JP2017142471A - 加熱体、その加熱体の製造方法、及びその加熱体を有する像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クイックスタート性に優れる加熱体、その加熱体の製造方法、及びその加熱体を有する像加熱装置を提供する。【解決手段】外周面に絶縁層１８ｃを有するアルミニウム製の基板１８ａの前記絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体１８ｂと、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有する。【選択図】図４

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定着装置（定着器）に用いれば好適な加熱体、その加熱体の製造方法、及びその加熱体を有する像加熱装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着装置として、フィルム加熱方式のものが知られている。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。この定着装置は、筒状のフィルムと、基板に発熱抵抗体が設けられフィルム内面に摺擦してフィルムを加熱するヒータと、ヒータとフィルムを介してニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。未定着トナー画像を担持する記録材はニップ部で搬送されつつ加熱され、これによって記録材上のトナー画像は記録材に定着される。

このタイプの定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温する時間が短いというメリットを有する。従って、この定着装置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装置は、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。

特開平４−４４０７５号公報

ところで、フィルムを用いた定着装置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（非通紙部）が過度に昇温（非通紙部昇温）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、フィルムを用いた定着装置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、小サイズの記録材の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以上に抑えることが望まれる。

本発明の目的は、クイックスタート性に優れる加熱体、その加熱体の製造方法、及びその加熱体を有する像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る加熱体は、
外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板の前記絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る加熱体は、
外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板の前記絶縁層の上に、前記絶縁層とは異なる第２の絶縁層を有し、前記第２の絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体）と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る加熱体の製造方法は、
アルミニウム製の基板の外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層を設ける工程と、
前記酸化被膜絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体を設ける工程と、
前記酸化被膜絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部を設ける工程と、
を有することを特徴とする。

また、本発明に係る加熱体の製造方法は、
アルミニウム製の基板の外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層を設ける工程と、
前記酸化被膜絶縁層の上に前記酸化被膜絶縁層とは異なる第２の絶縁層を設ける工程と、
前記第２の絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体を設ける工程と、
前記第２の絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部を設ける工程と、
を有することを特徴とする。

本発明に係る像加熱装置は、
筒状の回転体と、前記回転体の内面に接触する加熱体と、前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板を有し、前記絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る像加熱装置は、
筒状の回転体と、前記回転体の内面に接触する加熱体と、前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱体は、外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板を有し、前記絶縁層の上に前記絶縁層とは異なる第２の第２の絶縁層を有し、前記第２の絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、クイックスタート性に優れる加熱体、その加熱体の製造方法、及びその加熱体を有する像加熱装置の提供を実現できる。

定着装置の断面図 定着装置を記録材の搬送方向から見たときの図 図１に示すヒータをホルダ側から見たときの平面図 ヒータの基板に設けられる酸化被膜絶縁層を説明するための図 実施形態に係るヒータの断面図 第２の絶縁層のガラス膜厚及び絶縁層の膜厚と絶縁耐圧の関係を記したグラフ ヒータのフィルムに対する配置態様を説明するための図 ヒータのフィルムに対する配置態様を示す図 ヒータのフィルムに対する配置態様を示す図 ヒータのフィルムに対する配置態様を示す図 比較例のヒータの断面図 画像形成装置の断面図

以下、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。本発明の好適な実施形態は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施形態により限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において他の構成に置き換えることは可能である。

（１）画像形成装置
図１０を参照して、本発明に係る像加熱装置を定着装置として搭載する画像形成装置を説明する。図１０は電子写真記録技術を用いた画像形成装置（本実施例ではモノクロプリンタ）１００の一例の概略構成を表わす断面図である。

画像形成装置１００において、記録材Ｐにトナー画像を形成する画像形成部１０１は、像担持体としての感光ドラム１と、帯電部材２と、レーザスキャナ３と、を有する。更に画像形成部１０１は、現像器４と、感光ドラム１の外周面（表面）をクリーニングするクリーナ６と、転写部材５と、を有する。感光ドラム１と、帯電部材２と、現像器４と、クリーナ６は、画像形成装置本体１０４に取り外し可能に装着されるカートリッジ１０３として一体的に構成されている。以上の画像形成部１０１の動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。

画像形成装置本体１０４内のカセット１０５に収納された記録材Ｐは、ローラ１０６の回転によって１枚ずつ繰り出される。そしてこの記録材Pはローラ１０７の回転によって感光ドラム１と転写部材５とで形成された転写部に搬送される。転写部でトナー画像が転写された記録材Ｐは像加熱装置としての定着装置（定着部）１０２に送られ、トナー画像は定着装置で記録材に加熱定着される。定着装置１０２を出た記録材Ｐはローラ１０８の回転によってトレイ１０９に排出される。

（２）定着装置（像加熱装置）１０２
定着装置１０２はフィルム加熱方式の装置である。図１は定着装置１０２の断面図である。図２は定着装置１０２を記録材Ｐの搬送方向（以下、Ｘ軸方向と称する）から見たときの図である。図３は図１に示すヒータ１８をホルダ１７側から見たときの平面図である。

定着装置１０２は、筒状のフィルム（筒状の回転体）１９と、フィルムの内周面（内面）に接触するヒータ（加熱体）１８と、を有する。更に定着装置１０２は、加圧ローラ（加圧部材）２０と、ホルダ（保持部材）１７と、フランジ（規制部材）１４と、を有する。

Ｘ軸方向に直交するフィルム１９の母線方向（以下、Ｙ軸方向と称する）について、ホルダ１７はフィルム１９の中空部に挿通されている。ホルダ１７のフィルム１９側の平坦面にはヒータ１８を保持させている。ここで、ホルダ１７に保持されたヒータ１８は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の双方に直交するＺ軸方向でフィルム１９を介して加圧ローラ２０と対向している。ホルダ１７は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品で出来ている。

ヒータ１８は、Ｙ軸方向に沿って配置されたアルミニウム製の細長い基板１８ａを有する。基板１８ａはフィルム１９の周方向における外周面に絶縁層１８ｃを有する。図１、図３に示すように、絶縁層１８ｃの上には、通電により発熱する発熱抵抗体１８ｂがＹ軸方向に沿って設けてある。更に絶縁層１８ｃの上には、発熱抵抗体１８ｂに給電するための導電部１８ｈがＹ軸方向に沿って設けてある。ここで、導電部１８ｈは、給電用電極１８ｅと、この給電用電極と発熱抵抗体１８ｂとを接続する導電パターン１８ｆと、を有する。ヒータ１８の構成については（３）項で詳しく説明する。

フィルム１９の厚みは、良好な熱伝導性を確保するため２０μｍ以上８０μｍ以下程度が好ましい。

フィルム１９は、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＰＰＳ等の材質の単層フィルム、あるいはＰＩ・ＰＡＩ・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ等の材質のベースフィルムの表面にＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等を離型層としてコーティングした複合層フィルムが好適である。ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレン、ＰＦＡは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である。ＰＩはポリイミド、ＰＡＩはポリアミドイミド、ＰＥＥＫはポリエーテルエーテルケトン、ＰＥＳはポリエーテルスルホンである。

また、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等をベースフィルム層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被覆を行ったものも好適である。

Ｙ軸方向について、フィルム１９の両端部に装着された耐熱樹脂製のフランジ１４は定着装置１０２の左右のフレーム（不図示）に保持されている。各フランジ１４は、フィルム１９の中空部に挿入された保持部（不図示）でフィルムの内面を保持している。また各フランジ１４は、フランジのフィルム１９側に設けられた規制面１４ａに回転運動時のフィルムの端部が当接することでフィルムのＹ軸方向への寄り移動を規制する。

Ｚ軸方向について、フィルム１９を介在させてヒータ１８と対向配置される加圧ローラ２０は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０ａを有する。更にその芯金２０ａの外周面上にシリコーンゴム等の材質の弾性層２０ｂを有し、その弾性層の外周面上にＰＦＡ等の材質の離型層２０ｃを有する。

図２に示すように、Ｙ軸方向について、加圧ローラ２０の芯金２０ａの両端部は上記の左右のフレームに軸受け１３を介して回転自在に保持されている。そして、各フランジ１４と左右のフレーム側のバネ受け部材（不図示）との間に、それぞれ、加圧バネ１５をＺ軸方向に縮設することで各フランジを介してホルダ１７に所定の押圧力を作用させている。

ホルダ１７に押圧力を与えると、ヒータ１８がフィルム１９の内周面を押圧してフィルムを加圧ローラ２０に圧接する。これにより加圧ローラ２０はフィルム１９を介してヒータ１８と共に所定幅のニップ部Ｎ（図１参照）を形成する。

定着装置１０２の加熱定着処理動作を図１乃至図３を参照しながら説明する。

加圧ローラ２０は駆動源であるモータＭの駆動により矢印ｂにて示す方向に回転駆動される。この加圧ローラ２０の回転に追従してフィルム１９はフィルムの内周面（内面）がヒータ１８及びホルダ１７に摺動しながら矢印ａにて示す方向へ回転する。

電源（不図示）からコネクタ１２ａ，１２ｂを通じてヒータ１８の給電用電極１８ｅに給電され、この給電用電極から導電パターン１８ｆを通じて発熱抵抗体１８ｂに通電される。これにより発熱抵抗体１８ｂが発熱してヒータ１８は急速に昇温する。

ヒータ１８の温度はヒータの発熱抵抗体１８ｂとは反対側で絶縁層１８ｃのＹ軸方向中央に設けられた温度検知素子（不図示）によって検出される。温度制御部（不図示）は温度検知素子によって検出された温度を基に、発熱抵抗体１８ｂに印加される電圧のデューティー比や波数等を制御することで、ニップ部Ｎ内での温調温度を略一定の定着温度（目標温度）に保つ。

未定着のトナー画像Ｔを担持した記録材Ｐはニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱され、これによってトナー画像は記録材Ｐに定着される。

（３）ヒータ（加熱体）１８
次に、ヒータ１８を構成する材料、製造方法等について図３乃至図８を用いて説明する。

ここで、図４はヒータ１８の基板１８ａに設けられる酸化被膜絶縁層１８ｃを説明するための図である。図４の（ａ）はフィルム１９の周方向におけるヒータ１８の基板１８ａの外周面全域に酸化被膜絶縁層１８ｃを設けた場合の図３に示すＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）はフィルム１９の周方向におけるヒータ１８の基板１８ａの発熱抵抗体１８ｂの配置面全域と発熱抵抗体１８ｂの配置面とは反対側の非配置面全域に酸化被膜絶縁層１８ｃを設けた場合の図３に示すＡ−Ａ線断面図である。

図５は本実施例形態に係るヒータ１８の図３に示すＡ−Ａ線断面図である。図５の（ａ）はヒータ１８の基板１８ａと、酸化被膜絶縁層１８ｃと、第２の絶縁層１８−ｄ１，１８−ｄ２と、保護層１８ｇを示す図３のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）はヒータ１８の基板１８ａと、酸化被膜絶縁層１８ｃと、保護層１８ｇを示す図３のＡ−Ａ線断面図である。

図６は第２の絶縁層１８−ｄ１，１８−ｄ２のガラス膜厚及び酸化被膜絶縁層１８ｃの膜厚と絶縁耐圧を説明するためのグラフである。図７、図８−１乃至図８−３はヒータ１８のフィルム１９に対する配置態様を示す図である。

（３−１）基板１８ａ
基板１８ａの材質はアルミニウム及びアルミニウム合金（以後アルミニウム及びアルミニウム合金をアルミニウム材と称する）からなる。アルミニウム材の種類としては特に限定されず、必要な熱伝導率、機械的強度、（３−２）項で述べる陽極酸化処理による酸化被膜絶縁層１８ｃの形成具合、市場における板材の入手のし易さ等を考慮して適宜選べば良い。しかしながら、アルミニウム材の熱伝導率は非通紙部昇温の抑制、つまり小サイズ生産性には重要な物性値であるため注意が必要である。

一例を挙げると、アルミニウム合金の１０００系（９９％以上がアルミニウムの純Ａｌ系）は熱伝導率（以後λと表記する）が２２０〜２３０ｗ／（ｍ・ｋ）、２０００系（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系）はλが１１０〜１９０ｗ／（ｍ・ｋ）というように異なる。また３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）はλが１５０〜１９０ｗ／（ｍ・ｋ）、４０００系（Ａｌ−Ｓｉ系）はλが１４０〜１６０ｗ／（ｍ・ｋ）というように異なる。また５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）はλが１１０〜２００ｗ／（ｍ・ｋ）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）はλが１５０〜２１０ｗ／（ｍ・ｋ）というように異なる。

上述したように、アルミニウム材はいずれも高い熱伝導率を有している。金属としては熱伝導率の低い鋼、ステンレス鋼、セラミックヒータの基板として広く用いられているアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に比べて放熱性に優れるため、従来の課題であった非通紙部昇温の抑制には適している。

基板１８ａの厚みは、強度や熱容量、放熱性能を考慮して決めれば良い。基板１８ａの厚みが薄い場合は、熱容量が小さいためクイックスタートには有利だが、薄すぎると（３−４）項で述べる発熱抵抗体１８ｂの加熱成型時の歪み等の問題が生じたり、図３に示すＹ軸方向の放熱性能が低くなる。逆に基板１８ａの厚みが厚い場合は、発熱抵抗体１８ｂの加熱成型時の歪み等の面では有利であり、図３に示すＹ軸方向の放熱性能も良くなるが、厚すぎると熱容量が大きいためクイックスタートには不利となる。

基板１８ａの好ましい厚みは量産性やコスト、性能のバランスを考慮した場合０．３ｍｍ〜２．０ｍｍである。

（３−２）酸化被膜絶縁層１８ｃ
図４に示すように、前記アルミニウム材の基板１８ａに陽極酸化処理を施すことによって基板１８ａ表面に酸化被膜絶縁層１８ｃが形成される。陽極酸化処理とは基板１８ａであるアルミニウム材を陽極（＋極）として電解処理し、人工的に酸化被膜（アルミニウムの酸化物）を生成させる表面処理のことである。硫酸をベースにした「硫酸浴」とシュウ酸をベースにした「シュウ酸浴」の２種類が主に使用される。形成される被膜は、どちらも酸化アルミニウムであるが、シュウ酸の方が一般的には硬度も高く、耐摩耗性に優れる傾向がある。

陽極酸化処理後の被膜は孔を無数に持つ多孔質被膜であり、その孔を塞ぐ処理（封孔処理）として、蒸気法、純水沸騰水法、酢酸ニッケル法、重クロム酸法、けい酸ナトリウム法などがあり、絶縁耐圧性能を向上させるために封孔処理をすることが好ましい。

形成される酸化被膜絶縁層１８ｃの厚みは１０μｍから６０μｍ程度にするのが絶縁性能と製造面で好ましい。酸化被膜絶縁層１８ｃの厚みが薄いと一般的に絶縁耐圧性能は低くなる傾向にあるが、酸化被膜絶縁層１８ｃが撓んだ際のクラックには強くなる。逆に厚いと絶縁耐圧性能は高くなる傾向があるが、酸化被膜絶縁層１８ｃが撓んだ際のクラックには弱くなる。ヒータ１８にかかる撓み等を加味し、クラックの発生有無と絶縁耐圧性能を考慮して、必要な酸化被膜絶縁層１８ｃの厚みを適宜決めれば良い。

酸化被膜絶縁層１８ｃは図４（ａ）に示すようにアルミニウム材基板１８ａの全周に渡り設けても良いし、図４（ｂ）に示すように発熱抵抗体１８ｂの配置面側、及び発熱抵抗体１８ｂの配置面とは反対側の面だけに設けても良い。図４（ａ）は絶縁耐圧性能には優れるが、アルミニウム材基板１８ａを予め所望のサイズにカットし、１本ずつ陽極酸化処理を行う必要がある。図４（ｂ）は大サイズのアルミニウム材基板１８ａを陽極酸化処理してから必要なサイズにカットするため、コスト面と絶縁耐圧性能面での両立が図れる。

また、アルミニウム材基板１８ａの上の酸化被膜絶縁層１８ｃの厚みの測定は、市販の渦電流式膜厚計で測定することが出来る。

（３−３）第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２
図５（ａ）に示すように、陽極酸化処理によってアルミニウム材基板１８ａ表層に酸化被膜絶縁層１８ｃを形成した上に、酸化被膜絶縁層とは異なる第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２を設けても良く、どちらか一方だけでも良いし、両側に設けても良い。以後、第２の絶縁層１８ｄ−１はその上に発熱抵抗体１８ｂが形成される側の絶縁層と定義する。

第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２の材質は特に限定はされないが、アルミニウム材基板１８ａの融点より低い温度で軟化溶融する材質を選択し、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。

第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２の材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、ガラスの場合の具体的粉末材料の選定は、本発明の特性を損なわない範囲で適宜選択されれば良い。必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合させても良い。

第２の絶縁層１８ｄ−１と１８ｄ−２は同じ材質を用いても、異なる材質を用いても何ら問題はない。厚みに関しても同様に第２の絶縁層１８ｄ−１と１８ｄ−２で同じにしても良いし、必要に応じて変更しても問題ない。上述の酸化被膜絶縁層１８ｃの厚みが薄くて絶縁耐圧性能が十分に取れない場合や、更に絶縁耐圧性能を高めたい場合等に第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２を設ければ良い。

ここで、絶縁層１８ｄ−１と１８ｄ−２がガラスのときの膜厚、酸化被膜絶縁層（封孔処理有り）の膜厚、及びこれらの各膜厚と絶縁耐圧の関係を記したグラフを図６に示す。

一般的に、画像形成装置に用いるヒータ１８としては絶縁耐圧を１．５ＫＶ有するのが好ましい。従って発熱抵抗体１８ｂと基板１８ａ間で絶縁耐圧性能１．５ＫＶを得るには、酸化被膜絶縁層１８ｃとガラスやＰＩ（ポリイミド）等の、酸化被膜絶縁層とは異なる第２の絶縁層１８ｄ−１の合計膜厚を３５μｍ以上確保すれば良い。

第２の絶縁層１８ｄ−１と１８ｄ−２の成型方法としては特に限定されないが、スクリーン印刷法等で平滑に成形することが出来る。

図５（ａ）のようにアルミニウム材基板１８ａ上に形成された陽極酸化処理による酸化被膜絶縁層１８ｃの上に絶縁層を形成するのではなく、アルミニウム材基板に直接、ガラスやＰＩ（ポリイミド）の絶縁層を形成する場合は次のような問題が生ずる。材料間の熱膨張係数差により絶縁層にクラックが入ったり、剥がれてしまうことがある。

そこで、前述した陽極酸化処理による酸化被膜絶縁層１８ｃが介在することで、第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２のクラックやアルミニウム基板１８ａとの剥離を抑制することが出来る。これはアルミニウム材基板１８ａ上に形成された酸化被膜絶縁層１８ｃが基板１８ａの熱膨張係数を下げる効果が働いたと推測できる。

（３−４）発熱抵抗体１８ｂ
発熱抵抗体１８ｂは、（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合した発熱抵抗ペーストを陽極酸化処理による酸化被膜絶縁層１８ｃ上、或いは第２の絶縁層１８ｄ−１上に印刷した後、焼成したものである。発熱抵抗ペーストを焼成すると（Ｃ）の有機結着成分が焼失し（Ａ）、（Ｂ）成分が残るため、導電成分とガラス成分とを含有する発熱抵抗体１８ｂが形成される。ここで、（Ａ）の導電成分としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）等の単独もしくは複合で用いられ、０．１Ω／□〜１００ＫΩ／□のシート抵抗値とするのが好適である。

また、上記（Ａ）〜（Ｃ）以外においても本発明に係る加熱体（ヒータ１８）の特性を損なわない程度の微量であれば他の材料が発熱抵抗体１８ｂに含まれる事は問題無い。

（３−５）給電用電極１８ｅ、及び導電パターン１８ｆ
図３に示す給電用電極１８ｅと導電パターン１８ｆは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金などを主体としたものである。発熱抵抗ペーストと同様に（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合したペーストを陽極酸化処理による酸化被膜絶縁層１８ｃ上、或いは第２の絶縁層１８ｄ−１上に印刷した後、焼成したものである。

給電用電極１８ｅと導電パターン１８ｆは発熱抵抗体１８ｂに給電する目的で設けられており、抵抗は発熱抵抗体に対して十分低くしている。ここで、前述の発熱抵抗ペースト及び給電用電極及び導電パターンペーストは、共に、アルミニウム材基板１８ａの融点より低い温度で軟化溶融する材質を選択し、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。

また、図５（ａ）のように酸化被膜絶縁層１８ｃの上に第２の絶縁層１８ｄ−１を形成する場合は、アルミニウム材基板１８ａの融点と第２の絶縁層より低い温度で軟化溶融する材質を選択し、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。前述したペースト材は（Ａ）導電成分の粒径や（Ｂ）ガラス成分の調整によって低融点化が可能であり、溶融温度４００℃〜６００℃のものを市場で手に入れることができる。

（３−６）保護層１８ｇ
図５（ａ）、図５（ｂ）に示す保護層１８ｇは、発熱抵抗体１８ｂ、及び導電パターン１８ｆ（不図示）を保護するための保護層である。図７のように発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置した場合は、保護層１８ｇは発熱抵抗体１８ｂとフィルム１９との電気的な絶縁性を確保すること、及びヒータ１８とフィルム１９との摺動性を確保するための保護層として設ける。保護層１８ｇの材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合させても良い。

図７のように発熱抵抗体１８ｂを配置し、保護層１８ｇの材質としてガラスを用いて、発熱抵抗体１８ｂとフィルム１９間の絶縁耐圧性能１．５ＫＶを得るには、一例としてのガラスであれば３５μｍ以上の厚みを設ければ良い。

（３−７）ヒータ１８の製造方法
（３−７−１）酸化被膜絶縁層１８ｃを有するヒータ１８について
１）このヒータ１８の製造方法は、
・アルミニウム製の基板１８ａの外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層１８ｃを設ける工程と、
・前記酸化被膜絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体１８ｂを設ける工程と、
・前記酸化被膜絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部１８ｈを設ける工程と、
を有することを特徴とする。

２）上記１）のヒータ１８の製造方法において、
・前記酸化被膜絶縁層１８ｃを設ける工程と前記発熱抵抗体１８ｂを設ける工程との間に、前記酸化被膜絶縁層１８ｃを封孔処理する工程を有することを特徴とする。

３）上記１）又は２）のヒータ１８の製造方法において、
・前記導電部１８ｈを設ける工程の後に、前記発熱抵抗体の上に前記発熱抵抗体を保護するための保護層１８ｇを設ける工程を有することを特徴とする。

（３−７−２）酸化被膜絶縁層１８ｃ、及び第２の絶縁層１８ｄ−１，１８ｄ−２を有するヒータ１８について
１）このヒータ１８の製造方法は、
・アルミニウム製の基板１８ａの外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層１８ｃを設ける工程と、
・前記酸化被膜絶縁層１８ｃの上に前記酸化被膜絶縁層とは異なる第２の絶縁層１８ｄ−１，１８−２を設ける工程と、
・前記第２の絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体１８ｂを設ける工程と、
・前記第２の絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部１８ｈを設ける工程と、
を有することを特徴とする。

２）上記１）のヒータ１８の製造方法において、
・前記酸化被膜絶縁層１８ｃを設ける工程と前記第２の絶縁層１８ｄ−１，１８−２を設ける工程との間に、前記酸化被膜絶縁層１８ｃを封孔処理する工程を有することを特徴とする。

３）上記１）又は２）のヒータ１８の製造方法において、
・前記導電部１８ｈを設ける工程の後に、前記発熱抵抗体の上に前記発熱抵抗体を保護するための保護層を設ける工程を有することを特徴とする。

これまで述べてきたように、第２の絶縁層１８ｄ−１，１８ｄ−２と、保護層１８ｇは必要に応じて設ければ良い。発熱抵抗体１８ｂを設ける位置をヒータ１８のフィルム１９と摺動する側（フィルム側）とするかフィルムと摺動しない側（反フィルム側）とするかでヒータの種類は以下の表１及び図８−１、図８−２、図８−３（Ｎｏ１）〜（Ｎｏ１２）のように分けられる。なお、表１では発熱抵抗体１８ｂを発熱体１８ｂと表記している。

［実施例１］
まず本実施例１では基板１８ａとして幅１００ｍｍ・長さ３００ｍｍ・厚さ０．６ｍｍの純アルミニウム系基板（ＪＩＳアルミニウム合金番号Ａ１０５０：９９．５％以上がアルミニウム、熱伝導率２３０ｗ／（ｍ・ｋ））を準備した。

次に前述のアルミニウム材基板にシュウ酸をベースにした「シュウ酸浴」の陽極酸化処理を施し、４０μｍ厚みの酸化被膜絶縁層１８ｃを形成し、その後酢酸ニッケル法にて封孔処理を行った。その後幅１０ｍｍ・長さ２６０ｍｍ・厚さ０．６ｍｍのサイズにアルミニウム材基板をカットし、酸化被膜絶縁層形成済みアルミニウム材基板（以後アルミニウム材基板Ａと称す）を得た。

その後、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した４５０℃軟化溶融タイプ発熱抵抗体ペースト（以後発熱抵抗体ペーストＡと称す）を用意する。次に、銀を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した４５０℃軟化溶融タイプ給電用電極及び導電パターン用のペースト（以後給電用電極及び導電パターンペーストＡと称す）を用意する。そして、アルミニウム材基板Ａにスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び４５０℃の焼成を経て、発熱抵抗体１８ｂと給電用電極１８ｅ及び導電パターン１８ｆを形成した。

ここで、発熱抵抗体１８ｂと給電用電極１８ｅ及び導電パターン１８ｆはヒータ１８のフィルム１９と摺動しない側に配置してある。焼成後の発熱抵抗体１８ｂの厚みは１５μｍ、長さは２２０ｍｍ、幅は３ｍｍとした。また本実施例１のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−１のＮｏ１とした。

［実施例２］
ガラス成分、有機結着成分を混合した４００℃軟化溶融タイプの保護層ガラスペースト（以後保護層ガラスペーストＡと称す）を準備する。そして、実施例１のヒータ１８にて、発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ上に保護層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び４００℃の焼成を経て、保護層１８ｇを形成した。

焼成後の保護層１８ｇの厚みは５０μｍとした。また本実施例２のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−１のＮｏ２とした。

［実施例３］
アルミホーロー用のガラス粉末（日本フリット株式会社ＶＱ００２８Ｍ５）をペースト化した５２０℃軟化溶融タイプの絶縁層ガラスペースト（以後絶縁層ガラスペーストＡと称す）をアルミニウム材基板Ａにスクリーン印刷にて塗工する。しかる後に、１８０℃の乾燥及び５２０℃の焼成を経て第２の絶縁層１８ｄ−２を形成した。焼成後の第２の絶縁層１８ｄ−２の厚みは１０μｍでアルミニウム材基板Ａのほぼ片側全面に形成した。

その後、絶縁層１８ｄ−２とは反対側の面に、実施例１に記載したものと同じ発熱抵抗体１８ｂ及び給電用電極１８ｅ、導電パターン１８ｆを同様の条件にて形成した。また本実施例３のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−１のＮｏ３とした。

［実施例４］
実施例３のヒータ１８にて、発熱抵抗体１８ｂ上に実施例２と同様にガラスの保護層１８ｇを形成した。また本実施例４のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−１のＮｏ４とした。

［実施例５］
アルミニウム材基板Ａに、絶縁層１８ｄ−１として絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び５２０℃の焼成を経て第２の絶縁層１８ｄ−１を形成した。焼成後の第２の絶縁層１８ｄ−１の厚みは１０μｍでアルミニウム材基板Ａのほぼ片側全面に形成した。

その後、第２の絶縁層１８ｄ−１上に、実施例１に記載したものと同じ発熱抵抗体１８ｂ及び給電用電極１８ｅ、導電パターン１８ｆを同様の条件にて形成した。また本実施例５のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−２のＮｏ５とした。

［実施例６］
実施例５のヒータ１８にて、発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ上に、実施例２と同様にガラスの保護層１８ｇを形成した。また本実施例６のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−２のＮｏ６とした。

［実施例７］
アルミニウム材基板Ａに、第２の絶縁層１８ｄ−１として絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥を行った。次にアルミニウム材基板Ａの第２の絶縁層１８ｄ−１とは反対側の面に絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び５２０℃の焼成を経て第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２を形成した。焼成後の第２の絶縁層１８ｄ−１及び１８ｄ−２の厚みは共に１０μｍで、それぞれアルミニウム材基板Ａのほぼ全面に形成した。

その後、第２の絶縁層１８ｄ−１の上に実施例１に記載したものと同じ発熱抵抗体１８ｂ及び給電用電極１８ｅ、導電パターン１８ｆを同様の条件にて形成した。また本実施例７のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−２のＮｏ７とした。

［実施例８］
実施例７のヒータ１８にて、発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ上に、実施例２と同様にガラスの保護層１８ｇを形成した。また本実施例８のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−２のＮｏ８とした。

［実施例９］
実施例２で作成したヒータ１８を定着装置１０２に実装する際に、発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置した。また本実施例９のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ９とした。

［実施例１０］
実施例４で作成したヒータ１８を定着装置１０２に実装する際に、発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置した。また本実施例１０のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ１０とした。

［実施例１１］
実施例６で作成したヒータ１８を定着装置１０２に実装する際に、発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置した。また本実施例１１のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ１１とした。

［実施例１２］
実施例８で作成したヒータ１８を定着装置１０２に実装する際に、発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置した。また本実施例１２のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ１２とした。

［実施例１３］
実施例１と同様の寸法の純アルミニウム系基板を準備し、前述のアルミニウム材基板にシュウ酸をベースにした「シュウ酸浴」の陽極酸化処理を施し、１０μｍ厚みの酸化被膜絶縁層１８ｃを形成し、酢酸ニッケル法にて封孔処理を行った。その後、幅１０ｍｍ・長さ２６０ｍｍ・厚さ０．６ｍｍのサイズにアルミニウム材基板をカットし、酸化被膜絶縁層形成済みアルミニウム基板（以後アルミニウム材基板Ｂと称す）を得た。

アルミニウム材基板Ｂに、第２の絶縁層１８ｄ−１として絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥を行った。次にアルミニウム材基板Ｂの第２の絶縁層１８ｄ−１とは反対側の面に絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び５２０℃の焼成を経て２の絶縁層１８ｄ−２を形成した。焼成後の第２の絶縁層１８ｄ−１の厚みは３０μｍ、第２の絶縁層１８ｄ−２の厚みは１０μｍで、それぞれアルミニウム材基板Ｂのほぼ全面に形成した。

その後、第２の絶縁層１８ｄ−１の上に実施例１に記載したものと同じ発熱抵抗体１８ｂ及び給電用電極１８ｅ、導電パターン１８ｆを同様の条件にて形成した。その後更に、発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ上に、ガラスペーストＡを用いて焼成後の厚みが５０μｍの保護層１８ｇを形成した。また本実施例１３のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ１２とした。

［実施例１４］
まず本実施例では基板１８ａとして幅１００ｍｍ・長さ３００ｍｍ・厚さ１．０ｍｍの純アルミニウム系基板（ＪＩＳアルミニウム合金番号Ａ１０５０：９９．５％以上がアルミニウム、熱伝導率２３０ｗ／（ｍ・ｋ））を準備した。

次に前述のアルミニウム材基板１８ａにシュウ酸をベースにした「シュウ酸浴」の陽極酸化処理を施し、４０μｍ厚みの酸化被膜絶縁層１８ｃを形成し、その後酢酸ニッケル法にて封孔処理を行った。その後、幅１０ｍｍ・長さ２６０ｍｍ・厚さ１．０ｍｍのサイズにアルミニウム材基板１８ａをカットし、酸化被膜絶縁層形成済みアルミニウム材基板（以後アルミニウム材基板Ｃと称す）を得た。

アルミニウム材基板Ｃに、第２の絶縁層１８ｄ−１として絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥を行った。次に第２の絶縁層１８ｄ−１とは反対側の面に絶縁層ガラスペーストＡをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び５２０℃の焼成を経て第２の絶縁層１８ｄ−２を形成した。焼成後の第２の絶縁層１８ｄ−１の厚みは１０μｍ、第２の絶縁層１８ｄ−２の厚みは１０μｍで、それぞれアルミニウム材基板Ｃのほぼ全面に形成した。

その後、第２の絶縁層１８ｄ−１の上に実施例１に記載したものと同じ発熱抵抗体１８ｂ及び給電用電極１８ｅ、導電パターン１８ｆを同様の条件にて形成した。その後更に、発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ上に、ガラスペーストＡを用いて焼成後の厚みが５０μｍの保護層１８ｇを形成した。また本実施例１４のヒータ１８及び定着装置１０２での使用タイプとしては表１及び図８−３のＮｏ１２とした。

［比較例１］
本比較例のヒータ１８Ａの断面図を図９に示す。まず基板１８ｈとして幅１０ｍｍ・長さ２６０ｍｍ・厚さ０．６ｍｍのセラミックス材であるアルミナ基板（Ａｌ_２Ｏ_３）を準備した。その後発熱抵抗体ペーストＡと電極及び導電パターンペーストＡを用いて、実施例１と同様に前記アルミナ基板上に発熱抵抗体１８ｂと給電用電極１８ｅ（不図示）及び導電パターン１８ｆ（不図示）を形成した。その後更に発熱抵抗体１８ｂ及び導電パターン１８ｆ（不図示）上に、ガラスペーストＡを用いて焼成後の厚みが５０μｍの保護層１８ｇを形成した。

ここで、実施例１から実施例１４、及び比較例１の加熱体における発熱抵抗体１８ｂの抵抗値は全て１１Ωで作成した。

＜評価＞
実施例１〜１４、比較例１のヒータ１８Ａをそれぞれ個別に定着装置１０２に搭載し、その定着装置１０２をＳＡＴＥＲＡ ＬＢＰ６７１０ｉ（商品名、キヤノン株式会社製）に設置して、以下のように、小サイズ生産性の評価、定着装置レディタイムの評価を行った。

＜評価１：小サイズ生産性の評価方法＞
各実施例及び比較例で示したヒータ１８，１８Ａを上記定着装置１０２に搭載した。プロセススピードは２３６ｍｍ／ｓｅｃ、入力電圧値は１２０Ｖとした。Ｂ５サイズのキヤノン環境用評価紙ＣＳ−６８０を、印刷面の短辺が記録材の搬送方向となる向きで、連続して毎分４０枚のスピードで供給し、加圧ローラ２０が２２０℃に達するまでの通紙枚数を記録した。ここで、評価紙ＣＳ−６８０はキヤノンマーケティングジャパン社製；坪量：６８ｇ／ｍ^２である。

＜評価２：定着装置レディタイムの評価方法＞
各実施例及び比較例で示したヒータ１８，１８Ａを上記定着装置１０２に搭載した。プロセススピードは２３６ｍｍ／ｓｅｃ、入力電圧値は１２０Ｖとし、定着装置１０２がコールド状態から回転駆動開始と同時に加熱体を加熱し、定着装置のフィルム温度が１９５℃に到達するまでの時間を計測した。評価は、室温２３℃、相対湿度１５％で行った。

＜結果＞
小サイズ生産性の評価（評価１）、定着装置レディタイムの評価（評価２）の結果を表２に示した。なお、表２でも発熱抵抗体１８ｂを発熱体１８ｂと表記している。

実施例１から実施例１３において、定着装置レディタイム（クイックスタート性）を同等以下にしつつ、小サイズ生産性を増すことが可能となるヒータ１８及びそのヒータを有する定着装置を提供することができた。

実施例１４に示すとおり、アルミニウム材基板の厚みを厚くすることで、定着装置レディタイム（クイックスタート性）をほぼ同等レベルにしつつ、小サイズ生産性を大幅に上げることができた。

発熱抵抗体１８ｂをヒータ１８のフィルム１９と摺動する側に配置するかフィルムと摺動しない側に配置するかは、フィルムへの熱伝達性が良い側を選ぶことで、定着装置レディタイムを短縮することが出来るため適宜実施構成に応じて選べば良い。

（４）他の実施例
本発明に係る像加熱装置は実施例のような定着装置としての使用に限られない。記録材に一旦定着された画像（定着済み画像）、或いは仮定着された画像（半定着画像）の光沢度などを改質するために当該画像を加熱する像加熱装置としても使用できる。

１８ ヒータ、１８ａ 基板、１８ｂ 発熱抵抗体、１８ｃ 絶縁層、１８ｈ 導電部、１８ｄ−１，１８ｄ−２ 第２の絶縁層、１９ 筒状のフィルム、２０ 加圧ローラ、Ｎ ニップ部、Ｐ 記録材、Ｔ トナー画像

Claims (16)

1. 外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板の前記絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする加熱体。
2. 前記発熱抵抗体の上に、前記発熱抵抗体を保護するための保護層を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱体。
3. 前記絶縁層は酸化被膜絶縁層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱体。
4. 前記酸化被膜絶縁層は封孔処理されていることを特徴とする請求項３に記載の加熱体。
5. 外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板の前記絶縁層の上に、前記絶縁層とは異なる第２の絶縁層を有し、前記第２の絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする加熱体。
6. 前記発熱抵抗体の上に、前記発熱抵抗体を保護するための保護層を有することを特徴とする請求項５に記載の加熱体。
7. 前記絶縁層は酸化被膜絶縁層であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の加熱体。
8. 前記酸化被膜絶縁層は封孔処理されていることを特徴とする請求項７に記載の加熱体。
9. アルミニウム製の基板の外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層を設ける工程と、
   前記酸化被膜絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体を設ける工程と、
   前記酸化被膜絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部を設ける工程と、
   を有することを特徴とする加熱体の製造方法。
10. 前記酸化被膜絶縁層を設ける工程と前記発熱抵抗体を設ける工程との間に、前記酸化被膜絶縁層を封孔処理する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の加熱体の製造方法。
11. 前記導電部を設ける工程の後に、前記発熱抵抗体の上に前記発熱抵抗体を保護するための保護層を設ける工程を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の加熱体の製造方法。
12. アルミニウム製の基板の外周面に陽極酸化処理にて酸化被膜絶縁層を設ける工程と、
    前記酸化被膜絶縁層の上に前記酸化被膜絶縁層とは異なる第２の絶縁層を設ける工程と、
    前記第２の絶縁層の上に通電により発熱する発熱抵抗体を設ける工程と、
    前記第２の絶縁層の上に前記発熱抵抗体に給電するための導電部を設ける工程と、
    を有することを特徴とする加熱体の製造方法。
13. 前記酸化被膜絶縁層を設ける工程と前記第２の絶縁層を設ける工程との間に、前記酸化被膜絶縁層を封孔処理する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の加熱体の製造方法。
14. 前記導電部を設ける工程の後に、前記発熱抵抗体の上に前記発熱抵抗体を保護するための保護層を設ける工程を有することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の加熱体の製造方法。
15. 筒状の回転体と、前記回転体の内面に接触する加熱体と、前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
    前記加熱体は、外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板を有し、前記絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする像加熱装置。
16. 筒状の回転体と、前記回転体の内面に接触する加熱体と、前記回転体を介して前記加熱体と共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
    前記加熱体は、外周面に絶縁層を有するアルミニウム製の基板を有し、前記絶縁層の上に前記絶縁層とは異なる第２の絶縁層を有し、前記第２の絶縁層の上に、通電により発熱する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に給電するための導電部と、を有することを特徴とする像加熱装置。