JP5527112B2 - 発熱定着ベルトとそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真等の静電潜像現像方式によって形成された乾式トナー像を、画像支持体上に熱定着するための発熱定着ベルトとそれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置では、トナー現像後、普通紙等の画像支持体上に転写された未定着トナー像を、熱ローラ方式で接触加熱定着する方法が多く用いられてきた。

しかし、熱ローラ方式は定着可能な温度まで熱するのに時間がかかり、かつ多量の熱エネルギーを要する。電源投入からコピースタートまでの時間（ウォーミングアップタイム）短縮と、省エネルギーの観点から、近年は熱フィルム定着方式が主流になってきている。

この熱フィルム定着方式の定着装置（定着器）では、ポリイミド等の耐熱性フィルムの外面にフッ素樹脂等の離型性層が積層されたシームレスの定着ベルトが用いられている。

しかしながら、このような熱フィルム定着方式の定着装置では、例えばセラミックヒーターを介してフィルムが加熱され、そのフィルム表面でトナー像が定着されるため、フィルムの熱伝導性が重要なポイントとなる。しかし、定着ベルトフィルムを薄膜化して熱伝導性を改善しようとすると機械的強度が低下し、高速で回動させることが難しくなり高速で高画質画像を形成するには問題が生じ、かつ、セラミックヒーター等が破損しやすいという問題も出てくる。

このような問題を解決するために、近年、定着ベルトそのものに発熱体を設け、この発熱体に給電することにより定着ベルトを直接加熱し、トナー像を定着させる方式が提案されている。この方式の画像形成装置は、ウォーミングアップタイムが短く、消費電力も熱フィルム定着方式より小さく、熱定着装置として、省エネルギー化と高速化などの面から優れている。

これらの技術としては、例えば発熱体は、導電性セラミック、導電性カーボン、金属粉体等の導電性材料と、絶縁性セラミックや耐熱性樹脂等の絶縁性材料から構成されるもの（特許文献１）、ポリイミド樹脂にカーボンナノ材料とフィラメント状金属微粒子を分散した発熱層と絶縁層と離型層を有した発熱ベルト（特許文献２）、正温度特性を有する発熱ベルトを用いた定着装置があり、また発熱層は導電性酸化物を樹脂と混合した技術（特許文献３）等がある。

特開２００４−２８１１２３号公報 特開２００７−２７２２２３号公報 特開２００６−３５０２４１号公報

発熱定着ベルトによる定着装置に関する技術開発は上記の如く盛んに行われているが、発熱定着ベルトの低抵抗化を達成し、しかも極めて柔軟性に富んだ発熱定着ベルトは現在でも開発されていないのが現状であり、十分な性能を長期にわたって維持することができていない。それ故、発熱定着ベルトとしての特長であるウォーミングアップタイムが短く、省エネルギー性能を有した発熱定着ベルトを用いた定着装置はいまだに開発されていないのが実態である。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものである。

即ち、本発明の目的は、発熱定着ベルトとしての適正な低抵抗化を長期にわたって維持することができる定着装置用の発熱定着ベルトと、それを用いた画像形成装置を提供することである。

更に他の目的としては、定着ベルトへ異物が入り込み、定着時の圧力で発熱層が損傷したり、定着装置で紙詰まりした画像支持体の取り出し時に大きな力が加わり、定着ベルトが変形することにより発熱層が割れたりすることを抑制することである。発熱層が損傷したり、割れたりすると、当該部分は、電流が流れないため発熱しない。このため、発熱しない部分が大きくなると、トナーの定着不良が発生する恐れがある。

本発明者の検討により、本発明の目的は、下記構成を採ることにより達成されることが判明した。

（１）
少なくとも繊維を含有する絶縁性樹脂層と、導電性物質が樹脂中に混合分散されその両端部に一対の給電用電極を設けた発熱層と、離型層とが順次積層され、前記絶縁性樹脂層は、一対の給電用電極の対向方向に対して斜方配列されている繊維、または、一対の給電用電極の対向方向に対して並行配列及び直交配列の両配列している繊維のいずれかを含有することを特徴とする発熱定着ベルト。

（２）
前記絶縁性樹脂層及び発熱層がポリイミド樹脂を主要成分として含有することを特徴とする（１）記載の発熱定着ベルト。

（３）
前記導電性物質が、黒鉛繊維、ステンレス繊維であることを特徴とする（１）又は（２）記載の発熱定着ベルト。

（４）
（１）〜（３）のいずれか１項記載の発熱定着ベルトを用いていることを特徴とする画像形成装置。

本発明により、発熱定着ベルトとしての適正な低抵抗化を長期にわたって維持することができる定着装置用の発熱定着ベルトと、それを用いた画像形成装置を提供することができる。

又、定着ベルトへ異物が入り込み、定着時の圧力で発熱層が著しく損傷したり、定着装置での紙詰まりした画像支持体の取り出し時に大きな力が加わり、定着ベルトが変形することにより発熱層が大きく割れたりすることを抑制できる。すなわち、異物や大きな力が加わり、発熱層が損傷した場合、絶縁樹脂層に繊維を入れることにより、樹脂の損傷が繊維部分で止まり、定着不良が発生するほど大きな損傷になることを抑制できる。

本発明の代表的な発熱定着ベルトの構成を示す構成断面図。 本発明の定着装置用発熱定着ベルトを組み込んだ定着装置の構成概念図。 本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成図。 対向する給電用電極間を流れる電流の方向に対し、絶縁性樹脂層中の繊維配向方向を説明する図。

本発明に用いられる化合物や、発熱定着ベルトの構成、画像形成装置等につき更に説明する。

従来の定着装置用発熱定着ベルトは、ポリイミド樹脂層にカーボンナノ材料やフィラメント状金属微粒子が分散されたものであるが、本発明者の検討により発熱定着ベルトに傷が生じると正常な発熱が得られなくなり、極めて特性が悪化するという問題があることが判明した。即ち、発熱定着ベルトは支持体としてポリイミド等の樹脂層を用いているが、これら耐熱性樹脂は引張り強度は高く、耐熱性も樹脂の選択を誤らなければ十分である。しかしながら、靭性や引裂き強度が低く、発熱定着ベルトの一部に傷や破断が生じてしまうと、発熱定着ベルト面で電流が流れない領域と平常より多く流れる領域を生じ、温度の不均一な分布が生じてしまう。当然この様な故障は発熱定着ベルトを交換しない限り、修復は難しく実用上大きな問題を生じる。

本発明の樹脂の特徴は、導電性物質として金属に近い電気抵抗を持った導電性材料を用い発熱層を構成し、少なくとも繊維が入った絶縁性樹脂層（支持体）と組合せることにより、使用中の発熱定着ベルトの部分的な破断を防止し、適正な電気抵抗、昇温特性と共に耐久性を向上させた発熱定着ベルトを提供することが出来た。

〔本発明の発熱定着ベルトの構成〕
図１は、本発明の代表的な発熱定着ベルトの構成を示す構成断面図である。

定着装置用の発熱定着ベルト１０は、少なくとも繊維が入った絶縁性樹脂層１を有するが、その主成分はポリイミド等の耐熱性樹脂等である。その上に端部に給電用電極３ａ、３ｂを設けた発熱層３を塗設し、さらに必要に応じて、プライマー樹脂層４を介して弾性体層５を配置し、更に表面層として離型層６が設けられている。しかし、これは代表的な層構成を示したものであり、本発明において、プライマー樹脂層４や弾性体層５は設けなくともよく、さらに他の機能層が加えられていてもよい。

発熱層３には、導電性物質を耐熱性樹脂中に含有させる。その製造方法については、公知の方法を用いればよい。

導電性物質を耐熱性樹脂に含有させた発熱層の体積抵抗率は、発熱定着ベルトの円周方向全周の両端部に導電テープで電極部を設け、その両端の抵抗値を測定し、下記式にて算出する。

体積抵抗率（ρ）＝（Ｒ・ｄ・Ｗ）／Ｌ（Ω・ｍ）
（但し、抵抗値（Ｒ：Ω）、発熱層厚み（ｄ：ｍ）、円周方向長さ（Ｗ：ｍ）、電極間の長さ（Ｌ：ｍ）である。）
発熱層の体積抵抗率は８×１０^−６〜１×１０^−２Ω・ｍ未満が好ましい。

次に、図２に本発明の発熱定着ベルトを組み込んだ一例の定着装置の構成概念図を示す。発熱定着ベルト１０を押圧部材３５により、対向する押圧ローラ３１に押し当てる構成を有する。なお、Ｎは押圧部材３５により押しつけられた発熱定着ベルト１０と押圧ローラ３１によるニップ部であり、３２は発熱定着ベルト１０のガイド部材である。

尚、図２では図示されていないが、発熱定着ベルト１０は必要に応じて内部より支持・搬送のためのローラに支持されているのが普通である。又、いうまでもなく未定着トナー像を乗せた画像支持体Ｐがこのニップ間を通り搬送されることにより、トナー像は画像支持体Ｐ上に定着される。

〔繊維を有する絶縁性樹脂層〕
本発明において絶縁性樹脂層を構成する必須の成分は繊維であるが、通常繊維は耐熱性樹脂に含有され、絶縁性樹脂層を形成する。

（絶縁性樹脂層中に含有される繊維）
植物繊維としては、綿、麻、ジュート等、化学繊維としてはポリエステル、ナイロン、テフロン（登録商標）、アラミド、ポリフェニレンサルファイド、その他にガラス繊維、炭素繊維等があるが、望ましいものとしてはテフロン（登録商標）、アラミド等が挙げられよう。

繊維の配向方向は、図４の如く対向する給電用電極間を流れる電流の方向に対し、（Ａ）斜方向、（Ｂ）直交かつ平行方向の何れかがよく、（Ｃ）平行方向もまずまずだが、（Ｄ）直交方向はあまり好ましくない。（Ｄ）直交方向が好ましくないのは、発熱層が直交方向に損傷すると定着不良が顕著に現れるため、発熱層を補強している絶縁性樹脂層も直交方向に損傷することを避けるためである。なお、特に限定されるものではないが、繊維の絶縁性樹脂層全体の質量に対する割合は、３０〜７０質量％が好ましい。

繊維は、糸状、帯状、線維そのものなど、形態は特に規定されないが、織物状のものが好ましい。

（絶縁性樹脂）
絶縁層を形成する樹脂としては、所謂耐熱性樹脂を用いるが、一般的には短期的耐熱性が２００℃以上、長期的耐熱性が１５０℃以上のものを耐熱性樹脂という。

耐熱性樹脂の代表的なものとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）樹脂等がある。本発明において特に好ましい耐熱性樹脂は、ポリイミド樹脂である。

ポリイミド樹脂は、通常、少なくとも１種の芳香族ジアミンと少なくとも１種の芳香族テトラカルボン酸二無水物とを有機極性溶媒中で重合してなるポリイミド前駆体がイミド転化されてポリイミド樹脂を形成する。

芳香族ジアミンの代表例としては、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニル、３，３′−ジメトキシ−４，４′−ビフェニル、２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４、４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）、２，２−ビス−（４−アミノフェニル）プロパン、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン（３３ＤＤＳ）、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン（４４ＤＤＳ）、３，３′−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３′−ジアミノジフェニルエーテル、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル（３４ＯＤＡ）、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、１，５−ジアミノナフタレン、４，４′−ジアミノジフェニルジエチルシラン、４，４′−ジアミノジフェニルシラン、４，４′−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３３ＡＰＢ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３４ＡＰＢ）、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳＭ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、２，２−ビス（３−アミノフェニル）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン及び９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン等を挙げることができる。中でも好ましいジアミンは、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン（３３ＤＤＳ）、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン（４４ＤＤＳ）、３，４′−ジアミノジフェニルエーテル（３４ＯＤＡ）、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３３ＡＰＢ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３４ＡＰＢ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳＭ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）である。

また、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（ＰＭＤＡ）、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレ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、２，２′，３，３′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３′，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，２′，３，３′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二水物、２，３，３′，４′−ベンゾフェノン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（ＢＴＤＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、２，２−ビス［３，４−（ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物（ＢＰＡＤＡ）、４，４′−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物、オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホキシド二無水物、チオジフタル酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、９，９−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）フルオレン二無水物及び９，９−ビス［４−（３，４′−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］フルオレン二無水物等を挙げることができる。中でも好ましいテトラカルボン酸二無水物は、ピロメリット二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、２，２−ビス［３，４−（ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物（ＢＰＡＤＡ）、オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）を挙げることができる。なお、これらをメタノール、エタノール等のアルコール類と反応させてエステル化合物としてもよい。

なお、これらの芳香族ジアミン及び芳香族テトラカルボン酸二無水物は単独で又は混合して用いることができる。また、複数種類のポリイミド前駆体溶液を調製し、それらのポリイミド前駆体溶液を混合して用いることもできる。

これら耐熱性樹脂は、上記各種の繊維と混合し絶縁性樹脂層として用いられるが、その他の成分（添加剤、混合物等）を含有してもよい。しかし、本発明において、樹脂全体の４０体積％以上が当該耐熱性樹脂であることが極めて望ましい。

（繊維を有する絶縁性樹脂層を形成する方法）
繊維を有する絶縁性樹脂層を形成する方法は、絶縁性樹脂を溶剤に溶かし溶液状態で、または加熱をして溶融状態で、繊維に塗布、浸漬する方法が挙げられる。

絶縁性樹脂としてポリイミドを用いる場合は、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の溶液を繊維に塗布、乾燥、焼成することにより、繊維を有する絶縁性樹脂層をえることができる。

〔発熱層〕
本発明において発熱層を構成する必須の成分は導電性物質と樹脂であるが、該樹脂は所謂耐熱性樹脂が望ましい。

（導電性物質）
本発明に用いられる導電性物質とは、代表的には金、銀、鉄、アルミニウム等の純金属、ステンレス、ニクロム等の合金、或いは炭素、黒鉛などの非金属であり、その形状は、球状粉末、不定形粉末、扁平粉末、繊維等が挙げられる。特に、発熱性の点で黒鉛、ステンレスが好ましい。導電性物資の含有量は発熱層の質量の１０〜５０質量％が適正である。

その形状が繊維とは細長い形状のもという意味で、繊維の長径の長さ（Ｌ）が短径長さ（ｌ）の１０倍以上（各平均値で比較）のものをいう。

これら繊維の作製方法は、公知の製造方法を用いることが出来る。即ち、ノズルから引き出し繊維状にしたものを、さらに細くする必要がある場合には延伸することにより（このとき必要に応じて加熱する）、所望の導電性繊維の直径（ｌ）のものをまず得る。その導電性繊維を所定の長さ（Ｌ）に切断して、目的とする導電性繊維を得る。

これら導電性物質自体の体積固有抵抗は１０^−１Ω・ｍ以下の繊維であり、耐熱性樹脂に含有させて発熱体を作製し、さらに、この発熱体を用いて発熱定着ベルトを作製する。

体積固有抵抗は、断面積Ｗ×ｔに一定電流Ｉ（Ａ）を流し、距離Ｌだけ離れた電極間の電位差Ｖ（Ｖ）を測ることにより求められる。

体積抵抗率ρｖ＝ＶＷｔ／ＩＬ
本発明の効果を得るためには、導電性繊維の直径（ｌ）は０．５μｍ以上３０μｍ以下、繊維の長さ（Ｌ）は５．０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが望ましい。

上記繊維のＬ、ｌは５００個以上のサンプルを採取し、平均値で規定する。

導電性繊維を走査型電子顕微鏡写真を用いて５００倍にて撮影し、スキャナーにて取り込んだ画像から最低５００個の繊維の直径と長さを測定し、その平均値より算出した。

本発明において、導電性物質がなぜ上記の形状を有するのが望ましいかを推測するに、径が０．５μｍ未満では導電層中に分布し繊維同士が接触したときその接触抵抗が大きくなり過ぎ、発熱層全体の抵抗値を十分下げることが出来ないであろう。又、繊維の径が３０μｍを超えると発熱層中での分散性が低下し、抵抗に局部的なバラツキを生じる為ではないかと考えられる。又、繊維の長さについては、５．０μｍ未満では電荷の導通路が形成されにくく、１０００μｍを超えてしまうと必ずしも長く伸びた形では存在出来ず、発熱層の抵抗に局部的バラツキを生じさせる。

（耐熱性樹脂）
本発明において、発熱層を形成する樹脂としては、所謂耐熱性樹脂を用いるのが好ましいが、一般的には短期的耐熱性が２００℃以上、長期的耐熱性が１５０℃以上のものを耐熱性樹脂という。耐熱性樹脂の代表的なものとしては下記のものがあるが、本発明において特に好ましい耐熱性樹脂は、ポリイミド樹脂である。

ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）樹脂等。

これらは、黒鉛や金属などの導電性物質と混合し発熱定着ベルトの発熱層として用いられるが、前記したそのほかの層の構成成分樹脂としても用いられる。

本発明において、樹脂全体の４０体積％以上が当該耐熱性樹脂であることが極めて望ましい。

〔離型層〕
本発明の実施の形態において、発熱定着ベルトの離型層は、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）より成る群から選択される少なくとも１つの樹脂あることが好ましい。

フッ素樹脂からなる離型層４は、５〜３０μｍの厚みであることが好ましく、１０〜２０μｍの厚みであることがより好ましい。また、発熱層と離型層との層間には接着性を安定させるためにプライマーを塗布することが好ましい。また、そのプライマー層の厚みは２〜５μｍであることが好ましい。

〔画像形成装置〕
本発明の画像形成装置は、定着装置以外については、現在公知の構造のものをそのまま用いることが出来る。

下記にその代表的なものを挙げて説明する。

図３において、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは感光体、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは現像装置、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは１次転写手段としての１次転写ロール、５Ａは２次転写手段としての２次転写ロール、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋはクリーニング装置、７は中間転写体ユニット、２４は熱ロール式定着装置、７０は中間転写体を示す。

この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット７と、画像支持体Ｐを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段２１及び定着手段としての熱ロール式定着装置２４とを有する。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

各感光体に形成される異なる色のトナー像の１つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、１次転写手段としての１次転写ロール５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。また、別の異なる色のトナー像の１つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、１次転写手段としての１次転写ロール５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。

また、更に別の異なる色のトナー像の１つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、１次転写手段としての１次転写ロール５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。さらに、他の異なる色のトナー像の１つとして、黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、１次転写手段としての１次転写ロール５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

無端ベルト状中間転写体ユニット７は、複数のロールにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第２の像担持体としての無端ベルト状中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、１次転写ロール５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する無端ベルト状中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写用紙等の画像支持体Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ロール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストロール２３を経て、２次転写手段としての２次転写ロール５Ａに搬送され、画像支持体Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された画像支持体Ｐは、発熱定着ベルトによる定着装置２４により定着処理され、排紙ロール２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、２次転写ロール５Ａにより画像支持体Ｐにカラー画像を転写した後、画像支持体Ｐを曲率分離した無端ベルト状中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、１次転写ロール５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の１次転写ロール５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

２次転写ロール５Ａは、ここを画像支持体Ｐが通過して２次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体７０に圧接するよう構成されている。

この様に、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して画像支持体Ｐに転写し、定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を画像支持体Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、クリーニング装置６Ａで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

又、感光体については、特に限定はなく無機系の感光体、有機系の感光体共に用いることが出来る。

いうまでもなく、図３には、図２の説明にて前述した本発明の発熱定着ベルト１０と押圧ローラからなる発熱定着ベルト方式の定着装置２４が使用される。

〔画像支持体〕
本発明に係るトナーを用いて画像を形成することが可能な画像支持体（記録材、記録紙、記録用紙等ともいう）は、一般に用いられているものでよく、例えば、上述した画像形成装置等による公知の画像形成方法により形成したトナー画像を保持するものであれば特に限定されるものではない。

本発明で使用可能な画像支持体として用いられるものには、例えば、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙、あるいは、コート紙等の塗工された印刷用紙、市販の和紙やはがき用紙、ＯＨＰ用のプラスチックフィルム、布等が挙げられる。

次に、本発明の代表的構成とその効果を示し、本発明につき更に説明する。しかし、無論、本発明の実施態様はこれらに限定されるわけではない。

〔発熱層ドープ液の調製〕
ポリアミド酸（宇部興産社製：Ｕ−ワニスＳ３０１）１００ｇ、ポリアミドイミド（日立化成工業社製：ＨＰＣ−９１００）６６ｇ、または、ポリアミドと表１の実施例、比較例に記載する各種導電性物質１８ｇを遊星方式の混合機で十分に混合した。

黒鉛繊維は日本グラファイトファイバー社製ＸＮ−１００、ステンレス繊維は日本精線社製ＮＡＳＬＯＮ、黒鉛粉末は日本黒鉛社製ＡＣＰを使用した。

〔発熱定着ベルトの作製〕
（繊維を含有する絶縁性樹脂層の作製）
外径３０ｍｍ、全長３４５ｍｍのステンレス管に表１の実施例１〜１２、比較例２に記載する繊維を用いた。

繊維種アラミドは帝人社製トワロン、ナイロンはデュポン社製ポリアミド６．６、麻は市販品、ガラス繊維は日東紡社製、テフロン（登録商標）繊維は東レ社製トヨフロンを所定の配向で編んだ織物を筒状に編んだものをステンレス管に装着する。このとき繊維は絶縁性樹脂層の３７質量％となるようにした。上記繊維を装着したステンレス管にポリアミド酸、ポリアミドまたはポリアミドイミドを膜厚５００μｍで塗布する。その後、前記塗布物を１２０℃で２０分間乾燥した。

（発熱層の作製）
前記乾燥物の上に表１に示す発熱層ドープ液を膜厚５００μｍで塗布する。その後、１５０℃で３時間乾燥後、窒素雰囲気下３２０℃で１２０分乾燥した。これをステンレス管から取り外し、樹脂管状物としての発熱定着ベルトを作製した。

（弾性体層の作製）
ステンレス管に装着した前記ポリイミド樹脂管状物にプライマー（信越化学社製商品名“Ｘ３３１５６５”）をはけ塗りし、常温で３０分乾燥させた。

その後、シリコーンゴム“ＫＥ１３７９”（信越化学製商品名）の液状ゴム及びシリコーンゴム“ＤＹ３５６０１３”（商品名；東レダウコーニングシリコーン社製）２液を予め２：１の割合で混合した組成物を、ポリイミド樹脂管状物の外面に２００μｍの厚みで塗布しシリコーンゴム層を形成した。

その後、１５０℃の温度で３０分一次加硫し、さらに２００℃で４時間ポスト加硫を行い、ポリイミド樹脂管状物の外面に２００μｍの厚みでシリコーンゴム層が成形された管状物を得た。ゴム層の硬度は２６度であった。

（離型層の製作）
シリコーンゴム表面を洗浄した後、フッ素樹脂（Ｂ）として、ＰＴＦＥ樹脂ディスパージョン（デュポン社製商品名“３０Ｊ”）を用いて、この中に回転させながら３分間浸漬し、取り出し、常温で２０分間乾燥し、次いでシリコーンゴム表面のフッ素樹脂を布で拭き取った。

その後、フッ素樹脂（Ａ）として、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂を７：３の割合で混合し、固形分濃度４５％、粘度：１１０ｍＰａ・ｓに調整したフッ素樹脂ディスパーション（デュポン社製商品名“８５５−５１０”）中にポリイミド樹脂・シリコーンゴム管状物を浸漬し、最終の厚さで１５μｍとなるようにコーティングし、室温で３０分乾燥後、２３０℃で３０分間加熱した。その後、炉内温度が２７０℃に設定した内径１００ｍｍの管状炉内を、約１０分で通過させ、シリコーンゴム表面にコーティングされたフッ素樹脂を焼成した。ついで、冷却後、金型から管状物を分離し、目的とする発熱定着ベルトを得た。

〔性能評価〕
（初期発熱、挫屈後の発熱）
表１の実施例１〜１２及び比較例１及び２に示す発熱層を有する発熱定着ベルトを図２で示した構成を有する定着装置に装填して、発熱層に１００Ｖを印加し、線速２１０ｍｍ／ｓｅｃで駆動させ、通電開始から１８０℃に到達する時間（初期発熱）を測定した。１０秒以内に、１８０℃に到達しない場合には、通電開始から１０秒後の温度を測定した。

プリントは、画素率が１０％の画像（文字画像が７％、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ１／４等分にあるオリジナル画像）をＡ４版上質紙（６４ｇ／ｍ^２）にて１０枚行った。その後、発熱定着ベルトを外し、長手方向の中心部をφ１ｍｍの針で貫通し、発熱層を損傷させる。その後、損傷部分を中心に、長手方向で、端部同士が付くまで完全に折り曲げる。これを反対側にも折り曲げ、これを１回の操作とし、この操作を５回繰り返した後、上記発熱試験（挫屈後の発熱）、プリントを行った。針による貫通は、異物の混入によるベルトの損傷、折り曲げ試験は、定着装置部で紙が詰まった際の、紙の無理な引き抜きに相当する。プリント物は、各１０枚目と１０００枚目の表面をガーゼで軽く擦り、ガーゼにトナーが付着しないか確認した。

本発明内の実施例１〜４はいずれの特性も良好な特性を示すことがわかる。

１ 絶縁性樹脂層
３ 発熱層
３ａ、３ｂ 給電用電極
４ プライマー樹脂層
６ 離型層
１０ 定着装置用発熱定着ベルト
３１ 押圧ローラ
３２ ガイド部材
３５ 押圧部材
Ｐ 画像支持体

Claims (4)

1. 少なくとも繊維を含有する絶縁性樹脂層と、導電性物質が樹脂中に混合分散されその両端部に一対の給電用電極を設けた発熱層と、離型層とが順次積層され、
   前記絶縁性樹脂層は、一対の給電用電極の対向方向に対して斜方配列されている繊維、または、一対の給電用電極の対向方向に対して並行配列及び直交配列の両配列している繊維のいずれかを含有することを特徴とする発熱定着ベルト。
2. 前記絶縁性樹脂層及び発熱層がポリイミド樹脂を主要成分として含有することを特徴とする請求項１記載の発熱定着ベルト。
3. 前記導電性物質が、黒鉛繊維、ステンレス繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載の発熱定着ベルト。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の発熱定着ベルトを用いていることを特徴とする画像形成装置。

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