JPH0934279A

JPH0934279A - 画像形成装置用ローラ

Info

Publication number: JPH0934279A
Application number: JP17974195A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kodera; 哲郎小寺
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】封筒等の厚さが全域にわたって一様でない記
録媒体に対しても、圧力の印加により記録媒体全域にト
ナー像を有効に転写、転写同時定着または定着すること
が可能な画像形成装置用ローラを提供する。【解決手段】本発明のローラ(Ｒ)は、像担持体上のト
ナー像を転写または転写同時定着する像担持体および圧
力付与ローラ（転写器または転写定着器）、あるいは記
録媒体上のトナー像を定着する一対の加圧ローラの少な
くとも一方に使用される。ローラ(Ｒ)は、芯材(１)、中
間層(２)および中間層(２)より圧縮弾性率が高い表面層
(３)から少なくとも構成される。表面層(３)は、互いに
直交する方向で曲げ剛性が異なっていて、その円周方向
に比べて軸方向の曲げ剛性を低くしている。表面層(３)
としては、その内面に連続した螺旋状の溝または複数の
環状の溝を形成したものや、樹脂中に繊維を含有した異
方性の繊維強化型樹脂が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，プリン
タ，ファクシミリ等の画像形成装置において、それぞれ
回転可能な圧力付与部材と像担持体との間または一対の
圧力付与部材間に記録媒体を狭持しながら搬送して、ト
ナー像を転写（転写同時定着）または定着する少なくと
も一方の円筒状回転部材に関する。特に封筒等の厚さが
一様でない記録媒体に対しても、記録媒体全域にトナー
像を有効に転写または定着することができる画像形成装
置用ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力定着装置においては、圧力付与部材
として剛性の金属ローラが従来から用いられてきた。こ
の種の圧力定着装置では、ローラと記録媒体が接触する
円周方向の幅（ニップ幅）が非常に狭いので、記録媒体
上のトナー像にかかる圧力が高く、定着性の優れた記録
を得ることができる。しかし、ローラの軸方向に均一に
圧力をかけるためには各ローラの交差角を高精度に設定
する必要があり、交差角が少しでもずれると、圧力がか
からない部分に未定着トナー像がそのまま残ったり、紙
皺が発生したりしていた。この点に関して、ローラ表面
に薄い弾性層を形成した定着装置が、例えば特開昭５９
−１２６５７９号公報に開示されている。このようなロ
ーラを用いた圧力定着装置においては、金属ローラ同士
を接触させる定着装置に比べて、交差角が多少変化して
も比較的均一に圧力がかかる。しかし同時に、表面に弾
性層を形成したことによりニップ幅が広がるため、トナ
ー像を定着するには金属ローラに比べてより大きな荷重
が必要になり、また均一な圧力を得るためには依然とし
てローラを交差させなければならなかった。そのため、
装置が大型化したり、紙皺が発生しやすい等の問題があ
った。

【０００３】このような問題を解決するものとして、金
属芯軸を高分子材料からなる弾性体で一体的に被覆し、
更に高硬度弾性材料で被覆してこれを表面層とした圧力
定着ローラが、特開昭６２−１４４１８８号公報に開示
されている。この種のローラを用いた圧力定着装置にお
いては、金属芯軸の撓みが無視できるため、均一な圧力
を得るために２本のローラを交差させる必要がなく、圧
力の印加ムラが非常に少なくなる。また、表面が高硬度
弾性材料で被覆されているため、比較的小さい荷重でも
記録媒体全域にわたってトナー像を充分に定着させるこ
とができ、しかも記録媒体を不自然に光沢化することも
ない。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかしながら、封筒に代表される厚さが全
域にわたって一様でない記録媒体に対しては、従来のい
かなるローラを有する圧力定着装置を用いても、記録媒
体全域でトナー像を充分に定着させることができなかっ
た。これを記録媒体として封筒を用いた場合について、
図面に基づいて説明すると次のとおりである。一般に入
手できる封筒は、図１１に示すように、用紙の重なる枚
数に差があり、その差より通常８０〜２５０μｍ程度の
段差が生じている。この段差がニップに対して完全に平
行なもののみであれば、ニップに均一な圧力をかけるこ
とで封筒全域にわたりトナー像を有効に定着することが
可能である。しかし、段差は封筒の端部に対して傾斜し
ているので、ニップの中でも用紙の重なる枚数に異なる
領域が存在する。

【０００５】図１２はローラの斜視図であり、ローラの
軸方向および円周方向を表示している。図１３は加圧ロ
ーラにより封筒に圧力を印加した時のローラ軸方向の拡
大断面図である。図１３Ａは、圧力付与部材としての金
属製ローラ０１と、金属製芯材０２ａに硬度が高い弾性
体層０２ｂを被覆した加圧ローラ０２との間にて、段差
が存在する封筒Ｅにトナー像Ｙを定着する状態を示して
いる。この加圧ローラ０２では、用紙の重なり枚数の少
ない段差部分に圧力が加わらないため、当該部分ではト
ナーが潰されずトナー像Ｙは定着されない。また、図１
３Ｂは、金属製ローラ０１と、金属製芯材０２ａに硬度
が低い弾性体層０２ｃを被覆した加圧ローラ０２′との
間にて、段差が存在する封筒Ｅにトナー像Ｙを定着する
状態を示している。この加圧ローラ０２′では、用紙の
重なり枚数の少ない段差部分にも圧力が加わるようにな
るが、硬度が高い弾性体層０２ｂを被覆した前記加圧ロ
ーラ０２と比べて、ローラ円周方向に偏平変形が生じ
る。そのため、加圧ローラ０２′と封筒Ｅとのニップ幅
が広がって、充分な圧力が印加されずトナー像Ｙは定着
されない。

【０００６】図１３Ｃは前記特開昭６２−１４４１８８
号公報に開示された圧力定着ローラを用いて、封筒Ｅに
トナー像Ｙを定着する状態を示している。すなわち、加
圧ローラ０２″として、金属製芯材０２ａの外周面に硬
度が低い弾性体層０２ｃを被覆し、更に硬度が高い弾性
体層０２ｂを被覆したものが用いられる。この加圧ロー
ラ０２″では、表面層が硬度の高い弾性体層０２ｂで形
成されているため、ローラ円周方向の偏平変形は生じ難
い。しかし、軸方向の剛性も同時に高くなっているた
め、用紙の重なり枚数の少ない段差部分以外の領域では
充分な圧力がかかるが、段差部分の低い箇所では圧力が
かからない領域Ａが存在し、この領域Ａでは定着が良好
に行われず、文字の欠落等が発生していた。

【０００７】一般に、封筒には最大紙２枚分の厚さに相
当する段差が存在する。しかして、圧力の印加により転
写または定着を行う従来の画像形成装置においては、封
筒にトナー像を形成するのは非常に困難であり、封筒の
重なり枚数の多い部分にしかトナー像が定着されなかっ
た。また、たとえ圧力付与部材として柔らかい弾性体を
高硬度弾性材料で被覆したローラを用いたとしても、段
差近傍で数ｍｍ程度の転写性または定着性の不良な領域
が存在し、その領域での画像抜けが問題となっていた。
そこで、本発明は上述のような問題点を解消しようとす
るものであって、その目的とするところは、封筒等の厚
さが全域にわたって一様でない記録媒体に対しても、圧
力の印加により記録媒体全域にトナー像を有効に転写、
転写同時定着または定着することが可能な画像形成装置
用ローラを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を重ねてきた結果、互いに圧接する
回転部材の表面層の曲げ剛性に着目し、その円周方向よ
り軸方向の曲げ剛性を低くした回転部材を使用して封筒
に印字を行ったところ、トナー像を有効に転写または定
着することができ、段差部分においても画像抜け等の画
像欠陥のない画像が得られることを確認して、本発明に
到ったものである。すなわち、本発明の画像形成装置用
ローラは、互いに圧接した状態で、記録媒体を搬送しな
がら像担持体または記録媒体上に形成されたトナー像を
転写、転写定着または定着する一対の円筒状回転部材の
うちの少なくとも一方に用いられ、該円筒状回転部材は
芯材、中間層および該中間層より圧縮弾性率が高い表面
層から少なくとも構成され、該表面層は、互いに直交す
る方向で曲げ剛性が異なり、上記回転部材の円周方向に
比べて軸方向の曲げ剛性が低いことを特徴とする。上記
表面層は、中間層との境界面側の内面に連続した螺旋状
の溝または複数の環状の溝を形成するか、あるいは樹脂
中に繊維を含有した繊維強化型樹脂で構成することが好
ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の画像形成装置用ローラ（以下、ローラＲと略記
する）は、図１に示すように、少なくとも芯材１の外周
面に中間層２、その外周面に表面層３をそれぞれ積層し
た円筒状回転部材から構成される。ローラＲは、像担持
体上のトナー像を転写または転写同時定着する一対の回
転部材、具体的には像担持体およびこれに対向して圧接
される圧力付与部材（転写ローラまたは転写定着ロー
ラ）のうちの少なくとも一方に使用される。ローラＲは
また、記録媒体上のトナー像を定着する定着装置におけ
る回転可能な一対の円筒状圧力付与部材（加圧ローラ）
のいずれか一方または双方に使用することができる。

【００１０】上記回転部材の構成要素には、種々の材質
で構成することが可能であり、更に様々の組合せが可能
である。芯材１としては、鋼鉄，ステンレス鋼，アルミ
ニウム，アルミニウム合金等の金属，合金やセラミック
などの中実の円柱体や中空の円筒体が使用される。この
芯材１の両端部１a，１aはローラＲの回転軸として機能
するものである。中間層２としては、天然ゴム，ブチル
ゴム，イソプレンゴム，ネオプレンゴム，スチレン−ブ
タジエンゴム，エチレン−プロピレンゴム，フッ素ゴ
ム，シリコーンゴム等のゴム材料、フェノール樹脂，エ
ポキシ樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル，ポリアミ
ド，ポリスチレン，ポリアセタール等の樹脂が用いられ
る。中間層２の厚さは、その材質にもよるが、他方の回
転部材との圧接時に所定のニップ幅を確保するために、
０．５〜１０ｍｍ程度とすることが好適である。中間層
２の圧縮弾性率については、その厚さと関連し、所定の
線圧を回転部材に与えた時、用紙の重なり枚数の少ない
部分でも表面層３が用紙と接触するためには、用紙の厚
さ以上に中間層２が圧縮変形しなければならない。ここ
で、中間層２の厚さをｔ2 ［mm］、線圧をＰ［N/mm］、
ニップ幅をｂ［mm］、用紙の厚さをｔp ［mm］とする
と、圧縮弾性率Ｅ2［N/mm²］は下記の関係式が成立する
必要がある。Ｅ2 ＜（Ｐ・ｔ2）／（ｂ・ｔp）したがって、中間層２の圧縮弾性率は、その厚さに応じ
て上式を満足するような材質より選択すればよい。

【００１１】表面層３としては、ポリエーテルエステル
ゴム，フッ素ゴム，シリコーンゴム等のゴム材料、フェ
ノール樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステ
ル，ポリアミド，ポリスチレン，ポリアセタール等の樹
脂などが用いられる。これらの材質はその圧縮弾性率が
上記中間層２より高いものから選択される。中間層２に
対する表面層３の圧縮弾性率の比は、一般に５倍以上あ
ればよい。圧縮弾性率の比が５倍未満であると、記録媒
体に段差がある場合、段差の低い部分に表面層３が追随
して変形し難くなり、トナー像を有効に転写、転写同時
定着または定着することが困難となる。表面層３の厚さ
は、ローラＲが適用される回転部材の種類にもよるが、
０．５〜５ｍｍ程度とすることが好適である。厚さが
０．５ｍｍ未満であると、圧力の印加時に表面層３が損
傷する恐れがある。また、厚さが５ｍｍより厚くなる
と、上記と同様に表面層３が段差の低い部分に追随して
変形し難くなる。表面層３の曲げ剛性は、互いに直交す
る方向で異なり、ローラＲの円周方向より軸方向の曲げ
剛性を低くする必要がある。その具体的な形態として
は、例えば図２に示すように、表面層３の内面、すなわ
ち上記中間層２と接する境界面に螺旋状の溝３ａを形成
したり、図３に示すように、互いに直交する方向の一方
に配向性を高めた繊維Ｆ含有の異方性繊維強化型樹脂で
表面層３を構成したものなどが挙げられる。

【００１２】内面に溝３ａを形成した表面層３におい
て、溝３ａの形状に関しては、断面形状が矩形で連続し
た上記螺旋形状以外にも、溝３ａの底部に応力が集中す
るような形状であれば、特に螺旋形状に限定されるもの
ではない。例えば、断面形状として、三角形，半円形，
あるいは深さが深くなるに従って幅が増大するようなも
のであってもよい。また、円形または楕円形等の環状の
溝３ａを所定のピッチで複数本形成してもよく、さらに
溝３ａの幅と間隔を同一のピッチで波状に凹凸を形成し
てもよい。溝３ａの寸法に関しては、幅および深さを
０．１〜２ｍｍ，間隔を１〜１０ｍｍ程度に設定するこ
とが好ましい。溝３ａの幅，深さおよび間隔は、表面層
３の厚さに応じて最適な値に設定されるが、ニップ圧の
変動が大きいと転写性，定着性に悪影響を及ぼすため、
表面層３の厚さに対して溝３ａの深さの比が０．１〜
０．５の範囲にあることが好ましい。

【００１３】前記繊維強化型樹脂自体としては、ローラ
Ｒの円周方向に配向する繊維Ｆの割合を多くした前記樹
脂の他に、細幅のテープ状繊維含有樹脂をパイプに螺旋
状に巻き付けた後に溶融硬化させるフィラメントワイン
ディング方式により製造されるもの等が挙げられる。い
ずれの繊維強化型樹脂にあっても、樹脂中に含有させた
繊維Ｆの配向割合を所定の方向に高めることによって、
ローラＲの円周方向より軸方向の曲げ剛性を低く抑える
ことが肝要である。繊維Ｆとしては、炭素繊維，ガラス
繊維，各種耐熱性無機質繊維や剛性の高い合成繊維等が
挙げられる。また、樹脂としては、一部繰り返しとなる
が、フェノール樹脂，メラミン樹脂，エポキシ樹脂，ジ
アリルフタレート樹脂，シリコーン樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，
ポリスチレン，ポリアセタール，アクリル樹脂，ポリア
ミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【００１４】本発明のローラＲを特に転写（同時定着）
ローラまたは定着ローラとして使用する場合は、両端部
１a，１aより外径の大きい図１に示す芯材１に代えて、
図４に示すように、芯材１自体がその全長にわたって同
一の径であってもよい。前記一対の円筒状回転部材を互
いに圧接して連続的に回転させていると、回転部材のう
ちの一方または双方の中間層２および／または表面層３
が、芯材１からずれて脱落し始めることがある。特に、
ニップ圧の分布を更に均一にする目的で、上記一対の回
転部材間に僅かな角度を持たせて回転させることが屡々
行われているが、回転部材を互いに交差させた状態で
は、軸方向の一方に向う摩擦力が継続的に加わるため、
脱落が生じやすい。このような脱落を防止するために、
中間層２および表面層３の両端面に、図５に示すような
鍔状の脱落防止部材４，４を芯材１に固定して設けるこ
とが好ましい。本発明のローラＲは、前述した図面に示
す円筒状回転部材以外にも、別の部材で構成された層が
存在してもよい。例えば、所定のニップ圧が保持される
範囲内で、所望の表面エネルギー（表面張力）や導電率
を付与するよう、オフセットの発生を防止する離型剤，
撥水剤等の各種配合剤やカーボンブラック等の導電性付
与剤を含有する１〜１０μｍ程度の薄層を表面層３上に
形成してもよい。

【００１５】本発明のローラＲは、層（２，３）の材質
にもよるが、例えば図１に示す円筒状回転部材を例にと
ると次のようにして製造される。中間層２の軟化温度が
表面層３より高い場合には、ａ）まず、金型の中心に芯
材１が位置するようその両端部１a，１aを固定支持し、
離型剤を塗布した金型内に先に例示した中間層２を構成
する成形材料を注入し、金型を所定時間回転させて中間
層２を成形する。次いで、得られた成形体を別の金型に
移し換えた後、中間層２の成形と同様にして表面層３を
成形する。この製造法ａ）において、表面層３内面に溝
３ａを形成する場合は、中間層２を成形する際に、金型
内面を溝３ａの形状と一致させておくことになる。一
方、表面層３を繊維強化型樹脂で構成する場合は、成型
時に金型を回転させるので、特別な処理操作を施さなく
ても、樹脂中の繊維Ｆの殆どは円周方向に配向するよう
になる。

【００１６】表面層３の軟化温度が中間層２より高い場
合には、ｂ）金型内面にチューブ状の上記表面層３を予
め密着させておき、上記ａ）と同様にして、芯材１と表
面層３との間に前記成形材料を注入して中間層２を成形
する。この製造法ｂ）において、表面層３内面に溝３ａ
を形成する場合は、表面層３内面に予め溝３ａを成形ま
たはシートの切削等により形成しておくことになる。一
方、表面層３を繊維強化型樹脂で構成する場合は、前述
の方法により製造された繊維強化型樹脂が使用される。
また、ｃ）中間層２を成形した上記成形体表面にシート
状の表面層３を接着すると、中間層２および表面層３の
軟化温度にかかわらず、例えば表面層３が繊維強化型樹
脂で構成されたローラＲを比較的簡単に製造することが
できる。これらの製造法ａ）〜ｃ）において、境界面間
の接着性を良好にするために、芯材１の外周面および中
間層２表面をプライマー処理してもよい。また必要に応
じて、表面層３の表面側に研削加工等を施してその寸法
や表面粗さを調整してもよい。

【００１７】次に、本発明のローラＲが装着された画像
形成装置について説明する。図６はローラＲを転写ロー
ラとして装着した画像形成装置の概要を示す説明図であ
る。図６において、１０は表面に酸化アルミニウム等の
誘電体の薄層を導電性基体上に被膜した像担持体であ
り、矢印方向に回転する。像担持体１０の表面にはイオ
ンヘッド１１からの制御されたイオン流により、画像情
報に対応した静電潜像が形成される。イオンヘッド１１
は、その内部に空気を供給するコンプレッサを付設し
て、像担持体１０へのイオンの流れを促進させることが
できる。静電潜像は現像器１２により可視化されたトナ
ー像Ｘに現像される。像担持体１０上のトナー像Ｘは、
ローラＲを圧力付与部材とする転写ローラ１３により記
録媒体Ｓに転写される。記録媒体Ｓ上の未定着トナー像
Ｙは定着器１４により定着される。転写後の像担持体１
０上のトナーはクリーニング装置１５等により清掃・除
電され、像担持体１０は初期の状態に戻され、再び上記
各工程を繰り返すことになる。図６には、ローラＲを転
写ローラ１３として使用する例を図示しているが、定着
装置１４を取り除き、転写ローラ１３の場合より像担持
体１０とのニップ圧を高めて、ローラＲを転写定着ロー
ラとして使用することもできる。これらの画像形成装置
によれば、封筒のような厚さが全域にわたって一様でな
い記録媒体Ｓに対しても、その全域にわたりトナー像Ｘ
を転写または転写同時定着することが可能である。

【００１８】図７は本発明のローラＲを一対の定着ロー
ラとして装着した画像形成装置の概要を示す説明図であ
る。図７に示す画像形成装置においては、定着器以外は
従来の電子写真方式と同様の機器から構成される。すな
わち、図示してない露光装置の他に、矢印方向に回転す
る像担持体（感光体）２０の周囲に、帯電器２１、現像
器２２、コロトロンやバイアスローラ等の転写器２３、
クリーニング装置２４等が順次配置されている。また、
転写器２３に関して記録媒体Ｓの搬送経路下流側に、ロ
ーラＲを一対の加圧ローラ２５，２６とする定着器２７
が配置されている。上記画像形成装置では、常法によ
り、帯電器２１により像担持体２０表面を一様に帯電
し、露光装置からレーザビーム等の光像を照射して静電
潜像を形成する。静電潜像は現像器２２により可視化さ
れたトナー像Ｘに現像され、トナー像Ｘは転写器２３に
より記録媒体Ｓに転写される。記録媒体Ｓ上の未定着ト
ナー像Ｙは、定着器２７により定着されて定着画像Ｚが
形成される。転写後の像担持体２０上のトナーはクリー
ニング装置２４等により清掃・除電され、像担持体２０
は初期の状態に戻され、再び上記各工程を繰り返すこと
になる。

【００１９】図７には、定着器２７の加圧ローラ２５，
２６としてローラＲを使用する例を図示しているが、ロ
ーラＲは加圧ローラ２５，２６のうちの一方のみに使用
することもできる。すなわち、ローラＲは、記録媒体Ｓ
上の未定着トナー像Ｙと直接接触するいわゆる定着ロー
ラ、または上記トナー像Ｙとは反対側の記録媒体Ｓ面に
接触するいわゆる圧力ローラのいずれであってもよい。
上記定着ローラとして使用する場合は、前記曲げ剛性特
性が維持される範囲内で、前述したように、ローラＲの
表面エネルギーを適当な値とする薄層を表面層３上に形
成することも可能である。ローラＲを一対の加圧ローラ
２５，２６の一方のみまたは双方に装着したいずれの画
像形成装置においても、封筒のような厚さが全域にわた
って一様でない記録媒体Ｓに対して、その全面にわたり
未定着トナー像Ｙを永久定着画像Ｚに定着することが可
能である。

【００２０】本発明における画像形成装置は、これらの
方式に限定されるものではなく、例えば前記イオンヘッ
ド(１１)に代えてマルチスタイラスヘッド等の静電潜像
形成装置により静電潜像を形成してもよく、また磁気記
録ヘッドにより磁気潜像を形成してこれを磁性トナーで
現像してもよい。さらには、以上の方式で他の像担持体
に一旦形成されたトナー像を転写して、像担持体にトナ
ー像を形成する方式であってもよい。さらに、イエロ
ー，マゼンタ，シアン，黒トナーのうちの２〜４種のト
ナーをそれぞれ収容した複数の現像器を備えたカラー画
像形成装置であってもよい。さらにまた、本発明は、少
なくとも芯材１、中間層２および中間層２より圧縮弾性
率が高い表面層３から構成され、かつ円周方向に比べて
軸方向の曲げ剛性が低い表面層３からなるローラＲを像
担持体（１０，２０）として、その表面に形成されたト
ナー像Ｘを記録媒体Ｓに転写、転写同時定着または定着
する方式の画像形成装置に適用することができる。この
場合、表面層３は上記曲げ剛性特性の他に誘電体または
光導電体等の像担持体（１０，２０）としての特性を兼
ね備えることになるが、後述する本発明の作用を奏する
範囲内で、像担持体（１０，２０）としての特性を有す
る材料の薄層を表面層３上に形成することも可能であ
る。また、図６に示す像担持体（１０）と転写ローラ
（１３）または転写定着ローラとの双方をローラＲで構
成することも可能である。

【００２１】以上の像担持体としては、ローラＲを像担
持体とする場合を除いて、像担持ベルトを使用すること
ができる。この場合、像担持ベルトの材質としては、誘
電体ではセラミック，硬質樹脂，金属酸化膜等、光導電
体ではアモルファスシリコン，セレン合金等の耐圧性に
優れた材料が用いられる。また、転写または転写定着の
補助手段として、像担持体と転写器または転写定着装置
との少なくとも一方に熱源を内蔵させるか、あるいはそ
れらの周囲に熱源を配置させることができる。同様に、
定着装置においても、定着補助手段として、定着ローラ
の内部または周囲に熱源を配置させることができる。こ
のような補助手段を設けておくと、転写、転写同時定着
または定着する際に、トナーを加熱しつつ加圧すること
で、より強固にトナー像を記録媒体に付着させることが
可能となる。前記トナー像を形成するトナーは、ワック
ス等の軟質材料を含有する圧力定着性のトナーや、軟質
成分を硬質成分で被覆したマイクロカプセルトナーが使
用される。勿論、ポリ（メタ）アクリル酸エステル，
（メタ）アクリル酸エステル−スチレン共重合体，ポリ
エステル等の熱可塑性樹脂を含有する熱定着性のトナー
を使用することもできる。この場合、中間層(２)および
表面層(３)の熱伝導性を高めたり、定着ローラの少なく
とも一方に熱源を内蔵させる等の手段が必要である。ト
ナーはまた、磁性または非磁性のいずれでも、キャリア
を用いる二成分現像剤またはキャリアを用いない一成分
現像剤のいずれであってもよい。

【００２２】（発明の作用）図８は段差を有する記録媒
体に圧力を印加した時の本発明のローラにおける軸方向
の拡大断面図である。この図８に基づいて本発明の作用
を説明すると下記のとおりである。本発明のローラＲ
（対をなす図中の符号２５，２６；１０，１３の少なく
とも一方を示す）は、中間層２より圧縮弾性率の高い表
面層３がローラＲの円周方向に比べて軸方向の曲げ剛性
が低い。そのため、圧力に関してみれば、ローラＲの表
面層３は円周方向の扁平変形が少ないので、転写または
定着する際に充分な圧力をトナー像(Ｙ，Ｘ)に印加する
ことができる。また同時に、軸方向の曲げに関してみれ
ば、記録媒体Ｓの段差近傍では、ローラＲの表面層３は
記録媒体Ｓの段差に追随して軸方向に変形する。その結
果、トナー像(Ｙ，Ｘ)を定着または転写する点からみれ
ば、段差近傍に圧力がかからない領域は無視できる長さ
になる。したがって、封筒等の厚さが全域にわたって一
様でない記録媒体Ｓへも、圧力の印加により記録媒体Ｓ
全域にわたりトナー像(Ｙ，Ｘ)を有効に定着あるいは転
写または転写同時定着することが可能となる。

【００２３】本発明の実施態様によれば、図２に示す前
記表面層３の内面に連続した螺旋状の溝(３ａ)または複
数の環状の溝(３ａ)を形成したことにより、溝(３ａ)の
底部に応力が集中するので、表面層３は円周方向に比べ
て軸方向の曲げ変形が大きくなる。したがって、この発
明のローラＲを画像形成装置の転写装置または定着装置
に適用した場合、圧力の印加により記録媒体Ｓ全域にわ
たりトナー像(Ｘ，Ｙ)を有効に転写、転写同時定着また
は定着することが可能となる。また、円周方向の曲げ剛
性を増加させるよう、繊維Ｆを配向させた図３に示す異
方性の繊維強化型樹脂で前記表面層３を構成したことに
より、ローラＲの円周方向に比べて軸方向の曲げ剛性が
低くなる。したがって、上述と同様の作用を奏する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。実施例１図９は本発明を実施するための画像形成装置（静電記録
装置）の全体図である。この画像形成装置Ｕ1 本体内部
には、矢印方向に回転する像担持体３１が配置されてい
る。像担持体３１は導電性アルミニウム基体３１ａ上に
酸化アルミニウムの誘電体層３１ｂを被膜したドラムか
らなる。この像担持体３１表面に近接してイオンヘッド
３２が配置されている。イオンヘッド３２のシールド内
には、高圧電源３３と接続してイオンを発生するワイヤ
ー３４が張架されている。像担持体３１とイオンヘッド
３２との間には、それぞれに間隔を介して変調電極部材
３５が配設されている。変調電極部材３５は、像担持体
３１の軸方向に沿って多数の電極を並設した櫛形のイオ
ン流変調電極３６ａおよびこれに対向して配置された単
一の対向電極３６ｂと、これらの電極３６ａ，３６ｂを
それぞれ固定する絶縁基板３７ａ，３７ｂとから構成さ
れる。絶縁基板３７ａの外方（図中の右側）端部に延び
るイオン流変調電極３６ａには、画像信号出力回路３８
が接続していて、出力回路３８から画像信号に応じたパ
ルス信号が変調電極３６ａに出力される。また、像担持
体の導電性基体３１ａはイオン取り出し量を増加させる
ための直流電源３９と接続している。

【００２５】上記像担持体３１の周囲には、イオンヘッ
ド３２からドラム回転方向に向けて順次、層規制部材４
０ａが付設された現像ロール４０ｂおよびマイクロカプ
セルトナー等を収容した現像器４０、現像器４０により
像担持体３１上に形成されたトナー像Ｘを記録媒体Ｓに
転写定着させる圧力付与部材としての転写定着ローラ４
１を有する転写定着装置４２、像担持体３１上の残留ト
ナーを除去するためのクリーニングブレード４３ａを有
するクリーナ４３、および像担持体３１上の残留電荷を
除去するための除電器４４が配置されている。上記転写
定着ローラ４１は、ローラＲが使用され、表面層(３)内
面に図２に示す螺旋状の溝(３ａ)が穿設されている。上
記転写定着装置４２は下記のように構成されている。す
なわち、ローラ４１の軸芯となる芯材１の両端部(１a，
１a)は、ローラ支持アーム４５により回動自在に支持さ
れている。支持アーム４５は、画像形成装置Ｕ1 のフレ
ーム（図示せず）に支持された揺動軸４６回りに揺動自
在に支持されている。上記ローラ４１表面は、ローラ支
持アーム４５と画像形成装置Ｕ1 のフレームとの間に設
けられた引張バネ４７により、所定の圧力で像担持体３
１側に押圧されている。なお、ローラ４１に加えられる
線圧は、記録媒体ＳとしてＡ４普通紙を選択した場合
に、記録媒体Ｓ全面にわたって充分な転写定着性が得ら
れるよう２０Ｎ／ｍｍに設定している。

【００２６】さらに、画像形成装置Ｕ1 本体一側下部に
は、記録媒体Ｓを収容する挿脱自在の給紙トレイ４８が
配置されている。給紙トレイ４８の上方には記録媒体搬
出部材としての給紙ローラ４９が配置されている。この
給紙ローラ４９と前記転写定着装置４２との間には、上
下一対のガイドプレートにより構成されたシュート部材
５０が設けられている。上記転写定着装置４２のローラ
４１と像担持体３１とが対向する転写定着領域の下流側
には、ガイド５１および一対の排出ローラ５２が配置さ
れている。また、画像形成装置Ｕ1 本体外他側部には、
排出ローラ５２から搬出される記録媒体Ｓを載置する排
出トレイ５３が配置されている。

【００２７】本実施例の転写定着ローラ４１の材質につ
いては、芯材１が鋼鉄、中間層(２)が圧縮弾性率１０Ｎ
／ｍｍ² のＥＰＤＭゴム、および表面層(３)が圧縮弾性
率３３０Ｎ／ｍｍ² のポリエーテルエステルエラストマ
ーで構成されている。また、像担持体３１の外径は４０
ｍｍであり、ローラ４１の外径は３０ｍｍ、その有効長
は２３０ｍｍであり、中間層(２)の厚さは３ｍｍ、表面
層(３)の厚さは２ｍｍである。表面層(３)の内面に穿設
された螺旋状の溝(３ａ)は、幅が０．５ｍｍ、深さが
０．５ｍｍ、間隔が２ｍｍである。

【００２８】（実施例１の作用）高圧電源３３からワイ
ヤー３４に電圧を印加すると、コロナ放電によってイオ
ンが発生する。発生したイオンは、直流電源３９に接続
する像担持体の導電性基体３１ａとイオンヘッド３２の
シールドとの間に形成された電界により、イオン流とな
ってシールドの開口から流出し、像担持体３１表面に移
動する。この際、シールドの開口部に配設されたイオン
流変調電極３６ａとその対向電極３６ｂ間の電位差によ
り発生する電界の作用によって、イオン流は画像信号出
力回路３８からのパルス信号に応じて変調され、画像情
報に対応した静電潜像が像担持体３１上に形成される。
像担持体３１表面に形成された静電潜像は、現像器４０
に収容されたマイクロカプセルトナーにより現像されて
可視化され、像担持体３１上にトナー像Ｘが形成され
る。この現像工程においては、マイクロカプセルトナー
は、現像ロール４０ｂの回転より搬送されながら層規制
部材４０ａで摺擦されて薄層化されると共に、上記イオ
ン流とは逆極性に摩擦帯電される。一方、給紙トレイ４
７に収容された記録媒体Ｓが、前記画像信号出力回路３
８からの変調信号（パルス信号）の出力にタイミングを
合わせて前記転写定着領域に搬送される。転写定着領域
において、像担持体３１上のトナー像Ｘは、前記転写定
着ローラ４１により、記録媒体Ｓに転写されると同時に
定着されて定着画像Ｚが形成される。定着画像Ｚが形成
された記録媒体Ｓは、ガイド５１に沿って排出ローラ５
２から排出トレイ５３に搬出される。転写定着後、像担
持体３１表面に残留したトナーはブレード４３ａにより
機械的に掻き落とされ、除電器４４により像担持体３１
上の残留電荷が除去されて１つの画像形成サイクルが終
了する。

【００２９】（転写定着試験）実施例１の画像形成装置
Ｕ1 における前記転写定着ローラ４１に加えられる線圧
を変化させて、記録媒体Ｓとして封筒（ Monroe Brand
10）(Ｅ)にトナー像Ｘを転写同時定着した。形成された
定着画像について、定着性と段差部での画像抜けを評価
した。その結果を表１に示す。定着性の評価は、一般に
知られたテープ剥離テストにより行った。テープ剥離テ
ストの結果は、テープ剥離後の画像濃度をテープ剥離前
の画像濃度で除した百分率表記である。また、段差部で
の画像抜けは、試験者の目視による官能評価により行っ
た。

【表１】定着性（テープ剥離テスト） ○ … ８０％以上 △ … ５０％以上８０％未満 × … ５０％未満

【００３０】表１から明らかなように、上記線圧を２０
Ｎ／ｍｍ以上に高めると、封筒(Ｅ)の全面にわたって良
質の定着画像Ｚを形成することができた。しかも、印字
面に紙の重なり枚数の差があるにもかかわらず、段差付
近においても画像抜け等の画像欠陥が発生しなかった。
この転写定着試験結果について考察してみると、転写定
着装置４２に装着された本実施例のローラ４１は、表面
層(３)の圧縮弾性率が中間層(２)よりかなり高く、しか
も螺旋状の溝(３ａ)が表面層(３)の内面に穿設されてい
る。そのため、封筒(Ｅ)の搬送方向と直交する方向に圧
力を印加した状態では、前述したように、溝(３ａ)の底
部に応力が集中するようになり、ローラ４１の表面層
(３)は円周方向に比べて軸方向の曲げ変形が大きくな
る。したがって、封筒(Ｅ)の段差付近においては、転写
定着ローラ４１表面が段差に対応して軸方向に変形する
と共に円周方向の変形が比較的小さいため、圧力が段差
の低い部分にも充分に印加される。このようにして、ト
ナー像Ｘが封筒(Ｅ)全域にわたって有効に転写同時定着
された。

【００３１】実施例２図１０は本発明を実施するための別の画像形成装置（電
子写真装置）の全体図であって、図９に示す構成部材と
同じ部材には同一の符号を付記している。本実施例の画
像形成装置Ｕ2 は、前記実施例１に示した画像形成装置
Ｕ1 とは、静電潜像形成手段（３１〜３９）の他に、転
写定着装置４２をそれぞれ別体の転写コロトロン（転写
器）と前記ガイド５１の下流側に配置した定着装置とに
分割した点で相違する。定着装置を構成する一対のロー
ラとしては本発明のローラＲが使用される。画像形成装
置Ｕ2 内には、アルミニウム製円筒部材表面にアモルフ
ァスシリコン膜を着膜した感光性の像担持体６１が配置
されている。像担持体６１は矢印方向に回転可能であ
り、その表面近傍には、像担持体６１表面を一様に帯電
させるための帯電器６２が配置されている。帯電器６２
により帯電された像担持体６１表面には、その回転方向
下流側においてレーザ書込装置６３により静電潜像が書
き込まれるようになっている。これらの符号６１〜６３
で示された構成部材から上記静電潜像形成手段が構成さ
れている。

【００３２】レーザ書込装置６３は、レーザ光源として
の半導体レーザ発振器６４、発振器６４からのレーザビ
ームＬを集光してそれを平行化するコリメートレンズ６
５、コリメートレンズ６５からのレーザビームＬを走査
方向に偏向させるポリゴンミラー６６、偏向されたレー
ザビームＬを像担持体６１上に結像照射させる凸レンズ
６７、およびポリゴンミラー６６の面倒れを補正するシ
リンドリカルミラー６８等から構成されている。また、
上記像担持体６１の周囲には、その回転方向に向けて帯
電器６２から順次、レーザ書込領域、前記現像器４０、
現像器４０により像担持体６１上に形成されたトナー像
Ｘを記録媒体Ｓに転写させるための転写コロトロン６
９、前記クリーナ４３および除電器４４が配置されてい
る。

【００３３】さらに、画像形成装置Ｕ2 本体一側下部に
は、前記給紙トレイ４８、給紙ローラ４９およびシュー
ト部材５０が配置されている。上記転写コロトロン６９
と像担持体６１とが対向する転写領域の下流側には、前
記ガイド５１、定着装置７０および前記一対の排出ロー
ラ５２が配置されている。また、画像形成装置Ｕ2 本体
外他側部には前記排出トレイ５３が配置されている。上
記定着装置７０には、表面層(３)が共に図３に示す繊維
強化型樹脂で構成された一対の加圧ローラ（ローラＲ）
７１，７２が装着されている。なお、定着装置７０は、
前記実施例１の転写定着装置４２と同様の押圧機構を備
えていて、加圧ローラ７１に加圧ローラ７２が２０Ｎ／
ｍｍの線圧で押圧するようになっている。本実施例の加
圧ローラ７１，７２の材質については、共に芯材１が鋼
鉄、中間層(２)が圧縮弾性率１０Ｎ／ｍｍ² のＥＰＤＭ
ゴム、および表面層(３)が配向率８０％以上のガラス繊
維を５ｗｔ％混入した圧縮弾性率１５０Ｎ／ｍｍ² のポ
リエステルで構成されている。そして、像担持体６１の
外径は４０ｍｍであり、ローラ７１，７２の外径は共に
３０ｍｍ、その有効長は２３０ｍｍであり、中間層(２)
の厚さは３ｍｍ、表面層(３)の厚さは２ｍｍである。

【００３４】（実施例２の作用）帯電器６２により像担
持体６１表面を一様に帯電させた後、レーザー書込装置
６３からの画像信号に応じてレーザービームＬを照射さ
せて静電潜像を形成する。像担持体６１表面に形成され
た静電潜像は、次いで現像器４０によりマイクロカプセ
ルトナーで現像されて可視化され、像担持体６１上にト
ナー像Ｘが形成される。一方、給紙トレイ４８に収容さ
れた記録媒体Ｓが、前記レーザ書込装置６３の書込動作
とタイミングを合わせて前記転写領域に搬送される。転
写領域において、像担持体６１上のトナー像Ｘは、転写
コロトロン６９により記録媒体Ｓに転写されて未定着画
像Ｙが形成される。未定着画像Ｙは、定着装置７０にお
いて、一対の加圧ローラ７１，７２により加圧されて定
着画像Ｚが形成される。転写後、像担持体６１表面に残
留したトナーはブレード４３ａにより機械的に掻き落と
され、除電器４４により像担持体６１上の残留電荷が除
去されて１つの画像形成サイクルが終了する。

【００３５】（定着試験）実施例２の画像形成装置Ｕ2
において、前記ローラ７２からローラ７１への線圧を５
〜２５Ｎ／ｍｍの範囲で変化させて、実施例１と同じ封
筒(Ｅ)を用いて未定着画像Ｙを定着したところ、実施例
１と同様の結果が得られた。すなわち、封筒(Ｅ)全面に
わたって良質の定着画像Ｚが形成されると共に、段差付
近においても画像抜け等の画像欠陥が発生しなかった。
この定着試験結果について考察してみると、本実施例の
加圧ローラ７１，７２は、表面層(３)の圧縮弾性率が中
間層(２)よりかなり高く、しかもローラの円周方向に繊
維(Ｆ)の大部分が配向した異方性の繊維強化型樹脂で表
面層(３)が構成されている。したがって、加圧ローラ７
１，７２の表面層(３)は円周方向に比べて軸方向の曲げ
変形が大きくなっている。そのため、封筒(Ｅ)の搬送方
向と直交する方向に圧力を印加した状態では、前記実施
例１と同様に、一方の加圧ローラ７２の表面が封筒(Ｅ)
の段差に対応して軸方向に変形すると共に円周方向の変
形が比較的小さいため、圧力が段差の低い部分にも充分
に印加される。他方の加圧ローラ７１の表面も上記ロー
ラ７２とほぼ同様に作用するので、トナー像Ｘが封筒
(Ｅ)全域にわたって一層有効に定着される。

【００３６】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、実施例１の画像形成装置（Ｕ1)では、本発明の
画像形成装置用ローラを転写定着ローラ(４１)に適用し
た例を示したが、図６に示すように、転写定着装置(４
２)を転写器と定着器とに分割して、本発明のローラを
転写ローラとして使用することもできる。また、実施例
２の画像形成装置（Ｕ2)では、本発明のローラを一対の
加圧ローラ(７１，７２)に適用した例を示したが、本発
明のローラをこれらの加圧ローラ(７１，７２)のいずれ
か一方に使用しても、同様の作用を奏する。さらに、実
施例１と実施例２とに示した静電潜像形成手段が互いに
逆の関係にあっても、本発明のローラはそれぞれの実施
例に示した作用と同様の作用を奏する。

【００３７】

【発明の効果】本発明の画像形成装置用ローラは、記録
媒体に接触するローラの表面層が、その軸方向の曲げ剛
性を円周方向より低く、かつ圧縮弾性率を下層の中間層
より高くした部材で構成されている。そのため、本発明
のローラによれば、トナー像の転写または定着時に、紙
の重なり枚数に差のある記録媒体の段差近傍でもトナー
像に充分圧力を印加することができ、転写不良や定着不
良を回避することができる。したがって、封筒のような
厚さが全域にわたって一様でない記録媒体に対しても、
その全域にわたってトナー像を有効に転写、転写同時定
着または定着することができる。また、表面層を異方性
の繊維強化型樹脂で構成した場合は、複雑な機械加工を
加えることなく、所望の曲げ剛性特性を有する本発明の
ローラを安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置用ロー
ラの断面図である。

【図２】表面層に溝を形成した本発明の画像形成装置
用ローラの説明図であって、図２Ａはローラの一部縦断
面図であり、図２Ｂは表面層の一部断面図である。

【図３】繊維強化型樹脂で構成された表面層の一部を
拡大して示す本発明の画像形成装置用ローラの斜視図で
ある。

【図４】本発明の別の実施例を示す画像形成装置用ロ
ーラの断面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施例を示す画像形成装
置用ローラの断面図である。

【図６】本発明のローラを転写ローラとして装着した
画像形成装置の概要を示す説明図である。

【図７】本発明のローラを一対の定着ローラとして装
着した画像形成装置の概要を示す説明図である。

【図８】段差を有する記録媒体に圧力を印加した時の
本発明の作用を説明するためのローラ軸方向の拡大断面
図である。

【図９】本発明を実施するための画像形成装置の全体
図である。

【図１０】本発明を実施するための別の画像形成装置
の全体図である。

【図１１】紙の重なり具合を示す封筒の裏面図であ
る。

【図１２】ローラ一般の斜視図である。

【図１３】図１３Ａ〜Ｃは、それぞれ芯材の被覆層が
異なる従来の加圧ローラにより封筒に圧力を印加した時
のローラ軸方向の拡大断面図である。

【図１４】図１３ＡのＸIV−ＸIV線断面図である。

【符号の説明】

Ｒ…画像形成装置用ローラ、Ｓ…記録媒体、Ｘ，Ｙ…ト
ナー像、Ｚ…定着画像、１…芯材、２…中間層、３…表
面層、１０，２０，３１，６１…像担持体、１３…転写
ローラ、２５，２６，７１，７２…加圧ローラ、４１…
転写定着ローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接した状態で、記録媒体を搬送
しながら像担持体または記録媒体上に形成されたトナー
像を転写、転写定着または定着する一対の円筒状回転部
材のうちの少なくとも一方に用いられ、該円筒状回転部
材は芯材、中間層および該中間層より圧縮弾性率が高い
表面層から少なくとも構成され、該表面層は、互いに直
交する方向で曲げ剛性が異なり、上記回転部材の円周方
向に比べて軸方向の曲げ剛性が低いことを特徴とする画
像形成装置用ローラ。
【請求項２】前記中間層との境界面側の前記表面層内
面に連続した螺旋状の溝または複数の環状の溝を形成し
たことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置用ロー
ラ。
【請求項３】前記表面層が、樹脂中に繊維を含有した
繊維強化型樹脂で構成されていることを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置用ローラ。