(57)【要約】【課題】小熱容量の加熱体を利用して低エネルギー加熱を可能とした像加熱装置において、高耐久性の定着ベルト、および、高耐久性で信頼性の高い像加熱装置を提供する。【解決手段】本発明の定着ベルトは少なくとも離型層と、離型層内面に設けられた金属層と、金属層内面に設けられ摺動面を形成する摺動層とを有し、摺動層がニッケルを含まない金属からなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも離型層と、該離型層内面に設けられた金属層と、該金属層内面に設けられ摺動面を形成する摺動層とを有し、該摺動層がニッケルを含まない金属からなることを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
前記ニッケルを含まない金属が、クロム系金属である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】
前記摺動層が、電気メッキ法で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着ベルト。
【請求項４】
前記離型層と前記金属層との間に更に弾性層を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記弾性層がシリコーンゴム、フッ素ゴム及びフルオロシリコーンゴムからなる群より選択された少なくとも１種のゴムを有することを特徴とする請求項４に記載の定着ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に用いられる定着ベルト部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の画像形成プロセス手段部で被記録材（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（トナー画像）を被記録材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、熱ローラ方式の装置が広く用いられていた。これはローラ内にハロゲンヒータ等の熱源を用いるものが一般的である。
【０００３】
一方、加熱方式としては、セラミックヒータを熱源として小熱容量の樹脂ベルトあるいは金属ベルトを加熱するものが広く提案、実施されている。すなわち、加熱方式では一般に、加熱体としてのセラミックヒータと加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性ベルト（定着ベルト）を挟ませてニップ部を形成させ、前記ニップ部の定着ベルトと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入してベルトと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱をベルトを介して被記録材に与え、この熱とニップ部の加圧力とで未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させる。
【０００４】
このベルト加熱方式の定着装置は、ベルトとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。すなわち、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。図３にこのベルト加熱方式の定着装置の一構成例を示す。この加熱方式では加熱体としてのセラミックヒータ１２と加圧部材としての加圧ローラ３０との間に耐熱性ベルト（定着ベルト１０）を挟ませてニップ部を形成させ、前記ニップ部の定着ベルト１０と加圧ローラ３０との間に画像定着すべき未定着トナー画像ｔを形成担持させた被記録材Ｐを導入してベルトと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータ１２の熱を、ベルト１０を介して被記録材Ｐに与え、この熱とニップ部の加圧力とで未定着トナー画像ｔを被記録材Ｐ面に熱圧定着させる。
【０００５】
このようなベルト加熱方式におけるベルトとしては耐熱樹脂等が用いられ、特に耐熱性、強度に優れたポリイミド樹脂が用いられている。しかしながら、さらに機械を高速化、高耐久化した場合、樹脂フィルムでは強度が不十分である。このことから、強度に優れた金属、例えばＳＵＳ、ニッケル、銅、アルミニウム等を基層とするベルトを用いることが提案されている。
【０００６】
また、特許文献１等では、金属ベルトを利用して、これを電磁誘導による渦電流で自己発熱させる誘導加熱方式も開示されている。すなわち、磁束によりベルト自身あるいはベルトに近接させた導電性部材に渦電流を発生させ、ジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案されている。この電磁誘導加熱方式は、発熱域をより被加熱体に近くすることができるため、消費エネルギーの効率アップが達成できる。図４に一構成例を示す。磁性コア１７ａ、１７ｂ及び１７ｃは高透磁率の部材であり、励磁コイル１８は励磁回路（不図示）から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。金属層１にこの交番磁束が作用することで渦電流が発生し、金属層１が発熱する。その熱が弾性層２及び離型層３を介して定着ベルト１０を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【０００７】
また、図５に図４の像加熱装置の磁場発生手段模型図を示す。図４の磁場発生手段は、磁性コア１７ａ、励磁回路２７に接続した給電部１８ａ及び１８ｂ並びに励磁コイル１８からなる。励磁コイル１８は励磁回路２７から給電部１８ａ及び１８ｂを通して供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【０００８】
ベルト加熱方式の定着装置の定着ベルトの駆動方法としては、ベルト内周面を案内するフィルムガイドと加圧ローラとで圧接されたフィルムを加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方法（加圧ローラ駆動方式）や、逆に駆動ローラとテンションローラによって張架された無端ベルト状のベルトの駆動によって加圧ローラを従動回転させる方法等がある。
【０００９】
金属ベルトを用いた定着ベルトとしては、特許文献２にはヒータ面接触部の表面粗さが０．５μｍ未満で、４０μｍ前後の厚みのニッケル製定着ベルトを用いたものが、特許文献３には外周面に離型性を有するコーティング層を有し、周面には樹脂層を有する１０〜３５μｍ厚みのニッケル製定着ベルトが例示されている。
【００１０】
このように、電子写真用像・静電記録装置等に画像形成装置に用いられる定着ベルト部材には一般にシームレスのベルト基材が使用されており、ニッケル材からなるシームレスベルト基材は、一般にスルファミン酸ニッケルやワット浴等による電気鋳造法を用いて製造される。
【００１１】
この電気鋳造法では、所要形状の母型が使用され、その母型の外周上に電気鋳造成膜が行われ母型から引き抜かれてシームレスベルト基材が製造される。従来、シームレスベルト基材のベルトガイド側（内周面）には摺動層を設けられている。これは、図３のベルトガイド１６や摺動層板４０と定着ベルトが接触することによる抵抗を小さくするためである。摺動層としては、ポリイミド樹脂を形成することが提案されている。
【特許文献１】特開平７−１１４２７６号公報
【特許文献２】特開平７−１３４４８号公報
【特許文献３】特開平６−２２２６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、ポリイミドをはじめとするいわゆる樹脂系材料は、熱伝導度が基材であるニッケルに比べ約３００倍程度小さい（ニッケル  ０．９２Ｗ／ｃｍ・℃、ポリイミド  ２．９×１０-3Ｗ／ｃｍ・℃）ため立上げ時間が長くなってしまう場合があり、この場合、ベルト全体として熱伝導度の良いニッケルのメリットを十分に発現できない。また、ポリイミドは材料コストが高く、ベルトの内周面に形成するための工程コストも高くなる場合があった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決する為になされたものであり、ニッケル材からなるシームレスベルトの内周面の耐摩耗性及び熱伝導度の向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。すなわち本発明は、少なくとも離型層と、該離型層内面に設けられた金属層と、該金属層内面に設けられ摺動面を形成する摺動層とを有し、該摺動層がニッケルを含まない金属からなることを特徴とする定着ベルトに関する。
【００１５】
本発明は更に、前記ニッケルを含まない金属が、クロム系金属であることが好ましい。
本発明は更に、前記摺動層が、電気メッキ法で形成されたことが好ましい。
本発明は更に、前記離型層と前記金属層との間に更に弾性層を有するが好ましい。
本発明は更に、前記弾性層がシリコーンゴム、フッ素ゴム及びフルオロシリコーンゴムからなる群より選択された少なくとも１種のゴムを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
ニッケル電鋳ベルト基材の金属面に適正な摺動層を形成することで良好な耐久性、定着性を持つ高品質な定着ベルト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】
【００１７】
本発明の定着ベルトは、ニッケル電鋳からなる金属層の表面（少なくとも内周面）にニッケルを含まない金属からなる摺動層を設けたことに特徴がある。摺動層としては、
・定着の際の加熱により脆くならないこと
・硬く、また、すべりやすいこと
・熱伝導度がニッケルより極端に悪くないこと
・安価なプロセスで形成できること
が望まれる。
【００１８】
ここで、ニッケル電鋳とは電鋳プロセスにより形成したニッケル及びその合金のことをいう。ニッケル合金としては、ニッケル、又はニッケル−鉄、ニッケル−コバルト、ニッケル−マンガン、ニッケル−モリブデンあるいはニッケル−タングステン等を用いることが好ましい。
本発明の定着ベルト部材は内周面にニッケルを含まない金属からなる摺動層を有するため、定着ベルト部材とヒーター側の構造物が接触しても該定着ベルト部材が削れず、良好な摺動性を有することができる。また、像加熱装置に用いられる定着ベルトとしての良好な耐久性を確保することができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
【００１９】
（１）定着ベルト１０
本発明の定着ベルトについて説明する。
図１は本発明例における定着ベルト１０の層構成模型図の一例である。本発明例の定着ベルト１０は基層となるニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層１と、その外周面に積層した弾性層２と、さらにその外周面に積層した離型層３と、金属層１の内周面側に積層した摺動層４との複合構造を有する。定着ベルト１０において、摺動層４が内周面側（ベルトガイド面側）であり、離型層３が外周面側（加圧ローラ面側）である。金属層１と弾性層２との間、弾性層２と離型層３との間、あるいは金属層１と摺動層４との間には、接着のためにプライマー層（不図示）を設けてもよい。プライマー層はシリコーン系、エポキシ系、ポリアミドイミド系等の公知のものを使用すればよく、その厚さは、通常、１〜１０μｍ程度である。また、金属層１の外周面側に弾性層２を形成せず、金属層１に離型層３を直接形成しても良い。特に、被記録材上のトナーのり量が少なくトナー層の凹凸が比較的小さいモノクロ画像の加熱定着用の場合は、このような弾性層を省略した形態のものとすることができる。
【００２０】
図１の場合、摺動層４は内周面側にのみ形成されている。この摺動層４は金属層１の外周面側に弾性層２、その外周面側に離型層３を形成したのちに形成する。形成方法はスリーブ形状でも膜厚の均一形成が可能なメッキ法が良く、金属層以外の例えば弾性層や離型層にはメッキは付着しない。また、メッキの際にメッキ浴に浸漬するが、浴温度は高くても６０℃程度であるため弾性層、離型層に悪影響は与えない。
【００２１】
また、図２は本発明例における定着ベルト１０’の層構成模型図の他の一例を示したものである。この場合、金属層１の両面に摺動層４をメッキで形成した。これらの摺動層のうち弾性層側に付着した摺動層４は摺動するわけではないので以後、金属中間層５と呼ぶ。すなわち、ニッケル電鋳ベルトの内周面側及び外周面側にそれぞれ摺動層４、金属中間層５を形成した後、金属中間層５上に弾性層２や離型層３を形成する。なお、メッキである金属中間層５上に弾性層２や離型層３などの樹脂層を形成することには、層間の密着性について何ら問題がない。図１と図２の場合では製造工程が容易な方を選択すれば良い。
【００２２】
この定着ベルトを電磁誘導加熱方式に用いた場合、ニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層１が電磁誘導発熱性を示す発熱層として機能する。後述するが、金属層１に交番磁束が作用することで金属層１に渦電流が発生し、金属層１が発熱する。その熱が弾性層２・離型層３を介して定着ベルト１０または１０’を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材を加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。また、本発明の定着ベルト１０または１０’は、セラミックヒータを用いたベルト加熱方式に用いてもよい。
【００２３】
ａ．金属層１
金属層１はステンレス材等の円筒状金型を電鋳浴に浸漬させ、金型の表面或は裏面に電鋳プロセスにより成長させたニッケル（合金）からなる。
本発明のニッケル電鋳ベルトは例えばステンレス鋼製などの母型を陰極として、電鋳プロセスにより製造される。この場合の電解浴としては、例えばスルファミン酸系などの公知のニッケル電解浴を用いることができ、ｐＨ調整剤、ピット防止剤、光沢剤などの添加剤を適宜加えてもよい。例えば、スルファミン酸ニッケルが３００〜４５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケルが０〜３０ｇ／Ｌ、およびホウ酸が３０〜４５ｇ／Ｌからなるニッケル電解液が挙げられる。そして、添加する光沢剤濃度、電解浴温度、陰極電流密度などを制御することによって、所望の表面粗さを有したニッケルまたはニッケル合金からなるニッケル電鋳ベルトが得られる。電鋳プロセスに用いる電解浴によっても異なるが、通常、電解浴温度４５〜６０℃程度、陰極電流密度１〜２０Ａ／ｄｍ2程度で行なうことが好ましい。添加する光沢剤はサッカリン、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム等含む応力減少剤・一次光沢剤、２−ブチン１，４ジオール、クマリン、ジエチルトリアミン等含む二次光沢剤と呼ばれる添加剤等が加えられる。
【００２４】
金属層１の厚みは、次の式（１）で表される表皮深さより厚く、特に１μｍ以上にすることが好ましく、２０μｍ以上にすることがより好ましい。また、２００μｍ以下にすることが好ましく、１００μｍ以下にすることがより好ましく、５０μｍ以下にすることが更に好ましい。表皮深さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μと固有抵抗ρ［Ωｍ］で
【００２５】
【数１】
2005241955.tif 000003
【００２６】
と表される。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、逆にいうとほとんどのエネルギーはこの深さまでで吸収されている。金属層１がこれらの範囲内にあるとほとんどの電磁エネルギーが吸収され、エネルギー効率が悪くならない。また、剛性及び屈曲性が良好であり、回転体として使用しやすくなる。また、セラミックヒータを用いたベルト加熱方式に用いる場合、金属層の厚みを上記範囲内とすることによって、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させることができる。
【００２７】
ｂ．弾性層２
弾性層は設けても設けなくてもよい。弾性層を設けることにより、ニップ部において被加熱像を覆って熱の伝達を確実にするとともに、金属層の復元力を補って回転・屈曲による疲労を緩和することができる。また、弾性層を付与することにより、定着ベルトの離型層表面と被記録材上の未定着トナー像の凹凸との密着性が増し、効率よくトナー画像へ熱伝達を行うことが可能になる。弾性層２を設けた定着ベルトは、特に、未定着トナーののり量が多いカラー画像の加熱定着に適している。
【００２８】
弾性層２の材質としては特に限定されず、耐熱性がよく熱伝導率がよいものを選べばよい。弾性層２としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム及びフルオロシリコーンゴムからなる群から選択された少なくとも一種を含むことが好ましく、特にシリコーンゴムが好ましい。
【００２９】
弾性体層に使用されるシリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等を例示することができる。
【００３０】
なお、必要に応じて、弾性体層には乾式シリカ、湿式シリカ等補強性充填材、炭酸カルシウム、石英紛、珪酸ジルコニウム、クレー（珪酸アルミニウム）、タルク（含水珪酸マグネシウム）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ベンガラ（酸化鉄）等を弾性体層に含有させてもよい。
【００３１】
弾性層２の厚さは、良好な定着画像品質が得られるので１０μｍ以上が好ましく、特に５０μｍ以上がより好ましい。また、１０００μｍ以下が好ましく、特に５００μｍ以下がより好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等では被記録材上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、定着ベルトの加熱面（離型層３）が、被記録材の凹凸あるいはトナー層の凹凸の形状に変形できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分とで画像に光沢ムラが発生する。つまり、伝熱量が多い部分は光沢度が高くなり、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。ここで、弾性層２がこれらの範囲内にあると被記録材あるいはトナー層の凹凸形状に変形することができ、画像光沢ムラが発生しない。また、弾性層の熱抵抗が大きくならずクイックスタートを実現することができる。
【００３２】
弾性層２の硬度（旧ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１（ＪＩＳ−Ａ））は、画像光沢ムラの発生が十分抑制され、良好な定着画像品質が得られるので、６０゜以下、特に４５゜以下が好ましい。
弾性層２の熱伝導率λは、２．５×１０-3［Ｗ／ｃｍ・℃］以上が好ましく、３．３×１０-3［Ｗ／ｃｍ・℃］以上がより好ましい。８．４×１０-3［Ｗ／ｃｍ・℃］以下が好ましく、６．３×１０-3［Ｗ／ｃｍ・℃］以下がより好ましい。熱伝導率λがこれらの範囲内にあると熱抵抗が大きくならず、定着フィルムの表層（離型層３）における温度上昇が遅くならない。また、硬度が高くなったり、圧縮永久歪みが悪化したりすることがない。
【００３３】
このような弾性体層は公知の方法、例えば、液状のシリコーンゴム等の材料をブレードコート法等の手段によって金属層上に均一な厚みでコート、加熱硬化する方法、液状のシリコーンゴム等の材料を成形型に注入し加硫硬化する方法；押出成形後に加硫硬化する方法；射出成形後に加硫硬化する方法等で形成すればよい。
【００３４】
ｃ．離型層３
離型層３の材料としては特に限定されず、離型性、耐熱性のよいものを選べばよい。離型層３としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（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）等フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムが好ましく、ＰＦＡがより好ましい。
なお、必要に応じて、離型層にはカーボン、酸化すず等導電剤等を離型層の１０質量％以下含有させてもよい。
【００３５】
離型層３の厚さは１μｍ以上または１００μｍ以下が好ましい。離型層３の厚さがこれらの範囲内にあることによって塗膜の塗りムラによる離型性の悪い部分が発生せず、耐久性が不足したりすることがない。また、熱伝導が悪化せず、特に樹脂系の離型層の場合では高硬度化せず、良好な熱伝導性や回転・屈曲による疲労の緩和性などの弾性層２の効果を保持することができる。
【００３６】
このような離型層は公知の方法、例えば、フッ素樹脂系の場合、フッ素樹脂粉末を分散塗料化したものをコート・乾燥・焼成により、あるいは予めチューブ化したものを被覆・接着する方法で形成すればよく、ゴム系の場合、液状の材料を成形型に注入し加硫硬化する方法；押出成形後に加硫硬化する方法；射出成形後に加硫硬化する方法等で形成すればよい。
【００３７】
また、予め内周面をプライマー処理したチューブ、予め外周面をプライマー処理したニッケル電鋳ベルトを円筒金型内に装着し、チューブとニッケル電鋳ベルト間隙間に液状シリコーンゴムを注入、加熱することでゴムの硬化及び接着を行う手法を用いれば、弾性層、離型層を同時に形成することも可能である。
【００３８】
ｄ．摺動層４
次に本発明の摺動層４について説明する。本発明の摺動層４は、像加熱定着装置を作動させる際の駆動トルクの低減と伝熱特性の向上を図るうえで重要な役割を果たす。ニッケル電鋳ベルトは室温でも時間が経つと表面にニッケル酸化物が形成される。特に、被記録材へのトナー定着の際には２００℃以上の加熱が行われるため加速的にニッケル酸化物が形成される。このニッケルの酸化物は例えば金属や樹脂と擦れると削れる脆い酸化物である。そこでまず、その耐摩耗性の実力について調査した。
【００３９】
φ２ｍｍのステンレスボールを荷重３００ｇでニッケル電鋳品（厚み５０μｍ）に押し付けて摩耗試験を行い摩耗体積を測定した。試験環境は、室温と２２０℃に加熱した場合とした。比較用としてニッケル電鋳品の表面にポリイミド膜（厚み１０μｍ）を積層したものについても検討した。図６に結果を示す。ここで、図６の摩耗体積とは摩擦痕の体積のことであり、摩擦痕の平均断面積と摩擦距離との積を表す。摩擦痕の断面積はＺｙｇｏ社製Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ  ５０００型三次元表面構造解析装置を用い、断面のプロファイルを作成することにより求めた。
【００４０】
図６の結果よりポリイミドに比較してニッケル電鋳品は摩耗体積が大きく、耐摩耗性に劣ることがわかる。この結果から耐摩耗性の向上のために摺動層を設ける必要があることが分かる。
【００４１】
シームレスベルトの内周面に摺動層を形成する手法としてはメッキ法が適している。そこで、潤滑性を向上させるために摺動層としてのメッキ系潤滑被膜の使用について検討した。まず、無電解ニッケルメッキにＰＴＦＥ２０％添加した被膜品について摩耗試験を行った。図１に結果を示す。無電解ニッケルメッキにＰＴＦＥ２０％添加した被膜品は室温ではニッケル電鋳品よりも耐摩耗性が優れているが、２２０℃では同程度の結果となった。また、ポリイミド品よりは明らかに耐摩耗性が劣ることがわかった。
【００４２】
すべり性調査のためニッケル電鋳品と無電解ニッケルメッキにＰＴＦＥ２０％添加した被膜品の２２０℃における動摩擦係数を測定した。ニッケル電鋳品の動摩擦係数は０．７５、ＰＴＦＥ２０％添加品の動摩擦係数は０．１５であった。無電解ニッケルメッキへのＰＴＦＥ２０％添加により動摩擦係数は小さくなり、すべり性は向上したと言える。しかし、このＰＴＦＥ２０％添加品の場合、ニッケル電鋳ベルトの表面を全てＰＴＦＥで覆うわけではなく、素地のニッケルが剥き出している部分が多数見られる。ＰＴＦＥ２０％添加による動摩擦係数の低下率が低いのは、このニッケルの剥き出ている部分が加熱により酸化し削れているものと思われる。このようにニッケル素地が剥き出している部分があると、加熱によって酸化被膜が形成され耐摩耗性に悪影響を与えることが分かっている。このため、無電解ニッケルメッキに潤滑性の良い添加物たとえば、ＢＮ、カーボン、ＳＩＯなどを添加して耐摩耗性を向上させるいわゆるメッキ系潤滑被膜を用いる方法では耐摩耗性を向上できないことが推測される。
【００４３】
そこで、耐熱性が高く熱伝導度がニッケルと同程度（０．６７Ｗ／ｃｍ・℃）のクロムに注目した。まず、ニッケル電鋳品に電気メッキ法でクロムを形成し耐摩耗性の実力を評価した。図１に結果を示す。図１の結果よりクロムメッキ品は室温ではポリイミドと同程度の耐摩耗性であるが、２２０℃での高温度でポリイミドよりも耐摩耗性が優れていることがわかった。
【００４４】
本発明のクロムメッキは、無水クロム酸をクロムイオン源とし、これに硫酸やフッ化物などの触媒を用いたりするサージェント浴、低濃度浴、ふっ化物含有浴により形成できる一般的なクロムメッキで良い。メッキ法は簡単なプロセスでありローコストでの処理が可能なため好ましい。クロムメッキは、装飾メッキと硬質クロムメッキの２種あるが、この両者の違いは基本的には厚みが異なるだけであり、本発明は両者のいずれのクロムメッキを用いても良い。また、一般のクロムメッキは微細なクラックが生じやすいため、アルデヒド基やカルボキシル基を持つ有機物などを添加し改善する例があるが、本発明のクロムメッキ形成用のめっき浴にはこういった微少の添加物を使用することもできる。
【００４５】
また、クロム系合金としては例えば、Ｃｒ−Ｆｅ、Ｃｒ−Ｃｏ、Ｃｒ−Ｚｒ、Ｃｒ−Ｔｉ、Ｃｒ−Ｌａなどを用いることもできる。クロム系合金以外の金属でもニッケルを含まない硬い被膜の金属であれば耐摩耗性に効果があり、摺動層として用いることができる。例えば、高融点金属としてモリブデン、タングステン、タンタルなどがある。これらの金属は単独でメッキすることは不可能であるためＣＶＤ法などで形成すれば良い。
【００４６】
摺動層に使用する金属の熱伝導度としては、０．１Ｗ／ｃｍ・℃以上であることが好ましい。熱伝導度がこれらの範囲内にあることによって、優れたクイックスタート性を有することができる。摺動層のベルトガイド部材に接する側の表面粗さは０．１〜３．０μｍであることが好ましく、０．１〜１．０μｍであることがより好ましい。
【００４７】
摺動層はベルト金属層の片面（内周面もしくは外周面）もしくは両面（内周面及び外周面）に設けることができ、その厚さとしては摺動層が接触する部材との間に必要とされる圧力（ニップをかせぐため）にもよるが、１μｍ以上が好ましく３μｍ以上がより好ましい。摺動層がこれらの厚さ以上であることによって、ピンホールやメッキ不良によりニッケル面が露出するおそれがない。また、長時間使用時にニッケル面が露出せず摩耗も起こらない。また、５０μｍ以下が好ましく１０μｍ以下がより好ましい。摺動層がこれらの厚さ以下であることによって定着ベルトが適度な弾性を有し、折れが発生せず、必要とするニップ量を得ることができる。
【実施例】
【００４８】
［実験例１］
金属層１として長さ２５０ｍｍ、内径３４ｍｍ、厚み５０μｍのニッケル電鋳ベルトを下記のように作製した。ニッケル電鋳ベルト基材の作製するためにスルファミン酸ニッケル四水塩４５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／Ｌ、硼酸４０ｇ／Ｌなる水溶液浴を作り、次に１ｇ／Ｌとなるようピット防止剤を加えた後、第一光沢剤としてサッカリン（０．０４ｇ／Ｌ）、第二光沢剤として２−ブチン１，４ジオール（０．４ｇ／Ｌ）を添加した浴を作製した。そして、ステンレス鋼製の母型を陰極として浴温５０℃、電流密度７Ａ／ｄｍ2、時間４０分の条件で母型の表面にニッケルを電析させベルトを作製した。そして、弾性層２として３００μｍシリコーンゴム（ＤＹ３５−５６１（商品名）：東レダウコーニングシリコーン社製）、離型層３として３０μｍＰＦＡチューブ（ＳＭＥ（商品名）：グンゼ社製）を各々プライマーを介して積層しベルトを作製した。次に、無水クロム酸２５０ｇ／Ｌ、硫酸２．５ｇ／Ｌなる水溶液を作り、浴温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ2、約５分の条件でベルトの内周面側に摺動層４である硬質クロムを５μｍ形成し、図１の定着ベルトを得た。
【００４９】
このようにして作製した定着ベルトについて、図３のような像加熱定着装置に装着し、空回転耐久テストを行った。空回転耐久テストは２２０℃に温度調節しながら所定の加圧力で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。加圧ローラとしては肉厚３ｍｍシリコーン層に３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した外径３０ｍｍのゴムローラを用いた。本実験例では、加圧力は２００Ｎ、定着ニップは８ｍｍ×２３０ｍｍであり、定着ベルトの表面速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとなる条件に定めた。そして、このときに定着ベルトを従動回転させるために要した加圧ローラーの負荷トルクを測定した。耐久時間５時間、１００時間、５００時間のトルク変化を表１に示す。図１の本発明品は、初期トルクも耐久５００時間後のトルクも変化せず良好なことがわかった。また、上記定着装置をキヤノン製フルカラーＬＢＰ  ＬＡＳＥＲ  ＳＨＯＴ『ＬＢＰ−２０４０』に搭載し、画出して耐久テストを行った。１０万枚画出し耐久テストを行ったが定着性に問題はなく良好であった。
【００５０】
［実施例２］
実施例１と同様な条件で金属層１として長さ２５０ｍｍ、内径３４ｍｍ、厚み５０μｍのニッケル電鋳ベルトを作製した。この状態のものを無水クロム酸２５０ｇ／Ｌ、硫酸２．５ｇ／Ｌなる水溶液を作り浴温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ2、時間約５分の条件でベルトの両面に硬質クロムを５μｍ形成した。その後、ベルトの外周面側に弾性層２として３００μｍシリコーンゴム（ＤＹ３５−５６１（商品名）：東レダウコーニングシリコーン社製）、離型層３として３０μｍＰＦＡチューブ（ＳＭＥ（商品名）：グンゼ社製）を各々プライマーを介して積層し、図２のベルトを得た後、実施例１と同様に耐久試験を行った。表１に結果を示す。本実施例で製造したベルトは図１の構成のベルトと同様に初期トルクも耐久５００時間後のトルクも変化せず良好なことがわかった。また、上記定着装置をキヤノン製フルカラーＬＢＰ  ＬＡＳＥＲ  ＳＨＯＴ『ＬＢＰ−２０４０』に搭載し、画出して耐久テストを行った。１０万枚画出し耐久テストを行ったが、定着性に問題はなく良好であった。
【００５１】
本実施例が実施例１と異なるのは、ニッケル電鋳ベルトを作製後に硬質クロムメッキを形成する点である（実施例１では弾性層及び離型層形成後にクロムメッキを形成する。）。なお、金属中間層５上への弾性層２や離型層３の形成は問題なくできた。本発明では実施例１、実施例２で表されるように電解メッキで摺動層を形成するため、弾性層や離型層の形成前と形成後のどちらの工程でも均一な膜を作製できることにメリットがある。また、摺動層は少なくとも図３や図４のベルトガイド部を構成する部材と接する部分に形成されていれば良い。
【００５２】
［比較例１］
実施例１と同様な条件で金属層１として内径３４ｍｍ、厚み５０μｍのニッケル電鋳ベルトを作製した。その後、弾性層２として３００μｍシリコーンゴム（ＤＹ３５−５６１（商品名）：東レダウコーニングシリコーン社製）、離型層３として３０μｍＰＦＡチューブ（ＳＭＥ（商品名）：グンゼ社製）を各々プライマーを介して積層した。このベルトを実施例１と同様な条件で空耐久試験を行った。その結果を表１に示す。クロムメッキが形成された実施例１、２と比べて比較例１のベルトでは初期トルクが高く、試験１０時間には加圧ローラーで回転させることができなくなった。
【００５３】
【表１】
2005241955.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の定着ベルトの層構成模型図の一例である。
【図２】本発明の定着ベルトの層構成摸型図の一例である。
【図３】像加熱装置の概略構成図の一例である。
【図４】像加熱装置の概略構成図の一例である。
【図５】図４像加熱装置の磁場発生手段模型図である。
【図６】摩耗体積の測定結果を表す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  金属層
２  弾性層
３  離型層
４  摺動層
５  金属中間層
１０，１０‘  定着ベルト
１２  セラミックヒータ
１２ａ  ヒータ基板
１２ｂ  発熱層
１２ｃ  ガラスやフッ素樹脂等の保護層
１６  ベルトガイド
１６ａ，１６ｂ，１６ｅ  ベルトガイド部材
１６ｃ  ベルトガイド
１７  磁性コア
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  磁性コア
１８  励磁コイル
１８ａ，１８ｂ  給電部
１９  絶縁部材
２２  加圧用剛性ステイ
２３ａ，２３ｂ  定着ベルト端部の規制・保持用フランジ部材
２６  温度検知素子（サーミスタ）
２７  励磁回路
３０  加圧部材（加圧ローラ）
３０ａ，３０ｂ  シリコーンゴム等の弾性層
３１  駆動ローラ
４０  摺動板
Ｍ  駆動手段
Ｎ  定着ニップ部
ｔ  トナー画像
Ｐ  被記録材
１００  像加熱定着装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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