(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂および導電性繊維を含有する樹脂組成物で構成された抵抗発熱体であって、
前記導電性繊維は、前記樹脂組成物中に分散されており、ステンレス鋼繊維と、前記ステンレス鋼繊維の表面を覆う炭素製の被覆層と、によって構成されている、
抵抗発熱体。
【請求項２】
前記被覆層の厚さは、４００ｎｍ以下である、請求項１に記載の抵抗発熱体。
【請求項３】
前記被覆層は、炭素めっきによる層である、請求項１または２に記載の抵抗発熱体。
【請求項４】
前記耐熱性樹脂は、ポリイミドであり、
前記樹脂組成物中の前記導電性繊維の含有量は、１０〜６０体積％である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の抵抗発熱体。
【請求項５】
無端ベルトである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の抵抗発熱体。
【請求項６】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトの内周面の一部分で接触する定着ローラと、
前記定着ベルトの外側に配置され、前記定着ローラに向けて前記定着ベルトの外周面を押圧する加圧ローラと、
前記定着ベルトに電気を供給する給電装置と、を有する定着装置であって、
前記定着ベルトは、請求項５に記載の抵抗発熱体を含む、定着装置。
【請求項７】
記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱および加圧によって前記記録媒体に定着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項６に記載の定着装置である、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗発熱体、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置で採用される定着装置には、熱フィルム定着方式の定着装置が知られている。当該定着装置は、電源投入からコピースタートまでの時間（ウォーミングアップタイム）を短縮することが可能であり、省エネルギーの観点から優れている。
【０００３】
当該定着装置は、記録媒体に直接当接する定着ベルトとして、電気の供給により発熱する発熱ベルト（抵抗発熱体）を有している。このような定着ベルトは、例えば、ポリイミドなどの耐熱性樹脂と導電性フィラーとを含有するフィルムと、その外周面を覆うフッ素樹脂などの離型層とを有する、シームレスのベルトである。当該定着ベルトでは、当該定着ベルトの低抵抗化を目的として、または抵抗安定性を高めることを目的として、上記導電性フィラーに、特定の要件を満たす導電性の繊維状フィラー用いることが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８２９９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の記載の上記定着ベルトは、その初期抵抗値を十分に低くすることが可能である。また、特許文献２に記載の上記定着ベルトは、従来に比べて高い抵抗安定性を有する。しかしながら、これらの定着ベルトを使用しても、当該定着ベルトの抵抗値が経時的に変動し、当該定着ベルトの抵抗値の変動に起因する定着ムラが生じることがある。
【０００６】
本発明の第１の目的は、その抵抗値が長期間安定する抵抗発熱体を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、定着ムラを抑制可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、耐熱性樹脂および導電性繊維を含有する樹脂組成物で構成された抵抗発熱体であって、上記導電性繊維は、上記樹脂組成物中に分散されており、ステンレス鋼繊維と、当該ステンレス鋼繊維の表面を覆う炭素製の被覆層とを有する抵抗発熱体を提供する。
【０００８】
また、本発明は、無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトの内側に配置され、当該定着ベルトの内周面の一部分で接触する定着ローラと、上記定着ベルトの外側に配置され、上記定着ローラに向けて上記定着ベルトの外周面を押圧する加圧ローラと、上記定着ベルトに電気を供給する給電装置とを有する定着装置であって、上記定着ベルトが無端ベルト上の上記抵抗発熱体を含む定着装置を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱および加圧によって前記記録媒体に定着させる上記の定着装置を有する画像形成装置、を提供する。      
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、その抵抗値が長期間安定する抵抗発熱体を提供することができ、定着ムラを抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る抵抗発熱体の他の例を模式的に示す図である。
【図３】図３Ａは、本発明の実施の形態に係る加熱装置の一例としての定着装置の構成を模式的に示す当該定着装置の正面図であり、図３Ｂは当該定着装置の構成を模式的に示す当該定着装置の側面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
［抵抗発熱体］
本実施の形態に係る抵抗発熱体は、耐熱性樹脂および導電性繊維を含有する樹脂組成物によって構成されている。当該抵抗発熱体は、通電によって発熱する。その形態は、その用途に応じて適宜に決めることが可能であり、例えばシートや無端ベルトなどである。上記抵抗発熱体の発熱量は、通電量や上記樹脂組成物中の導電性繊維の含有量などによって決めることができ、例えば、これらを多くすることによって上記発熱量を多くすることが可能である。
【００１４】
上記耐熱性樹脂は、一種でもそれ以上でもよい。上記耐熱性樹脂の例には、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。中でも、耐熱性の点から、ポリイミドが好ましい。
【００１５】
ポリイミドは、その前駆体であるポリアミド酸の、２００℃以上の加熱による、または触媒を用いることによる、脱水・環化（イミド化）反応を進めることによって得ることができる。このため、耐熱性樹脂としてポリイミドを用いる場合には、ポリアミド酸と、導電性繊維とを混合した後、例えば２００℃以上の温度で加熱することが好ましい。ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを溶媒に溶解し、混合・加熱による重縮合反応によって製造してもよいし、市販品を用いてもよい。上記ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の例には、特開２０１３−２５１２０号公報の段落０１２３〜０１３０に記載の化合物が含まれる。
【００１６】
上記樹脂組成物における上記耐熱性樹脂の含有量は、成形性などの観点から、４０〜９０体積％であることが好ましい。
【００１７】
上記導電性繊維は、ステンレス鋼繊維と、当該ステンレス鋼繊維の表面を覆う炭素製の被覆層とによって構成されている。上記導電性繊維は、一種でもそれ以上でもよい。
【００１８】
上記導電性繊維は、例えば、長径（繊維長；Ｌ）に対する短径（繊維断面径；ｌ）の比（ｌ／Ｌ）が０．２５以下である。当該比ｌ／Ｌは、０．０２５〜０．２５であることがより好ましい。上記導電性繊維の長径Ｌは、５〜１０００μｍであることが好ましく、１０〜２００μｍであることがより好ましい。上記導電性繊維の短径ｌは、０．５〜３０μｍであることが好ましく、１〜１０μｍであることがより好ましい。なお、「繊維断面径」とは、繊維断面における長径であり、繊維断面が円形の場合は直径である。当該導電性繊維の大きさは、下記ステンレス鋼繊維の大きさと実質的に同じとみなすことが可能である。
【００１９】
上記導電性繊維の長径および短径は、顕微鏡写真など画像から測定される値の平均値である。たとえば、上記長径および短径は、走査型電子顕微鏡写真でステンレス鋼繊維を５００倍にて撮影し、得られた画像をスキャナーに取り込み、得られた画像データから抽出される導電性繊維のサンプル５００個の長径および短径を測定し、その平均値より算出することにより求められる。
【００２０】
上記ステンレス鋼繊維は、一種でもそれ以上でもよい。当該ステンレス鋼繊維のステンレス鋼の例には、オーステナイト系やマルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、析出硬化系などの各種のステンレス鋼が含まれる。
【００２１】
オーステナイト系ステンレス鋼の例には、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６およびＳＵＳ３１７が含まれる。マルテンサイト系ステンレス鋼の例には、ＳＵＳ４０３およびＳＵＳ４２０が含まれる。フェライト系ステンレス鋼の例には、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０およびＳＵＳ４３０ＬＸが含まれる。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼の例には、ＳＵＳ３２９Ｊ１が含まれる。析出硬化系ステンレス鋼の例には、ＳＵＳ６３０が含まれる。中でも、酸化防止の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼が好ましい。
【００２２】
ステンレス鋼繊維は、製造品でも市販品でもよい。たとえば、ステンレス鋼繊維は、従来公知の製造方法により得られる。すなわち、ノズルからステンレス鋼を引き出して繊維状にし、必要に応じてさらに延伸し、また必要に応じて加熱し、所望の短径を有するステンレス鋼素繊維を作製し、これを所望の長さに切断することによって得られる。
【００２３】
上記被覆層は、炭素製である。たとえば、当該被覆層は、炭素原子を主成分として構成されている。当該被覆層は、後述する本実施形態の効果を奏する範囲で、他の元素を含んでいてもよい。上記導電性繊維は、通常、被覆層中の炭素に起因する黒色を含む色を呈する。
【００２４】
上記被覆層は、公知技術によって作製することが可能である。たとえば、上記被覆層は、炭素めっきによって作製することができる。炭素めっきは、炭素の供給源となる化合物を含有する溶融塩中で上記ステンレス鋼繊維に電解めっきを施すことによって行うことができる。上記炭素の供給源となる化合物の例には、炭化カルシウムが含まれる。また上記溶融塩の例には、塩化リチウム、塩化カリウムおよびこれらの混合物が含まれる。当該炭素めっきは、上記溶融塩を維持する適当な温度（例えば上記例示の溶融塩であれば３００℃以上）で行われる。
【００２５】
また、例えば、上記被覆層は、噴霧熱分解法を利用する方法によって作製することも可能である。この方法では、例えば、炭素の供給源となる溶媒と金属塩との混合液を高温の反応基に導入（噴霧）することによって、当該溶媒の蒸発、晶析および熱分解により生成する炭素が上記金属塩を覆ってなる微粒子が生成され、当該微粒子が上記ステンレス鋼繊維の表面に付着、被覆することにより、上記被覆層が作製される。
【００２６】
上記被覆層の厚さは、薄すぎると上記ステンレス鋼繊維の表面の被覆層による被覆が不十分となることがあり、厚すぎると、例えば被覆層による効果が頭打ちになる。このような観点から、上記被覆層の厚さは、４００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることが好ましい。当該被覆層の厚さは、例えば、上記導電性繊維の断面のＴＥＭによる観察によって求めることが可能であり、炭素めっきにおける処理量や炭素微粒子の付着量などによって調整することが可能である。
【００２７】
上記ステンレス鋼繊維は、さらに被膜を有していてもよい。当該被膜は、酸化防止機能を有する酸化防止被膜であることが好ましい。たとえば、当該被膜は、抵抗発熱体の高温での抵抗安定性の観点から、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、およびＳｉの少なくとも一の酸化物、およびこれらの複合酸化物から形成される膜であることが好ましく、酸化クロム被膜であることがより好ましい。当該酸化防止被膜は、ステンレス鋼繊維の略全体を被覆していてもよく、その一部を被覆していてもよいが、略全体を被覆していることが好ましい。
【００２８】
上記酸化防止被膜は、例えば、（１）酸化防止被膜の材料の溶液にステンレス鋼繊維を浸漬する方法、（２）ステンレス鋼繊維を酸素または清浄な空気中において低温加熱する方法、または（３）ステンレス鋼繊維を、酸化剤の溶液中において陽極分極させる方法、によって作製することが可能である。作製される酸化防止被膜の均一性の観点から、（１）の方法が好ましい。
【００２９】
上記酸化防止被膜の材料は、例えば一般的な酸化剤であり、その例には、硝酸、硫酸、リン酸、クロム酸および重クロム酸が含まれる。上記（１）の方法によれば、ＣｒやＮｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｉなどの各種酸化物（複合酸化物）の被膜を生成させることが可能である。
【００３０】
上記樹脂組成物における上記導電性繊維の含有量は、１０〜６０体積％であることが、抵抗発熱体に適切な強度や靱性、導電性などを付与する観点から好ましく、１５〜４５体積％であることがより好ましい。
【００３１】
上記樹脂組成物は、本実施の形態の効果を奏する範囲において、上記耐熱性樹脂および上記導電性繊維以外の他の構成をさらに含んでいてもよい。当該他の構成の例には、上記ステンレス鋼繊維以外の導電性材料が含まれる。
【００３２】
上記導電性材料は、一種でもそれ以上でもよい。当該導電性材料の例には、金や銀、鉄、アルミニウムなどの純金属、ニクロムなどの合金、および、炭素や黒鉛などの非金属、が含まれる。上記導電性材料の形態は、特に限定されず、例えば、球状粉末、不定形粉末、扁平粉末または繊維である。
【００３３】
また、上記抵抗発熱体は、本実施の形態の効果を奏する範囲において、上記樹脂組成物以外の他の構成をさらに含んでいてもよい。当該他の構成の例には、電極、および、弾性層や離型層などの他の層、が含まれる。
【００３４】
上記電極は、上記抵抗発熱体に、二以上配置され、所期の発熱のための電気を効率よく供給する観点から、抵抗発熱体の互いに対向する端部（両端縁）に一対として配置される。当該電極の例には、金属の薄板、それを丸めてなるリング、および導電性ペーストの固化物が含まれる。金属の薄板からなる電極は、例えば導電性接着剤によって抵抗発熱体の表面に接着される。上記電極の材料の例には、鉄、ニッケル、および、ＳＵＳ４３０などのステンレス鋼、が含まれる。上記導電性接着剤の例には、エポキシ樹脂などの接着母材と前述した導電性材料とを含む組成物、および、シランカップリング剤、が含まれる。当該シランカップリング剤の例には、アルキルアミノトリアルコキシシランが含まれる。
【００３５】
上記他の層の例には、離型層、弾性層および補強層が含まれる。上記離型層は、離型性を有する層であり、抵抗発熱体の表面に配置される。当該離型層の材料の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アルコール可溶性ナイロン、ポリカーボネート、ポリアリレート、フェノール、ポリオキシメチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリホスファゼン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル、ポリパラバン酸、ポリアリルフェノール、フッ素樹脂、ポリ尿素、アイオノマー、シリコーン、および、これらの混合物または共重合体、が含まれる。上記離型層の厚さは、例えば５〜２０μｍである。
【００３６】
上記弾性層は、例えば他の層に比べてより強い弾性を有する層であり、例えば抵抗発熱体と離型層との間に配置される。当該弾性層の材料の例には、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマーおよびゴム材料が含まれる。当該弾性層の厚さは、例えば、伝熱性と弾性の十分な発現との観点から、例えば５〜３００μｍである。
【００３７】
上記補強層は、抵抗発熱体の機械的強度を高めるための層であり、例えば、抵抗発熱体における離型層や弾性層とは反対側の表面に配置される。当該補強層は、前述した耐熱性樹脂で構成することができ、その厚さは、適宜に決めることが可能である。
【００３８】
上記抵抗発熱体は、上記導電性繊維を導電性材料に用いる以外は、上記定着ベルトを作製する通常の方法を利用して作製することが可能である。たとえば、上記抵抗発熱体は、上記耐熱性樹脂またはその前駆体に上記導電性繊維を分散させる工程と、当該導電性繊維が分散する樹脂組成物（耐熱性樹脂の成形体）を作製する工程と、を含む方法によって作製することが可能である。上記耐熱性樹脂の成形体は、耐熱性樹脂の溶液からの析出（乾燥）、上記前駆体の反応による耐熱性樹脂の生成、またはこれらの両方、によって作製され得る。
【００３９】
上記抵抗発熱体の一例を図１に示す。
抵抗発熱体１０は、図１に示されるように、発熱層１２および電極１４を有する。発熱層１２は、上記導電性繊維を含有するポリイミドの膜である。発熱層１２の形状は、無端ベルト状である。電極１４は、金属薄板で形成された輪である。電極１４は、発熱層１２の外周面の両端部のそれぞれに配置されている。
【００４０】
抵抗発熱体１０は、以下の方法で製造される。まず、不図示の基体の表面に、上記導電性繊維を含有するポリアミド酸のワニスを塗布して当該ワニスの塗膜を作製し、当該塗膜を乾燥させて固化する。次いで、上記塗膜を３５０〜４５０℃の加熱炉内で熱硬化（イミド化）させて、発熱層１２を得る。次いで、発熱層１２の両端に、導電性接着剤を塗布し、金属薄板の輪を発熱層１２の端部に嵌めるとともに接着し、電極１４を得る。
【００４１】
上記抵抗発熱体の他の例を図２に示す。
抵抗発熱体２０は、図２に示されるように、発熱層１２および電極１４に加えて、発熱層１２の外周面上に配置された弾性層１６と、弾性層１６の外周面上に配置された離型層１８とをさらに有する。弾性層１６は、前述したように、例えばシリコーンゴムの層である。離型層１８は、例えばフッ素樹脂の層である。
【００４２】
抵抗発熱体２０は、例えば、離型層１８となるべきフッ素樹脂のチューブ内に発熱層１２を収容し、発熱層１２の表面にシリコーンゴム材料の塗料を塗布し、当該塗料を硬化させて発熱層１２と上記チューブを接着するシリコーンゴムの層（弾性層１６）を作製する。当該チューブは、弾性層１６上に配置される離型層１８となる。
【００４３】
上記抵抗発熱体は、高い強度（靱性）を有し、その抵抗値が長期間安定する。その理由は、以下のように考えられる。
【００４４】
一般に、金属の樹脂に対する接着性は、炭素のそれよりも弱い。したがって、ステンレス鋼繊維が分散されている抵抗発熱体を変形させると、抵抗発熱体内において、ステンレス鋼繊維が耐熱性樹脂に対してずれを生じる。ステンレス鋼繊維が抵抗発熱体中に分散されていれば、抵抗発熱体の靱性は向上するが、上記のずれの分、当該靱性の向上効果が弱まる。
【００４５】
しかしながら、上記導電性繊維は、ステンレス鋼繊維の表面が炭素製の被覆層で覆われているため、耐熱性樹脂に対してより強い接着性を呈する。このため、抵抗発熱体が変形しても、抵抗発熱体中における上記導電性繊維のずれが抑制される。その結果、本実施形態に係る抵抗発熱体では、上記被覆層を有さないステンレス鋼繊維を含有する抵抗発熱体に比べて、ステンレス鋼繊維の添加による靱性の向上効果が十分に発現される、と考えられる。
【００４６】
また、導電性繊維は、その表面に炭素製の被覆層を有することから、耐熱性樹脂中での分散性の向上効果も期待される。よって、抵抗発熱体のより均一かつ緻密な電気特性の発現が期待される。以上の理由により、上記抵抗発熱体によれば、ステンレス鋼繊維が分散された抵抗発熱体に比べて、高い靱性を有するとともに、所期の電気特性が長期にわたり安定して発現される、と考えられる。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、上記抵抗発熱体は、耐熱性樹脂および導電性繊維を含有する樹脂組成物で構成され、当該導電性繊維は、上記樹脂組成物中に分散されており、ステンレス鋼繊維と、当該ステンレス鋼繊維の表面を覆う炭素製の被覆層とによって構成されている。よって、導電性繊維（ステンレス鋼繊維）の添加による抵抗発熱体の靱性向上効果が十分に発現され、その結果、当該抵抗発熱体の抵抗値が長期間安定する。
【００４８】
また、上記被覆層の厚さが４００ｎｍ以下であることは、導電性繊維の耐熱性樹脂への十分な接着性を発現させる観点からより一層効果的である。
【００４９】
また、上記耐熱性樹脂がポリイミドであり、上記樹脂組成物中の上記導電性繊維の含有量が１０〜６０体積％であることは、抵抗発熱体の好適な機械的および電気的な特性を実現する観点からより一層効果的である。
【００５０】
また、上記抵抗発熱体は、抵抗発熱体の周期的な変形を生じやすい無端ベルトであることが、上記の効果による優位性を高める観点からより一層効果的である。このような理由から、上記抵抗発熱体は、無端状の発熱ベルトを要する分野で好適に採用される。
【００５１】
［定着装置］
本実施の形態に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトの内側に配置され、当該定着ベルトの内周面の一部分で接触する定着ローラと、上記定着ベルトの外側に配置され、上記定着ローラに向けて上記定着ベルトの外周面を押圧する加圧ローラと、上記定着ベルトに電気を供給する給電装置と、を有する。上記定着ベルトは、無端ベルト状の上記の抵抗発熱体である。
【００５２】
本実施の形態に係る定着装置は、電子写真方式の画像形成装置の定着装置に好適に用いられる。以下、上記定着装置の一例をより詳しく説明する。
【００５３】
定着装置７０は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、定着ローラ７２、定着ベルト７３、加圧ローラ７４および給電装置７５を有する。定着ベルト７３の形状は、無端ベルト状である。定着ベルト７３は、例えば、前述の抵抗発熱体１０または抵抗発熱体２０である。
【００５４】
定着ローラ７２は、円柱状の芯金７２１と、その周面上に配置される樹脂層７２２とを有する。樹脂層７２２の外径は、定着ベルト７３の内径よりも小さい。定着ローラ７２は、定着ベルト７３の内側に配置される。定着ローラ７２は、定着ベルト７３の周方向における一部分で定着ベルト７３の内周面に接触する。
【００５５】
加圧ローラ７４は、円柱状の芯金７４１と、その周面上に配置される樹脂層７４２とを有する。加圧ローラ７４は、定着ベルト７３を介して定着ローラ７２に対向して配置される。加圧ローラ７４は、定着ローラ７２に向けて定着ベルト７３の外周面を押圧可能に配置されている。加圧ローラ７４は、通常は、定着ベルト７３と離れて配置される。
【００５６】
樹脂層７２２、７４２は、例えば、公知の樹脂の層または公知の樹脂が発泡してなる層である。上記樹脂の例には、シリコーンゴムおよびフッ素ゴムが含まれる。樹脂層７２２、７４２の少なくともいずれかは、加圧ローラ７４による押圧によって変形する弾性を有する。
【００５７】
加圧ローラ７４は、普通紙などの記録媒体やトナーなどに対する離型性を有する離型層を、樹脂層７４２上にさらに有していてもよい。この離型層の材料の例には、フッ素樹脂が含まれ、当該離型層は、フッ素系チューブやフッ素系コーティングなどによって構成される。上記離型層の厚さは、例えば５〜１００μｍである。
【００５８】
給電装置７５は、交流電源７５１と、電極１４に接触する給電部材７５２と、交流電源７５１および給電部材７５２を接続する導線７５３とを有する。給電部材７５２は、電極１４に向けて、板バネやコイルバネなどの弾性部材（図示せず）で付勢されている。給電部材７５２は、電極１４に対して摺動する部材であってもよいし、回転する部材であってもよい。給電部材７５２の例には、黒鉛や銅−黒鉛複合材料などのカーボン系材料で構成されたカーボンブラシが含まれる。
【００５９】
定着ベルト７３、定着ローラ７２および加圧ローラ７４は、いずれも回動可能である。それぞれが独立して回動可能であってもよいし、回転駆動する一つに従って他が回動してもよい。
【００６０】
加圧ローラ７４が定着ローラ７２に向けて定着ベルト７３の外周面を押圧することによって定着ベルト７３と加圧ローラ７４の接触部（ニップ部）が形成される。当該ニップ部は、定着ローラ７２が窪んで形成されてもよいし、加圧ローラ７４が窪んで形成されてもよい。
【００６１】
トナー画像の定着に際して、各ローラおよび定着ベルト７３の回動、定着ベルト７３への給電およびニップ部の形成は、公知の定着装置と同様に行うことができる。定着装置７０は、本実施の形態の効果を奏する範囲において、公知の定着装置が有する他の構成をさらに有していてよい。
【００６２】
定着ベルト７３は、抵抗発熱体１０であることから、定着装置７０の使用による上記ニップ部における周期的な変形によっても定着ベルト７３中での導電性繊維のずれが抑制され、定着ベルト７３の電気特性の変動が実質的に生じない。たとえば、電子写真方式の画像形成装置における定着装置としての条件で上記抵抗発熱体を通電発熱させたときに、当該抵抗発熱体の経時的な抵抗変化率を３％以下に抑えることが可能である。
【００６３】
［画像形成装置］
本実施の形態に係る画像形成装置は、記録媒体上に電子写真方式によって形成された未定着のトナー画像を加熱および加圧によって前記記録媒体に定着させるための上記の定着装置を有する。上記画像形成装置は、上記定着装置が定着装置として採用される以外は、公知の画像形成装置と同様に構成され得る。以下、本実施の形態に係る画像形成装置の一例を、図４に基づいて説明する。
【００６４】
画像形成装置５０は、画像形成部、中間転写部、定着装置７０、画像読み取り部および記録媒体搬送部を有する。
【００６５】
上記画像形成部は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色に対応する四つの画像形成ユニットを含む。画像形成ユニットは、図４に示されるように、感光体ドラム５１、感光体ドラム５１を帯電させる帯電装置５２、帯電した感光体ドラム５１に光を照射して静電潜像を形成する露光装置５３、静電潜像が形成された感光体ドラム５１にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置５４、および、感光体ドラム５１の残留トナーを除去するクリーニング装置５５、を有する。
【００６６】
感光体ドラム５１は、例えば、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。帯電装置５２は、例えば、コロナ帯電器である。帯電装置５２は、帯電ローラや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム５１に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置５３は、例えば、半導体レーザーで構成される。現像装置５４は、例えば、電子写真方式の画像形成装置における公知の現像装置である。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
【００６７】
上記中間転写部は、一次転写ユニットと二次転写ユニットを含む。当該一次転写ユニットは、中間転写ベルト６１、一次転写ローラ６２、バックアップローラ６３、複数の支持ローラ６４およびクリーニング装置６５を有する。中間転写ベルト６１は、無端状のベルトである。中間転写ベルト６１は、バックアップローラ６３および支持ローラ６４によって、ループ状に張架される。バックアップローラ６３および支持ローラ６４の少なくとも一つのローラが回転駆動することにより、中間転写ベルト６１は、無端軌道上を一方向に一定速度で走行する。
【００６８】
上記二次転写ユニットは、二次転写ベルト６６、二次転写ローラ６７および複数の支持ローラ６８を有する。二次転写ベルト６６も、無端状のベルトである。二次転写ベルト６６は、二次転写ローラ６７および支持ローラ６８によってループ状に張架される。
【００６９】
定着装置７０は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示される定着装置７０である。紙Ｓは、記録媒体に相当する。
【００７０】
上記画像読み取り部は、給紙装置８１、スキャナー８２、ＣＣＤセンサー８３および画像処理部８４を有する。上記記録媒体搬送部は、三つの給紙トレイユニット９１および複数のレジストローラ対９２を有する。給紙トレイユニット９１には、坪量やサイズなどに基づいて識別された紙Ｓ（規格紙、特殊紙）が予め設定された種類ごとに収容される。レジストローラ対９２は、所期の搬送経路を形成するように配置されている。
【００７１】
画像形成装置５０による画像の形成を説明する。
スキャナー８２は、給紙装置８１から送られたコンタクトガラス上の原稿Ｄを光学的に走査して読み取る。原稿Ｄからの反射光がＣＣＤセンサー８３により読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部８４において所定の画像処理が施され、露光装置５３に送られる。
【００７２】
一方で、感光体ドラム５１は、一定の周速度で回転する。帯電装置５２は、感光体ドラム５１の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置５３は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光で感光体ドラム５１を照射する。こうして感光体ドラム５１の表面には、静電潜像が形成される。現像装置５４は、感光体ドラム５１の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化する。こうして感光体ドラム５１の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。感光体ドラム５１の表面のトナー画像は、中間転写ベルト６１に転写される。感光体ドラム５１の転写残トナーは、クリーニング装置５５によって除去される。中間転写ベルト６１には、各感光体ドラム５１で形成された各色のトナー画像が順次重なるように転写される。
【００７３】
一方、二次転写ローラ６７は、二次転写ベルト６６をバックアップローラ６３に向けて押圧し、中間転写ベルト６１に圧接させる。それにより、二次転写ニップ部が形成される。他方、給紙トレイユニット９１からレジストローラ対９２を介して上記二次転写ニップ部に紙Ｓが搬送される。レジストローラ対９２は、紙Ｓの傾きを補正し、また搬送のタイミングを調整する。
【００７４】
二次転写ニップに紙Ｓが搬送されると、二次転写ローラ６７に転写電圧が印加され、中間転写ベルト６１上のトナー画像が紙Ｓに転写される。トナー画像が転写された紙Ｓは、二次転写ベルト６６によって、定着装置７０に搬送される。中間転写ベルト６１上の転写残トナーは、クリーニング装置６５によって除去される。
【００７５】
定着装置７０では、紙Ｓの搬送に際して、例えば加圧ローラ７４が定着ローラ７２および定着ベルト７３に向けて付勢され、定着ニップ部が形成される。紙Ｓは、当該定着ニップ部で加熱、加圧される。こうして、紙Ｓ上のトナー画像が紙Ｓに定着する。トナー像が形成された紙Ｓは、機外に排出される。
【００７６】
前述したように、画像形成装置５０は、定着装置７０を有する。このため、定着装置７０における、定着ベルト７３の変形に伴う電気特性の変動、およびそれに伴う定着ムラなどの定着不良、が長期にわたって防止される。よって、画像形成装置５０は、高品質の画像を長期にわたり安定して形成することが可能である。
【実施例】
【００７７】
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに具体的に説明する。以下、特記しない限り、各操作は、室温（２５℃）で行われる。なお、本発明は、以下の実施例などに限定されない。
【００７８】
［実施例１］
まず、炭素めっきされたステンレス鋼繊維を用意する。母材となるステンレス鋼繊維は、ＳＵＳ４３０の繊維であり、その短径は８μｍ、長径は３５μｍ、アスペクト比（短径／長径）は０．２２９である。当該ステンレス鋼繊維を、希塩酸中で１０分間酸洗浄（脱脂処理）を行い、５００℃のＬｉＣｌ−ＫＣｌ−ＣａＣｌ２の溶融塩中で、１２ｍＡ／ｃｍ２で１０分間の定電流電解を行い、炭素をステンレス鋼繊維の表面に付着させ、炭素めっきの層で表面が覆われた炭素めっきステンレス鋼繊維を得る。炭素めっきステンレス鋼繊維における炭素めっきの層の厚さは、当該ステンレス繊維の断面をＳＥＭまたはＴＥＭで観察することによって約３８０μｍと求められる。
【００７９】
上記炭素めっきステンレス鋼繊維の２１．２ｇを、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸溶液（宇部興産株式会社製  Ｕ−ワニスＳ３０１、溶媒：Ｎ−メチル−２−ピロリドン）１００ｇに投入し、自転公転分散機により混合、攪拌脱泡し、ポリアミド酸ドープ液を調製する。
【００８０】
上記ポリアミド酸ドープ液をスパイラル塗布にて、焼成後の膜厚が１００μｍとなるように、円筒状の金型の外周面上に円筒状に塗布して当該ドープ液の塗膜を形成し、当該塗膜を１２０℃で６０分間乾燥し、その後、４５０℃２０分間で焼成する。こうして、ポリイミドと炭素めっきステンレス繊維とを含有する樹脂組成物で構成された、円筒状（無端ベルト状）の発熱抵抗体１を作製する。発熱抵抗体１における上記炭素めっきステンレス鋼繊維の含有量は、１５体積％である。
【００８１】
発熱抵抗体１の外周面上に、その両端部を残してプライマー（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１８８０）を塗布し、常温で３０分間乾燥させる。次いで、プライマー（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製：ＸＰ−Ａ６３６１）が内周面に塗布されたフッ素樹脂チューブ（グンゼ株式社製：ＧＲＣ）に発熱抵抗体１を、その両端部を残して挿入する。
【００８２】
次いで、発熱抵抗体１とフッ素樹脂チューブとの間にシリコーンゴム（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製：ＸＥ１５−Ｃ２０３８）を注入し、１５０℃で３０分間、一次加硫し、さらに２００℃で４時間、二次加硫を行う。次いで、得られる管状物を金型から外し、上記両端部の外周面に、幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの導電性テープＣＵ−３５Ｃ（３Ｍ社製）を一巻き貼着する。こうして、発熱抵抗体１の外周面に、厚さ２００μｍの弾性層と、厚さ３０μｍの離型層とをこの順でさらに有する、図２に示されるような無端状の定着ベルト１を得る。
【００８３】
［実施例２、３］
抵抗発熱体１における上記炭素めっきステンレス鋼繊維の含有量を２０体積％（ポリアミド溶液１００ｇに対して３０ｇ）とする以外は定着ベルト１と同様にして、定着ベルト２を得る。また、抵抗発熱体１における上記炭素めっきステンレス鋼繊維の含有量を２５体積％（ポリアミド溶液１００ｇに対して４０ｇ）とする以外は定着ベルト１と同様にして、定着ベルト３を得る。
【００８４】
［比較例１〜３］
上記炭素めっきステンレス鋼繊維に代えて、炭素めっき前の上記ステンレス鋼繊維（非炭素めっきステンレス鋼繊維）を用いる以外は定着ベルト１と同様にして、定着ベルトＣ１を得る。また、上記炭素めっきステンレス鋼繊維に代えて上記非炭素めっきステンレス鋼繊維を用いる以外は、定着ベルト２、３と同様にして、定着ベルトＣ２、Ｃ３をそれぞれ得る。
【００８５】
［評価］
抵抗発熱体１〜３、Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれから、長さ４４ｍｍ、幅１０ｍｍのサンプルシートを切り出し、長さ方向の両端をセロハンテープで接着し、サンプルリングを用意する。一方で、プラスチック製の二枚の板のそれぞれの一端縁をセロハンテープで接着してなる、開閉自在な挟持用治具を用意する。そして、当該挟持用治具で上記サンプルリングを挟み、当該サンプルリングを挟持している挟持用治具の一方の板を押し込み、サンプルリングが割れるときの押し込み荷重ＩＬ（ｇ）を求める。
【００８６】
また、定着ベルト１〜３、Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれを、図４に示されるような画像形成装置の定着装置における定着ベルトとして搭載し、ベタ画像を記録媒体に５０万枚形成し、引き続き形成した上記ベタ画像を定着ムラ（トナーの固着不良と観察される部位）について観察し、以下の評価基準に従って評価する。「◎」、「○」および「△」であれば、実用上問題ない。
◎：上記部位の最大長さが０．２ｍｍ以下である。
○：上記部位の最大長さが０．２ｍｍ超０．５ｍｍ以下である。
△：上記部位の最大長さが０．５ｍｍ超１ｍｍ以下である。
×：上記部位の最大長さが１ｍｍを超える。
【００８７】
抵抗発熱体１〜３、Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれにおける上記の測定結果（ＩＬ）、および、定着ベルト１〜３、Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれにおける上記の評価結果、を表１に示す。
【００８８】
【表１】
0006375943.tif 000002
【００８９】
表１から明らかなように、上記炭素めっきステンレス鋼繊維を有する抵抗発熱体１〜３は、いずれも、高い曲げ強度を有し、所期の発熱特性を長期にわたり十分に発現し得る。これは、前述したように、炭素めっきステンレス鋼繊維がポリイミドに対してより高い接着性を発現しているため、と考えられる。
【００９０】
これに対して、抵抗発熱体Ｃ１〜Ｃ３は、いずれも、曲げ強度が低く、長期にわたる所期の発熱特性の発現の観点からは不十分である。これは、抵抗発熱体中のステンレス鋼繊維のポリアミドに対する接着性が低く、抵抗発熱体に付与される強度が不十分となり、通電および発熱の部分的な変動が生じるため、と考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明によれば、曲げ強度が高く発熱ベルトにおける定着ムラを生じない画像形成装置を提供することが可能である。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置におけるさらなる高性能化および省力化が期待され、当該画像形成装置のさらなる普及が期待される。
【符号の説明】
【００９２】
１０、２０  抵抗発熱体
１２  発熱層
１４  電極
１６  弾性層
１８  離型層
５０  画像形成装置
５１  感光体ドラム
５２  帯電装置
５３  露光装置
５４  現像装置
５５、６５  クリーニング装置
６１  中間転写ベルト
６２  一次転写ローラ
６３  バックアップローラ
６４、６８  支持ローラ
６６  二次転写ベルト
６７  二次転写ローラ
７０  定着装置
７２  定着ローラ
７３  定着ベルト
７４  加圧ローラ
７５  給電装置
８１  給紙装置
８２  スキャナー
８３  ＣＣＤセンサー
８４  画像処理部
９１  給紙トレイユニット
９２  レジストローラ対
７２１、７４１  芯金
７２２、７４２  樹脂層
７５１  交流電源
７５２  給電部材
７５３  導線
Ｄ  原稿
Ｓ  紙
【図１】
0006375943.tif 000003
【図２】
0006375943.tif 000004
【図３】
0006375943.tif 000005
【図４】
0006375943.tif 000006