(57)【要約】【課題】金属発熱層の耐久性の低下を抑制し、長期に亘って安定した発熱特性が維持できる定着ベルト、これを用いた定着装置、及びこの定着装置を用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】基層と、金属発熱層と、金属保護層と、を内周側からこの順に有し、前記基層の弾性率Ｅｂ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｂ（ｍｍ）、前記金属発熱層の弾性率Ｅｈ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｈ（ｍｍ）、前記金属保護層の弾性率Ｅｐ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｐ（ｍｍ）が、下記式（ａ）及び式（ｂ）を満たす定着ベルト、該定着ベルトと、電磁誘導加熱手段と、加圧部材と、押圧部材と、を有する定着装置、及び該定着装置を備える画像形成装置。2008256839.tif 000006【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層と、金属発熱層と、金属保護層と、を内周側からこの順に有し、前記基層の弾性率Ｅｂ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｂ（ｍｍ）、前記金属発熱層の弾性率Ｅｈ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｈ（ｍｍ）、前記金属保護層の弾性率Ｅｐ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｐ（ｍｍ）が、下記式（ａ）及び式（ｂ）を満たすことを特徴とする定着ベルト。
【数１】
2008256839.tif 000005
【請求項２】
前記金属保護層がニッケルを主成分とする金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
前記金属保護層がニッケル複合物を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着ベルト。
【請求項４】
前記金属保護層が、ニッケル複合物を含有し、無電解めっき法により形成されてなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記ニッケル複合物がニッケル−リン合金であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着ベルト。
【請求項６】
前記ニッケル−リン合金におけるリンの含有量が１〜１２質量％であることを特徴とする請求項５に記載の定着ベルト。
【請求項７】
前記ニッケル複合物がニッケル−ホウ素合金であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着ベルト。
【請求項８】
前記ニッケル−ホウ素合金におけるホウ素の含有量が０．１〜６質量％であることを特徴とする請求項７に記載の定着ベルト。
【請求項９】
前記ニッケル複合物がニッケル−炭化ケイ素複合物であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着ベルト。
【請求項１０】
前記ニッケル−炭化ケイ素複合物における炭化ケイ素の含有量が１〜１５質量％であることを特徴とする請求項９に記載の定着ベルト。
【請求項１１】
回転可能に配置された金属発熱層を有する定着ベルトと、該定着ベルトの外周面と対向する位置に配置され、磁界を発生させて前記金属発熱層を加熱する電磁誘導加熱手段と、前記定着ベルトとで記録媒体を挟持搬送して、記録媒体上の未定着トナー像を加熱定着する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接触して配置され、前記加圧部材に向けて当該定着ベルトを押圧する押圧部材と、を有し、
前記定着ベルトが請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の定着ベルトであることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像して未定着トナー像を形成する現像手段と、該未定着トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記未定着トナー像を記録媒体に加熱定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記定着手段が請求項１１に記載の定着装置であ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、定着ベルト、これを用いた定着装置、及びこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置では、用紙等の記録媒体上に形成されたトナー像を記録媒体上に定着し、永久画像にするための工程を定着工程と呼んでいる。この定着工程では、従来より、圧力定着、オーブン定着、溶剤定着、熱圧力定着法等の方式が利用されているが、これらの方式の中でも熱を有効に伝えられ、未定着トナー像をより強固に定着させられ、かつ比較的安全であるため、熱圧力定着法がもっとも一般的である。
【０００３】
熱圧力定着法は、未定着トナー像が形成された記録媒体を、加熱された２本のロール或いはベルトにより構成された接触領域内を通過させ、その際にロール或いはベルトによって加熱され溶融状態となった未定着トナー像を、前記接触領域に加わる圧力により記録媒体に押圧することにより記録媒体表面に定着させる方法である。この時、未定着トナー像に熱を伝えるために、ハロゲンヒーター等の加熱手段により、定着部材（ロール又はベルト）を加熱している。
【０００４】
定着部材を加熱する方法として、近年、電磁誘導加熱方式が検討されている。この電磁誘導加熱方式は、この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、定着部材や、加圧部材の他に、コイルが用いられる。このコイルは定着部材の内部或いは外部の定着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。このコイルに、高周波電源により高周波の交流電流を流すと、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部材の金属発熱層を横切ることとなり、定着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。
これにより、金属発熱層の発熱により定着部材表面が加熱されるため、定着部材と加圧部材との接触領域を、未定着トナー像が形成された記録媒体が通過すると、未定着トナー像が記録媒体に加熱圧着され、定着されることになる。
【０００５】
上記の電磁誘導加熱方式を用いれば、加熱したい定着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）を短縮できる可能性がある。
この電磁誘導加熱方式に適用される定着部材としては、例えば、エンジニアリングプラスチックなどの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無端状の定着ベルトが挙げられる。この構成の定着ベルトは、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、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、定着ベルトの内面に設けられる押圧部材との摺動性も良好である。
【０００６】
上記のような無端状の定着ベルトが用いられる定着装置や画像形成装置では、その定着ベルトを大きな曲率で曲げ回すことによって、定着ベルトと該定着ベルトに押圧される加圧部材との間に送り込まれた記録媒体が、自身の剛性によって定着ベルトから離れる方向に排出されるため、記録媒体を無端状ベルトから良好に剥離することができる。
しかしながら、上記のように無端状の定着ベルトに金属発熱層が設けられている場合には、定着ベルトを大きな曲率で曲げ回すことによって、該定着ベルトの各層には曲げ変形によるひずみが生じる。特に、定着ベルトを周回駆動し、定着ベルトの金属発熱層に繰り返しひずみが生じると、該金属発熱層には、疲労による割れや永久変形が生じるおそれがある。金属発熱層に割れが発生すると、金属発熱層の導電性は著しく低下し、電磁誘導加熱により発熱が有効に行われない。したがって、金属発熱層の疲労等によって定着ベルトの寿命が短くなってしまうことがある。
【０００７】
金属発熱層に割れや永久変形が生じるのを防ぐ手段として、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、基材の形成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１参照）。
また、特許文献２、３には、金属発熱層の両側に合成樹脂などからなる保護層を設け、ベルトが曲げられたときに金属発熱層に生じる変形を抑制する技術が提案されている。
更に、特許文献４には、合成樹脂による保護層の替わりに、電解ニッケルめっきにより、金属保護層を設けることも提案されている。
しかしながら、上記の技術によっても、金属発熱層の耐久性不足を十分に解決できるには至っていないのが現状である。
【特許文献１】特開２００１−３４１２３１号公報
【特許文献２】特開２００４−７０１９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１３３３７０号公報
【特許文献４】特開２００６−７１９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、下記に示す課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、金属発熱層の耐久性を向上させ、長期に亘って安定した発熱特性が維持できる定着ベルト、これを用いた定着装置、及びこの定着装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、本発明は、
＜１＞  基層と、金属発熱層と、金属保護層と、を内周側からこの順に有し、
前記基層の弾性率Ｅｂ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｂ（ｍｍ）、前記金属発熱層の弾性率Ｅｈ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｈ（ｍｍ）、前記金属保護層の弾性率Ｅｐ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｐ（ｍｍ）が、下記式（ａ）及び式（ｂ）を満たすことを特徴とする定着ベルトである。
【００１０】
【数１】
2008256839.tif 000002
【００１１】
＜２＞  前記金属保護層がニッケルを主成分とする金属を含むことを特徴とする＜１＞に記載の定着ベルトである。
【００１２】
＜３＞  前記金属保護層がニッケル複合物を含有することを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の定着ベルトである。
【００１３】
＜４＞  前記金属保護層が、ニッケル複合物を含有し、無電解めっき法により形成されてなることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれか１に記載の定着ベルトである。
【００１４】
＜５＞  前記ニッケル複合物がニッケル−リン合金であることを特徴とする＜３＞又は＜４＞に記載の定着ベルトである。
【００１５】
＜６＞  前記ニッケル−リン合金におけるリンの含有量が１〜１２質量％であることを特徴とする＜５＞に記載の定着ベルトである。
【００１６】
＜７＞  前記ニッケル複合物がニッケル−ホウ素合金であることを特徴とする＜３＞又は＜４＞に記載の定着ベルトである。
【００１７】
＜８＞  前記ニッケル−ホウ素合金におけるホウ素の含有量が０．１〜６質量％であることを特徴とする＜７＞に記載の定着ベルトである。
【００１８】
＜９＞  前記ニッケル複合物がニッケル−炭化ケイ素複合物であることを特徴とする＜３＞又は＜４＞に記載の定着ベルトである。
【００１９】
＜１０＞  前記ニッケル−炭化ケイ素複合物における炭化ケイ素の含有量が１〜１５質量％であることを特徴とする＜９＞に記載の定着ベルトである。
【００２０】
＜１１＞  回転可能に配置された金属発熱層を有する定着ベルトと、該定着ベルトの外周面と対向する位置に配置され、磁界を発生させて前記金属発熱層を加熱する電磁誘導加熱手段と、前記定着ベルトとで記録媒体を挟持搬送して、記録媒体上の未定着トナー像を加熱定着する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接触して配置され、前記加圧部材に向けて当該定着ベルトを押圧する押圧部材と、を有し、
前記定着ベルトが＜１＞〜＜１０＞のいずれか１に記載の定着ベルトであることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
＜１２＞  像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーにより現像して未定着トナー像を形成する現像手段と、該未定着トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記未定着トナー像を記録媒体に加熱定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記定着手段が、＜１１＞に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
以上に説明したように本発明によれば、基層と金属発熱層と金属保護層の弾性率及び厚さを考慮しない定着ベルトに比べて、金属発熱層の耐久性に優れ、長期に亘って安定した発熱特性が維持できる定着ベルト、これを用いた定着装置、及びこの定着装置を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜定着ベルト＞
本発明の定着ベルトは、基層と、金属発熱層と、金属保護層と、を内周側からこの順に有し、前記基層の弾性率Ｅｂ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｂ（ｍｍ）、前記金属発熱層の弾性率Ｅｈ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｈ（ｍｍ）、前記金属保護層の弾性率Ｅｐ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、厚さｔｐ（ｍｍ）が、下記式（ａ）及び式（ｂ）を満たすことを特徴とする。
【００２４】
【数２】
2008256839.tif 000003
【００２５】
本発明のように、金属発熱層及び金属保護層を備えた定着ベルトは、金属発熱層の変形を抑制するために設けた金属保護層の弾性率と厚さによっては、屈曲されたときに金属保護層表面の歪みが大きくなり、結果的に、金属保護層表面から割れが発生し、それが金属発熱層まで伝播することにより耐久性が不足することがあった。
また、定着ベルトに加圧ロールを接触させ、回転駆動する場合、紙シワを防止するために、加圧ロールをフレア形状にすることが好ましいが、加圧ロールのフレア形状により、定着ベルトが捻れる応力が発生する。更に、幅の小さい用紙を連続で定着する際、非通紙部の温度が上昇し、加圧ロールの熱膨張による、加圧ロールの非通紙部の外径が増大することにより、定着ベルトが捻れる応力が発生する。
加えて、ベルトを直接駆動する場合、ベルトを複数の張架ロールに張架し、張架ロールの一つを回転駆動する方法と、ベルトの端部にギアを設けて駆動する方法が挙げられるが、省エネの観点から、ベルトに接触する部材は、極力少ない方が好ましいため、後者の方法が好ましい。しかし、ベルト端部から駆動力を伝えるため、ベルトに対しては大きな捻れ応力が発生する。
このように、定着ベルトが捻れる応力が生じた際に、金属発熱層及び金属保護層には前述の屈曲による歪みに重ねて、捻れによる歪みが発生し、割れが発生するなど、耐久性が不足することがあった。
【００２６】
本発明の定着ベルトは、前記式（ａ）を満たすことにより、屈曲時の金属発熱層の歪みを抑制し、且つ、金属保護層の歪みを小さくできるので、充分な屈曲耐久性を獲得できる。また、前記式（ｂ）を満たすことにより、定着ベルトを捻る外部応力が生じた際も、金属発熱層及び金属保護層の歪みが抑制できるので、より優れた耐久性が獲得できる。
これらの結果、本発明の定着ベルトは、長期に亘って安定した発熱特性を維持することができる。
【００２７】
特に、本発明においては、金属保護層にニッケル複合物を含有させることが好ましい。この場合、薄層であっても強度が高く、耐久性に優れる金属保護層となり、金属発熱層の割れ等による耐久性の低下を効果的に抑制することができる。
【００２８】
〔定着ベルトの構成〕
本発明の定着ベルトは、内周側から順に、基層と、金属発熱層と、金属保護層と、を有する構成であれば特に限定されず、無端ベルトであることが好ましい。
なお、定着時に未定着トナー像が定着ベルトの外周面に固着するのを防ぐために金属保護層の表面に離型層を設けることが好ましい。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、金属保護層と離型層との間に弾性層を設けてもよい。
【００２９】
以下、図１を参照して、本発明の定着ベルトの構成例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。ここで、図１は、本発明の定着ベルトの構成例を示す模式断面図である。
図１に示される定着ベルト１０は、基層１０ａの外周面上に、電磁誘導作用により自己発熱する金属発熱層１０ｂと、金属保護層１０ｃと、弾性層１０ｄと、離型層１０ｅと、が順に形成された層構成を有する無端ベルトである。
なお、定着ベルト１０において、金属発熱層１０ｂが定着ベルト１０の中立軸の近傍となるように、各層が積層されていることが好ましい。ここで、「定着ベルト１０の中立軸」とは、定着ベルト１０に曲げ変形が生じたときにひずみが生じない面と、定着ベルト１０の断面との交線であり、各層の厚さと弾性係数とによって決定されるものである。
以下に、本発明の定着ベルトを構成する各層についてより詳細に説明する。
【００３０】
［基層］
本発明の定着ベルトにおける基層は、隣接して設けられた金属発熱層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、基層は、主として耐熱性樹脂から構成される（ここで、本明細書において、「主として」、「主成分」とは、質量比で５０％以上であることを意味し、以下も同義である）。
耐熱性樹脂から主に構成される基層の場合、定着ベルトの内周面と接触する押圧部材との摺動性を確保することでき、押圧部材の寿命を延長させることも可能である。更に、耐熱性樹脂には断熱効果があるため、金属発熱層で発生した熱を押圧部材へ逃がすことなく効率よく使うことも可能である。
【００３１】
基層を構成しう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、これら以外にも、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミドアミド等が用いられる。これらの中でも、ポリイミドが好ましい。
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、断熱効果を更に向上させてもよい。
【００３２】
基層の厚さｔｂは、定着ベルト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の範囲が好ましく、３０μｍ〜８０μｍの範囲がより好ましい。
基層の厚みが１０μｍ未満では剛性が弱く、皺が生じたり、両端に亀裂が生じてしまう場合がある。一方、基層の厚みが１００μｍを超えると、柔軟性を確保できなくなる場合や、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。
【００３３】
また、基層の弾性率Ｅｂは、定着ベルト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、１００〜３０００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲が好ましく、２００〜２０００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲がより好ましい。
【００３４】
［金属発熱層］
本発明の定着ベルトにおいて、金属発熱層は、磁界が印加された際にこの層内に発生する渦電流により発熱する機能を有する発熱層であり、電磁誘導作用を生ずる金属が用いられて構成される。
電磁誘導作用を生ずる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一金属、若しくは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、固有抵抗が低く、十分な発熱が得られる点から、銅、金、銀及びこれらの合金が好ましく、更に、コスト及び加工性から、特に、銅或いは銅を主成分とする合金が好ましい。
【００３５】
金属発熱層の厚さｔｈは、熱容量の点から薄いほうが好ましいが、厚さが１μｍ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、金属発熱層の厚さが５０μｍを超えると、渦電流は発生するものの、抵抗値が低すぎるために発熱が不足し、ウォームアップ時間が長くなる場合がある。また、金属発熱層自体の熱容量が大きくなってしまうことからも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、金属発熱層の厚さｔｈは、１〜５０μｍの範囲であることが好ましく、３〜２０μｍの範囲であることがより好ましく、５〜１５μｍの範囲であることが更に好ましい。
【００３６】
また、金属発熱層の弾性率Ｅｈは、定着ベルト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、１０００〜２５０００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲が好ましく、１５００〜１５０００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲がより好ましい。
【００３７】
［金属保護層］
本発明において、金属保護層はニッケル複合物を含有することが好ましい。
ここで、本発明におけるニッケル複合物とは、ニッケル合金、及びニッケルと無機化合物との複合体を含み、ニッケル単体を除くものである。
ニッケル合金としては、ニッケルに、リン、ホウ素、タングステン、コバルト、クロム、銅、等から選ばれる、一種又は複数種の元素を含有するものが挙げられる。特に、硬度に優れ、薄層化が可能である点から、ニッケル−リン合金、ニッケル−ホウ素合金が好ましい。
また、ニッケルと無機化合物との複合体としては、ニッケルに、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、シリカ、アルミナ、ジルコニア等から選ばれる一種又は複数種の無機化合物を含有するものが挙げられ、中でも、硬度に優れ、薄層化が可能である点から、ニッケル−炭化ケイ素複合体が好ましい。
【００３８】
本発明におけるニッケル複合物として好適なニッケル−リン合金を用いると、非晶質膜が形成されるため、強靭な金属保護層を形成することができる。また、抵抗が高い膜が形成されるため、誘電加熱の際に効率の低下が少ない。
また、特に、ニッケル−リン合金は、無電解めっき法を用いることで、膜厚が均一で、ビッカース硬度が５００ＨＶ程度の弾性率の高い金属保護層を形成することができる。その結果、金属保護層の薄層化が可能となる。
ニッケル−リン合金におけるリンの含有量は１〜１２質量％であることが好ましい。リンの含有量が１質量％未満であると、弾性率の向上の効果が小さくなり、また、１２質量％を超えると、耐熱性が悪化する。
また、非磁性膜が形成され、誘導加熱の効率低下をより小さくできる観点から、ニッケル−リン合金におけるリンの含有量は６〜１２質量％であることが好ましい態様である。
【００３９】
本発明におけるニッケル複合物として好適なニッケル−ホウ素合金は、特に、無電解めっき法を用いることで、膜厚が均一で、ビッカース硬度が７００〜８００ＨＶの弾性率の高い金属保護層を形成することができる。その結果、金属保護層の薄層化が可能となる。
ニッケル−ホウ素合金におけるホウ素の含有量は０．１〜６質量％であることが好ましい。ホウ素の含有量が０．１質量％未満であると、硬度及び弾性率の向上の効果が小さくなり、また、６質量％を超えると、無電解めっき法で層を形成することが困難となる。
また、非晶質膜が形成され、強靭な金属保護層が形成される観点から、ニッケル−ホウ素合金におけるホウ素の含有量は３〜６質量％であることが好ましい態様である。
【００４０】
一方、本発明におけるニッケル複合物として好適なニッケル−炭化ケイ素複合体は、特に、無電解めっき法を用いることで、膜厚が均一で、ビッカース硬度が５００ＨＶ以上の弾性率の高い金属保護層を形成することができる。その結果、金属保護層の薄層化が可能となる。
ニッケル−炭化ケイ素複合体における炭化ケイ素の含有量は１〜１５質量％であることが好ましい。炭化ケイ素の含有量が１質量％未満であると、硬度及び弾性率の向上の効果が小さくなり、また、１５質量％を超えると、表面状態が粗くなり、良好な金属保護層の形成が困難となる。
【００４１】
また、本発明において、金属保護層が非晶質であるか、また、非磁性であるかについては、以下の方法で確認することができる。
即ち、Ｘ線回折装置（（株）リガク製）によりＸ線回折（ＸＲＤ）測定を行い、明確なピークを示さないことで非晶質であると判断する。
また、低透磁率計（電子磁気工業（株）製）を用いて測定を行い、透磁率が１．３以下であることで非磁性であると判断する。
【００４２】
また、金属保護層を構成するニッケル複合物の組成の測定は、蛍光Ｘ線分析装置（（株）リガク製）にて、組成分析を行うことにより行われる。
【００４３】
上述したように、ニッケル−リン合金、ニッケル−ホウ素合金、又はニッケル−炭化ケイ素複合体を用いた金属保護層は、硬度を高めるために、無電解めっき法により形成されることが好ましい。この無電解めっき法には、公知のめっき法が適用される。また、めっき液の組成を調整することで、形成される金属保護層の組成（ニッケルと他の成分との質量比）を調整することができる。
【００４４】
本発明では、前述のようにニッケル複合体を用いることで、硬度に優れた金属保護層を形成することができる。そのため、金属保護層の厚さを薄くすることが可能となる。その結果、屈曲時の金属表面のゆがみを小さくすることができ、割れ等の発生を抑制し、金属保護層の耐久性を高めることができる。
また、無電解めっき法を用いてニッケル複合体からなる金属保護層を形成する際には、強度に優れることに加え、欠陥の少ない金属保護層が形成されるため、信頼性の向上も図れる。
【００４５】
金属保護層の厚さｔｐは、定着ベルト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、１〜４０μｍの範囲が好ましく、２〜３０μｍの範囲がより好ましい。
【００４６】
また、金属保護層の弾性率Ｅｐは、定着ベルト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、２０００〜３００００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲が好ましく、３０００〜２００００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲がより好ましい。
【００４７】
ここで、本発明における、基層、金属発熱層、金属保護層の弾性率の測定方法について説明する。
まず、各層の薄膜試料をダンベル３号試験片の形状に切り出し、これを、オーブン付オートグラフ（（株）島津製作所製）にて、１７０℃の環境下で１０ｍｍ／分で引張試験を行い、得られた応力−歪みカーブより弾性率を測定した。金属発熱層、及び金属保護層の試料は、基層上に形成したものから、基層を剥離することにより得た。
【００４８】
また、各層の膜厚の測定は、以下のようにして行われる。
即ち、基層の膜厚は、渦電流式膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した。また、金属発熱層、及び金属保護層の膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した。
【００４９】
［離型層］
本発明の定着ベルトは、記録媒体と接触する側の面（外周面）に、定着時に溶融状態の未定着トナー像が固着するのを防ぐために、フッ素系化合物等の低表面エネルギー材料が主成分である離型層を有することが好ましい。
離型層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。
【００５０】
また、この離型層の厚さは、１〜１００μｍの範囲であることが好ましく、１０〜５０μｍの範囲であることがより好ましく、２０〜５０μｍの範囲であることが更に好ましい。
離型層の厚さが１μｍ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が摩滅する場合がある。一方、離型層の厚さが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。また、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。
なお、離型層を形成する材料は弾性率が小さく、膜厚も薄いため、離型層を設けても定着ベルトの中立軸の位置や、前記式（ａ）、式（ｂ）には影響しない。
【００５１】
［弾性層］
本発明の定着ベルトは、金属保護層と離型層との間に、更に弾性層を設けてもよい。特に、カラー画像を形成する場合に、弾性層を設けることが好ましい。なお、本発明において、「弾性層」とは、１００Ｐａの外力印加により変形させても、もとの形状に復元する材料から構成される層であることを意味し、以下に示す「弾性層」も同義である。
この弾性層が記録媒体上のトナー像の凹凸に追従して、定着ベルト表面がトナー像に密着するため、特に、カラー画像を形成する場合に、記録媒体及びトナー像の加熱ムラが少なく、光沢ムラの少ない画像が得られる。
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を設けることが好ましい。これは弾性層を設けることで弾性層が、加圧部材との接触領域内で変形し、低荷重でも十分な接触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。
なお、スポンジやゴム等の弾性材料は弾性率が小さいため、弾性層を設けても定着ベルトの中立軸の位置や、前記式（ａ）、式（ｂ）にはあまり影響しない。
【００５２】
なお、弾性層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る。
弾性材料としては、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性のゴムを用いることが好ましい。
この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ーンゴムＳＥ６７４４や、ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｏｗ  ｅｌａｓｔｍｅｒｓ社製のバイトンＢ−２０２等が挙げられる。
【００５３】
−定着ベルトの製造方法−
本発明の定着ベルトの製造方法としては、公知の方法を利用することができる。なお、金属発熱層と金属保護層とは膜厚が薄く、これらの層単体での取り扱いが難しいため、基層上に、金属発熱層と金属保護層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、金属保護層上に、弾性層や離型層を形成することができる。
【００５４】
なお、金属保護層上に、離型層、或いは、弾性層と離型層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、金属保護層表面や弾性層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。
【００５５】
なお、金属保護層上に、離型層、或いは、弾性層と離型層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や弾性層が形成される。
この塗膜の加熱処理に際しては、不活性ガス（窒素ガス・アルゴンガス等）雰囲気下で行ってもよい。
【００５６】
＜定着装置及び画像形成装置＞
次に、本発明の定着装置、及び本発明の画像形成装置について説明する。
【００５７】
〔定着装置〕
本発明の定着装置は、前述の本発明の定着ベルトを定着部材として備えることが可能であれば、公知の電磁誘導加熱方式の定着装置（電磁誘導加熱定着装置）の構成を適用することができる。
【００５８】
本発明の定着ベルトを用いた定着装置は、以下のような構成であることが好ましい。
すなわち、本発明の定着装置は、回転可能に配置された、本発明の定着ベルトと、該定着ベルトの外周面と対向する位置に配置され、磁界を発生させて前記金属発熱層を加熱する電磁誘導加熱手段と、前記定着ベルトとで記録媒体を挟持搬送して、記録媒体上の未定着トナー像を加熱定着する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接触して配置され、前記加圧部材に向けて当該定着ベルトを押圧する押圧部材と、を有する構成であることが好ましい。
この定着装置における定着は、未定着トナー像が形成された記録媒体を、該未定着トナー像が加熱された定着ベルトと接触するようにして、定着ベルトと加圧部材とが接触する領域を挿通させることで行われる。つまり、未定着トナー像が形成された記録媒体が、定着ベルトと加圧部材との接触領域を挟持搬送される際に、未定着トナー像が溶融した状態で押圧されて、記録媒体の表面に定着される。
【００５９】
次に、本発明の定着装置の例示的一態様について、図面を用いてより詳細に説明する。
図２は本発明の定着ベルトを用いた電磁誘導加熱方式の定着装置１００の例示的一態様を示す概略断面図である。
図２において、１０は、図１に示される層構成を有する無端状の定着ベルトであり、本発明の定着ベルトである。
図２に示されるように、定着装置１００には、定着ベルト１０の外周面に接触するように、加圧ロール（加圧部材）１１が設けられており、加圧ロール１１と定着ベルト１０との間の接触領域が形成される。この接触領域において、定着ベルト１０は、加圧ロール１１の周面に沿った形に湾曲している。
ここで、加圧ロール１１は、基材１１ａ上に、シリコーンゴム等による弾性層１１ｂが形成され、更にその上に、フッ素系化合物等による離型層１１ｃが形成された構成を有する。
【００６０】
また、定着装置１００には、定着ベルト１０の内周面に接触し、加圧ロール１１に向けて定着ベルト１０の内周面を押圧する押圧部材１３が設けられている。この押圧部材１３により、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域にかかる圧力を、局所的に、高めることができる。
この押圧部材１３は、定着ベルト１０の内周面に接して押圧する、金属、耐熱樹脂、又は耐熱ゴム等によるパッド１３ｂと、このパッド１３ｂを支持する支持体１３ａとから構成されている。
【００６１】
更に、定着装置１００には、定着ベルト１０の外側であって、定着ベルト１０を中心として加圧ロール１１と対向する位置に、電磁誘導コイル（励磁コイル）１２ａを内蔵した電磁誘導装置（電磁誘導加熱手段）１２が設けられている。電磁誘導装置１２は、電磁誘導コイル１２ａ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１０の金属発熱層に渦電流を発生させるものである。この渦電流が金属発熱層の電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換され、その結果として、定着ベルト１０の表面が発熱することになる。
なお、定着ベルト１０の金属発熱層を発熱させることが可能であれば、電磁誘導装置１２の設置位置は特に限定されない。
【００６２】
以下、図２に示される定着装置１００における電磁誘導作用による金属発熱層１０ｂの発熱原理を以下に説明する。
まず、不図示の励磁回路により電磁誘導コイル１２ａに交流電流が印加されると、電磁誘導コイル１２ａ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１０の金属発熱層１０ｂ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金属発熱層１０ｂ中に渦電流が発生する。この渦電流と金属発熱層１０ｂの固有抵抗によってジュール熱が発生する。
【００６３】
金属発熱層１０ｂ中に発生した渦電流は、表皮効果のためにほとんど金属発熱層１０ｂの電磁誘導装置１２側の面に集中して流れ、金属発熱層１０ｂ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（１）で示される。
式（１）    δ＝（２ρ／ωμ）１／２
【００６４】
また、表皮抵抗Ｒｓは下式（２）で示される。
式（２）    Ｒｓ＝ρ／δ＝（ωμρ／２）１／２
【００６５】
更に、定着ベルト１０の金属発熱層１０ｂに発生する電力Ｐは、定着ベルト１０中を流れる電流をＩｈとすると、下記式（３）で表わされる。
式（３）  Ｐ∝Ｒｓ∫｜Ｉｈ｜２ｄＳ
【００６６】
したがって、表皮抵抗Ｒｓを大きくするか、或いは電流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・ｍ）により下式（４）で表わされる。
式（４）  δ＝５０３（ρ／（ｆμｒ））１／２
【００６７】
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。
ここで、金属発熱層１０ｂの厚みは、上記式で表わされる表皮深さより厚く（３〜１００μｍ）することが好ましい。金属発熱層１６ｂ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。
【００６８】
次に、図２に示される電磁誘導加熱方式の定着装置１００による定着について説明する。
まず、不図示の駆動装置により加圧ロール１１が矢印Ｃ方向に回転し、それにつれて定着ベルト１０も矢印Ｂ方向に従動回転する。ここで、未定着トナー像１４が形成された記録媒体１５は、上記のような発熱機構により発熱した定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域を矢印Ａ方向に挟持搬送される。この際、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域では、未定着トナー像１４は溶融状態で記録媒体１５の表面に押圧され、記録媒体１５の表面に定着される。
ここで、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域の出口付近では、定着ベルト１０が加圧部材１３による押圧から解放されて基層側へ大きな曲率で曲げ回され、定着ベルト１０の形状が急激に変化する。一方、記録媒体１５は、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域に送り込まれた際、加圧ロール１１の周面に沿って進む。このため、記録媒体１５は、自身の剛性によって定着ベルト１０から剥離され、セルフストリッピングが可能となる。上記のように定着ベルト１０が大きく曲げ回されるときの曲率半径は、約５ｍｍ程度である。
【００６９】
なお、ここでは、加圧ロール１１が駆動し、定着ベルト１０が従動する態様を示したが、定着ベルト１０を駆動して、加圧ロール１１を従動させる駆動方法を適用してもよい。その場合、定着ベルト１０を駆動させることにより、加圧ロールが非接触な状態でウォームアップが可能になり、熱容量の小さいベルトのみを加熱するためウォームアップタイムを大幅に短くすることができる。また、加圧ロール駆動の際に必要となる、加圧ロールの熱膨張による通紙速度の変化を相殺するためのフィードバック制御等が不要になるため、ベルト駆動の方が好ましい。
【００７０】
本発明の定着装置は、長期に亘って使用しても発熱特性が低下しない本発明の定着ベルトを有するため、定着を安定して行うことができると共に、待機電力が少なくて済むために省エネルギーである。
【００７１】
〔画像形成装置〕
続いて、本発明の定着装置を用いた画像形成装置について説明する。本発明の画像形成装置は、電子写真方式を利用した公知の画像形成装置において、定着装置として本発明の定着装置を用いるものであれば特に限定されないが、以下の構成を有していることが好ましい。
すなわち、本発明の画像形成装置は、像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を現像剤により現像し未定着トナー像を形成する現像手段と、前記未定着トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記未定着トナー像を記録媒体に加熱定着する定着手段（本発明の定着装置）と、を少なくとも備えた構成を有することが好ましい。また、必要に応じて公知の他の機構や部材を備えていてもよい。
【００７２】
以下に、本発明の画像形成装置の例示的一態様を、図面を参照して説明する。ここで、図３は、図２に示される定着装置１００を備えた本発明の画像形成装置の構成例を示す模式図である。
図３に示される画像形成装置２００は、感光体ドラム（像保持体）２０２、帯電装置（帯電手段）２０４、レーザースキャナ（潜像形成手段）２０６、ミラー２０８、現像装置（現像手段）２１０、中間転写体２１２、転写ロール（転写手段）２１４、クリーニング装置２１６、除電装置２１８、現像装置（現像手段）１００、給紙ユニット２２０、給紙ローラ２２２、レジストローラ２２４、及び、記録媒体ガイド２２６を備える。
【００７３】
図３において、感光体ドラム２０２の周囲に沿って矢印方向に順に、感光体ドラム２０２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２０４と、感光体ドラム２０２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２１０と、外周面が感光体ドラム２０２表面に接触し矢印Ｄ方向及び矢印Ｅ方向の両方に回転可能な中間転写体２１２と、中間転写体２１２表面にトナー像を転写した後の感光体ドラム２０２表面を清掃するクリーニング装置２１６と、感光体ドラム２０２表面を除電する除電装置２１８と、が設けられている。
【００７４】
なお、帯電装置２０４と現像装置２１０との間の感光体ドラム２０２表面には、感光体ドラム２０２表面に潜像を形成するために、各色の画像情報（信号）に応じたレーザー光が、ミラー２０８を介してレーザースキャナ２０６より照射される。
【００７５】
現像装置２１０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２１０が矢印方向に回転することにより、感光体ドラム２０２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。
【００７６】
中間転写体２１２の周囲には、感光体ドラム２０２の他に、転写ロール２１４が設けられている。中間転写体２１２の外周面と転写ロール２１４表面とは圧接し、該圧接部を記録媒体が矢印Ａ方向に挿通可能であり、前記圧接部を記録媒体が通過した際に、中間転写体２１２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Ａ方向と反対側には給紙装置が設けられ、矢印Ａ方向側には定着装置１００が設けられている
【００７７】
給紙装置は、給紙ユニット２２０、給紙ローラ２２２、レジストローラ２２４、及び記録媒体ガイド２２６から構成される。中間転写体２１２と感光体ドラム２０２との圧接部への給紙は、給紙ユニット２２０に収納された記録媒体が、給紙ユニット２２０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２２２に接触する位置まで押し上げられ、その記録媒体が給紙ローラ２２２に接触した時点で、給紙ローラ２２２及びレジストローラ２２４が回転することにより記録媒体ガイド２２６に沿って矢印Ａ方向に搬送されることにより行われる。
【００７８】
また、定着装置１００は、図２に示される、定着ベルト（本発明の定着ベルト）１０と、加圧部材１１と、電磁誘導装置１２と、押圧部材１３と、を備える本発明の定着装置１００である。
【００７９】
次に、画像形成装置２００における転写及び加熱定着について以下に説明する。
まず、感光体ドラム２０２表面に形成された各色のトナー像は、感光体ドラム２０２と中間転写体２１２との間に印加されたバイアス電圧により、感光体ドラム２０２と中間転写体２１２との接触部において、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２１２の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２１２は矢印Ｅ方向に回転し、前記トナー像は、転写ロール２１４と中間転写体２１２との圧接部において、前記給紙装置によって、圧接部に搬送されてきた記録媒体の表面に転写される。
【００８０】
記録媒体の表面に転写されたトナー像は、矢印Ａ方向に移動し、定着装置１００により加熱定着され、記録媒体の表面に画像が形成される。この加熱定着のプロセスについては既述の通りで、定着ベルト１０の外周面は、該外周面に対向して設けられた電磁誘導装置１２により加熱される。なお、この加熱プロセスは、本発明の定着装置で説明したプロセスと同様である。外周面が十分に加熱された定着ベルト１０は矢印Ｂ方向へ回転し、加圧ロール１１との接触領域において、該接触領域を矢印Ａ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更に矢印Ａ方向に搬送され、画像形成装置２００の外部に排出される。
【００８１】
この本発明の画像形成装置は、長期に亘って使用しても定着ベルトの発熱特性が低下せず、安定な定着を行うことができるため、高画質の画像を有する印刷物を安定して得ることができると共に、待機電力が少なくて済むために省エネルギーであるという効果を有する。
【実施例】
【００８２】
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。
【００８３】
（実施例１）
以下の方法で、図１に示される層構成を有する定着ベルトを作製した。
基層として、ポリイミド樹脂（商品名：ＴＸ、ユニチカ製）による膜厚６０μｍ、外径３０ｍｍ、長さ３９０ｍｍの無端状ベルトを用いた。この基層の外周面をサンドブラストにより＃４００のアルミナ砥粒を使って粗面化を行い、洗浄後、ニッケル無電解めっき処理を行ってニッケル層を０．５μｍ形成した。次に、このニッケル無電解めっき膜を電極として、この上に、電解めっき処理（光沢硫酸銅浴）により膜厚１０μｍの銅層（金属発熱層）を形成した。
続いて、銅層上に、無電解ニッケル−リンめっき液（トップニコロンＬＰＨ：奥野製薬工業（株）製）を用い、無電解めっき法により厚さ４．８μｍの金属保護層を形成した。形成されたニッケル−リン合金のめっき膜におけるリン含有量は２質量％であり、このめっき膜は結晶性で磁性を有することが確認された。
【００８４】
各層の弾性率を前述の引っ張り試験機により測定したところ、基材層の弾性率は４００ｋｇｆ／ｍｍ２、金属発熱層の弾性率は２４００ｋｇｆ／ｍｍ２、金属保護層の弾性率は１３５００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。
これより、実施例１の定着ベルトは式（ａ）の値は、０．０１３０となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値は１１２．８となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
【００８５】
続いて、金属保護層上に、プライマー（ＤＹ３９−１１１Ａ／Ｂ：東レ・ダウコーニング（株）製）を介して、弾性層として膜厚２００μｍの液状シリコーンゴムを塗布し、一時加硫を行った後、更に、プライマー（Ｎｏ．１０１：信越化学工業（株））を塗布し、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブをその上に被覆した。その後、シリコーンゴムの二次加硫とプライマーの焼き付け処理を兼ねて、窒素パージした２００℃の炉内で１２０分間の熱処理を行った。
熱処理の後、定着ベルトの両端部をカットし、長さ３７０ｍｍとした。このベルトの片方の端部に、ベルト駆動用ギアを圧入により固定した。
このようにして実施例１の定着ベルトを得た。
【００８６】
＜評価＞
−定着装置−
上述の方法で得られた定着ベルトを、押圧部材、定着ベルト、加圧ロール、及び電磁誘導装置（励磁コイル）を有する電磁誘導加熱定着装置に装着して、その評価を行った。以下に、評価で用いた定着装置の詳細について説明する。
【００８７】
押圧部材は、定着ベルトの両端部で定着ベルト駆動用ギアを介して、定着ベルトを回転可能に支持する定着ベルト支持部と、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、定着ベルト内面に接触する側に定着ベルト内面との摩擦抵抗を下げるための摺動シートが設けられた加圧用ゴムパッドと、からなるものである。
【００８８】
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。
まず、押圧部材を、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、定着ベルトの内周側に挿入し予め定着ベルト駆動用ギアを固定していた側の定着ベルト駆動用ギアを定着ベルト支持部に装着した。続いて、定着ベルトの解放側の端部にも定着ベルト駆動用ギアを装着させた。続いて、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を定着ベルトを介して圧接させた。
なお、定着ベルト固定用ギア、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等）を用いた。
【００８９】
また、この定着装置に用いた励磁コイルは、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、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、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。
【００９０】
定着に際しては、この励磁コイルに、励磁回路により交流電流を流すことにより、励磁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金属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金属発熱層内に発生する。これにより、このときの渦電流値と金属発熱層の持つ抵抗に応じた発熱が得られる。
【００９１】
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の発泡シリコーンゴム層を設け、更にこの層を、膜厚３０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものである。
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ーンゴムを層厚が２ｍｍとなるように注入後、加熱処理（１５０℃×２ｈｒｓ）によりシリコーンゴムを加硫、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。
【００９２】
評価装置１として、前記加圧ロールにギアを介してモーターを接続し、加圧ロールを駆動することによりベルトを従動させて、記録材を搬送するようにした。
評価装置２として、前記ベルト駆動用ギアにモーターを接続し、定着ベルトを駆動することにより、加圧ロールを従動させて、記録材を搬送するようにした。
【００９３】
−評価方法−
評価方法は、上述の電磁誘導加熱定着装置において、富士ゼロックス社製Ｊ紙（Ａ４サイズ縦送り）を用いた通紙テストを１分枚２０枚のスピードで４０万枚まで行い金属発熱層の割れが発生するまでの通紙枚数を評価した。目標としては、実用性の観点から、２０万枚まで、割れの発生が無いこととした。
また、発熱特性として、ウォームアップタイム（但し、到達すべき定着可能温度は１８０℃に設定した）を評価した。結果を表１に示す。
なお、ウォームアップタイム具体的な測定・評価方法は以下の通りである。
【００９４】
＜ウォームアップタイム＞
加圧ロールを離間した状態で、ベルトを回転させながら、電磁誘導コイルに通電したときの、定着ベルト表面温度を非接触式の赤外線放射温度計（キーエンス社製）により測定し、通電開始から表面温度が１８０℃になるまでの時間をウォームアップタイムとした。
【００９５】
（実施例２）
実施例１において用いた金属保護層形成用のめっき液を、無電解ニッケル−リンめっき液（ニッケルブーマーＨＰ−５５：日本化学産業（株）製）に代え、無電解めっき法により厚さ５．４μｍの金属保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製した。形成されたニッケル−リン合金のめっき膜におけるリン含有量は１１質量％であり、このめっき膜は非晶質で非磁性であることが確認された。
【００９６】
形成された金属保護層の弾性率は１０５００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。これより、実施例２の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１４３となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が１０４．７となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
実施例２の定着ベルトは、金属保護層が非晶質であるため、優れた耐久性を有した。また、金属保護層が非磁性であるため、発熱効率がよく、ウォームアップタイムが短かった。
【００９７】
（実施例３）
実施例１において用いた金属保護層形成用のめっき液を、ニッケル−ホウ素めっき液（トップケミアロイＢ−１：奥野製薬工業（株）製）に代え、無電解めっき法により厚さ４．２μｍの金属保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製した。形成されたニッケル−ホウ素合金のめっき膜におけるホウ素含有量は０．３質量％であり、このめっき膜は結晶性で磁性を有することが確認された。
【００９８】
形成された金属保護層の弾性率は１４１００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。これより、実施例３の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１３１となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が１０７．２となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【００９９】
（実施例４）
実施例１において用いた金属保護層形成用のめっき液を、ニッケル−ホウ素めっき液（トップケミアロイＢ−１：奥野製薬工業（株）製に、ジメチルアミンボランを４ｋｇ／Ｌ加えたもの）に代え、無電解めっき法により厚さ４．６μｍの金属保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製した。形成されたニッケル−ホウ素合金のめっき膜におけるホウ素含有量は４．０質量％であり、このめっき膜は非晶質で磁性を有することが確認された。
【０１００】
形成された金属保護層の弾性率は１３０００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。これより、実施例４の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１３３となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が１０７．８となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
実施例４の定着ベルトは、金属保護層が非晶質であるため、優れた耐久性を有した。
【０１０１】
（実施例５）
実施例１において用いた金属保護層形成用のめっき液を、ニッケル−炭化ケイ素複合めっき液（トップニコジットＳＣ：奥野製薬工業（株）製に、ジメチルアミンボランを４ｋｇ／Ｌ加えたもの）に代え、無電解めっき法により厚さ５．２μｍの金属保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製した。形成されたニッケル−炭化ケイ素複合物のめっき膜における炭化ケイ素含有量は８質量％であり、このめっき膜は結晶性で磁性を有することが確認された。
【０１０２】
形成された金属保護層の弾性率は１１０００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。これより、実施例５の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１４１となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が１０５．２となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０３】
（実施例６）
実施例１における金属保護層を、電解ニッケルめっきであるＷａｔｔ浴（硫酸ニッケル２５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ホウ酸４５ｇ／Ｌ、トップセリーナ９５Ｘ：奥野製薬工業（株）製１５ｍｌ／Ｌ、ピット防止剤１ｍｌ／Ｌ）を用い、電解めっき法により形成された厚さ９．０μｍの金属保護層に代えた以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。金属保護層は、結晶性で磁性を有することが確認された。
【０１０４】
形成された金属保護層の弾性率は５５００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。これより、実施例６の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１７８となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が９７．５となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０５】
（実施例７）
実施例６において、基層の厚みを５０μｍ、金属保護層の厚みを６．０μｍにした以外は、実施例６と同様にして定着ベルトを作製した。
これより、実施例７の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１５４となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。また、式（ｂ）の値が７７．０となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
【０１０６】
（比較例１）
実施例６において金属保護層の厚さを６．０μｍにした以外は、実施例６と同様にして定着ベルトを作製した。
これより、比較例１の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１８１となり０．０１８以上であり関係式（ａ）を満たさない。また、式（ｂ）の値が８１．０となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
比較例１の定着ベルトは、関係式（ａ）を満たさないため、屈曲に対する耐久性が不足し、評価装置１を用いた評価において１０万枚通紙時に、評価装置２を用いた評価では８万枚通紙時に、数箇所の局所的な温度の低下が確認され、温度の低下個所には、金属保護層及び金属発熱層に割れの発生が確認された。
【０１０７】
（比較例２）
実施例６において金属保護層の厚さを１２．０μｍにした以外は実施例６と同様にベルトを作製した。
これより、比較例２の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１８０となり０．０１８以上であり関係式（ａ）を満たさない。また、式（ｂ）の値が１１４．０となり７５以上であり関係式（ｂ）を満たす。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
比較例２の定着ベルトは関係式（ａ）を満たさないため、屈曲に対する耐久性が不足し、評価装置１を用いた評価において１２万枚通紙時に、評価装置２を用いた評価では１０万枚通紙時に、数箇所の局所的な温度の低下が確認され、温度の低下個所には、金属保護層及び金属発熱層に割れの発生が確認された。
【０１０８】
（比較例３）
実施例７において金属保護層の厚さを５．０μｍにした以外は、実施例７と同様にして定着ベルトを作製した。
これより、比較例３の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０１５５となり０．０１８より小さく関係式（ａ）を満たす。しかし、式（ｂ）の値が７１．５となり７５より小さく関係式（ｂ）を満さない。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
比較例３の定着ベルトは関係式（ｂ）を満たさないため、捻れ応力に対する耐久性が不足し、評価装置１を用いた評価において１２万枚通紙時に、評価装置２を用いた評価では６万枚通紙時に、数箇所の局所的な温度の低下が確認され、温度の低下個所には、金属保護層及び金属発熱層に割れの発生が確認された。
【０１０９】
（比較例４）
実施例１において金属保護層の厚さを０．５μｍにした以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。
これより、比較例４の定着ベルトは、式（ａ）の値が０．０２０２となり０．０１８以上であり関係式（ａ）を満たさない。また、式（ｂ）の値が５４．８となり７５より小さく関係式（ｂ）も満たさない。更に、金属保護層が薄すぎるために、保護効果が少なく、金属発熱層から中立線位置が離れている。
得られた定着ベルトについて、実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。
比較例４の定着ベルトは関係式（ａ）及び関係式（ｂ）を満たさず、更に、金属発熱層から中立線位置が離れているため、屈曲及びベルトを捻る応力に対する耐久性が不足し、の評価装置１を用いた評価において５万枚通紙時に、評価装置２を用いた評価では３万枚通紙時に、定着ベルトの広い範囲に温度の低下が確認された。また、温度の低下個所には、金属保護層及び金属発熱層に細かい割れの発生が確認された。
【０１１０】
【表１】
2008256839.tif 000004
【０１１１】
表１に明らかなように、実施例１〜７の定着ベルトは、２０万枚の通紙テストに供しても金属発熱層に割れの発生が無いことが分かる。この結果、実施例１〜７の定着ベルトは、金属発熱層の耐久性の低下が抑制され、長期に亘って安定した発熱特性が維持できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の定着ベルトの構成例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の定着ベルトを用いた電磁誘導加熱定着装置（本発明の定着装置）の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…定着ベルト
１０ａ…基層
１０ｂ…金属発熱層
１０ｃ…金属保護層
１０ｄ…弾性層
１０ｅ…離型層
１１…加圧部材
１１ａ…基材
１１ｂ…弾性層
１１ｃ…離型層
１２…電磁誘導装置（電磁誘導加熱手段）
１２ａ…電磁誘導コイル（励磁コイル）
１３…押圧部材
１４…未定着トナー像
１５…記録媒体
１００…定着装置
２００…画像形成装置
２０２…感光体ドラム（像保持体）
２０４…帯電装置（帯電手段）
２０６…レーザースキャナ（潜像形成手段）
２０８…ミラー
２１０…現像装置（現像手段）
２１２…中間転写体
２１４…転写ロール（転写手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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