JP2005031485A - Fixing belt - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing belt of high durability, and to provide an image heating device of high durability and high reliability, regarding the image heating device capable of heating with low energy by using a heating body of small heat capacity. <P>SOLUTION: The fixing belt is provided with at least a mold-released layer and a metal layer constituted of nickel-electrocast, wherein the metal layer constituted of the nickel-electrocast is formed by layering two or more kinds of layers having different crystal structure. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to a fixing belt used in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus.

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)を記録材面に永久固着画像として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。   In an image forming apparatus, a recording material (transfer material sheet, electrofax sheet, electrostatic recording paper, OHP sheet, printing paper, format paper, etc.) in an image forming process means such as an electrophotographic process, an electrostatic recording process, and a magnetic recording process As a fixing device that heats and fixes a non-fixed image (toner image) of target image information formed and supported by a transfer method or a direct method as a permanently fixed image on a recording material surface, a heat roller type device is widely used. It was. This generally uses a heat source such as a halogen heater in the roller.

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被記録材面に熱圧定着させる。   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 body and a pressure roller as a pressure member, By introducing a recording material that forms and carries an unfixed toner image to be fixed between the pressure roller and nipping and conveying it together with the belt, the heat of the ceramic heater is recorded via the belt at the nip. The unfixed toner image is fixed to the surface of the recording material by heat and pressure by the heat and the pressure applied to the nip portion.

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ことができる。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よく、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4にベルト加熱方式の像加熱定着装置の一構成例を示す。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Pに熱圧定着させる。   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, it is only necessary to energize a ceramic heater as a heat source to generate heat to a predetermined fixing temperature only when image forming of the image forming apparatus is executed, and wait time from power-on of the image forming apparatus to an image forming executable state Are short (quick start), and power consumption during standby is significantly small (power saving). FIG. 4 shows a configuration example of a belt heating type image heating and fixing apparatus. 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 body and a pressure roller 30 as a pressure member, and fixing the nip portion. The recording material P on which an unfixed toner image t to be image-fixed is formed and supported is introduced between the belt and the pressure roller, and is nipped and conveyed together with the belt, whereby the heat of the ceramic heater 12 is The recording material P is applied to the recording material P through the belt 10, and the unfixed toner image is fixed to the recording material P by heat and pressure by the heat and the pressure applied to the nip portion.

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、樹脂フィルムでは強度が不十分な場合があった。このことから、強度に優れた金属、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ことが提案されている。   As a belt used in such a belt heating system, a heat-resistant resin or the like is used, and a polyimide resin excellent in heat resistance and strength is used. However, when the machine is further increased in speed and durability, the resin film sometimes has insufficient strength. For this reason, it has been proposed to use a belt having a base layer made of a metal having excellent strength, such as SUS, nickel, copper, or aluminum.

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、ベルト内面を案内するフィルムガイドと加圧ローラと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の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。   As a driving method of the fixing belt in the belt heating type fixing device, a film pressure-contacted by a film guide for guiding the inner surface of the belt and a pressure roller is driven by a rotational driving of the pressure roller (pressure roller driving method). In contrast, there is a method in which the pressure roller is driven to rotate by driving an endless belt stretched between a drive roller and a tension roller.

金属ベルトを用いた定着ベルトとしては、特許文献2にはヒータ面接触部の表面粗さが0.5μm未満で、40μm前後の厚みのニッケル製定着ベルトを用いたものが、特許文献3には外周面に離型性を有するコーティング層を有し、内周面には樹脂層を有する10〜35μm厚みのニッケル製定着ベルトが例示されている。   As a fixing belt using a metal belt, Patent Document 2 uses a nickel fixing belt having a heater surface contact portion surface roughness of less than 0.5 μm and a thickness of about 40 μm. A nickel fixing belt having a thickness of 10 to 35 μm having a coating layer having releasability on the outer peripheral surface and a resin layer on the inner peripheral surface is exemplified.

また、特許文献1では、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も開示されている。すなわち、磁束によりベルト自身ある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、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ことができるため、消費エネルギーの効率アップが達成できる。図3に示した構成の定着ベルトを用いた場合の構成例を示す。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を介して定着ベルト10を加熱し、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。   Patent Document 1 also discloses an induction heating method in which a metal belt is used and self-heats by an eddy current due to electromagnetic induction. That is, a heating device has been proposed in which eddy current is generated in the belt itself or a conductive member close to the belt by magnetic flux, and heat is generated by Joule heat. In this electromagnetic induction heating method, the heat generation area can be made closer to the object to be heated, so that the efficiency of energy consumption can be increased. A configuration example when the fixing belt having the configuration shown in FIG. 3 is used will be described. The magnetic cores 17a, 17b and 17c are high permeability members, and the exciting coil 18 generates alternating magnetic flux by alternating current (high frequency current) supplied from an exciting circuit (not shown). When this 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 fixing belt 10 through the elastic layer 2 and the release layer 3, and heats the recording material P that is passed through the fixing nip N to heat and fix the toner image.

また、図6に図5の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。   FIG. 6 shows a model diagram of the magnetic field generating means of the image heating apparatus of FIG. The magnetic field generating means shown in FIG. 5 includes a magnetic core 17 a, power feeding units 18 a and 18 b connected to the excitation circuit 27, and the excitation coil 18. The exciting coil 18 generates an alternating magnetic flux by an alternating current (high-frequency current) supplied from the exciting circuit 27 through the power feeding units 18a and 18b.

このように、電子写真用像・静電記録装置等に画像形成装置に用いられる定着ベルト部材には一般にシームレスのベルト基材が使用されており、ニッケル材からなるシームレスベルト基材は、一般にスルファミン酸ニッケルやワット浴等による電気鋳造法を用いて製造される。
この電気鋳造法では、所要形状の母型が使用され、その母型の外周上に電気鋳造成膜が行われた後、母型から引き抜かれてシームレスベルト基材が製造される。
As described above, a seamless belt base material is generally used for a fixing belt member used in an image forming apparatus such as an electrophotographic image / electrostatic recording apparatus, and a seamless belt base material made of a nickel material is generally a sulfamine. Manufactured by electroforming using nickel acid or watt bath.
In this electroforming method, a mother die having a required shape is used, and after electroforming film formation is performed on the outer periphery of the mother die, the seamless belt base material is manufactured by drawing out from the mother die.

また、2層以上積層した構造の金属ベルトの例としては、特許文献4に光沢剤を添加した浴から形成した内層に無光沢電着層を積層した例が示されている。しかしこれは、電鋳面にシボを形成するのと、内層の応力を圧縮応力にするのが目的である。また、特許文献5には、内側表層部がニッケルで外側表層部が鉄−ニッケル合金である例が示されている。しかし、この様に55〜65%と鉄を多量に含んだ合金では、膜自体の内部応力が大きく、応力減少剤無しでは膜にする事が難しい場合があった。また、応力減少剤を添加すると応力減少剤中のイオウ化合物の影響で高温時の耐久性に欠け、定着ベルトへの応用は困難である場合があった。また、この電鋳は線膨張率を調整して、母型からの離型としわの発生を抑える事を目的としている。
特開平7−114276号公報 特開平7−13448号公報 特開平6−222695号公報 特開平5−17892号公報 特開平6−75489号公報
Further, as an example of a metal belt having a structure in which two or more layers are laminated, Patent Document 4 shows an example in which a matte electrodeposition layer is laminated on an inner layer formed from a bath to which a brightener is added. However, the purpose of this is to form a grain on the electroformed surface and to make the stress of the inner layer a compressive stress. Patent Document 5 shows an example in which the inner surface layer portion is nickel and the outer surface layer portion is an iron-nickel alloy. However, in such an alloy containing 55 to 65% and a large amount of iron, the internal stress of the film itself is large, and it may be difficult to form a film without a stress reducing agent. Further, when a stress reducing agent is added, the durability at a high temperature is insufficient due to the influence of a sulfur compound in the stress reducing agent, and there are cases where application to a fixing belt is difficult. In addition, this electroforming is aimed at adjusting the linear expansion coefficient and suppressing the release from the mother mold and the generation of wrinkles.
JP-A-7-114276 Japanese Patent Laid-Open No. 7-13448 JP-A-6-222695 Japanese Patent Laid-Open No. 5-17892 JP-A-6-75489

従来、一般的な電鋳ニッケルでは微小な結晶組織を得て材料の強度と靭性の向上を図るため、イオウが含まれる一次光沢剤を添加していた。この場合、結晶構造は(111)面優先成長である。この一次光沢剤の添加によって表面の光沢性・硬度等が確保され、装飾用あるいは摺動面に利用されてきた。しかし、このような一次光沢剤を電鋳時に多量に用いると、一次光沢剤の分解物であるイオウがめっき層に多量に取り込まれ、電鋳製品を高温、例えば200℃以上に加熱すると、イオウがニッケル粒界へ析出し、ニッケル粒界では薄い脆性イオウ層が形成されてしまう恐れがある。このようなニッケル粒界が形成されると、定着ベルトのような高温状態で繰り返し応力がかかる条件下ではニッケル粒界が弱くなり、ニッケル粒界でクラックが発生し、定着ベルトが早期に破断してしまう場合があった。   Conventionally, in general electroformed nickel, in order to obtain a fine crystal structure and improve the strength and toughness of the material, a primary brightener containing sulfur has been added. In this case, the crystal structure is (111) plane preferred growth. The addition of the primary brightener ensures surface gloss and hardness, and has been used for decoration or sliding surfaces. However, if such a primary brightener is used in a large amount during electroforming, a large amount of sulfur, which is a decomposition product of the primary brightener, is taken into the plating layer, and if the electroformed product is heated to a high temperature, for example, 200 ° C. or higher, May precipitate at the nickel grain boundary, and a thin brittle sulfur layer may be formed at the nickel grain boundary. When such nickel grain boundaries are formed, the nickel grain boundaries become weaker under conditions where stress is repeatedly applied at high temperatures such as a fixing belt, cracks occur at the nickel grain boundaries, and the fixing belt breaks early. There was a case.

そこで、電鋳の際に使用する一次光沢剤添加量を減らすと、このような問題が起こらず、定着ベルトに高温耐久性を付与することができる。この場合、電鋳ニッケルベルトの結晶構造は(200)面優先成長であることが分って来ている。しかし、このベルトは膜中のイオウの含有量が低く、結晶粒径が比較的大きめで、硬度がビッカース硬度400(荷重:100g)以下と低く、ベルト材料の電鋳ニッケル自体の強度が弱い場合があり、その取り扱いに注意が必要であった。また、強度が弱いことにより、特に両端部等に亀裂・破断等が発生して長期間の耐熱耐久性及び引張破壊強度を維持する事が難しい場合があった。   Therefore, if the amount of the primary brightener added during electroforming is reduced, such a problem does not occur and high temperature durability can be imparted to the fixing belt. In this case, it has been found that the crystal structure of the electroformed nickel belt is (200) plane preferred growth. However, this belt has a low content of sulfur in the film, a relatively large crystal grain size, a hardness as low as Vickers hardness of 400 (load: 100 g) or less, and the strength of the electroformed nickel itself of the belt material is weak There was a need to be careful when handling it. In addition, due to the weak strength, cracks and fractures occur particularly at both ends, and it may be difficult to maintain long-term heat resistance and tensile fracture strength.

本発明は、このような従来技術の問題点を解決する為になされたものであり、引張強度に優れる硬度の高いニッケル電鋳層と高温耐久性に優れるニッケル電鋳層を積層することにより、ニッケル材からなるシームレスべルトの機械的強度と高温耐久性の両立を図ることを課題とする。   The present invention was made to solve such problems of the prior art, and by laminating a nickel electroformed layer having high tensile strength and a high hardness nickel electroformed layer excellent in high temperature durability, An object is to achieve both the mechanical strength and high-temperature durability of a seamless belt made of nickel.

上本発明は、上記課題を達成するために、
(1)少なくとも離型層と、該離型層上に設けられたニッケル電鋳からなる金属層と、を有する定着ベルトであって、
該金属層が結晶構造の異なる二種以上の層で積層されていることを特徴とする定着ベルト。
(2)前記二種以上の層のうち、少なくとも一層がビッカース硬度400未満であり、かつ他の少なくとも一層がビッカース硬度400以上であることを特徴とする上記(1)に記載の定着ベルト。
(3)前記二種以上の層のうち、少なくとも一層がビッカース硬度250以上400未満であり、かつ他の少なくとも一層がビッカース硬度400以上600以下であり、
更に、該ビッカース硬度400以上600以下の積層膜の合計厚みが、金属層全体の厚みの1/8以上3/4以下であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の定着ベルト。
(4)前記離型層と金属層との間に、少なくとも弾性層を有する上記(1)〜(3)のいず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上記(4)に記載の定着ベルト。
In order to achieve the above object, the present invention
(1) A fixing belt having at least a release layer and a metal layer made of nickel electroforming provided on the release layer,
A fixing belt, wherein the metal layer is laminated with two or more layers having different crystal structures.
(2) The fixing belt according to (1), wherein at least one of the two or more layers has a Vickers hardness of less than 400, and at least one of the other layers has a Vickers hardness of 400 or more.
(3) Of the two or more layers, at least one layer has a Vickers hardness of 250 or more and less than 400, and at least another layer has a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less,
Furthermore, the total thickness of the laminated film having a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less is 1/8 or more and 3/4 or less of the total thickness of the metal layer, The fixing according to (1) or (2), belt.
(4) The fixing belt according to any one of (1) to (3), wherein at least an elastic layer is provided between the release layer and the metal layer.
(5) The fixing belt according to (4), wherein the elastic layer includes at least one selected from the group consisting of silicone rubber, fluororubber, and fluorosilicone rubber.

なお、本明細書記載のビッカース硬度とは全て荷重100gでの測定値を表す。   In addition, all the Vickers hardness described in this specification represents a measured value at a load of 100 g.

本発明では、電鋳ベルト基材が少なくとも結晶構造の異なる2種類以上の層で積層されることにより、良好な耐久性、定着性を持つ高品質な定着ベルトを提供することができる。   In the present invention, a high-quality fixing belt having good durability and fixing properties can be provided by laminating at least two types of layers having different crystal structures on the electroformed belt base material.

本発明の定着ベルトは、少なくとも離型層とニッケル電鋳からなる金属層とを有し、金属層が結晶構造の異なる2種類以上の層で積層されていることを特徴とする定着ベルトである。このような層構成とすることにより、高い機械的強度と高温耐久性を有する定着ベルトを得ることができる。「結晶構造が異なる層」とは対象となる層の結晶配向比I(200)/I(111)が異なる値を示すことを表す。   The fixing belt of the present invention is a fixing belt having at least a release layer and a metal layer made of nickel electroforming, wherein the metal layer is laminated with two or more layers having different crystal structures. . With such a layer structure, a fixing belt having high mechanical strength and high temperature durability can be obtained. “Layers having different crystal structures” means that the crystal orientation ratios I (200) / I (111) of the target layers show different values.

本発明の定着ベルトの有する金属層は、結晶構造の異なる層の2以上を含む多層積層構造を有し、同じ結晶構造の層の2以上を含むものであってもよい。例えば、結晶構造の異なる2つの層(第1の層及び第2の層)を用いる場合には、この第1の層及び第2の層の少なくとも一方を2以上用い、かつ第1の層と第2の層が互いに隣接して積層されるようにして金属層を構成することができる。あるいは、結晶構造の異なる3つの層(第1の層〜第3の層)を用いる場合には、第1の層〜第3の層の少なくとも1層を2以上用い、異なる結晶構造の層が互いに隣接して積層されるようにして金属層を構成することができる。   The metal layer of the fixing belt of the present invention may have a multilayer laminated structure including two or more layers having different crystal structures, and may include two or more layers having the same crystal structure. For example, when two layers having different crystal structures (a first layer and a second layer) are used, at least one of the first layer and the second layer is used in two or more, and the first layer and The metal layer can be configured such that the second layers are stacked adjacent to each other. Alternatively, when three layers having different crystal structures (first to third layers) are used, at least one of the first to third layers is used in two or more layers, and layers having different crystal structures are used. The metal layer can be configured so as to be laminated adjacent to each other.

更に、結晶構造の異なる2以上の層には、ビッカース硬度が異なる2以上の層が含まれていることが好ましく、ビッカース硬度が400未満の層とビッカース硬度が400以上の層との組合せを含んでいることがより好ましい。なお、ビッカース硬度が400未満の層を複数用いる場合には、複数の層のビッカース硬度は同一あるいは同程度でもよく、また、ビッカース硬度が異なる層の2以上が含まれていてもよい。ビッカース硬度が400以上の層を複数用いる場合も同様である。   Furthermore, it is preferable that the two or more layers having different crystal structures include two or more layers having different Vickers hardness, including a combination of a layer having a Vickers hardness of less than 400 and a layer having a Vickers hardness of 400 or more. More preferably. When a plurality of layers having a Vickers hardness of less than 400 are used, the plurality of layers may have the same or similar Vickers hardness, or two or more layers having different Vickers hardness may be included. The same applies when a plurality of layers having a Vickers hardness of 400 or more are used.

ビッカース硬度が異なる層を積層することで、金属層の機械的強度及び高温耐久性の調和の取れた定着ベルトとすることができる。図5に定着装置の要部横断模型図を示す。ここで、ニッケル電鋳とは電鋳プロセスにより形成したニッケル又はその合金のことをいう。本発明の(200)面優先成長とは母型表面に平行方向の(200)面に優先的に結晶成長することである。結晶配向比I(200)/I(111)とは(200)と(111)結晶面のX線回折強度比率I(200)/I(111)で定義される。なお、(200)面のd値は1.7619Åであり(111)面のd値は2.0345Åである。   By laminating layers having different Vickers hardnesses, a fixing belt in which the mechanical strength and high-temperature durability of the metal layer are balanced can be obtained. FIG. 5 shows a cross-sectional model view of the main part of the fixing device. Here, nickel electroforming refers to nickel formed by an electroforming process or an alloy thereof. The (200) plane preferential growth of the present invention is to preferentially grow crystals on the (200) plane parallel to the matrix surface. The crystal orientation ratio I (200) / I (111) is defined by the X-ray diffraction intensity ratio I (200) / I (111) of the (200) and (111) crystal planes. The d value of the (200) plane is 1.7619 mm and the d value of the (111) plane is 2.0345 mm.

従来、一般的な電鋳ニッケルでは結晶構造は(111)面優先成長となっている。これによって表面の光沢性・硬度等が確保され、装飾用あるいは摺動面に利用されてきた。それに対し、最近の研究で高温耐久性のある電鋳ニッケルベルトは結晶構造(200)面優先成長であることが分って来ている。   Conventionally, in general electroformed nickel, the crystal structure is (111) plane preferred growth. As a result, the glossiness and hardness of the surface are secured, and it has been used for decoration or sliding surfaces. In contrast, recent research has shown that electroformed nickel belts with high temperature durability are preferentially grown in the crystal structure (200) plane.

これは以下の原理による。一般的に小さい結晶組織を得るために通常、電鋳時に応力減少剤とするイオウが含まれる一次光沢剤を添加する。一次光沢剤を添加すると陰極表面(母型)に生成するイオウ・ニッケル化合物は微小粒子であるため、結晶粒径は約1/100以下となり、電鋳製品に光沢性を付与することができると共に、材料の強度が向上し材料強度と靭性が両立できる。また、この場合、結晶構造は(111)面優先成長となる。しかしながら、このように一次光沢剤を用いると一次光沢剤の分解物であるイオウがめっき層に多量に取り込まれ、電鋳製品を高温、例えば200℃以上に加熱すると、イオウがニッケル粒界へ析出し、ニッケル粒界では薄い脆性イオウ層が形成されてしまう可能性がある。定着ベルトのような高温状態で繰り返し応力がかかる条件下ではニッケル粒界が弱くなり、ニッケル粒界でクラックが発生し、定着ベルトが早期に破断してしまう場合があった。しかもこの場合、電鋳ニッケルの結晶構造は微結晶になりやすく、ベルトの柔軟性に関しても問題が生じる場合があった。   This is based on the following principle. In general, in order to obtain a small crystal structure, a primary brightener containing sulfur as a stress reducing agent is usually added during electroforming. When the primary brightener is added, since the sulfur / nickel compound produced on the cathode surface (matrix) is a fine particle, the crystal grain size is about 1/100 or less, and gloss can be imparted to the electroformed product. The strength of the material is improved, and both material strength and toughness can be achieved. In this case, the crystal structure is (111) plane preferred growth. However, when the primary brightener is used in this way, a large amount of sulfur, which is a decomposition product of the primary brightener, is taken into the plating layer, and when the electroformed product is heated to a high temperature, for example, 200 ° C. or higher, sulfur precipitates at the nickel grain boundaries. However, a thin brittle sulfur layer may be formed at the nickel grain boundary. Under conditions where stress is repeatedly applied in a high temperature state such as a fixing belt, the nickel grain boundary becomes weak, cracks occur at the nickel grain boundary, and the fixing belt may break early. In addition, in this case, the crystal structure of the electroformed nickel tends to be microcrystals, and there may be a problem regarding the flexibility of the belt.

このため、本発明者が検討した結果、電鋳時の一次光沢剤添加量を減らすと、金属層は高温耐久性を示すと共に結晶構造は(200)面優先成長となることが分かった。このように、(200)面優先成長の電鋳ニッケルの高温耐久性が(111)面優先成長の電鋳ニッケルの高温耐久性よりも優れる理由は、(111)面優先成長の電鋳ニッケルでは、電解浴中の光沢剤に起因するイオウや有機物等が、ニッケルの結晶成長とともに共析しない。このため、定着ベルトとして高温で長時間使用した場合でも、ニッケル粒界のクラックが発生せず、高温耐久性が良好となる。   For this reason, as a result of investigation by the present inventors, it was found that when the amount of primary brightener added during electroforming is reduced, the metal layer exhibits high-temperature durability and the crystal structure exhibits (200) plane priority growth. Thus, the reason why the high temperature durability of electrocast nickel with (200) plane preferred growth is superior to the high temperature durability of electroformed nickel with (111) plane preferred growth is that Sulfur and organic substances resulting from the brightener in the electrolytic bath do not eutect with the crystal growth of nickel. For this reason, even when the fixing belt is used at a high temperature for a long time, cracks in the nickel grain boundary do not occur and the high temperature durability is improved.

しかし、(200)面優先成長の定着ベルトは、一次光沢剤量の添加量を少なくしているため、膜中のイオウの含有量が低く、結晶粒径が比較的大きくなる。このため、硬度がビッカース硬度400(荷重:100g)以下と低く、ベルト材料の電鋳ニッケル自体の強度が弱い場合があり、その取り扱いに注意が必要であった。また、強度が弱いことにより、特に両端部等に亀裂・破断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。   However, since the fixing belt of the (200) plane priority growth has a small amount of primary brightener added, the sulfur content in the film is low and the crystal grain size is relatively large. For this reason, the hardness is as low as Vickers hardness of 400 (load: 100 g) or less, and the strength of the electroformed nickel itself of the belt material may be weak, and care must be taken in handling. In addition, due to the low strength, cracks and fractures may occur particularly at both ends, and it may be difficult to maintain long-term heat resistance.

以下に、結晶が優先成長する面によって材料強度が異なる例を示す。電鋳液としてスルファミン酸ニッケル系を用い、一例を示すと、強度を表す指標として、引張破壊強度を示すが、(111)面優先成長の結晶配向比I(200)/I(111)が1である電鋳ニッケルは、当方の実験では、その硬度はHv500(荷重:100g)以上で、引張破壊強度1500MPa以上を示すのに対し、(200)面優先成長の結晶配向比I(200)/I(111)が40である電鋳ニッケルは、せいぜい硬度はHv350(荷重:100g)で、引張破壊強度1050MPa程度である。   Hereinafter, examples in which the material strength differs depending on the surface on which crystals preferentially grow are shown. Using an example of nickel sulfamate as the electroforming liquid, an example shows the tensile fracture strength as an indicator of strength, but the crystal orientation ratio I (200) / I (111) of (111) plane preferential growth is 1. In this experiment, the electrocast nickel has a hardness of Hv500 (load: 100 g) or higher and a tensile fracture strength of 1500 MPa or higher, whereas the crystal orientation ratio I (200) / The electroformed nickel having I (111) of 40 has a hardness of Hv350 (load: 100 g) at most and a tensile fracture strength of about 1050 MPa.

さらに、当方の研究で引張強度と硬度の間には相関関係が見られ、単位は違うが、硬度のほぼ3倍の値の引張破壊強度を示すことがわかっている。つまり、ビッカース硬度Hv350(荷重:100g)のベルトは、上記のように、引張破壊強度1050MPa前後の値を示す。また、結晶配向比I(200)/I(111)と硬度は図2の様に相反する関係にあり、従来のベルト作成方法では、引張破壊強度と高温耐久性両方を確保することは困難であった。ここで、ビッカース硬度はJIS Z2244の方法によって試験サンプル(形状 平板、サイズ10mm、膜厚30〜50μm)を調製して測定した。   Furthermore, in our research, there is a correlation between tensile strength and hardness, and it is known that the tensile fracture strength is approximately three times the hardness although the unit is different. That is, a belt having a Vickers hardness Hv350 (load: 100 g) exhibits a value of about a tensile fracture strength of about 1050 MPa as described above. Further, the crystal orientation ratio I (200) / I (111) and the hardness are in a contradictory relationship as shown in FIG. 2, and it is difficult to secure both the tensile fracture strength and the high temperature durability with the conventional belt forming method. there were. Here, the Vickers hardness was measured by preparing a test sample (shape flat plate, size 10 mm, film thickness 30-50 μm) by the method of JIS Z2244.

本発明の様に引張強度に優れる硬度の高いニッケル電鋳層と高温耐久性に優れるニッケル電鋳層を積層することにより、充分な高温耐久性を有し、かつ引張破壊強度が強く取り扱い性に優れる、ニッケル電鋳ベルトを供給可能となる。   By laminating a nickel electroformed layer with high hardness and excellent tensile strength and a nickel electroformed layer with excellent high temperature durability as in the present invention, it has sufficient high temperature durability and high tensile fracture strength for easy handling. An excellent nickel electroformed belt can be supplied.

引張破壊強度は、JIS(JIS番号 Z2241)の試験法にのっとりアレイ形状のサンプルをニッケル電鋳から切出し、引張試験機よりその強度を求めた。ビッカース硬度に関しては、AKASHI製微小硬度計によりその硬度を求めた。   The tensile fracture strength was determined by cutting out an array-shaped sample from nickel electroforming in accordance with the test method of JIS (JIS number Z2241) and using a tensile tester. Regarding the Vickers hardness, the hardness was determined by a micro hardness tester manufactured by AKASHI.

以下、本発明の詳細を説明する。   Details of the present invention will be described below.

(1)定着ベルト10
本発明の定着ベルトについて説明する。
図3は定着ベルト10の層構成模型図の一例である。定着ベルト10は、基層となるニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層1と、その外面に積層した弾性層2と、さらにその外面に積層した離型層3と、金属層1の内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が内面側(ベルトガイド面側)であり、離型層3が外面側(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、あるいは金属層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)を設けてもよい。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ものを使用すればよく、その厚さは、通常、1〜10μm程度である。また、金属層1に弾性層2を形成せず、金属層1に離型層3を直接形成しても良い。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、このような弾性層を省略した形態のものとすることができる。
(1) Fixing belt 10
The fixing belt of the present invention will be described.
FIG. 3 is an example of a layer configuration model diagram of the fixing belt 10. The fixing belt 10 includes a metal layer 1 made of a nickel electroformed endless belt as a base layer, an elastic layer 2 laminated on the outer surface, a release layer 3 laminated on the outer surface, and an inner 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 surface side (belt guide surface side), and the release layer 3 is on the outer surface side (pressure roller surface side). A primer layer (not shown) is provided for adhesion 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. May be. The primer layer may be a known one such as silicone, epoxy, or polyamideimide, and the thickness is usually about 1 to 10 μm. Alternatively, the release layer 3 may be formed directly on the metal layer 1 without forming the elastic layer 2 on the metal layer 1. In particular, in the case of heat-fixing a monochrome image in which the toner amount on the recording material is small and the unevenness of the toner layer is relatively small, such an elastic layer can be omitted.

この定着ベルトを電磁誘導加熱方式に用いた場合、ニッケル電鋳無端ベルトからなる金属層1が電磁誘導発熱性を示す発熱層として機能する。後述するが、金属層1に交番磁束が作用することで金属層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・離型層3を介して定着ベルト10を加熱し、定着ニップ部Nに通紙される記録材を加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。また、本発明の定着ベルト10は、セラミックヒータを用いたベルト加熱方式に用いてもよい。   When this fixing belt is used for the electromagnetic induction heating method, the metal layer 1 formed of a nickel electroformed endless belt functions as a heat generating layer exhibiting electromagnetic induction heat generation. As will be described later, an eddy current is generated in the metal layer 1 due to the alternating magnetic flux acting on the metal layer 1, and the metal layer 1 generates heat. The heat heats the fixing belt 10 through the elastic layer 2 and the release layer 3, and heats the recording material passed through the fixing nip portion N to heat and fix the toner image. Further, the fixing belt 10 of the present invention may be used in a belt heating method using a ceramic heater.

a.金属層1
金属層1はステンレス材等の円筒状金型を電鋳浴に浸漬させ、金型の表面或は裏面に電鋳プロセスにより成長させたニッケル又はニッケル合金からなる。ニッケル合金としては、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−タングステン等を用いることが好ましい。
a. Metal layer 1
The metal layer 1 is made of nickel or a nickel alloy, which is formed by immersing a cylindrical mold such as stainless steel in an electroforming bath and growing it on the front surface or the back surface of the mold by an electroforming process. As the nickel alloy, nickel-iron, nickel-cobalt, nickel-manganese, nickel-molybdenum, nickel-tungsten, or the like is preferably used.

本発明においては、金属層は結晶構造の異なる2以上の層を含む多層構造とし、例えばステンレス鋼製などの母型を陰極として、電鋳プロセスにより製造される。この場合の電解浴としては、例えばスルファミン酸系などの公知のニッケル電解浴を用いることができ、pH調整剤、ピット防止剤、光沢剤などの添加剤を適宜加えてもよい。例えば、スルファミン酸ニッケルが300〜450g/l、塩化ニッケルが0〜30g/lおよびホウ酸が30〜45g/lからなるニッケル電解液が挙げられる。そして、添加する光沢剤濃度、電解浴温度、陰極電流密度などを制御することによって、所望の特性を有したニッケルまたはニッケル合金からなるニッケル電鋳ベルトが得られる。電鋳プロセスに用いる電解浴によっても異なるが、通常、電解浴温度45〜60℃程度、陰極電流密度1〜20A/dm2程度で行なうことが好ましい。添加する光沢剤はサッカリン、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム等含む応力減少剤・一次光沢剤、2−ブチン−1,4−ジオール、クマリン、ジエチルトリアミン等含む二次光沢剤と呼ばれる添加剤等が加えられる。 In the present invention, the metal layer has a multilayer structure including two or more layers having different crystal structures, and is manufactured by an electroforming process using, for example, a matrix made of stainless steel as a cathode. As the electrolytic bath in this case, for example, a known nickel electrolytic bath such as a sulfamic acid type can be used, and additives such as a pH adjuster, a pit inhibitor, and a brightener may be appropriately added. For example, the nickel electrolyte which consists of 300-450 g / l of nickel sulfamate, 0-30 g / l of nickel chloride, and 30-45 g / l of boric acid is mentioned. Then, by controlling the concentration of the brightener to be added, the electrolytic bath temperature, the cathode current density, and the like, a nickel electroformed belt made of nickel or a nickel alloy having desired characteristics can be obtained. Although it depends on the electrolytic bath used in the electroforming process, it is usually preferable to carry out at an electrolytic bath temperature of about 45 to 60 ° C. and a cathode current density of about 1 to 20 A / dm 2 . The brightener to be added is an additive called a secondary brightener containing saccharin, sodium benzenesulfonate, sodium naphthalenesulfonate, etc., a stress reducing agent / primary brightener, 2-butyne-1,4-diol, coumarin, diethyltriamine, etc. Etc. are added.

次に積層の方法に関して述べる。層の積層に関して、液組成の異なる電鋳槽により順次電鋳して所望の厚さのベルトを得ることも可能である。しかしながら、その方法を用いると、電鋳槽の数が積層したい層の種類だけ必要となること、積層の作業が煩雑になること、積層した層の間に、界面が出来てしまい、その界面からの剥離の可能性があること等の不具合がある。   Next, a lamination method will be described. Regarding the lamination of the layers, it is also possible to obtain a belt having a desired thickness by sequentially performing electroforming in electroforming tanks having different liquid compositions. However, if that method is used, the number of electroforming tanks is required only for the type of layer to be laminated, the laminating operation becomes complicated, and an interface is created between the laminated layers. There are problems such as the possibility of peeling.

ここで、本発明の電鋳ニッケルは液温、攪拌方法およびその強度(流量)、電流密度、電流形状(直流・パルス状)などの作業パラメータにより結晶構造(結晶配向性)、硬度を制御する。   Here, the electroformed nickel of the present invention controls the crystal structure (crystal orientation) and hardness according to working parameters such as liquid temperature, stirring method and its strength (flow rate), current density, current shape (direct current / pulse shape). .

一般的に、電鋳ニッケルは、電解液中にサッカリン、ベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ナフタレンスルフォン酸ナトリウム等を含む1次光沢剤(応力減少剤)、2−ブチン−1,4−ジオール、クマリン、ホルマリン等を含む2次光沢剤を添加し、所望の電鋳ニッケルを得ることが出来る。1次、2次光沢剤は相乗効果があるので単独での効果は明確に出来ないが、膜中に含まれる含有量・含有割合により基本的な結晶構造が決定される。そして、前記の作業パラメータを組み合わせることで最終的な結晶構造(結晶配向性)・硬度を得ることが出来る。   Generally, electroformed nickel is a primary brightener (stress reducing agent) containing saccharin, sodium benzenesulfonate, sodium naphthalenesulfonate, etc., 2-butyne-1,4-diol, coumarin, formalin in the electrolyte. By adding a secondary brightener containing, etc., desired electroformed nickel can be obtained. Since the primary and secondary brighteners have a synergistic effect, the effect alone cannot be clarified, but the basic crystal structure is determined by the content and content ratio contained in the film. The final crystal structure (crystal orientation) / hardness can be obtained by combining the above work parameters.

例えば、電鋳浴の液温を高めると、電鋳浴の成分の移動度が増して,拡散層の厚さが減少する。従って多くの成分が陰極に達することが可能となる。電鋳浴の温度を5℃上昇させるだけで、電鋳ニッケル膜中に取り込まれる光沢剤の量が大幅に増加し、結晶構造は微細化し硬度が大きくなり、結晶配向比I(200)/I(111)は小さくなる。   For example, when the liquid temperature of the electroforming bath is increased, the mobility of the components of the electroforming bath increases and the thickness of the diffusion layer decreases. Therefore, many components can reach the cathode. By simply raising the temperature of the electroforming bath by 5 ° C., the amount of brightener incorporated into the electroformed nickel film is greatly increased, the crystal structure is refined and the hardness is increased, and the crystal orientation ratio I (200) / I (111) becomes smaller.

同様に攪拌強度を強めることにより、拡散層の厚さが減少し、電鋳ニッケル膜中に取り込まれる光沢剤の量が増加し、液温を高めたのと同様の効果を得ることが出来る。   Similarly, by increasing the agitation strength, the thickness of the diffusion layer is reduced, the amount of brightener incorporated into the electroformed nickel film is increased, and the same effect as that obtained by increasing the liquid temperature can be obtained.

また、電流密度を調整することによっても制御可能である。単位時間内に析出する電鋳ニッケルの量は、陰極効率と電流密度に正比例する。一定の攪拌強度および温度において、陰極の電流密度を2倍にすればニッケル電鋳の膜厚は2倍になる。しかし、光沢剤の移動度は増加しないので単位厚さの膜中に取り込まれる光沢剤の量は減少する。それにより、結晶粒径は大きくなり、硬度は低下、結晶配向比I(200)/I(111)は大きくなる。   It can also be controlled by adjusting the current density. The amount of electroformed nickel deposited within a unit time is directly proportional to the cathode efficiency and current density. If the cathode current density is doubled at a constant stirring intensity and temperature, the film thickness of nickel electroforming is doubled. However, since the mobility of the brightener does not increase, the amount of brightener incorporated into the unit thickness film decreases. As a result, the crystal grain size increases, the hardness decreases, and the crystal orientation ratio I (200) / I (111) increases.

電流の波形を調整することによっても結晶構造(結晶配向性)、硬度の制御は可能である。特に、矩形状のパルスを添加した場合、通電のON・OFFの時間的長さおよびそのON/OFFの比率により結晶構造を制御可能である。例えば、電流のOFF時に陰極近傍の光沢剤成分が補給される為、電鋳ニッケル膜中に取り込まれる光沢剤の量が増加し、結晶構造は微細化し硬度が大きくなり、結晶配向比I(200)/I(111)は小さくなる。   The crystal structure (crystal orientation) and hardness can also be controlled by adjusting the current waveform. In particular, when a rectangular pulse is added, the crystal structure can be controlled by the ON / OFF time length of energization and the ON / OFF ratio. For example, since the brightener component in the vicinity of the cathode is replenished when the current is turned off, the amount of brightener incorporated into the electroformed nickel film increases, the crystal structure becomes finer and the hardness increases, and the crystal orientation ratio I (200 ) / I (111) becomes smaller.

例えば、スルファミン酸ニッケル液でサッカリン(1次光沢剤)と2−ブチン1,4−ジオール(2次光沢剤)を光沢剤として、噴流を掛けながら、作成した電鋳ニッケルの電流密度による硬度・結晶配向強度比I(200)/I(111)の変化の一例を図2に示す。電流密度を増加させることにより、結晶配向強度比I(200)/I(111)は増加し、硬度は減少していることがわかる。   For example, in a nickel sulfamate solution, saccharin (primary brightener) and 2-butyne 1,4-diol (secondary brightener) are used as brighteners, and the hardness / An example of the change in the crystal orientation strength ratio I (200) / I (111) is shown in FIG. It can be seen that by increasing the current density, the crystal orientation strength ratio I (200) / I (111) increases and the hardness decreases.

このことより、電鋳時の膜中の光沢剤含有割合により、結晶構造(結晶配向性)、硬度が決定されていることがわかる。   This indicates that the crystal structure (crystal orientation) and hardness are determined by the brightener content ratio in the film during electroforming.

以上より、電鋳ニッケル析出中に液温、攪拌方法およびその強度(流量)、電流密度、電流の波形などの操作パラメータを制御することで、所望の結晶構造(結晶配向性)、硬度をもった電鋳ニッケルベルトを任意に作成することが可能となり、操作パラメータをニッケル析出中に変化させることで異なる積層構造を持った金属層を形成することができる。また、金属層を構成する各層の構成材料は、上記のように同じ物であっても良いし、異なるものであっても良い。   From the above, the desired crystal structure (crystal orientation) and hardness can be obtained by controlling the operating parameters such as the liquid temperature, the stirring method and its strength (flow rate), current density, and current waveform during electroformed nickel deposition. It is possible to arbitrarily produce an electroformed nickel belt, and it is possible to form metal layers having different laminated structures by changing the operating parameters during nickel deposition. Moreover, the constituent material of each layer which comprises a metal layer may be the same as mentioned above, and may differ.

また、結晶配向性に関しては、理学電気(株)製X線回折装置(RAD−3R型)
により、各配向面回折強度を測定し、それから配向強度比I(200)/I(111)を求めた。
Regarding crystal orientation, X-ray diffractometer (RAD-3R type) manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.
Thus, the orientation plane diffraction intensity was measured, and the orientation intensity ratio I (200) / I (111) was determined therefrom.

金属層1の厚みは、次の式(1)で表される表皮深さより厚く、10μm以上にする事が好ましい。また、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。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   The thickness of the metal layer 1 is thicker than the skin depth represented by the following formula (1), and is preferably 10 μm or more. Moreover, 200 micrometers or less are preferable, 100 micrometers or less are more preferable, and 50 micrometers or less are still more preferable. The skin depth σ [m] is determined by the frequency f [Hz] of the excitation circuit, the permeability μ, and the specific resistance ρ [Ωm].

Figure 2005031485
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、これより深いところでは電磁波の強度は1/e以下になっており、逆にいうとほとんどのエネルギーはこの深さまでで吸収されている。金属層1があまりに薄いと、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれなくなってきて効率が悪くなってくることがある。また、金属層1があまりに厚いと、剛性が高くなり、また、屈曲性が悪くなって回転体として使用しにくくなることがある。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有する定着ベルトを用いる場合、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。
Figure 2005031485
It is expressed. This indicates the depth of absorption of electromagnetic waves used in electromagnetic induction, and the intensity of electromagnetic waves is less than 1 / e deeper than this, and conversely most energy is absorbed up to this depth. ing. 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 becomes high, and the flexibility becomes poor, which may make it difficult to use as a rotating body. Further, when a fixing belt having a metal layer is used in a belt heating method using a ceramic heater, the heat capacity can be reduced and the quick start performance can be improved by setting the thickness of the metal layer within the above range.

それぞれの積層される層の厚みは、特に限定されないが、金属層全体の厚みが50μmの場合、ビッカース硬度400(荷重:100g)以上の層の合計が6.3μm以上39μm以下であることが好ましく、19.5μm以上33μm以下であることがより好ましい。厚みがこれらの範囲内にあることによって、金属層全体が高耐熱性を有し、材料の強度も高く積層の効果が表れる。また、結晶構造の異なる二種類以上の層に、ビッカース硬度が250以上400未満(荷重:100g)の層と、ビッカース硬度が400以上600以下(荷重:100g)の層との組み合わせが含まれており、さらにビッカース硬度(以下、「硬度」と記載する。)400以上600以下(荷重:100g)の層の膜厚(2層以上の場合は多層の合計膜厚)が、金属層全体膜厚の1/8以上3/4以下であるときに本発明の効果をより効果的に発揮し、好ましい。結晶構造の異なる層のうち一方の層のビッカース硬度は250以上400未満であることがより好ましく、300以上380以下であることが更に好ましい。また、他方の層のビッカース硬度は400以上600以下であることがより好ましく、450以上550以下であることが更に好ましい。硬度が異なるこれらの層を積層させることによって、より機械的強度及び高温耐久性の調和の取れた定着ベルトとすることができる。   The thickness of each laminated layer is not particularly limited, but when the total thickness of the metal layer is 50 μm, the total of the layers having a Vickers hardness of 400 (load: 100 g) or more is preferably 6.3 μm or more and 39 μm or less. 19.5 μm or more and 33 μm or less is more preferable. When the thickness is within these ranges, the entire metal layer has high heat resistance, the strength of the material is high, and the effect of lamination is exhibited. Further, the two or more types of layers having different crystal structures include a combination of a layer having a Vickers hardness of 250 or more and less than 400 (load: 100 g) and a layer having a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less (load: 100 g). Furthermore, the film thickness of the layer having a Vickers hardness (hereinafter referred to as “hardness”) of 400 or more and 600 or less (load: 100 g) (the total film thickness of the multilayer in the case of two or more layers) is the total thickness of the metal layer. When the ratio is 1/8 or more and 3/4 or less, the effect of the present invention is more effectively exhibited, which is preferable. Of the layers having different crystal structures, the Vickers hardness of one layer is more preferably 250 or more and less than 400, and further preferably 300 or more and 380 or less. The Vickers hardness of the other layer is more preferably 400 or more and 600 or less, and further preferably 450 or more and 550 or less. By laminating these layers having different hardnesses, it is possible to obtain a fixing belt in which mechanical strength and high-temperature durability are more harmonized.

また、ビッカース硬度が400以上600以下の層の合計膜厚は、金属層全体の膜厚の1/8以上、3/4以下であるのが好ましい。ビッカース硬度が250以上400未満の層の合計膜厚は金属層全体の膜厚よりも、好ましくは1/4以上、7/8以下、より好ましくは3/8以上、5/8以下であるのが良い。金属層全体の膜厚に対して、厚みをこれらの範囲内にすることによって、機械的強度及び高温耐久性の調和の取れた定着ベルトとすることができる。厚みはベルトを軸方向に2分し、軸方向における膜厚をハイデンハイン測定器で10mm間隔で測定する。   The total film thickness of the layers having a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less is preferably 1/8 or more and 3/4 or less of the film thickness of the entire metal layer. The total film thickness of the layers having a Vickers hardness of 250 or more and less than 400 is preferably 1/4 or more and 7/8 or less, more preferably 3/8 or more and 5/8 or less than the film thickness of the entire metal layer. Is good. By making the thickness within these ranges with respect to the film thickness of the entire metal layer, a fixing belt in which mechanical strength and high-temperature durability are harmonized can be obtained. The thickness is measured by dividing the belt in the axial direction by 2 and measuring the film thickness in the axial direction at intervals of 10 mm with a HEIDENHAIN measuring instrument.

また、ベルト全体として式(1)より求められる表皮深さより厚くすることが好ましい。通常100μm以下であり、特に好ましくは、上記の様に10〜50μm程度とすることにより、良好な結果を得る事が出来る。   Moreover, it is preferable to make thicker than the skin depth calculated | required from Formula (1) as the whole belt. Usually, it is 100 micrometers or less, Especially preferably, a favorable result can be obtained by setting it as about 10-50 micrometers as mentioned above.

結晶構造の異なる層の積層の数およびその順番は特に限定されない。図1(a)及び(b)のように「硬度400以上の層/硬度400未満の層」を一組として、作業性や生産性の観点から、通常1〜20組、好ましくは1〜10組程度の範囲で形成することが望ましい。そして、「硬度400以上の層/硬度400未満の層/硬度400以上の層」および「硬度400未満の層/硬度400以上の層/硬度400未満の層」といった奇数層の構成で積層しても良い。さらに、「硬度400以上の層(1)/硬度400以上の層(2)/硬度400未満の層」および「硬度400未満の層(1)/硬度400未満の層(2)/硬度400以上の層」といった形態としても良い。   The number and order of layers of layers having different crystal structures are not particularly limited. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), "a layer having a hardness of 400 or more / a layer having a hardness of less than 400" is usually set from the viewpoint of workability and productivity, usually 1 to 20 sets, preferably 1 to 10 It is desirable to form in the range of about a set. Then, the layers are laminated in an odd number of layers such as “layer of hardness 400 or more / layer of hardness less than 400 / layer of hardness of 400 or more” and “layer of hardness of less than 400 / layer of hardness of 400 or more / layer of hardness of less than 400”. Also good. Further, “a layer having a hardness of 400 or more (1) / a layer having a hardness of 400 or more (2) / a layer having a hardness of less than 400” and “a layer having a hardness of less than 400 (1) / a layer having a hardness of less than 400 (2) / a hardness of 400 or more. It is also possible to adopt a form such as

b.弾性層2
弾性層2は設けても設けなくても良い。弾性層を設けることにより、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ことができる。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を増し、効率よくトナー画像へ熱伝達を行なうことが可能になる。弾性層2を設けた定着ベルトは、特に、未定着トナーののり量が多いカラー画像の加熱定着に適している。
b. Elastic layer 2
The elastic layer 2 may or may not be provided. By providing the elastic layer, heat transfer can be ensured by covering the heated image at the nip portion, and the restoring force of the metal layer 1 can be supplemented to reduce fatigue due to rotation and bending. Further, by providing an 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 can be 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.

弾性層2の材質としては、特に限定されず、耐熱性がよく、熱伝導率がよいものを選べばよい。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。   The material of the elastic layer 2 is not particularly limited, and a material having good heat resistance and good thermal 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.

弾性体層に使用される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ことができる。   Silicone rubber used in the elastic layer includes polydimethylsiloxane, polymethyltrifluoropropylsiloxane, polymethylvinylsiloxane, polytrifluoropropylvinylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polyphenylvinylsiloxane, and a combination of these polysiloxanes. A polymer etc. can be illustrated.

なお、必要に応じて、弾性体層には乾式シリカ、湿式シリカ等補強性充填材、炭酸カルシウム、石英紛、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)等を弾性体層に含有させてもよい。   If necessary, the elastic layer may be provided with a reinforcing filler such as dry silica, wet silica, calcium carbonate, quartz powder, zirconium silicate, clay (aluminum silicate), talc (hydrous magnesium silicate), alumina (aluminum oxide). , Bengara (iron oxide) or the like may be included in the elastic layer.

弾性層2の厚さは、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のが難しくなることがある。
弾性層2の硬度(JIS K 6301(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。
The thickness of the elastic layer 2 is preferably 10 μm or more, and more preferably 50 μm or more, because good fixed image quality can be obtained. Moreover, 1000 micrometers or less are preferable and 500 micrometers or less are more preferable. When a color image is printed, a solid image is formed over a large area on the recording material P, particularly in a photographic image. In this case, if the heating surface (release layer 3) of the fixing belt cannot be deformed into the uneven shape of the recording material or the uneven shape of the toner layer, heating unevenness occurs, and the image has a glossy portion with a large amount of heat transfer and a portion with a small amount of heat transfer. Unevenness occurs. That is, the glossiness is high at the portion where the heat transfer amount is large, and the glossiness is low at the 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 image gloss unevenness may occur. On the other hand, if the elastic layer 2 is too thick, the thermal resistance of the elastic layer may increase and it may be difficult to realize a quick start.
The hardness of the elastic layer 2 (JIS K 6301 (JIS-A)) is preferably 60 ° or less, and more preferably 45 ° or less, because the occurrence of uneven image gloss is sufficiently suppressed and good fixed image quality is obtained.

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ことがある。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ことがある。 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. Further, it is preferably 8.4 × 10 −1 [W / m · K] or less, and more preferably 6.3 × 10 −1 [W / m · K] or less. 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.

このような弾性体層は公知の方法、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上に均一な厚みでコート、加熱硬化する方法、液状のシリコーンゴム等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よい。   Such an elastic layer is a known method, for example, a method in which a material such as liquid silicone rubber is coated on the metal layer with a uniform thickness by means such as a blade coating method, and heat-cured, or a material such as liquid silicone rubber. May be formed by a method of injecting 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.

c.離型層3
離型層3の材料としては特に限定されず、離型性、耐熱性のよいものを選べばよい。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にはカーボン、酸化すず等を導電剤等を離型層の10質量%以下で含有させてもよい。
c. Release layer 3
The material of the release layer 3 is not particularly limited, and a material having good release properties and heat resistance may be selected. As the release layer 3, fluorine resin such as PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl ether copolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), silicone resin, Fluorosilicone rubber, fluororubber, and silicone rubber are preferable, and PFA is particularly preferable. If necessary, the release layer may contain carbon, tin oxide or the like in a conductive agent or the like at 10% by mass or less of the release layer.

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ことがある。また、離型層があまりに厚いと、熱伝導が悪化することがあり、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。   The thickness of the release layer 3 is preferably 1 μm or more. Moreover, 100 micrometers or less are preferable. If the release layer 3 is too thin, a portion having poor release properties may be formed due to uneven coating of the coating film, or durability may be insufficient. Also, if the release layer is too thick, heat conduction may deteriorate, especially in the case of resin-based release layers, the hardness will be high, and good heat transfer properties and fatigue relaxation due to rotation / bending, etc. The effect of the elastic layer 2 may be offset.

このような離型層は公知の方法、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ものをコート・乾燥・焼成により、ある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よく、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よい。   Such a release layer is formed by a known method, for example, in the case of a fluororesin system, by coating, drying and baking a dispersion of fluororesin powder, or by coating and bonding a pre-tubulated material. In the case of a rubber system, 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.

また、予め内面プライマー処理されたチューブ、予め表面プライマー処理されたニッケル電鋳ベルトを円筒金型内に装着し、チューブとニッケル電鋳ベルト間隙間に液状シリコーンゴムを注入、加熱することでゴムの硬化及び接着を行う手法を用いれば、弾性層、離型層を同時に形成することも可能である。   Also, a tube that has been previously primed with an inner surface primer and a nickel electroformed belt that has been previously surface primed are mounted in a cylindrical mold, and liquid silicone rubber is injected between the tube and the nickel electroformed belt gap, and heated to heat the rubber. If a method of curing and bonding is used, the elastic layer and the release layer can be formed simultaneously.

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、消費電力を抑えることもできる。また、立ち上がり時間の短縮を図ることも出来る。
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. If the sliding layer 4 is provided, the heat generated in the metal layer 1 can be insulated so as not to go to the inside of the fixing belt without excessively increasing the heat capacity of the fixing belt. As a result, the heat supply efficiency to the recording material P is improved, and the power consumption can be suppressed. In addition, the rise time can be shortened.

その材質は、特に限定されず、高耐熱性で強度が高く、表面が滑らかに出来るものを選べばよい、摺動層4としては、ポリイミド樹脂等が好ましい。なお、必要に応じて、摺動層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摺動層に含有させても良い。   The material is not particularly limited, and a material having high heat resistance, high strength, and smooth surface may be selected. The sliding layer 4 is preferably a polyimide resin or the like. If necessary, the sliding layer may contain fluorine resin powder, graphite, molybdenum disulfide, or the like as a sliding agent.

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。   The thickness of the sliding layer 4 is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. Moreover, 100 micrometers or less are preferable and 60 micrometers or less are more preferable. If the sliding layer 4 is too thin, 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 longer.

この様な摺動層は、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、あるいは予めチューブ化したものを貼り付ける方法等で形成すればよい。   Such a sliding layer may be formed by a known method, for example, a method of coating / drying / curing a liquid material, or a method of pasting a tube formed in advance.

金属層1となる長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケル電鋳ベルト基材を下記のように作製した。ニッケル電鋳ベルト基材を作製するためにスルファミン酸ニッケル四水塩450g/l、塩化ニッケル10g/l、硼酸40g/lなる水溶液浴を作り、次に1g/lとなるようピット防止剤を加えた後、第一光沢剤としてサッカリン(0.04g/l)、第二光沢剤として2−ブチン−1,4−ジオール(0.4g/l)を適時の組み合わせで添加した浴を作製した。そして、ステンレス鋼製の母型を陰極として、浴温50℃、初期電流密度11A/dm2で電鋳を開始し、目的の全体膜厚50μmに相当する電気量の1/3を流し終わったところで、連続的に速やかに電流密度を7A/dm2まで変化させ、2/3の膜厚まで膜を析出させる。そしてその後、再び電流密度を11A/dm2まで上昇させて、残りの1/3の電鋳膜を析出させた。この電鋳ベルトを分析した結果、3層の積層・結晶構造変化が見られた。電流密度の値から図2により換算して、内面側から第1・3層は、結晶配向比I(200)/I(111)が40前後、硬度約350(荷重:100g)、引張破壊強度1050MPaの析出層が、第2層は、結晶配向比I(200)/I(111)が5前後、硬度約450(荷重:100g)、引張破壊強度1350MPaの析出層が形成されていると考えられる。また、ベルト全体としての引張破断強度は、1170MPaであった。そして、上記で得た電鋳ベルトに、弾性層2として300μmシリコーンゴム、離型層3として30μmPFAチューブを各々プライマーを介して積層し、摺動層4のポリイミド樹脂層の厚みは15μmとなる各定着ベルトを作製した。 A nickel electroformed belt base material having a length of 250 mm, an inner diameter of 34 mm, and a thickness of 50 μm to be the metal layer 1 was produced as follows. In order to prepare a nickel electroformed belt base material, an aqueous solution bath of 450 g / l nickel sulfamate tetrahydrate, 10 g / l nickel chloride and 40 g / l boric acid was made, and then a pit inhibitor was added to 1 g / l. Thereafter, a saccharin (0.04 g / l) as the first brightener and 2-butyne-1,4-diol (0.4 g / l) as the second brightener were added in an appropriate combination. Then, electroforming was started at a bath temperature of 50 ° C. and an initial current density of 11 A / dm 2 using a stainless steel matrix as a cathode, and 1/3 of the amount of electricity corresponding to the desired total film thickness of 50 μm was passed. By the way, the current density is continuously and rapidly changed to 7 A / dm 2 to deposit the film to a thickness of 2/3. Thereafter, the current density was again increased to 11 A / dm 2 , and the remaining 1/3 of the electroformed film was deposited. As a result of analyzing this electroformed belt, a three-layer lamination / crystal structure change was observed. Converted from the value of current density according to FIG. 2, the first and third layers from the inner surface side have a crystal orientation ratio I (200) / I (111) of around 40, a hardness of about 350 (load: 100 g), and tensile fracture strength. It is considered that a 1050 MPa precipitation layer is formed, and the second layer has a crystal orientation ratio I (200) / I (111) of around 5, a hardness of about 450 (load: 100 g), and a tensile fracture strength of 1350 MPa. It is done. Further, the tensile breaking strength of the entire belt was 1170 MPa. Then, 300 μm silicone rubber as the elastic layer 2 and 30 μm PFA tube as the release layer 3 are laminated on the electroformed belt obtained above via a primer, respectively, and the thickness of the polyimide resin layer of the sliding layer 4 becomes 15 μm. A fixing belt was produced.

このようにして作製した定着ベルトについて、図5のような像加熱定着装置に装着し、空回転耐久テストを行った。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、定着ベルトを加圧ローラに従動回転させた。加圧ローラは、心金の外周に肉厚3mmシリコーン層に30μmのPFAチューブを被覆した外径30mmのゴムローラを用いた。本実験例では、加圧力は220N(通常テストの1割増し)、定着ニップは8mm×230mmであり、定着ベルトの表面速度は100mm/secとなる条件に定めた。この結果、本発明の定着ベルトは、耐久500時間後も変形もなく良好であり、端面の破壊・亀裂が見られなかった。また、上記定着装置をキヤノン製フルカラーLBP LASER SHOT『LBP−2040』に搭載し、画出して耐久テストを行った。10万枚画出し耐久テストを行ったが定着性に問題はなく良好であった。   The fixing belt thus produced was mounted on an image heating fixing apparatus as shown in FIG. 5 and an idling durability test was performed. In the idling test, the pressure roller was pressed against the fixing belt with a predetermined pressure while adjusting the temperature to 220 ° C., and the fixing belt was driven to rotate by the pressure roller. As the pressure roller, a rubber roller having an outer diameter of 30 mm, in which a 3 mm thick silicone layer was coated with a 30 μm PFA tube on the outer periphery of the mandrel, was used. In this experimental example, the pressure was set to 220 N (10% increase of the normal test), the fixing nip was 8 mm × 230 mm, and the surface speed of the fixing belt was 100 mm / sec. As a result, the fixing belt of the present invention was good without deformation even after 500 hours of durability, and the end face was not broken or cracked. Further, the above fixing device was mounted on a full color LBP LASER SHOT “LBP-2040” manufactured by Canon, and the image was printed and subjected to a durability test. The endurance test for printing 100,000 sheets was performed, and there was no problem in the fixing property and it was good.

実施例1と電流密度を変化させる割合が異なる以外は、同様に金属層1となる長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケル電鋳ベルトを作製した。今回は全体膜厚の1/10(つまり、5μm)を電流密度7A/dm2で電鋳し、次に全体膜厚の1/10(5μm)を電流密度11A/dm2で電鋳する。この操作を5回繰り返して、10層のニッケル電鋳ベルトを作成した(図1(b))。実施例1と同様に、電流密度7A/dm2で積層した層は、結晶配向比I(200)/I(111)5前後、硬度約450(荷重:100g)、引張破壊強度1350MPaであった。電流密度11A/dm2で積層した層は、結晶配向比I(200)/I(111)40前後、硬度約350(荷重:100g)、引張破壊強度1050MPaの析出層が得られた。また、ベルト全体の引張破断強度としては、1220MPaであった。その後、弾性層2として300μmシリコーンゴム、離型層3として30μmPFAチューブを、各々プライマーを介して積層し、図1(b)のベルトを得た。実施例1と同様に耐久試験を行った。表1に結果を示す。 A nickel electroformed belt having a length of 250 mm, an inner diameter of 34 mm, and a thickness of 50 μm, which similarly becomes the metal layer 1, was prepared except that the rate of changing the current density was different from that in Example 1. This time, 1/10 of the total film thickness (that is, 5 μm) is electroformed at a current density of 7 A / dm 2 , and then 1/10 of the total film thickness (5 μm) is electroformed at a current density of 11 A / dm 2 . This operation was repeated 5 times to produce a 10-layer nickel electroformed belt (FIG. 1B). Similar to Example 1, the layer laminated at a current density of 7 A / dm 2 had a crystal orientation ratio of about I (200) / I (111) 5, a hardness of about 450 (load: 100 g), and a tensile fracture strength of 1350 MPa. . As a layer laminated at a current density of 11 A / dm 2 , a deposited layer having a crystal orientation ratio I (200) / I (111) of about 40, a hardness of about 350 (load: 100 g), and a tensile fracture strength of 1050 MPa was obtained. The tensile strength at break of the entire belt was 1220 MPa. Thereafter, a 300 μm silicone rubber as the elastic layer 2 and a 30 μm PFA tube as the release layer 3 were laminated via a primer, respectively, to obtain the belt of FIG. A durability test was conducted in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

実施例1と同様に耐久500時間後の変形も端面の破壊・亀裂もなく、良好なことがわかった。また、上記定着装置をキヤノン製フルカラーLBP LASER SHOT『LBP−2040』に搭載し、画出して耐久テストを行った。10万枚画出し耐久テストを行ったが定着性に問題はなく良好であった。   Similar to Example 1, it was found that the deformation after 500 hours of endurance was satisfactory and there was no breakage or cracking of the end face. Further, the above fixing device was mounted on a full color LBP LASER SHOT “LBP-2040” manufactured by Canon, and the image was printed and subjected to a durability test. The endurance test for printing 100,000 sheets was performed, and there was no problem in the fixing property and it was good.

[比較例1]
金属層1として長さ250mm、内径34mm、厚み50μmのニッケル電鋳ベルトを下記のように作製した。ニッケル電鋳ベルト基材を作製するためにスルファミン酸ニッケル四水塩450g/l、塩化ニッケル10g/l、硼酸40g/lなる水溶液浴を作り、次に1g/lとなるようピット防止剤を加えた後、第一光沢剤としてサッカリン(0.04g/l)、第二光沢剤として2−ブチン−1,4−ジオール(0.4g/l)を適時の組み合わせで添加した浴を作製した。そして、ステンレス鋼製の母型を陰極として、浴温50℃、電流密度7A/dm2で電鋳し、膜厚50μmの電鋳ベルト得た。このベルトを分析した結果、結晶配向比I(200)/I(111)5、硬度460(荷重:100g)、引張破壊強度1360MPaのベルトが得られた。その後、弾性層2として300μmシリコーンゴム、離型層3として30μmPFAチューブを、各々プライマーを介して積層した。このベルトを実施例1と同様な条件で空回転耐久試験を行った。
その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
As the metal layer 1, a nickel electroformed belt having a length of 250 mm, an inner diameter of 34 mm, and a thickness of 50 μm was produced as follows. In order to prepare a nickel electroformed belt base material, an aqueous solution bath of 450 g / l nickel sulfamate tetrahydrate, 10 g / l nickel chloride and 40 g / l boric acid was made, and then a pit inhibitor was added to 1 g / l. Thereafter, a saccharin (0.04 g / l) as the first brightener and 2-butyne-1,4-diol (0.4 g / l) as the second brightener were added in an appropriate combination. Then, electrocasting was performed using a stainless steel matrix as a cathode at a bath temperature of 50 ° C. and a current density of 7 A / dm 2 to obtain an electroformed belt having a film thickness of 50 μm. As a result of analyzing this belt, a belt having a crystal orientation ratio I (200) / I (111) 5, a hardness of 460 (load: 100 g), and a tensile fracture strength of 1360 MPa was obtained. Thereafter, 300 μm silicone rubber as the elastic layer 2 and a 30 μm PFA tube as the release layer 3 were laminated via a primer, respectively. The belt was subjected to an idling durability test under the same conditions as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

Figure 2005031485
実施例1、2と比べ結晶配向比I(200)/I(111)の小さい比較例の定着ベルトは、空回転耐久150時間において、ベルトに割れが見られた。
Figure 2005031485
The fixing belt of the comparative example having a smaller crystal orientation ratio I (200) / I (111) than that of Examples 1 and 2 showed cracks in the belt at 150 hours of idling.

図1(a)は、本発明の電鋳ニッケル積層方法の一例である。図1(b)は、電鋳ニッケル層の厚み方向の断面を表す図である。Fig.1 (a) is an example of the electrocast nickel lamination method of this invention. FIG.1 (b) is a figure showing the cross section of the thickness direction of an electroformed nickel layer. 本発明の電鋳ニッケルの電流密度による硬度・配向比の変化の例である。It is an example of the change of the hardness and orientation ratio by the current density of the electroformed nickel of the present invention. 本発明の定着ベルトの層構成摸型図の一例である。FIG. 2 is an example of a layer configuration schematic diagram of the fixing belt of the present invention. 像加熱装置の概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of an image heating apparatus. 像加熱装置の概略構成図の一例であるIt is an example of the schematic block diagram of an image heating apparatus. 図6像加熱装置の磁場発生手段模型図である。6 is a magnetic field generating means model diagram of the image heating apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属層
2 弾性層
3 離型層
4 摺動層
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
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 被記録材
100 像加熱定着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal layer 2 Elastic layer 3 Release layer 4 Sliding layer 10 Fixing belt 12 Ceramic heater 12b Heat generation layer 12c Protective layers 16a, 16b, 16e made of glass or fluororesin Belt guide member 16c Belt guides 17a, 17b, 17c Magnetic core 18 Excitation coils 18a and 18b Power supply unit 19 Insulating member 22 Pressurizing rigid stay 26 Temperature detecting element (thermistor)
27 Excitation Circuit 30 Pressure Member (Pressure Roller)
30a, 30b Elastic layer 40 such as silicone rubber Slide plate M Driving means N Fixing nip portion t Toner image P Recording material 100 Image heating fixing device

Claims (5)

少なくとも離型層と、該離型層上に設けられたニッケル電鋳からなる金属層と、を有する定着ベルトであって、
該金属層が結晶構造の異なる二種以上の層で積層されていることを特徴とする定着ベルト。
A fixing belt having at least a release layer and a metal layer made of nickel electroforming provided on the release layer,
A fixing belt, wherein the metal layer is laminated with two or more layers having different crystal structures.
前記二種以上の層のうち、少なくとも一層がビッカース硬度400未満であり、かつ他の少なくとも一層がビッカース硬度400以上であることを特徴とする請求項1に記載の定着ベルト。   2. The fixing belt according to claim 1, wherein at least one of the two or more layers has a Vickers hardness of less than 400 and at least one of the other layers has a Vickers hardness of 400 or more. 前記二種以上の層のうち、少なくとも一層がビッカース硬度250以上400未満であり、かつ他の少なくとも一層がビッカース硬度400以上600以下であり、
更に、該ビッカース硬度400以上600以下の積層膜の合計厚みが、金属層全体の厚みの1/8以上3/4以下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。
Of the two or more layers, at least one layer has a Vickers hardness of 250 or more and less than 400, and at least another layer has a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less,
The fixing belt according to claim 1, wherein the total thickness of the laminated films having a Vickers hardness of 400 or more and 600 or less is 1/8 or more and 3/4 or less of the total thickness of the metal layer.
前記離型層と金属層との間に、少なくとも弾性層を有する請求項1〜3のいずれかに記載の定着ベルト。   The fixing belt according to claim 1, further comprising at least an elastic layer between the release layer and the metal layer. 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請求項4に記載の定着ベルト。   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.
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