发热体单元及加热装置的制作方法

专利名称：发热体单元及加热装置的制作方法
全不同的新的薄膜片状材料作为发热材料，作为新的热源的发热体单元的开发。在本发明中使用的发热体2的材料即薄膜片材料具有层叠构造，面方向的层表 面具有平坦面、凹凸面或波纹面等各种面形状，在相对的各层间形成空隙。在该薄膜片 材料的层叠构造中，在各层间形成的空隙的形成状态的图像和以多层(例如几十层、几 百层)重合的方式折曲制作派的面皮(pie dough)并烧制该派的面皮而得到的派的剖面形 状相类似。即，发热体为具有层叠由包含碳系物质的材料形成的多个膜体且局部固定层 叠方向的层间构造，在厚度方向具有柔软性的薄膜片材料。
本发明的目的在于提供一种小型且具有优异的耐久性的发热体单元及加热装 置，该发热体单元使用上述新的薄膜片状的发热体，可以以所希望的配热模式加热被加 热对象物，且可将被加热对象物高效率地加热至高温。另外，在本发明中，在作为热源而使用发热体单元的加热装置中，包括图像定 影装置、及具备图像定影装置的图像形成装置。作为图像形成装置，包括例如复印机、 传真机、打印机及具备这些功能的复合机等需要热源的设备。在图像形成装置的图像形成工艺中，使用对承载未定影调色剂图像的被记录部 件例如纸进行加压并以高温进行加热、从而对图像进行定影的图像定影装置。作为图像定影装置的热源使用发热体单元。作为用于图像定影装置的现有的发 热体单元，可以举出使用由钨材料形成的发热体的卤素加热器、或使用由石墨等结晶化 碳、电阻值调整物质及无定形碳的混合物形成的细长板状的发热体的碳加热器。(参照日 本特开2005-36412号公报及日本特开2005-149809号公报。)在本发明中，提供一种具有热源的图像定影装置及图像形成装置，该图像定影 装置及图像形成装置使用实现上述目的的发热体单元，在定影处理中，可以将被加热对 象物以所希望的配热分布在高温下高效率地进行加热，并且升温快，可以降低能量消
^^ ο为了解决上述现有的发热体单元的问题，实现本发明的目的，本发明的第一方 面的发热体单元具备带状的发热体，其利用含有碳系物质的材料由薄膜片形成，具有二维各向同性 的热传导；电力供给部，其向所述发热体的长度方向的两端供给电力；以及容器，其内包所述发热体和所述电力供给部的一部分，所述发热体单元具有多个切缝，所述多个切缝相对于与所述发热体的长度方向 平行的轴线具有斜角而形成。如上述构成的第一方面的发热体单元成为能够以所希望的配热模式加热被加热 对象物、能够以高效率将其加热至高温、并具有优良耐久性的热源。本发明第二方面在第一方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述发热体的 多个切缝包含多个第一切缝，所述多个第一切缝从沿着该发热体的长度方向相对的两侧 缘部平行地延伸设置。如上述构成的第二方面的发热体单元成为能够以所希望的配热模 式加热被加热对象物、能够以高效率将其加热至高温、并具有优良耐久性的热源。本发明第三方面在第二方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述发热体的 多个切缝包含所述多个第一切缝，同时包含在所述多个第一切缝之间与该第一切缝平行地具有规定间隔配置的多个第二切缝， 所述多个第二切缝形成于与所述发热体的长度方向正交的宽度方向的中央部 分。这样构成的第三方面的发热体单元在从第二切缝的两端到沿发热体的长度方向相对 的两侧缘部的边缘部分形成有电流通路，所述多个第二切缝为能够沿发热体的长度方向 伸长的形状。本发明第四方面在第三方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述发热体的 第一切缝及第二切缝由贯通的孔或刻痕形成。这样构成的第四方面的发热体单元成为能 够容易地制造沿发热体的长度方向可伸长的形状的结构。本发明第五方面在第三方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述发热体通 过所述电力供给部张设于所述容器的内部，由此，相对于该发热体的长度方向伸长，且 与所述发热体的长度方向正交的宽度方向的剖面成为弯曲形状。这样构成的第五方面的 发热体单元成为可以容易地设定加热区域的宽窄、具有能够以高效率进行加热的耐久性 的热源。本发明第六方面在第五方面的基础上，提供发热体单元，其中，与所述容器的 长度方向正交的剖面为圆形状，没有通过所述电力供给部件被张设的状态下的所述发热 体具有比所述容器的内径长的宽度方向的尺寸，该宽度方向与长度方向正交。这样构成 的第六方面的发热体单元成为小型且可高效加热的热源。本发明第七方面在第一方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述发热体具 有由包含碳系物质的材料形成的层间构造。这样构成的本发明的第七方面的发热体单元 成为可以均勻地将被加热对象物加热至高温的高效率的热源。本发明第八方面在第一方面的基础上，提供发热体单元，其中，所述容器由具 有耐热性的玻璃管或陶瓷管构成，在所述电力供给部中被密封，且在容器内部填充有惰 性气体。这样构成的本发明的第八方面的发热体单元成为可以加热至高温的高效率热 源。本发明第九方面提供一种加热装置，装备有所述第一 第八方面中任一方面所 述的发热体单元作为热源，成为可以均勻地将被加热对象物加热至高温、且可靠度高、 效率高的加热装置。本发明第十方面提供一种图像定影装置，具备，加热体，其对承载有未定影调色剂图像的被记录部件进行加热；加压体，其与所述加热体相对配设，经由所述被记录部件对所述加热体进行加 压，所述加热体具有发热体作为加热源，所述发热体利用含有碳系物质的材料由薄 膜片形成，具有二维各向同性的热传导。这样构成的本发明的第十方面的图像定影装置升温迅速，可以降低能耗。本发明第十一方面在第十方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发热 体具有由包含碳系物质的材料形成的层间构造。这样构成的本发明的第十一方面的图像 定影装置升温迅速、可以以所希望的配热分布高效率地加热被记录部件、从而能够进行 高可靠性的图像定影。本发明第十二方面在第十一方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发热体的电阻变化率的值在1.2 3.5的范围，该电阻变化率通过用通电的平衡点亮时的电 阻的值除以未通电时的电阻的值而得到，所述发热体具有发热体温度和电阻值成比例的 正特性。这样构成的本发明的第十二方面的图像定影装置升温迅速、可以以所希望的配 热分布高效率地加热被记录部件。本发明第十三方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发 热体可以为厚度在300 μ m以下的薄膜体。这样构成的本发明的第十三方面的图像定影装 置使用热容量小、升温迅速的热源，可以进行降低能耗的定影。本发明第十四方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发 热体可以为密度在l.Og/cm3以下的轻膜体。这样构成的本发明的第十四方面的图像定影 装置使用热容量小、升温迅速的热源，可以进行降低能耗的定影。
本发明第十五在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发热体 可以由导热率在200W/m · K以上的材料形成。这样构成的本发明的第十五方面的图像 定影装置因为发热体具有优异的热传导，所以可以进行均勻的配热分布的加热。本发明第十六方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述加 热体具有收容所述发热体和向该发热体的相对向的两端供给电力的电力供给部的一部分 的容器，所述容器具有在内部填充惰性气体并在所述电力供给部中被密封的构造。这样 构成的本发明的第十六方面的图像定影装置成为具有高可靠性的图像定影装置，能够以 所希望的配热分布以高温度高效率进行加热。本发明第十七方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，在所述 加热体上设置有用于限定所述发热体的加热区域的反射部。这样构成的本发明的第十七 方面的图像定影装置能够以所希望的配热分布以高温度高效率对加热区域进行加热，并 能够进行高可靠性的定影处理。本发明第十八方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，在所述 加热体上可以设置有多个所述发热体，多个所述发热体的长度方向的各中心轴与所述被 记录部件的输送方向相正交地配置于直线上。这样构成的本发明的第十八方面的图像定 影装置可以根据被记录部件切换加热区域，并能够在所希望区域进行高温度且高效率的 加热。本发明第十九方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，在所述 加热体中，在与所述发热体相对的面上，由吸收红外线的部件形成膜体。这样构成的本 发明的第十九方面的图像定影装置的加热体高效率地吸收来自发热体的热，能够对被记 录部件以高温度进行高效率的加热。本发明第二十方面在第十二方面的基础上，提供图像定影装置，其中，所述发 热体的加热范围可以包括由所述加热体和所述加压体对所述被记录部件进行按压的按 压部位即夹持部；和与该夹持部相比位于被记录部件的输送方向的上游侧的部位。这样 构成的本发明的第二十方面的图像定影装置能够高效率地可靠地进行图像定影处理。本发明第二十一方面提供一种图像形成装置，其中，具备所述第十到第二十方 面中任一方面所述的图像定影装置。这样构成的本发明的第二十一方面的图像形成装置 能够以所希望的配热分布将被加热对象物即被记录部件加热至高温，且升温迅速，能够 降低能量损失进行高精度的加热控制。
根据本发明，可以提供一种能够以所希望的配热分布将被加热对象物高效地加 热至高温的小型且具有耐久性的发热体单元。另外，根据本发明，由于将具有上述效果 的发热体单元作为热源组装到加热装置，所以可以提供一种能够以所希望的温度分布加 热被加热对象物、小型且效率高并具有耐久性的加热装置。另外，根据本发明，可以提 供一种能够以所希望的配热分布将被加热对象物即被记录部件加热至高温的具有高效热 源的图像定影装置及图像形成装置。尤其是，根据本发明，可以提供一种升温迅速且能 够进行降低能耗的定影处理的图像定影装置及图像形成装置。


图1是表示本发明的实施方式1的发热体单元的构造的俯视图；图2是图1所示的发热体单元的主视图；图3是表示实施方式1的发热体单元的发热体的俯视图；图4A是说明通过实施方式1的发热体的切缝形状构成具有发热体耐久性的方式 的图；图4B是说明通过实施方式1的发热体的切缝形状构成具有发热体耐久性的方式 的图；图5是对实施方式1的发热体单元的发热体施加了张力时的主视图；图6是说明对实施方式1的发热体单元的发热体施加了张力时的状态的剖面 图；图7是表示本发明的实施方式2的发热体单元的发热体的俯视图；图8A是表示本发明的实施方式3的发热体单元的发热体的俯视图；图8B是表示作为相对于实施方式3的发热体单元的发热体的比较例的发热体的 俯视图；图9是表示本发明的实施方式4的加热装置的一例的立体图；图10是表示本发明的实施方式5的图像定影装置的主要结构的图；图11是表示实施方式5的发热体单元的发热体的温度CC )和电阻(Ω)的关系 的温度特性图；图12是表示用于本发明的图像定影装置的发热体单元、及现有加热器即碳加热 器和卤素加热器的升温特性的图表；图13是比较各种加热器的突入电流的图，(a)是用于本发明的图像定影装置的 发热体单元升温时的电流波形图，(b)是现有碳加热器升温时的电流波形图，(C)是卤素 加热器升温时的电流波形图；图14是表示通过用于本发明的图像定影装置的发热体单元、及现有加热器来加 热被加热对象物时的铜板温度的测定结果的图表。
具体实施例方式下面，参照附图说 明本发明的发热体单元及使用该发热体单元的加热装置的优 选实施方式。(实施方式1)
使用图1 图6说明本发明的实施方式1的发热体单元。图1是表示实施方式1 的发热体单元的构造的俯视图。在图1中，因为该发热体单元为长尺形状，因此折断并 省略其中间部分，表示两端部分附近。图2是表示图1所示的发热体单元的主视图。在实施方式1的发热体单元中，在具有耐热性的细长的容器1的内部以薄膜片状 配置有带状的发热体2。带状的发热体2沿着容器1的长度方向延伸配置。在实施方式 1的发热单元中，容器1由透明的石英玻璃管形成，石英玻璃管的两端部分熔融成平板状 而构成容器1。在收容发热体2的容器内部封入作为惰性气体的氩气。作为可封入容器内 部的惰性气体，不局限于氩气，除了氩气之外，还可以使用氮气、或者氩气和氮气、氩 气和氙气、氩气和氪气等混合气体，也能够起到与本实施方式1的发热体单元同样的效 果，作为应封入的惰性气体，可以根据目的作适当选择。之所以向容器1的内部封入惰 性气体，是为了在高温下使用时，防止容器内部的碳系物质即发热体2的氧化。另外， 作为容器1的材料，只要是具有耐热性、绝缘性及热穿透性的材料就可以应用，例如除 了石英玻璃之外，可以从钠钙玻璃、硼酸玻璃、铅玻璃等玻璃材料、陶瓷材料等中适当 选择。如图1及图2所示，实施方式1的发热体单元具备容器1 ；作为热辐射膜体的 细长带状的发热体2 ；为将该发热体2保持于容器内的规定位置而设于发热体2的长度方 向的两端部分且用于向发热体2供给电力的电力供给部8。如图1及图2所示，设于发热体2的两端的电力供给部8包括安装于发热体2的 两端的保持件3、支承环即位置限制部4、内部引线5、钼箔6、及外部引线7。在保持件 3固定内部引线5，内部引线5经由埋设于容器1的两端部分的密封部分(熔融部分)的 钼箔6和从容器1的两端向容器外部导出的外部引线7电连接。发热体2的端部通过保持件3夹着平面侧和背面侧，通过内部引线5的端部贯通 形成于保持件3的大致中央的贯通孔和形成于发热体2的端部的贯通孔。内部引线5弯 曲其发热体侧端部而形成所谓的L字状。该弯曲为L字的内部引线5的前端贯通于夹着 发热体2的保持件3的贯通孔。在从保持件3的贯通孔突出的内部引线5的突出端部5a实施防掉落措施(防脱 落措施)，例如利用冲压加工等进行塑性变形而压瘪的状态。另外，作为内部引线5的突 出端部5a的塑性变形的方法，除了冲压加工之外，还可以使用旋转敛缝加工等机械加工 方法、或根据热、电流、等离子体等的熔融方法等。另外，作为其它的防掉落措施，有 在内部引线5的突出端部5a刻痕螺纹而通过螺母进行的螺丝紧固方法、或在突出端部5a 安装例如C型扣环、E型扣环等扣环的卡止方法等。在连接于发热体2的两端的内部引线5安装有具有位置限制功能的位置限制部 4。内部引线5由一条丝状材料、例如钼线形成。位置限制部4为将一根丝状材料、例 如钼线形成线圈状而形成。另外，实施方式1的位置限制部4及内部引线5通过由钼线形成的例子进行了说 明，但也可以使用以钨、镍、不锈钢等作为材料的金属线(圆棒形状、平板形状)形成。
实施方式1的线圈状的位置限制部4缠绕于内部引线5而固定。缠绕有位置限 制部4的内部引线5的安装部位通过冲压加工而在对向的方向上被按压压瘪，通过缠绕而 被牢固地固定。
缠绕于内部引线5的线圈状的位置限制部4具有用于将发热体2配置于容器内的 固定位置的位置限制功能。位置限制部4的外周部分位于接近容器1的内周面的位置， 通过配设位置限制部4，可以将发热体2的长度方向的位置相对于容器1配置于所希望的 位置。在实施方式1中，平行于发热体2的长度方向的中心轴配置在沿容器1的长度方 向延伸的大致中心轴上，使发热体2与容器1不接触。如上，在实施方式1的发热体单元中，通过由保持件3、位置限制部4、内部引 线5、钼箔6、及外部引线7构成的电力供给部8将发热体2在容器内张设于沿其长度方 向的规定位置。 图3是表示实施方式1的发热体单元的发热体2的俯视图。在发热体2中，俯 视图所示的面成为被加热对象物的相对面。如图3所示，在实施方式1的发热体2的发热区域形成有多个切缝(第一切缝2a 及第二切缝2b)。发热区域的多个切缝相对于与发热体2的长度方向平行的轴线具有斜 角而形成。这些切缝中的多个第一切缝2a沿平行于发热体2的长度方向的相对的两侧的 缘部2c而形成。多个第一切缝2a从两侧的缘部2c倾斜地延伸设置为直线状，并相对于 缘部2c具有斜角A (参考图3)而并设。从两侧的缘部2c倾斜形成的第一切缝2a相对于 平行于发热体2的长度方向的中心轴对称配设。从相对的缘部20倾斜形成的第一切缝2a 的对向端部具有规定距离(Li)。如上述，第一切缝2a相对于缘部2c具有斜角A，斜角 A优选为45度以上 90度以下，特别是约60度(55度 65度的范围)为具有耐久性的 优选角度。图4A及图4B是说明通过发热体2的切缝形状成为发热体具有耐久性的方式的 图。图4A是表示在由和实施方式1的发热体2相同材料形成的发热体2X中从两侧缘部 延伸设置与平行于长度方向的轴线正交的切缝Sx的方式的俯视图。图4B是表示在由和 实施方式1的发热体2相同材料形成的发热体2Y中从两侧缘部延伸设置相对于与长度方 向平行的轴线斜行的切缝Sy的方式的俯视图。当对图4A所示的发热体2X从其两侧施加张力F时，例如对切缝Sx与其切缝Sx 的延伸设置方向正交地直接施加力F。从而，在对发热体2X从其两侧施加张力F时，将 张力F直接施加于切缝Sx的两侧，成为通过张力F沿撕裂的方向拉伸切缝Sx的状态。另一方面，当对图4B所示的发热体2Y从其两侧施加张力F时，例如对切缝Sy 施加以下的力。在切缝Sy，张力F分解为与切缝Sy的延伸设置方向正交的方向的力Fa 和切缝Sy的延伸设置方向的力Fb (F = Fa+Fb)。因此，在对发热体2Y从其两侧施加张 力F时，对切缝Sy的两侧施加正交于切缝Sy的延伸设置方向的力Fa。正交于切缝Sy的 延伸设置方向施加的撕裂方向的力Fa为比张力F小的力。如此，形成有相对平行于长度 方向的轴线斜行的切缝Sy的发热体与形成有相对平行于长度方向的轴线正交的切缝Sx的 发热体2X相比，在施加张力F时，向切缝Sy的两侧施加比张力F小的力(Fa)。因此， 形成有切缝Sy的发热体2Y相对于张力F具有保持强度的耐久性。如图3所示，在实施方式1的发热体单元形成从发热体2的对向的两侧的缘部2c 延伸设置的多个第一切缝2a和多个第二切缝2b。在多个第二切缝2b，也和第一切缝2a 同样地相对平行于发热体2的长度方向的轴线具有斜角而形成。如图3所示，多个第二切缝2b形成于与发热体2的长度方向正交的宽度方向的中央部分，且和平行于发热体2的长度方向的中心轴交叉而并设。第二切缝2b具有山型 形状，其山型形状的顶点2d位于平行于发热体2的长度方向的中心轴上。另外，山型形 状的第二切缝2b相对于平行于发热体2的长度方向的中心轴对称地形成。因此，山型形 状的顶点2d以朝向发热体2的长度方向的一个方向(图3的左方向)的方式而配 置。第 二切缝2b在沿长度方向并设的多个第一切缝2a间具有规定间隔而配设。第二切缝2b的 顶点的角度即顶角B优选为90度以上 180度以下，特别是，约120度(115度 125度 的范围)为施加张力时的弯曲形状变大而优选的形状。实施方式1的发热体单元的第二切缝2b的顶点部分(包含顶点2d的部分)的形 状形成为曲线状。如上述构成的发热体2因为在容器内通过电力供给部8从两侧施加张力，所以由 第二切缝2b形成的山型部分升起而成为正交于发热体2的长度方向的剖面实质性弯曲为 山型形状的形状。这样，因为在发热体2形成有第一切缝2a和第二切缝2b，所以，通过 从两侧拉伸发热体2而成为第二切缝2b的顶点2d上升立起为山型部分、同时发热体2沿 长度方向稍微延长的状态。如此构成的发热体2在撤去其两侧的张力时返回原型，发热 体2的构造具有伸缩性。因此，在实施方式1的发热体单元中，用于保持发热体2的电力供给部8不需要 用于吸收发热体自身的热伸缩的例如弹簧部件等的弹性机构。其结果是，实施方式1的 发热体单元可以使用于保持发热体2的电力供给部8的结构小型化，可以扩大设定容器内 的发热体2的发热区域。图5是表示从发热体2的两侧施加张力时的状态(张设状态)的主视图。在图 6中，(a)所示的图为从两侧拉伸了发热体2的张设状态下的与发热体2的长度方向相正 交的剖面图；(b)所示的图是释放了对发热体2的张力时的与发热体2的长度方向相正交 的剖面图。如图5及图6所示，施加了张力的发热体2的顶点2d升起至高度H，发热体2 的山型部分成为弯曲的剖面形状。从而，被施加张力而在容器内配设的张设状态的发热 体2的实际宽度比没有施加张力时的平坦状态的发热体2的宽度短。在图6中，宽度C 表示施加了张力的张设时的发热体2的宽度，宽度D表示没有施加张力的平坦状态时的发 热体2的宽度。从而，在实施方式1的发热体单元中，因为配设有相对于剖面圆形的筒 状的容器1弯曲的发热体2，所以，可以在容器内容纳相比容器1的直径在没有施加张力 时的宽度大的发热体2。另外，在容器内张设的发热体2因为正交于长度方向的剖面为弯曲形状，因此 发热体2的发热区域成为曲面形状。因此，通过将发热区域的曲面形状的凸面部分以与 被加热对象物对向的方式配置，可以宽阔地设定加热区域。相反，通过将发热区域的曲 面形状的凹面部分以与被加热对象物对向的方式配置，可以狭窄地设定加热区域。另外，如上述，在以与被加热对象物对向的方式配置凸面部分或凹面部分的情 况下，通过反射膜或反射板对从其相反的凹面部分或凸面部分辐射的热进行反射，由 此，可以限制控制对于被加热对象物的加热区域。如上所述，在实施方式1的发热体单元的发热体2中，从对向的各缘部2c倾斜地 形成的第一切缝2a的中央侧的对向端部具有第一规定距离(在图3以Ll表示的距离)，且在发热体2的中央部分形成电流通路。另外，第二切缝2b的两端部即缘部侧端部距离 发热体2的缘部2c分别具有相同的第二规定距离(在图3以L2表示的距离)，且在发热 体2的两侧缘部的附近形成有电流通路。在实施方式1的发热体2上，第一规定距离Ll设为第二规定距离L2的2倍。 另外，第一切缝2a和第二切缝2b的长度方向的间隔(在图3以L3表示的距离)为和第 一规定距离L2相同的距离。在形成有这样的切缝图案的发热体2中预先形成弯曲的电流 路径，使与相同电流的流动正交的剖面积大致相同，从而能够容易计算电阻值，形成均 勻的温度分布。另外，如果是具有发热体2的面方向的导热率为例如600W/m · K以上 的特性的材料，则即使第二规定距离L2不是第一规定距离Ll的1/2，也不会对均勻的温 度分布(配热分布)带来大的影响。优选通过将第二规定距离L2设为第一规定距离Ll 的1/2以上，可以相对于对发热体单元施加的冲击提高发热体的机械性强度。 另外，在实施方式1的发热体单元，虽然第一切缝2a和第二切缝2b如上述形 成，但是本发明并不限定于这样的切缝图案，各切缝只要至少相对于平行于发热体2的 长度方向的轴线具有斜角而形成，就可形成具有耐久性的电流路径，从而可以提供能够 以高效率加热至高温的发热体单元。另外，在实施方式1的发热体单元中，说明了切缝图案为关于平行于发热体2的 长度方向的中心轴对称的方式，但是本发明不限定于这样的方式，只要至少关于平行于 发热体2的长度的线对称就可以。另外，在发热体2形成的切缝形状通过根据使用该发热体单元的制品规格或用 途适宜选择，可将发热体2的温度分布(配热模式)设为所希望的模式。另外，在实施方式1的发热体单元中，通过将发热体2的第一切缝2a和第二切 缝2b的长度方向的间隔Li、L2及L3设定为随着靠近发热体2的长度方向的两侧部分附 近而逐渐扩宽，可以使发热区域的电流路径的电阻率逐渐变化，以中央部分成为高热的 方式变更发热区域的温度分布〔配热模式)。当然，通过根据使用该发热体单元的制品 规格及用途变更上述间隔L3，可以形成具有所希望的配热模式的热源。在实施方式1的发热体2中，从发热区域连接到被保持件3保持的保持区域的区 域具有散热功能。在该具有散热功能的区域(散热区域)，没有形成上述的槽，而是形成 宽广的电流路径(参照图1)。因此，在该散热区域，对从发热区域传导的热进行散热， 实现发热体2的热应力的降低及长寿命化。另外，在实施方式1的发热体2中，比发热区域的宽度狭窄地形成由保持件3保 持的保持区域，从由保持件3保持的保持区域向发热区域连接的散热区域的缘形状由曲 面构成，使得不会被施加集中载荷而破损。在如上述构成的发热体2中，因为在发热体2上形成有具有多个阻碍电流流动 的切缝的切缝图案，所以可以不受发热体2整体形状的限制地设定所希望的电流路径。 因此，在实施方式1的发热体单元中，可以根据制品规格及用途等设定所希望的发热分 布，可以作为多方面的热源加以利用。因为发热体2的特性(发热温度、伸缩性等)根据形成于发热体2的切缝的形状 (贯通的孔或刻痕)及尺寸有大幅变化，因此，可以根据使用该发热体单元的制品规格及 用途等进行适当确定。另外，因为发热体的特性(发热温度、张设时的形状变化、伸缩性等)也根据切缝的形成方法而有所变化，所以也可以根据制品规格及用途等来选择切 缝的形成方法。实施方式1的发热体单元的发热体2通过冲压加工形成为带状，通过激光加工加 工所希望的切缝形状。在进行激光加工的情况下，存在以下问题，即，当发热体2的面 方向的导热率为200W/m · K以上时，若使用以CO2激光(波长lOeOOnm)等热加工作 用为主体的激光加工，则会被发热体2吸收热而不能进行加工。但是，通过以非热加工 作用为主体的波长从1064到380nm的激光加工、例如称为1064nm的短波长激光加工， 可以高精度加工所希望的形状。特别是，发明者们确认了在形成实施方式1的发热体2的情况下，通过使用称 为532nm的第二高次谐波激光加工可以高精度地加工。实施方式1的发热体2的材料为 薄膜片材料，其以将高分子薄膜或添加了填料的高分子薄膜在高温度、例如2400°C以上 的氛围气中进行热处理烧制并进行石墨化的具有耐热性的高定向性的石墨薄膜片作为材 料。而且，发热体2由具有面方向的导热率从600到950W/m · K的特性的材料形成。 由这样的材料加工例如厚度(t)为100 μ m、宽度(W)为6.0mm、长度(L)为300mm的 发热体2的情况下，或如上述在发热体2上加工切缝等复杂形状的情况下，优选使用称为 532nm的第二高次谐波激光加工。另外，作为实施方式1的发热体2，可以使用300 μ m以下的薄膜体。另外，优选的激光加工方法为根据发热体2的材料、即面方向的导热性及形状 从具有以所述非热加工作用为主体的激光加工波长(从1064到380nm)的加工方法中适宜 地选择得到。而且，用于加工上述说明的发热体2的激光加工方法在后述的其它实施方 式的发热体单元的发热体的加工中也可以采用。在本发明的实施方式1的发热体单元中使用的发热体2由薄膜片状的材料形成， 该薄膜片状的材料以碳系物质为主成分，以在厚度方向上各层之间相互具有空隙的方式 固定一部分而形成层叠构造，且该材料具有优异的二维各向同性的导热性，导热率在 200W/m · K以上。因此，带状的发热体2没有温度偏差，成为均勻发热的热源。发热体2的材料即薄膜片材料为将高分子薄膜或添加有填料的高分子薄膜在高 温度例如2400°C以上的氛围气中进行热处理烧结并石墨化的具有耐热性的高定向性的石 墨薄膜片，面方向的导热率为200W/m · K以上，并具有600 950W/m · K的特性。 这样，实施方式1中使用的发热体2具有面方向的导热率为600 950W/m · K的优异 的二维各向同性的热传导。在此，所谓二维各向同性的热传导表示用正交的X轴和Y轴设定的面中的所有 方向的导热率大致相同。因此，在本发明中，所谓二维各向同性不是指例如碳纤维在同 一方向并设形成的发热体的碳纤维方向即一个方向(X轴方向)或将碳纤维交叉编织形成 的发热体的碳纤维方向即双向(X轴方向和Y轴方向)，而是指在薄膜片状的发热体2的 面方向中具有同样的性质。
在本发明中使用的发热体2的材料即薄膜片材料具有层叠构造，面方向的层表 面具有平坦面、凹凸面或波纹面等各种面形状，在相对的各层间形成空隙。在该薄膜片 材料的层叠构造中，在各层间形成的空隙的形成状态的图像和以多层(例如几十层、几 百层)重合的方式折曲制作派的面皮(pie dough)并烧制该派的面皮而得到的派的剖面形状相类似。即，发热体2为具有层叠由包含碳系物质的材料形成的多个膜体且局部固定 层叠方向的层间构造，是在厚度方向具有柔软性的薄膜片材料。因此，本发明的发热体 2的材料即薄膜片材料如上所述，为面方向的导热率大致相同的具有优异的二维各向同性 的导热性的材料。作为如上所述制 造的作为薄膜片材料使用的高分子薄膜，可以列举选自以下材 料中至少一种的高分子薄膜，即，聚噁二唑、聚苯并噻唑、聚苯并二噻唑、聚苯并噁 唑、聚苯并二噁唑、聚均苯四酸酰亚胺(均苯四酸酰亚胺)、聚亚苯基异苯二甲酰胺(亚 苯基异苯二甲酰胺)、聚亚苯基苯并咪唑(亚苯基苯并咪唑)、聚亚苯基苯并二咪唑(亚 苯基苯并二咪唑)、聚噻唑、聚对苯乙烯。另外，作为向高分子薄膜添加的填料，可以列 举磷酸酯系、磷酸钙系、聚酯系、环氧系、硬脂酸系、偏苯三酸系、氧化金属系、有机 锡系、铅系、偶氮系、亚硝基系及磺酰胼系的各化合物。更具体而言，作为磷酸酯系化 合物，可以列举磷酸三甲苯酯、磷酸(三异丙基苯酯)、磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、磷酸 三(二氯丙基)酯、磷酸三丁氧基乙酯等。作为磷酸钙系化合物，可以列举磷酸二氢钙、 磷酸氢钙、磷酸三钙等。另外，作为聚酯系化合物，可以列举通过己二酸、壬二酸、癸 二酸、邻苯二甲酸等和二醇、甘油类反应得到的聚合物等。另外，作为硬脂酸系化合 物，可以列举癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯等。作为氧化金属类 化合物，可以列举氧化钙、氧化镁、氧化铅等。作为偏苯三酸系化合物，可以列举富马 酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯等。作为铅类化合物，可以列举硬脂酸铅、硅酸铅等。作 为偶氮系化合物，可以列举偶氮二碳酰胺、偶氮二异丁腈等。作为亚硝基系化合物，可 以列举亚硝基五亚甲基四胺等。作为磺酰胼系化合物，可以列举对甲苯磺酰胼等。层叠上述薄膜片材料，在惰性气体中在2400°C以上进行处理，通过调整在石墨 化过程中发生的气体处理氛围气的压力来进行控制而制造薄膜片状的发热体。而且，根 据需要，通过辊轧处理如上述制造的薄膜片状的发热体，可以得到品质更加优良的薄膜 片状的发热体。将这样制造的薄膜片状的发热体作为本发明的发热体单元的发热体2进 行使用。另外，上述填料的添加量在0.2 20.0重量％的范围为适当，更优选为1.0 10.0重量％的范围。其最佳添加量根据高分子的厚度而不同，在高分子的厚度薄的情况 下添加量多为好，在厚的情况下添加量可以少。填料的作用为将热处理后的薄膜设为均 勻发泡的状态。即，添加的填料在加热中产生气体，该气体产生后的空洞成为通道，有 助于来自薄膜内部的分解气体的稳定通过。填料有助于如上述制作均勻发泡状态。上述制造的薄膜片材料通过激光加工等加工成规定的形状，但也可以通过其它 方法加工进行加工。例如，通过汤姆逊模或尖顶模的冲模、或旋切机等锐利的利刃物等 加工为所希望的形状。如上，实施方式1的发热体单元为具有耐久性的热源，同时可以均勻地或按照 规定的配热分布加热被加热对象物，且可以以高效率加热至高温度。另外，实施方式 1的发热体单元可以迅速升温，能够将加热区域设为规定范围，并减细热源而使其小型 化。(实施方式2)下面，使用图7说明本发明的实施方式2的发热体单元。在实施方式2的发热体单元中，与上述实施方式1的发热体单元的不同之处在于发热体的切缝图案的切缝形 状，其它结构和上述实施方式1的发热体单元的结构相同。因此，在实施方式2的发热 体单元的说明中说明发热体的切缝图案，对具有和实施方式1的发热体单元相同功能、 结构的部件标注相同符号，其说明适用实施方式1的说明。图7是表示实施方式2的发热体单元的发热体12的发热区域的局部的俯视图。 另外，在图7所示的发热体12中，俯视图所示的面为被加热对象物的相对面。 如图7所示，在实施方式2的发热体12的发热区域形成有多个圆弧状的切缝(第 一圆弧切缝12a及第二圆弧切缝12b)。多个第一圆弧切缝12a沿平行于发热体2的长 度方向的相对的两侧缘部12c具有规定距离而形成。多个第一圆弧切缝12a从两侧的缘 部12c延伸设置为圆弧状，该圆弧的中心点配设于平行于发热体12的长度方向的中心轴 上。从两侧的缘部12c对向形成的第一圆弧切缝12a以其对向端部具有第一规定距离Ll 而配设。因此，从两侧的缘部120对向形成的第一圆弧缺口 12a形成于同一圆上。沿两 侧缘部12c形成的多个第一圆弧切缝12a关于平行于发热体2的长度方向的中心轴对称配 置。另一方面，多个第二圆弧切缝12b在发热体12的宽度方向的中央部分与平行于 长度方向的轴心即中心轴交叉，并沿其中心轴具有一定间隔。另外，圆弧形状的第二切 缝12b关于平行于发热体2的长度方向的中心轴对称形成。因此，由第二切缝12b形成 的丘陵形状的顶点12d以朝向发热体12的长度方向的一个方向的方式配置。第二圆弧切 缝12b在沿长度方向亚设的多个第一圆弧切缝12a间具有规定间隔而配设。多个第二圆 弧切缝12b实质具有相同的圆弧形状，该圆弧的中心点配置于平行于发热体12的长度方 向的中心轴上。如上所述，在实施方式2的发热体单元的发热体12中，沿对向的缘部12c形成的 第一圆弧切缝12a的中央侧的对向端部具有第一规定距离Li，并在发热体12的中央部分 形成电流通路。另外，第二圆弧切缝12b的两端部即缘部侧的端部相距发热体12的缘部 12c分别具有相同的第二规定距离L2，并在发热体12的两侧缘部的附近形成电流通路。在实施方式2的发热体单元的发热体12中，也和实施方式1的发热体2相同， 相对于发热体12的缘部12c(相对于张力方向)实质倾斜地形成有第一圆弧切缝12a及第 二圆弧切缝12b。因此，实施方式2的发热体单元的发热体12具有相对于张力的强度而 具有耐久性。在实施方式2的发热体12中，第一规定距离Ll设为第二规定距离L2的2倍。 另外，第一圆弧切缝12a和第二的圆弧切缝12b的长度方向的间隔L3为和第一规定距离 L2相同的距离。在形成有这样的切缝图案的发热体12中形成弯曲的电流路径，与相同的 电流流动正交的剖面积大致相同，容易计算电阻值，可以形成均勻的温度分布。另外， 发热体12的面方向的导热率如果为具有600W/m · K以上的特性的材料，则第二规定距 离L2即使不是第一规定距离Ll的1/2，也不会对均勻的温度分布(配热分布)带来大的 影响。优选为通过将第二规定距离L2设为比第一规定距离Ll的1/2大，可以提高相对 于对发热体单元施加的冲击的机械强度。如上述构成的发热体12通过在容器内保持发热体12的两端并供给电力的电力供 给部8从两侧施加张力。因此，由第二圆弧切缝12b形成的丘陵形状的顶点12d升起，正交于长度方向的剖面实质上弯曲为丘陵形状。因此，在实施方式2的发热体单元中，和实施方式1的发热体单元相同，因为配 设有相对于剖面圆形的筒状的容器1弯曲的发热体12，所以，可以在容器内容纳相比容 器1的直径在没有施加张力时的宽度大的发热体12。另外，容器内的发热体2因为正交于长度方向的剖面为弯曲形状，因此发热体 12的发热区域成为曲面形状。因此，通过将发热区域的曲面形状的凸面部分以与被加热 对象物对向的方式配置，可以宽阔地设定加热区域。相反，通过将发热区域的曲面形状 的凹面部分以与被加热对象物对向的方式配置，可以狭窄地设定加热区域。
另外，如上述，在以与被加热对象物对向的方式配置凸面部分或凹面部分的情 况下，通过反射膜或反射板对从其相反的凹面部分或凸面部分辐射的热进行反射，由 此，可以限制控制对于被加热对象物的加热区域。另外，根据使用该发热体单元的制品规格或用途适当选择形成于发热体12的圆 弧切缝的圆弧形状及配置，由此，可以将发热体12的温度分布(配热模式)设为所希望 的模式。在如上述构成的实施方式2的发热体单元的发热体12中，因为在发热体12上形 成有具有多个阻碍电流流动的圆弧切缝的切缝图案，所以可以不受发热体12整体形状的 限制地设定所希望的电流路径。因此，在实施方式2的发热体单元中，可以根据制品规 格及用途等设定所希望的发热分布，可以作为多方面的热源加以利用。如上，实施方式2的发热体单元为具有耐久性的热源，同时可以均勻地或按照 规定的配热分布加热被加热对象物，且可以以高效率加热至高温度。另外，实施方式2 的发热体单元能够减细热源而使其小型化，该热源可以迅速升温，能够将加热区域设为 规定范围。(实施方式3)下面，使用图8A及图8B说明本发明的实施方式3的发热体单元。在实施方式 3的发热体单元，和上述实施方式1的发热体单元的不同之处在于发热体的切缝图案的结 构，其它的结构和上述实施方式1的发热体单元的结构相同。因此，在实施方式3的发 热体单元的说明中，说明发热体的切缝图案的结构，对具有和实施方式1的发热体单元 相同功能、结构的部件标注相同的符号，其说明适用实施方式1的说明。图8A是表示实施方式3的发热体单元的发热体13的发热区域的局部的俯视图。 另外，在图8A所示的发热体13中，俯视图所示的面为被加热对象物的相对面。如图8A所示，在实施方式3的发热体13的发热区域形成有多个切缝(第一切缝 13a及第二切缝13b)。多个第一切缝13a沿平行于发热体13的长度方向的对向的两侧的 缘部13c形成。多个第一切缝13a从两侧的缘部13c倾斜地形成为直线状，且相对缘部 13c具有斜角E而并设。从两侧的缘部13c倾斜地形成的第一切缝13a关于平行于发热体 13的长度方向的中心轴对称配置。在从对向的缘部13c倾斜地形成的第一切缝13a，其 对向端部具有规定距离。如图8A所示，第一切缝13a相对缘部13c具有斜角E，该斜角 E优选20度 90度，特别是斜角E为30度(25度 35度的范围)时是具有耐久性、且 可以较长地形成电流路径的优选形状。另一方面，多个第二切缝13b在发热体13的宽度方向的中央部分和平行于长度方向的中心轴交叉而并设。在发热体13上，由第二切缝13b形成顶点13d为锐角的山 型部分，以山型部分的顶点13d朝向发热体13的长度方向的一方(图8A的左方向)的 方式配置。第二切缝13b在沿长度方向并设的多个第一切缝13a之间具有规定间隔而配 设。如图8A所示，由第二切缝13b形成的山型部分的顶点13d具有顶角F，顶角F 优选 50度 180度，特别是在顶角F为约60度(55度 65度的范围)时，施加张力时成为 优选的弯曲形状，并成为可以较长地形成电流路径的优选形状。图8B记载作为比较例的发热体14，形成于发热体14的切缝图案由正交于和发 热体14的长度方向平行的轴线的切缝构成。在图8B所示的发热体14上，多个第一切缝 14a从两侧的缘部14c正交于长度方向延伸设置为直线状。另一方面，多个第二切缝14b 在正交于发热体14的长度方向的宽度方向的中央部分和平行于长度方向的中心轴交叉。 另外，第二切缝14b配设于沿长度方向并设的多个第一切缝14a之间。对于这样形成有 切缝图案的发热体14，即使从其两端施加张力，也只是拉宽第一切缝14a及第二切缝14b 的孔而不会产生弯曲。另外，图8B所示的发热体14如使用上述图4A及图4B说明的那 样，相对于从两侧拉伸的张力强度弱，有被破坏的可能性。另一方面，在图8A所示的发热体13中，因为切缝图案由相对平行于长度方向的 轴线具有斜角的切缝构成，所以，可以细长地形成电流通路，同时成为在容器内张设时 山型部分的顶点13d升起而弯曲且可伸缩的方式。另外，图8A所示的发热体13相对于从 两侧拉伸的张力的强度变强，具有耐久性且组装工作容易，从而成为可靠性高的热源。在如上述构成的实施方式3的发热体单元的发热体13中，因为形成有具有多个 阻碍电流流动的切缝的切缝图案，所以可以不受发热体13整体形状的限制地设定所希望 的电流路径。因此，在实施方式3的发热体单元中，可以根据制品规格及用途等设定所 希望的发热分布，可以作为多方面的热源加以利用。上面，在本发明的实施方式1 实施方式3中说明了各种切缝，但是本发明的斜 角指相对平行于发热体的长度方向的两缘侧平行或不成直角的所有角度，而不限定于直 线。例如，在实施方式1中，如图3所示，相对发热体2的两侧的缘部20以斜角A形成 直线状的切缝2a。另外，在实施方式2中，如图7所示，相对于发热体12的两侧的缘部 12c形成圆弧状的切缝12a，该情况下的斜角圆弧状的切缝12a的切线相对于缘部12c之间 的角度。在实施方式3中，如图8A所示，相对发热体13的两侧的缘部13c以斜角E形 成直线状切缝13a。这样，本发明的斜角是指相对平行于发热体2，12，13的长度方向的 两缘侧平行或不是直角的所有角度。另外，本发明的切缝形状即使为组合直线的形状、 或组合直线和曲线的形状，也可以产生本发明的效果。另外，在上述各实施方式，以将发热体沿其长度方向拉伸为前提，对切缝相对 于沿发热体的长度方向延伸的缘部倾斜的情况进行了说明，但切缝只要相对张力的方向 倾斜，就能够确保发热体的耐久性。(实施方式4)下面，使用图9对本发明的实施方式4的加热装置进行说明。图9是表示装备有在上述实施方式1 实施方式3中说明的发热体单元的加热装 置的一例的立体图。图9所示的加热装置作为本发明的加热装置的一例表示供暖用的加热设备21。在该加热设备21的内部装备有实施方式1 实施方式3中说明的本发明的发热体单元。 另外，在实施方式4中对发热体单元标注符号22进行说明。在实施方式4的加热设备21 中，安装有温度控制器23、反射板24、保护用的盖25等用于一般的供暖用加热设备的结 构部件。在这样构成的加热设备21中，通过对发热体单元22施加额定电压，规定的电流 流过发热体单元22内的发热体2而发热，从而使温度以很快的速度上升。实施方式4的 加热设备21通过温度控制器23的温度制御而可靠地保持在用户所希望的规定温度。另 夕卜，在发热体单元22上，将具有平面的带状的发热体2作为热源使用。因此，从其平面 辐射的热具有指向性。在实施方式4的加热设备21中，发热体单元22的发热体2的平面 部分以朝向正面侧和背面侧的方式配设。因此，从发热体2的正面侧辐射的热加热位于 加热设备21的正面侧的被加热区域，从发热体2的背面侧辐射的热被反射板24反射而加 热被加热区域。另外，发热体2由薄膜片材料形成为带状，因此，从发热体2的侧面侧 辐射的热量非常少，与从正面侧(背面侧)辐射的热量相比为能够忽视的小的程度。因 此，在实施方式4的加热设备21中，具有高指向性，能够高效率地加热被加热区域。
本发明的加热装置中装备的发热体单元22具有在上述的实施方式1 实施方式 3中说明的发热体2，该发热体2由具有面方向的导热率大致相同的优异的二维各向同性 的热传导的薄膜片材料形成，因为热容量小，所以具有升温快、突入电流少的特性。因 此，将本发明的发热体单元作为热源而装备的加热设备成为具有可快速加热的优异的响 应性、并能够热效率高地加热规定区域的优异特征的供暖设备。另外，本发明的发热体单元除了供暖设备以外，还可以作为多种多样的电子/ 电气设备的热源使用，例如，能够在装备有高温度的发热体的复印机、传真机、打印机 等OA设备、以及厨房设备、干燥器、加湿器等电气设备等需要热源的各种设备中使用。(实施方式5)下面，参照

本发明的图像定影装置及使用该图像定影装置的图像形成 装置的优选实施方式。在此说明的图像定影装置及图像形成装置具备在上述实施方式 1 实施方式3中说明的发热体单元来作为热源。如上述，本申请发明者们在发热体中使用新的薄膜片状的材料(薄膜片材料)来 作为发热材料，所述新的薄膜片状的材料与在现有的图像定影装置中使用的发热体在材 料及制造方法方面完全不同。用于作为图像定影装置的新热源的发热体单元中使用的发 热体的薄膜片状的材料(薄膜片材料)如上所述，能够高效率地达到高温，同时因为轻 薄，所以热容量少且具有优异的升温特性。使用图10 图14说明使用本发明的发热体单元的实施方式5的图像定影装置。在图像形成装置的图像形成工艺中，在通过带电装置而同样带电的感光鼓的表 面，形成由曝光装置指定的静电潜影，根据该静电潜影通过显影装置形成调色剂图像。 形成于感光鼓表面的调色剂图像通过转印装置转印于输送来的纸等被记录部件上。承载 这样转印的未定影调色剂图像的被记录部件例如纸，被输送到进行图像定影的图像定影 装置。图像定影装置对承载有未定影调色剂图像的被记录部件进行加压及加热，将未定 影调色剂图像定影于被记录部件上。另外，在实施方式5的图像形成装置中对单色图像的图像形成工艺进行了说明，但是，在彩色图像的图像形成工艺的情况下，上述的感光鼓以与四种颜色的彩色调 色剂对应的方式并设四组，各色的调色剂图像依次转印于转印带上，彩色图像被依次转 印于被记录部件上。这样，转印于被记录部件上的彩色图像在图像定影装置中进行加压 及加热而被定影。图10是表示实施方式5的图像定影装置的主要结构的图。如上述，图像定影装 置在图像形成工艺中，对承载有未定影调色剂图像的被记录部件进行加压并以高温进行 加热，使未定影调色剂图像溶融而在被记录部件上定影。在图10中，实施方式5的图像定影装置具备加热承载于被记录部件31上的 未定影调色剂图像32并使之溶融的加热体即定影辊33 ；将承载有未定影调色剂图像32 的被记录部件31向定影辊33压靠并加压，将未定影调色剂图像32压固到被记录部件31 上的加压带34 ；使加压带34以用所希望的力向定影辊33压靠的方式转动的两个加压辊 35、35。在实施方式5的图像定影装置中，利用加压带34及加压辊35、35构成加压体。
另外，在实施方式5的图像定影装置中，为通过加压带34将被记录部件31向定 影区域即夹持部39输送并进行加压定影的结构，但是，也可以是通过与定影辊33相对配 置的加压辊35、35将被记录部件31向定影辊33压靠并进行加压的结构。另外，在实施 方式5的图像定影装置中，对由定影辊33构成加热体的例子进行了说明，但是，也可以 由利用辊而转动的皮带构成加热体。如图10所示，在定影辊33的内部设置有具有发热体2的发热体单元22。在发 热体单元22中，发热体2是用于加热定影辊33的热源，发热体2被封入容器1内部。在 封入发热体2的长条的容器1周围设置有具有开口的筒状的反射部36。反射部36是不 锈钢制的，内面进行了镜面加工。形成于反射部36的开口 36a与发热体2的长度方向平 行延伸设置。反射部36的开口 36a是用于将从发热体2辐射的热和在反射部36的内面 反射的热一起向由定影辊33和加压带34形成的定影区域的夹持部39散热的开口。在实 施方式5的图像定影装置中，由发热体单元22加热的区域以成为夹持部39的被记录部件 31的输送方向的最上游侧的方式朝向反射部36的开口 36a。另外，发热体单元22的带 状的发热体2的平面侧也朝向夹持部39的被记录部件31的输送方向的最上游侧。另外，在实施方式5的图像定影装置中，以在发热体单元22的周围设置反射部 36的结构进行说明，但是，在本发明的图像定影装置中也可以不设置反射部，而是通过 发热体单元22加热其周围的定影辊33。在实施方式5的图像定影装置中，由多个层构成定影辊33，使得从发热体单元 22辐射的热在定影辊33中被高效率地吸收且能够保温。在定影辊33的内面设置有吸收 来自发热体单元22的热(红外线)而不反射的红外线吸收层。另外，在实施方式5的图像定影装置中，对设置有单个发热体单元22的例子进 行了说明，但是，发热体单元22也可以设置多个。在设置多个发热体单元22的情况下， 发热体单元22的长度方向的各中心轴与被记录部件31的输送方向相正交地配置于直线 上。这样的将多个发热体单元22设置于定影辊33的内部的图像定影装置能够根据被记 录部件31的尺寸选择供电的发热体单元22。用于本发明的图像定影装置的发热体单元 22的发热体2是薄膜片状的带状体，因此，来自其平面部分的热辐射量与来自侧面部分 的热辐射量相比非常地多，具有高的指向性。因此，在设置有多个发热体单元22的图像定影装置中，能够将通过相邻的发热体单元22重复加热的区域设定得小，能够高效率地 均勻加热夹持部附近。另外，在实施方式5的图像定影装置中，无论发热体单元22的配设数为单个、 多个，都如后述，用于发热体单元22的薄膜片状的发热体2均具备高的指向性，并且 具有优异的升温特性，因此，能够以高效率、高速度处理图像形成工艺中的图像定影处理。
关于实施方式5的图像定影装置的发热体单元22的结构，使用在上述实施方式 1 实施方式3中说明的发热体单元，因此，在此省略其详细说明。下面，对本发明的实施方式5的图像定影装置中作为热源使用的发热体单元22 的发热体2的特性与现有技术进行对比说明。首先，对现有的图像定影装置中使用的热源进行说明。作为现有的图像定影装置的热源使用的卤素加热器具有在供给电力时升温快的 优点。但是，卤素加热器的突入电流大，为了开关控制卤素加热器需要大容量的控制电 路，导致装置大型化，并且在成本方面也存在问题。另外，具有因控制卤素加热器而使 近的照明器具即荧光灯闪烁(闪烁现象)之类的问题。另外，由于在碳加热器中几乎不发生突入电流，因此，能够降低向发热体供给 电力时电压下降的问题以及荧光灯闪烁(闪烁现象)之类的问题。但是，碳加热器具有升 温耗费时间，图像形成工艺的定影处理耗费时间，定影处理时的能量消耗增加的问题。另一方面，在使用由石墨等结晶化碳、电阻值调整物质及无定形碳的混合物形 成的板状的发热体的碳加热器中，因为碳系物质的红外线放射率高达78 84%，所以， 通过将碳系物质作为发热体使用，来自碳加热器的红外线放射率增高，可以构成高效率 的热源。但是，作为碳加热器使用的发热体为具有厚度(例如数mm)的板状的发热体， 且具有一定程度大的热容量，因此存在电力供给时的升温耗费时间的问题。另外，作为碳加热器使用的发热体具有不管其发热体温度如何，电阻值都大致 一定且基本不发生突入电流的温度电阻特性。这样，在作为现有的碳加热器使用的发热 体中，因为基本不发生突入电流，所以减少了向发热体供给电力时电压下降的问题及荧 光灯闪烁(闪烁现象)的问题。但是，在将该发热体作为热源使用的情况下，存在升温 耗费时间、图像形成工艺的定影处理耗费时间、定影处理时能耗增加的问题。 关于在本发明的实施方式5的图像定影装置中使用的发热体单元22的发热体2、 使用在现有的图像定影装置中作为热源使用的以碳系物质为主成分的细长板状的发热体 的加热器(以下、简称为碳加热器)、及作为参考例使用卤素灯的加热器(以下、简称为 卤素加热器)，发明者们构成100V、600W的规格的加热器，进行了表示温度CC )和电 阻(Ω)的关系的温度特性的比较实验。在以下的实验(图11 图14表示实验结果的实验)中使用的发热体单元22为 与上述实施方式1中说明的发热体单元(参照图1及图2)结构相同的发热体单元。图11是表示发热体单元22的发热体2、现有的热源即碳加热器、及卤素加热器 的温度[°C]和电阻[Ω]的关系的温度特性图。在图11中，实线X是本发明的图像定影 装置中使用的发热体单元22的发热体2的温度特性。另外，在图11中，虚线Y是碳加 热器的温度特性，点划线Z是作为参考例的卤素加热器的温度特性。
如图11所示，本发明的实施方式5的图像定影装置中使用的发热体单元22 的发热体2具有随着温度增高而电阻增加的正特性。根据实验，例如发热体2的温度 为20°C (未通电时)时，电阻值为9.2Ω，平衡点亮时的温度为1120°C时，电阻值为 16.7Ω。因此，发热体2未通电时和平衡点亮时的电阻值的变化率(电阻变化率)为
I.81。另外，在此所谓平衡点亮时，是指对加热器施加电压(例如，100V)供给电力，在 发热体中流过电流，发热体的发热温度成为一定时。另外，所谓电阻变化率是指 基于发 热体2的通电的平衡点亮时的电阻值除以未通电时的电阻值而得到的值。另一方面，现有的发热体即用虚线Y表示的碳加热器的温度特性即使温度变化 也表示大致一定的电阻值。根据发明者们的实验，碳加热器的温度为20°C (未通电时) 时，电阻值为15.9Ω，平衡点亮时的温度为1030°C时，电阻值为16.7Ω。因此，碳加 热器未通电时和平衡点亮时的电阻变化率为1.05。另外，在用点划线Z表示的卤素加热 器的情况下，在温度为20°C (未通电时)时，电阻值为1.8Ω，在平衡点亮时的温度为 1830°C时，电阻值为16.7Ω。因此，卤素加热器的未通电时和平衡点亮时的电阻变化率 为 9.28。另外，使用实施方式5的图像定影装置中应用的发热体2，在以平衡点亮时的温 度为500°C的方式供给电力的情况下，是在图11中用实线X表示的升温特性，且500°C时 的电阻值为11.0 Ω。由此，该发热体2的未通电时和平衡点亮时的电阻变化率为1.2 (=
II.0/9.2)。另外，使用实施方式5的图像定影装置中应用的发热体2，在以平衡点亮时的温 度为2000°C的方式供给电力的情况下，为在图11中用与实线X连续的双点划线表示的升 温特性，且2000°C时的电阻值为32.2Ω。因此，该发热体2的未通电时和平衡点亮时的 电阻变化率为3.5 ( = 32.2/9.2)。如上述，用于实施方式5的图像定影装置的发热体单元22的发热体2具有随着 温度升高而电阻增加的正特性。例如，在将平衡点亮时的温度设定为500°C的情况下，平 衡点亮时的电阻值成为11.0Ω，且电阻变化率为1.2。另外，在将平衡点亮时的温度设定 为2000°C的情况下，平衡点亮时的电阻值为32.2 Ω，且电阻变化率为3.5，表示温度和电 阻值大致成比例的特性。另外，用于实施方式5的图像定影装置的发热体单元22的发热体2，额定的通电 的平衡点亮时的电阻值除以未通电时的电阻值的电阻变化率为1.81。这样，用于本发明 的图像定影装置的发热体单元22的发热体2在未通电时也具有某程度的电阻(9.2Ω)，未 通电时和平衡点亮时的电阻变化率为1.81。本发明的发热体单元22的发热体2通过以使电阻变化率成为1.2 3.5的范围内 的方式设定电力或加热器温度，可以使其以所希望的温度高精度发热，同时在发热体单 元22点亮时，不发生大的突入电流，起到发热时的升温迅速的效果。另外，在未通电时 和平衡点亮时的电阻变化率为1.2 3.5范围内时，发热时的升温迅速，并且，如后述， 用于控制该发热体单元22的设备不需要大的容量。在应用电阻变化率不足1.2的发热体 的情况下，成为温度低、突入电流小、升温迟缓的图像定影装置。另一方面，在应用电 阻变化率超过3.5的发热体的情况下，发生大的突入电流，因此，为了确保可靠性而需要 将各结构要素的容限设定地较大，从而存在结构要素的容量增大，制造成本增大，装置大型化的问题。另一方面，在将碳加热器作为热源使用的情况下，由于电阻值与温度无关，为 大致一定，因此，在点亮时不发生突入电流，流过大致一定的电流。由此，在作为热源 使用碳加热器的情况下，存在发热温度的上升速度〔升温)迟缓，达到规定温度之前耗 费时间的问题。因此，在作为图像定影装置的热源使用的情况下，存在夹持部达到所 希望的温度之前耗费时间，图像定影处理耗费时间，并且所谓的快速启动耗费时间的问 题。发热体单元22的发热体2的固有电阻值为250 μ Ω · cm,碳加热器的石墨的固 有电阻值为3000 50000 μ Ω · cm,卤素加热器的钨的固有电阻值为5.6 μ Ω · cm。 如上述，石墨的固有电阻值与另外的加热器材料相比非常高，因此，能够成为电流变化 少的设计以及在电力供给时难以发生突入电流的设计。另外，发热体2的固有电阻值比 石墨的固有电阻值小，但比钨的固有电阻值大，因此，与钨的发热体相比容易在发热体2 中进行设计。
另外，发热体单元22的发热体2的密度为0.5 l.Og/m3(根据厚度而不同)， 碳加热器的石墨的密度为1.5g/m3，卤素加热器的钨的密度为19.3g/m3。这样，由于发热 体2的密度比其它加热器的材料的密度轻，并且由于发热体2是带状的薄膜体，因此可以 理解为与其它的加热器相比热容量非常小，升温快。图12是表示研究本发明的图像定影装置中使用的发热体单元22、及现有的加热 器即碳加热器和卤素加热器的升温特性的结果的图表。在图12中，实线X是本发明的图像定影装置中使用的发热体单元22的升温特 性。另外，在图12中，虚线Y是使用上述的以碳系物质为主成分的细长的板状的发热体 的碳加热器的升温特性，点划线Z是使用卤素灯的卤素加热器的升温特性。在图12所示 的特性图中，表示使用100V、600W规格的结构的各加热器从点亮到5秒后的升温特性。从图12的各升温特性可看出，本发明的图像定影装置中使用的发热体单元22的 升温特性(图12的实线X)与现有的热源即碳加热器(图12的虚线Y)的升温特性相比， 表示快速升温。根据发明者们的实验，达到平衡点亮时温度的90%的时间，发热体单元 22为0.6秒，碳加热器为2.7秒。另外，在卤素加热器的情况下，达到平衡点亮时温度的 90%的时间为1.1秒。如上述，达到发热体单元22、碳加热器、及卤素加热器的各加热器的平衡点亮 时的升温时间不同，因此，在其升温时间中消耗的电力有很大的不同。例如，在上述实 验中使用的各加热器在起动时有电流变化，但是，在假设消耗了 6A的情况下，到达平衡 点亮时温度的90%时的时间，发热体单元22为0.6秒，因此，该时间的电力消耗量约为 360W · S0另一方面，在碳加热器到达平衡点亮时温度的90%的时间为2.7秒，因此， 该时间的电力消耗量约为1620W · S。另外，在卤素加热器中到达平衡点亮时温度的 90%的时间为1.1秒，因此，该时间的电力消耗量约为600W · S。这样，发热体单元22的到达平衡点亮时的电力消耗量比其它加热器大幅减少， 由于在图像定影装置中频繁进行定影处理、反复开关，因此，其差值非常大，能量消耗 大幅度减少。另外，之所以在卤素加热器中到达时间比较短，是因为如图11所示，未通电时的电阻值低，在电力供给初期发生了大的突入电流。在上述的卤素加热器的电力消耗量 的计算中，假设消耗6A进行计算，但实际上，在卤素加热器的电力供给初期的O 5秒 间的稳定期间流过大的突入电流，因此，该期间的消耗电力为更大的值。图13是比较各加热器的电力供给初期的突入电流的图，表示从电力供给初期到 1.0秒后的电流波形。在图13中，(a)是用于本发明的图像定影装置的发热体单元22升 温时的电流波形图，(b)是现有的碳加热器升温时的电流波形图，(c)是卤素加热器升温 时的电流波形图。
如图13(a)所示，用于本发明的图像定影装置的发热体单元22，其电力供给初 期的电流有效值为15.75A，从电力供给初期1.0秒后的电流的有效值为9.00A。S卩，在发 热体单元22中确认有突入电流的发生，但是，其大小为平衡点亮时的电流的2倍以下。在图13(b)所示的碳加热器的情况下几乎没有突入电流，电力供给初期的电流 的有效值为9.00A，从电力供给初期1.0秒后的电流的有效值为8.75A，另一方面，在 图13(c)所示的卤素加热器的情况下发生大的突入电流，电力供给初期的电流的有效值 为64.75A，从电力供给初期1.0秒后的电流的有效值为10.38A。如上述的图11 (点划线 Z)所示，由于卤素加热器具有在未通电时和平衡点亮时电阻变化率为9.27这样5倍以上 的大的值，因此发生大的突入电流。发生这样大的突入电流，具有升温快的特性，另一 方面，具有在使用该卤素加热器的设备中必须使用耐受大电流的大容量元件的问题。例 如，作为开关元件的闸流晶体管需要电流容量大的元件，并且，即使在机械接点中也需 要使用遮断容量大的接点以不在大电流下发生熔融。另外，卤素加热器具有下述问题， 即，难以根据其发热原理(卤素循环〕进行电压控制，不能仅依靠开关的切换控制来进行 高精度的温度控制。如上述，用于本发明的实施方式5的图像定影装置的发热体单元22的未通电 时和平衡点亮时的变化率为1.81，并具有发生某程度的突入电流的特性，因此成为升温 快、达到平衡点亮时的时间变短，具有优异响应性的热源。因此，作为图像定影装置的 热源使用发热体单元22，能够提高作为图像定影装置的性能，制造可实现能量消耗少的 节省能量的设备。另外，用于本发明的实施方式5的图像定影装置的发热体单元22具有不发生卤 素加热器那样的大突入电流的特性，因此，在使用该发热体单元22的设备中不需要使用 能够耐受大电流的大容量的元件，能够实现制造成本的降低及小型化。另外，这里所谓 大的突入电流，是指电力供给初期的电流为从电力供给初期1.0秒后的电流的5倍以上。在本发明的实施方式5的图像定影装置使用的发热体单元22中，以电力供给初 期的电流成为从电力供给初期1.0秒后的电流的3.5倍以下的方式进行设定。这样，在发 热体单元22中，以电力供给初期的电流成为自电力供给初期1.0秒后的电流的3.5倍以下 的方式进行设定，由此，成为升温快、具有优异响应性的热源，并且，在使用该发热体 单元的设备中不需要使用耐受大电流的大容量元件，从而能够实现制造成本的降低及小 型化。图9表示通过发热体单元22、碳加热器及卤素加热器各加热器加热作为被加热 对象物的铜板时的铜板温度的测定结果。在图9中，实线X是由发热体单元22加热的铜 板的温度上升曲线，虚线Y是由碳加热器加热的铜板的温度上升曲线，点划线Z是由卤素加热器加热的铜板的温度上升曲线。在图9所示的铜板温度测定实验中，作为被加热对象物的铜板片使用 65mm(L) X65mm(W) X0.5mm(t),在与加热体即加热器相对的加热面上实施黒色涂 装。各加热器是长度为300mm的长条加热器，使用100V、600W的规格。铜板片和加 热器的相对距离为300mm，在铜板片的加热面的相反侧即背面安装热电偶来测定铜板温度。如图9所示，本发明的实施方式5的图像定影装置使用的发热体单元22与其它 的加热器相比，尽管是同样规格，但能够使被加热对象物即铜板温度上升最快，并加热 到高温度。卤素加热器的发热体即钨线虽然也成为高温度，但由于钨的放射率(约0.18) 低，因此被加热对象物的温度上升也迟缓。碳加热器的温度上升虽然比卤素加热器的温 度上升快，但是，比发热体单元22的温度上升迟缓，平衡温度也低。这是因为，发热体 单元22的发热体2的放射率为0.9，比石墨的放射率0.85高的缘故。因此，可以理解为本发明的实施方式5的图像定影装置中应用的发热体单元22 能够效率高且快速地加热被加热对象物。如上述，在实施方式5的图像定影装置中使用的发热体2具有轻薄且热容量小、 到基于通电的平衡点亮时之前的升温快的优异特性。因此，在实施方式5的图像定影装 置中，使用具有响应性优异且加热效率高的发热体的发热体单元，从而，定影区域的加 热快，能够节省能量，并能够实现快速启动。另外，在实施方式5的图像定影装置中， 由于在加热初期的点亮时不发生大的突入电流，因此，能够消除电压下降、荧光灯闪烁 之类的问题。在本发明的发热体单元及加热装置中，使用由薄膜片材料构成的发热体，该薄 膜片材料以碳系物质为主成分并具有二维各向同性的热传导，具有可挠性、柔软性及弹 性，且导热性为200W/m · K以上，厚度为300μιη以下。该发热体具有放射率高至 80%以上的优异特性，通过将该发热体作为热源使用的发热体单元，能够进行高效率加 热。另外，通过在加热装置中使用本发明的发热体单元，能够提供安全性及可靠性高、 制造容易的加热装置。另外，在应用了本发明的发热体单元的图像定影装置及图像形成 装置中，在定影处理中能够对被加热对象物以所希望的配热分布以及高温进行高效率地 加热，并具有升温快、降低能量消耗的优异效果。工业实用性本发明能够提供成为安全性及可靠性高且效率高的热源的发热体单元及加热装 置，因此，在需要热源的电子/电气设备领域有用。
权利要求
1.一种发热体单元，其特征在于，具备带状的发热体，其利用含有碳系物质的材料由薄膜片形成，具有二维各向同性的热传导；电力供给部，其向所述发热体的长度方向的两端供给电力；以及容器，其内包所述发热体和所述电力供给部的一部分，所述发热体单元具有多个切缝，所述多个切缝相对于与所述发热体的长度方向平行的轴线具有斜角而形成。
2.如权利要求l所述的发热体单元，其特征在于，所述发热体的多个切缝包含多个第一切缝，所述多个第一切缝从沿着该发热体的长度方向相对的两侧缘部平行地延伸设置。
3.如权利要求2所述的发热体单元，其特征在于，所述发热体的多个切缝包含所述多个第一切缝，同时包含在所述多个第一切缝之间与该第一切缝平行地具有规定间隔配置的多个第二切缝，所述多个第二切缝形成于与所述发热体的长度方向正交的宽度方向的中央部分，并在从该第二切缝的两端到沿所述发热体的长度方向相对的两侧缘部的边缘部分形成有电流通路，所述多个第二切缝为能够沿所述发热体的长度方向伸长的形状。
4.如权利要求3所述的发热体单元，其特征在于，所述发热体的第一切缝及第二切缝由贯通的孔或刻痕形成。
5.如权利要求3所述的发热体单元，其特征在于，所述发热体通过所述电力供给部张设于所述容器的内部，由此，相对于该发热体的长度方向伸长，且与所述发热体的长度方向正交的宽度方向的剖面成为弯曲形状。
6.如权利要求5所述的发热体单元，其特征在于，与所述容器的长度方向正交的剖面为圆形状，没有通过所述电力供给部件被张设的状态下的所述发热体具有比所述容器的内径长的宽度方向的尺寸，该宽度方向与长度方向正交。
7.如权利要求l所述的发热体单元，其特征在于，所述发热体具有由包含碳系物质的材料形成的层间构造。
8.如权利要求l所述的发热体单元，其特征在于，所述容器由具有耐热性的玻璃管或陶瓷管构成，在所述电力供给部中被密封，且在容器内部填充有惰性气体。
9.一种加热装置，其特征在于，装备有权利要求l一8中任一项所述的发热体单元作为热源。
10.一种图像定影装置，具备，加热体，其对承载有未定影调色剂图像的被记录部件进行加热；加压体，其与所述加热体相对配设，经由所述被记录部件对所述加热体进行加压，所述加热体具有发热体作为加热源，所述发热体利用含有碳系物质的材料由薄膜片形成，具有二维各向同性的热传导。
11.如权利要求lo所述的图像定影装置，其特征在于，所述发热体具有由包含碳系物质的材料形成的层间构造。
12.如权利要求11所述的图像定影装置，其特征在于，所述发热体的电阻变化率的值在1.2 3.5的范围，该电阻变化率通过用通电的平衡 点亮时的电阻的值除以未通电时的电阻的值而得到，所述发热体具有发热体温度和电阻值成比例的正特性。
13.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于， 所述发热体为厚度在300 μ m以下的薄膜体。
14.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于， 所述发热体为密度在l.Og/cm3以下的轻膜体。
15.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于， 所述发热体由导热率在200W/m · K以上的材料形成。
16.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于，所述加热体具有收容所述发热体和向该发热体的相对向的两端供给电力的电力供给 部的一部分的容器，所述容器具有在内部填充惰性气体并在所述电力供给部中被密封的构造。
17.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于，在所述加热体上设置有用于限定所述发热体的加热区域的反射部。
18.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于， 在所述加热体上设置有多个所述发热体，多个所述发热体的长度方向的各中心轴与所述被记录部件的输送方向相正交地配置 于直线上。
19.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于，在所述加热体中，在与所述发热体相对的面上，由吸收红外线的部件形成膜体。
20.如权利要求12所述的图像定影装置，其特征在于， 所述发热体的加热范围包括由所述加热体和所述加压体对所述被记录部件进行按压的按压部位即夹持部；和 与该夹持部相比位于被记录部件的输送方向的上游侧的部位。
21.—种图像形成装置，其特征在于，具备权利要求10 20中任一项所述的图像定影装置。
全文摘要
本发明提供一种发热体单元，该发热体单元的发热体(2)具有包括多个第一切缝(2a)和多个第二切缝(2b)的可伸长的形状，所述多个第一切缝(2a)相对于沿发热体的长度方向相对的两侧的缘部分别具有斜角而形成，所述多个第二切缝(2b)在多个第一切缝(2a)间具有规定间隔地平行配置，多个第二切缝(2b)形成于发热体的宽度方向的中央部分，在到沿发热体的长度方向相对的一对两侧缘部的边缘部分形成有电流通路。
文档编号H05B3/44GK102017788SQ20088012910
公开日2011年4月13日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年5月9日
发明者小西政则, 松冈广彰, 西尾章 申请人:松下电器产业株式会社