(57)【要約】【課題】ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない定着用部材、この定着用部材の製造方法、この定着用部材を備えた定着装置、及びこの定着用部材を備えた画像形成装置を得る。【解決手段】定着ベルト２０を構成する発熱層２０Ｂ及び保護層２０Ｃは、金属層であり、発熱層２０Ｂの外側に配置される保護層２０Ｃの表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下となっている。保護層２０Ｃの表面の硬度を高くすることで、表面における金属の結晶同士の結びつきがつよくなり、クラックに対して強くなる。また、表面の硬度だけを高くすることで、繰返しの折り曲げ変形に対しての追従性を低下させることはない。このように、クラックに対して強くなるために金属層を厚くする必要がないため、ウォームアップタイムを短くすることができ、さらに、定着部材の耐久性が低下しない。【選択図】図１
2008020784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有することを特徴とする定着用部材。
【請求項２】
金属層の最表面を加熱硬化させ、前記最表面の硬度が、厚さ方向における前記最表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を得る加熱処理工程を有することを特徴とする定着用部材の製造方法。
【請求項３】
表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材と、
前記定着用部材に磁界を印加する電磁誘導加熱装置と、
前記定着用部材の表面に圧接され、記録媒体を加圧する加圧部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
像保持体と、
該像保持体を帯電させる帯電手段と、
前記像保持体の表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、
前記トナー像を記録媒体に加熱定着させる定着手段と、を有し、
前記定着手段に、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材を有す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、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等に適用される定着用部材、この定着用部材の製造方法、この定着用部材を備えた定着装置、及びこの定着用部材を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネに対応した定着方法として、薄膜フィルムと固定ヒーターを用いた定着装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような技術開発をきっかけに、定着用部材として膜厚の薄いベルトを使い、その内面に面状の抵抗発熱体を配置して、加熱する方法が広く用いられるようになった。この方法では、ロールを中央から加熱する方法に比べて、断熱層である空気層を介さなくてよい上に、ロールの軸部を加熱する必要がないため、ロール中央から加熱する方法にくらべて定着が可能となる時間を短縮することができる。
【０００３】
しかし、上述のベルトと面状の抵抗発熱体とを用いた定着法では、ヒーターである面状抵抗発熱体自身が熱容量を持っており、十分に定着可能となる時間がユーザーにとって待ち時間が感じられないほどに短縮させることが難しい。加えて、面状の抵抗発熱体の軸方向の温度均一化も困難であることから、十分な省エネ化・高画質化がなされたとはいえないのが現状である。
【０００４】
一方、近年、電磁誘導加熱方式により定着用部材を加熱する方法が検討されている（例えば、特許文献３，４参照）。この電磁誘導加熱方式による定着方法について以下にその発熱原理を説明する。
【０００５】
電磁誘導加熱方式を利用した定着装置（誘導加熱定着装置）では、定着用部材や、加圧部材のほかに、コイルが用いられる。このコイルは定着用部材の内部あるいは外部の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。また、定着用部材としては、表面に金属発熱層を有する構成であれば、ロール形状であろうがベルト形状であろうが形状に関わり無く、どちらでも誘導加熱は可能である。
【０００６】
このような定着装置による定着は以下のように行われる。まず、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。この磁束は、コイルに近接して設置された定着用部材の金属発熱層を横切ることとなり、定着用部材の金属発熱層には、この磁束を打ち消す方向に磁界を発生するような渦電流が発生する。金属発熱層は、この層を構成する金属材料と層の厚さと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。
【０００７】
この時の金属発熱層が発熱し、定着用部材と加圧部材との成すニップを、未定着トナー像が形成された記録媒体が通過するとき、未定着トナー像が記録媒体に加熱圧着され、定着される。
【０００８】
この方法では、本来加熱したい定着用部材の表面を効果的、かつ、高熱効率で加熱することができるため、定着可能となるまでの時間（以下、「ウォームアップタイム」と称す場合がある）を極限まで短縮できる可能性がある。前述したように、誘導加熱定着装置では、定着用部材としてロールを用いたロールタイプと、ベルトを用いたベルトタイプとがあり、いずれの場合でも定着用部材に近接した位置に配置したコイルに高周波電流を流すことで、定着用部材の金属発熱層に誘導起電力を生じさせ、渦電流が流れることで金属発熱層が加熱される。
【０００９】
定着用部材がロールタイプの場合、金属発熱層としてはロールを構成する芯金を利用することができる。そして、コイルによって渦電流が発生し加熱されるような材質・厚さの芯金を選択することで定着可能温度までの加熱が可能である。しかし、ロールタイプでは加熱されるのが芯金であることから、従来の加熱方式と比べて、定着用部材表面と芯金との間に空気層が無いため定着可能な温度に達するのは速いのに対し、芯金自体に剛性が必要とされるため、管厚が数ｍｍ程度必要とされる。その結果、金属発熱層の機能を兼ねる芯金の熱容量は大きくならざるを得なく、加熱するのには時間がかかるため、ウォームアップタイムを十分に短縮できない。
【００１０】
一方、定着用部材がベルトタイプである場合には、金属発熱層を基材とした定着ベルトを用いる定着方法と、耐熱性樹脂からなる基材上に金属発熱層を設けた構成の定着ベルトを用いる方法とがある。金属発熱層が基材を兼ねる定着ベルトの場合、基材としてある程度の強度が必要であるため、基材の機能も兼ねる金属発熱層の厚さは数十μｍ〜２００μｍ程度は必要である。このためロールタイプの定着用部材ほどではないが、基材の熱容量が大きくなってしまうため、定着ベルト表面が加熱されるのにある程度の時間が必要となってしまう。また金属層が厚いために金属表面での歪が大きくなり、クラックが発生しやすいという問題がある。
【００１１】
また、加圧部材とこの定着ベルトでニップを形成するために、定着ベルト内部の加圧部材と対向する位置に、ニップに押圧力を加える押圧部材を配置しなければならない。この押圧部材は通常加圧部材と均一な圧力でニップを形成し、かつニップ幅を確保するためにゴムパッドを用いるケースが多い。しかしながら、このゴムパッドと金属からなる基材との摺動性が悪いため、パッドを激しく劣化させてしまう場合があった。
【００１２】
一方、耐熱性樹脂からなる基材上に金属発熱層を設けたタイプの定着ベルトの場合、基材に使われる耐熱性樹脂としては、ポリイミドやポリアミドイミドなどのようなエンジニアリングプラスチックで、２００℃以上の耐熱性があり、強度がある程度以上のものが使われている。基材が耐熱性樹脂からなる定着ベルトの場合は耐熱性樹脂からなる基材により強度が確保されているため、金属発熱層は発熱性能が十分に確保できるのであれば、その膜厚を薄くすることができる。そのため、金属発熱層が基材の機能も兼ねる定着ベルトと比較して、ウォームアップタイムの短縮が可能となる。また、基材が耐熱性樹脂からなるため、ニップを形成するために定着ベルトの内面に設けられるゴムパッドとの摺動性も良好である。
【００１３】
耐熱性樹脂からなる基材上に設けられる金属発熱層は、基材上に均一な膜厚で形成される必要がある。この金属発熱層の膜厚は、この層を構成する金属の種類にもより一概には言えないが、低抵抗な金属であるほど薄くすることができ、加えて定着可能な温度に達する時間が短くすることが可能となる。一般的には、金・銀・銅・アルミニウムなどの金属が金属発熱層を構成する材料として用いられる場合が多い。
【００１４】
これら金属の薄膜を耐熱性樹脂からなる基材上に形成する方法としては、めっき法・蒸着法・スパッタリング等の金属薄膜形成方法が挙げられる。金属薄膜は金属種によって適切な膜厚が存在することは前に述べた通りだが、その膜厚が薄いほど定着ベルトそのものの剛直性が緩和され、よりフレキシブルになるため適切なニップを形成しやすく、そのため良好な定着画質が得られる。また、薄いほど金属発熱層の持つ熱容量を低くできるため、ウォームアップタイムを短縮できるという利点もある。したがって、金属発熱層の形成に際しては、膜厚が薄くても十分に発熱するような低抵抗金属を選択し、この金属をなるべく薄く、かつ、均一に成膜することが必要となる。
【００１５】
しかしながら、上述の金属発熱層を耐熱性樹脂からなる基材上に形成した定着ベルトでは、金属発熱層の耐久性が充分でないのが現状である。特に、金属発熱層の熱容量を小さくしウォームアップタイムを短縮でき、さらに定着ベルト自体のフレキシブル性を向上させることで良好な画質を得るためには、金属発熱層の膜厚が薄ければ薄いほど好ましいが、その反面、金属発熱層の膜としての強度は低下してしまう。
【００１６】
また、定着用部材は、記録媒体上の未定着トナー像を溶融すると同時に、圧力をかけて記録媒体により強固に固着させる。そのため、この定着ベルトに対向する位置に設けられた加圧部材（加圧ロール・加圧パッド・加圧ベルト等）との間にニップ荷重が印加して使われる。このとき、金属発熱層が薄い場合、定着に必要なニップ荷重によって、クラックや亀裂といったディフェクトを生じるケースがあった。
【００１７】
さらに、ニップ荷重が低い場合においても、定着ベルトがニップ内を何度も通過し、繰り返し屈曲ストレスを受けることにより金属発熱層にクラック・亀裂等のディフェクトを生じることがある。
【００１８】
このような定着用部材において、金属発熱層にクラック・亀裂等のディフェクトが生じると、金属発熱層の抵抗が上昇したり、あるいは、金属発熱層内で電気的に絶縁状態になるため、発熱特性が低下することになる。また、発生したクラックが亀裂までにはいたらず、溝状のディフェクトになっていたとすると、局所的に膜厚が薄い部分ができた状態になり、その結果、溝部では異常発熱を起こしてしまう。この異常発熱により、定着ベルトの表面を被覆する離型層が焼けたり溶けたりして、定着用部材としての耐久性を著しく低下させる原因ともなっていた。
【００１９】
そこで、基材を構成する耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用い、基材の成形に際しこのポリイミド樹脂のイミド化率を制御することにより、基材に柔軟性を付与し、この基材上に設けられる金属発熱層への機械的なストレスを低減する技術が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７４号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２８０４号公報
【特許文献４】特開２０００−１８８１７７号公報
【特許文献５】特開２００１−３４１２３１号公報
【特許文献６】特開２００４−７０１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、ニップ部でのストレスによって金属発熱層が受ける機械的ストレスは、基材に柔軟性を付与しただけでは十分に緩和できないため、金属発熱層の耐久性劣化を十分に解決できるには至っていない。さらに、金属発熱層の耐久性劣化を解決するために、金属発熱層の外周側に保護層を設ける技術が提案されている（特許文献６参照）。
【００２１】
しかしながら金属発熱層と保護層との接着性、保護層の熱容量、コストに課題がある。そこで、この解決のために保護層を金属にすることが考えられる。しかし、保護層の耐屈曲性が十分でないとクラックが発生しやすく、保護層として十分機能しないといった問題がある。
【００２２】
本発明は、上記事実を考慮し、ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない定着用部材、この定着用部材の製造方法、この定着用部材を備えた定着装置、及びこの定着用部材を備えた画像形成装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の請求項１に係る定着用部材は、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有することを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、加圧部材のニップによるストレスを受ける金属層の表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下となっている。このため、金属層の表面における金属の結晶同士の結びつきが強くなり、クラックが発生しにくくなる。また、表面の硬度だけを高くすることで、繰返しの折り曲げ変形に対しての追従性を低下させることはない。
【００２５】
このため、金属層を薄くして、ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない。
【００２６】
本発明の請求項２に係る定着用部材の製造方法は、金属層の最表面を加熱硬化させ、前記最表面の硬度が、厚さ方向における前記最表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を得る加熱処理工程を有することを特徴とする。
【００２７】
上記製造方法によれば、加熱処理工程で定着用部材の金属層の最表面を加熱硬化させるため、特別な加工装置が不要である。
【００２８】
本発明の請求項３に係る定着装置は、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材と、前記定着用部材に磁界を印加する電磁誘導加熱装置と、前記定着用部材の表面に圧接され、記録媒体を加圧する加圧部材と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材に電磁誘導加熱装置が磁界を印加することで金属層に渦電流が発生し、金属層が発熱し加熱される。また、加熱された金属層と加圧部材のニップ部で記録媒体に転写された未定着トナーを定着する。
【００３０】
ここで、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材が採用されているため、ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない。
【００３１】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体の表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を記録媒体に加熱定着させる定着手段と、を有し、前記定着手段に、表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材を有することを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、画像形成装置に表面の硬度が、厚さ方向における前記表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下である金属層を有する定着用部材が採用されているため、ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ウォームアップタイムを短くしても、定着部材の耐久性が低下しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の定着用部材及び定着装置が採用された画像形成装置の実施形態を図１〜４に従って説明する。
【００３５】
図４に示されるように、本発明の画像形成装置４０は、像担持体としての感光ドラム６０と、感光ドラム６０の表面を帯電させる帯電装置６２と、帯電させた感光ドラム６０の表面に潜像を形成する潜像形成手段としてのレーザースキャナ６４及びミラー６５と、潜像を現像剤により現像しトナー像を形成する現像手段としての回転式現像装置６６と、トナー像を被転写体に転写する転写手段としての中間転写体６８及び転写ロール７０と、トナー像を記録媒体に加熱定着する定着手段であると共に、トナーを溶融加熱する定着用部材としての定着ベルト２０、加圧部材としての加圧ロール２２、定着ベルト２０を加圧する加圧パッド２４、及び定着ベルト２０に磁界を印加する電磁誘導加熱装置２６を備える定着装置２８と、感光ドラム６０の表面を清掃するクリーニング装置７４と、感光ドラム６０の表面を除電する除電装置７６と、記録媒体を収納する給紙ユニット７８と、記録媒体を順次送り出す給紙ローラ８０と、送り出された記録媒体を一枚ずつ搬送するレジストローラ８２と、記録媒体を案内する記録媒体ガイド８４と、を少なくとも備えている。
【００３６】
詳細には、感光ドラム６０の周囲に沿って矢印Ａ方向に順に、感光ドラム６０に近接して設けられその表面を帯電させる（非接触型の）帯電装置６２と、感光ドラム６０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６６と、外周面が感光ドラム６０表面に当接し矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向の両方に回転可能な中間転写体６８と、中間転写体６８の表面にトナー像を転写した後の感光ドラム６０の表面を清掃するクリーニング装置７４と、感光ドラム６０の表面を除電する除電装置７６とが設けられている。
【００３７】
なお、帯電装置６２と現像装置６６との間の感光ドラム６０の表面には、感光ドラム６０の表面に潜像を形成するために、各色の画像情報（信号）に応じたレーザ光が、ミラー６５を介してレーザースキャナ６４より照射される。
【００３８】
また、現像装置６６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６６が回転することにより、感光ドラム６０の表面に形成された潜像に各色のトナーを付与し、トナー像を形成することが可能である。
【００３９】
中間転写体６８の周囲には、感光ドラム６０の他に、転写ロール７０が設けられている。中間転写体６８の外周面と転写ロール７０表面とは圧接し、この圧接部を記録媒体が矢印Ｄ方向に挿通可能であり、圧接部を記録媒体が通過した際に、中間転写体６８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、圧接部に対して、矢印Ｄ方向と反対側には給紙装置７７が設けられ、矢印Ｄ方向側には定着装置２８が設けられている。
【００４０】
給紙装置７７は、給紙ユニット７８、給紙ローラ８０、レジストローラ８２および記録媒体ガイド８４から構成される。
【００４１】
中間転写体６８と転写ロール７０との圧接部への給紙は、給紙ユニット７８に収納された記録媒体が、給紙ユニット７８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８０に接触する位置まで押し上げられ、記録媒体が給紙ローラ８０に接触した時点で、給紙ローラ８０およびレジストローラ８２が回転することにより記録媒体ガイド８４に沿って矢印Ｄ方向に搬送されることにより行われる。
【００４２】
また、定着装置２８は、加圧ロール２２と、加圧パッド２４と、電磁誘導加熱装置２６と、定着ベルト２０とから構成される。定着ベルト２０の表面には、表面と当接しニップを形成するように加圧ロール２２が設けられている。ニップ部は、矢印Ｄ方向に対して、中間転写体６８側に加圧ロール２２が配置され、転写ロール７０側に定着ベルト２０が配置されることにより形成される。
【００４３】
定着ベルト２０及び加圧ロール２２は、それぞれ、矢印Ｖ１方向及び矢印Ｖ２方向に連動して回転可能である。また、定着ベルト２０を挟んで、加圧ロール２２と対向し、加圧ロール２２表面を押圧するように、定着ベルト２０の内周面には加圧パッド２４が設けられている。さらに、加圧パッド２４に対して、加圧ロール２２とほぼ反対側に、定着ベルト２０の表面に対向し且つ近接するように電磁誘導加熱装置２６が設けられている。
【００４４】
次に、画像形成装置４０における転写および加熱定着について以下に説明する。
【００４５】
まず、感光ドラム６０表面に形成された各色のトナー像は、感光ドラム６０と中間転写体６８との間に印加されたバイアス電圧により、感光ドラム６０と中間転写体６８との当接部において、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６８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６８は矢印Ｃ方向に回転し、トナー像は、転写ロール７０と中間転写体６８との圧接部において、給紙装置によって、圧接部に搬送されてきた記録媒体表面に転写される。
【００４６】
トナー像がその表面に転写された記録媒体は、矢印Ｄ方向に移動し、定着装置２８により加熱定着され、記録媒体表面に画像が定着される。定着ベルト２０の表面は、表面に対向して設けられた電磁誘導加熱装置２６により加熱される。表面が十分に加熱された定着ベルト２０は矢印Ｖ１方向へ回転し、加圧ロール２２とのニップ部において、矢印Ｄ方向へと挿通される記録媒体表面のトナー像を加熱溶融することにより加熱定着する。このようにしてカラー画像がその表面に形成された記録媒体はさらに矢印Ｄ方向に搬送され、画像形成装置４０の外部に排出される。
【００４７】
次に定着装置２８について説明する。
【００４８】
図２に示されるように、本発明の定着装置２８は、磁界が印加された際に発生する渦電流により発熱する発熱層を含む定着ベルト２０と、定着ベルト２０に当接してニップを形成し回転する加圧ロール２２と、定着ベルト２０の加圧ロール２２が設けられた側と反対側の面を内側から押圧する加圧パッド２４と、交番電流を流すことにより定着ベルト２０の発熱層に磁界を印加する電磁誘導加熱装置２６とを有している。
【００４９】
このような定着装置２８における定着は、未定着トナー像が形成された記録媒体を、定着ベルト２０と加圧ロール２２との間に形成されたニップ部に、加熱された定着ベルト２０と当接するように挿通させて行われる。記録媒体がニップ部を通過する際に、未定着トナー像が溶融した状態で押圧され記録媒体表面に定着される。
【００５０】
次に、このような定着装置の具体例について、詳細に説明する。
【００５１】
図２において、２０は、本発明の定着ベルト２０である。この定着ベルト２０に接するように加圧ロール２２が配され、定着ベルト２０と加圧ロール２２との間にニップ部を形成している。加圧ロール２２は、基材２２Ａ上にシリコンゴム等による弾性体層２２Ｂが形成され、さらにその上層にフッ素系化合物による離型層２２Ｃが形成された構成を有する。
【００５２】
定着ベルト２０の内側には、加圧ロール２２と対向する位置に、定着ベルト２０の内面を押圧し、局所的にニップ圧を高める加圧パッド２４が設けられている。この加圧パッド２４は、定着ベルト２０の内面に接してニップ部を押圧するニップヘッド２４Ｂと、このニップヘッド２４Ｂを保持するシリコンゴム等からなるニップパッド２４Ｃと、ニップパッド２４Ｃを支持する支持体２４Ａとから構成されている。
【００５３】
さらに、定着ベルト２０を中心として加圧ロール２２と対向する位置に、電磁誘導コイル（励磁コイル）２６Ａを内蔵した電磁誘導加熱装置２６が設けられている。電磁誘導加熱装置２６は、電磁誘導コイル２６Ａ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２０の発熱層に渦電流を発生させるものである。この渦電流が発熱層の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換され、結果的に定着ベルト２０の表面が発熱する。
【００５４】
次に、定着装置２８による定着について説明する。
【００５５】
まず、不図示の駆動装置により加圧ロール２２が矢印Ｇ方向に回転し、それにつれて定着ベルト２０も矢印Ｆ方向に従動回転する。ここで、未定着トナー像８６が形成された記録媒体８８は矢印Ｈ方向に、定着装置２８のニップ部に挿通される。この際、未定着トナー像８６は溶融状態で記録媒体８８表面に押圧され、記録媒体８８表面に定着される。
【００５６】
尚、図２に示した例では、ロール駆動（ベルトが従動）であるが、駆動方法はベルト駆動（ロールが従動）であってもよい。
【００５７】
次に、電磁誘導作用による発熱原理を以下に説明する。
【００５８】
まず、不図示の励磁回路により電磁誘導コイル２６Ａに交流電流が印加されると、電磁誘導コイル２６Ａ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２０の図１に示す発熱層２０Ｂ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発熱層２０Ｂ中に渦電流が発生する。この渦電流と発熱層２０Ｂの固有抵抗によってジュール熱が発生する。なお、発熱層２０Ｂについては詳細を後述する。
【００５９】
この渦電流は、表皮効果のためにほとんど発熱層２０Ｂの電磁誘導加熱装置２６側の面に集中して流れ、発熱層２０Ｂ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（Ａ）で示される。
【００６０】
・式（Ａ）  δ＝（２ρ／ωμ）１／２
さらに、表皮抵抗Ｒｓは下式（Ｂ）で示される。
【００６１】
・式（Ｂ）  Ｒｓ＝ρ／δ＝（ωμρ／２）１／２
また、定着ベルト２０の発熱層２０Ｂに発生する電力Ｐは、定着ベルト２０中を流れる電流をＩｈとすると、次式（Ｃ）で表わされる。
【００６２】
・式（Ｃ）  Ｐ∝Ｒｓ∫｜Ｉｈ｜２ｄＳ
したがって、表皮抵抗Ｒｓを大きくするか、あるいは電流Ｉｈを大きくすれば電力Ｐを増すことができ、発熱量を増すことが可能となる。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）により下式（Ｄ）で表わされる。
【００６３】
・式（Ｄ）  δ＝５０３（ρ／（ｆμｒ））１／２
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。
【００６４】
ここで、発熱層２０Ｂの厚みは、上記式で表わされる表皮深さより厚く（好ましくは３〜２０μｍ）することが好ましい。発熱層２０Ｂの厚みが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。
【００６５】
次に定着ベルト２０の構成について詳細に説明する。
【００６６】
図１に示されるように、定着ベルト２０は、その内周側から外周側へと、耐熱性樹脂層２０Ａ（基材）、発熱層２０Ｂ、保護層２０Ｃ、離型層２０Ｅがこの順に設けられた構成であれば特に限定されない。また、カラー画像の高画質化や、白黒画像の形成速度向上のために、保護層２０Ｃと離型層２０Ｅとの間に弾性層２０Ｄを設けてもよい。以下に、定着ベルト２０を構成する各層についてより詳細に説明する。
［耐熱性樹脂層２０Ａ］
定着ベルト２０における耐熱性樹脂層２０Ａは、電磁誘導加熱方式の定着装置２８にこの定着ベルト２０を用いて繰り返し周動搬送した場合に、定着時に耐熱性樹脂層２０Ａに隣接して設けられた発熱層２０Ｂが発熱した状態でも物性低下がなく、高強度を維持できる必要がある。このため、耐熱性樹脂層２０Ａは耐熱性樹脂から主に構成される。
【００６７】
耐熱性樹脂の代わりに金属フィルムを用いた場合は、定着ベルト２０の内面と接触する加圧パッド２４（図２参照）と金属フィルムとの摺動性を確保することが困難であるため、加圧パッド２４を損傷してしまい、長期に渡って安定して画像を形成できない。
【００６８】
従って、加圧パット２４と接する側の層として、より摺動性の高い耐熱性樹脂から構成される耐熱性樹脂層２０Ａを設けることで、加圧パッド２４との摺動抵抗がなく、押圧部材の寿命を延長させることができる。また、耐熱性樹脂には断熱効果があるため、発熱層２０Ｂで発生した熱を加圧パット２４へ逃がすことなく効率よく使うことができる。
【００６９】
用いることができ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、この中でもポリイミド、またはポリイミドを主成分（５０質量％以上）としたものが好ましい。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さらに向上させてもよい。
【００７０】
耐熱性樹脂層２０Ａの好ましい厚さは、定着ベルト２０の長期に渡る繰り返しの周動搬送を可能とする剛性と柔軟性とを両立させる観点から、１０〜１００μｍの範囲内が好ましく、３０μｍ〜８０μｍの範囲内がより好ましい。また、耐熱性樹脂層２０Ａの厚みが１０μｍ未満では剛性が弱く、周動搬送中に皺になったり、両端のエッジ部分に亀裂が生じてしまう場合がある。逆に１００μｍを超えると、柔軟性を確保できない場合があること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。さらに、金属層との接着性を向上させることを狙いに耐熱性樹脂層２０Ａ表面の粗度をＲａが０．１〜５の範囲で粗くしても良い。
［発熱層２０Ｂ］
本発明の定着ベルト２０において、発熱層２０Ｂは、電磁誘導コイル（励磁コイル）２６Ａから発生する磁界により渦電流を発生させることで発熱するための層である。かかる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一もしくは２種類以上の合金のどちらでも選択可能である。この中でも銅、金、銀は固有抵抗が低いため、銅、金、銀およびこれらの合金が好ましく、コスト及び加工性から特に銅あるいは銅を主成分（「主成分」とは質量比で５０％以上を意味し、保護層の場合も同様である）とする合金が好ましい。
【００７１】
発熱層２０Ｂの厚さは、熱容量の点から薄い方が好ましいが、厚さが３μｍ未満になると、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、定着可能な温度まで加熱することができなくなる場合がある。また、発熱層２０Ｂの厚さが２０μｍを超えると、十分な発熱は得られるものの、発熱層２０Ｂ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。従って、発熱層２０Ｂの厚さは３〜２０μｍの範囲であることが好ましく、５〜１５μｍの範囲であることがより好ましい。
【００７２】
また、耐熱性樹脂層２０Ａと発熱層２０Ｂとの間に無電解メッキにより形成された金属層が形成されていてもよい。従来、ポリイミド等のフレキシブル基板と銅との積層板などで、密着性が高い膜を形成するためには、真空設備を用いた蒸着やスパッタリング等のＰＶＤ法で第一の金属層を形成する場合が多い。しかし、真空設備を使った成膜方法では、特に定着ベルト２０のような円筒形状の基体に対してはバッチ処理が必要となるためコストアップとなる場合がある。そこで、ＰＶＤ法で密着性を得る代わりに粗面化処理を行った耐熱性樹脂等で構成されている耐熱性樹脂層２０Ａを使うことで、触媒反応で形成された密着力の弱い無電解メッキにより形成された金属層でも、十分な密着が得られるため、低コスト化が可能となる。
【００７３】
また、無電解メッキにより形成された金属層が、ニッケル、銅、クロムのうちの少なくとも一種類の金属により形成されていれば、発熱層を電解メッキで作製するための電極として使うことが可能である。
［保護層２０Ｃ］
保護層２０Ｃは、発熱層２０Ｂに加わる機械的ストレスを緩和してクラック等のディフェクトを抑制し発熱層２０Ｂを保護するために、それ自身が充分な耐機械的ストレス性を有していることが好ましい。そのために内部応力の絶対値が５ｋｇ／ｍｍ２以下であることが必要であり、好ましくは２ｋｇ／ｍｍ２以下、より好ましくは１ｋｇ／ｍｍ２以下である。内部応力が小さくなればそれ自身の耐機械的ストレス性が増すため０にすることが好ましいが、管理が困難となる。従って、実用的に充分な耐性を持っていれば良く、内部応力が５ｋｇ／ｍｍ２以下であれば機械的ストレスに対する実用上の耐性は十分である。
【００７４】
さらに、保護層２０Ｃに含まれる不純物金属の濃度は０．１質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％以下、さらに好ましくは０．０２質量％以下である。不純物金属が０．１質量％を超えると、脆い膜になりやすく、信頼性が低下してしまう。
【００７５】
また、クラック等のディフェクトを抑制し発熱層２０Ｂを保護するために、十分な強度が確保できる厚みを有していることが好ましい。このため、保護層２０Ｃの膜厚は少なくとも１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。
【００７６】
膜厚が１μｍ未満の場合には、発熱層２０Ｂを十分に保護することができず、発熱層２０Ｂにクラック等のディフェクトが発生し、発熱特性が低下する等の問題を招いてしまう場合がある。
【００７７】
従って、保護層２０Ｃは強度を確保する点からは厚い方が好ましいが膜厚が厚くなるに伴い熱容量も増加してしまい、結果的にウォームアップ時間が長くなってしまう場合がある。このため、保護層２０Ｃの膜厚は１０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以下であることがより好ましい。
【００７８】
さらに、発熱層２０Ｂの耐屈曲性を向上させるためには、定着ベルト２０を屈曲させた時の折れ曲がりの中心が発熱層２０Ｂの中にあることが好ましく、さらに好ましくは発熱層２０Ｂの中心付近にあることが好ましい。折れ曲がりの中心が発熱層２０Ｂの中にあるように、耐熱性樹脂層２０Ａと保護層２０Ｃの弾性率、厚さを選択してやれば良い。
【００７９】
なお、保護層２０Ｃを構成する材料は、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、あるいは、これらの金属を主成分とする合金を用いることが好ましい。また、発熱層２０Ｂが銅あるいは銅を主成分とする合金からなる場合には、保護層２０Ｃはニッケルあるいはニッケルを主成分とする合金からなることが好ましい。この場合の作製方法としては、電解メッキが好ましい。電解メッキを用いることで、安価で、接着性が良く、膜厚均一性な保護層２０Ｃを得ることが可能となる。電解メッキで作る場合は低電流でメッキすることにより不純物を簡単に取り除くことが出来るといった利点もある。
【００８０】
既述のように、保護層２０Ｃを始めとした金属層は、電解メッキで形成することが好ましい。電解メッキで形成し、内部応力を所望の範囲にするには、例えば、メッキ液中の不純物濃度を０．１質量％以下としたり、電流密度を０．１〜１０Ａ／ｄｍ２の範囲で好ましい値に調整したり、レベリング材や応力緩和材を添加することが好ましく、上記条件を適宜組み合わせることがより好ましい。
【００８１】
また、ニッケルの電解メッキ法としては、ワット浴が知られている。しかし、ワット浴で作ったニッケル膜の引張応力は大きいため、このままでは保護層２０Ｃとしては使えない。そこで、硫黄含有有機化合物に代表される応力減少材を添加することが好ましい。応力減少材としてはサッカリン、パラトルエンスルファミド、ベンゼンジスルフォン酸、１，３，６−ナフタリントリスルフォン酸ナトリウム等がある。これらを適度に添加し、内部応力を減少させることで保護層２０Ｃとしての使用が可能となる。添加量としては、３〜４０ｍｇ／Ｌとすることが好ましい。
【００８２】
その他に、スルファミン酸ニッケル浴、スルファミン酸ニッケルハイスピード浴という方法も知られている。この方法で作った場合、温度、電流密度によって、内部応力の値が大きく変わる。従って、保護層２０Ｃとしての使用目的に合うよう、内部応力が小さくなる条件でめっきすることが重要である。スルファミン酸ニッケル浴、スルファミン酸ニッケルハイスピード浴は内部応力が小さいために、光沢剤の添加量を少なくでき、ニッケル膜に硫黄成分を含まないため、耐熱性に優れるといった利点がある。
［離型層２０Ｅ］
本発明の定着ベルト２０は、記録媒体と当接する側の面が、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に、フッ素系化合物のような低表面エネルギー材料を主成分として構成される離型層２０Ｅを含む。
【００８３】
離型層２０Ｅに用いられる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を用いることができるが、特に限定されるものではない。
【００８４】
また、この離型層２０Ｅの厚さは、１０〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、２０〜５０μｍの範囲内であることがより好ましい。離型層２０Ｅの厚さが１０μｍ未満であると、記録媒体のエッジでの繰り返し擦擦により離型層２０Ｅが摩滅する場合がある。一方、離型層２０Ｅの厚さが１００μｍを超えると表面の柔軟性がなくなり、その結果トナーを押しつぶす力が働き定着画像の粒状性が損なわれる場合がある。さらに、熱容量も大きくなるため、ウォームアップ時間が長くなったりする場合がある。
［弾性層２０Ｄ］
本発明の定着ベルト２０では、保護層２０Ｃと離型層２０Ｅとの間に、更に弾性層２０Ｄを設けてもよい。特に、カラー画像を形成する場合に、弾性層２０Ｄを設けることが好ましい。
【００８５】
これは、カラー画像を形成する場合には、記録媒体上に黒・マゼンタ・イエロー・シアンの４色のカラートナー像が積層された状態で定着する必要があるためである。すなわち、積層されたこれら４色のカラートナー像に均一に一定以上の熱量を与えることで４色が十分に溶融しあって鮮明なカラー画像を得るため、弾性層２０Ｄがない定着ベルト２０を使うと、積層されたトナーを押しつぶしてしまう場合がある。このため、記録媒体に近い（つまり積層された下層にある）カラートナー像に対しては十分な熱が与えられないために、定着により得られるカラー画像の発色性が低下してしまう場合があるためである。
【００８６】
また、白黒画像を形成する場合でも、特に高速化に対応するためには弾性層２０Ｄを設けることが好ましい。これは弾性層２０Ｄを設けることで弾性層２０Ｄがニップ領域内で変形し、低荷重でも十分なニップ幅が得られるために、高速であってもトナー像への熱の受け渡しができて定着が可能となるからである。
【００８７】
なお、弾性層２０Ｄを構成する材料としては、公知の弾性材料を用いることができ、このような弾性材料としては、例えば、シリコンゴムやフッ素ゴムのような耐熱性のゴムを用いることが好ましい。
【００８８】
このような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ンゴムＳＥ６７４４や、ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｏｗ  ｅｌａｓｔｍｅｒｓ社製のバイトンＢ−２０２等が挙げられる。
【００８９】
ここで、保護層２０Ｃの固有抵抗は、発熱層２０Ｂの固有抵抗よりも大きくなっており、さらに保護層２０Ｃの内部応力の絶対値が５ｋｇ／ｍｍ２以下となっていることが好ましい。
【００９０】
保護層２０Ｃの固有抵抗が発熱層２０Ｂの固有抵抗よりも大きくなっているが、保護層２０Ｃの固有抵抗ρＡが、発熱層２０Ｂの固有抵抗ρＢの１倍を超えることが必要であり、２倍以上であることが好ましく、２．５倍以上であることがより好ましい。保護層の固有抵抗ρＡは、発熱層２０Ｂの固有抵抗ρＢの１倍未満である場合にはウォームアップタイムが長くなることがある。また、１倍を超え２倍未満の場合では、ウォームアップタイムを確実に短縮することができるが、２倍を超える場合と比べるとやや不充分な場合がある。
【００９１】
また、保護層２０Ｃの固有抵抗ρＡは、発熱層２０Ｂの固有抵抗ρＢよりも大きければ大きい程好ましいが、材料選択肢が狭まる等の実用上の観点からは、保護層２０Ｃの固有抵抗ρＡは、発熱層２０Ｂの固有抵抗ρＢの２０倍以下であることが好ましい。ここで、固有抵抗の値は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５２５（１９９９年）「金属抵抗材料の導体抵抗および体積抵抗率試験方法」に準拠し、ダイアインスツルメンツ社製抵抗率計ロレスタＧＰ  ＭＰＣ−Ｔ６００型を用いて、４端子４探針法により測定することができる。保護層２０Ｃの固有抵抗ρＡは、発熱層２０Ｂの固有抵抗ρＢよりも大きいことを条件に、２Ω〜３０Ωとすることが好ましく、３Ω〜３０Ωとすることがより好ましい。
【００９２】
本発明の定着ベルト２０は、発熱層２０Ｂに対して記録媒体が位置する側とは反対側の面に耐熱性樹脂からなる耐熱性樹脂層２０Ａを設けている。このため、発熱層２０Ｂが耐熱性樹脂層２０Ａの機能を兼ねるような場合と比べると、耐熱性樹脂層２０Ａの断熱効果により発熱層２０Ｂで発生した熱の定着用部材内面（記録媒体と接触しない側の面）側への流失が少なくなるため、ウォームアップタイムをより短縮することができる。さらに、定着ベルト２０の内面に設けられる加圧パッド２４との摺動抵抗を抑制することができるため、加圧パッド２４の損傷を抑えてその寿命を延ばすことができる。
【００９３】
さらに、定着ベルト２０には、発熱層２０Ｂの外周側に保護層２０Ｃが設けられている。このため、定着ベルト２０が繰り返し回転を行うことによってニップ内で変形を繰り返すことによる機械的ストレスが、保護層２０Ｃにより緩和されるため、長期に渡って使用しても発熱層２０Ｂでのクラック等の機械的ディフェクトの発生が抑制され、発熱特性を安定して維持することができる。
【００９４】
このような保護層２０Ｃを設けない場合には、発熱層２０Ｂは、その両面に引っ張り力あるいは圧縮力を強く受けるために、クラック等の機械的ディフェクトが発生し易く、長期に渡って使用した場合には、発熱層２０Ｂの電気特性や発熱特性が劣化してしまう。
【００９５】
また、定着ベルト２０には、フッ素樹脂等の表面エネルギーの低い樹脂材料から構成される離型層２０Ｅを設けている。このような離型層２０Ｅは、金属材料と比較すると熱伝導率が低い上に、強度にも劣る。しかしながら、本発明の定着ベルト２０においては離型層２０Ｅを設けるような場合において、この離型層２０Ｅの厚みを、より熱伝導率が高く強度にも優れた保護層２０Ｃの厚みで置き換えることで、定着ベルト２０の強度を向上させることができる上に、ウォームアップタイムもより短縮することができる。
【００９６】
なお、保護層２０Ｃは、内部応力が小さいことが好ましい。内部応力が大きい場合は、応力が働いている反対側に屈曲しようとする場合にその材料がもつ伸びの限界を超え、保護層２０Ｃ自体にクラック・亀裂が生じてしまう。クラック・亀裂を生じないようにするには内部応力の絶対値が５ｋｇ／ｍｍ２以下であることが必要である。
【００９７】
さらに、保護層２０Ｃに含まれる不純物金属の濃度は０．１質量％以下であることが好ましい。不純物金属が０．１質量％を超えると、内部応力が小さくても、脆い膜になってしまい、繰返し屈曲ストレスに対する耐性が充分ではなくなる場合がある。
【００９８】
ここで、不純物金属とは、例えば、保護層２０Ｃがニッケルを主成分とする場合は、ニッケルおよびニッケルと合金を形成している金属以外の金属成分をさす。不純物金属の濃度を０．１質量％以下とするには、例えば、メッキ処理にて保護層２０Ｃを形成する場合、メッキ浴内のメッキ液中の上記不純物金属の濃度を０．１質量％以下としておけばよい。メッキ液中の不純物濃度は、原子吸光やＩＣＰ等により測定することができる。保護層２０Ｃ中の不純物金属の濃度は、適切な溶媒に溶解して原子吸光やＩＣＰ等により測定することができる。また、蛍光Ｘ線で測定してもよい。
【００９９】
なお、発熱層２０Ｂは銅、保護層はニッケルを主成分とすることが好ましい。発熱層２０Ｂは機能から、金、銀、銅、アルミニウムを選択するのが好ましいが、コスト、作りやすさの点で銅がより好ましい。銅の上に蒸着が可能で、機能、コストを考慮すると保護層２０Ｃはニッケルを主成分とした金属層が好ましい。
【０１００】
さらに、発熱層２０Ｂが銅、保護層がニッケルを主成分とした金属であれば、両層ともに、電解メッキにより形成することが可能であり、製造コストを低減することが可能である。
【０１０１】
次に発熱層２０Ｂ及び保護層２０Ｃについて詳細に説明する。
【０１０２】
定着ベルト２０を構成する発熱層２０Ｂ及び保護層２０Ｃは、前述したように金属層であり、発熱層２０Ｂの外側に配置される保護層２０Ｃの表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下となっている。１．１倍未満であると、繰り返し使用した際に発熱性が悪化する場合があり、２．０倍を超えると、紙詰まりが発生する場合がある。
【０１０３】
なお、金属層の厚さ方向の表面以外の硬度は、２００〜６００Ｈｖの範囲であることが好ましく、３００〜５００Ｈｖであることがより好ましい。
【０１０４】
保護層２０Ｃの表面の硬度を高くすることで、表面における金属の結晶同士の結びつきがつよくなり、クラックに対して強くなる。また、表面の硬度だけを高くすることで、繰返しの折り曲げ変形に対しての追従性を低下させることはない。
【０１０５】
なお、本発明における「硬度」とは、超微小負荷硬さのことであり、超微小負荷硬さ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ２２５５：２００３年）にて測定することができる。
【０１０６】
このように、クラックに対して強くなるために金属層を厚くする必要がないため、ウォームアップタイムを短くすることができ、さらに、定着部材の耐久性が低下しない。
【０１０７】
ここで、硬度を高くする表面の範囲を定義すると、外側は、発熱層２０Ｂ及び保護層２０Ｃから構成される金属層の最表面であり、内側は、金属層の最表面から金属層の層厚の５０％以下である。５０％を超えて硬度が高くなっている場合には変形に対しての追従性が劣ってしまい、好ましくない。
【０１０８】
なお、上記実施形態では、発熱層２０Ｂと保護層２０Ｃの２層から金属層が構成されたが、金属層は、１層から構成されてもよく、また、２層以上から構成されてもよく、金属層を構成する最表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．１倍以上２.０倍以下であればよい。
【０１０９】
次にこの定着ベルト２０の製造方法について説明する。
【０１１０】
本発明の定着用部材の一形態として、定着ベルト２０を挙げ、その製造方法を説明する。製造方法としては、公知の方法を利用することができる。なお、発熱層２０Ｂや保護層２０Ｃ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、耐熱性樹脂層２０Ａ上に、発熱層２０Ｂと保護層２０Ｃと離型層２０Ｅとをこの順に形成することが好ましい。また、必要に応じて弾性層２０Ｄ等を適宜形成することができる。
【０１１１】
なお、保護層２０Ｃ上に、「離型層２０Ｅ」、あるいは、「弾性層２０Ｄと離型層２０Ｅと」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、保護層２０Ｃ表面や弾性層２０Ｄ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好ましい。このような前処理を行うことにより各層間の接着性をより向上させることができる。
【０１１２】
なお、保護層２０Ｃ上に「離型層２０Ｅ」、あるいは、「弾性層２０Ｄと離型層２０Ｅと」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２０Ｅや弾性層２０Ｄが形成される。
【０１１３】
このような塗膜の加熱処理に際して、保護層２０Ｃが酸化しやすい金属から構成される場合には、保護層２０Ｃ表面が酸化して、保護層２０Ｃ表面に形成される層との密着性が低下してしまう場合がある。このような場合には、塗膜の加熱処理を不活性ガス（窒素ガス・アルゴンガス等）雰囲気下で行うことが好ましい。
【０１１４】
ここで、発熱層２０Ｂと保護層２０Ｃから構成される金属層の表面の硬度を高くするには、図１（Ｂ）に示す保護層２０Ｃの最表面に加熱処理をすることで図１（Ｃ）に示すように硬度を高くすることができる。
次に、保護層２０Ｃの最表面を加熱する加熱処理について説明する。
[ＷＰＣ処理]
金属層表面材料と同等以上の硬さを有する非常に小さなショット（一般的に４０〜２００μｍ）を、１００ｍ／ｓｅｃ以上で噴射する。噴射速度が速いため、ショットが衝突した時に瞬間的に高熱が発生する。高熱で表面の金属が一度溶け、急冷するために金属の結晶は非常に細かくなる。細かくなったために、結晶同士の結びつきが強くなり、硬くなる。従って、クラックに対して強くなる。
【０１１５】
なお、熱は瞬間的に発生するために高温となるのは、金属層の表面のみである。そのため、金属層表面の硬度は厚さ方向の表面以外の部位の硬度に比べて硬くなる。
[レーザを用いた局部加熱]
金属層表面にレーザを照射する。局部加熱であるため、表面のみ高温となる。最表面のみ高温となり、「ＷＰＣ処理」で述べたのと同じ効果で金属層表面が硬くなる。
【０１１６】
なお、用いるレーザとしては、ＹＡＧレーザが「炭酸ガスレーザと比較し金属表面での吸収率が優れている、高出力化が進んできている、化学的に安定している、光学特性が優れている」等の理由で好ましい。
[フラッシュ加熱による加熱処理]
加熱を瞬間的なｏｎ／ｏｆｆで行う。レーザもこの1種である。瞬間的なｏｎ／ｏｆｆで加熱を行うため、高熱となるのは表面近傍のみとなる。
【０１１７】
その他に、アーク放電による「放電加工」、熱電子による「電子ビーム加工」等の加工方法でも良い。
【実施例】
【０１１８】
以下、本発明の実施例を説明する。但し、実施例で用いた本発明の定着ベルトの作製方法は以下の例のみに限定されるわけではない。
−定着ベルトの作製−
実施例１
耐熱性樹脂層２０Ａの材料として、ポリイミド樹脂（商品名：Ｕワニス−Ｓ、宇部興産製）を用いて膜厚６０μｍ、外径３０ｍｍの無端状ベルトを作製した。
【０１１９】
次に、この無端状ベルトの外周面にアルカリエッチング処理を行い、洗浄し、外周面に無電解ニッケルめっき処理を行ってニッケル層を０．５μｍ形成した。次にこの無電解ニッケルめっき膜を電極として、この上に電解メッキ処理により膜厚１０μｍの銅層（発熱層２０Ｂ）を形成した。
【０１２０】
なお、上記電解メッキ処理の条件として、使用したメッキ液は、硫酸銅（７０ｇ／Ｌ）、硫酸（２００ｇ／Ｌ）、塩酸（５０ｍｇ／Ｌ）からなり、液温30℃、電流密度は０．２Ａ／ｄｍ２とした。
【０１２１】
続いて、この銅層上に硫酸Ｎｉ（２５０ｇ／Ｌ）、塩化Ｎｉ（４５ｇ／Ｌ）、ほう酸（４０ｇ／Ｌ）、トップセリーナ７３Ｘ(５ｍｌ／Ｌ、奥野製薬工業（株）、ＭＵ-2（5ｍｌ/L、奥野製薬工業（株））からなるメッキ液を用い、液温度５０℃、ｐｈ４．０、電流密度3A/dm2の条件で電解メッキ処理により膜厚５μｍ、硬度４００Ｈｖのニッケル層（保護層２０Ｃ）を形成した。
【０１２２】
次に、表面処理として、ＷＰＣ処理による加熱処理を１秒行い、保護層２０Ｃの表面の硬度を６００Ｈｖと高くした。
【０１２３】
さらに、表面処理を行ったニッケル層上に、シリコンゴム弾性層を２００μｍ塗布し、２００℃で１時間乾燥した。さらにフッ素樹脂（ＰＦＡ）ディスパージョン塗料（商品名：ＥＮ−７１０ＣＬ、三井デュポンフロロケミカル社製）を塗布し、その後３８０℃の炉内に１時間放置して、フッ素樹脂塗膜を焼成することにより膜厚３０μｍのＰＦＡ層（離型層２０Ｅ）を形成し、定着ベルト２０を作製した。なお、ダイアインスツルメンツ社製抵抗率計ロレスタＧＰ  ＭＰＣ−Ｔ６００型により測定した外周側金属層および内周側金属層の固有抵抗は、それぞれ、６．８Ωおよび１．７Ωであった。
【０１２４】
これにより、保護層２０Ｃの表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．５倍の定着ベルトを得た。また、硬度が高くなっている表面の内側は表面から金属層の層厚の５０％以下であった。
【０１２５】
なお、硬度の測定方法としては、微小硬度計（島津製作所製；島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１）により測定した。
【０１２６】
実施例２
実施例１と同様の方法で、耐熱性樹脂層２０Ａ、発熱層２０Ｂ、及び保護層２０Ｃを得た。
【０１２７】
次に、表面処理として、レーザによる局部加熱処理による加熱処理を０．１秒行い、保護層２０Ｃの表面の硬度を５２０Ｈｖとした。
【０１２８】
さらに、表面処理を行ったニッケル層上に、シリコンゴム弾性層を２００μｍ塗布し、２００℃で１時間乾燥した。さらにフッ素樹脂（ＰＦＡ）ディスパージョン塗料（商品名：ＥＮ−７１０ＣＬ、三井デュポンフロロケミカル社製）を塗布し、その後３８０℃の炉内に１時間放置して、フッ素樹脂塗膜を焼成することにより膜厚３０μｍのＰＦＡ層（離型層２０Ｅ）を形成し、定着ベルト２０を作製した。なお、ダイアインスツルメンツ社製抵抗率計ロレスタＧＰ  ＭＰＣ−Ｔ６００型により測定した外周側金属層および内周側金属層の固有抵抗は、それぞれ、６．８Ωおよび１．７Ωであった。
【０１２９】
これにより、保護層２０Ｃの表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．３倍の定着ベルトを得た。また、硬度が高くなっている表面の内側は表面から金属層の層厚の５０％以下であった。
【０１３０】
なお、硬度の測定方法としては、微小硬度計（島津製作所製；島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１）により測定した。
【０１３１】
実施例３
実施例１と同様の方法で、耐熱性樹脂層２０Ａ、発熱層２０Ｂ、及び保護層２０Ｃを得た。
【０１３２】
次に、表面処理として、フラッシュ加熱処理による加熱処理を０．１秒行い、保護層２０Ｃの表面の硬度を４８０Ｈｖとした。
【０１３３】
さらに、表面処理を行ったニッケル層上に、シリコンゴム弾性層を２００μｍ塗布し、２００℃で１時間乾燥した。さらにフッ素樹脂（ＰＦＡ）ディスパージョン塗料（商品名：ＥＮ−７１０ＣＬ、三井デュポンフロロケミカル社製）を塗布し、その後３８０℃の炉内に１時間放置して、フッ素樹脂塗膜を焼成することにより膜厚３０μｍのＰＦＡ層（離型層２０Ｅ）を形成し、定着ベルト２０を作製した。なお、ダイアインスツルメンツ社製抵抗率計ロレスタＧＰ  ＭＰＣ−Ｔ６００型により測定した外周側金属層および内周側金属層の固有抵抗は、それぞれ、６．８Ωおよび１．７Ωであった。
【０１３４】
これにより、保護層２０Ｃの表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．２倍の定着ベルトを得た。また、硬度が硬くなっている表面の内側は表面から金属層の層厚の５０％以下であった。
【０１３５】
なお、硬度の測定方法としては、微小硬度計（島津製作所製；島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１）により測定した。
【０１３６】
実施例４
実施例２に対して、保護層２０Ｃに対するレーザ局部加熱処理の時間を５秒とした。
【０１３７】
これにより、保護層の表面の硬度が６８０Ｈｖとなり、金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．７倍の定着ベルトを得た。また、硬度が高くなっている表面の内側は表面から金属層の層厚の５５％であった。
【０１３８】
比較例１
実施例１に対して、保護層２０Ｃに加熱処理を行わなかった。
【０１３９】
これにより、保護層の表面の硬度が金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の１．０倍の定着ベルトを得た。
【０１４０】
比較例２
実施例２に対して、保護層２０Ｃに対するレーザ局部加熱処理の時間を２０秒とした。
【０１４１】
これにより、保護層の表面の硬度が８４０Ｈｖとなり、金属層の厚さ方向の表面以外の部位の硬度の２．１倍の定着ベルトを得た。また、硬度が高くなっている表面の内側は表面から金属層の層厚の５０％以下であった。
−定着装置−
実施例１〜３および比較例１〜３のそれぞれの定着ベルトを用いて、以下のようにして定着装置を作製した。すなわち、定着ベルト、加圧ロール、電磁誘導加熱装置、及び、定着ベルトと加圧ロールを圧接するための押圧部材を具備する定着装置を作製した。
【０１４２】
押圧部材は、定着ベルトの内径と略同一の外径部と、この外径部より大きな外形部と、定着ベルトの両端部にはめ込んで定着ベルトの軸方向への移動を規制するためのエッジガイドと、定着ベルトの内径より小さな径をもち加圧用ゴムパッド取り付け部を有するフォルダと、加圧用ゴムパッドとからなるものである。
【０１４３】
なお、この定着装置の組み立てに際しては、押圧部材、定着ベルト、加圧ロールは以下のように配置した。
【０１４４】
まず、フォルダのパッド取り付け部に加圧用ゴムパッドを固定した後に、押圧部材を定着ベルトの内周側に挿入したうえで、定着ベルトの両端部に押圧部材のエッジガイドを装着させた。続いて、押圧部材を内周側に設けた定着ベルトの外周面の周方向の一部分を加圧ロールと接触させて、加圧ロールの軸と押圧部材との間に荷重をかけることで、押圧部材のゴムパッドと加圧ロールとが、定着ベルトを介して圧接させニップを形成させた。なお、本実施例とは直接関係はないが、加圧ロールのかわりに２本もしくはそれ以上のシャフトやローラに張った加圧ベルトを用いて、定着ベルトに圧接させてニップを形成してもよい。
【０１４５】
エッジガイド、フォルダを構成する材料としては、交流電流による誘導起電力の発生がなく、定着温度領域での耐熱性を有する樹脂（ＰＰＳ）を用いた。
【０１４６】
また、この定着装置に用いた電磁誘導加熱装置の電磁誘導コイル（励磁コイル）は、互いに絶縁されたφ０．５ｍｍの銅線を１６本束ねたリッツ線を用いて、これを定着ベルトの幅より長く、定着ベルトの円周方向長さの１／６〜１／４を覆う程度の幅を持つように巻回すると共に、定着ベルトの曲率に倣うような曲率を持たせることで、電磁誘導コイル（励磁コイル）と定着ベルトとのギャップが均一になるように形成した。なお、電磁誘導コイル（励磁コイル）と定着ベルトとのギャップが２ｍｍになるように定着ベルトの外周面上に固定した。
【０１４７】
定着に際しては、この電磁誘導コイルに、励磁回路によって交流電流を流すことにより、電磁誘導コイルの周囲に磁界を発生させる。従って、発生した磁界が定着ベルトの発熱層を横切る際に、電磁誘導により横切った磁界を打ち消す方向の磁界を発生させるような渦電流が発熱層内に発生する。これにより、このときの渦電流値と発熱層の持つ抵抗に応じた発熱が得られる。
【０１４８】
加圧ロールは外径１６ｍｍの中実シャフト上に、弾性層として膜厚１２ｍｍの発泡シリコンゴム層を設け、さらにこの層を、膜厚３０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものである。
【０１４９】
この加圧ロールは、具体的には以下のようにして作製した。まず、ＰＦＡチューブの内周面に接着用プライマーを塗布した外径５０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブと、中実シャフトとを成形金型内にセットした。続いて、フッ素樹脂チューブと中実シャフトと間に液状発泡シリコンゴムを層厚が２ｍｍとなるように注入後、加熱処理（１５０℃×２ｈｒｓ）によりシリコンゴムを加硫、発泡させて弾性層を形成することにより加圧ロールを作製した。
【０１５０】
この加圧ロールは、ギアを介してモーターと接続されており、加圧ロールを駆動することにより定着ベルトを従動させて、記録媒体を搬送するようにした。
−評価方法−
定着装置の評価は、ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ  Ｃｏｌｏｒ４００（富士ゼロックス社製）の定着装置を本発明の定着装置に置き換えて行った。用紙として富士ゼロックス社製Ｊ紙を用いた４０万枚の通紙テストを行い評価した。
【０１５１】
評価項目は、定着ベルトの電気特性である力率の４０万枚通紙前後での変化と、紙詰まり発生状況である。ここで、力率とは励磁コイルに高周波電流を流したとき、定着ベルトに設けた発熱層に渦電流が発生した結果、電磁誘導コイルに流している電流及び電圧の位相差θを測定したときの、ｃｏｓθの値を意味する。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といえる。なお、力率の具体的な測定・評価方法は以下の通りである。
＜力率＞
電磁誘導装置を横河電機社製インピーダンスメーターＷＴ１６００ＦＣに変え、２０ｋＨｚの高周波電流を電磁誘導コイルに流した時の、電流及び電圧の位相差θを測定し、力率（ｃｏｓθ）を算出した。本願では、通紙テスト前の力率を１．０としたときの通紙後力率を相対評価した。
−評価基準−
通紙テスト後の力率は、０．９以上であり、紙詰まりが発生しなければ実用上問題なく、耐久性が低下しないといえる。
−評価結果−
実施例１〜４および比較例１、２で得られた定着ベルトを用いた上記画像形成装置において４０万枚の通紙テストを行った。通紙試験前の力率を１としたときの通紙後の力率と、紙詰り発生状況結果、および総合結果を図３に示す。総合結果は、通紙後の力率と、紙詰り発生状況結果とから、実用上全く問題ないものを「○」、実用上問題ないものを「△」、実用上問題があり使用できないもの「×」と判定した。
【０１５２】
図３に示されるように、本発明の定着ベルトは、４０万枚通紙後でも力率０．９以上であり、３０万枚まで紙詰まりが発生していないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】（Ａ）本発明の実施形態における定着ベルトの断面図である。（Ｂ）本発明の実施形態における定着ベルトの加熱処理前の断面図である。（Ｃ）本発明の実施形態における定着ベルトの加熱処理後の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に定着装置を示した構成図である。
【図３】本発明の実施例および比較例で得られた定着ベルトを用いた通紙テストの結果を表した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【０１５４】
２０      定着ベルト（定着用部材）
２０Ｂ    発熱層（金属層）
２０Ｃ    保護層（金属層）
２２      加圧ロール（加圧部材）
２６      電磁誘導加熱装置
２８      定着装置
４０      画像形成装置
６０      感光ドラム（像保持体）
６２      帯電装置（帯電手段）
６４      レーザースキャナ（潜像形成手段）
６６      回転式現像装置（現像手段）
７０      転写ロール（転写手段）
【図１】
2008020784.tif 000003
【図２】
2008020784.tif 000004
【図３】
2008020784.tif 000005
【図４】
2008020784.tif 000006