JP4574179B2 - 定着ベルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械的加工により端面を形成された金属層を有するベルトに関するものであり、特に電子写真式プリンター、複写機等の画像形成装置に用いられる加熱定着装置に用いられる定着ベルトに関するものである。

従来、ベルト形状の部材において、その製造時に必要以上の幅で加工されたベルトから一方もしくは両側の余剰部分を何らかの機械的加工により分断することにより定寸で、しかも段差等が発生しない端面をもつベルトを得ていた。ベルトの分断の手法としては、ベルト内面に中子をあてがいベルトが分断するまで外面から切断刃を押付ける手法（例えば、特許文献１参照。）が知られており、このような手法が一般的である。金属層を持つベルトにおいてこのようにして切断刃のみによって分断されたベルト金属層部の端面の形状は、切断刃との摩擦による摩擦切断面となっており、切断刃は完全にベルトを分断するまで入っている為、ベルト金属層部の端面全面この摩擦切断面１層で出来ている。また、ゴムローラと刃ローラの組み合わせで切断する手法（例えば、特許文献２参照。）もあるが、これも刃ローラが完全にベルトを分断するまで入っている為、分断されたベルト金属層部の端面の形状は、刃との摩擦による摩擦切断面となっており、ベルト金属層部の端面全面この摩擦切断面１層で出来ている。またこの他に、切断にレーザーを用いる手法（例えば、特許文献３参照。）も述べられているが、これもベルト金属層部の端面全面が熱変質層１層で出来ている。このような手法はすべて切断面が単一な切断形態となっている。

また、この他にパイプのようにある程度の厚みを持ったものの分断の手法として、パイプの中に中子を挿入しパイプの外側からカッターで切込みを入れ、軸方向に引っ張って分断する手法（例えば、特許文献４参照。）がある。
特開昭５８−８６５４７号公報 特開平４−１１６５６１号公報 特開平４−２８２６８２号公報 特開平４−２９４９２２号公報

特許文献１〜３の方法に示されたこのような加工によって出来た金属層の断面は、その刃の進入方向、及びレーザー等のエネルギーの入射方向によりその力の逃げの方向に多少のバリやカエリが発生してしまう場合があった。

これらのバリやカエリはベルトの当接する部材を傷つける場合があるのみならず、ベルト自身もこのバリ、カエリ部分からの亀裂等による破壊を誘発する場合があった。

このため、一般的にはこのバリ、カエリ部分を研磨等で除去している。このような工程は工数がかかる上、金属層が非常に薄い場合は困難であり、また、一般的にベルトが多層になっている場合等は研磨により層間の剥離が起きてしまうといった問題がある。
また、パイプの中に中子を挿入しパイプの外側からカッターで切込みを入れ、軸方向に引っ張って分断する手法では、１００μｍ以下の厚みの金属層の場合引っ張り時に切断部近傍が変形してしまい、厚みが変わったり、形状が変形したりしてしまい使えなくなってしまう場合があった。
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、このような弊害をもたらすことのない端部形状の薄肉金属ベルトを容易に得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。
すなわち、本発明は、最内層としての金属ベルトと該金属ベルトの外周面を被覆している弾性層とを有する定着ベルトの製造方法であって、
該弾性層で外周を被覆されている薄肉金属ベルトの両端部の余剰部分の除去工程を有し、
該除去工程は、
（１）該薄肉金属ベルトに外周側から該薄肉金属ベルトの厚み方向に、該薄肉金属ベルトが所定の厚みの切込み残しを有するように切込み部を形成する工程と、
（２）該薄肉金属ベルトの端部から該切込み部近傍まで、該薄肉金属ベルトの略軸方向にハサミで切断し、次いで該薄肉金属ベルトの略軸方向に切断した端部をクランプ保持して該端部を引っ張って、その引っ張りせん断応力により該切込み部より該薄肉金属ベルトを切り裂いていくことにより該薄肉金属ベルトの端部の余剰部分を除去する工程と、
を含むことを特徴とする定着ベルトの製造方法に関する。

薄肉金属ベルトの金属層の厚み方向の切断面（端面）が、少なくとも切断形態（破断面）の異なる２層からなっており、そのうちの１層をせん断力による破断面とすることでバリ、カエリを発生を防ぎ、しかも切断部近傍の変形および、厚み変化を押さえてベルトの分断をすることが可能となった。

また、本発明の薄肉金属ベルトの製造方法では、確実に金属層の切断面が摩擦力による破断面、せん断力による破断面を有する切断形態（破断面）の異なる二層からなりバリ、カエリを発生させることなくかつ切断部近傍の変形および、厚み変化を押さえて分断することが可能となった。また両端部の余剰部分の除去も容易に行えた。

本発明の薄肉金属ベルトは最初に切込み部を形成し、次にせん断応力を付加することによって切断されたものである。このように少なくとも２つの異なる切断手段によって切断を行うことにより、破断部は切断形態の異なる２つの破断面（最初の摩擦力による破断面（Ｂ）とせん断応力による破断面（Ａ））を形成しバリ、カエリの発生を防ぐことができる。なお、異なる切断方法によって形成された破断面はＳＥＭ観察によって判別することができる。例えば、カッター等の切断手段を用いたときには摩擦力による破断面となり、該破断面には非常に平で摩擦方向（一方向）にカッター面との摩擦痕が残るのに対して、せん断応力による破断面はこのような摩擦痕はなく滑らかな凹凸を有しているため、ＳＥＭ観察による判別が可能である。しかも、最後はせん断応力による切断をすることで切断部近傍の変形および、厚み変化を押さえてベルトを分断することが可能となる。

（ベルトの切込み部形成方法）
次に、薄肉金属ベルトの切込み部形成方法を説明する。まず、直円筒状の薄肉金属ベルトの内周側に直円筒状の中子を挿入する。中子は、ベルトに対して０≦中子の外径−ベルト内径≦５０μｍの必要がある。中子とベルトが上記関係にない場合には、中子によってベルトを固定することが不可能となり、安定的に切断処理を行うことが不可能となる。中子はベルトに対して０μｍ≦中子の外径−ベルト内径≦３０μｍであることが好ましく、１０μｍ≦中子の外径−ベルト内径≦２０μｍであることがより好ましい。なお、中子をベルトに挿入する際には、中子の内側からエアーを吹き付けるのが良い。エア−が潤滑作用を有し、ベルトへの中子の挿入を容易に行うことができる。

次に、中子によってベルトを固定したまま、切断手段によって所定位置に切込み部を形成する。切込み部の形成は、ベルト外周側から厚み方向へカッターを挿入することによって行う。切込み部は、ベルト軸方向の両端部に形成することが好ましい。
カッターの刃先の角度は１５°≦刃先の角度≦４５°以下が好ましく３０°がより好ましい。また刃先の形態は両刃でも片刃でも良いが、多層のベルトを切断する場合には軸方向に力が働きづらい両刃が好ましい。刃厚もできるだけ薄いほうが好ましいが、その強度から０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、例えば、０．５ｍｍであることがより好ましい。カッターの金属の部分での厚み方向への送りスピードはベルト材質によっても異なるが、１μｍ／ｓ以上５０μｍ／ｓ以下が好ましい。また、切断スピードはベルトを回転させてカッターを挿入する為その相対速度となるが、刃先の磨耗およびカケを考慮して５０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下が好ましい
この切込み部を形成する切断手段としてはカッターに限られるわけではなく、例えばレーザーのような高エネルギーの除去加工、ディスクカッター等の研摩による摩擦力を用いる切断手段を用いることもできる。
この切込み部を形成する際、切断は金属層の一部が切断される深さまで行うが、いまだ切断されていない所定厚さの金属層が残る位置で切断を止める（従って、金属層には所定厚さの切込み残しが生じる。）。このとき本発明のベルトが金属層の外周上に更に別の層を有する場合には、金属層以外の層は全て切断されることとなる。この切断時に切断部において切断されずに残った金属層（切込み残し）の厚みは１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。切込み残しがこれらの範囲内にあることによって、切断時に部分的に分断されてしまう部分が発生せず、バリ、カエリが発生しない。また、後の工程でせん断応力を付加することにより切込み部分に沿ってベルトをきれいに切り裂くことができる。このため、切込み残し厚みがこれらの範囲内にあることによってその後のせん断応力による切り裂きの工程でバリ、カエリを発生させることなくかつ切断部近傍の変形および、厚み変化を押さえて切込み部分に沿ってスムーズに分断することが可能となる。

（せん断応力による切断方法）
次に、該切込み部（切断部）両側のベルトのうち少なくとも一方にせん断応力を加えることによって最終的な切断を行う。ここで、この工程はベルトの一方を固定し、他方にのみせん断応力をかけることによって行っても良いし、ベルトの一方と他方に互いに反対方向にせん断応力を付加することによって行っても良い。

この際、ベルトに付加するせん断応力は金属の材質および切込み残し厚みにもよるが１００Ｐａ以上１ＭＰａ以下であることが好ましい。せん断応力がこれらの範囲内にあることによって、より効果的に切断時のバリやカエリの発生を防止することができる。せん断応力は余剰部分である端部をしっかりと固定し相対的にひねることにより容易に行える。
また、切込み部はせん断応力を加える際に余剰部分である端部をしっかりと固定する必要があり、またあまり無駄な部分を多くしない為ベルト軸方向の端部から５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の位置に設けることが好ましい。切断位置がこれらの範囲内にあることによって、せん断応力による切断時に両端部を担持することが容易となる。

また、せん断応力による切断方法としては切込み部を形成した後、前記薄肉ベルトの端部から切込み部近傍まで略軸方向に切断し、その切断部分の端を保持したまま引っ張ることでせん断応力を加え、切断することが好ましい。これは、略軸方向に切断されたその切断終端点から連続的に破断が進行し切り裂けていく為、ひねることでせん断応力を加え一度に切断するよりもより効果的に小さなせん断応力で切断でき、バリやカエリをより有効に防止できるためである。また、切断後の端部の余剰部分はベルト状ではなく帯状となり、その除去も容易なためである。切込み部近傍まで略軸方向に切断する手段としてはハサミ、ニッパー等を用いることが好ましい。また該切断部分を保持する手段としては、ペンチ等により切断部分をベルトの厚み方向で挟めばよい。好ましくは上記２工程（薄肉ベルトの端部から切込み部近傍までの切断工程とせん断力による切断工程）を１つの手段でできるように切断端部保持機能付のハサミを用いるのが良い。また、切断部分の端を保持したまま引っ張る際の方向は切込み部分にせん断力が加わればどの方向でも良い。好ましくはベルト円周の接線方向が良い。更に、切断部分の端を引っ張る方向は略軸方向と直行する所定の方向であっても良い。例えば、引っ張る方向をベルトの半径方向とすることができる。

また、ベルト端部から該切込み部近傍まで略軸方向に切断した際の切断終端点から切込み部までの距離が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることがより好ましい。距離がこれらの範囲内にあることによって、後の工程で切断部分の端を保持し引っ張ることによりせん断応力を加え切込み部より切り裂いていく工程において、切断終端点から切込み部への破断の進展がスムーズとなる。また、この間に大きなせん断力がかからず、ベルトの変形が起きにくい。ベルト両端部から該切込み部近傍まで切断する際に用いる切断する手段であるハサミ等の先端の形状によりベルトが変形させられたり、その影響を受けて切断終点近傍が変形するといった問題が起こらない。このため、せん断応力による切り裂きの工程でバリ、カエリを発生させることなくかつ切断部近傍の変形および厚み変化を押さえて切込み部に沿ってスムーズに分断することが可能となる。

なお、本発明の製造方法を使用する装置構成上、ベルト長、切り込み部の位置は一定である。この為、切断終端点から切込み部までの距離はハサミの先端の位置を規定することにより制御できる。また、測定はビデオマイクロ等の画像拡大装置を使用し、１点−線間の最短距離を画像上で測定した。

このようプロセスを経てベルトの切断を行うことで金属層の切断面（端面）が摩擦による破断面、せん断応力による破断面を有する切断形態の異なる二層からなりバリ、カエリを発生させることなくかつ切断部近傍の変形および、厚み変化を押さえて分断することが可能となる。また両端部の余剰部分の除去も容易に行える。

（薄肉金属ベルト）
図１に本発明の薄肉金属ベルトの一例を示す。図１は、ベルトの所定位置を切断した場合に形成される端面の厚さ方向断面を表す。本例のベルトは、基層となる金属層１１と、その外周面に積層した弾性層１２と、さらにその外周面に積層した離型層１３を有する。ベルトにおいて、金属層１１が内面側（ベルトガイド面側）であり、離型層１３が外面側（加圧ローラ面側）である。金属層１１と弾性層１２との間、弾性層１２と離型層１３との間には接着のためにプライマー層（不図示）を設けても良い。プライマー層はシリコーン系、エポキシ系、ポリアミドイミド系等の公知のものを使用すればよく、その厚さは、通常、１μｍ以上１０μｍ以下程度である。弾性層は省略しても良く、特に本発明のベルトを被記録材上のトナーのり量が少なくトナー層の凹凸が比較的小さいモノクロ画像の定着ベルトとして用いた場合は、弾性層を省略することができる。

（金属層）
金属層は、ＳＵＳ等の円柱状母型を電鋳浴に浸漬させ、母型表面に電鋳プロセスにより成長させたニッケル（合金も含む）を用いることが好ましい。この金属層のマイクロビッカース硬度は、より好ましくは３３０以上または４２０以下であり、特に好ましくは３３０以上４２０以下である。ニッケル電鋳は例えば、ステンレス鋼製などの母型を陰極として、電鋳プロセスにより製造される。この場合の電解浴としては、例えばスルファミン酸系などの公知のニッケル電解浴を用いることができ、ｐＨ調整剤、ピット防止剤、光沢剤などの添加剤を適宜加えてもよい。そして、電解浴温度、陰極電流密度などを制御することによって、所望のニッケルまたはニッケル合金からなるニッケル電鋳が得られる。金属層の厚みは１０μｍ以上１００μｍ以下の必要がある。金属層の厚みが１０μｍ未満のときベルトの強度が弱くなり、１００μｍを超えるときは安定的なベルトの切断が困難となる。金属層の厚みは２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。なお、ベルトが多層からなる場合、金属層は最内層となる。

（弾性層）
弾性層は設けても設けなくてもよい。弾性層を設けることにより、本発明のベルトを画像形成装置の定着ベルトとして用いた場合に、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、弾性層を付与することにより、定着ベルト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。

弾性層の材質としては、特に限定されず、耐熱性がよく、熱伝導率がよいものを選べばよい。弾性層としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が好ましく、特にシリコーンゴムがより好ましい。弾性体層に使用されるシリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等を例示することができる。

なお、必要に応じて、弾性体層には乾式シリカ、湿式シリカ等補強性充填材、炭酸カルシウム、石英紛、珪酸ジルコニウム、クレー（珪酸アルミニウム）、タルク（含水珪酸マグネシウム）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ベンガラ（酸化鉄）等を弾性体層に含有させてもよい。弾性層の厚さは、良好な定着画像品質が得られるので、１０μｍ以上、特に５０μｍ以上が好ましく、１０００μｍ以下、特に５００μｍ以下が好ましい。弾性層の厚さがこれらの範囲内にあることによって、画像光沢ムラが発生せず、クイックスタートの実現が容易となる。

弾性層の硬度（ＪＩＳ−Ａ）は、画像光沢ムラの発生が十分抑制され、良好な定着画像品質が得られるので、６０゜以下、特に４５゜以下が好ましい。弾性体層は公知の方法、例えば、液状のシリコーンゴム等の材料をブレードコート法等の手段によって金属層上に均一な厚みでコート、加熱硬化する方法；液状のシリコーンゴム等の材料を成形型に注入し加硫硬化する方法；押出成形後に加硫硬化する方法；射出成形後に加硫硬化する方法等で形成すればよい。

（離型層）
離型層の材料としては特に限定されず、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、シリコーンゴムが好ましく、特にＰＦＡが好ましい。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離型層の１０質量％以下含有させてもよい。

離型層の厚さは１μｍ以上または１００μｍ以下が好ましい。離型層があまりに薄いと、塗膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足したりすることがある。また、離型層があまりに厚いと、熱伝導が悪化することがあり、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなって弾性層２の効果がなくなってしまうことがある。

このような離型層は公知の方法、例えば、フッ素樹脂系の場合、フッ素樹脂粉末を分散塗料化したものをコート・乾燥・焼成する方法により、あるいは予めチューブ化したものを被覆・接着する方法で形成すればよく、ゴム系の場合、液状の材料を成形型に注入し加硫硬化する方法；押出成形後に加硫硬化する方法；射出成形後に加硫硬化する方法等で形成すればよい。

また、予め内面プライマー処理されたチューブ、予め表面プライマー処理されたニッケル電鋳ベルトを円筒金型内に装着し、チューブとニッケル電鋳ベルト間隙間に液状シリコーンゴムを注入、加熱することでゴムの硬化及び接着を行う手法を用いれば、弾性層、離型層を同時に形成することも可能である。

（定着装置）
本発明の薄肉金属ベルトは、画像形成装置に用いられる定着装置用の定着ベルトとして用いることができる。定着ベルトとして上記ベルトを使用することにより、実使用時の定着ベルトの端部からのバリ・カエリ・変形および厚み変化を発生起因とする割れ等の破壊を防止出来る。このためより高耐久の定着ベルトとして使用することができる。定着装置はセラミック加熱方式と電磁誘導加熱方式の２種類の定着装置がある。セラミック加熱方式の定着装置を図５（ａ）に示す。この定着装置内では本発明のベルトは定着ベルト５４として用いられている。また、電磁誘導加熱方式の定着装置を図６に示す。

図６では磁場発生手段は、磁性コア１７（ａ〜ｃ）および励磁コイル１８からなる。磁場発生手段と定着ベルト１０との間には絶縁部材１９を配設してある。励磁コイル１８には給電部１８ａ・１８ｂに励磁回路２７を接続してある。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。

磁性コア１７に導かれた交番磁束（Ｃ）は、定着ベルト１０のニッケル電鋳からなる金属層（電磁誘導発熱層）に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱（渦電流損）を発生させる。

加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた弾性材層３０ｂとで構成されている。加圧ローラ３０は、駆動手段Ｍにより矢示のように反時計方向に回転駆動される。こうして、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って定着ベルト１０が回転し、励磁回路２７から励磁コイル１８への給電により上記のように定着ベルト１０の電磁誘導発熱がなされ、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが、定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、すなわち定着ベルト面に対向して導入される。この過程において、定着ベルト１０の電磁誘導発熱によって加熱されて未定着トナー画像ｔが被記録材Ｐ面に加熱定着される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると、回転定着ベルト１０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部Ｎを通過後、冷却して永久固着像となる。

以下に、実施例により本発明の詳細を説明する。

［参考例１］
本参考例で使用した薄肉金属ベルトは電鋳により作製した約３０μｍ厚みのニッケルを金属層として持つベルトである。本ベルトは、電子写真の定着プロセスに使用する定着ベルトであり、その特性上、金属層の外側にゴム層とフッ素樹脂層をあわせもつ。以下に順を追ってベルトの構成を説明する。まず基材としてのニッケル電鋳ベルト（内径φ２４ｍｍ，軸方向の長さ２５０ｍｍ）表面にプライマー（プライマー Ｎｏ．０５１（商品名）：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を塗布し、２００℃で１時間熱処理した後、硬度２１°（ＪＩＳ−Ａ）の付加反応型シリコーン（ＤＹ３５−５６１（商品名）：Ａ／Ｂ＝１：１質量比：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を厚みが２００μｍになるようにコーティングし、１５０℃で３０分間温風循環炉内で硬化させ、その後２００℃の温風循環炉内で４時間、二次硬化させた。次に、エポキシ系プライマー（ＧＬＰ−１０３（商品名）：ダイキン工業株式会社製）で処理したシリコーンゴム層上に、フッ素樹脂を混合したポリアミン系フッ素ゴム塗料（ダイエルＧＬＳ−２１３（商品名）：ダイキン工業株式会社製）を厚みが乾燥後２０μｍになるようにスプレー塗布した。６０℃で３０分間乾燥後、２００℃で３０分間温風循環炉内にて架橋硬化させた。次に、水性フッ素樹脂分散塗料（ネオフロンＦＥＰディスパージョンＮＤ−１（商品名）：ダイキン工業株式会社製）を厚みが乾燥後１０μｍになるようにスプレー塗布した。その後、６０℃で３０分間乾燥し、３００℃の温風循環炉内で３０分間焼成を行い、定着ベルトを得た。

上記段階では所望の長さ（軸方向の長さ２３０ｍｍ）よりも長いため、両端部の余分な部分を切断して所望の長さにベルトを仕上げた。
この際、端部の金属層の切断面が少なくとも切断形態の異なる２層からなり、少なくともそのうちの１層がせん断力応力による破断面とすることで切断形態の異なる２層を形成しバリ、カエリを発生を防ぎ、しかも破断する際にベルトを変形させぬようにせん断方向の力を加えるせん断応力による破断をすることで切断部近傍の変形および、厚み変化を防止するために以下のように加工した。

まず、上記ベルト２８の内径より若干大きな外径（φ２４．０１）を有する中子３４にベルトを被覆する。中子３４の外径はベルト２８の内径よりも若干大きいほうが中子に密着した状態で加工できるため良い。このような中子を用いる際は中子とベルト内面の間にエアーを導入できるような構造をもつ中子３４を用い、エアーを導入しつつベルトを被覆しエアーをとめることによりベルト自身の弾性で中子に密着固定する手法がよい。このように中子外径とベルト内径の関係は、０≦なか子の外径−ベルト内径≦５０μｍとなっており、より好ましくは１０≦中子の外径−ベルト内径≦３０μｍが良い。

該ベルトを被覆した状態の中子を旋盤に装着する。切断用の刃３５としては超硬合金のφ６０ｍｍ両刃、刃先角度３０°、刃厚０．５ｍｍの丸刃カッターを、切込み精度を重視して回転させずに固定して用いた。刃に関しては、切断する金属によりその形状、刃先角度はこれに限ったものではない。ベルトは３００ｒｐｍで回転させ、片方ずつ金属層へ約２０μｍ切込みが入るように、両端部から１０ｍｍの位置に刃を入れた。本ベルトでは金属層が最内面である為、ゴム層とフッ素樹脂層は完全に切断され金属層の約１０μｍでつながっているだけである。この切込み残し厚みは１μｍ以上１５μｍ以下であればよいが、好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下である。

金属層への切込み深さは中子を高精度に保持回転させ金属層と刃先の電気的導通が取れた時点から必要量だけ刃物を押し込むことにより制御した。切込み深さはこの方法に限らず所望な切込み残し厚みが精度良く得られれば良い。例えば、高精度のコロ３６を有し、そのコロ３６が中子の外面に押し付けられる際に、カッターの刃先が中子外面と所望な切込み残し厚みだけギャップを持つよう設定された切込み台を用い、そのコロを中子外面に押し付け回転に倣わしてベルトに切込みを入れることにより装置自身の精度、中子の保持精度、切込み送り精度、金属層の厚み精度によらず一定量の所望な切込み残し厚みが精度良く得られる。

この状態でベルト使用部分である本部を固定し余分な部分を中子上で図３に示すようにヒネル事により約１０μｍの金属層の切断残り部分（切込み部３８）をせん断応力により切断した。
以上より図１に示すような金属層の端部の切断面が二層からなっており、切断面の切断形態がカッターの刃を入れる工程よってできた破断面（Ａ）と、未切断部分をヒネルことによる、せん断応力で破断させる工程によってできた破断面（Ｂ）を有する金属切断面形状のベルトを得た。図１からも分かるように金属切断面にバリ、カエリおよび切断部近傍の変形および、厚み変化は見られなかった。しかしながら切断した両端部の余剰部分３７の除去はエアーを導入しても短くなってしまっている為、エアー漏れが発生し特に下側の余剰部分３７は中子上で切開かなくては除去できなかった。

［比較例１］
参考例１と同様に作製した定着ベルトを参考例１と同じように所望の長さ（軸方向の長さ２３０ｍｍ）にベルトを仕上げた。ただし本比較例においては参考例１と金属層が完全に切断されるまで刃を入れること以外はすべて同じである。この様に端部を切断されたベルトの金属切断面の形状は、図２からも分るように切断形態が刃を入れる工程によってできた摩擦切断面の単層であり、金属切断面に刃の進行方向にバリ、カエリが発生していた。そればかりではなく刃先は中子と接触し中子表面と刃先にも磨耗が見られ繰り返し使用は困難であった。

［実施例２］
参考例１と同様に作製した定着ベルトを参考例１と同じように所望の長さ（軸方向の長さ２３０ｍｍ）にベルトを仕上げた。ただし本実施例においては、切込み残し厚みが１０μｍとなるように切込みを入れた後に中子から取り外し、ベルト製品部分内面を回転自在な軸に固定し、（本実施例ではブリヂストン社製のエアーピッカー内面用４１を使用）切断と同時に切断部分をクランプ保持できるハサミ４２を用い、ベルト両端部から切込み部分近傍まで刃先がくるようにハサミを挿入した。実際にこのハサミでベルト端部から切込み部近傍まで切断する際にその切断終点４３（ハサミの先）から切込み部４４までの距離が０．５ｍｍになるように調整した。切断終点４３から切込み部４４までの距離は０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であればよいが、好ましくは０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下がより好ましい。切断と同時に切断した端部をクランプ保持しそのままベルト円周の接線方向（せん断方向）に引っ張った。

この動作により切込み部４４にせん断応力が働き、切込み部４４に沿って切り裂けていく以上により参考例１と同様に金属層の端部の切断面が二層からなっており、切断面の切断形態が刃を入れる工程よってできた摩擦破断面（Ａ）と、未切断部分をベルト端部から切込み部近傍までハサミで切断し切断部分端をクランプ保持しベルト円周の接線方向に引っ張りせん断応力により切込み部分より切り裂いていく工程によってできた破断面（Ｂ）を有する金属切断面形状のベルトを得た。金属切断面にバリ、カエリおよび切断部近傍の変形および、厚み変化は見られなかった。しかも切断した両端部の余剰部分４５の除去もクランプをはずして落とすだけと非常に容易になった。

比較例１、実施例２の結果並びに切込み残し厚み及び切断終点から切込み部までの距離以外は実施例２と同じ条件でベルトを切断した実施例３及び４を以下の表１に示す。表１中の○は実用に耐えうるもの 、×はそうでないものを示している。

［実施例５］
図５に本実施例で使用した定着装置構成図を示す。図５（ａ）の装置断面図において、５１は発熱体であり、アルミナ、セラミックなどからなる発熱体基板上に電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、Ｔａ₂Ｎなどの電気抵抗材料をスクリーン印刷等により線状あるいは帯状に塗工した層、さらにこの上に電気抵抗材料の保護と絶縁性を確保するために、厚み１０μｍ程度のガラスコーティング層を順次形成しているものである。

５４は実施例２で作製した定着ベルトであり、ベルトガイド部材５６とステー５７に対して周長に余裕を持たせて内接している。実施例２においては厚さ２００μｍのシリコーンゴム層が存在したが、本実施例の効果においてはシリコーンゴム層の有り無しは関係ない。

５５は加圧部材の一形態である加圧ローラであり、アルミ等からなる芯金上に、厚み１〜５ｍｍ程度のシリコーンゴムなどの耐熱性ゴムからなる弾性層が形成されており、この弾性層上に、厚み１０〜５０μｍ程度のＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる離型層を形成してもよい。この加圧ローラは耐熱性ベルトを介して発熱体に圧接されており、本実施形態では加圧ローラ駆動であり定着ベルト５４は従動である。

該定着ユニットには、定着ベルトがはみ出さぬように図５ｂに示すように定着ベルト端部を押える樹脂製のフランジ５８が設けられている。金属層を有する定着ベルトの空回転耐久テストにおいてもっとも破壊がおきやすいのは、ベルト端部とこの樹脂製のフランジの摺擦によるベルト端部のバリ・カエリを発生起因とする破壊である。
そこで実施例２で作製した定着ベルトを図５に示すように配置し、発熱体最大電力７００Ｗ、発熱体と定着ベルトを介した加圧ローラ間の加圧力１２Ｋｇの条件下でベルト表面に温調点を取り、ベルト表面が定着可能温度である１８０℃に設定した状態で空回転耐久テストを行った。

（空回転耐久条件）
発熱体最大電力：７００Ｗ
温調：ベルト表面温度１８０℃制御
発熱体と耐熱性ベルトを介した加圧ローラ間の総加圧力：１２Ｋｇ
プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
空回転耐久条件を上記条件とすると、この条件では５００ｈｒ以上ベルト端部の破壊が起こらず良好な耐久性を示した。

［比較例２］
実施例２と同様に比較例１で作製した定着ベルトの空回転耐久テストを行ったところ、
１０ｈｒで端部のバリ、カエリを起点とした端部破壊が観察された。

本参考例１のベルト端面の電子顕微鏡写真である。 比較例１のベルト端面の電子顕微鏡写真である。 本参考例１のベルト金属層の破断方法である。 本実施例２のベルト金属層の破断方法である。 本実施例３で使用した定着装置の構成図である。 電磁誘導加熱方式の定着装置の構成図である。

符号の説明

１０ 定着ベルト
１１ 金属層（Ｎｉ電鋳）
１２ シリコーンゴム層
１３ フッ素樹脂層
１４ 摩擦破断面
１５ せん断応力による破断面
１６ ベルトガイド
１７ 磁性コア
１８ 励磁コイル
１９ 絶縁部材
２１ 金属層（Ｎｉ電鋳）
２２ 加圧用剛性ステイ
２４ 摩擦切断面
２５ バリ
２６ 温度検知素子（サーミスタ）
２７ 励磁回路
２８ ベルト
３０ 加圧部材（加圧ローラ）
３１ 金属層（Ｎｉ電鋳）
３２ シリコーンゴム層
３３ フッ素樹脂層
３４ 中子
３５ 切断刃
３６ コロ
３７ 余剰部分
３８ 切込み部
４０ 摺動板
４１ ベルトクランプ
４２ 切断端部保持機能付ハサミ（切断 兼 切断端部保持部材）
４３ 切断終点
４４ 切込み部
５１ 発熱体
５４ ベルト
５５ 加圧ローラ
５６ ベルトガイド部材
５７ 加圧部材
５８ フランジ
１００ 定着装置
Ｎ 定着ニップ部
ｔ トナー画像
Ｐ 被記録材

Claims (1)

1. 最内層としての金属ベルトと該金属ベルトの外周面を被覆している弾性層とを有する定着ベルトの製造方法であって、
   該弾性層で外周を被覆されている薄肉金属ベルトの両端部の余剰部分の除去工程を有し、
   該除去工程は、
   （１）該薄肉金属ベルトに外周側から該薄肉金属ベルトの厚み方向に、該薄肉金属ベルトが所定の厚みの切込み残しを有するように切込み部を形成する工程と、
   （２）該薄肉金属ベルトの端部から該切込み部近傍まで、該薄肉金属ベルトの略軸方向にハサミで切断し、次いで該薄肉金属ベルトの略軸方向に切断した端部をクランプ保持して該端部を引っ張って、その引っ張りせん断応力により該切込み部より該薄肉金属ベルトを切り裂いていくことにより該薄肉金属ベルトの端部の余剰部分を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする定着ベルトの製造方法。

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