(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を内蔵した定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部にトナー像を担持した印刷媒体を送り込んでトナー像を定着させる熱圧力式定着装置であって、
少なくとも、前記定着加圧ローラが、前記定着加熱ローラからの荷重を支えるための芯金と、前記芯金を取り巻く弾性層と、前記弾性層を取り巻く接着用の中間層と、前記中間層に接着される薄膜状の離型層とによって構成され、
前記中間層が、乳化重合もしくは懸濁重合によって真球状に合成されて一次粒子平均径が１μｍ〜３０μｍの範囲にある球状樹脂を含有して形成され、
前記離型層は膜厚３０μｍ〜５０μｍのＰＦＡ樹脂をチューブ化して形成されていることを特徴とする熱圧力式定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱圧力式定着装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱圧力式定着装置を備えた画像形成装置を用いて細い横線や文字を印字すると、特に、高湿環境下で媒体搬送方向上流側に画像（トナー）が尾を引いたように乱れる現象が発生し、画質が低下する問題があった。
【０００３】
その原因は、一般に、印刷媒体となる紙に吸湿されていた水分が、定着加熱ローラによる加熱で蒸気となり、定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部の近傍から吹き出して定着前の画像（トナー）を吹き飛ばすことによって生じるものであると考えられている。
【０００４】
この現象を抑制する為に、画像と媒体の結合を強固にするための補助電圧を印加する方法や、画像転写工程で印加される転写バイアスが定着加熱ローラや定着加圧ローラに流出することを抑制するために両ローラの表面抵抗を高く設定する提案がなされている。
【０００５】
これらの提案は有効であることは間違いないが、補助電圧を用いる場合には、高温・高湿の定着装置内で補助電圧がリークしないような対策が必要であり、かつ、定着装置が大型化する問題がある。
【０００６】
一方、両ローラの表面抵抗を高く設定する場合には、抵抗管理幅の制約のために部品製造段階での管理工数が増大してコストが上昇するといった問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
更に、定着加熱ローラや定着加圧ローラの表面形状を変えて定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部の近傍からの蒸気の吹き出しを軽減化することによって画像（トナー）の乱れを防止する技術としては、特開平４−１７７２８３号や特開平８−２８６５４４号に示されるように、定着加熱ローラと定着加圧ローラの少なくとも一方の表面に凹凸を形成し、この凹凸部から積極的に蒸気を逃がすことによって蒸気圧の上昇による画像（トナー）の吹き飛ばしを防止するものが提案されている。
【０００８】
特開平４−１７７２８３号のものでは定着加圧ローラの最外郭に位置するシリコーンゴム層に表面粗さＲｍａｘ１００μｍ程度の凹凸を形成し、また、特開平８−２８６５４４号のものでは、定着加圧ローラの最外郭に位置する離型層に粗し加工を施して凹凸を得るようにしているが、何れのものも、その表面部分に目詰まりが発生して適切な凹凸が失われたり、あるいは、表面の磨耗や劣化によって比較的短期間のうちに定着加圧ローラの表面の凹凸が失われる可能性があった。
【０００９】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、補助電圧のリーク対策やローラの表面抵抗を高く設定する必要がなく、長期間に亘って安定的に高湿環境下における画像（トナー）の乱れを防止することのできる熱圧力式定着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱源を内蔵した定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部にトナー像を担持した印刷媒体を送り込んでトナー像を定着させる熱圧力式定着装置であり、前記目的を達成するため、特に、少なくとも、前記定着加圧ローラが、定着加熱ローラからの荷重を支えるための芯金と、芯金を取り巻く弾性層と、弾性層を取り巻く接着用の中間層と、中間層に接着される薄膜状の離型層とによって構成され、
前記中間層が、乳化重合もしくは懸濁重合によって真球状に合成されて一次粒子平均径が１μｍ〜３０μｍの範囲にある球状樹脂を含有して形成され、
前記離型層は膜厚３０μｍ〜５０μｍのＰＦＡ樹脂をチューブ化して形成されていることを特徴とする構成を有する。
【００１１】
このような構成によれば、一次粒子平均径が１μｍ〜３０μｍの範囲にある球状樹脂を含有した中間層の外周部に、球状樹脂の平均径に見合った凹凸が形成される。中間層に接着される離型層は薄膜によって形成されているので、この離型層の表面には、中間層の表面の凹凸に倣って凹凸が形成される。
熱源を内蔵した定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部（ニップ部）にトナー像を担持した紙等の印刷媒体が送り込まれると、高湿環境下で吸湿された水分が定着加熱ローラからの熱を受けて蒸気に変わり、定着加熱ローラと定着加圧ローラとの圧接部から噴出するが、定着加圧ローラの離型層の表面に凹凸が形成されているため、蒸気はこの凹凸部分から容易に外部に出ることができ、押圧部から強力に蒸気が噴出することはなくなる。これにより、強力な蒸気の吹き出しに伴う画像（トナー）の乱れが防止または軽減される。特に、印刷媒体の裏面側を押圧する定着加圧ローラの表面の凹凸によって、トナー画像の載っていない印刷媒体の裏面側から蒸気を逃がすことができるので、画像の乱れを防止する効果が高い。
また、表面に凹凸を形成する中間層は膜厚３０μｍ〜５０μｍのＰＦＡ樹脂をチューブ化した薄膜状の離型層によって被覆されているので、定着加圧ローラの表面部分は滑らかであって、目詰まり、あるいは、磨耗や劣化によって凹凸が失われることはなく、長期間に亘って安定的に高湿環境下における画像（トナー）の乱れを防止することができる。離型層が薄ければ薄いほど中間層の表面の凹凸形状を離型層を介して的確に再現することができるが、耐久性および製造上の観点からすると、膜厚３０μｍ〜５０μｍのＰＦＡ樹脂が最適である。
更に、中間層に含有される球状樹脂は真球状に形成されているから、中間層を被覆する離型層の破れ等の損傷が防止され、熱圧力式定着装置の耐久性が向上する。
しかも、画像と媒体の結合を強固にするための補助電圧を高圧化したりローラの表面抵抗を高く設定したりする必要もないので、補助電圧のリーク対策や定着装置の大型化の問題も発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した一実施形態の熱圧力式定着装置および画像形成装置の要部を示した断面図である。図１では本発明の要旨に関わる定着加熱ローラ１と定着加圧ローラ２の周辺についてのみ示し、熱圧力式定着装置や画像形成装置の構造の公知部分に関しては、図面の記載と説明を省略している。
【００１３】
図１では、転写工程で印刷媒体３上にトナー画像４が形成された後の工程で、定着加熱ローラ１と定着加圧ローラ２の押圧部によって形成されるニップ部５で画像が定着される直前の状態が示されている。
【００１４】
定着加圧ローラ２は芯金６の外周上に弾性層７を備え、更に、弾性層７の表面に中間層８、更に、中間層８の表面に離型層９を有する構成である。
【００１５】
また、定着加熱ローラ１は中空の芯金１０の外周に離型層１１を有し、芯金１０の内部空間に熱源１２を有する。
【００１６】
定着加熱ローラ１の離型層１１は必要とされる耐久性に応じて１層から３層構成までの内から選択される。
【００１７】
定着加熱ローラ１における離型層１１の材質は、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ、もしくは、両者の混合塗料等で形成されている。離型層１１の膜厚は１５μｍ〜４０μｍの範囲で設定される。
【００１８】
次に定着加圧ローラ２を構成する各部の詳細を記述する。
【００１９】
芯金６は、定着加熱ローラ１と定着加圧ローラ２を圧接してニップ部５を形成するために必要とされる荷重に対して設計上必要な剛性を有するアルミニウム合金もしくは防錆処理済の鉄鋼材等の金属、あるいは、樹脂成形品で形成されている。
【００２０】
定着加圧ローラ２の弾性層７は、耐熱性ゴムまたはエラストマーをカレンダー成形または射出成形もしくは押出成形のいずれかで形成した構成である。
【００２１】
弾性層７を形成する耐熱性ゴムまたはエラストマーの材質としては、耐熱性と永久変形歪みが小さい特徴を兼ね備える必要があることから、室温架橋型シリコンゴム（ＲＴＶシリコン）、低温架橋型シリコンゴム（ＬＴＶシリコン）または高温架橋型シリコン（ＨＴＶシリコン）のうちから選択されることが多い。
【００２２】
弾性層７の形態としては、発泡形態と非発泡形態（ソリッド形態）の２種が存在する。
【００２３】
弾性層７の材質と形態に関しては上述した組み合わせの全てが適用可能である。また、例えば、フッ素ゴム等の耐熱性のある他の材質を適用してもよく、シリコンゴムに限定されるものではない。
【００２４】
定着加圧ローラ２の中間層８は、離型層９と弾性層７を接着する機能を有し、その内部に、離型層９の表面に適切な凹凸を形成するための球状樹脂１３が含有されている。
【００２５】
図２に示されるように、中間層８における球状樹脂１３以外の成分は、プライマーと総称される既知の接着剤１４が充填され、この接着剤１４が球状樹脂１３の結合剤を兼ねる。
【００２６】
中間層８に含有される球状樹脂１３は、耐熱性を有する熱可塑樹脂または熱硬化樹脂を球状化したものである。
【００２７】
球状樹脂１３の材質の具体例としては、レゾール型フェノール樹脂を懸濁重合で所定粒径（１μｍ〜３０μｍ）に合成した球状樹脂が望ましく、また、入手容易でもあるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
球状樹脂１３を形成する樹脂の形状は、離型層９を破損させることを防止する必要上、乳化重合または懸濁重合で合成された真球状のものが望ましいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
また、中間層８の電気抵抗を導電または半導電化する必要が生じる場合があるが、そのような場合には、例えば、窒素ガス中で高温処理して炭化させた導電性または半導電性の球状樹脂１３を添加すればよい。
【００３０】
導電性または半導電性の球状樹脂１３の添加量は、中間層８における固形分の比率で１％〜１０％の範囲が望ましいが、これに限定されるものではない。
【００３１】
離型層９はＰＦＡ樹脂をチューブ化したものが一般的である。チューブ化されたＰＦＡ樹脂の膜厚は、市販品で公称値３０μｍまたは５０μｍのものが入手容易である。
【００３２】
中間層８に添加した球状樹脂１３の凹凸を離型層９の表面形状に的確に反映させるためには、離型層９の膜厚が薄ければ薄いほど有利であるが、製造面と耐久性の観点から離型層９の膜厚は３０μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。
【００３３】
次に、図１を参照して本実施形態の動作を説明する。図１には転写工程で印刷媒体３上にトナー画像４が形成された後、定着加熱ローラ１と定着加圧ローラ２の押圧部によって形成されるニップ部５に印刷媒体３の画像形成部が送り込まれる直前の状態を図示している。
【００３４】
定着加熱ローラ１は、熱源１２と図示しない温度検知手段により一定の表面温度に制御されており、図示しない駆動機構により矢印ａの方向に回転している。また、定着加圧ローラ２は定着加熱ローラ１の回転に従動して矢印ｂの方向に回転している。
【００３５】
印刷媒体３は図示しない搬送手段により矢印ｃの方向に搬送されている。印刷媒体３上のトナー画像４はニップ部５で加熱されて溶融し、同時に、加圧されて定着される。
【００３６】
印刷媒体３が空気中の水分を保持する性質のあるパルプ加工品（紙）である場合には、ニップ部５で印刷媒体３が加熱・圧縮されることで、水蒸気を含む空気の吹き出しが生じる。空気の吹き出しは、高湿環境に放置された印刷媒体３を使用する場合と高湿環境で印字動作を行う場合に吹き出し圧力が大きくなる傾向がある。
【００３７】
空気の吹き出し方向は図１中に矢印ｄ，ｅ，ｆ，ｇで示すが、実際の吹き出し角度ではなく、あくまで概念図である。矢印ｅ方向の空気の吹き出しによって未定着のトナー画像４が搬送方向の上流側（図１中の右側）に吹き飛ばされ、画像の一部が尾を引いたように乱れ、画像品位を損なうことがある。
【００３８】
本実施形態の定着加圧ローラ２は中間層８に球状の添加物が存在するため、これに倣って離型層９の表面に凹凸が形成されている。ニップ部５を形成している定着加圧ローラ２の表面は印刷媒体３と巨視的には密着しているが、より微細にみると、図２に示されるように、空気が抜ける空隙が存在している。その結果、印刷媒体３の内部から吹き出す空気の一部がトナー画像４の載っていない印刷媒体３の裏面側から矢印ｆ，ｇの方向に逃がされることになり、未定着のトナー画像４が位置する矢印ｅ方向への吹き出しは皆無とはならないまでも十分に弱くなる。
【００３９】
この結果、強力な蒸気の吹き出しに伴う画像（トナー）の乱れが防止または軽減される。
【００４０】
しかも、凹凸を備えた中間層８は薄膜状の離型層９によって被覆されているので、定着加圧ローラ２の表面部分は滑らかであって、埃やトナーによる目詰まり、あるいは、磨耗や劣化によって簡単に凹凸が失われることはなく、長期間に亘って安定的に高湿環境下における画像（トナー）の乱れを防止することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の熱圧力式定着装置は、印刷媒体の裏面側を押圧する定着加圧ローラの中間層に真球状の球状樹脂を含有させて凹凸を形成し、更に、中間層の外周部を薄膜状の離型層によって被覆することによって定着加圧ローラの外周部に微小な凹凸を形成するようにしたので、定着加熱ローラからの熱を受けて蒸気に変わった印刷媒体内部の水分を印刷媒体の裏面側から定着加圧ローラと印刷媒体との間の微小間隙を介して外部に逃がすことができる。この結果、未定着トナーの載った印刷媒体表面側からの蒸気の吹き出しが大幅に軽減され、強力な蒸気の吹き出しに伴う画像（トナー）の乱れを効果的に防止または軽減することができるようになった。
また、表面に凹凸を形成した中間層は膜厚３０μｍ〜５０μｍのＰＦＡ樹脂をチューブ化した薄膜状の離型層によって被覆されているので、定着加圧ローラの表面部分は滑らかであって、埃やトナーによる目詰まり、あるいは、磨耗や劣化によって凹凸が失われることはなく、長期間に亘って安定的に高湿環境下における画像（トナー）の乱れを防止することができる。
更に、中間層に含有される球状樹脂は真球状に形成されているから、中間層を被覆する離型層の破れ等の損傷が防止され、熱圧力式定着装置の耐久性が向上する。
しかも、画像と媒体の結合を強固にするための補助電圧を高圧化したりローラの表面抵抗を高く設定したりする必要もないので、補助電圧のリーク対策や定着装置の大型化の問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の熱圧力式定着装置および画像形成装置の要部を示した断面図である。
【図２】同実施形態の定着加圧ローラの要部を取り出して示した断面図である。
【符号の説明】
１  定着加熱ローラ
２  定着加圧ローラ
３  印刷媒体（紙）
４  トナー画像
５  ニップ部
６  芯金
７  弾性層
８  中間層
９  離型層
１０  芯金
１１  離型層
１２  熱源
１３  球状樹脂
１４  接着剤
【図１】
0003632638.tif 000002
【図２】
0003632638.tif 000003