JP5863488B2

JP5863488B2 - 無端ベルト及び像加熱装置

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Description

本発明は、ニッケル合金基材の内周面に樹脂層が形成されている無端ベルト、及び、このような無端ベルトを加熱ベルトとして使用した像加熱装置に関する。

電子写真方式などの画像形成装置において、トナー像が形成された記録材を加熱して、トナー像を溶融、加圧して記録材に定着したり、記録材に定着された画像を再度加熱して光沢度を調整したりする像加熱装置（定着装置）が使用されている。このような像加熱装置として、省エネルギーな定着方式の需要からＩＨ（誘導加熱）方式を採用した製品が増えている。これらの定着方式に使用され、記録材を加熱するための加熱（定着）ベルトは、発熱層兼基材としてニッケル合金が採用されるケースが多い。また、セラミックヒータなどの板状の発熱部材を加熱ベルトの内周面側に配置して、記録材を加熱する方式でも、基材としてニッケル合金を使用する場合もある。

何れの方式の場合も、使用状態で加熱ベルトの内周面が摺擦される。即ち、加熱ベルトの内周面に当接する当接部材が設けられ、当接部材と対向部材との間に加熱ベルトと記録材などの被定着部材が挟持搬送されため、加熱ベルトの内周面と当接部材とが摺擦する。この結果、加熱ベルトの内周面には、耐熱性と機械的強度に優れたポリイミド樹脂による樹脂層が形成される場合が多い。

このようなポリイミド樹脂層は、ポリイミドワニスを既知の方法により塗布、乾燥、焼成することにより形成される。この場合に例えば、１２０℃程度で乾燥により溶媒を揮発、１８０℃程度でイミド化反応が行われる。次に、２００℃以上４００℃程度まで段階的に昇温する高温焼成を実施する。この時の焼成最高温度がポリイミドとしての強度を決定する。焼成最高温度はポリイミド樹脂の種類によるが、３００℃程度以上を推奨されることが多い。

一方、加熱ベルトの基材として使用されるニッケル合金の耐熱温度は２５０℃程度であることが多い。耐熱温度を超えると金属の組成が変化するなどにより、機械的強度の低下を引き起こす。したがって、ニッケル合金基材の内周面にポリイミドの樹脂層を形成するためには、焼成温度を２５０℃程度とする必要がある。

例えば、焼成温度を２５０℃程度までとして、イミド化率を７０から９３％とすることで摩耗性の良いポリイミド膜を形成する技術が提案されている（特許文献１）。また、脱水環化剤を使用してイミド化率を９５から１００％とすることで摩耗性の良いポリイミド膜を形成する技術も提案されている（特許文献２）。

特開２００１−３４１２３１号公報特開２００４−１２６６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術の場合、ポリイミド樹脂のイミド化率が７０から９３％であるため、加圧部材が摺擦するベルトの内周面の耐摩耗性を確保するために不十分である。また、特許文献２に記載された技術の場合、脱水環化剤を用いたとしても、イミド化率を高くするために、やはり３００℃程度で加熱する必要があり、ニッケル合金基材の耐熱温度よりも高くなってしまうことが避けられない。

本発明は、このような事情に鑑み、ベルトの基材としてニッケル合金を使用した場合でも、ベルトの内周面の耐摩耗性を十分に確保できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、ニッケル合金基材の内周面に樹脂層が形成される無端ベルトであって、前記樹脂層は、粒状の第１のポリイミド樹脂を前記内周面に塗布される第２のポリイミド樹脂に分布させており、前記第１のポリイミド樹脂は、前記第２のポリイミド樹脂よりも機械的強度が高く、且つ、平均粒子径が前記第２のポリイミド樹脂の厚さ以上である、ことを特徴とする無端ベルトにある。

本発明によれば、機械的強度が高い第１のポリイミド樹脂が、ニッケル合金基材の内周面に塗布された第２のポリイミド樹脂の層から内周面に突出するため、第１のポリイミド樹脂の部分が摺擦される。また、第１のポリイミド樹脂は、第２のポリイミド樹脂とは別に高い焼成温度で機械的強度を高くすることができ、このような第１のポリイミド樹脂を分布させた第２のポリイミド樹脂は、低い温度で焼成できる。このため、ベルトの基材としてニッケル合金を使用した場合でも、ベルトの内周面の耐摩耗性を十分に確保できる。

本発明の実施形態に係る像加熱装置の概略構成断面図。加熱ベルトの概略構成断面図。ポリイミド樹脂層の模式図。ポリイミド樹脂層を塗装する装置の概略構成図。

本発明の実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。まず、本実施形態の像加熱装置（定着装置）について図１を用いて説明する。

［像加熱装置］
本実施形態の像加熱装置４０は、加熱手段としてセラミックヒータ４３を使用したヒータ加熱方式である。即ち、像加熱装置４０は、無端ベルトである加熱ベルト（定着ベルト）４１と、加熱手段であり、摺擦部材でもあるセラミックヒータ４３と、摺擦部材であるベルトガイド部材４２と、ニップ部形成部材である加圧ローラ４５と、を備える。

加熱ベルト４１は、後述するように、ニッケル合金基材の内周面に樹脂層が形成され、使用状態で内周面がベルトガイド部材４２及びセラミックヒータ４３に摺擦される無端ベルトである。このような加熱ベルト４１は、後述する加圧ローラ４５の回転により従動回転する。このために加熱ベルト４１の回転軸方向両端部を、像加熱装置４０のフレームなどの不図示の固定部分に回転自在に支持している。

また、加熱ベルト４１の内部には、ベルトガイド部材４２、セラミックヒータ４３、及び、支持部材４４が配置されている。支持部材４４は、加熱ベルト４１の回転軸方向に配設され、両端部を、像加熱装置４０のフレームなどの不図示の固定部分に支持されている。そして、支持部材４４にベルトガイド部材４２を支持している。

ベルトガイド部材４２は、支持部材４４に沿って加熱ベルト４１の回転軸方向に配設され、部分円筒面状に形成された外周面を加熱ベルト４１の内周面に摺擦させて、加熱ベルト４１の回転を案内している。また、ベルトガイド部材４２の一部で、加熱ベルト４１の内周面と接触する位置に、セラミックヒータ４３を配置している。

セラミックヒータ４３は、窒化アルミ製で、ベルトガイド部材４２の長手方向に沿って成型具備された溝部に嵌入して固定支持されている。このセラミックヒータ４３も加熱ベルト４１の内周面に摺擦される。

加圧ローラ４５は、ステンレス製の芯金４５ａにシリコーンゴムの弾性層４５ｂ、離型性向上のためフッ素樹脂チューブの表層４５ｃから構成される。そして、芯金４５ａの両端部を不図示の固定部分に回転自由に支持している。このような加圧ローラ４５は、回転駆動装置（不図示）と連結されており、使用時に回転駆動する。また、加圧ローラ４５は、不図示のばねなどの付勢手段により加熱ベルト４１に向けて付勢され、加熱ベルト４１との間で通過する記録材を加熱するニップ部４６を形成する。したがって、加圧ローラ４５の回転により加熱ベルト４１が従動回転する。ニップ部４６には、画像形成装置の画像形成部にて形成された未定着トナー画像Ｔを保持した記録材Ｐが搬送される。そして、ニップ部４６でこの記録材Ｐを挟持搬送して、加熱加圧することにより、トナー画像Ｔを記録材Ｐ上に定着する。

［加熱ベルト］
本実施形態の加熱ベルト４１について、図２ないし図４を用いて説明する。加熱ベルト４１は、図２に示す様に、内側から、樹脂層１１、ニッケル合金基材１２、弾性層１３、接着層１４、表層１５を重ねて形成される無端状のベルトである。

ニッケル合金基材１２は、スルファミン酸浴、或いは硫酸浴で得られる電気鍍金法による形成された無端状の金属ベルトである。例えば、特開２００２−２５８６４８号公報、国際公開０５／５４９６０号パンフレット、特開２００５―１２１８２５号公報等に開示されたニッケル合金基材を用いることができる。具体例としては、９０質量％以上のニッケル−鉄合金に硫黄、リン、炭素などを添加したものが挙げられる。

弾性層１３は、ニッケル合金基材１２の外周面を被覆するシリコーンゴム層である。このような弾性層１３は、ニップ部を通過する記録材にトナーを定着させる際に、トナーをすきまなく包み込むように機能する。かかる機能を発現させる上で、弾性層１３は、特に限定しないが、加工性を鑑み付加硬化型シリコーンゴムを硬化させたものとすることが好ましい。また、熱伝導性、耐熱性、のためのフィラーを含んでいてもよい。定着部材の表面硬度への寄与、及び定着時の未定着トナーへの熱伝導の効率から、シリコーンゴム層の厚さは２００μｍから５００μｍ程度が好ましい。

表層１５は、フッ素樹脂層である。フッ素樹脂としては、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）、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。表層１５は、このような樹脂をチューブ状に成形したものである。成形性、トナー離型性、定着部材としての表面硬度、などを考慮して材質、厚み、被覆方法、などを選定することができる。表層１５によりトナーが加熱ベルト４１に付着しにくくしている。このような表層１５は、弾性層１３上にシリコーンによる接着層１４を介して配置される。

［樹脂層］
樹脂層１１は、ニッケル合金基材１２の内周面に形成されている。このような樹脂層１１は、図３に示す様に、粒状の第１のポリイミド樹脂５１を、ニッケル合金基材１２の内周面に塗布される第２のポリイミド樹脂５２に分布させている。第１のポリイミド樹脂５１は、第２のポリイミド樹脂５２よりも機械的強度が高く、且つ、平均粒子径Ｄが第２のポリイミド樹脂の厚さＥ以上である。

このために、第１のポリイミド樹脂５１は、第２のポリイミド樹脂５２よりもイミド化率を高くしている。具体的には、第１のポリイミド樹脂５１のイミド化率を９５％以上、第２のポリイミド樹脂５２のイミド化率が７０％以上９０％以下としている。ここで、機械的強度が高いとは、引張強さ（破断強度）、弾性率、硬度のうちの少なくとも何れかが高い（大きい）ことを言う。

また、第１のポリイミド樹脂５１は、第２のポリイミド樹脂５２とは別に焼成するため、焼成温度を高くでき、イミド化率９５％以上にできる。一方、第２のポリイミド樹脂５２は、ニッケル合金基材１２の内周面に塗布された状態で焼成されるため、焼成温度は、ニッケル合金基材１２の耐熱温度に依存する。このため、第２のポリイミド樹脂５２のイミド化率は７０％以上９０％以下となる。

また、第１のポリイミド樹脂５１の平均粒子径Ｄは、第２のポリイミド樹脂５２の厚さＥの１００％以上２００％以下とする。これにより、第１のポリイミド樹脂５１を第２のポリイミド樹脂５２に分布させた状態で、図３に示す様に、第１のポリイミド樹脂５１が第２のポリイミド樹脂５２の層から突出する凸部となる。即ち、樹脂層１１の内周面に、機械的強度が高い第１のポリイミド樹脂５１が突出することになる。

ここで、第１のポリイミド樹脂５１の平均粒子径及び第２のポリイミド樹脂５２の厚さ、及び、イミド化率の測定は、次のように行う。

［平均粒子径及び厚さの測定］
第１のポリイミド樹脂の平均粒子径及び第２のポリイミド樹脂の厚さの測定方法について説明する。本実施形態においては、図３に示したような断面構成の樹脂層１１を得るために、完成時の膜の断面観察を基準とする。即ち、加熱ベルトを製作後、樹脂層１１の断面をＳＥＭ（電子顕微鏡）などにより観察し、画像処理を施し、平均粒子径および厚さを計測する。平均粒子径については、第１のポリイミド樹脂５１を少なくとも５０個測定、統計処理を実施し頻度の最も高い個数の値を第１のポリイミドの平均粒子径とする。第１のポリイミド樹脂の個々の径については、最大径を第１のポリイミド樹脂個々の径とする。また、第２のポリイミド樹脂５２の厚さについては、樹脂層１１の凸部を除いた層の厚さとする。

［イミド化率の測定］
イミド化率は、反応生成したイミド環の量と、完全に反応が完結したときのイミド環の量の比である。本実施形態では、イミド化率の測定は次のように行った。まず、樹脂層の表面のＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ−ＴｒａｎｓｆｏｒｍＩｎｆｒａｒｅｄＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｏｒｙ）／ＡＴＲ（ＡｔｔｅｎｕａｔｅｄＴｏｔａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定を行う。次に、イミド環のＣ＝Ｏ振動に基つく１７７３ｃｍ^−１付近のピークの吸光度とベンゼン環の骨格振動に基づく１５１４ｃｍ^−１付近のピークの吸光度の比を求める。そして、そのポリイミド樹脂と同じポリイミド樹脂を４００度で焼成したときのイミド化率を１００％と仮定して求める。まとめると次式のようになる。
イミド化率〔％〕＝（ａ／ｂ）／（Ａ／Ｂ）×１００
ａ：１７７３ｃｍ^−１付近のピークの吸光度
ｂ：１５１４ｃｍ^−１付近のピークの吸光度
Ａ：４００℃焼成時の１７７３ｃｍ^−１付近のピークの吸光度
Ｂ：４００℃焼成時の１５１４ｃｍ^−１付近のピークの吸光度

次に、樹脂層１１について、より具体的に説明する。上述のように、第１のポリイミド樹脂５１は樹脂層１１の凸部となり、摺擦部材（当接部材）であるセラミックヒータ４３及びベルトガイド部材４２（図１）と接触し、摩擦磨耗の役割を担う。第１のポリイミド樹脂５１は、略球形の粉末（または、分散液）を用い、樹脂層１１の凸部を除いた厚さ（第２のポリイミド樹脂５２の厚さ）が５μｍから２０μｍ程度となるものを選定するのが良い。なお、第１のポリイミド樹脂５１は、種々の方法で製造できるが、その形状は略球形に限らず、製造方法によって異なる。例えば、粉砕法により形成した場合、その形状は、球形にはならない。

厚さが薄い場合は磨耗による膜厚減少により加熱ベルト４１の寿命が短くなり、厚い場合は摩擦磨耗により樹脂層１１が剥離しやすくなるためである。また、第１のポリイミド樹脂５１の材質は、摺擦部材に応じて摩擦磨耗性に優れる材質（ポリイミド樹脂種）を選定することが必要である。材質選定方法としては、例えば、破断強度や弾性率、硬度など機械的強度の高い単一の材質のポリイミド樹脂種を選定することができる。また、別な方法としては、第１のポリイミド樹脂５１の粒子として複数の材質のものを混合して用いることも可能である。

第２のポリイミド樹脂は、第１のポリイミド樹脂５１の保持、ニッケル合金基材１２との接着、の役割を担う。摺擦部材との摩擦磨耗により第１のポリイミド樹脂５１が脱落することなく、また、ニッケル合金基材１２から剥離しないことが必要である。

また、第１のポリイミド樹脂５１と第２のポリイミド樹脂５２とがそれぞれの役割に専念するため、これらは次の寸法関係を満足している必要がある。すなわち、第１のポリイミド樹脂の平均粒子径は第２のポリイミド樹脂５２の厚さの１００％から２００％である必要がある。これが、１００％未満である場合、第１のポリイミド樹脂５１が第２のポリイミド樹脂５２に埋もれてしまう。また、２００％を超える場合は、第１のポリイミド樹脂５１が第２のポリイミド樹脂５２より突出しすぎるため、摺擦部材との摩擦磨耗により第１のポリイミド樹脂５１が脱落する可能性が高くなる。

次に、樹脂層１１の製法について説明する。塗布、乾燥、焼成、に関しては、既知の各種方法を採用することが可能である。ただし、第１のポリイミド樹脂５１を第２のポリイミド樹脂（ワニス）５２に混合し、塗布、乾燥、焼成、する方法が好ましい。即ち、予め、第１のポリイミド樹脂５１を高い焼成温度で所定の平均粒子径を有する粒状に形成し、イミド化率９５％以上とする。そして、このような粒状の第１のポリイミド樹脂５１を第２のポリイミド樹脂５２に混合、分散し、第１のポリイミド樹脂５１が第２のポリイミド樹脂５２内に均等に分散されるようにする。その後、ニッケル合金基材１２の内周面に塗布して、乾燥、焼成させる。

第２のポリイミド樹脂５２としてポリイミドワニスを用いることで、第１のポリイミド樹脂５１、ニッケル合金基材１２、ともに表面を特別な処理を施すことなく良好な接着性が得られる。

また、第１のポリイミド樹脂５１を第２のポリイミド樹脂５２に混合してから塗布することで、第１のポリイミド樹脂５１が第２のポリイミド樹脂５２に覆われる。このため、第１のポリイミド樹脂５１がニッケル合金基材１２と直接接触しにくくなる。この結果、接着力の発生しない第１のポリイミド樹脂５１とニッケル合金基材１２との接点が少なくなって、樹脂層１１がニッケル合金基材１２の基材面から剥離しにくくなる。

このような第１、第２のポリイミド樹脂として使用されるポリイミド樹脂としては、芳香族テトラカルボン酸、芳香族ジアミン、からなるポリイミド前駆体の反応により形成され、これらの組み合わせの異なるポリイミド樹脂などが挙げられる。芳香族テトラカルボン酸としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４‘−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物。また、３，３’，４，４‘−ベンゾフェノ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などが挙げられる。芳香族ジアミンとしては、パラフェニレンジアミン、ベンジジンなどが挙げられる。

また、ポリイミドワニス（第２のポリイミド樹脂）は、上述のポリイミド前駆体を、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、フェノール、Ｏ−，Ｍ−，Ｐ−クレゾールなどの有機極性溶媒と混合したものである。

本実施形態のポリイミド樹脂の構造式を化１に示す。

例えば、３，３‘，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と４，４‘−ジアミノジフェニルエーテルからなるポリイミド前駆体よりえられるポリイミド樹脂は、化１の（Ａ）の構造からなる。このような構造式のポリイミド樹脂は、Ｕ−ワニスＡおよびＵＩＰ−Ｒ（ともに宇部興産株式会社の商品名）として入手できるものである。３，３‘，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリイミド前駆体よりえられるポリイミド樹脂は、化１の（Ｂ）、（Ｃ）の構造からなる。このような構造式のポリイミド樹脂は、Ｕ−ワニスＳ及びＵＩＰ−Ｓ（ともに宇部興産株式会社の商品名）として入手できるものである。

化１の（Ａ）で示される構造に含まれるエーテル結合部は回転の自由度が高く、それを含む集合体は伸張性が期待できる。また、化１の（Ｂ）、化１の（Ｃ）で示される構造は分子構造が剛直であり、それを含む集合体は弾性率の向上が期待できる。このために、第１のポリイミド樹脂５１としてのポリイミド樹脂粉末、第２のポリイミド樹脂５２としてのポリイミドワニスは、互いの構造式が異なるようにして、第１のポリイミド樹脂５１の機械的強度を第２のポリイミド樹脂５２よりも高くできる。例えば、化１の（Ａ）で構成されるポリイミド樹脂と、化１の（Ｂ）、化１の（Ｃ）で構成されるポリイミドの配合比を変更する。これにより、それぞれの機能に応じて摩擦磨耗特性を変更最適化したポリイミド樹脂が得られ、第１、第２のポリイミド樹脂５１、５２を樹脂層１１の摺擦部材に応じて形成することができる。

このようなポリイミド樹脂のニッケル合金基材１２の内周面への塗工は、ディップ法、リングコート法等公知の方法が可能である。本実施形態では、図４に示すリングコート法を用いて行う。図４に示すリングコート法塗工装置２０は、基盤２１上に互いに平行な支柱２０１、２０２を配置している。支柱２０１上には、塗工ヘッド２２ａが固定されており、塗工液供給装置が接続（図示せず）されている。塗工ヘッド２２ａは、円柱状に形成され、塗工液供給装置からの供給路を中心部に配置し、外周面に支柱２０１と平行な複数のスリットが形成されている。そして、この供給路から複数のスリットに向かって放射状に複数の分岐路が形成されている。したがって、塗工液供給装置からの供給された塗工液（ポリイミド前駆体溶液）は、塗工ヘッド２２ａの外周面を覆うようにスリットから排出される。

支柱２０２には、ワーク移動装置２６が支柱２０２に沿って移動自在に支持されている。ワーク移動装置２６は、支柱２０２に設けられたモータ２７の回転駆動により支柱２０２に沿って図４の上下に移動する。ワーク移動装置２６の先端には、ニッケル合金基材１２を保持するワークハンド２５が配置されている。したがって、ワークハンド２５に保持されたニッケル合金基材１２は、ワークハンド２５と共にワーク移動装置２６により、図４の上下に移動する。

ニッケル合金基材１２の内周面に塗工液を塗布するには、塗工液供給装置から塗工ヘッド２２ａの外周囲に塗工液であるポリイミド前駆体溶液を供給しつつ、ニッケル合金基材１２を塗工ヘッド２２ａの外周に沿って移動させる。これにより、ニッケル合金基材１２の内周面全体に亙ってほぼ均等に、塗工液を塗布できる。

なお、樹脂層１１は、第１のポリイミド樹脂５１の径と第２のポリイミド樹脂の厚さの比が１００から２００％でなくてはならないが、この範囲とするためには、ポリイミド前駆体混合物の塗布量で調整することができる。この装置において、たとえば、ワークの移動速度を変更することで任意の塗布量を得ることができる。

塗布後は、乾燥、焼成の工程を経て、ニッケル合金基材１２の内周面に樹脂層１１が形成される。乾燥と焼成についても、特に指定はなく、既成市販の熱風循環炉などを用いることができる。なお、焼成温度は、ニッケル合金基材１２の耐熱温度以下とする。これにより、前述したように、第２のポリイミド樹脂５２のイミド化率が決まる。

本実施形態によれば、機械的強度が高い第１のポリイミド樹脂５１が、ニッケル合金基材１２の内周面に塗布された第２のポリイミド樹脂５２の層から内周面に突出するため、摺擦部材とは第１のポリイミド樹脂５１の部分が摺擦する。また、第１のポリイミド樹脂５１は、第２のポリイミド樹脂５２とは別に高い焼成温度で機械的強度を高くすることができ、このような第１のポリイミド樹脂５１を分布させた第２のポリイミド樹脂５２は、低い温度で焼成できる。即ち、ニッケル合金基材１２の耐熱温度（例えば２５０℃）以下で焼成できる。このため、ベルトの基材としてニッケル合金を使用した場合でも、ベルトの内周面の耐摩耗性を十分に確保できる。

［実験］
次に、このような本発明の効果を確認するために行った実験について、表１を用いて説明する。実施例１、２及び比較例１、２について、それぞれ実機評価による耐熱ベルトの耐久性とサンプル評価による樹脂層の摩耗量についてそれぞれ調べた。

上述の表１の実施例１、２及び比較例１、２について説明する。

［実施例１］
ニッケル合金基材１２として、国際公開０５／５４９６０号パンフレットで開示されているようなニッケル−鉄からなるニッケル合金基材で、内径φ３０ｍｍ、厚さ４０μｍ、長さ４２０ｍｍのものを使用。第１のポリイミド樹脂５１としてＵＩＰ−Ｓ（商品名、宇部興産株式会社、平均粒子径７から１２μｍ）、第２のポリイミド樹脂５２としてＵワニスＳ（商品名、宇部興産株式会社、固形分２０％）を使用。ＵワニスＳにＵＩＰ−Ｓを１重量％混合して３０から３５μｍの厚さでニッケル合金基材１２の内周面に塗布。その後、１２０℃、１０分で乾燥、２３０℃、３０分で焼成を実施。これにより、第１のポリイミド樹脂５１の平均粒子径が第２のポリイミド樹脂５２の厚さの１００から２００％の樹脂層１１をニッケル合金基材１２の内周面に形成した。また、第２のポリイミド樹脂５２は、イミド化率７０％で厚さが６から７μｍ、第１のポリイミド樹脂５１は、イミド化率１００％とした。

また、ニッケル合金基材１２の外周面に、弾性層１３として厚さ３００μｍのシリコーンゴム層を形成した。さらに、表層１５を、ＰＦＡ、厚さ５０μｍ、付加型シリコーンゴム接着剤にて被覆接着する方法にて形成した。

［実施例２］
ニッケル合金基材１２は実施例１と同じ。第１のポリイミド樹脂５１にＵＩＰ−Ｒ（商品名、宇部興産株式会社、粒子径１０から１５μｍ）、第２のポリイミド樹脂５２にＵワニスＳ（商品名、宇部興産株式会社、固形分２０％）、を使用。ＵワニスＳにＵＩＰ−Ｒを１重量％混合して４５から５０μｍの厚さでニッケル合金基材１２の内周面に塗布。その後、１２０℃、１０分で乾燥、２３０℃、３０分で焼成を実施。これにより、第１のポリイミド樹脂５１の平均粒子径が第２のポリイミド樹脂５２の厚さの１００から１６６％の樹脂層１１をニッケル合金基材１２の内周面に形成した。また、第２のポリイミド樹脂５２は、イミド化率７０％で厚さが９から１０μｍ、第１のポリイミド樹脂５１は、イミド化率１００％とした。

また、第１のポリイミド樹脂５１として使用したＵＩＰ−Ｓは化１の（Ａ）の構造を、第２のポリイミド樹脂５２として使用したＵワニスＳは化１の（Ｂ）または化１の（Ｃ）の構造を、含むため、異なる構造式を含む樹脂層１１が得られた。その他については実施例１と同様にして加熱ベルトを得た。

［比較例１］
第１のポリイミド樹脂を混合せず、第２のポリイミド樹脂としてＵワニスＳを使用して、５０から５５μｍ厚さでニッケル合金基材１２の内周面に塗布。その後、１２０℃、１０分で乾燥、２３０℃、３０分で焼成を実施。これにより、粒状の第１のポリイミド樹脂がない、イミド化率７２％で、厚さが６から７μｍの樹脂層を形成した。その他については実施例１と同様にして加熱ベルトを得た。

［比較例２］
第１のポリイミド樹脂を混合せず、第２のポリイミド樹脂としてＵワニスＡを使用して、５０から５５μｍ厚さでニッケル合金基材１２の内周面に塗布。その後、１２０℃、１０分で乾燥、２３０℃、３０分で焼成を実施。これにより、粒状の第１のポリイミド樹脂がない、イミド化率７２％で、厚さが６から７μｍの樹脂層を形成した。その他については実施例１と同様にして加熱ベルトを得た。

［実機評価］
実施例１、２及び比較例１、２の加熱ベルトを図１に示したような像加熱装置に装着し、これを用いて次のような耐久試験を行った。まず、上述の各実施例及び比較例に示した加熱ベルト４１のヒータ温度を２３０℃に制御しながら、所定の加圧力で加圧ローラ４５を加熱ベルト４１に押し付けた状態で、加熱ベルト４１を加圧ローラ４５に従動回転させた。

加圧ローラ４５としては、厚さ３ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層に３０μｍのＰＦＡチューブを被覆したφ２５ｍｍのものを用いた。また、加圧力は３００Ｎ、ニップ部４６の幅８ｍｍ×長さ３１０ｍｍであり、加熱ベルト４１の表面速度は２１０ｍｍ／ｓとなる条件に定めた。また、セラミックヒータ４３と加熱ベルト４１の内周面とのすべりを良くするために潤滑剤（商品名：ＨＰ３００、ダウコーニング社製）を総量１．０ｇで塗布した。さらに、加熱ベルト４１を従動回転させるために要した加圧ローラ４５の駆動トルクを併せて測定した。

加熱ベルト４１の内周面の磨耗に従ってニップ部４６に摩耗粉が滞留、滞留し、その結果潤滑剤の機能は低下して加圧ローラ４５の負荷トルクは上昇する。駆動トルクが０．７５Ｎ／ｍを超える場合、加熱ベルト４１の内周面とセラミックヒータ４３の摺動面との間での摩擦により、通紙時の加熱ベルト４１が円滑に従動回転できなくなって、記録材の搬送不良を発生する場合がある。このため、本耐久試験では、負荷トルクが０．７５Ｎ／ｍを超える、或いは、加熱ベルトが破損するまでの時間を耐久時間（記録材の通紙枚数）とした。

像加熱装置のプロセススピードおよび安全係数を考慮した加熱ベルトの最低耐久時間は３０万枚を要求されているので、本耐久試験は３０万枚を超えるものについては、３０万枚を超えたところで試験を終了した。

［摩耗量のサンプル評価］
実施例１、２及び比較例１、２の加熱ベルトの内周面の一部をサンプル研磨部として、それぞれの樹脂層の耐摩耗性を、直線往復摺動試験機（フリクションプレーヤーＦＲＰ−２１００、レスカ社）を用いて評価した。接触子に５ｍｍ角にカットした市販研磨紙（研磨シートＣ９４７Ｈ、＃１０００、ノリタケコーテッドアブレーシブ社）を用いた。そして、この研磨紙を設定温度２００℃（実測結果１８５℃）の環境下で樹脂層の表面に接触させ、荷重１．０Ｎ、速度２００ｍｍ／ｓｅｃ、３０ｍｍの幅、３００回往復、を実施した。その後、研磨紙を交換、サンプル研磨部を乾燥不織布で清掃、を１０回繰り返し、前後の膜厚変化を測定した。

上述の表１から明らかなように、実機評価では、比較例１では３万枚で負荷トルクが０．７５Ｎ／ｍを超え、比較例２では２．５万枚で加熱ベルトが破損した。一方、本発明の構成である実施例１、２の場合、３０万枚を超えても問題は生じなかった。また、サンプル評価については、実施例１、２の方が比較例１、２よりも摩耗量が少なかった。以上より、本発明の構成が耐久性に優れることが確認できた。

［他の実施形態］
上述の実施形態では、セラミックヒータを用いた像加熱装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明は、ベルトの内周面が使用状態で摺擦される構成であれば、セラミックヒータ以外の（材質が異なる）ヒータを使用した場合にも適用できる。また、加熱方式がＩＨ方式の場合などの像加熱装置及び、これに使用される加熱ベルト（フィルムを含む）にも適用可能である。

１１・・・樹脂層、１２・・・ニッケル合金基材、４０・・・像加熱装置、４１・・・加熱ベルト（無端ベルト）、４２・・・ベルトガイド部材（摺擦部材）、４３・・・セラミックヒータ（加熱手段、摺擦部材）、４５・・・加圧ローラ（ニップ部形成部材）、５１・・・第１のポリイミド樹脂、５２・・・第２のポリイミド樹脂

Claims

ニッケル合金基材の内周面に樹脂層が形成される無端ベルトであって、
前記樹脂層は、粒状の第１のポリイミド樹脂を前記内周面に塗布される第２のポリイミド樹脂に分布させており、
前記第１のポリイミド樹脂は、前記第２のポリイミド樹脂よりも機械的強度が高く、且つ、平均粒子径が前記第２のポリイミド樹脂の厚さ以上である、
ことを特徴とする無端ベルト。
前記第１のポリイミド樹脂の平均粒子径は、前記第２のポリイミド樹脂の厚さの１００％以上２００％以下である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の無端ベルト。
前記第１のポリイミド樹脂は、前記第２のポリイミド樹脂よりもイミド化率が高い、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無端ベルト。
前記第１のポリイミド樹脂のイミド化率が９５％以上で、前記第２のポリイミド樹脂のイミド化率が７０％以上９０％以下である、
ことを特徴とする、請求項３に記載の無端ベルト。
前記第１のポリイミド樹脂と前記第２のポリイミド樹脂とは、互いの構造式が異なる、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の無端ベルト。
加熱ベルトと、
前記加熱ベルトを加熱する加熱手段と、
前記加熱ベルトの内周面に摺擦する摺擦部材と、
前記加熱ベルトとの間で、通過する記録材を加熱するニップ部を形成するニップ部形成部材と、を備えた像加熱装置において、
前記加熱ベルトは、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の無端ベルトである、
ことを特徴とする像加熱装置。