(57)【要約】【課題】定着ベルトの強度を向上する。【解決手段】定着ベルト１１は、耐熱シート１５Ａ，１５Ｂを複数層重ねて巻回してなる円筒状の基材１２を備える。耐熱シート１５Ａ，１５Ｂはそれぞれ螺旋状に巻回されている。耐熱シート１５Ａ，１５Ｂの螺旋角度θ１，θ２が層毎に異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱シートを複数層重ねて巻回してなる円筒状の基材を備える定着ベルトであって、
前記複数層の耐熱シートはそれぞれ螺旋状に巻回され、かつ
前記耐熱シートの螺旋角度が層毎に異なることを特徴とする、定着ベルト。
【請求項２】
前記複数層の耐熱シートは、層毎に螺旋方向が異なることを特徴とする、請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
前記複数層の耐熱シートは、螺旋方向は同一であるが螺旋角度が異なることを特徴とする、請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項４】
前記複数層を構成する耐熱シートはそれぞれ面方向の延びに異方性を有し、各層を構成する耐熱シートにおける面方向に最も延びやすい方向が層間で異なることを特徴とする、請求項１から請求項３いずれか１項に記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記基材上に弾性層をさらに備え、この弾性層はシート状の弾性体を螺旋状に巻回してなることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置が備える定着装置において使用される定着ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置の定着装置として、ローラ対間に記録媒体を通すものの他に、一対のローラ間に掛け渡された定着ベルトと第３のローラとの間に記録媒体を通す定着ベルト式が知られている。かかる、定着ベルトの一例としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。図１１（Ａ），（Ｂ）を参照して説明すると、定着ベルト１はシート２，３を２層重ねて巻回してなる円筒状である。各シート２，３は螺旋状に巻回されており、螺旋軸Ｌ１が円筒の軸線Ｌ２となす角度、すなわち螺旋角度θは同一である。また、各シート２，３の継ぎ目ないし溝２ａ，３ａが重なり合わないように配置されている。
【０００３】
図１２に示すように、定着ベルト１は加熱ローラ５と定着ローラ６とに掛け渡され、定着ローラ６と対向して配置された加圧ローラ７が定着ベルト１に圧接される。加圧ローラ７と定着ローラ６の回転に伴って定着ベルト１が搬送され、加圧ローラ７と定着ベルト１の間を図示しない記録媒体が通過すると、加熱及び加圧によって記録媒体上に現像剤像が定着する。
【０００４】
加熱ローラ５と定着ローラ６の平行度が十分でない場合や、定着ベルト１の両端で周長差がある場合、定着ベルト１が搬送方向Ａに対して直交する方向（図１２において左右方向）に蛇行する。例えば加熱ローラ５の両端付近に蛇行規制板８Ａ，８Ｂが設けられており、定着ベルト１の端部が蛇行規制板８Ａ，８Ｂに当接することで定着ベルト１の蛇行が規制される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３０３３０３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
螺旋状に巻回されたシート２，３の層は溝２ａ，３ａに沿った方向（螺旋軸Ｌ１に直交する方向）の強度が最も低い。定着ベルト１では下層のシート２と上層のシート３の螺旋角度θが同一であるので、強度が最も低い方向Ｂも２層間で同一である。従って、図１２において矢印Ｃで示す方向の蛇行によって定着ベルト１の一端が蛇行規制部材８Ｂに突き当たった場合、強度が最も低い方向Ｂに蛇行規制部材８Ｂからの負荷が作用し、定着ベルト１の端部が座屈ないしは屈曲する。このように従来の定着ベルトは強度が十分でなく、使用寿命が短いという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、定着ベルトの強度を向上して蛇行規制部材に突き当たった際の座屈ないしは屈曲を防止し、使用寿命を延ばすことを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本明細書において、螺旋軸とは螺旋を構成する曲線上の各点からの距離が等しい直線を言う。また、螺旋角度とは、螺旋構成する曲線を含む円筒の軸線に対して螺旋軸がなす角度を言う。さらに、螺旋方向とは、螺旋軸が延びる方向から見た螺旋を構成する曲線の巻回方向（右巻又は左巻）を言う。
【０００９】
本発明は、耐熱シートを複数層重ねて巻回してなる円筒状の基材を備える定着ベルトであって、前記複数層の耐熱シートはそれぞれ螺旋状に巻回され、かつ前記耐熱シートの螺旋角度が層毎に異なることを特徴とする、定着ベルトを提供する。
【００１０】
螺旋状に巻回された耐熱シートは螺旋軸と直交する方向の強度が最も低い。本発明の定着ベルトでは、基材を構成する耐熱シートの螺旋角度が層毎に異なるので、各層毎に強度が最も低い方向が異なる。従って、蛇行規制部材に定着ベルトの端部が突き当たった際に、いずれかの耐熱シートの層に対してその層の強度が最も低い方向に蛇行規制部材からの負荷が作用しても、他の耐熱シートの層に対しては強度が最も低い方向ではない方向に負荷が作用することになる。換言すれば、最も強度の低い方向に負荷が作用している耐熱シートの層が、他の層を構成する耐熱シートによって補強され、それによって基材の強度が向上する。従って、定着ベルトが蛇行規制部材に突き当たって屈曲するのを防止し、長寿命化を図ることができる。
【００１１】
前記耐熱シートの螺旋角度を層毎に異ならせるには、各層を構成する耐熱シートの螺旋方向を異ならせればよい。すなわち、螺旋軸に対して右巻きとするか左巻きとするかを異ならせ、各層の螺旋軸を交差させればよい。また、各層を構成する耐熱シートを同一の螺旋方向とし、螺旋角度のみを異ならせてもよい。
【００１２】
前記耐熱シートとしては、例えばＰＩ（ポリイミド）フィルム上に、接着層としてＰＦＡ（パーフルオロアルコキシルアルカン：Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ  ａｌｋｏｃｙｌ  ａｌｋａｎｅ）層やＦＥＰ層（フッ化エチレンプロピレン：Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）層を設けたものを使用することができる。耐熱シートを複数に巻回した後に焼成することで、ＰＦＡ層やＦＥＰ層によって複数層の耐熱シートが互いに接着され、螺旋形状が固定される。
【００１３】
複数層を構成する耐熱シートが面方向の延びに異方性を有する場合には、各層を構成する耐熱シートにおける面方向に最も延びやすい方向を層間で異ならせることが好ましい。これによって、基材の強度をさらに向上させることができる。
【００１４】
基材上にシート状の弾性体を螺旋状に巻回して弾性層を設けてもよい。例えば、すべての耐熱シートを巻回して円筒状の基材とした後に、基材の最外層を構成する耐熱シート上にシート状の弾性体を巻回することで、弾性層を設けることができる。また、最外層の耐熱シートとシート状の弾性体とを重ね合わせ、両者を同時に巻回してもよい。弾性層は、基材上を弾性材料によりコーティングしたものや、基材の外側に弾性体からなるチューブを被せたものでもよい。弾性層上にさらにフッ素系樹脂等からなる離型層を設けてよい。また、弾性層を設けることなく基材上に離型層を設けてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１（Ａ），（Ｂ）に示す本発明の第１実施形態の定着ベルト１１は、無端ベルト状ないしは円筒状であって、基材１２上に、弾性層１３と離型層１４を備えている。基材１２は、フィルム状の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂを２層重ねて螺旋状に巻回してなる。下層の耐熱シート１５Ａは、ＰＩ（ポリイミド）層１５ａと、接着層として機能するＰＦＡ（パーフルオロアルコキシルアルカン：Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ  ａｌｋｏｃｙｌ  ａｌｋａｎｅ）層１５ｂとを備えている。ＰＦＡ層１５ｂに代えて、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン：Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）層を設けてもよい。上層の耐熱シート１５ＢはＰＩ層のみからなる。
【００１７】
図において、Ｌ１１は円筒状である基材１２の軸線を示し、Ｌ２１，Ｌ２２はそれぞれ上層と下層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂの螺旋軸を示している。また、θ１，θ２はそれぞれ上層と下層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂの螺旋角度、すなわち螺旋軸Ｌ２１，Ｌ２２が軸線Ｌ１１となす角度を示している。本実施形態では、下層の耐熱シート１５Ａと上層の耐熱シート１５Ｂとで螺旋状に巻回する方向、すなわち螺旋方向を異ならせることで、上層と下層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂの螺旋角度θ１，θ２を異ならせている。詳細には、図において矢印Ｄ１，Ｄ２で示すように、下層の耐熱シート１５Ａは図において右側から見て螺旋軸Ｌ２１に対して右巻きで巻回し、上層の耐熱シート１５Ｂは図において右側から見て螺旋軸Ｌ２２に対して左巻きで巻回している。換言すれば、下層の耐熱シート１５Ａと上層の耐熱シート１５Ｂは互いに交差するように巻回している。図において、矢印Ｅ１，Ｅ２で示すように、各耐熱シート１５Ａ，１５Ｂは継ぎ目ないしは溝１５ｃが延びる方向、すなわち螺旋軸Ｌ２１，Ｌ２２に直交する方向の強度が最も低いが、下層と上層で螺旋角度θ１，θ２を異ならせているので、強度が最も低い方向Ｅ１，Ｅ２も下層と上層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂで異なっている。
【００１８】
弾性層１３は、後に詳述するようにゴム製のシートを基材１２上に螺旋状に巻回して形成されている。弾性層１３上に形成された離型層１４は、例えばフッ素系樹脂からなる。
【００１９】
次に、本実施形態の定着ベルトの製造方法について説明する。基材１２の製作には、例えば図３に示す巻回装置１７を使用する。この巻回装置１７は耐熱シート１５Ａ，１５Ｂを巻き付けるためのマンドレル１８と、このマンドレル１８をそれ自体の軸線Ｌ１２（基材１２の軸線Ｌ１１と一致する。）回りに回転させる回転駆動機構１９とを備える。耐熱シート１５Ａ，１５Ｂはマンドレル１８の軸線Ｌ１２方向に移動可能なロール２０Ａ，２０Ｂから供給される。ロール２０Ａ，２０Ｂの回転軸のマンドレル１８の軸線Ｌ１２に対する傾斜は螺旋角度θ１，θ２に対応して設定している。
【００２０】
下層の耐熱シート１５Ａの端部をマンドレル１８に対して仮固定した後、回転駆動機構１９によってマンドレル１８を矢印Ｆ１で示す方向に回転させ、同時にロール２０Ａを軸線Ｌ１２方向に移動させる。これによって耐熱シート１５Ａがマンドレル１８に対して螺旋状に巻き付けられる。マンドレル１８の端部まで達すると、耐熱シート１５Ａを切断して仮固定する。次に、上層の耐熱シート１５Ｂの端部をマンドレル１８に対して仮固定した後、マンドレル１８を矢印Ｆ２で示す方向に回転させつつ、ロール２０Ｂを軸線Ｌ１２方向に移動させる。マンドレル１８の回転方向Ｆ２は、下層の耐熱シート１５Ａを巻き付ける際の回転方向Ｆ１とは反対方向である。巻き付け完了後、耐熱シート１５Ｂを切断して仮固定する。次に、耐熱シート１５Ａ，１５Ｂを巻き付けたマンドレル１８を加熱炉中で加熱して基材１２を焼成し、ＰＦＡ層１５ｂによってＰＩ層１５ａと耐熱シート１５Ｂを互いに接着させて固定する。
【００２１】
基材１２の表面（上層の耐熱シート１５Ｂ）に接着剤を塗布した後、図４に示すようにゴムシート２２を螺旋状に巻回し、弾性層１３を形成する。上層の耐熱シート１５Ｂとゴムシート２２とを重ね合わせ、両者を同時にマンドレル１８に巻き付けてもよい。また、基材１２をゴムでコーティングしたり、基材１２の外側にゴム製のチューブを被せることで弾性層１３を設けてもよい。弾性層１３を形成した後、フッ素系樹脂でコーティングを施して離型層１４を形成する。また、ＰＦＡチューブを被せて離型層１４を形成してもよい。
【００２２】
図５及び図６は、本実施形態の定着ベルト１１を備える定着装置を示している。定着ベルト１１は加熱ローラ２５と定着ローラ２６とに掛け渡され、定着ローラ２６と対向して配置された加圧ローラ２７が定着ベルト１１に圧接される。加熱ローラ２５の両端付近には、蛇行規制板２８Ａ，２８Ｂが設けられている。また、２９Ａ，２９Ｂはサーミスタ、３０はヒータである。加圧ローラ２７と定着ローラ２６の回転に伴って定着ベルト１１が搬送され、加圧ローラ２７と定着ベルト１１の間を記録媒体１００が通過すると、加熱及び加圧によって記録媒体１００上の現像剤像１０１が定着する。
【００２３】
定着ベルト１１が例えば矢印Ｃで示す方向に蛇行し、一端が蛇行規制部材２８Ｂに突き当たると、蛇行規制部材２８Ｂから定着ベルト１１に対して負荷が作用する。下層の耐熱シート１５Ａと上層の耐熱シート１５Ｂは、螺旋角度θ１，θ２を異ならせることで最も強度が低い方向（矢印Ｅ１，Ｅ２）を異ならせている。従って、蛇行規制部材２８Ａ，２８Ｂから作用する負荷の方向が下層の耐熱シート１５Ａの強度が最も低い方向（矢印Ｅ１）であったとしても、上層の耐熱シート１５Ｂに対しては強度が最も低い方向（矢印Ｅ２）とは異なる方向に負荷が作用することになる。逆に、負荷の方向が上層の耐熱シート１５Ｂの強度が最も引い方向（矢印Ｅ２）であったとしても、下層の耐熱シート１５Ａに対しては強度が最も低い方向（矢印Ｅ１）とは異なる方向に負荷が作用することになる。換言すれば、最も強度の低い方向に負荷が作用する方の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂが、他方の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂによって補強される。従って、基材１２は高い強度を有し、定着ベルト１１が蛇行規制部材２８Ａ，２８Ｂに突き当たって屈曲するのを防止することできるので、定着ベルト１１の使用寿命が延びる。
【００２４】
（第２実施形態）
図７及び図８に示す本発明の第２実施形態に係る定着ベルト１１では、下層の耐熱シート１５Ａと上層の耐熱シート１５Ｂの螺旋方向を同一としている。詳細には、図において矢印Ｄ１で示すように、下層及び上層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂを共に右巻で巻回している。下層の耐熱シート１５Ａの螺旋角度θ１よりも上層の耐熱シート１５Ｂの螺旋角度θ２を大きく設定している。このように下層と上層で螺旋角度θ１，θ２が異なるので、強度が最も低い方向Ｅ１，Ｅ２も下層と上層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂで異なっている。従って、図６に示す蛇行規制板２８Ａ，２８Ｂの定着ベルト１１の一端が突き当たった際に、強度が最も低い方向に負荷が作用するほうの耐熱シート１５Ａ，１５Ｂが、他方の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂで補強されることになり、定着ベルト１１の屈曲を防止することができる。
【００２５】
図９に示すように、第２実施形態に係る定着ベルト１１の基材１２を製作するには、耐熱シート１５Ａ，１５Ｂのロール２０Ａ，２０Ｂを回転軸のマンドレル１８の軸線Ｌ１２に対する傾斜が螺旋角度θ１，θ２に対応するように配置する。下層の耐熱シート１５Ａをマンドレル１８に巻き付けた後に、その上から上層の耐熱シート１５Ｂを巻き付けるが、耐熱シート１５Ａ，１５Ｂの螺旋方向は同一であるのでマンドレル１８の回転方向は一定でよい（矢印Ｆ１）。
【００２６】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
下層及び上層の耐熱シート１５Ａ，１５Ｂが面方向の延びに異方性を有する場合がある。この場合、図１及び図７に示すように、下層の耐熱シート１５Ａが面方向に最も延びやすい方向（矢印Ｇ１）と上層の耐熱シート１５Ｂが面方向に最も延びやすい方向（矢印Ｇ２）とが互いに異なることが好ましい。これによって基材１２の強度をさらに向上させることができる。
【００２８】
本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、図１０（Ａ）に示すように基材１２上に弾性層１３のみを設けてもよく、図１０（Ｂ）に示すように弾性層１３を設けることなく基材１２上に離型層１４のみを設けてもよい。また、基材は３層以上の耐熱シートからなるものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の定着ベルトでは、基材を構成する耐熱シートの螺旋角度を層毎に異ならせて基材の強度を向上しているので、蛇行規制部材に突き当たって屈曲するのを防止し、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着ベルトを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線での断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着ベルトの基材を示し、（Ａ）は下層の平面図、（Ｂ）は上層の平面図である。
【図３】第１実施形態に係る定着ベルトの基材の製作方法を説明するための平面図である。
【図４】弾性層の製作方法を説明するための斜視図である。
【図５】第１実施形態の定着ベルトを備える定着装置を示す側面図である。
【図６】第１実施形態の定着ベルトを備える定着装置を示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る定着ベルトを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る定着ベルトの基材を示し、（Ａ）は下層の平面図、（Ｂ）は上層の平面図である。
【図９】第２実施形態に係る定着ベルトの基材の製作方法を説明するための平面図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に係る定着ベルトの他の例を示す断面図である。
【図１１】従来の定着ベルトの一例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸＩ−ＸＩ線での断面図である。
【図１２】図１１の定着ベルトを備える定着装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１  定着ベルト
１１  定着ベルト
１２  基材
１３  弾性層
１４  離型層
１５Ａ，１５Ｂ  耐熱シート
１５ａ  ＰＩ層
１５ｂ  ＰＦＡ層
１５ｃ  溝
１７  巻回装置
１８  マンドレル
１９  回転駆動機構
２０Ａ，２０Ｂ  ロール
２２  ゴムシート
２５  加熱ローラ
２６  定着ローラ
２７  加圧ローラ
２８Ａ，２８Ｂ  蛇行規制板
２９Ａ，２９Ｂ  サーミスタ
３０  ヒータ
Ｌ２１，Ｌ２２  螺旋軸
θ１，θ２  螺旋角度
【図１】
2004240311.tif 000003
【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】
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【図１０】
2004240311.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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