(57)【要約】【課題】回転時の摺動抵抗を低く保つことができる無端状ベルト、定着装置及び画像形成装置及び無端状ベルト製造方法を提供する。【解決手段】無端状ベルト２の内周面２Ａに粗面部２１Ａ〜２１Ｅが形成されていることで、内周面２Ａに潤滑剤を塗布した際に、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凹部に潤滑剤を保持することができ、回転時に凹部から凸部に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができる。平坦部２２Ａ〜２２Ｄは摺動対象に対して密着しやすく、潤滑剤が通過しにくい。このような平坦部２２Ａ〜２２Ｄが粗面部２１Ａ〜２１Ｅに対して幅方向に隣り合うように配置されていることで、無端状ベルト２が回転を繰り返した際に潤滑剤が幅方向端部から漏れにくく、無端状ベルト２の回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着装置に用いられる無端状ベルトであって、
周方向に沿って延びる粗面部と、幅方向において前記粗面部に隣り合うように配置されるとともに前記粗面部よりも表面粗さＲｚが小さい平坦部と、が内周面に形成されていることを特徴とする無端状ベルト。
【請求項２】
前記粗面部の表面粗さＲｚが１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、且つ、前記平坦部の表面粗さＲｚが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の無端状ベルト。
【請求項３】
前記粗面部の総面積が前記平坦部の総面積よりも広いことを特徴とする請求項１又は２に記載の無端状ベルト製造方法。
【請求項４】
前記平坦部の幅方向寸法が０．５ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無端状ベルト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端状ベルトと、
前記無端状ベルトに対向するように配置される加圧ローラと、
前記無端状ベルトを加熱する加熱手段と、
前記無端状ベルトを介して前記加圧ローラに対向するニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を支持するステーと、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端状ベルトと、
前記無端状ベルトに対向するように配置される加圧ローラと、
前記無端状ベルトを加熱する加熱手段と、
前記無端状ベルトを介して前記加圧ローラに対向するニップ形成部材と、を備え、
前記無端状ベルトは、前記ニップ形成部材と、少なくとも１つの他の被張架部材と、に張架されていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
定着装置に用いられる無端状ベルトを製造する無端状ベルト製造方法であって、
周方向に沿って延びる金型粗面部と、軸方向において前記金型粗面部に隣り合うように配置されるとともに前記金型粗面部よりも表面粗さＲｚが小さい金型平坦部と、を外周面に有する筒状金型に対し、前記外周面に樹脂前駆体溶液を塗布し、
前記樹脂前駆体溶液を乾燥および焼成することにより、樹脂膜を形成することを特徴とする無端状ベルト製造方法。
【請求項９】
前記金型粗面部の表面粗さＲｚが１μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、且つ、前記金型平坦部の表面粗さＲｚが１μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の無端状ベルト製造方法。
【請求項１０】
前記金型粗面部の総面積が前記金型平坦部の総面積よりも広いことを特徴とする請求項８又は９に記載の無端状ベルト製造方法。
【請求項１１】
前記金型平坦部の軸方向寸法が０．５ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の無端状ベルト製造方法。
【請求項１２】
筒状金型基材の外周面をブラスト処理によって粗面化した後、周方向に沿って研磨することにより、前記金型粗面部および前記金型平坦部を有する前記筒状金型を形成することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の無端状ベルト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端状ベルト、定着装置、画像形成装置及び無端状ベルト製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置に用いられる定着装置として、無端筒状の定着部材（定着ベルト）と、加圧ローラと、を備えたものが知られている。このような定着装置では、定着部材と加圧ローラとによってニップ部が形成され、ニップ部においてトナーを加圧及び加熱することにより、記録紙に定着させるようになっている。
【０００３】
このような定着装置に用いられる無端ベルトとして、内側表面に細かい凸部が形成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された無端ベルトでは、凸部を球形面状に形成することで、摺動部材と摺動させる際の摺動抵抗の低減を図っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらに摺動抵抗を低減させるために、無端ベルトの内面に潤滑剤を塗布する方法が考えられる。しかしながら、塗布された潤滑剤は、無端ベルトの回転に伴い、幅方向端部から漏れてしまう可能性がある。潤滑剤が漏れて総量が低下してしまうと、摺動抵抗が上昇してしまう。即ち、潤滑剤によって摺動抵抗を低減した状態を保つことは困難であった。
【０００５】
本発明は、回転時の摺動抵抗を低く保つことができる無端状ベルト、定着装置及び画像形成装置及び無端状ベルト製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、上記課題を解決するために、定着装置に用いられる無端状ベルトであって、周方向に沿って延びる粗面部と、幅方向において前記粗面部に隣り合うように配置されるとともに前記粗面部よりも表面粗さＲｚが小さい平坦部と、が内周面に形成されていることを特徴とする無端状ベルトである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の無端状ベルトによれば、内周面に粗面部が形成されていることで、内周面に潤滑剤を塗布した際に、粗面部の凹部に潤滑剤を保持することができ、回転時に凹部から凸部に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができる。また、平坦部は摺動対象に対して密着しやすく、潤滑剤が通過しにくい。このような平坦部が粗面部に対して幅方向に隣り合うように配置されていることで、粗面部に保持された潤滑剤が幅方向に流れにくくなり、無端状ベルトが回転を繰り返した際に、潤滑剤が幅方向端部から漏れにくい。従って、無端状ベルトの回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図２】前記定着装置が設けられる画像形成装置の概略を示す断面図である。
【図３】前記定着装置の無端状ベルトの内周面を示す平面図である。
【図４】前記無端状ベルトを製造するための筒状金型を示す斜視図である。
【図５】前記筒状金型を製造するために、金型基材にブラスト処理を施す様子を示す斜視図である。
【図６】前記金型基材にブラスト処理が施された様子を示す断面図である。
【図７】前記金型基材が研磨された様子を示す断面図である。
【図８】前記金型基材に塗工液が塗布された様子を示す断面図である。
【図９】前記塗工液によって形成された樹脂膜を金型基材から離型する様子を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図１５】前記無端状ベルトの性能を評価するための試験装置の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２〜６実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００１０】
［第１実施形態］
本実施形態の定着装置１は、画像形成装置（図２参照）１００に設けられるものであって、図１に示すように、無端状ベルト２と、加熱手段３と、加圧ローラ４と、ニップ形成部材５と、を備える。
【００１１】
［定着装置］
無端状ベルト２は、ポリイミドによって形成された定着ベルトである。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を有している。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層が設けられていてもよい。シリコーンゴム層がない場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上する一方、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残りやすくなる。これを改善するために、シリコーンゴム層を１００μｍ以上設けることが好ましい。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
【００１２】
無端状ベルト２の内部にはニップ形成部材５を支持するための支持部材（ステー）６が設けられ、加圧ローラ４により圧力を受けるニップ形成部材５の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようになっている。
【００１３】
また、定着装置１は、加熱手段３と支持部材６との間に反射部材８を備え、加熱手段３からの輻射熱などにより支持部材６が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費が抑制されている。ここで、反射部材８を設ける代わりに支持部材６表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。
【００１４】
加熱手段３は、図示したハロゲンヒータでも良いが、ＩＨであっても良いし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。加熱手段３により、無端状ベルト２が内周側から直接加熱される。加熱手段３がハロゲンヒータである場合、定着装置１は遮光板を有していてもよい。遮光板は、記録紙サイズに応じた範囲で無端状ベルト２が加熱されるように、ハロゲンヒータが照射した光を遮るものである。遮光板は、各種の記録紙サイズに応じた光通過部を有し、例えば回動することにより、適宜な光通過部が加熱手段３と無端状ベルト２との間に位置付けられるようになっている。
【００１５】
加圧ローラ４は、芯金４Ａの外側に弾性ゴム層４Ｂが設けられており、離型性を得るために弾性ゴム層４Ｂの表面に図示しない離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けられている。加圧ローラ４は、図２に示す画像形成装置１００に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ４は、スプリングなどにより無端状ベルト２側に押し付けられており、弾性ゴム層４Ｂが押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
【００１６】
加圧ローラは、中空のローラであっても良く、ハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層は、ソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ内部にヒータが無い場合には、スポンジゴムが用いられていても良い。スポンジゴムを用いた方が、断熱性が高まり定着スリーブの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００１７】
ニップ形成部材５は、無端状ベルト２の内側に配置されており、即ち、無端状ベルト２を挟んで加圧ローラ４の反対側に配置されている。これにより、対向配置された無端状ベルト２と加圧ローラ４とによってニップ部Ｎが形成される。トナー像が転写された記録紙がこのニップ部Ｎを通過し、加熱及び加圧されることにより、トナー像が記録紙に定着するようになっている。
【００１８】
図１ではニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。（ニップ部の形状は凹形状の方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。）
【００１９】
ニップ形成部材５には、潤滑剤が含浸された織物が設けられており、無端状ベルト２の内周面２Ａに潤滑剤を供給するようになっている。尚、潤滑剤としては、シリコーンオイルやグリスが例示される。
【００２０】
無端状ベルト２は、加圧ローラ４が回転することにより、連れ回り回転する。図１に示す形態では、加圧ローラ４が駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより無端状ベルト２が回転する。無端状ベルト２は、ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部Ｎ以外では両端部に保持部材が挿入されてガイドされ、走行する。このように、無端状ベルト２は、内側に支持部材６が配置され、全体が略円筒形状となるように支持されている。
【００２１】
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。
【００２２】
［画像形成装置］
次に、上述した構成を用いる画像形成装置１００の構成を図２により説明すると次の通りである。
【００２３】
図２に示した画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタある。本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
【００２４】
図２において画像形成装置１００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
【００２５】
図２に示す構成の画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写される。その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
【００２６】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの周囲には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの回転に従い画像形成処理するための画像形成手段が配置されている。ここで、ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋと、現像装置４０Ｂｋと、１次転写ローラ１２Ｂｋと、クリーニング装置５０Ｂｋと、が配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置６０が用いられる。
【００２７】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。即ち、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００２８】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
【００２９】
画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ１４と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルト用のクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置６０と、を有している。
【００３０】
光書込装置６０は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書込装置６０は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂ（図２では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも略同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。
【００３１】
画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置７０と、シート給送装置７０から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対８１と、記録紙Ｓの先端がレジストローラ対８１に到達したことを検知する図示しないセンサと、が設けられている。
【００３２】
画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録紙Ｓにトナー像を定着させるための定着手段としての定着装置１と、定着済みの記録紙Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ８２と、画像形成装置１００の本体上部に配設されて排紙ローラ８２により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録紙Ｓを積載する排紙トレイ８３と、排紙トレイ８３の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋと、が設けられている。
【００３３】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ１５及び従動ローラ１６を有している。
【００３４】
従動ローラ１６は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ１６には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ１４と、クリーニング装置１３と、で転写装置１０Ａが構成されている。
【００３５】
シート給送装置７０は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ８４を有している。給送ローラ８４が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｓをレジストローラ対８１に向けて給送するようになっている。
【００３６】
転写装置１０Ａに装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。
【００３７】
クリーニング装置１３は、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
【００３８】
画像形成装置１００は、装置全体を操作するための図示しない操作パネルと、装置全体を制御する図示しない制御手段と、をさらに備える。
【００３９】
制御手段は、通紙枚数や運転時間、無端状ベルト２の回転数等が所定の値以上となると、無端状ベルト２のメンテナンスが必要であること（メンテナンス表示）を操作パネルに表示させ、操作パネルが表示手段として機能する。即ち、制御手段は、所定の運転間隔で操作パネルにメンテナンスの要否を表示させる。メンテナンスが行われると、制御手段は、メンテナンス表示を停止させ、通紙枚数や運転時間、無端状ベルト２の回転数等のカウントを再開する。
【００４０】
［無端状ベルト］
次に、上記の定着装置１に用いられる無端状ベルト２の詳細について図３に基づいて説明する。無端状ベルト２の内周面２Ａには、周方向に沿って延びる複数の粗面部２１Ａ〜２１Ｅと、周方向に沿って延びる複数の平坦部２２Ａ〜２２Ｄと、が形成されている。尚、無端状ベルト２の周方向は、上記のように無端状ベルト２が回転する際の進行方向と略一致する。
【００４１】
複数の平坦部２２Ａ〜２２Ｄのそれぞれが複数の粗面部２１Ａ〜２１Ｅの間に配置され、平坦部２２Ａ〜２２Ｄと粗面部２１Ａ〜２１Ｅとが交互に並んでいる。即ち、平坦部２２Ａ〜２２Ｄは、幅方向において粗面部２１Ａ〜２１Ｅに隣り合うように配置されている。尚、無端状ベルト２の幅方向とは、内周面２Ａに沿うとともに周方向に略直交する方向である。
【００４２】
粗面部２１Ａ〜２１Ｅの表面粗さＲｚは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上且つ６μｍ以下であることがより好ましい。粗面部２１Ａ〜２１Ｅの表面粗さＲｚが小さすぎると、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凹部に保持可能な潤滑剤の量が少なくなり、無端状ベルト２が回転を繰り返すことで潤滑剤が不足してしまったり、ニップ形成部材５との接触面積が大きくなり摩擦係数が大きくなってしまったりする可能性がある。
【００４３】
一方、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの表面粗さＲｚが大きすぎると、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凸部が摩擦によって削れて摩耗してしまったり、凹部に保持された潤滑剤が凸部に供給されにくくなってしまったりする可能性がある。
【００４４】
平坦部２２Ａ〜２２Ｄの表面粗さＲｚは、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの表面粗さＲｚよりも小さい。平坦部２２Ａ〜２２Ｄの表面粗さＲｚは、１μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以下であることがより好ましい。平坦部２２Ａ〜２２Ｄの表面粗さＲｚが大きすぎると、平坦部２２Ａ〜２２Ｄが摺動対象（被張架部材）に対して密着しにくくなり、平坦部２２Ａ〜２２Ｄを跨ぐように粗面部２１Ａ〜２１Ｅ同士の間で潤滑剤が移動しやすくなってしまう可能性がある。
【００４５】
平坦部２２Ａ〜２２Ｄの幅方向寸法は、０．５ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上且つ６ｍｍ以下であることがより好ましい。平坦部２２Ａ〜２２Ｄの幅方向寸法が小さすぎると、平坦部２２Ａ〜２２Ｄを跨ぐように粗面部２１Ａ〜２１Ｅ同士の間で潤滑剤が移動しやすくなってしまう可能性がある。
【００４６】
一方、平坦部２２Ａ〜２２Ｄの幅方向寸法が大きすぎると、無端状ベルト２の内周面２Ａにおいて、粗面部２１Ａ〜２１Ｅよりも摩擦係数が大きく且つ潤滑剤を保持しにくい領域が広くなってしまい、摺動抵抗が高くなってしまう可能性がある。
【００４７】
内周面２Ａにおいて、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの総面積が、平坦部２２Ａ〜２２Ｄの総面積よりも広くなっている。これにより、摺動抵抗を低減することができる。
【００４８】
［無端状ベルトの製造方法］
上記の無端状ベルト２は、図４に示すような円筒状金型２００の外周面２０１に塗工液を塗布および流涎する塗布工程と、加熱によって塗工液の溶媒を除去する乾燥工程と、昇温加熱によってポリイミド前駆体をイミド化する焼成工程と、形成された樹脂膜を円筒状金型２００から離型する離型工程と、を順に実施することによって製造される。
【００４９】
まず、円筒状金型２００の詳細について説明する。円筒状金型２００の外周面２０１には、周方向に沿って延びる金型粗面部２０２と、軸方向において金型粗面部２０２に隣り合うように配置された金型平坦部２０３と、が形成されている。即ち、金型粗面部２０２によって無端状ベルト２に粗面部２１Ａ〜２１Ｅが形成され、金型平坦部２０３によって無端状ベルト２に平坦部２２Ａ〜２２Ｄが形成されるようになっている。
【００５０】
金型粗面部２０２の表面粗さＲｚは、１μｍ以上且つ１０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上且つ６μｍ以下であることがより好ましい。また、金型平坦部２０３の表面粗さＲｚは、金型粗面部２０２の表面粗さＲｚよりも小さい。金型平坦部２０３の表面粗さＲｚは、１μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以下であることがより好ましい。また、金型平坦部２０３の軸方向寸法は、０．５ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上且つ６ｍｍ以下であることがより好ましい。円筒状金型２００の外周面２０１において、金型粗面部２０２の総面積が、金型平坦部２０３の総面積よりも広いことが好ましい。
【００５１】
円筒状金型２００によって製造される無端状ベルト２では、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの表面粗さＲｚが金型粗面部２０２の表面粗さＲｚと略等しくなり、平坦部２２Ａ〜２２Ｄの表面粗さＲｚが金型平坦部２０３の表面粗さＲｚと略等しくなる。
【００５２】
ここで、円筒状金型２００の外周面２０１に金型粗面部２０２および金型平坦部２０３を形成する方法について説明する。まず、図５に示すように筒状金型基材３００にブラスト処理を施すことにより、図６に示すように外周面全体を粗面化する（全体を粗面化領域３０１とする）。尚、粗面化のための処理は、ブラスト処理に限定されず、切削やエンボス加工、ヤスリ掛け等であってもよい。ブラスト処理によって粗面化すれば、一定方向に連続性を持たない独立した凹凸形状を形成することができる。
【００５３】
ブラスト処理では、アルミナやジルコニア、ガラスビーズ、スチール、鉄粉等のブラスト粒子を、圧縮空気によって筒状金型基材３００の外周面に吹き付ける。ブラスト粒子は、球状粒子であってもよいし、不定形粒子であってもよい。
【００５４】
球状のブラスト粒子を用いれば、粗面化領域３０１には、クレータ状の丸い凹部が形成される。これにより、後述するように金型粗面部２０２を無端状ベルト２に転写して粗面部２１Ａ〜２１Ｅを形成した際、球面形状の凸部を形成することができ、摩耗しにくく且つ摩擦抵抗の低い粗面部２１Ａ〜２１Ｅとすることができる。尚、「凸部が球面形状である」とは、凸部の表面形状が、球面の一部であることを意味する。
【００５５】
尚、筒状金型基材３００は、クロムやニッケル等によってメッキ処理が施されていてもよい。メッキによって凹部が埋められてしまわないように、メッキ処理のタイミングは、粗面化処理よりも前であることが好ましい。
【００５６】
ブラスト処理は、筒状金型基材３００と、ブラスト粒子を吹き付けるノズル４００と、を相対移動させつつ行えばよい。例えば、軸方向に沿った回転軸を中心として筒状金型基材３００を回転させるとともに、ノズル４００を軸方向に沿って移動させればよい。このように筒状金型基材３００に対してノズル４００を走査し、外周面全体を粗面化すればよい。
【００５７】
次に、全体が粗面化された筒状金型基材３００の外周面を、周方向に沿って研磨する。即ち、図７に示すように、筒状金型基材３００の外周面に平坦領域３０２を形成する。このように研磨された平坦領域３０２が、円筒状金型２００において金型平坦部２０３となり、研磨されない粗面化領域３０１が、金型粗面部２０２となる。尚、研磨方法は、バフ研磨のような機械的な研磨であってもよいし、エッチングのような化学的な研磨であってもよい。
【００５８】
上記のように、筒状金型基材３００の外周面を粗面化処理の後に研磨することで、金型平坦部２０３を、金型粗面部２０２の凹部の底部と同程度の高さに形成することができる。従って、製造される無端状ベルト２において、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凸部の頂点と、平坦部２２Ａ〜２２Ｄと、の高さが略等しくなり、凸部と平坦部２２Ａ〜２２Ｄとを略同時に摺動対象に当接させることができる。
【００５９】
次に、塗工液の調製方法について説明する。まず、ポリイミド前駆体（ポリアミック酸）を含む溶液に、適宜な量のカーボンブラックを分散させてカーボンブラック分散液を調製し、カーボンブラックの量を適宜に調節したカーボンブラック分散液（樹脂前駆体溶液）を塗工液とする。
【００６０】
塗布工程では、焼成後に得られる無端状ベルト２が所望の厚さとなるように、図８に示すように適宜な量の塗工液５００を塗布すればよい。尚、上記の塗布工程と乾燥工程と焼成工程とを１サイクルとして、１サイクルで薄い膜を形成し、複数サイクル繰り返すことで所望の膜厚を得るようにしてもよい。
【００６１】
塗布工程では、例えば遠心成形やロールコート、ブレードコート、リングコート、ディッピング、スプレーコート、ディスペンサーコート、ダイコート等の適宜な方法により塗工液５００を塗布および流涎すればよい。このとき、無端状ベルト２の内面に摺動性を付与するために、ロールコートやディスペンサーコート、リングコート、ダイコートを採用することが好ましい。
【００６２】
尚、無端状ベルト２の厚さは、６０μｍ以上且つ１２０μｍ未満であることが好ましく、１００μｍ未満であることがより好ましい。無端状ベルト２が薄すぎると、機械的強度が低下して亀裂等が発生することがあり、耐久性が低下してしまう可能性がある。一方、無端状ベルト２が厚すぎると、靱性が低下して耐久性が低下してしまう可能性がある。また、無端状ベルト２は、走行安定性を向上させるために膜厚ムラが小さいことが好ましい。
【００６３】
乾燥工程では、例えば熱風乾燥機やＩＨヒータ、遠赤外線ヒータ等の加熱手段を用い、８０〜１５０℃程度の温度にて１０〜６０分間乾燥させればよい。焼成工程では、例えば同様の加熱手段を用い、乾燥工程に続いて２〜５℃／分程度の昇温速度にて昇温させ、３００〜４００℃でイミド化焼成すればよい。これにより、樹脂膜６００を形成する。
【００６４】
離型工程では、円筒状金型２００を冷却する。これにより、図９に示すように円筒状金型２００から樹脂膜６００が離型される。離型した樹脂膜６００に対し、シリコーンゴム層やフッ素樹脂層等を積層し、端部を切断する等の加工を施すことにより、無端状ベルト２が製造される。
【００６５】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、無端状ベルト２の内周面２Ａに粗面部２１Ａ〜２１Ｅが形成されていることで、内周面２Ａに潤滑剤を塗布した際に、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凹部に潤滑剤を保持することができ、回転時に凹部から凸部に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができる。
【００６６】
また、平坦部２２Ａ〜２２Ｄは摺動対象に対して密着しやすく、潤滑剤が通過しにくい。このような平坦部２２Ａ〜２２Ｄが粗面部２１Ａ〜２１Ｅに対して幅方向に隣り合うように配置されていることで、粗面部２１Ａ〜２１Ｅに保持された潤滑剤が幅方向に流れにくくなり、無端状ベルト２が回転を繰り返した際に、潤滑剤が幅方向端部から漏れにくい。従って、無端状ベルト２の回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。
【００６７】
また、筒状金型基材３００の外周面を粗面化処理の後に研磨し、製造される無端状ベルト２において、粗面部２１Ａ〜２１Ｅの凸部と平坦部２２Ａ〜２２Ｄとが略同時に摺動対象に当接可能であることで、粗面部２１Ａ〜２１Ｅにおける接触面積を小さくして摺動抵抗を低減しつつ、平坦部２２Ａ〜２２Ｄにおいて潤滑剤の移動を抑制することができる。
【００６８】
［第２実施形態］
本実施形態の定着装置１Ｂは、画像形成装置１００に設けられるものであって、図１０に示すように、前記第１実施形態と同様の無端状ベルト２と、駆動ローラ８０１と、加熱手段としての加熱ローラ８０２と、加圧ローラ８０３と、ニップ形成部材としての加圧パッド８０４と、を備える。
【００６９】
無端状ベルト２は、加圧パッド８０４と、被張架部材としての駆動ローラ８０１及び加熱ローラ８０２と、に張架されている。駆動ローラ８０１が回転することで無端状ベルト２が従動して走行（回転）するようになっている。加熱ローラ８０２の内部には、ハロゲンヒータ等により構成される熱源８０２Ａが設けられている。加熱ローラ８０２は、無端状ベルト２に従動して回転するようになっている。
【００７０】
加圧パッド８０４は、無端状ベルト２を介して加圧ローラ８０３に対向する位置に配置され、加圧ローラ８０３を押圧することでニップ部を形成する。加圧パッド８０４は、例えばステンレス等の金属部材を基材とし、表面（摺動面）にフッ素樹脂コーティングが施されることで、摺動抵抗が低くなるように形成されている。
【００７１】
図示の例では、無端状ベルト２の内側において、加圧パッド８０４の上流側および下流側に潤滑油８０５が溜められているものとするが、他の位置において無端状ベルト２の内周面２Ａに潤滑剤を供給してもよい。
【００７２】
［第３実施形態］
本実施形態の定着装置１Ｃは、画像形成装置１００に設けられるものであって、図１１に示すように、前記第１実施形態と同様の無端状ベルト２と、加圧ローラ９０１と、ステー９０２と、フォルダ９０３と、加熱手段９０４と、を備える。
【００７３】
加熱手段９０４は、例えばＰＴＣ素子等の発熱部材によって構成され、平板状の基材９０５上に設けられている。基材９０５はフォルダ９０３によって保持されており、フォルダ９０３はステー９０２によって支持されている。基材９０５のうち加熱手段９０４が設けられた面は、例えば耐熱ガラス製の絶縁層９０６によって覆われている。絶縁層９０６に代えて、薄いオーバーコート層が設けられていてもよい。
【００７４】
基材９０５の絶縁層９０６と加圧ローラ９０１とによって無端状ベルト２が挟み込まれ、ニップ部が形成される。即ち、基材９０５は、無端状ベルト２を介して加圧ローラ９０１に対向するニップ形成部材として機能する。即ち、本実施形態の定着装置１Ｃでは、ニップ形成部材に加熱手段が設けられており、ニップ部において無端状ベルト２が加熱されるようになっている。尚、無端状ベルト２の内周面２Ａには、前記第１実施形態と同様に、潤滑剤が供給されるようになっている。
【００７５】
［第４実施形態］
本実施形態の定着装置１Ｄは、画像形成装置１００に設けられるものであって、図１２に示すように、前記第１実施形態と同様の無端状ベルト２と、加圧ローラ９０１と、ステー９０２と、加熱手段９０４と、補助ステー９０７と、ニップ形成部材９０８と、押圧ローラ９０９と、を備える。
【００７６】
ニップ形成部材９０８は、ステー９０２によって支持されるとともに、無端状ベルト２を介して加圧ローラ９０１に対向し、ニップ部を形成する。補助ステー９０７は、ステー９０２によって、ニップ形成部材９０８の反対側に支持される。補助ステー９０７によって、加熱手段９０４が設けられた基材９０５が支持される。
【００７７】
押圧ローラ９０９は、ステー９０２を基準として加圧ローラ９０１の反対側に配置され、基材９０５の絶縁層９０６との間に無端状ベルト２を挟み込む。即ち、無端状ベルト２は、加圧ローラ９０１の反対側において、基材９０５と押圧ローラ９０９とによって挟み込まれつつ加熱される。
【００７８】
［第５実施形態］
本実施形態の定着装置１Ｅは、画像形成装置１００に設けられるものであって、図１３に示すように、前記第１実施形態と同様の無端状ベルト２と、加圧ローラ９０１と、ステー９０２と、加熱手段９０４Ｂと、補助ステー９０７と、ニップ形成部材９０８と、を備える。
【００７９】
本実施形態では、前記第４実施形態のように平板状の基材９０５に代えて、無端状ベルト２の曲率に合わせて断面円弧状に形成された基材９０５Ｂが設けられる。加熱手段９０４Ｂ及び絶縁層９０６Ｂも、基材９０５Ｂの形状に対応して断面円弧状に形成されている。これにより、基材９０５Ｂの絶縁層９０６Ｂは、無端状ベルト２の内周面２Ａに沿っており、平板状の基材を用いる構成と比較して、周方向における接触部分の長さが長くなっている。尚、本実施形態においても、押圧ローラ９０９が設けられてもよい。
【００８０】
［第６実施形態］
本実施形態の定着装置１Ｆは、画像形成装置１００に設けられるものであって、図１４に示すように、前記第１実施形態と同様の無端状ベルト２と、加圧ローラ９０１と、ステー９０２と、フォルダ９０３と、加熱手段９０４と、ニップ形成部材９０８と、第２ステー９１０と、加熱ベルト９１１と、を備え、定着用のベルトと加熱用のベルトとが別体に設けられている。
【００８１】
加熱ベルト９１１は、例えば無端状ベルト２と同様に構成されたものであって、ステー９０２の周囲に配置される。これにより、加熱手段９０４が発生した熱が、加熱ベルト９１１を介して加圧ローラ９０１に伝達される。加圧ローラ９０１は無端状ベルト２に接触していることから、無端状ベルト２は、加熱ベルト９１１及び加圧ローラ９０１を介して、加熱手段９０４によって加熱される。
【００８２】
ニップ形成部材９０８は、第２ステー９１０によって支持され、この周囲に無端状ベルト２が配置される。加圧ローラ９０１とニップ形成部材９０８とによって形成されたニップ部に、記録紙が通紙される。
【００８３】
以上のような第２〜第６実施形態によれば、前記第１実施形態と同様に、無端状ベルト２の内周面２Ａに粗面部２１Ａ〜２１Ｅ及び平坦部２２Ａ〜２２Ｄが形成されていることで、無端状ベルト２の回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。
【００８４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【００８５】
例えば、前記実施形態では、無端状ベルト２の内周面２Ａに５つの粗面部２１Ａ〜２１Ｅが形成され、４つの平坦部２２Ａ〜２２Ｄが形成されるものとしたが、粗面部及び平坦部の数は適宜に設定されればよい。また、平坦部の数が粗面部の数以上であっても、即ち、無端状ベルトの内周面において、幅方向端縁が平坦部となっていてもよい。
【００８６】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００８７】
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではない。それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００８８】
［円筒状金型の加工］
外径１２０ｍｍ且つ長さ（軸方向寸法）４５０ｍｍの金型基材に対し、ガラスビーズ粒子をブラスト粒子として用いてブラスト処理によって外周面全体を粗面化した。その後、ブラスト処理面を帯状に研磨することで平坦部を形成した。
【００８９】
[ポリイミド前駆体塗工液の調合]
酸性カーボンブラック分散液構成材料として、ＭＡ１００（三菱化学社製）と、ＵワニスＳ（宇部興産社製）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと、を用い、これらをボールミルによって回転速度１５００ｒｐｍの条件で約１０分間撹拌し、酸性カーボンブラック分散液とした。
【００９０】
また、導電性カーボンブラック分散液構成材料として、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊと、ＵワニスＳ（宇部興産社製）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと、を用い、これらをボールミルによって約１０分間撹拌し、導電性カーボンブラック分散液とした。
【００９１】
上記の酸性カーボンブラック分散液と導電性カーボンブラック分散液とを混合し、遠心式攪拌脱泡機によって混合および脱泡することで、塗工液を得た。
【００９２】
［ベルトの成型方法］
上記のように表面処理した円筒状金型を型として用い、ロールコート塗工装置に取り付けた。次に、塗工液をパンに流し込み、塗布ローラによって塗工液を汲み上げ、塗布ローラ上の塗工液の厚みを制御した。塗布ローラ上の塗工液を、円筒状金型の外周面上に均一に転写塗布した後、円筒状金型の回転を維持しながら熱風循環乾燥機に投入し、加熱し、回転を停止した。その後、高温処理の可能な加熱炉（焼成炉）に導入して加熱処理（焼成）した。焼成によりイミド硬化させたポリイミド樹脂（樹脂膜）を円筒状金型から引き抜きながら離型し、ポリイミド樹脂製の無端状ベルトを作成した。
【００９３】
［評価試験］
図１５に示す試験装置７０１によって、上記のように作製した無端状ベルトの性能を評価した。試験装置７０１は、駆動ローラ７０３と、ニップ形成部材７０４と、テンションローラ７０５、７０６と、加圧ローラ７０７と、を備える。駆動ローラ７０３と、ニップ形成部材７０４と、テンションローラ７０５、７０６と、に無端状ベルト２を張架して試験を実施した。
【００９４】
ニップ形成部材７０４は、フッ素樹脂によって形成され、内周面にエンボス加工が施されたものである。テンションローラ７０５、７０６は、無端状ベルト２が張架されるローラであって、駆動ローラ７０３とニップ形成部材７０４との間に配置され、無端状ベルト２を内側から押圧することで適宜な張力を付与する。ニップ形成部材７０４と、ベルト外周面に対向する加圧ローラ７０７と、によって無端状ベルト２を挟み込むとともに、内周面２Ａに潤滑剤として潤滑オイルを定量塗布した。
【００９５】
駆動ローラ７０３を回転させることで無端状ベルト２を従動させると、内周面２Ａとニップ形成部材７０４との間に摩擦が生じる。駆動ローラ７０３を駆動させるために必要なモータトルクを初期および１００ｈ駆動後に評価した。
【００９６】
［試験結果］
実施例１〜９の無端状ベルトについて、粗面部における表面粗さＲｚおよび幅方向寸法と、平坦部における表面粗さＲｚおよび幅方向寸法と、を表１に示す。また、上記の評価試験の結果も表１に示す。
【００９７】
【表１】
2020012956.tif 000003
【００９８】
実施例１〜９のいずれにおいても、１００ｈ駆動後において必要なモータトルクの上昇は小さく、良好な結果が得られた。特に、実施例１〜４において良好な結果が得られた。
【符号の説明】
【００９９】
１                 定着装置
２                 無端状ベルト
２Ａ               内周面
２１Ａ〜２１Ｅ     粗面部
２２Ａ〜２２Ｄ     平坦部
３                 加熱手段
４                 加圧ローラ
５                 ニップ形成部材
６                 支持部材（ステー）
７０５、７０６     テンションローラ（被張架部材）
１００             画像形成装置
２００             円筒状金型
２０１             外周面
２０２             金型粗面部
２０３             金型平坦部
３００             筒状金型基材
６００             樹脂膜
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特開２００４−１０９６６５号公報
【図１】
2020012956.tif 000004
【図２】
2020012956.tif 000005
【図３】
2020012956.tif 000006
【図４】
2020012956.tif 000007
【図５】
2020012956.tif 000008
【図６】
2020012956.tif 000009
【図７】
2020012956.tif 000010
【図８】
2020012956.tif 000011
【図９】
2020012956.tif 000012
【図１０】
2020012956.tif 000013
【図１１】
2020012956.tif 000014
【図１２】
2020012956.tif 000015
【図１３】
2020012956.tif 000016
【図１４】
2020012956.tif 000017
【図１５】
2020012956.tif 000018