(57)【要約】【課題】ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい定着ベルトを提供すること。【解決手段】基材層と、前記基材層の外周面上に形成された金属層と、を有し、ベルト軸方向両端部における前記金属層の厚さは、ベルト軸方向中央部における前記金属層の厚さに比べて大きい、定着ベルトである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、前記基材層の外周面上に形成された金属層と、を有し、
ベルト軸方向両端部における前記金属層の厚さは、ベルト軸方向中央部における前記金属層の厚さに比べて大きい、定着ベルト。
【請求項２】
前記ベルト軸方向両端部における前記基材層の前記外周面の表面粗さは、前記ベルト軸方向中央部における前記基材層の前記外周面の表面粗さに比べて大きい、請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
記録媒体上のトナー像を加熱するための加熱部材と、前記加熱部材を加圧して配設される加圧部材と、磁界を発生させる磁界発生手段と、前記加熱部材の軸方向両端部を支持する支持部材と、を備え、
前記加熱部材が、請求項１又は請求項２に記載の定着ベルトである、定着装置。
【請求項４】
像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記定着手段が、請求項３に記載の定着装置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、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、誘導加熱方式により定着部材を加熱する方法（特開平１１−３５２８０４号公報、特開２０００−１８８１７７号公報等）が提案されている。
電磁誘導加熱定着方式は、発熱層を有する加熱定着用部材と加圧部材の他に、コイル及び高周波電源を必要とする。コイルは加熱定着用部材の内部あるいは外部の加熱定着用部材に近接した位置に設置され、高周波電源と電気的に接続される。この高周波電源により高周波の交流電流をコイルに流す。このとき、コイルには電流の向きに応じたコイルが巻回された面に直行する向きに磁束が発生する。磁束は、近接して設置された加熱定着用部材の発熱層を横切ることとなり、加熱定着用部材上の発熱層には、この磁束を打ち消す方向に磁界を発生する渦電流が発生する。発熱層は、その材質と厚さで決まる抵抗値を持っているため、発生した渦電流による電気エネルギーは熱エネルギーに変換される。この時の熱の発生を使った定着装置が電磁誘導加熱定着装置である。
この方法では、本来加熱したい部材表面を効果的に、かつ、高熱効率で加熱されるため、加熱定着用部材として、熱容量の小さい薄膜定着ベルトを用いることにより、定着開始時間が極限まで短縮される。
【０００３】
上記電磁誘導加熱定着装置の中でも、定着ベルトと加圧ロールとで構成される定着装置においては、定着ベルトは加圧ロールに従動するように構成されるのが一般的である。
一方で、加圧ロールの熱膨張や、定着ベルトと加圧ロールとの間の滑り（スリップ）の影響によって、定着ベルトの回転速度の変動による定着画像の乱れや紙しわの発生を回避する目的で、定着ベルトの両端部にギア部材を装着し、このギア部材を駆動源に連結させて直接的に駆動する技術が提案されている（特開２００５−２４９９５８号公報、特開２００６−４７７６８号公報、特開２００６−２２７１０６号公報等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５２８０４号公報
【特許文献２】特開２０００−１８８１７７号公報
【特許文献３】特開２００５−２４９９５８号公報
【特許文献４】特開２００６−４７７６８号公報
【特許文献５】特開２００６−２２７１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ベルト軸方向にわたって金属層の厚さが一定の場合に比較して、ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい定着ベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
基材層と、前記基材層の外周面上に形成された金属層と、を有し、
ベルト軸方向両端部における前記金属層の厚さは、ベルト軸方向中央部における前記金属層の厚さに比べて大きい、定着ベルトである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記ベルト軸方向両端部における前記基材層の前記外周面の表面粗さは、前記ベルト軸方向中央部における前記基材層の前記外周面の表面粗さに比べて大きい、請求項１に記載の定着ベルトである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
記録媒体上のトナー像を加熱するための加熱部材と、前記加熱部材を加圧して配設される加圧部材と、磁界を発生させる磁界発生手段と、前記加熱部材の軸方向両端部を支持する支持部材と、を備え、
前記加熱部材が、請求項１又は請求項２に記載の定着ベルトである、定着装置である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記定着手段が、請求項３に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、ベルト軸方向にわたって金属層の厚さが一定の場合に比較して、画像形成装置で使用した際に、ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、ベルト軸方向にわたって基材層の外周面の表面粗さが一定の場合に比較して、画像形成装置で使用した際に、ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、定着ベルトのベルト軸方向にわたって金属層の厚さが一定の場合に比較して、画像形成装置で使用した際に、ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、定着ベルトのベルト軸方向にわたって金属層の厚さが一定の場合に比較して、ベルト軸方向両端部を支持して回転駆動させても亀裂が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の定着装置における２−２端面図である。
【図３】本実施形態に係る定着ベルトを示す概略斜視図である。
【図４】図３の定着ベルトにおける４−４端面図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（定着装置）
図１は、本実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。図２は、図１の定着装置における２−２端面図である。図３は、本実施形態に係る定着ベルトを示す概略斜視図である。図４は、図３の定着ベルトにおける４−４端面図である。
【００１６】
本実施形態に係る定着装置１００は、図１及び図２に示すように、定着ベルト１０の外周面に接触するように、加圧ロール（加圧部材）１１が設けられており、加圧ロール１１と定着ベルト１０との間の接触領域が形成される。この接触領域において、定着ベルト１０のベルト軸方向中央部１０Ｋは、加圧ロール１１の周面に沿った形に湾曲している。
ここで、加圧ロール１１は、例えば、基体１１Ａ上に、シリコーンゴム等による弾性層１１Ｂが形成され、更にその上に、フッ素系化合物等による離型層１１Ｃが形成された構成を有する。
【００１７】
定着ベルト１０の内周面に接触し、加圧ロール１１に向けて定着ベルト１０の内周面を押圧する押圧部材１３が設けられている。押圧部材１３により、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域にかかる圧力を、局所的に、高められる。押圧部材１３は、定着ベルト１０の内周面に接して押圧する、金属、耐熱樹脂、又は耐熱ゴム等によるパッド１３Ｂと、このパッド１３Ｂを支持する支持体１３Ａとから構成されている。
【００１８】
また定着ベルト１０のベルト軸方向両端部１０Ｊには、駆動伝達部材５０が設けられており、定着ベルト１０及び駆動伝達部材５０によって定着ベルト支持装置が構成されている。
駆動伝達部材５０は、定着ベルト１０を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト１０の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０を構成する材料としては、例えば、金属材料、樹脂材料等が挙げられる。
【００１９】
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト１０における両端部１０Ｊの内側に嵌めこませて定着ベルト１０の端部を支持する。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト１０に伝達され定着ベルト１０が自己回転する。
【００２０】
なお、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト１０の端部内側に嵌めこませて定着ベルト１０の端部を支持しているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト１０の端部を嵌め込んで、定着ベルト１０の端部を支持してもよい。
【００２１】
一方、定着ベルト１０の外側であって、定着ベルト１０を中心として加圧ロール１１と対向する位置に、電磁誘導コイル（励磁コイル）１２ａを内蔵した電磁誘導装置（電磁誘導加熱手段）１２が設けられている。電磁誘導装置１２は、電磁誘導コイル１２ａに交流電流を印加することにより、発生する磁場を励磁回路で変化させ、定着ベルト１０の金属発熱層に渦電流を発生させるものである。この渦電流が金属発熱層の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換され、その結果として、定着ベルト１０の表面が発熱することになる。
なお、定着ベルト１０の金属発熱層を発熱させるものであれば、電磁誘導装置１２の設置位置は特に限定されない。
【００２２】
次に、本実施形態に係る定着ベルト１０について詳細に説明する。
本実施形態に係る定着ベルト１０は、図３及び図４に示すように、例えば、基材層１０Ａの外周面上に、下地金属層１０Ｂ、電磁誘導作用により自己発熱する金属発熱層１０Ｃと、金属保護層１０Ｄと、弾性層１０Ｅと、離型層１０Ｆと、が順に形成された層構成を有する無端ベルトである。
また定着ベルト１０は、トナー像１４が形成された記録媒体１５が通過する通紙域であるベルト軸方向中央部１０Ｋと、それ以外の領域であるベルト軸方向両端部１０Ｊと、を有する。
以下、本実施形態に係る定着ベルト１０を構成する各層についてより詳細に説明する。なお、各層の符号は、省略して説明する。
【００２３】
［基材層１０Ａ］
基材層１０Ａは、隣接して設けられた金属発熱層１０Ｃが発熱した状態でも物性低下がなく、高強度を維持する層であることがよい。このため、基材層１０Ａは、主として耐熱性樹脂から構成されることが好ましい（ここで、本明細書において、「主として」、「主成分」とは、質量比で５０％以上であることを意味し、以下も同義である）。また、基材層１０Ａは、金属基材層（金属フィルム）を適用してよい。
【００２４】
耐熱性樹脂から主に構成される基材層１０Ａの場合、定着ベルトの内周面と接触する押圧部材との摺動性が確保され、押圧部材の寿命が延長される。更に、耐熱性樹脂には断熱効果があるため、金属発熱層１０Ｃで発生した熱を押圧部材へ逃がすことなく効率よく使われる。
【００２５】
基材層１０Ａを構成しうる耐熱性樹脂としては、ポリイミド、芳香族ポリアミド、サーモトロピック液晶ポリマー等の液晶材料など、高耐熱・高強度樹脂等が挙げられるが、これら以外にも、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミドアミド等が用いられる。これらの中でも、ポリイミドが望ましい。
また、耐熱性樹脂中に断熱効果のあるフィラーを加えたり、耐熱性樹脂を発泡させることにより、断熱効果を更に向上させてもよい。
【００２６】
基材層１０Ａの厚さは、定着ベルトの長期に渡る繰り返しの周動搬送を実現する剛性と柔軟性とを両立させる観点から、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が望ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲がより望ましい。
基材層１０Ａの厚さが１０μｍ未満では剛性が弱く、皺が生じたり、両端に亀裂が生じてしまう場合がある。一方、基材層１０Ａの厚さが２００μｍを超えると、柔軟性が確保されなくなる場合や、熱容量が増加するためウォームアップ時間が長くなる場合がある。
【００２７】
基材層１０Ａの外周面における表面粗さは、中央部１０Ｋにおける基材層１０Ａの外周面に比べて、両端部１０Ｊにおける基材層１０Ａの外周面の方が、大きくなっている。また前記表面粗さは、基材層１０Ａと基材層１０Ａの外周面に形成された金属層（本実施形態においては下地金属層１０Ｂ）との接着性を保つ程度の粗さを持つことが好ましい。
具体的には、中央部１０Ｋにおける基材層１０Ａの外周面の表面粗さが、０．２μｍ以上１．５μｍ以下の範囲が望ましく、０．３μｍ以上０．７μｍ以下の範囲がより望ましい。また、両端部１０Ｊにおける基材層１０Ａの外周面の表面粗さは、０．８μｍ以上３μｍ以下の範囲が望ましく、１μｍ以上２μｍ以下の範囲がより望ましい。さらに、両端部１０Ｊにおける基材層１０Ａの外周面の表面粗さは、中央部１０Ｋにおける基材層１０Ａの外周面の表面粗さの３倍以上５倍以下の範囲が望ましい。また、両端部１０Ｊにおける基材層１０Ａの外周面の表面粗さは一定である必要は無く、例えばベルト軸方向において中央部１０Ｋの側から外側に向かって徐々に表面粗さが大きくなるようにしてもよい。
ここで、基材層１０Ａの外周面の表面粗さは、表面粗さ測定機（東京精密製サーフコム１５００ＤＸ）により、解析規格：ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に準じて測定した算術平均粗さＲａ値である。
【００２８】
［下地金属層１０Ｂ］
下地金属層１０Ｂは、例えば、耐熱性樹脂で構成される基材層１０Ａの外周面に金属発熱層１０Ｃを電解メッキ法により形成するために形成される層であり、必要に応じて設けられるものである。金属発熱層１０Ｃの形成加工方法としては、コスト等の観点から電解めっき法が望ましいとされていることから、基材層１０Ａに耐熱性樹脂で構成される基材層１０Ａを用いる場合は、直接電解めっきを行うことが困難となる。このため、金属発熱層１０Ｃ形成の為に、下地金属層１０Ｂが必要となる。この下地金属層１０Ｂを形成する方法としては、化学めっき法が望ましく、中でも一般的な化学ニッケルが望ましい。
【００２９】
下地金属層１０Ｂの厚さは、定着ベルト１０の中央部１０Ｋにおける下地金属層１０Ｂの厚さに比べて、両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂの厚さの方が、大きくなっている。
中央部１０Ｋにおける下地金属層１０Ｂの厚さは０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲が望ましく、０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲がより望ましい。また両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂの厚さは１μｍ以上５μｍ以下の範囲が望ましく、１．２μｍ以上３μｍ以下の範囲がより望ましい。また、両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂの厚さは、中央部１０Ｋにおける下地金属層１０Ｂの厚さの３倍以上５倍以下の範囲が望ましい。
また、両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂの厚さは一定である必要は無く、例えばベルト軸方向において中央部１０Ｋの側から外側に向かって下地金属層１０Ｂの厚さが大きくなるようにしてもよい。
【００３０】
［金属発熱層１０Ｃ］
金属発熱層１０Ｃは、磁界が印加された際にこの層内に発生する渦電流により発熱する機能を有する発熱層であり、電磁誘導作用を生ずる金属が用いられて構成される。
電磁誘導作用を生ずる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一金属、若しくは２種類以上の合金のどちらを選択してもよい。この中でも、コスト、発熱性能、及び加工性を考慮すると、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロムが適しており、その中でも特に、銅或いは銅を主成分とする合金が望ましい。
【００３１】
金属発熱層１０Ｃの厚さは、その金属材質により最適な厚さが異なるが、例えば銅を金属発熱層１０Ｃに用いる場合、その厚さが３μｍ以上５０μｍの範囲であることが好ましく、３μｍ以上３０μｍの範囲であることがより好ましく、５μｍ以上２０μｍの範囲であることがさらに好ましい。前記金属発熱層１０Ｃの厚さが３μｍ未満になると、金属発熱層１０Ｃの抵抗値が高くなることにより、十分な渦電流が発生し難くなり発熱が不足し、ウォームアップ時間が長くなるか、或いは定着温度まで加熱することができなくなる場合がある。また、前記金属発熱層１０Ｃの厚さが５０μｍを超えると、十分な発熱は得られるものの、膜自体の熱容量が大きくなってしまうことからウォームアップ時間が長くなってしまう場合がある。また金属発熱層１０Ｃの厚さは、例えば、定着ベルト１０の中央部１０Ｋにおける金属発熱層１０Ｃの厚さに比べて、両端部１０Ｊにおける金属発熱層１０Ｃの厚さの方が、大きい構成となっていてもよい。
【００３２】
金属発熱層１０Ｃの弾性率は、定着ベルトの長期に渡る繰り返しの周動搬送をするための剛性と柔軟性とを両立させる観点から、１０００ｋｇｆ／ｍｍ２以上２５０００ｋｇｆ／ｍｍ２以下の範囲が望ましく、１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５０００ｋｇｆ／ｍｍ２以下の範囲がより望ましい。
【００３３】
［金属保護層１０Ｄ］
金属保護層１０Ｄは、上記金属発熱層１０Ｃの膜強度を向上させ、繰り返しの変形によるクラックや、長時間の繰り返し加熱による酸化劣化等を抑制し、発熱特性を維持するために、金属発熱層１０Ｃの上層に設ける層である。特に、銅を用いた金属薄膜層を金属発熱層１０Ｃとして用いる場合には、金属発熱層１０Ｃの表面に金属保護層１０Ｄを形成することが好ましい。
金属保護層１０Ｄには、薄膜で破断強度があり、耐久性・耐酸化性が高いものが良く、耐酸化金属であることが望ましい。具体的には、例えば、銅、又はニッケルを含んで構成されることがよく、特に、繰り返しの変形によるクラック（割れ）の発生、及び繰り返し加熱での酸化劣化等の抑制の点から、耐酸化金属であるニッケル（又はニッケル合金）であることが望ましい。
金属保護層１０Ｄの形成方法としては、薄膜での加工性も考慮した場合、電解めっき法が好ましく、中でも強度が高く一般的な電解ニッケルめっきがより好ましいとされる。
金属保護層１０Ｄの厚さは、その材質により最適な厚さが異なるが、例えばニッケルを前記保護層に用いる場合には、その厚さが２μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましく、２μｍ以上１５μｍ以下の範囲であることがより好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。前記保護層の厚さが２μｍ以上であることにより、破断強度の不足によるクラック発生が抑制される。また、保護層の厚さが２０μｍ以下であることにより、柔軟性が得られ、膜自体の熱容量が大きくなりすぎず、ウォームアップ時間が短く抑えられる。また金属保護層１０Ｄの厚さは、定着ベルト１０の中央部１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの厚さに比べて、両端部１０Ｊにおける金属保護層１０Ｄの厚さの方が、大きい構成となっていてもよい。
【００３４】
［弾性層１０Ｅ］
弾性層１０Ｅは、記録媒体上のトナー像の凹凸に追従して、定着ベルト表面がトナー像に密着する役割を担う層である。特に、カラー画像を形成する場合、弾性層１０Ｅにより、記録媒体及びトナー像の加熱ムラによる発色性低下及び光沢ムラが抑制された画像が得られる。また、弾性層１０Ｅが加圧部材との接触領域内で変形し、低荷重でも接触幅が得られことから、プロセス速度（記録媒体の搬送速度）が速くなってもトナー像への熱の受け渡しがなされて定着が行われ、白黒画像を形成する場合でも、高速化が実現される。
【００３５】
弾性層とは、１００Ｐａの外力印加により変形させても、もとの形状に復元する材料から構成される層であることを意味する。
【００３６】
弾性層１０Ｅを構成する材料としては、公知の弾性材料が挙げられる。弾性材料としては、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性のゴムを用いることが望ましい。この耐熱性のゴムとしては、例えば、東レダウコーニングシリコーン社製の液状シリコーンゴムＳＥ６７４４や、ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｏｗ  ｅｌａｓｔｍｅｒｓ社製のバイトンＢ−２０２等が挙げられる。
【００３７】
［離型層１０Ｆ］
離型層１０Ｆは、記録媒体と接触する側の面（外周面）に、定着時に溶融状態のトナー像が固着するのを抑制する役割を担う層である。離型層１０Ｆは、必要に応じて設けられる。
【００３８】
離型層１０Ｆは、フッ素系化合物等の低表面エネルギー材料を主成分として含んで構成されることがよい。フッ素系化合物としては、例えば、フッ素ゴムや、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、「ＰＦＡ」という）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」という）等のフッ素樹脂などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００３９】
離型層１０Ｆの厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが望ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲であることがより望ましい。離型層１０Ｆの厚さが１０μｍ以上であることにより、用紙エッジでの繰り返し摩擦による離型層１０Ｆの摩滅が抑制される。また離型層１０Ｆの厚さが１００μｍ以下であることにより、表面の柔軟性が保たれ、定着画像の粒状性が維持され、ウォームアップ時間も短縮される。
【００４０】
ここで、各層の膜厚の測定は、以下のようにして行われる。即ち、基材層１０Ａの膜厚は、渦電流式膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した。また、金属発熱層１０Ｃ、及び金属保護層１０Ｄの膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した。
【００４１】
−定着ベルトの製造方法−
本発明の定着ベルトの製造方法としては、公知の方法が利用される。なお、下地金属層１０Ｂ、金属発熱層１０Ｃ及び金属保護層１０Ｄとは膜厚が薄く、これらの層単体での取り扱いが難しいため、基材層１０Ａ上に、メッキ法などにより、下地金属層１０Ｂ、金属発熱層１０Ｃ、及び金属保護層１０Ｄをこの順に形成することが望ましい。そして、金属保護層１０Ｄ上に、弾性層１０Ｅや離型層１０Ｆを形成する。
【００４２】
本実施形態においては、上記の通り、下地金属層１０Ｂの厚さが、定着ベルト１０の中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が厚い。このような下地金属層１０Ｂを無電解メッキ法により形成する手段としては、例えば基材層１０Ａとして、外周面における表面粗さが、定着ベルト１０の中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が粗いものを用いる方法が挙げられる。
無電解メッキ法では、基材層１０Ａの表面積が大きくなればなるほど、金属原子の付着量も多くなる。一方、中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が表面粗さの大きい基材層１０Ａでは、中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が、表面積が大きい。そのため、基材層１０Ａの外周面全体に対してメッキを行うことにより、中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が厚い下地金属層１０Ｂが容易に得られる。
【００４３】
なお、中央部１０Ｋと両端部１０Ｊとで表面粗さが異なる基材層１０Ａを用いて上記下地金属層１０Ｂを得る方法としては、金属層形成対象物の表面積に応じて金属原子の付着量が決まる方法であれば無電解メッキ法に限られず、例えば、電解メッキ法、スパッタリング法、蒸着法等も挙げられる。
【００４４】
また、上記のような下地金属層１０Ｂを形成する手段としては、上記表面粗さが異なる基材層１０Ａを用いる方法に限られない。具体的には、中央部１０Ｋと両端部１０Ｊとで表面粗さが同じである基材層１０Ａを用いた場合であっても、例えば、マスク等を用いることにより、上記のように厚さの異なる下地金属層１０Ｂが形成される。ただし、上記表面粗さが異なる基材層１０Ａを用いる方法の方が、その他の方法に比べて、下地金属層１０Ｂの厚さの制御が容易であるのに加え、連続的な膜が形成されるため下地金属層１０Ｂの耐久性が向上するという点で好ましい。
【００４５】
上記表面粗さが異なる基材層１０Ａを形成する方法としては、例えば、アルミナ砥粒等を用いたサンドブラストや、切削、サンドペーパーがけ等により、基材層１０Ａの表面を粗面化し、中央部１０Ｋよりも両端部１０Ｊの方を粗くする方法が挙げられる。
【００４６】
一方、金属保護層１０Ｄ上に、弾性層１０Ｅと離型層１０Ｆを塗布法により形成する場合には、これらの層を塗布形成する前に、金属保護層１０Ｄ表面や弾性層１０Ｅ表面に必要に応じて適切なプライマー材料による前処理を行うことが望ましい。この前処理を行うことにより各層間の接着性がより向上される。
【００４７】
また、金属保護層１０Ｄ上に、弾性層１０Ｅ及び離型層１０Ｆを塗布法により積層形成する場合には、塗布形成された塗膜を加熱処理するプロセスを経て離型層１０Ｆや弾性層１０Ｅが形成される。この塗膜の加熱処理に際しては、不活性ガス（窒素ガス・アルゴンガス等）雰囲気下で行ってもよい。
【００４８】
以下、本実施形態に係る定着装置１００における電磁誘導作用による定着ベルトの金属発熱層１０Ｃの発熱原理を以下に説明する。
まず、不図示の励磁回路により電磁誘導コイル１２ａに交流電流が印加されると、電磁誘導コイル１２ａの周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。この磁束が定着ベルト１０の金属発熱層１０Ｃを横切るとき、その磁束の変化を妨げる磁界を生じるように金属発熱層１０Ｃ中に渦電流が発生する。この渦電流と金属発熱層１０Ｃの固有抵抗によってジュール熱が発生する。
【００４９】
金属発熱層１０Ｃ中に発生した渦電流は、表皮効果のためにほとんど金属発熱層１０Ｃの電磁誘導装置１２側の面に集中して流れ、金属発熱層１０Ｃの表皮抵抗Ｒｓに比例した電力で発熱を生じる。
ここで、角周波数をω、透磁率をμ、固有抵抗をρとすると、表皮深さδは下式（１）で示される。
式（１）    δ＝（２ρ／ωμ）１／２
【００５０】
また、表皮抵抗Ｒｓは下式（２）で示される。
式（２）    Ｒｓ＝ρ／δ＝（ωμρ／２）１／２
【００５１】
更に、定着ベルト１０の金属発熱層１０Ｃに発生する電力Ｐは、定着ベルト１０中を流れる電流をＩｈ、面積をＳとすると、下記式（３）で表わされる。
式（３）  Ｐ∝Ｒｓ∫｜Ｉｈ｜２ｄＳ
【００５２】
したがって、表皮抵抗Ｒｓを大きくするか、或いは電流Ｉｈを大きくすれば電力Ｐが増加し、発熱量が増える。ここで表皮深さδ（ｍ）は、励磁回路の周波数ｆ（Ｈｚ）と、比透磁率μｒと、固有抵抗ρ（Ω・ｍ）により下式（４）で表わされる。
式（４）  δ＝５０３（ρ／（ｆμｒ））１／２
【００５３】
これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっており、逆に言うとほとんどのエネルギーはこの深さまで吸収されている。
ここで、定着ベルトの金属発熱層１０Ｃの厚さは、上記式で表わされる表皮深さより厚く（３μｍ以上１００μｍ以下）することが望ましい。金属発熱層１０Ｃの厚さが３μｍよりも小さいと、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる場合があるためである。
【００５４】
次に、本実施形態に係る電磁誘導加熱方式の定着装置１００による定着について説明する。
まず、不図示の駆動装置により定着ベルト１０が矢印Ｂ方向に回転し、それにつれて加圧ロール１１も矢印Ｃ方向に従動回転する。ここで、トナー像１４が形成された記録媒体１５は、上記発熱機構により発熱した定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域を矢印Ａ方向に挟まれた状態で搬送される。この際、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域では、トナー像１４は溶融状態で記録媒体１５の表面に押圧され、記録媒体１５の表面に定着される。
ここで、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域の出口では、定着ベルト１０が押圧部材１３による押圧から解放されて基材層１０Ａ側へ大きな曲率で曲げ回され、定着ベルト１０の形状が変化する。一方、記録媒体１５は、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域に送り込まれた際、加圧ロール１１の周面に沿って進む。このため、記録媒体１５は、自身の剛性によって定着ベルト１０から剥離され、セルフストリッピング（ベルトに記録媒体１５が巻き付かないこと）が実現される。上記のように定着ベルト１０が大きく曲げ回されるときの曲率半径は、５ｍｍ程度である。
【００５５】
なお、ここでは、定着ベルト１０が駆動し、加圧ロール１１が従動する態様を示したが、加圧ロール１１を駆動して、定着ベルト１０を従動させる駆動方法を適用してもよい。ただし、上記のように定着ベルト１０を駆動させる形態では、加圧ロール１１が非接触な状態でウォームアップするため、熱容量の小さいベルトのみを加熱することによりウォームアップタイムが短くなる点で好ましい。また、定着ベルト１０を駆動させる形態の方が、加圧ロール１１を駆動する場合に比べ、加圧ロールの熱膨張による通紙速度の変化を相殺するためのフィードバック制御等が不要になるといった点で望ましい。
【００５６】
以上説明した本実施形態に係る定着装置１００では、これに用いる定着ベルト１０として、中央部１０Ｋに比べて両端部１０Ｊの方が下地金属層１０Ｂの厚い定着ベルト１０を採用する。
例えば本実施形態のように、定着ベルト１０の両端部１０Ｊを駆動伝達部材５０によって支持し、駆動伝達部材５０を駆動源に連結させて、定着ベルト１０を直接回転駆動させる場合、定着ベルト１０と駆動伝達部材５０との間に摺動抵抗が発生する。そのため、定着ベルト１０の両端部１０Ｊには、ねじれ応力が発生し、両端部１０Ｊにねじれ応力が集中しやすい。しかし本実施形態では、定着ベルト１０の両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂが、中央部１０Ｋにおける下地金属層１０Ｂに比べて厚いため、ねじれ応力が分散し、金属発熱層１０Ｃの亀裂による加熱のトラブルや、定着ベルト１０の挫屈等が抑制される。
【００５７】
また本実施形態のように、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域において、定着ベルト１０が加圧ロール１１の周面に沿った形に湾曲している形態では、定着装置の使用により定着ベルト１０の中央部１０Ｋが繰り返し屈曲することになる。よって、本実施形態のように、定着ベルト１０の中央部１０Ｋにおける下地金属層１０Ｂが、両端部１０Ｊに比べて薄いことにより、定着ベルト１０の中央部１０Ｋが屈曲しやすく、屈曲時による下地金属層１０Ｂへの負荷が軽減され、下地金属層１０Ｂの疲労破壊が抑制される。
【００５８】
さらに本実施形態では、両端部１０Ｊにおける下地金属層１０Ｂを厚くメッキするため、両端部１０Ｊにおける基材層１０Ａ外周面の表面粗さが中央部１０Ｋよりも粗くしている。すなわち、中央部１０Ｋにおける基材層１０Ａ外周面の表面粗さが両端部１０Ｊよりも小さいため、定着ベルト１０の中央部１０Ｋが繰り返し屈曲する形態においても、基材層１０Ａ外周面の凹凸による下地金属層１０Ｂの破壊が抑制されるとともに、金属発熱層１０Ｃの亀裂も抑制される。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、定着ベルト１０ベルト軸方向両端部１０Ｊを支持して回転駆動させても、定着ベルト１０に亀裂が発生しにくい。
【００６０】
なお、本実施形態の定着ベルト１０は、基材層１０Ａの外周面上に３層の金属層（下地金属層１０Ｂ、金属発熱層１０Ｃ、及び金属保護層１０Ｄ）が積層され、下地金属層１０Ｂの厚さが中央部１０Ｋより両端部１０Ｊの方が大きい構成であるが、これに限られない。具体的には、基材層１０Ａの外周面に最も近い金属層の厚さが中央部１０Ｋより両端部１０Ｊの方が大きい構成であれば、金属層が単層であってもよいし、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。例えば、下地金属層１０Ｂを設けず、基材層１０Ａの外周面上に金属発熱層１０Ｃを設ける場合、金属発熱層１０Ｃの厚さが中央部１０Ｋより両端部１０Ｊの方が大きい構成となる。
【００６１】
（画像形成装置）
図５は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。なお、本実施形態に係る画像形成装置は、上記定着装置１００を備える画像形成装置である。
【００６２】
本実施形態に係る画像形成装置２００は、例えば、感光体ドラム２０２（像保持体）、帯電装置２０４（帯電手段）、レーザースキャナ２０６（潜像形成手段）、ミラー２０８、現像装置（現像手段）２１０、中間転写体２１２、転写ロール２１４（転写手段）、クリーニング装置２１６、除電装置２１８、定着装置１００（定着手段）、給紙ユニット２２０、給紙ローラ２２２、レジストローラ２２４、及び、記録媒体ガイド２２６を備える。
【００６３】
具体的には、例えば、感光体ドラム２０２の周囲に沿って矢印方向に順に、感光体ドラム２０２に近接して設けられその表面を帯電させる帯電装置２０４（非接触型の帯電装置）と、感光体ドラム２０２の表面に形成された潜像にトナーを付与することによりトナー像を形成する回転式の現像装置２１０と、外周面が感光体ドラム２０２表面に接触し矢印Ｄ方向及び矢印Ｅ方向の両方に回転する中間転写体２１２と、中間転写体２１２表面にトナー像を転写した後の感光体ドラム２０２表面を清掃するクリーニング装置２１６と、感光体ドラム２０２表面を除電する除電装置２１８と、が設けられている。
【００６４】
なお、帯電装置２０４と現像装置２１０との間の感光体ドラム２０２表面には、感光体ドラム２０２表面に潜像を形成するために、各色の画像情報（信号）に応じたレーザー光が、ミラー２０８を介してレーザースキャナ２０６より照射される。
【００６５】
現像装置２１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーをそれぞれ収容した各色の現像器（不図示）を備えており、現像装置２１０が矢印方向に回転することにより、感光体ドラム２０２の表面に形成された潜像に各色のトナーを付与し、トナー像が形成される。
【００６６】
中間転写体２１２の周囲には、感光体ドラム２０２の他に、転写ロール２１４が設けられている。中間転写体２１２の外周面と転写ロール２１４表面との接触部を、記録媒体が矢印Ａ方向に挿通され、前記接触部を記録媒体が通過した際に、中間転写体２１２表面に保持されたトナー像が、記録媒体の表面に転写される。また、接触部に対して、矢印Ａ方向と反対側には給紙装置が設けられ、矢印Ａ方向側には定着装置１００が設けられている
【００６７】
給紙装置は、給紙ユニット２２０、給紙ローラ２２２、レジストローラ２２４、及び記録媒体ガイド２２６から構成される。中間転写体２１２と転写ロール２１４との接触部への給紙は、給紙ユニット２２０に収納された記録媒体が、給紙ユニット２２０に内蔵された不図示の記録媒体押し上げ手段により給紙ローラ２２２に接触する位置まで押し上げられ、その記録媒体が給紙ローラ２２２に接触した時点で、給紙ローラ２２２及びレジストローラ２２４が回転することにより記録媒体ガイド２２６に沿って矢印Ａ方向に搬送されることにより行われる。
【００６８】
次に、画像形成装置２００における画像形成について説明する。
まず、感光体ドラム２０２表面に形成された各色のトナー像は、感光体ドラム２０２と中間転写体２１２との間に印加されたバイアス電圧により、感光体ドラム２０２と中間転写体２１２との接触部において、各色のトナー像毎に画像情報と一致するように中間転写体２１２の外周面に重ねて転写される。このようにしてカラーのトナー像がその外周面に転写された中間転写体２１２は矢印Ｅ方向に回転し、前記トナー像は、転写ロール２１４と中間転写体２１２との接触部において、前記給紙装置によって、接触部に搬送されてきた記録媒体の表面に転写される。
【００６９】
記録媒体の表面に転写されたトナー像は、矢印Ａ方向に移動し、定着装置１００により加熱定着され、記録媒体の表面に画像が形成される。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
【００７１】
（実施例１）
−電磁誘導加熱方式の定着ベルトの作製−
離型剤処理された円筒形の金型にポリイミド前駆体溶液（Ｕ−ワニスＳ：宇部興産株式会社製）をフローコート装置を用いて塗布し、１００℃で３０分間乾燥後、３８０℃の炉に入れて６０分間焼成させ、基材層７０μｍを形成する。
【００７２】
次に、基材層の外周面に対して、下地金属層の下地処理として、ブラスト装置による粗面化処理を行う。具体的には、基材層のベルト軸方向中央部（通紙幅内）における表面粗さＲａが０．５μｍとなるように粗面化処理を行い、基材層のベルト軸方向両端部（通紙域以外の部分）における表面粗さＲａが１．５μｍとなるように粗面化処理を行った。
【００７３】
次に、基材層の外周面に、下地金属層として無電解ニッケル層を成膜する。具体的には、ベルト軸方向中央部における下地金属層の厚さが０．５μｍとなる条件で、下地金属層の成膜を行った。その結果、ベルト軸方向両端部における下地金属層の厚さを測定したところ、１．５μｍであった。
【００７４】
次に、下地金属層の外周面に、金属発熱層として電解銅めっき層１５μｍ、及び金属保護層として電解ニッケルめっき層１５μｍを成膜する。具体的には、基材層の外周面に設けられた下地金属層を陰極とし、ベルト軸方向中央部の幅よりも外側の両端部に給電部を配置させ、電解メッキを行うことにより、金属発熱層及び金属保護層の成膜を行った。
【００７５】
次に、金属保護層の外周面に、フローコート装置を用いて、弾性層の下地処理プライマー（ＤＹ３９−０６７：東レダウコーニングシリコーン株式会社製）、液状シリコーンゴム（Ｘ３４−１０５３Ａ／Ｂ：信越化学工業株式会社製）を塗布し、乾燥後、２００℃の炉に入れて加硫焼成させ、弾性層２５０μｍを形成する。
【００７６】
次に、弾性層の外周面に、離型層の下地処理プライマー（Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ：信越化学工業株式会社製）を塗布し、１００℃３０分で乾燥させる。その後、当該弾性層の外周面に、離型層としてＰＦＡチューブ（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チューブ）３０μｍをチューブ被覆機を用いてチュービング被覆を行ない、２００℃の炉に入れて加硫焼成させて、離型層を形成した。
【００７７】
これにより、電磁誘導加熱方式の定着ベルトを完成させた。
【００７８】
（実施例２）
上記基材層の外周面の粗面化処理（下地金属層の下地処理）において、ベルト軸方向中央部における表面粗さＲａが０．３μｍとなるように粗面化処理を行い、基材層のベルト軸方向両端部（通紙域以外の部分）における表面粗さＲａが１．５μｍとなるように粗面化処理を行った。また下地金属層の厚さは、ベルト軸方向中央部が０．５μｍ、ベルト軸方向両端部が２．５μｍであった。これら以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを完成させた。
【００７９】
（比較例１）
上記基材層の外周面の粗面化処理（下地金属層の下地処理）において、ベルト軸方向中央部及びベルト軸方向両端部のいずれも、表面粗さＲａが０．５μｍとなるように粗面化処理を行った。また下地金属層の厚さは、ベルト軸方向中央部及びベルト軸方向両端部のいずれも０．５μｍであった。これら以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを完成させた。
【００８０】
（比較例２）
上記基材層の外周面の粗面化処理（下地金属層の下地処理）において、ベルト軸方向中央部及びベルト軸方向両端部のいずれも、表面粗さＲａが２．０μｍとなるように粗面化処理を行った。また上記下地金属層の成膜は、ベルト軸方向中央部における下地金属層の厚さが１．８μｍとなる条件で行い、ベルト軸方向両端部における下地金属層の厚さを測定したところ、ベルト軸方向中央部と同じ１．８μｍであった。これら以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを完成させた。
【００８１】
（評価）
得られた定着ベルトを、電磁誘導加熱方式の定着装置（図１参照）に装着し、電磁誘導加熱した状態で、１０枚／分の速度で８０万枚の通紙定着を行った。１０万枚の通紙定着を行うごとに、定着ベルトのベルト軸方向両端部及びベルト軸方向中央部において、金属発熱層の亀裂の有無を、定着ベルトの電気特性である力率の変化で判定した。力率は、励磁コイルに高周波電流を流し、定着ベルトに設けた金属発熱層に渦電流が発生した結果、励磁コイルに流れる電流及び電圧の位相差θに基くｃｏｓθの値である。位相差θが０に近いほど力率は高くなり、より発熱しやすい状態である。
本実施例では、図１に示す定着装置において、磁場発生ユニット１２をインピーダンスメーター（横河電機株式会社製ＷＴ１６００ＦＣ）に変え、２０ＫＨｚの高周波電流を励磁コイルに流したときの電流及び電圧の位相差θを測定し、力率（ｃｏｓθ）を算出する。ここでは、通紙テスト前の力率を基準として、急激な低下を確認することにより亀裂の有無を判定した。結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2010230875.tif 000002
【００８３】
上記結果から、実施例では、比較例に比べ、定着ベルトの耐久性が良好であることがわかる。
【符号の説明】
【００８４】
１０   定着ベルト
１０Ａ 基材層
１０Ｂ 下地金属層
１０Ｃ 金属発熱層
１０Ｄ 金属保護層
１０Ｅ 弾性層
１０Ｆ 離型層
１０Ｋ 中央部
１０Ｊ 両端部
１１   加圧ロール
１５   記録媒体
５０   駆動伝達部材
５０Ａ フランジ部
５０Ｂ ギア部
１００ 定着装置
２００ 画像形成装置
２０２ 感光体ドラム
２０４ 帯電装置
２０６ レーザースキャナ
２１０ 現像装置
２１２ 中間転写体
２１４ 転写ロール
【図１】
2010230875.tif 000003
【図２】
2010230875.tif 000004
【図３】
2010230875.tif 000005
【図４】
2010230875.tif 000006
【図５】
2010230875.tif 000007