(57)【要約】【課題】定着用ローラの皺、クラックを防止して庁寿命な定着装置を提供する。【解決手段】記録材１４のトナー像担持面側に接する定着ローラ１と、記録材のトナー像担持面側とは反対面側に接する加圧ローラ７を圧接して形成した定着ニップで記録材を挟持搬送させて記録材上のトナー像を永久画像として固着させる定着装置であって、定着ローラ及び加圧ローラは、芯金６上に弾性層５、中間層４・３および離型層２を積層してなるローラであり、芯金６上に弾性層５のみ形成した状態での硬度を定着ローラ、加圧ローラで異なるものとし、芯金６上に弾性層５のみ形成した状態での硬度が低いローラの製品硬度が、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度が高いローラの製品硬度よりも高いことを特徴とする定着装置。【選択図】図１
2004061873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材のトナー像担持面側に接する定着ローラと、記録材のトナー像担持面側とは反対面側に接する加圧ローラを圧接して形成した定着ニップで記録材を挟持搬送させて記録材上のトナー像を永久画像として固着させる定着装置であって、
前記定着ローラ及び加圧ローラは、芯金上に弾性層、中間層および離型層を積層してなるローラであり、
芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を定着ローラ、加圧ローラで異なるものとし、
芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度が低いローラの製品硬度が、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度が高いローラの製品硬度よりも高いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層厚みを異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層厚み及び材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層厚みを異なるものとした請求項１乃至請求項４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層材質を異なるものとした請求項１乃至請求項５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層厚み及び材質を異なるものとした請求項１乃至請求項６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ローラと前記加圧ローラの少なくともどちらか一方の中間層を２層以上の多層構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記多層構成とした中間層が、弾性層よりも高硬度である高強度ゴムからなる強度層、およびその上の接着・緩衝層から構成されることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記強度層がフッ素ゴムからなる請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記接着・緩衝層がＰＦＡ入りフッ素ゴムラテックスからなる請求項９又は請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記ＰＦＡ入りフッ素ゴムラテックスのフッ素ゴム／ＰＦＡ樹脂比率を前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記強度層厚みが前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした請求項９乃至請求項１２の何れかに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記接着・緩衝層厚みが前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした請求項９乃至請求項１３の何れかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層厚みを異なるものとした請求項１乃至請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層材質を異なるものとした請求項１乃至請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層厚み及び材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの製品硬度を異なるものとした請求項１乃至請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記離型層はＰＦＡからなる請求項１乃至請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により記録材上に形成した画像を定着装置により熱圧定着して永久画像を得る画像形成装置であり、前記定着装置として請求項１乃至請求項１８に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム、エレクトロファックス紙静電記録紙等）の面に転写方式もしくは直接方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を形成担持させ、該未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置、特に定着に使用するローラの改良に関するものである。
【０００３】
ここで、本発明において、上記定着装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置なども包含される。
【０００４】
【従来の技術】
従来の定着装置の一例を図５に示す。定着装置は、定着ローラ１とこれに圧接して定着ニップを形成した加圧ローラ７とを有し、これらローラ１、７の内部には熱源としてのハロゲンヒータ８が配置され、また表面には表面温度検知手段であるサーミスタ９、および表面から少し離れて安全素子のサーモスイッチ１０が配置されている。定着ローラ１および加圧ローラ７の定着ニップの前方には入口ガイド１１が、後方には２つの出口ガイド１２、１２が設置され、出口ガイド１２、１２の間には排紙ローラ１３が設置される。
【０００５】
定着ローラ１および加圧ローラ７は、本例では同一構造をとっており、アルミニウム（Ａｌ６０６３）の芯金６上に、シリコーンゴムからなる弾性層５、フッ素ゴムラッテクスからなる中間層２０およびＰＦＡコートからなる離型層２を設けた３層構造に形成されている。芯金６の内部に上記のハロゲンヒータ８が設置される。
【０００６】
弾性層５のシリコーンゴムは、熱伝導率が約０．４２Ｗ／ｍ・Ｋ、テストピース硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で約１０°であり、定着ローラ１では約１．９ｍｍ、加圧ローラ７では約２．１ｍｍの肉厚を有している。中間層２０のフッ素ゴムラテックスは、フッ素ゴム中にＰＦＡ粒子を分散させたもので、厚さ約４０〜６０μｍに設けている。離型層２のＰＦＡコートは厚さ約２０μｍである。
【０００７】
定着ローラ１、加圧ローラ７とも外径４５ｍｍで、ローラ硬度は定着ローラ１が約６７°、加圧ローラ７が約６５°（アスカーＣ、９．８Ｎ（１ｋｇｆ）荷重）であり、総荷重５８８Ｎ（６０ｋｇｆ）で約９ｍｍのニップ幅を得ている。有効ローラ長は約３３０ｍｍである。
【０００８】
定着ローラ１と加圧ローラ７は矢印の方向に回転駆動され、未定着トナー像１５（本例は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像の重畳からなるカラートナー画像）を形成担持させた記録材１４が定着ニップに導入され、定着ニップで挟持搬送されていく過程において記録材上のトナー像が永久画像として熱と圧力で固着される。
【０００９】
薄いゴム肉厚で、広い定着ニップ幅を得、ニップ部の圧力をたとえば１９．６Ｐａ（約２．０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度に上げることにより、定着温度１８０℃、定着スピード１２０ｍｍ／秒において、良好な定着性を有し、かつ出力画像の光沢が約１５〜４０°（２本電色工業（株）製光沢計ＰＧ−３Ｄを用いて測定、７５°での光沢値）と適度な光沢の画像を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例では、以下のような問題があった。低硬度のゴムを高い加圧力で押しつぶすことにより広いニップ幅を確保しているため、ローラのニップ部の変形率が大きく、このため中間層や離型層が伸びてシワになったり、クラックが発生したりして、定着ローラ１、加圧ローラ７の寿命が短い問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、記録材上のトナー像を定着する定着ローラおよび加圧ローラの少なくとも一方の定着用ローラの弾性層に低硬度ゴムを用い、そのローラを大きな変形率で使用するに際し、ローラのシワやクラックを防止して、ローラ寿命を向上することを可能とした定着装置、及び該定着装置を搭載している画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置及び画像形成装置である。
【００１３】
〔１〕：記録材のトナー像担持面側に接する定着ローラと、記録材のトナー像担持面側とは反対面側に接する加圧ローラを圧接して形成した定着ニップで記録材を挟持搬送させて記録材上のトナー像を永久画像として固着させる定着装置であって、
前記定着ローラ及び加圧ローラは、芯金上に弾性層、中間層および離型層を積層してなるローラであり、
芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を定着ローラ、加圧ローラで異なるものとし、
芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度が低いローラの製品硬度が、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度が高いローラの製品硬度よりも高いことを特徴とする定着装置。
【００１４】
〔２〕：前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層厚みを異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした〔１〕に記載の定着装置。
【００１５】
〔３〕：前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした〔１〕に記載の定着装置。
【００１６】
〔４〕：前記定着ローラと前記加圧ローラの弾性層厚み及び材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした〔１〕に記載の定着装置。
【００１７】
〔５〕：前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層厚みを異なるものとした〔１〕乃至〔４〕の何れかに記載の定着装置。
【００１８】
〔６〕前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層材質を異なるものとした〔１〕乃至〔５〕の何れかに記載の定着装置。
【００１９】
〔７〕前記定着ローラと前記加圧ローラの中間層厚み及び材質を異なるものとした〔１〕乃至〔６〕の何れかに記載の定着装置。
【００２０】
〔８〕前記定着ローラと前記加圧ローラの少なくともどちらか一方の中間層を２層以上の多層構成としたことを特徴とする〔１〕乃至〔７〕の何れかに記載の定着装置。
【００２１】
〔９〕前記多層構成とした中間層が、弾性層よりも高硬度である高強度ゴムからなる強度層、およびその上の接着・緩衝層から構成されることを特徴とする〔８〕に記載の定着装置。
【００２２】
〔１０〕前記強度層がフッ素ゴムからなる〔９〕に記載の定着装置。
【００２３】
〔１１〕前記接着・緩衝層がＰＦＡ入りフッ素ゴムラテックスからなる〔９〕又は〔１０〕に記載の定着装置。
【００２４】
〔１２〕前記ＰＦＡ入りフッ素ゴムラテックスのフッ素ゴム／ＰＦＡ樹脂比率を前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした〔１１〕に記載の定着装置。
【００２５】
〔１３〕前記強度層厚みが前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした〔９〕乃至〔１２〕の何れかに記載の定着装置。
【００２６】
〔１４〕前記接着・緩衝層厚みが前記定着ローラと前記加圧ローラで異なるものとした〔９〕乃至〔１３〕の何れかに記載の定着装置。
【００２７】
〔１５〕前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層厚みを異なるものとした〔１〕乃至〔１４〕に記載の定着装置。
【００２８】
〔１６〕前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層材質を異なるものとした〔１〕乃至〔１５〕に記載の定着装置。
【００２９】
〔１７〕前記定着ローラと前記加圧ローラの離型層厚み及び材質を異なるものとして、前記定着ローラと前記加圧ローラの製品硬度を異なるものとした〔１〕乃至〔１６〕に記載の定着装置。
【００３０】
〔１８〕前記離型層はＰＦＡからなる〔１〕乃至〔１７〕に記載の定着装置。
【００３１】
〔１９〕記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により記録材上に形成した画像を定着装置により熱圧定着して永久画像を得る画像形成装置であり、前記定着装置として〔１〕乃至〔１８〕に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００３２】
〈作　用〉
従来、定着ローラと加圧ローラで等しかった層構成を、芯金と弾性層の状態での硬度が低いローラの中間層及び離型層構成を変更して、芯金と弾性層の状態での硬度が高いローラと同等の剛性を確保することにより、ローラのシワ、クラックを防止して、より長寿命な定着装置とすることができる。
【００３３】
すなわち、弾性層より上層の層構成を定着、加圧ローラで異なるものとし、弾性層までの状態での硬度が低い方のローラの製品硬度が高くなるようにして応力集中を防ぎ、皺、クラックを防止するものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３５】
〈実施例１〉
（１）定着装置
図１は、本発明の定着装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００３６】
定着装置は、定着ローラ１とこれに圧接して定着ニップを形成した加圧ローラ７とを有し、これらローラ１、７の内部には熱源としてのハロゲンヒータ８が配置され、定着ローラ１および加圧ローラ７の定着ニップの前方には入口ガイド１１が、後方には２つの出口ガイド１２が設置され、その出口ガイド１２、１２間に排紙ローラ１３が設置されている。
【００３７】
未定着トナー像１５（本例は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像の重畳からなるカラートナー画像）が形成された記録材（以下、用紙と記す）１４は、入口ガイド１１を経て、定着ローラ１と加圧ローラ７とが当接した定着ニップ部に導かれる。そして所定温度に加熱保持された回転する定着ローラ１と定着ローラ１に従動回転する加圧ローラ７とによる駆動により用紙１４がニップを通過する間に、用紙１４のトナー像を形成した側に接触する定着ローラ１とその反対側に接触する加圧ローラ７とから熱および圧力を加えられ、トナー像が用紙１４の表面に定着され、永久固定画像とされる。
【００３８】
熱源としてのハロゲンヒータ８は、定着ローラ１、加圧ローラ７の芯金６の内部に設置され、それらのローラ表面に配置した表面温度検知手段であるサーミスタ９により検知した表面温度に基づいて、定着ローラ１、加圧ローラ７の表面温度が目標温度になるように、図示しないヒータ駆動回路によってそれぞれのヒータ８を駆動している。
【００３９】
また定着ローラ１、加圧ローラ７の表面近傍に安全素子のサーモスイッチ１０が設置され、これらはローラ表面に傷を付けないように、表面から約０．５〜１ｍｍを隔てて非接触に配置されている。
【００４０】
本実施例では、定着ローラ１は、外径４５ｍｍ、ローラ硬度約６６°（アスカーＣ、９．８Ｎ（約１ｋｇ）加重）、加圧ローラ７は、外径４５ｍｍ、ローラ硬度約６８°（アスカーＣ、９．８Ｎ（約１ｋｇ）加重）で、定着ニップ幅約８．５ｍｍを得ている。ローラ有効長はＡ３サイズに対応して約３３０ｍｍとしてある。また定着温度は定着ローラ１表面で約１８０℃、加圧ローラ７表面で約１６０℃、定着スピードは約１２０ｍｍ／秒であり、毎分フルカラー２４枚のスループットで良好な定着性を有し、出力画像の光沢も約１５〜４０°（角度７５°）と適度な光沢を得ている。
【００４１】
定着ローラ１は、肉厚５．０ｍｍのアルミニウム（Ａｌ６０６３）の芯金６上に、プライマーを介してシリコーンゴムからなる厚さ約１．９ｍｍの弾性層５を設け、この弾性層５上にプライマーを介してフッ素ゴムからなる厚さ約３０μｍの強度層４を設け、この強度層４上にフッ素ゴムラッテクスからなる厚さ約３０μｍの接着・緩衝層３を設け、そしてこの上にＰＦＡコートからなる厚さ約３０μｍの離型層２を設けて、４層構造に形成されている。
【００４２】
弾性層５のシリコーンゴムは、熱伝導率が約０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ、伸び約３００％、引張り強度１．２ＭＰａで、テストピース硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で約１０°である。強度層４のフッ素ゴムは伸び約２５０％、引張り強度１．２ＭＰａで、テストピース硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で約７０°である。接着・緩衝層３のフッ素ゴムラテックスは、フッ素ゴム中にＰＦＡ樹脂を分散させたものであり、伸び約２０％、引張り強度９．８ＭＰａである。離型層２のＰＦＡは伸び約３００％、引張り強度３０．０ＭＰａである。
【００４３】
加圧ローラ７も定着ローラ１とほぼ同様の４層構造であるが、その弾性層５の肉厚を約２．１ｍｍ、強度層４のフッ素ゴムの厚さ約３０μｍ、接着・緩衝層３のフッ素ゴムラテックスの厚さ約４０μｍと定着ローラ１よりも厚くしている。
【００４４】
上記構成は弾性層５の変形を強度層４、接着・緩衝層３で順々に抑えこむ構成となっている。
【００４５】
ここで、定着ローラ１と加圧ローラ７で弾性層５の肉厚を変えたのは以下の理由によるものである。
【００４６】
本実施例の定着装置では用紙１４のトナー像形成面をより効率的に加熱するため、定着ローラ１の目標温度を加圧ローラ７よりも高温に設定している。
【００４７】
これによりトナー像を十分に溶融し、用紙１４に対してより強固に固着することができる。
【００４８】
アルミニウム（Ａｌ６０６３）の芯金６に比較して、弾性層５の熱伝導性が低いために両者の界面温度が上昇し弾性層５の熱劣化、破壊により寿命が短くなるという問題がある。
【００４９】
この問題は上記両者の熱伝導性の違いが大きく、目標とするローラ表面温度が高いほど発生しやすくなる。
【００５０】
本実施例では定着ローラ１の表面温度をより高温に設定していることから、上記問題を回避する手段として定着ローラ１の弾性層厚みを薄くして熱伝導性を向上させている。
【００５１】
ここで弾性層の変形率に着目すると、弾性層５の厚みが異なることから定着ローラ１と加圧ローラ７では弾性層の変形量が異なる。
【００５２】
弾性層５の肉厚が厚い加圧ローラ７の方が定着ローラ１よりもローラとしての変形量が大きく、硬度（アスカーＣ、９．８Ｎ（約１ｋｇ）加重）を比較した場合、芯金６と弾性層５のみの状態では定着ローラ５９°に対し、加圧ローラ５８°である。
【００５３】
このように芯金６に弾性層５のみが形成された状態での剛性は定着ローラ１よりも加圧ローラ７の方が弱く、定着ニップにおける摩擦力、回転力による応力は加圧ローラ側に集中しやすい。
【００５４】
ここで図３の（１）と（２）に本発明の加圧ローラ７における実施の形態を、また図４にその耐久性を示す。
【００５５】
図４に示すように比較例として弾性層５より上層の強度層４、接着・緩衝層３の厚みを定着ローラ１と加圧ローラ７で等しくすると、毎分フルカラー２４枚のスループットで連続２万枚程度の定着をおこなうだけで加圧ローラ７にローラシワが発生する。
【００５６】
このローラシワは以下に述べる理由から通紙される紙のコバに相当する部分で発生しやすい。
【００５７】
紙コバにローラシワが発生するのは、ローラ表面温度分布、定着ニップにおける定着ローラとの摩擦力に関係がある。
【００５８】
通紙中はローラ表面から紙が通紙される部分で熱が奪われ続けるため、通紙部と非通紙部の境界である紙コバでローラ表面に差が生じ、主に弾性層５の膨張が紙コバで不連続となる。
【００５９】
また、加圧ローラ７は定着ニップでの摩擦により定着ローラ１に従動して回転するため、紙を介して駆動される通紙部分と、定着ローラ１に直接駆動される非通紙部では定着ローラとの摩擦回転力が異なる。
【００６０】
これにより弾性層５の変形や、強度層４、接着・緩衝層３及び離型層２の伸びが紙コバで不連続になり、ねじれが生じてしまう。
【００６１】
上記理由から、ローラシワは紙コバに相当する部分で特に発生しやすく、よりサイズの大きな紙を通紙した場合はこのシワが画像の光沢ムラとして現れてしまう。
【００６２】
本実施例では加圧ローラ７の接着・緩衝層３の厚みを定着ローラ１よりも厚くすることで、加圧ローラ７の製品硬度を定着ローラ１よりも硬くしてローラ全体の剛性は定着ローラと同等になるようにしている。
【００６３】
このようにすることで加圧ローラへの応力集中が防止でき、加圧ローラのシワが発生しにくくなる。
【００６４】
図４に示すように、実施例１では毎分フルカラー２４枚のスループットで連続約１０万枚の定着を行っても、ローラのシワ、クラックの発生が見られなかった。
【００６５】
（２）画像形成装置
図２に、本発明の定着装置を具備した画像形成装置の概略を示す。
【００６６】
図２に示すように、画像形成装置本体内には、像担持体としてドラム状の電子写真感光体、すなわち感光ドラム１０１が配置されている。この感光ドラム１０１は、アルミニウム等の導電性のシリンダ上に有機光半導体等からなる感光層を形成してなっており、矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動され、その表面に画像形成プロセスが繰り返し施される。
【００６７】
この感光ドラム１０１の表面が一次帯電器１０２により帯電される。本実施例では、一次帯電器１０２は接触式の帯電ローラとされており、帯電ローラ１０２は図示しない付勢手段により所定の押圧力で感光ドラム１０１の表面に押圧され、感光ドラム１０１の回転にともない従動回転する。この帯電ローラ１０２には、バイアス電源１２１により所定の帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１０１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００６８】
ついで露光装置１０３（カラー原稿画像の色分解に基づく結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光光学系等）による画像露光Ｌを反射ミラー１３１等を介して、感光ドラム１０１の表面を照射し、照射部分を除電して、目的のカラー画像の１色目の色成分像、たとえばマゼンタ成分像に対応した静電潜像が形成される。
【００６９】
感光ドラム１０１に対し複数個の回転式の現像器１０４と１個の固定式の現像器１４２とが設置されている。回転式現像器１０４は、本例では、有彩色のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の１成分非磁性トナー（粉体荷電粒子）を収容した３つの現像器１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃとされ、これら現像器１０４Ｙ〜１０４Ｃは、感光ドラム１０１と対向する現像位置に回転移動させる回転体１０４ａに搭載されている。固定式現像器１４２は無彩色のブラック（Ｋ）の１成分磁性トナーを収容している。
【００７０】
感光ドラム１０１上に形成された１色目の静電潜像は、回転体１０４ａの回転により現像位置に移動されたマゼンタ現像器１０４Ｍによって現像され、マゼンタトナー像として可視化される。回転体１０４ａによる現像器１０４Ｙ〜１０４Ｃの回転方向は、回転時のトナー飛散、落下等を少なくするため、感光ドラム１０１の回転方向Ｒ１とは逆のＲ２方向とされる。
【００７１】
本画像形成装置は、感光ドラム１０１に対して第２の像担持体となる中間転写体、本例では中間転写ドラム１０５を備えている。中間転写ドラム１０５は感光ドラム１０１に対して所定の押圧力で圧接させてあり、感光ドラム１０１の周速度と同じ周速もしくは所定の周速差を持たせて、感光ドラム１０１の矢印Ｒ１の回転方向に対し矢印Ｒ５の順方向に回転される。
【００７２】
前述した感光ドラム１０１上に形成されたマゼンタトナー像は、感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５とが接触した転写ニップ部Ｎ１において、中間転写ドラム１０５の表面に転写される（１次転写）。この転写は、転写バイアス電源１０７から第１スイッチ１７１を介して、トナーと逆極性（正）の所定電圧の転写バイアスを中間転写ドラム１０５の芯金１５１に印加し、感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との間に転写電界を形成することにより行われる。
【００７３】
マゼンタトナー像の転写を終了した感光ドラム１０１は、表面に残留した転写残りトナーをドラムクリーナ１２０により清掃、除去された後、つぎの色の画像形成に使用される。
【００７４】
以下、同様に、感光ドラム１０１に対する帯電、２色目のたとえばシアンの成分色画像の露光走査、シアン現像器１０４Ｃによる現像、シアントナー像の中間転写ドラム１０５への転写、感光ドラム１０１の清掃；感光ドラム１０１に対する帯電、３色目のたとえばイエローの成分色画像の露光走査、イエロー現像器１０４Ｙによる現像、イエロートナー像の中間転写ドラム１０５への転写、感光ドラム１０１の清掃；４色目のたとえばブラックの成分色画像の露光走査、ブラック現像器１０４Ｋによる現像、ブラックトナー像の中間転写ドラム１０５への転写、感光ドラム１０１の清掃のプロセスを実行する。
【００７５】
これにより、中間転写ドラム１０５の表面上に目的のカラー画像に対応した画像が、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像を重畳転写した合成カラー画像（鏡像）として得られる。
【００７６】
上記の転写において、２色目のシアントナー像の転写バイアスは、極性は１色目のマゼンタトナー像のときと同じであるが、電圧の絶対値は若干大きく設定される。２色目の転写バイアスが形成する電界を、中間転写ドラム１０５に既に転写されている１色目のトナー像の電荷が弱めるように作用するので、これを補償するためである。
【００７７】
同様の理由から、３色目のイエロートナー像の転写バイアスは、２色目のときよりも若干大きく設定され、４色目のブラックトナー像の転写バイアスは、３色目のときよりも若干大きく設定される。つまり、転写バイアスの絶対値は、１色目よりは２色目、２色目よりは３色目と順次大きくなり、４色目で最大となる。
【００７８】
１色目から４色目までのトナー像の形成順は、上記のマゼンタ→シアン→イエロー→ブラックの順によらずに変更可能であるが、カラー画像形成装置の効果を最大限に発揮させるには、ブラックトナー像の形成だけは最後の４色目とすることが好ましい。残りの３色のマゼンタ、シアン、イエローのトナー像は適宜の形成順にすることができる。
【００７９】
中間転写ドラム１０５の感光ドラム１０１側とは反対の側に、２次転写装置の転写ローラ１０６が設置され、その中間転写ドラム１０５回転方向下流側にクリーナ１１０が配置されている。これらは、中間転写ドラム１０５へのトナー像の転写が行われている間は、トナー像を乱さないように、中間転写ドラム１０５から離間している。
【００８０】
中間転写ドラム１０５への４色目のトナー像の転写が終了すると、転写ローラ１０６が中間転写ドラム１０５へ当接して転写ニップＮ２を形成し、この転写ニップ部Ｎ２にレジストローラ１１１から送り出された用紙が転写入口ガイド１１２を経て給送される。これと同時に、転写ローラ１０６に転写バイアス電源１０８からトナーの帯電極性と逆極性（正）の転写バイアスが、スイッチ１８１を介して印加される。このとき中間転写ドラム１０５の芯金１５１は、スイッチ１７１によりグランドアースに接続される（もしくは、芯金１５１にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加してもよい）。
【００８１】
これにより、中間転写ドラム１０５上の重畳転写された４色のトナー像が用紙に一括して転写され（２次転写）、用紙上に目的のカラー画像に対応した画像が、４色のトナー像を重畳した合成カラー画像（正像）として得られる。
【００８２】
４色のトナー像を転写された用紙は、除電装置１１３により中間転写ドラム１０５への吸着を除電して分離され、搬送ガイド１１４を経て定着装置１０９に搬送され、図１の定着入口ガイド１１を経て、定着ローラ１と加圧ローラ７とが当接した定着ニップ部に導かれる。そして用紙１４がニップ部を通過する間に、約１８０℃に加熱保持された定着ローラ１と加圧ローラ７とにより熱および圧力を加えられ、トナー像が用紙１４の表面に定着され、永久固定画像とされる。
【００８３】
さて、本発明は、前述したように、定着ローラ１および加圧ローラ７の中間層を、フッ素ゴムからなる強度層４と、フッ素ゴムラッテクスからなる接着・緩衝層３の２つに分けた構成とし、弾性層５が厚い加圧ローラ７の接着・緩衝層３の厚みを定着ローラ１よりも厚くした。
【００８４】
結果として弾性層５の厚い加圧ローラ７の製品硬度を弾性層５の薄い定着ローラ１の製品硬度より若干高めとなり、両者のローラとしての強度をほぼ同等にできた。
【００８５】
これにより図４に示すように、比較例では毎分フルカラー２４枚のスループットで連続約２万枚の定着をおこなうことで発生していたローラのシワが、実施例１では連続約１０万枚の定着をおこなうまで発生しなくなった。
【００８６】
以上のように定着ローラ１、加圧ローラ７両者のローラとしての強度を同等としてローラシワの発生を防止し従来よりも５倍の定着装置寿命を実現させることができた。
【００８７】
〈実施例２〉
本実施例中の画像形成装置の構成は実施例１とほぼ同様であるが、定着装置の加圧ローラ７の層構成が異なるものである。
【００８８】
実施例１では毎分フルカラー２４枚のスループットで連続約１０万枚までローラシワの発生しない定着装置を実現できたが、本実施例ではより厳しい耐久条件下でもローラシワの発生しない定着装置を提供する。
【００８９】
実施例１でも述べたようにローラのシワは通紙される紙のコバに相当する部分で発生しやすい。
【００９０】
通紙中はローラ表面から紙が通紙される部分で熱が奪われ続けるため、通紙部と非通紙部の境界である紙コバでローラ表面温度分布が不連続となり、熱膨張の差により非通紙部のローラ径が通紙部より大きくなる。
【００９１】
また、加圧ローラ７は定着ニップでの摩擦により定着ローラ１に従動して回転しており、紙を介して駆動される通紙部では定着ローラ１との摩擦による回転駆動力が、定着ローラ１に直接駆動される非通紙部よりも小さくなる。
【００９２】
これらの理由によりローラの紙コバでねじれが生じてシワが発生する。
【００９３】
このような原因で発生するローラシワは、連続通紙時よりも間欠通紙時の方がより少ない耐久枚数で発生する。
【００９４】
間欠耐久時は起動回数が増え、１枚目の紙の定着ニップ通過時に起こる急激な通紙部／非通紙部の温度変化が繰り返し発生することによる。
【００９５】
通紙部／非通紙部で温度変化によりローラの熱膨張の差が発生するので、間欠耐久では通紙部／非通紙部のローラ径差が繰り返し変化して紙コバ部分へのストレスが連続耐久時より増加し、より少ない耐久枚数でローラシワが発生する。
【００９６】
ここで加圧ローラ７の層構成を検証し、上記繰り返し応力によってシワが発生するのはどの層であるか考える。
【００９７】
図３の（１）及び（２）に示すように実施例１の定着装置の加圧ローラを例にとると、定着ニップでの変形量が最も大きくなるのは肉厚が最も厚く（肉厚２．１ｍｍ）、伸び（伸び３００％）が大きい弾性層５である。
【００９８】
弾性層５の上層である強度層４は弾性層５よりも伸びが少なく（伸び２５０％）、厚みを薄く（厚み３０μ）しており、弾性層５の変形をある程度まで抑える効果がある。
【００９９】
その上層である接着・緩衝層３は下層である強度層４、弾性層５に比べて極端に伸びが小さく（伸び２０％）、厚みが薄い（厚み３０μ）。
【０１００】
ここで強度層４に着目すると、肉厚、伸びが大きく変形量が非常に大きい弾性層５と肉厚、伸びが小さく変形量が非常に小さい接着・緩衝層３にはさまれた状態であることが分かる。
【０１０１】
また、強度層４自身の厚みが薄いことから、弾性層５と接着・緩衝層３に大きな変形量の差が生じると、これを吸収することができなくなる。
【０１０２】
間欠耐久でこの状態が繰り返されることにより、ついには強度層４にシワが発生してしまう。
【０１０３】
そこで、図３の（１）のように本実施例では実施例１の構成からシワ発生層である加圧ローラの強度層４を廃止した構成とした。
【０１０４】
強度層４を廃止したことにより、接着・緩衝層３が弾性層５と離型層２にはさまれる構成となるが、この両層の伸びは同じであるので、両層の変形量差は上記強度層４の両側で生じる伸び量の差と比較して減少させることができる。
【０１０５】
図４に示すように実施例１の定着装置では２枚間欠で約２万枚の定着をおこなうことで発生していたローラシワが、実施例２では連続約１０万枚の定着をおこなっても発生しなくすることが可能となった。
【０１０６】
〈実施例３〉
本実施例中の画像形成装置の構成は実施例１、実施例２とほぼ同様であるが、定着装置の加圧ローラ７の層構成が異なるものである。
【０１０７】
実施例２ではローラシワの発生しやすい間欠耐久でも約１０万枚までローラシワの発生しない定着装置を実現できた。
【０１０８】
しかしながら実施例２における加圧ローラ構成は伸びにくい接着・緩衝層３（伸び２０％）が、伸びやすい離型層２（伸び３００％）と弾性層５（伸び３００％）に挟まれているため、実施例１に比べると接着・緩衝層３にクラックが発生しやすい。
【０１０９】
この問題を解決するため本実施例の加圧ローラにおける接着・緩衝層３は実施例１及び実施例２と比較して伸びを大きくしている。
【０１１０】
接着・緩衝層３のフッ素ゴムラテックスは、フッ素ゴム中にＰＦＡ樹脂を分散させたものであり、このフッ素ゴム／ＰＦＡ樹脂比率を変更することで伸びを変えることができる。
【０１１１】
図３の（２）に示すように実施例３ではフッ素ゴムの比率を増加してゴムリッチ化することで伸びを２０％から５０％に増加させたフッ素ゴムラテックスを接着・緩衝層に使用している。
【０１１２】
しかし、フッ素ゴムラテックスを過剰にゴムリッチ化すると、離型層に対する接着強度が弱まり離型層が剥がれやすくなる傾向がある。
【０１１３】
本実施例における加圧ローラのフッ素ゴムラテックスでは、フッ素ゴムの比率を実施例２の８％増しとしており、この程度のゴム比率増加では離型層剥がれは発生しない。
【０１１４】
上記のようにフッ素ゴムラテックスをゴムリッチ化することで弾性層５及び離型層２と接着・緩衝層３の伸びの差を小さくすることができ、クラックを発生しにくくすることができる。
【０１１５】
図４のように実施例２の加圧ローラでは間欠で定着をおこなうと１１万枚でクラックが発生してしまっていた。
【０１１６】
これに対して実施例３では間欠１５万枚までクラックの発生を防止することが可能となり、より長寿命な定着装置を提供することが可能となった。
【０１１７】
〈その他の実施の形態〉
（１）定着ローラと加圧ローラの弾性層材質を異なるものとして、定着ローラと加圧ローラの、芯金上に弾性層のみ形成した状態での硬度を異なるものとした定着装置。例えば、定着ローラ弾性層をフッ素ゴム、加圧ローラはシリコーンゴムとする。
【０１１８】
（２）強度層厚みが定着ローラと加圧ローラで異なるものとした定着装置。例えば、芯金＋弾性層状態での硬度が低いローラの強度層厚みを厚くする（例えば硬度の低いローラは４０μｍ、高いローラは３０μｍ）。
【０１１９】
（３）定着ローラと加圧ローラの離型層厚みを異なるものとした定着装置。例えば、芯金＋弾性層状態での硬度が低いローラの強度層厚みを厚くする（例えば硬度の低いローラは４０μｍ、高いローラは３０μｍ）。
【０１２０】
（４）定着ローラと加圧ローラの離型層材質を異なるものとした定着装置。例えば、芯金＋弾性層状態での硬度が低いローラの離型層にＰＦＡ（引張り強度２９ＭＰａ）、硬度の高いローラの離型層はＰＴＦＥ（引張り強度２５ＭＰａ）を用いる。
【０１２１】
（５）定着ローラと加圧ローラの離型層厚み及び材質を異なるものとして、定着ローラと加圧ローラの製品硬度を異なるものとした定着装置。例えば、芯金＋弾性層状態での硬度が低いローラの離型層はＰＦＡ（引張り強度２９ＭＰａ）４０μｍ、硬度の高いローラの離型層はＰＴＦＥ（引張り強度２５ＭＰａ）３０μｍとする。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来、定着ローラと等しかった加圧ローラの層構成を、ローラ外径、弾性層厚みを考慮して定着ローラとは異なるものとしたことで、ローラのシワ、クラックを防止して、より長寿命な定着装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定着装置の概略断面説明図
【図２】本発明に関わるカラーレーザープリンタの概略断面説明図
【図３】（１）は本発明による定着用ローラの拡大断面説明図、（２）は本発明による定着用ローラの構成説明図
【図４】本発明による定着装置の耐久性を示した図
【図５】従来の定着装置の概略断面説明図
【符号の説明】
１・・定着ローラ、７・・加圧ローラ、２・・離型層、３・・接着・緩衝層、４・・強度層、５・・弾性層、６・・芯金
【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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