(57)【要約】【課題】優れたクッション性、ベルト径方向の更なる強度向上、及びコスト軽減を実現した定着用ベルトを提供することにある。【解決手段】定着用ベルトの肉厚部内に、該ベルトの径方向の伸び抑制材として機能する金属線からなる基材層を配する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト肉厚部内に、該ベルトの少なくとも径方向の伸びを抑制する金属線からなる基材層が配され、そして、該ベルトの少なくとも内層部は耐熱性ゴム状弾性体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】
該基材層が金属線にガラスクロスが併用されてなる複合層である請求項１に記載の定着用ベルト。
【請求項３】
該基材層が耐熱性ゴム状弾性体ないし耐熱性樹脂層に埋設されている請求項１または２に記載の定着用ベルト。
【請求項４】
該金属線が横巻き状態にある請求項１〜３のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項５】
該金属線が編組状態にある請求項１〜３のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項６】
該金属線が、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】
該ベルトの外層部が耐熱性ゴム状弾性体ないし耐熱性樹脂で構成されている請求項1〜６のいずれかに記載の定着用ベルト。
【請求項８】
該ベルトの肉厚が５００μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の定着用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒状のポリイミドチューブの外周面に耐熱性合成樹脂層からなる接着層を介してソフトセグメントとハードセグメントからなる耐熱性エラストマー層を形成してなる定着用ベルトは知られている。（特許文献１参照）
ところが、上記の定着用ベルトでは高温・高圧時に、径方向に伸びてしまうという問題がある。また、このベルトは、クッション性に乏しいことから定着性が悪いという問題もある。さらに、ポリイミド樹脂は高価であるために製品のコストも上がるという問題とともに、製造工程が複雑であるので生産性が悪いという問題もある。
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、ウォームアップ時間の短縮化（クイックスタート）によりヒーターの事前昇温工程を省いて低消費電力化を実現しながら、該ベルトの径方向の更なる強度向上という要求を満足した定着用ベルトが渇望されている。上述したウォームアップ時間の短縮化を図るために、該ベルトを温める方式として電磁誘導加熱方式（以下、ＩＨ方式という）があるが、コスト高で耐久性に未解決の問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１６１４４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の第一の課題は、優れたクッション性、ベルト径方向の更なる強度向上、及びコスト軽減を実現した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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、定着用ベルトの肉厚部内に、該ベルトの径方向の伸び抑制材として機能するような金属線からなる基材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、ベルト肉厚部内に、該ベルトの少なくとも径方向の伸びを抑制する金属線からなる基材層が配され、そして、該ベルトの少なくとも内層部は耐熱性ゴム状弾性体で構成されていることを特徴とする定着用ベルトが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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は、本発明の定着用ベルトの一例を示す縦断面図で、（１）は内層部、（２）はベルトの少なくとも径（円周）方向の伸びを抑制する金属基材層、そして、（３）は外層部である。
本発明の第一の特徴は、内層部（１）と外層部（３）との間に、定着用ベルトの少なくとも径方向の伸びを抑制する金属基材層（２）を配し、しかも、少なくとも内層部（１）、すなわちベルト内周面を耐熱性ゴム状弾性体で構成したことに在る。ここで、ベルトの径方向の伸びは、内層部（１）に配される耐熱性ゴム状弾性体に起因する。
更に、本発明の第二の特徴は、上記の金属基材層（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、金属線からなる伸び抑制基材層（以下金属基材層という）を利用して発熱させ、該ベルトを温めることになる。
本発明では、上記の構成を採ることにより、
ａ．ベルトの内層部が耐熱性ゴム状弾性体で構成されているので、該ベルトが懸架されるローラに対する改善されたグリップ性（スリップ防止能）を呈し、且つ
ｂ．肉厚方向では、クッション性が確保されるので、トナーを押し潰す懸念もなくなり、良好な定着性が得られ、しかも
ｃ．ベルトの少なくとも径方向の伸びを抑制する金属基材層の介在により、高温・高圧下においても該ゴム状弾性体の伸びが確実に抑制され、そして
ｄ．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。
このような金属基材層（２）には、ステンレス線が好ましく採用される。そして、金属基材層（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伸び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シリコーンゴム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、シリコーンゴム等のゴム状弾性体の上に編組、または横巻きすることにより、定着用ベルトが加熱された時にシリコーンゴム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、伸び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、金属線の線径は１０μｍ〜２００μｍ、編組の厚みは１０μｍ〜３００μｍ程度であればよく、最終的な金属基材層（２）の厚みは１０μｍ〜５００μｍの範囲に調整されることが好ましい。上記の金属基材層（２）は、金属線のみで構成する必要はなく、耐熱性のある非伸縮性素材、例えばガラス繊維がガラスクロスの形で併用されてもよい。このガラス繊維の併用により、径方向、長手方向の伸び抑制・及び強度を更に向上させるという利点が生じる。更に、金属基材層（２）自体は、耐熱性樹脂層、または後述する耐熱性ゴム状弾性体層中に埋設されていてもよく、これにより、伸び抑制効果は一段と強調される。このとき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。そして、この複合の埋設層は、例えば、上述の横巻層や編組層にポリイミドワニスを含浸ないしはコーティングすることにより形成される。
本発明において、内層部（１）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。この内層部（１）の厚さは、グリップ性と強度の両面を考慮したとき、 １０μｍ〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。一方、外層部（３）には、上記の耐熱性ゴム状弾性体の他にポリイミドのような耐熱性樹脂が配される。この場合、トナーとの離型性が優先するときはフッ素樹脂が、特に高耐熱性が要求されるときはポリイミド樹脂が、そして、コストが重視されるときはシリコーンゴムが、それぞれに好ましく用いられる。この外層部（３）の厚さは離型性と耐久性の両方を考慮したとき、１０μｍ〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。
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。さらに、ポリイミド樹脂としては、東レ株式会社製「トレニース＃３０００」（商品名）やＩＳ.Ｔ製「ＳＫＹＢＯＮＤ」（商標名）が、また、シリコーンゴムとしては、信越化学工業株式会社製「ＲＴＶ（Ｘ−２０１８）」や「ＲＴＶ（Ｘ３２−１０３２）」（いずれも商品名）が挙げられる。
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。
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管状体（アルミ芯金にＰＦＡ樹脂をコーティングしたもの）に液状シリコーンゴムをコーティングする。次に、コーティングしたシリコーンゴムを加流・固化させて内層部（１）を形成する。この内層部（１）の外周且つ円周方向に金属線、例えば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、金属基材層（２）を形成する。その後、再度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層が含浸・固化した金属基材層（２）、および該基材層（２）の該表面にシリコーンゴム単独からなる外層部（３）を形成する。最後に、この３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。
上記の態様において、内層部（１）を比較的薄くしてもよいときは、該管状体の外周面との間に隙間が形成されるように、金属線を緩く巻きつけるか編組して金属基材層（２）を形成した状態で、液状シリコーンゴムを該金属基材層（２）の厚さより厚くコーティングしてもよい。このときは、該隙間を埋めたシリコーンゴムが内層部（1）を、そして、金属基材層（２）の外周面に上乗せされたシリコーンゴムが外層部（３）となる。
【０００８】
以下に、本発明の定着用ベルトの具体例を示す。
上述した製造方法において、内層部（１）を、厚さ１００μｍ、幅３５０ｍｍのシリコーンゴム層とし、その外周に線径が５０μｍの金属線（ＳＵＳ３０４ＷＰＢ）を単層に横巻きして、厚さが１２０μｍから１５０μｍの金属基材層（２）を形成した。さらに、該金属基材層（２）の外周に厚さが７０μｍのシリコーンゴムの外層部（３）を形成して、ベルト全体の肉厚が１９０〜２２０μｍ、幅 ３５０ｍｍの円筒状の定着用ベルトを作成した。
このようにして作成した定着用ベルトの各層間の接着力を１８０°剥離試験により測定した所、いずれも５８７ｇｆ／ｃｍであり、十分な接着力が得られた。また、このベルトを実機（コピー機）に使用した所、ベルトの滑りも発生せず、シリコーンゴム層による十分な弾力性に因り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基材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。
【０００９】
【発明の効果】
本発明では、ベルト内層部に配した耐熱性ゴム状弾性体により改善されたグリップ性とクッション性とを確保しつつ、該弾性体の採用に伴って懸念されるベルトの伸びの問題を金属線という安価な材料からなる金属基材層の導入により解消したので、高温・高圧下の使用時でさえ伸びが生じることもなく、併せて滑りも発生することなく定着性に優れた安価な定着用ベルトが提供される。しかも、上記の金属基材層は、ＩＨ方式によって磁場を作用させて発生する渦電流により発熱させる導電発熱部材として機能して、該金属基材層の電気抵抗により発生する熱で該ベルトを短時間で温めるので低消費電力のニーズにも対応し、多機能を呈するベルトにしては、その構造が簡単なため、製造時の作業性が格段に改善され、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の定着用ベルトの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１      定着用ベルトの内層部
２      定着用ベルトの径方向の伸び抑制材兼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基材層
３      定着用ベルトの外層部
【図１】
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