定着装置用発熱ベルトと画像形成装置
【課題】発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することができ、かつ、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定着装置用発熱ベルトとそれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ａ／Ｂ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ａ）：０．５μｍ≦Ａ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｂ）：５．０μｍ≦Ｂ≦１０００μｍ
【解決手段】粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ａ／Ｂ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ａ）：０．５μｍ≦Ａ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｂ）：５．０μｍ≦Ｂ≦１０００μｍ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置用発熱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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ところで、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。
【０００６】
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。
【０００７】
発熱ベルトによる定着装置に関する技術開発はこれ迄に盛んに行われて来た。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発熱ベルトが知られている（例えば、特許文献１参照。）。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が知られている（例えば、特許文献２参照。）。正温度特性を有する発熱ベルトを用いた定着装置であり、発熱層は導電性酸化物で樹脂と混合も可能な技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
しかしながら、特許文献１から特許文献３に記載の技術は、発熱ベルトの低抵抗化が有効にできる銅、ニッケル、銀などの金属系フィラーは、酸化による抵抗値増大、安全性、価格が高い等の何らかの問題を抱えていて、発熱ベルトとして十分な性能を長期にわたって維持することができない。それ故、発熱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。
【０００９】
この様な状況から、発熱定着ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置に使用する発熱定着ベルトの開発と、それを用いた画像形成装置の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２８１１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７２２２３号公報
【特許文献３】特開２００６−３５０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、その目的は、発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置に使用する発熱定着ベルトと、それを用いた画像形成装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、安価で物質としても安定である金属や黒鉛等の繊維を使用した場合の低抵抗化効果（省エネルギー性能）に注目し、その実用化の可能性を鋭意検討した。金属や黒鉛等は、定着ベルトで使用する温度域１００℃から２００℃では極めて安定である。また、黒鉛は炭素のみで構成されているため、安全面に対しても課題は見当たらず、コストに関する課題もない。但し、球形や扁平状黒鉛は、銅やニッケルのような低抵抗金属系フィラーほど抵抗が下がらない課題が残っていた。
【００１３】
しかしながら、ある特定要件を満たす繊維状フィラーを使用すると、銀やニッケルのような金属フィラーなみの低抵抗化が達成できることがわかった。これは、従来の球状導電性材料と比べ発熱層中で繊維が途切れ無く導電路を形成する、しかし、フィラー同士の直接の接触は少ないために適度に低抵抗化したものと推定される。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ねることにより成されたものである。
【００１４】
即ち、本発明の目的は、下記構成をとることにより達成できることがわかった。
【００１５】
１．粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
【００１６】
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ｘ）：０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｙ）：５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍ
２．前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンブラックとして、１次粒径１５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする前記１に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１７】
３．前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンナノファイバーとして直径１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、長さ０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする前記１又は２に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１８】
４．前記導電性繊維がポリイミド樹脂に対して、５．０体積％以上６０体積％以下混合されていることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１９】
５．電子写真感光体を一様帯電後、像露光手段、トナー現像手段を用いて形成したトナー画像を、画像支持体上に転写した後、加熱定着手段により定着する画像形成装置において、該加熱定着手段に前記１から４の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルトを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置用発熱ベルトとそれを用いた画像形成装置を提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の定着発熱ベルトを使用した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図である。
【図３】図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略図である。
【図４】図４は図３に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図である。
【図５】図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
従来の定着装置において、ポリイミド樹脂層にカーボンナノ材料及びフィラメント状金属微粒子が分散された定着装置用発熱ベルトや、導電性酸化物を含有した発熱ベルトが提案されているが、発熱ベルトの発熱層を適正な電気抵抗に調整するため多量の化合物を添加するので、発熱層の強度が低下し、耐久性が悪化する、という問題があった。
【００２３】
本発明の特徴は、導電性材料として金属に近い電気抵抗を持ち、銅などに比べ酸化され難く、また銀や金に比べ安価で広い範囲で使用することができる導電性材料として、導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノチューブとを用い発熱層を構成している点であり、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ベルトを提供することが出来た。
【００２４】
本発明は、アスペクト比が０．０２５以上０．２５以下で、直径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であり、長さが５．０μｍ以上１０００μｍ以下である導電性繊維とカーボンブラック又はカーボンナノチューブをポリイミド等の樹脂に含有させたことが大きな特徴である。
【００２５】
使用するカーボンブラックは直径が３ｎｍから５００ｎｍであること、又、カーボンナノチューブの長さが、０．５μｍから２０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
本発明では、発熱層を形成する低抵抗化物質（導電性材料）としての導電性繊維を、目的の抵抗値を達成するために、基本的には１種類とカーボンブラック又はカーボンナノチューブとを用いることで、低抵抗で均一な発熱ベルトを実現した。樹脂に含有された導電性繊維は５．０体積％以上６０体積％以下、カーボンブラック又はカーボンナノチューブを導電性繊維１００質量部に対して１質量部から３０質量部混合して使用することが本発明の好ましい態様である。
【００２７】
本発明の実施の形態を図１から図５を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明の定着発熱ベルトを使用した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。尚、本図はフルカラー画像形成装置の場合を示している。
【００２９】
図中、１はフルカラー画像形成装置を示す。フルカラー画像形成装置１は、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、転写部としての無端ベルト状中間転写体形成ユニット７と、記録媒体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ベルト式定着装置２４とを有する。フルカラー画像形成装置１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。
【００３０】
各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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ユニット１０Ｙは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像剤担持体４Ｙ１を有する現像手段４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。
【００３１】
又、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ユニット１０Ｍは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像剤担持体４Ｍ１を有する現像手段４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。
【００３２】
又、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ユニット１０Ｃは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像剤担持体４Ｃ１を有する現像手段４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。
【００３３】
又、更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ユニット１０Ｋは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像剤担持体４Ｋ１を有する現像手段４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００３４】
無端ベルト状中間転写体形成ユニット７は、複数のローラーにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第２の像担持体として無端の中間転写ベルト７０を有する。
【００３５】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する無端の中間転写ベルト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内に収容された記録媒体として用紙等の記録媒体Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラー２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラー２３を経て、二次転写手段としての二次転写ローラー５Ａに搬送され、記録媒体Ｐ上にカラー画像が一括転写される。
【００３６】
カラー画像が転写された記録媒体Ｐは、環状の発熱定着ベルト２４ａが装着された定着装置２４により定着処理され、排紙ローラー２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００３７】
一方、二次転写ローラー５Ａにより記録媒体Ｐにカラー画像を転写した後、記録媒体Ｐを曲率分離した無端の中間転写ベルト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。
【００３８】
画像形成処理中、一次転写ローラー５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラー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。
【００３９】
二次転写ローラー５Ａは、ここを記録媒体Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端の中間転写ベルト７０に圧接する。
【００４０】
又、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット７とを有する。
【００４１】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には無端ベルト状中間転写体形成ユニット７が配置されている。無端ベルト状中間転写体形成ユニット７は、ローラー７１、７２、７３、７４、７６を巻回して回動可能な無端の中間転写ベルト７０、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング手段６Ａとを有している。
【００４２】
筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。
【００４３】
この様に感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの外周面上を帯電、露光し外周面上に潜像を形成した後、現像によりトナー像（顕像）を形成し、無端の中間転写ベルト７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録媒体Ｐに転写し、ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。尚、本発明で像形成時とは潜像形成、トナー像（顕像）を記録媒体Ｐに転写し最終画像を形成することを含む。
【００４４】
トナー像を記録媒体Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに配設されたクリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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。
【００４５】
上記カラー画像形成装置では、中間転写体をクリーニングするクリーニング手段６Ａのクリーニング部材として、弾性ブレードを用いる。又、各感光体に脂肪酸金属塩を塗布する手段（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）を設けている。尚、脂肪酸金属塩としては、トナーで用いたと同じものを用いることが出来る。
【００４６】
本発明は、本図に示される定着装置２４に使用されている環状の発熱定着ベルト２４ａに関するものである。
【００４７】
図２は図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図である。図２（ａ）は図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略斜視図である。図２（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ′に沿った概略断面図である。
【００４８】
図中、２４は定着装置を示す。定着装置２４は環状の発熱定着ベルト２４ａと、定着ローラー２４ｂと、環状の発熱定着ベルト２４ａを圧接しながら回動する加圧ローラー２４ｃとを有している。
【００４９】
定着ローラー２４ｂが駆動ローラーとなっており、定着ローラー２４ｂの回転（図中の矢印方向）に伴い、環状の発熱定着ベルト２４ａは矢印方向に巻回する様になっている。
【００５０】
環状の発熱定着ベルト２４ａを介して定着ローラー２４ｂと加圧ローラー２４ｃとの間に定着ニップ部Ｎを形成する様になっている。定着ニップ部Ｎで、トナー像（顕像）が転写された記録媒体Ｐ（図１参照）を挟み込み、環状の発熱定着ベルト２４ａによりトナー像（顕像）を溶融定着し最終画像を形成する様になっている。
【００５１】
環状の発熱定着ベルト２４ａの定着ローラー２４ｂと接触する側が発熱層２４ａ３（図３参照）、加圧ローラー２４ｃと接触する側が離形層２４ａ７（図３参照）となっている。
【００５２】
２４ａ１は発熱定着ベルト２４ａの端に設けられた給電用電極を示し、２４ａ２は発熱定着ベルト２４ａの他の端に設けられた給電用電極を示し、給電用電極２４ａ１と給電用電極２４ａ２とで一対となっている。
【００５３】
２４ｄ１は給電用電極２４ａ１に接触し、発熱定着ベルト２４ａに給電する給電部材を示す。２４ｄ２は給電用電極２４ａ２に接触し、発熱定着ベルト２４ａに給電する給電部材を示す。給電部材を配設する位置は、環状の発熱定着ベルト２４ａの温度、定着安定性等を考慮し、給電用電極２４ａ１と給電部材２４ｄ１との接触を安定にするため、給電用電極２４ａ１が定着ローラー２４ｂと接触している位置で、且つ定着ニップ部Ｎの近傍が好ましい。
【００５４】
給電部材は給電用電極に均一に接触させるため、給電用電極に押圧手段（例えばバネ）で押圧して接触させることが好ましい。
【００５５】
図３は図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略図である。図３（ａ）は図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略平面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ′に沿った概略拡大断面図である。図３（ｃ）は図３（ｂ）のＹで示される部分の拡大概略図である。
【００５６】
図中、２４ａは環状の発熱定着ベルトを示す。環状の発熱定着ベルト２４ａは両端部に給電用電極２４ａ１、２４ａ２を有する発熱層２４ａ３と、給電用電極２４ａ１、２４ａ２を除きプライマー層２４ａ４を介して弾性層２４ａ５と、プライマー層２４ａ６を介して離形層２４ａ７とを有する構成を有している。尚、本発明において、層構成については特に限定はなく、弾性層２４ａ５、プライマー層２４ａ４、２４ａ６は、必要に応じて設けることが可能である。
【００５７】
本図では、発熱層２４ａ３の弾性層２４ａ５が積層されている側と反対側の面が定着ローラー２４ｂ（図２参照）と接触し、離形層２４ａ７の弾性層２４ａ５と接触している面と反対側の面が加圧ローラー２４ｃ（図２参照）と接触する様になっている。
【００５８】
発熱層２４ａ３は、導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノチューブ（以下、導電性物質とも言う）を含むポリイミド樹脂で構成されている。
【００５９】
使用する導電性繊維としては、直径（Ｘ）が０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ、長さ（Ｙ）が５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍで、アスペクト比が０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５である。
【００６０】
本発明において、導電性繊維の直径が０．５μｍ未満では発熱層中に分布し繊維同士が接触したときの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に下げることが出来ない。また導電性繊維の直径が３０μｍを超えると発熱層中での分散性が低下し、抵抗に局部的なばらつきが生ずる。また、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できず、発熱層の抵抗に局部的バラツキが生ずる。さらには、アスペクト比が０．０２５より低い、あるいは０．２５より高い場合についても、上記のいずれかの不都合が生じる。
【００６１】
導電性繊維の直径と長さは、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。又、アスペクト比は繊維の直径を長さで除算することにより求めた。
【００６２】
導電性繊維のポリイミド樹脂への混合量は、ポリイミド樹脂に対して、導通路の形成や発熱層の強度等を考慮し、１０体積％以上、５０体積％以下が好ましい。
【００６３】
使用するカーボンブラックの直径は、導電性繊維との接点を考慮し、３ｎｍから５００ｎｍであることが好ましい。
【００６４】
カーボンブラックの直径は、電子顕微鏡法により測定する。電子顕微鏡法とは、以下に示す方法である。カーボンブラックをクロロホルムに投入し２００ｋＨｚの超音波を２０分間照射し分散させた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算する。この操作を約１５００回にわたって実施し、それらの値の算術平均により測定した値を示す。
【００６５】
使用するカーボンブラックの使用量は、発熱層の強度を考慮し、導電性繊維１００質量部に対して１質量部から１０質量部混合されていることが好ましい。
【００６６】
カーボンナノファイバーの長さは、導電性繊維との接触性を考慮し、０．５μｍから２０μｍが好ましい。
【００６７】
繊維径及び長さは、電子顕微鏡法により測定する。電子顕微鏡法とは、以下に示す方法である。カーボンブラックをクロロホルムに投入し２００ｋＨｚの超音波を２０分間照射し分散させた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率により繊維径、長さを計算する。この操作を約５００回にわたって実施し、それらの値の算術平均により測定した値を示す。
【００６８】
給電用電極２４ａ１、２４ａ２の形成は特に限定はなく、例えば導電性テープを貼合してもよい。
【００６９】
離形層２４ａ７の硬度はユニバーサル硬度（ＨＵ）（ＤＩＮ ５０３５９）で、耐久性、可撓性、離型性、トナーオフセット性等を考慮し、５０ＭＰａから８００ＭＰａが好ましい。離形層２４ａ７の硬度は、超微小硬度計「Ｈ−１００Ｖ（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）」を用いて測定した値を示す。
【００７０】
離形層２４ａ７の摩擦係数は、離型性、トナーオフセット性、耐久性等を考慮し、０．２５以下であることが好ましい。摩擦係数は、ポータブル摩擦計「ミューズ ＴＩＰＥ：９４ｉ−II（新東科学株式会社製）」を用いて測定した値を示す。
【００７１】
尚、測定は離形層２４ａ７上を、ランダムに１０点から３０点行い、それらの平均値を摩擦係数（μ）とする。
【００７２】
Ｅは発熱層の厚さを示す。厚さＥは、電熱性、柔軟性等を考慮し、０．０２ｍｍから０．２ｍｍが好ましい。厚さＥは、大塚電子（株）製ＦＥ−３００で測定した値を示す。
【００７３】
Ｆは弾性層２４ａ５の厚さを示す。厚さＦは柔軟性を考慮し、０．１ｍｍから０．３ｍｍが好ましい。厚さＦは、大塚電子（株）製ＦＥ−３００で測定した値を示す。
【００７４】
Ｇは離形層２４ａ７の厚さを示す。厚さＧは、熱伝達性、可撓性、耐久性等を考慮し、１μｍから１０μｍが好ましく、１μｍから５μｍがより好ましい。厚さは、渦電流式膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した値を示す。
【００７５】
プライマー層２４ａ４、２４ａ６の厚みは２μｍから５μｍであることが好ましい。
【００７６】
発熱定着ベルト２４ａの幅、直径は画像形成装置の仕様に応じて適宜決めることが可能である。
【００７７】
発熱層２４ａ３の体積抵抗率は、体積抵抗率が高くても低くても発熱効率が悪く、発熱効率を考慮し、８×１０−６Ω・ｍから１×１０−２Ω・ｍが好ましい。
【００７８】
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ことが出来る。
【００７９】
体積抵抗率（ρ）＝（Ｒ・ｄ・Ｗ）／Ｌ（Ω・ｍ）
（但し、両端間の抵抗値（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。）
次ぎに図１から図３に示される発熱定着ベルトの製造方法に付き説明する。
【００８０】
図４は図３に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図である。
【００８１】
発熱定着ベルト２４ａは（ａ）、（ｂ）に示される２通りの製造フローにより製造することが可能となっている。
【００８２】
（ａ）に示される概略製造フロー図に付き説明する。
【００８３】
９は製造工程を示す。製造工程９は発熱層形成工程９Ａと、弾性層形成工程９Ｂと、離形層形成工程９Ｃとを有している。
【００８４】
発熱層形成工程９Ａは、溶解工程９ａと、導電性物質分散工程９ｂと、塗布・乾燥工程９ｃと、焼成工程９ｄとを有している。
【００８５】
溶解工程９ａでは、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶媒に溶解し、混合・加熱し重縮合反応してポリアミド酸溶液を調製する。
【００８６】
導電性物質分散工程９ｂでは、溶解工程９ａで調製したポリアミド酸溶液に導電性物質を添加し、加熱攪拌混合し導電性繊維、導電性物質分散ポリアミド酸溶液を調製する。
【００８７】
ポリアミド酸溶液の固形分濃度は特に規定されるものではないが、ポリイミド樹脂からなる環状の発熱定着ベルト製造時の塗工適性より、適当な粘度を発現する範囲が選択される。塗工上最適な粘度範囲としては、一般に１Ｐａｓから１００Ｐａｓが好ましい。
【００８８】
導電性物質の分散方法としては公知の方法が適用でき、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。
【００８９】
又、導電性物質の分散時には、これらの分散安定性を更に高めるために、非イオン系高分子を添加することが好ましい。非イオン系高分子としては、ポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ジエチルアクリルアジド）、ポリ（Ｎ−ビニルホルムアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルフタルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルコハク酸アミド）、ポリ（ｎ−ビニル尿素）、ポリ（Ｎ−ビニルピペリドン）、ポリ（ｎ−ビニルカプロラクタム）、ポリ（ｎ−ビニルオキサゾリン）等が挙げられ、単独又は複数の非イオン系高分子を添加することが出来る。これらの中では、導電性物質の分散性がより高まることから、ポリ（ｎ−ビニル−２−ピロリドン）を含むことがより好ましい。
【００９０】
塗布・乾燥工程９ｃでは、導電性物質分散工程９ｂで調製した導電性物質分散ポリアミド酸溶液を、円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。
【００９１】
塗布方法としては特に限定はなく、例えば、円筒状金型を使用する場合、浸漬塗布方法、ノズルによる塗布方法等が挙げられ適宜必要に応じて使用することが可能である。ノズルによる塗布方法に付いては図５で説明する。
【００９２】
乾燥は、導電性物質分散ポリアミド酸溶液を塗布した円筒状金型を、加熱環境に置き、含有溶媒の２０質量％から６０質量％以上を揮発させ、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）を形成するために行われる。この際、溶媒は膜中に残留していても構わず、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）表面が傾けても流動しない状態であれば問題ない。乾燥は、常圧下で５０℃から２００℃の温度範囲で行うことが好ましい。
【００９３】
焼成工程９ｄでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）を形成した円筒状金型を２００℃から５００℃の温度範囲で加熱し、イミド転化反応を十分に進行させる。加熱温度が６０℃未満では脱水閉環が十分に進行せず、加熱温度が５００℃を超えると分解が始まる。イミド化の温度は、原料のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類、又は添加される３級アミンによって、それぞれ異なるが、イミド化が完結する温度に設定しなければならない。イミド化が不充分であると、機械的特性及び電気的特性に劣るものとなることがある。
【００９４】
ポリアミド酸の脱水閉環反応のため、ポリアミドからポリイミドへの転化が起こる。その結果、反応により脱離した水分量相当の質量減少が発生し、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）中の、ポリイミド樹脂成分に対する導電性物質の含有率が、ポリアミド酸樹脂成分に対する導電性物含有率に比べ大きくなる。
【００９５】
弾性層形成工程９Ｂは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。弾性層形成工程９Ｂでは、発熱層の上に給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。
【００９６】
離形層形成工程９Ｃは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。離形層形成工程９Ｃでは、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。
【００９７】
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性物質を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
【００９８】
尚、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
【００９９】
（ｂ）に示される概略製造フロー図に付き説明する。
【０１００】
９′は製造工程を示す。製造工程９′は発熱層形成工程９′Ａと、弾性層形成工程９′Ｂと、離形層形成工程９′Ｃとを有している。発熱層形成工程９′Ａは、導電性物質分散工程９′ａと、重縮合工程９′ｂと、塗布・乾燥工程９′ｃと、焼成工程９′ｄとを有している。
【０１０１】
導電性物質分散工程９′ａでは、溶媒に導電性物質が分散される。尚、使用する溶媒は（ａ）に示される発熱層形成工程９Ａの溶解工程９ａで使用する溶媒と同じ溶媒である。
【０１０２】
重縮合工程９′ｂでは、導電性物質分散工程９′ａで調製した導電性物質分散液に、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶解し、混合・加熱し重縮合反応して導電性物質分散ポリアミド酸溶液を調製する。導電性物質分散ポリアミド酸溶液中、導電性物質の配合量は（ａ）に示される製造工程９の場合と同じである。
【０１０３】
塗布・乾燥工程９′ｃでは、重縮合工程９′ｂで調製された導電性物質分散ポリアミド酸溶液を円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。塗布方法、乾燥条件は（ａ）に示される製造工程９の塗布・乾燥工程９ｃと同じである。
【０１０４】
焼成工程９′ｄでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸膜）を形成した円筒状金型を焼成し、イミド転化反応を十分に進行させる。焼成条件は（ａ）に示される製造工程９の焼成工程９ｄと同じである。
【０１０５】
弾性層形成工程９′Ｂは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。弾性層形成工程９′Ｂでは、発熱層の上に給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。弾性層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
【０１０６】
離形層形成工程９′Ｃは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。離形層形成工程９′Ｃでは、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。離形層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
【０１０７】
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性物質を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
【０１０８】
尚、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
【０１０９】
図５は、図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図である。図５（ａ）は図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略斜視図である。図５（ｂ）は図５（ａ）に示される塗布・乾燥装置の概略正面図である。以下に、円筒状金型を使用し円筒状金型の表面上に導電性物質分散ポリアミド酸溶液を塗布する方法に付き説明する。
【０１１０】
図中、９ｃ１は塗布装置を示す。塗布装置９ｃ１は保持部９ｃ１１と塗布部９ｃ１２と乾燥部９ｃ１３とを有している。保持部９ｃ１１は第１保持台９ｃ１１１と、第２保持台９ｃ１１２、駆動用モーター９ｃ１１３とを有している。駆動用モーター９ｃ１１３は第１保持台９ｃ１１１上に配設されており、円筒状金型９ｃ２の保持部材９ｃ２１と接続部材を介して駆動用モーター９ｃ１１３の回転軸に接続されている。第２保持台９ｃ１１２には円筒状金型９ｃ２の他方の保持部材９ｃ２２を受ける受け部９ｃ１１４が配設されており、これにより、駆動用モーター９ｃ１１３の回転により円筒状金型９ｃ２を回転及び停止が可能に保持することが可能となっている。
【０１１１】
塗布部９ｃ１２は、塗布手段９ｃ１２１と、駆動手段９ｃ１２２とを有している。９ｃ１２３は塗布手段９ｃ１２１に導電性物質分散ポリアミド酸溶液を供給する塗布液供給管を示す。塗布手段９ｃ１２１は取り付け部材９ｃ１２４によりガイドレール９ｃ１２５に円筒状金型９ｃ２の回転軸に沿って平行に移動可能に取り付けられている。塗布手段９ｃ１２１としては、ノズルが挙げられる。ノズルの導電性物質分散ポリアミド酸溶液の吐出口の形状は特に限定はなく、例えば、円形、長方形等が挙げられる。ノズルの吐出口と円筒状金型９ｃ２の周面までの距離は、塗布液の粘度、膜厚等を考慮し、１ｍｍから１００ｍｍが好ましい。尚、本図では塗布手段９ｃ１２１への導電性物質分散ポリアミド酸溶液供給部、制御部は省略してある。
【０１１２】
駆動手段９ｃ１２２はモーター９ｃ１２６とガイドレール取り付け板９ｃ３とを有している。ガイドレール取り付け板９ｃ３には、取り付け部材９ｃ１２４を取り付け、保持部９ｃ１１に保持された円筒状金型ｃ２の回転軸と平行に塗布手段９ｃ１２１を回転軸方向に往復移動（図中の矢印方向）させるための２本のガイドレール９ｃ１２５が配設されている。
【０１１３】
モーター９ｃ１２６は、取り付け部材９ｃ１２４の上に取り付けられたスライド用ネジ９ｃ１２７と螺合し、取り付け部材９ｃ１２４を保持部９ｃ１１に保持された円筒状金型９ｃ２の幅よりも長く移動させる長さの雌ネジ９ｃ１２８を有している。
【０１１４】
モーター９ｃ１２６を駆動させることで、雌ネジ９ｃ１２８の回転に伴い、取り付け部材９ｃ１２４に取り付けられた塗布手段９ｃ１２１が円筒状金型９ｃ２の回転軸と平行に回転軸方向に往復移動（図中の矢印方向）することが可能となっている。
【０１１５】
円筒状金型９ｃ２の上に導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）を形成した後、導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）は、乾燥部９ｃ１３で回転させながら溶媒を除去する。この後焼成工程（不図示）で加熱処理を行うことでポリイミド膜が形成する。この後、円筒状金型９ｃ２を抜き取ることで環状の発熱定着ベルトが形成される。
【０１１６】
乾燥部９ｃ１３は、乾燥装置９ｃ１３１を有している。乾燥装置９ｃ１３１は円筒状金型９ｃ２に塗布された導電性物質分散ポリアミド酸溶液塗膜を乾燥させるために円筒状金型９ｃ２の下に配設されている。乾燥装置９ｃ１３１の熱源としては、例えば赤外線ランプ、ニクロム線、熱風等の熱源が挙げられる。尚、乾燥装置９ｃ１３１は導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）の溶媒を除去した後、焼成装置としても利用することが可能である。
【０１１７】
本図は円筒状金型を使用した場合を示しているが円柱状金型であってもよく、適宜選択することが可能である。
【０１１８】
本図は、ノズルを使用した塗布方法に付き説明したものであるが、円筒状金型９ｄの表面に導電性物質分散ポリアミド酸溶液（発熱定着ベルト形成用溶液）を塗布する方法は特に限定はなく公知の塗布方法適用することが出来る。例えば、環状塗布槽を使用した環状塗布方法、浸漬塗布方法、超音波アトマイザーによる塗布方法等が挙げられる。
【０１１９】
尚、形成された発熱定着ベルトの上に弾性層、離形層を順次形成する場合も、本図に示す塗布装置９ｃ１を使用し、弾性層形成用溶液、離形層形成用溶液を発熱定着ベルトの上に順次塗布することで形成することが可能である。
【０１２０】
本発明で使用する導電性物質分散ポリアミド酸溶液（発熱定着ベルト形成用溶液）の粘度は、円筒状金型への塗布性、レベリング性、脱泡等のハンドリング性等を考慮し、５Ｐａ・ｓから２００Ｐａ・ｓが好ましい。粘度は、東機産業（株）製ＴＶＢ１０形を使用し、温度２５℃で測定した値を示す。
【０１２１】
導電性繊維の直径（Ａ）が、０．５μｍ≦Ａ≦３０μｍ、導電性繊維の長さ（Ｂ）が５．０μｍ≦Ｂ≦１０００μｍ、アスペクト比が、０．０２５≦（Ａ／Ｂ）≦０．２５の導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを含むポリイミド樹脂から構成される発熱層を有する発熱定着ベルトにより次の効果が挙げられる。
１．発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが可能となった。
２．ウォーミングアップタイムが短くすることが可能となった。
３．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画像形成装置の作製が可能となった。
【０１２２】
次ぎに本発明の発熱定着ベルトを構成している各層に係わる材料に付き説明する。
【０１２３】
発熱層
（耐熱性樹脂）
本発明において、発熱層を形成するバインダー樹脂としては、所謂耐熱性樹脂を用い、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次ぎのものが挙げられる。例えば、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（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等。これらの中で特に好ましい耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂が挙げられる。
【０１２４】
本発明において、樹脂全体の４０体積％以上が当該樹脂であることが極めて望ましい。
【０１２５】
（ポリイミド樹脂）
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アミド酸がイミド転化されてポリイミド樹脂を形成する。
【０１２６】
（ジアミン化合物）
ポリアミド酸の製造に用いられるジアミン化合物は、分子構造中に２つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
【０１２７】
例えば、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）等の芳香族ジアミン：ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された２個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミン：１，１−メタキシリレンジアミン、１，３−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、４，４−ジアミノヘプタメチレンジアミン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−４，７−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリシクロ［６，２，１，０２．７］−ウンデシレンジメチルジアミン、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）等の脂肪族ジアミン及び脂環式ジアミン等を挙げることができる。
【０１２８】
これらのジアミン化合物の中で、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−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ォンが好ましい。
【０１２９】
これらのジアミン化合物は単独で又は２種以上組み合わせて用いることが出来る。
【０１３０】
（テトラカルボン酸二無水物）
ポリアミド酸の製造に用いられ得るテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，５，６−トリカルボキシノルボナン−２−酢酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ［２，２，２］−オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物；１，３，３ａ，４，５，９Ｂ−ヘキサヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−８−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。
【０１３３】
テトラカルボン酸二無水物としては、芳香族系テトラカルボン酸二無水物が好ましく、さらに、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物が最適に使用される。
【０１３４】
尚、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、又は脂肪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、複数種類のポリアミド酸溶液を調製し、それらのポリアミド酸溶液を混合して用いることも出来る。
【０１３５】
ポリアミド酸溶液の調製に使用する溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）やＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を使用することが可能である。
【０１３６】
（導電性繊維）
導電性繊維とは、代表的には金、銀、鉄、アルミニウム等の純金属繊維、ステンレス、ニクロム等の合金繊維、或いは炭素、黒鉛などの非金属繊維であり、繊維とは細長い形状を有していることを示す呼称である。本発明では、特に好ましい導電性繊維として黒鉛繊維が挙げられる。
【０１３７】
これら繊維の作製方法は、特開２００４−１７６２３６等に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１３８】
これら導電性繊維自体の体積固有抵抗（ρｖ）は１０−１Ω・ｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
体積固有抵抗（ρｖ）は、断面積Ｗｔに一定電流Ｉを流し、距離Ｌだけ離れた電極間の電位差Ｖ（Ｖ）を測り、下式により求められる。
【０１４０】
体積抵抗率ρｖ＝ＶＷｔ／ＩＬ
（カーボンブラック）
カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等が挙げられる。これらの中でが好ましい。
【０１４１】
これらカーボンブラックの作製方法は、カーボンブラック便覧 編集：カーボンブラック協会等に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１４２】
（カーボンナノ材料）
カーボンナノ材料としては、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロコイル、等が挙げられ、カーボンナノファイバーが特に好ましい。
【０１４３】
これらカーボンナノファイバーの作製方法は、曽根田靖 炭素Ｎｏ．２３７ ７２−７６（２００９）に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１４４】
（弾性層）
弾性層としては、特に限定されるものではなく、任意のゴム材料、熱可塑性エラストマーを用いることが出来る。例えばスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ハイスチレンゴム、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン共重合体、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロロヒドリンゴム及びノルボルネンゴム等から選ぶことが出来る。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１４５】
一方、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレフィン系などを用いることが出来る。
【０１４６】
又、弾性体層には、発熱定着ベルトの使用目的、設計目的などに応じて、充填剤、増量充填剤、加硫剤、着色剤、耐熱剤、顔料等の種々の配合剤を添加することが出来る。又、配合剤の添加量などにより合成樹脂の可塑度は変化するが、硬化前の剛性樹脂の可塑度としては、１２０以下のものが好適に用いられる。
【０１４７】
（離形層）
離形層形成用樹脂としては、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。
【実施例】
【０１４８】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（導電性繊維及びカーボンブラック、カーボンナノファイバー分散ポリアミド酸溶液の調製）
ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸溶液（宇部興産社製 Ｕ−ワニスＳ３０１）１００ｇに表１に示すフィラーを投入し、攪拌、混合はプライミックス社製ＴＫホモディスパー２．５型を用い、５，０００ｒｐｍで１５分行った。なお、黒鉛繊維は特開２００４−１７６２３６に記載の方法により作製し、直径及び長さの変更は、紡糸条件及び分級条件を変更することで行った。
【０１４９】
（発熱層の形成）
準備した実施例１から２０、比較例１から９の分散、混合液を図５に示す製造装置を使用し、塗布装置に装着したステンレス製の芯金に、厚さ０．８ｍｍとなる様に以下に示す条件で塗布した後、回転速度４０ｒｐｍで回転させながら、１２０℃で４０分間加熱乾燥させた。その後、４００℃で２０分間加熱乾燥し発熱定着ベルトの発熱層を形成した。引き続き芯金を抜き取らないで給電用電極、弾性層、離形層を形成した。
【０１５０】
塗布条件
ポリアミド酸溶液の温度：２５℃
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口と芯金の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからのポリアミド酸溶液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１５１】
（給電用電極の形成）
発熱層（ポリイミド樹脂）の両端周面に幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの導電性テープＣＵ−３５Ｃ（３Ｍ（株）製）を１巻き貼着し給電用電極を形成した。
【０１５２】
（弾性層の形成）
（弾性層形成用塗布液の調製）
シリコーンゴムＫＥ１３７９（信越化学（株）製）の液状ゴム及びシリコーンゴムＤＹ３５６０１３（東レダウコーニングシリコーン社製）の２液を予め２：１の割合で混合した組成物４０ｇを弾性層形成用塗布液とした。粘度は東機産業（株）製ＴＶＢ１０形を使用し、温度２５℃で測定し、５０Ｐａ・ｓであった。
【０１５３】
（弾性層形成用塗布液の塗布）
図５に示す製造装置を使用し、ポリイミド前駆体被覆用塗布液に換えて、弾性層形成用塗布液を給電用電極の上を除いて発熱層の上に、以下に示す条件でポリイミド樹脂前駆体塗布液の塗布と同じ方法で弾性層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚２００μｍの弾性層形成用塗膜を形成する。この後、芯金を回転速度４０ｒｐｍで回転させながら、１５０℃で３０分間一次加硫し、さらに２００℃で４時間ポスト加硫を行い、発熱層の上に弾性層を形成した。
【０１５４】
塗布条件
弾性層形成用塗布液の温度：２５℃
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからの弾性層形成用塗布液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１５５】
（離形層の形成）
（離形層形成用塗布液の準備）
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”）を離形層形成用塗布液として準備した。
【０１５６】
（離形層形成用塗布液の塗布）
図５に示す製造装置を使用し、弾性層形成用塗布液に換えて、離形層形成用塗布液を給電用電極の上を除いて弾性層の上に、以下に示す条件で弾性層形成用塗布液の塗布と同じ方法で離形層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚３０μｍの離形層形成用塗膜を形成する。この後、室温で３０分間乾燥した後、芯金を回転速度（周速度）０．１ｍ／ｓｅｃで回転させながら、２３０℃で３０分間加熱し、さらに２７０℃で１０分間加熱し、弾性層の上に離形層を形成した。
【０１５７】
離形層の引張強度は１０ＭＰａであった。離形層の引張強度は離形層の硬度は、インストロン ジャパン カンパニイ リミテッド製５９８８を用いて測定した値を示す。
【０１５８】
離形層の摩擦係数は、０．１であった。摩擦係数は、ポータブル摩擦計「ミューズ ＴＩＰＥ：９４ｉ−II（新東科学株式会社製）」を用いて測定した値を示す。尚、測定は離形層上を、ランダムに１０点から３０点行い、それらの平均値を摩擦係数（μ）とする。
【０１５９】
塗布条件
離形層形成用塗布液の温度：２５℃
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからの離形層形成用塗布液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｍｉｎ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１６０】
（芯金の抜き取り）
離形層を形成した後、芯金を冷却し抜き取ることで図３に示す構成（発熱層／弾性層／離形層）を有する表７に示す発熱定着ベルトを作製した。
【０１６１】
評価
作製した実施例１から２０、比較例１から９のベルトを図２に示した画像形成装置に装填し図１に示す画像形成装置に組み込み、Ａ４の画像支持体５０万枚を１万枚毎に５分間中断しながら通紙し、抵抗率、昇温性、定着性、導電性繊維の酸化性に付き以下に示す方法で観察し、以下に示す評かランクに従って評価した結果を表１に示す。
【０１６２】
（抵抗率の測定方法）
抵抗は給電電極間の抵抗値を三菱化学アナリテック製ロレスタＡＸ ＭＣＰ−Ｔ３７０型で測定した。本発明に係る発熱定着ベルトにおいて、上記抵抗率の測定方法で測定した場合の好ましい抵抗率は７Ωから５０Ωである。
【０１６３】
（昇温性の測定方法）
昇温性とは、発熱層に１０Ｖを印加したときの通電５秒後までの温度をサーモビューアで測定した。
【０１６４】
昇温性の評価ランク
◎：１６℃／秒以上で極めて優秀
○：８℃／秒以上、１６℃／秒未満
△：４℃／秒以上、８℃／秒未満実用可能なレベル
×：４℃／秒未満で、実用化には問題があるレベル
（定着性の測定方法）
定着性とは、粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、発熱ベルトにて加熱定着したときのトナー定着度合い。綿布パットを黒色トナーベタ画像に押し当て擦った時、綿布にトナーが移るか、又、トナーベタ画像を強く１０回折り曲げたとき、折り目部の画像の状態を観察した。
【０１６５】
定着性の評価ランク
○：擦ったとき、折り曲げたとき共に全く異常なし
△：擦ったとき、少し綿布がよごれるが、実用上問題なし
×：擦ったとき、綿布がよごれ、また、折り曲げにてトナーが浮き上がり、実用上問題がある
（耐久性の測定方法）
耐久性とは、画像支持体を通紙５０万枚後の定着性を定着性の測定方法と同じ方法で測定し、定着性の評価ランクと同じ評価ランクで評価した。
【０１６６】
【表１】
【符号の説明】
【０１６７】
１ フルカラー画像形成装置
７ 無端ベルト状中間転写体形成ユニット
７０ 中間転写ベルト
２４ 定着装置
２４ａ 発熱定着ベルト
２４ａ１、２４ａ２ 給電用電極
２４ａ３ 発熱層
２４ａ４、２４ａ６ プライマー層
２４ａ５ 弾性層
２４ａ７ 離形層
９、９′ 製造工程
９Ａ、９′Ａ 発熱層形成工程
９ａ 溶解工程
９ｂ、９′ａ 導電性物質分散工程
９′ｂ 重縮合工程
９ｃ、９′ｃ 塗布・乾燥工程
９ｃ１ 塗布装置
９ｃ１１ 保持部
９ｃ１２ 塗布部
９ｃ１２１ 塗布手段
９ｃ１２３ 塗布液供給管
９ｃ１３ 乾燥部
９ｃ２ 円筒状金型
９ｄ、９′ｄ 焼成工程
９Ｂ、９′Ｂ 弾性層形成工程
９Ｃ、９′Ｃ 離形層形成工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置用発熱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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ところで、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。
【０００６】
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。
【０００７】
発熱ベルトによる定着装置に関する技術開発はこれ迄に盛んに行われて来た。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発熱ベルトが知られている（例えば、特許文献１参照。）。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が知られている（例えば、特許文献２参照。）。正温度特性を有する発熱ベルトを用いた定着装置であり、発熱層は導電性酸化物で樹脂と混合も可能な技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
しかしながら、特許文献１から特許文献３に記載の技術は、発熱ベルトの低抵抗化が有効にできる銅、ニッケル、銀などの金属系フィラーは、酸化による抵抗値増大、安全性、価格が高い等の何らかの問題を抱えていて、発熱ベルトとして十分な性能を長期にわたって維持することができない。それ故、発熱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。
【０００９】
この様な状況から、発熱定着ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置に使用する発熱定着ベルトの開発と、それを用いた画像形成装置の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２８１１２３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７２２２３号公報
【特許文献３】特開２００６−３５０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、その目的は、発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置に使用する発熱定着ベルトと、それを用いた画像形成装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発明者は、安価で物質としても安定である金属や黒鉛等の繊維を使用した場合の低抵抗化効果（省エネルギー性能）に注目し、その実用化の可能性を鋭意検討した。金属や黒鉛等は、定着ベルトで使用する温度域１００℃から２００℃では極めて安定である。また、黒鉛は炭素のみで構成されているため、安全面に対しても課題は見当たらず、コストに関する課題もない。但し、球形や扁平状黒鉛は、銅やニッケルのような低抵抗金属系フィラーほど抵抗が下がらない課題が残っていた。
【００１３】
しかしながら、ある特定要件を満たす繊維状フィラーを使用すると、銀やニッケルのような金属フィラーなみの低抵抗化が達成できることがわかった。これは、従来の球状導電性材料と比べ発熱層中で繊維が途切れ無く導電路を形成する、しかし、フィラー同士の直接の接触は少ないために適度に低抵抗化したものと推定される。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ねることにより成されたものである。
【００１４】
即ち、本発明の目的は、下記構成をとることにより達成できることがわかった。
【００１５】
１．粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
【００１６】
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ｘ）：０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｙ）：５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍ
２．前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンブラックとして、１次粒径１５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする前記１に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１７】
３．前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンナノファイバーとして直径１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、長さ０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする前記１又は２に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１８】
４．前記導電性繊維がポリイミド樹脂に対して、５．０体積％以上６０体積％以下混合されていることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルト。
【００１９】
５．電子写真感光体を一様帯電後、像露光手段、トナー現像手段を用いて形成したトナー画像を、画像支持体上に転写した後、加熱定着手段により定着する画像形成装置において、該加熱定着手段に前記１から４の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルトを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが出来、且つ、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定着装置用発熱ベルトとそれを用いた画像形成装置を提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の定着発熱ベルトを使用した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図である。
【図３】図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略図である。
【図４】図４は図３に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図である。
【図５】図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
従来の定着装置において、ポリイミド樹脂層にカーボンナノ材料及びフィラメント状金属微粒子が分散された定着装置用発熱ベルトや、導電性酸化物を含有した発熱ベルトが提案されているが、発熱ベルトの発熱層を適正な電気抵抗に調整するため多量の化合物を添加するので、発熱層の強度が低下し、耐久性が悪化する、という問題があった。
【００２３】
本発明の特徴は、導電性材料として金属に近い電気抵抗を持ち、銅などに比べ酸化され難く、また銀や金に比べ安価で広い範囲で使用することができる導電性材料として、導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノチューブとを用い発熱層を構成している点であり、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ベルトを提供することが出来た。
【００２４】
本発明は、アスペクト比が０．０２５以上０．２５以下で、直径が０．５μｍ以上３０μｍ以下であり、長さが５．０μｍ以上１０００μｍ以下である導電性繊維とカーボンブラック又はカーボンナノチューブをポリイミド等の樹脂に含有させたことが大きな特徴である。
【００２５】
使用するカーボンブラックは直径が３ｎｍから５００ｎｍであること、又、カーボンナノチューブの長さが、０．５μｍから２０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
本発明では、発熱層を形成する低抵抗化物質（導電性材料）としての導電性繊維を、目的の抵抗値を達成するために、基本的には１種類とカーボンブラック又はカーボンナノチューブとを用いることで、低抵抗で均一な発熱ベルトを実現した。樹脂に含有された導電性繊維は５．０体積％以上６０体積％以下、カーボンブラック又はカーボンナノチューブを導電性繊維１００質量部に対して１質量部から３０質量部混合して使用することが本発明の好ましい態様である。
【００２７】
本発明の実施の形態を図１から図５を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明の定着発熱ベルトを使用した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略断面構成図である。尚、本図はフルカラー画像形成装置の場合を示している。
【００２９】
図中、１はフルカラー画像形成装置を示す。フルカラー画像形成装置１は、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、転写部としての無端ベルト状中間転写体形成ユニット７と、記録媒体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ベルト式定着装置２４とを有する。フルカラー画像形成装置１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。
【００３０】
各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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ユニット１０Ｙは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像剤担持体４Ｙ１を有する現像手段４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。
【００３１】
又、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ユニット１０Ｍは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像剤担持体４Ｍ１を有する現像手段４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。
【００３２】
又、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ユニット１０Ｃは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像剤担持体４Ｃ１を有する現像手段４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。
【００３３】
又、更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ユニット１０Ｋは、第１の像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像剤担持体４Ｋ１を有する現像手段４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラー５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
【００３４】
無端ベルト状中間転写体形成ユニット７は、複数のローラーにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第２の像担持体として無端の中間転写ベルト７０を有する。
【００３５】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する無端の中間転写ベルト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内に収容された記録媒体として用紙等の記録媒体Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラー２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラー２３を経て、二次転写手段としての二次転写ローラー５Ａに搬送され、記録媒体Ｐ上にカラー画像が一括転写される。
【００３６】
カラー画像が転写された記録媒体Ｐは、環状の発熱定着ベルト２４ａが装着された定着装置２４により定着処理され、排紙ローラー２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００３７】
一方、二次転写ローラー５Ａにより記録媒体Ｐにカラー画像を転写した後、記録媒体Ｐを曲率分離した無端の中間転写ベルト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。
【００３８】
画像形成処理中、一次転写ローラー５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラー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。
【００３９】
二次転写ローラー５Ａは、ここを記録媒体Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端の中間転写ベルト７０に圧接する。
【００４０】
又、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット７とを有する。
【００４１】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には無端ベルト状中間転写体形成ユニット７が配置されている。無端ベルト状中間転写体形成ユニット７は、ローラー７１、７２、７３、７４、７６を巻回して回動可能な無端の中間転写ベルト７０、一次転写ローラー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング手段６Ａとを有している。
【００４２】
筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体形成ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。
【００４３】
この様に感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの外周面上を帯電、露光し外周面上に潜像を形成した後、現像によりトナー像（顕像）を形成し、無端の中間転写ベルト７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録媒体Ｐに転写し、ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。尚、本発明で像形成時とは潜像形成、トナー像（顕像）を記録媒体Ｐに転写し最終画像を形成することを含む。
【００４４】
トナー像を記録媒体Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに配設されたクリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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。
【００４５】
上記カラー画像形成装置では、中間転写体をクリーニングするクリーニング手段６Ａのクリーニング部材として、弾性ブレードを用いる。又、各感光体に脂肪酸金属塩を塗布する手段（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）を設けている。尚、脂肪酸金属塩としては、トナーで用いたと同じものを用いることが出来る。
【００４６】
本発明は、本図に示される定着装置２４に使用されている環状の発熱定着ベルト２４ａに関するものである。
【００４７】
図２は図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略図である。図２（ａ）は図１に示す画像形成装置に使用している定着装置の拡大概略斜視図である。図２（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ′に沿った概略断面図である。
【００４８】
図中、２４は定着装置を示す。定着装置２４は環状の発熱定着ベルト２４ａと、定着ローラー２４ｂと、環状の発熱定着ベルト２４ａを圧接しながら回動する加圧ローラー２４ｃとを有している。
【００４９】
定着ローラー２４ｂが駆動ローラーとなっており、定着ローラー２４ｂの回転（図中の矢印方向）に伴い、環状の発熱定着ベルト２４ａは矢印方向に巻回する様になっている。
【００５０】
環状の発熱定着ベルト２４ａを介して定着ローラー２４ｂと加圧ローラー２４ｃとの間に定着ニップ部Ｎを形成する様になっている。定着ニップ部Ｎで、トナー像（顕像）が転写された記録媒体Ｐ（図１参照）を挟み込み、環状の発熱定着ベルト２４ａによりトナー像（顕像）を溶融定着し最終画像を形成する様になっている。
【００５１】
環状の発熱定着ベルト２４ａの定着ローラー２４ｂと接触する側が発熱層２４ａ３（図３参照）、加圧ローラー２４ｃと接触する側が離形層２４ａ７（図３参照）となっている。
【００５２】
２４ａ１は発熱定着ベルト２４ａの端に設けられた給電用電極を示し、２４ａ２は発熱定着ベルト２４ａの他の端に設けられた給電用電極を示し、給電用電極２４ａ１と給電用電極２４ａ２とで一対となっている。
【００５３】
２４ｄ１は給電用電極２４ａ１に接触し、発熱定着ベルト２４ａに給電する給電部材を示す。２４ｄ２は給電用電極２４ａ２に接触し、発熱定着ベルト２４ａに給電する給電部材を示す。給電部材を配設する位置は、環状の発熱定着ベルト２４ａの温度、定着安定性等を考慮し、給電用電極２４ａ１と給電部材２４ｄ１との接触を安定にするため、給電用電極２４ａ１が定着ローラー２４ｂと接触している位置で、且つ定着ニップ部Ｎの近傍が好ましい。
【００５４】
給電部材は給電用電極に均一に接触させるため、給電用電極に押圧手段（例えばバネ）で押圧して接触させることが好ましい。
【００５５】
図３は図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略図である。図３（ａ）は図１に示す発熱定着ベルトの拡大概略平面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ′に沿った概略拡大断面図である。図３（ｃ）は図３（ｂ）のＹで示される部分の拡大概略図である。
【００５６】
図中、２４ａは環状の発熱定着ベルトを示す。環状の発熱定着ベルト２４ａは両端部に給電用電極２４ａ１、２４ａ２を有する発熱層２４ａ３と、給電用電極２４ａ１、２４ａ２を除きプライマー層２４ａ４を介して弾性層２４ａ５と、プライマー層２４ａ６を介して離形層２４ａ７とを有する構成を有している。尚、本発明において、層構成については特に限定はなく、弾性層２４ａ５、プライマー層２４ａ４、２４ａ６は、必要に応じて設けることが可能である。
【００５７】
本図では、発熱層２４ａ３の弾性層２４ａ５が積層されている側と反対側の面が定着ローラー２４ｂ（図２参照）と接触し、離形層２４ａ７の弾性層２４ａ５と接触している面と反対側の面が加圧ローラー２４ｃ（図２参照）と接触する様になっている。
【００５８】
発熱層２４ａ３は、導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノチューブ（以下、導電性物質とも言う）を含むポリイミド樹脂で構成されている。
【００５９】
使用する導電性繊維としては、直径（Ｘ）が０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ、長さ（Ｙ）が５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍで、アスペクト比が０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５である。
【００６０】
本発明において、導電性繊維の直径が０．５μｍ未満では発熱層中に分布し繊維同士が接触したときの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に下げることが出来ない。また導電性繊維の直径が３０μｍを超えると発熱層中での分散性が低下し、抵抗に局部的なばらつきが生ずる。また、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できず、発熱層の抵抗に局部的バラツキが生ずる。さらには、アスペクト比が０．０２５より低い、あるいは０．２５より高い場合についても、上記のいずれかの不都合が生じる。
【００６１】
導電性繊維の直径と長さは、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。又、アスペクト比は繊維の直径を長さで除算することにより求めた。
【００６２】
導電性繊維のポリイミド樹脂への混合量は、ポリイミド樹脂に対して、導通路の形成や発熱層の強度等を考慮し、１０体積％以上、５０体積％以下が好ましい。
【００６３】
使用するカーボンブラックの直径は、導電性繊維との接点を考慮し、３ｎｍから５００ｎｍであることが好ましい。
【００６４】
カーボンブラックの直径は、電子顕微鏡法により測定する。電子顕微鏡法とは、以下に示す方法である。カーボンブラックをクロロホルムに投入し２００ｋＨｚの超音波を２０分間照射し分散させた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算する。この操作を約１５００回にわたって実施し、それらの値の算術平均により測定した値を示す。
【００６５】
使用するカーボンブラックの使用量は、発熱層の強度を考慮し、導電性繊維１００質量部に対して１質量部から１０質量部混合されていることが好ましい。
【００６６】
カーボンナノファイバーの長さは、導電性繊維との接触性を考慮し、０．５μｍから２０μｍが好ましい。
【００６７】
繊維径及び長さは、電子顕微鏡法により測定する。電子顕微鏡法とは、以下に示す方法である。カーボンブラックをクロロホルムに投入し２００ｋＨｚの超音波を２０分間照射し分散させた後、分散試料を支持膜に固定する。これを透過型電子顕微鏡で写真撮影し、写真上の直径と写真の拡大倍率により繊維径、長さを計算する。この操作を約５００回にわたって実施し、それらの値の算術平均により測定した値を示す。
【００６８】
給電用電極２４ａ１、２４ａ２の形成は特に限定はなく、例えば導電性テープを貼合してもよい。
【００６９】
離形層２４ａ７の硬度はユニバーサル硬度（ＨＵ）（ＤＩＮ ５０３５９）で、耐久性、可撓性、離型性、トナーオフセット性等を考慮し、５０ＭＰａから８００ＭＰａが好ましい。離形層２４ａ７の硬度は、超微小硬度計「Ｈ−１００Ｖ（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）」を用いて測定した値を示す。
【００７０】
離形層２４ａ７の摩擦係数は、離型性、トナーオフセット性、耐久性等を考慮し、０．２５以下であることが好ましい。摩擦係数は、ポータブル摩擦計「ミューズ ＴＩＰＥ：９４ｉ−II（新東科学株式会社製）」を用いて測定した値を示す。
【００７１】
尚、測定は離形層２４ａ７上を、ランダムに１０点から３０点行い、それらの平均値を摩擦係数（μ）とする。
【００７２】
Ｅは発熱層の厚さを示す。厚さＥは、電熱性、柔軟性等を考慮し、０．０２ｍｍから０．２ｍｍが好ましい。厚さＥは、大塚電子（株）製ＦＥ−３００で測定した値を示す。
【００７３】
Ｆは弾性層２４ａ５の厚さを示す。厚さＦは柔軟性を考慮し、０．１ｍｍから０．３ｍｍが好ましい。厚さＦは、大塚電子（株）製ＦＥ−３００で測定した値を示す。
【００７４】
Ｇは離形層２４ａ７の厚さを示す。厚さＧは、熱伝達性、可撓性、耐久性等を考慮し、１μｍから１０μｍが好ましく、１μｍから５μｍがより好ましい。厚さは、渦電流式膜厚計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製）により測定した値を示す。
【００７５】
プライマー層２４ａ４、２４ａ６の厚みは２μｍから５μｍであることが好ましい。
【００７６】
発熱定着ベルト２４ａの幅、直径は画像形成装置の仕様に応じて適宜決めることが可能である。
【００７７】
発熱層２４ａ３の体積抵抗率は、体積抵抗率が高くても低くても発熱効率が悪く、発熱効率を考慮し、８×１０−６Ω・ｍから１×１０−２Ω・ｍが好ましい。
【００７８】
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ことが出来る。
【００７９】
体積抵抗率（ρ）＝（Ｒ・ｄ・Ｗ）／Ｌ（Ω・ｍ）
（但し、両端間の抵抗値（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。）
次ぎに図１から図３に示される発熱定着ベルトの製造方法に付き説明する。
【００８０】
図４は図３に示される構成を有する発熱定着ベルトの概略製造フロー図である。
【００８１】
発熱定着ベルト２４ａは（ａ）、（ｂ）に示される２通りの製造フローにより製造することが可能となっている。
【００８２】
（ａ）に示される概略製造フロー図に付き説明する。
【００８３】
９は製造工程を示す。製造工程９は発熱層形成工程９Ａと、弾性層形成工程９Ｂと、離形層形成工程９Ｃとを有している。
【００８４】
発熱層形成工程９Ａは、溶解工程９ａと、導電性物質分散工程９ｂと、塗布・乾燥工程９ｃと、焼成工程９ｄとを有している。
【００８５】
溶解工程９ａでは、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶媒に溶解し、混合・加熱し重縮合反応してポリアミド酸溶液を調製する。
【００８６】
導電性物質分散工程９ｂでは、溶解工程９ａで調製したポリアミド酸溶液に導電性物質を添加し、加熱攪拌混合し導電性繊維、導電性物質分散ポリアミド酸溶液を調製する。
【００８７】
ポリアミド酸溶液の固形分濃度は特に規定されるものではないが、ポリイミド樹脂からなる環状の発熱定着ベルト製造時の塗工適性より、適当な粘度を発現する範囲が選択される。塗工上最適な粘度範囲としては、一般に１Ｐａｓから１００Ｐａｓが好ましい。
【００８８】
導電性物質の分散方法としては公知の方法が適用でき、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。
【００８９】
又、導電性物質の分散時には、これらの分散安定性を更に高めるために、非イオン系高分子を添加することが好ましい。非イオン系高分子としては、ポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）、ポリ（Ｎ，Ｎ’−ジエチルアクリルアジド）、ポリ（Ｎ−ビニルホルムアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルアセトアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルフタルアミド）、ポリ（Ｎ−ビニルコハク酸アミド）、ポリ（ｎ−ビニル尿素）、ポリ（Ｎ−ビニルピペリドン）、ポリ（ｎ−ビニルカプロラクタム）、ポリ（ｎ−ビニルオキサゾリン）等が挙げられ、単独又は複数の非イオン系高分子を添加することが出来る。これらの中では、導電性物質の分散性がより高まることから、ポリ（ｎ−ビニル−２−ピロリドン）を含むことがより好ましい。
【００９０】
塗布・乾燥工程９ｃでは、導電性物質分散工程９ｂで調製した導電性物質分散ポリアミド酸溶液を、円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。
【００９１】
塗布方法としては特に限定はなく、例えば、円筒状金型を使用する場合、浸漬塗布方法、ノズルによる塗布方法等が挙げられ適宜必要に応じて使用することが可能である。ノズルによる塗布方法に付いては図５で説明する。
【００９２】
乾燥は、導電性物質分散ポリアミド酸溶液を塗布した円筒状金型を、加熱環境に置き、含有溶媒の２０質量％から６０質量％以上を揮発させ、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）を形成するために行われる。この際、溶媒は膜中に残留していても構わず、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）表面が傾けても流動しない状態であれば問題ない。乾燥は、常圧下で５０℃から２００℃の温度範囲で行うことが好ましい。
【００９３】
焼成工程９ｄでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）を形成した円筒状金型を２００℃から５００℃の温度範囲で加熱し、イミド転化反応を十分に進行させる。加熱温度が６０℃未満では脱水閉環が十分に進行せず、加熱温度が５００℃を超えると分解が始まる。イミド化の温度は、原料のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類、又は添加される３級アミンによって、それぞれ異なるが、イミド化が完結する温度に設定しなければならない。イミド化が不充分であると、機械的特性及び電気的特性に劣るものとなることがある。
【００９４】
ポリアミド酸の脱水閉環反応のため、ポリアミドからポリイミドへの転化が起こる。その結果、反応により脱離した水分量相当の質量減少が発生し、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸塗膜）中の、ポリイミド樹脂成分に対する導電性物質の含有率が、ポリアミド酸樹脂成分に対する導電性物含有率に比べ大きくなる。
【００９５】
弾性層形成工程９Ｂは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。弾性層形成工程９Ｂでは、発熱層の上に給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。
【００９６】
離形層形成工程９Ｃは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。離形層形成工程９Ｃでは、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。
【００９７】
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性物質を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
【００９８】
尚、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
【００９９】
（ｂ）に示される概略製造フロー図に付き説明する。
【０１００】
９′は製造工程を示す。製造工程９′は発熱層形成工程９′Ａと、弾性層形成工程９′Ｂと、離形層形成工程９′Ｃとを有している。発熱層形成工程９′Ａは、導電性物質分散工程９′ａと、重縮合工程９′ｂと、塗布・乾燥工程９′ｃと、焼成工程９′ｄとを有している。
【０１０１】
導電性物質分散工程９′ａでは、溶媒に導電性物質が分散される。尚、使用する溶媒は（ａ）に示される発熱層形成工程９Ａの溶解工程９ａで使用する溶媒と同じ溶媒である。
【０１０２】
重縮合工程９′ｂでは、導電性物質分散工程９′ａで調製した導電性物質分散液に、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を溶解し、混合・加熱し重縮合反応して導電性物質分散ポリアミド酸溶液を調製する。導電性物質分散ポリアミド酸溶液中、導電性物質の配合量は（ａ）に示される製造工程９の場合と同じである。
【０１０３】
塗布・乾燥工程９′ｃでは、重縮合工程９′ｂで調製された導電性物質分散ポリアミド酸溶液を円筒状金型に塗布し、乾燥を行う。塗布方法、乾燥条件は（ａ）に示される製造工程９の塗布・乾燥工程９ｃと同じである。
【０１０４】
焼成工程９′ｄでは、乾燥工程での乾燥が終了した後、発熱定着ベルト形成用塗膜（導電性物質分散ポリアミド酸膜）を形成した円筒状金型を焼成し、イミド転化反応を十分に進行させる。焼成条件は（ａ）に示される製造工程９の焼成工程９ｄと同じである。
【０１０５】
弾性層形成工程９′Ｂは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。弾性層形成工程９′Ｂでは、発熱層の上に給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで弾性層が形成される。尚、弾性層と発熱層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に弾性層を形成することが好ましい。弾性層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
【０１０６】
離形層形成工程９′Ｃは塗布工程（不図示）と、乾燥工程（不図示）とを有している。離形層形成工程９′Ｃでは、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）を除き弾性層の上に離形層形成用塗布液を塗布した後、乾燥することで離形層が形成される。尚、弾性層と離形層との接着を良くするためにプライマー層を形成した後に離形層を形成することが好ましい。離形層形成用塗布液の塗布は発熱層形成用塗布液の塗布と同じ方法で塗布することが可能である。
【０１０７】
その後、円筒状金型を抜き取ることで導電性物質を含有した発熱層と、弾性層と、離形層とを順次形成した環状の発熱定着ベルトを製造することが出来る。尚、弾性層、離形層は必要に応じて省くことも可能である。
【０１０８】
尚、給電用電極２４ａ１、２４ａ２（図３参照）は、離形層を形成した後にテープ貼合機を使用し、発熱層の両端に導電性テープを貼合することで形成することが可能である。
【０１０９】
図５は、図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略図である。図５（ａ）は図４に示す発熱層形成工程の塗布・乾燥工程で使用する塗布・乾燥装置の一例を示す概略斜視図である。図５（ｂ）は図５（ａ）に示される塗布・乾燥装置の概略正面図である。以下に、円筒状金型を使用し円筒状金型の表面上に導電性物質分散ポリアミド酸溶液を塗布する方法に付き説明する。
【０１１０】
図中、９ｃ１は塗布装置を示す。塗布装置９ｃ１は保持部９ｃ１１と塗布部９ｃ１２と乾燥部９ｃ１３とを有している。保持部９ｃ１１は第１保持台９ｃ１１１と、第２保持台９ｃ１１２、駆動用モーター９ｃ１１３とを有している。駆動用モーター９ｃ１１３は第１保持台９ｃ１１１上に配設されており、円筒状金型９ｃ２の保持部材９ｃ２１と接続部材を介して駆動用モーター９ｃ１１３の回転軸に接続されている。第２保持台９ｃ１１２には円筒状金型９ｃ２の他方の保持部材９ｃ２２を受ける受け部９ｃ１１４が配設されており、これにより、駆動用モーター９ｃ１１３の回転により円筒状金型９ｃ２を回転及び停止が可能に保持することが可能となっている。
【０１１１】
塗布部９ｃ１２は、塗布手段９ｃ１２１と、駆動手段９ｃ１２２とを有している。９ｃ１２３は塗布手段９ｃ１２１に導電性物質分散ポリアミド酸溶液を供給する塗布液供給管を示す。塗布手段９ｃ１２１は取り付け部材９ｃ１２４によりガイドレール９ｃ１２５に円筒状金型９ｃ２の回転軸に沿って平行に移動可能に取り付けられている。塗布手段９ｃ１２１としては、ノズルが挙げられる。ノズルの導電性物質分散ポリアミド酸溶液の吐出口の形状は特に限定はなく、例えば、円形、長方形等が挙げられる。ノズルの吐出口と円筒状金型９ｃ２の周面までの距離は、塗布液の粘度、膜厚等を考慮し、１ｍｍから１００ｍｍが好ましい。尚、本図では塗布手段９ｃ１２１への導電性物質分散ポリアミド酸溶液供給部、制御部は省略してある。
【０１１２】
駆動手段９ｃ１２２はモーター９ｃ１２６とガイドレール取り付け板９ｃ３とを有している。ガイドレール取り付け板９ｃ３には、取り付け部材９ｃ１２４を取り付け、保持部９ｃ１１に保持された円筒状金型ｃ２の回転軸と平行に塗布手段９ｃ１２１を回転軸方向に往復移動（図中の矢印方向）させるための２本のガイドレール９ｃ１２５が配設されている。
【０１１３】
モーター９ｃ１２６は、取り付け部材９ｃ１２４の上に取り付けられたスライド用ネジ９ｃ１２７と螺合し、取り付け部材９ｃ１２４を保持部９ｃ１１に保持された円筒状金型９ｃ２の幅よりも長く移動させる長さの雌ネジ９ｃ１２８を有している。
【０１１４】
モーター９ｃ１２６を駆動させることで、雌ネジ９ｃ１２８の回転に伴い、取り付け部材９ｃ１２４に取り付けられた塗布手段９ｃ１２１が円筒状金型９ｃ２の回転軸と平行に回転軸方向に往復移動（図中の矢印方向）することが可能となっている。
【０１１５】
円筒状金型９ｃ２の上に導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）を形成した後、導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）は、乾燥部９ｃ１３で回転させながら溶媒を除去する。この後焼成工程（不図示）で加熱処理を行うことでポリイミド膜が形成する。この後、円筒状金型９ｃ２を抜き取ることで環状の発熱定着ベルトが形成される。
【０１１６】
乾燥部９ｃ１３は、乾燥装置９ｃ１３１を有している。乾燥装置９ｃ１３１は円筒状金型９ｃ２に塗布された導電性物質分散ポリアミド酸溶液塗膜を乾燥させるために円筒状金型９ｃ２の下に配設されている。乾燥装置９ｃ１３１の熱源としては、例えば赤外線ランプ、ニクロム線、熱風等の熱源が挙げられる。尚、乾燥装置９ｃ１３１は導電性物質分散ポリアミド酸塗膜（発熱定着ベルト形成用塗膜）の溶媒を除去した後、焼成装置としても利用することが可能である。
【０１１７】
本図は円筒状金型を使用した場合を示しているが円柱状金型であってもよく、適宜選択することが可能である。
【０１１８】
本図は、ノズルを使用した塗布方法に付き説明したものであるが、円筒状金型９ｄの表面に導電性物質分散ポリアミド酸溶液（発熱定着ベルト形成用溶液）を塗布する方法は特に限定はなく公知の塗布方法適用することが出来る。例えば、環状塗布槽を使用した環状塗布方法、浸漬塗布方法、超音波アトマイザーによる塗布方法等が挙げられる。
【０１１９】
尚、形成された発熱定着ベルトの上に弾性層、離形層を順次形成する場合も、本図に示す塗布装置９ｃ１を使用し、弾性層形成用溶液、離形層形成用溶液を発熱定着ベルトの上に順次塗布することで形成することが可能である。
【０１２０】
本発明で使用する導電性物質分散ポリアミド酸溶液（発熱定着ベルト形成用溶液）の粘度は、円筒状金型への塗布性、レベリング性、脱泡等のハンドリング性等を考慮し、５Ｐａ・ｓから２００Ｐａ・ｓが好ましい。粘度は、東機産業（株）製ＴＶＢ１０形を使用し、温度２５℃で測定した値を示す。
【０１２１】
導電性繊維の直径（Ａ）が、０．５μｍ≦Ａ≦３０μｍ、導電性繊維の長さ（Ｂ）が５．０μｍ≦Ｂ≦１０００μｍ、アスペクト比が、０．０２５≦（Ａ／Ｂ）≦０．２５の導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを含むポリイミド樹脂から構成される発熱層を有する発熱定着ベルトにより次の効果が挙げられる。
１．発熱ベルトの低抵抗化が有効に出来、十分な性能を長期にわたって維持することが可能となった。
２．ウォーミングアップタイムが短くすることが可能となった。
３．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画像形成装置の作製が可能となった。
【０１２２】
次ぎに本発明の発熱定着ベルトを構成している各層に係わる材料に付き説明する。
【０１２３】
発熱層
（耐熱性樹脂）
本発明において、発熱層を形成するバインダー樹脂としては、所謂耐熱性樹脂を用い、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次ぎのものが挙げられる。例えば、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（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等。これらの中で特に好ましい耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂が挙げられる。
【０１２４】
本発明において、樹脂全体の４０体積％以上が当該樹脂であることが極めて望ましい。
【０１２５】
（ポリイミド樹脂）
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アミド酸がイミド転化されてポリイミド樹脂を形成する。
【０１２６】
（ジアミン化合物）
ポリアミド酸の製造に用いられるジアミン化合物は、分子構造中に２つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
【０１２７】
例えば、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）等の芳香族ジアミン：ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された２個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミン：１，１−メタキシリレンジアミン、１，３−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、４，４−ジアミノヘプタメチレンジアミン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−４，７−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリシクロ［６，２，１，０２．７］−ウンデシレンジメチルジアミン、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）等の脂肪族ジアミン及び脂環式ジアミン等を挙げることができる。
【０１２８】
これらのジアミン化合物の中で、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−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ォンが好ましい。
【０１２９】
これらのジアミン化合物は単独で又は２種以上組み合わせて用いることが出来る。
【０１３０】
（テトラカルボン酸二無水物）
ポリアミド酸の製造に用いられ得るテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，５，６−トリカルボキシノルボナン−２−酢酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ［２，２，２］−オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物；１，３，３ａ，４，５，９Ｂ−ヘキサヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−８−メチル−５−（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−ｃ］フラン−１，３−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。
【０１３３】
テトラカルボン酸二無水物としては、芳香族系テトラカルボン酸二無水物が好ましく、さらに、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物が最適に使用される。
【０１３４】
尚、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、又は脂肪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、複数種類のポリアミド酸溶液を調製し、それらのポリアミド酸溶液を混合して用いることも出来る。
【０１３５】
ポリアミド酸溶液の調製に使用する溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）やＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を使用することが可能である。
【０１３６】
（導電性繊維）
導電性繊維とは、代表的には金、銀、鉄、アルミニウム等の純金属繊維、ステンレス、ニクロム等の合金繊維、或いは炭素、黒鉛などの非金属繊維であり、繊維とは細長い形状を有していることを示す呼称である。本発明では、特に好ましい導電性繊維として黒鉛繊維が挙げられる。
【０１３７】
これら繊維の作製方法は、特開２００４−１７６２３６等に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１３８】
これら導電性繊維自体の体積固有抵抗（ρｖ）は１０−１Ω・ｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
体積固有抵抗（ρｖ）は、断面積Ｗｔに一定電流Ｉを流し、距離Ｌだけ離れた電極間の電位差Ｖ（Ｖ）を測り、下式により求められる。
【０１４０】
体積抵抗率ρｖ＝ＶＷｔ／ＩＬ
（カーボンブラック）
カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等が挙げられる。これらの中でが好ましい。
【０１４１】
これらカーボンブラックの作製方法は、カーボンブラック便覧 編集：カーボンブラック協会等に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１４２】
（カーボンナノ材料）
カーボンナノ材料としては、カーボンナノファイバー、カーボンマイクロコイル、等が挙げられ、カーボンナノファイバーが特に好ましい。
【０１４３】
これらカーボンナノファイバーの作製方法は、曽根田靖 炭素Ｎｏ．２３７ ７２−７６（２００９）に記載の公知の製造方法を用いることが出来る。
【０１４４】
（弾性層）
弾性層としては、特に限定されるものではなく、任意のゴム材料、熱可塑性エラストマーを用いることが出来る。例えばスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ハイスチレンゴム、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン共重合体、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロロヒドリンゴム及びノルボルネンゴム等から選ぶことが出来る。これらは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１４５】
一方、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレフィン系などを用いることが出来る。
【０１４６】
又、弾性体層には、発熱定着ベルトの使用目的、設計目的などに応じて、充填剤、増量充填剤、加硫剤、着色剤、耐熱剤、顔料等の種々の配合剤を添加することが出来る。又、配合剤の添加量などにより合成樹脂の可塑度は変化するが、硬化前の剛性樹脂の可塑度としては、１２０以下のものが好適に用いられる。
【０１４７】
（離形層）
離形層形成用樹脂としては、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。
【実施例】
【０１４８】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（導電性繊維及びカーボンブラック、カーボンナノファイバー分散ポリアミド酸溶液の調製）
ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸溶液（宇部興産社製 Ｕ−ワニスＳ３０１）１００ｇに表１に示すフィラーを投入し、攪拌、混合はプライミックス社製ＴＫホモディスパー２．５型を用い、５，０００ｒｐｍで１５分行った。なお、黒鉛繊維は特開２００４−１７６２３６に記載の方法により作製し、直径及び長さの変更は、紡糸条件及び分級条件を変更することで行った。
【０１４９】
（発熱層の形成）
準備した実施例１から２０、比較例１から９の分散、混合液を図５に示す製造装置を使用し、塗布装置に装着したステンレス製の芯金に、厚さ０．８ｍｍとなる様に以下に示す条件で塗布した後、回転速度４０ｒｐｍで回転させながら、１２０℃で４０分間加熱乾燥させた。その後、４００℃で２０分間加熱乾燥し発熱定着ベルトの発熱層を形成した。引き続き芯金を抜き取らないで給電用電極、弾性層、離形層を形成した。
【０１５０】
塗布条件
ポリアミド酸溶液の温度：２５℃
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルのポリアミド酸溶液吐出口と芯金の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからのポリアミド酸溶液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１５１】
（給電用電極の形成）
発熱層（ポリイミド樹脂）の両端周面に幅１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの導電性テープＣＵ−３５Ｃ（３Ｍ（株）製）を１巻き貼着し給電用電極を形成した。
【０１５２】
（弾性層の形成）
（弾性層形成用塗布液の調製）
シリコーンゴムＫＥ１３７９（信越化学（株）製）の液状ゴム及びシリコーンゴムＤＹ３５６０１３（東レダウコーニングシリコーン社製）の２液を予め２：１の割合で混合した組成物４０ｇを弾性層形成用塗布液とした。粘度は東機産業（株）製ＴＶＢ１０形を使用し、温度２５℃で測定し、５０Ｐａ・ｓであった。
【０１５３】
（弾性層形成用塗布液の塗布）
図５に示す製造装置を使用し、ポリイミド前駆体被覆用塗布液に換えて、弾性層形成用塗布液を給電用電極の上を除いて発熱層の上に、以下に示す条件でポリイミド樹脂前駆体塗布液の塗布と同じ方法で弾性層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚２００μｍの弾性層形成用塗膜を形成する。この後、芯金を回転速度４０ｒｐｍで回転させながら、１５０℃で３０分間一次加硫し、さらに２００℃で４時間ポスト加硫を行い、発熱層の上に弾性層を形成した。
【０１５４】
塗布条件
弾性層形成用塗布液の温度：２５℃
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルの弾性層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからの弾性層形成用塗布液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１５５】
（離形層の形成）
（離形層形成用塗布液の準備）
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”）を離形層形成用塗布液として準備した。
【０１５６】
（離形層形成用塗布液の塗布）
図５に示す製造装置を使用し、弾性層形成用塗布液に換えて、離形層形成用塗布液を給電用電極の上を除いて弾性層の上に、以下に示す条件で弾性層形成用塗布液の塗布と同じ方法で離形層形成用塗布液を塗布し、乾燥後の膜厚３０μｍの離形層形成用塗膜を形成する。この後、室温で３０分間乾燥した後、芯金を回転速度（周速度）０．１ｍ／ｓｅｃで回転させながら、２３０℃で３０分間加熱し、さらに２７０℃で１０分間加熱し、弾性層の上に離形層を形成した。
【０１５７】
離形層の引張強度は１０ＭＰａであった。離形層の引張強度は離形層の硬度は、インストロン ジャパン カンパニイ リミテッド製５９８８を用いて測定した値を示す。
【０１５８】
離形層の摩擦係数は、０．１であった。摩擦係数は、ポータブル摩擦計「ミューズ ＴＩＰＥ：９４ｉ−II（新東科学株式会社製）」を用いて測定した値を示す。尚、測定は離形層上を、ランダムに１０点から３０点行い、それらの平均値を摩擦係数（μ）とする。
【０１５９】
塗布条件
離形層形成用塗布液の温度：２５℃
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の形状：円錐状ノズル
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口の口径：２ｍｍ
ノズルの離形層形成用塗布液吐出口と発熱層の周面までの距離：５ｍｍ
ノズルからの離形層形成用塗布液の吐出量：５ｍｌ／ｍｉｎ
ノズルの芯金の回転軸方向への移動速度：１ｍｍ／ｍｉｎ
芯金の回転速度：４０ｒｐｍ
芯金の回転速度は、（株）小野測器製ＨＴ−４２００製で測定した値を示す。
【０１６０】
（芯金の抜き取り）
離形層を形成した後、芯金を冷却し抜き取ることで図３に示す構成（発熱層／弾性層／離形層）を有する表７に示す発熱定着ベルトを作製した。
【０１６１】
評価
作製した実施例１から２０、比較例１から９のベルトを図２に示した画像形成装置に装填し図１に示す画像形成装置に組み込み、Ａ４の画像支持体５０万枚を１万枚毎に５分間中断しながら通紙し、抵抗率、昇温性、定着性、導電性繊維の酸化性に付き以下に示す方法で観察し、以下に示す評かランクに従って評価した結果を表１に示す。
【０１６２】
（抵抗率の測定方法）
抵抗は給電電極間の抵抗値を三菱化学アナリテック製ロレスタＡＸ ＭＣＰ−Ｔ３７０型で測定した。本発明に係る発熱定着ベルトにおいて、上記抵抗率の測定方法で測定した場合の好ましい抵抗率は７Ωから５０Ωである。
【０１６３】
（昇温性の測定方法）
昇温性とは、発熱層に１０Ｖを印加したときの通電５秒後までの温度をサーモビューアで測定した。
【０１６４】
昇温性の評価ランク
◎：１６℃／秒以上で極めて優秀
○：８℃／秒以上、１６℃／秒未満
△：４℃／秒以上、８℃／秒未満実用可能なレベル
×：４℃／秒未満で、実用化には問題があるレベル
（定着性の測定方法）
定着性とは、粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、発熱ベルトにて加熱定着したときのトナー定着度合い。綿布パットを黒色トナーベタ画像に押し当て擦った時、綿布にトナーが移るか、又、トナーベタ画像を強く１０回折り曲げたとき、折り目部の画像の状態を観察した。
【０１６５】
定着性の評価ランク
○：擦ったとき、折り曲げたとき共に全く異常なし
△：擦ったとき、少し綿布がよごれるが、実用上問題なし
×：擦ったとき、綿布がよごれ、また、折り曲げにてトナーが浮き上がり、実用上問題がある
（耐久性の測定方法）
耐久性とは、画像支持体を通紙５０万枚後の定着性を定着性の測定方法と同じ方法で測定し、定着性の評価ランクと同じ評価ランクで評価した。
【０１６６】
【表１】
【符号の説明】
【０１６７】
１ フルカラー画像形成装置
７ 無端ベルト状中間転写体形成ユニット
７０ 中間転写ベルト
２４ 定着装置
２４ａ 発熱定着ベルト
２４ａ１、２４ａ２ 給電用電極
２４ａ３ 発熱層
２４ａ４、２４ａ６ プライマー層
２４ａ５ 弾性層
２４ａ７ 離形層
９、９′ 製造工程
９Ａ、９′Ａ 発熱層形成工程
９ａ 溶解工程
９ｂ、９′ａ 導電性物質分散工程
９′ｂ 重縮合工程
９ｃ、９′ｃ 塗布・乾燥工程
９ｃ１ 塗布装置
９ｃ１１ 保持部
９ｃ１２ 塗布部
９ｃ１２１ 塗布手段
９ｃ１２３ 塗布液供給管
９ｃ１３ 乾燥部
９ｃ２ 円筒状金型
９ｄ、９′ｄ 焼成工程
９Ｂ、９′Ｂ 弾性層形成工程
９Ｃ、９′Ｃ 離形層形成工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ｘ）：０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｙ）：５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍ
【請求項２】
前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンブラックとして、１次粒径１５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項３】
前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンナノファイバーとして直径１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、長さ０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項４】
前記導電性繊維がポリイミド樹脂に対して、５．０体積％以上６０体積％以下混合されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項５】
電子写真感光体を一様帯電後、像露光手段、トナー現像手段を用いて形成したトナー画像を、画像支持体上に転写した後、加熱定着手段により定着する画像形成装置において、該加熱定着手段に請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルトを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
粉体トナーを用いて形成されたトナー像を画像支持体に転写後、加熱定着する定着装置用発熱ベルトであって、下記１から３の形状を示す導電性繊維と、カーボンブラック又はカーボンナノファイバーとを発熱ベルト用耐熱性樹脂に含有させたことを特徴とする定着装置用発熱ベルト。
１．アスペクト比：０．０２５≦（Ｘ／Ｙ）≦０．２５
２．導電性繊維の直径（Ｘ）：０．５μｍ≦Ｘ≦３０μｍ
３．導電性繊維の長さ（Ｙ）：５．０μｍ≦Ｙ≦１０００μｍ
【請求項２】
前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンブラックとして、１次粒径１５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項３】
前記導電性繊維として黒鉛の繊維を用い、前記カーボンナノファイバーとして直径１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下、長さ０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、前記発熱ベルト用耐熱性樹脂としてポリイミド樹脂を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項４】
前記導電性繊維がポリイミド樹脂に対して、５．０体積％以上６０体積％以下混合されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルト。
【請求項５】
電子写真感光体を一様帯電後、像露光手段、トナー現像手段を用いて形成したトナー画像を、画像支持体上に転写した後、加熱定着手段により定着する画像形成装置において、該加熱定着手段に請求項１から４の何れか１項に記載の定着装置用発熱ベルトを用いることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３７２１３（Ｐ２０１３−３７２１３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３６７０（Ｐ２０１１−１７３６７０）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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