(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上にグレーズ層を形成し、該グレーズ層上にＴＣＲが負である発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗体の両端に電極を配設してなる定着用ヒータであって、
前記グレーズ層は帯状をなすとともに、該グレーズ層の長手方向に沿った両側端に盛り上がり部が形成され、該両盛り上がり部間の窪み領域に前記発熱抵抗体を形成したことを特徴とする定着ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真プリンタやファクシミリ等に搭載する定着装置に関し、特に絶縁基板上に帯状の発熱抵抗体を形成して成る定着用ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５９−６８７６６号には、感熱記録ヘッドとして周知の薄膜型サーマルヘッドや厚膜型サーマルヘッドの各仕様を、定着用ヒータに用いて、この定着用ヒータに加圧ローラを当てるとともに、これらの間に未定着トナー像を担持した記録紙を搬送し、そして、この定着用ヒータでもって、その記録紙を定着する構成が提案されている。
【０００３】
しかしながら、同公報には、サーマルヘッド仕様を、定着用ヒータに用いることが提案されているが、この定着用ヒータの具体的な構造については何ら記載されていない。
【０００４】
また、特開平２−６５０８６号にも、サーマルヘッド仕様の定着用ヒータが提案されている。
すなわち、図７はこの定着用ヒータ１の横断面図であり、長さ３００ｍｍ、幅８ｍｍのアルミナセラミックスから成る細長い平板状基体２の上面に、グレーズ層３を設け、更にこのグレーズ層３上に細長い電気発熱体４を配し、この電気発熱体４の表面およびグレーズ層３の表面をガラス質の保護層５を被覆した構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
上記のように、サーマルヘッド仕様の定着用ヒータでは、加圧ローラの長手方向に沿って発熱抵抗体を帯状を設けているので、その発熱抵抗体の長手方向に均一な温度分布になることが要求される。
【０００６】
しかしながら、帯状発熱抵抗体の両端部は、中央部と比べて温度が上昇する傾向にあり、これにより、その長手方向に加熱ムラが生じ、その結果、記録紙に対する定着が均一にならずに、画像に濃淡ムラができ、その定着ムラにより未定着トナーが除かれて、その後の記録紙上の画像が十分に形成されなくなり、また、未定着トナーにより記録紙が汚染されたり、あるいは画像に滲みが生じていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は未定着トナー像を有効かつ均一に定着するようにして、記録紙上に画像を忠実に形成するとともに、記録紙が汚染されたり、あるいは画像に滲みが生じたりしないようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の定着ヒータは、絶縁基板上にグレーズ層を形成し、該グレーズ層上にＴＣＲが負である発熱抵抗体を形成し、該発熱抵抗体の両端に電極を配設してなる定着用ヒータであって、前記グレーズ層は帯状をなすとともに、該グレーズ層の長手方向に沿った両側端に盛り上がり部が形成され、該両盛り上がり部間の窪み領域に前記発熱抵抗体を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
定着用ヒータの帯状発熱抵抗体全体で均一な発熱があったとしても、記録紙の両サイド付近は、その中央部と比べても放熱量が大きく、これにより、発熱抵抗体の中央部付近は、その両端部と比べて昇温する傾向にある。そこで、請求項１の定着用ヒータにおいては、帯状発熱抵抗体をＴＣＲが負であるような材料でもって形成している。このＴＣＲとは、抵抗体の温度変化係数（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ    Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）  の一般的な呼称であって、その数値〔ＴＣＲ〕は下記の通りであり、通常、その単位はＰＰＭである。
【００１０】
【数１】
0003618004.tif 000002
【００１１】
ただし、Ｒａ  ：温度Ｔａ  での抵抗値
Ｒｂ  ：温度Ｔｂ  での抵抗値
このようなＴＣＲが負である発熱抵抗体の場合には、昇温すると、これに伴って抵抗値が小さくなる特性があり、そのために、発熱抵抗体の中央部付近は、その両端部と比べて比抵抗が小さくなるので、その発熱度合いを下げ、発熱抵抗体の両端部との温度差を顕著に小さくでき、その結果、発熱抵抗体の長手方向に沿って加熱ムラが生じなく、均一な温度分布となる。
【００１２】
したがって、未定着トナー像を有効かつ均一に定着できるので、記録紙上のトナー像を画像に忠実に再現できるとともに、記録紙が汚染されず、また画像に滲みが生じなくなる。
【００１３】
【実施例】
図１は長尺形状の定着装置６の基本的な構成を示す横断面による概略説明図であり、図２はこの定着装置６の主要部である定着用ヒータ７の平面図、図３は図２に示す切断面線Ｘ−Ｘによる横断面図、図４は図２に示す切断面線Ｙ−Ｙによる縦断面図である。また、図５は定着用ヒータ７の端部構成を示す拡大縦断面図であり、図６は発熱抵抗体の温度分布を示す線図である。
【００１４】
図１によれば、定着装置６は定着用ヒータ７と圧接ローラ８とから成り、この定着用ヒータ７は例えばアルミナやジルコニア等のセラミックスにより作成した長尺状の絶縁基板９（長手寸法２６０ｍｍ×幅寸法１０ｍｍ）と、この絶縁基板９の上にその表面平滑性を高めるために形成したガラスのグレーズ層１０と、更にこのグレーズ層１０上の発熱抵抗体１１とから構成する。この発熱抵抗体１１は窒化タンタル、酸化チタン、酸化ルテニュウム、タングステン等の抵抗体材料によりスパッタリングまたは印刷焼成により設ける。このような構成の定着用ヒータ７上に圧接ローラ８を配置するとともに、定着用ヒータ７と圧接ローラ８との間に未定着トナー像を担持した記録紙１２を搬送するようにしている。この圧接ローラ８は、芯となる円柱状金属体の外周面にシリコンゴム等により成る柔軟性のエラストマー層を被着して形成したものである。
【００１５】
上記定着用ヒータ７の具体的構成を示す図２〜図４によれば、この帯状グレーズ層１０は、その両側端に盛り上がり部１０ａ、１０ｂが相互に平行となるように設ける。このグレーズ層１０はスクリーン印刷法もしくはスプレーでガラスペーストを塗布し、その後に焼成することにより設け、更に両盛り上がり部１０ａ、１０ｂの間にある窪み領域に発熱抵抗体１１を帯状（幅２ｍｍ、厚さ１μｍ）に形成している。また、発熱抵抗体１１の両端部上には、それぞれアルミニウム、金、銀等から成る電極部１４をスパタリングおよびフォトリソ法の組合せにより設け、更にその発熱抵抗体１１を覆うようにグレーズ層１０の上に保護膜１３を配している。この保護膜１３は、窒化珪素、炭化珪素、酸化珪素等から成り、スパッタリングにより設ける。あるいはホウ珪酸鉛等から成る場合であれば、印刷焼成により設ける。
【００１６】
また、この電極部１４の付近を示す図５によれば、保護膜１３を配するに当たって、電極部１４の一部を被覆せず、その露出領域の上に半田１５を介して接続ケーブル１６を設ける。
【００１７】
上記構成の定着装置６においては、圧接ローラ８と対応するように盛り上がり部１０ａ、１０ｂを設けているので、圧接ローラ８が記録紙１２を介して発熱抵抗体１１を圧接するに当たって、この記録紙１２が発熱抵抗体１１の発熱面を十分に接触するとともに、その接触面積が大きくなり、これによって発熱抵抗体１１が幅広く熱伝導し、その熱伝達効率が顕著に向上した。
【００１８】
そして、本発明においては、上記発熱抵抗体１１をＴＣＲが負である材料により形成した。例えば、イー・エス・エル日本（株）製のチタン酸バリウム系の抵抗体材料である商品名ＮＴＣ２４１３（ＴＣＲ＝−５７００ＰＰＭ／℃）、ＮＴＣ２４１４（ＴＣＲ＝−７０００ＰＰＭ／℃）がある。
【００１９】
本発明者が繰り返し行った実験によれば、このＴＣＲを、−８０００ＰＰＭ／℃≦ＴＣＲ≦−１００ＰＰＭ／℃、好適には−８０００ＰＰＭ／℃≦ＴＣＲ≦−５００ＰＰＭ／℃にするとよく、この範囲内であれば、定着用ヒータの発熱抵抗体に、均一な温度分布が得られやすいという点が望ましい。
【００２０】
次に、ＴＣＲを３通りの値にして、下記に（例１）〜（例３）として例示する。
（例１）
ＴＣＲが−８０００ＰＰＭ／℃である発熱抵抗体１１を用いて、その中央付近と両端付近との温度差ΔＴが５０℃になった場合、中央付近の単位長さ当たりの抵抗値Ｒａ  と、両端付近の単位長さ当たりの抵抗値Ｒｂ  との比は、
0003618004.tif 000003
したがって、発熱抵抗体１１の中央付近は、その両端付近と比べて６０％の消費エネルギとなり、中央付近は発熱量が減少し、温度が低下傾向にある。
【００２１】
（例２）
ＴＣＲが−５００ＰＰＭ／℃である発熱抵抗体１１を用いて、その中央付近と両端付近との温度差ΔＴが５０℃になった場合では、
0003618004.tif 000004
したがって、発熱抵抗体１１の中央付近は、その両端付近と比べて９７．５％の消費エネルギとなり、（例１）と比べれば、その効果が小さいが、中央付近は発熱量が減少傾向にある。
【００２２】
（例３）
更にＴＣＲが−１００ＰＰＭ／℃である発熱抵抗体１１を用いて、その中央付近と両端付近との温度差ΔＴが５０℃になった場合では、
0003618004.tif 000005
したがって、発熱抵抗体１１の中央付近は、その両端付近と比べて９９．５％の消費エネルギとなる。
【００２３】
（実験例）
次に上記構成の定着用ヒータ７において、発熱抵抗体１１を負のＴＣＲである材料（イー・エス・エル日本（株）製のＮＴＣ２４１３）により形成した場合と、ＴＣＲが正のポリシリコンや酸化チタン等により形成した場合とについて、それぞれ発熱抵抗体１１のＡ点〜Ｂ点までの間（間隔２３０ｍｍ）での温度分布を測定したところ、図６に示す通りの結果が得られた。
【００２４】
同図中、横軸は発熱抵抗体１１の長手方向であり、縦軸は温度であって、（イ）は本発明の温度分布線であり、（ロ）は比較例の温度分布線である。
この結果より明らかなように、本発明では、その長手方向に均一な温度分布である。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更や改良等は何ら差し支えない。また、上記構成の定着用ヒータ７の以外に、帯状発熱抵抗体を備えたものであれば、他の構成の定着用ヒータであっても同様な作用効果がある。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の定着ヒータによれば、圧接ローラと対応するように盛り上がり部を設けているので、圧接ローラが記録紙を介して発熱抵抗体を圧接するに当たって、この記録紙が発熱抵抗体の発熱面を十分に接触するとともに、その接触面積が大きくなり、これによって発熱抵抗体が幅広く熱伝導し、その熱伝達効率が顕著に向上するという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の基本的な構成を示す横断面による概略説明図である。
【図２】実施例の定着装置における定着用ヒータの平面図である。
【図３】図２に示す切断面線Ｘ−Ｘによる横断面図である。
【図４】図２に示す切断面線Ｙ−Ｙによる縦断面図である。
【図５】実施例の定着用ヒータの端部構成を示す縦断面図である。
【図６】発熱抵抗体の温度分布を表す線図である。
【図７】従来の定着用ヒータの横断面図である。
【符号の説明】
６              定着装置
７              定着用ヒータ
８              圧接ローラ
９              絶縁基板
１０            グレーズ層
１０ａ、１０ｂ  盛り上がり部
１１            発熱抵抗体
１３            保護膜
【図１】
0003618004.tif 000006
【図２】
0003618004.tif 000007
【図３】
0003618004.tif 000008
【図４】
0003618004.tif 000009
【図５】
0003618004.tif 000010
【図６】
0003618004.tif 000011
【図７】
0003618004.tif 000012