(57)【要約】【課題】例えばオンデマンド定着装置等の像加熱装置において、薄肉の金属製スリーブがヒータ基板上に設けたイミド系樹脂等の摺動層と摺動して回転する場合に問題となる、摺動層の剥離を防止することができる加熱ヒータおよびこのヒータを用いた像加熱装置を提供する。【解決手段】セラミックヒータ基板１２ａと摺動層１２ｆとの間にアンカー層１２ｇを設け、摺動層とセラミック基板との接着面積を増やし接着性を高めるとともに、金属スリーブが回転する際の摩擦力に対して生じる抗力（せん断力）を、摺動層１２ｆとヒータ基板１２ａとの接着面だけでなくアンカー層１２ｇでも担うことにより摺動層の剥離を抑制する。実施系では、ヒータ基板長手方向に沿って延びた凸形状のガラス層をアンカー層１２ｇとして設け、摺動層１２ｆとの接着性を高めると共に金属製スリーブが回転する際に摺動層１２ｆとヒータ基板１２ａとの接着面に生じるせん断力を抑制する。【選択図】 図１
2015055695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第2の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第2の面の摺動層と接する基板面には、突起が搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第2の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第2の面の摺動層と接する基板面には、窪みが搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とするヒータ。
【請求項３】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、突起が搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とするヒータ。
【請求項４】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、窪みが搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とするヒータ。
【請求項５】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第2の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第2の面の摺動層と接する基板面には複数の島状の突起が周期的に設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とするヒータ。
【請求項６】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第2の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第2の面の摺動層と接する基板面には複数の窪みが周期的に設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とするヒータ。
【請求項７】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、複数の島状の突起が周期的に設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とするヒータ。
【請求項８】
基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、複数の窪みが周期的に設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とするヒータ。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８の何れか１項に記載の突起及び窪みは、搬送方向に対して垂直な方向に沿って周期的に配置され、搬送方向に隣り合う突起及び窪みの列は互いに長手方向の相対位置がずれるようにし、列を合わせると長手方向全域にわたって存在するように配置することを特徴とするヒータ。
【請求項１０】
前記摺動層の厚みは４μm以上、かつ１０μm以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のヒータ。
【請求項１１】
ヒータと、前記摺動層と接触しつつ回転し、金属からなる回転体を有し、請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載のヒータを有することを特徴とする像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置の像加熱装置及びヒータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式による画像形成装置においては、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（定着フィルム）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、未定着トナーを坦持した記録材を通過させることにより加熱定着を行う、いわゆるオンデマンド方式の加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
セラミックヒータは、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通電発熱抵抗体を有し、その通電発熱抵抗体はガラス等の絶縁保護層で覆われている。定着フィルムはこの保護ガラス層と摺動するように用いられるか、あるいは基板のもう一方の面にガラス層を有し、そのガラス層と摺動するように用いられる。定着性フィルムの基材としては、記録材への熱効率を上げるために、良熱伝導性の薄肉の金属スリーブが用いられている。
【０００４】
近年では摺動面の摩擦係数を低減するために、金属スリーブと摺擦する部分にポリイミド、ポリイミドアミド等のイミド系樹脂をコートした摺動層が設けられるようになった。この摺動層としては例えば特許文献１等に提案されている。
【０００５】
このような摺動層を有するヒータでは、金属スリーブとの滑らかな摺動が可能となり、金属スリーブ内面の削れや、それに伴うトルクアップを抑制できる等の利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、昨今では印字速度向上のため、スピードアップを達成しつつ定着性を確保するために、圧接ニップ部での加圧力の増加や、定着温度の上昇が求められており、次に述べるような課題がある。
【０００８】
すなわち、加圧力の増加により、金属スリーブが回転する際に摺動層が受ける摩擦力が増加し、この摩擦力に対して摺動層とセラミック基板との接着面で生じる抗力（せん断力）も増加する。このせん断力を摺動層の接着性だけでは担えきれず、摺動層自体がセラミック基板から剥離してしまう。
【０００９】
また、定着温度の上昇によっても、ヒータと金属スリーブとの間に存在する耐熱性グリース等の潤滑剤の耐久劣化が進み、結果的に摩擦力が増加し、摺動層の剥離を助長してしまう。
【００１０】
摺動層の剥離が生じると剥離部に空隙が生じ、その空隙にグリース等が侵入することにより剥離部の熱伝導率が極端に低下する。このような状態で未定着トナーを坦持した記録材を通過させると、剥離部に対応する位置で局所的な定着不良が起き、出力画像に濃度のムラが生じる等の問題が起きる。また、摺動層の剥離によりセラミック基板が露出すると金属スリーブとの摩擦抵抗が増大するので、駆動トルクが大きくなる他、金属スリーブ内面が磨耗してしまう。
【００１１】
本出願に係る発明の目的は、摺動層が剥離しにくいヒータ及びヒータを具備した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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第２の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第２の面の摺動層と接する基板面には、突起が搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とする。
【００１３】
本出願に係る第２の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第２の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第２の面の摺動層と接する基板面には、窪みが搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
本出願に係る第３の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、突起が搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とする。
【００１５】
本出願に係る第４の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、
前記摺動層と接する前記絶縁層には、窪みが搬送方向に対して垂直方向に途切れることなく連続して設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
本出願に係る第５の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、
前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第２の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第２の面の摺動層と接する基板面には複数の島状の突起が周期的に設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とする。
【００１７】
本出願に係る第６の発明は、基板と、前記基板の第１の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記基板の第２の面に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記基板の第２の面の摺動層と接する基板面には複数の窪みが周期的に設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】
本出願に係る第７の発明は、基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、複数の島状の突起が周期的に設けられており、前記突起の高さは１μｍ以上であり、前記摺動層の厚みは前記突起高さよりも３μｍ以上厚いことを特徴とする。
【００１９】
本出願に係る第８の発明は、基板と、前記基板の第1の面に設けられている通電発熱抵抗層と、前記通電発熱抵抗層を絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の上層に設けられているイミド系樹脂の摺動層を有し、前記摺動層と接する前記絶縁層には、複数の窪みが周期的に設けられており、前記窪みの深さは１μｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、摺動層を具備したヒータにおいて摺動層の剥離を抑制し、例えば、オンデマンド定着装置等の像加熱装置において問題となる、局所的な定着不良による出力画像の濃度ムラ等の発生や、ヒータ基板の露出によるトルクアップを防止することができる加熱ヒータ及び、このヒータを用いた像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用可能な第１の実施例に係るヒータを説明した図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、ヒータの背面図、表面図、断面図であり、（ｄ）は基板に凹形状の窪みを設けた場合の断面図である。
【図２】本発明の像加熱装置を搭載した電子写真式プリンタの概略断面図である。
【図３】本発明の像加熱装置の概略断面図である。
【図４】本発明を適用可能な第２の実施例に係るヒータの断面図である。
【図５】本発明を適用可能な第３の実施例に係るヒータを説明した図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、ヒータの背面図、表面図、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図２は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。
【００２３】
１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。
【００２４】
次に、レーザースキャナ３によって画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で現像、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。可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５と感光ドラム１との圧接部である転写ニップ部に対して給紙カセット６から所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。ここで感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するように、給紙カセット６から給紙された記録材の先端をトップセンサ８にて検知し、タイミングを合わせている。
【００２５】
転写ニップ部に所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置７へと搬送され、加熱定着装置７でトナー像が記録材Ｐに加熱定着され、その記録材Ｐは排紙トレイ上に排紙される。一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置９により感光ドラム１表面より除去される。本実施例で使用した画像形成装置の印字速度は６２枚／分であり、通紙速度は３７２ｍｍ／ｓｅｃである。
【００２６】
（２）加熱定着装置７
図３は加熱定着装置７の概略図である。この加熱定着装置７は互いに圧接して定着ニップ部Ｎを形成する定着部材１０と加圧部材２０とよりなるフィルム加熱方式の加熱定着装置であり、定着フィルム（加熱定着用回転体）としては金属製のスリーブを用いている。
【００２７】
１）定着部材１０
定着部材１０は以下の部材から構成される。
【００２８】
１１は定着フィルムとして用いられる熱容量の小さな金属製のスリーブである。クイックスタート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２０μｍ以上２００μｍ以下が最適である。本実施例ではスリーブ径が３０ｍｍで、総厚が３５μｍのＳＵＳ製金属スリーブを用いた。
【００２９】
オフセット防止や記録材の分離性を確保するために金属スリーブの表層にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）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を形成してある。被覆の方法としては、金属スリーブ１１の外面をエッチング処理した後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よい。あるいは、チューブ状に形成された樹脂を金属スリーブ１１の表面に被せる方式であっても良い。または、金属スリーブの外面をブラスト処理した後に、接着剤であるプライマ層を塗布し、離型性層を被覆する方法であっても良い。
【００３０】
１２は金属スリーブ１１の内部に具備された加熱ヒータであり、金属スリーブ１１の内面に接触することにより定着ニップ部Ｎの加熱を行う。この加熱ヒータの詳細については後述する。
【００３１】
１３は加熱ヒータ１２を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱性のステイホルダーである。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る。
【００３２】
１）加圧部材２０
加圧部材２０は、ＳＵＳ(steel use stainless)、ＳＵＭ(steel use machinability)、Ａｌ等の金属製芯金２１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２２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２３を形成してあってもよい。本実施例で用いた弾性ローラの外径は３０ｍｍであり、弾性層２２の厚みは３．５ｍｍ、硬度（アスカーC硬度）は５７°である。
【００３３】
加圧部材２０は上記の定着部材１０の方向に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要な定着ニップ部を形成するべく十分に加圧されている。本実施例においてニップにかかる総加圧力は１９．０ｋｇ・ｆであり、このときのニップの幅は９．５ｍｍである。
【００３４】
そして、長手方向端部から芯金２１を介して不図示の回転駆動により、矢印の方向に回転駆動される。これにより上記金属スリーブ１１はステイホルダー１３の外側を図の矢印方向に従動回転する。あるいは金属スリーブ１１の内部に不図示の駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動することにより、金属スリーブ１１を回転させる。
【００３５】
未定着トナー画像を担持した記録材Ｐは加熱部材１０と加圧部材２０によって形成される定着ニップ部Ｎ内に搬送され、加熱ヒータ１２から金属スリーブ１１を介して与えられる熱と加圧部材２０による圧力を受けて、未定着トナーは加熱定着される。
【００３６】
加熱ヒータ１２の温度は、ヒータ背面に設置されたサーミスタ等の温度検知手段１４により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされ、ヒータ温度が一定温度（定着温度）になるように加熱・温調される。本実施例では定着温度を２４５℃とした。
【００３７】
さらに、加熱ヒータ１２の背面には不図示のサーモスイッチ等の安全素子が設けられており、温度検知手段や通電制御部の故障によりヒータが過昇温した際にヒータへの通電を遮断するよう構成されている。
【００３８】
また、加熱ヒータ１２と金属スリーブ１１の間には摺動性を向上させるため、耐熱性グリース等の潤滑材を介在させている。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などが適している。
【００３９】
（３）加熱ヒータ１２
図１は本実施例における加熱ヒータ１２の詳細を説明する図であり、（ａ）は加熱ヒータ１２を通電発熱抵抗層形成面（第１の面）側から見た一部切り欠きヒータ平面図、（ｂ）は通電発熱抵抗層形成面側とは反対面（第２の面）側から見た一部切り欠きヒータ平面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大横断面図である。本実施例の加熱ヒータ１２はヒータ基板としてセラミック材を用いたセラミックヒータである。
【００４０】
１２ａはヒータ基板であり、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。本実施例ではセラミック基板１２ａの厚みは０．６ｍｍとし、幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの長方形に形成されている。セラミック基板１２ａの一方の面（第１の面）に長手方向に沿って通電発熱抵抗層１２ｂが形成される。通電発熱抵抗層１２ｂ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。パターンの形状としては、（ａ）のように２本の通電発熱抵抗層１２ｂを折り返したパターンの他に、長手方向に１本の通電発熱抵抗層を持つパターンや、複数の通電発熱抵抗層を並列に併せ持つパターンでも良い。
【００４１】
１２ｃは通電発熱抵抗層１２ｂに給電を行う給電電極部、１２ｄは給電電極部１２ｃと通電発熱抵抗層１２ｂ、及び通電発熱抵抗層同士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。
【００４２】
通電発熱抵抗層１２ｂは絶縁ガラス層１２ｅによりオーバーコートされる。この絶縁ガラス層１２ｅは通電発熱抵抗層１２ｂと外部導電性部材との絶縁性を確保する他、通電発熱抵抗層１２ｂの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。
【００４３】
本実施例の加熱ヒータ１２は背面加熱タイプであり、上記通電発熱抵抗層１２ｂを具備させた側（第１面側）の反対面側（第２面側）が金属スリーブ１１の内面に対向して接触摺動する。１２ｆは金属スリーブ１１の内面と摺動するセラミック基板面（第２面）に設けられた、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂を主成分とする摺動層である。この摺動層は耐熱性、潤滑性、耐磨耗性に優れた機能を有し、金属スリーブ１１との滑らかな摺動性を与える。また、金属スリーブとの摺擦による磨耗に対して十分な厚みを持つことと、熱伝導率の低下を防ぐために摺動層１２ｆの厚みとしては、３〜１０μｍ程度が望ましく、本実施例では摺動層１２ｆの厚みを５．０μｍとした。
【００４４】
１２ｇはセラミック基板１２ａと摺動層１２ｆの間に設けられたアンカー層であり、基板長手方向に沿って延びた凸状のガラス層が短手方向に複数配列するようスクリーン印刷されている。このアンカー層は摺動層１２ｆに内包されているので、金属スリーブ１１との摺擦を考慮する必要がない。そのためアンカー層１２ｇには摺動層１２ｆよりも固く、セラミック基板１２ａとの接着性の高いガラス等を選択することができる。このようにセラミック基板１２ａと摺動層１２ｆとの間にアンカー層を設けることにより、摺動層の接着面積が増加し接着性が向上する。また、金属スリーブ１１が回転する際の摩擦力に対して生じる抗力（せん断力）は、摺動層とセラミック基板との水平な接着面だけでなく、摺動層とアンカー層との接着面でも担うことができ、摺動層とセラミック基板との水平な接着面にかかるストレスが緩和され結果的に摺動層が剥離しにくくなる。
【００４５】
アンカー層１２ｇとしての必要な機能を満たす為に、アンカー層１２ｇの基板垂直方向の高さとしては１μｍ以上、かつアンカー層の高さと摺動層の厚みとには３μｍ以上の差を設けることが望ましい。
【００４６】
すなわち、アンカー層１２ｇの高さを低くしすぎると、金属スリーブ１１が回転する際の摩擦力に対してアンカー層で生じる抗力が減り、基板１２ａとの接着面で生じるせん断力が大きくなり、摺動層１２ｆの剥離が起きてしまう。
【００４７】
例えば、以下の表１にアンカー層１２ｇの高さが０．１〜２．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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摺動層の剥離の有無と、未定着トナーを全面にのせた厚紙を過熱定着させた後の画像の定着性を比較した結果を示す。画像の定着性は、局所的な定着不良により濃度にムラが生じた場合は×、問題ない場合は○とした。なお、このときのアンカー層のパターンとしては、基板長手方向に２００ｍｍ、短手方向に２．０μｍの幅を持たせたガラス層を、短手方向に５０μｍ間隔で配列している。なお、先に述べたように摺動層１２ｆの厚みは下表１の１）〜４）で全て５．０μｍとした。
【００４８】
【表１】
2015055695.tif 000003
【００４９】
アンカー層１２ｇの高さが０．１μｍのヒータでは、摺動層１２ｆの剥離が多数発生し、剥離の発生した部分で定着不良が生じ画像に濃度のムラが出た。また、高さ０．５μｍでも、箇所は少ないが摺動層の剥離が見受けられた。従って、アンカー層の高さとしては、１．０μｍ以上であることが望ましい。
【００５０】
一方で、摺動層１２ｆに対してアンカー層１２ｇが高すぎると、金属スリーブ１１との摺擦により摺動層が磨耗した際アンカー層が摺動層よりも外部に露出してしまう。アンカー層が露出すると、金属スリーブとの摩擦抵抗が増大するので駆動トルクが大きくなる他、金属スリーブ内面が磨耗してしまう。
【００５１】
以下の表２に摺動層の厚みが５．０μｍであり、アンカー層の高さが１．０〜３．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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駆動トルクと摺動層の外観を比較した結果を表に示す。
【００５２】
【表２】
2015055695.tif 000004
【００５３】
以上の結果より、アンカー層１２ｇの高さが３．０μｍ、つまり摺動層１２ｆの厚み５．０μｍより２．０μｍ低いヒータでは、耐久による摺動層の磨耗によってアンカー層が露出してしまい、結果として駆動トルクが大きくなる。従って、アンカー層の高さとしては、摺動層の厚みより３μｍ以上低くするのが望ましく、上記表１の結果と合わせるとアンカー層の高さとしては１μｍ以上で、かつアンカー層の高さと摺動層の厚みとには３μｍ以上の差を設けるのが良い。
【００５４】
本実施例では、摺動層１２ｆの厚みを５．０μｍとしたためアンカー層の高さの上限を２．０μｍとしたが、これに限ることなく摺動層１２ｆの厚みが異なる場合は、その厚みよりも３．０μｍ低い高さまで用いることができる。
【００５５】
また、本実施例ではアンカー層１２ｇとして基板長手方向に沿って延びた凸状のガラス層を短手方向に複数配列しているが、セラミック基板１２ａ自体に凸形状の同様なパターンを形成させて、その上に摺動層をオーバーコートしても良い。
【００５６】
また、図１（ｄ）に示されるように、レーザー加工等により基板長手方向に沿って延びた凹形状の窪みを短手方向に複数設けても同様の効果が得られる。
【００５７】
この際、基板１２ａの窪み深さとしては１．０μｍ以上とするのが望ましい。すなわち、窪みを浅くしすぎると、金属スリーブ１１が回転する際の摩擦力に対して窪みで生じる抗力が減り、基板１２ａとの接着面で生じるせん断力が大きくなり、摺動層１２ｆの剥離が起きてしまう。
【００５８】
例えば、以下の表３に基板１２ａの凹形状の窪み深さが０．５〜２．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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摺動層の剥離の有無と、未定着トナーを全面にのせた厚紙を過熱定着させた後の画像の定着性を比較した結果を示す。画像の定着性は、局所的な定着不良により濃度にムラが生じた場合は×、問題ない場合は○とした。なお、このときの窪み形状のパターンとしては、基板長手方向に２００ｍｍ、短手方向に２．０μｍの幅を持たせた窪みを、短手方向に５０μｍ間隔で配列している。また、以下の表３において、摺動層１２ｆの厚みは１）〜３）で全て５．０μｍである。
【００５９】
【表３】
2015055695.tif 000005
【００６０】
窪み深さが０．５μｍのヒータでは、摺動層１２ｆの剥離が発生し、剥離の発生した部分で定着不良が生じ画像に濃度のムラがあらわれた。従って、基板１２ａの窪み深さとしては、１．０μｍ以上であることが望ましい。
【００６１】
一方で、窪みが深すぎると基板１２ａの強度が低下し基板が割れやすくなってしまう。窪み深さとしては１０μｍ程度で十分であり、それ以上深くすると基板強度が低下する恐れがある。
【００６２】
以上に説明したように、セラミック基板１２ａと摺動層１２ｆとの間にアンカー層１２ｇを設けたり、基板１２ａに窪みを設けることにより、摺動層１２ｆの接着面積が増加し接着性が向上すると共に、金属スリーブ１１が回転する際に摺動層とセラミック基板との接着面で生じるせん断力を抑制することができ、摺動層の剥離が起きにくくなる。
【００６３】
［実施例２］
以下に、本発明の第２の実施例を説明する。本実施例に関する加熱定着装置全体の構成は前記実施例１で示した図３と同様であるため説明を省く。
【００６４】
本実施例を代表する加熱ヒータの横断面図を図４に示す。本実施例の加熱ヒータは表面加熱タイプとして、セラミック基板１５ａの一方の面に通電発熱体層１５ｂを形成し、その上に絶縁ガラス層１５ｅ、さらに摺動層１５ｆを設け、この摺動層と金属スリーブ１１が摺動する。絶縁ガラス層１５ｅにおいて、通電発熱体層１５ｂと反対の面（摺動層１５ｆと接する面）は基板長手方向に沿って伸びた凸形状の突起が短手方向に複数配列したパターンで形成されている。この絶縁ガラス層１５ｅ上に、イミド系の摺動層１５ｆをコートする。
【００６５】
セラミック基板１５ａとして窒化アルミより熱伝導率の低いアルミナ等を用いる場合、上記のような表面加熱タイプのヒータが用いられることが多い。これは、セラミック基板１５ａとしてアルミナ基板を用いる場合、図４の表面加熱タイプのほうが図１の背面加熱タイプよりも熱伝導効率が優れているからである。
【００６６】
本施例のセラミック基板１５ａは厚さ１．０ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの長方形に形成されている。
【００６７】
通電発熱抵抗層１５ｂはＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等をスクリーン印刷により塗工し焼成して形成したものであり、実施例１と同様である。
【００６８】
絶縁ガラス層１５ｅは通電発熱抵抗層１５ｂと外部導電性部材との絶縁性を確保する他、通電発熱抵抗層１５ｂの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。本実施例では絶縁ガラス層１５ｅの厚みは６０μｍとした。
【００６９】
絶縁ガラス層１５ｅの上に設けられた摺動層１５ｆは、実施例１と同様にポリイミド、ポリイミドアミド等のイミド系樹脂からなり、５．０μｍの厚みを持つ。絶縁ガラス層１５ｅの摺動層と接する面は、基板長手方向に沿って伸びた凸形状の突起が短手方向に複数配列したパターンで形成されている。絶縁ガラス層１５ｅにこのような形状を設けることにより、摺動層１５ｆの接着面積が増加し接着性が向上する。また、金属スリーブ１１が回転する際の摩擦力に対して生じる抗力（せん断力）は、摺動層と絶縁ガラス層１５ｅとの水平な接着面だけでなく、凸形状の突起部でも担うことができ、絶縁ガラス層と摺動層の水平な接着面にかかるストレスを緩和し結果的に摺動層１５ｆが剥離しにくくなる。
【００７０】
凸形状の突起の高さとしては、十分なアンカー効果の得られる１．０μｍ以上、かつ摺動層１５ｆからの露出を防ぐために、突起高さと摺動層の厚みとに３μｍ以上の差を設けるのが良い。例えば、以下の表４に絶縁ガラス層１５ｅの凸形状の突起の高さが０．５〜２．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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摺動層の剥離の有無と、未定着トナーを全面にのせた厚紙を過熱定着させた後の画像の定着性を比較した結果を示す。画像の定着性は、局所的な定着不良により濃度にムラが生じた場合は×、問題ない場合は○とした。なお、このときの絶縁ガラス層１５ｅの突起パターンとしては、基板長手方向に２００ｍｍ、短手方向に２．０μｍの幅を持たせた凸形状の突起を、短手方向に５０μｍ間隔で配列している。
【００７１】
【表４】
2015055695.tif 000006
【００７２】
絶縁ガラス層１５ｅの突起の高さが０．５μｍのヒータでは、摺動層１５ｆの剥離が発生し、剥離の発生した部分で定着不良が生じ画像に濃度のムラが出る。従って、絶縁ガラス層１５ｅの突起の高さとしては、１．０μｍ以上であることが望ましい。一方で、摺動層１５ｆに対して絶縁ガラス層１５ｅの突起が高すぎると、金属スリーブ１１との摺擦により摺動層が磨耗した際、絶縁ガラス層の突起が摺動層よりも外部に露出してしまう。絶縁ガラス層の突起が露出すると、金属スリーブとの摩擦抵抗が増大するので駆動トルクが大きくなってしまう。以下の表５に摺動層の厚みが５．０μｍであり、絶縁ガラス層の突起の高さが１．０〜３．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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駆動トルクと摺動層の外観を比較した結果を表に示す。
【００７３】
【表５】
2015055695.tif 000007
【００７４】
以上の結果より、絶縁ガラス層１５ｅの突起の高さが３．０μｍ、つまり摺動層１５ｆの厚み５．０μｍより２．０μｍ低いヒータでは、耐久による摺動層の磨耗によって絶縁ガラス層の突起が露出してしまい、結果として駆動トルクが大きくなる。従って、絶縁ガラス層の突起の高さとしては、摺動層の厚みより３μｍ以上低くするのが望ましく、上記表４の結果と合わせると絶縁ガラス層の突起高さとしては１μｍ以上で、かつ突起高さと摺動層の厚みとには３μｍ以上の差を設けるのが良い。
【００７５】
本実施例では、摺動層１５ｆの厚みを５．０μｍとしたためアンカー層の高さの上限を２．０μｍとしたが、これに限ることなく摺動層１５ｆの厚みが異なる場合は、その厚みより３．０μｍ低い高さまで用いることができる。
【００７６】
また、絶縁ガラス層１５ｅのパターンとしては基板長手方向に沿って延びた凹形状の窪みを短手方向に複数設けてもよい。この際、凹形状の窪み深さとしては、１．０μｍ以上で絶縁ガラス層の厚み以下とするのが望ましい。すなわち、窪みを浅くしすぎると、金属スリーブ１１が回転する際の摩擦力に対して窪みで生じる抗力が減り、絶縁ガラス層１５ｅとの接着面で生じるせん断力が大きくなり、摺動層１５ｆの剥離が起きてしまう。
【００７７】
例えば、以下の表６に絶縁ガラス層１５ｅの凹形状の窪み深さが０．５〜２．０μｍの異なる加熱ヒータを用いて、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摺動層の剥離の有無と、未定着トナーを全面にのせた厚紙を過熱定着させた後の画像の定着性を比較した結果を示す。画像の定着性は、局所的な定着不良により濃度にムラが生じた場合は×、問題ない場合は○とした。なお、このときの窪み形状のパターンとしては、基板長手方向に２００ｍｍ、短手方向に２．０μｍの幅を持たせた凹形状の窪みを、短手方向に５０μｍ間隔で配列している。
【００７８】
【表６】
2015055695.tif 000008
【００７９】
窪み深さが０．５μｍのヒータでは、摺動層１５ｆの剥離が発生し、剥離の発生した部分で定着不良が生じ画像に濃度のムラがあらわれる。従って、絶縁ガラス層１５ｅの窪み深さとしては、１．０μｍ以上であることが望ましい。
【００８０】
一方で、絶縁ガラス層１５ｅの窪みが深すぎると、窪み部におけるガラス層が薄くなり、摺動層が剥離した際に通電発熱抵抗層と摺動する金属スリーブ１１との絶縁性を保てなくなる。絶縁性を維持するためには窪み部でのガラス層の厚さが最低でも５０μｍ程度必要であり、本実施例のようにガラス層の厚さが６０μｍの場合では、窪み深さとしては１０μｍが上限となる。
【００８１】
以上のように、表面加熱タイプのヒータにおいても、本実施例のように絶縁ガラス層１５ｅの摺動層１５ｆと接する面に基板長手方向に沿って延びた凹凸形状が短手方向に複数配列したパターンを形成することにより、摺動層の剥離を抑制することができる。
【００８２】
［実施例３］
以下に、本発明の第３の実施例を説明する。本実施例に関する加熱定着装置全体の構成は前記実施例１で示した図３と同様であるため説明を省く。
【００８３】
図５は本実施例における加熱ヒータ１６の詳細を説明する図であり、（ａ）は加熱ヒータ１６を通電発熱抵抗層形成面（第１の面）側から見た一部切り欠きヒータ平面図、（ｂ）は通電発熱抵抗層形成面側とは反対面（第２の面）側から見た一部切り欠きヒータ平面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う拡大横断面図である。
【００８４】
１６ａは厚さ０．６ｍｍのヒータ基板であり、一方の面に長手方向に沿って通電発熱抵抗層１６ｂが形成されており、この通電発熱抵抗層は絶縁ガラス層１６ｅによりオーバーコートされる。これらヒータの通電発熱体層側の構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省く。
【００８５】
一方、セラミック基板１６ａの通電発熱抵抗層形成面側とは反対面（第２の面）では、金属スリーブとの滑らかな摺動を可能にするために摺動層１６ｆが設けられている。摺動層１６ｆは、実施例１と同様にポリイミド、ポリイミドアミド等のイミド系樹脂であり、厚さは５μｍである。
【００８６】
セラミック基板１６ａと摺動層１６ｆとの間にはアンカー層１６ｇとして、直方体のガラス層が複数個スクリーン印刷されている。本実施例では図５（ｂ）に示すように、基板長手方向に沿って周期的にアンカー層１６ｇを配置し、短手方向に隣り合う列は互いに長手方向の相対位置がずれるように配列している。すなわち、金属スリーブの摺動方向からヒータを眺めたときに、ガラス層１６ｇの存在しない領域が長手方向に沿って存在しないように配列することにより、アンカー層１６ｇの効果が基板長手方向に均一に得られるようにしている。アンカー層の高さとしては、十分なアンカー効果の得られる１．０μｍ以上、かつ摺動層１６ｆからの露出を防ぐために摺動層の厚みよりも３μｍ以上低くするのが望ましい。
【００８７】
このようなアンカー層１６ｇを設けることにより、摺動層１６ｆの接着面積は増え、セラミック基板１６ａとの接着性が向上すると共に、金属スリーブが回転する際に摺動層とセラミック基板との接着面で生じるせん断力も抑制することができ、摺動層が剥離しにくくなる。
【００８８】
本実施例ではアンカー層１６ｇとして直方体のガラス層をセラミック基板１６ａと摺動層１６ｆの間に設けているが、セラミック基板１６ａ自体に凸形状の突起を設け同様なパターンを形成し、その上に摺動層１６ｆをオーバーコートしても良い。
【００８９】
また、セラミック基板１６ａに凹形状の窪みを複数設けても同様の効果が得られる。この際、凹形状の窪み深さとしては、十分なアンカー効果が得られる１．０μｍ以上とするのが望ましい。
【００９０】
また、実施例２で示した表面加熱タイプのヒータに対しても、本実施例で示した凹凸パターンを用いることができる。すなわち、実施例２において絶縁ガラス層の摺動層と接する面に、複数の島上の突起、もしくは窪みを周期的に設けることにより、摺動層を剥離しにくくすることができる。この際、突起の高さとしては、十分なアンカー効果の得られる１．０μｍ以上、かつ摺動層からの露出を防ぐために摺動層の厚みよりも３μｍ以上低くするのが良い。また、窪みの深さとしては十分なアンカー効果の得られる１．０μｍ以上とするのが望ましい。
【００９１】
以上のように、本実施例で示したような形状パターンでアンカー層を設けても、セラミック基板と摺動層との接着面における接着性は向上し、せん断力も抑制することができ、従来例に比べ摺動層の剥離が起きにくくなる。
【符号の説明】
【００９２】
１０・・定着部材
１１・・定着フィルム（金属スリーブ）
１２・・加熱ヒータ
１３・・ステイホルダー
１４・・温度検知素子
２０・・加圧ローラ（加圧部材）
２１・・芯金
２２・・弾性層
２３・・フッ素樹脂離型層
１２（ａ）・・セラミック基板
１２（ｂ）・・通電発熱抵抗層
１２（ｃ）・・給電電極部
１２（ｄ）・・導電パターン
１２（ｅ）・・絶縁ガラス層
１２（ｆ）・・摺動層
１２（ｇ）・・アンカー層
【図１】
2015055695.tif 000009
【図２】
2015055695.tif 000010
【図３】
2015055695.tif 000011
【図４】
2015055695.tif 000012
【図５】
2015055695.tif 000013