(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層の外側面に少なくとも弾性体層が形成されてなる無端状ベルトの前記金属層の端縁を弾性研磨材の研磨面により研磨する研磨装置において、
前記弾性研磨材の研磨面が円環状または円状であり、
前記弾性研磨材を保持する弾性研磨材保持手段と、
前記研磨面に垂直でかつ前記円環または前記円の中心を通る直線を軸として前記弾性研磨材保持手段を回転させる回転手段と、
前記無端状ベルトを前記直線を軸とする円筒形状ないし略円筒形状に支持する無端状ベルト支持手段と、
回転している前記弾性研磨材の前記研磨面と前記無端状ベルトの端面とを押圧させる押圧手段と、
を有し、
前記研磨面の外径が、前記金属層の外径よりも大きくかつ前記弾性体層の外径よりも小さく、かつ、
前記研磨面の外縁部が、前記金属層の端面に接する部分よりも前記無端状ベルト側に向かって突出している
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨面には前記研磨面と同心で、金属層の端面の研磨が進行した時に該端面と凹面で接する環状の凹部が設けられ、
前記環状の凹部は該凹部の幅方向における中央部に向かって深くなるように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記弾性研磨剤保持手段が、研磨時に前記無端状ベルトの外側面に接して該無端状ベルトのぶれを防止する外側ガイド、及び／または、研磨時に前記無端状ベルトの内側面に接して該無端状ベルトのぶれを防止する内側ガイドを有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記弾性研磨剤保持手段が、研磨時に前記無端状ベルトの内側面に接して該無端状ベルトのぶれを防止する円柱形状の内側ガイドを有し、
前記内側ガイドが前記無端状ベルト支持手段を兼ね、
前記無端状ベルトが、該無端状ベルトの内側面と前記内側ガイドの外周面とが摺動可能に前記内側ガイドにより支持される
ことを特徴とするとする項１または請求項２に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ、インクジェットプリンタ等の電子写真装置に用いられる定着ベルト製造工程における、切断後の定着ベルト中間体の端部を研磨する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置に用いられる定着方式は、近年、省エネ化のために、従来のハロゲン定着方式からＩＨ定着方式に移行している。
【０００３】
すなわち、従来はハロゲンヒータが加熱ローラを介して定着ベルトに熱を伝え、加圧ローラでこの加熱された定着ベルトをトナーにより表面に画像が形成されたシートに押し当てて定着する方式が用いられていた。しかし、この方式では熱エネルギーの利用効率が低く、さらに装置が定着可能となるまでに必要なウォームアップ時間が長いという欠点があった。
【０００４】
これに対して、ＩＨ定着方式はＩＨ（誘導加熱）コイルに電流を流し、渦電流を生じさせることにより定着ベルト自体を発熱させるので、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が可能となり、装置を短時間で定着可能な状態にすることができる。
【０００５】
このようなＩＨ定着方式で使用される定着ベルトには高耐久性が求められ、また、上記のように内部に誘導加熱が可能な素材が必要なこともあって、従来定着ベルト基材として使用されていたポリイミド基材からステンレス（ＳＵＳ）またはニッケルといった金属基材に移行している。
【０００６】
このような定着ベルトは、例えば次のように作製される。すなわち、無端状ベルト形状で厚さ約４０μｍのステンレス基材またはニッケル基材の外周面に約１００μｍの弾性材塗工液を塗布し、乾燥させ、加硫して弾性体層を形成し、この弾性体層の上に例えば最終的に７μｍの厚さとなるようにフッ素樹脂前駆体塗工液を塗布する。そして、必要に応じて乾燥させ、焼成処理によりフッ素樹脂層（離型層）とした後、両端部の不要な部分を機械的加工により切断（カット）除去する。切断後のベルト端部においては、フランジを取り付けるために、切断時に発生した端部のばりやかえりを除去する必要がある。また、金属基材端部とフランジとの間に発生する接触抵抗を低減させるために、金属基材の端部をＣ面取りまたはＲ面取りしている（特許文献１）。
【０００７】
具体的なばりやかえりの除去方法としては、まず、ベルト端部全体にやすりに垂直に当ててばりやかえりを除去し、基材端部を角ばった形状にする。その後、同様に弾性砥石に垂直に押し当てることで基材端部をＲ形状に面取りしている。
【０００８】
ベルト端部を研磨する方法として、特許文献２で提案されている方法が挙げられるが、この技術は端部を研磨する工法であり、基材端部をＲ面取りまたはＣ面取りするものではない。また、画像形成装置用ニッケルシームレスベルトの端面加工法として、特許文献３で提案されている方法がある。この方法は周方向に対して発生した段差を取り除く技術であり、基材端部をＲ面取りまたはＣ面取りするものではない。
【０００９】
また、上記いずれの従来技術でも、無端状ベルト端部を研磨する際に、金属基材だけではなく、基材上に形成されている離型層や弾性材層までも研磨し傷つけてしまう。ここで離型層を傷つけた場合、その傷が原因で使用中に離型層自体が剥がれてしまうおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、金属層の外側面に少なくとも弾性体層が形成されてなる無端状ベルトの端部を研磨する際に、ベルト表面に傷つけることなく、金属層端部をＲ形状に研磨できる研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシート後処理装置は、請求項１に記載の通り、金属層の外側面に少なくとも弾性体層が形成されてなる無端状ベルトの前記金属層の端縁を弾性研磨材の研磨面により研磨する研磨装置において、前記弾性研磨材の研磨面が円環状または円状であり、前記弾性研磨材を保持する弾性研磨材保持手段と、前記研磨面に垂直でかつ前記円環または前記円の中心を通る直線を軸として前記弾性研磨材保持手段を回転させる回転手段と、前記無端状ベルトを前記直線を軸とする円筒形状ないし略円筒形状に支持する無端状ベルト支持手段と、回転している前記弾性研磨材の前記研磨面と前記無端状ベルトの端面とを押圧させる押圧手段と、を有し、前記研磨面の外径が、前記金属層の外径よりも大きくかつ前記弾性体層の外径よりも小さく、かつ、前記研磨面の外縁部が、前記金属層の端面に接する部分よりも前記無端状ベルト側に向かって突出していることを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る研磨装置によれば、研磨面の外径が、金属層の外径よりも大きくかつ弾性体層の外径よりも小さく、かつ、研磨面の外縁部が、金属層の端面に接する部分よりも無端状ベルト側に向かって突出している弾性研磨材を用いる構成により、金属層の外側面に少なくとも弾性体層が形成されてなる無端状ベルトの端部を研磨する際に、ベルト表面に傷つけることなく、金属層端部をＲ形状に研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置のモデル上面図である。
【図２】図１の研磨装置の研磨ユニットａ付近のモデル断面図である。
【図３】図１の研磨装置での研磨を説明するためのモデル上面図である。
【図４】図１の研磨装置での研磨を説明するための研磨ユニットａ付近のモデル断面図（工程図）である。
【図５】研磨面に断面がＶ字型の環状の凹部を設けた他の研磨ユニット例を説明するモデル断面図である。
【図６】研磨面に断面が半円形の環状の凹部を設けた他の研磨ユニット例を説明するモデル断面図である。
【図７】他の研磨ユニット例を説明するモデル断面図である。
【図８】図７の研磨ユニットを有する研磨装置のモデル上面図である。
【図９】図７の研磨装置での研磨を説明するための研磨ユニットａ付近のモデル断面図（工程図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明に係る研磨装置に関して図面を用いて説明する。
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係る研磨装置のモデル上面図を、また、その研磨ユニットａ付近のモデル拡大断面図を図２に、それぞれ示す。
【００１６】
押し付けシリンダ１はアクチュエータ２により図中上下方向に移動可能にベース３に取り付けられており、このために押し付けシリンダ１はベース３上を、図中矢印方向にあるいは矢印とは反対方向に、前進端（図中下側）と後退端（図中上側）との間を水平に移動できる。さらにベース３の押し付けシリンダ１に対向する位置には回転モータ１０が固定されている。
【００１７】
押し付けシリンダ１には、無端状ベルト４を円筒形状あるいは略円筒形状に支持する保持軸５（無端状ベルト支持手段）が取り付けられており、保持軸５のうちの回転モータ１０側の、無端状ベルト４内側に挿入される、無端状ベルト４の内径と同径ないし若干細い外径の円筒形状部５ａの全長はこの例では研磨対象の無端状ベルト４の幅より５０ｍｍ短いものとなっている。また、この円筒状体部５ａより押し付けシリンダ１側には円筒形状部５ａより径が太い太径部５ｃが、太径部５ｃに近づくにつれ太径となるテーパ形状のテーパ形状部５ｂを介して接続されている。テーパ形状部５ｂの表面にはゴムシート６が貼り付けられている。このような構造により、保持軸５は後述する研磨の際に、回転駆動される弾性研磨材に押圧する（押しつける）ときに回転しないように無端状ベルト４を円筒形ないし略円筒形に支持することができるようになっている。
【００１８】
この研磨装置例で研磨対象としている無端状ベルト４は、図２に示されるように金属基材（金属層）７の外側面にゴム層（弾性体層）８、及び、離型層９が順次積層されてなる３層構造を有する定着装置用定着ベルトである（以下同様）。
【００１９】
ここで、本発明の研磨装置で研磨されるこのような定着ベルトとしては、金属基材７の厚さが１０μｍ〜３０μｍ、ゴム層８の厚さが５０μｍ〜１５０μｍ、離型層９の厚さが６μｍ〜９μｍであるものが挙げられる。
【００２０】
回転手段である回転モータ１０の回転軸には研磨ユニットａが固定されている。研磨ユニットａは、図２に示されるように、この例では研磨材保持具１３、円環状の弾性研磨材１２、及び、内側ガイド１１から構成されている。弾性研磨材１２は研磨材保持具１３によって保持されており、弾性研磨材１２の内円側には、研磨時に無端状ベルト４の内側面に接して無端状ベルト４のぶれを防止する内側ガイド１１が設けられている。この内側ガイド１１はその回転モータ１０側で研磨材保持具１３に固定されている（この例では内側ガイド１１と研磨材保持具１３とにより弾性研磨材１２が挟持されて保持されている）。さらに内側ガイド１１の無端状ベルト４側の端部は無端状ベルト４への挿入を容易とするために、先端に近づくほど細径となっているテーパ状の挿入誘導部１１ａが設けられている。この例の挿入誘導部１１ａではＣ面取りを示したがＲ面取りとしてもよい。また、内側ガイド１１の挿入誘導部１１ａに続く嵌合部１１ｂの外径は無端状ベルト４の内径より０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ細くすると挿入誘導部１１ａに続く嵌合部１１ｂの無端状ベルト４への挿入が容易となるので好ましい。
【００２１】
本実施形態においては、円環状の弾性研磨材１２の研磨面の外径が、無端状ベルト４の金属層７の外径よりも大きくかつ弾性体層８の外径よりも小さくなっている。また、弾性研磨材１２の研磨面１２ａの外縁部１２ｂは、金属層７の端面に接する部分よりも無端状ベルト４側に向かって突出している。この突出部の高さとしては、１０μｍ〜１００μｍとすることが本発明の効果を十分に得るために好ましい。
【００２２】
なお、内側ガイド１１を設けないときには、弾性研磨材１２のガイド面を円状とし弾性研磨材１２を円盤状とすることもできる。また、弾性研磨材１２の外周側に、研磨時に無端状ベルト４の外側面に接して無端状ベルト４のぶれを防止する、外側ガイドを設けることもできる。
【００２３】
本発明において、弾性研磨材としては一般的なゴムないしエラストマー成分中に研磨粒子を分散させた、市販のものをそのまま、あるいは、必要に応じて加工して用いることができる。
【００２４】
次に上記の研磨装置を用いた研磨作業での動作を図３（ａ）〜図３（ｅ）、及び図４（ａ）〜図４（ｅ）を用いて説明する。図４（ａ）〜図４（ｅ）はいずれも弾性研磨材１１付近のモデル断面図である。
【００２５】
まず、無端状ベルト４を保持軸５の円筒状体部５ａに外挿し、図３（ａ）中の矢印Ａ方向に突き当たるまでセットする。次いで、押し付けシリンダ１をアクチュエータ２の後退端まで矢印Ｂ方向に移動させる。このとき、保持軸５の軸は回転モータ１０の回転軸と一致する。このときの弾性研磨材１１付近のモデル断面図を図４（ａ）に示す。
【００２６】
研磨材保持具１３で保持された弾性研磨材１１を回転モータ１０により回転させ、次いで、押し付けシリンダ１によって保持軸５を図３中（ｃ）の矢印Ｃ方向（図４（ｂ）中の矢印Ｇ方向）に押し出して、無端状ベルト４の端部を弾性研磨材１１の研磨面に当接させて押圧することで研磨する。
【００２７】
研磨開始時点で、図４（ｂ）に示すように、研磨面１２ａの突出した外縁部１２ｂが金属層５より外径側の弾性体層５に食い込むために、金属層５のぶれは抑制され、金属層５の端面は円形に保持されながら研磨される。
【００２８】
弾性研磨材１２は、弾性を有するために、図４（ｃ）に示すように金属層５に接する部分が円弧状に変形し、その結果、金属層５の端面は徐々に図４（ｃ）ないし図４（ｄ）に示すようにＲ形状に研磨される。
【００２９】
研磨終了後、押し付けシリンダ１により、保持軸５とともに無端状ベルト４を図３（ｄ）中の矢印Ｄ方向（図４（ｅ）中の矢印Ｈ方向）に後退させ、アクチュエータ２により押し付けシリンダ１を前進端まで、図３（ｅ）中の矢印Ｅ方向に移動させる。その後、無端状ベルト４を矢印Ｆ方向に移動させて研磨装置から取り出す。
無端状ベルト４の反対側の端部も同様にして研磨し、一連の研磨作業を完了とする。
【００３０】
ここで、研磨対象の無端状ベルトの構成（金属層を構成する金属の種類、厚さ等）や、用いる弾性研磨材の種類にもよるが、一般的な定着装置で用いられる定着ベルトの場合、回転モータ１０の回転数を１００回転／分（ｒｐｍ）〜３００回転／分（ｒｐｍ）とし、押し付けシリンダ１による押圧力を０．４９Ｎ〜１．９６Ｎ（０．０５ｋｇｆ〜０．２ｋｇｆ）とし、研磨時間、すなわち、押し付けシリンダ１による無端状ベルト４と弾性研磨材とを押圧する時間を３秒〜１５秒とすることが、本発明の効果を十分にかつ安定して得られるので好ましい。
【００３１】
ここで、研磨面に、研磨面と同心で、金属層７の端面の研磨が進行した時にこの端面と凹面で接し、かつ、この凹部の幅方向における中央部に向かって深くなるように形成されている環状の凹部を設けることが、研磨面と金属層７端面とを均一に当接させることができるとともに、無端状ベルト４の端部のぶれの発生をさらに効果的に抑制することができるので好ましい。
【００３２】
図５には断面がＶ字型の環状の凹部を設けた他の研磨ユニット例を説明するモデル断面図を、図６には断面が半円形の環状の凹部を設けた他の研磨ユニット例を説明するモデル断面図を、それぞれ示す。
【００３３】
図５に示す例では、弾性研磨材１２’の研磨面には凹部の中央部に向かって深くなる環状の凹部として断面がＶ字型の環状の凹部（研磨面）１２ａ’が設けられている。また、図６に示す例では、弾性研磨材１２”の研磨面には凹部の中央部に向かって深くなる環状の凹部として断面が半円形の環状の凹部（研磨面）１２ａ”が設けられている。このような断面がＶ字型や半円形の環状の凹部により、研磨処理時の無端状ベルト４の端部のぶれの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００３４】
また、上記例では、無端状ベルト４を円筒形状ないし略円筒形状に支持する無端状ベルト支持手段として、押し付けシリンダ１側に、無端状ベルト４に挿入される円筒形状体５ａを有する保持軸５を設けていたが、無端状ベルト４を円筒形状ないし略円筒形状に支持する無端状ベルト支持手段を回転モータ１０側に設けてもよい。
【００３５】
そのような無端状ベルト支持手段を回転モータ１０側に設けた研磨装置の例について図７〜図９に示す。
【００３６】
図７は弾性研磨材１２”付近のモデル断面図であり、図８にはかかる研磨装置の上面図を示す。研磨材保持具１３及び弾性研磨材１２”は図６に示したものと同じものである。ただし、図６における内側ガイド１１の軸方向の長さが長くなって（この例では加工対象となる無端状ベルト４の幅より５ｃｍ短い長さ）、無端状ベルト支持手段と兼用のベルトガイド保持軸１４となっている。
【００３７】
無端状ベルト４は、その内側面とベルトガイド保持軸１４の外周面とが互いに摺動可能にベルトガイド保持軸１４により支持される。押し付けシリンダ１には、最大径が無端状ベルト４の内径よりも大きい円錐台形状のベルト押付け部１５が、押し付けシリンダ１により回転モータ１０側に押し出し可能に接続されている。ベルト押付け部１５の円錐台形状部分の斜面１５ａは、無端状ベルト４が当接したときに無端状ベルト４が回転しないようにゴム部材により構成されていることが好ましい。
【００３８】
以上のような研磨装置による研磨作業について、図９（ａ）〜図９（ｅ）を用いて説明する。
【００３９】
まず、無端状ベルト４をベルトガイド保持軸４に、図９（ａ）の矢印Ｉ方向に外挿させ、先端が弾性研磨材１２”に突き当たるようにセットする。次いで、押し付けシリンダ１をアクチュエータ２の後退端まで図９（ｂ）中の矢印Ｊ方向に移動させる。
【００４０】
押し付けシリンダ１によって押し付け部１５を図９（ｃ）中の矢印Ｋ方向に押し出して、無端状ベルト４の端部（図中の右端）をベルト押付け部１５の円錐台の斜面１５ａに当接させ、そのまま研磨ユニット側に押圧する。そして、研磨ユニットａが取り付けられている回転モータ１０を回転させて、弾性研磨材１２”と当接する無端状ベルト４の端部を研磨する。研磨終了後、押し付けシリンダ１により押し付け部１５を図９（ｄ）中の矢印Ｌ方向に戻し、さらに、アクチュエータ２により押し付けシリンダ１を前進端まで図９（ｅ）中の矢印Ｍ方向に移動させる。その後、無端状ベルト４を矢印Ｎ方向に移動させて研磨装置から取り出す。無端状ベルト４の反対側の端部も同様にして研磨し、一連の研磨作業が完了する。この装置では特に無端状ベルト４の安定した支持が可能となるために、研磨によるＲ面取りの加工精度が高くなる。
【００４１】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の研磨装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００４２】
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の研磨装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の研磨装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【実施例】
【００４３】
実際に、図１〜図４を用いて説明した研磨装置、図５を用いて説明した研磨装置、図６を用いて説明した研磨装置、及び、図７〜図９を用いて説明した本発明に係る研磨装置を作製した。金属層（ニッケル製、厚さ２０μｍ）の外側面に弾性体層（シリコーンゴム層製、厚さ４０μｍ）と離型層（ポリ４フッ化エチレン製、厚さ７μｍ）とが順次形成されてなる無端状ベルト（定着ベルト）についてそれぞれの研磨装置を用いて、各１００個研磨加工を行った。その結果、いずれの装置についても、離型層に傷の発生はなく、また、研磨されたすべての金属層端面のＲ径のばらつき（キーエンス社製マイクロスコープを用いて測定。以下同じ）が±１μｍ以下であり、すべての研磨品で製品として求められる基準を満足していた。特に図７〜図９を用いて説明した研磨装置により研磨された製品では、金属層端面のＲ径のばらつきが±０．５μｍ以下であり、より高精度の研磨ができることが確認された。
【００４４】
ここで、ベルト端部全体にやすりを垂直に当ててばりやかえりを除去し基材端部を角ばった形状にし、その後、弾性砥石を垂直に押し当てることで基材端部をＲ形状に面取りする従来技術での歩留まりは、製品１００個当たり３個であり、本発明の研磨装置の効果が確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１    押し付けシリンダ
２    アクチュエータ
３    ベース
４    無端状ベルト
５    保持軸
６    ゴムシート
７    金属基材
８    弾性体層
９    離型層
１０    回転モータ
１１    内側ガイド
１２、１２’、１２”    弾性研磨材
１２ａ    研磨面
１２ａ’、１２ａ”    環状の凹部（研磨面）
１２ｂ    突出した外縁部
１３    研磨材保持具
１４    ベルトガイド保持軸
１５    ベルト押付け部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２０１１−０７５８１６号公報
【特許文献２】特開平１０−１８０６００号公報
【特許文献３】特開２００４−８６０８３号公報
【図１】
0005895641.tif 000002
【図２】
0005895641.tif 000003
【図３】
0005895641.tif 000004
【図４】
0005895641.tif 000005
【図５】
0005895641.tif 000006
【図６】
0005895641.tif 000007
【図７】
0005895641.tif 000008
【図８】
0005895641.tif 000009
【図９】
0005895641.tif 000010