(57)【要約】【課題】  高温下弾性率、耐折性、耐久性に優れており、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトを提供する。【解決手段】  熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用の定着ベルトであって、  前記熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む、  画像形成装置用定着ベルト。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用の定着ベルトであって、
前記熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む、
画像形成装置用定着ベルト。
【請求項２】
前記定着ベルトは、外径が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有する、請求項１に記載の画像形成装置用定着ベルト。
【請求項３】
前記表面層は、フッ素樹脂を含む、請求項１または２に記載の画像形成装置用定着ベルト。
【請求項４】
前記フッ素樹脂は、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を含む、請求項３に記載の画像形成装置用定着ベルト。
【請求項５】
前記弾性層は、シリコーンゴムを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置用定着ベルト。
【請求項６】
熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用定着ベルトの製造方法であって、
下記の工程（１）〜（３）を備える、画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
工程（１）は、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む熱可塑性樹脂を、溶融押出成形して基材層を得る工程。
工程（２）は、前記表面層を形成する樹脂を溶融押出成形して表面層を得る工程。
工程（３）は、前記円筒形の基材層を前記円筒形の表面層の内側に挿入した状態で金型内に配置し、前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、前記金型を加熱して前記未硬化樹脂を硬化させて、前記基材層と前記表面層との間に弾性層を形成する工程。
【請求項７】
前記工程（３）において、前記金型として、内面形状が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有するものを用い、
前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後に、前記金型を加熱することにより、前記未硬化樹脂を硬化させ、前記基材層と前記弾性層と前記表面層とをこの順に密着させた定着ベルトを形成すると共に、前記基材層の内面側を加熱することにより前記定着ベルトを前記金型の内面に密着させて、定着ベルトの形状を前記逆クラウン形状に成形する工程を備える、請求項６に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
【請求項８】
前記工程（３）において、前記弾性層を形成する未硬化樹脂として液体シリコーンゴムを用い、前記金型の加熱により前記液体シリコーンゴムの一次加硫を行う、請求項６または７に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
【請求項９】
前記工程（３）において、前記一次加硫の後、前記定着ベルトを金型から取出し、当該定着ベルトを前記一次加硫の加熱温度よりも低温で加熱して前記シリコーンゴムの二次加硫を行う、請求項８に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置などに用いられる定着ベルトに関する。具体的には、デジタル印刷機、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に使用される、画像形成装置用定着ベルト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、まず、像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する。次に、現像されたトナー像を中間転写ベルト上に一次転写した後、これを用紙等の記録媒体上に二次転写する。さらに、当該記録媒体上の未定着のトナー像を、定着ベルト、ローラなどを用いて、加熱・加圧して画像を当該記録媒体に定着させる。
【０００３】
このような画像形成装置の定着ベルトとして、例えば、特許文献１には、耐熱性基材層の外面に弾性層および離型層が順次形成された３層構造の定着ベルトが開示されている。このような３層構造を有する定着ベルトは、柔軟性と離型性を兼ね備えるという利点を有する。
【０００４】
また、記録媒体として紙などの吸湿性を有するものを用いた場合、紙などに熱を与えた時に含有水分が瞬時に蒸発して紙が収縮し、画像形成装置の定着部において紙シワ、紙詰まりが多発しやすいという問題がある。このような問題の解決方法としては、定着ローラを逆クラウン形状（ローラの両端部から中央部に向かってその外径が小さくなる形状）に加工し、ローラの回転によって、ローラの軸方向の両端側に紙を引っ張るように搬送しながら定着するという方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
さらに、例えば特許文献３には、３層構造の定着ベルトであり、かつ、このような逆クラウン形状を付与したものが開示されている。
【０００６】
これらの定着ベルトの基材層を形成する材料としては、未定着トナーの定着時の加熱・加圧に耐え得るという観点から、耐熱性樹脂や金属を用いることが一般的である。定着ベルトの基材層に耐熱性樹脂を用いる場合、定着時の加熱を考慮して、一般にはポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている（例えば、特許文献４を参照）。また、このような熱硬化性樹脂を基材層に用いた場合の３層構造を有する定着ベルトの製造方法として、例えば特許文献５のように、基材層の外面に液体シリコーンゴムを一定膜厚で塗布し、加熱により加硫させて弾性層とし、これをフッ素樹脂塗料に浸漬後、焼成して弾性層の上に離型層を形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６８４２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２５４２７８号公報
【特許文献３】特開２００６−１９９０２６ 号公報
【特許文献４】特許第３０５１０８５号
【特許文献５】特許第４８４９３５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、定着ベルトの基材層にポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を使用した場合、高温下弾性率、耐折性、耐久性などの定着ベルトに求められる特性において優れているという利点を有する。一方、定着ベルトの基材層にポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を使用した場合の大きな課題の一つは、コストが非常に高いことである。これは、ポリイミドやポリアミドイミドといった熱硬化性樹脂の原料価格が高価であることに加えて、熱硬化性樹脂であるために、定着ベルトの成形・焼成工程が必要であり、製造時間が極めて長くなることが大きな原因である。また、熱硬化性樹脂を用いた定着ベルトを大量に工業生産しようとすると、多数の金型が必要となり、成形機やオーブンなど多くの装置を要することも、製造コストが高くなる要因となっている。
【０００９】
また、定着ベルトには、上記のような逆クラウン形状を付与する場合がある。熱硬化性樹脂を用いた基材層においては、一般に、金型を用いて基材層を円筒形に成形した後、基材層を別の焼成用金型の外面に被せて焼成する。焼成の際、基材層は、成形時の残留応力によって収縮して、焼成用金型に密着する。したがって、逆クラウン形状の基材層を製造する場合には、焼成用金型の外面形状を逆クラウン形状にしておくことになる。
【００１０】
しかしながら、焼成用金型の外面形状を逆クラウン形状にすると、冷却後に焼成用金型から基材層を引き抜く際には、基材層の軸方向中央部の内径の小さい部分が、焼成用金型の端部の外径の大きい部分を通過することになる。このため、逆クラウン量（端部と中央部における外径の差）が大きいと、基材層の内側から焼成用金型が抜けなくなるという問題がある。基材層の内側にある焼成用金型を無理に引き抜くと、基材層が割れてしまう。よって、熱硬化性樹脂を基材層に用いると、逆クラウン量を設計する上で大きな制約がある。
【００１１】
このような状況下、本発明者は、基材層を形成する樹脂として、溶融押出成形によって連続的に円筒形の基材層を製造することができる熱可塑性樹脂を用いて、熱硬化性樹脂を用いることによる上記のような問題を解決することを検討した。その結果、熱可塑性樹脂を用いることにより、熱硬化性樹脂を用いる場合に比して製造時間が大幅に短縮でき、多くの金型なども必要としないため、コストを大幅に低減できた。
【００１２】
しかしながら、溶融押出成形により得られる円筒形の基材層の外径及び内径は、それぞれ、端部から中央部にかけて一定である。このような基材層を用いて、上記のような３層構造を有し、かつ、外面形状が逆クラウン形状の定着ベルトを得る場合には、例えば離型層の外面及び内面を逆クラウン形状とし、当該離型層の内面と、外径が端部から中央部にかけて一定の円筒形を有する上記の基材層の外面との間に弾性層を設けることが考えられる。このような定着ベルトでは、弾性層の厚みが軸方向において変化することになり、端部においては厚く、中央部に向かうに従い薄くなる。弾性層の厚みが軸方向において変化している場合には、定着ベルトと相手部材（ローラなど）とのニップ幅が不均一になるという問題がある。
【００１３】
また、仮に基材層に精密な逆クラウン形状が付与できたとしても、液状シリコーンゴムなどの弾性層を形成する未硬化樹脂を基材層の外面に塗布した後、当該樹脂を加熱して硬化させる際に、基材層が熱によって変形して逆クラウン形状が維持できなくなる恐れがある。さらに、特許文献５に開示されたようなスリットリングを使用する塗布方法を用いて、弾性層の厚みを一定にしようとすれば、精密な膜厚制御が必要となり、装置コストが大きくなる。
【００１４】
本発明は、定着ベルトにおいて、耐熱性、耐久性などの定着ベルトに求められる特性は優れるがコストの高い熱硬化性樹脂の代わりに、コストの低い熱可塑性樹脂を基材層に用いた場合に生じる種々の問題を解決するものである。すなわち、本発明は、高温下弾性率、耐折性、耐久性に優れており、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルト、及びその製造方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記の従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、特定の組成を有する熱可塑性樹脂により形成された基材層を備えることにより、高温下弾性率、耐折性、耐久性に優れており、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い画像形成装置用の定着ベルトが得られることを見出した。具体的には、熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された定着ベルトであって、熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む定着ベルトは、高温下弾性率、耐折性、耐久性に優れており、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストを小さくできることを見出した。
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
【００１６】
また、本発明者は、上記定着ベルトを簡便に製造することができ、さらに、所望の逆クラウン形状を有する上記定着ベルトを簡便に製造することができる、画期的な製造方法も見出した。
【００１７】
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項１．  熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用の定着ベルトであって、
前記熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む、
画像形成装置用定着ベルト。
項２．  前記定着ベルトは、外径が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有する、項１に記載の画像形成装置用定着ベルト。
項３．  前記表面層は、フッ素樹脂を含む、項１または２に記載の画像形成装置用定着ベルト。
項４．  前記フッ素樹脂は、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を含む、項３に記載の画像形成装置用定着ベルト。
項５．  前記弾性層は、シリコーンゴムを含む、項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置用定着ベルト。
項６．  熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用定着ベルトの製造方法であって、
下記の工程（１）〜（３）を備える、画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
工程（１）は、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む熱可塑性樹脂を、溶融押出成形して基材層を得る工程。
工程（２）は、前記表面層を形成する樹脂を溶融押出成形して表面層を得る工程。
工程（３）は、前記円筒形の基材層を前記円筒形の表面層の内側に挿入した状態で金型内に配置し、前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、前記金型を加熱して前記未硬化樹脂を硬化させて、前記基材層と前記表面層との間に弾性層を形成する工程。
項７．  前記工程（３）において、前記金型として、内面形状が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有するものを用い、
前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後に、前記金型を加熱することにより、前記未硬化樹脂を硬化させ、前記基材層と前記弾性層と前記表面層とをこの順に密着させた定着ベルトを形成すると共に、前記基材層の内面側を加熱することにより前記定着ベルトを前記金型の内面に密着させて、定着ベルトの形状を前記逆クラウン形状に成形する工程を備える、項６に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
項８．  前記工程（３）において、前記弾性層を形成する未硬化樹脂として液体シリコーンゴムを用い、前記金型の加熱により前記液体シリコーンゴムの一次加硫を行う、項６または７に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
項９．  前記工程（３）において、前記一次加硫の後、前記定着ベルトを金型から取出し、当該定着ベルトを前記一次加硫の加熱温度よりも低温で加熱して前記シリコーンゴムの二次加硫を行う、項８に記載の画像形成装置用定着ベルトの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高温下弾性率、耐折性、耐久性に優れており、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い画像形成装置用定着ベルトを提供することができる。また、本発明によれば、当該定着ベルトの簡便な製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、所望のクラウン形状が付与された当該定着ベルトの簡便な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の画像形成装置用定着ベルトの略図的斜視図である。
【図２】本発明の画像形成装置用定着ベルトの径方向における略図的断面図である。
【図３】実施例１で得られた画像形成装置用定着ベルトの長さ方向における外径の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の画像形成装置用定着ベルトは、熱可塑性樹脂により形成された基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された画像形成装置用の定着ベルトであって、熱可塑性樹脂が、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含むことを特徴とする。
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
以下、本発明の定着ベルト及びその製造方法について詳述する。
【００２１】
１．画像形成装置用定着ベルト
例えば図１及び図２に示されるように、本発明の画像形成装置用定着ベルト１は、基材層２と、弾性層３と、表面層４とが内側から順に積層された円筒形の定着ベルトである。以下、本発明の画像形成装置用定着ベルトを構成するこれらの層の詳細について、各層毎に説明する。
【００２２】
基材層２
本発明の定着ベルトにおいて、基材層は最内層に位置し、前記基材層の外面には、弾性層が形成されている。すなわち、本発明の定着ベルトの内面は、基材層の内面により構成されている。基材層は、円筒形を有している。
【００２３】
また、本発明の定着ベルトの基材層は、熱可塑性樹脂により形成されており、後述の通り、溶融押出成形により連続的に製造される。本発明の定着ベルトは、ロールなどの加圧部材と対向させて未定着トナー像を載せた紙を通過させて使用される。このため、当該定着ベルトの基材層には、加熱や加圧に対する優れた耐久性が求められ、基材層に使用される熱可塑性樹脂としても、優れた耐久性が求められる。
【００２４】
本発明において、基材層を形成する熱可塑性樹脂は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含むことを特徴とする。すなわち、基材層を形成する熱可塑性樹脂は、上記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーを必須成分とし、さらに、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、及びフッ素樹脂のうち少なくとも１種の他のポリマーを必須成分として含む。
【００２５】
一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがあるフェニレン基であることが好ましい。
【００２６】
基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3が置換基を有する場合、置換基としては、特に制限されないが、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、加熱や加圧に対する耐久性を高め、さらに、熱硬化性樹脂を用いる場合に比して大幅に製造コストを小さくする観点から、好ましくは、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、炭素数７〜１０のアラルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。同様の観点から、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ、置換基を有しないことが好ましく、フェニレン基であることがより好ましい。
【００２７】
一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3が、全てフェニレン基であるポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（以下、「ＰＥＥＫ」と表記する場合がある。）と称されるポリマーである。ＰＥＥＫは、通常、ヒドロキノンと、ハロゲンを置換体として両端に結合させたベンゾフェノンとを、公知の求核置換反応により結合させて製造される。例えば、ジフェニルスルホン（ＤＰＳ）中で、炭酸カリウム及び／又は炭酸ナトリウムなどの炭酸アルカリ金属の存在下、４，４’−ジフルオロベンゾフェノンとヒドロキノンとを反応させる方法等により製造することができる。また、ベンゾフェノンと、両端に求電子剤として塩素を結合させたケトン基を持つベンゼン環を、塩化アルミニウム等を触媒として、公知の求電子置換反応で結合させる製造方法もある。ＰＥＥＫを構成するモノマーの構成比を調整して、ポリマーの末端を、フッ素原子等のハロゲン原子としたものも用いることができ、水酸基としたものも用いることができる。また、ＰＥＥＫの末端に末端封止剤を反応させることにより、ハロゲン末端や水酸基末端を、フェニル基等の不活性置換基に置き換えたものを用いることもできる。
【００２８】
ＰＥＥＫの市販品として代表的なものとしては、ビクトレックス（Ｖｉｃｔｒｅｘ）社製の商品名「ビクトレックスＰＥＥＫ」シリーズなどが挙げられる。具体的には、ビクトレックス社ＰＥＥＫ４５０Ｇ、３８１Ｇ、１５１Ｇ、９０Ｇ（商品名）などがある。また、ＰＥＥＫの市販品としては、ダイセル・デグサ社のＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（商品名）も挙げられ、他に、ソルベイ社からも上市されている。
【００２９】
本発明において、一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーは、上記繰り返し単位により構成された単独重合体であってもよいし、他の繰り返し単位との共重合体であってもよい。他の繰り返し単位との共重合体である場合、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、加熱や加圧に対する耐久性を向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点からは、他の繰り返し単位の具体例としては、下記一般式（Ｂ）〜（Ｆ）などが挙げられる。
【００３０】
−（Ａｒ−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ−Ｏ−Ａｒ−Ｘ−Ａｒ−Ｏ）−      （Ｂ）
−（Ａｒ−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ−Ｏ）−      （Ｃ）
−（Ａｒ−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ−Ｏ−Ａｒ−Ｘ−Ａｒ−Ｏ）−      （Ｄ）
−（Ａｒ−ＳＯ2−Ａｒ−Ｏ−Ａｒ−Ｏ）−      （Ｅ）
−（Ａｒ−ＳＯ2−Ａｒ−Ｏ−Ａｒ−Ｘ−Ａｒ−Ｏ）−      （Ｆ）
【００３１】
一般式（Ｂ）〜（Ｆ）において、複数の基Ａｒは、それぞれ独立して、上記の一般式（Ａ）の基Ａｒ1〜Ａｒ3と同様である。また、基Ｘとしては、単結合、酸素原子、硫黄原子、基−ＳＯ2−、基−ＣＯ−、または２価の炭化水素基が挙げられる。これらの繰り返し単位は、１種類単独で含まれていてもよいし、２種類以上が含まれていてもよい。
【００３２】
本発明において、上記のポリマーが他の繰り返し単位を有する場合、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、加熱や加圧に対する耐久性をより向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点からは、当該ポリマーにおける一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の割合としては、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上が挙げられる。
【００３３】
本発明の定着ベルトの基材層を形成する熱可塑性樹脂は、上記のポリマーに加えて、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の他のポリマーを含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の定着ベルトにおいては、基材層を形成する熱可塑性樹脂として、上記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーを主成分として用いることにより、定着ベルトの機械的強度を高めることが可能になる。このため、当該熱可塑性樹脂において、上記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーの割合としては、好ましくは７０〜９５質量％程度、より好ましくは８０〜９０質量％程度が挙げられる。
【００３５】
また、本発明の定着ベルトにおいては、基材層を形成する熱可塑性樹脂として、上記の他のポリマーの少なくとも１種を用いることにより、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、加熱や加圧に対する耐久性をより向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとすることが可能となる。上記の他のポリマーの割合としては、好ましくは５〜３０質量％程度、より好ましくは１０〜２０質量％程度が挙げられる。
【００３６】
ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）は、脂肪族、脂環族又は芳香族系のエーテル単位と、環状イミド基とを、繰り返し単位として含有するポリマーである。本発明において、ポリエーテルイミドとしては、溶融押出成形性を有するものであれば、特に制限されない。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ポリエーテルイミドの主鎖に、環状イミド、エーテル結合以外の構造単位を有していてもよい。このような構造単位としては、例えば、芳香族、脂肪族、脂環族エステル単位、オキシカルボニル単位などが挙げられる。ポリエーテルイミドとしては、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３７】
本発明において、好ましいポリエーテルイミドとしては、例えば、下記一般式で表される繰り返し単位を有するものが挙げられる。
【化１】
2015129800.tif 000002
［上記一般式中、Ｒ1は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基を示し、Ｒ2は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基、２〜２０個の炭素原子を有するアルキレン基、２〜２０個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び２〜８個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群から選択された２価の有機基を示す。］
【００３８】
上記一般式において、基Ｒ1及びＲ2の６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基としては、例えば、下記式に示される芳香族残基を有するものが挙げられる。
【化２】
2015129800.tif 000003
【００３９】
ポリエーテルイミドは、通常、モノマー成分として、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを公知の方法で重合させて得られるポリアミック酸から、脱水、環化反応を経て製造される。芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ビスフェノール−Ａ型テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。芳香族ジアミンとしては、ｍ−フェニレンジアミンを挙げることができる。これらは、適宜組合せて使用することができる。
【００４０】
本発明において、ポリエーテルイミドとしては、熱可塑性樹脂の溶融成形性やコストの観点から、２，２−ビス[４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル]プロパン二無水物とｍ−フェニレンジアミン、又はｐ−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましく使用される。このポリエーテルイミドとしては、「ウルテム」の商品名でサビック社から市販されたものが使用できる（例えば、「Ｕｌｔｅｍ  １０００」、「Ｕｌｔｅｍ  ＸＨ６０５０」などの登録商標名の商品）。
【００４１】
ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）は、分子中に複数のスルホニル基（−ＳＯ2−）と複数の芳香族炭化水素基を有するポリマーである。通常、ポリハロゲン化芳香族化合物とスルフィド化剤とを、公知の方法により重合して製造される。ポリフェニルスルホンとしては、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４２】
本発明において、好ましいポリフェニルスルホンとしては、例えば、下記一般式で表される繰り返し単位を有するものが挙げられる。
【化３】
2015129800.tif 000004
【００４３】
上記一般式で表されるポリフェニルスルホンは、４，４’−ジヒドロキシビフェニル及び４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホンから求核置換により製造することができる。また、このポリフェニルスルホンとしては、「レーデル」の商品名で、ソルベイスペシャルティポリマーズ社から市販されたものを使用することができる。例えば、「Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５０００」、「Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５１００」、「Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５５００」、「Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５６００」、「Ｒａｄｅｌ  Ｒ−５８００」などの登録商標名の商品）。
【００４４】
フッ素系樹脂としては、例えば、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）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。フッ素樹脂は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４５】
フッ素系樹脂としては、これらの中でも、ＰＦＡを用いることが好ましい。本発明において、基材層を形成する熱可塑性樹脂にフッ素樹脂が含まれる場合、ポリエーテルイミドやポリフェニルスルホンと同様、耐折性、加熱や加圧に対する耐久性のバランスを制御することに貢献する。さらに、本発明の定着ベルトの製造過程において、基材層の内側に当接するセラミックヒータ部材、ベルト形状を内側から支える支持部材などとの間で摺動性が向上することも期待できる。
【００４６】
基材層は、必要に応じて、導電剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、公知の電子導電性物質、イオン導電性物質などを用いることができる。導電剤は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
電子導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等の導電性炭素系物質；酸化チタン、酸化亜鉛、アンチモンドープの酸化錫、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム、アルミニウム、銅合金等の金属及びその酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。
【００４８】
イオン導電性物質としては、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；トリデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、ラウリルトリメチルアンモニウムパークロレート、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（３’−ドデシロキシ−２’−ヒドロキシプロピル）メチルアンモニウムエトサルフェート、３−ラウルアミドプロピル−トエイメチルアンモニウムメチルサルフェート、ステアルアミドプロピルジメチル−β−ヒドロキシエチル−アンモニウム−ジハイドロジェンフォスフェート、テトラブチルアンモニウムホウフッ酸塩、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の第４級アンモニウムの過塩素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、メチルサルフェート塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、アセテート等の有機イオン性導電物質；電荷移動錯体等が挙げられる。
【００４９】
これらの導電剤の中でも、カーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ガスブラック、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。より少量の混合で所望の導電率を得るのに有効なものとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、オイルファーネスブラックなどが挙げられる。なお、ケッチェンブラックとは、コンタクティブファーネス系のカーボンブラックである。
【００５０】
基材層が導電剤を含む場合、その使用量としては、通常、５〜２０質量％程度であればよい。これにより、基材層に対して定着ベルトに適した導電性を付与することができる。
【００５１】
さらに、基材層には補強用のフィラーを含んでもよい。補強用フィラーとしては、例えば、板状無機フィラーなどが挙げられる。具体的には、最大径１〜２０μｍ程度、厚さ０．０５〜２μｍ程度、アスペクト比（最大径／厚さ）２０〜４００程度、好ましくは最大径１〜１０μｍ程度、厚さ０．０５〜１μｍ程度、アスペクト比（最大径／厚さ）５０〜３００程度の板状無機フィラーが挙げられる。当該板状無機フィラーを基材層に用いることにより、本発明の定着ベルトの高温下弾性率、加熱や加圧に対する耐久性をより向上させることができる。
【００５２】
板状無機フィラーの具体例としては、上記各寸法の規定範囲を満足するものであれば、天然、合成を問わず、公知の板状無機フィラーを使用することができる。また、これらを焼成処理することも可能である。例えば、鱗片状又は薄片状の雲母、マイカ、セリサイト、イライト、タルク、カオリナイト、モンモリロナイト、スメクタイト、バーミキュライト、板状又は薄片状の二酸化チタン、チタン酸カリウム、チタン酸リチウム及びベーマイト等を挙げることができる。これらの中でも好ましくは、鱗片状チタン酸塩化合物、マイカ、セリサイト、イライト、タルク、カオリナイト、モンモリロナイト、ベーマイトが良い。なお、板状とは、板状物の他に、薄片状物、鱗片状物等を包含する。
【００５３】
また、当該板状無機フィラーは、水分散ｐＨが５．５〜８．０であることが好ましい。また、溶出アルカリ量が、ナトリウム１０ｐｐｍ以下、カリウム２０ｐｐｍ以下であることも好ましい。当該水分散ｐＨの値、および溶出アルカリ量の値を満足することにより、溶融時の樹脂劣化によるゲル状の突起、導電剤の分散不良を抑制する効果が得られる。また、樹脂の分子量低下による耐折強度の低下を防ぐことができる。
【００５４】
ここで水分散ｐＨとは、試料１ｇを１００ｍＬのビーカーに秤取り、脱イオン水１００ｍＬを加えて１０分間マグネティクスターラーで攪拌した後、ｐＨメーターで測定したｐＨ値を意味する。また、溶出アルカリ量とは、試料１ｇを水１００ｍＬに分散させ、室温で１時間攪拌した後、Ｎｏ．５Ｃ濾紙にて濾過し、濾液を原子吸光分析法により測定することにより求めたアルカリ量を意味する。
【００５５】
なお、板状無機フィラーの水分散ｐＨ及び溶出アルカリ量の少なくとも一方が、上記の範囲を満足しない板状無機フィラーであっても、次に示すような公知の方法によって、上記範囲を満たす板状無機フィラーとすることができる。水分散ｐＨ及び／又は溶出アルカリ量を調整する方法としては、塩酸、硫酸、酢酸、燐酸、亜燐酸等の無機酸や有機酸等の酸で処理をする方法を挙げることができる。より具体的には、例えば、ミキサー又はタンブラーで板状無機フィラーと酸とを混合した後、該板状無機フィラーを十分乾燥させる方法、板状無機フィラーを酸水溶液に浸漬する方法等を挙げることができる。さらに、酸処理後は十分に水洗してもよい。
【００５６】
板状無機フィラーは、カップリング剤等で表面処理をしてもよい。カップリング剤等で表面処理することにより、定着ベルトの高温下弾性率、加熱や加圧に対する耐久性をさらに向上し得る。カップリング剤としては特に限定されず、シラン系、チタネート系、アルミナート系等一般的なカップリング剤を用いることができる。表面処理方法としては、従来の乾式、湿式表面処理法が使用でき、特に湿式表面処理法が望ましい。
【００５７】
基材層が補強用フィラーを含む場合、その使用量としては、通常、５〜４０質量％程度、好ましくは１０〜２５質量％程度が挙げられる。このような範囲を充足することにより、定着ベルトの高温下弾性率、加熱や加圧に対する耐久性をさらに向上し得る。また、補強用フィラーを基材層に添加することにより、熱可塑性樹脂の熱膨張を抑制する効果もある。このため、定着ベルトに対して繰り返し冷却・加熱が加えられた際の寸法変化をより小さくし得る。
【００５８】
なお、基材層には、必要に応じて、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、熱伝導剤、可塑剤、光安定剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、接着剤、難燃剤、分散剤等の樹脂に添加される公知の添加剤を適宜配合することができる。特に、熱伝導剤としては、金属窒化物（窒化ホウ素、窒化アルミニウム）、シリコン、スズ等を配合するとよい。
【００５９】
本発明の定着ベルトにおいて、基材層の厚みとしては、特に制限されないが、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、耐久性を向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点からは、好ましくは５０〜２００μｍ程度、より好ましくは６０〜１６０μｍ程度が挙げられる。特に、当該厚みが５０μｍ以上であれば、外力による寸法安定性能に優れ、駆動時の（延伸や歪みによる）変形量が少なく、画像ズレが起こりにくい。また、当該厚みが２００μｍ以下であれば、耐折性に優れ、駆動時のベルトのワレが起こりにくい。
【００６０】
弾性層３
本発明の定着ベルトにおいて、弾性層は、上述の基材層の上に形成されており、当該基材層と後述の表面層との間に形成されている。弾性層は、円筒形状を有する。弾性層は、樹脂により形成されている。定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、耐久性をより向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点から、当該樹脂としては、好ましくはシリコーンゴムが挙げられる。
【００６１】
弾性層を形成するシリコーンゴムの素材（硬化前のシリコーンゴム）としては、特に制限されないが、ビニル基を含有したポリオルガノシロキサン組成物が一般に使用される。このシリコーンゴムとしては、液状シリコーンゴムが一般的に用いられ、ミラブルタイプと称される熱加硫型シリコーンゴムなども使用できる。
【００６２】
液状シリコーンゴムとしては、付加反応触媒により硬化可能な２液性の液状のものが用いられ、前記熱加硫型シリコーンゴムとしては、過酸化物からなる加硫剤により加硫（硬化）可能な熱硬化型オルガノポリシロキサンなどが用いられる。
【００６３】
また、弾性層を形成するシリコーンゴムには、定着ベルトの使用目的、設計目的等に応じて、充填剤、増量充填剤、着色剤、導電性物質、耐熱剤、顔料等の種々の添加剤が含まれていてもよい。
【００６４】
弾性層に使用されるシリコーンゴムに対する充填剤の配合処方としては、特に制限されないが、通常、ベースとなるシリコーンゴム１００質量部に対して、補強性充填剤及び増量充填剤が、それぞれ１０〜３００質量部程度配合される。補強性充填剤としては、カーボンブラック、湿式シリカ、乾式シリカ（煙霧状シリカ）などが一般的である。なお、ここでいう湿式シリカとは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる補強性シリカである。補強性シリカの製造方法としては、ケイ酸ナトリウムを直接硫酸で分解する直接法や、ケイ酸ナトリウムを塩類と反応させてケイ酸塩を生成させ、次に硫酸または炭酸ガスで分解する間接法など種々の方法が挙げられる。
【００６５】
代表的な湿式シリカとしては、ニップシル（Ｎｉｐｓｉｌ）ＶＮ３（日本シリカ工業株式会社の商品名）、カープレックスＣＳ−５（シオノギ製薬株式会社の商品名）、スターシルＳ（神島化学工業株式会社の商品名）、トクシールＵＳ（株式会社トクヤマの商品名）、シルトンＲ−２（水沢化学工業株式会社の商品名）、ハイシル（Ｈｉｓｉｌ）２２３（ＰＰＧ社（米国）製商品名）、ウルトラシル（Ｕｌｔｒａｓｉｌ）ＶＮ３（デグッザ社の商品名）、バルカシル（Ｖｕｌｋａｓｉｌ）Ｓ（バイエル社の商品名）などが挙げられる。これらの市販の湿式シリカとしては、平均粒径が３０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下のグレードのものが好ましく使用できる。
【００６６】
乾式シリカは、ハロゲン化ケイ素の熱分解法や、ケイ砂を加熱還元、気化したＳｉＯの空気酸化法、有機ケイ素化合物の熱分解法等により製造される二酸化ケイ素からなる補強性シリカである。乾式シリカの市販品としては、アエロジル２００やアエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式会社の商品名）、キャボシル（Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ）ＭＳ−５（キャボット社の商品名）、レオロシールＱＳ１０２（株式会社トクヤマの商品名）などが挙げられる。
【００６７】
本発明の定着ベルトの弾性層においては、必要に応じて、湿式シリカと乾式シリカとを適時併用して使用してもよい。さらに、シリカ表面の活性による二次結合の防止を目的として、潤滑剤（ウエッタ）を添加してもよい。潤滑剤としては、シリコーンレジン類、アルコキシシラン及びシロキサン類、ヒドロキシシラン及びシロキサン類、シラザン類、有機酸エステル類、多価アルコール類などが挙げられる。
【００６８】
また、増量充填剤は、ゴムの機械特性、すなわち物理強度、ゴム硬度、圧縮永久歪みなど弾性層としての機能上特性を向上させる成分であり、例えば、炭酸カルシウム、石英粉、けいそう土、ケイ酸ジルコニウム、クレー（ケイ酸アルミニウム）、タルク（含水ケイ酸マグネシウム）、ウォラストナイト（メタケイ酸カルシウム）、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化クロム、ベンガラ（酸化鉄）、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、リトポン、二硫化モリブデン、マイカ（雲母粉）、グラファイトなどが挙げられる。
【００６９】
また、弾性層においては、酸化セリウムのような耐熱剤を付加型シリコーンゴムに添加して用いてもよい。定着ベルトに限らず、シリコーンゴムからなる定着部材は、赤色系に着色して供給されることが多く、この場合には着色剤としてベンガラを使用するのが一般的である。ベンガラの種類としては、ＳＲＩＳ１１０８（日本ゴム協会標準規格）に規定されたゴム用ベンガラが適用できる。加工時のゴム内における配向性に留意する必要がある場合には、バイフェロックス１３０Ｍ（バイエル社の商品名）のような平均粒径が０．３μｍ以下の球状のグレードをシリコーンゴムに対して０．２〜２質量％程度添加すればよい。
【００７０】
弾性層を形成するシリコーンゴムには、上記のような成分を配合することができる。シリコーンゴムの硬さは、定着ベルトの弾性層に求められる適正なものである必要がある。定着ベルトにおいて、弾性層を設ける目的は、過度な圧力を与えずに記録媒体である紙に対してトナーを定着させることで、画像の鮮明度が向上することにある。このため、弾性層には、適度な軟らかさが要求される。このような観点から、弾性層を形成するシリコーンゴムの硬度としては、一般的にはタイプＡ硬度で２０度以下、好ましくは１０度以下、より好ましくは５度以下が挙げられる。
【００７１】
さらに、弾性層の熱伝導度を高める処方としては、シリコーンゴムの比重を高める配合が知られている。例えば、ベースとなるシリコーンゴム１００質量部に対してアルミナ、シリカなどの熱伝導性の良い配合剤を３０重量以上配合して、弾性層の熱伝導率を０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。原料となる液状シリコーンゴムにおいて、このような処方としては、信越化学工業株式会社のＸ−３４−２１８０Ａ／Ｂ（硬度５Ａ、熱伝導率０．６７Ｗ／ｍ・Ｋ）、Ｘ−３４−２１８１Ａ／Ｂ（硬度１０Ａ、熱伝導率０．６３Ｗ／ｍ・Ｋ）などの商品が例示できる。
【００７２】
また、弾性層に導電性を付与する方法としては、充填剤として各種の導電性付与剤を使用して体積固有抵抗を１０12Ω・ｃｍ以下にする方法が挙げられる。導電性付与剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラック、グラファイト、銀、銅、ニッケルなどの金属粉、導電性亜鉛華、導電性炭酸カルシウム、カーボン繊維などが挙げられ、これらの中でもカーボンブラックが一般的である。液状シリコーンゴムに導電性を付与した市販品としては、東レ・ダウコーニング株式会社のＳＣＬ２６００Ａ／Ｂ（体積固有抵抗１０11Ω・ｃｍ）、ＳＣＬ４９００Ａ／Ｂ（体積固有抵抗１０10Ω・ｃｍ）などが挙げられる。
【００７３】
本発明の定着ベルトにおいて、断熱層の厚みとしては、特に制限されないが、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、耐久性を向上させ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点からは、５０〜５００μｍ程度、好ましくは１００〜３００μｍ程度、さらに好ましくは１５０〜２００μｍ程度が挙げられる。定着ベルトにおける弾性層の厚みが大きすぎると、定着ベルトの熱伝導性が低下し、また、薄すぎるとトナーをつぶし過ぎてしまい画像鮮明度が低下する場合がある。
【００７４】
表面層４
本発明の定着ベルトにおいて、表面層は、上述の弾性層の上に形成されており、定着ベルトの最外層に位置している。すなわち、本発明の定着ベルトの外面は、表面層の外面により構成されている。表面層は、円筒形を有する。
【００７５】
表面層は、樹脂により形成されている。定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、耐久性を向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点から、当該樹脂としては、好ましくはフッ素樹脂が挙げられる。定着ベルトの外面には、定着時に溶融状態の未定着トナー像と固着するのを防ぐため、優れた離型性が求められる。そのため、表面層を形成する樹脂としては、表面自由エネルギーの小さいフッ素系樹脂が好ましく用いられる。
【００７６】
表面層を形成するフッ素系樹脂としては、例えば、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）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンビニリデンフルオライド（ＴＨＶ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも、上記の観点から、ＰＦＡが特に好ましい。フッ素樹脂は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７７】
また、表面層には、必要に応じて、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、防曇剤、スリップ剤、難燃剤、表面調整剤等の樹脂に添加される公知の添加剤を適宜配合することができる。また、表面層は、必要に応じて、フィラーを含んでもよい。フィラーとしては、例えば、導電剤、熱伝導剤等が挙げられる。導電剤としては、例えば、公知の電子導電性物質、イオン導電性物質などを用いることができる。導電剤は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７８】
電子導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等の導電性炭素系物質；酸化チタン、酸化亜鉛、アンチモンドープの酸化錫、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム、アルミニウム、銅合金等の金属及びその酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。
【００７９】
イオン導電性物質としては、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質；トリデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、ラウリルトリメチルアンモニウムパークロレート、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（３’−ドデシロキシ−２’−ヒドロキシプロピル）メチルアンモニウムエトサルフェート、３−ラウルアミドプロピル−トエイメチルアンモニウムメチルサルフェート、ステアルアミドプロピルジメチル−β−ヒドロキシエチル−アンモニウム−ジハイドロジェンフォスフェート、テトラブチルアンモニウムホウフッ酸塩、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の第４級アンモニウムの過塩素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、メチルサルフェート塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、アセテート等の有機イオン性導電物質；電荷移動錯体等が挙げられる。
【００８０】
これらの導電剤の中でも、カーボンブラックを用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ガスブラック、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。より少量の混合で所望の導電率を得るのに有効なものとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、オイルファーネスブラックなどが挙げられる。なお、ケッチェンブラックとは、コンタクティブファーネス系のカーボンブラックである。
【００８１】
熱伝導剤としては、例えば、金属窒化物、シリカ、スズ等を挙げることができる。金属窒化物としては、具体的には、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００８２】
表面層にフィラーを含むことにより、表面層の耐クリープ性、熱伝導性、電気伝導性、その他諸性質が向上する。フィラーを配合する場合、表面層の成形性、強度等の物理的、化学的物性を著しく損なわないようにすることが望ましい。例えば、表面層にフィラーを０．５〜５質量％程度配合すると、表面層の特性を損なうことなく、その諸性質を向上させることができる。
【００８３】
後述の通り、本発明の定着ベルトの表面層としては、予め円筒形（チューブ形状）に押出成形されたものを用いることが望ましい。従来の方法で液状のフッ素樹脂ディスパージョンなどの塗工液をスプレー塗布やディッピングなどでコートする場合は、フッ素樹脂の溶融温度で焼成しなくてはならないため低くとも３００℃以上の加熱が必要となる。このような高温での加熱を行うと、表面層の下に位置する上記の弾性層を形成するシリコーンゴムなどの樹脂の耐熱限界を超えるため、短時間といえども弾性層を劣化させる恐れがある。また、基材層と弾性層を一体化した後で、表面層を形成する場合、３００℃を超える温度が加えられると、基材層に対しても形状変化などの悪影響を及ぼす。このような理由から、本発明の定着ベルトの表面層には、予め円筒形に成形されたフッ素樹脂を用いることが好ましい。後述の通り、予め円筒形に製膜された表面層を用いることにより、弾性層との接着には、シリコーンゴム加硫接着用の公知のプライマーが使用できるため、定着ベルトの製造における加熱温度としては、シリコーンゴムの加硫温度以下とすることができる。
【００８４】
表面層の内面には、プライマーとの濡れ性を改善するために、エッチングと呼ばれる内面処理を施すことが好ましい。表面層の内面処理方法としては、公知の方法、例えば、テトラヒドロフランまたはエチレングリコールジメチルエーテルに金属ナトリウムとナフタリンを溶解させた溶液で化学処理する方法、液体アンモニアに金属ナトリウムを溶解させた溶液で化学処理する方法、放電処理法、電解還元法、コロナ放電処理法、ヘリウムやアルゴンのような不活性ガスプラズマで処理する大気圧グロー放電方法、エキシマレーザにより処理する方法などが挙げられる。
【００８５】
本発明の定着ベルトにおいて、表面層の厚みとしては、特に制限されないが、定着ベルトの高温下弾性率、耐折性、耐久性を向上させつつ、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトに比して、大幅に製造コストの低い定着ベルトとする観点からは、好ましくは１０〜５０μｍ程度、好ましくは１５〜３５μｍ程度が挙げられる。特に、表面層がこのような範囲の厚みを有することにより、定着ベルトの長時間駆動で表面磨耗が生じても、優れた離型性が失われにくい表面層、すなわち耐摩耗性に優れた表面層とすることができる。
【００８６】
本発明の定着ベルトの高温下弾性率としては、好ましくは３５０ＭＰａ以上、より好ましくは４００ＭＰａ以上が挙げられる。高温下弾性率が３５０ＭＰａ以上であれば、定着ベルトの外径方向における径変動の抑制が可能である。なお、当該高温下弾性率は、後述の実施例に記載した方法で測定した値である。
【００８７】
また、本発明の定着ベルトのＭＩＴ回数としては、５０回以上であることが好ましい。ＭＩＴ回数が５０回以上であれば、定着ベルトの使用時における割れを抑制して、定着を持続的に行うことができる。なお、当該ＭＩＴ回数は、後述の実施例に記載した方法で測定した値である。
【００８８】
本発明の定着ベルトにおいて、上記表面層と上記弾性層との接着は、例えば、フッ素樹脂により形成され、内面処理を施した表面層の内面にケムロック６０７（ロード・ファー・イースト・インコーポレイテッド社の商品名）のようなシリコーン系プライマーを塗布し、シリコーンゴムからなる弾性層を加硫することにより、より強固なものにすることができる。
【００８９】
また、熱可塑性樹脂により形成された上記基材層と上記弾性層との接着は、基材層表面に例えばＤＹ−３９−０５１Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニング株式会社の商品名）やプライマーＮｏ．１０１Ａ／Ｂ（信越化学工業株式会社の商品名）のようなシリコーンゴム系の接着剤や、ＤＹ−３９−０６７（東レ・ダウコーニング株式会社の商品名）のようなシリコーン系プライマーを塗布しておいて、未硬化の液状シリコーンゴムなどの弾性層を形成する樹脂と基材層とを一体化することにより、弾性層が得られると同時に強固な接着性を発揮することができる。基材層の表面は、接着剤やプライマー塗布前に予めイソプロピルアルコール等で脱脂しておいてもよい。必要に応じて基材層の表面を脱脂前にサンドペーパーやブラストで活性化してもよいし、接着剤やプライマー塗布後の基材層を１１０℃で３０分程度加熱して接着剤やプライマーを焼成してもよい。
【００９０】
本発明の定着ベルトの製造方法において使用される円筒形の金型は、ハードクロムメッキなどを施して表面を不活性にすることが肝要であり、例えば、モールドスパットＭＲ−Ｋ６８１（旭硝子株式会社の商品名）、ダイフリーＧＡ−６３２０（ダイキン工業株式会社の商品名）などの離型剤とともに用いられる。
【００９１】
本発明の定着ベルトにおいては、外径が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有することが好ましい。定着ベルトが逆クラウン形状を有することにより、定着ベルトを用いたトナーの定着の際に、紙詰まりなどを効果的に抑制することができる。
【００９２】
本発明の定着ベルトが逆クラウン形状を有する場合、例えば、図１に示されるように、円筒形の定着ベルト１において、軸方向の中央部における外径Ｎ２が最小となり、両端部における外径Ｎ１が最大となる。また、本発明の定着ベルトにおいては、定着ベルトを構成する各層の厚みが長さ方向において、それぞれ略一定であり、かつ、定着ベルトの外面と内面との両者において、逆クラウン形状を有する定着ベルトとすることができる。当該逆クラウン形状を有する定着ベルトでは、各層の厚みが略一定であるため、定着ベルトと相手部材（ローラなど）とのニップ幅を均一にしやすい。
【００９３】
本発明の定着ベルトが逆クラウン形状を有する場合、定着ベルトの外径における逆クラウン量としては、２０〜２７０μｍ程度が挙げられる。また、定着ベルトの内径における逆クラウン量としては、２０〜２２０μｍ程度が挙げられる。なお、定着ベルトの外径における逆クラウン量とは、定着ベルトの長さ方向における両端部からそれぞれ中央部へ１０ｍｍの位置の外径の平均値と、中央部における外径との差を意味する。また、定着ベルトの内径における逆クラウン量とは、定着ベルトの長さ方向における両端部からそれぞれ中央部へ１０ｍｍの位置の内径の平均値と、中央部における内径との差を意味する。
【００９４】
本発明の定着ベルトが逆クラウン形状を有する場合、定着ベルトの長さ方向における断面が描く外径の形状としては、例えば、Ｖ字形状、Ｕ字形状、鍋底形状などが挙げられる。また、定着ベルトの長さ方向における断面が描く内径の形状としては、例えば、Ｖ字形状、Ｕ字形状、鍋底形状などが挙げられる。
【００９５】
本発明の定着ベルトの大きさは、使用される画像形成装置の大きさなどに応じて適宜設定することができる。定着ベルトの長さＬとしては、例えば２２０〜３５０ｍｍ程度が挙げられる。また、定着ベルトの内径Ｍとしては、例えば１６〜８０ｍｍ程度が挙げられる。定着ベルトの外径としては、例えば１６〜８０ｍｍ程度が挙げられる。定着ベルトの肉厚としては、例えば２００〜４００μｍ程度が挙げられる。本発明の定着ベルトは、無端管状であることが好ましい。
【００９６】
本発明の定着ベルトは、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置における定着部に使用される。具体的には、本発明の定着ベルトは、各種画像形成装置において、ベルト状又はロール状の定着部として配置され、ハロゲンヒータ、セラミックヒータなどによる直接加熱方式、ＩＨによる誘導加熱方式などにより加熱された状態で、ゴムローラ等からなる加圧ローラと対向、圧接されるように設置される。当該画像形成装置では、ベルト状又はロール状の定着部と加圧ローラの間にトナー画像が転写された記録媒体が通過し、未定着のトナーをベルト状又はロール状の定着部で加熱溶融して記録媒体上に定着させることにより、画像が形成される。
【００９７】
２．定着ベルトの製造方法
本発明の画像形成装置用定着ベルトの製造方法は、下記の工程（１）〜（３）を備えることを特徴とする。
工程（１）
ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、下記一般式（Ａ）：
−（Ａｒ1−Ｃ（＝Ｏ）−Ａｒ2−Ｏ−Ａｒ3−Ｏ）−      （Ａ）
［一般式（Ａ）において、基Ａｒ1、基Ａｒ2、及び基Ａｒ3は、それぞれ独立に、置換基を有することがある芳香族炭化水素基である。］
で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む熱可塑性樹脂を、溶融押出成形して基材層を得る。
工程（２）
前記表面層を形成する樹脂を溶融押出成形して表面層を得る。
工程（３）
前記円筒形の基材層を前記円筒形の表面層の内側に挿入した状態で金型内に配置し、前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、前記金型を加熱して前記未硬化樹脂を硬化させて、前記基材層と前記表面層との間に前記弾性層を形成する。
【００９８】
以下、各工程について詳述する。
工程（１）：基材層の形成工程
本発明の定着ベルトの製造方法において、工程（１）は、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、及びフッ素樹脂からなる群から選択された少なくとも１種と、上記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーとを含む熱可塑性樹脂を、溶融押出成形して基材層を得る工程である。ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、フッ素樹脂、及び上記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位を有するポリマーの種類、配合割合、その他の成分等は、上記の「１．画像形成装置用定着ベルト」の項目で説明したとおりである。
【００９９】
工程（１）においては、上記の熱可塑性樹脂、必要に応じて添加されるカーボンブラック等の導電剤、補強用フィラー等を混合し、溶融押出成形により円筒形に成形する。当該混合には、公知の混合手段を適用可能であり、例えば二軸押出機を用いることができる。また、溶融押出成形による円筒形への成形は、公知の押出成形手段を適用することができ、例えば単軸押出機と押出成形用のサーキュラーマンドレルダイを用いることができる。
【０１００】
工程（１）で得られる基材層の厚みは、サーキュラーマンドレルのリップ幅及び押出成形条件を設定することにより適宜調節することができる。例えば、吐出後の形状を精度よく保持するために、ダイ出口にエアーリング等のマンドレルを使用してもよい。また、二軸押出機の先端にサーキュラーマンドレルダイを設置することにより、一度に基材層を成形することも可能である。
【０１０１】
工程（１）において、溶融押出成形における加熱温度としては、熱可塑性樹脂が均一に溶融する温度であれば特に制限されないが、好ましくは３７０〜４００℃程度が挙げられる。
【０１０２】
工程（１）において、溶融押出成形により円筒形に成形された基材層は、長尺のチューブとして得られる。当該チューブは、目的とする定着ベルトの長さに合わせてカットし、定着ベルトの基材層として使用できるようにする。また、成形後、基材層の表面に上述のようなプライマーを塗布することができる。
【０１０３】
工程（２）：表面層の形成工程
本発明の定着ベルトの製造方法において、工程（２）は、表面層を形成する樹脂を溶融押出成形して表面層を得る工程である。表面層を形成する樹脂の種類、配合割合、その他の成分等は、上記の「１．画像形成装置用定着ベルト」の項目で説明したとおりである。
【０１０４】
工程（２）においては、上記のフッ素樹脂などの表面層を形成する樹脂、必要に応じて添加されるフィラーなどを混合し、表面層形成組成物を調製する。当該混合には、公知の混合手段を適用することができ、例えば二軸押出機を用いて混合することができる。また、溶融押出成形による成形は、公知の押出成形手段を用いることができる。例えば、表面層形成組成物を単軸押出機に供給し、溶融しつつ環状ダイスを経由して、チューブ状（円筒形）に押し出し、室温冷却しながら、フラット状としてローラに巻き取ることができる。
【０１０５】
工程（２）において、溶融押出成形における加熱温度としては、表面層を形成する樹脂が均一に溶融する温度であれば特に制限されないが、好ましくは３５０〜４００℃程度が挙げられる。
【０１０６】
なお、表面層の成形・冷却の工程において、または別工程を設けて、延伸を行なうことによって、表面層に熱収縮性を持たせることもできる。収縮方向は、加熱時において径が小さくなる径方向と、押出方向に短くなる軸方向の２種類があり、延伸時の延伸バランスによってどちらの方向の収縮を優先するかを制御することができる。収縮率は、一方向が３〜８％収縮するとすれば、もう一方の方向には０〜３％収縮する程度が使用上は好ましいが、使用条件によっては、それに限定されるものではない。
【０１０７】
表面層の内面には、上記したような方法によって、予め改質処理を施すことが好ましい。表面改質処理としては、特に限定されず、例えば通常のケミカルエッチング処理を挙げることができる。表面改質処理に用いる処理剤の具体例としては、Ｎａ／液体アンモニア（金属ナトリウムを液体アンモニア中に溶解させたもの）、ナフタレンアルカリ金属（アルカリ金属をナフタレンと反応させたもの）のテトラヒドロフラン溶液等が挙げられ、好ましくはＮａ／液体アンモニアが挙げられる。
【０１０８】
表面改質処理は、具体的には、まず、表面層の内表面を、Ｎａ／液体アンモニア等の処理液に浸した後、次いで、アルコール、水の順番で浸し、洗浄して、ケミカルエッチング処理を行う。この処理によって、表面層の内表面にエッチング処理面が形成され、プライマーを塗布した際の濡れ性が改善され、シリコーンゴムなどにより形成された弾性層と接着が容易になる。
【０１０９】
工程（２）において、円筒形に溶融押出成形された表面層は、長尺のチューブとして得られる。当該チューブは、目的とする定着ベルトの長さとなるようにカットして、定着ベルトの表面層として使用できるようにする。
【０１１０】
工程（２）において、得られた円筒形の表面層の内面に、上記したプライマーを塗布してもよい。プライマーは、上記の表面改質処理後に行うことが好ましい。ただし、上記表面改質処理において、後述の弾性層との接着に寄与する官能基を残す場合や、弾性層の形成に使用する液状シリコーンゴムなどの樹脂に接着付与成分を配合する場合などにおいては、プライマーを用いなくてもよい。
【０１１１】
表面層の内面に対するプライマーの塗布方法としては、表面層の内面に細いノズルを挿入し、回転させながらノズルからプライマーを吐出噴霧し、表面層の軸方向にノズルを移動させて、表面層の内面に均一に塗布する方法が一般的である。表面層の内径が小さい場合などにおいては、スポンジなどにプライマーを含浸させて表面層の内面に接触させながら軸方向に移動して塗布する方法や、プライマー液をそのままチューブ内を通す方法などがある。表面層の内面にプライマーを塗布した後は、通常３０分から１時間程度の室温での放置で乾燥させることができるが、乾燥室などを使用して乾燥条件を制御してもよい。
【０１１２】
なお、表面層の長さをカットする前の長尺のチューブに対して、連続してプライマーの塗布・乾燥が可能な場合、表面層のカットはプライマー塗布・乾燥の後に行ってもよい。
【０１１３】
工程（３）（弾性層の形成、及び定着ベルト形成工程）
本発明の定着ベルトの製造方法において、工程（３）は、上記で得られた円筒形の基材層を、上記で得られた円筒形の表面層の内側に挿入した状態で金型内に配置し、基材層と表面層との間に弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、前記金型を加熱して前記未硬化樹脂を硬化させて、基材層と表面層との間に弾性層を形成する工程である。弾性層を形成する樹脂の種類、配合割合、その他の成分等は、上記の「１．画像形成装置用定着ベルト」の項目で説明したとおりである。
【０１１４】
具体的には、工程（３）において、弾性層の形成は、例えば、同心軸が重なるようにして表面層の内側に基材層を挿入した状態で金型内に配置して、金型を組み立てた後、基材層の外面と表面層の内面との間に、液状シリコーンゴムなどの弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、前記金型を加熱して前記未硬化樹脂を硬化させて弾性層を形成すると共に、基材層と弾性層と表面層とを接着して定着ベルトを形成する。
【０１１５】
工程（３）において使用される金型は、通常、円筒形である。金型として、内径が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有するものを使用する場合には、上記の逆クラウン形状を有する定着ベルトが得られる。金型の内径は、目的とする定着ベルトの外径と同一または若干大きく設定する。内径を若干大きくする場合としては、例えば、後述の加硫時にシリコーンゴムなどの熱膨張をすることを考慮する場合などが挙げられる。
【０１１６】
金型の組み立てにおいては、まず、金型に円筒形の表面層を配置した後、減圧装置等を用いて、表面層の外面と金型の内面との間隙を減圧状態にすることにより、金型の内面に表面層の外面が密着するように、表面層の径（内径及び外径）を拡張させる。すなわち、この減圧により、金型の内部において表面層の径を拡張させるため、金型に配置する前の表面層の内径は、基材層の外径よりも小さくてもよい。
【０１１７】
次に、金型の内面に密着した表面層の内側に基材層を挿入し、この状態で減圧状態を解除することにより、表面層の径が収縮し、基材層の外面に表面層の内面が密着した２層のチューブが得られる。なお、このとき、表面層と基材層の同心軸が重なるように金型に配置するために、金型の端部にエンドキャップなどを設けてもよい。
【０１１８】
また、基材層の内側に円柱状のコアを挿入しておくのが好ましい。コアを挿入することにより、後述する液体シリコーンゴムなどの注入時の圧力によっても、基材層が潰れないようにすることができる。また、基材層の内側にコアがあることにより、金型の加熱の際にコアを膨張させて、基材層を内側から加熱・加圧することが可能となる。
【０１１９】
コアは、定着ベルトを製造した後に、抜きやすくなければならないので、熱膨張係数の大きいものが好ましく、例えば、アルミニウム製、ナイロン樹脂製、耐熱ゴム製などのコアの使用が好ましい。
【０１２０】
次に、金型の一方側の端部から、表面層と基材層との間に、未硬化の液体シリコーンゴムなど弾性層を形成する樹脂の原料（弾性層形成用未硬化樹脂）を所定の圧力で注入する。このとき、弾性層形成用未硬化樹脂の注入圧力により、表面層の外面は、注入端部側から順次拡径して金型の内面に密着する。すなわち、弾性層形成用未硬化樹脂は、基材層の外面に密着していた表面層を金型の内面側に順次押し広げながら一方側端部から他方側端部に進行し、表面層と基材層との全ての間隙に充填される。これにより表面層の外面が金型の内面に密着する。
【０１２１】
次に、弾性層形成用未硬化樹脂を表面層の内面と基材層の外面との間に充填した状態で、金型を好ましくは１００〜２５０℃程度の温度で、好ましくは１０〜４０分間程度保持することにより、弾性層形成用未硬化樹脂を加熱硬化させて弾性層を形成するとともに、それぞれ、弾性層と表面層との間、弾性層と基材層との間の接着を同時に行って、基材層、弾性層、及び表面層の一体化を行う。金型の加熱温度、保持時間などは、使用する弾性層形成用樹脂の種類などに応じて適宜変更することができる。例えば、弾性層形成用未硬化樹脂として液体シリコーンゴムを用いる場合には、金型を２０５〜２２０℃程度の温度で、１５〜３０分間程度保持することによって、液体シリコーンゴムの一次加硫（加熱硬化）を行うことができる。
【０１２２】
次に、上記の金型の加熱によって未硬化の弾性層形成用未硬化樹脂を硬化させた後、金型を冷却して、金型から定着ベルトを取出す。取り出した定着ベルトの端部などの余分な表面層、弾性層などを除去することにより、本発明の画像形成装置用定着ベルトが得られる。
【０１２３】
なお、金型から取り出した定着ベルトに対して何も当接しないフリーの状態で、定着ベルトを加熱炉などに投入し、例えば１８０〜２００℃程度で１〜４時間程度の後加熱を行うことが好ましい。後加熱により、弾性層に液体シリコーンゴムを用いた場合において、上記の加熱温度において二次加硫を行うことができる。また、金型内で基材層が受けた残留応力を後加熱により消失させることができ、画像形成装置用定着ベルトとして継続使用する際の形状変化を効果的に抑制することができる。なお、後加熱の温度としては、二次加硫と上記の残留応力の消失を行うことができる温度であり、かつ、上記の一次加硫の温度よりも低温であることが好ましい。
【０１２４】
また、本発明の製造方法において、上記のような逆クラウン形状を有する定着ベルトを製造する場合には、工程（３）においては次のような工程を行う。これにより、定着ベルトを構成する各層の厚みが長さ方向において、それぞれ略一定であり、かつ、定着ベルトの外面と内面との両者において、逆クラウン形状を有する定着ベルトを製造することが可能となる。
工程（３）における逆クラウン形状を付与する工程
金型として、内面形状が軸方向の中央部で最小となり両端部で最大となる逆クラウン形状を有するものを用い、
基材層と表面層との間に弾性層を形成する未硬化樹脂を注入した後、金型を加熱して当該未硬化樹脂を硬化させて、基材層と弾性層と表面層とをこの順に密着させた定着ベルトを形成すると共に、基材層の内面側を加熱することにより定着ベルトを金型の内面に密着させて、定着ベルトの形状を逆クラウン形状に成形する工程
【０１２５】
本発明の製造方法においては、上記のよう組成を有する熱可塑性樹脂を基材層に用い、かつ、上記のような逆クラウン形状を付与する工程を行うことにより、工程（３）における基材層の内面側からの熱と圧力によって、定着ベルトを金型の内面に密着させて、定着ベルトの形状が逆クラウン形状となる。このとき、基材層の内面側からの加熱は、基材層の内側に挿入した上記のコアの加熱によって行うことが好ましい。
【０１２６】
本発明の製造方法においては、通常、金型の内径が実質的に定着ベルトの外径となる。金型の内径における逆クラウン量と、定着ベルトの外径における逆クラウン量とが一致しない場合もあるが、金型の内径における逆クラウン量としては、定着ベルトにおいて好ましい逆クラウン量の範囲となるように適宜設定することができ、例えば、５０〜２５０μｍ程度が挙げられる。金型の内径における逆クラウン量が、このような範囲にある場合、当該金型を用いて形成される定着ベルトの逆クラウン量としては、２０〜２２０μｍ程度が挙げられる。なお、金型の内径における逆クラウン量とは、金型の長さ方向における両端部からそれぞれ中央部へ１０ｍｍの位置の内径の平均値と、中央部における内径との差を意味する。金型の長さ方向における断面が描く内径の形状は、金型の加工によって所望の形状を自由に選択でき、例えば、Ｖ字形状、Ｕ字形状、鍋底形状などが挙げられる。
【０１２７】
本発明の製造方法によれば、上記のような安価な熱可塑性樹脂を用いて基材層を形成することができ、さらに当該熱可塑性樹脂を連続的に円筒形に成形して基材層を製造することができる（工程（１））。このため、従来の熱硬化性樹脂を基材層に用いた定着ベルトの製造方法に比して、製造コストを大幅に低減することができる。さらに、本発明の製造方法によれば、長さ方向において直線上の外径及び内径を有する円筒形の基材層を用いて、定着ベルトを構成する各層の厚みが長さ方向においてそれぞれ略一定であり、かつ、定着ベルトの外面と内面との両者において、逆クラウン形状を有する定着ベルトを製造することが可能となる。従来の製造方法では、熱可塑性樹脂を用いた場合には、このような逆クラウン形状を有する定着ベルトを製造することはできなかった。
【０１２８】
工程（３）において、定着ベルトの製造過程における加熱温度と、画像形成装置用定着ベルトとして使用される際の使用温度とは、次の関係にあることが好ましい。
弾性層を形成する未硬化樹脂を硬化させる際の金型の加熱温度＞上記の後加熱時の加熱温度＞画像形成装置用定着ベルトとして使用される際の使用温度
【実施例】
【０１２９】
以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。実施例及び比較例において、定着ベルトの高温下弾性率、ＭＩＴ回数、及び耐久性は、それぞれ、以下の方法で測定した。結果は表１に示す。
【０１３０】
＜高温下弾性率＞
ＪＩＳ  Ｋ７１２７に準拠し、定着ベルトから得た試験片について、１６２℃の環境下、引張速度１０ｍｍ／分の条件で、引張弾性率を測定した。
【０１３１】
＜ＭＩＴ回数＞
ＡＳＴＭ−Ｄ２１７６に準拠し、定着ベルトから得たサンプルを幅１５ｍｍ、折り曲げ角度１３５°、折り曲げスピード１７５ｃｐｃの条件で３回測定を行い、その平均値をＭＩＴ回数とした。
【０１３２】
＜耐久性＞
支持ローラに定着ベルトをセットし、１８０℃に温度を調節しながら、外径φ２０の加圧ローラを定着ベルトに押し付け、定着ベルトを加圧ローラに従動回転させた。２００Ｎの圧力、表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように設定して、３５０時間、空回転耐久性を試験した。耐久性試験において、定着ベルトの寸法変化、定着ベルトの端部からのクラックを確認し、試験後にいずれの項目について不具合がなければ○、試験中、または試験後に不具合があれば×とした。
【０１３３】
＜製造コスト＞
基材層を形成するベルトの製造時間が５時間以下である場合を、製造コストが低い（○）と評価し、当該製造時間が１５時間を超える場合を、製造コストが高い（×）と評価した。
【０１３４】
＜実施例１＞
基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された逆クラウン形状を有する定着ベルトを以下の工程（１）〜（３）によって製造した。
【０１３５】
工程（１）：基材層を形成するベルトの製造
ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン、ビクトレックス社製のＰＥＥＫ３８１Ｇ）９００ｇと、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド、サビック社製のＵｌｔｅｍ  ＸＨ６０５０）１００ｇをドライブレンドし、スクリュー径３０ｍの単軸押出機に投入し、押出成形において、外径１９．６ｍｍ、肉厚１２０μｍの円筒形のベルトを得た。得られたベルトを長さ２５０ｍｍでカットし、この表面にプライマー（東レ・ダウコーニング株式会社製のＤＹ−３９−０６７）を刷毛で直接塗布し、１時間室温で乾燥した。なお、基材層の形成に関する押出成形時間は、１本当たり１分以下であった。以上のようにして、基材層を形成する円筒形のベルトを得た。
【０１３６】
工程（２）：表面層を形成するベルトの製造
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）（三井デュポンフロロケミカル株式会社製の４５１ＨＰ−Ｊ）の原料ペレット２ｋｇを、工程（１）とは別の単軸押出機に投入し、押出機出口において冷却しながら巻き取り、巻物状になった円筒形のベルト（外径１９．０ｍｍ、厚み２７μｍ、長さ約２００ｍ）を得た。次に、金属ナトリウム１０ｇを液体アンモニア１Ｌ中に溶解させたＮａ／液体アンモニアを処理液とし、−５０℃で１０秒間の条件で上記ベルトの内面を当該処理液に浸した後、当該ベルトを常温で２０秒間メタノール（洗浄液）に浸した。次に、当該ベルトを常温で２０秒間、水（洗浄液）に浸すことにより、ベルト内面の改質処理を行った。当該処理は、２ペアのピンチローラー間に、巻物状のベルトを通過させ、ローラ間に、処理液及び洗浄液を注入して連続で処理を行った。次に、内面の改質処理後のベルトを、長さ２７０ｍｍにカットした。この片端をテーパー形状の台座に固定し、プライマー（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社製の１２００ＯＳ  Ｐｒｉｍｅｒ）を含浸させたフェルト棒をベルトの内面に接触させながら回転上下に移動させて、内面にプライマーの塗布を行ない、室温下にて１時間放置して乾燥させた。以上のようにして、表面層を形成する円筒形のベルトを得た。
【０１３７】
工程（３）：弾性層の形成と定着ベルトの成形
上記の工程（１）で得られた基材層を形成するベルトの内側に、円柱状のアルミニウム（外径φ１９．３）のコアを挿入し、金型エンドキャップに直立させた。次に、中央部の内径がφ２０．５で逆クラウン量が１５０μｍの内径逆クラウン形状の金型本体（クロムメッキされたＳ４５Ｃ）を準備した。次に、上記工程（２）で得られた表面層を形成するベルトを当該金型の内側に配置して、金型の片側を密封固定し、反対側から減圧して金型内面に表面層を形成するベルトを拡張状態で沿わせた。この状態で、表面層を形成するベルトの内側に、上記のコアが挿入された基材層を形成するベルトを挿入して、金型の組み立てを行なった。
【０１３８】
次に、未硬化の液状シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製  Ｘ３４−２７２０  Ａ／Ｂ、Ａ：Ｂ＝５：５、熱伝導率０．６５Ｗ／ｍ・Ｋ、硬度５Ａ）を準備した。液状シリコーンゴムを金型の片側のエンドキャップから、基材層と表面層の間に油圧注入機を用いて高圧注入した。次に、金型内部の圧力が下がらないよう金型注入口を逆止弁で閉鎖した。次に、槽内温度を２１０℃の一定に保った恒温槽に金型をすぐに投入し、１５分間加熱硬化（液状シリコーンゴムに対する一次加硫）した後、恒温槽から取り出して室温で３０分放置して徐冷した。
【０１３９】
次に、成形したベルトを金型から取出し、表面層や弾性層の端部に形成された余分な樹脂を除去し、最終製品長である２３８ｍｍにカットして半製品の定着ベルトを得た。該半製品の定着ベルトの中に、φ１５のＳＵＳ製ロッド棒を通し、他には何も当接しないフリーの状態で、恒温槽に横向きに配置投入し１９０℃で２時間の後加熱することで、シリコーンゴムに対する二次加硫と、成形時の残留応力を取り除くことを同時に行った。その後、室温まで徐冷して目的の定着ベルトの完成品を得た。さらに室温環境で５時間放置して、定着ベルトの外径を非接触レーザー測長器にて測定したところ、中央部の外径がφ１９．９７、逆クラウン量は１０５μｍであった。定着ベルトの外径の測定結果を図３のグラフに示す。また、定着ベルトの端部における肉厚をマイクロメータで測定したところ、３３０μｍであった。
【０１４０】
＜実施例２〜５＞
基材層を形成する熱可塑性樹脂として、表１に示したものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された逆クラウン形状の定着ベルトを製造した。なお、表１において、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）としては、ソルベイ社製のＲａｄｅｌ  Ｒ−５０００を用いた。また、基材層に添加するフッ素樹脂としては、三井デュポンフロロケミカル（株）製のＰＦＡ  ３５０Ｊを用いた。なお、導電剤入り基材層は、ＰＥＥＫとして、ダイセルエボニック社製のＶＥＳＴＡＫＥＥＰ  ３３００Ｇを用い、カーボンブラック（ケッチェンブラックインターナショナル株式会社製のケッチェンブラック）を１５質量％配合した後、２軸スクリュー押出機に投入して（シリンダー温度３５０℃）作製したペレット状原料を使用した。
【０１４１】
＜比較例１＞
基材層を形成する樹脂として、熱硬化性樹脂であるポリイミドを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された円筒形の定着ベルトを製造した。なお、ポリイミドにより形成された基材層は、次のようにして製造した。
【０１４２】
まず、ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとの当量をＮ−メチルピロリドン中に常温（２０℃）で縮重合反応してポリアミド酸溶液（固形分濃度１８重量％）を得た。これにＮ−メチルピロリドンを添加し、固形分濃度１０重量％になるように希釈して原料液とした。一方、内面が鏡面仕上げされたＳ４５ＣCの円筒形の金型（長さ４５０ｍｍ、内径φ１９．９５ｍｍの）を２本の回転ローラ上に載置し、該ローラの回転によって該金型が回転するようにした加熱装置付き遠心成形機を用いて、当該金型を常温でゆっくりと回転させつつ上記原料液１６．０ｇを金型内面に均一になるように注入した。注入が終了したら２００ｒｐｍに回転速度を上げ、その速度に到達した時点で加熱装置を作動して遠心成形機内を徐々に加熱して１８０分後に２００℃とした。この状態で４５分間回転させた後、加熱を停止し、全体が常温に冷却された時点で回転をストップした。その後、金型から成形品を剥離して取り出した。得られた成形品を管状の内型に外嵌し熱風乾燥機中に投入し、３５０℃に到達するまでの時間を１８０分間として徐々に昇温した。３５０℃に到達後その温度で１５分間加熱した。次に、冷却して乾燥機から取り出し、最後に金型から基材層を形成するベルトを抜き取って無端管状ポリイミド基材層を得た。得られたベルトの肉厚は６０μｍ、外径φ１９．６ｍｍであった。比較例１においては、基材層を形成するベルトを製造するために、加熱や冷却の繰り返しが必要であるため、実に７８０分間を要した。
【０１４３】
＜比較例２＞
基材層を形成する熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、アルケマ社製のＫＹＮＡＲ７６１）のみを用いたこと以外は、基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された逆クラウン形状の定着ベルトを製造した。
【０１４４】
＜比較例３＞
基材層を形成する熱可塑性樹脂としてＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン、ビクトレックス社製のＰＥＥＫ３８１Ｇ）のみを用いたこと以外は、基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された逆クラウン形状の定着ベルトを製造した。
【０１４５】
＜比較例４＞
基材層を形成する熱可塑性樹脂としてＰＥＩ（ポリエーテルイミド、サビック社製のＵｌｔｅｍ  ＸＨ６０５０）のみを用いたこと以外は、基材層と、弾性層と、表面層とが内側から順に積層された逆クラウン形状の定着ベルトを製造した。
【０１４６】
【表１】
2015129800.tif 000005
【０１４７】
表１に示される結果から明らかなとおり、基材層を形成する熱可塑性樹脂として、ポリエーテルエーテルケトンに加えて、ポリエーテルイミド、ポリフェニルスルホン、またはフッ素樹脂を用いた実施例１〜５の定着ベルトでは、高温下弾性率、ＭＩＴ回数、及び耐久性のいずれの点でも優れていた。また、実施例１〜５の定着ベルトは、簡便に製造することができ、製造コストを非常に低く抑えられた。
【０１４８】
一方、比較例１の定着ベルトにおいては、基材層を形成する樹脂として熱硬化性樹脂であるポリイミドを用いたため、基材層を形成するベルトの製造に非常に長時間を要し、製造コストが極めて大きくなった。また、基材層を形成する熱可塑性樹脂としてポリビニルフッ化ビニリデンを用いた比較例２の定着ベルトにおいては、高温下弾性率が非常に低かった。また、比較例２では、耐久性試験を行っている間に定着ベルトの寸法が大きく変化し、定着ベルトが軸受けから外れてしまい耐久性試験を定着せざるをえなかった。基材層を形成する熱可塑性樹脂としてポリエーテルエーテルケトンのみを用いた比較例３では、高温下弾性率が低く、さらに耐久性試験によって定着ベルトに変形が大きかった。基材層を形成する熱可塑性樹脂としてポリエーテルイミドのみを用いた比較例４では、ＭＩＴ回数が非常に小さく、また、耐久性試験開始後７時間後には定着ベルトの端部から亀裂が入ったため、耐久性試験を中断した。
【符号の説明】
【０１４９】
１…定着ベルト
２…基材層
３…弾性層
４…表面層
Ｌ…定着ベルトの長さ
Ｍ…定着ベルトの内径
Ｎ１…定着ベルトの端部おける外径
Ｎ２…定着ベルトの中央部における外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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