(57)【要約】【課題】表面層としてシリコーン化合物膜を積層形成しても、接合部において気泡の混入が防止され、定着ベルトとして用いた場合に欠陥のない良質な画像を得られる耐熱性樹脂ベルトを提供する。【解決手段】画像形成装置を構成する無端状の耐熱性樹脂ベルトであって、耐熱性樹脂シート１０の一端部分の表面側を断面において傾斜形状となるように切削加工した第一の切削加工部１１と、他端部分の裏面側を断面において傾斜形状となるように切削加工した第２の切削加工部１２とが、互いの傾斜形状部分を重合した状態で、接着剤１４によって接合されており、接合部分及びその近傍が平坦化処理されていることを特徴とする耐熱性樹脂ベルトを提供する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置を構成する無端状の耐熱性樹脂ベルトであって、
耐熱性樹脂シートの一端部分の表面側を断面において傾斜形状となるように切削加工された第１の切削加工部と、前記耐熱性樹脂シートの他端部分の裏面側を断面において傾斜形状となるように切削加工された第２の切削加工部とが、各々の傾斜形状部分を重合した状態で、接着剤によって接合されており、
前記接合部分及びその近傍が、平坦化処理されていることを特徴とする耐熱性樹脂ベルト。
【請求項２】
前記平坦化処理が、表面研磨であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性樹脂ベルト。
【請求項３】
前記耐熱性樹脂シートが、熱硬化性ポリイミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱性樹脂ベルト。
【請求項４】
前記接着剤が、耐熱性付加重合型シリコーン系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の耐熱性樹脂ベルト。
【請求項５】
前記第１及び第２の切削加工部の先端部分の厚さが１８μｍ以上であることを特徴とする耐熱性樹脂ベルト。
【請求項６】
前記平坦化処理がなされた耐熱性樹脂シートの表面側に、シリコーン化合物よりなる弾性層と、フッ素樹脂化合物よりなる離型層とが、順次積層されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の耐熱性樹脂ベルト。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項の耐熱性樹脂ベルトが、中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項の耐熱性樹脂ベルトが、定着ベルト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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等、各種画像形成装置を構成する無端状の耐熱性樹脂ベルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来公知の電子写真装置等の画像形成装置に適用される耐熱性樹脂ベルトとしては、定着ベルト、搬送用ベルト、中間転写体ベルト等が知られているが、これらは動作中、高圧力がかかるものである。
特に定着ベルトには、高温と高圧がかかるものであり、高い耐熱性と機械的強度とが要求される。
【０００３】
上記のような耐熱性無端ベルトの構成材料としては、ポリイミド樹脂が用いられている。
耐熱性無端ベルトに関しては、ポリイミドワニスを金属で構成される円筒体の外周面にキャスト成形した後、加熱してイミド化することによりポリイミド無端ベルトを作製する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
しかしながら、イミド化に実用的な観点から時間がかかりすぎるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、寸法規格が変更される度に新たな金型が必要になり金型タイプがその都度要求され、イニシャルコストがかかるという問題がある。
【０００４】
かかる問題に鑑みて、安価なポリイミドシートを利用して無端ベルトを得る技術が提案された（例えば、下記特許文献２参照。）。
この技術においては、非熱可塑性ポリイミドフィルムと熱可塑性ポリイミド樹脂とを貼り合せ、熱可塑性ポリイミド樹脂を溶融接着させることにより、ポリイミド無端ベルトを得ている。
しかしながら、接合部を溶融接着して膜厚を非接合部の膜厚とほぼ同一にすることは、実際には極めて困難であり、また、硬さを変化させず、かつ表面性を損なうことなく接合することも困難であるので、接合部分の定着画像にスジ状の不良が発生してしまうという問題があった。
【０００５】
また、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂シートの両端部に厚さ方向に溝形状の凹凸部を互いに形成し、それらの凹凸部を嵌め合わせて接着することによりポリイミド無端ベルトを作製する技術についての提案がなされている（例えば、下記特許文献３参照。）。
【０００６】
しかしながら、画像形成装置の定着ベルトとして機能させるためには、表層に弾性層、離型層を設ける必要があるが、層形成時に接合部に気泡が発生するという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９５３９６号特公報
【特許文献２】特開平１１−２９１３４８号公報
【特許文献３】特開平１０−６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑み、耐熱性に優れ機械的強度の高い無端状ベルトを作製する技術において、上層積層膜において気泡混入が防止でき、定着ベルトや中間転写ベルトに応用した場合に良質な画像を形成することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明においては、画像形成装置を構成する無端状の耐熱性樹脂ベルトであって、耐熱性樹脂シートの一端部分の表面側を断面において傾斜形状となるように切削加工された第１の切削加工部と、前記耐熱性樹脂シートの他端部分の裏面側を断面において傾斜形状となるように切削加工された第２の切削加工部とが、各々の傾斜形状部分を重合した状態で、接着剤によって接合されており、前記接合部分及びその近傍が、平坦化処理されていることを特徴とする耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１０】
請求項２の発明においては、前記平坦化処理が、表面研磨であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１１】
請求項３の発明においては、前記耐熱性樹脂シートが、熱硬化性ポリイミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１２】
請求項４の発明においては、前記接着剤が、耐熱性付加重合型シリコーン系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１３】
請求項５の発明においては、前記第１及び第２の切削加工部の先端部分の厚さが１８μｍ以上であることを特徴とする耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１４】
請求項６の発明においては、前記平坦化処理がなされた耐熱性樹脂シートの表面側に、シリコーン化合物よりなる弾性層と、フッ素樹脂化合物よりなる離型層とが、順次積層されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の耐熱性樹脂ベルトを提供する。
【００１５】
請求項７の発明においては、請求項１乃至６のいずれか一項の耐熱性樹脂ベルトが、中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１６】
請求項８の発明においては、請求項１乃至６のいずれか一項の耐熱性樹脂ベルトが、定着ベルトであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、耐熱性樹脂ベルトの両端部を接着させた接合部からの気泡混入を効果的に回避できた。
【００１８】
請求項２の発明によれば、耐熱性樹脂ベルトの接合部及びその近傍の表面研磨を行ったことにより、後工程における塗膜形成において気泡の混入を確実に防止できた。
【００１９】
請求項３の発明によれば、耐熱性樹脂として熱硬化性ポリイミドを用いたことにより、耐熱性と機械的強度に優れた耐熱性無端ベルトを提供することができた。
【００２０】
請求項４の発明によれば、接着剤として耐熱性付加重合シリコーン系接着剤を適用したことにより、ポリイミド基材等へ優れた接着性を発揮でき、さらには、シート材の柔軟性を維持できた。
また、耐熱性も後工程の３００〜３５０℃の短時間（３０分以下）熱処理では、接着剤材料を適宜選定することにより、熱酸化劣化を抑えることが可能であり、接着力低下が少ない、高信頼性の耐熱樹脂ベルトを提供できた。
【００２１】
請求項５の発明によれば、前記切削加工部において先端部分の厚さを１８μｍ以上としたことにより、耐熱性樹脂シートの先端部分における欠損の発生を防止できた。
【００２２】
請求項６の発明によれば、耐熱性樹脂ベルトの外側表面に、導電性シリコーンからなる弾性層及びフッ素樹脂からなる離型層を順次積層形成したことにより、実用上優れた画像形成装置用の定着ベルトが低コストで得られた。
【００２３】
請求項７の発明によれば、本発明の耐熱性樹脂ベルトを中間転写ベルトとして適用したことにより、当該中間転写ベルトにおける耐熱性樹脂シートの両先端部分の切削加工部が重ね合わされて接着された接合部の接着強度が長期に亘って維持でき、画像形成装置の耐久性の向上に寄与することができた。
【００２４】
請求項８の発明によれば、本発明の耐熱性樹脂ベルトを定着ベルトとして適用したことにより、当該定着ベルトにおける耐熱性樹脂シートの両先端部分の切削加工部が重ね合わされて接着された接合部の接着強度が長期に亘って維持でき、画像形成装置の耐久性の向上に寄与することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の耐熱性樹脂ベルトについて、以下、具体的に説明する。
本発明の耐熱性樹脂ベルトは、画像形成装置を構成する無端状の耐熱性樹脂ベルトであるものとし、耐熱性樹脂シートの一端部分の表面側を断面において傾斜形状となるように切削加工した第１の切削加工部と、前記耐熱樹脂シートの他端部分の裏面側を断面において傾斜形状となるように切削加工した第２の切削加工部とが、互いの傾斜形状部分を重合した状態で接着剤によって接合されている。前記接合により生じる当該部分及び近傍における段差を後述する方法により平坦化処理しているものとする。
【００２６】
本発明の耐熱性樹脂ベルトの具体的な構成について、その製造方法とともに説明する。
先ず、耐熱性樹脂シートを所定の長さに裁断する。
耐熱性樹脂シートの材料としては、例えば、熱硬化性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン等が挙げられるが、熱硬化性ポリイミドが最も耐熱性と機械的強度の観点から好適である。
【００２７】
次に、図１に示すように耐熱性樹脂シート１０の両端部二箇所を、断面において傾斜形状となるように切削し、第１の切削加工部１１と第２の切削加工部１２を形成し、続いてこれらを図示のように合致させる位置に配する。
【００２８】
耐熱性樹脂シート１０の両端の、第１の切削加工部１１又は第２の切削加工部１２に、接着剤１４をスクリーン印刷等の方法により均一に塗布し、外部からの加圧と熱によって加圧接着させて円筒状の耐熱性樹脂ベルトの基体を得る。
【００２９】
前記接着剤としては、耐熱性付加重合シリコーン系接着剤が好適なものとして挙げられる。
特に鉄酸化物（ベンガラ等）、チタン酸化物、金属酸化物等の顔料が分散されたシリコーン等、酸素ラジカルの影響を受けにくい材料が好適である。
従来から、耐熱性樹脂シート、主としてポリイミドフィルムを接着する接着剤としては、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤等の接着剤が用いられていたが、（１）ポリイミドフィルムを強固に接着できてポリイミドシート破断レベルのせん断強度を有すること、（２）３００〜３５０℃３０分の熱処理で接着力の低下が少ないこと。（３）１５０〜２００℃の動作環境で接着力が低下しないこと、及び、（４）接合部(繋ぎ)が部品の機能に影響を与えないこと、といった全要件を満足する接着剤としては、シリコーン系接着剤が最も好ましい。
【００３０】
シリコーン系接着剤は、縮合反応型シリコーン系接着剤と付加重合型シリコーン系接着剤の二つに分類される。
縮合反応型シリコーン系接着剤は、脱オキシム型シリコーン系接着剤、脱酢酸型シリコーン系接着剤、脱アセトン型シリコーン系接着剤の３種類があるが、いずれも空気中の水分で反応が進むので、その硬化物の強度が弱く、そのために、ポリイミドフィルムへの接着強度がフィルム破断レベルまで到達しない。また、これらの縮合反応型シリコーン系接着剤は、室温でも反応が進むので、ポットライフが短く、そのために、塗布方法に制約が発生する。また、これらの縮合反応型シリコーン系接着剤は、スクリーン印刷等の生産性の良い塗布方法には使えないことが多い。
一方、付加重合型シリコーン系接着剤は、加熱により付加重合するので、１００〜１５０℃の加熱で架橋反応が進む。その硬化物の強度は、縮合反応型より強く、ポリイミドフィルムへの接着強度は、フィルム破断レベルまで到達するものがある。また、付加重合型シリコーン系接着剤は、室温での反応性が低いので、ポットライフも室温で２４時間確保でき、そのために、スクリーン印刷による連続加工が可能になるという利点を有している。よって本発明においては、付加重合型シリコーン系接着剤を適用する。
【００３１】
耐熱性樹脂シートの両端の切削加工部１１、１２の先端部分の厚さは１８μｍ以上残しておくことが好ましい。
先端部分の厚さを１８μｍ以上残して切削加工すると、先端における欠損を防止できるので、量産化のために望ましい。
【００３２】
図１のように、第１及び第２の切削加工部１１、１２の接合部においては、厳密には隙間部１３が発生する。かかる隙間部があるとベルト表面に段差を生じさせ、所定膜を積層形成する後工程において気泡や塗液はじきを発生させる原因となる。
気泡は前記段差が２０μｍを超えると目視でも確認できる大きさになり、塗膜欠陥を招来する。
これに対応するため、隙間部１３に接着剤１４を充填する方法が挙げられるが、接着剤が過量であると図２のように接着剤がはみ出してしまい接合部近傍において濡れ性が悪化し、塗液はじきを発生させ、やはり塗膜欠陥を招来する。
【００３３】
塗膜欠陥の発生を防止するため、はみ出した接着剤１４を除去し、表面を平坦化させる処置を施す。例えば、図３に示すように、余剰の接着剤を表面研磨により除去し平坦化させる。研磨処理により表面に研磨痕１０ａが生じるが、微細な凹凸であるため、後工程における塗膜形成には影響を及ぼさない。
【００３４】
研磨においては、例えば、サンドテープ、ラッピングテープ、フラップホイルスクレーパ、竹ブラシ等が適用でき、特に竹ブラシが好適である。竹素材はシート基材に打痕をつけにくく、除去した接着剤が付着しにくいという利点を有しているためである。
【００３５】
次に、最終的に目的とする耐熱性樹脂ベルトの性能・機能に応じて、シリコーン化合物よりなる弾性層、及びフッ素樹脂膜よりなる離型層を順次形成する。
上述のようにして作製される本発明の耐熱性無端ベルトは、画像形成装置の中間転写ベルトや定着ベルトとして利用できる。
【００３６】
次に、本発明の耐熱性無端ベルトについて具体的なサンプルを作製し、特性の評価を行った。
〔実施例１〕
（ａ）厚さ１２５μｍの熱硬化性ポリイミドシートを４４７ｍｍ×４００ｍｍの大きさに裁断する。
（ｂ）上記熱硬化性ポリイミドシートの長辺側の両端部７．５ｍｍ位置における、表面側と裏面側とを断面において傾斜形状となるように切削加工し、かつ先端部の厚さを１９μｍとした第１の切削加工部と第２の切削加工部とを形成する。
（ｃ）ベンガラを配合した付加重合型シリコーン接着剤を調製する。
（ｄ）前記接着剤を、熱硬化性ポリイミドシートの第１の切削加工部もしくは第２の切削加工部に対して塗布幅７．３ｍｍかつ厚さ１０±１．５μｍとなるように、スクリーン印刷する。
（ｅ）前記接着剤を塗布した熱硬化性ポリイミドシートを、図４に示すように、内部に中空部を具備するコア２０内に挿入し、前記第１の切削加工部と第２の切削加工部とを重ね合せる。続いて、図５に示すように、熱硬化性ポリイミドシートの中心に、エアーを満たすことにより膨張するエアーバッグ３０を挿入し、エアーを導入し、０．６ＭＰａに増圧する。これにより、熱硬化性ポリイミドシートがコア２０の内壁に沿うようになり、コアの内径と同一径の無端状ベルトが得られる。その後、図６に示すようにヒーター４０により１５０℃程度に加熱し、５分間放置し、接着剤を１次硬化させる。
（ｆ）上記により得られた無端状ベルトを、外径１３９．４ｍｍのＡＬ剤からなるマンドレルに挿入し、２００℃で３０分間熱処理し、接着剤を完全硬化させ、耐熱性樹脂ベルトを得る。
（ｇ）前記接合部、及びかかる接合部から２０ｍｍの範囲まで、竹棒（φ０．５〜０．８ｍｍ）を束ね、箒状にしたブラシにより、約５０ｒｐｍで回転し研磨処理を行う。
（ｈ）シリコーン樹脂溶液をスプレー塗装して塗膜を形成し、次に、これを１５０℃２時間ベークして厚さ２０５μｍに成膜してシリコーン弾性層を形成する。
（ｉ）前記シリコーン弾性層の表面にＰＦＡの水分散液をスプレー塗装して塗膜を形成し、次に、この塗膜を３４０℃で２０分間の熱処理を行って厚さ２５μｍの離型層を形成し、図７に示すような目的とする耐熱性樹脂よりなる無端状ベルトを得た。
【００３７】
上述のようにして作製した耐熱性樹脂よりなる定着ベルトの外観を、目視及び顕微鏡で観察し、気泡の有無を評価したところ、φ０．１ｍｍを超える大径の気泡の存在は観察されず、実用的に良好な評価が得られた。
【００３８】
また、上述のようにして作製した耐熱性樹脂よりなるベルトを、公知の画像形成装置の定着ベルトとして組み込み、通紙を行って定着画像を作製し、画質の評価を行ったところ、接合部における画像スジの発生は目視レベルで確認されず、実用的に良好な評価が得られた。
【００３９】
〔実施例２〕
（ａ）厚さ７５μｍの熱硬化性ポリイミドシートを４４７ｍｍ×４００ｍｍの大きさに裁断する。
（ｂ）上記熱硬化性ポリイミドシートの長辺側の両端部７．５ｍｍ位置における、表面側と裏面側とを断面において傾斜形状となるように切削加工し、かつ先端部の厚さを１９μｍとした第１の切削加工部と第２の切削加工部を形成する。
（ｃ）ベンガラを配合した付加重合型シリコーン接着剤を調製する。
（ｄ）前記接着剤を、熱硬化性ポリイミドシートの第１の切削加工部もしくは第２の切削加工部に対して塗布幅７．３ｍｍかつ厚さ１０±１．５μｍとなるように、スクリーン印刷する。
（ｅ）前記接着剤を塗布した熱硬化性ポリイミドシートを、図４に示すように、内部に中空部を具備するコア２０内に挿入し、前記第１の切削加工部と第２の切削加工部とを重ね合せる。続いて、図５に示すように、熱硬化性ポリイミドシートの中心に、エアーを満たすことにより膨張するエアーバッグ３０を挿入し、エアーを導入し、０．５ＭＰａに増圧する。これにより、熱硬化性ポリイミドシートがコア２０の内壁に沿うようになり、コアの内径と同一径の無端状ベルトが得られる。その後、図６に示すようにヒーター４０により１７０℃程度に加熱し、２分間放置し、接着剤を１次硬化させる。
（ｆ）上記により得られた無端状ベルトを、外径１３９．４ｍｍのＡＬ剤からなるマンドレルに挿入し、２６０℃で３０分間熱処理し、接着剤を完全硬化させ、耐熱性樹脂ベルトを得る。
（ｇ）前記耐熱性樹脂よりなる無端状ベルトの表層側接合部全体と、接合端部から３０ｍｍの範囲まで、＃６００のサンドペーパーを用いて研磨することにより、図３に示すような平滑面を得ることができる。
（ｈ）シリコーン樹脂溶液をスプレー塗装して塗膜を形成し、次に、これを１５０℃２時間ベークして厚さ２０７μｍに成膜して弾性層を形成する。
（ｉ）前記シリコーン弾性層の表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）の水分散液をスプレー塗装して塗膜を形成し、次に、この塗膜を３４０℃で２０分間の熱処理を行って厚さ２５μｍの離型層を形成し、最終的に目的とする耐熱性樹脂よりなる定着ベルトを得た。
【００４０】
上述のようにして作製した耐熱性樹脂の無端ベルトの外観を、目視及び顕微鏡で観察し、気泡の有無を評価したところ、φ０．１ｍｍを超える大径の気泡の存在は観察されず、実用的に良好な評価が得られた。
【００４１】
また、上述のようにして作製した耐熱性樹脂よりなる定着ベルトを、公知の画像形成装置の定着ベルトとして組み込み、通紙を行って定着画像を作製し、画質の評価を行ったところ、接合部における画像スジの発生は目視レベルで確認されず、実用的に良好な評価が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の耐熱性樹脂ベルトの作製工程図を示す。
【図２】本発明の耐熱性樹脂ベルトの作製工程図を示す。
【図３】耐熱性樹脂ベルトの表面研磨を行った状態図を示す。
【図４】耐熱性樹脂ベルトの両端部の接着工程図を示す。
【図５】耐熱性樹脂ベルトの両端部の接着工程図を示す。
【図６】接着剤の加熱硬化の工程図を示す。
【図７】耐熱性樹脂ベルトの概略断面図を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０  耐熱性樹脂シート
１１  第１の切削加工部
１２  第２の切削加工部
１３  隙間部
１４  接着剤
２０  コア
３０  エアーバッグ
４０  ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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