(57)【要約】【課題】記録材が通過しない領域の過度の昇温を抑えられる像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータの提供。【解決手段】通電により発熱するヒータ３と接触しつつ移動する可撓性部材２と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部Ｎを形成するバックアップ部材６との間で、画像を担持する記録材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置である。この像加熱装置において、前記ヒータとして、有機物を含有する原材料を炭素が殆ど酸化しない雰囲気中で熱処理し有機物を炭化させたヒータを用いる。【選択図】図２
2006154802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱するヒータと、前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記可撓性部材と前記バックアップ部材の間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記ヒータは、有機物を含有する原材料を炭素が殆ど酸化しない雰囲気中で熱処理し有機物を炭化させたものであることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
熱処理後のヒータはグラファイトと無定形炭素を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
熱処理前の原材料は少なくとも絶縁性または半導電性の物質の一種または数種を含有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記原材料を熱処理する時の温度は、８５０℃以上１７５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０．１５であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記ヒータを空気中で10℃／minの昇温速度で熱重量測定した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下にあることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記像加熱装置は記録材に画像を形成する画像形成装置に搭載されており、前記像加熱装置は更に、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が設定温度を維持するように前記ヒータへの給電を制御する給電制御手段と、を有し、前記像加熱装置の長手方向において、前記温度検知素子は前記画像形成装置に使用可能な最小定型サイズの記録材が通過する領域の前記ヒータの温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項９】
通電により発熱するヒータと、前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記可撓性部材と前記バックアップ部材の間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
前記ヒータは炭素を導電物質として利用した炭素系発熱体であり、前記ヒータを空気中で10℃／minの昇温速度で熱重量測定した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下にあることを特徴とする像加熱装置。
【請求項１０】
前記ヒータはグラファイトと無定形炭素を有することを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１１】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０．１５であることを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１２】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０であることを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１３】
前記像加熱装置は記録材に画像を形成する画像形成装置に搭載されており、前記像加熱装置は更に、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が設定温度を維持するように前記ヒータへの給電を制御する給電制御手段と、を有し、前記像加熱装置の長手方向において、前記温度検知素子は前記画像形成装置に使用可能な最小定型サイズの記録材が通過する領域の前記ヒータの温度を検知することを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
【請求項１４】
通電により発熱するヒータと前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材とを有する像加熱装置に用いられるヒータであり、前記ヒータは炭素を導電物質として利用した炭素系発熱体であり、前記ヒータを空気中で10℃／minの昇温速度で熱重量測定した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下にあることを特徴とするヒータ。
【請求項１５】
前記ヒータは、有機物を含有する原材料を炭素が殆ど酸化しない雰囲気中で熱処理し有機物を炭化させたものであることを特徴とする請求項１４に記載のヒータ。
【請求項１６】
熱処理後のヒータはグラファイトと無定形炭素を有することを特徴とする請求項１５に記載のヒータ。
【請求項１７】
熱処理前の原材料は少なくとも絶縁性または半導電性の物質の一種または数種を含有することを特徴とする請求項１５に記載のヒータ。
【請求項１８】
前記原材料を熱処理する時の温度は、８５０℃以上１７５０℃以下であることを特徴とする請求項１５に記載のヒータ。
【請求項１９】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０．１５であることを特徴とする請求項１４に記載のヒータ。
【請求項２０】
前記ヒータの抵抗変化率Ｄ（X℃）を、
Ｄ（X℃）＝（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）
とすると、
前記ヒータの温度が２０℃以上３００℃以下の範囲で、Ｄ（X℃）≦０であることを特徴とする請求項１４に記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータに関する。特に、通電により発熱するヒータと、前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記可撓性部材と前記バックアップ部材の間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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ヒータを有するヒータ、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、２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画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。したがって、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、一枚目の画像を出力するまでの時間（FPOT：first printout time）を短く出来る。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。
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、可撓性部材を介してヒータと加圧ローラで定着ニップ部を形成する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っている。これにより、ヒータの非通紙領域の過昇温を抑えている。
【０００５】
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。
【０００６】
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３）。ヒータがNTC特性であれば、非通紙領域が過昇温しても非通紙領域の抵抗値は下がるので非通紙領域の過度の昇温を抑えられるという発想である。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献３】特開２００４−２３４９９８号公報
【特許文献４】特許第３１７３８００号公報
【特許文献５】特開２００２−３７２８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に開示されているヒータよりも非通紙領域の昇温を抑えられるヒータが望まれている。
【０００８】
なお、特許文献４には、加熱炉に用いる炭素系発熱体とその製造方法が開示されている。特許文献５には、炭素系発熱体を有する定着装置が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献４、５に記載されている加熱装置や定着器は、いずれも空気層を介して加熱対象を加熱する装置である。したがって、これらの特許文献４、５は、一方の面が記録材と接触し他方の面がヒータと接触する可撓性部材を有する像加熱装置、即ちヒータの非通紙領域の過昇温が生ずる像加熱装置は想定していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、通電により発熱するヒータと、前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記可撓性部材と前記バックアップ部材の間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータは、有機物を含有する原材料を炭素が殆ど酸化しない雰囲気中で熱処理し有機物を炭化させたものであることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、通電により発熱するヒータと、前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と、前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記可撓性部材と前記バックアップ部材の間で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ヒータは炭素を導電物質として利用した炭素系発熱体であり、前記ヒータを空気中で10℃／minの昇温速度で熱重量解析した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下にあることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、通電により発熱するヒータと前記ヒータと接触しつつ移動する可撓性部材と前記可撓性部材を介して前記ヒータとニップ部を形成するバックアップ部材とを有する像加熱装置に用いられるヒータであり、前記ヒータは炭素を導電物質として利用した炭素系発熱体であり、前記ヒータを空気中で10℃／minの昇温速度で熱重量解析した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒータの非通紙領域の過昇温を抑えることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
【実施例１】
【００１５】
（１）画像形成装置例
図１は本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンタである。
【００１６】
１０１は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。例えばアルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面に有機光導電体等の感光層を形成した有機感光ドラムである。
【００１７】
１０２は帯電手段としての帯電ローラである。この帯電ローラ１０２により感光ドラム面が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。本例のプリンタでは負極性の所定の電位に一様に帯電処理される。
【００１８】
１０３はレーザー露光装置である。このレーザー露光装置１０３は不図示のイメージスキャナやコンピュータ等の外部機器（ホスト機器）から入力する画像情報に対応して変調したレーザ光Ｌを出力する。このレーザー光により感光ドラム１０１の一様帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム面の露光明部の電荷が減衰または除電されて、感光ドラム面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１９】
１０４は現像装置である。感光ドラム面に形成された静電潜像はこの現像装置によりトナー像として可視像化される。レーザービームプリンタの場合、一般に、静電潜像の露光明部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。１０４ａは現像スリーブ、１０４ｂは現像ブレード、１０４ｃは現像バイアス印加電源、ｔは１成分磁性トナーである。
【００２０】
１０７は給紙カセットであり、記録材（転写材）Ｐを積載収納させてある。給紙スタート信号に基いて給紙ローラ１０８が駆動されて給紙カセット１０７内の記録材Ｐが一枚ずつ分離給送される。その給送された記録材Ｐはシートパス１０９→レジストローラ１１０→トップセンサ１１１を通って、感光ドラム１０１と転写ローラ１１２との当接ニップ部である転写部位Ｔに所定の制御タイミングにて導入される。すなわち、感光ドラム１０１上のトナー像の先端部位が転写位置Ｔに到達したとき、記録材Ｐの先端部位も到達するタイミングとなるように、レジストローラ１１０で記録材Ｐの搬送タイミングが制御される。またトップセンサ１１１による記録材先端通過検知信号に基いて感光ドラム１０１に対する画像書き出しタイミングが制御される。
【００２１】
転写部位Ｔに導入された記録材Ｐはこの転写部位Ｔで挟持搬送され、その間、転写ローラ１１２には転写バイアス印加電源１１２ａよりトナーの帯電極性とは逆極性の所定電位の転写バイアスが印加される。これにより転写部位Ｔにおいて感光ドラム面側のトナー像が記録材面に順次に静電的に転写されていく。
【００２２】
転写部位Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム面から分離された後シートパス１１３を通って像加熱装置である定着装置１１４へ搬送導入され、トナー像の加熱定着処理を受ける。
【００２３】
一方、記録材分離後（記録材に対するトナー像転写後）の感光ドラム面はクリーニング装置１０５のクリーニングブレード１０５ａで転写残トナーや紙粉等の付着物の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００２４】
また、定着装置１１４を通った記録材Ｐはシートパス１１５を通って、排紙口１１６からプリンタ上面の排紙トレイ１１７上に排紙される。
【００２５】
本例のプリンタは、感光ドラム１０１、帯電ローラ１０２、現像装置１０４、クリーニング装置１０５の４つのプロセス機器について、これらを一括してプリンタ本体に対して着脱・交換自在のプロセスカートリッジ１０６として構成してある。
【００２６】
（２）定着装置（像加熱装置）１１４
図２は本実施例における定着装置１１４の要部の模式的横断面図である。図３は要部の斜視模型図である。この装置は特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、同４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示のテンションレスタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置である。
【００２７】
テンションレスタイプのフィルム加熱方式の像加熱装置は、可撓性部材としてエンドレスベルト状もしくは円筒状の耐熱性フィルムを用いている。そしてこのフィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、フィルムは加圧部材の回転駆動力で回転駆動するようにした装置である。
【００２８】
１は発熱体支持部材兼フィルムガイド部材としてのステーであり、記録材Ｐの搬送路面において記録材搬送方向ａに交差する方向を長手とする、横断面略半円形樋型の耐熱樹脂製の剛性部材である。本実施例では、ステー１の材質として高耐熱性の液晶ポリマーを用いた。図４の（ａ）はこのステー１の正面図、（ｂ）は下面図（底面図）である。
【００２９】
３は発熱体（ヒータ）であり、上記ステー１の下面にステー長手に沿って設けた溝部１ａ内に嵌入させて固定支持させてある。この発熱体３は炭素系発熱体である。炭素系発熱体については次の（３）項で詳述する。
【００３０】
２は可撓性部材としての、耐熱性に優れた円筒状のフィルムであり、発熱体３を支持させたステー１に対して外嵌させてある。このフィルム２の内周長と発熱体３を含むステー１の外周長はフィルム２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従ってフィルム２は周長に余裕を持ってルーズに外嵌している。
【００３１】
フィルム２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム２の膜厚は、総厚１００μｍ以下程度としている。フィルム２の具体例としては、耐熱性、離型性、強度、耐久性等のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層を使用できる。あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では耐熱性フィルム２として、厚み５０μｍのポリイミドフィルム上に厚み１０μｍのＰＴＦＥをコーティングしたフィルム層厚６０μｍのものを使用した。フィルム２の内周面側には、摺動性を向上させるためにグリスが塗られている。
【００３２】
上記のステー１、発熱体（ヒータ）３、フィルム２等で加熱アセンブリ４が構成されている。
【００３３】
６はバックアップ部材としての弾性加圧ローラである。本例の加圧ローラ６は、外径１３ｍｍの鉄、ステンレス、アルミ等の芯金６ａ上に、耐熱性弾性層６ｂとして、長さ２４０ｍｍ、厚さ３ｍｍのシリコ−ン発泡体を被覆したものである。そして、発熱体３と加圧ローラ６の間（正確には発熱体３を保持するステー１と加圧ローラ６の間）には所定の圧力が掛けられており、加熱アセンブリ４側の発熱体（ヒータ）３と加圧ローラ６の間にフィルム２を挟んで所定幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。
【００３４】
駆動機構Ｍの駆動力が加圧ローラ６の芯金端部に設けたドライブギアＧに伝達されることによって、加圧ローラ６は矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ６の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおける該加圧ローラ６とフィルム外面との摩擦力でフィルム２に回転力が作用する。フィルム２はその内面側が定着ニップ部Ｎにおいて発熱体３の表面に密着して摺動しながらステー１の周りを矢印の方向に加圧ローラ６の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。ステー１は従動回転するフィルム２のガイド部材の役目もしている。
【００３５】
そして、ヒータ３の温度が所定温度に立ち上がり、フィルム２の回転周速度が定常化した状態で、フィルム２と加圧ローラ６の間にトナー像を担持する記録材Ｐが導入される。そして、記録材Ｐがフィルム２と一緒に定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることにより発熱体３の熱がフィルム２を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着顕画像（トナー画像）ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２の面から分離されて搬送される。
【００３６】
（３）発熱体（ヒータ）３
発熱体３は炭素系発熱体である。図５はその発熱体３の外観斜視図である。本例における発熱体３は、厚さ０．５ｍｍ×幅５ｍｍ×長さ２５０ｍｍの直方体の形状になっている。そして、図６のように、発熱体３の長手方向両端部には給電用電極３１、３２を装着してある。給電用電極３１、３２の装着方法は特に限定されないが、本実施例における給電電極３１、３２は、発熱体３の両端部に銀ペースト（ドータイト、藤倉化成製）を塗布し、接続してある。図７は給電用電極３１、３２を装着した発熱体３を溝部１ａ内に嵌入させて固定支持させたステ−１の下面図である。発熱体３は記録材搬送方向ａに対して直角方向を長手とする様にステ−１に取り付けられている。
【００３７】
５は発熱体３の温度を検出する温度検知素子である。本実施例では、温度検知素子５として発熱体３から分離した当接型のサーミスタを用いている。この当接型サーミスタ５は、例えばチップサーミスタ素子を発熱体裏面側（発熱体のフィルム摺動面側とは反対面側）に向けて所定の加圧力により発熱体裏面に当接する構成をとる。本実施例では、ステ−１の発熱体嵌入溝部１ａの底面に設けた貫通穴１ｂにサーミスタ５を嵌め入れて発熱体３の裏面に直接当接する構成にしている。また、定着装置の長手方向において、サーミスタは画像形成装置に使用可能な最小定型サイズの記録材が通過する領域の発熱体の温度を検知している。
【００３８】
図８は発熱体３に対する給電制御手段としての給電制御回路系のブロック図である。７・８は給電用コネクタであり、ステー１に固定支持させた発熱体３の両端側の給電用電極３１・３２部分に嵌着され、給電用電極３１・３２にそれぞれコネクタ７・８側の電気接点が接触状態になる。給電用コネクタ７・８は給電用ケーブルを介して給電部につながっている。
【００３９】
発熱体３は商用電源（ＡＣ電源）１３からトライアック１２を介して電極３１・３２間に給電されることにより長手方向の有効発熱全長領域が発熱して迅速急峻に昇温する。そして発熱体３の温度がサーミスタ５により検知され、サーミスタ５の出力をアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１０を介して給電制御部（ＣＰＵ）１１に取り込む。制御部１１はその検知温度情報に基づいてトライアック１２を位相制御あるいは波数制御する。このように発熱体３に通電する電力を制御することにより、発熱体３は所望の温度を維持するように温度管理されている。すなわち、サーミスタ５の検知温度が所定の設定温度（定着温度）より低い時は発熱体３が昇温するように、またサーミスタ５の検知温度が所定の設定温度より高い時は発熱体３が降温するように、発熱体３に通電する電力を制御する。これにより定着時の発熱体３の温度を所定の一定温度に保つ。なお、本実施例では位相制御により出力を０〜１００％まで５％刻みの２１段階で変化させている。出力１００％とは、発熱体に商用電源からの電力を全通電したときである。
【００４０】
ここで、紙幅とは記録材Ｐの平面において記録材搬送方向ａに対して直交する方向の記録材寸法である。本実施例のプリンタは記録材の幅方向中央を搬送基準としており、定着装置の発熱体３の長手方向の中央が各種サイズの記録材の搬送基準となる。図８において、Oはその記録材搬送基準線（仮想線）である。Ａはこのプリンタで使用可能な定型の最大紙幅の記録材の通紙部（最大通紙領域）であり、発熱体３の長手方向の有効発熱全長領域にほぼ対応している。Ｂはこのプリンタで使用可能な定型の最小紙幅の記録材の通紙部（最小通紙領域）である。Ｃは最大紙幅の記録材よりも紙幅が小さい記録材（小サイズ紙）を通紙した時に記録材搬送路面内に生じる非通紙領域である。非通紙領域Ｃの領域幅は通紙された小サイズ紙の紙幅の大小に応じて異なる。
【００４１】
発熱体３の温度を検出する前記のサーミスタ５は、大小どの紙幅の記録材が通紙されても記録材通紙領域となる最小通紙領域Ｂに対応する発熱体の領域に当接している。
発熱体３は、炭素を導電物質として利用した炭素系発熱体であり、少なくとも有機物を含有する原材料を、炭素の非酸化雰囲気中（炭素が殆ど酸化しない雰囲気中）にて熱処理し、有機物を炭化させたものである。このような炭素系のヒータを用いる理由は、温度が上がると抵抗値が低下する特性、即ちヒータのＮＴＣ（negative temperature coefficient）特性を利用し、ヒータの非通紙領域の過昇温を抑えるためである。
【００４２】
次にＮＴＣ特性のヒータを用いれば非通紙領域の過昇温が低減できる理由について図９を用いて説明する。
【００４３】
図９は発熱体のモデル図である。発熱体に流れる電流をＩとし、中央部（通紙領域）の抵抗値をＲ１、端部（非通紙領域の片側）の抵抗値をＲ２とした場合、中央部の発熱量Ｗ１はＩ２・Ｒ１であり、端部の発熱量Ｗ２はＩ２・Ｒ２である。理解し易いように、ニップ部に記録材を通紙していない状態（単位長さ当りの抵抗値が発熱体全体で均一な状態）でＲ１=２×Ｒ２となる位置、つまり非通紙領域の長さ（両端部の長さの和）が通紙領域の長さと等しくなる位置で通紙領域と非通紙領域を区切って考える。
【００４４】
ＰＴＣ（positive temperature coefficient）発熱体において、小サイズ紙を通紙した場合を考えると、発熱体がフィルムを介して紙と接触するため小サイズ紙の幅分、中央部の熱が奪われる。温度検知素子は中央部の温度を検知しており、中央部の温度が下がらないように通電制御が行われるため、紙に熱を奪われることのない端部は中央部に対して高温となる。この場合、ＰＴＣ特性により端部の単位長さ当りの抵抗値は中央部の単位長さ当りの抵抗値よりも高くなるので、片側の端部の発熱量Ｗ２は中央部の発熱量Ｗ１に比べて大きくなる。つまり端部の単位長さあたりの発熱量が中央部よりも増えてしまう。また発熱量が大きくなると温度が上昇するので更に抵抗が高くなり、いっそう発熱量が増えてしまう。
【００４５】
一方、ＮＴＣ発熱体において、小サイズ紙を通紙した場合では、温度が高いほうが抵抗値が低くなるので、端部の単位長さ当りの抵抗値は中央部の単位長さ当りの抵抗値よりも低くなる。よって片側の端部の発熱量Ｗ２は中央部の発熱量Ｗ１に比べて小さくなる。つまり端部の単位長さあたりの発熱量が中央部よりも少なくなる。このため、ＰＴＣ発熱体のときよりも両端部の発熱を抑制できる。
【００４６】
以上の理由によりＮＴＣ特性の抵抗発熱体であれば小サイズ紙通紙時の端部の温度を低く抑えることができる。
【００４７】
ところで、上記のように有機物を含有する原材料を炭素の非酸化雰囲気中にて所定温度で熱処理することで、炭素が酸化により分解、消滅するのを抑制し、原材料の炭化を進行させることができる。
【００４８】
しかしながら、単に有機物を含有する原材料を炭化させただけでは、上述したような可撓性部材を用いた定着装置に搭載するヒータとして必ずしも適切なものが製造できるとは限らない。その理由を以下に説明する。
【００４９】
有機物を含有する原材料を炭化させた場合、黒鉛（グラファイト）化した部分と、黒鉛化していない部分（無定形炭素を含む）が出来る。そして、炭素を導電体として用いた炭素系発熱体の抵抗値ρは、黒鉛化した部分の抵抗値ρｉと、黒鉛化していない部分（無定形炭素を含む）の抵抗値ρｃと、の和（ρ＝ρｉ＋ρｃ）になっている。
【００５０】
黒鉛の単結晶は温度が上がると抵抗値も上がる特性、即ちＰＴＣ特性であり、ρｉはＰＴＣ特性を示す。これに対して、１０００℃以下の温度領域では、黒鉛化していない部分は全体的にＮＴＣ特性であり、ρｃはＮＴＣ特性を示す。また、黒鉛の単結晶は抵抗値が低く導電率が高いが、黒鉛化していない部分は黒鉛化した部分より抵抗値が高く導電率も低い。
【００５１】
ところで、炭素系発熱体の抵抗温度特性は、黒鉛化の進行具合、即ち発熱体に占める黒鉛化した部分と黒鉛化していない部分の割合により異なる。黒鉛化の進行具合は有機物を含有する原材料を熱処理する際の温度（熱処理温度）に依存する。熱処理温度を高くすると黒鉛化が進行し、熱処理温度を低くすると黒鉛化が抑えられ無定形炭素が多くなる。
【００５２】
黒鉛化が進行するとρｃの影響が相対的に薄れρｉが支配的になり、発熱体はＰＴＣ特性に近づく。逆に黒鉛化を抑制するとρｉの影響が相対的に薄れρｃが支配的になり、発熱体はＮＴＣ特性に近づく。
【００５３】
したがって、黒鉛化を抑制すればＮＴＣ特性の発熱体が製造できるのであるが、抑制し過ぎるのは好ましくない。なぜなら、上述した可撓性部材を用いた定着装置の発熱体３の抵抗値は、一般の家庭用電源に接続して使われることを考えると、３Ω以上、１００Ω以下の範囲内にあることが望ましいからである。１００Ω以上であると定着に必要な電力が得られにくくなり、３Ω以下であると発熱体３への通電制御機構が複雑になってしまう。黒鉛化を抑制し過ぎた発熱体は抵抗値が非常に高くなり、上述の定着装置に搭載する発熱体として適さない。
【００５４】
よって、黒鉛化を抑制しすぎると実用的な電気導電性を示さないが、適度に黒鉛化が進むことでρｃが支配的になりＮＴＣ特性を有し、且つ適度な抵抗値の発熱体を得ることが出来る。
【００５５】
上述したような、炭素が殆ど酸化しない雰囲気中で、適切な温度の熱処理により、原材料中の炭素を発熱体として適切な抵抗値、抵抗温度特性を有する構造にコントロールすることができる。このような炭素系発熱体（ヒータ）を加熱源として用いることで、像加熱装置の非通紙部昇温を低減させることが出来る。また、装置の立ち上げ時間を短縮させることが出来る。これに伴い、画像形成装置のスループット、ＦＰＯＴなどのスペックアップ、耐熱グレードダウン部品使用によるコストダウンを実現出来る。
【００５６】
本実施例では特に炭化させる有機物としては、非酸化雰囲気中、たとえば真空中、または窒素ガスやアルゴンなどの不活性ガス中での熱処理により５％以上の炭化収率を示す有機物質を使用する。
例えば、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等の熱可塑性樹脂がある。或いは、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の熱硬化性樹脂がある。或いは、リグニン、セルロース、トラガントガム、アラビアガム、糖類等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持つ天然高分子物質がある。その他に、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、コプナ樹脂等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持つ合成高分子物質が挙げられる。
【００５７】
前記炭素の非酸化雰囲気中（炭素が殆ど酸化しない雰囲気中）とは、真空中（１×１０−２Ｐａ以下）、または窒素ガス中、不活性ガス中のことを指す。このような雰囲気中で熱処理することで、熱処理時の酸化が確実に防止でき、炭素系発熱体を安定して作ることが出来る。
【００５８】
ここでいう炭化収率とは、非酸化雰囲気中での熱処理により得られる炭化物質（グラファイトや無定形炭素などの複合体）の重量と、熱処理前の原材料中の有機物質の重量と、の比のことである。したがって、例えば炭化収率が５％とは、熱処理前の有機物質の重量が１００ｇの場合、熱処理後の炭化物質の重量が５ｇであるということである。ちなみに有機物を酸化雰囲気中で熱処理した場合には、使用する有機物の種類にもよるが、一般に５００℃くらいの熱処理温度から酸化が始まる。酸化が生じるため炭素が分解または燃焼してしまい、それ以上熱処理温度を上げても十分な炭化が進まない（炭素以外の成分が十分に分解されない、また黒鉛化が進まない）。よって、ヒータとして利用できる安定した炭化物質が得られない。なお、使用する有機物の種類と量は、発熱体の抵抗温度特性、抵抗値、形状により適宜選択され、一種或いは数種の有機物の混合体で使用することが可能である。
【００５９】
またあらかじめ有機物中に炭素粉末を混合しておいても良い。ここでいう炭素粉末としては、カーボンブラック、黒鉛、コークス等があり、発熱体の抵抗値、形状により一種或いは数種の混合体として使用することが可能である。この場合電子は、あらかじめ混ぜておいた炭素粉末中および熱処理により炭化した有機物中を流れる。原材料の中にあらかじめ炭素粉末を混合する手法は、発熱体の体積抵抗を下げたい場合に有効である。
【００６０】
また、任意の抵抗値の発熱体をつくるには絶縁性物質や半導電性物質を有機物と共に混合した原材料を熱処理することが望ましい。絶縁、半導電物質としては、金属炭化物、金属硼化物、金属珪化物、金属窒化物、金属酸化物、半金属窒化物、半金属酸化物、半金属炭化物が好ましく、発熱体の抵抗値、形状により１種或いは数種を選択すれば良い。
【００６１】
絶縁性物質や半導電性物質を混合した原材料においては、炭素だけでなく炭素を伝わって流れる電子の導電阻害物質となる絶縁、半導電物質も持っているため、所望の抵抗値の発熱体を容易に製造できる。これらの手法を用いることで発熱体の抵抗値やとりうる形状の自由度が広がる。
【００６２】
すなわち、熱処理により炭化させる有機物と、この有機物に少なくとも絶縁性或いは半導電性の物質の一種又は数種を混合する。そして、これを成形後、炭素の非酸化雰囲気中にて熱処理することによって炭素系発熱体３を作れば、抵抗温度特性、抵抗値、および発熱体の形状の設定幅が広がる。したがって、可撓性部材を用いた定着装置に適した発熱体を容易に提供できる。なお、必要に応じて、絶縁性物質や半導電性物質だけでなく、炭素粉末も原材料に混合しても良い。
【００６３】
また、前記絶縁性物質或いは半導電性物質は窒化ホウ素、アルミナ、炭化珪素、炭化ホウ素等が推奨される。このような物質を用いることで発熱体の抵抗値制御が容易にできる。
【００６４】
また、前記炭素系発熱体の熱処理時の熱処理温度（熱処理時の最高到達温度）は、８５０℃以上、１７５０℃以下であることが好ましい。上記温度にて熱処理することで、炭素系発熱体の抵抗変化率をゼロ近傍または負にすることが可能となる。また、炭素系発熱体の抵抗値を実用的な抵抗値に調整することが出来、非通紙部昇温の抑制と電力の過不足がない加熱定着装置が提供できる。
【００６５】
黒鉛化は熱処理する有機物および原材料に混入する炭素粉末の種類とその入れ目量でもある程度調整が可能であるが、黒鉛化させる有機物の熱処理の条件に大きく依存し、特に熱処理温度が高いほど黒鉛化の度合いが高くなる。
【００６６】
このように炭素系発熱体は熱処理の条件を変え、黒鉛化を調整するだけで容易に抵抗温度特性を大きく変化させることが出来る特徴を持っている。
【００６７】
なお、炭素系発熱体３ａのフィルム摺動面には、必要に応じて、耐熱性の潤滑材層など他の所望の機能層を付加することもできる。
【００６８】
（４）発熱体３の各種具体例
以下に本実施例の具体的な発熱体（以下、ヒータと記す）の例を示す。ヒータ例１〜ヒータ例４は、熱処理前の原材料は同じであるが、熱処理温度が異なっている。
【００６９】
（ヒータ例１）
本例のヒータ（炭素系発熱体）は、塩素化塩化ビニル樹脂、黒鉛粉末、窒化硼素を分散させ混練し、押し出し成型機で棒状に成形後に真空中（０．０１Ｐａ以下）で１５００℃にて熱処理した。これにより室温環境（２０℃）での固有抵抗３０．１×１０−３Ω・ｃｍの基材を得た。この基材を長さ２５０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの形に加工し、総抵抗値３０．１Ωとした。
【００７０】
ところで、ヒータの支持部材（本実施例ではステ−１）に用いられる液晶ポリマーの加重変形温度は３００℃付近である。また、ヒータと摺擦するフィルム（可撓性部材）の表層、及びフィルム表層と接触する加圧ローラ表層、の材料として使用されるＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の融点も３００℃付近である。よって、ヒータが約３００℃まで昇温すると定着装置が破損してしまう可能性がある。そこで、室温から３００℃までの温度範囲におけるヒータの抵抗値の推移を調べた。
【００７１】
図１０は、本実施例の４つのヒータ例、及び従来のヒータの抵抗温度特性を示した図である。抵抗温度特性の測定は、図１４に示すように抵抗測定用の電極と熱電対をつけたヒータを恒温槽に入れ、ヒータ測定用電極と熱電対のリード線を恒温槽外部に設置したテスターとレコーダーにつないで、ヒータの温まり具合をモニターしながら行った。なお、ヒータの温度が均一かつ一定温度（恒温槽内の温度）となった状態の抵抗値を測定するために、ヒータを入れた恒温槽内を測定温度で１０分以上保持した後にヒータの抵抗値を測定した。
【００７２】
ここでヒータの抵抗温度特性を判りやすく比較するため、ヒータの温度Ｘ℃における抵抗変化率；Ｄ（Ｘ℃）を以下の様に定義することにする、
Ｄ（Ｘ℃）＝（（Ｒ（Ｘ℃）−Ｒ（２０℃））／Ｒ（２０℃）
ここでＲ（Ｘ℃）は、Ｘ℃におけるヒータの抵抗値を意味する。またＲ（２０℃）はヒータの温度が２０℃の時のヒータの抵抗値である。
【００７３】
するとヒータ例１の場合は、図１０より判るように抵抗変化率Ｄ（Ｘ℃）は室温から３００℃の温度領域で常に負になっている。
【００７４】
ちなみにヒータ例１の３００℃における抵抗変化率は、
〔（３００℃での抵抗値＝２１．９５Ω）／（室温環境の抵抗値＝３０．１Ω）−１〕＝−０．２７１
であった。つまり、ヒータ例１は２０℃〜３００℃の温度範囲でＮＴＣ特性になっていることが解る。
【００７５】
（ヒータ例２）
真空中での熱処理温度を１６５０℃にした以外は実施例１と同様にして、室温環境（２０℃）での固有抵抗１０×１０−３Ω・ｃｍの基材を得た。この基材を長さ２５０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの形に加工し、総抵抗値１０Ωとした。また図１０中の本ヒータ例２の抵抗温度特性が示すように、本ヒータの抵抗変化率は室温から３００℃の温度領域で常に負である。
【００７６】
ちなみに本ヒータ例２の抵抗変化率を求めた所、
〔（３００℃での抵抗値＝９．１５Ω）／（室温環境の抵抗値＝１０Ω）−１〕≒−０．０８５
であった。つまり、ヒータ例２は２０℃〜３００℃の温度範囲でＮＴＣ特性になっていることが解る。
【００７７】
（ヒータ例３）
真空中での熱処理温度を１７５０℃にした以外は、実施例１と同様にして、室温環境（２０℃）での固有抵抗７．０×１０−３Ω・ｃｍの基材を得た。この基材を長さ２５０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの形に加工し、総抵抗値７．０Ωとした。また図１０中の本ヒータ例３の抵抗温度特性が示すように、本発熱体の抵抗変化率は室温から３００℃の温度領域でほぼゼロ近傍の値である。
【００７８】
ちなみに本ヒータ例３の抵抗変化率を求めた所、
〔（３００℃での抵抗値＝６．９５Ω）／（室温環境の抵抗値＝７．０Ω）−１〕≒−０．００７
であった。つまり、ヒータ例３は２０℃〜３００℃の温度範囲でＮＴＣ特性になっていることが解る。
【００７９】
（ヒータ例４）
ヒータ例３は、塩素化塩化ビニル樹脂、黒鉛粉末、窒化硼素を分散させ混練し、押し出し成型機で棒状に成形後に真空中（０．０１Ｐａ以下）で２２００℃にて熱処理した。これにより室温環境（２０℃）での固有抵抗２．５×１０−３Ω・ｃｍの基材を得た。
【００８０】
この基材を長さ２５０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの形に加工し、総抵抗値２．５Ωとした。また図１０中のヒータ例４の抵抗温度特性が示すように、ヒータ例４の抵抗変化率は室温から３００℃の温度領域で常に正である。
【００８１】
ちなみに本ヒータ例の発熱体の抵抗変化率を求めた所、
〔（３００℃での抵抗値＝２．６５Ω）／（室温環境の抵抗値＝２．５Ω）−１〕≒＋０．０６
であった。つまり、ヒータ例４は２０℃〜３００℃の温度範囲でＮＴＣ特性ではなく、若干ＰＴＣ特性になっていることが解る。しかしながら、図１０を参照すれば明らかなように、従来のヒータよりＰＴＣ特性は小さい。
【００８２】
次に、ヒータ例１〜４のヒータをそれぞれ前記のフィルム加熱方式の加熱定着装置１１４に取り付け、加圧ローラ６の非通紙部昇温測定を行った結果を表１に示す。なお非通紙部昇温のテスト方法は、画像形成装置のプロセススピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃ一定で、小サイズ紙として封筒（ＣＯＭ１０）を１０ｐｐｍ、８ｐｐｍ、６ｐｐｍの３通りの通紙間隔で、それぞれ２０枚連続通紙して行った。
【００８３】
（従来例）
本例は、比較例として、加熱源として従来のセラミックヒータを使ったフィルム加熱方式の定着装置の場合である。
【００８４】
図１１の（ａ）は本例で用いたセラミックヒータ３０の構成と、給電制御回路系のブロック図である。（ｂ）はこのセラミックヒータ３０を加熱源としたフィルム加熱方式の定着装置の定着ニップ部分の拡大横断面模型図である。フィルム加熱方式の定着装置の基本構成は実施例１の定着装置とヒータを除き同じであるので、実施例１の定着装置と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略約する。
【００８５】
この従来例で用いた従来のセラミックヒータ３０は、アルミナセラミック基板３０ｂ上にＡｇ／Ｐｄ等の抵抗発熱体３０ａと、電極３０ｃ・３０ｄと、ガラス保護層３０ｅをスクリーン印刷により形成した構成である。
【００８６】
ちなみに従来例の抵抗発熱体３０ａの抵抗値（室温環境下２０℃）は２５．１Ωであり、３００℃における抵抗発熱体３０ａの抵抗変化率を求めた所、
〔（３００℃での抵抗値＝２９．０Ω）／（室温環境の抵抗値＝２５．１Ω）−１〕≒＋０．１５５
であった。
【００８７】
本比較における加圧ローラの昇温の測定方法としては、サーモグラフィーを用い非通紙部の温度測定を行い、最高温度値を比較した。
【００８８】
なお本比較で用いた従来例ヒータ３０は１８５℃を維持するように温調するとヒータ例１〜４の１８０℃温調と定着性が同じであった。よって、上記それぞれその温調温度にして通紙し比較テストを行った。
【００８９】
【表１】
2006154802.tif 000003
【００９０】
上記表１から分かるようにヒータの抵抗温度特性により、非通紙部昇温の値に大きな違いが生じている。ヒータ例４のように抵抗温度特性が、ＮＴＣでなくても従来例よりＰＴＣの抵抗温度特性値が低くければ効果があることがわかる。またヒータ例１〜ヒータ例４のように抵抗温度特性の値が小さくなるほど（ＮＴＣの傾向が大きくなるほど）非通紙部昇温の抑制に対して効果があることが判る。
【００９１】
本発明者らの検討によると、ヒータの温度が２０℃以上３００℃の範囲で、Ｄ（Ｘ℃）≦０.１５であれば非通領域の過昇温を抑える効果があることがかわった。より好ましくは、ヒータの温度が２０℃以上３００℃の範囲で、Ｄ（Ｘ℃）≦０になるようにヒータを製造すればよいことがわかった。
【００９２】
ヒータ例１〜ヒータ例４のように熱処理温度の違うヒータで抵抗温度特性に大きな違いが生ずるのは、以下の理由による。熱処理温度が高い場合（１７５０℃以上の場合）には炭素系発熱体の黒鉛化が進み、全体の抵抗に対して黒鉛化した部分の抵抗値ρｉの与える影響の割合が大きくなるためである。逆に熱処理温度が低い場合（１７５０℃未満〜８５０℃以上の場合）では黒鉛化が適度に進行した状態でとどまるため、全体の抵抗に対して黒鉛化していない部分（無定形炭素部分を含む）の抵抗値ρｃの与える影響の割合が大きくなるためである。ちなみに熱処理温度が８５０℃未満では黒鉛化があまり進行せず、実用的な抵抗値にならない。
ところで、黒鉛化した炭素と、黒鉛化していない無定形炭素などとでは、熱的な分解のされやすさが異なる。一般に黒鉛の方が熱的に安定であり無定形炭素の方が分解されやすい。したがって黒鉛化の進行度合いは、例えば熱重量測定（ＴＧＡ：Thermogravimetric Analysis）のように、ヒータに熱を加えた時のヒータの重量変化（分解のされ方）を測定すれば判別できる。
【００９３】
そこで、上述のヒータ例１〜４を熱重量測定し、各ヒータの黒鉛化の進行度合いを調べてみた。
【００９４】
上述のように無定形炭素はグラファイトよりも空気中で熱分解されやすく、炭素系発熱体の黒鉛化の進行具合によって熱分解のされやすさが変わる。特に、黒鉛化の進行具合は、熱重量測定した場合の重量変化率の極大値、すなわち重量変化の微分曲線におけるピーク位置の違いとして現れる。よって、ＮＴＣ特性を有する炭素系発熱体は、熱重量測定することにより特定することができる。
【００９５】
図１３にヒータ例１〜４を熱重量測定した結果を示す。ここで熱重量測定にはＴＡインスツルメント社（米国）製の熱重量計Ｑ６００を使用した。熱重量計のサンプル昇温速度としては室温環境（２０℃）から１０℃／minにて、９００℃まで昇温させた。また各ヒータ例１〜４を同様に粉砕した後にＴＧＡを実施した。
図１３から分かるように、Ｄ（３００℃）が負であるヒータ例１〜３は、ＴＧＡの重量変化の微分曲線（％／min）にて、そのピーク（極大部）における温度値（以下、分解ピーク温度値と称する）が、７５０℃以下にあることが分かる。またＮＴＣの傾向が大きいほど、分解ピーク温度値が低くなる傾向があることが分かる。これはＮＴＣの傾向が大きいヒータほど、相対的に熱分解されやすい無定形炭素の占める割合が大きいため、熱分解が低温側で生じやすいことを示している。さらにＮＴＣ特性ではなかったヒータ例４では、９００℃以下にピークがないということがわかる。よって好ましくは、ヒータを空気中で１０℃／minの昇温速度で熱重量測定した場合、炭素の重量変化率（％）の時間微分（％／min）のピークが７５０℃以下となるようなヒータを製造すれば良いことがわかる。このようなヒータを製造する条件の一つが、前述したように有機物を含有する原材料を熱処理する時の温度が８５０℃以上１７５０℃以下である。
【００９６】
なお本実施例１におけるヒータ例１〜３の熱重量変化率の時間微分曲線のピークはいずれも一つだけであった。しかし、たとえばヒータ例２を粉砕し、その粉末を熱処理前のヒータ例１に混ぜ、ヒータ例１の条件で焼成すれば、ヒータ例２の粉は、ヒータ例１の焼成条件より高温で既に処理されているため、ヒータ例１の条件ではこれ以上黒鉛化が進まない。そのため、出来上がったヒータでは、ヒータ例１と２の混合体となるので２つのピークが出現する。よって炭素の熱重量変化率の時間微分のピークが二つ以上出現するようなヒータがＮＴＣ特性を有するためには、炭素の熱重量変化率の時間微分のピークのうち、最初に現れる分解ピーク温度値が７５０℃以下であればよい。
【００９７】
上記の非通紙部昇温評価では、封筒（ＣＯＭ１０）を１０ｐｐｍで通紙した場合に、ヒータ例１、ヒータ例２は通紙後の加圧ローラの表層に異常は見受けられなかった。これに対して、従来例、ヒータ例３およびヒータ例４は、非通紙部昇温が加圧ローラの表層のＰＦＡチューブの耐熱温度２４０℃を超えてしまったため、加圧ローラの表層が溶融し、表層が荒れてしまい離形性の低下が発生してしまった。
これを回避するためには、従来構成ではＣＯＭ１０の記録材を定着する際には６ｐｐｍの定着速度まで落とさなくてはならない。これに対して、ヒータ例３、及びヒータ例４では８ｐｐｍの定着速度で良いため、ヒータ例３、及びヒータ例４でも従来例に対して優位性を持っている。
【００９８】
またヒータ例１ではＣＯＭ１０の記録材を定着する際の定着速度を８ｐｐｍと６ｐｐｍに、ヒータ例２及びヒータ例３ではＣＯＭ１０の通紙間隔を６ｐｐｍに設定した場合には最高温度が２１０℃以下におさえられる。このため、加圧ローラの表層の材質をＰＦＡより安価な変性ＰＦＡやＦＥＰにすることが出来る。このように昇温の最高温度を抑制することで、より耐熱温度が低く、安いグレードの部材を定着装置の部品として用いることが出来るようになるメリットもある。その効果は３００℃における抵抗変化率Ｄ（３００℃）の値が、従来例の値；０．１５５より小さい（負側に大きい）ほど、大きいことが判る。
【００９９】
よって、可撓性部材を用いた定着装置に用いる炭素系発熱体としては、以下の式で定義される所定温度X℃における抵抗変化率Ｄ（Ｘ℃）が０.１５以下、好ましくは０以下であることで非通紙領域の過昇温を抑えることが出来る。
Ｄ（X℃）＝〔（（ヒータがX℃の時の抵抗値）−（ヒータが２０℃の時の抵抗値））／（ヒータが２０℃の時の抵抗値）〕
要するに、発熱体として、グラファイトと無定形炭素を含む炭素系発熱体を利用する。グラファイトの単結晶自体はＰＴＣ特性であり、その抵抗値は非常に低いので、発熱体におけるＮＴＣ特性と抵抗値の適正化の両立を行うために、グラファイトと無定形炭素が混ざった物でなければならない。グラファイトと無定形炭素の混ざり具合としては、ＴＧＡの分解ピーク温度値の一つが少なくとも７５０℃以下であるのが好ましい。
【０１００】
またこの構成は以下のようにすることで実現できる。すなわち、
１）有機物を含有する原材料を真空中または不活性ガス中で８５０℃以上１７５０℃以下の温度で焼成する。
２）
抵抗値調整の必要がある場合、絶縁性、半導電性の物質を導電阻害物質として原材料に混ぜる。
３）必要に応じて炭素粉末を原材料に混ぜる。
【０１０１】
そして、可撓性部材を介してヒータとバックアップ部材で定着ニップ部を形成する像加熱装置に上述したようなヒータを採用すれば、非通紙部昇温を抑えられる像加熱装置を提供できる。また、このような像加熱装置を画像形成装置の定着器として搭載すれば、小サイズの記録材をプリントする場合の単位時間当りのプリント枚数の低下を抑えることもできる。
【実施例２】
【０１０２】
次に、加熱源として炭素系発熱体３を用いて、フィルム加熱方式の定着装置の目標温調温度への立ち上げを早くすることが出来る実施例を示す。本実施例にすることで、より短いＦＰＯＴが求められる機種に対して有効な構成となる。
【０１０３】
従来のヒータ３０（図１１）は、アルミナセラミック基板３０ｂ上にＡｇ／Ｐｄ等の抵抗発熱体３０ａをスクリーン印刷し、基板３０ｂ上に焼成した構成になっている。
【０１０４】
ところが、アルミナセラミックは高熱伝導率（熱伝導率λが約２０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。このため、発熱体３０ａの熱が印字面側（フィルム摺動面側）と逆側（非印字面側）の基板３０ｂ側や、アルミナセラミック基板３０ｂからその周囲へと伝熱しやすく、かつセラミック基板３０ｂ自体を熱するのに熱量を必要とする。そのため、立ち上がりにその分時間を要する。
【０１０５】
しかし、本発明では炭素系発熱体３自体がすでに板状の単独部材であるので、発熱体３の背面（非印字面側）に接する部材の材質を、他の部材、すなわち熱伝導率の低い部材にすることが出来る。
【０１０６】
実施例１のように発熱体背面（非印字面側）に接する部材として、熱伝導率が低く、かつ耐熱性を有する樹脂系の部材である液晶ポリマー（λ＝約１．１Ｗ／ｍ・Ｋ）のステ−１を用いることでも、印字面と反対側方向への熱伝導が抑えられる。このため従来例の構成に対してより効率よく発熱体やフィルムそして加圧ローラを温めることが可能となり立ち上げ時間の短縮が可能であるが、本実施例では発熱体背面により熱伝導率の低い部材を当てることで更なる立ち上げ時間の短縮を行った。
【０１０７】
具体的には本実施例２では、図１２に示すように、実施例１のヒータ例１の炭素系発熱体３を用いて、その背面の材質をＰＰＳ樹脂基板１４（基板の厚さは１．０ｍｍ、λ＝約０．８Ｗ／ｍ・Ｋ）にした。
【０１０８】
実際に各構成でフィルム加熱方式の定着装置の立ち上げ時間を表２に示す。ちなみに、ここでいう立ち上げ時間とは、各構成のフィルム加熱方式の定着装置のサーミスタ温度が通電開始から目標温調温度まで到達するのに要した時間として定義する。
【０１０９】
またここで言う各構成の目標温調温度とは、次のように決めた。すなわちＬ／Ｌ（１５℃／１０％）環境にてフィルム加熱方式の定着装置を含むレーザービームプリンタを充分（Ｌ／Ｌ環境中で飽和するまで）冷やし、その状態から入力電力を６００Ｗで統一した。そしてこの状態で定着装置への通電開始を行い、サーミスタ５が温調温度に達した１秒後に紙上に５×５ｍｍのベタ黒パターンの未定着画像を載せたNeenah Bond ６４ｇ／ｍ２紙を通紙する。以上の作業を５℃刻みで行い、それぞれの温調温度での５×５ｍｍのベタ黒パターン定着性をマクベス濃度計を用いた濃度低下率で調べ、その濃度低下率が１０％以下になった温調温度をその構成の目標温調温度とした。
【０１１０】
すなわち各構成の立ち上げ時間を比較することで、同等の定着性を示す状態までそれぞれの定着装置を温めるのに要する時間を比較することになる。
【０１１１】
【表２】
2006154802.tif 000004
【０１１２】
以上の結果から、発熱体の背面側に接する部材の材質がＰＰＳや液晶ポリマーなどの樹脂系の材質では立ち上げが速いことが分かる。また樹脂系の部材でも、液晶ポリマーよりもより熱伝導率が低いＰＰＳを用いた方が加熱定着装置の立ち上げが速い事がわかる。
【０１１３】
このように本実施例の構成を用いることで、定着装置の立ち上がりを速くでき、プリント信号が来てからより迅速に紙を定着することが出来るようになるため、画像形成装置のＦＰＯＴを速くすることも出来る。
【０１１４】
無論立ち上がり時間の短縮は、上記表に示した実施例１のヒータ例１以外の炭素系発熱体であるヒータ例２乃至４の構成においても、発熱体の背面に同様な材質を用いる限り達成できる。
【０１１５】
かくして、炭素系発熱体３の非印字面側に接する部材の材質は樹脂である構成の加熱定着装置にすることで、加熱定着装置の定着時の所定温度までの立ち上がり時間を大幅に短縮することが出来る。
【０１１６】
また、炭素系発熱体３の非印字面側に接する部材を発熱体支持部材兼フィルムガイド部材としてのステー１が兼ねる構成の加熱定着装置にすることができる。これによって、加熱定着装置の定着時の所定温度までの立ち上がり時間を大幅に短縮することが出来るとともに、加熱定着装置の部品点数を減らすことが出来、構造を簡略化できる。
【０１１７】
［その他］
１）発熱体３のフィルム摺動面には、必要に応じて、耐熱性の潤滑材層など他の所望の機能層を付加することもできる。
【０１１８】
２）可撓性性部材であるフィルム２の駆動方式は実施例の加圧部材駆動方式に限られない。エンドレスの可撓性部材の内周面に駆動ローラを設け、可撓性性部材にテンションを加えながら駆動する装置構成であってもよいし、可撓性性部材をロール巻きの有端ウエブ状にしてこれを繰り出しながら走行移動させる装置構成にすることもできる。
【０１１９】
３）加圧部材６はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。
【０１２０】
４）温度検知素子５はサーミスタに限られない。接触型または非接触型の各種のものを使用することができる。
【０１２１】
５）本発明の像加熱装置は、画像形成装置の定着装置に限られず、その他、画像を仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録媒体を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置等としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施例１における画像形成装置の構成説明図である。
【図２】実施例１における加熱定着装置の要部の横断面模型図である。
【図３】同じく要部の斜視模型図である。
【図４】（ａ）はステーの正面模型図、（ｂ）は底面模型図である。
【図５】加熱源としての炭素系発熱体の斜視模型図である。
【図６】両端部に給電用電極を装着した炭素系発熱体の斜視模型図である。
【図７】炭素系発熱体を固定支持させたステーの底面模型図である。
【図８】炭素系発熱体に対する給電制御回路系のブロック図である。
【図９】炭素系発熱体のモデル図である。
【図１０】実施例１の各ヒータ例および従来例ヒータの抵抗温度特性を示した図である。
【図１１】従来例ヒータの説明図である。
【図１２】実施例２のヒータ、ＰＰＳ基板及びステ−の配置を示した断面図である。
【図１３】実施例１の各ヒータ例の熱重量解析（ＴＧＡ）の結果を示した図である。
【図１４】ヒータの抵抗温度特性の測定装置を示した図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・横長ステー、２・・耐熱性フィルム（可撓性部材）、３・・炭素系発熱体、３１，３２・・電極、５・・温度検知素子、６・・加圧ローラ、１１・・制御部（ＣＰＵ）、１２・・トライアック、１３・・ＡＣ電源、１４ＰＰＳ基板、１０１・・有機感光ドラム、１０２・・帯電ローラ、１０３・・レーザー露光装置、１０４・・現像装置、１０５・・・・・・クリーニン装置、１０５ａ・・クリーニングブレード、１１２・・転写ローラ、１１４・・定着装置、Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー
【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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