(57)【要約】【課題】運転に伴う耐熱性潤滑剤中のフッ素系オイルの減少を抑制して、耐熱性潤滑剤を介したヒータ部材とベルト部材の正常な摩擦状態を長持ちさせる。【解決手段】加圧ローラ４５が定着ベルト４３の外側面に当接して回転すると、ヒータ４１は、セラミック組織面を定着ベルト４３の内側面に摺擦させつつ定着ベルト４３を加熱する。ヒータ４１が固定されたニップ形成部材４２は、付勢部材５２によって加圧ローラ４５に向かって付勢されることで、ヒータ４１と加圧ローラ４５との間に定着ベルト４３を挟み込む。ヒータ４１の摺擦面のセラミック組織面にシリコーン系オイルを塗布して、定着ベルト４３の内側面に塗布されたグリス状のフッ素系潤滑剤と接触しにくくする。これにより、フッ素系潤滑剤の劣化速度が遅くなって定着ベルト４３の鳴き現象が発生しにくくなる。【選択図】図５
2011033653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト部材と、前記ベルト部材の外側面に当接して前記ベルト部材を回転させる駆動部材と、セラミック組織面を前記ベルト部材の内側面に摺擦させつつ前記ベルト部材を加熱するヒータ部材と、前記ヒータ部材の長手方向に沿って配置されて前記ヒータ部材を支持する支持部材と、前記支持部材を前記駆動部材に向かって付勢して前記ヒータ部材と前記駆動部材との間に前記ベルト部材を挟み込む付勢機構とを備え、フッ素系オイルを含むグリス状の耐熱性潤滑剤を前記ヒータ部材と前記ベルト部材の間に介在させた像加熱装置において、
運転温度で非揮発性を示し前記フッ素系オイルに対して非混合性の液体が前記セラミック組織面を覆っていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記液体は、前記運転温度の前記セラミック組織面における分解性が前記フッ素系オイルよりも低いことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記液体は、前記セラミック組織面に対する親和性が前記フッ素系オイルよりも高く、前記ベルト部材の内側面に対する親和性が前記フッ素系オイルよりも低いことを特徴とする請求項２記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記セラミック組織面は窒化アルミニウムであって、
前記液体はシリコーン系オイルであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の像加熱装置。
【請求項５】
セラミック組織面を摺擦面とするように支持部材に固定されたヒータ部材の前記摺擦面にシリコーン系オイルを塗布する第１工程と、
シリコーン系オイルが塗布された前記摺擦面に耐熱性潤滑剤を載せる第２工程と、
前記耐熱性潤滑剤を載せた前記ヒータ部材にベルト部材を組み立てる第３工程と、を有することを特徴とする像加熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側面に潤滑剤が塗布されたベルト部材を用いてトナー画像を担持した記録材の加熱加圧処理を行う像加熱装置、詳しくは、耐熱性潤滑剤を介したヒータ部材とベルト部材の正常な摩擦状態を長持ちさせる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー像を記録材に転写した後に、像加熱装置の加熱ニップで記録材を挟持搬送しつつ加熱することにより、フルカラー又は白黒の画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。ここで、像加熱装置は、未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置の他に、半定着又は定着済み画像を担持した記録材を再加熱して、画像面の仕上がりを調整するための装置も含む。
【０００３】
起動時の立ち上がりが早いクイックスタート方式（あるいはオンデマンド方式）の像加熱装置が実用化されている。特許文献１には、支持部材に固定したヒータ部材に摺擦して回転するフィルム状のベルト部材の外側面に駆動ローラを圧接して記録材の加熱ニップを形成するフィルム加熱方式の定着装置が示される。クイックスタート方式は、ベルト部材の熱容量が少ない分、加熱ニップの温度の立ち上がりが早くなってスタンバイ時に電力供給する必要がないため、従来のローラ加熱方式に比較して総合的な消費電力が少なくて済む。
【０００４】
特許文献１では、熱伝導性の良い窒化アルミニウムの薄板状の基板の背面にヒータパターンを形成したヒータ部材が用いられ、基板の正面、すなわちベルト部材との摺擦面にはガラスコーティングがされている。
【０００５】
特許文献２には、薄板状のセラミック基板の背面にヒータパターンを形成したヒータ部材の製造方法が示される。ここでは、窒化アルミニウム基板のベルト部材に対する摺擦面が樹脂コート層で覆われている。
【０００６】
特許文献３には、ベルト部材の回転に伴うヒータ部材との摺擦の摩擦負荷を軽減するために、フッ素系微粒子とフッ素系オイルを含むグリス状の耐熱性潤滑剤をベルト部材の内側面に塗布することが示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９３３４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１９５０号公報
【特許文献３】特開２０００−３３８８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に示されるように、熱伝導性の良いセラミック材料を用いることで、ヒータパターンをセラミック基板の背面側に配置しても、ベルト部材に対する摺擦面の温度の立ち上がりが早いヒータ部材が得られる。また、温度センサをセラミック基板の背面側に配置しても、ベルト部材の温度変化を速やかに検出できる。このため、ベルト部材の温度変化に対してヒータ投入電力を速やかに調整して、定着ニップの温度の振れを小さくした精密な温度制御が可能となる。
【０００９】
この点、摺擦面を覆ったガラスコーティング層（特許文献１）及び樹脂コーティング層（特許文献２）は、セラミック基板に比較して熱伝導性が低く、ヒータ部材の厚みを増すため、定着ニップの温度調整の応答性が損なわれる。
【００１０】
そこで、ガラスコーティング層や樹脂コーティング層を形成しないセラミック組織面をベルト部材に対して直接摺擦させることが提案された。この場合、窒化アルミニウム基板自体は摩擦係数が高く、非常に固いため、特許文献３に示されるように、ベルト部材の内側面に耐熱性潤滑剤を塗布して、耐熱性潤滑剤層を介してセラミック組織面をベルト部材に摺擦させる必要がある。
【００１１】
しかし、実際にそのような実験を行ったところ、想定した設計寿命に比較して著しく早い段階で、耐熱性潤滑剤を介したヒータ部材とベルト部材の正常な摩擦状態が維持できなくなることが判明した。耐熱性潤滑剤が存在しているにもかかわらず、ヒータ部材とベルト部材との間の摩擦が高まって、運転中に振動や騒音（鳴き）が発生するようになり、定着画像に振動に対応した光沢ムラが発生した。
【００１２】
そこで、そのような異常が発生した時点でヒータ部材とベルト部材の間から耐熱性潤滑剤を採取して分析したところ、耐熱性潤滑剤に占めるフッ素系オイルの割合が減ってフッ素系微粒子の割合が高まっていることが確認された。すなわち、耐熱性潤滑剤のちょう度を高めてグリス状の性質を付与するために添加されているフッ素系微粒子の割合が高まることで、耐熱性潤滑剤の潤滑性能が低下していることが確認された。
【００１３】
本発明は、運転に伴う耐熱性潤滑剤中のフッ素系オイルの減少を抑制して、耐熱性潤滑剤を介したヒータ部材とベルト部材の正常な摩擦状態を長持ちさせることができる像加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の像加熱装置は、ベルト部材と、前記ベルト部材の外側面に当接して前記ベルト部材を回転させる駆動部材と、セラミック組織面を前記ベルト部材の内側面に摺擦させつつ前記ベルト部材を加熱するヒータ部材と、前記ヒータ部材の長手方向に沿って配置されて前記ヒータ部材を支持する支持部材と、前記支持部材を前記駆動部材に向かって付勢して前記ヒータ部材と前記駆動部材との間に前記ベルト部材を挟み込む付勢機構とを備え、フッ素系オイルを含むグリス状の耐熱性潤滑剤を前記ヒータ部材と前記ベルト部材の間に介在させているものである。そして、運転温度で非揮発性を示し前記フッ素系オイルに対して非混合性の液体が前記セラミック組織面を覆っている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の像加熱装置では、フッ素系オイルに対して非混合性を示す非揮発性の液体でヒータ部材のセラミック組織面を覆っているため、耐熱性潤滑剤に含まれるフッ素系オイルがヒータ部材のセラミック組織面に接触しにくい。このため、高温に加熱されたセラミック組織面で発生するフッ素系オイルの分解が抑制されて、耐熱性潤滑剤に占めるフッ素系オイルの割合が低下しにくい。
【００１６】
従って、運転に伴う耐熱性潤滑剤中のフッ素系オイルの減少を抑制して、耐熱性潤滑剤を介したヒータ部材とベルト部材の正常な摩擦状態を長持ちさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】定着装置の構成の説明図である。
【図３】定着装置の制御の説明図である。
【図４】ヒータの構造の説明図である。
【図５】定着ベルトとヒータの界面の状態の説明図である。
【図６】定着ベルトアセンブリの組み立て方法の説明図である。
【図７】シリコーン系オイルの塗布効果の説明図である。
【図８】定着ベルトの鳴きの実験結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、フッ素系オイルに対して非混合性の液体がヒータ部材の摺擦面に検出される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１９】
従って、ベルト部材に加圧ローラを圧接した像加熱装置に限らず、ベルト部材に加圧ベルトを圧接した像加熱装置でも実施できる。
【００２０】
像加熱装置が搭載される画像形成装置は、中間転写ベルト方式、記録材搬送ベルト方式、記録材へ枚葉式にトナー像を転写する方式、タンデム型、１ドラム型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２１】
なお、特許文献１〜３に示される像加熱装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２２】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、中間転写ベルト３１に沿って画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを配置したタンデム型フルカラープリンタである。
【００２３】
画像形成部１０Ｙでは、感光ドラム１１Ｙにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト３１に一次転写される。画像形成部１０Ｍでは、感光ドラム１１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト３１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部１０Ｃ、１０Ｋでは、感光ドラム１１Ｃ、１１Ｋにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト３１のトナー像に重ねて順次一次転写される。
【００２４】
中間転写ベルト３１に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐへ一括二次転写される。記録材カセット２０からピックアップローラ２１により引き出されて分離ローラで１枚ずつに分離された記録材Ｐは、レジストローラ２３で待機し、中間転写ベルト３１のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ送り出される。
【００２５】
二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置４０で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ６３を通じて排出トレイ６４へ排出される。
【００２６】
記録材Ｐの両面に画像を形成する場合、定着装置４０によってトナー像を定着された記録材Ｐは、フラッパ６１によって上方へ案内されて、後端が反転ポイントＲに達したとき、スイッチバック搬送されて表裏反転される。その後、記録材Ｐは、両面搬送路７０を搬送されてレジストローラ２３で待機し、上記の手順で裏面にもトナー像を転写・定着されて片面画像形成と同様の過程をへて他方の面にトナー像を形成されて排出トレイ６４へ排出される。
【００２７】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれに付設された現像装置で用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部１０Ｙについて説明し、他の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについては、説明中の符号末尾のＹを、Ｍ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００２８】
画像形成部１０Ｙは、感光ドラム１１Ｙの周囲に、コロナ帯電器１２Ｙ、露光装置１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、転写ブレード１７Ｙ、クリーニング装置１５Ｙを配置している。感光ドラム１１Ｙは、帯電極性が負極性の感光層を形成した金属円筒で構成され、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００２９】
コロナ帯電器１２Ｙは、感光ドラム１１Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１３Ｙは、帯電した感光ドラム１１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１４Ｙは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、負極性に帯電したトナーで感光ドラム１１Ｙの静電像を反転現像する。
【００３０】
転写ブレード１７Ｙは、中間転写ベルト３１の内側面を押圧して感光ドラム１１Ｙと中間転写ベルト３１との間に一次転写部を形成する。転写ブレード１７Ｙに正極性の直流電圧を印加することにより、感光ドラム１１Ｙに担持されたトナー像が中間転写ベルト３１に一次転写される。
【００３１】
二次転写ローラ３５は、対向ローラ３４との間に中間転写ベルト３１を挟み込んで、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写部Ｔ２は、トナー像を担持した中間転写ベルト３１に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送し、二次転写ローラ３５に正極性の直流電圧を印加することで、中間転写ベルト３１から記録材Ｐへトナー像が二次転写される。
【００３２】
＜定着装置＞
図２は定着装置の構成の説明図である。図３は定着装置の制御の説明図である。図４はヒータの構造の説明図である。
【００３３】
図２に示すように、定着装置４０は、加圧回転体駆動方式のフィルム加熱方式の加熱装置である。ヒータ４１は、加熱部材としてのセラミックヒータである。ニップ形成部材４２は、ヒータ４１を固定支持しており、断面形状が概略円弧状で、図面に垂直方向を長手とする液晶ポリマー等の耐熱性樹脂材料で形成されている。ニップ形成部材４２は、円筒状定着ベルト４３の回転ガイド部材でもある。
【００３４】
ヒータ４１は、ニップ形成部材４２の下面に長手に沿って形成具備させた溝部４２ａにセラミック組織面を下向きに露呈させて嵌め入れて耐熱性接着剤等により固定して配設してある。
【００３５】
定着ベルト４３は、熱を伝達するベルト部材としての円筒状（無端）の耐熱性のベルト部材であり、ヒータ４１を固定したニップ形成部材４２に対してルーズに外嵌させてある。定着ベルト４３は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、厚さをできるだけ薄くすることが好ましい。例えば、５０μｍ以下２０μｍ以上のＳＵＳやＮｉ等の金属基材の内面にＰＩ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等を５〜３０μｍコーティングする一方、外面に、弾性層としてシリコンゴム層、フッ素ゴム層を設けた複合層構造に形成される。また、トナー離型層としてのフッ素樹脂層、具体的にはＰＦＡチューブ層、ＰＴＦＥコート層などを最外層に設けても良い。
【００３６】
ここで、Ｎｉの厚さ４０μｍの金属基材上にシリコンゴム層３００μｍ、最外層にＰＦＡチューブ層３０μｍ、金属基材内面にはヒータの摺動性向上と、金属基材の磨耗を防ぐために、１０μｍのＰＩ層を設けた内径３０ｍｍの定着ベルトを用いている。
【００３７】
ステー４４は、ニップ形成部材４２の内側に配設した梁状の加圧部材であり、ニップ形成部材４２の長手方向の全長を支持して撓みを抑制している。ステー４４の材質としては、両持ち梁としての必要な強度を出すことのできるＳＵＳや鉄などを使うことができる。本実施例においては、厚み３．０ｍｍのＳＵＳを使用している。
【００３８】
加圧ローラ４５は、駆動部材としての耐熱性弾性材料で形成されたローラ部材であり、芯金４５ａの外周面に、シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱ゴム又は耐熱ゴムの発泡体で形成された弾性層４５ｂを配置している。
【００３９】
本実施例においては、直径１１．５ｍｍの鉄製の芯金４５ａの外周に厚さ３．５ｍｍのシリコンゴムの弾性層４５ｂを設け、最外層に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブによる離型層４５ｃを設けている。
【００４０】
図３に示すように、ヒータ４１、ニップ形成部材４２、定着ベルト４３、及びステー４４は、長手方向の両端に配置されたフランジ５１によって相互の位置関係を固定して定着ベルトアセンブリＴＡに組み立てられている。定着ベルトアセンブリＴＡは、ヒータ４１、ニップ形成部材４２、及びステー４４をフランジ５１で組み立てた加圧ユニットＫＵの外周に定着ベルト４３をルーズに保持している。定着ベルト４３の両端は、フランジ５１によって長手方向の移動を拘束される一方、回転方向は両端をフランジ５１に摺擦して回転自在である。
【００４１】
定着ベルトアセンブリＴＡは、ヒータ４１側を下向きにして、加圧ローラ４５に対して平行に配置される。付勢部材５２は、ステー４４の両端を下方に押圧して、ヒータ４１の下面を、定着ベルト４３を介して加圧ローラ４５の上面に、加圧ローラ４５の弾性層４５ｂの弾性に抗して圧接させる。これにより、トナー像を担持した記録材の加熱部としての所定幅の定着ニップ（Ｎ：図２）が形成される。
【００４２】
加圧ローラ４５は、両端をベアリング５３によって回転自在に支持される一方、定着ベルトアセンブリＴＡは、中心の加圧ユニットＫＵの周りを定着ベルト４３が回転自在に支持されている。加圧ローラ４５は、端部に取り付けられたギア５４ａを介して、制御部５０に制御されたモータ５４ｂにより所定の回転周速度にて回転駆動される。加圧ローラ４５の回転駆動による加圧ローラ４５と定着フィルム４３との、定着ニップにおける圧接摩擦力により、円筒状の定着ベルト４３に回転力が作用する。その結果、定着ベルト４３は、ヒータ４１の下向き面に密着して摺動しながら、ニップ形成部材４２に沿って従動回転する状態になる。
【００４３】
すなわち、像加熱装置（４０）では、駆動部材（４５）がベルト部材（４３）の外側面に当接して回転すると、ヒータ部材（４１）は、セラミック組織面をベルト部材の内側面に摺擦させつつベルト部材を加熱する。このとき、支持部材（４２）が、ヒータ部材（４１）のベルト部材（４３）に摺擦する反対側の面を支持している。付勢機構（５２）は、支持部材（４２）を駆動部材（４５）に向かって付勢してヒータ部材（４１）と駆動部材（４５）との間にベルト部材（４３）を挟み込む。
【００４４】
図４の（ａ）に示すように、ヒータ４１は、細長い薄板状のセラミック基板４１１の基板面に発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂが形成された低熱容量の加熱部材である。このため、ヒータ４１は、発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂに対する通電により、長手方向の全体が急峻な立ち上がり特性で昇温する。
【００４５】
本実施例においては、厚み６００μｍのセラミック基板４１１上に二系統の発熱抵抗層４１３ａ、４１３ｂを形成して長手方向の温度分布の調整を可能にしており、これにより、３２４ｍｍの均等加熱長さを確保している。
【００４６】
図４の（ｂ）に示すように、ヒータ４１の摺動面は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のセラミック組織面である。
【００４７】
図４の（ｃ）に示すように、発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂは、厚さ８０μｍのガラスの保護層４１４で覆われている。発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂは、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により細帯状に形成している。発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂの材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を用いても良い。
【００４８】
図３に示すように、温度調整回路５５は、ヒータ４１の背面に設けたサーミスタ５６の検出温度が所定温度に収束するように電源５７からヒータ４１への電力供給を制御する。制御部５０は、温度調整回路５５に温調目標温度を設定し、画像形成装置（１００：図１）の起動・運転の状況に合わせてヒータ４１への電力供給を開始／停止する。
【００４９】
ヒータ４１は、熱伝導性の高いセラミック組織面を熱伝導性の低いガラスや樹脂で覆っていないため、発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂの発熱が速やかに定着ベルト４３へ伝達される。また、記録材の通過による定着ベルト４３の温度低下が速やかにサーミスタ５６によって検出される。このため、定着ベルト４３の温度変化に追従させて速やかに発熱抵抗体層４１３ａ、４１３ｂの発熱量を調整して、定着ニップの温度変動を小さく保つことができる。
【００５０】
＜耐熱性潤滑剤＞
図２に示すように、定着装置４０は、ヒータ４１に通電がなされてヒータ４１が迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態で、定着ニップＮの定着ベルト４３と加圧ローラ４５との間に未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入される。定着ニップＮにおいて、記録材Ｐの画像面が定着ベルト４３の外側面に密着して定着ベルト４３と一緒に定着ニップＮを挟持搬送される。この挟持搬送過程において、ヒータ４１で加熱された定着ベルト４３の熱によって、未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップＮを通過した記録材Ｐは、定着ベルト４３の面から曲率分離して排出される。
【００５１】
定着装置４０は、熱容量の小さい定着ベルト４３を介して記録材Ｐの画像面を加熱するフィルム加熱方式（オンデマンド方式）を採用しているため、熱伝達効率が高く、定着温度の立ち上がりが速い。定着装置４０は、ステー４４に支持されたヒータ４１で加熱された定着ベルト４３と加圧ローラ４５との間で記録材Ｐを挟持搬送させて未定着トナー像ｔを記録材Ｐに加熱溶融定着させる。
【００５２】
このため、定着装置４０の定着ニップＮは、定着性及び、オフセット性（離型性）の観点からある程度以上の力で加圧され、しかも加熱で高温になっている。このため、ヒータ４１と定着ベルト４３とを直接に摺擦させると、定着ニップにおいて貼り付き現像を起こす場合がある。貼り付き現像が発生すると、定着ベルト４３がいわゆるスティックアンドスリップ状態となって可聴音域の摩擦変動が発生して定着ニップから異常音が発生する。また、貼り付き現像がさらに酷くなると、定着ベルト４３を滑らかに送ることができなくなって、定着画像が乱れたり、駆動ローラ４５に過剰なトルクがかかって、記録材Ｐのジャムが発生したりする。
【００５３】
このため、定着装置４０では、定着ベルト４３に耐熱性潤滑剤として耐熱性のフッ素系潤滑剤を塗布しており、フッ素系潤滑剤を介在させた状態で定着ベルト４３とヒータ４１とを摺擦させている。定着ベルト４３の内側面には、ヒータ４１、ニップ形成部材４２との良好な摺動性を確保するために、フッ素系潤滑剤が塗布されている。ベルト部材（４３）は、フッ素系微粒子とフッ素系オイルを含むグリス状の耐熱性潤滑剤が内側面に付着した状態で回転する。
【００５４】
本実施例においては、東レ・ダウコーニング株式会社製の耐熱グリス・ＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標）ＨＰ３００を使用した。
【００５５】
しかしながら、フッ素系潤滑剤の主成分の１つであるフッ素オイルは、定着ニップＮで加熱され、せん断力を受けると、徐々に増ちょう剤として混合されているフッ素系微粒子（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン）から分離し、ヒータ４１の熱によって蒸発や熱分解が促進されて失われる。このため、運転時間の累積に伴って次第にフッ素系潤滑剤が劣化して潤滑性能が低下し、前述のスティックアンドスリップによる異常音や振動が発生するようになる。そして、異常音や振動が発生するようになると、出力画像に影響が出る前に定着装置４０は新品交換されるため、メンテナンスコストの増大や画像形成装置の稼働率の低下を招いてしまう。
【００５６】
ところで、このようなフッ素系潤滑剤の劣化は、ヒータ４１の摺動面にガラスコーティングがされていた従来の定着装置でも発生していた。しかし、ヒータ４１のセラミック組織面にガラスコーティングがされていない図２の構成の場合、ガラスコーティングがされている場合よりもごく早い段階で異常音や振動が発生するようになることが判明した。
【００５７】
そこで、以下の実施例では、ヒータ４１のセラミック組織面に対するフッ素系潤滑剤の接触機会を減らすことで、フッ素系潤滑剤の劣化進行を遅らせ、潤滑性能の低下に起因する異常音や振動が起こり難い長寿命な定着装置を提供する。
【００５８】
＜実施例１＞
図５は定着ベルトとヒータの界面の状態の説明図である。図６は定着ベルトアセンブリの組み立て方法の説明図である。図５中、（ａ）はヒータにシリコーン系オイルを塗布した場合、（ｂ）は塗布していない場合である。
【００５９】
実施例１では、フッ素系オイルに対して非混合性を示す非揮発性の液体としてシリコーン系オイルを使用した。ヒータ４１の定着ベルト摺動面にシリコーン系オイルが含浸されている。シリコーン系オイルは、耐熱性に優れ、フッ素系オイルと混じり難く、攪拌混合しても放置すると明白な分離性を示す。このため、シリコーン系オイルは、フッ素系オイルがヒータ４１のセラミック組織面に接触する機会を減らすことができ、フッ素系潤滑剤からフッ素系オイルが分離するのを妨げてフッ素系潤滑剤の劣化を遅らせるのに適している。
【００６０】
すなわち、フッ素系潤滑剤の劣化を引き起しているフッ素系オイルの分離現象の原因としては、ヒータ４１のセラミック組織面に点在する微小孔へフッ素系オイル成分が吸われるためと考えられている。ここで、フッ素系オイル自身は、２００℃以下の運転温度であれば分子構造が非常に安定して分解されにくい物質である。しかし、セラミック組織面の微小孔に吸われて表面積が拡大した状態で高温の金属原子に接触すると、その触媒作用によってフッ素系オイルの分子構造が分解されて沸点が低下し、徐々に蒸発して失われると考えられている。
【００６１】
そこで、実施例１では、ヒータ４１のセラミック組織面の無数の微小孔へ、フッ素系オイルよりも分解されにくい液体を予め吸わせておくことで、微小孔へフッ素系オイルが吸われる余地を減らしている。定着ニップＮの運転温度のセラミック組織面における分解性がフッ素系オイルよりも低い液体を用いている。微小孔の壁面を分解されにくい液体で覆っておくことで、フッ素系潤滑剤のフッ素系オイルに対する接触機会を減らして分解を抑制する。セラミックヒータの表面に存在する微小孔にフッ素系潤滑剤のフッ素系オイル成分が吸われにくくすることで、フッ素系オイルを含むフッ素系潤滑剤の劣化に起因する定着装置４０の搬送性能の低下を遅らせる。搬送性能の低下が引き起こす、異常音や定着画像の乱れ、記録材のジャムを防止して、長期に渡り高品質な画像を形成できるようにして、フッ素系潤滑剤の劣化起因の不良が起こり難い長寿命な定着装置４０を実現する。
【００６２】
図５は、図２のヒータ４１近傍の定着ニップＮの拡大された断面を模式的に示している。図５の（ａ）に示すように、ヒータ４１は、定着ベルト４３に対する摺動面の反対側の面に発熱抵抗体層４６を設けている。そして、ヒータ４１の表面にはシリコーン系オイル４７が含浸された層があり、ヒータ４１と定着ベルト４３の間にフッ素系潤滑剤４８が塗布されている。このため、ヒータ４１側と定着ベルト４３側の摺擦界面は、シリコーン系オイル４７が含浸された層とフッ素系潤滑剤４８との間に形成されて、フッ素系潤滑剤４８は、ヒータ４１のセラミック組織面に接触しにくくなっている。
【００６３】
なお、画像形成を累積した状態でニップ形成部材４２を取り外すと、定着ベルト４３の回転方向におけるヒータ４１の表面の上流側と下流側とにはフッ素系潤滑剤４８の堆積が観察される。このため、この部分ではフッ素系潤滑剤４８がヒータ４１側と定着ベルト４３側とに分割されて摺擦界面を形成していると推察される。
【００６４】
また、シリコーン系オイル４７は、ヒータ４１のセラミック組織面の微小孔を埋める機能を持てば十分と考えられる。しかし、ヒータ４１に押し付けられたフッ素系潤滑剤４８とセラミック組織面上で混練されることを考えると、セラミック組織面に対してはフッ素系潤滑剤４８と同等かそれ以上の親和性を持つことが好ましい。シリコーン系オイル（液体）４７がセラミック組織上でフッ素系オイルに置き換わらないためである。
【００６５】
また、シリコーン系オイル（液体）４７が練り込まれたフッ素系潤滑剤が定着ベルト４３の内側面にも擦り付けられることを考えると、フッ素系オイルは、定着ベルト４３の内側面に対する親和性がシリコーン系オイル４７と同等かそれ以上であることが望ましい。ただし、シリコーン系オイル４７の塗布量はごくわずかであるため、フッ素系オイルの親和性が低い場合でも、シリコーン系オイルが定着ベルト４３の内側面を覆ってフッ素系潤滑剤４８の付着を妨げることはないと考えられる。
【００６６】
図５の（ｂ）に示すように、これに対して、ヒータ４１の表面にシリコーン系オイルが含浸されていない場合、ヒータ４１側と定着ベルト４３側の摺擦界面は、ヒータ４１とフッ素系潤滑剤４８との間に形成される。そして、フッ素系潤滑剤４８は、ヒータ４１のセラミック組織面に常時接触している。正確に言えば、ヒータ４１の表面にフッ素系潤滑剤４８の一部が保持される一方、定着ベルト４３の表面にもフッ素系潤滑剤４８が保持されている。そして、定着ベルト４３の回転に伴ってヒータ４１の表面に保持されたフッ素系潤滑剤４８がヒータ４１の高温のセラミック組織面で混練を受ける。このため、フッ素系潤滑剤４８から分離したフッ素系オイルがセラミック組織面の微小孔に吸われて、フッ素系潤滑剤４８の潤滑性能が低下する。
【００６７】
図６の（ａ）に示すように、定着装置４０の製造方法において、第１工程では、セラミック組織面を摺擦面とするようにニップ形成部材４２に固定されたヒータ４１部材の摺擦面の全面に、刷毛を用いてシリコーン系オイルが塗布される。このとき、余分なオイルは端部を回って定着ニップＮに侵入する可能性があるため、余分なオイルを不織布で拭き取ってもよい。
【００６８】
第２工程では、シリコーン系オイルが塗布された摺擦面に、ディスペンサを用いてフッ素系潤滑剤４８が帯状に載せられる。第３工程では、フッ素系潤滑剤４８を載せたヒータ４１を定着ベルト４３に挿入した後に、下方から定着ベルト４３の内側面に垂直に押し付けた。このようにして、ニップ形成部材４２に固定されたヒータ４１に定着ベルト４３が組み立てられ、その後、定着装置（４０：図２）に組み立てて運転することにより、定着ベルト４３の内側面の全体にフッ素系潤滑剤４８を薄く塗り広げた。
【００６９】
実施例１では、ヒータ４１の発熱抵抗体層（４１３ａ、４１３ｂ：図４）と逆側全面にシリコーン系オイルＫＦ９６５−１０００ＣＳを刷毛で４０ｍｇ程度均一塗布した。その後、その上に耐熱グリス・ＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標）ＨＰ３００を１ｇ塗布した。
【００７０】
実施例１において、シリコーン系オイルとは、主鎖がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）で構成されているオイルを指している。また、実施例１では、シリコーン系オイルの一例として、信越化学工業株式会社のジメチルシリコーンオイル（ＫＦ９６５−１０００ＣＳ）を使用した。
【００７１】
ここで、フッ素系オイルと混じるかどうかは、容器にフッ素系潤滑剤とシリコーン系オイルを等量ずつ入れて攪拌した後、静置して、両者が分離するか否かで簡易的に調べることができる。実施例１におけるフッ素系オイルＨＰ３００とシリコーン系オイルＫＦ９６５−１０００ＣＳは、等量ずつ混ぜ合わせても数分で分離してしまう。
【００７２】
そして、フッ素系オイルＨＰ３００と混ざらない性質をもつシリコーン系オイルをヒータ４１のセラミック組織面の微小孔に満たすことで、ヒータ４１にフッ素系オイルがしみ込み難くなる。従って、課題であったヒータ４１へフッ素系潤滑剤のオイル成分のしみ込みを防ぎ、オイル成分が減少する事による、フッ素系潤滑剤の潤滑性低下を防ぐことができる。
【００７３】
なお、ＫＦ９６５以外の他のシリコーン系オイルにおいても、ヒータ４１の加熱に耐え得る２００℃以上の耐熱性を有しており、上記のフッ素系オイルと混じらなければ実施例１と同様な効果を発揮する。
【００７４】
＜実施例１の効果＞
図７はシリコーン系オイルの塗布効果の説明図である。図８は定着ベルトの鳴きの実験結果の説明図である。
【００７５】
実施例１におけるシリコーン系オイルの効果を説明する。以下の説明において、ヒータ４１は窒化アルミニウム・セラミックヒータ、シリコーン系オイル４７はＫＦ９６５−１０００ＣＳである。フッ素系潤滑剤４８はＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標）ＨＰ３００であって、主成分はフッ素系オイルとＰＴＦＥパウダーである。
【００７６】
図７に示すように、ヒータ４１がシリコーン系オイル４７又はフッ素系潤滑剤４８のフッ素オイルを吸うことによって起こる重量増加を調べた。ヒータ４１の摺擦面の全面にフッ素系潤滑剤４８（ＨＰ３００）単体、シリコーン系オイル４７（ＫＦ９６５）単体、及び、シリコーン系オイル４７（ＫＦ９６５）の上にフッ素系潤滑剤４８（ＨＰ３００）を塗布したものとで３パターンの試料を作成した。各試料は、２５０℃で２時間加熱後にヒータ４１からシリコーン系オイル４７ＨＰ３００とフッ素系潤滑剤４８を不織布で拭って除去した。図７中の各数値は、その後のヒータ４１の重量を測定して塗布前の乾燥重量を差し引いた差分値である。この差分値をヒータ４１へオイル分が浸透した量と仮定している。
【００７７】
図７によると、ヒータ４１に先にシリコーン系オイル４７を含浸することで、ヒータ４１に含浸されるフッ素オイルの量（すなわちフッ素系潤滑剤４８の重量減少量）が４割程度に減ることが確認された。
【００７８】
図８に示すように、図１に示す画像形成装置１０において、実施例１の定着装置４０と従来例及び比較例の定着装置とを比較する実験を行った。実施例１の定着装置４０は、シリコーン系オイル４７（ＫＦ９６５）の上にフッ素系潤滑剤４８（ＨＰ３００）を塗布した。従来例の定着装置４０は、ヒータ４１に直接にフッ素系潤滑剤４８（ＨＰ３００）を塗布した。比較例１の定着装置４０は、ヒータ４１にシリコーン系オイル４７のみを塗布した。比較例２の定着装置４０は、ヒータ４１にフッ素系潤滑剤４８の増ちょう剤（ＰＴＦＥパウダー）のみを塗布した。
【００７９】
そして、実際に連続コピー（画像形成）を行って、累積画像形成枚数の各段階で空運転を行って定着ベルト４３の回転速度を低下させる実験を行い、定着ベルト４３に鳴き現象が確認される回転速度を測定した。図８の横軸は、それぞれの定着装置４０が稼動した時間を、Ａ４用紙を連続コピーした枚数に換算した値である。図６の縦軸は、フッ素系潤滑剤４８のフッ素オイルが減少して潤滑性能が落ちた場合に不具合として発生する異音の発生速度をまとめたものである。
【００８０】
すなわち、一般的に定着ベルト４３の回転速度が低いほど鳴き現象は発生し易くなり、フッ素系潤滑剤４８の潤滑性能が低下すると、鳴き現象が発生する回転速度の上限が高くなる。鳴き現象の異音は、定着ベルト４３とヒータ４１との間の摺動性の低下により、定着ベルト４３が低音で鳴くような音がする。この現象を定着ベルト４３の鳴きと定義している。定着ベルト４３の鳴きは、累積画像形成枚数が増えるに従って、徐々に速いスピードで鳴くようになる。図８の各測定点は、定着ベルト４３の回転速度を定着ベルト４１の温度一定の条件で、徐々に遅くしていった場合に鳴き始める定着ベルト回転速度をプロットしている。
【００８１】
図８に示すように、累積画像形成枚数が増えると、徐々に定着ベルト４３の鳴きが発生する定着ベルト速度が速くなっていく。ここで、画像形成装置１０が選択可能な複数段階のプロセススピードのうち最も低い８０ｍｍ／ｓｅｃを鳴き現象の判断基準として図８において破線で示す。
【００８２】
すると、定着ベルト４３に鳴き現象が発生するまでに定着できるＡ４サイズ記録材の枚数は、従来例では１７万枚だったのに対し、実施例１においては２８万枚と約６０％増える（寿命が伸びる）ことが確認された。
【００８３】
また、比較例１（□）、比較例２（×）では、定着ベルト４３の鳴き現象の抑制効果がほとんど無いことから、定着ベルト４１の鳴き現象に対して効果があるのはフッ素系潤滑剤４８の主成分であるフッ素系オイルである。
【００８４】
従って、実施例１のようにヒータのセラミック組織面にフッ素系潤滑剤が直接接触する場合、摺擦面にシリコーン系オイルを含浸させることが有効である。フッ素系潤滑剤のフッ素オイルがセラミック組織面に染み込んでフッ素系潤滑剤から分離することを防ぐことで、フッ素系潤滑剤の潤滑性能を保ち易くなり、長期にわたりヒータと定着ベルトとの摺動性を保てる。その結果、異音や画像の乱れ、駆動部の破損といった不具合が起きにくい定着装置を提供する事ができる。
【符号の説明】
【００８５】
４０  定着装置、４１  ヒータ、４２  ニップ形成部材、４３  定着ベルト
４４  ステー、４５  加圧ローラ、４６  発熱抵抗体層
４７  シリコーン系オイル、４８  フッ素系潤滑剤
Ｐ  記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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