(57)【要約】【課題】発熱領域の記録材が通過しない領域の過昇温を低減できるとともに発熱基板の電極部周りの昇温を抑えることのできるようにする。【解決手段】記録材に担持されている画像を加熱する像加熱装置に用いられる加熱部材であって、通電により発熱する細長い発熱基板２２ａと、前記発熱基板の長手方向端部で前記発熱基板上に設けられ前記発熱基板に給電するための電極部２２ｄ，２２ｅと、を有する加熱部材２２において、前記電極部と電気的に接続され前記電極部から前記発熱基板の長手方向中心に向かうように延ばした導電部２２ｆ，２２ｇを前記発熱基板上に有し、前記導電部より前記発熱基板の長手方向中心側の領域に発熱領域Ｈ２を有することを特徴とする。【選択図】図５
2009139460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に担持されている画像を加熱する像加熱装置に用いられる加熱部材であって、通電により発熱する細長い発熱基板と、前記発熱基板の長手方向端部で前記発熱基板上に設けられ前記発熱基板に給電するための電極部と、を有する加熱部材において、
前記電極部と電気的に接続され前記電極部から前記発熱基板の長手方向中心に向かうように延ばした導電部を前記発熱基板上に有し、前記導電部より前記発熱基板の長手方向中心側の領域に発熱領域を有することを特徴とする加熱部材。
【請求項２】
前記発熱基板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。
【請求項３】
前記発熱基板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。
【請求項４】
前記発熱基板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。
【請求項５】
前記発熱基板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。
【請求項６】
通電により発熱する細長い発熱基板と前記発熱基板の長手方向端部で前記発熱基板上に設けられ前記発熱基板に給電するための電極部とを有する加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、を有し、前記発熱基板の発熱により前記可撓性部材を介して記録材に担持されている画像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱部材は、前記電極部と電気的に接続され前記電極部から前記発熱基板の長手方向中心に向かうように延ばした導電部を前記発熱基板上に有し、前記導電部より前記発熱基板の長手方向中心側の領域に発熱領域を有することを特徴とする像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、及びその加熱部材を用いた像加熱装置に関する。
【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。
【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。
【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。
【０００７】
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。
【０００８】
特許文献３には、窒化アルミ基板に通電発熱体として炭素系発熱体を埋め込み、その炭素系発熱体の両端部に給電用の電極を設けるという方法が開示されている。これも同様に炭素系発熱体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。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平０６−０１９３４７号公報
【特許文献３】特開２００６−１３４７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、発熱領域の記録材が通過しない領域の過昇温を低減できるとともに発熱基板の電極部周り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用いた像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための構成は、記録材に担持されている画像を加熱する像加熱装置に用いられる加熱部材であって、通電により発熱する細長い発熱基板と、前記発熱基板の長手方向端部で前記発熱基板上に設けられ前記発熱基板に給電するための電極部と、を有する加熱部材において、前記電極部と電気的に接続され前記電極部から前記発熱基板の長手方向中心に向かうように延ばした導電部を前記発熱基板上に有し、前記導電部より前記発熱基板の長手方向中心側の領域に発熱領域を有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための構成は、通電により発熱する細長い発熱基板と前記発熱基板の長手方向端部で前記発熱基板上に設けられ前記発熱基板に給電するための電極部とを有する加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ移動する可撓性部材と、を有し、前記発熱基板の発熱により前記可撓性部材を介して記録材に担持されている画像を加熱する像加熱装置において、前記加熱部材は、前記電極部と電気的に接続され前記電極部から前記発熱基板の長手方向中心に向かうように延ばした導電部を前記発熱基板上に有し、前記導電部より前記発熱基板の長手方向中心側の領域に発熱領域を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発熱領域の記録材が通過しない領域の過昇温を低減できるとともに発熱基板の電極部周り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用いた像加熱装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を図面に基づいて説明する。
【００１４】
[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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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ＴＮ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
給送カセット９は給送カセット９の内部にサイズの異なる各種記録材Ｐを積載収容するための移動可能な規制ガイド（不図示）を有し、その規制ガイドを記録材Ｐのサイズに応じて変位させその記録材Ｐを給送カセット５内に積載収容する。これにより、サイズの異なる各種記録材Ｐを給送カセット９から中央搬送基準で送り出すことができる。ここで、中央搬送基準とは記録材Ｐの面において記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向の端面間の略中心を基準として記録材Ｐを搬送する搬送形態をいう。
【００２４】
本実施例のプリンタは、Ａ４縦及びＬＴＲ縦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。
【００２５】
（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関し、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。また、記録材に関し、幅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。また幅方向とは定着装置及び定着装置を構成する部材の長手方向でもある。長手幅とは記録材の幅方向の寸法である。
【００２６】
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。
【００２７】
２１は長手方向に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の下面の短手方向中央部に長手方向に沿って設けられている溝２１ａ内に収容保持させた横長の加熱部材（以下、加熱体と記す）である。２３は長手方向に延びる横長の可撓性部材（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（以下、フィルムと記す）である。
【００２８】
２４は長手方向に沿って延びる加圧部材としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラと記す）である。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ている駆動ギア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。
【００２９】
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。
【００３０】
加熱体２２は、基板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。この加熱体２２は、図５の（ａ）、（ｂ）に示されるように、通電により発熱する細長い発熱基板２２を有する。そしてこの発熱基板２２ａの表面（加圧ローラ２４側の面（フィルム摺動面））に表面保護層（絶縁層）２２ｈを有している。表面保護層２２ｈは発熱基板２２ａ表面においてフィルム２３の内周面（内面）と接触する領域を覆うように設けられている。
【００３１】
発熱基板２２ａの裏面（加圧ローラ２４と反対側の面（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基板２２ａが迅速に昇温する。そしてその発熱基板２２ａの温度を検温素子２２ｉが検出する。その検温素子２２ｉの出力信号（温度検知信号）を制御手段としてのＭＰＵ３１（図５（ａ）参照）が取り込む。ＭＰＵ３１はその出力信号に基づいて所定の給電回路（不図示）を制御し加熱体２２の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（３）加熱体２２
次に、加熱体２２の構成、材料及び製造方法等を説明する。
【００４０】
図５において、（ａ）は加熱体２２の一例の説明図であって、加熱体２２の裏面側の構成模型図である。（ｂ）は（ａ）の加熱体２２の表面側の構成模型図である。（ｃ）は（ｂ）の加熱体２２の長手方向中央のＡ−Ａ面の断面図である。（ｄ）は（ｂ）の加熱体２２の給電用電極部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。
【００４１】
加熱体２２は、通電により発熱する細長い発熱基板２２ａを有する。この発熱基板２２ａは、耐熱性と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っている。発熱基板２２ａの長手方向端部の裏面上（発熱基板上）には、発熱基板２２ａに給電するための給電用電極部２２ｄ，２２ｅと、その給電用電極部２２ｄ，２２ｅとそれぞれ電気的に接続されている導電部としての導電パターン２２ｆ，２２ｇと、が設けられている。２２ｈは絶縁層としての表面保護層である。表面保護層２２ｈは発熱基板２２ａの表面において少なくとも一部、即ち発熱基板２２ａの表面においてフィルム２３内面と接触する領域を覆うように設けてある。つまり、発熱基板２２ａは発熱基板２２ａ表面が表面保護層２２ｈによって少なくとも一部が覆われている。表面保護層２２ｈは、発熱基板２２ａ表面においてフィルム２３内面と接触する領域だけでなく、発熱基板２２ａ表面の全領域に設けてもよい。
【００４２】
発熱基板２２ａの長手方向の一端部に設けられている給電用電極部２２ｄには、発熱基板２２ａの裏面上で導電パターン２２ｆが電気的に接続されその給電用電極部２２ｄから発熱基板２２ａの長手方向中心Ｃに向かうように延びている。また、発熱基板２２ａの長手方向の他端部に設けられている給電用電極部２２ｅには、発熱基板２２ａの裏面上で導電パターン２２ｇが電気的に接続されその給電用電極部２２ｅから発熱基板２２ａの長手方向中心Ｃに向かうように延びている。この導電パターン２２ｆ，２２ｇは発熱基板２２ａの長手方向中心Ｃに対して対称となる形状に形成してある。導電パターン２２ｆ，２２ｇは、それぞれ、発熱基板２２ａの短手方向において給電用電極部２２ｄ，２２ｅの略中央から発熱基板２２ａの長手方向中心Ｃに向けて延びる部分２２ｆ１，２２ｅ１を有する。そしてその部分２２ｆ１，２２ｅ１の先端に、発熱基板２２ａの短手方向において部分２２ｆ１，２２ｅ１から給電用電極部２２ｄ，２２ｅの幅を超えて発熱基板２２ａの短手方向端部の内側近傍まで延びる部分２２ｆ２，２２ｅ２を有する。これらの部分２２ｆ１，２２ｅ１，２２ｆ２，２２ｅ２は何れも給電用電極部２２ｄ，２２ｅの幅よりも幅の狭い線状に形成してある。
【００４３】
ここで、給電用電極部２２ｄ，２２ｅ、導電パターン２２ｆ，２２ｇ及び通電により発熱する発熱基板２２ａの発熱領域について更に詳しく説明する。
【００４４】
図６の（ａ）は従来の加熱体（加熱部材）の裏面側を表わす構成模型図である。（ｂ）は本実施例の加熱体２２の裏面側を表わす構成模型図である。従来の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。
【００４５】
図６（ａ）に示す従来例の加熱体２２のように、通電により発熱する発熱基板２２ａと給電用電極部２２ｄ，２２ｅのみの構成の場合、発熱基板２２ａの通電による発熱領域は電極部２２ｄ，２２ｅ間のＨ１の領域となる。この従来例の加熱体２２は、本実施例の加熱体２２のような導電パターン２２ｆ，２２ｇを有していない点を除いて、本実施例の加熱体２２と同じ構成としてある。
【００４６】
一方、図６の（ｂ）に示す本実施例の加熱体２２のように、発熱基板２２ａと給電用電極部２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇとを有する構成の場合、発熱基板２２ａの通電による発熱領域は導電パターン２２ｆ，２２ｇ間のＨ２の領域となる。つまり、導電パターン２２ｆ，２２ｇより発熱基板２２ａの長手方向中心側の領域Ｈ２が発熱領域となる。以後、発熱領域を発熱部と称す。
【００４７】
これは導電パターン２２ｆ，２２ｇの体積抵抗率（比抵抗）と、発熱基板２２ａの体積抵抗率（比抵抗）の関係により発熱基板２２ａの発熱部がＨ２の領域となるかそれよりも長くなるかが決まってくる。導電パターン２２ｆ，２２ｇの体積抵抗率が十分に低い場合は図６（ｂ）に示すように発熱部を導電パターン２２ｆ，２２ｇ間（Ｈ２領域）とすることができる。この発熱部Ｈ２を形成できることが本実施例の加熱体２３の特徴的な点である。
【００４８】
図６（ｂ）にて示される加熱体２２は、給電回路から給電用コネクタ２５を通じて通電電極部２２ｄ，２２ｅに電力が供給され、導電パターン２２ｆ，２２ｇを介して発熱部Ｈ２に電流が流れることによって発熱部Ｈ２が迅速に昇温する。そしてその発熱部Ｈ２の温度が発熱基板２２ａ裏面の発熱部Ｈ２の長手方向中央に設けられている検温素子２２ｉ（図５（ａ）参照）により検知される。その検温素子２２ｉの出力信号をＭＰＵ３１（図５（ａ）参照）が取り込みその出力信号に基づいて所定の給電回路（不図示）を制御することによって加熱体２２は所定の定着温度（目標温度）を維持する。
【００４９】
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）参照）。発熱部Ｈ２の非通紙部（発熱部Ｈ２の記録材Ｐが通過しない領域（非通紙領域））は画像定着に本来必要ない部分であることから温度を下げておくほうが良い。また、定着装置６の信頼性の面からモールド部２５ｂの温度を下げておくことが非常に重要である。これは、発熱部Ｈ２の非通紙部の温度が過昇温すること（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。
【００５０】
発熱基板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（ＬａＣｒＯ３）、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。本実施例の発熱基板２２ａは炭化ケイ素発熱体である。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
図７は加熱体２２（図６（ｂ））の発熱部Ｈ２における通紙部（記録材Ｐが通過する領域（通紙領域））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、発熱部Ｈ２を長さａ（＝５５ｍｍ）に４分割して考え、発熱部Ｈ２において長手方向中央部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。発熱部Ｈ２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ｉ２×ｒ１であり、長手方向端部の１ブロック発熱量ｑ２はｉ２×ｒ２である。
【００５４】
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の部分は通紙部に、長手方向端部の抵抗がｒ２の部分は非通紙部になる。加熱体２２の温度制御は通紙部に設けられている検温素子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。本実施例の発熱基板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通紙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。
【００５５】
次に加熱体２２の製造法について説明する。
【００５６】
発熱基板２２ａの材料である炭化ケイ素（ＳｉＣ）発熱体（以下、炭化ケイ素質（ＳｉＣ）発熱体と称す）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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、Ｂ４Ｃ、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、Ａｌ４Ｃ３、Ａｌ２Ｏ３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。
【００５９】
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。
【００６０】
炭化ケイ素質（ＳｉＣ）発熱体を成形して発熱基板２２ａが形成される。そして、給電用電極部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発熱基板２２ａの長手方向両端部に形成される。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約５μｍから１００μｍの厚みで発熱基板２２ａへと形成している。給電用電極部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。給電用電極部２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは発熱基板２２ａの発熱部Ｈ２に給電する目的で設けられているので、抵抗は発熱基板２２ａに対して十分低い。この給電用電極部２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇは発熱基板２２ａ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。また、所望の厚みを得るために重ね塗りをすることも何ら問題無い。
【００６１】
表面保護層２２ｈは、発熱基板２２ａのオーバーコート層であり、発熱基板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は定着装置６の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で発熱基板２２ａを全て覆う構成、発熱基板２２ａの一面(表面、或いは両面)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。
【００６２】
オーバーコート層２２ｈは、ガラスペーストを発熱基板２２ａ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（ＳｉＯ２）を主成分とした酸化ケイ素（ＳｉＯ２）−酸化亜鉛（ＺｎＯ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）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。
【００６３】
発熱基板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)、ハ）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ても良い。
【００６４】
イ)：（株）ブリヂストン社製、商品名：ピュアベータ−Ｒ
体積抵抗率：四探針法で約１×１０-1Ω・ｃｍ（２５℃環境）
抵抗温度係数：室温（２５℃）付近〜２２５℃の範囲で約−３０００ｐｐｍ／℃
ロ)：（株）ブリヂストン社製、商品名：ピュアベータ−Ｒ改良品
体積抵抗率：四探針法で約1×１０-２Ω・ｃｍ（２５℃環境）
抵抗温度係数：室温（２５℃）付近〜２２５℃の範囲で約−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。
【００６５】
（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１／（２２５℃−２５℃）×１０６  ［ｐｐｍ／℃］
ハ）：東海高熱工業（株）社製、商品名：エレマ
体積抵抗率：約１×１０-1Ω・ｃｍ
抵抗温度係数：室温（２５℃）付近〜２２５℃の範囲で約−１５００ｐｐｍ／℃
ここで、定着装置（定着器）に用いる加熱体２２として利用できる炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体の体積抵抗率は３×１０-1Ω・ｃｍ以下に抑えることが好ましい。それ以上の体積抵抗率であると発熱基板２２ａの短手方向長さを非常に長く、或いは発熱基板２２ａの厚みを厚いものにする必要がある。または、発熱基板２２ａの寸法を標準的なものにするならば発熱基板２２ａが発熱しないといった不具合が生じる。
【００６６】
一方、体積抵抗率の下限側としては、発熱基板２２ａのサイズによるが、体積抵抗率が低すぎて発熱しないといったことに留意する必要がある。上述したブリヂストン社製ピュアベータ−Ｒ改良品の体積抵抗率1×１０-２Ω・ｃｍ品では後述する基板サイズにおいて発熱することを確認しており何ら問題無い。
【００６７】
上記体積抵抗率の範囲において、導電パターン２２ｆ，２２ｇの体積抵抗率を好ましくは1×１０-4Ω・ｃｍ以下にすることで発熱基板２２ａの発熱領域を導電パターン２２ｆ，２２ｇ間（発熱部Ｈ２）にすることが可能となる。更に好ましくは導電パターン２２ｆ，２２ｇの体積抵抗率は1×１０-5Ω・ｃｍ以下である。
【００６８】
（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。
【００６９】
下記の実施例１、実施例２及び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、実施例２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。
【００７０】
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）は発熱基板２２ａの構成と発熱基板２２ａ裏面に設けた給電用電極部２２ｄ，２２ｅ及び導電パターン２２ｆ，２２ｇを表わす図、（ｂ）は発熱基板２２ａ表面に設けたオーバーコート層２２ｈを表わす図である。
【００７１】
実施例１に示す加熱体２２では、発熱基板２２ａとして、上述したブリヂストン社製ピュアベータ−Ｒ改良品を用い、幅５ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ０.５ｍｍに成形したものを用いた。
【００７２】
発熱基板２２ａの裏面（非フィルム摺動面）には、銀（Ａｇ）を用いて給電用電極部２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇを１０μｍの厚みで成形した。このとき導電パターン２２ｆ，２２ｇ間に形成される発熱部Ｈ２の長さは２２０ｍｍとした。そして、発熱基板２２ａの表面（フィルム摺動面）にはオーバーコート層２２ｈを５０μｍの厚みで成形した。なお、以下に説明する実施例２の加熱体及び比較例の加熱体においても通電用電極部、導電パターン、オーバーコート層の厚みは本実施例の加熱体と同じとする。
【００７３】
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）は発熱基板２２ａの構成と発熱基板２２ａ裏面に設けた給電用電極部２２ｄ，２２ｅ及び導電パターン２２ｊ，２２ｋを表わす図、（ｂ）は発熱基板２２ａ表面に設けたオーバーコート層２２ｈを表わす図である。
【００７４】
実施例２に示す加熱体２２では、導電パターン２２ｊ，２２ｋの形状を変更した以外は実施例１の加熱体２２と同じ構成としている。導電パターン２２ｊは、給電用電極部２２ｄの略中央から発熱基板２２ａの長手方向中心に向けて延びる部分２２ｊ１を有する。そしてその部分２２ｊ１の先端にこの部分２２ｊ１よりも幅の広いα１部分とα２部分とを有する部分２２ｊ２を形成したものである。導電パターン２２ｋは、給電用電極部２２ｅの略中央から発熱基板２２ａの長手方向中心に向けて延びる部分２２ｋ１を有する。そしてその部分２２ｋ１の先端にこの部分２２ｋ１よりも幅の広いβ１部分とβ２部分とを有する部分２２ｋ２を形成したものである。導電パターン２２ｊ，２２ｋ間に形成される発熱部Ｈ２の長さは２２０ｍｍである。ここで導電パターン２２ｊのα1部分からは導電パターン２２ｋのβ１へと電流が流れ、導電パターン２２ｊのα２部分からは導電パターン２２ｋのβ２へと電流が流れる。この場合、発熱基板２２ａの短手方向においては発熱基板端部（基板の短手方向端部）での発熱量が高い。一般的に発熱基板端部は放熱現象により温度ダレが生じるが、本実施例２の加熱体２２の構成は発熱基板２２ａの短手方向での温度勾配が少なく、発熱基板２２ａの短手方向において熱的ストレスが少ないといった利点がある。
【００７５】
比較例
図１０は比較例に係る加熱体２２の説明図である。図１０の（ａ）は発熱基板２２ａの構成と発熱基板２２ａ裏面に設けた給電用電極部２２ｄ，２２ｅを表わす図、（ｂ）は発熱基板２２ａ表面に設けたオーバーコート層２２ｈを表わす図である。
【００７６】
比較例に示す加熱体２２では、導電パターンが無い以外は実施例１の加熱体２２と同じ構成とした。給電用電極部２２ｄ，２２ｅ間に形成される発熱部Ｈ２の長さは２４８ｍｍである。
【００７７】
実施例１、実施例２、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Ａ４サイズの記録材（坪量１２８ｇ／ｍｍ２）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１２０Ｖとし、定着温度は２００℃とした。結果を表１に示す。
【００７８】
図１１は実施例１の加熱体２２の発熱部Ｈ２とＡ４サイズの記録材の非通紙部の説明図である。図１２は実施例２の加熱体２２の発熱部Ｈ２とＡ４サイズの記録材の非通紙部の説明図である。図１３は比較例の加熱体２２の発熱部Ｈ２とＡ４サイズの記録材の非通紙部の説明図である。
【００７９】
【表１】
2009139460.tif 000003
【００８０】
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１７５℃という温度に抑えることができた。これは次の理由に因るものと考えられる。発熱基板２２ａの長手方向においてＡ４サイズの記録材の長手幅２１０ｍｍに対して炭化ケイ素（ＳｉＣ）質発熱体２２ａの発熱部Ｈ２のはみ出し量（非通紙部）Ｌ１が片側５ｍｍであることである（図１１参照）。
【００８１】
実施例２の加熱体２２は、炭化ケイ素質発熱体２２ａの発熱部Ｈ２のはみ出し量が片側５ｍｍであることは実施例１の加熱体２２と同じである（図１２参照）。
【００８２】
この実施例２の加熱体２２は、給電用電極部２２ｄ，２２ｅとこの給電用電極部２２ｄ，２２ｅに接続されている導電パターン２２ｊ，２２ｋとの間において発熱基板２２ａの短手方向の発熱エリアが実施例１の加熱体２２に比べて少なくなっている。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のそれよりも低くなったと考えられる。
【００８３】
比較例の加熱体２２は、図１３に示すように、発熱基板２２ａの発熱部Ｈ２のはみ出し量Ｌ２が片側１９ｍｍである。つまり、発熱基板２２ａの長手方向端部の縁から１ｍｍ内側の位置に給電用電極部２２ｄ，２２ｅを長さ５ｍｍ・幅５ｍｍで形成することによって、発熱部Ｈ２のはみ出し量（非通紙部）Ｌ２を片側１９ｍｍとしている。従って、給電用電極部２２ｄ，２２ｅ間に形成される発熱部Ｈ２の長さは２４８ｍｍである。
【００８４】
また、コネクタ部２５と発熱基板２２ａの発熱部Ｈ２が接している。
【００８５】
上記の発熱部Ｈ２のはみ出し量Ｌ２が片側１９ｍｍであること、コネクタ部２５と発熱基板２２ａの発熱部Ｈ２が接していること、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２６２℃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。
【００８６】
以上のように、本実施例の加熱体２２は、ＮＴＣ特性を示す細長い発熱基板２２ａ上に給電用電極部２２ｄ，２２ｅと導電パターン２２ｆ，２２ｇとを設けて発熱部Ｈ２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Ｈ２の記録材が通過しない領域の過昇温（非通紙部昇温）を抑えることができる。また、発熱基板２２ａ上に給電用電極部２２ｄ，２２ｅ、導電パターン２２ｆ，２２ｇを設けたため、給電用電極部２２ｄ，２２ｅを発熱部Ｈ２から離間させることが可能となり、発熱基板２２ａの給電用電極部２２ｄ，２２ｅ周りの昇温を抑えることができる。
【００８７】
[その他]
１）実施例の定着装置は記録材の搬送を中央搬送基準で行なうプリンタに限られず記録材の搬送を片側搬送基準で行なうプリンタに搭載してもよい。ここで、片側搬送基準とは記録材Ｐの幅方向の一方の端面を基準として記録材Ｐを搬送する搬送形態をいう。
【００８８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】画像形成装置の一例の概略構成模型図
【図２】定着装置の一例の横断面構成模型図
【図３】定着装置の縦断面構成模型図
【図４】定着装置を記録材導入側から見た図
【図５】加熱体の一例の説明図
【図６】従来の加熱体の発熱領域（発熱部）と本実施例の加熱体の発熱領域（発熱部）の説明図
【図７】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
【図８】実施例１に係る加熱体の説明図
【図９】実施例２に係る加熱体の説明図
【図１０】比較例に係る加熱体の説明図
【図１１】実施例１に係る加熱体の発熱部と非通紙部の説明図
【図１２】実施例２に係る加熱体の発熱部と非通紙部の説明図
【図１３】比較例に係る加熱体の発熱部と非通紙部の説明図
【符号の説明】
【００９０】
２２‥加熱体、２２ａ‥発熱基板、２２ｄ，２２ｅ‥給電用電極部、２２ｆ，２２ｇ‥導電パターン、２３‥耐熱性フィルム、Ｈ２‥発熱領域、Ｐ‥記録材、Ｎ‥ニップ、ｔ‥未定着トナー画像
【図１】
2009139460.tif 000004
【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】
2009139460.tif 000010
【図８】
2009139460.tif 000011
【図９】
2009139460.tif 000012
【図１０】
2009139460.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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