(57)【要約】【課題】金属基材の表面に絶縁耐力が大きく安定な絶縁層と、剥がれることのない発熱層とを設けた発熱体を提供する。【解決手段】金属基材の表面をアルマイト処理し、金属基材の表面にフッ素樹脂を塗布して焼成し、フッ素樹脂の表面をエッチングまたは化学処理し、フッ素樹脂の表面に導電体からなる発熱層を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の表面にフッ素樹脂を塗布して焼成し、
前記フッ素樹脂の表面をエッチングまたは化学処理し、
前記フッ素樹脂の表面に導電体からなる発熱層を形成することを特徴とする発熱体の製造方法。
【請求項２】
前記フッ素樹脂は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはＥＴＦＥであることを特徴とする請求項１に記載の発熱体の製造方法。
【請求項３】
前記フッ素樹脂は、添加剤または充填剤が添加されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発熱体の製造方法。
【請求項４】
前記発熱層は、金属系の導電性ペーストを塗布して焼成することで形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発熱体の製造方法。
【請求項５】
前記発熱層は、金属メッキによって形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発熱体の製造方法。
【請求項６】
前記金属基材は、アルミニウムからなり、
前記金属基材の表面をアルマイト処理してから、前記フッ素樹脂を塗布して焼成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発熱体の製造方法。
【請求項７】
アルミニウム基材の表面をアルマイト処理し、
前記アルミニウム基材の表面に樹脂を塗布して焼成し、
前記樹脂の表面に導電体からなる発熱層を形成することを特徴とする発熱体の製造方法。
【請求項８】
金属性の基材の上に、表面がエッチングまたは化学処理されたフッ素樹脂からなる絶縁層が形成され、前記絶縁層の上に導電体からなる発熱層が形成されていることを特徴とする発熱体。
【請求項９】
前記フッ素樹脂は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはＥＴＦＥであることを特徴とする請求項８に記載の発熱体。
【請求項１０】
前記フッ素樹脂は、添加剤または充填剤が添加されていることを特徴とする請求項８または９に記載の発熱体の製造方法。
【請求項１１】
前記発熱層は、金属系の導電性ペーストで形成されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１２】
前記発熱層は、金属メッキによって形成されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１３】
前記金属基材は、アルミニウムからなり、表面がアルマイト処理されていることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１４】
表面がアルマイト処理されたアルミニウム基材の上に、樹脂製の絶縁層が形成され、前記絶縁層の上に導電体からなる発熱層が形成されていることを特徴とする発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体、特に、画像形成装置の定着ローラとして使用される円筒形の発熱体、および、発熱体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の定着ローラの予熱時間の短縮や省電力化のために、内部にハロゲンランプなどの熱源を配置したローラに代えて、円筒形の金属基材の表面に絶縁層を形成し、絶縁層の上に発熱層を形成した円筒形の発熱体からなるローラを使用することが有効である。
【０００３】
特許文献１には、円筒形の金属基材の上に、ポリイミド、フェノール、シリコン、ボロシロキサンなどの有機樹脂からなる絶縁層を設け、絶縁層の上に導電体で発熱層を形成した発熱体が記載されている。
【０００４】
絶縁層は、十分な絶縁耐力があり、表面に発熱層を形成しやすい材料で構成する必要がある。有機樹脂は、これらの条件を満たすものであるが、同時に、吸水性を有している。吸収した水分は、高温になったときに爆発膨張し、絶縁層を基材から剥離させたり、表面の発熱層に損傷を与えて異常な温度上昇を引き起こし、発火を招くことがあるという問題があった。
【０００５】
また、有機樹脂は、高温になると炭化して導電性を帯びるため、金属基材と発熱層とを導通させることがあった。金属基材と発熱層とが導通すると、装置の筐体に漏電し、ユーザを感電させる危険性もあった。
【０００６】
有機樹脂の他に、絶縁耐力のある樹脂として、フッ素樹脂が知られているが、フッ素樹脂は金属などに対する固着力が低く、表面に発熱層を形成してもすぐに剥がれてしまうために適用できなかった。
【特許文献１】特開平１０−７４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題点に鑑みて、本発明は、金属基材の表面に絶縁耐力が大きく安定な絶縁層と、剥がれることのない発熱層とを設けた発熱体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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による第１の態様の発熱体は、金属基材の表面にフッ素樹脂を塗布して焼成し、前記フッ素樹脂の表面をエッチングまたは化学処理し、前記フッ素樹脂の表面に導電体からなる発熱層を形成したものとする。
【０００９】
この構成によれば、フッ素樹脂で絶縁層を形成したので絶縁耐力が大きく、熱に対しても安定である。また、フッ素樹脂の表面をエッチングまたは化学処理により改質するので、発熱層を容易に固着させることができ、発熱層の剥離がない。
【００１０】
また、本発明の発熱体において、前記フッ素樹脂は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはＥＴＦＥであるとよい。
【００１１】
この構成によれば、安定で適切な絶縁が可能になる。
【００１２】
また、本発明の発熱体において、前記フッ素樹脂は、添加剤または充填剤が添加されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、フッ素樹脂にピンホールや気泡がないようにして、ムラなく絶縁を確保できる。
【００１４】
また、本発明の発熱体において、前記発熱層は、金属系の導電性ペーストを塗布して焼成することで形成しても、金属メッキによって形成してもよい。
【００１５】
この構成によれば、公知の技術で、適切な発熱層を形成できる。
【００１６】
また、本発明の発熱体において、前記金属基材は、アルミニウムからなり、前記金属基材の表面をアルマイト処理してから、前記フッ素樹脂を塗布して焼成してもよい。
【００１７】
この構成によれば、アルマイト処理によって金属基材自身に絶縁性を持たせることで、絶縁耐力をより大きくできる。
【００１８】
また、本発明による第２の態様の発熱体は、アルミニウム基材の表面をアルマイト処理し、前記アルミニウム基材の表面に樹脂を塗布して焼成し、前記樹脂の表面に導電体からなる発熱層を形成したものとする。
【００１９】
この構成によれば、アルミニウム基材の表面をアルマイト処理することで、アルミニウム基材自身に絶縁性を待たせ、表面に形成した絶縁層の絶縁耐力を補うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、フッ素樹脂の表面をエッチングまたは化学処理して、フッ素樹脂の剥離性を改善するので、発熱層を安定して固着させられる。これにより、大きな絶縁耐力と、剥離のない安定した発熱体が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明第１実施形態の発熱体の発熱体１を示す。発熱体１は、基材であるアルミニウム円筒管２の内面にフッ素樹脂の絶縁層３が設けられ、絶縁層３の表面４がエチレン化されており、表面４の上に抵抗発熱体の電気回路である発熱層５が形成されている。
【００２２】
続いて、図２に本発明の第１実施形態の発熱体１の製造工程を示す。本実施形態では、先ず、ステップＳ０１で基材となる所定形状のアルミニウム円筒管２を形成する。続いて、ステップＳ０２で、アルミニウム円筒管２の円筒内表面にフッ素樹脂をコーティングし、ステップＳ０３で、円筒管を焼成して、フッ素樹脂を固着させて絶縁層３を形成する。さらに、ステップＳ０４で、絶縁層３の表面４をプラズマエッチングする。最後に、ステップＳ０５で、絶縁層３の表面４の上に導電ペーストを塗布し、ステップＳ０６で、導電ペーストを焼成して発熱層５を形成する。
【００２３】
本実施形態において、フッ素樹脂は、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（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＰＡ（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）およびＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）などが適用できる。また、フッ素樹脂に、エポキシ樹脂などの添加剤または充填剤を添加することで、ピンホールのない均一な被膜を形成することができる。
【００２４】
また、ステップＳ０４のプラズマエッチングは、減圧ガス雰囲気中でプラズマ放電を起こさせ、フッ素樹脂の表面をエチレン化することで、フッ素樹脂の剥離性を改善し、表面４に金属が固着しやすくするものである。
【００２５】
ステップＳ０５で塗布する導電ペーストは、銀や銅などの金属系の導電ペーストを使用できる。
【００２６】
以上の工程によって製造される円筒形の発熱体１は、フッ素樹脂の絶縁層３により、発熱層５とアルミニウム基材２とがしっかりと絶縁される。
【００２７】
フッ素樹脂は、吸水性が低いので、水分が爆発膨張して絶縁層３を破壊したり、発熱層５を変形破損させることがない。
【００２８】
また、フッ素樹脂の表面４をエッチングして改質したことで、導電ペーストが固着し易く、発熱層５を容易に形成でき、形成した発熱層５が剥がれにくい。なお、エチレン化したフッ素樹脂の表面４は、金属系材料に対して、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂と同等の固着力を発揮する。
【００２９】
次に、図３に、本発明の第２実施形態の発熱体の製造工程を示す。本実施形態では、先ず、ステップＳ１１で所定形状のアルミニウム円筒管を形成する。続いて、ステップＳ１２で、アルミニウム円筒管の表面をアルマイト処理してアルマイト層を形成する。そして、ステップＳ１３で、アルミニウム円筒管の円筒内表面にエポキシ樹脂をコーティングし、ステップＳ１４で、円筒管を焼成して、エポキシ樹脂を固着させる。最後に、ステップＳ１５で、円筒管に形成したエポキシ樹脂の上に導電ペーストを塗布し、ステップＳ１６で、導電ペーストを焼成して発熱層を形成する。
【００３０】
本実施形態では、剥離性がないエポキシ樹脂を使用しているので、表面を改質する必要がない。しかしながら、エポキシ樹脂だけで絶縁層を形成すると、熱によって変形、変質するおそれがある。そこで、ステップＳ１２で円筒管の表面をアルマイト処理して、円筒管の表面に絶縁物であるアルマイトの層を形成し、エポキシ樹脂の絶縁層の負担を軽減した。これによって、万一、エポキシ層が炭化しても、アルミニウム基材と発熱層とが導通することがなく、安全性が確保された。
【００３１】
さらに、図４に、本発明の第３実施形態の発熱体の製造工程を示す。本実施形態では、ステップＳ２１で所定形状のアルミニウム円筒管を形成し、ステップＳ２２で、アルミニウム円筒管の表面をアルマイト処理してアルマイト層を形成する。そして、ステップＳ２３で、アルミニウム円筒管の円筒内表面にフッ素樹脂をコーティングし、ステップＳ２４で、焼成することでフッ素樹脂を円筒管の表面に固着させる。さらに、ステップＳ２５で、円筒管に形成したフッ素樹脂をアルカリ処理液に浸漬し、表面をエチレン化する。最後に、ステップＳ２６で、金属をメッキすることで発熱層を形成する。
【００３２】
本実施形態では、アルミニウム円筒管の表面をアルマイト処理して絶縁性を付与してから、安定な絶縁物であるフッ素樹脂をコーティングしており、絶縁性に特に優れる。
【００３３】
また、本実施形態では、フッ素樹脂の表面をアルカリ処理液によって化学処理して改質しているが、前記プラズマエッチングによって改質してもよい。この場合、プラズマエッチングは、フッ素樹脂の表面の数Åだけをエチレン化する程度に行えばよい。
【００３４】
ステップＳ２６のメッキは、サブトラクティブ法やフルアディティブ法を適用して、銀、銅、ニッケルなどの金属やそれらの合金で、所望のパターンの発熱層を形成するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態の発熱体の部分断面斜視図。
【図２】図１の発熱体の製造工程を示す流れ図。
【図３】本発明の第２実施形態の発熱体の製造工程を示す流れ図。
【図４】本発明の第３実施形態の発熱体の製造工程を示す流れ図。
【符号の説明】
【００３６】
１  発熱体
２  アルミニウム円筒（基材）
３  絶縁層
４  表面
５  発熱層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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