(57)【要約】【課題】  本発明は、高速化に伴って悪化しやすくなる紙シワとニップ中央部の定着性不足及びそれに伴う粒状のトナー汚れの発生を共に防止し、紙の変形を招かず良好な画像を印刷しつづけることが可能な加圧回転体及び定着装置及び画像形成装置並びに加圧回転体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る加圧回転体の代表的な構成は、対向部材に加圧当接して記録媒体を搬送しつつ画像定着を行う加圧回転体において、該加圧回転体は、回転軸方向の左右の端部と回転軸方向の中央部との間に最小外径Dsl、Dsrとなる最小外径部と、該最小外径部から前記端部にかけて外形が太くなるテーパー部と、を有し、前記左右の端部の外径Dol、Dorと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dor≒Dol＞Dcであり、  前記最小外径部から前記端部の間であって、前記中央部から左右に所定距離Ｌだけ離れた位置の外径Dll、Dlrと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dlr≒Dll＞Dcであることを特徴とする。【選択図】    図１
2005284089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向部材に加圧当接して記録媒体を搬送しつつ画像定着を行う加圧回転体において、
該加圧回転体は、回転軸方向の左右の端部と回転軸方向の中央部との間に最小外径Dsl、Dsrとなる最小外径部と、
該最小外径部から前記端部にかけて外形が太くなるテーパー部と、を有し、
前記左右の端部の外径Dol、Dorと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dor≒Dol＞Dcであり、
前記最小外径部から前記端部の間であって、前記中央部から左右に所定距離Ｌだけ離れた位置の外径Dll、Dlrと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dlr≒Dll＞Dcであることを特徴とする加圧回転体。
【請求項２】
前記加圧回転体は、芯金と、該芯金の外周形成したゴム層と、を有し、
前記芯金は、回転軸方向の端部に向けて外径が細くなるテーパー部を有するクラウン形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧回転体。
【請求項３】
前記最小外径部の外径Dsl、Dsrと前記端部の外径Dol、Dorとの外径の差は５０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加圧回転体。
【請求項４】
加熱源を内包する加熱回転体と、該加熱回転体に加圧当接されてニップ部を形成する加圧回転体とを有し、前記ニップ部で未定着トナー像を形成された記録媒体を挟持搬送して前記トナー像を該記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加圧回転体は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の加圧回転体であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記加熱回転体の基層は、厚みが２０〜２００μｍの可撓性を有する金属管を塑性加工したものであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱回転体は、前記回転軸方向の中央部から前記回転軸方向の左右の端部に向けて外径が太くなり、
前記端部の外径Dtl、Dtrと前記中央部の外径Dtcとの差は５０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
該画像形成手段にて形成された未定着トナー像を記録材上にを定着させる請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の加熱定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
表面にゴム層を有する加圧回転体を製造する製造方法であって、
内部をくりぬいた筒状に形成された外金型内に、芯金を入れる段階と、
前記外金型と前記芯金の間に溶融状態のゴム材を注入する段階と、
前記ゴム材が硬化した後、芯金の表面にゴム層を形成した加圧回転体を取り出す段階とからなり、
前記外金型は、内面において、前記加圧回転体の回転軸方向の中央に平坦部を有し、該平坦部の両端から前記加圧回転体の回転軸方向の左右の端部にかけて内径が太くなるようにテーパー加工されており、
前記芯金は、該加圧回転体の回転軸方向の中央に平坦部を有し、該平坦部の両端から前記加圧回転体の回転軸方向の左右の端部にかけて外径が細くなるようにテーパー加工されており、
前記外金型の平坦部は前記芯金の平坦部より長く形成されていることを特徴とする加圧回転体の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の記録方式を用いた複写機やプリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものであり、特に定着器に用いることにより良好な画像と記録媒体の変形防止が可能となる定着装置及びこの装置に用いられる加圧回転体及び加圧回転体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、ＯＨＰ用のプラスチック製薄板等のシート状の記録媒体上に画像を形成する。画像形成装置の代表例として、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置がある。これらの装置は、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録媒体上にトナー像を形成した後、定着手段によって記録媒体を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成する。
【０００３】
画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く知られている。そして、従来は主に金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される熱ローラ定着器が用いられてきた。
【０００４】
しかし、近年、更に加熱効率の高い方式として、上記熱定着ローラの代わりにＰＩ（ポリイミド）等の材質からなる低熱容量の耐熱性樹脂フィルムの表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱するフィルム加熱型定着器が提案されている（特許文献１〜４参照）。
【０００５】
更に、このフィルム加熱型定着器の構成としては、フィルムの搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラを用いてテンションを加えながら加圧ローラとの間でフィルムを搬送する方法と、円筒形フィルムを加圧ローラからの搬送力で駆動させる方法がある。前者はフィルムの搬送性能を高く保持できる利点を有し、後者は構成の簡略化に伴なう低コストの定着装置を実現できる利点がある。
【０００６】
以上のような加熱定着装置では、定着ニップ部に紙を挟んで加圧しながら加熱するため、万一ゴムローラの定着ニップ部における長手方向の圧力分布のバランスが崩れてローラ中央部に圧力が集中すると、通紙された紙は中央部の搬送力及び速度が増し、その結果、紙全体を中央部に引き寄せらるような力が作用して紙の中央部に縦方向にシワ（以下紙シワと称する）が発生する危険がある。
【０００７】
この問題に対して、熱ローラ定着器では、定着ローラの形状をローラの長手方向中央部よりも左右の端部の外径を太くした形状（以下、逆クラウン形状と称する）に加工し、定着ニップ部において紙を両端部側に引っ張る力を生じさせることにより紙シワの発生を防止している。一方、フィルム加熱型定着装置においては、該定着ローラに該当する定着フィルムに上記の逆クラウンのような形状をつけることは困難であるため、主に加圧ローラを逆クラウン形状にして、紙シワの発生を防止する構成が用いられている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このように紙シワ対策として定着ローラや加圧ローラに逆クラウン形状を設けた場合、例えば図６（Ａ）のようなローラ中央部より左右の端部の外径が１２０μｍ太くなっている逆クラウン形状の加圧ローラ114で定着する。加圧ローラ114は、図面上ではわずかな傾きでＶ型あるいはＵ型に湾曲している程度に見えるが、この湾曲の中央部の落ち込みが実際の定着ニップ形成に与える影響は無視できない。
【００１０】
そして、定着速度に対して逆クラウン量、圧力、加熱温度などの条件が適切でない場合には、長手方向の定着ニップ中央部の当接圧力が局所的に不足してニップ幅が左右の端部のニップ幅より狭くなり、加熱源の熱を紙側へ伝える接触面積もニップ中央部で局所的に減少する。
【００１１】
このため、圧力と供給熱量が共に低下して中央部のトナー像の記録媒体７に対する定着性が不足する。また、十分定着しきれなかった微量のトナーが、定着ローラまたはフィルムや加圧ローラ側に付着し、多量に印刷しつづける内に付着したトナーが蓄積される。そして、保持しきれなくなった際に、蓄積されたトナーが一気に紙側に吐き出されて、図６（Ｂ）に示すような大小さまざまな大きさの多数の粒状のトナー汚れ５ａが多量に発生する。
【００１２】
この対策として、加圧ローラの逆クラウン量をニップ中央部の定着性が大きく低下しない程度に抑える。そして、図６（Ｃ）のように加圧ローラの芯金形状を中央部から左右の端部に向かって外径が細くなるような形状（以下、クラウン形状と称する）のクラウン芯金114ｃにする。これにより、加圧ローラの左右の端部のゴム層の厚みを厚してゴムの熱膨張力を増やし、その作用で紙の両端を引っ張る効果を補強する方法が考えられている。
【００１３】
しかし、特に近年では、これらの装置の印刷速度はますます高速化している。そして、印刷速度が高速化するほど上記の逆クラウン量、圧力、加熱温度などの条件が適切に調整する事が困難となり、定着不足が悪化している。このため、上記の従来対策だけでは紙シワと定着性低下防止及び粒状のトナー汚れの全てを満足することは困難になってきている。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高速化に伴って悪化しやすくなる紙シワとニップ中央部の定着性不足及びそれに伴う粒状のトナー汚れの発生を共に防止し、紙の変形を招かず良好な画像を印刷しつづけることが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明に係る加圧回転体の代表的な構成は、対向部材に加圧当接して記録媒体を搬送しつつ画像定着を行う加圧回転体において、該加圧回転体は、回転軸方向の左右の端部と回転軸方向の中央部との間に最小外径Dsl、Dsrとなる最小外径部と、該最小外径部から前記端部にかけて外形が太くなるテーパー部と、を有し、前記左右の端部の外径Dol、Dorと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dor≒Dol＞Dcであり、
前記最小外径部から前記端部の間であって、前記中央部から左右に所定距離Ｌだけ離れた位置の外径Dll、Dlrと、前記中央部の外径Dcとの大小関係が、Dlr≒Dll＞Dcであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、ローラを側面から見た際の上半分のローラ表面形状がＷ型に見えるように加工されローラ（以下、Ｗ型逆クラウンローラと称する）を用いることにより、紙シワの発生を防止するとともに、そのトレードオフ関係にあるトナー汚れの発生を防止することができる。
【００１７】
また、Ｗ型逆クラウンローラ製造方法として、中央部に平坦部を有する逆クラウン型の外金型と同じく中央部に平坦部を有するクラウン型芯金を用い、外金型の平坦部を芯金の平坦部より長くして組み合わせることで、Ｗ型逆クラウンローラを安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[第一実施形態]
本発明に係る加圧回転体及び定着装置並びに画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１（Ａ）は本実施形態に係る定着装置の加圧ローラの断面図、図１（Ｂ）は定着フィルムの外観図、図１（Ｃ）は定着器の側断面図で、図２はプリンタ要部の断面図である。
【００１９】
（１）画像形成装置全体
図２に示すように、電子写真方式を採用するプリンタは、まず、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様に所定の極性に帯電させる。帯電した感光ドラム２は、レーザー等の露光手段３によって露光され、表面に潜像を形成される。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。
【００２０】
つまり、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させる。そして、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ、感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させる。そして、付着させたトナー５を転写ローラ６と感光ドラム２で形成される転写ニップ部まで感光ドラム２の回転によって搬送する。
【００２１】
一方、画像が記録される紙等の記録媒体７は、記録媒体収納箱７ａから給送ローラ対７ｃ（下ローラはパッドでも良い）によって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給送される。その後、垂直搬送ローラ対７ｄによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送される。また、手差しトレイ７ｂから搬送する場合には、手差しトレイ７ｂから給送ローラ対７ｃによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送される。転写前搬送ローラ７ｅに搬送された記録媒体７は、転写前搬送ローラ７ｅによって転写上ガイド板９ａ及び転写下ガイド板９ｂの間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。
【００２２】
記録媒体７が転写前搬送ローラ７ｅから転写ニップ部まで搬送されるまでの間には、記録媒体７が種々の部材と接触する。このため、その種々の部材との摺擦によって記録媒体７の表面が帯電する可能性がある。そこで、搬送中の記録媒体７の背面側に接するように設けられ、接地された除電ブラシ８によって、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となる帯電を取り除いている。
【００２３】
転写部において、感光ドラム２上のトナー５を静電的に引き付けて記録媒体７側に移動させるために、トナー５と逆極性の高電圧が記録媒体７背面の転写ローラ６に印加される。これにより、記録媒体７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像が記録媒体７に転写される。また、記録媒体７の裏面は、トナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷が記録媒体７の裏面に付与される。
【００２４】
トナー像が転写された記録媒体７は、加熱回転体13と加圧回転体である加圧ローラ14で構成される定着器12へ搬送される。定着器12へ搬送された記録媒体７は、加熱回転体13と加圧ローラ14で形成された定着ニップ部で挟持搬送されつつ、予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体13側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像を定着される。
【００２５】
尚、トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残る。このため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム２の表面は、クリーニング容器10において、感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード10ａによって付着物を掻き落とされて清掃され、次の画像形成に備える。
【００２６】
以上の帯電ローラ１、感光ドラム２、現像器４、クリーニング容器10の各構成要素は、交換周期が比較的短いため、これらを一体化したカートリッジ11の単位で交換可能としている。
【００２７】
（加圧ローラ）
図１（Ａ）に示すように、加圧ローラ14は、長手方向において断面Ｗ型形状のシリコンゴム層14ａを外周に備えたＷ型逆クラウン加圧ローラである。加圧ローラ14の芯金にはクラウン芯金14ｂが用いられている。クラウン芯金14ｂは、中央部に外径Ｄａの平坦部を有し、平坦部の左右の端部からローラの左右の端部にかけて外径が細くなるようにテーパー加工がなされたテーパー部となっている。
【００２８】
加圧ローラ14は、左右の端部の外径Ｄｏｌ、Ｄｏｒが最も太く形成されている。また、加圧ローラ14は、ローラ中央部と左右の端部の間の左右２箇所に外径が最も細くなる最小外径部を設けている。そして、最小外径部から左右の端部にかけて外形が太くなるテーパー部が形成されている。
【００２９】
左右の端部の外径Ｄｏｌ、Ｄｏｒは、中央部の外径Ｄｃより太いが、通常の逆クラウン量としては従来のＶ型の逆クラウンローラの逆クラウン量よりは少なくなっている。尚、通常、逆クラウン量は左右の端部の平均外径と中央部の外径の差を用いて算出される。
【００３０】
しかしながら、加圧ローラ14は、中央部と左右の端部の間に、中央部より更に細い部分を有している。これらの外径Ｄｓｌ、Ｄｓｒと左右の端部の外径Ｄｏｌ、Ｄｏｒとの差としては従来のＶ型の逆クラウンローラの逆クラウン量と同等に加工されている。そして、同一の逆クラウン量でも、加圧ローラ14の最小外径部とローラ両端の最大外径部の距離はより近くなるため、勾配は大きくなる。このため、これらの部分で記録媒体７の端部を外側に引っ張る作用は、通常の逆クラウンローラよりも高くなっている。
【００３１】
また、加圧ローラ14の全長をＲとした場合、最も細い外径ＤｓｌとＤｓｒの位置は、中央部から左右に距離Ｓだけ離れた位置にある。ここで、本装置に通紙され、紙シワが懸念される記録媒体７のうち最も狭い紙幅の半分の距離から更に５ｍｍ短い距離をＬとする。中央部から左右にこの距離Ｌだけ離れた位置における外径をＤｌｌ、Ｄｌｒとする。
【００３２】
各位置のローラ外径の大小関係は、左半分の領域だけで表すと、「Ｄｏｌ＞Ｄｌｌ＞Ｄｃ＞Ｄｓｌ」となっている。従って、中央部から距離Ｌの位置から外側の外径は、必ず中央部の外径Ｄｃより十分太く加工されている。これにより、このような小サイズの記録媒体７に対しても十分な逆クラウン効果が期待できる。
【００３３】
一方、上述のごとくＷ型に加工された加圧ローラ14は、従来の単純なＶ型の逆クラウンに比べて、中央部の外径Ｄｃをより太くすることができる。このため、中央部のニップ幅も太くなり、この部分の定着性能を向上することができる。
【００３４】
また、連続通紙時の粒状トナー汚れは、大量の記録媒体７を通紙した際の微小なトナー汚染の蓄積で形成される。そして、中央付近の数十μｍの外径差による定着性のわずかな差によってもその汚れの発生の量及び頻度が大きく左右され、外形が大きい方がトナー汚れを抑えることができる。従って、Ｗ型に加工された加圧ローラ14は、中央部の外径Ｄｃをより太くできるため、トナー汚れの抑制効果が期待できる。
【００３５】
一方、Ｗ型に加工された加圧ローラ14は、中央部から左右に距離Ｓだけ離れた位置のローラ外径が細くなっている。しかし、定着ニップ部を形成するための加圧バネが左右の端部で作用するため、定着ニップ部の長手方向の圧力分布は、中央から端部に向かうにつれて高くなる。また、連続通紙中には中央部の温度は通紙される記録媒体７に奪われて低下しやすく、定着ニップ部の長手方向の温度分布は、中央から端部に向かうにつれて高くなる。
【００３６】
このため、中央部から左右に離れた位置では、ローラ外径が多少細くなったとしても、中央部より高温高圧で定着条件がよく、この部分の定着性の低下は中央部ほど大きくは無い。
【００３７】
更に、従来の逆クラウンローラでは、中央部の一箇所に集中して圧力低下と温度低下が生じる。これに対して、加圧ローラ14では、中央部から左右に距離Ｓだけ離れた位置の圧力低下は左右に分散されて更に軽減される。このため、連続通紙耐久試験を行った際に、これらの左右の最小外径部において定着性が低下することを防止することができる。
【００３８】
（２）通紙試験
次に、Ｗ型逆クラウンローラの紙シワ、トナー汚れを評価する試験について説明する。評価装置としては、同一のフィルム加熱型定着器12を用いた電子写真方式のプリンタを用いた。そして、定着器12に用いる３種類のそれぞれ加圧ローラについて、紙シワ試験とトナー汚れ試験の２種類の試験（合計６通りの試験）を行った。
【００３９】
図１（Ｃ）に示すように、フィルム加熱型定着器12は加圧ローラ、加熱回転体13から構成されている。加圧ローラとして表面形状の異なる３種類のローラについて、試験を実施している。尚、以下の加圧ローラ等の寸法は、実験に当たっての一例であり、かかる値に限定されるものではない。
【００４０】
各加圧ローラは、ローラ全長＝２２０ｍｍ（軸部を除く）であり、芯金はアルミ製のクラウン形状である。この芯金は、プリンタ本体が４５枚／分以上の高速機であるため、中央部に50ｍｍ幅で外径Ｄａ＝２３．４５ｍｍの平坦部を有している。この平坦部の左右の端部から外径Ｄｂ＝２１．４５ｍｍのローラの左右の端部にかけて外径が細くなるようにテーパー加工がなされたテーパー部となっている。
【００４１】
芯金の外周には、シリコンゴム層、更にその表面に５０μｍの厚さのＰＦＡチューブ層を設け、ローラ硬度＝５９°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ５００ｇ加重時）となるように調整している。
【００４２】
そして、３種類の加圧ローラのシリコンゴムの表面形状は、下記の３通りの形状となっている。（１）中央部と左右の端部がほぼ同じストレート形状、（２）逆クラウン量１２０μｍの従来のＶ型逆クラウン、（３）中央部と端部の逆クラウン量＝１００μｍ、且つ最小外径部と端部の逆クラウン量＝１２０μｍのＷ型逆クラウン
【００４３】
本実施形態のＷ型逆クラウンの加圧ローラ14は、左右の端部の外径ＤｏｌとＤｏｒはともに３０．５５ｍｍ、中央部の外径Ｄｃ＝３０．４５ｍｍ、最小外径ＤｓｌとＤｓｒが３０．４３ｍｍである。また、長手方向の値はそれぞれＲ＝２２０ｍｍ、Ｓ＝５０ｍｍ、Ｌ＝６８ｍｍである。最小サイズ紙の内側５ｍｍに相当する位置のローラ外径Ｄｌｌ＝Ｄｌｒ＝３０．４７ｍｍとなっておりローラ中央部の外径Ｄｃ＝３０．４５ｍｍより２０μｍ太くなっている。
【００４４】
尚、紙シワの対象となる最小の紙幅をＡ５サイズとして設定しており、逆クラウン効果が作用しなくなる幅100ｍｍ以下の紙種には封筒やハガキなど幅が狭く比較的厚い紙種しかないため逆クラウン効果で紙シワを防止する必要は無い。
【００４５】
図１（Ｃ）に示すように、加熱回転体13は、定着フィルムとして逆クラウン金属フィルム13ｃを用いている。逆クラウン金属フィルム13ｃは、熱伝導性の高い円筒状の金属フィルムであり、４５枚／分以上の高速に対応する。また、逆クラウン金属フィルム13ｃは、塑性加工にて逆クラウン加工を施されており、図１（Ｂ）に示すように、（Ｄｆｌ＋Ｄｆｒ）／２−Ｄｆｃ＝５０μｍの逆クラウン量で、逆クラウン効果を高めている。ここで、Ｄｆｌ、Ｄｆｒは、左右の端部の外径を示し、Ｄｆｃは中央部の外径を示す。
【００４６】
逆クラウン金属フィルム13ｃは、ＳＵＳ製で厚みは３５μｍの可撓性を有する金属管を塑性加工した基層の表面に、以下の方法で不図示のフッ素樹脂層を離型層として形成している。
尚、基層の厚みは、２０〜２００μｍであればよい。２０μm以下のSUSフィルムでは、熱伝導の観点からは好ましいものの、機械的強度が不足する。これにより、フィルム内面とヒータ面との摺擦や左右端部のフィルムエッジ部分とフランジ（フィルムが左右に偏ることを防止する為の規制部材）との摺擦による端部削れ、及び、定着ニップ部に紙が挟まれた状態でジャムした際の紙の除去作業時にかかるフィルムへの機械的負荷に対する強度不足等の懸念等の観点から長期使用に対する耐久性の面で好ましくないためである。一方、２００μm以上のSUSフィルムでは、フィルムの剛性が高くなり過ぎて柔軟性が不足し、定着ニップ部でのヒータ面との接触性が悪化して十分にヒータの熱を紙や加圧ローラ側に伝えられなくなって定着性が劣化するためである。
【００４７】
まず、接着層となるフッ素樹脂用プライマーに導電付与部材としてカーボンブラックを適量分散したフッ素樹脂用プライマー液槽に、逆クラウンを形成された金属フィルムをディッピング法にて浸漬し、約５μｍの膜厚をコーティングする。その後、１９０〜２３０℃に設定された恒温槽にて１５〜４５分間の乾燥させ、常温にて冷却を行う。
【００４８】
次いで、離型層のフッ素樹脂として、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の混合フッ素樹脂ディスパージョンを用いる。このフッ素樹脂ディスパージョンに導電性付与材としてカーボンブラックを適量付与した液槽に、先工程にて導電性プライマーをコーティング乾燥した金属管を浸漬させ、ディッピング法にて、膜厚約１０μｍのコーティングを施す。その後、焼成炉にて、約２５０〜２８０℃で１０〜１５分、約３００〜３３０℃で２０〜３０分、約３７０〜４００℃で10〜１５分の段階的焼成を行い、離型層（スリーブの表面層）のフッ素樹脂を形成する。
【００４９】
逆クラウン金属フィルム13ｃの内部には、セラミックヒータ13ａと、フィルムガイド部材13ｂが設けられている。
【００５０】
セラミックヒータ13ａは、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ等より成るセラミック基板、該セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱体、該発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層等から構成されている。フィルムガイド部材13ｂは、断面略半円弧状に形成されており、逆クラウン金属フィルム13ｃをガイドする。
【００５１】
加熱回転体13は、各加圧ローラの上に総圧18ｋｇ重の圧力で加圧当接されて定着ニップ部を形成し、定着ニップ部で記録媒体７を挟持搬送する。この際、セラミックヒータ13ａの発熱体へ電力制御されたＡＣ電流を供給してセラミックヒータ13ａを発熱させる。そして、セラミックヒータ13ａから逆クラウン金属フィルム13ｃを介して伝わる熱と、各加圧ローラによる加圧力により、記録媒体７上のトナー像を溶融して記録媒体７上に永久固着する。
【００５２】
またその際、セラミック基板の裏には不図示の温度検知素子（チップサーミスタ）が接着してあり、非通紙時の一定時間ヒーターへの通電をＯＦＦ又はＯＮした時間内の温度変化をサーミスタにより検知する。そして、この検知結果を基にセラミックヒータ13ａの目標温度を決定して、不図示のヒーター駆動手段を制御して電力制御を行い、ヒーター温度を目標温度（プリント温度）に保っている。
【００５３】
次に、試験の種類について説明する。通紙試験として、紙シワ試験とトナー汚れ試験の２種類の試験を行った。
【００５４】
（Ａ）紙シワ試験
３０℃／８０％の高温高湿環境試験室に４８時間以上放置させた坪量64ｇの比較的薄いＡ４サイズの紙（シワを発生しやすい紙）を用いて、格子パターン画像を連続１０枚印刷した際の紙上に生じるシワの有無を観察する。
【００５５】
（Ｂ）トナー汚れ試験
１５℃／１０％の低温低湿環境試験室に４８時間以上放置させた坪量90ｇの炭酸カルシウム含有Ｌｅｔｔｅｒサイズの紙（トナー汚れを誘発しやすい紙）を用いて、４％印字率の文字パターン画像を連続４００枚ずつ印刷しながら紙を継ぎ足しを繰り返す。そして、最終的に３万枚まで印刷した際の紙上に生じる粒状トナー汚れの発生量及び頻度を観察評価する。
【００５６】
表１は３種類の加圧ローラについて紙シワ試験とトナー汚れ試験をして比較評価した結果を示す表である。表１において、×は紙シワ又はトナー汚れが発生した場合を示し、○は紙シワ又はトナー汚れが発生しない場合を示す。
【００５７】
【表１】
2005284089.tif 000003
【００５８】
表１に示すように、ストレートローラでは、トナー汚れはほとんど発生しなかったが、紙シワの発生が著しい。
【００５９】
Ｖ型逆クラウンローラでは、紙シワは逆クラウン効果によって発生しなくなった。しかし、Ｖ型の谷部となる中央部に相当する位置の紙先端部のローラ１周分の長さの領域に、多量の粒状トナー汚れが連続通紙開始から約８０００枚目辺りから発生し始めた。その後も１日目の試験が終えて装置全体が完全に冷え切った状態から翌日の試験を開始した際に、トナー汚れの量も増え、トナー汚れの粒の大きさもより大きな塊となって先端中央部に集中的に発生するようになった。
【００６０】
Ｗ型逆クラウンローラでは、紙シワはＶ型逆クラウンローラと同様に発生しなくなる。また、粒状トナー汚れに対しても３万枚の耐久中に問題となるようなレベルのトナー汚れは全く発生せず、ストレートローラとほぼ同様の結果が得られる。
【００６１】
上記の試験により、加圧ローラをＷ型逆クラウン形状とすることで、紙シワの発生を防止するとともに、そのトレードオフ関係にあるトナー汚れの発生を防止することができることがわかった。
【００６２】
尚、加圧ローラ14は、最小外径部の外径Dsl、Dsrと前記端部の外径Dol、Dorとの外径の差（逆クラウン量）は、１２０μｍに限定されるものではなく、５０〜１５０μｍであれば、上記と同等の効果を得ることができる。５０μm以下のわずかな逆クラウン量では、十分な紙シワ防止効果が期待できないうえ、製造ばらつきの公差の範囲に隠れてしまって実際に逆クラウン形状にならなくなる危険があるためである。一方、１５０μm以上の逆クラウン量を設けると、ローラ端部と最小外径部との外径差が大きくなりすぎ、最小外径部に十分な圧力が加わらなくなって本構成の特徴である最小外径部の左右２箇所への分散効果を持ってしても局所的な定着不足を防止することが困難となるからである。
【００６３】
（３）加圧回転体の製造方法
次に、加圧回転体の製造方法について説明する。図５（Ａ）は本実施形態に係る定着装置の加圧ローラ製造装置の断面図、図５（Ｂ）はゴム材注入の説明図、図５（Ｃ）は成形後の加圧ローラの断面図である。
【００６４】
まず、図５（Ａ）に示すように、加圧ローラ製造用の外金型15内にクラウン芯金14ｂを入れる。外金型15は、内部をくりぬいた円筒形の筒状に形成されており、内面の左右の端部に逆クラウンをつけるためのテーパー加工を施し、中央部は平坦な形状に形成されている。従って、外金型15の内面に長手方向に沿ってＷ型のような凹凸を繰り返す複雑な形状を加工する必要がない。
【００６５】
クラウン芯金14ｂは、中央部から距離Ｃ（距離Ｃ＜距離Ｌ）だけ平坦に形成され、その平坦部の両端から左右の端部に向けて細くなるようにテーパーを付けたクラウン形状に形成されている。クラウン芯金14ｂの中央の平坦部の長さは、外金型15の中央の平坦部の長さより短く形成されている。
【００６６】
外金型15の平坦部は中央部から左右に50ｍｍ伸びた幅100ｍｍの平坦な内面で構成されている。クラウン芯金14ｂの平坦部は中央部から左右に25ｍｍ伸びた幅50ｍｍの平坦な表面で各々構成されている。
【００６７】
図５（Ｂ）に示すように、外金型15内にクラウン芯金14ｂを入れた状態で、液状のゴム材を外金型15の左右両端から注入する。すると、クラウン芯金14ｂと外金型15のテーパー部に沿ってゴム材が進入し、各テーパー部の角部において各々下方から上方及び上方から下方へのゴム材の流れが形成される。
【００６８】
この際、外側のテーパー部の角部には上方と下方の両方の相反する方向の流れが合流するため、この角部におけるゴムの充填密度は比較的低くなっている。一方、外金型15の平坦部では、クラウン芯金14ｂのテーパー形状に沿って外側に広がろうとする方向でゴム材が充填されるため、密度が高くなる。
【００６９】
このような傾向を利用して、ゴム材の粘度と注入圧力を適度に制御し、ゴム材の熱硬化後にクラウン芯金14ｂを外金型15からはずした際に、外金型15の平坦部とクラウン芯金14ｂの平坦部の間に閉じ込められたゴム材に残留する応力を開放する。
【００７０】
これにより、クラウン芯金14ｂの平坦部のゴム材の体積を膨張させ、相対的に外金型15のテーパー角部のゴム材の体積を縮小させて加圧ローラ14の外形を変化させる。これによって、図５（Ｃ）に示すように、加圧ローラ14の中央部の外径を２０μｍ程度太くし、外金型15のテーパー角部にほぼ一致する位置に最小外径部（外径Ｄｓｌ、Ｄｓｒ）を形成する。
【００７１】
このように製造された加圧ローラ14は、Ｗ型逆クラウン形状となり、各部分の寸法は外金型15及びクラウン芯金14ｂの形状、ゴム材の粘度と注入圧力によって決定される。これにより、内面をＷ型に複雑に加工した外金型を用いることなく、安価にＷ型逆クラウン加圧ローラを製造することができる。
【００７２】
また、最小外径部は、外金型15の平坦部の端部とほぼ一致する位置に形成される。このことから外金型15とクラウン芯金14ｂの平坦部の位置関係を保ったまま平坦部の長さを変更することで、最小外径部の形成位置を任意に移動させることが可能である。従って、この調整方法により紙シワ対策効果が作用する所望の最小の紙サイズを想定してそれに合わせた最小外径部の形成位置の調整も容易に行うことができる。
【００７３】
[第二実施形態]
次に本発明に係る加圧回転体及び定着装置並びに画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図３（Ａ）は本実施形態に係る定着装置の加圧ローラの断面図、図３（Ｂ）は定着フィルムの外観図、図３（Ｃ）は定着器の側断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態にかかる加圧ローラ24は、外観上は上記第一実施形態の加圧ローラ14と同じ形状のＷ型逆クラウンローラで構成されている。すなわち、加圧ローラ24のシリコンゴム層24ａの外形は、シリコンゴム層14ａの外形と同じ寸法で形成されている。
【００７５】
しかし、加圧ローラ24は、外径が全てＤａ＝２３．４５ｍｍのストレート芯金ローラ24ｂを用いている。また、加圧ローラ24に対向する加熱回転体23は、加熱回転体13の逆クラウン金属フィルム13ｃに変えて、図３（Ｂ）のようなストレートのＰＩ製の樹脂フィルム23ｃを用いたものである。
【００７６】
図３（Ｃ）のように、加圧ローラ24、加熱回転体23を組み合わせた定着器22は、上記第一実施形態の定着器12と同様に形成されているが、定着器22の対応印刷速度は３５枚／分以下の比較的遅いフィルム加熱方定着器に対して好適に用いられる構成となっている。
【００７７】
これは、定着速度が遅い場合には、定着フィルムの熱伝導性をそれほど高くする必要は無く、逆クラウン金属フィルム13ｃに比べて熱伝導性の低い樹脂フィルム23ｃでも十分定着可能であるためである。
【００７８】
上記の構成において、ストレート芯金ローラ24ｂは、クラウン芯金14ｂのようにクラウン加工を施す必要がなく、生産コストをおえることができる。また、樹脂フィルム23ｃは、金属フィルムに比べて安価なＰＩフィルムで形成されており、逆クラウン加工を施す必要もなく、コストをおさえることができる。
【００７９】
次に、定着器22を用いて、上記第一実施形態と同様の紙シワ試験とトナー汚れ試験を行った。かかる試験は、芯金をクラウウン形状としたＷ型逆クラウンローラ（加圧ローラ14）と、芯金をストレート形状にしたＷ型逆クラウンローラ（加圧ローラ24）との２種類のローラについて行った。表２はこの試験結果を示す表である。表２において、×は紙シワ又はトナー汚れが発生した場合を示し、○は紙シワ又はトナー汚れが発生しない場合を示す。
【００８０】
【表２】
2005284089.tif 000004
【００８１】
このように、少なくとも３５枚／分以下の比較的速度の遅い装置で、且つ、定着フィルムとして剛性の低い樹脂フィルム23ｃを用いる場合には、紙シワに対する防止効果はローラ表面のゴム形状によって十分得られる。
【００８２】
従って、芯金をストレート形状のストレート芯金ローラ24ｂとし、定着フィルムを樹脂フィルム23ｃとすることで、紙シワ及びトナー汚れの発生を防止できるとともに、コストをおさえることができる。
【００８３】
［第三実施形態］
次に本発明に係る加圧回転体及び定着装置並びに画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。図４（Ａ）は本実施形態に係る定着ローラの外観図、図４（Ｂ）は定着器の側断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
図４に示すように、本実施形態にかかる熱ローラ型定着器32は、加熱回転体として、上記第一実施形態の加熱回転体13に変えて、逆クラウン量＝１００μｍの逆クラウン形状を有する定着ローラ33を設けたものである。定着ローラ33は、内部にハロゲンヒータ33ａを備えている。
【００８５】
従来の熱ローラ型定着器では、定着ローラに逆クラウンを設けることは比較的容易であり、紙シワに対する十分な効果を付与することは特に問題は無かった。しかし、炭酸カルシウムを含有する紙種で低温低湿度環境で連続通紙耐久を行うと、トナー汚れが紙上や上下各ローラ表面に発生する傾向があった。この傾向は印刷速度が速くなるほど深刻となり、ローラのトナー汚れを掻き取るための清掃ローラを追加したり、クリーニングシーケンスを導入するなどしている。
【００８６】
そこで、本実施形態では、熱ローラ型定着器に対しても、Ｗ型逆クラウン加圧ローラ14を用いた構成とし、紙シワの防止とともに、トナー汚れを防止することとしている。
【００８７】
次に、定着器32を用いて、上記第一実施形態と同様の紙シワ試験とトナー汚れ試験を行った。かかる試験は、ストレート加圧ローラと、Ｗ型逆クラウン加圧ローラ14との２種類のローラについて行った。表３はこの試験結果を示す表である。表３において、×は紙シワ又はトナー汚れが発生した場合を示し、○は紙シワ又はトナー汚れが発生しない場合を示す。
【００８８】
【表３】
2005284089.tif 000005
【００８９】
このように、ストレート加圧ローラでは、トナー汚れが発生するのに対して、加圧ローラ14では、トナー汚れを防止することができる。尚、熱ローラ型定着器では、定着ローラそのものにＷ型逆クラウン形状を設けても同様の効果が期待できる。
尚、定着ローラ33の端部の外径Dtl、Dtrと前記中央部の外径Dtcとの差（逆クラウン量）は、１００μｍに限定されるものでなく、５０〜１５０μｍであればよい。５０μm以下のわずかな逆クラウン量では、十分な紙シワ防止効果が期待できないうえ、製造ばらつきの公差の範囲に隠れてしまって実際に逆クラウン形状にならなくなる危険があるためである。一方、１５０μm以上の逆クラウン量を設けると、ローラ端部と最小外径部との外径差が大きくなりすぎ、最小外径部に十分な圧力が加わらなくなって本構成の特徴である最小外径部の左右２箇所への分散効果を持ってしても局所的な定着不足を防止することが困難となるからである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（Ａ）は第一実施形態に係る加圧ローラの断面図である。（Ｂ）は定着フィルムの断面図である。（Ｃ）は定着器の側断面図である。
【図２】電子写真方式の画像形成装置の構成図である。
【図３】（Ａ）は第二実施形態に係る加圧ローラの断面図である。（Ｂ）は定着フィルムの断面図である。（Ｃ）は定着器の側断面図である。
【図４】（Ａ）は第三実施形態に係る定着ローラの断面図である。（Ｂ）は定着器の側断面図である。
【図５】（Ａ）は第四実施形態に係る加圧ローラの製造装置の断面図である。（Ｂ）は加圧ローラのゴム材注入の説明図である。（Ｃ）は加圧ローラの断面図である。
【図６】（Ａ）は従来の逆クラウン加圧ローラの断面図である。（Ｂ）は紙上粒状トナー汚れの説明図である。（Ｃ）は従来のクラウン芯金逆クラウン加圧ローラの断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１    …帯電ローラ
２    …感光ドラム
３    …露光手段
４    …現像器
５    …トナー
５ａ  …トナー汚れ
６    …転写ローラ
７    …記録媒体
７ａ  …記録媒体収納箱
７ｂ  …手差しトレイ
７ｃ  …給送ローラ対
７ｄ  …垂直搬送ローラ対
７ｅ  …転写前搬送ローラ
８    …除電ブラシ
10    …クリーニング容器
11    …カートリッジ
12、22、32    …定着器
13、23    …加熱回転体
13ａ  …セラミックヒータ
13ｂ  …フィルムガイド部材
13ｃ  …逆クラウン金属フィルム
14、24    …加圧ローラ（加圧回転体に対応）
14ａ、24ａ  …シリコンゴム層（ゴム層に対応）
14ｂ  …クラウン芯金（芯金に対応）
15    …外金型
23ｃ  …樹脂フィルム
24ｂ  …ストレート芯金ローラ
33    …定着ローラ（加熱回転体に対応）
33ａ  …ハロゲンヒータ
【図１】
2005284089.tif 000006
【図２】
2005284089.tif 000007
【図３】
2005284089.tif 000008
【図４】
2005284089.tif 000009
【図５】
2005284089.tif 000010
【図６】
2005284089.tif 000011