JP3743213B2

JP3743213B2 - 定着装置

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Publication number: JP3743213B2
Application number: JP16237299A
Authority: JP
Inventors: 仁小室; 一生藤原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2000351466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置内の、記録用紙などを搬送する搬送ベルト、一次転写位置で転写されたトナー像を二次転写位置に搬送する無端状ベルトである中間転写体、記録用紙を移動させながらその記録用紙上の未定着トナー像をその記録用紙上に定着させる定着ベルトを有する定着装置、および無端状ベルトを製造するベルト製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナー像を形成する感光体と、その感光体上に形成されたトナー像を記録用紙上に転写する転写装置と、その記録用紙上に転写されたトナー像をその記録用紙上に定着させる定着装置とを内部に有する画像形成装置において、耐熱樹脂製の無端状ベルトが用いられている。例えば、この画像形成装置では、しばしば、上記感光体上に形成されたトナー像を上記感光体と接する一次転写位置から一次転写されてそのトナー像を担持しそのトナー像を上記転写装置と接する二次転写位置に搬送する無端ベルト状の中間転写体が用いられる。また、上記定着装置は、未定着トナーの載った記録用紙を搬送しつつその未定着トナーをその記録用紙に定着させて定着画像を形成する２つの回転体を有し、しばしば、その２つの回転体のうちのいずれか１つ以上に耐熱樹脂製の無端ベルト状の基材を有する定着ベルトが使用される。また、この画像形成装置では、記録用紙などを搬送するために搬送ベルトが使用される。
【０００３】
まず、定着装置の従来の技術について述べる。従来、定着装置には、上記２つの回転体として、少なくとも一方の内部に加熱源を有する金属製中空パイプ上に弾性を有する弾性層やトナー像の離型性を改善する離型層を形成したロールどうしが互いに対向してなるロール対を採用したものがある。このようなロール対を有する定着装置は、そのロール対のロール間に形成されたニップ領域に、未定着のトナー像が付着した記録用紙を通してそのロール対によってその記録用紙を移動させつつトナー像を加熱および加圧する、いわゆるロール・ロール定着方式で定着を行う。
【０００４】
このロール・ロール定着方式でなされる定着を高速化するためには、その高速化に伴う、上記ロール・ロール対がトナー像を加熱および加圧する時間の減少を補償するように、上記ニップ領域の、記録用紙が移動する方向の幅を広める必要がある。その幅を広めるには、上記ロール対の間の荷重を増やすこと、上記ロールに外径の大きなものを採用すること、上記ロールの弾性層の層厚を増加させることが考えられる。しかしながら、ロール対の間の荷重を増やすと、そのロール対のロールの弾性層は耐久性が悪化しさらに、そのロール対のロールのたわみや変形が大きくなってロール対のニップ幅がロール軸方向で不均一になり、そのロール対の間を通る記録用紙にしわが生じたりその記録用紙上に定着された定着画像に定着むらが起きたりする。そのロールたわみや変形を防ぐために金属パイプの厚みを増加させて対処する方法が考えられるが、その方法によると、ロール表面の温度を定着可能温度まで昇温させるいわゆるウォームアップ時間が長くなるという問題が生ずる。また、ロールに外径の大きなものを採用したり弾性体の層厚を増加させると、ウォームアップ時間の増大や、装置の大型化、部品コストが上昇するなどの問題を生ずる。
【０００５】
これらの問題を解消するために、昨今、ロール・ロール方式の定着装置のロール対の少なくとも一方を耐熱樹脂製の無端状ベルトを基材とした定着ベルトに置き換えた、いわゆるロール・ベルト定着方式またはベルトベルト定着方式の定着装置が実用化されてきている。これらのロール・ベルト定着方式やベルトベルト定着方式の定着装置は、上記定着ベルトを２軸以上の回転する張架軸に所定の張力で張架させ、その定着ベルトをその定着ベルトに対向する定着ロールあるいはもう１つの定着ベルトに加圧させることにより幅広いニップ領域を有するものであり、また、小型でウォームアップ時間が短いという長所を持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように張架された定着ベルトには、張架軸間のベルト面にその張架軸の軸方向に波打つ凹凸が発生する。この定着ベルトの波打ち状の凸凹の発生によって以下の、その定着ベルトとその定着ベルト上の記録用紙との間の密着力にムラが生じそのムラにともなう画像のずれが発生するという問題や、その定着ベルト上の記録用紙にばたつきが生じてその記録用紙上の未定着トナーの飛び散りが発生するという問題や、張架軸と定着ベルトとの間の密着力のムラが生じてベルトの蛇行／片寄りが起こるという問題が生ずる。
【０００７】
ベルトの蛇行／片寄りという問題に対しては、ベルトの幅方向の中央部の周長と端部の周長に０．０７％〜２０％の割合で周長差を与え、その周長差を持ったベルトの形状に合わせた鼓形状や逆鼓形状を有する駆動ロールを用いて、ニップ幅のロール軸方向の形状を調整しながらベルトの蛇行／片寄りを防ぐ方法（特開平３−１１０１３７）などが知られている。しかしながら、このような形状のベルトと駆動ロールを用いても、依然として、ベルトの張架軸間のベルト面の波打ち状の凹凸の発生を十分には抑えることができない。
【０００８】
上述した、ベルトの張架軸間のベルト面の軸方向に発生する波打ち状の凹凸の発生は、上記定着ベルトにおいてだけでなく、中間転写体や搬送ベルトなど、２軸以上の張架軸に張架された一般の樹脂製無端状ベルトにおいても起きる。そのため、このような一般の樹脂製無端状ベルトにも、上記の、記録用紙のばたつき、トナー飛び散り、ベルト蛇行／片寄り、画像のずれなどの問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、２軸以上の軸に張架された際に波打ちが防止されなだらかな表面が保たれるベルトからなる搬送ベルトおよび中間転写体と、２軸以上の軸に張架された際に波打ちが防止されなだらかな表面が保たれるベルトを備えた定着装置と、２軸以上の軸に張架された際に波打ちが防止されなだらかな表面が保たれるベルトを製造するベルト製造方法とを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の定着装置は、
互いに接しながら回転する２つの回転部材を有し、トナー像が付着した記録用紙を移動させながら、その２つの回転部材が接する位置でそのトナー像をその記録用紙上に定着させる定着装置であって、
上記２つの回転部材のうちの少なくとも１つの回転部材が、複数の軸に張架されて所定の搬送方向に循環移動される樹脂製無端ベルト状の基材を有する定着ベルトからなり、該定着ベルトが前記基材上に弾性層および離型層のうちの少なくともいずれか１層を有し、該基材の上記搬送方向に交わる幅方向の平均厚みのその搬送方向のばらつきが、その基材全面の平均厚みに対し±５％以下であることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の定着装置は、上記定着ベルトが、上記複数の軸に、単位断面積１ｍｍ²あたり０．５Ｎ以上かつ５０Ｎ以下の張力で張架されたものであることが好ましい。
【００１５】
また、上記本発明の定着装置は、上記定着ベルトが、上記基材表面に、弾性を有する弾性層、およびトナー像の離型性を改善する離型層、のうちいずれか一層、あるいは上記弾性層とその弾性層を覆うその離型層との二層が形成されてなるものであるとともに、その基材上に形成された層の合計の厚みが５μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、上記本発明の定着装置は、上記基材が、ポリイミド樹脂を材料として形成されてなることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の定着装置を適用する本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００２２】
この図に示す本実施形態の画像形成装置は、中間転写体２、定着ベルト５２を備えた定着装置５を有する。中間転写体２、定着装置５、および定着ベルト５２の詳細については後述する。
【００２３】
本実施形態の画像形成装置は、トナー像の担持体である感光体１、感光体１に、トナーを供給する現像部６、循環して感光体１上のトナーを一次転写位置から二次転写位置へ搬送する耐熱樹脂の基材のみからなる無端ベルト状の中間転写体２、感光体１上のトナーを一次転写位置で中間転写体２に転写する転写電極である導電性ロール２５、二次転写位置で、中間転写体２の、トナー像が担持された表面側に設置された転写電極であるバイアスロール３、バイアスロール３を中間転写体２を挟んで対向するように配置されたバックアップロール２２、バックアップロール２２に圧接して回転する電極ロール２６、中間転写体２を支持して中間転写体２の循環をガイドする支持ロール２１、２３、２４、転写媒体である記録用紙４１、記録用紙４１を供給するトレー４、トレー４から記録用紙４１をフィードするフィードロール４２、転写された記録用紙４１が搬送される通路である搬送路４３、および耐熱樹脂製の無端状ベルトの基材を有してその基材の外周面上に弾性を有する弾性層およびその弾性層を覆い離型性を改善する離型層が形成された層構造をとる定着ベルト５２を備えた定着装置５を有する。
【００２４】
この画像形成装置の動作について以下に説明する。
【００２５】
感光体１は、矢印Ａ方向に回転し、図示しない帯電部によって表面が一様に帯電される。その帯電された感光体１には、図示しない画像書き込み部によってレーザが照射されて静電潜像が形成される。
【００２６】
この静電潜像が現像部６によって供給されたトナーにより可視化されて、トナー像Ｔが形成される。トナー像Ｔは、感光体１の回転によって導電性ロール２５が配置された一次転写位置に到り、導電性ロール２５からトナー像Ｔのトナーが帯びている電荷とは逆極性の電圧を印加されて静電的に中間転写体２に吸着される。中間転写体２は、一次転写位置で感光体１の表面と接しながら矢印Ｂ方向へ移動するので、感光体１上のトナー像Ｔは、その移動とともに中間転写体２上に順次吸着されて一次転写される。中間転写体２上に転写されたトナー像は、中間転写体２の循環によってバイアスロール３が設置された二次転写位置に搬送される。
【００２７】
記録用紙４１が、記録用紙用トレー４に収容された記録用紙束から、フィードロール４２によって所定のタイミングで二次転写位置の中間転写体２とバイアスロール３との間に給送される。トナー像をのせた中間転写体２が、その二次転写位置で、バイアスロール３およびバックアップロール２２により記録用紙４１に圧接されつつ、電極ロール２６からバックアップロール２２を通してそのトナー像の極性と同極性の電圧が印加されることにより、そのトナー像は記録用紙４１に吸着される。中間転写体２は二次転写位置で記録用紙４１とともに矢印Ｂの方向に循環するように移動するため、中間転写体２上のトナー像は、その移動とともに記録用紙４１に順次吸着されて二次転写される。
【００２８】
トナー像が転写された記録用紙４１は、搬送路４３を通り定着装置５に搬送される。記録用紙４１上のトナー像は、以下に図２とともに詳細に示すように、定着装置５によって加圧／加熱処理されて記録用紙４１上に定着される。
【００２９】
図２は、本実施形態の定着装置の概略構成図である。
【００３０】
定着装置５は、内部にハロゲンランプからなる加熱源を有するアルミニウム製中空ロール５１ａ、アルミニウム製中空ロール５１ａの表面上に積層された液状シリコンゴム（ＬｉｑｕｉｄｓｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒ）製の弾性体層５１ｂ、および弾性体層５１ｂの表面にフッ素ゴムを塗布した耐熱離型耐油層５１ｃとで構成された、矢印Ｃ方向に回転するように駆動される定着ロール５１、図１の説明で述べた層構造をとり定着ロール５１が駆動されるとともに矢印Ｄの方向に循環するように従動する定着ベルト５２、金属製台座上にシリコンゴムを一体成形してなり定着ベルト５２を定着ロール５１に圧接して広いニップ幅のニップ領域Ｎを形成する加圧パッド５６、定着ベルト５２を支える第１の支持ロール５４、ニップ領域Ｎから定着ベルト５２の循環の上流側に位置して定着ベルト５２を支えるとともに加熱部を有して定着ベルト５２を予備加熱する第２の支持ロール５５、ニップ領域Ｎから定着ベルト５２の循環の下流側に位置して定着ベルト５２を支える圧力ロール５３を備える。定着ベルト５２のニップ領域Ｎと接する部分は、第２の支持ロール５５と圧力ロール５３に張架されており、圧力ロール５３は図示しないコイルスプリングにより定着ロール５１中心にむけて加圧されている。
【００３１】
また、定着装置５は、定着ロール５１に接触して定着ロール５１表面の残留トナーを拭き取るクリーニング手段５７、および定着ニップ上流で定着ロール５１に接触して離型材を塗布する離型剤均一塗布手段５８を備える。
【００３２】
定着装置５の動作を以下に説明する。
【００３３】
未定着トナーを表面に載せた記録用紙４１は、図１の搬送路４３を経由して定着ベルト５２の第２の支持ロール５５上の部分に搬送される。記録用紙４１は記録用紙上の未定着トナーとともに第２の支持ロール５５により予備加熱される。第２の支持ロール５５からニップ領域Ｎまで定着ベルト２は水平にのびる部分を有する。その水平にのびる部分によって記録用紙４１が矢印Ｅの方向にニップ領域Ｎまで搬送される。ニップ領域Ｎを未定着トナー像の付着した記録用紙４１が通過する際、定着ロール５１がその未定着トナー像を加熱および加圧することによりその未定着トナー像を記録用紙４１上に定着させる。定着ロール５１には離型剤均一塗布手段５８によって離型剤が塗布されているため、未定着トナー像は記録用紙４１に効率良く定着されるが、記録用紙４１に定着されずに定着ロール５１の表面に付着したトナーが存在すれば、そのトナーはクリーニング手段５７によって拭き取られる。
【００３４】
このように本実施形態の画像形成装置では、定着ベルト５２および中間転写体２が使用されている。上述したように定着ベルト５２および中間転写体２はいずれも、複数の回転軸に張架されて所定の搬送方向に循環移動される耐熱樹脂製の基材を含む無端状ベルトであって、被搬送材をその所定の搬送方向に移動させるものであり、本発明にいう搬送ベルトにも相当する。以下では、このように複数の回転軸に張架されて所定の搬送方向に循環移動される耐熱樹脂製の基材を含む無端状ベルトを張架ベルトと称する。
【００３５】
本発明者らは、張架ベルトに生ずる、この張架ベルトが張架された回転軸方向の波打ち状の凹凸の量について鋭意研究した結果、その張架ベルトの波打ち状の凸凹の量は、その張架ベルトの基材の上記所定の搬送方向に交わる幅方向の平均厚みのその搬送方向のばらつきを小さく抑えることによって抑えられることを見いだした。本実施形態の張架ベルト、すなわち定着ベルト５２および中間転写体２それぞれは、その張架ベルトが含む基材の上記搬送方向に交わる幅方向の平均厚みのその搬送方向のばらつきが、その基材全面の平均厚みに対し±５％以下であるというばらつき条件を満たすものである。
【００３６】
後に実施例で述べるように、本実施形態の定着ベルト５２は、定着ベルト５２の基材がこのばらつき条件を満たすことにより、２軸以上の軸に張架された際にもベルトの波打ちの量を実用上問題無い量まで抑え込み、ベルトの蛇行／片寄のない、なだらかな表面を保って未定着トナー像を載せた記録用紙４１をスムーズに搬送し、記録用紙４１上の未定着トナー像のトナーを飛び散らすことなくその記録用紙４１上に定着された画像にずれが発生しない良好な定着をもたらす。また、本実施形態の中間転写体２も、上記ばらつき条件を満たすことにより、２軸以上の軸に張架された際にもなだらかな表面を保ってベルトの波打ちの量を実用上問題無い量まで抑え込み、ベルトの蛇行／片寄のない、トナー像をスムーズに搬送してそのトナー像のトナーを飛び散らせることなくかつ二次転写において転写されたトナー像にずれが発生しない良好な転写をもたらす。
【００３７】
本実施形態の張架ベルトの基材を構成する耐熱性樹脂材料としては、原料モノマにビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を用いた芳香族ポリイミドや、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）を原料モノマに用いた芳香族ポリイミドなどのポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）などに代表されるフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが上げられ、特に強度、ベルト成形性、寸法安定性、可とう性の観点からポリイミド樹脂が好ましい。
【００３８】
また、本実施形態の張架ベルトを張架する回転軸を形成する材料としては、ＳＵＳ、アルミ、鉄などの金属、カーボンファイバーなどにより強化された繊維強化樹脂シャフトなど、張架力に十分耐えられる強度をもつ材料があげられる。この回転軸は、この回転軸に張架された張架ベルトとの滑りを減らすために、この回転軸の外周面にサンドブラストなどの粗面化処理やシリコンゴムやＥＰＤＭなどの弾性材料の被覆を施される場合もある。
【００３９】
また、本実施形態の張架ベルトが張架軸によって張架されることにより張られる張力は、この張架ベルトの張架軸間の面のたるみをなくしこの張架ベルトの駆動を安定化するために、この張架ベルトの単位断面積１ｍｍ²あたり０．５Ｎ以上であってかつ、この張架ベルトの強度、耐久性、張架軸の耐久性、負荷トルクの限界を考慮すると単位断面積１ｍｍ²あたり最大で５０Ｎまでの範囲が好ましく、単位断面積１ｍｍ²あたり１Ｎ以上かつ１０Ｎ以下の範囲がより好ましい。
【００４０】
また、本実施形態の張架ベルトの基材の厚みは、張架ベルトの強度を保つよう１５μｍ以上であってかつ、張架ベルトが可とう性を有しさらに張架ベルトが張架軸の曲率に沿わせられるよう３００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以上かつ１００μｍ以下であり、さらに好ましくは５０μｍ以上かつ７５μｍ以下である。
【００４１】
上述したように、定着ベルト５２は、耐熱樹脂製の無端状ベルトの基材、弾性層、離型層を有する。この弾性層は、フッ素ゴムやシリコンゴム、フルオロシリコンゴムなどの耐熱弾性材料からなり、この離型層は、ＰＦＡやＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂やシリコン樹脂などの耐熱高離型性材料からなる。これらの弾性層および離型層が、記録用紙４１上に定着された画像の画質を向上させ、トナーの離型性能を向上させてオフセットを防止する。特に、定着ベルト５２がカラー画像を取り扱う定着装置に採用されている場合、定着ベルト５２における弾性層の存在が、カラートナーの発色性を向上させ、定着ロール５１からの記録用紙４１の剥離性を向上させる。なお、本実施形態の定着ベルト５２は、耐熱樹脂製の無端状ベルトの基材上に弾性層および離型層が順に積層されてなるものであるが、本発明にいう定着ベルトは、上記基材上に弾性層および離型層のいずれか１層が形成されてなるものである。
【００４２】
これらの弾性層、離型層、およびこれら両層が積層されてなる層は、ディップコート、スプレーコート、ブレードコートなどの塗布方法によって塗布される。それらの３種類の層の層厚は、むらなくコートされるよう、上記基材上に離型層のみが形成された場合にはその離型層には５μｍ以上の層厚が必要であり、上記基材上に上記弾性層のみまたは上記両層が積層されてなる層が形成された場合は、それらの層には１５μｍ以上の層厚が必要である。また、逆に層厚が厚すぎると、塗布の工程が多数回になるため製造コストが高くなったり、熱伝導性能が低下してウォームアップ時間の増大やエネルギー消費量の増大を引き起こすことになるため、上記３種類の層の層厚は最大でも５００μｍまでであることが好ましい。その層厚は、上記基材上に形成された層が離型層のみの場合１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましく、上記基材上に形成された層が弾性層のみまたは弾性層に離型層が積層された場合には、弾性の効果が失われないように３０μｍ以上かつ２５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
なお、張架ベルトの材料には、帯電防止などの目的でカーボンや金属フィラなどを含有させ電気抵抗値を下げたものや、強度をあげるために繊維状フィラや補強材料が添加されている場合がある。例えば、用紙搬送用のベルトは、用紙搬送時、トナー像転写時のベルトの摩擦帯電による異常を防ぐため、カーボンや金属フィラなどを含有させ、電気抵抗値を１０⁴Ω程度まで下げたものが材料としてよく用いられる。中間転写体２は、様々な条件下で感光体１上のトナー像の記録用紙４１への転写がそのトナー像の画質を劣化させずに効率よく行われるよう、電気抵抗値を１０⁷Ω〜１０¹⁰Ωという半導電性領域の値に制御したものが材料として用いられている。
【００４４】
次に、本実施形態の張架ベルトの基材として好ましいポリイミドベルトの製造方法について図３を用いて使用する。
【００４５】
図３は、ポリイミドベルトの製造行程を示す図である。
【００４６】
ポリイミドベルトの製造行程は、以下に示す、原料配合行程、金型準備工程、成膜行程、二次焼成行程、アニール行程、カット検査工程の順に進む。
【００４７】
原料配合行程では、ジアミンの原料モノマとビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）などの酸無水物と溶媒を混合したポリイミドワニスを重合することによりポリアミド酸が生成される。このポリアミド酸には、必要に応じてフィラ、補強剤などが添加されて、原料となる耐熱性樹脂溶液ｄ１がつくられる。
【００４８】
金型準備行程では、ＳＵＳ、鉄、アルミ、フッ素樹脂などの寸法形状の安定した耐熱性のある材料によってつくられた内壁面および外壁面がいずれも円筒状に形成された金型ｃ１が用意される。この金型ｃ１の内壁には離型剤が塗布される処理が施される。
【００４９】
成膜行程では、原料配合行程でつくられた耐熱性樹脂溶液ｄ１を、金型準備工程で準備された金型ｃ１の内部にそのまま注入して密封し、その金型ｃ１をロールミル装置などに見られるような同一方向に回転した２軸ｃ２上に載せて回転させながら、風乾するかヒータにより１２０℃〜１３０℃で加熱し無端状ベルトｄ２を遠心成形する。上記ポリアミド酸を含む耐熱性樹脂溶液ｄ１は加熱することによってイミド化反応される。しかし、完全にイミド化反応させてしまうと、金型ｃ１からの抜き取りが困難となるため、一般には、上記無端状ベルトｄ２は、加熱条件を調整して実質的にイミド化反応させない様に成膜され、円筒状の金型ｃ１の内壁から抜き取られる。
【００５０】
二次焼成行程では、その金型ｃ１の内壁から抜き取られた無端状ベルトｄ２に所望の形状の円柱状金型ｃ３を挿入してオーブン炉に入れ、その無端状ベルトｄ２を３５０℃で加熱焼成しイミド化反応させる。この二次焼成行程により、その無端状ベルトｄ２が縮んで金型ｃ３の外壁にフィットし、無端状のポリイミドベルトｄ３となる。
【００５１】
アニール行程で、そのポリイミドベルトｄ３をオーブン炉中４５０℃でアニールする。さらに、カット、検査行程で、その円柱状金型ｃ３から生成されたポリイミドベルトｄ３を外して、所望の形状のポリイミド製無端状ベルトにカットする。
【００５２】
【実施例】
以下に本発明の複数の実施例および複数の比較例を示し、さらに詳細に説明する。これらの複数の実施例および複数の比較例で使用する無端状ベルトは、いずれも、上述した本実施形態のベルト製造方法によって製造した。なお、このベルトを製造する原料の１つである酸無水物にはＢＰＤＡを用いた。
【００５３】
図４は、本実施例の無端状ベルトを示す図である。
【００５４】
以下に述べる各実施例で製造されたベルトそれぞれは、全て、この図に示す、内径Ｄｍが６８ｍｍで幅Ｗが３４０ｍｍの無端状ベルトｂ１であった。これらのベルトそれぞれは、全ベルト面上で均一な膜厚が得られればその膜厚が７５μｍとなるように調整された条件で製造された。ただし、これらのベルトそれぞれは、各実施例ごとに異なる様々な金型を用いて成膜されたものであり、この金型の外壁面の円筒の中心軸と内壁面の円筒の中心軸がずれていたため、これらのベルトのそれぞれの膜厚は、これらのベルトそれぞれの全面で必ずしも７５μｍの均一な値とはならなかった。後述する各比較例で製造されたベルトそれぞれも上記内径Ｄｍと幅Ｗを有するベルトであり、これらのベルトそれぞれも各比較例ごとに異なる金型で成膜された。
【００５５】
［実施例１］
上記中心軸のずれをあらわす、上記金型の外壁面の円筒の中心軸と内壁面の円筒の中心軸との間の距離である同軸度が７０μｍである金型におる成膜過程を経て実施例１のベルトを製造した。
【００５６】
このベルトは、ベルト内径より若干小さめの外径を持つアルミ製パイプが挿入されて、渦電流式膜厚測定器（ＦＩＳＨＥＲ社製パーマスコープ）によってこのベルト上の図４に示す幅Ｗ方向に１７カ所と、図４に矢印で示す周方向Ｆに１８カ所とで指定される計３０６カ所の点で、膜厚が測定された。
【００５７】
その結果、ベルト全面３０６個所の平均膜厚は７６μｍ、最大膜厚は８２μｍ、最小膜厚は６９μｍで、円周方向各位置における軸方向１７個所の膜厚の平均値は、最大で７８μｍ、最小７４μｍでそのばらつきは４μｍ（ベルト全面の平均膜厚に対し±２．６％）であった。
【００５８】
図５は、張架されたベルト上の凸凹を測定する状況を示す図である。
【００５９】
この図には、図４に示したような無端状のベルトｂ１の内部に、ベルトｂ１の幅より長い、２本の１５ｍｍ径のステンレスシャフトｓ１および５ｋｇの重さを持つシャフトｓ２をくぐらせて、上記２本のステンレスシャフトｓ１を張架軸として６５ｍｍの間隔で平行かつ水平に配置し、シャフトｓ２の矢印ａ１の方向に働く重力によってこのベルトｂ１をベルトの単位断面積１ｍｍ²あたり１．９Ｎの張力（ベルト全体で５０Ｎの張力）で張架する３軸の張架軸装置とレーザ変位計ｅ１が示される。
【００６０】
上記２本のステンレスシャフトｓ１に渡って張架されたベルトｂ１の円周方向のある位置の、矢印ａ２が示す張架軸方向各位置でのベルトｂ１と同じ幅と内径を有する実施例１のベルトの垂直方向の変位を、レーザ変位計ｅ１をその張架軸方向に移動させながら測定した。
【００６１】
図６は、ベルト表面の変位の一例を示すグラフである。
【００６２】
このグラフの横軸は、実施例１のベルトの円周方向のある位置における上記張架軸方向の各位置である張架軸方向測定位置をｍｍ単位であらわす。この位置は、０ｍｍ〜３４０ｍｍという、このベルトの幅全体に渡る。縦軸は、図５のレーザ変位計ｅ１によって測定された、この実施例１のベルトの上記張架軸方向測定位置各位置での垂直方向の変位をｍｍ単位であらわす。実施例１のベルトの垂直方向の変位は、このベルトの張架軸方向の端部０ｍｍの位置では０ｍｍであって、ベルトの上記張架軸方向の中間部分に近い位置へ移るとなだらかに増大し、１７０ｍｍの張架軸方向測定位置で矢印ａ６で示すように最高の変位０．６ｍｍを示した。この変位は、その最高の変位を示す位置からこのベルトのもう一方の端部３４０ｍｍの位置へ移るとなだらかに減少し０ｍｍに近づく。このベルトでは、このベルトの円周方向どの位置でも張架軸間のベルト面に大きな波打ち状の凹凸は発生しなかった。
【００６３】
図７は、記録用紙搬送装置を示す図である。
【００６４】
図７（Ａ）は、図４に示すベルトｂ１に２本のシャフトｓ３をくぐらせて、それらのシャフトｓ３を平行かつ水平に保ってそれらのシャフトを回転する張架軸として用いてベルトｂ１を張架し、それらのシャフトｓ３の回転によってベルトｂ１を矢印ａ３の方向に駆動し、そのベルトｂ１上に記録用紙を載せて搬送する２軸の記録用紙搬送装置を示す。
【００６５】
図７（Ｂ）は、図４に示すベルトｂ１に３本のシャフトｓ４をくぐらせて、それらのシャフトｓ４のうちの２本を平行かつ水平に保ち、残りの１本を上記２本の下に平行に保ってそれらのシャフトを回転する張架軸として用いてベルトｂ１を張架し、それらのシャフトｓ４の回転によってベルトｂ１を矢印ａ４の方向に駆動し、そのベルトｂ１上に記録用紙を載せて搬送する３軸の記録用紙搬送装置を示す。
【００６６】
実施例１のベルトを、図７（Ａ）に示す２軸の記録用紙搬送装置に、ベルトの単位断面積１ｍｍ²あたり２．７Ｎの張力（ベルト全体で７０Ｎの張力）にて張架したところ、このベルトの円周方向どの位置でも張架軸間のベルト面に目立った波打ち状の凹凸は発生せず、記録用紙を通紙しても用紙のばたつきやとそのばたつきに伴う記録用紙上のトナーの飛び散りも発生しなかった。
【００６７】
［実施例２］
次に、外壁面と内壁面の同軸度が８８μｍの円筒状金型による成膜過程を経て実施例２のベルトを製造した。このベルトの膜厚を、実施例１と同様に測定した結果、ベルト全面３０６個所の平均膜厚は７４μｍ、最大膜厚は８１μｍ、最小膜厚は６８μｍで、円周方向各位置における軸方向１７個所の膜厚平均値は、最大で７６μｍ、最小７１．５μｍでばらつきは４．５μｍ（ベルト全面の平均膜厚に対し＋２．７％、−３．４％）であった。
【００６８】
このベルトを、図５に示す３軸の張架軸装置に、実施例１と同じくベルトの単位断面積１ｍｍ²あたり１．９Ｎ／ｍｍ²の張力（ベルト全体で５０Ｎの張力）にて張架したところ、この場合も、図６に示す変位と同様な変位を示し、このベルトの円周方向どの位置でも張架軸間のベルト面に大きな波打ち状の凹凸は発生しなかった。
【００６９】
さらに、実施例２のベルト外表面に、フッ素ゴム溶液を３回塗布・風乾した後、２３０℃４時間加硫を行い、合計１８０μｍのフッ素ゴム層を積層した。再度このフッ素ゴム積層無端状ベルトを前述の図７（Ｂ）に示す３軸の記録用紙搬送装置に、ベルトの単位断面積１ｍｍ²あたり１．９Ｎ／ｍｍ²の張力（ベルト全体で５０Ｎの張力）にて張架したところ、このベルトの円周方向どの位置でも張架軸間のベルト面に大きな波打ち状の凹凸は発生しなかった。このベルトを図２に示すロール・ベルト定着方式の定着装置５の定着ベルト５２として使用した。
【００７０】
実施例２で用いた定着装置５のアルミニウム製中空ロール５１ａは、外径が６２ｍｍ、内径が５５ｍｍ、長さが３３０ｍｍの大きさを有し、弾性体層５１ｂは厚さ１．５ｍｍで材料硬度３３°の液状シリコンゴム製の層であり、耐熱離型耐油層５１ｃはその弾性体層５１ｂの表面にフッ素ゴムを厚さ３０μｍになるまで塗布したものであった。実施例２で用いた定着ベルト５２を張架する２本の支持ロール５４、５５の直径は１８ｍｍであり、１本の圧力ロール５３の直径２３ｍｍであった。
【００７１】
ここで、実施例２で用いた定着装置５では、定着ベルト５２は、ベルト全体で９８Ｎの張力で第２の支持ロール５５と圧力ロール５３に張架され、圧力ロール５３は図示しないコイルスプリングにより定着ロール中心にむけて３５０Ｎの力で加圧され、加圧パッド５６も同様に６００Ｎの力で定着ロールに加圧された。これにより、ニップ幅は２３ｍｍとなった。
【００７２】
このように構成したロール・ベルト方式の定着装置５を使用し、定着ロール５１の回転速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、定着ロール５１の表面温度を１５０℃として、未定着のトナー像が表面に付着した記録用紙（富士ゼロックス（株）製Ｊ紙）を１００００枚通紙したところ、この定着装置５によって定着された定着画像にずれは発生せず、記録紙のばたつきおよびそのばたつきによるトナー飛び散りも発生せず、ベルトの蛇行／片寄も生じなかった。
【００７３】
［その他の実施例］
実施例１および実施例２それぞれで用いられた円筒形金型以外の、７つの異なる円筒状金型それぞれを用いた成膜過程をそれぞれ経て７つの実施例のベルトそれぞれが製造された。
【００７４】
図８は、複数の円筒状金型それぞれの外壁面と内壁面の同軸度とそれらの円筒状金型それぞれによる成膜過程を経て製造されたそれぞれのベルトの膜厚のばらつきとの関係を示すグラフである。
【００７５】
このグラフの横軸は、複数の円筒状金型それぞれの外壁面と内壁面の同軸度をμｍ単位であらわし、縦軸は、それらの円筒状金型それぞれによる成膜過程を経て製造された無端状ベルトの円周方向各位置における上記張架軸方向の各点で測定された膜厚の平均値のばらつきを膜厚に対するパーセンテージであらわす。
【００７６】
このグラフの範囲ｐ１の７つの黒丸それぞれがここでいう７つの実施例にあたる。なお、このグラフに実施例１の上記ばらつきの測定結果を示す白丸ｐ３＿１および実施例２の上記ばらつきの測定結果を示す白丸ｐ３＿２も併せて示した。このグラフからわかるように、円筒状金型の上記同軸度が４０μｍの場合にベルトの膜厚の上記ばらつきは３％となり、この同軸度が１２０μｍまで上昇すると、ベルトの膜厚の上記ばらつきもその同軸度にほぼ比例して上昇して９％に達っした。
【００７７】
これらの７つの実施例のベルトそれぞれを実施例１と同様に、それぞれ図７（Ａ）に示す２軸の記録用紙搬送装置に張架したところ、それらのどのベルトにも、それらのベルトそれぞれの円周の方向のどの位置でも張架軸間のベルト面に目立った波打ち状の凹凸は発生せず、記録用紙を通紙しても記録用紙のばたつきやそのばたつきに伴う記録用紙上のトナーの飛び散りも発生しなかった。
【００７８】
また、これらの７つの実施例のベルトそれぞれに実施例２と同様に、フッ素ゴム層を積層した。これらのフッ素ゴムの積層された無端状ベルトを前述の図７（Ｂ）に示す３軸の記録用紙搬送装置に、実施例２と同様にそれぞれ張架したところ、これらの張架された７つの実施例のベルトそれぞれには、それらのベルトそれぞれの円周方向のどの位置でも張架軸間のベルト面に大きな波打ち状の凹凸は発生しなかった。
【００７９】
フッ素ゴムの積層されたこれらのベルトをそれぞれ実施例２と同様に図２に示すロール・ベルト定着方式の定着装置５の定着ベルト５２として使用した。これらの定着ベルト５２が使用された定着装置５を使って、実施例２と同様に、未定着のトナー像が表面に付着した記録用紙（富士ゼロックス（株）製Ｊ紙）を１００００枚通紙したところ、定着画像のずれは発生せず、記録用紙のばたつきおよびそのばたつきによるトナー飛び散りも発生せず、ベルトの蛇行／片寄も生じなかった。
［比較例１］
外壁面と内壁面の同軸度が１９０μｍの円筒状金型による成膜過程を経て比較例１のベルトを製造した。この比較例１のベルトの膜厚を、実施例１と同様に測定した結果、ベルト全面３０６個所の平均膜厚は７４μｍ、最大膜厚は８８μｍ、最小膜厚は６５μｍで、円周方向各位置における軸方向１７個所の膜厚平均値は、最大で８０μｍ、最小６９μｍでばらつきは１１μｍ（ベルト全面の平均膜厚に対し＋８．１％、−６．８％）であった。
【００８０】
このベルトを、図５に示す３軸の張架軸装置に、実施例１と同じく張架したところ、張架軸間のベルト面に、円周方向約２／３にわたって、図９に示すような大きな波打ち状の凹凸が発生した。このベルト面の波打ちを図５に示すレーザー変位計を用いて測定した。
【００８１】
図９は、ベルト表面の変位の一例を示すグラフである。
【００８２】
このグラフの横軸は、図６のグラフの横軸と同じものである。この図９のグラフの縦軸はスケールを除いて図６のグラフの縦軸と同じものである。
【００８３】
比較例１のベルトの垂直方向の変位は、このベルトの図５に示す張架軸方向の両端それぞれの付近のの１０ｍｍおよび３３０ｍｍの張架軸方向測定位置では０ｍｍであって、このベルトの張架軸方向の５０ｍｍから２８０ｍｍの位置の間で６つの極大点をもつ大きな値をとる。この変位は、このベルトの張架軸方向の１０ｍｍの張架軸方向測定位置で矢印ａ９＿１によって示すように最高の変位１．３５ｍｍを示し、また、この変位の隣り合う極大値と極小値の差である波打ちの凸凹量は矢印ａ９＿２に示すように０．７５ｍｍを示した。
【００８４】
このベルトを、図７（Ａ）に示す２軸の記録用紙搬送装置に、実施例１の場合と同様に張架したところ、張架軸間のベルト面におおきな波打ち状の凹凸が発生し、この記録用紙搬送装置に記録用紙を通紙したところ用紙のばたつきによる通紙不良や用紙上のトナーの飛び散りが発生した。
［比較例２］
外壁面と内壁面の同軸度が１７５μｍの円筒状金型による成膜過程を経て比較例２のベルトを製造した。この比較例２のベルトの膜厚を、実施例１と同様に測定した結果、ベルト全面３０６個所の平均膜厚は７５．５μｍ、最大膜厚は８９μｍ、最小膜厚は６５μｍで、円周方向各位置における軸方向１７個所の膜厚平均値は、最大で８１μｍ、最小６９．５μｍでばらつきは１１．５μｍ（ベルト全面の平均膜厚に対し＋７．３％、、−７．９％）であった。
【００８５】
このベルトを、実施例２と同様に、図５に示す３軸の張架軸装置に張架したところ、円周方向約３／５にわたって、張架軸間のベルト面に大きな波打ち状の凹凸が発生した。この波打ちを実施例１の場合と同様にレーザー変位計を用いて測定したところ、比較例１のベルトと同様なデータが得られ、波打ちの凹凸量が０．７７ｍｍあることがわかった。
【００８６】
このベルトを実施例２と同様の条件で図２に示す定着装置５の定着ベルト５２として使用した。その定着装置５に未定着のトナ−像が表面に付着した記録用紙（富士ゼロックス（株）製Ｊ紙）を１００００枚通紙したところ、この定着ベルト５２が波打って支持ロールとの接触面積が減少したため、この定着ベルト５２の蛇行／片寄が発生し、この定着装置５により定着された定着画像にずれが見られ、この定着装置５に通紙した記録用紙は数枚に１枚の割合でばたつき、そのばたつきによるその記録用紙上のトナー飛び散りが生じた。
［その他の比較例］
比較例１および比較例２それぞれで用いられた円筒状金型以外の、３つの異なる円筒状金型を用いた成膜過程を経て３つの比較例のベルトを製造した。
【００８７】
図９のグラフの範囲ｐ２の３つの黒丸それぞれがここでいう３つの比較例の測定結果にあたる。なお、このグラフに比較例１の上記ばらつきの測定結果を示す白丸ｐ４＿１および比較例２の上記ばらつきの測定結果を示す白丸ｐ４＿２も併せて示した。
【００８８】
このグラフからわかるように、円筒状金型の同軸度が１５０μｍの場合にベルトの膜厚の上記ばらつきは１４％となり、この同軸度が２００μｍまで上昇すると、ベルトの膜厚のばらつきもその同軸度にほぼ比例して上昇して１７％に達する。
【００８９】
これらの３つの比較例のベルトそれぞれを、図７（Ａ）に示す２軸の記録用紙搬送装置に、実施例１の場合と同様にそれぞれ張架したところ、それらのどのベルトにも、張架軸間のベルト面におおきな波打ち状の凹凸が発生し、記録用紙を通紙したところ用紙のばたつきによる通紙不良や用紙上のトナーの飛び散りが発生した。
【００９０】
また、これらの３つの比較例のベルトそれぞれを実施例２と同様に、フッ素ゴム層を積層した。これらのフッ素ゴムの積層されたベルトそれぞれを実施例２と同様の条件で図２に示す定着装置５の定着ベルト５２として使用した。それらのベルトそれぞれを使用した定着装置５に未定着のトナ−像が表面に付着した記録用紙（富士ゼロックス（株）製Ｊ紙）を１００００枚通紙したところ、これらの３つの比較例のベルトのうちのどのベルトを使用した定着装置５でも、比較例２と同様に、この定着ベルト５２が波打って支持ロールとの接触面積が減少したため、この定着ベルト５２の蛇行／片寄が発生し、この定着装置５により定着された定着画像にずれが見られ、この定着装置５に通紙した記録用紙は数枚に１枚の割合でばたつき、そのばたつきによるその記録用紙上のトナー飛び散りが生じた。
【００９１】
以上の実施例および比較例から、本実施形態の張架ベルトの基材部分は、上記搬送方向に交わる幅方向の平均厚みの、その張架ベルト全面の平均膜厚に対するその搬送方向のばらつきが、その張架ベルト全面の平均厚みに対し±５％以下のものであるというばらつき条件を満たすと、この張架ベルトには目立った波打ち状の凹凸は発生しないとわかる。
【００９２】
図９のグラフ中の実線ｑ１は、上記７つの実施例をあらわす範囲ｐ１の７つの黒丸およびこの３つの比較例をあらわす範囲ｐ２の３つの黒丸をガイドするものである。この実線ｑ１は、上記同軸度４０μｍで上記ばらつき３％、上記同軸度２００μｍで上記ばらつき１７％を示す直線であり、上記同軸度が１２０μｍの場合にはこの実線ｑ１によって示される上記ばらつきは１０％となる。
【００９３】
このため、上述した、ベルト全面の平均膜厚に対し±５％以下のばらつきを有する本実施形態の張架ベルトは、この張架ベルトを製造する際の上記成膜過程で、外壁面と内壁面の同軸度が１２０μｍ以下である円筒形金型が用いられたものであるとわかる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２軸以上の軸に張架された際に波打ちが防止されなだらかな表面が保たれた定着ベルトを備えることにより記録用紙上の未定着トナー像のトナーが飛び散ることなくその記録用紙上の画像にずれが生じない良好な定着を行う定着装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の搬送ベルト、中間転写体、および定着装置を適用する本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の定着装置の概略構成図である。
【図３】ポリイミドベルトの製造行程を示す図である。
【図４】本実施例の無端状ベルトを示す図である。
【図５】張架されたベルト上の凸凹を測定する方法を示す図である。
【図６】ベルト表面の変位の一例を示す図である。
【図７】記録用紙搬送装置を示す図である。
【図８】複数の円筒状金型それぞれの外壁面と内壁面の同軸度とそれらの円筒状金型それぞれによる成膜過程を経て製造されたそれぞれのベルトの膜厚のばらつきとの関係を示すグラフである。
【図９】ベルト表面の変位の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１感光体
２中間転写体
３バイアスロール
４トレー
５定着装置
６現像部
２１，２３，２４支持ロール
２２バックアップロール
２５導電性ロール
２６電極ロール
４１記録用紙
４２フィードロール
４３搬送路
５１定着ロール
５１ａ中空ロール
５１ｂ弾性体層
５１ｃ耐熱離型耐油層
５３圧力ロール
５４第１の支持ロール
５５第２の支持ロール
５６加圧パッド
５７クリーニング手段
５８離型剤均一塗布手段

Claims

互いに接しながら回転する２つの回転部材を有し、トナー像が付着した記録材を移動させながら、該２つの回転部材が接する位置で該トナー像を該記録材上に定着させる定着装置において、
前記２つの回転部材のうちの少なくとも１つの回転部材が、複数の軸に張架されて所定の搬送方向に循環移動される樹脂製無端ベルト状の基材を有する定着ベルトからなり、該定着ベルトが前記基材上に弾性層および離型層のうちの少なくともいずれか１層を有し、前記基材の前記搬送方向に交わる幅方向の平均厚みの該搬送方向のばらつきが、該基材全面の平均厚みに対し±５％以下であることを特徴とする定着装置。
前記定着ベルトが、前記複数の軸に、単位断面積１ｍｍ²あたり０．５Ｎ以上かつ５０Ｎ以下の張力で張架されたものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記定着ベルトが、前記基材表面に、弾性を有する弾性層、およびトナー像の離型性を改善する離型層、のうちいずれか一層、あるいは前記弾性層と該弾性層を覆う該離型層との二層が形成されてなるものであるとともに、該基材上に形成された層の合計の厚みが５μｍ以上かつ５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記基材が、ポリイミド樹脂を材料として形成されてなることを特徴とする請求項１記載の定着装置。