JP4133728B2 - 定着ベルト - Google Patents
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Description
本発明は、ファクシミリ、レーザビームプリンター等の画像形成装置の定着部で使用される、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を備えた定着ベルトに関する。
周知の如く、画像形成装置においては、画像形成装置の小型化、省エネルギー化、印字・複写の高速化などの要求に応えるために、定着ローラの代わりに無端状の定着ベルト（エンドレスベルトまたはエンドレスフィルム）を使用したベルト定着方式が採用されている。定着ベルトは、その内面に接触する加熱手段を接触させることにより、薄いベルトを介するだけで、転写材上のトナー像をほぼ直接的に加熱して定着させることができるため、電源投入後の待ち時間を少なくすることができるという利点がある。
このような定着ベルトにおいては、無端状の金属ベルト基体の上に、直接または弾性層を介して離型層が被覆形成されている。離型層は、多くの場合、フッ素樹脂などの耐熱性と離型性に優れた耐熱性樹脂からなる。耐熱性樹脂製離型層は、弾力性に乏しいため、金属ベルト基体と離型層との間に弾性層を配置して、定着性及び画像を向上させることが多い。但し、離型層がシリコーンゴム層等の弾力性と離型性とを備えたゴム層である場合、中間の弾性層を省略することができる。
定着ベルトのベルト基体として、電鋳（電気鋳造：ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）を用いて形成された無端状ニッケルベルトを用いることは、例えば特許文献１により公知である。電鋳法では、導電性を有する母型（電型、鋳型）、例えばステンレス製の円筒状母型を陰極とし、その表面にニッケルメッキ浴を用いて電気メッキを施すことによりニッケルメッキ膜を形成し、このメッキ膜を母型から剥離（脱型）して製品とする。母型が金属の場合には、剥離のための表面処理を施し、母型が非金属の場合には、メッキを行うための導電性処理を施す。
特許文献１には、電鋳により炭素含有量が０．０１〜０．１質量％の無端状ニッケルベルトを形成することが記載されている。また、特許文献２には、ハロゲンランプを熱源として用いたベルト定着方式について記載されている。
特開２００２−１４８９７５号公報（第４頁の段落［００２０］等）
特開２００３−５７９８１号公報（第６頁の段落［００４２］等）
しかしながら、ニッケル電鋳をベルト基体として有する従来の定着ベルトは、高温下では耐熱疲労強度が十分でなく、耐久性に乏しい。即ち、ベルト定着方式の場合においては、定着ベルトのベルト基体の裏面が熱劣化してクラックが発生し、ベルト基体が破断してしまうという問題があった。
本発明は、ニッケル電鋳製ベルト基体の熱劣化を防止し、高温下での耐熱疲労特性を改善した高耐久性の定着ベルトを提供することを目的とする。
本発明者らは、高温下で使用した定着ベルトのニッケル電鋳製ベルト基体について種々研究を重ねたところ、破断したベルト基体には、裏面と表面に強度差が生じており、ベルト基体の裏面の耐熱疲労強度が低下していることを究明した。そこで、本発明者らは、以下に述べる手法を採用することにより、ベルト基体の裏面の耐熱疲労強度を向上させてベルト基体の裏面の熱劣化を防止し、もって高温下でのベルト基体の耐熱疲労特性を改善した定着ベルトを得ることに成功した。
本発明の第１の側面によれば、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、しかも３５０℃で２時間加熱した後の裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さより大きいことを特徴とする定着ベルトが提供される。ここで、ベルト基体について、裏面とはベルト基体の内周面を意味し、表面とはベルト基体の外周面を意味する。
本発明の第２の側面によれば、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さより大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の表裏のマイクロビッカース硬さの差が加熱前の表裏のマイクロビッカース硬さの差よりも大きいことを特徴とする定着ベルトが提供される。
ここで、ベルト基体について、表裏のマイクロビッカース硬さの差とは、ベルト基体裏面のマイクロビッカース硬さの値からベルト基体表面のマイクロビッカース硬さの値を差し引いた値を意味する。３５０℃で２時間加熱した後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差が加熱前のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差よりも大きい場合としては、定着ベルトとして要求される耐熱寿命を想定して、３００℃で２時間加熱した後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さを２２０℃で２時間加熱した後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差より大きいこと、あるいは３５０℃で加熱後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差が３００℃で加熱後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差より大きいことが挙げられる。
本発明の第３の側面によれば、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さよりも大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の表面のマイクロビッカース硬さが加熱前の表面のマイクロビッカース硬さよりも大きいことを特徴とする定着ベルトが提供される。
また、本発明の第４の側面によれば、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さよりも大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の裏面のマイクロビッカース硬さが加熱前の裏面のマイクロビッカース硬さよりも大きいことを特徴とする定着ベルトが提供される。
本発明の定着ベルトにおいて、ベルト基体は、リンを含むことが好ましく、ベルト基体の裏面領域がベルト基体の表面領域よりも多くリンを含むことがより好ましい。本発明において、ベルト基体中のリン含有率は、０．４質量％未満であることが特に好ましい。
本発明によれば、ベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さを上記関係に設定することにより、熱劣化を防止し、高温下での疲労特性を改善した高耐久性の定着ベルトを得ることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の種々の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る定着ベルトの概略正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿う断面部分を拡大して示す図である。
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る定着ベルトの概略正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩに沿う断面部分を拡大して示す図である。
定着ベルト１０は、ニッケル電鋳により無端状に形成されたベルト基体１を備える。定着ベルト１０は、通常、図１及び図２に示すように、ベルト基体１の外周面に直接またはシリコーンゴムなどの弾性層２を介してフッ素樹脂などの離型層３が被覆形成されるとともに、必要に応じてベルト基体１の内周面に摺動層４が形成される。
ベルト基体１の厚みは、上記特許文献１に記載されているような電磁誘導加熱方式を用いる場合は、次式：
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2
（ここで、σは、表皮深さ（ｍ）、ｆは、励磁回路の周波数（Ｈｚ）、μは、透磁率、ρは、固有抵抗（Ωｍ））で表される表皮深さより厚く、特に１μｍ以上１００μｍ以下にすることが好ましい。この表皮深さは、電磁誘導加熱に使用さ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以下になり、ほとんどのエネルギーはこの深さまでで吸収される。ベルト基体の厚みが１μｍを下回ると、ベルト基体がほとんどの電磁エネルギーを吸収しきれなくなり、効率が低下してくることがあるので好ましくない。一方、ベルト基体の厚みが１００μｍを上回ると、剛性が大きくなり、柔軟性が低下してくるので、屈曲性が損なわれて定着ベルトとして使用しにくくなる傾向にある。
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2
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一方、上記特許文献２に記載されたハロゲンヒータを熱源として用いたベルト定着方式に用いる場合は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、ベルト基体１の厚みは、通常１０〜１００μｍ、好ましくは１５〜８０μｍ、より好ましくは２０〜６０μｍ程度である。熱容量、熱伝導性、機械的強度、可撓性などのバランスの観点から、３０〜５０μｍ程度の厚みであることが最も好ましい。電子写真複写機の定着ベルトに適用する場合には、幅を転写紙などの転写材の幅に応じて適宜定めることができる。
ベルト基体１は、一般に硫酸ニッケルや塩化ニッケルを主成分とするワット浴やスルファミン酸ニッケルを主成分とするスルファミン酸浴などのニッケルメッキ浴を用いて、電鋳法により形成することができる。電鋳法は、母型の表面に厚メッキを行ない、これを母型から剥離して製品を得る方法である。ベルト基体１を得るには、ステンレス、黄銅、アルミニウム等からなる円筒を母型とし、その表面にニッケルメッキ浴を用いてニッケルメッキ膜を形成することができる。母型がシリコーン樹脂や石膏などの不導体である場合には、黒鉛、銅粉、銀鏡、スパッタリングなどにより、導電性処理を行う。金属母型への電鋳では、ニッケルメッキ膜の剥離を容易にするために、母型の表面に酸化膜、化合物膜、黒鉛粉塗布膜などの剥離膜を形成するなどの剥離処理を行うことが好ましい。
ニッケルメッキ浴は、ニッケルイオン源、アノード溶解剤、ｐＨ緩衝剤、その他の添加剤を含む。ニッケルイオン源としては、スルファミン酸ニッケル、硫酸ニッケル、塩化ニッケルを例示することができる。アノード溶解剤としては、ワット浴の場合、塩化ニッケルがこの役割を果たしており、他のニッケル浴では、塩化アンモニウム、臭化ニッケルなどが用いられている。ニッケルメッキは、一般に、ｐＨ３．０〜６．２の範囲で行なわれるが、この間の望ましい範囲に調整するために、ホウ酸、ギ酸、酢酸ニッケルなどのｐＨ緩衝剤が用いられる。その他の添加剤としては、平滑化、ピット防止、結晶微細化、残留応力の低減などを目的として、例えば、光沢剤、ピット防止剤、内部応力減少剤などが用いられる。
ニッケルメッキ浴としては、スルファミン酸浴が好ましい。スルファミン酸浴の組成としては、スルファミン酸ニッケル四水塩３００〜６００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル０〜３０ｇ／Ｌ、ホウ酸２０〜４０ｇ／Ｌ、適量の界面活性剤、適量の光沢剤などを含有するものを挙げることができる。ｐＨは、好ましくは３．５〜４．５である。浴温は好ましくは４０〜６０℃である。電流密度は、好ましくは、０．５〜１５Ａ／ｄｍ2の範囲とし、高濃度浴の場合には、３〜４０Ａ／ｄｍ2の範囲とすることが好ましい。
本発明の１つの形態において、上記ニッケルメッキ浴、特にスルファミン酸ニッケル浴にリンを添加して上記条件で電鋳を行うことにより、加熱後のベルト基体の裏面の硬さを加熱後のベルト基体の表面の硬さより高くすることができる。かかるニッケルメッキ浴を用いて電鋳を行うと、その詳細な機構は明らかではないが、母型表面上に初めに析出するニッケル皮膜にリンが多く取り込まれ、その後に析出するニッケル皮膜ではリンの量が相対的に少なくなる。その結果、得られるベルト基体は、熱により裏面の硬さの低下を効果的に抑制することができるので、３５０℃での加熱後も、裏面の硬さが表面の硬さより大きいという関係を維持でき、耐熱疲労特性が改善される。
また、本発明の別の側面において、ベルト基体裏面の硬さがベルト基体表面より大きく、かつ加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が加熱前のベルト基体表裏の硬さの差よりも大きい場合、耐熱疲労特性が一層改善される。加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が加熱前のベルト基体表裏の硬さの差よりも大きい場合とは、例えば、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい場合、あるいは３５０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい場合である。更に、本発明においては、上記ベルト基体表裏の硬さの関係に加えて、加熱後のベルト基体表面の硬さが未加熱のベルト基体表面の硬さよりも大きい場合、または上記ベルト基体表裏の硬さの関係に加えて、加熱後のベルト基体裏面の硬さが未加熱のベルト基体裏面の硬さよりも大きい場合に、耐熱疲労特性が一層改善されることが分かった。
また、本発明の別の側面において、ベルト基体裏面の硬さがベルト基体表面より大きく、かつ加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が加熱前のベルト基体表裏の硬さの差よりも大きい場合、耐熱疲労特性が一層改善される。加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が加熱前のベルト基体表裏の硬さの差よりも大きい場合とは、例えば、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい場合、あるいは３５０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差が３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい場合である。更に、本発明においては、上記ベルト基体表裏の硬さの関係に加えて、加熱後のベルト基体表面の硬さが未加熱のベルト基体表面の硬さよりも大きい場合、または上記ベルト基体表裏の硬さの関係に加えて、加熱後のベルト基体裏面の硬さが未加熱のベルト基体裏面の硬さよりも大きい場合に、耐熱疲労特性が一層改善されることが分かった。
なお、リンは、例えば次亜リン酸ナトリウムのような水溶性リン含有酸の塩の形態でニッケルメッキ浴に添加することにより共析させることができる。次亜リン酸は例えば２０〜２００ｍｇ／Ｌの濃度で添加することができる。本発明のニッケル電鋳製ベルト基体は、０．４質量％未満の含有率でリンを含むことが好ましい。通常、リンの含有率は、０．０４質量％以上である。このようにわずかなリンを含有することによりニッケル電鋳製ベルト基体の耐熱疲労特性が大幅に向上することは、本発明者らが初めて見いだしたものである。
定着ベルトは、その内側から加熱されるものであり、ハロゲンランプをその加熱源とするものでは、ベルト基体は２００℃あるいはそれ以上に加熱され、電磁誘導加熱方式による加熱では、ベルト基体は３００℃あるいはそれ以上に加熱されることがある。本発明で考慮されている２２０℃の加熱温度は、上記２００℃の温度に対し余裕度を見込んだ温度であり、本発明で考慮されている３５０℃は、上記３００℃の温度に対して余裕度を見込んだ温度である。
［実施例］
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。
実施例１
スルファミン酸ニッケル四水塩を５００ｇ／Ｌおよび硼酸を３５ｇ／Ｌの割合で含有する水溶液浴を作り、活性炭を充填した容器で０．５μｍのフィルターを用いてろ過しながら、低電流で電解精製を行った。次に、活性炭を取り出し、必要量のピット防止剤を加えた後、一次光沢剤としてナフタレン−１，３，６−トリスルホン酸三ナトリウムを０．３ｇ／Ｌ、二次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオールを１４０ｍｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム一水和物を２０ｍｇ／Ｌの割合となるように添加して所望のスルファミン酸浴（電解浴）を調製した（下記表１参照）。
定着ベルトは、その内側から加熱されるものであり、ハロゲンランプをその加熱源とするものでは、ベルト基体は２００℃あるいはそれ以上に加熱され、電磁誘導加熱方式による加熱では、ベルト基体は３００℃あるいはそれ以上に加熱されることがある。本発明で考慮されている２２０℃の加熱温度は、上記２００℃の温度に対し余裕度を見込んだ温度であり、本発明で考慮されている３５０℃は、上記３００℃の温度に対して余裕度を見込んだ温度である。
［実施例］
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。
実施例１
スルファミン酸ニッケル四水塩を５００ｇ／Ｌおよび硼酸を３５ｇ／Ｌの割合で含有する水溶液浴を作り、活性炭を充填した容器で０．５μｍのフィルターを用いてろ過しながら、低電流で電解精製を行った。次に、活性炭を取り出し、必要量のピット防止剤を加えた後、一次光沢剤としてナフタレン−１，３，６−トリスルホン酸三ナトリウムを０．３ｇ／Ｌ、二次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオールを１４０ｍｇ／Ｌ、次亜リン酸ナトリウム一水和物を２０ｍｇ／Ｌの割合となるように添加して所望のスルファミン酸浴（電解浴）を調製した（下記表１参照）。
この電解浴を用い、外径３４ｍｍのステンレス鋼製の円筒状母型を陰極として、電流密度１０．５Ａ／ｄｍ2の下、所定の浴温度で電鋳を行ない、母型の外周面に電析体を５０μｍの厚さに形成した。この電析体を純水で洗浄した後、母型から取り外し、内径３４ｍｍ、厚さ５０μｍのニッケル電鋳ベルト基体を得た。
実施例２〜５、比較例１〜３
下記表１に示す組成の電解浴を用いた以外は、実施例１と同様にして内径３４ｍｍ、厚さ５０μｍのニッケル電鋳ベルト基体をそれぞれ製造した。
実施例１〜５、比較例１〜３で得たニッケル電鋳ベルト基体について、リンの含有率をＩＣＰ発光分析装置を用いて分析した。結果を表１に併記する。
下記表１に示す組成の電解浴を用いた以外は、実施例１と同様にして内径３４ｍｍ、厚さ５０μｍのニッケル電鋳ベルト基体をそれぞれ製造した。
実施例１〜５、比較例１〜３で得たニッケル電鋳ベルト基体について、リンの含有率をＩＣＰ発光分析装置を用いて分析した。結果を表１に併記する。
試験１
本発明のニッケル電鋳ベルト基体の高温下における表面と裏面の熱劣化の状態を、硬さの変化として確認するために、実施例１〜５、および比較例１〜３で得たニッケル電鋳ベルト基体の熱履歴（未加熱、または２２０℃、３００℃、３５０℃で夫々２時間加熱後）によるベルト基体表裏の硬さ（マイクロビッカース硬さ。（株）アカシ製ＭＶＫ−Ｇ１を用いて測定。以下同じ）を夫々測定したところ、下記表２及び表３に示す結果が得られた。なお、硬さの測定に当たり、荷重を１００ｇｆ、荷重保持時間を１５秒とした。下記表２はベルト基体の表面硬さを示し、下記表３はベルト基体の裏面硬さを示している。
本発明のニッケル電鋳ベルト基体の高温下における表面と裏面の熱劣化の状態を、硬さの変化として確認するために、実施例１〜５、および比較例１〜３で得たニッケル電鋳ベルト基体の熱履歴（未加熱、または２２０℃、３００℃、３５０℃で夫々２時間加熱後）によるベルト基体表裏の硬さ（マイクロビッカース硬さ。（株）アカシ製ＭＶＫ−Ｇ１を用いて測定。以下同じ）を夫々測定したところ、下記表２及び表３に示す結果が得られた。なお、硬さの測定に当たり、荷重を１００ｇｆ、荷重保持時間を１５秒とした。下記表２はベルト基体の表面硬さを示し、下記表３はベルト基体の裏面硬さを示している。
上記表２および表３に示す結果をグラフとして図４および図５にそれぞれ示す。
表２及び表３の結果に基づいて、各ベルト基体の裏面の硬さと表面の硬さの差（ベルト基体裏面の硬さマイナスベルト基体表面の硬さ）を計算したところ、下記表４に示す結果が得られた。表４に示す結果をグラフとして図６に示す。
また、表４に示す結果に基づいて、２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から未加熱のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＡ、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＢ、３５０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＣとして、ベルト基体の表裏の硬さの差の変化量を調べたところ、下記表５に示す結果が得られた。表５に示す結果をグラフとして図７に示す。
表２及び表３の結果に基づいて、各ベルト基体の裏面の硬さと表面の硬さの差（ベルト基体裏面の硬さマイナスベルト基体表面の硬さ）を計算したところ、下記表４に示す結果が得られた。表４に示す結果をグラフとして図６に示す。
また、表４に示す結果に基づいて、２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から未加熱のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＡ、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＢ、３５０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差から３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差を差し引いた値をＣとして、ベルト基体の表裏の硬さの差の変化量を調べたところ、下記表５に示す結果が得られた。表５に示す結果をグラフとして図７に示す。
なお、表５に示す実施例２におけるベルト基体表裏の硬さの差の変化量Ａは−０．６となっているが、これはベルト基体表裏の硬さを測定する上での誤差に基づくものである。
更に、上記表２に示す結果から、上記実施例１〜５及び比較例１〜３のベルト基体について、未加熱に対する加熱後のベルト基体表面の硬さの変化量を計算すると、下記表６に示す通りとなり、また上記表３に示す結果から、未加熱に対する加熱後のベルト基体の裏面の硬さの変化量を計算すると、下記表７に示す通りとなる。図８は、表６のデータに基づいて２時間加熱温度と加熱による硬さの変化量との関係を示し、図９は表７のデータに基づいて２時間加熱温度と熱履歴による硬さの変化量との関係を示す。
以上の結果から、本発明のベルト基体について次のことが明らかである。
１）３５０℃で２時間加熱後に、ベルト基体表裏の硬さの差が比較例は全て０より小さくなるが、硬さの低下を防止する一手段としてリンを含有させた実施例１〜５のベルト基体では熱劣化による裏面の硬さの低下がない（表４、図６参照）。
１）３５０℃で２時間加熱後に、ベルト基体表裏の硬さの差が比較例は全て０より小さくなるが、硬さの低下を防止する一手段としてリンを含有させた実施例１〜５のベルト基体では熱劣化による裏面の硬さの低下がない（表４、図６参照）。
２）ベルト基体裏面の硬さはベルト基体表面の硬さより大きく（表４〜５、図６〜７参照）、加熱後のベルト基体表裏の硬さの差は加熱前のベルト基体表裏の硬さの差より大きい（表６〜７、図８〜図９参照）。
３）３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差は、２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい（表５、図７参照）。例えば、実施例１のベルト基体を例にとれば、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差は３０．７（表４）であり、２２０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差は２３．３（表４）である。即ち、３００℃以上の高温で熱処理しても加熱後の表面と裏面の硬さの差の変化量がプラス側にあることがわかる（図７参照）。このことは、３００℃以上の高温で熱処理しても加熱後の表裏の硬さの差が上昇傾向にあることを意味する。
４）３５０℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差は、３００℃で加熱後のベルト基体表裏の硬さの差より大きい（表５、図７参照）。
５）ベルト基体裏面の硬さはベルト基体表面の硬さより大きく（表４、図６参照）、加熱後のベルト基体表面の硬さは未加熱ベルト基体表面の硬さより著しく大きい（表６、図８参照）。また、ベルト基体裏面の硬さはベルト基体表面の硬さより大きく、加熱後のベルト基体裏面の硬さは未加熱のベルト基体裏面の硬さより著しく大きい（表７、図９参照）。具体的には、３５０℃で２時間加熱後のベルト基体表面硬さは未加熱のベルト基体表面硬さより著しく大きく、３５０℃で２時間加熱後のベルト基体裏面硬さは未加熱のベルト基体裏面硬さより著しく大きい。
試験２
ベルト基体の裏面が熱劣化により表面より硬さが低下しなければベルト基体の耐久性が向上することを確認するために、上記実施例３，５及び比較例１，３のベルト基体から図３に示す試験片２０を採取して、夫々につき耐久性試験を行った。引張り試験片２０には、ＪＩＳＺ２２０１に規定された１３Ｂ号試験片を用い、試験機としては、ＩＮＳＴＲＯＮ社製ＩＮＳＴＲＯＮ８８７１システムを用いた。試験片２０の各部サイズを次に示す。
平行部の幅Ｗ1：１２．５ｍｍ；平行部の長さＬ：６０ｍｍ；
肩部の半径Ｒ：２０ｍｍ；つかみ部の幅Ｗ2：２０ｍｍ。
ベルト基体の裏面が熱劣化により表面より硬さが低下しなければベルト基体の耐久性が向上することを確認するために、上記実施例３，５及び比較例１，３のベルト基体から図３に示す試験片２０を採取して、夫々につき耐久性試験を行った。引張り試験片２０には、ＪＩＳＺ２２０１に規定された１３Ｂ号試験片を用い、試験機としては、ＩＮＳＴＲＯＮ社製ＩＮＳＴＲＯＮ８８７１システムを用いた。試験片２０の各部サイズを次に示す。
平行部の幅Ｗ1：１２．５ｍｍ；平行部の長さＬ：６０ｍｍ；
肩部の半径Ｒ：２０ｍｍ；つかみ部の幅Ｗ2：２０ｍｍ。
耐久性試験条件は次に示すとおりである。
繰り返し最大応力：７００Ｎ／ｍｍ2；繰り返し最小応力：８０Ｎ／ｍｍ2；
雰囲気温度：２５０℃；繰り返し周期：１５Ｈｚ
上記実施例３，５及び比較例１，３のベルト基体の疲労試験（繰り返し回数）の結果は、下記表８及び図１０に示す通りである。表８及び図１０に示すように、熱疲労試験による繰り返し耐久回数は、比較例１のベルト基体が６万回、比較例３のベルト基体が６万回で破断したのに対し、実施例３，５のベルト基体（本発明品）では１０００万回以上行っても破断しなかった。これにより、ベルト基体の裏面の熱劣化による硬さ低下を防止することで、従来にはない、高耐久な定着ベルトのベルト基体となることが明らかである。
繰り返し最大応力：７００Ｎ／ｍｍ2；繰り返し最小応力：８０Ｎ／ｍｍ2；
雰囲気温度：２５０℃；繰り返し周期：１５Ｈｚ
上記実施例３，５及び比較例１，３のベルト基体の疲労試験（繰り返し回数）の結果は、下記表８及び図１０に示す通りである。表８及び図１０に示すように、熱疲労試験による繰り返し耐久回数は、比較例１のベルト基体が６万回、比較例３のベルト基体が６万回で破断したのに対し、実施例３，５のベルト基体（本発明品）では１０００万回以上行っても破断しなかった。これにより、ベルト基体の裏面の熱劣化による硬さ低下を防止することで、従来にはない、高耐久な定着ベルトのベルト基体となることが明らかである。
なお、上記実施例では、ベルト基体について述べたが、本発明は、例えば図１及び図２に示すように、無端状のベルト基体からなるベルト基体１を有し、ベルト基体１の外周面に設けられた弾性層２と、さらにその外周面を覆う離型層３と、ベルト基体１の内周面を覆う摺動層４とを具備する複合構造をなす定着ベルトにも適用することができる。なお、ベルト基体１と弾性層２との間、弾性層２と離型層３との間、あるいはベルト基体１と摺動層４との間に、接着のためにプライマー層（図示せず）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ることができ、その厚さは１〜３０μｍ程度である。
更に、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更には、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
１…ベルト基体
２…弾性層
３…離型層
４…摺動層
１０…定着ベルト
２０…試験片。
２…弾性層
３…離型層
４…摺動層
１０…定着ベルト
２０…試験片。
Claims (8)
- 転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、しかも３５０℃で２時間加熱した後の裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さより大きいことを特徴とする定着ベルト。
- 転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さより大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の表裏のマイクロビッカース硬さの差が加熱前の表裏のマイクロビッカース硬さの差よりも大きいことを特徴とする定着ベルト。
- 前記ベルト基体は、３００℃で２時間加熱後の表裏のマイクロビッカース硬さの差が、２２０℃で２時間加熱後の表裏のマイクロビッカース硬さの差より大きいことを特徴とする請求項２記載の定着ベルト。
- 前記ベルト基体は、３５０℃で２時間加熱後の表裏のマイクロビッカース硬さの差が、３００℃で２時間加熱後のベルト基体表裏のマイクロビッカース硬さの差より大きいことを特徴とする請求項２記載の定着ベルト。
- 転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さよりも大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の表面のマイクロビッカース硬さが加熱前の表面のマイクロビッカース硬さよりも大きいことを特徴とする定着ベルト。
- 転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製の無端状ベルト基体を有し、該ベルト基体はリンを含むとともに、その裏面領域が表面領域に比べてリンを多く含み、かつ裏面のマイクロビッカース硬さが表面のマイクロビッカース硬さよりも大きく、しかも３５０℃で２時間加熱した後の裏面のマイクロビッカース硬さが加熱前の裏面のマイクロビッカース硬さよりも大きいことを特徴とする定着ベルト。
- 前記ベルト基体は、０．４質量％未満の含有率でリンを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着ベルト。
- 前記ベルト基体の表面に少なくとも離型層を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着ベルト。
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