JP4721993B2 - 定着ベルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の熱定着装置に搭載される定着ベルトの製造方法に関する。

従来、画像形成装置の定着装置に用いられる定着ローラや加圧ローラは、金属製の芯金の外周上に、シリコーンゴム等による弾性層やフッ素樹脂等による離型層等の被覆層を接着して成型されている。この芯金と被覆層との接着性を向上させるために、芯金の表面は研削、研磨、サンドブラスト、ベルター等の粗面化処理が施された後にプライマ処理が行われている。

近年、環境問題の重要性が高まる中、省エネルギー機器への要望が益々強まっており、複写機、プリンタ等の熱定着部に使用される部材も低熱容量化が求められ、エンドレスのベルトが多く使われるようになってきた。このベルトは、シームレスあるいはエンドレスのスリーブやチューブ、フィルム等を含むもので、不定形体である。定着部に使用されるベルトは、ニッケル電鋳法によって得られたニッケル電鋳ベルトやステンレス等の金属ベルト、あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱合成樹脂ベルトを基材（ベルト基材）とし、このベルト基材の外表面を表面処理した後に、耐熱弾性層や離型層、必要に応じて各層間接着層を積層して成形される（特許文献１参照）。
特開２００４−２０８４８号公報

上記の従来の技術には、次のような課題があった。
（１）フレキシブルで不定形体のエンドレスのベルトの表面処理をするには取扱いが難しく、作業性が悪い。
（２）定着部に使用されるエンドレスのベルトは、構造上、芯金がベルト基材に置き換わったとみることができるが、芯金への表面処理方法をベルト基材のように厚みが数十μｍのものに適用した場合、機械的に粗面化すると厚みばらつきやベルト基体の損傷の原因となる。
（３）ベルト基材が合成樹脂製の場合、噴射材（ブラスト材）や、研磨剤が突き刺さる。
（４）ベルト基材の表面処理方法としてアルカリや酸を用いた化学的な表面処理もあるが、処理後洗浄が必要で工程が煩雑であり、さらに、処理液の処理の問題がある。
（５）プライマ組成物が有機溶剤を成分として含む場合、塗装後乾燥が必要となり、乾燥炉や、溶剤処理設備が必要である。

プラスチック等のフィルム表面にコロナ放電処理を施すことにより接着性を向上できることが分っているが、フレキシブルで不定形のエンドレスベルトにコロナ放電処理を簡単に施す技術が確立されていなかった。

本発明は、以上の点に着目してなされたもので、ベルト基材と被覆層との間に高い接着強度が簡単に得られる定着ベルトの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
ベルト基材の内側に横断面円形の芯体を密着嵌合して上記ベルト基材と上記芯体とを一体の被処理ワークとして表面硬質の定形体の状態とする工程と、上記芯体と共に、上記ベルト基材を回転させながら、上記芯体をアース電極として、上記ベルト基材に平行に沿い、かつ所定間隔を隔てて配置された棒状電極との間にコロナ放電を行って上記ベルト基材の外表面を表面改質処理する工程と、上記ベルト基材とその外周上に被覆される被覆層とを接着する工程とを備え、上記ベルト基材は熱硬化性ポリイミド樹脂からなり、上記被覆層はシリコーンゴムとＰＦＡチューブの積層した構造であり、上記ベルト基材と被覆層を接着する工程は、上記ベルト基材を、上記ＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持し、上記ベルト基材と上記ＰＦＡチューブのとの間にシリコーンゴムを注入し加熱硬化する工程であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。

この構成によれば、従来のプライマ処理では十分な接着強度が得られないベルト基材と被覆層との組合せであっても、同基材と被覆層との間に高い接着強度が得られる。しかも、定着ベルトの製造時にプライマ処理が不要となるため、従来必要であった塗布、加熱乾燥、冷却工程も不要になる。さらに、溶剤を含むプライマ処理剤を用いた場合に必要となっていた、溶剤及びその蒸気の回収あるいはその処分が不要となる。従って、低コストとなり、環境にも悪影響を及ぼすおそれがない。

〈構成２〉
ベルト基材の内側に、複数の横断面円形の芯体を間隔を置いて配置して上記ベルト基材を張架して上記ベルト基材を、上記各芯体間に張りをもたせて掛け渡し定形体の状態とする工程と、上記芯体と共に、上記ベルト基材を回転させながら、上記芯体をアース電極として、上記ベルト基材に平行に沿い、かつ所定間隔を隔てて配置された棒状電極との間にコロナ放電を行って上記ベルト基材の外表面を表面改質処理する工程と、上記ベルト基材とその外周上に被覆される被覆層とを接着する工程とを備え、上記ベルト基材は熱硬化性ポリイミド樹脂からなり、上記被覆層はシリコーンゴムとＰＦＡチューブの積層した構造であり、上記ベルト基材と被覆層を接着する工程は、上記ベルト基材を、上記ＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持し、上記ベルト基材と上記ＰＦＡチューブのとの間にシリコーンゴムを注入し加熱硬化する工程であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。

構成１と同等の効果が得られ、長いベルト基材を表面改質処理するのに好適である。

〈構成３〉
構成１又は２に記載の定着ベルトの製造方法において、上記ベルト基材に対する、上記コロナ放電の処理量が１００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜５０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²であり、より好ましくは、２００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜２０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。

効率的なコロナ放電処理量により十分な接着性が確保できると共に、ベルト基材のダメージが懸念されたり生産性が低下するという問題が解消される。

〈構成４〉
構成１ないし３のいずれかに記載の定着ベルトの製造方法において、上記コロナ放電を行った後に、上記ベルト基材の外表面にプライマ処理を行うことを特徴とする定着ベルトの製造方法。

プライマ処理は必要に応じて行うが、この処理を行った場合には、コロナ放電処理と相俟ってより十分な接着強度が得られる。

本発明では、フレキシブルで不定形なベルト基材を、芯体を介して表面硬質の定形体の状態とし、この状態でコロナ放電処理を行うことによって、ベルト基材とこの上に積層される被覆層との間に高い接着強度を得るというものである。
以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。

図１は実施例１の定着ベルトの製造方法の説明図である。
図において、内径６０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚み８０μｍの熱硬化性ポリイミド樹脂からなるベルト基材１２の内側に、外径６０ｍｍのステンレス製の円筒状の芯体１４を密着嵌合して、ベルト基材１２と芯体１４とを一体の被処理ワークとした。長さ３６０ｍｍのアルミナ製の棒状電極１６を、芯体１４と一体化したベルト基材１２に平行で、かつ間隔２ｍｍの位置に保持した。

次に、芯体１４と共にベルト基材１２を６０ｒｐｍで回転させながら、芯体１４をアース電極として棒状電極１６との間に、コロナ放電処理量３５０ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²でコロナ放電を行ってベルト基材１２の外表面を表面改質処理した。
この後、図示を省略したが、ベルト基材１２を、５０μｍのＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持し、キャビティにシリコーンゴムを注入し加熱硬化することにより、ベルト基材１２の外周上に、シリコーンゴムとＰＦＡチューブの被覆層を積層した構造の定着ベルトを得た。
このようにして得られた定着ベルトは、ベルト基材１２とシリコーンゴム被覆層の接着性が同ゴムの凝集破壊が得られる程、強固であった。

＜比較例＞
内径６０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚み８０μｍの熱硬化性ポリイミド樹脂からなるベルト基材の内側に外径６０ｍｍのステンレス製の芯体を嵌合した。長さ３６０ｍｍのアルミナ製の電極を芯体と一体化したベルト基材と平行で間隔２ｍｍの位置に保持した。
次に、芯体と共にベルト基材１２を、６０ｒｐｍで回転させながら、コロナ放電処理量７０ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²でコロナ放電処理を行った。そして、５０μｍのＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持して、キャビティにシリコーンゴムを注入して加熱硬化して、ポリイミド基材とシリコーンゴムとＰＦＡチューブの積層構造の定着ベルトを得た。このようにして得られた定着ベルトは、ベルト基材とシリコーンゴムとの接着性が部分的に接着しているものの、基材とゴムの界面剥離部分もあり、凝集破壊率は３０％であった。

実施例１においては、ベルト基材１２は、ニッケル電鋳やステンレス等の金属製ベルト基材や、ポリイミドやポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone ）等の耐熱合成樹脂製ベルトである。ベルト基材１２の内側に、横断面円形、すなわち、円筒形あるいは円柱形の芯体１４を密着嵌合することにより、ベルト基材１２が芯体１４と一体の被処理ワークとなり、表面硬質の定形体の状態となる。従って、フレキシブルで不定形体のエンドレスベルトを、ローラと同様の円筒形、あるいは円柱形のワークとして扱うことが可能となり、作業性、生産性を上げることができる。芯体１４は、横断面円形の中空体（パイプ形状）、あるいは、中実体（円柱形状）でもよく、予め、ベルト基材１２の内側に嵌合されたとき、ベルト基材１２に密着するような外径とされている。

図２は、実施例２の定着ベルトの製造方法の説明図である。
この実施例においては、ベルト基材２２の内側に、２本の横断面円形の芯体２４Ａ、２４Ｂを間隔を置いて配置してベルト基材１２を張架する。すなわち、ベルト基材２２を、各芯体２４Ａ、２４Ｂ間に張りをもたせて掛け渡すことになり、フレキシブルで不定形体のベルト基材２２が所定の形状に保持されるようになる。芯体２４Ａ、２４Ｂを回転してベルト基材２２を回転しながら、一方の芯体２４Ｂをアース電極として、ベルト基材に沿い、かつ所定間隔を隔てて配置された棒状電極２６との間にコロナ放電を行ってベルト基材の外表面を表面改質処理する。この場合、作業性をより向上させるために、ベルト内に配置される芯体２４Ａ、２４Ｂを片持ち構成とすることが好ましい。

この後、図示を省略したが、ベルト基材２２の外周上に、ＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持して、キャビティにシリコーンゴムを注入し加熱硬化して定着ベルトを得た。
この実施例は、長いベルト基材２２を表面改質処理するのに好適である。

本発明におけるコロナ放電処理量は、１００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜５０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲が好ましく、より好ましくは、２００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜２０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²である。コロナ放電処理量が１００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²より少ないと、十分な接着性が確保できない。コロナ放電処理量が５０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²より多いと、ベルト基材のダメージが懸念されるのと生産性が低下するという問題がある。

なお、コロナ放電処理を行った後に、ベルト基材１２の外表面にプライマ処理を行ってより十分な接着強度を得るようにしてもよい。

実施例１の定着ベルトの製造方法の説明図である。 実施例２の定着ベルトの製造方法の説明図である。

符号の説明

１２ ベルト基材
１４ 芯体
１６ 棒状電極
２２ ベルト基材
２４Ａ ２４Ｂ 芯体
２６ 棒状電極

Claims (4)

1. ベルト基材の内側に横断面円形の芯体を密着嵌合して前記ベルト基材と前記芯体とを一体の被処理ワークとして表面硬質の定形体の状態とする工程と、
   前記芯体と共に、前記ベルト基材を回転させながら、前記芯体をアース電極として、前記ベルト基材に平行に沿い、かつ所定間隔を隔てて配置された棒状電極との間にコロナ放電を行って前記ベルト基材の外表面を表面改質処理する工程と、
   前記ベルト基材とその外周上に被覆される被覆層とを接着する工程とを備え、
   前記ベルト基材は熱硬化性ポリイミド樹脂からなり、前記被覆層はシリコーンゴムとＰＦＡチューブの積層した構造であり、
   前記ベルト基材と被覆層を接着する工程は、前記ベルト基材を、前記ＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持し、前記ベルト基材と前記ＰＦＡチューブのとの間にシ リコーンゴムを注入し加熱硬化する工程であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。
2. ベルト基材の内側に、複数の横断面円形の芯体を間隔を置いて配置して前記ベルト基材を張架して前記ベルト基材を、前記各芯体間に張りをもたせて掛け渡し定形体の状態とする工程と、
   前記芯体と共に、前記ベルト基材を回転させながら、前記芯体をアース電極として、前記ベルト基材に平行に沿い、かつ所定間隔を隔てて配置された棒状電極との間にコロナ放電を行って前記ベルト基材の外表面を表面改質処理する工程と、
   前記ベルト基材とその外周上に被覆される被覆層とを接着する工程とを備え、
   前記ベルト基材は熱硬化性ポリイミド樹脂からなり、前記被覆層はシリコーンゴムとＰＦＡチューブの積層した構造であり、
   前記ベルト基材と被覆層を接着する工程は、前記ベルト基材を、前記ＰＦＡチューブが内側に配置された円筒金型内に同軸保持し、前記ベルト基材と前記ＰＦＡチューブのとの間にシリコーンゴムを注入し加熱硬化する工程であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の定着ベルトの製造方法において、
   前記ベルト基材に対する、前記コロナ放電の処理量が１００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜５０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²であり、より好ましくは、２００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²〜２０００ Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²であることを特徴とする定着ベルトの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の定着ベルトの製造方法において、
   前記コロナ放電を行った後に、前記ベルト基材の外表面にプライマ処理を行うことを特徴とする定着ベルトの製造方法。

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