(57)【要約】【課題】  金属スリーブを用いる像加熱装置において、スリーブと内面から接触する加熱ヒータ或いは基板と、金属スリーブの摺動性を向上させるとともに、グリース等の汚れ付着を防止する。またスリーブへの高熱伝導性を確保するような構成を提供する。【解決手段】  加熱ヒータと内面から接触する金属スリーブの内面に厚みが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を設ける。特に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、厚みを10〜100μmに設けることで、高熱伝導性を保ちつつ耐久を通じて滑らかな摺動性を維持できる。【選択図】  図４
2008139777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と接触しながら回転する金属層を有する像加熱用フィルムにおいて、
前記基板と接触する面には、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が設けられていることを特徴とする像加熱用フィルム。
【請求項２】
請求項1において、前記摺動層は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像加熱用フィルム。
【請求項３】
請求項1において、前記摺動層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像加熱用フィルム。
【請求項４】
請求項3において、前記アルコキシシラン系の有機化合物より成る摺動層は、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像加熱用フィルム。
【請求項５】
請求項1〜4において、前記摺動層の厚みは10nm以上100nm以下の範囲であることを特徴とする像加熱用フィルム。
【請求項６】
請求項1〜5において、前記基板はセラミックを基体とするヒータであることを特徴とする像加熱用フィルム。
【請求項７】
請求項１〜6において、前記摺動層には、フィラーが混入させてあることを特徴とする像加熱用フィルム。
【請求項８】
請求項１〜7において、前記フィルムの内面粗度Raが0.05μm以上0.5μm以下であることを特徴とする像加熱用フィルム。
【請求項９】
基板と、前記基板と接触しながら回転する金属層を有する像加熱用フィルムと、前記フィルムを加熱するための加熱手段とから成る像加熱装置において、
前記フィルムの前記基板と接触する面には、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が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１０】
請求項9において、前記摺動層は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像加熱装置。
【請求項１１】
請求項9において、前記摺動層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像加熱装置。
【請求項１２】
請求項11において、前記アルコキシシラン系の有機化合物より成る摺動層は、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像加熱装置。
【請求項１３】
請求項9〜12において、前記摺動層の厚みは10nm以上100nm以下の範囲であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１４】
請求項9〜13において、前記基板はセラミックを基体とするヒータであることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１５】
請求項9〜14において、前記摺動層には、フィラーが混入させてあることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１６】
請求項9〜15において、前記像加熱フィルムの内面粗度Raが0.05μm以上0.5μm以下であ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、「電子写真式や静電記録式等の記録方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置」の加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置及びその像加熱装置内部に用いられる像加熱用フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用する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。熱ローラ方式の熱源としては定着ローラの金属中空芯金の内部に設けたハロゲンランプが一般的であり、その輻射熱を利用して、芯金内部から伝わる熱を利用し記録材上のトナーを溶融させる。定着ローラの中空芯金に機械的強度を持たせるためには肉厚が0.5mm〜4.0mm程度必要であり、大きな熱容量を有する。そのため、スタンバイ時でもハロゲンランプに電力供給し、定着ローラを予備加熱しておく必要がある。
【０００３】
一方で、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は、例えば特開昭63-313182号公報・特開平2-157878号公報・特開平4-44075号公報・特開平4-204980公報等に提案されている。フィルム加熱方式では、セラミックヒータと加圧ローラとの間に耐熱性樹脂より成るフィルム（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画像を荷担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。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、スタンバイ時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。
【０００４】
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を定着する必要がある。その為に、例えば特開平10-319753号公報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。
【０００５】
このような薄肉金属スリーブを用いた定着フィルムが、加熱ヒータと滑らかに摺動する為には、金属スリーブと加熱ヒータの接触部分に何らかの摺動手段が必要である。例えば特開2003-131502公報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。
【０００６】
また、クイックスタート性に優れた加熱効率の高い像加熱方法として、特開平7-114276号公報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、定着フィルムとして磁性を有する薄肉の金属製スリーブを用いている。この場合、例えば特開2001-341231に示すように、金属スリーブ内面に厚みが5μm〜100μmのポリイミド等の樹脂層を設けることにより、定着フィルムと接触する摺動板との滑らかな回転を達成している。
【特許文献１】特開昭63-313182号公報
【特許文献２】特開平2-157878号公報
【特許文献３】特開平4-44075号公報
【特許文献４】特開平4-204980号公報
【特許文献５】特開平10-319753号公報
【特許文献６】特開2003-131502号公報
【特許文献７】特開平7-114276号公報
【特許文献８】特開2001-341231号公報
【特許文献９】USP第5550184号公報
【特許文献１０】特開平10‐167767号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、定着フィルムに金属製スリーブを用いたフィルム加熱方式の加熱定着装置には、次に述べるような課題がある。
【０００８】
すなわち、金属スリーブを滑らかに回転させる為には、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。従来のヒータ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り、その為には熱伝達の障壁となるヒータの摺動層をさらに薄くする必要がある。しかしながら、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。
【０００９】
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、金属スリーブと加熱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良くなる。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。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。
【００１０】
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。金属スリーブ内面にポリイミド等の摺動層を設けた構成でも、耐久により涸渇したグリー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。
【００１１】
そこで、本発明に係る目的は、金属スリーブを用いるフィルム加熱方式や電磁誘導加熱方式において、金属スリーブが接触する加熱ヒータあるいは摺動基板との滑らかな摺動性を確保し、且つ熱伝導のロスや、グリース等の汚れ付着をも抑制することが可能な手段および、その手段を有する像加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は下記の手段構成を特徴とする。
【００１３】
（1）基板と接触しながら回転する金属層を有する像加熱用フィルムにおいて、前記基板と接触する面には、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が設けられていることを特徴とする像加熱用フィルム。
【００１４】
（2）前記（1）において、前記摺動層は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像加熱用フィルム。
【００１５】
（3）前記（1）において、前記摺動層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像加熱用フィルム。
【００１６】
（4）前記（3）において、前記アルコキシシラン系の有機化合物より成る摺動層は、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像加熱用フィルム。
【００１７】
（5）前記（1）〜（4）において、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像加熱用フィルム。
【００１８】
（6）前記（1）〜（5）において、前記基板はセラミックを基体とするヒータであることを特徴とする像加熱用フィルム。
【００１９】
（7）前記（1）〜（6）において、前記摺動層には、フィラーが混入させてあることを特徴とする像加熱用フィルム。
【００２０】
（8）前記（1）〜（7）において、前記フィルムの内面粗度Raが0.05〜0.5μmあることを特徴とする像加熱用フィルム。
【００２１】
（9）基板と、前記基板と接触しながら回転する金属層を有する像加熱用フィルムと、前記フィルムを加熱するための加熱手段とから成る像加熱装置において、前記フィルムの前記基板と接触する面には、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が設けられていることを特徴とする像加熱装置。
【００２２】
（10）前記（9）において、前記摺動層は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像加熱装置。
【００２３】
（11）前記（9）において、前記摺動層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像加熱装置。
【００２４】
（12）前記（11）において、前記アルコキシシラン系の有機化合物より成る摺動層は、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像加熱装置。
【００２５】
（13）前記（9）〜（12）において、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像加熱装置。
【００２６】
（14）前記（9）〜（13）において、前記基板はセラミックを基体とするヒータであることを特徴とする像加熱装置。
【００２７】
（15）前記（9）〜（14）において、前記摺動層には、フィラーが混入させてあることを特徴とする像加熱装置。
【００２８】
（16）前記（9）〜（15）において、前記像加熱フィルムの内面粗度Raが0.05〜0.5μmあることを特徴とする像加熱装置。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、像加熱フィルムとして用いる金属スリーブの加熱ヒータとの接触面に、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を設けることにより、スリーブ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。特に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、金属スリーブ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。また、摺動層にフィラーを添加し、金属スリーブの内面粗度Raを0.05〜0.5の範囲にコントロールすることで、金属スリーブと加熱ヒータ間に介在させる潤滑材としてのグリースが潤滑しやすくなり、スティックスリップ等の発生しない滑らかな回転を与えることが可能となる。
【００３０】
さらに、電磁誘導加熱方式等の像加熱装置等に用いられる金属スリーブの内面にも、上記有機化合物より成る薄層の摺動層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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施例１）
（1）画像形成装置例
図1は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。
【００３２】
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。次に、画像情報に応じてON／OFF制御されたレーザビーム３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。
【００３３】
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により、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８のセンサにて記録材の先端を検知し、タイミングを合わせている。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は定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。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７により感光ドラム１表面より除去される。また、９は加熱定着装置６内に設けられた排紙センサであり、紙がトップセンサ８と排紙センサ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。
【００３４】
（2）加熱定着装置６
図２は加熱定着装置６の概略構成模式図である。この加熱定着装置６は基本的には互いに圧接してニップ部Nを形成する定着部材（アセンブリ）１０と加圧部材２０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（加熱定着装用回転体）として金属製のスリーブを用いている。
【００３５】
1）定着部材１０
定着部材１０は以下の部材から構成される。
【００３６】
１３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。詳細は後述する。
【００３７】
１１は金属スリーブ１３の内部に具備された加熱ヒータであり、金属スリーブ１３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。図３に加熱ヒータ11の詳細を説明する。本実施例の加熱ヒータ１１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。１１aはヒータ基板であり、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１１a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。セラミックス基板１１aの一方の面に長手方向に沿って通電発熱抵抗層１１bが形成される。通電発熱抵抗層１１ｂ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。
【００３８】
通電発熱抵抗層１１bは絶縁ガラス層１１cによりオーバーコートされる。この絶縁ガラス層１１cは通電発熱抵抗層１１ｂと外部導電性部材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。
【００３９】
１２は加熱ヒータ１１を保持し、定着ニップ部Nと反対方向への放熱を防ぐ為の断熱性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ている。
【００４０】
2）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。
【００４１】
3）駆動方法および定着方法
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Nを形成するべく十分に加圧されている。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１３はステイホルダー１２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１３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１３を回転させる。
【００４２】
未定着トナー画像を担持した記録剤Pは定着ニップ部N内に搬送され、加熱ヒータ１１から金属スリーブ１３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。
【００４３】
加熱ヒータ１１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。
【００４４】
また、加熱ヒータ１１と金属スリーブ１３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。
【００４５】
（2）定着フィルム（金属スリーブ）１３
図４は本実施例における定着フィルム１３の層構成を説明する図である。１３aは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。
【００４６】
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１３a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１３bを形成してある。被覆の方法としては、金属スリーブ１３aの外面に離型性層１３b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１３a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に接着剤であるプライマ層を塗布し、離型性層１３bを被覆する方法であっても良い。離型性層１３bの厚みは、加熱ヒータ１１から定着フィルム１３を介して記録剤Ｐへ伝わる熱を断熱させない為に20μm以下の厚みが望ましく、また通紙耐久により離型性層１３bが磨耗しない為に5μm程度の厚みが必要である。
【００４７】
１３cは加熱ヒータ１１のセラミック基板面と摺動する金属スリーブ内面に設けられた摺動層である。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が摺動層１３cとして望ましい材料である。これらの摺動層１３cは、撥水撥油性、耐熱性、耐磨耗性、潤滑性に優れた機能を有し、加熱ヒータ１１の摺擦面との滑らかな摺動性を与えるとともに、摺動層の厚みが薄いことから通電発熱抵抗層１１ｂから金属スリーブ基層１３ａへの熱伝達のロスをほとんど無視できる。
【００４８】
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や、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スリーブ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、スリーブ表面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）。
【００４９】
上記に示した方法および類似の塗布方法により、金属スリーブ１３a内面に厚みが1μm以下、より望ましくは10〜100nmの厚みを有する摺動層１３cを得る。本実施例では、デュポン社製の製品名：テフロン（登録商標）クリアコートを厚み100nmで形成し摺動層１３cとした。
【００５０】
（4）従来例との比較実験
本実施例で使用した定着フィルム１３が従来の構成と比較して、十分な耐久性能を有すること、さらに従来構成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。
【００５１】
（比較実験1）耐久性能の比較
以下に従来の構成と本実施例の構成で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加熱ヒータ摺動面や金属スリーブ内面の外観について比較を行った。従来構成の例としては、金属スリーブ内面に摺動層を設けず、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のヒータを用いた構成。またセラミックヒータ摺動面には摺動層を設けず、金属スリーブ内面にポリイミドを６μmと1μmの厚みで塗工した構成。さらに、金属スリーブ内面にも、セラミックヒータ摺動面にも摺動層を設けない構成を比較例として使用した。また本実施例には、上記のテフロン（登録商標）クリアコートを100nmの厚みで形成した金属スリーブと摺動面に何も塗工していないセラミックヒータを使用した。なお、金属スリーブ層１３a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。
【００５２】
【表１】
2008139777.tif 000003
以上の結果より、本実施例のテフロン（登録商標）クリアコートを施した金属スリーブ１３は、耐久後のトルクも低く従来例（１）や（３）の構成と同等の耐久性能を有している。一方で従来例（２）や（４）に示す構成では、ポリイミドコート面の厚みが１μmと薄い為に削れが目立ち、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（５）のヒータにも金属スリーブ内面にもコート無しの構成で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。
【００５３】
（比較実験2）ヒータ面にコートした場合との比較
本実施例の薄層のクリアコートを加熱ヒータ１１の摺動面に設ける構成も考えられる。そこで、本実施例と従来例としてクリアコートをヒータ面のみに施した構成において耐久評価の比較を行った。ここでは画像形成装置の1.5倍の寿命である30万枚の通紙耐久を行った後の、駆動トルクとヒータおよびフィルム内面の外観を比較した。結果を表2に示す。
【００５４】
【表２】
2008139777.tif 000004
以上の結果より、本実施例のように金属スリーブ内面にクリアコートを施した方が、耐久性能が優れていることがわかる。これは次のように説明できる。ヒータ面に施したクリアコート面はスリーブと常に接しているので絶えず摺擦していることになるが、スリーブ内面にコートを施した場合は、ニップ部分のみしかヒータ１１と接触しないので、コート面の単位面積あたりが接触する時間は、スリーブ内面にコートしたほうが短くて済む。したがって、金属スリーブ内面にクリアコートを施した方が、耐久性能が優れているといえる。
【００５５】
（比較実験3）熱伝導性能の比較
以下に上記（比較実験1）で使用した各構成の熱伝導性能を比較する為、それぞれの構成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１３の表面温度を確認した。温度測定は熱電対をニップ内に挟みこむことで計測を行った。
【００５６】
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３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。
【００５７】
【表３】
2008139777.tif 000005
以上の結果より、本実施例の構成では、従来例（５）の構成であるヒータにも金属スリーブ内面にもコートしない構成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クリア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）や（３）はポリイミドコート層が厚いので金属スリーブ１３の表面温度が低下し定着性が悪く、また従来例（２）や（４）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。
【００５８】
（比較実験4）画像品質の差
上記比較実験1で行った耐久試験の後に従来例（１）や（３）の構成と本実施例の構成で、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１３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。また従来例（３）の金属スリーブ内面コートの場合はスリーブ内面にヒータ摺動面との引っかき傷が発生しており、同じようにスジ画像となる不良が確認できた。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。一方、本実施例の構成では、金属スリーブ１３内面とヒータ面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。
【００５９】
以上に説明した比較実験1、2、3および4の結果を総合すると、本実施例のクリアコートを設けた金属スリーブはコート層が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。また、熱伝導性能に関しても、コートしない場合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。また、加熱ヒータ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。このような高熱伝導性と耐久性を両立できる構成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、従来の構成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。
【００６０】
（5）本実施例の他の発展形態
（電磁誘導加熱方式への導入）
本実施例において説明した金属スリーブ１３は、金属スリーブが加熱ヒータ１１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。他の応用例として例えば図５に示す電磁誘導加熱式の像加熱装置のように、定着ニップ部において金属スリーブが単なる平面状の基板と接触し摺動するような構成でも、本実施例の金属スリーブを、摺動性、耐久性、耐汚れ付着性の観点から有効である。
【００６１】
図５において、電磁誘導加熱式の像加熱装置は定着部材４０と加圧部材５０より構成される。加圧部材５０の構成は図２と同様である為説明を省く。定着部材４０は、電磁誘導発熱性を有する金属製のスリーブ４３と摺動版４１が定着ニップ部Ｎにおいて接触している。摺動板４１はその全体あるいは表面のみが摺動性に優れたガラスや樹脂等で成形され、フィルムガイド４２に保持されている。またフィルムガイド４２は、スリーブ４３を発熱させる為の、励磁コイル４４および磁性コア４５を保持する役目を持つ。４６は加圧部材５０に対して加圧を行う加圧用剛性ステイである。また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タ等の温度センサである。
【００６２】
このような構成の像加熱装置において、金属スリーブ４３は摺動板４１との摺動性を向上させる為、従来はポリイミド等の樹脂を内面にコートしたものなどが多い。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。しかしながらポリイミド樹脂の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。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、摺動面の離型性、撥水撥油性はより高い性能が要求される。ここで、金属スリーブ内面に撥水撥油性、耐熱性、耐磨耗性に優れたクリアコート等の摺動層を薄くコートすることで、摺動板４２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。
【００６３】
なお、内面にクリアコートを設けた金属スリーブを用いる像加熱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接触し、スリーブ内面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等と接触する場合は同様の効果が発揮できる。
【００６４】
（実施例２）
図６を用いて本発明の第二の実施例を説明する。
【００６５】
図６は本実施例における定着フィルム（金属スリーブ）１３の層構成を説明する図である。定着フィルム１３を構成する金属層１３a、および離型性層１３bについては実施例１と同様であるため説明を省く。
【００６６】
本実施例では、実施例１で使用した薄層の摺動層１３cに、微小なフィラーを混入させることを特徴とする。その目的は、フィラーを混入させることにより、金属スリーブ内面の表面粗さを僅かに粗くなるようにコントロールし、加熱ヒータ摺動面との適度な密着性を保つ事である。ここで言う適度な密着性とは、表面粗さRaで表すと、0.1μm〜0.4μm程度の粗さである。上記範囲を外れると、例えばRaが0.4μmより大きくなれば、金属スリーブ内面と加熱ヒータ１１の密着性が保たれないので、ヒータからの熱伝導が妨げられ、充分な熱エネルギーの供給ができない。また、Raが0.1μmより小さくなると、金属スリーブ内面とヒータの密着性が密になりすぎるため、スティックスリップやそれに起因する音鳴りが発生しやすくなる。これは、金属スリーブ１３とヒータ間に介在させたグリース等潤滑剤が回り込みづらくなり、接触面の摩擦係数が大きくなるので発生するものと考えられる。すなわちフィラーを介在させることにより、潤滑層としてのグリ-スの役割が機能しやすくなり、潤滑性がさらに向上すると期待される。
【００６７】
添加するフィラーの種類としては、窒化珪素やシリカ、チッカアルミ或いはアルミナ等の比較的硬度の高い粒子が望ましく、その粒径は数十nm以上数μm程度の範囲から選択可能である。表面粗さを上記範囲でコントロールする為には50〜300nm（サブミクロン）程度の粒子で、且つ摺動層のコート膜厚が100nm程度であることが望ましい。また粒子の形状としては、球状、針状、鱗片状いずれのタイプでも選択可能である。
【００６８】
成膜方法としては、Si-F結合を有するフルオロシラン系や、アルコキシシラン系の化合物を溶解させた水やアルコール内にフィラー粒子を分散させることにより、実施例１に記載した方法と同様の塗布法で形成することができる。また分散濃度としては、塗布溶液の1重量％以上10重量％が適当である。
【００６９】
（比較実験）
以下に、実施例2の代表例として金属スリーブ内面に平均粒径が70nmのアルミナ粒子を5重量％の濃度で分散させたフルオロアルキルシラン系のコート材（下記表４にはコート材Aと記す）を塗布形成した構成について効果確認を行った。また比較例として、実施例１を代表する構成である、金属スリーブ内面にクリアコート（商品名：デュポン社製）を100nmの厚みでコートした構成を選んだ。比較実験は、像加熱装置を組み立てた直後の、初期状態の駆動トルクと、20万枚通紙後の駆動トルクを比較した。ここで初期状態の駆動トルクが低ければ潤滑材として介在させたグリースが循環しやすく、上記に述べたスティックスリップに対して構成が有利であると判断している。また、通紙耐久後の駆動トルクは装置の基本的な耐久性を示す。結果を表４に示す。
【００７０】
【表４】
2008139777.tif 000006
以上の結果より、アルミナ粒子のフィラーを添加した本実施例の構成では、初期状態のトルクも低く、潤滑材のグリースが循環しやすく機能している事がわかる。また、耐久後の駆動トルクも低いことから、本構成は耐久を通じて金属スリーブと加熱ヒータ界面の滑らかな摺動性を保つ役割を果たしている。
【００７１】
（実施例2における他の発展形態）
本実施例では、フィラーを摺動層に添加することにより、接触界面の粗さをコントロールしているが、このような構成を得る手段は、本実施例の構成に限られるものではない。例えばフィラーを添加しないでコートした後に、スリーブ内面をブラストしたり研磨したりすることにより表面粗さをコントロールする方法や、予め金属スリーブの製造時に成形内型の外面を粗く処理しておく等の方法により、スリーブ内面を粗く仕上げるような加工を行うことでも、同様の効果を得ることは可能である。
【００７２】
また、スリーブ内面と接触する加熱ヒータの摺動面にブラスト等の処置を施し、接触界面の粗さを制御することも他の発展形態として同様の効果を発揮する。
【００７３】
（その他）
１）熱定着装置は、オイル系定着であってもオイルレス系であっても同様に効果がある。
【００７４】
２）本発明の像加熱装置には、加熱定着装置のほか、記録材上の画像を仮定着処理する像加熱装置や、つや等の画像表面性を改質する像加熱装置等も含むものである。
【００７５】
本発明は上述の例にとらわれるものではなく技術思想内の変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】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２】本発明の像加熱装置の概略断面図である。
【図３】実施例1および2を代表するヒータの断面図である。
【図４】実施例1を代表する定着フィルムの層構造を示す断面図である。
【図５】実施例1の他の発展形態に示す像加熱装置の断面図である。
【図６】実施例2を代表する定着フィルムの層構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
1  感光ドラム
2  帯電ローラ
3  スキャナー
4  現像装置
5  転写ローラ
6  像加熱装置
7  クリーニング装置
8  トップセンサ
9  排紙センサ
10  定着部材
11  加熱ヒータ
11a  セラミック基板
11b  通電発熱抵抗層
11c  絶縁ガラス層
12  ステイホルダー
13  定着フィルム（金属スリーブ）
13a  金属層
13b  離型性層
13c  摺動層
14  温度検知素子
20  加圧ローラ
21  芯金
22  弾性層
23  フッ素樹脂離型層
40  加熱部材
41  摺動板
42  フィルムガイド
43  定着フィルム（金属スリーブ）
44  励磁コイル
45  磁性コア
46  加圧剛性ステイ
47  温度検知サーミスタ
50  加圧部材
P  記録材
L  レーザー
【図１】
2008139777.tif 000007
【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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