電極、ローラユニット、定着装置、および画像形成装置
【課題】耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする電極、および、この電極を備えるローラユニット、ならびに、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる定着装置、および、このローラユニットを備える画像形成装置を提供すること。
【解決手段】回転可能に配設された定着ローラ９１に通電するための軸受９３（電極）であって、固定電極９３Ａと、固定電極９３Ａに対し間隙を隔てて対向し、定着ローラ９１とともに回転する回転電極９３Ｂと、間隙内に形成された充填部９３Ｄに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆとを有し、分散液９３Ｆを介して固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとが導通するよう構成されている。
【解決手段】回転可能に配設された定着ローラ９１に通電するための軸受９３（電極）であって、固定電極９３Ａと、固定電極９３Ａに対し間隙を隔てて対向し、定着ローラ９１とともに回転する回転電極９３Ｂと、間隙内に形成された充填部９３Ｄに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆとを有し、分散液９３Ｆを介して固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとが導通するよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、ローラユニット、定着装置、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、露光、現像、転写、定着のプロセスにより、紙などの記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する（例えば、特許文献１参照）。
このような画像形成装置には、通電を受けながら回転する様々な回転体、例えば、感光ドラムや転写ローラや定着ローラなどが設けられている。このような回転体にその回転を許容しつつ通電するために、一般に、ブラシ状や小片状の電極を回転体の表面に接触させ、この電極を介して回転体に通電を行う。
【０００３】
しかしながら、このような電極は回転体の表面との摺擦により回転体や電極が磨耗し、接触不良を生じたり、磨耗によって生じた導電性の粉体によってショートを生じたりするおそれがある。
一方、前述したような磨耗を低減するものとして、従来では、例えば、特許文献１に記載されているように、金属ボールを有する電極が知られている。このような特許文献１にかかる電極では、定着ローラの回転を許容しつつ、外部から金属ボールを介して、定着ローラの表面付近に設けられた発熱層に通電を行う。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる電極では、金属ボールと回転体（定着ローラ）との接触面積が比較的小さいため、大電流での通電に不向きである。そのため、例えば、特許文献１の定着装置では、定着ローラの発熱量を小さく抑えなければならず、定着ローラが定着可能な温度に達するまでの時間、いわゆるウォーミングアップ時間が長くなってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする電極、および、この電極を備えるローラユニット、ならびに、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる定着装置、および、このローラユニットを備える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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電極は、回転可能に配設された回転体に通電するための電極であって、
固定電極と、
前記固定電極に対し間隙を隔てて対向し、前記回転体とともに回転する回転電極と、
前記間隙内に形成された充填部に充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液とを有し、
前記分散液を介して前記固定電極と前記回転電極とが導通するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、回転体の円滑な回転を損なうことなく、固定電極と回転電極との間の導通領域を広範囲にして、回転体に大電流を通電することができる。また、分散液の潤滑性により、回転体の回転を極めて円滑にするとともに、電極の耐久性を優れたものとすることができる。
【０００８】
本発明の電極では、前記固定電極と前記回転電極との間には、前記分散液のほかに、前記固定電極および前記回転電極に接触しつつ転動する転動体が複数設けられていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑にしつつ、充填部を大容量化して、分散液の劣化を抑制することができる。
【０００９】
本発明の電極では、各転動体は、導電性を有していることが好ましい。
これにより、固定電極と回転電極との導通状態をより良好なものとすることができる。
本発明の電極では、各転動体は、球形をなしていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をさらに円滑にすることができる。
本発明の電極では、前記固定電極および前記回転電極は、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、前記回転電極は、前記回転体の外周面または内周面に嵌合させるものであることが好ましい。
これにより、電極を回転体の周方向全域に亘って接触させて、電極と回転体との接触面積の拡大化を図ることができる。その結果、より大電流を回転体に対し通電することができる。
【００１０】
本発明の電極では、前記分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓであることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとすることができる。
本発明の電極では、前記分散媒は、イオン性液体であることが好ましい。
これにより、固定電極と回転電極との導通状態を良好なものとしつつ、電極が高温となっても、分散媒の蒸発を防止することができる。その結果、長期に亘り、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする。
【００１１】
本発明の電極では、前記分散液が前記充填部から漏れ出すのを防止するシール部材を有することが好ましい。
これにより、長期に亘り、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする。
本発明の電極では、前記微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍであることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
【００１２】
本発明の電極では、前記微小粉末は、炭素を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
本発明の電極では、前記微小粉末は、ナノカーボンで構成されていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をさらに円滑なものとしつつ、回転体への通電をさらに安定的なものとすることができる。
【００１３】
本発明の電極では、前記分散液中における前記微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
本発明のローラユニットは、ローラと、
前記ローラの少なくとも一端部に設けられた軸受とを有するローラユニットであって、
前記軸受の少なくとも１つは、本発明の電極であることを特徴とする。
これにより、耐久性の向上を図るとともに、ローラに対し大電流での通電を可能とするローラユニットを提供することができる。
【００１４】
本発明のローラユニットでは、前記軸受は、前記ローラの両端部にそれぞれ設けられ、この１対の軸受がそれぞれ前記電極であることが好ましい。
これにより、ローラに対し高電圧を印加することができる。
本発明のローラユニットでは、前記ローラは、その外周面に沿って、前記１対の電極からの通電により発熱する発熱層を有していることが好ましい。
これにより、ローラを迅速に高温状態にすることができる。
【００１５】
本発明の定着装置は、本発明のローラユニットと、
前記ローラユニットのローラに対し圧接回転する他のローラを備え、
前記ローラと前記他のローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させ加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させることを特徴とする。
これにより、耐久性の向上を図るとともに、ローラに対し大電流での通電を可能とする定着装置を提供することができる。このような定着装置は、ローラを迅速に高温状態とすることができるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
【００１６】
本発明の定着装置では、前記電極は、前記ローラを回転可能に支持するものであることが好ましい。
これにより、部品点数を低減して、定着装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
本発明の画像形成装置は、露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の電極、ローラユニット、定着装置、および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を説明する。
＜画像形成装置＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の全体構成の模式的断面図である。
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ローラ６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８０、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて二次転写ローラ８０へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００１９】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００２０】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２１】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２２】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２３】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
【００２４】
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。この定着装置９０は、本発明のローラユニットを備えるものである。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２５】
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２６】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２７】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００２８】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００２９】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００３０】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３１】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３２】
＜定着装置＞
ここで、本発明のローラユニットを備える定着装置９０を図２ないし図４に基づいて詳細に説明する。
図２は、定着装置９０の好適な実施形態を示す模式的断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大横断面図、図５は、図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大縦断面図である。
【００３３】
定着装置９０は、図２に示すように、互いに圧接回転する１対の定着ローラ９１（ローラ）および加圧ローラ９２と、定着ローラ９１の温度を検知するための温度検知体９４と、定着ローラ９１および加圧ローラ９２のそれぞれの周面の一部を覆うカバー９５とを有している。
この定着装置９０は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎに対し、図２にて下方から、未定着像を担持する記録媒体がニップ部Ｎへ搬送され、前記記録媒体を加熱および加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる。本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体は定着ローラ９１側に未定着像を担持している。
【００３４】
定着ローラ９１は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能に設けられた回転体である。
また、定着ローラ９１は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９１Ａと、基部９１Ａの外周面を覆う絶縁層９１Ｂと、絶縁層９１Ｂの外周面を覆う発熱層９１Ｃと、発熱層９１Ｃの外周面を覆う弾性層９１Ｄと、弾性層９１Ｄの外周面を覆う離型層９１Ｅとを有している。
【００３５】
基部９１Ａは、円筒状をなし、例えば鉄やアルミニウム合金などの金属で構成されている。このような基部９１Ａの外周面をその全周に亘って覆うように絶縁層９１Ｂが形成されている。
絶縁層９１Ｂは、例えば、ポリイミド等の耐熱性樹脂、ＳｉＯ２等で構成されている。また、絶縁層９１Ｂの厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍであることが好ましく、３０〜５０μｍであることがより好ましい。このような絶縁層９１Ｂの外表面をその全周に亘って覆うように発熱層９１Ｃが形成されている。
【００３６】
定着ローラ９１の軸線方向において、発熱層９１Ｃの長さは絶縁層９１Ｂの長さよりも短くなっていて、発熱層９１Ｃは絶縁層９１Ｂの形成領域内に収まるようになっている。これにより、基部９１Ａと発熱層９１Ｃとの間が絶縁されている。
【００３７】
発熱層９１Ｃの構成材料は、特に限定されないが、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、カーボン系材料、チタン酸バリウム系セラミック（ＢａＴｉＯ３）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
上述したような材料の中でも、ＩＴＯ、カーボン系材料、ＢａＴｉＯ３等、自己温度調節機能（ＰＴＣ）を有する材料が好ましい。自己温度調節機能を有する材料を用いることにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等を介することなく温度調節が可能である。また、温度制御装置を省略することができ、よって、定着装置９０の小型化、省電力化を図ることが可能になる。
【００３８】
また、自己温度調節機能を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、すなわち、電流が抑えられ、前記所定温度を維持することができる。このように、自己温度調節機能を有する材料は、所定温度以上に発熱することが防止され、安全性にも優れている。
【００３９】
発熱層９１Ｃの厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１〜３．０μｍであるのが好ましく、０．０５〜１．０μｍであるのがより好ましい。発熱層９１Ｃの厚さが前記下限値よりも薄い（小さい）と、均一な膜形成が難しく、膜欠陥を生じることがある。一方、発熱層９１Ｃの厚さが前記上限値よりも厚い（大きい）と、熱サイクルによりクラックが生じるおそれがある。
【００４０】
また、発熱層９１Ｃの形成方法としては、特に限定されず、例えば、スプレー熱分解法、スパッタリング、ディッピング法等を用いることができる。
このような発熱層９１Ｃの外周面をその全周に亘って覆うように弾性層９１Ｄが形成されている。また、定着ローラ９１の軸線方向において、弾性層９１Ｄの長さは、発熱層９１Ｃの長さよりも短くなっていて、弾性層９１Ｄは発熱層９１Ｃの形成領域内に収まるようになっている。
【００４１】
弾性層９１Ｄの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、弾性層９１Ｄの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００４２】
また、弾性層９１Ｄの厚さは、後述する加圧ローラ９１の弾性層９２Ｂの厚さより小さいのが好ましい。より具体的には、弾性層９１Ｄの厚さとしては、特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍであるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、図２に示すように、加圧ローラ９２側が凹湾曲面をなすようなニップ部Ｎを確実に形成することができる。また、弾性層９１Ｄの耐久性と発熱層９１Ｃから定着ローラ９１の外周面への熱伝導性とを優れたものとすることができる。
【００４３】
このような弾性層９１Ｄの外周面をその全周に亘って覆うように離型層９１Ｅが形成されている。また、定着ローラ９１の軸線方向において、離型層９１Ｅの長さは、弾性層９１Ｄの長さとほぼ同じになっていて、離型層９１Ｅは発熱層９１Ｃの形成領域内に収まるようになっている。これにより、定着ローラ９１の両端部にて発熱層９１Ｃを露出させ、発熱層９１Ｃへ電圧を印加することが可能となっている。この電圧の印加は、後述する通電回路９６から１対の軸受９３を介して行われる。なお、１対の軸受９３については、後に詳述する。
【００４４】
また、離型層９１Ｅの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９１Ｅに必要な強度を保ちつつ、弾性層９１Ｄの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９１Ｅの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
このような定着ローラ９１の温度を検知するための温度検知体９４は、例えばサーミスタであり、定着ローラ９１の周面に接触または近接して設けられている。このような温度検知体９４によって検知された温度に基づき、通電回路９６により、定着ローラ９１の外表面が目標温度となるように、前述した発熱層９１Ｃの駆動が制御される。
【００４５】
ここで、図３ないし図５に基づいて１対の軸受９３を詳細に説明する。
各軸受９３は、図４および図５に示すように、いわゆる深溝玉軸受の形態をなし、その内外輪の間に、導電性を有する微小粉末を分散した分散液が充填されている。このような１対の軸受９３は、図３に示すように、前述した発熱層９１Ｃに電気的に接続するように、定着ローラ９１の外周面に嵌合し、前述した通電回路９６から通電を受けるようになっている。すなわち、各軸受９３は、本発明の電極であり、定着ローラ９１と１対の軸受９３とは、本発明のローラユニットを構成している。また、本実施形態の定着装置９０は、本発明のローラユニットを備えるものである。
【００４６】
より具体的に説明すると、各軸受９３は、図４に示すように、内外に配設されたリング状の固定電極（外輪）９３Ａおよび回転電極（内輪）９３Ｂと、これらの間に配置された複数の転動体９３Ｃと、複数の転動体９３Ｃを転動可能に保持する保持器９３Ｅと、固定電極９３Ａ−可動電極９３Ｂ間の隙間に形成された充填部９３Ｄに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆと、この分散液９３Ｆの漏れを防止するシール部材９３Ｇとを有している。
【００４７】
１対の軸受９３の固定電極９３Ａは、通電回路９６に接続されている。これにより、軸受９３を介して、前述した発熱層９１Ｃに電圧が印加される。
回転電極９３Ｂは、その内周面が定着ローラ９１の外周面に嵌合し、固定電極９３Ａに対し間隙を隔てて対向し、定着ローラ９１とともに回転するようになっている。
各転動体９３Ｃは球形をなし、複数の転動体９３Ｃは、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間に、固定電極９３Ａおよび回転電極９３Ｂに接触しつつ転動するように、保持器９３Ｅに保持されている。
【００４８】
このような軸受９３（電極）は、分散液９３Ｆを介して固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとが導通するよう構成されているので、定着ローラ９１の円滑な回転を損なうことなく、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間の導通領域を広範囲にして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。また、分散液９３Ｆの潤滑性により、定着ローラ９１の回転を極めて円滑にするとともに、電極である軸受９３の耐久性を優れたものとすることができる。
【００４９】
特に、本発明にかかる軸受９３（電極）は、分散液９３Ｆを用いるので、分散液９３Ｆ中の微小粉末により、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間の導通状態を優れたものとして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。
本実施形態では、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間に分散液９３Ｆのほかに転動体９３Ｃが複数設けられているので、定着ローラ９１の回転をより円滑にしつつ、充填部９３Ｄを大容量化して、分散液９３Ｆの劣化を抑制することができる。
【００５０】
また、各転動体９３Ｃの構成材料は、前述した機能を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種金属、セラミック、樹脂などを用いることができる。
また、各転動体９３Ｃは導電性を有しているのが好ましい。これにより、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの導通状態をより良好なものとすることができる。
また、各転動体９３Ｃは球形をなしているので、定着ローラ９１の回転をさらに円滑にすることができる。
【００５１】
また、各軸受９３はラジアル玉軸受の形態であるので、より大電流を定着ローラ９１に対し通電することができる。具体的に説明すると、固定電極９３Ａおよび回転電極９３Ｂは、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、回転電極９３Ｂは定着ローラ９１の外周面に嵌合させるものである。そのため、電極である軸受９３を定着ローラ９１の周方向全域に亘って接触させて、軸受９３と定着ローラ９１との接触面積の拡大化を図ることができる。その結果、より大電流を定着ローラ９１に対し通電することができる。
【００５２】
また、分散液９３Ｆ中の分散媒としては、分散液９３Ｆ全体が導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種液体を用いることができるが、導電性を有する液体を用いるのが好ましい。
また、分散液９３Ｆ中の分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓであるのが好ましく、１〜２０，０００ｍＰａ・Ｓであるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとすることができる。
【００５３】
より具体的に説明すると、充填部９３Ｄに充填された分散液９３Ｆ中の分散媒としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｅｔ４ＮＢＦ４、ＥｔＮＰＦ６などの電解液や、ＥＭＩｍ（ＨＦ）２．３Ｆ系（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムフルオハイドロジェネート系）、ＢＭＩ系（１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム系）、ＤＭＰＩ系（１，２−ヂメチル−３−プロピルイミダゾリウム系）などのイオン性液体などを好適に用いることができる。この中でも、分散液９３Ｆ中の分散媒としては、イオン性液体を用いるのが好ましい。これにより、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの導通状態を良好なものとしつつ、軸受９３（電極）が高温となっても、分散液９３Ｆ中の分散媒の蒸発を防止することができる。その結果、長期に亘り、軸受９３の耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１（回転体）に対し大電流での通電を可能とする。
【００５４】
また、転動体９３Ｃの径をＡとし、分散液９３Ｆ中の微小粉末の平均粒径をＢとしたときに、Ｂ／Ａは、１×１０−６〜２×１０−４であるのが好ましく、５×１０−７〜１×１０−３であるのがより好ましい。これにより、定格ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
また、分散液９３Ｆ中の微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍであるのが好ましく、５〜５００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５５】
また、分散液９３Ｆ中の微小粉末の構成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏなどの金属、ナノカーボンなどの炭素材料などを好適に用いることができる。特に、分散液９３Ｆ中の微小粉末は、炭素を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５６】
微小粉末を炭素を主材料として構成する場合には、微小粉末が、カーボンブラック、フラーレン、ＣＮＴなどのナノカーボン材料で構成されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をさらに円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をさらに安定的なものとすることができる。
また、分散液９３Ｆ中における微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％であるのが好ましく、２０〜６０ｗｔ％であるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５７】
本実施形態では、シール部材９３Ｇにより分散液９３Ｆが充填部９３Ｄから漏れ出すのを防止しているので、前述したような効果を長期に亘り維持することができる。すなわち、長期にわたり、耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１に対し大電流での通電を可能とする。
加圧ローラ９２は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっているとともに、定着ローラ９１に圧接している。
【００５８】
また、加圧ローラ９２は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９２Ａと、基部９２Ａの外周面を覆う弾性層９２Ｂと、弾性層９２Ｂの外周面を覆う離型層９２Ｃとを有している。
弾性層９２Ｂの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００５９】
また、弾性層９２Ｂの厚さは、０．３〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．６〜８ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９２Ｂの耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
また、離型層９２Ｃの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９２Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９２Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９２Ｃの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の定着装置９０は、耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１に対し大電流での通電を可能とする。このような定着装置９０は、定着ローラ９１を迅速に高温状態とすることができるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
特に、本実施形態では、軸受９３は、定着ローラ９１の両端部にそれぞれ設けられ、これらの軸受９３が互いに極性の異なる１対の電極であるので、定着ローラ９１に対し高電圧を印加することができる。
【００６１】
そして、定着ローラ９１は、その外周面に沿って、１対の電極（１対の軸受９３）からの通電により発熱する発熱層９１Ｃを有しているので、定着ローラ９１を迅速に高温状態にすることができる。
また、１対の軸受９３は定着ローラ９１を回転可能に支持するものであるので、部品点数を低減して、定着装置９０の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、図６に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる電極の拡大縦断面図である。
以下、第２実施形態の電極について、前述した第１実施形態の電極との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
第２実施形態の電極１９３は、すべり軸受（流体軸受）のような形態をなしていて、第２実施形態の電極１９３と第１実施形態の電極９３との主な相違点は、図６に示すように、前述した第１実施形態の転動体９３Ｃを省略した点である。
図６に示す電極１９３は、内外に配設されたリング状の固定電極（外輪）１９３Ａおよび回転電極（内輪）１９３Ｂと、これらの間の隙間に形成された充填部１９３Ｃに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆとを有している。
【００６４】
固定電極１９３Ａおよび回転電極１９３Ｂは、充填部１９３Ｃ内の分散液９３Ｆの漏れを防止するように、互いに軸線方向に微小間隔を隔てて対向するようになっている。すなわち、固定電極１９３Ａの軸線方向での端部と回転電極１９３Ｂの軸線方向での端部とが、充填部１９３Ｃからの分散液９３Ｆの漏れを防止するシール部材を構成している。
このような軸受１９３（電極）も、前述した軸受９３と同様に、分散液９３Ｆを介して固定電極１９３Ａと回転電極１９３Ｂとが導通するよう構成されているので、定着ローラ９１の円滑な回転を損なうことなく、固定電極１９３Ａと回転電極１９３Ｂとの間の導通領域を広範囲にして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。また、分散液９３Ｆの潤滑性により、定着ローラ９１の回転を極めて円滑にするとともに、電極である軸受９３の耐久性を優れたものとすることができる。
【００６５】
特に、本実施形態の軸受１９３は、転動体を用いていないので、より大きな荷重に耐えることができ、また、耐久性の向上を図ることができる。また、分散液９３Ｆ中の微小粉末が転動体と同様の機能を果たすため、定着ローラ９１の回転を円滑なものとすることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
例えば、前述した実施形態では、回転体として定着ローラを一例に説明したが、回転しつつ通電を受ける回転体であれば、特に限定されず、回転体として、例えば、転写ローラ、現像ローラ、感光ドラムなどを用いることができる。
【００６７】
また、前述した実施形態では、電極が軸受の形態をなすものについて説明したが、固定電極と回転電極との間に、前述したような分散液を充填できるものであれば、特に限定されず、例えば、導電性を有する分散液をブラシ電極に含浸させたようなものであってもよい。
また、前述した実施形態では、軸受（電極）が深溝玉軸受の形態をなすものについて説明したが、内輪と外輪との間に、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液を充填することができるものであれば、玉軸受やころ軸受のような各種転がり軸受を用いることができる。
【００６８】
また、前述した実施形態では、軸受（電極）がラジアル軸受の形態をなし、定着ローラの外周面に軸受（電極）を嵌合させたものについて説明したが、軸受（電極）を定着ローラの内周面に嵌合させてもよい。また、ローラの端面に接触させるようにしてもよい。この場合、例えば、電極がスラスト軸受の形態をなすようにするのが好ましい。
また、前述した実施形態では軸受（電極）にシール部材を備えるものについて説明したが、充填部に分散液を充填できれば、シール部材は設けなくてもよい。また、シール部材は、固定電極側に取り付けられていても、回転電極側に取り付けられていてもよく、また、シール部材は、固定電極や回転電極に一体的に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置の好適な実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大横断面図である。
【図５】図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる電極の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０‥‥‥画像形成装置 ２０‥‥‥感光体 ３０‥‥‥帯電ユニット ４０‥‥‥露光ユニット ５０‥‥‥現像ユニット ５０ａ‥‥‥軸 ５１‥‥‥ブラック現像装置 ５２‥‥‥マゼンタ現像装置 ５３‥‥‥シアン現像装置 ５４‥‥‥イエロー現像装置 ５５‥‥‥保持体 ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部 ６０‥‥‥一次転写ローラ ６１‥‥‥中間転写体 ７０‥‥‥中間転写ベルト ７１‥‥‥駆動ローラ ７２‥‥‥従動ローラ ７３‥‥‥基体 ７５‥‥‥クリーニングユニット ７６‥‥‥クリーニングブレード ８０‥‥‥二次転写ローラ ８２‥‥‥給紙トレイ ８４‥‥‥給紙ローラ ８６‥‥‥レジローラ ８７‥‥‥排紙ローラ対 ８８‥‥‥搬送部 ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対 ８８Ｃ‥‥‥搬送路 ９０‥‥‥定着装置 ９１‥‥‥定着ローラ ９１Ａ‥‥‥基部 ９１Ｂ‥‥‥絶縁層 ９１Ｃ‥‥‥発熱層 ９１Ｄ‥‥‥弾性層 ９１Ｅ‥‥‥離型層 ９２‥‥‥加圧ローラ ９２Ａ‥‥‥基部 ９２Ｂ‥‥‥弾性層 ９２Ｃ‥‥‥離型層 ９３‥‥‥軸受（電極） ９３Ａ‥‥‥固定電極 ９３Ｂ‥‥‥回転電極 ９３Ｃ‥‥‥転動体 ９３Ｄ‥‥‥充填部 ９３Ｅ‥‥‥保持器 ９３Ｆ‥‥‥分散液 ９３Ｇ‥‥‥シール部材 １９３‥‥‥軸受（電極） １９３Ａ‥‥‥固定電極 １９３Ｂ‥‥‥回転電極 １９３Ｃ‥‥‥充填部 ９４‥‥‥温度検知体 ９５‥‥‥カバー ９６‥‥‥通電回路 Ｐ‥‥‥記録媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、ローラユニット、定着装置、および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、露光、現像、転写、定着のプロセスにより、紙などの記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する（例えば、特許文献１参照）。
このような画像形成装置には、通電を受けながら回転する様々な回転体、例えば、感光ドラムや転写ローラや定着ローラなどが設けられている。このような回転体にその回転を許容しつつ通電するために、一般に、ブラシ状や小片状の電極を回転体の表面に接触させ、この電極を介して回転体に通電を行う。
【０００３】
しかしながら、このような電極は回転体の表面との摺擦により回転体や電極が磨耗し、接触不良を生じたり、磨耗によって生じた導電性の粉体によってショートを生じたりするおそれがある。
一方、前述したような磨耗を低減するものとして、従来では、例えば、特許文献１に記載されているように、金属ボールを有する電極が知られている。このような特許文献１にかかる電極では、定着ローラの回転を許容しつつ、外部から金属ボールを介して、定着ローラの表面付近に設けられた発熱層に通電を行う。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる電極では、金属ボールと回転体（定着ローラ）との接触面積が比較的小さいため、大電流での通電に不向きである。そのため、例えば、特許文献１の定着装置では、定着ローラの発熱量を小さく抑えなければならず、定着ローラが定着可能な温度に達するまでの時間、いわゆるウォーミングアップ時間が長くなってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする電極、および、この電極を備えるローラユニット、ならびに、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる定着装置、および、このローラユニットを備える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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電極は、回転可能に配設された回転体に通電するための電極であって、
固定電極と、
前記固定電極に対し間隙を隔てて対向し、前記回転体とともに回転する回転電極と、
前記間隙内に形成された充填部に充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液とを有し、
前記分散液を介して前記固定電極と前記回転電極とが導通するよう構成されていることを特徴とする。
これにより、回転体の円滑な回転を損なうことなく、固定電極と回転電極との間の導通領域を広範囲にして、回転体に大電流を通電することができる。また、分散液の潤滑性により、回転体の回転を極めて円滑にするとともに、電極の耐久性を優れたものとすることができる。
【０００８】
本発明の電極では、前記固定電極と前記回転電極との間には、前記分散液のほかに、前記固定電極および前記回転電極に接触しつつ転動する転動体が複数設けられていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑にしつつ、充填部を大容量化して、分散液の劣化を抑制することができる。
【０００９】
本発明の電極では、各転動体は、導電性を有していることが好ましい。
これにより、固定電極と回転電極との導通状態をより良好なものとすることができる。
本発明の電極では、各転動体は、球形をなしていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をさらに円滑にすることができる。
本発明の電極では、前記固定電極および前記回転電極は、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、前記回転電極は、前記回転体の外周面または内周面に嵌合させるものであることが好ましい。
これにより、電極を回転体の周方向全域に亘って接触させて、電極と回転体との接触面積の拡大化を図ることができる。その結果、より大電流を回転体に対し通電することができる。
【００１０】
本発明の電極では、前記分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓであることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとすることができる。
本発明の電極では、前記分散媒は、イオン性液体であることが好ましい。
これにより、固定電極と回転電極との導通状態を良好なものとしつつ、電極が高温となっても、分散媒の蒸発を防止することができる。その結果、長期に亘り、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする。
【００１１】
本発明の電極では、前記分散液が前記充填部から漏れ出すのを防止するシール部材を有することが好ましい。
これにより、長期に亘り、耐久性の向上を図るとともに、回転体に対し大電流での通電を可能とする。
本発明の電極では、前記微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍであることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
【００１２】
本発明の電極では、前記微小粉末は、炭素を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
本発明の電極では、前記微小粉末は、ナノカーボンで構成されていることが好ましい。
これにより、回転体の回転をさらに円滑なものとしつつ、回転体への通電をさらに安定的なものとすることができる。
【００１３】
本発明の電極では、前記分散液中における前記微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、回転体の回転をより円滑なものとしつつ、回転体への通電をより安定的なものとすることができる。
本発明のローラユニットは、ローラと、
前記ローラの少なくとも一端部に設けられた軸受とを有するローラユニットであって、
前記軸受の少なくとも１つは、本発明の電極であることを特徴とする。
これにより、耐久性の向上を図るとともに、ローラに対し大電流での通電を可能とするローラユニットを提供することができる。
【００１４】
本発明のローラユニットでは、前記軸受は、前記ローラの両端部にそれぞれ設けられ、この１対の軸受がそれぞれ前記電極であることが好ましい。
これにより、ローラに対し高電圧を印加することができる。
本発明のローラユニットでは、前記ローラは、その外周面に沿って、前記１対の電極からの通電により発熱する発熱層を有していることが好ましい。
これにより、ローラを迅速に高温状態にすることができる。
【００１５】
本発明の定着装置は、本発明のローラユニットと、
前記ローラユニットのローラに対し圧接回転する他のローラを備え、
前記ローラと前記他のローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させ加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させることを特徴とする。
これにより、耐久性の向上を図るとともに、ローラに対し大電流での通電を可能とする定着装置を提供することができる。このような定着装置は、ローラを迅速に高温状態とすることができるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
【００１６】
本発明の定着装置では、前記電極は、前記ローラを回転可能に支持するものであることが好ましい。
これにより、部品点数を低減して、定着装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
本発明の画像形成装置は、露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の電極、ローラユニット、定着装置、および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を説明する。
＜画像形成装置＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の全体構成の模式的断面図である。
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ローラ６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８０、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて二次転写ローラ８０へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００１９】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００２０】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２１】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２２】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２３】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
【００２４】
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。この定着装置９０は、本発明のローラユニットを備えるものである。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２５】
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２６】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２７】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００２８】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００２９】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００３０】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３１】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３２】
＜定着装置＞
ここで、本発明のローラユニットを備える定着装置９０を図２ないし図４に基づいて詳細に説明する。
図２は、定着装置９０の好適な実施形態を示す模式的断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大横断面図、図５は、図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大縦断面図である。
【００３３】
定着装置９０は、図２に示すように、互いに圧接回転する１対の定着ローラ９１（ローラ）および加圧ローラ９２と、定着ローラ９１の温度を検知するための温度検知体９４と、定着ローラ９１および加圧ローラ９２のそれぞれの周面の一部を覆うカバー９５とを有している。
この定着装置９０は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎに対し、図２にて下方から、未定着像を担持する記録媒体がニップ部Ｎへ搬送され、前記記録媒体を加熱および加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる。本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体は定着ローラ９１側に未定着像を担持している。
【００３４】
定着ローラ９１は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能に設けられた回転体である。
また、定着ローラ９１は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９１Ａと、基部９１Ａの外周面を覆う絶縁層９１Ｂと、絶縁層９１Ｂの外周面を覆う発熱層９１Ｃと、発熱層９１Ｃの外周面を覆う弾性層９１Ｄと、弾性層９１Ｄの外周面を覆う離型層９１Ｅとを有している。
【００３５】
基部９１Ａは、円筒状をなし、例えば鉄やアルミニウム合金などの金属で構成されている。このような基部９１Ａの外周面をその全周に亘って覆うように絶縁層９１Ｂが形成されている。
絶縁層９１Ｂは、例えば、ポリイミド等の耐熱性樹脂、ＳｉＯ２等で構成されている。また、絶縁層９１Ｂの厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍであることが好ましく、３０〜５０μｍであることがより好ましい。このような絶縁層９１Ｂの外表面をその全周に亘って覆うように発熱層９１Ｃが形成されている。
【００３６】
定着ローラ９１の軸線方向において、発熱層９１Ｃの長さは絶縁層９１Ｂの長さよりも短くなっていて、発熱層９１Ｃは絶縁層９１Ｂの形成領域内に収まるようになっている。これにより、基部９１Ａと発熱層９１Ｃとの間が絶縁されている。
【００３７】
発熱層９１Ｃの構成材料は、特に限定されないが、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、カーボン系材料、チタン酸バリウム系セラミック（ＢａＴｉＯ３）、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。
上述したような材料の中でも、ＩＴＯ、カーボン系材料、ＢａＴｉＯ３等、自己温度調節機能（ＰＴＣ）を有する材料が好ましい。自己温度調節機能を有する材料を用いることにより、例えばサーモスタット等の温度制御装置等を介することなく温度調節が可能である。また、温度制御装置を省略することができ、よって、定着装置９０の小型化、省電力化を図ることが可能になる。
【００３８】
また、自己温度調節機能を有する材料は、電圧を印加すると、ジュール熱により、当該材料自体の温度が上昇するが、一旦所定温度に到達すると電気抵抗が急激に高くなり、すなわち、電流が抑えられ、前記所定温度を維持することができる。このように、自己温度調節機能を有する材料は、所定温度以上に発熱することが防止され、安全性にも優れている。
【００３９】
発熱層９１Ｃの厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１〜３．０μｍであるのが好ましく、０．０５〜１．０μｍであるのがより好ましい。発熱層９１Ｃの厚さが前記下限値よりも薄い（小さい）と、均一な膜形成が難しく、膜欠陥を生じることがある。一方、発熱層９１Ｃの厚さが前記上限値よりも厚い（大きい）と、熱サイクルによりクラックが生じるおそれがある。
【００４０】
また、発熱層９１Ｃの形成方法としては、特に限定されず、例えば、スプレー熱分解法、スパッタリング、ディッピング法等を用いることができる。
このような発熱層９１Ｃの外周面をその全周に亘って覆うように弾性層９１Ｄが形成されている。また、定着ローラ９１の軸線方向において、弾性層９１Ｄの長さは、発熱層９１Ｃの長さよりも短くなっていて、弾性層９１Ｄは発熱層９１Ｃの形成領域内に収まるようになっている。
【００４１】
弾性層９１Ｄの構成材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、弾性層９１Ｄの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００４２】
また、弾性層９１Ｄの厚さは、後述する加圧ローラ９１の弾性層９２Ｂの厚さより小さいのが好ましい。より具体的には、弾性層９１Ｄの厚さとしては、特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍであるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであるのがより好ましい。これにより、図２に示すように、加圧ローラ９２側が凹湾曲面をなすようなニップ部Ｎを確実に形成することができる。また、弾性層９１Ｄの耐久性と発熱層９１Ｃから定着ローラ９１の外周面への熱伝導性とを優れたものとすることができる。
【００４３】
このような弾性層９１Ｄの外周面をその全周に亘って覆うように離型層９１Ｅが形成されている。また、定着ローラ９１の軸線方向において、離型層９１Ｅの長さは、弾性層９１Ｄの長さとほぼ同じになっていて、離型層９１Ｅは発熱層９１Ｃの形成領域内に収まるようになっている。これにより、定着ローラ９１の両端部にて発熱層９１Ｃを露出させ、発熱層９１Ｃへ電圧を印加することが可能となっている。この電圧の印加は、後述する通電回路９６から１対の軸受９３を介して行われる。なお、１対の軸受９３については、後に詳述する。
【００４４】
また、離型層９１Ｅの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９１Ｅに必要な強度を保ちつつ、弾性層９１Ｄの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９１Ｅの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
このような定着ローラ９１の温度を検知するための温度検知体９４は、例えばサーミスタであり、定着ローラ９１の周面に接触または近接して設けられている。このような温度検知体９４によって検知された温度に基づき、通電回路９６により、定着ローラ９１の外表面が目標温度となるように、前述した発熱層９１Ｃの駆動が制御される。
【００４５】
ここで、図３ないし図５に基づいて１対の軸受９３を詳細に説明する。
各軸受９３は、図４および図５に示すように、いわゆる深溝玉軸受の形態をなし、その内外輪の間に、導電性を有する微小粉末を分散した分散液が充填されている。このような１対の軸受９３は、図３に示すように、前述した発熱層９１Ｃに電気的に接続するように、定着ローラ９１の外周面に嵌合し、前述した通電回路９６から通電を受けるようになっている。すなわち、各軸受９３は、本発明の電極であり、定着ローラ９１と１対の軸受９３とは、本発明のローラユニットを構成している。また、本実施形態の定着装置９０は、本発明のローラユニットを備えるものである。
【００４６】
より具体的に説明すると、各軸受９３は、図４に示すように、内外に配設されたリング状の固定電極（外輪）９３Ａおよび回転電極（内輪）９３Ｂと、これらの間に配置された複数の転動体９３Ｃと、複数の転動体９３Ｃを転動可能に保持する保持器９３Ｅと、固定電極９３Ａ−可動電極９３Ｂ間の隙間に形成された充填部９３Ｄに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆと、この分散液９３Ｆの漏れを防止するシール部材９３Ｇとを有している。
【００４７】
１対の軸受９３の固定電極９３Ａは、通電回路９６に接続されている。これにより、軸受９３を介して、前述した発熱層９１Ｃに電圧が印加される。
回転電極９３Ｂは、その内周面が定着ローラ９１の外周面に嵌合し、固定電極９３Ａに対し間隙を隔てて対向し、定着ローラ９１とともに回転するようになっている。
各転動体９３Ｃは球形をなし、複数の転動体９３Ｃは、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間に、固定電極９３Ａおよび回転電極９３Ｂに接触しつつ転動するように、保持器９３Ｅに保持されている。
【００４８】
このような軸受９３（電極）は、分散液９３Ｆを介して固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとが導通するよう構成されているので、定着ローラ９１の円滑な回転を損なうことなく、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間の導通領域を広範囲にして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。また、分散液９３Ｆの潤滑性により、定着ローラ９１の回転を極めて円滑にするとともに、電極である軸受９３の耐久性を優れたものとすることができる。
【００４９】
特に、本発明にかかる軸受９３（電極）は、分散液９３Ｆを用いるので、分散液９３Ｆ中の微小粉末により、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間の導通状態を優れたものとして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。
本実施形態では、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの間に分散液９３Ｆのほかに転動体９３Ｃが複数設けられているので、定着ローラ９１の回転をより円滑にしつつ、充填部９３Ｄを大容量化して、分散液９３Ｆの劣化を抑制することができる。
【００５０】
また、各転動体９３Ｃの構成材料は、前述した機能を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種金属、セラミック、樹脂などを用いることができる。
また、各転動体９３Ｃは導電性を有しているのが好ましい。これにより、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの導通状態をより良好なものとすることができる。
また、各転動体９３Ｃは球形をなしているので、定着ローラ９１の回転をさらに円滑にすることができる。
【００５１】
また、各軸受９３はラジアル玉軸受の形態であるので、より大電流を定着ローラ９１に対し通電することができる。具体的に説明すると、固定電極９３Ａおよび回転電極９３Ｂは、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、回転電極９３Ｂは定着ローラ９１の外周面に嵌合させるものである。そのため、電極である軸受９３を定着ローラ９１の周方向全域に亘って接触させて、軸受９３と定着ローラ９１との接触面積の拡大化を図ることができる。その結果、より大電流を定着ローラ９１に対し通電することができる。
【００５２】
また、分散液９３Ｆ中の分散媒としては、分散液９３Ｆ全体が導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種液体を用いることができるが、導電性を有する液体を用いるのが好ましい。
また、分散液９３Ｆ中の分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓであるのが好ましく、１〜２０，０００ｍＰａ・Ｓであるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとすることができる。
【００５３】
より具体的に説明すると、充填部９３Ｄに充填された分散液９３Ｆ中の分散媒としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｅｔ４ＮＢＦ４、ＥｔＮＰＦ６などの電解液や、ＥＭＩｍ（ＨＦ）２．３Ｆ系（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムフルオハイドロジェネート系）、ＢＭＩ系（１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム系）、ＤＭＰＩ系（１，２−ヂメチル−３−プロピルイミダゾリウム系）などのイオン性液体などを好適に用いることができる。この中でも、分散液９３Ｆ中の分散媒としては、イオン性液体を用いるのが好ましい。これにより、固定電極９３Ａと回転電極９３Ｂとの導通状態を良好なものとしつつ、軸受９３（電極）が高温となっても、分散液９３Ｆ中の分散媒の蒸発を防止することができる。その結果、長期に亘り、軸受９３の耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１（回転体）に対し大電流での通電を可能とする。
【００５４】
また、転動体９３Ｃの径をＡとし、分散液９３Ｆ中の微小粉末の平均粒径をＢとしたときに、Ｂ／Ａは、１×１０−６〜２×１０−４であるのが好ましく、５×１０−７〜１×１０−３であるのがより好ましい。これにより、定格ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
また、分散液９３Ｆ中の微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍであるのが好ましく、５〜５００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５５】
また、分散液９３Ｆ中の微小粉末の構成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏなどの金属、ナノカーボンなどの炭素材料などを好適に用いることができる。特に、分散液９３Ｆ中の微小粉末は、炭素を主材料として構成されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５６】
微小粉末を炭素を主材料として構成する場合には、微小粉末が、カーボンブラック、フラーレン、ＣＮＴなどのナノカーボン材料で構成されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をさらに円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をさらに安定的なものとすることができる。
また、分散液９３Ｆ中における微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％であるのが好ましく、２０〜６０ｗｔ％であるのがより好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転をより円滑なものとしつつ、定着ローラ９１への通電をより安定的なものとすることができる。
【００５７】
本実施形態では、シール部材９３Ｇにより分散液９３Ｆが充填部９３Ｄから漏れ出すのを防止しているので、前述したような効果を長期に亘り維持することができる。すなわち、長期にわたり、耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１に対し大電流での通電を可能とする。
加圧ローラ９２は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっているとともに、定着ローラ９１に圧接している。
【００５８】
また、加圧ローラ９２は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９２Ａと、基部９２Ａの外周面を覆う弾性層９２Ｂと、弾性層９２Ｂの外周面を覆う離型層９２Ｃとを有している。
弾性層９２Ｂの構成材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００５９】
また、弾性層９２Ｂの厚さは、０．３〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．６〜８ｍｍであるのがより好ましい。これにより、弾性層９２Ｂの耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
また、離型層９２Ｃの厚さは、１０〜８０μｍであるのが好ましく、２０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、離型層９２Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９２Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
また、離型層９２Ｃの構成材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の定着装置９０は、耐久性の向上を図るとともに、定着ローラ９１に対し大電流での通電を可能とする。このような定着装置９０は、定着ローラ９１を迅速に高温状態とすることができるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るとともに、安定した温度で定着処理を行って、良好な定着画像を得ることができる。
特に、本実施形態では、軸受９３は、定着ローラ９１の両端部にそれぞれ設けられ、これらの軸受９３が互いに極性の異なる１対の電極であるので、定着ローラ９１に対し高電圧を印加することができる。
【００６１】
そして、定着ローラ９１は、その外周面に沿って、１対の電極（１対の軸受９３）からの通電により発熱する発熱層９１Ｃを有しているので、定着ローラ９１を迅速に高温状態にすることができる。
また、１対の軸受９３は定着ローラ９１を回転可能に支持するものであるので、部品点数を低減して、定着装置９０の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、図６に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる電極の拡大縦断面図である。
以下、第２実施形態の電極について、前述した第１実施形態の電極との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
第２実施形態の電極１９３は、すべり軸受（流体軸受）のような形態をなしていて、第２実施形態の電極１９３と第１実施形態の電極９３との主な相違点は、図６に示すように、前述した第１実施形態の転動体９３Ｃを省略した点である。
図６に示す電極１９３は、内外に配設されたリング状の固定電極（外輪）１９３Ａおよび回転電極（内輪）１９３Ｂと、これらの間の隙間に形成された充填部１９３Ｃに充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液９３Ｆとを有している。
【００６４】
固定電極１９３Ａおよび回転電極１９３Ｂは、充填部１９３Ｃ内の分散液９３Ｆの漏れを防止するように、互いに軸線方向に微小間隔を隔てて対向するようになっている。すなわち、固定電極１９３Ａの軸線方向での端部と回転電極１９３Ｂの軸線方向での端部とが、充填部１９３Ｃからの分散液９３Ｆの漏れを防止するシール部材を構成している。
このような軸受１９３（電極）も、前述した軸受９３と同様に、分散液９３Ｆを介して固定電極１９３Ａと回転電極１９３Ｂとが導通するよう構成されているので、定着ローラ９１の円滑な回転を損なうことなく、固定電極１９３Ａと回転電極１９３Ｂとの間の導通領域を広範囲にして、定着ローラ９１に大電流を通電することができる。また、分散液９３Ｆの潤滑性により、定着ローラ９１の回転を極めて円滑にするとともに、電極である軸受９３の耐久性を優れたものとすることができる。
【００６５】
特に、本実施形態の軸受１９３は、転動体を用いていないので、より大きな荷重に耐えることができ、また、耐久性の向上を図ることができる。また、分散液９３Ｆ中の微小粉末が転動体と同様の機能を果たすため、定着ローラ９１の回転を円滑なものとすることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
例えば、前述した実施形態では、回転体として定着ローラを一例に説明したが、回転しつつ通電を受ける回転体であれば、特に限定されず、回転体として、例えば、転写ローラ、現像ローラ、感光ドラムなどを用いることができる。
【００６７】
また、前述した実施形態では、電極が軸受の形態をなすものについて説明したが、固定電極と回転電極との間に、前述したような分散液を充填できるものであれば、特に限定されず、例えば、導電性を有する分散液をブラシ電極に含浸させたようなものであってもよい。
また、前述した実施形態では、軸受（電極）が深溝玉軸受の形態をなすものについて説明したが、内輪と外輪との間に、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液を充填することができるものであれば、玉軸受やころ軸受のような各種転がり軸受を用いることができる。
【００６８】
また、前述した実施形態では、軸受（電極）がラジアル軸受の形態をなし、定着ローラの外周面に軸受（電極）を嵌合させたものについて説明したが、軸受（電極）を定着ローラの内周面に嵌合させてもよい。また、ローラの端面に接触させるようにしてもよい。この場合、例えば、電極がスラスト軸受の形態をなすようにするのが好ましい。
また、前述した実施形態では軸受（電極）にシール部材を備えるものについて説明したが、充填部に分散液を充填できれば、シール部材は設けなくてもよい。また、シール部材は、固定電極側に取り付けられていても、回転電極側に取り付けられていてもよく、また、シール部材は、固定電極や回転電極に一体的に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置の好適な実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大横断面図である。
【図５】図３に示すローラユニットに備えられた電極の拡大縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる電極の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０‥‥‥画像形成装置 ２０‥‥‥感光体 ３０‥‥‥帯電ユニット ４０‥‥‥露光ユニット ５０‥‥‥現像ユニット ５０ａ‥‥‥軸 ５１‥‥‥ブラック現像装置 ５２‥‥‥マゼンタ現像装置 ５３‥‥‥シアン現像装置 ５４‥‥‥イエロー現像装置 ５５‥‥‥保持体 ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部 ６０‥‥‥一次転写ローラ ６１‥‥‥中間転写体 ７０‥‥‥中間転写ベルト ７１‥‥‥駆動ローラ ７２‥‥‥従動ローラ ７３‥‥‥基体 ７５‥‥‥クリーニングユニット ７６‥‥‥クリーニングブレード ８０‥‥‥二次転写ローラ ８２‥‥‥給紙トレイ ８４‥‥‥給紙ローラ ８６‥‥‥レジローラ ８７‥‥‥排紙ローラ対 ８８‥‥‥搬送部 ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対 ８８Ｃ‥‥‥搬送路 ９０‥‥‥定着装置 ９１‥‥‥定着ローラ ９１Ａ‥‥‥基部 ９１Ｂ‥‥‥絶縁層 ９１Ｃ‥‥‥発熱層 ９１Ｄ‥‥‥弾性層 ９１Ｅ‥‥‥離型層 ９２‥‥‥加圧ローラ ９２Ａ‥‥‥基部 ９２Ｂ‥‥‥弾性層 ９２Ｃ‥‥‥離型層 ９３‥‥‥軸受（電極） ９３Ａ‥‥‥固定電極 ９３Ｂ‥‥‥回転電極 ９３Ｃ‥‥‥転動体 ９３Ｄ‥‥‥充填部 ９３Ｅ‥‥‥保持器 ９３Ｆ‥‥‥分散液 ９３Ｇ‥‥‥シール部材 １９３‥‥‥軸受（電極） １９３Ａ‥‥‥固定電極 １９３Ｂ‥‥‥回転電極 １９３Ｃ‥‥‥充填部 ９４‥‥‥温度検知体 ９５‥‥‥カバー ９６‥‥‥通電回路 Ｐ‥‥‥記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に配設された回転体に通電するための電極であって、
固定電極と、
前記固定電極に対し間隙を隔てて対向し、前記回転体とともに回転する回転電極と、
前記間隙内に形成された充填部に充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液とを有し、
前記分散液を介して前記固定電極と前記回転電極とが導通するよう構成されていることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記固定電極と前記回転電極との間には、前記分散液のほかに、前記固定電極および前記回転電極に接触しつつ転動する転動体が複数設けられている請求項１に記載の電極。
【請求項３】
各転動体は、導電性を有している請求項２に記載の電極。
【請求項４】
各転動体は、球形をなしている請求項２または３に記載の電極。
【請求項５】
前記固定電極および前記回転電極は、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、前記回転電極は、前記回転体の外周面または内周面に嵌合させるものである請求項１ないし４のいずれかに記載の電極。
【請求項６】
前記分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓである請求項１ないし５のいずれかに記載の電極。
【請求項７】
前記分散媒は、イオン性液体である請求項１ないし６のいずれかに記載の電極。
【請求項８】
前記分散液が前記充填部から漏れ出すのを防止するシール部材を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の電極。
【請求項９】
前記微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の電極。
【請求項１０】
前記微小粉末は、炭素を主材料として構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の電極。
【請求項１１】
前記微小粉末は、ナノカーボンで構成されている請求項１０に記載の電極。
【請求項１２】
前記分散液中における前記微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％である請求項１ないし１１のいずれかに記載の電極。
【請求項１３】
ローラと、
前記ローラの少なくとも一端部に設けられた軸受とを有するローラユニットであって、
前記軸受の少なくとも１つは、請求項１ないし１２のいずれかに記載の電極であることを特徴とするローラユニット。
【請求項１４】
前記軸受は、前記ローラの両端部にそれぞれ設けられ、この１対の軸受がそれぞれ前記電極である請求項１３に記載のローラユニット。
【請求項１５】
前記ローラは、その外周面に沿って、前記１対の電極からの通電により発熱する発熱層を有している請求項１４に記載のローラユニット。
【請求項１６】
請求項１３ないし１５のいずれかに記載のローラユニットと、
前記ローラユニットのローラに対し圧接回転する他のローラを備え、
前記ローラと前記他のローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させ加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項１７】
前記電極は、前記ローラを回転可能に支持するものである請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１６または１７に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転可能に配設された回転体に通電するための電極であって、
固定電極と、
前記固定電極に対し間隙を隔てて対向し、前記回転体とともに回転する回転電極と、
前記間隙内に形成された充填部に充填され、導電性を有する微小粉末を分散媒に分散した分散液とを有し、
前記分散液を介して前記固定電極と前記回転電極とが導通するよう構成されていることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記固定電極と前記回転電極との間には、前記分散液のほかに、前記固定電極および前記回転電極に接触しつつ転動する転動体が複数設けられている請求項１に記載の電極。
【請求項３】
各転動体は、導電性を有している請求項２に記載の電極。
【請求項４】
各転動体は、球形をなしている請求項２または３に記載の電極。
【請求項５】
前記固定電極および前記回転電極は、それぞれ、リング状の部材で構成され、これらが互いに内外に配設されており、前記回転電極は、前記回転体の外周面または内周面に嵌合させるものである請求項１ないし４のいずれかに記載の電極。
【請求項６】
前記分散媒の粘度は、１〜５０，０００ｍＰａ・Ｓである請求項１ないし５のいずれかに記載の電極。
【請求項７】
前記分散媒は、イオン性液体である請求項１ないし６のいずれかに記載の電極。
【請求項８】
前記分散液が前記充填部から漏れ出すのを防止するシール部材を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の電極。
【請求項９】
前記微小粉末の平均粒径は、１〜８００ｎｍである請求項１ないし８のいずれかに記載の電極。
【請求項１０】
前記微小粉末は、炭素を主材料として構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の電極。
【請求項１１】
前記微小粉末は、ナノカーボンで構成されている請求項１０に記載の電極。
【請求項１２】
前記分散液中における前記微小粉末の含有率は、１０〜７０ｗｔ％である請求項１ないし１１のいずれかに記載の電極。
【請求項１３】
ローラと、
前記ローラの少なくとも一端部に設けられた軸受とを有するローラユニットであって、
前記軸受の少なくとも１つは、請求項１ないし１２のいずれかに記載の電極であることを特徴とするローラユニット。
【請求項１４】
前記軸受は、前記ローラの両端部にそれぞれ設けられ、この１対の軸受がそれぞれ前記電極である請求項１３に記載のローラユニット。
【請求項１５】
前記ローラは、その外周面に沿って、前記１対の電極からの通電により発熱する発熱層を有している請求項１４に記載のローラユニット。
【請求項１６】
請求項１３ないし１５のいずれかに記載のローラユニットと、
前記ローラユニットのローラに対し圧接回転する他のローラを備え、
前記ローラと前記他のローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させ加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項１７】
前記電極は、前記ローラを回転可能に支持するものである請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
露光・現像・転写・定着の一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１６または１７に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−７２２１９（Ｐ２００７−７２２１９Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５９９５２（Ｐ２００５−２５９９５２）
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月７日（２００５．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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