(57)【要約】【課題】耐熱性、耐久性および抵抗の安定性に優れ、画像形成装置の定着装置に用いられうる発熱ベルトを提供すること。【解決手段】発熱ベルト１０は無端状であり、発熱層１１と一対の金属電極１２，１２とを有する。発熱層１１は、導電性を有する樹脂組成物からなり、給電によって発熱する。金属電極１２は、導電性接着剤１３によって発熱層１１に接着される。導電性接着剤１３は、接着母材と導電性フィラーとを含む。接着母材は、変性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する樹脂組成物で構成され、給電によって発熱する発熱層と、導電性接着剤によって前記発熱層に接着される少なくとも一対の金属電極と、を有し、
前記導電性接着剤は、接着母材と導電性フィラーとを含み、
前記接着母材は、変性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である、無端状の発熱ベルト。
【請求項２】
前記接着母材が変性シリコーン樹脂であり、
前記導電性接着剤が高分子粉体をさらに含有する、請求項１に記載の発熱ベルト。
【請求項３】
前記導電性フィラーが、銀、ニッケルまたはステンレス鋼からなる、請求項１に記載の発熱ベルト。
【請求項４】
前記金属電極が、ステンレス鋼、ニッケルまたは鉄クロムからなる、請求項１に記載の発熱ベルト。
【請求項５】
前記金属電極間における抵抗変化率が１％以下である、請求項１に記載の発熱ベルト。
【請求項６】
前記樹脂組成物が樹脂およびステンレス鋼繊維を含む、請求項１に記載の発熱ベルト。
【請求項７】
前記樹脂がポリイミドである、請求項６に記載の発熱ベルト。
【請求項８】
無端状の発熱ベルトと、
前記発熱ベルトの内側に配置され、前記発熱ベルトの周方向における一部分で前記発熱ベルトの内周面に接触する定着ローラーと、
前記発熱ベルトを介して前記定着ローラーに対向して配置され、前記定着ローラーに向けて前記発熱ベルトの外周面を押圧する加圧ローラーと、
前記発熱ベルトに給電する給電装置と、を有し、
前記発熱ベルトが請求項１に記載の発熱ベルトである、定着装置。
【請求項９】
転写材上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱および加圧によって前記転写材に定着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記定着装置が請求項８に記載の定着装置である、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱ベルト、この発熱ベルトを有する定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置として、レーザビームプリンタ、ファクシミリ、複写機、またはディジタル複合機等が知られている。これらの画像形成装置には、未定着のトナー画像を転写材上に定着させる定着装置が装備されている。
【０００３】
このような定着装置としては、例えば、無端状の発熱ベルトと、この発熱ベルトの内側に配置された弾性体ロールと、上記発熱ベルトの外側から上記発熱ベルトを介して上記弾性体ロールに押し付けられる加圧ロールと、上記発熱ベルトの抵抗発熱層に給電する給電手段とを有する定着装置が知られている。この定着装置は、転写材上のトナー画像を発熱ベルトによって融かして定着させる。抵抗発熱層の両端部には、給電手段から電力が供給される環状の電極層がある。この電極層は、例えば上記抵抗発熱層に接着される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０９９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記抵抗発熱層と電極層との接着では、長期に亘って安定かつ十分な接着性が要求される。抵抗発熱層は一般にポリイミドで構成される。ポリイミドは金属と接着するが、その接着強度は低い。
【０００６】
上記抵抗発熱層と電極層との接着強度を高めるためには、シランカップリング剤によって、化学結合を利用して電極層を抵抗発熱層に接着することが考えられる。しかしながら、シランカップリング剤は、ポリイミドの前駆組成物であるポリアミド酸のワニスに溶解しやすい。また、シランカップリング剤は、ポリアミド酸のイミド化の温度（例えば４５０℃）で分解することがある。このため、シランカップリング剤で電極層を抵抗発熱層に接着すると、接着されない部分が発生することがある。このため、発熱ベルトの抵抗が安定しないことがある。
【０００７】
本発明の目的は、耐熱性、耐久性および抵抗の安定性に優れる発熱ベルトを提供することである。
また本発明の別の目的は、上記発熱ベルトを有する定着装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発熱ベルトは、無端状の発熱ベルトであって、１）導電性を有する樹脂組成物で構成され、給電によって発熱する発熱層と、２）導電性接着剤によって上記発熱層に接着される少なくとも一対の金属電極と、を有する。上記導電性接着剤は、接着母材と導電性フィラーとを含み、上記接着母材は、変性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂である。
【０００９】
本発明に係る定着装置は、上記発熱ベルトと、上記発熱ベルトの内側に配置され、上記発熱ベルトの周方向における一部分で上記発熱ベルトの内周面に接触する定着ローラーと、上記発熱ベルトを介して上記定着ローラーに対向して配置され、上記定着ローラーに向けて上記発熱ベルトの外周面を押圧する加圧ローラーと、上記発熱ベルトに給電する給電装置と、を有する。
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、転写材上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱および加圧によって上記転写材に定着させる上記定着装置を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐熱性、耐久性および抵抗の安定性に優れる発熱ベルト、この発熱ベルトを有する定着装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る発熱ベルトを概略的に示す図である。
【図２】図１の発熱ベルトを製造する方法の一例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る発熱ベルトを概略的に示す要部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置を概略的に示す図である。
【図５】図４の定着装置で形成されるニップ部を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す図である。
【図７】実施例における電気抵抗の測定を説明する図である。
【図８】実施例における１８０度引き裂き引張試験を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
（発熱ベルト）
図１は、本発明の一実施形態に係る発熱ベルト１０を概略的に示す図である。図１Ａは、発熱ベルト１０の外観を示す図である。図１Ｂは、図１Ａの発熱ベルト１０を、その中心軸が通る面で切断して示す断面図である。
【００１５】
発熱ベルト１０は無端状（管状）である。発熱ベルト１０は、発熱層１１と金属電極１２とを有する。金属電極１２は、導電性接着剤１３によって発熱層１１に接着されている。
【００１６】
発熱層１１は、給電によって発熱する層である。発熱層１１は、導電性を有する樹脂組成物で構成される。導電性を有する樹脂組成物は、例えば樹脂と導電性材料とを含む組成物である。
【００１７】
上記樹脂は耐熱性に優れることが好ましい。また上記樹脂は可撓性を有することが好ましい。上記樹脂は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等、或いはこれらの誘導体よりなる樹脂や種々の変性樹脂を挙げることができ、特に好ましくは、ポリイミド（ＰＩ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）である。
【００１８】
上記導電性材料には、導電性を有する公知の材料の粉体を用いることができる。上記導電性材料の材料としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケルおよびステンレス鋼などの金属；グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノファイバーおよびカーボンナノチューブなどの炭素化合物；およびヨウ化銀、ヨウ化銅などのイオン導電体；が挙げられる。
【００１９】
上記導電性材料の大きさは、発熱層１１に所期の導電性を付与する観点から、最長部の長さで１０〜３００μｍであることが好ましい。上記導電性材料の形状は、発熱層１１中での導電性材料同士の接触性を高めるために、繊維状であることが好ましい。
【００２０】
上記導電性材料の材料を金属電極１２の材料と同じにすると、金属電極１２と発熱層１１との間に発生する電位差が抑制される。
【００２１】
発熱層１１は、発熱層用塗料を公知の方法によって円柱状の支持体の周面に塗布し、塗膜を硬化させることによって作製される。上記発熱層用塗料は、例えば上記樹脂組成物、その溶液、上記樹脂組成物の樹脂の前駆体、またはその溶液と、上記導電性材料とを含有する組成物である。上記樹脂前駆体は、例えばポリアミド酸である。
【００２２】
発熱層１１の厚さは、所期の発熱量を得る観点から、５０〜２００μｍであることが好ましい。発熱層１１の厚さは、たとえば発熱層用塗料の粘度や、発熱層用塗料の塗布回数によって調整されうる。
【００２３】
発熱層１１の体積抵抗率は、所期の発熱量（導電性）を得る観点から、１．０×１０−６〜９．９×１０−３Ω・ｍであることが好ましい。上記体積抵抗率は、例えば上記樹脂組成物における上記導電性材料の含有量や発熱層１１の厚さによって調整されうる。
【００２４】
上記樹脂組成物は、本発明の効果が得られる範囲において、さらなる添加剤を含有していてもよい。例えば、ポリアミド酸を２００〜４５０℃程度に加熱することによって、イミド化反応が進行し、ポリアミド酸はポリイミドに転化するが、触媒や脱水剤を用いることにより、より低温でイミド化反応を進行させることもできる。触媒としては、イミド化反応を促進するのであれば特に限定されないが、例えばイミダゾール類、第２級アミン、第３級アミン等が挙げられる。また、脱水剤としては、有機カルボン酸無水物、Ｎ、Ｎ’−ジアルキルカルボジイミド類、低級脂肪酸ハロゲン化物、ハロゲン化低級脂肪酸無水物、アリールホスホン酸ジハロゲン化物、チオニルハロゲン化物等が挙げられる。
【００２５】
金属電極１２は、発熱層１１に給電するための環状の電極である。金属電極１２，１２は、発熱層１１の外周面の両端縁にそれぞれ配置される。金属電極１２，１２は、それぞれ、発熱層１１の外周面を一周するように配置されている。
【００２６】
金属電極１２には、電極の材料として用いられる通常の金属を使用することができる。金属電極１２の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮、リン青銅、ステンレス鋼、および鉄クロムが挙げられる。金属電極１２がステンレス鋼、ニッケル、または鉄クロムであることは、酸化しにくいため、その抵抗変化が小さいことから好ましい。
【００２７】
金属電極１２の幅は、発熱層１１に対する金属電極１２の接着面積および給電装置に対する金属電極１２の接触面積を十分に大きくする観点から決められる。金属電極１２の幅は、上記の観点から５〜３０ｍｍであることが好ましい。金属電極１２の厚さは、適度の強度と柔軟性との両立の観点から決められる。金属電極１２の厚さは、金属電極１２の剛性と柔軟性とのバランスの観点から、１０〜１００μｍであることが好ましく、３０〜６０μｍであることがより好ましい。
【００２８】
導電性接着剤１３は、接着母材と導電性フィラーとを含む。
【００２９】
上記接着母材は、接着力を発現する樹脂であり、変性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を含む。これらの樹脂は、発熱層１１を構成する樹脂と金属電極１２との接着性に優れている。
【００３０】
上記変性シリコーン樹脂は、通常、可撓性を有する接着剤層を形成するのに適している。変性シリコーン樹脂としては、例えば架橋性シリル基含有有機重合体および架橋性シリル基含有アクリル系重合体が挙げられる。
【００３１】
架橋性シリル基含有有機重合体としては、例えば、分子内に１個以上の架橋性シリル基を含有するポリオキシアルキレン系重合体、ビニル変性ポリオキシアルキレン系重合体、ビニル系重合体、ポリエステル重合体、アクリル酸エステル重合体、メタアクリル酸エステル重合体、これらの共重合体、および当該共重合体を主成分として含有する混合物、が挙げられる。当該重合体の主鎖は、オルガノシロキサンを含有していてもよい。
【００３２】
架橋性シリル基含有アクリル系重合体とは、分子内に１個以上の架橋性シリル基を有する重合体であって、その主鎖が本質的にアクリル系単量体の１種以上を（共）重合して得られる重合体、および当該重合体を主成分として含有する混合物が挙げられる。当該重合体の主鎖は、オルガノシロキサンを含有していてもよい。上記のアクリル系単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、および（メタ）アクリルアミドが挙げられる。
【００３３】
上記架橋性シリル基含有有機重合体および架橋性シリル基含有アクリル系重合体において、当該重合体の数平均分子量は１，０００以上であることが好ましく、６，０００〜３０，０００であることがより好ましく、加えて分子量分布が狭いことがさらに好ましい。また、当該重合体１分子中における架橋性シリル基の数は、１〜５であることが好ましい。
【００３４】
上記エポキシ樹脂は、通常、硬い接着剤層を形成するのに適している。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；グリシジルアミン型エポキシ樹脂；ビフェノール型エポキシ樹脂；ナフタレン型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物から誘導されるエポキシ化物又はそれらの臭素原子含有エポキシ樹脂やリン原子含有エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有エポキシ樹脂；脂環式エポキシ樹脂；が挙げられる。
【００３５】
上記導電性接着剤における接着母材の含有量は、所期の接着力を発現する観点から、１０〜３０重量％であることが好ましい。
【００３６】
上記導電性フィラーは、導電性接着剤中の導電路を構成する。導電性フィラーの大きさは、導電性接着剤に所期の導電性を付与する観点から、最長部の長さで１〜５０μｍであることが好ましい。また導電性フィラーの形状は、導電性接着剤中で導電性フィラーの接触性を高める観点から、繊維状であることが好ましい。
【００３７】
上記導電性フィラーの材料としては、例えば前述した導電性材料の材料が挙げられる。
【００３８】
上記導電性フィラーの材料が銀であることは、耐腐食安定性の観点から好ましい。上記導電性フィラーの材料がニッケルであることは、一般にアクリル系の樹脂に対する接着性に優れる観点から好ましい。上記導電性フィラーの材料がステンレス鋼であることは、錆びにくさと入手が容易である観点から好ましい。
【００３９】
上記導電性接着剤における導電性フィラーの含有量は、所期の導電性を得る観点から決められる。上記導電性フィラーの含有量は、例えば導電性接着剤の体積抵抗率を所期の値、例えば導電性接着剤の好ましい体積抵抗率といわれる１．０×１０−６〜１．０×１０−3Ω・ｍ、にする量であることが好ましい。上記導電性接着剤における導電性フィラーの含有量は、通常、約８０体積％である。
【００４０】
上記導電性接着剤は、本発明の効果が得られる範囲で、さらなる添加剤が添加されてもよい。このような導電性接着剤用添加剤としては、例えば、公知の有機溶剤や高分子粉体が挙げられる。上記高分子粉体は、接着母材に応じて用いられうる。例えば接着母材が変性シリコーン樹脂であるときに、上記高分子粉体が添加されうる。
【００４１】
上記高分子粉体としては、例えばメタクリル酸メチルをモノマーに含む高分子の粉体が挙げられる。より具体的にはアクリル系高分子粉体およびビニル系高分子粉体が挙げられる。
【００４２】
上記導電性接着剤における高分子粉体の含有量は、所期の接着力を発現する観点から、接着母材１００質量部に対して２〜３００質量部であることが好ましい。
【００４３】
上記導電性接着剤は、上記接着母材、上記導電性フィラー、および必要に応じて上記導電性接着剤用添加剤を混合することによって作製される。上記導電性接着剤は、上記接着母材および上記導電性接着剤用添加剤を含有する接着剤用樹脂組成物に上記導電性フィラーを混合することによっても作製されうる。このような接着剤用樹脂組成物には市販品を用いることができる。
【００４４】
発熱ベルト１０は、図２に示すように作製される。すなわち、無端状の発熱層１１を用意し、発熱層１１の外周面の両端縁に導電性接着剤１３を塗布し、導電性接着剤１３を介して帯状または環状の金属電極１２を発熱層１１の両端縁に嵌め、導電性接着剤１３を介して金属電極１２を発熱層１１に接着させることによって、発熱ベルト１０が作製される。金属電極１２と発熱層１１との接着条件は、用いられる導電性接着剤１３に応じて適宜に設定されうる。
【００４５】
本発明に係る発熱ベルトは、図３に示す発熱ベルト２０のように、さらなる層を有していてもよい。
【００４６】
発熱ベルト２０は、図３に示すように、発熱層１１、金属電極１２，１２および導電性接着剤１３に加えて、補強層１４、弾性層１５および離型層１６をさらに有している。
【００４７】
補強層１４は、発熱層１１の内側に形成される。補強層１４は、耐熱性樹脂で形成される。補強層１４の材料は、例えばポリイミドである。補強層１４の材料には、ポリイミドの他、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン樹脂（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）などを用いることもできる。補強層１４の厚さは、例えば約１００μｍであることが好ましい。
【００４８】
補強層１４は、発熱層１１に接することが好ましい。この場合、補強層１４の樹脂材料は、発熱層１１の樹脂材料を含むことが、補強層１４と発熱層１１の接着性を高める観点から好ましい。なお、補強層１４は、発熱層１１の内側に形成されてもよいし、発熱層１１の外側に形成されてもよい。また、補強層１４は、発熱層１１に対して部分的に形成することも可能である。例えば補強層１４は、金属電極１２と発熱層１１との接触部分やその周辺にのみ形成されてもよい。
【００４９】
弾性層１５は、発熱層１１の外側であって金属電極１２，１２間に形成される。弾性層１５は、シリコーンゴムなどの弾性および耐熱性を有する材料で形成される。弾性層１５の材料には、シリコーンゴムの他、フッ素ゴム等を用いることもできる。弾性層１５の厚さは、例えば５０〜５００μｍであることが好ましい。
【００５０】
離型層１６は、弾性層１５の外側に形成される。離型層１６は、離型性を有する材料で形成される。離型層１６の材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化）樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）および４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）などのフッ素系樹脂が挙げられる。離型層１６の厚さは、例えば５〜３０μｍであることが好ましい。
【００５１】
発熱ベルト２０は、例えば円筒状の支持体の周面に補強層１４を作製する工程と、補強層１４の表面に発熱層１１を作製する工程と、発熱層１１の両端縁を除く表面に弾性層１５を作製する工程と、弾性層１５の表面に離型層１６を作製する工程と、発熱層１１の両端縁の表面に導電性接着剤１３を塗布する工程と、導電性接着剤１３を介して発熱層１１の両端縁の表面に金属電極１２を接着する工程と、を含む方法によって作製されうる。
【００５２】
弾性層１５を作製する工程は、導電性接着剤１３を塗布する工程よりも前に行ってもよいし、後に行ってもよい。
【００５３】
補強層１４、弾性層１５および離型層１６は、補強層用塗料、弾性層用塗料または離型層用塗料の塗布および塗膜の硬化によってそれぞれ作製されうる。これらの塗料は、例えば、各層を構成する樹脂またはその前駆体と、必要に応じて発泡剤などの添加剤や有機溶剤と、を混合して作製される。
【００５４】
本発明に係る発熱ベルトの抵抗変化率は、２％以下が望ましく、１％以下であることが好ましい。抵抗変化率は、発熱ベルトを繰り返し発熱させたときの、繰り返し発熱の前後における金属電極間の抵抗の変化率である。発熱ベルトの繰り返し発熱とは、発熱ベルトに電力を断続的に供給し、発熱ベルトの表面温度が所期の温度になるように発熱ベルトを繰り返し発熱させることである。
【００５５】
発熱ベルトの抵抗変化率は、発熱ベルトの用途に応じた耐久試験によって求められうる。例えば発熱ベルトの用途が画像形成装置の定着ベルトである場合は、定着温度で発熱ベルトを繰り返し使用し、その繰り返し使用の前後で、発熱ベルトにおける金属電極間の抵抗を測定することによって求められる。
【００５６】
発熱ベルトの抵抗変化率が２％以下であることは、発熱ベルトの耐久使用に伴う発熱量（表面温度）の変化が抑制されることを意味する。よって、例えば発熱ベルトを定着ベルトに用いたときであれば、画像形成装置で形成される画像の所期の画質を維持する観点から好ましい。上記抵抗変化率は、例えば発熱ベルトの用途に合う物性の接着剤層を形成する接着母材の種類や組成によって達成されうる。
【００５７】
本実施の形態に係る発熱ベルトは、変性シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を接着母材とする導電性接着剤によって、発熱層と金属電極とが接着される。導電性接着剤は、十分な接着力を有するとともに、耐熱性に優れている。このため、発熱ベルトの発熱と冷却の繰り返しや、回転駆動によっても、発熱層と金属電極との剥がれが部分的にも生じない。よって、金属電極間の電気抵抗が長期にわたり安定する。
【００５８】
また、本実施の形態に係る発熱ベルトは、接着母材に変性シリコーン樹脂を用い、併せて高分子粉体を用いることによって、可撓性を有する接着剤層を得ることができる。よって、発熱層と金属電極がより一層剥がれにくく、金属電極間の電気抵抗を長期にわたり安定させる観点から、より効果的である。
【００５９】
本発明に係る発熱ベルトは、面で発熱する用途で用いられる。例えば本発明に係る発熱ベルトは、図４に示すように、画像形成装置における定着装置の発熱ベルトに好適に用いられる。
【００６０】
図４は、本発明の一実施形態に係る定着装置６０を概略的に示す図である。図４Ａは、転写材の搬送方向に沿って見た定着装置６０の正面図である。図４Ｂは定着装置６０の側面図である。
【００６１】
定着装置６０は、図４に示すように、発熱ベルト１０、定着ローラー６２、加圧ローラー６３および給電装置６４を有する。発熱ベルト１０は図１に示したものである。発熱ベルト１０は、図３に示した発熱ベルト２０であってもよい。
【００６２】
定着ローラー６２は、円柱状の芯金６２ａと、その周面上に配置される樹脂層６２ｂとを有する。樹脂層６２ｂの外径は、発熱ベルト１０の内径よりも小さい。定着ローラー６２は、発熱ベルト１０の内側に配置される。定着ローラー６２は、発熱ベルト１０の周方向における一部分で発熱ベルト１０の内周面に接触する。
【００６３】
加圧ローラー６３は、円柱状の芯金６３ａと、その周面上に配置される樹脂層６３ｂとを有する。加圧ローラー６３は、発熱ベルト１０を介して定着ローラー６２に対向して配置される。加圧ローラー６３は、定着ローラー６２に向けて発熱ベルト１０の外周面を押圧可能に配置されている。加圧ローラー６３は、通常は発熱ベルト１０と離れて配置されうる。
【００６４】
樹脂層６２ｂ，６３ｂは、例えば公知の樹脂の層または公知の樹脂が発泡してなる層である。上記樹脂としては、例えばシリコーンゴムおよびフッ素ゴムが挙げられる。樹脂層６２ｂ，６３ｂの少なくともいずれかは、加圧ローラー６３による押圧によって変形する弾性を有する。
【００６５】
加圧ローラー６３は、転写材に対する離型性を有する離型層を、樹脂層６３ｂ上にさらに有していてもよい。この離型層は、フッ素系チューブやフッ素系コーティングによって構成される。離型層の材料としては、前述したフッ素系樹脂が挙げられる。上記離型層の厚さは、例えば５〜１００μｍであることが好ましい。
【００６６】
給電装置６４は、交流電源６４ａと、金属電極１２に接触する給電部材６４ｂと、交流電源６４ａおよび給電部材６４ｂを接続する導線６４ｃとを有する。給電部材６４ｂは、金属電極１２に向けて、板バネやコイルバネなどの弾性部材（図示せず）で付勢されている。給電部材６４ｂは、金属電極１２に対して摺動する部材であってもよいし、回転する部材であってもよい。給電部材６４ｂとしては、例えば、黒鉛や銅−黒鉛複合材料などのカーボン系材料で構成されたカーボンブラシが挙げられる。
【００６７】
発熱ベルト１０、定着ローラー６２および加圧ローラー６３はいずれも回動可能である。それぞれが独立して回動可能であってもよいし、回動自在な一つに従って他が回動してもよい。
【００６８】
加圧ローラー６３が定着ローラー６２に向けて発熱ベルト１０の外周面を押圧することによって、図５に示すように、発熱ベルト１０と加圧ローラー６３の接触部（ニップ部）６５が形成される。図５Ａは、定着ローラー６２の変形によるニップ部を示す図である。図５Ｂは、加圧ローラー６３の変形によるニップ部を示す図である。
【００６９】
図５Ａに示すように、定着ローラー６２が窪んでニップ部６５が形成されてもよい。定着ローラー６２が窪む場合は、変性シリコーン樹脂を接着母材とする導電性接着剤１３が用いられうる。硬化後の導電性接着剤１３が可撓性を有するためである。
【００７０】
また、図５Ｂに示すように、加圧ローラー６３が窪んでニップ部６５が形成されてもよい。加圧ローラー６３が窪む場合は、エポキシ樹脂を接着母材とする導電性接着剤１３が用いられうる。硬化後の導電性接着剤１３の硬度が高いためである。
【００７１】
トナー画像の定着に際して、各ローラーおよび発熱ベルト１０の回動、発熱ベルト１０への給電およびニップ部６５の形成は、公知の定着装置と同様に行われうる。定着装置６０は、公知の定着装置が有する他の構成をさらに有していてよい。
【００７２】
本実施の形態に係る定着装置は、トナーを転写材に融着させるための加熱手段として、前述した発熱ベルトを有する。本実施の形態に係る発熱ベルトは、耐熱性を有し、金属電極間の抵抗が長期にわたって安定し、また金属電極と発熱層との接着性も長期にわたって安定している。また、電極が金属電極であることから、電極の耐久性が高い。よって、本実施の形態によれば、一定の発熱能力を長期にわたって発現する定着装置を提供することができる。
【００７３】
さらに、発熱ベルトが弾性層１５や離型層１６などの他の層をさらに有していることは、ニップ部において発熱ベルトを転写材へ十分に密着させる観点、およびトナーなどの付着物が発熱ベルトの表面に付着することを防止する観点、からより効果的である。
【００７４】
さらに、接着母材が変性シリコーン樹脂である発熱ベルトは、金属電極と発熱層との間の接着剤層が可撓性を有することから、定着ローラーが窪むことでニップ部を形成する定着装置に好適に用いることができる。また、接着母材がエポキシ樹脂である発熱ベルトは、加圧ローラーが窪むことでニップ部を形成する定着装置に用いることができる。
【００７５】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を有する以外は、通常の画像形成装置と同様に構成されうる。
【００７６】
図６は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。図６に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。
【００７７】
図６に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１１０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０および定着装置６０を備える。定着装置６０は、例えば図４および５に示した定着装置である。
【００７８】
画像読取部１１０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）と称される自動原稿給紙装置１１１及び原稿画像走査装置１１２（スキャナー）等を備えて構成される。
【００７９】
原稿トレイに載置された原稿Ｄは、自動原稿給紙装置１１１により原稿画像走査装置１１２へ搬送される。自動原稿給紙装置１１１は、原稿Ｄの搬送時に原稿Ｄの画像を読み取る。原稿画像走査装置１１２は、コンタクトガラス上の原稿Ｄを光学的に走査して読み取る。原稿Ｄからの反射光がＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサー１１２ａにより読み取られ、入力画像データとなる。
【００８０】
入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。
【００８１】
画像形成部４０は、画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２、及び二次転写ユニット４３等を備える。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、入力画像データに基づいて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナーによる画像を形成する。
【００８２】
なお、画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素にのみ符号を付け、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素の符号を省略する。
【００８３】
画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム（像担持体）４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５などを備える。
【００８４】
感光体ドラム４１３は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム４１３の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。
【００８５】
帯電装置４１４は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置４１４は、感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
【００８６】
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成される。露光装置４１１は、各色成分の画像に対応するレーザー光を感光体ドラム４１３に照射する。こうして感光体ドラム４１３の表面には、静電潜像が形成される。
【００８７】
現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置である。感光体ドラム４１３の表面にトナーを付着させることにより静電潜像が可視化される。こうして感光体ドラム４１３の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
【００８８】
感光体ドラム４１３の表面のトナー画像は、中間転写ユニット４２によって中間転写ベルト４２１に転写される。転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置４１５によって除去される。
【００８９】
中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、中間転写ベルト４２１を感光体ドラム４１３に圧接させる一次転写ローラー４２２、バックアップローラー４２３Ａを含む複数の支持ローラー４２３、及びベルトクリーニング装置４２６などを備える。中間転写ベルト４２１は無端状のベルトである。
【００９０】
中間転写ベルト４２１は、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接することにより、中間転写ベルト４２１に各色のトナー画像が順次重なって転写される。
【００９１】
二次転写ユニット４３は、無端状の二次転写ベルト４３２、および二次転写ローラー４３１Ａを含む複数の支持ローラー４３１などを備える。
【００９２】
二次転写ベルト４３２は、二次転写ローラー４３１Ａおよび支持ローラー４３１によってループ状に張架される。二次転写ローラー４３１Ａは、中間転写ベルト４２１及び二次転写ベルト４３２を介して、バックアップローラー４２３Ａに圧接される。それにより、転写ニップが形成される。この転写ニップを転写材である用紙Ｓが通過する。
【００９３】
用紙Ｓは、用紙搬送部５０によって転写ニップへ搬送される。用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３などを備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。
【００９４】
搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａなどの複数の搬送ローラー対を有する。用紙Ｓの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により行われる。
【００９５】
転写ニップに用紙Ｓが搬送されると二次転写ローラー４３１Ａへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト４２１に担持されているトナー画像が用紙Ｓに転写される。トナー画像が転写された用紙Ｓは、二次転写ベルト４３２によって、定着装置６０に向けて搬送される。
【００９６】
定着装置６０は、搬送されてきた用紙Ｓをニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Ｓに定着する。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。
【００９７】
一方、中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置４２６によって除去される。
【００９８】
本実施の形態に係る画像形成装置は、抵抗の安定性、耐熱性、および接着耐久性を有する前述の発熱ベルトを定着装置の加熱手段として有する。このため、定着温度の変動によって定着画像の画質が変動することが防止される。よって、高画質の画像を長期にわたって形成することができる。
【００９９】
また、発熱ベルトは、ローラー状の加熱手段に比べて素早く加熱することができる。よって、本実施の形態に係る画像形成装置では、ローラー状の加熱手段を定着装置に備える画像形成装置に比べて、加熱手段の加熱に要する消費電力をより削減することができる。
【実施例】
【０１００】
［発熱層の作製］
ポリイミド前駆体であるポリアミド酸溶液（宇部興産社製「Ｕ−ワニスＳ３０１」）１００ｇに、ステンレス鋼繊維（ＪＦＥテクノリサーチ製「ＳＭＦ３００」）３０ｇを添加した。ついでプライミックス社製ＴＫホモディスパー２．５型を用いて、２，０００ｒｐｍで１５分間、攪拌、混合し、発熱層用塗料を得た。
【０１０１】
長さ３８０ｍｍ、外径３０．０ｍｍのステンレス鋼製芯金の外周面に、発熱層用塗料を塗布し、厚さ８００μｍの塗膜を形成した。その後、回転速度４０ｒｐｍで芯金を回転させながら、１２０℃で４０分間加熱し、塗膜を乾燥させた。その後、芯金および塗膜を４５０℃で２０分間加熱し、ポリアミド酸をポリイミド化した。こうして芯金の周面上に発熱層を作製した。
【０１０２】
［実施例１］
発熱層の両端縁に、幅２５ｍｍでセメダイン株式会社製「ＥＣＡ−１９」を塗布した。「ＥＣＡ−１９」は、変性シリコーン樹脂（架橋性シリル基含有アクリル系重合体）を接着母材に含み、銀フィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。その後、厚さ８０μｍ、幅２５ｍｍのニッケルの薄板で形成された、外径３０．４ｍｍのリング（ニッケル電極）を、発熱層の導電性接着剤１を塗布した部分に嵌めた。その後、２０℃で２４時間静置し、発熱層の両端縁に金属電極を接着した。その後、芯金を抜き取り、発熱ベルト１を得た。
【０１０３】
［実施例２］
導電性接着剤にアレムコ社製「アレムコボンド５５６」を用い、静置の条件を１００℃で２時間とした以外は発熱ベルト１と同様にして、発熱ベルト２を得た。「アレムコボンド５５６」は、ノボラック型エポキシ樹脂を接着母材に含み、銀フィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１０４】
［実施例３］
導電性接着剤にパナソニック株式会社製「ＤＢＣ１３０ＳＤ」を用い、静置の条件を１８０℃で０．５時間とした以外は発熱ベルト１と同様にして、発熱ベルト３を得た。「ＤＢＣ１３０ＳＤ」は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を接着母材に含み、銀フィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１０５】
［実施例４］
導電性接着剤に京セラケミカル株式会社製「ＣＴ２６２Ｋ」を用い、静置の条件を１５０℃で１時間とした以外は発熱ベルト１と同様にして、発熱ベルト４を得た。「ＣＴ２６２Ｋ」は、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を接着母材に含み、銀フィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１０６】
［比較例１］
導電性接着剤にサンワ化学株式会社製「ＳＡＰ１５」を用い、静置の条件を２００℃で１時間とした以外は発熱ベルト１と同様にして、発熱ベルト５を得た。「ＳＡＰ１５」は、ポリイミド樹脂を接着母材に含み、銀フィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１０７】
［比較例２］
導電性接着剤に株式会社スリーボンド製「ＴＢ３３５１Ｃ」を用い、静置の条件を８０℃で１時間とした以外は発熱ベルト１と同様にして、発熱ベルト６を得た。「ＴＢ３３５１Ｃ」は、アクリル樹脂を接着母材に含み、ニッケルフィラーを導電性フィラーとして含有する導電性接着剤である。
【０１０８】
［評価］
（１）導電性
発熱ベルト１〜６において、距離Ｌにおける発熱層の電気抵抗Ｒ０（Ω）と、距離Ｌにおけるニッケル電極−発熱層間の電気抵抗Ｒ１（Ω）とをテスター（回路計）で測定した（図７参照）。測定結果を以下の基準で評価した。
◎：Ｒ１がＲ０と比較して十分に低い    Ｒ０／Ｒ１≧１０２
〇：Ｒ１がＲ０と比較して低い    １０≦Ｒ０／Ｒ１＜１０２
△：Ｒ１がＲ０と同程度      Ｒ０／Ｒ１＜１０
【０１０９】
（２）接着性（耐久性）
発熱層とニッケル電極とを導電性接着剤１〜６のそれぞれで接着し、サンプル１〜６を作製した。そして、サンプル１〜６のそれぞれにおいて、発熱層およびニッケル電極の両方を導電性接着剤から離れる向きに引っ張る、１８０度引き裂き引張試験を行った（図８参照）。結果を以下の基準で評価した。
◎：導電性接着剤が伸びる
〇：導電性接着剤が剥離せずに引きちぎれる（凝集剥離）
△：導電性接着剤が剥離する（界面剥離）
×：未接着
【０１１０】
（３）耐熱性
別に用意したサンプル１〜６をオーブンにて１８０℃に加熱し、１８０度引き裂き引張試験を行い、「（２）接着性」と同じ基準で評価した。
【０１１１】
（４）抵抗変化率
発熱ベルト１〜６を、図６に示す画像形成装置（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂＣ５５０の改造機）に搭載した。そして、ニップ部を形成しない（すなわち加圧ローラーによって発熱ベルトを押圧する動作を行わない）以外は、印字率５％の画像を９０万枚印刷するのと同じ定着動作（発熱ベルトの繰り返し発熱と発熱ベルトの回転駆動）を行った。この試験を「耐久試験１」とする。耐久試験１の前後において、発熱ベルト１〜６のニッケル電極間の電気抵抗Ｒ２（Ω）をＬＣＲメータにて測定した（図７参照）。測定結果から、耐久前後における電気抵抗Ｒ２（Ω）の変化率（％）を求め、以下の基準で評価した。
◎：｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜０．８
○：０．８≦｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜１
△：１≦｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜２
×：｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００≧２
【０１１２】
ニップ部を形成する以外は上記の耐久試験１と同様の試験を行った。この試験を「耐久試験２」とする。耐久試験２では、弾性を有する定着ローラーを用いた。ニップ部は、図５Ａに示すように、定着ローラーおよび発熱ベルトが窪むことで形成される。耐久試験２の前後において、発熱ベルト１〜６のニッケル電極間の電気抵抗Ｒ２（Ω）をＬＣＲメータにて測定した（図７参照）。測定結果を以下の基準で評価した。
◎：｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜０．８
○：０．８≦｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜１
△：１≦｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００＜２
×：｛｜Ｒ２（耐久後）−Ｒ２（耐久前）｜／Ｒ２（耐久前）｝×１００≧２
【０１１３】
評価結果を表１に示す。
【０１１４】
【表１】
2014059445.tif 000003
【０１１５】
発熱ベルト１〜４では、導電性、接着性および耐熱性が良好であった。また発熱ベルト１〜４は、耐久試験１の前後の電気抵抗の変化率が１％未満、耐久試験２の前後の電気抵抗の変化率でも２％未満、と非常に小さかった。発熱ベルト１〜４は、金属電極と発熱層との接着状態が長期に亘り安定かつ十分であることがわかる。
【０１１６】
特に発熱ベルト１では、耐久試験１および２の両方の試験で、電気抵抗の変化率が０．８％未満、と非常に小さかった。発熱ベルト１は、接着剤層の変形が伴う状況においても、金属電極と発熱層との接着状態が長期に亘り安定かつ十分であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明に係る発熱ベルトは、耐久性および耐熱性に優れ、かつ長期に亘り安定した接着性を有する。よって、画像形成装置におけるベルト加熱式の定着装置に好適に用いることができ、画像形成装置のさらなる省力化やさらなる改良が期待される。
【符号の説明】
【０１１８】
１  画像形成装置
１０，２０  発熱ベルト
１１  発熱層
１２  金属電極
１３  導電性接着剤
１４  補強層
１５  弾性層
１６  離型層
３０  画像処理部
４０  画像形成部
４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ  画像形成ユニット
４２  中間転写ユニット
４３  二次転写ユニット
５０  用紙搬送部
５１  給紙部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  給紙トレイユニット
５２  排紙部
５２ａ  排紙ローラー
５３  搬送経路部
５３ａ  レジストローラー対
６０  定着装置
６２  定着ローラー
６２ａ，６３ａ  芯金
６２ｂ，６３ｂ  樹脂層
６３  加圧ローラー
６４  給電装置
６４ａ  交流電源
６４ｂ  給電部材
６４ｃ  導線
６５  ニップ部（接触部）
１１０  画像読取部
１１１  自動原稿給紙装置
１１２  原稿画像走査装置
１１２ａ  ＣＣＤセンサー
４１１Ｙ  露光装置
４１２Ｙ  現像装置
４１３Ｙ  感光体ドラム
４１４Ｙ  帯電装置
４１５Ｙ  ドラムクリーニング装置
４２１  中間転写ベルト
４２２  一次転写ローラー
４２３，４３１  支持ローラー
４２３Ａ  バックアップローラー
４２６  ベルトクリーニング装置
４３１Ａ  二次転写ローラー
４３２  二次転写ベルト
Ｄ  原稿
Ｓ  用紙
【図１】
2014059445.tif 000004
【図２】
2014059445.tif 000005
【図３】
2014059445.tif 000006
【図４】
2014059445.tif 000007
【図５】
2014059445.tif 000008
【図６】
2014059445.tif 000009
【図７】
2014059445.tif 000010
【図８】
2014059445.tif 000011