(57)【要約】【課題】金属層を有する回転体との摺動性の向上。【解決手段】回転体２３が接触しつつ摺動する加熱体２１の面に、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層２１ｆを設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有する回転体と接触する基板において、
前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする基板。
【請求項２】
前記摺動層の有機化合物はＳｉ−Ｆ結合を有するフルオロシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記摺動層の有機化合物はアルコキシシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項４】
前記摺動層のアルコキシシラン系の有機化合物は、パーフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記摺動層の厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の基板。
【請求項６】
前記基板の材質はセラミック、若しくはガラスであることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項７】
金属層を有する回転体と接触する細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体と、を有し、被加熱材を加熱する加熱体において、
前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする加熱体。
【請求項８】
前記摺動層の有機化合物はＳｉ−Ｆ結合を有するフルオロシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
【請求項９】
前記摺動層の有機化合物はアルコキシシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
【請求項１０】
前記摺動層のアルコキシシラン系の有機化合物は、パーフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項９に記載の加熱体。
【請求項１１】
前記摺動層の厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の加熱体。
【請求項１２】
前記発熱抵抗体は前記基板の前記摺動層とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
【請求項１３】
前記発熱抵抗体は前記基板の前記摺動層側の面に設けられ、前記発熱抵抗体には電気絶縁層が被覆されており、前記電気絶縁層を介して前記摺動層が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
【請求項１４】
前記基板に材質はセラミック、若しくは金属であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の加熱体。
【請求項１５】
前記基板は金属製であり、前記摺動層は電気絶縁層を介して前記基板の面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
【請求項１６】
基板と、金属層を有し前記基板と接触する回転体と、前記回転体を加熱するための加熱手段と、前記回転体を挟んで前記基板とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で被加熱材を挟持して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１７】
細長い基板と前記基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体とを有する加熱体と、金属層を有し前記加熱体の基板と接触する回転体と、前記回転体を挟んで前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１８】
前記基板の摺動層と接触しつつ摺動する前記回転体の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の像加熱装置。
【請求項１９】
前記摺動層の有機化合物はＳｉ−Ｆ結合を有するフルオロシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項１８に記載の像加熱装置。
【請求項２０】
前記摺動層の有機化合物はアルコキシシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項１８に記載の像加熱装置。
【請求項２１】
前記摺動層のアルコキシシラン系の有機化合物は、パーフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルシラン系の有機化合物であることを特徴とする請求項２０に記載の像加熱装置。
【請求項２２】
前記摺動層の厚みは１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１７から２１の何れかに記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層を有する回転体と接触する基板、前記基板を備える加熱体および前記加熱体を備える像加熱装置に関するものであり、特に、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置の加熱定着装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する複写機、プリンター等の画像形成装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより加熱定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
近年では、スタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えたフィルム加熱方式の加熱定着装置が実用化されている。フィルム加熱方式の加熱装置の一例が特許文献１に提案されている。
【０００４】
フィルム加熱方式の加熱定着装置で用いられる熱源としては平板のセラミックヒータが一般的である。そのセラミックヒータと加圧ローラとの間に耐熱性樹脂フィルム（以下、定着フィルムと記す）を挟ませて圧接ニップを形成し、その定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を担持させた記録材を通過させることにより加熱定着を行なっている。
【０００５】
この平板のセラミックヒータとしては、特許文献２に提案されている。このヒータはアルミナや窒化アルミなどの平板細長形状をした高絶縁性基板の一面に発熱抵抗体を形成したものであり、その発熱抵抗体はガラス膜で保護されている。定着フィルムはこの保護ガラス膜と摺動するように用いられるか、あるいは、セラミック基板のもう一方の面にガラス膜が形成され、そのガラス膜と定着フィルムが摺動するように用いられる。従って発熱抵抗体の熱はガラス膜を介して定着フィルムに伝達される。
【０００６】
このようなフィルム加熱方式の定着装置を用いたプリンタ、複写機等の各種画像形成装置は、加熱効率の高さや立ち上りの速さにより、待機中の予備加熱の不要化や、ウエイトタイムの短縮化など従来の熱ローラ等を用いて加熱定着させる方式に比べて多くの利点を有している。
【０００７】
さらに、昨今の複写機・プリンタ等の高速化に伴い、加熱定着装置においては従来よりも瞬時の加熱により、記録材上の未定着トナー画像を定着する必要がある。その為に、特許文献３に開示されるように、定着フィルムの基材として、耐熱性樹脂フィルムの代わりに良熱伝導性の薄肉金属スリーブを用いることで、記録材への熱伝達を効率よく達成している。
【０００８】
また、このような薄肉金属スリーブを用いたフィルム加熱方式の定着装置に好適なセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）の例が提案されている。特許文献４に開示されるように、ヒータの金属スリーブとの摺動面に、厚みが３μｍ〜１０μｍのイミド系樹脂の摺動層を塗布することにより、高熱伝導性を維持したままで、耐久を通じて良好な摺動性を満足することが可能となり、金属スリーブ内面の削れやそれに伴うトルクアップを防止している。
【０００９】
また上記ヒータの摺動面に摺動層を設ける構成に類似の技術として、特許文献５に代表されるような電磁誘導加熱方式の加熱定着装置においても、磁性を有する金属製スリーブの内面が定着ニップを形成する為に設けられた平板状の摺動基板と接触する面に、ガラス等の摺動層やイミド系樹脂の摺動層を設け、金属スリーブとの良好な摺動性を得ている。
【特許文献１】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献２】特開平６−５３５６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９７５３号公報
【特許文献４】特開２００３−１３１５０２号公報
【特許文献５】特開平７−１１４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したフィルム加熱方式の加熱定着装置に用いられている加熱体たる従来のヒータには、次に述べるような課題がある。
【００１１】
すなわち、高熱伝導性を達成する為に回転体として薄肉の金属製スリーブを用いる場合、スリーブを滑らかに回転させる為にはスリーブが接触しつつ摺動するヒータの摺動面に高潤滑性、耐磨耗性に優れた摺動層を設ける必要がある。
【００１２】
従来のヒータにおいて金属スリーブとの摺動面に用いられているポリイミド等のイミド系樹脂では、耐久を通じて摺動層が磨耗して無くならないように、少なくとも３μｍ程度の厚みが必要である。一方で金属スリーブの高熱伝導性を損なわない為には可能な限り摺動層は薄いほうが熱のロスが少ない。
【００１３】
画像形成装置の更なる高速化の為には、熱エネルギーの損失を極限まで減らす必要があるにもかかわらず、このように摺動性と高熱伝導性を両立すること、すなわち既存の摺動層をさらに薄くすることは耐久性の観点から不可能である。
【００１４】
また、加熱定着装置の耐久が進むにつれて、イミド系樹脂の摺動層は金属スリーブと摺擦することによって局所的に傷が発生することがある。このような傷が発生した部分は、摺動性を損なうほどの影響は無いが、金属スリーブとヒータの基材部とが直接接触するので、傷の無い部分と較べて熱伝導性が異なる。その結果、ヒータの長手方向に熱伝導ムラが生じ、画像に縦スジが発生する等の問題がある。
【００１５】
このような画像不良を防止する為には、摺擦による局所傷が発生しないようにするか、傷が発生しても熱伝導ムラが目立たないように摺動層を薄くする必要があるが、従来のイミド系樹脂のコート層では不可能である。
【００１６】
また、電磁誘導加熱式の加熱定着装置においても、近年の画像形成装置の高速化や、それに伴う温調温度の上昇により、金属スリーブと摺動板の間に介在させるグリース等の潤滑剤の劣化が著しい。その結果、ガラス製の摺動層を用いる場合は、耐久が増すにつれトルクが高くなったり、またイミド系樹脂の摺動層であっても涸渇したグリス等の汚れ付着が多くなり、トルクアップは避けられない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、金属層を有する回転体との摺動性を向上できる基板を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、金属層を有する回転体に対して抵抗発熱体を有する基板の摺動性を向上できる加熱体を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、上記の加熱体を備える像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る基板の代表的な構成は、金属層を有する回転体と接触する基板において、前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする基板、である。
【００２１】
本発明に係る加熱体の代表的な構成は、金属層を有する回転体と接触する細長い基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体と、を有し、被加熱材を加熱する加熱体において、前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする加熱体、である。
【００２２】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、細長い基板と前記基板の長手方向に沿って設けられている発熱抵抗体とを有する加熱体と、金属層を有し前記加熱体の基板と接触する回転体と、前記回転体を挟んで前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送して被加熱材上の画像を加熱する像加熱装置において、前記回転体が接触しつつ摺動する前記基板の面には、厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層が設けられていることを特徴とする像加熱装置、である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、回転体が接触しつつ摺動する基板の面に、厚みが１μm以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性を有する有機化合物より成る摺動層を設けることにより、基板の摺動層と摺動する回転体の削れを抑制し、回転体が基板に対して滑らかに摺動することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の概略構成模型図である。
【００２６】
本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【００２７】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。この感光ドラム１は、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料をアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基板上に形成して構成されている。
【００２８】
回転する感光ドラム１は、まず初めに、その表面が帯電装置としての帯電ローラ２によって一様に帯電される。本実施例ではマイナスの所定の電位に一様に帯電される。
【００２９】
次に、その回転感光ドラム１の一様帯電面に対して、像露光手段であるレーザースキャナー３から出力される、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光がなされ、感光ドラム１上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３０】
この静電潜像は現像装置４でトナー画像として現像（可視化）される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００３１】
被加熱材としての記録材Ｐはカセット５から給送ローラ６によって取り出され、レジストローラ７に送られる。記録材Ｐは、レジストローラ７によって感光ドラム１の表面に形成されたトナー画像と同期を取られて、感光ドラム１と転写ローラ８とで形成される転写ニップ部に所定のタイミングで搬送される。すなわち、感光ドラム１上のトナー画像の画像形成位置と記録材Ｐの先端の書き出し位置が合致するようにトップセンサ９にて記録材Ｐの先端を検知し、その検知信号に基づいてレジストローラ７による記録材Ｐの搬送タイミングを合わせている。
【００３２】
転写ニップ部において、感光ドラム１のトナー画像は不図示の電源から転写ローラ８に印加される転写バイアスの作用で記録材Ｐに転写される。
【００３３】
感光ドラム１面から分離され、未定着のトナー画像を担持した記録材Ｐは加熱定着装置１０へ搬送され、定着ニップ部で加熱・加圧されてトナー画像が記録材Ｐ上に定着され永久画像となり機外へ排出される。
【００３４】
一方、転写後に感光ドラム１に残留する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置１１により感光ドラム１表面より除去される。
【００３５】
１２は加熱定着装置１０内に設けられたジャムセンサであり、記録材Ｐがトップセンサ９とジャムセンサ１２の間で紙詰まりなどを起こした際に、それを検知する為のセンサである。
【００３６】
（２）加熱定着装置１０
図２は加熱定着装置１０の一例の横断面模型図、図３は正面模型図である。
【００３７】
以下の説明において、各構成部材について長手方向とは記録材搬送方向と直交する方向をいう。また幅または幅方向（短手方向）とは記録材搬送方向における寸法または記録材搬送方向と平行な方向をいう。
【００３８】
本実施例の加熱定着装置１０は、互いに圧接して定着ニップ部Ｎを形成する定着部材２０（アセンブリ）と、加圧部材としての加圧ローラ３０とを基本構成とするフィルム加熱方式、加圧部材駆動方式の所謂テンションレスタイプの像加熱装置である。
【００３９】
１）定着部材２０
定着部材２０は、加熱体としての加熱ヒータ２１と、ヒータを保持する保持手段としての断熱性ステイホルダー２２と、ホルダーにルーズに外嵌させた回転体としての薄肉フィルム状の金属スリーブ２３との組み立て体として構成されている。
【００４０】
以下、各部材について詳述する。
【００４１】
ａ）金属スリーブ２３
金属スリーブ２３としては熱容量の小さな金属製のスリーブが用いられる。詳しくは、クイックスタート性を可能にするために総厚２００μｍ以下の厚みで、耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ(steel use stainless)、Ｍｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ等の純金属あるいは合金を基層（金属層）２３ａとして形成されている。充分な強度を持ち、耐久性に優れた金属スリーブとして、総厚２０μｍ以上の厚みが必要である。よって金属スリーブの総厚としては３０μｍ以上２００μｍ以下が最適である。
【００４２】
またトナーのオフセット防止や記録材Ｐの分離性を確保するために金属スリーブ２３の表層にはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆して離型性層２３ｂを形成してある。被覆の方法としては、金属スリーブ２３の外面に離型性層をディッピングするか、粉体スプレー等の塗布であっても良い。あるいは、チューブ状に形成された樹脂を金属スリーブ２３の表面に被せる方式であっても良い。または、金属スリーブ２３の外面に接着剤であるプライマ層を塗布し、離型性層２３ｂを被覆する方法であっても良い。
【００４３】
ｂ）断熱性ホルダー２２
断熱性ホルダー（以下、ホルダーと記す）２２は、加熱ヒータ１１を保持すると共に、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐ為のものである。金属スリーブ２３側の下面には凹部２２ａが設けられており、この凹部内に加熱ヒータ２１を保持させている。この断熱性ホルダー２２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の加工性に優れた樹脂により形成されている。
【００４４】
ｃ）加熱ヒータ２１
図４は本実施例における加熱ヒータ２１の説明図である。（ａ）は加熱ヒータ２１と背面側の一部切り欠き平面図と通電制御系の説明図、（ｂ）は加熱ヒータ２１の表面側の平面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大横断面図である。
【００４５】
加熱ヒータ（以下、ヒータと記す）２１としてはセラミックヒータを用いている。
【００４６】
２１ａは細長いヒータ基板であり、アルミナや窒化アルミ等のセラミックから成る良熱伝導性、絶縁性のセラミック基板である。セラミック基板（以下、基板と記す）２１ａの厚みは、熱容量を小さくするために約０．５〜１．０ｍｍの厚さが適当であり、幅約１０ｍｍ、長さ約３００ｍｍの長方形に形成されている。
【００４７】
基板２１ａの一方の面（背面）に長手方向に沿って抵抗発熱体としての通電発熱抵抗層（以下、抵抗層と記す）２１ｂが形成される。抵抗層２１ｂはＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）合金や、Ｎｉ／Ｓｎ（ニッケル錫）合金、ＲｕＯ２（酸化ルテニウム）合金等を主成分とするものであり、スクリーン印刷等により、厚さ約１０μｍ、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工した後、焼成工程を経て成型される。抵抗層２１ｂのパターン形状としては、（ａ）のように２本の抵抗層２１ｂを折り返したパターンの他に、長手方向に１本の抵抗層を持つパターンや、複数の抵抗層を並列に併せ持つパターンでも良い。
【００４８】
２１ｃは抵抗層２１ｂに給電を行う給電電極部、２１ｄは給電電極部と抵抗層２１ｂを接続する導電パターンであり、それぞれＡｇやＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）で形成されている。
【００４９】
抵抗層２１ｂは電気絶縁層としての絶縁ガラス層２１ｅによりオーバーコートされる。絶縁ガラス層２１ｅは抵抗層２１ｂと外部導電性部材（不図示）との絶縁性を確保する他、酸化等による抵抗値変化を防ぐための耐食機能、さらに機械的な損傷を防止する役割などをもつ。厚みとしては２０〜１００μｍ程度が適当である。
【００５０】
本実施例のヒータ２１は背面加熱タイプであり、基板２１ａの上記抵抗層１１ｂを具備させた側がヒータ背面側（ａ）であり、その反対側がヒータ表面側（ｂ）である。
【００５１】
２１ｆは摺動層であり、基板２１ａにおいて金属スリーブ２３の内面が接触しつつ摺動する表面に膜状に形成してある。摺動層２１ｆの材料として、撥水撥油性、耐熱性、耐磨耗性、潤滑性を有する有機化合物が用いられる。すなわち、Ｓｉ−Ｆ結合を有するフルオロシラン系の有機化合物や、パーフルオロアルキル基(CF3-(CF2)n-)を有するフルオロアルキルシラン系の有機化合物や、広くはアルコキシシラン系の有機化合物含有層が望ましい。つまり、アルコキシシラン系の有機化合物として、パーフルオロアルキル基(CF3-(CF2)n-)を有するフルオロアルキルシラン系の有機化合物を用いる。
【００５２】
摺動層２１ｆを基板２１ａ表面に形成する際の成膜方法としては、フルオロシラン系やアルコキシシラン系の有機化合物と酸化性ガスを含む反応ガスを気相反応させてシリコーン酸化膜を形成する方法がある。この方法以外にも、フルオロシラン系、アルコキシシラン系の有機化合物を水やアルコール類に溶解させ、酸または塩基とを混合した低粘度の溶液をディッピング、スプレー、スピンコート等の公知の塗布方により可能な限り薄膜に塗布し焼成することで基材表面の水酸基と反応させ、強固に密着させる方法等が考えられる。また、基体との高い反応性により、強固な撥水撥油膜を得る方法として、加水分解性のアルコキシシラン化合物のエマルジョン等を塗布し乾燥させる方法も開発されている（ＵＳＰ第５５５０１８４号）。さらに、水に乳化された加水分解性のアルコキシシラン化合物と、親水親油バランス値の十分に高い乳化剤とを含有させた、反応水性エマルジョンを塗布乾燥し焼成させることで、高熱下においても優れた撥水撥油性を維持できるような塗布方法も開示されている（特開平１０‐１６７７６７）。
【００５３】
上記に示した方法および類似の塗布方法により、基板２１ａの上記表面に厚みが１μｍ以下、より望ましくは１０〜１００ｎｍの厚みを有する摺動層２１ｆを得る。本実施例では、デュポン社製の製品名：テフロンクリアコートを厚み１００ｎｍで形成してこれを摺動層２１ｆとした。
【００５４】
上記ヒータ２１は給電回路２２を介して電源２３から給電電極部２１ｃを通じて抵抗層２１ｂに通電がなされることによる抵抗層の発熱で迅速に昇温する。ヒータ２１の温度は基板２１ａの背面に設けた温度検知手段としてのサーミスタ２４により検知される。サーミスタ２４の検知温度はＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリからなる通電制御部２５へフィードバックされ、通電制御部２５が検知温度に基づいて給電回路２２を選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御してヒータ２１を所定の定着温度（目標温度）になるように加熱・温調する。
【００５５】
２）加圧ローラ３０
加圧ローラ３０は、ＳＵＳ(steel use stainless)、ＳＵＭ(steel use machinability)、Ａｌ等の金属製芯金３１の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層３２からなる弾性ローラである。この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層３３を形成してあってもよい。
【００５６】
３）駆動方法および定着方法
図３において、４０，４１は装置シャーシの手前側と奥側の第１の側板である。４２，４３は装置シャーシの手前側と奥側の第２の側板である。定着部材２０のホルダー２２は長手方向の両端が第１の側板４０，４１に固定支持されている。加圧ローラ３０は定着部材２０の金属スリーブ２３の下方にホルダー２２と平行に対向配置され、芯金３１の長手方向の両端が第２の側板４２，４３に軸受４４，４５を介して回転自在に支持されている。そして、定着部材２０側の第１の側板４０，４１を加圧手段としての加圧バネ（不図示）で第２の側板４２，４３側に付勢し、定着部材２０を加圧ローラ３０に加圧させることで、金属スリーブ２３と加圧ローラ３０との間に記録材Ｐ上の未定着トナー画像の加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。Ｗは記録材Ｐの長手方向に対応する定着ニップ部Ｎの記録材搬送域（通紙域）である。
【００５７】
３４は加圧ローラ３０に回転駆動力を与えるための駆動ギアである。駆動ギア３４は加圧ローラ３０の芯金３１の一端部に設けてあり、回転駆動系Ｍにより回転駆動力を受けて加圧ローラ３０が矢印の反時計方向（図２）へ所定速度（プロセススピード）にて回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動に従動して金属スリーブ２３は矢印の時計方向に回転する。従動回転する金属スリーブ２３とヒータ２１の基板２１ａの摺動状態を図５示す。図に示すように金属スリーブ２３は内面がヒータ２１の基板２１ａの摺動層２１ｆに接触しつつ摺動する。摺動層２１ｆは、撥水撥油性、耐熱性、耐磨耗性、潤滑性に優れた機能を有するため、金属スリーブ２３の内面に滑らかな摺動性を与える。また摺動層２１ｆの厚みが１μｍと薄いため、抵抗層２１ｂから金属スリーブ２３への熱伝達のロスをほとんど無視できる。
【００５８】
ヒータ２１と金属スリーブ２３の間には摺動性を向上するため、耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させている。主として、耐熱性に優れたフッ素系のグリースやシリコーン系のグリースが適している。
【００５９】
そして、加圧ローラ３０と金属スリーブ２３が上記のように回転され、ヒータ２１に通電がなされて所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部Ｎの金属スリーブ２３と加圧ローラ３０との間に未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐを導入し挟持搬送させる（図２）。これにより、金属スリーブ２３を介して付与されるヒータ２１からの熱とニップ部の加圧力により、未定着トナー画像ｔを記録材Ｐに永久固着画像ｔａとして熱圧定着させる。
【００６０】
４）従来ヒータとの比較実験
本実施例で使用したヒータが従来のヒータと比較して、十分な耐久性能を有すること、さらに従来ヒータよりも熱伝導性能や画像品質が優れている点について、以下に示す比較実験により確認した。
【００６１】
（比較実験１）耐久性能の比較
以下に従来のヒータと本実施例のヒータを用いて加熱定着装置の寿命である２０万枚の通紙耐久を行った後の、定着装置の駆動トルクおよび金属スリーブの内面と摺動するヒータの摺動面の外観について比較を行った。耐久後のトルクが低く、外観も良好であれば耐久性能として充分であると判断している。
【００６２】
従来例として使用したヒータは、セラミックヒータの摺動面側にポリイミドをスクリーン印刷で塗工し焼成した、厚みが６μｍと１μｍのヒータと、セラミックヒータ摺動面に摺動層を設けないヒータを比較例として使用した。
【００６３】
また本実施例として使用したヒータには、摺動層として上記のテフロンクリアコートを１００ｎｍの厚みで形成したヒータを使用した。なお、金属スリーブ２３としては厚みが３５μｍのＳＵＳ製スリーブを用いている。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2006267395.tif 000003
【００６５】
以上の結果より、本実施例のテフロンクリアコートヒータは、耐久後のトルクも低く従来例１のヒータと同等の耐久性能を有している。一方で従来例２に示す、厚みが１μｍのポリイミドコートヒータは摺動面にポリイミドの削れが目立ち、駆動トルクも高くなっていることから、ポリイミドコートを単に薄く塗工しただけでは、耐久性能を満足できないことを示している。また、従来例３のコート無しヒータは金属スリーブの削れが目立ち、耐久後のトルクもかなり高いので回転することが不可能であり実用的ではない。
【００６６】
（比較実験２）熱伝導性能の比較
以下に上記（比較実験１）で使用した各ヒータの熱伝導性能を比較する為、ヒータを加熱定着装置に具備させ、ヒータの温調温度を１８０℃に設定した際の、定着ニップ部Ｎ内における金属スリーブ２３の表面温度を確認した。温度測定は熱電対をニップ部内に挟みこむことで計測を行った。
【００６７】
さらに同時にその条件で厚紙上の未定着トナー画像を加熱定着させた後の、トナー画像の定着性を比較した。結果を表２に示す。なお、トナー画像の定着性は文字を指で擦った場合に、文字の欠落が無ければ○、文字が少し欠落すれば△、欠落部分が目立てば×とした。また、画像形成装置のプロセススピード（紙搬送速度）は２００ｍｍ／ｓｅｃに調整して実験を行った。
【００６８】
【表２】
2006267395.tif 000004
【００６９】
以上の結果より、本実施例のクリアコートヒータの場合は、従来例３のコート無しヒータと熱伝導性能はほとんど変わらない事がわかる。すなわち本実施例はコートによる熱エネルギーの損失がほとんど無視できると考えられる。また、従来例１はポリイミドコート層が厚いので金属スリーブの表面温度が低下し定着性が悪く、また従来例２のようにコート層を１μｍにすることで、若干の改善は見られるものの本実施例と比較すれば劣る結果である。
【００７０】
（比較実験３）
上記比較実験１で行った耐久試験の後に従来例１のヒータと本実施例のヒータを用いて、普通紙上にベタ黒およびハーフトーンを全面に画いたベタ画像の加熱定着を行い画像品質を比較した。従来例１のポリイミドコートヒータの場合、コート面上に金属スリーブとの微小な摺擦傷が発生しており、それが原因となってベタ画像上に縦スジとなって現れる画像不良を確認した。これは傷がついた部分と、コートが残っている部分の熱伝導性が異なるので、定着ムラとなって現れることが原因である。
【００７１】
一方、本実施例のクリアコートヒータでは、金属スリーブとの摺擦傷は確認されず、また熱伝導性も優れているので、定着ムラのような画像不良は発生しなかった。
【００７２】
クリアコートはコート厚みが極度に薄い為、ヒータの摺動層側の表面硬度は、ほぼ基材のセラミックの硬度と同じである。従って金属フィルムのような比較的表面の硬い材質が擦れてもコート面が削れる事はなかった。また一方でコート面の摺動性・潤滑性が優れている為に、逆に金属スリーブ内面を削る問題も発生しなかった。
【００７３】
以上に説明した比較実験１、２および３の結果を総合すると、本実施例のクリアコートヒータはコート層が１００ｎｍと薄いにもかかわらず、通紙耐久によってトルクアップもせず良好な摺動性能を有している。
【００７４】
また、熱伝導性能に関しても、コート無しヒータと同等の性能であり、コートによる熱伝導のロスがほとんど無視できる優れた性能を示す。
【００７５】
また、金属スリーブとの摺擦傷も発生しないので定着ムラのような画像品質も発生しない。
【００７６】
このような高熱伝導性と耐久性を両立できるヒータを加熱定着装置に具備させれば、画像形成装置のさらなる高速化に対して性能を発揮できるだけでなく、従来のヒータより温調温度を下げても同じ定着性能を発揮できるので、省エネ省電力の観点からも優れていると言える。
【００７７】
（３）本実施例のヒータの他の発展形態
（表面加熱タイプヒータ）
本実施例の加熱ヒータ２１は背面加熱タイプとして、図４に示すようにセラミック基板２１ａの抵抗層２１ｂとは反対側の面に摺動層２１ｆを設け、この摺動層に金属スリーブ２３を摺擦させている。本実施例の加熱ヒータ２１の発展形態としては表面加熱タイプとして、図６に示すように抵抗層２１ｂの上に設けた絶縁ガラス層２１ｅの上に摺動層２１ｆをコートし、抵抗層２１ｂが定着ニップ部Ｎ側に来るようにして用いることも可能である。
【００７８】
この場合、絶縁ガラス層２１ｅの厚みは、金属スリーブ２３の絶縁性を完全に確保する必要があるため、３０μｍ以上の厚みが必要である。逆に厚すぎると、金属スリーブ２３への熱伝導性を損なうことになるので１００μｍ以下の厚みが適当である。
【００７９】
特に、セラミック基板２１ａとしてアルミナを用いる場合、図６の表面加熱タイプは図４の背面加熱タイプよりも熱伝導効率が優れているというメリットがある。すなわち、熱伝導率で比較すれば、ガラスよりもアルミナの方が優れているが、通常ヒータ２１の強度を持たせるためにアルミナ基板２１ａは０．５〜１．０ｍｍの厚みを有する。それに対して絶縁ガラス層２１ｅとしてのガラスコートは３０〜１００μｍであることから、熱容量を加味した熱抵抗で比較すると、図６のようにセラミック基板２１ａの表面に抵抗層２１ｂを形成した方が熱伝導性に優れた構成となる。
【００８０】
（金属基板ヒータ）
図７に示すヒータ３１はヒータ基板として金属等の導電材を用いたものである。その構成は、金属製の平板である良熱伝導性の金属基板３１ａと、その一方の面に形成された第一の電気絶縁層としての絶縁ガラス層３１ｃと、この絶縁ガラス層の上に形成された通電発熱抵抗層３１ｂ、その上に通電発熱抵抗層３１ｂを覆うように形成された第二の電気絶縁層としての絶縁ガラス層３１ｄと、さらにこの第二の絶縁ガラス層３１ｄの上に金属スリーブ２３との摺動性を向上させるために設けた摺動層３１ｆより成る。
【００８１】
金属板３１ａは、鉄、銅、アルミ、亜鉛等の金属や防錆性に優れたＳＵＳなどの合金などを用いればよい。より望ましくは、絶縁ガラス層３１ｃとの線膨張係数がなるべく近いＳＵＳ４３０などの工業材料を用いれば、焼成時の膨張による反りや割れを防ぐことができる。金属板３１ａの厚みは０．５〜１．０ｍｍの厚みが適当である。各絶縁ガラス層３１ｃ，３１ｄの厚みは、３０〜１００μｍが適当である。その他の各層の厚みは上記に述べたセラミック基板を用いたヒータの場合と同様である。
【００８２】
このような金属製平板を基板３１ａとして用いたヒータ３１は、セラミック基板よりも熱伝導性が優れているので、ヒータ温度を全域に渡って均一にでき、特に長手両端部での温度低下を防止することができる。さらにセラミックよりも破断強度が高いので、ヒータの急激な昇温時に生じる熱応力に対しても、基板の破断等が発生しにくく、また製造工程での基板割れも防止できるので生産性も高めることが出来る。
【００８３】
また、背面加熱タイプとして、図８に示すように金属基板３１ａの通電発熱抵抗層３１ｄとは反対側の面に摺動層３１ｆを設け、その面を金属スリーブ２３と摺動させる構成にすることもできる。この場合、金属スリーブ２３と金属基板３１ａの絶縁性を保つことが必要である。特に画像のオフセット対策等で、金属スリーブ２３にバイアスを印加するような構成では、電流が容易にリークしてしまうので、摺動層３１ｆと金属基板３１ａの間に第三の絶縁ガラス層３１ｅを設ける必要がある。
【００８４】
（摺動基板上へのコート）
本実施例において説明した摺動層２１ｆは、加熱ヒータ２１が金属スリーブ２３と直接接触して摺動する場合において、高熱伝導性と耐久性を両立できる材料として有効であった。
【００８５】
他の応用例として例えば図９に示す電磁誘導加熱式の加熱定着装置のように、定着ニップ部Ｎにおいて金属スリーブ４３が単なる平面状の基板４１と接触するような構成でも、本実施例のクリアコートを基板上に形成することは、摺動性、耐久性、耐汚れ付着性の観点から有効である。
【００８６】
図９において、電磁誘導加熱式の加熱定着装置は、定着部材４０と加圧ローラ３０より構成される。加圧ローラ３０の構成は図２の加圧ローラ３０と同様である為説明を省く。
【００８７】
定着部材４０は、基材４３ａとして電磁誘導発熱性の金属層を有する回転体としての薄肉フィルム状の金属スリーブ４３と、金属スリーブ４３内に挿入配置されたフィルムガイド４２とを有し、このフィルムガイド４２には磁場発生手段としての励磁コイル４４および磁性コア４５と、基板（以下、摺動板と記す）４１が保持されている。４３ｂは金属スリーブ４３の基材４３ａ表面に設けた離型性層である。４６は金属スリーブ４３内に挿入配置された加圧用剛性ステイである。この加圧用剛性ステイ４６でフィルムガイド４２を加圧ローラ３０側に付勢して摺動板４１を金属スリーブ４３を介して加圧ローラ３０に加圧させることにより、金属スリーブ４３と加圧ローラ３０との間に定着ニップ部Ｎを形成している。４７は金属スリーブ４３の内面の温度を検知する為のサーミス等の温度センサである。
【００８８】
上記の加熱定着装置においては、加圧ローラ３０が回転駆動され、それに伴って金属スリーブ４３がフィルムガイド４２の外回りを回転し、励磁回路（不図示）からの励磁コイル４４への給電により発生する交番磁束を磁性コア４５で金属スリーブ４３に導いて金属スリーブの電磁誘導発熱がなされる。そして金属スリーブ４３の温度を温度センサ４７で検知し、その検知温度に基づいて制御部（不図示）により励磁回路の給電制御を行うことで金属スリーブ４３を所定の定着温度（目標温度）になるように加熱・温調する。金属スリーブ４３が所定の定着温度に温調された状態において、定着ニップ部Ｎの金属スリーブ４３と加圧ローラ３０との間に未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐを導入し挟持搬送させることで、金属スリーブ４３から付与される熱とニップ部の加圧力により、未定着トナー画像ｔを記録材Ｐに永久固着画像ｔａとして熱圧定着させる。
【００８９】
このような電磁誘導加熱方式の加熱定着装置において、摺動板４１は金属スリーブ４３との摺動性を向上させる為、従来はポリイミドやアルミナにガラスをコートしたものなど、耐熱性に優れた部材が用いられることが多い。
【００９０】
また、摺動性をより向上させるために、金属スリーブ内面にグリースなどの潤滑材を塗布することが多い。
【００９１】
しかしながらガラスコートでは摺動トルクが依然大きく、またポリイミドはグリース等の汚れ付着性が悪く、耐久性能に問題があった。
【００９２】
特に、電磁誘導加熱方式では、スリーブ内に具備された励磁コイル等の自己発熱等により、スリーブ内の温度が上昇するため、グリース等の耐久劣化が著しい。そのため、摺動板上の離型性、撥水撥油性はより高い性能が要求される。
【００９３】
そこで、図１０に示すように、ガラスやセラミックを基材とした摺動板４１の表面に撥水撥油性、耐熱性、耐磨耗性に優れたクリアコート等の摺動層４１ａを薄くコートすることで、金属スリーブ４３との滑らかな摺動性を確保するとともに、グリースやそこに含まれる油脂等の汚れ付着が抑制されるので、耐久性能の向上を図ることができる。
【００９４】
なお、摺動板４１を用いる加熱定着装置は電磁誘導式に限られるものではなく、熱源が非接触式のハロゲンランプや、ローラータイプのヒータがニップ以外の場所で金属スリーブ内面に接触して金属スリーブを加熱するようなタイプであっても、ニップ部を形成する為に金属スリーブが平板状の摺動板と接触する場合は同様の効果が発揮できる。
【００９５】
以上説明したように、ヒータ２１，３１において基板２１，３１ａの金属スリーブ２３との接触面に厚みが１μｍ以下の、撥水撥油性、摺動性、耐熱性に優れた有機化合物より成る摺動層１１ｆ，３１ｆを設けることにより、金属スリーブ２３内面の削れを抑制し、滑らかに摺動することが可能となる。
【００９６】
特に有機化合物としてフルオロシラン系やアルキキシシラン系の有機化合物を用いれば、基板と強固に密着し摺動層の厚みを１０〜１００μｍ程度に設けても、耐久を通じてトルクアップのしない滑らかな摺動性を維持できる。さらに、摺動層の厚みが薄いことにより、摺動層による熱伝達のロスを無視でき、高熱伝導性を発揮できる。
【００９７】
さらに、電磁誘導加熱方式等の加熱定着装置等で、ヒータとしての機能は有さない基板においても、金属スリーブの内面に接触する摺動板４１に上記有機化合物より成る薄層の摺動層４１ａを設けることにより、長時間の高温下での耐久においてもグリ−スや油脂等の付着の少ない、滑らかな摺動性を確保することが可能となる。
【実施例２】
【００９８】
図１１を用いて本実施例の加熱定着装置を説明する。
【００９９】
図１１は本実施例の加熱定着装置の一例の横断面模型図である。
【０１００】
本実施例の加熱定着装置において金属スリーブ１３以外の構成については実施例１の図２に示す加熱定着装置と同様である為、再度の説明を省略する。
【０１０１】
本実施例では、ヒータ２１の摺動層２１ｆとしてコートした材料と同様のコートを金属スリーブ２３内面に摺動層２３ｃとして設けてある。すなわち、Ｓｉ−Ｆ結合を有するフルオロシラン系の有機化合物や、パーフルオロアルキル基（CF3-（CF2）n-）を有するフルオロアルキルシラン系の化合物や、広くはアルコキシシラン系の化合物含有層を金属スリーブ２３内面にコートする。成膜方法は実施例１のヒータ面へのコート方法と同様である。また、厚みに関しても熱伝導性能をできるだけ損なわないために、１０μｍ〜１００μｍであることが望ましい。
【０１０２】
（実施例１との比較）耐久性能の比較
ヒータ２１の摺動面のみに摺動層２１ｆをコートした実施例１の構成と、ヒータ１１の摺動面と金属スリーブ２３内面の両方に摺動層２１ｆ，２３ｃをコートした実施例２の構成において、加熱定着装置の寿命である２０万枚の１．５倍に相当する３０万枚の通紙耐久を行った際の、定着装置の駆動トルクおよびヒータの摺動面の外観について比較を行った。結果を表３に示す。
【０１０３】
【表３】
2006267395.tif 000005
【０１０４】
以上の結果より、実施例１の（比較実験１）で行った耐久試験の１．５倍に相当する３０万枚の通紙耐久を行っても、本実施例２の構成ではトルクも低い状態で維持しており、また摺動面の外観も良好であった。
【０１０５】
実施例１の構成では、金属スリーブ２３の内面削れが目立ちトルクもアップした。これは、通紙枚数２０万枚を越えるとクリアコートの摺動層２１ｆが、熱劣化や摺擦により機能低下し、やがてセラミック基板と直接接触し始めると金属スリーブ内面の削れが始まると考えられる。
【０１０６】
実施例２のように金属スリーブ２３の内面にも摺動層２３ｃをコートすることによって、摺動層の機能がさらに長時間に渡って維持でき耐久性が格段に向上することがわかる。一方で、金属スリーブ２３の内面にも摺動層２３ｃをコートすることにより、熱伝導性が劣ることも懸念されるが、実施例１の（比較実験２）と同じ熱伝導性能を比較したところ、実施例１の構成とほぼ同じ温度特性を示し、熱伝導のロスが無いことが判った。これは金属スリーブ内面のコート厚みも、１０〜１００ｎｍに制御しているので、コート層厚みによる断熱効果が無視できるほど小さいことを示している。
【０１０７】
また、本実施例では加熱定着器の耐久性向上を目的として、金属スリーブ内面にも摺動層２３ａを設けたが、例えば製品仕様としての加熱定着装置の寿命が短い場合は、金属スリーブ内面のみに摺動層をコートし、ヒータの摺動面にはコートを行わない構成も他の実施形態として考えられる。
【０１０８】
以上説明したように、金属スリーブ２３の内面にも摺動層２３ｃを設けることにより、さらに摺動性を高めることができ、より長時間の耐久においても金属スリーブ２３内面の削れを抑制し、トルクアップの無い加熱定着装置を提供することが可能となる。
【０１０９】
〔その他〕
１）実施例１の加熱定着装置は、ヒータと金属スリーブの間には潤滑剤を介在させたオイル系装置であっても、潤滑剤を介在させないオイルレス系装置であっても同様に効果がある。
【０１１０】
２）本発明の像加熱装置は、実施例の画像加熱定着装置としてばかりでなく、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、記録材上の未定着画像を仮定着させる像加熱装置等としても使用することができる。
【０１１１】
３）本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく本発明の技術思想内の変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】画像形成装置の一例の概略構成模型図である。
【図２】実施例１の加熱定着装置の一例の横断面模型図である。
【図３】実施例１の加熱定着装置の正面模型図である。
【図４】加熱ヒータの説明図である。
【図５】従動回転する金属スリーブとヒータの基板の摺動状態の説明図である。
【図６】表面加熱タイプのセラミックヒータの断面図である。
【図７】表面加熱タイプの金属ヒータの断面図である。
【図８】背面加熱タイプの金属ヒータの断面図である。
【図９】摺動層を設けた摺動板を有する電磁誘導加熱式の加熱定着装置の一例の横断面模型図である。
【図１０】従動回転する金属スリーブと摺動板の摺動状態の説明図である。
【図１１】実施例２の加熱定着装置の一例の横断面模型図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０・・・加熱定着装置、２１，３１・・・加熱ヒータ、
２３，４３・・・金属スリーブ、２３ａ，４３ａ・・・金属層、
２１ａ，３１ａ・・・基板、２１ｂ・・・通電発熱抵抗層、
２１ｅ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ・・・絶縁ガラス層、４１・・・摺動板、
２１ｆ，２３ｃ，３１ｆ，４１ａ・・・摺動層、ｔ・・・未定着トナー画像、
Ｐ・・・記録材
【図１】
2006267395.tif 000006
【図２】
2006267395.tif 000007
【図３】
2006267395.tif 000008
【図４】
2006267395.tif 000009
【図５】
2006267395.tif 000010
【図９】
2006267395.tif 000011
【図１０】
2006267395.tif 000012
【図１１】
2006267395.tif 000013
【図６】
2006267395.tif 000014
【図７】
2006267395.tif 000015
【図８】
2006267395.tif 000016