JP5438437B2 - 定着ベルト - Google Patents
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Description
しかし、このような加熱方式を用いると、ヒータ自身の加熱やロールの加熱に時間が掛かるためエネルギー効率が悪く、また待機時間が長くなるという欠点があった。
しかし、このような定着ベルトは回転軸となるローラ間を繰り返し周回するために屈曲耐久性が求められる。そして、近年。現像装置の印字スピード高速化や、省エネ、環境影響を考慮した機械の耐久性アップを実現するために、樹脂ベルトでは要求を満たすことが不十分になってきた。そこで、より強度に優れている金属ベルト、例えばSUS 、ニッケル、などの素材によるベルトが提案されている。
そこで、金属ベルトの耐屈曲性を向上させるために、特許文献1では内部圧縮応力が、金属ベルトの膜厚方向でベルト内側から外側へ次第に増加するような内部圧縮応力の勾配を有するベルトが例示されており、また特許文献2では、結晶配向比I( 2 0 0 ) / I ( 1 1 1 ) が内周面から外周面に向かう方向に増加し、かつ ビッカース硬度が内周面側から外周面側に向かって減少するベルトが例示されている。
また最近、プリンター、ファクシミリ、スキャナー、複写機等は、複合機化されてきているため、スペースが限れていることから定着装置のコンパクト化が進み、ベルトが小径化する傾向にあることから、ベルトに加わる外部応力は増加し、ベルトには、より耐久性が求められるようになってきている。
本発明における定着ベルトは、少なくとも、離型層と、ニッケルを含有する金属層とを有するスリーブ状の定着ベルトにおいて、該離型層は、該金属層の外周上に設けてなり、該金属層のニッケル成分比は、厚み方向において連続的に変化することで構成されている。
金属ベルト11は、SUS等の円筒状母型をニッケル電鋳浴に浸漬させ、母型の表面に電鋳により成長させたニッケル合金からなる。ニッケル合金としてはニッケル− 鉄、ニッケル− コバルトが好ましい。
本発明の定着ベルトにおける離型層の材料としては特に限定されるものではないが、離型性と耐熱性を兼ね備えたものを選べば良い。例としては、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(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(FEP)等のフッ素系樹脂や、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、PFAがより好ましい。
弾性層は必ずしも必要ではないが、弾性層を設けることにより硬い金属であるニッケルの屈曲性を補って回転による屈曲疲労を緩和することができる。
金属層として、ニッケルの電鋳による金属ベルトを以下のように作製した。
先ず、1:スルファミン酸ニッケル四水塩450 g/l 、
2:塩化ニッケル10 g/l 、
3:硼酸30 g/l 、
4:クエン酸10.5g/lからなる水溶液浴を作り、続いて、
5:ピット防止剤としてラウリル硫酸ナトリウム を加えた後、
6:光沢剤としてNSF−H5(日本化学産業社製)、
7:スルファミン酸鉄五水塩(試薬)5.2g/lを添加し、電鋳浴を作製した。
そして、SUS製の母型を陰極として、母型の外周面上へ浴温50℃±10 、初期電流密度5A/dm2で電鋳を開始し、1分間当たり0.1 A/dm2 の割合で50 分間、連続的に電流密度を上昇させ、最終的に10A/dm2まで変化させて、長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケルの電鋳による金属ベルトを得た。
なお、スルファミン酸鉄五水塩濃度(試薬濃度)は、図1に示すように初期値5.2g/lから最終的(電鋳時間:50分時)に20.8g/lまで連続的に変化させた。
このようにして作製した定着ベルトについて、屈曲耐久試験を行うため2軸のローラ間に定着ベルトを巻きかける回転試験装置を用意し、屈曲耐久性試験条件として、50Nの加圧力で加圧ローラを定着ベルトに押し付けた状態で、定着ベルトを加圧ローラに主動回転させた。なお、定着ベルトの表面速度100mm/secとし、加圧ローラとして、肉厚3mmのシリコーン層に30 μm のPFAチューブ(グンゼ社製)を被覆した外径50mmのゴムローラを用いた。
(評価基準)
ニッケルの電鋳による金属ベルトを用いた定着ベルトが、割れや欠け等の半損が生じるまでの時間を定着ベルトの屈曲耐久時間とし、その時間が、
200時間以上 :◎
200〜100時間 :○
50〜100時間 :△
50時間未満 :×、とした。
その結果は、表1に示すように、200時間以上:◎であった。
作製した定着ベルトについて、画像出力耐久試験を行うため、キヤノン社製カラー複合機 image RUNNER 『iRC − 4080 』の定着装置に搭載し、実際に画像出力を行った。10万枚通紙後に、同一の画像情報を用いて印字し、現像機構による白ぬけ、カブリ等の影響を排除し、定着機構の不備によるトナーの固着不良で白ぬけ、カブリ等を生じたものを目視にて判定した。
白ぬけ、カブリ等の全く無いもの :◎
白ぬけ、カブリ等が数点存在 :○
白ぬけ、カブリ等の目立つもの :×、とした。
その結果は、表1に示すように、白ぬけ、カブリ等の全く無いもの:◎であった。
スルファミン酸鉄五水塩(試薬)の代わりに、スルファミン酸コバルト四水塩(試薬)とした以外は実施例1と同様の電鋳液を作製した。
そして、SUS製の母型を陰極として、母型の外周面上へ浴温50℃±10 、初期電流密度5A/dm2で電鋳を開始し、1分間当たり0.1 A/dm2 の割合で50 分間、連続的に電流密度を上昇させ、最終的に10A/dm2まで変化させて、長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケルの電鋳による金属ベルトを得た。
なお、スルファミン酸コバルト四水塩濃度(試薬濃度)は、実施例1と同じように初期値5.2g/lから最終的(電鋳時間:50分時)に20.8g/lまで連続的に変化させた。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、表1に示すように屈曲耐久性試験は、200〜100時間:○であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等が数点存在:○であった。
実施例1と同様の金属ベルトを作製後、この金属ベルトの上に離型層として厚さ40μmのPFAチューブ(グンゼ社製)を、各々プライマー(東レダウコーニング社製)を介して積層し、スリーブ状の定着ベルト10を作製した。なお、金属ベルトと離型層の間には弾性層を含んでいない。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50〜100時間:△であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等が数点存在:○であった。
離型層としてPFAチューブ(グンゼ社製)の代わりに、シリコーン樹脂をコーティングして厚さ40μmの層を設けた以外は実施例1と同様にしてスリーブ状の定着ベルト10を作製した。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50〜100時間:△であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等が数点存在:○であった。
スルファミン酸鉄五水塩(試薬)の初期濃度を10.4g/lとした以外は実施例1と同様の電鋳浴を作製した。
そして、SUS製の母型を陰極として、母型の外周面上へ浴温50℃±10 、電流密度5A/dm2とし、そのまま一定濃度を保持して50分間電鋳を行い、長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケルの電鋳による金属ベルトを得た。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、金属ベルトの内側と外側での内部応力分布が一定な定着ベルトは、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50時間未満:×であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等の目立つもの:×、であった。
スルファミン酸鉄五水塩(試薬)の代わりに、モリブデン酸ナトリウム二水和物(試薬)とした以外は比較例1と同様の電鋳液を作製し、比較例1と同様の条件にて長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケルの電鋳によるスリーブ状の金属ベルトを得た。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50時間未満:×であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等の目立つもの:×、であった。
比較例1と同様の金属ベルトを作製した後、この金属ベルトの上に離型層として厚さ40μmのPFAチューブ(グンゼ社製)を、プライマー(東レダウコーニング社製)を介して積層し、スリーブ状の定着ベルトを作製した。なお、金属ベルトと離型層の間には弾性層を含んでいない。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、金属層の内側と外側での内部応力分布が一定な定着ベルトは、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50時間未満:×であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等の目立つもの:×、であった。
スルファミン酸鉄五水塩(試薬)を除いた以外は比較例1と同様の電鋳液を作製し、比較例1と同様の条件にて長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケルの電鋳による金属ベルトを得た。
そして、この定着ベルトについて、実施例1と同様の屈曲耐久性試験と画像出力耐久試験を行った。その結果、表1に示すように屈曲耐久性試験は、50時間未満:×であり、画像出力耐久試験は、白ぬけ、カブリ等の目立つもの:×、であった。
11 金属ベルト(金属層)
12 弾性層
13 離型層
Claims (2)
- 少なくとも、離型層と、ニッケルを含有する金属層とを有するスリーブ状の定着ベルトにおいて、
該離型層は、該金属層の外周上に設けてなり、
該金属層が、鉄またはコバルトのいずれかを成分とするニッケル合金層で構成され、
該金属層のニッケル成分比は、厚み方向において連続的に変化するものであり、
該金属層の離型層側のニッケル成分比が、離型層と反対側より低いことを特徴とする定着ベルト。 - 該離型層と該金属層との間に少なくとも弾性層を有することを特徴とする請求項1記載の定着ベルト。
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