(57)【要約】【課題】定着部材に導電層を設け導電層に通電させる方式の定着装置において、温度による導電層の抵抗値変化を防止する。【解決手段】抵抗発熱層（102）を含む無端状の定着ベルトである、第一の回転部材（100）と、第二の回転部材（110）を備え、第一の回転部材（100）と第二の回転部材（110）が互いに圧接して定着ニップを形成し、加熱されることで、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置（40）において、前記抵抗発熱層は（102）は、ヒート試験で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーを混合して製造す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】
抵抗発熱層（102）を含む無端状の定着ベルトである、第一の回転部材（100）と、第二の回転部材（110）を備え、第一の回転部材（100）と第二の回転部材（110）が互いに圧接して定着ニップを形成し、加熱されることで、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置（40）において、
前記抵抗発熱層は（102）は、ヒート試験で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーを混合して製造することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
第一の抵抗発熱層（102A）と第二の抵抗発熱層（102B）を含む無端状の定着ベルトである、第一の回転部材（100）と、第二の回転部材（110）を備え、第一の回転部材（100）と第二の回転部材（110）が互いに圧接して定着ニップを形成し、加熱されることで、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置（40）において、
前記第一の抵抗発熱層（102A）の導電性フィラーと、前記第二の抵抗発熱層（102B）の導電性フィラーは、ヒート試験で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーとで使い分けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記抵抗値が上昇する導電性フィラーとは、金属材料であり、前記抵抗値が下降する導電性フィラーとは、カーボン材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ヒート試験とは、２５０度雰囲気化に放置する試験である請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材上に画像を加熱定着させるための定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。
【０００３】
さらに、別の方式の定着装置として、特許文献１では定着部材自体に発熱抵抗体を設け、該発熱抵抗体に通電して直接定着部材を発熱させることで、熱を無駄なく定着部材に伝える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2013-101239号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された定着装置では、発熱体を含む定着ベルトを高温下で耐久すると、抵抗値が、初期から、耐久後で、低下してしまうことがある。
【０００６】
抵抗値が低下した状態で、定着装置の立ち上げ時間を一定にするために、定着装置に投入する電力を一定にしていると、電流が規格以上に流れてしまうことがあり、その結果、画像形成装置本体のブレーカが落ちる可能性がある。
【０００７】
高温耐久下で抵抗値が低下する原因として、高温により基材のポリイミド樹脂がミクロに収縮し、抵抗調整材であるカーボン同士が電気的に繋がり、抵抗が低下することが考えられる。
【０００８】
その他の原因としては、熱により、カーボン分子が回転、移動し、カーボン同士が電気的に繋がり、電流パスが形成され、抵抗が低下することが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、
抵抗発熱層（102）を含む無端状の定着ベルトである、第一の回転部材（100）と、第二の回転部材（110）を備え、第一の回転部材（100）と第二の回転部材（110）が互いに圧接して定着ニップを形成し、加熱されることで、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置（40）において、
前記抵抗発熱層は（102）は、ヒート試験で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーを混合して製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る定着装置によれば、定着部材に導電層を設け導電層に通電させる方式の定着装置において、導電層の材料に、高温下の耐久で、抵抗が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーを併用して使用することにより、定着ベルト全体の抵抗値変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の定着装置を用いた画像形成装置の説明図
【図２】本発明の定着装置の概略構成を説明する断面図
【図３】本発明の定着装置の概略構成を説明する搬送方向図
【図４】本発明の第１実施例の定着装置の簡易回路図および簡易ブロック図
【図５】本発明の第１実施例の定着ベルトの層構成を説明する図
【図６】本発明の第１実施例の比較実験の結果を示すグラフ
【図７】本発明の第2実施例の定着ベルトの層構成を説明する図
【図８】従来の定着ベルトの層構成を説明する図
【図９】本発明の第2実施例の比較実験の結果を示すグラフ
【図１０】本発明の第3実施例の定着ベルトの層構成を説明する図
【図１１】本発明の第3実施例の比較実験の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００１３】
●画像形成装置
図１は本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、記録材Ｐの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１４】
記録材Ｐは、トナー像が形成されるものである。記録材Ｐの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製の記録材Ｐ状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。
【００１５】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１６】
一方、記録材Ｐは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、記録材Ｐを一旦受け止めて、記録材Ｐが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、記録材Ｐを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によって記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐのトナー像Ｔは、記録材Ｐが定着器40によって、加熱加圧されることで記録材Ｐに定着される。
【００１７】
記録材Ｐの片面だけにトナー像Ｔを形成する場合、切り換えフラッパ６１の切り換えにより記録材Ｐを排紙ローラ６３を介して記録材Ｐを画像形成装置１の側面に配置されている排紙トレイ６４に排出するか、画像形成装置１の上面に配置されている排紙トレイ６５に排出される。切り換えフラッパ６１が破線の位置にある場合には、記録材Ｐはフェイスアップ（トナー像Ｔが上側）で排紙トレイ６４上に排出され、切り換えフラッパ６１が実線の位置にある場合には、記録材Ｐは、フェイスダウン（トナー像Ｔが下側）で排紙トレイ６５に排出される。
【００１８】
●定着装置
次に、定着装置について説明する。
【００１９】
図２は定着装置４０の記録材搬送方向と直交する方向の概略構成図、図３は定着装置４０の記録材搬送方向の概略構成図である。
【００２０】
１００は発熱体を備えた円筒状の定着ベルト（エンドレスベルト）である。１１０は定着ベルトとの間で定着ニップを形成する加圧ローラである。
【００２１】
図２に示した１１２は定着ベルト１００内部に配置された支持ステーであり、定着ベルト１００を加圧ローラ１１０方向へ加圧付勢するニップ形成部材１１３を支持する。
【００２２】
図３に示したように左右の定着フランジ111と加圧アーム114との間に加圧バネ115を縮設する。これにより、左右の定着フランジ111、支持ステー１１２、ニップ形成部材１１３を介して定着ベルト１００が加圧ローラ１１０の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅の定着ニップＮが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。
【００２３】
本定着装置のニップ幅Nは、８ｍｍ〜９ｍｍの範囲内にある。定着ベルトの長手の発熱領域、及び加圧ローラの長手のゴム面長は、３２０mmであり、定着ベルト、加圧ローラの径は、φ２４ｍｍである。
【００２４】
支持ステー１１２は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４を用いている。
【００２５】
１１３はニップ形成部材である。１１３は摺動部材１１３ａと保持部材１１３ｂからなっている。このニップ形成部材１１３は図面に垂直方向を長手とする耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステー１１２への熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施例では住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。
【００２６】
加圧ローラ１１０は、芯金の両端部が装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されて、配置されている。
【００２７】
図２に示した１１８は温度検知手段としてのサーミスタである。サーミスタ１１８はニップ形成部材１１３の切り込みを入れた個所の上に置かれ、その上に、バネを配置し、支持ステーで付勢している。それにより定着ベルト１００の内面に弾性的に接触するように設置され、定着ベルト１００の内面の温度を検知する機能を担っている。
【００２８】
万が一、ベルトが破損して、発熱層に流れている電流が、サーミスタに流れ込まないようにするために、サーミスタにはカプトンテープが巻かれていて、定着ベルトとは絶縁性を保っている。
【００２９】
図４に示したように、サーミスタ１１８はＡ／Ｄコンバータ１２０を介して、制御手段として制御部１２１（ＣＰＵ）に接続される。この制御部１２１はサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱体である定着ベルトへの通電制御に反映させる。つまり、制御部１２１は、サーミスタ１１８の出力をもとに、発熱体への通電制御内容を決定し、電源部79から給電部１０５を介して定着ベルト１００の発熱体へ供給する通電を制御する。尚、本実施例の定着装置での上記制御は、記録材Ｐにトナー像を定着するための温度を鑑みて、サーミスタ１１８の検知温度が一定となるように制御する。
【００３０】
加圧ローラ１１０は駆動手段Mにより図2の矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト１００は加圧ローラ１１０によって従動し所定の速度で回転する。
【００３１】
定着ベルト１００の内面にはグリスが塗布され、ニップ形成部材１１３と定着ベルト１００内面との摩擦に起因して発生する、定着ベルト１００内面の磨耗を低減する。
【００３２】
給電電極部１０５は、電源供給部７９と電気的に接続される給電部材８１と接触する。給電部材８１はステンレスの板ばね形状のアームの上に、カーボンと銀と銅からできた合金部材を配置したものであり、給電部材８１を給電電極部１０５に押圧することで電気的接続も良好に維持される。定着ベルト１００の内面に設置されたサーミスタ１１８の検知温度に応じて、制御部１２１が電源供給部７９により通電制御する。
【００３３】
制御部１２１はモータMの回転制御を所定の条件で行っている。モータMが回転にすることにより、加圧ローラギアを介して、加圧ローラが回転する構成となっている。
【００３４】
●加圧ローラ
加圧ローラ１１０は、ステンレス製のφ１８ｍｍの芯金上に、厚み約３ｍｍの導電性の弾性層、さらに厚み約５０μｍの離型層が順に積層された多層構造とされている。芯金、弾性層、離型層はシリコーン樹脂から成る接着剤により強固に接着されている。
【００３５】
加圧ローラの製品としての硬度は、ＡＳＫ−Ｃで65度としている。熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、シリコーンゴム層の厚みは、厚さとして３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍ、離型層の厚みとしては、２０〜５０μｍの範囲内で使用すればよい。
【００３６】
●定着制御
プリント時の定着動作を図4に示したブロック図を用いて説明する。定着動作開始の指示を制御部１２１が受け付けると、制御部１２１は、電源供給部７９を作動させて定着ベルト給電部材８１に給電を開始する。
【００３７】
定着ベルト内面に配置されたサーミスタ１１８の検知温度が所定の目標温度T１（本実施例では、１６０℃）に達するまで、定着ベルト給電部材８１に給電しつづける。目標温度T１に到達したら、モータMを駆動させる。モータＭの駆動により加圧ローラ１１０が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト１００が従動回転する。更に定着ベルト給電部材８１に給電しつづけて、サーミスタ１１８の検知温度が目標温度T２（本実施例では、１６５℃）に達した時点で給紙動作を行い、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入り口ガイド（不図示）に沿って案内されて導入される。
【００３８】
定着動作中は、サーミスタ１１８の検知温度が目標温度T２近傍で安定するように、電源供給部７９から定着ベルト１００へ供給する電力をサーミスタ１１８の検知温度に応じて制御する。定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト１００の外面に密着し、記録材Ｐが定着ベルト１００と共に移動する。定着ニップ部Ｎでの挟持搬送過程において、発熱層で発生した熱が記録材Ｐに付与され、未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト１００から曲率分離され、定着排紙ローラ（不図示）で排出される。プリント動作が終了すると定着動作終了の指示により、電源供給部７９からの給電を停止してモータMを停止させる。
【００３９】
●回転発熱体
次に、回転発熱体である定着ベルト１００の構成について、図５を用いて詳細に説明する。
【００４０】
図５は定着ベルト長手の層構成模式図であり、矢印Ａ方向（Ｚ方向）が内周側である。
【００４１】
本実施例における定着ベルト１００は、内周側から外周側へ順に、基層１０１、発熱層１０２、弾性層１０３、離型層１０４の4層複合構造である。また、回転軸方向端部には、給電電極部１０５がある。
【００４２】
基層１０１は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の樹脂ベルト、が使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２４ｍｍの円筒状ポリイミドベルトを用いた。定着ベルトの発熱層長さは、３００〜３３０[ｍｍ]である。
【００４３】
発熱層１０２は、後述する。弾性層１０３は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さとして４００μｍ以下、かつ高熱伝導性のシリコーンゴム、フッ素ゴム材料を使用している。
【００４４】
離型層１０４は厚さ２０μｍのＰＦＡチューブを用いた。離型層１０４はシリコーン樹脂から成る接着剤により弾性層１０３と接着されている。また、離型層としてはＰＦＡコートを用いても良く、必要な厚さ、機械的及び電気的強度に応じてＰＦＡチューブとＰＦＡコートを使い分けることが出来る。
【００４５】
更に、定着ベルト１００の両端部には給電電極部１０５が形成されており、給電電極部１０５は発熱層１０２の両端と電気的に接続される。給電電極部１０５は定着ベルト100の両端部に全周にわたって、形成されている。給電電極部１０５は銀・パラジウムを含んだ導電特性を有する材料を用いている。
【００４６】
本実施例の発熱層１０２は、ベースのポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂の中に、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーを分散させて、発熱層を形成している。
【００４７】
ベースのポリイミド樹脂は、通常、少なくとも１種の芳香族ジアミンと少なくとも１種の芳香族テトラカルボン酸二無水物とを有機極性溶媒中で重合してなるポリアミド酸がイミド転化されてポリイミド樹脂を形成する。発熱層の厚さとして２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下１０μｍ以上のものを使用している。
【００４８】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボン分子、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、黒鉛繊維を使用している。高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、金属粒子、例えば、銅粒子、銀粒子、アルミニウム粒子、ニッケル粒子、鉄粒子を使用している。
【００４９】
発熱層の総抵抗値は１０．０Ωである。従って、電圧が１００Ｖの交流電源を通電する際に発生する電力は１０００Ｗである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、導電性フィラーの混合比率により適宜調整することができる。
【００５０】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する原因としては、高温により基材のポリイミド樹脂がミクロに収縮し、抵抗調整材であるカーボンファイバーが近接し、電気的に繋がり、抵抗が低下することが考えられる。
【００５１】
その他の原因としては、熱により、カーボンが分子運動し、カーボン同士が配向することにより電流パスが形成され、抵抗が低下することが考えられる。高温下の耐久で、抵抗値が上昇する原因としては、導電性フィラーの金属粒子が酸化して、抵抗値が上昇してしまうことが考えられる。
【００５２】
比較実験
本比較実験は、下記に示す条件の発熱層を作成し、恒温層を250℃に設定し、その中にベルトを放置し、所定時間ごとに、ベルトの抵抗値を測定した。温度を250℃に設定した理由は、定着装置が画像形成中に成りうる上限温度である。温度が低いと、抵抗値変動率も低下する。
【００５３】
本実験では、高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボンファイバーを使用している。カーボンファイバーの繊維径は20nm〜200nmであり、繊維長さが0.1μm〜10μｍ、比重は0.1〜1g/ｃｍ^3である。
【００５４】
本実験では、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、ニッケル粒子を使用している。ニッケル粒子の平均粒子径が0.1〜5.0[μm]であり、比重は、5〜10 g/ｃｍ^3である。
【００５５】
導電性フィラーのカーボン系、ニッケル系は、ベースのポリイミド樹脂に対して、重量パーセントで投入した。
【００５６】
発熱層の製造方法は、ポリアミド溶液に各導電性フィラーを所定量添加し、羽つき攪拌機中で10分間混合して、導電性フィラーを含むポリアミド溶液を製造する液製造工程。
ポリアミド溶液を円筒形状の金型の外面に塗布し、リング状ダイスを金型の外側に走らせて、膜厚を管理し、乾燥させる円筒形製造工程。
ポリアミド溶液350℃で1時間焼成させて、イミド化反応工程。
からなる。
【００５７】
発熱層は厚さが６０μｍ、直径が２４ｍｍの円筒状、長さが300ｍｍとした。ベルトの抵抗値測定は、アジレント・テクノロジー社製の4284A  Precision  LCRメータを使って、四端子法で測定した。端子は円筒発熱体の両端面を挟んで測定した。ベルト測定時は、室温23℃に冷却して測定した。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表の×は、初期と、1000ｈ後の抵抗変動率が−５〜＋５％より大きい。
表の△は、初期と、1000ｈ後の抵抗変動率が−５〜＋５％以内。
表の○は、初期と、1000ｈ後の抵抗変動率が−1〜＋1％以内である。
【００６０】
図６に、比較実験1〜6の耐久に対する抵抗値変化のグラフを示す。図６の横軸は耐久時間[h]を示し、縦軸は、初期の抵抗値に対する抵抗変化率[%]を示す。
【００６１】
本件の耐久時間に対する抵抗変動率の目標値は、−５〜＋５[％]であり、図6の実験結果より、ベースのポリイミド樹脂に対して、カーボン系導電性フィラーを20〜40[vol%]、ニッケル系導電性フィラーを１０〜３０[vol%]投入すると、高温下で耐久しても抵抗変動が抑えられる。
【００６２】
第２実施例
第１実施例では、ベースのポリイミド樹脂の中に、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと下降する導電性フィラーをブレンドして１つの発熱層を作成していた。
【００６３】
本実施例では、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーを入れた発熱層と、抵抗値が下降する導電性フィラーを入れた発熱層の２つの発熱層を設けた実施例である。
【００６４】
本実施例の定着ベルトの層構成を、図７を用いて詳細に説明する。
【００６５】
図７は定着ベルト長手の層構成模式図であり、矢印Ａ方向（Ｚ方向）が内周側である。
【００６６】
本実施例における定着ベルト１００は、内周側から外周側へ順に、発熱層１０２A、発熱層１０２B、弾性層１０３、離型層１０４の4層複合構造である。また、回転軸方向端部には、給電電極部１０５と、給電電極部１０５からの電流が、１０２Bの発熱層に直接流れないようにするための、絶縁層１０６がある。本実施例では、基材は発熱層と兼ねている。
【００６７】
弾性層１０３、離型層１０４、給電電極部１０５は実施例１と同様なので、説明を省略する。絶縁層106は、ポリイミド樹脂材料である。
【００６８】
本実施例の発熱層１０２Aは、ベースのポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂の中に、高温下での耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーを均一に分散させて、発熱層を形成している。発熱層１０２Bは、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーを均一に分散させて、発熱層を形成している。
【００６９】
発熱層の厚さとして２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下１０μｍ以上のものを使用している。定着ベルトの発熱層長さは、300〜330[mm]、定着ベルトの直径（内径）は24[mm]である。
【００７０】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボン分子、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、黒鉛繊維を使用している。高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、金属粒子、例えば、銅粒子、銀粒子、アルミニウム粒子、ニッケル粒子、鉄粒子を使用している。高温下の耐久で、抵抗値上昇・下降の原因は実施例１と同じのため割愛する。
【００７１】
比較実験
本実施例の発熱ベルトの層構成は、上述したように図７である。比較実験用に図８に示したベルト層構成も作成した。図８の１０２は発熱層であり、基材と兼ねている。発熱層は、ベースであるポリイミド樹脂に導電性フィラーを混ぜて製造している。１０３は弾性層であり、１０４は離型層である。１０５は給電するための給電部電極である。
【００７２】
本実験では、発熱層のベースとして、ポリイミド樹脂を使用しており、前記ポリイミド樹脂の中に、導電性フィラーを入れることにより、抵抗調整を行っている。
【００７３】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボンファイバーを使用している。カーボンファイバーの繊維径は20nm〜200nmであり、繊維長さが0.1μm〜10μｍ、比重は0.1〜１g/ｃｍ^3である。
【００７４】
高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、ニッケル粒子を使用している。ニッケル粒子の平均粒子径が0.1〜5.0[μm]であり、比重は、５〜１０ g/ｃｍ^3である。
【００７５】
本比較実験は、下記に示す条件の発熱層を作成し、恒温層を250℃に設定し、その中にベルトを放置し、所定時間ごとに、ベルトの抵抗値を測定した。導電性フィラーのカーボン系、ニッケル系は、ベースのポリイミド樹脂に対して、重量パーセントで投入した。
【００７６】
発熱層の製造方法は、ポリアミド溶液に各導電性フィラーを所定量添加し、羽つき攪拌機中で10分間混合して、導電性フィラーを含むポリアミド樹脂を円筒形状の金型の外面に塗布し、リング状ダイスを金型の外側に走らせて、総厚を管理し、金型のまま、乾燥させ、350℃で1時間焼結させて、発熱層を製造した。発熱層は、直径が２４ｍｍの円筒状、長さが300ｍｍとした。
【００７７】
ベルトの抵抗値測定は、アジレント・テクノロジー社製の4284A  Precision  LCRメータを使って、四端子法で測定した。端子は円筒発熱体の端面を挟んで測定した。ベルト測定時は、室温23℃に冷却して測定した。
【００７８】
発熱層１０２Aはカーボン繊維を、ベースのポリイミド樹脂の重量に対して30[wt%]添加して、層厚32[μm]の厚さにして製造した。発熱層１０２Bはニッケル粒子を、ベースのポリイミド樹脂の重量に対して２０[wt%]添加して、層厚20[μm]の厚さにして製造した。
【００７９】
各層は、ポリイミド系接着剤で接着している。接着剤の厚みは約1[μm]である。発熱層の総抵抗値は１０．０Ωである。従って、電圧が１００Ｖの交流電源を通電する際に発生する電力は１０００Ｗである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、導電性フィラーの混合比率、発熱層の層厚により適宜調整することができる。
【００８０】
給電電極部１０５が設置されるのは、２つの発熱層のうち抵抗の高い側である。本実施例では、発熱層10２Aの体積抵抗＞発熱層102Bの体積抵抗となっている。抵抗値の低い発熱体層にも電流が流れやすくするためである。
【００８１】
【表２】
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【００８２】
図９に、比較実験1〜3の耐久に対する抵抗値変化のグラフを示す。図９の横軸は耐久時間[h]を示し、縦軸は、初期の抵抗値に対する抵抗変化率[%]を示す。
【００８３】
本件の耐久時間に対する抵抗変動率の目標値は、−５〜＋５[％]であり、図9の実験結果より、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーを添加した発熱層と、下降する導電性フィラーを添加した発熱層を持つことにより、高温下で耐久しても抵抗変動が抑えられる。
【００８４】
第３実施例
本実施例は第２実施例の変形例であり、定着ベルト層構成が異なる。図１０に、本実施例の定着ベルトの層構成を示す。第２実施例の定着ベルト層構成に対して、絶縁層１０６が片側にしかない構成である。
【００８５】
図１０の矢印Ａ方向（Ｚ方向）が内周側である。本実施例における定着ベルト１００は、内周側から外周側へ順に、発熱層１０２A、発熱層１０２B、弾性層１０３、離型層１０４の4層複合構造である。また、回転軸方向端部には、給電電極部１０５と、給電電極部１０５からの電流が、１０２Bの発熱層に直接流れないようにするための、絶縁層１０６がある。本実施例では、基材は発熱層と兼ねている。
【００８６】
弾性層１０３、離型層１０４、給電電極部１０５は実施例１と同様である。絶縁層106は、ポリイミド樹脂材料である。
【００８７】
本実施例の発熱層１０２Aは、ベースのポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂の中に、高温下での耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーを均一に分散させて、発熱層を形成している。発熱層１０２Bは、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーを均一に分散させて、発熱層を形成している。
【００８８】
発熱層の厚さとして２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下１０μｍ以上のものを使用している。定着ベルトの発熱層長さは、300〜330[mm]、定着ベルトの直径（内径）は24[mm]である。
【００８９】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボン分子、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、黒鉛繊維を使用している。高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、金属粒子、例えば、銅粒子、銀粒子、アルミニウム粒子、ニッケル粒子、鉄粒子を使用している。高温下の耐久で、抵抗値上昇・下降の原因は実施例１と同じのため割愛する。
【００９０】
比較実験
本比較実験は、本実施例である図１０と、比較実験用の図８で実験を行った。本実験では、発熱層のベースとして、ポリイミド樹脂を使用しており、前記ポリイミド樹脂の中に、導電性フィラーを入れることにより、抵抗調整を行っている。
【００９１】
高温下の耐久で、抵抗値が下降する導電性フィラーとして、カーボンファイバーを使用している。カーボンファイバーの繊維径は20nm〜200nmであり、繊維長さが0.1μm〜10μｍ、比重は0.1〜１g/ｃｍ^3である。
【００９２】
高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーとして、ニッケル粒子を使用している。ニッケル粒子の平均粒子径が0.1〜5.0[μm]であり、比重は、５〜１０ g/ｃｍ^3である。
【００９３】
本比較実験は、下記に示す条件の発熱層を作成し、恒温層を250℃に設定し、その中にベルトを放置し、所定時間ごとに、ベルトの抵抗値を測定した。導電性フィラーのカーボン系、ニッケル系は、ベースのポリイミド樹脂に対して、重量パーセントで投入した。発熱層は、直径が２４ｍｍの円筒状、長さが300ｍｍとした。
【００９４】
ベルトの抵抗値測定は、アジレント・テクノロジー社製の4284A  Precision  LCRメータを使って、四端子法で測定した。端子は円筒発熱体の端面を挟んで測定した。ベルト測定時は、室温23℃に冷却して測定した。
【００９５】
発熱層の製造方法は、導電性フィラーを含むポリイミド樹脂を円筒形状の金型の外面に塗布し、リング状ダイスを金型の外側に走らせて、総厚を管理し、金型のまま、乾燥させ、350℃で1時間焼結させて、製造した。
【００９６】
発熱層１０２Aはカーボン繊維を、ベースのポリイミド樹脂の重量に対して30[wt%]投入した材料を使用して、層厚32[μm]の厚さにして製造した。発熱層１０２Bはニッケル粒子を、ベースのポリイミド樹脂の重量に対して20[wt%]投入した材料を使用して、層厚20[μm]の厚さにして製造した。
【００９７】
各層は、ポリイミド系接着剤で接着している。接着剤の厚みは約1[μm]である。発熱層の総抵抗値は１０．０Ωである。従って、電圧が１００Ｖの交流電源を通電する際に発生する電力は１０００Ｗである。尚、この抵抗値は定着装置として必要な発熱量によって適宜決定すればよく、導電性フィラーの混合比率、発熱層の層厚により適宜調整することができる。
【００９８】
本実施例では、発熱層102A、102BのZ軸方向の位置は、特に指定はない。発熱層102Bが102Aより内面側（下側）でもよい。
【００９９】
【表３】
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【０１００】
図１１に、比較実験1〜3の耐久に対する抵抗値変化のグラフを示す。図１１の横軸は耐久時間[h]を示し、縦軸は、初期の抵抗値に対する抵抗変化率[%]を示す。
【０１０１】
本件の耐久時間に対する抵抗変動率の目標値は、−５〜＋５[％]であり、図１１の実験結果より、高温下の耐久で、抵抗値が上昇する導電性フィラーと、下降する導電性フィラーの発熱層を持つ層構成にすることにより、高温下で耐久しても抵抗変動が抑えられる。
【０１０２】
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の画像形成装置に関する。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  定着ベルト、１０１  基層、１０２  抵抗発熱層、１０３  弾性層、
１０４  離型層、１０５  給電層、１１０  加圧ローラ、１１３  摺動部材、
７９  電源供給部、８１  給電電極部材、Ｍ  モータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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