JP2004333750A

JP2004333750A - Fixing belt

Info

Publication number: JP2004333750A
Application number: JP2003128016A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Arai; 信弘新井
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing belt that uses a substrate formed from electroforming, in which the ends of the substrate are made harder than its middle in order to improve its end strength the degree of which is a factor of degradation in the heat-resistant durability of the fixing belt used for an image heating device of an on-demand type. <P>SOLUTION: The fixing belt 10 has a metal layer 1 formed from at least electroforming and a releasing layer 3, the metal layer having the ends that are partially harder than its middle. The use of the electroforming belt substrate having the ends harder than the middle ensures sufficient end strength for continuous heating drive. Accordingly, that provides the satisfactory, good quality fixing belt that satisfies the heat-resistant durability and ensures image fixability as well. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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）に転写方式或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）を記録材面に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、近年、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或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記録材を導入してベルトと一緒に挟持搬送させる事で、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事が出来る。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良く、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にベルト加熱方式の像加熱装置の一構成例を示す。すなわち、この加熱方式では一般に、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ｔを形成担持させた記録材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を記録材面に熱圧定着させる。
【０００５】
この様なベルト加熱方式に使用されるベルトとしては耐熱性樹脂等が用いられ、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、更に機械を高速化、高耐久化した場合、一般的に樹脂フィルムでは強度が小さく、また、熱伝導率も小さいため不十分である。この事から、強度に優れ、熱伝導率の高い金属、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事が提案されている。
【０００６】
特許文献１に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が開示されている。すなわち、磁束によりベルト自身或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、生じた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事が出来るため、消費エネルギーの効率アップが期待できる。図４に電磁誘導加熱方式の定着ベルトを用いた像加熱装置の一構成例を示す。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、定着ニップ部Ｎに通紙される記録材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像加熱装置の磁場発生手段模型図を示す。図５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における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】
一方、前記ベルト加熱方式の定着装置において金属製等のシームレスベルト部材を用いる場合には、回転駆動される前記シームレスベルト部材１０の定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ３０及びセラミックヒータ１２の部品精度のバラツキや、セラミックヒータの軸方向の温度分布によって、前記シームレスベルト部材にスラスト方向への寄り移動力が生じる場合がある。
【００１０】
これを規制するため、従来のフィルム加熱方式の定着装置の様に、定着ベルト１０の端部を固定型の端部規制用フランジ部材１５で受け止める構造が提案されている（図６及び図７）。また、特許文献２記載の加熱装置では、端部での耐熱耐久性を維持するため、定着フィルムの形状及び物性等を規定した対策を取っている。
【００１１】
特許文献３では金属スリーブの端部を保護する部材の構造について、特許文献４では金属スリーブの端部を保護する部材の材料について開示されているが、主に電磁誘導加熱方式の定着装置では図９に構成例を示す様に、前記シームレスベルト部材の端部とフランジ部材１５との摺擦を避けるためにシームレスベルト部材に従動型の端部規制用フランジ部材、いわゆる連れ回りタイプのものを取り付けた構造が提案されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平７−１１４２７６号公報
【特許文献２】
特開平６−３１４０４３号公報
【特許文献３】
特開２００２−３２３８２１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２４６１５１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記シームレスベルト部材端部をフランジ部材で受け止めた構造では、シームレスベルト部材は定着ニップ部での屈曲を繰り返しながら、かつフランジ部材を端面に密着した状態で「駆動／停止」を繰り返し行う断続回転駆動を行う事となり、一般的にシームレスベルト部材の端部とフランジ部材との摺擦により、シームレスベルト部材の端部は負荷を絶えず受けて疲労し易くなり、図８のように折れ・シワ・割れ及び亀裂等が発生して長期間の耐熱耐久性を維持する事が難しい場合があった。また、図９の構成の定着装置ではシームレスベルト部材と端部規制用フランジ部材との接触領域での摩擦力により従動する構造であるため、画像形成装置の高速印字化に十分に対応できていない場合があった。
【００１４】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、像加熱装置に用いられる定着ベルトの耐熱耐久性低下の要因となる定着ベルト端部の疲労を改善するために、中央部より硬い端部を有する電鋳からなる基材を用いた定着ベルトを提供する事を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の本発明により達成される。
（１）少なくとも電鋳からなる金属層と、該金属層上に設けられた離型層と、を有する定着ベルトであって、これらの層が、該ベルトの長手方向に直行する方向における一方の端部から中央部を経て他方の端部まで連続層を形成し、かつ該金属層の両端部が中央部より硬い事を特徴とする定着ベルト。
（２）前記金属層の中央部のマイクロビッカース硬度が３００〜４００であり、該金属層の両端部のマイクロビッカース硬度が３３０以上で、かつ該中央部のマイクロビッカース硬度よりも高い事を特徴とする前記（１）に記載の定着ベルト。
（３）前記金属層において、前記中央部と両端部での肉厚がほぼ均一である事を特徴とする前記（１）又は（２）に記載の定着ベルト。
（４）前記金属層と離型層との間に、少なくとも弾性層を有する前記（１）〜（３）の何れかに記載の定着ベルト。
（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から選択された少なくとも一種を含むことを特徴とする前記（４）に記載の定着ベルト。
【００１６】
ここで、定着ベルトをエンドレスの筒状に形成した場合には、「中央部」とは定着ベルトが形成する筒状形状の軸方向中心を中心とし、軸方向に定着ベルトの８０〜９０％を構成する部分を表す。「端部」とは定着ベルトの端から軸方向に定着ベルトの５〜１０％を構成する部分を表す。図１０は本発明の定着ベルトの概略図であり、５が中央部、６が端部を表している。また、「肉厚が均一」とは該当する部分の（肉厚の最大値―肉厚の最小値）／（肉厚の平均値）が０．１以下の範囲にあることを表す。肉厚の均一性は、ベルトを軸方向に２分し、軸方向に１０ｍｍ間隔で、膜厚をハイデンハインで測定することにより評価する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の定着ベルトは、少なくとも金属層と離型層とを有し、金属層の硬度に関して、中央部より硬い端部を有する事を特徴とする定着ベルトである。また、前記中央部のマイクロビッカース硬度が３００〜４００であり、端部では３３０以上であることが好ましい。
【００１８】
本発明により、像加熱装置に用いられる定着ベルトに充分な端部強度を確保し、記録材との接触面積の大きい定着ベルト中央部に適度な弾性を付与し、記録材の良好な搬送性及び耐熱耐久性を満足する事が出来る。
【００１９】
（１）定着ベルト
次に本発明の定着ベルトについて説明する。この定着ベルトはエンドレスの筒状に形成されたものであり、図１は筒状構造の軸方向の断面の一部を示したものである。
【００２０】
図１は、本発明における定着ベルト１０の層構成模型図の一例である。本発明の定着ベルト１０は、電鋳からなる金属層１と、その外周面に積層した弾性層２と、更にその外周面に積層した離型層３と、金属層１の内周面に積層した摺動層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、或いは金属層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）を設けても良い。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物を使用すれば良く、その厚さは、通常、１〜１０μｍ程度である。
【００２１】
特に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、金属層１上に弾性層２を形成せず、金属層１上に離型層３を直接形成しても良く、図１中の弾性層２を省略した構造とする事も出来る。
【００２２】
本発明の定着ベルト１０は、主にセラミックヒータを熱源としたベルト加熱方式に用いられるが、この定着ベルト１０を電磁誘導加熱方式に用いても良く、その場合には、電鋳からなる金属層１が電磁誘導発熱性を示す発熱層として機能する。金属層１に交番磁束が作用する事で金属層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及び離型層３を介して、図４に示す定着ニップ部Ｎに通紙される記録材Ｐを加熱し、トナー画像の加熱定着がなされる。
【００２３】
ａ．金属層１
金属層１は、ステンレス鋼等の直円筒形状の母型を電鋳浴に浸漬させ、電鋳プロセスにより母型の外周面上に一度に、かつ非分割で形成される。前記金属層１の材質としては、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−タングステン等のニッケル合金が好ましい。ここで直円筒形状とは、軸方向において横断面が同一円形である筒形状をいう。
【００２４】
前記金属層１は、端部における割れ対策として中央部より硬い端部を有している。端部のみを局部的に硬くする手段としては、（１）電鋳時に端部を形成する母型位置に、他の母型位置よりも流速の速い液流（以後、噴流と呼ぶ）を局所的に当てる（２）電鋳時に端部を形成する母型位置に、他の母型位置よりも液温の高い液流（通常、＋２〜１０℃する）を局所的に当てる等の何れか、またはこれらを併用する手法が挙げられる。噴流はノズルや噴流管によって発生させることが好ましく、ノズルとしては母型の軸方向に沿って水平に吐出できるように、吐出パターンが扇形形状をしたものが好適である。噴流管としては母型の軸方向に沿って水平に吐出できるように、母型と平行に配置した配管に３〜２０ｍｍ間隔でφ１〜３の細孔を複数個、直線的に羅列したものが好適である。このノズルや噴流管から放出する液濃度は電鋳浴の液濃度と同じか、又は電鋳浴の液濃度よりも高いことが好ましい。これらの方法では、成膜時に母型近傍の電鋳浴中で消耗される光沢剤量を、端部を形成する母型位置近傍の電鋳浴のみ積極的に回復させることによって、中央部と端部を形成する母型近傍の電鋳浴中の光沢剤の濃度差を発生させ、その濃度差によって電鋳ニッケルの光沢剤含有量に差を生じさせ、結果的に電鋳ニッケルの硬度差を発現させるものである。硬度差を発現させる方法として流速の速い液流を用いる場合、液流の流速（初速）は３〜１４ｍ／ｓｅｃであることが好ましく、４〜７ｍ／ｓｅｃであることがより好ましい。また、液流の流量は２×１０^−４〜１×１０^−３ｍ^３／ｓｅｃであることが好ましく、３×１０^−４〜５×１０^−４ｍ^３／ｓｅｃであることがより好ましい。また、液温の高い液流を用いる場合、噴流の液温は電鋳浴の温度よりも２〜１０℃高いことが好ましく、２〜５℃高いことがより好ましい。ノズルや噴流管と端部を形成する母型位置間の距離は１０〜１００ｍｍであることが好ましく、２０〜５０ｍｍであることがより好ましい。
【００２５】
また、より良好な記録材の搬送性及びより高い耐久性を有するために、前記金属層１の中央部のマイクロビッカース硬度が３００〜４００であり、両端部は中央部より硬く、かつ３３０以上であることが好ましい。また、中央部のマイクロビッカース硬度は、３３０〜３８０であることがより好ましい。光沢剤の濃度差を生ずるための電鋳条件の設定及びベルトの脱型が困難となり、ベルト屈曲性劣化等の障害が生じる可能性があるため、端部のマイクロビッカース硬度は７００以下が好ましい。また、端部と中央部のマイクロビッカース硬度差は３０〜４００であることが好ましく、１００〜３００であることがより好ましい。
【００２６】
前記したが本発明の金属層１は、例えばステンレス鋼製等の直円筒形状の母型を陰極として、電鋳プロセスにより製造される。この場合の電鋳浴としては、スルファミン酸ニッケル浴、ワット浴、或いはニッケル合金浴等の公知の電鋳浴を用いる事ができ、ピット防止剤、光沢剤、ｐＨ調整剤等の添加剤を適宜加えても良い。例えば、以下に示すニッケル電鋳浴組成並びに電鋳条件が挙げられる。
【００２７】
［ニッケル電鋳浴組成］
（１）スルファミン酸ニッケル四水塩：３００〜４５０ｇ／ｌ
（２）塩化ニッケル：０〜３０ｇ／ｌ
（３）ホウ酸：３０〜４５ｇ／ｌ
（４）ピット防止剤、光沢剤、ｐＨ調整剤：適量
（５）ニッケル電鋳浴温度：５０±１０℃
（６）陰極電流密度：１〜２０Ａ／ｄｍ^２
ニッケル電鋳の機械的耐久性及び適度な圧縮応力を得るために電鋳浴に添加する光沢剤としては、サッカリン、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレントリスルホン酸ナトリウム等を含む応力減少剤と、２−ブチン−１，４−ジオール（以下、ブチンジオール）、クマリン、ジエチルトリアミン等を含むレベリング剤（平滑剤）が挙げられる。
【００２８】
その中で本発明では、ニッケル電鋳浴にサッカリンを０．１ｇ／ｌ以下、ブチンジオールを１ｇ／ｌ以下を添加する事が好ましい。より好ましくは、ニッケル電鋳浴にサッカリンを０．０５ｇ／ｌ以下、ブチンジオールを０．５ｇ／ｌ以下添加するのが良い。また、定着ベルトに要求される耐熱性の劣化や強度不足による耐久性低下が起こる恐れがあるため、光沢剤濃度の下限としては、サッカリンを０．００５ｇ／ｌ、ブチンジオールを０．０５ｇ／ｌにする事が好ましい。
【００２９】
金属層１の厚みは、次式で表される表皮深さよりも厚く、特に１μｍ以上にする事が好ましく、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
【００３０】
【数１】

【００３１】
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、これより深い所では電磁波の強度は１／ｅ以下になっており、逆に言うと殆どのエネルギーはこの深さまで吸収されている。金属層１があまりに薄いと、殆どの電磁エネルギーが吸収しきれなくなり効率が悪くなってくる事がある。また、金属層１があまりに厚いと、剛性が高くなり、屈曲性が悪くなって回転体として使用し難くなる事がある。また、セラミックヒータを使用するベルト加熱方式に金属層を用いる場合、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。また、良好なトナー画像の定着性及び記録材の搬送性を有するため、金属層の中央部と端部での肉厚が均一であることが好ましい。
【００３２】
ｂ．弾性層２
弾性層２は設けても設けなくても良い。弾性層２を設ける事により、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１の復元力を補って回転・屈曲による疲労を緩和する事が出来る。また、弾性層を付与することにより、定着ベルト離型層表面と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なうことが可能となる。弾性層２を設けた定着ベルトは、特に、未定着トナーのり量が多いカラー画像の加熱定着に適している。
【００３３】
弾性層２の材質としては、特に限定されず、耐熱性が良く、熱伝導率の良い物を選べば良い。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、シリコーンゴムがより好ましい。
【００３４】
弾性層２に使用される前記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事が出来る。
【００３５】
なお、必要に応じて、弾性層２には乾式シリカ、湿式シリカ等の補強性充填剤、炭酸カルシウム、石英粉、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）等を含有させても良い。
【００３６】
弾性層２の厚みは、良好な定着画像品質が得られるので、１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。また、１０００μｍ以下が好ましく、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記録材Ｐ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、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があまりに薄いと、定着ベルトが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ず、画像光沢ムラが発生してしまうことがある。また、弾性層２があまりに厚いと、弾性層の熱抵抗が大きくなり、クイックスタートを実現することが難しくなることがある。
【００３７】
弾性層２の硬度（ＪＩＳＫ６３０１（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°以下が好ましく、４５°以下がより好ましい。
【００３８】
弾性層２の熱伝導率λは２．５×１０^−１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上が好ましく、３．３×１０^−１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上がより好ましい。また、８．４×１０^−１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下が好ましく、６．３×１０^−１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下がより好ましい。熱伝導率λがあまりに小さい場合には熱抵抗が大きくなり、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る事がある。熱伝導率λがあまりに大きい場合には、硬度が高くなったり、圧縮永久歪みが悪化したりする事がある。この様な弾性層２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１上にコートし加熱硬化する方法、液状のシリコーンゴムと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良い。
【００３９】
ｃ．離型層３
本発明の定着ベルトは、離型層３を有することによって、記録材と定着ベルトとの離型性を向上させることができる。離型層３の材料としては特に限定されず、離型性、耐熱性の良い物を選べば良い。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）等のフッ素樹脂、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、特にＰＦＡが好ましい。なお、必要に応じて、離型層３にはカーボン、酸化すず等の導電剤等を離型層の１０質量％以下で含有させても良い。
【００４０】
離型層３の厚さは１μｍ以上が好ましい。また、１００μｍ以下が好ましい。離型層３があまりに薄いと、塗膜の塗りムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足したりする事がある。また、離型層３があまりに厚いと、熱伝導が悪化する事があり、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなって、良好な熱伝達性や回転・屈曲による疲労の緩和性などの弾性層２の効果を相殺してしまうことがある。
【００４１】
この様な離型層３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物をコート・乾燥・焼成により、或いは予めチューブ化した物を被覆・接着する方法で形成すれば良く、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良い。
【００４２】
ｄ．摺動層４
摺動層４は本発明の必須成分ではないが、本発明の像加熱定着装置を作動させる際の駆動トルクの低減、作動時の耐摩耗対策を図る上で設ける事が好ましい。摺動層４を設けると、定着ベルトの熱容量を大きくしすぎる事なく、金属層１に発生した熱が定着ベルトの内周面側に向かわないように断熱できるので、摺動層４が無い場合と比較して記録材Ｐ側への熱供給効率が良くなり、消費電力も抑える事が出来る。また、立ち上がり時間の短縮を図る事が出来る。
【００４３】
摺動層４の材質としては、高耐熱性で強度が高く、耐摩耗性に優れ、表面が滑らかに出来る物を選べば良い。特にポリイミド樹脂等が好ましい。なお、必要に応じて摺動層４には摺動剤としてフッ素樹脂粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等を含有させても良い。
【００４４】
摺動層４の厚さとしては５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。また、１００μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がより好ましい。摺動層４があまりに薄いと耐久性が不足する事がある。摺動層４があまりに厚いと定着ベルトの熱容量が大きくなり、立ち上がり時間が長くなる事がある。
【００４５】
この様な摺動層４は公知の方法、例えば、液状の材料をコート・乾燥・硬化等の方法、或いは予めチューブ化した物を貼り付ける方法等で形成すれば良い。
【００４６】
【実施例】
［実験例１］
（実施例１）
金属層１として長さ２５０ｍｍ、内径３４ｍｍ、肉厚５０μｍ、軸方向の両端部が中央部よりも硬いニッケル電鋳無端ベルトを以下の手段で作製した。ニッケル電鋳ベルト基材の作製条件として、電鋳浴組成と電鋳条件を次に示す。なお、電鋳浴内に扇形ノズルを設置して、このノズルから電鋳浴と同じ液組成の液流を、端部を形成する母型位置に向かって当てた。
【００４７】
［電鋳浴組成］
（１）スルファミン酸ニッケル四水塩：４５０ｇ／ｌ
（２）塩化ニッケル：１０ｇ／ｌ
（３）ホウ酸：４０ｇ／ｌ
（４）ピット防止剤：１ｇ／ｌ
（５）サッカリン：０．０５〜０．００５ｇ／ｌ
（６）２−ブチン−１，４−ジオール：０．５〜０．０５ｇ／ｌ
［電鋳条件］
（７）電鋳浴温度：５０±１℃
（８）陰極電流密度：１０Ａ／ｄｍ^２
（９）ｐＨ：４．０±０．５
（１０）母型の面粗さ（Ｒｚ）：０．９５μｍ
（１１）電極間距離：１００ｍｍ
（１２）噴流の設定：全流量２．５×１０^−４ｍ^３／ｓｅ
ｃ．
（１３）流速（初速）３．５ｍ／ｓｅｃ．
（１４）母型／噴流ノズル間距離：２０ｍｍ
前記ニッケル電鋳浴にステンレス鋼製の直円筒形状の母型を陰極として浸漬し、前記電鋳条件によりニッケル電鋳を成膜した。そして、このニッケル電鋳を母型から脱型し、金属層１とした。このようにして得られたニッケル電鋳ベルト基材の軸方向の膜厚分布を図２に示す。なお、電鋳後のニッケル電鋳ベルト基材の端部は膜厚が急激に厚くなっているため、膜厚が均一な中央部分だけを切り出し（図２）、以下に示すように弾性層２、離型層３及び摺動層４の積層を行なった。
【００４８】
次に、弾性層２として３００μｍのシリコーンゴム層（ＧＥ東芝シリコーン社製）、離型層３として２０μｍのＰＦＡチューブ（グンゼ社製）を各々プライマー（東レダウコーニング社製）を介して金属層１の外周面に順次積層し、摺動層４として１５μｍのポリイミド樹脂層（Ｕ−ワニス−Ｓ（商品名）、宇部興産社製）を金属層１の内周面に積層して、定着ベルト１０を作製した。
【００４９】
前記金属層１のみに対してマイクロビッカース硬度測定を行い、次いで引き裂き強度試験を行った。また、前記定着ベルト１０に対しては、図３の様な像加熱定着装置１００に装着し、空回転耐久テストを行った。実験結果を表１及び表２に示す。
（１）引き裂き強度試験は、測定機としてテンシロン万能試験機ＲＴＭ−１００（株式会社オリエンテック社製）を用い、金属層１に幅５ｍｍ×長さ１０ｍｍの切りかき部を入れ、速度５ｍｍ／ｓｅｃで前記切りかき部を引き上げた際の最大荷重を中央部（定着ベルトの他端から１２５ｍｍの位置）と端部（定着ベルトの他端から１０ｍｍの位置）で、軸方向及び定着ベルトの回転方向について測定した。
（２）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、従動回転させた。加圧ローラは肉厚３ｍｍのシリコーン層（ＧＥ東芝シリコーン社製）に３０μｍのＰＦＡチューブ（グンゼ社製）を被覆した外径３０ｍｍのゴムローラを用いた。本実施例１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、ベルトの亀裂・破断が発生するまでの時間を耐久時間とした。
【００５０】
（実施例２）
本発明の定着ベルト１０を図４の様な電磁誘導加熱方式の像加熱定着装置１００’に装着し、実施例１と同様にマイクロビッカース硬度の測定、引き裂き強度試験及び空回転耐久テストを行った。実験結果を表１及び表２に示す。
【００５１】
（実施例３）
金属層として長さ２５０ｍｍ、内径３４ｍｍ、肉厚５０μｍのニッケル電鋳無端ベルトを作製した。その他の条件は、実施例１及び実施例２のニッケル電鋳ベルト基材の作製条件に準ずる。
【００５２】
前記ニッケル電鋳浴にステンレス鋼製の直円筒形状の母型を陰極として浸漬し、前記電鋳条件によりニッケル電鋳を成膜した。そして、このニッケル電鋳を母型から脱型し、金属層とした。そして、弾性層として３００μｍのシリコーンゴム層（ＧＥ東芝シリコーン社製）、離型層として２０μｍのＰＦＡチューブ（グンゼ社製）を各々プライマー（東レダウコーニング会社製）を介して金属層外周面に積層し、摺動層として１５μｍのポリイミド樹脂層を金属層内周面に積層し、定着ベルトを作製した。
【００５３】
実施例１と同様に、前記金属層のみに対してマイクロビッカース硬度の測定及び引き裂き強度試験を行った。また、前記定着ベルトについて、図３の様な像加熱定着装置１００に装着し、空回転耐久テストを行った。実験結果を表１及び表２に示す。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【表２】

【００５６】
表１より実施例１〜３で用いた定着ベルトは中央部よりも高い端部硬度の金属層１を有している。また、実施例３の定着ベルトに比べて実施例１及び２の定着ベルトは、引き裂き強度が中央部よりも端部の方が更に強くなっている。また、この結果を受ける様に空回転耐久テストでは、実施例１及び実施例２の本発明の定着ベルトを用いた場合では、耐久時間が全て５００時間以上となり、耐久性維持の効果は良好であった。
【００５７】
［実験例２］
実施例１〜２に用いた前記定着ベルト１０をキヤノン製フルカラーＬＢＰＬＡＳＥＲＳＨＯＴ「ＬＢＰ−２０４０」に搭載し、画出し耐久テストを行った。以下にテスト条件を示す。
・加圧力：２００Ｎ
・定着ニップ：８ｍｍ×２３０ｍｍ
・定着温度：２００℃
・プロセススピード：１００ｍｍ／ｓｅｃ
本実施例の定着ベルト１０を用いた場合において１０万枚の画出し耐久テストを行ったが、定着性に問題なく良好であった。
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明において中央部より硬い端部を有する電鋳ベルト基材を用いる事により、断続的な加熱駆動時において充分な端部強度が確保できる。更に、これにより耐熱耐久性も良好に満足し、かつ画像定着性も確保できる良好な高品質な定着ベルトを提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【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】実施例１および実施例２で作製した電鋳ニッケルの膜厚分布を表す図である。
【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の像加熱装置の磁場発生手段模型図である。
【図６】像加熱定着装置の分解斜視図である。
【図７】定着ベルトの端部規制部分の詳細図である。
【図８】定着ベルトの端部割れの概念図である。
【図９】定着ベルトと従動型の端部規制用フランジ部材の概略構成図である。
【符号の説明】
１金属層
２弾性層
３離型層
４摺動層
５金属層の中央部
６金属層の端部
１０定着ベルト
１２セラミックヒータ
１２ｂ発熱層
１２ｃガラスやフッ素樹脂等の保護層
１５、１５ａフランジ部材
１６、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
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
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
４０摺動板
Ｍ駆動手段
Ｎ定着ニップ部
ｔトナー画像
Ｐ記録材
１００、１００’ 像加熱定着装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing belt used for an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus and an electrostatic recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus, a recording material (transfer material sheet, electrofax sheet, electrostatic recording paper, OHP sheet, printing paper, format paper, etc.) is used in an image forming process means such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, and a magnetic recording process. As a fixing device for heating and fixing an unfixed image (toner image) of target image information formed and supported by a transfer method or a direct method on a recording material surface, a heat roller type device has been widely used. This generally uses a heat source such as a halogen heater in the roller.
[0003]
On the other hand, in recent years, as a heating method, a method of heating a resin belt or a metal belt having a small heat capacity using a ceramic heater as a heat source has been widely proposed and implemented. That is, in the heating method, generally, a nip portion is formed by sandwiching a heat-resistant belt (fixing belt) between a ceramic heater as a heating element and a pressing roller as a pressing member. By introducing a recording material on which an unfixed toner image to be image-fixed is formed and carried between the pressure roller and holding and transporting the recording material together with the belt, the heat of the ceramic heater is recorded at the nip portion via the belt. The heat is applied to the recording material, and the unfixed toner image is thermally and pressure-fixed to the recording material surface by the heat and the pressure at the nip portion.
[0004]
This belt heating type fixing device can be configured as an on-demand type device using a low heat capacity member as a belt. That is, only when the image forming apparatus performs image formation, the ceramic heater as a heat source may be energized to generate heat at a predetermined fixing temperature, and the waiting time from when the power of the image forming apparatus is turned on to when the image formation is executable can be performed. (Quick start property), and the power consumption during standby is significantly small (power saving). FIG. 3 shows a configuration example of a belt heating type image heating apparatus. That is, in this heating method, generally, a nip portion is formed by sandwiching a heat-resistant belt (fixing belt 10) between a ceramic heater 12 as a heating element and a pressing roller 30 as a pressing member. The recording material P on which an unfixed toner image t to be image-fixed is formed and carried between the fixing belt and the pressure roller is introduced and nipped and conveyed together with the belt. Is applied to the recording material P via the belt 10, and the unfixed toner image is thermally and pressure-fixed to the recording material surface by the heat and the pressure at the nip portion.
[0005]
As a belt used in such a belt heating method, a heat-resistant resin or the like is used, and particularly, a polyimide resin having excellent heat resistance and strength is used. However, when the speed of the machine is further increased and the durability thereof is further increased, the resin film is generally insufficient in strength and thermal conductivity, which is insufficient. For this reason, it has been proposed to use a belt having a base layer made of a metal having excellent strength and high thermal conductivity, such as SUS, nickel, copper, and aluminum.
[0006]
Patent Literature 1 discloses an induction heating method in which a metal belt is used to generate heat by eddy current due to electromagnetic induction. That is, a heating device has been proposed in which an eddy current is generated in the belt itself or in a conductive member brought close to the belt by magnetic flux, and heat is generated by the generated Joule heat. In this electromagnetic induction heating method, the heat generation region can be made closer to the object to be heated, so that an increase in energy consumption efficiency can be expected. FIG. 4 shows a configuration example of an image heating apparatus using a fixing belt of the electromagnetic induction heating type. The

magnetic cores

17a, 17b and 17c are members having high magnetic permeability, and the exciting coil 18 generates an alternating magnetic flux by an alternating current (high-frequency current) supplied from an exciting circuit (not shown). When the alternating magnetic flux acts on the metal layer 1, an eddy current is generated, and the metal layer 1 generates heat. The heat heats the recording material P passed through the fixing nip portion N via the elastic layer 2 and the release layer 3 to heat and fix the toner image.
[0007]
FIG. 5 shows a schematic diagram of a magnetic field generating means of the image heating apparatus in FIG. The magnetic field generating means shown in FIG. 5 includes a magnetic core 17 a, power supply sections 18 a and 18 b connected to an excitation circuit 27, and an excitation coil 18. The excitation coil 18 generates an alternating magnetic flux by an alternating current (high-frequency current) supplied from the excitation circuit 27 through the power supply units 18a and 18b.
[0008]
As a driving method of the fixing belt in the fixing device of the belt heating type, there is a method in which a film pressed by a pressure roller and a film guide that guides the inner peripheral surface of the belt is driven to rotate by the rotation of the pressure roller (pressure roller drive). Method) or, conversely, a method in which the pressure roller is driven to rotate by driving an endless belt that is stretched by a driving roller and a tension roller.
[0009]
On the other hand, when a seamless belt member made of metal or the like is used in the belt heating type fixing device, the components of the pressure roller 30 and the ceramic heater 12 that form the fixing nip portion N of the seamless belt member 10 that is driven to rotate. Due to variations in accuracy and temperature distribution in the axial direction of the ceramic heater, a moving force in the thrust direction may be generated in the seamless belt member in some cases.
[0010]
In order to control this, there has been proposed a structure in which the end portion of the fixing belt 10 is received by a fixed-type end portion regulating flange member 15 as in a conventional film heating type fixing device (FIGS. 6 and 7). . Further, in the heating device described in Patent Document 2, measures are taken to regulate the shape and physical properties of the fixing film in order to maintain the heat resistance and durability at the end.
[0011]
Patent Literature 3 discloses a structure of a member that protects the end of the metal sleeve, and Patent Literature 4 discloses a material of a member that protects the end of the metal sleeve. As shown in FIG. 9, in order to avoid friction between the end of the seamless belt member and the flange member 15, an end regulating flange member driven by a seamless belt member, that is, a so-called corotating type is attached. Structures have been proposed.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-7-114276 [Patent Document 2]
JP-A-6-314043 [Patent Document 3]
JP 2002-323821 A [Patent Document 4]
JP 2002-246151 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure in which the end portion of the seamless belt member is received by the flange member, the seamless belt member repeats “driving / stopping” while repeatedly bending at the fixing nip portion and keeping the flange member in close contact with the end surface. Rotational drive is performed, and generally, the end of the seamless belt member rubs between the end portion of the seamless belt member and the flange member, so that the end portion of the seamless belt member is constantly subjected to a load and easily fatigued. -In some cases, it was difficult to maintain long-term heat resistance due to cracks and cracks. Further, the fixing device having the configuration shown in FIG. 9 has a structure in which the fixing device is driven by a frictional force in a contact area between the seamless belt member and the end-portion regulating flange member, and thus cannot sufficiently cope with high-speed printing of the image forming apparatus. There was a case.
[0014]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in order to improve the fatigue of the end portion of the fixing belt, which is a factor of reducing the heat resistance and durability of the fixing belt used in the image heating device, to improve the fatigue from the center portion. An object of the present invention is to provide a fixing belt using a substrate made of electroformed material having a hard end.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below.
(1) A fixing belt having at least a metal layer formed by electroforming and a release layer provided on the metal layer, wherein one of these layers in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the belt is provided. A fixing belt, wherein a continuous layer is formed from an end to a center through the other end, and both ends of the metal layer are harder than the center.
(2) The metal layer has a micro-Vickers hardness of 300 to 400 at a central portion thereof, the micro-Vickers hardness of both ends of the metal layer is 330 or more, and is higher than the micro-Vickers hardness of the central portion. The fixing belt according to the above (1).
(3) The fixing belt according to (1) or (2), wherein the metal layer has a substantially uniform thickness at the center portion and both end portions.
(4) The fixing belt according to any one of (1) to (3), further including at least an elastic layer between the metal layer and the release layer.
(5) The fixing belt according to (4), wherein the elastic layer includes at least one selected from the group consisting of silicone rubber, fluorine rubber, and fluorosilicone rubber.
[0016]
Here, when the fixing belt is formed in an endless cylindrical shape, the “central portion” means about the axial center of the cylindrical shape formed by the fixing belt, and 80 to 90% of the fixing belt in the axial direction. Indicates the constituent parts. The “end” indicates a portion that constitutes 5 to 10% of the fixing belt in the axial direction from the end of the fixing belt. FIG. 10 is a schematic view of the fixing belt of the present invention, wherein 5 indicates a central portion and 6 indicates an end portion. Further, “uniform thickness” means that (the maximum value of the thickness−the minimum value of the thickness) / (the average value of the thickness) of the corresponding portion is in the range of 0.1 or less. The uniformity of the wall thickness is evaluated by dividing the belt into two parts in the axial direction and measuring the film thickness at an interval of 10 mm in the axial direction using HEIDENHAIN.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The fixing belt of the present invention is a fixing belt having at least a metal layer and a release layer, and having an end portion harder than a central portion with respect to hardness of the metal layer. Preferably, the central portion has a micro Vickers hardness of 300 to 400 and the end portion has a micro Vickers hardness of 330 or more.
[0018]
According to the present invention, the fixing belt used in the image heating apparatus secures sufficient edge strength, imparts moderate elasticity to the central portion of the fixing belt having a large contact area with the recording material, and achieves good transportability of the recording material and The heat resistance and durability can be satisfied.
[0019]
(1) Fixing Belt Next, the fixing belt of the present invention will be described. This fixing belt is formed in an endless tubular shape, and FIG. 1 shows a part of an axial section of the tubular structure.
[0020]
FIG. 1 is an example of a layer configuration model diagram of a fixing belt 10 according to the present invention. The fixing belt 10 of the present invention includes a metal layer 1 formed by electroforming, an elastic layer 2 laminated on the outer peripheral surface thereof, a release layer 3 further laminated on the outer peripheral surface thereof, and a metal layer 1 laminated on the inner peripheral surface of the metal layer 1. It has a composite structure with the sliding layer 4. In the fixing belt 10, the sliding layer 4 is on the inner peripheral surface side (belt guide surface side), and the release layer 3 is on the outer peripheral surface side (pressure roller surface side). A primer layer (not shown) is provided between the metal layer 1 and the elastic layer 2, between the elastic layer 2 and the release layer 3, or between the metal layer 1 and the sliding layer 4 for adhesion. May be. As the primer layer, a known material such as a silicone-based, epoxy-based, or polyamide-imide-based material may be used, and its thickness is usually about 1 to 10 μm.
[0021]
In particular, in the case of heating and fixing a monochrome image in which the amount of toner on the recording material is small and the unevenness of the toner layer is relatively small, the elastic layer 2 is not formed on the metal layer 1 and the release layer is formed on the metal layer 1. 3 may be directly formed, or a structure in which the elastic layer 2 in FIG. 1 is omitted may be employed.
[0022]
The fixing belt 10 of the present invention is mainly used for a belt heating system using a ceramic heater as a heat source. However, the fixing belt 10 may be used for an electromagnetic induction heating system. 1 functions as a heat generating layer exhibiting electromagnetic induction heat generation. When the alternating magnetic flux acts on the metal layer 1, an eddy current is generated in the metal layer 1, and the metal layer 1 generates heat. The heat heats the recording material P passed through the fixing nip portion N shown in FIG. 4 via the elastic layer 2 and the release layer 3, and heat-fixes the toner image.
[0023]
a. Metal layer 1
The metal layer 1 is formed by immersing a straight cylindrical master such as stainless steel in an electroforming bath, and forming the metal layer on the outer peripheral surface of the master at once and in a non-divided manner by an electroforming process. The material of the metal layer 1 is preferably nickel or a nickel alloy such as nickel-iron, nickel-cobalt, nickel-manganese, nickel-molybdenum or nickel-tungsten. Here, the straight cylindrical shape refers to a cylindrical shape having the same circular cross section in the axial direction.
[0024]
The metal layer 1 has an end harder than the center as a measure against cracking at the end. As means for locally hardening only the end portion, (1) a liquid flow (hereinafter, referred to as a jet) having a higher flow velocity than the other master positions is locally provided at the matrix position where the end portion is formed during electroforming. (2) Locally apply a liquid flow (usually +2 to 10 ° C.) having a higher liquid temperature than the other matrix positions to the matrix position where an end is formed during electroforming. Or a technique using these together. The jet is preferably generated by a nozzle or a jet pipe, and the nozzle is preferably one having a fan-shaped ejection pattern so that the nozzle can be ejected horizontally along the axial direction of the matrix. A jet pipe is a pipe in which a plurality of pores of φ1 to φ3 are linearly arranged at intervals of 3 to 20 mm in a pipe arranged in parallel with the matrix so as to be able to discharge horizontally along the axial direction of the matrix. It is suitable. The concentration of the liquid discharged from the nozzle or the jet tube is preferably the same as or higher than the liquid concentration of the electroforming bath. In these methods, the amount of the brightener consumed in the electroforming bath near the matrix during film formation is positively recovered only in the electroforming bath near the matrix where the edge is formed. A difference in the concentration of the brightener in the electroforming bath near the matrix that forms the end causes a difference in the brightener content of the electroformed nickel due to the difference in concentration, resulting in a difference in the hardness of the electroformed nickel. Is expressed. When a liquid flow having a high flow velocity is used as a method for expressing a difference in hardness, the flow velocity (initial velocity) of the liquid flow is preferably 3 to 14 m / sec, more preferably 4 to 7 m / sec. The flow rate of the liquid flow is preferably 2 × 10 ⁻⁴ to 1 × 10 ⁻³ m ³ / sec, more preferably 3 × 10 ^{−4 to} 5 × 10 ⁻⁴ m ³ / sec. When a liquid stream having a high liquid temperature is used, the liquid temperature of the jet is preferably 2 to 10 ° C. higher than the temperature of the electroforming bath, and more preferably 2 to 5 ° C. higher. The distance between the nozzle and the jet tube and the matrix position forming the end is preferably 10 to 100 mm, more preferably 20 to 50 mm.
[0025]
Further, in order to have better transportability of the recording material and higher durability, the metal layer 1 has a micro-Vickers hardness of 300 to 400 at the central portion, and both ends are harder than the central portion, and are 330 or more. Preferably, there is. Further, the micro Vickers hardness of the central portion is more preferably 330 to 380. Since it is difficult to set electroforming conditions and remove the belt from the mold in order to produce a difference in the concentration of the brightener, there is a possibility that troubles such as deterioration of the belt flexibility may occur. Therefore, the micro Vickers hardness at the end is preferably 700 or less. The difference in micro Vickers hardness between the end and the center is preferably 30 to 400, and more preferably 100 to 300.
[0026]
As described above, the metal layer 1 of the present invention is manufactured by an electroforming process using, for example, a straight cylindrical matrix made of stainless steel or the like as a cathode. As the electroforming bath in this case, a known electroforming bath such as a nickel sulfamate bath, a Watt bath, or a nickel alloy bath can be used, and additives such as a pit inhibitor, a brightener, and a pH adjuster are appropriately used. May be added. For example, the following nickel electroforming bath composition and electroforming conditions are given.
[0027]
[Nickel electroforming bath composition]
(1) Nickel sulfamate tetrahydrate: 300 to 450 g / l
(2) Nickel chloride: 0 to 30 g / l
(3) Boric acid: 30 to 45 g / l
(4) Pit inhibitor, brightener, pH adjuster: appropriate amount (5) Nickel electroforming bath temperature: 50 ± 10 ° C
(6) Cathode current density: 1 to 20 A / dm ²
As a brightening agent added to the electroforming bath to obtain mechanical durability and appropriate compressive stress of nickel electroforming, a stress reducing agent containing saccharin, sodium benzenesulfonate, sodium naphthalene trisulfonate, etc .; Leveling agents (leveling agents) containing butyne-1,4-diol (hereinafter, butynediol), coumarin, diethyltriamine, and the like are included.
[0028]
Among them, in the present invention, it is preferable to add 0.1 g / l or less of saccharin and 1 g / l or less of butynediol to the nickel electroforming bath. More preferably, saccharin is added to the nickel electroforming bath in an amount of 0.05 g / l or less and butynediol is added in an amount of 0.5 g / l or less. Further, since there is a possibility that the heat resistance required for the fixing belt is deteriorated or the durability is lowered due to insufficient strength, the lower limit of the brightener concentration is 0.005 g / l for saccharin and 0.05 g / l for butynediol. Is preferable.
[0029]
The thickness of the metal layer 1 is larger than the skin depth represented by the following formula, particularly preferably 1 μm or more, and more preferably 20 μm or more. Further, the thickness is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. The skin depth σ [m] is represented by the frequency f [Hz] of the excitation circuit, the magnetic permeability μ, and the specific resistance ρ [Ωm].
(Equation 1)

[0031]
It is expressed as This indicates the depth of absorption of electromagnetic waves used in electromagnetic induction. At deeper places, the intensity of electromagnetic waves is less than 1 / e, and conversely, most energy is absorbed to this depth. I have. If the metal layer 1 is too thin, most of the electromagnetic energy cannot be absorbed and the efficiency may deteriorate. On the other hand, if the metal layer 1 is too thick, the rigidity is increased, the flexibility is deteriorated, and it may be difficult to use the metal layer 1 as a rotating body. When a metal layer is used in a belt heating method using a ceramic heater, by setting the thickness of the metal layer within the above range, the heat capacity can be reduced and the quick start property can be improved. In addition, it is preferable that the metal layer has a uniform thickness at the center portion and at the end portion in order to have good toner image fixability and recording material transportability.
[0032]
b. Elastic layer 2
The elastic layer 2 may or may not be provided. By providing the elastic layer 2, it is possible to cover the image to be heated at the nip portion to ensure the transfer of heat, and to supplement the restoring force of the metal layer 1 to alleviate fatigue due to rotation and bending. By providing the elastic layer, the adhesion between the surface of the fixing belt release layer and the unevenness of the unfixed toner image on the recording material is increased, and heat can be efficiently transferred to the toner image. The fixing belt provided with the elastic layer 2 is particularly suitable for heat fixing of a color image having a large amount of unfixed toner.
[0033]
The material of the elastic layer 2 is not particularly limited, and a material having good heat resistance and good heat conductivity may be selected. The elastic layer 2 preferably contains at least one selected from the group consisting of silicone rubber, fluorine rubber and fluorosilicone rubber, and more preferably silicone rubber.
[0034]
Examples of the silicone rubber used for the elastic layer 2 include polydimethylsiloxane, polymethyltrifluoropropylsiloxane, polymethylvinylsiloxane, polytrifluoropropylvinylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polyphenylvinylsiloxane, and these polysiloxanes. Copolymers and the like can be exemplified.
[0035]
If necessary, the elastic layer 2 may contain a reinforcing filler such as dry silica or wet silica, calcium carbonate, quartz powder, zirconium silicate, clay (aluminum silicate), talc (hydrated magnesium silicate), and alumina (aluminum oxide). ), Iron oxide (iron oxide) and the like.
[0036]
The thickness of the elastic layer 2 is preferably 10 μm or more, and more preferably 50 μm or more, since good fixed image quality can be obtained. Further, it is preferably at most 1,000 μm, more preferably at most 500 μm. When a color image is printed, a solid image is formed over a large area on the recording material P, especially for a photographic image or the like. In this case, if the heating surface (release layer 3) of the fixing belt cannot be deformed into the shape of the unevenness of the recording material or the unevenness of the toner layer, uneven heating occurs, and the image has a glossy portion between a portion having a large heat transfer amount and a portion having a small heat transfer amount. Unevenness occurs. That is, the glossiness increases in a portion where the heat transfer amount is large, and the glossiness decreases in a portion where the heat transfer amount is small. Here, if the elastic layer 2 is too thin, the fixing belt cannot be deformed into the uneven shape of the recording material or the toner layer, and uneven image gloss may occur. Further, if the elastic layer 2 is too thick, the thermal resistance of the elastic layer becomes large, and it may be difficult to realize a quick start.
[0037]
The hardness (JIS K 6301 (JIS-A)) of the elastic layer 2 is preferably 60 ° or less, more preferably 45 ° or less, since the occurrence of image gloss unevenness is sufficiently suppressed and good fixed image quality is obtained.
[0038]
The thermal conductivity λ of the elastic layer 2 is preferably 2.5 × 10 ⁻¹ [W / m · K] or more, and more preferably 3.3 × 10 ⁻¹ [W / m · K] or more. Moreover, 8.4 * 10 < ^-1 > [W / m * K] or less is preferable, and 6.3 * 10 < ^-1 > [W / m * K] or less is more preferable. If the thermal conductivity λ is too small, the thermal resistance increases, and the temperature rise in the surface layer (release layer 3) of the fixing film may be slow. If the thermal conductivity λ is too large, the hardness may increase or the compression set may deteriorate. Such an elastic layer 2 can be formed by a known method, for example, a method of coating a material such as a liquid silicone rubber on the metal layer 1 by a method such as a blade coating method and heating and curing the same. And vulcanized and cured after extrusion molding, vulcanized and cured after injection molding, and the like.
[0039]
c. Release layer 3
The fixing belt of the present invention can improve the releasability of the recording material and the fixing belt by having the release layer 3. The material of the release layer 3 is not particularly limited, and a material having good releasability and heat resistance may be selected. The release layer 3 is made of a fluororesin such as PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl ether copolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), or a silicone resin. , Fluorosilicone rubber, fluororubber, and silicone rubber are preferred, and PFA is particularly preferred. If necessary, the release layer 3 may contain a conductive agent such as carbon or tin oxide at 10% by mass or less of the release layer.
[0040]
The thickness of the release layer 3 is preferably 1 μm or more. Further, it is preferably 100 μm or less. If the release layer 3 is too thin, there may be a portion having poor releasability due to uneven coating of the coating film, or insufficient durability. On the other hand, if the release layer 3 is too thick, heat conduction may be deteriorated. In particular, in the case of a resin-based release layer, the hardness is increased, and good heat transfer properties and ease of fatigue due to rotation and bending are obtained. In some cases, the effect of the elastic layer 2 may be offset.
[0041]
Such a release layer 3 is formed by a known method, for example, in the case of a fluororesin-based material, by coating and drying and firing a material obtained by dispersing and coating a fluororesin powder, or by coating and bonding a material previously formed into a tube. In the case of rubber, it may be formed by a method of injecting a liquid material into a mold and vulcanizing and curing, a method of vulcanizing and curing after extrusion molding, a method of vulcanizing and curing after injection molding, and the like.
[0042]
d. Sliding layer 4
Although the sliding layer 4 is not an essential component of the present invention, it is preferable to provide the sliding layer 4 in order to reduce the driving torque when operating the image heating and fixing apparatus of the present invention and to take measures against wear during operation. When the sliding layer 4 is provided, the heat generated in the metal layer 1 can be insulated so as not to be directed to the inner peripheral surface side of the fixing belt without excessively increasing the heat capacity of the fixing belt. The heat supply efficiency to the recording material P side is improved and power consumption can be suppressed. In addition, the rise time can be reduced.
[0043]
As the material of the sliding layer 4, a material having high heat resistance, high strength, excellent wear resistance, and a smooth surface may be selected. Particularly, a polyimide resin or the like is preferable. If necessary, the sliding layer 4 may contain a fluorine resin powder, graphite, molybdenum disulfide or the like as a sliding agent.
[0044]
The thickness of the sliding layer 4 is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more. Further, it is preferably 100 μm or less, more preferably 60 μm or less. If the sliding layer 4 is too thin, the durability may be insufficient. If the sliding layer 4 is too thick, the heat capacity of the fixing belt increases, and the rise time may be long.
[0045]
Such a sliding layer 4 may be formed by a known method, for example, a method of coating, drying, and curing a liquid material, or a method of pasting a tube-formed material in advance.
[0046]
【Example】
[Experimental example 1]
(Example 1)
A nickel electroformed endless belt having a length of 250 mm, an inner diameter of 34 mm, a wall thickness of 50 μm, and both ends in the axial direction harder than the center portion was produced as the metal layer 1 by the following means. The electroforming bath composition and electroforming conditions are shown below as the conditions for producing the nickel electroformed belt substrate. A fan-shaped nozzle was installed in the electroforming bath, and a liquid stream having the same liquid composition as that of the electroforming bath was applied from the nozzle toward a matrix position forming an end.
[0047]
[Electroforming bath composition]
(1) Nickel sulfamate tetrahydrate: 450 g / l
(2) Nickel chloride: 10 g / l
(3) Boric acid: 40 g / l
(4) Pit inhibitor: 1 g / l
(5) Saccharin: 0.05 to 0.005 g / l
(6) 2-butyne-1,4-diol: 0.5 to 0.05 g / l
[Electroforming conditions]
(7) Electroforming bath temperature: 50 ± 1 ° C
(8) Cathode current density: 10 A / dm ²
(9) pH: 4.0 ± 0.5
(10) Surface roughness (Rz) of the matrix: 0.95 μm
(11) Distance between electrodes: 100 mm
(12) Jet flow setting: total flow rate 2.5 × 10 ⁻⁴ m ³ / sec
c.
(13) Flow velocity (initial velocity) 3.5 m / sec.
(14) Distance between master die and jet nozzle: 20 mm
A stainless steel straight cylinder-shaped matrix was immersed in the nickel electroforming bath as a cathode, and nickel electroforming was performed under the electroforming conditions. Then, the nickel electroforming was released from the mother die to form a metal layer 1. FIG. 2 shows the axial thickness distribution of the nickel electroformed belt base material thus obtained. Since the thickness of the end portion of the electroformed nickel electroformed belt base material is rapidly increased, only a central portion having a uniform thickness is cut out (FIG. 2), and the elastic layer 2 is formed as shown below. The release layer 3 and the sliding layer 4 were laminated.
[0048]
Next, a 300 μm silicone rubber layer (manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) as the elastic layer 2 and a 20 μm PFA tube (manufactured by Gunze) as the release layer 3 were each placed on the metal layer 1 via a primer (manufactured by Toray Dow Corning). And a 15 μm polyimide resin layer (U-Varnish-S (trade name), manufactured by Ube Industries, Ltd.) as a sliding layer 4 on the inner peripheral surface of the metal layer 1. Was prepared.
[0049]
Micro Vickers hardness measurement was performed on only the metal layer 1 and then a tear strength test was performed. Further, the fixing belt 10 was mounted on an image heating fixing device 100 as shown in FIG. 3, and an idling durability test was performed. The experimental results are shown in Tables 1 and 2.
(1) The tear strength test was performed by using a Tensilon universal tester RTM-100 (manufactured by Orientec Co., Ltd.) as a measuring instrument, and inserting a cutout having a width of 5 mm and a length of 10 mm into the metal layer 1 at a speed of 5 mm / sec. The maximum load when the cut-out portion is pulled up at the central portion (at a position 125 mm from the other end of the fixing belt) and at the end portion (at a position 10 mm from the other end of the fixing belt) in the axial direction and the rotational direction of the fixing belt. Was measured.
(2) In the idling endurance test, the pressure roller was pressed against the fixing belt with a predetermined pressing force while adjusting the temperature to 220 ° C., and was driven to rotate. The pressure roller used was a rubber roller having an outer diameter of 30 mm in which a 3 mm thick silicone layer (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) was covered with a 30 μm PFA tube (Gunze Co., Ltd.). In the first embodiment, the pressure is 200 N, the fixing nip is 8 mm × 230 mm, the surface speed of the fixing belt is 100 mm / sec, and the time until the belt cracks or breaks is defined as the durability time. did.
[0050]
(Example 2)
The fixing belt 10 of the present invention was mounted on an image heating fixing device 100 ′ of the electromagnetic induction heating type as shown in FIG. 4, and the micro Vickers hardness measurement, the tear strength test, and the idling durability test were performed in the same manner as in Example 1. . The experimental results are shown in Tables 1 and 2.
[0051]
(Example 3)
A nickel electroformed endless belt having a length of 250 mm, an inner diameter of 34 mm, and a thickness of 50 μm was prepared as a metal layer. Other conditions are in accordance with the manufacturing conditions of the nickel electroformed belt base material of Example 1 and Example 2.
[0052]
A stainless steel straight cylinder-shaped matrix was immersed in the nickel electroforming bath as a cathode, and nickel electroforming was performed under the electroforming conditions. Then, the nickel electroformed was released from the matrix to form a metal layer. Then, a 300 μm silicone rubber layer (manufactured by GE Toshiba Silicones) as an elastic layer and a 20 μm PFA tube (manufactured by Gunze) as a release layer are laminated on the outer peripheral surface of the metal layer via a primer (manufactured by Toray Dow Corning). Then, a 15 μm polyimide resin layer as a sliding layer was laminated on the inner peripheral surface of the metal layer to produce a fixing belt.
[0053]
In the same manner as in Example 1, the measurement of the micro Vickers hardness and the tear strength test were performed on only the metal layer. Further, the fixing belt was mounted on an image heating fixing device 100 as shown in FIG. 3, and an idling durability test was performed. The experimental results are shown in Tables 1 and 2.
[0054]
[Table 1]

[0055]
[Table 2]

[0056]
From Table 1, the fixing belts used in Examples 1 to 3 have the metal layer 1 having a higher end hardness than the center. Further, the fixing belts of the first and second embodiments have a tear strength higher at the end portions than at the center portion, as compared with the fixing belt of the third embodiment. In order to receive the result, in the idling durability test, when the fixing belts of the present invention of Examples 1 and 2 were used, the durability time was 500 hours or more, and the effect of maintaining the durability was good. there were.
[0057]
[Experimental example 2]
The fixing belt 10 used in Examples 1 and 2 was mounted on a full-color LBP LASER SHOT “LBP-2040” manufactured by Canon Inc., and an image endurance test was performed. The test conditions are shown below.
・ Pressure: 200N
・ Fixing nip: 8mm × 230mm
・ Fixing temperature: 200 ℃
・ Process speed: 100mm / sec
When the fixing belt 10 of this example was used, an image output durability test was performed on 100,000 sheets. The fixing property was satisfactory without any problem.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, by using the electroformed belt base material having an end harder than the center in the present invention, sufficient end strength can be secured during intermittent heating drive. Further, this makes it possible to provide a good and high-quality fixing belt that satisfies the heat resistance and the durability satisfactorily and can also secure the image fixing property.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a layer configuration model diagram of a fixing belt of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a film thickness distribution of electroformed nickel produced in Example 1 and Example 2.
FIG. 3 is an example of a schematic configuration diagram of an image heating device.
FIG. 4 is an example of a schematic configuration diagram of an image heating device.
FIG. 5 is a schematic diagram of a magnetic field generating means of the image heating apparatus of FIG. 4;
FIG. 6 is an exploded perspective view of the image heating and fixing device.
FIG. 7 is a detailed view of an end regulating portion of the fixing belt.
FIG. 8 is a conceptual diagram of an end crack of a fixing belt.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a fixing belt and a driven-type end-portion regulating flange member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal layer 2 Elastic layer 3 Release layer 4 Sliding layer 5 Center part of metal layer 6 End of metal layer 10 Fixing belt 12 Ceramic heater 12b Heating layer 12c Protective layers 15 and 15a of glass, fluororesin, etc. Flange member 16 , 16 'Belt guides 16a, 16b, 16e Belt guide member 16c Belt guides 17a, 17b, 17c Magnetic core 18 Exciting coils 18a, 18b Power supply unit 19 Insulating member 22 Pressurized rigid stay 26 Temperature sensing element (thermistor)
27 Excitation circuit 30 Pressure member (pressure roller)
30a, 30b Elastic layer 40 of silicone rubber or the like Sliding plate M Driving means N Fixing nip t Toner image P Recording material 100, 100 'Image heat fixing device

Claims

A fixing belt having at least a metal layer formed by electroforming and a release layer provided on the metal layer, wherein these layers are formed from one end in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the belt. A fixing belt, wherein a continuous layer is formed through a central portion to the other end, and both ends of the metal layer are harder than the central portion.

The micro Vickers hardness at the center of the metal layer is 300 to 400, the micro Vickers hardness at both ends of the metal layer is 330 or more, and is higher than the micro Vickers hardness at the center. 2. The fixing belt according to 1.

The fixing belt according to claim 1, wherein the metal layer has a uniform thickness at the central portion and at both end portions.

The fixing belt according to claim 1, further comprising at least an elastic layer between the metal layer and the release layer.

The fixing belt according to claim 4, wherein the elastic layer includes at least one selected from the group consisting of silicone rubber, fluorine rubber, and fluorosilicone rubber.