JP2023019044A - 定着ベルトおよび定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久寿命を通じてトルクアップやスティックスリップを抑止可能な内面摺動層を備えた定着ベルトを提供する。【解決手段】 少なくとも、金属からなる円筒状基体と、円筒状基体の内周面側に形成された、バックアップ部材に摺動する耐熱性樹脂からなる摺動層と、円筒状基体の外周面側に形成された離型層とを有し、内面側が潤滑剤の介在においてバックアップ部材に摺動しながら回転して記録材上のトナー像を加熱定着するのに用いられる定着ベルトにおいて、摺動層がフィラーを有し、該摺動層の厚さ方向を垂直軸とする断面を切り出し、厚さ方向と直交方向に、厚さと同じ長さを１区間とした区間を設け、区間毎に該フィラーの面積率を数値化したとき、前記フィラーの全区間の平均面積率をＡｖｅ％、最小の面積率をＭｉｎ％、として、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％ により算出される周期係数Ａが０．６以上を満足するようにする。【選択図】 図６

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に用いられる定着ベルト及び定着装置に関する。

電子写真装置用の定着装置においては、従来、定着ローラ方式が一般的であったが、定着ローラの熱容量が大きいために加熱に時間がかかり、始動時の待ち時間が長く、消費電力も大きいことから、近年では、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着ベルトを介して、ヒータの熱により転写紙上のトナーを加熱するベルト加熱方式の定着装置が採用されるようになった。

ベルト定着装置は特許文献１および２に記載されるような、固定支持された加熱体として例えばセラミックヒータと、該加熱体と摺動する伝熱部材としての定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記加熱体に圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材としての弾性加圧ローラを有し、定着ニップ部の定着ベルトと弾性加圧ローラとの間で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送させて定着ベルトを介した該加熱体からの熱により未定着トナー像を記録材上に加熱溶融定着させるものである。

定着ベルトの基本構成としては、少なくとも、熱容量の小さい薄肉の円筒状基体と、定着時にトナー画像と用紙の凹凸に対して均一な圧力を与えるためのシリコーンゴム弾性層と、トナーとの離型性を保つためのフッ素樹脂離型層とを備えている。円筒状基体が耐熱性樹脂からなる場合、円筒状基体自体の内周面が加熱体との摺動層となるが、円筒状基体が金属からなる場合は、加熱体との摺動性を保つための耐熱性樹脂からなる内面摺動層を備えることが多く、内層から外層に向かって、内面摺動層、円筒状基体、シリコーンゴム弾性層、フッ素樹脂離型層、という構成となっている。

ベルト定着装置は、定着ベルト内部に固定支持された加熱体が設けられ、該加熱体と弾性加圧ローラとの間に定着ベルトと記録材が挟持搬送され定着する方式であるため、定着ベルトの内周面と固定支持された加熱体との間に摩擦磨耗を生じる。その結果、耐久が進むにつれ、スティックスリップと呼ばれる自励振動や、トルクアップといった問題が発生してしまう場合があった。

これらへの対策として、特許文献３では、ベルト内面摺動層に針状（ウィスカ状、繊維状）のフィラーを配合し、定着ベルトの長手方向（回転軸方向）へのフィラーの配向率を高めることで、摺動性・耐摩耗性・潤滑剤保持性を向上させて長寿命化を図っている。

特開昭６３－３１３１８２号公報 特開平２－１５７８７８号公報 特開２０１４－２２８７２９号公報

しかし、特許文献３に記載の針状（ウィスカ状、繊維状）の形状異方性フィラーを長手方向に配向させる方法では、主な摺動方向であるベルト回転方向（周方向）の耐摩耗強度が得られにくい。

さらには、摺動相手材（バックアップ部材）との真実接触面積を減らし、かつ摺動相手材との間に介在する潤滑剤を保持するための表面粗さを少ないフィラー配合量で効果的に付与させることが難しく、所望の表面粗さを得るためにフィラー配合量を多くしてしまうと、かえって摺動層の耐摩耗強度が損なわれてしまう。

そこで、本発明の目的は、摺動層内でフィラーを最適に配列させることで、摺動面側（内周面側）の粗さを効果的に付与させるとともに、ベルト回転方向の耐摩耗性を向上させることで、耐久寿命を通じてトルクアップやスティックスリップを抑止可能な内面摺動層を備えた定着ベルト及び定着装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る定着ベルトは、少なくとも、金属からなる円筒状基体と、前記円筒状基体の内周面側に形成された、前記バックアップ部材に摺動する耐熱性樹脂からなる摺動層と、前記円筒状基体の外周面側に形成された離型層と、を有し、
前記摺動層がフィラーを有し、該摺動層の厚さ方向を垂直軸とする断面を切り出し、厚さ方向と直交方向に、厚さと同じ長さを１区間とした区間を２０区間以上設け、区間毎に該フィラーの面積率を数値化したとき、前記フィラーの全区間の面積率の平均をＡｖｅ％、面積率の最小をＭｉｎ％、として、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％ により算出される周期係数が０．６以上を満足することを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも内側から内面摺動層、金属基体、離型層の３層からなる円筒状の定着ベルトにおいて、摺動性、耐摩耗性、潤滑剤保持性を備え、トルクアップやスティックスリップを抑止する摺動層を備えた定着ベルトを提供することができる。

本実施例に用いた画像形成装置の概略断面図である。 本実施例に用いた定着装置の概略断面図である。 本実施例に用いた定着ベルトの概略図である。 本実施例で内面摺動層塗工時に用いた塗工装置の概略図である。 本実施例で内面摺動層乾燥時に用いた乾燥装置の概略図である。 本実施例における内面摺動層の断面図である。 実施例における定着ベルトの分割摺動層断面（ａ）、フィラーの面積率（ｂ）、及びグラフ化した面積率（ｃ）を示す図である。 比較例における定着ベルトの分割摺動層断面（ａ）、フィラーの面積率（ｂ）、及びグラフ化した面積率（ｃ）を示す図である。 実施例と比較例における膜厚、周期係数、及び内周面粗さを比較して示す表である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこの形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を損ねない範囲で変更されたものも本発明に含まれる。

（１）画像形成装置の構成概略；
図１は、本実施例で用いた画像形成装置の概略断面図である。１０１は像担持体としての感光ドラムであり、矢印の反時計方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２により所定極性に帯電処理される。

次いで、その帯電処理面にレーザ光学系１１０から出力されるレーザ光１０３により、入力された画像情報に基づき露光処理される。レーザ光学系１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力して感光ドラム１０１面を走査露光するものである。

その結果、この走査露光により感光ドラム１０１面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学系１１０からの出力レーザ光１０３を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置１０４のうちのイエロー現像器１０４Ｙによりイエロートナーにて可視像化される。このイエロートナー像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。

なお、感光ドラム１０１面上に残留するトナーはクリーナ１０７によりクリーニングされる。上記のような帯電・露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、マゼンタトナー像（現像器１０４Ｍが作動）、シアントナー像（現像器１０４Ｃが作動）、ブラックトナー像（現像器１０４Ｋが作動）を形成すべく、同様に繰り返される。このようにして中間転写ドラム１０５上に順次重ねて形成された各色のトナー像は、転写ローラ１０６との接触部である二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐ上に一括して二次転写される。中間転写ドラム１０５上に残留するトナーはトナークリーナ１０８によりクリーニングされる。

なお、このクリーナ１０８は、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、中間転写ドラム１０５をクリーニングする時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。また、転写ローラ１０６も、中間転写ドラム１０５に対し接離可能とされており、二次転写時に限り中間転写ドラム１０５に接触した状態となるように構成されている。二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、画像加熱装置としての定着装置１００に導入され、その上に担持した未定着トナー像の定着処理（画像加熱処理）を受ける。そして、定着処理を受けた記録材Ｐは、機外に排出されて、一連の画像形成動作が終了する。

（２）定着装置の構成概略；
図２は、定着装置１００の概略断面図である。１は弾性層を備えた円筒状の定着ベルト（エンドレスベルト）である。６は定着ベルトとの間で定着ニップ部１４を形成する加圧部材としての加圧ローラである。２は加熱体としての定着ヒータであり、４は耐熱性を有するフィルムガイド兼ヒータホルダである。定着ヒータ２は、フィルムガイド兼ヒータホルダ４の下面に該フィルムガイド兼ヒータホルダ４の長手に沿って固定されており、定着ベルト１とその加熱面が摺動可能な構成とされている。

そして、定着ベルト１はこのフィルムガイド兼ヒータホルダ４に若干の自由度を持って外嵌されている。フィルムガイド兼ヒータホルダ４は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されており、定着ヒータ２を保持するとともに定着ベルト１を記録材Ｐと分離させるための形状にする役割を果たしている。加圧ローラ６は、ステンレス製の芯金上に、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層、さらに厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ６の芯金の両端部が装置フレーム１３の不図示の奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されている。この加圧ローラ６の上側に、定着ヒータ２、フィルムガイド兼ヒータホルダ４、定着ベルトステイ５、定着ベルト１を備えた定着ユニットが設置される。

この定着ユニットは、定着ヒータ２側を下向きにして加圧ローラ６に平行に設置されている。定着ベルトステイ５の両端部は不図示の加圧機構によりその一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ６に付勢されている。その結果、定着ヒータ２の下面（加熱面）を、定着ベルト１を介して加圧ローラ６の弾性層に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、定着に必要な所定幅の定着ニップ部１４が形成されている。

３は、温度検知手段としてのサーミスタである。サーミスタ３（ヒータ温度センサ）は、熱源である定着ヒータ２の裏面（加熱面とは反対側の面）に設置され、定着ヒータ２の温度を検知する機能を担っている。加圧ローラ６は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト１は加圧ローラ６によって従動し所定の速度で回転する。このとき、定着ベルト１の内面が定着ヒータ２の下面に密着して摺動しながらフィルムガイド兼ヒータホルダ４の外回りを矢印の方向に従動回転状態になる。

定着ベルト１内面には後述する半固形状潤滑剤が塗布され、フィルムガイド兼ヒータホルダ４と定着ベルト１内面との摺動性を確保している。サーミスタ３は、定着ヒータ２の裏面に接触するよう配置され、Ａ／Ｄコンバータ９を介して制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）１０に接続されている。この制御回路部（ＣＰＵ）１０はそれぞれのサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、このように得られた温度情報を温度制御に反映させる構成となっている。つまり、制御回路部（ＣＰＵ）１０は、サーミスタ３の出力をもとに、定着ヒータ２の温調制御内容を決定し、電力供給部であるヒータ駆動回路部１１によって、定着ヒータ２の温度が目標温度（設定温度）となるように定着ヒータ２への通電を制御する役割を果たしている。

また、制御回路部（ＣＰＵ）１０は、後述する定着ベルト寿命見積もりシーケンスの制御をする役割も果たしており、加圧ローラ６の駆動モータとＡ／Ｄコンバータ９を介して接続されている。定着ヒータは、アルミナの基板と、この上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な１０μｍ程度の厚さの膜状に塗布された抵抗発熱体を有している。さらに、この上に、耐圧ガラスによるガラスコートが施された、セラミックヒータとされている。

（３）定着ベルトの構成概略；
図３は本実施例で得られた定着ベルト１の概略図である。１ｃは円筒状基体、１ｂは円筒状基体１ｃの内周面に配された内面摺動層、１ａは内面摺動層に配合されたフィラーである。１ｄは円筒状基体１ｃの外周面を被覆したシリコーンゴム弾性層であり、プライマー層を介して配してある。１ｅはシリコーンゴム弾性層１ｄの外周面を被覆した表層としてのフッ素樹脂離型層であり、シリコーンゴム弾性層１ｄとの間にシリコーンゴム接着剤層を介して配してある。

以下に具体的に説明する。

（３－１）円筒状基体１ｃ；
円筒状基体１ｃは、耐熱性及び耐屈曲性を必要とすることに鑑みて、ステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル、ニッケル合金等の金属が好適に用いられる。円筒状基体１ｃは熱容量を小さくする一方で機械的強度を高くする必要があることから、厚みは２０～５０μｍ好ましくは２５～４５μｍとするのが望ましい。本実施例においては、内径が２４ｍｍで、厚みが３０μｍのＳＵＳを基材として用いている。

（３－２）内面摺動層１ｂ；
内面摺動層１ｂとしては、ポリイミド樹脂のような高耐久性、高耐熱性を併せ持つ樹脂が適している。本実施例では、芳香族テトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体と、芳香族ジアミンとの略等モル有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液を基材２１の内周面に塗布し、溶媒を乾燥後、加熱により脱水閉環反応（イミド化反応）させることで内面摺動層１ｂを形成している。

内面摺動層１ｂの厚みは、５～２５μｍ程度が望ましい。特に、７～２０μｍ程度であれば、定着ニップでの摩耗性とヒータからの熱を円筒状基体１ｃに伝える伝熱性が両立しやすい。

（３－２－１）ポリイミド前駆体溶液
芳香族テトラカルボン酸二無水物の代表例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４‘－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４‘－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７，－ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、などが挙げられる。これら芳香族テトラカルボン酸二無水物は、単独あるいは２種以上組合わせて用いることができる。

芳香族ジアミンの代表例としては、４，４’－オキシジアニリン（４，４’－ＯＤＡ）、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤＡ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）などが挙げられる。これら芳香族ジアミンは、単独あるいは２種以上組合わせて用いることができる。

前記の有機極性溶媒としては、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、などが挙げられる。

（３－２－２）フィラー１ａ
内面摺動層には、摩耗性改善の目的のために、フィラーを配合することができる。摩耗性改善の目的のためにフィラーは、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、２硫化モリブデンやグラファイトなどが配合できる。摺動の組み合わせで適切に選択するのが良い。本発明では、セラミック材料との摺動の組み合わせで、潤滑剤をしようするため、配合させるフィラーとしては、へき開性がある、適度な硬度がある、ことがひつようとされ、マイカ材料が好ましい。

非膨潤性合成マイカであるフッ素金雲母（ＫＭｇ_３（ＡｌＳｉ_３）Ｏ_１０Ｆ_２）やカリウム四ケイ素雲母（ＫＭｇ_２．５Ｓｉ_４Ｏ_１０Ｆ_２）、膨潤性合成マイカであるナトリウム四ケイ素雲母（ＮａＭｇ_２．５Ｓｉ_４Ｏ_１０Ｆ_２）やナトリウムヘクトライト（Ｎａ_０．３３Ｍｇ_２．６７Ｌｉ_０．３３Ｓｉ_４Ｏ_１０Ｆ_２）、さらには、シリカ（ＳｉＯ_２）六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）、グラファイト、グラフェンなどを用いることができる。

該フィラーをポリイミド前駆体溶液に分散させる方法としては、ポリイミド前駆体溶液に直接フィラーを加え、ミキサーなどの混合機にて予備攪拌した後、３本ロールなどで分散させる方法や、予めポリイミド前駆体溶液と同様の極性溶媒（ＮＭＰなど）にフィラーを加え、サンドミルやビーズミルを用いてフィラー分散溶媒を作製した後、別途得られたポリイミド前駆体溶液とミキサーなどの混合機にて混ぜ合わせるといった方法などがある。

また、該フィラーの配合量は、ポリイミド前駆体溶液やフィラーの種類によって最適な量は変化するが、摺動層の表面粗さを適切な範囲に調整でき、かつ摺動層の耐摩耗強度を損なわない範囲とするために、摺動層の容量に対し７容量％以上１５容量％以下であることが好ましい。

フィラー容量が７容量％より少ない場合には、摺動相手材との真実接触面積を減らし、かつ介在する潤滑剤の保持性を得るために必要な表面粗さが得られにくい。

また、フィラー容量が１５容量％より多い場合には、フィラーによってポリイミドが硬くもろくなってしまうため耐摩耗強度が損なわれ、耐久を通じて適切な表面粗さ、すなわち摺動性および潤滑剤保持性を維持することが困難となってしまう。

（３－２－３）内面摺動層１ｂの形成
内面摺動層１ｂの厚みを１２μｍ程度にするには、フィラーを配合させたポリイミド前駆体溶液２３の厚みを７０～８０μｍ程度になるように円筒状基体１ｃの内面にリングコート法等で塗工する。

図４はリングコート法の塗工装置の概略図である。基盤２１上に支柱２０１、２０２が形成されている。塗工ヘッド２２は、支柱２０１上に塗工ヘッド２２が固定されており、塗工液供給装置が接続（不図示）されている。

支柱２０２には、円筒状基体１ｃを保持するワークハンド２５がワーク移動装置２６形成されている。支柱２０２上に設けられたモータによりワーク移動装置２６は、上下に移動することができ、ワーク移動装置の形成されたワークハンド２５もワーク移動装置２６の移動により上下に移動することができる。

塗工ヘッド２２の外周囲に円柱の軸と直交するスリット（不図示）が形成されており、該スリット部から均等にフィラーを配合したポリイミド前駆体溶液２３が供給され、円筒状基体１ｃを塗工ヘッド２２の外周に沿って移動させ、円筒状基体１ｃの内面の塗工を行なう。この装置において、摺動層の厚みは塗布量によって決定し、クリアランス、ポリイミド前駆体溶液２３の供給速度、ワーク移動装置２６の移動速度を変更することで任意の塗布量を得ることができる。

円筒状基体１ｃの内面にフィラーを配合したポリイミド前駆体溶液２３を塗工した後、加熱することでポリイミド前駆体溶液２３に含まれる有機極性溶媒を蒸発させてポリイミド前駆体溶液２３の粘度を上げて形状を保たせる。

円筒状基体１ｃの内面に塗工したポリイミド前駆体溶液２３を、例えば図５の様な１６０℃の高温油を油注入口３１から加熱筒３２を通して油排出口３３から排出される加熱乾燥炉３０に約３００秒入れて、ポリイミド前駆体溶液２３に含まれる有機極性溶媒を約９０容量％から約３０容量％未満まで減らすことでポリイミド前駆体溶液２３の粘度を上げ、円筒状基体１ｃの内面から流出を防止する。

有機極性溶媒を蒸発させる際に、有機極性溶媒を爆発下限界未満に保たせるため、通風を行う必要がある。通風は、空気を図５の３４の吸気口から送り、円筒状基体１ｃを通って、排気口３５から排出される。

有機極性溶媒を約３０容量％未満に減らした後、円筒状基体１ｃを例えば２００℃の熱風循環炉に３０ｍｉｎ放置乾燥後、円筒状基体１ｃの疲労強度を下げない温度範囲である３００℃～４００℃の熱風循環炉内に２０～１２０ｍｉｎ放置焼成することで、脱水閉環反応によりフィラーが分散したポリイミド樹脂の内面摺動層１ｂを形成することができる。

（３－３）シリコーンゴム弾性層１ｄ；
シリコーンゴム弾性層１ｄは、定着時にトナー画像と用紙の凹凸に対して均一な圧力を与えるために定着部材に担持させる弾性層として機能する。かかる機能を発現させる上で、シリコーンゴム弾性層１ｄの材料としては、加工が容易である、高い寸法精度で加工できる、加熱硬化時に反応副生成物が発生しないなどの理由から、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムを用いるのが好ましい。また、後述するフィラーの種類や添加量に応じて、その架橋度を調整することで、弾性を調整することができるからである。

一般に、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムは、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれている。

ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは白金化合物の触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる。

シリコーンゴム弾性層１ｄは、定着ベルトに熱伝導性の向上、補強、耐熱性の向上等のためにフィラーを含んでいてもよい。

特に、熱伝導性を向上させる目的では、フィラーとしては高熱伝導性であることが好ましい。具体的には、無機物、特に金属、金属化合物等を挙げることができる。

高熱伝導性フィラーの具体例は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ_２）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。

これらは単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。高熱伝導性フィラーの平均粒径は取り扱い上、および分散性の観点から１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。また、形状は球状、粉砕状、板状、ウィスカ状などが用いられるが、分散性の観点から球状のものが好ましい。

定着ベルトの表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナーへの熱伝導の効率から、シリコーンゴム弾性層の厚みの好ましい範囲は１００μｍ以上５００μｍ以下、特には２００μｍ以上４００μｍ以下が好ましい。

本実施例においては、高熱伝導性フィラーとしてアルミナを使用し、弾性層１ｄの熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ、厚みは３００μｍとした。

（３－４）フッ素樹脂離型層；
フッ素樹脂離型層としては、例えば、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの樹脂をチューブ状に成形したものが用いられる。上記例示列挙した材料中、成形性やトナー離型性の観点からＰＦＡが好ましい。

フッ素樹脂離型層の厚みは、５０μｍ以下とするのが好ましい。積層した際に下層のシリコーンゴム弾性層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できるからである。

フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させることが出来る。

本実施例においては、押し出し成形で得られた厚み２０μｍのＰＦＡチューブを使用した。チューブ内面は、後述する接着剤との濡れ性を向上させるためアンモニア処理が施されている。

シリコーンゴム弾性層１ｄに、フッ素樹脂離型層としてのＰＦＡチューブ１ｅを固定しているシリコーンゴム接着剤層は、シリコーンゴム弾性層１ｄの表面に塗工した付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなっている。そして、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、アクリロキシ基、ヒドロシリル基（ＳｉＨ基）、エポキシ基、アルコキシシリル基等の官能基を有するシランに代表される自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを含む。

次に、電気炉などの加熱手段にて所定の時間加熱することで、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を硬化・接着させ、両端部を所望の長さに切断することで、本実施例の定着部材としての定着ベルトを得ることが出来る。

（実施例１）
芳香族テトラカルボン酸二無水物として３，３’，４，４‘－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、芳香族ジアミンとしてパラフェニレンジアミンを用いたポリイミド前駆体溶液『Ｕ－ワニスＳ；宇部興産株式会社製』に、鱗片状フィラー１ａとしてアスペクト比が５０（平均粒子径６μｍ、粒子厚み１００ｎｍ）のフッ素金雲母を、内面摺動層１ｂとして形成される固形分全容量に対して７容量％となるように配合した。フィラー分散溶液は、ポリイミド前駆体溶液（Ｕ－ワニスＳ）に直接鱗片状フィラー（フッ素金雲母）を加え、ミキサーにて予備攪拌した後、３本ロールで分散させることにより作製した。

このフィラーを分散させたポリイミド前駆体溶液２３を、円筒状基体１ｃの内面に塗工厚みが７７μｍとなるようにリングコート法で塗工した。

塗工後、高温油の温度を１６０℃に設定した加熱乾燥炉３０で３００秒間塗工膜を加熱乾燥させた。

その後、円筒状基体１ｃを２００℃の熱風循環炉に３０分間放置乾燥後、４００℃の別の熱風循環炉に３０分間放置焼成して内面摺動層１ｂを形成した。

円筒状基体１ｃの内面に形成された内面摺動層１ｂの厚みは１２μｍであった。

この円筒状基体１ｃの表面にはヒドロシリル系のシリコーンプライマー『ＤＹ３９－０５１ Ａ／Ｂ；東レ・ダウコーニング株式会社製』を塗工し、２００℃にて５分間加熱硬化した。その外周面に、３００μｍ厚の付加反応架橋型液状シリコーンゴムを塗工し、２００℃にて３０分間加熱硬化して、シリコーンゴム弾性層１ｄを形成した。更にその外周面に、シリコーン接着剤『ＳＥ１８１９ ＣＶ Ａ/Ｂ；東レ・ダウコーニング株式会社製』を介してフッ素樹脂離型層１ｅとして、２０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆し、２００℃にて２分間加熱硬化させた。

（比較例）
実施例１において、鱗片状フィラー１ａとしてアスペクト比が８０（平均粒子径８μｍ、粒子厚み１００ｎｍ）のフッ素金雲母に変更して配合した以外は、実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。

［内面摺動層１ｂのフィラー分布］
内面摺動層１ｂに配合された鱗片状フィラー１ａの分布は、内面摺動層１ｂの厚さ方向を垂直軸とする断面を切り出し、厚さ方向と直交方向に、厚さと同じ長さを１区間とした区間を２０区間以上設け、区間毎に該フィラー１ａの面積率を数値化したとき、前記フィラー１ａの全区間の面積率の平均をＡｖｅ％、面積率の最小をＭｉｎ％、として、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％ により周期係数を算出した。

本実施例では、定着ベルトを回転方向（円周方向）に切断し、切断面の内面摺動層１ｂをイオンミリング装置（ＩＭ４０００ＰＬＵＳ；株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて断面ミリングした後、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察・画像処理を行うことにより数値化した。図６は摺動層の断面図で、（ａ）が実施例の、（ｂ）が比較例の、また、上段が光学観察画像、下段が光学観察画像を２値化処理した画像である。

図７は、実施例の摺動層断面において、前記２値化画像を、画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を使用して、面方向に、厚さと同じ幅で区間に分割し（図のａ）、区間毎にフィラーの面積率、および、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％より算出される周期係数を算出した結果（図のｂ）、および、区間毎の面積率をグラフ化したもの（図のｃ）、である。図８は、比較例の摺動層断面において、同様に、厚さと同じ幅で区間に分割し（図のａ）、区間毎にフィラーの面積率、および、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％より算出される周期係数を算出した結果（図のｂ）、および、区間毎の面積率をグラフ化したもの（図のｃ）、である。

［内面摺動層１ｂの内周面（表面）粗さ］
図９に、実施例と比較例の膜厚、周期係数、粗さ、をまとめたものを示す。内面摺動層１ｂの内周面側の表面粗さは、表面粗さ測定機（サーフコーダ、株式会社小坂研究所製）を用いて算術平均粗さＲａ（μｍ、ＪＩＳ Ｂ０６０１）を測定した。測定条件は、評価長さ４ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、送り速さ０．１ｍｍ／ｓとした。

実施例及び比較例により、例えば、アスペクト比、および、平均粒径の異なるフィラーを使用することにより、周期係数が異なる摺動膜を形成し、粗さを変化させられることが示せた。メカニズムについては、正確には解明できていないが、成膜時で、塗膜乾燥過程で発生する塗布液の対流に関して、フィラー特性により、対流の流れに乗る場合と、対流に沿って粒子の姿勢が変わる場合があるのではないかと推測している。

本件の構成により、同程度のフィラー量でも摺動層表面の粗さを大きくすることが可能となり、摺動面側（内周面側）の粗さが効果的に付与されるとともに、ベルト回転方向の耐摩耗性が向上することで、耐久寿命を通じてトルクアップやスティックスリップを抑止可能な内面摺動層を備えた定着ベルトが提供できる。

１００ 定着装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電装置
１０３ レーザ光
１０４ 現像装置
１０５ 中間転写ドラム
１０６ 転写ローラ
１０７ トナークリーナ
１０８ トナークリーナ
１０９ 偏向ミラー
１１０ レーザ光学系
Ｔ１ １次転写部
Ｔ２ ２次転写部
１ 定着ベルト
２ 定着ヒータ
３ サーミスタ
４ フィルムガイド兼ヒータホルダ
５ 定着ベルトステイ
６ 加圧ローラ
７ 入り口ガイド
８ 定着排紙ローラ
９ Ａ／Ｄコンバータ
１０ 制御回路部（ＣＰＵ）
１１ ヒータ駆動回路部
１２ モータ駆動回路部
１３ 装置フレーム
１４ 定着ニップ部
ｔ 未定着トナー像
Ｐ 記録材
１ａ 形状異方性フィラー
１ｂ 内面摺動層
１ｃ 円筒状基体
１ｄ シリコーンゴム弾性層
１ｅ フッ素樹脂表層（フッ素樹脂チューブ）
２１ 基盤
２２ 塗工ヘッド
２３ ポリイミド前駆体溶液
２４ 円筒状基体
２５ ワークハンド
２６ ワーク移動装置
２７ モータ
３１ 円筒状基体
３１１ 芯金保持治具
３２ 塗工台
３３ 塗工ヘッド
３４ 塗工ヘッド保持部
３５ 付加硬化型シリコーンゴム組成物層
３６ チューブ
３７ シリンダーポンプ

Claims (4)

1. 内面側が潤滑剤の介在においてバックアップ部材に摺動しながら回転して記録材上のトナー像を加熱定着するのに用いられる定着ベルトであって、
   少なくとも、金属からなる円筒状基体と、
   前記円筒状基体の内周面側に形成された、前記バックアップ部材に摺動する耐熱性樹脂からなる摺動層と、
   前記円筒状基体の外周面側に形成された離型層と、を有し、
   前記摺動層が、フィラーを有し、該摺動層の厚さ方向を垂直軸とする断面を切り出し、厚さ方向と直交方向に、厚さと同じ長さを１区間とした区間を２０区間以上設け、区間毎に該フィラーの面積率を数値化したとき、前記フィラーの全区間の面積率の平均をＡｖｅ％、面積率の最小をＭｉｎ％、として、（Ａｖｅ％－Ｍｉｎ％）÷Ａｖｅ％ により算出される周期係数が０．６以上を満足することを特徴とする定着ベルト。
2. 前記鱗片状フィラーのアスペクト比が５以上２００以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着ベルト。
3. 前記バックアップ部材が面状発熱体であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着ベルト。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着ベルトを備えたことを特徴とする定着装置。
   

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