(57)【要約】【課題】本発明は、表面にクラックが生じた場合の異常発熱を抑制できる自己発熱型定着ローラを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の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、上記抵抗体層に接しかつ周方向に延在する複数の通電部を備え、上記通電部が抵抗体層より電気抵抗率が小さい。上記導通部が環状であるとよい。上記複数の導通部が軸方向に等間隔に並んでいるとよい。上記導通部の軸方向の幅が一定であるとよい。上記複数の導通部の平均幅としては、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。上記複数の導通部の平均間隔としては、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
上記抵抗体層に接しかつ周方向に延在する複数の通電部を備え、
上記通電部が抵抗体層より電気抵抗率が小さい自己発熱型定着ローラ。
【請求項２】
上記導通部が環状である請求項１に記載の自己発熱型定着ローラ。
【請求項３】
上記複数の導通部が軸方向に等間隔に並んでいる請求項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】
上記導通部の軸方向の幅が一定である請求項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。
【請求項５】
上記複数の導通部の平均幅が０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自己発熱型定着ローラ。
【請求項６】
上記複数の導通部の平均間隔が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１から請求項５のいずれか１項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は、内部にヒーター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。
【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、上記抵抗体層に接しかつ周方向に延在する複数の通電部を備え、上記通電部が抵抗体層より電気抵抗率が小さい。
【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を示す模式的斜視図である。
【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とは異なる実施形態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４】図４は、図１及び図３とは異なる実施形態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５】図５は、図１、図３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軸方向断面図である。
【図６】図６は、図１、図３乃至図５とは異なる実施形態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７】図７は、図１、図３乃至図６とは異なる実施形態の自己発熱型定着ローラの模式的軸方向断面図である。
【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、上記抵抗体層に接しかつ周方向に延在する複数の通電部を備え、上記通電部が抵抗体層より電気抵抗率が小さい。
【００１３】
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層より電気抵抗率（体積抵抗率）が小さい通電部を備えることによって、抵抗体層にクラックが生じても、クラックに近接する通電部がクラックに向かう電流を小さい抵抗損で周方向に分散させるので、抵抗体層の異常発熱を抑制することができる。
【００１４】
上記導通部が環状であるとよい。このように、上記導通部が環状であることによって、クラックに向かう電流を全周に分散させられるので、異常発熱をより確実に抑制することができる。
【００１５】
上記複数の導通部が軸方向に等間隔に並んでいるとよい。このように、上記複数の導通部が軸方向に等間隔に並んでいることによって、異常発熱の抑制効果を軸方向に比較的均等にすることができる。
【００１６】
上記導通部の軸方向の幅が一定であるとよい。このように、上記導通部の軸方向の幅が一定であることによって、異常発熱の抑制効果を軸方向に比較的均等にすることができる。
【００１７】
上記複数の導通部の平均幅としては、０．３ｍｍ以上５ｍｍが好ましい。このように、上記複数の導通部の平均幅が上記範囲内であることによって、より確実に異常発熱を抑制することができると共に、軸方向の温度ムラを抑制することができる。
【００１８】
［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。
【００１９】
〔第一実施形態〕
図１及び図２の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１と、上記抵抗体層１に接しかつ周方向に延在する複数の通電部２とを備える。この複数の通電部２は、抵抗体層１より電気抵抗率（体積抵抗率）が小さい。
【００２０】
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１にクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２がクラックに向かう電流を小さい抵抗損（低発熱）で周方向に分散させるので、抵抗体層１の異常発熱を抑制することができる。つまり、当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１のうち、軸方向両側に通電部２が存在する領域での異常発熱を抑制することができる。
【００２１】
また、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金３と、この芯金３の外周面に積層される円筒状の断熱層４とを備える。上記抵抗体層１及び通電部２は、断熱層４の外周面に積層されている。
【００２２】
＜抵抗体層＞
抵抗体層１は、周方向に延在する複数のスリットを有し、このスリットの中に上記通電部２が配置されている。これにより、通電部２は、抵抗体層１の軸方向両側の領域と電気的に接触している。このようにスリットの中に上記通電部２を配置することにより、通電部２を抵抗体層１と面一に形成できるので、当該自己発熱型定着ローラの表面を平坦化することが容易となる。
【００２３】
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価格化できる。
【００２４】
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４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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
抵抗体層１の軸方向両端間の電気抵抗（通電部２を含む）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。
【００３８】
また、抵抗体層１の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗の上限としては、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、抵抗体層１の軸方向の単位長さあたりの電気抵抗の下限としては、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
＜通電部＞
複数の通電部２は、周方向に延在して設けられ、２つの通電部２に挟まれる領域の抵抗体層１の異常発熱を抑制する。当該自己発熱型定着ローラの軸方向視における各通電部２の形状としては、例えばＣの字状、円弧状、環状等とすることができるが、全周に亘って抵抗体層１と当接するよう環状に形成されることが好ましい。このように導通部２が環状であることによって、抵抗体層１に形成されたクラックに向かう電流を全周に分散させられるので、異常発熱をより確実に抑制することができる。
【００４２】
通電部２を形成する材質としては、抵抗体層１よりも電流を流しやすい電気抵抗率が小さい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導電体が用いられる。樹脂マトリックス中に複数の導電性粒子を分散した導電体は、所望の成形性、導電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かつ安価に製造できる。
【００４３】
このように、通電部２を樹脂マトリックス中に複数の導電性粒子を含むものとすることによって、通電部２は、例えば塗工、印刷等の方法により形成できる。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。
【００４４】
このような樹脂マトリックス中に複数の導電性粒子を含む導電体としては、例えば導電性ペーストを硬化したもの等を使用することができる。また、通電部２の樹脂マトリックスとしては、抵抗体層１の樹脂マトリックスと同じ又は親和性の高い樹脂を主成分とすることが好ましい。これにより、抵抗体層１と通電部２との機械的密着性が向上し、抵抗体層１と通電部２との電気的接触がより確実となる。
【００４５】
複数の通電部２は、軸方向に等間隔に並んでいることが好ましい。複数の通電部２が等間隔に配設されることによって、抵抗体層１を軸方向に比較的均等に発熱させられると共に、異常発熱の抑制効果を軸方向に比較的均等にすることができる。
【００４６】
複数の通電部２の平均間隔の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、複数の通電部２は、軸方向に等間隔に並んで形成されることが好ましい。複数の通電部２の平均間隔の上限としては、１０ｍｍが好ましく、７ｍｍがより好ましい。複数の通電部２の平均間隔が上記下限に満たない場合、通電部２間が短絡するおそれや、抵抗体層１の発熱量が不十分となるおそれがある。逆に、複数の通電部２の平均間隔が上記上限を超える場合、抵抗体層１にクラックが生じた場合に異常発熱を十分に抑制できないおそれがある。
【００４７】
抵抗体層１の電流は、通電部２の軸方向に突出する部分に集中しやすい。このため、抵抗体層１に偏りなく比較的均等に電流を流すことができるよう、通電部２は、それぞれ軸方向の幅が一定であることが好ましい。
【００４８】
複数の導通部２の平均幅の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、複数の導通部２の平均幅の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。複数の導通部２の平均幅が上記下限に満たない場合、電流を十分に周方向に分散することができず、クラックによる抵抗体層１の異常発熱を十分に抑制できないおそれがある。逆に、数の導通部２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温度の周方向のばらつきが大きくなるおそれや、当該自己発熱型定着ローラの発熱量が不十分となるおそれがある。
【００４９】
導通部２の電気抵抗率（体積抵抗率）の抵抗体層１の電気抵抗率に対する比の下限としては、特に限定されない。一方、導通部２の電気抵抗率の抵抗体層１の電気抵抗率に対する比の上限としては、０．５倍が好ましく、０．１倍がより好ましい。導通部２の電気抵抗率の抵抗体層１の電気抵抗率に対する比が上記上限を超える場合、抵抗体層１を流れる電流を十分に周方向に分散することができず、クラックによる抵抗体層１の異常発熱を十分に抑制できないおそれがある。
【００５０】
＜芯金＞
芯金３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３は中空でもよく、中実でもよい。
【００５１】
芯金３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。
【００５２】
芯金３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３が中空の場合、芯金３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３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。
【００５３】
＜断熱層＞
断熱層４は、抵抗体層１が発生する熱が芯金３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４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４は、弾性を有することが好ましい。
【００５４】
断熱層４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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、断熱層４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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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４が有機マイクロバルーンを含有することで、断熱層４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４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４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４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。
【００６２】
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。
【００６３】
断熱層４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４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４の気孔率が上記上限を超える場合、断熱層４の強度が不十分となるおそれがある。逆に、断熱層４の気孔率が上記下限に満たない場合、断熱層４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。
【００６４】
断熱層４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４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。
【００６５】
断熱層４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４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３側の面）の断熱層４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４及び通電部２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４及び通電部２と抵抗体層１との接合強度を向上することができる。
【００６６】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１より電気抵抗率が小さい複数の通電部２を備えることによって、抵抗体層１にクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２がクラックに向かう電流を大きな発熱を伴わずに周方向に分散させるので、抵抗体層１の異常発熱を抑制することができる。
【００６７】
〔第二実施形態〕
図３の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１ａと、上記抵抗体層１ａに接しかつ周方向に延在する複数の通電部２ａとを備える。この複数の通電部２ａは、抵抗体層１ａより電気抵抗率が小さい。
【００６８】
当該自己発熱型定着ローラにおいて、複数の通電部２ａは、抵抗体層１ａの外周面に積層されている。このように、複数の通電部２ａが、抵抗体層１ａの外周面に積層されていることによって、抵抗体層１ａ及び通電部２ａを例えば塗工、印刷等の比較的簡単な方法によって容易に形成することができる。また、抵抗体層１ａの外周面に通電部２ａを導電性接着剤で接着することも可能である。
【００６９】
また、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金３と、この芯金３の外周面に積層される円筒状の断熱層４とを備える。上記抵抗体層１ａは、断熱層４の外周面に積層されている。
【００７０】
また、当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１ａ及び複数の通電部２ａの外周面を覆うよう積層される離型層５を備える。
【００７１】
図３の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４は、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４と同様とすることができる。
【００７２】
＜抵抗体層＞
抵抗体層１ａは、断熱層４の外周面全体に略一定の厚みで積層されている。図３の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１ａの材質及び平均厚みとしては、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の材質及び平均厚みと同様とすることができる。
【００７３】
＜通電部＞
図３の自己発熱型定着ローラにおける通電部２ａを形成する材質、並びに通電部２ａの平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗としては、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける通電部２を形成する材質、並びに通電部２の平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗と同様とすることができる。
【００７４】
加えて、図３の自己発熱型定着ローラにおける通電部２ａの平均幅の下限としては、抵抗体層１ａの平均厚みの１倍が好ましく、抵抗体層１ａの平均厚みの２倍がより好ましい。通電部２ａの平均幅の抵抗体層１ａの平均厚みに対する比が上記下限に満たない場合、抵抗体層１ａの内周面側を流れる電流を通電部２ａに十分集電することができず、抵抗体層１ａの異常発熱を十分に抑制できないおそれがある。
【００７５】
＜離型層＞
離型層５は、断熱層４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５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し、記録紙の剥離を促進する。
【００７６】
離型層５は、樹脂組成物から形成される。離型層５を形成する樹脂組成物は、複数の通電部２ａの間に充填されてもよい。
【００７７】
離型層５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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
離型層５は、熱伝導フィラー等の添加剤を含有してもよい。離型層５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。
【００８１】
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。
【００８２】
離型層５は、絶縁性を有することが好ましい。具体的には、離型層５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５の上記長さ抵抗率が上記下限に満たない場合、抵抗体層１ａから離型層５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。
【００８３】
離型層５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５の強度が不十分となるおそれがある。
【００８４】
離型層５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５と抵抗体層１ａとが接合されることで、離型層５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５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５又は抵抗体層１ａの形成と同時に接合する方法、離型層５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５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５と抵抗体層１ａとを接合できる。
【００８５】
上記離型層５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５と抵抗体層１ａとを接着剤により接着する方法、離型層５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５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５と抵抗体層１ａとを化学結合させる方法等が挙げられる。
【００８６】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１ａにクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２ａがクラックに向かう電流を小さい抵抗損（低発熱）で周方向に分散させるので、抵抗体層１ａの異常発熱を抑制することができる。
【００８７】
〔第三実施形態〕
図４の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１ｂと、上記抵抗体層１ｂに接しかつ周方向に延在する複数の通電部２ｂとを備える。この複数の通電部２ｂは、抵抗体層１ｂより電気抵抗率が小さい。
【００８８】
また、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金３と、この芯金３の外周面に積層される円筒状の断熱層４とを備える。上記抵抗体層１ｂは、断熱層４の外周面に積層されている。
【００８９】
図４の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４は、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４と同様とすることができる。
【００９０】
当該自己発熱型定着ローラにおいて、複数の通電部２ｂは、抵抗体層１ｂの内部に埋設されている。この複数の通電部２ｂは、例えば断熱層４の外周面に抵抗体層１ｂを塗工する際に、環状の部材を配置することで、抵抗体層１ｂの内部に埋設することができる。また、抵抗体層１ｂを複数の層に分けて塗工により形成し、複数の塗工工程の間に通電部２ｂを形成する材料を塗工する工程を設けてもよい。
【００９１】
＜抵抗体層＞
図３の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１ｂの材質及び平均厚みとしては、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の材質及び平均厚みと同様とすることができる。
【００９２】
＜通電部＞
図４の自己発熱型定着ローラにおける通電部２ｂを形成する材質、並びに通電部２ｂの平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗としては、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける通電部２を形成する材質、並びに通電部２の平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗と同様とすることができる。
【００９３】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１ｂにクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２ｂがクラックに向かう電流を小さい抵抗損（低発熱）で周方向に分散させるので、抵抗体層１ｂの異常発熱を抑制することができる。
【００９４】
〔第四実施形態〕
図５の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１ｃと、上記抵抗体層１ｃに接しかつ周方向に延在する複数の通電部２ｃとを備える。この複数の通電部２ｃは、抵抗体層１ｃより電気抵抗率が小さい。
【００９５】
また、当該自己発熱型定着ローラは、円柱状の芯金３と、この芯金３の外周面に積層される円筒状の断熱層４とを備える。上記抵抗体層１ｃは、断熱層４の外周面に積層されている。
【００９６】
図５の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４は、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける芯金３及び断熱層４と同様とすることができる。
【００９７】
当該自己発熱型定着ローラにおいて、複数の通電部２ｃは、抵抗体層１ｃの内周面に積層されている。この複数の通電部２ｃは、断熱層４内に埋設されるよう配置され、外周面が抵抗体層１ｃに接する。
【００９８】
当該自己発熱型定着ローラは、筒状に形成した抵抗体層１ｃの内周面に例えば塗工等によって複数の通電部２ｃを形成し、この通電部２ｃを形成した抵抗体層１ｃ内部に芯金３を配置した状態で、断熱層４を形成する材料を充填及び発泡させることで形成することができる。
【００９９】
＜抵抗体層＞
図５の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１ｃの材質及び平均厚みとしては、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の材質及び平均厚みと同様とすることができる。
【０１００】
＜通電部＞
図５の自己発熱型定着ローラにおける通電部２ｃを形成する材質、並びに通電部２ｃの平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗としては、図１及び図２の自己発熱型定着ローラにおける通電部２を形成する材質、並びに通電部２の平均間隔、平均幅、電気抵抗率及び周方向の単位長さあたりの電気抵抗と同様とすることができる。
【０１０１】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１ｃにクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２ｃがクラックに向かう電流を小さい抵抗損（低発熱）で周方向に分散させるので、抵抗体層１ｃの異常発熱を抑制することができる。
【０１０２】
〔第五実施形態〕
図６の自己発熱型定着ローラは、無端ベルト状の基材６と、通電により発熱する筒状の抵抗体層１と、上記抵抗体層１に接しかつ周方向に延在する複数の通電部２とを備える。これらの抵抗体層１及び通電部２は、この基材６の外周面に積層されている。
【０１０３】
図６の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１及び通電部２は、図１の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１及び通電部２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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
＜基材＞
基材６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６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。
【０１０６】
基材６の平均厚みの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、基材６の平均厚みの上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。基材６の平均厚み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６の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可撓性が不十分となるおそれがある。
【０１０７】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１にクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２がクラックに向かう電流を小さい抵抗損で周方向に分散させるので、抵抗体層１の異常発熱を抑制することができる。
【０１０８】
〔第六実施形態〕
図７の自己発熱型定着ローラは、無端ベルト状の基材６ａと、通電により発熱する筒状の抵抗体層１と、上記抵抗体層１に接しかつ周方向に延在する複数の通電部２とを備える。これらの抵抗体層１及び通電部２は、この基材６ａの内周面に積層されている。
【０１０９】
図７の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１、通電部２は、図１の自己発熱型定着ローラにおける抵抗体層１及び通電部２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。
【０１１０】
＜基材＞
基材６ａ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６ａ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及び通電部２との間が絶縁される。
【０１１１】
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６ａを介してトナーに伝達されるので、基材６ａ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６ａ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。
【０１１２】
図７の自己発熱型定着ローラにおける基材６ａの平均厚みとしては、図６の自己発熱型定着ローラにおける基材６と同様とすることができる。
【０１１３】
＜利点＞
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層１にクラックが生じても、クラックの軸方向両側の通電部２がクラックに向かう電流を小さい抵抗損で周方向に分散させるので、抵抗体層１の異常発熱を抑制することができる。
【０１１４】
［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。
【０１１５】
当該自己発熱型定着ローラは、上述のような抵抗体層及び複数の通電部を備えていればよく、抵抗体層及び通電部以外の構造は、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
当該自己発熱型定着ローラは、抵抗体層の軸方向両端部に接触するよう形成され、電源から印加される電流を周方向に分散する環状の等電位電極を有してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
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】
【０１１９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  抵抗体層
２，２ａ，２ｂ，２ｃ  通電部
３  芯金
４  断熱層
５  離型層
６，６ａ  基材
【図１】
2017037154.tif 000003
【図２】
2017037154.tif 000004
【図３】
2017037154.tif 000005
【図４】
2017037154.tif 000006
【図５】
2017037154.tif 000007
【図６】
2017037154.tif 000008
【図７】
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