JP6387843B2 - 定着ベルト、定着部材、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着ベルト、定着部材、定着装置及び画像形成装置に関する。

近年、電磁誘導加熱方式により定着ベルトを加熱して定着を行う画像形成装置用の定着装置が提案されている。
例えば特許文献１には、両端部が回転可能に支持された金属製の筒状体を備え、前記筒状体は、軸方向の中央部に比べて端部が厚肉の厚肉部とされ、加圧回転体によって加圧される外周面の加圧領域において、断面形状が端部から中央部に渡って変化されると共に記録媒体上の現像剤を加熱する加熱回転体が開示されている。

特許文献２には、軸方向の中央部に比べて端部が厚肉の厚肉部とされた金属製の樹脂基材を備え、前記軸方向の断面形状が端部から中央部に渡って変化して記録媒体上の現像剤を加熱する加熱用ベルトと、前記加熱用ベルトの両端部を回転可能に支持する支持手段と、前記加熱用ベルトを加熱する加熱手段と、両端部が回転可能に支持され前記加熱用ベルトの外周面を加圧する加圧回転体と、前記加熱用ベルトの内側に設けられ前記加圧回転体の加圧力を受ける受部材と、を有する定着装置が開示されている。

特許文献３には、表面側に周方向における圧縮方向の残留応力を生じさせる表面処理部を有する金属層を備える無端状の定着ベルトが開示されている。

特開２０１０−２２４１８６号公報 特開２０１０−２２４１８５号公報 特開２０１２−２９３１号公報

本発明は、管状の樹脂基材と、前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の両端部と中央部において、金属保護層の厚みが同じであること及び結晶子サイズが同じであることのいずれか一方又は両方を満たす定着ベルトに比べ、前記一端部における金属層の亀裂の発生が抑制される電磁誘導加熱方式の定着ベルトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。

請求項１に係る発明は、管状の樹脂基材と、
前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、
前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の少なくとも一端部において、厚みが中央部における厚みよりも大きく、且つ、結晶子サイズが中央部における結晶子サイズよりも小さい厚肉部を有する金属保護層と、
を有する定着ベルトである。

請求項２に係る発明は、
前記金属保護層の前記一端部のうち少なくとも末端領域に前記厚肉部を有する請求項１に記載の定着ベルトである。

請求項３に係る発明は、
前記金属保護層がニッケルを含む層である請求項１又は請求項２に記載の定着ベルトである。

請求項４に係る発明は、
前記樹脂基材の引張り強度が２００ＭＰａ以上である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着ベルトである。

請求項５に係る発明は、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトの前記金属保護層の前記厚肉部を有する一端部に固定され、前記定着ベルトに回転を伝達する回転伝達手段と、
を有する定着部材である。

請求項６に係る発明は、
請求項５に記載の定着部材と、
前記定着部材の前記定着ベルトの外周面を加圧し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記定着部材と共に挟み込む加圧部材と、
前記定着ベルトの前記金属発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導発熱装置と、
を有する定着装置である。

請求項７に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項６に記載の定着装置と、
を有する画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、管状の樹脂基材と、前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の両端部と中央部において、金属保護層の厚みが同じであること及び結晶子サイズが同じであることのいずれか一方又は両方を満たす定着ベルトに比べ、前記一端部における金属層の亀裂の発生が抑制される電磁誘導加熱方式の定着ベルトが提供される。

請求項２に係る発明によれば、前記金属保護層の前記一端部のうち末端領域以外の領域に前記厚肉部を有する場合に比べ、前記一端部における金属層の亀裂の発生が抑制される電磁誘導加熱方式の定着ベルトが提供される。

請求項３に係る発明によれば、前記金属保護層がニッケルを含まず、鉄を含んで構成された層である場合に比べ、耐食性・耐薬品性に優れた金属保護層を有する電磁誘導加熱方式の定着ベルトが提供される。

請求項４に係る発明に係る発明によれば、前記樹脂基材の引張り強度が２００ＭＰａ未満である場合に比べ、前記一端部における金属層の亀裂の発生が抑制される電磁誘導加熱方式の定着ベルトが提供される。

請求項５に係る発明によれば、管状の樹脂基材と、前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の両端部と中央部において、金属保護層の厚みが同じであること及び結晶子サイズが同じであることのいずれか一方又は両方を満たす定着ベルトと前記定着ベルトの前記金属保護層の一端部に固定され、前記定着ベルトに回転を伝達する回転伝達手段と、を有する定着部材に比べ、回転伝達手段が固定された一端部における定着ベルトの金属層の亀裂の発生が抑制される電磁誘導加熱方式の定着ベルト部材が提供される。

請求項６又は７に係る発明によれば、管状の樹脂基材と、前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の両端部と中央部において、金属保護層の厚みが同じであること及び結晶子サイズが同じであることのいずれか一方又は両方を満たす定着ベルトを適用した場合に比べ、定着ベルトの前記一端部における金属層の亀裂の発生が抑制される定着装置又は画像形成装置が提供される。

本実施形態に係る定着ベルトの層構成の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る定着ベルトの一例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る定着ベルトの金属保護層における非通紙領域（端部）の厚肉部の結晶子と通紙領域（中央部）の結晶子の関係を示す概略図である。 本実施形態に係る定着ベルトの一端部において金属保護層の厚肉部を形成する方法の一例を示す概略図である。 金属保護層の厚肉部が形成された一端部に駆動ギアを有する本実施形態に係る定着ベルトの一例を示す図である。 本実施形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 定着ベルトの一端部に駆動ギアが接着された定着部材の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＜定着ベルト＞
本実施形態に係る定着ベルトは、管状の樹脂基材と、前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の少なくとも一端部において、厚みが中央部における厚みよりも大きく、且つ、結晶子サイズが中央部における結晶子サイズよりも小さい厚肉部（以下、「結晶子が微細化された厚肉部」又は単に「厚肉部」と称する場合がある。）を有する金属保護層と、を有する。

電磁誘導加熱方式による定着装置では、例えば、管状の基材層の外周面に、電磁誘導発熱する金属発熱層、金属発熱層を保護する金属保護層等が積層された構成を有する定着ベルトが用いられ、両端部を除く中央部に未定着のトナー像が形成された記録媒体が通過することで記録媒体の表面にトナー像が定着させる。

図８は、定着ベルトの一端部に駆動ギア（回転伝達手段の一例）が固定された定着部材の一例を示す概略図である。図８に示すように、定着ベルト１１０の幅方向（軸方向）の一端部には回転機構として駆動ギア１０２が接着されており、記録媒体の表面に形成された未定着のトナー像を定着させる際、駆動ギア１０２が図示しないモータから回転力を受けて回転駆動し、駆動ギア１０２を介して定着ベルト１１０に回転力が伝達されることで定着ベルト１１０が周方向に回転する。

このように一端部に接着された駆動ギア１０２を介して定着ベルト１１０が回転されると、定着ベルト１１０の駆動ギア１０２が接着されている部分の周囲で応力が集中し、使用時間が長くなるにつれて金属層（金属保護層及び金属発熱層）に亀裂１０４が発生し易い。特に金属発熱層の亀裂１０４がベルト中央部の通紙領域まで伸展するとトナー像の定着に必要な発熱量が得られず、定着不良の原因となる可能性がある。

本実施形態に係る定着ベルトを用いることで金属層の亀裂の発生が抑制される。その理由は以下のように考えられる。すなわち、ベルトの一端部において金属保護層を厚くした厚肉部を有することで金属保護層のヤング率が向上し、また、厚肉部において結晶子を微細化することで残留圧縮応力が付与され、金属保護層の亀裂に対する耐久性が向上する。金属保護層に亀裂が発生し難くなることで、金属保護層によって保護される金属発熱層の亀裂の発生も抑制されると考えられる。

図１は、本実施形態に係る定着ベルトの一例を示す概略構成図であり、図２は、図１に示す定着ベルトの概略斜視図である。図１に示す定着ベルト１０は、管状の樹脂基材１０Ａの外周面上に、下地金属層１０Ｂ、電磁誘導作用により自己発熱する金属発熱層１０Ｃと、金属保護層１０Ｄと、弾性体層１０Ｅと、離型層１０Ｆと、が順に積層された層構成を有する無端ベルトである。

本実施形態に係る定着ベルト１０は、定着装置に組み込まれたときに、図２に示すように、ベルト幅方向中央部においてトナー像１４が形成された記録媒体が通過する通紙領域１０Ｋと、ベルト幅方向両端部において記録媒体が通過しない非通紙領域１０Ｊと、を有する。

図３は、本実施形態に係る定着ベルトの金属保護層における厚肉部の結晶子と通紙領域１０Ｋの結晶子の関係を概略的に示している。なお、図３では、下地金属層１０Ｂと離型層１０Ｆは省略されている。図３に示すように、本実施形態に係る定着ベルト１０の金属保護層１０Ｄは、幅方向一端部の非通紙領域１０Ｊにおいて厚みが通紙領域１０Ｋの厚みよりも大きい厚肉部１０ＤＦを有し、厚肉部１０ＤＦにおける結晶子サイズが通紙領域１０Ｋの結晶子サイズよりも小さくなっている。

以下、本実施形態に係る定着ベルト１０を構成する各層についてより詳細に説明する。なお、各層の符号は、省略して説明する場合がある。

［樹脂基材１０Ａ］
樹脂基材１０Ａは、隣接して設けられた金属発熱層１０Ｃが発熱した状態でも物性の変化が少なく、高強度を維持する層であることがよい。このため、樹脂基材１０Ａは、主として耐熱性樹脂から構成されることが好ましい（本明細書において、「主として」、「主成分」とは、質量比で５０％以上であることを意味し、以下も同義である）。

耐熱性樹脂から主に構成される樹脂基材１０Ａの場合、定着ベルトの内周面と接触する押圧部材との摺動性が確保され、押圧部材の寿命が延長される。更に、耐熱性樹脂には断熱効果があるため、金属発熱層１０Ｃで発生した熱を押圧部材へ逃がすことなく効率よく使われる。

樹脂基材１０Ａを構成しうる耐熱性樹脂としては、ポリイミド、芳香族ポリアミド、サーモトロピック液晶ポリマー等の液晶材料など、高耐熱・高強度樹脂等が挙げられるが、これら以外にも、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミドアミド等が用いられる。これらの中でも、ポリイミドが望ましい。
また、耐熱性樹脂中に断熱効果のある充填材を加えたり、耐熱性樹脂を発泡させることにより、断熱効果を更に向上させてもよい。

樹脂基材１０Ａの厚さは、定着ベルトの長期に渡る繰り返しの周動搬送を実現する剛性と柔軟性とを両立させる観点から、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が望ましく、３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲がより望ましい。

また、金属層の亀裂の発生を抑制する観点から、樹脂基材１０Ａの引張り強度は、後述のように測定した引張り強度が２００ＭＰａ以上（望ましくは２５０ＭＰａ以上）を満たすことが好ましい。樹脂基材の引張り強度は、樹脂の種類、充填材の種類及び添加量によって調整することができる。

［下地金属層１０Ｂ］
下地金属層１０Ｂは、例えば、耐熱性樹脂で構成される樹脂基材１０Ａの外周面に金属発熱層１０Ｃを電解めっき法により形成するために予め形成される層であり、必要に応じて設けられる。
金属発熱層１０Ｃの形成方法としては、コスト等の観点から電解めっき法が望ましいが、主に樹脂で構成される樹脂基材１０Ａを用いる場合は、直接電解めっきを行うことが困難である。そこで、金属発熱層１０Ｃ形成のため、下地金属層１０Ｂが必要となる。

樹脂基材１０Ａの外周面に下地金属層１０Ｂを形成する方法としては、無電解めっき法、スパッタリング法、蒸着法等が挙げられ、成膜容易性の観点から化学めっき法（無電解めっき法）が望ましく、中でも一般的な無電解ニッケル層が望ましい。

なお、無電解めっき法によって樹脂基材１０Ａの外周面に下地金属層１０Ｂを形成する前に、金属粒子が付着し易いように、樹脂基材１０Ａの外周面の表面粗さを予め粗くする処理（粗面化処理）を施してもよい。粗面化処理としては、例えば、アルミナ砥粒等を用いたサンドブラスト、切削、サンドペーパーがけ等により、樹脂基材１０Ａの表面を粗面化する方法が挙げられる。

下地金属層１０Ｂの厚さは０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲が望ましく、０．３μｍ以上３μｍ以下の範囲がより望ましい。

なお、本実施形態に係る定着ベルトを構成する各層の厚みは、定着ベルトの円筒体の周方向、軸方向について断面を作製し、走査型電子顕微鏡（日本電子社製「ＪＳＭ６７００Ｆ」）の加速電圧２．０ｋＶ、５０００倍における観察像から膜厚を測定した値である。

［金属発熱層１０Ｃ］
金属発熱層１０Ｃは、磁界が印加された際にこの層内に発生する渦電流により発熱する機能を有する発熱層であり、電磁誘導作用を生ずる金属で構成される。
電磁誘導作用を生ずる金属としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛などの単一金属、又は、２種類以上の金属を含む合金を選択してもよい。コスト、発熱性能、及び加工性を考慮すると、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロムが適しており、その中でも特に、銅又は銅を主成分とする合金が望ましい。

金属発熱層１０Ｃは、周知の方法、例えば電解めっき処理を施すことで形成される。

金属発熱層１０Ｃの厚さは、その金属材質により最適な厚さが異なるが、例えば銅を金属発熱層１０Ｃに用いる場合、効率的に発熱させる観点から、金属発熱層１０Ｃの厚さは３μｍ以上５０μｍの範囲であることが好ましく、３μｍ以上３０μｍの範囲であることがより好ましく、５μｍ以上２０μｍの範囲であることがさらに好ましい。

［金属保護層１０Ｄ］
金属保護層１０Ｄは、金属発熱層１０Ｃの膜強度を向上させ、繰り返しの変形による亀裂や、長時間の繰り返し加熱による酸化劣化等を抑制し、発熱特性を維持するために、金属発熱層１０Ｃの上に金属発熱層１０Ｃと接触して設けられる層である。

金属保護層１０Ｄには、薄膜で破断強度があり、耐久性・耐酸化性が高いものが良く、耐酸化金属であることが望ましい。具体的には、例えば、銅、又はニッケルを含んで構成されることがよく、特に、繰り返しの変形による亀裂の発生、及び繰り返し加熱での酸化劣化等の抑制の点から、耐酸化金属であるニッケル（又はニッケル合金）であることが望ましい。

本実施形態に係る定着ベルト１０の金属保護層１０Ｄは、幅方向一端部の非通紙領域１０Ｊにおいて厚みが通紙領域１０Ｋの厚みよりも大きい厚肉部１０ＤＦを有し、厚肉部１０ＤＦにおける結晶子サイズが通紙領域１０Ｋの結晶子サイズよりも小さくなっている。

金属保護層１０Ｄの厚さは、その材質により最適な厚さが異なるが、例えばニッケルによって金属保護層１０Ｄを形成する場合は、破断強度の不足による亀裂発生を抑制する一方、柔軟性得られ、膜自体の熱容量が大きくなりすぎず、ウォームアップ時間を短く抑える観点から、通紙領域１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの厚さは２μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましく、２μｍ以上１５μｍ以下の範囲であることがより好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。

一方、通紙領域１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦの厚みは、９μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましく、９μｍ以上１５μｍ以下の範囲であることがより好ましく、１０μｍ以上１５μｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。

また、通紙領域１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦの厚みと通紙領域１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの厚みとの差は、１００ｎｍ以上３μｍ以下の範囲であることが好ましく、５００ｎｍ以上２．５μｍ以下の範囲であることがより好ましく、１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。

また、本実施形態に係る定着ベルト１０は、金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦにおける結晶子サイズが通紙領域１０Ｋの結晶子サイズよりも小さくなっている。
通紙領域１０Ｋにおける金属保護層１０Ｄの結晶子サイズは１４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、１５０ｎｍ以上１９０ｎｍ以下の範囲であることがより好ましく、１６０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。
一方、金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦにおける結晶子サイズは、４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、５０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の範囲であることがより好ましく、６０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の範囲であることがさらに好ましい。

なお、本実施形態において、金属保護層１０Ｄにおける結晶子サイズは、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により金属結晶子の粒径を測定したて求める。具体的には、Ｘ線回折装置として、リガク社製、全自動水平型多目的Ｘ線回折装置 SmartLabを用いて測定される。

‐金属保護層１０Ｄの形成方法‐
金属保護層１０Ｄを形成する方法としては、薄膜での加工性も考慮した場合、電解めっき法が好ましく、中でも強度が高い電解ニッケルめっきがより好ましい。

本実施形態に係る金属保護層１０Ｄを電解めっき法により形成する場合、ベルト幅方向の少なくとも一端部において厚みが中央部における厚みよりも大きくなるように電解めっき法を行う。例えば、金属発熱層１０Ｃ上に電解めっき法によって一端部（非通紙領域）も含め、通紙領域の厚さに相当する金属保護層１０Ｄを形成する。次いで、通紙領域をマスキングした状態で電解めっきを再度行うことで一端部における金属保護層の厚みを通紙領域の金属保護層の厚みよりも厚くする。このとき、金属保護層の通紙領域となる中央部と非通紙領域となる端部との境界における段差を抑制するため、非通紙領域と通紙領域との境界となる位置から末端に向けて厚みが大きくなるように厚みに傾斜を持たせることが好ましい。

図４は、一端部の金属保護層１０Ｄの厚みに傾斜をつけて厚膜化する方法の一例を示している。まず、金属発熱層１０Ｃ上に電解めっき法によって通紙領域の厚さに相当する金属保護層１０Ｄを形成する。次いで、図４に示すように、金属保護層１０Ｄの一端部において厚肉部１０ＤＦを形成する領域以外にマスキング３２を施し、管状体（被めっき物）３０の金属発熱層１０Ｄが露出した末端がめっき液３６中で平面電極３４に近くなるように傾けた状態で管状体３０を周方向に回転させながら電解めっきを行う。このような方法によれば、平面電極３４に近い位置、すなわち末端に近いほど金属保護層１０Ｄの厚みが大きくなり、厚みが傾斜した厚肉部１０ＤＦを有する金属保護層１０Ｄを形成することができる。

なお、金属層における亀裂の発生を抑制するため、非通紙領域となる一端部のできるだけ広い領域で結晶子が微細化された厚肉部１０ＤＦが形成されていることが好ましいが、非通紙領域全体が厚肉部１０ＤＦである必要なく、非通紙領域の少なくとも一部において厚肉部１０ＤＦが形成されていればよい。金属層の亀裂の発生を抑制する観点から、一端部のうち少なくとも駆動ギアが接着される末端領域（ベルト幅方向の一端部の非通紙領域のうち、ベルト末端を含む領域）に厚肉部１０ＤＦが形成されていることが好ましい。
また、両端部の非通紙領域において金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦを形成する場合は、他方の端部についても同様にして厚肉部１０ＤＦを形成すればよい。

非通紙領域における金属保護層１０Ｄに厚肉部１０ＤＦを形成した後、厚肉部１０ＤＦの結晶子サイズが通紙領域における金属保護層１０Ｄの結晶子サイズよりも小さくなるように微細化加工を施す。金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦの結晶子を微細化する方法は特に限定されないが、厚肉部１０ＤＦにショットピーニングを施す方法が挙げられる。

具体的には、非通紙領域に厚肉部１０ＤＦを有する金属保護層１０Ｄを形成した後、厚肉部１０ＤＦに対して、粒径１０μｍ以上２００μｍ以下のガラスビーズ等の粒子を予め定められた吐出圧力により、例えば、噴射速度１００ｍ／ｓｅｃ以上で粒子を噴射する。

金属保護層１０Ｄの厚肉部１０ＤＦに粒子を噴射することにより、結晶子の微細化が行われ、緻密な高硬度で靭性に富む組織が得られる。そして、表面の内部残留圧縮応力が高められる。

［弾性体層１０Ｅ］
弾性体層１０Ｅは、記録媒体上のトナー像の凹凸に追従して、定着ベルトの表面がトナー像に密着する役割を担う層である。特に、カラー画像を形成する場合、弾性体層１０Ｅにより、記録媒体及びトナー像の加熱ムラによる発色性低下及び光沢ムラが抑制された画像が得られる。また、弾性体層１０Ｅが加圧部材との接触領域内で変形し、低荷重でも接触幅が得られことから、プロセス速度（記録媒体の搬送速度）が速くなってもトナー像への熱の受け渡しがなされて定着が行われ、白黒画像を形成する場合でも、高速化が実現される。

弾性体層１０Ｅは、例えば、１００Ｐａの外力印加により変形させても、もとの形状に復元する材料から構成されることがよい。
弾性体層１０Ｅを構成する材料としては、公知の弾性材料が挙げられる。弾性材料としては、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性のゴムを用いることが望ましい。この耐熱性のゴムとしては、例えば、東レダウコーニングシリコーン社製の液状シリコーンゴムＳＥ６７４４や、ＤｕＰｏｎｔ Ｄｏｗ ｅｌａｓｔｍｅｒｓ社製のバイトンＢ−２０２等が挙げられる。

弾性体層１０Ｅの厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲がよく、望ましくは０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

［離型層１０Ｆ］
離型層１０Ｆは、記録媒体と接触する側の面（外周面）に、定着時に溶融状態のトナー像が固着するのを抑制する役割を担う層である。離型層１０Ｆは、必要に応じて設けられる。

離型層１０Ｆは、フッ素系化合物等の低表面エネルギー材料を主成分として含んで構成されることがよい。フッ素系化合物としては、例えば、フッ素ゴムや、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、「ＰＦＡ」という）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」という）等のフッ素樹脂などが挙げられるが、特に限定されるものではない。

離型層１０Ｆの厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが望ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲であることがより望ましい。離型層１０Ｆの厚さが１０μｍ以上であることにより、用紙の縁部での繰り返し摩擦による離型層１０Ｆの摩滅が抑制される。また、離型層１０Ｆの厚さが１００μｍ以下であることにより、表面の柔軟性が保たれ、定着画像の粒状性が維持され、ウォームアップ時間も短縮される。

弾性体層１０Ｅと離型層１０Ｆの形成は公知の方法を適用すればよく、例えば塗布法によって金属保護層１０Ｄ上に順次形成すればよい。
金属保護層１０Ｄ上に、弾性体層１０Ｅと離型層１０Ｆを塗布法により形成する場合には、これらの層を塗布形成する前に、金属保護層１０Ｄ表面や弾性体層１０Ｅ表面に必要に応じて適切なプライマー材料による前処理を行うことが望ましい。この前処理を行うことにより各層間の接着性がより向上される。

また、金属保護層１０Ｄ上に、弾性体層１０Ｅ及び離型層１０Ｆを塗布法により積層形成する場合には、塗布形成された塗膜を加熱処理する工程を経て弾性体層１０Ｅ及び離型層１０Ｆが形成される。この塗膜の加熱処理に際しては、不活性ガス（窒素ガス・アルゴンガス等）雰囲気下で行ってもよい。

＜定着部材＞
本実施形態に係る定着部材は、前記本実施形態に係る定着ベルトと、前記定着ベルトの前記金属保護層の前記厚肉部を有する一端部に固定され、前記定着ベルトに回転を伝達する回転伝達手段と、を有する。

図５は、本実施形態に係る定着ベルトの一端部に定着ベルトに回転を伝達する回転伝達手段として駆動ギアを設けた一例を概略的に示している。本実施形態に係る定着ベルト１０は、定着ベルト１０を周方向に回転させるため一端部に駆動ギア４２が固定された状態で定着装置に組み込まれる。
図５に示す定着ベルト部材は、定着ベルト１０の金属保護層の結晶子が微細化された厚肉部を有する一端部において駆動ギア４２が接着されている。具体的には、管状の定着ベルト１０の金属保護層の結晶子が微細化された厚肉部を有する一端部に、定着ベルト１０を周方向に回転させる駆動部材としての駆動ギア４２が設けられている。駆動ギア４２の定着ベルト１０側には、定着ベルト１０の内周面と面接触するように凸状のフランジ部材４４が一体的に形成されている。このフランジ部材４４の外周面と定着ベルト１０の内周面（樹脂基材１０Ａ）が接着剤で接着されており、図示せぬモータから回転力を受けて回転駆動する駆動ギア４２は、このフランジ部材４４を介して定着ベルト１０に回転力を伝達するようになっている。

なお、本実施形態に係る定着部材では、金属層の亀裂を抑制する観点から、ベルト一端部において、少なくとも駆動ギア４２のフランジ部材４４と接着されている末端領域の金属保護層が厚肉部１０ＤＦとなっていることが好ましい。

＜定着装置＞
本実施形態に係る定着ベルトは、前記本実施形態に係る定着部材と、前記定着部材の前記定着ベルトの外周面を加圧し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記定着部材と共に挟み込む加圧部材と、前記定着ベルトの前記金属発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導発熱装置と、を有する。

図６は、本実施形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る定着装置１００は上記本実施形態に係る定着ベルト１０を備える電磁誘導方式の定着装置である。図６に示すごとく、定着ベルト１０の一部を加圧するよう加圧ロール（加圧部材）１１が配置され、効率的に定着を行う観点で定着ベルト１０と加圧ロール１１との間に接触領域（ニップ）が形成され、定着ベルト１０は加圧ロール１１の周面に沿った形に湾曲している。また、記録媒体の剥離性を確保する観点で前記接触領域（ニップ）の末端において定着ベルトが屈曲する屈曲部が形成される。

加圧ロール１１は、樹脂基材１１Ａ上にシリコーンゴム等による弾性体層１１Ｂが形成され、さらに弾性体層１１Ｂ上にフッ素系化合物による離型層１１Ｃが形成されて構成されている。

定着ベルト１０の内側には、加圧ロール１１と対向する位置に対向部材１３が配置されている。対向部材１３は、金属、耐熱樹脂、耐熱ゴム等からなり、定着ベルト１０の内周面に接して局所的に圧力を高めるパッド１３Ｂと、パッド１３Ｂを支持する支持体１３Ａを有している。

定着ベルト１０を中心として加圧ロール１１（加圧部材の一例）と対向する位置には、電磁誘導コイル（励磁コイル）１２ａを内蔵した電磁誘導発熱装置１２が設けられている。電磁誘導発熱装置１２は、電磁誘導コイルに交流電流を印加することにより、発生する磁場を励磁回路で変化させ、定着ベルト１０の金属発熱層１０Ｃに渦電流を発生させる。この渦電流が金属発熱層１０Ｃの電気抵抗によって熱（ジュール熱）に変換され、結果的に定着ベルト１０の表面が発熱する。
なお、電磁誘導発熱装置１２の位置は図６に示す位置に限定されず、例えば、定着ベルト１０の接触領域に対して回転方向Ｂの上流側に設置されていてもよいし、定着ベルト１０の内側に設置されていてもよい。

本実施形態に係る定着装置１００では、定着ベルト１０の金属保護層の厚肉部が形成された端部に固定されたギア（図６では不図示）に不図示の駆動装置により駆動力が伝達されることで、定着ベルト１０が矢印Ｂ方向に自己回転し、定着ベルト１０の回転に伴って加圧ロール１１は逆方向、すなわち矢印Ｃ方向に回転する。
未定着トナー像１４が形成された記録媒体１５は、矢印Ａ方向に、定着装置１００における定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域（ニップ）に通され、未定着トナー像１４が溶融状態として圧力が加えられて記録媒体１５に定着される。

＜画像形成装置＞
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる本実施形態に係る定着装置と、を有する。

図７は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置２００は、図７に示すように、感光体（像保持体の一例）２０２、帯電装置２０４、レーザー露光装置（潜像形成装置の一例）２０６、ミラー２０８、現像装置２１０、中間転写体２１２、転写ロール（転写装置の一例）２１４、クリーニング装置２１６、除電装置２１８、定着装置１００、及び給紙装置（給紙ユニット２２０、給紙ローラ２２２、レジストローラ２２４、及び、記録媒体ガイド２２６）を備えている。

この画像形成装置２００で画像形成を行う場合、まず、感光体２０２に近接して設けられた非接触型の帯電装置２０４が、感光体２０２の表面を帯電させる。

帯電装置２０４により帯電した感光体２０２の表面に各色の画像情報（信号）に応じたレーザー光が、ミラー２０８を介してレーザー露光装置２０６より照射されて静電潜像が形成される。

現像装置２１０は、感光体２０２の表面に形成された潜像にトナーを付与することによりトナー像を形成する。現像装置２１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーをそれぞれ収容した各色の現像器（不図示）を備えており、現像装置２１０が矢印方向に回転することにより、感光体２０２の表面に形成されている潜像に各色のトナーを付与し、トナー像が形成される。

感光体２０２の表面に形成された各色のトナー像は、感光体２０２と中間転写体２１２との間に印加されたバイアス電圧により、感光体２０２と中間転写体２１２との接触部において、各色のトナー像毎に画像情報と一致するように中間転写体２１２の外周面に重ねて転写される。

中間転写体２１２は、外周面が感光体２０２の表面に接触し矢印Ｅ方向に回転する。
中間転写体２１２の周囲には、感光体２０２の他に、転写ロール２１４が設けられている。

カラーのトナー像が転写された中間転写体２１２は矢印Ｅ方向に回転する。中間転写体２１２上のトナー像は、転写ロール２１４と中間転写体２１２との接触部において、給紙装置によって接触部に矢印Ａ方向に搬送されてきた記録媒体１５の表面に転写される。

なお、中間転写体２１２と転写ロール２１４との接触部への給紙は、給紙ユニット２２０に収納された記録媒体が、給紙ユニット２２０に内蔵された不図示の記録媒体押し上げ手段により給紙ローラ２２２に接触する位置まで押し上げられ、その記録媒体１５が給紙ローラ２２２に接触した時点で、給紙ローラ２２２及びレジストローラ２２４が回転することにより記録媒体ガイド２２６に沿って矢印Ａ方向に搬送されることにより行われる。

記録媒体１５の表面に転写されたトナー像は、矢印Ａ方向に移動し、定着ベルト１０と加圧ロール１１との接触領域（ニップ）では、トナー像１４は溶融状態で記録媒体１５の表面に押圧され、記録媒体１５の表面に定着される。これにより、記録媒体の表面に定着した画像が形成される。

中間転写体２１２の表面にトナー像を転写した後の感光体２０２の表面はクリーニング装置２１６によって清掃される。
感光体２０２の表面はクリーニング装置２１６によって清掃された後、除電装置２１８によって除電される。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
・樹脂基材Ｘの作製
ポリイミド前駆体（ポリイミドワニス「Ｕ−イミドＡＨ」（ユニチカ社製））のＮＭＰ溶液を、φ３０ｍｍの金型上にフローコートにて塗布し、３８０℃までステップ昇温（２５℃→１２０℃１ｈｒ→２５０℃１ｈｒ→３８０℃１ｈｒ→２５℃）して焼成した。
これにより、内径３０ｍｍ、膜厚６０μｍのポリイミド（樹脂単一層）のみによるシームレス樹脂管状体を得た。

こうして得られた管状の樹脂基材Ｘは、内径３０ｍｍ、厚み６０μｍ、幅４００ｍｍであった。

上記のようにして得られた内径３０ｍｍ、厚み６０μｍ、幅４００ｍｍの管状のポリイミド基材（以降、「ＰＩ基材」と略記）の表面を、液体ホーニング装置（不二精機製ＬＨ−８ＴＴＨｉＳ）を用い、粗面化処理（表面粗さＲａ＝０．５μｍ以上１．０μｍ以下）した。
ホーニング条件は砥粒＃３２０、噴射圧０．３ＭＰａ、噴射距離１００ｍｍ、処理時間１．５分で実施した。
そして、粗面化されたＰＩ基材の表面の砥粒をイオン交換水にて洗い流した後、圧縮空気でＰＩ基材表面の水分を除去した。

・金属下地層の形成
次に、ＰＩ基材をめっき治具に組み込み、無電解めっき処理により厚み０．５μｍの無電解銅めっき層（金属下地層）を形成した。

・金属発熱層の形成
無電解銅めっき層（金属下地層）を形成した後、めっき治具両端に電極をセットし、硫酸銅めっき液により電解めっき処理を施し、厚み１０μｍの電解銅めっき層（金属発熱層）を形成した。

・金属保護層の形成
次いで、ニッケルイオンを含むめっき液に浸漬してニッケルの電解めっきを行い、厚み約９μｍの電解ニッケル層を形成した。
さらに、片端の４０ｍｍ以外の領域をマスキングした管状体をニッケル層が露出した一端部が平面電極に近づくように傾けて周方向に回転させながらニッケルの電解めっきを行った。これにより、末端から４０ｍｍの間でさらにニッケル層を厚膜化し、通紙領域のニッケル層の厚みとの差が０．５μｍ以上３μｍ以下の範囲で厚みに傾斜のあるニッケル層を形成した。
反対側の端部の４０ｍｍの領域についても同様にして通紙領域のニッケル層の厚みとの差が０．５μｍ以上３μｍ以下の範囲で厚みに傾斜のあるニッケル層を形成した。
続いて、両端４０ｍｍ以外の領域をマスキングし、ガラスビーズを用いて両端部（厚肉部）にショットピーニングを行なった。

・弾性体層及び離型層の形成
次に、管状体の表面（外周面）に、スパイラルコート装置を用いてシリコーンゴムを塗布（厚み２００μｍ）し、一次加硫（１２０℃×２０ｍｉｎ）後、ＰＦＡチューブ（厚み３０μｍ、内面接着層有り）を被覆し、接着焼成（２００℃×４ｈ）を実施した。こうして、無端ベルトの表面（外周面）に弾性体層及び離型層を順次形成した後、両端部１５ｍｍを切除し、ＰＩ基材の片端の内周面にギアを接着して定着ベルトとした。

〔比較例１〕
実施例１の定着ベルトの作製において、両端部の金属保護層（ニッケル層）の厚膜化は行なわず、且つ、ショットピーニングも実施しないこと以外は実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。

〔比較例２〕
実施例１の定着ベルトの作製において、ショットピーニングを実施しないこと以外は実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。

〔比較例３〕
実施例１の定着ベルトの作製において、両端部の金属保護層（ニッケル層）の厚膜化を行なわないこと以外は実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。

〔実施例２〕
実施例１の定着ベルトの作製において以下のようにして作製した樹脂基材Ｙを用いたこと以外は実施例１と同様にして定着ベルトを作製した。

・樹脂基材Ｙの作製
実施例１の樹脂基材Ｘの作製において、ポリイミドワニスとして「Ｕ−イミドＣＨ」（ユニチカ社製）を使用した以外は実施例１と同様にして樹脂基材Ｙを作製した。

［評価方法］
‐ニッケル層の厚みの測定‐
各例で作製した定着ベルトの断面を走査型電子顕微鏡（日本電子社製「ＪＳＭ６７００Ｆ」）の加速電圧２．０ｋＶ、５０００倍における観察像より金属保護層（ニッケル層）の厚みを測定した。

‐結晶子サイズ測定‐
金属保護層（ニッケル層）についてベルト末端から中央部に向けて５０ｍｍの位置までＸ線回折（ＸＲＤ）により金属結晶子の粒径を測定した。Ｘ線回折装置としては、リガク社製、全自動水平型多目的Ｘ線回折装置 SmartLabを用いた。

‐樹脂基材の引張り強度測定‐
樹脂基材の引張り強度（ＭＰａ）は、以下のようにして測定した。
樹脂基材を幅５ｍｍの短冊形状に切り出し、これを引張試験機Ｍｏｄｅｌ １６０５Ｎ（アイコーエンジニアリング社製）に設置し、１０ｍｍ／ｓｅｃ等速で引張った際の引張破断強度（ＭＰａ）にして測定した。

‐実機試験‐
各例で得られた定着ベルトの一端部にギアを接着して固定した後、画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製、商品名：ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ５５７０）の定着装置に装着してＡ４用紙の連続出力を行い、定着ベルトのギア側端部のベルト部分に亀裂が発生するまでの出力数を調査した。

１０ 定着ベルト
１０Ａ 樹脂基材
１０Ｂ 金属下地層
１０Ｃ 金属発熱層
１０Ｄ 金属保護層
１０ＤＦ 厚肉部
１０Ｅ 弾性体層
１０Ｆ 離型層
１０Ｋ 通紙領域（ベルト端部）
１０Ｊ 非通紙領域（ベルト中央部）
１１ 加圧ロール
１１Ａ 基材
１１Ｂ 弾性体層
１１Ｃ 離型層
１２ 電磁誘導発熱装置
１３ 対向部材
１３Ａ 支持体
１３Ｂ パッド
１４ トナー像
１５ 記録媒体
４２ 駆動ギア（回転伝達手段の一例）
１００ 定着装置
２００ 画像形成装置
２０２ 感光体
２０４ 帯電装置
２０６ 露光装置
２１０ 現像装置
２１２ 中間転写体
２１４ 転写ロール

Claims (7)

1. 管状の樹脂基材と、
   前記樹脂基材上に配置され、電磁誘導発熱する金属発熱層と、
   前記金属発熱層上に該金属発熱層と接触して配置され、ベルト幅方向の少なくとも一端部において、厚みが中央部における厚みよりも大きく、且つ、結晶子サイズが中央部における結晶子サイズよりも小さい厚肉部を有する金属保護層と、
   を有する定着ベルト。
2. 前記金属保護層の前記一端部のうち少なくとも末端領域に前記厚肉部を有する請求項１に記載の定着ベルト。
3. 前記金属保護層がニッケルを含む層である請求項１又は請求項２に記載の定着ベルト。
4. 前記樹脂基材の引張り強度が２００ＭＰａ以上である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着ベルト。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの前記金属保護層の前記厚肉部を有する一端部に固定され、前記定着ベルトに回転を伝達する回転伝達手段と、
   を有する定着部材。
6. 請求項５に記載の定着部材と、
   前記定着部材の前記定着ベルトの外周面を加圧し、未定着のトナー画像が表面に形成された記録媒体を前記定着部材と共に挟み込む加圧部材と、
   前記定着ベルトの前記金属発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導発熱装置と、
   を有する定着装置。
7. 像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電させる帯電装置と、
   帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
   前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   前記トナー像を前記記録媒体に定着させる請求項６に記載の定着装置と、
   を有する画像形成装置。