JP2015222424A - 加熱定着装置、及び加熱定着装置用グリース組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加熱定着装置内に塗布した潤滑剤の枯渇を抑制し、長寿命かつ信頼性の高い加熱定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】加熱回転体と加圧回転体を有するトナー像の加熱定着装置を有する画像形成装置における摺動部の潤滑剤として、（Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及び（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレンを含有してなることを特徴とする加熱定着装置用グリース組成物を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱定着装置及び加熱定着装置用グリース組成物に関するものである。

電子写真装置、いわゆる複写機や、プリンターのような画像形成装置において、シート等の記録材上に担持させた未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着させる定着装置として、従来から熱ローラ方式の加熱定着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フィルム加熱方式の加熱定着装置や、フィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱定着装置も実用化されている。

フィルム加熱方式の加熱定着装置は、特許文献１および特許文献２に開示されている。
フィルム加熱方式の加熱定着装置は、加熱体としてのヒータと、このヒータに接触して加熱しつつ回転する可撓性を有する回転体としての定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータと定着ニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラと、を有している。
定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー像を担持させた記録材を導入し、定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着フィルムを介してヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー像を記録材面に定着させる。この加熱定着装置は、ヒータ及び定着フィルムに低熱容量の部材を用いており、画像形成実行時のみ熱源であるヒータを通電して所定の定着温度に発熱させれば良い。そのため、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、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さいという利点がある。

また、特許文献３は、円筒状金属素管を基層とし、外表面に離型性層を備えた加熱用金属スリーブを開示している。さらに、特許文献４は、金属または耐熱プラスチックのチューブの外面に耐熱エラストマー層が形成され、さらにその外面にシリコーンゴムまたはフッ素樹脂の層が形成された定着用ベルトを開示している。
定着フィルムの基層として、従来から用いられてきたポリイミドのような耐熱性樹脂の代わりに、樹脂よりも熱伝導率の高い金属を用いると、定着フィルム自体の熱伝導率を高くすることができるため、ヒータの熱をより効率的に記録材へ伝えることができる。従って、定着フィルムの基層に金属を用いることによって、画像形成装置の高速化に対応することができる。また、金属を基層に用いた定着フィルムは、充分な強度を有するため、耐久性、ロバスト性が向上する。

また、従来、トナー像が定着ニップ部を通過する際に、多重に転写されたトナー層の形状に定着フィルム表面が追随することができないため、部分的に定着性のムラが生じる場合があった。定着性のムラは、画像の光沢ムラとして現れたり、ＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）においては透過性のムラとなり、投影した際に透過性のムラが画像欠陥として現れる場合がある。これに対し、定着フィルムの基層上に弾性層を設けることで、定着フィルム表面をトナー層に沿って変形可能とすることができる。このように弾性層を設けることよって、画像上不均一に載っているトナー層に対し定着フィルムから熱を包み込むように伝達できるため、均一な定着性を得ることができる。

一方、特許文献５には、磁束によりフィルム部材に渦電流を誘導させて、そのジュール熱で定着フィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱定着装置が開示されている。この加熱定着装置は誘導電流の発生を利用することで直接定着フィルム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加熱定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
電磁誘導加熱方式の加熱定着装置は、定着フィルムの基層として薄い金属を用いることが多い。さらに、カラー画像形成装置に電磁誘導加熱方式の加熱定着装置を適用する場合は、基層上に弾性層を設けた定着フィルムを用いることもある。

上記のような定着フィルムを用いた加熱定着装置では、定着フィルムとヒータ或いは摺動部材との間に潤滑剤を介在させることにより、定着フィルムとヒータ或いは摺動部材との間の摺動摩擦を低減し、定着フィルムの回転運動を円滑にしている。
定着フィルムは、長手方向の位置、及び、その搬送方向と交差する方向における位置を規制するために、両端が定着フランジによって規制されている。この定着フランジと定着フィルム間の摺動面にも、摺動摩擦を低減するための潤滑剤を介在させる場合がある。
また、加圧ローラの軸と軸を支持する軸受けの間など、加熱定着装置内に存在する摺動部についても、同様に潤滑剤を介在させることで回転運動を円滑にしている。
加熱定着装置は１８０℃以上の高温下で使用されることもあるため、潤滑剤としては、高温環境下でも良好な安定性を示すフッ素系グリース組成物を採用している。グリース組成物は、基油及び増稠剤を基本構成としており、基油としてパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）、増稠剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の単独重合体または共重合体、添加剤として少量の防錆剤のような添加物質から構成されている。
パーフルオロポリエーテル油は、直鎖タイプと側鎖タイプとに大別され、直鎖タイプは、側鎖タイプに比べて動粘度の温度依存性が小さい。すなわち、直鎖タイプは側鎖タイプよりも低温環境下での粘度は低く、高温環境下での粘度は高くなる。加熱定着装置に用いる潤滑剤としては、低温環境下で冷えた状態からの起動に必要な駆動トルクを低減する観点から、低温環境下においては、粘度が低いことが好ましい。定着フィルムを容易に回転させることができるためである。一方、連続プリント時のように高温下で使用された場合における、定着フィルム端部からの潤滑剤の流出と、それに伴う摺動摩擦部からの潤滑剤の枯渇を抑制する観点から、潤滑剤としては、高温環境下における粘度は高い方が好ましい。
従来の加熱定着装置においては、以下の構造式（１）に示すような化学構造を有する直鎖タイプのパーフルオロポリエーテル油が潤滑剤として使用されている。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平４−４４０７５号 特開２００３−０４５６１５号公報 特開平１０−１０８９３号公報 特開平８−１６００５号公報

しかしながら、近年、レーザービームプリンタは、高速化・小型化の要求が非常に高くなってきている。画像形成装置における加熱定着処理をより高速で行うためには、これまで以上に高い熱エネルギーと加圧力を必要とする。また、長寿命化の要求も高く、加熱定着装置に用いる潤滑剤が高温に晒される時間も長くなっている。
そのため、従来の直鎖タイプのパーフルオロポリエーテル油を潤滑剤として用いた場合、定着フィルムの回転運動を長期間継続した結果、潤滑剤中の基油が蒸発して枯渇する場合があった。このような基油の枯渇によって、定着フィルムとヒータ間、或いは定着フィルムと定着フランジ間の摺動性が失われ、ヒータ破損やフィルム破損といった故障に至ってしまう場合があった。
同様に、加圧ローラと加圧ローラ軸受けの間に塗布する潤滑剤についても、潤滑剤が製品寿命内で枯渇して軸受けが削れることで、加圧ローラの回転に異常をきたし、記録材の搬送不良などを引き起こす場合があった。

また、加熱定着装置内で蒸発した基油の一部は、記録材と共に搬送路に沿って搬送され、搬送路内で温度が低下して液化することで、搬送路上の様々な場所に付着する可能性がある。
例えば、加熱定着装置下流側の記録材搬送ローラに付着すると、ローラの摩擦係数を低下させて搬送性能に悪影響を及ぼすため、装置の信頼性確保及び長寿命化において重要な課題となっている。
潤滑剤の枯渇を防止するために潤滑剤の増量を行うと、搬送路内に付着する成分も増加してしまう。そのため、潤滑剤の枯渇という課題は解決しても、搬送性能の悪化という別の課題を引き起こしてしまうことがあった。

本発明は、より高温での定着潤滑剤の枯渇と搬送路への付着を抑制し、従来と同量の潤滑剤量で長寿命かつ信頼性の高い加熱定着装置を提供することに向けたものである。
また、本発明は、高品位な電子写真画像の形成に資する画像形成装置および電子写真装置の提供に向けたものである。
さらに、本発明は、加熱定着装置に用いることのできるグリース組成物の提供に向けたものである。

本発明によれば、
加熱回転体と、
前記加熱回転体に圧接する加圧回転体と、
前記加熱回転体の回転によって摺動する、加熱側の摺動部と、
前記加圧回転体の回転によって摺動する、加圧側の摺動部と、
前記加熱側の摺動部及び前記加圧側の摺動部の少なくとも一方における摺動を介在するためのグリース組成物と、
を有し、
前記加熱回転体と前記加圧回転体とによって形成されるニップ部にて、記録材上のトナーを加熱、加圧することにより、前記記録材に前記トナーを定着させる加熱定着装置において、
前記グリース組成物が、
（Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及び
（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレンを含有してなる、加熱定着装置が提供される。
また、本発明によれば、上記の加熱定着装置を有する画像形成装置が提供される。
また、本発明によれば、上記の加熱定着装置を有する電子写真装置が提供される。
更に、本発明によれば、（Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及び（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレンを含有してなる加熱定着装置用グリース組成物が提供される。

本発明によれば、潤滑剤の枯渇と搬送路への付着を抑制し、装置寿命に至るまで安定した定着性能と搬送性能を有する加熱定着装置を得ることができる。

画像形成装置の概略構成図である。 加熱定着装置の断面図である。 加熱定着装置の概略構成図である。

本発明にかかるグリース組成物は、以下の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含む。
（Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油。
（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレン。
上記の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の他に、添加剤として、用途に応じて、固体潤滑剤、増粘剤、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、防錆剤、腐食防止剤、金属不活性剤、染料、色相安定剤、粘度指数向上剤、構造安定剤等、通常配合される添加剤が添加されることを妨げない。
基油としての（Ａ）成分は、パーフルオロエチレンオキシ(CF₂CF₂O)単位とパーフルオロメチレンオキシ(CF₂O)単位を含んでなり、パーフルオロメチレンオキシ単位に対するパーフルオロエチレンオキシ単位の割合が１未満となるものが好ましい。特に、以下の構造式（１）で示されるパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）を含むことが好ましい。

上記式（１）中、ｎ、ｍは各々正の数であり、ｎ／ｍ＜１であることが好ましい。ｎ／ｍ＜１とは、(CF₂CF₂O)単位数が、(CF₂O)単位数より少ないことを意味するものであり、当該パーフルオロポリエーテルオイルの蒸発損失を低下させ、本願発明の技術的効果を改善する。ここで、ｎ／ｍはパーフルオロポリエーテルオイルの合成時、パーフルオロポリエーテルオイルは、ｎ／ｍ比の異なる２種以上のオイルの混合物として合成されることが一般的であり、ｎ／ｍの数値は、通常、一定の範囲に入る。ここで、ｎ／ｍは、好ましくは、０．８０以下、特に好ましくは、０．７０以下、更に好ましくは、０．６５以下である。
また、ｎ／ｍが、０．５０〜０．７０の範囲とすることが好ましく、０．６０〜０．７０の範囲とすることが特に好ましい。
但し、ｎ＋ｍは４０〜１８０の数であることが好ましく、４０℃における動粘度が前記の範囲を満たす範囲の数である。ｎ＋ｍが、４０℃における動粘度が、前記の範囲を満たす範囲の数であり、かつ、ｎ／ｍが前記の好適範囲を満たすことが、本発明の技術的効果の見地から、最も好適である。
本発明にかかるグリース組成物のパーフルオロポリエーテル油は、化学的に不活性であるため高温でも分解しにくく、高温に晒される加熱定着装置用グリース組成物の基油として好適である。
（Ａ）成分としてのパーフルオロポリエーテル油の４０℃における動粘度は１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、好適には１１０〜１７０ｍｍ²／ｓである。動粘度が１００ｍｍ²／ｓ未満であると、連続プリント時のように高温下で使用された場合に定着フィルム端部から潤滑剤が流出し、潤滑剤が枯渇する可能性がある。このような潤滑剤の枯渇によって、定着フィルムとヒータ間、或いは定着フィルムと定着フランジ間の摺動性が失われ、ヒータ破損やフィルム破損といった故障に至ってしまう可能性がある。動粘度が２００ｍｍ²／ｓを超えると、低温環境下で冷えた状態からの起動に必要な加熱定着装置の駆動トルクが過大になる可能性がある。
（Ａ）成分としてのパーフルオロポリエーテル油は、その試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下である。この蒸発損失は、１．０％以下が好適であり、０．９％以下が最も好適である。この蒸発損失が１．２質量％を超えると、高い熱エネルギーと加圧力を必要とする高速加熱定着処理が要求される装置において、基油が蒸発して枯渇する可能性がある。このような基油の枯渇が生じると、定着フィルムとヒータ間、或いは定着フィルムと定着フランジ間の摺動性が失われ、ヒータ破損やフィルム破損といった故障に至ってしまう可能性がある。さらに、加熱定着装置内で蒸発した基油の一部が、記録材と共に搬送路に沿って搬送され、搬送路内で温度が低下して液化することで、搬送路上の様々な場所に付着する可能性がある。

（Ａ）成分としてのパーフルオロポリエーテル油は、パーフルオロメチレンオキシ単位に対するパーフルオロエチレンオキシ単位の割合が１未満であることが好ましい。この場合、前記の粘度範囲（４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓ）にあっても、分子内におけるパーフルオロエチレンオキシ単位の相対的な含有度が少なく、蒸発損失がより効果的に抑制される。結果的に、塗布した潤滑剤の枯渇が効果的に抑制され、高温下であっても、長期間にわたって安定した摺動性を確保することが可能となる。
ポリテトラフルオロエチレンは、パーフルオロポリエーテル油と同様に化学的に不活性であるため高温でも分解しにくく、高温に晒される加熱定着装置用グリース組成物の増ちょう剤として好適である。ポリテトラフルオロエチレンは粒子状であり、本発明においてその一次粒子径は、電子顕微鏡で測定された値で０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが一般的である。ポリテトラフルオロエチレンとしては、潤滑剤等の増ちょう剤として利用されているものから、適宜選択して利用することができる。
（Ａ）成分に対する（Ｂ）成分の配合割合は、（Ａ）成分１００質量部に対し、（Ｂ）成分を１０〜１００質量部の範囲で配合することが好ましく、２０〜８０質量部の範囲で配合することがより好ましい。

（Ａ）成分に対する（Ｂ）成分の配合割合を上記の範囲とすることにより、グリース組成物の半固体状での保持が容易となり、グリース組成物の流失や脱落、潤滑剤の枯渇をより効果的に防止することができる。

本実施例のグリース組成物は、従来知られている種々の方法で製造することができる。具体的には、例えば、パーフルオロポリエーテル油とポリテトラフルオロエチレンを混合することにより製造することができる。あるいは、予め、パーフルオロポリエーテル油とポリテトラフルオロエチレン、必用に応じて種々の添加剤を加えて混合し、ロールミルを通してミル仕上げをした後、混合・攪拌・脱泡して調製することができる。
さらに、上記操作後に必要に応じて濾過、減圧、加圧、過熱、冷却、不活性ガス置換等を単独、あるいは複合して行ってもよい。
種々の添加剤の中でも、窒化硼素は、パーフルオロポリエーテル油、ポリテトラフルオロエチレンと同様に高温でも分解しにくく、高温に晒される加熱定着装置用グリース組成物の固体潤滑剤として好適である。窒化硼素は粒子状であり、平均粒子径（ｄ₅₀）が、０．１μｍ以上、１.０μｍ以下であることが好適である。特に、加熱定着装置用グリース組成物の潤滑性改善の見地から、窒化硼素は結晶系であることが好ましく、六方晶系の窒化硼素であることが特に好ましい。
なお、窒化硼素の平均粒子径は、レーザ回折・散乱法により測定することができる。
（Ａ）成分に対する窒化硼素の配合割合は、（Ａ）成分１００質量部に対し、窒化硼素を２５質量部以下の範囲で配合することが好ましい。加熱定着装置用グリース組成物の潤滑性改善の見地から、好適には５〜２５質量部の範囲で配合することが好ましい。

以下、本発明に係る加熱定着装置及び画像形成装置を図面に基づいて詳しく説明する。
（１）画像形成装置
図１は画像形成装置の一例の概略構成図である。この画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
感光ドラム１は像担持体であり、矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。接触帯電ローラ等の帯電手段２が感光体ドラム１に接触可能に設けられており、この帯電手段２により感光体ドラム１の面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
画像露光手段としてのレーザービームスキャナ３が感光体ドラム１の回転方向における帯電手段２の下流側に設けられている。このレーザービームスキャナ３から、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された走査露光Ｌを出力して、感光体ドラム１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光体ドラム１面の露光明部の電荷が除電されて感光体ドラム１面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
この静電潜像は、現像装置４でトナー像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、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により、所定のタイミングで搬送された被加熱材としての記録材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Ｐ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間で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置６へと搬送され、トナー像は永久画像として記録材Ｐ上に加熱定着される。
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、繰り返して画像形成に供される。

（２）加熱定着装置６
図２および図３は加熱定着装置６の一例の概略構成図である。なお、図２は記録材Ｐの搬送方向に沿った模式的断面図であり、図中の破線は記録材の搬送方向を示している。図３は記録材Ｐの搬送方向に直交するスリーブの中心軸方向（長手方向）における模式的側面図である。
定着部材Ｆは、円筒状加熱回転体としての定着スリーブ１３、加熱体としてのヒータ１１、保持部材としてのスリーブガイド１２、該規制部材としての端部フランジ１４（以下、定着フランジと記す）等を有する。ヒータ１１、スリーブガイド１２及び端部フランジ１４は、定着スリーブ１３内に配置されている。そして、少なくともヒータ１１と定着スリーブ１３とで円筒状加熱回転体が構成されている。

ヒータ１１は、スリーブガイド１２の下面に固定して配置してある。定着スリーブ１３はスリーブガイド１２に対して外嵌させて配置してある。定着フランジ１４は、スリーブガイド１２の長手方向両端部側に装着されて、定着スリーブ１３の両端部を規制する役目をする。ここで、加熱定着装置６や定着部材Ｆ、定着スリーブ１３のような部材における長手方向とは、定着スリーブ１３が回転する際に想定される回転軸が伸びる方向をいい、記録材Ｐの搬送方向と直交する記録材Ｐのシート幅方向でもある。
なお、図示した装置において、定着スリーブ１３をヒータ１１によって加熱する例について説明したが、電磁誘導方式により定着スリーブを加熱する定着装置など、加熱方式が異なる定着装置を用いることもできる。

定着部材Ｆの長手方向両端部において、定着フランジ１４上に加圧バネ１５を配置している。この加圧バネ１５により定着部材を所定の加圧力をもって加圧ローラ１７の上面に対して、定着スリーブ１３の有する後述の弾性層の弾性と加圧ローラ１７の有する弾性層の弾性に抗して押圧させて、所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。定着ニップ部Ｎにおいては、定着部材の加圧ローラ１７に対する加圧により、定着スリーブ１３がヒータ１１と加圧ローラ１７との間に挟まれてヒータ１１の下面の扁平面に倣って撓む。これにより定着スリーブ１３の内面がヒータ１１の下面の扁平面に密着した状態になる。
この加圧ローラ１７の回転駆動に伴って、定着ニップ部における加圧ローラ１７と定着部材側の定着スリーブ１３との摩擦力で定着スリーブ１３に回転力が作用する。そして、定着スリーブ１３がその内部にあるヒータ１１の下面と密着、そして摺動しながら、スリーブガイド１２の外回りを時計回り方向に、加圧ローラ１７の回転に従動することで回転状態になる（加圧ローラ駆動式）。
加圧回転体としての加圧ローラ１７は、支持部材としての加圧ローラ軸受け１６によって支持され、加圧ローラの芯金と加圧ローラ軸受けが接触し、摺動する部分が加圧側の摺動部となっている。加圧ローラ軸受け１６の表面には回転駆動時の摩擦抵抗を小さくするための潤滑剤Ｇを少量介在させている。

定着スリーブ１３は、定着スリーブ１３の内周面と、定着スリーブ１３の内部に配置されたヒータ１１及びスリーブガイド１２と摺擦しながら回転する。これらが摺動接触する部分が加熱側摺動部を構成している。これらの摺動部おいて、ヒータ１１及びスリーブガイド１２と定着スリーブ１３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、ヒータ１１及びスリーブガイド１２と定着スリーブ１３の間の摺動部に耐熱性を有する潤滑剤Ｇを少量介在させている。
同様に、定着スリーブ１３と定着フランジ１４の摺動部においても、摩擦抵抗を小さく抑えるために少量の潤滑剤Ｇを介在させている。
加圧ローラ１７は定着スリーブ１３に圧接され、加圧ローラ１７の回転により定着スリーブ１３が回転し、ヒータ１１に対する通電によりヒータの温度が所定の温度に立ち上がって温調される。この状態において、未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが、図２中の破線にて示す通り、定着ニップ部の定着スリーブ１３と加圧ローラ１７との間に搬送される。そして、その記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることで、未定着トナー像Ｔが定着スリーブ１３を介してヒータ１１の熱で加熱されて記録材Ｐ上に熱定着される。

定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着スリーブ１３の外面から分離して、耐熱性の定着排紙ガイドに案内され、定着排紙ローラ９によって排出される。定着排紙ローラ９は、非印字面側のローラを駆動し、印字面側のローラは対向するローラに従動としている。また、離型性が高い部材を表層として使用し、加熱定着装置から発生したトナーワックスの気化成分や潤滑剤の気化成分による汚染が発生しにくい構造としている。

（２ａ）ヒータ１１
ヒータ１１は、定着スリーブ１３の内側に配置される加熱体であり、記録材Ｐ上のトナー像Ｔを溶融、定着させる定着ニップ部の加熱を行なう。ヒータ１１としては、基板と、基板上に、発熱体と、これらの保護及び絶縁を確保するために保護絶縁層を順次形成した構造を有するものを用いることができる。基板としては、例えば、アルミナ（酸化アルミ）、ＡｌＮ（窒化アルミ）等の高絶縁性の細長いセラミックス基板や、ポリイミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を用いることができる。発熱体としては、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ等の発熱ペーストを印刷した発熱体を用いることができる。保護絶縁性層としてはガラスコート層等を挙げることができる。
ヒータ１１上の発熱ペーストへの給電は、不図示の給電部から不図示のコネクタを介してなされる。ヒータ１１の背面には、発熱ペーストの発熱に応じて昇温したヒータ１１の温度を検知するための不図示のサーミスタ等の温度検知素子が配置されている。この温度検知素子の信号に応じて、長手方向端部にある不図示の電極部から発熱ペースト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つ。これにより、ヒータ１１は定着スリーブ１３を介して記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔを定着するのに必要な加熱を行なう。温度検知素子から不図示の温度制御部へのＤＣ通電は、不図示のＤＣ通電部及びＤＣ電極部を介して不図示のコネクタにより達成している。
ヒータ１１の定着ニップ部側の表面には、定着スリーブ１３の内周面（表面）との摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコート、フッ素樹脂層、ポリイミド層等の保護層を設けている。本実施例では保護層としてポリイミド層を使用している。

（２ｂ）スリーブガイド１２
スリーブガイド１２は、ヒータ１１を支持する役目、加圧部材の役目、定着ニップ部と反対方向への放熱を防ぐための断熱部材の役目等を有している。このスリーブガイド１２は、剛性・耐熱性・断熱性の部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等により形成されている。本実施例では液晶ポリマーを使用している。

（２ｃ）加圧ローラ１７
加圧ローラ１７は、定着スリーブ１３を介在させてヒータ１１と対向配置される加圧部材である。加圧ローラ１７としては、ステンレス、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金と、芯金の外側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層と、からなる構成を有するものが利用できる。さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層を覆うように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）、ＰＴＦＥ、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）等の離型層を形成してあってもよい。加圧回転体の形態としては、加圧ローラ１７以外に、回動ベルトなどの形態でも構わない。

（２ｄ）定着スリーブ１３
定着スリーブ１３としては、円筒状の基層と、この基層を覆うように基層の外周に設けられた弾性を有する弾性層と、弾性層を覆うように配置された離型性を有する離型層と、を有する円筒状加熱回転体の形態のものを用いることができる。
基層としては、小熱容量で可撓性を有するエンドレスベルトを利用することができる。クイックスタートを可能にするために基層の膜厚は２００μｍ以下とすることが好ましい。基層は、耐熱性、高熱伝導性を有するステンレス、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属部材を単独、あるいはこれらの合金部材からなり、可撓性も有しているものが好ましい。一方で、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、耐久性に優れた基層として、膜厚は１５μｍ以上の厚みを有する基層が好ましい。ヒータ１１と接触する基層の内面に、潤滑性の高いフッ素樹脂層、ポリイミド層、ポリアミドイミド層等を形成してあっても良い。
弾性層としては、高画質化や高速化対応として、トナーの定着性を充分に満足し、かつ定着ムラも防止するよう、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔに対し、熱を包み込むように伝達させるため、シリコーンゴム等からなる耐熱性の弾性体からなることが好ましい。熱の包み込み効果による高画質化や高速化対応のために、層厚が３０μｍ以上であることが好ましい。一方で、クイックスタートを可能にするために、層厚は５００μｍ以下であることが好ましい。また、熱伝導率を向上させるために、弾性層に熱伝導性フィラー等の添加材を含有させることができる。
離型層は、離型性と耐磨耗性を向上させるため、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰのようなフッ素樹脂をチューブ成型、或いはコーティングなどにより弾性層上に配置することができる。離型層は、通紙による記録材Ｐとの耐摩耗性のために膜厚は５μｍ以上であることが好ましい。一方、クイックスタートを可能にするために膜厚は１００μｍ以下であることが好ましい。

（２ｅ）潤滑剤Ｇの供給位置
本発明にかかる加熱定着装置においては、先に挙げた（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを含むグリース組成物が潤滑剤として、加熱回転体における摺動部及び加圧回転体の摺動部の少なくとも１つの摺動部における摺動に介在させるために供給されている。
図示した装置構成では、定着フィルム１３とヒータ１１及びガイド１２との間の摩擦抵抗を小さく抑え、加熱定着装置６の寿命を通じて安定した摺動性を維持させるために、定着フィルム１３とヒータ１１やガイド１２の摺動部との間に潤滑剤Ｇを塗布している。ヒータ１１は１８０℃以上の温度で使用されることもあるので、潤滑剤Ｇとしては高温環境のような過酷な条件下で極めて良好な安定性を示すフッ素系グリース組成物を使用している。潤滑剤Ｇは基油であるパーフルオロポリエーテル油と増稠剤であるポリテトラフルオロエチレンから構成され、防錆剤のような添加剤を加えても良い。
また、定着スリーブ１３と定着フランジ１４との間のも、摩擦抵抗を小さく抑えるために同様に潤滑剤Ｇを塗布している。潤滑剤Ｇの塗布箇所は、定着スリーブ１３内面と定着フランジ１４との摺動箇所、及び定着スリーブ１３の長手方向端部と定着フランジ１４との摺動箇所である。
更に、加圧ローラ軸受け１６と加圧ローラ１７の芯金との間の摺動部に潤滑剤が塗布されている。
これらの摺動部の少なくとも１つに先に挙げた（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを含むグリース組成物が供給される。

以下、実施例及び比較例により本発明にかかる潤滑剤について更に説明する。
（実施例１）
（１）潤滑剤としてのグリース組成物の調製
本発明の効果を検証するために、パーフルオロポリエーテル油１００質量部に対し、下記表１に示す配合で、ポリテトラフルオロエチレン、窒化硼素を加えて混合し、ロールミルを通してミル仕上げをした後、混合・攪拌・脱泡して本実施例にかかるグリース組成物を調製した。得られたグリース組成物のＪＩＳ Ｋ ２２２０に規定された方法で測定した１／２スケールの混和ちょう度は２８０±１０であった。また、得られたグリース組成物の４０℃における基油の動粘度及び２５０℃における基油の蒸発損失を測定し、これらの結果を表１に示す。

・PFPE(a)：前記の構造式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル油（ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定された方法で測定した４０℃における動粘度が１５１ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．６０％；なお、PFPE(a)は、構造式（１）で表され、ｎ／ｍは＞１となる範囲の数である。）
・PFPE(b)：前記の構造式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル油（ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定された方法で測定した４０℃における動粘度が１５４ｍｍ²／ｓあり、試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が０．８８％；なお、PFPE(b)は、構造式（１）で表され、ｎ／ｍは０．６〜０．７の範囲の数である。）
・PTFE：ポリテトラフルオロエチレン（一次粒子径：０．３μｍ；製品名ルブロンL2（ダイキン工業社製）
・BN：窒化硼素（平均粒子径（ｄ₅₀）＝０．５μｍ；製品名：ショービーエヌUHP-S1（昭和電工社製））

（２）加熱定着装置での耐久性の比較結果
本実施例における潤滑剤としてのグリース組成物の効果を検証するために、以下の方法で、加熱定着装置６の耐久性について加速試験を行った。本試験には、画像形成装置として、図１及び２に示した構成を有する、記録材搬送速度が３５０ｍｍ／ｓｅｃ．のモノクロレーザービームプリンタを使用した。なお、本実施例では、ヒータ１１の基板として熱伝導性の良好なＡｌＮを用い、そのため、発熱ペースト層とガラスコート層を基板に対して、定着ニップ部Ｎと反対側に形成している。ヒータ１１の定着ニップ側の表面に保護層としてポリイミド層を使用している。スリーブガイド１２として液晶ポリマーを使用している。
加圧ローラ１７としては、芯金としてＡｌを、弾性層として導電性フィラーを混入したシリコーンゴムを、離型層としてＰＦＡをそれぞれ用いた加圧ローラを用いた。加圧ローラの外径はφ３０ｍｍとし、記録材の搬送性を安定化させるために、１００μｍの逆クラウン形状を加圧ローラの弾性層に付与している。

定着スリーブ１３としては、基層として厚さ３５μｍのステンレス、弾性層として厚さ２７０μｍの高熱伝導性シリコーンゴム、離型層として厚さ１４μｍのＰＦＡ、とからなる外径３０ｍｍの定着スリーブを使用している。
加圧ローラ軸受け１６としては、ＰＰＳからなる軸受けを用いた。
本実施例では、ヒータ１１と定着スリーブ１３間の摺動部に５００ｍｇの潤滑剤を塗布した。更に、定着フランジ１４と定着スリーブ１３の摺動部に、長手方向両端それぞれ６５ｍｇずつの潤滑剤を塗布した。
加速試験の条件は以下の通りである。
・記録材Ｐを通紙しない状態で、加熱定着装置６を２４０℃温調で空回転させる。
・ヒータ破損、或いは定着スリーブ破損が発生するまでの空回転時間を測定する。
これらの破損が発生した時間を潤滑剤が枯渇した時間とし、その結果を表２に示す。

表２に示したように、従来例の潤滑剤では、約２９３時間で加熱定着装置６の破損が発生した。一方、本実施例（ａ）の潤滑剤を使用した場合では、破損が発生するまでの時間は約４８０時間と、およそ１．６倍の長寿命化を達成することができた。また、潤滑性改善のために添加剤としてＢＮ使用した本実施例（ｂ）の潤滑剤では、破損が発生するまでの時間は約５２８時間と、さらに長寿命化を達成することができた。
（３）定着排紙ローラ９における搬送性の比較結果
次に、従来例のもう一つの懸念点として考えられる、定着排紙ローラ９における搬送性について、上述の潤滑剤を用いて比較検討を行った。この比較検討には、先の加熱定着装置での耐久性の比較に用いたモノクロレーザービームプリンタを使用した。
排紙ローラ９の搬送性としては、従来例及び本実施例に係る潤滑剤を用いた画像形成装置によって耐久試験を行い、排紙ローラ９において記録材の搬送不良が発生するまでの通紙枚数を比較した。
その結果を表３に示す。

表３に示したように、従来例の潤滑剤では、約３２５ｋ枚の通紙によって定着排紙ローラ９の汚染と、それに伴う記録材の搬送不良が発生していた。一方、本実施例の潤滑剤を使用した場合では、４００ｋ枚の通紙を行った後も定着排紙ローラ９の汚染および記録材の搬送不良は発生しなかった。
以上説明したように、本発明によれば、４０℃における動粘度が１００〜２００mm²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１mmのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及びポリテトラフルオロエチレンを含有してなる、加熱定着装置用グリース組成物を使用することにより、潤滑剤の枯渇および、定着装置下流の搬送ローラへの付着を抑制することができ、長時間にわたって安定した搬送性能と定着性能を有する加熱定着装置を提供することができる。さらに好適には、平均粒子径が、１.０μｍ以下、特には、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の窒化硼素を添加剤として使用することで、より長寿命化を図ることができる。
なお、本実施例では、定着スリーブ１３をヒータ１１によって加熱する例について説明したが、電磁誘導方式により定着スリーブを加熱する定着装置など、加熱方式が異なる定着装置についても、本実施例の潤滑剤を摺動部に使用することで、同様の効果を得ることができる。

（実施例２）
加圧ローラ軸受け１６と加圧ローラ１７の芯金との摺動部における潤滑剤の効果を比較検討した。
この比較検討にも、先の加熱定着装置での耐久性の比較に用いたモノクロレーザービームプリンタを使用した。
加圧ローラ軸受け１６の表面には、加圧ローラ１７が回転する際の摩擦抵抗を小さくするために、潤滑剤Ｇを少量介在させている。
しかしながら従来例では、加熱定着装置６が寿命に近づくにつれて、この加圧ローラ軸受け１６に塗布した潤滑剤が枯渇してしまうことがあった。その結果、加圧ローラ軸受け１６が摩耗し、加圧ローラ１７が回転する際の摩擦抵抗が大きくなることで、記録材の搬送不良等の問題が発生することがあった。
本発明にかかるグリース組成物の効果を確認するために、以下の方法で、加圧ローラ軸受け１６の摩耗量について加速試験を行った。
・加圧ローラ軸受け１６上の加圧ローラ１７との摺動部に２４ｍｇの潤滑剤を塗布する。
・記録材Ｐを通紙しない状態で、加熱定着装置６を２４０℃温調で空回転させ、２００時間経過後の加圧ローラ軸受け１６の摩耗量を測定する。
その結果を表４に示す。

表４に示したように、従来例の潤滑剤では、２００時間の空回転によって０．７ｍｍの摩耗が発生していた。一方、本実施例の潤滑剤を使用した場合は、０．４ｍｍと摩耗量を低減することができた。
以上説明したように、本発明によれば、４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及びポリテトラフルオロエチレンを含有してなる、加熱定着装置用グリース組成物を軸受け摺動部に使用することにより、潤滑剤の枯渇を抑制することができ、長時間にわたって安定した搬送性能を有する加熱定着装置を提供することができる。
なお、本実施例では、加圧ローラ軸受け１６と加圧ローラ１７の摺動部に潤滑剤を塗布する場合について説明したが、この場所に限らず、加熱定着装置内の摺動部で、高温になる部分に本実施例の潤滑剤を塗布することで、長期間にわたって安定した摺動性を確保することが可能となる。

Ｐ ・・・記録材
Ｔ ・・・トナー
Ｆ ・・・定着部材
Ｎ ・・・定着ニップ
Ｌ ・・・走査露光
Ｇ ・・・潤滑剤
１ ・・・感光ドラム
２ ・・・一次帯電器
３ ・・・レーザスキャナ
４ ・・・現像器
５ ・・・転写ローラ
６ ・・・加熱定着装置
７ ・・・クリーニング装置
８ ・・・センサ
９ ・・・定着排紙ローラ
１１ ・・・ヒータ（加熱体）
１２ ・・・スリーブガイド
１３ ・・・定着スリーブ
１４ ・・・定着フランジ
１５ ・・・加圧バネ
１６ ・・・加圧ローラ軸受け
１７ ・・・加圧ローラ

Claims (15)

1. 加熱回転体と、
   前記加熱回転体に圧接する加圧回転体と、
   前記加熱回転体の回転によって摺動する、加熱側の摺動部と、
   前記加圧回転体の回転によって摺動する、加圧側の摺動部と、
   前記加熱側の摺動部及び前記加圧側の摺動部の少なくとも一方における摺動を介在するためのグリース組成物と、を有し、
   前記加熱回転体と前記加圧回転体とによって形成されるニップ部にて、記録材上のトナーを加熱、加圧することにより、前記記録材に前記トナーを定着させる加熱定着装置において、
   前記グリース組成物が、
   （Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及び
   （Ｂ）ポリテトラフルオロエチレンを含有してなる、
   ことを特徴とする加熱定着装置。
2. 前記パーフルオロポリエーテル油は、パーフルオロエチレンオキシ単位とパーフルオロメチレンオキシ単位を含んでなり、パーフルオロメチレンオキシ単位に対するパーフルオロエチレンオキシ単位の割合が１未満となる請求項１に記載の加熱定着装置。
3. 前記パーフルオロポリエーテル油が、以下の構造式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル油である、請求項１に記載の加熱定着装置。
   

   

   （上記式（１）中、ｎ、ｍは各々正の数であり、ｎ／ｍは１未満となる数であり、ｎ＋ｍは４０℃における動粘度が前記の範囲を満たす範囲の数である。）
4. 前記グリース組成物は、成分（Ａ）を１００質量部、成分（Ｂ）を１０〜１００質量部を含有してなる請求項１に記載の加熱定着装置。
5. 前記グリース組成物は、平均粒子径が１．０μｍ以下の窒化硼素を含有してなる請求項１に記載の加熱定着装置。
6. 前記加熱回転体は、円筒状加熱回転体であり、
   前記加熱側の摺動部は、該円筒状加熱回転体の内周面と、該円筒状加熱回転体の内部に配置され、該円筒状加熱回転体を保持する保持部材との摺動部である請求項１に記載の加熱定着装置。
7. 前記円筒状加熱回転体は、
   その内部に配置されている規制部材を有し、
   前記加熱側摺動部は、該円筒状加熱回転体の内周面と該規制部材との摺動部である請求項６に記載の加熱定着装置。
8. 前記加圧側の摺動部は、前記加圧回転体と、該加圧回転体を支持する支持部材との摺動部である請求項１に記載の加熱定着装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱定着装置を有することを特徴とする電子写真装置。
11. （Ａ）４０℃における動粘度が１００〜２００ｍｍ²／ｓであり、さらに試料１０ｇを内径４１ｍｍのシャーレに入れ、２５０℃、２００時間静置した場合の蒸発損失が１．２質量％以下であるパーフルオロポリエーテル油、及び
    （Ｂ）ポリテトラフルオロエチレン、
    を含有してなることを特徴とする加熱定着装置用グリース組成物。
12. 前記パーフルオロポリエーテル油が、パーフルオロエチレンオキシ単位とパーフルオロメチレンオキシ単位を含んでなり、パーフルオロメチレンオキシ単位に対するパーフルオロエチレンオキシ単位の割合が１未満となる請求項１１に記載の加熱定着装置用グリース組成物。
13. 前記パーフルオロポリエーテル油が、以下の構造式（１）で表されるパーフルオロポリエーテル油である、請求項１１に記載の加熱定着装置用グリース組成物。
    

    

    （上記式（１）中、ｎ、ｍは各々正の数であり、ｎ／ｍは１未満となる数であり、ｎ＋ｍは４０℃における動粘度が前記の範囲を満たす範囲の数である。）
14. 成分（Ａ）を１００質量部、成分（Ｂ）を１０〜１００質量部を含有してなる、請求項１１に記載の加熱定着装置用グリース組成物。
15. さらに、平均粒子径が１．０μｍ以下の窒化硼素を含有してなる請求項１１に記載の加熱定着装置用グリース組成物。

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