JP2000192943A

JP2000192943A - 加熱ロ―ラおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000192943A
Application number: JP3970399A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawasaki; 弘志川崎; Hiroshi Iwai; 弘岩井
Original assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】複写機やＬＢＰの定着装置に使用する加熱ロ
ーラにおいて、定着可能な温度まで短時間で昇温できる
とともに、鮮明な画像の得られる加熱ローラを提供す
る。また、そのようなローラの製造方法も提供する。【解決手段】芯金２の外周面もしくは内周面に、絶縁層
３を介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイ
ミドチューブからなる発熱層４を有する加熱ローラ１、
ならびに芯金２の内周面もしくは外周面に、絶縁層３を
介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイミド
チューブを接着させて発熱層４を形成することからな
る、前記加熱ローラ１の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱ローラに関
し、さらに詳しくは電子複写機およびレーザービームプ
リンター（以下、ＬＢＰと略す）の定着部に適用するた
めの加熱ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子複写機やＬＢＰの定着部の加
熱ローラには、トナーの離型性を良くするために、金属
芯金の外周面にフッ素樹脂スリーブを被覆したローラが
知られている。この種のローラは、例えば特開昭５９−
１９８１１８号公報に示されるように、金属芯金にフッ
素樹脂製熱収縮チューブを装着した後、該樹脂の融点未
満の温度で収縮固定し、さらに該樹脂の融点以上の温度
に加熱して融着するという方法で製造される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような方法で製造
された定着装置では、加熱ローラの熱源にハロゲンラン
プなどが用いられている。しかし、ハロゲンランプでロ
ーラの表面を一定の温度に上昇させるためには、１〜１
０分のウォームアップタイムを要する上、消費電力が１
２００Ｗ（ワット）程度と非常に大きいという不具合が
あった。そこで、定着可能な温度である１４０℃程度ま
で短時間で加熱されるローラとして、加熱ローラ自体に
発熱層を設け、この発熱層に通電して発熱させる加熱ロ
ーラが種々考案されている。例えば、特開平１０−１０
４９８４号公報には、金属製の管体と、該金属製の管体
の外周面に形成された絶縁層と、該絶縁層の外側に形成
された発熱抵抗体層と、該発熱抵抗体層の外側に形成さ
れた耐熱高離型樹脂層と、前記発熱抵抗体層に導通接続
する電極とを備えてなる加熱ローラが開示されている。
しかしながら、特開平１０−１０４９８４号で例示して
いるローラの製造方法は、Ａｇからなる発熱抵抗体（導
電ペースト）をバインダーと共にポリイミドフィルム上
に塗布し、この上にポリイミドフィルムを被せ、２００
℃前後に加熱し、こうして得られたサンドイッチ状発熱
抵抗体を、さらにアルミニウム管の外周面に貼り付ける
というものであり、これでは、製造工程が複雑である上
コスト高である。さらに、フイルムを貼り付けたことに
より、シーム（継ぎ目）が発生してしまい、発熱性能が
安定しないという不具合があった。また、シームが外層
にあるために、この箇所の画像が不鮮明になるという不
具合もあった。

【０００４】特開昭５６−１２６２８６号公報には、金
属パイプの内周面に絶縁体層を介して面状発熱体層を接
着してなる加熱ローラが開示されている。例示された製
法は、シリコーンゴムからなる絶縁体層にステンレス箔
からなる発熱体を接着させるものである。この場合、エ
ポキシ系接着剤の如き耐熱性接着剤を使用する必要があ
るために耐久性に劣り、且つ、内面への接着工程が困難
なために部分的な剥離を起こしやすく、さらにはその部
分の放熱量が減少することより、異常昇温や火災の恐れ
を孕んでいた。特開平９−１３８６０５号公報には、金
属パイプの内周面に配設された発熱体を備える耐熱絶縁
層と、該耐熱絶縁体層の内表面にゴムもしくは発泡ゴム
からなる圧接体とを装着した加熱ローラが開示されてい
る。しかしながら、この構成では、加熱ローラを長期使
用すると、圧接体の熱劣化により密着力が減少し、金属
パイプの内周面に密着させた発熱体層が脱落するという
不具合があった。本発明は、これらの点に鑑みてなされ
たものであり、複写機やＬＢＰの定着装置において、定
着可能な温度まで短時間で昇温できるとともに、鮮明な
画像の得られる加熱ローラ、および該加熱ローラを安価
に製造する方法に関する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究した結果、芯金の外周面もし
くは内周面に、絶縁層を介してシームレスの導電性ポリ
イミドチューブを設け、さらに、該チューブの表面抵抗
を２００Ω／□以下に調整して該チューブを通電加熱す
ることにより、昇温速度を高めるとともに、画像不良を
抑制できる加熱ローラを得ることができることを見出
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明によ
れば、芯金の外周面もしくは内周面に、絶縁層を介して
表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイミドチュー
ブからなる発熱層を有する加熱ローラが提供される。ま
た、本発明によれば、芯金の内周面もしくは外周面に、
絶縁層を介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポ
リイミドチューブを接着させて発熱層を形成することか
らなる、前記加熱ローラの製造方法が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付図面を参照しながら説明する。図１および図２は、
本発明の一実施形態の加熱ローラを示し、図３は従来の
加熱ローラを示す。図１の加熱ローラ１をさらに説明す
ると、金属芯金２の外周面に絶縁層３が被覆され、この
絶縁層３の外周面に発熱層４として導電性ポリイミドチ
ューブが被覆され、さらに最外層５にフッ素樹脂チュー
ブが被覆されている。図２の加熱ローラ１は、金属芯金
２の内周面に絶縁層３が被覆され、この絶縁層３の内周
面に発熱層４として導電性ポリイミドチューブが被覆さ
れ、一方最外層５にはフッ素樹脂チューブが被覆されて
いる。

【０００７】図１および２において、本発明の加熱ロー
ラ１の最も重要な特徴を構成する発熱層４をまず説明す
る。この発熱層４に使用される導電性ポリイミドチュー
ブは、加熱により硬化する樹脂であるポリイミドに導電
性をもたせたものである。導電性ポリイミドチューブに
通電することにより、発熱層４の抵抗加熱が実現され
る。本発明において、この導電性ポリイミドの表面抵抗
が２００Ω／□以下である必要があり、好ましくは３〜
３０Ω／□である。導電性ポリイミドの表面抵抗が２０
０Ω／□を越えると、通電により発熱させることが困難
になる。

【０００８】本発明で使用するポリイミドは、その前駆
体であるポリアミック酸を加熱などによってイミド開環
することにより得られる。このポリアミック酸は、例え
ばピロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物などのテトラカルボン
酸二無水物と、４，４′−フェニレンジアミン、４，
４′−ビフェニレンジアミンなどのジアミンとを、通
常、当モル比にて、Ｎ，Ｎ′−ジメチルアミド、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンなどの極性溶媒に溶解した後、常
温以下の温度で重縮合させることにより、液体の状態で
得られる。

【０００９】ポリイミドに導電性を付与するために、前
記ポリアミック酸に導電性付与剤が内添される。この導
電性付与剤は、アセチレンブラック、オイルファーネス
ブラックなどの導電性カーボンブラックが一般的であ
る。具体的には、アセチレンブラックとしてデンカブラ
ック（電気化学工業株式会社製商品名）、ケッチェンブ
ラック（ＡＫＺＯ（オランダ）社製商品名）などが挙げ
られ、一方、オイルファーネスブラックとしてトーカブ
ラック（東海カーボン株式会社製商品名）、バルカン
（キャボット（アメリカ）社製商品名）などが挙げられ
る。また、導電性カーボンブラック以外の導電性付与
剤、例えば銀、銅、ニッケルなどの金属粉、導電性酸化
亜鉛や導電性酸化錫などの金属酸化物、グラファイト、
カーボンファイバーなどを単独にまたは二種以上組み合
わせて用いてもよく、さらにこれらと導電性カーボンブ
ラックとを併用してもよい。これらの導電性付与剤の添
加量は、その種類にもよるが、導電性カーボンブラック
の場合、ポリイミドチューブの表面抵抗が２００Ω／□
以下の所望の範囲内となることを条件に、ポリアミック
酸溶液中の固形分に対して、通常１〜１０重量％、好ま
しくは２〜６重量％程度添加される。添加量が１重量％
未満では、導電性付与効果が小さい場合が多く、１０重
量％を越えるとポリアミック酸溶液の粘度が上がりすぎ
て、例えば溶液流延法でチューブを作製できなくなる場
合がある。

【００１０】前記ポリイミドチューブの厚さは、５０〜
１００μｍ程度が好ましい。厚さが５０μｍより薄い
と、チューブ強度が弱くなって実機使用に耐えられなく
なる場合がある。逆に、１００μｍを越えたチューブで
は、熱容量が大きくなって、昇温時間が長くなるととも
に、消費電力が大きくなるため好ましくない。

【００１１】芯金２には、通常、金属製のものが使用さ
れる。また、絶縁性のセラミックやガラスでもよく、そ
の場合、芯金２が絶縁層３を兼ねる。金属製の芯金２と
しては、アルミニウムの３００３合金、５０５６合金、
６０６３合金、７０７５合金などを、所定寸法の中空円
筒状に熱間で押出し加工し、切削加工により芯金寸法に
仕上げたものが適用される。このほか、ＳＫＭ材などの
鋼、ステンレス鋼、銅などの金属線材を使用してもよ
い。また、芯金２の内部にグラスウールやシリコーンス
ポンジゴムなどの軽量断熱材を詰め、加熱ローラ１の熱
効率の一層の向上を図ることも可能である。

【００１２】絶縁層３は、加熱ローラ１の耐熱性、電気
絶縁性などに考慮して金属製の芯金２に被覆されるもの
で、シリコーンゴム、シリコーンワニス、フッ素樹脂、
フッ素ゴム、セラミックなどで形成される。なお、芯金
２として絶縁性のセラミックやガラスなどの管状成型物
を使用する場合には、必ずしも芯金２の外周もしくは内
周面に絶縁層３を被覆することを要しない。また絶縁層
としてＰＦＡチューブやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂層を
形成する場合、金属芯金の外周にＭＰ９０２ＢＮ（三井
・デュポンフロロケミカル株式会社製商品名）の如きプ
ライマーを塗布するが、３８０℃程度の高温にて溶融密
着させる場合は必ずしもプライマーは必要ではなく、耐
久性と価格とのバランスを考慮して選定される。フッ素
樹脂には、ＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（テ
トラフルオロエチレン重合体）などが例示される。前記
シリコーンゴムの加硫方法は、ジクミルパーオキサイド
や２，５−ジメチル−２５−ジ−（ターシャリーブチル
パーオキシ）−ヘキサンなどの過酸化物を使用した過酸
化物加硫型、ビニル基含有のオルガノポリシロキサンと
ハイドロジエンポリシロキサンとからなる付加型、ある
いは縮合型でもよい。絶縁層３の形成方法は、コーティ
ングやプレスによる加熱成型などが適宜適用される。成
型後、研磨して寸法および形状を出してもよい。絶縁層
３の厚さは、素材により異なるが、通常０．０２〜２ｍ
ｍ程度である。

【００１３】絶縁層３を形成する前記シリコーンゴム、
フッ素ゴムなどは、必要に応じて、補強性充填剤、増量
充填剤、着色剤、耐熱剤、顔料などの種々の添加剤を添
加することができる。補強性充填剤としては、湿式シリ
カおよび乾式シリカ（煙霧状シリカ）が一般的である。
ここでいう湿式シリカとは、二酸化けい素（ＳｉＯ₂ ）
からなる補強性シリカである。その製造方法としては、
けい酸ナトリウムを硫酸で直接分解する直接法や、けい
酸ナトリウムを塩類と反応させてけい酸塩を生成させ、
次に硫酸または炭酸ガスで分解する間接法など種々の方
法がある。代表的な湿式シリカとしては、Ｎipsil ＶＮ
３（日本シリカ工業株式会社製商品名）、カープレック
スＣＳ−５（シオノギ製薬株式会社製商品名）、スター
シルＳ（神島化学工業株式会社製商品名）、トクシール
ＵＳ（株式会社トクヤマ製商品名）、Ｈisil223 （ＰＰ
Ｇ社（米国）製商品名）、Ｕltrasil ＶＮ３（デグッザ
社（ドイツ）製商品名）、Ｖulkasil Ｓ（バイエル社
（ドイツ）製商品名）などが例示され、平均粒径が通常
３０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下のグレードのもの
が使用される。乾式シリカは、ハロゲン化けい素の熱分
解法やけい砂を加熱還元し、気化したＳｉＯの空気酸化
法、有機けい素化合物の熱分解法などにより製造される
二酸化けい素からなる補強性シリカであり、アエロジル
２００やアエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式会社
製商品名）、Ｃab−Ｏ−ＳilＭＳ−５（キャボット社
（米国）製商品名）、レオロシールＱＳ１０２（株式会
社トクヤマ製商品名）が例示される。湿式シリカと乾式
シリカは、必要に応じて併用してもよい。また、増量充
填剤は、絶縁性、ゴムの機械特性（すなわち物理強度、
ゴム硬度、圧縮永久歪みなど）の絶縁層３として機能上
欠くべからざる特性を保持するために必要な成分であ
る。これには、炭酸カルシウム、石英粉、けいそう土、
けい酸ジルコニウム、クレー（けい酸アルミニウム）、
タルク（含水けい酸マグネシウム）、ウォラストナイト
（メタけい酸カルシウム）、酸化チタン、酸化亜鉛、酸
化マグネシウム、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化
クロム、ベンガラ（酸化鉄）、硫酸アルミニウム、硫酸
バリウム、リトポン、二硫化モリブデン、マイカ（雲母
粉）などが例示される。絶縁層３におけるこれらの充填
剤の配合処方は、シリコーンゴムの場合、絶縁性を維持
する限り特に制限されるものではない。通常は、ベース
のガム１００重量部に対して、補強性充填剤および増量
充填剤が、合計で１０〜３００重量部程度添加される。

【００１４】また、酸化セリウムのような耐熱剤を添加
してもよい。さらに、シリカ表面の活性による二次結合
の防止を目的として、潤滑剤（ウエッタ）を添加しても
よい。潤滑剤としては、シリコーンレジン類、アルコキ
シシランおよびシロキサン類、ヒドロキシシランおよび
シロキサン類、シラザン類、有機酸エステル類、多価ア
ルコール類などが例示される。

【００１５】シリコーンゴムを用いた加熱ローラは、通
常、赤褐色に着色して供給されることが多い。この場
合、シリコーンゴムの着色剤としてベンガラを使用する
のが一般的であり、ベンガラの種類としては、ＳＲＩＳ
１１０８（日本ゴム協会標準規格）に規定されたゴム用
ベンガラが適用できる。加工時のゴム内における配向性
に留意する必要がある場合には、バイフェロックス１３
０Ｍ（バイエル社（ドイツ）製商品名）のような平均粒
径が０．３μｍ以下の球状のグレードを、シリコーンゴ
ムに対して０．２〜２重量％程度添加させればよい。

【００１６】シリコーンゴムからなる絶縁層３と発熱層
４との接着には、ビニル基含有のオルガノポリシロキサ
ンとハイドロジエンポリシロキサンとからなる付加型シ
リコーンゴムを使用することができる。このとき、ポリ
イミドチューブの内面には、ＤＹ３９−０６７（東レ・
ダウコーニング・シリコーン株式会社製商品名）の如き
シランカップリング剤やチタンカップリング剤からなる
プライマーを塗布する必要がある。上記付加型シリコー
ンゴム組成物には、接着付与剤を含有させてもよく、こ
の接着性付与剤として特公平７−５３４３２号もしくは
特公昭５９- ５２１９号に記載されているようなエポキ
シ基含有有機ケイ素化合物が例示される。接着性付与剤
の添加により、必ずしもポリイミドチューブの内面にプ
ライマーを塗布する必要がなくなる。また、芯金２の外
周または内周に導電性ポリイミドチューブを装着し、芯
金２とチューブとの間隙に接着性付与剤を含有した絶縁
性の付加型シリコーンゴム組成物を流し込むことによ
り、絶縁層３の形成、および絶縁層３と発熱層４との接
着を、１工程で済ませてもよい。また、接着性付与剤を
含有しない付加型シリコーンゴムを使用するのであれ
ば、予めポリイミドチューブの内面にプライマーを塗布
することにより対応できる。

【００１７】なお、芯金２と絶縁層３との接着は、絶縁
層３が例えば付加型シリコーンゴムの場合、プライマー
Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ（信越化学工業株式会社製商品名）
やＤＹ３９−０５１Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニング・シ
リコーン株式会社製商品名）のような付加型シリコーゴ
ム用のプライマーを使用することにより、より一層強固
な接着を得ることができる。

【００１８】本発明の加熱ローラ１は、導電性ポリイミ
ドチューブに通電するための電極を必要とする。この電
極の材質には、通常、銀ペーストが使われ、具体的には
シントロンＫ−３４２４（神東塗料株式会社製商品
名）、ユニメックＨ９１００（ナミックス株式会社製商
品名）、アルゼライトＶＨ−１３（タムラ化研株式会社
製商品名）、ＰＳ−７６９（株式会社徳力化学研究所製
商品名）などが例示される。電極の形状は、チューブ両
端にリング状に形成してもよく、また、チューブ表面に
螺旋状（図４）、櫛形状（図５）などの形状に形成して
もよい。電極と電源（図示せず）との接続には、高温は
んだを使用するとよく、これには、Ｓ−２５６（千住金
属株式会社製商品名）、Ｔ−１４（日本アルミット株式
会社製商品名）などの銀入りはんだ（融点２２１℃）、
ＫＲ−１９（日本アルミット株式会社製商品名）などの
純錫はんだ（融点２３２℃）、Ｎｏ．２４０（タムラ化
研株式会社製商品名）などの錫−アンチモンはんだ（融
点２４０℃）などが例示される。また、必要に応じて、
ソルダーライトＹ−３２Ｖ（タムラ化研株式会社製商品
名）、ＦＳＲ−０８６（富士合金工業株式会社製商品
名）、ＲＭＡ−８（千住金属株式会社製商品名）などの
フラックスと共に使用してもよい。

【００１９】本発明の加熱ローラは、最外層にフッ素樹
脂層５を設けることが、トナー離型性の向上、発熱層の
保護などの点で好ましい。フッ素樹脂には、ＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン
重合体）などが例示される。フッ素樹脂層５の厚さは、
通常、２０〜１１０μｍである。該フッ素樹脂には、必
要に応じて導電性カーボンブラックなどの導電性付与剤
を添加して、体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以下の導電
性フッ素樹脂としてもよい。

【００２０】

【実施例】以下に、実施例を用いて本発明をさらに具体
的に説明する。なお、本発明は、実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。〔実施例１〕図１に、アルミニウム製金属芯金２の外周
面にシリコーンゴム絶縁層３を被覆し、この絶縁層３の
外周面に導電性ポリイミドチューブ製発熱層４を被覆
し、発熱層４の外周面（最外層５）にＰＦＡ樹脂層を被
覆した加熱ローラ１を示す。この加熱ローラ１を以下の
ようにして作製した。

【００２１】発熱層４の導電性ポリイミドチューブは、
まず、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の当モル量をＮ
−メチル−２−ピロリドン中で縮合重合して得られたポ
リアミック酸溶液（固形分濃度２０重量％）に導電性カ
ーボンブラックであるケッチェンブラック（ＡＫＺＯ社
（オランダ）製商品名）をポリアミック酸に対して３重
量％（ポリアミック酸溶液に対して１５重量％）になる
ように添加し、ボールミルで分散させた。この分散液を
用いて、特開平６−２０２５１３号に開示される溶液流
延法でチューブに成型した。すなわち、この分散液を回
転遠心成形機のシリンダー内に投入し、遠心成形機の回
転によりシリンダー内周面に流延させ、この流延させた
分散液をシリンダー内周面で加熱して溶媒をある程度除
去し、ポリアミック酸チューブを得た。このチューブを
取り出した後、熱風乾燥機で熱処理して、イミド化反応
を進めることにより硬化させ、内径４０ｍｍ、厚さ９０
μｍ、長さ３７０ｍｍの導電性ポリイミドシームレスチ
ューブを得た。このチューブの表面抵抗をローレスタＡ
Ｐ（三菱化学株式会社製商品名）で測定したところ、１
０Ω／□であった。

【００２２】次に、内径３６ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ
ニウム製芯金２（材質：Ａ５０５６）を用意し、その外
周面にプライマー（ＤＹ３９−０１２（東レ・ダウコー
ニング・シリコーン株式会社製商品名））を塗布した。
プライマーの塗布された芯金２に、加硫後の硬さが４０
度（ＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメーター）の過
酸化物加硫型シリコーンゴム（ＤＹ３２−４２１Ｕ（東
レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製商品名））
を巻き付けて加熱成型した後、外径が３９．７ｍｍにな
るように研磨した。次に、前記導電性ポリイミドチュー
ブの内面にプライマー（ＤＹ３９−０６７（東レ・ダウ
コーニング・シリコーン株式会社製商品名））を塗布し
た後、前記芯金２のシリコーンゴム層に加硫後の硬さが
４０度の付加型シリコーンゴム（ＤＹ３５−５６２Ａ／
Ｂ（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製商品
名））を塗布しながら前記導電性ポリイミドチューブを
挿入した。その後、付加型シリコーンゴムを加熱硬化さ
せて、導電性ポリイミドチューブとシリコーンゴム層と
を接着させた。次いで、導電性ポリイミドチューブ層の
両端に、銀ペーストを幅５ｍｍのリング状に塗布して電
極（図示せず）を形成し、通電可能な構造にした。次
に、このローラの表面に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ
を被覆し、３８０℃で加熱して溶融密着させた。

【００２３】上記のようにして得た加熱ローラ１の複写
機試験を行った。まず、加熱ローラ１を複写機〔キヤノ
ン株式会社製のＮＰ３０２５（商品名）〕の定着器に組
み込み、次いで加熱ローラ１に１００Ｖの電圧にて通電
し、定着可能な温度である１４０℃までの昇温時間を測
定した。昇温時間は１０秒であり、このときの消費電力
は４００Ｗであった。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を
通紙したところ、問題となるような画像不良は発生しな
かった。

【００２４】〔実施例２〕外周面にプライマー（同上）
を塗布した内径３６ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウム製
芯金２の外周に、実施例１に記載のポリイミド製導電性
シームレスチューブ（表面抵抗：１０Ω／□）を装着し
て、エポキシ基を含有した有機ケイ素化合物からなる接
着付与剤を含有した付加型シリコーンゴム組成物である
ＴＳＥ３２６（東芝シリコーン株式会社製商品名）をチ
ューブと芯金の間隙に流し込み、ＴＳＥ３２６を加熱硬
化させて、チューブと芯金を接着させた。次に、実施例
１と同様に、端部電極と最外層５（ＰＦＡ）を形成し
て、加熱ローラ１を得た。この加熱ローラ１を、ＮＰ３
０２５に組み込んで、通電しながら昇温時間を測定した
ところ１０秒であり、このときの消費電力は４００Ｗで
あった。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したとこ
ろ、問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００２５】〔実施例３〕ポリイミド製導電性シームレ
スチューブの表面抵抗を５Ω／□にした以外は、実施例
２と同様にして加熱ローラ１を作製し、ＮＰ３０２５に
組み込んで通電しながら昇温時間を測定した。昇温時間
は９秒であり、このときの消費電力は３５０Ｗであっ
た。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、
問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００２６】〔実施例４〕ポリイミド製導電性シームレ
スチューブの表面抵抗を２０Ω／□にした以外は、実施
例２と同様にして加熱ローラを作製し、ＮＰ３０２５に
組み込んで通電しながら昇温時間を測定した。昇温時間
は１９秒であり、このときの消費電力は４５０Ｗであっ
た。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、
問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００２７】〔実施例５〕ポリイミド製導電性シームレ
スチューブの表面抵抗を３０Ω／□にした以外は実施例
２と同様にして加熱ローラを作製し、ＮＰ３０２５に組
み込んで通電しながら昇温時間を測定した。昇温時間は
２７秒であり、このときの消費電力は５００Ｗであっ
た。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、
問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００２８】〔実施例６〕ポリイミド製導電性シームレ
スチューブの表面抵抗を２００Ω／□にして実施例２と
同様に加熱ローラ１を作製し、ＮＰ３０２５に組み込ん
で通電しながら昇温時間を測定したところ、３分経過の
後も１４０℃まで昇温しなかった。そこで、導電性シー
ムレスチューブの表面に銀ペーストで図４に示すような
螺旋状の電極７をスクリーン印刷法で形成した。このと
き、銀ペーストからなる電極７の幅は１ｍｍ、電極間距
離は４０ｍｍ、そして電極厚さは１０μｍであった。電
極７を形成した導電性チューブの表面に、ＴＳＥ３２６
（東芝シリコーン株式会社製商品名）を厚さ２０μｍ程
度になるように塗布しつつ、厚さ３０μｍのＰＦＡチュ
ーブを挿入し、２００℃でＴＳＥ３２６を加熱硬化させ
た後、再度ローラを３８０℃で加熱してＰＦＡとポリイ
ミドチューブとを溶融密着させた。こうして得られた加
熱ローラ１を、再度ＮＰ３０２５に組み込んで、通電し
ながら昇温時間を測定した。昇温時間は１２秒であり、
このときの消費電力は４００Ｗであった。次に、Ａ４サ
イズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、問題となるような
画像不良は発生しなかった。

【００２９】〔実施例７〕電極７のパターンを図５に示
すような櫛型にした以外は、実施例６と同様に加熱ロー
ラを作製した。このとき、銀ペーストからなる電極７の
幅は１ｍｍ、電極本数は左右各２本、電極厚みは１０μ
ｍであった。これをＮＰ３０２５に組み込んで、通電し
ながら昇温時間を測定したところ１５秒であり、このと
きの消費電力は４５０Ｗであった。次に、Ａ４サイズの
ＰＰＣ用紙を通紙したところ、問題となるような画像不
良は発生しなかった。

【００３０】〔実施例８〕図２に示す構成の加熱ローラ
１を以下のようにして作製した。内径３９ｍｍ、肉厚
０．５ｍｍのアルミニウム製芯金２の内周面に、実施例
１のようにして得た表面抵抗が１０Ω／□のポリイミド
製導電性シームレスチューブ（外径：３７ｍｍ、厚さ：
９０μｍ）を装着し、その内側に変形防止用のダミーシ
ャフトを挿入した後、アルミニウム製芯金２とポリイミ
ドチューブとの間隙にＴＳＥ３２６（東芝シリコーン株
式会社製商品名）を流し込み、２００℃で加熱して硬化
させ、芯金とチューブを接着させた。次に、芯金２の外
周面にプライマー（ＭＰ−９０２ＢＮ（三井・デュポン
・フロロケミカル株式会社製商品名））を塗布した後、
厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆し、３８０℃で加
熱して溶融密着させた。次に、この加熱ローラ１のポリ
イミドチューブの両端に銀ペーストでリング状の電極
（幅５ｍｍ）を形成した後、ＮＰ３０２５に組み込ん
で、通電しながら昇温時間を測定した。昇温時間は１３
秒であり、このときの消費電力は４００Ｗであった。次
に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、問題と
なるような画像不良は発生しなかった。

【００３１】〔実施例９〜１１〕外径が３７ｍｍのポリ
イミド製導電性シームレスチューブの表面抵抗を、それ
ぞれ、５Ω／□（実施例９）、２０Ω／□（実施例１
０）および３０Ω／□（実施例１１）にした以外は、実
施例８と同様にして加熱ローラ１を作製し、通電しなが
ら昇温時間を測定した。昇温時間は、それぞれ、１１、
１７および３０秒であり、消費電力は、それぞれ３５
０、４５０および５００Ｗであった。次に、各々の加熱
ローラ１にて、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙にて通紙試験を
実施したところ、問題となるような画像不良は発生しな
かった。

【００３２】〔実施例１２〕外径が３７ｍｍで表面抵抗
が２００Ω／□のポリイミド製導電性シームレスチュー
ブに、実施例６と同様の螺旋状電極パターン７をスクリ
ーン印刷法で形成した後、実施例８と同様に加熱ローラ
１を作製し、通電しながら昇温時間を測定した。昇温時
間は１４秒であり、このときの消費電力は４００Ｗであ
った。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙にて通紙試験を実
施したところ、問題となるような画像不良は発生しなか
った。

【００３３】〔実施例１３〕外径が３７ｍｍで表面抵抗
が２００Ω／□のポリイミド製導電性シームレスチュー
ブに、実施例７と同様の櫛状電極パターン７をスクリー
ン印刷で形成した後、実施例８と同様に加熱ローラ１を
作製し、通電しながら昇温時間を測定したところ１６秒
であり、このときの消費電力は４５０Ｗであった。次
に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙にて通紙試験を実施したと
ころ、問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００３４】〔比較例１〕内径３６ｍｍ、肉厚２ｍｍの
アルミニウム製芯金２の外周面にプライマーを塗布した
る後、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆し、３８０
℃で加熱して溶融密着させた。次に、図３に示すよう
に、加熱ローラの内部に消費電力１２００Ｗのハロゲン
ヒーターを挿入するとともに、ＮＰ３０２５に組み込ん
だ。この状態でハロゲンヒーターに通電しながら昇温時
間を測定した。昇温時間は、２００秒であり、ウォーム
アップタイムが非常に長いことが分かった。これらの結
果から、本発明のポリイミド製導電性シームレスチュー
ブを使用した加熱ローラでは、昇温時間が短く、画像不
良も発生しないことが分かった。また、表面抵抗が３０
Ω／□を越える場合には、昇温時間を実用的なレベル
（例えば１０秒程度）まで短縮するために、ポリイミド
製導電性チューブ表面上の電極間距離を短くする手段、
例えば螺旋状または櫛状電極の形成が必要であることが
分かった。

【００３５】〔実施例１４〕内径３６ｍｍ、肉厚２ｍｍ
のアルミニウム製芯金２の外周面にプライマーを塗布し
たる後、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを装着し、３８
０℃で加熱して溶融密着させた。次に表面抵抗が１０Ω
／□のポリイミド製導電性シームレスチューブを上記の
溶融密着させたＰＦＡチューブの外周に装着したる後、
該ポリイミドチューブの外周にプライマーを塗布し、さ
らにＰＦＡチューブを該ポリイミドチューブの外周に装
着して再度３５０℃で加熱して溶融密着させて加熱ロー
ラ１を作製した。次に実施例２と同様にしてＮＰ３０２
５に組み込んで通電しながら昇温時間を測定した。昇温
時間は９秒であり、この時の消費電力は４００Ｗであっ
た。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙したところ、
問題となるような画像不良は発生しなかった。

【００３６】〔実施例１５〕内径３６ｍｍ、肉厚２ｍｍ
のアルミニウム製芯金の外周面にプライマーを塗布した
る後、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを装着し、３５０
℃で加熱して溶融密着させた。次に表面抵抗が１０Ω／
□のポリイミド製導電性シームレスチューブを上記の溶
融密着させたＰＦＡチューブの外周に装着し、さらに該
ポリイミドチューブの外周にＰＦＡチューブを装着して
３８０℃で加熱して溶融密着させて加熱ローラ１を作製
した。次に実施例２と同様に通電しながら昇温時間を測
定した。昇温時間は８秒であり、この時の消費電力は４
００Ｗであった。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙
したところ、問題となるような画像不良は発生しなかっ
た。

【００３７】〔実施例１６〕内径３６ｍｍ、肉厚２ｍｍ
のアルミニウム製芯金の外周面にプライマーを塗布した
る後、ＰＴＦＥを静電塗装で厚さ２０μｍになるように
塗布し、３８０℃で焼成して密着した以外は実施例１４
と同様にして加熱ローラ１を作製し通電しながら昇温時
間を測定したところ９秒であり、この時の消費電力は４
００Ｗであった。次に、Ａ４サイズのＰＰＣ用紙を通紙
したところ、問題となるような画像不良は発生しなかっ
た。

【００３８】〔実施例１７〕実施例１〜１６の加熱ロー
ラについて、ＮＰ３０２５に組み込んだ状態で、各々１
万枚の通紙耐久試験を実施した。その結果、発熱層４の
脱落や剥離などは発生せず、且つ、発熱性の変化はなか
った。また、耐久試験終了の後も問題となるような画像
不良は発生しなかった。したがって、本発明の加熱ロー
ラは、良好な耐久性を有していることが分かった。

【００３９】

【発明の効果】このように、本発明の加熱ローラは、発
熱層４が表面抵抗２００Ω／□以下のポリイミド製導電
性シームレスチューブで構成され作用するものであり、
発熱層４を絶縁層３と接着させることにより、昇温時間
を短縮でき、且つ発熱層４と芯金２との脱落がなく、耐
久性も極めて優れたものとなるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発熱層４を芯金２の外側に設けた本発明の加熱
ローラの１実施例を示す断面図である。

【図２】発熱層４を芯金２の内側に設けた本発明の加熱
ローラの１実施例を示す断面図である。

【図３】従来の加熱ローラを示す断面図である。

【図４】図１および２の電極を螺旋状に形成した本発明
の加熱ローラの１実施例を示す側面図である。

【図５】図１および２の電極を櫛状に形成した本発明の
加熱ローラの１実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

１加熱ローラ２芯金３絶縁層４導電性ポリイミドからなる発熱層５フッ素樹脂層７電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA30 AA31 AA42 BB19 BB21 3J103 AA02 AA15 AA21 AA33 AA51 BA05 EA06 EA07 EA11 FA01 GA02 GA57 GA58 GA66 HA05 HA11 HA20 HA32 HA33 HA36 HA37 HA43 HA46 HA51 HA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金の外周面もしくは内周面に、絶縁層
を介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイミ
ドチューブからなる発熱層を有する加熱ローラ。
【請求項２】芯金の内周面もしくは外周面に、絶縁層
を介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイミ
ドチューブを接着させて発熱層を形成することからな
る、請求項１に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項３】前記絶縁層および発熱層の形成は、金属
製の前記芯金の内周面もしくは外周面に前記表面抵抗が
２００Ω／□以下の導電性ポリイミドチューブを装着
し、該チューブと該金属芯金の間隙に絶縁性の付加型シ
リコーンゴムを充填し、次いで付加型シリコーンゴムを
加熱硬化させることにより行われる、請求項２に記載の
加熱ローラの製造方法。
【請求項４】前記絶縁層および発熱層の形成は、金属
製の前記芯金の外周面にフッ素樹脂からなる絶縁層を形
成した後、該絶縁層の外周面に前記表面抵抗が２００Ω
／□以下の導電性ポリイミドチューブを装着し、加熱し
て該ポリイミドチューブからなる発熱層を密着させるこ
とにより行われる、請求項２に記載の加熱ローラの製造
方法。
【請求項５】最外層にフッ素樹脂層を有することを特
徴とする、請求項１に記載の加熱ローラ。
【請求項６】芯金の内周面もしくは外周面に、絶縁層
を介して表面抵抗が２００Ω／□以下の導電性ポリイミ
ドチューブを接着させて発熱層を形成した後、最外層に
フッ素樹脂チューブを融着させることからなる、請求項
５に記載の加熱ローラの製造方法。
【請求項７】前記絶縁層および発熱層の形成は、金属
製の前記芯金の外周面にフッ素樹脂からなる絶縁層を形
成した後、該絶縁層の外周面に前記表面抵抗が２００Ω
／□以下の導電性ポリイミドチューブを装着し、さらに
該ポリイミドチューブの最外層にフッ素樹脂チューブを
装着し、加熱して該ポリイミドチューブからなる発熱層
を該絶縁層と最外層に密着させることにより行われる請
求項６に記載の加熱ローラの製造方法。