ヒータ、加熱装置、画像形成装置

【課題】均一な温度分布特性が得られるとともに、省スペース化を図ることができるヒータを実現する。
【解決手段】高剛性のセラミック等の基材で高い熱伝導性の短冊状の絶縁基板１１の表面側の長手方向に沿って平行に抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する帯状の発熱抵抗体１２，１３を形成する。一端を発熱抵抗体１２に重層し他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に接続部１４を、一端を発熱抵抗体１３に重層し他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に接続部１５をそれぞれ形成する。接続部１４，１５は発熱抵抗体１２，１３に接続される部分から直ちに絶縁基板１１の側面側に折曲される格好とする。発熱抵抗体１２，１３のそれぞれの他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に接続部１６を形成する。接続部１４〜１６に電力を供給する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報機器、家電製品や製造設備などの小型機器類に装着されて用いられる薄型のヒータおよびこのヒータを実装したプリンタ、複写機やファクシミリなどの加熱装置並びにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトナー定着用に用いる面状ヒータは、発熱抵抗体が形成された絶縁基板を長手方向に延在させて電極を形成し、この電極に電力を供給するためのコネクタを電気的に接続させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２０００−１１３９３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、電力供給用の電極を形成する領域分だけ絶縁基板の長さを長くする必要があるため材料を多く使う必要があるばかりか、電極を構成する絶縁基板の面積が増加等による温度の逃げが発生し、発熱抵抗体の長手方向の中間部分に対し、両端部分の温度が低くなる問題の他に、ヒータ全体が長くなることによる複写機の実機内の余分なスペースが必要となるという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、均一な温度分布特性が得られるとともに、省スペース化を図ることができるヒータ、加熱装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明のヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の長手方向に形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の延長線上の前記絶縁基板の側面に前記発熱抵抗体と電気的に接続された状態で形成した導電性の接続部と、少なくとも前記発熱抵抗体を覆うように配置された絶縁性のオーバーコート層とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、発熱抵抗体の長手方向全域に渡りフラットな発熱量を得ながら、絶縁基板の寸法を短くでき材料費を廉価にできることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図５は、この発明の一実施形態について説明するための、図１は構成図、図２は図１の側面図、図３は図１のａ−ａ’断面図、図４は図１の矢印ｂ方向から見た状態の側面図、図５は図１の矢印ｃ方向から見た状態の側面図である。
【０００８】
図１〜図５において、１１は、耐熱、電気絶縁性材料の例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの電気絶縁性を有する高剛性のセラミック等の基材で高い熱伝導性の短冊状の絶縁基板である。１２，１３は、絶縁基板１１の表面側の長手方向に沿って平行に形成された銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系等などの抵抗体ペーストを高温で焼成し、膜厚を数μｍ〜十数μｍ程度とすることで所定の抵抗値を有する帯状の発熱抵抗体である。
【０００９】
１４は、一端を絶縁基板１１上で発熱抵抗体１２に重層し、他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続部である。１５は、一端を絶縁基板１１上で発熱抵抗体１３に重層し、他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続部である。絶縁基板１１上の接続部１４，１５は、極力短い長さとする。つまり、接続部１４，１５は発熱抵抗体１２，１３に接続される部分から直ちに絶縁基板１１の側面側に折曲される格好で固着される。
【００１０】
１６は、発熱抵抗体１２，１３のそれぞれの他端を絶縁基板１１上で重層し、他端を絶縁基板１１の短手方向の側面上に銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続部である。絶縁基板１１上の接続部１６は、極力短い長さとする。
【００１１】
１７は、発熱抵抗体１２，１３と絶縁基板１１上の接続部１４〜１６を覆い、電気的、機械的、化学的な保護を行うため、ガラスペーストを塗布、焼成して形成される厚膜印刷方法を用い、１０μｍ〜１００μｍ程度の膜厚で形成されたオーバーコート層である。絶縁基板１１の側面に形成される接続部１４〜１６には、オーバーコート層１７が形成されずに接続部１４〜１６の表面は導電性を有し、側面に位置する接続部１４〜１６は、電力を供給させるための電極となる。
【００１２】
図６は、この発明の効果について説明するための説明図である。図６は、図１に示すヒータを１００とし、ヒータ１００の長手方向における各位置の温度分布を従来のヒータと比較したものである。
【００１３】
すなわち、従来のヒータの場合は、図６の発熱抵抗体１２，１３の両端に、電力を供給するための電極を絶縁基板面上にヒータ１００に形成する必要がある。このため、発熱抵抗体１２，１３の両端に一点鎖線で示す長さＬａと長さＬｂの部分が電極形成のため必要で、この部分で発熱抵抗体１２，１３で発生した熱が逃げてしまい、図６の従来として示した温度分布のように、発熱抵抗体１２，１３の両端付近の発熱量が低下する。
【００１４】
これに対し、発熱抵抗体１２，１３の両端に接続したのち直ちに絶縁基板１１の側面に電力供給用の接続部１４〜１６が形成された、この発明の実施形態では、発熱抵抗体１２，１３の両端での熱の逃げを極力抑えることができ、図６の本発明として示した温度分布のように、発熱抵抗体１２，１３の長手方向全域に渡りフラットな発熱量を得ることが可能となる。
【００１５】
この実施形態では、発熱抵抗体１２，１３の長手方向全域に渡りフラットな発熱量を得ながら、絶縁基板１１の寸法を短くすることができ材料費を廉価にできることが期待できる。
【００１６】
この実施形態では、絶縁基板１１の長手方向の両側面に接続部を形成したが、接続部１６は絶縁基板１１面上で発熱抵抗体１２，１３のそれぞれ一端を電気的に接続する接続導体として構わない。この場合、接続部１４，１５に電力が供給されることになる。
【００１７】
図７、図８は、この発明のヒータをトナー定着の加熱装置２００とした場合の実施形態について説明するための模式図、図８は図７の断面図である。
【００１８】
図７において、７１は、支持体７２の底部にヒータ１００を固着させ、ヒータ１００にコネクタ７３１，７３２をリード線７４１，７４２介して電力を供給させ、加熱したヒータ１００のオーバーコート層１７に圧接加熱されながら移動するポリイミド樹脂等の耐熱性のシートをロール状にして循環自在に巻装された円筒の定着フィルムである。７５はその表面に耐熱性弾性材料であるたとえばシリコーンゴム層７６が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ７５の回転軸７７１，７７２と対向してヒータ１００が、定着フィルム７１と並置して図示しない基台内に取り付けられている。加圧ローラ７５は、図示しない手段に基づいて定着フィルム７１と相互に圧接させてニップ部を形成するとともに、作動時にはそれぞれを矢印ｄ１，ｄ２の方向に回転させる。
【００１９】
このとき、オーバーコート層１７上に配置された定着フィルム７１面とシリコーンゴム層７６との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム７１を介して加熱ヒータ１００により加熱溶融され、少なくともその表面部は融点を大きく上回り完全に軟化して溶融する。この後、加圧ローラ７５の用紙排出側では複写用紙Ｐが加熱ヒータ１００から離れ、トナー像Ｔｏ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム７１も複写用紙Ｐから離反される。
【００２０】
図９〜図１１は、支持体６２にヒータ１００が取り付けられている状態について説明するための、図９は側面図、図１０は図９中の矢印ｅ方向からの側面図、図１１は図９のｆ−ｆ’断面図である。
【００２１】
支持体７２は、定着フィルム７１の支持体７２に対する摺動性を向上させるために複数のフィルムガイド９１が一体形成されている。また、支持体７２の底面にはヒータ１００を嵌合させる凹部９２が形成される。
【００２２】
次に、図１２〜図１５を参照し、ヒータ１００に電力を供給するコネクタ７３１，７３２について説明する。図１２、図１３は、コネクタ７３１とヒータ１００との接合について、図１４、図１５はコネクタ７３２とヒータ１００との接合について説明するための、図１２はコネクタ７３１の斜視図を、図１３はコネクタ７３１とヒータ１００との接続の関係を示す説明図、図１４はコネクタ７３２の斜視図を、図１５はコネクタ７３２とヒータ１００との接続の関係について示す説明図である。
【００２３】
まず、図１２、図１３において、コネクタ７３１は、例えば耐熱性の樹脂で形成されたケース１２１にヒータ１００の幅狭側から挿入可能大きさの接続孔１２２が形成される。接続孔１２２内には弾性を有する導電性の例えばリン青銅の材料で形成された接点１２３，１２４が非接触状態で配置される。接点１２３，１２４がそれぞれ接続孔１２２の内側に押されて変形すると、図１３中の矢印ｇ，ｇ’方向にそれぞれ復元する作用が働く。
【００２４】
つまり、ヒータ１００の接続部１４，１５が形成された側からコネクタ７３１の接続孔１２２に挿入されると、接続部１４と接点１２３、接続部１５と接点１２４がそれぞれ圧接された状態で電気的に接続され、その状態が維持される。図示しないが、コネクタ７３１とヒータ１００とは、接続部１４と接点１２３、接続部１５と接点１２４が圧接状態を保持する手段を備えている。圧接状態保持手段としては、例えば、ヒータ１００と接続孔１２２の接合の摩擦が接点１２３，１２４の復元力よりも大きく設定することが考えられる。
【００２５】
次に、図１４、図１５において、コネクタ７３２は、例えば耐熱性の樹脂で形成されたケース１４１にヒータ１００の幅狭側から挿入可能大きさの接続孔１４２が形成される。接続孔１４２内には弾性を有する導電性の例えばリン青銅の材料で形成された接点１４３が配置される。接点１４３が接続孔１４２の内側に押されて変形すると、図１５中の矢印ｇ方向に復元する作用が働く。
【００２６】
つまり、ヒータ１００の接続部１６が形成された側からコネクタ７３２の接続孔１４２に挿入されると、接続部１６と接点１４３圧接された状態で電気的に接続され、その状態が維持される。図示しないが、コネクタ７３２とヒータ１００は、接続部１６と接点１４３が圧接された状態を保持して支持される関係を備えている。
【００２７】
このようにしてヒータ１００は、コネクタ７３１，７３２からそれぞれリード線７４１，７４２を介して、例えば図１６に示す回路構成から電力の供給を受け、発熱させながら温度調整することができる。
【００２８】
上記した実施形態は、接続部１６を接地したが、発熱抵抗体１２，１３を直列接続しても構わない。この場合は、接続部１６を絶縁基板１１上に形成するだけでよく、コネクタ７３２は不要となる。要は、発熱抵抗体を接続部を介して外部と接続する場合に接続部を絶縁基板１１の側面に形成し、これにコネクタの接点を圧接するようにする構成であればよい。
【００２９】
図１６において、商用電源１６１を温度制御回路１６２の制御端子に接続されたソリッドステートリレー１６３、コネクタ７３１を介してヒータ１００の接続部１４，１５に通電されると、接続された発熱抵抗体１２，１３に電流が流れて発熱する。抵抗発熱体１２，１３の発熱により絶縁基板１１も温度上昇し、この熱は、絶縁基板１１の裏面側に取着された検温素子であるサーミスタ１６４の感温部に伝わり、感温部の抵抗値を変化させる。サーミスタ１６４の抵抗値の変化を、温度制御回路１６２に入力して設定温度にあるか否かを判定する。温度が設定値より低い場合は、ソリッドステートリレー１６３にオン信号を出力し、設定温度より高い場合は、ソリッドステートリレー１６３にオフ信号を出力する。
【００３０】
このように、抵抗発熱体１２，１３に印加する電力を制御することによって、抵抗発熱体１２，１３の温度調整を行う。
【００３１】
なお、サーミスタ１６４は、発熱抵抗体１２，１３が形成された反対側の絶縁基板１１面の略中央部にスクリーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等の低熱容量の測温抵抗体を形成しても構わない。
【００３２】
ヒータ１００の発熱量は、図６で説明したように、発熱抵抗体１２，１３の長手方向全域に渡ってほぼ均一にすることができることから、所定の発熱量を維持する制御の向上を図ることができる。
【００３３】
次に、図１７を参照して、この発明の加熱装置２００を搭載した複写機を例とした、この発明の画像形成装置について説明する。図中、加熱装置２００の部分は、上記した説明と同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図１７において、３０１は複写機３００の筐体、３０２は筐体３０１の上面に設けられたガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印Ｙ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。
【００３５】
筐体３０１内の上方向には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置３０２が設けられており、この照明装置３０２により照射された原稿Ｐ１からの反射光源が短焦点小径結像素子アレイ３０３によって感光ドラム３０４上スリット露光される。なお、この感光ドラム３０４は矢印方向に回転する。
【００３６】
また、３０５は帯電器で、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層が被覆された感光ドラム３０４上に一様に帯電を行う。この帯電器３０５により帯電された感光ドラム３０４には、結像素子アレイ３０３によって画像露光が行われた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器３０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化される。
【００３７】
カセット３０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ３０８と感光ドラム３０４上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ３０９によって、感光ドラム３０４上に送り込まれる。そして、転写放電器３１０によって感光ドラム３０４上に形成されているトナー像は複写用紙Ｐ上に転写される。
【００３８】
その後、感光ドラム３０４上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド３１１によって加熱装置２００に導かれて加熱定着処理された後に、トレイ３１２内に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム３０４上の残留トナーはクリーナ３１３を用いて除去される。
【００３９】
加熱装置２００は複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機３００が複写できる最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）より長い発熱抵抗体１６を延在させてヒータ１００の加圧ローラ２０１が設けられている。
【００４０】
そして、ヒータ１００と加圧ローラ２０１との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、発熱抵抗体１６の熱を受け溶融して複写用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させる。
【００４１】
この実施形態では、ヒータ１００を用いることで長手方向に均一な発熱を得ることができる。また、ヒータ１００を長手方向に短くすることができることから複写機３００の小型化に寄与することが可能となる。
【００４２】
加熱ヒータの用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明のヒータに関する一実施形態について説明するための構成図。
【図２】図１の側面図。
【図３】図１のａ−ａ’断面図。
【図４】図１の矢印ｂ方向から見た側面図。
【図５】図１の矢印ｃ方向から見た側面図。
【図６】この発明のヒータ効果について説明するための説明図。
【図７】この発明のヒータをトナー定着の加熱装置とした場合の実施形態について説明するための模式図。
【図８】図７の断面図。
【図９】図７要部の側面図。
【図１０】図９の矢印ｅ方向から見た側面図。
【図１１】図９のｆ−ｆ’断面図。
【図１２】図７のコネクタ７３１の斜視図。
【図１３】図７のコネクタ７３１とヒータ１００の接続について説明するための説明図。
【図１４】図７のコネクタ７３２の斜視図。
【図１５】図７のコネクタ７３２とヒータ１００の接続について説明するための説明図。
【図１６】この発明ヒータの温度調整について説明するための説明図。
【図１７】この発明の画像形成装置に関する一実施形態について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１１絶縁基板
１２，１３発熱抵抗体
１４〜１６接続部
１７オーバーコート層
７１定着フィルム
７２支持体
７３１，７３２コネクタ
７５加圧ローラ
１２１，１４１ケース
１２２，１４２接続孔
１２３，１２４，１４３接点
１００ヒータ
２００加熱装置
３００複写機

【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁基板と、
前記絶縁基板の長手方向に形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の延長線上の前記絶縁基板の側面に前記発熱抵抗体と電気的に接続された状態で形成した導電性の接続部と、
少なくとも前記発熱抵抗体を覆うように配置された絶縁性のオーバーコート層とを具備したことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
加熱ローラと、
前記加熱ローラに対向配置された発熱抵抗体が圧接された請求項１に記載のヒータと、
前記ヒータの接続部に圧接状態で接続される接点を備え、該接点を介して前記発熱抵抗体に電力が供給されるコネクタと、
前記ヒータと前記加圧ローラとの間を移動可能に設けられた定着フィルムとを具備したことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させてこのトナーを用紙に転写して所定の画像を形成する形成手段と、
画像が形成された用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して前記定着ヒータに圧接しながら通過させることによって、トナーを定着するようにした請求項５記載の加熱装置とを具備したことを特徴とする画像形成装置。

【図１】