JP4933002B2 - 加熱定着装置および加熱用金属製スリーブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、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において、作像プロセス部で記録材（転写材・印字用紙・感光紙・静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として熱定着処理する加熱定着装置および加熱用金属スリーブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、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記録材上に固着画像として定着させる、いわゆる加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
従来の加熱定着装置の１例を図９に示す。４０は加熱手段を具備した定着ローラであり、機械的強度を満足するように厚み１ｍｍ〜４ｍｍ程度のアルミの中空芯金４２の内部にハロゲンランプ４１が配設されており、不図示の電源からの通電により中空芯金４２内部から記録材Ｐ上のトナーを融解させるのに十分な加熱を行なう。
【０００４】
中空芯金４２の内部はハロゲンランプ４１による輻射熱の吸収を良好にするために、一般的に黒色の吸収率９０％以上の物質（例えばオキツモ等）が全面に塗布されており、内面の粗さは反射を防ぎ、吸収率を高くする目的で粗くなっており、Ｒｚ＝１０μｍ以上となっている。
【０００５】
また記録材Ｐ上のトナーをオフセットすることなく、記録材Ｐ上に定着するために中空芯金４２の外側には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）などの離型性層４３が形成されている。
【０００６】
離型性層４３は外面をブラスト処理やエッチング処理等を行い、表面粗さをＲｚ＝５μｍ以上とした中空芯金４２上に、チューブ状に形成されていたり、あるいは静電スプレー、ディッピング塗工等により形成されており、中空芯金４２に対して接着力を得ている。
【０００７】
また、記録材Ｐの搬送によって定着ローラ４０の表面がチャージアップすることで発生するオフセットを防止するため、離型性層４３にカーボンブラック等の導電部材を混入しているものもある。
【０００８】
さらに定着ローラ４０の中空芯金４２は電気的にアース接続、もしくはダイオード素子を介して接地されていたり、不図示のバイアス印加手段によって、バイアス印加されており、定着ローラ表面がチャージアップしてオフセット画像が発生するのを防止している。
【０００９】
また、定着ローラ４０の表面にはサーミスタ４４が接触しており、定着ローラ表面の温度を検知し、適度な温度で記録材Ｐ上のトナー像を加熱するようにハロゲンランプ４１への給電をｏｎ／ｏｆｆ制御する。
【００１０】
一方、５０は上記定着ローラ４０とローラ長手方向両端部において不図示の加圧バネにより圧接して記録材Ｐを挟持搬送する加圧ローラである。加圧ローラ５０は芯金５１の外部に、シリコンゴムを成形した弾性層あるいはシリコンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層５２、さらにその外層に定着ローラ４０と同様のＰＴＦＥあるいはＰＦＡ、ＦＥＰ等の離型性層５３をチューブ状に、あるいはコーティング塗工して形成して成る。
【００１１】
よって、加圧ローラ５０の弾性により両ローラ４０・５０間に十分なニップ幅の定着ニップ部Ｎを形成することができる。この定着ニップ部Ｎに挟持搬送される記録材Ｐ上のトナー像を定着ローラ４０からの加熱により定着することができる。
【００１２】
また、特に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方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法の１例が特開昭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。
【００１３】
図１０にフィルム加熱方式の定着装置の１例の概略構成を示した。すなわち図１０において、ステイホルダー（支持体）６２に固定支持させた加熱部材（加熱体、以下ヒータと記す）６１と、該ヒータ６１に耐熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）６３を挟んで加圧手段により所定のニップ幅の定着ニップ部Ｎを形成させて圧接させた弾性加圧ローラ５０を有する。
【００１４】
ヒータ６１は通電により所定の温度に加熱・温調される。
【００１５】
定着フィルム６３は不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ５０の回転力により、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１面に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される、円筒状あるいはエンドレスベルト状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材である。
【００１６】
ヒータ６１を所定の温度に加熱・温調させ、定着フィルム６３を矢印の方向に搬送移動させた状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム６３と加圧ローラ５０との間に被加熱材としての未定着トナー像を形成担持させた記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィルム６３の面に密着して該定着フィルム６３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材・トナー像がヒータ６１により定着フィルム６３を介して加熱されて、記録材Ｐ上のトナー像が加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着フィルム６３の面から剥離して搬送される。
【００１７】
加熱部材としてのヒータ６１には一般にセラミックヒータが使用される。例えば、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミック基板の面（定着フィルム６３と対面する側の面）に基板長手（図面に垂直の方向）に沿って銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層をスクリーン印刷等で形成具備させ、さらに該発熱抵抗層形成面を薄肉のガラス保護層で覆ってなるものである。このセラミックヒータ６１は通電発熱抵抗層に通電がなされることにより該通電発熱抵抗層が発熱してセラミック基板・ガラス保護層を含むヒータ全体が急速昇温する。このヒータ６１の昇温がヒータ背面に設置された温度検知手段６４により検知されて不図示の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部は温度検知手段６４で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように通電発熱抵抗層に対する給電を制御する。すなわちヒータ６１は所定の定着温度に加熱・温調される。
【００１８】
定着フィルム６３は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１の熱を効率よく被加熱材としての記録材Ｐに与えるため、厚みは２０〜７０μｍとかなり薄くしている。定着フィルム６３はフィルム基層、導電性プライマー層、離型性層の３層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層が加圧ローラ側である。フィルム基層は絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等であり、耐熱性、高弾性を有しており、可撓性のある厚み１５〜６０μｍ程度で形成されている。また、フィルム基層により定着フィルム６３全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。導電性プライマー層は厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されており、定着フィルム全体のチャージアップを防止するため、電気的にアースに接続されている。離型性層は定着フィルム６３に対するトナーオフセット防止層であり、離型性の良好なＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み５〜１４μｍ程度に被覆して形成してある。また、図９の定着ローラ４０と同様に定着フィルム６３表面のチャージアップを軽減し、静電オフセットを防止するため、離型性層中には比抵抗が１０３Ωｃｍ〜１０６Ωｃｍ程度のカーボンブラック等の導電部材が混入されている。
【００１９】
また、ステイホルダー６２は、例えば耐熱性プラスチック製部材より形成され、ヒータ６１を保持するとともに定着フィルム６３の搬送ガイドも兼ねている。よって定着フィルム６３との摺動性を高めるために、定着フィルム６３とヒータ６１やステイホルダー６２の外周面の間に耐熱性の高いグリース等を介在させてある。また、加圧部材５０は上述した定着ローラ方式の加熱定着装置の加圧ローラと同様の構成をしている。
【００２０】
また、定着フィルム６３と加圧ローラ５０の間で加熱定着に必要な定着ニップ部Ｎを形成するため、ステイホルダー６２の両端部より不図示の加圧バネによって加圧ローラ５０側に加圧されている。これにより、ステイホルダー６２に取り付けられたヒータ６１は加圧ローラ５０の周方向の一部、かつ長手方向全域に渡って定着フィルム６３と密着した状態になる。
【００２１】
また、加圧ローラ５０が回転駆動され、これに伴い、定着フィルム６３が加圧ローラ５０の表面によって従動回転させられる。この状態でヒータ６１に形成された通電発熱抵抗層には不図示のコネクターによりヒータ６１の両端部に形成された電極部を介して給電される。これにより、通電発熱抵抗層が加熱昇温し、定着ニップ部に挟持搬送された記録材上のトナー像を加熱定着する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した加熱定着装置の場合、以下に挙げるような問題点がある。
【００２３】
まず、定着ローラ４０を用いた加熱定着装置の場合、定着ローラ芯金４２の肉厚が機械的強度を満足するため、１〜４ｍｍ程度必要となり、大きな熱容量を有する。このため、画像形成装置がプリント信号を受信する前に所定温度に定着ローラ４０を予備加熱しておく必要がある。これは、未定着トナー像を形成した記録材Ｐが加熱定着装置に搬送されてくるまでの短い時間では、定着ローラ４０を室温から定着可能温度まで加熱昇温させることが困難であることから、プリント信号を受信する前のスタンバイ状態である程度加熱昇温しておく必要が生じる。
【００２４】
このため、室温状態まで定着ローラ４０が冷却された状態から画像形成装置の電源をＯＮした場合などは、画像形成装置がプリント信号を受信可能になるまで、定着ローラ４０を加熱昇温させる必要があった。
【００２５】
また、スタンバイ中にヒータ４１への通電により定着ローラ４０を所定温度に加熱昇温させる必要があることから、エネルギを無駄に使用していた。
【００２６】
また、芯金４２の肉厚を薄くすることで対応しようとした場合でも、上記従来例のようなヒータ４１の輻射熱で定着ローラを加熱しようとする場合には、熱効率が良くないので、画像形成装置の高速化によって記録材搬送スピードが速くなった場合には同様に予備加熱が必要となる。
【００２７】
また、芯金４２の肉厚を薄くして昇温スピードを速くしようとした場合、芯金４２の強度が十分でないために、強い加圧力で加圧した場合大きく撓み、亀裂が入る等、耐久性に問題があった。
【００２８】
一方、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、上記のようなスタンバイ中のヒータ６１への通電を必要とせず、画像形成装置がプリント信号を受信してから、ヒータ６１への通電を行っても記録材Ｐが加熱定着装置に到達するまでに加熱可能な状態にすることが可能である。よって省エネの観点からフィルム加熱方式の加熱定着装置はエネルギを無駄にしない優れた加熱定着装置となる。
【００２９】
しかし、定着フィルム６３は熱伝導性の悪い樹脂層により形成されており、画像形成装置の高速化には不向きとなっていた。すなわち、画像形成装置が高速化した場合、ヒータ６１での加熱を定着フィルム６３を介して記録材Ｐに与えるスピードが装置の高速化に対応して増加しなければならないが、樹脂製の定着フィルム６３では、熱伝導性フィラを混入する等の対策をとったとしても限度があり、更なる高速化には対応ができなくなる。
【００３０】
また、高い加圧力で加圧した場合、記録材Ｐにトナー像を強い密着力で押し付けることが可能になり、定着性能が上がるが、樹脂製フィルムでは耐久により内面が削れ、破損に至ることがあり、高速化、耐久性を両立させることは困難であった。
【００３１】
さらに、樹脂製の定着フィルム６３に熱伝導性フィラを多量に添加した場合には、引裂強度等の機械的強度が失われ、例えば、端部の規制部材等でスラスト方向の位置を規制するとき、定着フィルム６３の端部が規制部材等の端面に寄った状態で回転するので、定着フィルム６３の端部が裂ける等の問題が生じ、耐久性の悪化を招いてしまう。
【００３２】
また、端部への寄りを制御しようとした場合には、構造が複雑になり、装置の大型化、高コスト化を招いてしまう。
【００３３】
よって、簡単な構成でかつ定着性確保、耐久性確保の双方を満足した加熱定着装置の高速化には樹脂製フィルムを用いたシステムは不向きであった。
【００３４】
そこで本発明は、定着性能、クイックスタート性、耐久時のコンタミ防止、トルクアップ防止を満足する加熱用金属製スリーブを提供すること、上記を達成する高速オンデマンド定着に対応することを目的とする。
【００３５】
ここで、コンタミとは、紙粉やトナーが金属製スリーブ表面に付着してしまう現象で、表面粗さが粗いと紙との接触によって凹部に紙粉等が蓄積されてしまう。アンカー効果で除去しにくい状況となってしまうため、微量のオフセットトナー等が更に付着して離型性を落としてしまう。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成を特徴とする加熱定着装置および加熱用金属製スリーブである。
【００３７】
（１）金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする加熱定着装置。
（２）金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置、に用いられる金属製スリーブにおいて、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする金属製スリーブ。
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
（Ａ）画像形成装置例
図１は画像形成装置例の概略構成模型図である。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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センサ８にて記録材Ｐ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。
【００６１】
このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置６へと搬送され、固着画像として定着される。
【００６２】
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。
【００６３】
（Ｂ）加熱定着装置６
図２は加熱定着装置６の概略構成模型図である。１０は定着部材、２０は加圧部材であり、互いに圧接させて定着ニップ部を形成させてある。定着部材１０は、加熱用部材としてのヒータ１１、断熱ステイホルダー１２、定着スリーブ１３等からなる。加圧部材２０は耐熱性弾性加圧ローラである。
【００６４】
ａ）定着スリーブ１３
定着スリーブ１３は熱容量の小さなスリーブであり、クイックスタートを可能にするために厚１００μｍ以下の厚みで耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属部材を単独あるいは合金部材を基層とした金属製スリーブ（フィルム：可撓性を有する円筒状金属素管）である。
【００６５】
また、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた金属製スリーブとして、厚さ２０μｍ以上の厚みが必要である。よって金属製スリーブ１３の厚みとしては２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である。
【００６６】
さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層には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たものである。
【００６７】
被覆の方法としては、金属製スリーブ基材の外面に接着層としてのプライマー層を塗布した後に上記離型性層をディッピング、粉体スプレー等の塗布によるものや、あるいはチューブ状に形成されたものを金属製スリーブの表面に被せる方式のものであっても良い。
【００６８】
なお、本参考例１の主要部分である金属製スリーブの内外面の表面性および離型性層の厚み等については後記ｅ）項で詳述する。
【００６９】
ｂ）加熱用ヒータ１１
加熱用ヒータ１１は定着スリーブである金属製スリーブ１３の内部に具備され、これにより記録材Ｐ上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行う。
【００７０】
加熱用ヒータ近傍の構成模型図を図３に示す。図３の（ａ）において、加熱用ヒータ１１は、アルミナ、ａｌｎ（チッ化アルミ）等の高絶縁性のセラミックスやポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂からなる基板１１ａの表面に長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ｒｕｏ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層１１ｂをスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成し、通電発熱抵抗層１１ｂの表面には、金属製スリーブ１３との摺擦に耐えることが可能な薄層のフッ素樹脂層、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂層からなる摺動層を設けた通電加熱用部材である。
【００７１】
上記基板１１ａの背面（定着ニップ部Ｎと反対側）には通電発熱抵抗層１１ｂの発熱に応じて昇温した加熱用ヒータ１１の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子１４が配設されている。この温度検知素子１４の信号に応じて、図４に示す長手方向端部にある電極部１１ｆおよび１１ｇから通電発熱抵抗層１１ｂに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ部Ｎ内での温調温度を略一定に保ち、記録材Ｐ上のトナー像を定着するのに必要な加熱を行う。温度検知素子１４から不図示の温度制御部へのＤＣ通電は不図示のＤＣ通電部およびＤＣ電極部を介して不図示のコネクターにより達成している。
【００７２】
ヒータ基板１１ａとして熱伝導性の良好なＡｌＮ（チッ化アルミ）等を用いた場合には、図３の（ｂ）のように、通電発熱抵抗層１１ｂを上記基板１１ａに対して定着ニップ部Ｎと反対側に形成してあっても良い。図３の（ｂ）において、１１ｄは基板１１ａ上に形成された通電発熱抵抗層１１ｄと温度検知素子１４の間の耐電圧を満足するために設けたガラスコート、フッ素樹脂層等の保護層である。また、１１ｅは上述の１１ｃと同様に金属製スリーブとの摺擦に耐えることが可能な薄層のフッ素樹脂層、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂層からなる摺動層である。
【００７３】
また、上記金属製スリーブ１３の内面において、加熱用ヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側の形状を曲面とすることで、金属製スリーブ１３に屈曲負荷を与えないようにした方が長寿命の定着部材が形成される。あるいは、ヒータの金属製基板上の定着ニップ部とは反対側に絶縁層、通電発熱抵抗層を順次積層してなる金属製加熱用ヒータであり、該金属製基板は定着ニップ部側が金属製スリーブと同方向に湾曲した形状であっても良い。
【００７４】
ｃ）断熱ステイホルダー１２
断熱ステイホルダー１２は、加熱用ヒータ１１を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されており、金属製スリーブ１３が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。また、金属製スリーブ１３は内部の加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２に摺擦しながら回転するため、加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２と金属製スリーブ１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより金属製スリーブ１３はスムーズに回転することが可能となる。
【００７５】
ｄ）加圧ローラ２０
加圧ローラ２０は、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からなり、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。
【００７６】
定着部材１０は上記の加圧部材２０の方向に図４に示すように断熱ステイホルダー１２の一部、もしくは断熱ステイホルダーと嵌合等により取り付けられた部材を介してバネ等の加圧手段１７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。
【００７７】
また、加圧ローラ２０の芯金２１端部に取り付けられた駆動ギア１６により加圧ローラ２０を回転駆動し、加圧ローラ表面と金属製フィルム表面の摩擦により金属製フィルムを所定の速度に従動回転させる。
【００７８】
以上が加熱定着装置６の構成である。図２において記録材Ｐは不図示の供給手段によって適宜供給され、耐熱性の定着入口ガイド１５に沿って加熱部材１０と加圧部材２０によって形成される定着ニップ部Ｎに搬送される。即ち、金属製スリーブ１３と加圧ローラ２０の間で形成される加熱ニップ相当部において、金属製スリーブ内面に加熱用ヒータ１１を接触配置している。そして、未定着画像が形成された記録材Ｐを、定着部材１０と加圧部材２０により互いに圧接してなる定着ニップ間を通過させることにより、未定着画像を記録材上に固着画像として定着させる。
【００７９】
ｅ）金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さ等について
ここで本参考例１に係わる金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さ、離型性層の厚み等に関して以下に説明する。
【００８０】
まず、金属製スリーブ１３の内面は上記加熱用ヒータ１１と所定の接触幅をもって接触することで加熱用ヒータ１１より発した熱を定着ニップ部Ｎへ伝熱する必要があり、従来使用されてきた輻射熱による加熱を行う熱ローラ定着装置（図９）とは思想が異なる。よって加熱用ヒータ１１と接触伝熱する金属製スリーブ１３内面の表面粗さは、熱効率に大いに影響する。特に加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｃ（図３の（ａ））あるいは１１ｅ（図３の（ｂ））の表面と金属製スリーブ１３の内面との接触熱抵抗が大きくなると、熱効率が悪化し、定着不良を起こしてしまう。仮に熱伝導グリース等を介在させた場合でも熱効率の高い加熱定着装置を構成するためには、所定以下の表面粗さに抑える必要がある。
【００８１】
また、金属製スリーブ１３の外面には、離型性層を形成するが、離型性層は一般にフッ素樹脂より形成されるため、金属製スリーブ１３の熱伝導性に比べ極端に低い熱伝導性となる。よって、あまり厚く形成すると、熱伝導の悪化を招き画像形成装置の高速化に対し、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上のトナー像に対し十分な熱供給ができなくなる。よって薄い離型性層を金属製スリーブ１３上に形成する必要がある。このとき、金属製スリーブ１３外面の表面粗さは所定以下に抑える必要がある。すなわち薄い離型性層では、金属製スリーブ１３外面の表面粗さを緩和する効果が得られず、金属製スリーブ１３外面に離型性層を塗布形成した後の表面粗さは金属スリーブ１３素管の表面粗さと同等か若干小さい粗さの表面粗さとなる。よって、金属製スリーブ１３素管の表面粗さが大きいと離型性層を塗布形成後も大きな表面粗さとなり、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐとの密着力が得られず、定着不良を引き起こす可能性が大きくなる。
【００８２】
以上のことから、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さを所定以下とし、接着層としてのプライマー層を含み離型性層を所定以下の厚みで塗布形成することにより、十分な定着性能が得られ、画像形成装置の高速化に対応可能となる。
【００８３】
また、金属製スリーブ１３の表面粗さが粗い場合、記録材Ｐとしてカット紙等パルプを原料とするような紙を定着ニップ部Ｎに導入し加熱定着すると、紙上の紙粉が掻き取られ金属製スリーブ１３の表面に付着してしまうことがあり、このような状態で未定着トナー像が形成された記録材Ｐを加熱定着し続けた場合、離型性の悪い紙粉が記録材上のトナーを剥ぎ取り、徐々に金属製スリーブ表面に紙粉とトナーが溜まり、最悪の場合、記録材Ｐが離間しなくなるほど離型性が全くなくなり、記録材Ｐが金属製スリーブ１３表面に巻き付いてしまう。
【００８４】
以上の観点からも金属製スリーブ１３表面の表面粗さは所定値以下に抑える必要がある。
【００８５】
以上の確認を行うため、金属製スリーブ１３の内面の粗さ、外面の粗さおよび離型性層の厚みを振って各効果を確認した。確認した構成は以下に示すものである。
【００８６】
まず、金属製スリーブ１３の内面の粗さを振った場合の実験に用いた加熱定着装置の基本的構成として、加熱用ヒータ１１としては、図３の（ｂ）の構成のものを用いた。即ち、ＡｌＮを基板１１ａとし、このヒータ基板１１ａ上の定着ニップ部Ｎと反対方向に通電発熱抵抗層１１ｂとしてＡｇ／Ｐｄの導電剤とマトリックス成分としての燐酸系ガラスの混合物を有機溶剤、バインダー、分散剤等と混合してペースト状にしたものをスクリーン印刷して６００℃で焼成したものを用いた。また、ＡｌＮのヒータ基板１１ａの定着ニップ部Ｎ側には摺動性の良好なポリイミド層１１ｅ（ポリイミドを主成分としている樹脂コート）を１０μｍの厚さでスクリーン印刷して形成した。
【００８７】
また、金属製スリーブ１３は内径３０ｍｍ、厚み５０μｍの円筒状ステンレス鋼にプライマー層を５μｍ、ＰＦＡ樹脂を１０μｍディッピングによって塗布することによって外径３０．１３ｍｍの円筒状に形成した。
【００８８】
また、加圧ローラ２０は、φ２０ｍｍのＡｌ芯金２１に、シリコンゴム層を厚み５ｍｍで形成し、さらに外層にはＰＦＡチューブを被覆した。
【００８９】
実験では、画像形成装置の記録材搬送スピードが２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整して、加熱用ヒータ１１の温調温度を２００℃になるように制御し、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を開始してから６秒後に未定着トナー像が形成された記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに挿入し、各項目に対して確認した。
【００９０】
また本参考例１に係わる金属製スリーブ１３の内面の表面粗さＲｚは２μｍ〜５μｍまで振って確認した（参考例１−１〜１−５）。
【００９１】
なお、比較例として、金属製スリーブ１３の代わりに従来例で示したポリイミド樹脂を基層として形成された定着フィルム６３（図１０）を用いた場合も同様に確認した。比較例の定着フィルムでは熱伝導性を確保するため、ＢＮフィラを３０ｖｏｌ％添加した厚み５０μｍのポリイミド基層にプライマー層を５μｍ、ＰＦＡ樹脂を１０μｍディッピングによって塗布し、上記金属製スリーブ１３と同等の外径形状で形成し、内面の表面粗さＲｚを２μｍとした。駆動は加圧ローラによって行い、定着フィルムを従動回転させて評価した。
【００９２】
各項目の確認方法としては、
ａ：定着性能・・・加熱定着後の記録材Ｐに粘着テープを一旦貼付け、剥がしたときの画像欠損から判断した。
【００９３】
ｂ：クイックスタート性・・・加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を開始してから３秒後の定着ニップ部Ｎの温度を測定した。
【００９４】
ｃ：耐久性能・・・連続して記録材としてのカット紙を加熱定着した場合に定着フィルムあるいは金属製スリーブの破損が確認された枚数をカウントした。
【００９５】
実験結果を表１に示す。なお、表１中の○は満足な定着性能、△は許容範囲の定着性能、×は定着不良が発生していることを示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
以上、本参考例１に示したように金属製スリーブ１３と定着フィルムの両者の内面の表面粗さが同等の場合、樹脂製の定着フィルムより熱伝導率の高い金属製スリーブ１３を用いることにより、熱効率を飛躍的に向上できる。
【００９８】
また、金属製スリーブ１３の内面の表面粗さが３．５μｍを越えると加熱用ヒータ１１と金属製スリーブ１３の内面との接触熱抵抗が大きくなり、定着ニップ部Ｎ内への伝熱が阻害されることから、金属製スリーブ１３の熱伝導の効果を十分に活かすためには、内面の表面粗さＲｚを３μｍ以下にすることが望ましいことがわかる。これにより加熱用ヒータ１１の温調温度を低く抑えることが可能になり、より省エネの加熱定着装置となる。
【００９９】
また、内面の表面粗さＲｚが３μｍ以下の金属製スリーブ１３を用いることで、定着ニップ部Ｎの昇温を速くすることが可能となり、クイックスタート性にも優れ、ファーストプリントタイムを短縮することも可能になる。
【０１００】
よって画像形成装置の高速化に対しても短い定着ニップ内搬送時間でも記録材を十分に加熱することができ、定着不良等の問題を招くことがない。
【０１０１】
また、耐久性の評価においても、剛性の高い金属性スリーブを用いることで樹脂製フィルムに対し端部からの裂けは発生しづらくなり、高い耐久性能が得られる。
【０１０２】
次に金属製スリーブ１３の外面の表面粗さ、離型性層の厚みを振って上記ａ：の定着性能、ｂ：のクイックスタート性の確認を行った。
【０１０３】
実験に用いた構成は上記と同様であり、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さＲｚを２μｍ〜５μｍまで、金属製スリーブ１３の外面にはプライマー層を５μｍとし、その外面に離型性層を厚み５μｍ〜２５μｍまでそれぞれ振って確認した。なお、金属製スリーブ１３の内面の表面粗さは全てＲｚ＝２μｍのものを使用した。評価結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
以上の結果より、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さは、定着ニップ部Ｎ内の温度に対しては若干影響する程度であるが、記録材Ｐ上のトナー像を加熱定着する際には離型性層塗布状態における金属製スリーブ１３の外面の粗さが粗くなるほど記録材Ｐとの密着不良を生じ、定着不良に至ることがわかる。特に金属製スリーブ１３の外面の表面粗さが３．５μｍを越えると定着性能に悪化傾向が見られることから、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さとしては、Ｒｚ＝３μｍ以下に形成することが望ましい。
【０１０６】
また、離型性層の厚みが２０μｍを越えると熱伝導の悪化により定着ニップ部Ｎを十分に加熱できなくなり、定着性能が劣ってしまう。このことから、金属製スリーブ１３の外面に塗布されるプライマー層および離型性層の合計厚みは２０μｍ以下とすることが望ましい。
【０１０７】
また、上記に示した外面の表面粗さを振った金属製スリーブ１３を用いてカット紙を使用して紙粉汚れを確認したところ、Ｒｚ＝４μｍ以上の金属製スリーブは、紙粉汚れが発生してしまった。これに対し、離型性層塗布後の表面粗さがＲｚ＝３μｍ以下の金属製スリーブでは許容範囲内の紙粉付着に収まっており、離型性を著しく劣化させるようなことはなかった。
【０１０８】
離型性層を含む金属製スリーブ外表面の表面粗さが大きいと、カット紙等のパルプ材を原料とした記録材を使用した場合、紙との摩擦により、金属製スリーブ上に紙粉を剥ぎ取ると考えられる。
【０１０９】
以上の観点からも金属製スリーブ外面の表面粗さはＲｚ＝３μｍ以下に抑えることが望ましい。
【０１１０】
次に上記実験構成において、加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅ（図３の（ｂ））の材質をガラス、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＴＥＦ、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）としてそれぞれ１０μｍスクリーン印刷（ただしＤＬＣに関しては１μｍの厚みでＰＶＤにより形成した）し、２０万枚の記録材搬送耐久試験を行い、耐久後の加熱用ヒータ１１の表面および金属製スリーブ１３の摩耗状態の観察、および加熱定着装置の駆動トルクを測定した。
【０１１１】
評価結果を表３に示す。なお、表中の加熱用ヒータの摩耗状態は２μｍ以下の摩耗を○、２〜７μｍの摩耗を△、７μｍ以上を×とした。また、金属製スリーブの摩耗状態は１μｍ以下を○、１μｍを越えるものを×とした。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】
以上の結果より、加熱用ヒータ１１の表面に形成する摺動層１１ｅはＤＬＣのように硬い材質の場合、金属製スリーブ１３の内面を摩耗してしまい、駆動トルクも異常に高くなってしまうことがわかった。
【０１１４】
ガラスのような部材の場合には、削り粉によって加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅ、金属製スリーブ１３の双方を削ってしまう。
【０１１５】
一方、樹脂コートの加熱用ヒータ１１では、樹脂コートが若干削れる場合はあるが、トルク上昇はある程度抑えることが可能となり、耐久性が良好となる。特にポリイミドコートを施した加熱用ヒータでは、何ら問題なく、高耐久が達成される。さらに金属製スリーブ内面の表面粗さが小さいほど、加熱用ヒータの樹脂製摺動層の摩耗が少なくなる。特に金属製スリーブ内面の表面粗さがＲｚ＝３μｍ以下の場合には、高耐久の加熱定着装置が提供できる。
【０１１６】
以上、本参考例１では、金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さを３μｍ以下に抑え、接着層を含む離型性層の厚みを２０μｍ以下とし、加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅを樹脂コートとすることで、画像形成装置の高速化に対し、定着性能、耐久性、クイックスタート性を十分に満足させた加熱定着装置が提供できる。
【０１１７】
（実施例）
以下に実施例について説明する。画像形成装置全体の構成は前記参考例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記参考例１で示した図２と同様であるため説明を省く。
【０１１８】
本実施例では金属製スリーブ１３に周方向に所定以下の表面粗さを有する凹凸形状を施すことにより、金属製スリーブ１３の回転をよりスムーズにすると共に加熱用ヒータ１１の表面にコーティングした離型性層を傷つけにくくする。以上によりさらに高耐久の高速対応可能な加熱定着用金属製スリーブ１３を提供する。
【０１１９】
本実施例では、前記参考例１で示した図２における金属製スリーブ１３の製法を以下に示す方法により達成し、金属製スリーブ１３に周方向に適度な凹凸を形成する。
【０１２０】
図５から図７に金属製スリーブ１３の主な製法を示す。まず、図５において、３１は金属製スリーブ１３の基材であり、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の単独ないし、合金状態で形成される金属平板（プランク）である。３２は一般的な深絞り製法における円形内型（ポンチ）、３３は円筒容器状の外型（ダイス）であり、金属材料の表面に超硬メッキ等を施した金型である。図５において、金属平板３１を内型３２と外型３３の間に挟み矢印の方向に内型３２を外型３３の方向へ押し込む。また、金属平板３１と外型３３の間には粘度の高い潤滑油、あるいは黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を介在させ、絞り性を良くしてある。以上の工程を通常は２〜４回程度、異なる金型で深絞り加工することにより、図６に示すようなカップ状の金属製円筒部材３４を製造する。
【０１２１】
次に、この金属製円筒部材３４が所定の厚みに形成されるようにしごき加工を施す。しごき加工としては、圧延加工、引き抜き加工、絞り加工等どのような加工を途中に経緯してもよいが、最終加工としては、以下に示すような加工方法により金属製スリーブの周方向に所定以下の凹凸を有する加工を施す。例えば、図７の（ａ）および（ｂ）に示すような加工方法がある。図７の（ａ）は一般的な絞りスピニング加工であり、固定台３６ｃに取り付けられた軸３６ｂに回転自在に取り付けられた押し当てローラ３６ａを金属製内型３５と所定の距離だけ常に離間した状態で金属製内型３５方向へ押し付られるようになっている。金属製内型３５に取り付けられた上記カップ状に深絞り加工を施した金属製円筒部材３４をはめ込み、押え部材３７によって金属製円筒部材３４のカップ形状底部が金属製内型３５に密着状態となって固定される。この状態で金属製内型３５、金属製円筒部材３４、押え部材３７を図の矢印の方向に回転させながら、紙面右方へ徐々に送り込む。端部からは金属製内型３５と所定距離を保って回転自在のローラが押し当てられる。
【０１２２】
これにより、金属製円筒部材３４の端部から徐々にしごき加工により薄肉化され、最終的には図７（ｃ）に示すように本実施例における金属製スリーブ１３の所定厚みにまで加工されたカップ状の金属製円筒部材３９がしごき加工により形成される。
【０１２３】
金属製円筒部材３９には、周方向に絞りスピニング加工時のローラ押し当ての凹凸跡３９ａが残る。最終的には、金属製円筒部材３９のカップ形状底部を切り落とすことにより、本実施例の金属製スリーブ１３を得る。
【０１２４】
また、図７の（ｂ）に示すように、押し当てローラの代わりに段階的に内径が小さく形成された連続ダイス３８ａ、３８ｂ、３８ｃの内側に金属製内型３５と押え部材３７により固定された金属製円筒部材３４を回転させながた送り込みしごき加工により薄肉化しながら周方向の凹凸形状を付与させる方式であっても良い。
【０１２５】
その他、へら絞り加工等、金属製スリーブ１３の周方向に所定量以下の凹凸を形成できる方法であれば、どのようなしごき加工の加工方法であっても構わない。
【０１２６】
以上の製法で製造した金属製スリーブ１３を用いて、未定着画像が形成された記録材Ｐを加熱定着する場合、前記参考例１で示したように、熱伝導の観点から、上記周方向の凹凸は３μｍ以下に抑える必要がある。
【０１２７】
また、金属製スリーブ１３の外面に接着剤としてのプライマー層、離型性層をコーティングし、周方向の凹凸が３μｍ（長手方向の表面粗さＲｚ＝３μｍ、周方向はＲｚ＝１μｍ以下）で長手方向に渡ってピッチ０．２ｍｍで形成された金属製スリーブ（実施例）と、金属製スリーブ内外面の表面粗さが周方向、長手方向に関係なくどの方向でも同等のＲｚ＝１μｍ、３μｍでそれぞれ形成された金属製スリーブ（比較例１および２）を使用して、前記参考例１にて示した実験構成で加熱定着装置の回転駆動トルク、および５０万枚記録材を加熱定着した時の耐久時の加熱用ヒータ１１に施した摺動層１１ｅとしてのポリイミドコートの摩耗を評価した。評価結果を表４に示す。なお、評価基準は前記参考例１と同様である。
【０１２８】
【表４】
【０１２９】
以上の結果より、金属製スリーブ１３の周方向に３μｍ以下の凹凸を形成する、好ましくは、長手方向の表面粗さＲｚを３μｍ以下とし、周方向の表面粗さＲｚ’との関係をＲｚ＞Ｒｚ’とすることで、加熱定着装置の回転駆動を低く抑え、回転をスムーズにすると共に、耐久による金属製スリーブ内面に接触する加熱用ヒータの樹脂コートを傷つけにくくし、加熱定着装置のさらなる高耐久、高速化を達成することが可能になる。
【０１３０】
特に周方向、長手方向ともに鏡面状態に近い状態にしたとき（比較例１）には、金属製スリーブ内面と加熱用ヒータ摺動面の密着性が良好となり、定着性は前記参考例１で示したように良好になるが、駆動トルクは若干高めになる。
【０１３１】
よって定着性を満足した上で、金属製スリーブ１３のスムーズな回転を維持するためには、周方向にＲｚ＝３μｍ以下の凹凸を有する本実施例の金属製スリーブの方が適している。
【０１３２】
（参考例２）
以下に参考例２について説明する。画像形成装置全体の構成は前記参考例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記参考例１で示した図２と同様であるため説明を省く。
【０１３３】
本参考例２では金属製スリーブ１３と加圧部材である加圧ローラ２０の間に電位差を形成し、かつ金属製スリーブ１３を接地状態、もしくはダイオードを介して接地状態とすることで金属製スリーブ１３に紙粉やトナーを付着しにくい構成とすることで、耐久を通じて離型性を維持する加熱定着装置を提供する。
【０１３４】
本参考例２における加熱定着装置のより詳しい構成を図８の（ａ）および（ｂ）に示す。図８の（ａ）および（ｂ）において、加圧部材である加圧ローラ２０の弾性層２２は、導電性シリコンゴム、導電性シリコンスポンジ等からなる導電性付与された弾性層であり、加圧ローラ芯金２１あるいは、導電性弾性層２２に導電性カーボンチップ等よりなるチップ電極２５を介してバイアス印加手段２４によってトナー像と逆極性のバイアスを印加する。
【０１３５】
図では、トナーが現像部でマイナス帯電される画像形成装置を元に図示しており、加圧ローラ芯金部２１には、プラスバイアスが印加される構成となっている。
【０１３６】
よってトナーが現像部でプラス帯電される画像形成装置の場合、加圧ローラ芯金２１には、マイナスバイアスが印加される構成となる。
【０１３７】
また、金属製スリーブ１３の端部では、接着層としてのプライマー層、フッ素樹脂層からなる離型性層がコーティングされていない金属製スリーブ素材がむき出しになっている部位１３ａを設け、この部位１３ａよりアモルファス導電繊維よりなる導電ブラシ１８を介して接地状態に構成されている。
【０１３８】
あるいは、トナー像と同電位の電荷が金属製フィルムに保持されるようにダイオード接続されていても良い。
【０１３９】
以上の構成により、加圧ローラ２０側に積極的にバイアス印加する構成とすることで、金属製スリーブ１３には、紙粉、トナー等が吸着されにくくなる。
【０１４０】
よってパルプ材を主原料とするカット紙等に形成されたトナー像を加熱定着する場合の上記加熱定着装置においては、表面粗さＲｚ＝３μｍ以下とした金属製スリーブ１３の表面の離型性層には、静電気的にも紙粉やトナーの汚染が発生しづらく、耐久によって離型性が損なわれることがないため、長寿命の加熱定着装置が提供される。
【０１４１】
以上の効果を確認するため、前記参考例１で示した実験装置において加圧ローラ側に＋５００Ｖバイアス印加（金属製スリーブ側は接地）した本参考例２と、金属製スリーブに−５００Ｖ印加（加圧ローラ側は接地）した比較例との耐久による紙粉の付着を比較した。
【０１４２】
なお、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さはＲｚ＝３μｍ以下では、紙粉が付着しづらいため、双方ともに若干紙粉の付着しやすいＲｚ＝３．５μｍとして実験した。
【０１４３】
カット紙を２０万枚加熱定着した結果、加圧ローラ２０側にバイアス印加する本参考例２では、ほとんど紙粉の付着が見られなかったのに対し、金属製スリーブ１３側にバイアス印加した比較例では、紙粉の付着が１５万枚程度からわかるようになり、２０万枚では、トナーの付着も認められた。
【０１４４】
以上のことから、離型性層をコーティングした金属製スリーブ１３の外面の表面粗さをＲｚ＝３μｍ以下とすると共に、加圧ローラ２０側から積極的にバイアス印加し、金属製スリーブ１３側は接地状態、あるいはダイオード接続する本参考例２の方が、金属製スリーブ１３の表面への記録材Ｐの紙粉やトナーの付着による汚染を発生しにくくする構成となっており、より長い耐久に対して、良好な離型性を維持できる加熱定着装置を提供できる。
【０１４５】
（その他）
１）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。
【０１４６】
２）加熱用部材（ヒータ）は電磁誘導発熱性部材であってもよい。
【０１４７】
３）本発明の定着装置には、記録材上の画像を仮定着処理する像加熱装置、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。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属製スレーブの回転を円滑にでき且つ熱伝導性の低下も抑えることができる。かくして、熱伝導性が良好な金属スリーブ内面からヒータにより接触加熱することで、画像形成装置の高速化に対応した加熱定着を高い熱効率で実施できる。よって、画像形成装置がプリント信号を受信していない状態のスタンバイ中にヒータへの通電をシャットダウンしておくことができ、省エネルギの加熱定着が実現できる。
【０１４９】
また、室温状態から画像形成装置の電源をＯＮした場合でも、即座にプリント信号受信可能になるため、作業者を待たせることがない。
【０１５０】
よって画像形成装置が高速化した場合でも、クイックスタート性に優れ、ファーストプリントタイムも速い加熱定着装置を提供することが可能となる。
【０１５１】
また、樹脂製フィルムに比べ剛性の高い金属製スリーブを使用することで、加圧力を高く設定することが可能になり、さらに画像形成装置の高速化に対応することが可能になる。
【０１５２】
また、該金属製スリーブ内面に接触し、ニップ部を加熱するヒータの表面を耐熱性のあるポリイミド樹脂等の樹脂部材とすることにより、金属製スリーブ内面はスムーズにヒータ面を摺動することができ、高耐久の加熱定着が可能となる。
【０１５３】
また、金属製スリーブに上記表面粗さ内の周方向のスジ加工を施すことにより金属スリーブの回転をスムーズにし、ヒータのコートを傷つけにくくする。
【０１５４】
また、未定着トナー像を記録材上に固着させる加熱定着装置においてトナーと逆極性のバイアスを加圧部材側に印加し、金属製スリーブを接地あるいはダイオード接続することで、紙粉、トナー等が金属製スリーブに吸着されることを防止する。これにより耐久によって金属製スリーブが汚れる等の問題もなく、高耐久の加熱定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】 加熱定着装置の概略構成模型図（横断面模型図）
【図３】 （ａ）は定着ニップ部近傍の構成模型図（その１）、（ｂ）は定着ニップ部近傍の構成模型図（その２）
【図４】 加熱定着装置の縦断面模型図
【図５】 金属製スリーブ製造方法である深絞り加工の説明図
【図６】 金属製スリーブ製造途中の形状説明図
【図７】 （ａ）と（ｂ）は金属製スリーブ製造方法であるしごき加工の説明図、（ｃ）はしごき加工終了時の金属製スリーブ形状説明図
【図８】 （ａ）と（ｂ）は参考例２の加熱定着装置の概略構成模型図
【図９】 従来例の加熱定着装置（定着ローラ方式）の概略構成模型図
【図１０】 従来例の加熱定着装置（定着フィルム方式）の概略構成模型図
【符号の説明】
１１‥‥加熱用ヒータ １２‥‥断熱ステイホルダー １３‥‥金属製スリーブ １４‥‥温度検知素子 ２０‥‥加圧ローラ ２４‥‥バイアス印加手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、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において、作像プロセス部で記録材（転写材・印字用紙・感光紙・静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として熱定着処理する加熱定着装置および加熱用金属スリーブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、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記録材上に固着画像として定着させる、いわゆる加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
従来の加熱定着装置の１例を図９に示す。４０は加熱手段を具備した定着ローラであり、機械的強度を満足するように厚み１ｍｍ〜４ｍｍ程度のアルミの中空芯金４２の内部にハロゲンランプ４１が配設されており、不図示の電源からの通電により中空芯金４２内部から記録材Ｐ上のトナーを融解させるのに十分な加熱を行なう。
【０００４】
中空芯金４２の内部はハロゲンランプ４１による輻射熱の吸収を良好にするために、一般的に黒色の吸収率９０％以上の物質（例えばオキツモ等）が全面に塗布されており、内面の粗さは反射を防ぎ、吸収率を高くする目的で粗くなっており、Ｒｚ＝１０μｍ以上となっている。
【０００５】
また記録材Ｐ上のトナーをオフセットすることなく、記録材Ｐ上に定着するために中空芯金４２の外側には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）などの離型性層４３が形成されている。
【０００６】
離型性層４３は外面をブラスト処理やエッチング処理等を行い、表面粗さをＲｚ＝５μｍ以上とした中空芯金４２上に、チューブ状に形成されていたり、あるいは静電スプレー、ディッピング塗工等により形成されており、中空芯金４２に対して接着力を得ている。
【０００７】
また、記録材Ｐの搬送によって定着ローラ４０の表面がチャージアップすることで発生するオフセットを防止するため、離型性層４３にカーボンブラック等の導電部材を混入しているものもある。
【０００８】
さらに定着ローラ４０の中空芯金４２は電気的にアース接続、もしくはダイオード素子を介して接地されていたり、不図示のバイアス印加手段によって、バイアス印加されており、定着ローラ表面がチャージアップしてオフセット画像が発生するのを防止している。
【０００９】
また、定着ローラ４０の表面にはサーミスタ４４が接触しており、定着ローラ表面の温度を検知し、適度な温度で記録材Ｐ上のトナー像を加熱するようにハロゲンランプ４１への給電をｏｎ／ｏｆｆ制御する。
【００１０】
一方、５０は上記定着ローラ４０とローラ長手方向両端部において不図示の加圧バネにより圧接して記録材Ｐを挟持搬送する加圧ローラである。加圧ローラ５０は芯金５１の外部に、シリコンゴムを成形した弾性層あるいはシリコンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層５２、さらにその外層に定着ローラ４０と同様のＰＴＦＥあるいはＰＦＡ、ＦＥＰ等の離型性層５３をチューブ状に、あるいはコーティング塗工して形成して成る。
【００１１】
よって、加圧ローラ５０の弾性により両ローラ４０・５０間に十分なニップ幅の定着ニップ部Ｎを形成することができる。この定着ニップ部Ｎに挟持搬送される記録材Ｐ上のトナー像を定着ローラ４０からの加熱により定着することができる。
【００１２】
また、特に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方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法の１例が特開昭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。
【００１３】
図１０にフィルム加熱方式の定着装置の１例の概略構成を示した。すなわち図１０において、ステイホルダー（支持体）６２に固定支持させた加熱部材（加熱体、以下ヒータと記す）６１と、該ヒータ６１に耐熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）６３を挟んで加圧手段により所定のニップ幅の定着ニップ部Ｎを形成させて圧接させた弾性加圧ローラ５０を有する。
【００１４】
ヒータ６１は通電により所定の温度に加熱・温調される。
【００１５】
定着フィルム６３は不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ５０の回転力により、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１面に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される、円筒状あるいはエンドレスベルト状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材である。
【００１６】
ヒータ６１を所定の温度に加熱・温調させ、定着フィルム６３を矢印の方向に搬送移動させた状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム６３と加圧ローラ５０との間に被加熱材としての未定着トナー像を形成担持させた記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィルム６３の面に密着して該定着フィルム６３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材・トナー像がヒータ６１により定着フィルム６３を介して加熱されて、記録材Ｐ上のトナー像が加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着フィルム６３の面から剥離して搬送される。
【００１７】
加熱部材としてのヒータ６１には一般にセラミックヒータが使用される。例えば、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミック基板の面（定着フィルム６３と対面する側の面）に基板長手（図面に垂直の方向）に沿って銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層をスクリーン印刷等で形成具備させ、さらに該発熱抵抗層形成面を薄肉のガラス保護層で覆ってなるものである。このセラミックヒータ６１は通電発熱抵抗層に通電がなされることにより該通電発熱抵抗層が発熱してセラミック基板・ガラス保護層を含むヒータ全体が急速昇温する。このヒータ６１の昇温がヒータ背面に設置された温度検知手段６４により検知されて不図示の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部は温度検知手段６４で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように通電発熱抵抗層に対する給電を制御する。すなわちヒータ６１は所定の定着温度に加熱・温調される。
【００１８】
定着フィルム６３は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１の熱を効率よく被加熱材としての記録材Ｐに与えるため、厚みは２０〜７０μｍとかなり薄くしている。定着フィルム６３はフィルム基層、導電性プライマー層、離型性層の３層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層が加圧ローラ側である。フィルム基層は絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等であり、耐熱性、高弾性を有しており、可撓性のある厚み１５〜６０μｍ程度で形成されている。また、フィルム基層により定着フィルム６３全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。導電性プライマー層は厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されており、定着フィルム全体のチャージアップを防止するため、電気的にアースに接続されている。離型性層は定着フィルム６３に対するトナーオフセット防止層であり、離型性の良好なＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み５〜１４μｍ程度に被覆して形成してある。また、図９の定着ローラ４０と同様に定着フィルム６３表面のチャージアップを軽減し、静電オフセットを防止するため、離型性層中には比抵抗が１０３Ωｃｍ〜１０６Ωｃｍ程度のカーボンブラック等の導電部材が混入されている。
【００１９】
また、ステイホルダー６２は、例えば耐熱性プラスチック製部材より形成され、ヒータ６１を保持するとともに定着フィルム６３の搬送ガイドも兼ねている。よって定着フィルム６３との摺動性を高めるために、定着フィルム６３とヒータ６１やステイホルダー６２の外周面の間に耐熱性の高いグリース等を介在させてある。また、加圧部材５０は上述した定着ローラ方式の加熱定着装置の加圧ローラと同様の構成をしている。
【００２０】
また、定着フィルム６３と加圧ローラ５０の間で加熱定着に必要な定着ニップ部Ｎを形成するため、ステイホルダー６２の両端部より不図示の加圧バネによって加圧ローラ５０側に加圧されている。これにより、ステイホルダー６２に取り付けられたヒータ６１は加圧ローラ５０の周方向の一部、かつ長手方向全域に渡って定着フィルム６３と密着した状態になる。
【００２１】
また、加圧ローラ５０が回転駆動され、これに伴い、定着フィルム６３が加圧ローラ５０の表面によって従動回転させられる。この状態でヒータ６１に形成された通電発熱抵抗層には不図示のコネクターによりヒータ６１の両端部に形成された電極部を介して給電される。これにより、通電発熱抵抗層が加熱昇温し、定着ニップ部に挟持搬送された記録材上のトナー像を加熱定着する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した加熱定着装置の場合、以下に挙げるような問題点がある。
【００２３】
まず、定着ローラ４０を用いた加熱定着装置の場合、定着ローラ芯金４２の肉厚が機械的強度を満足するため、１〜４ｍｍ程度必要となり、大きな熱容量を有する。このため、画像形成装置がプリント信号を受信する前に所定温度に定着ローラ４０を予備加熱しておく必要がある。これは、未定着トナー像を形成した記録材Ｐが加熱定着装置に搬送されてくるまでの短い時間では、定着ローラ４０を室温から定着可能温度まで加熱昇温させることが困難であることから、プリント信号を受信する前のスタンバイ状態である程度加熱昇温しておく必要が生じる。
【００２４】
このため、室温状態まで定着ローラ４０が冷却された状態から画像形成装置の電源をＯＮした場合などは、画像形成装置がプリント信号を受信可能になるまで、定着ローラ４０を加熱昇温させる必要があった。
【００２５】
また、スタンバイ中にヒータ４１への通電により定着ローラ４０を所定温度に加熱昇温させる必要があることから、エネルギを無駄に使用していた。
【００２６】
また、芯金４２の肉厚を薄くすることで対応しようとした場合でも、上記従来例のようなヒータ４１の輻射熱で定着ローラを加熱しようとする場合には、熱効率が良くないので、画像形成装置の高速化によって記録材搬送スピードが速くなった場合には同様に予備加熱が必要となる。
【００２７】
また、芯金４２の肉厚を薄くして昇温スピードを速くしようとした場合、芯金４２の強度が十分でないために、強い加圧力で加圧した場合大きく撓み、亀裂が入る等、耐久性に問題があった。
【００２８】
一方、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、上記のようなスタンバイ中のヒータ６１への通電を必要とせず、画像形成装置がプリント信号を受信してから、ヒータ６１への通電を行っても記録材Ｐが加熱定着装置に到達するまでに加熱可能な状態にすることが可能である。よって省エネの観点からフィルム加熱方式の加熱定着装置はエネルギを無駄にしない優れた加熱定着装置となる。
【００２９】
しかし、定着フィルム６３は熱伝導性の悪い樹脂層により形成されており、画像形成装置の高速化には不向きとなっていた。すなわち、画像形成装置が高速化した場合、ヒータ６１での加熱を定着フィルム６３を介して記録材Ｐに与えるスピードが装置の高速化に対応して増加しなければならないが、樹脂製の定着フィルム６３では、熱伝導性フィラを混入する等の対策をとったとしても限度があり、更なる高速化には対応ができなくなる。
【００３０】
また、高い加圧力で加圧した場合、記録材Ｐにトナー像を強い密着力で押し付けることが可能になり、定着性能が上がるが、樹脂製フィルムでは耐久により内面が削れ、破損に至ることがあり、高速化、耐久性を両立させることは困難であった。
【００３１】
さらに、樹脂製の定着フィルム６３に熱伝導性フィラを多量に添加した場合には、引裂強度等の機械的強度が失われ、例えば、端部の規制部材等でスラスト方向の位置を規制するとき、定着フィルム６３の端部が規制部材等の端面に寄った状態で回転するので、定着フィルム６３の端部が裂ける等の問題が生じ、耐久性の悪化を招いてしまう。
【００３２】
また、端部への寄りを制御しようとした場合には、構造が複雑になり、装置の大型化、高コスト化を招いてしまう。
【００３３】
よって、簡単な構成でかつ定着性確保、耐久性確保の双方を満足した加熱定着装置の高速化には樹脂製フィルムを用いたシステムは不向きであった。
【００３４】
そこで本発明は、定着性能、クイックスタート性、耐久時のコンタミ防止、トルクアップ防止を満足する加熱用金属製スリーブを提供すること、上記を達成する高速オンデマンド定着に対応することを目的とする。
【００３５】
ここで、コンタミとは、紙粉やトナーが金属製スリーブ表面に付着してしまう現象で、表面粗さが粗いと紙との接触によって凹部に紙粉等が蓄積されてしまう。アンカー効果で除去しにくい状況となってしまうため、微量のオフセットトナー等が更に付着して離型性を落としてしまう。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成を特徴とする加熱定着装置および加熱用金属製スリーブである。
【００３７】
（１）金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする加熱定着装置。
（２）金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置、に用いられる金属製スリーブにおいて、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする金属製スリーブ。
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
（Ａ）画像形成装置例
図１は画像形成装置例の概略構成模型図である。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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センサ８にて記録材Ｐ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。
【００６１】
このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置６へと搬送され、固着画像として定着される。
【００６２】
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。
【００６３】
（Ｂ）加熱定着装置６
図２は加熱定着装置６の概略構成模型図である。１０は定着部材、２０は加圧部材であり、互いに圧接させて定着ニップ部を形成させてある。定着部材１０は、加熱用部材としてのヒータ１１、断熱ステイホルダー１２、定着スリーブ１３等からなる。加圧部材２０は耐熱性弾性加圧ローラである。
【００６４】
ａ）定着スリーブ１３
定着スリーブ１３は熱容量の小さなスリーブであり、クイックスタートを可能にするために厚１００μｍ以下の厚みで耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属部材を単独あるいは合金部材を基層とした金属製スリーブ（フィルム：可撓性を有する円筒状金属素管）である。
【００６５】
また、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた金属製スリーブとして、厚さ２０μｍ以上の厚みが必要である。よって金属製スリーブ１３の厚みとしては２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である。
【００６６】
さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層には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たものである。
【００６７】
被覆の方法としては、金属製スリーブ基材の外面に接着層としてのプライマー層を塗布した後に上記離型性層をディッピング、粉体スプレー等の塗布によるものや、あるいはチューブ状に形成されたものを金属製スリーブの表面に被せる方式のものであっても良い。
【００６８】
なお、本参考例１の主要部分である金属製スリーブの内外面の表面性および離型性層の厚み等については後記ｅ）項で詳述する。
【００６９】
ｂ）加熱用ヒータ１１
加熱用ヒータ１１は定着スリーブである金属製スリーブ１３の内部に具備され、これにより記録材Ｐ上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行う。
【００７０】
加熱用ヒータ近傍の構成模型図を図３に示す。図３の（ａ）において、加熱用ヒータ１１は、アルミナ、ａｌｎ（チッ化アルミ）等の高絶縁性のセラミックスやポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂からなる基板１１ａの表面に長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ｒｕｏ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層１１ｂをスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成し、通電発熱抵抗層１１ｂの表面には、金属製スリーブ１３との摺擦に耐えることが可能な薄層のフッ素樹脂層、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂層からなる摺動層を設けた通電加熱用部材である。
【００７１】
上記基板１１ａの背面（定着ニップ部Ｎと反対側）には通電発熱抵抗層１１ｂの発熱に応じて昇温した加熱用ヒータ１１の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子１４が配設されている。この温度検知素子１４の信号に応じて、図４に示す長手方向端部にある電極部１１ｆおよび１１ｇから通電発熱抵抗層１１ｂに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ部Ｎ内での温調温度を略一定に保ち、記録材Ｐ上のトナー像を定着するのに必要な加熱を行う。温度検知素子１４から不図示の温度制御部へのＤＣ通電は不図示のＤＣ通電部およびＤＣ電極部を介して不図示のコネクターにより達成している。
【００７２】
ヒータ基板１１ａとして熱伝導性の良好なＡｌＮ（チッ化アルミ）等を用いた場合には、図３の（ｂ）のように、通電発熱抵抗層１１ｂを上記基板１１ａに対して定着ニップ部Ｎと反対側に形成してあっても良い。図３の（ｂ）において、１１ｄは基板１１ａ上に形成された通電発熱抵抗層１１ｄと温度検知素子１４の間の耐電圧を満足するために設けたガラスコート、フッ素樹脂層等の保護層である。また、１１ｅは上述の１１ｃと同様に金属製スリーブとの摺擦に耐えることが可能な薄層のフッ素樹脂層、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂層からなる摺動層である。
【００７３】
また、上記金属製スリーブ１３の内面において、加熱用ヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側の形状を曲面とすることで、金属製スリーブ１３に屈曲負荷を与えないようにした方が長寿命の定着部材が形成される。あるいは、ヒータの金属製基板上の定着ニップ部とは反対側に絶縁層、通電発熱抵抗層を順次積層してなる金属製加熱用ヒータであり、該金属製基板は定着ニップ部側が金属製スリーブと同方向に湾曲した形状であっても良い。
【００７４】
ｃ）断熱ステイホルダー１２
断熱ステイホルダー１２は、加熱用ヒータ１１を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されており、金属製スリーブ１３が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。また、金属製スリーブ１３は内部の加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２に摺擦しながら回転するため、加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２と金属製スリーブ１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダー１２の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより金属製スリーブ１３はスムーズに回転することが可能となる。
【００７５】
ｄ）加圧ローラ２０
加圧ローラ２０は、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からなり、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。
【００７６】
定着部材１０は上記の加圧部材２０の方向に図４に示すように断熱ステイホルダー１２の一部、もしくは断熱ステイホルダーと嵌合等により取り付けられた部材を介してバネ等の加圧手段１７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。
【００７７】
また、加圧ローラ２０の芯金２１端部に取り付けられた駆動ギア１６により加圧ローラ２０を回転駆動し、加圧ローラ表面と金属製フィルム表面の摩擦により金属製フィルムを所定の速度に従動回転させる。
【００７８】
以上が加熱定着装置６の構成である。図２において記録材Ｐは不図示の供給手段によって適宜供給され、耐熱性の定着入口ガイド１５に沿って加熱部材１０と加圧部材２０によって形成される定着ニップ部Ｎに搬送される。即ち、金属製スリーブ１３と加圧ローラ２０の間で形成される加熱ニップ相当部において、金属製スリーブ内面に加熱用ヒータ１１を接触配置している。そして、未定着画像が形成された記録材Ｐを、定着部材１０と加圧部材２０により互いに圧接してなる定着ニップ間を通過させることにより、未定着画像を記録材上に固着画像として定着させる。
【００７９】
ｅ）金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さ等について
ここで本参考例１に係わる金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さ、離型性層の厚み等に関して以下に説明する。
【００８０】
まず、金属製スリーブ１３の内面は上記加熱用ヒータ１１と所定の接触幅をもって接触することで加熱用ヒータ１１より発した熱を定着ニップ部Ｎへ伝熱する必要があり、従来使用されてきた輻射熱による加熱を行う熱ローラ定着装置（図９）とは思想が異なる。よって加熱用ヒータ１１と接触伝熱する金属製スリーブ１３内面の表面粗さは、熱効率に大いに影響する。特に加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｃ（図３の（ａ））あるいは１１ｅ（図３の（ｂ））の表面と金属製スリーブ１３の内面との接触熱抵抗が大きくなると、熱効率が悪化し、定着不良を起こしてしまう。仮に熱伝導グリース等を介在させた場合でも熱効率の高い加熱定着装置を構成するためには、所定以下の表面粗さに抑える必要がある。
【００８１】
また、金属製スリーブ１３の外面には、離型性層を形成するが、離型性層は一般にフッ素樹脂より形成されるため、金属製スリーブ１３の熱伝導性に比べ極端に低い熱伝導性となる。よって、あまり厚く形成すると、熱伝導の悪化を招き画像形成装置の高速化に対し、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上のトナー像に対し十分な熱供給ができなくなる。よって薄い離型性層を金属製スリーブ１３上に形成する必要がある。このとき、金属製スリーブ１３外面の表面粗さは所定以下に抑える必要がある。すなわち薄い離型性層では、金属製スリーブ１３外面の表面粗さを緩和する効果が得られず、金属製スリーブ１３外面に離型性層を塗布形成した後の表面粗さは金属スリーブ１３素管の表面粗さと同等か若干小さい粗さの表面粗さとなる。よって、金属製スリーブ１３素管の表面粗さが大きいと離型性層を塗布形成後も大きな表面粗さとなり、定着ニップ部Ｎで記録材Ｐとの密着力が得られず、定着不良を引き起こす可能性が大きくなる。
【００８２】
以上のことから、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さを所定以下とし、接着層としてのプライマー層を含み離型性層を所定以下の厚みで塗布形成することにより、十分な定着性能が得られ、画像形成装置の高速化に対応可能となる。
【００８３】
また、金属製スリーブ１３の表面粗さが粗い場合、記録材Ｐとしてカット紙等パルプを原料とするような紙を定着ニップ部Ｎに導入し加熱定着すると、紙上の紙粉が掻き取られ金属製スリーブ１３の表面に付着してしまうことがあり、このような状態で未定着トナー像が形成された記録材Ｐを加熱定着し続けた場合、離型性の悪い紙粉が記録材上のトナーを剥ぎ取り、徐々に金属製スリーブ表面に紙粉とトナーが溜まり、最悪の場合、記録材Ｐが離間しなくなるほど離型性が全くなくなり、記録材Ｐが金属製スリーブ１３表面に巻き付いてしまう。
【００８４】
以上の観点からも金属製スリーブ１３表面の表面粗さは所定値以下に抑える必要がある。
【００８５】
以上の確認を行うため、金属製スリーブ１３の内面の粗さ、外面の粗さおよび離型性層の厚みを振って各効果を確認した。確認した構成は以下に示すものである。
【００８６】
まず、金属製スリーブ１３の内面の粗さを振った場合の実験に用いた加熱定着装置の基本的構成として、加熱用ヒータ１１としては、図３の（ｂ）の構成のものを用いた。即ち、ＡｌＮを基板１１ａとし、このヒータ基板１１ａ上の定着ニップ部Ｎと反対方向に通電発熱抵抗層１１ｂとしてＡｇ／Ｐｄの導電剤とマトリックス成分としての燐酸系ガラスの混合物を有機溶剤、バインダー、分散剤等と混合してペースト状にしたものをスクリーン印刷して６００℃で焼成したものを用いた。また、ＡｌＮのヒータ基板１１ａの定着ニップ部Ｎ側には摺動性の良好なポリイミド層１１ｅ（ポリイミドを主成分としている樹脂コート）を１０μｍの厚さでスクリーン印刷して形成した。
【００８７】
また、金属製スリーブ１３は内径３０ｍｍ、厚み５０μｍの円筒状ステンレス鋼にプライマー層を５μｍ、ＰＦＡ樹脂を１０μｍディッピングによって塗布することによって外径３０．１３ｍｍの円筒状に形成した。
【００８８】
また、加圧ローラ２０は、φ２０ｍｍのＡｌ芯金２１に、シリコンゴム層を厚み５ｍｍで形成し、さらに外層にはＰＦＡチューブを被覆した。
【００８９】
実験では、画像形成装置の記録材搬送スピードが２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整して、加熱用ヒータ１１の温調温度を２００℃になるように制御し、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を開始してから６秒後に未定着トナー像が形成された記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに挿入し、各項目に対して確認した。
【００９０】
また本参考例１に係わる金属製スリーブ１３の内面の表面粗さＲｚは２μｍ〜５μｍまで振って確認した（参考例１−１〜１−５）。
【００９１】
なお、比較例として、金属製スリーブ１３の代わりに従来例で示したポリイミド樹脂を基層として形成された定着フィルム６３（図１０）を用いた場合も同様に確認した。比較例の定着フィルムでは熱伝導性を確保するため、ＢＮフィラを３０ｖｏｌ％添加した厚み５０μｍのポリイミド基層にプライマー層を５μｍ、ＰＦＡ樹脂を１０μｍディッピングによって塗布し、上記金属製スリーブ１３と同等の外径形状で形成し、内面の表面粗さＲｚを２μｍとした。駆動は加圧ローラによって行い、定着フィルムを従動回転させて評価した。
【００９２】
各項目の確認方法としては、
ａ：定着性能・・・加熱定着後の記録材Ｐに粘着テープを一旦貼付け、剥がしたときの画像欠損から判断した。
【００９３】
ｂ：クイックスタート性・・・加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を開始してから３秒後の定着ニップ部Ｎの温度を測定した。
【００９４】
ｃ：耐久性能・・・連続して記録材としてのカット紙を加熱定着した場合に定着フィルムあるいは金属製スリーブの破損が確認された枚数をカウントした。
【００９５】
実験結果を表１に示す。なお、表１中の○は満足な定着性能、△は許容範囲の定着性能、×は定着不良が発生していることを示す。
【００９６】
【表１】
以上、本参考例１に示したように金属製スリーブ１３と定着フィルムの両者の内面の表面粗さが同等の場合、樹脂製の定着フィルムより熱伝導率の高い金属製スリーブ１３を用いることにより、熱効率を飛躍的に向上できる。
【００９８】
また、金属製スリーブ１３の内面の表面粗さが３．５μｍを越えると加熱用ヒータ１１と金属製スリーブ１３の内面との接触熱抵抗が大きくなり、定着ニップ部Ｎ内への伝熱が阻害されることから、金属製スリーブ１３の熱伝導の効果を十分に活かすためには、内面の表面粗さＲｚを３μｍ以下にすることが望ましいことがわかる。これにより加熱用ヒータ１１の温調温度を低く抑えることが可能になり、より省エネの加熱定着装置となる。
【００９９】
また、内面の表面粗さＲｚが３μｍ以下の金属製スリーブ１３を用いることで、定着ニップ部Ｎの昇温を速くすることが可能となり、クイックスタート性にも優れ、ファーストプリントタイムを短縮することも可能になる。
【０１００】
よって画像形成装置の高速化に対しても短い定着ニップ内搬送時間でも記録材を十分に加熱することができ、定着不良等の問題を招くことがない。
【０１０１】
また、耐久性の評価においても、剛性の高い金属性スリーブを用いることで樹脂製フィルムに対し端部からの裂けは発生しづらくなり、高い耐久性能が得られる。
【０１０２】
次に金属製スリーブ１３の外面の表面粗さ、離型性層の厚みを振って上記ａ：の定着性能、ｂ：のクイックスタート性の確認を行った。
【０１０３】
実験に用いた構成は上記と同様であり、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さＲｚを２μｍ〜５μｍまで、金属製スリーブ１３の外面にはプライマー層を５μｍとし、その外面に離型性層を厚み５μｍ〜２５μｍまでそれぞれ振って確認した。なお、金属製スリーブ１３の内面の表面粗さは全てＲｚ＝２μｍのものを使用した。評価結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
以上の結果より、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さは、定着ニップ部Ｎ内の温度に対しては若干影響する程度であるが、記録材Ｐ上のトナー像を加熱定着する際には離型性層塗布状態における金属製スリーブ１３の外面の粗さが粗くなるほど記録材Ｐとの密着不良を生じ、定着不良に至ることがわかる。特に金属製スリーブ１３の外面の表面粗さが３．５μｍを越えると定着性能に悪化傾向が見られることから、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さとしては、Ｒｚ＝３μｍ以下に形成することが望ましい。
【０１０６】
また、離型性層の厚みが２０μｍを越えると熱伝導の悪化により定着ニップ部Ｎを十分に加熱できなくなり、定着性能が劣ってしまう。このことから、金属製スリーブ１３の外面に塗布されるプライマー層および離型性層の合計厚みは２０μｍ以下とすることが望ましい。
【０１０７】
また、上記に示した外面の表面粗さを振った金属製スリーブ１３を用いてカット紙を使用して紙粉汚れを確認したところ、Ｒｚ＝４μｍ以上の金属製スリーブは、紙粉汚れが発生してしまった。これに対し、離型性層塗布後の表面粗さがＲｚ＝３μｍ以下の金属製スリーブでは許容範囲内の紙粉付着に収まっており、離型性を著しく劣化させるようなことはなかった。
【０１０８】
離型性層を含む金属製スリーブ外表面の表面粗さが大きいと、カット紙等のパルプ材を原料とした記録材を使用した場合、紙との摩擦により、金属製スリーブ上に紙粉を剥ぎ取ると考えられる。
【０１０９】
以上の観点からも金属製スリーブ外面の表面粗さはＲｚ＝３μｍ以下に抑えることが望ましい。
【０１１０】
次に上記実験構成において、加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅ（図３の（ｂ））の材質をガラス、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＴＥＦ、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）としてそれぞれ１０μｍスクリーン印刷（ただしＤＬＣに関しては１μｍの厚みでＰＶＤにより形成した）し、２０万枚の記録材搬送耐久試験を行い、耐久後の加熱用ヒータ１１の表面および金属製スリーブ１３の摩耗状態の観察、および加熱定着装置の駆動トルクを測定した。
【０１１１】
評価結果を表３に示す。なお、表中の加熱用ヒータの摩耗状態は２μｍ以下の摩耗を○、２〜７μｍの摩耗を△、７μｍ以上を×とした。また、金属製スリーブの摩耗状態は１μｍ以下を○、１μｍを越えるものを×とした。
【０１１２】
【表３】
以上の結果より、加熱用ヒータ１１の表面に形成する摺動層１１ｅはＤＬＣのように硬い材質の場合、金属製スリーブ１３の内面を摩耗してしまい、駆動トルクも異常に高くなってしまうことがわかった。
【０１１４】
ガラスのような部材の場合には、削り粉によって加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅ、金属製スリーブ１３の双方を削ってしまう。
【０１１５】
一方、樹脂コートの加熱用ヒータ１１では、樹脂コートが若干削れる場合はあるが、トルク上昇はある程度抑えることが可能となり、耐久性が良好となる。特にポリイミドコートを施した加熱用ヒータでは、何ら問題なく、高耐久が達成される。さらに金属製スリーブ内面の表面粗さが小さいほど、加熱用ヒータの樹脂製摺動層の摩耗が少なくなる。特に金属製スリーブ内面の表面粗さがＲｚ＝３μｍ以下の場合には、高耐久の加熱定着装置が提供できる。
【０１１６】
以上、本参考例１では、金属製スリーブ１３の内外面の表面粗さを３μｍ以下に抑え、接着層を含む離型性層の厚みを２０μｍ以下とし、加熱用ヒータ１１の摺動層１１ｅを樹脂コートとすることで、画像形成装置の高速化に対し、定着性能、耐久性、クイックスタート性を十分に満足させた加熱定着装置が提供できる。
【０１１７】
（実施例）
以下に実施例について説明する。画像形成装置全体の構成は前記参考例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記参考例１で示した図２と同様であるため説明を省く。
【０１１８】
本実施例では金属製スリーブ１３に周方向に所定以下の表面粗さを有する凹凸形状を施すことにより、金属製スリーブ１３の回転をよりスムーズにすると共に加熱用ヒータ１１の表面にコーティングした離型性層を傷つけにくくする。以上によりさらに高耐久の高速対応可能な加熱定着用金属製スリーブ１３を提供する。
【０１１９】
本実施例では、前記参考例１で示した図２における金属製スリーブ１３の製法を以下に示す方法により達成し、金属製スリーブ１３に周方向に適度な凹凸を形成する。
【０１２０】
図５から図７に金属製スリーブ１３の主な製法を示す。まず、図５において、３１は金属製スリーブ１３の基材であり、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の単独ないし、合金状態で形成される金属平板（プランク）である。３２は一般的な深絞り製法における円形内型（ポンチ）、３３は円筒容器状の外型（ダイス）であり、金属材料の表面に超硬メッキ等を施した金型である。図５において、金属平板３１を内型３２と外型３３の間に挟み矢印の方向に内型３２を外型３３の方向へ押し込む。また、金属平板３１と外型３３の間には粘度の高い潤滑油、あるいは黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を介在させ、絞り性を良くしてある。以上の工程を通常は２〜４回程度、異なる金型で深絞り加工することにより、図６に示すようなカップ状の金属製円筒部材３４を製造する。
【０１２１】
次に、この金属製円筒部材３４が所定の厚みに形成されるようにしごき加工を施す。しごき加工としては、圧延加工、引き抜き加工、絞り加工等どのような加工を途中に経緯してもよいが、最終加工としては、以下に示すような加工方法により金属製スリーブの周方向に所定以下の凹凸を有する加工を施す。例えば、図７の（ａ）および（ｂ）に示すような加工方法がある。図７の（ａ）は一般的な絞りスピニング加工であり、固定台３６ｃに取り付けられた軸３６ｂに回転自在に取り付けられた押し当てローラ３６ａを金属製内型３５と所定の距離だけ常に離間した状態で金属製内型３５方向へ押し付られるようになっている。金属製内型３５に取り付けられた上記カップ状に深絞り加工を施した金属製円筒部材３４をはめ込み、押え部材３７によって金属製円筒部材３４のカップ形状底部が金属製内型３５に密着状態となって固定される。この状態で金属製内型３５、金属製円筒部材３４、押え部材３７を図の矢印の方向に回転させながら、紙面右方へ徐々に送り込む。端部からは金属製内型３５と所定距離を保って回転自在のローラが押し当てられる。
【０１２２】
これにより、金属製円筒部材３４の端部から徐々にしごき加工により薄肉化され、最終的には図７（ｃ）に示すように本実施例における金属製スリーブ１３の所定厚みにまで加工されたカップ状の金属製円筒部材３９がしごき加工により形成される。
【０１２３】
金属製円筒部材３９には、周方向に絞りスピニング加工時のローラ押し当ての凹凸跡３９ａが残る。最終的には、金属製円筒部材３９のカップ形状底部を切り落とすことにより、本実施例の金属製スリーブ１３を得る。
【０１２４】
また、図７の（ｂ）に示すように、押し当てローラの代わりに段階的に内径が小さく形成された連続ダイス３８ａ、３８ｂ、３８ｃの内側に金属製内型３５と押え部材３７により固定された金属製円筒部材３４を回転させながた送り込みしごき加工により薄肉化しながら周方向の凹凸形状を付与させる方式であっても良い。
【０１２５】
その他、へら絞り加工等、金属製スリーブ１３の周方向に所定量以下の凹凸を形成できる方法であれば、どのようなしごき加工の加工方法であっても構わない。
【０１２６】
以上の製法で製造した金属製スリーブ１３を用いて、未定着画像が形成された記録材Ｐを加熱定着する場合、前記参考例１で示したように、熱伝導の観点から、上記周方向の凹凸は３μｍ以下に抑える必要がある。
【０１２７】
また、金属製スリーブ１３の外面に接着剤としてのプライマー層、離型性層をコーティングし、周方向の凹凸が３μｍ（長手方向の表面粗さＲｚ＝３μｍ、周方向はＲｚ＝１μｍ以下）で長手方向に渡ってピッチ０．２ｍｍで形成された金属製スリーブ（実施例）と、金属製スリーブ内外面の表面粗さが周方向、長手方向に関係なくどの方向でも同等のＲｚ＝１μｍ、３μｍでそれぞれ形成された金属製スリーブ（比較例１および２）を使用して、前記参考例１にて示した実験構成で加熱定着装置の回転駆動トルク、および５０万枚記録材を加熱定着した時の耐久時の加熱用ヒータ１１に施した摺動層１１ｅとしてのポリイミドコートの摩耗を評価した。評価結果を表４に示す。なお、評価基準は前記参考例１と同様である。
【０１２８】
【表４】
以上の結果より、金属製スリーブ１３の周方向に３μｍ以下の凹凸を形成する、好ましくは、長手方向の表面粗さＲｚを３μｍ以下とし、周方向の表面粗さＲｚ’との関係をＲｚ＞Ｒｚ’とすることで、加熱定着装置の回転駆動を低く抑え、回転をスムーズにすると共に、耐久による金属製スリーブ内面に接触する加熱用ヒータの樹脂コートを傷つけにくくし、加熱定着装置のさらなる高耐久、高速化を達成することが可能になる。
【０１３０】
特に周方向、長手方向ともに鏡面状態に近い状態にしたとき（比較例１）には、金属製スリーブ内面と加熱用ヒータ摺動面の密着性が良好となり、定着性は前記参考例１で示したように良好になるが、駆動トルクは若干高めになる。
【０１３１】
よって定着性を満足した上で、金属製スリーブ１３のスムーズな回転を維持するためには、周方向にＲｚ＝３μｍ以下の凹凸を有する本実施例の金属製スリーブの方が適している。
【０１３２】
（参考例２）
以下に参考例２について説明する。画像形成装置全体の構成は前記参考例１で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記参考例１で示した図２と同様であるため説明を省く。
【０１３３】
本参考例２では金属製スリーブ１３と加圧部材である加圧ローラ２０の間に電位差を形成し、かつ金属製スリーブ１３を接地状態、もしくはダイオードを介して接地状態とすることで金属製スリーブ１３に紙粉やトナーを付着しにくい構成とすることで、耐久を通じて離型性を維持する加熱定着装置を提供する。
【０１３４】
本参考例２における加熱定着装置のより詳しい構成を図８の（ａ）および（ｂ）に示す。図８の（ａ）および（ｂ）において、加圧部材である加圧ローラ２０の弾性層２２は、導電性シリコンゴム、導電性シリコンスポンジ等からなる導電性付与された弾性層であり、加圧ローラ芯金２１あるいは、導電性弾性層２２に導電性カーボンチップ等よりなるチップ電極２５を介してバイアス印加手段２４によってトナー像と逆極性のバイアスを印加する。
【０１３５】
図では、トナーが現像部でマイナス帯電される画像形成装置を元に図示しており、加圧ローラ芯金部２１には、プラスバイアスが印加される構成となっている。
【０１３６】
よってトナーが現像部でプラス帯電される画像形成装置の場合、加圧ローラ芯金２１には、マイナスバイアスが印加される構成となる。
【０１３７】
また、金属製スリーブ１３の端部では、接着層としてのプライマー層、フッ素樹脂層からなる離型性層がコーティングされていない金属製スリーブ素材がむき出しになっている部位１３ａを設け、この部位１３ａよりアモルファス導電繊維よりなる導電ブラシ１８を介して接地状態に構成されている。
【０１３８】
あるいは、トナー像と同電位の電荷が金属製フィルムに保持されるようにダイオード接続されていても良い。
【０１３９】
以上の構成により、加圧ローラ２０側に積極的にバイアス印加する構成とすることで、金属製スリーブ１３には、紙粉、トナー等が吸着されにくくなる。
【０１４０】
よってパルプ材を主原料とするカット紙等に形成されたトナー像を加熱定着する場合の上記加熱定着装置においては、表面粗さＲｚ＝３μｍ以下とした金属製スリーブ１３の表面の離型性層には、静電気的にも紙粉やトナーの汚染が発生しづらく、耐久によって離型性が損なわれることがないため、長寿命の加熱定着装置が提供される。
【０１４１】
以上の効果を確認するため、前記参考例１で示した実験装置において加圧ローラ側に＋５００Ｖバイアス印加（金属製スリーブ側は接地）した本参考例２と、金属製スリーブに−５００Ｖ印加（加圧ローラ側は接地）した比較例との耐久による紙粉の付着を比較した。
【０１４２】
なお、金属製スリーブ１３の外面の表面粗さはＲｚ＝３μｍ以下では、紙粉が付着しづらいため、双方ともに若干紙粉の付着しやすいＲｚ＝３．５μｍとして実験した。
【０１４３】
カット紙を２０万枚加熱定着した結果、加圧ローラ２０側にバイアス印加する本参考例２では、ほとんど紙粉の付着が見られなかったのに対し、金属製スリーブ１３側にバイアス印加した比較例では、紙粉の付着が１５万枚程度からわかるようになり、２０万枚では、トナーの付着も認められた。
【０１４４】
以上のことから、離型性層をコーティングした金属製スリーブ１３の外面の表面粗さをＲｚ＝３μｍ以下とすると共に、加圧ローラ２０側から積極的にバイアス印加し、金属製スリーブ１３側は接地状態、あるいはダイオード接続する本参考例２の方が、金属製スリーブ１３の表面への記録材Ｐの紙粉やトナーの付着による汚染を発生しにくくする構成となっており、より長い耐久に対して、良好な離型性を維持できる加熱定着装置を提供できる。
【０１４５】
（その他）
１）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。
【０１４６】
２）加熱用部材（ヒータ）は電磁誘導発熱性部材であってもよい。
【０１４７】
３）本発明の定着装置には、記録材上の画像を仮定着処理する像加熱装置、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。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属製スレーブの回転を円滑にでき且つ熱伝導性の低下も抑えることができる。かくして、熱伝導性が良好な金属スリーブ内面からヒータにより接触加熱することで、画像形成装置の高速化に対応した加熱定着を高い熱効率で実施できる。よって、画像形成装置がプリント信号を受信していない状態のスタンバイ中にヒータへの通電をシャットダウンしておくことができ、省エネルギの加熱定着が実現できる。
【０１４９】
また、室温状態から画像形成装置の電源をＯＮした場合でも、即座にプリント信号受信可能になるため、作業者を待たせることがない。
【０１５０】
よって画像形成装置が高速化した場合でも、クイックスタート性に優れ、ファーストプリントタイムも速い加熱定着装置を提供することが可能となる。
【０１５１】
また、樹脂製フィルムに比べ剛性の高い金属製スリーブを使用することで、加圧力を高く設定することが可能になり、さらに画像形成装置の高速化に対応することが可能になる。
【０１５２】
また、該金属製スリーブ内面に接触し、ニップ部を加熱するヒータの表面を耐熱性のあるポリイミド樹脂等の樹脂部材とすることにより、金属製スリーブ内面はスムーズにヒータ面を摺動することができ、高耐久の加熱定着が可能となる。
【０１５３】
また、金属製スリーブに上記表面粗さ内の周方向のスジ加工を施すことにより金属スリーブの回転をスムーズにし、ヒータのコートを傷つけにくくする。
【０１５４】
また、未定着トナー像を記録材上に固着させる加熱定着装置においてトナーと逆極性のバイアスを加圧部材側に印加し、金属製スリーブを接地あるいはダイオード接続することで、紙粉、トナー等が金属製スリーブに吸着されることを防止する。これにより耐久によって金属製スリーブが汚れる等の問題もなく、高耐久の加熱定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 画像形成装置例の概略構成模型図
【図２】 加熱定着装置の概略構成模型図（横断面模型図）
【図３】 （ａ）は定着ニップ部近傍の構成模型図（その１）、（ｂ）は定着ニップ部近傍の構成模型図（その２）
【図４】 加熱定着装置の縦断面模型図
【図５】 金属製スリーブ製造方法である深絞り加工の説明図
【図６】 金属製スリーブ製造途中の形状説明図
【図７】 （ａ）と（ｂ）は金属製スリーブ製造方法であるしごき加工の説明図、（ｃ）はしごき加工終了時の金属製スリーブ形状説明図
【図８】 （ａ）と（ｂ）は参考例２の加熱定着装置の概略構成模型図
【図９】 従来例の加熱定着装置（定着ローラ方式）の概略構成模型図
【図１０】 従来例の加熱定着装置（定着フィルム方式）の概略構成模型図
【符号の説明】
１１‥‥加熱用ヒータ １２‥‥断熱ステイホルダー １３‥‥金属製スリーブ １４‥‥温度検知素子 ２０‥‥加圧ローラ ２４‥‥バイアス印加手段
Claims (2)
- 金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置において、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする加熱定着装置。 - 金属製の基層と、前記基層の外面に設けられた接着層及び離型層と、を有する可撓性の金属製スリーブと、前記金属製スリーブの内面に接触する固定配置されたヒータと、前記金属製スリーブを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記金属製スリーブを前記ヒータに対して摺擦させながら回転させることにより前記定着ニップ部で記録材を搬送し、記録材に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する加熱定着装置、に用いられる金属製スリーブにおいて、
前記接着層と前記離型層の合計の厚みが２０μｍ以下であり、
前記ヒータと摺擦する前記基層は、前記基層の内面と外面共に、周方向の表面粗さＲｚ’と前記周方向に対して直交する長手方向の表面粗さＲｚが共に３μｍ以下で、且つＲｚ＞Ｒｚ’となるように、前記周方向に延びた凸部と凹部からなる筋が筒の内面と外面に前記長手方向に繰り返し現れる絞りスピニング加工された層であることを特徴とする金属製スリーブ。
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