(57)【要約】【課題】キャリアの進入によって、弾性層が膨潤しローラ径が変化してしまうことがない定着ローラを提供する。【解決手段】本発明の定着ローラ９００は、中空管状の芯金９０１と、芯金長手方向両端縁を除く芯金外周面を覆うように設けられる弾性層９０２と、弾性層長手方向両端部を除く弾性層外周面を覆うように設けられる離型層９０４と、を有し、離型層９０４は弾性層９０２を被覆するＰＦＡチューブにより形成されると共に、弾性層９０２の両端面９０３はフッ素樹脂によるコーティング部９０５が施されていることを特徴とする。【選択図】図３
2009098473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管状の芯金と、
該芯金長手方向両端縁を除く該芯金外周面を覆うように設けられる弾性層と、
該弾性層長手方向両端部を除く該弾性層外周面を覆うように設けられる離型層と、を有し、
該離型層は該弾性層を被覆するＰＦＡチューブにより形成されると共に、該弾性層の両端面はフッ素樹脂によるコーティングが施されていることを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
該離型層長手方向は該弾性層長手方向より長い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】
該離型層長手方向両端縁表面はブラスト処理が施されると共に、該ブラスト処理部がフッ素樹脂によりコーティングが施されてい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４】
請求項１乃至請求項３に記載のいずれかの定着ローラが用いられることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
定着ニップを形成するローラのうち重力方向下方に位置するローラに請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラが用いられることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
定着ニップを形成するローラのうち弾性層の膜厚が厚い方のローラにのみ請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラが用いられることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
定着ニップを形成するローラのうち駆動ローラとなるローラにのみ請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着ローラが用いられることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の定着装置が用いられることを特徴とする画像形成装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に形成した潜像をトナー及びキャリアからなる液体現像剤によって現像し、このトナー及びキャリアからなるトナー像をさらに記録媒体に転写して、この転写された記録媒体上のトナー像を、定着ニップ間に通過させ融着し定着する定着装置に用いられる定着ローラに関する。また、本発明は、このような定着ローラが用いられる定着装置の構成、及び定着装置が適用される画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体溶媒中に固体成分からなるトナーを分散させた高粘度の液体現像剤を用いて潜像を現像し、静電潜像を可視化する湿式画像形成装置が種々提案されている。この湿式画像形成装置に用いられる現像剤は、シリコンオイルや鉱物油、食用油等からなる電気絶縁性を有し高粘度の有機溶剤（キャリア液）中に固形分（トナー粒子）を懸濁させたものであり、このトナー粒子は、粒子径が１μｍ前後と極めて微細である。このような微細なトナー粒子を使用することにより、湿式画像形成装置では、粒子径が７μｍ程度の粉体トナー粒子を使用する乾式画像形成装置に比べて高画質化が可能である。
【０００３】
上記のような液体現像剤を用いたものとしては、例えば、特許文献１（特開２００３−９９８６４号公報）に、一部もしくは全てが不揮発性である溶媒中にトナーを分散させてなる液体現像剤を用いて形成された記録媒体上の未定着画像を加熱定着する画像定着装置であって、上記記録媒体上の未定着画像に対して非接触で該未定着画像の加熱を行う非接触加熱手段と、該非接触加熱手段の加熱により析出せしめられた被析出溶媒を該画像表面から除去する溶媒除去手段とを設けたことを特徴とする画像定着装置が開示されている。
【０００４】
ところで、画像形成装置の定着装置に用いられる定着ローラには、例えば、特許文献２（特開２００２−２６８４２７号公報）に記載されているような中心から芯金・弾性層（シリコンゴム）・離型層（ＰＦＡチューブ）で構成するものや、例えば、特許文献３（特開片平７−２４１９２９号公報）に記載されているような中心から芯金・弾性層（シリコンゴム）で形成し、外周部全体の表層をフッ素樹脂でコーティングするものなどが知られている。
【特許文献１】特開２００３−９９８６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２６８４２７号公報
【特許文献３】特開平７−２４１９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中心から芯金・弾性層（シリコンゴム）・離型層（ＰＦＡチューブ）で構成される特許文献２に記載の定着ローラを湿式画像形成装置に用いると、シリコンゴムが剥き出しになっている弾性層の端面よりキャリアオイルが浸透し、弾性層であるシリコンゴムが膨潤し、ローラ径が変化してしまい、画像形成プロセスに影響し、画質が低下してしまう、という問題があった。
【０００６】
そこで、上記のような弾性層端面からのキャリアの進入を防ぐために、例えば、特許文献３に記載のように外周部全体の表層をコーティングした定着ローラを用いることも可能であるが、このようなコーティングによる定着ローラは、ニップ領域でコーティングが摩耗しやすい、という観点で問題となっていた。すなわち、このような定着ローラを用いた定着装置では、ローラの耐磨耗性不足によって定着装置の寿命が短くなってしまう、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのもので、本発明に係る定着ローラは、中空管状の芯金と、該芯金長手方向両端縁を除く該芯金外周面を覆うように設けられる弾性層と、該弾性層長手方向両端部を除く該弾性層外周面を覆うように設けられる離型層と、を有し、該離型層は該弾性層を被覆するＰＦＡチューブにより形成されると共に、該弾性層の両端面はフッ素樹脂によるコーティングが施されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る定着ローラは、該離型層長手方向は該弾性層長手方向より長いことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る定着ローラは、該離型層長手方向両端縁表面はブラスト処理が施されると共に、該ブラスト処理部がフッ素樹脂によりコーティングが施されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る定着装置は、前記のいずれかの定着ローラが用いられることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る定着装置は、定着ニップを形成するローラのうち重力方向下方に位置するローラに前記のいずれかの定着ローラが用いられることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る定着装置は、定着ニップを形成するローラのうち弾性層の膜厚が厚い方のローラにのみ前記のいずれかの定着ローラが用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る定着装置は、定着ニップを形成するローラのうち駆動ローラとなるローラにのみ前記のいずれかの定着ローラが用いられることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装装置は、前記のいずれかに記載の定着装置が用いられることを特徴とする。
【００１５】
本発明の定着ローラによれば、端面のコーティングにより端面から弾性層（シリコンゴム）へのオイルの進入を防止し、かつ他のローラと接触する部分に離型層（ＰＦＡチューブ）を採用することで離型層の耐磨耗性を確保した定着ローラを達成することができる。
【００１６】
また、本発明の定着ローラによれば、離型層（ＰＦＡチューブ）が端面コーティング部より外側に伸びていることで、コーティング部と離型層（ＰＦＡチューブ）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明の定着ローラによれば、離型層（ＰＦＡチューブ）へのフッ素コーティングの接着性を向上させるために、離型層（ＰＦＡチューブ）にはブラスト処理を施し、コーティング部と離型層（ＰＦＡチューブ）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、弾性層両端面のフッ素樹脂のコーティングによって弾性層へのキャリア進入を遮断することができるので、弾性層が膨潤し、ローラ径が変化してしまうことがない。したがって、ローラ径の変化に伴う画像形成プロセスへの悪影響を排除することができ、画質低下を防止することができる。
【００１９】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、フッ素樹脂のコーティングは弾性層両端面に用いるので、ニップ領域でコーティングが摩耗しやすい、ということがなく、ローラの耐磨耗性不足によって定着装置の寿命が短くなってしまう、という問題を解消することができる。
【００２０】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、シリコンオイルやキャリアオイルは自身の重さから重力方向下方のローラに溜まるので、重力方向下方に位置するローラは弾性層の膨潤が生じやすいが、重力方向下方のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、ローラの膨潤を防ぐことができる。
【００２１】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、弾性層の膨潤量（膨潤により厚さが変化する量）は弾性層の厚さに比例するが、弾性層が厚い方のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、膨潤を防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、定着装置の用紙搬送速度は駆動ローラとなる側のローラの回転数と外径により決定されるが、駆動ローラとなる側のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、駆動ローラとなる側のローラが膨潤しローラ外径が変化してしまうことによって用紙搬送速度が変化してしまい、画像ズレや画像欠陥、搬送不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図である。画像形成装置の中央部に配置された各色の画像形成部に対し、現像ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、画像形成装置の下部に配置され、中間転写体４０、二次転写部（二次転写ユニット）６０は、画像形成装置の上部に配置されている。
【００２４】
画像形成部は、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、不図示の露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ等を備えている。露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等の光学系を有し、帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにより、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを一様に帯電させ、露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにより、入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザ光を照射して、帯電された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００２５】
現像ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、概略、現像ローラ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）からなる各色の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器（リザーバ）３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ、これら各色の液体現像剤を現像剤容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋから現像ローラ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに供給するアニロックスローラ３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ等を備え、各色の液体現像剤により像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成された静電潜像を現像する。
【００２６】
中間転写体４０は、エンドレスのベルトであり、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間に張架され、一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと当接しながら駆動ローラ４１により回転駆動される。一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと中間転写体４０を挟んで一次転写ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが対向配置され、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとの当接位置を転写位置として、現像された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の各色のトナー像を中間転写体４０上に順次重ねて転写し、フルカラーのトナー像を形成する。
【００２７】
二次転写ユニット６０は、二次転写ローラ６１が中間転写体４０を挟んでベルト駆動ローラ４１と対向配置され、さらに二次転写ローラクリーニングブレード６２、現像剤回収部６３からなるクリーニング装置が配置される。そして、二次転写ローラ６１を配置した転写位置において、中間転写体４０上に形成された単色のトナー像やフルカラーのトナー像をシート材搬送経路Ｌにて搬送される用紙、フィルム、布等の記録媒体に転写する。
【００２８】
さらに、経路シート材搬送経路Ｌの前方には、定着装置９０が配置され、用紙等の記録媒体上に転写された単色のトナー像やフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体に融着させ定着させる。
【００２９】
また、テンションローラ４２は、ベルト駆動ローラ４１と共に中間転写体４０を超過しており、中間転写体４０のテンションローラ４２に張架されている箇所で、中間転写体クリーニングブレード４６、現像剤回収部４７からなるクリーニング装置が当接・配置されている。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部及び現像ユニットについて説明する。図２は画像形成部及び現像ユニットの主要構成要素を示した断面図である。各色の画像形成部及び現像ユニットの構成は同様であるので、以下、イエロー（Ｙ）の画像形成部及び現像ユニットに基づいて説明する。
【００３１】
画像形成部は、像担持体１０Ｙの外周の回転方向に沿って、潜像イレーサ１６Ｙ、像担持体クリーニングブレード１７Ｙ及び現像剤回収部１８Ｙからなるクリーニング装置、帯電ローラ１１Ｙ、露光ユニット１２Ｙ、現像ユニット３０Ｙの現像ローラ２０Ｙ、像担持体スクイーズローラ１３Ｙとその付属構成である像担持体スクイーズローラクリーニングブレード１４Ｙ、現像剤回収部１５Ｙからなるクリーニング装置が配置されている。
【００３２】
そして、現像ユニット３０Ｙは、現像ローラ２０Ｙの外周に、クリーニングブレード２１Ｙ、アニロックスローラ３２Ｙ、トナー圧縮ローラ２２Ｙが配置されている。また、このトナー圧縮ローラ２２Ｙの外周には、キャリア量調整ブレード２３Ｙが設けられている。さらに、液体現像剤容器３１Ｙの中に液体現像剤供給ローラ３４Ｙ、アニロックスローラ３２Ｙが収容されている。
【００３３】
また、中間転写体４０に沿って、像担持体１０Ｙと対向する位置に一次転写部の一次転写ローラ５１Ｙが配置され、その移動方向下流側に中間転写体スクイーズローラ５３Ｙ、バックアップローラ５４Ｙ、中間転写体スクイーズローラクリーニングブレード５５Ｙ、現像剤回収部５６Ｙからなる中間転写体スクイーズ装置５２Ｙが配置されている。
【００３４】
像担持体１０Ｙは、現像ローラ２０Ｙの幅より広く、外周面に感光層が形成された円筒状の部材からなる感光体ドラムであり、例えば図２に示すように時計回りの方向に回転する。該像担持体１０Ｙの感光層は、有機像担持体又はアモルファスシリコン像担持体等で構成される。帯電ローラ１１Ｙは、像担持体１０Ｙと現像ローラ２０Ｙとのニップ部より像担持体１０Ｙの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置からトナー帯電極性と同極性のバイアスが印加され、像担持体１０Ｙを帯電させる。露光ユニット１２Ｙは、帯電ローラ１１Ｙより像担持体１０Ｙの回転方向の下流側において、帯電ローラ１１Ｙによって帯電された像担持体１０Ｙ上にレーザ光を照射し、像担持体１０Ｙ上に潜像を形成する。
【００３５】
現像ユニット３０Ｙは、トナー圧縮ローラ２２Ｙ、キャリア内にトナーを概略重量比２０％程度に分散した状態の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器３１Ｙ、該液体現像剤を担持する現像ローラ２０Ｙ、液体現像剤を攪拌して一様の分散状態に維持し現像ローラ２０Ｙに供給するためのアニロックスローラ３２Ｙと規制ブレード３３Ｙと供給ローラ３４Ｙ、現像ローラ２０Ｙに担持された液体現像剤をコンパクション状態にするトナー圧縮ローラ２２Ｙ、現像ローラ２０Ｙのクリーニングを行う現像ローラクリーニングブレード２１Ｙを有する。
【００３６】
現像剤容器３１Ｙに収容されている液体現像剤は、従来一般的に使用されている、Ｉｓｏｐａｒ（商標：エクソン）をキャリアとした低濃度（１〜２ｗｔ％程度）かつ低粘度の、常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。すなわち、本発明における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径１μｍの固形子を、有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２０％とした高粘度（３０〜１００００ｍＰａ・ｓ程度）の液体現像剤である。
【００３７】
アニロックスローラ３２Ｙは、円筒状の部材であり、表面に現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状の溝による凹凸面を形成したローラである。この溝の寸法は、溝ピッチが約１３０μｍ、溝深さが約３０μｍである。このアニロックスローラ３２Ｙにより、現像剤容器３１Ｙから現像ローラ２０Ｙへと液体現像剤が供給される。後述する交流バイアスの効果を最大限にするため、アニロックスローラ３２Ｙと供給ローラ３４Ｙは同一回転方向で、それぞれが接触している状態が望ましい。
【００３８】
規制ブレード３３Ｙは、表面に弾性体を被覆して構成した弾性ブレード、アニロックスローラ３２Ｙの表面に当接するウレタンゴム等からなるゴム部と、該ゴム部を支持する金属等の板で構成される。そして、アニロックスローラからなるアニロックスローラ３２Ｙに担持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制、調整し、現像ローラ２０Ｙに供給する液体現像剤の量を調整する。
【００３９】
現像ローラ２０Ｙは、幅約３２０ｍｍの円筒状の部材であり、回転軸を中心に図２に示すように反時計回りに回転する。該現像ローラ２０Ｙは鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ等の弾性層を設けたものである。現像ローラクリーニングブレード２１Ｙは、現像ローラ２０Ｙの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラ２０Ｙが像担持体１０Ｙと当接する現像ニップ部より現像ローラ２０Ｙの回転方向の下流側に配置されて、現像ローラ２０Ｙに残存する液体現像剤を掻き落として除去するものである。
【００４０】
トナー圧縮ローラ２２Ｙは、円筒状の部材で、現像ローラ２０Ｙと同様に弾性体を被覆して構成した弾性ローラの形態であり、金属ローラ基材の表層に導電性の樹脂層やゴム層を備えた構造をし、例えば図２に示すように現像ローラ２０Ｙと反対方向の時計回りに回転する。トナー圧縮ローラ２２Ｙは、現像ローラ２０Ｙ表面の帯電バイアスを増加させる手段を有し、現像ローラ２０Ｙによって搬送された現像剤は、図２に示すようにトナー圧縮ローラ２２Ｙが摺接してニップを形成するトナー圧縮部位でトナー圧縮ローラ２２Ｙ側から現像ローラ２０Ｙに向かって電界を印加する。このトナー圧縮の電界印加手段は、図２に示すローラに代えコロナ放電器からのコロナ放電であっても良い。キャリアの一部とトナー圧縮されなかった若干のトナーはキャリア量調整ブレード２３Ｙによって掻き落として除去されリザーバ３１Ｙ内の現像剤と合流して再利用される。
【００４１】
一方、現像ローラ２０Ｙに担持されてトナー圧縮された現像剤は、現像ローラ２０Ｙが像担持体１０Ｙに当接する現像ニップ部において、所望の電界印加によって、像担持体１０Ｙの潜像に対応して現像される。そして、現像残りの現像剤は、現像ローラクリーニングブレード２１Ｙによって掻き落として除去されリザーバ３１Ｙ内の現像剤に合流して再利用される。尚、これら合流するキャリア及びトナーは混色状態ではない。
【００４２】
像担持体スクイーズ装置は、像担持体１０Ｙに対向して現像器２０Ｙの下流側に配置して像担持体１０Ｙに現像されたトナー像の余剰現像剤を回収するものであり、図２に示すように表面に弾性体を被覆して像担持体１０Ｙに摺接して回転する弾性ローラ部材から成る像担持体スクイーズローラ１３Ｙと、該像担持体スクイーズローラ１３Ｙに押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード１４Ｙとから構成され、像担持体１０Ｙに現像された現像剤から余剰なキャリア及び本来不要なカブリトナーを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。
【００４３】
一次転写部５０Ｙでは、像担持体１０Ｙに現像された現像剤像を一次転写ローラ５１Ｙにより中間転写体４０へ転写する。ここで、像担持体１０Ｙと中間転写体４０は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、像担持体１０Ｙの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。
【００４４】
中間転写体スクイーズ装置５２Ｙは、一次転写部５０Ｙの下流側に配置され、中間転写体４０上から余剰なキャリア液を除去し、顕像内のトナー粒子比率を上げる処理を行うものである。
【００４５】
中間転写体スクイーズ装置５２Ｙは、像担持体スクイーズ装置と同様、表面に弾性体を被覆して像担持体４０に摺接して回転する弾性ローラ部材から成る中間転写体スクイーズローラ５３Ｙ、像担持体４０を挟んで中間転写体スクイーズローラ５３Ｙと対向配置されるバックアップローラ５４Ｙ、中間転写体スクイーズローラ５３Ｙに押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード５５Ｙ及び現像剤回収部５６Ｙから構成され、中間転写体４０に一次転写された現像剤から余剰なキャリア及び本来不要なカブリトナーを回収する機能を有する。現像剤回収部５６Ｙは、その下流側に配置されたマゼンタの像担持体スクイーズローラクリーニングブレード１４Ｍで回収されるキャリア液の回収機構も兼ねている。
【００４６】
次に本発明の実施の形態に係る定着装置９０のより詳細な構成について説明する。まず、定着装置９０に用いられる定着ローラについて説明する。図３は本発明の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図であり、図４は従来の定着ローラの断面構成を示す図である。なお、以下、定着ローラの断面構成を示す場合には、ローラ長手方向の一方の端部付近について示すこととする。なお、ローラ長手方向の他方の端部付近についても構成は同様である。また、定着ローラの断面構成を示す場合には、図４において示すＸの方向を「長手方向」とし、またＹに示す部分を「端縁」とし、またＺに示す部分を「端面」とする。
【００４７】
図３及び図４において、９００は定着ローラ、９０１は芯金、９０２は弾性層、９０３は弾性層端部、９０４は剥離層、９０５はコーティング部をそれぞれ示している。
【００４８】
なお、本実施形態の定着ローラ９００は、定着ニップを形成するための加熱ローラ、加圧ローラ、加熱兼加圧のためのローラ、加熱兼回転駆動力付与ローラ、加圧兼回転駆動力付与ローラ、加熱兼加圧兼回転駆動力付与ローラのいずれにも用いることができる。定着ニップは、２つのローラ間に形成され、所定圧力を記録媒体に加えると共に、トナー溶融に必要な温度まで加熱を行うことで、記録媒体上のトナーを融着させて永久化可視像を形成するものである。
【００４９】
図３に示すように本発明の実施の形態に係る定着ローラは外径Φ１５〜７０ｍｍ程度、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の金属製芯金９０１の外周にシリコンゴムやフッ素ゴムからなる弾性層９０２が形成されてなるものである。
【００５０】
弾性層９０２は厚さ１〜７ｍｍ程度に形成され、さらにその外周に離型層９０４として厚さ３０〜５０μｍのＰＦＡチューブが被覆されている。弾性層９０２の端面９０３にはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂コートが施されており、そのコート厚さは３０μｍ〜１００μｍである。定着ローラ９００の全長はプリンタもしくは印刷機の対応用紙幅によってことなるが、Ａ３サイズ対応の機種であれば全長３００〜３５０ｍｍ程度となる。また定着ローラ９００外径はΦ２５〜８０程度である。
【００５１】
以上のように、図４に示す従来の定着ローラにおいては、弾性層９０２の端面９０３には特別な処理が施されておらず、キャリアオイルが浸透し、弾性層９０２が膨潤することがあった。このような弾性層９０２の膨潤が発生するとローラ径が変化してしまい、このような定着ローラを用いた定着装置、画像形成装置では、画像形成プロセスにこのローラ径変化が影響し、画像ズレ、画質欠陥などが生じ画質が低下してしまっていた。
【００５２】
これに対して、本発明の定着ローラ９００においては、弾性層９０２の端面９０３にはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂コートが施されるので、弾性層端面（シリコンゴム）へのオイルの進入を防止し、かつ他のローラと接触する部分にＰＦＡチューブを採用することで離型層の耐磨耗性を確保した定着ローラを達成することができる。
【００５３】
また、このような定着ローラ９００を用いた定着装置、画像形成装置によれば、弾性層両端面のフッ素樹脂のコーティングによって弾性層へのキャリア進入を遮断することができるので、弾性層が膨潤し、ローラ径が変化してしまうことがない。したがって、ローラ径の変化に伴う画像形成プロセスへの悪影響を排除することができ、画質低下を防止することができる。
【００５４】
また、このような定着ローラ９００を用いた定着装置、画像形成装置によれば、フッ素樹脂のコーティングは弾性層両端面に用いるので、ニップ領域でコーティングが摩耗しやすい、ということがなく、ローラの耐磨耗性不足によって定着装置の寿命が短くなってしまう、という問題を解消することができる。
【００５５】
次に図３に示すものの実施例ついて説明する。
【００５６】
＜実施例１＞
実施例１においては、上記定着ローラ９００の弾性層端面９０３フッ素コートの有無による弾性層９０２の膨潤試験を行った。オイルにはシリコンオイルもしくは鉱物油を使用した。オイルを布に染み込ませ、その布を定着ローラ９００の表面に押し当てた状態でローラを回転させた。定着ローラ９００はローラ外周速度が２５０ｍｍ／ｓとなるよう回転させ、ローラ表面温度が１６０℃になるよう加熱した状態で実験を行った。この時、弾性層９０２には厚さ５ｍｍのシリコンゴム、端面コート材料としてＰＴＦＥを使用し、その厚さは５０μｍとした。
【００５７】
結果は、端面のＰＴＦＥコーティング施されていない場合、ローラ端面付近のローラ外径は７２時間後には０．２ｍｍ膨張した。これはゴム厚さが２％増したことに相当する。これに対して、本実施例である、端面にＰＴＦＥコーティングを施した場合には、ローラ端面付近のローラ外径は２００時間経っても０．０５ｍｍの膨張であった。この結果、端面にＰＴＦＥコートを施すことにより、弾性層端面９０３からのオイルによる膨潤を低減することができたことが確認できた。
【００５８】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図５は本発明の他の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図である。
【００５９】
本実施形態において、先の実施形態と同じ参照符号が付されている構成については同様のものを示している。本実施形態が先の実施形態と異なる点は、図５に示すようにＰＦＡチューブなどの剥離層９０４の端の部分が弾性層９０２より、長さＡはみ出すような寸法関係に設定されている。すなわち、剥離層９０４の長手方向は弾性層９０２の長手方向より長く設定されている。剥離層９０４の端の部分を弾性層９０２よりはみ出すようにしておき、弾性層９０２の端面９０３にＰＴＦＥなどのフッ素樹脂コートが施している。このような、ＰＦＡチューブ剥離層９０４が端面コーティング部９０５より外側に伸びていることで、コーティング部９０５とＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００６０】
次に図５に示すものの実施例ついて説明する。
【００６１】
＜実施例２＞
実施例２においては、図５に示すようなＰＦＡチューブ（剥離層９０４）が弾性層９０２端面より２〜３ｍｍ程度はみださせた定着ローラ９００を用いてローラの膨潤試験を行った。オイルにはシリコンオイルもしくは鉱物油を使用した。オイルを布に染み込ませ、その布を定着ローラ９００の表面に押し当てた状態で定着ローラ９００を回転させた。定着ローラ９００はローラ外周速度が１５０ｍｍ／ｓとなるよう回転させ、ローラ表面温度が１９０℃になるよう加熱した状態で実験を行った。この時、弾性層９０２には厚さ３ｍｍのフッ素ゴム、弾性層端面９０３コート材料としてＰＴＦＥを使用し、その厚さは１００μｍとした。
【００６２】
ＰＦＡチューブ（剥離層９０４）が弾性層端面９０３よりはみ出ていない場合、ローラ端面付近のローラ外径は３００時間後には０．０５ｍｍ膨張した。一方、ＰＦＡチューブ（剥離層９０４）が弾性層端面９０３よりはみ出ている場合、弾性層端面９０３付近のローラ外径は３００時間経っても変化を観察できなかった。この結果、ＰＦＡチューブを弾性層端面９０３よりはみ出させることでオイルが弾性層端面９０３に回りこむのを低減する効果があり、弾性層端面９０３からのオイルによる膨潤を低減することが確認できた。
【００６３】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図６は本発明の他の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図である。
【００６４】
本実施形態において、先の実施形態と同じ参照符号が付されている構成については同様のものを示している。本実施形態が先の実施形態と異なる点は、弾性層９０２にＰＦＡチューブ（剥離層９０４）を取り付けた後で、コーティング部９０５を施す前に、長さＢの端縁をブラスト処理する点にある。また、コーティング部９０５はこのブラスト処理部を覆うように施される。
【００６５】
このようなブラスト処理によれば、ＰＦＡチューブ（剥離層９０４）へのフッ素コーティングの接着性を向上させることができ、コーティング部９０５とＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００６６】
次に図６に示すものの実施例ついて説明する。
【００６７】
＜実施例３＞
実施例３においては、図６に示すようにＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の端面から約２０ｍｍの範囲をサンドブラスト処理を施し、その後弾性層端面９０３にＰＴＦＥコートを施しさらにＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の円周面にまでコート範囲が達している定着用ローラを用いて膨潤試験を行った。この時、ＰＴＦＥコート（コーティング部９０５）がＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の円周面に達している範囲は弾性層端面から約１０ｍｍであった。
【００６８】
前記と同じ要領で膨潤試験を行った結果、ＰＴＦＥコート（コーティング部９０５）がＰＦＡチューブ（剥離層９０４）の円周面に達している場合、ローラ端面付近のローラ外径は３００時間経っても変化を観察できなかった。この結果、ＰＴＦＥコート（コーティング部９０５）の範囲をＰＦＡチューブ円周面にまで広げることでオイルが弾性層端面９０３に回りこむのを低減する効果があり、弾性層端面９０３からのオイルによる膨潤を低減することが確認できた。
【００６９】
次に、以上のような本発明の定着ローラが用いられる定着装置の具体的な構成について説明する。図７は本発明の実施の形態に係る定着装置の断面構成を示す図である。図７において、９１は加圧ローラ、９２は加熱ローラ、９３はハロゲンランプ、９４は用紙剥離機構、９５は温度検出素子をそれぞれ示している。
【００７０】
本実施形態に係る定着装置９０は図７に示すように、前記本発明の定着ローラ９００を少なくとも１本使用している。本実施形態の定着装置は、ハロゲンランプ９３などの加熱源を備える加熱ローラ９２と、加熱ローラ９２側に向かって圧力を付与する加圧ローラ９１から構成されており、このうち加熱ローラ９２に本発明の定着ローラの構成が採用されている。定着装置では、加熱ローラ９２、加圧ローラ９１の２本のローラを圧接することにより定着ニップを形成しトナーを溶融定着するものである。
【００７１】
加熱ローラ９２はその外周が記録紙の印字面に接触する側に配置され、その芯金の内側にハロゲンランプ９３など加熱源が配置されている。加熱ローラ９２は厚さ０．５〜２ｍｍ、外径Φ１５〜７０ｍｍの金属製芯金９０１の外周にＰＦＡチューブなどの離型層９０４が設けられている。また芯金９０１と離型層９０４の間に弾性層９０２として厚さ１〜７ｍｍのシリコンゴム層が設けられている。
【００７２】
加圧ローラ９１は厚さ０．５〜２ｍｍ、外径φ１５〜７０ｍｍの金属製芯金の外周に弾性層として厚さ１〜７ｍｍのシリコンゴム層が設けられ、さらにその外周に離型層としてＰＦＡチューブが設けられている。加圧ローラ９１の芯金の内側にもハロゲンヒーターなどの加熱源が設けられるようにして、加圧ローラ９１側からの加熱も併用することができる。
【００７３】
加熱ローラ９２及び加圧ローラ９１の両ローラは荷重１５〜４０ｋｇｆ程度で互いに圧接されており、両ローラがなすニップ幅は概ね８〜１５ｍｍ程度である。加熱ローラ９２の外周、もしくは加圧ローラ９１外周はトナー溶融に必要となる所望の温度となるよう加熱源により加熱制御されており、その温度は概ね１３０〜１９０℃である。ローラの回転数は本定着装置を使用するプリンタもしくは印刷機などの画像形成装置の印字速度により異なる。
【００７４】
本発明の定着装置は、図３、５、６に示す定着ローラ９００を用いているので、弾性層の膨潤によるローラ径の変化を無くすことが可能となり、これにより速度変動による画像ズレ、ローラ長手方向のローラ径ムラ減少による搬送不良を低減することが可能となる。
【００７５】
次に、他の実施形態に係る定着装置について説明する。図８は本発明の実施の形態に係る定着装置の断面構成を示す図である。本実施形態において、先の実施形態と同じ参照符号が付されている構成については同様のものを示している。
【００７６】
本実施形態の定着装置９０では、加熱ローラ９２および加圧ローラ９１が上下に配置される。このような定着装置においては、オイルは自重により重力方向下方のローラに蓄積しやすい。このため、本実施形態では、重力方向下流の加圧ローラ９１に本発明の定着ローラ９００を用いることでローラの外径変化を抑えることが可能となり、結果として速度変動による画像ズレ、ローラ長手方向のローラ径ムラ減少による搬送不良を低減することを可能としている。
加熱ローラ９２の中心と加圧ローラ９１の中心を結ぶ線分が重力方向に対して０°〜６０°の範囲においてこの効果を確認することができた。
【００７７】
また、本実施形態の定着装置９０では、加熱ローラ９２および加圧ローラ９１のうち、弾性層の膜厚が厚い方の加圧ローラ９１に本発明の定着ローラ９００を用いている。一般的な定着ローラにおける膨潤試験を行った結果、弾性層の弾性層厚さが３ｍｍの時はその直径変化は０．１２ｍｍ、弾性層厚さが６ｍｍの時はその直径変化が０．２４ｍｍであることが確認できた。つまり膨潤量は弾性層厚さの約２％に相当し、弾性層厚さが厚くなるとローラ径の変化量も大きくなる。よって、定着装置９０の定着ニップを構成する２本ローラのうち、弾性層が厚いローラに対して本発明の定着ローラを用いることが効果的であり、結果として速度変動による画像ズレ、ローラ長手方向のローラ径ムラ減少による搬送不良を低減することが可能となる。
【００７８】
次に、他の実施形態に係る定着装置について説明する。図９は本発明の実施の形態に係る定着装置の装置概略構成を示す図である。図９において、９１は加圧ローラ、９２は加熱ローラ、９７は定着ローラギア、９８は上流ギアをそれぞれ示している。
【００７９】
定着装置９０を構成する２対のローラのうち少なくとも一方に駆動力を与えることでローラ対を回転させて記録媒体を担持搬送するが、本実施形態ではこの２つのローラのうち駆動力が付与される駆動ローラに本実施形態の定着ローラ９００を用いるようにしている。図９に示す例では、加熱ローラ９２が駆動ローラとして機能しており、この加熱ローラ９２に本実施形態の定着ローラ９００が用いられている。加熱ローラ９２は、上流ギア９８を介して、ローラ芯金に取り付けられる定着ローラギア９７で回転駆動力の伝達を受けるように構成されている。
【００８０】
画像形成装置においては、所望の搬送速度を得るためにローラを一定回転数で回転させる。この際、駆動ローラの外径の変化率がそのまま速度変化率となり、実験において膨潤により駆動ローラの径が２％変化した定着装置の用紙搬送速度は２％変化していることが確認できた。本実施形態では、定着装置の駆動ローラに本発明の定着ローラを用いることが効果的で、速度変動に起因する画像ズレ、用紙搬送不良を低減することが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の定着ローラによれば、端面のコーティングにより端面から弾性層（シリコンゴム）へのオイルの進入を防止し、かつ他のローラと接触する部分に離型層（ＰＦＡチューブ）を採用することで離型層の耐磨耗性を確保した定着ローラを達成することができる。
【００８２】
また、本発明の定着ローラによれば、離型層（ＰＦＡチューブ）が端面コーティング部より外側に伸びていることで、コーティング部と離型層（ＰＦＡチューブ）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００８３】
また、本発明の定着ローラによれば、離型層（ＰＦＡチューブ）へのフッ素コーティングの接着性を向上させるために、離型層（ＰＦＡチューブ）にはブラスト処理を施し、コーティング部と離型層（ＰＦＡチューブ）の隙間からのオイル進入を防ぐことができる。
【００８４】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、弾性層両端面のフッ素樹脂のコーティングによって弾性層へのキャリア進入を遮断することができるので、弾性層が膨潤し、ローラ径が変化してしまうことがない。したがって、ローラ径の変化に伴う画像形成プロセスへの悪影響を排除することができ、画質低下を防止することができる。
【００８５】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、フッ素樹脂のコーティングは弾性層両端面に用いるので、ニップ領域でコーティングが摩耗しやすい、ということがなく、ローラの耐磨耗性不足によって定着装置の寿命が短くなってしまう、という問題を解消することができる。
【００８６】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、シリコンオイルやキャリアオイルは自身の重さから重力方向下方のローラに溜まるので、重力方向下方に位置するローラは弾性層の膨潤が生じやすいが、重力方向下方のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、ローラの膨潤を防ぐことができる。
【００８７】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、弾性層の膨潤量（膨潤により厚さが変化する量）は弾性層の厚さに比例するが、弾性層が厚い方のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、膨潤を防ぐことができる。
【００８８】
また、本発明の定着装置、画像形成装置によれば、定着装置の用紙搬送速度は駆動ローラとなる側のローラの回転数と外径により決定されるが、駆動ローラとなる側のローラに本発明の定着ローラが用いられているので、駆動ローラとなる側のローラが膨潤しローラ外径が変化してしまうことによって用紙搬送速度が変化してしまい、画像ズレや画像欠陥、搬送不良を低減することができる。
【００８９】
なお、本明細書においては、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施の形態の構成を適宜組み合わせて構成された実施形態も本発明の範疇となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図である。
【図２】画像形成部及び現像ユニットの主要構成要素を示した断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図である。
【図４】従来の定着ローラの断面構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る定着ローラの断面構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る定着装置の断面構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る定着装置の断面構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る定着装置の装置概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ・・・像担持体、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ・・・帯電ローラ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ・・・露光ユニット、１３Ｙ・・・像担持体スクイーズローラ、１４Ｙ・・・像担持体スクイーズローラクリーニングブレード、１５Ｙ・・・現像剤回収部、１６Ｙ・・・潜像イレーサ、１７Ｙ・・・像担持体クリーニングブレード、１８Ｙ・・・現像剤回収部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ・・・現像ローラ、２１Ｙ・・・現像ローラクリーニングブレード、２２Ｙ・・・トナー圧縮ローラ、２３Ｙ・・・キャリア量調整ブレード、２４Ｙ・・・キャリア量調整ローラ、２５Ｙ・・・キャリア量調整エアナイフ、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ・・・現像ユニット、３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ・・・現像剤容器、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ・・・アニロックスローラ、３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ・・・現像剤容器、３３Ｙ・・・規制ブレード、３４Ｙ・・・供給ローラ、４０・・・中間転写体、４１・・・ベルト駆動ローラ、４２・・・テンションローラ、４５・・・現像剤回収部、４６・・・中間転写体クリーニングブレード、４７・・・現像剤回収部、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ・・・一次転写部、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ・・・一次転写バックアップローラ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ・・・中間転写体スクイーズユニット、５３Ｙ・・・中間転写体スクイーズローラ、５４Ｙ・・・中間転写体スクイーズバックアップローラ、５５Ｙ・・・中間転写体スクイーズローラクリーニングブレード、５６Ｙ・・・現像剤回収部、６０・・・二次転写ユニット、６１・・・二次転写ローラ、６２・・・二次転写ローラクリーニングブレード、６３・・・現像剤回収部、９０・・・定着装置、９１・・・加圧ローラ、９２・・・加熱ローラ、９３・・・ハロゲンランプ、９４・・・用紙剥離機構、９５・・・温度検出素子、９７・・・定着ローラギア、９８・・・上流ギア、９００・・・定着ローラ、９０１・・・芯金、９０２・・・弾性層、９０３・・・弾性層端面、９０４・・・剥離層、９０５・・・コーティング部
【図１】
2009098473.tif 000003
【図２】
2009098473.tif 000004
【図３】
2009098473.tif 000005
【図４】
2009098473.tif 000006
【図５】
2009098473.tif 000007
【図６】
2009098473.tif 000008
【図７】
2009098473.tif 000009
【図８】
2009098473.tif 000010
【図９】
2009098473.tif 000011