(57)【要約】【課題】簡単な構成で記録媒体の離型性と帯電防止性、及び耐久性を兼備した定着ローラを提供する。【解決手段】定着ローラ１０は、中空円筒状の芯金１の外周面に導電性のプライマー層２、導電性の中間層３、非導電性の最外層（離型層）４が順次被覆された構成である。中間層３は、非導電性のフッ素樹脂層に導電材５を分散させたものであり、その表面は多数の凸部３ａと凹部３ｂとが形成された粗面となっている。最外層４は、非導電性のフッ素樹脂のみから形成されており、その表面は記録媒体の良好な離型性を確保するために平滑面とされている。【選択図】図１
2008111948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層と、で構成され、前記中間層の外表面が凹部及び凸部を有する粗面であることを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
前記最外層の表面と前記凸部の先端との最短距離が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ。
【請求項３】
印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率が１０10Ω／□以上、且つ印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率が１０8Ω／□以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着ローラ。
【請求項４】
前記中間層の表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以上、且つ前記中間層の層厚以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラ。
【請求項５】
前記最外層は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、及び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から選ばれた少なくとも一種のみで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の定着ローラ。
【請求項６】
前記中間層は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、及び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から選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着ローラ。
【請求項７】
前記最外層の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の定着ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、加熱、加圧により転写紙上に画像を定着する定着装置に用いられる定着ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置の構成を図９に示す。１００は画像形成装置であり、ここでは一例としてデジタル複合機を示している。画像形成装置１００では、コピー動作を行う場合、複合機本体内の搬送ベルト１０１の上方に配置された画像形成部Ｐにおいて、帯電、露光、現像及び転写の各工程により画像読取部１０２で読み取られた原稿画像データに基づく所定の画像を形成する。
【０００３】
この画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１０３が配設されており、感光体ドラム１０３上に形成されたトナー像が、画像形成部に隣接して移動する搬送ベルト１０１によって担持・搬送されるシート（記録媒体）１０４上に転写され、さらに、定着装置１０５においてシート１０４上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１０３を図９において時計回りに回転させながら、感光体ドラム１０３に対する画像形成プロセスが実行される。
【０００４】
次に、画像形成部Ｐについて詳細に説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１０３の周囲及び上方には、感光体ドラム１０３を帯電させる帯電器１０６と、感光体ドラム１０３に画像情報を露光する露光ユニット１０７と、感光体ドラム１０３上にトナー像を形成する現像装置１０８と、感光体ドラム１０３上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部１０９が設けられている。
【０００５】
先ず、帯電器１０６によって感光体ドラム１０３の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット１０７によって光照射し、感光体ドラム１０３上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置１０８には、トナーがトナーコンテナ１１０によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置１０８により感光体ドラム１０３上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット１０７からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【０００６】
トナー像が転写されるシート１０４は、用紙を収納する複数の給紙カセット１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１１１ｄから成るシート収容部１１１に収容されており、給紙ローラ１１２、レジストローラ１１３を介して搬送ベルト１０１上へ供給され、感光体ドラム１０３の位置へと搬送される。搬送ベルト１０１には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【０００７】
搬送ベルト１０１は、下流側の駆動ローラ１１４と、上流側の従動ローラ１１５とに掛け渡されており、搬送ベルト１０１が図中反時計回りに回転を開始すると、シート１０４がレジストローラ１１３から搬送ベルト１０１上へ搬送される。このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、所定のタイミングにより感光体ドラム１０３上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム１０３と、搬送ベルト１０１を介して感光体ドラム１０３の下部に圧接される所定の転写電圧が印加された転写ローラ１１６との転写ニップ部Ｎで、感光体ドラム１０３上のトナー像がシート１０４上に転写される。このシート１０４は、搬送ベルト１０１上に静電吸着力で保持されている。
【０００８】
トナー像が転写されたシート１０４は、搬送ベルト１０１から離脱し、定着装置１０５へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム１０３は、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーがクリーニング部１０９により除去される。搬送ベルト１０１から定着装置１０５に搬送されたシート１０４は、定着ローラ対１１７により加熱及び加圧されてトナー像がシート１０４の表面に定着され、所定の画像が形成される。その後、画像が形成されたシート１０４は搬送ローラ対１１８、１１９を通過し、排出ローラ対１２０より排出トレイ１２１上に排出される。
【０００９】
電子写真方式の画像形成装置においては、図９のように、ニップを形成する定着ローラ対１１７のうち少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させて定着ローラ（加熱ローラ）とし、このローラ対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。このような熱ローラ定着方式では、トナーに対する非粘着性が定着ローラに強く要求されることから、定着ローラ表面にはコーティング或いはチューブ被覆により離型性に優れた非導電性のフッ素樹脂層が形成される場合が多い。
【００１０】
しかし、定着ローラは記録媒体や加圧ローラによって摺擦されるため、定着ローラ表面を非導電性、即ち絶縁性である純粋なフッ素樹脂層で形成した場合、フッ素樹脂層が摩擦帯電により大きく負（−）に帯電し、トナーが正（＋）の極性を持つ場合は静電オフセットが発生し易くなるという問題点があった。また、純粋なフッ素樹脂層は機械的強度にも難点があり、耐摩耗性の点から定着ローラの長寿命化を図ることは困難であった。
【００１１】
そこで、定着ローラ表面に導電性を付与して静電オフセットを改善する方法が提案されており、例えば特許文献１には、離型層であるフッ素樹脂層に導電性カーボンブラックを分散させることにより定着ローラの摩擦帯電を抑制する方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の方法ではカーボンブラックの添加によりフッ素樹脂層表面の平滑性が低下し、記録媒体の離型性も低下してしまう。また、耐摩耗性を向上させるために絶縁性又は導電性の耐摩耗材を添加した場合も、同様にフッ素樹脂層表面の平滑性、離型性の低下は免れない。
【００１２】
また、特許文献２には、導電性の円筒状芯金の表面を山−谷状に粗面化し、その上に非導電性フッ素樹脂層を被覆することにより、芯金の表面における山の先端部と非導電性フッ素樹脂層表面との間に絶縁破壊を利用した導通路を形成して静電オフセットの発生を抑制する定着ローラが開示されている。しかし、特許文献２の方法においても、芯金の山の先端部が非導電性フッ素樹脂層の表面から露出している部分では離型性が悪く、トナーや紙粉等が付着し易くなるという問題点があった。また、芯金の露出部分がローラ表面全体に占める割合によってはローラの体積抵抗値が低抵抗側に振れるため、転写ローラに印加された転写電流が記録媒体を伝って定着ローラに流れ込む、いわゆる転写電流漏れによって定着ローラが帯電し、静電オフセットが発生するおそれがあった。
【特許文献１】特開２０００−３３８８１０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０２１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で記録媒体の離型性と帯電防止性、及び耐久性を兼備した定着ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層とで構成され、前記中間層の外表面が凹部及び凸部を有する粗面である定着ローラとした。
【００１５】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層の表面と前記凸部の先端との最短距離が１０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率が１０10Ω／□以上、且つ印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率が１０8Ω／□以下であることを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記中間層の表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以上、且つ前記中間層の層厚以下であることを特徴としている。なお、本明細書中においては、十点平均粗さを表面粗さ（Ｒｚ）という。
【００１８】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及びＦＥＰから選ばれた少なくとも一種のみで構成されることを特徴としている。
【００１９】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記中間層は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及びＦＥＰから選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有したものであることを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層の表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下であることを特徴としている。なお、本明細書中においては、中心線平均粗さを表面粗さ（Ｒａ）という。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１の構成によれば、非導電性フッ素樹脂層である最外層により印刷初期において優れた離型性を発揮するとともに、転写電流漏れによる初期静電オフセットを抑制できる。また、連続印刷後においては導電性フッ素樹脂層である中間層の凸部と最外層表面との間の絶縁破壊により導通路が形成され、摩擦帯電により蓄積したローラ表面の負電荷が芯金に抜けるため、摩擦帯電による静電オフセットも抑制可能となる。さらに、中間層に分散された導電材が耐摩耗材として作用するため、最外層の摩耗の進行が抑制され、連続印刷後の離型性も確保される。
【００２２】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の定着ローラにおいて、最外層の表面と中間層の凸部の先端との最短距離を１０μｍ以下とすることにより、最外層の表面と中間層の凸部との間で電荷の導通が起こり易くなって静電オフセットの抑制効果を高めることができる。
【００２３】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の定着ローラにおいて、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率が１０10Ω／□以上、且つ印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率が１０8Ω／□以下とすることにより、印加電圧が１００Ｖと低い初期画像においてはローラ表面が高抵抗となってローラ表面から芯金への転写電流の流れ込みを確実に防止し、印加電圧が５００Ｖと高くなる連続印刷時においてはローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電したローラ表面の負電荷を芯金へ抜け易くすることができる。
【００２４】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の定着ローラにおいて、中間層の表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以上、且つ中間層の層厚以下とすることにより、印刷初期における絶縁性を高めるとともに、連続印刷終了時に最外層と中間層の間で絶縁破壊を容易に発生させることができる。
【００２５】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の定着ローラにおいて、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及びＦＥＰから選ばれた少なくとも一種のみで最外層を構成することにより、絶縁性及び離型性に優れた定着ローラの最外層を安価で実現可能となる。
【００２６】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の定着ローラにおいて、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及びＦＥＰから選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有させて中間層を構成することにより、導電性及び耐摩耗性に優れた定着ローラの中間層を安価で実現可能となる。
【００２７】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第１乃至第６のいずれかの構成の定着ローラにおいて、最外層の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以下とすることにより、一層離型性に優れた定着ローラとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の定着ローラを回転軸方向から見た模式断面図あり、図２は、定着ローラの部分縦断面図（図１のＡＡ′断面）である。図１に示すように、定着ローラ１０は、中空円筒状の芯金１の外周面に導電性のプライマー層２、導電性の中間層３、非導電性の最外層（離型層）４が順次形成された構成である。
【００２９】
芯金１の材質としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の導電性を有する金属材料が用いられる。芯金１の直径、長さ及び肉厚は、定着ローラが組み込まれる定着装置の大きさに応じて適宜設定されるが、通常は外径１５〜７０ｍｍ、長さ２５０〜５００ｍｍ、肉厚０．３〜５ｍｍ程度のものが用いられる。なお、芯金１の外周面はサンドブラスト加工、エッチング、液体ホーニング等により粗面化しておくことが好ましい。これは、プライマー層２が粗面の凹凸に入り込むことにより（アンカー効果）、プライマー層２の接着性が向上するためである。
【００３０】
プライマー層２は、芯金１と中間層３との接着性を確保するバインダー層として機能するものである。プライマー層２の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂が好適に用いられる。また、プライマー層２の層厚は特に制限はないが、１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００３１】
中間層３は、非導電性のフッ素樹脂層に導電材５を分散させたものであり、表面は多数の凸部３ａと凹部３ｂとが形成された粗面となっている。非導電性フッ素樹脂としては、例えば上記のＰＴＦＥ、ＰＦＡ、及び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（ＦＥＰ）又はこれらの混合体等が挙げられる。導電材５としては、例えばカーボン、グラファイト、或いは酸化チタン等の金属酸化物又はこれらの混合物等が挙げられる。例えば、導電材５として酸化チタンを用いる場合の添加量としては、導電性付与の観点からは５重量％以上が好ましく、製造時の加工性という観点からは１５重量％以下であることが好ましい。また、中間層３の層厚としては、後述する中間層３の表面粗さ（Ｒｚ）とも関連するが、１０μｍ〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００３２】
最外層４は、非導電性のフッ素樹脂のみから形成されており、その材質としては、中間層３と同様にＦＥＰ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はこれらの混合体等が用いられる。最外層４の層厚としては、５μｍ〜１５μｍの範囲が好ましい。また、最外層４の表面は記録媒体の良好な離型性を確保するために平滑面とする必要があり、表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下の平滑面とするのが好ましい。
【００３３】
本発明の定着ローラ１０は、最外層４が非導電性のフッ素樹脂層であることから、初期状態における記録媒体の離型性に関しては全く問題はない。また、使用開始直後においてはローラ表面の最外層４が摩擦帯電することもなく、且つ絶縁性を有するため、記録媒体を介して転写電流が流れ込むことによる転写電流損失（転写電流漏れ）も発生しない。従って、印刷初期の画像には画像融着及び静電オフセットが発生せず、良好な画像出力が行われる。
【００３４】
また、連続印刷を行った場合、定着ローラ１０の表面は記録媒体との摩擦により徐々に負（−）に帯電していくが、ある程度の表面電位に達した時点で、中間層３の凸部３ａの先端部と最外層４の表面との間に絶縁破壊が発生し、電荷の導通路が形成されて電流が流れるようになる。この作用により、定着ローラ１０表面の大幅な負帯電が防止され、静電オフセットを効果的に抑制可能となる。
【００３５】
このとき、凸部３ａの先端部と最外層４の表面との最短距離Ｌが小さいほど静電オフセットの抑制効果は大きく、Ｌが１０μｍを超えると絶縁破壊により導通路を形成し難くなって静電オフセットの抑制効果が低下する。そのため、Ｌは１０μｍ以下とすることが好ましい。また、印刷初期における絶縁性を高めるとともに、印刷が連続して行われ定着ローラ表面が帯電した時に絶縁破壊を容易に発生させるためには、中間層３の表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以上としておくことが好ましい。これにより、凸部３ａの先端と最外層４の表面との距離を狭小化しても、凹部３ｂにおいては最外層４の層厚が１０μｍ以上となるため印刷初期における絶縁性が確保される。なお、中間層３の表面粗さ（Ｒｚ）の上限値は必然的に中間層３の層厚以下となる。
【００３６】
なお、定着ローラ１０の電気的特性としては、印加電圧が低い場合、即ち実使用時における初期状態には絶縁若しくは高抵抗側（体積抵抗値で１０10Ω／□以上）の挙動を、印加電圧が高い場合、即ち連続印刷等によりローラ表面が帯電するような状態においては低抵抗側（体積抵抗値で１０8Ω／□以下）の挙動を示すのが望ましい。この電気的特性については実施例において詳述する。
【００３７】
ここで、印刷枚数が増加するにつれてローラ表面の最外層４の摩耗が進行していくが、本発明の構成においては中間層３の凸部３ａの先端部が最外層４の表面近傍に位置することにより、耐摩耗性が向上する効果が認められる。これは、図３に示すように、最外層４の表面４ａが初期状態（図の破線）から摩耗して凸部３ａの先端部に到達すると、中間層３内に分散された酸化チタン等の導電材５が耐摩耗材として作用し、最外層４のそれ以上の摩耗を抑制するためである。
【００３８】
本発明の定着ローラ１０は、例えば、円筒状の芯金１の外周面にプライマー層２をスプレー等により塗布した後、酸化チタン等の導電材５を分散させた非導電性のフッ素樹脂層を被覆して中間層３を形成する。次に、中間層３の表面をサンドブラスト加工等により表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以上となるように粗面化する。そして、中間層３の上に非導電性のフッ素樹脂層を被覆して最外層４を形成し、表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以下の平滑面となるように研磨することにより製造される。
【００３９】
中間層３及び最外層４の被覆方法としては、フッ素樹脂をコーティングする方法、或いはフッ素樹脂製チューブを被せる方法が挙げられる。また、最外層４表面の平滑化法としては、センタレス研磨、フィニッシャー研磨、テープ研磨等の研磨法や金属コロを押し当てる方法等が挙げられる。
【００４０】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、中間層３内に分散された導電材５により耐摩耗性を向上させているが、例えば導電材５に加えて非導電性又は導電性の耐摩耗材を添加しても良い。このような耐摩耗材としては、例えばガラス、シリカ、炭化珪ケイ素、ダイヤモンド、コランダム等の有機及び無機粉末、ニッケル、鉄等の金属粉が挙げられる。
【実施例】
【００４１】
図１及び図２に示した本発明の定着ローラを用いて、離型性、耐摩耗性、印刷初期及び連続印刷時における静電オフセット防止性能を評価した。定着ローラとしては、外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ製芯金１に、厚さ８μｍの導電性プライマー層２、ＰＦＡに導電材５として酸化チタンを１０重量％添加した厚さ１８μｍ、表面粗さ（Ｒｚ）１２μｍの中間層３を順次形成し、さらにＰＦＡのみから成る非導電性の最外層４を被覆してフッ素樹脂層（プライマー層＋中間層＋最外層）のトータル層厚を３０μｍとし、最外層４の表面が表面粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以下となるようにセンタレス研磨加工を施したものを用いた。つまり、最外層４の表面と粗面化された中間層３の凸部３ａの先端との最短距離は４μｍ、最外層４の表面と凹部３ｂとの最長距離は１６μｍとなっている。
【００４２】
また、図４に示すように芯金１にプライマー層２、最外層４を順に被覆した定着ローラを比較例１、図５に示すように最外層４に非導電性の耐摩耗材６を分散させた定着ローラを比較例２、図６に示すように最外層４に導電材５を分散させた定着ローラを比較例３とした。また、図７に示すように芯金１を粗面とし、その上にプライマー層２、最外層４を被覆して表面を平滑化した定着ローラを比較例４とし、芯金１の露出が大きいものを比較例４Ａ、芯金１の露出が小さいものを比較例４Ｂとした。比較例１〜４の定着ローラにおいても、本発明の定着ローラと同様に外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ製芯金を使用し、フッ素樹脂層のトータル層厚を３０μｍとした。また、最外層４の表面加工等、その他の加工条件についても本発明の定着ローラに準拠するものとして同様に評価した。
【００４３】
評価方法としては、本発明及び比較例１、２、３、４Ａ及び４Ｂの定着ローラを備えた定着装置を試験機に搭載してテスト画像を印刷し、初期画像の離型性、転写電流流れによる初期静電オフセット、１００枚連続印刷後の静電オフセット、１０万枚印刷後のローラの耐摩耗性及び摩耗時の離型性を目視により観察した。結果を表１に示す。また、本発明及び比較例１〜４の定着ローラ表面から芯金に直流電圧を印加した場合の電圧−抵抗特性を図８に示す。なお、図８では体積抵抗値（Ω／□）を対数（ＬｏｇΩ）換算している。
【００４４】
【表１】
2008111948.tif 000003
【００４５】
表１から明らかなように、本発明の定着ローラでは、初期画像における離型性は極めて良好であり、転写電流漏れによる初期静電オフセットも発生しなかった。また、１００枚連続印刷後もローラ表面の摩擦耐電による静電オフセットは発生しなかった。これは、印刷初期においては非導電性で表面が平滑な最外層４により良好な離型性、絶縁性を発揮するとともに、連続印刷後においては中間層３の凸部３ａと最外層４表面との絶縁破壊により静電オフセットの発生が抑制されるためであると考えられる。さらに、１０万枚印刷後においてもローラ表面の摩耗が抑制され、離型性も確保されていた。これは、中間層３中の導電材５が耐摩耗材として作用するためであると考えられる。
【００４６】
これに対し、芯金１にプライマー層２及び非導電性の最外層４を被覆しただけの比較例１では、印刷初期においては良好な離型性、絶縁性を発揮したが、１００枚連続印刷後においては最外層４の摩擦耐電により静電オフセットが顕著に発生した。さらに、１０万枚印刷後はローラ表面が激しく摩耗していた。また、最外層４に非導電性の耐摩耗材６を加えた比較例２では、比較例１に比べ耐摩耗性は向上したものの、最外層４表面の平滑性の低下により印刷初期における離型性が低下し、連続印刷後の静電オフセットも抑制されなかった。
【００４７】
一方、最外層４に導電材５を加えた比較例３では、比較例１に比べて耐摩耗性及び１００枚連続印刷後の静電オフセット抑制効果は向上したものの、比較例２と同様に印刷初期における離型性が低下した。また、導電材５によりローラ表面が若干低抵抗化するため、転写電流漏れによる初期静電オフセットの発生が認められた。
【００４８】
また、芯金１を粗面化して粗面の凸部先端を最外層４の表面に露出させた比較例４のうち、芯金露出部分の表面積が大きい比較例４Ａでは印刷初期から離型性が低下してしまい、さらにローラの導体化により転写電流漏れが大きくなり初期静電オフセットも顕著に発生した。一方、芯金露出部分の表面積が小さい比較例４Ｂでは、印刷初期における離型性は向上するが、最外層４の摩耗時には芯金部分の露出が多くなって離型性は低下した。また、ローラの低抵抗化による初期静電オフセットの発生も認められた。
【００４９】
ここで、図８から明らかなように、本発明の定着ローラでは、印加電圧１００Ｖにおいて体積抵抗値が１０11〜１０12Ω／□であり、印加電圧５００Ｖにおいて体積抵抗値が１０6〜１０7Ω／□であった。即ち、印加電圧が１００Ｖと低い初期画像においては非導電性の最外層４の存在によりローラ表面が高抵抗となってローラ表面から芯金１への転写電流漏れを確実に防止し、印加電圧が５００Ｖと高くなる連続印刷時においては絶縁破壊によりローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電したローラ表面の負電荷が芯金１へ抜け易くなることが確認された。
【００５０】
これに対し、比較例１、２においては印加電圧を５００Ｖに上げても体積抵抗値は１０10Ω／□以上であり、ローラ表面から芯金１に電流が流れないため、連続印刷時にローラ表面の摩擦帯電が抜けないことが予測される。また、比較例４においては、芯金の露出度合いにより、印加電圧を変化させたときの体積抵抗値の挙動が大きく変化することが確認され、露出度合いが大きい比較例４Ａでは印加電圧１００Ｖにおいても体積抵抗値は１０10Ω／□以下となっていた。
【００５１】
以上のことから、本発明の定着ローラでは、比較例１〜４の定着ローラに比べて離型性及び耐摩耗性の両方に優れ、使用開始直後から長期間に亘って静電オフセットの発生を抑制可能であることが確認された。なお、上記実施例で用いた本発明の定着ローラは一例にすぎず、例えば他のフッ素樹脂や導電材の組み合わせにより製造された定着ローラであっても同様の結果が得られることがわかっている。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層とで構成され、中間層の外表面を凹部及び凸部を有する粗面とした定着ローラである。
【００５３】
これにより、印刷初期において優れた離型性を発揮するとともに、転写電流漏れによる初期静電オフセット及び摩擦帯電による静電オフセットの両方を抑制可能であり、且つ耐摩耗性にも優れており長期間使用後も所定の離型性が確保される定着ローラを提供することができる。
【００５４】
また、最外層の表面と中間層の凸部の先端との最短距離を１０μｍ以下としたので、最外層と中間層との間で電荷の導通が起こり易くなって静電オフセットの抑制効果を高めることができる。また、印加電圧１００Ｖにおける体積抵抗率を１０10Ω／□以上、且つ印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率を１０8Ω／□以下としたので、印加電圧が１００Ｖと低い初期画像においてはローラ表面が高抵抗となって初期静電オフセットを確実に防止し、印加電圧が５００Ｖと高くなる連続印刷時においてはローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電による静電オフセットを効果的に防止可能な定着ローラを提供できる。
【００５５】
また、中間層の表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以上としたので、印刷初期における絶縁性を確保するとともに、連続印刷終了時には絶縁破壊により静電オフセットを効果的に防止可能な定着ローラとなる。さらに、最外層の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以下に平滑化したので、印刷初期における離型性にも優れた定着ローラとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】は、本発明の定着ローラを回転軸方向から見た模式断面図である。
【図２】は、本発明の定着ローラの部分断面図である。
【図３】は、本発明の定着ローラが摩耗した状態を示す部分断面図である。
【図４】は、比較例１の定着ローラの部分断面図である。
【図５】は、比較例２の定着ローラの部分断面図である。
【図６】は、比較例３の定着ローラの部分断面図である。
【図７】は、比較例４の定着ローラの部分断面図である。
【図８】は、本発明及び比較例１〜４の定着ローラにおいて、ローラ表面から芯金に直流電圧を印加した場合の電圧−抵抗特性を示すグラフである。
【図９】は、従来の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１                  芯金
２                  プライマー層
３                  中間層
３ａ                凸部
３ｂ                凹部
４                  最外層（離型層）
４ａ                表面
５                  導電材
６                  耐摩耗材
１０                定着ローラ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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