JPH06118829A - 局所発熱デバイス及びこれを搭載した装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な装置であって、かつ、消費電力を低減
し、種々の装置に組み込んだ際にその機内温度上昇の問
題が少なく、しかも、目標温度に到達するまでの待ち時
間が短く、加えて、その温度の制御も容易であり、種々
の画像定着装置においてその加熱定着用に使用すること
ができる局所発熱デバイスを提供する。また、このよう
な局所加熱デバイスを搭載し、電子写真複写機、プリン
ター、ファクシミリ、印刷機等で使用される画像定着装
置として有用な局所発熱デバイス装置を提供する。 【構成】 パターン電極層と導電層との間に発熱層を挟
み込んで形成された発熱帯を熱絶縁基材の上に積層し、
この発熱帯の上に低表面エネルギー層を積層して形成さ
れた積層構造を有する局所発熱デバイスである。また、
このような局所発熱デバイスと、その発熱帯の側縁の一
方又は双方に形成された通電部からパターン電極層と導
電層との間の発熱層に選択的に通電する電力供給機構と
を有する局所発熱デバイス装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写機、プ
リンター、ファクシミリ、印刷機等で使用される画像定
着装置に採用されている加熱定着用の局所発熱デバイス
及びこれを搭載した局所発熱デバイス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像定着装置で採用されている加熱定着
装置としては、パイプ状の金属ローラーの表面にフッ素
系樹脂又はシリコーンゴムの被覆層を設け、この金属ロ
ーラーの内部の空洞部にはその略中心位置に棒状のヒー
ターランプを設置して加熱ローラーを構成し、上記ヒー
ターランプに通電してヒーターランプからの輻射熱を金
属ローラーの内壁で吸収させて加熱ローラー全体を定着
に必要な温度にまで加熱し、この加熱ローラーとこれに
圧接する加圧ローラーとの間に未定着トナー像を有する
記録シートを通過させ、この記録シート上の未定着トナ
ー像を加熱加圧下に定着させる方式のものが実用化さ
れ、従来より一般的な定着装置の１つとして使用されて
いる（例えば、特公昭５９−２１，５５７号、特公昭５
８−３６，３３７号、特公昭５６−７，２３６号等の公
報）。

【０００３】しかしながら、このような機構の加熱定着
装置においては、金属製の加熱ローラー全体を定着に必
要な温度にまで加熱し、また、その温度に維持する必要
があるため、消費電力が大きい、発生熱量が多くて機内
温度が上昇する、加熱ローラーの熱容量が大きいために
短時間で定着可能な温度にまで上昇させることができな
い、定着時に厳密なトナー材の温度制御を行うのが難し
くて画質の低下が発生する場合がある、等の問題点があ
った。

【０００４】そこで、本発明者らは、先に、未定着画像
を有する画像保持部材にその情報から圧接して未定着画
像を加熱する加熱手段と、この加熱手段の幅方向に沿っ
て配設されたコンタクト電極部を有して加熱手段に電気
エネルギーを供給する給電手段と、未定着画像を有する
画像保持部材を挟んで加熱手段の反対側に配設され、こ
の加熱手段と相俟って画像保持部材にその下方から圧接
する加圧手段とを備え、上記加熱手段が未定着画像を形
成する着色画像形成材の付着を防止する付着防止層と、
この付着防止層に積層される導電層と、この導電層に積
層され、電気エネルギーの供給を受けて発熱する発熱層
とを有する画像定着装置を提案し（特開平４−１１４，
１８４号公報）、消費エネルギーの軽減、装置のクイッ
クスタートの実現、定着の高速化、機内温度上昇の抑制
等の問題解決に一定の成果をあげることができた。

【０００５】しかしながら、この先の提案に係る画像定
着装置においては、未定着画像を定着させるための画像
ドライブ信号が記録ヘッドを介して加熱手段に入力され
るようになっており、また、この記録ヘッドは、長手方
向に整列した複数のブロックからなっていて、加熱手段
に対して直接摩擦接触するように支持されており、定着
に際しては、上述した画像信号に応じてブロック毎に加
熱手段を選択的に加熱している。このため、記録ヘッド
の摩擦状況によっては、長手方向の全てのブロックにつ
いて安定した発熱状態が得られない場合もあり、しか
も、発熱デバイスが薄型であるために搬送の信頼性も低
くなりがちであるという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、先に提案した画像定着装置よりもより簡便な方法
で、しかも、従来の加熱定着装置が有している種々の問
題、すなわち消費電力が大きいこと、発生熱量とリーク
熱量が多くて機内温度が上昇し易いこと、加熱ローラー
の熱容量が大きくて使用可能温度に到達するまでの待ち
時間が長いこと、定着時の厳密な温度制御が難しくて画
質の低下が発生すること、等の問題を解決することがで
きる新しい装置の開発に鋭意検討を行った結果、本発明
を完成するに至った。

【０００７】従って、本発明の目的は、簡便な装置であ
って、かつ、消費電力を低減し、種々の装置に組み込ん
だ際にその機内温度上昇の問題が少なく、しかも、目標
温度に到達するまでの待ち時間が短く、加えて、その温
度の制御も容易であり、種々の画像定着装置においてそ
の加熱定着用に使用することができる局所発熱デバイス
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、こ
のような局所加熱デバイスを搭載し、電子写真複写機、
プリンター、ファクシミリ、印刷機等で使用される画像
定着装置として有用な局所発熱デバイス装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、パ
ターン電極層と導電層との間に発熱層を挟み込んで形成
された発熱帯を熱絶縁基材の上に積層し、この発熱帯の
上に低表面エネルギー層を積層して形成された積層構造
を有する局所発熱デバイスである。また、本発明は、こ
のような局所発熱デバイスと、その発熱帯の側縁の何れ
か一方又は双方に形成された通電部からパターン電極層
と導電層との間の発熱層に選択的に安定して通電する電
力供給機構とを有する局所発熱デバイス装置である。

【０００９】本発明において、熱絶縁基材は、その上に
積層される発熱帯や低表面エネルギー層を支持し、加熱
下にさらされ、しかも、この局所加熱デバイスを搭載し
た局所発熱デバイス装置が画像定着装置として使用され
る際には被加熱材である用紙等の画像保持部材を搬送す
る機能をも必要とすることから、その材料としては、少
なくとも未定着トナー像の定着に必要な温度に充分耐え
られる耐熱性を有し、加工性や経済性の点でも優れてい
るアルミニウム、ニッケル、ＳＵＳ等の金属材料や、ポ
リイミド樹脂、シリコーン樹脂、アラミド樹脂等のプラ
スチック材料や、アルミナ、酸化珪素、ジルコニア等の
セラミック材料がよく、また、その形状としては、例え
ば、可撓性を有するエンドレスベルトや剛性を有する剛
体ロールに形成される。

【００１０】そして、この熱絶縁基材については、少な
くともその上に積層される加熱帯との間において熱絶縁
性が発揮されればよく、従って、基材全体がプラスチッ
ク材料やセラミック材料等の熱絶縁性材料で形成されて
いてもよく、また、金属材料等の熱伝導性材料やプラス
チック材料等の比較的耐熱性に乏しい材料の表面に耐熱
性に優れた熱伝達不良層を積層して形成されたものであ
ってもよい。このような目的の熱伝達不良層を形成する
ために使用される材料としては、発熱層で発生した熱エ
ネルギーがベース基材側にリークする量を抑制し、発熱
層でのエネルギー効率を改善するために、熱拡散係数が
１０² ｍｍ² ／ｓ以下、好ましくは１０⁰ ｍｍ² ／ｓ以
下であるものがよく、また、パターン電極層又は導電層
での電流リークを抑制する機能を発揮せしめるために、
体積抵抗値が１０⁵ Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０⁸ Ω
・ｃｍ以上であるものがよい。このような熱伝達不良層
材料の具体例としては、例えば、酸化珪素及びその化合
物や酸化マグネシューム及びその化合物等のセラミック
ス、ポリイミド樹脂及びその変性化合物、ポリアラミド
樹脂及びその変性化合物、若しくは、シリコーン樹脂及
びその変性化合物等のポリマー、あるいは、これらのも
のを主成分とする材料等が挙げられる。

【００１１】本発明においては、このような熱絶縁基材
の上に、パターン電極層と導電層との間に発熱層を挟み
込んで形成された発熱帯が積層される。ここで、パター
ン電極層及び導電層と発熱層とは、それらが熱絶縁基材
の上にパターン電極層、発熱層及び導電層の順に積層さ
れていても、また、導電層、発熱層及びパターン電極層
の順に積層されていてもよい。

【００１２】そして、この発熱帯を構成するパターン電
極層は、発熱層での発熱を局所的に発生させるために、
この発熱層に通電される入力電流をアドレッシングする
ためのものであってアドレッシング入力電極層として機
能するものであり、このアドレッシングのために都合の
よい形状、例えば、発熱形状に近い帯状や線状あるいは
これらの組合せ形状、さらには各種の形状に分割分離さ
れた電極であり、少なくともその側縁の一方又は双方が
発熱帯の側縁の一方又は双方に露出し、このパターン電
極層の一部に局所的に入力電流を供給するための通電部
の一部を構成する。このようなパターン電極層を形成す
るための材料としては、それが導電性に優れたものであ
れば特に制限はなく、例えば、金属や導電性セラミック
のスパッタリング膜や真空蒸着膜、導電ペーストのスク
リーン印刷膜等の薄膜が使用され、ホトリソグラフィー
法やスクリーン印刷法等の方法で所定の形状にパターン
化される。このパターン電極層の膜厚については、通常
５μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下である。この
膜厚が５μｍを越えて厚くなると、電極層のリーク発熱
量が増加して入力電流に対する発熱層での発熱温度が低
下する。

【００１３】また、上記発熱帯を構成する導電層は、パ
ターン電極層から発熱層に電流が入力され、この発熱層
で発熱させた電流の帰路電極層であり、パターン電極層
と同様に、通常は導電性に優れた材料で薄膜状に形成さ
れ、少なくともその側縁の一方又は双方が発熱帯の側縁
の一方又は双方に露出し、上記パターン電極層から入力
された電流の帰路のための通電部の一部を構成してい
る。さらに、この導電層についても、例えば、金属や導
電性セラミックのスパッタリング膜や真空蒸着膜、導電
ペーストのスクリーン印刷膜等の薄膜が好適に使用さ
れ、その膜厚は、通常１０μｍ以下、好ましくは０．５
μｍ以下である。この膜厚が１０μｍを越えて厚くなる
と、電極部のリーク発熱量が増加して入力電流に対する
発熱層での発熱温度が低下する。

【００１４】さらに、上記発熱帯を構成する発熱層は、
上記パターン電極層と導電層との間にあって、これらの
間にアドレッシング入力された入力電流により、その入
力部分で局所的にジュール熱を発生する層であり、耐熱
性が２００℃以上、好ましくは３００℃以上であって、
体積抵抗値が１０^-3〜１０⁷ Ω・ｃｍ、好ましくは１０
^-1〜１０¹ Ω・ｃｍの範囲である。このような発熱層を
構成する材料としては、通常、導電性セラミック材料、
導電性カーボン材料及び金属材料等の種々の導電性材料
と絶縁性セラミック材料や耐熱性樹脂等の種々の絶縁性
材料とをそれぞれ１種類又は数種類づつ混合し若しくは
化合して構成される。ここで使用される導電性材料とし
ては、具体的には、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍ
ｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｗ、Ｉｎ等のカーボンや金属材料、Ｖ
Ｏ₂ 、Ｒｕ₂ Ｏ、ＴａＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂ 、ＩｎＯ、
Ｔａ₂ Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＢ₂ 、Ｚｒ
Ｂ₂ 、ＨｆＢ₂、ＴａＢ₂ 、ＭｏＢ₂ 、ＣｒＢ₂ 、Ｂ₄
Ｃ、ＭｏＢ、ＺｒＣ、ＶＣ、ＴｉＣ等の化合物が挙げら
れる。また、耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポ
リアラミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミドアミド
樹脂、ポリエステル−イミド樹脂、ポリフェニレンオキ
シド樹脂、ポリ−ｐ−キシリレン樹脂、ポリベンズイミ
ダゾール樹脂、あるいはこれらの誘導体よりなる樹脂や
種々の変性樹脂を挙げることができる。更に、抵抗値制
御や結着のために用いられる絶縁性材料としては、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＮ₄ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＶＯ₂ 、Ｓｉ
Ｏ₂ 、ＺｒＯ₂ 、ＭＯ₂、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ｍｏ
Ｏ₂ 、ＷＯ₂ 、ＮｂＯ₂ 、ＲｅＯ₃ 等のセラミック材料
や上記耐熱性樹脂が用いられる。発熱層を構成する好ま
しい材料として、例えば、カーボン分散ポリイミド樹
脂、Ｎｉ粉体分散シリコーン樹脂、Ｔａ−ＳｉＯ₂ 混合
セラミック材、ＲｕＯ−ＳｉＯ₂ 材等が挙げられる。ま
た、この発熱層の膜厚は、通常２０μｍ以下、好ましく
は１〜５μｍの範囲であるのがよい。この膜厚が２０μ
ｍを越えて厚くなると、入力電力に対する発熱効率が低
下してエネルギー消費が増大するという問題が生じる。

【００１５】さらに、本発明の局所発熱デバイスは、熱
絶縁基材の上に積層された発熱帯の上に、さらに低表面
エネルギー層が積層された積層構造を有する。この低表
面エネルギー層は、この局所発熱デバイスが未定着トナ
ー像の画像定着装置として使用された際に、この未定着
トナー像を形成するトナーが付着するのを防止すると共
に、発熱帯を物理的な損傷から保護する目的を有するも
のである。このため、この低表面エネルギー層を形成す
る材料については、その臨界表面張力が３２ｄｙｎｅ／
ｃｍ以下、好ましくは２２ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるこ
とが好ましい。この臨界表面張力が３２ｄｙｎｅ／ｃｍ
より高いと、未定着トナー像を形成するトナーの一部が
付着し、発熱デバイスの表面が汚染するという問題が生
じる。このような低表面エネルギー層を形成する材料と
しては、例えば、フッ素系樹脂、フッ素ゴム（ＦＥ
Ｐ）、ジメチルシロキサン系樹脂、シリコーンゴム等の
ほか、層自体の電気抵抗を制御する目的で、これらの材
料に導電粉体を混合して得られる複合材料も使用され
る。また、トナーのオフセット防止効果を向上させる目
的で、シリコーンオイル等のトナー付着回避剤や滑剤の
塗布等の処理を行ってもよい。この低表面エネルギー層
の層厚は、通常１０μｍ以下、好ましくは３〜０．２μ
ｍであるのがよい。この層厚が１０μｍより厚くなる
と、発熱層から被加熱対象までの距離が長くなり、熱伝
達ロスが多くなってエネルギー効率が低下する。

【００１６】上述のように構成された局所発熱デバイス
は、その発熱帯の側縁の一方又は双方に形成された通電
部からパターン電極層と導電層との間の発熱層に選択的
に通電する電力供給機構と共に装置に組み込まれ、加熱
定着若しくは加熱加圧定着による画像定着装置等の局所
発熱デバイス装置を構成する。ここで、上記通電部は、
上述したように、発熱帯の側縁の一方又は双方にパター
ン電極層と導電層の一部を露出させて形成され、そし
て、電力供給機構は、発熱帯の側縁に露出するパターン
電極層側には、発熱を必要としている部分にのみ局所的
に電力を供給できるように、例えばローラー状の動的コ
ンタクトや舌片状の静的コンタクト等が組み込まれ、ま
た、発熱帯の側縁に露出する導電層側には、その適宜位
置に、好ましくはパターン電極層側の動的又は静的コン
タクトに相対向する位置に上記と同様の動的又は静的コ
ンタクト等が組み込まれて構成される。このような動的
又は静的コンタクト等を介してパターン電極層から発熱
層を介して導電層に通電される入力電流としては、交流
又はパルス電流若しくはこれらの変調電流が採用され、
温度制御等の点から好ましくはパルス電流である。

【００１７】このように、本発明の局所発熱デバイスを
搭載した例えば画像定着装置によれば、そのパターン電
極層の一部分に局所的に通電され、その部分の発熱層が
局所的に発熱し、用紙等の画像保持部材に担持された未
定着トナー像を定着する際に、その必要な部分のみ、例
えばこの画像定着装置が加熱加圧定着である場合には圧
力が作用する部分のみが加熱される。そしてこの際、局
所発熱デバイスの発熱部分、すなわち発熱層と定着を必
要とする画像保持部材の未定着トナー像との間は極めて
接近しており、しかも、必要な部分を局所的に発熱させ
て加熱するので、熱容量が小さくて瞬時に高い温度に発
熱して未定着トナー像を高温に加熱することができる。
しかも、その後発熱した発熱層は、その熱容量が小さい
ために短時間で温度が低下し、室温近くまでもどる。従
って、このような発熱現象では、発熱エネルギー総量を
小さいすることができ、装置全体の温度上昇を可及的に
抑制することができる。なお、本発明の局所発熱デバイ
スを搭載した画像定着装置等の局所発熱デバイス装置で
あっても、必要により、装置全体の温度上昇を抑制する
ための冷却機構を付設してもよい。

【００１８】さらに、発熱帯の温度を検出する温度検知
装置を設け、この温度検知装置によって検知される温度
に対応して発熱層への供給電力を制御する供給電力制御
機構を設けることにより、容易にこの局所発熱デバイス
における発熱量を制御することができるので、例えば画
像定着装置等に応用すれば、良好な定着画像が得られて
有利である。例えば、コンタクト電極部が複数の分割電
極で構成されている場合、画像信号をこの分割電極に対
応したブロックに分割するブロック分割回路と、このブ
ロック分割回路からの画像信号と環境温度を検知して各
分割電極に供給する電気エネルギー量を設定する設定回
路（パルス幅設定回路やパルス数・タイミング設定回路
等）と、この設定回路からの出力信号に基づいて加熱用
電気量の発生を行うドライバー回路とで構成するのがよ
い。また、本発明の局所発熱デバイス装置が適応できる
トナー材（画像形成材料）としては、それが加熱（加
圧）定着用のものであれば制限はなく、例えば、樹脂系
粉体、昇華性材料、液体インク材、液体分散粒子材等の
ものが挙げられる。

【００１９】

【作用】本発明の局所発熱デバイス及びこれを搭載した
局所発熱デバイス装置によれば、その局所発熱デバイス
の発熱帯において必要な部分のみを局所的に発熱させる
ほか、その発熱部分と例えば画像保持部材の未定着トナ
ー像との間を可及的に接近させることができるので、発
熱した熱エネルギーの損失を可及的に抑制することがで
き、結果として発熱量を小さくすることが可能になり、
それだけ消費電力を低減することができる。また、この
ように発熱量を小さくできるほか、熱絶縁基材の上に発
熱帯を設け、発生した熱を効率的に利用できるようにし
ているので、発熱時における熱リークを可及的に防止す
ることができ、これによって装置の機内温度上昇を抑制
することができる。さらに、局所的に発熱させるのでそ
の発熱部分の体積が小さくて熱容量が小さくなり、この
ために短時間で必要な温度まで上昇させることができる
ほか、この局所発熱デバイスを搭載した画像定着装置等
においては定着可能な温度にまで到達するまでの時間を
短縮することができる。このため、局所発熱デバイスの
発熱帯を予め加温しておく際の温度を低い温度に設定で
き、場合によっては予め加温しておく必要がなくなり、
ウオーミングアップのための時間を節約若しくは省略す
ることができる。加えて、発熱帯の表面に低表面エネル
ギー層を設け、この局所発熱デバイスと接する、例えば
未定着トナー像のトナー等が付着しないようになってお
り、また、加熱部分での熱容量が小さいので定着時の温
度制御が容易になり、それだけ安定した画質を得ること
が可能になる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的に説明する。

【００２１】実施例１ 図１に示すように、肉厚３ｍｍで４０ｍｍ径のアルミ管
をベース基材１ａとし、二酸化珪素を主成分とするセラ
ミックを使用してセラミック溶射法により、上記ベース
基材１の表面に熱伝達不良層１ｂとして厚さ２ｍｍのセ
ラミック層を被覆し、熱絶縁基材１を形成した。

【００２２】次に、上記熱伝達不良層１ｂの上には、真
空蒸着法により金を厚さ１μｍで着膜し、その後にホト
リソグラフィー法により幅２ｍｍで間隔０．１ｍｍの長
さ方向に沿って延びる多数の帯からなる短冊状パターン
を形成し、パターン電極層２ａを形成した。そして、こ
のパターン電極層２ａの上には、ルテニウム化合物、変
性シリコーン樹脂、イリジュウム錯体及びアクリル樹脂
からなる分散ペーストを用い、スクリーン印刷法で上記
短冊状パターン電極層２ａの両側縁部が２０ｍｍ幅で露
出するように塗布し、４００℃で焼成して厚さ３μｍで
体積固有抵抗値５×１０⁴ Ω・ｃｍの均一な発熱層２ｂ
を形成した。さらに、この発熱層２ｂの上には、この発
熱層２ｂと同じ形状、大きさにスクリーン印刷法で金ペ
ーストを重ねて塗布し、３６０℃で焼成して厚さ１μｍ
の金の導電層２ｃを形成した。このようにして、上記熱
絶縁基材１の上に、パターン電極層２ａ、発熱層２ｂ及
び導電層２ｃからなる発熱帯２を積層した。

【００２３】このようにして熱絶縁基材１の上に積層さ
れた発熱帯２の上には、その導電層２ｃの両側縁部が２
０ｍｍ幅で露出するように、図示外のクロム層をメッキ
法で厚さ１μｍに積層し、このクロム層の上にテフロン
微粒子分散液を塗布して３００℃で焼成し、厚さ３μｍ
の低表面エネルギー層３を積層した。この低表面エネル
ギー層３の臨界表面張力をデイスマンプロット法により
測定したところ、１６ｄｙｎｅ／ｃｍであった。このよ
うにして形成されたものを実施例１の局所発熱デバイス
Ｄ₁ とした。

【００２４】この実施例１の局所発熱デバイスＤ₁ を使
用し、その両側縁部にそれぞれ露出させたパターン電極
層２ａの両端部４ａと導電層２ｃの両端部４ｂとを発熱
帯２に電流を供給するための通電部４とし、さらに、こ
の通電部４には、図２に示すように、円周方向に１０ｍ
ｍの間隔を置いてその両端部４ａと接触する入力電流供
給ローラー５ａと、その両端部４ｂと接触する帰路用導
電ローラー５ｂとからなる電力供給機構５を配設すると
共に、図３に示すように、局所発熱デバイスＤ₁ に対向
させて圧接ローラー６を、その軸心が局所発熱デバイス
Ｄ₁ を構成する剛体ロール状のベース基材１ａの軸心と
入力電流供給ローラー５ａの軸心とが位置する平面内に
位置するように配置し、加熱加圧方式の画像定着装置を
構成した。

【００２５】このように構成した画像定着装置を使用
し、局所発熱デバイスＤ₁ と圧接ローラー６との間に２
ｋｇ／ｃｍの線圧を付与し、ローラー線速度５０ｍｍ／
ｓで回転するようにした。この画像定着装置を使用し、
入力電流供給ローラー５ａと帰路用導電ローラー５ｂに
は図示外の２．１ｍｍピッチ及び１．２ｍｍ幅の電極を
設け、これらの電極から入力電流供給ローラー５ａ及び
帰路用導電ローラー５ｂを介して発熱帯２の発熱領域に
パルス幅１０ｍｓ及び電圧１２Ｖのパルス電流を印加し
た結果、局所発熱デバイスＤ₁ の圧接ローラー６と接す
る部分が直ちに１６０℃まで昇温し、上記局所発熱デバ
イスＤ₁ と圧接ローラー６との間を通過する用紙Ｐに付
着した未定着トナー像７ａを定着し、この用紙Ｐ上に定
着トナー像７ｂが付着した安定な定着画像が得られた。
この間、未定着トナー像７ａのトナーが局所発熱デバイ
スＤ₁ の表面層である低表面エネルギー層３に付着する
現象は見られず、また、定着画像のけしゴム擦り（２０
回）テストでも画像の劣化は確認できなかった。さら
に、この画像定着装置の発熱帯２は、この発熱帯２への
通電とほとんど同時に定着可能温度にまで到達した。

【００２６】比較例１ 低表面エネルギー層３を積層しなかった以外は、上記実
施例１と全く同様の局所発熱デバイスを形成し、上記実
施例１と同様の評価を行った。クロム層が露出したこの
比較例１の局所発熱デバイスは、臨界表面エネルギー６
１ｄｙｎｅ／ｃｍの表面を有しており、また、定着操作
後に未定着トナー像７ａのトナーが局所発熱デバイスの
表面に付着し、定着画像のけしゴム擦り（２０回）テス
トでも画像の劣化が認められた。

【００２７】実施例２ 熱絶縁性基材１として直径３０ｍｍ及び肉厚２ｍｍのア
ルミナセラミックス製ロールを使用し、その表面に接着
層として二酸化珪素を真空蒸着法で厚さ１μｍに着膜
し、次にこの二酸化珪素の表面に浸漬法でタングステン
ペーストを塗布し、４９０℃の高温焼成法で焼成して厚
さ３μｍの導電層２ｃを積層した。この導電層２ｃの上
には２源スパッタリング法にてタンタルと二酸化珪素の
混合膜を着膜させ、厚さ２μｍの発熱層２ｂとした。さ
らに、この発熱層２ｂの上にスパッタリング法でモリブ
デンを厚さ０．３μｍに着膜し、次にドライエッチング
法にてこのモリブデン層を１ｍｍピッチで０．９ｍｍ幅
にエッチングし、帯状のパターン電極層２ａを形成し
た。

【００２８】このようにして熱絶縁性基材１の上に導電
層２ｃ、発熱層２ｂ及びパターン電極層２ａからなる発
熱帯２を積層し、さらに、その上に接着層として二酸化
珪素をスパッタリング法で厚さ０．１μｍに着膜し、こ
の接着層の上にシリコーン系樹脂を塗布して厚さ１．５
μｍの低表面エネルギー層３を積層し、局所発熱デバイ
スＤ₂ とした。

【００２９】この実施例２の局所発熱デバイスＤ₂ につ
いて、実施例１と同様に臨界表面エネルギーを測定した
結果は１９ｄｙｎｅ／ｃｍであった。また、この局所発
熱デバイスＤ₂ についても、実施例１と同様に、その発
熱帯２の両側縁部に通電部が形成され、その通電部に入
力電流供給ローラーと帰路用導電ローラー５ｂとからな
る電力供給機構が配設され、また、圧接ローラーを設け
て加熱加圧方式の画像定着装置を構成された。消費電力
１４０Ｗで実施例１と同様に定着テストを行った結果、
けしゴム擦り（２０回）テストで良好な定着画像が得ら
れ、また、この画像定着装置の発熱帯２は、この発熱帯
２への通電とほとんど同時に定着可能温度にまで到達し
た。

【００３０】比較例２ 低表面エネルギー層２に代えて厚さ２μｍのポリイミド
樹脂層を積層した以外は、実施例２と同様の局所発熱デ
バイスを形成した。この比較例２の局所発熱デバイス
は、その臨界表面エネルギーが４１ｄｙｎｅ／ｃｍであ
った。また、実施例２と同様に定着テストを行った結
果、ポリイミド樹脂層の上にトナーの残渣が付着し、け
しゴム擦り（２０回）テストで定着後の画像の劣化が認
められた。

【００３１】実施例３ 図５及び図６に示すように、厚さ７５μｍ、直径１００
ｍｍ及び幅２３０ｍｍの大きさのポリイミド製シームレ
スベルトを熱絶縁製基材１とし、その外側に導電層２ｃ
としてニッケルをスパッタ着膜法で厚さ０．５μｍに積
層し、次にこの導電層２ｃの上にカーボン分散ポリイミ
ド樹脂層を塗布し熱処理して厚さ２μｍであって体積固
有抵抗４×１０⁴ Ω・ｃｍの発熱層２ｂを積層し、さら
に、この発熱層２ｂ上にスパッタ着膜法で厚さ０．５μ
ｍのニッケル層を積層し、このニッケル層をホトリソグ
ラフィ法とドライエッチング法により３ｍｍピッチでス
ペース０．０６ｍｍにパターン化し、ベルトの幅方向に
帯状に延びるパターン電極層２ａを形成し、これら導電
層２ｃ、発熱層２ｂ及びパターン電極層２ａで発熱帯２
を構成した。また、上記発熱帯２の上には、シリコーン
系樹脂を塗布して厚さ１．５μｍの低表面エネルギー層
３を積層し、エンドレスベルト状の局所発熱デバイスＤ
₃ を形成した。この低表面エネルギー層３の臨界表面エ
ネルギーは２１ｄｙｎｅ／ｃｍであった。

【００３２】さらに、上記局所発熱デバイスＤ₃ につい
ては、その両側縁部に沿って導電層２ｃ、発熱層２ｂ及
びパターン電極層２ａからなる発熱帯２を延設し、この
部分の導電層２ｃの両端部４ｂとパターン電極層２ａの
両端部４ａとを露出させて通電部４を形成し、これら両
側縁部の通電部４には、図６に示されているように、こ
れらの通電部４を入力電流供給ローラー５ａと帰路用導
電ローラー５ｂとに接触する電力供給機構５を配設し、
そして、図７に示されているように、この局所発熱デバ
イスＤ₃ を一対の駆動ローラー８に架設し、一方の駆動
ローラー８側では、この駆動ローラー８と電力供給機構
５の入力電流供給ローラー５ａ及び帰路用導電ローラー
５ｂとの間で上記通電部４を加圧的に挟み込んで接触さ
せ、さらに、他方の駆動ローラー８側にはウエブローラ
９を配設し、このウエブローラ９から局所発熱デバイス
Ｄ₃ の低表面エネルギー層３に薄膜のシリコーンオイル
層を付与するようにし、エンドレスベルトによる加熱加
圧方式の画像定着装置を構成した。

【００３３】この実施例３の画像定着装置において、一
方の駆動ローラー８と圧接ローラー６とが局所発熱デバ
イスＤ₃ を挟んで相対峙する部分、すなわち定着部分の
ローラー線圧を３ｋｇ／ｃｍとし、入力電流供給ローラ
ー５ａ及び帰路用導電ローラー５ｂを介して発熱帯２の
発熱領域にパルス幅１０ｍｓ及び電圧１５Ｖのパルス電
流を印加した結果、局所発熱デバイスＤ₃ の圧接ローラ
ー６と接する部分が直ちに１４０℃まで昇温し、用紙Ｐ
に付着した未定着トナー像７ａを定着し、この用紙Ｐ上
に定着トナー像７ｂが付着した安定な定着画像が得られ
た。この間、局所発熱デバイスＤ₁ の低表面エネルギー
層３にはトナーの付着現象は見られず、また、定着画像
のけしゴム擦り（２０回）テストでも画像の劣化も認め
られず、画像乱れのない堅牢な定着画像が得られた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の局所発熱デバイスによれば、簡
便な方法で、しかも、消費電力が小さく、発生熱量とリ
ーク熱量が少ないので種々の装置に組み込んだ際に機内
温度が上昇せず、熱容量が小さくて直ちに使用可能温度
にまで昇温させることができ、加えて、その温度の制御
も容易であり、種々の画像定着装置においてその加熱定
着用に使用することができ、特に、電子写真複写機、プ
リンター、ファクシミリ、印刷機等で使用される画像定
着装置に搭載して有用な局所発熱デバイス装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の実施例１に係る剛体ロール
状の局所発熱デバイスを示す部分断面説明図である。

【図２】 図２は、図１の局所発熱デバイスの両側縁部
に設けられた電力供給機構を示す説明図である。

【図３】 図３は、図１の局所発熱デバイスが組み込ま
れた画像定着装置を示す説明図である。

【図４】 図４は、本発明の実施例２に係る剛体ロール
状の局所発熱デバイスを示す図１と同様の部分断面説明
図である。

【図５】 図５は、本発明の実施例３に係るエンドレス
ベルト状の局所発熱デバイスを示す長さ方向部分断面説
明図である。

【図６】 図６は、図５のエンドレスベルト状局所発熱
デバイスの幅方向断面説明図である。

【図７】 図７は、図５の局所発熱デバイスが組み込ま
れた画像定着装置を示す説明図である。

【符号の説明】

Ｄ₁ 、Ｄ₂ 、Ｄ₃ …局所発熱デバイス、１…熱絶縁基
材、１ａ…ベース基材、１ｂ…熱伝達不良層、２…発熱
帯、２ａ…パターン電極層、２ｂ…発熱層、２ｃ…導電
層、３…低表面エネルギー層、４…通電部、４ａ、４ｂ
…両端部、５…電力供給機構、５ａ…入力電流供給ロー
ラー、５ｂ…帰路用導電ローラー、６…圧接ローラー、
７ａ…未定着トナー像、７ｂ…定着トナー像、８…駆動
ローラー、９…ウエブローラ、Ｐ…用紙。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン電極層と導電層との間に発熱層
   を挟み込んで形成された発熱帯を熱絶縁基材の上に積層
   し、この発熱帯の上に低表面エネルギー層を積層して形
   成された積層構造を有することを特徴とする局所発熱デ
   バイス。
2. 【請求項２】 熱絶縁基材の上にパターン電極層、発熱
   層、導電層及び低表面エネルギー層が順次積層されてい
   る請求項１記載の局所発熱デバイス。
3. 【請求項３】 熱絶縁基材の上に導電層、発熱層、パタ
   ーン電極層及び低表面エネルギー層が順次積層されてい
   る請求項１記載の局所発熱デバイス。
4. 【請求項４】 熱絶縁基材がベース基材の表面に熱伝達
   不良層を積層して形成されている請求項１〜３のいずれ
   かに記載の局所発熱デバイス。
5. 【請求項５】 熱絶縁基材が耐熱性エンドレスベルトで
   構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の局所発
   熱デバイス。
6. 【請求項６】 熱絶縁基材が耐熱性剛体ロールで構成さ
   れている請求項１〜４のいずれかに記載の局所発熱デバ
   イス。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の局所発
   熱デバイスとその発熱帯の側縁の一方又は双方に形成さ
   れた通電部からパターン電極層と導電層との間の発熱層
   に選択的に通電する電力供給機構とを有することを特徴
   とする局所発熱デバイスを搭載した装置。
8. 【請求項８】 発熱層に通電される入力電流が交流又は
   パルス電流若しくはこれらの変調電流である請求項７記
   載の局所発熱デバイスを搭載した装置。
9. 【請求項９】 発熱帯の温度を検出する温度検知装置を
   備え、この温度検知装置によって検知される温度に対応
   して発熱層への供給電力を制御する供給電力制御機構を
   有する請求項７又は８記載の局所発熱デバイスを搭載し
   た装置。