板状ヒータ、加熱装置、画像形成装置
【課題】板状ヒータにおける温度立ち上がりの高速化を実現するとともに、非通紙部での昇温の抑制を図る。
【解決手段】長尺平板状のセラミック基板１１上の長手方向に、Ａｇ／Ｐｄ合金等の抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体１２を形成する。セラミック基板１１上の両端に電極１５，１６を形成する。電極１５，１６のセラミック基板１１の短手方向の位置から発熱抵抗体１２に非接触状態で一体的に電極１５には導体パターン１５ａ，１５ｂを、電極１６には導体パターン１６ａ，１６ｂをそれぞれ形成する。導体パターン１５ａ，１６ａと発熱抵抗体１２との間にはＰＴＣ発熱体１７１，１７２を、導体パターン１５ｂ，１６ｂと発熱抵抗体１２との間にはＮＴＣ発熱体１８１，１８２をそれぞれ形成する。
【解決手段】長尺平板状のセラミック基板１１上の長手方向に、Ａｇ／Ｐｄ合金等の抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体１２を形成する。セラミック基板１１上の両端に電極１５，１６を形成する。電極１５，１６のセラミック基板１１の短手方向の位置から発熱抵抗体１２に非接触状態で一体的に電極１５には導体パターン１５ａ，１５ｂを、電極１６には導体パターン１６ａ，１６ｂをそれぞれ形成する。導体パターン１５ａ，１６ａと発熱抵抗体１２との間にはＰＴＣ発熱体１７１，１７２を、導体パターン１５ｂ，１６ｂと発熱抵抗体１２との間にはＮＴＣ発熱体１８１，１８２をそれぞれ形成する。
【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用いられる薄型の板状ヒータおよびこの板状ヒータが実装されたプリンタ、複写機、ファクシミリやリライタブルカードリーダライタなどの加熱装置なら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】
従来の板状ヒータは、非通紙部昇温が起こるヒータ箇所にＮＴＣ特性を持つ発熱体を用い、通紙部の発熱体と直列接続させた構成であり、非通紙部の温度が高くなった場合に非通紙部における昇温を抑制させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００７−２３２８１９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、小サイズ紙を連続通紙した場合に、非通紙部が通紙部よりも温度が高くなり非通紙部昇温の問題が生じることから、通紙速度を落として通紙を行わなければならない。そのために、ヒータ端部にＮＴＣ特性の抵抗体を直列に形成することで、非通紙部の昇温を抑制することができるが、ヒータ面全体が均一に発熱するまでの温度立ち上がりが遅いという、問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部での昇温を抑制することのできる板状ヒータ、この板状ヒータが実装された加熱装置、この加熱装置が搭載された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、この発明の板状ヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、前記第１および第２の電極の前記セラミック基板の長手方向の両側の沿って前記発熱抵抗体に非接触状態でそれぞれ延出した第１および第２の導体パターンと、前記第１の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＰＴＣ発熱体と、前記第２の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＮＴＣ発熱体と、少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
この発明の加熱装置は、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１〜８のいずれかに記載の板状ヒータと、前記板状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。
【０００７】
さらに、この発明の画像形成装置は、媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記トナーを定着するようにした請求項９記載の加熱装置とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、非通紙部分の発熱体としてＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンを配置したことで、温度立ち上がりの高速化が実現できるとともに、非通紙部昇温の抑制を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１、図２は、この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、図２は図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【００１１】
図１、図２において、１１は、耐熱、電気絶縁性材料例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などの電気絶縁性を有する高剛性の基材で高い熱伝導性の短冊状のセラミック基板である。セラミック基板１１は、例えば厚みが１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ程度の寸法である。
【００１２】
１２は、セラミック基板１１の表面側の長手方向に固着して形成された銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）を主成分としＰｄの比率を高くした抵抗温度係数が０ｐｐｍ／℃の材料の抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体である。発熱抵抗体１２は、例えば厚みが１０μｍ、幅が２．５ｍｍ、長さが２２６ｍｍ程度の寸法である。
【００１３】
発熱抵抗体１２の両端には、少なくとも発熱抵抗体１２の幅の長さを有するの導体層１３，１４を積層して形成する。
【００１４】
１５，１６は、セラミック基板１１の長手方向の両端面に形成した給電用の電極である。電極１５には、一体的に発熱抵抗体１２と平行に非接触状態で延在させて形成した導体パターン１５ａ，１５ｂがそれぞれ形成される。電極１６には、一体的に発熱抵抗体１２と平行に非接触状態で延在させて形成した導体パターン１６ａ，１６ｂがそれぞれ形成される。なお、導体パターン１５ａ，１５ｂは第１の導体パターンに相当し、導体パターン１６ａ，１６ｂは第２の導体パターンに相当する。
【００１５】
導体パターン１５ａと導体層１３とは、Ａｇ／Ｐｄを主成分あるいは酸化ルテニウムといった材料で、例えば抵抗温度係数が５００ｐｐｍ／℃の正の温度係数を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）発熱体１７１のベタパターンを形成して電気的に接続する。同様に導体パターン１６ａと導体層１４にはＡｇ／Ｐｄを主成分あるいは酸化ルテニウムといった材料で、例えば抵抗温度係数が５００ｐｐｍ／℃の正の温度係数を有するＰＴＣ発熱体１７２のベタパターンを形成して電気的に接続する。
【００１６】
導体パターン１５ａと導体層１３にはＰＴＣ発熱体１７１の一部分が、導体パターン１５ｂと導体層１４にはＰＴＣ発熱体１７２の一部分がそれぞれ重畳された状態で接合させる。
【００１７】
また、導体パターン１５ｂと導体層１３とは、半導体セラミックスやグラファイトを主成分とする、例えば抵抗温度係数−５０００ｐｐｍ／℃の負の温度係数を有するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）発熱体１８１のベタパターンを形成して電気的に接続する。導体パターン１６ｂと導体層１４とは、半導体セラミックスやグラファイトを主成分とする材料で、例えば抵抗温度係数−５０００ｐｐｍ／℃の負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体１８２のベタパターンを形成して電気的に接続する。
【００１８】
導体パターン１５ｂと導体層１３にはＮＴＣ発熱体１８１の一部分が、導体パターン１６ｂと導体層１４にはＮＴＣ発熱体１８２の一部分がそれぞれ重畳された状態で接合させる。
【００１９】
１９は、電極１５，１６を残した発熱抵抗体１２、導体パターン１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２上に、例えば厚膜印刷でガラス層あるいはポリイミド層で形成され、電気的、機械的、化学的な保護を行うオーバーコート層である。
【００２０】
オーバーコート層１９は、被加熱体である用紙を加熱させながら摺動させる機能を有している。オーバーコート層１９のＰＴＣ発熱体１８１，１８２が形成された側は、被加熱体が流れる上流側とし、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２が形成された側は、加熱体が流れる下流側とする。
【００２１】
なお、オーバーコート層１９上の発熱抵抗体１２が形成されたＸ領域は、通紙部とし、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２が形成されたＹの領域は、非通紙部とする。
【００２２】
次に、図３〜図５を参照し、図１の動作について説明する。図３は図１に電源を追加した板状ヒータの等価回路図、図４は図１の温度変化に伴い変化する通紙部と非通紙部の抵抗値について説明するための説明図、図５は板状ヒータの長手方向の発熱量分布について説明するための説明図である。
【００２３】
図３において、３１は交流電源である。Ｒ１２は発熱抵抗体１２の抵抗を示し、Ｒ１７１はＰＴＣ発熱体１７１の抵抗を、Ｒ１７２はＰＴＣ発熱体１７２の抵抗をそれぞれ示している。また、Ｒ１８１はＮＴＣ発熱体１８１の抵抗を示し、Ｒ１８２はＮＴＣ発熱体１８２の抵抗をそれぞれ示している。
【００２４】
ここで、非通紙部ＹであるＰＴＣ発熱体１７１とＮＴＣ発熱体１８１の合成抵抗それに発熱体１７２とＮＴＣ発熱体１８２の合成抵抗をＲｓとした場合について考える。
【００２５】
まず、電源３１から電極１５，１６に電力が供給された直後の通紙部Ｘと非通紙部Ｙの抵抗値について考える。通電された直後のＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐ（Ｒ１７１，Ｒ１７２）は小さく、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎ（Ｒ１８１，Ｒ１８２）は大きい。これらを合成した場合の抵抗値Ｒｓは、発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２よりやや大きい程度となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＡに示す特性となる。
【００２６】
次に、通紙の定常時においては、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐ、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎそれに発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２がほぼ同じような値となる。これにより、板状ヒータの長手方向全体の温度分布は、図５のＢに示す特性となる。
【００２７】
非通紙部Ｘの領域の昇温時においては、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐは大きく、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎは小さい。これらを合成した場合の抵抗値Ｒｓは、発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２よりやや小さい程度となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＡに示す特性となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＣに示す特性となる。
【００２８】
このように、非通紙部Ｙの昇温時は、通紙部Ｘよりも非通紙部Ｙの抵抗値が小さくなり、非通紙部Ｙでの発熱量は抑えることができることから、非通紙部Ｙの昇温抑制を図ることができる。
【００２９】
この実施形態では、非通紙部分の発熱体としてＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンを配置したことで、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部昇温の抑制を図ることができる。
【００３０】
図６は、この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための構成図である。図６は、図１のＰＴＣ発熱体１７１とＮＴＣ発熱体１８１側のみを拡大した状態で示した拡大構成図である。なお、図１と同一構成部分には同符号を付しここでの説明は省略する。
【００３１】
この実施形態は、ＰＴＣ発熱体１７１（７１２）の幅をＷｐ、長さをＬｐとした場合のアスペクト比（Ｗｐ／Ｌｐ）に対してＮＴＣ発熱体１８１（１８２）の幅をＷｎ、長さＬｎとした場合のアスペクト比（Ｗｎ／Ｌｎ）の関係を、（Ｗｐ／Ｌｐ）＝（Ｗｎ／Ｌｎ）としたものである。換言すれば、ＰＴＣ発熱体１７１の抵抗温度係数ＰＴＣとＮＴＣ発熱体１８１の抵抗温度係数ＮＴＣの絶対値を、ＮＴＣ＜ＰＴＣの関係としたものである。
【００３２】
このように、非通紙部でのＮＴＣ発熱体とＰＴＣ発熱体のアスペクト比を等しくすることで、温度調整時に非通紙部昇温時に端部の過剰な熱を下流側に逃がすことができるため、非通紙部の昇温抑制効果を高めることが可能である。
【００３３】
図７〜図９は、この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の背面図、図８は図７のII−II’断面図、図９はこの実施形態の動作について説明するための説明図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同符号を符号を付して説明する。
【００３４】
図７において、セラミック基板１１の表面には発熱抵抗体１２が形成され、発熱抵抗体１２の両端は、それぞれ電極１５，１６が形成される。発熱抵抗体１２の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７１，７２のベタパターンが形成される。ＮＴＣ発熱体７１，７２の一部は、発熱抵抗体１２に重ね合わせた状態で形成される。
【００３５】
発熱抵抗体１２、ＮＴＣ発熱体７１，７２は、厚膜印刷方法を用いてガラスペーストを印刷で覆い、これを焼成してオーバーコート層１９が形成される。
【００３６】
ここで、発熱抵抗体１２を１００ｍΩ／□、ＴＣＲ（Temperature Coefficient of Resistance）＝０ｐｐｍ／℃とし、ＮＴＣ発熱体７１，７２をそれぞれ１０００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝３０００ｐｐｍ／℃とし、発熱抵抗体１２とＮＴＣ発熱体７１，７２の長手方向の幅を同じとして考える。
【００３７】
このとき、図７（ａ）における領域Ｅに発熱抵抗体１２の抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１の抵抗Ｒ７１は図９の等価回路に示すような並列接続となる。これにより、室温での構成抵抗値は、９１ｍΩ／□となる。これは、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２の抵抗Ｒ７２の関係について同じである。
【００３８】
図７に示すヒータ長Ｄの定着物を通紙した場合、発熱抵抗体１２の端部の温度は、２００℃程度まで高くなるとする。このときの端部の合成抵抗値は、６２ｍΩ／□となり、約３０％程度まで発熱量が低下する。このように、端部の発熱量を抑えることが可能となる。
【００３９】
この実施形態では、発熱抵抗体１２の端部にＮＴＣ発熱体７１，７２を形成しただけの簡単な構成により、非通紙部における温度上昇を抑えることが可能となる。
【００４０】
図１０、図１１は、この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の背面図、図１１は図１０のIII−III’断面図である。
【００４１】
図１０において、セラミック基板１１には、長手方向に沿って、銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）の合金をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系などの抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体１２１，１２２を平行に形成している。
【００４２】
発熱抵抗体１２１の一端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成して形成された良導電体膜の給電用の電極１５１と接続し、発熱抵抗体１２２の一端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成した良導電体膜の給電用の電極１６１と接続する。発熱抵抗体１２１，１２２のそれぞれ他端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続導体１５６により共通接続する。
【００４３】
発熱抵抗体１２１の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７１１、７１２のベタパターンが、発熱抵抗体１２２の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７２１、７２２のベタパターンがそれぞれ形成される。ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２の一部は、発熱抵抗体１２に重ね合わせた状態で形成される。
【００４４】
発熱抵抗体１２、ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２上には、厚膜印刷方法を用いてガラスペーストを印刷で覆い、これを焼成したオーバーコート層１９が形成される。
【００４５】
ここで、発熱抵抗体１２１，１２２を１００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝０ｐｐｍ／℃とし、ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２をそれぞれ１０００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝３０００ｐｐｍ／℃とし、発熱抵抗体１２１，１２２とＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２の長手方向の幅を同じとして考える。
【００４６】
このとき、図１０（ａ）の領域Ｅにおける発熱抵抗体１２１，１２２の抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１１の抵抗値は、図９の等価回路と同じような並列接続となる。これにより、室温での構成抵抗値は、９１ｍΩ／□となる。
【００４７】
このことは、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１２の抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２１の抵抗値それに抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２２の抵抗値の関係についても同じである。
【００４８】
従って、この場合は、発熱抵抗体１２１，１２２による上流から下流にかけての幅の広い発熱部を有しながら、電力供給時の非通紙部に当たる抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１１の抵抗値の合成抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１２の抵抗値の合成抵抗値は下がり温度上昇を抑えことができる。また、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２１の抵抗値の合成抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２２の抵抗値の合成抵抗値は下がり温度上昇を抑えことができる。
【００４９】
上記したこの発明の板状ヒータの第３および第４の実施形態のＮＴＣ発熱体は、発熱抵抗体の一部と重ね合わせた状態でセラミック基板上に形成したが、発熱抵抗体上に形成しても構わない。この場合は、セラミック基板の短手方向の幅が狭いものでも形成が可能となる。
【００５０】
図１２、図１３は、この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための、図１２は、上記した板状ヒータ１００をヒータ支持体１０１に取り付けたヒータユニットを加熱装置２００に実装した場合の模式図、図１３は図１２の断面図である。図中１００については、図１、図２で説明した板状ヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
図５において、２０１は、ポリイミド樹脂等の耐熱性のフィルムをロール状にして循環自在に巻装された円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム２０１は、支持体２０２の底部に板状ヒータ１００を固着させ、板状ヒータ１００にコネクタ２０３，２０４をリード線２０５，２０６介して電力を供給させ、加熱した板状ヒータ１００に形成されたオーバーコート層１９に圧接加熱しながら移動させる。
【００５２】
２０７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２０８が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ２０７の回転軸２０９と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム２０１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２０７は、定着フィルム２０１と相互に圧接させることで、発熱抵抗体１２と加圧ローラ２０７とで形成される図６に示すようなニップ部Ｎ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。
【００５３】
このとき、オーバーコート層１９上に配置された定着フィルム２０１面とシリコーンゴム層２０８との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム２０１を介して板状ヒータ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２０７の用紙排出側では複写用紙Ｐが板状ヒータ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２０１も複写用紙Ｐから離反される。
【００５４】
この実施形態では、非通紙部分のＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンが配置された板状ヒータを用いたことで、温度立ち上がりの高速化をさせることができるとともに、非通紙部昇温の抑制に寄与することができる。
【００５５】
次に、図１４を参照して、この発明の加熱装置２００が搭載された複写機を例に挙げた場合の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、図１３、図１４で説明したもの同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
図１４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Ｚ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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を備えた板状ヒータ１００が、加圧ローラ２０７の外周に取り付けられたシリコーンゴム層２０８に加圧された状態で設けられている。
【００６２】
そして、板状ヒータ１００と加圧ローラ２０７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１２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。
【００６３】
この実施形態では、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部での昇温を抑制する板状ヒータを備えた加熱装置を用いたことより、立ち上がりが早く十分な熱対策を図ることが可能となる。
【００６４】
板状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】
【００６５】
【図１】この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図。
【図３】図１に電源を追加した状態の板状ヒータの等価回路図。
【図４】図１の温度変化に伴い変化する通紙部と非通紙部の抵抗値について説明するための説明図。
【図５】板状ヒータの長手方向の発熱量分布について説明するための説明図。
【図６】この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための一部を切欠して示す構成図。
【図７】この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図８】図７のII−II’断面図。
【図９】図７の動作について説明するための説明図。
【図１０】この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図１１】図１０のIII−III’断面図。
【図１２】この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための斜視図。
【図１３】図１１の断面図。
【図１４】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】
【００６６】
１１ セラミック基板
１２，１２１，１２２ 発熱抵抗体
１３，１４ 導体層
１５，１６，１５１，１６１ 電極
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ 導体パターン
１５６ 接続導体
１７１，１７２ ＰＴＣ発熱体
１８１，１８２，７１，７２，７１１，７１２，７２１，７２２ ＮＴＣ発熱体
１９ オーバーコート層
Ｘ 通紙部
Ｙ 非通紙部
２０１ 定着フィルム
２０２ 支持体
２０７ 加圧ローラ
２０８ シリコーンゴム層
２０９ 回転軸
１００ 板状ヒータ
２００ 加熱装置
３００ 複写機
【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用いられる薄型の板状ヒータおよびこの板状ヒータが実装されたプリンタ、複写機、ファクシミリやリライタブルカードリーダライタなどの加熱装置なら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】
従来の板状ヒータは、非通紙部昇温が起こるヒータ箇所にＮＴＣ特性を持つ発熱体を用い、通紙部の発熱体と直列接続させた構成であり、非通紙部の温度が高くなった場合に非通紙部における昇温を抑制させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００７−２３２８１９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、小サイズ紙を連続通紙した場合に、非通紙部が通紙部よりも温度が高くなり非通紙部昇温の問題が生じることから、通紙速度を落として通紙を行わなければならない。そのために、ヒータ端部にＮＴＣ特性の抵抗体を直列に形成することで、非通紙部の昇温を抑制することができるが、ヒータ面全体が均一に発熱するまでの温度立ち上がりが遅いという、問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部での昇温を抑制することのできる板状ヒータ、この板状ヒータが実装された加熱装置、この加熱装置が搭載された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、この発明の板状ヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、前記第１および第２の電極の前記セラミック基板の長手方向の両側の沿って前記発熱抵抗体に非接触状態でそれぞれ延出した第１および第２の導体パターンと、前記第１の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＰＴＣ発熱体と、前記第２の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＮＴＣ発熱体と、少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
この発明の加熱装置は、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１〜８のいずれかに記載の板状ヒータと、前記板状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。
【０００７】
さらに、この発明の画像形成装置は、媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記トナーを定着するようにした請求項９記載の加熱装置とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、非通紙部分の発熱体としてＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンを配置したことで、温度立ち上がりの高速化が実現できるとともに、非通紙部昇温の抑制を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１、図２は、この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、図２は図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【００１１】
図１、図２において、１１は、耐熱、電気絶縁性材料例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などの電気絶縁性を有する高剛性の基材で高い熱伝導性の短冊状のセラミック基板である。セラミック基板１１は、例えば厚みが１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ程度の寸法である。
【００１２】
１２は、セラミック基板１１の表面側の長手方向に固着して形成された銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）を主成分としＰｄの比率を高くした抵抗温度係数が０ｐｐｍ／℃の材料の抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体である。発熱抵抗体１２は、例えば厚みが１０μｍ、幅が２．５ｍｍ、長さが２２６ｍｍ程度の寸法である。
【００１３】
発熱抵抗体１２の両端には、少なくとも発熱抵抗体１２の幅の長さを有するの導体層１３，１４を積層して形成する。
【００１４】
１５，１６は、セラミック基板１１の長手方向の両端面に形成した給電用の電極である。電極１５には、一体的に発熱抵抗体１２と平行に非接触状態で延在させて形成した導体パターン１５ａ，１５ｂがそれぞれ形成される。電極１６には、一体的に発熱抵抗体１２と平行に非接触状態で延在させて形成した導体パターン１６ａ，１６ｂがそれぞれ形成される。なお、導体パターン１５ａ，１５ｂは第１の導体パターンに相当し、導体パターン１６ａ，１６ｂは第２の導体パターンに相当する。
【００１５】
導体パターン１５ａと導体層１３とは、Ａｇ／Ｐｄを主成分あるいは酸化ルテニウムといった材料で、例えば抵抗温度係数が５００ｐｐｍ／℃の正の温度係数を有するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）発熱体１７１のベタパターンを形成して電気的に接続する。同様に導体パターン１６ａと導体層１４にはＡｇ／Ｐｄを主成分あるいは酸化ルテニウムといった材料で、例えば抵抗温度係数が５００ｐｐｍ／℃の正の温度係数を有するＰＴＣ発熱体１７２のベタパターンを形成して電気的に接続する。
【００１６】
導体パターン１５ａと導体層１３にはＰＴＣ発熱体１７１の一部分が、導体パターン１５ｂと導体層１４にはＰＴＣ発熱体１７２の一部分がそれぞれ重畳された状態で接合させる。
【００１７】
また、導体パターン１５ｂと導体層１３とは、半導体セラミックスやグラファイトを主成分とする、例えば抵抗温度係数−５０００ｐｐｍ／℃の負の温度係数を有するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）発熱体１８１のベタパターンを形成して電気的に接続する。導体パターン１６ｂと導体層１４とは、半導体セラミックスやグラファイトを主成分とする材料で、例えば抵抗温度係数−５０００ｐｐｍ／℃の負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体１８２のベタパターンを形成して電気的に接続する。
【００１８】
導体パターン１５ｂと導体層１３にはＮＴＣ発熱体１８１の一部分が、導体パターン１６ｂと導体層１４にはＮＴＣ発熱体１８２の一部分がそれぞれ重畳された状態で接合させる。
【００１９】
１９は、電極１５，１６を残した発熱抵抗体１２、導体パターン１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２上に、例えば厚膜印刷でガラス層あるいはポリイミド層で形成され、電気的、機械的、化学的な保護を行うオーバーコート層である。
【００２０】
オーバーコート層１９は、被加熱体である用紙を加熱させながら摺動させる機能を有している。オーバーコート層１９のＰＴＣ発熱体１８１，１８２が形成された側は、被加熱体が流れる上流側とし、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２が形成された側は、加熱体が流れる下流側とする。
【００２１】
なお、オーバーコート層１９上の発熱抵抗体１２が形成されたＸ領域は、通紙部とし、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２が形成されたＹの領域は、非通紙部とする。
【００２２】
次に、図３〜図５を参照し、図１の動作について説明する。図３は図１に電源を追加した板状ヒータの等価回路図、図４は図１の温度変化に伴い変化する通紙部と非通紙部の抵抗値について説明するための説明図、図５は板状ヒータの長手方向の発熱量分布について説明するための説明図である。
【００２３】
図３において、３１は交流電源である。Ｒ１２は発熱抵抗体１２の抵抗を示し、Ｒ１７１はＰＴＣ発熱体１７１の抵抗を、Ｒ１７２はＰＴＣ発熱体１７２の抵抗をそれぞれ示している。また、Ｒ１８１はＮＴＣ発熱体１８１の抵抗を示し、Ｒ１８２はＮＴＣ発熱体１８２の抵抗をそれぞれ示している。
【００２４】
ここで、非通紙部ＹであるＰＴＣ発熱体１７１とＮＴＣ発熱体１８１の合成抵抗それに発熱体１７２とＮＴＣ発熱体１８２の合成抵抗をＲｓとした場合について考える。
【００２５】
まず、電源３１から電極１５，１６に電力が供給された直後の通紙部Ｘと非通紙部Ｙの抵抗値について考える。通電された直後のＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐ（Ｒ１７１，Ｒ１７２）は小さく、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎ（Ｒ１８１，Ｒ１８２）は大きい。これらを合成した場合の抵抗値Ｒｓは、発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２よりやや大きい程度となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＡに示す特性となる。
【００２６】
次に、通紙の定常時においては、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐ、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎそれに発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２がほぼ同じような値となる。これにより、板状ヒータの長手方向全体の温度分布は、図５のＢに示す特性となる。
【００２７】
非通紙部Ｘの領域の昇温時においては、ＰＴＣ発熱体１７１，１７２の抵抗値Ｒｐは大きく、ＮＴＣ発熱体１８１，１８２の抵抗値Ｒｎは小さい。これらを合成した場合の抵抗値Ｒｓは、発熱抵抗体１２の抵抗値Ｒ１２よりやや小さい程度となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＡに示す特性となる。これにより、板状ヒータ長手方向全体の温度分布は、図５のＣに示す特性となる。
【００２８】
このように、非通紙部Ｙの昇温時は、通紙部Ｘよりも非通紙部Ｙの抵抗値が小さくなり、非通紙部Ｙでの発熱量は抑えることができることから、非通紙部Ｙの昇温抑制を図ることができる。
【００２９】
この実施形態では、非通紙部分の発熱体としてＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンを配置したことで、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部昇温の抑制を図ることができる。
【００３０】
図６は、この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための構成図である。図６は、図１のＰＴＣ発熱体１７１とＮＴＣ発熱体１８１側のみを拡大した状態で示した拡大構成図である。なお、図１と同一構成部分には同符号を付しここでの説明は省略する。
【００３１】
この実施形態は、ＰＴＣ発熱体１７１（７１２）の幅をＷｐ、長さをＬｐとした場合のアスペクト比（Ｗｐ／Ｌｐ）に対してＮＴＣ発熱体１８１（１８２）の幅をＷｎ、長さＬｎとした場合のアスペクト比（Ｗｎ／Ｌｎ）の関係を、（Ｗｐ／Ｌｐ）＝（Ｗｎ／Ｌｎ）としたものである。換言すれば、ＰＴＣ発熱体１７１の抵抗温度係数ＰＴＣとＮＴＣ発熱体１８１の抵抗温度係数ＮＴＣの絶対値を、ＮＴＣ＜ＰＴＣの関係としたものである。
【００３２】
このように、非通紙部でのＮＴＣ発熱体とＰＴＣ発熱体のアスペクト比を等しくすることで、温度調整時に非通紙部昇温時に端部の過剰な熱を下流側に逃がすことができるため、非通紙部の昇温抑制効果を高めることが可能である。
【００３３】
図７〜図９は、この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の背面図、図８は図７のII−II’断面図、図９はこの実施形態の動作について説明するための説明図である。上記した実施形態と同一の構成部分には同符号を符号を付して説明する。
【００３４】
図７において、セラミック基板１１の表面には発熱抵抗体１２が形成され、発熱抵抗体１２の両端は、それぞれ電極１５，１６が形成される。発熱抵抗体１２の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７１，７２のベタパターンが形成される。ＮＴＣ発熱体７１，７２の一部は、発熱抵抗体１２に重ね合わせた状態で形成される。
【００３５】
発熱抵抗体１２、ＮＴＣ発熱体７１，７２は、厚膜印刷方法を用いてガラスペーストを印刷で覆い、これを焼成してオーバーコート層１９が形成される。
【００３６】
ここで、発熱抵抗体１２を１００ｍΩ／□、ＴＣＲ（Temperature Coefficient of Resistance）＝０ｐｐｍ／℃とし、ＮＴＣ発熱体７１，７２をそれぞれ１０００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝３０００ｐｐｍ／℃とし、発熱抵抗体１２とＮＴＣ発熱体７１，７２の長手方向の幅を同じとして考える。
【００３７】
このとき、図７（ａ）における領域Ｅに発熱抵抗体１２の抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１の抵抗Ｒ７１は図９の等価回路に示すような並列接続となる。これにより、室温での構成抵抗値は、９１ｍΩ／□となる。これは、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２の抵抗Ｒ７２の関係について同じである。
【００３８】
図７に示すヒータ長Ｄの定着物を通紙した場合、発熱抵抗体１２の端部の温度は、２００℃程度まで高くなるとする。このときの端部の合成抵抗値は、６２ｍΩ／□となり、約３０％程度まで発熱量が低下する。このように、端部の発熱量を抑えることが可能となる。
【００３９】
この実施形態では、発熱抵抗体１２の端部にＮＴＣ発熱体７１，７２を形成しただけの簡単な構成により、非通紙部における温度上昇を抑えることが可能となる。
【００４０】
図１０、図１１は、この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の背面図、図１１は図１０のIII−III’断面図である。
【００４１】
図１０において、セラミック基板１１には、長手方向に沿って、銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）の合金をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系などの抵抗体ペーストを高温で焼成し、所定の抵抗値を有する厚膜からなる帯状の発熱抵抗体１２１，１２２を平行に形成している。
【００４２】
発熱抵抗体１２１の一端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成して形成された良導電体膜の給電用の電極１５１と接続し、発熱抵抗体１２２の一端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成した良導電体膜の給電用の電極１６１と接続する。発熱抵抗体１２１，１２２のそれぞれ他端は、セラミック基板１１上に銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続導体１５６により共通接続する。
【００４３】
発熱抵抗体１２１の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７１１、７１２のベタパターンが、発熱抵抗体１２２の両端の短手方向には、それぞれ同じ負の温度係数を有するＮＴＣ発熱体７２１、７２２のベタパターンがそれぞれ形成される。ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２の一部は、発熱抵抗体１２に重ね合わせた状態で形成される。
【００４４】
発熱抵抗体１２、ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２上には、厚膜印刷方法を用いてガラスペーストを印刷で覆い、これを焼成したオーバーコート層１９が形成される。
【００４５】
ここで、発熱抵抗体１２１，１２２を１００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝０ｐｐｍ／℃とし、ＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２をそれぞれ１０００ｍΩ／□、ＴＣＲ＝３０００ｐｐｍ／℃とし、発熱抵抗体１２１，１２２とＮＴＣ発熱体７１１，７１２，７２１，７２２の長手方向の幅を同じとして考える。
【００４６】
このとき、図１０（ａ）の領域Ｅにおける発熱抵抗体１２１，１２２の抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１１の抵抗値は、図９の等価回路と同じような並列接続となる。これにより、室温での構成抵抗値は、９１ｍΩ／□となる。
【００４７】
このことは、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１２の抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２１の抵抗値それに抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２２の抵抗値の関係についても同じである。
【００４８】
従って、この場合は、発熱抵抗体１２１，１２２による上流から下流にかけての幅の広い発熱部を有しながら、電力供給時の非通紙部に当たる抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１１の抵抗値の合成抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７１２の抵抗値の合成抵抗値は下がり温度上昇を抑えことができる。また、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２１の抵抗値の合成抵抗値、抵抗Ｒ１２とＮＴＣ発熱体７２２の抵抗値の合成抵抗値は下がり温度上昇を抑えことができる。
【００４９】
上記したこの発明の板状ヒータの第３および第４の実施形態のＮＴＣ発熱体は、発熱抵抗体の一部と重ね合わせた状態でセラミック基板上に形成したが、発熱抵抗体上に形成しても構わない。この場合は、セラミック基板の短手方向の幅が狭いものでも形成が可能となる。
【００５０】
図１２、図１３は、この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための、図１２は、上記した板状ヒータ１００をヒータ支持体１０１に取り付けたヒータユニットを加熱装置２００に実装した場合の模式図、図１３は図１２の断面図である。図中１００については、図１、図２で説明した板状ヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
図５において、２０１は、ポリイミド樹脂等の耐熱性のフィルムをロール状にして循環自在に巻装された円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム２０１は、支持体２０２の底部に板状ヒータ１００を固着させ、板状ヒータ１００にコネクタ２０３，２０４をリード線２０５，２０６介して電力を供給させ、加熱した板状ヒータ１００に形成されたオーバーコート層１９に圧接加熱しながら移動させる。
【００５２】
２０７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２０８が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ２０７の回転軸２０９と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム２０１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２０７は、定着フィルム２０１と相互に圧接させることで、発熱抵抗体１２と加圧ローラ２０７とで形成される図６に示すようなニップ部Ｎ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。
【００５３】
このとき、オーバーコート層１９上に配置された定着フィルム２０１面とシリコーンゴム層２０８との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム２０１を介して板状ヒータ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２０７の用紙排出側では複写用紙Ｐが板状ヒータ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２０１も複写用紙Ｐから離反される。
【００５４】
この実施形態では、非通紙部分のＰＴＣ発熱体とＮＴＣ発熱体を用いた並列パターンが配置された板状ヒータを用いたことで、温度立ち上がりの高速化をさせることができるとともに、非通紙部昇温の抑制に寄与することができる。
【００５５】
次に、図１４を参照して、この発明の加熱装置２００が搭載された複写機を例に挙げた場合の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、図１３、図１４で説明したもの同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
図１４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Ｚ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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を備えた板状ヒータ１００が、加圧ローラ２０７の外周に取り付けられたシリコーンゴム層２０８に加圧された状態で設けられている。
【００６２】
そして、板状ヒータ１００と加圧ローラ２０７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１２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。
【００６３】
この実施形態では、温度立ち上がりの高速化を実現できるとともに、非通紙部での昇温を抑制する板状ヒータを備えた加熱装置を用いたことより、立ち上がりが早く十分な熱対策を図ることが可能となる。
【００６４】
板状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】
【００６５】
【図１】この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図。
【図３】図１に電源を追加した状態の板状ヒータの等価回路図。
【図４】図１の温度変化に伴い変化する通紙部と非通紙部の抵抗値について説明するための説明図。
【図５】板状ヒータの長手方向の発熱量分布について説明するための説明図。
【図６】この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための一部を切欠して示す構成図。
【図７】この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図８】図７のII−II’断面図。
【図９】図７の動作について説明するための説明図。
【図１０】この発明の板状ヒータに関する第４の実施形態について説明するための、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図１１】図１０のIII−III’断面図。
【図１２】この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための斜視図。
【図１３】図１１の断面図。
【図１４】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】
【００６６】
１１ セラミック基板
１２，１２１，１２２ 発熱抵抗体
１３，１４ 導体層
１５，１６，１５１，１６１ 電極
１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ 導体パターン
１５６ 接続導体
１７１，１７２ ＰＴＣ発熱体
１８１，１８２，７１，７２，７１１，７１２，７２１，７２２ ＮＴＣ発熱体
１９ オーバーコート層
Ｘ 通紙部
Ｙ 非通紙部
２０１ 定着フィルム
２０２ 支持体
２０７ 加圧ローラ
２０８ シリコーンゴム層
２０９ 回転軸
１００ 板状ヒータ
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た長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極の前記セラミック基板の長手方向の両側の沿って前記発熱抵抗体に非接触状態でそれぞれ延出した第１および第２の導体パターンと、
前記第１の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＰＴＣ発熱体と、
前記第２の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項２】
前記ＰＴＣ発熱体の抵抗温度係数ＰＴＣと前記ＮＴＣ発熱体の抵抗温度係数ＮＴＣの絶対値を、ＰＴＣ＜ＮＴＣの関係としたことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
【請求項３】
前記ＰＴＣ＜ＮＴＣの関係とし、前記ＮＴＣ発熱体のアスペクト比を、前記ＰＴＣ発熱体と等しくしたことを特徴とする請求項２記載の板状ヒータ。
【請求項４】
前記発熱抵抗体と前記ＰＴＣ発熱体および前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体に積層される導電層を介して接続したことを特徴とする請求項１〜３記載の板状ヒータ。
【請求項５】
耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、
前記発熱抵抗体の両端部の幅方向にそれぞれ接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項６】
前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体両端部に重畳させた状態で形成したことを特徴とする請求項５記載の板状ヒータ。
【請求項７】
耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に非接触状態で平行に厚膜形成された第１および第２の発熱抵抗体と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の一端に接続された電力を供給する第１および第２の電極と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の他端を共通接続し、該第１および第２の発熱抵抗体を直列接続する接続導体と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の両端部の幅方向にそれぞれ接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項８】
前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体両端部に重畳させた状態で形成したことを特徴とする請求７記載の板状ヒータ。
【請求項９】
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１〜８のいずれかに記載の板状ヒータと、
前記板状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１０】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記トナーを定着するようにした請求項９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。
【請求項１】
耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、
前記第１および第２の電極の前記セラミック基板の長手方向の両側の沿って前記発熱抵抗体に非接触状態でそれぞれ延出した第１および第２の導体パターンと、
前記第１の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＰＴＣ発熱体と、
前記第２の導体パターンと前記発熱抵抗体を接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項２】
前記ＰＴＣ発熱体の抵抗温度係数ＰＴＣと前記ＮＴＣ発熱体の抵抗温度係数ＮＴＣの絶対値を、ＰＴＣ＜ＮＴＣの関係としたことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
【請求項３】
前記ＰＴＣ＜ＮＴＣの関係とし、前記ＮＴＣ発熱体のアスペクト比を、前記ＰＴＣ発熱体と等しくしたことを特徴とする請求項２記載の板状ヒータ。
【請求項４】
前記発熱抵抗体と前記ＰＴＣ発熱体および前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体に積層される導電層を介して接続したことを特徴とする請求項１〜３記載の板状ヒータ。
【請求項５】
耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に厚膜形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する第１および第２の電極と、
前記発熱抵抗体の両端部の幅方向にそれぞれ接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項６】
前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体両端部に重畳させた状態で形成したことを特徴とする請求項５記載の板状ヒータ。
【請求項７】
耐熱・絶縁性材料で形成された長尺平板状のセラミック基板と、
前記セラミック基板上の長手方向に非接触状態で平行に厚膜形成された第１および第２の発熱抵抗体と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の一端に接続された電力を供給する第１および第２の電極と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の他端を共通接続し、該第１および第２の発熱抵抗体を直列接続する接続導体と、
前記第１および第２の発熱抵抗体の両端部の幅方向にそれぞれ接続したＮＴＣ発熱体と、
少なくとも前記電極を残して前記セラミック基板上に施したオーバーコート層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項８】
前記ＮＴＣ発熱体は、前記発熱抵抗体両端部に重畳させた状態で形成したことを特徴とする請求７記載の板状ヒータ。
【請求項９】
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１〜８のいずれかに記載の板状ヒータと、
前記板状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１０】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記トナーを定着するようにした請求項９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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１９９６５（Ｐ２０１０−１９９６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７８８４３（Ｐ２００８−１７８８４３）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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