JP4650166B2 - 定着用部材、定着装置、画像形成装置 - Google Patents
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Description
(2)第2の態様は、前記内周側金属層が銅を主成分とし、前記外周側金属層がニッケルを主成分とする態様である。
(3)第3の態様は、前記内周側金属層および前記外周側金属層が、電界メッキにより形成されている態様である。
(5)第5の態様は、外周側金属層がニッケルを主成分とし、スルファミン酸ニッケル浴、あるいはスルファミン酸ニッケルハイスピード浴による電界メッキで形成されている態様である。
(7)第7の態様は、前記離型層がフッ素樹脂からなる態様である。
(8)第8の態様は、前記金属層と前記離型層との間に弾性層を有する態様である。
(9)第9の態様は、当該定着部材が無端ベルトである態様である。
(10)第10の態様は、電磁誘導装置により加熱される態様である。
(2)第2の態様は、耐熱性樹脂層上に2層以上の金属層を積層した全体の内部応力の絶対値が5kg/mm2以下である態様である。
(3)第3の態様は、前記内周側金属層に含まれる不純物金属濃度が0.1質量%以下である態様である。
(4)第4の態様は、前記内周側金属層が金、銀および銅のうち少なくともいずれかを主成分とする態様である。
第1の本発明である第1の定着用部材は、無端ベルト状の耐熱性樹脂層を有し、該耐熱性樹脂層の外周側に2層以上の金属層、離型層をこの順に有する。そして、少なくとも2層の金属層のうち、1の金属層である外周側金属層の固有抵抗が、他の1の金属層で外周側金属層よりも内層の内周側金属層の固有抵抗よりも大きくなっている。また、外周側金属層の内部応力の絶対値が5kg/mm2以下となっている。
本発明の定着用部材としては、例えば、定着ベルト(無端ベルト)が挙げられる。当該定着ベルトの構成について、以下説明する。
定着ベルトにおける耐熱性樹脂層は、後述する電磁誘導加熱方式の定着装置にこの定着ベルトを用いて繰り返し周動搬送した場合に、定着時に耐熱樹脂層に隣接して設けられた発熱層が発熱した状態でも物性低下がなく、高強度を維持できる必要がある。このため、耐熱樹脂層は耐熱性樹脂から主に構成される。
本発明の定着ベルトにおいて、発熱層は、電磁誘導加熱定着装置において、コイルから発生する磁界により渦電流を発生させることで発熱するための層である。かかる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一もしくは2種類以上の合金のどちらでも選択可能である。この中でも銅、金、銀は固有抵抗が低いため、銅、金、銀およびこれらの合金が好ましく、コスト及び加工性から特に銅あるいは銅を主成分(当該「主成分」とは質量比で50%以上を意味し、保護層の場合も同様である)とする合金が好ましい。
保護層は、発熱層に加わる機械的ストレスを緩和してクラック等のディフェクトを抑制し発熱層を保護するために、それ自身が充分な耐機械的ストレス性を有していることが好ましい。そのために内部応力の絶対値が5kg/mm2以下であることを必須とし、好ましくは2kg/mm2以下、より好ましくは1kg/mm2以下である。内部応力が小さくなればそれ自身の耐機械的ストレス性が増すため0にすることが好ましいが、管理が困難となる。従って、実用的に充分な耐性を持っていれば良く、内部応力が5kg/mm2以下であれば機械的ストレスに対する実用上の耐性は十分である。
本発明の定着ベルトは、記録媒体と当接する側の面が、定着時に溶融状態の未定着トナー像と固着するのを防ぐために、フッ素系化合物のような低表面エネルギー材料を主成分として構成される離型層を含む。
本発明の定着ベルトでは、保護層と離型層との間に、更に弾性層を設けてもよい。特に、カラー画像を形成する場合に、弾性層を設けることが好ましい。
本発明の定着用部材の一形態として、定着ベルトを挙げ、その製造方法を説明する。当該製造方法としては、公知の方法を利用することができる。なお、発熱層や保護層は膜厚が薄く、これらの層単体での取り扱いが難しいため、耐熱性樹脂層上に、発熱層と保護層と離型層とをこの順に形成することが好ましい。また、必要に応じて弾性層等を適宜形成することができる。
第2の本発明である第2の定着用部材は、無端ベルト状の耐熱性樹脂層を有し、該耐熱性樹脂層の外周側に2層以上の金属層、離型層をこの順に有し、少なくとも2層の前記金属層のうち、外周側金属層の固有抵抗が内周側金属層の固有抵抗よりも大きく、内周側金属層の内部応力の絶対値が5kg/mm2以下となっている。
次に、本発明の定着用部材(定着ベルト)を用いた本発明の定着装置、および、この定着装置を用いた本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の定着用部材(定着ベルト)は、公知の電磁誘導加熱方式の定着装置(電磁誘導加熱定着装置)の定着ベルトに用いることができる。本発明の定着部材(定着ベルト)を用いた定着装置は、長期に渡って使用しても定着ベルトの発熱特性が低下しないため、安定して高画質を得ることができると共に、待機電力が少なくて済むために省エネルギーである。なお、本発明の定着装置は以下のような構成であることが好ましい。
図1は本発明の定着ベルトを用いた電磁誘導加熱定着装置の一例を示す概略断面図である。図1において、10は、本発明の定着ベルトである。この定着ベルト10に接するように加圧部材11(この図では加圧ロール)が配され、定着ベルト10と加圧部材11との間にニップを形成している。加圧部材11は、基材11a上にシリコーンゴム等による弾性体層11bが形成され、さらにその上層にフッ素系化合物による離型層11cが形成された構成を有する。
次に、本発明の定着装置を用いた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、電子写真方式を利用した公知の画像形成装置において、定着装置として本発明の定着装置を用いるものであれば特に限定されないが、以下のような構成を有していることが好ましい。
(実施例1〜3、比較例1)
−定着ベルトの作製−
耐熱性樹脂層の材料として、ポリイミド樹脂(商品名:Uワニス−S、宇部興産製)を用いて膜厚60μm、外径30mmの無端状ベルトを作製した。次に、この無端状ベルトの外周面にアルカリエッチング処理を行い、洗浄し、外周面に無電解ニッケルめっき処理を行ってニッケル層を0.5μm形成した。次にこの無電解ニッケルめっき膜を電極として、この上に電界メッキ処理により膜厚10μmの銅層(内周側金属層)を形成した。なお、上記電界メッキ処理の条件として、使用したメッキ液は、硫酸銅(70g/L)、硫酸(200g/L)、塩酸(50mg/L)からなり、電流密度は0.2A/dm2とした。
実施例1〜3および比較例1のそれぞれの定着ベルトを用いて、以下のようにして定着装置を作製した。すなわち、当該定着ベルト、加圧ロール、励磁コイル(電磁誘導コイル)、および、定着ベルトと加圧ロールを圧接するための押圧部材を具備する電磁誘導加熱定着装置を作製した。この定着装置の詳細について説明する。
定着装置の評価は、上述の電磁誘導加熱定着装置をDocuCentre Color400(富士ゼロックス社製)の定着装置を本発明の電磁誘導加熱定着装置に置き換えた改造機に装着し、用紙として富士ゼロックス社製J紙を用いた20万枚の通紙テストを行い評価した。
図1の定着装置において、電磁誘導装置12を横河電機社製インピーダンスメーターWT1600FCに変え、20kHzの高周波電流を励磁コイルに流した時の、電流及び電圧の位相差θを測定し、力率(cosθ)を算出した。本願では、通紙テスト前の力率を1.0としたときの通紙後力率を相対評価した。なお、この場合の力率は、0.9以上であると実用上問題ないといえる。
この電磁誘導加熱定着装置に、実施例1で得られた定着ベルトを用いて20万枚の通紙テストを行った。通紙試験前の力率を1としたときの通紙後の力率結果を下記表3に示す。
実験に先立ちニッケル電界めっきを行うメッキ液に0.5A/dm2の電流密度で10時間のめっき作業を行い不純物金属をさらに取り除き、実施例1と同様に実施して、下記表4に示すような定着ベルトを作製した。この時の保護層であるニッケル膜の不純物金属濃度は、サンプルとしてメッキ液をそのまま用い、CVS(Cyclic Voltammetric Stripping Analysis)測定器であるQUALILAB QL−P(ECI TECHNOLOGY社製)により測定した。その結果、メッキ液中の不純物金属濃度は、0.05質量%であった。
保護層を形成するめっき液の組成および条件を下記表5および6のように設定し、0.5A/dm2の電流密度で10時間めっき作業を行い不純物金属を取り除き、実施例1と同様にして定着ベルトを作製した。
(実施例1〜3、比較例1)
−定着ベルトの作製−
耐熱性樹脂層の材料として、ポリイミド樹脂(商品名:Uワニス−S、宇部興産製)を用いて膜厚60μm、外径30mmの無端状ベルトを作製した。次に、この無端状ベルトの外周面にアルカリエッチング処理を行い、洗浄し、外周面に無電解ニッケルめっき処理を行ってニッケル層を0.5μm形成した。次にこの無電解ニッケルめっき膜を電極として、この上に電界メッキ処理により膜厚10μmの銅層(内周側金属層)を形成した。この時の電界銅めっき液組成は下記表8に示すものを使った。
実施例1〜3および比較例1のそれぞれの定着ベルトを用いて、以下のようにして定着装置を作製した。すなわち、当該定着ベルト、加圧ロール、励磁コイル(電磁誘導コイル)、および、定着ベルトと加圧ロールを圧接するための押圧部材を具備する電磁誘導加熱定着装置を作製した。この定着装置の詳細について説明する。
定着装置の評価は、上述の電磁誘導加熱定着装置を富士ゼロックス社製DocuCentre Color 400CPに改造して装着し、富士ゼロックス社製J紙を用いた20万枚の通紙テストを行い評価した。
図1の定着装置において、電磁誘導装置12を横河電機社製インピーダンスメーターWT1600FCに変え、20kHzの高周波電流を励磁コイルに流した時の、電流及び電圧の位相差θを測定し、力率(cosθ)を算出した。本願では、通紙テスト前の力率を1.0としたときの通紙後力率を相対評価した。なお、この場合の力率は、0.9以上であると実用上問題ないといえる。
この電磁誘導加熱定着装置に、実施例1で得られた定着ベルトを用いて20万枚の通紙テストを行った。通紙試験前の力率を1としたときの通紙後の力率結果を下記表10に示す。
2・・・帯電装置
3・・・レーザースキャナ(静電潜像形成装置)
4・・・ミラー
7・・・クリーニング装置
8・・・除電装置
9・・・加圧定着ロール
10・・・定着ベルト
10a・・・耐熱性樹脂保護層
10b・・・発熱層
10c・・・保護層
10d・・・弾性層
10e・・・離型層
11・・・加圧部材
12・・・電磁誘導装置
12a・・・電磁誘導コイル
13・・・押圧部材
14・・・未定着トナー像
15・・・記録媒体
16・・・記録媒体ガイド
17・・・現像装置
18・・・電磁誘導加熱装置
22・・・転写ロール
40・・・画像形成装置
110・・・加圧パッド
130・・・給紙ユニット
140・・・給紙ローラ
150・・・レジストローラ
Claims (4)
- 無端ベルト状の耐熱性樹脂層を有し、該耐熱性樹脂層の外周側に2層以上の金属層、離型層をこの順に有する定着用部材であって、
少なくとも2層の前記金属層のうち、外周側金属層の固有抵抗が内周側金属層の固有抵抗よりも大きく、外周側金属層の内部応力の絶対値が5kg/mm2以下であることを特徴とする定着用部材。 - 無端ベルト状の耐熱性樹脂層を有し、該耐熱性樹脂層の外周側に2層以上の金属層、離型層をこの順に有する定着用部材であって、
少なくとも2層の前記金属層のうち、外周側金属層の固有抵抗が内周側金属層の固有抵抗よりも大きく、内周側金属層の内部応力の絶対値が5kg/mm2以下であることを特徴とする定着用部材。 - 請求項1または2に記載の定着用部材と、該定着用部材に磁界を印加する電磁誘導加熱装置と、前記定着用部材の離型層表面と当接する加圧部材と、を含むことを特徴とする定着装置。
- 像担持体と、該像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を現像剤により現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に加熱定着する定着手段とを少なくとも備えた画像形成装置であって、
前記定着手段が、請求項3に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
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