(57)【要約】【課題】シリコーンゴムの劣化を抑制した熱定着ローラを提供することを目的とする。【解決手段】熱定着ローラの１つである加熱ローラ６２は、ローラ芯軸６２ａと、ローラ芯軸６２ａ上に設けられたシリコーンゴム層６２ｂと、シリコーンゴム層６２ｂの外周面を覆うチューブ６２ｂと、シリコーンゴム層６２ｂの両端部を覆うガスバリア材６２ｅとを備え、シリコーンゴム層６２ｂの中に不活性ガスが充填されている構成とする。この加圧ローラ６２は、ローラ芯軸６２ａ上にシリコーンゴム層６２ｂが設けられ、シリコーンゴム層６２ｂの外周面がチューブ６２ｄで覆われた状態で、シリコーンゴム層６２ｂの両端部から脱気し、不活性ガスで置換し、シリコーンゴム層６２ｂの両端部をガスバリア材６２ｅで覆うことによって作製できる。【選択図】図３
2008009003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ芯軸と、該ローラ芯軸上に設けられたシリコーンゴム層と、該シリコーンゴム層の表面を覆うガスバリア層とを備えた熱定着ローラであって、
前記シリコーンゴム層の中に不活性ガスが充填されていることを特徴とする熱定着ローラ。
【請求項２】
前記熱定着ローラは、加熱ローラ又は加圧ローラであることを特徴とする請求項１記載の熱定着ローラ。
【請求項３】
前記ガスバリア層は、前記シリコーンゴム層の外周面を覆うフッ素樹脂チューブと、前記シリコーンゴム層の両端部を覆うフッ素ゴムとから構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の熱定着ローラ。
【請求項４】
前記ガスバリア層は、フッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項１又は２記載の熱定着ローラ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の熱定着ローラを備えた定着装置。
【請求項６】
請求項５記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項７】
ローラ芯軸上にシリコーンゴム層が設けられ、該シリコーンゴム層の外周面がチューブで覆われた状態の熱定着ローラを、前記シリコーンゴム層の両端部から脱気し、不活性ガスで置換し、前記シリコーンゴム層の両端部をガスバリア材で覆うことを特徴とする熱定着ローラの製造方法。
【請求項８】
前記ガスバリア材は、ハケ塗り、ヘラ塗り、又はスプレー塗布により形成されることを特徴とする請求項７記載の熱定着ローラの製造方法。
【請求項９】
ローラ芯軸上にシリコーンゴム層が設けられ、該シリコーンゴム層の外周面がチューブで覆われた状態の熱定着ローラを、前記シリコーンゴム層の両端部から脱気し、不活性ガスで置換し、前記シリコーンゴム層の両端部を前記チューブによる押出被覆で覆うことを特徴とする熱定着ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ芯軸上に設けられたシリコーンゴム層を備えた熱定着ローラ及びその製造方法と、その熱定着ローラを備えた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体ドラム等からなる像担持体上に形成されたトナー像を紙等の転写材に転写し、その転写材を加熱ローラ及び加圧ローラ間に通すことで熱定着している。加熱ローラや加圧ローラのような熱定着ローラとしては、金属製のローラ芯軸上にシリコーンゴム等を被覆したものが一般に使用されている。
【０００３】
そして、熱定着ローラの表面には離型剤として多量のシリコーンオイルが塗布されていた。ところがシリコーンオイルはシリコーンゴム層の内部まで浸透しこれを膨潤させる。シリコーンゴム層が膨潤すると熱定着ローラの外径が増加するので紙詰まりなどの問題が生じていた。
【０００４】
この問題を解決するため従来から、シリコーンゴム層の表面にフッ素系樹脂やフッ素ゴム等のバリア層を設けることが提案されている（特許文献１参照）。このバリア層を採用することによりシリコーンオイルが不要となるので、シリコーンゴム層の膨潤を防止できる。
【０００５】
ところで、上述のように熱定着ローラは加熱や加圧された状況下で使用されており、更に、転写材である紙から発生する水蒸気や大気中の酸素にも晒されている。シリコーンゴムは、熱、圧、水蒸気、酸素によって分解され、液状の低分子量シロキサンとなる。従ってシリコーンゴムを用いた熱定着ローラは、使用しているうちに軟化等の劣化が起こりやすい。また、発生した低分子量シロキサンが熱定着ローラの回転によって飛散すれば、装置の内部や外部を汚す原因にもなる。
【特許文献１】特許第２８４３０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のシリコーンゴムの分解への対処法として、特許文献１のようなバリア層を採用すれば、熱や圧を遮断することはできないまでも、紙から発生する水蒸気や大気中の酸素を遮断することはできる。
【０００７】
しかしながら、シリコーンゴム層の中には熱定着ローラの製造時に入った水分や空気が存在するので、シリコーンゴムの劣化を抑制することはできない。
【０００８】
本発明は、シリコーンゴムの劣化を抑制した熱定着ローラ及びその熱定着ローラの製造方法を提供することを目的とする。また、その熱定着ローラを備えた定着装置、更にその定着装置を備えた画像形成装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、ローラ芯軸と、該ローラ芯軸上に設けられたシリコーンゴム層と、該シリコーンゴム層の表面を覆うガスバリア層とを備えた熱定着ローラであって、前記シリコーンゴム層の中に不活性ガスが充填されていることを特徴とする熱定着ローラを提供する。
【００１０】
この熱定着ローラとしては、加熱ローラ又は加圧ローラが挙げられる。
【００１１】
また、前記ガスバリア層は、前記シリコーンゴム層の外周面を覆うフッ素樹脂チューブと、前記シリコーンゴム層の両端部を覆うフッ素ゴムとから構成したり、フッ素樹脂チューブから構成したりすることが好ましい。
【００１２】
また本発明によれば、上記の熱定着ローラを備えた定着装置や、更にこの定着装置を備えた画像形成装置が提供される。
【００１３】
また本発明は、ローラ芯軸上にシリコーンゴム層が設けられ、該シリコーンゴム層の外周面がチューブで覆われた状態の熱定着ローラを、前記シリコーンゴム層の両端部から脱気し、不活性ガスで置換し、前記シリコーンゴム層の両端部をガスバリア材で覆うことを特徴とする熱定着ローラの製造方法を提供する。
【００１４】
そして前記ガスバリア材は、ハケ塗り、ヘラ塗り、又はスプレー塗布により形成することが好ましい。
【００１５】
また本発明は、ローラ芯軸上にシリコーンゴム層が設けられ、該シリコーンゴム層の外周面がチューブで覆われた状態の熱定着ローラを、前記シリコーンゴム層の両端部から脱気し、不活性ガスで置換し、前記シリコーンゴム層の両端部を前記チューブによる押出被覆で覆うことを特徴とする熱定着ローラの製造方法も提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、脱気、不活性ガスによる置換によって、シリコーンゴム層の内部が不活性ガスで充たされた状態となり、更にシリコーンゴム層の両端部が覆われることによってシリコーンゴム層が外気から遮断されるので、シリコーンゴム層の劣化の原因となる水と酸素を排除することができ、シリコーンゴム層の劣化を抑制することができる。その結果、シリコーンゴムの劣化によって発生する低分子シロキサンが飛散して装置の内部や外部を汚すという問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は定着装置の側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。定着装置６は、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とが圧接してなる。以下、加熱ローラ６１や加圧ローラ６２を熱定着ローラと呼ぶことがある。加熱ローラ６１には加熱ローラの表面温度を検知するためのサーミスタ６３が設けられている。また、加熱ローラ６１の円筒状のローラ芯軸６１ａにはハロゲンヒータなどからなるヒータＨが加熱ローラ６１の軸方向に挿通されている。サーミスタ６３によって検知された加熱ローラ６１の表面温度は制御部６４に送られ、この検知温度に基づいてヒータＨの入切制御がなされる。
【００１８】
また、ローラ芯軸６１ａ上にはシリコーンゴム層６１ｂが設けられている。シリコーンゴム層６１ｂの表面全体はガスバリア層６１ｃによって覆われている。このガスバリア層６１ｃは、シリコーンゴム層６１ｂの外周面（端面を除いた円周面）を覆うチューブ６１ｄと、シリコーンゴム層６１ｂの両端部を覆うガスバリア材６１ｅとから構成される。
【００１９】
一方、加圧ローラ６２は、内部が詰まった円柱状のローラ芯軸６２ａと、ローラ芯軸６２ａ上に設けられたシリコーンゴム層６２ｂと、シリコーンゴム層６２ｂの表面全体を覆うガスバリア層６２ｃとから構成されている。このガスバリア層６２ｃはシリコーンゴム層６２ｂの外周面を覆うチューブ６２ｄと、シリコーンゴム層６２ｂの両端部を覆うガスバリア材６２ｅとから構成される。
【００２０】
ローラ芯軸６１ａ、６２ａとしては、アルミニウムの他、鉄や銅、ニッケル、ステンレスなどの金属材料を使用できる。またシリコーンゴム層６１ｂ、６２ｂの厚さとしては２〜１５ｍｍの範囲が好ましい。シリコーンゴム層６１ｂ、６２ｂはアスカＣ硬度が５〜９０度であることが好ましい。またチューブ６１ｄ、６２ｄは、トナーとの離型性を有すると共に、少なくとも水蒸気と酸素とを遮断するガスバリア性を有すればよく、例えば、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）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂などを用いることができる。このチューブの厚みとしては、２０〜２００μｍの範囲が好ましい。またガスバリア材６１ｅ、６２ｅとしては、フッ素ゴムを使用したり、フッ素樹脂とフッ素ゴムとの混合ラテックスなどを使用できる。
【００２１】
なお、ガスバリア層６１ｃ、６２ｃは、チューブ６１ｄ、６２ｄだけで構成してもよく、その場合はシリコーンゴム層６１ｂ、６２ｂよりも長いチューブ６１ｄ、６２ｄを用い、シリコーンゴム層６１ｂ、６２ｂの両端部はチューブ６１ｄ、６２ｄを折り曲げて接着することで覆うようにすればよい（チューブによる押出被覆）。
【００２２】
次に、加圧ローラ６２を例にその製造工程を説明する。加圧ローラ６２は、ローラ芯軸６２ａとしてステンレスを用い、シリコーンゴム層６２ｂとしてアスカＣ硬度が５５度のものを用い、チューブ６２ｄとして４０μｍ厚のＰＦＡチューブを用い、ガスバリア材６２ｅとして２０μｍ厚のフッ素ゴムを用いた。
【００２３】
まず、チューブ６２ｄの内面をエッチングして粗面にし、粗面となった部分にプライマー（不図示）を塗布する。そして、チューブ６２ｄとローラ芯軸６２ａとを金型内に固定し、チューブ６２ｄとローラ芯軸６２ａとの間に液状のシリコーンゴムを注入して、加熱することでシリコーンゴムを硬化させ、シリコーンゴム層６２ｂを形成する。ここまでの工程により、ローラ芯軸６２ａ上にシリコーンゴム層６２ｂが設けられ、シリコーンゴム層６２ｂの外周面がチューブ６２ｄで覆われた状態の加圧ローラ６２が得られる。
【００２４】
この状態の加圧ローラ６２をチャンバー内にセットする。図４は、複数の加圧ローラ６２をセットしたチャンバー７０の概略図である。加圧ローラ６２をチャンバー７０内にセットした後、真空ポンプ（不図示）を駆動させ、約８０℃で１時間脱気し、続いてチャンバー７０内を不活性ガス（窒素、アルゴン、ヘリウムなど）で置換する。この脱気、置換を３回繰り返す。この工程により、シリコーンゴム層６２ｂの両端部から脱気、置換される。その結果、シリコーンゴム層６２ｂの中に存在した水分や空気が不活性ガスに置換される。
【００２５】
なお、チャンバー７０内の温度は室温から１５０℃の範囲とすることができるが、あまり高温になるとシリコーンゴム層６２ｂの劣化を促進するおそれがあるので、１００℃以下が好ましい。また、脱気の時間は長いほど好ましく、脱気及び不活性ガスによる置換の回数は多いほど好ましい。
【００２６】
続いて、シリコーンゴム層６２ｂの両端部をガスバリア材６２ｅで被覆する。この工程により、シリコーンゴム層６２ｂの内部が不活性ガスで充たされた状態でシリコーンゴム層６２ｂが外気から遮断される。以上により、加圧ローラ６２が完成する。
【００２７】
ガスバリア材６２ｅは、シリコーンゴム層６２ｂの両端部を覆うことができれば塗布などどのような手法で形成してもよく、例えばハケ塗り、ヘラ塗り、スプレー塗布などの手法により形成することができる。
【００２８】
なお、加熱ローラ６１も上記の製造工程と同様に製造することができる。このようにして作製された加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２を定着装置６に組み付け、加熱ローラ６１を約２２０℃に制御して加速試験を行った。加速試験とは、加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２を使用状態と同様に所定時間回転させる試験である。この加速試験を１０万枚通紙相当の時間行った後、加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２の変形や軟化の発生を調べたところ、特に変化は見られず良好な状態であった。
【００２９】
他方、比較例として脱気、不活性ガスによる置換をせず、シリコーンゴム層の両端部が露出した従来の加熱ローラ及び加圧ローラを用いて上記と同様の加速試験を行ったところ、シリコーンゴム層の表面に液状化した低分子シロキサンが確認され、シリコーンゴムの劣化が見られた。
【００３０】
これらの結果より、脱気、不活性ガスによる置換、及びガスバリア材６１ｅ、６２ｅによって、シリコーンゴム層６１ｂ、６２ｂの劣化が抑制されたと言える。
【００３１】
次に、本発明の画像形成装置について説明する。図５は、画像形成装置の概略図である。本体ハウジング１は、上ハウジング１１と、下ハウジング１３と、その間に位置する連結ハウジング１２とを有する。そして上ハウジング１１の上には開閉自在に載置された原稿搬送部２が取り付けられている。
【００３２】
原稿搬送部２は、原稿給紙トレイ２１と原稿搬送部本体２２、原稿排紙トレイ２３、原稿カバー２４とを備える。原稿排紙トレイ２３は、原稿カバー２４上面の一部として一体に形成されている。原稿搬送路ｄの延長上の上流端に原稿給紙トレイ２１が配設され、下流端に原稿排出トレイ２３が配設されている。原稿搬送部本体２２内の原稿搬送路ｄには、原稿搬送方向上流側から順にピックアップローラ２２ａ、搬送ローラ対２２ｂ、レジストローラ対２２ｃ、排出ローラ対２２ｄが設けられている。そして、レジストローラ対２２ｃと排出ローラ対２２ｄの間に画像読取り部２５が設けられている。原稿給紙トレイ２１に画像面を上向きにセットされた画像原稿（不図示）は、コピー開始ボタン（不図示）がオンされると、前記各ローラによって搬送路ｄを搬送され、途中画像読取り部２５で露光部３によって画像が読みとられる。
【００３３】
露光部３は上ハウジング１１に内蔵されている。露光部３は、露光ランプ３１と反射板３２、第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６、イメージセンサ（例えばライン型のＣＣＤ）３７を備える。露光ランプ３１と第１ミラー３３は第１キャリッジ（不図示）上に搭載され、第２ミラー３４、第３ミラー３５は第２キャリッジ（不図示）上に搭載されている。いわゆるシートスルー方式で原稿画像を読み取る場合には、第１キャリッジが画像読取り部２５の直下に移動し、露光ランプ３１からの光照射光が移動中の原稿を露光する。照射光は第１ミラー３３、第２ミラー３４、第３ミラー３５、集光レンズ３６を通じてＣＣＤ３７に到達して光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。他方、原稿固定方式で原稿画像を読み取る場合には、原稿載置板２６上の載置された原稿画像は露光部３による読取走査を受けることにより、ＣＣＤ３７上に縮小結像され、光電変換処理を経て電気信号となるように読み取られる。
【００３４】
下ハウジング１３内には、給紙部４と画像形成部５、定着装置６とが内蔵さている。給紙部４についてまず説明すると、下ハウジング１３の下部には用紙Ｐが収容された給紙カセット４１が配設され、用紙Ｐはここからコロ４２により１枚ずつ搬送路へ送り出される。また、下ハウジング１３の左側下部には開閉可態な給紙トレイ４３が備えられており、ここに用紙Ｐを載置しておくことにより、前記と同様に用紙はコロ４４により１枚ずつ搬送路へ送り出される。
【００３５】
次に画像形成部５について説明する。画像形成部５は、感光体ドラム５１と、その周囲に配設された帯電器５２、光走査ユニット５３、現像器５４、転写ローラ５５、クリーニング器５６とを備える。感光体ドラム５１は時計回りに回転し、まず帯電器５２により感光体ドラム５１の表面は均一に帯電される。次に、光走査ユニット５３から感光体ドラム５１の表面にレーザ光が照射されて、画像部分又は背景部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器５４によって感光体ドラム５１上の静電潜像にトナーが供給され静電潜像が顕像化する。
【００３６】
感光体ドラム５１がさらに回転し、トナー画像が転写ローラ５５と対向する位置に来たときに、それに合わせて、感光体ドラム５１と転写ローラ５５との間に用紙Ｐが搬送され来る。このとき転写ローラ５５に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されることにより、感光体ドラム５１上のトナー画像が用紙Ｐ上に転写される。感光体ドラム５１上の転写されなかった残留トナーはクリーニング器５６によって感光体ドラム５１上から除去される。一方、トナー画像が転写された用紙Ｐは前述した定着装置６に搬送され、ここでトナー画像は加熱・加圧されて用紙に定着し、排紙経路を通って排紙トレイ７ａ，７ｂに排出される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、シリコーンゴム層を有する熱定着ローラに利用することができ、その熱定着ローラを備えた定着装置、更にはその定着装置を備えた画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の定着装置の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】複数の加圧ローラをセットしたチャンバーの概略図である。
【図５】本発明の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
６    定着装置
６１    加熱ローラ
６１ａ、６２ａ    ローラ芯軸
６１ｂ、６２ｂ    シリコーンゴム層
６１ｃ、６２ｃ    ガスバリア層
６１ｄ、６２ｄ    チューブ
６１ｅ、６２ｅ    ガスバリア材
６２    加圧ローラ
【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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