JP2003233264A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】定着スリーブを用いた構成の定着装置におい
て、スリップに起因する画像不良や、スティックスリッ
プに起因する変音を軽減することを目的とする。 【解決手段】定着スリーブ１と、定着スリーブ１の内周
部に配置されて回転可能に保持するガイド部材２と、ガ
イド部材２に対し、定着スリーブ１を介して圧接し定着
ニップＮを形成する加圧ローラ５と、定着スリーブ１を
昇温せしめ、定着スリーブ１の回転と共に定着ニップＮ
内を搬送される用紙Ｐを加熱する加熱手段３とを有し、
定着スリーブ１とガイド部材２の界面に摺動性を向上さ
せるグリースを塗布し、定着スリーブ１の内面の少なく
とも前記ガイド部材と接触する領域の表面粗さをＲｚ値
で０．０５以上とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いた複写機、ファックス、レーザプリンタ等の画像
形成装置及びこれを構成する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置において、適宜の画像形成
プロセス手段で被記録材に間接あるいは直接に形成担持
させた未定着トナー画像を被記録材面に永久固着画像と
して加熱定着させる定着装置として、熱ローラ方式の装
置が広く用いられている。近年では、クイックスタート
や省エネルギーの観点からスリーブ加熱方式の装置が実
用化されている。また金属からなるスリーブ自身を発熱
させる電磁誘導加熱方式の定着装置も提案されている。

【０００３】ａ）スリーブ加熱方式の定着装置 スリーブ加熱方式の定着装置は、例えば特開昭63−3131
82号公報・特開平2−157878号公報・特開平4−44075号
公報・特開平4−204980号公報等に提案されている。

【０００４】即ち、加熱体としてのセラミックヒーター
と、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性スリー
ブ（定着スリーブ）を挟ませてニップ部を形成させ、該
ニップ部のスリーブと加圧ローラとの間に未定着トナー
画像を形成担持させた被記録材を導入してスリーブと一
緒に挟持搬送させることで、前記スリーブを介して前記
セラミックヒーターの熱を与えながら前記ニップ部の加
圧力で未定着トナー画像を被記録材面に定着させるもの
である。

【０００５】このスリーブ加熱方式の定着装置は、セラ
ミックヒーター及びスリーブに低熱容量の部材を用いて
オンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像
形成実行時のみ熱源のセラミックヒーターに通電して所
定の定着温度に発熱させればよく、画像形成装置の電源
オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く
（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大
幅に小さい（省電力）等の利点がある。

【０００６】一方で、カラートナーの定着装置として
は、スリーブ表面に弾性層を設けることが望ましい。こ
れは、トナー載り量の多いカラー画像を平滑に定着でき
ない場合、画像表面のグロス（てかり）が部分的に異な
って光沢ムラを引き起こす、いわゆる『す』と呼ばれる
画像不良が発生しやすく、これを回避するためには十分
な熱と圧力をかけながら、しかもトナーをスリーブ表面
が包み込みながら定着することが必要であるためであ
る。

【０００７】一般的には、カラー画像を良好に定着する
ためには、定着ローラや定着スリーブ表面に数百ミクロ
ンから数ミリメートルの薄いゴム層を形成し、この弾性
層で『す』の防止を行なう。

【０００８】しかしながらこのような弾性層を定着スリ
ーブの表面に設けることは、熱容量の増加に繋がり、定
着温度制御の応答性や熱供給不足に起因する定着不良を
引き起こしてしまう。

【０００９】具体的には、セラミックヒーター方式の加
熱方式ではセラミックヒーターの背面に設けたサーミス
タで温度検知を行なうが、セラミックヒーター表面とス
リーブ間の熱抵抗や、スリーブ表面のゴム層の熱抵抗に
より、スリーブ表面温度とサーミスタの間の温度差は数
十度に達することが珍しくなく、正確な温度制御が行い
難い場合がある。また、セラミックヒーターとスリーブ
表面の熱勾配のために定着に必要なスリーブ表面温度を
得るためセラミックヒーターが発熱しなければならない
熱量が非常に大きくなり、定着装置の耐熱性、耐久性の
低下を招くおそれがある。

【００１０】ｂ）電磁誘導加熱方式の定着装置 実開昭51−109739号公報には、磁束により定着スリーブ
の金属層に渦電流を誘導させて、そのジュール熱で発熱
させる誘導加熱定着装置が開示されている。これは、誘
導電流の発生を利用することで直接定着スリーブを発熱
させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ロー
ラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成し
ている。

【００１１】しかしながら、磁場発生手段としての励磁
コイルにより発生した交番磁束のエネルギーは定着スリ
ーブ全体の昇温に使われるため放熱損失が大きい。その
ため、投入したエネルギーに対して定着に作用するエネ
ルギーの割合が低く、効率が悪いという欠点があった。

【００１２】そこで、定着に作用するエネルギーを高効
率で得るために、発熱体である定着スリーブに励磁コイ
ルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着ニ
ップ部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が提
案された。

【００１３】このような定着装置においては、前述した
セラミックヒーター方式のスリーブ加熱装置で問題にな
ったようなスリーブとセラミックヒーター間の熱勾配が
生じず、また熱効率にも優れているため、スリーブ表面
に弾性層を設けても高精度な温度制御を行なうことが可
能になり、かつ熱効率も向上することからカラー画像の
定着に好ましい。

【００１４】また、カラー画像の定着装置では、ＯＨＴ
フィルムや光沢紙等の特殊紙における画質向上を図るた
め、特殊プリントモードを有することが一般的である。

【００１５】光沢が高いカラー画像は一般的に高品位と
位置付けられることが多いため、光沢紙を用いたプリン
トではトナー像の表面を通常プリント時よりも更に平滑
に定着することが望ましい。

【００１６】このために、定着スピードを遅くしてゆっ
くりと定着を行なうことによって、定着ニップ内により
多くの熱量を与えることが効果的である。このような定
着を行なうプリントモードはグロスモード等と称され、
プリントスピード、定着温度等を最適化することによっ
て光沢画像を得ることを目的とする。

【００１７】またＯＨＴフィルムの定着においては、グ
ロスモード同様にトナー画像表面の平滑性が必要とさ
れ、十分な定着性が得られないとＯＨＴ透過性が低下
し、にごったりくすんだりする投影画像となってしま
う。

【００１８】ＯＨＴモードにおいてもグロスモード同様
に定着スピードを遅くして定着温度を最適化することに
よってＯＨＴの透過性を向上させることが可能である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
述べたような回転体としてスリーブを用いた構成の定着
装置で、グロスモードやＯＨＴモードのような低速プリ
ントを行なう場合には以下のような問題があった。

【００２０】スリーブ回転時は、スリーブ内面とその支
持部材とが摺擦するため、駆動負荷が大きい。この駆動
負荷を低減するためには、スリーブ内面とその支持部材
との動摩擦抵抗を低減させることが非常に重要である。
例えば、特開平5−27619号公報に提案されているよう
に、スリーブ内面とその支持部材との間に耐熱グリース
等の潤滑材を介在させることにより、摺動性を確保して
いる。また、スリーブ支持部材にリブを設けて、スリー
ブとその支持部材との接触面積を減らすことにより、摺
動性を確保している。

【００２１】しかしながら、低速プリント時において
は、摺動性を確保するために塗布したグリースの粘性抵
抗が高くなって駆動負荷が上昇することや、スリーブが
ゆっくり移動することによって摺動板とスリーブの密着
性が増して、グリースが両者の界面にはいっていきにく
くなることから、スリーブの回転が駆動ローラの回転に
追従できなくなるという問題が発生する。

【００２２】具体的には、低速プリント時に光沢紙やＯ
ＨＴフィルム表面とスリーブ表面の間にスリップが生じ
て、トナー画像を乱してしまうという現象が発生する。

【００２３】この現象は、スリーブ内面とスリーブガイ
ドとの摺動抵抗が大きく、かつＯＨＴフィルム表面とス
リーブ表面の摩擦抵抗が低下する状態で発生しやすく、
実際の使用状態では特にＯＨＴフィルム上にトナー画像
が多く載った状態が最も厳しい。

【００２４】また、完全にスリップとなって画像不良と
ならないまでも、スリーブ表面とメディア表面間での微
小な駆動ムラはスリーブ内面と摺動板間のビビリを引き
起こし、スティックスリップと呼ばれる変音を発生させ
ることがある。

【００２５】このようなスティックスリップ現象は、低
速で、加圧力が高い場合に顕著に発生し、カラー画質向
上のためのグロス向上の手段とは全く相容れない現象で
ある。

【００２６】以上述べたように、トナー載り量の多いフ
ルカラー画像を定着するカラー画像形成装置の定着装置
では、光沢モードやＯＨＴ画像の透過性を向上させるた
めに、従来のモノカラー画像用の定着装置よりも大きな
加圧力をニップ部に印加する必要があるため、ニップ部
における回転体とその支持部材との面圧がより大きくな
り、摩擦抵抗が特に大きい。このため上記のようなスリ
ップやスティックスリップはカラー画像形成装置におい
て、非常に大きな問題となる。

【００２７】そこで本発明は、回転体としてスリーブを
用いた構成の定着装置において、スリップに起因する画
像不良や、スティックスリップに起因する変音を軽減す
ることを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、スリーブ状の
回転体と、該回転体を導くガイド部材と、該ガイド部材
に対し該回転体を介して圧接しニップを形成する加圧部
材と、該移動体を昇温せしめ該回転の移動と共に該ニッ
プ内を搬送される被記録材を加熱する加熱手段とを有す
る定着装置において、ガイド部材表面とスリーブ状回転
体の内面の摩擦係数を低下させるために以下を特徴とす
る定着装置である。

【００２９】（１）スリーブとガイド部材の界面には潤
滑剤が付与されており、かつスリーブの内面粗さをＲｚ
＝０．０５μｍ以上とする。本構成を実現する具体的手
段としてはスリーブの内面を構成する材質、たとえば電
磁誘導加熱装置の金属層の表面を粗面化することによっ
て実現される。

【００３０】（２）電磁誘導加熱装置によって加熱され
る金属層の表面に摺動層を設け、この層を粗面化するこ
とによってスリーブの内面粗さをＲｚ＝０．０５μｍ以
上とする。具体的には摺動層としてポリイミド樹脂中に
ＢＮ粒子、マイカ粒子、フッ素樹脂等を混入する。

【００３１】（３）金属層の更に内側に設けることが可
能である摺動層の内面に設けられた摺動層がポリイミド
樹脂であるようなスリーブにおいて、ポリイミド樹脂の
ガラス転移点が３２０度以上であることを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。 ［第１の実施の形態］図１は本発明の第１の実施の形態
を示す定着装置の縦断面図である。

【００３３】図１において、１は円筒状に形成された定
着スリーブで、図２に示す層構造に形成されており、こ
の説明は後述する。

【００３４】２は横断面路半円弧状樋型のスリーブガイ
ド部材であり、定着スリーブ１はこのスリーブガイド部
材２の外側にルーズに外嵌されている。

【００３５】３はスリーブガイド部材２の内側に配設さ
れた磁場発生手段であり、励磁コイルとＴ型の磁性コア
（芯材）とから構成されている。

【００３６】５は弾性加圧ローラであり、定着スリーブ
１を挟ませてスリーブガイド部材２の下面と所定の圧接
力をもって所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させて相互圧
接されている。上記磁場発生手段３の磁性コアは定着ニ
ップ部Ｎに対応して配設されている。

【００３７】加圧ローラ５は駆動手により矢示の反時計
方向に回転駆動される。この加圧ローラ５の回転駆動に
より、該加圧ローラ５と定着スリーブ１の外面との摩擦
力で定着スリーブ１に回転力が作用して、該定着スリー
ブ１がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてスリーブガイ
ド部材２の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向
に加圧ローラ５の周速度にほぼ対応した周速度をもって
スリーブガイド部材２の外周を回転する。

【００３８】なお、定着ニップ部Ｎにおいてはスリーブ
ガイド部材２に一体に嵌め込まれた摺動板４が、スリー
ブ１の内面との摩擦力を低減する役割を果たす。

【００３９】具体的には、摺動板４は、セラミック板上
にガラスをコートした構成を用いた。

【００４０】スリーブガイド部材２は、定着ニップ部Ｎ
への加圧、磁場発生手段としての励磁コイルと磁性コア
の支持、定着スリーブの支持、該スリーブの回転時の搬
送安定性を図る役目をする。このスリーブガイド部材２
は磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重
に耐えられる材料が用いられる。

【００４１】励磁コイルは不図示の励磁回路から供給さ
れる交番電流によって交番磁束を発生する。交番磁束は
定着ニップ部Ｎの位置に対応しているＴ型の磁性コアに
より定着ニップ部Ｎに集中的に分布し、その交番磁束は
定着ニップ部Ｎにおいて定着スリーブの電磁誘導発熱層
に渦電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層の
固有抵抗によってジュール熱を発生させる。

【００４２】この定着スリーブの電磁誘導発熱は交番磁
束を集中的に分布させた定着ニップ部Ｎにおいて集中的
に生じて定着ニップ部Ｎが高効率に加熱される。

【００４３】定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温度検
知手段を含む温調制御系により、励磁コイルへの電流供
給が制御されることで所定の温度が維持されるように温
調される。

【００４４】而して、加圧ローラ５が回転駆動され、そ
れに伴って円筒状の定着スリーブ１がスリーブガイド部
材２の外回りを回転し、励磁回路からの励磁コイルへの
給電により、上記のように定着スリーブ１の電磁誘導発
熱がなされて定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上が
る。そして温調された状態において、不図示の画像形成
手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された
被記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎの定着スリーブと加圧ロ
ーラ５との間に画像面が上向きに、即ち定着スリーブ面
に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が
定着スリーブの外面に密着して定着スリーブ１と一緒に
定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この定着ニップ
部Ｎを定着スリーブ１と一緒に被記録材Ｐが挟持搬送さ
れていく過程において定着スリーブ１の電磁誘導発熱で
加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定
着される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると回
転定着スリーブの外面から分離して排出搬送されてい
く。

【００４５】図２は本実施の形態における定着スリーブ
１の層構成模型図である。本実施の形態の定着スリーブ
１は、電磁誘導発熱性の定着スリーブ１の基層となる金
属スリーブ等で形成された発熱層１０１と、その外面に
積層した弾性層１０２と、その外面に積層した離型層１
０３の複合構造のものである。発熱層１０１と弾性層１
０２との間の接着、弾性層１０２と離型層１０３との間
の接着のため、各層間にプライマー層（不図示）を設け
てもよい。

【００４６】略円筒形状である定着スリーブ１におい
て、発熱層１０１が内面側にあり、離型層１０３が外面
側である。発熱層１０１に交番磁束が作用することで前
記発熱層１０１に渦電流が発生して前記発熱層１０１が
発熱する。その熱が弾性層１０２・離型層１０３を介し
て定着スリーブ１０１を加熱し、前記定着ニップＮに通
紙される被加熱材としての被記録材Ｐを加熱してトナー
画像Ｔの加熱定着がなされる。

【００４７】弾性層１０２は、シリコーンゴム、フッ素
ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝
導率がよい材質で、かつ厚さは１０〜５００μｍが好ま
しい。この弾性層１０３は定着画像品質を保証するため
に必要な厚さである。

【００４８】カラー画像を印刷する場合、特に写真画像
などでは被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が
形成される。この場合、被記録材の凹凸あるいはトナー
層の凹凸に加熱面（離型層）が追従できないと加熱ムラ
が発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で画像に光沢
ムラが発生する。伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝
熱量が少ない部分では光沢度が低い。

【００４９】弾性層１０２の厚さとしては、１０μｍ以
下では被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず
画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層１０２が
１０００μｍ以上の場合には弾性層の熱抵抗が大きくな
りクイックスタートを実現するのが難しくなる。より好
ましくは弾性層１０２の厚みは５０〜５００μｍがよ
い。

【００５０】弾性層１０２の硬度は、硬度が高すぎると
被記録材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光
沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層の硬度として
は６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５°
（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。本実施例では２０°のシリ
コーンゴムを用いた。

【００５１】離型層１０３はフッ素樹脂、シリコーン樹
脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーン
ゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性
のよい材料を選択することができる。

【００５２】離型層１０３の厚さは１〜１００μｍが好
ましい。離型層１０３の厚さが１μｍよりも小さいと塗
膜の塗ムラで離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不
足するといった問題が発生する。また、離型層１０３が
１００μｍを超えると熱伝導が悪化するという問題が発
生し、特に樹脂系の離型層の場合は硬度が高くなりす
ぎ、弾性層の効果がなくなってしまう。本実施の形態で
は離型層１０３として厚み５０μｍのＰＦＡチューブを
用いた。

【００５３】発熱層１０１はニッケル、鉄、強磁性ＳＵ
Ｓ、ニッケル−コバルト合金といった強磁性体の金属を
用いるとよい。非磁性の金属でも良いが、より好ましく
は磁束の吸収の良いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コ
バルト−ニッケル合金等の金属が良い。

【００５４】本実施の形態では、厚み精度が良く、かつ
製造時の型面に凹凸を形成することによって形状精度も
良好な金属層を形成するという観点で、ニッケルを電気
鋳造法により金属層に成型した。

【００５５】その厚みは次の式で表される表皮深さより
厚くかつ２００μｍ以下にすることが好ましい。表皮深
さσ［ｍ］は、励磁回路の周波数ｆ［Ｈｚ］と透磁率μ
と固有抵抗ρ［Ωｍ］で σ＝５０３×（ρ／ｆμ）^1/2 と表される。

【００５６】これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は１／ｅ以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている。

【００５７】発熱層の厚さは好ましくは１〜１００μｍ
がよい。発熱層の厚みが１μｍよりも小さいとほとんど
の電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くな
る。また、発熱層が１００μｍを超えると剛性が高くな
りすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用するに
は現実的ではない。従って、発熱層１０１の厚みは１〜
１００μｍが好ましい。本実施の形態ではニッケル層の
厚みを５０μｍとした。

【００５８】本実施の形態では、ニッケルの発熱層１０
１を電気鋳造法で作成した。電気鋳造法はメッキの一種
であり、母型の周りに電解波を配置し、これに電流を流
して金属イオンを電気泳動させることによって母型の周
りに金属結晶を成長させてスリーブ状の金属筒に形成し
た。この時、母型の表面を粗面化しておくと成型された
電鋳スリーブの表面も同じ形状に型面転写されるため、
非常に高精度な粗面化が可能である。

【００５９】本実施の形態では、スリーブの内面を粗面
化したいため、棒状のアルミニウムをサンドブラストし
たものを内型とし、この表面にニッケルを成長させた。

【００６０】次に、本実施の形態で用いた電子写真方式
のプリンターの構成について説明する。

【００６１】プリンターは、ＹＭＣＫの４色ステーショ
ンがそれぞれカートリッジ構成になっており、転写ベル
トによって吸着搬送された転写材上にそれぞれの色画像
が転写される。転写ベルトを用いたインライン方式の多
重転写方式である。

【００６２】各色のカートリッジは、感光体、感光体の
帯電のための一次帯電ローラ、前露光装置、現像装置、
感光体のクリーニング装置が集約されており、一次帯電
ローラには−１１００ｖのＤＣ定着圧が印加される。前
露光装置は赤色ＬＥＤアレーであり、現像装置はノンマ
グー成分接触現像方式を採用している。クリーニング装
置はウレタンチップブレードを用いた。

【００６３】装置本体は、上記４つのカートリッジを縦
に積み上げた構成となっており、鉛直線上に配置された
転写ベルトと、その背面の転写ローラによって画像は転
写材上に転写される。転写ベルトの最下方には、転写材
を転写ベルトに静電的に吸着させるための吸着ローラが
配置されている。

【００６４】４色のトナー像を転写された転写材は、そ
の後前述の定着装置に搬送され、最終プリント画像とな
って機外に排出される。

【００６５】次に、本実施の形態において、いくつかの
水準でスリーブの内面を粗面化したスリーブを用いて実
験を行った例を示す。粗面化は、ニッケルスリーブを製
造する際の母型の表面を異なった水準の砥粒でサンドブ
ラストを行なうことで実現した。

【００６６】表１に示すように、スリーブ内面の表面粗
度をＲｚで０．０１、０．０３、０．０５、０．１、
０．５μｍと振ったサンプル１〜５を、先に示した誘導
加熱方式の定着装置に装着して、通常の普通紙プリント
と、プロセススピードを１／４速に落としたＯＨＴプリ
ントモードにて１００枚のプリント試験を行った。ＯＨ
Ｔモードは定着スピードを落としてＯＨＴフィルムが定
着ニップを通過する時間を確保し、十分な熱量を加えて
ＯＨＴ透過性を向上させることが目的である。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１に示すように、Ｒｚがサンプル１の
０．１μｍ以下ではＯＨＴモードにおいて画像スリップ
が、サンプル２の０．０３μｍ以下では、スティックス
リップに起因する異音が発生した。

【００６９】しかし、スリーブ内面の表面粗度（Ｒｚ）
がサンプル３〜５の０．０５μｍ以上ではスリーブ内面
の凹凸がグリースを定着ニップ内に運ぶため、摺動性が
確保されてこのような問題は発生しなくなった。

【００７０】しかしながら一方では、表面粗度Ｒｚが大
きすぎる場合は、凹凸の表面が削れてしまい、削れカス
による摺動抵抗が増加してしまい、同じようにスリップ
やスティックスリップが発生する。

【００７１】本実施の形態では、表面粗度Ｒｚが０．５
μｍ以上の時にこのような問題が発生したため、スリー
ブ内面の表面粗度Ｒｚは０．０５〜０．５μｍの範囲に
制御する必要がある。

【００７２】以上のように、本実施の形態では、スリー
ブ内面を最適な量に粗面化することによって、加圧力が
強く、更に低速プリントモードの存在によって非常に厳
しいカラー定着器におけるスリップやスティックスリッ
プを防止することができるようになった。

【００７３】本実施の形態においては、誘導加熱方式の
定着装置において、スリーブガイドと摺擦されるスリー
ブ状の回転体内面の表面粗さ（Ｒｚ）を、Ｒｚ＞０．０
５μmとすることによって、スリーブ内面に塗布された
グリースを摺動ニップ内に円滑に搬送し、カラー画像の
定着装置に顕著であるスリップやスティックスリップを
防止することができ、０．５μm以下が望ましい。

【００７４】カラー画像の定着装置では、高い光沢度、
良好なＯＨＴ透過性を得るために高い加圧力、遅い定着
スピードが必要とされ、定着ニップが摺動部となる定着
装置では高い摺動抵抗による画像スリップやスティック
スリップによる異音が問題となる。

【００７５】このような定着装置では、一般的にスリー
ブ内面にグリースを塗布することによって摺動性を向上
させるような手段が用いられるが、前述したように高い
加圧力を必要とする定着装置ではグリースがニップ内部
に入ることができずにグリースの本来の目的が達成され
ないという問題が生じる。

【００７６】このような問題を防止するために、本実施
の形態ではスリーブのもっとも内側の層である発熱層の
金属面を粗面化することによって、この凹凸にグリース
をなじませ、ニップ内に搬送することによって摺動性を
確保することを目的とする。

【００７７】［第２の実施の形態］図３は本発明の第２
の実施の形態を示すスリーブ構成図である。

【００７８】本実施の形態の定着スリーブ１は、第１の
実施の形態の定着スリーブの発熱層１０１の内周に摺動
層１０４を設けたものである。

【００７９】本第２の実施の形態では、スリーブの内面
に新規にポリイミドの樹脂摺動層１０４を設け、そのガ
ラス転移点が３２０℃以上であるようなポリイミド材質
を選択することによって、表面硬度が高く、かつ摺動性
に富んでスティックスリップを防止することができるよ
うなスリーブを実現する。

【００８０】定着スリーブ１の構成において、発熱層１
０１のスリーブガイド内面側（発熱層の弾性層とは反対
面側）に摺動層１０４を設けることによって、発熱と摺
動の機能を分離することが可能になり、より高機能なス
リーブを実現することができる。

【００８１】摺動層１０４としては、フッ素樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、
ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、
ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂などの耐熱樹脂が考えられる
が、ポリイミドは、摺動性に富み、更に対向するスリー
ブガイドの材質との摩擦係数も低く、かつ耐熱性に優れ
ているため、これらの中でも加圧力の高い誘導加熱方式
の定着装置における摺動材質として最適である。

【００８２】しかしながら、ポリイミドとして上市され
ている各種グレード中においても、その特性によって定
着装置の摺動層１０４として適当であるものと、そうで
ないものが存在する。

【００８３】具体的には、定着温度下での使用時にその
物性から表面硬度が低下してしまい、低硬度のためにそ
の変形時にエネルギーを必要とするため摩擦抵抗が上昇
してしまったり、摺動相手との間でチャタリングを起こ
してしまいスティックスリップを引き起こしてしまうと
いった問題を発生させるものが多い。

【００８４】このような問題を回避するためには、ガラ
ス転移点が高いポリイミド材質を摺動層１０４として用
いることが効果的である。具体的には、ガラス転移点
（Tg）が３２０℃を超えるような材料グレードを用いる
ことによって、スティックスリップを防止することが可
能になる。

【００８５】具体的な例を示す。本実施例で用いた電子
写真装置ならびに定着装置は、第一の実施例で用いたも
のと同じであるが、通常プリントにおいては定着器内の
サーミスタで検知される温度が常に１８５℃であるよう
に制御がなされる。

【００８６】実際には、小サイズ紙を通紙された場合の
非通紙部温度はこれより２０℃近く高くなることがある
ため、スリーブの内面においては、摺動層の温度は２０
０℃近くにまで達する。

【００８７】この実使用温度下においての樹脂の特性
が、実際のスティックスリップの挙動と関連する。具体
的にはガラス転移点が低いポリイミドを使うと、定着器
が高温になるにつれて樹脂が軟化しはじめるため、スリ
ーブガイドとの間でチャタリングが発生したり、摩擦係
数が上昇したりする。

【００８８】摩擦層１０４について、表２に示すもの
（実施例１、２、比較例１〜３）を用いて以下の実験を
行い、その結果を表３に示す。

【００８９】実施例１の摺動層は、宇部興産（株）社製
Ｕ−ワニスＳ（ガラス転移点３５０℃以上）を用いた。
このワニスをニッケル製スリーブ内面に塗布し、高温で
焼き付けることにより溶媒が除去されるとともに、イミ
ド化が進み、ポリイミド膜が形成される。塗工後、１２
０℃から順次段階的に温度を上げてゆき最終的に３５０
℃で一時間焼き付けた。

【００９０】摺動層１０４の厚さとしては３〜１００μ
ｍが好ましい。３μｍより小さい場合には摺動層スリー
ブガイドとの摺擦によって摩耗し、本来の役割を果たさ
なくなってしまう。一方、１００μｍを超えると磁性コ
ア及び励磁コイルから発熱層までの距離が大きくなり、
磁束が充分に発熱層に吸収されなくなる。

【００９１】実際にプリントを行った例を示す上述した
方法で作成したスリーブ（実施例１）と比較の為下記
（表２）に示すワニスを用い摺動層を形成したスリーブ
を用い比較実験を行った。

【００９２】

【表２】

【００９３】これらのスリーブを先の実施例で示した誘
導加熱方式の定着器に装着して、通常の普通紙プリント
と、プロセススピードを１／４速におとしたＯＨＴプリ
ントモードにて１００枚のプリント試験を行った。ＯＴ
Ｈモードは定着スピードを落としてＯＨＴフィルムが定
着ニップを通過する時間を確保し、充分な熱量を加えて
ＯＴＨ透過性を向上させることが目的である。

【００９４】結果は、下記（表３）に示すようにガラス
転移点が高い方がスリップに起因する画像不良、スティ
ックスリップに起因する異常音に厳しく、ガラス転移点
が３２０℃を超えるポリイミド樹脂を使用しないと、こ
のような問題を排除できないことが判明した。

【００９５】

【表３】

【００９６】実施例１、２のように、スリーブ内面に設
ける摺動層１０４を耐熱性、摺動性の良いポリイミド樹
脂とし、かつそのガラス転移点が３２０℃以上であるよ
うな樹脂グレードを用いることによって、加圧力が強
く、更に低速プリントモードの存在によって非常に厳し
いカラー定着器におけるスリップやスティックスリップ
を防止することができるようになった。

【００９７】［第３の実施の形態］図４は本発明の第３
の実施の形態を示す。

【００９８】本実施の形態は、図３に示す第２の実施の
形態における定着スリーブ１の摺動層１０４の内周面に
粗し面１０５を設けたものである。

【００９９】本実施の形態では、第２の実施の形態で示
したように、スリーブ１の内面に樹脂摺動層１０４を設
け、かつこの樹脂中に粗らし粒子を混入させることによ
ってスリーブ内面の粗面化を行い、第１の実施の形態で
示したようにグリースをニップ内に導いて摺動性を向上
させ、スリップやスティックスリップを改善することを
目的とする。

【０１００】第２の実施の形態で示したように、スリー
ブの内面に摺動層１０４を設け、その摺動層１０４がポ
リイミド樹脂である場合は、ガラス転移点が３２０℃以
上であるような樹脂グレードを用いることによって、カ
ラー画像の定着装置で厳しいスリップやスティックスリ
ップを防止することが出来るようになったが、第１の実
施の形態と第２の実施の形態の構成のそれぞれの効果を
足し合わせることによって、更なるマージンアップを行
なうことが出来るようになる。

【０１０１】具体的には、スリーブの内面のガラス転移
点の高い樹脂摺動層１０４を設け、かつこの樹脂摺動層
内に粗らし粒子を分散させることによって、高温度下で
の摩擦係数が少なく、かつスリーブ内面の凹凸がグリー
スを定着ニップ内に運ぶことによってより、摺動性の高
い定着装置の構成を実現することが出来るようになる。

【０１０２】以下に第３の実施の形態のスリーブについ
て説明する。

【０１０３】本実施の形態の定着スリーブは第１の実施
の形態で示した電気鋳造法で製造したものを用いる。本
第３の実施の形態では、金属層の内面を粗らす必要はな
いため、製造時の母型の表面は平滑なものを用いた。

【０１０４】このニッケルスリーブの内面に、第２の摺
動層としてポリイミド皮膜を形成する。本実施の形態で
は、第２のポリイミドワニスは宇部興産（株）製“Ｕ−
ワニスＳ”を用いた。

【０１０５】ただし、本実施の形態においては、摺動層
１０４の材質はポリイミド樹脂に限定されることはな
く、他の耐熱樹脂を使用することも可能である。

【０１０６】本実施の形態では、このポリイミドをスリ
ーブ内面に塗布する際に、その表面性を変化させるため
に粗し粒子を混入させる。

【０１０７】粗し粒子としては、耐熱性が良く、かつポ
リイミドとの親和性が良く、適当な粒径のものが望まし
く、マイカ粒子、チッ化ホウ素粒子、シリコーン粒子、
フッ素樹脂（ＰＴＦＡ粒）、酸化チタン等の金属酸化物
粒子、シリカ、シリコンカーバイド等が考えられるが、
本実施の形態ではチッ化ホウ素樹脂を用いた。

【０１０８】平均粒径が０．２μｍの粒子をポリイミド
固形分に対して１０部添加したワニスをスリーブ内面に
塗布し、硬化させることによって、Ｒｚが０．０６μｍ
の内面表面性を有するスリーブを実現することができ
た。

【０１０９】このようにして製作したスリーブは、第１
の実施の形態で述べたように、適度な表面粗度がグリー
スを定着ニップ内に搬送するため、スリップやスティッ
クスリップを防止することが可能になる。

【０１１０】以上述べたように、本実施の形態では、ス
リーブ内面に樹脂摺動層１０４を設け、その内部に粗し
粒子を分散させることによって、加圧力が強く、更に低
速プリントモードの存在によって非常に厳しいカラー定
着器におけるスリップやスティックスリップを防止する
ことができるようになった。

【０１１１】

【発明の効果】本発明により、ニップ部において回転体
とその支持部材を摺動させる構成の定着装置、特に定着
加圧力が高く、かつ低速プリントモードが存在するため
スリップやスティックスリップに対して厳しいカラー画
像定着装置において、 （１）スリーブ内面の粗面化 （２）スリーブ内面に設けるポリイミド層にガラス転移
点３２０℃以上のものを使用する （３）スリーブ内面に設ける摺動層に粗し粒子を分散さ
せて粗面化を行なう以上のような構成を実現することに
よって、問題点を解決することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の定着装置の概略図

【図２】第１の実施例のスリーブ構成図

【図３】第２の実施例のスリーブ構成図

【図４】第３の実施例のスリーブ構成図

【符号の説明】

１ 定着スリーブ ２ スリーブガイド ３ コア・コイル ４ 摺動板 ５ 加圧ローラ １０１ 発熱層 １０２ 弾性層 １０３ 離型層 １０４ 摺動層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松中 勝久 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA10 AA14 BA25 BB03 BB04 BB06 BB13 BB14 BB15 BB19 BB28 BE06 3K059 AB19 AD04 AD23 CD52

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ状の回転体と、前記回転体の内
   周部に配置され、該回転体を回転可能に保持するガイド
   部材と、前記ガイド部材に対し、前記回転体を介して圧
   接し定着ニップを形成する加圧部材と、前記回転体を昇
   温せしめ、前記回転体の回転と共に前記定着ニップ内を
   搬送される被記録材を加熱する加熱手段とを有し、前記
   回転体と前記ガイド部材の界面に摺動性を向上させるグ
   リースを塗布した定着装置において、 前記回転体の内面の少なくとも前記ガイド部材と接触す
   る領域の表面粗さをＲｚ値で０．０５〜０．５μｍの範
   囲とすることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記回転体の内面の少なくとも前記ガイ
   ド部材と接触する領域の表面粗さは、Ｒｚ値で０．０５
   〜０．５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に
   記載の定着装置。
3. 【請求項３】 スリーブ状の回転体と、前記回転体が外
   周に遊嵌されるガイド部材と、前記ガイド部材に対し、
   前記回転体を介して圧接し定着ニップを形成する加圧部
   材と、前記回転体を昇温せしめ、前記回転体の回転と共
   に前記定着ニップ内を搬送される被記録材を加熱する加
   熱手段とを有し、前記回転体と前記ガイドの界面に摺動
   性を向上させるグリースを塗布した定着装置において、 前記回転体の内面にガラス転移点が３２０℃以上のポリ
   イミド樹脂層が設けられていることを特徴とする定着装
   置。
4. 【請求項４】 前記摺動層に微小粒子を分散させ、該摺
   動層の表面を粗くしたことを特徴とする請求項３に記載
   の定着装置。
5. 【請求項５】 前記微小粒子がチッ化ホウ素であること
   を特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 【請求項６】 前記微小粒子がマイカ粒子であることを
   特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 【請求項７】 前記微小粒子がフッ素樹脂であることを
   特徴とする請求項４に記載の定着装置。
8. 【請求項８】 前記加熱手段は、誘導加熱方式によって
   前記回転体を構成する金属発熱層を加熱することを特徴
   とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。