JP4532290B2 - 定着ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents
定着ベルトおよび画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4532290B2 JP4532290B2 JP2005004201A JP2005004201A JP4532290B2 JP 4532290 B2 JP4532290 B2 JP 4532290B2 JP 2005004201 A JP2005004201 A JP 2005004201A JP 2005004201 A JP2005004201 A JP 2005004201A JP 4532290 B2 JP4532290 B2 JP 4532290B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- belt
- iron
- fixing belt
- fixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
ベルト加熱方式の加熱定着装置の定着ベルト駆動方法としては、図3に示したようなベルト内面を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接されたベルトを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方法(加圧ローラ駆動方式)や、図6に示したような、逆に駆動ローラとテンションローラによって張架された無端ベルト状のベルトの駆動によって加圧ローラを従動回転させる方法等がある。
この電気鍍金法では、所要形状の母型が使用され、その母型の外周上に電気鋳造成膜が行われ、母型から引き抜かれてシームレスベルト基材が製造される。しかし、従来のニッケルシームレスベルトは、定着時に180℃以上に加熱されると、表面が酸化し、例えば、図3に示したベルト加熱方式の加熱定着装置においては、セラミックスヒータ312やベルトガイド316との接触で、徐々に削れが発生し摩擦抵抗が増大する。そのため、加圧ローラ(加圧部材)330と従動するトルクが増え設計通りの回転が得られなくなる。
一方、加熱部材の支持部材と摺動する面に、セラミック粒子又は合成樹脂粒子を金属マトリックス中に分散させた潤滑性金属層が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。金属マトリックス中にセラミック粒子または合成樹脂粒子を分散させた金属層を設けることで、加熱部材の支持部材との摺動面の摺動抵抗を低減し、さらに通紙耐久性の向上による摺動抵抗の増加を抑制することができる。しかし、依然として熱伝導度は基材であるニッケルに比べ小さいため、加熱定着装置の高印字スピード化には課題として残っている。
塑性加工法とは、絞り加工、引き抜き加工、絞り時に基材を扱く加工法等であるが、チューブの厚みを薄くしようとすると、例えば、引き抜き加工の場合は、ダイスの磨耗が頻繁になり、また厚みも30μm以下に薄くするのは機械的に難しいという欠点を持つ。
20≦N≦80 (1)
10≦F≦50 (2)
10≦C≦70 (3)
(2)前記離型層と前記金属層との間に弾性層を有する(1)に記載の定着ベルト。
20≦N≦80 (1)、 10≦F≦50 (2)、 10≦C≦70 (3)
これにより、金属層の高硬度化、亀裂や破断等が発生しない高耐熱性、高屈曲性を有する金属層とすることができる。
20≦N≦40 (4)、 20≦F≦50 (5)、 10≦C≦60 (6)
一方、従来技術の電鋳ニッケルの場合は、前記したように定着時における加熱(180℃以上)により表面が酸化し、図3に示したような、セラミックスヒータ312やベルトガイド316との接触で削れが発生するといった欠点を持つ。しかし、本発明における前記電鋳法で製造した金属層は、ニッケルに加え、更に鉄とコバルトを含有させたニッケル−鉄−コバルト三元系合金であり、高温下に晒される場合でも、金属層1を電鋳法で製造する場合に使用する光沢剤中の硫黄成分による硫黄脆性を起こさない耐熱性を持ち、かつ、高硬度化しても柔軟性を有する。すなわち、本発明の定着ベルトは、相対する構造物と接触しても削れず、耐摩耗性及び良好な滑り性、十分な耐熱性、屈曲性を有することができる。
本発明の定着ベルトについて説明する。
<金属層>
金属層1は電鋳法で製造した無端金属ベルトからなり、この無端金属ベルトはニッケル−鉄−コバルト合金からなる。本発明の定着ベルトは、金属層1の外周面上に弾性層2及び離型層3を形成する時に、通常200〜300℃に一定時間加熱し硬化させるほか、定着時にも180℃以上の加熱を受ける。また、金属層1を電鋳法で製造する場合、成型精度を向上させ、かつ、電着応力を低減させて脱型を容易にするためには光沢剤中の硫黄成分は必須成分ではあるが、この際に形成される被膜中には鍍金浴中の鉄イオンと光沢剤中の硫黄成分が共析する。金属層は、上記高温加熱下に晒されると硬度が徐々に高くなる傾向を示すが、やがて被膜中の鉄(Fe)と硫黄(S)がFeSという化合物になる反応を起こすことにより、硫黄脆性が起こり硬度劣化が生じ、定着時に亀裂や破断が生じたりする。すなわち、屈曲性が悪くなる。
20≦N≦80 (1)、 10≦F≦50 (2)、 10≦C≦70 (3)
ニッケル含有率が80質量%以上では鉄またはコバルト添加の効果が小さくなり、充分な耐摩耗性・耐熱性が得られない。また、20質量%以下では、鉄及びコバルトが高含有率となり、被膜の引っ張り応力が著しく強くなり電鋳成膜が難しく、電鋳ベルトの製造には不向きである。
20≦N≦40 (4)、 20≦F≦50 (5)、 10≦C≦60 (6)
本発明に使用する上記の所定のニッケル、鉄及びコバルト含有率を有する無端ニッケル−鉄−コバルト合金ベルトは、例えば、好ましくはステンレス鋼等の直円筒形状の母型を陰極として、電鋳プロセスにより製造される。ここで直円筒形状とは長手方向に垂直な横断面が全て同一円形である筒形状をいう。
硫酸第一鉄七水和物 ;2〜30g/l
硫酸コバルト七水和物 ;10〜80g/l
ピット防止剤(ラウリル硫酸ナトリウム) ;
0.002g/l
光沢剤(サッカリンナトリウム) ; 0.01〜5g/l
pH調整剤
pH調整剤(1N硫酸);適量
(鍍金条件) 電鋳浴温度 ;50±10℃
pH ; 2.7±0.3
陰極電流密度 ;1〜20A/dm2
光沢剤としては、サッカリン、サッカリンナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム等の応力減少剤・一次光沢剤が挙げられる。その中で本発明ではサッカリンナトリウムを選択したが、被膜中に取り込まれる硫黄の含有率が増加すると硫黄脆性が生じやすいことから、鍍金浴中で5g/l以下で制御することが好ましい。また、定着ベルトとして要求される強度や屈曲性等を得るため、或いは脱型に好適な応力調整を図るために、0.01g/l以上にすることが好ましいと判った。
σ=503×(ρ/fμ)1/2
と表される。これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は1/e(eは自然対数の底を表す)以下になっており、逆にいうとほとんどのエネルギーはこの深さまでで吸収されている。
弾性層2は設けても設けなくてもよい。弾性層2を設けることにより、ニップ部において被加熱像を覆って熱の伝達を確実にするとともに、金属層1の復元力を補って回転、屈曲による疲労を緩和することができる。また、弾性層2を設けることにより、定着ベルトの離型層表面の未定着トナー像表面への追従性を増し、熱を効率よく伝達させることが可能になる。弾性層2を設けた定着ベルトは、特に、未定着トナーののり量が多いカラー画像の加熱定着に適している。
離型層3の材料は特に限定されず、離型性、耐熱性のよいものを選べばよい。離型層3としては、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が好ましく、PFAがより好ましい。なお、必要に応じて、離型層にはカーボン、酸化すず等の導電剤等を含有させることができる。導電剤の含有量は特に限定されないが、一般的には、離型層を形成する材料の全質量に対し10質量%以下で含有させるのが好ましい。
本実施例、比較例における無端金属ベルトのニッケル−鉄−コバルト合金のニッケル、鉄及びコバルト含有率の測定、鉄と硫黄の反応ピーク温度測定、熱処理による硬度測定、及び実施例及び比較例の定着ベルトの空回転耐久試験並びに実機耐久通紙試験は次の通り行った。
フィリップス・エレクトロン・オプティクス株式会社製のエネルギー分散型X線分析装置EDAX Phoenix(商品名)を用いて測定した。
加熱による鉄と硫黄の反応は、通常400℃前後で起こり、理学電機株式会社製の示差走査熱量計DSC8230で測定し、この反応のピーク温度(以後、Tp)を記録した。
耐熱性を評価するために熱処理前後の硬度差の比較を行なった。熱処理条件としては、熱処理温度を250〜500℃の間で50℃刻みで設定し、各温度条件において30分保持した後、徐冷し硬度測定を行った。硬度測定は株式会社アカシ社製の硬度測定装置MVK−E(商品名)を用い、荷重50gでビッカース硬度をJIS−Z−2244に基づき測定した。
[ヒータ加熱方式のベルト加熱方式加熱定着装置による空回転耐久試験]
ヒータ加熱方式のベルト加熱方式加熱定着装置であるキヤノン(株)製フルカラーLBP LASER SHOT「LBP−2040」に、実施例または比較例の定着ベルトを搭載し、加熱定着装置とした。この加熱定着装置を用い空回転耐久試験を以下のように行った。
電磁誘導加式のベルト加熱方式加熱定着装置であるキヤノン(株)製フルカラーLBP LASER SHOT「LBP−2710」に、実施例または比較例の定着ベルトを搭載し、加熱定着装置とした。加熱定着装置のヒータ温度を220℃に温調しながら、所定の加圧力で加圧ローラを定着ベルトに押し付け、定着ベルトを加圧ローラに従動回転させた。加圧ローラは、肉厚3mmシリコーン層に30μmのPFAチューブを被覆したΦ30mmのゴムローラを用いた。本実験では、加圧力は200N、定着ニップは幅7mm×長さ230mmであり、定着ベルトの表面速度は高速印字速度である120mm/secの条件で試験した。また、ベルトガイドの摺動板(図4の440)に滑りをよくするためにダウコーニング社製のHP3000を0.5g塗布して試験した。
上記空回転耐久試験に用いた加熱定着装置をキヤノン(株)製フルカラーLBP LASER SHOT「LBP−2040」に搭載した画像形成装置により、10万枚の画像を画出しして実機耐久通紙試験を行った。
[実施例1〜14、比較例1〜11]
電鋳法で製造したニッケル−鉄−コバルト合金からなる無端定着ベルトを以下の手段で作製した。鍍金条件を以下に示す。
硫酸第一鉄七水和物 ;5〜60g/l
硫酸コバルト七水和物 ;0〜50g/l
ホウ酸 ;25g/l
塩化ナトリウム ;25g/l
ラウリル硫酸ナトリウム;0.02g/l
サッカリンナトリウム ;1g/l
pH調整(1N硫酸) ;適量
電鋳浴温度 ;50℃
pH ;2.7±0.3
陰極電流密度 ;2〜12A/dm2
上記ニッケル−鉄−コバルト鍍金浴にステンレス鋼製の直円筒形状の母型を浸漬して、陰極とし、この母型の外周面上にニッケル−鉄−コバルト合金を30分間電析した後に、母型から取り外し、内径Φ24mm、厚み30μm及び両端部を仮カットし長さを約300mmにした無端金属ベルトを作製した。
また、実機耐久通紙試験においては、実施例1〜14の定着ベルトを搭載したものは、トラブルもなく10万枚の画出し耐久試験を終了した。一方、成型できなかった比較例1および2を除く、比較例3〜11の定着ベルトを搭載したものは、1万枚以下で画像に乱れが発生し通紙不可能となったり、試験自体を行う機械的強度を持ち合わせていなかったりと、問題が見受けられた。
また、電磁誘導加熱方式のベルト加熱方式の加熱定着装置による空回転耐久試験においては、実施例1〜14の定着ベルトを搭載したものは、何れも500時間の耐久時間をクリアした。更にその中で実施例1〜11の定着ベルトを搭載したものは、何れも700時間をクリアし、十分な耐熱耐久性を有することが確認された。一方、比較例3〜11の定着ベルトは、耐久時間が500時間以下で亀裂が入り、耐久が不良であった。
2 弾性層
3 離型層
10、20 定着ベルト
300、400、600 加熱定着装置
310、410、610 定着ベルト
312 セラミックヒータ
312b 発熱層
312c 保護層
316、416、616 ベルトガイド
322、422、622 加圧用剛性ステイ
330、430、630 加圧部材(加圧ローラ)
330a、430a 芯金
330b、430b 弾性層
340、440、640 摺動板
416a、416b ベルトガイド
417a、417b、417c 磁性コア
418、618 励磁コイル
418a、418b 給電部
419、619 絶縁部材
426 温度センサ
427 励磁回路
617a、617b、617c 磁性コア
631 駆動ローラ
632 テンションローラ
M 駆動手段
N ニップ部
t 定着トナー画像
P 被記録材
Claims (4)
- 少なくとも金属層と、該金属層上に設けられた離型層とを有する定着ベルトであって、該金属層が電鋳法で製造したニッケル−鉄−コバルト合金からなり、該ニッケル−鉄−コバルト合金中のニッケルの含有率をN(質量%)、鉄の含有率をF(質量%)、及びコバルトの含有率をC(質量%)とした時、該ニッケル−鉄−コバルト合金が、下記式で表される関係を満たすものであることを特徴とする定着ベルト。
20≦N≦80 (1)
10≦F≦50 (2)
10≦C≦70 (3) - 前記離型層と前記金属層との間に弾性層を有する請求項1に記載の定着ベルト。
- 前記弾性層がシリコーンゴム、フッ素ゴム及びフルオロシリコーンゴムから選ばれたゴムから形成されたものである請求項2に記載の定着ベルト。
- 請求項1〜3の何れかに記載の定着ベルトを備えていることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005004201A JP4532290B2 (ja) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | 定着ベルトおよび画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005004201A JP4532290B2 (ja) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | 定着ベルトおよび画像形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006194988A JP2006194988A (ja) | 2006-07-27 |
JP4532290B2 true JP4532290B2 (ja) | 2010-08-25 |
Family
ID=36801138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005004201A Active JP4532290B2 (ja) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | 定着ベルトおよび画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4532290B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114775003B (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-09 | 浮山县广和精密制造有限公司 | 电铸液、电铸方法及其在激光打印机定影膜的应用 |
-
2005
- 2005-01-11 JP JP2005004201A patent/JP4532290B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006194988A (ja) | 2006-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4685635B2 (ja) | 金属ベルト、定着ベルト及び加熱定着装置 | |
JP3472286B2 (ja) | 定着ベルトおよび像加熱定着装置 | |
JP5512758B2 (ja) | 無端状金属ベルト及びそれを用いた定着ベルト、加熱定着装置 | |
KR100623130B1 (ko) | 무한 금속 벨트, 정착 벨트 및 열 정착 장치 | |
JP5099749B2 (ja) | 無端状金属ベルト及びそれを用いた定着ベルト、加熱定着装置 | |
JP4532290B2 (ja) | 定着ベルトおよび画像形成装置 | |
JP4344158B2 (ja) | 定着ベルトおよび像加熱定着装置 | |
JP3905053B2 (ja) | 定着ベルト | |
JP2012168218A (ja) | 金属ベルト | |
JP2005165291A (ja) | 無端状金属ベルト、定着ベルトおよび加熱定着装置 | |
JP2011039287A (ja) | 金属ベルトおよびこれを用いた定着ベルト | |
JP4344189B2 (ja) | 定着ベルト | |
JP2004068148A (ja) | 定着ベルトおよび像加熱定着装置 | |
JP2004126274A (ja) | 定着ベルト | |
JP2005031474A (ja) | 定着ベルトおよび定着ベルトの製造方法 | |
JP2004286840A (ja) | 定着ベルト | |
JP3866215B2 (ja) | 定着ベルト | |
JP4318909B2 (ja) | 金属ベルト及び被覆ベルト | |
JP2004294634A (ja) | 定着ベルト | |
JP2005241955A (ja) | 定着ベルト部材 | |
JP2004333764A (ja) | 定着ベルト | |
JP2007047817A (ja) | 定着ベルト | |
JP2004333750A (ja) | 定着ベルト | |
JP5438437B2 (ja) | 定着ベルト | |
JP2009174058A (ja) | 金属ベルト及び被覆ベルト |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100602 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100610 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4532290 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |