(57)【要約】【課題】繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好な無端ベルトを提供する。【解決手段】銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成された金属層３０ａと、金属層３０ａ上に設けられた離型層３０ｃと、を有する、無端ベルト３０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成された金属層と、
前記金属層上に設けられた離型層と、
を有する、無端ベルト。
【請求項２】
前記ステンレス合金は、さらにニオブを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有する、請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
前記ステンレス合金は、さらにタンタルを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有する、請求項１又は請求項２に記載の無端ベルト。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無端ベルトである、定着ベルト。
【請求項５】
請求項４に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
を備えた定着装置。
【請求項６】
前記定着ベルトの繰り返し歪み幅が０．５％以上である、請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項５又は請求項６に記載の定着装置である定着手段と、
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルト、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電鋳プロセスによって製造されたニッケル製のシームレスベルトを用いた定着装置が開示されている。
特許文献２には、特定のマイクロビッカーズ硬度を有するニッケル・マンガン合金からなる無端状電鋳シートを基体として形成された定着ベルトが開示されている。
特許文献３には、離型層と、特定の結晶配向性を有するニッケル電鋳の金属層と、を有する定着ベルトが開示されている。
特許文献４には、離型層と、結晶子の平均サイズが特定の範囲である電鋳ニッケルからなる金属層と、を有する定着ベルトが開示されている。
特許文献５には、離型層とニッケル電鋳ベルトからなる金属層とを有し、厚み及び表面粗さＲｚが特定の範囲である定着ベルトが開示されている。
【０００３】
特許文献６には、塑性加工法により成型されたステンレス製の定着ベルトが開示されている。
特許文献７には、塑性加工された金属組織を呈しており、厚さの公差が特定の範囲である金属円筒体が開示されている。
特許文献８には、オーステナイト系ステンレス鋼からなる円筒部を備え、電磁誘導により加熱される加熱ローラを用いた定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３４４８号公報
【特許文献２】特開平９−３４２８６号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８６４８号公報
【特許文献４】特開２００４−６８１４８号公報
【特許文献５】特開２００４−１２６２７４号公報
【特許文献６】特開２００１−２２５１３４号公報
【特許文献７】特開２００３−２７５８３４号公報
【特許文献８】特開２００５−２４１８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好な無端ベルト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】
【０００６】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成された金属層と、
前記金属層上に設けられた離型層と、
を有する、無端ベルトである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記ステンレス合金は、さらにニオブを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有する、請求項１に記載の無端ベルトである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
前記ステンレス合金は、さらにタンタルを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有する、請求項１又は請求項２に記載の無端ベルトである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無端ベルトである、定着ベルトである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
請求項４に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
を備えた定着装置である。
【００１１】
請求項６に係る発明は、
前記定着ベルトの繰り返し歪み幅が０．５％以上である、請求項５に記載の定着装置である。
【００１２】
請求項７に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項５又は請求項６に記載の定着装置である定着手段と、
を有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れる場合に比較して、繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。
請求項２に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれるニオブの含有量が上記範囲から外れる場合に比較して、繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。
請求項３に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれるタンタルの含有量が上記範囲から外れる場合に比較して、繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。
請求項４に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れる場合に比較して、繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。
請求項５に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れた定着ベルトを用いた場合に比較して、耐久性が向上する。
請求項６に係る発明によれば、前記繰り返し歪み幅が前記範囲であっても、ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れた定着ベルトを用いた場合に比較して、耐久性が向上する。
請求項７に係る発明によれば、ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れた定着ベルトを用いた場合に比較して、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る無端ベルトの一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜無端ベルト、定着ベルト＞
本実施形態の無端ベルトは、銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成された金属層と、金属層上に設けられた離型層と、を有し、必要に応じてその他の層を有していてもよい。
本実施形態の無端ベルトは、上記構成であることにより、例えば上記ステンレス合金に含まれる銅の含有量が上記範囲から外れた場合に比べ、繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。すなわち本実施形態の無端ベルトは、例えば大きな曲率（例えば繰り返し歪み幅が０．５％以上）で曲げ、曲げ変形によるひずみが生じた状態で無端ベルトを回転させても、繰り返し変形による金属層の疲労が起こりにくく、前記疲労に起因する亀裂の発生等が抑制される。
【００１６】
その理由は定かではないが、ステンレス合金中に銅が上記含有量で固溶していることにより、銅が鉄母体を軟化させ、塑性加工の際に硬化する度合いが和らげられ、加工硬化による脆化が抑制されるためであると推測される。そして本実施形態の無端ベルトは、上記構成であるため、銅が上記範囲よりも少ない場合に比べ、銅の固溶に起因する上記脆化の抑制効果が得られ、銅が上記範囲よりも多い場合に比べ、銅が多すぎることに起因するステンレス合金の硬化が抑制される。
ここで上記「繰り返し歪み幅」とは、歪みが発生する領域（例えば無端ベルトを定着ベルトとして用いた場合、定着ベルトが加圧部材に接触する定着領域）での無端ベルト表面に加えられる歪みの大きさ(絶対値の総和)を意味する。具体的には、無端ベルト表面に歪みゲージを貼り付けて、歪みが発生する領域（例えば定着領域)を通過させた際の歪みの大きさ(具体的には圧縮歪みの絶対値の最大値と引張り歪みの絶対値の最大値との和)として算出された値を意味する。
【００１７】
本実施形態の無端ベルトでは、前記ステンレス合金が、さらにニオブを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有することが望ましい。
本実施形態の無端ベルトが上記構成であることにより、ニオブの含有量が上記範囲から外れた場合に比べ、さらに繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
具体的には、ステンレス合金中に銅及びニオブが上記含有量で固溶していることにより、ステンレス合金を形状加工した後に後述する固溶加熱処理及び析出硬化熱処理を施すことでＦｅ−Ｃｕ−Ｎｂの金属間化合物が析出し、それによって金属層が強化されると推測される。そして上記銅の固溶に起因する脆化の抑制効果に加えて、上記金属間化合物の析出に起因する析出強化の効果が得られることにより、さらに繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上するものと推測される。
【００１８】
本実施形態の無端ベルトでは、前記ステンレス合金が、さらにタンタルを０．０５質量％以上０．５質量％以下の範囲で含有することが望ましい。
本実施形態の無端ベルトが上記構成であることにより、タンタルの含有量が上記範囲から外れた場合に比べ、さらに繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上する。その理由は定かではないが、上記と同様に、ステンレス合金の形状加工、固溶加熱処理、及び析出硬化熱処理を施すことで、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｔａの金属間化合物が析出し、それによって金属層が強化されると推測される。そして上記銅の固溶に起因する脆化の抑制効果に加えて、上記金属間化合物の析出に起因する析出強化の効果が得られることにより、さらに繰り返し変形に対する疲労耐久性が向上するものと推測される。
【００１９】
また、本実施形態の無端ベルトを定着ベルトに適用すれば、ステンレス合金における銅の含有量が上記範囲から外れる無端ベルトを適用した場合に比べ、繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好な定着ベルトとなる。
具体的には、例えば、定着ベルトを大きな曲率（例えば繰り返し歪み幅が０．５％以上）で曲げた状態で回転させる定着装置に上記定着ベルトを用いても、繰り返し変形による金属層の疲労が起こりにくく、前記疲労に起因する亀裂の発生等が抑制される。その結果、例えば電磁誘導方式の定着装置に定着ベルトとして用いた場合、上記亀裂の発生に伴って発熱不良が生じることが抑制される。
そして本実施形態の定着ベルトを用いた定着装置及び前記定着装置を用いた画像形成装置は、上記の通り、定着ベルトの繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好であるため、装置としての耐久性が良好である。
【００２０】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は適宜省略する。
図１は本実施形態に係る無端ベルトの構成の一例を示す模式断面図であり、一例として、金属層と、金属層上に設けられた弾性層と、金属層上に前記弾性層を介して設けられた離型層と、を有する三層構成の形態について示している。
【００２１】
図１の無端ベルト３０は、例えば、内周側から順に、ベース金属層（基材）である金属層３０ａ、耐熱性弾性層である弾性層３０ｂ、及び耐熱性樹脂層である離型層３０ｃをこの順に設けた三層構成となっている。
【００２２】
金属層３０ａは、上記の通り、銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成されている。
上記ステンレス合金は、銅の含有量が上記範囲であれば特に限定されず、例えば銅の他に鉄及びクロムを含むもの、銅の他に、鉄、クロム、及びニッケルを含むもの、さらにその他の金属元素を含むもの等が挙げられる。
【００２３】
上記ステンレス合金としては、例えば、ステンレス合金全体に対し、クロム含有量が１３質量％以上２０質量％以下、ニッケル含有量が１質量％以上７質量％以下、銅含有量が１質量％以上７質量％以下、ニオブ含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下、タンタル含有量が０．０５質量％以上０．５質量％以下、マンガン含有量が２質量％以下、シリカ含有量が２質量％以下、りん含有量が０．０５質量％以下、硫黄含有量が０．０５質量％以下、カーボン（炭素）含有量が０．１質量％以下であり、残部が鉄より成るステンレス合金が挙げられる。
【００２４】
上記ステンレス合金においては、クロム含有量が０．５質量％以上２５質量％以下であってもよく、ニッケル含有量が０．５質量％以上１２質量％以下であってもよく、銅含有量が０．５質量％以上１２質量％以下であってもよく、ニオブ含有量が０．０３質量％以上１．０質量％以下であってもよく、タンタル含有量が０．０３質量％以上１．０質量％以下であってもよく、マンガン含有量が０．３質量％以上５質量％以下であってもよく、シリカ含有量が０．３質量％以上５質量％以下であってもよく、りん含有量が０．０３質量％以上０．２質量％以下であってもよく、硫黄含有量が０．０３質量％以上０．２質量％以下であってもよく、炭素含有量が０．０３質量％以上０．３質量％以下であってもよい。
【００２５】
上記ステンレス合金で構成された金属層３０ａにおいては、クロム含有量が上記範囲であるため、Ｆｅ中にＣｒが固溶してＦｅ−Ｃｒ合金が形成されていると考えられる。そのため、クロム含有量が上記範囲よりも少ない場合に比べて、固溶強化の効果によって繰り返し曲げ変形に対する疲労強度が良好になると考えられる。そして上記ステンレス合金は、クロム含有量が上記範囲よりも多い場合に比べて、クロムが多すぎることによってステンレス合金が硬化しすぎ硬く脆くなりすぎることが抑制されると考えられる。
【００２６】
また上記ステンレス合金で構成された金属層３０ａにおいては、ニッケル含有量が上記範囲であるため、Ｆｅ中にＮｉが固溶してＦｅ−Ｎｉ合金が形成されていると考えられる。そのため、ニッケル含有量が上記範囲よりも少ない場合に比べて、固溶強化の効果によって繰り返し曲げ変形に対する疲労強度が良好になると考えられる。そして上記ステンレス合金は、ニッケル含有量が上記範囲よりも多い場合に比べて、ニッケルが多すぎることによってステンレス合金が硬化しすぎ硬く脆くなりすぎることが抑制されると考えられる。
【００２７】
また上記ステンレス合金で構成された金属層３０ａにおいては、マンガン含有量が上記範囲であるため、マンガン含有量が上記範囲よりも多い場合に比べて、マンガンが多すぎることによってステンレス合金が硬化しすぎ硬く脆くなりすぎることが抑制されると考えられる。また上記ステンレス合金がマンガンを含む場合、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金中にＭｎが固溶してＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ合金が形成されていると考えられる。そのため、マンガンを含まない場合に比べて、塑性加工の際の硬化度合いが和らげられ、加工硬化による脆化が抑制されて繰り返し曲げ変形に対する疲労強度が向上すると考えられる。
【００２８】
また上記ステンレス合金で構成された金属層３０ａにおいては、シリカ含有量が上記範囲であるため、シリカ含有量が上記範囲よりも多い場合に比べて、シリカの元素が不純物として結晶粒界に析出し結晶粒界を硬く脆くさせることが抑制されると考えられる。りん及び硫黄についても上記シリカと同様である。
また上記ステンレス合金で構成された金属層３０ａにおいては、カーボン含有量が上記範囲であるため、カーボン含有量が上記範囲よりも多い場合に比べて、炭素が鉄と反応して硬く脆いセメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）の生成が抑制されると考えられる。そのため、上記セメンタイトの生成に起因して金属層全体が脆化することが抑制されると考えられる。
【００２９】
金属層３０ａの膜厚としては、例えば、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲が挙げられ、３０μｍ以上２００μｍ以下の範囲であってもよい。
【００３０】
弾性層３０ｂの材料は、無端ベルトの用途に応じて選択され、特に制限されるものではないが、例えば、シリコーンゴム又はフッ素ゴムが挙げられる。シリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴム等が挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が挙げられる。
弾性層３０ｂの厚さとしては、例えば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が挙げられ、０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよい。
【００３１】
離型層３０ｃの材料は、無端ベルトの用途に応じて選択され、特に制限されるものではないが、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂；シリコーン樹脂；ポリイミド樹脂；等が挙げられる。
弾性層３０ｂの厚さとしては、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下が挙げられ、２０μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。
【００３２】
図１の無端ベルト３０は、上記の通り、金属層３０ａ、弾性層３０ｂ、及び離型層３０ｃをこの順に設けた三層構成であるが、本実施形態では上記層構成に限定されず、弾性層３０ｂを有さない形態でもよく、またその他の層を有する形態であってもよい。
その他の層を有する形態としては、例えば、金属層３０ａ上に、他の金属層を設け、他の金属層上に弾性層３０ｂ及び離型層３０ｃをこの順に設けた構成が挙げられる。具体的には、例えば、ベース金属層である上記金属層３０ａとは別に、上記他の金属層として発熱層を設ける形態が挙げられる。前記発熱層は、例えば、電磁誘導加熱によって発熱させる目的の層が挙げられ、発熱層の材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリュウム、アンチモン、ステンレスまたはこれらの合金の金属材料が挙げられる。また発熱層の膜厚としては、例えば１μｍ以上１５μｍ以下が挙げられ、発熱層の固有抵抗値としては、例えば２．７×１０−８Ωｃｍ以下が挙げられる。
また、他の金属層を設ける形態として、例えば、金属層３０ａ上に前記発熱層を設け、前記発熱層上に保護層を設け、さらに前記保護層上に弾性層３０ｂ及び離型層３０ｃをこの順に設けた構成も挙げられる。前記保護層は、例えば、前記発熱層を保護する目的の層が挙げられ、保護層の材料としては、例えば、ステンレス等が挙げられる。また保護層の膜厚としては、例えば５μｍ以上１００μｍ以下が挙げられる。なお、上記保護層を設ける場合は、上記保護層も上記金属層３０ａと同様のステンレス合金で構成されていてもよい。
【００３３】
−無端ベルトの製造方法−
本実施形態の無端ベルトの製造方法としては、例えば、金属層を形成する金属層形成工程と、金属層上に離型層を形成させる離型層形成工程と、を有し、前記金属層形成工程が、銅を１質量％以上７質量％以下の範囲で含有するステンレス合金で構成された無端状の管状体を準備する準備工程と、前記管状体を前記ステンレス合金の融点−６００℃以上前記融点−４００℃以下の温度に加熱する固溶化熱処理工程と、前記固溶化熱処理工程を経た前記管状体を前記融点−１１００℃以上前記融点−８００℃以下の温度に加熱する析出硬化熱処理工程と、を有する無端ベルトの製造方法が挙げられる。
【００３４】
上記無端ベルトの製造方法では、上記固溶化熱処理工程において上記温度に加熱することで、ステンレス合金内を銅の成分が満遍なく分散し、上記析出硬化熱処理工程において上記温度にすることで、鉄の結晶粒界に銅の成分が満遍なく析出し、鉄の結晶格子が歪むことで、繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好な無端ベルトが得られると推測される。
【００３５】
以下、本実施形態における無端ベルトの製造方法の一例として、図１の無端ベルト３０の製造方法について具体的に説明する。
図１の無端ベルト３０の製造方法は、具体的には、例えば、まず前記組成を有するステンレス合金の板材を準備し、その板材を塑性加工法により特定の膜厚を有するベルト状に成型し、管状体を得る（準備工程）。前記塑性加工法としては、例えば、深絞法、へら絞り法、プレス法、回転塑性加工法等が挙げられる。また回転塑性加工法としては、例えばスピニング加工が挙げられる。なお、ステンレス合金の板材を成型する前に、前記板材に熱処理を施してもよい。前記熱処理の条件としては、例えば、非酸化性の雰囲気下において、加熱温度が９００℃以上１２００℃以下、処理時間が０．５時間以上２時間以下の条件が挙げられる。前記「非酸化性の雰囲気下」としては、例えば、窒素ガス雰囲気下、水素ガス雰囲気下等が挙げられ、以下同様である。
【００３６】
次に、上記管状体に固溶化熱処理を行う（固溶化熱処理工程）。上記固溶化熱処理の条件としては、例えば、非酸化性の雰囲気下において、加熱温度が１０００℃以上１１００℃以下、処理時間が０．５時間以上３時間以下の条件が挙げられる。また上記固溶化熱処理の後、急冷（例えば降温速度５０℃／秒以上）することにより、銅の成分がステンレス合金内に満遍なく分散した状態でステンレス合金が固まると考えられる。
【００３７】
次に、固溶化熱処理を経た上記管状体に析出硬化熱処理を行う（析出硬化熱処理工程）。上記析出硬化熱処理の条件としては、例えば、非酸化性の雰囲気下において、加熱温度が４００℃以上７００℃以下、処理時間が５時間以上２０時間以下の条件が挙げられる。
以上のようにして、金属層３０ａが得られる（金属層形成工程）。
【００３８】
次に、必要に応じて、得られた金属層３０ａの外周面に、弾性層３０ｂを形成する。弾性層３０ｂの形成方法としては、例えば、リング塗布法、浸漬塗布法、注入成型法等が挙げられる。
そして弾性層３０ｂの外周面に離型層３０ｃを形成する。離型層３０ｃの形成方法としては、例えば、静電粉体塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、遠心製膜法等が挙げられる。
以上のようにして、図１の無端ベルト３０が得られる。
【００３９】
なお、上記他の金属層を設ける形態においては、例えば、前記ステンレス合金の板材と、他の金属層に用いる金属板と、を準備し、それぞれの接着面を研磨して酸化被膜を除去した後、圧延加工を行うことで接着させた合板を形成する。そして、上記金属層３０ａを形成する工程において、前記ステンレス合金の板材の代わり上記合板を用いることで、同様の方法により無端ベルトが得られる。
また、上記他の金属層（例えば発熱層等）を設ける形態においては、上記方法の他に、例えば、ベース金属層である前記金属層３０ａを形成した後、電気めっき法を用いて前記金属層３０ａに他の金属層を形成してもよく、前記金属層３０ａと他の金属層とを別々に形成した後に両者を貼り合わせてもよい。
【００４０】
＜定着装置＞
次に、上記実施形態の無端ベルトを定着ベルトとして適用した定着装置について説明する。本実施形態の定着装置は、上記無端ベルトを用いた定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、を備えている。
また本実施形態では、上記の通り、定着ベルトの繰り返し歪み幅が０．５％以上であってもよい。上記定着ベルトの繰り返し歪み幅が０．５％以上となる定着装置としては、具体的には、例えば、定着ベルトと加圧部材との接触部（定着領域）に、曲率中心が定着ベルトの外側となっている領域が存在する定着装置が挙げられる。
【００４１】
図２は、本実施形態に係る定着装置の一例の構成を示した模式断面図である。図２に示す定着装置は、図１に示す無端ベルト３０において、ベース金属層である金属層３０ａ上に発熱層を設け、発熱層上に弾性層３０ｂ及び離型層３０ｃをこの順に設けた構成の無端ベルトを定着ベルトとして用いた形態である。また図２に示す定着装置は、電磁誘導コイルを備えた形態であり、電磁誘導コイルによって上記発熱層に渦電流を発生させることで、定着ベルト全体が加熱される形態の定着装置である。
図２に示す定着装置２０は、定着ベルト１０と、該定着ベルト１０の外周面に接触する加圧ローラ１１と、定着ベルト１０の内周面に接触し前記加圧ローラ１１と対抗する位置に配置される定着パッド１２と、該定着パッド１２を支持する支持部材１３と、定着ベルト１０の外周面側に非接触の状態で、前記金属層に渦電流を発生させて前記定着ベルト１０の外周面を発熱させる電磁誘導コイル１４と、該電磁誘導コイル１４を支持するコイル支持部材１５と、を備える。
【００４２】
加圧ローラ１１は、不図示の駆動源により矢印Ｒ方向に回転する。また、定着ベルト１０と加圧ローラ１１とは、記録媒体１６が挿通するように接触しており、加圧ローラ１１の矢印Ｒ方向への回転に伴い、定着ベルト１０は従動回転する。定着ベルト１０の内周面には、前記接触部で定着ベルト１０の外周面と接触している加圧ローラ１１の表面を押圧するように、定着パッド１２が配置されている。また、定着パッド１２は、定着ベルト１０の内周面に設けられた支持部材１３により固定されている。
【００４３】
一方、定着ベルト１０の外周面側には、電磁誘導コイル１４が非接触の状態で設けられ、該電磁誘導コイル１４はコイル支持部材１５により固定されている。電磁誘導コイル１４は不図示の電源に接続されており、電磁誘導コイル１４に交流電流が流された際に、電磁誘導コイル１４周辺に定着ベルト１０外周面と直行する磁界を発生させる。なお、前記磁界は、不図示の励起回路により、定着ベルト１０に含まれる発熱層中に渦電流を発生させるように変動するものである。
【００４４】
定着装置２０による画像定着の動作について説明する。
加圧ローラ１１の矢印Ｒ方向への回転に伴い、定着ベルト１０が従動回転し、電磁誘導コイル１４により発生した磁界に曝される。この際、電磁誘導コイル１４周辺の定着ベルト１０に含まれる発熱層には渦電流が発生し、定着ベルト１０の外周面が加熱される。
【００４５】
このようにして加熱された定着ベルト１０は、加圧ローラ１１との接触部まで移動する。一方、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと、未定着トナー像１７が表面に設けられた記録媒体１６が搬送される。記録媒体１６が前記接触部を通過した際に、未定着トナー像１７は定着ベルト１０により加熱されて記録媒体１６表面に定着され、定着画像１８となる。このようにして定着画像１８が表面に形成された記録媒体１６は、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと搬送され。定着装置２０から排出される。
【００４６】
また、前記接触部において定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した定着ベルト１０は、次の定着処理に備えて再度加熱されるために、電磁誘導コイル１４方向へと回転する。
【００４７】
尚、電磁誘導コイル１４と定着ベルト１０との距離は、特に制限されるものではないが、力率を高めるために電磁誘導コイル１４と定着ベルト１０の金属層との結合係数を大きくする観点からは、非接触で５ｍｍ以内に設定することが好ましい。
【００４８】
なお、図２に示す定着装置２０においては、上記の通り電磁誘導コイル１４によって定着ベルト１０の金属層に渦電流を発生させる形態であるが、これに限られない。
具体的には、例えば、電磁誘導コイル１４により発熱する加熱補助部材を備え、電磁誘導コイル１４によって加熱補助部材に渦電流が発生して発熱し、加熱補助部材が定着ベルト１０を加熱する形態であってもよい。
また、例えば、電磁誘導コイル１４に代えて輻射ランプ発熱体を備え、輻射ランプ発熱体が発する放射線（赤外線等）を定着ベルト１０が吸収することによって定着ベルト１０が加熱される形態の定着装置であってもよい。なお上記輻射ランプ発熱体としては、例えばハロゲンランプ等が挙げられる。また、輻射ランプ発熱体の位置は特に限定されず、定着ベルト１０の内側に備えてもよく、定着ベルト１０の外側に備えてもよい。
また、例えば、電磁誘導コイル１４に代えて抵抗発熱体を備え、抵抗発熱体に設けられた抵抗に電流を流すことによりジュール熱を発生させ、その熱を定着ベルト１０に伝導させることにより、定着ベルト１０が加熱される形態の定着装置であってもよい。なお上記抵抗発熱体としては、例えば、セラミック基板に厚膜抵抗を有する膜を形成して焼成させたものが挙げられる。また、抵抗発熱体の位置としては、発生したジュール熱が定着ベルト１０に伝わる位置であれば特に限定されない。
【００４９】
なお、図２に示す定着装置２０においては、上記の通り、ベース金属層上に発熱層を設け、発熱層上に弾性層及び離型層をこの順に設けた構成の無端ベルトを定着ベルトとして用いている。一方、上記加熱補助部材を備えた形態、輻射ランプ発熱体を備えた形態、及び抵抗発熱体を備えた形態においては、上記発熱層を設けていない無端ベルト（例えば図１に示す無端ベルト３０等）を定着ベルトとして用いてもよい。
【００５０】
＜画像形成装置＞
次に、上記実施形態の定着装置を用いた画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる上記定着手段と、を有し、定着手段として上記定着装置を用いる。
図３は、本実施形態の画像形成装置の一例の概略構成図である。図３に示す画像形成装置は、複数の画像形成ユニットが並ぶタンデム型であり、かつ、中間転写方式の画像形成装置である。
【００５１】
図３に示す画像形成装置１００は、像形成部の一例として、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。次に、転写部の一例として、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより形成する各色成分トナー像を中間転写ベルト６に順次転写（一次転写）する一次転写部９と、中間転写ベルト６上に転写した重畳トナー画像を記録材の一例としての記録媒体１６に一括転写（二次転写）する二次転写部６０を有する。さらに、定着部の一例として、二次転写された画像を記録媒体１６上に定着する定着装置２０（定着手段）を備える。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有する。
【００５２】
図３に示すように、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム２（像保持体）と、感光体ドラム２を帯電する帯電器３と、感光体ドラム２上に静電潜像を書込むレーザ露光器４と（帯電器３及びレーザ露光器４で潜像形成手段を構成）、各色成分トナーを収容し感光体ドラム２上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器５（現像手段）と、を有する。また、感光体ドラム２上に形成する各色成分トナー像を一次転写部９にて中間転写ベルト６に転写する一次転写ロール７（一次転写ロールと後述する二次転写ロールとで転写手段を構成）と、感光体ドラム２上の残留トナーを除去するドラムクリーナ８（残留トナー除去手段）と、を有する。これらの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、中間転写ベルト６の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に略直線状に配置されている。
【００５３】
中間転写ベルト６は、各種ロールにより、図３に示す矢印Ｂ方向に循環駆動される。各種ロールとして、中間転写ベルト６を駆動する駆動ロール３１と、中間転写ベルト６を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト６に張力を与え蛇行を防止するロール３３と、二次転写部６０に設けるロール２５と、中間転写ベルト６上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けるロール３４とを有している。
【００５４】
一次転写部９は、中間転写ベルト６を挟み感光体ドラム２に対向する一次転写ロール７を有する。二次転写部６０は、中間転写ベルト６のトナー像保持面側に配置する二次転写ロール２２と、二次転写ロール２２の対向電極として中間転写ベルト６の裏面側に配置されたロール２５と、ロール２５に二次転写バイアスを印加する給電ロール２６とを有する。
【００５５】
二次転写部６０よりも矢印Ｂ方向下流側に、中間転写ベルト６上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ３５を設ける。イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側に、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２を配設する。また、黒の画像形成ユニット１Ｋよりも矢印Ｂ方向下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３を配設する。
【００５６】
記録媒体搬送系には、記録媒体収容部５０と、記録媒体収容部５０中の記録媒体１６を取り出して搬送するロール５１と、記録媒体１６を搬送する搬送ロール５２と、記録媒体１６を二次転写部６０へと送る搬送路５３と、二次転写ロール２２により二次転写された記録媒体１６を定着装置２０へと搬送する搬送ベルト５５と、記録媒体１６を定着装置２０に導く定着入口ガイド５６とを有する。
【００５７】
画像形成装置１００の基本的な作像プロセスについて説明する。
図３に示す画像形成装置１００では、画像読取装置（図示せず）等から出力される画像データに画像処理を施した後、画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換し、レーザ露光器４に出力する。レーザ露光器４は、色材階調データに応じ、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの矢印Ａ方向に回転する各感光体ドラム２に照射する。各感光体ドラム２の表面を帯電器３によって帯電した後、レーザ露光器４によって表面を走査露光し、静電潜像を形成する。形成した静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像する。
【００５８】
次に、感光体ドラム２上に形成するトナー像を、一次転写部９において中間転写ベルト６の表面に順次重ね合わせて一次転写を行う。中間転写ベルト６は矢印Ｂ方向に移動してトナー像を二次転写部６０に搬送する。記録媒体搬送系は、トナー像を二次転写部６０に搬送するタイミングに合わせて、記録媒体収容部５０から記録媒体１６を供給する。
二次転写部６０では、中間転写ベルト６上に保持された未定着トナー像を、中間転写ベルト６と二次転写ロール２２とに挟み込まれた記録媒体１６上に静電転写する。その後、トナー像を静電転写した記録媒体１６を搬送ベルト５５により定着装置２０まで搬送し、定着装置２０は、記録媒体１６上の未定着トナー像を熱及び圧力で処理し記録媒体１６上に定着する。定着画像を形成した記録媒体１６は、画像形成装置１００から排出される。
以上のようにして、画像形成装置１００による画像形成が行われる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１〜実施例３０、比較例１〜比較例１１）
＜無端ベルトの作製＞
［ベース金属層（金属層３０ａ）］
ベース金属層用のステンレス板として、下記表１から表４に記載の組成であるステンレス板（厚さ０．４ｍｍ）を準備した。上記ステンレス板を、窒素雰囲気下において、処理温度１１００℃、処理時間６０分の条件にて熱処理を施した。
次に、このステンレス板をプレス・深絞り加工にて円筒容器状に成型した後、回転塑性加工法にて、内径３０ｍｍ、長さ３７０ｍｍ、肉厚５０μｍの管状体を得た。具体的には、前記プレス・深絞り加工（加工カッププレス）によって円筒容器状に成型されたステンレス板を、スピニング加工によって肉厚を調整した後、両端を切断することによって、上記管状体を得た。
【００６１】
次に、上記管状体を、水素雰囲気下において、表１から表４に示す処理温度及び処理時間の条件にて熱処理（固溶加熱処理）を行った後、１００℃／秒の降温速度で急冷を行った。そしてさらに、水素雰囲気下において、表１から表４に示す処理温度及び処理時間の条件にて熱処理（析出硬化熱処理）を行うことで、ベース金属層を得た。
【００６２】
［発熱層］
次に、得られたベース金属層の外周面上に、電気めっき法を用いて厚さ１０μｍの銅層を析出させることで、発熱層（厚さ１０μｍの銅層）を形成した。
【００６３】
［弾性層（弾性層３０ｂ）］
上記発熱層の外周面に、ＪＩＳタイプＡで規定される硬度が３５°となるように調整された液状シリコーンゴム（ＫＥ１９４０−３５、液状シリコーンゴム３５°品、信越化学工業社製）を膜厚が２００μｍとなるように塗布し、乾燥させることにより、弾性層を形成した。
【００６４】
［離型層（離型層３０ｃ）］
上記弾性層の外周面に、ＰＦＡ分散液（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、５００ＣＬ、三井・デュポンフロロケミカル社製）を膜厚３０μｍとなるように塗布し、３８０℃で焼成することにより、シリコーンゴムで構成された弾性層上にＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）で構成された離型層を形成し、無端ベルトを得た。
【００６５】
＜加圧ロールの作製＞
内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金属製の中空芯金コアを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブとコア（中空芯金コア）間に液状発泡シリコーンゴム（層厚：２ｍｍ）を注入後、加熱処理（１５０℃で２時間）によりシリコーンゴムを加硫し、発泡させ、ゴム弾性を有した加圧ロールを作製した。
【００６６】
＜無端ベルトの評価＞
得られた無端ベルトを定着ベルトとして用い、かつ、作製した上記加圧ロールを用いた定着装置（図２に示す定着装置２０）を備えた画像形成装置（図３に示す画像形成装置１００、富士ゼロックス製、Ｄｏｃｕ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃ６２０）を用いて評価を行った。
具体的には、上記画像形成装置を用いて、定着ベルトを電磁誘導加熱した状態で、連続２００時間空回転させる電磁誘導発熱空回転耐久評価を実施し、定着ベルトの発熱維持性（発熱不良が発生するまでの時間）及び亀裂（耐久評価後におけるベース金属層亀裂発生の有無）について評価した。
なお、定着装置における定着ベルトの繰り返し歪み幅は表１から表４に示す通りであり、定着温度が１８０℃となるように設定して上記評価を行った。また、上記電磁誘導発熱空回転耐久評価は、高速条件（１分あたりに定着ベルトが１５０周回転する条件）及び低速条件（１分当たりに定着ベルトが９０周回転する条件）で行った
なお、上記「発熱不良」とは、定着領域におけるベルト表面温度が部分的にでも１００℃以下に低下したことを意味する。結果を表１から表４に示す。
【００６７】
【表１】
2012189889.tif 000003
【００６８】
【表２】
2012189889.tif 000004
【００６９】
【表３】
2012189889.tif 000005
【００７０】
【表４】
2012189889.tif 000006
【００７１】
（比較例１２）
外径３０ｍｍの円筒形ステンレス金型を、硫酸ニッケルが主成分である電解めっき浴（ＰＨ＝３．０、浴温＝５０℃）中に浸漬し、陰極電流密度＝７Ａ／ｄｍ２にて６０分電析を行なった。その後、ステンレス金型を取り外すことにより、内径３０ｍｍ、膜厚５０μｍ、長さ３７０ｍｍのニッケル製金属ベルトを作成した。さらに、実施例１と同様の方法にて、発熱層、弾性層、及び離型層を形成して無端ベルトを得た。
次に、実施例１と同様の評価を行った。
その結果、高速機における評価では、発熱不良発生時間は１１７時間であり、亀裂は発生していた。また低速機における評価では、発熱不良発生時間は１７５時間であり、亀裂は発生していた。
【００７２】
以上の結果から、実施例では、比較例に比べ、繰り返し変形に対する疲労耐久性が良好な無端ベルトであることが分かる。
【符号の説明】
【００７３】
２  感光体ドラム（像保持体）
３  帯電器（静電潜像形成手段）
４  レーザ露光器（静電潜像形成手段）
５  現像器（現像手段）
６  中間転写ベルト（転写手段）
７  一次転写ロール（転写手段）
１０  定着ベルト
１６  記録媒体
２０  定着装置（定着手段）
３０  無端ベルト
３０ａ  金属層
３０ｃ  離型層
１００  画像形成装置
【図２】
2012189889.tif 000007
【図１】
2012189889.tif 000008
【図３】
2012189889.tif 000009