(57)【要約】【課題】定着ベルトの製造効率を高めると同時に、高耐久性かつ高品質な定着ベルトを実現するために必要な、電鋳ベルトに存在する欠陥をあらかじめ検査できる方法を提供する。【解決手段】（Ａ）エアー噴き出し孔を周壁に有する円柱状の保持具に、被検査体である円筒状のベルトを挿入し、該保持具の周壁を該ベルトの内壁面と密着させて該保持具により該ベルトを保持する工程と、（Ｂ）前記エアー噴き出し孔にエアー圧をかける工程と、（Ｃ）前記ベルトの外周面からのエアー漏れ状態を検出する工程とを有することを特徴とするベルトの検査方法。【選択図】図１
2005234095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エアー噴き出し孔を周壁に有する円柱状の保持具に、被検査体である円筒状のベルトを挿入し、該保持具の周壁を該ベルトの内壁面と密着させて該保持具により該ベルトを保持する工程と、
（Ｂ）前記エアー噴き出し孔にエアー圧をかける工程と、
（Ｃ）前記ベルトの外周面からのエアー漏れ状態を検出する工程と
を有することを特徴とするベルトの検査方法。
【請求項２】
（Ｄ）前記ベルトの外周面に検査用被膜を形成する工程をさらに有し、
前記工程（Ｃ）における検出を、前記検査用被膜における気泡発生の有無により行うことを特徴とする請求項１記載のベルトの検査方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）を、前記エアー噴き出し孔と前記ベルトの内壁面とを相対的に移動させつつ行うことを特徴とする請求項１又は２記載のベルトの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に用いられる定着ベルトに使用されるベルト基層材の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の画像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）は、加熱されることによって被記録材面に永久固着画像として定着する。その加熱方式としては、ハロゲンヒータ等の熱源を用いるものが一般的であるが、近年、セラミックスヒータを熱源として低熱容量の樹脂ベルトあるいは金属ベルトを加熱するもの（ベルト加熱方式）が広く提案、実施されている。
【０００３】
このベルト加熱方式の定着装置では、ベルトとして低熱容量の部材を用いることでオンデマンドタイプとすることができる。すなわち、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックスヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。セラミックスヒータを用いたベルト加熱方式の定着装置の構成例を図５（ｂ）に示す。定着ベルト１０の内部には、加圧用剛性ステイ２２、ベルトガイド１６、セラミックスヒータ１２、及び摺動板４０が図のように設けられており、また、定着ベルト１０の外側と接するように加圧部材（加圧ローラ）３０が配置されている。定着ベルト１０と加圧部材（加圧ローラ）３０との間をトナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが通過すると、定着ニップ部Ｎ付近でトナー画像ｔはセラミックスヒータ１２からの熱により加熱され、被記録材Ｐに永久固着する。
【０００４】
このようなベルト加熱方式におけるベルトとしては、耐熱樹脂等、特に耐熱性及び強度に優れたポリイミド樹脂が用いられることが多い。しかしながら、さらに高速化及び高耐久化を目指した場合、樹脂フィルムでは強度が不十分なこともある。このことから、強度に優れた金属、例えば、ＳＵＳ、ニッケル、銅、アルミニウム等をベルト基層材に用いたベルトが提案されている。
【０００５】
さらに、最近では、金属ベルトを利用して、これを電磁誘導による渦電流で自己発熱させる誘導加熱方式も開示されている。すなわち、磁束によりベルト自身あるいはベルトに近接させた導電性部材に渦電流を発生させ、ジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案、実施されている。この電磁誘導加熱方式は、発熱域を被加熱体により近くすることができるため、消費エネルギーの効率アップが達成できる。誘導加熱方式の定着装置の構成例を図５（ａ）に示す。定着ベルト１０の内部には、加圧用剛性ステイ２２、ベルトガイド１６、磁性コア１７、励時コイル１８、絶縁部材１９、温度検知素子（サーミスタ）２６、及び摺動板４０が図のように設けられており、また、定着ベルト１０の外側と接するように加圧部材（加圧ローラ）３０が配置されている。定着ベルト１０と加圧部材（加圧ローラ）３０との間をトナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが通過すると、定着ニップ部Ｎ付近でトナー画像ｔは電磁誘導により発生したジュール熱により加熱され、被記録材Ｐに永久固着する。
【０００６】
この加熱方式に用いられる定着ベルトのベルト基層材には一般にニッケル材からなるシームレスのベルト基層材が使用されており、これはスルファミン酸ニッケルやワット浴等による電気鋳造法を用いて製造されている。この電気鋳造法では、所要形状の母型が使用され、その母型の外周上に電気鋳造成膜が行われ母型から引き抜かれてシームレスのベルト基層材が製造される。
【０００７】
このようにして作製された、金属層からなるベルト基層材を基層として、表面に弾性層及び離型層、内面に摺動層を加工、形成したものが定着ベルトとして使用されているが、高温度で繰り返し応力のかかる定着ベルトでは、ベルト基層材に電気鋳造法特有の欠陥が存在した状態で使用した場合、強度不足による耐久性低下を招くことがある為、あらかじめ検査して不良品を取り除く必要性がある。
【０００８】
この検査の方法としては、外観上の、傷、ザラツキ、ピット等を目視により見つけ出す外観検査がほとんどである。また最近、検査の自動化を目的に、光ファイバーセンサーによる反射光の強度変化を利用した検査法等もおこなわれている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１−２８４７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような電鋳ベルト（ベルト基層材）の目視による外観検査方法では、表面上の微小欠陥の検査は難しく、見落とす可能性がある。また光ファイバーセンサー等による検査方法は表面検査には有効な手法であるが、ベルトに内在する欠陥状態まで検査することはできない為、ベルト品質を保証するのに十分ではない。そもそも、電鋳ベルトの欠陥は電鋳中にベルト表面で電解により発生するＨ2ガスが原因となって発生するものであり、一般的にはピット、す、ボイド等でよばれており、この欠陥が内在しないようにピット発生を抑えるピット防止剤（ラウリル酸ナトリウム等）や、電鋳被膜の電析中に発生し付着する気泡を機械的方法を用いて電析中の結晶成長中に発生する欠陥発生を防止しながら作製される。しかし、作製された電鋳ベルトの内部に品質上問題となる欠陥がないかどうかをあらかじめ判断することは困難であり、定着ベルトにした後の実耐久試験等で欠陥の影響が確認されることがほとんどである。したがって、製造効率の点から、あらかじめ検査可能な方法が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記課題に解決する為になされたものであり、定着ベルトの製造効率を高めると同時に、高耐久性かつ高品質な定着ベルトを実現するために必要な、電鋳ベルトに存在する欠陥をあらかじめ検査できる方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、本発明は、
（Ａ）エアー噴き出し孔を周壁に有する円柱状の保持具に、被検査体である円筒状のベルトを挿入し、該保持具の周壁を該ベルトの内壁面と密着させて該保持具により該ベルトを保持する工程と、
（Ｂ）前記エアー噴き出し孔にエアー圧をかける工程と、
（Ｃ）前記ベルトの外周面からのエアー漏れ状態を検出する工程と
を有することを特徴とするベルトの検査方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電鋳ベルトに存在する欠陥をあらかじめ検査可能となり、定着ベルトの製造効率を高めると同時に、高耐久性かつ高品質な定着ベルトを提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、外観上では判別不能な電鋳ベルトの表層部近傍及び内部に存在する数μｍオーダの微小欠陥及びその集合体（例えば１０〜２０μｍ程度のもの）の有無を検査できるようにしたものであり、定着ベルトとしての耐久特性に影響を及ぼす上記のような欠陥をあらかじめ検査し、製造効率を高めようとしたものである。
【００１４】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１５】
図３には、本発明のベルトの検査方法を実施するための構成の一例を示す。被検査体である電鋳ベルト１が保持具９（通称「中子」と呼ばれる）に挿入され、その中子９により電鋳ベルト１が保持されている。中子９の材質には特に制限はないが、例えば、ＳＵＳ３０４材等が耐食性、加工精度の面で好ましく、表面はキズ防止の為にクロムメッキ、窒化処理等の表面処理を施し、面粗さは１．６Ｓ以下の仕上げ面にしておくことが、挿入したベルトの動きをスムースに、かつベルト内面への擦りキズ防止の観点で好ましい。この中子９の外径は、電鋳ベルト１の内径より２０〜２５μｍ程度大きな径となるように作製されており、中子９の挿入方向側の先にエアー噴き出し孔８が設けられている。中子に設けられるエアー噴き出し孔の個数には制限はないが、４〜１０個であることが好ましい。また、６〜８個がより好ましい。噴き出し孔の形状については加工の容易性から円形が好ましく、孔寸法はエアー噴出し量の微少なレベルでの制御を行う観点からΦ１ｍｍ〜Φ２ｍｍが好ましい。噴き出し孔の位置はベルト挿入部になる中子の上端部の同一円周上に設けることによりベルト挿入を容易に行うことが出来る。また、噴き出し孔より１〜２ｍｍ上端部にテ−パ部位を設ければベルトの挿入はより容易に出来る。中子９はベルト保持具（中子）クランプ台１５により固定されている。
【００１６】
中子９への被検査体の挿入は、まず、中子の先端テーパ部より案内させなから、中子上部に設けられたエアー吹き出し孔をふさぐ位置まで電鋳ベルト１を挿入する（弾性変形により挿入が可能）。その後、中子９の内部に設けられたエアー孔１１を通してエアー噴き出し孔８に所定のエアー圧（０．４ＭＰａ程度）をかけることにより、被検査体である電鋳ベルト１は微小変位でおしひろげられる。そのような状態とすることで、中子外周面と電鋳ベルト内面との間に生じるエアー膜により、電鋳ベルト１をスムーズに所定位置まで挿入することが可能となる。そして、エアー圧を解除することにより、電鋳ベルト１は中子に保持された状態になる（クランプ機能）。
【００１７】
この状態で、再度エアー噴き出し孔８にエアー圧をかけると、被検査体である電鋳ベルト１に欠陥部位が存在する場合、その欠陥部位から電鋳ベルト１の外周面にむけてエアー漏れ現象が生じるため、その欠陥の有無を検出することが可能になる。このときのエアー圧は、０．３〜１．０ＭＰａでおこなうことが好ましい。圧力が低すぎると欠陥検出が顕在化しにくく、高すぎると変形、破壊等の影響を及ぼす可能性がある。エアー圧は、電鋳ベルト１の厚み等を考慮して、中子とベルトの密着性が損なわれず、かつ欠陥の検出が可能である範囲から適宜選択すれば良い。
【００１８】
より好ましい実施形態として、ベルトの外周面に検査用被膜を形成する方法が挙げられる。例えば、界面活性剤液を含ませた被膜形成用リング１３を、挿入した電鋳ベルト１の外周面を通過させ検査用被膜６を形成する。被膜形成用に用いられる塗布液は特に限定されるものではないが、各種界面活性剤液等を用いることができる。被膜を形成後、上記のようなエアー圧をかけることにより、電鋳ベルト１の外周面の検査用被膜６に気泡７が発生し、欠陥の有無をより容易に検査が可能になる。
【００１９】
また、検査時に、被検査体である電鋳ベルト１をエアー吹き出し孔８に対して相対移動させる方法がより好ましい。このようにすることで、エアー吹き出し孔８が欠陥部位を通過する時にエアー圧力が局部的に強くかかるため、漏れ現象をより確実に検出することができる。図１に検査時の状態の模式図を示すが、図１（ａ）のように欠陥５とエアー噴き出し孔８の位置がずれている場合は気泡７の発生がない又は小さいが、図１（ｂ）のように欠陥５とエアー噴き出し孔８の位置があっている場合は気泡７の発生が大きくなるため、検出の確実性が高まる。
【００２０】
検査後は、ベルト押し上げ用爪１４により、電鋳ベルト１を取り外すことができる。
【実施例】
【００２１】
以下の実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
【００２２】
［電鋳ベルトの作製と検査］
本件では、定着ベルトの基層（金属層）として、内径３４ｍｍ、厚み５０μｍのニッケル電鋳ベルトを使用した。ニッケル電鋳ベルトの作製は、まず電解浴に、スルファミン酸ニッケル四水塩４５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／Ｌ、硼酸４０ｇ／Ｌなる水溶液浴を作り、次に必要量のピット防止剤（日本化学産業社製、ピットレスＳ（商品名））を加えた後、第一光沢剤としてサッカリン、第二光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオールを適時の組み合わせで添加した。さらに浴の濾過をおこない、低電流で電解精製を行なった。得られた各種ニッケル電解浴を用い、ステンレス鋼製の母型を陰極として、各種光沢剤濃度、電解浴温度、陰極電流密度でニッケル電鋳を行ない、内径３４ｍｍ厚み５０μｍのニッケル電鋳を成膜した。そして、このニッケル電鋳を母型から取り外し電鋳ベルトとした。
【００２３】
次いで、このニッケル電鋳ベルトを図３に示す形態で中子９（材質ＳＵＳ３０４、外周面窒化処理、面粗さＲｍａｘ１．６、孔数８個）にエアー圧（０．７８ＭＰａ）をかけながら挿入後、エアー圧力を一旦解除し中子９に固定した。そして、界面活性剤液（川研ファイケミカル社製、ソイポン（商品名））を含ませたスポンジ製の被膜形成用リング１３をニッケル電鋳ベルトの外周面上を移動させて、検査用被膜６を形成した。
【００２４】
この状態で、再度８ｋｇ／ｃｍ2（０．７８ＭＰａ）のエアー圧をかけ、中子のエアー噴き出し孔に対してベルトを相対的に移動させつつ検査することで、検査用被膜の気泡発生有無状態によりを電鋳ベルト中の欠陥を検知することができた。
【００２５】
図２に欠陥を検知した電鋳ベルトの欠陥部位における電子顕微鏡写真の複写図を一例として示す。図２（ａ）は欠陥部位の表面を観察したものでエッチング液で処理した後の観察状態である。電鋳組織の不均一性（疎密状態）よる欠陥が存在していることが確認された。また、図２（ｂ）は欠陥部位の断面を観察したものであるが、同様に微小欠陥の存在が確認された。
【００２６】
以上の検査により、欠陥を検知しなかった電鋳ベルトを実施例とし、欠陥を検出をした電鋳ベルトを比較例として各５本ずつ計１０本を使用して、以下のような定着ベルトを作製し評価した。
【００２７】
［定着ベルトの作製と評価（１）］
まず、上記の基層（電鋳ベルト）の外周面に、厚さ５μｍのプライマー層（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、ＤＹ３９−０５１Ａ／Ｂ（商品名））を形成した。次にＰＦＡチューブ（外径：３４ｍｍ）内面に同様にしてプライマー層（ＧＥ東芝シリコーン社製、ＴＳＥ３２５０（商品名））を形成し、ＰＦＡチューブの外径とほぼ同内径の円筒状金型にＰＦＡチューブを装着し、さらに基層となる電鋳ベルトを同軸状に配置した。ＰＦＡチューブと基層との間に液状シリコーンゴム（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製：ＤＹ３２−５６１Ａ／Ｂ（商品名））を注入し、温風循環炉内で２００℃で３０分間加熱した。液状シリコーンゴムの硬化及び各層間の接着が同時に行われ、電鋳ベルトからなる基層１上に弾性層２として厚さ３００μｍのシリコーンゴムの層、離型層３として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが積層したものを得た（図４（ａ）参照）。
【００２８】
次に、基層１の逆の面にポリイミドワニス（宇部興産製、Ｕ−ワニスＳ（商品名））をコートし、温風循環炉内で２１０℃で１時間乾燥硬化することで、摺動層４として厚さ１５μｍのポリイミド樹脂層が積層した定着ベルト１０を得た（図４（ａ）参照）。
【００２９】
このようにして作製した定着ベルトについて、図５（ａ）に示すような電磁誘導加熱方式の定着装置に装着し、下記に示す条件で空回転耐久テストを行った。その結果、欠陥検出のあった比較例の電鋳ベルトを用いて作製した定着ベルトは、耐久時間が２００ｈｒを超えたものはなかった。これに対して欠陥検出のない実施例の電鋳ベルトを用いて作製した定着ベルトは、いずれも耐久時間が５００ｈｒ以上と、安定した耐久性を得た。
【００３０】
（空回転耐久テスト）
２２０℃に温調しながら、所定の加圧力で加圧ローラを定着ベルトに押し付け、定着ベルトを加圧ローラに従動回転させた。加圧ローラは、肉厚３ｍｍシリコーン層に３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した外径３０ｍｍのゴムローラを用いた。加圧力は２００Ｎ、定着ニップは８ｍｍ×２３０ｍｍであり、定着ベルトの表面速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとなる条件に定めた。各定着ベルトをそれぞれ上記回転試験に供し、ベルトの亀裂・破断の発生するまでの時間を耐久時間とした。
【００３１】
さらに、上記定着装置をキヤノン製フルカラーＬＢＰ  ＬＡＳＥＲ  ＳＨＯＴ『ＬＢＰ−２０４０』（商品名）に搭載し、画出して耐久テストを行った。加圧力は２００Ｎ、定着ニップは８ｍｍ×２３０ｍｍであり、定着温度は２００℃、プロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃに設定した。実施例により得られた電鋳ベルトを使用して作製した定着ベルトを用いたものはトラブルなく１０万枚画出し耐久テストを終了したが、比較例により得られた電鋳ベルトを使用して作製された定着ベルトを用いたものは２万枚から３万枚でそれぞれ定着ベルトの破壊により通紙不可能となった。
【００３２】
［定着ベルトの作製と評価（２）］
弾性層２を形成しないこと以外は、上記の定着ベルトの作製と同様の方法で、図４（ｂ）の構成の定着ベルト１０を作製した。なお、基層１と離型層３との間はフッ素樹脂系プライマー（デュポン社製、８５５−３１２（商品名））により接着した。
【００３３】
得られた定着ベルトを、図５（ｂ）に示すようなセラミックスヒータを用いたベルト加熱装置（定着装置１００）に装着し、上記の空回転耐久テストを実施した。実施例により得られた電鋳ベルトを用いて作製した定着ベルトについては充分な耐久性（耐久時間５００ｈｒ以上）を有していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のベルトの検査方法を実施している状態の模式図であり、（ａ）は欠陥５とエアー噴き出し孔８の位置がずれている状態、（ｂ）は欠陥５とエアー噴き出し孔８の位置があっている状態を示す。
【図２】欠陥を検知した電鋳ベルトの欠陥部位における電子顕微鏡写真の複写図の一例であり、（ａ）は欠陥部位の表面の観察結果、（ｂ）は欠陥部位の断面の観察結果を示す。
【図３】本発明のベルトの検査方法を実施するための構成の一例を示す。
【図４】定着ベルトの層構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は誘導加熱方式の定着装置に用いた定着ベルト、（ｂ）はセラミックスヒータを用いたベルト加熱方式の定着装置に用いた定着ベルトを示す。
【図５】画像形成装置の定着装置の構成例を示す図であり、（ａ）は誘導加熱方式の定着装置、（ｂ）はセラミックスヒータを用いたベルト加熱方式の定着装置を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１  基層（ニッケル電鋳ベルト）
２  弾性層
３  離型層
４  摺動層
５  欠陥
６  検査用被膜
７  気泡
８  エアー噴き出し孔
９  保持具（中子）
１０  定着ベルト
１１  エアー孔
１２  セラミックスヒータ
１３  被膜形成用リング
１４  ベルト押し上げ用爪
１５  ベルト保持具（中子）クランプ台
１６  ベルトガイド
１７  磁性コア
１８  励時コイル
１９  絶縁部材
２２  加圧用剛性ステイ
２６  温度検知素子（サーミスタ）
３０  加圧部材（加圧ローラ）
４０  摺動板
１００  定着装置
Ｎ  定着ニップ部
ｔ  トナー画像
Ｐ  被記録材
【図１】
2005234095.tif 000003
【図２】
2005234095.tif 000004
【図３】
2005234095.tif 000005
【図４】
2005234095.tif 000006
【図５】
2005234095.tif 000007