(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間使用しても安定した発熱を行うことができる定着ベルトを提供する。【解決手段】本発明に係る定着ベルトは、長手方向の接合部２を有する非磁性金属層１を少なくとも備え、接合部は直接接合しており、接合部の引張強度保持率が１５％以上１００％以下である定着ベルトである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の接合部を有する非磁性金属層を少なくとも備え、前記接合部は直接接合しており、前記接合部の引張強度保持率が１５％以上１００％以下であることを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
前記非磁性金属層の膜厚に対する前記接合部の段差比率が−１０％以上１００％以下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】
前記非磁性金属層が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選ばれる少なくとも１つである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】
前記非磁性金属層の膜厚が、１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記非磁性金属層の少なくとも一方の面にポリイミド樹脂層を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着ベルト。
【請求項６】
前記非磁性金属層の少なくとも一方の面にポリイミド樹脂層を備える積層体の屈曲耐久１５０万回後の発熱特性保持率が９５％以上であることを特徴とする請求項５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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される定着装置等に好適に用いることができる定着ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置では、複写紙上に形成される未定着のトナー像を熱定着するための定着方式としてポリイミド樹脂シームレスベルトや金属薄膜シームレス管を使用したベルト定着方式が用いられている。
このようなベルト定着方式が採用される画像形成装置では、例えば、過去に「円柱状の内型部材に、金属製薄膜シートの少なくとも１方の面をポリイミド前駆体で被膜し、且つ乾燥して溶媒を除去したシート状フィルムを巻き付け、該シート状フィルムの巻き始めと巻き終わりを重ね合わせ、該巻き付けたシート状フィルムの外側に管状の外型部材を嵌め込み、前記内型部材と、前記外型部材と、前記シート状フィルムを加熱して、前記ポリイミド前駆体のイミド転化反応を行わせると同時に、前記シート状フィルムの重ね合わせ部を接合し、前記シート状フィルムを管状体にすることを特徴とする管状体の製造方法」及び「金属チューブの製造方法により製造されたことを特徴とする金属チューブ」、「金属チューブの少なくとも一方の面に樹脂層を被膜したことを特徴とする画像形成装置の定着用フィルム」が提案されている（特開２０００−２８０３３９号公報等参照）。この定着用フィルムは、膜厚の精度が高く、低コストで製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ポリイミド前駆体からなるポリイミド樹脂層を介して接合される金属チューブを用いた定着ベルトは、金属薄膜シート同士が直接的に接合されておらず、電磁誘導過熱などで発熱させる場合に、発熱ムラが起こるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、非磁性金属層において、接合部において十分な引張強度保持率を有し、且つ直接金属層を接合させることにより長期間使用しても安定した発熱を行うことができる定着ベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る定着ベルトは、長手方向の接合部を有する非磁性金属層を少なくとも備え、接合部は直接接合しており、接合部の引張強度保持率が１５％以上１００％以下である定着ベルトである。ここでいう長手方向とは円筒体の周方向に対して垂直方向のことをいう。また、接合部とは、非磁性金属層を形成する皮膜の端部同士を重ね合わせて接合した部分のことをいい、非磁性金属層の内周面及び外周面にある境界線の間にある部分のことをいう。また、直接接合とは、非磁性金属層を形成する皮膜の端部同士を重ね合わせる際に間に異種材料を介在させないで接合させることを意味する。更に、接合部の引張強度保持率とは、接合部を含まない部分の引張強度を１００％としたときの接合部を含む部分の引張強度の比率をいう。
【０００７】
非磁性金属層は、アルミニウム、銅、銀、ステンレス及び真鍮などからなる非磁性金属膜又は非磁性金属箔を用いることができる。中でもアルミニウム膜、アルミニウム合金膜、銅膜、銅合金膜又はこれらの箔材を用いることが好ましい。また、これらの非磁性金属膜又は非磁性金属箔はメッキ、蒸着、圧延等の公知の方法で作製される。
【０００８】
非磁性金属層の長手方向の接合部の接合方法は、冶金結合できる方法であればよく、中でも固相接合を用いることが好ましい。冶金結合できる方法としては、特に限定されないが、非磁性金属同士を加熱しながら加圧する方法や、非磁性金属同士の界面に振動を与えながら加圧する方法などが挙げられる。例えば、拡散接合、摩擦接合、熱間圧接、冷間圧接、爆発圧接および超音波接合などの方法を用いることができる。また、必要に応じて圧延の工程を設けてもよい。
【０００９】
非磁性金属層の接合部の形状は、特に限定されることはないが、長手方向に螺旋状、斜め状、直線状で設けられ、中でも直線状に設けられることが好ましい。直線状において、多少蛇行していても問題はない。また、接合部の幅は、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１０】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層の膜厚に対する接合部の段差比率が−１０％以上１００％以下である定着ベルトである。ここでいう非磁性金属層の膜厚に対する接合部の段差比率とは、接合部を含まない部分の膜厚を１００％としたとき、接合部を含む部分の最大膜厚と接合部を含まない部分の膜厚の差（段差）の比率をいう。なお、最大膜厚は、接合部の膜厚を任意に測定し、その中で最も大きかった値をいう。
【００１１】
非磁性金属層の接合部は、図１に示すような断面状態になっており、接合部と接合部ではない部分との段差が境界線において生じていると考えられる。この段差は、接合時の条件を適切に管理することにより、制御することが可能である。段差を小さくした方が好ましい場合は、接合時において、接合部の幅を狭くするか、接合部にかかる圧力を高くすることによって、段差をより小さくすることができ、この場合段差がほぼ無い図２に示すような断面状態になっていると考えられる。ただし、この段差を小さくした場合の弊害として、強度低下や耐久性の低下が懸念される。接合部と接合部でない部分の境界線に応力が集中するため、段差を小さくしようとして接合時の条件を強めに設定した場合に、その境界線部分の強度や耐久性が弱くなっていて、定着ベルトとして使用する際に機械的物性を満足できない懸念がある。本発明に係る定着ベルトは、接合時の条件を適切に制御することにより、定着ベルトとしての機械的物性と画質を両立することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金から選ばれる少なくとも１つである定着ベルトである。
【００１３】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層の膜厚が、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上４５μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。ここでいう非磁性金属層の膜厚とは、接合部を含まない部分の膜厚をいう。膜厚は、接合任意５点をダイヤルゲージを用いて測定した値を平均して求める。
【００１４】
また、非磁性金属層の接合部の膜厚は、１０μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１５】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層の少なくとも一方の面にポリイミド樹脂層を備える定着ベルトである。
【００１６】
ポリイミド樹脂層に使用されるポリイミド樹脂は、特に限定されるものではないが、耐熱性や強度の観点から少なくとも一種の芳香族ジアミンと少なくとも一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させて得られるポリイミド前駆体溶液をイミド転化してなるポリイミド樹脂であることが好ましい。
【００１７】
芳香族ジアミンの代表例としては、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３′−ジクロロベンジジン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニルジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジメチルベンジジン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、４，４′−ジアミノジフェニルプロパン、ｍ−キシリレンジアミン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、ヘキサメチレンジアミン、４,４−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノプロピルテトラメチレン、２,２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、３−メチルヘプタメチレンジアミン等を挙げることができる。中でも線膨張係数を０〜２５ｐｐｍ／Ｋにするためには、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンが特に好ましい。
【００１８】
また、芳香族テトラカルボン酸二無水物の代表例としては、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、２，３，３′，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２′−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物等を挙げることができる。中でも線膨張係数を０〜２５ｐｐｍ／Ｋにするためには、ピロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。
【００１９】
また、ポリイミド前駆体溶液には、本発明の性質を損なわない範囲内で、分散剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、レベリング剤、表面調節剤、水分吸収剤、ゲル化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、皮張り防止剤、界面活性剤、帯電防止剤、消泡剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、増粘剤などの公知の添加剤が添加されてもよい。さらに、このポリイミド前駆体溶液には、化学量論以上の脱水剤およびイミド化触媒が添加されてもよい。
【００２０】
次に、ポリイミド樹脂層の膜厚は、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層の少なくとも一方の面にポリイミド樹脂層を備える積層体の屈曲耐久１５０万回後の発熱特性保持率が９５％以上である定着ベルトである。ここでいう積層体とは、非磁性金属層の表面にポリイミド樹脂層を設けた状態のことをいい、ポリイミド樹脂層は非磁性金属層の片面又は両面に設けられている。また、屈曲耐久とは、一定の曲率半径及びストロークにおいて積層体を屈曲させることをいう。更に、発熱特性保持率とは、コイルから発生させる磁界に対する非磁性金属からの磁界の大きさをコイルにかかる抵抗値で測定し、非磁性金属の屈曲耐久１５０万回後のコイルの抵抗保持率を測定したものをいう。
【００２２】
本発明に係る定着ベルトは、長手方向の接合部を有する非磁性金属層を少なくとも備え、必要に応じて、ポリイミド樹脂層、弾性層、離型層またはその他の層を任意に積層した管状物が用いられる。
【００２３】
弾性層は、シリコーンゴム、フッ素ゴムあるいはこれらの混合物が用いられる。シリコーンゴムとしては液状で市販されている室温硬化性シリコーンゴム（シリコーンＲＴＶ）などが挙げられる。またこれらの弾性層の中には熱伝導性を改良するための窒化硼素や金属フィラーあるいはカーボン、黒鉛、カーボンナノファイバーなどを混合することができる。弾性層の硬度はＪＩＳ Ａ 硬度で３度以上７０度以下が好ましく、１０度以上５０度以下の範囲がカラートナーを包み込む効果からより好ましい。
【００２４】
弾性層の膜厚は、５０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、定着動作時の弾性層の変形に離型層であるフッ素樹脂層が追従できる膜厚、あるいは弾性層の熱伝導性の面から５０μｍ以上５００μｍ以下であることがより好ましい。また、５０μｍ未満になると弾性力が乏しくなり、トナーを包み込む効果が小さくなり好ましくない。
【００２５】
離型層は、フッ素樹脂が好ましく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）などを単体、または混合して使用できる。離型層の膜厚は、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲が好ましく、１５μｍ以上２０μｍ以下の範囲であると熱伝導性の面で特に好ましい。これらの離型層の中には、離型性を損なわない範囲でオフセット現象を回避するために導電性フィラーやあるいは耐摩耗性向上のためにシリカ等の充填材を混合することができる。
【００２６】
＜非磁性金属層の物性＞
（１）引張強度保持率
本発明の実施の形態に係る非磁性金属層は、接合部の引張強度保持率が１５％以上１００％以下であることが好ましい。このときの非磁性金属層の引張強度は５０ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下である。
【００２７】
（２）屈曲耐久
本発明の実施の形態に係る非磁性金属層は、接合部を含む非磁性金属層の屈曲強度が１万回以上１０００万回以下である。屈曲強度が１万回以上１０００万回以下であれば、定着ベルトとして使用した際に、安定した発熱を行うことが出来るため、好ましい。
【００２８】
（３）発熱特性保持率
非磁性金属層の少なくとも一方の面にポリイミド樹脂層を備える積層体の屈曲耐久１５０万回後の発熱特性保持率が９５％以上である。屈曲耐久１５０万回後の発熱特性保持率が９５％以上であれば、安定した発熱ができるため、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の非磁性金属層の接合部の断面図１である。
【図２】本発明の非磁性金属層の接合部の断面図２である。
【図３】本発明の実施の形態に係る非磁性金属層である。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着ベルトの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施の形態に係る定着ベルトは、図３に示すような長手方向の接合部を有する非磁性金属層を少なくとも備え、必要に応じて、ポリイミド樹脂層、弾性層、離型層またはその他の層を任意に積層した管状物が挙げられる。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る定着ベルトは、図４に示すように、長手方向の接合部を有する非磁性金属層の両面にポリイミド樹脂層を形成し、その外側に弾性層および離型層を積層した管状物が挙げられる。
【００３２】
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態に係る定着ベルトについて更に詳しく説明する。また、本発明に係る定着ベルトの非磁性金属層の評価方法は下記の測定器で評価した。
【実施例１】
【００３３】
（１）非磁性金属層の調整
非磁性金属であるアルミニウム箔（Ａ３００３−Ｈ−：２０μｍ）を用いて、端部を１．０ｍｍ重ね合わせて超音波接合を用いて端部を接合させ、段差比率が６７．５％となるように調整したアルミニウム層を作製した。
【００３４】
（２）引張強度保持率の測定
オートグラフ引張試験機（島津製作所製）を用いて金属材料引張試験方法ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準じて、接合部を含む非磁性金属層及び接合部を含まない非磁性金属層の引張強度を測定した。接合部を含む非磁性金属層の引張強度は９８．２ＭＰａであり、接合部を含まない非磁性金属層の引張強度は１１４．３ＭＰａであり、非磁性金属層の引張強度保持率は８５．９％であった。
【００３５】
（３）ポリイミド樹脂層の作製
ポリアミック酸溶液（組成ＰＭＤＡ／ＯＤＡ、固形分１５．５重量％）を用いて、アルミニウム層の外面に塗布し、３７０℃で１７分間焼成した後、内面に塗布し、３５０℃で１７分間焼成し、イミド化させて、アルミニウム層との積層体を作製した。
【００３６】
（４）発熱特性保持率の測定
ＪＩＳ  Ｃ５０１６に準じてＵ字曲げ屈曲耐久試験機を用いて以下の条件で積層体の屈曲耐久を行い、積層体の屈曲耐久及びコイルからの周波数に対する屈曲耐久１５０万回後のコイルにかかる抵抗値から発熱特性保持率を測定した。
曲率半径：３ｍｍ（クリアランス６ｍｍ）
ストローク：８０ｍｍ
周波数：２５ｋＨｚ
測定した結果、屈曲耐久１５０万回後の発熱特性保持率は９５％であり、屈曲耐久は５００万回であった。
【００３７】
（５）弾性層の作製
前記積層体の表面にプライマーを塗布した。プライマーは（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名：ＸＰ−８１−４０５）Ａ，Ｂ２液を予め１：１の割合で混合したものを用い刷毛で均一に塗布した後、１６０℃のオーブンに入れ２０分間乾燥した。
次いで、液状シリコーンゴム（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名：ＸＥ１５−Ｂ９０５５）Ａ，Ｂ２液を予め１：１の割合で混合した液状ゴムを積層体外周側に塗布し、２００℃の温度で１０分一次加硫を行い、その後、２２０℃の温度で２時間二次加硫を実施し、膜厚２００μｍの弾性層を設けた円筒体を作製した。
【００３８】
（６）離型層の作製
弾性層表面をコロナ放電機により表面を行い、次いでシリコーンゴム表面に液状プライマー（三井デュポンフロロケミカル社製ＰＲ−９９０ＣＬ）を塗布し、室温で１０分乾燥後、２００℃のオーブンに入れ１０分間乾燥した。
次いで、粘度２００センチポイズに調整したＰＦＡディスパーション（デュポン社製商品名ＰＦＡ９２０ＨＰプラス：ＥＮ−５６０ＣＬ）に円筒体を浸漬させ、所定の速度で引上げ、最終の厚さで１５μｍとなるようにコーティングし常温で３０分乾燥後、３４０℃のオーブンに入れ１０分間焼成して離型層を設けた定着ベルトを作製した。
【００３９】
（７）定着ベルトの評価
作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例２】
【００４０】
段差比率を６．５％に変更してアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００４１】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は６３．５％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例３】
【００４２】
非磁性金属をアルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０−Ｈ−：２０μｍ）に変更してアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００４３】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は８２．７％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例４】
【００４４】
非磁性金属をアルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０−Ｈ−：５０μｍ）に変更してアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００４５】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は９６．８％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例５】
【００４６】
非磁性金属をアルミニウム箔（Ａ１Ｎ３０−Ｈ−：１２μｍ）に変更してアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００４７】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は６０．４％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例６】
【００４８】
非磁性金属をアルミニウム合金箔（Ａ８０２１−Ｏ−：４０μｍ）に変更してアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００４９】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は５６．６％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例７】
【００５０】
非磁性金属を電解銅箔（ＳＴＤタイプ：１８μｍ）に変更して銅層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００５１】
作製した銅層の引張強度保持率は８９．９％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例８】
【００５２】
非磁性金属を電解銅箔（ＳＴＤタイプ：１８μｍ）及び段差比率を６．０％に変更して銅層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００５３】
作製した銅層の引張強度保持率は１５．８％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【実施例９】
【００５４】
端部を０．５ｍｍ重ね合わせてアルミニウム層を作製した以外は、実施例１同様に定着ベルトを作製した。
【００５５】
作製したアルミニウム層の引張強度保持率は９３％であり、作製した定着ベルトを用いて画像評価を行ったところ、良好な画像が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る定着ベルトは、非磁性金属層の強度保持率が高いため長期間使用した場合でも安定した発熱を行うことができる特徴を有し、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置の画像定着装置並びにその画像定着装置の加熱手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１      非磁性金属層
２      接合部
３      接合部境界線
４      ポリイミド樹脂層
５      弾性層
６      離型層
【図１】
2017116874.tif 000003
【図２】
2017116874.tif 000004
【図３】
2017116874.tif 000005
【図４】
2017116874.tif 000006