(57)【要約】【課題】非通紙部に相当する温度上昇の抑制を図る。【解決手段】長尺平板状のセラミック基板１１の長手方向に平行してＡｇとＰｄ合金を主成分とする発熱抵抗体１２，１３を形成する。発熱抵抗体１２，１３の一端には通電用の電極１４，１５を、他端には接続導体１６を接続し、発熱抵抗体１２，１３を直列的に接続する。発熱抵抗体１２，１３上にはオーバーコート層１７を形成する。オーバーコート層１７上にはオーバーコート層１７同材料で複数の凸状部１８を一体的に形成する。凸状部１８は、セラミック基板１１の長手方向の両端に向けて漸次高さを高くする。これにより、非通紙部となるヒータ端部ほど凸状部１８が高くすることで放熱性の向上させ、非通紙部における温度上昇の抑制に寄与することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱・絶縁性材料で形成し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電極と、
少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、
前記オーバーコート層上に一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、
前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを具備したことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
耐熱・絶縁性材料で形成し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電極と、
少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、
前記発熱抵抗体が形成された反対側の前記セラミック基板上の前記発熱抵抗体に少なくとも対向する位置に形成した摺動層と、
前記摺動層上に、一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、
前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項３】
前記凸状部は、前記オーバーコート層が形成された裏面の前記セラミック基板上に直接形成したことを特徴とする請求項２記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
前記凸状部は、多角形状をしており、該多角形状の角の部分は前記セラミック基板の幅方向にテーパ形状を成していることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のセラミックヒータと、
前記セラミックヒータに対向配置し、該セラミックヒータを圧接するように回転可能に支持された加圧ローラと、
前記セラミックヒータと前記加圧ローラとの間を設けられ、前記加圧ローラの回転にともない前記セラミックヒータ上を摺動する定着フィルムと、を具備したことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
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。
【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セラミックヒータおよびこの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、さら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】
従来のセラミックヒータは、オーバーコート層に発生する気泡の大きさの関係を、発熱抵抗体上の気泡＜基板上の気泡とし、オーバーコート層表面にできる凹凸を小さくすることで平滑化し、定着フィルムの摩擦を抑えスムーズに搬送させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００６−９２８３１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、ヒータの非通紙部に相当する端部が昇温になった場合、端部の温度が所定の値に下がるまで通紙を待つ制御が行われることから印刷の高速化に支障を来たしていた。
【０００４】
この発明の目的は、印刷速度を高速化した場合でも端部での昇温を抑え安定した加熱の実現を可能とするセラミックヒータおよびこのヒータを用いた加熱装置、この加熱装置を用い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、この発明のセラミックヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成し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電極と、少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、前記オーバーコート層上に一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、具備し、前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを特徴とする。
【０００６】
また、この発明のセラミックヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成し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電極と、少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、前記発熱抵抗体が形成された反対側の前記セラミック基板上の前記発熱抵抗体に少なくとも対向する位置に形成した摺動層と、前記摺動層上に、一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高くして放熱性の向上させたことにより、非通紙部の温度上昇を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１〜図４は、それぞれこの発明のセラミックヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１（ａ）は構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、図２（ａ）は図１のａ−ａ’断面図、図２（ｂ）は図１のｂ−ｂ’断面図、図３は図１のｃ−ｃ’断面図である。
【００１０】
図１〜図３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。
【００１１】
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。１２，１３は、セラミック基板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。
【００１２】
発熱抵抗体１２，１３は、例えば厚みが１０μｍ、幅が２．５ｍｍ、長さが２２６ｍｍ程度の寸法である。１４，１５は、セラミック基板１１の長手方向の片側に非接触状態で隣接させて形成した給電用の電極である。電極１４は、発熱抵抗体１２の一端に一端が重層して形成されたＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる接続パターン１４１の他端とを一体的に形成している。
【００１３】
また、電極１５は、発熱抵抗体１３の一端に一端が重層して形成されたＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる接続パターン１５１の他端とを一体的に形成している。
【００１４】
発熱抵抗体１２，１３の他端は、接続パターン１４１，１５１と同材料で同時に形成可能な接続パターン１６を用いて接続される。この接続により発熱抵抗体１２，１３は、電極１４，１５間に直列接続される。
【００１５】
１７は、電極１４，１５を残した発熱抵抗体１２，１３、接続パターン１６等の上に、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。
【００１６】
１８は、オーバーコート層１７の表面に、オーバーコート層１７と同材料で一体形成された上面が平坦な複数の凸状部である。凸状部１８は、多角形状をなしており、セラミック基板１１の長手方向に例えば４列に配置してある。
【００１７】
凸状部１８の形成については、たとえば厚膜印刷による手法で形成される。凸状部１８は、セラミック基板１１の長手方向に発熱抵抗体１２，１３と同じような長さで４列が配置される。また、凸状部１８は、凸状部１８は、図１に示すセラミック基板１１の上流側から下流側にかけて満遍なく配置されている。
【００１８】
さらに、図１中のｃ−ｃ’断面を示した図３のように、４列の凸状部１８は、セラミック基板１１の長手方向の中間部から両端に向う方向に漸次高くなるように形成される。つまり、図２（ａ）に示す中間部の凸状部１８の高さｈ１に対し、図２（ｂ）に示す端部の凸状部１８の高さｈ２の関係をｈ１＜ｈ２とした。
【００１９】
凸状部１８は、図１に示す数よりも実際には数が多いが、ここではわかり易くするために、数を減らし図示してある。
【００２０】
凸状部１８の形成は、オーバーコート層１７上に満遍なく且つバランスよく配置されてあれば、セラミック基板１１の長手方向直線状に列にしなくても、短手方向千鳥状や直線状でなくても構わない。凸状部１８は、発熱抵抗体１２，１３からの熱を十分に伝達できる数であればよい。
【００２１】
このように、複数の凸状部１８が形成されたオーバーコート層１７は、凸状部１８上を摺動させる図示しない被加熱体である定着フィルムとの接触面積を小さくすることができ、被加熱体との摩擦の低減を図ることができ、摺動性の向上を図ることができる。
【００２２】
さらに、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部１８の高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
【００２３】
図４は、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部１８の高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高くした場合の発熱量の効果について説明するための説明図である。
【００２４】
図４において、Ｌａは発熱抵抗体１２，１３が発する長手方向の全長を、Ｌｂは通紙部の領域を、Ｌｃは非通紙部の領域をそれぞれ示している。また、破線は凸状部１８の高さを同じである場合を、実線は非通紙部側の凸状部１８の高さを高くしたこの発明の場合を示している。
【００２５】
非通紙部Ｌｃの領域では、凸状部１８の表面積が大きくなることから放熱性が向上する。このため、通紙により熱が奪われる通紙部Ｌｂと同様の作用を生じさせることで、非通紙部Ｌｃの発熱量を通紙部Ｌｂよりも高くなることを防止することができる。
【００２６】
図５、図６は、この発明のセラミックヒータに関する第２の実施形態について説明する。図５（ａ）は構成図、図５（ｂ）は図５（ａ）の背面図、図６（ａ）は図５のｄ−ｄ’断面図、図６（ｂ）は図５のｅ−ｅ’断面図である。上記実施形態と同一機能の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２７】
この実施形態は、発熱抵抗体１２，１３が形成されたセラミック基板１１の裏面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摺動層１９を形成し、摺動層１９上に複数の凸状部１８１を形成したものである。凸状部１８１は、凸状部１８と同様の条件で形成する。すなわち、凸状部１８１は、セラミック基板１１の長手方向両端に向って高さを漸次高く形成したものである。
【００２８】
この実施形態においても、凸状部１８１上を摺動性の向上を図ることができるばかりか、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
【００２９】
図７、図８は、この発明のセラミックヒータに関する第３の実施形態について説明する。図７（ａ）は構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）の背面図、図８（ａ）は図７のｆ−ｆ’断面図、図８（ｃ）は図７のｇ−ｇ’断面図である。上記実施形態と同一機能の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００３０】
この実施形態は、この発明のセラミックヒータの第２の実施形態の摺動層１９を除去し、凸状部１８２をセラミック基板１１上に直接形成したものである。凸状部１８２は、セラミック基板１１の発熱抵抗体１２，１３形成面とは反対側の面に、凸状部１８１と同様の条件で形成する。すなわち、凸状部１８２は、摺動層１９に一体形成するのではなく、凸状部１８２そのものをセラミック基板１１に直接形成したものである。そして凸状部１８２は、セラミック基板１１の長手方向の両端に向って高さを漸次高く形成したものである。
【００３１】
この場合も、凸状部１８２上を摺動性の向上を図ることができるばかりか、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３２】
さらに、摺動層１９を除去したことによる熱容量を小さくすることができる。このため、セラミック基板１１で発生した熱が凸状部１８２上を摺動させる図示しない被加熱体である定着フィルムへより熱損失をより抑えた熱伝導が可能なことから効率性の向上を図ることができる。
【００３３】
上記したセラミックヒータの各実施形態では、凸状部の高さをセラミック基板長手方向の両端に向って漸次高くするようにしたが、被加熱体であるＡ４の用紙サイズが通紙する部分にある凸状部の高さは同じにし、非通紙部の凸状部の高さを通紙部よりも高くしても構わない。
【００３４】
次に、図９の構成図を参照し、図１〜図３で説明したセラミックヒータを加熱装置２００に実装した場合の、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。図中１００は、図１〜図３で説明したセラミックヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３５】
２１１は、支持体２６２の底部にセラミックヒータ１００を固着させ、セラミックヒータ１００に交流電圧を供給して加熱させたオーバーコート層１７の凸状部１８に圧接加熱させ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。２１３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２１４が装着してある加圧ローラであり、加圧ローラ２１３の回転軸２１０５と対向してセラミックヒータ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２１３は、図示しない手段に基づいて定着フィルム２０１と相互に圧接させてニップ部Ｎを形成するとともに、作動時には矢印方向に回転させる。
【００３６】
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２１１面とシリコーンゴム層２１４との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム２１１を介してセラミックヒータ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２１３の用紙排出側では複写用紙Ｐがセラミックヒータ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２１１も複写用紙Ｐから離反される。
【００３７】
この実施形態では、定着フィルムとセラミックヒータとの摺動性の向上を図りながら非通紙部における温度上昇を抑えることが可能となる。
【００３８】
この発明のセラミックヒータは、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば電極１４，１５は、セラミック基板１１の長手方向に両側に配置されたものでもよい。また、セラミックヒータの発熱抵抗体は、接続パターン１４１，１５４をセラミック基板１１の長手方向に延ばし、発熱抵抗体の幅をセラミック基板１１の長手方向に広く、長さをセラミック基板１１の短手方向に形成し、発熱抵抗体の一端を接続パターン１４１に、他端を接続パターン１５１に接続したものであっても構わない。
【００３９】
次に、図１０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関する一実施形態について説明する。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。
【００４０】
図１０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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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セラミックヒータ１００が、加圧ローラ２０３の外周に取り付けられたシリコーンゴム層２０４に加圧された状態で設けられている。
【００４６】
そして、セラミックヒータ１００と加圧ローラ２０３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１２，１３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。
【００４７】
この実施形態では、定着フィルムとセラミックヒータとの摺動性を向上させながら非通紙部における発熱を抑える確実な定着性を得ることのできる加熱装置を用いたことから、印刷速度を早くした場合でも搬送シートによる磨耗を低減させ、搬送不良や定着不良の発生を防止することが可能となる。
【００４８】
セラミック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】
【００４９】
【図１】この発明のセラミックヒータに関する第１の実施形態の構成について説明するための（ａ）は構成図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図２】（ａ）は図１のａ−ａ’断面図、（ｂ）は図１のｂ−ｂ’断面図。
【図３】図１のｃ−ｃ’断面図。
【図４】この発明の効果について説明するための説明図。
【図５】この発明のセラミックヒータに関する第２の実施形態について説明するための（ａ）は構成図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図６】（ａ）は図５のｄ−ｄ’断面図、（ｂ）は図５のｅ−ｅ’断面図。
【図７】この発明のセラミックヒータに関する第３の実施形態について説明するための（ａ）は構成図、（ｂ）は（ａ）の背面図。
【図８】（ａ）は図７のｆ−ｆ’断面図、（ｃ）は図７のｇ−ｇ’断面図。
【図９】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構成図。
【図１０】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構成図。
【符号の説明】
【００５０】
１１  セラミック基板
１２，１３  発熱抵抗体
１４，１５  電極
１４１，１５１，１６  配線パターン
１７  オーバーコート層
１８，１８１，１８２  凸状部
１９  摺動層
１００  セラミックヒータ
２００  加熱装置
２０１  定着フィルム
２０３  加圧ローラ
３００  複写機
【図１】
2010054567.tif 000003
【図２】
2010054567.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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