(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する筒状の抵抗体層を備える自己発熱型定着ローラであって、
上記抵抗体層が複数のスリット及びこの複数のスリットにより画定される複数の発熱部を有し、
上記スリットの平均間隔が３０μｍ以上１ｍｍ以下であり、
上記複数のスリットに絶縁性を有する樹脂組成物が充填されており、
上記複数のスリットが、周方向に沿って等間隔に存在し、
上記複数のスリットが、軸方向両端縁に存在せず、
上記複数の発熱部が電気的に並列に接続されており、
上記樹脂組成物が熱伝導フィラーを含有する自己発熱型定着ローラ。
【請求項２】
上記複数のスリットが、軸方向に延在する請求項１に記載の自己発熱型定着ローラ。
【請求項３】
上記スリットの平均幅が５０μｍ以上２ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の自己発熱型定着ローラ。
【請求項４】
上記抵抗体層が樹脂マトリックスとこの樹脂マトリックス中に含まれる複数の導電性粒子とを有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の自己発熱型定着ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己発熱型定着ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンタ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、ヒーターが内部に配置される定着ローラと加圧ローラとの間にトナー画像が転写された印刷用紙等の被転写物を通過させることで、未定着のトナーを加熱溶融し、被転写物にトナーを定着させて画像を形成する方式である。
【０００３】
定着ローラとしては、ポリイミドや金属等からなる筒状の基材の外周面（被転写物に接する面）に直接又は他の層を介してフッ素樹脂層を形成した構造のものが一般に使用されている。他の層として弾性、離型性、磨耗性等が優れるゴム等を用いたものは定着スリーブと呼ばれることもある。印刷時には筒状の基材の内側に用いられている。この定着ローラの内部にヒーターを設け、ヒータから発生する熱が定着ローラの外周面まで伝導して、トナーを加熱することができる。
【０００４】
しかしながら、上記従来の定着ローラでは、内部にヒーターを配設する必要があるため、プリンタの構造が複雑となるという不都合がある。
【０００５】
そこで、定着ローラの表面近傍の樹脂層に導電性粒子を分散し、この樹脂層を通電により発熱可能な抵抗体とした自己発熱型定着ローラが提案されている（特開２０１４−１４５８２８号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１４５８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記公報に開示される自己発熱型定着ローラでは、表面にクラックが生じると、電流がクラックを迂回するため、局所的に電流密度が大きくなる。特に、自己発熱型定着ローラの表面に生じるクラックは、周方向に延在するよう形成されることが多く、クラックの周方向両側において異常発熱が生じる場合がある。
【０００８】
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、表面にクラックが生じた場合の異常発熱を抑制できる自己発熱型定着ローラ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】
【０００９】
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自己発熱型定着ローラは、通電により発熱する筒状の抵抗体層を備える自己発熱型定着ローラであって、上記抵抗体層が複数のスリットを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る自己発熱型定着ローラは、表面にクラックが生じた場合の異常発熱を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の自己発熱型定着ローラの模式的径方向断面図である。
【図２】図２は、図１の自己発熱型定着ローラの模式的軸方向断面図である。
【図３】図３は、図１の自己発熱型定着ローラの抵抗体層を示す模式的斜視図である。
【図４】図４は、本発明の図１とは異なる実施形態の自己発熱型定着ローラの模式的径方向断面図である。
【図５】図５は、図４の自己発熱型定着ローラの模式的軸方向断面図である。
【図６】図６は、図４の自己発熱型定着ローラの抵抗体層を示す模式的斜視図である。
【図７】図７は、本発明の図１及び図４とは異なる実施形態の自己発熱型定着ローラの模式的径方向断面図である。
【図８】図８は、本発明の図１、図４及び図７とは異なる実施形態の自己発熱型定着ローラの模式的径方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る自己発熱型定着ローラは、通電により発熱する筒状の抵抗体層を備える自己発熱型定着ローラであって、上記抵抗体層が複数のスリットを有する。
【００１３】
当該自己発熱型定着ローラは、通電により発熱する筒状の抵抗体層に複数のスリットを有することによって、このスリットにより電気的に隔離されて並列に配置される複数の発熱部を有する。当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層にクラックが生じるとその領域の発熱部が断裂し、断裂した発熱部に電流が流れなくなることで、クラックを迂回しようとする電流が遮断される。これにより、当該自己発熱型ローラは、クラックの近傍に電流が集中することを防止して、異常発熱を抑制することができる。
【００１４】
上記複数のスリットが周方向に沿って等間隔に存在するとよい。このように、上記複数のスリットが周方向に沿って等間隔に存在することによって、抵抗体層に等間隔で発熱部が形成され、抵抗体層が周方向に略均等に発熱するので、比較的安定した定着が可能となる。なお、「等間隔」とは、隣接し合うスリット間の間隔と全間隔の平均間隔との差の最大値が１０％以下、好ましくは５％以下であることを意味する。
【００１５】
上記複数のスリットが軸方向に延在するとよい。このように、上記複数のスリットが軸方向に延在することによって、複数のスリット間に軸方向に延在する発熱部が形成され、周方向に電流が流れることを効率よく抑制できるので、より確実に異常発熱を抑制することができる。
【００１６】
上記複数のスリットが軸方向両端縁に存在しないとよい。このように、上記複数のスリットが軸方向両端縁に存在しないことによって、スリット間に形成される複数の発熱部が電気的に並列に接続され、クラックが生じて断裂したものを除く全ての発熱部を容易に発熱させることができる。
【００１７】
上記スリットの平均幅としては、５０μｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。このように、上記スリットの平均幅を上記範囲内とすることによって、スリットにより形成される発熱部間の接触を防止すると共に、当該自己発熱型定着ローラの表面温度のばらつきを抑制することができる。
【００１８】
上記スリットの平均間隔としては、３０μｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。このように、上記スリットの平均間隔を上記範囲内とすることによって、スリット間に形成される発熱部を安定して発熱させることができると共に、発熱部の内部にクラックが生じることによる異常発熱の抑制効果を促進することができる。
【００１９】
上記複数のスリットに樹脂組成物が充填されているとよい。このように、上記複数のスリットに樹脂組成物が充填されていることによって、当該自己発熱型定着ローラの表面が比較的平坦となり、トナー画像を比較的ムラなく加熱して定着させられる。
【００２０】
上記抵抗体層が樹脂マトリックスとこの樹脂マトリックス中に含まれる複数の導電性粒子とを有するとよい。このように、上記抵抗体層が樹脂マトリックスとこの樹脂マトリックス中に含まれる複数の導電性粒子とを有することによって、抵抗体層の成形性（スリットの形成性を含む）、発熱性及び可撓性を向上できるので、当該自己発熱型定着ローラを比較的容易に高性能化できる。
【００２１】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る自己発熱型定着ローラの各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２２】
〔第一実施形態〕
図１及び図２に示す本発明の一実施形態の自己発熱型定着ローラは、図３に示す抵抗体層１を備える。さらに、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金２と、この芯金２の外周面に積層される円筒状の断熱層３とを備える。上記抵抗体層１は、断熱層３の外周面に積層されている。
【００２３】
＜抵抗体層＞
抵抗体層１は、筒状に形成され、通電によってジュール損を生じて発熱する。この抵抗体層１は、複数のスリット４を有する。これにより、抵抗体層１は、複数のスリット４の間にそれぞれ発熱部５が形成される。
【００２４】
抵抗体層１の複数のスリット４は、図示するように、抵抗体層１の軸方向両端縁には存在しないことが好ましい。換言すると、抵抗体層１は、両端縁近傍で全周に亘って存在し、複数の発熱部５の端部間を接続する一対のリング状の接続部６を有する。これにより、スリット４間に形成される複数の発熱部５が電気的に並列に接続され、クラックが生じて断裂したものを除く全ての発熱部５を容易に発熱させることができる。
【００２５】
スリット４は、周方向に沿って等間隔に存在することが好ましい。これにより、周方向に電流が流れることを効率よく抑制できるので、比較的確実に異常発熱を抑制することができると共に、当該自己発熱型定着ローラの周方向の発熱ムラを低減することができ、トナーの安定した定着が可能となる。
【００２６】
また、スリット４は、屈曲して延在してもよいが、直線的に延在することが好ましい。スリット４を直線的に形成することにより、抵抗体層１の精度を比較的容易に向上することができる。
【００２７】
また、スリット４は、例えば螺旋状に延在してもよいが、軸方向に延在すること、つまり抵抗体層１の中心軸と平行であることが好ましい。スリット４を軸方向に形成することによって、抵抗体層１の形成が容易となる。具体的には、スリット４が軸方向に延在することで、当該自己発熱型定着ローラを塗工や押出により比較的容易に形成することができる。また、シート状の抵抗体層１又はシート状の基材層の上に形成した抵抗体層１を他の構成要素に巻き付けることで当該自己発熱型定着ローラを形成する場合にも、スリット４が軸方向に延在することで発熱部５を繋ぎ合せる必要がなくなるので、当該自己発熱型定着ローラの製造が容易となる。
【００２８】
抵抗体層１を形成する材料としては、電流を流すことができ、抵抗損によって発熱するものであればよいが、好ましくは、樹脂マトリックスと、この樹脂マトリックス中に含まれる複数の導電性粒子とを有する抵抗体が用いられる。樹脂マトリックス中に複数の導電性粒子を分散した抵抗体は、所望の成形性、発熱性及び可撓性を有するものを比較的容易に選択することができるので、当該自己発熱型定着ローラを比較的容易に高性能化及び低下価格化できる。なお、抵抗体の成形性とは、抵抗体を層状に形成することの容易さだけでなく、スリット４の形成の容易さも含む。
【００２９】
具体的には、抵抗体層１は、樹脂マトリックス中に複数の導電性粒子を分散した抵抗体を断熱層３の外周面に例えば塗工、印刷等の方法により積層することで形成できる。上記塗工の方法としては、例えばディスペンサー、コーター等を用いることができる。また、上記印刷の方法としては、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷等を用いることができる。また、抵抗体層１は、押出しによって形成してもよい。また、断熱層３の外周面全体に抵抗体を積層し、この抵抗体を部分的に除去することによってスリット４を形成してもよい。
【００３０】
抵抗体層１の樹脂マトリックスの主成分としては、耐熱性を有する合成樹脂又はゴムが挙げられ、中でも、耐熱性樹脂が好ましい。この耐熱性樹脂としては、例えばポリイミド、ポリアミド等が挙げられ、耐熱性及び機械的強度に優れるポリイミドが特に好ましい。また、耐熱性ゴムとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、又はこれらの混合物を用いることができる。なお、「主成分」とは、質量含有率が最も大きい成分を意味する。
【００３１】
上記導電性粒子としては、公知のものを使用でき、例えば金、ニッケル等の金属粉末、金属メッキを施した樹脂粒子、例えばカーボンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素粉末などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び導電率の観点から、導電性粒子が炭素粉末を含むことが好ましく、金属粉末と炭素粉末との混合体であることがより好ましい。金属粉末としてはニッケル粉末が好ましい。
【００３２】
導電性粒子が金属粉末と炭素粉末との混合体である場合、抵抗体層１の導電性粒子中の炭素粉末の割合の上限としては、９７体積％が好ましく、９５体積％がより好ましい。一方、抵抗体層１の導電性粒子中の炭素粉末の割合の下限としては、３０体積％が好ましく、５０体積％がより好ましい。抵抗体層１の導電性粒子中の炭素粉末の割合が上記上限を超える場合、金属粉末が均等に分散せず、抵抗体層１の電気抵抗を均一にすることが容易でなくなるおそれがある。逆に、抵抗体層１の導電性粒子中の炭素粉末の割合が上記下限に満たない場合、導電性粒子による抵抗体層１の電気抵抗の低下が大きく、抵抗体層１の電気抵抗の調整が容易でなくなるおそれがある。
【００３３】
また、抵抗体層１中の導電性粒子は、針状であることが好ましい。導電性粒子が針状であることによって、導電性粒子に配向性を持たせることで、抵抗体層１の電気抵抗率を導電性粒子の配向方向に小さく、導電性粒子の配向方向に垂直な方向に大きくすることができる。これにより、抵抗体層１の軸方向の電気抵抗率を周方向の電気抵抗率よりも小さくすることができる。このようにすると軸方向に安定して電流が流れるため、熱特性が安定する。
【００３４】
導電性粒子のアスペクト比の下限としては、１．５が好ましく、２．０がより好ましい。一方、導電性粒子の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。導電性粒子のアスペクト比が上記下限に満たない場合、軸方向と周方向とで電気抵抗率の差を設けることができないおそれがある。逆に、導電性粒子のアスペクト比が上記上限を超える場合、抵抗体層１の塗工が容易ではなくなるおそれがある。
【００３５】
針状の炭素粉末としては、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と呼称することがある）が挙げられる。ＣＮＴは、ナノサイズの円筒状カーボンである。ＣＮＴは、一般に比重が約２．０、アスペクト比（直径に対する長さの比）が５０以上１０００以下である。また、ＣＮＴ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ＣＮＴ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。ＣＮＴの製法は、公知の方法を用いることができるが、ＣＮＴ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。
【００３６】
ＣＮＴの平均直径の上限としては、５００ｎｍが好ましく、３００ｎｍがより好ましい。一方、上記平均直径の下限としては、１００ｎｍが好ましい。上記平均直径が上記上限を超える場合、抵抗体層１の柔軟性や表面の平滑性が低下するおそれがある。逆に、上記平均直径が上記下限に満たない場合、ＣＮＴの分散性が低下して抵抗体層１の機械的強度が低下するおそれや、ＣＮＴの生産性が低下するおそれがある。なお、ＣＮＴの平均直径とは、例えばレーザー散乱法や走査型電子顕微鏡による観察によって測定したＣＮＴの短軸径の平均値である。
【００３７】
ＣＮＴの平均長さの上限としては、５０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましく、２０μｍがさらに好ましい。一方、上記平均長さの下限としては、１μｍが好ましい。上記平均長さが上記上限を超える場合、ＣＮＴの分散性が低下し抵抗体層１の機械的強度が低下するおそれや、抵抗体層１の表面の平滑性が低下するおそれがある。逆に、上記平均長さが上記下限に満たない場合、抵抗体層１の破断伸び等の機械的強度が不十分となるおそれがある。なお、ＣＮＴの平均長さとは、例えばレーザー散乱法や走査型電子顕微鏡による観察によって測定したＣＮＴの長さの平均値である。
【００３８】
また、針状以外の形状を有する炭素粉末としては、例えばシェル状のカーボン粒子を用いることができる。このようなシェル状のカーボン粒子を用いることで、添加量に対する抵抗体層１の電気抵抗変化が穏やかとなり、抵抗体層１の電気抵抗の調節が容易となる。
【００３９】
また、針状の金属粉末としては、特に限定されないが、例えば針状ニッケル粉末等が挙げられる。
【００４０】
抵抗体層１における導電性粒子の含有量の上限としては、６０体積％が好ましく、５５体積％がより好ましく、５０体積％がさらに好ましい。一方、上記含有量の下限としては、５体積％が好ましく、１０体積％がより好ましく、１５体積％がさらに好ましい。上記含有量が上記上限を超える場合、抵抗体層１の耐熱性、機械的強度等が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限に満たない場合、抵抗体層１の抵抗を所望の範囲とし難くなるおそれがある。
【００４１】
抵抗体層１の平均厚みの上限としては、３００μｍが好ましく、２５０μｍがより好ましく、２００μｍがさらに好ましい。一方、上記平均厚みの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましく、３０μｍがさらに好ましい。上記平均厚みが上記上限を超える場合、当該自己発熱型定着ローラの製造コストが増加するおそれがある。一方、上記平均厚みが上記下限に満たない場合、抵抗体層１が熱や衝撃により破損し易くなるおそれがある。
【００４２】
抵抗体層１の両端間の電気抵抗の上限としては、１００Ωが好ましく、８０Ωがより好ましく、６０Ωがさらに好ましい。一方、抵抗体層１の両端間の電気抵抗の下限としては、５Ωが好ましく、７．５Ωがより好ましく、１０Ωがさらに好ましい。上記抵抗が上記上限を超える場合、抵抗体層１の温度上昇に必要な電圧が大きくなり、当該自己発熱型定着ローラを駆動するための電源装置が不必要に高価となるおそれがある。逆に、上記抵抗が上記下限に満たない場合、抵抗体層１の温度上昇に必要な電流が大きくなり、やはり当該自己発熱型定着ローラを駆動するための電源装置が不必要に高価となるおそれがある。
【００４３】
また、抵抗体層１の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗（長さ抵抗率）の上限としては、１０００Ω／ｍが好ましく、８００Ω／ｍがより好ましく、６００Ω／ｍがさらに好ましい。一方、上記長さ抵抗率の下限としては、０．０１Ω／ｍが好ましく、０．１Ω／ｍがより好ましく、１Ω／ｍがさらに好ましい。上記長さ抵抗率が上記上限を超える場合、抵抗体層１の電気抵抗が大きくなり過ぎるおそれがある。逆に、上記長さ抵抗率が上記下限に満たない場合、抵抗体層１の電気抵抗が小さくなり過ぎるおそれがある。
【００４４】
さらに、抵抗体層１は、絶縁フィラーを含んでもよい。絶縁フィラーを含むことにより、導電性粒子間の電気的接触を制限して、抵抗体層１の電気抵抗を比較的容易に調節することができる。
【００４５】
このような絶縁フィラーの材質としては、絶縁性を有するものであればよいが、熱伝導率が大きい酸化チタン、金属ケイ素、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化ケイ素、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の無機フィラーが好適に使用される。
【００４６】
（スリット）
スリット４は、抵抗体層１の少なくとも一部を周方向に分割し、複数の発熱部５を画定する。スリット４は、抵抗体層１を厚さ方向に貫通するものだけでなく、抵抗体層１の厚さを部分的に小さくすることで電気抵抗を大きくする溝状のものであってもよい。従って、スリット４は、抵抗体層１の他の部分よりも面抵抗率が１０倍以上、好ましくは１００倍以上大きい部分とすればよい。
【００４７】
スリット４の平均幅の下限としては、５０μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。一方、スリット４の平均幅の上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。スリット４の平均幅が上記下限に満たない場合、ニップ形成時の変形等によりスリット４の両側の発熱部５間の短絡を生じるおそれがある。逆に、スリット４の平均幅が上記上限を超える場合、当該自己発熱型定着ローラの表面に温度ムラが形成され、定着が不均一となるおそれがある。
【００４８】
スリット４の平均間隔（発熱部５の平均幅）の下限としては、３０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、スリット４の平均間隔の上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。スリット４の平均間隔が上記下限に満たない場合、発熱量が不十分となるおそれがある。逆に、スリット４の平均間隔が上記上限を超える場合、クラックが形成されても発熱部５が断裂せず、電流の集中による異常発熱が生じるおそれがある。
【００４９】
スリット４には、樹脂組成物が充填されていることが好ましい。スリット４に樹脂組成物が充填されていることによって、当該自己発熱型定着ローラは、表面が平坦となり、記録紙に均等に圧接することができる。スリット４に充填される樹脂組成物は、電気抵抗率が発熱部５の１０倍以上、好ましくは１００倍以上であることが好ましく、絶縁性を有することがより好ましい。
【００５０】
また、スリット４に充填されている樹脂組成物には発熱部５から熱が伝導し、当該自己発熱型定着ローラの表面の温度ムラを低減することもできる。このため、スリット４に充填される樹脂組成物は、熱伝導フィラーを含有してもよい。
【００５１】
（発熱部）
抵抗体層１の複数の発熱部５は、上述のように、抵抗体層１の複数のスリット４の間に残される抵抗体から形成される。発熱部５は、幅が略一定の帯状に形成されることが好ましく、軸方向に延在するストライプ状に形成されることがより好ましい。
【００５２】
（接続部）
抵抗体層１の一対の接続部６は、各発熱部５に電圧を印加するための一対の電極の少なくとも一部分を構成する。この接続部６には、複数の発熱部５に電流を比較的均等に分配するために、導電性を有する環状の部材が積層されてもよい。
【００５３】
また、接続部６には、電流を供給するために例えばカーボンブラシ等の接触子（不図示）が当接され得る。従って、接続部６は、軸方向の平均幅が使用される接触子の幅以上とすることが好ましい。接続部６の軸方向の平均幅としては、特に限定されないが、例えば０．２ｃｍ以上２ｃｍ以下とすることができる。
【００５４】
＜芯金＞
芯金２は、当該自己発熱型定着ローラの中心において軸方向に延伸する。この芯金２は中空でもよく、中実でもよい。
【００５５】
芯金２には、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等の金属、又はポリイミド、ポリアミド等の耐熱性樹脂などを用いることができる。耐熱性樹脂の中では、成形性に優れ、耐熱性及び機械的強度に優れるポリイミドが好ましい。
【００５６】
芯金２の平均外径としては、例えば５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることができる。また、芯金２が中空の場合、芯金２の平均厚みとしては、例えば１０μｍ以上４０ｍｍ以下とすることができる。芯金２の軸方向長さとしては、例えば１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることができる。
【００５７】
＜断熱層＞
断熱層３は、抵抗体層１が発生する熱が芯金２側に逃げることを抑制し、当該自己発熱型定着ローラのエネルギー効率を向上する。この断熱層３は、合成樹脂又はゴムを主成分とするマトリックスと、このマトリックス中に含まれる複数の気孔とを有することが好ましい。さらに、この断熱層３は、弾性を有することが好ましい。
【００５８】
断熱層３のマトリックスの主成分とされるゴムとしては耐熱性を有するものであれば特に限定されないが、弾性を有することが好ましく、耐熱性に優れるゴム（耐熱性ゴム）が特に好ましい。この耐熱性ゴムとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、或いはこれらの混合物を好適に用いることができる。
【００５９】
上記シリコーンゴムとしては、例えばジメチルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム等が挙げられる。上記フッ素ゴムとしては、例えばフッ化ビニリデンゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレンゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム等が挙げられる。
【００６０】
また、前記合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等が挙げられる。
【００６１】
また、断熱層３のマトリックス中の気孔は、発泡剤、中空フィラー等によって形成することができる。中空フィラーとしては、例えば有機マイクロバルーン、中空ガラスビーズ等を使用することができる。
【００６２】
上記発泡剤としては、加熱することにより分解して、例えば窒素ガス、炭酸ガス、一酸化炭素、アンモニアガス等を発生するものであり、有機発泡剤又は無機発泡剤が使用できる。
【００６３】
有機発泡剤としては、例えばアゾジカルボンアミド（Ａ．Ｄ．Ｃ．Ａ）、アゾビスイソブチロニトリル（Ａ．Ｉ．Ｂ．Ｎ）等のアゾ系発泡剤、例えばジニトロソペンタメチレンテトラミン（Ｄ．Ｐ．Ｔ）、Ｎ，Ｎ’ジニトロソ−Ｎ，Ｎ’−ジメチルテレフタルアミド（Ｄ．Ｎ．Ｄ．Ｍ．Ｔ．Ａ）等のニトロソ系発泡剤、例えばＰ−トルエンスルホニルヒドラジド（Ｔ．Ｓ．Ｈ）、Ｐ，Ｐ−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ）、ベンゼンスルホニルヒドラジド（Ｂ．Ｓ．Ｈ）等のヒドラジド系、他にはトリヒドラジノトリアジン（Ｔ．Ｈ．Ｔ）、アセトン−Ｐ−スルホニルヒドラゾンなどが例示され、これらを単独で、又は二種類以上合わせて使用できる。
【００６４】
また、無機発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、ソジウムボロンハイドライド、シリコンオキシハイドライド等が例示される。一般的に無機発泡剤は、ガス発生速度が有機発泡剤より緩慢でありガス発生の調整が難しい。そのため、化学発泡剤としては、有機発泡剤が好ましい。
【００６５】
上記有機マイクロバルーンとは、中空マイクロスフィア（Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ）の１種であり、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニリデン等の熱可塑性樹脂、ゴムなどの有機高分子材料で形成された中空の球状微粒子である。断熱層３が有機マイクロバルーンを含有することで、断熱層３の柔軟性、耐熱性及び寸法安定性が向上する。この有機マイクロバルーンは球状であるため、断熱層３を形成する組成物に含有させても応力の異方性が生じ難い。従って、有機マイクロバルーンは断熱層３の硬度及び断熱性の均一性を低下させ難い。また、有機マイクロバルーンとしてフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する耐熱性有機マイクロバルーンを用いることで、断熱層３の耐熱性がより向上する。なお、上記有機マイクロバルーンとしては市販品を用いることができる。
【００６６】
上記有機マイクロバルーンの平均径は、通常数μｍ以上数百μｍ以下であり、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。
【００６７】
断熱層３の気孔率の上限としては、６０％が好ましく、５０％がより好ましく、４５％がさらに好ましい。一方、断熱層３の気孔率の下限としては、５％が好ましく、１０％がより好ましく、１５％がさらに好ましい。断熱層３の気孔率が上記上限を超える場合、断熱層３の強度が不十分となるおそれがある。逆に、断熱層３の気孔率が上記下限に満たない場合、断熱層３の断熱性が不十分となるおそれがある。なお、気孔率とは、断面を顕微鏡観察した際の面積率として測定される値である。
【００６８】
断熱層３の平均厚みの上限としては、５００ｍｍが好ましく、２００ｍｍがより好ましい。一方、上記平均厚みの下限としては、２０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。上記平均厚みが上記上限を超える場合、当該自己発熱型定着ローラの大きさが不必要に増加するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限に満たない場合、断熱層３の断熱性が不十分となり、当該自己発熱型定着ローラのエネルギー効率が低くなるおそれがある。
【００６９】
断熱層３と抵抗体層１とは直接又は他の層を介して接合されていることが好ましい。このように、断熱層３と抵抗体層１とが接合されることで、抵抗体層１の内周面（芯金２側の面）の断熱層３又は他の層との摩擦による摩耗が防止でき、当該自己発熱型定着ローラの耐久性が向上する。具体例としては、断熱層３と抵抗体層１との間にプライマー層を積層することで断熱層３と抵抗体層１との接合強度を向上することができる。
【００７０】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１に複数のスリット４を有することによって、スリットによって電気的に隔離されて並列に配置される複数の発熱部５を有する。このため、当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１にクラックが生じると発熱部５が断裂し、断裂した発熱部５全体に電流が流れなくなることで、クラックを迂回しようとする電流が遮断される。これにより、当該自己発熱型ローラは、クラックの近傍に電流が集中することを防止して、異常発熱を抑制することができる。
【００７１】
また、図１の自己発熱型定着ローラの表面（抵抗体層１の外周面）に記録紙の剥離を促進する離型層が積層されてもよい。
【００７２】
〔第二実施形態〕
図４及び図５に示す本発明の別の実施形態の自己発熱型定着ローラは、図６に示す抵抗体層１ａを備える。さらに、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金２と、この芯金２の外周面に積層される円筒状の断熱層３とを備える。上記抵抗体層１ａは、断熱層３の外周面に積層されている。また、当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１ａの外周の軸方向両端部に積層される一対の環状電極７と、抵抗体層１ａの外周面の一対の環状電極７の間の部分に積層される離型層８とを備える。
【００７３】
図４及び図５の自己発熱型定着ローラにおける芯金２及び断熱層３の構成は、図４及び図５の自己発熱型定着ローラにおける芯金２及び断熱層３の構成と同様とすることができる。
【００７４】
＜抵抗体層＞
抵抗体層１ａは、筒状に形成され、通電によってジュール損を生じて発熱する。この抵抗体層１ａは、それぞれ軸方向両端縁に開放する複数のスリット４ａを有する。これにより、抵抗体層１ａは、複数のスリット４ａの間にそれぞれ発熱部５ａが形成される。
【００７５】
抵抗体層１ａの複数の発熱部５ａは、軸方向両端がそれぞれ環状電極７によって互いに電気的に接続される。
【００７６】
図４及び図５の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１ａの構成は、スリット４ａが軸方向両端に開放することを除いて図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１の構成と同様とすることができる。
【００７７】
＜環状電極＞
環状電極７は、複数の発熱部５ａの両端間に等しい電圧を印加する。これによって、複数の発熱部５ａに略均等に電流を流し、抵抗体層１ａを偏りなく発熱させる。
【００７８】
環状電極７は、十分に電気抵抗が小さい導電体で形成すればよいが、金属箔、導電性ペースト等を用いて形成することができる。上記金属箔としては、銅箔が好適に用いられ、金属箔に導電性接着剤が塗布された金属テープを用いてもよい。
【００７９】
＜離型層＞
離型層８は、断熱層３の外周面に積層され、トナーと接触する層である。この離型層８は、トナーが当該自己発熱型定着ローラに付着することを防止する。
【００８０】
離型層８は、樹脂組成物から形成される。離型層８を形成する樹脂組成物は、複数のスリット４ａ内に充填されてもよい。
【００８１】
離型層８を形成する樹脂組成物の主成分としては、例えば熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００８２】
上記熱可塑性樹脂としては、例えばビニル樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。これらの中で、離型性、可撓性及び耐熱性に優れるフッ素樹脂が好ましい。また、これらの樹脂を単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。
【００８３】
上記フッ素樹脂としては、例えば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）、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（ＥＦＰ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。これらの中で、分子量が小さく離型性に優れるＰＦＡ又はＰＴＦＥが好ましい。
【００８４】
離型層８は、熱伝導フィラー等の添加剤を含有してもよい。離型層８が熱伝導フィラーを含有することで、抵抗体層１ａの熱を効率よくトナーに伝えることができると共に、自己発熱型定着ローラの表面の温度のばらつきを抑制することができる。
【００８５】
上記熱伝導フィラーとしては、例えば金属、セラミック、ボロンナイトライド、カーボンナノチューブ、アルミナ、シリコンカーバイド等が挙げられる。
【００８６】
離型層８は、絶縁性を有することが好ましい。具体的には、離型層８の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗の下限としては、１０１４Ω／ｍが好ましい。離型層８の上記単位長さあたりの電気抵抗が上記下限に満たない場合、抵抗体層１ａから離型層８を介して漏電し、抵抗体層１ａの発熱が不十分となるおそや、感電事故又は装置故障の原因となるおそれがある。
【００８７】
離型層８の平均厚みの上限としては、５０μｍが好ましく、３５μｍがより好ましい。一方、上記平均厚みの下限としては、１μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。上記平均厚みが上記上限を超える場合、当該自己発熱型定着ローラの大きさが不必要に増大するおそれや、当該自己発熱型定着ローラの熱効率が低下するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限に満たない場合、離型層８の強度が不十分となるおそれがある。
【００８８】
離型層８は抵抗体層１ａと接合されていてもよく、接合されず独立して回転できるものでもよいが、接合されていることが好ましい。このように、離型層８と抵抗体層１ａとが接合されることで、離型層８の内周面（抵抗体層１ａと接する側の面）の抵抗体層１ａとの摩擦による摩耗が防止でき、当該自己発熱型定着ローラの耐久性が向上する。この離型層８と抵抗体層１ａの接合方法としては、特に限定されず、離型層８又は抵抗体層１ａの形成と同時に接合する方法、離型層８及び抵抗体層１ａを形成した後に接合する方法等が挙げられる。また、これらの方法に加え、離型層８及び抵抗体層１ａの主成分を親和性の高い組み合わせとすることでより強固に離型層８と抵抗体層１ａとを接合できる。
【００８９】
上記離型層８又は抵抗体層１ａの形成と同時に接合する方法としては、例えば離型層８の内周面に抵抗体層１ａを塗布、押出成形等することで抵抗体層１ａを形成する方法、抵抗体層１ａの外周面に離型層８を塗布、押出成形等することで離型層８を形成する方法、離型層８と抵抗体層１ａとを共押出する方法などが挙げられる。
【００９０】
上記離型層８及び抵抗体層１ａを形成した後に接合する方法としては、例えば離型層８と抵抗体層１ａとを接着剤により接着する方法、離型層８の抵抗体層１ａが積層される側の面にプラズマ処理等の表面処理を行う方法、離型層８の主成分がフッ素樹脂である場合に例えば加熱、電離放射線の照射、カップリング剤の塗布等により離型層８と抵抗体層１ａとを化学結合させる方法等が挙げられる。
【００９１】
〔第三実施形態〕
図７に示す本発明のまた別の実施形態の自己発熱型定着ローラは、無端ベルト状の基材９と、この基材９の外周面に積層され、通電により発熱する筒状の抵抗体層１と備える。図７の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１は、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１と同様であるため、同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００９２】
当該自己発熱型定着ローラは、定着フィルムとも呼ばれ、定着装置において、その内側に当該自己発熱型定着ローラを記録紙に押圧する部材が配置されて使用される。
【００９３】
＜基材＞
基材９としては、例えばステンレス等の金属やポリイミド等の樹脂が使用される。基材９は絶縁性を有することが好ましく、金属等の導電性の材料を使用する場合には、少なくとも抵抗体層１との間が絶縁される。
【００９４】
基材９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９の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。基材９の平均厚さが上記下限に満たない場合、当該自己発熱型定着ローラの強度が不十分となるおそれがある。逆に、基材９の平均厚さが上記上限を超える場合、当該自己発熱型定着ローラの可撓性が不十分となるおそれがある。
【００９５】
図６の自己発熱型定着ローラにおいても、抵抗体層１のスリット４に樹脂組成物が充填されることが好ましく、抵抗体層１の外周面に離型層が積層されてもよい。
【００９６】
〔第四実施形態〕
図８に示す本発明のさらに別の実施形態の自己発熱型定着ローラは、無端ベルト状の基材９ａと、この基材９ａの内周面に積層され、通電により発熱する筒状の抵抗体層１と備える。図８の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１は、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１と同様であるため、同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００９７】
図８の自己発熱型定着ローラは、図７の自己発熱型定着ローラと同様に、定着フィルムとも呼ばれ、定着装置において、その内側に当該自己発熱型定着ローラを記録紙に押圧する部材が配置されて使用される。
【００９８】
＜基材＞
基材９ａとしては、例えばステンレス等の金属やポリイミド等の樹脂が使用される。基材９ａは絶縁性を有することが好ましく、金属等の導電性の材料を使用する場合には、少なくとも抵抗体層１との間が絶縁される。また、当該自己発熱型定着ローラでは、抵抗体層１の熱が基材９ａを介してトナーに伝達されるので、基材９ａは熱伝導性が比較的大きいことが好ましい。このため、基材９ａが樹脂から形成される場合には、熱伝導性フィラーを含むことが好ましい。
【００９９】
図８の自己発熱型定着ローラにおける基材９ａの平均厚さとしては、図７の自己発熱型定着ローラにおける基材９と同様とすることができる。
【０１００】
［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。
【０１０１】
当該自己発熱型定着ローラは、上述のような抵抗体層を備えていればよく、抵抗体層以外の層構造は、発明の効果を奏する範囲で任意である。例えば、層間の接着強度を向上するために接着剤層やプライマー層が設けられてもよい。また、当該自己発熱型定着ローラにおいて上述した層が、多層構造であってもよい。また、記録紙の剥離を促進する離型層も任意である。
【０１０２】
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層が両端に接続部を有する場合であっても、環状電極を備えてもよい。
【０１０３】
当該自己発熱型定着ローラにおいて、抵抗体層は、導電性を有する繊維を含む織布又は不織布で形成してもよい。特に、抵抗体層を織布で形成する場合、スリットを絶縁性を有する糸で形成してもよい。具体的には、当該自己発熱型定着ローラの軸方向の糸を、導電性の糸と絶縁性の糸とを規則的に配列したものとし、周方向の糸を全て絶縁性の糸とすることにより、軸方向の絶縁性の糸が軸方向両端縁に開放するスリットを構成する。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の自己発熱型定着ローラは、静電写真方式の画像形成装置の定着器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１ａ  抵抗体層
２  芯金
３  断熱層
４，４ａ  スリット
５，５ａ  発熱部
６  接続部
７  環状電極
８  離型層
９，９ａ  基材
【図１】
0006652346.tif 000002
【図２】
0006652346.tif 000003
【図３】
0006652346.tif 000004
【図４】
0006652346.tif 000005
【図５】
0006652346.tif 000006
【図６】
0006652346.tif 000007
【図７】
0006652346.tif 000008
【図８】
0006652346.tif 000009