JP4143250B2 - 画像定着装置、画像定着方法、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とが含まれる有色液体を用いる電子写真方式、インクジェット方式、印刷版方式などによって、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体からなる画像が形成された記録部材に、該画像を定着させる画像定着装置、画像定着方法、画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像定着装置において、表面移動体として、表面を互いに接触させながら回転する加熱ローラと押圧ローラとを備えるものが知られている。これらローラの少なくとも一方は、その周面に弾性部を有し、これをもう一方のローラとの接触領域で自在に変形させて両ローラの密着性を高めるようになっている。両ローラは、記録紙等の記録部材の画像形成面を加熱ローラに接触させるように、記録部材を互いの接触部に挟み込む。そして、記録部材上の画像を構成する有色液体中の有色粒子を加熱ローラによって加熱しながら両ローラ間で押圧して記録部材上に定着させる。
【０００３】
かかる構成の画像定着装置においては、有色液体中の液体キャリアがトナー等の有色粒子同士の付着力や、有色粒子と記録部材との付着力を低下させ、定着性能を低下させてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すような画像定着装置を開発中である。これらの図において、画像定着装置１００は、２つの表面移動体として、加熱ローラ１０１と押圧ローラ１０２とを備えている。加熱ローラ１０１は、金属材料等の電気抵抗率の比較的低い材料で構成された導電部１０１ａと、これの上に固定された電気抵抗率の比較的高い弾性部材からなる高抵抗部１０１ｂと、導電部１０１ａの内部に配設された加熱手段であるハロゲンランプ１０１ｃとを有している。また、押圧ローラ１０２は、金属材料等の電気抵抗率の比較的低い材料で構成された導電部１０２ａと、これの上に固定された電気抵抗率の比較的高い弾性部材からなる高抵抗部１０２ｂとを有している。加熱ローラ１０１の導電部１０１ａは電気的に接地され、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａには所定極性の定着バイアスを出力する電源１０３が接続されている。
【０００５】
上記加熱ローラ１０１と、上記押圧ローラ１０２とは、それぞれ互いの高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂを接触させて定着ニップを形成しながら、順方向に回転するように構成されている。
【０００６】
上記加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂについては、図示のようにできるだけ薄厚に形成することが望ましい。金属等で構成された導電部よりも電気伝導率の低い高抵抗部１０１ｂを薄厚に形成することで、ハロゲンランプ１０１ｃによって加熱ローラ１０１全体が所定の定着温度に加熱されるまでのウオームアップ時間の短縮化を図ることができるからである。また、複数の記録紙２００に対して連続して定着処理を実施する連続定着時における加熱ローラ１０１の温度安定化を図ることもできるからである。
【０００７】
これに対し、上記押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂについては、図示のように厚く形成することが望ましい。高抵抗部１０２ｂを厚く形成してより自在に変形させることで、より定着ニップ領域を広めて定着時間を長く確保することができるからである。
【０００８】
記録部材としての記録紙２００には、ポリシロキサンオイル等の液体キャリアと、帯電可能な有色粒子であるトナーとを含有する有色液体からなる画像２０１が形成されている。この記録紙２００は、図示しない搬送手段によって加熱ローラ１０１と押圧ローラ１０２との間に向けて搬送され、その画像形成面を加熱ローラ１０１に接触させながら両ローラ間に挟まれる。
【０００９】
かかる構成の画像定着装置１００においては、電源１０３から導電部１０２ａに上記定着バイアスが出力されると、記録紙２００を介して加熱ローラ１０１と加圧ローラ１０２との間に電流が流れる。このように電流を流すと、画像２０１を構成する有色液体中で帯電しているトナーを記録紙２００表面に向けて電気的に移動させることが可能になる。そして、この移動によってトナー同士の付着力や、トナーと記録紙２００との付着力を高めて定着性能を向上させることができる。
【００１０】
ところが、図示の画像定着装置１００で定着試験を実施したところ、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂや、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂに局所的な焼け焦げを生ずるという問題が起こってしまった。また、図２や図３に示すように、加熱ローラ１０１あるいは押圧ローラだけに高抵抗部（１０１ｂあるいは１０２ｂ）を設けた画像定着装置１００も試作してみたが、これらにおいても高抵抗部に局所的な焼け焦げを生ずるという問題が起こってしまった。
【００１１】
なお、これらの問題は、各図で示した画像定着装置１００のように２つの表面移動体としてそれぞれローラ（１０１、１０２）を採用したものに限らず、両方あるいは何れか一方の表面移動体に無端ベルトなどローラ以外のものを採用した画像定着装置においても生じ得る。
【００１２】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることに加え、高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる画像定着装置、画像定着方法、画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面を互いに接触させながら移動させる２つの表面移動体を備え、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を両表面移動体の間に挟み込んで該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置において、導電性材料からなる導電部と、これよりも電気抵抗率の高い材料で構成され、もう一方の表面移動体に接触するように該導電部に固定された導電性の高抵抗部とを両表面移動体に設け、両表面移動体の間に挟み込まれた該記録部材の該画像に接触しない方の表面移動体の該高抵抗部の幅方向における両端部分を、他の部分よりも薄厚に形成することで、もう一方の表面移動体における該高抵抗部の幅を両高抵抗部の接触幅以上に設定し、且つ、両表面移動体の導電部間に電位差を生じせしめる電位差発生手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
この画像定着装置において「高抵抗部の幅」とは、表面移動体の移動方向と直交する方向における高抵抗部の長さを示す。また「接触幅」とは、表面移動体の移動方向と直交する方向における両高抵抗部の接触長さを示す。
この画像定着装置においては、両表面移動体の導電部間に電位差が生ずると、電流が一方の表面移動体の導電部から、この表面移動体の導電性の高抵抗部と、記録部材と、もう一方の表面移動体における導電性の高抵抗部とを経由して、この表面移動体の導電部に流れる。よって、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができる。
また、先に図１（ａ）及び（ｂ）に示した画像定着装置１００と同様に、両表面移動体に高抵抗部を設けている。かかる構成において、高抵抗部に弾性材料を用いれば、両表面移動体をそれぞれ金属材料等からなる導電部だけで構成する場合や、先に図２や図３に示した画像定着装置１００のように一方の表面移動体だけに高抵抗部を設ける場合よりも、両表面移動体の密着性を高めて定着性能を向上させることが可能になる。
また、次に説明する理由により、高抵抗部の焼け焦げを抑えるとともに、定着効率を向上させることができる。
【００１５】
即ち、本発明者は、図１（ａ）及び（ｂ）に示した画像定着装置１００において、高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂに焼け焦げが生ずる原因について詳しく調べてみた。すると、この画像定着装置１００では、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分に電流が集中して流れることを見出した。具体的には、この画像定着装置１００では、図４に示すように、加熱ローラ１０１の金属材料からなる導電部１０１ａの露出部分と、押圧ローラ１０２の金属材料からなる導電部１０２ａの露出部分とを結ぶ複数の電気力線を有する電界が、両ローラの両端付近に形成される。これら電界における複数の電気力線は、図示のように押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂ内部でその両端付近に集中するため、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分に電流を集中させてしまうことがわかった。このように加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分に電流が集中すると、このエッジ部分やこれに接触する押圧ローラ１０１の高抵抗部１０２ｂ部分が過剰に発熱してしまう。また、このエッジ部分を越えて、導電部１０１ａと、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ａとの間で放電が生じ易くなる。図１に示した画像定着装置１００では、これら過剰な発熱や放電によって加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分や、これに接触する押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂ部分に焼け焦げが生じていたのである。また、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分に電流が集中して流れるため、両ローラの接触部分の全域に電流が均一に流れる場合に比べ、記録紙２００（定着幅Ｗ３）に流れる電流量が低減されて転写効率が悪くなっていた。なお、図１に示した画像定着装置１００においては、押圧ローラ１０２に負極性の定着バイアスを供給して正極性のトナーを押圧ローラ１０２側に静電的に移動させるように構成しているが、加熱ローラ１０１に正極性の定着バイアスを供給して正極性のトナーを押圧ローラ１０２側に移動させるように構成しても全く同じ問題が生ずる。また、押圧ローラ１０２に正極性の定着バイアスを供給したり、加熱ローラ１０１に負極性の定着バイアスを供給したりして負極性のトナーを押圧ローラ１０２側に移動させるように構成しても、電流や放電の向きが反対になるだけで、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分に電流が集中することに変わりはない。
【００１６】
そこで、本画像定着装置においては、加熱ローラなど、記録部材の画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部の幅を両表面移動体の高抵抗部の接触幅以上にしている。かかる構成を加熱ローラと押圧ローラとを用いた例で説明すると、例えば図５や図６に示すような構成となる。図５においては、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの幅Ｗ１が、両高抵抗部の接触幅Ｗ２と同じ大きさになっている。また、図６においては、上記幅Ｗ１が上記接触幅Ｗ２よりも大きくなっている。このように上記幅Ｗ１を上記接触幅Ｗ２と同じ大きさにしたり、より大きくしたりすると、図５に示すように電気力線が押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂ内部の両端付近に集中し難くなったり、図６に示すようにこの高抵抗部１０２ｂ内部を電気力線が通過しなくなったりするため、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分への電流集中が抑えられたり、電流集中が起こらなくなったりする。この結果、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの焼け焦げか抑えられるとともに、定着効率が向上する。
また、この画像定着装置においては、画像に接触しない方の表面移動体における高抵抗部の薄厚部分で、該表面移動体の導電部の露出部分を覆う。具体的には、２つの表面移動体として加熱ローラと押圧ローラとを設けた例で説明すると、図７に示すように、画像に接触しない方の表面移動体である押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの両端に設けた薄厚部分で、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａにおける露出部分を覆う。かかる構成においては、加熱ローラ１０１の導電部１０１ａの露出部分と、押圧ローラ１０２の導電部１０１ａの露出部分とを、両者間に高抵抗部を介在させながら向かい合わせるようになる。このため、図５や図６に示した画像定着装置１００のように導電部１０１ａの露出部分と導電部１０２ａの露出部分とを直接向かい合わせたものに比べ、両導電部間の放電を抑えることができる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の画像定着装置において、上記画像に接触する方の表面移動体における上記高抵抗部の幅を、上記接触幅よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【００１８】
この画像定着装置においては、先に図６に示した画像定着装置１００のように、画像に接触しない方の表面移動体における導電部の露出部分と、接触する方の表面移動体における導電部の露出部分との間に形成される電気力線が、前者の表面移動体における高抵抗部の内部を通過しなくなる。このため、図５に示した画像定着装置のように上記幅Ｗ１を上記接触幅Ｗ２と同じ大きさにして電気力線を集中させ難くしたものに比べ、より良好に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えるとともに、定着効率を向上させることができる。
【００２１】
請求項１や２の画像定着装置においては、図８に示すように、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂと上記薄厚部分との距離を近づけ過ぎると、図中矢印で示すように、該薄厚部分と、加熱ローラ１０１の導電部１０１ａの露出部分との間で放電を起こし、該薄厚部分や高抵抗部１０１ｂの端部に焼け焦げを発生させる可能性が残されていた。
そこで、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像定着装置において、上記画像に接触しない方の表面移動体におけるもう一方の表面移動体との非接触領域に、絶縁性材料からなる絶縁部を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この画像定着装置においては、請求項３の画像定着装置よりも確実に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる。この理由を、２つの表面移動体として加熱ローラと押圧ローラとを設けた例で説明すると次のようになる。即ち、かかる例の本画像定着装置においては、図９や図１０に示すように、画像に接触しない方の表面移動体である押圧ローラ１０２における加熱ローラ１０１との非接触領域に、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅを備えている。これら絶縁部１０２ｄ、１０２ｅは、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの薄厚部分と、加熱ローラ１０１の導電部１０１ａの露出部分との間の放電を解消するので、該放電に起因する両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの焼け焦げを解消することができる。よって、本画像定着装置では、請求項３の画像定着装置よりも確実に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる。
但し、本画像定着装置では、例えば図９や図１０の押圧ローラ１０２において、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、その高抵抗部１０２ｂとの密着が不十分であると、互いの接触面の間に形成された微小ギャップを通して加熱ローラ１０１の導電部１０１ａと押圧ローラ１０２の導電部１０２ａとの間で放電を引き起こしてしまう可能性が残る（以下、この放電を沿面放電という）。この沿面放電については、絶縁部１０２ｄ、絶縁部１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとを接着剤で接着することによって一時的に抑えることができる。しかし、この接着剤による接着面は、高抵抗部１０２ｂの繰り返しの変形などによって徐々に剥離してしまうため、沿面放電を継続して抑えることはできない。
【００２３】
そこで、請求項４の発明は、請求項３の画像定着装置において、上記画像に接触しない方の表面移動体に設ける上記絶縁部を、該表面移動体の上記高抵抗部の内部に食い込ませたことを特徴とするものである。
【００２４】
この画像形成装置においては、画像に接触しない方の表面移動体の絶縁部と高抵抗部との密着不良に起因する上記沿面放電を継続して抑えることができる。この理由を、２つの表面移動体として加熱ローラと押圧ローラとを設けた例で説明すると次のようになる。即ち、かかる例の本画像定着装置においては、例えば図１１に示すように、画像に接触しない方の表面移動体である押圧ローラ１０２における高抵抗部１０２ｂに、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅを食い込ませる。このため、図示のように、押圧ローラ１０２における絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとの沿面の断面形状が直線状ではなく楔状になる。このような沿面が形成されると、その微小ギャップを通した、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂと、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａとの対向部分に、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅが介在するため両者間に電気力線が形成され難くなる。また、直線状の断面形状の沿面よりも沿面距離が長くなる。これらの結果、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとの間の沿面放電を抑えることが可能になる。かかる構成においては、接着剤による接着によって沿面放電を一時的に抑える場合とは異なり、絶縁部１０２ｄ、１０２と高抵抗部１０２ｂとの密着不良に起因する沿面放電を継続して抑えることができる。
但し、図１１に示した画像定着装置１００においては、図中矢印Ｄに示すように、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの両端近傍周面と、押圧ローラ１０２における高抵抗部１０２ｂの段差部分の端面とを、空隙を介して向かい合わせるため、両者間で放電を引き起こす可能性が残る。よって、本画像定着装置においては、画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部と、もう一方の表面移動体における高抵抗部の段差部分の端面とが向かい合っている領域で、放電を引き起こす可能性がある。また、この放電については、本画像定着装置に限らず、空隙を介して一方の表面移動体の高抵抗部と、もう一方の表面移動体の高抵抗部とを向かい合わせ得る請求項３、４又は５の画像定着装置においても生じ得る。
【００２５】
そこで、請求項５の発明は、請求項１又は２の画像定着装置において、上記画像に接触しない方の表面移動体の上記高抵抗部の幅方向における両端にそれぞれ隣接する２つの絶縁部を該表面移動体の上記導電部上に固定し、該高抵抗部と該２つの絶縁部とをもう一方の表面移動体の上記高抵抗部に接触させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
この画像定着装置においては、押圧ローラなど、画像に接触しない方の表面移動体に設けられた２つの絶縁部が、それぞれ該表面移動体の高抵抗部の端に隣接し、且つ、加熱ローラなどのもう一方のローラにおける高抵抗部に接触する。このように接触した状態を、２つの表面移動体として加熱ローラと押圧ローラとを設けた例で示すと図１２のようになる。図において、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅは、それぞれ押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂに隣接しながら、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂに接触した状態になっている。この状態では、図示のように、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの側面と、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの端部近傍との間に絶縁部１０２ｄや絶縁部１０２ｅを介在させて間隙を形成するようなことがないため、該間における放電が解消される。よって、本画像定着装置においては、両表面移動体の高抵抗部間の放電を解消することができる。
但し、本画像定着装置でも、例えば図１２における押圧ローラ１０２の絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとの沿面など、画像に接触しない方の表面移動体における上記絶縁部と高抵抗部とを通して両表面移動体の導電部間で放電する沿面放電を引き起こしてしまう可能性が残る。
【００２７】
そこで、請求項６の発明は、請求項５の画像定着装置において、上記画像に接触しない方の表面移動体に設ける２つの上記絶縁部を、それぞれ該表面移動体の上記高抵抗部の内部に食い込ませたことを特徴とするものである。
【００２８】
この画像定着装置においては、請求項４の画像定着装置と同様の作用により、画像に接触しない方の表面移動体の絶縁部と高抵抗部との密着不良に起因する沿面放電を継続して抑えることができる。
【００２９】
ところで、先に図１、図２又は図３に示した画像定着装置１００においては、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ａのエッジ部分や、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂにおける該エッジ部分との接触領域とは異なる部分でも、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの焼け焦げが局所的に発生することが確認された。この局所的な焼け焦げが発生する際、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ａや、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの表面に火花が走ることが確認されることから、これら高抵抗部の内部で放電が局所的に発生しているように思われた。
【００３０】
図１、図２又は図３に示した画像定着装置１００のより詳細な構成を、図３に示した画像定着装置を例にして説明すると、次の通りである。
１．加熱ローラ１０１
・外径φ：４０［ｍｍ］
・導電部１０１ａの材料：中空アルミニウムパイプ
・高抵抗部：なし
・ハロゲンランプ１０１ｃによるローラ加熱温度（定着温度）：１００［℃］
・周速：１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
・導電部１０１ａの電気的接続：接地
２．押圧ローラ１０２
・導電部１０２ａの外径φ：３０［ｍｍ］
・導電部１０２ａの材料：ステンレス製棒材
・導電部１０２ａの電気的接続：電源１０３に接続
・高抵抗部１０２ｂの厚み：５［ｍｍ］
・高抵抗部１０２ｂの体積固有抵抗率：１０^８〜１０^９［Ω・ｃｍ］
・高抵抗部１０２ｂの材料：
ブタジエンゴム（ＢＲ）からなる基材に電気抵抗を調整するための導電性フィラーとしてカーボンブラック（ＣＢ）を分散
３．電源１０３
・導電部１０２ａに負極性の定着バイアスを出力
・導電部１０２ａへの出力電流値を定電流制御
【００３１】
本発明者は、かかる構成の画像定着装置１００における押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの材料を、次に列記する６種類のものに変更して６機の実験機を製造した。
▲１▼シリコーンゴム（Ｑ）からなる基材にカーボンブラック（ＣＢ）を分散
▲２▼ブチルゴム（ＩＩＲ）からなる基材にＣＢを分散
▲３▼エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）からなる基材にＣＢを分散
▲４▼フッ素ゴム（ＦＫＭ）からなる基材にＣＢを分散
▲５▼ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）からなる基材にＣＢを分散
▲６▼エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）からなる基材だけで構成
【００３２】
いずれの種類の材料においても、体積固有抵抗率を図３に示した画像定着装置１００と同様の１０^８〜１０^９［Ω・ｃｍ］に調整した。材料をカーボンブラック（ＣＢ）含有率の高い順に並べると、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼（含有せず）という順になる。
【００３３】
本発明者は、これら６機の実験機において、それぞれ電源１０３から導電部１０２ａへの出力電流値を−１０００［μＡ］に定電流制御させながら、バイアス供給時間と、バイアス電位との関係を調べた。
【００３４】
すると、図１３に示すような結果が得られた。上記電源１０３は定着バイアスの出力電流値を−１０００［μＡ］に定電流制御するので、図１３の各グラフにおける定着バイアス電圧値の変化は押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの電気抵抗変化を示すことになる。各グラフに示すように、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの材料として上記▲１▼〜▲６▼の何れを用いた場合にも、バイアス供給時間の経過に伴ってこの高抵抗部１０２ｂの電気抵抗値を増加させる傾向にあった。但し、電気抵抗値を急激に増加させていく材料のグループと、比較的緩やかに増加させていく材料のグループとに分かれた。上記▲１▼、▲２▼及び▲３▼の材料が前者のグループに該当し、上記▲４▼、▲５▼及び▲６▼が後者のグループに該当する。
【００３５】
前者のグループの材料では、定着バイアス電圧値がある値（破壊点）まで増加すると局所的な放電の発生によって部分的な焼け焦げを形成し、その後、急激に電気抵抗値を低下させることが確認されたのに対し、後者のグループの材料では焼け焦げが発生しなかった。前者のグループの材料においては、電気抵抗値の増加に伴ってバイアス電位が高まり過ぎた結果、材料内部においてカーボンブラックの分散密度の高くなっている部分と、同じく分散密度の高くなっている部分との間で放電が生じたものと考えられる。上記▲１▼から▲６▼までの材料を電気抵抗値の増加速度の速い順にならべると、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼、▲５▼、▲６▼となり、ＣＢ含有率の順位と同じになる。よって、ＣＢ含有率が高い材料ほど、バイアス供給に伴って電気抵抗値を急激に増加させ、内部での局所的な放電を発生させ易くなると考えられる。
【００３６】
また、本発明者は、電気抵抗値を急激に増加させるグループの材料と、比較的緩やかに増加させるグループの材料とでは、基材の分子構造に差があることを見出した。具体的には、前者のグループにおける基材は非極性分子からなるのに対し、後者のグループにおける基材は有極性分子からなる。図１４に非極性分子からなる代表的な弾性材料と、有極性分子からなる代表的な弾性材料との例を示す。図示のように、非極性分子は電子結合力の安定した分子構造になっているのに対し、有極性分子は電子結合力の不安定な極性基（ＳＯ_２Ｃｌ基、Ｃｌ基、ＣＦ_３基、Ｓｘ基、Ｏ基（二重結合）、ＣＮ基、ＣＨ_２Ｃｌ基など）を有している。図１、図２又は図３に示した画像定着装置１００においては、何れも押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの基材にブタジエンゴム（ＢＲ）を用いており、これは図１４に示すように非極性分子である。
【００３７】
図１５は非極性分子構造の各弾性材料における温度と体積固有抵抗率（ＣＢを含有していない状態での抵抗率）との関係の一例を示すグラフであり、図１６は有極性分子構造の各弾性材料における同例を示すグラフである。これらの図を見比べてみると、有極性分子構造の材料の方が非極性分子構造の材料よりも遙かに低い体積固有抵抗率を発揮することがわかる。両者の差は、小さいものでも１０^３オーダーあり、大きいものでは１０^７オーダーにもなる。有極性分子は極性基という電子を移動させ易い分子構造を有しているため、非極性分子よりも電流が流れ易くなっているからである。よって、非極性分子からなる基材が用いられる材料の電気抵抗率と、有極性分子からなる基材が用いられる材料の電気抵抗率とをそれぞれ同等の値まで下げるためには、前者の材料に対して後者の材料よりも遙かに多量の導電性フィラーを分散せしめる必要があり、前者の材料に導電性フィラーの局所的な密集領域を形成し易くなる。
【００３８】
また、一般に、導電性フィラーにはＣＢ等の電気抵抗率の極めて低いものが用いられるため、有極性分子よりも遙かに電気抵抗率の高い非極性分子では、導電性フィラーとの電気抵抗率の差が有極性分子よりも遙かに大きくなる。
【００３９】
以上のように、非極性分子からなる基材を有する材料では、有極性分子からなる基材を有する材料よりも、電気抵抗率の増加速度が速く、導電性フィラーの局所的な密集を形成し易く、且つ、導電性フィラーと基材との電気抵抗率の差が遙かに大きくなる。この結果、後者の材料よりも内部での局所的な放電を発生させ易くなると考えられる。
【００４０】
以上の試験結果に鑑み、請求項７の発明は、表面を互いに接触させながら移動させる２つの表面移動体を備え、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を両表面移動体の間に挟み込んで該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置において、両表面移動体の間に挟み込まれた該記録部材の該画像に接触する方の表面移動体に、導電性材料からなる導電部と、該導電部に固定され、もう一方の表面移動体に接触する導電性の保護層に自らの表面が覆われる導電性の高抵抗部とを設け、該保護層として、その主成分が上記有色液体中の液体キャリアの主成分を同じであるものを用い、もう一方の表面移動体を導電性の材料で構成し、もう一方の表面移動体と該導電部との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段を設け、該高抵抗部の基材として有極性分子からなるものを用い、且つ、該画像に接触する方の表面移動体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
【００４１】
この画像定着装置においては、一方の表面移動体の導電部と、もう一方の表面移動体との間に電位差が生ずると、電流が記録部材を介して両表面移動体間に流れる。よって、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができる。
また、高抵抗部の基材として有極性分子からなるものを用いているため、非有極性分子からなるものを用いるよりも高抵抗部の内部における局所的な放電を抑える。よって、高抵抗部の基材に非極性分子からなるものを用いる場合よりも、高抵抗部の局所的な焼け焦げを抑えることができる。
また、加熱ローラなど、画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部の表面に保護層を設けることにより、該高抵抗部に対して耐摩耗性、耐オゾン性、耐溶剤性などを発揮させることが可能になる。よって、表面の摩耗、装置内部での放電によって発生したオゾン、有色液体の液体キャリアの浸潤などに起因する高抵抗部の劣化を抑えることが可能になる。
また、両表面移動体の間に挟んだ記録部材上の画像中の有色粒子を加熱によって軟化あるいは溶融せしめながら押圧する。かかる構成においては、画像中の有色粒子を加熱しない場合に比べ、定着性能をより向上させることができる。
更には、液体キャリアの主成分をその主成分とする保護層が液体キャリアによって良好に濡れるため、軟化あるいは溶融した有色物質との間に液分を介在させ易く、有色物質を良好に分離させる。
なお、この画像定着装置における「有色液体」は、該画像定着装置の製造元や販売元などによって指定された種類の有色液体を示す。この指定は、画像定着装置又はこれを備える画像形成装置の取扱説明書や貼付シールなどに、使用し得る有色液体の商品名や規格などが記載されたり、該画像形成装置とともに有色液体が梱包されたりするなどして行われる。
【００４２】
請求項８の発明は、請求項７の画像定着装置において、上記高抵抗部として、上記基材中に導電性フィラーが分散されたものを用いたことを特徴とするものである。
【００４３】
この画像定着装置においては、基材中に導電性フィラーを分散せしめることで、高抵抗部の電気抵抗率を所望の値まで容易に下げることができる。
【００４４】
請求項９の発明は、請求項７又は８の画像定着装置において、有極性分子からなる上記基材として、弾性材料を用いたことを特徴とするものである。
【００４５】
この画像定着装置においては、弾性を発揮する高抵抗部により、両表面移動体をそれぞれ金属材料等からなる導電部だけで構成する場合よりも、両表面移動体の密着性を高めて定着性能を向上させることができる。
【００４６】
請求項１０の発明は、請求項９の画像定着装置において、上記弾性材料として、クロルスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム又はエピクロロヒドリンゴムを用いたことを特徴とするものである。
【００４７】
この画像定着装置においては、クロルスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム又はエピクロロヒドリンゴムを基材とする高抵抗部に、良好な弾性を発揮させながら、その局所的な焼け焦げを抑えることができる。
【００４８】
請求項１１の発明は、請求項１０の画像定着装置において、上記弾性材料として、エピクロロヒドリンゴムを用いたことを特徴とするものである。
【００４９】
この画像定着装置における表面移動体の高抵抗部の基材であるエピクロロヒドリンゴムは、図１６に示したように、弾性材料としては電気抵抗率が極めて低く、また、図１３に示したように、バイアス供給時間の経過に伴う電気抵抗の増加率も極めて低い。このため、表面移動体の高抵抗部の局所的な焼け焦げを更に良好に抑えることができる。
【００５０】
請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の画像定着装置において、上記画像に接触する方の表面移動体における上記高抵抗部の表面に導電性の保護層を設けたことを特徴とするものである。
【００５２】
この画像定着装置においても、加熱ローラなど、画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部の表面に保護層を設けることにより、該高抵抗部に対して耐摩耗性、耐オゾン性、耐溶剤性などを発揮させることが可能になる。よって、表面の摩耗、装置内部での放電によって発生したオゾン、有色液体の液体キャリアの浸潤などに起因する高抵抗部の劣化を抑えることが可能になる。
【００５９】
請求項１３の発明は、互いに接触しながら移動する２つの表面移動体の間に、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を挟み込んで、該画像を該記録部材に定着せしめる定着工程を実施する画像定着方法において、該定着工程で、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を用いることを特徴とするものである。
【００６０】
この画像定着方法においては、請求項１又は７の画像定着装置と同様の作用により、定着工程で記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができる。また、定着工程で表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる。
【００６１】
請求項１４の発明は、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体を用いて記録部材上に画像を形成する画像形成手段と、該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置とを備える画像形成装置において、該画像定着装置として、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を設けたことを特徴とするものである。
【００６２】
この画像形成装置においては、請求項１又は７の画像定着装置と同様の作用により、画像定着装置内で記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができる。また、画像定着装置内で表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる。
【００６３】
請求項１５の発明は、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体を用いて記録部材上に画像を形成する画像形成工程と、該画像を該記録部材に定着せしめる定着工程とを実施する画像形成方法において、該定着工程で、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を用いることを特徴とするものである。
【００６４】
この画像形成方法においては、請求項１又は７の画像定着装置と同様の作用により、画像定着装置を用いる定着工程で記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができる。また、画像定着装置を用いる定着工程で表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタに適用した第１実施形態について説明する。
図１７はこのプリンタの概略構成図である。図において、プリンタは、画像形成手段として４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを備えている。また、転写装置６０や画像定着装置（以下、単に定着装置という）１００も備えている。
【００６６】
まず、これら装置のうち、画像形成ユニット１について説明する。
上記画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像を形成するものであり、それぞれ、感光体ドラム１０、帯電装置２０、図示しないレーザー書き込みユニット、現像装置４０、ドラムクリーニングブレード５０、除電ランプ５１などを備えている（以下、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローをそれぞれＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙと記す）。
【００６７】
上記感光体ドラム１０は、図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転駆動されるように構成され、この感光体ドラム１０の周囲に、上記帯電装置２０、現像装置４０、ドラムクリーニングブレード５０、除電ランプ５１が配設されている。
【００６８】
上記感光体ドラム１０表面はその回転移動に伴い、帯電装置２０によって一様に帯電せしめられた後、上記レーザー書き込みユニットからレーザー光３０が照射されてＹ、Ｍ、Ｃ又はＢｋ用静電潜像を担持する。これら静電潜像は、液体現像剤を用いる現像装置４０によって感光体ドラム１０上でＹ、Ｍ、Ｃ又はＢｋ画像に現像された後、後述の中間転写ベルト上に転写される。転写終了後の感光体ドラム１０表面は、ドラムクリーニングブレード５０によって未転写の液体現像液が除去された後、除電ランプ５１によって除電される。
【００６９】
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各現像装置４０は、それぞれ、液体キャリアとしてのシリコーンオイル中にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋトナーが分散された１００〜１００００［ｍＰａ・ｓ］の粘度の液体現像剤を用いて、上記Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ用静電潜像を上記Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ画像に現像する。
【００７０】
有色粒子であるこれらＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋトナーは、それぞれ、５０［℃］で軟化を開始する変性エポキシ系樹脂に、着色顔料（ジスアゾイエロー、キナクリドン、銅フタロシアニン又はカーボンブラック）、電荷制御剤及び分散剤が配合されたものである。その平均粒径は約３［μｍ］に調整されており、シリコーンオイル中で正極性に帯電する。
【００７１】
各現像装置４０の基本的な構成は次の通りである。即ち、現像装置４０は、液体現像剤１８を収容する現像剤タンク４２、感光体ドラム１０表面に接するように配設された現像ローラ４１、塗布ローラ４３、除去ブレード４４などを備えている。
【００７２】
上記塗布ローラ４３は、現像剤タンク４２から汲み上げた有色液体としての液体現像剤１８を現像ローラ４１表面に塗布する。この塗布により、現像ローラ４１上には均一な厚みの現像液薄層が形成される。現像ローラ４１には、図示しない電源によって正極性の現像バイアスが印加されている。
【００７３】
上記現像ローラ４１と感光体ドラム１０との当接位置である現像領域まで搬送された上記現像液薄層中のトナー（正極性）のうち、感光体ドラム１０の静電潜像との対向位置にあるものは、現像バイアスが印加される現像ローラ４１表面から静電潜像に向けて電気泳動する。また、感光体ドラム１０の地肌部（非潜像部分）との対向位置にあるものは、現像ローラ表面に向けて電気泳動する。これらの電気泳動により、感光体ドラム１０上の静電潜像には、微量のシリコーンオイル中に極めて高濃度のトナーが含まれる液体現像剤１８が付着する。また、感光体ドラム１０の地肌部には、無色のシリコーンオイルのみが付着する。
【００７４】
現像終了後の現像ローラ４１に残留する上記現像液薄層は、上記除去ブレード４４によってローラ表面から除去され、重力によって現像剤タンク４２内部に戻る。
【００７５】
次に、上記転写装置６０について説明する。
この転写装置６０は、中間転写ベルト６１、駆動ローラ６２、二次転写バイアスローラ６３、２つの張架ローラ６４、６５、４つの１次転写バイアスローラ６６、６７、６８、６９、ベルトクリーニングローラ７０、ローラクリーニングブレード７１、二次転写押圧ローラ７２などを備えている。
【００７６】
無端状に形成された上記中間転写ベルト６１は、カーボン粉末が分散された中抵抗の導電性ゴムに、ベルト表面の平滑性を向上させるためのフッ素系樹脂が表面コートされた無端状のベルトである。この中間転写ベルト６１は、駆動ローラ６２、二次転写バイアスローラ６３、２つの張架ローラ６４、６５によって張架されながら、駆動ローラ６２の回転駆動によって図中矢印方向に無端移動せしめられる。この無端移動により、中間転写ベルト６１表面は画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの感光体ドラム１０に順次接触する。
【００７７】
上記１次転写バイアスローラ６６、６７、６８、６９は、それぞれ中間転写ベルト６１をその裏面から画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの感光体ドラム１０に向けて押圧するように配設されており、１次転写ニップを形成する。このような１次転写ニップを形成する１次転写バイアスローラ６６、６７、６８、６９には、図示しない電源によって負極性の一次転写バイアスが印加される。この１次転写バイアスの印加により、各１次転写ニップには１次転写電界が形成される。感光体ドラム上で現像された上記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、Ｂｋ画像は、上述のように正極性に帯電したＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｂｋトナーを極めて高濃度に含んでおり、１次転写ニップにおける上記１次転写電界やニップ圧などの作用によって中間転写ベルト６１上に１次転写される、この１次転写は、中間転写ベルト６１表面に上記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、Ｂｋ画像が順次重ね合わせて転写されるように行われ、このような重ね合わせの転写によって中間転写ベルト６１上にはフルカラー画像が形成される。
【００７８】
上記二次転写バイアスローラ６３は、図示のように正極性の二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト６１を介して二次転写押圧ローラ７２に押圧されている。この押圧により、両ローラ間には二次転写ニップが形成されている。中間転写ベルト６１上に形成された上記フルカラー画像は、ベルトの無端移動に伴ってこの二次転写ニップに進入する。一方、図示しない給紙手段は、記録部材としての記録紙２００を、フルカラー画像に重ね合わせ得るタイミングで二次転写ニップに向けて送り出す。二次転写ニップでは、二次転写バイアスの影響によって形成される二次転写電界やニップ圧の作用で、中間転写ベルト６１上のフルカラー画像が記録紙２００上に二次転写される。
【００７９】
上記ベルトクリーニングローラ７０は、接地された上記駆動ローラ６２との間に中間転写ベルト６１を挟み込むように配設され、ベルトの画像転写面に接触した状態で負極性のクリーニングバイアスが印加される。二次転写終了後の中間転写ベルト６１表面に残留する未転写の液体現像剤１８は、このクリーニングバイアスの影響によってクリーニングローラ７０上に移動する。そして、ローラクリーニングブレードによってクリーニングローラ７０から除去される。
【００８０】
上記二次転写ニップを通過した記録紙２００は、上記定着装置１００内でフルカラー画像が定着せしめられた後、機外へと排出される。
【００８１】
次に、本発明の特徴的な構成を備える上記定着装置１００について説明する。図１８（ａ）、（ｂ）は、それぞれこの定着装置１００の概略構成を示す横断面図、縦断面図である。図において、定着装置１００は、表面移動体である加熱ローラ１０１、同じく表面移動体である押圧ローラ１０２、電源１０３、分離爪１０４などを備えている。
【００８２】
上記加熱ローラ１０１は、アルミニウム製で４０［ｍｍ］の外径の中空ローラ状に形成された導電部１０１ａと、これの上に固定された高抵抗部１０１ｂと、導電部１０１ａの内部に配設された加熱手段としてのハロゲンランプ１０１ｃとを有している。導電部１０１ａは、図示のように接地されている。また、高抵抗部１０１ｂは、基材である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）に、導電性フィラーであるカーボンブラックの微粉末が分散され、体積固有抵抗率が１０^１２［Ω・ｃｍ］に調整されたものである。
【００８３】
定着装置１００の駆動時には、上記ハロゲンランプ１０１ｃが図示しないランプ制御手段によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、加熱ローラ１０１が９０［℃］に加熱される。また、加熱ローラ１０１が図示しない駆動手段によって１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］の周速で図中矢印方向に回転駆動せしめられる。
【００８４】
上記押圧ローラ１０２は、外径３０［ｍｍ］のステンレス製軸棒からなる導電部１０２ａと、これの上に固定された厚み５［ｍｍ］の高抵抗部１０２ｂと、シリコーンゴム等からなる２つの絶縁部１０２ｄ、１０２ｅとを有している。また、高抵抗部１０２ｂや絶縁部１０２ｄ、１０２ｅを加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂに接触させながら回転するように配設され、この接触によって自らの高抵抗部１０２ｄを変形させて定着ニップを形成する。押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂは、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）からなる基材に、９０［℃］の定着温度下で所定の体積抵抗率を発揮するようにカーボンブラックの微粉末が分散されたものである。
【００８５】
上記電源１０３は、押圧ローラ１０１の導電部１０１ａに接続され、これに定電流制御した−５００［μＡ］の定着バイアスを出力する。
【００８６】
上記二次転写ニップでフルカラー画像が二次転写された記録紙２００は、加熱ローラ１０１と押圧ローラ１０２との間に向けて搬送され、その画像形成面を加熱ローラ１０１に接触させながら両ローラ間に挟まれる。このようにして挟まれた記録紙２００上のフルカラー画像中の各色トナーは、加熱ローラ１０１によって５０［℃］以上に加熱せしめられて溶融する。そして、上記定着バイアスの影響によって静電的に記録紙２００表面に引き寄せられながら加圧されて、記録紙２００に定着せしめられる。このように、各色トナーを溶融させながら、静電的に移動させ、且つ加圧することで、従来の定着装置よりも定着性能を向上させることができる。
【００８７】
図１８（ｂ）に示すように、上記加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの幅Ｗ１は、この高抵抗部１０１ｂと押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂとの接触幅Ｗ２よりも大きくなっている。このように上記幅Ｗ１を上記接触幅Ｗ２よりも大きくすると、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａの露出部分と、加熱ローラ１０１の導電部１０１ａの露出部分との間に形成される電気力線が、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａの内部を通過しなくなる。この結果、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分への電流集中が解消され、このエッジ部分や、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂにおける該エッジ部分との接触部の焼け焦げか抑えられるとともに、上記定着幅Ｗ３における電流量が増加して定着効率が向上する。
【００８８】
また、上記絶縁部１０２ｄ、１０２ｅは、それぞれ押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂに隣接しながら、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂに接触した状態になっており、前者の高抵抗部１０２ｂの側面と、後者の高抵抗部１０１ｂの端部近傍との間に間隙を介在させないようにする。このため、両高抵抗部間における放電が解消され、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの焼け焦げがより抑えられる。
【００８９】
また、これら絶縁部１０２ｄ、１０２ｅは、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂに食い込むように導電部１０２ａに固定されている。このように絶縁部１０２ｄ、１０２ｅが食い込むと、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとの沿面の微小ギャップを通した、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂと、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａとの対向部分に、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅが介在するようになる。この介在により、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂと、押圧ローラ１０２の導電部１０２ａとの間に電気力線が形成され難くなる。また、直線状の断面形状の沿面よりも沿面距離が長くなる。これらの結果、絶縁部１０２ｄ、１０２ｅと、高抵抗部１０２ｂとの間の沿面放電が抑えられ、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの焼け焦げが更に抑えられる。
【００９０】
以上の構成の定着装置１００によれば、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂと、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂとについて、前者の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分への電流集中に起因する焼け焦げと、両高抵抗部間での放電に起因する焼け焦げと、上記沿面放電に起因する焼け焦げとを抑えるので、両高抵抗部の焼け焦げを極めて良好に抑えることができる。
【００９１】
また、放電に起因する加熱ローラの駆動トルクの不安定化、電気回路内における電気信号の乱れ、ひいてはこの乱れに起因する誤動作を良好に抑えることができる。
【００９２】
図１９は、この定着装置１００の変形例装置を示す断面図である。この変形例装置は、図示のように、外径８［ｍｍ］のステンレス製軸棒からなる導電部１０２ａに、ＥＰＭを基材とする厚み３［ｍｍ］の高抵抗部１０２ｂが固定された４つの押圧ローラ１０２を有しており、これらを加熱ローラ１０１に当接させながら回転させる。このように４つの押圧ローラ１０２を加熱ローラ１０１に当接させることにより、４つの定着ニップを形成して、記録紙２００の定着ニップ通過距離を大きくする。よって、より短時間での定着を可能にし、加熱ローラ１０１や押圧ローラ１０２の周速を速めることができる。本変形例装置では、これらローラを、図１８に示した定着装置１００の２倍の３００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転させても、定着装置１００と同様の定着性能を発揮することができる。
【００９３】
また、本変形例装置では、最下流側に位置する押圧ローラ１０２の導電部１０２ｂが接地され、他の押圧ローラ１０２の導電部１０２ｂにはそれぞれ−５００［μＡ］の定電流が供給される。このように、最下流側に位置する押圧ローラ１０２の導電部１０２ｂを接地することで、４つめの定着ニップを通過した記録紙１００を除電してこれの加熱ローラ１０１への巻き付きを軽減し、両者の分離性を高めることができる。
【００９４】
図２０は、定着装置１００の他の変形例装置を示す断面図である。図において、この変形例装置は、押圧ローラ１０２の代わりに、押圧ベルトユニット１０５を備えている。この押圧ベルトユニット１０５は、電源１０３、画像に接触しない方の表面移動体である押圧ベルト１０６、駆動ローラ１０７、定着バイアスローラ１０８などを有している。
【００９５】
図２１は、上記押圧ベルト１０６を示す断面図である。図において、この押圧ベルト１０６は、厚み：１５０［μｍ］、体積抵抗率：１０^３［Ω・ｃｍ］の無端状ポリイミドベルトからなる導電部１０６ａ上における中央部に、厚み１［ｍｍ］のＥＰＭからなる高抵抗部１０６ｂが被覆されている。また、導電部１０６ａ上における両端部には、シリコーンゴム等からなる弾性の絶縁部１０６ｄ、１０６ｅが被覆されている。高抵抗部１０６ｂは、その幅が加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの幅Ｗ１よりも小さく、且つ定着幅Ｗ３よりも大きくなるように構成されている。かかる構成により、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂのエッジ部分への電流集中に起因する焼け焦げを抑えるとともに、定着幅Ｗ３における電流量を増加させて定着効率を向上させることができる。
【００９６】
上記押圧ベルト１０６において、上記絶縁部１０６ｄ、１０６ｅは、高抵抗部１０６ｂに食い込むように導電部１０６ａ上に被覆されている。かかる構成により、絶縁部１０６ｄ、１０６ｅと高抵抗部１０６ｂとの間の沿面放電を抑え、高抵抗部１０６ｂや、加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂの焼け焦げをより抑えることができる。なお、図示の例では、絶縁部１０６ｄ、１０６ｅを高抵抗部１０６ｂよりも薄くして加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂに接触させないようにしているが、同じ厚みにして高抵抗部１０１ｂに接触させるようにすれば、図１８の定着装置１００と同様に、両高抵抗部間における放電を解消して両高抵抗部の焼け焦げを更に抑えることができる。
【００９７】
このような構成の押圧ベルト１０６は、上記駆動ローラ１０７と、定着バイアスローラ１０８とによって張架されながら、回転駆動する駆動ローラ１０７によって図中矢印方向に無端移動せしめられる。
【００９８】
導電性材料で構成される上記定着バイアスローラ１０８には、出力電流を−１５００［μＡ］に定電流制御する電源１０３が接続されている。
【００９９】
上記押圧ベルト１０６は、図示のように加熱ローラ１０１の周面に巻き付くように当接している。このような当接により、加熱ローラ１０１周長の約１／４という非常に距離の長い定着ニップが形成される。このため、本変形例装置においても、より短時間での定着を可能にし、加熱ローラ１０１の周速を速めることができる。この周速は、３００［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定されている。
【０１００】
［第２実施形態］
次に、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタに適用した第２実施形態について説明する。なお、このプリンタの基本的な構成については、上記第１実施形態のプリンタと同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
本プリンタにおける定着装置１００の外観は、図１８（ａ）及び（ｂ）に示した定着装置１００と全く同じである。よって、以下、これら図を用いて本プリンタにおける定着装置１００の構成を説明する。
【０１０２】
この定着装置１００における加熱ローラ１０１の高抵抗部１０１ｂや、押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの基材には、非極性分子構造を有するＰＦＡやＥＰＭの代わりに、有極性分子構造を有する弾性材料（以下、有極性弾性材料という）が用いられている。具体的には、有極性弾性材料として、クロルスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、多硫化ゴム（Ｔ）、ウレタンゴム（Ｕ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、単独重合体エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）又はランダム共重合体エピクロロヒドリンゴム（ＣＯ）が用いられている。これら有極性弾性材料は非極性分子構造を有する材料よりも遙かに低い体積固有抵抗率を発揮するので、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂのカーボンブラック含有量は第１実施形態よりも遙かに少なくなり、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂ中にカーボンブラックの局所的な密集領域を形成し難くなる。また、これら有極性弾性材料は、カーボンブラックとの電気抵抗率の差や、定着バイアス供給時間の経過に伴う電気抵抗の増加率が、非極性分子構造を有する材料よりも遙かに小さくなる。よって、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの基材に、それぞれ非極性分子構造を有するものが用いられる場合よりも、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂ内における極性的な放電が抑えられ、この放電に起因する両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂの局所的な焼け焦げを抑えることができる。
【０１０３】
有極性弾性材料としてＣＳＭ、ＦＫＭ、Ｔ、Ｕ、ＮＢＲ、ＥＣＯ、ＣＯの何れを用いるかについては、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂに発揮させるべき電気抵抗率、定着装置１００内における放電の可能性、トナーの溶融開始温度、液体キャリア（溶剤）の種類などに基づいて決定することが望ましい。
【０１０４】
溶融開始温度の比較的高いトナーを用いる場合には、当然ながら定着温度も比較的高温に設定する必要があるため、耐熱性に優れた有極性弾性材料を用いることが望ましい。ここで、トナーの樹脂成分のガラス転移点あるいはエラストマー成分の溶融点については、画像定着後の記録紙２００等の記録部材が種々の環境下にさらされて保存され得ることを考慮すると、少なくとも４０［℃］以上に調整する必要があると考えられる。また、定着温度については、有極性弾性材料の耐熱温度よりも少なくとも２０［℃］程度低く設定することが望ましい。よって、有極性弾性材料については、６０［℃］以上の耐熱温度のものを使用することが望ましい。
【０１０５】
定着装置１００内で何らかの放電を生ずる可能性がある場合には、放電によって発生するオゾンによる押圧ローラ１０２の高抵抗部１０２ｂの劣化を抑えるべく、耐オゾン性に優れた有極性弾性材料を用いることが望ましい。図１４に示したように、ＮＢＲは耐オゾン性が悪いので、オゾンが発生するような環境下での使用は好ましくない。しかし、高抵抗部１０２ｂでオゾンに接触し得る部分は表面だけであるので、高抵抗部１０２ｂに耐オゾン性に優れた導電性の保護槽を被覆すれば、オゾンが発生するような環境下でもＮＢＲを使用することができる。
【０１０６】
このような保護層の材料としては、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）などが挙げられる。これらの材料は絶縁性であるため、カーボンブラック粉末などの導電性フィラーの分散によって導電性を付与する必要がある。但し、本発明者は、塗工などよって数ミクロン程度の厚みの保護層を形成すれば、導電性フィラーによって保護層に導電性を付与しなくても、加熱ローラ１０１と押圧ローラ１０２との間における電流電圧特性に殆ど影響を及ぼさなくなることを確認している。
【０１０７】
液体現像剤１８の液体キャリアとして、浸食性の強い溶剤を用いる場合には、耐溶剤性に優れた有極性弾性材料を用いることが望ましい。但し、両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂに耐溶剤性に優れた保護層を被覆すれば、耐溶剤性に乏しい有極性弾性材料でもよい。
【０１０８】
両高抵抗部１０１ｂ、１０２ｂのうち、記録紙２００上の画像に接触する高抵抗部１０１ｂに被覆する保護層の材料については、オフセットの発生を抑えるべく、液体キャリアによる濡れ性あるいは非離型性に基づいて決定することが望ましい。
【０１０９】
例えば、保護層の材料として先に列記したＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡは、何れもフッ素系の樹脂であり優れた撥液性や被離型性を発揮するので、加熱によって溶融した溶融トナーと良好に分離する。よって、オフセットの発生を抑えることができる。
【０１１０】
また、その主成分が液体キャリアの主成分と同じ保護層は、液体キャリアに非常に濡れ易いため、記録紙２００上の溶融トナーを良好に分離する。本第２実施形態のプリンタでは、液体キャリアとしてシリコーンオイルを含有するものを用いるので、シリコーンゴムやシリコーンレジンなどを保護層の基材に使用すると良い。
【０１１１】
なお、本第２実施形態のプリンタにおける定着装置１００にも、図１９や図２０に示した変形例装置と同様の構成を適用することが可能である。
【０１１２】
以上、各実施形態においては、電子写真方式によって画像を形成するプリンタについて説明したが、例えばインクジェット方式や印刷版を用いる印刷方式など、画像形成物質として有色液体を用いる画像形成装置であれば、本発明の適用が可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１乃至１２の発明によれば、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができるという優れた効果がある。また、表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１４】
特に、請求項１、２、３、４、５又は６の発明によれば、加熱ローラなど、画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部のエッジ部分や、もう一方の表面移動体の高抵抗部における該エッジ部分との接触領域の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。また、定着効率をより向上させることができるという優れた効果がある。また、両表面移動体をそれぞれ金属材料等からなる導電部だけで構成する場合や、図２や図３に示した画像定着装置１００のように一方の表面移動体だけに高抵抗部を設ける場合よりも、両表面移動体の密着性を高めて定着性能を向上させることが可能になるという優れた効果がある。
また、両表面移動体の導電部の露出部分を直接向かい合わせる場合に比べ、両表面移動体の導電部間の放電を抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１５】
また特に、請求項２の発明によれば、記録部材の画像に接触する方の表面移動体における高抵抗部の幅を、両表面移動体の高抵抗部の接触幅と同じ大きさにする場合に比べ、より良好に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えるとともに、定着効率を向上させることができるという優れた効果がある。
【０１１７】
また特に、請求項３の発明によれば、請求項２の発明よりも確実に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１８】
また特に、請求項４の発明によれば、画像に接触しない方の表面移動体の絶縁部と高抵抗部との密着不良に起因する上記沿面放電を継続して抑えるので、両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを更に確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１９】
また特に、請求項５又は６の発明によれば、両表面移動体の高抵抗部間の放電を解消するので、該放電を発生させ得る請求項３、４又は５の発明よりも高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２０】
また特に、請求項６の発明によれば、画像に接触しない方の表面移動体の絶縁部と高抵抗部との密着不良に起因する沿面放電を継続して抑えるので、請求項５の発明よりも更に確実に両表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２１】
また特に、請求項７乃至１２の発明によれば、高抵抗部の局所的な焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
画像に接触する方の表面移動体の高抵抗部について、表面の摩耗、装置内部での放電によって発生したオゾン、有色液体の液体キャリアの浸潤などに起因する劣化を抑えることが可能になるという優れた効果がある。
また、画像中の有色粒子を加熱しない場合に比べ、定着性能をより向上させることができるという優れた効果がある。
更には、画像に接触する方の表面移動体と、該画像中の有色物質とを良好に分離するので、該表面移動体上に該有色物質が残留することによるオフセットの発生を抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２２】
また特に、請求項８の発明によれば、高抵抗部の電気抵抗率を所望の値まで容易に下げることができるという優れた効果がある。
【０１２３】
また特に、請求項９、１０又は１１の発明によれば、弾性を発揮する高抵抗部により、両表面移動体をそれぞれ金属材料等からなる導電部だけで構成する場合よりも、両表面移動体の密着性を高めて定着性能を向上させることができるという優れた効果がある。
【０１２４】
また特に、請求項１０又は１１の発明によれば、クロルスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム又はエピクロロヒドリンゴムを基材とする高抵抗部に、良好な弾性を発揮させながら、その局所的な焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２５】
また特に、請求項１１の発明によれば、表面移動体の高抵抗部の局所的な焼け焦げを更に良好に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２６】
また特に、請求項１２の発明によれば、画像に接触する方の表面移動体の高抵抗部について、表面の摩耗、装置内部での放電によって発生したオゾン、有色液体の液体キャリアの浸潤などに起因する劣化を抑えることが可能になるという優れた効果がある。
【０１２９】
請求項１３の発明によれば、定着工程において、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができるという優れた効果がある。また、定着工程において、表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１３０】
請求項１４の発明によれば、画像定着装置内で記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができるという優れた効果がある。また、画像定着装置内で表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【０１３１】
請求項１５の発明によれば、画像定着装置を用いる定着工程において、記録部材を介して２つの表面移動体の間に電流を流して定着性能を向上させることができるという優れた効果がある。また、画像定着装置を用いる定着工程において、表面移動体の高抵抗部の焼け焦げを抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は開発中の定着装置の概略構成を示す横断面図。
（ｂ）は同定着装置を示す縦断面図。
【図２】同定着装置の変形例装置を示す断面図。
【図３】同定着装置の他の変形例装置を示す断面図。
【図４】同定着装置においてローラ間に形成される電気力線を示す模式図。
【図５】本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図。
【図６】同定着装置の他の一例を示す概略構成図。
【図７】同定着装置の改良例を示す概略構成図。
【図８】同改良例において生じ得る不具合を説明する説明図。
【図９】同改良例の更なる改良例を示す概略構成図。
【図１０】図９とは異なる改良例を示す概略構成図。
【図１１】図９の改良例の更なる改良例を示す概略構成図。
【図１２】図７とは異なる改良例を示す概略構成図。
【図１３】加熱ローラへのバイアス供給時間と、バイアス電位との関係を示すグラフ。
【図１４】非極性分子からなる代表的な弾性材料と、有極性分子からなる代表的な弾性材料との例を示す表。
【図１５】非極性分子構造の各弾性材料における温度と体積固有抵抗率との関係の一例を示すグラフ。
【図１６】有極性分子構造の各弾性材料における温度と体積固有抵抗率との関係の一例を示すグラフ。
【図１７】第１実施形態にかかるプリンタの概略構成図。
【図１８】（ａ）は同プリンタの定着装置の概略構成を示す横断面図。
（ｂ）は同定着装置の概略構成を示す縦断面図。
【図１９】同定着装置の変形例装置を示す断面図。
【図２０】同定着装置の他の変形例装置を示す断面図。
【図２１】同変形例装置の押圧ベルトを示す断面図。
【符号の説明】
１ 画像形成ユニット（画像形成手段）
１０ 感光体ドラム
１８ 液体現像剤（有色液体）
２０ 帯電装置
４０ 現像装置
５１ 除電ランプ
６０ 転写装置
１００ 定着装置（画像定着装置）
１０１ 加熱ローラ（表面移動体）
１０１ａ 導電部
１０１ｂ 高抵抗部
１０１ｃ ハロゲンランプ（加熱手段）
１０２ 押圧ローラ（表面移動体）
１０２ａ 導電部
１０２ｂ 高抵抗部
１０２ｄ、１０２ｅ 絶縁部
１０３ 電源
１０４ 分離爪
１０５ 押圧ベルトユニット
１０６ 押圧ベルト（表面移動体）
１０６ａ 導電部
１０６ｂ 高抵抗部
１０６ｄ、１０６ｅ 絶縁部
１０７ 駆動ローラ
１０８ 定着バイアスローラ

Claims (15)

1. 表面を互いに接触させながら移動させる２つの表面移動体を備え、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を両表面移動体の間に挟み込んで該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置において、
   導電性材料からなる導電部と、これよりも電気抵抗率の高い材料で構成され、もう一方の表面移動体に接触するように該導電部に固定された導電性の高抵抗部とを両表面移動体に設け、
   両表面移動体の間に挟み込まれた該記録部材の該画像に接触しない方の表面移動体の該高抵抗部の幅方向における両端部分を、他の部分よりも薄厚に形成することで、もう一方の表面移動体における該高抵抗部の幅を両高抵抗部の接触幅以上に設定し、
   且つ、両表面移動体の導電部間に電位差を生じせしめる電位差発生手段を設けたことを特徴とする画像定着装置。
2. 請求項１の画像定着装置において、
   上記画像に接触する方の表面移動体における上記高抵抗部の幅を、上記接触幅よりも大きくしたことを特徴とする画像定着装置。
3. 請求項１又は２の画像定着装置において、
   上記画像に接触しない方の表面移動体におけるもう一方の表面移動体との非接触領域に、絶縁性材料からなる絶縁部を設けたことを特徴とする画像定着装置。
4. 請求項３の画像定着装置において、
   上記画像に接触しない方の表面移動体に設ける上記絶縁部を、該表面移動体の上記高抵抗部の内部に食い込ませたことを特徴とする画像定着装置。
5. 請求項１又は２の画像定着装置において、
   上記画像に接触しない方の表面移動体の上記高抵抗部の幅方向における両端にそれぞれ隣接する２つの絶縁部を該表面移動体の上記導電部上に固定し、該高抵抗部と該２つの絶縁部とをもう一方の表面移動体の上記高抵抗部に接触させるようにしたことを特徴とする画像定着装置。
6. 請求項５の画像定着装置において、
   上記画像に接触しない方の表面移動体に設ける２つの上記絶縁部を、それぞれ該表面移動体の上記高抵抗部の内部に食い込ませたことを特徴とする画像定着装置。
7. 表面を互いに接触させながら移動させる２つの表面移動体を備え、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を両表面移動体の間に挟み込んで該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置において、
   両表面移動体の間に挟み込まれた該記録部材の該画像に接触する方の表面移動体に、導電性材料からなる導電部と、該導電部に固定され、もう一方の表面移動体に接触する導電性の保護層に自らの表面が覆われる導電性の高抵抗部とを設け、
   該保護層として、その主成分が上記有色液体中の液体キャリアの主成分を同じであるものを用い、
   もう一方の表面移動体を導電性の材料で構成し、
   もう一方の表面移動体と該導電部との間に電位差を生じせしめる電位差発生手段を設け、該高抵抗部の基材として有極性分子からなるものを用い、
   且つ、該画像に接触する方の表面移動体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする画像定着装置。
8. 請求項７の画像定着装置において、
   上記高抵抗部として、上記基材中に導電性フィラーが分散されたものを用いたことを特徴とする画像定着装置。
9. 請求項７又は８の画像定着装置において、
   有極性分子からなる上記基材として、弾性材料を用いたことを特徴とする画像定着装置。
10. 請求項９の画像定着装置において、
    上記弾性材料として、クロルスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム又はエピクロロヒドリンゴムを用いたことを特徴とする画像定着装置。
11. 請求項１０の画像定着装置において、
    上記弾性材料として、エピクロロヒドリンゴムを用いたことを特徴とする画像定着装置。
12. 請求項１、２、３、４、５又は６の画像定着装置において、
    上記画像に接触する方の表面移動体における上記高抵抗部の表面に導電性の保護層を設けたことを特徴とする画像定着装置。
13. 互いに接触しながら移動する２つの表面移動体の間に、液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体によって画像が形成されている記録部材を挟み込んで、該画像を該記録部材に定着せしめる定着工程を実施する画像定着方法において、
    該定着工程で、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を用いることを特徴とする画像定着方法。
14. 液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体を用いて記録部材上に画像を形成する画像形成手段と、該画像を該記録部材に定着せしめる画像定着装置とを備える画像形成装置において、
    該画像定着装置として、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
15. 液体キャリアと帯電可能な有色粒子とを含有する有色液体を用いて記録部材上に画像を形成する画像形成工程と、該画像を該記録部材に定着せしめる定着工程とを実施する画像形成方法において、
    該定着工程で、請求項１乃至１２の何れかの画像定着装置を用いることを特徴とする画像形成方法。

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