特許 7518471 ベルト部材、ベルト装置、定着装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】ベルト部材、ベルト装置、定着装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240710BHJP

   G03G 15/16 20060101ALI20240710BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

G03G15/16

G03G15/00 552

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020105265

(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公開番号】P2021196569

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-04-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100182453

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 英明

(72)【発明者】

【氏名】阿部 紘也

(72)【発明者】

【氏名】平井 淳郎

【審査官】藤井 達也

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／０６０６９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－３２２４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０９１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３９９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３６５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５０９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／００

Ｇ０３Ｇ １３／０２

Ｇ０３Ｇ １３／１４－１３／１６

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／０２

Ｇ０３Ｇ １５／１４－１５／１６

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／１６－２１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像形成装置に用いられる無端状のベルト部材であって、
前記ベルト部材の内周面に凹凸を有し、
前記凹凸の凹部内に、前記凹凸よりも表面粗さの小さい小凹凸を有し、
前記小凹凸の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であり、前記小凹凸の表面粗さＲＳｍが５μｍ以上２０μｍ以下であるベルト部材。

【請求項2】

前記凹凸の表面粗さＲａが０．７μｍ以上３．０μｍ以下であり、前記凹凸の表面粗さ
ＲＳｍが１５０μｍ以上４００μｍ以下である請求項１に記載のベルト部材。

【請求項3】

前記ベルト部材の内周面に、潤滑剤を有する請求項１又は２に記載のベルト部材。

【請求項4】

前記潤滑剤は、シリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、フッ素オイル、及びそれらを基油とするグリスのうち、少なくともいずれか１種類以上を含む請求項３に記載のベルト部材。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載のベルト部材と、
前記ベルト部材の内周面に対して相対的に摺接する摺接部材と、
を備えるベルト装置。

【請求項6】

無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接触する回転体と、
前記定着ベルトに対して前記回転体が接触する箇所で前記定着ベルトの内周面に直接的又は間接的に接触するニップ形成部材と、
を備え、
前記定着ベルトとして、請求項１から４のいずれかに記載のベルト部材を用いた定着装置。

【請求項7】

請求項５に記載のベルト装置、又は、請求項６に記載の定着装置を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルト部材、ベルト装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複写機、プリンタなどの画像形成装置において、用紙にトナー画像を定着させる定着装置として、無端状のベルト部材を用いたものが知られている。

【0003】

この種の定着装置においては、ベルト部材が回転する際、その内側に配置されたニップ形成部材に対してベルト部材が摺動するため、ベルト部材とニップ形成部材との間で生じる摺動抵抗（摩擦）によって、回転トルクが増大したり、ベルト部材の摩耗が促進したりするなどの問題がある。そのため、ベルト部材の内周面には一般的に、グリスやオイルなどの潤滑剤が塗布されている。

【0004】

また、ベルト部材とニップ形成部材との間で生じる摺動抵抗を低減する対策として、特許文献１（特開２０１０－１３９９３５号公報）には、潤滑剤を安定して保持できるように、ベルト部材の内周面に、ピッチ４～５ｍｍで高さ３～５μｍのうねりと、ピッチ０．１ｍｍで高さ３～４μｍの凹凸と、を形成した構成が提案されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ベルト部材とニップ形成部材との間で生じる摩擦抵抗は、経時的に上昇する傾向にある。このため、摩擦抵抗が上昇した場合は、ベルト部材の摩耗が促進される懸念がある。特に、ベルト部材の回転速度が速い高速機においては、ベルト部材にかかる負荷も大きくなるため、ベルト部材の摩耗が顕著になる。

【0006】

また、上記のような問題は、定着装置に用いられるベルト部材に限らず、画像形成装置に用いられるその他のベルト部材においても同様に生じる虞がある。そのため、画像形成装置に用いられるベルト部材のさらなる摺動抵抗の低減が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明は、画像形成装置に用いられる無端状のベルト部材であって、前記ベルト部材の内周面に凹凸を有し、前記凹凸の凹部内に、前記凹凸よりも表面粗さの小さい小凹凸を有し、前記小凹凸の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下であり、前記小凹凸の表面粗さＲＳｍが５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ベルト部材が回転する際の摺動抵抗を効果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

【図3】本実施形態に係る定着装置の斜視図である。

【図4】本実施形態に係る定着ベルトの内周面の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0012】

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部２００と、転写部３００と、定着部４００と、記録媒体供給部５００と、記録媒体排出部６００と、を備えている。

【0013】

画像形成部２００には、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、露光装置６と、が設けられている。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外、基本的に同様の構成である。具体的に、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体である感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像手段である現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置５と、を備えている。露光装置６は、画像情報に基づいて感光体２の帯電面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段である。なお、図１では、１つの作像ユニット１Ｂｋが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニング装置５のみに符号を付しており、その他の作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにおいては符号を省略している。

【0014】

転写部３００には、記録媒体である用紙に画像を転写する転写装置８が設けられている。なお、画像が形成（転写）される記録媒体は、紙（普通紙、厚紙、薄紙、コート紙、ラベル紙、封筒などを含む）のほか、ＯＨＰシートなどの樹脂製のシートであってもよい。転写装置８は、中間転写ベルト１１と、４つの一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３と、を有している。中間転写ベルト１１は、表面に画像を担持してその画像を用紙に転写する転写部材であり、無端状のベルト部材で構成されている。各一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１を介してそれぞれ別の感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に、中間転写ベルト１１と各感光体２とが接触する一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架する複数のローラの１つに接触し、中間転写ベルト１１との間に二次転写ニップを形成している。

【0015】

定着部４００には、用紙を加熱する加熱装置であると共に、熱により用紙上の画像を定着させる定着装置９が設けられている。

【0016】

記録媒体供給部５００には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５と、が設けられている。

【0017】

記録媒体排出部６００には、用紙を画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙を載置する排紙トレイ１８と、が設けられている。

【0018】

次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。

【0019】

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２、及び中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が回転することにより、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触して一旦停止される。

【0020】

各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋでは、まず、帯電ローラ３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント画像情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。また、感光体２から中間転写ベルト１１へトナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーやその他の異物はクリーニング装置５によって除去され、感光体２は次の静電潜像の形成に備えられる。

【0021】

中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。そして、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出され、一連の印刷動作が完了する。

【0022】

以上の印刷動作の説明は、フルカラー画像を形成するときの動作についてであるが、４つの作像ユニットのうち、いずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像ユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

【0023】

図２は、本実施形態に係る定着装置９の概略構成図、図３は、その斜視図である。以下、図２及び図３を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。

【0024】

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ハロゲンヒータ２２と、端部ヒータ２７Ａ，２７Ｂと、ニップ形成部材２３と、反射部材２４と、ステー２５と、熱移動補助部材２６と、ベルト保持部材２８と、を備えている。

【0025】

定着ベルト２０は、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置され、用紙Ｐ上の未定着画像を定着させる定着部材である。定着ベルト２０は、無端状のベルト部材によって構成されている。また、定着ベルト２０は、その長手方向Ｚの両端に挿入された一対のベルト保持部材２８（図３参照）によって回転可能に保持される。各ベルト保持部材２８は、例えばフランジ状に形成されており、定着ベルト２０の内側に余裕をもって挿入される。このため、定着ベルト２０は、一対のベルト保持部材２８によって非張架状態（ベルトにテンションがかからない、いわゆるフリーベルト方式）で回転可能に保持される。

【0026】

加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周面に接触する回転体である。具体的に、加圧ローラ２１は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥなどから成る離型層によって構成されている。加圧ローラ２１は、バネなどの付勢部材によって定着ベルト２０に対して加圧（圧接）され、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に、ニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２１は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２１が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎにおいて定着ベルト２０に伝達されることにより、定着ベルト２０が従動回転する。図２に示すように、未定着画像を担持する用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に進入すると、回転する定着ベルト２０と加圧ローラ２１とによって用紙Ｐが搬送されながら加熱されると共に加圧され、未定着画像が用紙Ｐに定着される。

【0027】

本実施形態では、加圧ローラ２１を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２１の内部にヒータを配置してもよい。また、加圧ローラ２１が弾性層を有しない場合は、熱容量が小さくなるため、定着性が向上する。しかしながら一方で、未定着トナーを定着させるときに、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光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、加圧ローラ２１が厚さ１００μｍ以上の弾性層を有することが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層があることにより、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができ、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。加圧ローラ２１の弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２１の内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いることも可能である。ソリッドゴムに比べてスポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２０の熱が奪われにくくなる点で望ましい。

【0028】

ハロゲンヒータ２２は、定着ベルト２０の内側に配置され、定着ベルト２０の内周面に光（例えば赤外線光）を直接照射して加熱する加熱源である。このような加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、カーボンヒータ、セラミックヒータなどの他の輻射熱式のヒータを用いることが可能である。また、電磁誘導加熱方式の加熱源を用いることも可能である。本実施形態では、２つのヒータ２２が定着ベルト２０内に配置されているが、ヒータ２２の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

【0029】

端部ヒータ２７Ａ，２７Ｂは、定着ベルト２０の長手方向両端部側をニップ部Ｎで加熱する一対の端部熱源である。端部ヒータ２７Ａ，２７Ｂは、定着ベルト２０の長手方向に互いに離れた位置に独立して配置されると共に、ニップ形成部材２３に一体的に設けられている。

【0030】

ニップ形成部材２３は、定着ベルト２０の内側に配置され、加圧ローラ２１からの加圧力を受けて定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎを形成する部材である。本実施形態では、ニップ形成部材２３が、熱移動補助部材２６を介して定着ベルト２０の内周面に接触しているが、熱移動補助部材２６を省略し、ニップ形成部材２３が定着ベルト２０の内周面に直接接触してもよい。ニップ形成部材２３の材料としては、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材を用いることが望ましい。具体的に、ニップ形成部材２３の材料としては、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂が挙げられる。このような耐熱性部材でニップ形成部材２３を構成することにより、定着温度域で、熱によるニップ形成部材２３の変形を防止することができるため、安定したニップ部Ｎの状態が確保でき、出力画質の安定化を図れる。

【0031】

ステー２５は、ニップ形成部材２３の加圧ローラ２１側とは反対側に接触して、ニップ形成部材２３を支持する支持部材である。ステー２５によってニップ形成部材２３が支持されることにより、加圧ローラ２１の圧力によるニップ形成部材２３の撓み、特に定着ベルト２０の長手方向に渡るニップ形成部材２３の撓みが抑制され、均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー２５の材料としては、剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料が好ましい。

【0032】

反射部材２４は、ヒータ２２から放射される熱及び光（例えば、赤外線光）を反射する部材である。反射部材２４によってヒータ２２の熱や光が定着ベルト２０に向かって反射されることにより、定着ベルトが効率良く加熱される。また、反射部材２４は、ステー２５とヒータ２２との間に配置されており、ヒータ２２によるステー２５の加熱も抑制できる。このため、熱エネルギーの無駄な消費を低減でき、省エネルギー化も図れる。

【0033】

また、反射部材２４の機能を、ステー２５に持たせてもよい。例えば、ヒータ２２に対向するステー２５の対向面を鏡面処理することにより、ステー２５が反射部材２４の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、反射部材２４を別途設けなくてもよいので、小型化及び低コスト化に有利となる。

【0034】

熱移動補助部材２６は、ニップ形成部材２３と定着ベルト２０との間に介在し、定着ベルト２０の熱量をその長手方向に移動させ、定着ベルト２０の表面温度のばらつきを抑制する部材である。熱移動補助部材２６は、ニップ形成部材２３よりも熱伝導率が高い高熱伝導材料によって構成される。熱移動補助部材２６の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、あるいは銀などを用いることができる。本実施形態では、定着ベルト２０の内周面に対して対向する熱移動補助部材２６の対向面が、平面状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。熱移動補助部材２６の対向面が凹形状の場合は、これに倣ってニップ部Ｎも凹形状になり、定着ベルト２０に対する用紙Ｐの分離性が向上する。

【0035】

ところで、上記のような定着ベルト２０を備える定着装置９においては、定着ベルト２０が回転すると、熱移動補助部材２６に対して定着ベルト２０が摺動する。このとき、定着ベルト２０と熱移動補助部材２６との間での生じる摺動抵抗が経時的に上昇すると、定着ベルト２０が摩耗したり、回転トルクが大きくなったりする懸念がある。特に、高速機の場合は、摺動抵抗による定着ベルトへの負荷が大きくなるため、定着ベルトの摩耗が顕著となる虞がある。また、このような問題は、定着ベルト２０の内周面に接触する部材が熱移動補助部材２６である場合に限らず、ニップ形成部材２３やその他の部材が定着ベルト２０の内周面に（直接）接触する場合も同様に発生し得る。すなわち、回転する定着ベルト２０の内周面に対して相対的に摺接する摺接部材が設けられている構成においては、摺接部材と定着ベルト２０との間で摺動抵抗が発生するため、定着ベルト２０の摩耗の虞がある。そこで、本実施形態に定着装置９においては、定着ベルト２０の摩耗を抑制するため、定着ベルト２０の構成を次のようにしている。

【0036】

図４は、本実施形態に係る定着ベルトの内周面の拡大断面図である。図４において、上側が定着ベルトの内側（内径側）、下側が定着ベルトの外側（外径側）である。

【0037】

図４に示すように、本実施形態に係る定着ベルト２０においては、その内周面２０ａに、表面粗さ（凹凸差）が相対的に大きい凹凸３０と、その凹凸３０よりも表面粗さ（凹凸差）が小さい小凹凸３１と、が設けられている。凹凸３０は、定着ベルト２０の周方向（回転方向）の全体に渡って交互に設けられた多数の凸部４１及び多数の凹部４２を有する。ここで、互い隣り合う凸部４１及び凹部４２の最頂部から最低部までの高さの中間位置を中間点ｍとすると、本発明における凸部４１及び凹部４２は、中間点ｍを境界として区分された凸部及び凹部を意味する。すなわち、互いに隣り合う中間点ｍの間で内径方向（図４における上方）へ突出する部分が凸部４１であり、互いに隣り合う中間点ｍの間で外径方向（図４における下方）へ凹む部分が凹部４２である。

【0038】

小凹凸３１は、上記のように構成された凹凸３０のうち、主に凹部４２に設けられている。また、小凹凸３１は、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下で、かつ、表面粗さＲＳｍが５μｍ以上２０μｍ以下であるように構成されている。各表面粗さＲａ、ＲＳｍは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠する方法によって測定される算術平均粗さ及び曲線要素の平均長さである。

【0039】

＜小凹凸の各表面粗さＲａ、ＲＳｍの測定方法＞
本実施形態では、株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡「ＶＫ－Ｘ２５０」を用いて小凹凸３１の各表面粗さＲａ、ＲＳｍを測定した。そのときの測定条件は、下記の通りである。
（１）測定長：各凹部４２の長さ
（２）カットオフ周波数：０．０２５ｍｍ
（３）測定箇所：１０点（平均値）

【0040】

以上のように、本実施形態に係る定着ベルト２０においては、内周面２０ａに設けられた凹部４２内に微細な小凹凸３１が形成され、さらに、小凹凸３１の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下で、かつ、表面粗さＲＳｍが５μｍ以上２０μｍ以下となるように構成されていることにより、小凹凸３１の表面と潤滑剤との接触角が大きくなり、小凹凸３１において撥油性（撥液性）、いわゆるロータス効果が得られるようになる。このロータス効果によって、凹部４２内の潤滑剤が凸部４１へ供給されやすくなる。すなわち、凹部４２よりも潤滑剤が保持されにくい凸部４１への潤滑剤供給性能が向上するため、定着ベルト２０の内周面２０ａにおいて潤滑剤が均一又はそれに近い状態に分散し、局部的な潤滑剤不足が経時的に発生するのを抑制できるようになる。これにより、定着ベルト２０と熱移動補助部材２６との間で生じる摩擦抵抗を効果的に低減できるようになり、定着ベルト２０の摩耗や回転トルクの上昇を長期的に抑制することが可能となる。

【0041】

このように、本実施形態に係る定着ベルト２０によれば、定着ベルト２０の耐久性を向上させることができるため、定着ベルト２０に摩耗や損傷が生じにくくなり、信頼性が向上する。特に、定着ベルトに負荷がかかりやすい高速機においては、本実施形態に係る定着ベルトを適用することにより、大きな効果（ベルトの摩耗抑制効果）が得られるようになる。

【0042】

また、定着ベルト２０の内周面２０ａにおいて、潤滑剤をより効果的に分散保持できるようにするには、凹凸３０の表面粗さＲａが０．７μｍ以上３．０μｍ以下であって、かつ、凹凸３０の表面粗さＲＳｍが１５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。凹凸３０の各表面粗さＲａ、ＲＳｍをこのような範囲内に設定することにより、潤滑剤を分散保持しやすくなり、局部的な摩耗をより効果的に抑制できるようになる。加えて、定着ベルト２０と熱移動補助部材２６との接触面積も低減できるため、摩擦抵抗のより一層の低減を実現できる。

【0043】

ここで、凹凸３０における各表面粗さＲａ、ＲＳｍは、上述の小凹凸３１の各表面粗さＲａ、ＲＳｍと同様に、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠する測定方法によって測定が可能である。具体的な測定方法（測定条件）は次の通りである。

【0044】

＜凹凸の各表面粗さＲａ、ＲＳｍの測定方法＞
本実施形態では、株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡「ＶＫ－Ｘ２５０」を用いて、下記の測定条件により凹凸３０の各表面粗さＲａ、ＲＳｍを測定した。
（１）測定長：３ｍｍ
（２）カットオフ周波数：０．８ｍｍ
（３）測定箇所：１０点（平均値）

【0045】

以下、本実施形態に係る定着ベルトの構成要素及び製造方法について説明する。

【0046】

＜定着ベルトの構成要素＞
定着ベルトは、少なくともポリイミドなどから成る無端状（筒状）の基材を有する。なお、定着ベルトは、基材のみを有する単層構造である場合に限らず、複数層から成るベルト部材であってもよい。定着ベルトが複数層から構成されている場合、複数層のポリイミド層が用いられていてもよいし、ポリイミド層を基材として、ポリイミド以外の材料を含む層が用いられていてもよい。例えば、定着ベルトは、ポリイミド層から成る基材と、基材の外周面に設けられたシリコーンゴムなどの弾性層と、弾性層の外周面に設けられたテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから成る離型層と、を有する３層構造であってもよい。また、定着ベルトは、基材及び弾性層の実から成る２層構造であってもよい。

【0047】

また、定着ベルトは、導電性粒子を含んでいてもよい。導電性粒子としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属酸化物、カーボンブラック、イオン導電剤、導電性高分子材料などを用いることができる。定着ベルトが導電性粒子を含むことにより、定着ベルトに帯電性が付与され、定着ベルトの帯電が抑制されて、記録媒体（用紙）と定着ベルトとが静電吸着することを抑制して、安定して記録媒体を排出することができる。

【0048】

金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等が挙げられる。また、金属酸化物としては、分散性を良くするために、上記の金属酸化物に予め表面処理を施したものも挙げられる。また、カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ガスブラック等が挙げられる。また、イオン導電剤としては、例えば、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルサルフェート、グルセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエステル、アルキルベタイン、過塩素酸リチウム等が挙げられる。また、導電性高分子材料としてはポリアニリンなどが挙げられる。また、導電性粒子は１種のみを用いてもよいし、必要に応じて、複数種の導電性粒子を併用してもよい。

【0049】

また、定着ベルトは、所望の性状に応じて、例えば、分散助剤、補強材、潤滑材、熱伝導材、酸化防止剤などの他の添加剤を含んでいてもよい。

【0050】

また、定着ベルトのポリイミド層の平均厚さは、６０μｍ以上１４０μｍ以下であることが好ましい。定着ベルトのポリイミド層の平均厚さが６０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、定着ベルトとしての強度を確保し、かつ、十分な伝熱性を備えることができる。また、定着ベルトが、ポリイミド層と、弾性層と、離型層と、を有する３層構造である場合、定着ベルト全体の厚さは４００μｍ～５００μｍ程度とすることができる。なお、定着ベルトのポリイミド層の平均厚さとは、定着ベルト内の任意の１０点を測定した値の平均値である。厚さの測定には、指針式の膜厚計や渦電流式の膜厚計などの一般汎用品が使用でき、例えば、アンリツ社のエレクトリックマイクロメーターを使用することができる。

【0051】

定着ベルトのポリイミド層を構成するポリイミドは、特に限定されず、芳香族系のポリイミドを好適に用いることができる。芳香族系のポリイミドは、例えば、芳香族多価カルボン酸無水物又はその誘導体と芳香族ジアミンとの反応によって、ポリアミック酸（ポリイミド前駆体）を経由して得られる。芳香族系のポリイミドは、その剛直な主鎖構造により溶媒などに対して不溶であり、また不融の性質を有する。そのため、まず、芳香族多価カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとの反応により、有機溶媒に可溶なポリイミド前駆体（ポリアミック酸）を合成する。このポリアミック酸の段階で様々な方法で成形加工が行われ、成形加工したポリアミック酸を加熱もしくは化学的な方法で脱水反応させて環化（イミド化）し、ポリイミドとされる。加熱によるイミド化は、ポリアミック酸を、例えば、２００℃～３５０℃に加熱処理することによってポリイミドに転化する方法であり、ポリイミド（ポリイミド樹脂）を得る簡便かつ実用的な方法である。本実施形態に係る定着ベルトを構成するポリイミドの前駆体となるポリアミック酸は、定着ベルトのポリイミド層に含まれる上記の溶媒を重合反応における溶媒として用いて、既知の方法で製造することができる。

【0052】

＜定着ベルトの製造方法＞
定着ベルトの製造方法の概要は、まず、円筒形の定着ベルトの金型（支持体）の外面に、ポリイミド前駆体を含有する塗工溶液を塗工して、ポリイミド前駆体を含有する塗工膜を形成する。次に、形成された塗工膜を、円筒形の金型を加熱することにより、ポリイミド前駆体をポリイミド樹脂に転化し、さらに、溶媒を蒸発させる。最後に、ポリイミド樹脂を円筒形の金型から脱型する。これにより、定着ベルトが得られる。

【0053】

次に、定着ベルトの詳しい製造方法について一例を挙げて説明する。

【0054】

定着ベルトを成型する円筒形の金型としては、金属製の金型を用いることができる。この金型をゆっくりと回転させながら、ポリイミド前駆体を含有する塗工液を、ノズル、ディスペンサーなどの液供給装置を用いて、円筒形の金属金型の外面全体に均一になるように塗布して、流延（塗工膜を形成）する。その後、回転速度を所定速度まで上げて、所定速度に達したら一定速度に維持して、所望の時間、回転を継続する。そして、金型を回転させつつ徐々に昇温させて、８０℃～１５０℃の温度で塗膜の中の溶媒を蒸発させていく。この過程では、雰囲気の蒸気（揮発した溶媒など）を効率よく循環して取り除くことが好ましい。

【0055】

その後、自己支持性のある膜が形成されたところで、段階的にさらに昇温し、最終的に２００℃～３５０℃程度で高温加熱処理（焼成）する。これにより、ポリイミド前駆体のイミド化（転化）を行う。このとき、金属金型の内側から加熱することがより望ましい。このような加熱手段を適用することができれば、どのような加熱器を使用してもよい。具体的には、加熱器として、例えば、ハロゲンヒータ、ＩＨヒータなどが挙げられる。

【0056】

金型の加熱の方法としては、円筒形の金型の外面から加熱する方法と、内側から加熱する方法に大別されるが、目的に応じて適宜選択することができる。本実施形態に係る定着ベルトを得るためには、円筒形の金型の外面にポリイミド前駆体を含有する塗工液を塗工し、金型の内側から加熱することが効果的である。

【0057】

定着ベルトの製造方法としては、上述の方法に限られず、目的に応じて他の方法を適宜選択することができる。上記のように、ポリイミド前駆体溶液（ポリアミック酸溶液）に、必要に応じて、導電性粒子や分散助剤、補強材、潤滑材、熱伝導材、酸化防止剤などの他の添加剤を分散した塗工液を用いてもよい。

【0058】

また、支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、円筒状の金属金型などが挙げられ、金型の外面にポリイミド前駆体溶液を塗布する。金型に使用する金属の種類としては、耐久性や加工性の観点からステンレスやアルミが好ましいがこれに限らない。金型表面には凹凸が形成されており、凹凸形成方法としてはブラスト加工などが挙げられるがこれに限らない。ブラスト加工として、初めに番手の大きい(粒径の小さい)粒子でブラスト加工（一次ブラスト加工）し、その後、番手の小さい(粒径の大きい)粒子でブラスト（二次ブラスト加工）することにより、容易に本発明のベルト内面形状を得ることができる。このとき、番手の大きいものとしては、＃1000～4000あたりが好ましく、番手の小さなものとしては＃150～＃30あたりが好ましい。ブラスト粒子の材質としては、シリカ、アルミナ、ガラス、ジルコニアなどの金属酸化物が加工性の点で好ましいがこれに限らない。

【0059】

＜潤滑剤＞
定着ベルトの内周面に塗布される潤滑剤としては、耐熱性の高い（例えば、２００℃以上の耐熱性を有する）潤滑剤を用いることが好ましい。耐熱性の高い潤滑剤を用いることにより、定着ベルトと摺接部材との間で生じる摩擦抵抗を長期に亘って低減でき、定着ベルトの耐久性を向上させることができる。具体的に、潤滑剤としては、シリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、フッ素オイル、及びそれらを基油とするグリスのうち、少なくともいずれか１種類以上を含むものを適用できる。

【0060】

続いて、本発明の効果確認試験について説明する。

【0061】

＜効果確認試験＞
本試験では、下記表１に示す本発明の実施例１～９及び本発明とは異なる比較例１～４に係る定着ベルトを、電子写真方式の画像形成装置（株式会社リコー製、ｉｍａｇｉｏ Ｃｏｌｏｒ ５１００）に搭載される定着装置に用い、駆動開始時の定着装置に生じる初期回転トルクと、３００万枚の用紙を定着処理した際に定着装置に生じる通紙後回転トルクに、異常があるか否かを確認した。表１では、回転トルクに異常があった場合を×、異常がなかった場合を○としている。

【0062】

【表1】

【0063】

実施例１～９及び比較例１～４に係る各定着ベルトは、基本的に上述の製造方法に基づいて作製されている。各定着ベルトのより詳しい構成及び態様については下記の通りである。

【0064】

＜実施例１＞
実施例１は、定着ベルトの製造に使用する金型として、外径１４７ｍｍ、長さ３４０ｍｍで、材質がＳＵＳ３０４の金型を用いた。また、定着ベルトの内周面に凹凸及び小凹凸を形成するためのブラスト加工は、株式会社不二製作所製の「ニューマブラスターＳＦＫ－２」ブラスト装置を用いて行った。小凹凸を形成するための一次ブラスト加工には、＃3000のアルミナ粒子を用い、表面粗さが相対的に大きい凹凸を形成するための二次ブラスト加工には、＃120のジルコニア粒子を用いた。また、各ブラスト加工時の金型の回転数を２００ｒｐｍとし、一次ブラスト加工におけるブラスト粒子吐出時間及び吐出圧は、４０分、０．１ＭＰａ、二次ブラスト加工におけるブラスト粒子吐出時間及び吐出圧は、２０分、０．２ＭＰａとした。また、定着ベルトの内周面に、信越シリコーン株式会社製のジメチルシリコーンオイル「ＫＦ９６８］４ｇを均一に塗布した。

【0065】

＜実施例２＞
実施例２は、上記実施例１の条件のうち、二次ブラスト加工に＃30のジルコニア粒子を用いた。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0066】

＜実施例３＞
実施例３は、上記実施例１の条件のうち、二次ブラスト加工に＃100のジルコニア粒子を用い、二次ブラスト加工の吐出圧を０．１５ＭＰａとした。また、定着ベルトの内周面に塗布する潤滑剤として、信越シリコーン株式会社製のフロロシリコーンオイル「ＦＬ１００」を用いた。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0067】

＜実施例４＞
実施例４は、上記実施例１の条件のうち、二次ブラスト加工に＃150のジルコニア粒子を用い、二次ブラスト加工の吐出圧を０．５ＭＰａとした。また、定着ベルトの内周面に塗布する潤滑剤として、ダイキン工業株式会社製のフッ素オイル「デムナムＳ－２００」を用いた。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0068】

＜実施例５＞
実施例５は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃5000のアルミナ粒子とし、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃30のジルコニア粒子とし、さらに、二次ブラスト加工の吐出圧を０．５ＭＰａとした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0069】

＜実施例６＞
実施例６は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃2000のアルミナ粒子とし、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃30のジルコニア粒子とし、さらに、一次ブラスト加工の吐出圧を０．２ＭＰａとし、二次ブラスト加工の吐出圧を０．５ＭＰａとした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0070】

＜実施例７＞
実施例７は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃5000のアルミナ粒子とした以外、同じ条件である。

【0071】

＜実施例８＞
実施例８は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃2000のアルミナ粒子とし、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃30のジルコニア粒子とし、さらに、一次ブラスト加工の吐出圧を０．２ＭＰａとした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0072】

＜実施例９＞
実施例９は、上記実施例１の条件のうち、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃30のジルコニア粒子とし、さらに、二次ブラスト加工の吐出圧を０．３ＭＰａ、吐出時間を１５分とした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0073】

＜比較例１＞
比較例１は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工の吐出圧を０．０２ＭＰａとした以外、同じ条件である。

【0074】

＜比較例２＞
比較例２は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃2000のアルミナ粒子とし、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃30のジルコニア粒子とし、さらに、一次ブラスト加工の吐出圧を０．４ＭＰａとした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0075】

＜比較例３＞
比較例３は、上記実施例１の条件のうち、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃2000のジルコニア粒子とし、一次ブラスト加工の吐出圧を０．０２ＭＰａとした以外、同じ条件である。

【0076】

＜比較例４＞
比較例４は、上記実施例１の条件のうち、一次ブラスト加工に用いる粒子を＃60のジルコニア粒子とし、二次ブラスト加工に用いる粒子を＃5のガラスビーズとし、さらに、一次ブラスト加工の吐出圧を０．７ＭＰａとし、二次ブラスト加工の吐出圧を０．１ＭＰａとした。それ以外は、実施例１と同じ条件である。

【0077】

上記表１に示すように、本試験の結果、小凹凸３１の各表面粗さＲａが０．０５μｍ以上０．４μｍ以下で、かつ、表面粗さＲＳｍが５μｍ以上２０μｍ以下の範囲にある実施例１～９においては、いずれも、初期回転トルク及び通紙後回転トルクに異常は確認されなかった。一方、小凹凸３１の各表面粗さＲａ、ＲＳｍが前記範囲内に無い比較例１～４においては、初期回転トルク及び通紙後回転トルクに異常が確認された。すなわち、小凹凸３１の各表面粗さＲａを０．０５μｍ以上０．４μｍ以下とし、かつ、表面粗さＲＳｍを５μｍ以上２０μｍ以下とすることにより、定着ベルトの摩耗が低減され、耐久性が向上することが、本試験により実証された結果となった。

【0078】

以上、本発明の実施形態及び各実施例について説明したが、本発明は、上述の実施形態又は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。また、上述の実施形態では、定着ベルトが、その長手方向両端に挿入されたベルト保持部材によって非張架で保持されるフリーベルト方式の定着装置を例に説明したが、本発明は、定着ベルトが複数のローラなどに掛け回されて張架される構成にも適用可能である。

【0079】

また、本発明は、画像形成装置に搭載されるベルト装置の一例である定着装置に適用される場合に限らない。例えば、本発明は、中間転写ベルト１１を備える転写装置８（図１参照）などにも適用可能である。

【符号の説明】

【0080】

９ 定着装置（ベルト装置）
２０ 定着ベルト（ベルト部材）
２０ａ 内周面
２１ 加圧ローラ（回転体）
２２ ハロゲンヒータ
２３ ニップ形成部材
２６ 熱移動補助部材（摺接部材）
３０ 凹凸
３１ 小凹凸
４１ 凸部
４２ 凹部
１００ 画像形成装置

【先行技術文献】

【特許文献】

【0081】

【文献】特開２０１０－１３９９３５号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】