(57)【要約】【課題】構造が簡潔であり、耐久性に優れ、容易に製造できる画像形成装置用加熱ローラを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る画像形成装置用加熱ローラは、円柱状の芯体と、この芯体の周面側に積層される中間層と、この中間層の外周面側に積層される最外層とを備える画像形成装置用加熱ローラであって、上記中間層と上記最外層との間に発熱層をさらに備え、この発熱層の抵抗が０．０１Ω／ｍ以上５００Ω／ｍ以下である。上記発熱層が樹脂を主成分とするとよい。上記樹脂がポリイミドであるとよい。上記発熱層が導電フィラーを含有するとよい。上記中間層と発熱層との間にプライマー層をさらに備えるとよい。上記発熱層の融点としては、２００℃以上が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯体と、この芯体の周面側に積層される中間層と、この中間層の外周面側に積層される最外層とを備える画像形成装置用加熱ローラであって、
上記中間層と上記最外層との間に発熱層をさらに備え、
この発熱層の抵抗が０．０１Ω／ｍ以上５００Ω／ｍ以下である画像形成装置用加熱ローラ。
【請求項２】
上記発熱層が樹脂を主成分とする請求項１に記載の画像形成装置用加熱ローラ。
【請求項３】
上記樹脂がポリイミドである請求項２に記載の画像形成装置用加熱ローラ。
【請求項４】
上記発熱層が導電フィラーを含有する請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置用加熱ローラ。
【請求項５】
上記中間層と発熱層との間にプライマー層をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置用加熱ローラ。
【請求項６】
上記発熱層の融点が２００℃以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置用加熱ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置用加熱ローラに関する。
【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、ヒータを内部に設けた加熱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】
上記従来の加熱ローラとしては、例えば特開２００２−３１９７２号公報に記載のものが挙げられる。この加熱ローラでは、ローラの軸方向にヒータが埋設され、このローラ及びヒータの外面側に耐熱性フィルムが配設される。このヒータにより耐熱性フィルムが加熱され、加熱された耐熱性フィルムがローラと独立して回転することでトナーが加熱される。
【０００４】
しかしながら、上記従来の加熱ローラは、内部にヒータを配設することから、構造が複雑であり、製造工程が煩雑となるという不都合がある。また、耐熱性フィルムの内周面側がローラ及びヒータと擦れ合うため耐久性に劣るという不都合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、構造が簡潔であり、耐久性に優れ、容易に製造できる画像形成装置用加熱ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る画像形成装置用加熱ローラは、円柱状の芯体と、この芯体の周面側に積層される中間層と、この中間層の外周面側に積層される最外層とを備える画像形成装置用加熱ローラであって、上記中間層と上記最外層との間に発熱層をさらに備え、この発熱層の抵抗が０．０１Ω／ｍ以上５００Ω／ｍ以下である。
【発明の効果】
【０００８】
当該画像形成装置用加熱ローラは、構造が簡潔であり、耐久性に優れ、容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施態様に係る画像形成装置用加熱ローラを示す模式的断面図である。
【図２】図２は、図１の画像形成装置用加熱ローラを用いた画像形成装置の要部を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る画像形成装置用加熱ローラは、円柱状の芯体と、この芯体の周面側に積層される中間層と、この中間層の外周面側に積層される最外層とを備える画像形成装置用加熱ローラであって、上記中間層と上記最外層との間に発熱層をさらに備え、この発熱層の抵抗が０．０１Ω／ｍ以上５００Ω／ｍ以下である。
【００１１】
当該画像形成装置用加熱ローラは、上述のように発熱層を備え、この発熱層の抵抗が上記範囲であることで、発熱層に電流を印加することで発熱層が発熱し、最外層を介して被転写物にトナーを定着できる。このように当該画像形成装置用加熱ローラはヒータを備えず、さらに発熱層が中間層と最外層との間に積層される層状体であるため、構造が簡潔であり、製造も容易である。さらに、当該画像形成装置用加熱ローラは、積層された各層が一体で回転するため、最外層が摩滅し難く耐久性に優れる。
【００１２】
上記発熱層が樹脂を主成分とするとよい。このように発熱層が樹脂を主成分とすることで、発熱層の成形及び抵抗の調節がより容易となる。
【００１３】
上記樹脂がポリイミドであるとよい。このように発熱層の主成分である樹脂をポリイミドとすることで、発熱層の耐熱性を向上できる。
【００１４】
上記発熱層が導電フィラーを含有するとよい。このように発熱層が導電フィラーを含有することで、発熱層の抵抗をより容易に調整できる。
【００１５】
上記中間層と発熱層との間にプライマー層をさらに備えるとよい。このように、上記中間層と発熱層との間にプライマー層を備えることで、中間層と発熱層との密着性を向上でき、層の分離等の破損を低減できる。
【００１６】
上記発熱層の融点としては、２００℃以上が好ましい。発熱層の融点を上記下限以上とすることで、高温でのトナーの定着が可能になるため多様な種類のトナーを用いることができる。また、発熱層の熱による破損を低減できる。
【００１７】
なお、「円柱状」とは、中空を有する所謂円筒状も含む概念である。「主成分」とは、最も含有量が多い成分であり、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。「融点」とは、ＪＩＳ−Ｋ７１２１（２０１２）に準拠し測定される値である。
【００１８】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置用加熱ローラについて図面を参照しつつ詳説する。
【００１９】
［画像形成装置用加熱ローラ］
当該画像形成装置用加熱ローラ１は、図１に示すように円柱状の芯体２と、この芯体２の周面側に積層される中間層３と、この中間層３の外周面側に積層される最外層４と、中間層３と最外層４との間に積層される発熱層５とを主に備える。また、当該画像形成装置用加熱ローラ１は、中間層３と発熱層５との間にプライマー層６をさらに備える。
【００２０】
＜芯体＞
芯体２は、当該画像形成装置用加熱ローラ１の中心において軸方向に延伸する。この芯体２は中空でもよく、中実でもよい。
【００２１】
芯体２には、一般的に熱伝導が良好なアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等の金属、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。これらの中でも成形性に優れる耐熱性樹脂が好ましく、特に耐熱性及び機械的強度に優れるポリイミドが好ましい。
【００２２】
芯体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、芯体２が中空の場合、芯体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。芯体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。
【００２３】
＜中間層＞
中間層３は、芯体２の外周面側に積層され、弾力のある素材で構成されている。この中間層３により当該画像形成装置用加熱ローラ１の弾性が向上し、被転写物へのトナーの定着不良を低減できる。
【００２４】
中間層３の主成分としては、例えばゴム等が挙げられる。このゴムは、弾性及び耐熱性を有するものであれば特に限定されないが、耐熱性に優れるゴム（耐熱性ゴム）が好ましい。この耐熱性ゴムとしては、ミラブル型又は液状のシリコーンゴム、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。また、中間層３は有機マイクロバルーン、熱伝導性フィラー等の添加物を含有してもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
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。中間層３が有機マイクロバルーンを含有することで、中間層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、中間層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中間層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、中間層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。
【００２７】
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。
【００２８】
中間層３での有機マイクロバルーンの含有量の上限としては、６０体積％が好ましく、５０体積％がより好ましく、４５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と、中間層３による当該画像形成装置用加熱ローラ１の弾性向上効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限未満の場合、当該画像形成装置用加熱ローラ１の柔軟性や寸法安定性の向上効果が不十分となるおそれがある。
【００２９】
中間層３の平均厚みの上限としては、５ｍｍが好ましく、２ｍｍ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と、当該画像形成装置用加熱ローラ１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未満の場合、当該画像形成装置用加熱ローラ１の弾性が十分に向上しないおそれがある。
【００３０】
中間層３と発熱層５とは接合されていることが好ましい。このように、中間層３と発熱層５とが接合されることで、発熱層５の内周面（中間層３と接する側の面）の中間層３との摩擦による摩耗が防止でき、当該画像形成装置用加熱ローラ１の耐久性が向上する。本実施形態では、中間層３と発熱層５との間に接合に寄与するプライマー層６を積層することで中間層３と発熱層５とを接合している。
【００３１】
＜最外層＞
最外層４は、中間層３の外周面側に積層される層であり、内周面が発熱層５と接触し、外周面がトナーと接触する。
【００３２】
最外層４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。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、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。
【００３３】
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又は安価なＰＴＦＥが好ましく、これらを混合して用いることがより好ましい。
【００３４】
最外層４がＰＦＡとＰＴＦＥとを含む場合、ＰＦＡとＰＴＦＥとの質量比の上限としては、９９：１が好ましく、８０：２０がより好ましい。一方、ＰＦＡとＰＴＦＥとの質量比の下限としては、５０：５０が好ましく、６０：４０がより好ましい。ＰＦＡとＰＴＦＥとの質量比を上記範囲内とすることで、ＰＴＦＥが結晶核剤のように働き、ＰＦＡの結晶化度を高めて最外層４の耐摩耗性及び製造時の金型からの離型性を向上させることができる。ＰＦＡとＰＴＦＥとの質量比が上記上限を超える場合（ＰＦＡの質量比が上記範囲未満の場合）、ＰＴＦＥに起因する最外層４の外周面の凹凸が大きくなり、ニップ圧の均一性が低下するおそれがある。逆に、ＰＦＡとＰＴＦＥとの質量比が上記下限未満の場合（ＰＦＡの質量比が上記範囲を超える場合）、ＰＦＡの結晶化度が向上せず、離形性及び耐摩耗性が十分向上しないおそれがある。
【００３５】
最外層４は、無機フィラー、導電フィラー、熱伝導フィラー等の添加剤を含有してもよい。最外層４が無機フィラーを含有することで当該画像形成装置用加熱ローラ１の熱伝導性及び耐摩耗性が向上する。最外層４が導電フィラーを含有することで当該画像形成装置用加熱ローラ１に導電性を付与することができる。また、最外層４が熱伝導フィラーを含有することで、発熱層５から伝導した熱を効率良くトナーに伝えることができる。
【００３６】
上記無機フィラーとしては、例えば後述するプライマー層６において例示する無機フィラーと同様のものを用いることができる。上記導電フィラーとしては、例えば後述する発熱層５において例示する導電フィラーと同様のものを用いることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
最外層４に導電性が要求される場合、最外層４の抵抗の上限としては、１０１４Ω／ｍが好ましく、１０１０Ω／ｍがより好ましい。一方、上記抵抗の下限としては、１０４Ω／ｍが好ましく、１０６Ω／ｍがより好ましい。上記抵抗が上記上限を超えると、最外層４の導電性が不十分となるおそれがある。逆に、上記抵抗が上記下限未満の場合、最外層４の温度が上昇し難くなるおそれがある。
【００３９】
最外層４に導電性が要求されない場合、最外層４の抵抗の下限としては、１０１４Ω／ｍが好ましい。上記抵抗が上記下限未満の場合、発熱層５に印加された電流が最外層４を通じて外部に伝導するおそれがある。
【００４０】
最外層４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と、当該画像形成装置用加熱ローラ１の大きさが不必要に増大するおそれや、ニップ圧の均一性が低下するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限未満の場合、当該画像形成装置用加熱ローラ１の弾性及び強度が不十分となるおそれがある。
【００４１】
最外層４は発熱層５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、最外層４と発熱層５とが接合されることで、最外層４の内周面（発熱層５と接する側の面）の発熱層５との摩擦による摩耗が防止でき、当該画像形成装置用加熱ローラ１の耐久性が向上する。この最外層４と発熱層５の接合方法としては、特に限定されず、最外層４又は発熱層５の形成と同時に接合する方法、最外層４及び発熱層５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、最外層４及び発熱層５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最外層４と発熱層５とを接合できる。
【００４２】
上記最外層４又は発熱層５の形成と同時に接合する方法としては、例えば最外層４の内周面に発熱層５を塗布、押出成形等することで発熱層５を形成する方法、発熱層５の外周面に最外層４を塗布、押出成形等することで最外層４を形成する方法、最外層４と発熱層５とを共押出する方法が挙げられる。
【００４３】
上記最外層４及び発熱層５を形成した後に接合する方法としては、例えば最外層４と発熱層５とを接着剤により接着する方法、最外層４の発熱層５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、最外層４の主成分がフッ素樹脂である場合に加熱や電離放射線の照射により最外層４と発熱層５とを化学結合させる方法等が挙げられる。
【００４４】
＜発熱層＞
発熱層５は、上記中間層３と上記最外層４との間に積層される。当該画像形成装置用加熱ローラ１は、発熱層５に電気を印加することで発熱層５が発熱し、この熱が最外層４を介してトナーに伝導する。
【００４５】
発熱層５の主成分としては、上記芯体２及び最外層４として挙げた金属や樹脂と同様のもの等が挙げられる。これらの中で、金属又は耐熱性樹脂が好ましく、耐熱性樹脂がより好ましい。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好ましい。また、発熱層５が樹脂の場合、導電フィラーを含有するとよい。
【００４６】
上記導電フィラーとしては、公知のものを使用でき、例えば金、ニッケル等の金属粒子、金属メッキを施した樹脂粒子、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらの中で、耐熱性の観点からカーボンブラック又はカーボンナノチューブが好ましい。
【００４７】
上記カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」と呼称することがある）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。
【００４８】
ＣＮＴの平均直径の上限としては、３００ｎｍが好ましく、２００ｎｍ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、発熱層５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未満の場合、ＣＮＴの分散性が低下し発熱層５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。
【００４９】
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の分散性が低下し発熱層５の機械的強度が低下するおそれや、発熱層５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未満の場合、発熱層５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。
【００５０】
発熱層５における導電フィラーの含有量の上限としては、５０質量％が好ましく、４５質量％がより好ましく、４０質量％がさらに好ましい。一方、上記含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましく、２０質量％がさらに好ましい。上記含有量が上記上限を超えると、発熱層５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未満の場合、発熱層５の抵抗を所望の範囲とし難くなるおそれがある。
【００５１】
発熱層５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、１０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましく、５０μｍがさらに好ましい。上記平均厚みが上記上限を超えると、当該画像形成装置用加熱ローラ１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未満の場合、発熱層５が熱や衝撃により破損し易くなるおそれがある。
【００５２】
発熱層５の抵抗の上限としては、５００Ω／ｍであり、４００Ω／ｍが好ましく、３００Ωがより好ましい。一方、上記抵抗の下限としては、０．０１Ω／ｍであり、０．１Ω／ｍが好ましく、１Ω／ｍがより好ましい。上記抵抗が上記上限を超えると、発熱層５の温度上昇に必要な電圧又は電流が増加し、画像形成装置の運用コストが増加するおそれがある。逆に、上記抵抗が上記下限未満の場合、発熱層５の温度が十分に上昇しないおそれがある。
【００５３】
発熱層５の融点の下限としては、２００℃が好ましく、２１０℃がより好ましい。一方、上記融点の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。上記融点が上記下限未満の場合、電流を印加することで発熱層５が破損するおそれがある。逆に、上記融点が上記上限を超えると、発熱層５の形成が困難になるおそれや、当該画像形成装置用加熱ローラ１の製造コストが増加するおそれがある。
【００５４】
発熱層５に電流を印加する方法としては、図示しない電極を発熱層５に接続し、図外の電源から通電する方法、最外層４が導電性を有する場合に最外層４を経由して通電する方法等が挙げられる。
【００５５】
＜プライマー層＞
プライマー層６は、中間層３と発熱層５との間に積層される層であり、中間層３と発熱層５との密着性を向上させる。このプライマー層６の主成分としては、中間層３と発熱層５との主成分に応じ適宜選択できる。プライマー層６の具体的な主成分としては、例えばシリコーンゴム、フッ素樹脂等を用いることができる。
【００５６】
プライマー層６は、無機フィラーを含有することが好ましい。プライマー層６が無機フィラーを含有することで中間層３と発熱層５との密着性がより向上し、最外層４の耐摩耗性が向上する。この無機フィラーとしては、例えば酸化錫、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ホウ素、シリカ、アルミナ等が挙げられる。
【００５７】
上記無機フィラーの形状としては、針状、鱗片状、扁球状、球状等が挙げられ、これらの中で球状が好ましい。ここで「球状」とは、重心を通る断面における最大径の長さに対する最小径の長さの比が９０％以上となる球を意味する。
【００５８】
無機フィラーが球状である場合、プライマー層６の平均厚みに対する無機フィラーの平均直径の上限としては、１．５倍が好ましく、１．２倍がより好ましい。一方、上記平均直径の下限としては、０．０５倍が好ましく、０．０８倍がより好ましい。上記平均直径が上記上限を超えると、当該画像形成装置用加熱ローラ１の外周面の凹凸が大きくなり、ニップ圧の均一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未満の場合、中間層３と発熱層５との密着性が向上し難くなるおそれや、最外層４の耐摩耗性が向上し難くなるおそれがある。
【００５９】
プライマー層６における無機フィラーの含有量の上限としては、５０体積％が好ましく、４５体積％がより好ましい。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％がより好ましい。上記含有量が上記上限を超えると、プライマー層６の機械的強度が不十分となるおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限未満の場合、中間層３と発熱層５との密着性が向上し難くなるおそれがある。
【００６０】
プライマー層６を形成する組成物としては、市販の汎用品を用いることができる。このような組成物としては、例えば信越化学社の「Ｘ−３３−１７４」、信越化学社の「ＫＥ−１８８０」、東レダウコーニング社の「ＤＹ３９−０５１」、三井デュポン社の「ＰＪ９９２ＣＬ」、ダイキン工業社の「ＧＬＰ１０３ＳＲ」等が挙げられる。
【００６１】
上記プライマー層６の平均厚みの上限としては、３０μｍが好ましく、２０μｍ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と、当該画像形成装置用加熱ローラ１の製造コストが増加するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限未満の場合、中間層３と発熱層５との密着性が向上し難いおそれがある。
【００６２】
［画像形成装置用加熱ローラの製造方法］
当該画像形成装置用加熱ローラ１は、例えば円柱状のキャビティを有する金型を用い、チューブ状の最外層４をキャビティの内周面に沿うよう装填する最外層装填工程、上記最外層４の内周面に発熱層５を形成する発熱層形成工程、発熱層５の内周面にプライマー層６を形成するプライマー層形成工程、及び芯体２をその中心軸がキャビティの中心軸と一致するよう装填した状態で中間層形成用組成物を射出成形する中間層形成工程を備える製造方法により容易かつ確実に製造する事ができる。
【００６３】
また、上記製造方法は、チューブ状の最外層４の内周面をプラズマ処理する工程をさらに備えてもよい。
【００６４】
当該画像形成装置用加熱ローラ１はヒータを備えないため、ヒータを製造する工程及びローラにヒータを埋設する工程が不要である。
【００６５】
＜最外層装填工程＞
最外層装填工程では、円柱状のキャビティを有する金型を用い、この金型の内周面に沿うようにチューブ状の最外層４を金型に装填する。
【００６６】
金型の主成分としては、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、これらの合金等が挙げられる。
【００６７】
また、金型内周面に平滑化処理を施すことが好ましい。このように、金型内周面に平滑化処理を施すことで、当該画像形成装置用加熱ローラ１の表面の平滑性が向上するため、ニップ性が向上すると共に、中間層３形成後に当該画像形成装置用加熱ローラ１を金型から引き抜く際の脱型性が向上する。この平滑化処理としては、金型の主成分がアルミニウムの場合は引き抜きにより金型を形成すること、また他の金属の場合は金型にクロムメッキ、ニッケルメッキ等を行うことが挙げられる。金型内周面の表面粗さ（Ｒｚ）としては、２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。
【００６８】
キャビティの内径は当該画像形成装置用加熱ローラ１の径に応じて適宜調整できる。キャビティの内径をＤ１、チューブ状の最外層４の外径をＤ２としたときの（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値の上限としては、１０％が好ましく、８％がより好ましい。一方、（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値の下限としては、３％が好ましく、４％がより好ましい。上記（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が上記上限を超えると、チューブ状の最外層４の外周面にしわが発生し、当該画像形成装置用加熱ローラ１のニップ圧の均一性が低下するおそれがある。逆に、上記（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１の値が上記下限未満の場合、チューブ状の最外層４を金型の内周面に沿って装填し難くなり、当該画像形成装置用加熱ローラ１の製造効率が低下するおそれがある。
【００６９】
チューブ状の最外層４としては、金型より長尺のものが好ましい。このようにチューブ状の最外層４を金型より長尺とすることにより、チューブ状の最外層４を金型に装填する際、チューブ状の最外層４の両端部を金型から突出させることができ、この突出部を金型の両端部の外側に折り返すことが可能となる。これにより、金型の内径よりチューブ状の最外層４の外径が細い場合でも、金型とチューブ状の最外層４との間の空間の気密性を容易かつ確実に保つことができる。
【００７０】
チューブ状の最外層４の両端部を折り返す場合、この折返し部の平均長さ（折り返し位置から最外層４の端部との距離のうち短い方の距離）としては、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましい。折返し部の平均長さが上記下限未満の場合、上述の折り返しによる効果が十分に得られないおそれがある。一方、折返し部の平均長さが上記上限を超えると、チューブ状の最外層４の長さに無駄が生じる。
【００７１】
本工程では、まず円柱状のキャビティを有する金型を用意し、エア拭きにより金型内周面を清掃し付着している異物を除去する。その後、チューブ状の最外層４を金型に挿入し、両端部の口径を拡大する。この拡大部を金型の外側に折り返して折返し部を形成する。
【００７２】
その後、チューブ状の最外層４と金型内周面との間に生じた隙間に真空ラインを接続して真空吸引を行い、チューブ状の最外層４を金型内周面に吸着させる。その後、固定具を金型の両端側に装着し、上記折返し部を金型の外周面に密着させる。
【００７３】
＜プラズマ処理工程＞
プラズマ処理工程では、チューブ状の最外層４の内周面に対してプラズマ処理を行う。このプラズマ処理とは、チューブ状の最外層４の表層にプラズマを接触させエッチングする処理である。上記プラズマ処理によりチューブ状の最外層４の発熱層５と接する側の表面を親水性に改質することができ、チューブ状の最外層４と発熱層５との間の密着力を向上できる。
【００７４】
上記プラズマ処理は、上記チューブ状の最外層４を金型内に装填する前に実施してもよいし、装填した後に実施してもよいが、上記チューブ状の最外層４の外周面と金型内周面とを密着させる工程の後にプラズマ処理を実施することが好ましい。すなわち、チューブ状の最外層４の端部を折り返し固定後、真空を保持した状態でチューブ状の最外層４の内周面にプラズマ処理を行うことが好ましい。このようにチューブ状の最外層４の外周面と金型内周面との密着後にプラズマ処理を実施することにより、チューブ状の最外層４の外周面へのプラズマ処理による表面改質の影響を抑制することができる。
【００７５】
＜発熱層形成工程＞
発熱層形成工程では、チューブ状の最外層４の内周面に発熱層形成用組成物を塗装及び乾燥することで発熱層５を形成する。この発熱層形成用組成物としては、例えば上記発熱層５において例示した金属、樹脂、導電フィラー等を含む組成物が挙げられる。発熱層形成用組成物の乾燥は、真空下で、金型の中心軸を中心として金型並びに最外層４及び発熱層形成用組成物の積層体を回転させながら加熱することで行うことができる。
【００７６】
＜プライマー層形成工程＞
プライマー層形成工程では、発熱層５の内周面にプライマー層形成用組成物を塗装及び乾燥することでプライマー層６を形成する。このプライマー層形成用組成物としては、例えば上記プライマー層６において例示した樹脂、無機フィラー等を含む組成物が挙げられる。プライマー層形成用組成物の乾燥は、真空下で、金型の中心軸を中心として金型並びに最外層４、発熱層５及びプライマー層形成用組成物の積層体を回転させながら加熱することで行うことができる。
【００７７】
＜中間層形成工程＞
中間層形成工程では、金型の中心軸と芯体２の中心軸が略一致するように芯体２を最外層４、発熱層５及びプライマー層６の積層体の中空部に挿入し、その後中間層形成用組成物をプライマー層６と芯体２の間に注入し加硫することで中間層３を形成する。
【００７８】
上記芯体２は公知の方法で製造することができる。芯体２の形成材料として耐熱樹脂を用いる場合、例えばドラム状の金型の外周面に樹脂を塗布し、金型を回転させながら加熱し、金型を離型することで円柱状の芯体２を容易かつ確実に形成できる。
【００７９】
上記中間層形成用組成物としては、例えば上記中間層３において例示した樹脂等を含む組成物が挙げられる。
【００８０】
中間層形成用組成物注入後、金型蓋を金型の両端に被せ、中間層形成用組成物を所定温度で所定時間加熱することにより加硫し中間層３を形成する。その後、金型とチューブ状の最外層４間の真空を開放することで芯体２、中間層３、プライマー層６、発熱層５及び最外層４の積層体を脱型することで当該画像形成装置用加熱ローラ１が得られる。
【００８１】
なお、上記脱型後さらに加硫を行うとよい。このように、脱型後にさらに加硫を行うことで、中間層３の加硫不足による中間層３の固化不良や中間層３内への揮発成分の残留を低減できる。
【００８２】
＜利点＞
当該画像形成装置用加熱ローラ１は、上述のように発熱層５を備え、この発熱層５の抵抗が上記範囲であることで、発熱層５に電流を印加することで発熱層５が発熱し、最外層４を介して被転写物にトナーを定着できる。このように当該画像形成装置用加熱ローラ１はヒータを備えず、さらに発熱層５が中間層３と最外層４との間に積層される層状体であるため、構造が簡潔であり、製造も容易である。さらに、当該画像形成装置用加熱ローラ１は、積層された各層が一体で回転するため、最外層４が摩滅し難く耐久性に優れる。
【００８３】
［画像形成装置］
図２の画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、定着ローラとしての当該画像形成装置用加熱ローラ１、及び当該画像形成装置用加熱ローラ１と対で配置される加圧ローラ１１を備える。この画像形成装置は、未定着トナーＢが表面に積層された被転写材Ａを当該画像形成装置用加熱ローラ１及び加圧ローラ１１で加熱及び加圧することで未定着トナーＢを定着させ、定着トナーＣを形成するものである。
【００８４】
当該画像形成装置用加熱ローラ１を定着ローラとして備えた画像形成装置は、当該画像形成装置用加熱ローラ１の構造が簡潔であり、耐久性に優れ、容易に製造できるため、低いコストで製造できる。
【００８５】
［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。
【００８６】
上記実施形態では、中間層と発熱層との間にプライマー層を備えるものを例に取り説明したが、これに限定されず、プライマー層を備えないものであってもよい。この場合、中間層と発熱層との接合方法としては、例えば上述の最外層と発熱層との接合方法として例示したものと同様の方法が挙げられる。
【００８７】
また、発熱層と最外層との間にプライマー層が積層されてもよい。このように、発熱層と最外層との間にプライマー層を積層することで、発熱層と最外層との接合強度を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、当該画像形成装置用加熱ローラは、構造が簡潔であり、耐久性に優れ、容易に製造できるため、画像形成装置の定着ローラとして好適に使用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像形成装置用加熱ローラ
２  芯体
３  中間層
４  最外層
５  発熱層
６  プライマー層
１１  加圧ローラ
Ａ  被転写材
Ｂ  未定着トナー
Ｃ  定着トナー
【図１】
2016045258.tif 000003
【図２】
2016045258.tif 000004