる定着ローラ、ベルト定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、この発明に係る定着ローラの一実施例である定着ローラを示す概略斜視図である。
【図２】図２は、この発明に係る定着ローラに用いられる軸体の一実施例である軸体を示す概略正面図である。
【図３】図３は、この発明に係る定着ローラの変位量を測定する測定装置の構成を示す概略正面図である。
【図４】図４は、この発明に係る定着ローラの変位量を測定する測定装置の構成を示す概略左側面図である。
【図５】図５は、この発明に係るベルト定着装置を備えた画像形成装置の一例を示す要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明に係る定着ローラは、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である。前記変位量が前記範囲にある場合には、後述するように、この発明に係る定着ローラがベルト定着装置に装着されて回転すると、この定着ローラに巻回された定着ベルトを、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ走行させることができる。定着ベルトの蛇行及び斜行を許容範囲内で十分小さく抑えることができる点で、前記変位量（絶対値）は、６０ｍｍ以下であるのが好ましく、５０ｍｍ以下であるのが特に好ましい。
【００１２】
この発明に係る定着ローラの前記変位量（絶対値）は下記試験によって測定される。
＜試験＞外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【００１３】
前記試験をより具体的に説明する。まず、図３及び図４に示されるように、実質的に同一の金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを３本準備する。これらの金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはそれぞれ、金属で形成された円柱体を成している。前記金属としては、例えば、炭素鋼（例えば、機械構造用炭素鋼「Ｓ４５Ｃ」等）、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはその外周面がメッキ処理されていてもよく、例えば、クロムメッキ等が好適に施される。図３及び図４に示される金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはいずれも機械構造用炭素鋼「Ｓ４５Ｃ」で形成され、その外周面がクロムメッキされている。これら金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃは、その外径が８０ｍｍであり、軸線長さは測定対象、スペーサ及び変位量等を考慮して適宜の長さになっている。
【００１４】
また、図３及び図４に示されるように、前記金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃに狭圧されるスペーサ２１ａ及び２１ｂを準備する。これらのスペーサ２１ａ及び２１ｂは、前記金属、具体的にはアルミニウムで円柱状又は円盤状に形成されている。スペーサ２１ａ及び２１ｂの外径は、図３及び図４に示されるように、３本の金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃそれぞれに狭圧された測定対象ローラ２３の弾性層がその半径方向に２０％圧縮される割合となるように、設定されている。
【００１５】
次いで、準備した金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃを、図３及び図４に示されるように、それらの軸線が正三角形の頂点となるように、配置する。この例では、金属製ローラ２０ｃを固定し、金属製ローラ２０ｂを金属製ローラ２０ｃと同一平面上に、前記金属製ローラ２０ｃに対して接近又は離間するように移動可能に配置すると共に、金属製ローラ２０ａを前記同一平面の垂直方向上部に、前記垂直方向に上下動可能に配置する。このとき、金属製ローラ２０ｂと金属製ローラ２０ａとは、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの軸線が正三角形の頂点に位置するように、同期して移動する。なお、金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃは図示しない駆動手段によって軸線を中心に回転駆動可能に軸支され、金属製ローラ２０ａは回転可能に軸支されている。図３に示されるように、このように配置された金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃ上に測定対象ローラ２３と、測定対象ローラ２３の軸線方向両側に間隔をあけて前記スペーサ２１ａ及び２１ｂとをそれぞれ配置する。次いで、図４に示されるように金属製ローラ２０ａの外周面が両スペーサ２１ａ及び２１ｂに接触するまで、金属製ローラ２０ａを前記垂直方向下側すなわち金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃ側に移動させて、この金属製ローラ２０ａと同期して金属製ローラ２０ａ側に金属製ローラ２０ｂを移動させ、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃで測定対象ローラ２３を三方から狭圧する。このとき、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの軸線は正三角形の頂点に位置し、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃそれぞれは測定対象ローラ２３の弾性層を、その軸線全体にわたって弾性層の厚さに対して２０％の割合で半径方向にそれぞれ圧縮している。この状態を保持しつつ、２３℃、５０ＲＨ％の環境下で、金属製ローラ２０ｂ及び２０ｃを図示しない駆動手段で同方向例えば図４に示す矢印方向に１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。そうすると、測定対象ローラ２３及び金属製ローラ２０ａはそれぞれ逆方向及び同方向例えば図４に示す矢印方向に従動回転する。このようにして、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃ並びに測定対象ローラ２３を回転させた後、測定対象ローラ２３の、軸線方向における変位方向と、測定対象ローラ２３の試験前と試験後との前記軸線方向の変位量（差分）を求める。この試験を複数回例えば３回行い、その算術平均値を前記変位量（絶対値）とする。
【００１６】
この発明において、細部に至るまで解明されているわけではないが、測定対象ローラ２３としての他の特性及び物性が大きく相違しなくても、測定対象ローラ２３の前記変位量（絶対値）が前記範囲内にある場合には、この測定対象ローラ２３を実機のベルト定着装置に装着したときに、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルトを走行させることができる。その結果、蛇行走行及び／又は斜行走行による定着ベルトの破損を低減することができる。
【００１７】
この発明に係る定着ローラは、例えば図１に示されるように、その外径が軸線方向にそって略同一である所謂「ストレート形状」を有している。この発明に係る定着ローラは、前記変位量（絶対値）が前記範囲内にあれば、所謂「ストレート形状」であっても、この発明の目的をよく達成することができる。この発明に係る定着ローラの外径及び軸線長さ等は装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定される。
【００１８】
この発明に係る定着ローラは、前記範囲の前記変位量（絶対値）を有していれば、定着ベルトの蛇行走行及び／又は斜行走行を防止して、定着ベルトが初期の機能を発揮することに大きく貢献することができる。この発明において、定着ベルトの初期の機能をより確実に発揮させることができる点で、この発明に係る定着ローラが２０〜６０、特に２５〜４５のアスカーＣ硬度を有しているのが好ましい。アスカーＣ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、定着ローラ表面の複数箇所を測定し、測定値を算術平均した値とすることができる。
【００１９】
次に、この発明に係る定着ローラの実施例を、図面を参照して、説明する。この発明に係る定着ローラの一実施例としての定着ローラ１は、例えば、図１に示されるように、軸体２と、軸体２の外周面に形成された発泡弾性層３とを備えて成り、前記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下である。
【００２０】
軸体２は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。軸体２の外径は弾性ローラ１の用途等に応じて適宜の外径に調整される。
【００２１】
軸体２は、図１及び特に図２に示されるように、略同一の外径を有する筒状の軸体胴部７と、軸体胴部７の一方の端部に同軸に延在する筒状のジャーナル部８とを有している。すなわち、軸体胴部７の他方の端部にはジャーナル部が形成されていない。軸体胴部７の外径及び軸線長さ等は装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定され、例えば、その外径は８〜５０ｍｍ程度に設定される。ジャーナル部８は、前記軸体胴部７の外径よりも小さい略同一の外径例えば４〜２０ｍｍの外径を有している。ジャーナル部８の軸線長さは、装着されるベルト定着装置に応じて適宜に設定され、例えば、１０〜８０ｍｍに設定されている。軸体胴部７とジャーナル部８とは一体に作製されても別々に作製された後接合されてもよい。
【００２２】
前記発泡弾性層３は、後述する発泡ゴム組成物によって、軸体２の外周面に形成されている。発泡弾性層３は、その内部及び／又は外表面にセルを有する発泡弾性層とされる（図１において発泡弾性層３の外表面に開口したセルは図示しない。）。発泡弾性層３がセルを有していると、発泡弾性層３を低硬度化することができる。ここで、発泡弾性層３に形成されるセルは、発泡ゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域、及び、発泡ゴム組成物に含有される中空充填材等に由来する中空領域をいう。発泡弾性層３に形成される複数のセルは、他のセルに接することのない状態若しくは連通することのない状態（独立セル状態と称する。）、他のセルに接している状態若しくは連通している状態（連通セル状態と称する。）、又は、前記独立セル状態と前記連通セル状態とが共存する状態の何れの状態にあってもよい。なお、セルの形状は特に限定されず、独立セル状態にあるセルの形状は略球状、楕円球体状、不定形であってもよく、連通セル状態にあるセルの形状は複数のセルが連通して管状となっていてもよい。
【００２３】
発泡弾性層３に形成されたセルは、２００〜４００μｍの平均セル径、１５０〜２５０μｍのセル径の標準偏差σ、及び／又は、２００〜４００μｍの、周囲に存在する他のセルとの距離（以下、セル間距離と称することがある。）を有しているのが好ましい。前記セルが前記範囲の平均セル径、標準偏差σ及びセル間距離の少なくとも１つを有していると、ベルト定着装置に装着されたときに、長期間にわたって現像剤を記録体に所望のように定着させることに貢献できる。前記平均セル径は、発泡弾性層３の表面、又は、発泡弾性層３を任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さ（セル径と称する。）を算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。セル径の標準偏差σは、前記のようにして測定されたセル径の標準偏差σを定法により求めることができる。セル間距離は、発泡弾性層３の前記観察視野内に存在する複数のセルにおいて、ある特定のセルと、その周囲に存在する複数のセルとの中心間距離を測定し、測定された中心間距離を算術平均して得られた値として、求めることができる。なお、セルの中心は、セル輪郭を基準とした四半円点によって判断することができる。前記平均セル径、前記標準偏差σ及び前記セル間距離は、発泡剤の配合量、硬化条件等により、調整することができる。
【００２４】
発泡弾性層３は、定着ローラ１の最外層であるから、定着ローラ１のアスカーＣ硬度とほぼ同範囲のアスカーＣ硬度を有しており、具体的には、２０〜６０、特に２５〜４５のアスカーＣ硬度を有しているのが好ましい。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は前記方法により算出される。発泡弾性層３のアスカーＣ硬度は、例えば、発泡剤の配合量及び硬化条件等により、調整することができる。
【００２５】
発泡弾性層３の厚さは特に限定されないが、通常、２〜２０ｍｍに調整されるのが好ましく、３〜１２ｍｍに調整されるのが特に好ましい。
【００２６】
この発明に係る定着ローラは、例えば、発泡弾性層３を形成する発泡ゴム組成物を軸体２の外周面に配置し、この発泡ゴム組成物を発泡硬化させることによって、製造することができる。この発明に係る定着ローラの製造方法（以下、この発明に係る製造方法と称することがある。）について具体的に説明する。この発明に係る製造方法においては、まず、軸体２を準備する。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に調製される。軸体２に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体２を形成することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、快削鋼、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００２７】
軸体２は、所望により、その外周面にプライマー層が塗布されてもよい。プライマーとしては、特に制限はないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００２８】
次いで、発泡弾性層３を形成する発泡ゴム組成物を準備する。前記発泡ゴム組成物は、ゴムと、発泡剤と、所望により各種添加剤等とを含有する組成物であればよく、例えば、発泡ゴム組成物が好ましく挙げられる。この発泡シリコーンゴム系組成物としては、付加反応型発泡シリコーン発泡ゴム組成物が特に好ましい。前記付加反応型発泡シリコーンゴム組成物として、例えば、特開２００８−０７６７５１号公報に記載されている付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が挙げられる。
【００２９】
この発明に係る製造方法においては、次いで、前記発泡ゴム組成物を軸体２の外周面に配置する。発泡ゴム組成物は、発泡弾性層３の軸線長さよりも長くなるように、軸体胴部７の外周面、所望によりジャーナル部８の外周面に、配置する。前記発泡ゴム組成物の配置は公知の方法、例えば、押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等を採用することができるが、前記軸体２と前記発泡ゴム組成物とを押出機によって一体分出しする押出成形がよい。
【００３０】
前記押出成形において、軸体２は、ジャーナル部８を移送方向前方に配して前記押出機内を移送されてもよく、また、ジャーナル部８を移送方向後方に配して前記押出機内を移送されてもよい。軸体２のジャーナル部８の配置位置は、後述するように、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物の除去量を考慮して適宜選択されると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。
【００３１】
また、前記押出成形において、軸体２の少なくとも一方の端部にコマ部材を装着すると、前記したジャーナル部８の配置位置、後述する静置及び後述する発泡ゴム組成物の除去量に大きくかかわらず、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。この効果により一層優れる点で、コマ部材は、軸体２の両端部に装着されることもでき、軸体２の移送方向後方に位置する軸体２の端部に装着されるのが好ましい。軸体２に装着されるコマ部材は、例えば、必要により軸体２のジャーナル部８が挿入される軸孔を有する、軸体２の外径と略同一の外径を有する円筒形を成している。コマ部材の外径は、軸線方向に略同一であり、軸体２の外周面に配置される発泡ゴム組成物の外径よりも小さいのが好ましく、例えば、８〜５０ｍｍ程度に設定される。コマ部材の軸線長さは、軸体２の軸線長さ、軸体２の外周面に配置される発泡ゴム組成物の軸線長さ、及び、軸体２の端部形状等に応じて調整され、例えば、１０〜１００ｍｍ程度に設定される。このコマ部材は、例えば、ネジ止め、接着等により軸体２に装着される。
【００３２】
この発明に係る製造方法において、前記発泡ゴム組成物が軸体２の外周面に配置された状態でしばらく静置されると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。このように、そのままの状態で次工程に供されずに静置されると、前記したジャーナル部８の配置位置、後述する発泡ゴム組成物の除去量及び前記コマ部材の使用に大きくかかわらず、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。この静置は、例えば、１５〜３０℃、２０〜８０ＲＨ％の環境下に３〜６０分程度実施されるとよい。
【００３３】
この発明に係る製造方法においては、次いで、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物の軸線方向の両端部分を、残部が発泡弾性層３の軸線長さよりも長くなるように、除去する。このとき、除去する発泡ゴム組成物の除去量を調整すると、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に容易に調整することができる。例えば、軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向前方に配した場合には、ジャーナル部８の外周面及びジャーナル部８近傍の軸体胴部７に配置された発泡ゴム組成物を除去するのがよく、例えば、形成予定の発泡弾性層３の端部位置からジャーナル部８側に５ｍｍ程度の位置までの発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された発泡ゴム組成物を、例えば、軸体胴部７の端面から５ｍｍ程度の位置まで発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去するのがよい。一方、軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向後方に配した場合には、ジャーナル部８の端面から５ｍｍ程度の位置まで発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された発泡ゴム組成物を、形成予定の発泡弾性層３の端部位置から軸体胴部７の端面側に５ｍｍ程度の位置までの発泡ゴム組成物が残存するように、発泡ゴム組成物を除去するのがよい。なお、軸体２のジャーナル部８の配置位置及び発泡ゴム組成物の除去方法はこのような方法に限定されることはなく、前記方法以外の除去方法であっても、前記した「静置」、「コマ部材の装着」等によって、前記変位量（絶対値）を前記範囲内に調整することができる。
【００３４】
この発明に係る製造方法においては、次いで、発泡ゴム組成物を発泡硬化し、発泡弾性層３を形成する。
【００３５】
発泡ゴム組成物の硬化条件は、軸体２の外周面に配置された発泡ゴム組成物が硬化し、発泡剤を含有する場合には、発泡剤が分解又は発泡するのに十分な硬化条件であればよく、発泡ゴム組成物の組成、発泡剤の種類等に応じて適宜調整される。例えば、発泡ゴム組成物が後述する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物である場合には、硬化条件は、通常、１００〜４００℃、特に２００〜４００℃の加熱温度、数分以上１時間以下、特に５分以上３０分以下の加熱時間であるのが好ましい。
【００３６】
発泡ゴム組成物は、必要に応じて、二次加熱されることもできる。二次加熱は、例えば、前記の条件で架橋された発泡ゴム組成物を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、１８０〜２５０℃、好ましくは１９０〜２３０℃で、１〜２４時間、好ましくは３〜１０時間にわたって、又は、金型を用いて、例えば、１３０〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃で、５分以上２４時間以下、好ましくは１０分以上１０時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。
【００３７】
この発明に係る製造方法においては、次いで、所望により、発泡硬化された発泡弾性層３を所定の寸法に整える。例えば、所定の軸線長さとなるように、その両端部を切断する。また、所望の外径及び形状となるように、研削工程、研磨工程及び／又は切削工程等が施される。研削工程、研磨工程及び／又は切削工程は、従来から利用されている研削盤、円筒研削盤、やすり等により、定法に従って行うことができる。
【００３８】
このようにして、前記変位量（絶対値）が前記範囲内にある、この発明に係る定着ローラを製造することができる。
【００３９】
この発明に係る定着ローラは、前記変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下にあるから、前記したように、この発明に係る定着ローラの形状、及び、ベルト定着装置に装着されている加圧ローラの形状が共に所謂「ストレート形状」であっても、換言すると、この発明に係る定着ローラ及び前記加圧ローラの形状を特許文献１及び２等に記載されているような特定の形状に整形しなくても、ベルト定着装置に定着ベルトが巻回された状態に装着されると、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルトを走行させることができる。したがって、この発明に係る定着ローラは、如何なる定着装置にも用いることができるが、ベルト定着装置に好適に用いることができる。前記した定着ベルトの蛇行及び斜行は定着ベルトの走行速度が速いとより顕著に発生するから、このような走行速度の早いベルト定着装置例えば高速化された画像形成装置用のベルト定着装置に特に好適に用いることができる。
【００４０】
この発明に係る定着ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、定着ローラ１は発泡弾性層３が最外層となっているが、この発明において、定着ローラは、発泡弾性層の外周面に、他の層、例えば、弾性層、離型層、コート層、表面層及び／又は保護層等が形成されて、これらの他の層が最外層となっていてもよい。
【００４１】
また、前記定着ローラ１の発泡弾性層３は単層構造とされているが、この発明において、発泡弾性層は複数層を積層した発泡弾性層としてもよい。
【００４２】
また、定着ローラ１は、用途に応じて、軸体２内、発泡弾性層３内及び／又は軸体２と発泡弾性層３との間に、加熱体、例えば、電熱器、発熱コイル等を備えていてもよい。例えば、定着ローラ１が熱ローラ定着器の定着ローラとして使用される場合には、軸体２内に加熱体を備えている。
【００４３】
さらに、定着ローラ１は、軸体２の外周面に発泡弾性層３が形成されているが、この発明において、発泡弾性層は、プライマー層又は接着剤層を介して、軸体の外周面に形成されてもよい。プライマー層を形成するプライマーとしては、特に限定されず、例えば、シランカップリング系プライマー等が挙げられる。また、接着剤層を形成する接着剤としては、特に制限されないが、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、アミノ基及び／又は水酸基を有する接着剤が好適である。また、これらの樹脂を硬化させるための架橋剤として、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が用いられる。
【００４４】
この発明に係る定着ローラを備えたベルト定着装置（以下、この発明に係る定着装置と称することがある。）及び画像形成装置（以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。）の一例を、図５を参照して、説明する。
【００４５】
図５に示されるように、この発明に係る画像形成装置３０は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体３１例えば感光体と、前記像担持体３１の周囲に配置された、帯電手段３２例えば帯電ローラ、露光手段３３、現像手段４０、転写手段３４例えば転写ローラ及びクリーニング手段３７と、記録体の搬送方向下流側に定着手段３５例えばベルト定着装置とを備えている。この現像手段４０は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図５に示されるように、現像剤収納部４１と、像担持体３１に現像剤４２を供給する現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４に現像剤４２を供給する現像剤供給手段４３と、現像剤４２を帯電させる現像剤規制部材４５とを備えている。現像剤４２は、一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。
【００４６】
前記定着手段３５は、この発明に係る定着装置３５であり、定着ローラ５３としてこの発明に係る定着ローラを備えている。この定着手段３５は、図５にその断面が示されるように、記録体３６を通過させる開口５２を有する筐体５０内に、定着ローラ５３と、定着ローラ５３の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ５４と、定着ローラ５３及び無端ベルト支持ローラ５４に巻回された定着ベルト５５と、定着ローラ５３と対向配置された加圧ローラ５６とを備え、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３と加圧ローラ５６とが、互いに当接又は圧接するように、回転自在に支持されて成るベルト定着装置である。この定着手段３５において、定着ローラ５３は加圧ローラ５６に従動して回転するように軸支され、定着ローラ５３及び加圧ローラ５６は図５に示されるようにその外径が軸線方向にそって略同一である所謂「ストレート形状」を有している。無端ベルト支持ローラ５４は、画像形成装置に通常用いられるローラであればよく、例えば、弾性ローラ等が用いられる。定着ベルト５５は、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂により、無端状に形成されたベルトであればよく、その厚さ等も適宜定着手段３５に適合するように調整することができる。定着ローラ５３、無端ベルト支持ローラ５４及び加圧ローラ５６はそれぞれ、加熱体（図示しない。）が内蔵され、加圧ローラ５６はスプリング等の付勢手段（図示しない。）によって、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３に圧接している。定着ベルト５５と加圧ローラ５６との圧接された間を記録体３６が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させることができる。
【００４７】
この発明に係る画像形成装置３０は、次のように作用する。まず、画像形成装置３０において、帯電手段３２により像担持体３１が一様に帯電され、露光手段３３により像担持体３１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段４０から現像剤４２が像担持体３１に供給され、静電潜像が現像される。次いで、現像剤像は像担持体３１と転写手段３４との間に搬送される記録体３６上に転写される。この記録体３６は定着手段３５に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体３６に定着される。このようにして、記録体３６に画像を形成することができる。
【００４８】
この発明に係る画像形成装置３０及び前記定着手段３５は定着ローラ５３としてこの発明に係る定着ローラを備えているから、定着ベルト５５を介して定着ローラ５３を加圧する前記加圧ローラ５６の形状及び定着ローラ５３の形状が共に所謂「ストレート形状」であっても、蛇行及び斜行の程度を許容範囲内に抑えつつ定着ベルト５５を走行させることができる。したがって、この発明に係る画像形成装置３０及びこの定着手段３５は蛇行走行及び／又は斜行走行による定着ベルト５５が高度に破損しにくく耐久性にも優れる。
【００４９】
画像形成装置３０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置３０は、現像手段４０に単色の現像剤４２のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置、各色毎の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置３０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。
【００５０】
また、画像形成装置３０において、現像剤４２は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
まず、軸体胴部７（直径１４ｍｍ×長さ３５０ｍｍ、ＳＵＭ２２）と、この軸体胴部７の一方の端部に形成されたジャーナル部８（直径１０ｍｍ×長さ２３ｍｍ、ＳＵＭ２２）とを有する軸体２を準備した。この軸体２の軸体胴部７に無電解ニッケルメッキ処理を施した後、トルエンで洗浄し、プライマー「Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業株式会社製：商品名）を塗布した。この軸体２を、ギアーオーブンを用いて、１８０℃の温度にて３０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体胴部７の外周面にプライマー層を形成した。
【００５２】
次いで、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材とを含むシリコーンゴム組成物「ＫＥ−９０４ＦＵ」（信越化学工業株式会社製：商品名）１００質量部と、付加反応架橋剤「Ｃ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）２．０質量部と、有機系発泡剤：アゾビス−イソブチロニトリル「ＫＥＰ−１３」（信越化学工業株式会社製：商品名）２．５質量部と、付加反応触媒としての白金触媒適量と、反応制御剤「Ｒ−１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）０．５質量部と、有機過酸化物架橋剤「Ｃ−３」（信越化学工業株式会社製：商品名）適量と、耐熱性向上剤「ＫＥＰ−１２」（信越化学工業株式会社製：商品名）１．０質量部とを、二本ロールで十分に混練して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を調製した。
【００５３】
次いで、前記軸体２のジャーナル部８が移送方向前方になるように配置した軸体２と、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を軸体胴部７及びジャーナル部８全体の外周面に配置した。その後、静置することなく、ジャーナル部８が形成された軸体胴部７の端部の外周面に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を形成予定の発泡弾性層３の端部位置からジャーナル部８側に５ｍｍの位置までの付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去し、ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７の端部の外周面に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を軸体胴部７の端面から５ｍｍの位置まで付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去した。以下、「形成予定の発泡弾性層３の端部位置から端面側に５ｍｍの位置までの付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去すること」を軸体２の移送方向にかかわらず「多量除去」と称し、「軸体端部の端面から５ｍｍの位置まで付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が残存するように除去すること」を軸体２の移送方向にかかわらず「少量除去」と称する。
【００５４】
次いで、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を２５０℃で１０分間加熱して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて、２００℃で７時間にわたって、発泡架橋後の付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を二次加熱し、常温にて１時間放置した。二次加熱してなる付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を、円筒研削盤にて３０ｍｍの外径を有する所謂「ストレート形状」に整形し、軸線長さが３０５ｍｍになるように切断して、実施例１の定着ローラを製造した。
【００５５】
（実施例２）
一体分出しにおいて軸体２のジャーナル部８を軸体２の移送方向後方に配して軸体２を移送し、その後、静置することなく、軸体２の移送方向後方側に（ジャーナル部８側）に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去し、前記移送方向前方側（ジャーナル部８が形成されていない軸体胴部７）に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の定着ローラを製造した。
【００５６】
（実施例３）
軸体２の外周面に付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が配置された状態で押出成形機にて一体分出してから２３℃、５０ＲＨ％の環境下に６０分静置した後、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の定着ローラを製造した。
（実施例４）
軸体２の外周面に付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が配置された状態で押出成形機にて一体分出してから２３℃、５０ＲＨ％の環境下に３０分静置した後、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、実施例４の定着ローラを製造した。
（実施例５）
前記静置時間を６０分に変更した以外は、実施例４と同様にして、実施例５の定着ローラを製造した。
【００５７】
（実施例６）
円筒形のコマ部材（外径１４ｍ×軸線長さ７０ｍｍ）を準備した。このコマ部材を軸体２のジャーナル部８が形成されていない端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出ししたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例６の定着ローラを製造した。
（実施例７）
前記コマ部材と、ジャーナル部８が挿入される軸孔を有する有孔コマ部材（外径１４ｍｍ×軸線長さ７０ｍｍ）とをそれぞれ準備した。これらのコマ部材それぞれを軸体２の両端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出しし、その後静置することなく、軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例７の定着ローラを製造した。
（実施例８）
前記コマ部材と前記有孔コマ部材とを軸体２の両端部に、ネジ止めによりこれらが連接するように、装着して一体分出ししたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例８の定着ローラを製造した。
【００５８】
（比較例１）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の定着ローラを製造した。
（比較例２）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去し、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の定着ローラを製造した。
（比較例３）
軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の定着ローラを製造した。
【００５９】
（比較例４）
軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例４の定着ローラを製造した。
（比較例５）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去し、軸体２の移送方向後方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を小量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例５の定着ローラを製造した。
（比較例６）
軸体２の移送方向前方側に配置された付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を多量除去したこと以外は、実施例２と同様にして、比較例６の定着ローラを製造した。
【００６０】
このようにして製造した実施例１〜８及び比較例１〜６の定着ローラにおいて、アスカーＣ硬度、前記変位量をそれぞれ測定した。その結果を第１表に示す。第１表において、変位量は、軸体２のジャーナル部８側前方に向かって変位したときの値を「正」とし、その逆方向に向かって変位したときの値を「負」として示す。なお、図３及び図４に示される、変位量を測定する測定装置において、スペーサ２１ａ及び２１ｂの外径は２６．８ｍｍであり、金属製ローラ２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはそれらの軸線が一辺約９０．８ｍｍの正三角形の頂点に位置し、各定着ローラの弾性層を三方からそれぞれ１．６ｍｍずつ圧縮していた。
【００６１】
【表１】
【００６２】
前記定着ローラのうち実施例１〜８の定着ローラを画像形成装置（商品名「ＣＸ７５００」、株式会社リコー製）のベルト定着装置に定着ローラとして装着した（この装置において加圧ローラ５６は所謂「ストレート形状」をなしている。）。その後、この画像形成装置を、２３℃、５０ＲＨ％の環境下で、稼動させ、定着ローラを７０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で走行させた。このとき、定着ベルトの走行状態を目視て確認したところ、蛇行及び斜行はなかった。一方、比較例１〜６の定着ローラを前記画像形成装置に装着して同様に定着ベルトの走行状態を目視て確認したところ、蛇行又は斜行が認められ、定着ベルトが定着ローラから脱離した場合もあった。
【符号の説明】
【００６３】
１、５３ 定着ローラ
２ 軸体
３ 発泡弾性層
７ 軸体胴部
８ ジャーナル部
３０ 画像形成装置
３１ 像担持体
３２ 帯電手段
３３ 露光手段
３４ 転写手段
３５ 定着手段
３６ 被転写体
３７ クリーニング手段
４０ 現像手段
４１ 現像剤収納部
４２ 現像剤
４３ 現像剤供給手段
４４ 現像剤担持体
４５ 現像剤規制部材
５０ 筐体
５２ 開口
５４ 無端ベルト支持ローラ
５５ 定着ベルト
５６ 加圧ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部にジャーナルを有する軸体と前記軸体の外周に形成された発泡弾性層とを備えて成り、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であることを特徴とする定着ローラ。
試験：外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ローラと、
前記定着ローラに巻回された定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラを圧接する加圧ローラとを備えて成ることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載のベルト定着装置を備えて成ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
一方の端部にジャーナルを有する軸体と前記軸体の外周に形成された発泡弾性層とを備えて成り、下記試験における軸線方向の変位量（絶対値）が７５ｍｍ以下であることを特徴とする定着ローラ。
試験：外径が８０ｍｍの金属製ローラ３本をそれらの軸線が正三角形の頂点となるように配置し、２３℃、５０ＲＨ％の環境下、このように配置された前記金属製ローラで三方から前記定着ローラを狭圧し、前記金属製ローラそれぞれが前記発泡弾性層をその厚さに対して半径方向に２０％圧縮した状態で、前記金属製ローラを１２ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度で３分間回転させる。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ローラと、
前記定着ローラに巻回された定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラを圧接する加圧ローラとを備えて成ることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載のベルト定着装置を備えて成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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２４３３４（Ｐ２０１０−２２４３３４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３１４６（Ｐ２００９−７３１４６）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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