JP7172220B2 - Endless belt, fixing device, image forming apparatus, and endless belt manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、無端状ベルト、定着装置、画像形成装置及び無端状ベルト製造方法に関する。 The present invention relates to an endless belt, a fixing device, an image forming apparatus, and an endless belt manufacturing method.
一般に、画像形成装置に用いられる定着装置として、無端筒状の定着部材(定着ベルト)と、加圧ローラと、を備えたものが知られている。このような定着装置では、定着部材と加圧ローラとによってニップ部が形成され、ニップ部においてトナーを加圧及び加熱することにより、記録紙に定着させるようになっている。 2. Description of the Related Art In general, as a fixing device used in an image forming apparatus, one having an endless cylindrical fixing member (fixing belt) and a pressure roller is known. In such a fixing device, a nip portion is formed by the fixing member and the pressure roller, and the toner is fixed on the recording paper by applying pressure and heat to the nip portion.
このような定着装置に用いられる無端ベルトとして、内側表面に細かい凸部が形成されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された無端ベルトでは、凸部を球形面状に形成することで、摺動部材と摺動させる際の摺動抵抗の低減を図っている。
As an endless belt used in such a fixing device, an endless belt having fine protrusions formed on the inner surface has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-100003). In the endless belt described in
さらに摺動抵抗を低減させるために、無端ベルトの内面に潤滑剤を塗布する方法が考えられる。しかしながら、塗布された潤滑剤は、無端ベルトの回転に伴い、幅方向端部から漏れてしまう可能性がある。潤滑剤が漏れて総量が低下してしまうと、摺動抵抗が上昇してしまう。即ち、潤滑剤によって摺動抵抗を低減した状態を保つことは困難であった。 In order to further reduce the sliding resistance, a method of applying a lubricant to the inner surface of the endless belt is conceivable. However, the applied lubricant may leak from the widthwise ends as the endless belt rotates. If the lubricant leaks and the total amount decreases, the sliding resistance will increase. That is, it was difficult to keep the sliding resistance reduced by the lubricant.
本発明は、回転時の摺動抵抗を低く保つことができる無端状ベルト、定着装置及び画像形成装置及び無端状ベルト製造方法を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an endless belt, a fixing device, an image forming apparatus, and a method for manufacturing an endless belt that can keep sliding resistance low during rotation.
請求項1に係る発明は、上記課題を解決するために、定着装置に用いられる無端状ベルトを製造する無端状ベルト製造方法であって、周方向に沿って延びる複数の金型粗面部と、軸方向において前記金型粗面部に隣り合うように配置されるとともに前記金型粗面部よりも表面粗さRzが小さい複数の金型平坦部とが、外周面に交互に並ぶ筒状金型に対し、前記外周面に樹脂前駆体溶液を塗布し、前記樹脂前駆体溶液を乾燥および焼成することにより、樹脂膜を形成し、筒状金型基材の外周面をブラスト処理によって粗面化した後、周方向に沿って研磨することにより、前記金型粗面部および前記金型平坦部を有する前記筒状金型を形成することを特徴とする無端状ベルト製造方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
本発明の無端状ベルトによれば、内周面に粗面部が形成されていることで、内周面に潤滑剤を塗布した際に、粗面部の凹部に潤滑剤を保持することができ、回転時に凹部から凸部に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができる。また、平坦部は摺動対象に対して密着しやすく、潤滑剤が通過しにくい。このような平坦部が粗面部に対して幅方向に隣り合うように配置されていることで、粗面部に保持された潤滑剤が幅方向に流れにくくなり、無端状ベルトが回転を繰り返した際に、潤滑剤が幅方向端部から漏れにくい。従って、無端状ベルトの回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。 According to the endless belt of the present invention, since the rough surface portion is formed on the inner peripheral surface, when the lubricant is applied to the inner peripheral surface, the lubricant can be held in the concave portion of the rough surface portion. Lubricant is supplied from the concave portion to the convex portion during rotation, and sliding resistance can be reduced. In addition, the flat portion is likely to come into close contact with the object to be slid, making it difficult for the lubricant to pass therethrough. By arranging such a flat portion so as to be adjacent to the rough surface portion in the width direction, it becomes difficult for the lubricant held on the rough surface portion to flow in the width direction, and when the endless belt repeats rotation, In addition, the lubricant is less likely to leak from the ends in the width direction. Therefore, the sliding resistance during rotation of the endless belt can be kept low.
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第2~6実施形態においては、第1実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In addition, in the second to sixth embodiments, the same reference numerals as in the first embodiment are given to the same constituent members and the constituent members having the same functions as the constituent members explained in the first embodiment, and the explanation thereof is omitted.
[第1実施形態]
本実施形態の定着装置1は、画像形成装置(図2参照)100に設けられるものであって、図1に示すように、無端状ベルト2と、加熱手段3と、加圧ローラ4と、ニップ形成部材5と、を備える。
[First embodiment]
The
[定着装置]
無端状ベルト2は、ポリイミドによって形成された定着ベルトである。ベルトの表層はPFAまたはPTFE層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を有している。ベルトの基材とPFAまたはPTFE層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層が設けられていてもよい。シリコーンゴム層がない場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上する一方、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ(ユズ肌画像)が残りやすくなる。これを改善するために、シリコーンゴム層を100μm以上設けることが好ましい。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
[Fixing device]
The
無端状ベルト2の内部にはニップ形成部材5を支持するための支持部材(ステー)6が設けられ、加圧ローラ4により圧力を受けるニップ形成部材5の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようになっている。
A support member (stay) 6 for supporting the
また、定着装置1は、加熱手段3と支持部材6との間に反射部材8を備え、加熱手段3からの輻射熱などにより支持部材6が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費が抑制されている。ここで、反射部材8を設ける代わりに支持部材6表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。
Further, the
加熱手段3は、図示したハロゲンヒータでも良いが、IHであっても良いし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。加熱手段3により、無端状ベルト2が内周側から直接加熱される。加熱手段3がハロゲンヒータである場合、定着装置1は遮光板を有していてもよい。遮光板は、記録紙サイズに応じた範囲で無端状ベルト2が加熱されるように、ハロゲンヒータが照射した光を遮るものである。遮光板は、各種の記録紙サイズに応じた光通過部を有し、例えば回動することにより、適宜な光通過部が加熱手段3と無端状ベルト2との間に位置付けられるようになっている。
The heating means 3 may be the illustrated halogen heater, but may also be an IH, a resistance heating element, a carbon heater, or the like. The
加圧ローラ4は、芯金4Aの外側に弾性ゴム層4Bが設けられており、離型性を得るために弾性ゴム層4Bの表面に図示しない離型層(PFAまたはPTFE層)が設けられている。加圧ローラ4は、図2に示す画像形成装置100に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ4は、スプリングなどにより無端状ベルト2側に押し付けられており、弾性ゴム層4Bが押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
The pressure roller 4 is provided with an
加圧ローラは、中空のローラであっても良く、ハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層は、ソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ内部にヒータが無い場合には、スポンジゴムが用いられていても良い。スポンジゴムを用いた方が、断熱性が高まり定着スリーブの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。 The pressure roller may be a hollow roller and may have a heating source such as a halogen heater. The elastic rubber layer may be made of solid rubber, but if there is no heater inside the pressure roller, sponge rubber may be used. It is more preferable to use sponge rubber, since the heat insulation is improved and the heat of the fixing sleeve is less likely to be lost.
ニップ形成部材5は、無端状ベルト2の内側に配置されており、即ち、無端状ベルト2を挟んで加圧ローラ4の反対側に配置されている。これにより、対向配置された無端状ベルト2と加圧ローラ4とによってニップ部Nが形成される。トナー像が転写された記録紙がこのニップ部Nを通過し、加熱及び加圧されることにより、トナー像が記録紙に定着するようになっている。
The
図1ではニップ部Nの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。(ニップ部の形状は凹形状の方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。) Although the shape of the nip portion N is flat in FIG. 1, it may be concave or other shapes. (When the shape of the nip portion is concave, the discharge direction of the leading edge of the recording paper is closer to the pressure roller, which improves separability and suppresses the occurrence of jams.)
ニップ形成部材5には、潤滑剤が含浸された織物が設けられており、無端状ベルト2の内周面2Aに潤滑剤を供給するようになっている。尚、潤滑剤としては、シリコーンオイルやグリスが例示される。
The
無端状ベルト2は、加圧ローラ4が回転することにより、連れ回り回転する。図1に示す形態では、加圧ローラ4が駆動源により回転し、ニップ部Nでベルトに駆動力が伝達されることにより無端状ベルト2が回転する。無端状ベルト2は、ニップ部Nで挟み込まれて回転し、ニップ部N以外では両端部に保持部材が挿入されてガイドされ、走行する。このように、無端状ベルト2は、内側に支持部材6が配置され、全体が略円筒形状となるように支持されている。
The
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。 With the above configuration, it is possible to realize a fixing device that is inexpensive and warms up quickly.
[画像形成装置]
次に、上述した構成を用いる画像形成装置100の構成を図2により説明すると次の通りである。
[Image forming apparatus]
Next, the configuration of the
図2に示した画像形成装置100は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタある。本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
The
図2において画像形成装置100は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkを並設したタンデム構造が採用されている。
In FIG. 2,
図2に示す構成の画像形成装置100では、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対峙しながら矢印A1方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体(以下、転写ベルトという)11に対して1次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写される。その後、記録シートなどが用いられる記録紙Sに対して2次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
In the
各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの周囲には、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの回転に従い画像形成処理するための画像形成手段が配置されている。ここで、ブラック画像形成を行う感光体ドラム20Bkを対象として説明すると、感光体ドラム20Bkの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置30Bkと、現像装置40Bkと、1次転写ローラ12Bkと、クリーニング装置50Bkと、が配置されている。帯電後に行われる書き込みは、光書込装置60が用いられる。
Around the
転写ベルト11に対する重畳転写は、転写ベルト11がA1方向に移動する過程において、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに形成された可視像が、転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写される。即ち、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対向して配設された1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkによる電圧印加によって、A1方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
In the superimposed transfer onto the transfer belt 11, the visible images formed on the respective
各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、A1方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
The
画像形成装置100は、色毎の画像形成処理を行う4つの画像ステーションと、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの上方に対向して配設され、転写ベルト11及び1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkを備えた転写ベルトユニット10と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである2次転写ローラ14と、転写ベルト11に対向して配設され転写ベルト11上をクリーニングする中間転写ベルト用のクリーニング装置13と、これら4つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置60と、を有している。
The
光書込装置60は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、fθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書込装置60は、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに対して色毎に対応した書き込み光Lb(図2では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも略同様である)を出射して感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに静電潜像を形成する構成とされている。
The
画像形成装置100には、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkと転写ベルト11との間に向けて搬送される記録紙Sを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置70と、シート給送装置70から搬送されてきた記録紙Sを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkと転写ベルト11との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対81と、記録紙Sの先端がレジストローラ対81に到達したことを検知する図示しないセンサと、が設けられている。
The
画像形成装置100には、トナー像が転写された記録紙Sにトナー像を定着させるための定着手段としての定着装置1と、定着済みの記録紙Sを画像形成装置100の本体外部に排出する排紙ローラ82と、画像形成装置100の本体上部に配設されて排紙ローラ82により画像形成装置100の本体外部に排出された記録紙Sを積載する排紙トレイ83と、排紙トレイ83の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル9Y、9C、9M、9Bkと、が設けられている。
The
転写ベルトユニット10は、転写ベルト11、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkの他に、転写ベルト11が掛け回されている駆動ローラ15及び従動ローラ16を有している。
The
従動ローラ16は、転写ベルト11に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ16には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット10と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkと、2次転写ローラ14と、クリーニング装置13と、で転写装置10Aが構成されている。
The driven
シート給送装置70は、画像形成装置100の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Sの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ84を有している。給送ローラ84が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Sをレジストローラ対81に向けて給送するようになっている。
The
転写装置10Aに装備されているクリーニング装置13は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト11に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。転写ベルト11上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト11をクリーニングするようになっている。
Although not shown in detail, the
クリーニング装置13は、転写ベルト11から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。
The
画像形成装置100は、装置全体を操作するための図示しない操作パネルと、装置全体を制御する図示しない制御手段と、をさらに備える。
The
制御手段は、通紙枚数や運転時間、無端状ベルト2の回転数等が所定の値以上となると、無端状ベルト2のメンテナンスが必要であること(メンテナンス表示)を操作パネルに表示させ、操作パネルが表示手段として機能する。即ち、制御手段は、所定の運転間隔で操作パネルにメンテナンスの要否を表示させる。メンテナンスが行われると、制御手段は、メンテナンス表示を停止させ、通紙枚数や運転時間、無端状ベルト2の回転数等のカウントを再開する。
When the number of sheets passed, the operating time, the number of revolutions of the
[無端状ベルト]
次に、上記の定着装置1に用いられる無端状ベルト2の詳細について図3に基づいて説明する。無端状ベルト2の内周面2Aには、周方向に沿って延びる複数の粗面部21A~21Eと、周方向に沿って延びる複数の平坦部22A~22Dと、が形成されている。尚、無端状ベルト2の周方向は、上記のように無端状ベルト2が回転する際の進行方向と略一致する。
[Endless belt]
Next, details of the
複数の平坦部22A~22Dのそれぞれが複数の粗面部21A~21Eの間に配置され、平坦部22A~22Dと粗面部21A~21Eとが交互に並んでいる。即ち、平坦部22A~22Dは、幅方向において粗面部21A~21Eに隣り合うように配置されている。尚、無端状ベルト2の幅方向とは、内周面2Aに沿うとともに周方向に略直交する方向である。
Each of the plurality of
粗面部21A~21Eの表面粗さRzは、1μm以上且つ10μm以下であることが好ましく、3μm以上且つ6μm以下であることがより好ましい。粗面部21A~21Eの表面粗さRzが小さすぎると、粗面部21A~21Eの凹部に保持可能な潤滑剤の量が少なくなり、無端状ベルト2が回転を繰り返すことで潤滑剤が不足してしまったり、ニップ形成部材5との接触面積が大きくなり摩擦係数が大きくなってしまったりする可能性がある。
The surface roughness Rz of the
一方、粗面部21A~21Eの表面粗さRzが大きすぎると、粗面部21A~21Eの凸部が摩擦によって削れて摩耗してしまったり、凹部に保持された潤滑剤が凸部に供給されにくくなってしまったりする可能性がある。
On the other hand, if the surface roughness Rz of the
平坦部22A~22Dの表面粗さRzは、粗面部21A~21Eの表面粗さRzよりも小さい。平坦部22A~22Dの表面粗さRzは、1μm以下であることが好ましく、0.3μm以下であることがより好ましい。平坦部22A~22Dの表面粗さRzが大きすぎると、平坦部22A~22Dが摺動対象(被張架部材)に対して密着しにくくなり、平坦部22A~22Dを跨ぐように粗面部21A~21E同士の間で潤滑剤が移動しやすくなってしまう可能性がある。
The surface roughness Rz of the
平坦部22A~22Dの幅方向寸法は、0.5mm以上且つ10mm以下であることが好ましく、1mm以上且つ6mm以下であることがより好ましい。平坦部22A~22Dの幅方向寸法が小さすぎると、平坦部22A~22Dを跨ぐように粗面部21A~21E同士の間で潤滑剤が移動しやすくなってしまう可能性がある。
The width dimension of the
一方、平坦部22A~22Dの幅方向寸法が大きすぎると、無端状ベルト2の内周面2Aにおいて、粗面部21A~21Eよりも摩擦係数が大きく且つ潤滑剤を保持しにくい領域が広くなってしまい、摺動抵抗が高くなってしまう可能性がある。
On the other hand, if the widthwise dimension of the
内周面2Aにおいて、粗面部21A~21Eの総面積が、平坦部22A~22Dの総面積よりも広くなっている。これにより、摺動抵抗を低減することができる。
In the inner
[無端状ベルトの製造方法]
上記の無端状ベルト2は、図4に示すような円筒状金型200の外周面201に塗工液を塗布および流涎する塗布工程と、加熱によって塗工液の溶媒を除去する乾燥工程と、昇温加熱によってポリイミド前駆体をイミド化する焼成工程と、形成された樹脂膜を円筒状金型200から離型する離型工程と、を順に実施することによって製造される。
[Manufacturing method of endless belt]
The above-described
まず、円筒状金型200の詳細について説明する。円筒状金型200の外周面201には、周方向に沿って延びる金型粗面部202と、軸方向において金型粗面部202に隣り合うように配置された金型平坦部203と、が形成されている。即ち、金型粗面部202によって無端状ベルト2に粗面部21A~21Eが形成され、金型平坦部203によって無端状ベルト2に平坦部22A~22Dが形成されるようになっている。
First, details of the
金型粗面部202の表面粗さRzは、1μm以上且つ10μm以下であることが好ましく、3μm以上且つ6μm以下であることがより好ましい。また、金型平坦部203の表面粗さRzは、金型粗面部202の表面粗さRzよりも小さい。金型平坦部203の表面粗さRzは、1μm以下であることが好ましく、0.3μm以下であることがより好ましい。また、金型平坦部203の軸方向寸法は、0.5mm以上且つ10mm以下であることが好ましく、1mm以上且つ6mm以下であることがより好ましい。円筒状金型200の外周面201において、金型粗面部202の総面積が、金型平坦部203の総面積よりも広いことが好ましい。
The surface roughness Rz of the mold
円筒状金型200によって製造される無端状ベルト2では、粗面部21A~21Eの表面粗さRzが金型粗面部202の表面粗さRzと略等しくなり、平坦部22A~22Dの表面粗さRzが金型平坦部203の表面粗さRzと略等しくなる。
In the
ここで、円筒状金型200の外周面201に金型粗面部202および金型平坦部203を形成する方法について説明する。まず、図5に示すように筒状金型基材300にブラスト処理を施すことにより、図6に示すように外周面全体を粗面化する(全体を粗面化領域301とする)。尚、粗面化のための処理は、ブラスト処理に限定されず、切削やエンボス加工、ヤスリ掛け等であってもよい。ブラスト処理によって粗面化すれば、一定方向に連続性を持たない独立した凹凸形状を形成することができる。
Here, a method for forming the mold
ブラスト処理では、アルミナやジルコニア、ガラスビーズ、スチール、鉄粉等のブラスト粒子を、圧縮空気によって筒状金型基材300の外周面に吹き付ける。ブラスト粒子は、球状粒子であってもよいし、不定形粒子であってもよい。
In the blasting process, blasting particles such as alumina, zirconia, glass beads, steel, iron powder, etc. are blown onto the outer peripheral surface of the
球状のブラスト粒子を用いれば、粗面化領域301には、クレータ状の丸い凹部が形成される。これにより、後述するように金型粗面部202を無端状ベルト2に転写して粗面部21A~21Eを形成した際、球面形状の凸部を形成することができ、摩耗しにくく且つ摩擦抵抗の低い粗面部21A~21Eとすることができる。尚、「凸部が球面形状である」とは、凸部の表面形状が、球面の一部であることを意味する。
If spherical blasting particles are used, crater-like round depressions are formed in the roughened
尚、筒状金型基材300は、クロムやニッケル等によってメッキ処理が施されていてもよい。メッキによって凹部が埋められてしまわないように、メッキ処理のタイミングは、粗面化処理よりも前であることが好ましい。
The
ブラスト処理は、筒状金型基材300と、ブラスト粒子を吹き付けるノズル400と、を相対移動させつつ行えばよい。例えば、軸方向に沿った回転軸を中心として筒状金型基材300を回転させるとともに、ノズル400を軸方向に沿って移動させればよい。このように筒状金型基材300に対してノズル400を走査し、外周面全体を粗面化すればよい。
The blasting process may be performed while relatively moving the
次に、全体が粗面化された筒状金型基材300の外周面を、周方向に沿って研磨する。即ち、図7に示すように、筒状金型基材300の外周面に平坦領域302を形成する。このように研磨された平坦領域302が、円筒状金型200において金型平坦部203となり、研磨されない粗面化領域301が、金型粗面部202となる。尚、研磨方法は、バフ研磨のような機械的な研磨であってもよいし、エッチングのような化学的な研磨であってもよい。
Next, the outer peripheral surface of the
上記のように、筒状金型基材300の外周面を粗面化処理の後に研磨することで、金型平坦部203を、金型粗面部202の凹部の底部と同程度の高さに形成することができる。従って、製造される無端状ベルト2において、粗面部21A~21Eの凸部の頂点と、平坦部22A~22Dと、の高さが略等しくなり、凸部と平坦部22A~22Dとを略同時に摺動対象に当接させることができる。
As described above, by polishing the outer peripheral surface of the
次に、塗工液の調製方法について説明する。まず、ポリイミド前駆体(ポリアミック酸)を含む溶液に、適宜な量のカーボンブラックを分散させてカーボンブラック分散液を調製し、カーボンブラックの量を適宜に調節したカーボンブラック分散液(樹脂前駆体溶液)を塗工液とする。 Next, a method for preparing the coating liquid will be described. First, an appropriate amount of carbon black is dispersed in a solution containing a polyimide precursor (polyamic acid) to prepare a carbon black dispersion, and the amount of carbon black is appropriately adjusted to prepare a carbon black dispersion (resin precursor solution ) is used as the coating liquid.
塗布工程では、焼成後に得られる無端状ベルト2が所望の厚さとなるように、図8に示すように適宜な量の塗工液500を塗布すればよい。尚、上記の塗布工程と乾燥工程と焼成工程とを1サイクルとして、1サイクルで薄い膜を形成し、複数サイクル繰り返すことで所望の膜厚を得るようにしてもよい。
In the coating step, an appropriate amount of coating liquid 500 may be applied as shown in FIG. 8 so that the
塗布工程では、例えば遠心成形やロールコート、ブレードコート、リングコート、ディッピング、スプレーコート、ディスペンサーコート、ダイコート等の適宜な方法により塗工液500を塗布および流涎すればよい。このとき、無端状ベルト2の内面に摺動性を付与するために、ロールコートやディスペンサーコート、リングコート、ダイコートを採用することが好ましい。
In the coating step, the
尚、無端状ベルト2の厚さは、60μm以上且つ120μm未満であることが好ましく、100μm未満であることがより好ましい。無端状ベルト2が薄すぎると、機械的強度が低下して亀裂等が発生することがあり、耐久性が低下してしまう可能性がある。一方、無端状ベルト2が厚すぎると、靱性が低下して耐久性が低下してしまう可能性がある。また、無端状ベルト2は、走行安定性を向上させるために膜厚ムラが小さいことが好ましい。
The thickness of the
乾燥工程では、例えば熱風乾燥機やIHヒータ、遠赤外線ヒータ等の加熱手段を用い、80~150℃程度の温度にて10~60分間乾燥させればよい。焼成工程では、例えば同様の加熱手段を用い、乾燥工程に続いて2~5℃/分程度の昇温速度にて昇温させ、300~400℃でイミド化焼成すればよい。これにより、樹脂膜600を形成する。
In the drying step, a heating means such as a hot air dryer, an IH heater, or a far-infrared heater may be used for drying at a temperature of about 80 to 150° C. for 10 to 60 minutes. In the firing step, for example, the same heating means may be used, and the temperature may be raised at a temperature rising rate of about 2 to 5°C/min following the drying step, and imidization firing may be performed at 300 to 400°C. Thereby, a
離型工程では、円筒状金型200を冷却する。これにより、図9に示すように円筒状金型200から樹脂膜600が離型される。離型した樹脂膜600に対し、シリコーンゴム層やフッ素樹脂層等を積層し、端部を切断する等の加工を施すことにより、無端状ベルト2が製造される。
In the mold release step, the
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、無端状ベルト2の内周面2Aに粗面部21A~21Eが形成されていることで、内周面2Aに潤滑剤を塗布した際に、粗面部21A~21Eの凹部に潤滑剤を保持することができ、回転時に凹部から凸部に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を低減することができる。
According to this embodiment, the following effects are obtained. That is, since the
また、平坦部22A~22Dは摺動対象に対して密着しやすく、潤滑剤が通過しにくい。このような平坦部22A~22Dが粗面部21A~21Eに対して幅方向に隣り合うように配置されていることで、粗面部21A~21Eに保持された潤滑剤が幅方向に流れにくくなり、無端状ベルト2が回転を繰り返した際に、潤滑剤が幅方向端部から漏れにくい。従って、無端状ベルト2の回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。
In addition, the
また、筒状金型基材300の外周面を粗面化処理の後に研磨し、製造される無端状ベルト2において、粗面部21A~21Eの凸部と平坦部22A~22Dとが略同時に摺動対象に当接可能であることで、粗面部21A~21Eにおける接触面積を小さくして摺動抵抗を低減しつつ、平坦部22A~22Dにおいて潤滑剤の移動を抑制することができる。
Further, in the
[第2実施形態]
本実施形態の定着装置1Bは、画像形成装置100に設けられるものであって、図10に示すように、前記第1実施形態と同様の無端状ベルト2と、駆動ローラ801と、加熱手段としての加熱ローラ802と、加圧ローラ803と、ニップ形成部材としての加圧パッド804と、を備える。
[Second embodiment]
The fixing
無端状ベルト2は、加圧パッド804と、被張架部材としての駆動ローラ801及び加熱ローラ802と、に張架されている。駆動ローラ801が回転することで無端状ベルト2が従動して走行(回転)するようになっている。加熱ローラ802の内部には、ハロゲンヒータ等により構成される熱源802Aが設けられている。加熱ローラ802は、無端状ベルト2に従動して回転するようになっている。
The
加圧パッド804は、無端状ベルト2を介して加圧ローラ803に対向する位置に配置され、加圧ローラ803を押圧することでニップ部を形成する。加圧パッド804は、例えばステンレス等の金属部材を基材とし、表面(摺動面)にフッ素樹脂コーティングが施されることで、摺動抵抗が低くなるように形成されている。
The
図示の例では、無端状ベルト2の内側において、加圧パッド804の上流側および下流側に潤滑油805が溜められているものとするが、他の位置において無端状ベルト2の内周面2Aに潤滑剤を供給してもよい。
In the illustrated example, lubricating
[第3実施形態]
本実施形態の定着装置1Cは、画像形成装置100に設けられるものであって、図11に示すように、前記第1実施形態と同様の無端状ベルト2と、加圧ローラ901と、ステー902と、フォルダ903と、加熱手段904と、を備える。
[Third Embodiment]
A fixing
加熱手段904は、例えばPTC素子等の発熱部材によって構成され、平板状の基材905上に設けられている。基材905はフォルダ903によって保持されており、フォルダ903はステー902によって支持されている。基材905のうち加熱手段904が設けられた面は、例えば耐熱ガラス製の絶縁層906によって覆われている。絶縁層906に代えて、薄いオーバーコート層が設けられていてもよい。
The heating means 904 is composed of, for example, a heat generating member such as a PTC element, and is provided on a plate-shaped
基材905の絶縁層906と加圧ローラ901とによって無端状ベルト2が挟み込まれ、ニップ部が形成される。即ち、基材905は、無端状ベルト2を介して加圧ローラ901に対向するニップ形成部材として機能する。即ち、本実施形態の定着装置1Cでは、ニップ形成部材に加熱手段が設けられており、ニップ部において無端状ベルト2が加熱されるようになっている。尚、無端状ベルト2の内周面2Aには、前記第1実施形態と同様に、潤滑剤が供給されるようになっている。
The
[第4実施形態]
本実施形態の定着装置1Dは、画像形成装置100に設けられるものであって、図12に示すように、前記第1実施形態と同様の無端状ベルト2と、加圧ローラ901と、ステー902と、加熱手段904と、補助ステー907と、ニップ形成部材908と、押圧ローラ909と、を備える。
[Fourth embodiment]
A fixing
ニップ形成部材908は、ステー902によって支持されるとともに、無端状ベルト2を介して加圧ローラ901に対向し、ニップ部を形成する。補助ステー907は、ステー902によって、ニップ形成部材908の反対側に支持される。補助ステー907によって、加熱手段904が設けられた基材905が支持される。
The
押圧ローラ909は、ステー902を基準として加圧ローラ901の反対側に配置され、基材905の絶縁層906との間に無端状ベルト2を挟み込む。即ち、無端状ベルト2は、加圧ローラ901の反対側において、基材905と押圧ローラ909とによって挟み込まれつつ加熱される。
The
[第5実施形態]
本実施形態の定着装置1Eは、画像形成装置100に設けられるものであって、図13に示すように、前記第1実施形態と同様の無端状ベルト2と、加圧ローラ901と、ステー902と、加熱手段904Bと、補助ステー907と、ニップ形成部材908と、を備える。
[Fifth embodiment]
A fixing
本実施形態では、前記第4実施形態のように平板状の基材905に代えて、無端状ベルト2の曲率に合わせて断面円弧状に形成された基材905Bが設けられる。加熱手段904B及び絶縁層906Bも、基材905Bの形状に対応して断面円弧状に形成されている。これにより、基材905Bの絶縁層906Bは、無端状ベルト2の内周面2Aに沿っており、平板状の基材を用いる構成と比較して、周方向における接触部分の長さが長くなっている。尚、本実施形態においても、押圧ローラ909が設けられてもよい。
In this embodiment, instead of the
[第6実施形態]
本実施形態の定着装置1Fは、画像形成装置100に設けられるものであって、図14に示すように、前記第1実施形態と同様の無端状ベルト2と、加圧ローラ901と、ステー902と、フォルダ903と、加熱手段904と、ニップ形成部材908と、第2ステー910と、加熱ベルト911と、を備え、定着用のベルトと加熱用のベルトとが別体に設けられている。
[Sixth embodiment]
The fixing
加熱ベルト911は、例えば無端状ベルト2と同様に構成されたものであって、ステー902の周囲に配置される。これにより、加熱手段904が発生した熱が、加熱ベルト911を介して加圧ローラ901に伝達される。加圧ローラ901は無端状ベルト2に接触していることから、無端状ベルト2は、加熱ベルト911及び加圧ローラ901を介して、加熱手段904によって加熱される。
The
ニップ形成部材908は、第2ステー910によって支持され、この周囲に無端状ベルト2が配置される。加圧ローラ901とニップ形成部材908とによって形成されたニップ部に、記録紙が通紙される。
The
以上のような第2~第6実施形態によれば、前記第1実施形態と同様に、無端状ベルト2の内周面2Aに粗面部21A~21E及び平坦部22A~22Dが形成されていることで、無端状ベルト2の回転時の摺動抵抗を低く保つことができる。
According to the second to sixth embodiments as described above,
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes other configurations and the like that can achieve the object of the present invention, and the following modifications and the like are also included in the present invention.
例えば、前記実施形態では、無端状ベルト2の内周面2Aに5つの粗面部21A~21Eが形成され、4つの平坦部22A~22Dが形成されるものとしたが、粗面部及び平坦部の数は適宜に設定されればよい。また、平坦部の数が粗面部の数以上であっても、即ち、無端状ベルトの内周面において、幅方向端縁が平坦部となっていてもよい。
For example, in the above embodiment, five
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、当業者が様々な変形を加えることができるものである。 In addition, although the best configuration, method, etc. for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, the present invention is not limited thereto. That is, although the present invention has been particularly illustrated and described primarily with respect to certain embodiments, it is possible to apply the invention to such embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. Various modifications can be made by the trader.
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではない。それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 Therefore, the descriptions limited to the shapes, materials, etc. disclosed above are provided as examples to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The description by the name of the member that removes some or all of the limitations on the shape, material, etc. is included in the present invention.
[円筒状金型の加工]
外径120mm且つ長さ(軸方向寸法)450mmの金型基材に対し、ガラスビーズ粒子をブラスト粒子として用いてブラスト処理によって外周面全体を粗面化した。その後、ブラスト処理面を帯状に研磨することで平坦部を形成した。
[Processing of cylindrical mold]
A mold substrate having an outer diameter of 120 mm and a length (axial dimension) of 450 mm was subjected to blasting treatment using glass bead particles as blasting particles to roughen the entire outer peripheral surface. After that, the flat part was formed by polishing the blasted surface in a belt shape.
[ポリイミド前駆体塗工液の調合]
酸性カーボンブラック分散液構成材料として、MA100(三菱化学社製)と、UワニスS(宇部興産社製)と、N-メチル-2-ピロリドンと、を用い、これらをボールミルによって回転速度1500rpmの条件で約10分間撹拌し、酸性カーボンブラック分散液とした。
[Preparation of Polyimide Precursor Coating Solution]
MA100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), U varnish S (manufactured by Ube Industries, Ltd.), and N-methyl-2-pyrrolidone are used as the constituent materials of the acidic carbon black dispersion, and these are subjected to a ball mill at a rotation speed of 1500 rpm. and stirred for about 10 minutes to form an acidic carbon black dispersion.
また、導電性カーボンブラック分散液構成材料として、ケッチェンブラックEC300Jと、UワニスS(宇部興産社製)と、N-メチル-2-ピロリドンと、を用い、これらをボールミルによって約10分間撹拌し、導電性カーボンブラック分散液とした。 In addition, Ketjenblack EC300J, U varnish S (manufactured by Ube Industries, Ltd.), and N-methyl-2-pyrrolidone are used as the constituent materials of the conductive carbon black dispersion, and these are stirred by a ball mill for about 10 minutes. , a conductive carbon black dispersion.
上記の酸性カーボンブラック分散液と導電性カーボンブラック分散液とを混合し、遠心式攪拌脱泡機によって混合および脱泡することで、塗工液を得た。 The acidic carbon black dispersion and the conductive carbon black dispersion were mixed and mixed and defoamed by a centrifugal stirring and defoaming machine to obtain a coating liquid.
[ベルトの成型方法]
上記のように表面処理した円筒状金型を型として用い、ロールコート塗工装置に取り付けた。次に、塗工液をパンに流し込み、塗布ローラによって塗工液を汲み上げ、塗布ローラ上の塗工液の厚みを制御した。塗布ローラ上の塗工液を、円筒状金型の外周面上に均一に転写塗布した後、円筒状金型の回転を維持しながら熱風循環乾燥機に投入し、加熱し、回転を停止した。その後、高温処理の可能な加熱炉(焼成炉)に導入して加熱処理(焼成)した。焼成によりイミド硬化させたポリイミド樹脂(樹脂膜)を円筒状金型から引き抜きながら離型し、ポリイミド樹脂製の無端状ベルトを作成した。
[Belt molding method]
A cylindrical mold surface-treated as described above was used as a mold and attached to a roll coater. Next, the coating liquid was poured into a pan, and the coating liquid was pumped up by the application roller to control the thickness of the coating liquid on the application roller. After uniformly transferring and coating the coating liquid on the coating roller onto the outer peripheral surface of the cylindrical mold, the cylindrical mold was placed in a hot air circulation dryer while maintaining the rotation of the cylindrical mold, heated, and stopped rotating. . After that, it was introduced into a heating furnace (calcining furnace) capable of high-temperature treatment and subjected to heat treatment (firing). The polyimide resin (resin film) imide-cured by baking was removed from the cylindrical mold while being pulled out, to prepare an endless belt made of polyimide resin.
[評価試験]
図15に示す試験装置701によって、上記のように作製した無端状ベルトの性能を評価した。試験装置701は、駆動ローラ703と、ニップ形成部材704と、テンションローラ705、706と、加圧ローラ707と、を備える。駆動ローラ703と、ニップ形成部材704と、テンションローラ705、706と、に無端状ベルト2を張架して試験を実施した。
[Evaluation test]
A
ニップ形成部材704は、フッ素樹脂によって形成され、内周面にエンボス加工が施されたものである。テンションローラ705、706は、無端状ベルト2が張架されるローラであって、駆動ローラ703とニップ形成部材704との間に配置され、無端状ベルト2を内側から押圧することで適宜な張力を付与する。ニップ形成部材704と、ベルト外周面に対向する加圧ローラ707と、によって無端状ベルト2を挟み込むとともに、内周面2Aに潤滑剤として潤滑オイルを定量塗布した。
The
駆動ローラ703を回転させることで無端状ベルト2を従動させると、内周面2Aとニップ形成部材704との間に摩擦が生じる。駆動ローラ703を駆動させるために必要なモータトルクを初期および100h駆動後に評価した。
When the
[試験結果]
実施例1~9の無端状ベルトについて、粗面部における表面粗さRzおよび幅方向寸法と、平坦部における表面粗さRzおよび幅方向寸法と、を表1に示す。また、上記の評価試験の結果も表1に示す。
[Test results]
Table 1 shows the surface roughness Rz and the widthwise dimension of the rough surface portion and the surface roughness Rz and the widthwise dimension of the flat portion of the endless belts of Examples 1 to 9. Table 1 also shows the results of the above evaluation test.
実施例1~9のいずれにおいても、100h駆動後において必要なモータトルクの上昇は小さく、良好な結果が得られた。特に、実施例1~4において良好な結果が得られた。 In any of Examples 1 to 9, the increase in required motor torque after 100 hours of driving was small, and good results were obtained. In particular, good results were obtained in Examples 1-4.
1 定着装置
2 無端状ベルト
2A 内周面
21A~21E 粗面部
22A~22D 平坦部
3 加熱手段
4 加圧ローラ
5 ニップ形成部材
6 支持部材(ステー)
705、706 テンションローラ(被張架部材)
100 画像形成装置
200 円筒状金型
201 外周面
202 金型粗面部
203 金型平坦部
300 筒状金型基材
600 樹脂膜
705, 706 tension rollers (suspended members)
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
周方向に沿って延びる複数の金型粗面部と、軸方向において前記金型粗面部に隣り合うように配置されるとともに前記金型粗面部よりも表面粗さRzが小さい複数の金型平坦部とが、外周面に交互に並ぶ筒状金型に対し、前記外周面に樹脂前駆体溶液を塗布し、
前記樹脂前駆体溶液を乾燥および焼成することにより、樹脂膜を形成し、
筒状金型基材の外周面をブラスト処理によって粗面化した後、周方向に沿って研磨することにより、前記金型粗面部および前記金型平坦部を有する前記筒状金型を形成することを特徴とする無端状ベルト製造方法。 An endless belt manufacturing method for manufacturing an endless belt used in a fixing device, comprising:
A plurality of mold rough surface portions extending along the circumferential direction, and a plurality of mold flat portions arranged adjacent to the mold rough surface portion in the axial direction and having a surface roughness Rz smaller than that of the mold rough surface portion. and apply a resin precursor solution to the outer peripheral surface of a cylindrical mold alternately arranged on the outer peripheral surface,
forming a resin film by drying and baking the resin precursor solution ;
The outer peripheral surface of the cylindrical mold substrate is roughened by blasting and then polished along the circumferential direction to form the cylindrical mold having the mold rough surface portion and the mold flat portion. An endless belt manufacturing method characterized by:
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