JP2005189404A - 定着ベルト及びそれを使用した定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な強度と耐久性を持ち、発熱特性の低下も生じにくい定着ベルトを高い生産性で提供できるようにする。
【解決手段】 支持ローラ２と定着ローラ３とに定着ベルト６を回動可能に張架し、その定着ベルト６を介して定着ローラ３に圧接する加圧ローラ７を設け、その加圧ローラ７と定着ベルト６との接触部に定着ニップ部Ｎを形成する。定着ベルト６は、電磁誘導加熱装置５の電磁誘導により加熱される発熱層を備えており、その発熱層は少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成してある。それにより、ベルト全体が良好な屈曲性を有するので割れが生じにくく、機械的ストレスに対しても強い。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子写真方式により形成された未定着のトナー像を定着させるために加熱する定着ベルト、及びその定着ベルトを使用した定着装置に関する。

プリンタ，複写機，ファクシミリ装置等の画像形成装置には、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスを経て未定着のトナー像を形成し、それを画像転写方式もしくは直接方式によりシート状の印刷紙，感光紙，静電記録紙等の記録材上に転写し、それを定着装置により定着するものがある。
近年、このような画像形成装置では、省エネルギ化及び高速化が求められており、それを達成するためには定着装置の熱効率の改善が重要な要素となっている。

その定着装置としては、例えば熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式によるものが広く採用されている。
熱ローラ方式の定着装置は、ローラ内部に設けたハロゲンランプ等の熱源により定着ローラを所定の温度にまで温調し、それに圧接する加圧ローラとで形成される定着ニップ部に未定着のトナー像を担持した記録材を送り込んで、そのトナー像を加圧した状態で加熱溶融することにより記録材に定着させるものである。

また、フィルム加熱方式の定着装置は、支持部材に固定支持された加熱体に耐熱性を有する薄肉の定着フィルムを介して記録材を密着させ、その定着フィルムを加熱体に対して摺動移動させながら加熱体の熱をフィルム材を介して記録材に供給して未定着のトナー像を定着させるものである。
このフィルム加熱方式の定着装置は、加熱体として例えば耐熱性，絶縁性，良熱伝導性等の特性を有するアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板上に抵抗層を備えたセラミックヒータを使用する。この定着装置は、定着フィルムとして薄膜で低熱容量のものを用いることができるため、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が図れるので、クイックスタート化や省エネルギ化が可能となる。

電磁誘導加熱方式の定着装置は、交番磁界により磁性金属部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、それにより金属部材を含む加熱体を電磁誘導発熱させ、その熱により未定着のトナー像を記録材に定着させるものである。
この電磁誘導加熱方式の定着装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。その定着装置は、エンドレスの耐熱性フィルムを界磁コイルユニットと磁性金属部材で形成した加熱体金属とからなる加熱体を定着ニップ部に設けたフィルム内面ガイドに外嵌し、その耐熱性フィルムの加熱体に対応する外面を加圧ローラにより加熱体側に押圧するようにしている。

そして、この定着装置は、加圧ローラの回転により耐熱性フィルムを摩擦力により回動させ、加熱体により加熱されながら回動する耐熱性フィルムと加圧ローラとが接する定着ニップ部に未定着のトナー像を担持した記録材を送り込んで、そのトナー像を加圧しながら加熱溶融することにより記録材に定着させている。
また、この特許文献１には、耐熱性フィルムとしてフィルム膜厚が１００μｍ以下で耐熱性のＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等の単層フィルム、あるいはポリイミド，ポリアミドイミド，ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等のフィルムの外周面に、ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等をヒーティングした複合層フィルムを使用することが記載されている。

このような電磁誘導加熱方式の定着装置は、渦電流の発生を利用して磁性金属部材を加熱し、その熱により耐熱性フィルムを介して記録材上のトナー像を加熱定着するので、磁性金属部材を記録材の近くに配置することができる分だけフィルム加熱方式の定着装置に比べて加熱効率のアップが図れる。

ところで、このような各種の定着装置で記録材上のトナー像を加熱定着する場合、そのトナー像がフルカラーの画像であるときには、そのトナー像は４色のトナー像が重ね合わされた４層の厚みがあるトナー粒子層となる。したがって、この場合には、その４層のトナー粒子層を十分に加熱溶融させることができるだけの熱容量が必要となる。
そのため、上述した例えば電磁誘導加熱方式の定着装置では、トナー像を十分に包み込んでそれを均一に加熱溶融するためには耐熱性フィルム材からなる定着ベルトの表面には５０〜５００μｍ程度の厚さのゴム弾性層が必要となる。

また、それ以外に定着ベルトそのものを発熱させることも重要であり、そのために定着ベルトの内部に電磁誘導により発熱する発熱層を設けたりする必要もある。そして、その発熱層の材料としては、ステンレス（ＳＵＳ），ニッケル等の導電性の金属材料や、ポリイミド，ポリアミドイミド，フッ素樹脂等の耐熱性樹脂の中に導電性を持つ粒子を分散させた混合物等を使用したりする。

このように、フルカラーのトナー像の定着も行えるようにするため、定着ベルトの内部に例えばステンレス（ＳＵＳ４３０等），ニッケル等の導電性の金属材料からなる発熱層を設ける場合には、その定着ベルトは無端のベルトにして、それが回動できるだけ撓めるようにする必要があると共に、連続回動にも耐えられるだけの強度も与える必要がある。そのため、その金属材料で形成する発熱層の厚さは３０〜７０μｍ程度にする必要がある。
特開平８−２２２０６号公報（第６頁、図１）

しかしながら、このようにしたとしても、定着ベルトは繰り返し屈曲されながら回動され続けるため、やはり金属部分は破壊される虞があるので、この場合には比較的低速のプリンタや複写機での使用に限られてしまうようになる。また、定着ベルトの張装についても金属破壊が生じにくいようにする等の条件が加えられるため、レイアウトの融通性も低くなるという問題点があった。

また、定着ベルトを、その基材にポリイミド，ポリアミドイミド，ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ，フッ素樹脂等の耐熱性樹脂を使用し、その基材の中（主に表面）に発熱層を設ける場合には、耐熱性樹脂からなる基材の膜厚は３０〜１００μｍの厚さが必要となる。そして、その耐熱性樹脂の上に形成する導電性をもった薄層としては、金属材料や樹脂に導電性粒子を分散させた混合材料を用いる。
その耐熱性樹脂の上に形成する金属材料は、メッキ，スパッタ，蒸着等により形成し、その使用する材料により最適値は異なるが、厚さは１〜２０μｍ程度に形成する。

このように、耐熱性樹脂で形成した基材の表面に金属薄層を設けたものは、定着ベルト全体を金属材料で形成したものに比べて金属層の膜厚を薄くすることができるので、その分だけベルトが屈曲回動することによって生じやすい金属破壊に対する余裕度は高くなる。
しかしながら、基材となる耐熱性樹脂と金属薄層との密着性に関しては信頼性が低いという問題点があった。特に、基材にＰＩを使用した場合には、ＰＩの非粘着性により充分な接着性を得ることが難しいということがあった。

また、耐熱性樹脂の中に導電性をもったＮｉ，ＳＵＳ，金，銀，銅等の金属粒子を分散させた混合物を使用して定着ベルトを形成する場合には、耐熱性樹脂と導電性粒子の分散系とを塗料化し、それをスプレー塗装，ディッピング塗装，ブレード塗装等の湿式塗装することにより定着ベルトを形成し、発熱層の膜厚を５〜２０μｍ程度に形成するが、このようにして形成した定着ベルトは前述した金属薄層を形成する定着ベルトに比べて導電性粒子表面が酸化した場合には系全体の導電性が低下してしまうので、それにより発熱特性が低下してしまうという問題点があった。
これを防止するためには、導電性粒子に酸化しにくい、あるいは酸化した際に導電性の低下が小さい金属を用いる必要があるので、この場合には使用できる導電性粒子が限られてしまうという問題点があった。

さらに、上述した金属粒子を分散させた混合物を湿式塗装して定着ベルトを形成する場合には、樹脂ワニス中に分散させた金属の導電性粒子は比重が大きいため、その沈降速度は非常に速い。そのため、その導電性粒子の沈降を妨ぐためには塗料の粘度を上げなければならないが、５〜２０μｍといった薄膜を形成するには塗料の低粘度化が必要であるため、それができないということがあった。

このように、金属粒子を分散させた混合物を塗装する方法の場合には、金属粒子を均一に分散させて塗装を行うのが難しいので、生産性が非常に悪くなるという問題点があった。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発熱層が割れたりすることがなく、圧縮等のストレスに対する耐久性に優れ、表面の酸化による導電性の低下による発熱特性の低下が生じにくく、且つ生産性を落とすことのない定着ベルト及びそれを備えた定着装置を提供することを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、電磁誘導により加熱される発熱層を備え、その発熱層を少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成した定着ベルトを提供する。
上記繊維状部材は、鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムのいずれかの金属で形成するか、又はそれらの金属の混合物で形成するとよい。

また、上記発熱層は、金属線材で形成した芯材に、その芯材と異なる鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜を被覆したものを網目状に織り上げたもの、あるいは上記芯材を網目状に織り上げた後にその全体に亘って上記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆したものにするとよい。

あるいは、上記発熱層は、耐熱性樹脂で形成した芯材に、鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜を被覆したものを網目状に織り上げたもの、あるいは上記耐熱性樹脂で形成した芯材を網目状に織り上げた後にその全体に亘って上記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆したものにしてもよい。

上記耐熱性樹脂は、フッ素系樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂のいずれかにするか、又はそれらの樹脂を混在させた樹脂にするとよい。
また、最内に基材を形成し、その外側に順に上記発熱層と弾性層と離型層の各層を積層状態に順次形成して定着ベルトを構成するとよい。その際、発熱層は基材を兼ねるようにするとよい。
あるいは、上記発熱層を基材と弾性層との間か、弾性層の中間部か、弾性層と離型層との間のいずれかに位置させるとよい。そして、上記発熱層は複数設けるとよい。

また、上記のいずれかの定着ベルトを使用した定着装置として、支持ローラと、その支持ローラに対して間隔を置いて配置した定着ローラと、電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱手段とを備え、上記支持ローラと上記定着ローラとに定着ベルトを回動可能に張架し、その定着ベルトを介して定着ローラに圧接する加圧ローラを設けると共に、その加圧ローラと定着ベルトとの接触部に定着ニップ部を形成し、電磁誘導加熱手段により定着ベルトを加熱するように構成した定着装置も提供する。

この発明によれば、電磁誘導により加熱される発熱層を少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成しているため、ベルト全体が良好な屈曲性を有していて適度な可撓性を有するので、発熱層が金属膜で形成されている場合に比べて割れたりすることがない。
また、ベルトの回動時にそのベルトが受ける引っ張りや圧縮等の機械的ストレスに対しても強いので、耐久性にも優れている。さらに、金属粒子を分散させて発熱層を形成している場合のように、粒子表面の酸化による導電性の低下がないので、発熱特性の低下を防止することができる。また、沈降速度の早い金属粒子を分散させた混合物を塗装する必要もないので、良好な生産性が得られる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明による定着ベルトを備えた定着装置の一実施例を示す構成図、図２は同じくその定着装置が有する電磁誘導加熱装置の一部を正面と側面の２面で示す図、図３は同じくその定着装置を備えたフルカラープリンタの一例を示す構成図である。
図１に示す定着装置１は、支持ローラ２と、その支持ローラ２に対して間隔を置いて配置した定着ローラ３と、電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱手段である電磁誘導加熱装置５とを備えている。

そして、支持ローラ２と定着ローラ３とに定着ベルト６を図１の矢示Ａ方向に回動可能に張架し、その定着ベルト６を介して定着ローラ３に圧接する加圧ローラ７を設け、その加圧ローラ７と定着ベルト６との接触部に定着ニップ部Ｎを形成している。
その定着ベルト６は、電磁誘導により加熱される発熱層６ｂ（図５参照）を備えており、その発熱層６ｂについては詳しい説明は後述するが、少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成してある。そして、その定着ベルト６を、電磁誘導加熱装置５により加熱するようにしている。

この定着装置１は、例えば図３に示す４連タンデム方式のフルカラープリンタの定着部に装着される。
このプリンタは、４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の各単色トナー像をそれぞれ電子写真方式により各感光体ドラム（像担持体）１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ（以下、特定しない場合には単に感光体ドラム１１という）の表面に形成する。
４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、略同じ構造をしていて、形成するトナー像の色が異なる。

各感光体ドラム１１の周囲には、その感光体ドラム１１の表面を所定の電位に帯電させる帯電装置１２と、その一様に帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光してそこに静電潜像を形成する露光装置１３と、ドラム上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置１４と、その現像したトナー像を転写位置で記録材Ｐ上に転写する転写ローラ１５と、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ１６と、ドラム表面に残留した電荷を除去する図示しない除電ランプとが、各感光体ドラム１１の回転方向に沿ってそれぞれ順に配設されている。

その各感光体ドラム１１の下方には、用紙等の記録材Ｐを搬送する搬送ベルト２０がローラ２１，２２間に張架されていて、その搬送ベルト２０に各感光体ドラム１１がそれぞれ転接している。そして、搬送ベルト２０は、その表面に記録材Ｐを静電的に吸着して、図３の矢示Ｂ方向に回動する。
その搬送ベルト２０の下方には、記録材Ｐを１枚ずつ給紙する給紙機構３０を設けている。

また、搬送ベルト２０の記録材搬送方向下流側には、定着装置１が配設されており、搬送ベルト２０により搬送される記録材Ｐが定着装置１に送り込まれる。
その定着装置１は、記録材Ｐ上に静電的に担持した未定着のトナー像（図１のＴｎを参照）を定着ニップ部Ｎで加熱しながら加圧し、それによりトナー像を溶融して記録材Ｐに浸透させて定着させる。
そのトナー像が定着された記録材Ｐは、定着装置１の搬送経路下流側に設けられている排紙ローラ８により排紙トレイ等に排出される。

次に、定着装置１について詳しく説明する。
図１に示した定着装置１は、前述したように支持ローラ２と定着ローラ３との間に定着ベルト６を張架しているが、その定着ベルト６はトナー加熱媒体として機能し、無端帯状の耐熱性ベルトで形成されている。
その定着ベルト６を張架する支持ローラ２と定着ローラ３は、その少なくとも一方が回転駆動源に連結されており、それにより記録材Ｐの搬送方向（矢示Ｃ方向）である順方向（図１で反時計回り方向）に回転する。その回転により、定着ベルト６が図１の矢示Ａ方向に回動される。
その際、加圧ローラ７は、定着ベルト６の回動に伴って、その定着ベルト６に圧接しながらベルトの移動方向に沿う順方向（図１で時計回り方向）に回転する。

支持ローラ２は、この実施例では定着ベルト６を加熱するローラとしての機能も持たせるため、例えば鉄，コバルト，ニッケル又はそれらの金属の合金等の磁性金属部材のいずれかを中空円筒状に形成したものを使用し、それを電磁誘導加熱装置５の電磁誘導により加熱するようにしている。
そして、この支持ローラ２は、外径を例えば２０ｍｍにすると共に、肉厚を例えば０．６ｍｍにすることにより低熱容量にして、速い昇温を可能にしている。

定着ローラ３は、例えばステンレススチール等の金属で形成した芯金３ａの外側を、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にしたもので形成した弾性部材３ｂで被覆したものである。
また、この定着ローラ３は、そこに定着ベルト６を介して加圧ローラ７が圧接することにより、その定着ベルト６との接触部にトナー像の定着に適した所定幅の定着ニップ部（接触部）Ｎを形成するため、その外径を３０ｍｍ程度に形成する。
弾性部材３ｂの肉厚は、それを３〜１０ｍｍ程度とする。また、その弾性部材３ｂの硬度は１０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）程度とする。

加圧ローラ７は、例えば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属で形成した芯金７ａの外側を、耐熱性及びトナー離型性の高い弾性部材７ｂで被覆したものである。
なお、芯金７ａとしては、上記金属以外に例えばステンレス（ＳＵＳ）を使用してもよい。
この加圧ローラ７は、定着ベルト６を介して定着ローラ３に圧接して定着ニップ部Ｎを形成しているが、この実施例では加圧ローラ７の硬度を定着ローラ３に比べて硬くすることにより、加圧ローラ７が定着ローラ３へ定着ベルト６を介して食い込むようにしている。

それにより、記録材Ｐが加圧ローラ７の表面に沿って円弧形状となるので、記録材Ｐが定着ベルト６表面から離れやすくなる効果が生れる。
その加圧ローラ７の外径は、定着ローラ３の外径と同じに例えば３０ｍｍ程度に形成するが、外側の弾性部材７ｂの部分の肉厚は１〜５ｍｍ程度として定着ローラ３の弾性部材３ｂの肉厚よりも薄くする。また、その弾性部材７ｂの硬度は２０〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度）程度とする。

電磁誘導加熱装置５は、電磁誘導加熱手段として機能するものであり、電磁誘導により定着ベルト６を加熱すると共に支持ローラ２も加熱する。
その電磁誘導加熱装置５は、図１及び図２に示すように、磁界発生手段である励磁コイル２７と、その励磁コイル２７が捲回されたコイルガイド板２８とを有している。そのコイルガイド板２８は、支持ローラ２の外周面に近接配置された半円筒形状をしている。また、励磁コイル２７は、図２の（ｂ）に示すように長い一本の励磁コイル線材をコイルガイド板２８に沿って支持ローラ２の軸方向に周回させながら位置をずらして巻き込んだものである。

その励磁コイル２７は、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。そして、その励磁コイル２７の外側には、図１に示したようにフェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア２９を、励磁コイル２７に近接させた状態でコア支持部材３１に固定することにより設けている。
なお、この実施例では、励磁コイルコア２９は比透磁率が２５００のものを使用する。
その励磁コイル２７は、そこに駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。その交番磁界は、支持ローラ２と定着ベルト６との接触領域Ｗ及びその近傍部において、定着ベルト６の発熱層６ｂ（図５で後述する）と支持ローラ２に作用する。

その定着ベルト６の発熱層６ｂと支持ローラ２の内部では、交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れ、その渦電流が発熱層６ｂと支持ローラ２の抵抗にそれぞれ応じたジュール熱を発生させる。それにより、主として定着ベルト６と支持ローラ２の接触領域Ｗと、その近傍が電磁誘導加熱される。
このようにして、定着ベルト６は加熱されながら図１に矢示Ａ方向に回動し、その定着ベルト６の温度は定着ニップ部Ｎの近傍で、その定着ベルト６の内面に当接配置しているサーミスタ等の熱応答性の良い感温素子からなる温度検出器３２により検知される。

定着ベルト６は、図４に示すように４層からなるベルトであり、図５に図４のＥ−Ｅ線に沿うベルト断面の一部を拡大して示すように、最も内側に基材６ａを、その外側に発熱層６ｂを、さらにその外側に弾性層６ｃを、その弾性層６ｃの外側であってベルト外面となる部分に離型層６ｄを、それぞれ積層している。
そして、その発熱層６ｂが、前述したように電磁誘導加熱装置５によって電磁誘導により加熱される。

基材６ａに必要とされる特性としては、ベルトを張装した際の機械的強度及び柔軟性、さらには定着温度まで加熱昇温させたときにおける耐熱性等が挙げられる。そして、これらの条件を満たす材料としては、ステンレス，ニッケル等の金属材料、あるいはポリイミド，ポリアミドイミド，ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ，フッ素樹脂等の耐熱性樹脂がある。
但し、基材６ａに金属材料を選択した場合には、材料の特性上、屈曲の繰り返しに対する耐久性が低いので、高速の画像形成装置については対応が難しい。

そして、基材６ａに上述した金属材料を使用する場合には、ベルトの撓みを考慮して、その膜厚は１００μｍ以下にするとよい。また、耐熱性樹脂で基材６ａを形成する場合には、その膜厚を熱容量と強度を考慮して３０〜２００μｍにするとよい。そうすることにより、定着装置の立ち上がり時間の短縮（薄い方が有利）が図れると共に、ベルトとして必要な強度（厚い方が有利）も得られる。
発熱層６ｂは、少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成している部分であり、それが電磁誘導加熱装置５（図１）により加熱されるが、この発熱層６ｂについては、その説明を後述する。

弾性層６ｃは、光沢ムラの無い均一な画像を得るために必要な層であり、この弾性層６ｃを設けることによりベルト表面が柔軟になる。そして、この弾性層６ｃは、定着時の温度である２００℃まで昇温されるので、その耐熱性を考慮してシリコーンゴム，フロロシリコーンゴム等の材質を使用する。そのゴム硬度は、５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）、また膜厚は５０〜５００μｍの範囲とする。
離型層６ｄは、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素系樹脂、もしくはこれらの樹脂の混合物、さらには耐熱性樹脂に蒸気フッ素系樹脂を分散させた材料で形成する。

この離型層６ｄで弾性層６ｃを被覆すると、シリコーンオイル等を使用しなくてもトナー離型性が得られると共に、紙粉固着防止効果が得られる。したがって、オイルレス化が図れる。しかしながら、これらの離型性を有する樹脂は一般的にゴム材料のような弾性を持たないので、弾性層６ｃの上に厚く形成してしまうと、形成した画像に光沢ムラが発生してしまうので注意を要する。
すなわち、光沢ムラの防止とトナー及び紙粉の離型性の両者を確保するためには、弾性層６ｃの柔軟性を損なわないような厚さの離型層６ｄにすることが必要である。そのため、離型層６ｄの膜厚は５〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍの範囲にするとよい。

次に、定着ベルト６の発熱層６ｂについて、図６及び図７をも参照して詳しく説明する。
発熱層６ｂは、図６に示すように少なくとも金属を含む多数の繊維状部材４１で網目状（メッシュ状）に形成してある。
その繊維状部材４１は、例えば線径が３０μｍのステンレス（ＳＵＳ）ワイヤを使用する。そして、その使用する繊維状部材４１の線径や開口率を変えることにより、単位面積当りのメッシュ数が決まり、要求特性に応じたものを製作することができる。なお、このように繊維状部材４１を網目状に織り込んで無端帯状としたものは、一般に市販されている。

この発熱層６ｂの繊維状部材４１に使用する材料としては、上述したステンレス以外に、鉄，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウム等の金属が挙げられる。また、それらの金属の混合物（合金）で形成するようにしてもよい。
なお、上述した金属以外であっても導電性を有する材料であれば使用が可能であるが、導電性が低い材料では発熱の効率が悪くなる。また、酸化の影響を考慮すると、金，白金，銀等の金属が適す。

しかしながら、繊維状部材４１の全体を金，白金，銀等の貴金属材料で構成するとコストが高くなってしまうと共に、強度面においても問題が生じる。
そこで、発熱層６ｂは、金属線材で形成した芯材に、その芯材に使用した金属と異なる鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜を被覆して繊維状部材４１を形成し、それを網目状に織り上げたものにするとよい。

例えば、図７に示すように、芯材４３を銅ワイヤで形成し、その外側に例えば銀（金，白金等でもよい）の薄膜４４を１〜５μｍの膜厚で被履することにより繊維状部材４１を形成する。そして、その繊維状部材４１を図６に示したように網目状に織り上げることにより、発熱層６ｂを形成する。
このようにすれば、酸化の影響を受けにくい金，白金，銀等の高価な貴金属を用いても、芯材４３は安価な材料を使用することができるので、発熱層６ｂを安価に製作することができる。

また、芯材４３を網目状に織り上げた後に、その全体に亘って上記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆して発熱層６ｂを構成するようにしてもよい。
例えば、金属ワイヤ（芯材）を用いて網目状に編み込んだ安価な市販の金網全体に、後からメッキや蒸着等の方法により、芯材と異なる材料の鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により金属薄膜を被履する。
このようにすれば、図８に芯材４３をステンレスとした線径１３μｍの金網の表面全体に、金の薄膜４５を厚さ２〜３μｍでメッキした一例を示すように、芯材４３の交点が薄膜４５によりコーティングされるので、芯材４３に極細線を使用した場合でも変形や圧力に対する強度が得られるようになる。

また、定着ベルト６の発熱層６ｂを構成する繊維状部材４１の芯材４３は、金属の線材に限るものではなく、その材料は定着温度に対する耐熱性を有するものであれば、それは樹脂にしてもよい。
すなわち、図９に示す繊維状部材４１′のように、耐熱性樹脂で形成した芯材５３に、鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜５４を被覆したものを網目状に織り上げたもの、あるいは耐熱性樹脂で形成した芯材５３を網目状に織り上げた後にその全体に亘って上記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆して、発熱層を形成してもよい。このように、樹脂による芯材５３とすれば、発熱層を更に柔らかくすることができる。

その芯材５３に使用可能な樹脂としては、例えばフッ素系樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂のいずれかであるか、それらの樹脂を混在（混紡）させた樹脂である。なお、この耐熱性樹脂の外側に上述した金属あるいはその金属の混合物による薄膜を被覆したものは、服飾業界等で用いる、いわゆる金糸や銀糸のイメージに近いものとなる。
このように、樹脂製の芯材５３を使用して定着ベルトを構成すれば、熱的ストレスに対して耐久性に優れた定着ベルトにすることができる。

このように、図１に示した定着装置１は、定着ベルト６に発熱層６ｂ（図４及び図５を参照）を設け、その発熱層６ｂを少なくとも金属を含む多数の繊維状部材４１で網目状に形成するようにしたので、発熱層６ｂが網目状の連続体であるため屈曲性に優れる。したがって、従来の定着ベルトに見られる発熱層全体が金属膜で形成されている定着ベルトのように硬くないので、その発熱層６ｂが割れたりしない。また、定着ベルト６の回動時にそのベルトが受ける引っ張り、圧縮等の機械的ストレスに対しても良好な耐久性が得られる。
さらに、定着ベルト６の発熱層６ｂに、鉄，ＳＵＳ，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウム等の良導電性の金属を使用しているので、電磁誘導加熱装置５による電磁誘導における発熱効率が高い。

さらにまた、金属粒子分散型のように、粒子表面の酸化による導電性の低下により発熱特性が低下するということもない。
また、図５で説明したように、定着ベルト６は、最内に基材６ａを形成し、その外側に順に発熱層６ｂと弾性層６ｃと離型層６ｄの各層を積層状態に順次形成した構成であり、離型層６ｄの下側に弾性層６ｃを設けているので、その弾性層６ｃによりベルト表面が柔軟になるため光沢ムラの無い均一な画像が得られる。
さらに、離型層６ｄの働きにより、シリコーンオイル等を使用しなくてもトナーの離型性が得られると共に、ベルト表面に対する紙粉の固着防止効果も得られる（オイルレス化）。
さらにまた、図１に示した電磁誘導加熱装置５は、励磁コイル２７が定着ベルト６の外側に位置する構成であるため、定着ベルト６の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。

図１０は異なる定着ベルトの他の実施例を示す図５と同様な断面図であり、図５と対応する部分には同一の符号を付してある。
この定着ベルト６′は、発熱層６ｂが基材を兼ねるようにしている。
このようにすれば、基材（図５の基材６ａを参照）を別に設けた場合に比べてコストダウンが図れる。また、定着ベルト６′全体として低熱容量化が図れるので、省エネ効果が得られる。

図１１は発熱層を複数設けた定着ベルトの実施例を示す図５と同様な断面図であり、図５と対応する部分には同一の符号を付してある。
この定着ベルト６″は、最内に基材６ａを形成し、その外側に順に発熱層６ｂ、弾性層６ｃ、その弾性層６ｃ内の厚さ方向の中間部分にもう一つの発熱層６ｂ′を形成し、最後に最も外側に離型層６ｄを積層状態に順次形成している。
したがって、発熱層６ｂは基材６ａと弾性層６ｃとの間に位置し、もう一つの発熱層６ｂ′は弾性層６ｃ内で厚さ方向の中間部分に位置する。
このように、複数（３層以上にしてもよい）の発熱層６ｂ，６ｂ′を設けるようにすれば、よりベルト強度が向上すると共に、耐久性及び導電性も向上する。

なお、発熱層６ｂあるいは６ｂ′の位置は、弾性層６ｃと離型層６ｄとの間にしてもよい。そのように、発熱層をベルト表面近くに配置すれば加熱効率が高まるので定着装置の立ち上がりが早くなる。また、定着ベルトの表面の柔軟性を優先するのであれば、図５及び図１０に示した各実施例のように発熱層６ｂを弾性層６ｃより内側にするか、あるいは図１１に示したように弾性層６ｃの中に設けるとよい。
したがって、発熱層６ｂの位置は、定着装置の立ち上がり時間、定着性、耐久性等の機能を総合的に考慮した上で判断するとよい。

ところで、定着ベルトに発熱層を複数設ける場合には、図１２に示す発熱層（メッシュ状）６ｂ，６ｂ′のように、上下に位置する発熱層６ｂ，６ｂ′を互いに所定角度θずらして配置するとよい。そして、その所定角度θは、例えば３０°程度とする。
このように、複数のメッシュ状の発熱層６ｂ，６ｂ′を互いに所定角度θずらして配置すると、それらをずらさなかった場合に比べて強度や導電性が向上する。
また、必要に応じて、定着ベルトを構成する各層間にプライマ層を設けてもよいし、基材の内面に摺動時の耐久性を向上させる層を設けるようにしてもよい。

この発明は、未定着のトナー像を定着させるために加熱する定着ベルト、及びその定着ベルトを使用した定着装置に広く適用することができる。

この発明による定着ベルトを備えた定着装置の一実施例を示す構成図である。 同じくその定着装置が有する電磁誘導加熱装置の一部を正面と側面の２面で示す図である。 同じくその定着装置を備えたフルカラープリンタの一例を示す構成図である。 同じくその定着装置が有する定着ベルトをフリー状態で示す側面図である。 図４のＥ−Ｅ線に沿うベルト断面の一部を拡大して示す断面図である。 図５の定着ベルトに設けられている発熱層が繊維状部材を網目状に織り込んで形成されていることを説明するための図である。

芯材の外側に薄膜を被覆した繊維状部材の例を一部断面にして示す斜視図である。 金属ワイヤを網目状に編み込んだ金網全体にメッキ等により芯材と異なる金属薄膜を設けることにより形成した発熱層を一部断面にして示す斜視図である。 芯材を耐熱性樹脂で形成した繊維状部材の例を示す図７と同様な斜視図である。 異なる定着ベルトの他の実施例を示す図５と同様な断面図である。 発熱層を複数設けた定着ベルトの実施例を示す図５と同様な断面図である。 メッシュ状の複数の発熱層を互いに所定角度ずらして配置した例を示す平面図である。

符号の説明

１：定着装置、２：支持ローラ、３：定着ローラ、５：電磁誘導加熱装置（電磁誘導加熱手段）、６，６′，６″：定着ベルト、６ａ：基材、６ｂ，６ｂ′：発熱層、６ｃ：弾性層、６ｄ：離型層、７：加圧ローラ、４１，４１′：繊維状部材、４３，５３：芯材、４４，４５，５４：薄膜

Claims (10)

1. 電磁誘導により加熱される発熱層を備え、該発熱層を少なくとも金属を含む繊維状部材で網目状に形成したことを特徴とする定着ベルト。
2. 前記繊維状部材は、鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムのいずれかの金属で形成されているか、又はそれらの金属の混合物で形成されていることを特徴とする請求項１記載の定着ベルト。
3. 前記発熱層は、金属線材で形成した芯材に、該芯材と異なる鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜を被覆したものを網目状に織り上げたもの、あるいは前記芯材を網目状に織り上げた後にその全体に亘って前記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆したものであることを特徴とする請求項１記載の定着ベルト。
4. 前記発熱層は、耐熱性樹脂で形成した芯材に、鉄，ステンレス，銅，コバルト，ニッケル，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，錫，パラジウムの金属のいずれか又はその金属の混合物により薄膜を被覆したものを網目状に織り上げたもの、あるいは前記耐熱性樹脂で形成した芯材を網目状に織り上げた後にその全体に亘って前記金属のいずれか又はその金属の混合物による薄膜を被覆したものであることを特徴とする請求項１記載の定着ベルト。
5. 前記耐熱性樹脂は、フッ素系樹脂，ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ＰＥＥＫ樹脂，ＰＥＳ樹脂，ＰＰＳ樹脂のいずれかであるか、又はそれらの樹脂を混在させた樹脂であることを特徴とする請求項４記載の定着ベルト。
6. 最内に基材を形成し、その外側に順に前記発熱層と弾性層と離型層の各層を積層状態に順次形成していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着ベルト。
7. 前記発熱層は基材を兼ねていることを特徴とする請求項６記載の定着ベルト。
8. 前記発熱層は前記基材と前記弾性層との間か、前記弾性層の中間部か、前記弾性層と前記離型層との間のいずれかにあることを特徴とする請求項６記載の定着ベルト。
9. 前記発熱層は複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の定着ベルト。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の定着ベルトを使用した定着装置であって、支持ローラと、該支持ローラに対して間隔を置いて配置した定着ローラと、電磁誘導により加熱する電磁誘導加熱手段とを備え、前記支持ローラと前記定着ローラとに前記定着ベルトを回動可能に張架し、該定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラを設けると共に、該加圧ローラと前記定着ベルトとの接触部に定着ニップ部を形成し、前記電磁誘導加熱手段により前記定着ベルトを加熱するようにしたことを特徴とする定着装置。
    

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