金属带、定影带及其加热定影装置的制作方法

专利名称：金属带、定影带及其加热定影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在电子照相装置和静电记录装置等图像形成装置中使用的金属带、定影带及对形成载置在记录材料上的未定影图像进行加热定影处理的加热定影装置。
背景技术：
在图像形成装置中，广泛采用热辊式装置作为定影装置，它利用电子照相处理、静电记录处理和磁记录处理等图像形成处理装置，把通过转印方式或者直接方式形成并载置在记录材料(转印片材、电传真片材、静电记录纸、OHP片材、印刷纸和格式纸)上的目标图像信息的未定影图像(调色剂图像)作为永久定影图像加热定影在记录材料表面上。在热辊式装置中，一般在辊内采用卤素加热器等热源。
另一方面，广泛提出并实施了将陶瓷加热器作为热源，对小比热的树脂带或者金属带进行加热的装置。即在这种加热方式的装置中，一般使耐热性带(定影带)夹在作为加热体的陶瓷加热器和作为加压部件的加压辊之间，形成夹持部，将形成并载置着要进行图像定影的未定影调色剂图像的记录材料导入到上述夹持部的定影带和加压辊之间，使其和带一起夹持传送，从而在夹持部中，陶瓷加热器的热量通过带提供给记录材料，利用该热量和夹持部的压力将未定影的调色剂图像热压定影在记录材料表面上。
这种利用带加热方式的定影装置能够将低比热的部件作为带，构成按需型(on demand type)的装置。即可以仅仅在图像形成装置形成图像时给作为热源的陶瓷加热器通电，达到加热至规定的定影温度的状态即可，这种方式的定影装置具有从图像形成装置的电源打开到可以执行图像形成的状态的等待时间短(快速起动性)、待机时的功耗也大幅度减小(省电)等优点。在图3中例示了这种方式的加热定影装置的结构。在这种方式的加热定影装置中，将耐热性带(定影带310)夹在作为加热体的陶瓷加热器312和作为加压部件的加压辊330之间，形成夹持部N，将形成并载置着要进行图像定影的未定影调色剂图像t的记录材料P导入到上述夹持部的定影带310和加压辊330之间，使其和带一起夹持传送，从而在夹持部中，陶瓷加热器312的热量通过定影带310提供给记录材料P，利用该热量和夹持部的压力将未定影的调色剂图像t热压定影在记录材料P的表面上。
这样的带加热方式中的带采用的是耐热性树脂等，特别是采用耐热性、强度优异的聚酰亚胺树脂。但是，在使机械高速化、高耐久化的情况，树脂薄膜中的强度是不够的。因此，提出使用将强度好的金属如SUS、镍、铜、铝等作为底层的带。
而且，在特开平7-114276号公报和特开2001-6868号公报中，公开了利用金属带，由电磁感应的涡流使其自身发热的感应加热方式。在图4中例示了这种方式的加热定影装置的结构。另外，在图5中示出了图4的加热定影装置的磁场产生装置的模型图。磁芯417a、417b和417c是高导磁率的部件。励磁线圈418利用从励磁电路(未图示)供给的交流电流(高频电流)产生交变磁通量。该交变磁通量作用在定影薄膜的金属层上，从而产生涡流，使金属层发热。该热量通过定影薄膜的弹性层和脱模层对定影薄膜加热，加热通过该夹持部N的记录材料P，执行图像的加热定影。即提出了利用磁通量在带自身或者和带接近的导电性部件中产生涡流，利用焦耳热发热的加热定影装置。在这种电磁感应加热方式的加热定影装置中，因为能够使发热区域更加靠近被加热体，所以能够提高消耗能量的效率。
作为带加热方式的加热定影装置的定影带的驱动方法，具有通过加压辊的旋转驱动使由引导带内表面的薄膜导轨和加压辊压接的带从动旋转的方法(加压辊驱动方式)，和相反地通过由驱动辊和张力辊张设的环形带状的带的驱动使加压辊从动旋转的方法等。
在特开平7-13448号公报中，作为利用金属带的定影带，公开了利用加热器面接触部的表面粗糙度不到0.5μm，厚度40μm左右的镍制定影带。另外，在特开平6-222695号公报中，公开了在外周面上具备具有脱模性的涂层，在内周面上具有树脂层的10～35μm厚的镍制定影带。
这样，在电子照相装置、静电记录装置等图像形成装置使用的定影带中，一般采用无缝的带基材。例如，由镍构成的无缝带基材一般通过利用硫酸镍浴或磺酸镍等的电镀法(存在表示电铸法的情形)制造。
在该电镀法中，使用所需形状的母型，在该母型的外周上进行电铸成膜，从母型拔出，制造无缝带基材。但是，以前的镍无缝带如果在定影时被加热到180℃以上，则表面氧化，例如在图3所示的带加热方式的加热定影装置中，由于和陶瓷加热器312及带导轨316的接触而产生切削，摩擦阻力增大。因此，不能实现设计成从动于加压辊(加压部件)330的转矩增加这样的旋转。
因此，以前在无缝带基材的带导轨侧(内面)设置滑动层。这是为了让定影带和图3、图4的带导轨316、416及滑动板340、440接触从而减小阻力。已提出利用聚酰亚胺树脂来形成滑动层。但是，因为以聚酰亚胺树脂为首的所谓树脂类材料的热传导率和基材镍相比要小约300倍(镍0.92W/cm·℃、聚酰亚胺树脂2.9×10-3W/cm·℃)，所以预热时间变长，埋没了热传导率好的镍的长处。聚酰亚胺树脂的材料成本高，用于形成在带内侧的工序成本也变高了。另外，在聚酰亚胺树脂的成膜步骤中，水分被聚酰亚胺树脂膜吸收，失去了聚酰亚胺的优良特性的情形也较多。
另一方面，在特开2001-6868号公报中，提出在加热部件的相对于支持部件滑动的表面上，形成使陶瓷粒子和合成树脂粒子分散在金属基质中的润滑性金属层。通过设置使陶瓷粒子和合成树脂粒子分散在金属基质中的金属层，能够降低加热部件的相对于支持部件的滑动面的滑动阻力，而且通过提高通纸耐久性来抑制滑动阻力的增加。但是，因为热传导率依然比基材镍要小，所以在加热定影装置的高印刷速度化中还存在问题。
另一方面，在特开2001-225134号公报中，提出了利用塑性加工法的金属管。塑性加工法是深拉、拉伸、收缩时处理基材的加工法等，但如果使管的厚度变薄，例如拉伸的情况，具有模具的磨损变得频繁，而且不能使再薄(厚度30μm以下)等缺点。
今后节能、节省空间的要求变得更严，图像形成装置中使用的加热定影装置的小型化、定影带的内径的小尺寸化在发展。因此，作为具有金属层的定影带，要求高温时的耐氧化性、润滑性、热传导性、薄壁化、耐热性和挠性等。

发明内容
为了解决上述现有技术的问题而提出本发明，目的在于在可以低能量加热的加热定影装置中，提供耐磨性、热传导性、薄壁化、耐热性和挠性提高的定影带和加热定影装置。本发明的目的还在于提供耐磨性、耐热性和挠性好的金属带。
本发明的金属带的特征在于，由利用电铸法制造的镍铁合金构成，将该镍铁合金中铁的含有率记为F(质量％)，硫的含有率记为S(质量％)时，该镍铁合金满足由下式表示的关系。
0.001≤S≤0.1385×S+3≤F≤350×S+3而且，本发明的定影带的特征在于具有金属层，该金属层是上述金属带。另外，本发明的加热定影装置的特征在于，具有定影带和通过该定影带相互压接的一对压接部件，该定影带的内表面相对于该一对压接部件的一个滑动，利用来自于该定影带的热量加热定影记录材料上的图像，该定影带是上述定影带。
发明效果在利用电铸法制造的镍铁合金的金属带中，通过使硫S和铁F的含有率为
0.001≤S≤0.1385×S+3≤F≤350×S+3能够提供耐磨性，特别是可以和高速印刷对应的耐热性、热传导性、挠性、结实性优良的薄壁化的金属带，通过将其用于定影带，能够提供可靠性高的加热定影装置。


图1是表示本发明的一种实施方式的定影带的层结构的模型图。
图2是表示本发明的其它实施方式的定影带的层结构的模型图。
图3是表示本发明的加热定影装置的第1实施方式的概要的结构图。
图4是表示本发明的加热定影装置的第2实施方式的概要的结构图。
图5是在本发明的加热定影装置的第2实施方式中使用的磁场发生装置的模型图。
图6是表示本发明的加热定影装置的其它实施方式的概要的结构图。
图7是绘制本实施例的环形金属带的镍铁合金的铁含有率和硫含有率的图形。
具体实施例方式
本发明的定影带是至少具有脱模层和金属层的定影带，其特征在于上述金属层由利用电铸法制造的镍铁合金构成，将该镍铁合金中铁的含有率记为F质量％，硫的含有率记为S质量％时，该镍铁合金满足由下式表示的关系。
0.001≤S≤0.1385×S+3≤F≤350×S+3这里，利用电铸法制造是指由电镀法制造。
如果镍铁合金中铁和硫的含有率满足上述关系，则能够使金属层具有高耐热性和高挠性，例如在金属层上形成弹性层和脱模层并固化时加热以及定影加热时，金属层的高硬度化、裂纹等不会发生。
另外，在现有技术的电铸镍的情况，如上所述，具有由于定影时的加热(180℃以上)，表面氧化，因为存在图3所示的和陶瓷加热器312及带导轨316的接触而产生切削的缺点，但本发明的上述电铸法制造的镍铁合金在高温下也示出了良好滑动性的特性。即通过在加热定影装置中使用本发明的定影带，定影带的金属层即使和相对的结构部件接触也不会切削，能够使定影带具有耐磨性和良好的滑动性、充分的耐热性及挠性。以下，对本发明进行详细说明。
(1)定影带对本发明的定影带进行说明。
图1是表示本发明的一种实施方式的定影带10的层结构的模型图。图1所示的本发明的定影带10具有利用电铸法制造的环形金属带构成的金属层1、层叠在其外表面上的的弹性层2、和进一步层叠在该外表面上的脱模层3。金属层1由电铸法制造的镍铁合金构成。在定影带10中，金属层1侧是内表面侧(带导轨侧)，脱模层3侧是外表面侧(加压辊侧)。在金属层1和弹性层2之间、弹性层2和脱模层3之间，为了粘附，也可以设置底层涂料层(未图示)。底层涂料层可以使用硅系、氟系、环氧系、聚酰胺酰亚胺等公知的物质，其厚度通常约为1～10μm。
图2是表示本发明的其它实施方式的定影带20的层结构的模型图。也可以在金属层1的表面上不形成弹性层2，而是在金属层1上直接形成脱模层3。特别是记录材料上的调色剂量少、调色剂层的凹凸比较小的记录材料的加热定影的情况或为传热的结构的情况，可以采用能够省略这样的弹性层的方式。
另一方面，即使在图1、图2所示定影带的情况，加热定影装置的机构上需要和带导轨的绝缘性等时，在金属层1的带导轨侧上形成聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺等耐热性高的树脂层没有任何问题。另外，在该树脂层中，为了在带导轨上滑动，也可以添加固定润滑剂和用于提高热传导率的氧化物填料。该树脂层的厚度优选在50μm以下，特别优选3～20μm左右。本发明的定影带10或者20可以在利用陶瓷加热器的带加热方式和电磁感应加热方式的加热定影装置中使用。
<金属层>
金属层1由电铸法制造的环形金属带形成，该环形金属带由镍铁合金构成。在本发明中，在将构成该金属层1的镍铁合金中铁的含有率记为F质量％，硫的含有率记为S质量％时，这些成分的含有率满足下面的关系。
0.001≤S≤0.13(1)85×S+3≤F≤350×S+3 (2)已知和由镍形成的金属层相比，由上述镍铁合金形成的金属层1在加热定影时即使加热到180℃以上的温度也具有优良的耐磨性。这是由于铁的氧化物耐磨性优异。
但是，已知如果铁的含有率增多，则和加热前相比，加热后硬度会变高。另外，在采用电铸法制造的情况，一般来说硫成分是使电极沉积应力降低，使成型精度提高的必要成分，但另一方面，又和损害挠性和高温时的弹性、金属疲劳引起的断裂现象密切相关。硬度特别受到硫含有率的左右，如果硫的含有率增多，则一旦加热，就存在硬度变高变脆的倾向。在金属层1的外表面上形成弹性层和脱模层时，通常在200℃～300℃加热使其固化，但由于此时的加热，金属层1的硬度变高变脆，定影时产生裂纹，破裂。即，挠性变差。
一般来说，铁和硫构成化合物FeS，已知该FeS是非常脆的。但是，镍铁合金的铁和硫的含有率满足上述关系时，发现加热引起的金属层1的硬度变化小。其原因还不明确，但推测其原因是，如果例如铁的含有率增加，则结晶粒界容易变小，所以存在的晶粒数量多，结晶粒界多，故产生的FeS仅仅以不连续地存在。
电铸法制造的镍铁合金构成金属层的情况，存在和铁的含有率的关系，已知硫的含有率达到0.13质量％的含有率能够满足本发明的定影带的金属层1的挠性。而且，如果硫过少，则难以从母型脱模，所以作为构成本发明的金属层1的镍铁合金，需要0.001质量％。特别是硫的含有率为0.02～0.09质量％是优选的。
而且，为了提高耐热性，已知添加碳也具有效果。本发明的金属层1的镍铁合金中碳的含有率优选是硫的含有率的0.07～2倍，特别是0.08～1.5倍。碳存在抑制铁和硫的化合物的生成的倾向。如果碳的含有率多，则由于铁的碳化合物增加而变脆。而且，为了提高耐热性，也可以利用将钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)等电镀液添加到作为基液的镍铁合金浴中后的电镀液，使本发明的镍铁合金中含有这些成分。
本发明使用的具有上述规定的铁和硫含有率的环形镍铁合金带是将例如不锈钢等制造的母型作为阴极，利用电铸工艺制造的。电镀液一般采用硫酸盐浴、磺酸盐浴、氯化物浴这样的一般的电镀浴。在采用硫酸浴的情况，将包含例如硫酸镍、硫酸亚铁、硼酸、氯化钠、糖精钠、十二烷基硫酸钠等的水溶液作为主剂。在该浴中可以适当添加pH调整剂、防腐剂、增亮剂等添加剂。
为了使构成上述环形镍铁合金带的镍铁合金的硫含有率满足上述关系(1)，可以控制例如硫酸亚铁和糖精钠的添加量、电镀电流密度、电镀浴温度。
而且，为了使铁的含有率满足上述关系(2)，可以控制例如硫酸镍和硫酸亚铁的添加量、电流密度、电镀浴温度。
为了使碳的含有率为硫含有率S的0.07～2倍，可以控制例如增亮剂、如丁炔二醇、香豆素等的添加量、糖精钠的添加量、电流密度、电镀浴温度。
根据电铸法中使用的电镀浴而有所不同，但通常优选在电镀浴温度约40～60℃左右，阴极电流密度约1～100A/dm2左右的条件下进行。
作为增亮剂，可以添加糖精、糖精钠、苯磺酸钠、萘磺酸钠等应力减小剂·一次增亮剂，和丁炔二醇、香豆素、二乙基三胺等二次增亮剂。
在图3所示利用陶瓷加热器的带加热方式的加热定影装置中使用的情况，为了减小比热，提高快速起动性，优选金属层1的厚度在100μm以下，特别是50μm以下或者10μm以上。和电铸镍相比，本发明的电铸镍铁合金弹性高，所以即使比电铸镍薄，也难以塑性变形。为了使和加压辊的夹持部大，可以使金属层1的厚度薄，将来的需要也多。在这一点上本发明的电铸镍铁合金要比上述塑性加工法制作的SUS管好。
而且，在图4所示电磁感应加热方式的加热固定装置的情况，金属层1的厚度比下式表示的表皮深度厚，通常在1μm以上，优选在10μm以上，而且，通常在200μm以下，优选在100μm以下，更优选在70μm以下。
表皮深度σ[m]由励磁电路的频率f[Hz]、导磁性μ和固有电阻ρ[Ωm]表示为σ＝503×(ρ/fμ)1/2。
它表示由电磁感应使用的电磁波的吸收深度，在比它深时电磁波的强度成为1/e(e表示自然对数的底)以下，从相反面来说，大部分的能量被该深度吸收。和电铸镍相比，本发明的电铸镍铁合金中铁量越多，磁通密度越大，但固有电阻要比镍大2～5倍。因此，如果太薄，则大部分的电磁能量没有吸收完，效率变差。另外，如果金属层1太厚，则刚性变高，而且挠性变差，作为旋转体难以使用。
<弹性层>
可以设置也可以不设置弹性层2。通过设置弹性层2，在夹持部中覆盖被加热图像、确保热量传送的同时，能够补偿金属层1的反冲力，缓和由旋转·弯曲引起的疲劳。另外，通过设置弹性层2，增加定影带的脱模层表面向未定影调色剂图像表面的跟踪性，可以有效地传递热量。设置了弹性层2的定影带特别适合未定影调色剂的浆量多的彩色图像的加热定影。
弹性层2的材料不作特别限定，选择耐热性好、热传导率好的材料就可以。作为弹性层2的材料，优选硅橡胶，氟橡胶、氟硅橡胶等，特别优选硅橡胶、
作为为了形成弹性层2而使用的硅橡胶，能够例示聚二甲基硅氧烷、聚甲基三氟代丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚三氟代丙基乙烯基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚苯基乙烯基硅氧烷、构成这些聚硅氧烷的单体单元构成的共聚物等。
而且，根据需要，在弹性层2中也可以含有干式二氧化硅、湿式二氧化硅等加固性填充材料、碳酸钙、石英粉、硅酸锆、粘土(硅酸铝)、滑石(含水硅酸镁)、矾土(氧化铝)、铁丹(氧化铁)等填充材料。
因为能够得到良好的定影图像质量，弹性层2的厚度优选在10μm以上，特别是50μm以上，优选1000μm以下，特别是500μm以下。在印刷彩色图像的情况，特别是在照片图像等中，可以在记录材料P的大面积上形成实心图像。此时，在记录材料的凹凸或者调色剂层的凹凸上加热面(脱模层3)不能跟上，产生加热不均，在传热量多的部分和少的部分，在图像上产生亮度不均。换言之，传热量多的部分光亮度高，在传热量少的部分光亮度低。如果弹性层2太薄，则不能跟随记录材料或者调色剂层的凹凸，从而产生图像亮度不均。而且，如果弹性层2太厚，则弹性层的热电阻变大，实现快速起动性变得困难。
因为充分抑制图像亮度不均的发生，得到良好的定影图像品质，所以弹性层2的硬度(JIS-K-6253)优选在60°以下，更优选在45°以下。
弹性层2的热传导率λ优选在2.5×10-3[W/cm·℃]以上，更优选在3.3×10-3[W/cm·℃]以上。另外，优选在8.4×10-3[W/cm·℃]以下，更优选在6.3×10-3[W/cm·℃]以下。在热传导率λ太小时，热电阻变大，定影带的表层(脱模剂3)的温度上升缓慢。在热传导率λ太大时，弹性层2的硬度变高，压缩永久变形变大。
弹性层2可以采用例如通过刮涂法等方法以均匀厚度在金属层上涂布液状的硅橡胶等材料，并加热固化的方法；将液状的硅橡胶等材料注入成形模中并加硫固化的方法；挤压成型后加硫固化的方法；注射成型后加硫固化的方法等形成。
<脱模层>
脱模层3的材料不作特别限定，选择脱模性、耐热性好的材料即可。作为脱模层3，优选PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)等氟树脂、硅树脂、氟硅树脂、氟橡胶、硅橡胶等，更优选PFA。而且，根据需要，能够在脱模层中包含碳、氧化锡等的导电剂等。导电剂的含量不作特别限定，但一般优选相对于形成脱模层的材料的全部质量在10质量％以下。
脱模层3的厚度优选在1μm以上，而且优选在100μm以下。如果脱模层3太薄，则由于脱模层3的厚度不均而产生脱模性差的部分，耐久性不够。另外，如果脱模层太厚，则热传导性变差，特别是在树脂类脱模层的情况，硬度变高，弹性层2失去了效果。
这样的脱模层可以采用公知的方法，例如在形成氟树脂类脱模层时，涂布分散氟树脂粉末并涂料化后的物质，干燥、烘焙的方法，或者覆盖·接合预先管化的物质的方法形成。在形成橡胶类脱模层的情况，可以采用将液状材料注入成形模并加硫固化的方法、挤压成型后加硫固化的方法、注射成型后加硫固化的方法等形成。
而且，也能够将预先在内表面实施了底层涂料处理的管、预先对表面实施了底层涂料处理的环形电铸镍铁合金带安装在圆筒母型内，将液状硅橡胶注入该管和环形电铸镍铁合金带之间的间隙，加热，使硅橡胶固化，粘附，同时形成弹性层和脱模层。
(2)加热定影装置下面，对本发明的加热定影装置进行说明。本发明的加热定影装置具有定影带，和通过该定影带相互压接的一对压接部件，该定影带的内表面相对于该一对压接部件的一个滑动，利用来自于上述定影带的热量加热定影记录材料上的未定影调色剂图像，作为定影带采用上述的本发明的定影带。
(第1实施方式)在利用陶瓷加热器作为加热体的带加热方式的定影装置中，最好能够使用本发明的定影带。
图3是表示本发明的一种实施方式的加热定影装置300的横截面的模型图。在本实施方式中，加热定影装置300是利用陶瓷加热器作为加热体的带加热方式的装置，定影带310是上述的本发明的定影带。
带导轨316是耐热性、绝热性的带导轨。作为加热体的陶瓷加热器312嵌入从而被固定支撑在带导轨316的下表面的约中央处沿着导轨长度方向形成的沟部中。圆筒状或者环状的本发明的定影带310松弛地外嵌在带导轨316上。
加压用刚性支柱322插入到带导轨316的内侧中。
在本实施方式中，加压部件330是具有弹性层的加压辊。该加压部件330在芯铁330a的外周部设置硅橡胶等弹性层330b。将芯铁330a的两端部以旋转自如的轴承保持并配设在本装置的未图示的前侧和后侧的底盘侧板之间。为了改善表面性质，具有弹性层的加压辊还可以在该弹性层的外周上设置由PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)等氟树脂构成的脱模层。
在加压用刚性支柱322的两端部和装置底盘侧的弹簧接收部件(未图示)之间分别压缩设置加压弹簧(未图示)，将下压力作用在加压用刚性支柱322上。从而陶瓷加热器312的下表面上配置的滑动板340的下表面和加压辊330的上表面通过定影带310压接，形成规定宽度的夹持部N。
作为制作带导轨316使用的材料，优选使用耐热酚醛树脂、LCP(液晶聚酯)树脂、PPS(聚亚苯基硫醚)树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂等耐热性好的树脂。
驱动装置(未图示)使加压辊330如箭头所示在逆时针方向旋转驱动。利用该加压辊330的旋转驱动引起的加压辊330和定影带310的外表面的摩擦将旋转力作用在定影带310上，定影带310的内表面在夹持部N中附着在陶瓷加热器312的下表面上并一边滑动，一边如箭头所示在时钟方向上以和加压辊330的旋转圆周速度基本对应的圆周速度在带导轨316的周围旋转(加压辊驱动方式)。
基于打印开始信号，加压辊330开始旋转，而且陶瓷加热器312开始加热。在加压辊330的旋转导致的定影带310的旋转圆周速度保持恒定，陶瓷加热器312的温度上升到规定温度的状态，将载置未定影的调色剂图像t的记录材料P导入到夹持部N的定影带310和加压辊330之间，并使调色剂图像载置面侧为定影带310侧。然后，记录材料P在夹持部N中通过定影带310附着在陶瓷加热器312的下表面上，和定影带310一起移动通过夹持部N。在该移动通过过程中，陶瓷加热器312的热量通过定影带310提供给记录材料P，从而将未定影的调色剂图像t加热定影到记录材料P表面上。通过夹持部N后的记录材料P从定影带310的外表面分离并被传送。
作为加热体的陶瓷加热器312是将和定影带310及记录材料P的移动方向相垂直的方向作为长度方向的横向长度的低比热线状加热体。其基本结构是氮化铝等形成的加热器基板，在该加热器基板的表面上沿着其长度方向设置的发热层312b，例如将Ag/Pd(银/钯)等电阻材料以约10μm的厚度、1～5mm的宽度利用丝网印刷等涂布设置的发热层312b，和在其上面设置的玻璃或氟树脂等保护层312c。使用的陶瓷加热器并不局限于这样的加热器。
然后，在陶瓷加热器312的发热层312b的两端之间通电，从而使发热层312b发热，加热器312急速升温。由温度传感器(未图示)检测该加热器温度，由控制电路(未图示)控制对发热层312b的通电，使加热器温度保持在规定温度，从而对陶瓷加热器312进行温度调节控制。
在带导轨316的下表面约中央处沿着导轨长度方向形成的沟部中，嵌入并固定支撑陶瓷加热器312，使保护层312c侧朝上。在和定影带310接触的夹持部N中，该陶瓷加热器312的滑动板340的表面和定影带310的内表面相互接触并滑动。
另外，也可以取代陶瓷加热器，设置铁板等强磁性体金属板，利用第2实施方式中使用的电磁感应使上述强磁性体金属板发热，作为加热体使用。
而且，加压部件330并不局限于具有加压辊这样的辊形状的加压部件，也可以是旋转薄膜式等其它形式的部件。另外，为了也从加压部件330侧将热能提供给记录部件P，还可以将装置构成为在加压部件330侧也设置电磁感应加热方式等的发热装置，加热、调节到规定温度。
(第2实施方式)图4是表示本发明的其它实施方式的加热定影装置400的主要部分的横截面的模型图。本实施方式的加热定影装置400是电磁感应加热方式的装置，定影带410是上述本发明的定影带。
磁场产生装置由磁芯417a、417b和417c以及励磁线圈418构成。
图5是该加热定影装置的磁场产生装置的模型图。
磁芯417a～417c是高导磁率的部件，优选铁氧体或坡莫合金等用于变压器的磁芯的材料，特别优选采用的是即使在10kHz以上损失也小的铁氧体。
励磁线圈418是将每一根分别被绝缘涂覆的铜制细线以多根束在一起(束线)，作为构成线圈(Coil)的导线(电线)，将其卷绕多次而形成的。在本实施方式中，是旋转卷绕11次，形成励磁线圈418。
考虑到定影带410的发热引起的热传导，绝缘涂覆优选利用具有耐热性的涂覆。例如，优选采用由聚酰亚胺树脂涂覆。这里，也可从励磁线圈418的外部施加压力，提高密集度。
在磁场产生装置和定影带410之间设置绝缘部件419。作为绝缘部件419的材料，绝缘性好、耐热性好的物质就可以。优选列举例如酚醛树脂、氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂、PES(聚醚砜)树脂、PPS(聚亚苯基硫醚)树脂、PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)树脂、PTFE(聚四氟乙烯)树脂、FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)树脂、LCP(液晶聚酯)树脂等。
在励磁线圈418中，励磁电路427(图5)和供电部418a、418b连接。作为该励磁电路427，优选能够由开关电源产生20kHz到500kHz的高频。励磁线圈418利用从励磁电路427供给的交流电流(高频电流)产生交变磁通量。
导入磁芯417a～417c中的交变磁通量(C)在定影带410的由镍铁合金构成的金属层1(电磁感应发热层)中产生涡流。该涡流由于金属层1(电磁感应发热层)的电阻率而在金属层1(电磁感应发热层)中产生焦耳热(涡流损失)。这里的发热量Q由通过金属层1(电磁感应发热层)的磁通量的密度决定。由包含未图示的温度检测装置的温度调节系统控制对励磁线圈418的电流供给，从而以将夹持部N的温度维持在规定温度的方式进行温度调节。在图4示出的实施方式中，温度传感器426是检测定影带410的温度的热敏电阻器等，基于由温度传感器426测定的定影带410的温度信息，控制夹持部N的温度。
作为加压部件的加压辊430由芯铁430a、和在芯铁的外周部同心一体地辊状成形涂覆的例如硅橡胶、氟橡胶、氟树脂等耐热性弹性层430b构成。将加压辊430的芯铁430a的两端部以旋转自如的轴承支撑并配设在装置的未图示的底盘侧板之间。
在加压用刚性支柱422的两端部和装置底盘侧的弹簧接收部件(未图示)之间分别压缩设置加压弹簧(未图示)，将下压力作用在加压用刚性支柱422上。从而带导轨416a的下表面上配置的滑动板440的下表面和加压辊430的上表面通过定影带410压接，形成规定宽度的夹持部N。另外，作为制作带导轨416使用的材料，优选使用耐热酚醛树脂、LCP(液晶聚酯)树脂、PPS(聚亚苯基硫醚)树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂等耐热性优异的树脂。
驱动装置M使加压辊430如箭头所示在逆时针方向旋转驱动。利用该加压辊430的旋转驱动引起的加压辊430和定影带410的外表面的摩擦将旋转力作用在定影带410上，定影带410的内表面在夹持部N中在滑动板440的下表面上一边滑动，一边如箭头所示在时钟方向上以和加压辊430的旋转圆周速度基本对应的圆周速度在带导轨416(416a和416b)的周围旋转。
这样，加压辊430被旋转驱动，定影带410随之旋转，通过从励磁电路427向励磁线圈418供电，如上所述，定影带410电磁感应发热，在夹持部N的温度上升并调节到规定温度的状态，将从图像形成装置传送过来的形成了未定影的调色剂图像t的记录材料P导入到夹持部N的定影带410和加压辊430之间，并使图像面向上，即和定影带表面相对。然后，在夹持部N中图像面附着在定影带410的外面，和定影带410一起在夹持部N中夹持着传送。在该过程中，未定影的调色剂图像t被定影带的电磁感应发热加热，从而被加热定影到记录材料P表面上。记录材料P通过夹持部N后，从旋转定影带410的外表面分离并被排出传送。
记录材料上的加热定影图像在通过夹持部N后，冷却，成为永久固定图像。在本实施方式中，在加热定影装置上没有设置用于防止偏移的油涂布机构，但在使用不含低软化物质的调色剂的情况，可以设置油涂布机构。另外，在使用含低软化物质的调色剂的情况，也可以涂油、冷却，分离记录材料P，并排出传送。
而且，加压部件430并不局限于具有加压辊这样的辊形状的加压部件，也可以是旋转薄膜式等其它形式的加压部件。另外，为了也从加压部件430侧将热能提供给记录材料，还可以将装置构成为在加压辊430侧也设置电磁感应加热等发热装置，加热、调节到规定温度。
(其它的实施方式)加热定影装置的装置结构并不局限于上述实施方式的加压辊驱动方式。除此之外，该装置还可以构成为，例如，像图6所示加热定影装置600那样，在带导轨616、驱动辊631和张力辊632之间悬绕张设定影带610，通过定影带610使带导轨616的下表面和作为加压部件的加压辊630压接，形成夹持部N，利用驱动辊631使定影带610旋转驱动。此时，加压辊630是从动旋转辊。
而且，此时加压部件630并不局限于具有辊形状的加压部件，也可以是旋转薄膜式等其它形式的加压部件。另外，为了也从加压部件630侧将热能提供给记录材料，还可以将装置构成为在加压部件630侧也设置电磁感应加热等发热装置，加热、调节到规定温度。
(实施例)以下，利用实施例对本发明进行更详细地说明。
本实施例、比较例的环形金属带的镍铁合金的碳、铁与硫含有率的测定、环形金属带的硬度测定以及实施例和比较例的定影带的空转耐久试验和实机耐久通纸试验按下述方式进行。
<镍铁合金的铁、硫和碳的含有率测定>
利用理学株式会社制的RIX3000型荧光X射线分析装置(商品名)测定镍铁合金的铁含有率。而且，硫和碳的含有率是采用燃烧红外线吸收法，利用美国LECO公司制造的测定装置CS-444型(商品名)进行测定。
<镍铁合金的硬度测定>
利用株式会社アカシ制造的测定装置HM123(商品名)，基于JISZ2244测定维氏硬度(荷重100g)。
<空转耐久试验>
(加热器加热方式的带加热方式加热定影装置的空转耐久试验)在佳能(株)制造的全色LBP LASER SHOT LBP-2040(商品名)上，作为加热定影装置，载置安装有实施例或者比较例的定影带的加热器加热方式的带加热方式加热定影装置(单元)，利用它按下述方式执行空转耐久试验。
将加热定影装置的加热器温度一边调节到210℃，一边以规定的压力将加压辊压在定影带上，使定影带在加压辊上从动旋转。加压辊采用的是在厚度3mm的硅橡胶形成的弹性层上覆盖30μm的PFA管后得到的φ16mm的加压辊。在本空转耐久试验中，设定的条件是，压力为200N，夹持部为宽6mm×长230mm，定影带的表面速度为87mm/s。为了改善滑动性，在带导轨的滑动板(图3的340)上涂布0.5g的润滑剂(商品名HP3000，杜康宁亚洲公司制制)后进行试验。在本空转耐久试验中，投入为了使定影带从动旋转而需要的加压辊的负荷转矩，进行测定。
在该空转耐久试验中，用眼睛和显微镜观察，将到定影带产生裂纹、断裂为止的时间作为耐久时间。
要求由加热定影装置的处理速度和安全系数计算出的定影带的最低耐久时间为500小时，但将本发明的定影带的耐久寿命(耐久时间)设定在700小时以上，对于耐久时间超过700小时的定影带，在超过700小时时结束试验。
(电磁感应加热方式的带加热方式加热定影装置的空转耐久试验)在佳能(株)制造的全色LBP LASER SHOT LBP-2710(商品名)上，作为加热定影装置，载置安装有实施例或者比较例的定影带的电磁感应加热方式的带加热方式加热定影装置(单元)，利用它按下述方式执行空转耐久试验。
将加热定影装置的加热器温度一边调节到220℃，一边以规定的压力将加压辊压在定影带上，使定影带在加压辊上从动旋转。加压辊采用的是在壁厚3mm的硅树脂层上覆盖30μm的PFA管后得到的φ30mm的橡胶辊。在本试验中，在压力为200N，定影夹持部为宽7mm×长230mm，定影带的表面速度为高速印字速度120mm/s的条件下进行试验。而且，为了改善滑动性，在带导轨的滑动板(图4的440)上涂布0.5g的杜康宁亚洲公司制制HP3000后进行试验。
<实机耐久通纸试验>
利用上述空转耐久试验中使用的、载置加热定影装置(单元)的佳能(株)制全色LBP LASER SHOT LBP-2040(商品名)和全色LBP LASERSHOT LBP-2710(商品名)，在和上述空转耐久试验相同的使用条件下，制作10万张图像，进行实机耐久通纸试验。
(实施例1～21，比较例1～4)<环形金属带的制作·评估>
调制包含硫酸镍、硫酸亚铁、硼酸、氯化钠、糖精钠、丁炔二醇、十二烷基硫酸钠的镍铁合金电镀液。将由不锈钢形成的母型浸渍在该电镀浴中，作为阴极，在浴温40℃、电流密度2～14A/dm2时使镍铁合金电析13～90分钟后，从母型取出，制作由镍铁合金形成的内径φ24mm、厚30μm、长250mm的环形金属带。
在表1中集中示出上述环形金属带的制作条件。
表1

测定得到的镍铁合金形成的环形金属带中含有的铁、硫和碳的含有率。
还有，在涂布分散PFA或FEP等粉末并涂料化后形成的涂布液，干燥、烘焙，形成脱模层3的情况，是在约320～330℃左右的温度下加热，由电铸法制作的镍铁合金形成的环形金属带如果被加热，硬度就会越来越高，而且如果再被加热，在300℃左右存在硬度变低和硬度变大的情形，硬度变小时会变脆，容易裂开，所以为了判断得到的环形金属带的耐热特性，在320℃和330℃进行30分钟的加热处理，测定加热处理后的环形金属带的硬度。
<定影带的制作·评估>
在得到的环形金属带的外周面上，使底层涂料包含在海绵中后，用该海绵在环形金属带的表面上涂布，形成底层涂料层，然后在PFA管的内侧同样形成底层涂料层，和上述环形金属带一起同轴安装在内径基本相同的圆筒状模具上，在PFA管和环形金属带之间，注入液状硅橡胶DY32-561A/B(Toray·杜康宁·silicone社制，商品名)，在200℃在热风循环干燥炉内加热30分钟，使各层同时固化的同时，同时形成由厚300μm的硅橡胶形成的弹性层，和通过粘合层形成在其外周部上的由PFA管构成的厚度30μm的脱模层，得到定影带。
对得到的定影带执行上述空转耐久试验和实机耐久通纸试验。
在表2中集中示出加热器加热方式的带加热方式加热定影装置的空转耐久试验的结果，环形金属带的镍铁合金的铁、硫和碳的含有率的测定结果，加热处理后的环形金属带的硬度测定值。
表2

关于实施例1～21的定影带，加热器加热方式的带加热方式加热定影装置的耐久时间全部都越过耐久时间的规格的500小时，超过了700小时。与此相对的是，在比较例1的定影带中，铁的含有率F(质量％)是1质量％，带的内表面被切削，从而加压辊的旋转转矩变大，所以在150℃小时时停止旋转。在比较例2和3的定影带中，硫的含有率S(质量％)超过0.13质量％，分别在90小时和80小时时，在金属层的中心产生裂纹。在比较例4的定影带中，于90小时时在金属层的中心产生破裂和裂纹。该定影带中，金属层由硫的含有率S为0.040质量％、铁的含有率F为3质量％的镍铁合金构成，但铁的含有率F(质量％)的值小于(85×S+3)(＝6.4质量％)。
对于制造比较例1～4的定影带时使用的环形金属带的镍铁合金，在320℃热处理后的镍铁合金和在330℃热处理后的镍铁合金的硬度差(表示为ΔH(320-330))为80～100，和制造实施例的定影带时使用的环形金属带的镍铁合金相比，提高热处理温度时的硬度下降非常大，这样的镍铁合金形成的环形金属带耐热性低，在制作本发明的定影带时不能使用。
对于在实施例1～21中采用电铸法制作的镍铁合金的铁的含有率F(质量％)和硫的含有率S(质量％)，在图7中示出在纵轴上以铁的含有率F、在横轴上以硫的含有率S进行绘制的结果。
如图7所示，构成实施例1～21的定影带的金属层的镍铁合金都满足上述式(1)和式(2)的关系，如果满足这些关系，则如表2所示，可知金属层的耐热性提高，在320℃热处理后的镍铁合金和在330℃热处理后的镍铁合金的硬度差ΔH(320-330)小。
添加丁炔二醇、增加碳含有率的实施例20、21在空转耐久试验中能够越过700小时。而且，ΔH(320-330)也小，在20以下，可知耐热性高。
另一方面，如果象比较例4那样，碳的量多，碳量超过硫的2倍，则空转耐久试验在90小时在电铸镍铁合金基材的中心产生裂纹。从实施例1～21的碳含有率C质量％和硫含有率S质量％的比率可知，优选碳含有率是硫含有率的0.07～2倍。
在实机耐久通纸试验中(安装加热器加热方式的加热定影装置)，安装实施例1～21的定影带的装置没有任何故障地印刷10万张后，耐久试验结束。另一方面，安装比较例1～4的定影带的装置在一万张以下时，就都在图像中产生紊乱，其中不能通纸。
在电磁感应加热方式的带加热方式加热定影装置的空转耐久试验中，确认安装实施例1～21的定影带的装置都超过了700小时的耐久时间，具有足够的耐热耐久性。另一方面，比较例1～4的定影带的耐久试验在100小时以下，在金属层的中心产生破裂和裂纹。
在安装电磁感应加热方式的带加热方式加热定影装置的实机耐久通纸试验中，安装实施例1～21的定影带的装置没有任何故障地印刷10万张后，耐久试验结束。另一方面，安装比较例1～4的定影带的装置在一万张以下时，就都在图像中产生紊乱，其中不能通纸。
产业上的可利用性利用本发明，能够提供耐磨性、热传导性、薄壁化、耐热性和挠性提高的定影带及安装该定影带的加热定影装置。
本申请要求于2003年12月2日申请的日本专利申请2003-402911的优先权，引用其内容，作为本申请的一部分。
权利要求
1.金属带，其特征在于，该金属带由利用电铸法制造的镍铁合金构成，将该镍铁合金中铁的含有率记为F(质量％)，硫的含有率记为S(质量％)时，该镍铁合金满足由下式表示的关系0.001≤S≤0.13(1)85×S+3≤F≤350×S+3 (2)。
2.权利要求1记载的金属带，其特征在于，硫的含有率S(质量％)为0.02≤S≤0.09。
3.权利要求1记载的金属带，其特征在于，镍铁合金包含碳，该碳的含有率(质量％)是硫的含有率(质量％)的0.07～2倍。
4.定影带，该定影带具有金属层，特征在于，该金属层由利用电铸法制造的镍铁合金构成，将该镍铁合金中铁的含有率记为F(质量％)，硫的含有率记为S(质量％)时，该镍铁合金满足由下式表示的关系0.001≤S≤0.13 (1)85×S+3≤F≤350×S+3 (2)。
5.权利要求4记载的定影带，其特征在于，硫的含有率S(质量％)为0.02≤S≤0.09。
6.权利要求4记载的定影带，其特征在于，镍铁合金包含碳，该碳的含有率(质量％)是硫的含有率(质量％)的0.07～2倍。
7.权利要求4记载的定影带，其中，该定影带具有金属层和脱模层。
8.权利要求7记载的定影带，其中，该定影带在脱模层和金属层之间具有弹性层。
9.权利要求8记载的定影带，其中，弹性层由硅橡胶、氟橡胶或者氟硅橡胶形成。
10.加热定影装置，该装置具有定影带和通过该定影带相互压接的一对压接部件，该定影带的内表面相对于该一对压接部件的一个滑动，利用来自于该定影带的热量，加热定影记录材料上的图像，其特征在于，该定影带是权利要求4～9中任一项记载的定影带。
11.权利要求10记载的加热定影装置，其中，来自上述定影带的热量是由磁通量产生装置产生的磁通量在该定影带的金属层中产生的热量。
12.权利要求10记载的加热定影装置，其中，来自上述定影带的热量是设置在相对于该定影带滑动的压接部件上的加热体产生的热量。
全文摘要
本发明提供耐磨性、热传导性、薄壁化、耐热性和挠性提高的金属带、利用该金属带的定影带、以及具有该定影带的高耐久性、可靠性高的加热定影装置。该金属带的特征在于由利用电铸法制造的镍铁合金构成，将该镍铁合金中铁的含有率记为F(质量％)，硫的含有率记为S(质量％)时，该镍铁合金满足由下式表示的关系0.001≤S≤0.13 (1)
文档编号C22C19/03GK1890611SQ20048003570
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者高桥纯一, 周耀民, 佐佐木浩二, 宫城诚, 新井信弘 申请人:佳能电子株式会社