無端ベルト、定着装置及び画像形成装置
【課題】使用時の繰り返しの曲げ変形による亀裂の発生が低減された無端ベルトを提供する。
【解決手段】無端ベルトである定着ベルト６１は、円筒状であって、内周側から、基材となる金属層６１ａと、金属層６１ａの外側に積層された離型層６１ｃとを備えている。基材となる金属層６１ａは、非晶質のニッケル合金の層を少なくとも１層有している。
【解決手段】無端ベルトである定着ベルト６１は、円筒状であって、内周側から、基材となる金属層６１ａと、金属層６１ａの外側に積層された離型層６１ｃとを備えている。基材となる金属層６１ａは、非晶質のニッケル合金の層を少なくとも１層有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルト、それを用いた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置において、加熱方式の定着装置に対する高速化の要求に応えるため、強度面で優れた金属製ベルトを定着ベルトとして用いることが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、電鋳により無端状に形成され、結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が８０以上２５０以下の結晶配向性を有し、ニッケルを主成分とする金属ベルトが記載されている。
特許文献２には、少なくとも、離形層と、ニッケルを有する金属層とを有する略円筒形の定着ベルトであって、該金属層の離型層側の硬度が離型層の反対側より低くするため、前記金属層の離型層側の結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１００）を前記金属層の離型層と反対側の結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１００）にくらべ大きくした定着ベルトが記載されている。
特許文献３には、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製無端状ベルト基体を備え、前記ベルト基体を構成する結晶子のうち、３００℃で２時間の加熱後に最も粗大化した結晶成長面を有する結晶子が４００Å以下の平均粒径を有する定着ベルトが記載されている。
特許文献４には、リンを０．０５質量％以上、０．４質量％未満の含有率で、硫黄を０．００５質量％以上の含有率で含有するニッケル電鋳ベルト基体を備えるトナー定着ベルトが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−４７８１７号公報
【特許文献３】特開２００６−１７１５４２号公報
【特許文献４】特開２００６−４７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、金属製のベルトは、繰り返しの曲げ変形によって歪みを蓄積させると、疲労破壊による亀裂を発生する。
本発明の目的は、使用時の繰り返しの曲げ変形（以下、「繰り返し曲げ変形」と表現する。）による亀裂の発生が低減された無端ベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、前記金属層の外側に積層された離型層とを備えることを特徴とする無端ベルトである。
請求項２に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルトである。
請求項３に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、硫黄（Ｓ）を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無端ベルトである。
請求項４に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、リン（Ｐ）を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項３に記載の無端ベルトである。
請求項５に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さは、１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無端ベルトである。
請求項６に記載の発明は、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、前記定着ベルトの外側に圧接される加圧部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱部材とを備えることを特徴とする定着装置である。
請求項７に記載の発明は、トナー像を形成する像形成部と、前記像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、当該定着ベルトとの間に押圧部を形成し回転駆動される加圧部材と、当該定着ベルトを加熱する加熱部材とを有し、前記記録材に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、２の発明によれば、金属層に非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有さない場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生が低減する。
請求項３の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金が硫黄（Ｓ）を０．００５質量％未満または０．０３質量％を超えた含有率で含有する場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項４の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金がリン（Ｐ）を０．５質量％未満または３．０質量％を超えた含有率で含有する場合に比べ、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項５の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さが１０μｍ未満または２５０μｍを超える場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項６の発明によれば、金属層に非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有さない定着ベルトに比べて、安定した定着ができる。
請求項７の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、画質の劣化を抑制した画像形成ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の構成を示す図である。
【図３】定着装置の他の構成を示す図である。
【図４】定着装置のさらに他の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態が適用される定着ベルト（無端ベルト）構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】液体急冷法による金属層の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１及び比較例５の金属層のＸ線回折において得られた回折図形を示す図である。
【図８】液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び比較例１〜６の金属層の硫黄（Ｓ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。
【図９】液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び比較例１〜６の金属層のリン（Ｐ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。
【００１０】
（画像形成装置）
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１００の概略構成図である。ここでは、一般にタンデム型と呼ぶ中間転写方式の画像形成装置を例に挙げ説明する。図１に示す画像形成装置１００は、像形成部の一例として、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。次に、転写部の一例として、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより形成する各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）する一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写した重畳トナー画像を記録材の一例としての用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写部２０を有する。さらに、定着部の一例として、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着する定着装置６０を備える。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有する。
【００１１】
図１に示すように、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３と、各色成分トナーを収容し感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とを有する。また、感光体ドラム１１上に形成する各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７と、を有する。これらの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に略直線状に配置されている。
【００１２】
中間転写ベルト１５は、各種ロールにより、図１に示す矢印Ｂ方向に循環駆動される。各種ロールとして、中間転写ベルト１５を駆動する駆動ロール３１と、中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト１５に一定の張力を与え蛇行を防止するテンションロール３３と、二次転写部２０に設けるバックアップロール２５と、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けるクリーニングバックアップロール３４とを有している。
【００１３】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟み感光体ドラム１１に対向する一次転写ロール１６を有する。二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置する二次転写ロール２２と、二次転写ロール２２の対向電極として中間転写ベルト１５の裏面側に配置されたバックアップロール２５と、バックアップロール２５に二次転写バイアスを印加する給電ロール２６とを有する。
【００１４】
二次転写部２０の下流側に、中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ３５を設ける。イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側に、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２を配設する。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３を配設する。
【００１５】
用紙搬送系には、用紙収容部５０と、用紙収容部５０中の用紙Ｐを取り出して搬送するピックアップロール５１と、用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２と、用紙Ｐを二次転写部２０へと送る搬送路５３と、二次転写ロール２２により二次転写された用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６とを有する。
【００１６】
画像形成装置１００の基本的な作像プロセスについて説明する。
図１に示すような画像形成装置１００では、画像読取装置（図示せず）等から出力される画像データに画像処理を施した後、画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換し、レーザ露光器１３に出力する。レーザ露光器１３は、入力される色材階調データに応じ、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの矢印Ａ方向に回転する各感光体ドラム１１に照射する。各感光体ドラム１１の表面を帯電器１２によって帯電した後、レーザ露光器１３によって表面を走査露光し、静電潜像を形成する。形成した静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像する。
【００１７】
次に、感光体ドラム１１上に形成するトナー像を、一次転写部１０において中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写を行う。中間転写ベルト１５は矢印Ｂ方向に移動してトナー像を二次転写部２０に搬送する。用紙搬送系は、トナー像を二次転写部２０に搬送するタイミングに合わせて、用紙収容部５０から用紙Ｐを供給する。
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５上に保持された未定着トナー像を、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれた用紙Ｐ上に静電転写する。その後、トナー像を静電転写した用紙Ｐを搬送ベルト５５により定着装置６０まで搬送し、定着装置６０は、用紙Ｐ上の未定着トナー像を熱及び圧力で処理し用紙Ｐ上に定着する。定着画像を形成した用紙Ｐは、画像形成装置１００から排出される。
【００１８】
（定着装置６０）
次に、本実施の形態における定着装置６０について説明する。
図２は、定着装置６０の構成を示す図である。この定着装置６０は、電磁誘導加熱方式を採用する。
図２に示すように、定着装置６０は、無端ベルトである定着ベルト６１、交流電流により生じる磁界によって定着ベルト６１を発熱させる磁場発生ユニット８５、定着ベルト６１に対向するように配置する加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧部材の一例としての加圧ロール６２から押圧される圧力パッド６４を有する。
【００１９】
無端ベルトである定着ベルト６１は、Ｘ線回折における回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の非晶質性（非晶質度）の高い金属の層（金属層）を有し、例えば、直径３０ｍｍ程度の円筒形状を有する。定着ベルト６１の層構成は後述する。定着ベルト６１は、圧力パッド６４とベルトガイド部材６３、定着ベルト６１の両側側端部に配置するエッジガイド部材（図示せず）によって回転駆動自在に支持される。そして、ニップ部Ｎ（押圧部）において加圧ロール６２に圧接され、加圧ロール６２に従動して矢印Ｃ方向に周回駆動する。
【００２０】
ベルトガイド部材６３は、定着ベルト６１の内部に配置するホルダ６５に取り付ける。定着ベルト６１の回転駆動方向に向けた複数のリブ（図示せず）で形成し、定着ベルト６１内周面との接触面積を小さくする。ベルトガイド部材６３は、摩擦係数が低く、かつ熱伝導率が低いポリフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂で形成し、定着ベルト６１内周面との摺動抵抗を低減し、熱の発散が低くなるように構成する。
【００２１】
圧力パッド６４は、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧されてニップ部Ｎを形成する。圧力パッド６４は、バネや弾性体によって加圧ロール６２を、例えば３５ｋｇｆの荷重で押圧するようにホルダ６５により支持される。圧力パッド６４は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体からなり、加圧ロール６２側を平面状に形成し、ニップ部Ｎにおいて均一なニップ圧を形成する。定着ベルト６１は、圧力パッド６４の加圧ロール６２側の面から離れる際に急激な曲率の変化を生じ、定着後の用紙Ｐは定着ベルト６１から剥離する。
【００２２】
ニップ部Ｎの下流側近傍に配設する剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転方向と対向する方向（カウンタ方向）に向け、バッフルホルダ７２により保持する。また、圧力パッド６４と定着ベルト６１との間に低摩擦シート６８を配設し、定着ベルト６１内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を低減する。本実施の形態では、低摩擦シート６８は圧力パッド６４と別体に構成し、両端をホルダ６５に固定する。
ホルダ６５に、定着装置６０の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材６７を配設する。潤滑剤塗布部材６７は、定着ベルト６１内周面に接触し、定着ベルト６１と低摩擦シート６８との摺動部に潤滑剤を供給する。尚、潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素オイル等の液体状オイル；固形物質と液体とを混合させたグリース等、さらにこれらを組み合わせたものが挙げられる。
【００２３】
加圧ロール６２は、例えば、直径１６ｍｍの中実の鉄製のコア（円柱状芯金）６２１と、コア６２１の外周面を被覆する、例えば厚さ１２ｍｍのシリコーンスポンジ等のゴム層６２２と、例えば、厚さ３０μｍのＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による表面層６２３とを有する。尚、加圧ロール６２の製造方法としては、例えば、ＰＦＡチューブの内周面に接着用プライマーを塗布したフッ素樹脂チューブと中実シャフトとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブと中実シャフトとの間に液状発泡シリコーンゴムを注入後、加熱処理（１５０℃×２ｈｒｓ）によりシリコーンゴムを加硫、発泡させて弾性層を形成する方法が挙げられる。
加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置し、矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転し、定着ベルト６１を矢印Ｃ方向に従動させる。また、加圧ロール６２と圧力パッド６４とにより定着ベルト６１を挟持した状態で保持してニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させ、熱及び圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
【００２４】
加熱部材の一例としての磁場発生ユニット８５は、断面が定着ベルト６１の形状に沿ったアール形状を有し、定着ベルト６１の外周表面と０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の間隙で設置する。磁場発生ユニット８５は、磁界を発生させる励磁コイル８５１と、励磁コイル８５１を保持するコイル支持部材８５２と、励磁コイル８５１に電流を供給する励磁回路８５３とを有する。
【００２５】
励磁コイル８５１は、例えば、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を１６本〜２０本程度束ねたリッツ線を、長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に巻いて形成したものを用いる。励磁コイル８５１に励磁回路８５３によって予め定められた周波数の交流電流を印加することにより、励磁コイル８５１の周囲に交流磁界Ｈが発生する。交流磁界Ｈが、後述する定着ベルト６１の金属層６１ａ（後述する図５参照）を横切る際に、電磁誘導作用によってその交流磁界Ｈの変化を妨げる磁界を発生するように渦電流Ｉが生じる。励磁コイル８５１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚに設定する。渦電流Ｉが定着ベルト６１の金属層６１ａを流れることによって、金属層６１ａの抵抗値Ｒに比例した電力Ｗ（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）によるジュール熱が発生し、定着ベルト６１を加熱する。
【００２６】
コイル支持部材８５２は、耐熱性を有する非磁性材料で構成する。このような非磁性材料としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂が挙げられる。
【００２７】
定着装置６０では、加圧ロール６２の矢印Ｄ方向への回転に伴い、定着ベルト６１が矢印Ｃ方向に従動回転し、励磁コイル８５１により発生した磁界に曝される。この際、定着ベルト６１中の金属層６１ａには渦電流Ｉが発生し、定着ベルト６１の外周面が定着可能な温度まで加熱される。このようにして加熱された定着ベルト６１は、加圧ロール６２とのニップ部Ｎまで移動する。搬送手段により未定着トナー像がその表面に設けられた用紙Ｐが搬送され、用紙Ｐが定着ベルト６１と加圧ロール６２とのニップ部Ｎを通過した際に、未定着トナー像は定着ベルト６１により加熱され用紙Ｐ表面に定着される。その後、画像が表面に形成された用紙Ｐは、搬送手段により搬送され、定着装置６０から排出される。また、ニップ部Ｎにおいて定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した定着ベルト６１は、次の定着処理に備えて再度加熱されるために、定着ベルト６１は、励磁コイル８５１方向へと回転する。
【００２８】
図３は、定着装置６０の他の構成を示す図である。この定着装置６０は、図２に示した電磁誘導加熱方式に代えて、輻射ランプ加熱方式を採用する。
図３に示すように、定着装置６０は、図２に示した定着装置６０における磁場発生ユニット８５の代わりに、加熱部材の一例としての輻射ランプ発熱体８６を設けている。よって、図２に示した定着装置６０と同様のものについては、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
輻射ランプ発熱体８６は、定着ベルト６１の内部に配置される。そして、輻射ランプ発熱体８６を点灯すると、輻射ランプ発熱体８６の発する赤外線を定着ベルト６１が吸収することで、定着ベルト６１が加熱される。定着ベルト６１は、矢印Ｃ方向に従動回転するので、定着ベルト６１の回転に従って、定着ベルト６１が順次加熱されていく。
輻射ランプ発熱体８６としては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。
尚、図３では、輻射ランプ発熱体８６を、定着ベルト６１の内部に配置したが、定着ベルト６１の外部に配置してもよい。
【００３０】
図４は、定着装置６０のさらに他の構成を示す図である。この定着装置６０は、図２に示した電磁誘導加熱方式に代えて、抵抗加熱方式を採用する。
図４に示すように、定着装置６０は、図２に示した定着装置６０における磁場発生ユニット８５の代わりに、圧力パッド６４と低摩擦シート６８との間に、加熱部材の一例としての抵抗発熱体６９を設けている。よって、図２に示した定着装置６０と同様のものについては、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
抵抗発熱体６９は、例えばセラミック基板に厚膜抵抗（抵抗）を印刷して焼成されている。そして、抵抗発熱体６９に設けられた抵抗に電流を流すことにより、ジュール熱を発生させ、低摩擦シート６８を介して定着ベルト６１を加熱する。定着ベルト６１は、矢印Ｃ方向に従動回転するので、定着ベルト６１の回転に従って、定着ベルト６１が順次加熱されていく。
抵抗発熱体６９の抵抗としては、例えば、鉄−クロム−アルミ合金、ニッケル−クロム合金、白金、モリブデン、タンタル、タングステン、炭化珪素、モリブデン−シリサイト、カーボン等が挙げられる。
【００３２】
（定着ベルト６１）
次に、本実施の形態が適用される定着ベルト６１について説明する。
図５は、本実施の形態が適用される定着ベルト（無端ベルト）６１の構成の一例を示す模式断面図である。図５に示すように、定着ベルト６１は、円筒状であって、内周側から順に、基材となる金属層６１ａ、弾性層６１ｂ、離型層６１ｃを設けた３層構成からなっている。
【００３３】
本実施の形態の基材となる金属層６１ａは、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の非晶質度の高い金属の層を有している。金属層６１ａにおいて、回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の金属層は、例えば溶融した金属（溶融金属）を急冷すること（液体急冷法）で形成さている。
以下では、金属層６１ａは、回折線の半値幅が３°以上である１層の層から構成されているとし、金属層６１ａが回折線の半値幅が３°以上である金属層であるとして説明する。
【００３４】
ここで、本実施の形態では、Ｘ線回折における回折線の半値幅は、金属層６１ａを構成する金属材料の結晶成長の尺度を表す指標であって、この半値幅が大きいほど、金属層６１ａの結晶性が弱く、非晶質度が高いと考えられる。
Ｘ線回折における回折線の半値幅が大きいと、金属層６１ａの非晶質度が増大し、使用時の繰り返し曲げ変形による亀裂の発生が減る傾向がある。
尚、半値幅は、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折装置（ディフラクトメーター）により求めた回折波形から求めた。
ここでは、非晶質度が高いことを非晶質と呼ぶ。
【００３５】
本実施の形態において、定着ベルト６１の金属層６１ａとして、液体急冷法で形成される非晶質度の高い金属の層を用いる理由は、以下の通りである。
無端ベルトを定着ベルト６１として用いた定着装置６０では、ニップ部Ｎ（図２参照）において、定着ベルト６１を大きな曲率で曲げ回すことになる。すると、定着ベルト６１の金属層６１ａに曲げ変形による歪みが生じる。さらに、定着ベルト６１を従動回転させることにより、金属層６１ａには繰り返し曲げ変形による歪みが生じる。金属層６１ａに繰り返し曲げ変形による歪みが生じると、金属層６１ａが疲労し、亀裂が生じる。
【００３６】
電鋳法により形成した金属層６１ａでは、金属の結晶が厚み方向に成長するため、厚み方向に金属の結晶が配列した状態となっている。一方、厚み方向と直交する方向（無端ベルトの周方向）では、金属の結晶が弱く結合した状態となっている。
このような電鋳法により形成した金属層６１ａは、疲労すると、金属の結晶方向と直交する強度が劣る方向において亀裂が生じやすい。すなわち、電鋳法により形成した金属層６１ａは、繰り返し曲げ変形による歪みにより亀裂が発生しやすい。そして、金属層６１ａに亀裂が生じると、定着ベルト６１としての機能が失われてしまう。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、定着ベルト６１の金属層６１ａを液体急冷法により形成し、非晶質度を高くし、無端ベルト全体の原子配列を不規則にさせることにより、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生を抑制している。
すなわち、本実施の形態が適用される定着ベルト６１の金属層６１ａは、液体急冷法により形成された円筒状の無端ベルトであり、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の回折線の半値幅が３°以上であるニッケル合金であることが好ましい。
【００３８】
弾性層６１ｂは、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の公知の耐熱性ゴムを用いて形成する。中でもシリコーンゴムは、表面張力が小さく、弾性に優れる点で好ましい。このようなシリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などが挙げられる。弾性層６１ｂの厚さは、通常、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍである。弾性層６１ｂのデュロメータ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３）は、通常、Ａ／５〜Ａ／５０、好ましくはＡ／１０〜Ａ／３０である。
弾性層６１ｂの形成方法としては、リング塗布法、浸漬塗布法、注入成型法等が挙げられる。
【００３９】
離型層６１ｃは、トナー像に対し適度な離型性を示す材料を用いて形成する。このような材料としては、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂；シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。離型層６１ｃの厚さは、通常、１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは２０μｍ〜４０μｍである。
離型層６１ｃの形成方法としては、静電粉体塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、遠心製膜法、チューブ被覆法等が挙げられる。
【００４０】
（液体急冷法）
ここで、液体急冷法による金属層６１ａ(図５参照)の製造方法について説明する。
図６は、液体急冷法による金属層６１ａの製造方法を説明する図である。直径が定着ベルト６１の金属層６１ａの内径である金属棒９４上に、金属層６１ａの原料を溶解した溶融金属９６を保持するるつぼ９１が設けられている。
さらに、るつぼ９１の側面をらせん状に取り囲むように、加熱コイル９３が設けられている。加熱コイル９３に高周波の交流電流を流すことにより、るつぼ９１およびるつぼ９１中の金属層６１ａの原料を誘導加熱し、るつぼ９１中に投入された金属層６１ａの原料を溶解する。
尚、金属棒９４とるつぼ９１とは、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から流れ出た溶融金属９６が、金属棒９４に当たるように、配置されている。
【００４１】
そして、金属棒９４は金属棒９４の中心軸９５の回りを矢印Ｅ方向に高速回転するようになっている。また、るつぼ９１は、金属棒９４上を矢印Ｆ方向に移動するようになっている。るつぼ９１が矢印Ｆ方向に移動するときも、金属棒９４とるつぼ９１とは、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から流れ出た溶融金属９６が、金属棒９４に当たるように、配置されている。
【００４２】
るつぼ９１の融点は、金属層６１ａを構成する材料の融点より高く、るつぼ９１の材料は、金属層６１ａを構成する材料と化合物を構成しないことが好ましい。金属層６１ａが例えばニッケル合金である場合、ニッケルの融点は１４５３℃である。よって、るつぼ９１としては、アルミナ（融点２０５０℃）、マグネシア（融点２８５２℃）などを用いうる。
一方、金属棒９４としては、ステンレススティール鋼（ＳＵＳ）などを用いうる。また、金属棒９４は、室温にて用いても、室温以下に冷却して用いてもよい。
【００４３】
次に、液体急冷法により金属層６１ａを製造する方法を説明する。
るつぼ９１に金属層６１ａの原料を投入し、この原料を加熱コイル９３に交流電流を流して溶融し、溶融金属９６を作る。一方、金属棒９４を中心軸９５の回りに矢印Ｅ方向に高速回転させておく。
尚、金属層６１ａが融点１４５３℃のニッケル合金の場合、るつぼ９１内は融点以上の温度、例えば１５００℃に加熱される。このとき、ニッケル合金の酸化を抑制するため、窒素等の不活性雰囲気とすることが好ましい。
【００４４】
金属層６１ａの原料が溶解した後、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動させつつ、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から、液体状の溶融金属９６を金属棒９４の左端部の表面に、吐出させる。
すると、液体状の溶融金属９６は、金属棒９４の表面に当たって、急速に冷やされて固化し、金属リボン９７となって金属棒９４に巻きつく。このとき、巻きついた金属リボン９７の端の一部が互いに重なるように、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動して、金属リボン９７が円筒状になるように構成する。尚、金属リボン９７の重なる部分では、下側の金属リボン９７上に、溶解した溶融金属９６が当たって上側の金属リボン９７が形成されるので、下側の金属リボン９７と上側の金属リボン９７とが融着し、一体化している。
【００４５】
そして、金属リボン９７が金属棒９４の右端部にいたるまで、金属棒９４を回転させつつ、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動させる。その後、金属棒９４から金属リボン９７を抜き取り、整形することにより金属層６１ａを得る。
その後、上述したように、金属層６１ａ上に弾性層６１ｂと、離形層６１ｃとを順に形成することで、無端ベルトである定着ベルト６１が製造される。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
表１は、実施例１〜２４及び比較例１〜１２に用いた定着ベルト６１の金属層６１ａの組成（質量％）、調整方法、金属層厚さ（μｍ）及びＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅（°）を示す。さらに、表１は、実施例１〜２４及び比較例１〜１２の定着ベルト６１の評価（後述する加熱空回転耐久評価）に用いた加熱方式、設定温度（℃）、及び評価結果としての定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）を示す。これらの項目については後述する。
尚、実施例及び比較例の説明では、製造を調整と表現する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（定着ベルト６１の調整）
定着ベルト６１の金属層６１ａは、実施例１〜２４及び比較例１〜１２のいずれにおいても、ニッケル（Ｎｉ）合金であって、目的とする組成になるように、ニッケル（Ｎｉ）原料にリン（Ｐ）原料および硫黄（Ｓ）原料を加えて調整されている。表１に示す組成（質量％）は、調整後の金属層６１ａを発光分光分析法によって分析して求めたリン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）の組成である。尚、表１に示すニッケル（Ｎｉ）の組成（質量％）は、残余（Ｂａｌ．）としている。
【００４９】
＜実施例１〜実施例２４、比較例１〜６＞
表１の実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の定着ベルト６１に用いた金属層６１ａは、液体急冷法（図６参照）にて調整した。具体的には、実施例１〜実施例２４、比較例１〜６のそれぞれについて、目的とする組成を設定し、ニッケル（Ｎｉ）原料にリン（Ｐ）原料と硫黄（Ｓ）原料をるつぼ９１に投入し、窒素雰囲気下で１５００℃にて溶解して、ニッケル（Ｎｉ）合金からなる溶融金属９６を得た。そして、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から、溶融金属９６を、中心軸９５を中心に高速回転する直径３０ｍｍの金属棒９４に当てることにより急冷し、金属棒９４の側面に巻きついた金属リボン９７により円筒容器状に成型した。その後、金属棒９４から金属リボン９７を抜き出し、整形して、内径３０ｍｍ、長さ３７０ｍｍのニッケル（Ｎｉ）合金からなる無端ベルトである金属層６１ａを得た。尚、実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の金属層６１ａの厚さは、表１に示すように、１０μｍ〜３６０μｍの範囲に設定されている。
【００５０】
次に、金属層６１ａの表面にＪＩＳ Ｋ６２５３で規定されるデュロメータ硬さがＡ／３５となるように調整された液状シリコーンゴム（ＫＥ１９４０−３５、液状シリコーンゴムＡ／３５品、信越化学工業株式会社製）を、膜厚が２００μｍとなるように塗布し、乾燥させて乾燥状態の液状シリコーンゴム層からなる弾性層６１ｂを得た。
続いて、弾性層６１ｂの表面に、ＰＦＡディスパージョン（５００ＣＬ、三井・デュポンフロロケミカル社製）を、膜厚３０μｍとなるように塗布し、３１０℃で焼成することで、ＰＦＡからなる離型層６１ｃを形成し、定着ベルト６１を得た。
【００５１】
＜比較例７〜１２＞
比較例７〜１２の定着ベルト６１に用いた金属層６１ａは、電鋳法にて調整した。具体的には、これらの金属層６１ａは、外径３０ｍｍの円筒形ステンレススティール（ＳＵＳ）金型を、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）を主成分とし、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を添加物として加えた電解めっき浴（ｐＨ３．０、浴温５０℃）中に浸漬し、陰極電流密度７Ａ／ｄｍ２にて６０分電析を行うことで得た。これにより、内径３０ｍｍ、長さ３７０ｍｍのニッケル（Ｎｉ）合金の金属層６１ａを得た。尚、比較例７〜１２の金属層６１ａの厚さは、表１に示すように、１５μｍ〜２７０μｍの範囲に設定されている。
その後、前述した実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の定着ベルト６１の調製と同様に、弾性層６１ｂと離型層６１ｃとを形成し、定着ベルト６１を得た。
【００５２】
（加圧ロール６２の調製）
内面に接着用プライマーを塗布した外径５０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブと金属製の中空芯金コアとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブとコア間に液状発泡シリコーンゴム（層厚：２ｍｍ）を注入後、加熱処理（１５０℃、２時間）によりシリコーンゴムを加硫し、発泡させたゴム弾性を有した加圧ロール６２を作製した。
【００５３】
（加熱空回転耐久評価）
上述のようにして調製した定着ベルト６１と加圧ロール６２とを、加熱方式（輻射ランプ加熱方式、抵抗加熱方式、電磁誘導加熱方式）の異なる定着装置６０に装着した。
そして、これらの定着装置６０を順次画像形成装置１００（富士ゼロックス製、Ｄｏｃｕ Ｐｒｉｎｔ Ｃ６２０）に取りつけて加熱空回転耐久評価を行った。尚、定着ベルト６１と加熱方式とは表１に示すように組み合わせた。
すなわち、実施例１〜５、実施例１６〜１８および比較例１〜４は、ハロゲンランプを用いた輻射ランプ方式（表１では「ハロゲンランプ」と表現する。）を、実施例６〜１０、実施例１９〜２１および比較例５〜８は、抵抗加熱方式（表１では「抵抗」と表現する。）を、実施例１１〜１５、実施例２２〜２４および比較例９〜１２は、電磁誘導加熱方式（表１では「電磁誘導」と表現する。）を用いた。
【００５４】
加熱空回転耐久評価は、上記の画像形成装置１００を用いて、それぞれの加熱方式により定着ベルト６１を設定温度１８０℃に加熱した状態で、連続２００時間空回転させることで行った（表１参照）。尚、後述する定着が不良（定着不良）になった定着ベルト６１については、定着不良が発生した時点において連続空運転を停止した。
【００５５】
以下では、回折線の半値幅、金属層６１ａの亀裂、回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係、回折線の半値幅と金属層６１ａの組成との関係及び金属層６１ａの膜厚を説明し、評価結果における定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）について説明する。
【００５６】
＜回折線の半値幅＞
図７は実施例１及び比較例５の金属層６１ａのＸ線回折において得られた回折図形を示す図である。図７（ａ）は実施例１の液体急冷法により調整された金属層６１ａの回折図形、図７（ｂ）は比較例５の液体急冷法により調製された金属層６１ａの回折図形である。図７（ａ）及び（ｂ）の横軸は回折線の位置２θ（°）である。縦軸はＸ線の強度である計数管のカウント数を任意スケール（ａ．ｕ．）で示している。これらは、金属層６１ａから切り出した小片を用いて、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折装置（ディフラクトメーター）により求めた。
ここで回折線の半値幅とは、図７（ａ）に示すように、回折図形における回折線の最大の強度に対して１／２の強度となる二つの位置２θの間の距離（°）をいう。
【００５７】
ニッケル（Ｎｉ）の粉末試料では、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折において、Ｎｉ（１１１）面からの回折線が位置２θ＝４４．５１°に、Ｎｉ（２００）面からの回折線が位置２θ＝５１．８５°において観察される。また、Ｎｉ（１１１）面からの強度を１００とすると、Ｎｉ（２００）面からの強度は４２である。
【００５８】
さて、図７（ａ）の実施例１の金属層６１ａでは、位置２θ＝４５．４°に幅の広い回折線が見られる。この回折線は、位置２θが粉末試料における位置２θより約１°大きいが、Ｎｉ（１１１）面からのものと考えられる。Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は４．６°である。そして、図７（ａ）では、粉末試料において位置２θ＝５２°近傍に見られるＮｉ（２００）面からの回折線が見られない。これらのことから、実施例１の金属層６１ａは非晶質度が高いと思われる。
【００５９】
一方、図７（ｂ）の比較例５の金属層６１ａでは、位置２θ＝４４．７３°にＮｉ（１１１）面からと考えられる回折線が、位置２θ＝５１．８９°にＮｉ（２００）面からと考えられる回折線が見られる。これらの回折線の位置２θは、粉末試料でのそれぞれの位置２θと近い。Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は０．３°である。また、Ｎｉ（１１１）面からの回折線からの強度を１００とすると、Ｎｉ（２００）面からの強度は３７であって、粉末試料での強度の比に近い。これらのことから、比較例５の金属層６１ａは結晶性が高く、粒径の大きな結晶が集まって構成された多結晶状態にあると思われる。
【００６０】
以上説明したように、非晶質度が高い実施例１の金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は４．６°で、逆に結晶性が高い比較例５の金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は、０．３°である。すなわち、金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は、金属層６１ａの非晶質度（非晶質性）の指標とできることが分かる。
なお、実施例１及び比較例５のそれぞれの金属層６１ａは、共に液体急冷法によって調整されている。しかし、上述したように、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が大きく異なる。この理由については後述する。
【００６１】
表１には、実施例１〜２４及び比較例１〜１２について、上述したと同様に求めたＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅を示している。
そして、表１から分かるように、実施例１〜２４においては、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である。一方、比較例１〜１２においては、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満である。
【００６２】
＜金属層６１ａの亀裂＞
前述したように、実施例１〜２４及び比較例１〜１２の定着ベルト６１により加熱空回転耐久評価を行った。
加熱空回転耐久評価においては、定着装置６０（図２〜４参照）を通過した用紙Ｐを目視で観察し、段差（しわ）の発生が見られるようになるまでの時間を計測した。
定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生することは、定着が不良（定着不良）になったことを示している。もはや定着ベルト６１は継続して使用されることができない。よって、定着装置６０を通過した用紙Ｐにおいて、段差（しわ）が発生するまでの時間が長いほど好ましい。
【００６３】
そして、定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生した定着ベルト６１の金属層６１ａの表面を目視にて観察すると、亀裂が見られた。これに対して、段差（しわ）の発生が見られなかった定着ベルト６１の金属層６１ａには亀裂は見られなかった。すなわち、定着により用紙Ｐに発生する段差（しわ）は、定着ベルト６１の金属層６１ａに発生した亀裂によって生じたと考えられる。
そこで、表１では、評価結果として、定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生するまでの時間を、定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）として示した。尚、空回転の開始から２００時間経過しても、定着不良にいたらない場合は「２００時間以上」と表現した。
逆に、２００時間までに定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生した時は、その時点（定着不良になった時点）において連続空回転を停止した。
尚、連続空回転を停止した後、実施例１〜２４および比較例１〜１２において、金属層６１ａの表面を観察して亀裂の発生の有無を目視にて調べ、定着不良と金属層６１ａの亀裂の発生の有無とに上述した相関関係があることを確認した。
【００６４】
表１の実施例１〜１５の定着ベルト６１では、２００時間空回転しても、定着不良を生じることなく、金属層６１ａにも亀裂の発生が見られなかった。よって、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間は、２００時間以上である。
これに対し、表１の実施例１６〜２４の定着ベルト６１では、空回転開始から１０３時間から１８２時間の間に定着不良を生じるとともに、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。
さらに、表１の比較例１〜１２の定着ベルト６１では、空回転開始から２１時間から４０時間の間において定着不良が生じるとともに、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。
【００６５】
金属層６１ａの調整方法について見てみると、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた比較例７〜１２の定着ベルト６１は、空回転開始から２１時間から４０時間の間において定着不良が生じ、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。すなわち、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、短い時間で金属層６１ａに亀裂が生じ、耐久性が低い。
これに対し、液体急冷法にて調整された金属層６１ａを用いた比較例１〜６の定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２５時間〜４０時間で、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた定着ベルト６１と同様に、短い時間で亀裂が生じ、耐久性が低い。一方、液体急冷法にて調整された金属層６１ａを用いた実施例１６〜２４の定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂の発生が見られるまでの時間が１０３時間から１８２時間と、比較例１〜６に比べて長く、耐久性が向上している。さらに、液体急冷法にて調整された実施例１〜１５の金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂の発生が見られるまでの時間が２００時間以上と、実施例１６〜２４に比べて長く、耐久性がより向上している。
以上のことから、液体急冷法により調整した金属層６１ａを用いても、定着ベルト６１の耐久性が、電鋳法により金属層６１ａが調整された定着ベルト６１に比べ、向上するとは限らないことが分かる。
【００６６】
＜回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係＞
次に、回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係を説明する。
金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上である実施例１〜１５および金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１８２時間である実施例１６〜２４では、金属層６１ａのＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である。一方、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２１時間〜４０時間の比較例１〜１２では、金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満である。
以上のことから、金属層６１ａの亀裂の発生までの時間と回折線の半値幅とが関連性を有していることが分かる。すなわち、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上の、非晶質度が高い金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１００時間以上となり、耐久性が高い。一方、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満の、結晶性が高く、粒径の大きい結晶が集まって構成された多結晶である金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１００時間未満で、耐久性が低い。
【００６７】
尚、定着ベルト６１の耐久性が低い比較例７〜１２では、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いている。電鋳法で調整された金属層６１ａでは、膜厚方向に結晶が成長するため、結晶の粒径が大きくなりやすい。そして、膜厚方向と直交する方向には結合が弱く、繰り返し曲げ変形により亀裂を生じやすいと考えられる。
これに対し、液体急冷法では、溶融金属９６を急冷することにより金属層６１ａを形成するため、原子配列が不規則になりやすく、金属層６１ａが非晶質になりやすい。上述した実施例１〜２４のように、金属層６１ａのＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であると、金属層６１ａに亀裂の発生するのが抑制されて、定着ベルト６１の耐久性が向上すると考えられる。
なお、表１に示したように、上記の結果は、定着ベルト６１の加熱方式（輻射ランプ加熱方式、抵抗加熱方式、電磁誘導加熱方式）に依存しない。
【００６８】
＜回折線の半値幅と金属層６１ａの組成との関係＞
次に、液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び同じく液体急冷法で調整された比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａについて、金属層６１ａの組成とＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅との関係について説明する。
図８は、実施例１〜２４及び比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。横軸は硫黄（Ｓ）組成（質量％）、縦軸は回折線の半値幅（°）である。図８中では、実施例１〜２４は○に実施例の番号を付して、比較例１〜６は△に比較例の番号を付して表示している。
【００６９】
図８に示すように、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であって、且つ定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上の実施例１〜１５は、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の範囲にある。
これに対し、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１８２時間である実施例１６、１７、２０、２２、２３の金属層６１ａは、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％未満または０．０３質量％を超える領域にある。
また、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％未満または０．０３質量％を超える領域では、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａ（比較例１〜６）が出現する。回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
よって、定着ベルト６１において亀裂が発生するまでの時間が長い、すなわち亀裂の発生を抑制した金属層６１ａとするには、金属層６１ａにおける硫黄（Ｓ）組成が、０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下に設定されることが好ましい。
【００７０】
図９は、実施例１〜２４及び比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａのリン（Ｐ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。横軸はリン（Ｐ）組成（質量％）、縦軸は回折線の半値幅（°）である。図９中では、図８と同様に、実施例１〜２４は○に実施例の番号を付して、比較例１〜６は△に比較例の番号を付して表示している。
【００７１】
図９に示すように、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であって、且つ定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上の実施例１〜１５は、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲にある。これに対し、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１４５時間である実施例１７、１９、２０、２３は、リン（Ｐ）組成が０．５質量％未満または３．０質量％を超える領域にある。
そして、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａである比較例１、２、３、４は、リン（Ｐ）組成が０．５質量％未満または３．０質量％を超える領域にあって、リン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲には含まれない。
しかし、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲においても、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａである比較例５、６が出現する。
したがって、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲としても、回折線の半値幅（°）は３°以上で、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が長い金属層６１ａを得ることができない。
【００７２】
しかし、金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成を前述したように０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とするとともに、リン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とすれば、比較例５および６に用いた金属層６１ａの組成を含まない。さらに、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間とやや短い実施例１７の組成も含まない。
このことから、金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とするとともに、リン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とすると、金属層６１ａの亀裂の発生をより低減（抑制）しうる。
以上説明したように、液体急冷法によって金属層６１ａを調整しても、必ずしも金属層６１ａの亀裂の発生が必ずしも抑制できることにならないのは、硫黄（Ｓ）およびリン（Ｐ）の含有率によっては、金属層６１ａが結晶化しやすくなるためと考えられる。
【００７３】
＜金属層６１ａの膜厚＞
次に、金属層６１ａの膜厚について説明する。
硫黄（Ｓ）組成を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とし、さらにリン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とした範囲には、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１３７時間の実施例１８（金属層６１ａの厚さ３６０μｍ）、同じく１７１時間の実施例２１（金属層６１ａの厚さ２９０μｍ）、同じく１５３時間の実施例２４（金属層６１ａの厚さ３３０μｍ）が含まれる。これらの膜厚は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上である実施例１〜１５での金属層６１ａの厚さ１０μｍ〜２５０μｍに比べて厚い。よって、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間は金属層６１ａの厚さに依存すると考えられる。
【００７４】
例えば、表１に示すように実施例９および実施例２４の金属層６１ａでは、硫黄（Ｓ）組成とリン（Ｐ）組成が近似している。すなわち、実施例９および実施例２４の金属層６１ａにはリン（Ｐ）が共に１．８質量％含まれている。また、硫黄（Ｓ）は実施例９の金属層６１ａには０．０１７質量％、実施例２４の金属層６１ａには０．０１６質量％含まれている。そして、実施例２４（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１５３時間）の金属層６１ａの厚さ３３０μｍは、実施例９（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上）の金属層６１ａの厚さ１９０μｍの１．７倍以上である。すなわち、金属層６１ａの厚さが厚いほど、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
【００７５】
同様に、表１に示すように実施例１３および実施例１８の金属層６１ａでは、硫黄（Ｓ）組成とリン（Ｐ）組成が近似している。すなわち、実施例１３および実施例１８の金属層６１ａにはリン（Ｐ）が共に１．７質量％含まれている。また、硫黄（Ｓ）は実施例１３の金属層６１ａには０．０２３質量％、実施例２４の金属層６１ａには０．０１８質量％含まれている。そして、実施例１８（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１３７時間）の金属層６１ａの厚さ３６０μｍは、実施例１３（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上）の金属層６１ａの厚さ１８０μｍの２倍以上である。すなわち、金属層６１ａの厚さが厚いほど、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
すなわち、定着ベルと６１の金属層６１ａの厚さが厚いほど変形しづらく、繰り返し曲げ変形により、亀裂が発生しやすくなると考えられる。
このことから、定着ベルト６１の金属層６１ａの厚さを１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下の範囲とすると金属層６１ａの亀裂の発生がさらに低減できる。
【００７６】
上述したように、回折線の半値幅（°）が３°以上である金属層６１ａを定着ベルト６１に用いると、金属層６１ａの亀裂の発生を低減できる。よって、液体急冷法によることなく、電着法であっても、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であれば用いることができることは明らかである。
さらに、加熱方式によらないため、輻射ランプ、抵抗、電磁誘導などの加熱方式が適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０…定着装置、６１…定着ベルト、６１ａ…金属層、６１ｂ…弾性層、６１ｃ…離型層、６２…加圧ロール、６３…ベルトガイド部材、６４…圧力パッド、６５…ホルダ、６７…潤滑剤塗布部材、６８…低摩擦シート、６９…抵抗発熱体、７０…剥離補助部材、７１…剥離バッフル、８５…磁場発生ユニット、８６…輻射ランプ発熱体、９１…るつぼ、９２…ノズル、９３…加熱コイル、９４…金属棒、９５…中心軸、９６…溶融金属、９７…金属リボン、６２１…コア、６２２…ゴム層、６２３…表面層、８５１…励磁コイル、８５２…コイル支持部材、８５３…励磁回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルト、それを用いた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置において、加熱方式の定着装置に対する高速化の要求に応えるため、強度面で優れた金属製ベルトを定着ベルトとして用いることが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、電鋳により無端状に形成され、結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が８０以上２５０以下の結晶配向性を有し、ニッケルを主成分とする金属ベルトが記載されている。
特許文献２には、少なくとも、離形層と、ニッケルを有する金属層とを有する略円筒形の定着ベルトであって、該金属層の離型層側の硬度が離型層の反対側より低くするため、前記金属層の離型層側の結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１００）を前記金属層の離型層と反対側の結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１００）にくらべ大きくした定着ベルトが記載されている。
特許文献３には、転写材上のトナー像を定着するための定着ベルトであって、ニッケル電鋳製無端状ベルト基体を備え、前記ベルト基体を構成する結晶子のうち、３００℃で２時間の加熱後に最も粗大化した結晶成長面を有する結晶子が４００Å以下の平均粒径を有する定着ベルトが記載されている。
特許文献４には、リンを０．０５質量％以上、０．４質量％未満の含有率で、硫黄を０．００５質量％以上の含有率で含有するニッケル電鋳ベルト基体を備えるトナー定着ベルトが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−４７８１７号公報
【特許文献３】特開２００６−１７１５４２号公報
【特許文献４】特開２００６−４７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、金属製のベルトは、繰り返しの曲げ変形によって歪みを蓄積させると、疲労破壊による亀裂を発生する。
本発明の目的は、使用時の繰り返しの曲げ変形（以下、「繰り返し曲げ変形」と表現する。）による亀裂の発生が低減された無端ベルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、前記金属層の外側に積層された離型層とを備えることを特徴とする無端ベルトである。
請求項２に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルトである。
請求項３に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、硫黄（Ｓ）を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無端ベルトである。
請求項４に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、リン（Ｐ）を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項３に記載の無端ベルトである。
請求項５に記載の発明は、前記ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さは、１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無端ベルトである。
請求項６に記載の発明は、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、前記定着ベルトの外側に圧接される加圧部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱部材とを備えることを特徴とする定着装置である。
請求項７に記載の発明は、トナー像を形成する像形成部と、前記像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、当該定着ベルトとの間に押圧部を形成し回転駆動される加圧部材と、当該定着ベルトを加熱する加熱部材とを有し、前記記録材に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１、２の発明によれば、金属層に非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有さない場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生が低減する。
請求項３の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金が硫黄（Ｓ）を０．００５質量％未満または０．０３質量％を超えた含有率で含有する場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項４の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金がリン（Ｐ）を０．５質量％未満または３．０質量％を超えた含有率で含有する場合に比べ、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項５の発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さが１０μｍ未満または２５０μｍを超える場合に比べて、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生がより低減される。
請求項６の発明によれば、金属層に非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有さない定着ベルトに比べて、安定した定着ができる。
請求項７の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、画質の劣化を抑制した画像形成ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の構成を示す図である。
【図３】定着装置の他の構成を示す図である。
【図４】定着装置のさらに他の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態が適用される定着ベルト（無端ベルト）構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】液体急冷法による金属層の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１及び比較例５の金属層のＸ線回折において得られた回折図形を示す図である。
【図８】液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び比較例１〜６の金属層の硫黄（Ｓ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。
【図９】液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び比較例１〜６の金属層のリン（Ｐ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。
【００１０】
（画像形成装置）
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１００の概略構成図である。ここでは、一般にタンデム型と呼ぶ中間転写方式の画像形成装置を例に挙げ説明する。図１に示す画像形成装置１００は、像形成部の一例として、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。次に、転写部の一例として、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより形成する各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）する一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写した重畳トナー画像を記録材の一例としての用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写部２０を有する。さらに、定着部の一例として、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着する定着装置６０を備える。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有する。
【００１１】
図１に示すように、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３と、各色成分トナーを収容し感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とを有する。また、感光体ドラム１１上に形成する各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７と、を有する。これらの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に略直線状に配置されている。
【００１２】
中間転写ベルト１５は、各種ロールにより、図１に示す矢印Ｂ方向に循環駆動される。各種ロールとして、中間転写ベルト１５を駆動する駆動ロール３１と、中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト１５に一定の張力を与え蛇行を防止するテンションロール３３と、二次転写部２０に設けるバックアップロール２５と、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けるクリーニングバックアップロール３４とを有している。
【００１３】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟み感光体ドラム１１に対向する一次転写ロール１６を有する。二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置する二次転写ロール２２と、二次転写ロール２２の対向電極として中間転写ベルト１５の裏面側に配置されたバックアップロール２５と、バックアップロール２５に二次転写バイアスを印加する給電ロール２６とを有する。
【００１４】
二次転写部２０の下流側に、中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ３５を設ける。イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側に、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２を配設する。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３を配設する。
【００１５】
用紙搬送系には、用紙収容部５０と、用紙収容部５０中の用紙Ｐを取り出して搬送するピックアップロール５１と、用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２と、用紙Ｐを二次転写部２０へと送る搬送路５３と、二次転写ロール２２により二次転写された用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６とを有する。
【００１６】
画像形成装置１００の基本的な作像プロセスについて説明する。
図１に示すような画像形成装置１００では、画像読取装置（図示せず）等から出力される画像データに画像処理を施した後、画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換し、レーザ露光器１３に出力する。レーザ露光器１３は、入力される色材階調データに応じ、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの矢印Ａ方向に回転する各感光体ドラム１１に照射する。各感光体ドラム１１の表面を帯電器１２によって帯電した後、レーザ露光器１３によって表面を走査露光し、静電潜像を形成する。形成した静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像する。
【００１７】
次に、感光体ドラム１１上に形成するトナー像を、一次転写部１０において中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写を行う。中間転写ベルト１５は矢印Ｂ方向に移動してトナー像を二次転写部２０に搬送する。用紙搬送系は、トナー像を二次転写部２０に搬送するタイミングに合わせて、用紙収容部５０から用紙Ｐを供給する。
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５上に保持された未定着トナー像を、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれた用紙Ｐ上に静電転写する。その後、トナー像を静電転写した用紙Ｐを搬送ベルト５５により定着装置６０まで搬送し、定着装置６０は、用紙Ｐ上の未定着トナー像を熱及び圧力で処理し用紙Ｐ上に定着する。定着画像を形成した用紙Ｐは、画像形成装置１００から排出される。
【００１８】
（定着装置６０）
次に、本実施の形態における定着装置６０について説明する。
図２は、定着装置６０の構成を示す図である。この定着装置６０は、電磁誘導加熱方式を採用する。
図２に示すように、定着装置６０は、無端ベルトである定着ベルト６１、交流電流により生じる磁界によって定着ベルト６１を発熱させる磁場発生ユニット８５、定着ベルト６１に対向するように配置する加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧部材の一例としての加圧ロール６２から押圧される圧力パッド６４を有する。
【００１９】
無端ベルトである定着ベルト６１は、Ｘ線回折における回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の非晶質性（非晶質度）の高い金属の層（金属層）を有し、例えば、直径３０ｍｍ程度の円筒形状を有する。定着ベルト６１の層構成は後述する。定着ベルト６１は、圧力パッド６４とベルトガイド部材６３、定着ベルト６１の両側側端部に配置するエッジガイド部材（図示せず）によって回転駆動自在に支持される。そして、ニップ部Ｎ（押圧部）において加圧ロール６２に圧接され、加圧ロール６２に従動して矢印Ｃ方向に周回駆動する。
【００２０】
ベルトガイド部材６３は、定着ベルト６１の内部に配置するホルダ６５に取り付ける。定着ベルト６１の回転駆動方向に向けた複数のリブ（図示せず）で形成し、定着ベルト６１内周面との接触面積を小さくする。ベルトガイド部材６３は、摩擦係数が低く、かつ熱伝導率が低いポリフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂で形成し、定着ベルト６１内周面との摺動抵抗を低減し、熱の発散が低くなるように構成する。
【００２１】
圧力パッド６４は、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧されてニップ部Ｎを形成する。圧力パッド６４は、バネや弾性体によって加圧ロール６２を、例えば３５ｋｇｆの荷重で押圧するようにホルダ６５により支持される。圧力パッド６４は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体からなり、加圧ロール６２側を平面状に形成し、ニップ部Ｎにおいて均一なニップ圧を形成する。定着ベルト６１は、圧力パッド６４の加圧ロール６２側の面から離れる際に急激な曲率の変化を生じ、定着後の用紙Ｐは定着ベルト６１から剥離する。
【００２２】
ニップ部Ｎの下流側近傍に配設する剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転方向と対向する方向（カウンタ方向）に向け、バッフルホルダ７２により保持する。また、圧力パッド６４と定着ベルト６１との間に低摩擦シート６８を配設し、定着ベルト６１内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を低減する。本実施の形態では、低摩擦シート６８は圧力パッド６４と別体に構成し、両端をホルダ６５に固定する。
ホルダ６５に、定着装置６０の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材６７を配設する。潤滑剤塗布部材６７は、定着ベルト６１内周面に接触し、定着ベルト６１と低摩擦シート６８との摺動部に潤滑剤を供給する。尚、潤滑剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素オイル等の液体状オイル；固形物質と液体とを混合させたグリース等、さらにこれらを組み合わせたものが挙げられる。
【００２３】
加圧ロール６２は、例えば、直径１６ｍｍの中実の鉄製のコア（円柱状芯金）６２１と、コア６２１の外周面を被覆する、例えば厚さ１２ｍｍのシリコーンスポンジ等のゴム層６２２と、例えば、厚さ３０μｍのＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による表面層６２３とを有する。尚、加圧ロール６２の製造方法としては、例えば、ＰＦＡチューブの内周面に接着用プライマーを塗布したフッ素樹脂チューブと中実シャフトとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブと中実シャフトとの間に液状発泡シリコーンゴムを注入後、加熱処理（１５０℃×２ｈｒｓ）によりシリコーンゴムを加硫、発泡させて弾性層を形成する方法が挙げられる。
加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置し、矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転し、定着ベルト６１を矢印Ｃ方向に従動させる。また、加圧ロール６２と圧力パッド６４とにより定着ベルト６１を挟持した状態で保持してニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させ、熱及び圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
【００２４】
加熱部材の一例としての磁場発生ユニット８５は、断面が定着ベルト６１の形状に沿ったアール形状を有し、定着ベルト６１の外周表面と０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の間隙で設置する。磁場発生ユニット８５は、磁界を発生させる励磁コイル８５１と、励磁コイル８５１を保持するコイル支持部材８５２と、励磁コイル８５１に電流を供給する励磁回路８５３とを有する。
【００２５】
励磁コイル８５１は、例えば、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を１６本〜２０本程度束ねたリッツ線を、長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に巻いて形成したものを用いる。励磁コイル８５１に励磁回路８５３によって予め定められた周波数の交流電流を印加することにより、励磁コイル８５１の周囲に交流磁界Ｈが発生する。交流磁界Ｈが、後述する定着ベルト６１の金属層６１ａ（後述する図５参照）を横切る際に、電磁誘導作用によってその交流磁界Ｈの変化を妨げる磁界を発生するように渦電流Ｉが生じる。励磁コイル８５１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚに設定する。渦電流Ｉが定着ベルト６１の金属層６１ａを流れることによって、金属層６１ａの抵抗値Ｒに比例した電力Ｗ（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）によるジュール熱が発生し、定着ベルト６１を加熱する。
【００２６】
コイル支持部材８５２は、耐熱性を有する非磁性材料で構成する。このような非磁性材料としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂が挙げられる。
【００２７】
定着装置６０では、加圧ロール６２の矢印Ｄ方向への回転に伴い、定着ベルト６１が矢印Ｃ方向に従動回転し、励磁コイル８５１により発生した磁界に曝される。この際、定着ベルト６１中の金属層６１ａには渦電流Ｉが発生し、定着ベルト６１の外周面が定着可能な温度まで加熱される。このようにして加熱された定着ベルト６１は、加圧ロール６２とのニップ部Ｎまで移動する。搬送手段により未定着トナー像がその表面に設けられた用紙Ｐが搬送され、用紙Ｐが定着ベルト６１と加圧ロール６２とのニップ部Ｎを通過した際に、未定着トナー像は定着ベルト６１により加熱され用紙Ｐ表面に定着される。その後、画像が表面に形成された用紙Ｐは、搬送手段により搬送され、定着装置６０から排出される。また、ニップ部Ｎにおいて定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した定着ベルト６１は、次の定着処理に備えて再度加熱されるために、定着ベルト６１は、励磁コイル８５１方向へと回転する。
【００２８】
図３は、定着装置６０の他の構成を示す図である。この定着装置６０は、図２に示した電磁誘導加熱方式に代えて、輻射ランプ加熱方式を採用する。
図３に示すように、定着装置６０は、図２に示した定着装置６０における磁場発生ユニット８５の代わりに、加熱部材の一例としての輻射ランプ発熱体８６を設けている。よって、図２に示した定着装置６０と同様のものについては、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
輻射ランプ発熱体８６は、定着ベルト６１の内部に配置される。そして、輻射ランプ発熱体８６を点灯すると、輻射ランプ発熱体８６の発する赤外線を定着ベルト６１が吸収することで、定着ベルト６１が加熱される。定着ベルト６１は、矢印Ｃ方向に従動回転するので、定着ベルト６１の回転に従って、定着ベルト６１が順次加熱されていく。
輻射ランプ発熱体８６としては、例えば、ハロゲンランプ等が挙げられる。
尚、図３では、輻射ランプ発熱体８６を、定着ベルト６１の内部に配置したが、定着ベルト６１の外部に配置してもよい。
【００３０】
図４は、定着装置６０のさらに他の構成を示す図である。この定着装置６０は、図２に示した電磁誘導加熱方式に代えて、抵抗加熱方式を採用する。
図４に示すように、定着装置６０は、図２に示した定着装置６０における磁場発生ユニット８５の代わりに、圧力パッド６４と低摩擦シート６８との間に、加熱部材の一例としての抵抗発熱体６９を設けている。よって、図２に示した定着装置６０と同様のものについては、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
抵抗発熱体６９は、例えばセラミック基板に厚膜抵抗（抵抗）を印刷して焼成されている。そして、抵抗発熱体６９に設けられた抵抗に電流を流すことにより、ジュール熱を発生させ、低摩擦シート６８を介して定着ベルト６１を加熱する。定着ベルト６１は、矢印Ｃ方向に従動回転するので、定着ベルト６１の回転に従って、定着ベルト６１が順次加熱されていく。
抵抗発熱体６９の抵抗としては、例えば、鉄−クロム−アルミ合金、ニッケル−クロム合金、白金、モリブデン、タンタル、タングステン、炭化珪素、モリブデン−シリサイト、カーボン等が挙げられる。
【００３２】
（定着ベルト６１）
次に、本実施の形態が適用される定着ベルト６１について説明する。
図５は、本実施の形態が適用される定着ベルト（無端ベルト）６１の構成の一例を示す模式断面図である。図５に示すように、定着ベルト６１は、円筒状であって、内周側から順に、基材となる金属層６１ａ、弾性層６１ｂ、離型層６１ｃを設けた３層構成からなっている。
【００３３】
本実施の形態の基材となる金属層６１ａは、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の非晶質度の高い金属の層を有している。金属層６１ａにおいて、回折線の半値幅が３°以上である少なくとも１層の金属層は、例えば溶融した金属（溶融金属）を急冷すること（液体急冷法）で形成さている。
以下では、金属層６１ａは、回折線の半値幅が３°以上である１層の層から構成されているとし、金属層６１ａが回折線の半値幅が３°以上である金属層であるとして説明する。
【００３４】
ここで、本実施の形態では、Ｘ線回折における回折線の半値幅は、金属層６１ａを構成する金属材料の結晶成長の尺度を表す指標であって、この半値幅が大きいほど、金属層６１ａの結晶性が弱く、非晶質度が高いと考えられる。
Ｘ線回折における回折線の半値幅が大きいと、金属層６１ａの非晶質度が増大し、使用時の繰り返し曲げ変形による亀裂の発生が減る傾向がある。
尚、半値幅は、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折装置（ディフラクトメーター）により求めた回折波形から求めた。
ここでは、非晶質度が高いことを非晶質と呼ぶ。
【００３５】
本実施の形態において、定着ベルト６１の金属層６１ａとして、液体急冷法で形成される非晶質度の高い金属の層を用いる理由は、以下の通りである。
無端ベルトを定着ベルト６１として用いた定着装置６０では、ニップ部Ｎ（図２参照）において、定着ベルト６１を大きな曲率で曲げ回すことになる。すると、定着ベルト６１の金属層６１ａに曲げ変形による歪みが生じる。さらに、定着ベルト６１を従動回転させることにより、金属層６１ａには繰り返し曲げ変形による歪みが生じる。金属層６１ａに繰り返し曲げ変形による歪みが生じると、金属層６１ａが疲労し、亀裂が生じる。
【００３６】
電鋳法により形成した金属層６１ａでは、金属の結晶が厚み方向に成長するため、厚み方向に金属の結晶が配列した状態となっている。一方、厚み方向と直交する方向（無端ベルトの周方向）では、金属の結晶が弱く結合した状態となっている。
このような電鋳法により形成した金属層６１ａは、疲労すると、金属の結晶方向と直交する強度が劣る方向において亀裂が生じやすい。すなわち、電鋳法により形成した金属層６１ａは、繰り返し曲げ変形による歪みにより亀裂が発生しやすい。そして、金属層６１ａに亀裂が生じると、定着ベルト６１としての機能が失われてしまう。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、定着ベルト６１の金属層６１ａを液体急冷法により形成し、非晶質度を高くし、無端ベルト全体の原子配列を不規則にさせることにより、繰り返し曲げ変形による亀裂の発生を抑制している。
すなわち、本実施の形態が適用される定着ベルト６１の金属層６１ａは、液体急冷法により形成された円筒状の無端ベルトであり、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の回折線の半値幅が３°以上であるニッケル合金であることが好ましい。
【００３８】
弾性層６１ｂは、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の公知の耐熱性ゴムを用いて形成する。中でもシリコーンゴムは、表面張力が小さく、弾性に優れる点で好ましい。このようなシリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などが挙げられる。弾性層６１ｂの厚さは、通常、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍである。弾性層６１ｂのデュロメータ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３）は、通常、Ａ／５〜Ａ／５０、好ましくはＡ／１０〜Ａ／３０である。
弾性層６１ｂの形成方法としては、リング塗布法、浸漬塗布法、注入成型法等が挙げられる。
【００３９】
離型層６１ｃは、トナー像に対し適度な離型性を示す材料を用いて形成する。このような材料としては、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂；シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。離型層６１ｃの厚さは、通常、１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは２０μｍ〜４０μｍである。
離型層６１ｃの形成方法としては、静電粉体塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、遠心製膜法、チューブ被覆法等が挙げられる。
【００４０】
（液体急冷法）
ここで、液体急冷法による金属層６１ａ(図５参照)の製造方法について説明する。
図６は、液体急冷法による金属層６１ａの製造方法を説明する図である。直径が定着ベルト６１の金属層６１ａの内径である金属棒９４上に、金属層６１ａの原料を溶解した溶融金属９６を保持するるつぼ９１が設けられている。
さらに、るつぼ９１の側面をらせん状に取り囲むように、加熱コイル９３が設けられている。加熱コイル９３に高周波の交流電流を流すことにより、るつぼ９１およびるつぼ９１中の金属層６１ａの原料を誘導加熱し、るつぼ９１中に投入された金属層６１ａの原料を溶解する。
尚、金属棒９４とるつぼ９１とは、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から流れ出た溶融金属９６が、金属棒９４に当たるように、配置されている。
【００４１】
そして、金属棒９４は金属棒９４の中心軸９５の回りを矢印Ｅ方向に高速回転するようになっている。また、るつぼ９１は、金属棒９４上を矢印Ｆ方向に移動するようになっている。るつぼ９１が矢印Ｆ方向に移動するときも、金属棒９４とるつぼ９１とは、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から流れ出た溶融金属９６が、金属棒９４に当たるように、配置されている。
【００４２】
るつぼ９１の融点は、金属層６１ａを構成する材料の融点より高く、るつぼ９１の材料は、金属層６１ａを構成する材料と化合物を構成しないことが好ましい。金属層６１ａが例えばニッケル合金である場合、ニッケルの融点は１４５３℃である。よって、るつぼ９１としては、アルミナ（融点２０５０℃）、マグネシア（融点２８５２℃）などを用いうる。
一方、金属棒９４としては、ステンレススティール鋼（ＳＵＳ）などを用いうる。また、金属棒９４は、室温にて用いても、室温以下に冷却して用いてもよい。
【００４３】
次に、液体急冷法により金属層６１ａを製造する方法を説明する。
るつぼ９１に金属層６１ａの原料を投入し、この原料を加熱コイル９３に交流電流を流して溶融し、溶融金属９６を作る。一方、金属棒９４を中心軸９５の回りに矢印Ｅ方向に高速回転させておく。
尚、金属層６１ａが融点１４５３℃のニッケル合金の場合、るつぼ９１内は融点以上の温度、例えば１５００℃に加熱される。このとき、ニッケル合金の酸化を抑制するため、窒素等の不活性雰囲気とすることが好ましい。
【００４４】
金属層６１ａの原料が溶解した後、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動させつつ、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から、液体状の溶融金属９６を金属棒９４の左端部の表面に、吐出させる。
すると、液体状の溶融金属９６は、金属棒９４の表面に当たって、急速に冷やされて固化し、金属リボン９７となって金属棒９４に巻きつく。このとき、巻きついた金属リボン９７の端の一部が互いに重なるように、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動して、金属リボン９７が円筒状になるように構成する。尚、金属リボン９７の重なる部分では、下側の金属リボン９７上に、溶解した溶融金属９６が当たって上側の金属リボン９７が形成されるので、下側の金属リボン９７と上側の金属リボン９７とが融着し、一体化している。
【００４５】
そして、金属リボン９７が金属棒９４の右端部にいたるまで、金属棒９４を回転させつつ、るつぼ９１を矢印Ｆ方向に移動させる。その後、金属棒９４から金属リボン９７を抜き取り、整形することにより金属層６１ａを得る。
その後、上述したように、金属層６１ａ上に弾性層６１ｂと、離形層６１ｃとを順に形成することで、無端ベルトである定着ベルト６１が製造される。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
表１は、実施例１〜２４及び比較例１〜１２に用いた定着ベルト６１の金属層６１ａの組成（質量％）、調整方法、金属層厚さ（μｍ）及びＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅（°）を示す。さらに、表１は、実施例１〜２４及び比較例１〜１２の定着ベルト６１の評価（後述する加熱空回転耐久評価）に用いた加熱方式、設定温度（℃）、及び評価結果としての定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）を示す。これらの項目については後述する。
尚、実施例及び比較例の説明では、製造を調整と表現する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（定着ベルト６１の調整）
定着ベルト６１の金属層６１ａは、実施例１〜２４及び比較例１〜１２のいずれにおいても、ニッケル（Ｎｉ）合金であって、目的とする組成になるように、ニッケル（Ｎｉ）原料にリン（Ｐ）原料および硫黄（Ｓ）原料を加えて調整されている。表１に示す組成（質量％）は、調整後の金属層６１ａを発光分光分析法によって分析して求めたリン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）の組成である。尚、表１に示すニッケル（Ｎｉ）の組成（質量％）は、残余（Ｂａｌ．）としている。
【００４９】
＜実施例１〜実施例２４、比較例１〜６＞
表１の実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の定着ベルト６１に用いた金属層６１ａは、液体急冷法（図６参照）にて調整した。具体的には、実施例１〜実施例２４、比較例１〜６のそれぞれについて、目的とする組成を設定し、ニッケル（Ｎｉ）原料にリン（Ｐ）原料と硫黄（Ｓ）原料をるつぼ９１に投入し、窒素雰囲気下で１５００℃にて溶解して、ニッケル（Ｎｉ）合金からなる溶融金属９６を得た。そして、るつぼ９１の下端に設けられたノズル９２から、溶融金属９６を、中心軸９５を中心に高速回転する直径３０ｍｍの金属棒９４に当てることにより急冷し、金属棒９４の側面に巻きついた金属リボン９７により円筒容器状に成型した。その後、金属棒９４から金属リボン９７を抜き出し、整形して、内径３０ｍｍ、長さ３７０ｍｍのニッケル（Ｎｉ）合金からなる無端ベルトである金属層６１ａを得た。尚、実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の金属層６１ａの厚さは、表１に示すように、１０μｍ〜３６０μｍの範囲に設定されている。
【００５０】
次に、金属層６１ａの表面にＪＩＳ Ｋ６２５３で規定されるデュロメータ硬さがＡ／３５となるように調整された液状シリコーンゴム（ＫＥ１９４０−３５、液状シリコーンゴムＡ／３５品、信越化学工業株式会社製）を、膜厚が２００μｍとなるように塗布し、乾燥させて乾燥状態の液状シリコーンゴム層からなる弾性層６１ｂを得た。
続いて、弾性層６１ｂの表面に、ＰＦＡディスパージョン（５００ＣＬ、三井・デュポンフロロケミカル社製）を、膜厚３０μｍとなるように塗布し、３１０℃で焼成することで、ＰＦＡからなる離型層６１ｃを形成し、定着ベルト６１を得た。
【００５１】
＜比較例７〜１２＞
比較例７〜１２の定着ベルト６１に用いた金属層６１ａは、電鋳法にて調整した。具体的には、これらの金属層６１ａは、外径３０ｍｍの円筒形ステンレススティール（ＳＵＳ）金型を、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）を主成分とし、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を添加物として加えた電解めっき浴（ｐＨ３．０、浴温５０℃）中に浸漬し、陰極電流密度７Ａ／ｄｍ２にて６０分電析を行うことで得た。これにより、内径３０ｍｍ、長さ３７０ｍｍのニッケル（Ｎｉ）合金の金属層６１ａを得た。尚、比較例７〜１２の金属層６１ａの厚さは、表１に示すように、１５μｍ〜２７０μｍの範囲に設定されている。
その後、前述した実施例１〜実施例２４、比較例１〜６の定着ベルト６１の調製と同様に、弾性層６１ｂと離型層６１ｃとを形成し、定着ベルト６１を得た。
【００５２】
（加圧ロール６２の調製）
内面に接着用プライマーを塗布した外径５０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、厚さ３０μｍのフッ素樹脂チューブと金属製の中空芯金コアとを成形金型内にセットし、フッ素樹脂チューブとコア間に液状発泡シリコーンゴム（層厚：２ｍｍ）を注入後、加熱処理（１５０℃、２時間）によりシリコーンゴムを加硫し、発泡させたゴム弾性を有した加圧ロール６２を作製した。
【００５３】
（加熱空回転耐久評価）
上述のようにして調製した定着ベルト６１と加圧ロール６２とを、加熱方式（輻射ランプ加熱方式、抵抗加熱方式、電磁誘導加熱方式）の異なる定着装置６０に装着した。
そして、これらの定着装置６０を順次画像形成装置１００（富士ゼロックス製、Ｄｏｃｕ Ｐｒｉｎｔ Ｃ６２０）に取りつけて加熱空回転耐久評価を行った。尚、定着ベルト６１と加熱方式とは表１に示すように組み合わせた。
すなわち、実施例１〜５、実施例１６〜１８および比較例１〜４は、ハロゲンランプを用いた輻射ランプ方式（表１では「ハロゲンランプ」と表現する。）を、実施例６〜１０、実施例１９〜２１および比較例５〜８は、抵抗加熱方式（表１では「抵抗」と表現する。）を、実施例１１〜１５、実施例２２〜２４および比較例９〜１２は、電磁誘導加熱方式（表１では「電磁誘導」と表現する。）を用いた。
【００５４】
加熱空回転耐久評価は、上記の画像形成装置１００を用いて、それぞれの加熱方式により定着ベルト６１を設定温度１８０℃に加熱した状態で、連続２００時間空回転させることで行った（表１参照）。尚、後述する定着が不良（定着不良）になった定着ベルト６１については、定着不良が発生した時点において連続空運転を停止した。
【００５５】
以下では、回折線の半値幅、金属層６１ａの亀裂、回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係、回折線の半値幅と金属層６１ａの組成との関係及び金属層６１ａの膜厚を説明し、評価結果における定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）について説明する。
【００５６】
＜回折線の半値幅＞
図７は実施例１及び比較例５の金属層６１ａのＸ線回折において得られた回折図形を示す図である。図７（ａ）は実施例１の液体急冷法により調整された金属層６１ａの回折図形、図７（ｂ）は比較例５の液体急冷法により調製された金属層６１ａの回折図形である。図７（ａ）及び（ｂ）の横軸は回折線の位置２θ（°）である。縦軸はＸ線の強度である計数管のカウント数を任意スケール（ａ．ｕ．）で示している。これらは、金属層６１ａから切り出した小片を用いて、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折装置（ディフラクトメーター）により求めた。
ここで回折線の半値幅とは、図７（ａ）に示すように、回折図形における回折線の最大の強度に対して１／２の強度となる二つの位置２θの間の距離（°）をいう。
【００５７】
ニッケル（Ｎｉ）の粉末試料では、ＣｕＫα１（波長０．１５４０５６ｎｍ）を用いたＸ線回折において、Ｎｉ（１１１）面からの回折線が位置２θ＝４４．５１°に、Ｎｉ（２００）面からの回折線が位置２θ＝５１．８５°において観察される。また、Ｎｉ（１１１）面からの強度を１００とすると、Ｎｉ（２００）面からの強度は４２である。
【００５８】
さて、図７（ａ）の実施例１の金属層６１ａでは、位置２θ＝４５．４°に幅の広い回折線が見られる。この回折線は、位置２θが粉末試料における位置２θより約１°大きいが、Ｎｉ（１１１）面からのものと考えられる。Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は４．６°である。そして、図７（ａ）では、粉末試料において位置２θ＝５２°近傍に見られるＮｉ（２００）面からの回折線が見られない。これらのことから、実施例１の金属層６１ａは非晶質度が高いと思われる。
【００５９】
一方、図７（ｂ）の比較例５の金属層６１ａでは、位置２θ＝４４．７３°にＮｉ（１１１）面からと考えられる回折線が、位置２θ＝５１．８９°にＮｉ（２００）面からと考えられる回折線が見られる。これらの回折線の位置２θは、粉末試料でのそれぞれの位置２θと近い。Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は０．３°である。また、Ｎｉ（１１１）面からの回折線からの強度を１００とすると、Ｎｉ（２００）面からの強度は３７であって、粉末試料での強度の比に近い。これらのことから、比較例５の金属層６１ａは結晶性が高く、粒径の大きな結晶が集まって構成された多結晶状態にあると思われる。
【００６０】
以上説明したように、非晶質度が高い実施例１の金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は４．６°で、逆に結晶性が高い比較例５の金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は、０．３°である。すなわち、金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅は、金属層６１ａの非晶質度（非晶質性）の指標とできることが分かる。
なお、実施例１及び比較例５のそれぞれの金属層６１ａは、共に液体急冷法によって調整されている。しかし、上述したように、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が大きく異なる。この理由については後述する。
【００６１】
表１には、実施例１〜２４及び比較例１〜１２について、上述したと同様に求めたＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅を示している。
そして、表１から分かるように、実施例１〜２４においては、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である。一方、比較例１〜１２においては、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満である。
【００６２】
＜金属層６１ａの亀裂＞
前述したように、実施例１〜２４及び比較例１〜１２の定着ベルト６１により加熱空回転耐久評価を行った。
加熱空回転耐久評価においては、定着装置６０（図２〜４参照）を通過した用紙Ｐを目視で観察し、段差（しわ）の発生が見られるようになるまでの時間を計測した。
定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生することは、定着が不良（定着不良）になったことを示している。もはや定着ベルト６１は継続して使用されることができない。よって、定着装置６０を通過した用紙Ｐにおいて、段差（しわ）が発生するまでの時間が長いほど好ましい。
【００６３】
そして、定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生した定着ベルト６１の金属層６１ａの表面を目視にて観察すると、亀裂が見られた。これに対して、段差（しわ）の発生が見られなかった定着ベルト６１の金属層６１ａには亀裂は見られなかった。すなわち、定着により用紙Ｐに発生する段差（しわ）は、定着ベルト６１の金属層６１ａに発生した亀裂によって生じたと考えられる。
そこで、表１では、評価結果として、定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生するまでの時間を、定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間（金属層の亀裂発生までの時間）として示した。尚、空回転の開始から２００時間経過しても、定着不良にいたらない場合は「２００時間以上」と表現した。
逆に、２００時間までに定着により用紙Ｐに段差（しわ）が発生した時は、その時点（定着不良になった時点）において連続空回転を停止した。
尚、連続空回転を停止した後、実施例１〜２４および比較例１〜１２において、金属層６１ａの表面を観察して亀裂の発生の有無を目視にて調べ、定着不良と金属層６１ａの亀裂の発生の有無とに上述した相関関係があることを確認した。
【００６４】
表１の実施例１〜１５の定着ベルト６１では、２００時間空回転しても、定着不良を生じることなく、金属層６１ａにも亀裂の発生が見られなかった。よって、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間は、２００時間以上である。
これに対し、表１の実施例１６〜２４の定着ベルト６１では、空回転開始から１０３時間から１８２時間の間に定着不良を生じるとともに、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。
さらに、表１の比較例１〜１２の定着ベルト６１では、空回転開始から２１時間から４０時間の間において定着不良が生じるとともに、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。
【００６５】
金属層６１ａの調整方法について見てみると、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた比較例７〜１２の定着ベルト６１は、空回転開始から２１時間から４０時間の間において定着不良が生じ、金属層６１ａに亀裂の発生が見られた。すなわち、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、短い時間で金属層６１ａに亀裂が生じ、耐久性が低い。
これに対し、液体急冷法にて調整された金属層６１ａを用いた比較例１〜６の定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２５時間〜４０時間で、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いた定着ベルト６１と同様に、短い時間で亀裂が生じ、耐久性が低い。一方、液体急冷法にて調整された金属層６１ａを用いた実施例１６〜２４の定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂の発生が見られるまでの時間が１０３時間から１８２時間と、比較例１〜６に比べて長く、耐久性が向上している。さらに、液体急冷法にて調整された実施例１〜１５の金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂の発生が見られるまでの時間が２００時間以上と、実施例１６〜２４に比べて長く、耐久性がより向上している。
以上のことから、液体急冷法により調整した金属層６１ａを用いても、定着ベルト６１の耐久性が、電鋳法により金属層６１ａが調整された定着ベルト６１に比べ、向上するとは限らないことが分かる。
【００６６】
＜回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係＞
次に、回折線の半値幅と金属層６１ａの亀裂の発生との関係を説明する。
金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上である実施例１〜１５および金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１８２時間である実施例１６〜２４では、金属層６１ａのＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上である。一方、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２１時間〜４０時間の比較例１〜１２では、金属層６１ａのＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満である。
以上のことから、金属層６１ａの亀裂の発生までの時間と回折線の半値幅とが関連性を有していることが分かる。すなわち、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上の、非晶質度が高い金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１００時間以上となり、耐久性が高い。一方、Ｎｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°未満の、結晶性が高く、粒径の大きい結晶が集まって構成された多結晶である金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１００時間未満で、耐久性が低い。
【００６７】
尚、定着ベルト６１の耐久性が低い比較例７〜１２では、電鋳法で調整された金属層６１ａを用いている。電鋳法で調整された金属層６１ａでは、膜厚方向に結晶が成長するため、結晶の粒径が大きくなりやすい。そして、膜厚方向と直交する方向には結合が弱く、繰り返し曲げ変形により亀裂を生じやすいと考えられる。
これに対し、液体急冷法では、溶融金属９６を急冷することにより金属層６１ａを形成するため、原子配列が不規則になりやすく、金属層６１ａが非晶質になりやすい。上述した実施例１〜２４のように、金属層６１ａのＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であると、金属層６１ａに亀裂の発生するのが抑制されて、定着ベルト６１の耐久性が向上すると考えられる。
なお、表１に示したように、上記の結果は、定着ベルト６１の加熱方式（輻射ランプ加熱方式、抵抗加熱方式、電磁誘導加熱方式）に依存しない。
【００６８】
＜回折線の半値幅と金属層６１ａの組成との関係＞
次に、液体急冷法で調整された実施例１〜２４及び同じく液体急冷法で調整された比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａについて、金属層６１ａの組成とＸ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅との関係について説明する。
図８は、実施例１〜２４及び比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。横軸は硫黄（Ｓ）組成（質量％）、縦軸は回折線の半値幅（°）である。図８中では、実施例１〜２４は○に実施例の番号を付して、比較例１〜６は△に比較例の番号を付して表示している。
【００６９】
図８に示すように、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であって、且つ定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上の実施例１〜１５は、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の範囲にある。
これに対し、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１８２時間である実施例１６、１７、２０、２２、２３の金属層６１ａは、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％未満または０．０３質量％を超える領域にある。
また、硫黄（Ｓ）組成が０．００５質量％未満または０．０３質量％を超える領域では、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａ（比較例１〜６）が出現する。回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａを用いた定着ベルト６１は金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
よって、定着ベルト６１において亀裂が発生するまでの時間が長い、すなわち亀裂の発生を抑制した金属層６１ａとするには、金属層６１ａにおける硫黄（Ｓ）組成が、０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下に設定されることが好ましい。
【００７０】
図９は、実施例１〜２４及び比較例１〜６の定着ベルト６１の金属層６１ａのリン（Ｐ）組成（質量％）と回折線の半値幅（°）との関係を示す図である。横軸はリン（Ｐ）組成（質量％）、縦軸は回折線の半値幅（°）である。図９中では、図８と同様に、実施例１〜２４は○に実施例の番号を付して、比較例１〜６は△に比較例の番号を付して表示している。
【００７１】
図９に示すように、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であって、且つ定着ベルト６１の金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上の実施例１〜１５は、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲にある。これに対し、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間〜１４５時間である実施例１７、１９、２０、２３は、リン（Ｐ）組成が０．５質量％未満または３．０質量％を超える領域にある。
そして、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａである比較例１、２、３、４は、リン（Ｐ）組成が０．５質量％未満または３．０質量％を超える領域にあって、リン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲には含まれない。
しかし、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲においても、回折線の半値幅（°）が３°未満の金属層６１ａである比較例５、６が出現する。
したがって、金属層６１ａのリン（Ｐ）組成が０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の範囲としても、回折線の半値幅（°）は３°以上で、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が長い金属層６１ａを得ることができない。
【００７２】
しかし、金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成を前述したように０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とするとともに、リン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とすれば、比較例５および６に用いた金属層６１ａの組成を含まない。さらに、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１０３時間とやや短い実施例１７の組成も含まない。
このことから、金属層６１ａの硫黄（Ｓ）組成を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とするとともに、リン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とすると、金属層６１ａの亀裂の発生をより低減（抑制）しうる。
以上説明したように、液体急冷法によって金属層６１ａを調整しても、必ずしも金属層６１ａの亀裂の発生が必ずしも抑制できることにならないのは、硫黄（Ｓ）およびリン（Ｐ）の含有率によっては、金属層６１ａが結晶化しやすくなるためと考えられる。
【００７３】
＜金属層６１ａの膜厚＞
次に、金属層６１ａの膜厚について説明する。
硫黄（Ｓ）組成を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下とし、さらにリン（Ｐ）組成を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下とした範囲には、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１３７時間の実施例１８（金属層６１ａの厚さ３６０μｍ）、同じく１７１時間の実施例２１（金属層６１ａの厚さ２９０μｍ）、同じく１５３時間の実施例２４（金属層６１ａの厚さ３３０μｍ）が含まれる。これらの膜厚は、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上である実施例１〜１５での金属層６１ａの厚さ１０μｍ〜２５０μｍに比べて厚い。よって、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間は金属層６１ａの厚さに依存すると考えられる。
【００７４】
例えば、表１に示すように実施例９および実施例２４の金属層６１ａでは、硫黄（Ｓ）組成とリン（Ｐ）組成が近似している。すなわち、実施例９および実施例２４の金属層６１ａにはリン（Ｐ）が共に１．８質量％含まれている。また、硫黄（Ｓ）は実施例９の金属層６１ａには０．０１７質量％、実施例２４の金属層６１ａには０．０１６質量％含まれている。そして、実施例２４（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１５３時間）の金属層６１ａの厚さ３３０μｍは、実施例９（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上）の金属層６１ａの厚さ１９０μｍの１．７倍以上である。すなわち、金属層６１ａの厚さが厚いほど、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
【００７５】
同様に、表１に示すように実施例１３および実施例１８の金属層６１ａでは、硫黄（Ｓ）組成とリン（Ｐ）組成が近似している。すなわち、実施例１３および実施例１８の金属層６１ａにはリン（Ｐ）が共に１．７質量％含まれている。また、硫黄（Ｓ）は実施例１３の金属層６１ａには０．０２３質量％、実施例２４の金属層６１ａには０．０１８質量％含まれている。そして、実施例１８（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が１３７時間）の金属層６１ａの厚さ３６０μｍは、実施例１３（金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が２００時間以上）の金属層６１ａの厚さ１８０μｍの２倍以上である。すなわち、金属層６１ａの厚さが厚いほど、金属層６１ａに亀裂が発生するまでの時間が短い。
すなわち、定着ベルと６１の金属層６１ａの厚さが厚いほど変形しづらく、繰り返し曲げ変形により、亀裂が発生しやすくなると考えられる。
このことから、定着ベルト６１の金属層６１ａの厚さを１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下の範囲とすると金属層６１ａの亀裂の発生がさらに低減できる。
【００７６】
上述したように、回折線の半値幅（°）が３°以上である金属層６１ａを定着ベルト６１に用いると、金属層６１ａの亀裂の発生を低減できる。よって、液体急冷法によることなく、電着法であっても、金属層６１ａの回折線の半値幅（°）が３°以上であれば用いることができることは明らかである。
さらに、加熱方式によらないため、輻射ランプ、抵抗、電磁誘導などの加熱方式が適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０…定着装置、６１…定着ベルト、６１ａ…金属層、６１ｂ…弾性層、６１ｃ…離型層、６２…加圧ロール、６３…ベルトガイド部材、６４…圧力パッド、６５…ホルダ、６７…潤滑剤塗布部材、６８…低摩擦シート、６９…抵抗発熱体、７０…剥離補助部材、７１…剥離バッフル、８５…磁場発生ユニット、８６…輻射ランプ発熱体、９１…るつぼ、９２…ノズル、９３…加熱コイル、９４…金属棒、９５…中心軸、９６…溶融金属、９７…金属リボン、６２１…コア、６２２…ゴム層、６２３…表面層、８５１…励磁コイル、８５２…コイル支持部材、８５３…励磁回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、
前記金属層の外側に積層された離型層と
を備えることを特徴とする無端ベルト。
【請求項２】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、硫黄（Ｓ）を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無端ベルト。
【請求項４】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、リン（Ｐ）を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項３に記載の無端ベルト。
【請求項５】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さは、１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項６】
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、
前記定着ベルトの外側に圧接される加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
トナー像を形成する像形成部と、
前記像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、当該定着ベルトとの間に押圧部を形成し回転駆動される加圧部材と、当該定着ベルトを加熱する加熱部材とを有し、前記記録材に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、
前記金属層の外側に積層された離型層と
を備えることを特徴とする無端ベルト。
【請求項２】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、Ｘ線回折におけるＮｉ（１１１）面からの回折線の半値幅が３°以上であることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、硫黄（Ｓ）を０．００５質量％以上且つ０．０３質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無端ベルト。
【請求項４】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金は、リン（Ｐ）を０．５質量％以上且つ３．０質量％以下の含有率で含有することを特徴とする請求項３に記載の無端ベルト。
【請求項５】
前記ニッケル（Ｎｉ）合金の層の厚さは、１０μｍ以上且つ２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項６】
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、
前記定着ベルトの外側に圧接される加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱部材と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
トナー像を形成する像形成部と、
前記像形成部で形成されたトナー像を記録材に転写する転写部と、
非晶質のニッケル（Ｎｉ）合金の層を少なくとも１層有する円筒状の金属層と、当該金属層の外側に積層された離型層とを備える定着ベルトと、当該定着ベルトとの間に押圧部を形成し回転駆動される加圧部材と、当該定着ベルトを加熱する加熱部材とを有し、前記記録材に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部と
を備え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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１５０２３０（Ｐ２０１１−１５０２３０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９４７（Ｐ２０１０−１２９４７）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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