(57)【要約】【課題】  発熱抵抗体を覆うオーバーコート層の表面を、より平滑化させたセラミックヒータを実現する。【解決手段】  基板１１に貼着された発熱抵抗体１２１〜１２４が形成された発熱抵抗体上と発熱抵抗体１２１〜１２４が形成されていない基板１１上でオーバーコート層１８に発生する気泡の大きさの関係を、（発熱抵抗体上）＜（基板上）とし、基板１１上のオーバーコート層１８に位置する部分を盛り上げ、オーバーコート層１８表面にできる凸凹を小さくすることができる。【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、前記基板および前記発熱抵抗体上にガラスペーストを印刷・焼成して形成したオーバーコート層を施したセラミックヒータにおいて、
前記オーバーコート層に発生する気泡の大きさを、前記基板上を前記発熱抵抗体上よりも大きくすることで、前記オーバーコート層の表面の凹凸を小さくしたことを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記オーバーコート層は、ガラスペーストを印刷・焼成することを数回行って多層形成したことを特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
前記オーバーコート層は多層化し、下層は軟化点が低いガラスペーストを印刷・焼成して形成し、上層は、下層より軟化点が高いガラスペーストを用いて印刷・焼成して形成したものであることを特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
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１〜３いずれかに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定着装置。
【請求項５】
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４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セラミックヒータ、このセラミックヒータを実装したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の定着装置、この定着装置を用いた画像形成装置、セラミックヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミックヒータの発熱抵抗体を保護するオーバーコートガラスは、発熱抵抗体が形成されている部分と形成されていない基板表面部分で表面に凸凹があり、この凸凹を平滑にするために、発熱抵抗体を形成していない基板表面部分に発熱抵抗体に重ならないように補填材を形成している。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平５−２５１２２０号公報（第２頁、図１）
【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、補填材を発熱抵抗体が形成されている部分と形成されていない部分の間に、抵抗体と重ならないよう形成するには、抵抗体と抵抗体が形成していない部分の間隔が小さくなるほど補填材が抵抗体と重なってしまいやすく、逆に凸凹が大きくなってしまう、という問題点がある。
【０００４】
この発明の目的は、発熱抵抗体と発熱抵抗体が形成されていない部分の間隔が小さくても、発熱抵抗体との重なりはなく極力凸凹を平滑にできるセラミックヒータ、このセラミックヒータを用いた定着装置、この定着装置を用いた画像形成装置、セラミックヒータの製造方法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では、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、前記基板および前記発熱抵抗体上にガラスペーストを印刷・焼成して形成したオーバーコート層を施したものにあって、前記オーバーコート層に発生する気泡の大きさを、前記基板上を前記発熱抵抗体上よりも大きくすることで、前記オーバーコート層の表面の凹凸を小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、セラミックヒータ表面の凹凸を小さくして平滑化を図ることができることから、被発熱体がセラミックヒータを摺動させるときの摩擦を抑え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、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１、図２は、この発明のセラミックヒータに関する一実施形態について説明するための、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、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・ｋ程度の窒化アルミニウム、熱伝導率が１００〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋの窒化珪素などを有するセラミックで機械的強度が強く高い熱伝導性を有する基板である。
【０００８】
１２１〜１２４は、基板１１の表面側の長手方向に沿って平行に、銀（Ａｇ）／パラジウム（Ｐｄ）合金などが主成分の発熱抵抗体ペーストを用いて、印刷、形成し高温で焼成し所定の抵抗値を有する膜厚が５μｍ〜１５μｍ程度の帯状の発熱抵抗体である。１３は発熱抵抗体１２１の一端と重層形成した例えばＡｇ／Ｐｄ合金による良導電体膜からなる給電用の電極、１４は発熱抵抗体１２４の一端と重層形成した例えばＡｇ／Ｐｄによる良導電体膜からなる給電用の電極である。
【０００９】
１５は発熱抵抗体１２１の他端と発熱抵抗体１２２の一端のそれぞれの一部を重層した例えばＡｇ／Ｐｄ合金の導体ペーストを印刷・焼成して形成した接続部である。１６は発熱抵抗体１２２の他端と発熱抵抗体１２３の一端のそれぞれの一部を重層した例えばＡｇ／Ｐｄ合金の導体ペーストを印刷・焼成して形成した接続部である。また、１７は発熱抵抗体１２３の他端と一端が電極１４に接続された発熱抵抗体１２４の他端のそれぞれの一部を重層した例えばＡｇ／Ｐｄ合金の導体ペーストを印刷・焼成して形成した接続部である。各導体ペーストは、厚膜印刷方法により印刷する。なお、電極１３，１４、接続部１５〜１７はＡｇ／Ｐｄ合金の他に、ＡｇやＡｇ／Ｐｔ（白金）合金などを用いても構わない。
【００１０】
電極１３，１４を残した発熱抵抗体１２１〜１２４および接続部１５〜１７上には、ガラスペーストを厚膜方法により印刷を行い、これを焼成したオーバーコート層１８が形成されている。
【００１１】
オーバーコート層１８は、例えば鉛フリーの非晶質のＳｉＯ、Ｂ２Ｏ３を主成分としたほう珪酸ガラスペーストを用いて１層毎に印刷・焼成して形成し、これを例えば３回繰り返して３層とする。
【００１２】
このように形成されたオーバーコート層１８内には、気泡が発生する。同じペーストを用いて３層形成するときには、１層毎に印刷・焼成することで、１層目の焼成でオーバーコート層１８内に発生した気泡が３層目の焼成でだんだんと大きくなっていく。そして、発熱抵抗体１２１〜１２４上のオーバーコート層１８に発生した気泡は、Ａｇ、Ｐｄ等の金属粉体で構成されていて柔らかい発熱抵抗体１２１から１２４中をそれぞれ移動して、基板１１上のオーバーコート層１８に発生した気泡と合体して大きくなり、オーバーコート層１８の表面が盛り上がる。
【００１３】
すなわち、発熱抵抗体１２１〜１２４上には２μｍ〜３μｍ程度の気泡Ｂａが、基板１１上には５μｍ〜１５μｍ程度の気泡Ｂａに比して大きな気泡Ｂｂが発生する。異なる大きさの気泡が発生することにより、図２に示すように、基板１１上のオーバーコート層１８が盛り上がり、発熱抵抗体１２１〜１２４上と基板１１上のガラスの凹部２１、凸部２２の差が小さくなる。
【００１４】
このように形成されたオーバーコート層１８の基板１１からの膜厚状態を測定した結果を図３に示す。図３からわかるように、オーバーコート層１８の上面部分の膜厚の差（段差）は、９μｍ以内であり、平滑の状態であることが確かめられた。
【００１５】
この実施形態では、オーバーコート層１８の表面を平滑にできることから被加熱体がオーバーコート層１８を円滑に摺動させることが可能となる。
【００１６】
なお、この実施形態ではオーバーコート層１８を印刷・焼成する工程を３回とすることで説明したが、２回でも、４回以上でも構わない。
【００１７】
次に、この発明のセラミックヒータの他の実施形態について説明する。この実施形態は、オーバーコートガラス層１８に、例えば、軟化点が異なる２種類の鉛フリーの非晶質ガラスペーストを用いて、1、２層目は軟化点が低い約６００〜６５０℃のペーストをそれぞれ印刷・焼成を繰り返して形成し、３層目は、１、２層目より軟化点が高い約７００〜７５０℃のペーストを用いて印刷・焼成して形成するものである。
【００１８】
オーバーコート層１８の１層目、２層目より３層目に、軟化点が高いガラスを用いることで、１，２層目のガラス粘度より３層目のガラス粘度のほうが高い（固い）ため、気泡は空気中へ抜けていかない状態となっている。軟化点は、ガラスの粘度がｌｏｇ１０７．５Ｐａ・ｓときの温度と決められていることから、図５より考えると、例えばｂとｂより軟化点の高いａを見たときに、ガラス粘度は、今回の焼成温度８５０℃ではｂよりａのほうが高い（固い）ためである。
【００１９】
また、再び溶け出した１，２層目では気泡が発生し、大きくなっていく。また、この発生した気泡はオーバーコート層１８中を移動することができないため、逆にＡｇ、Ｐｄ等の金属粉体で構成されていて柔らかい発熱抵抗体１２１〜１２４中を移動してしまい、発熱抵抗体と発熱抵抗体の間である発熱抵抗体が形成されていない基板１１上に溜まり、この部分のオーバーコート層１８を盛り上がらせる。
【００２０】
このように形成されたオーバーコート層１８の基板１１からの膜厚状態を測定した結果を図４に示す。この図からわかるように、オーバーコート層１８の上面部分の膜厚の差は、９μｍ以内であり、平滑の状態であることが確かめられた。
【００２１】
この実施形態でも、オーバーコート層１８の発熱抵抗体１２１〜１２４上に形成される小さな気泡と基板１１上に形成される大きな気泡を発生させることができ、凹凸の小さいオーバーコート層１８の表面を得ることができる。
【００２２】
上記した構成のセラミックヒータ１００は、定着装置に組み込まれ、例えば図６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６１を温度制御回路６２の制御端子に接続されたソリッドステートリレー６３を介してセラミックヒータ１００の電極１３，１４に通電されると、直列接続された発熱抵抗体１２１〜１２４に電流が流れて発熱する。発熱抵抗体１２１〜１２４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６４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６４の抵抗値の変化を、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６２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６３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６３にオフ信号を出力する。
【００２３】
このように、発熱抵抗体１２１〜１２４に加える電力を制御することによって、発熱抵抗体１２１〜１２４を温度調整する。なお、温度制御回路６２はソリッドステートリレー６３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。
【００２４】
そして、セラミックヒータ１００は電極１３，１４に電力が供給されると、発熱抵抗体１２１〜１２４にそれぞれ電流が流れ、発熱抵抗体１２１〜１２４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。この実施形態では、例えば発熱抵抗体１２１〜１２４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。
【００２５】
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６４がセラミックヒータ１００の温度を検出して温度制御回路６２を通じてソリッドステートリレー６３をオン・オフ制御し所定の温度に制御している。
【００２６】
次に、図７を参照し、上記したセラミックヒータの実施形態を定着装置２００に実装した場合の、この発明の定着装置の一実施形態について説明する。図中セラミックヒータ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。  
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と対向してセラミックヒータ１００が並置して図示しない基台内に取り付けられている。
【００２７】
セラミックヒータ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１２１〜１２４を介した基板１１真上のオーバーコート層１８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。
【００２８】
定着装置２００においてセラミックヒータ１００は電極１３，１４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、発熱した発熱抵抗体１２１〜１２４のオーバーコート層１８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がセラミックヒータ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。
【００２９】
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。
【００３０】
この定着装置２００では、セラミックヒータ１００のオーバーコート層１８上が、より平滑化されることから複写用紙が確実に加熱させるとともに、オーバーコート層１８上の複写用紙の移動をスムースさせることが可能となる。
【００３１】
次に、図８を参照して、この発明に係るセラミックヒータ、このセラミックヒータを用いた定着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、定着装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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によって定着装置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。
【００３６】
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）より長い発熱抵抗体１２１〜１２４を延在させてセラミックヒータ１００の加圧ローラ２０１が設けられている。
【００３７】
そして、セラミックヒータ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１２１〜１２４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。
【００３８】
このような、複写機３００は複写機等における定着用のセラミックヒータ１００の複写用紙が擦動される面がより平滑化された状態にできることから、セラミックヒータ１００に汚れが付着することに起因する表面温度変化も防止できる。
【００３９】
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。
【００４０】
また、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可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明のセラミックヒータに関する一実施形態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】この発明の一実施形態の効果について説明するための説明図。
【図４】この発明の他の実施形態の効果について説明するための説明図。
【図５】温度のよるガラスの粘度変化について説明するための説明図。
【図６】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７】この発明の定着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。
【図８】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】
【００４２】
１１  基板
１２１〜１２４  発熱抵抗体
１３，１４  電極
１５〜１７  接続部
１８  オーバーコート層
１００  セラミックヒータ
２００  定着装置
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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