(57)【要約】【課題】本発明は、端部が破損しにくい定着ローラーを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る定着ローラーは、樹脂マトリックスと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が２０以上である異方熱伝導性フィラーと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が１０以下である等方熱伝導性フィラーとを含む材料から形成される筒状の基材層とを備え、上記基材層の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が１．０以上１．８以下である。【選択図】図１
2019159135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂マトリックスと、
上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が２０以上である異方熱伝導性フィラーと、
上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が１０以下である等方熱伝導性フィラーと
を含む材料から形成される筒状の基材層とを備え、
上記基材層の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が１．０以上１．８以下である定着ローラー。
【請求項２】
上記基材層における上記等方熱伝導性フィラーの含有率が５体積％以上１５体積％以下である請求項１に記載の定着ローラー。
【請求項３】
上記基材層における上記異方熱伝導性フィラーの含有率が１０体積％以上２０体積％以下である請求項１又は請求項２に記載の定着ローラー。
【請求項４】
上記基材層の周方向の熱拡散率が２．５×１０−６ｍ２／ｓ以上７．０×１０−６ｍ２／ｓ以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の定着ローラー。
【請求項５】
上記異方熱伝導性フィラーがカーボンナノチューブであり、上記等方熱伝導性フィラーが窒化ホウ素又は窒化アルミニウムである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着ローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ローラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置において、印刷及び複写の最終段階では一般に熱定着方式が採用されている。この熱定着方式は、加熱源を内部に設けた定着ローラーと加圧ローラーとの間にトナー画像が転写された印刷用紙等の記録紙を通過させることで、未定着のトナーを加熱溶融し、記録紙にトナーを定着させて画像を形成する方式である。
【０００３】
なお、本明細書において、「ローラー」とは、スリーブ状乃至無端ベルト状に形成され、軸方向に垂直な断面の形状が変化し得るものを含む概念である。
【０００４】
近年、画像形成装置の印刷又は複写機能の高速化に伴い、定着ローラーに求められる定着性、具体的には電気的特性や熱的特性等に関する品質基準が高くなってきている。このような要求に対応すべく、ポリイミドを主成分とし、異方熱伝導性フィラーを含有させることによって熱伝導性を向上させた定着ローラーが考案されている（国際公開第２０１６／０１３３９１号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０１３３９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さらに、近年、画像形成装置の小型化が進み、定着ローラーに予定外の負荷が加わりやすくなっている。具体的には、転写ローラーと定着ローラーとが接近して配置されることで、転写ローラーにおいて蛇行した記録紙がその蛇行を矯正されないまま定着ローラーに供給され、定着ローラーを軸方向一方側に移動させることによって定着ローラーの端部を装置の筐体等に押し当てて破損させる場合がある。
【０００７】
特に、定着ローラーは、定着運転時には、高温に加熱されて強度が低下するので、上記メカニズムによる破損が顕在化しやすい。このため、定着ローラーには、より一層の強度向上が求められている。
【０００８】
上記公報に記載の定着ローラーは、比較的強度が大きいポリイミドを使用しているが、上記記録紙の蛇行等に対しては強度が十分とはいえず、装置の筐体等に押し当てられた端部が破損する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、端部が破損しにくい定着ローラーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る定着ローラーは、樹脂マトリックスと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が２０以上である異方熱伝導性フィラーと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が１０以下である等方熱伝導性フィラーとを含む材料から形成される筒状の基材層とを備え、上記基材層の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が１．０以上１．８以下である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様に係る定着ローラーは、端部が破損しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の定着ローラーを示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る定着ローラーは、樹脂マトリックスと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が２０以上である異方熱伝導性フィラーと、上記樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が１０以下である等方熱伝導性フィラーとを含む材料から形成される筒状の基材層とを備え、上記基材層の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が１．０以上１．８以下である。
【００１４】
当該定着ローラーは、上記異方熱伝導性フィラーと上記等方熱伝導性フィラーとを含むことによって、比較的少量のフィラーによって熱拡散率を大きくすることができる。また、当該定着ローラーは、上記基材層の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比を上記範囲内としたことにより、熱が周方向にも軸方向にも伝導しやすい。これにより、当該定着ローラーでは、端部の熱が記録紙に熱を奪われて温度が低下しやすい中央部に伝導しやすいので、端部の温度が上昇しにくい。従って、当該定着ローラーは、温度上昇による端部の強度低下が抑制されるので、蛇行が生じても端部が破損しにくい。
【００１５】
当該定着ローラーにおいて、上記基材層における上記等方熱伝導性フィラーの含有率が５体積％以上１５体積％以下であることが好ましい。このように、上記基材層における上記等方熱伝導性フィラーの含有率を上記範囲内とすることによって、周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比を容易に小さくすることができるので、より確実に端部の破損を防止できる。
【００１６】
当該定着ローラーにおいて、上記基材層における上記異方熱伝導性フィラーの含有率が１０体積％以上２０体積％以下であることが好ましい。このように、上記基材層における上記異方熱伝導性フィラーの含有率を上記範囲内とすることによって、熱拡散率を十分に大きくすることができるので、定着画像の品質が向上する。
【００１７】
当該定着ローラーにおいて、上記基材層の周方向の熱拡散率が２．５×１０−６ｍ２／ｓ以上７．０×１０−６ｍ２／ｓ以下であることが好ましい。このように、上記基材層の周方向の熱拡散率を上記範囲内とすることによって、定着画像の品質が良好になる。
【００１８】
当該定着ローラーにおいて、上記異方熱伝導性フィラーがカーボンナノチューブであり、上記等方熱伝導性フィラーが窒化ホウ素又は窒化アルミニウムであることが好ましい。このように、上記異方熱伝導性フィラーがカーボンナノチューブであることによって、より確実に熱拡散率を大きくすることができる。また、上記等方熱伝導性フィラーが窒化ホウ素又は窒化アルミニウムであることによって、周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比をより確実に小さくすることができる。
【００１９】
ここで、「アスペクト比」とは、フィラー粒子の顕微鏡観察における最大長さ（長径）のこの長さ方向に垂直な方向の最大幅（短径）に対する比を意味する。また、「熱伝導性フィラー」とは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるフィラーを意味する。また、「熱拡散率」とは、ＩＳＯ−２２００７−３（２００８）に準拠した温度波熱分析法により測定される値である。
【００２０】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る定着ローラーの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２１】
図１に示す本発明の一実施形態に係る定着ローラーは、電子写真方式の画像形成装置の定着装置に用いられる定着ローラーである。当該定着ローラーは、筒状の基材層１と、この基材層１の外周面に積層される離型層２とを備える。
【００２２】
当該定着ローラーは、内部にヒーター（不図示）が配置されることによって加熱され、トナー画像が形成された記録紙（不図示）に同期回転するよう圧接されることでトナー画像を加熱して記録紙に定着させるために用いられる。
【００２３】
＜基材層＞
基材層１は、樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が２０以上である異方熱伝導性フィラーと、樹脂マトリックス中に分散され、平均アスペクト比が１０以下である等方熱伝導性フィラーとを含む材料から形成される。基材層１は、異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラー以外に、例えば導電性フィラー、補強フィラー等のフィラー、例えば難燃剤等の任意の添加剤などを含有してもよい。
【００２４】
（樹脂マトリックス）
上記樹脂マトリックスの主成分としては、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等を挙げることができ、中でも強度及び耐熱性に優れるポリイミドが好適に用いられる。なお、主成分とは、最も質量含有率が大きい成分を意味する。
【００２５】
基材層１の主成分とされるポリイミドは、２種以上の構造単位からなる共重合体であり、下記式（１）で表される構造単位を主体とする。
【００２６】
【化１】
2019159135.tif 000003
【００２７】
上記式（１）で表される構造単位は、例えば３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンとを用いてポリイミド前駆体であるポリアミド酸（ポリアミック酸）を合成し、これを加熱等によりイミド化することで得られる。
【００２８】
基材層１の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、基材層１の平均厚さの上限としては、１５０μｍが好ましく、１２０μｍがより好ましい。基材層１の平均厚さが上記下限に満たない場合、当該定着ローラーの強度が不十分となるおそれがある。一方、基材層１の平均厚さが上記上限を超える場合、当該定着ローラーの可撓性が不十分となるおそれがある。
【００２９】
基材層１の内径の下限としては５ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。一方、基材層１の内径の上限としては、１００ｍｍが好ましく、７０ｍｍがより好ましい。基材層１の内径が上記下限に満たない場合、当該定着ローラーの表面の温度のばらつきが大きくなるおそれがある。一方、基材層１の内径が上記上限を超える場合、当該定着ローラーが不必要に大きくなるおそれがあり、当該定着ローラーを用いた画像形成装置の大型化を招来するおそれがある。
【００３０】
基材層１の周方向の熱拡散率の下限としては、２．５×１０−６ｍ２／ｓが好ましく、３．０×１０−６ｍ２／ｓがより好ましい。一方、基材層１の周方向の熱拡散率の上限としては、７×１０−６ｍ２／ｓが好ましく、５×１０−６ｍ２／ｓがより好ましい。基材層１の周方向の熱拡散率が上記下限に満たない場合、当該定着ローラーの定着性が不十分となるおそれがある。一方、基材層１の周方向の熱拡散率が上記上限を超える場合、異方熱伝導性フィラー等の含有量が多くなることで基材層１の機械的強度が不十分となるおそれや、基材層１の形成が困難となるおそれがある。
【００３１】
基材層１の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比の下限としては、１．０が好ましく、１．１がより好ましい。一方、基材層１の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比の上限としては、１．８が好ましく、１．７がより好ましい。基材層１の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が上記下限に満たない場合、画像形成装置の動作時に当該定着ローラーの表面温度を均一化することができないおそれがある。一方、基材層１の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比が上記上限を超える場合、画像形成装置において記録紙に接触しない当該定着ローラーの端部の熱を記録紙に当接して熱を奪われる中央部に効率よく逃がすことができず、当該定着ローラーの端部が破損しやすくなるおそれがある。
【００３２】
（異方熱伝導性フィラー）
基材層１に含有される異方熱伝導性フィラーは、基材層１の形成時に、基材層１を形成する樹脂組成部の動きによって配向して、効率よく配向方向に接続されるため、配向方向の熱拡散率を比較的大きくする。
【００３３】
異方熱伝導性フィラーとしては、例えばカーボンナノチューブ、針状酸化チタン、針状窒化アルミニウム等を挙げることができ、中でも、熱伝導率が大きいことで効率よく基材層１の熱拡散率を向上できると共に、導電性を有することで基材層１に電気伝導性（導電性）を付与することができるカーボンナノチューブが特に好ましい。
【００３４】
異方熱伝導性フィラーは、平均アスペクト比が２０以上であるものをいうが、基材層１に含有される異方熱伝導性フィラーとしては、よりアスペクト比が大きいものを用いることが好ましい。異方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比の下限としては、１０が好ましく、１５がより好ましい。一方、異方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比の上限としては、１０００が好ましく、１００がより好ましい。異方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比が上記下限に満たない場合、熱拡散率向上効果が不足して基材層１の熱拡散率が不十分となるおそれがある。一方、異方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比が上記上限を超える場合、熱拡散率の異方性が大きくなるおそれがある。
【００３５】
異方熱伝導性フィラーの平均長径の下限としては、０．５μｍが好ましく、１．０μｍがより好ましい。一方、異方熱伝導性フィラーの平均長径の上限としては、３００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。異方熱伝導性フィラーの平均長径が上記下限に満たない場合、基材層１の熱拡散率が不十分となるおそれがある。一方、異方熱伝導性フィラーの平均長径が上記上限を超える場合、異方熱伝導性フィラーの分散性が低下し基材層１の機械的強度や成形性が低下するおそれや、基材層１の表面の平滑性が低下するおそれがある。
【００３６】
異方熱伝導性フィラーの平均短径の下限としては、１０ｎｍが好ましく、３０ｎｍがより好ましい。一方、異方熱伝導性フィラーの平均短径の上限としては、１０μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。異方熱伝導性フィラーの平均短径が上記下限に満たない場合、異方熱伝導性フィラーの分散性が低下して基材層１の機械的強度や成形性が不十分となるおそれがある。一方、異方熱伝導性フィラーの平均短径が上記上限を超える場合、基材層１の柔軟性や表面の平滑性が低下するおそれがある。
【００３７】
上記異方熱伝導性フィラーは、当該定着ローラーの周方向に配向する。つまり、異方熱伝導性フィラーはその長手方向がチューブの軸方向と略垂直となるように配向して基材層１に含有されている。この異方熱伝導性フィラーの配向度（顕微鏡観察における複数の異方熱伝導性フィラーの長径の周方向の合計長さの軸方向の合計長さに対する比率）の下限としては、１２０が好ましく、１５０がより好ましい。異方熱伝導性フィラーの配向度が上記下限に満たない場合、異方熱伝導性フィラー同士が接触しにくくなることにより基材層１の熱拡散率が不十分となるおそれがある。
【００３８】
カーボンナノチューブとしては、単層型（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ）と複層型（ｍｕｌｔｉ−ｗａｌｌ）とが代表的である。上記複層型カーボンナノチューブは、筒状のカーボン材料が同心円状に幾重にも重なった構造を有する。カーボンナノチューブの製法は、公知の方法を用いることができるが、カーボンナノチューブの直径を制御しやすく、量産性にも優れた気相成長法が好ましい。
【００３９】
基材層１における異方熱伝導性フィラーの含有量の下限としては、１０体積％が好ましく、１２体積％がより好ましい。一方、基材層１における異方熱伝導性フィラーの含有量の上限としては、２０体積％が好ましく、１８体積％がより好ましい。基材層１における異方熱伝導性フィラーの含有量が上記下限に満たない場合、基材層１の熱拡散率が不十分となるおそれがある。一方、基材層１における異方熱伝導性フィラーの含有量が上記上限を超える場合、基材層１の機械的強度が不十分となるおそれや、基材層１の形成が困難となるおそれがある。
【００４０】
（等方熱伝導性フィラー）
基材層１に含有される等方熱伝導性フィラーは、異方導電性フィラーの配向方向に対して交差する方向に異方導電性フィラー間を接続する。これにより、異方導電性フィラー及び等方熱伝導性フィラーが縦横のネットワークを形成するため、基材層１の熱拡散率の異方性（向きの違いによる熱拡散率の差異）を低減する。
【００４１】
基材層１に含有される等方熱伝導性フィラーとしては、熱伝導率が大きく、機械的強度にも優れるものとして、例えば窒化ホウ素、窒化アルミニウム等を挙げることができる。
【００４２】
等方熱伝導性フィラーは、平均アスペクト比が１０以下であるものをいうが、基材層１に含有される異方熱伝導性フィラーは、球形に近いほど好ましいためアスペクト比がより小さいものを用いることが好ましい。このため、等方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比の下限は特に限定されない。一方、等方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比の上限としては、７が好ましく、１０がより好ましい。等方熱伝導性フィラーの平均アスペクト比が上記上限を超える場合、異方熱伝導性フィラー間を十分に接続できず、基材層１の熱拡散率の異方性を十分に低減できないおそれがある。
【００４３】
等方熱伝導性フィラーの平均径（顕微鏡観察における円相当径）の下限としては、０．１μｍが好ましく、０．３μｍがより好ましい。一方、等方熱伝導性フィラーの平均径の上限としては、５０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。等方熱伝導性フィラーの平均径が上記下限に満たない場合、等方熱伝導性フィラーの分散性が不足して基材層１の熱拡散率の異方性を十分に低減できないおそれや、基材層１の機械的強度が不十分となるおそれがある。一方、等方熱伝導性フィラーの平均径が上記上限を超える場合、基材層１の機械的強度が低下するおそれや、基材層１の表面の平滑性が低下するおそれがある。
【００４４】
基材層１における等方熱伝導性フィラーの含有量の下限としては、５体積％が好ましく、７体積％がより好ましい。一方、基材層１における等方熱伝導性フィラーの含有量の上限としては、１５体積％が好ましく、１３体積％がより好ましい。基材層１における等方熱伝導性フィラーの含有量が上記下限に満たない場合、基材層１の熱拡散率の異方性を十分に低減できないおそれがある。一方、基材層１における等方熱伝導性フィラーの含有量が上記上限を超える場合、基材層１の機械的強度や成形性が不十分となるおそれがある。
【００４５】
（離型層）
離型層２は、当該定着ローラーに離型性を付与し、被転写材上のトナーの当該定着ローラー表面への付着を防止するために設けられ、主成分としてフッ素樹脂を含有する。このフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたものが好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ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）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。
【００４６】
離型層２は、フッ素樹脂のみを用いて形成することができるが、帯電によるオフセットを防止するために、導電性フィラーを含有させることが好ましい。この導電性フィラーとしては、例えばケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラック、酸化錫などの金属酸化物、アルミニウムなどの金属粉等を挙げることができる。
【００４７】
離型層２における導電性フィラーの含有量の下限としては、０．５質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。一方、離型層２における導電性フィラーの含有量の上限としては、２０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。導電性フィラーの含有量が上記下限に満たない場合、離型層２に十分な導電性を付与できないおそれがある。一方、導電性フィラーの含有量が上記上限を超える場合、離型層２の表面の離型性が低下するおそれがある。
【００４８】
離型層２の平均厚さの下限としては、１μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。一方、離型層２の平均厚さの上限としては、３０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。離型層２の平均厚さが上記下限に満たない場合、離型層２の機械的強度が不十分となるおそれがある。一方、離型層２の平均厚さが上記上限を超える場合、製造コストが増加するほか、当該定着ローラーのサイズが不必要に大きくなるおそれがある。
【００４９】
離型層２は、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂やフィラー、任意の添加剤を含有してもよい。
【００５０】
離型層２は、直接基材層１に積層してもよいが、接着性を高めるために接着剤を介して積層してもよい。この接着剤としては、耐熱性の観点から耐熱性樹脂を主成分とするものが好ましい。この耐熱性樹脂としては、例えばフッ素樹脂とポリアミドイミドとの混合物、フッ素樹脂とポリエーテルスルホンとの混合物等が好ましい。
【００５１】
また、上記接着剤には、導電性フィラーを含有させてもよい。上記接着剤に導電性フィラーを含有させることで、当該定着ローラー内周面の摩擦による帯電に対するシールド効果と外周面の帯電防止効果とを高めて、オフセットを効果的に防止することができる。上記接着剤に含有させる導電性フィラーとしては、離型層２に用いるものと同様のものが使用できる。
【００５２】
上記接着剤から形成される接着剤層の平均厚さの下限としては、０．１μｍが好ましく、１μｍがより好ましい。一方、接着剤層の平均厚さの上限としては、２０μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。接着剤層の平均厚さが上記下限に満たない場合、離型層２と基材層１との接着強度が十分向上しないおそれがある。一方、接着剤層の平均厚さが上記上限を超える場合、製造コストが増加するほか、当該定着ローラーのサイズが不必要に大きくなるおそれがある。
【００５３】
＜製造方法＞
当該定着ローラーは、例えば円柱状芯体にポリイミドワニスを塗工する工程（塗工工程）、塗工したポリイミドワニスを硬化させる工程（硬化工程）、円柱状芯体から基材層１を脱型する工程（脱型工程）、及び基材層１の外周面に離型層２を積層する工程（積層工程）を備える製造方法によって容易かつ確実に製造できる。
【００５４】
（塗工工程）
工程において、円柱状芯体に基材層１を形成するポリイミドワニスを塗工し、塗工層を積層する。上記円柱状芯体は中実でも中空でもよい。円柱状芯体が中実の場合、ポリイミドワニスを円柱状芯体の外周面に塗工し、円柱状芯体が中空の場合、ポリイミドワニスを円柱状芯体の外周面又は内周面に塗工する。
【００５５】
また、上記円柱状芯体のポリイミドワニスの塗工面には、シリコーンオイル等の離型剤の塗布、セラミックスコーティング等を施すことが好ましい。このセラミックスコーティングとしては、ゾルゲル法でコーティングしたシリカ、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素など、溶射法でコーティングしたアルミナ、ジルコニアなど、スパッタリング法でコーティングした窒化アルミニウムなどを用いることができる。これらの中でも、高価な装置を必要とせず、コーティング作業が容易であるゾルゲル法によるセラミックスコーティングが好ましい。
【００５６】
上記ポリイミドワニスは、基材層１のポリイミドを形成するポリイミド前駆体と、異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーと、有機溶剤とを含有する。この有機溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン等を用いることができる。
【００５７】
また、ポリイミドワニスには、分散剤を添加してもよい。この分散剤としては、異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーの分散性を高めるものであれば特に限定されず、例えば界面活性剤を用いることができる。分散剤の異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーに対する添加量の下限としては、０．０１質量％が好ましく、０．３質量％がより好ましい。一方、分散剤の異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーに対する添加量の上限としては、２０質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。分散剤の添加量が上記下限に満たない場合、異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーの分散性が不十分となるおそれがある。一方、分散剤の添加量が上記上限を超える場合、基材層１の機械的強度等が低下するおそれがある。
【００５８】
ポリイミドワニスの２０℃での粘度の上限としては、１５００Ｐａ・ｓが好ましく、３００Ｐａ・ｓがより好ましい。一方、ポリイミドワニスの２０℃での粘度の下限としては、１０Ｐａ・ｓが好ましい。ポリイミドワニスの２０℃での粘度が上記上限を超える場合、ポリイミドワニスの塗工時に塗工層に凹凸が生じやすくなる。一方、ポリイミドワニスの２０℃での粘度が上記下限に満たない場合、ポリイミドワニスの塗工時又は硬化時に液だれやはじきが発生するおそれがある。
【００５９】
ポリイミドワニスの具体的な塗工方法としては、例えばディスペンサーを用いて塗工する方法が好適に用いられる。この方法では、円柱状芯体を軸中心に回転させ、この円柱状芯体の外周面又は内周面にディスペンサーのノズルを円柱状芯体の軸方向に相対移動させながらポリイミドワニスを連続的に塗工する。これにより、ポリイミドワニスが筒状体芯体に螺旋状に塗工され、異方熱伝導性フィラーの配向方向をポリイミドチューブの周方向に略一致させることができる。
【００６０】
ディスペンサーのノズルは円柱状芯体の外周面又は内周面に接触させることが好ましい。さらに、ディスペンサーノズルの円柱状芯体軸方向の移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）と円柱状芯体の回転速度Ｒ（ｓ−１）との積Ｖ・Ｒ（ｍｍ）を３未満とすることが好ましく、１．５未満とすることがより好ましい。このようにディスペンサーノズルの移動速度と円柱状芯体の回転速度とを調整することで、ノズルの近傍でポリイミドワニスが効果的に撹拌され、塗工経路による縞模様の発生や塗工層の凹凸を防止することができる。
【００６１】
また、ディスペンサーのノズルとしては、合成樹脂製チューブ、ゴム製チューブ、金属チューブ等を用いることができる。これらの中でも、剛性及び芯体表面への傷付け防止の観点から、ポリテトラフルオロエチレン又はポリ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を主成分とするチューブが好ましい。
【００６２】
（硬化工程）
硬化工程において、円柱状芯体に塗工したポリイミドワニスを硬化させることで基材層１を形成する。ポリイミドワニスの硬化は、具体的には加熱により行うことができる。加熱によりポリイミドワニス中のポリイミド前駆体がイミド化し、チューブ状の基材層１が形成される。
【００６３】
（脱型工程）
脱型工程において、上記基材層１を円柱状芯体から脱型する。
【００６４】
（積層工程）
積層工程において、上記基材層１の外周面に離型層２を積層する。この積層方法としては、例えば基材層１の外周面にフッ素樹脂を含有するフッ素樹脂ワニスを塗工し焼結する方法、フッ素樹脂チューブを基材層１に被覆し熱収縮させる方法等を用いることができる。また、接着剤を介して離型層２を基材層１の外周面に積層する場合は、基材層１の外周面又はフッ素樹脂チューブの内周面に接着剤を塗工後、上述の方法で離型層２を積層する。これにより、当該定着ローラーが得られる。
【００６５】
なお、積層工程は脱型工程の前に行ってもよい。さらに、硬化工程をフッ素樹脂ワニスの塗工又はフッ素樹脂チューブの被覆後の加熱で行ってもよい。つまり、ポリイミドワニスの円柱状芯体への塗工後、ポリイミドワニスの溶媒を乾燥除去し、次いでフッ素樹脂ワニスの塗工又はフッ素樹脂チューブの被覆を行い、最後に加熱によりポリイミド前駆体のイミド化とフッ素樹脂の焼結又は収縮とを同時に行ってもよい。
【００６６】
＜利点＞
当該定着ローラーは、基材層１に異方熱伝導性フィラーと等方熱伝導性フィラーとを含むことによって、比較的少量のフィラーによって熱拡散率を大きくすることができる。また、当該定着ローラーは、基材層１の周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比を小さくしたことにより、熱が周方向にも軸方向にも伝導しやすい。これにより、当該定着ローラーでは、端部の熱が記録紙に熱を奪われて温度が低下しやすい中央部に伝導しやすいので、端部の温度が上昇しにくい。従って、当該定着ローラーは、端部の部分的な温度上昇による強度低下が抑制されるので、蛇行が生じても端部が破損しにくい。
【００６７】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６８】
当該定着ローラーは、離型層を有しないものであってもよい。また、当該定着ローラーは、基材層と離型層との間に、中間層として接着層以外の樹脂層又はゴム層を付加的に積層してもよい。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７０】
（Ｎｏ．１）
まず、ポリイミド前駆体を含有するポリイミドワニスに、異方熱伝導性フィラーをポリイミド前駆体の１６体積％、強度向上効果を有する等方熱伝導性フィラーをポリイミド前駆体の５体積％配合して塗工液を調整した。上記ポリイミドワニスとしては、ＪＦＥケミカル社の「ＪＩＶ−１００２ＨＳ」を用い、上記異方熱伝導性フィラーとしては、昭和電工社のカーボンナノチューブ「ＶＧＣＦ−Ｈ」（平均直径１５０ｎｍ、平均長さ８μｍ、比重２．１）を用い、上記等方熱伝導性フィラーとしては、三井化学社の鱗片状窒化ホウ素「ＭＢＮ−０１０」を用いた。
【００７１】
次に、外周面にセラミックスをコーティングした外径２０ｍｍの円柱状芯体を用意し、この円柱状芯体の外周面に上記塗工液を塗工した。具体的には、ディスペンサーのノズルを円柱状芯体の外周面に接触させ、円柱状芯体を回転させると共に、ノズルを円柱状芯体の軸方向に一定速度で移動させながら、ディスペンサーノズルから上記塗工液を円柱状芯体の外周面に定量供給した。ディスペンサーノズルとしては、内径６ｍｍのチューブを使用した。ノズルの移動は、円柱状芯体の一端から２０ｍｍの位置（供給開始位置）より、他端から２０ｍｍの位置（供給停止位置）まで行った。上記塗工液の塗工後、円柱状芯体を回転させながら４００℃まで段階的に加熱し、冷却後、固化した基材層を円柱状芯体から脱型し、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．１を得た。
【００７２】
（Ｎｏ．２）
上記等方熱伝導性フィラーの配合量をポリイミド前駆体の１０体積％とした以外は、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．１と同様の条件で定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．２を試作した。
【００７３】
（Ｎｏ．３）
異方熱伝導性フィラーを配合せず、上記等方熱伝導性フィラーの配合量をポリイミド前駆体の２５体積％とした以外は、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．１と同様の条件で定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．３を試作した。
【００７４】
（Ｎｏ．４）
等方熱伝導性フィラーを配合せず、熱伝導率が小さく基材層の強度向上のみを目的とする補強フィラーとして、二酸化チタンをポリイミド前駆体の５体積％配合した以外は、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．１と同様の条件で定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．４を試作した。
【００７５】
（Ｎｏ．５）
塗工液を容器に貯留し、上記円柱状芯体を浸漬して軸方向に引き上げることによって円柱状芯体の外周面に上記塗工液を塗工した以外は、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．４と同様の条件で定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．５を試作した。
【００７６】
（熱拡散率）
上記Ｎｏ．１〜５の定着ローラー用基材層の周方向の熱拡散率及び軸方向の熱拡散率を、アドバンス理工社の光交流法熱拡散率測定装置「ＬａｓｅｒＰＩＴ」を用いて、ＩＳＯ−２２００７−４（２００８）に準拠して温度波熱分析法により測定した。
【００７７】
上記周方向の熱拡散率及び軸方向の熱拡散率を両者の比率と共に次の表１にまとめて示す。なお、表中の「−」は、配合していないことを意味する。
【００７８】
【表１】
2019159135.tif 000004
【００７９】
定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．１，２のように、基材層に異方熱伝導性フィラー及び等方熱伝導性フィラーを含有させることによって、周方向の熱拡散率の軸方向の熱拡散率に対する比を小さくすることができ、定着ローラーの端部の破損を効果的に抑制できると考えられる。
【００８０】
これに対し、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．３のように、基材層に等方熱伝導性フィラーのみを含有させると、その含有率に比して熱拡散率が十分に大きくならない。また、定着ローラー用基材層の試作品Ｎｏ．４，５のように、基材層に異方熱伝導性フィラーのみを含有させると、その含有率に比して軸方向又は周方向の熱拡散率を十分に大きくすることができない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の一態様に係る定着ローラーは、電子写真方式の画像形成装置の定着器に広く利用することができるが、特に小型の画像形成装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  基材層
２  離型層
【図１】
2019159135.tif 000005