(57)【要約】【課題】  装置のコンパクト化に寄与する定着ベルト、およびこのような定着ベルトを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  環状のベルト基材と、ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した、前記所定部材との間で前記記録媒体を挟み込む弾性体層と、ベルト基材表面上の両端部分を周回した接着層と、接着層の表面に裏面を接触させ前記ベルト基材表面上の両端部分を周回した、前記弾性体層よりも強度が高い補強層とを有する、接着層が、弾性体層側の縁を弾性体層によって覆われた定着ベルト。【選択図】        図４
2005266519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像の転写を受けた記録媒体を、所定部材との間に挟み込んで該記録媒体上に該トナー像を定着させる定着ベルトにおいて、
環状のベルト基材と、
前記ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した、前記所定部材との間で前記記録媒体を挟み込む弾性体層と、
前記ベルト基材表面上の両端部分を周回した接着層と、
前記接着層の表面に裏面を接触させ前記ベルト基材表面上の両端部分を周回した、前記弾性体層よりも強度が高い補強層とを有し、
前記接着層が、前記弾性体層側の縁を該弾性体層によって覆われたものであることを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより画像を形成する画像形成装置において、
トナー像の転写を受けた記録媒体を、所定部材との間に挟み込んで該記録媒体上のトナー像を定着させる定着ベルトを備え、
前記定着ベルトが、
環状のベルト基材と、
前記ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した、前記所定部材との間で前記記録媒体を挟み込む弾性体層と、
前記ベルト基材表面上の両端部分を周回した接着層と、
前記接着層の表面に裏面を接触させ前記ベルト基材表面上の両端部分を周回した、前記弾性体層よりも強度が高い補強層とを有し、
前記接着層が、前記弾性体層側の縁を該弾性体層によって覆われたものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像の転写を受けた記録媒体を、所定部材との間に挟み込んで該記録媒体上に該トナー像を定着させる定着ベルト、および、このような定着ベルトを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー像を像担持体上に形成し、このトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する、複写機などの画像形成装置が知られている。これら画像形成装置の、上記定着を行う定着器では、従来より、ロール定着方式が主に用いられている。
【０００３】
このロール定着方式では、トナー像が転写された記録媒体を、互いに対向して配設された加熱ロールと加圧ロールとの間（ニップ部）をトナー像が加熱ロールに接するようにして通過させ、加熱しながら加圧することで記録媒体へのトナー像の定着を行なっている。
【０００４】
また、近年では、上記ロール定着方式によって得られる定着画像よりもさらに鮮明な定着画像を得ることなどを目的として、加熱ロールに代えて無端状の加熱ベルトを用い、加熱ベルトと加圧ロールによってニップ部を形成したり、あるいは加圧ロールも無端状の加圧ベルトに代えて加熱ベルトと加圧ベルトによるニップ部を形成するベルト定着方式が提案されている。
【０００５】
このベルト定着方式で用いられる加熱ベルトには、さらに、画像記録媒体上に定着されるトナー像を高光沢に仕上げるためにベルト基材の外表面にフルオロカーボンシロキサンゴム層を周回させたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、実際の画像形成装置内の定着装置にこのようなベルトを配設した場合、ベルトを張架する複数のロールの真円性、真直性が低い場合には、ベルトの幅方向への蛇行が発生するおそれがある。装置の小型化が進む近年では、循環移動するベルトのすぐそばまで部材が配置されており、ベルトの蛇行量が大きいと、周辺の部材との接触によって短時間の使用でベルト端面にクラックが入り、定着処理に様々な悪影響を及ぼすことが予想される。
【０００７】
そこで、ベルトの両端部に補強テープを貼り付けることが考えられる。
【０００８】
しかし、このようにすると、熱などにより、ベルト表面のゴム層に接着成分がはみ出してくるおそれがあり、記録媒体に接着成分が付着してしまうことを避けなければならなくなる。
【０００９】
このため、ベルトの両端部に補強テープを貼り付けることでベルト端部の補強を行なう場合には、ベルト幅を十分確保する必要がでてくる。
【特許文献１】特許第２９０３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、装置の小型化の要請が益々強まる昨今、ベルト幅を最小限度にとどめる努力が必要となってきている。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、装置のコンパクト化に寄与する定着ベルト、およびこのような定着ベルトを備えた画像形成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】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の定着ベルトは、
トナー像の転写を受けた記録媒体を、所定部材との間に挟み込んでこの記録媒体上にこのトナー像を定着させる定着ベルトにおいて、
環状のベルト基材と、
上記ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した、上記所定部材との間で上記記録媒体を挟み込む弾性体層と、
上記ベルト基材表面上の両端部分を周回した接着層と、
上記接着層の表面に裏面を接着させ上記ベルト基材表面上の両端部分を周回した、上記弾性体層よりも強度が高い補強層とを有し、
上記接着層が、上記弾性体層側の縁をこの弾性体層によって覆われたものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の定着ベルトでは、ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した弾性体層によって、ベルト基材表面上の両端部分を周回した接着層の弾性体層側が覆われている。このため、接着層から弾性体層の表面への接着成分のはみ出しが防止されることになり、本発明の定着ベルトでは、表面を通過する記録媒体への接着成分の付着回避のための幅確保は不要となる。したがって、本発明の定着ベルトによれば、装置のコンパクト化に寄与することができる。
【００１４】
ここで、上記補強層の表面と上記弾性体層の裏面が重ね合わされたものであることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、定着ベルト表面への接着成分のはみ出しをより確実に阻止することができる。
【００１６】
また、上記弾性体層が、フルオロカーボンシロキサンゴムからなるものであることも好ましい態様である。
【００１７】
このようにすると、弾性体層のトナー離型性を向上させることができる。このため、画像品質の向上にも寄与することができる。
【００１８】
ここで、上記補強層が、ポリイミド基材もしくはポリエステル系基材からなるものであることが好ましい。
【００１９】
このように、補強層を耐熱性のあるもので形成すると、補強層を長持ちさせることができる。
【００２０】
また、上記接着層が、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤もしくは熱硬化性ゴム系接着剤からなるものであることも好ましい態様である。
【００２１】
このように、接着層を耐熱性のあるものとすると、熱変性による液状化が抑制されるため、より確実に接着層から弾性体層の表面への接着成分のはみ出しを防止することができる。
【００２２】
また、上記弾性体層が、上記接着層および上記補強層が形成されたベルト基材に塗布されることでこのベルト基材の表面に形成されたものであって、
上記接着層と上記補強層を併せた厚みが、上記弾性体層の厚みに対し３倍以下であることが好ましい。
【００２３】
上記接着層および上記補強層が形成されたベルト基材では、ベルト基材の幅方向中央部に比べて両端部の厚みが厚くなっている。両端部の厚みが必要以上に厚いと、弾性体成分を塗布したときに両端部と中央部の境目では、塗布した弾性体成分が中央部へ垂れ流れ、弾性体層の、その境目部分の厚みが薄くなり裂け目が入りやすくなってしまう。そこで、上記接着層と上記補強層を併せた厚みを、形成する弾性体層の厚みに対してこのように制限することで、境目に厚みの薄い弾性体層が形成されてしまうことが防止される。これにより、補強層の表面と弾性体層の裏面とを重ね合わせることによる、接着成分のはみ出しの防止をより一層確実なものとすることができる。
【００２４】
また、上記補強層の幅が少なくとも５ｍｍ以上であることも好ましい態様である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の定着ベルトを備えた、本発明の画像形成装置によれば、定着処理に悪影響を与えることなく、コンパクト化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の定着ベルトの一実施形態を備えた、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態のプリンタ１には、図１の左から４つの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが備えられており、各画像形成部には、それぞれ、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、帯電器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、露光器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、現像器１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、および、一次転写ロール２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが備えられている。尚、このプリンタ１では、フルカラーの印刷が可能となっており、上記の各構成要素の末尾に付された符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。
【００２９】
また、このプリンタ１には、矢印Ｂ方向に循環する中間転写ベルト３０、二次転写ロール４０、テンションローラ３１も備えられている。
【００３０】
このプリンタ１の基本的な画像形成動作について説明する。
【００３１】
このプリンタ１では、先ず、イエローの画像形成部１０Ｙによるトナー像形成が開始され、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙの表面に、帯電器１３Ｙにより所定の電荷が付与される。次に、露光器１４Ｙにより生成されたイエロー画像に相当する露光光が感光体１１Ｙの表面に照射され、静電潜像が形成される。その静電潜像は現像器１２Ｙによりイエローのトナーで現像されて感光体１１Ｙ上にイエローのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ロール２０Ｙにより中間転写ベルト３０に転写される。
【００３２】
中間転写ベルト３０は、中間転写ベルト３０上に転写されたイエローのトナー像が次の色の画像形成部１０Ｍの一次転写ロール２０Ｍに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写ロール２０Ｍに到達するように、マゼンタの画像形成部１０Ｍによるトナー像形成が行なわれる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写ロール２０Ｍにおいて中間転写ベルト３０上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。
【００３３】
続いて、シアンおよび黒の画像形成部１０Ｃ、１０Ｋによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行なわれ、一次転写ロール２０Ｃ、２０Ｋにおいて中間転写ベルト３０のイエローおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。
【００３４】
こうして、中間転写ベルト３０上に転写された多色トナー像は、二次転写ロール４０によって最終的に用紙２００に二次転写され、多色トナー像は用紙２００とともに矢印Ｃ方向に搬送され、図２に示す定着器に送られる。
【００３５】
図２は、図１に示すプリンタに備えられている定着器の概略構成図である。
【００３６】
図２には、トナー像が二次転写された用紙２００が、定着器５０を通過していく様子が模式的に示されている。
【００３７】
図２に示す定着器５０は、複数の搬送ロール５１と、１対の加熱加圧ロール５２と、上側の加熱加圧ロール５２に巻き掛けられた無端状の定着ベルト５３と、上側の加圧加熱ロール５２と共に無担ベルト５３が巻き掛られた懸架ロール５４と、加熱された用紙２００を冷却するヒートシンク５６と、冷却された用紙２００を無端ベルト５３から剥離する剥離ロール５５とで構成されている。尚、このプリンタ１における、トナー像定着の詳細は、本発明とは無関係であるので説明は省略する。
【００３８】
以下、定着器５０の構成要素である、本発明の定着ベルトの一実施形態の定着ベルト５３について説明する。
【００３９】
図３は、図２に示す定着ベルトの外観図である。
【００４０】
図３に示す定着ベルト５３は、ポリイミド系重合体のベルト基材５３１と、その表面上の幅方向中央部分を周回したフルオロカーボンシロキサンゴムからなる弾性体層５３２と、ベルト両端を補強する、ポリイミド系の補強テープ５３３とで構成されている。
【００４１】
ベルト基材５３１は、熱可塑性ポリイミド系樹脂（８０重量％）にアセチレンブラック（２０重量％）を分散させて作製された筒状フィルムからなる、φ１６８ｍｍ、幅１４０ｍｍ、熱伝導性及び耐熱性の点から厚みが９０μｍの無端状のベルトである。
【００４２】
補強テープ５３３は、フルオロカーボンシロキサンゴムよりも強度の高いテープ基材層５３３１と、テープ接着層５３３２とを有する、幅が５ｍｍで総厚みが６０μｍのものである。尚、プリンタ１の定着器５０における定着温度は１３０℃に至ることから、テープ基材層５３３１には耐熱性のあるポリイミド系のものを採用されている。
【００４３】
また、テープ接着層５３３２には、高温下保存性および貼付け性の点から、シリコーン系のものを採用している。尚、ここでは、補強テープ５３３には、日東電工株式会社のポリイミド粘着テープＮｏ．３６０ＵＬを用いた。
【００４４】
弾性体層５３２には、フルオロカーボンシロキサンゴムである信越化学工業株式会社のフッ素エラストマＳＩＦＥＬ６１５を用いており、弾性体層５３２の厚みは３５μｍである。この弾性体層５３２をベルト外表面に具備することで、シリコーンゴムと同等以上のトナー離型性を保持しながら、ベルト表面硬度を適当に設定することが可能となる他、トナーの凹凸に沿ってベルト表面層が変形して追従させることができる。つまり、ここでは、トナーを均一に溶融させることで高光沢のカラーコピーを実現している。
【００４５】
図４は、図３に示す定着ベルトの断面図である。
【００４６】
図４に示す寸法Ｌは、補強テープ５３３の表面と弾性体層５３２の裏面とが重ね合わされた幅を示している。この様にすることで、機械的、あるいは熱的ストレスによる、補強テープ５３３のテープ接着層５３３２からの接着成分の、定着ベルト最表面へのはみ出しを阻止することができる。
【００４７】
また、補強テープ５３３の総厚みが、液状のゴム組成物が塗布されて形成される弾性体層の厚みに比べて厚すぎると、ゴム組成物が塗布された際に、補強テープ５３３の、ベルト中央側の立ち上がった面に塗布されたゴム組成物は垂れやすくなるため、この立ち上がった面に他と比べて薄工破れやすい弾性体層部分が形成されてしまうおそれがある。そこで、この定着ベルト５３では、補強テープ５３３の総厚みが、弾性体層５３２の厚みに対し３倍以下となるようにし、これにより、補強テープ５３３の表面と弾性体層５３２の裏面との重ね合わせによる、接着成分の漏出防止をより確実なものとすることができる。尚、この定着ベルト５３では、補強テープ５３３の総厚みを６０μｍとしている。
【００４８】
図５は、図３および図４に示す定着ベルトの作成手順を示す図である。
【００４９】
図５（ａ）には、表面の研磨処理が施された、ポリイミド系重合体のベルト基材５３１が示されており、図５（ｂ）には、洗浄処理が施されたベルト基材５３１に補強テープ５３３が両端部に貼り付けられた様子が示され、図５（ｃ）には、補強テープ５３３が両端部に貼り付けられたベルト基材５３１に、液状のフルオロカーボンシロキサンゴム組成物が補強テープ５３３の一部分に重なるように塗布処理が施されたことでフルオロカーボンシロキサンの弾性体層が形成された様子が示されている。尚、液状フルオロカーボンシロキサンゴム組成物を、ベルト基材５３１および補強テープ５３３に塗布する際の技術的問題がなければ、図４に示す寸法Ｌを大きくとってもよい。
【００５０】
上記塗布処理において、液状のフルオロカーボンシロキサンゴム組成物であるフッ素エラストマＳＩＦＥＬ６１５をディップコート法によってベルト基材５３１および補強テープ５３３が塗布され、その後、１２０℃で３０分の１次加硫、および、２００℃で２時間の２次加硫が行なわれることで、フルオロカーボンシロキサンゴム組成物を固化させると共にベルト基材５３１への接着がなされる。尚、これら１次よび２次の加硫条件は、フッ素エラストマＳＩＦＥＬ６１５の塗布厚、定着画像品質に影響を及ぼす弾性体層の硬度をどのように設定するかなどによって決定される。また、補強テープ５３３には、フルオロカーボンシロキサン弾性体層５３２との接着性がポリエステル系テープ基材よりも高いことから、ポリイミド系テープ基材を用いている。
【００５１】
図６は、端部に補強テープが貼り付けられたベルト基材の強度測定に用いられたテストピースを示す図である。
【００５２】
図６に示すテストピースは、ベルト機材５３１から切り出した、寸法が１５×１００ｍｍのポリイミド系重合体の長手方向の端部に沿って、図６に示すように幅５ｍｍの補強テープＮｏ３６０ＵＬを貼ったものであり、引っ張り試験機を用いてこのテストピースを長手方向に引っ張り、破断力を５回測定した。また、比較のために同じ寸歩のポリイミド系重合体そのものについても、引っ張り試験機を用いて長手方向に引っ張り、破断力を５回測定した。尚、この測定は、これらすべてのテストピースの長手方向中央部に、短手方向に１ｍｍの切込みを入れた上で行なっている。各テストピースの破断力が以下の表１に示されている。
【００５３】
【表１】
2005266519.tif 000003
【００５４】
表１には、補強テープ５３３が貼られていないものの平均値が８７．８７Ｎ、補強テープ５３３が貼られているものの平均値が１３０．６３Ｎとなったことが示されており、補強テープ５３３が貼られていることで貼られていない場合の約１．５倍の強度となることが確認できた。尚、本実験は、長手方向中央部の、短手方向に１ｍｍの切込みを入れた上での破断力の測定であり、ベルト端部のクラック発生率の相違等を検証する、本来のベルト端部補強の比較実験ではない。しかしながら、ベルトの端部に補強テープを貼ることで、ベルト端部の機械的ストレスに対する補強がなされることは確認できた。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態の定着ベルト５３では、ベルト基材表面上の幅方向中央部分を周回した弾性体層５３２の裏面と、ベルト基材表面上の幅方向両端部分を周回した補強テープ５３３の表面とが重ね合わされており、これにより、ベルト基材表面上の両端部分を周回した補強テープ５３３のテープ接着層５３３２の弾性体層側は、弾性体層５３２によって覆われている。このため、テープ接着層５３３２から弾性体層５３２の表面への接着成分のはみ出しは阻止される。したがって、本実施形態の定着ベルト５３によれば、表面を通過する記録媒体への接着成分の付着回避のためのベルト幅の確保は不必要となるため、装置のコンパクト化に寄与することができる。
【００５６】
尚、以上の実施形態では、ポリイミド系重合体のベルト基材を例として挙げたが、これが、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォン、フッ素系重合体などの有機高分子材料からなるものであってもよく、また、補強テープのテープ基材層には、ポリイミド基材に限らず、耐熱性を有する樹脂からなるテープであればよく、例えばポリエステル系基材からなるものであってもよい。補強テープのテープ接着層には、ベルト基材への貼付き性の観点からシリコーン系のものを例として挙げたが、これが、アクリル系や熱硬化性のものであってもよく、また、弾性体層には、フルオロカーボンシロキサンゴムを例としてあげたが、これが、シリコーン系ゴムやフッ素系ゴムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の定着ベルトの一実施形態を備えた、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示すプリンタに備えられている定着器の概略構成図である。
【図３】図２に示す定着ベルトの外観図である。
【図４】図３に示す定着ベルトの断面図である。
【図５】図３および図４に示す定着ベルトの作成手順を示す図である。
【図６】端部に補強テープが貼り付けられたベルト基材の強度測定に用いられたテストピースを示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  プリンタ
５０  定着器
５１  搬送ロール
５２  加熱加圧ロール
５３  定着ベルト
５３１  ベルト基材
５３２  弾性体層
５３３  補強テープ
５３３１  テープ基材層
５３３２  テープ接着層
５４  懸架ロール
５５  剥離ロール
５６  ヒートシンク
【図１】
2005266519.tif 000004
【図２】
2005266519.tif 000005
【図３】
2005266519.tif 000006
【図４】
2005266519.tif 000007
【図５】
2005266519.tif 000008
【図６】
2005266519.tif 000009