JP2018072529A - 樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質の樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂ベルト３１３は、熱可塑性樹脂よりなる母材９１と、母材９１中に分散する線状の充填材９２とを含む円筒形状の樹脂ベルトである。充填材９２の平均長さＬと、樹脂ベルト３１３の厚さＷとは、０．５Ｗ≦Ｌ≦２．０Ｗの関係を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法に関する。より特定的には、本発明は、高品質の樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法に関する。

電子写真式の画像形成装置には、スキャナー機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンターとしての機能、データ通信機能、およびサーバー機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどがある。

画像形成装置は一般に、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、このトナー像を用紙へ転写した後、定着装置によってトナー像を用紙に定着させることにより、用紙に画像を形成する。また、画像形成装置の中には、感光体の表面の静電潜像を現像装置によって現像してトナー像を形成し、一次転写ローラーを用いてトナー像を中間転写ベルトに転写し、二次転写ローラーを用いて中間転写ベルト上のトナー像を用紙へ二次転写するものも存在する。

定着装置は、熱源によって加熱される加熱器と、加熱器と接触する加圧器とを含んでいる。定着装置は、加熱器と加圧器との間の定着ニップ部に搬送された用紙を加熱および加圧することにより、トナー像を用紙に定着させる。加熱器は、熱源と、熱源によって加熱される定着ベルトとを含んでいる。定着ベルトとしては、耐熱性や柔軟性の観点から、樹脂を含むベルトである円筒形状の樹脂ベルトが広く用いられている。

一般的に、樹脂ベルトは、線状の充填材および熱可塑性樹脂を含む原料を準備し、原料中の熱可塑性樹脂を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂を含む原料をベルト形状に押出成形することにより作製される。充填材は、強度および耐熱性を向上する目的で添加される。押出成形後に成形物を冷却する際には、強度および生産性を向上する目的で、成形物は２分の１程度の厚さまで延伸される。

なお、従来の熱可塑性樹脂に関する技術は、たとえば下記特許文献１〜４などに開示されている。下記特許文献１には、主成分がポリ乳酸系樹脂３０〜９０質量％と脂肪族・芳香族ポリエステル樹脂７０〜１０質量％である組成物を、未延伸または２倍未満の低延伸で押出成形したひねり結束用変形形状保持体が開示されている。この保持体には、酸化防止剤、顔料、耐候剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種が配合されている。

下記特許文献２には、支持体上に、インク受容層を設けてなるインクジェット受像シートが開示されている。このシートは、支持体が無延伸熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも２層以上の積層構造体であり、熱可塑性樹脂フィルムの少なくとも１層は、無機充填材を含有している。

下記特許文献３には、熱可塑性樹脂に充填材を含有した組成物または成形物が開示されている。成形物は、押出成形物、射出成形物、または未延伸フィルムである。

下記特許文献４には、熱可塑性樹脂に充填材を含有した成形物が開示されている。成形物は未延伸フィルムである。

特開２００８−２１３８７０号公報 特開２００２−１１９３７号公報 特開平２−２２９８５７号公報 特開平１−４５４６５号公報

樹脂ベルトには高い強度および耐熱性が要求されている。樹脂ベルトの強度および耐熱性を向上する方法には、線状の充填材としてなるべく長いものを使用する方法が考えられる。

しかし、樹脂ベルトが長い充填材を含有している場合には、充填材と熱可塑性樹脂との界面からクラックが発生したり、樹脂ベルトの表面にピンホールが発生したりし、樹脂ベルトの品質が著しく低下していた。

また、クラックやピンホールの発生を抑止するために樹脂ベルトの厚さを厚くすると、樹脂ベルトの柔軟性が低下していた。この樹脂ベルトを定着ベルトとして用いた場合には、熱容量が増加し、省エネルギー性が悪化していた。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、高品質の樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法を提供することである。

本発明の一の局面に従う樹脂ベルトは、熱可塑性樹脂よりなる母材と、母材中に分散する線状の充填材とを含む円筒形状の樹脂ベルトであって、充填材の平均長さＬと、樹脂ベルトの厚さＷとは、０．５Ｗ≦Ｌ≦２．０Ｗの関係を有する。

上記樹脂ベルトにおいて好ましくは、充填材は、カーボン繊維およびガラス繊維のうち少なくとも一方を含む。

本発明の他の局面に従う定着装置は、加熱される定着ベルトと、定着ベルトとの間で、用紙を挟み込む定着ニップ部を形成する加圧器とを備え、定着ベルトは、上記の樹脂ベルトを含む。

本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置は、用紙上にトナー像を形成する画像形成手段と、用紙上にトナー像を定着させる上記の定着装置とを備える。

本発明のさらに他の局面に従う樹脂ベルトの製造方法は、線状の充填材と熱可塑性樹脂とを含む原料中の熱可塑性樹脂を溶融させる工程と、溶融した熱可塑性樹脂を含む原料をダイから押し出すことにより、円筒形状の成形物に成形する工程と、引張機を用いて成形物を押出方向に引っ張りながら、成形物を冷却する工程とを備え、成形物がダイから押し出される速度である押出速度Ｖ１と、引張機において成形物を引っ張る速度である引張速度Ｖ２とは、１．０Ｖ１≦Ｖ２≦１．１Ｖ１の関係を有する。

上記製造方法において好ましくは、成形物を成形する工程においてダイから押し出された直後の成形物の厚さｔ１と、成形物を冷却する工程において冷却された後の成形物の厚さｔ２とは、０．９ｔ１≦ｔ２≦１．０ｔ１の関係を有する。

上記製造方法において好ましくは、成形物を冷却する工程において、成形物に対して延伸を行わない。

本発明によれば、高品質の樹脂ベルト、定着装置、画像形成装置、および樹脂ベルトの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態における画像形成装置１００の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における定着装置３０の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における樹脂ベルトの製造装置５０の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態における樹脂ベルトの製造工程を示す図である。 本発明の一実施の形態における冷却器５６の第１の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における冷却器５６の第２の構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における押出速度Ｖ１と引張速度Ｖ２との関係を示す図である。 本発明の一実施の形態における製造方法を用いて製造された樹脂ベルト３１３の構成を模式的に示す断面図である。 従来の製造方法を用いて樹脂ベルトを製造する場合の、冷却中の樹脂ベルトの構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。

以下の実施の形態では、定着装置が画像形成装置に搭載されている場合について説明する。定着装置が搭載される画像形成装置は、ＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどであってもよい。

［画像形成装置の構成］

始めに、本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における画像形成装置１００の構成を示す断面図である。

図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置１００は、ＭＦＰであり、用紙搬送部１０と、トナー像形成部２０（画像形成手段の一例）と、定着装置３０とを主に備えている。

用紙搬送部１０は、給紙トレイ１０２と、給紙ローラー１０３ａと、搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃと、排紙ローラー１０３ｄと、排紙トレイ１１５とを含んでいる。給紙トレイ１０２は、画像を形成するための用紙Ｐを収容する。給紙トレイ１０２は複数であってもよい。給紙ローラー１０３ａは、給紙トレイ１０２と搬送経路ＴＲ１との間に設けられている。搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃの各々は、搬送経路ＴＲ１に沿って設けられている。排紙ローラー１０３ｄは、搬送経路ＴＲ１の最も下流の部分に設けられている。排紙トレイ１１５は画像形成装置本体１１８の最上部に設けられている。

トナー像形成部２０は、いわゆるタンデム方式でＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色の画像を合成し、用紙にトナー像を転写（形成）する。トナー像形成部２０は、４組の画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、および２０Ｋと、露光装置（レーザーユニット）１０４と、中間転写ベルト１０９と、一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄと、二次転写ローラー１１１と、クリーニング装置１１２などを含んでいる。

画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、および２０Ｋの各々は、中間転写ベルト１０９の直下に並置されている。画像形成ユニット２０Ｙは、感光体ドラム１０１ａと、帯電ローラー１０５ａと、現像装置１０６ａと、クリーニング装置１１０ａなどを含んでいる。感光体ドラム１０１ａは、図１中矢印ＡＲ１で示す方向に回転駆動される。感光体ドラム１０１ａの周囲には、帯電ローラー１０５ａ、現像装置１０６ａ、およびクリーニング装置１１０ａが配置されている。

画像形成ユニット２０Ｍは、感光体ドラム１０１ｂと、帯電ローラー１０５ｂと、現像装置１０６ｂと、クリーニング装置１１０ｂなどを含んでいる。画像形成ユニット２０Ｃは、感光体ドラム１０１ｃと、帯電ローラー１０５ｃと、現像装置１０６ｃと、クリーニング装置１１０ｃなどを含んでいる。画像形成ユニット２０Ｋは、感光体ドラム１０１ｄと、帯電ローラー１０５ｄと、現像装置１０６ｄと、クリーニング装置１１０ｄなどを含んでいる。画像形成ユニット２０Ｍ、２０Ｃ、および２０Ｋの各々は、画像形成ユニット２０Ｙと同様の構成を有している。

露光装置１０４は、画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、および２０Ｋの下部に設けられている。中間転写ベルト１０９は、画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、および２０Ｋの上部に設けられている。中間転写ベルト１０９は、環状であり、回転ローラー１０７に架け渡されている。中間転写ベルト１０９は、図１中矢印ＡＲ２で示す方向に回転駆動される。一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄの各々は、中間転写ベルト１０９を挟んで感光体ドラム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび１０１ｄの各々と対向している。二次転写ローラー１１１は、搬送経路ＴＲ１において中間転写ベルト１０９と接触している。二次転写ローラー１１１と中間転写ベルト１０９との間隔は、図示しない圧接離間機構により調整可能である。クリーニング装置１１２は、中間転写ベルト１０９の付近に設けられている。

定着装置３０は、加熱器３１（定着ベルト３１１）と加圧器３２との定着ニップ部で、トナー像を担持した用紙を挟み込みながら搬送経路ＴＲ１に沿って搬送することで、用紙上にトナー像を定着させる。

画像形成装置１００は、感光体ドラム１０１ａを回転させて、感光体ドラム１０１ａの表面を帯電ローラー１０５ａによって帯電させる。画像形成装置１００は、帯電された感光体ドラム１０１ａの表面に対して、露光装置１０４により画像形成情報に従った露光を行い、感光体ドラム１０１ａの表面に画像形成情報に従った静電潜像を形成する。

次に画像形成装置１００は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１ａに対して、現像装置１０６ａからトナーを供給して現像を行い、感光体ドラム１０１ａの表面にＹの色のトナー像を形成する。

画像形成装置１００は、同様の方法で、感光体ドラム１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの各々の表面に、それぞれＭＣＫの色のトナー像を形成する。

次に画像形成装置１００は、一次転写ローラー１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、および１０８ｄの各々を用いて、感光体ドラム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄに形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト１０９の表面に順次転写する（一次転写）。中間転写ベルト１０９の表面には、各色のトナー像が合成されたトナー像が形成される。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９に転写されずに感光体ドラム１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、および１０１ｄの各々に残留したトナーを、クリーニング装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、および１１０ｄの各々により除去する。

続いて画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９の表面に形成されたトナー像を、回転ローラー１０７によって二次転写ローラー１１１と対向する位置まで搬送する。

一方、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０２に収容された用紙Ｐを、給紙ローラー１０３ａにより給紙し、搬送ローラー１０３ｂおよび１０３ｃ（タイミングローラー）により搬送経路ＴＲ１に沿って中間転写ベルト１０９と二次転写ローラー１１１との間に導く。そして画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９の表面に形成されたトナー像を、二次転写ローラー１１１により用紙Ｐに転写する。

画像形成装置１００は、用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１０９の表面に残留したトナーを、クリーニング装置１１２により除去および回収する。

画像形成装置１００は、トナー像が転写された用紙Ｐを定着装置３０に導き、定着装置３０によりトナー像を用紙Ｐに定着する。その後画像形成装置１００は、トナー像が定着された用紙Ｐを、排紙ローラー１０３ｄにより排紙トレイ１１５に排紙する。

画像形成により現像装置１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、および１０６ｄの各々の内部のトナーが少なくなると、ＹＭＣＫ各色のトナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄの各々の内部に保管されたトナーが、現像装置１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、および１０６ｄの各々に供給される。トナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄの各々は着脱可能であり、トナーボトル１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、および１１４ｄのうちいずれかのトナーボトルの内部のトナーが無くなると、ユーザーはそのトナーボトルを交換する。これにより、画像形成装置１００に対してトナーが継続して供給される。

［定着装置の構成］

続いて、本実施の形態における定着装置の構成について説明する。

図２は、本発明の一実施の形態における定着装置３０の構成を示す断面図である。

図２を参照して、定着装置３０は、加熱器３１と、加圧器３２とを含んでいる。加熱器３１は、無端ベルトの定着ベルト３１１を加圧器３２に圧接させるものである。加圧器３２は、軸ＡＸ１を中心として回転駆動される。加熱器３１の定着ベルト３１１は、加圧器３２に従動回転する。

加熱器３１は、定着ベルト３１１と、押圧部材３１２と、熱源３１８と、反射板３１９と、保持フレーム３２０とを含んでいる。定着ベルト３１１は、軸方向の両端部において図示しないガイド部材によって挟持されることで、加圧器３２に圧接して定着ニップ部を形成する位置で支持されている。これにより、定着ベルト３１１は、加圧器３２の回転に伴い従動回転する。

押圧部材３１２は、定着ベルト３１１の内側に設けられており、保持フレーム３２０によって保持されている。押圧部材３１２は加圧器３２に対して内側から定着ベルト３１１を押圧する。押圧部材３１２は、定着ベルト３１１を弾性変形して押圧する弾性押圧部材３１６と、弾性押圧部材３１６よりも硬度の高い材料で構成される剛体押圧部材３１７とを含んでいる。剛体押圧部材３１７は弾性押圧部材３１６を把持している。

熱源３１８は、定着ベルト３１１の内側に設けられている。熱源３１８は、定着ベルト３１１を所定の目標温度に加熱する。熱源３１８としては、ハロゲンヒーターなどが用いられる。

反射板３１９は、熱源３１８の光を反射する。反射板３１９は、熱源３１８の外周面の一部を幅方向にわたって覆っている。反射板３１９の形状は、軸ＡＸ１と直交する断面で見た場合、定着ベルト３１１の方向（図２における左方向）に開口した形状となっている。これにより、熱源３１８の光を定着ベルト３１１へと導いて、定着ベルト３１１を効率よく加熱することができる。

定着ベルト３１１は、樹脂ベルト３１３と、弾性層３１４と、離型層３１５とを含んでいる。樹脂ベルト３１３の外表面には弾性層３１４が形成されており、弾性層３１４の外表面には離型層３１５が形成されている。

樹脂ベルト３１３は、円筒形状であり、熱可塑性樹脂と充填材とを含んでいる。樹脂ベルト３１３の厚さが大きい場合には、定着ベルト３１１の熱容量が大きくなり、定着ベルト３１１の昇温速度が遅くなる。また、定着ベルト３１１の柔軟性が悪くなり定着ニップ部で変形しにくくなる。その結果、ニップ幅が大きくとれなくなる。一方、樹脂ベルト３１３の厚さが小さすぎると、定着ベルト３１１の形状保持が困難となる。このため、樹脂ベルト３１３は、内径や荷重に応じて適切な厚さを有している必要がある。具体的には、樹脂ベルト３１３は５０μｍ以上２００μｍ以下の厚さを有しており、１５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の内径を有していることが好ましい。

弾性層３１４は、たとえばシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性および耐熱性に優れた材料よりなっている。離型層３１５は、離型性が高い材料よりなっており、たとえば四フッ化エチレン（ＰＦＡ）や四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂などよりなっている。離型層３１５の形態は、チューブやコートなど任意である。

なお、定着ベルト３１１においては、弾性層３１４が省略され、樹脂ベルト３１３および離型層３１５の２つの層よりなっていてもよい。

加圧器３２は、芯金３２１と、弾性層３２２と、離型層３２３とを含んでいる。芯金３２１は、軸ＡＸ１を中心に矢印ＡＲ３で示す方向に回転駆動される。弾性層３２２および離型層３２３の各々は、芯金３２１の外表面にこの順序で形成されている。芯金３２１は、金属材料などからなっている。弾性層３２２は、耐熱性を備えた弾性材料からなっている。離型層３２３は、定着温度に対する耐熱性と、定着ニップ部を通過した用紙Ｐの剥離を助ける離型性とを有する材料よりなっている。

［樹脂ベルトの製造方法］

続いて、本実施の形態における樹脂ベルトの製造方法について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態における樹脂ベルトの製造装置５０の構成を模式的に示す断面図である。なお図３では、成形物が棒状の断面形状で示されているが、成形物は円筒形状を有しているため、実際には図５や図６に示す断面形状を有している。

図３を参照して、樹脂ベルトの製造装置５０は、ホッパー５１と、加熱シリンダー５２と、スクリュー５３と、モーター５４と、ダイ５５と、冷却器５６と、冷却槽５７と、引張機５８と、切断機５９とを備えている。

ホッパー５１は、充填材および熱可塑性樹脂を含む原料ＯＲを加熱シリンダー５２の内部空間５２ｂに導入するためのものである。ホッパー５１は、たとえば円錐状の形状を有している。

加熱シリンダー５２は、ヒーター５２ａによって原料ＯＲを加熱するためのものである。加熱シリンダー５２は、円筒形状を有している。加熱シリンダー５２には、図３中横方向に延在する内部空間５２ｂが設けられている。内部空間５２ｂは、ホッパー５１の底部においてホッパー５１の内部空間５１ａと接続している。ヒーター５２ａは、内部空間５２ｂを構成する加熱シリンダー５２の内壁面に埋め込まれている。

スクリュー５３は、原料ＯＲを混合し、矢印ＡＲ５で示す方向に搬送するためのものである。スクリュー５３は、加熱シリンダー５２の内部空間５２ｂに設けられている。スクリュー５３は、内部空間５２ｂにおいてモーター５４の動力によって回転駆動される。

ダイ５５は、矢印ＡＲ５で示す搬送方向における加熱シリンダー５２の下流側に、加熱シリンダー５２と隣接して設けられている。ダイ５５は、原料ＯＲを必要な形状（ここでは円筒形状）に成形した成形物ＣＰを作製するためのものである。ダイ５５は、円筒形状を有している。ダイ５５は、図３中横方向に延在する内部空間５５ａが設けられている。内部空間５５ａは、加熱シリンダー５２の内部空間５２ｂと接続している。

冷却器５６は、矢印ＡＲ５で示す搬送方向におけるダイ５５の下流側に、ダイ５５と空間を隔てて設けられている。冷却器５６は、成形物ＣＰを冷却するためのものである。冷却器５６は空間を隔ててダイ５５の下流側に設けられている。冷却器５６の詳細な構成については後述する。

冷却槽５７は、矢印ＡＲ５で示す搬送方向における冷却器５６の下流側に、冷却器５６と隣接して設けられている。冷却槽５７は、冷却水に成形物ＣＰを浸漬することによって成形物ＣＰを冷却するためのものである。

引張機５８は、矢印ＡＲ５で示す搬送方向における冷却槽５７の下流側に設けられている。引張機５８は、２つの回転体５８ａおよび５８ｂで成形物ＣＰを挟むことにより、矢印ＡＲ５で示す搬送方向に成形物ＣＰを引っ張るものである。

切断機５９は、矢印ＡＲ５で示す搬送方向における引張機５８の下流側に設けられている。切断機５９は、成形物ＣＰを所望の位置で切断するものである。

図４は、本発明の一実施の形態における樹脂ベルトの製造工程を示す図である。

図３および図４を参照して、作業者は、線状の充填材および熱可塑性樹脂を含む原料ＯＲを、矢印ＡＲ４で示すようにホッパー５１の内部空間５１ａ内に投入する。

熱可塑性樹脂は、押出成形可能なものであればよい。熱可塑性樹脂は、たとえばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトンエーテルケトン（ＰＥＫＫＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、または液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの耐熱性樹脂よりなっている。

充填材は、たとえばダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウム、カーボン、またはガラス繊維などよりなっている。特に充填材は、耐熱性や強度の観点から、カーボン繊維およびガラス繊維のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。また、充填材は、大きな径および長さを有していることが好ましい。特に充填材は、２μｍ以上１５μｍ以下の平均径を有しており、５０μｍ以上２００μｍ以下の平均長さを有していることが好ましい。

なお、充填材の平均径および平均長さは、所定本数の充填材の顕微鏡写真を撮影し、得られた顕微鏡写真に含まれる充填材の各々の径および長さを計測することにより計測される。

ホッパー５１は、投入された原料ＯＲを加熱シリンダー５２の内部空間５２ｂに供給する。

スクリュー５３は、加熱シリンダー５２により原料を加熱するのと並行して、内部空間５２ｂに供給された原料ＯＲを混合し、矢印ＡＲ５で示す搬送方向に搬送する（ステップＳ１：材料混合）。

加熱シリンダー５２は、内部空間５２ｂに供給された原料ＯＲを加熱することにより、原料ＯＲ中の熱可塑性樹脂を溶融させる（ステップＳ２：溶融）。

スクリュー５３は、充填材および溶融した熱可塑性樹脂を含む原料ＯＲをダイ５５から押し出す。これにより、原料ＯＲは、円筒形状の成形物ＣＰに押出成型される（ステップＳ３：押出し）。原料ＯＲはダイ５５から連続して押し出されるため、成形物ＣＰは、矢印ＡＲ５で示す搬送方向に沿って延在した形状となる。

引張機５８は、ダイ５５から押し出された成形物ＣＰを、矢印ＡＲ５で示す搬送方向（押出方向）に引っ張りながら、冷却器５６および冷却槽５７の各々で冷却する。成形物ＣＰは、冷却器５６および冷却槽５７を通過する際に冷却されて固まる（ステップＳ４：冷却成形）。

切断機５９は、引張機５８を通過した成形物ＣＰを必要な長さに切断する（ステップＳ５：切断）。以上の工程により、樹脂ベルト３１３が完成する。

なお、成形物の切断後、切断した成形物を筒状の金型にセットして、成形物が溶融しない温度でアニールしてもよい。これにより、樹脂ベルトの寸法精度を向上することができ、樹脂ベルト３１３の残留歪みを除去することができる。

冷却器５６は、たとえば次の第１または第２の構成を有している。

図５は、本発明の一実施の形態における冷却器５６の第１の構成を示す断面図である。

図５を参照して、第１の構成の冷却器５６は、円筒形状の中子よりなっている。第１の構成の冷却器５６は、押し出された成形物ＣＰの内周面を冷却器５６の外周面に接触させることで、成形物ＣＰを所定の寸法にして冷却する。

図６は、本発明の一実施の形態における冷却器５６の第２の構成を示す断面図である。

図６を参照して、第２の構成の冷却器５６は、エア噴射部５６ａと、パイプ部５６ｂとを含んでいる。エア噴射部５６ａは、左端部に蓋部５６１が設けられた円筒形状を有している。エア噴射部５６ａは、外周面に形成された多数の孔５６２を含んでいる。

第２の構成の冷却器５６は、矢印ＡＲ６で示すように、エア噴射部５６ａの多数の孔５６２を通じて、押し出された成形物ＣＰの内周面にエアを噴射する。これにより、第２の構成の冷却器５６は、成形物ＣＰの外周面をパイプ部５６ｂの内周面に接触させて、成形物ＣＰを所定の寸法にて冷却する。

図７は、本発明の一実施の形態における押出速度Ｖ１と引張速度Ｖ２との関係を示す図である。

図７を参照して、押出速度Ｖ１は、成形物ＣＰがダイ５５から押し出される速度である。押出速度Ｖ１は、スクリュー５３の回転速度や、ダイ５５における開口部の面積などによって決まる速度である。

また、引張速度Ｖ２は、引張機５８が成形物ＣＰを引っ張る速度である。引張速度Ｖ２は、回転体５８ａおよび５８ｂの回転速度などによって決まる速度である。

引張速度Ｖ２が押出速度Ｖ１よりも大きくなる程、成形物ＣＰはより大きな力で矢印ＡＲ５で示す搬送方向に延伸される。その結果、樹脂ベルトの生産性はより高くなり、冷却器５６および冷却槽５７で冷却された後の成形物ＣＰの厚さｔ２は、ダイ５５から押し出された直後の成形物ＣＰの厚さｔ１よりも薄くなる。

一方、引張速度Ｖ２が押出速度Ｖ１よりも小さい場合には、成形物ＣＰを矢印ＡＲ５で示す方向に正常に搬送することができなくなるおそれがある。

本実施の形態において、押出速度Ｖ１と引張速度Ｖ２とは、１．０Ｖ１≦Ｖ２≦１．１Ｖ１の関係を有している。すなわち、成形物ＣＰは、冷却される際に矢印ＡＲ５で示す搬送方向にわずかに延伸されるか、または延伸されない。その結果、ダイ５５から押し出された直後の成形物ＣＰの厚さｔ１と、冷却器５６および冷却槽５７で冷却された後の成形物ＣＰの厚さｔ２とは、ほぼ同じ厚さとなり、０．９ｔ１≦ｔ２≦１．０ｔ１の関係を有している。厚さｔ１およびｔ２は、レーザー光や赤外光を用いて計測される。

特に押出速度Ｖ１と引張速度Ｖ２とは、等しいことが好ましい。この場合には、成形物ＣＰは延伸されずに（無延伸の状態で）冷却され、厚さｔ１と厚さｔ２とが等しくなる。

［実施の形態の効果］

次に、本実施の形態の効果について説明する。

図８は、本発明の一実施の形態における製造方法を用いて製造された樹脂ベルトの構成を模式的に示す断面図である。

図８を参照して、樹脂ベルト３１３は、円筒形状を有しており、熱可塑性樹脂よりなる母材９１と、母材９１中に分散する線状の充填材９２とを含んでいる。本実施の形態の製造方法において、押出速度Ｖ１と引張速度Ｖ２とは、１．０Ｖ１≦Ｖ２≦１．１Ｖ１の関係を有しているため、成形物ＣＰは、冷却される際にわずかに延伸されるか、または延伸されない。これにより、熱可塑性樹脂よりなる母材９１と充填材９２との間にクラックおよびピンホールが発生しにくくなる。また、樹脂ベルト３１３の表面から充填材９２がはみ出る現象も発生しにくくなり、樹脂ベルト３１３の表面が平滑になる。その結果、耐熱性、柔軟性、および省エネルギー性を向上することができ、樹脂ベルトの品質を向上することができる。

本実施の形態によれば、上述のようにクラックやピンホールの発生を抑えることができるので、添加する充填材９２を長くしつつ、樹脂ベルトを薄膜化することができる。具体的には、充填材９２の平均長さＬと、樹脂ベルト３１３の厚さＷ（図７の厚さｔ２に相当）とは、０．５Ｗ≦Ｌ≦２．０Ｗの関係を有している。

さらに本実施の形態によれば、樹脂ベルト３１３の表面が平滑化されるため、樹脂ベルト３１３を定着装置３０に用いた場合には、画像ノイズの発生を抑制することができ、高品質な画像を得ることができる。

図９は、従来の製造方法を用いて樹脂ベルトを製造する場合の、冷却中の樹脂ベルトの構成を模式的に示す断面図である。

図９を参照して、従来の製造方法では、強度および生産性を向上する目的で、引っ張り速度Ｖ２が押出速度Ｖ１の２倍程度に設定されていた。冷却器５６および冷却槽５７で冷却された後の成形物ＣＰの厚さｔ２は、ダイ５５から押し出された直後の成形物ＣＰの厚さｔ１の２分の１程度まで薄くされていた。

従来の製造方法では、冷却時の成形物ＣＰは強い引張力を受けて矢印ＡＲ５で示す搬送方向に延伸される。その結果、成形物ＣＰに添加する充填材９２として長いものを用いた場合には、延伸する力により、熱可塑性樹脂よりなる母材９１と充填材９２との間にクラック９３が発生し、成形物ＣＰを貫通するピンホール９４の原因となる。また、成形物ＣＰの表面から充填材９２がはみ出る現象も発生する。その結果、樹脂ベルトの品質が著しく低下する。また、クラック９３やピンホール９４の発生を抑えるために樹脂ベルトの厚さを大きくすると、柔軟性および省エネルギー性が悪化する。

［その他］

上述の実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 用紙搬送部
２０ トナー像形成部
２０Ｃ，２０Ｋ，２０Ｍ，２０Ｙ 画像形成ユニット
３０ 定着装置
３１ 加熱器
３２ 加圧器
５０ 樹脂ベルト製造装置
５１ ホッパー
５１ａ ホッパーの内部空間
５２ 加熱シリンダー
５２ａ 加熱シリンダーのヒーター
５２ｂ 加熱シリンダーの内部空間
５３ スクリュー
５４ モーター
５５ ダイ
５５ａ ダイの内部空間
５６ 冷却器
５６ａ エア噴射部
５６ｂ パイプ部
５７ 冷却槽
５８ 引張機
５８ａ，５８ｂ 引張機の回転体
５９ 切断機
９１ 母材
９２ 充填材
９３ クラック
９４ ピンホール
１００ 画像形成装置
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 感光体ドラム
１０２ 給紙トレイ
１０３ａ 給紙ローラー
１０３ｂ，１０３ｃ 搬送ローラー
１０３ｄ 排紙ローラー
１０４ 露光装置
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ 帯電ローラー
１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ 現像装置
１０７ 回転ローラー
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ 一次転写ローラー
１０９ 中間転写ベルト
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ クリーニング装置
１１１ 二次転写ローラー
１１２ クリーニング装置
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄ トナーボトル
１１５ 排紙トレイ
１１８ 画像形成装置本体
３１１ 定着ベルト
３１２ 押圧部材
３１３ 樹脂ベルト
３１４，３２２ 弾性層
３１５，３２３ 離型層
３１６ 弾性押圧部材
３１７ 剛体押圧部材
３１８ 熱源
３１９ 反射板
３２０ 保持フレーム
３２１ 芯金
５６１ 蓋部
５６２ 孔
ＡＸ１ 軸
ＣＰ 成形物
ＯＲ 原料
Ｐ 用紙
ＴＲ１ 搬送経路

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂よりなる母材と、
   前記母材中に分散する線状の充填材とを含む円筒形状の樹脂ベルトであって、
   前記充填材の平均長さＬと、前記樹脂ベルトの厚さＷとは、０．５Ｗ≦Ｌ≦２．０Ｗの関係を有する、樹脂ベルト。
2. 前記充填材は、カーボン繊維およびガラス繊維のうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載の樹脂ベルト。
3. 加熱される定着ベルトと、
   前記定着ベルトとの間で、用紙を挟み込む定着ニップ部を形成する加圧器とを備え、
   前記定着ベルトは、請求項１または２に記載の樹脂ベルトを含む、定着装置。
4. 用紙上にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記用紙上に前記トナー像を定着させる請求項３に記載の定着装置とを備えた、画像形成装置。
5. 線状の充填材と熱可塑性樹脂とを含む原料中の前記熱可塑性樹脂を溶融させる工程と、
   溶融した前記熱可塑性樹脂を含む前記原料をダイから押し出すことにより、円筒形状の成形物に成形する工程と、
   引張機を用いて前記成形物を押出方向に引っ張りながら、前記成形物を冷却する工程とを備え、
   前記成形物が前記ダイから押し出される速度である押出速度Ｖ１と、前記引張機において前記成形物を引っ張る速度である引張速度Ｖ２とは、１．０Ｖ１≦Ｖ２≦１．１Ｖ１の関係を有する、樹脂ベルトの製造方法。
6. 前記成形物を成形する工程において前記ダイから押し出された直後の前記成形物の厚さｔ１と、前記成形物を冷却する工程において冷却された後の前記成形物の厚さｔ２とは、０．９ｔ１≦ｔ２≦１．０ｔ１の関係を有する、請求項５に記載の樹脂ベルトの製造方法。
7. 前記成形物を冷却する工程において、前記成形物に対して延伸を行わない、請求項５または６に記載の樹脂ベルトの製造方法。

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