(57)【要約】      （修正有）【課題】可撓性発熱体の表面温度を安定させること。【解決手段】ポリイミド樹脂２２１中に導電性材料２２２が分散されており、通電によって発熱する発熱層を備えた発熱ベルト（可撓性発熱体）において、その発熱層が含有する導電性材料は、扁平状（帯状）で曲がった繊維材であり、その少なくとも一部がよじれた形状を呈する鉋屑状の繊維状導電材であるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも耐熱性樹脂中に導電性材料を含有し、通電によって発熱する発熱層を有する可撓性発熱体において、
前記導電性材料は、扁平状で曲がった繊維材であり、その少なくとも一部がよじれた形状を呈していることを特徴とする可撓性発熱体。
【請求項２】
前記導電性材料の最大幅がＡで長さがＢであるとき、その導電性材料のアスペクト比（Ａ／Ｂ）が、０．０２５以上０．２５以下であることを特徴とする請求項１に記載の可撓性発熱体。
【請求項３】
前記導電性材料は、少なくとも曲率半径が１００μｍ以上である繊維材を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の可撓性発熱体。
【請求項４】
前記導電性材料は、ステンレス繊維材料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の可撓性発熱体。
【請求項５】
前記発熱層は、前記導電性材料を１５体積％以上６０体積％以下、含有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の可撓性発熱体。
【請求項６】
体積抵抗率が０．０８×１０−４（Ω・ｃｍ）以上１０．００×１０−４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の可撓性発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンターやコピー機等においては、用紙上にトナー画像が形成された後、当該用紙が定着装置によって熱と圧力で定着処理されることが一般的である。定着装置は、主に金属などの熱伝導性を有する材料から成る中空円筒状管状物の内部に熱源を持つ定着ローラーと、該定着ローラーを押圧する加圧ローラーを備え、この定着ローラーと加圧ローラーが互いに圧接してニップを形成する。ニップによって用紙を挟持しながら、定着ローラーと加圧ローラーが回転し、用紙を加熱及び加圧しながら搬送する。
【０００３】
また、より熱源を用紙に近づける思想から、固定支持された熱源と、該熱源に対向圧接しつつ搬送される耐熱性ベルト（定着ベルト）と、該ベルトを介して用紙を熱源に密着させる弾性ローラー等の加圧部材を有し、ベルトを介して熱源の熱を用紙へと付与することで用紙上の未定着トナー画像を用紙に加熱定着させる方式のベルト加熱方式が提案されている。
このようなベルト加熱方式の定着装置は、温度上昇の早い低熱容量の加熱ヒーターや薄膜のフィルムを用いることが出来る為、省電力化やウェイトタイムの短縮化（クイックスタート性）が可能となり、また、画像形成装置の機内昇温を抑えることができる等の利点を有する有効な技術である。
【０００４】
上記のように、従来は、定着ローラーの内部にヒーター等の熱源を内蔵して加熱したり、ベルトを熱源に圧接して加熱したりしていたが、近時これに代えて、ベルト自体を熱源とする思想から、通電によって発熱する発熱層が形成された発熱ベルト（可撓性発熱体）が利用されている。この発熱ベルトが設けられた定着装置は、定着ローラーが熱源を内蔵する方式や構成に比べて、定着温度までの加熱に要する時間や熱エネルギーが小さく、熱効率がより良い。
【０００５】
通電によって発熱する発熱層は、主に耐熱樹脂に導電性材料を含有および分散させている層であり、含有する導電性材料には、熱伝導率に優れたカーボン素材が用いられることが多い。例えば、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどのカーボンナノ材料がポリイミド樹脂中に分散された発熱層を有する発熱ベルトを備えた定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、従来の発熱ベルトは、通電により発熱させると、電圧の印加時間に対して発熱ベルトの抵抗が変化するという問題があった。抵抗が変化する原因は後述する。
発熱ベルトはベルト全体の抵抗が一様であれば、均一発熱することができるが、上記問題を抱えることで、ベルト全体の抵抗が変化してしまうだけに留まらず、ベルトの場所に応じて抵抗が異なる抵抗ムラが発生してしまう。
定着装置を含む画像形成装置が使用される地域や環境の電源事情は異なり、一般的に通電させるための印加電圧はほぼ一定であるため、抵抗が変化すると、電力も可変してしまう。そのため、定着に必要な熱量に対して供給熱量が不安定になることから、発熱ベルトの表面温度が不安定になってしまい、定着処理の仕上がりにムラが生じて画質が低下してしまう。一定の表面温度を維持するためには、発熱ベルトに印加する電圧を制御しなければならず、常に不規則に変化する抵抗に合わせて電圧を制御するようでは装置としては問題である。
【０００８】
本発明の課題は、発熱ベルトなど、通電により発熱する可撓性発熱体の抵抗変動を抑制し、抵抗ムラを低減することで、均一発熱を実現させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
少なくとも耐熱性樹脂中に導電性材料を含有し、通電によって発熱する発熱層を有する可撓性発熱体において、
前記導電性材料は、扁平状で曲がった繊維材であり、その少なくとも一部がよじれた形状を呈していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可撓性発熱体において、
前記導電性材料の最大幅がＡで長さがＢであるとき、その導電性材料のアスペクト比（Ａ／Ｂ）が、０．０２５以上０．２５以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の可撓性発熱体において、
前記導電性材料は、少なくとも曲率半径が１００μｍ以上である繊維材を含んでいることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の可撓性発熱体において、
前記導電性材料は、ステンレス繊維材料であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の可撓性発熱体において、
前記発熱層は、前記導電性材料を１５体積％以上６０体積％以下、含有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の可撓性発熱体において、
体積抵抗率が０．０８×１０−４（Ω・ｃｍ）以上１０．００×１０−４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通電により発熱する可撓性発熱体の抵抗変動を抑制し、抵抗ムラを低減することで、均一発熱を実現可能とし、可撓性発熱体の表面温度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ポリイミド樹脂中に分散する繊維状導電材のイメージ図である。
【図２】発熱層塗布液の塗布装置の概略図である。
【図３】発熱ベルトを具備する定着装置を示す概略図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線での定着装置の断面図である。
【図５】図３のＶ部分の拡大断面図である。
【図６】発熱ベルトの抵抗の測定方法を示す説明図である。
【図７】ステンレスマイクロ繊維のＳＥＭ写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の可撓性発熱体である発熱ベルトの実施の形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
また、本発明による可撓性発熱体の“可撓性”とは、曲げたり撓みをもたせたりすることができる性質のことである。
【００１８】
本発明に係る発熱ベルトは、電子写真方式の画像形成装置の定着装置に具備され、用紙上に形成されたトナー画像を、その用紙に定着させる加熱・加圧処理に用いられる。
この発熱ベルトは、少なくとも通電によって発熱する発熱層を有していることが必須であるが、発熱層単体でも、他の機能を有する層との積層体でも構わない。
【００１９】
例えば、発熱層の強度を補うための補強層や、未定着トナー画像が載った用紙を連続定着させるために必要な熱容量を確保するための弾性層、確実にトナー画像を用紙に定着させるために、定着直後のトナー画像が発熱ベルト側に転移することを防ぐための離型層などから積層された発熱ベルトでも良い。
【００２０】
上記の様な積層発熱ベルトの場合、積層構成としては、トナー画像に対向接触する側から順に、離型層、弾性層、発熱層、補強層が形成されることが望ましいが、発熱層と補強層の順は逆転した位置関係でも構わなく、発熱層を除いたその他の層のうち、どれか１層なくても構わない。
【００２１】
本実施例の発熱ベルトの形態としては、積層構成とし、トナー画像に対向接触する側から順に、離型層、弾性層、発熱層、補強層によって形成された発熱ベルトを例に説明する。
【００２２】
＜発熱層＞
本発明の発熱ベルトにおける発熱層を構成する樹脂は、ポリイミド樹脂を含むものであり、後述の樹脂を含んでいてもよい。
発熱層は、耐熱性樹脂中に導電性材料を含有、分散させて形成されている層である。ここでの耐熱性樹脂とは、短期的耐熱性が２００℃以上、長期的耐熱性が１５０℃以上である樹脂をいう。
【００２３】
このような耐熱性樹脂としては、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）樹脂などが挙げられ、本発明の発熱ベルトにおける発熱層を構成する樹脂は、特に、ポリイミド樹脂であることが好ましい。
そして、ポリイミド樹脂を基材として、当該ポリイミド樹脂中に繊維状の導電性材料である繊維状導電材を分散させてなる発熱体が無端状に形成されたものが、発熱ベルトの発熱層に利用される。
【００２４】
ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を、略等モル量で混合、加熱し、重縮合反応させて調製したポリアミド酸溶液を前駆体として、これをイミド化させることにより、作製することができる。
【００２５】
テトラカルボン酸二無水物としては、例えばピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ベリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。または、これらの誘導体を用いることもできる。
【００２６】
ジアミン化合物としては、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ−第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−６−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ペンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２、４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロポキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２,１７−ジアミノエイコサデカン、１,４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１,１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン等が挙げられる。
【００２７】
上記テトラカルボン酸二無水物、ジアミン化合物は、何れも単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２８】
上記テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物は、有機極性溶媒中で混合される。
有機極性溶媒としては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド等のＮ，Ｎ−ジアルキルアミド類の他、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらのうち、何れかを単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
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。
【００３０】
繊維状導電材としては、金、銀、鉄、アルミニウム等からなる純金属繊維、ステンレス鋼等からなる合金繊維、炭素（カーボンとも呼ばれる）や黒鉛（グラファイトとも呼ばれる）等からなる非金属繊維等が挙げられる。
本発明では、繊維状導電材のなかでも、扁平状（帯状）で曲がった繊維材であり、その少なくとも一部がよじれた形状を呈しているものを用いる。
ここで、扁平状（帯状）で曲がってよじれた形状とは、いわゆる「鉋屑」のような形状を指し、平らで長尺な繊維材がその長手方向および幅方向にカールした形状をいう。その鉋屑状の繊維材は、一つ一つが異なる形状を有していても、略同じ形状に揃っていてもよい。
この繊維状導電材の最大幅がＡで長さがＢであるとき、その繊維状導電材のアスペクト比（Ａ／Ｂ）が、０．０２５以上０．２５以下であることが好ましい。また、その繊維状導電材は、少なくとも曲率半径が１００μｍ以上（曲率０．０１［１／μｍ］以下）である繊維材を含んでいることが好ましい。
特に、本発明で使用する繊維状導電材は、ステンレス材料を切削して形成したステンレス繊維であることが好ましい。このようにステンレス材料を切削して形成したステンレスマイクロ繊維を電子顕微鏡で観察した場合、そのステンレスマイクロ繊維の表面に切削方向に沿ったスジが形成されていることがわかる。
【００３１】
曲率半径の算出方法について説明する。
まずは作製した発熱層を走査型電子顕微鏡により、図７に示すような３０００倍の電子像を観察し、６０μｍ×４０μｍの任意領域の電子画像を、場所を変えて、無作為に撮影し、少なくても繊維状導電材の数が累積で４００個以上確認できるまで電子画像を撮影する。撮影した画像の中で確認した繊維状導電材を、ルーゼックス画像解析法を用いて曲率半径を算出する。
特に、本発明で使用する繊維状導電材は、ステンレス材料を切削して形成したステンレス繊維であることが好ましい。このようにステンレス材料を切削して形成したステンレスマイクロ繊維を電子顕微鏡で観察した場合、そのステンレスマイクロ繊維の表面に切削方向に沿ったスジが形成されていることがわかる（図７参照）。
【００３２】
繊維状導電材は、発熱層における含有体積比が、１５体積％以上６０体積％以下であることが好ましい。繊維状導電材は、発熱層における含有質量比が多いほど、繊維状導電材同士の接触面積が増えるため、発熱層が低抵抗となる。
また、本発明における繊維状導電材が鉋屑状であって、その長手方向および幅方向にカールした形状を有していることで、発熱層中の繊維状導電材同士の接点が増えるため、発熱層の抵抗変化を抑制することができ、結果、発熱ベルトの抵抗変化を抑制することができる。
【００３３】
図１は、ポリイミド樹脂中に分散する繊維状導電材のイメージ図である。
図１に示すように、ポリイミド樹脂２２１中に、繊維状導電材２２２同士が重なり合って存在する。無端状発熱体に電圧が印加されると、自由電子がこの繊維状導電材２２２間を移動する。図１において矢印は自由電子の動きを例示している。移動中に、自由電子が無端状発熱体内に存在する分子に衝突することによって、分子が振動し、熱が発生する。
【００３４】
ポリイミド樹脂は、耐熱性に優れるが、温度によって膨張、収縮する。ポリイミド樹脂の膨張、収縮により、繊維状導電材の位置が変化し、繊維状導電材間の接触面積が変化すると、無端状発熱体の抵抗が変化する。
なお、本発明における繊維状導電材は、鉋屑状であって、その長手方向および幅方向にカールした形状を有しており、無端状発熱体中の繊維状導電材同士の接点が多く、ところによっては絡むように接触している。そのため、ポリイミド樹脂の膨張・収縮により、繊維状導電材の位置が変化した場合でも離れ難く、また新たな接点が生じやすいので、繊維状導電材間の接触面積の低下は抑えられ、必要な接触面積が確保されやすく、無端状発熱体の抵抗変化を抑制しやすくなっている。
【００３５】
発熱ベルトは、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）が０．０８×１０−４以上１０．００×１０−４以下（Ω・ｃｍ）の範囲内にあることが、その発熱性の点で好ましい。
【００３６】
（発熱層の製造方法）
発熱層の製造方法の一実施の形態として、以下の工程を含む製造方法が挙げられる。
【００３７】
（１）ポリアミド酸溶液を調製する工程
テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを等モル量ずつ有機極性溶媒に溶解させる。溶解物を混合、加熱し、重縮合反応させてポリアミド酸溶液を調製する。
【００３８】
（２）繊維状導電材の分散液を調製する工程
上記（１）工程で調製されたポリアミド酸溶液に、繊維状導電材を分散させ、繊維状導電材の分散液を調製して、発熱層塗布液を作製する。分散方法は特に限定されず、例えばナノマイザー、超音波、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、ホモジナイザー等を用いて分散することができる。
ポリアミド酸溶液中の繊維状導電材の含有量（体積％）は、発熱ベルトの強度の観点から、１５〜６０体積％の範囲内にあることが好ましい。
また、得られた分散液の粘度は、１〜１００Ｐａ・ｓの範囲が、一般的に塗工上最適な範囲である。粘度は、測定器ＴＶＢ１０形（東機産業社製）を用いて、温度２５℃の下、測定された値である。
【００３９】
（３）発熱層の作製工程
上記（２）工程で調製された発熱層塗布液の塗膜を無端状に形成する。発熱層塗布液の塗布方法としては特に限定されないが、膜厚の均一性、制御のしやすさ等の観点から、円筒状の金型を回転させながら金型の表面上に塗布するスパイラル塗布方法が好ましい。例えば、図２に示すように、塗布装置に円筒状の金型ａ１をセットし、金型ａ１を一定の回転速度で回転させながら、塗布装置のノズルａ２から無端状発熱体塗布液を吐出して均一に塗布する。これを乾燥して有機極性溶媒を除去後、イミド化反応を進行させて、発熱層を作製する。イミド化反応は、３００〜４５０℃程度の高温で焼成することによって進行させてもよいし、触媒と脱水剤を用いて低温加熱で進行させてもよい。
なお、後述する補強層も同様に作製することができる。
【００４０】
このように作製された発熱層は、定着装置等に具備される発熱ベルトの発熱層として、好適に用いられ得る。
つまり、発熱層は、繊維状導電材を１５体積％以上６０体積％以下含有しており、その体積抵抗率（Ω・ｃｍ）が０．０８×１０−４以上１０．００×１０−４以下（Ω・ｃｍ）であるので、好適に発熱して、トナー画像の定着処理に供される。
【００４１】
次に、発熱ベルト及び当該発熱ベルトを備えた定着装置の一実施の形態を示す。
【００４２】
＜定着装置＞
図３は、本実施の形態に係る定着装置の概略図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における定着装置の断面図である。
図３及び図４に示すように、定着装置は、定着ローラー１Ａと、加圧ローラー１Ｂと、発熱ベルト２とを備えて構成されている。定着ローラー１Ａは発熱ベルト２の内部に配置され、定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂは発熱ベルト２を介して接する。定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂに搬送された用紙Ｐは、定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂの圧接により形成されたニップＮに挟持され、発熱ベルト２による加熱と、定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂによる加圧とによって、定着処理される。
【００４３】
定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂは略同一に構成され、図４に示すように、芯金１１、弾性体１２等から構成されている。
芯金１１としては熱伝導性の良好なアルミニウムが主に用いられるが、他にも非磁性ステンレス鋼材、耐熱性ガラス等も用いることができる。
弾性体１２は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムが用いられている。
その他、弾性体１２の表面をＰＦＡ等のフッ素樹脂で被覆する被覆層を設けてもよい。
【００４４】
定着処理時、加圧ローラー１Ｂの芯金１１の両端が、図示しない付勢手段により付勢され、加圧ローラー１Ｂが、発熱ベルト２を介して定着ローラー１Ａに圧接する。
また、定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂは、図示しない駆動部による回転駆動を受けて、芯金１１を回転軸として回転する。定着ローラー１Ａと加圧ローラー１Ｂの回転により、用紙は定着処理されながら搬送される。
【００４５】
＜発熱ベルト＞
図５は、図３のＶ部分における発熱ベルト２の拡大断面図である。
発熱ベルト２は、図５に示すように、定着ローラー１Ａに接触する側から順に、補強層２１、発熱層２２、弾性層２３、離型層２４が形成されている。
【００４６】
補強層２１は、強度保持のために設けられている。補強層２１としては、発熱層２２に用いられる基材と同じ材料、つまりポリイミド樹脂が用いられることが好ましい。
補強層２１は、層厚が２０〜８０μｍの範囲内にあることが好ましい。
なお、発熱層２２の層厚を厚くするなどして強度を向上させた場合、この補強層２１を省くこともできる。
【００４７】
発熱層２２は、上述したように、基材であるポリイミド樹脂中に、繊維状導電材が分散されてなる。
発熱層２２は、層厚が５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００４８】
発熱層２２は、通電によって発熱する。図３、図５に示すように、発熱ベルト２の両端では、弾性層２３、離型層２４に代えて、受電部２５が設けられている。受電部２５は、電極、導電体等である。受電部２５に隣接して給電部３が設けられ、定着処理時、給電部３は付勢部４によって付勢されて、受電部２５に接触する。受電部２５は、給電部３を介して電源６から供給された電流を発熱層２２に供給する。図５中の実線の矢印は、発熱層２２に供給される電流の流れを示している。
【００４９】
弾性層２３としては、耐熱性を有する弾性体が用いられる。そのような弾性体としては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられ、具体的にはシリコーンゴムＫＥ１３７９（信越化学社製）、シリコーンゴムＤＹ３５６０１３（東レダウコーニング社製）等が挙げられる。
弾性層２３の層厚は、定着性、熱伝導性を考慮して、２０〜２００μｍ程度が望ましい。
【００５０】
離型層２４は、発熱ベルト２に接した用紙Ｐ上のトナーＴが、発熱ベルト２から離反しやすいように設けられている。離型層２４としては、例えばフッ素樹脂が用いられ、ポリテトラフルオロエチレン、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重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。離型層２４の層厚は、５〜３０μｍ程度が好ましい。
【００５１】
（発熱ベルトの製造方法）
発熱ベルト２は、次のような方法によって製造することができるが、製造方法はこれに限定されない
【００５２】
（補強層の形成）
上述した発熱層の製造方法のポリアミド酸溶液のみを調製し、図２に示すように、塗布装置に円筒状の金型ａ１をセットする。金型ａ１はアルミ、鉄、真ちゅう、ステンレス等からなり、金型からの剥離性を考慮して予めフッ素系やシリコーン系の離型剤をその外周面に塗布しておく。金型ａ１を一定の回転速度で回転させながら、塗布装置のノズルａ２も金型の円筒軸心に対して塗布に最適な速度で矢印方向Ｃに平行移動しながらからポリアミド酸溶液を吐出して均一に塗布する。その後、１２０℃に加熱し、４０分間乾燥させる。
【００５３】
（発熱層の形成）
乾燥させた補強層の塗膜上に、発熱層塗布液を均一に塗布する。塗布方法および乾燥条件は、補強層と同じである。これを１２０℃に加熱し、４０分間乾燥させる。その後、４００℃で２０分間焼成して、補強層２１と発熱層２２を形成する。
（弾性層、離型層の形成）
発熱層２２上に、予め調製した弾性層塗布液を塗布する。次に、１５０℃で３０分間加熱して一次加硫させた後、２００℃で４時間加熱して二次加硫させ、弾性層２３を形成する。
弾性層２３上に離型層塗布液を塗布し、離型層２４を形成する。最後に、室温まで冷却した後、金型ａ１から離型させて発熱ベルト２を得る。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
（発熱ベルトの製造方法）
【００５５】
（補強層の形成）
上述した発熱層の製造方法のポリアミド酸溶液のみを調製し、図２に示すように、塗布装置に円筒状の金型ａ１をセットする。金型ａ１はアルミ、鉄、真ちゅう、ステンレス等からなり、金型からの剥離性を考慮して予めフッ素系やシリコーン系の離型剤をその外周面に塗布しておく。金型ａ１を一定の回転速度で回転させながら、塗布装置のノズルａ２も金型の円筒軸心に対して塗布に最適な速度で矢印方向Ｃに平行移動しながらからポリアミド酸溶液を吐出して均一に塗布する。その後、１２０℃に加熱し、４０分間乾燥させる。
【００５６】
（発熱層の形成）
乾燥させた補強層の塗膜上に、発熱層塗布液を均一に塗布する。塗布方法および乾燥条件は、補強層と同じである。これを１２０℃に加熱し、４０分間乾燥させる。その後、４００℃で２０分間焼成して、補強層２１と発熱層２２を形成する。
【００５７】
＜発熱層塗布液の調製＞
ポリアミド酸（宇部興産社製：Ｕ−ワニスＳ３０１）１００ｇと、表１および下記に示した導電性材料１８ｇを遊星方式の混合機で十分に混合して、発熱層塗布液を調製した。なお、ポリアミド酸（宇部興産社製：Ｕ−ワニスＳ３０１）１００ｇを、ポリアミドイミド（日立化成工業社製：ＨＰＣ−９１００）６６ｇに代替してもよい。
実施例１〜５；鉋屑状ステンレス繊維（ＪＦＥテクノリサーチ社製：ＳＭＦ３００）
比較例１    ；直線状ステンレス繊維（日本精線社：ナスロン繊維）
比較例２    ；直線状黒鉛繊維（日本グラファイトファイバー社製：ＸＮ−１００）
比較例３    ；球状黒鉛粉（日本黒鉛社製：ＵＰ）
【００５８】
＜金型の表面処理＞
外径３２ｍｍ、長さ４００ｍｍのステンレス製円筒の外周面にシリコーン離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間の焼き付け処理することにより、離型剤層を設けた金型ａ１を得た。
【００５９】
＜発熱層の形成＞
上記のように調整した発熱層塗布液（実施例１〜５、比較例１〜３）を、金型の表面に膜厚５００μｍとなるように塗布した。１５０℃で３０分乾燥した後に、４００℃で２０分加熱処理してイミド化させて、無端状発熱体である発熱層を形成した。
【００６０】
＜弾性層の形成＞
次いで、発熱層の表面に、プライマー（信越化学社製：Ｘ３３１５６５）をはけ塗りし、常温で３０分乾燥させた。
さらに、第１シリコーンゴム（信越化学社製：ＫＥ１３７９）と第２シリコーンゴム（東レダウコーニングシリコーン社製：ＤＹ３５６０１３）を予め２：１の割合で混合した組成物を、発熱層の外面に膜厚２００μｍとなるように塗布してシリコーンゴム層を形成した。
その後、１５０℃で３０分の一次加硫を行い、更に２００℃で４時間のポスト加硫を行って、発熱層の表面に弾性層を形成した。この弾性層の硬度は２６度であった。
【００６１】
＜離型層の形成＞
弾性層表面を洗浄した後、ステンレス管ごと弾性層を第１のフッ素樹脂であるＰＴＦＥ樹脂ディスパージョン（デュポン社製：３０Ｊ）中に回転させながら浸漬して３分後に取り出し、常温で２０分乾燥した後、その表面のフッ素樹脂を布で拭き取った。
次いで、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂を７：３の割合で混合し、固形分濃度４５％、粘度１１０ｍＰａ・ｓに調整した第２のフッ素樹脂であるフッ素樹脂ディスパージョン（デュポン社製：８５５−５１０）中に、ステンレス管ごと弾性層を浸漬して、第２のフッ素樹脂を膜厚１５μｍとなるようにコーティングし、室温で３０分乾燥した後、２３０℃で３０分加熱処理した。
その後、炉内温度を２７０℃に設定した内径１００ｍｍの管状炉内を約１０分間で通過させ、コーティングされた第２のフッ素樹脂を焼成した。
【００６２】
そして冷却後、金型（ステンレス管）から、発熱層と弾性層と離型層とからなる層状の管状物を分離して、目的とする発熱ベルトを得た。
【００６３】
＜発熱ベルトの評価＞
作製した発熱ベルト（実施例１〜５、比較例１〜３）について、下記項目の評価を行った。
【００６４】
〈１〉体積抵抗率［Ω・ｃｍ］
図６に示すように、発熱ベルトｂ１の両端の発熱層部分に、銅テープｂ２（ＣＵ−３５Ｃ、住友スリーエム社製）を貼り、電極とした。
電極間に電源ｂ３（ＰＣＲ２０００Ｌ、菊水電子工業社製）と、ＬＣＲメーターｂ４（３５３２−８０、日置電機社製）を接続した。電源ｂ３により交流電圧を印加し、ＬＣＲメーターｂ４により電極間の抵抗［Ω］を測定した。印加する電圧は、発熱ベルトｂ１の表面温度が１８０℃となるように設定した。表面温度は、デジタル放射温度センサーＦＴ−Ｈ２０（キーエンス社製）による測定値である。
測定された初期抵抗［Ω］、電極間の距離ｚ［ｍｍ］、発熱ベルトｂ１の厚さ（発熱層の厚さ）［μｍ］から、体積抵抗率［Ω・ｃｍ］を算出した。
【００６５】
〈２〉抵抗変化
作製した発熱ベルトをそれぞれbizhubC550（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載し、印字率５％で９０万枚の印刷後に発熱ベルトを取り出して、ＬＣＲメーターによって発熱ベルトの耐久後抵抗を測定し、先に測定した初期抵抗からの抵抗変化を下記の基準で評価した。
○：  ｜（耐久後抵抗）−（初期抵抗）｜／（初期抵抗）＜１％
△：  １％≦｜（耐久後抵抗）−（初期抵抗）｜／（初期抵抗）＜３％
×：  ３％≦｜（耐久後抵抗）−（初期抵抗）｜／（初期抵抗）
○、△、×のうち、○、△を合格レベルとする。
【００６６】
〈３〉定着性
作製した発熱ベルトをそれぞれbizhubC550（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載し、印刷テストを印字率５％で、初期印刷後と９０万枚の印刷後のトナー画像濃度を濃度センサーによりそれぞれ測定し、その濃度差となって現れる定着ムラから定着性を下記のように評価した。
Ａ：定着ムラが確認されない。
Ｂ：定着ムラが確認できるが、許容範囲である。
Ｃ：大きな定着ムラが明確に確認できる。
Ａ〜Ｃのうち、Ａ、Ｂを合格レベルとする。
【００６７】
各項目の評価結果を、表１に示す。
【００６８】
【表１】
2014044378.tif 000003
【００６９】
表１に示すように、実施例１〜実施例４の発熱ベルトは、体積抵抗率が１０×１０−４［Ω・ｃｍ］以下であり、低抵抗化が図られていることがわかる。また、抵抗変化も定着性も全て合格レベルであった。実施例５の発熱ベルトは、やや定着性に劣る結果となった。
そして、実施例１〜実施例５の発熱ベルトは、抵抗変化が３％未満であり、発熱ベルトの表面温度を安定させることが可能であることがわかる。
一方、比較例１、比較例２の発熱ベルトは、抵抗変化が３％以上と大きく、発熱ベルトの表面温度を安定させることには困難であることがわかる。また、比較例３の発熱ベルトは、体積抵抗率が２０×１０−４［Ω・ｃｍ］であり、低抵抗化が図られていないことがわかる。
【００７０】
以上のように、本発明に係る発熱ベルトは、その表面温度を安定させることが可能であり、定着処理の仕上がりを安定させ、画質の向上を図ることができる。
【００７１】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ    定着ローラー
１Ｂ    加圧ローラー
２      発熱ベルト（可撓性発熱体）
２１    補強層
２２    発熱層
２２１  ポリイミド樹脂
２２２  繊維状導電材（導電性物質）
２３    弾性層
２４    離型層
２５    受電部
３      給電部
Ｐ      用紙
Ｔ      トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014044378.tif 000008
【図６】
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【図７】
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