JP2010044246A - 定着ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工程数を削減して、製造コストを低減することができる定着ベルト及びその製造方法を提供する。
【解決手段】耐熱シートを複数積層し接着してなるベルト基材１１と、ベルト基材１１の外側に設けられたトナー離型層１２とを有する円筒状の定着ベルト１０において、ベルト基材１１が複数の耐熱シートを、熱可塑性樹脂からなる接着層１４を介し積層して形成され、トナー離型層１２が熱可塑性樹脂からなり、ベルト基材１１の接着層１４とトナー離型層１２とを一度の加熱で同時に溶融して、ベルト基材１１の耐熱シートを接着すると共に、ベルト基材１１にトナー離型層１２を固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、記録媒体上の未定着トナーを加熱して定着させる定着装置に用いられる定着ベルト及びその製造方法に関する。

従来、耐熱シートを積層接着したベルト基材を定着ベルトとして用いるには、トナーとの離型性を確保するために、定着ベルトの最外層にフッ素樹脂でコーティングを施して離型層を形成していた。

しかし、前記離型層はベルト基材を形成した後、別工程で形成されていた。このため、定着ベルトの製造にはベルト基材を形成するための加熱工程と、離型層を形成するためのコーティング工程との２回の工程が必要となり、コストが増加するという問題があった。

特開２００４−２４０３１１号公報

そこで、本発明は従来の問題点に鑑みてなされたもので、工程数を削減して、製造コストを低減することができる定着ベルト及びその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る定着ベルトは、耐熱シートを複数積層し接着してなるベルト基材と、該ベルト基材の外側に設けられたトナー離型層とを有する円筒状の定着ベルトにおいて、前記ベルト基材が前記複数の耐熱シートを、熱可塑性樹脂からなる接着層を介し積層して形成され、前記トナー離型層が熱可塑性樹脂からなり、前記ベルト基材の接着層と前記トナー離型層とを一度の加熱で同時に溶融して、前記ベルト基材の耐熱シートを接着すると共に、前記ベルト基材に前記トナー離型層を固定したものである。

前記構成によれば、ベルト基材の接着層とトナー離型層とを熱可塑性樹脂から形成し、一度の加熱で同時に接着層とトナー離型層とを溶融して、ベルト基材の耐熱シートを接着してベルト基材を形成すると共に、ベルト基材にトナー離型層を固定する。従って、複数層の耐熱シートを接着してベルト基材を形成する工程と、このベルト基材にトナー離型層を溶着する工程とを分ける必要が無く、定着ベルトを製造する工程を削減して、生産性を向上し、生産コストを低減することができる。

具体的な１つの手段として、前記トナー離型層の熱可塑性樹脂が、フッ素樹脂チューブであることが好ましい。

トナー離型層の熱可塑性樹脂がフッ素樹脂チューブであるので、このフッ素樹脂チューブの弾性を利用してベルト基材を被覆し内方に押圧することで、ベルト基材を円筒状に保つことができる。また、チューブがフッ素樹脂からなるので、記録媒体上のトナーとの離型性を確保することができる。

前記ベルト基材の耐熱シートの内側層は、端面間に隙間を確保して巻き回したことが好ましい。

耐熱シートの端面間に隙間を確保して耐熱シートを巻き回すことで、耐熱シートの端面間が重なって盛り上がることにより発生する定着画像の乱れを防止することができる。

また、前記ベルト基材の接着層が、チューブであることが好ましい。

耐熱シートを積層接着する接着層がチューブであるので、チューブの弾性を利用して耐熱シートの内側層を被覆し内方に押圧することで、耐熱シートの内側層を円筒状に保つことができる。

前記ベルト基材の耐熱シートの最外層は平巻きされ、巻き方向端面間の巻き目が、前記定着ベルトの軸方向と所定の角度をなすことが好ましい。

定着ベルトを製造するためにベルト基材とフッ素樹脂チューブとを一度に加熱すると、接着層とフッ素樹脂チューブとが同時に溶融して、フッ素樹脂チューブが耐熱シートを円筒状に押圧する力が弱くなり、耐熱シートの巻き目が開こうとする。従って、ベルト基材を形成する耐熱シートの最外層を平巻きにし、かつ、巻き方向端面間の巻き目を、定着ベルトの軸方向と所定の角度をつける。すなわち、定着ベルトの軸方向に延びるフッ素樹脂チューブの分子鎖の配向に対して、開こうとする耐熱シートの巻き目に所定の角度を付ける。これにより、耐熱シートの巻き目が開こうとする力によって、フッ素樹脂チューブが伸びるのを防止し、巻き目がしっかり合わさったままベルト基材の接着とトナー離型層の溶着とを行うことができる。

前記定着ベルトは、該定着ベルトに対向して配設された加熱ローラとの間にニップ部を形成し、前記所定の角度をθとし、前記ニップ部の幅をｎとし、前記定着ベルトの幅をＬとした場合に、前記θを以下の関係を満たす値に決定するようになっていることが好ましい。tanθ＞ｎ/Ｌ。

巻き目は厚さが他の部分よりも薄く凹型の段差が存在する。このため、定着ベルトを定着装置に組み込み、定着ベルトとして回転して加熱ローラとのニップ部に巻き目が突入すると、突入時に振動を生じる。この振動が、筋ノイズとして表れたり、定着ベルトそのものへのダメージにも繋がる。従って、巻き目と定着ベルトの軸方向との角度をθ、ニップ部の幅をｎ、定着ベルトの幅をＬとした場合に、tanθ＞ｎ/Ｌの関係を満たすことで、巻き目が一度にニップ部に突入するのを防止し、前記振動を抑制して、筋ノイズの発生や定着ベルトへのダメージを防ぐことができる。

耐熱シートを複数積層し接着してなるベルト基材と、該ベルト基材の外側に設けられたトナー離型層とを有する円筒状の定着ベルトの製造方法において、耐熱シートを、端面間に隙間を確保するように巻いて第１耐熱シート層を形成し、該第１耐熱シート層の外側に、熱可塑性樹脂からなる接着層を被覆し、該接着層の外側に、耐熱シートを端面間に隙間を確保するように平巻きして第２耐熱シート層を形成し、前記第１耐熱シート層と前記接着層と前記第２耐熱シート層とでベルト基材をなし、該ベルト基材の外側に、熱可塑性樹脂からなるフッ素樹脂チューブでトナー離型層を形成し、前記ベルト基材の接着層と前記トナー離型層とを一度の加熱で同時に溶融し、前記第１及び第２耐熱シート層を接着して前記ベルト基材を形成すると共に、該ベルト基材に前記トナー離型層を固定することが好ましい。

耐熱シートを積層接着する接着層とトナー離型層とが、熱可塑性樹脂からなるので、一度の加熱工程でベルト基材を形成し、かつこのベルト基材にトナー離型層を溶着することができる。従って、定着ベルトを製造する工程を削減して、生産性を向上し、生産コストを削減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

図１（Ａ）は、本発明に係る定着ベルト１０を示す。定着ベルト１０は円筒状で、ベルト基材１１の外側にトナー離型層１２を備えている。ベルト基材１１は、内側の第１耐熱シート層１３と、この第１耐熱シート層１３に接着層１４を介して接着される外側の第２耐熱シート層１５とから構成されている。

内側の第１耐熱シート層１３は、フィルム状の細長い耐熱シートを縁が互いに重ならないように隙間Ａをあけて、図２（Ａ）に示すように平巻きに巻いて形成してもよく、図２（Ｂ）に示すように螺旋状に巻き回して形成してもよい。縁が重なると、耐熱シートの厚さだけ段差が生じて、その上に設ける第２耐熱シート層１５にも段差が生じ、最終表面が平坦にならないからである。第１耐熱シート層１３の隙間Ａは、あまり大きいと定着画像として筋目が残るため、ベルト基材１１の強度および表面平坦性、加工性の観点から０．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。第１耐熱シート層１３を形成する耐熱シートの厚さは、強度的にみて５０μｍは必要である。

接着層１４は、熱可塑性樹脂からなるチューブ状に構成されて、第１耐熱シート層１３を被覆している。チューブ状に構成することで、その弾性により前記第１耐熱シート層１３を内方に押圧して円筒状に保つことができる。ただし、後述するトナー離型層１２が第１耐熱シート層１３を内方に押圧して円筒状に保つことができる限り、接着層１４はチューブ状に限定されず、第１耐熱シート層１３の外周面に沿って平巻きに固定してもよく、螺旋状に巻き回してもよい。接着層１４の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ましく、より好ましくは３０μｍである。

接着層１４を形成する熱可塑性樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシルアルカン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）を使用することができる。また、熱可塑性樹脂のチューブは熱収縮性であってもよく、非収縮性であってもよい。

外側の第２耐熱シート層１５は、図３に示すように、フィルム状の細長い耐熱シートを、２つの縁が隙間Ｂをあけて隣接するように平巻きに巻き、かつ、定着ベルト１０の長手方向に延びる軸に対して巻き目１７が所定の角度θをなすように形成されている。縁が重なると、耐熱シートの厚さだけ段差が生じて、その上に設けるトナー離型層１２にも段差が生じ、最終表面が平坦にならないからである。第２耐熱シート層１５の隙間Ｂは、あまり大きいと定着画像として筋目が残るため、ベルト基材１１の強度および表面の平坦性、加工性の観点から０．５ｍ以下が好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。また、所定の角度θと、定着ベルト１０と定着ベルト１０に対向する加熱ローラ２２（図４参照）とのニップ部２３の幅ｎと、定着ベルト１０の全幅Ｌとは、tanθ＞ｎ/Ｌの関係を満たす。第２耐熱シート層１５を形成する耐熱シートの厚さは、強度的にみて５０μｍは必要である。

前記第１耐熱シート層１３と第２耐熱シート層１５とを形成する耐熱シートとしては、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等を使用することができる。

トナー離型層１２は、熱可塑性のフッ素樹脂からなるチューブ状に構成されて、ベルト基材１１を被覆している。トナー離型層１２の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ましく、より好ましくは３０μｍである。また、チューブがフッ素樹脂からなるので、記録媒体上のトナーとの離型性を確保することができる。

トナー離型層１２を形成する熱可塑性樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシルアルカン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）を使用することができる。また、熱可塑性樹脂のチューブは熱収縮性であってもよく、非収縮性であってもよい。

次に、前記構成の定着ベルト１０の製造方法について説明する。所望とする定着ベルト１０の内径寸法を有する金属やセラミック等からなる円筒状の内型の表面に、耐熱シートを巻き、隙間Ａを確保する。これにより、第１耐熱シート層１３を形成する。続いて第１耐熱シート層１３の外側に、熱可塑性樹脂のチューブを被覆する。これにより、接着層１４を形成する。更に、接着層１４の上に、耐熱シートを巻き、隙間Ｂを確保する。これにより、第２耐熱シート層１５を形成する。そして、第２耐熱シート層１５の外側にフッ素樹脂チューブを被覆する。これにより、トナー離型層１２を形成する。第２耐熱シート層１５の外周にフッ素樹脂チューブを被覆することで、チューブの弾性を利用してベルト基材１１を内方に押圧し、内型に仮固定する（仮固定工程）。この仮固定された筒状部材を内型ごと加熱する。加熱温度としては、接着層１４及びトナー離型層１２にＰＦＡを使用した場合には、例えば３５０℃や３６０℃等、ＰＦＡの融点である３０５℃以上であることが好ましい。加熱すると、接着層１４が溶融して、第１耐熱シート層１３と第２耐熱シート層１５とが接着しベルト基材１１を形成すると共に、トナー離型層１２も溶融して前記ベルト基材１１に固定される（固定工程）。最後に、筒状部材を所望の長さに切断し（端部切断工程）、内型から外して定着ベルト１０を形成する。

以上のように、接着層１４とトナー離型層１２とが熱可塑性樹脂からなるので、複数層の耐熱シートを接着してベルト基材１１を形成する工程と、このベルト基材１１にトナー離型層１２を溶着固定する工程とを分ける必要が無い。すなわち、一度の加熱工程で、第１及び第２耐熱シート１３、１５を接着してベルト基材１１を形成すると共に、このベルト基材１１にトナー離型層１２を溶着固定することができる。従って、定着ベルト１０を製造する工程を削減して、生産性を向上し、生産コストを低減することができる。

耐熱シートの端面間に隙間Ａを確保して第１耐熱シート層１３を形成するので、耐熱シートの端面間が重なって盛り上がることにより発生する定着画像の乱れを防止することができる。

また、定着ベルト１０を製造するためにベルト基材１１とフッ素樹脂チューブ１２とを一度に加熱すると、接着層１４とトナー離型層１２とが同時に溶融して、トナー離型層１２が耐熱シートを円筒状に押圧する力が弱くなり、耐熱シートの巻き目１７が開こうとする。従って、ベルト基材１１を形成する最外層の第２耐熱シート１５を平巻きにし、かつ、巻き方向端面間の巻き目１７を、定着ベルト１０の軸方向と所定の角度θをつけている。すなわち、定着ベルト１０の軸方向に延びる、トナー離型層１２を形成するフッ素樹脂チューブの分子鎖の配向に対して、開こうとする耐熱シートの巻き目１７に所定の角度θを付ける。これにより、耐熱シートの巻き目１７が開こうとする力によって、フッ素樹脂チューブが伸びるのを防止し、巻き目１７がしっかり合わさったままベルト基材１１の接着とトナー離型層１２の溶着とを行うことができる。

図４は、本発明に係る定着ベルト１０を備えた定着装置２０を示す。定着ベルト１０は加圧パッド２１が内側に挿通されることで支持され、加圧パッド２１を介して加熱ローラ２２に押し付けられている。加圧パッド２１の加熱ローラ２２と対向する面は、定着ベルト１０と加熱ローラ２２との間にニップ部２３を形成するために、定着ベルト１０の中心に向かって凹状に湾曲している。定着ベルト１０の外側には定着ベルト１０の蛇行を規制するために、ガイド２７（図３参照）が設けられている。加熱ローラ２２は、内部にヒータ２４を有する。このヒータ２４の代わりに、誘導加熱装置によって加熱ローラ２２を加熱することもできる。加熱ローラ２２の外面にはサーミスタ２５が近接して設けられ、このサーミスタ２５によって検出した加熱ローラ２２の表面の温度に基づいてヒータ２４を制御することで、加熱ローラ２２の表面の温度が所定の温度に維持されるようになっている。また、加熱ローラ２２は、図示しない駆動手段により矢印Ｃ方向に回転駆動され、これに伴い定着ベルト１０が矢印Ｄ方向に従動回転するようになっている。加熱ローラ２２と定着ベルト１０との間のニップ部２３に未定着トナー画像Ｔが転写された記録媒体２６を未定着トナー画像Ｔを加熱ローラ２２側に向けて搬送すると、記録媒体２６上の未定着トナー画像Ｔが加熱され加圧されて定着する。

定着装置２０の動作中に定着ベルト１０が、その軸方向に蛇行し、図３に示すガイド２７の側面に突き当たると、ガイド２７からの反力により、定着ベルト１０の端部に負荷が作用する。ベルトの蛇行力とガイド２７による反力とがぶつかったところで、ベルト軸と直交する方向に座屈が生じる。第２耐熱シート層１５を螺旋巻きにすると、ベルト軸方向に対し直角方向に近い角度で巻き目ができ、この巻き目に沿って盛り上がるように座屈が生じる。しかし、本発明では、ベルト基材１１最外層の第２耐熱シート層１５を平巻きにし、かつその巻き目１７は、定着ベルト１０の軸方向と平行に近いので、巻き目１７に沿って盛り上がるような座屈は生じにくい。

また、定着動作中に定着ベルト１０がニップ部２３を通過する際に、巻き目１７は厚さが他の部分よりも薄く凹型の段差が存在する。このため、定着ベルト１０を定着装置２０に組み込み、定着ベルト１０として回転して加熱ローラ２２とのニップ部２３に巻き目１７が突入すると、突入時に振動を生じる。この振動が、筋ノイズとして表れたり、定着ベルト１０そのものへのダメージにも繋がる。従って、巻き目１７と定着ベルト１０の軸方向との角度をθ、ニップ部２３の幅をｎ、定着ベルト１０の幅をＬとした場合に、tanθ＞ｎ/Ｌの関係を満たすことで、巻き目１７が一度にニップ部２３に突入するのを防止し、前記振動を抑制して、筋ノイズの発生や定着ベルト１０へのダメージを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る定着ベルトの断面図。 （Ａ）は第１耐熱シート層を平巻きにした図１の定着ベルトの部分破断正面図（Ｂ）は第１耐熱シート層を螺旋巻きにした図１の定着ベルトの部分破断正面図。 加熱ローラと形成するニップ部を示した図１の定着ベルトの部分破断正面図。 図１の定着ベルトを用いた定着装置の断面図。

符号の説明

１０ 定着ベルト
１１ ベルト基材
１２ トナー離型層
１３ 第１耐熱シート層
１４ 接着層
１５ 第２耐熱シート層
１７ 巻き目
ｎ ニップ部の幅
Ｌ 定着ベルトの全幅
θ 巻き目とニップ部のなす角度

Claims (7)

1. 耐熱シートを複数積層し接着してなるベルト基材と、該ベルト基材の外側に設けられたトナー離型層とを有する円筒状の定着ベルトにおいて、
   前記ベルト基材が前記複数の耐熱シートを、熱可塑性樹脂からなる接着層を介し積層して形成され、
   前記トナー離型層が熱可塑性樹脂からなり、
   前記ベルト基材の接着層と前記トナー離型層とを一度の加熱で同時に溶融して、前記ベルト基材の耐熱シートを接着すると共に、前記ベルト基材に前記トナー離型層を固定したことを特徴とする定着ベルト。
2. 前記トナー離型層の熱可塑性樹脂が、フッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項１に記載の定着ベルト。
3. 前記ベルト基材の耐熱シートの内側層は、端面間に隙間を確保して巻き回したことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着ベルト。
4. 前記ベルト基材の接着層が、チューブであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着ベルト。
5. 前記ベルト基材の耐熱シートの最外層は平巻きされ、巻き方向端面間の巻き目が、前記定着ベルトの軸方向と所定の角度をなすことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着ベルト。
6. 前記定着ベルトは、該定着ベルトに対向して配設された加熱ローラとの間にニップ部を形成し、
   前記所定の角度をθとし、前記ニップ部の幅をｎとし、前記定着ベルトの幅をＬとした場合に、前記θを以下の関係を満たす値に決定するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の定着ベルト。
   tanθ＞ｎ/Ｌ
7. 耐熱シートを複数積層し接着してなるベルト基材と、該ベルト基材の外側に設けられたトナー離型層とを有する円筒状の定着ベルトの製造方法において、
   耐熱シートを、端面間に隙間を確保するように巻いて第１耐熱シート層を形成し、
   該第１耐熱シート層の外側に、熱可塑性樹脂からなる接着層を被覆し、
   該接着層の外側に、耐熱シートを端面間に隙間を確保するように平巻きして第２耐熱シート層を形成し、
   前記第１耐熱シート層と前記接着層と前記第２耐熱シート層とでベルト基材をなし、
   該ベルト基材の外側に、熱可塑性樹脂からなるフッ素樹脂チューブでトナー離型層を形成し、
   前記ベルト基材の接着層と前記トナー離型層とを一度の加熱で同時に溶融し、前記第１及び第２耐熱シート層を接着して前記ベルト基材を形成すると共に、該ベルト基材に前記トナー離型層を固定することを特徴とする定着ベルトの製造方法。

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