JP2009064658A - 加熱部材及びこの加熱部材を有する像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材が通過しない領域の過昇温を低減でき、電極の昇温を抑えることのできる加熱部材の提供。
【解決手段】通電により発熱する発熱材料部分２２ａと通電により発熱しない非発熱材料部分２２ｂ，２２ｃとを一体に具備する細長い基板２２ｐと、前記基板の発熱材料部分に給電するための電極２２ｄ，２２ｅと、を有する加熱部材２２であって、前記基板の長手方向において前記発熱材料部分の端部に前記非発熱材料部分を有し、前記非発熱材料部分に前記電極を有することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する加熱定着装置(定着器)に用いれば好適な加熱部材、及びこの加熱部材を有する像加熱装置に関する。

電子写真式のプリンタや複写機に搭載する像加熱装置(定着器)として、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有するヒータ、このヒータに接触しつつ移動する可撓性部材、可撓性部材を介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラを有するものがある。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー像を担持する記録材は定着器のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。この定着器は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着器を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、1枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くできる。またこのタイプの定着器は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

ところで、可撓性部材を用いた定着器を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温することが知られている。ヒータの非通紙領域が過昇温すると、ヒータを保持するホルダや加圧ローラが熱により損傷する場合がある。

そこで、可撓性部材を用いた定着器を搭載するプリンタは、小サイズの記録材に連続プリントする場合、大サイズの記録材に連続プリントする場合よりもプリント間隔を広げる制御を行いヒータの非通紙領域の過昇温を抑えている。

しかしながら、プリント間隔を広げる制御は単位時間当りの出力枚数を減らすものであり、単位時間当りの出力枚数を大サイズの記録材の場合と同等或いは若干少ない程度に抑えることが望まれる。

そこで、上述した定着器に用いるヒータとして、温度が上昇するほど抵抗値が下がる特性（ＮＴＣ＝Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のものを用いることも考えられている。特許文献２には、通電発熱体として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする半円状のロッド部材を用い、この部材の長手方向両端部に金属成形体の給電電極を取り付けるという方法が開示されている。これは、常温から約８００℃の温度領域では炭化ケイ素の負の抵抗温度特性（ＮＴＣ特性）を利用し、非通紙領域が過昇温する非通紙部昇温を抑制するというものである。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平０６−０１９３４７号公報

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。そこで、本発明の目的は、記録材が通過しない領域の過昇温を低減でき、電極部の昇温を抑えることのできる加熱部材、及びその加熱部材を有する像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するための構成は、通電により発熱する発熱材料部分と通電により発熱しない非発熱材料部分とを一体に具備する細長い基板と、前記基板の発熱材料部分に給電するための電極と、を有する加熱部材であって、
前記基板の長手方向において前記発熱材料部分の端部に前記非発熱材料部分を有し、前記非発熱材料部分に前記電極を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための構成は、加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を挟んで前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で像を担持する記録材を挟持搬送しつつ像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱部材は、通電により発熱する発熱材料部分と通電により発熱しない非発熱材料部分とを一体に具備する細長い基板と、前記基板の発熱材料部分に給電するための電極と、を有する加熱部材であって、前記基板の長手方向において前記発熱材料部分の端部に前記非発熱材料部分を有し、前記非発熱材料部分に前記電極を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録材が通過しない領域の過昇温を低減でき、電極部の昇温を抑えることのできる加熱部材、及びその加熱部材を有する像加熱装置を提供できる。

本発明を図面に基づいて説明する。

[実施例]
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の概略構成模型図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタである。このプリンタの記録材の搬送基準は、記録材の搬送方向と直交する方向（長手方向）における記録材搬送路の中央とその方向における記録材の端部間の中央とを一致させる中央基準である。従ってプリンタは記録材を中央基準で搬送する。

本実施例に示すプリンタは、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有する。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。

感光ドラム１は、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動され、その回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その感光ドラム１表面の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされる。これによって、感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

その潜像が現像手段としての現像装置４によりトナーｔを用いることによって現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。

一方、給送ローラ８の駆動により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚づつ繰り出されガイド１０・レジストローラ１１を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、その記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部Ｔに所定の制御タイミングにて給送する。その記録材Ｐは転写ニップ部Ｔで挟持搬送され、その搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材Ｐの面に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。

未定着トナー画像を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部Ｔから排出され、搬送ガイド１２を通じて加熱定着装置６のニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐは定着装置６のニップ部Ｎにより熱と圧力を受けることによってトナー画像が記録材Ｐの面に加熱定着される。

定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３・ガイド１４・排紙ローラ１５を有するシートパスを通って、排出トレイ１６にプリントアウトされる。

また、記録材分離後の感光ドラム１表面はクリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

以上が本実施例のプリンタの画像形成動作（プリント動作）である。

本実施例のプリンタは、Ａ４サイズ紙対応のプリンタであって、プリントスピードが５０枚／分である。

（２）定着装置６
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材について、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。記録材について、長手幅或いは横幅とは長手方向の寸法である。

図２は定着装置６の一例の横断面構成模型図である。図３は定着装置６の縦断面構成模型図である。図４は定着装置６を記録材導入側から見た図である。この定着装置６は、フィルム加熱方式の定着装置である。

２１は長手方向に沿って延びる横長のフィルムガイド部材（ステイ）である。フィルムガイド部材２１は横断面略半円弧状の樋型に形成してある。２２はフィルムガイド部材２１の下面の幅方向中央部に長手方向に沿って形成した溝内に収容保持させた横長の加熱部材（加熱体）である。２３は可撓性部材（可撓性スリーブ）である。可撓性部材２３は、加熱体２２を保持させたフィルムガイド部材２１にルーズに外嵌させたエンドレスベルト状（円筒状）の耐熱性フィルムである。

２４は加圧部材としての横長の弾性加圧ローラである。弾性加圧ローラ２４は、芯金２４ａと、その芯金２４ａの外周に設けられている弾性層２４ｂと、その弾性層２４ｂの外周に設けられている離型層２４ｃ等を有している。この加圧ローラ２４は、フィルム２３を挟んで加熱体２２の有する表面保護層２２ｈに加圧されている。加圧ローラ２４の加熱体２２への加圧は加圧バネ等の加圧手段（不図示）を用いて行われる。そして加圧ローラ２４は、その加圧手段による加圧により弾性層２４ｂを弾性変形させることによって、加圧ローラ２４の外周面（表面）とフィルム２３の外周面（表面）との間に所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成している。この加圧ローラ２４は、芯金２４ａの長手端部に設けられた駆動ギアＧがモータ等の駆動源Ｍにより回転駆動されることによって所定の周速度（プロセススピード）で矢印ｂの反時計方向に回転される。

フィルムガイド部材２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）やＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱性樹脂の成形品である。

加熱体２２は、基板２２ｐ自体が通電により発熱するよう抵抗調整されたセラミックス抵抗発熱体を主体とする全体に低熱容量のヒータである。図５の（ａ）、（ｂ）に示されるように、長手方向に細長い基板２２ｐは、通電により発熱する発熱部（発熱材料部分）２２ａと通電により発熱しない非発熱部（非発熱材料部分）２２ｂ，２２ｃとを一体に具備している。また、基板２２ｐは、加圧ローラ２４側の表面（フィルム摺動面）において発熱部２２ａに表面保護層（絶縁層）２２ｈを有している。表面保護層２２ｈは発熱部２２ａの少なくとも一部を覆うように、即ちフィルム２３内面と接触する領域を覆うように設けられている。基板２２ｐの加圧ローラ２４と反対側の裏面（非フィルム摺動面）には、サーミスタ等の検温素子（温度検知手段）２２ｉが設けられている。その検温素子２２ｉは、加熱体２２の記録材Ｐが通過する領域（通紙領域（以下、通紙部と記す））に配置されている。この加熱体２２は、電力供給によって発熱部２２ａが迅速に昇温した後、検温素子２２ｉの出力信号（温度検知信号）に基づいて電力制御系（温調制御手段）３１（図５（ａ））により所定の定着温度（目標温度）を維持するように制御される。

フィルム２３は、熱容量を小さくして装置のクイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上とした単層フィルム、或いはベースフィルムの表面に離型層をコーティングした複合層フィルムである。単層フィルム、或いはベースフィルムの形態はエンドレスベルト状（円筒状）である。単層フィルムの材料としては、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・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）・ＰＰＳ等が用いられる。ベースフィルムの材料としては、ポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等が用いられる。離型層の材料としては、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（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）等が用いられる。

加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の材料により作製された丸軸状の芯金２４ａと、その芯金２４ａの外周に設けられた弾性層２４ｂと、その弾性層２４ｂの外周に設けられた離型層２４ｃ等からなる。弾性層２４ｂはシリコーンゴム或いはフッ素ゴムなど一般的な耐熱性ゴム弾性材料を用いる事が出来る。どちらの材料も、定着装置６で使用した場合に充分な耐熱性・耐久性を有し、かつ、好ましい弾性（軟らかさ）を有している。従って、シリコーンゴム或いはフッ素ゴムはゴム弾性層２４ｂの主たる材料として好適である。シリコーンゴムとしては、例えば、ジメチルポリシロキサンを、ビニル基とケイ素結合水素基との付加反応によりゴム架橋化して得る付加反応型ジメチルシリコーンゴムが代表的な例として例示できる。フッ素ゴムとしては、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンの二元共重合体をベースポリマーとし、パーオキサイドによるラジカル反応によりゴム架橋化して得る二元のラジカル反応型フッ素ゴムが代表的な例として例示できる。その他、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンの三元共重合体をベースポリマーとし、パーオキサイドによるラジカル反応によりゴム架橋化して得る三元のラジカル反応型フッ素ゴムが代表的な例として例示できる。

離型層２４ｃは弾性層２４ｂ上にＰＦＡチューブを被せることにより形成しても良いし、フッ素ゴムまたは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂を弾性層上にコーティングすることによって形成しても良い。なお、離型層２４ｃの厚さは加圧ローラ２４に充分な離型性を付与することができる厚さであれば特に限定されないが、好ましくは２０〜１００μｍである。

さらに、弾性層２４ｂと離型層２４ｃの間には接着、通電等の目的によりプライマー層や接着層が形成されていても良い。

フィルム２３は、少なくとも画像形成実行時に加圧ローラ２４が矢印ｂの反時計方向に回転されることにより、加圧ローラ２４の回転に従動する。つまり、加圧ローラ２４が回転すると、ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２４表面とフィルム２３表面との摩擦力でフィルム２３に回転力が作用する。フィルム２３が回転している際には、フィルム２３はフィルム２３内面がニップ部Ｎにおいて加熱体２２の表面保護層２２ｈに接触して摺動する。この場合、フィルム２３内面と加熱体２２の表面保護層２２ｈとの摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるとよい。

そして、加圧ローラ２４の回転によりフィルム２３が回転され、かつ加熱体２２が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、未定着トナー画像（像）ｔを担持した記録材Ｐがニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎでフィルム２３表面と加圧ローラ２４表面とにより挟持搬送される。その搬送過程においてトナー画像ｔには加熱体２２の熱がフィルム２３を介して付与されるとともにニップ部Ｎのニップ圧が付与される。これによって、トナー画像ｔは記録材Ｐの面に加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはフィルム２３表面から分離されて搬送され、定着装置６から排出される。

また、回転するフィルム２３にはニップ部Ｎ以外には実質的にテンションが作用しないこと、定着装置６の簡略化等の理由で、フィルム寄り移動規制手段としてフィルム２３の端部を受け止めるだけのフランジ部材（不図示）のみを配設している。

（３）加熱体２２
次に、加熱体２２についてその構成、及び材料、製造方法等について説明する。

図５において、（ａ）は加熱体２２と電力制御系を表す図である。下の図が加熱体２２を表す図であり、上の図が電力制御系を表す図である。（ｂ）は加熱体２２を表す図である、（ｃ）は（ｂ）の発熱部２２ａの長手方向中央のＡ−Ａ面の断面図である。（ｄ）は（ｂ）の非発熱部２２ｂの給電用電極２２ｄと給電用コネクタ２５との関係を表すＢ−Ｂ面の断面図である。

加熱体２２において、基板２２ｐは、耐熱性・所定の電気伝導性を有するセラミック抵抗発熱体からなる細長の発熱部２２ａと、その発熱部２２ａの長手方向端部に発熱部２２ａと一体に設けられた非発熱部２２ｂ，２２ｃと、を有する。非発熱部２２ｂ，２２ｃは、耐熱性・絶縁性或いは発熱部２２ａより低い電気伝導性（高抵抗）を有している。そして基板２２ｐ裏面において、非発熱部２２ｂ，２２ｃには、それぞれ、発熱部２２ａに給電するための電極２２ｄ，２２ｅと、その電極２２ｄ，２２ｅと発熱部２２ａを接続する導電パターン２２ｆ，２２ｇが設けられている。２２ｈは絶縁層としての表面保護層２２ｈである。表面保護層２２ｈは基板２２ｐ表面において発熱部２２ａを覆うように設けられている。

この加熱体２２は、給電回路（不図示）から給電用コネクタ２５を通じて電極２２ｄ，２２ｅに電力が供給され発熱部２２ａに電流が流れることによって発熱部２２ａが迅速に昇温する。そしてその発熱部２２ａの温度が基板２２ｐ裏面の発熱部２２ａの長手方向中央に設けられている検温素子２２ｉにより検知され、その検温素子２２ｉの出力信号に基づいて電力制御系３１により所定の定着温度を維持するように制御される。

給電用コネクタ２５は、金属からなる給電用接点２５ａとＬＣＰ（液晶ポリマー）などの耐熱性樹脂からなるモールド部２５ｂよりなる（図５（ｄ））。画像定着に本来必要ない部分であることと、装置の信頼性の面から非通紙部（加熱体２２の記録材Ｐが通過しない領域（非通紙領域））、さらに厳密に言えばモールド部２５ｂの温度を下げておくことが非常に重要である。これは、非通紙部昇温に伴ってモールド部２５ｂの温度も上昇し、モールド部２５ｂの耐熱温度を超えると樹脂の溶融、破壊などの不具合が生じてしまうからである。本実施例ではモールド部２５ｂの材料として耐熱温度２５０℃のＬＣＰを用いている。

発熱部２２ａを構成する材料としては、炭化ケイ素質（ＳｉＣ）、ランタンクロマイト質（ＬａＣｒＯ_３）、炭素（Ｃ）質等の非金属発熱体の中でも常温から３００℃の範囲で抵抗温度係数が負特性を示すものが好ましい。その中でも酸化などの影響が少ない、或いは工業的な入手容易性より炭化ケイ素質（ＳｉＣ）が好適である。本実施例の発熱部２２ａは炭化ケイ素発熱体である。

一般に炭化ケイ素（ＳｉＣ）は通電発熱による温度上昇に伴って８００℃以下の温度域では比抵抗が急激に低下する（ＮＴＣ特性）。この理由は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は半導体であるため不純物準位から伝導体へ励起できる伝導電子の数が温度上昇に伴って増大するためであると言われている。

ここで上記したＮＴＣ特性の非通紙部昇温への効果について詳述するためモデル図を用いて説明する。

図６は加熱体２２の発熱部２２ａにおける通紙部と非通紙部の発熱量を説明するためのモデル図である。ここでは、炭化ケイ素質発熱体２２ａを長さａ（＝５５ｍｍ）に４分割して考え、長手方向中央部２箇所の抵抗をそれぞれｒ１、長手方向端部２箇所の抵抗をそれぞれｒ２とする（長手方向中央部と長手方向端部の温度が同じであればｒ１＝ｒ２）。２（ｒ１＋ｒ２）が総抵抗である。炭化ケイ素質発熱体２２ａに流れる電流をｉとすると、長手方向中央部の１ブロックの発熱量ｑ１はｉ^２×ｒ１であり、長手方向端部の１ブロック発熱量ｑ２はｉ^２×ｒ２である。

簡単のため、長手幅２ａ（＝１１０ｍｍ）の小サイズ紙がニップ部Ｎに通紙（導入）された場合を考えると、長手方向中央部の抵抗がｒ１の部分は通紙部（通紙領域）に、長手方向端部の抵抗がｒ２の部分は非通紙部（非通紙領域）になる。加熱体２２の温度制御は小サイズ紙の通紙部内に設けられた検温素子２２ｉで行われるので、小サイズ紙に熱を奪われる通紙部に比べて、小サイズ紙に熱を奪われない非通紙部の温度は上昇する。本実施例の炭化ケイ素質発熱体２２ａは実使用温度域（２５０℃以下）ではＮＴＣ特性であるため、小サイズ紙通紙時はｒ１＞ｒ２となる。電流ｉは通紙部と非通紙部で同じであるためｑ１＞ｑ２となり、非通紙部の発熱量は長手方向中央部の発熱量よりも小さくなり非通紙部昇温を抑えることが可能となる。

図７は加熱体２２の製造方法の一例の説明図である。図７の（ａ）は炭化ケイ素質（ＳｉＣ）発熱体２２ａと非発熱部２２ｃ，２２ｄとを接着する前の状態を表す図である。（ｂ）は炭化ケイ素質（ＳｉＣ）発熱体２２ａと非発熱部２２ｃ，２２ｄとを接着して一体化させた基板２２ｐを表す図である。（ｃ）は基板２２ｐ裏面に給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇを形成した加熱体２２を表す図である。（ｄ）は基板２２ｐ表面に表面保護層２２ｈを形成した加熱体２２を表す図である。

炭化ケイ素質（ＳｉＣ）発熱体２２ａの焼結法としては以下に挙げる方法が良く知られている。例えば、微粉状の炭化ケイ素（ＳｉＣ）に焼結助剤を添加して常圧下で加熱焼結する常圧焼結法が知られている。また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、有機バインダーからなる混合物を成形して高温下で溶融シリコン（Ｓｉ）と接触させ、二次的に炭化ケイ素（ＳｉＣ）に添加させて得る反応焼結法が知られている。また、微粉状の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を成形して２０００℃以上の温度で焼結する再結晶法が知られている。その他、型に入った炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末をヒータで加熱し、同時に上下から加圧するホットプレス法、ガス圧を用いて等方圧加圧下で焼結させるＨＩＰ法が知られている。図５の（ａ）、（ｂ）で示す発熱部２２ａと非発熱部２２ｂ，２２ｃは別々に焼結された部材を後工程にて接合すれば良い。後工程にて発熱部２２ａと非発熱部２２ｂ，２２ｃを接合する場合は、発熱部２２ａをどの焼結法より得ても構わない。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）原料としては平均粒径５μｍ以下の炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を使用するのが好ましい。平均粒径が５μｍを超えると、焼結の駆動力が十分に得られず、気孔率の小さい焼結体が得難くなる。好ましくは、平均粒径２μｍ以下の炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を原料とするのが良い。

この炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を焼結助財と混合し、得られた混合粉末を成形して成形体となる。焼結助剤としては、例えば、Ｂ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮなどのＢ化合物およびカーボンブラックなどの炭素源を使用することができる。焼結性を向上させるためにＡｌ、Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３などのＡｌ化合物を微量添加しても良い。つぎに常圧焼結法にて説明すれば、成形体を窒素ガス雰囲気化で２１００〜２３００℃の温度に加熱焼成する。加熱により緻密化と窒素の固溶が同時に進行し、気孔率が小さく良好な導電性を備えた炭化ケイ素（ＳｉＣ）焼結体が得られる。また、炭化ケイ素結晶粒が大きく成長する前の焼成の初期段階から窒素ガスと炭化ケイ素結晶粒を接触させる事により、常圧下での窒素ガス雰囲気においても効率よく窒素を固溶させることができ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）焼結体の比抵抗を低く制御することができる。

ホウ素（Ｂ）と炭素（Ｃ）を焼結助剤として加える常圧焼結法においては、一般に、１９５０℃前後に焼結収縮のピークがある。しかし、焼成時の加熱雰囲気中に窒素ガスが存在すると、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結性が低下して焼結収縮のピークが高温側に移行するため緻密な炭化ケイ素焼結体を得るには２１００℃以上の温度で焼成を行わなければならない。加熱温度が２３００℃を超えると炭化ケイ素（ＳｉＣ）の昇華が始まり、また極端な抵抗増加が生じやすくなる。

非発熱部２２ｂ，２２ｃを構成する部材としては高抵抗部材が好ましく、更に好ましくは絶縁部材で構成されることである。絶縁性を有するセラミック基板としてはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）などが広く知られており、中でもアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）は価格的にも安く工業的に入手容易である。

前述のように別々に焼成された、或いは入手されたセラミックスを後工程にて接合する前に、必要寸法になるよう調整し接合面は母材同士の密着性をよくするために研磨、及び接着性を上げるための脱脂を行うことが重要である。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの非酸化物系セラミックスは耐食性が高いかわりに、各種物質との反応性が非常に低く、また溶融物に対する親和性、すなわち濡れ性も悪いためにブレージングによる接着は本来極めて困難である。しかし、セラミック同士の接着、特に炭化ケイ素（ＳｉＣ）同士、炭化ケイ素（ＳｉＣ）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などに有効な接着剤としてセラマボンド５０３（商品名：（株）オーデック製）などが工業的に入手可能である。本実施例では母材同士の接合面を重ね合わせ大気雰囲気化において接着温度３７０℃にて２時間焼き付けを行う。接着を良くするための加圧や荷重は必要ない。このセラマボンド５０３は耐熱温度１６５０℃を有しているため、後述する給電用電極２２ｄと２２ｅ、導電パターン２２ｆと２２ｇ、オーバーコート層２２ｈなどの焼成時にも何ら問題無い。

接着工程終了後は、発熱部２２ａである炭化ケイ素（ＳｉＣ）と非発熱部２２ｂ，２２ｃであるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる基板２２ｐを基板２２ｐの表面が平滑になるよう研磨することが好ましい。

その後、給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などを主体とする導電ペーストを用いて非発熱部２２ｂ，２２ｃに形成される。即ち、上記導電ペーストの良伝導体膜をスクリーン印刷法にて非発熱部２２ｂ，２２ｃ上から炭化ケイ素質発熱体２２ａへと形成している。給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは、上記導電ペーストに限られず銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金などを主体とする導電ペースト用いてもよい。この後上記塗布膜を乾燥し、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成する。給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａに給電する目的で設けられているので、抵抗は炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａに対して十分低い。この給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは非発熱部２２ｂ，２２ｃの表面側、裏面側のどちらに形成してもよく、必要に応じて適宜選択すればよい。

表面保護層２２ｈは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａのオーバーコート層であり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａとの電気的な絶縁性とフィルム２３の摺動性とを確保することが主な目的である。このオーバーコート層２２ｈは装置構成に応じて加熱体２２に具備させるか否かは適宜選択すればよい。また、オーバーコート層２２ｈで炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａを全て覆う構成、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａの一面(表面）を覆うだけの構成についても必要に応じて適宜選択すればよい。

オーバーコート層２２ｈは、ガラスペーストを基板２２ｐの所定の表面部分に隙間無く連続して塗膜を形成する。ガラスペーストとして、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とした酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）−酸化亜鉛（ＺｎＯ）−酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）系のガラス粉末と、エチルセルロール（有機結着剤）とともに有機溶剤で混練することで得られる。そして、この塗布膜を乾燥した後、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分）焼成して、厚さ１５μｍから１００μｍのガラス質のオーバーコート層２２ｈを得る。オーバーコート層２２ｈは、オーバーコート層２２ｈとして必要な厚みに応じて適宜重ねて塗ることは何ら問題無い。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａの構成材料及び製造方法は上述のものに限られない。例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体として下記イ)、ロ)に示す商品名の材料を適宜必要な形状に加工した成形品などを入手し、その成形品に非発熱部２２ｂ，２２ｃを後加工にて接着しても良い。

イ)：（株）ブリヂストン社製、商品名：ピュアベータ−Ｒ、体積抵抗値：四探針法で約０．１Ω・ｃｍ（２５℃環境）、抵抗温度係数：室温（２５℃）付近〜２２５℃の範囲で−３０００ｐｐｍ／℃
つまり、発熱材料部分の構成材料であるピュアベータ−Ｒの抵抗温度係数は室温（２５℃）付近から２００℃の範囲において負である。ここで、本実施例における抵抗温度係数について説明する。抵抗温度係数は、その導電基板部２２ａの長辺方向端部間抵抗値について、２５℃環境における抵抗値Ｒ１、炉内２２５℃環境における抵抗値Ｒ２を計測し、単位温度変化当りの抵抗変化率を以下の式で算出した値である。

（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１／（２２５℃−２５℃）×１０^６ ［ｐｐｍ／℃］
ロ）：東海高熱工業（株）社製、商品名：エレマ、体積抵抗値：０．１Ω・ｃｍ、抵抗温度係数：室温（２５℃）付近〜２２５℃の範囲で−１５００ｐｐｍ／℃
（４）評価
次に、本実施例１の加熱体２２の形状・特性について更に詳細に説明する。

下記の実施例１から実施例３、比較例のように構成した加熱体を用いて、本実施例の加熱体２２の効果を確認した。実施例１から実施例３及び比較例に示す加熱体において、本実施例の加熱体２２と共通する部材・部分には同じ符号を付している。

実施例１
図８は実施例１に係る加熱体２２の説明図である。図８の（ａ）は基板２２ｐの構成とその基板２２ｐ裏面に設けた給電用電極２２ｄ，２２ｅ及び導電パターン２２ｆ，２２ｇを表す図、（ｂ）は基板２２ｐ表面に設けたオーバーコート層２２ｈを表す図である。

実施例１では、平均粒径１μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を用い、前述した常圧焼結法にて幅６ｍｍ・長さ２２０ｍｍ・厚さ１ｍｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａを得た。

そのときの炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａの比抵抗は０．１Ω・ｃｍであり、抵抗温度係数は約−１０００ｐｐｍ／℃であった（２５℃〜２２５℃の範囲）。

非発熱部２２ｂ，２２ｃは含有量９６％のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）基板を幅６ｍｍ・長さ２５ｍｍ・厚さ１ｍｍにて成形したものを炭化ケイ素質発熱体２２ａに接着した。非発熱部２２ｂ，２２ｃとして、京セラ（株）社製、商品名：アルミナＡ−４７６、体積固有抵抗値：＞１０^１４Ω・ｃｍを用いた。

その後、銀（Ａｇ）を用いて給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇを非発熱部２２ｂ，２２ｃ上の裏面側に成形し、基板２２ｐの表面側（フィルム摺動面側）にはオーバーコート層２２ｈを成形した。

実施例２
図９は実施例２に係る加熱体２２の説明図である。図９の（ａ）は基板２２ｐの構成とその基板２２ｐ裏面に設けた給電用電極２２ｄ，２２ｅ及び導電パターン２２ｆ，２２ｇを表す図、（ｂ）は基板２２ｐ表面に設けたオーバーコート層２２ｈを表す図である。

実施例２では、高抵抗炭化ケイ素（ＳｉＣ）にて成形されたものを非発熱部２２ｂ，２２ｃに用いた以外は実施例１の加熱体２２と同じ構成としている。高抵抗炭化ケイ素（ＳｉＣ）として、京セラ（株）社製、商品名：炭化ケイ素ＳＣ１０００、体積固有抵抗値：１０^５Ω・ｃｍ、熱伝導率：２００Ｗ／（ｍ・ｋ）を用いた。

ここで、給電用電極２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは銀（Ａｇ）を用いて形成されている。そのため、高抵抗炭化ケイ素に比べて十分に抵抗が低く、実施例１と同様の電流パスにて給電が行われることを付記しておく。

実施例３
図１０は実施例３に係る加熱体２２の説明図である。図１０において、（ａ）は基板２２ｐの構成とその基板２２ｐ裏面に設けた給電用電極２２ｄ，２２ｅ及び導電パターン２２ｆ，２２ｇを表す図である。（ｂ）は基板２２ｐ表面に設けた窒化アルミ（ＡｌＮ）２６を表す図である。（ｃ）は（ｂ）の基板２２ｐの長手方向中央のＣ−Ｃ面の断面図である。

実施例３では、基板２２ｐの構成としてオーバーコート層２２ｈを設けていない以外は実施例1と同様の構成としている。

但し、オーバーコート層２２ｈに代わる別の部材として、幅６ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ０．６ｍｍの窒化アルミ（ＡｌＮ）２６を基板２２ｐの表面側（フィルム摺動面側）に設けた。この窒化アルミ（ＡｌＮ）２６のフィルム摺動面には、フィルム２３と窒化アルミ（ＡｌＮ）２６の摺動性を良化させるためにポリイミドコート（不図示）を約１０μｍ施したものを使用している。窒化アルミ（ＡｌＮ）２６は絶縁性セラミックスであり、熱伝導率が非常に高いという特徴を併せ持つ（体積固有抵抗値：＞１０^１４Ω・ｃｍ、熱伝導率：１５０〜１７０Ｗ／（ｍ・ｋ））。従って、窒化アルミ（ＡｌＮ）２６を用いることにより、絶縁のためのオーバーコート層としての役割とフィルム２３を介して記録材Ｐへの伝熱効率を高めるという効果が得られる。

比較例
図１１は比較例に係る加熱体２２の説明図である。図１１の（ａ）は加熱体２２の発熱体基板を表す図、（ｂ）は発熱体基板に設けたオーバーコート層２２ｈを表す図、（ｃ）は（ｂ）の基板２２ｐの長手方向端部のＤ−Ｄ面の断面図である。

比較例では、非発熱部２２ｂ，２２ｃを設けずに、炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａを長手方向全域、つまり幅６ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ１ｍｍのサイズに形成して発熱体基板とした。炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａとしては実施例１と同様の材料、製造法にて成形した。

なおこの時、図１１（ｃ）に示すように、実施例１で設けた給電用電極２２ｄ及び２２ｅと導電パターン２２ｆ及び２２ｇは設けずに、実施例１と同様の給電コネクタ部２５から炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａに直接当接して給電を行った。なお、オーバーコート層２２ｈは実施例１と同様に設けた。

実施例１、実施例２、実施例３、比較例の各加熱体２２について、コネクタ部温度（給電コネクタモールド部温度）を比較した。その各加熱体２２を搭載する定着装置は同じ構成としてある。また、その定着装置を搭載する画像形成装置（プリンタ）も同じ構成としてある。そして画像形成装置において、定着装置が十分室温（２５℃）になじんだ状態からＬＴＲサイズの記録材（坪量７５ｇ／ｍｍ^２）を連続で２００枚通紙したときの、給電用コネクタ２５の接点部２５ａと接触する給電コネクタモールド部２５ｂの温度を測定した。入力電圧は１００Ｖとし、定着温度は２００℃とした。結果を表１に示す。

図１２及び表1に示すように、実施例１の加熱体２２は、給電コネクタモールド部２５ｂの温度を実使用上何ら問題無い１３５℃という温度に抑えることができた。これは次の２つの理由に因るものと考えられる。１つは、基板２２ｐの長手方向においてＬＴＲサイズの記録材の横幅２１６ｍｍに対して炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａのはみ出し量Ｌ１が片側２ｍｍであることである。他の１つは、非発熱部２２ｂ，２２ｃが比較的熱伝導の低いアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されていることである。

実施例２の加熱体２２は、基板２２ｐの炭化ケイ素質発熱体２２ａのはみ出し量が片側２ｍｍであることは実施例１の加熱体２２と同じである。この実施例２の加熱体２２は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）よりも熱伝導率の高い高抵抗炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって非発熱部２２ｂ，２２ｃを構成している。そのため、実施例２の加熱体２２は、給電コネクタモールド部２５ｂの温度が実施例１の加熱体２２のそれよりも高くなっているが、実使用上何ら問題無い。従って、非発熱部２２ｂ，２２ｃの体積固有抵抗値は１０^５Ω・ｃｍ以上が好ましい。

実施例３の加熱体２２は、基板２２ｐの構成が実施例1の加熱体２２の基板２２ｐの構成と同じである。実施例1の加熱体２２は、基板２２ｐのフィルム摺動面にガラスのオーバーコート層２２ｈを有する。実施例３の加熱体２２は、基板２２ｐのフィルム摺動面に窒化アルミ（ＡｌＮ）にポリイミドコーティングを施した絶縁部材を有する。従って、実施例３の加熱体２２は、基板２２ｐのフィルム摺動面にガラスのオーバーコート層２２ｈがあるか、窒化アルミ（ＡＬＮ）にポリイミドコーティングを施した絶縁部材があるかの差が給電コネクタモールド部２５ｂ温度の差として現れている。窒化アルミ（ＡｌＮ）の熱伝導率がガラスに比べて非常に高いため実施例３の給電コネクタモールド部２５ｂ温度は実施例１の給電コネクタモールド部２５ｂ温度に比べて高くなっているが、実施例３の加熱体２２も実使用上何ら問題無い。

比較例の加熱体２２は、図１３に示すように、発熱体基板を構成する炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａのはみ出し量Ｌ２が片側２７ｍｍである。また、コネクタ部２５と炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａが接している。この２つの理由によって、給電コネクタモールド部２５ｂの温度は２５３℃と非常に高い温度になっていた。コネクタ部２５のモールド部２５ｂは耐熱温度（２５０℃）を超えていたため一部変形が見られた。

以上のように、本実施例の加熱体２２は、ＮＴＣ特性を示す細長の発熱部２２ａとその発熱部２２ａの長手方向端部に非発熱部２２ｂ，２２ｃを設けて細長い基板２２ｐを形成している。これにより、ＮＴＣ特性の利点を生かして発熱部２２ａにおける非通紙部昇温を抑えることができる。また、基板２２ｐの非発熱部２２ｂ，２２ｃに給電用電極２２ｄ，２２ｅを設けたため、給電用電極２２ｄ，２２ｅを発熱部２２ａから離間させることが可能となるとともに非発熱部２２ｂ，２２ｃにより給電用電極周りの電極部の昇温を抑えることができる。

[その他]
１）実施例の定着装置は記録材の搬送を中央基準で行うプリンタに限られず記録材の搬送を片側基準で搬送するプリンタに搭載してもよい。

２）本発明の像加熱装置は実施例の加熱定着装置に限られず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置など、広く画像を担持した記録材を加熱処理する手段・装置として使用することができる。

画像形成装置の一例の概略構成模型図 定着装置の一例の横断面構成模型図 定着装置の縦断面構成模型図 定着装置を記録材導入側から見た図 加熱体の一例の説明図 加熱体の発熱部における通紙部と非通紙部の発熱量を説明するためのモデル図 加熱体の製造方法の一例の説明図 実施例１に係る加熱体の説明図 実施例２に係る加熱体の説明図 実施例３に係る加熱体の説明図 比較例に係る加熱体の説明図 実施例１の加熱体における給電用コネクタモールド部温度の検討図 比較例の加熱体における給電用コネクタモールド部温度の検討図

符号の説明

２２‥加熱体、２２ａ‥発熱部、２２ｂ，２２ｃ‥非発熱部、２２ｄ，２２ｅ‥給電用電極、２３‥耐熱性フィルム、２４‥加圧ローラ、２５‥給電用コネクタ、２６‥絶縁部材、Ｐ‥記録材、Ｎ‥ニップ、ｔ‥トナー

Claims (8)

1. 通電により発熱する発熱材料部分と通電により発熱しない非発熱材料部分とを一体に具備する細長い基板と、前記基板の発熱材料部分に給電するための電極と、を有する加熱部材であって、
   前記基板の長手方向において前記発熱材料部分の端部に前記非発熱材料部分を有し、前記非発熱材料部分に前記電極を有することを特徴とする加熱部材。
2. 前記発熱材料部分はセラミック抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
3. 前記発熱材料部分の抵抗温度係数は室温から２００℃の範囲において負であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
4. 前記発熱材料部分は炭化ケイ素発熱体であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
5. 前記非発熱材料部分は体積固有抵抗値が１０^５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
6. 前記非発熱材料部分は絶縁部材であることを特徴とする請求項１に記載の加熱部材。
7. 前記発熱材料部分は絶縁層によって少なくとも一部が覆われていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の加熱部材。
8. 加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を挟んで前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で像を担持する記録材を挟持搬送しつつ像を加熱する像加熱装置において、
   前記加熱部材は、通電により発熱する発熱材料部分と通電により発熱しない非発熱材料部分とを一体に具備する細長い基板と、前記基板の発熱材料部分に給電するための電極と、を有する加熱部材であって、前記基板の長手方向において前記発熱材料部分の端部に前記非発熱材料部分を有し、前記非発熱材料部分に前記電極を有することを特徴とする像加熱装置。