(57)【要約】【課題】  抵抗値の変化の原因となる微小なクラックの発生を抑え、使用経時における抵抗発熱体の抵抗値の変化率を小さくする。【解決手段】  耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の基板１１の長手方向に、発熱抵抗体１２１，１２２および発熱抵抗体１２１，１２２に電力を供給するための電極１４，１５を形成し、少なくとも発熱抵抗体１４，１５上にオーバーコート層１８を施してヒータ１００を形成する。ヒータ１００の発熱抵抗体１４，１５としては、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の重量比率Ａｇ／Ｐｄが、９０／０〜７０／３０のＡｇ／Ｐｄ合金およびガラス、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２０〜６０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有したものとする。【選択図】図１
2006040620.tif 000002
【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基板の長手方向に発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電力を供給するための電極を形成し、少なくとも前記発熱抵抗体上にオーバーコート層を施したヒータにおいて、
前記発熱抵抗体は、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の重量比率Ａｇ／Ｐｄが、９０／０〜７０／３０のＡｇ／Ｐｄ合金およびガラス、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２０〜６０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有するとともに、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２５〜７０重量％のガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物を含有したことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、Ａｇ／Ｐｄ合金に添加するガラスおよび無機酸化物および無機窒化物のＡｇ／Ｐｄ合金の重量比率ｘと形成されたシート抵抗値ｙが、ｙ＝ａ・ｅｂｘ（ただし、aおよびbは係数でａ＝０.００５〜０.０２５、ｂ＝０.０４〜０.０８）の関係にあることを特徴とする請求項1記載のヒータ。
【請求項３】
加熱ローラと、
前記加熱ローラに対向配置された抵抗発熱体が圧接された請求項１または２記載のヒータと、
前記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４】
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定着用の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記載の加熱装置とを具備したことを特徴とする画像処理装置。
【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面状ヒータ、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、コストダウンが図れ、経時変化においても抵抗発熱体の抵抗値変化が小さく長時間安定した抵抗温度係数が得られ、立ち上がり特性の向上したヒータを形成することができる。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−１７２２５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、銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）合金、ガラス、フィラーである無機酸化物および無機窒化物の種類および粒径によっては、ガラスおよびフィラーを添加してもシート抵抗値が上がりにくい。そのため、高シート抵抗値の発熱体を用いる場合、発熱体の抵抗値調整にガラスおよびフィラーを多く添加しなければならない。
【０００４】
このとき、特許文献１のように、フィラーをＡｇ／Ｐｄ合金重量に対して、２０重量％以下の添加では、ガラスの添加量が多くなる。ガラスの添加量が多いと、基板、配線導体やオーバーコートガラス層との反応により発泡したり、抵抗値のばらつきが大きくなったりするなどの不具合が起こりやすい等の問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、ガラス添加を減らすことで発砲や抵抗値のばらつきを抑えるとともに、使用経時における抵抗発熱体の抵抗値の変化率が小さくできるヒータ、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処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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基板の長手方向に発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電力を供給するための電極を形成し、少なくとも前記発熱抵抗体上にオーバーコート層を施したものにあって、前記発熱抵抗体は、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の重量比率Ａｇ／Ｐｄが、９０／０〜７０／３０のＡｇ／Ｐｄ合金およびガラス、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２０〜６０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有するとともに、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２５〜７０重量％のガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物を含有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、抵抗値の変化の原因となる微小なクラックの発生を抑え、使用経時における抵抗発熱体の抵抗値の変化率を小さく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、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１、図２は、この発明のヒータの一実施例について説明するためのものであり、図１は正面図、図２は図１のｘ−ｘ’断面図である。  
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（Ａｌ２Ｏ３）、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セラミック等の基材で高い熱伝導性の短冊状基板である。１２１，１２２は、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系や金属酸化物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抵抗発熱体、１３は抵抗発熱体１２１，１２２それぞれの一端の一部を重層した銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続部である。１４は抵抗発熱体１２１の他端を重層形成したＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる給電用の電極、１５は抵抗発熱体１２２の他端を重層形成したＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる給電用の電極である。１６，１７は電極１４，１５と抵抗発熱体１２１，１２２はそれぞれ接続部１３と同材料で同様に焼成して形成された接続部である。電極１４，１５を残した抵抗発熱体１２１，１２２および接続部１３，１６，１７上には、オーバーコート層１８が形成されている。
【００１０】
なお、基板１１を形成する材料は、酸化物などからなるセラミックスであってもよい。また、セラミック材料から薄板の原板を形成する方法は、単に押圧金型を使い成形してもよい。また、抵抗発熱体は上記した銀系材料耐熱・絶縁性材料で形成される長尺平板状の基板の長手方向に発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電力を供給するための電極を形成し、少なくとも前記発熱抵抗体上にオーバーコート層を施したヒータにおいて、前記発熱抵抗体は、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）の重量比率Ａｇ／Ｐｄが、９０／１０〜７０／３０のＡｇ／Ｐｄ合金およびガラス、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２０〜６０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有するとともに、前記Ａｇ／Ｐｄ合金重量に対して２５〜７０重量％のガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物を含有したことを特徴とするの他に、ルテニウム系、炭素系等、通電により発熱が得られ厚膜形成できる材料であれば、特定されるものではない。
【００１１】
ここで、抵抗発熱体１２１，１２２の材料についてさらに説明する。抵抗発熱体１２１，１２２は、ＡｇとＰｄの重量比率Ａｇ／Ｐｄが９０／１０〜７０／３０のＡｇ／Ｐｄ合金およびＡｇ／Ｐｄ合金重量に対し２５〜７０重量％のガラスおよびフィラーを含有し、さらに、フィラーの添加量がＡｇ／Ｐｄ合金重量に対し２０〜６０重量％となるものを使用する。
【００１２】
このとき、Ａｇ／Ｐｄ合金に添加するガラスおよびフィラーの重量比率ｘと、形成された抵抗発熱体のシート抵抗値ｙとの間において、次式を満足することにより数ｍΩ／□／１０μｍから数Ω／□／１０μｍの広いシート抵抗値範囲が得られる。  
ｙ＝ａ・ｅｂｘ  （ただし、ａ、ｂは係数で、ａ＝０.００５〜０.０２５、ｂ＝０.０４〜０.０８）
【００１３】
図３は、上記した条件下でガラスおよびフィラーの重量比率とシート抵抗値（ｍΩ／□／１０μｍ）の関係について説明するためのグラフ（両対数）である。ここでは、９種の異なるガラスとフィラーの重量％とシート抵抗値の変化状態を示している。
【００１４】
このグラフから明らかなように、ガラスおよびフィラーの重量に基づき、所定のシート抵抗値をもつ抵抗発熱体を製造上容易に形成できるとともに、そのばらつきも小さいことが分かる。
【００１５】
図４は、フィラ−量を従来の１５％とした場合とこの発明の２５％とした場合の、試験サイクル数に対する低効値の変化率を実験した結果である。  
図４に示すように、５万回のときの抵抗値変化率は、従来２％程度であるのに対し、この発明では１．２％程度、１０万回のときは、従来３．４％程度であるのに対し、この発明では１．７％程度であった。この発明は、経時における抵抗値の変化率が従来に比して小さいことが分かる。
【００１６】
原因としては、フィラ−は溶けないがガラスは溶ける関係から、フィラ−量が多いと発熱抵抗体中にフィラ−が均一に分布するため、ガラスが軟化したときに抵抗膜中でフィラ−およびガラスが均一な状態となる。このため熱応力が集中しにくくなり、リラックの発生を防止することが可能となる。
【００１７】
また、フィラ−量が多いと銀・パラジウムの焼結を妨げるため、ポーラスな膜を形成しやすい。このため、基板と発熱抵抗体との反応により発生したガスが抜けることで発砲の防止を図ることができる。
【００１８】
このような関係から、ガラスの含有量に比してフィラ−を多く添加させたことで発熱抵抗体中のＡｇとＰｄに加わる熱応力を小さくすることができる。このため、抵抗値の変化の原因となる微小なクラックの発生を抑えることが可能となる。
【００１９】
上記した構成のヒータ１００は、加熱装置に組み込まれ、例えば図５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、直列接続された抵抗発熱体１２１，１２２に電流が流れて発熱する。抵抗発熱体１２１，１２２の発熱により基板１１も温度上昇する。この熱は、基板１１の裏面側に取着されたサーミスタ４４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４４の抵抗値の変化を、Ｐｄ１の基板１１の裏面側に形成された配線導体を介して出力させ、これを温度制御回路４２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。
【００２０】
このように、抵抗発熱体１２１，１２２に加える電力を制御することによって、抵抗発熱体１２１，１２２を温度調整する。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。
【００２１】
そして、ヒータ１００は電極１２，１３に電力が供給されると、抵抗発熱体１２１，１２２にそれぞれ電流が流れ、抵抗発熱体１２１，１２２は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。この実施例では、例えば抵抗発熱体１２１，１２２の抵抗値を２５Ωとし、１００Ｖの電圧を印加することにより４Ａの電流が流れ、４００Ｗの発熱量を得ることが可能となる。
【００２２】
通常は、上述したように基板１１の裏面側に設けたサーミスタ４４がヒータ１００の温度を検出して温度制御回路４２を通じてソリッドステートリレー４３をオン・オフ制御し所定の温度に制御している。
【００２３】
次に、図６を参照し、上記したヒータの実施例を定着装置２００に実装した場合の、この発明の加熱装置の一実施例について説明する。図中ヒータ１００については、図１、図２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。
【００２４】
図６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。
【００２５】
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、抵抗発熱体１２１，１２２を介した基板１１真上のオーバーコート層２１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。
【００２６】
定着装置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、発熱した抵抗発熱体１２１，１２２のオーバーコート層２１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。この後、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。
【００２７】
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。
【００２８】
この定着装置２００では、ヒータ１００の抵抗値の変化の原因となる微小なクラックの発生を抑え、使用経時における抵抗発熱体の抵抗値の変化率の低下を抑えて寿命の向上を図ることができる。
【００２９】
次に、図７を参照して、この発明に係るヒータ、この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。  
図７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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
定着装置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）より長い抵抗発熱体１２１，１２２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。
【００３５】
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、抵抗発熱体１２１，１２２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。
【００３６】
このような、複写機３００は複写機等における定着用のヒータ１００の抵抗値の変化の原因となる微小なクラックの発生を抑え、使用経時における抵抗発熱体の抵抗値の変化率の低下を抑えることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記した実施例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。
【００３８】
また、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】
【００３９】
【図１】この発明のヒータに関する一実施例について説明するための構成図。
【図２】図１のｘ−ｘ’断面図。
【図３】ガラスおよびフィラーの重量比率に対するシート抵抗値について説明するための説明図。
【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】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６】この発明の加熱装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【図７】この発明の画像形成装置に関する一実施例について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１１  基板
１２１，１２２  抵抗発熱体
１３，１６，１７  接続部
１４，１５  電極
１８  オーバーコート層
１００  ヒータ
２００  定着装置
３００  複写機
【図１】
2006040620.tif 000003
【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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