(57)【要約】【課題】定着ベルトにおいて部分的な破れが生じたことを検知することで、発熱層への通電を遮断することで局所的に起こる過昇温などを防ぐ発熱体を提供することにある。【解決手段】本発明に係る発熱体は、発熱層と、絶縁層と、検知層をこの順に積層する発熱体であって、前記検知層は電極部を介して通電され、電極部間方向において１本の線形状であり、前記線形状の線間隔が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように形成される。また、本発明に係る発熱体は、発熱層と、絶縁層と、検知層をこの順に積層する発熱体であって、前記検知層が耐熱性樹脂と導電性粒子を含んでなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱層と、絶縁層と、検知層をこの順に積層する発熱体であって、前記検知層は電極部を介して通電され、電極部間方向において線形状で設けられ、前記線形状の線間隔が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように形成されていることを特徴とする発熱体。
【請求項２】
前記検知層における線形状の幅が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記検知層が電極部間方向において螺旋状または斜線状に複数折曲がっている形状または直線がＺ字状に複数折曲がっている形状またはコの字状に複数曲がっている形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等に搭載される定着ベルト等に用いられる発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「カーボンナノ材料及びフィラメント状金属微粒子が分散されるポリイミド樹脂からなる発熱層を有する抵抗発熱シームレス定着ベルト」が提案されている（例えば、特開２００７−２７２２２３号公報等参照）。この抵抗発熱シームレス定着ベルトは、通電されると自己発熱するシームレス定着ベルトであって、電子写真画像形成装置の画像定着部の主要部品として用いられる。
【０００３】
しかしながら、このような抵抗発熱シームレス定着ベルトは、急速立ち上げを行う為に電流を流した場合や抵抗発熱シームレス定着ベルトに部分的な破れなどが起こった場合において発熱層内で過昇温が起こる問題があり、電子写真用途として使用する上で安全性を確保する手段を設ける必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、過去に「第１及び第２の温度検知手段の出力を基にした比較に基づいて、昇温の異常となる通電状態のフィルムへの通電を遮断する定着装置」が提案されている（例えば、特開２０１８−０４５０２１号公報等参照）。この定着装置における温度検知手段はフィルムにサーミスタを直接接触させることで温度を測定することで過昇温等の温度異常を感知することで発熱層への通電を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７２２２３号公報
【特許文献２】特開２０１８−０４５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような温度検知方法を用いた場合、定着ベルトにおいてユーザーのジャム処理、例えばピンセットやカッターなどによって発熱体に部分的な破れなどが発生した際に局所的な過昇温が起こる場合、サーミスタの接触位置によっては過昇温が正確に検知できないなどの問題があった。このため、定着ベルトにおいて部分的な破れが生じることによって局所的に起こる過昇温を検知して、発熱層への通電を遮断できる発熱体が求められている。
【０００７】
本発明の課題は、発熱体において部分的な破れが生じたことを検知することで、発熱層への通電を遮断し、局所的に起こる過昇温などを防ぐ発熱体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発熱体は、発熱層と、絶縁層と、検知層をこの順に積層されている。なお、ここでいう「検知層」とは、電極部を介して通電されており、電極部間方向において線形状で設けられており、１本または複数の線形状のどちらで形成されてもよい。また、検知層は線間隔（線形状の検知層同士の間隔をいう）が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように設けられている。さらに、検知層の線形状の幅（線形状の太さ）が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように設けられている。検知層に設けられる電極部は検知層の一部が電極部として機能してもよく、検知層に直接的に電極部が接合されてもよいし、１または複数の導電性樹脂層を介して間接的に電極部に接合されてもよい。
【０００９】
また、本発明の発熱体の形状は、管状であってもよく、シート状であってもよい。発熱体の形状が管状である場合、検知層は線形状で、かつ螺旋状または直線がＺ字状に複数折曲がっている形状またはコの字状に複数曲がっている形状で設けられる。螺旋形状の設け方は右巻き、左巻きどちらでもよく、コの字状の設け方も電極部間方向に対してコの字状であってもよく、電極部間方向に対して垂直となるようにコの字状で設けられてもよく、更に複数の線形状の検知層で設けられても良い（図６から図９参照）。発熱体の形状がシート状である場合、検知層は線形状で、かつ斜線状に複数曲がっている形状または直線がＺ字状に複数曲がっている形状またはコの字状に複数曲がっている形状で設けられる。前述した形状で検知層を設けることで、検知層が破断され、リレースイッチによって発熱層への通電が遮断される。
【００１０】
また、発熱体に設けられる発熱層も通電により発熱し、通電するための一対の電極部が設けられており、前記電極部は発熱層の両脇に配置されることが好ましい。電極部は、内周面に露出するように設けられてもよいし、外周面に露出するように設けられてもよいし、埋設されてもよい。また、発熱層の一部が電極部として機能してもよい。発熱層は、直接的に電極部に接合されてもよいし、１または複数の導電性樹脂層を介して間接的に電極部に接合されてもよい。また、発熱層と、絶縁層と、検知層をこの順に積層とは、発熱層を基準に外面側または内面側どちらに積層してもよく、外面側に形成する場合は、検知層の外面側にさらに弾性層や離型層などが設けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る検知層成形時の外観斜視図およびＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物を組み込んだ定着装置の簡略構成図である。
【図４】図３の定着装置の簡略構成図の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物の製造工程の一部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る検知層コの字形状成形時の一例（電極部間方向での成形）外観斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る検知層コの字形状成形時の一例（電極部間垂直方向での成形）外観斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る検知層Ｚの字形状成形時の外観斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る検知層螺旋形状複数本成形時の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜発熱体の構成＞
本発明の実施の形態に係る発熱体は、シート状や管状の発熱体である。ここでは、図１に示されるような管状の発熱体（以下「抵抗発熱シームレス管状物」と称する。）の詳細を説明し、シート状の発熱体については検知層の形状以外の説明を省略する。
【００１３】
本発明の実施の形態に抵抗発熱シームレス管状物１００は、主に、発熱層１１０、絶縁層１３０および検知層１４０から構成され、目的に応じて弾性層１５０や離型層１６０が設けられる。以下、これらの主の構成要素である発熱層１１０、絶縁層１３０および検知層１４０について詳述する。
【００１４】
（１）発熱層
発熱層１１０は、図１に示されるように、シームレスの管状層であって、主として、抵抗発熱シームレス管状物１００の使用時温度に耐え得る材料であれば特に限定されないが、その中でも耐熱性材料から形成されることが好ましい。このような耐熱性材料としては、例えば、耐熱性樹脂等が挙げられる。なお、本実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００において、耐熱性樹脂は、ポリイミド樹脂を主成分とする樹脂であることが好ましく、ポリイミド樹脂そのものであることがより好ましい。なお、耐熱性樹脂がポリイミド樹脂を主成分とする樹脂である場合、耐熱性樹脂には、本発明の本質を損なわない範囲内で、ポリアミドイミドやポリエーテルスルホンなどの他の耐熱性樹脂が添加されてもよい。そして、この発熱層１１０において、耐熱性樹脂を用いる場合は、耐熱性樹脂中に導電性材料が含有されており、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー等の導電性材料を含有することができる。
【００１５】
また、本実施の形態において、発熱層１１０には、熱伝導性等の向上を目的として、アルミナ、窒化硼素、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化チタン、シリカ、チタン酸カリウム、窒化珪素等の電気絶縁性粒子を、機械的特性等の向上を目的としてチタン酸カリウム繊維、針状酸化チタン、ホウ酸アルミニウムウィスカ、テトラポット状酸化亜鉛ウィスカ、セピオライト、ガラス繊維等の繊維状粒子、モンモリロナイト、タルク等の粘土鉱物を、本発明の本質を損なわない程度に加えてもよい。
【００１６】
（１−２）電極
発熱層１１０には、図１に示すように両端部に電極１２０を設けても良く、発熱層１１０の両端部分において外表面に露出するように配設されている。この電極は、例えば、銀ペースト等から形成され得る。なお、銀ペーストとしては、例えば、国際公開第０８／０１６１４８号に開示されているものが利用可能である。そして、抵抗発熱シームレス管状物１００が使用される際、この電極は、給電部材が接触する。これにより、電極に接して配設されている発熱層１１０に給電が行われ、発熱層１１０が抵抗発熱する。なお、給電部材としては、例えば、給電ブラシ、給電ロール、給電バー等が挙げられる。
【００１７】
（２）絶縁層
絶縁層１３０は、発熱層の発熱温度に耐え得る耐熱性材料から形成されることが好ましい。このような耐熱性材料としては、発熱層と同様な耐熱性樹脂等が挙げられ、ポリイミド樹脂を主成分とする樹脂であることが好ましく、ポリイミド樹脂そのものであることがより好ましい。また、絶縁層の厚みは、絶縁性や熱伝導性などから適宜調整される。
【００１８】
（３）検知層
検知層１４０は、主として、抵抗発熱シームレス管状物１００の使用時温度に耐え得る材料で且つ導電性があれば特に限定されないが、その中でも耐熱性材料から形成されることが好ましい。このような耐熱性材料としては、発熱層と同様な耐熱性樹脂等が挙げられる。この検知層１４０において、耐熱性樹脂中に導電性材料が含有されており、検知層１４０の抵抗値を制御する上で、導電性材料としては、ニッケル、銅、銀、金、クロム、モリブデン、タングステン、チタンなどの金属、又は、ニクロム、コンスタンタンなどの合金、又は黒鉛、膨張黒鉛、剥離膨張黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ、気相成長法炭素繊維、炭素繊維、カーボンマイクロコイル、グラフェン等の炭素組成物を用いることができる。
【００１９】
（３−１）電極
検知層１４０には、図２に示すように検知層の両端部に電極１８０を設けても良く、検知層１４０の両端部分において外表面に露出するように配設されている。この電極は、発熱層に設けられる電極と同様の材料等を用いることができる。そして、抵抗発熱シームレス管状物１００が使用される際、この電極は、発熱層に設けられる電極同様に給電部材が接触する。これにより、電極に接して配設されている検知層１４０に給電が行われ、検知層１４０が通電される。なお、給電部材としては、例えば、給電ブラシ、給電ロール、給電バー等が挙げられる。
【００２０】
＜抵抗発熱シームレス管状物の製造方法の一例＞
本実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００は、主に、発熱層成形工程、電極成形工程、絶縁層成形工程、検知層成形工程、電極成形工程、プライマー塗布工程、弾性層成形工程、プライマー塗布工程、離型層成形工程、焼成工程および脱型工程を経て製造される。ただし、本製造方法は、一例にすぎず、本願発明を限定することはない。以下、上記各製造工程について詳述する。
【００２１】
（１）発熱層成形工程
発熱層成形工程では、図５に示されるように、リング状ダイス６２０を用いて導電性材料含有ポリイミド前駆体溶液ＶＳを円柱状の芯体６１０の外周面に均一に塗布した後、その塗布膜ＣＶ付きの芯体６１０を加熱する。なお、このときの加熱温度は、ポリイミド前駆体溶液ＶＳに含まれる有機極性溶媒が揮発するがイミド化が進行しない程度の温度、例えば２００℃以上２５０℃以下の範囲内の温度であることが好ましいが、段階的に３００℃〜４５０℃まで上昇させてもかまわない。かかる場合、導電性材料としてカーボンナノチューブやカーボンナノファイバーが用いられた場合には、リング状ダイスが走行した方向に向かって略一方向に並び、配向した状態となる。
【００２２】
なお、導電性材料含有ポリイミド前駆体溶液は、以下の通りに調製されるポリイミド前駆体溶液に、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー等の導電性材料を混合させることによって得られる。なお、導電性材料の添加方法は特に限定されず、ポリイミド前駆体溶液に導電性材料を直接添加する方法はもちろん、ポリイミド前駆体溶液調製中に導電性材料を添加する方法であってもよい。
【００２３】
ポリイミド前駆体溶液は、以下の通りに調製される。
先ず、有機極性溶媒中に少なくとも１種のジアミンを溶解させてジアミン溶液を調製した後、そのジアミン溶液に少なくとも１種のテトラカルボン酸二無水物を添加してジアミンとテトラカルボン酸二無水物とを重合させてポリイミド前駆体溶液を調製する。なお、このとき、環境温度は、１０℃以上９０℃以下の範囲内であることが好ましい。また、固形分濃度は、塗布の条件によって決定され、通常は１０質量％以上３０質量％以下の範囲内である。また、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との重合反応が進むにつれて、溶液の粘度が上昇するが、使用に際しては溶媒で希釈して所望の粘度にしてから使用することができる。製造条件や作業条件によって通常１ポイズから５，０００ポイズの粘度で使用されるが、このポリイミド前駆体溶液を金型の表面にキャスティング方法で塗布するためには、同ポリイミド前駆体溶液の粘度が１０ポイズ以上１，５００ポイズ以下の範囲内であるのが好ましく、５０ポイズ以上１，０００ポイズ以下の範囲内であるのがより好ましい。
【００２４】
なお、上記のポリイミド前駆体溶液を調製し得る有機極性溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、１，２−ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム等が挙げられる。これらのジアミンの中でも、特に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が好ましい。なお、これらの有機極性溶媒は、単独で用いられてもよいし、組み合わせて用いられてもよい。また、この有機極性溶媒には、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が混合されてもよい。
【００２５】
また、上記のポリイミド前駆体溶液を調製し得るジアミンとしては、例えば、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４、４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）、２，２−ビス−（４−アミノフェニル）プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン（３３ＤＤＳ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（４４ＤＤＳ）、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（３４ＯＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、１，５−ジアミノナフタレン、４，４’−ジアミノジフェニルジエチルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルシラン、４，４’−ジアミノジフェニルエチルホスフィンオキシド、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３３ＡＰＢ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３４ＡＰＢ）、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳＭ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）、２，２−ビス（３−アミノフェニル）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン等の芳香族ジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン等の脂環式ジアミン等が挙げられる。なお、これらのジアミンを２種以上混合して使用しても何ら差し支えない。これらのジアミンの中でも、特に、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン（３３ＤＤＳ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（４４ＤＤＳ）、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（３４ＯＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３３ＡＰＢ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（１３４ＡＰＢ）、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳＭ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン（ＢＡＰＰ）が好ましい。
【００２６】
さらに、上記のポリイミド前駆体溶液を調製し得るテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、２，２−ビス［３，４−（ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物（ＢＰＡＤＡ）、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物、オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホキシド二無水物、チオジフタル酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、９，９−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）フルオレン二無水物や９，９−ビス［４−（３，４’−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］フルオレン二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１−シクロヘキシルコハク酸二無水物、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−１−ナフタレンコハク酸二無水物が挙げられる。なお、これらのテトラカルボン酸二無水物を２種以上混合して使用しても何ら差し支えない。これらのテトラカルボン酸二無水物の中でも、特に、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、２，２−ビス［３，４−（ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物（ＢＰＡＤＡ）、オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）が好ましい。
【００２７】
本実施の形態では、ジアミンとしてパラフェニレンジアミンを用い、テトラカルボン酸二無水物として３，３'，４，４'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を用いることが特に好ましい。これらのモノマーから得られるポリイミド樹脂は機械的特性に優れ強靭であり、抵抗発熱シームレス管状物１００の温度が上昇しても熱可塑性樹脂のように軟化、あるいは溶融することがなく、優れた耐熱性を有するからである。
【００２８】
また、必要であれば、本発明の本質を損なわない範囲内で、このポリイミド前駆体溶液にポリアミドイミドやポリエーテルスルホンなどの樹脂が添加されてもかまわない。
【００２９】
また、ポリイミド前駆体溶液には、本発明の性質を損なわない範囲内で、分散剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、レベリング剤、表面調節剤、水分吸収剤、ゲル化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、皮張り防止剤、界面活性剤、帯電防止剤、消泡剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、増粘剤などの公知の添加剤が添加されてもよい。さらに、このポリイミド前駆体溶液には、化学量論以上の脱水剤およびイミド化触媒が添加されてもよい。
【００３０】
また、ポリイミド前駆体溶液は、使用に際して予めろ過、脱泡などの処理が行われるのが好ましい。
【００３１】
（１−２）発熱層加熱工程
芯体６１０上に塗布膜ＣＶを形成すると焼成処理されて発熱層が形成される。このときの焼成温度は３５０℃以上４００℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。また、処理時間は３０分以上２時間以下の範囲内であるのが好ましい。発熱樹脂層１１０のイミド化の完結を行うことができるためである。
【００３２】
（２）電極成形工程
電極成形工程では、先ず、発熱層１１０の両端部の外周面に銀ペーストを塗布した後、既知の方法で銀ペーストの塗布厚みを均一にする。そして、発熱層１１０に銀ペーストが塗布された芯体を加熱することによって電極１２０を成形することができる。なお、銀ペーストには、バインダー樹脂としてポリイミド前駆体が添加されているのが好ましい。発熱層１１０との接着性を良好なものとすることができるだけでなく、高温化でも電極１２０が発熱層１１０に強固に接着した状態を保つからである。なお、このような銀ペーストとしては、例えば、国際公開第０８／０１６１４８号に開示されているものが利用可能である。
【００３３】
（３）絶縁層成形工程
絶縁層成形工程では、電極１２０をマスキングした状態で、発熱層１１０が形成された芯体６１０表面に発熱層成形工程と同様の方法でポリイミド前駆体溶液を塗布することによって形成される。ポリイミド前駆体溶液は、発熱層１１０の成形に用いられるポリイミド前駆体溶液と同じ組成からなり、必要であれば、本発明の本質を損なわない範囲内で、このポリイミド前駆体溶液にポリアミドイミドやポリエーテルスルホンなどの樹脂が添加されてもかまわない。絶縁層１３０は発熱層１１０の両端部に設けられる電極層１２０の一部が露出し、発熱層１１０への通電を阻害しない程度に重ねるように設けられることが好ましい。
【００３４】
また、絶縁層加熱工程としては、焼成温度は３５０℃以上４００℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。また、処理時間は３０分以上２時間以下の範囲内であるのが好ましい。
【００３５】
（４）検知層成形工程
検知層成形工程では、電極１２０をマスキングした状態で、発熱層１１０、絶縁層１３０が形成された芯体６１０表面に電極部間方向において1本の線形状になるようにスクリーン印刷を用いて図２に示すように螺旋形状に検知層を塗布することによって成形される。本実施の形態の例においては、検知層は耐熱性樹脂に導電性材料を含んだポリイミド前駆体溶液を塗布することによって成形される。検知層１４０は、発熱層１１０への通電時の電流が絶縁層１３０を介して発熱体端部から流れない程度に絶縁層１３０上に設けられる。
【００３６】
検知層を設ける場合、検知層は線間隔が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように設けられ、好ましくは０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、より好ましくは０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。また、検知層の線形状の幅が０．０３ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように設けられ、好ましくは０．０３ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、より好ましくは０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。
【００３７】
検知層１４０の成形では、１本の線形状に成形できれば良く、スクリーン塗布以外にもディッピング法、ディスペンサー塗布法、インクジェット印刷、スパッタリング、シンク蒸着法、無機電解めっき法等を用いることができ、真空蒸着法では、絶縁層１３０上に直接金属薄膜からなる検知層１４０を成形できるが、無機電解めっき法では、絶縁層１３０を表面改質、活性化および触媒化した後、無機電解めっきを行って金属薄膜からなる検知層１４０を成形する。めっき等で成形される金属薄膜は、ニッケルやニッケル合金などを用いることができる。
【００３８】
表面改質、活性化および触媒化においては、用いる金属薄膜材料によって適宜調整されるが、例えば、ニッケルからなる金属薄膜を用いる場合には、パラジウム及びスズのコロイド触媒と接触させ、硫酸又は硫酸水素ナトリウム溶液を絶縁層１３０表面と接触させてスズを酸化、パラジウムを還元するなどの処理が挙げられる。
【００３９】
また、検知層に用いられる材料としては、電流が通電できる程度の抵抗を有しておればよく、抵抗発熱シームレス管状物１００の使用時温度に耐え得る材料であれば特に限定されない。
【００４０】
また、検知層は本実施の形態の例においては、螺旋形状に成形しているが、直線がＺ字状に複数折曲がっている形状またはコの字状に複数曲がっている形状であってもよい。さらに、シート状の場合は、斜線状に複数曲がっている形状または直線がＺ字状に複数曲がっている形状またはコの字状に複数曲がっている形状であってもよい。
【００４１】
（４−２）電極成形工程
電極成形工程では、先ず、検知層１４０の両端部の外周面に銀ペーストを塗布した後、既知の方法で銀ペーストの塗布厚みを均一にする。そして、検知層１４０に銀ペーストが塗布された芯体を加熱することによって電極１８０を成形することができる。なお、銀ペーストには、バインダー樹脂としてポリイミド前駆体が添加されているのが好ましい。検知層１４０との接着性を良好なものとすることができるだけでなく、高温化でも電極１８０が検知層１４０に強固に接着した状態を保つからである。なお、このような銀ペーストとしては、発熱層に設けられる電極同様に国際公開第０８／０１６１４８号に開示されているものが利用可能である。
【００４２】
（５）プライマー塗布工程
プライマー塗布工程では、電極１２０および電極１８０をマスキングした状態で、検知層１４０が形成された芯体６１０をプライマー液にディッピングすることによって、検知層１４０の外周面にプライマー液が均一に塗布され、その塗膜が芯体６１０等と一緒に加熱されプライマー層が成形される。なお、このときの加熱温度は、例えば２００℃以上２５０℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。
【００４３】
プライマー層は、検知層１４０と弾性層１５０を接着する役割を担う層であって、シリコーン樹脂やアクリル樹脂等の接着性樹脂等から構成されている。プライマー層の厚みは３μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００４４】
（６）弾性層成形工程
弾性層成形工程では、電極１２０および電極１８０をマスキングした状態で、発熱層１１０、絶縁層１３０、検知層１４０、電極層１８０及びプライマー層が形成された芯体６１０表面に発熱層成形工程と同様の方法で液状のシリコーンゴムまたはフッ素ゴム等のゴムや、エラストマーを塗布し、その液状シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等のゴムや、エラストマーを段階的に加熱して一次加硫および二次加硫を行って弾性層１５０を成形する。
【００４５】
本実施の形態の場合、液状シリコーンゴムをプライマー層の外表面に均一に塗布した後、その液状シリコーンゴムを段階的に加熱して一次加硫および二次加硫を行って二次加硫シリコーンゴムからなる弾性層１５０を成形する。
【００４６】
（７）プライマー塗布工程
プライマー塗布工程では、電極１２０をマスキングした状態で、フッ素樹脂を含む分散質、水溶性ポリアミドイミド樹脂や水溶性ポリイミド樹脂等の水溶性耐熱樹脂などを含むプライマー液に、発熱層１１０、絶縁層１３０、検知層１４０、プライマー層及び弾性層１５０が形成された芯体６１０をディッピングすることによって、弾性層１５０の外周面にプライマー液が均一に塗布される。そして、その塗膜付きの芯体６１０等が加熱される。なお、このときの加熱温度は、例えば２００℃以上２５０℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。
【００４７】
（８）離型層成形工程
本実施の形態の離型層成形工程では、フッ素樹脂ディスパーション液が塗布された後、その塗膜が乾燥させられて、プライマー層上にフッ素樹脂ディスパーション液の塗膜が形成される。
【００４８】
本実施の形態ではフッ素樹脂ディスパーション液を用いて離型層１６０を成形したが、離型層１６０は、フッ素樹脂、シリコーンゴム及びフッ素ゴムより成る群から選択される少なくとも１つから形成されるのが好ましい。フッ素樹脂ディスパーションに用いられる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（ＦＥＰ）が挙げられ、これらは単体で利用されてもよいし、混合して利用されてもよい。
【００４９】
（９）焼成工程
焼成工程では、マスキングが取り外された後、離型層成形工程で得られたものが焼成処理されて、抵抗発熱シームレス管状物１００が得られる。このときの焼成温度は３４０℃以上４００℃以下の範囲内の温度であることが好ましい。また、処理時間は１０分以上２時間以下の範囲内であるのが好ましい。
【００５０】
（１０）脱型工程
脱型工程では、芯体６１０から抵抗発熱シームレス管状物１００が抜き取られる。
【００５１】
＜電子写真画像形成装置の定着装置＞
ここでは、本実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００が組み込まれた画像定着装置の一実施形態を説明する。この画像定着装置４００は、図３および図４に示されるように、主に、本実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００、ベルト支持体１７０、加圧ロール３００および給電ロール２１０から構成されている。
【００５２】
抵抗発熱シームレス管状物１００は、上述の通りである。ベルト支持体１７０は、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等の耐熱絶縁性樹脂から形成されており、主に、円筒部１７１およびベルトガイド部１７２から構成されている。円筒部１７１は、図４に示されるように、抵抗発熱シームレス管状物１００の内側に回転自在に配置されている。ベルトガイド部１７２は、抵抗発熱シームレス管状物１００が幅方向に蛇行した場合にストッパーとして機能する。加圧ロール３００は、ロール本体３１０およびシャフト３２０から構成されている。シャフト３２０は、ロール本体３１０の回転軸に沿って両側に延びており、駆動モータ（図示せず）に連結されている。図３および図４に示されるように、ロール本体３１０は抵抗発熱シームレス管状物１００に圧接され、その結果、ロール本体３１０と抵抗発熱シームレス管状物１００との間にニップ部Ｎが形成される。すなわち、駆動モータが駆動されると、ロール本体３１０が回転軸を中心として回転し、加圧ロール３００と圧接された抵抗発熱シームレス管状物１００が従動する。そして、図４に示されるようにそのニップ部Ｎに対して、未定着トナー像ＴＮが形成された複写紙ＰＰが順次送り込まれて、未定着トナー像ＴＮが順次、複写紙ＰＰに熱定着される。給電ロール２１０は、リード線２２０を介して交流電源２３０に接続されていると共に、抵抗発熱シームレス管状物１００の電極１２０と接触している。このため、抵抗発熱シームレス管状物１００には、交流電源２３０から給電ロール２１０を介して電気が供給される。抵抗発熱シームレス管状物１００に通電がなされると、上述の通り、発熱層１１０が抵抗発熱する。検知層１４０はリード線を介して直流電流２４０に接続されているとともに、励磁リレースイッチ６００に直列に接続されて通電がなされる。
【００５３】
＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態では特に言及しなかったが、発熱層１１０の内周側に基層が設けられてもよい。基層は、シームレスの管状層であって、抵抗発熱シームレス管状物１００の使用時温度に耐え得る耐熱絶縁材料から形成されるのが好ましい。このような耐熱絶縁材料としては、例えば、特殊ステンレス鋼や、耐熱性樹脂等が挙げられる。耐熱性樹脂は、ポリイミド樹脂またはシリコーンゴムを主成分とする樹脂であることが好ましく、ポリイミド樹脂そのものであることがより好ましい。また、抵抗発熱シームレス管状物１００が定着チューブや定着ベルトとして電子写真画像形成装置の画像定着部に組み込まれる場合、この基層は、その動作に耐え得る機械的特性を有しているのが好ましい。
【００５４】
（Ｂ）
先の実施の形態では特に言及しなかったが、検知層１４０と離型層１６０との間に設けられている弾性層を有しない構成であっても良い。その場合、検知層１４０と弾性層１５０の間に設けられたプライマー塗布工程と弾性層成形工程を工程から省けばよい。
【００５５】
（Ｃ）
先の実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００では電極１２０が外周側に露出するように配設されていたが、電極１２０が発熱樹脂層１１０の内周側に露出するように配設されてもよい。また、変形例（Ａ）に記載のように、発熱樹脂層１１０の内周側に基層が設けられる場合、電極１２０が内周側に露出するように基層が設けられる。ただし、基層に導電性を付与すれば、電極１２０を基層に埋設してもかまわない。
【００５６】
（Ｄ）
先の実施の形態に係る抵抗発熱シームレス管状物１００では検知層を複数設けてもよく、その場合、検知層は異なる形状で設けられてもよい。検知層を複数設ける場合、検知層の間には絶縁層を更に介することが好ましい。
【００５７】
＜実施例＞
以下、実施例を示して、本実施の形態に係る発熱体（抵抗発熱シームレス管状物）をより詳しく説明する。なお、これらの実施例によって本願発明が芸亭されることはない。
【実施例１】
【００５８】
（１）ポリイミド前駆体溶液Ａの調製
ポリアミック酸溶液（組成ＢＰＤＡ／ＰＰＤ、固形分１９質量％）１００ｇ、カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ」と略する。）１２ｇを混合してポリイミド前駆体溶液Ａを調製した。なお、このとき、ポリイミド前駆体溶液Ａの固形分に対して、ＣＮＴが３０体積％を占めるように、ＣＮＴの添加量が計算されている。
【００５９】
（２）ポリイミド前駆体溶液Ｂの調製
ポリアミック酸溶液（組成ＰＭＤＡ／ＯＤＡ、固形分１９質量％）５０ｇ、銀粉２０ｇおよび２−ジ−ｎ−ブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−１，３，５−トリアジン（以下「ＤＢＤＭＴ」と略する。）０．１ｇを混合してポリイミド前駆体溶液Ｂを得た。
【００６０】
（３）ポリイミド前駆体溶液Ｃの調整
ポリアミック酸溶液（組成ＢＰＤＡ／ＰＰＤ、固形分１９質量％）１００ｇからなるポリイミド前駆体溶液Ｃを得た。
【００６１】
（４）ポリイミド前駆体溶液Ｄの調製
ポリアミック酸溶液（組成ＰＭＤＡ／ＯＤＡ、固形分１９質量％）１０ｇ、銀粉１３ｇおよび２−ジ−ｎ−ブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−１，３，５−トリアジン（以下「ＤＢＤＭＴ」と略する。）０．０１ｇを混合してポリイミド前駆体溶液Ｄを得た。なお、このとき、ポリイミド前駆体溶液Ｄの固形分に対して、銀粉が４０体積％を占めるように、銀粉の添加量が計算されている。
【００６２】
（５）抵抗発熱シームレス管状物の作製
先ず、表面が離型処理された円筒金型の表面にポリイミド前駆体溶液Ａを均一に塗布した後、その塗膜を１００℃で１０分間、１５０℃で２０分間、２５０℃で３０分間、４００℃で１５分間の条件で順に加熱して、厚み７０μｍのポリイミド管状物Ａを得た。
【００６３】
次に、ポリイミド管状物Ａの両端２５ｍｍの表面に、ポリイミド前駆体溶液Ｂを均一に塗布した後、その塗膜を１００℃で３０分間、１５０℃で６０分間、２００℃で６０分間、３００℃で６０分間、３５０℃で３０分間の条件で順に加熱して、溶媒の除去およびイミド化処理を行ってポリイミド管状物Ａの両端に厚み２０μｍの電極を形成した。
【００６４】
次いで、「電極が形成されていないポリイミド管状物Ａの中央部分の外表面」に、ポリイミド前駆体溶液Ｃを均一に塗布した後、その塗膜を１００℃で１０分間、１５０℃で２０分間、２５０℃で３０分間、４００℃で１５分間の条件で順に加熱して、厚み３０μｍの絶縁層を形成した。
【００６５】
次いで、絶縁層の外周面にポリイミド前駆体溶液Ｄをスクリーン印刷法で螺旋形状に塗布し、その塗膜を１００℃で１０分間、１５０℃で２０分間、２５０℃で３０分間、４００℃で１５分間の条件で順に加熱して、厚み５μｍで線間隔１０ｍｍ、線幅１０ｍｍからなる螺旋形状の検知層を成形した。また、螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約８０°で成形した。
【００６６】
次いで、絶縁層の外周面の両端部から３ｍｍの位置から中央部に向かって幅１０ｍｍの表面に、ポリイミド前駆体溶液Ｂを均一に塗布した後、その塗膜を１００℃で３０分間、１５０℃で６０分間、２００℃で６０分間、３００℃で６０分間、３５０℃で３０分間の条件で順に加熱して、溶媒の除去およびイミド化処理を行って絶縁層の外周面に厚み１５ｍｍの電極を形成した。
【００６７】
続いて、検知層に設けられた電極部以外の検知層及び露出している絶縁層の外表面にプライマー液を塗布し、その塗膜を１５０℃で１０分間加熱した。そして、プライマー液塗布部分にシリコーンゴムを均一に塗布した後、１５０℃で３０分間、２００℃で３０分間の条件で順に加熱してシリコーンゴムの加硫を行って厚み３００μｍの弾性層を成形した。
【００６８】
続いて、弾性層の外表面にプライマー液を塗布し、その塗膜を１５０℃で１０分間加熱した。そして、プライマー塗布部分にフッ素樹脂分散液を均一に塗布した後、その塗膜を６０℃で１０分間乾燥し、さらに３４０℃で１０分間焼成して厚み２０μｍの離型層を形成した。その結果、厚み４２５μｍ、内径２０ｍｍ、長さ２７２ｍｍの抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００６９】
（６）抵抗発熱シームレス管状物の部分破れの検知
電極部間方向に３０ｍｍ×３０ｍｍの破れを意図的に生じさせた時に、検知線が切れることで、励磁リレースイッチ内のコイルに磁界が発生し、スイッチがオフになることで発熱層への通電が遮断されたことから、破れを検知することができた。
【実施例２】
【００７０】
検知層の線間隔を０．０３ｍｍ、線幅０．０３ｍｍに変更し、さらに螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約８９．９°で成形した以外は実施例と同様の方法で抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００７１】
得られた抵抗発熱シームレス管状物を実施例１と同様の方法で部分破れの検知を行ったところ、発熱層への通電が遮断されていることが確認できた。さらに、実施例２の構成の場合は、０．０９ｍｍ×０．０９ｍｍの破れでも検知が可能であった。
【実施例３】
【００７２】
検知層の線間隔を０．０３ｍｍ、線幅１０ｍｍに変更し、さらに螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約８９．９°で成形した以外は実施例と同様の方法で抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００７３】
得られた抵抗発熱シームレス管状物を実施例１と同様の方法で部分破れの検知を行ったところ、発熱層への通電が遮断されていることが確認できた。さらに、実施例３の構成の場合は、１０．０６ｍｍ×１０．０６ｍｍの破れでも検知が可能であった。
【実施例４】
【００７４】
検知層の線間隔を１０ｍｍ、線幅０．０３ｍｍに変更し、さらに螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約８０°で成形した以外は実施例と同様の方法で抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００７５】
得られた抵抗発熱シームレス管状物を実施例１と同様の方法で部分破れの検知を行ったところ、発熱層への通電が遮断されていることが確認できた。さらに、実施例４の構成の場合は、２０．０３ｍｍ×２０．０３ｍｍの破れでも検知が可能であった。
【実施例５】
【００７６】
検知層の線間隔を１．５ｍｍ、線幅１．０ｍｍに変更し、さらに螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約８７．５°で成形した以外は実施例と同様の方法で抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００７７】
得られた抵抗発熱シームレス管状物を実施例１と同様の方法で部分破れの検知を行ったところ、発熱層への通電が遮断されていることが確認できた。さらに、実施例５の構成の場合は、４．０ｍｍ×４．０ｍｍの破れでも検知が可能であった。
【実施例６】
【００７８】
検知層の線間隔を１０ｍｍ、線幅１０ｍｍに変更し、さらに螺旋が形成される角度は電極部間方向に対して約５７．４°で成形し、検知層の線の本数を２本にした以外は実施例と同様の方法で抵抗発熱シームレス管状物を得た。
【００７９】
得られた抵抗発熱シームレス管状物を実施例１と同様の方法で部分破れの検知を行ったところ、発熱層への通電が遮断されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る発熱体は、発熱体に生じた部分的な破れ等を素早く検知することで、発熱体への通電を遮断することで安全性が確保できる特徴を有し、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置の画像定着装置並びにその画像定着装置に用いられる定着ベルトや定着チューブ等として利用することができる。また、この発熱体は、シート状であってもよく、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置の画像定着装置並びにその画像定着装置の用途以外にも加熱手段として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００  抵抗発熱シームレス管状物
１１０  発熱層
１２０  電極（発熱層）
１３０  絶縁層
１４０  検知層
１４０’検知層（複数形成の場合）
１５０  弾性層
１６０  離型層
１７０  ベルト支持体
１７１  円筒部
１７２  ベルトガイド部
１８０  電極（検知層）
２１０  給電ロール
２２０  給電ロール（検知層）
２３０  交流電流
２４０  直流電流
３００  加圧ロール
３１０  ロール本体
３２０  シャフト
４００  画像定着装置
６００  励磁リレースイッチ
６１０  芯体
【図１】
2020016770.tif 000003
【図２】
2020016770.tif 000004
【図３】
2020016770.tif 000005
【図４】
2020016770.tif 000006
【図５】
2020016770.tif 000007
【図６】
2020016770.tif 000008
【図７】
2020016770.tif 000009
【図８】
2020016770.tif 000010
【図９】
2020016770.tif 000011