(57)【要約】【課題】輻射吸収率や熱伝導率の向上を図りつつ摩耗や破損しにくいベルト、およびそのベルトを備えたことで未定着のトナー像の定着性を向上させる定着装置、画像形成装置を提供する。【解決手段】  上記目的を達成する本発明のベルトを備えた定着装置は、管の形状を有するベルト１３であって、ベルト１３の外周面を構成する、トナーの固着を防ぐ離型性材料からなる表面層１３１と、ベルト１３の、表面層１３１よりも内周側を構成する、表面層１３１における輻射吸収率よりも高い輻射吸収率を有する下層１３２とを備えたベルト１３；ベルト１３によって囲まれた、輻射熱を発する熱源１１；ベルト１３の内周に接した支持体１２；およびベルト１３の外周に圧接して前記支持体との間にベルト１３を挟み込んだ、回転することでベルト１３を従動させる、ベルト１３との間に、未定着トナー像を担持した記録媒体が挿通されることでその記録媒体にその未定着トナー像を定着させる加圧ロール１４；を備えた。【選択図】        図１
2007304130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離型性を有する外周面を構成する表面層と、
前記表面層よりも内周側を構成する、該表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備え、
管の形状を有することを特徴とするベルト。
【請求項２】
離型性を有する外周面を構成する表面層と、
前記表面層よりも内周側を構成する、該表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備え、管の形状を有するベルト；
前記ベルトによって囲まれた、輻射熱を発する熱源；
前記ベルトの内周に接した支持体；および
前記ベルトの外周に圧接して前記支持体との間に該ベルトを挟み込んだ、回転することで該ベルトを従動させる、該ベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体が挿通されることで該記録媒体に該未定着トナー像を定着させる加圧ロール；
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成装置と、  離型性を有する外周面を構成する表面層と、該表面層よりも内周側を構成する、該表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備え、管の形状を有するベルト、前記ベルトによって囲まれた、輻射熱を発する熱源、前記ベルトの内周に接した支持体、および、前記ベルトの外周に圧接して前記支持体との間に該ベルトを挟み込んだ、回転することで該ベルトを従動させる、該ベルトとの間に、前記未定着トナー像を担持した記録媒体が挿通されることで該記録媒体に該未定着トナー像を定着させる加圧ロールとを有する定着装置とを備え、前記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成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、管の形状を有するベルト、そのベルトを備えた定着装置、およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置には、一般に、用紙等の記録媒体上に転写された未定着のトナー像を加熱および加圧することによりそのトナー像を記録媒体に定着させる定着装置が備えられている。このような定着装置として、いわゆるニップ方式の定着装置が知られている。このニップ方式の定着装置は、一例として、回転駆動して未定着のトナー像を加圧する加圧ロールと、その加圧ロールに当接して記録媒体が挿通されるニップ部を形成しつつその加圧ロールに従動回転する中空回転体である耐熱性の管状のベルトと、そのベルトの内周側から押圧してそのニップ部を略平面状に形作る押圧支持体と、ベルトの周内に配された熱源とを備えている。
【０００３】
このようなベルトを有する定着装置を備えた画像形成装置の使用に際し、この定着装置が駆動可能となるまでの待ち時間は、できるだけ短縮化されることが使用者の側にとって望ましい。そのためには、定着装置内部に設けられたベルトをいち早く加熱し、未定着のトナー像に対して効率良く加熱する必要がある。
【０００４】
そこで、熱源からの輻射熱により管状のベルトを直接加熱するとともに押圧支持体を介して熱伝導によりそのベルトをさらに加熱する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載された技術では、赤外光を吸収して発熱する赤外光吸収フィラーを管状のベルト内部に含有させて、ベルトの熱吸収効率や熱伝導効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００４−０９４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、赤外光吸収フィラーを含有した管状のベルトは、ベルトの表面にクラックや荒れが起りやすいため、最悪の場合、ベルトの亀裂や破損を引き起こすという問題が生じる。
【０００７】
したがって、ベルトとしては、輻射吸収率や熱伝導率が向上するとともにベルト表面にクラックや荒れが起りにくいベルトであることが望ましい。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、輻射吸収率や熱伝導率の向上を図りつつ摩耗や破損しにくいベルト、および未定着のトナー像の定着性が高い定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明のベルトは、
離型性を有する外周面を構成する表面層と、
上記表面層よりも内周側を構成する、その表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備え、管の形状を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のベルトによれば、表面層よりも波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が高い下層を備えることで、表面層に輻射吸収性を有する粒子を含有させずに輻射光の吸収率や熱伝導率が向上する。このため、表面層の強度低下や磨耗量の増加を防ぐことができるので、耐摩耗性が向上し、ベルトの亀裂等の破損を防止することができる。
【００１１】
上記目的を達成する本発明の定着装置は、
離型性を有する外周面を構成する表面層と、
上記表面層よりも内周側を構成する、その表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備えたベルト；
上記ベルトによって囲まれた、輻射熱を発する熱源；
上記ベルトの内周に接した支持体；および
上記ベルトの外周に圧接して上記支持体との間にそのベルトを挟み込んだ、回転することでそのベルトを従動させる、そのベルトとの間に、未定着トナー像を担持した記録媒体が挿通されることでその記録媒体にその未定着トナー像を定着させる加圧ロール；
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の定着装置によれば、輻射吸収率や熱伝導率の向上が図られているとともに摩耗も生じにくいベルトを備えているので、この定着装置を画像形成装置に用いた場合、上述した待ち時間が短かく、長期にわたり記録用紙のしわや画像不良等の発生を抑制することができる。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成装置と、  離型性を有する外周面を構成する表面層と、その表面層よりも内周側を構成する、その表面層における波長９００ｎｍの輻射吸収率よりも高い吸収率を有する下層とを備え、管の形状を有するベルト、上記ベルトによって囲まれた、輻射熱を発する熱源、上記ベルトの内周に接した支持体、および、上記ベルトの外周に圧接して上記支持体との間にそのベルトを挟み込んだ、回転することでそのベルトを従動させる、そのベルトとの間に、上記未定着トナー像を担持した記録媒体が挿通されることでその記録媒体にその未定着トナー像を定着させる加圧ロールとを有する定着装置とを備え、上記記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像形成装置によれば、輻射光の吸収率や熱伝導率の向上が図られているとともに摩耗も生じにくいベルトを備えた定着装置を用いているので、上述した待ち時間が短かく、長期にわたり記録用紙のしわや画像不良等の発生を抑制することができる。
【００１５】
ここで、上記下層は、光を吸収する吸収性粒子が主材料に配合された材料からなるものであることが好ましい。
【００１６】
光を吸収する吸収性粒子が主材料に配合された材料を使用すると、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率及び熱伝導率の向上を図ることができる。
【００１７】
また、上記下層は、波長９００ｎｍの輻射光に対する吸収率が８０％以上であることが好ましい。
【００１８】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が８０％以上であると、記録媒体に効率良く熱を伝導させることができ、実用的なレベルに達する。
【００１９】
また、上記下層は、波長９００ｎｍの輻射光に対する吸収率が８８％以上であることが好適である。
【００２０】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が８８％以上であると、輻射温昇が急激にあがるため、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【００２１】
また、上記下層は、波長９００ｎｍの輻射光に対する吸収率が９０％以上であることがさらに好ましい。
【００２２】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が９０％以上であると、輻射温昇が十分なレベルに達し、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【００２３】
また、上記下層は、波長９００ｎｍの輻射光に対する吸収率が９２％以上であることが特に好ましい。
【００２４】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が９２％以上であると、輻射温昇が最高のレベルに達し、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【００２５】
ここで、上記下層は、算術平均粗さ（Ｒａ：ＪＩＳ  Ｂ０６０１  １９９４に準ずる）で１．２μｍ以下の表面粗さを有するものであることが好ましい。
【００２６】
下層の表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で１．２μｍ以下であると、耐磨耗性を向上させることができる。
【００２７】
また、上記吸収性粒子として、体積平均粒径が０．１μｍ以下の粒子を１．２５質量％以上５．０質量％未満含有するものであることが好ましい。
【００２８】
下層に体積平均粒径０．１μｍ以下の粒子を１．２５質量％以上含有することで輻射吸収率や熱伝導率が向上し、粒子の含有量を５．０質量％未満に抑えることで耐久性が維持される。
【００２９】
ここで、上記下層は、カーボンブラックを有するものであることが好適である。
【００３０】
カーボンブラックは安価であり、コストを抑制したベルトを得ることができる。
【００３１】
ここで、上記表面層は、熱溶融したトナー像が付着するのを防ぐ離形性を有する離形性材料で形成されていることが好適である。
【００３２】
表面層が離形性材料で形成されていることで、トナー像が付着するのを防ぐことができるので、表面層が汚れにくくなる。
【００３３】
また、上記表面層は、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が１０％以下であることが好ましい。
【００３４】
上記表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が１０％以下であると、表面層が劣化しにくくなる。
【００３５】
さらに、上記表面層は、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が７％以下であることが好ましい。
【００３６】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が７％以下であると、表面層の劣化がさらに抑制される。また、この程度の吸収率では、ベルト表面の劣化は観察されず、通常一般に市販されているベルトとはなんら遜色ない表面状態であり、耐久性は十分に確保されている。
【００３７】
ここで、上記離形性材料が、フッ素樹脂系の材料からなるものであることが好ましい。
【００３８】
離形性材料がフッ素樹脂系の材料からなると、耐磨耗性に優れた効果を発揮することができる。
【００３９】
ここで、ベルトの引張破断強度が３３０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００４０】
引張破断強度が３３０Ｎ／ｍｍ２以上であると、ベルトの耐久性を向上させることができ、また、ベルトの亀裂等の破損を防止することができる。
【００４１】
また、ベルトの引裂き強度が１５０Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
引裂き強度が１５０Ｎ／ｍｍ以上であると、引張破断強度が３３０Ｎ／ｍｍ２以上である場合と同様にベルトの耐久性を向上させることができ、また、ベルトの亀裂等の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、輻射光の吸収率や熱伝導率の向上を図りつつ摩耗や破損しにくいベルト、およびそのベルトを備えたことで未定着のトナー像の定着性を向上させる定着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】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００４５】
図１は、本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【００４６】
この画像形成装置１００は、回転軸１０ａを中心にして時計回りに回転する筒状の感光体１０を備え、この感光体１０の周囲には、帯電器２０、露光装置３０、現像器４０、転写ロール５０、クリーニング装置６０、および除電ランプ７０が備えられている。
【００４７】
また、この画像形成装置１００には、本発明の一実施形態である定着装置１が備えられている。
【００４８】
図１では、記録用紙Ｐが図の右から左に向かって搬送されており、記録用紙Ｐは、感光体１０と転写ロール５０の間に送り込まれる。図１に示す画像形成装置１００では、感光体１０と転写ロール５０によって挟み込まれた領域が転写領域Ｔになる。
【００４９】
画像形成装置１００には、非接触帯電方式が採用されており、図１に示す帯電装置２０はスコロトロン帯電器である。このスコロトロン帯電器は、コロナ放電を利用する帯電器の一種である。なお、帯電器はスコロトロン帯電器に限らず、スコロトロン帯電器を採用することも出来る。また、非接触帯電方式に限らず、接触式の帯電ロール、帯電ブラシ、帯電ブレードなど公知の帯電器を採用することができる。
【００５０】
露光装置３０は、感光体１０の表面に向けて、画像情報に基づくレーザ光を照射し、露光を行うものである。
【００５１】
現像器４０は、トナー粒子およびトナー粒子よりも微粒子の外添剤を含む現像剤を収容した現像剤収容体４１と、現像剤収容体４１中のトナー粒子を担持して感光体１０の表面に対向した状態で回転する現像ロール４２を有する。感光体表面には、この現像器４０によってトナー像が形成される。
【００５２】
図１に示す画像形成装置１００において画像形成が行われる際には、まず、感光体表面にトナー像を形成するトナー像形成サイクルが実行される。このトナー像形成サイクルでは、感光体表面が、帯電器２０によって一様に帯電された後、露光装置３０によって画像情報に基づくレーザー光が照射され、感光体表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器４０によって現像され、感光体表面にはトナー像が形成され、トナー像形成サイクルが終了する。
【００５３】
トナー像形成サイクルによって感光体表面に形成されたトナー像は、転写領域Ｔにおいて、感光体表面から記録用紙Ｐの表面に転写される。
【００５４】
続いて、転写されることにより未定着トナー像を担持した記録用紙Ｐは定着装置１に送られる。この定着装置１は、未定着トナー像を記録用紙Ｐに定着させる。このトナー像が定着された記録用紙Ｐは、この画像形成装置１００に備えられた排出トレイ（不図示）に排出される。
【００５５】
定着装置１の詳細については、後述する。
【００５６】
一方、感光体１０には、転写領域Ｔにおいて記録用紙Ｐの表面へ移行することができなかった残留トナーや、その残留トナーに付着していた外添剤粒子や、帯電の際に生じた放電生成物が残留している。
【００５７】
図１に示すクリーニング装置６０は、感光体１０が回転することで、感光体１０に残留した残留物を掻き取る。
【００５８】
クリーニング装置６０によって、クリーニングされた感光体１０は、除電ランプ７０によって除電され、次のトナー像形成サイクルが実行される。
【００５９】
次に、図１に示す定着装置１について図２を用いて説明する。
【００６０】
図２は、図１に示す定着装置の概略断面図である。
【００６１】
図２に示す定着装置１には、回転軸１５の回転により矢印Ａ方向に回転する加圧ロール１４と、その加圧ロール１４に押圧されて矢印Ｂ方向に従動する、管の形状を有するベルト１３が備えられている。このベルト１３は、本発明のベルトの一実施形態である。このベルト１３については、後で詳述する。
【００６２】
この加圧ロール１４は円柱状の構造体であって、弾力性あるいは柔軟性を有する樹脂で構成されており、例えば、ポリウレタン樹脂、その他の樹脂を採用することができる。
【００６３】
また、ベルト１３の内周側をステンレス製の支持体１２が押圧することにより、ベルト１３と加圧ロール１４とが当接して記録媒体である記録用紙Ｐが挿通されるニップ部１６が形成される。このニップ部１６は、略平面状に形成される。
【００６４】
なお、この支持体１２の材料は、ステンレス製の他にも、耐久性および耐熱性の良い材料であれば採用可能であり、例えば、鉄やアルミなどが挙げられる。
【００６５】
また、この定着装置１には、ベルト１３を加熱する加熱源であるハロゲンランプ１１がベルト１３の周内に備えられている。
【００６６】
ここで、ハロゲンランプ１１は、ニップ部１６に近い位置に配されており、ベルト１３および支持体１２を効率良く加熱する。
【００６７】
この定着装置１は、ハロゲンランプ１１からの輻射熱により、ベルト１３を直接加熱するとともに支持体１２を介して熱伝導により間接的にベルト１３を加熱する。ニップ部１６では、支持体１２からの熱伝導によりベルト１３へ熱が供給される。
【００６８】
また、この定着装置１は、矢印Ｃ方向から送られる、未定着のトナー像を担持した記録媒体である記録用紙Ｐを、ニップ部１６で挟持して加熱および加圧することによりそのトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。
【００６９】
ここで、トナー像を記録用紙Ｐに定着させる際、加圧ロール１４とベルト１３との両者の搬送速度が略同一となり、紙しわやカールの発生が防止される。
【００７０】
したがって、封筒のような多層構造の被記録媒体を適用した場合にも、しわやカールを生じさせることがなく、搬送性や定着性が良好となる。
【００７１】
次に、ベルト１３の詳細について説明する。
【００７２】
図３は、上述した本発明の一実施形態であるベルトの層構造を示す図である。
【００７３】
図３に示すように、ベルト１３は、表面層１３１と下層１３２との２層構造の膜を形成している。
【００７４】
この表面層１３１は、フッ素系樹脂の１つであるテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂で構成されており、この表面層１３１の厚さは３０μｍである。なお、この表面層１３１は、１〜５０μｍ程度の厚さでありながら離型性かつ耐久性を維持しつつ輻射透過性を有する材料であることが好ましく、具体的には、ポリイミド樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素系樹脂が挙げられる。
【００７５】
一方、下層１３２は、光を吸収する粒子であるカーボンブラックが添加されたポリイミド樹脂であり、下層１３２の厚さは７５μｍである。
【００７６】
なお、この下層１３２の厚さは、３０〜１００μｍ程度であることが好ましい。下層１３２の厚さが３０μｍ以下ではベルト１３の機械的強度が失われる。このため、ベルト１３の回転動作が不安定になる。
【００７７】
一方、下層１３２の厚さが１００μｍ以上では、ベルト１３の可とう性が失われるためニップ部１６の領域が減少し、未定着トナー像の定着性が低下する。
【００７８】
ここで、下層１３２に添加されたカーボンブラックの平均粒径は、０．１μｍ以下が望ましい。この平均粒径が０．１μｍより大きくなると、輻射吸収率の向上は期待できる反面、支持体１２に接する下層１３２の表面に凹凸面が生じやすくなる。その結果、ベルト１３の摺動性や耐摩耗性の低下を招くだけでなく、機械的強度の低下も招くことになる。
【００７９】
なお、下層１３２のポリイミド樹脂に添加されて光を吸収する粒子としては、カーボンブラックの他にも、輻射吸収性を有するフィラーであれば採用可能であり、例えば、カーボンナノチューブ、亜鉛粉末なども挙げられる。
【００８０】
次に、ベルト１３の製造方法について説明する。
【００８１】
このベルト１３の製造方法は、大きく分けて５つの工程からなる。
【００８２】
具体的には、このベルト１３の製造方法は、ベルト１３を形成するための型枠となるステンレス製の円筒状芯体の表面にポリイミド前駆体溶液を塗布して、その円筒状芯体表面上に下層１３２を形成する下層形成工程と、その下層１３２を乾燥させる下層乾燥工程と、乾燥後の下層１３２の上層に表面層１３１を形成する表面層形成工程と、下層１３２および表面層１３１を焼成する焼成工程と、下層１３２および表面層１３１を焼成した後に形成されるベルト１３を円筒状芯体から剥離する剥離工程とを有している。
【００８３】
以下、ベルト１３の製造方法を工程毎に分けて詳細に説明する。
【００８４】
まず、下層形成工程について説明する。
【００８５】
この下層形成工程では、最初に、カーボンブラックを２．０質量％含有するポリイミドワニス（商品名：Ｕワニス／宇部興産（株）製）からなるポリイミド前駆体を非プロトン系極性溶剤に溶解してポリイミド前駆体溶液を調製する。
【００８６】
次に、ポリイミド前駆体溶液で満たされた塗布槽に円筒状芯体の外径よりも大きな孔を設けた環状体を浮かべ、この孔を通して円筒状芯体をポリイミド前駆体溶液に浸漬し、次いで、引き上げる。この際、円筒状芯体が環状体に接触しないように注意する。こうするとにより、円筒状芯体表面上に下層１３２が塗布される。このような塗布法を浸漬塗布法という。
【００８７】
ここで、ポリイミド前駆体としては、上記ポリイミドワニスの他にも、ポリイミド系の樹脂を生成する、従来公知のものと知られている前駆体であれば採用可能である。
【００８８】
また、非プロトン系極性溶剤としては、ＮＭＰ（Ｎ−メチル-２-ピロリドン）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の従来公知のものが採用可能である。
【００８９】
なお、ポリイミド前駆体溶液の濃度、粘度等は形成する膜厚、塗布速度などに応じて適宜選択し、また、ポリイミド前駆体溶液には、必要に応じて導電性を持つ粒子や光を吸収する光吸収性粒子を加えてもよい。
【００９０】
また、円筒状芯体を塗布槽から引き上げる際の引き上げ速度としては、１００〜１５００ｍｍ／ｍｉｎ程度であることが好ましい。この浸漬塗布法に好ましいポリイミド前駆体溶液の固形分濃度は１０〜４０質量％、粘度は１〜１００００Ｐａ・ｓである。
【００９１】
なお、円筒状芯体表面上に下層が塗布される塗布方法としては、上述した浸漬塗布法の他にも、円筒状芯体を回転させながらその表面にポリイミド前駆体溶液を吐出する流し塗り法や円筒状芯体を回転させながらその表面にポリイミド前駆体溶液を吐出する際にブレードで皮膜をレベリングするブレード塗布法も採用可能である。
【００９２】
次に、下層乾燥工程について説明する。
【００９３】
下層乾燥工程では、下層形成工程で得られた下層１３２中のポリイミド前駆体のイミド化率が２０〜７０％の範囲となるように、下層１３２を１２０℃で６０分間乾燥する。この場合、イミド化率を２０〜７０％の範囲に制御するには、熱イミド反応による制御を行う。熱イミド反応による制御は、熱的条件を調整することでイミド化率を制御する方法である。
【００９４】
また、このような乾燥を行うことにより、下層１３２中に過度に残留する非プロトン系極性溶剤が除去される。
【００９５】
この下層乾燥工程を行った結果、乾燥後の下層１３２の厚さは、７５μｍであった。
【００９６】
なお、イミド化率を２０〜７０％に制御する条件としては、１２０〜１６０℃の温度範囲であり、この温度条件下で３０〜９０分程度の時間をかけて下層１３２を乾燥させる。      
【００９７】
また、非プロトン系極性溶剤中の溶存気体が気泡となることを低減させるために、乾燥温度については、時間内において段階的に上昇させたり、一定速度で上昇させることもできる。
【００９８】
その際、非プロトン系極性溶剤に他の溶剤を添加させることにより、熱反応の促進化を図ることが可能となることから、設定温度を低くしたり、乾燥時間を短縮することができる。すなわち、ポリイミド前駆体の主溶剤としては、通常、Ｎ-メチル-２-ピロリドン（ＮＭＰ）を用いることが多いが、ＮＭＰだけでは熱反応に対する阻害現象が起こる。そのため、γブチルラクトン、ＭＥＫ、ブチルセルソロブ、もしくはシクロヘキサノンを熱反応を促進するための溶剤としてＮＭＰに添加する。こうすると、上述した１２０〜１６０℃の温度条件をさらに低温側にシフトすることができるとともに、乾燥時間もより短時間に設定することができる。
【００９９】
なお、熱反応を促進する溶剤の添加量は、通常、ＮＭＰ等の主溶剤に対して２０〜３０質量％程度が適している。これよりも少ない添加量では熱反応促進効果が不充分であり、これよりも多い添加量ではポリイミド前駆体の不溶化現象が発生して好ましくないからである。
【０１００】
また、上述した熱イミド反応を制御する方法の他にも、化学イミド反応を制御する方法によって、イミド化率を２０〜７０％に制御することも可能である。
【０１０１】
次に、表面層形成工程について説明する。
【０１０２】
表面層形成工程では、下層１３２の表面上にフッ素樹脂ディスパージョン（三井デュポンフロロケミカル社製：ＥＮＡ−１６５−１）を塗布して３０μｍの厚さの表面層１３１を形成する。
【０１０３】
ここで、フッ素樹脂としては、フッ素樹脂ディスパージョンの他にも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（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）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、ポリエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等が採用可能であり、特に耐熱性、機械特性等の観点から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）が好適である。
【０１０４】
次に、焼成工程について説明する。
【０１０５】
この焼成工程では、下層１３２およびその下層１３２上に積層された表面層１３１を有する円筒状芯体を焼成炉内で焼成する。ここで、焼成の温度条件として、毎分２℃の上昇速度で３８０℃まで徐々に円筒状芯体を加熱していき、その後、３８０℃の状態を２０分間保つ。
【０１０６】
次に、剥離工程について説明する。
【０１０７】
焼成工程の後、表面層１３１と下層１３２との２層構造からなる膜を円筒状芯体から剥離する。
【０１０８】
以上説明した５つ工程により、図３に示すベルト１３が得られる。
【０１０９】
ここで、上述した各工程を経て外径３０ｍｍのベルトを製造し、各箇所の外径寸法をレーザ外径測定機によって測定したところ、外径値のバラツキ幅は５５μｍ以下であった。
【０１１０】
なお、本発明のベルトは、必要に応じて、端部の切断加工、穴あけ加工、テープ巻き付け加工等が施されてもよい。
【０１１１】
また、本発明のベルトの製造工程で用いられる円筒状芯体の材料としては、本実施形態で用いたステンレスの他にも、アルミニウムや銅等の金属も採用可能である。また、金属製の円筒状芯体表面にポリイミド前駆体の塗布液を直接塗布した場合には、焼成工程において、下層のポリイミド樹脂皮膜が円筒状芯体表面に接着してしまう可能性がある。そのため、円筒状芯体の表面は離型性を有することが好ましい。円筒状芯体の表面が離型性を有するためには、円筒状芯体表面をクロムやニッケルでメッキしたり、表面をフッ素系樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、もしくはポリイミド樹脂が接着しないよう、表面に種々の離型剤を塗布することが有効である。さらに、円筒状芯体自体を離型性を有するフッ素系樹脂によって形成することも有効である。
【０１１２】
以下、実施例および比較例を用意して、それらの試験評価を行って本発明のベルトの効果を確認する。そこで、まず、試験対象となるベルトの実施例および比較例について説明し、続いて、実際に行った各試験内容について説明し、得られた結果について評価を行う。
（実施例１）
まず、カーボンブラックを２．０質量％含有するポリイミドワニスからなるポリイミド前駆体を非プロトン系極性溶剤に溶解してポリイミド前駆体溶液を調製した。
【０１１３】
次に、ポリイミド前駆体溶液で満たされた塗布槽に上述した円筒状芯体を浮かべ、この孔を通して円筒状芯体をポリイミド前駆体溶液に浸漬した。次いで、この円筒状芯体を引き上げ、カーボンブラックを２．０質量％含有するポリイミド樹脂からなる下層を形成した。なお、引き上げる際、下層の厚みが７５μｍとなるように塗布槽からの引き上げ速度を調整した。
【０１１４】
そして、熱風オーブン内における乾燥条件として、１２０℃の温度で６０分の乾燥時間を設定し、下層を乾燥させた。
【０１１５】
続いて、下層の表面上にフッ素樹脂ディスパージョン（三井デュポンフロロケミカル社製：ＥＮＡ−１６５−１）を厚さ３０μｍとなるように塗布し、熱風オーブンにおいて毎分２℃の速度で３８０℃まで加熱し、３８０℃の状態で２０分間の焼成を行い、表面層を形成した。このようにして、下層に輻射吸収性を有するベルトが得られた。
（実施例２）
本実施例では、カーボンブラックを１．５質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（実施例３）
本実施例では、カーボンブラックを１．７５質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（実施例４）
本実施例では、カーボンブラックを１．０質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（実施例５）
本実施例では、カーボンブラックを１．２５質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（実施例６）
本実施例では、カーボンブラック５．０質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（実施例７）
本実施例では、カーボンブラック１０質量％添加した厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（比較例１）
本比較例では、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、この表面層にカーボンブラックを１．５質量％添加した。これらの点を除き、実施例１と同じ条件でベルトを作製した。
（比較例２）
本比較例では、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂を下層とし、離型性を有する厚さ３０μｍのＰＦＡを表面層とし、この表面層にカーボンブラックを４．０質量％添加した。これらの点を除き、比較例１と同じ条件でベルトを作製した。
【０１１６】
以上により得られた、実施例および比較例のベルトを評価するために、引張破断強度および引裂き強度試験、摩耗特性試験、表面粗さ試験、輻射温昇試験、輻射吸収測定試験を行った。
【０１１７】
先ず、引張破断強度および引裂き強度試験について説明する。
【０１１８】
この引張破断強度および引裂き強度試験は、カーボンブラックの添加量の適否をベルトの機械的強度の観点から評価するための試験である。下層にカーボンブラックを添加した場合、添加量によっては、ベルトの機械的強度を低下させるおそれがある。したがって、引張破断強度および引裂き強度試験は、カーボンブラックの適切な添加量を見定めるうえで重要な試験である。
【０１１９】
まず、引張破断強度および引裂き強度試験の準備として、実施例および比較例のベルトをダンベルカッターにより打ち抜いて、サンプルを得た。サンプルの形状・寸法は、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１−Ａ形による。
【０１２０】
各サンプルの厚さは１０５μｍである。試験機として、アイコーエンジニアリング（株）ＭＯＤＥＬ−１３０５Ｄを使用した。試験条件は、クロスヘッドとして1０ｍｍ／ｍｉｎ、ロードセルとして５０Ｋｇとし、サンプルが切断するまで引張った。
【０１２１】
この引張破断強度および引裂き強度試験では、サンプルが切断することにより、引張り強度（Ｎ／ｍｍ２）および引裂き強度（Ｎ／ｍｍ）の値が得られる。
【０１２２】
各ベルトにおけるサンプル片の試験回数は３回とした。
【０１２３】
測定結果は、３回の測定の最大荷重の平均値をとり、その平均値をベルトの引張り強度および引裂き強度とした。
【０１２４】
次に、スラスト摩耗試験について説明する。
【０１２５】
このスラスト摩耗試験は、カーボンブラックの添加したベルトのすべり摩擦による摩耗特性を評価するための試験である。このスラスト摩耗試験では、すべり摩擦による摩耗特性を測定する加熱型スラスト磨耗試験機を用いて行った。本発明におけるベルトの下層表面は、支持体に接して摺動するため、下層表面の耐摩耗性を評価することは重要である。
【０１２６】
まず、実施例１から実施例７までのベルトについて、下層表面のスラスト摩耗を行った。
【０１２７】
ここで、実施例１から実施例７までのベルトの各サンプル（縦４０ｘ横４０ｘ厚さ０．１ｍｍ３）を１５０℃で加熱した環境下において、順次、円筒（ＳＵＳ３０４、外径／内径＝１１．５／９．６ｍｍ）を荷重８．０ｋｇｆで接触させ、回転数１８８ｒｐｍ、摺動速度０．２２５ｍ／ｓｅｃで１５０分間摺動させた後の下層内面の質量変化（比摩耗量）を計測した。ここで、下層内面とは、支持体と接触する面をいう。
【０１２８】
次に、比較例１および比較例２について、ＰＦＡの表面層のスラスト摩耗試験を行った。
【０１２９】
比較例１および比較例２のサンプルのサイズは、それぞれ、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍとした。比較例１および比較例２のスラスト摩耗試験では、荷重１．０ｋｇｆ（９.８Ｎ）で接触させ、回転数４００ｒｐｍ、摺動速度０．４７９ｍ／ｓｅｃで３０分間摺動させた点を除いて、実施例で行ったスラスト摩耗試験と同じ内容であった。
【０１３０】
次に、表面粗さ試験について説明する。
【０１３１】
この表面粗さ試験は、ベルトのカーボンブラックの添加量によるＰＦＡの表面層の表面粗さと下層の内面粗さとを評価するために行った。この表面粗さ試験は表面粗さ計（東京精密（株）  三次元粗さ計  Ｍ５−Ａ−００４）によって算術平均粗さ（Ｒａ）の測定を行った。
【０１３２】
ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）の測定位置は、ベルト端部から１０、２０、３０、６０、１２２、１８４、２１４、２２４、２３４ｍｍの計９点とした。また、各測定位置での表面粗さの値を合計し、その平均値を表面粗さの値とした。
【０１３３】
次に、輻射温昇試験について説明する。
【０１３４】
輻射温昇試験は、ハロゲンランプの輻射熱により各サンプルを加熱し、表面温度が常温から１７０℃に達するまでの時間を測定した。
【０１３５】
次に、輻射吸収測定について説明する。
【０１３６】
この輻射吸収測定の試験は、表面層と下層のどちらの層に輻射光の吸収層を備えた方が輻射熱吸収特性の効果があるかを調べるために有用な試験である。
【０１３７】
この波長９００ｎｍの輻射光の吸収率の測定として、サンプルの反射スペクトルおよび透過スペクトルを測定し、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率を算出した。
【０１３８】
まず、ベルトを縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ程度のサンプル片にした。測定装置として、島津製作所社製のＵＶ−３１０１ＰＣ型自記分光光度計を用いた。測定条件として、スリット幅は、３０ｎｍ、測定速度は、約４ｐｏｉｎｔｓ／ｓｅｃとし、光源にはハロゲンランプを用い、検出器として、ＰｂＳ（８６０ｎｍ以上）を用いた。入射角は７°とした。
【０１３９】
なお、定着装置の輻射源としては通常ハロゲンランプが用いられた。ここで、ハロゲンランプの輻射エネルギーの８０〜９０％程度は赤外領域のものであるため、ベルトの輻射光の吸収特性はこの波長帯域の輻射光である波長９００ｎｍに対する吸収率を調べればよい。
【０１４０】
以上、上述した試験を行った結果をまとめて表１に示した。
【０１４１】
なお、表１において、カーボンブラックの含有量の少ないサンプルの実施例から序列されており、続いて、比較例１、比較例２の順に序列されている。
【０１４２】
【表１】
2007304130.tif 000003
【０１４３】
ここで、表中、ＰＩはポリイミド樹脂の下層、ＣＢはカーボンブラック、ＰＦＡはフッ素樹脂の表面層を意味する。
【０１４４】
まず、各試験ごとに得られた結果およびその結果の評価について説明する。
【０１４５】
引張破断強度および引裂き強度試験の結果およびその結果の評価について説明する。
【０１４６】
表１に示す、引張破断強度の結果から、実施例１から実施例６、比較例１、および比較例２のベルトのサンプルについては、引張破断強度が３３０Ｎ／ｍｍ２を超えており、この程度の引張破断強度を有していれば、カーボンブラックを含有したことによる機械的強度の劣化による影響は無視できると考えられる。
【０１４７】
一方、実施例７の機械的強度は、他の実施例や比較例に比べて低下していた。
【０１４８】
したがって、引張破断強度の結果から、ベルトの強度を保持し、破損の発生を抑制するためには、下層へのカーボン添加量は５．０質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下が好ましいと考えられる。
【０１４９】
また、表１に示す、引裂き強度の結果から、実施例１から実施例６、比較例１、および比較例２のベルトのサンプルについては、引裂き強度が１５０Ｎ／ｍｍを超えており、この程度の引裂き強度を有していれば、カーボンブラックを含有したことによる機械的強度の劣化による影響は無視できると考えられる。
【０１５０】
一方、実施例７の機械的強度は、他の実施例や比較例に比べて低下していた。
【０１５１】
ここで、引裂き強度が弱いと、ベルトが回転に伴い伸びやすくなり、ベルトの正常な回転が妨げられる。そのため、ベルトに亀裂等の破損が発生したり、紙しわや画像不良の原因となる。
【０１５２】
したがって、ベルトの強度を保持し破損の発生を抑制するためには、下層へのカーボンブラックの添加量は、５．０質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下であると考えられる。
【０１５３】
次に、スラスト磨耗試験の結果およびその結果の評価について説明する。
【０１５４】
表１に示す比磨耗量は、実施例１から実施例５においては、カーボンブラック無添加の下層内面と同程度であったが、実施例６の比磨耗量は若干増加した。また、実施例７の比摩耗量は、カーボンブラックの過剰な添加により増加した。
【０１５５】
したがって、下層にカーボンブラックを添加する場合、ベルトの摺動による耐摩耗性を維持するには、カーボンブラックの添加量は５．０質量％以下であることが好ましく、更に２．０質量％以下であることがより好ましいと考えられる。
【０１５６】
次に、表面粗さ試験の結果およびその結果の評価について説明する。
【０１５７】
まず、実施例１から実施例７までは、下層の内面粗さの結果であり、カーボンブラックの添加量が５．０質量％を超えると、内面粗さは大きくなる。実施例７では、実施例１と比較して、内面粗さの値が３倍になった。
【０１５８】
ところで、ベルトの内面と支持体との摺動抵抗が大きくなると、ベルトを回転させるためのトルクが増大し、加圧ロールの駆動トルクが大きくなり、ベルトの磨耗や加圧ロールを駆動するためのギヤ等が破損するおそれがある。よって、ベルトの内面粗さの値は小さいことが望ましい。
【０１５９】
したがって、実施例７よりも実施例６の方が好ましく、更には、実施例１から実施例５までの方がより好ましいと考えられる。
【０１６０】
一方、比較例１および比較例２の表面粗さ試験の結果は以下の通りである。
【０１６１】
比較例１のサンプルの表面粗さは１．４μｍ（算術平均粗さＲａ：ＪＩＳ  Ｂ０６０１１９９４に準ずる）、比較例２のサンプルの表面粗さは２．２μｍ（算術平均粗さＲａ：ＪＩＳ  Ｂ０６０１１９９４に準ずる）であった。
【０１６２】
比較例１や比較例２のベルト１３を定着装置１に組み込み、初期摩耗量を調べるために所定の枚数の記録用紙をプリントアウトするランニングテストを実施すると、表面層１３１の凹凸は通紙により削りとられやすく、比較例２のベルト１３の方が比較例１のベルト１３よりも初期摩耗量は多かった。
【０１６３】
したがって、ＰＦＡの表面層が良好な定着性や初期摩耗を抑制するためには、表面粗さが２．２μｍ以下であることが望ましいと考えられる。
【０１６４】
次に、輻射温昇試験の結果およびその結果の評価について説明する。
【０１６５】
表１に示す輻射温昇は、ベルトの表面温度が常温から１７０℃に達するまでの時間を表している。
【０１６６】
この輻射温昇試験の結果により、速い温昇特性を得るためには、下層にカーボンブラックを添加した場合、実施例１が最も温昇時間が速く、以下、実施例６および実施例７、実施例２、実施例５、実施例４の順に遅くなっていった。また、表面層にカーボンブラックを添加した場合、比較例１よりも比較例２の方が温昇時間は速くなった。
【０１６７】
ここで、実施例１、比較例１、比較例２のサンプルについて、時間経過に伴う輻射温昇速度について考察する。
【０１６８】
図４は、実施例１、比較例１、および比較例２のサンプルの輻射熱による温昇速度を示す図である。
【０１６９】
図４において、グラフＡは、下層にカーボンブラックを２．０質量％添加したベルト（実施例１）であり、グラフＢは、表面層にカーボンブラックを４．０質量％添加したベルト（比較例２）であり、グラフＣは、表面層にカーボンブラックを１．５質量％添加したベルト（比較例１）である。
【０１７０】
グラフＡで示した実施例１とグラフＢで示した比較例２の温昇特性は、同程度の温昇特性を有した。一方、グラフＣで示した比較例１の温昇特性は、グラフＡおよびグラフＢと比較して温昇速度が遅い結果であった。
【０１７１】
ここで、室温から１７０℃までの輻射温昇試験を実施したが、測定温度範囲をさらに高温まで拡げると、実施例１から実施例５、比較例１、比較例２の熱応答時間の差はさらに大きくなることが予想される。
【０１７２】
ここで、実施例１および比較例２は、輻射熱による温昇時間は共に速いが、カーボンブラック４．０質量％を表面層に添加した比較例２は、表面層への過剰なカーボンブラックの添加であって、表面層の表面粗さの増加や表面層の微細なクラックを招くという懸念がある。したがって、比較例２のベルトでは、安定した定着性を得ることが困難になる。
【０１７３】
また、比較例２のベルトの表面粗さは、比較例１のベルトと比較して大きいため、長期にわたる通紙において摩耗しやすい。さらに、比較例２のベルトの表面層にカーボンブラックを添加した場合、比較例２のベルトの表面層の膜厚は通紙による摩耗に伴って薄くなり、その結果、比較例２のベルトの吸収特性は低下する。
【０１７４】
したがって、安定した熱吸収特性を得るためには、下層にカーボンブラックを添加したベルトの方が表面層にカーボンブラックを添加したベルトよりも温昇時間が速く、かつベルト特性を低下することなく安定した良好な画像が得ることができる。
【０１７５】
以上より、良好なベルトを得るためには表面層のカーボンブラックの添加量は４．０質量％以下が好ましく、更に、下層のカーボンブラックの添加量は１．２５質量％以上がより好ましいと考えられる。
【０１７６】
次に、波長９００ｎｍの輻射光の吸収測定試験の結果およびその結果の評価について説明する。
【０１７７】
表１に示す、実施例４および実施例５では、波長９００ｎｍにおける下層への輻射光に対して、下層の吸収率が８０％未満では下層内部で十分な赤外光が吸収されないことがわかった。その結果、輻射光は表面層側へ透過しやすくなり、温昇応答が遅れた。
【０１７８】
図５は、実施例１および比較例１のベルトの輻射光の吸収率の結果を示す図である。
【０１７９】
実施例１および比較例１の輻射光の吸収率の測定の結果から、実施例１（グラフＤ）のベルトの下層にカーボンブラックを添加した結果の方が、比較例１（グラフＥ）のベルトの表面層にカーボンブラックを添加した結果よりも吸収率が良いと考えられる。
【０１８０】
したがって、本発明のベルトに採用される下層は波長９００ｎｍの赤外光に対して吸収率を８０％以上とする必要がある。
【０１８１】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が８０％以上であると、記録媒体に効率良く熱を伝導させることができ、実用的なレベルに達する。
【０１８２】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が８８％以上であると、輻射温昇が急激にあがるため、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【０１８３】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が９０％以上であると、輻射温昇が十分なレベルに達し、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【０１８４】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が９２％以上であると、輻射温昇が最高のレベルに達し、さらに熱伝導率が向上し記録媒体に効率良く熱を伝導させることができる。
【０１８５】
以上の実験結果より、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率は、少なくとも８０％以上必要であり、８８％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、９２％以上が更に好ましいと考えられる。
【０１８６】
また、比較例２のベルトの表面層にカーボンブラックを添加した場合の方の波長９００ｎｍの輻射光の吸収率は８８％であり、比較例１のベルトの表面層にカーボンブラックを添加した場合の吸収率は７８％であった。比較例２の方が比較例１に比べて高い吸収率を示した。
【０１８７】
次に、下層１３１にカーボンブラックを添加した実施例１と、表面層１３１にカーボンブラックを添加した比較例２とを対比して考察する。
【０１８８】
実施例１と比較例２とでは、双方において高い輻射光の吸収率を示し、透過してきた赤外光をほぼ完全に吸収する。
【０１８９】
しかし、比較例２における表面層に多量のカーボンブラックを添加した場合、上述したように、表面粗さの増加により表面層の表面の微細クラックを招きやすくなる。そのため、比較例２におけるベルトの表面の凹凸は、連続した通紙により摩耗量の増加を招く。その結果、比較例２のベルトの表面層は、磨耗していくために輻射光の吸収率は低下する。また、ベルトの表面の凹凸を押さえるため、表面層のカーボンブラックの添加量を少量にし、下層についてはカーボンブラックを無添加とした場合（例えば、比較例１）、ベルトの輻射光の吸収率は低下することとなる。
【０１９０】
ここで、実施例２のベルトの下層と比較例１のベルトの表面層とでは、カーボンブラックの添加量が同程度の質量％である。この実施例２とこの比較例１を比較すると、実施例２の方が、温度上昇の立ち上りにおいて迅速に応答できることを確認した。この結果からも、ベルトとしては、ハロゲンランプからの輻射熱をベルトに吸収させやすくするため、カーボンブラックを下層に含むことが好ましいと考えられる。
【０１９１】
また、本発明の一実施形態であるベルトは、表面層よりも輻射光の吸収率が高い下層を備えることで、表面層に輻射吸収性を有する粒子を含有させずに済む。このため、表面層の強度低下や磨耗量の増加を防ぐことができるので、耐摩耗性が向上し、ベルトの亀裂等の破損を防止することができる。
【０１９２】
したがって、高い輻射吸収特性を保持しつつ安定した輻射吸収特性を得るためには、下層にカーボンブラックを添加したベルトの方が迅速な温昇応答ができ、かつベルトの特性を低下することなく良好な画像を得ることができる。
【０１９３】
さらに、上記下層の上に形成する表面層は、トナー離型性と輻射透過性を兼ね備えたものであることが好ましい。
【０１９４】
本発明のベルトにおいて使用した表面層の樹脂はトナー離型性を有するＰＦＡであるが、このＰＦＡに限定されるものではなく、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂であってもよい。
【０１９５】
また、表面層へ過剰なフィラーを添加すると表面層の表面粗さの増加及び表面クラックを招くため、添加量はごく少量の範囲に限定される。さらに、過剰なフィラー粒子の添加は表面層の強度低下や磨耗量の増加を招き、定着性が安定した良好な画像が得られないため、表面層は輻射透過性を有する材料であることが好ましい。
【０１９６】
実施例１のベルトにおいて、カーボン無添加の表面層（ＰＦＡ）を下層から分離し、ＰＦＡ単層のみについて輻射吸収測定を実施した。その結果、ＰＦＡ表面層の輻射吸収測定は７％で輻射光の大半を透過することが分かり、上記トナー離型性と輻射透過性を兼ね備えたものであると言える。
【０１９７】
次に、これらの試験結果の総合的な評価について説明する。
【０１９８】
上記結果と考察により、トナー離型性と輻射透過性を兼ね備えた表面層は、測定波長９００ｎｍの赤外光に対して吸収率１０％以下であることが好ましい。
【０１９９】
上記表面層における波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が１０％以下であると、表面層が劣化しにくくなる。さらに、上記表面層は、波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が７％以下であることが好ましい。
【０２００】
波長９００ｎｍの輻射光の吸収率が７％以下であると、表面層の劣化がさらに抑制される。また、この程度の吸収率では、ベルト表面の劣化は観察されず、通常一般に市販されているベルトとはなんら遜色ない表面状態であり、耐久性は十分に確保されている。
【０２０１】
また、下層におけるカーボンブラックの含有量は、実施例のサンプルに応じて１．２５質量％以上〜５質量％未満であることが好ましい。
【０２０２】
この含有量が１．２５質量％以下の場合、下層１３２の機械的強度は確保されるが、カーボンブラックを添加することによる輻射吸収性や熱伝導性は確保されなくなる。
【０２０３】
一方、カーボンブラックの含有量が５質量％を越えた場合、下層の強度が不十分となり、下層１３２の機械的強度や耐摩耗性といった特性を確保できず、ベルト１３の破損のおそれが生じる。
【０２０４】
したがって、下層におけるカーボンブラックの含有量を１．２５質量％以上〜５質量％未満の範囲内とすることにより、輻射光の吸収率及び熱伝導率の向上が図られる。また、磨耗や破損しにくいベルトが実現される。
【０２０５】
表１の結果から、表面層に輻射吸収層を配置するよりも、下層に輻射吸収層を配置した方が、耐摩耗性及び熱効率が高いことを確認した。
【０２０６】
以上説明したように、本発明によれば、輻射吸収率や熱伝導率の向上を図りつつ耐摩耗性や破損防止の工夫が施されたベルト、およびそのベルトを備えた定着装置を提供することができる。
【０２０７】
したがって、長期に亘り紙しわや画像不良の発生が抑えられて高品質な画像が得られる。
【０２０８】
特に、本発明のベルトは、複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられるベルトとして必要な機械的強度、耐摩耗性を確保した上で、高い熱吸収性と熱伝導性を有する。また、複写機、プリンタ等の定着速度の高速化が実現される。
【０２０９】
なお、本発明の一実施形態である定着装置１では、白黒用画像形成装置に用いたものを例に挙げて説明したが、周知のカラー用画像形成装置に用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０２１０】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様である定着装置の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるベルトの層構造を示す図である。
【図４】実施例１、比較例１、および比較例２の輻射熱による温昇速度を示す図である。
【図５】実施例１および実施例４の輻射光の吸収率の結果を示す図である。
【符号の説明】
【０２１１】
１  定着装置、
１０  感光体、
１０ａ  回転軸、
１１  ハロゲンランプ、
１２  支持体、
１３  ベルト、
１３１  表面層、
１３２  下層、
１４  加圧ロール、
１５  回転軸、
１６  ニップ部、
２０  帯電器、
３０  露光装置、
３１  画像読み取り装置、
４０  現像器、
４１  現像剤収容体、
４２  現像ロール、
５０  転写ロール、
６０  クリーニング装置、
７０  除電ランプ、
１００  画像形成装置、
Ｐ  記録用紙
【図１】
2007304130.tif 000004
【図２】
2007304130.tif 000005
【図３】
2007304130.tif 000006
【図４】
2007304130.tif 000007
【図５】
2007304130.tif 000008