(57)【要約】【課題】温度制御の故障によりヒータの発熱抵抗体の破損や絶縁基板の割れに至るまでの時間を長くして、温度ヒューズ等の他の安全素子が機能するまでヒータの破損を防止して安全性の向上を図る。【解決手段】耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状の絶縁基板１１上の長手方向に平行して銀／パラジウムを主成分とする導電性成分により発熱抵抗体１２，１３を形成する。直列接続された状態の熱抵抗体１２，１３に電極１４，１５から電力を供給する。少なくとも電極１４,１５を残した絶縁基板１１上にオーバーコート層１７を形成する。発熱抵抗体１２，１３間の全域もしくは発熱抵抗体１２，１３間の電位差が高い部分にオーバーコート層１７のないスリット１８を形成した。スリット１８は、温度制御の故障によりヒータ１００の発熱抵抗体１２，１３の破損や絶縁基板１１の割れに至るまでの時間が長くし、他の安全機能が働くまでヒータ１００の破損を抑え安全性の向上を図ることができる。【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絶縁基板と、
前記絶縁性基板上の長手方向に平行して銀とパラジウムを主とする導電性成分により厚膜形成された第１および第２の発熱抵抗体と、
前記第１および第２の発熱抵抗体に直列接続した状態で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、
前記第１および第２の発熱抵抗体間の全域もしくは該前記第１および第２の発熱抵抗体間の電位差が高い部分に前記オーバーコート層を施さずに形成したスリット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記載の定着ヒータと、
前記定着ヒータと前記加熱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３記載の定着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等に用いられる薄型のヒータ、このヒータを実装したプリンタ、複写機、ファクシミリ、リライタブルペーパ等の加熱装置、この加熱装置を用いた画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒータは、発熱する抵抗体パターン上の少なくとも一部に、所定温度となった場合、発熱抵抗体パターンを構成すると成分と反応して絶縁体となり通電を遮断する遮断部が形成されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−３５９０５９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、発熱抵抗体上に形成された遮断部上のオーバーコート層が、遮断部があるために凸凹が発生し、発熱抵抗体の一定な温度分布を得ることができず定着性能を損ねる、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、定着のための加熱装置の温度制御の故障等に起因してヒータの温度が異常に上昇したときの安全性に寄与するヒータ、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、この発明のヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁性基板上の長手方向に平行して銀とパラジウムを主とする導電性成分により厚膜形成された第１および第２の発熱抵抗体と、前記第１および第２の発熱抵抗体に直列接続した状態で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、前記第１および第２の発熱抵抗体間の全域もしくは該前記第１および第２の発熱抵抗体間の電位差が高い部分に前記オーバーコート層を施さずに形成したスリット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、温度制御の故障によりヒータの発熱抵抗体の破損や絶縁基板の割れに至るまでの時間を長くでき、温度ヒューズ等の他の安全装置が機能するまでヒータの破損を防止することで安全性の向上を図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、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１は、この発明のヒータの一実施形態について説明するための構成図、図２は図１のａ−ａ’、ｂ−ｂ’線をそれぞれ拡大して示した断面図、図３は図１の裏面である。
【０００８】
図１において、１１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁基板で、１２，１３は絶縁基板１１の長手方向上に平行して、導電性成分が銀／パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）などを合成して構成されている抵抗体ペーストを用いて厚膜印刷する。その後、８５０℃程度で焼成して形成された発熱抵抗体である。また、１４，１５は絶縁基板１１上に、導電性成分が銀（Ａｇ）、銀／白金（Ａｇ／Ｐｔ）、銀／パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）などで構成される導体ペーストを用いて厚膜印刷する。その後焼成して形成される電力が供給される電極である。電極１４は発熱抵抗体１２の一端に一部が多層の状態に形成され電気的に接続される。電極１５は発熱抵抗体１３の一端に一部が多層の状態に形成され電気的に接続される。１６は発熱抵抗体１２，１３のそれぞれの他端と一部を多層して絶縁基板１１に導体ペーストを用いて厚膜印刷により形成し、発熱抵抗体１２，１３を電気的に接続した接続導体である。
【０００９】
１７は、発熱抵抗体１２，１３、それに接続導体１６を覆う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てオーバーコート層である。オーバーコート層１７は、鉛フリーの非晶質のＳｉＯ、Ｂ２Ｏ３を主成分とするほう珪酸ガラスとガラスより熱伝導率の高いアルミナが添加されたものである。
【００１０】
オーバーコート層１７には、図１のａ−ａ’、ｂ−ｂ’線の断面を拡大した図２にも示すように、発熱抵抗体１２，１３との間の絶縁基板１１にオーバーコート層１７を施さないスリット１８が形成される。このスリット１８は、発熱抵抗体１２，１３の長手方向の全域に渡って形成される。
【００１１】
ヒータ１００は電極１３，１５に電力が供給されると、発熱抵抗体１２，１３にそれぞれ電流が流れ、発熱抵抗体１２，１３はそれぞれ長手方向にほぼ均一の発熱温度分布を呈することになる。
【００１２】
次に、図１の裏面を示した図３を用いて絶縁基板１１の裏面側について説明する。図３において、１９，２０は端子部であり、電極１４，１５と同じ方法で同時に形成される。端子部１９，２０にはそれぞれ銀・パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）などを主体とする材料からなる一対の配線導体２１，２２の一端が結合される。配線導体２１の他端は絶縁基板１１に固着されたサーミスタ２３の一方の電極に、配線導体２２の他端はサーミスタ２３の他方の電極にそれぞれ接続される。
【００１３】
ここで、上記した構成のヒータ１００は、例えば図４に示す回路構成により通電され発熱温度が調整される。すなわち、商用電源４１を温度制御回路４２の制御端子に接続されたソリッドステートリレー４３を介してヒータ１００の電極１４，１５に通電されると、直列接続された発熱抵抗体１２，１３に電流が流れて発熱する。発熱抵抗体１２，１３の発熱により絶縁基板１１も温度上昇する。この熱は、絶縁基板１１の裏面側に取着されたサーミスタ２３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２３の抵抗値の変化を、温度制御回路４２に入力して例えば２５０℃の設定温度にあるか否かを判定する。温度が設定温度より低い場合は、ソリッドステートリレー４３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４３にオフ信号を出力する。
【００１４】
このように、発熱抵抗体１２，１３に加える電力を制御することによって、発熱抵抗体１２，１３の温度調整を行う。なお、温度制御回路４２はソリッドステートリレー４３のオン・オフ制御について述べたが、他にパルス幅変調制御方式等による温度調整でも構わない。
【００１５】
ところで、サーミスタ２３等の破損により図４に示す温度制御ができなくなった場合は、発熱抵抗体１２，１３の温度は上昇を続ける。温度が発熱抵抗体１２，１３を焼成した温度、例えば８５０℃を越えるようになると、オーバーコート層１７の溶解に伴い、発熱抵抗体１２，１３の銀／パラジウム合金も溶けてオーバーコート層１７に溶け込み発熱抵抗体１２，１３がショートすることになる。
【００１６】
しかし、８５０℃を越えてオーバーコート層１７と銀／パラジウム合金も溶けた場合でも、スリット１８を形成したことによりオーバーコート層１７が溶けてオーバーコート層１７がスリット１８を埋めて、発熱抵抗体１２と１３とがショートするまでに時間がかかることになる。この稼いだ時間内に温度ヒューズ等の他の安全装置が機能するまでヒータ１００の破損を防止し、安全性の向上を図ることができる。
【００１７】
この実施形態では、発熱抵抗体１２，１３の長手方向の全域に渡ってオーバーコート層１７にスリット１８を形成したことにより、通常ヒータ１００の所定の温度に制御する機能に故障が生じ、発熱抵抗体１２，１３やオーバーコート層１７が溶解する温度上昇を来たした場合でも、他の安全装置が作動する時間を稼ぐことができ、安全性の向上に寄与する。
【００１８】
図５は、この発明のヒータの他の実施形態の構成図であり、図５のｃ−ｃ’、ｄ−ｄ’線をそれぞれ拡大して示した図６の断面図とともに説明する。上記実施形態と同一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。
【００１９】
この実施形態では、電極１４，１５近傍の発熱抵抗体１２，１３の間のみにスリット１８１を形成したものである。すなわち、電極１４，１５から離れた位置のｃ−ｃ’断面では、スリットがない状態であるのに対し、電極１４，１５に近い位置のｄ−ｄ’断面ではスリット１８が形成される。この場合のサーミスタ２３は、図６ｃ−ｃ’断面図に示すように、スリット１８１は形成されていないオーバーコート層１７上にバネを用いて圧着した状態で取り付けられている。
【００２０】
さらに、発熱抵抗体１２，１３が形成された反対側の絶縁基板１１上には例えばガラスまたはポリイミド樹脂などの摺動部６１が形成される。この摺動部６１を後述する加熱装置の定着フィルムが摺動されることになる。
【００２１】
電極１４，１５に例えば２００Ｖが供給されると、電極１４，１５近傍の発熱抵抗体１２，１３の電位差は２００Ｖ程度であるが、発熱抵抗体１２，１３から離れるに従い電位差は徐々になくなって行き、接続導体１６付近での電位差はゼロに近いものとなる。
【００２２】
従って、電位差の大きい電極１４，１５近い側に少なくともスリット１８１を形成すれば、温度制御の故障によりヒータ１００の温度が上昇し、電極１４，１５やオーバーコート層１７が溶解された場合に、ヒータ１００に破損や絶縁基板１１の割れに至るまでの時間を長くすることができる。
【００２３】
ところで、発熱抵抗体１２，１３から発生される熱を絶縁基板１１の反対側から取るようにしたときは、サーミスタ２３の取り付けを、サーミスタ２３による発熱分布の影響を抑えるためにオーバーコート層１７側にする必要がある。スリット１８１上にサーミスタ２３が配置されると、スリット１８１の影響で確実な温度検出ができなくなる。
【００２４】
そこで、電位差の影響を受ける部分にはスリット１８１を形成し、電位差がないか小さい箇所にはスリット１８１を形成せず、その部分にサーミスタ２３を配置したことにより、電位差問題を解消しつつ、確実に温度の検出を行うことができる。
【００２５】
この実施形態においても、ヒータ１００が異常な温度に上昇したときに、ヒータ１００が破損や絶縁基板の割れに至るまでの時間を長くして、温度ヒューズ等の他の安全素子が機能するまでヒータ１００の破損を防止し安全性の向上を図ることが可能となる。
【００２６】
次に、図７を参照し、上記したヒータを定着用として加熱装置２００に実装した場合の、この発明の加熱装置の一実施形態について説明する。図中ヒータ１００については、図１〜図３と同じであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００２７】
図７において、２０１は回転軸２０２で回転自在に回転される加圧ローラで、その表面に耐熱性の弾性材料たとえばシリコーンゴム層２０３が嵌合してある。加圧ローラ２０１の回転軸２０２と対向してヒータ１００が並置して図示しない基台内に取り付けられている。
【００２８】
ヒータ１００の周囲にはポリイミド樹脂等の耐熱性のシートからなるエンドレスのロール状の定着フィルム２０４が循環自在に巻装されており、発熱抵抗体１２，１３を介した絶縁基板１１真上のオーバーコート層１７の表面は、この定着フィルム２０４を介して加圧ローラ２０１のシリコーンゴム層２０３と弾接している。
【００２９】
加熱装置２００において、ヒータ１００は電極１４，１５に接触したりん青銅板等に銀メッキを施した弾性が付与された図示しないコネクタを通じて通電される。この通電により、発熱された発熱抵抗体１２，１３のオーバーコート層１７上に設けられた定着フィルム２０４面とシリコーンゴム層２０３との間で、トナー像Ｔ１がまず定着フィルム２０４を介してヒータ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溶融する。その後、加圧ローラ２０１の用紙排出側では複写用紙Ｐがヒータ１００から離れ、トナー像Ｔ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム２０４も複写用紙Ｐから離反される。
【００３０】
このように、トナー像Ｔ１は一旦完全に軟化溶融された後、加圧ローラ２０１の用紙排出側で再び冷却されることから、トナー像Ｔ２の凝縮力は非常に大きくなものとなっている。
【００３１】
この実施形態では、ヒータ１００の温度制御により異常な温度上昇があっても、スリット１８の作用によりヒータ１００に破損や絶縁基板１１の割れに至るまでの時間を持たせることができる。この間に加熱装置２００側の温度ヒューズ等の他の安全素子が機能するまで厚膜印刷ヒータの破損を防止することで加熱装置２００としての安全性の向上を図ることが可能となる。
【００３２】
次に、図８を参照して、この発明に係るヒータを用いた加熱装置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。
【００３３】
図８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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
この後、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。
【００３８】
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１２，１３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。
【００３９】
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。
【００４０】
この実施形態では、異常な発熱に対する安全性の向上が図られた良好なヒータ１００による加熱装置２００を用いた複写機３００を実現できる。
【００４１】
なお、この発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、オーバーコート層材は相対する定着フィルムの材質やその他条件によって変える必要があるため特定はできないが、定着フィルムが樹脂の場合、オーバーコート層はガラスや定着フィルムが金属の場合、オーバーコート層は樹脂を組み合わせるのが望ましい。この樹脂としては一般的に摺動性に優れるとされる材料である、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリフェニレンサルファイド、エラストマー系、ポリオレフィン系、フッ素等が考えられる。基本的にはどれを使用しても良いが、耐熱性から弾性に富むＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等のイミド系が好ましいが、硬度が低すぎると樹脂被膜の方が削れてしまうため、例えば３Ｈ以上の硬度は必要である。
【００４２】
また、図１〜図３で説明した実施形態でのサーミスタ２３は発熱抵抗体１２，１３とは反対面の絶縁基板１１上としたが、図６に示すようにオーバーコート層１７上に配置してもよい。この場合、サーミスタ２３が取り付けられる位置を電極１４，１５から離れた位置とし、他の実施形態で説明したように、スリット１８による温度検出の影響を抑えるためにサーミスタ２３が配置される部分は埋めてもよい。
【００４３】
さらに、定着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可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明のヒータの一実施形態について説明するための構成図。
【図２】図１のａ−ａ’、ｂ−ｂ’線をそれぞれ拡大して示した断面図。
【図３】図１の裏面図。
【図４】図１に用いる温度調整について説明するための回路構成図。
【図５】この発明のヒータの他の実施形態について説明するための構成図。
【図６】図４のｃ−ｃ’、ｄ−ｄ’線をそれぞれ拡大して示した断面図。
【図７】この発明のヒータを定着用の加熱装置に用いた場合の一実施形態について説明するための説明図。
【図８】この発明の加熱装置を画像形成装置に用いた場合の一実施形態について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１１  絶縁基板
１２，１３  発熱抵抗体
１４，１５  電極
１６  接続導体
１７  オーバーコート層
１８，１８１  スリット
１００  ヒータ
２００  加熱装置
３００  複写機
【図１】
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【図２】
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【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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