JP5298427B2 - 積層体、無端状ベルト、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
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。
すなわち請求項1に係る発明は、非磁性金属の結晶粒を有する発熱層であって、前記結晶粒が発熱層の面方向に配列してなる発熱層と、感温磁性金属が含有される基層と、を有し、積層体に曲げ変形が生じた際に歪が生じない中立軸が前記発熱層中に位置することを特徴とする積層体である。
請求項9に係る発明は、請求項1〜8の何れか1項に記載の積層体における基層が磁界の作用によって発熱しない非発熱体である積層体である。
<積層体>
本発明の積層体は、少なくとも、非磁性金属の結晶粒を有する発熱層と、感温磁性金属が含有される基層と、を有することを特徴とする。
但し、本発明においては、非磁性金属の結晶粒を有する発熱層であって、前記結晶粒が発熱層の面方向に配列してなる発熱層と、感温磁性金属が含有される基層と、を有し、積層体に曲げ変形が生じた際に歪が生じない中立軸が前記発熱層中に位置する積層体を適用する。
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り、5層構成の積層体について示したものである。積層体は、図1における下側から順に、基層30、発熱層40、保護層50、弾性層60および樹脂層70を設けた5層構成からなっている。なお、図1に示す構成は本発明の積層体の一例であって、保護層50、弾性層60および樹脂層70を形成しない態様とすることもできる。
基層30の一方の面に形成される発熱層40は、電磁誘導により過電流を発生させることによって発熱する層である。発熱層40は、非磁性金属(本発明において、前記発熱層に含有される非磁性金属を「第1の非磁性金属」と称す場合がある)が含有されかつ該第1の非磁性金属の結晶粒を有することを特徴とし、結晶粒を有しているか否かは、最終的な積層体の断面から発熱層40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))で観察することで確認することができる。
ここで、上記発熱層は塑性変形を利用して形成した層である場合、断面に結晶粒を確認することができ、また面方向(厚み方向に垂直な方向)に金属の結晶が配列している。より具体的には、塑性変形によって結晶粒が押しつぶされ面方向に伸びた状態で配列している。これに対し、例えばめっきで形成した層の場合には、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おり、その違いを上記観察によって確認することができる。なお、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。
また、上記発熱層以外の金属層(感温磁性金属が含有される基層や、後述の保護層など)に関しても、塑性変形を利用して形成した層である場合には、断面に結晶粒を確認することができ面方向に金属の結晶が配列している。
固有抵抗値の測定は、JIS−C2525(1999年)「金属抵抗材料の導体抵抗および体積抵抗率試験方法」に準拠し、エヌピーエス社製の抵抗率測定器(Σ−5)を使用し、この測定器の試料ステージに被測定サンプルを載せ、4深針プローブを押し当てることにより、サンプルの抵抗率を直流4深針法で測定することが可能である。
本明細書における固有抵抗値の値は、上記の測定方法によって測定された値である。また、発熱層40以外の層の固有抵抗値も上記方法にて測定することが可能である。
膜厚の測定は、積層体の断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡(例えば走査型電子顕微鏡(SEM、本願においては日本電子社製T−200を使用))で観察することで確認することができ、1つの発熱層当たり36箇所(特に無端状ベルトである場合には4箇所×9箇所の計36箇所)の膜厚を測定して平均値を求め、膜厚とした。
なお、本明細書における各層の膜厚の値は、上記の算出方法によって算出された値である。
前記発熱層40の一方の面には、感温磁性金属が含有される基層30が設けられる。
ここで、感温磁性金属とはキューリー点を持つ金属を表す。キューリー点とは、キュリー点、キューリー温度、キュリー温度とも称され、この温度以上になると磁性が消失し、非磁性体(常磁性体)になる温度を意味し、即ち感温磁性金属とは、金属の温度変化に対して、その磁気特性を変化させる磁性金属のことを指す。
具体的な測定法としては、透磁率をJIS−C2531に記載の方法に準拠して測定(測定装置としてB−Hアナライザー使用)し、B−H曲線を得て、急激に透磁率が低下する傾きの直線近似と、磁性が消失していないキューリー点前の透磁率推移の直線近似線と、の交点を本発明におけるキューリー温度とする。
上記積層体においては、図1に示す発熱層40の基層30が設けられた面とは反対の面側に、保護層50を形成することができる。該保護層50は、前記発熱層40に用いたものとは異なる非磁性金属(本発明において、前記保護層に含有される非磁性金属を「第2の非磁性金属」と称す場合がある)が含有されることが好ましい。
上記基層30、発熱層40および保護層50の形態としては、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。これら各層の形成方法としては、まず各層に必要な金属板を準備し、各金属板におけるそれぞれの接着面を研磨し酸化被膜を除去する。その後、冷間または熱間状態で塑性変形による加工(圧延)法を利用することで各金属板を接着し、必要な厚さの多層金属板を製作する。なお、上記塑性変形加工の過程もしくは加工後に焼鈍工程を設け、上記金属板中に発生する加工歪みを低減することもできる。次いで、上記多層金属板を深絞法、へら絞り法、プレス法、回転塑性加工法等によって加工することで、基層30、発熱層40および保護層50からなる積層体が得られる。なお、基層30および発熱層40からなる積層体を形成する場合には、基層30および発熱層40に必要な金属板を用い上記と同じ方法を適用することで、形成することができる。
前記保護層50(保護層50を有さない場合には、発熱層40)の表面には弾性層60を設けることができる。弾性層60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、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。
この弾性層60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。
前記弾性層60(弾性層60を有さない場合には保護層50、更に保護層50も有さない場合には発熱層40)の表面には、樹脂層70を設けることができる。樹脂層70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。
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、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。
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。
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、定着部材、加圧部材として好適に用いることができる。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場合にも好適に用いられる。
本発明の無端状ベルトは、前記本発明の積層体を用い無端状に形成されたベルトであり、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中間転写ベルト、定着ベルト、加圧ベルトとして好適に用いることができる。
図2に示される無端状ベルト10は、内周側から順に、基層10a、発熱層10b、保護層10c、弾性層10d、及び、樹脂層10eをこの順に設けて構成される。
各層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。
次に、本発明の無端状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、前記発熱層を含む本発明の無端状ベルト(定着ベルト)と、該無端状ベルトの外周面に圧接される加圧部材と、前記発熱層に渦電流を発生させる発熱部材とを少なくとも備えることを特徴とする。
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。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、電磁誘導コイル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の内周面側には、定着パッド12が該内周面と接触して配置され、更に定着パッド12と接触している箇所の外周面(定着ベルト10の外周面)側には、加圧ローラ11が該外周面と接触して配置され、記録媒体16が挿通可能な圧接部が形成されている。なお、定着パッド12は、定着ベルト10の内周面に設けられた支持部材13により固定されている。
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、電磁誘導コイル14により発生した磁界に曝される。この際、電磁誘導コイル14により定着ベルト10中の発熱層には渦電流が発生し発熱する。これにより、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。尚、電磁誘導コイル14の出力は、例えば磁束(磁界)が定着ベルト10の発熱層10bを貫通しつつ発熱させ、キューリー点未満では磁束(磁界)が基層10aを貫通させ難く且つ発熱しない範囲で行われる。
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。
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。
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。上記方法にて電子写真感光体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。
また、この画像形成装置100は、図4に示す除電器(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。
[発熱層/基層を有する無端状ベルト]
発熱層用としてCuからなる金属板(膜厚0.2mm)と、基層用としてFe−Niからなる金属板(Ni含有量36質量%、キューリー点230℃、膜厚0.8mm)との、総厚み1.0mmの金属板を準備し、それぞれの板材の接着面を研磨し酸化被膜を除去した後、熱間状態で圧延加工することでそれぞれの金属板を接着し、総厚み0.4mmのCu/Fe−Ni2層の金属板を製作した。この2層の金属板を700℃の窒素雰囲気にて熱処理することにより、加工歪みを取り除いた。
次に、この2層の金属板をプレス・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370mm、肉厚50μm(Cuからなる発熱層10μm、Fe−Niからなる基層40μm)の2層の金属の無端状ベルトを得た。
また、得られた金属の無端状ベルトを厚み向に切断し、その断面を顕微鏡(日本電子社製、商品名:走査型電子顕微鏡T−200)によって観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
前記無端状ベルトの発熱層の表面に、JIS−K6253(1997)に準拠したタイプAデュロメータで規定されるデュロメータ硬さがA35となるように調整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設けた。
上記の乾燥状態の液状シリコーンゴム層の表面に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、シリコーンゴムからなる弾性層とPFAからなる離型層とを形成し、無端状ベルトを得た。
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を成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブとコア間に液状発泡シリコーンゴム、層厚:2mmを注入後、加熱処理(150℃×2hrs)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を作製した。
前記無端状ベルトを定着ベルトとして用い、該定着ベルトと前記加圧ロールとを、図3に示す加熱定着装置20を備え付けた画像形成装置(富士ゼロックス製、Docu Print C620)に取りつけた。次に、この画像形成装置を用いて、電源投入から定着温度(170℃)までの到達時間(ウォームアップタイム)を計測した。その結果は5秒であり、インスタントオン性能を実現することができた。なお、上記ウォームアップタイムが10秒以内であれば、実使用上においても十分なインスタントオン性能を有するものということができる。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれAgからなる金属板(膜厚0.16mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.84mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚60μm(発熱層10μm、基層50μm)のAg/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、無端状ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.67×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法において、発熱層と基層用の金属板に加え保護層用の金属板を準備し、それぞれ保護層:SUSからなる金属板(膜厚0.16mm)、発熱層:Cuからなる金属板(膜厚0.08mm)、基層:Fe−Niからなる金属板(Ni含有量36質量%、キューリー点230℃、膜厚0.16mm)を選択して、同じ加工方法によって、肉厚50μm(保護層20μm、発熱層10μm、基層20μm)のSUS/Cu/Fe−Ni3層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、無端状ベルトを得た。
なお、保護層の固有抵抗値は9.7×10−6Ωmであり、発熱層の固有抵抗値は1.72×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は237℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例3の無端状ベルト作製方法の中で述べた保護層、発熱層、基層用の金属板として、それぞれSUSからなる金属板(膜厚0.145mm)、Alからなる金属板(膜厚0.11mm)、Fe−Ni−Mnからなる金属板(Ni含有量36質量%、Mn含有量5質量%、キューリー点210℃、膜厚0.145mm)を選択して、同じ加工方法によって、肉厚55μm(保護層20μm、発熱層15μm、基層20μm)のSUS/Al/Fe−Ni−Mn3層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、無端状ベルトを得た。
なお、保護層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであり、発熱層の固有抵抗値は2.8×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.9×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は217℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.04mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.36mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚56μm(発熱層6μm、基層50μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.70×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.16mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.24mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚49μm(発熱層19μm、基層30μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.80×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.7×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.07mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.33mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚48μm(発熱層8μm、基層40μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.80×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.9×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.1mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.3mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚56μm(発熱層14μm、基層42μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.70×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.03mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.37mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚48μm(発熱層4μm、基層44μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.80×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.8×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.13mm)とFe−Ni−Coからなる金属板(Ni含有量36質量%、Co含有量5質量%、キューリー点205℃、膜厚0.27mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚63μm(発熱層21μm、基層42μm)のCu/Fe−Ni−Co2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、定着ベルトを得た。
なお、発熱層の固有抵抗値は1.80×10−6Ωm、基層の固有抵抗値は9.7×10−6Ωmであった。また、得られた金属の無端状ベルトの断面を実施例1に示す方法にて観察したところ、面方向に金属の結晶が配列した結晶粒を観察することができた。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は215℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルトの作製方法において、発熱層用の金属板としてFe−Niからなる金属板(Ni含有量36質量%、キューリー点230℃、膜厚1.2mm)のみを準備し、同じ加工法によって、肉厚150μmのFe−Ni単層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に弾性層と離型層を形成し、無端状ベルトを得た。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は171℃、非通紙部は245℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができた。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
前記実施例1の無端状ベルト作製方法の中で述べた発熱層と基層用の金属板として、それぞれCuからなる金属板(膜厚0.1mm)とフェライト系ステンレス310からなる金属板(膜厚0.8mm)とを選択して、同じ加工方法によって、肉厚45μm(発熱層5μm、基層40μm)のCu/フェライト系ステンレス2層の金属の無端状ベルトを得た。さらに、このベルトの表面に実施例1と同じようにして弾性層と離型層を形成し、無端状ベルトを得た。
次に、実施例1に示すウォームアップタイムを計測したところ25秒であり、インスタントオン性能を実現することができなかった。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は255℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができなかった。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、200時間空回転させた後でも、発熱層の亀裂や永久変形による発熱不良故障は発生せず、安定した電磁誘導加熱による定着を行うことが出来た。
外径30mmの円筒形ステンレス型表面に、市販の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60μm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75μm、長さ370mmのポリイミド製の耐熱性基体(耐熱性樹脂層)を得た。
次に、この耐熱性基体の外周面に金属層として、膜厚が0.3μmの無電解Cu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、前記実施例1で示した方法にて、弾性層と離型層を形成して無端状ベルトを得た。
また、実施例1に示す非通紙部の過昇温評価を実施したところ、通紙部は172℃、非通紙部は255℃となり、非通紙部の過昇温を抑制することができなかった。
さらに、実施例1に示す耐久評価を実施したところ、50時間空回転させた時点で、発熱層に亀裂が発生し、発熱不良による故障が発生した。
<1> 非磁性金属の結晶粒を有する発熱層と、感温磁性金属が含有される基層と、を有することを特徴とする。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生を防止し、電磁誘導により効率的に発熱すると共に、過剰な昇温を抑制することができる。
<2> 前記<1>に記載の積層体における発熱層の膜厚は、5〜20μmであることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<3> 前記<1>に記載の積層体における発熱層の膜厚は、7〜15μmであることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<4> 前記<1>に記載の積層体における発熱層の膜厚は、8〜12μmであることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<5> 前記<1>〜<4>の何れか1項に記載の積層体における結晶粒は、前記発熱層の面方向に配列してなることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生に対する耐久性をより向上させることができる。
<6> 前記<1>〜<5>の何れか1項に記載の積層体における発熱層の固有抵抗値は、2.8×10−6Ωm以下であることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる
<7> 前記<1>〜<5>の何れか1項に記載の積層体における発熱層の固有抵抗値は、1.0×10−6Ωm以上2.5×10−6Ωm以下であることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<8> 前記<1>〜<5>の何れか1項に記載の積層体における発熱層の固有抵抗値は、1.2×10−6Ωm以上2.2×10−6Ωm以下であることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<9> 前記<1>〜<8>の何れか1項に記載の積層体における非磁性金属は、金、銀、銅、アルミニウム、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<10> 前記<1>〜<9>の何れか1項に記載の積層体における基層の固有抵抗値は、2.8×10−6Ωmより高いことが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<11> 前記<1>〜<9>の何れか1項に記載の積層体における基層の固有抵抗値は、5.0×10−6Ωm以上5.0×10−5Ωm以下であることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<12> 前記<1>〜<9>の何れか1項に記載の積層体における基層の固有抵抗値は、7.0×10−6Ωm以上3.0×10−5Ωm以下であることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導による発熱をより効率的に行うことができる。
<13> 前記<1>〜<12>の何れか1項に記載の積層体における感温磁性金属は、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、マンガン、バナジュウム、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、過剰な昇温をより効率的に抑制することができる。
<14> 前記<1>〜<13>の何れか1項に記載の積層体における発熱層および基層は、塑性変形により形成されてなることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生に対する耐久性をより向上させることができる。
<15> 前記<1>〜<14>の何れか1項に記載の積層体は、発熱層の前記基層が設けられた面とは反対の面に、前記発熱層に用いられた非磁性金属(第1の非磁性金属)とは異なる非磁性金属(第2の非磁性金属)が含有される保護層を有することが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生に対する耐久性をより向上させることができる。
<16> 前記<15>に記載の積層体における保護層は、塑性変形により形成されてなることが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生に対する耐久性をより向上させることができる。
<17> 前記<1>〜<16>の何れか1項に記載の積層体は、発熱層の前記基層が設けられた面とは反対の面側に弾性層を有することが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、表面の耐傷性を向上させることができると共に、優れた弾性を有することによる耐衝撃性を付与することができる。
<18> 前記<1>〜<17>の何れか1項に記載の積層体は、発熱層の前記基層が設けられた面とは反対の面側に樹脂層を有することが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、表面の耐傷性を向上させることができると共に、優れた表面離型性を付与することができる。
<19> 前記<1>〜<18>の何れか1項に記載の積層体は、曲げ変形が生じた際に歪が生じない中立軸が発熱層中に位置することが好ましい。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、発熱層における亀裂の発生に対する耐久性をより向上させることができる。
<20> 前記<1>〜<19>の何れか1項に記載の積層体が無端状に形成されていることを特徴とする。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、電磁誘導により効率的に発熱すると共に、過剰な昇温を抑制することができる。
<21> 前記<20>に記載の無端状ベルトと、該無端状ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、前記無端状ベルトの発熱層を電磁誘導によって発生させる発熱部材と、を備えることを特徴とする。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、各種サイズの記録媒体を用いても、無端状ベルトにおける非通紙部の過剰な昇温を抑制することができる。
<23> 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、前記定着手段として、前記<21>または<22>に記載の定着装置を用いることを特徴とする。該構成とすることにより、本構成を有しない場合に比べ、良好に定着された高画質画像を長時間にわたって得ることができる。
10a、30 基層
10b、40 発熱層
10c、50 保護層
10d、60 弾性層
10e、70 樹脂層
11 加圧ローラ(加圧部材)
12 定着パッド
13 支持部材
14 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)
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 (13)
- 非磁性金属の結晶粒を有する発熱層であって、前記結晶粒が発熱層の面方向に配列してなる発熱層と、感温磁性金属が含有される基層と、を有する積層体であり、前記発熱層中には、曲げ変形が生じた際に歪が生じない中立軸が位置することを特徴とする積層体。
- 前記発熱層の膜厚が5〜20μmであることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記発熱層の膜厚が7〜15μmであることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記発熱層の膜厚が8〜12μmであることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記発熱層の固有抵抗値が2.8×10−6Ωm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の積層体。
- 前記非磁性金属が、金、銀、銅、アルミニウム、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の積層体。
- 前記感温磁性金属が、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、マンガン、バナジュウム、およびこれらの合金から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の積層体。
- 前記発熱層の、前記基層が設けられた面とは反対の面側に、弾性層および樹脂層から選ばれる少なくとも1層を有することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の積層体。
- 前記基層が磁界の作用によって発熱しない非発熱体であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の積層体。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の積層体が無端状に形成されていることを特徴とする無端状ベルト。
- 請求項10に記載の無端状ベルトと、
該無端状ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、
前記無端状ベルトの発熱層を電磁誘導によって発熱させる発熱部材と、を備えることを特徴とする定着装置。 - 前記発熱部材が、前記無端状ベルトの外周面側に備えられてなることを特徴とする請求項11に記載の定着装置。
- 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、
前記定着手段として、請求項11または12に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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