JP6740044B2 - 導電性弾性部材及び画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像加熱装置に用いられる導電性弾性部材及び画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機能機等の画像形成装置において定着装置等として用いられ得る。

従来、上記のような画像形成装置においては、画像形成プロセス手段部にて目的の画像情報に対応するように記録材（以下、用紙又は紙と記す）に形成担持させた未定着トナー画像を加熱定着させる定着装置としてフィルム加熱方式の装置が実用化されている。

この定着装置は、ヒータ（加熱体）に加熱部材としての定着フィルム（以下、フィルムと記す）を加圧部材で押圧密着させて走行させる。そして、フィルムを挟んでヒータと加圧部材とで形成される圧接ニップ部（定着ニップ部）に用紙を導入してフィルムに密着させ、フィルムと一緒に定着ニップ部を通過させる。これにより、ヒータの熱をフィルムを介して用紙に与えて未定着トナー画像を用紙面に加熱定着させるものである。

フィルム加熱方式の定着装置においては特に乾燥した電気抵抗の高い用紙を通紙した際に、用紙とフィルムの摩擦によりフィルム表面がトナーの帯電極性とは逆極性に帯電してしまうことがある。このときトナー像を担持した用紙を通紙すると、用紙のトナーに対する静電的な保持力が低下するため、未定着トナーがフィルム側へ転移する現象（静電オフセット）が発生することがある。

この静電オフセットを防止するために、特許文献１には、フィルムの一部に導電面を露出させ、駆動回転体としての加圧ローラの芯金上に設けた導電性弾性体（導電性弾性部材）とフィルムと加圧ローラとの圧接ニップ部で接触させる。そして芯金をアースに落とすことによってフィルムの表面が帯電することを防止する構成が開示されている。

特開平６−２０２５０９号公報

近年、画像形成装置の小型化が望まれている。しかし、前述のような定着装置においては、加圧ローラの弾性層と導電性弾性体は同一の芯金上に配置されていることから、更なる小型化、省エネ化を図るために加圧ローラの外径を小さくすると、以下のような問題が生じる。

即ち、加圧ローラの外径を小径化するに当たっては、加圧ローラの弾性層の硬度を低硬度化することによって必要なニップ幅が得られるよう調整するのは比較的容易である。しかしながら、導電性弾性体がソリッドの場合、導電性を持たせるための導電フィラーの量、強度の観点で調整されているため、低硬度化は容易ではない。

加圧ローラの硬度に対して、導電性弾性体の硬度が高い状態で加熱部材側に押圧密着させると、長手方向に不均一な当接状態となり、導電性弾性体を装着した側の近傍においてのニップ部分における当接圧力が不足するため、定着不良の原因となってしまう。

一方で、導電性弾性体として導電性スポンジゴム等の発泡体を使用し、その発泡径を調整することによって硬度を下げることは可能であるが、ソリッドの導電性弾性体に対して以下の点で及ばない。

まず、加圧ローラの芯金に固定する際に、ソリッドの導電性弾性体の場合は、導電性弾性体の設置部の芯金外径と導電性弾性体の内径を最適化して締めしろを設定することによって、固定することができる。しかし、一方で、導電性スポンジゴム等の発泡体では固定するための締め付け力が足りない為、芯金との固定のためには接着が必要になる。この時、導電性を確保したうえでの固定が必要である為、導電接着材が必要になり、コストアップにつながってしまう。

また、導電性を確保、維持するのがこの部材の機能であるが、発泡体にしてしまうと隣接部材への接触、導電性の維持は発泡セルの壁部分のみになってしまうので導通不良が発生しやすくなってしまう。

さらに発泡材料は塑性歪み（セット）が生じやすいため、定着ニップ部で圧接された状態で長時間放置され続けるとニップ部分が真円状に戻りにくく、導通不良の原因となる。

本発明の目的は、上記に述べた問題点を解決し、この種の画像加熱装置において更なる小型化、省エネ化と共に、画像不良のない安定した定着性の確保することが可能な導電性弾性部材及び画像加熱装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る導電性弾性部材の代表的な構成は、少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、画像を担持した記録材を加熱する回転体と、芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間に前記記録材を挟持搬送するニップ部を形成する弾性ローラを有する画像形成装置において前記芯金に嵌着されて用いられ前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材であって、環状面に厚さ方向に平行かつ環状面の周方向に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、画像を担持した記録材を加熱する回転体と、芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間にニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部にてトナー像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、前記回転体は少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、前記芯金には前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材を有し、前記導電性弾性部材には環状面に厚さ方向に平行かつ環状面の周方向に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、装置の小型化、省エネ化と共に、画像不良がなく安定した定着性の確保することが可能である。

実施例１における定着装置の加圧ローラと導電ゴム輪の構成説明図 実施例１における定着装置の正面模式図 同装置の切り欠き正面模式図 図３の（４）−（４）線矢視の拡大横断面模式図 フィルムの層構成説明図 画像形成装置の一例の構成模式図 比較例の導電ゴム輪の構成説明図 実施例における導電ゴム輪の変形状態を示した図 比較例における導電ゴム輪の変形状態を示した図 実施例と比較例における導電ゴム輪の変位と応力の関係を示した図 導電ゴム輪にかかる応力の違いによって生じる当接状態の違いを示した図

《実施例１》
［画像形成装置］
図６は本発明に係る画像加熱装置を定着装置１１３として搭載した画像形成装置１００の一例の構成模式図である。この画像形成装置１００は電子写真記録技術を用いたモノクロのレーザプリンタである。

当該画像形成装置１００において、記録材（以下、用紙と記す）Ｓにトナー像を形成する画像形成部１０１は、矢印の方向に回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１０２を有する。更に、画像形成部１０１は、ドラム１０２の周囲にドラム回転方向に沿って順に配設された、ドラム１０２に作用する電子写真プロセス機器としての、帯電器１０３、レーザスキャナ１０４、現像器１０５、転写ローラ１０６、ドラムクリーナー１０７を有する。レーザスキャナ１０４はレーザ光Ｌをドラム１０２に照射する露光装置である。

この画像形成部１０１のドラム１０２に対するトナー像の電子写真形成原理・動作は周知であるからその説明は割愛する。

カセット１０８に積載されて収容されている用紙Ｓが所定の制御タイミングで駆動される給紙ローラ１０９により１枚分離給送され、搬送路１１０を通ってドラム１０２と転写ローラ１０６との当接部である転写ニップ部１１１に搬送される。この転写ニップ部１１１でドラム１０２側からトナー像が転写された用紙Ｓが搬送路１１２を通って定着装置１１３に搬送されてトナー像の加熱定着を受ける。定着装置１１３を出た画像形成済みの用紙Ｓは搬送路１１４を通って搬送ローラ１１５によって排出トレー１１６に排出される。Ａは用紙搬送方向（記録材搬送方向）である。

［定着装置］
以下で説明する定着装置１１３に関して、正面側とは用紙Ｓの入口側、背面側とは用紙Ｐの出口側である。左右とは装置１１３を正面側からみて左又は右である。本実施例においては右側を一端側（駆動側）、左側を他端側（非駆動側）とする。上流側と下流側は用紙搬送方向Ａにおいて上流側と下流側である。また、加圧ローラの軸線方向或いはこれに平行な方向を長手方向とし、これに直交する方向を短手方向とする。

本実施例の定着装置１１３は、立ち上げ時間の短縮や低消費電力化を目的としたフィルム（ベルト）加熱方式の画像加熱装置（ＯＭＦ：オンデマンド定着器）である。図２は本実施例の定着装置１１３の正面模式図、図３は同装置１１３の切り欠き正面模式図、図４は図３の（４）−（４）線矢視の拡大横断面模式図である。

この定着装置１１３は、大別して、フィルムユニット（ベルトユニット）１２０と、弾性を有する駆動回転体としての加圧ローラ１３０と、これらを収容している装置枠体（シャーシ、ハウジング）１４０を有する。

フィルムユニット１２０は内部アセンブリ（内部部材）に対してルーズに外嵌されている、可撓性を有する無端状（円筒形状）の回転可能なベルトである定着フィルム（以下、フィルムと記す）１２１を有する。フィルム１２１の内部には、加熱部材としての加熱ヒータ（以下、ヒータと記す）１２２、ヒータ１２２を保持する保持部材であるヒータホルダー（以下、ホルダーと記す）１２３、ホルダー１２３を支持するステー１２４が内部アセンブリとして配設されている。

ヒータ１２２、ホルダー１２３、ステー１２４は何れも長さがフィルム１２１の幅（長さ）よりも長い部材であり、一端側と他端側がそれぞれフィルム１２１の両端部から外方に突出している。そして、ステー１２４の一端側と他端側の外方突出部１２４ａに対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材１２５Ｒ・１２５Ｌが嵌着されている。フランジ部材１２５Ｒ・１２５Ｌはそれぞれ左右対称形状の耐熱樹脂製のモールド成形品である。

フィルム１２１はステー１２４の両端部にそれぞれ嵌着されたフランジ部材１２５Ｒ・１２５Ｌの対向するフランジ面（鍔座）１２５ａ・１２５ａによって幅方向への移動が規制されて内部アセンブリ１２２〜１２４の外側にルーズに外嵌されている。

（１）フィルム
本実施例における可撓性を有するフィルム１２１は自由状態においては自身の弾発性によりほぼ円筒形状（筒状）を呈し、外径が２０ｍｍであり、厚み方向に多層構成となっている。図５はこのフィルム１２１の層構成模式図である。層構成としては、フィルム１２１の強度を保つための円筒状の基層１２１ａと、この基層１２１ａの外周面に配設された導電プライマ層１２１ｂと、更にその外側に配設された、フィルム表面への汚れ付着低減のための離型層１２１ｃと、からなる。

基層２１ａの材質は、ヒータ１２２の熱を受けるため耐熱性が必要であり、またヒータ１２２と摺動するため強度も必要である。そのため、ＳＵＳ（Stainless Used Steel：ステンレス鋼）やニッケルなどの金属やポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。金属は樹脂に比べると強度があるため薄肉化でき、また熱伝導率も高いため、ヒータ１２２の熱をフィルム２１の表面へ伝達しやすい。一方、樹脂は金属に比べると比重が小さいため熱容量が小さく温まりやすい利点がある。また樹脂は塗工成型により薄肉のフィルムが成型できるため安価に成型できる。

本実施例では、フィルム１２１の基層１２１ａの材質としてポリイミド樹脂を用い、熱伝導率と強度を向上させるためカーボン系のフィラーを添加して用いた。基層１２１ａの厚さは薄いほどヒータ１２２の熱をフィルム１２１の表面に伝達しやすいが強度が低下するため２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。

導電プライマ層１２１ｂは、ポリイミド樹脂やフッ素樹脂からなり、カーボン等が添加されて低抵抗化されている。定着装置１１３への通紙時には、フィルム１２１の他端側に環状に配設されている、導電プライマ層１２１ｂの露出部である導電層露出部１２１ｄが加圧ローラ１３０の側に配設されている導電性弾性体である環状の導電ゴム輪１３５を介して接地する。これによりフィルム１２１の電位を安定させている。これについては後述する。

離型層１２１ｃの材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂を用いると好ましい。本実施例ではフッ素樹脂の中でも離型性と耐熱性に優れるＰＦＡを用い、導電材が分散され、中抵抗化されている。

離型層１２１ｃは、チューブを被覆させたものでも良いが、表面を塗料でコートしたものでも良く、本実施例では、薄肉成型に優れるコートにより離型層１２１ｃを成型した。離型層１２１ｃは薄いほどヒータ１２２の熱をフィルム１２１の表面に伝達しやすいが、薄すぎると耐久性が低化するため、５μｍ〜３０μｍ程度が好ましく、本実施例では１０μｍとした。

導電ゴム輪１３５が導電プライマ層１２１ｂと接触して導通をとるために、フィルム１２１の他端側の長手端部５ｍｍ幅は離型層１２１ｃが成形されておらず、フィルム周方向に導電プライマ層１２１ｂが環状に露出した導電層露出部１２１ｄを形成している。

（２）ヒータ
本実施例のヒータ１２２はフィルム加熱方式の加熱装置で用いられる一般的なヒータであり、セラミックス製の基板上に抵抗発熱体を直列に設けたものを用いている。

より具体的には、ヒータ１２２は、アルミナや窒化アルミニウムなどの良熱伝導性の耐熱絶縁基板を有している。この基板の表面にスクリーン印刷などにより塗工された例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）などの電気抵抗材料からなる厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍの電気抵抗層を有している。また、この電気抵抗層の上にコートされたガラスやフッ素樹脂などからなる保護層を有している。このヒータ１２２は裏面には温度検知手段としてのサーミスタ１２６が配置されている。

ヒータ１２２は制御部（制御回路部：ＣＰＵ）１５０で制御される通電制御手段としてのトライアック１５１から電気的コネクタ（不図示）を介して電力供給を受けて抵抗発熱体の所定の有効全長領域が急峻に発熱する。このヒータ１２２の温度がサーミスタ１２６の出力信号（温度検知信号）としてＡ／Ｄ変換器１５２を通して制御部１５０に送られる。

制御部１５０は、温度検知信号に基づいて、トライアック１５１によりヒータ１２２に通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、ヒータ１２２の温度制御を行う。所定の設定温度（目標温度）より低い場合にはヒータ１２２を昇温させ、設定温度より高い場合にはヒータ１２２を降温させるようにトライアック１５１を制御し、ヒータ１２２を設定温度に保っている。

（３）ホルダーとステー
ホルダー１２３は、ヒータ１２２の熱を奪い難いように低熱容量の材料が好ましく、本実施例では耐熱性樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いた。ホルダー１２３は強度を持たせるために鉄製のステー１２４でヒータ１２２とは反対側から支えられている。

（４）加圧ローラ
加圧ローラ１３０は、芯金１３１とこの芯金１３１の外回りに同心一体にローラ状に設けられた耐熱性の弾性層１３２、さらに弾性層１３２の上に形成された離型層１３３により構成されている。

芯金１３１はφ８．５ｍｍのＳＵＳ等の金属である。弾性層１３２は絶縁性のシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいは耐熱ゴムを発泡して形成した弾性体である。弾性層１３２はスポンジゴム層、発泡ゴム層などの微細な空孔を持つスポンジ状の弾性材料にて形成できる。

そして弾性層１３２の外周にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂による離型層１３３が形成されている。本実施例では加圧ローラ１３０として弾性ローラ部の外径１４．０ｍｍ、硬度４０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ ６００ｇ荷重）とした弾性加圧ローラを用いている。

加圧ローラ１３０の芯金１３１の一端側には同心一体に駆動ギア１３４が配設されている。また、芯金１３１の他端側には弾性ローラ部に隣接させて導電性弾性体（導電性弾性部材）である環状の導電ゴム輪１３５が嵌着されている。この導電ゴム輪１３５については後述する。

（５）加圧構成
フィルムユニット１２０と加圧ローラ１３０は互いに平行配列されてそれぞれ装置筐体１４０の一端側と他端側の側板１４１Ｌ・１４１Ｒ間に配設されている。フィルムユニット１２０は一端側と他端側のフランジ部材１２５Ｒ・１２５Ｌがそれぞれ側板１４１Ｌ・１４１Ｒに対して所定に位置決めされ固定して支持されている。従って、フィルムユニット２０の内部アセンブリであるヒータ１２２・ホルダー１２３・ステー１２４も側板１４１Ｌ・１４１Ｒ間に固定されて支持されている。

加圧ローラ１３０は芯金１３１の一端側と他端側がそれぞれ軸受部材１４２を介して側板１４１Ｌ・１４１Ｒに対して回転可能に支持されている。フィルムユニット１２０のヒータ１２２はフィルム１２１を介して加圧ローラ１３０と対向している。一端側と他端側の軸受部材１４２はそれぞれの側の側板１４１Ｒ・１４１Ｌに形成されているガイドスリット部１４２ａ・１４２ａに係合している。

ガイドスリット部１４２ａ・１４２ａはそれぞれ軸受部材１４２をフィルムユニット１２０に近づく方向と遠のく方向とにスライド案内する。従って、加圧ローラ１３０は全体に側板１４１Ｌ・１４１Ｒ間においてガイドスリット部１４２ａ・１４２ａに沿ってフィルムユニット１２０に対して近づく方向と遠のく方向とに移動可能な自由度を有する。

そして、一端側の軸受部材１４２と装置枠体１４０の一端側のバネ受け座１４３Ｒとの間に加圧バネ１４４Ｒが縮設されている。同様に、他端側の軸受部材１４２と装置枠体１４０の他端側のバネ受け座１４３Ｌとの間に加圧バネ１４４Ｌが縮設されている。

上記の加圧バネ１４４Ｒ・１４４Ｌの縮設反力により一端側と他端側の軸受部材１４２にはそれぞれ所定の同等の押圧力が作用している。これにより、加圧ローラ１３０がフィルムユニット１２０に対して付勢されて加圧ローラ１３０が弾性層１３２の弾性に抗してフィルム１２１を介してヒータ１２２に所定の加圧力をもって圧接する。そのため、図４のように、フィルム１２１と加圧ローラ１３０との間に用紙搬送方向Ａに関して所定幅の定着ニップ部Ｂが形成される。

本実施例の定着装置１１３においては、ヒータ１２１、或いはヒータ１２１とホルダー１２３がフィルム１２１の内面に当接するバックアップ部材として機能している。

（６）定着動作
加圧ローラ１３０のギア１３４に制御部１５０で制御されるモータ１５３の駆動力が駆動伝達部を介して伝達されることで、加圧ローラ１３０が駆動回転体として図４において矢印Ｒ１３０の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ１３０の回転により定着ニップ部Ｂにおける加圧ローラ１３０との摩擦力でフィルム１２１に回転力が作用する。これにより、フィルム１２１はその内面がヒータ１２１の面に密着して摺動しながら矢印Ｒ１２１の方向に加圧ローラ１３０の回転周速度にほぼ対応し周速度で従動回転する。

一方、ヒータ１２２は制御部１５０で制御されるトライアック１５１から電力供給を受けて急峻に発熱する。このヒータ１２２の温度がサーミスタ１２６で検知され、検知温度情報が制御部１５０に入力する。制御部１５０は入力する検知温度情報に応じてトライアック１５１からヒータ１２２に流す電流を適切に制御することで、ヒータ１２２の温度を所定の温度に立ち上げてその温度が維持されるように温調する。

このように、加圧ローラ１３０が回転駆動され、これに伴いフィルム１２１が従動して回転し、ヒータ１２２が所定の温度に温調された状態において、転写ニップ部１１１側から未定着のトナー像ｔを担持した用紙Ｓが定着ニップ部Ｂに導入される。用紙Ｓはトナー像ｔの担持面がフィルム１２１に対面するように定着ニップ部Ｂに導入されて挟持搬送されていく。これにより、用紙上の未定着のトナー像ｔは加熱加圧されて固着画像として定着される。定着ニップ部Ｂを通過した用紙Ｓはフィルム１２１の表面から曲率分離して定着装置１１３から排出搬送されていく。

なお、本実施例における画像形成装置１００や定着装置１１３において、大小各種幅サイズの用紙Ｓの搬送は用紙幅中心の所謂中央基準でなされる。用紙の幅方向一端側を基準とする所謂片側基準で用紙搬送を行う装置構成であってもよい。図２、図３において、Ｗｍａｘは装置に使用可能な最大幅サイズの用紙の通紙（通過）領域幅である。

（７）フィルム表面を接地するための構成
前記のように、フィルム１２１の他端側には導電プライマ層１２１ｂの露出部である導電層露出部（導電面）１２１ｄがフィルム周方向に環状に配設されている。加圧ローラ１３０の側にはフィルム１２１の導電層露出部１２１ｄに対応位置する部分に導電層露出部１２１ｄに接する導電性弾性体（導電性弾性部材）である環状（リング状、ドーナツ状）の導電ゴム輪１３５が配設されている。

そして、フィルム１２１側の導電層露出部１２１ｄを加圧ローラ１３０側の導電ゴム輪１３５を介して接地させている。これにより、特に乾燥した電気抵抗の高い用紙を通紙した際においても、用紙Ｓとフィルム１２１の摩擦によるフィルム表面の帯電を抑制してフィルム電位が安定化される。

図１の（ａ）は芯金１３１に本実施例の導電ゴム輪１３５が設置された加圧ローラ１３０の正面図、（ｂ）は導電ゴム輪１３５の単体の構成模式図である。

本実施例において、加圧ローラ１３０の弾性ローラ部の外径Ｄ１３０は自由状態（無負荷状態）において１４．０ｍｍである。芯金１３１の外径Ｄ１３１は８．５ｍｍである。導電ゴム輪１３５は芯金１３１の他端側において弾性ローラ部に隣接させて芯金１３１に対して嵌着されている。導電ゴム輪１３５は、シリコーンゴムにカーボンブラックを混合させる事により抵抗調整されたソリッドの導電性シリコーンゴムであり、導電弾性部材の硬度は２３°（ＪＩＳ−Ａ）である。

この導電ゴム輪１３５の円筒外周面にはローレット形状（凹凸形状）１３５ａが形成されている。また、外径Ｄ１３５は１３．８ｍｍ、内穴部１３５ｂの径（内径）Ｅ１３５は７ｍｍ、幅Ｆ１３５は３ｍｍとしてある。また、導電ゴム輪１３５の外径と内径の間の環状面(リング状の胴部)には厚さ方向に平行かつ環状面の周方向に複数の貫通穴（肉抜き穴）１３５ｃが設けられている。換言すると、導電ゴム輪１３５の環状面には装着する芯金１３１の長手方向と平行になる方向かつ芯金１３１の周方向に複数の貫通穴（肉抜き穴）１３５ｃを設けている。

導電ゴム輪１３５は芯金１３１に対して内穴部１３５ｂを外嵌することで装着される。この場合、導電ゴム輪１３５の内径Ｅ１３５は７ｍｍであり、芯金１３１の外径Ｄ１３１は８．５ｍｍである。従って、導電ゴム輪１３５はこの導電ゴム輪１３５を設置する芯金１３１の外径Ｄ１３１である８．５ｍｍに対して１．５ｍｍの締めしろを以って芯金１３１に対して外嵌して装着される。

これにより、導電ゴム輪１３５は芯金１３１に対して導通が確保されると共に、芯金１３１の長手方向にずれることなく芯金１３１の回転と共に導電ゴム輪１３５も回転するように固定されるようになっている。即ち、導電ゴム輪１３５は芯金１３１と連れ回り可能である。ここで、導電ゴム輪１３５は加圧ローラ１３０の弾性ローラ部の端面に対して接して装着されていても、離れて装着されていても、効果に影響はない。

前述のように、加圧機構により加圧ローラ３０がフィルムユニット２０に対して加圧され、フィルム１２１と加圧ローラ１３０との間に弾性層１３２の弾性に抗して所定幅の定着ニップ部Ｂが形成される。この際には、フィルム１２１の導電層露出部１２１ｄに対向する位置で導電ゴム輪１３５も弾性に抗して圧縮変形し、導電層露出部１２１ｄと導電ゴム輪１３５との間にニップ（以下、導電ニップ部とする）Ｃ（図２、図３）を形成する。

導電ニップ部Ｃにおいて圧縮された導電ゴム輪１３５の弾性により、導電層露出部１２１ｄと導電ゴム輪１３５は一定の応力で接触し、両者の間に電気的導通が確保される。さらに導電ゴム輪１３５は、金属製の加圧ローラ芯金１３１、ダイオード（整流子）１５４、保安抵抗１５５を介して電気的に接地１５６されている。

本実施例で用いているトナーはネガ帯電性トナーであり、フィルム１２１の表面がプラスに帯電してしまうと静電気力により静電オフセットが発生しやすくなる。そこで、フィルム表面からトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を逃がすようダイオード１５４を配置している。このようにフィルム１２１は、導電層露出部１２１ｄ、導電ゴム輪１３５、芯金１３１、ダイオード１５４、抵抗１５５を介して接地１５６されることによって、トナーの帯電極性とは逆極性の電荷が蓄積することを防止している。

この時、導電層露出部１２１ｄと芯金１３１間の抵抗値が１ＭΩを超えてしまうと、低温低湿環境下において、該環境下にて放置されていた高抵抗化した用紙Ｓを連続通紙した際にフィルム１２１に蓄積する電荷を除くことができない。そのために、静電オフセットが発生し始めることが分かっている。そこで、フィルム１２１と加圧ローラ１３０との圧接による定着ニップ部Ｂの形成時に導電層露出部１１４ｄと芯金１３１間の抵抗値が１ＭΩ以下になるように維持する必要がある。

（８）実験例１
表１に本実施例の構成と共に比較検討を行なった比較例としての定着装置構成の内容を示す。本実施例の構成は、加圧ローラ１３０として弾性ローラ部の外径Ｄ１３０がφ１４ｍｍの加圧ローラを用い、導電ゴム輪１３５として図１の（ｂ）に示した貫通穴１３５ｃのある導電ゴム輪を用い、これを芯金１３１に装着したものである。

一方、比較例として検討した構成は、加圧ローラとして弾性ローラ部の外径Ｄ１３０が同じくφ１４ｍｍの加圧ローラを用い、導電ゴム輪としては、図７のように、貫通穴のない導電ゴム輪１３５Ａを装着したものである。図７の導電ゴム輪１３５Ａは図１の（ｂ）に示した導電ゴム輪１３５との対比において貫通穴１３５ｃが無いだけで他の構成は同じである。

本実施例の定着装置構成と比較例の定着装置構成は定着ニップ部Ｂの用紙搬送方向Ａに関する幅が共に６ｍｍになるよう、加圧ローラ１３０がフィルム１２１側に対して加圧されている。

本実施例の導電ゴム輪１３５は貫通穴１３５ｃを設けることによって、その貫通穴１３５ｃが応力を吸収することで導電ニップ部Ｃを安定して形成でき、オフセットを防止すると共に定着不良が発生しにくいものとなっている。

図８は本実施例の貫通穴１３５ｃを設けた導電ゴム輪１３５に上面から荷重をかけて圧縮変形させた際の状態を示した説明図である。本実施例の導電ゴム輪１３５は圧縮変形させることにより（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように変形し、荷重に伴って貫通穴１３５ｃがつぶれるように変形する。

図９は比較例（図７）の貫通穴のない導電ゴム輪１３５Ａに上面から荷重をかけて圧縮変形させた際の状態を示した説明図である。比較例の導電ゴム輪１３５Ａは荷重に応じて（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）のように変形する。

この時の本実施例の導電ゴム輪１３５と比較例の導電ゴム輪１３５Ａについて、変位に対する応力の変化を示したのが図１０である。図１０の横軸の変位に各水準に付した符号（ａ）〜（ｆ）は、図８、図９で示した導電ゴム輪を圧縮変形させた場合の状態を示した符号と対応している。

本実施例の導電ゴム輪１３５は、荷重をかけて（ａ）→（ｂ）→（ｃ）と変位を大きくした際に貫通穴１３５ｃがつぶれることによりその応力を吸収するため、変位に対する応力の変化が小さくなる領域があることが特徴である。

以下に、本実施例の導電ゴム輪１３５についての効果の確認を行なった実験について説明する。表１に示した定着装置構成について、低温低湿（温度：１５℃、湿度：１０％）環境下において定着性と静電オフセットについて評価を行なった。評価用紙はこの低温低湿環境下に２日放置したXerox Vitality Multipurpose Paper（Ｌｅｔｔｅｒサイズ、２０ｌｂ）紙を用いた。

１）定着性は、定着用評価画像として５ｍｍ角のハーフトーン画像を上記用紙に連続で１００枚印字して行った。印字後、１００枚の中から１〜３枚目と１００枚目のサンプルについて抜き出し、１０ｇ／ｃｍ²の荷重をかけて不織布で擦る前と擦った後の反射濃度を反射濃度計（商品名：ＲＤ９１８；グレタグマクベス社製）で測定した。不織布で擦る前と擦った後の反射濃度の差が１０％より大きくなると実用上問題が生じるため、１０％以下を○、１０％を超えた場合を×とした。

２）静電オフセットは、オフセットが発生しやすい６００ｄｐｉの孤立１ｄｏｔが紙の先端５ｍｍから２０ｍｍに印字されるハーフトーン画像を評価画像とした。上記と同じくXerox Vitality Multipurpose Paper（Ｌｅｔｔｅｒサイズ、２０ｌｂ）紙で連続で１００枚印字したうえで、その中から１〜３枚目と１００枚目のサンプルを抜き出し、評価した。紙の先端から２０ｍｍ以降のべた白紙面上に、オフセットトナーによる汚れが発生していない場合を○、発生している場合を×とした。

導電ゴム輪１３５（１３５Ａ）の外径Ｄ１３５については、加圧ローラ１３０の弾性ローラ部の外径Ｄ１３０に対して適宜調整可能なものであるので、各定着装置構成に対して導電ゴム輪１３５（１３５Ａ）の外径Ｄ１３５を振って評価を行なった。

この導電ゴム輪１３５（１３５Ａ）の外径Ｄ１３５が、定着性に影響する理由は以下の理由による。

図２、図３に示すように、加圧ローラ１３０の弾性層１３２と導電ゴム輪１３５は同一の芯金１３１上に形成、装着されたうえで、加圧ローラ１３０はフィルム１２１側に加圧され、用紙搬送方向Ａに関して６ｍｍ幅の定着ニップ部Ｂを形成している。そのため導電ゴム輪１３５の外径Ｄ１３５が加圧ローラ１３０の弾性ローラ部の外径Ｄ１３０に対して相対的に大きい場合は、導電ゴム輪１３５にかかる応力が大きくなる。この場合、相対的に加圧ローラ１３０の弾性ローラ部にかかる圧力が減ってしまうため、定着ニップ部Ｂにおける定着に必要な加圧力が不足して、定着性の低下を招くものである。

また、導電ゴム輪１３５の外径Ｄ１３５が、静電オフセットに影響する理由は以下の理由による。

静電オフセットを防止するためには、導電ニップ部Ｃにおいて、導電ゴム輪１３５とフィルム１２１の導電層露出部１２１ｄが一定以上の当接圧を維持していることが必要である。しかし、導電ゴム輪１３５の外径Ｄ１３５が加圧ローラ１３０の弾性ローラ部の外径Ｄ１３０に対して相対的に小さい場合は、導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとの当接圧が低くなりすぎるあるいは当接しない状態となる。この場合、導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとの導通が確保できなくなり、フィルム１２１に電荷が蓄積するため、静電オフセットが発生してしまうものである。

さらに、連続通紙の１枚目と１００枚目でこれら定着性と静電オフセットの評価を行うのは以下の理由による。加圧ローラ１３０の弾性ローラ部は定着動作時に加熱されるため熱膨張によってその外径が大きくなり、およそ１００枚連続通紙によって外径の熱膨張は飽和する。これに対して、導電ゴム輪１３５の当接する導電ニップ部Ｃの位置においてはヒータ１２２上に電気抵抗層を設けられていないので、導電ゴム輪１３５の熱膨張はわずかである。

この加圧ローラ１３０の外径Ｄ１３０と導電ゴム輪１３５の外径Ｄ１３５の相対関係が、連続通紙による加圧ローラ１３０の加熱に伴い変化する為、上に述べた理由により、定着性と静電オフセットの結果が変化するものである。定着装置としては印字枚数によらず良好な定着性と静電オフセットの発生しない状態でことが必要であり、この確認のために連続通紙の１〜３枚目と１００枚目での評価を行なった。

以上説明した、本実施例と比較例の導電ゴム輪についての効果確認実験の結果を表２に示す。

この結果説明については、導電ゴム輪１３５にかかる応力の違いによって生じる３つの当接状態の図１１に示す模式図を以って説明する。

図１１における「状態Ａ」は、静電オフセットが発生する時の状態例を模式的に示した図であり、導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとが当接していない状態である。このように、導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとが当接していない、あるいはその当接圧が弱い場合には、フィルム１２１に蓄積する電荷を除くことができないので、静電オフセットが発生する。

「状態Ｂ」は導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとが適切な当接圧を以って当接している状態である。この時は、問題は発生しない。

「状態Ｃ」は、定着性の評価結果が×となる時の状態例を模式的に示した図であり、導電ゴム輪１３５と導電層露出部１２１ｄとの当接圧が高すぎる状態である。この場合、加圧ローラ１３０の弾性ローラ部とフィルムと間の定着ニップ部Ｂの圧力が不足する、さらには加圧ローラ１３０とフィルム１２１との間にすきまを生じさせることとなる。そのため定着不良が発生する。

（本実施例の結果）
導電ゴム輪１３５に貫通穴１３５ｃを設けた本実施例では加圧ローラ１３０の外径Ｄ１３０：１４ｍｍに対して、導電ゴム輪１３５の外径Ｄ１３５を１３．６〜１４．０ｍｍに設定する。これにより、良好な定着性と静電オフセットの発生のない状態を両立することができた。加圧ローラ１３０は外径Ｄ１３０が１４ｍｍであるが定着ニップ部Ｂを形成するために圧縮変形させると、およそ実質１３．４ｍｍの外径に相当する径まで変形する。

本実施例の導電ゴム輪１３５を用いてその径Ｄ１３５を１３．６〜１４．０ｍｍに設定すると、１枚目から１００枚目まで通紙しても図１１の「状態Ｂ」の状態が維持されていたので、問題は発生しなかった。

（比較例の結果）
比較例の導電ゴム輪１３５Ａにおいて、例えば外径１３．２ｍｍの導電ゴム輪を使用した場合は、１〜３枚目については問題がないものの、１００枚目で静電オフセットが発生した。これは１枚目の定着時には図１１の「状態Ｂ」の状態になっていたものの、１００枚目定着時には加圧ローラ１３０の外径が熱膨張により大きくなったためである。つまり導電ゴム輪１３５Ａの外径Ｄ１３５が加圧ローラ１３０の外径Ｄ１３０に対して相対的に小さい図１１の「状態Ａ」の状態になったためである。

また、例えば外径Ｄ１３５：１３．６ｍｍの導電ゴム輪１３５Ａを使用した場合は、１〜３枚目において定着不良が発生した。これは、導電ゴム輪１３５Ａの外径１３．６ｍｍと加圧時の加圧ローラ１３０の外径（１３．４ｍｍ）との関係から図１１の「状態Ｃ」となっているためである。この状態で１００枚目定着時においては加圧ローラ１３０が熱膨張するため、「状態Ｃ」の導電ゴム輪１３５Ａに応力が集中する状態が解消され「状態Ｂ」になったことによる。

本実施例の導電ゴム輪１３５では外径Ｄ１３５：１３．６〜１４．０ｍｍの導電ゴム輪を用いることで、定着性とオフセット共に問題のない定着画像を得ることができた。一方、比較例の導電ゴム輪１３５Ａでは外径を種々振ったとしても、画像不良の発生しない水準が得られないという結果であった。

本実施例においては、円形の貫通穴１３５ｃを同一円周上に設けた例について説明したが、大きさの違う貫通孔１３５ｃを複数設けたり、円筒形以外の孔であっても同様の効果が得られる。

また、貫通穴１３５ｃの配置についても適宜配置することが可能であり、表面のローレット形状１３５ａの凸部分の直下に対応する位置に配置すれば、応力を受ける部分と応力を吸収する部分が近くなり、速やかに応力を吸収できるため好ましい。これらは導電ゴム輪成形時のダイの形状を変えることで容易に対応する事が可能である。

加圧ローラ１３０の弾性層１３２としては、ソリッドゴム層、シリコーンゴムを発泡したスポンジゴム層、シリコーンゴム内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気泡部分を持たせた気泡ゴム層など、いずれであっても効果がある。その中でも特に、スポンジゴム層、気泡ゴム層などの微細な空孔を持つスポンジ状の弾性層の場合には、定着ニップ部Ｂを形成するために加圧した際の変位が大きくなるため、本発明の導電ゴム輪による効果的が大きい。

以上の実施例においては、導電層露出部（導電面）１２１ｄをフィルム１２１の他端側に配置しているがこれに限られない。導電層露出部１２１ｄはフィルム１２１の一端側に配置されてもよい。導電層露出部１２１ｄはフィルム１２１の少なくとも一部に周方向に沿って設けることができる。

また、実施例では、フィルム１２１を導電ゴム輪１３５と芯金１３１を介して接地する構成であった。これに限られず、導電ゴム輪１３５と芯金１３１を介してフィルム１２１の導電層露出部１２１ｄにトナーの帯電極性と同極性の電圧をかける構成においても本実施例の効果は同様である。即ち、芯金１３１と導電ゴム輪１３５を介してフィルム１２１の導電層露出部１２１ｄにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する電源部（不図示）を有する装置構成にすることもできる。

《その他の事項》
（１）定着ニップ部Ｂを形成するためのフィルムユニット１２０と加圧ローラ１３０の加圧構成は、フィルムユニット１２０を加圧ローラ１３０に対して加圧する装置構成にすることもできる。フィルムユニット１２０と加圧ローラ１３０の両者を互いに加圧する構装置成にすることもできる。即ち、加圧機構はフィルムユニット１２０と加圧ローラ１３０の少なくとも一方を他方に向けて加圧する構成であればよい。

（２）フィルムユニット１２０において、フィルム１２１を複数の懸架部材に懸回張設して支持させ、フィルム１２１を加圧ローラ１３０あるいは加圧ローラ１３０以外の駆動回転体で回転させる装置構成にすることもできる。

（３）フィルム２１のバックアップ部材はヒータ２２以外の部材であってもよい。

（４）画像ｔを担持した用紙Ｓを加熱する回転体としてのフィルム２１の加熱手段は実施例のヒータ２２に限られない。ハロゲンヒータ、電磁誘導コイルなど他の加熱手段を用いた、内部加熱構成、外部加熱構成、接触加熱構成、非接触加熱構成など適宜の加熱構成を採ることができる。

（５））画像ｔを担持した用紙Ｓを加熱する回転体は実施例のフィルムの形態に限られない。ローラ体であってもよい。

（６）実施例では、画像加熱装置として、記録材上に形成された未定着のトナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。記録材に定着若しくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス（光沢度）を増大させる装置（光沢度向上装置）にも本発明を適用することが可能である。

（７）画像形成装置は実施例のようなモノカラーの画像を形成するものに限られない。カラー画像を形成する画像形成装置でもよい。また、画像形成装置は、必要な機器、装備、筺体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

１１３・・画像加熱装置（定着装置）、１２１・・画像ｔを担持した記録材Ｓを加熱する回転体（定着フィルム）、１２１ｄ・・導電面、１３０・・弾性ローラ（加圧ローラ）、１３１・・芯金、１３２・・弾性層、Ａ・・ニップ部（定着ニップ部）、１３５・・導電性弾性部材、１３５ｃ・・貫通穴

Claims (10)

1. 少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、画像を担持した記録材を加熱する回転体と、芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間に前記記録材を挟持搬送するニップ部を形成する弾性ローラを有する画像形成装置において前記芯金に嵌着されて用いられ前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材であって、環状面に厚さ方向に平行かつ環状面の周方向に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする導電性弾性部材。
2. 外周面に凹凸形状が形成され、前記貫通穴は前記凹凸形状の凸部分に対応して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の導電性弾性部材。
3. 画像を担持した記録材を加熱する回転体と、
   芯金と該芯金の外回りにローラ状に形成された弾性層を備え、前記回転体と前記弾性層の弾性に抗して加圧して当接することにより前記回転体との間にニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、
   前記ニップ部にてトナー像を担持した記録材を挟持搬送して加熱する画像加熱装置であって、
   前記回転体は少なくとも一部に周方向に沿って導電面を有し、
   前記芯金には前記ニップ部において弾性に抗して前記導電面と接して前記芯金と連れ回り可能な環状の導電性弾性部材を有し、
   前記導電性弾性部材には環状面に厚さ方向に平行かつ環状面の周方向に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする画像加熱装置。
4. 前記導電性弾性部材の外周面に凹凸形状が形成され、前記貫通穴は前記凹凸形状の凸部分に対応して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
5. 前記弾性層は微細な空孔を持つスポンジ状の弾性材料にて形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像加熱装置。
6. 前記芯金はトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を逃がすように配置された整流子を介して接地されていることを特徴とする請求項３から請求項５の何れか１項に記載の画像加熱装置。
7. 前記芯金と前記導電性弾性部材を介して前記導電面にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する電源部を有することを特徴とする請求項３から請求項６の何れか１項に記載の画像加熱装置。
8. 前記回転体は可撓性を有する筒状のフィルムであり、前記フィルムの内面に接するバックアップ部材を有し、前記弾性ローラは前記フィルムを介して前記バックアップ部材と当接することを特徴とする請求項３から請求項６の何れか１項に記載の画像加熱装置。
9. 前記バックアップ部材は前記フィルムを加熱する加熱体であり、前記フィルムは前記加熱体に摺動して回転することを特徴とする請求項８に記載の画像加装置。
10. 前記弾性ローラは駆動回転体であることを特徴とする請求項３から請求項９の何れか１項に記載の画像加熱装置。