(57)【要約】【課題】  ベルトの変形が防止され安定した画像を提供する、とともに熱伝達性に優れウォーミングアップ時間が短縮化できる定着用ベルトを提供することにある。【解決手段】耐熱性樹脂層からなる基材層（１）、該基材層の外周にベルトの変形を抑制する金属線の横巻きからなる金属線層（２）を設け、さらに、該金属線層（２）の外周に耐熱性ゴム状弾性体からなる弾性層（３）を設け、そして、該弾性体層（３）の外周にフッ素樹脂からなる離型層（４）を設ける。【選択図】  図１
2011090249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂層からなる基材層、該基材層の外周にベルトの変形を抑制する金属線層が配され、さらに、該金属線層の外周に耐熱性ゴム状弾性体からなる弾性層、そして、該弾性体層の外周にフッ素樹脂からなる離型層で構成されていることを特徴とする定着用ベルト。
【請求項２】
該基材層と該金属線層間に該金属線のずれを防止する耐熱性ゴム状弾性体からなる、ずれ防止層が設けられた請求項１に記載の定着用ベルト。
【請求項３】
該金属線層が横巻き又は編組である請求項１または２に記載の定着用ベルト。
【請求項４】
該金属線が平角素線である請求項１〜３のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項５】
該金属線の縦弾性係数が１６０ＧＰａ〜２２０ＧＰａの範囲にある請求項１〜４のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項６】
該金属線層が、ＩＨ方式における導電発熱部材として機能する請求項１〜５のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項７】
該金属線の配列ピッチを変えることにより温度配向を設けた請求項１６に記載の定着用ベルト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の定着用ベルトから構成されるベルト式定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の画像形成装置において、転写紙などの転写材上に転写されたトナー画像を加熱により定着する定着部に用いられる定着用ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材がポリイミド樹脂からなり、その外周にシリコーンゴム弾性層からなる中間層、そしてさらに、中間層の外周にフッ素樹脂からなる離型層被覆した定着用ベルトが知られている。（特許文献１）
一方、近年の市場の高速化の要求に対応するため、回転スピードが益々上昇してきている。また、ウォームアップ時間の短縮化に対応するため基材であるポリイミド樹脂の肉厚を薄肉化する傾向にある。
この結果、回転方向の二ップ領域を越えた付近において、ベルトが径方向に膨張するように撓み、二ップ領域にて定着されたトナー画像に接触し、画像に乱れを生じるという問題があった。
さらに、上記の定着用ベルトでは熱伝達性が良くなく、ＩＨ方式における導電発熱部材としての機能も有していないという弱点もあった。
上記の問題の解決が迫られる中、昨今の電子写真複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の画像形成装置においては、ベルトの変形が防止され安定した画像を提供する、とともに熱伝達性に優れウォーミングアップ時間が短縮化できる定着用ベルトが渇望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０５１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の第一の課題は、ベルトの変形が防止され安定した画像を提供する、とともに熱伝達性に優れウォーミングアップ時間が短縮化できる定着用ベルトを提供することにある。
更に、本発明の第２の課題は、上記課題に加えて、ＩＨ方式に耐久性をもって対応できる定着用ベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、定着用ベルト基材層の外周にベルトの変形抑制材として機能するような金属線からなる金属線層を配することに着目した結果、従来の問題を一挙に解消するに至った。
【０００６】
かくして、本発明によれば、耐熱性樹脂層からなる基材層、該基材層の外周にベルトの変形を抑制する金属線層が配され、さらに、該金属線層の外周に耐熱性ゴム状弾性体からなる弾性層、そして、該弾性体層の外周にフッ素樹脂からなる離型層で構成されている定着用ベルトが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成を採る本発明によれば、以下のような顕著な作用・効果が奏される。
ａ．ベルトの変形を抑制する弾性力に優れた金属線層の採用により、二ップ領域を越えた付近においてもベルトの径方向の伸びが確実に抑制され、ベルトの変形に起因する画像の乱れが改善される。
ｂ．金属線からなる金属線層により熱伝達性が改善されウォーミングアップ時間が短縮化できる。そして
ｃ．格別の付帯部品を要することなく、容易にＩＨ方式に対応できる定着用ベルトが実現されることになる。
ｄ．ずれ防止層を設けた態様によれば、金属線層のずれが防止でき、より耐久性および品質が向上する。
ｅ．金属線の配列ピッチを変えることによりＩＨ方式ベルトとして機能させた場合の定着部の温度配向を容易に調整することが可能となる。
以下、本発明について添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の定着用ベルトの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の定着用ベルトの別の態様を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について添付図面を参照しながら説明する。
図１では、本発明の定着用ベルトの一例を示し、（１）は基材層、（２）はベルトの変形を抑制する金属線からなる金属線層、（３）は該金属線層（２）の外周に被覆された弾性層、そして、（４）は離型層である。
図２の定着用ベルトは、基材層（１）、金属線層（２）、弾性層（３）、離型層（４）は図１と同様とし、基材層（１）と金属線層（２）との間に、さらに、ずれ防止層（５）を設けたものである。
以下、本発明について、図１を参照しながら説明する。
本発明の第一の特徴は、基材層（１）と弾性層（３）との間に、定着用ベルトの変形を抑制する金属線からなる金属線層（２）で構成したことに在る。
更に、本発明の第二の特徴は、上記の金属線層（２）を、ＩＨ方式で、金属コイルで発生した磁力線によって渦電流が生じる金属部、すなわち導電発熱部材として利用し、該金属の電気抵抗により発生する熱で該ベルトを温めるようにしたことに在る。ここに、“ＩＨ方式における導電発熱部材”とは、ＩＨ方式により、金属コイルに電流を流し、ここで発生する磁力線によってもう一方の金属に渦電流を発生させ、この流れる電流が金属の電気抵抗により熱に変換される際の、該“一方の金属”を指す。本発明では、該“一方の金属”として、金属線からなる金属線層利用して発熱させ、該ベルトを温めることになる。
【００１０】
金属線層（２）には、銅線、銅合金線、錫合金線、アルミ合金線及び、これらの合金線に錫、銀、亜鉛等の金属鍍金を被覆した金属線が使用可能であるが、その中でも、弾性力に優れ、変形防止効果の優れたＳＵＳ３０４あるいはＳＵＳ３１６等のステンレス線が特に好ましく採用される。さらに、縦弾性係数が１６０ＧＰａ（キ゛カ゛ハ゜スカル）〜２２０ＧＰａの範囲にあるステンレス線がベルト全体としての弾力性及び可撓性の点から、さらに好ましい。
そして、金属線層（２）の構造としては、横巻層ないし適宜縦添えを施した横巻層、さらには編組層等のシームレス状の集合体構造が挙げられる。構造自体は、図示した単層のみならず、互いに独立した複数層としてもよい。
ここで、金属線による編組層や横巻き層が変形防止に効果的な理由は以下のとおりである。第一の理由は、金属は熱による膨張が耐熱性樹脂に比べて極めて少ないこと、そして第２の理由は、金属が機械的強度に優れていることである。これら特徴を持つ金属線を、ポリイミド等の耐熱性樹脂上に編組、または横巻きすることにより、定着用ベルトが高速回転時に耐熱性樹脂が伸びるのを防ぐことができる。
この場合、生産性・コストの点では横巻層、変形の更なる抑制効果としては編組層の方が優れているので、ベルトの要求特性に応じて、これらの構造を適宜使い分ければよい。また、金属線層の素線の線径は２０μｍ〜７０μｍの円形素線、あるいは、幅３０μm〜３００μm、高さ２０μm〜７０μｍの平角素線を使用する。なお、横巻の場合には、巻線の滑り防止の点からは、円形素線より平角素線がより好ましい。編組の厚みは２０μｍ〜１００μｍ程度であればよく、最終的な金属線層（２）の厚みは２０μｍ〜１５０μｍの範囲に調整されることが好ましい。
【００１１】
このとき基材（１）に用いられる耐熱性樹脂としては、一般に耐熱性樹脂と称されているものであれば格段の制約はないが、その中でもポリイミド樹脂が好ましく用いられる。
次に、本発明において、金属線層（２）の上の弾性層（３）に配される耐熱性ゴム状弾性体としては、シリコーンゴムあるいはフッ素ゴム等が挙げられるが、コストの点からはシリコーンゴムがより好ましい。この弾性層（３）の厚さは、クッション性と強度の両面を考慮したとき、１０μｍ〜２００μｍの範囲にあることが望ましい。一方、離型層（４）には、離型性に優れたフッ素樹脂が好ましく用いられる。この離型層（４）の厚さは離型性と耐久性の両方を考慮したとき、１０μｍ〜５０μｍの範囲にあることが望ましい。
【００１２】
ここに、フッ素樹脂の具体例としては、テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。これらの中で、離型性や屈曲性の面からテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）が特に好ましい。
以上のような材料からなる定着用ベルト全体の肉厚は５００μｍ以下とするが、望ましくは５０μｍ〜３００μｍ、さらに望ましくは５０μｍ〜１５０μｍである。この厚さがあまり薄いとベルトの強度が弱くなり、反対に厚すぎるとベルトの熱伝導性が低下する。
【００１３】
本発明の定着ベルトは第二の特徴である金属線層（２）を、ＩＨ方式で、導電発熱部材として利用可能であり、要求される発熱量に応じて、横巻き、あるいは編組からなる、金属線層（２）の巻ピッチ乃至編組密度を変更すれば良い。
さらに、ベルトの位置により発熱量に温度配向を設けたい場合には金属線層（２）の配列ピッチを変えることにより対応可能である。
【００１４】
次に、図２に示す本発明の定着用ベルトの別の態様について説明する。
本態様は、上述した、図１のベルトにおいて、基材層（１）と金属線層（２）との間に金属線層の巻線の滑り（ずれ）を防止するための、ずれ防止層（５）を追加し、５層構造としたものである。
ずれ防止層（５）は、横巻線あるいは編組からなる金属線層（２）のずれ防止のために設けたものであり、巻線の巻ピッチが粗い場合、ずれが発生し易い、横巻の場合が特に効果的である。
ずれ防止層（５）は基材（１）との密着性を勘案して、弾性を有するゴムあるいは樹脂から選択すればよく、その中でも、シリコ−ンゴム弾性体が特に好ましい。ずれ防止層（５）の厚さは、金属線層（２）の素線径、ずれ防止効果等を考慮し、５μｍ〜２５μｍが好ましい範囲である。
なお、金属線層（２）のずれ防止効果を最大限発揮するためには、金属線層（２）を形成する素線として平角導体を用いることが特に望ましい。
【００１５】
次に、本発明の定着用ベルトの製造方法について、一例を挙げて説明する。
先ず、要求されるベルトの内径に合せたアルミ芯金等の管状体にポリイミドの前駆体である容液状のポリイミド酸をコーティングする。次に、コーティングしたポリイミド酸を加流・イミド化させてポリイミド樹脂層の基材層（１）を形成する。  次に、この基材層（１）の外周且つ円周方向に金属線、例えば、縦弾性係数が１９３ＧＰａである、ＳＵＳ３０４ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４Ｗ１若しくはＳＵＳ３０４Ｗ２等のステンレス線を横巻方式で巻き付けて、金属線層（２）を形成する。その後、液状シリコーンゴムをコーティングした後、加硫・固化してシリコーンゴム弾性層からなる弾性層（３）を形成する。そして、弾性層（３）上にフッ素樹脂からなるチューブを被覆した離型層（４）を設ける。
最後に、この４層構造体を管状物から引き抜くことにより、本発明の定着用ベルトが
得られる。そして、このベルトには、必用に応じて表面研磨等の仕上げ処理を施してもよい。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明の定着用ベルトの実施例を示す。
「実施例１」
上述した製造方法において、基材層（１）を、厚さ５０μｍ、幅３５０ｍｍのポリイミド層とし、その外周に線径が３０μｍ、縦弾性係数が１９３ＧＰａの金属線（ＳＵＳ３０４ＷＰＢ）を単層に横巻きして、厚さが３０μｍの金属線層（２）を形成した。さらに、該金属線層（２）の外周に厚さが１５０μｍのシリコーンゴムの弾性層（３）、さらに、弾性層（３）の外周に厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆して、ベルト全体の肉厚が２６０μｍ、幅 ３５０ｍｍの図１に示す４層の円筒状の定着用ベルトを作成した。
【００１７】
以下に、本発明の別態様の定着用ベルトの実施例を示す。
「実施例２」
上述した製造方法において、基材層（１）を、厚さ５０μｍ、幅３５０ｍｍのポリイミド層とし、その外周にずれ防止層（５）として、厚さが１０μｍのシリコーンゴム弾性体を形成した後、その外周に線径が３０μｍ、縦弾性係数が１９３ＧＰａの金属線（ＳＵＳ３０４ＷＰＢ）を単層に横巻きして、厚さが３０μｍの金属線層（２）を形成した。さらに、該金属線層（２）の外周に厚さが１５０μｍのシリコーンゴムの弾性層（３）、さらに、弾性層（３）の外周に、離層（４）として、厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆して、ベルト全体の肉厚が２８０μｍ、幅 ３５０ｍｍの図２に示す５層の円筒状の定着用ベルトを作成した。
【００１８】
このようにして作成した定着用ベルトをベルト式定着装置に組込み、実機（コピー機）に使用した所、ベルトの変形が一切発生せず画像の定着性も良好であることが確認された。また、ＩＨ方式に適用した結果、ベルト内の導電発熱部材として機能する金属線層により該ベルトが電磁誘導加熱によって極めて短時間で温められ、これにより、事前にヒーターの昇温が不要となる為消費電力が低減されることも確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の定着用ベルトは、定着用ベルトとしてだけでなく、誘導加熱方式のプリンタ、その他の誘導加熱機器にも適用できる。
【符号の説明】
【００２０】
１      定着用ベルトの基材層
２      定着用ベルトの変形抑制材兼ＩＨ方式における導電発熱部材として機能する金属線からなる金属線層
３      定着用ベルトの弾性層
４      定着用ベルトの離型層
５      定着用ベルトのずれ防止層
【図１】
2011090249.tif 000003
【図２】
2011090249.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011090249.tif 000005
【図２】
2011090249.tif 000006