WO2011013824A1 - 電磁誘導発熱体及び定着ベルト - Google Patents

電磁誘導発熱体及び定着ベルト Download PDF

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WO2011013824A1
WO2011013824A1 PCT/JP2010/062950 JP2010062950W WO2011013824A1 WO 2011013824 A1 WO2011013824 A1 WO 2011013824A1 JP 2010062950 W JP2010062950 W JP 2010062950W WO 2011013824 A1 WO2011013824 A1 WO 2011013824A1
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layer
electromagnetic induction
induction heating
heating element
heat generating
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PCT/JP2010/062950
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実 武田
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シンジーテック株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders
    • H05B6/145—Heated rollers

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic induction heating element and a fixing belt having an endless belt made of nickel electroforming, and the electromagnetic induction heating element is particularly a fixing belt of a fixing unit of an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a laser beam printer. It is suitable for use in.
  • an endless fixing belt (endless belt or endless film) is used instead of the fixing roller in order to meet the demands for downsizing, energy saving, printing and copying speed of the image forming apparatus.
  • a belt fixing system is adopted.
  • a fixing belt excellent in heat generation efficiency that is further energy-saving and raises the temperature to a predetermined temperature with a short start-up time.
  • it consists of a base layer made of a metal with a high specific resistance and relative permeability, and a nonmagnetic conductive metal.
  • a fixing belt comprising a heat generating layer having a sufficiently lower specific resistance and relative magnetic permeability than the base layer, and a surface release layer (see Patent Document 1).
  • Patent Document 2 a method for manufacturing an endless belt that is performed in a non-oxidizing gas atmosphere during the heat treatment of the surface release layer.
  • Patent Document 2 a method for manufacturing an endless belt that is performed in a non-oxidizing gas atmosphere during the heat treatment of the surface release layer.
  • the heating device has a large structure and requires equipment costs, and it takes time to prepare and replace the non-oxidizing gas, and the cost of the fixing belt is unavoidable. This hindered cost reduction.
  • an object of the present invention is to provide an electromagnetic induction heating element and a fixing belt that are both low cost and compatible with high heat generation efficiency and high durability.
  • a first aspect of the present invention comprises an endless belt-shaped first heat generating layer made of nickel electroforming, a second heat generating layer made of a nonmagnetic material, and a coating layer having a thickness of 3 ⁇ m or less, In the electromagnetic induction heating element, the first heat generating layer, the second heat generating layer, and the coating layer are laminated in order.
  • the coating layer is made of a metal material having a corrosion resistance higher than that of the material of the second heat generation layer. In the induction heating element.
  • a third aspect of the present invention is the electromagnetic induction heating element according to the first or second aspect, wherein the coating layer is made of nickel or a nickel alloy.
  • the second heat generation layer is obtained by plating. In the heating element.
  • the coating layer is obtained by plating. is there.
  • the first heat generation layer has a phosphorus content of 0.05% by mass or more and 1% by mass. % Of the electromagnetic induction heating element.
  • the second heat generation layer is formed of a material having a smaller specific resistance value than nickel. It is in the electromagnetic induction heating element characterized by having.
  • the second heat generation layer has a specific resistance value of 2.8 ⁇ 10 ⁇ 8 ⁇ ⁇
  • the electromagnetic induction heating element is formed of a material having a relative permeability of 2 or less and m or less.
  • the second heat generation layer is made of gold, copper, silver, or aluminum. It is in the electromagnetic induction heating element.
  • the second heat generation layer has a thickness equal to or less than a skin depth. Located in the electromagnetic induction heating element.
  • a fixing belt comprising the electromagnetic induction heating element according to any one of the first to tenth aspects, and further comprising a release layer as an outermost layer. is there.
  • the fixing belt according to the eleventh aspect wherein the release layer is provided via an elastic layer.
  • the endless belt-shaped first heat generating layer made of nickel electroforming, the second heat generating layer made of a nonmagnetic material, and the coating layer having a thickness of 3 ⁇ m or less low cost is achieved.
  • an electromagnetic induction heating element and a fixing belt that achieve both high heat generation efficiency and high durability.
  • FIG. 1 is a schematic view of a fixing belt according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of a fixing belt according to another embodiment of the present invention.
  • the electromagnetic induction heating element of the present invention comprises an endless belt-shaped first heating layer made of nickel electroforming, a second heating layer made of a nonmagnetic material, and a coating layer having a thickness of 3 ⁇ m or less.
  • the first heat generation layer, the second heat generation layer, and the coating layer are sequentially laminated.
  • the electromagnetic induction heating element according to the present invention is composed of only one heat generating layer, because the heat generating layer is composed of a first heat generating layer made of nickel electroforming and a second heat generating layer made of a nonmagnetic material. Compared to the case, the amount of heat generation is increased, the heat generation efficiency is improved, and the warm-up time can be shortened.
  • the second heat generating layer is prevented from being oxidized, and the electromagnetic induction heat generating element has excellent durability. Since this coating layer is very thin with a thickness of 3 ⁇ m or less, the heat generation efficiency of the electromagnetic induction heating element is hardly lowered, and the heat generation efficiency is lower than that of the first heat generation layer and the second heat generation layer. However, it functions as a third heat generating layer, and the electromagnetic induction heating element can maintain excellent heat generation efficiency.
  • FIG. 1 is a schematic view of a fixing belt provided with an electromagnetic induction heating element of the present invention.
  • the fixing belt 10 includes an endless belt-shaped first heat generating layer 11 made of nickel electroforming, a second heat generating layer 12 made of a nonmagnetic material, and a coating layer 13 having a thickness of 3 ⁇ m or less. .
  • a release layer 15 is provided on the outer peripheral surface of the coating layer 13 via an elastic layer 14.
  • a sliding layer 16 is formed on the inner peripheral surface of the first heat generating layer 11. The fixing belt 10 of this embodiment is used when an exciting coil is provided outside the fixing belt 10.
  • the coating layer 13 has a thickness of 3 ⁇ m or less.
  • the covering layer 13 is preferably made of a metal material having a corrosion resistance higher than that of the second heat generating layer 12, and examples of the metal material having a corrosion resistance include a metal material that is difficult to oxidize.
  • the fixing belt 10 is heated to various temperatures to form the elastic layer 14, the release layer 15, or the sliding layer 16 after manufacturing the first heat generating layer 11 and the second heat generating layer 12. This is because the coating layer 13 can prevent the second heat generating layer 12 from being oxidized at this time. Further, it is possible to prevent the second heat generating layer 12 from being oxidized by moisture contained in the elastic layer 14.
  • the coating layer 13 has excellent adhesion between the second heat generating layer 12 and the elastic layer 14 or the release layer 15.
  • the material for the covering layer 13 include gold, silver, nickel, nickel alloys, and the like, and nickel and nickel alloys are particularly preferable.
  • nickel alloys include Ni—P alloys, Ni—Fe alloys, Ni—Co alloys, Ni—Mn alloys, Ni—Ti alloys, and the like. This is because the adhesiveness to the elastic layer 14 or the release layer 15 is excellent, and the oxidation of the second heat generating layer 12 can be suitably prevented.
  • the covering layer 13 is preferably formed before the second heat generating layer 12 is oxidized by being exposed to air, and is more preferably formed without being exposed to air.
  • the coating layer 13 before the second heat generating layer 12 is oxidized by exposure to air corrosion of the second heat generating layer 12 can be effectively suppressed.
  • oxidation of the second heat generating layer 12 by contact with air or oxidation of the second heat generating layer 12 by moisture contained in the elastic layer 14 is performed. This is because it can be effectively prevented.
  • the covering layer 13 is preferably formed by electrolytic plating.
  • a plating film may be formed on the surface of the second heat generating layer 12 using a plating bath to form the coating layer 13.
  • the coating layer 13 by electrolytic plating, it becomes excellent in adhesion to the second heat generating layer 12, and the coating layer 13 having a thickness of 3 ⁇ m or less can be formed with high accuracy.
  • the coating layer 13 consists of nickel, it can obtain by the method similar to the 1st heat generating layer 11 mentioned later.
  • the coating layer 13 made of a nickel alloy such as a Ni—P alloy, a Ni—Fe alloy, a Ni—Co alloy, a Ni—Mn alloy, a Ni—Ti alloy or the like is formed in the same manner as the first heat generating layer 11 described later. It can be obtained by appropriately changing the electrodes and the like.
  • the covering layer 13 may be formed by electroless plating, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or the like.
  • the thickness of the coating layer 13 is 3 ⁇ m or less, preferably 0.5 ⁇ m to 2 ⁇ m. If the thickness is larger than 3 ⁇ m, the heat generation efficiency of the electromagnetic induction heating element is lowered. When the thickness is less than 0.5 ⁇ m, there is a possibility that a sufficient effect of preventing oxidation of the second heat generating layer cannot be obtained.
  • the first heat generating layer 11 has an endless belt shape made of nickel electroforming.
  • the thickness of the first heat generating layer 11 is preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, usually 10 to 100 ⁇ m, preferably 15 to 80 ⁇ m, more preferably 20 to 20 ⁇ m when an electromagnetic induction heating method is used for heating the fixing belt. It is about 60 ⁇ m. If the thickness of the first heat generating layer 11 is less than 1 ⁇ m, the first heat generating layer cannot absorb most of the electromagnetic energy, and the heating efficiency tends to decrease. On the other hand, if the thickness of the first heat generating layer 11 exceeds 100 ⁇ m, the rigidity increases and the flexibility decreases, so that the flexibility is impaired and it tends to be difficult to use as a fixing belt.
  • the thickness is most preferably about 30 to 50 ⁇ m.
  • the width can be appropriately determined according to the width of a transfer material such as transfer paper.
  • the first heat generating layer 11 is made of nickel electroforming.
  • Nickel electroforming here is not only nickel electroforming consisting of nickel alone, but also nickel alloy electroforming such as Ni-P alloy, Ni-Fe alloy, Ni-Co alloy, Ni-Mn alloy, Ni-Ti alloy. Is included.
  • the first heat generating layer 11 made of nickel electroforming is preferably Ni—P alloy electroforming, and more preferably contains phosphorus in a content of 0.05% by mass or more and 1% by mass or less. . If the phosphorus content in the first heat generating layer 11 made of nickel electroforming is less than 0.05% by mass, the heat fatigue resistance of the first heat generating layer made of nickel electroforming may not be sufficiently improved. If the phosphorus content exceeds 1% by mass, the flexibility of the first heat generating layer made of nickel electroforming may be deteriorated.
  • the first heat generating layer 11 made of nickel electroforming is generally electroplated using a nickel electroforming bath such as a watt bath mainly composed of nickel sulfate or nickel chloride or a sulfamic acid bath mainly composed of nickel sulfamate. It can be formed by a casting method.
  • the electroforming method is a method of obtaining a product by performing thick plating on the surface of a mother die and peeling it from the mother die.
  • a cylinder made of stainless steel, brass, aluminum or the like is used as a matrix, and a nickel plating film can be formed on the surface using a nickel electroforming bath.
  • the matrix is a non-conductor such as silicone resin or gypsum
  • the conductive treatment is performed by graphite, copper powder, silver mirror, sputtering, or the like.
  • a peeling process such as forming a peeling film such as an oxide film, a compound film, or a graphite powder coating film on the surface of the mother mold is performed. Is preferred.
  • Nickel electroforming bath contains a nickel ion source, an anodic solubilizer, a pH buffer, and other additives.
  • the nickel ion source include nickel sulfamate, nickel sulfate, and nickel chloride.
  • the anodic solubilizer nickel chloride plays this role in the Watt bath, and in other nickel baths, ammonium chloride, nickel bromide and the like are used.
  • Nickel plating is generally performed in a pH range of 3.0 to 6.2, and a pH buffering agent such as boric acid, formic acid, nickel acetate or the like is used in order to adjust to a desired range during this period.
  • a brightener, a pit inhibitor, an internal stress reducer, and the like are used for the purpose of smoothing, prevention of pits, refinement of crystals, reduction of residual stress, and the like.
  • a sulfamic acid bath is preferable.
  • the composition of the sulfamic acid bath includes nickel sulfamate tetrahydrate 300 to 600 g / L, nickel chloride 0 to 30 g / L, boric acid 20 to 40 g / L, an appropriate amount of surfactant, an appropriate amount of brightener, and the like. Things can be mentioned.
  • the pH is 2.5 to 5.0, preferably 3.5 to 4.7.
  • the bath temperature is 20 to 65 ° C., preferably 40 to 60 ° C.
  • fever layer 11 which consists of nickel alloy electroforming, sulfamines, such as a salt of water-soluble phosphorus containing acid like sodium phosphite, ferrous sulfamate, cobalt sulfamate, manganese sulfamate, etc.
  • sulfamines such as a salt of water-soluble phosphorus containing acid like sodium phosphite, ferrous sulfamate, cobalt sulfamate, manganese sulfamate, etc.
  • a nickel metal electroforming bath to which an acid metal salt, potassium titanium fluoride or the like is appropriately added may be used.
  • the first heat generating layer 11 made of Ni—P alloy electroforming obtained by adding phosphorus to the nickel electroforming bath, particularly nickel sulfamate bath and performing electroforming under the above conditions, has improved heat fatigue resistance. Is done.
  • the second heat generating layer 12 is made of a nonmagnetic material.
  • the thickness of the second heat generating layer 12 is, for example, 2 to 30 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the thickness of the second heat generating layer 12 is preferably thinner than that of the first heat generating layer 11. If the thickness of the nonmagnetic material is reduced, the skin resistance value increases, it becomes difficult to generate a counter magnetic field, the magnetic flux easily passes through the inside, and electromagnetic induction heat generation can be performed. If the thickness of the second heat generating layer 12 is increased, a magnetic field is generated when a magnetic flux is applied, a countercurrent flows, and the magnetic flux may not pass through the nonmagnetic material.
  • the second heat generating layer 12 preferably has a thickness equal to or less than the skin depth.
  • the skin depth here refers to the thickness through which an induced current flows.
  • the second heat generating layer is a layer thinner than the skin depth, so that the magnetic flux penetrates.
  • the second heat generating layer 12 is preferably made of a nonmagnetic material and has a lower specific resistance value than nickel. By making the second heat generation layer 12 a thin layer made of a material having a smaller specific resistance value than the first heat generation layer, the heat generation amount of the second heat generation layer 12 is increased.
  • the second heat generating layer 12 is preferably formed of a material having a specific resistance value of 2.8 ⁇ 10 ⁇ 8 ⁇ ⁇ m or less and a relative permeability of 2 or less.
  • the skin depth increases as the relative permeability of the second heat generation layer decreases to 2 or less. Even if the second heat generation layer has a small specific resistance value of 2.8 ⁇ 10 ⁇ 8 ⁇ ⁇ m or less, the thin layer can increase the skin resistance and provide a sufficient amount of heat generation.
  • heat can be generated concentrated on the thin second heat generating layer.
  • Examples of the material of the second heat generating layer 12 include gold, silver, aluminum, copper, and alloys thereof, and copper is preferable in terms of cost and adhesiveness to the first heat generating layer.
  • the second heat generating layer 12 is preferably obtained by electrolytic plating.
  • a plating film may be formed on the surface of the first heat generating layer 11 using a plating bath to form the second heat generating layer 12.
  • the adhesiveness with the first heat generating layer 11 is excellent.
  • the second heat generating layer 12 is made of copper
  • a copper plating film is formed using a copper plating bath.
  • the copper plating bath include a copper sulfate plating bath, a copper pyrophosphate plating bath, a copper cyanide plating bath, and an electroless copper plating bath.
  • a copper sulfate plating bath is preferably used, and copper sulfate 150 to 250 g / L. And sulfuric acid of 30 to 150 g / L, hydrochloric acid of 0.125 to 0.25 ml / L, and those containing an appropriate amount of brightener.
  • the second heat generating layer 12 may be formed by an electroless plating method, a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like.
  • the elastic layer 14 is provided for improving the image quality, but the elastic layer 14 may be provided as necessary, and of course, may not be provided. That is, the release layer 15 may be provided directly on the outer peripheral surface of the coating layer 13.
  • the elastic layer 14 is preferably made of a material excellent in heat resistance, and examples thereof include silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber, and silicone rubber is particularly preferable.
  • the thickness of the elastic layer 14 is, for example, 20 to 1000 ⁇ m, preferably 50 to 500 ⁇ m.
  • the release layer 15 is preferably made of a high-release synthetic resin material, and examples thereof include those made of a fluororesin.
  • the thickness of the release layer 15 is, for example, 1 to 150 ⁇ m, preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • the sliding layer 16 is provided in order to improve the slidability, and may be provided if necessary, and of course may not be provided.
  • Examples of the material of the sliding layer 16 include polyimide and fluororesin.
  • the thickness of the sliding layer 16 is usually 5 to 100 ⁇ m, preferably 10 to 60 ⁇ m.
  • the fixing belt 10 of the present embodiment is suitable when an exciting coil (heat source) is disposed outside the fixing belt 10.
  • an endless belt-shaped first heat generating layer 11 made of nickel electroforming in order from the inside of the fixing belt 10, an endless belt-shaped first heat generating layer 11 made of nickel electroforming, a second heat generating layer 12 made of a nonmagnetic material, and a coating layer having a thickness of 3 ⁇ m or less.
  • the present invention is not limited to this.
  • the exciting coil (heat source) is disposed inside the fixing belt 10, as shown in FIG. 2, the coating layer 13 having a thickness of 3 ⁇ m or less and the second made of a nonmagnetic material are sequentially formed from the inside of the fixing belt 10.
  • the heat generating layer 12 is preferably the endless belt-shaped first heat generating layer 11 made of nickel electroforming.
  • the electromagnetic induction heating element of the present invention is preferably used for a fixing belt, but can also be used for a transfer / fixing belt for fixing immediately after transfer.
  • Example 1 Nickel sulfamate 500 g / L, sodium phosphite 150 mg / L, boric acid 30 g / L, naphthalene-1,3,6-trisulfonate trisodium 1.0 g / L as the primary brightener, secondary gloss
  • the desired sulfamic acid phosphoric acid electroforming bath was prepared by adding 20 mg / L of 2-butyne-1,4-diol as an agent.
  • the electroforming bath was set at 60 ° C., pH 4.5, a stainless steel cylindrical matrix having an outer diameter of 34 mm as a cathode, depolarized nickel as an anode, and an electric current at a current density of 16 A / dm 2. Casting was performed, and an electrodeposit was formed to a thickness of 50 ⁇ m on the outer peripheral surface of the mother die. The electrodeposit was drawn out from the matrix having the electrodeposit to obtain a first heat generating layer made of nickel phosphorus alloy electroforming having an inner diameter of 34 mm and a thickness of 50 ⁇ m. The first heat generating layer has a phosphorus content of 0.5 mass%.
  • the 2nd heat generating layer which consists of the following electrolytic baths was formed. Specifically, first, a desired copper sulfate electrolytic bath was prepared by adding 180 g / L of copper sulfate, 60 g / L of sulfuric acid, 0.04 g / L of thiourea, and 0.8 g / L of molasses. Next, plating is performed at a current density of 5 A / dm 2 using the electrolytic bath at a temperature of 45 ° C., the electrodeposit as a cathode, and phosphorous-containing copper as an anode, and a thickness is formed on the first heating element. A second heat generating layer made of 15 ⁇ m copper was formed. The second heat generating layer had a specific resistance value of 1.7 ⁇ 10 ⁇ 8 ⁇ ⁇ m and a relative permeability of 1.6.
  • a coating layer having a thickness of 2 ⁇ m made of a nickel phosphorus alloy was formed by the same method as described above, and this was taken out of the electrolytic bath, and burrs at both ends of the electrodeposit were removed. A three-layer electromagnetic induction heating element was obtained.
  • Example 2 An electromagnetic induction heating element of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the coating layer was 0.5 ⁇ m.
  • Example 3 An electromagnetic induction heating element of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the coating layer was 3 ⁇ m.
  • Comparative Example 1 The electromagnetic induction heating element of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was not provided.
  • Comparative Example 2 An electromagnetic induction heating element of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the coating layer was 5 ⁇ m.
  • Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 A 300 ⁇ m thick silicone rubber layer is coated on the outer peripheral surface of the electromagnetic induction heating elements of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, and further a 30 ⁇ m thick PFA tube is coated with a silicone rubber adhesive. Thus, fixing belts of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 were obtained.
  • Example 7 Implementation was carried out in the same manner as in Example 1 except that a coating layer having a thickness of 2 ⁇ m made of a Ni—Fe alloy (Ni 22%: Fe 78%) formed by the following method was provided instead of the coating layer made of nickel-phosphorus alloy.
  • the electromagnetic induction heating element of Example 7 was used.
  • Plating is performed at a current density of 5 A / dm 2 using a bath temperature of 30 ° C. and a pH of 3 for the electrolytic bath, the second heat generating layer as a cathode, and a Ni—Fe alloy (Ni 40%: Fe 60%) as an anode.
  • An electrodeposit is formed on the outer peripheral surface of the second heat generating layer to a thickness of 2 ⁇ m, which is taken out from the electrolytic bath, and burrs at both ends of the electrodeposited body are cut off to obtain an electromagnetic induction heating element having a three-layer structure. It was.
  • Example 8 Implementation was carried out in the same manner as in Example 1 except that a coating layer having a thickness of 2 ⁇ m made of a Ni—Co alloy (Ni 40%: Co 60%) formed by the following method was provided instead of the coating layer made of nickel phosphorus alloy.
  • the electromagnetic induction heating element of Example 8 was used.
  • a desired electrolytic bath of cobalt sulfamate was prepared by adding 80 g / L of nickel sulfamate, 16 g / L of cobalt sulfamate, 14 g / L of nickel bromide, and 30 g / L of boric acid.
  • Plating is performed at a current density of 5 A / dm 2 with a bath temperature of this electrolytic bath of 50 ° C., pH of 3, the second heat generating layer as a cathode, and a Ni—Co alloy (Ni 75%: Co 25%) as an anode.
  • An electrodeposit is formed on the outer peripheral surface of the second heat generating layer to a thickness of 2 ⁇ m, which is taken out from the electrolytic bath, and burrs at both ends of the electrodeposited body are cut off to obtain an electromagnetic induction heating element having a three-layer structure. It was.
  • Example 9 Example 2 was the same as Example 1 except that a 2 ⁇ m thick coating layer made of a Ni—Mn alloy (Ni 99.2%: Mn 0.8%) formed by the following method was provided in place of the nickel phosphorus alloy coating layer. Thus, an electromagnetic induction heating element of Example 9 was obtained.
  • a 2 ⁇ m thick coating layer made of a Ni—Mn alloy Ni 99.2%: Mn 0.8%) formed by the following method was provided in place of the nickel phosphorus alloy coating layer.
  • an electromagnetic induction heating element of Example 9 was obtained.
  • Nickel sulfamate 80 g / L, manganese sulfamate 30 g / L, boric acid 30 g / L, and activator 375 g / L were added to prepare a desired manganese sulfamate electrolytic bath.
  • Plating is performed at a current density of 4 A / dm 2 with a bath temperature of the electrolytic bath of 55 ° C. and a pH of 3.5, with the second heat generation layer as a cathode and depolarized nickel as an anode, and the second heat generation layer.
  • An electrodeposit was formed on the outer peripheral surface of the electrode to a thickness of 2 ⁇ m, taken out from the electrolytic bath, and burrs at both ends of the electrodeposit were cut off to obtain a three-layer electromagnetic induction heating element.
  • Example 10 An electromagnetic induction heating element of Example 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a coating layer made of nickel formed by the following method and having a thickness of 2 ⁇ m was provided instead of the coating layer made of nickel phosphorus alloy.
  • a desired sulfamic acid electrolytic bath was prepared by adding 450 g / L of nickel sulfamate, 30 g / L of boric acid, 2 g / L of saccharin, and 0.3 g / L of butynediol.
  • This electrolytic bath was plated under a current density of 20 A / dm 2 using a bath temperature of 50 ° C., a pH of 4.5, and depolarized nickel as an anode, and an electrodeposit on the outer peripheral surface of the second heat generating layer.
  • a bath temperature of 50 ° C., a pH of 4.5, and depolarized nickel as an anode was removed from the electrolytic bath, and burrs at both ends of the electrodeposit were cut off to obtain a three-layer electromagnetic induction heating element.
  • Example 11 to 14 A silicone rubber layer having a thickness of 300 ⁇ m was coated on the outer peripheral surface of the electromagnetic induction heating elements of Examples 7 to 10, and a PFA tube having a thickness of 30 ⁇ m was further coated with a silicone rubber-based adhesive. Fixing belt.
  • Test Example 1 Heat generation test The electromagnetic induction heating elements obtained in Examples 1 to 3 and Examples 7 to 10 and Comparative Examples 1 and 2 were used in an IH cooker KZ-PH30P manufactured by Panasonic Corporation. The exothermic test was conducted.
  • Each electromagnetic induction heating element was cut into a test piece having a size of 100 mm ⁇ 120 mm, and this test piece was placed in the center of the cooking device. Then, a 2000 ml beaker containing 500 ml of pure water and a temperature sensor was placed right above the test piece, heated at a frequency of 20 KHz and an input power of 700 W, and the time for the pure water to change from 35 ° C. to 100 ° C. was measured. . Each measurement was performed five times, and the average value was defined as time. The measurement results are shown in Table 1.
  • the obtained fixing belt was incorporated in the printer and subjected to an idling test for 200 hours at a set temperature of 200 ° C. by electromagnetic induction heating.
  • the state of the fixing belt after 200 hours was observed to evaluate durability.
  • the case where there was no peeling was marked with ⁇ , and the case where peeling occurred was marked with x.
  • the results are shown in Table 2.
  • the electromagnetic induction heating elements of Examples 1 to 3 and Examples 7 to 10 have a heating time of 100 ° C. for 415 seconds or less, and the heating efficiency is comparable to that of Comparative Example 1 in which no coating layer is provided. It was excellent. In addition, the fixing belt obtained using these has excellent durability. That is, the electromagnetic induction heating element of the present invention was excellent in heat generation efficiency and durability.
  • Comparative Example 2 where the thickness of the coating layer was 5 ⁇ m, the time to reach 100 ° C. was 436 seconds, and the decrease in heat generation efficiency was large. Further, the fixing belt of Comparative Example 3 obtained by using Comparative Example 1 in which the coating layer was not provided was peeled off and inferior in durability.
  • the nonmagnetic metal layer As described above, by coating the outer peripheral surface of the nonmagnetic metal layer with a thickness of 3 ⁇ m or less, the nonmagnetic metal layer is protected and has excellent durability, and the heat generation efficiency due to induction heating is almost reduced. It was found that an electromagnetic induction heating element and a fixing belt having both high heat generation efficiency and high durability can be obtained.

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Abstract

　ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層１１と、非磁性材料からなる第２の発熱層１２と、厚さ３μｍ以下の被覆層１３とを具備し、第１の発熱層１１、第２の発熱層１２、及び被覆層１３が順に積層されている。

Description

電磁誘導発熱体及び定着ベルト
　本発明は、ニッケル電鋳からなる無端状ベルトを備えた電磁誘導発熱体及び定着ベルトに関し、電磁誘導発熱体は、特に複写機、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の定着ベルトに用いて好適なものである。
　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・複写の高速化等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。
　そして、立ち上がり時間の短縮と省エネルギーのため、定着ベルトの基体をニッケル等の磁性金属とし、電磁誘導による渦電流で磁性金属を発熱させる、誘導加熱によるベルト定着方式が提案されている。
　近年、さらに省エネルギーで且つ短い立ち上げ時間で所定の温度まで昇温する、発熱効率に優れた定着ベルトが求められている。電磁誘導により効率よく発熱し、層構成や層厚の設計の自由度を大きくするため、磁性金属からなり、固有抵抗値及び比透磁率が高い金属からなる基層と、非磁性の導電性金属からなり、該基層よりも固有抵抗値及び比透磁率が十分に低い発熱層と、表面離型層からなる定着ベルトが提案されている（特許文献１参照）。
　しかしながら、このような定着ベルトは、発熱層と表面離型層との層間剥離の問題が生じ、その結果として電磁誘導による金属層の発熱が得られ難いことがあり、問題となっていた。そこで、表面離型層の加熱処理の際に非酸化性ガス雰囲気中でおこなう無端ベルトの製造方法が提案されている（特許文献２）。この製造方法では、発熱層の酸化を防ぐことにより、発熱層とその外周面に設けられた層との接着性が良好で、且つ、電磁誘導により無端ベルトを定着可能に加熱することができる。
特開２００３－７４３８号公報 特開２００４－７０１５５号公報
　しかしながら、特許文献２の無端ベルトの製造方法では、加熱装置が大きな構造となって設備費がかかり、非酸化ガスの準備や入れ替え時間等にも時間がかかり、定着ベルトのコストアップが免れず、低コスト化の妨げとなっていた。
　また、非酸化ガスを安定した濃度に管理することも難しく、安定して発熱層表面を酸化から保護することが難しいという問題があった。
　本発明は、このような事情に鑑み、低コストで、高い発熱効率及び高耐久性を両立した電磁誘導発熱体及び定着ベルトを提供することを課題とする。
　本発明の第１の態様は、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層と、非磁性材料からなる第２の発熱層と、厚さ３μｍ以下の被覆層とを具備し、前記第１の発熱層、前記第２の発熱層、及び前記被覆層が順に積層されていることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層は、前記第２の発熱層の材料よりも耐食性を有する金属材料からなることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層は、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第４の態様は、第１～３のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層はメッキにより得たものであることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第５の態様は、第１～４のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層はメッキにより得たものであることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第６の態様は、第１～５のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第１の発熱層は、リンの含有率が０．０５質量％以上1質量％以下であることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第７の態様は、第１～６のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、ニッケルよりも固有抵抗値が小さい材料から形成されていることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第８の態様は、第１～７のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、固有抵抗値が２．８×１０－８Ω・ｍ以下で且つ比透磁率が２以下の材料から形成されていることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第９の態様は、第１～８のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、金、銅、銀、又はアルミニウムからなることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第１０の態様は、第１～９のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、厚みが表皮深さ以下であることを特徴とする電磁誘導発熱体にある。
　本発明の第１１の態様は、第１～１０のいずれか一項の態様に記載の電磁誘導発熱体を具備し、さらに、最外層として離型層を具備することを特徴とする定着ベルトにある。
　本発明の第１２の態様は、第１１の態様に記載の定着ベルトにおいて、前記離型層は、弾性層を介して設けられていることを特徴とする定着ベルトにある。
　本発明によれば、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層と、非磁性材料からなる第２の発熱層と、厚さ３μｍ以下の被覆層とを具備することにより、低コストで、高い発熱効率及び高耐久性を両立した電磁誘導発熱体及び定着ベルトを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る定着ベルトの概略図である。 本発明の他の実施形態に係る定着ベルトの概略図である。
　本発明の電磁誘導発熱体は、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層と、非磁性材料からなる第２の発熱層と、厚さ３μｍ以下の被覆層を具備するものであり、第１の発熱層、第２の発熱層、及び被覆層が順に積層されている。本発明の電磁誘導発熱体は、発熱層がニッケル電鋳からなる第１の発熱層と、非磁性材料からなる第２の発熱層の二層からなることにより、発熱層が１層のみで構成された場合に比べて、発熱量が増加し、発熱効率も向上して、ウォームアップ時間を短縮できる。また、第２の発熱層の外側に厚さ３μｍ以下の被覆層を設けることにより、第２の発熱層の酸化が防止され、電磁誘導発熱体は耐久性に優れたものとなる。この被覆層は、厚さが３μｍ以下と非常に薄いので、電磁誘導発熱体の発熱効率をほとんど低下させることがなく、また、第１の発熱層や第２の発熱層よりも発熱効率は低いが、第３の発熱層として機能し、電磁誘導発熱体が優れた発熱効率を維持することができる。
　以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の電磁誘導発熱体を具備する定着ベルトの概略図である。
　定着ベルト１０は、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層１１と、非磁性材料からなる第２の発熱層１２と、厚さ３μｍ以下の被覆層１３とを具備するものである。本実施形態の定着ベルト１０は、被覆層１３の外周面に、弾性層１４を介して離型層１５が設けられている。そして、第１の発熱層１１の内周面に摺動層１６が形成されている。本実施形態の定着ベルト１０は、励磁コイルを定着ベルト１０の外側に設ける場合に用いられるものである。
　ここで、被覆層１３は、厚さが３μｍ以下である。このように非常に薄い被覆層１３を発熱層の外周に設けることにより、定着ベルト１０の発熱効率をほとんど低下させることなく、発熱層を保護することができる。これにより、発熱層の耐久性に優れたものとすることができる。
　被覆層１３は、第２の発熱層１２の材料よりも耐食性を有する金属材料からなるのが好ましく、耐食性を有する金属材料としては、例えば、酸化し難い金属材料が挙げられる。定着ベルト１０は、第１の発熱層１１及び第２の発熱層１２を製造後、弾性層１４、離型層１５、あるいは摺動層１６の形成のために種々の温度に加熱されるが、このときに被覆層１３は第２の発熱層１２が酸化されるのを防止することができるためである。また、弾性層１４に含まれる水分により、第２の発熱層１２が酸化するのを防止することができるためである。これにより、発熱層（第１の発熱層１１及び第２の発熱層１２）と、弾性層１４又は離型層１５との層間剥離を回避することができ、また、第２の発熱層１２の酸化により発熱層（第１の発熱層１１及び第２の発熱層１２）に電流が流れなくなるという現象を防止することができる。また、この被覆層１３は、第２の発熱層１２と弾性層１４又は離型層１５との密着性に優れるものが好ましい。被覆層１３の材料としては、金、銀、ニッケル、ニッケル合金等が挙げられ、ニッケルやニッケル合金が特に好ましい。ニッケル合金としては、Ｎｉ－Ｐ合金、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金、Ｎｉ－Ｍｎ合金、Ｎｉ－Ｔｉ合金等が挙げられる。弾性層１４又は離型層１５との密着性に優れ、第２の発熱層１２の酸化を好適に防止することができるためである。
　また、被覆層１３は、第２の発熱層１２が空気に触れて酸化する前に形成するのが好ましく、空気に触れることなく形成するのがさらに好ましい。第２の発熱層１２が空気に触れて酸化する前に被覆層１３を形成することにより、第２の発熱層１２の腐食を効果的に抑制することができる。第２の発熱層１２の外周に弾性層１４を形成する前に空気に接触することによる第２の発熱層１２の酸化や、弾性層１４に含まれる水分による第２の発熱層１２の酸化を効果的に防止することができるためである。
　被覆層１３は、電解メッキにより形成するのが好ましい。例えば、第２の発熱層１２の表面にメッキ浴を用いてメッキ膜を形成し、被覆層１３とすればよい。このとき、第２の発熱層１２の表面が空気にほとんど接触することのないように形成するのが好ましい。これにより、第２の発熱層１２の腐食をより効果的に防止することができる。被覆層１３を電解メッキにより形成することにより、第２の発熱層１２との密着性に優れたものとなり、また、厚さ３μｍ以下の被覆層１３を高精度で形成することができる。なお、被覆層１３がニッケルからなる場合は、後述する第１の発熱層１１と同様の方法により得ることができる。また、Ｎｉ－Ｐ合金、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金、Ｎｉ－Ｍｎ合金、Ｎｉ－Ｔｉ合金等のニッケル合金からなる被覆層１３は、後述する第１の発熱層１１と同様の方法で電極等を適宜変更することにより得ることができる。なお、被覆層１３は、無電解メッキ法、物理蒸着法、化学蒸着法等により形成してもよい。
　被覆層１３の厚さは、３μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ～２μｍである。厚さが３μｍより大きくなると、電磁誘導発熱体の発熱効率を低下させてしまう。なお、厚さが０．５μｍ未満となると第２の発熱層の酸化防止の十分な効果が得られなくなる虞がある。
　第１の発熱層１１は、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状のものである。第１の発熱層１１の厚さは、定着ベルトの加熱に電磁誘導加熱方式を用いる場合は、１μｍ～１００μｍであることが好ましく、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。第１の発熱層１１の厚さが１μｍ未満であると、第１の発熱層がほとんどの電磁エネルギーを吸収しきれなくなり、加熱効率が低下してくる傾向にある。一方、第１の発熱層１１の厚さが１００μｍを超えると、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。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。
　上述したように、第１の発熱層１１は、ニッケル電鋳からなるものである。ここでいうニッケル電鋳は、ニッケル単体からなるニッケル電鋳だけではなく、Ｎｉ－Ｐ合金、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金、Ｎｉ－Ｍｎ合金、Ｎｉ－Ｔｉ合金等のニッケル合金電鋳を含むものである。ニッケル電鋳からなる第１の発熱層１１は、Ｎｉ－Ｐ合金電鋳であるのが好ましく、リンを０．０５質量％以上1質量％以下の含有率で含有するものであるのがさらに好ましい。なお、ニッケル電鋳からなる第１の発熱層１１中のリン含有率が０．０５質量％未満であると、ニッケル電鋳からなる第１の発熱層の耐熱疲労特性が十分に向上しなくなる虞があり、リンの含有率が1質量％を超えると、ニッケル電鋳からなる第１の発熱層の柔軟性が悪くなる虞がある。
　ニッケル電鋳からなる第１の発熱層１１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等のニッケル電鋳浴を用いて、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。
　ニッケル電鋳からなる第１の発熱層１１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電鋳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。
　ニッケル電鋳浴は、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。
　ニッケル電鋳浴としては、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２．５～５．０、好ましくは３．５～４．７である。浴温は２０～６５℃、好ましくは４０～６０℃である。なお、ニッケル合金電鋳からなる第１の発熱層１１を得る場合は、亜リン酸ナトリウムのような水溶性リン含有酸の塩、スルファミン酸第１鉄、スルファミン酸コバルト、スルファミン酸マンガン等のスルファミン酸金属塩、フッ化チタンカリウムなどを適宜添加したニッケル金属電鋳浴を用いればよい。
　上記ニッケル電鋳浴、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得られる、Ｎｉ－Ｐ合金電鋳からなる第１の発熱層１１は、耐熱疲労特性が改善される。
　第２の発熱層１２は、非磁性材料からなるものである。第２の発熱層１２の厚さは、例えば、２～３０μｍ、好ましくは、５～２０μｍである。第２の発熱層１２の厚さは、第１の発熱層１１よりも薄くするのが好ましい。非磁性材料も肉厚を薄くすると表皮抵抗値が上昇し、反抗磁界が生じにくくなり、内部を磁束が通過しやすくなり、電磁誘導発熱ができる。第２の発熱層１２の厚さが厚くなると、磁束を作用させると反抗磁界が生じ、反抗電流が流れて、磁束が非磁性材料内を通過できなくなってしまう虞がある。また、第２の発熱層１２は、厚みが表皮深さ以下であるのが好ましい。ここでいう表皮深さとは、誘導電流が流れる厚さのことを指す。第２の発熱層は、表皮深さより薄い層となることにより、磁束が貫通する。
　また、第２の発熱層１２は非磁性材料からなり、ニッケルよりも固有抵抗値が低い材料からなるのが好ましい。第２の発熱層１２を、第１の発熱層よりも固有抵抗値が小さい材料からなる薄肉の層とすることにより、第２の発熱層１２の発熱量が増加する。
　また、第２の発熱層１２は、固有抵抗値が２．８×１０－８Ω・ｍ以下で且つ比透磁率が２以下の材料から形成されているのが好ましい。第２の発熱層の比透磁率が２以下と小さくなることにより、表皮深さは大きくなる。第２の発熱層は固有抵抗値が２．８×１０－８Ω・ｍ以下と小さくても、薄い層とすることによって表皮抵抗が大きくなり充分な発熱量を得ることができる。第２の発熱層１２の層厚を適切に選択することによって薄い第２の発熱層に集中して発熱させることができる。
　第２の発熱層１２の材料としては、金、銀、アルミニウム、銅、又はこれらの合金等が挙げられ、コスト及び第１の発熱層への接着性の面から銅が好ましい。
　第２の発熱層１２は、電解メッキにより得るのが好ましい。例えば、第１の発熱層１１の表面にメッキ浴を用いてメッキ膜を形成し、第２の発熱層１２とすればよい。第２の発熱層１２をメッキにより得ることにより、第１の発熱層１１との密着性に優れたものとなる。例えば、第２の発熱層１２が銅からなる場合は、銅メッキ浴を用いて銅メッキ膜を形成する。銅メッキ浴としては、硫酸銅メッキ浴、ピロリン酸銅メッキ浴、シアン化銅メッキ浴、無電解銅メッキ浴等が挙げられ、硫酸銅メッキ浴を用いるのが好ましく、硫酸銅１５０～２５０ｇ／Ｌ、硫酸３０～１５０ｇ／Ｌ、塩酸０．１２５～０．２５ｍｌ／Ｌ、適量の光沢剤を含有するものを挙げることができる。なお、第２の発熱層１２は、無電解メッキ法、物理蒸着法、化学蒸着法等により形成してもよい。
　本実施形態では、弾性層１４は、画質の向上のために設けたが、弾性層１４は必要に応じて設ければよく、勿論、設けなくてもよい。すなわち、被覆層１３の外周面に、直接、離型層１５を設けてもよい。弾性層１４は、耐熱性に優れた材料からなるのが好ましく、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられ、特にシリコーンゴムが好ましい。弾性層１４の厚さは、例えば、２０～１０００μｍであり、好ましくは５０～５００μｍである。
　離型層１５は、高離型の合成樹脂材料からなるのが好ましく、フッ素樹脂等からなるものが挙げられる。離型層１５の厚さは、例えば、１～１５０μｍであり、好ましくは５～５０μｍである。
　摺動層１６は、摺動性を向上させるために設けられるものであり、必要に応じて設ければよく、勿論、設けなくてもよい。摺動層１６の材料としては、ポリイミド、フッ素樹脂等が挙げられる。摺動層１６の厚さは、通常、５～１００μｍであり、好ましくは１０～６０μｍである。
　本実施形態の定着ベルト１０は、励磁コイル（熱源）が定着ベルト１０の外側に配置される場合に好適なものである。本実施形態では、定着ベルト１０の内側から順に、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層１１と、非磁性材料からなる第２の発熱層１２と、厚さ３μｍ以下の被覆層１３を設けたが、これに限定されるものではない。励磁コイル（熱源）が定着ベルト１０の内側に配置される場合には、図２に示すように、定着ベルト１０の内側から順に、厚さ３μｍ以下の被覆層１３、非磁性材料からなる第２の発熱層１２、ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層１１とするのが好ましい。
　また、本発明の電磁誘導発熱体は、定着ベルトに好適に用いられるものであるが、転写直後に定着を行なう転写・定着ベルト等にも用いることができる。
　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を５００ｇ／Ｌ、亜リン酸ナトリウムを１５０ｍｇ／Ｌ、硼酸を３０ｇ／Ｌ、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１．０ｇ／Ｌ、二次光沢剤として２－ブチン－１，４－ジオールを２０ｍｇ／Ｌ添加して、所望のスルファミン酸リン電鋳浴を調製した。
　この電鋳浴を６０度、ｐＨを４．５として、外径３４ｍｍのステンレス鋼製の円筒状母型を陰極とし、デポラライズドニッケルを陽極として、１６Ａ／ｄｍ２の電流密度下で電鋳を行ない、母型の外周面に電析体を５０μｍの厚さに形成した。この電析体を有する母型から電析体を引き抜き、内径３４ｍｍ、厚さ５０μｍのニッケルリン合金電鋳からなる第１の発熱層を得た。第１の発熱層は、リンの含有率が０．5質量％である。
　この第１の発熱層上に、以下の電解浴からなる第２の発熱層を形成した。具体的には、まず、硫酸銅を１８０ｇ／Ｌ、硫酸を６０ｇ／Ｌ、チオ尿素を０．０４ｇ／Ｌ、糖蜜を０．８ｇ／Ｌ添加して、所望の硫酸銅電解浴を調整した。次に、この電解浴の浴温を４５℃とし、上記電析体を陰極、含リン銅を陽極として、５Ａ／ｄｍ２の電流密度下でめっきを行い、第１の発熱体上に厚さ１５μｍの銅からなる第２の発熱層を形成した。第２の発熱層は、固有抵抗値が１．７×１０－８Ω・ｍで且つ比透磁率が１．６であった。
　この第２の発熱層上に、上記と同様の方法によりニッケルリン合金からなる厚さ２μｍの被覆層を形成し、これを電解浴から取り出し、電析体の両端部のバリを切り剥がして、３層構造の電磁誘導発熱体を得た。
　（実施例２）
　被覆層の厚さを０．５μｍとした以外は実施例１と同様にして、実施例２の電磁誘導発熱体とした。
　（実施例３）
　被覆層の厚さを３μｍとした以外は実施例１と同様にして、実施例３の電磁誘導発熱体とした。
　（比較例１）
　被覆層を設けなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の電磁誘導発熱体とした。
　（比較例２）
　被覆層の厚みを５μｍとした以外は実施例１と同様にして、比較例２の電磁誘導発熱体とした。
　（実施例４～６及び比較例３、４）
　実施例１～３及び比較例１～２の電磁誘導発熱体の外周面に厚さ３００μｍのシリコーンゴム層を被覆し、さらにシリコーンゴム系の接着剤を介して厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆して実施例４～６、比較例３，４の定着ベルトとした。
　（実施例７）
　ニッケルリン合金からなる被覆層の代わりに、下記の方法により形成したＮｉ－Ｆｅ合金（Ｎｉ２２％：Ｆｅ７８％）からなる厚さ２μｍの被覆層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例７の電磁誘導発熱体とした。
　＜Ｎｉ－Ｆｅ合金からなる被覆層の製造方法＞
　スルファミン酸ニッケル四水塩を１２５ｇ／Ｌ、スルファミン酸第一鉄を１８５ｇ／Ｌ、酢酸ナトリウムを２７ｇ／Ｌ、塩化ニッケルを陽極の電解に必要な量添加して、所望のスルファミン酸鉄電解浴を調整した。
　この電解浴の浴温を３０℃、ｐＨを３とし、第２発熱層を陰極、Ｎｉ－Ｆｅ合金（Ｎｉ４０％：Ｆｅ６０％）を陽極として、５Ａ／ｄｍ２の電流密度下でめっきを行ない、第２発熱層の外周面に電析体を２μｍの厚さに形成し、これを電解浴から取り出し、電析体の両端部のバリを切り剥がして、３層構造の電磁誘導発熱体を得た。
　（実施例８）
　ニッケルリン合金からなる被覆層の代わりに、下記の方法により形成したＮｉ－Ｃｏ合金（Ｎｉ４０％：Ｃｏ６０％）からなる厚さ２μｍの被覆層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例８の電磁誘導発熱体とした。
　＜Ｎｉ－Ｃｏ合金からなる被覆層の製造方法＞
　スルファミン酸ニッケルを８０ｇ／Ｌ、スルファミン酸コバルトを１６ｇ／Ｌ、臭化ニッケルを１４ｇ／Ｌ、および硼酸を３０ｇ／Ｌ添加して、所望のスルファミン酸コバルトの電解浴を調製した。
　この電解浴の浴温を５０℃、ｐＨを３とし、第２発熱層を陰極、Ｎｉ－Ｃｏ合金（Ｎｉ７５％：Ｃｏ２５％）を陽極として、５Ａ／ｄｍ２の電流密度下でめっきを行ない、第２発熱層の外周面に電析体を２μｍの厚さに形成し、これを電解浴から取り出し、電析体の両端部のバリを切り剥がして、３層構造の電磁誘導発熱体を得た。
　（実施例９）
　ニッケルリン合金からなる被覆層の代わりに、下記の方法により形成したＮｉ－Ｍｎ合金（Ｎｉ９９．２％：Ｍｎ０．８％）からなる厚さ２μｍの被覆層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例９の電磁誘導発熱体とした。
　＜Ｎｉ－Ｍｎ合金からなる被覆層の製造方法＞
　スルファミン酸ニッケルを８０ｇ／Ｌ、スルファミン酸マンガン３０ｇ／Ｌ、硼酸を３０ｇ／Ｌ、活性剤を３７５ｇ／Ｌ添加して、所望のスルファミン酸マンガン電解浴を調製した。
　この電解浴の浴温を５５℃、ｐＨを３．５とし、第２発熱層を陰極、デポラライズドニッケルを陽極として、電流密度４Ａ／ｄｍ２の下でめっきを行ない、第２発熱層の外周面に電析体を２μｍの厚さに形成し、これを電解浴から取り出し、電析体の両端部のバリを切り剥がして、３層構造の電磁誘導発熱体を得た。
　（実施例１０）
　ニッケルリン合金からなる被覆層の代わりに、下記の方法により形成したニッケルからなる厚さ２μｍの被覆層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例１０の電磁誘導発熱体とした。
　＜Ｎｉからなる被覆層の製造方法＞
　スルファミン酸ニッケルを４５０ｇ／Ｌ、硼酸を３０ｇ／Ｌ、サッカリンを２ｇ／Ｌ、ブチンジオールを０．３ｇ／Ｌ添加して、所望のスルファミン酸電解浴を調製した。
　この電解浴を、浴温を５０℃、ｐＨを４．５、デポラライズドニッケルを陽極として、電流密度２０Ａ／ｄｍ２の下でめっきを行ない、第２発熱層の外周面に電析体を２μｍの厚さに形成し、これを電解浴から取り出し、電析体の両端部のバリを切り剥がして、３層構造の電磁誘導発熱体を得た。
　（実施例１１～１４）
　実施例７～１０の電磁誘導発熱体の外周面に厚さ３００μｍのシリコーンゴム層を被覆し、さらにシリコーンゴム系の接着剤を介して厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆して実施例１１～１４の定着ベルトとした。
　（試験例１）発熱試験
　実施例１～３及び実施例７～１０、比較例１，２で得られた電磁誘導発熱体をパナソニック(株)製のＩＨ調理器 ＫＺ－ＰＨ３０Ｐに使用して以下の発熱試験を行なった。
　各電磁誘導発熱体を、１００ｍｍ×１２０ｍｍの大きさの試験片に切り出し、この試験片を上記調理器の中央部に置いた。そして、純水５００ｍｌと温度センサーとを入れた２０００ｍｌ入りのビーカーを試験片の真上に乗せて、周波数２０ＫＨｚ・投入電力７００Ｗで加熱し、純水が３５℃から１００℃となる時間を測定した。なお、各５回測定し、平均値を時間とした。測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

　（試験例２）耐久試験
　実施例４～６及び実施例１１～１４、比較例３，４にて得られた定着ベルトを、プリンター(Ｃｏｌｏｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｊｅｔ　５５５０ｄｎ;ＨＰ社製)に組み込んで、以下の耐久試験を行なった。
　得られた定着ベルトを、上記プリンターに組み込み、電磁誘導加熱により、設定温度２００℃として２００時間の空回転試験を行い、２００時間後の定着ベルトの状態を観察し、耐久性を評価した。２００時間後、剥離がない場合を○、剥離が発生した場合を×とした。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（結果のまとめ）
　実施例１～３及び実施例７～１０の電磁誘導発熱体は、１００℃となる時間が４１５秒以下であり、被覆層を設けていない比較例１と同程度の発熱効率であり、発熱効率に優れるものであった。また、これらを用いて得た定着ベルトは、耐久性に優れるものであった。すなわち、本発明の電磁誘導発熱体は、発熱効率に優れ、耐久性に優れるものであった。
　これに対し、被覆層の厚さが５μｍの比較例２では、１００℃となる時間が４３６秒であり、発熱効率の低下が大きいものであった。また、被覆層を設けなかった比較例１を用いて得た比較例３の定着ベルトは、剥離が発生し、耐久性に劣るものであった。
　以上より、非磁性金属層の外周面に被覆層を３μｍ以下で被覆することにより、非磁性金属層が保護されて、耐久性に優れるものとなり、又、誘導加熱による発熱効率をほとんど低下させることがなく、高い発熱効率及び高耐久性を両立した電磁誘導発熱体及び定着ベルトを得ることができることがわかった。
１０　定着ベルト
１１　第１の発熱層
１２　第２の発熱層
１３　被覆層
１４　弾性層
１５　離型層
１６　摺動層

Claims (12)

  1. ニッケル電鋳からなる無端ベルト状の第１の発熱層と、非磁性材料からなる第２の発熱層と、厚さ３μｍ以下の被覆層とを具備し、前記第１の発熱層、前記第２の発熱層、及び前記被覆層が順に積層されていることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  2. 請求項１に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層は、前記第２の発熱層の材料よりも耐食性を有する金属材料からなることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  3. 請求項１又は２に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層は、ニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層はメッキにより得たものであることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記被覆層はメッキにより得たものであることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第１の発熱層は、リンの含有率が０．０５質量％以上、1質量％以下であることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、ニッケルよりも固有抵抗値が小さい材料から形成されていることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、固有抵抗値が２．８×１０－８Ω・ｍ以下で且つ比透磁率が２以下の材料から形成されていることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、金、銅、銀、又はアルミニウムからなることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体において、前記第２の発熱層は、厚みが表皮深さ以下であることを特徴とする電磁誘導発熱体。
  11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の電磁誘導発熱体を具備し、さらに、最外層として離型層を具備することを特徴とする定着ベルト。
  12. 請求項１１に記載の定着ベルトにおいて、前記離型層は、弾性層を介して設けられていることを特徴とする定着ベルト。
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