JP4062347B2 - 積層体及びその製造方法、並びに定着ベルト、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、積層体及びその製造方法、並びに定着ベルト、定着装置及び画像形成装置に関する。

乾式トナーを用いる電子写真方式の画像形成装置において、トナー像を加熱および 加圧することにより記録媒体表面に定着する定着装置には、従来、金属の芯金の外周面にトナー離型層を設け、前記芯金の内部に加熱用のハロゲンヒーターを有する定着ロールが用いられていた。

これに対して、電磁誘導を用いた加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電磁誘導によって発生する渦電流による発熱を利用する加熱方式では、ハロゲンヒーターを用いた加熱方式より熱効率が良く消費電力を少なくできる。
また、前記電磁誘導を用いた加熱方式のベルト定着装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このベルト定着装置に用いられるベルトは、内周側の基材に低熱伝導性基材を用いているため、回転体内周側への放熱が少なく、さらに熱効率が優れている。

一方、上記電磁誘導を用いた加熱方式のベルト定着装置において、該ベルト定着装置に用いられる無端状ベルトの発熱層を電解めっき法を用いて形成された金属層とする提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。

上記無端状ベルトが用いられる定着装置や画像形成装置では、無端状ベルトを大きな曲率で曲げ回すことによって、該無端状のベルトを限られたスペース内に配置することができる。また、無端状ベルトを定着ベルトとして用いた場合、大きな曲率で曲げ回すことによって、無端状ベルトと該無端状ベルトに押圧される加圧部材とで形成される接触部分に送り込まれた記録媒体を、無端状ベルトから良好に剥離することができる。
特公平５−９０２７号公報 特公平７−１１４２７６号公報 特開２００３−１３２５７号公報

本発明の目的は、使用時の繰り返し曲げ変形により亀裂の発生がなく、電磁誘導により効率的に発熱する積層体及びその製造方法、並びに該積層体を用いた定着ベルト、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち請求項１に係る発明は、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、
金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる積層体である。

請求項２に係る発明は、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、
金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる定着ベルトである。

請求項３に係る発明は、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層と含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、前記金属層に渦電流を発生させて前記定着ベルトを発熱させる電磁誘導コイルと、を備える定着装置である。

請求項４に係る発明は、像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、形成された前記潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、を有し、
前記定着手段が、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、前記金属層に渦電流を発生させて前記定着ベルトを発熱させる電磁誘導コイルと、を備える画像形成装置である。

請求項５に係る発明は、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板の両面を酸化させて金属酸化物層を設ける酸化工程と、前記金属酸化物層の表面に樹脂層または弾性層を形成させる層形成工程とを有する積層体の製造方法である。

本発明の請求項１に係る発明によれば、積層体に対する外部からの連続的な圧力や変形に対して、金属層における亀裂の発生を防止し、さらに金属層における亀裂発生に対する耐久性を向上させることができる。
請求項２に係る発明によれば、周回駆動などに対しても金属層に亀裂が発生することがなく、電磁誘導による発熱を維持し、さらに金属層における亀裂発生に対する耐久性を向上させることができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、繰り返し使用する際にも電磁誘導方式の加熱による定着を維持することができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、低消費電力での画像形成を繰り返し行うことができる。
請求項５に係る発明によれば、層間の密着性に優れ発熱層として機能でき、さらに連続した外部からの圧力や変形に対して金属層に亀裂の発生することのない積層体を、簡易に効率よく製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
＜積層体及びその製造方法＞
本発明の積層体は、少なくとも、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなることを特徴とする。

本発明の積層体は、後述する無端状ベルトとして定着ベルトや、加圧ベルトなど好適に用いられる。また、ラミネート加工に際して複数のシートを加熱して圧着するような場合にも好適に用いられる。この場合、積層体に対する外力により剪断力がかかったり、積層体が曲げられたりすると、従来の金属層と樹脂層とを積層したベルト等では金属層に亀裂が入ったりさらには破壊してしまうことがあった。これに対し本発明の積層体では、金属層の両面に金属酸化物層が設けられ、さらに該金属酸化物層の表面に各々樹脂層または弾性層が形成されているため、金属層と樹脂層または弾性層との密着性に優れるだけでなく、連続的な外部からの圧力や変形に対して金属層にかかる歪が和らげられるため、前記亀裂の発生等が防止できることがわかった。

以下、本発明の積層体の構成を説明するとともに、その製造方法についても併せて説明する。
図１は、本発明の積層体の構成の一例を示す模式断面図である。図１において、符号３０は金属層であり、金属層３０の片面（図における上側）に樹脂層４０が設けられ、もう一方の片面（図における下側）に弾性層５０が設けられている。そして、金属層３０は金属導電層３０ａの両面に金属酸化物層３０ｂを設けて構成されている。なお、図１に示す構成は本発明の積層体の一例であって、積層体は金属層３０の両面に片面ずつ独立に樹脂層または弾性層が設けられるものであり、両面ともに樹脂層が設けられたものであってもよく、両面ともに弾性層が設けられたものであってもよい。

（金属層）
金属層３０は、前記のように金属導電層３０ａの両面に金属酸化物層３０ｂを設けて公正される。金属導電層３０ａは、電磁誘導により過電流を発生させることにより発熱するものであり、体積抵抗率が１×１０^３Ωｃｍ以下の金属から構成されるものである。
金属導電層３０ａの材質は、積層体の用途に応じて選択されるものであって特に制約されるものではないが、後述する電磁誘導加熱によって有効に発熱できる等の観点からは、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、チタン、コバルト、錫、鉛、またはこれらの合金の金属材料から構成されることが好ましい。

金属導電層３０ａの厚さは３〜７０μｍの範囲とすることが望ましく、５〜４０μｍの範囲とすることがより望ましい。厚さが３μｍに満たないと、金属層全体の抵抗が大きくなり有効な発熱量が得られなくなる場合がある。７０μｍを超えると、例えば発熱層として用いる際に抵抗値が低くなり金属層全体の熱容量も大きくなるため有効に発熱させることができなくなる場合がある。

金属導電層３０ａの両面（図における上下側）には、金属酸化物層３０ｂが設けられる。金属酸化物層３０ｂは、前記のように金属層３０と樹脂層４０や弾性層５０との密着性を高めるが、図１に示すように金属導電層３０ａの両面に設けることで、外部からの圧力や変形に対して金属導電層３０ａにおける亀裂発生を防止することができる。

金属酸化物層３０ｂを構成する材料は、特に制限されないが、前記金属導電層３０ａに使用可能な金属の酸化物を好適に用いることができる。
金属酸化物層３０ｂの厚さは１〜３０μｍの範囲とすることが望ましく、５〜２０μｍの範囲とすることがより望ましい。厚さが１μｍに満たないと、樹脂層４０や弾性層５０との良好な密着性を得ることができない場合がある。３０μｍを超えると、金属導電層３０ａを含めた全体の厚さが厚くなりすぎ、後述するベルトとしたときに柔軟性が得られない場合がある。

金属導電層３０ａの両面を絶縁性（体積抵抗率で１×１０^８Ωｃｍ以上）の金属酸化物層３０ｂとするための金属酸化物生成処理は、その処理面に金属酸化物を生成させて付着させることが可能な処理であれば、特に制約されるものではない。

本発明における上記金属導電層３０ａの両面に金属酸化物層３０ｂを設けた金属層３０の作製は、まず最初に、金属基板を形成し（金属基板形成工程）、次いで、金属基板の両面を酸化させて（酸化工程）行うことにより、最終的に前記３層から構成される金属層３０を形成する。

上記金属基板の形態は、板状、シート状、フィルム状、円筒状など、特に制限されることなく形成されるが、その形成方法としては、強度の大きい金属層を得るという点で圧延、絞り、プレス等の塑性変形による方法が用いられ、具体的には深絞り法、へら絞り法、プレス法、回転塑性加工法等が挙げられる（金属基板形成工程）。

なお、めっき法により形成された金属基板の金属結晶は、ある方向性を持って配列しているため、金属の塑性変形を利用して形成した金属基板の金属の結晶とは異なっており、最終的な積層体の断面から金属導電層３０ａの結晶構造を光学顕微鏡や電子顕微鏡（例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ））で観察することでその違いを確認することができる。
具体的には、圧延で形成した金属基板の場合、断面は面方向（厚み方向に垂直な方向）に金属の結晶が配列しており、めっきで形成した場合は、断面は厚み方向（厚み方向に平行な方向）に金属の結晶が配列している。ここで、上記面方向とは前記金属基板面と０°以上４５°未満の角度をなす方向を意味し、前記厚み方向とは前記金属基板面と４５°以上９０°以下の角度をなす方向を意味する。

次に、前記酸化工程としては、例えば、酸化雰囲気での熱処理法や湿式電解法等により行なわれることが望ましい。また、最終的な積層体を無端状ベルトとした場合の全体の熱容量を小さくするために、金属酸化物層３０ｂを基材として用いるには、緻密な金属酸化物層を形成することが必要となるが、これは、酸化雰囲気での熱処理法や湿式電解法の条件の最適化で達成可能である。
上記酸化工程により、最初に作製した金属基板に用いた金属がそのまま中央部で金属導電層３０ａとなり、その両面に前記金属の酸化物が金属酸化物層３０ｂとして設けられた金属層３０を得ることができる。

前記のように、強度の大きい金属層を得るためには、圧延等の塑性変形による方法を用いて作製する。しかし、既存の塑性変形による加工技術では、例えば積層体を発熱体として用いる場合に、金属導電層３０ａを発熱層として好適な１０μｍ程度の膜厚に形成することができない。
そこで、本発明においては、薄く且つ十分な強度を有する金属導電層３０ａを得るために、まず金属基板を膜厚４０〜５０μｍに塑性変形による加工（圧延）法を用いて形成した後、その両面に絶縁性の膜厚１５μｍ程度の金属酸化物層３０ｂを設けることにより、塑性変形による加工（圧延）法を用いて形成された金属基板から、膜厚が１０μｍ程度の薄さの発熱層（金属導電層３０ａ）を形成する。形成された金属酸化物層３０ｂは酸化されていない金属導電層３０ａの補強層としても作用するため、本発明における金属層３０は耐久性に優れるものとなる。

（樹脂層）
前記金属酸化物層３０ｂの表面に設けることが可能な樹脂層４０は、積層体の用途に応じて選択されるものであって特に制約されるものではないが、例えば無機材料、有機材料及びそれらの複合材料から構成されることが望ましい。さらに、用途によっては、後述する生成させた金属酸化物層を基材として用い、無端状ベルト全体の熱容量を小さくすることが可能となる場合もある。
特に耐熱性（３００℃でもほとんど分解しない）であること、離型性に優れることが望ましく、例えば、優れた表面離型性が得られる等の観点からは、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される１種以上から構成される層であることが望ましい。

フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ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）や、それらの複合材料が挙げられる。またシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、ジメチルエチルシリコーン樹脂、ジエチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂、ジメチルフェニルシリコーン樹脂、ジエチルフェニルシリコーン樹脂や、それらの複合材料が挙げられる。これらは、それぞれ単独で使用してもよく、２種類以上の組み合わせで使用してもよい。
ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を重合反応させて得られるものである。テトラカルボン酸二無水物としては芳香族テトラカルボン酸二無水物を、ジアミンとしては芳香族ジアミンを用いることが望ましい。

樹脂層４０の厚さは３０〜２００μｍの範囲とすることが望ましく、５０〜１００μｍの範囲とすることがより望ましい。
樹脂層４０の厚みが３０μｍ未満では、無端状ベルトとしたときの強度が不足したり、無端状ベルト内周側に対する断熱効果が不足する場合がある。また、樹脂層４０の厚みが２００μｍを超える場合には、無端状ベルトとしたときの熱容量が多くなるために、消費電力のロスやウォームアップ時間が長くなる場合がある。

この樹脂層４０の形成方法としては、静電粉体塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、遠心製膜法等が適用される（層形成工程）。

（弾性層）
前記金属酸化物層３０ｂの表面に形成することが可能な弾性層５０は、積層体の用途に応じて選択されるものであって特に制約されるものではないが、例えば、優れた弾性と耐熱性とが得られる等の観点からは、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムから構成される耐熱性弾性層が好ましい。なお、弾性層とは１００Ｐａ以下の外力印加により変形しても、もとの形状に復元する材料から構成される層をいう。

シリコーンゴムとしては、ビニルメチルシリコーンゴム、メチルシリコーンゴム、フェニルメチルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴムや、それらの複合材料が挙げられる。またフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン／プロピレン系ゴム、四フッ化エチレン／パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、フォスファゼン系ゴム、フルオロポリエーテル等及びその他のフッ素ゴムが使用できる。これらは、それぞれ単独で使用してもよく、２種類以上の組み合わせで使用してもよい。

弾性層５０の厚みは、３０〜５００μｍの範囲であることが望ましく、１００〜３００μｍの範囲であることがより望ましい。厚みが３０μｍよりも小さい場合には、無端状ベルトとした際に外周面が硬くなり、光沢ムラが発生する場合がある。また、厚みが５００μｍよりも大きい場合には、無端状ベルトとした際に熱容量が大きくなり、ウォームアップ時間が長くなる場合がある。

また、弾性層５０の硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に規定されるデュロメータ硬さ試験で、タイプＡデュロメータによる硬さがＡ５〜Ａ４０の範囲とすることが望ましい。弾性層の硬さは、積層体から弾性層を切り出して測定することができる。
この弾性層５０の形成方法としては、リング塗布法、浸漬塗布法、注入成型法等が適用される（層形成工程）。

なお、上記に説明したような材料から構成される樹脂層、弾性層、および、後述する離型層には、必要に応じて滑剤、可塑剤、導電性粒子、酸化防止剤その他の添加剤を含むものであってもよい。これらの添加剤は、前記した各層を形成するための塗布液中に予め添加して用いられることが好ましい。

以上説明した本発明の積層体は、基本的に、少なくとも前記金属層と樹脂層または弾性層とを有する積層体を使用する用途であれば、特に制約されることなく用いることができるが、特に熱容量の増加がないことが求められ、しかも加熱と冷却とが繰り返して行われる用途に使用すると有効なものである。
また、この積層体は、例えば、トナーにより構成される画像を形成するプリンタ、複写機等に代表される画像形成装置におけるロール状、ベルト状等の中間転写部材または定着部材として好適に用いることができる。

＜定着ベルト＞
本発明の定着ベルトは、前記本発明の積層体を用いたものであり、通常は無端状のベルトである。
金属導電層と樹脂層や弾性層とから構成される定着ベルトの場合には、該定着ベルトを大きな曲率で曲げ回すことによって、ベルトの各層には曲げ変形によるひずみが生じ、定着ベルトを周回駆動して前記金属導電層に繰り返しひずみが生じると、該金属導電層の疲労による亀裂や永久変形が生じる場合がある。そして、この亀裂が発生すると、金属導電層の電導度は著しく低下し、電磁誘導加熱によって有効に発熱させることができなくなる。

本発明の定着ベルトは、前記本発明の積層体を用いたものであり、金属導電層の両面に金属酸化物層が設けられた金属層を有し、各々の金属酸化物層の表面に樹脂層または弾性層が独立に設けられて構成される。したがって、前記積層体における外部からの連続した圧力や変形に対する金属層の形状維持性が反映され、前記周回駆動に対しても金属層に亀裂が発生することがなく、電磁誘導による発熱を維持することができる。

図２は、本発明の定着ベルトの構成の一例を示す模式断面図であり、４層構成の無端状ベルトについて示したものである。
図２に示されるように、定着ベルト１０は、内周側から順に、樹脂層１０ａ、金属層１０ｂ、弾性層１０ｃ、及び、離型層１０ｄをこの順に設けて構成される。そして、樹脂層１０ａ、金属層１０ｂ及び弾性層１０ｃは前記本発明の積層体である。

したがって、樹脂層１０ａ、金属層１０ｂ、弾性層１０ｃの構成材料やその形成方法については、前記積層体において説明した内容に準ずる。一方、離型層１０ｄは、トナーに対して離型性を有するものであれば特に限定されないが、離型層１０ｄを構成する主な材料としては、離型性、耐熱性の優れるフッ素樹脂を用いることが好ましい。
定着ベルト作製の際における離型層１０ｄの形成方法は特に限定されないが、例えば、弾性層１０ｃの外周面に各種コーティング法を利用して直接形成してもよく、また、予め押出し形成等によって作製されたチューブを弾性層１０ｃの外周面に貼り合わせて形成してもよい。

本発明の定着ベルトにおいても、強度の大きい金属層を得るために、塑性変形のよる方法を用いて金属基板を形成し、この両面を酸化することにより１０μｍ程度の膜厚の金属導電層を有する金属層として定着ベルトとすることはいうまでもない。

＜定着装置＞
次に、本発明の定着ベルトを用いた定着装置について以下に説明する。
本発明の定着装置は、前記金属層を含む本発明の定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、前記金属層に渦電流を発生させる電磁誘導コイルとを少なくとも備えることを特徴とする。

なお、本発明の定着装置は、上記に説明したように、定着ベルトと、加圧部材と、電磁誘導コイルと、を少なくとも備えたものであれば特に限定されないが、必要に応じて、金属ブレード等のクリーニング部材や、定着パッド等のその他の部材・装置を有するものであってもよい。また、前記加圧部材の形状は、回転可能なものであれば特に限定されず、ロール状やベルト状であってもよい。

次に、本発明の定着装置の具体例について図面を用いて説明する。但し、本発明の定着ベルトを用いた加熱定着装置は、以下の説明に示す構成に限定されるものではない。
図３は、本発明の定着装置の構成の一例について示した模式断面図である。図３中、１０は定着ベルト、１１は加圧ローラ（加圧部材）、１２は定着パッド、１３は支持部材、１４はコイル（電磁誘導コイル）、１５はコイル支持部材、１６は記録媒体、１７は未定着のトナー像、１８は画像、２０は定着装置を表す。

定着装置２０は、定着ベルト１０と、加圧ローラ１１と、定着パッド１２と、支持部材１３と、コイル１４と、コイル支持部材１５とから構成される。
加圧ローラ１１は、不図示の駆動源により矢印Ｒ方向に回転可能である。定着ベルト１０と加圧ローラ１１とは、記録媒体１６が挿通可能なように圧接されており、加圧ローラ１１の矢印Ｒ方向への回転に伴い、定着ベルト１０は従動回転可能である。定着ベルト１０の内周面には、前記圧接部で定着ベルト１０の外周面と接触している加圧ローラ１１の表面を押圧するように、定着パッド１２が、定着ベルト１０の内周面と接触するように配置されている。また、定着パッド１２は、無端ベルト１０の内周面に設けられた支持部材により固定されている。

一方、支持部材１３に対して、定着パッド１２と反対側の定着ベルト１０外周面に近接するように、コイル１４が設けられている。また、コイル１４は、コイル１４に対して定着ベルト１０の外周面と反対側に設けられたコイル支持部材１５により固定されている。コイル１４は不図示の電源に接続されており、コイル１４に交流電流が流された際に、コイル１４に定着ベルト１０の外周面と直交する磁界を発生させることができる。なお、前記磁界は不図示の励磁回路により、定着ベルト１０に含まれる金属層中に渦電流を発生させることができるように変動するものである。

次に、定着装置２０により、記録媒体１６表面に形成された未定着のトナー像１７を定着し、記録媒体１６表面に画像１８を形成する工程について説明する。
加圧ローラ１１の矢印Ｒ方向への回転に伴い、定着ベルト１０が従動回転し、コイル１４により発生した磁界に曝される。この際、コイル１４により定着ベルト１０中の金属層には渦電流が発生し、定着ベルト１０の外周面が定着可能な温度（１５０〜２００℃程度）にまで加熱される。

このようにして加熱された定着ベルト１０は、加圧ローラ１１との圧接部まで移動する。一方、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと、未定着トナー像１７が表面に形成された記録媒体１６が搬送される。記録媒体１６が前記圧接部を通過した際に、未定着トナー像１７は定着ベルト１０により加熱され記録媒体１６表面に定着される。そして、画像１８がその表面に形成された記録媒体１６は、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと搬送され、定着装置２０から排出される。また、前記圧接部において定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した定着ベルト１０は、次の定着処理に備えて再度加熱されるために、コイル１４方向へと回転する。

＜画像形成装置＞
次に、本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置は、像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、形成された前記潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を記録媒体に加熱定着させる定着手段と、を有し、前記定着手段が、本発明の定着装置を備えることを特徴とする。

図４は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図４に示す画像形成装置１００は、電子写真感光体（像保持体）１０７と、電子写真感光体１０７を接触帯電方式により帯電させる帯電装置（帯電手段）１０８と、帯電装置１０８に接続され帯電装置１０８に電力を供給する電源１０９と、帯電装置１０８により帯電される電子写真感光体１０７表面を露光して電子写真感光体１０７の表面に静電潜像を形成する露光装置（潜像形成手段）１１０と、露光装置１１０により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置（現像手段）１１１と、現像装置１１１により形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置（転写手段）１１２と、クリーニング装置１１３と、除電器１１４と、定着装置（定着手段）１１５とを備えている。但し、この定着装置１１５は、図３を参照して説明した定着装置２０を総括的に表したものである。
さらに、図４には示されていないが、トナーを現像装置１１１に供給するトナー供給装置も備えている。

帯電装置１０８は、電子写真感光体１０７の表面に帯電ロールを接触させて感光体に電圧を印加し、感光体表面を所定の電位に帯電させるものである。帯電ロールを用いて電子写真感光体１０７を帯電させる際には、帯電ロールに帯電用のバイアス電圧が印加されるが、この印加電圧は直流電圧でもよく、また直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。なお、本発明の画像形成装置では、上記の帯電ロール方式の他に、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブなどを用いた接触帯電方式による帯電を行ってもよく、また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。

露光装置１１０としては、本実施形態では、電子写真感光体１０７の表面を半導体レーザで露光する装置が用いられているが、このほかに、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、液晶シャッタ等の光源で所望の像様に露光できる光学系装置等を用いることができる。

現像装置１１１としては、磁性もしく非磁性の一成分系現像剤又は二成分系現像剤等を用いて、接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が用いられている。しかし現像装置としては、特に限定されるものではなく、目的に応じて選択することができる。

転写装置１１２としては、ローラ状の接触帯電部材が用いられているが、この他、ベルト、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、あるいはコロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等を用いてもよい。

クリーニング装置１１３は、転写工程後の電子写真感光体１０７の表面に付着した残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体１０７は、上記の画像形成プロセスに繰り返し使用される。クリーニング装置としては、図示したクリーニングブレード方式のものの他に、ブラシクリーニング、ロールクリーニング等の方式のものを用いることができるが、これらの中でもクリーニングブレード方式が好ましく、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等を挙げることができる。

次に、画像形成装置１００における画像形成プロセスについて以下に簡単に説明する。
矢印Ｒ方向に回転する電子写真感光体１０７表面が、帯電装置１０８により帯電される。帯電された電子写真感光体１０７表面には、画像情報に応じて露光装置１１０より出射されたレーザー光等が照射されることにより潜像が形成される。電子写真感光体１０７表面に形成された潜像は、現像装置１１１に備えられた現像器によりトナーが付与されることにより、トナー像として可視化される。このようにして電子写真感光体１０７表面に形成されたトナー像は、電子写真感光体１０７表面と転写装置１１２との圧接部において、電子写真感光体１０７と転写ロールとの間に印加されたバイアス電圧により記録媒体１１６に転写される。転写されたトナー像は、定着装置１１５に搬送され記録媒体１１６に定着される。この定着機構は、前記定着装置で説明した通りである。

一方、転写後の電子写真感光体１０７表面はクリーニング装置１１３によりクリーニングされ、次の画像情報に応じたトナー像の形成に備える。
また、この画像形成装置１００は、図４に示すように、除電器（イレーズ光照射装置）１１４を備えており、これにより、電子写真感光体１０７が繰り返し使用される場合に電子写真感光体１０７の残留電位が次の画像形成サイクルに持ち込まれる現象が防止されるので、画像品質をより高めることができる。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
（定着ベルト（積層体）の作製）
−金属層−
膜厚０．５ｍｍの無酸素銅製の板材を、プレス・深絞り加工にて円筒容器状に成型した後、回転塑性加工法にて、内径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、肉厚５０μｍの無端状のベルト（金属基板）を得た。さらに、この無端状のベルトを２００℃の酸化性雰囲気にて、２４時間熱処理することにより、銅の無端状のベルトの両面に厚さ２０μｍの金属酸化物層を形成し、２つの金属酸化物層に挟まれた銅の金属導電層の厚さが１０μｍの金属層を得た。この金属基板の断面をＳＥＭにより観察すると（１００００倍）、金属導電層には金属基板面と０°の角度をなす方向に配向する結晶が見られた。

−樹脂層−
前記無端状のベルトである金属層の外面をＰＴＦＥ樹脂のテープによりマスキングし、ポリイミド前駆体溶液（ＵワニスＳ、宇部興産社製）を浸漬法にて塗布することにより、金属層の内面に塗布膜を形成した。次に、この塗布膜を１００℃で３０分間乾燥させることにより、前記塗布膜中の溶剤を揮発させた後、３８０℃で３０分間焼成しイミド化させることにより、膜厚５０μｍのポリイミド被膜（樹脂層）を形成した。

−弾性層−
次に、前記マスキングに用いたＰＴＦＥ樹脂のテープを剥がした金属層の外面に、リングコート法によりデュロメータ硬さが硬化後でＡ３５となるように調製された液状シリコーンゴム（ＫＥ１９４０−３５、液状シリコーンゴムＡ３５品、信越化学工業社製）を膜厚が２００μｍとなるように塗布し、乾燥させることにより乾燥状態の液状シリコーンゴム層を形成した。

−離型層−
上記乾燥状態の液状シリコーンゴム層の表面に、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コポリマー（ＰＦＡ）ディスパージョン（５００ＣＬ、三井・デュポンフロロケミカル社製）を膜厚３０μｍとなるように塗布し、３８０℃で焼成することにより、シリコーンゴムの弾性層（膜厚：２００μｍ）とＰＦＡの離型層（膜厚：３０μｍ）とを形成し、定着ベルト１を得た。

（加圧ロールの作製）
内面に接着用プライマーを塗布した外径５０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブと、金属製の中空芯金コアとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブ及び芯金コア間に液状発泡シリコーンゴムを層厚２ｍｍとなるように注入後、１５０℃で２時間加熱処理を行うことにより、シリコーンゴムを加硫、発泡させゴム弾性を有した加圧ロール（デュロメータ硬さ：Ｃ７）を作製した。

（評価）
図３に示す定着装置に前記定着ベルト１と加圧ロールとを備え付け、この定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス（株）製、Ｄｏｃｕ Ｐｒｉｎｔ Ｃ６２０）に取り付けた。次に、この画像形成装置を用いて、定着ベルトを電磁誘導加熱（表面温度：１７０℃）した状態で、連続空回転させる電磁誘導発熱空回転耐久評価を実施し、定着ベルトの発熱維持性について評価した。

評価は、定着ベルトの幅方向における中央部分の温度を、非接触の赤外放射温度計（キーエンス社製）により確認しながら、この部分の温度が１００℃以下となるまでの時間により行った。また、その際の金属層における亀裂の発生状況を、定着ベルトから１ｃｍ×１ｃｍの試験片を切り出し、試験片中の金属層の断面を光学顕微鏡（倍率５００倍）により確認し、以下の評価基準により判断した。
○：亀裂の発生なし。
△：１〜５個の亀裂が発生。
×：６個以上の亀裂が発生。
結果を表１にまとめて示す。

＜実施例２＞
実施例１の定着ベルトの作製において、無酸素銅製の板材の代わりに炭素鋼を用いて肉厚６０μｍの無端状のベルトを作製し、これを、２５０℃の酸化性雰囲気にて、３０時間熱処理することにより、炭素鋼よりなる無端状のベルトの両面に厚さ２０μｍの金属酸化物層を形成して金属層とした以外は、実施例１に準じて定着ベルト２を作製した。

定着ベルト２について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜実施例３＞
実施例１の定着ベルトの作製において、無酸素銅製の板材の代わりに銅−ニッケル（３０％）合金を用いて肉厚５０μｍの無端状のベルトを作製し、これを、２２０℃の酸化性雰囲気にて、２４時間熱処理することにより、銅−ニッケルよりなる無端状のベルトの両面に厚さ１５μｍの金属酸化物層を形成して金属層（金属導電層厚：２０μｍ）とした以外は、実施例１に準じて定着ベルト３を作製した。

定着ベルト３について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜参考例１＞
（定着ベルトの作製）
まず、外径３０ｍｍ、長さ３４０ｍｍの塩化ビニール製基体の外周面に、膜厚が０．３μｍの無電解銅めっき膜を形成し、このめっき膜を電極として膜厚が５０μｍの電解銅めっき膜を形成し、膜厚が５０μｍの銅膜を形成した。これを基体から外して無端状のベルト（金属基板）を得た。この銅の無端状のベルトに対して、実施例１に準じて酸化処理を行い、厚さ２０μｍの金属酸化物層が両面に形成された金属層を得た。この金属層の断面をＳＥＭにより観察すると（１００００倍）、金属層には金属基板面と９０°の角度をなす方向に配向する結晶が見られた。
この金属層を用いた以外は実施例１に準じて、片面に樹脂層、もう一方の面に離型層及び弾性層が設けられた定着ベルト４を得た。

（評価）
定着ベルト４について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜比較例１＞
外径が３０ｍｍの円筒形ステンレス型表面に、ポリイミド前駆体溶液（ＵワニスＳ、宇部興産社製）を浸漬法にて塗布することにより、塗布膜を形成した。 次に、この塗布膜を１００℃で３０分間乾燥させることにより、前記塗布膜中の溶剤を揮発させた後、３８０℃で３０分間焼成しイミド化させることにより、膜厚が５０μｍのポリイミド皮膜を形成した。冷却後、ステンレス型表面からポリイミド皮膜を剥離することにより、内径３０ｍｍ、膜厚５０μｍ、長さ３４０ｍｍのポリイミド製の耐熱性基体（樹脂層）を得た。

次に、この耐熱性基体の外周面に、膜厚が０．３μｍの無電解銅めっき膜を形成し、このめっき膜を電極として膜厚が１０μｍの電解銅めっき膜を形成した。さらに、実施例１の定着ベルトの作製に準じて、銅めっき膜の表面に弾性層及び離型層を形成して定着ベルト５を得た。

この定着ベルト５について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜比較例２＞
比較例１において、耐熱性基体の外周面に、膜厚が３０μｍの電解銅めっき膜を形成し、これを２００℃の酸化性雰囲気にて２４時間熱処理することにより、銅めっき膜の表面に厚さが２０μｍの金属酸化物層を形成し、この表面に弾性層等を形成した以外は比較例１に準じて定着ベルト６を得た。

この定着ベルト６について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

＜比較例３＞
比較例１において、耐熱性基体の外周面に膜厚が１０μｍの電解銅めっき膜を形成した後、この表面に膜厚が０．３μｍの無電解ニッケルめっき膜を形成し、このめっき膜を電極として膜厚が１５μｍの電解ニッケルめっき保護膜を形成し、この表面に弾性層等を形成した以外は比較例１に準じて定着ベルト７を得た。

この定着ベルト７について、実施例１における評価に準じて定着ベルトの評価を行った。結果をまとめて表１に示す。

表１に示すように、実施例で作製した定着ベルト（積層体）は、電磁誘導方式の定着装置で加熱状態で長時間空回転させても、金属層に亀裂が発生することなく発熱状態を維持できることがわかる。

本発明の積層体の一例を示す模式断面図である。 本発明の定着ベルトの構成の一例を示す模式断面図である。 本発明の定着装置の構成の一例を示す模式断面図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 定着ベルト
１０ａ、４０ 樹脂層
１０ｂ、３０ 金属層
１０ｃ、５０ 弾性層
１０ｄ 離型層
１１ 加圧ローラ（加圧部材）
１２ 定着パッド
１３ 支持部材
１４ コイル（電磁誘導コイル）
１５ コイル支持部材
１６ 記録媒体
１７ 未定着トナー像
１８ 画像
２０、１１５ 定着装置（定着手段）
３０ａ 金属導電層
３０ｂ 金属酸化物層
１００ 画像形成装置
１０７ 電子写真感光体（像保持体）
１０８ 帯電装置（帯電手段）
１０９ 電源
１１０ 露光装置（潜像形成手段）
１１１ 現像装置（現像手段）
１１２ 転写装置（転写手段）
１１３ クリーニング装置
１１４ 除電器
１１５ 定着装置（定着手段）

Claims (5)

1. 金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、
   金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなることを特徴とする積層体。
2. 金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、
   金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなることを特徴とする定着ベルト。
3. 金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、
   前記金属層に渦電流を発生させて前記定着ベルトを発熱させる電磁誘導コイルと、
   を備えることを特徴とする定着装置。
4. 像保持体と、該像保持体表面を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、形成された前記潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、を有し、
   前記定着手段が、金属導電層及び該金属導電層の両面に設けられた金属酸化物層を含む金属層と、該金属層の両面に設けられた樹脂層または弾性層と、を有し、金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板の両面が酸化されることにより、前記金属導電層の両面に金属酸化物層が形成されてなる定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、
   前記金属層に渦電流を発生させて前記定着ベルトを発熱させる電磁誘導コイルと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 金属を塑性変形させて金属の結晶を面方向に配列させた金属基板を形成する金属基板形成工程と、前記金属基板の両面を酸化させて金属酸化物層を設ける酸化工程と、前記金属酸化物層の表面に樹脂層または弾性層を形成させる層形成工程とを有することを特徴とする積層体の製造方法。

Images