(57)【要約】【課題】強度の高い基材を切断する際は、研削カット法によりクラックのランダム進展は抑制できたが、反面、製造時間が非常に長くなってしまうという課題があった。【解決手段】金属基材からなる円筒体の切断において、切断工程に第一段階と第二段階があり、第一段階では、金属基材の厚みをＴμｍとしたとき、切断箇所の厚みが０．８＊Ｔμｍとなる位置までは進行速度Ｖ１でカット刃が進行し、第二段階では、切断箇所の厚み０．８＊Ｔμｍ以降は、進行速度Ｖ２でカット刃が進行するように制御することで基材を切断し、其々の刃の進行速度の関係がＶ１＜Ｖ２となることを特徴とする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材からなる円筒体４１ｃの切断において、切断工程に第一段階と第二段階があり、
第一段階では、金属基材の厚みを  Ｔ  μｍとしたとき、切断箇所の厚みが０．８＊Ｔμｍとなる位置までは進行速度Ｖ１（μｍ／ｓ）でカット刃が進行し、
第二段階では、切断箇所の厚み０．８＊Ｔμｍ以降は、進行速度Ｖ２（μｍ／ｓ）でカット刃が進行するように制御することで基材を切断し、
其々の刃の進行速度の関係がＶ１（μｍ／ｓ）＜Ｖ２（μｍ／ｓ）となることを特徴とする金属基材の切断方法。
【請求項２】
第一段階は基材外面側から研削による切断工程で有り、第二段階は基材内外面側から切断刃を当てて切断する工程であることを特徴とする請求項１に記載の金属基材の切断方法。
【請求項３】
少なくとも、表層と金属基材からなる円筒体４１ｃにおいて、少なくとも円筒体４１ｃの長手方向の片方側は、請求項１又は請求項２に記載の金属基材の切断方法によって切断をされたことを特徴とする定着フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置の加熱定着装置に用いられる定着部材とその製造方法、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、コピー機、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置の加熱定着装置に用いられる定着部材として、フィルム形状やローラ形状のものがある。これら定着部材として、耐熱樹脂製或いは金属製のフィルム或いはローラ形状の基材上に、必要に応じて、耐熱ゴム等からなる弾性層が形成され、そして表層にはトナーに対して優れた離型性を有するフッ素樹脂を含むものが知られている。近年は、環境への配慮のために加熱定着装置に於いても消費電力の抑制が求められており、定着部材として定着フィルム体を用いた装置が数多く提案されている。
【０００３】
これらの加熱定着装置として、オンデマンド定着装置が挙げられる。オンデマンド定着装置は、長手方向の左右のフランジによって規制されている張架されていない定着フィルムが、加圧ローラの回転駆動を受けて回転をしてトナーの積載された記録材を搬送して定着を行う方式である。このような加熱定着装置をフリーフィルム方式の加熱定着装置と呼ぶ。このフリーフィルム方式の加熱定着装置は、装置構成が簡便で、省電力性に優れている特徴を持つ（特許文献１〜２）。
【０００４】
フリーフィルム方式の加熱定着装置に用いられる定着フィルムの基材としては、耐熱性樹脂であるポリイミドや、金属材料であるステンレススチール（ＳＵＳ）、ニッケルが用いられている。特に、カラープリンタやオフィスの複合機では、定着フィルムが左右のいずれかの方向に寄ることによって中央部の基材が割れることによる部材の短寿命化を防ぐために、金属基材を用いるのが主流となっている。これらの製造方法としては、基材に片刃を押し当てて切断する方法が用いられている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３００７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような部材構成には、以下のような課題があった。
【０００７】
近年、基材が割れることによる短寿命化を防ぐために、強度の高い基材を採用することが多くなっている。
【０００８】
しかしながら、強度の強い基材を採用する場合、基材の強度が向上したことで基材伸びが低減するため材料として脆くなってしまい、一方向から基材へ刃が接触した瞬間にランダムな方向に亀裂が進展し、バリ方向がランダムに発生してしまった。
【０００９】
そのため、基材に発生したランダムにバリに起因した内在的なクラックが、定着フィルム製造時の取り回し中に部材を破損してしまう、完成品となった後に加熱定着装置で使用した際に破損がしやすくなる、といった課題が発生してしまった。
【００１０】
そのため、強度の高い基材を切断する際は、研削カットという手法で切断を行っていた。研削カットとは、基材に鋭い刃では無く砥石を当て、砥石によって徐々に基材を薄くしていくことによって最終的に切断をするという方法である。これにより、急な刃の接触が無くなるため切断によるクラックのランダム進展は抑制できたが、反面、製造時間が非常に長くなってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る金属基材の切断方法は、
金属基材からなる円筒体の切断において、切断工程に第一段階と第二段階があり、第一段階では、金属基材の厚みをＴμｍとしたとき、切断箇所の厚みが０．８＊Ｔμｍとなる位置までは進行速度Ｖ１でカット刃が進行し、第二段階では、切断箇所の厚み０．８＊Ｔμｍ以降は、進行速度Ｖ２でカット刃が進行するように制御することで基材を切断し、其々の刃の進行速度の関係がＶ１＜Ｖ２となることを特徴とする。
【００１２】
また、第一段階は基材外面側から研削による切断工程で有り、第二段階は基材外面側から切断刃を当てて切断する工程であることを特徴とする。
【００１３】
また、少なくとも、表層と金属基材からなる円筒体において、金属基材の切断を上記の方法によって切断をされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る金属基材の切断方法によれば、研削カット手法と、挟み切り手法を所定の組み合わせにすることによって、バリが一定方向に発生するようにでき、基材割れを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施例における画像形成装置の模式図である。
【図２】第一の実施例における定着装置の模式図である。
【図３】第一の実施例における定着フィルムの模式図である。
【図４】挟み切り法に関する模式図である。
【図５】挟み切り法を行った際のクラック進展に関する模式図である。
【図６】研削カット法に関する模式図である。
【図７】研削カット法を行った際のクラック進展に関する模式図である。
【図８】切断後の断面を示した模式図である。
【図９】製造時に基材切断後に設置台に置いた際の状態を示す模式図である。
【図１０】従来例における基材内のクラックの進展を示した模式図である。
【図１１】本実施例における基材内のクラックの進展を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１８】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１９】
一方、シートＰは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着器４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００２０】
次に、本実施例で用いた定着装置について説明する。図２は、定着装置４０の概略構成図で示されるようなフィルム加熱方式の加熱装置（テンションレスタイプ）を用いた。本実施例ではこのような加熱装置を用いたが、ローラ対方式ややフィルム方式の加熱装置でも実施可能である。
【００２１】
４３は加熱体としてのとしてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）である。このヒータ４３は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。また、記録材の長手幅サイズに応じて、通電領域を切り替える構成となっている。
【００２２】
４１は熱を伝達する加熱部材としての円筒状（エンドレス）の耐熱性の定着フィルムであり、上記のヒータ４３を含む支持部材にルーズに外嵌させてある。本実施例における定着フィルム４１は図３に示すとおりであり、表層、第一の弾性層、第二の弾性層、基層の３層複合構造を有した定着フィルムである。
【００２３】
表層４１ａは厚さ１００μｍ以下、好ましくは１０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例では、厚さ１０〜３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。
【００２４】
弾性層４１ｂは、熱容量を小さくしてクイックスタート製を向上させるために、熱伝導性を高める為のフィラーを添加した。本実施例では、ゴム硬度５〜３０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ１００〜３００μｍのシリコーンゴムを用いた。
【００２５】
基材金属層４１ｃも弾性層と同様にクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ステンレス金属フィルムを用いた。
【００２６】
４４は加圧部材としての耐熱性弾性加圧ローラであり、芯金と、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層からなり、芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ４４の上側に上記の定着フィルム４１・ヒータ４３を、ヒータ４３側に対して加圧ローラ４４に並行に配置し、不図示の押付部材で押圧させることで、定着フィルム４１を介してヒータ４３の下面と加圧ローラ４４の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｔを形成させてある。
【００２７】
加圧ローラ４４は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ４４の回転駆動による加圧ローラ４４と定着フィルム４１との、定着ニップ部Ｔにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム４１に回転力が作用して該定着フィルム４１がヒータ４３の下向き面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に従動回転状態になる。支持部材は円筒状定着フィルム４１の回転ガイド部材でもある。
【００２８】
加圧ローラ４４が回転駆動され、それに伴って円筒状定着フィルム４１が従動回転状態になり、またヒータ４３に通電がなされて該ヒータが迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｔの定着フィルム４１と加圧ローラ４４との間に未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎおいて記録材Ｐのトナー像担持側面が定着フィルム４１の外面に密着して定着フィルム４１と一緒に定着ニップ部Ｔを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程においてヒータ４３で加熱された定着フィルム４１の熱により記録材Ｐが加熱され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｔを通過した記録材Ｐは定着フィルム４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。
【００２９】
４５は接触式温度計（サーミスタ）であり、ヒータ４３によって加熱された定着フィルム４１の温度を計測し、その検出結果を不図示の温度制御手段に渡す構成となっている。
４６はヒータホルダであり、高温に発熱したヒータ４３を保持する部材である。
【００３０】
［切断方法について］
次に、切断方法について説明する。
【００３１】
図４は、挟み切り法に関する模式図である。
【００３２】
挟み切り法は、基材の内側の刃（内刃）と基材の外側の刃（外刃）によって、基材を挟んで切断している。切断によってバリが発生するが、不図示の研磨手段によって切断面を研磨することで、バリ取りを行った。
【００３３】
図５は、挟み切り法を用いた場合の、基材に発生するクラック方向の模式図である。
【００３４】
クラックとは、鋭い刃が基材に急激に接触した際に生じる亀裂であり、通常は、挟み切り法においては、クラックは内刃と外刃の間で発生する（図５（ａ））。
【００３５】
しかしながら、基材協働が大きく脆い場合は、内刃と外刃の間ではクラックが発生せずにずれてしまう場合が有る（図５（ｂ））。この場合、無理矢理切断されてしまうためバリが大きく発生してしまう可能性が有る。また、切断後にバリ取りのために研磨を行ったとしても、研磨面よりも内側に潜在的なクラックが内在してしまう可能性が有った。
【００３６】
図６は、研削カット法に関する模式図である。
【００３７】
研削カット法は、基材の外側に研削用の砥石を当て、基材に当接しつつ削りながら切断をする方法である。この際、砥石には駆動源はなく、基材の回転駆動に順方向に回転しつつ切断をしている。
【００３８】
切断によってバリが発生するが、不図示の研磨手段によって切断面を研磨することで、バリ取りを行った。
【００３９】
図７は、研削カットを用いた場合の、基材の切断面の模式図である。
【００４０】
研削カット法では、砥石が徐々に基材へと侵入していく為、挟み切り法で発生するようなクラックの発生は無い。そのため、基材強度の強い脆い基材にも対応することができる。しかしながら、挟み切り法では挟むことにより一瞬で切断することができた基材を、ゆっくりと研磨しつつ切断していく為、非常に長い時間を必要としている。
【００４１】
［本実施例と従来例の比較］
次に、本実施例と従来例の比較実験を行った。
【００４２】
本実験では、挟み切り法のみで切断、研削カット法のみで切断、最初に研削カット法で途中まで切断を行い、その後挟み切り法にして切断を行った条件における比較を行った。
【００４３】
実験に用いた定着フィルムは、３０μｍニッケル合金からなる基層金属層４１ｃの上に、２５０μｍの弾性層４１ｂを設け、更にその上に、厚み２０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものを用いた。
【００４４】
また、切断方法は、以下の表１のような条件で比較を行った。
【００４５】
以下に示す通り、挟み切り法は、図４に示す通り内刃と外刃を用いて一瞬で切断を行うため、必要時間が１秒程度である。これに対し、研削カット法は、図６に示されるように研磨しつつ徐々に厚みを低減させていって、最終的に切断する方法であるため、非常に時間がかかる。本実験では、３０μｍのニッケル基材を用いたため、所要時間が６０秒掛かった。
【００４６】
本実験では、従来例１としては挟み切り法のみ、従来例２としては研削カット法のみで切断した場合を採用した。
【００４７】
また、実施例としては、切断工程１として研削カット法、切断工程２として挟み切り法を用い、研削カット法の所要時間に水準を振って比較を行った。
【００４８】
【表１】
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これらの条件で切断をした基材に関し、ランダムクラックの発生有無、製造時の基材端部の接触による破損（基材割れ）の発生有無、および、加熱定着装置に使用した際の耐久性について確認を行った。
【００４９】
図８は、切断後の断面を示した模式図である。
【００５０】
ランダムクラックの発生有無に関しては、切断後の端部の観察を行い、切断箇所から基材の長手方向に対してクラックが進展している場合をランダムクラック発生有り、クラックが発生していない場合を発生無し、と判断した。
【００５１】
図９は、製造時に基材切断後に設置台に置いた際の状態を示す模式図である。
【００５２】
製造時の基材割れに関しては、定着フィルムを所定長さに切断した後に、定着フィルムの切断面を下にして設置台に置いた際にクラックが発生するかどうかを確認して判断した。クラックが発生しない場合を基材割れ無し、発生した場合を基材割れ有り、とした。
【００５３】
耐久性に関しては、図２に記載されるような加熱定着装置を用いた。実験条件としては、加圧荷重を３００Ｎ、回転速度２５０ｍｍ／ｓ、回転時の定着フィルム上温度を１５０℃とし、ＣＳ６８０（日本製紙（株））を毎分３０枚で通紙した。
【００５４】
図２に記載される加熱定着装置に於いては、定着フィルムは自由回動しているため、回転時には長手方向の左右いずれかに寄って端部のフランジに突き当たった状態で回転を続ける。その際に、潜在的なクラックが有る場合は、耐久性が著しく低下してしまう。本実験では、破損までの通紙枚数を集計し、耐久性の枚数を判断した。
【００５５】
実験結果をまとめると、以下の表２の通りとなる。
【００５６】
【表２】
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従来例１、および実施例１では、製造時間は短いが、ランダムクラック発生と基材割れの発生が見られた。また、耐久性に関しても非常に悪いことが確認できた。
【００５７】
これに対し、実施例２、３、４、５では、ランダムクラック発生、基材割れ発生が共に見られず、また、耐久性も非常に良いことが確認できた。
【００５８】
図１０は、従来例における基材内のクラックの進展を示した模式図である。
【００５９】
従来例では、鋭い刃を当てるため初期に入るクラックの方向がランダム化する（図１０（ａ））。その後、切断することで、切断後の断面にバリが多くなり、かつ、潜在的なクラックが生じてしまう（図１０（ｂ））。これにより、ランダムクラックと基材割れの発生し、耐久性も非常に悪いという結果となった。
【００６０】
図１１は、本実施例１における基材内のクラックの進展を示した模式図である。
【００６１】
本実施例では、まず研削カット法で基材を少し薄くし（図１１（ａ））、その後に挟み切りを行う（図１１（ｂ））。これにより、挟み切りに用いる刃の応力が基材の薄くなった所に集中するため、ランダムクラックの発生が抑制される。これにより、最終的に切断される面がきれいになり、潜在的なバリが無くなる（図１１（ｃ））。
【００６２】
この際、比較例１のように、基材の薄層化が不十分である場合は、応力の集中がなくなるため潜在的なクラックを抑制することができない。本発明者の鋭意検討した結果、基材の厚みの２０％以上研削した状態で挟み切りを実施すると、ランダムクラックと基材割れの発生を抑制し、耐久性も非常に良くすることができるという結果となった。
【００６３】
このように、切断方法を２工程にすることで、研削カット手法と、挟み切り手法を所定の組み合わせにすることによって、バリが一定方向に発生するようにでき、基材割れを防ぐことができた。
【符号の説明】
【００６４】
１０  画像形成部、１１  感光ドラム、１２  帯電器、１３  レーザスキャナ、
１４  現像器、１５  クリーナ、１７  一次転写ブレード、２０  給紙カセット、
２５  マルチ給紙トレイ、２３  レジストローラ対、３１  中間転写ベルト、
３５  二次転写ローラ、４０  定着器、４１  定着フィルム、４１ａ  被覆層、
４１ｂ  弾性層、４１ｃ  基層、４３  加熱体、４４  加圧ローラ、
４５  接触式サーミスタ、４６  ヒータホルダ、１０１  加熱中子、
１０２  アルミナ粒子、１０３  観察手段、１０４  ガラス板、
Ｐ  記録材、Ｔ  トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019025571.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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