(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の短手方向の長さの増大を抑えることができるヒータ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】ヒータ１は、金属材料によって形成された矩形状の基板５と、基板上に設けられた絶縁層６と、絶縁層上に設けられた抵抗発熱体７、８と、絶縁層内に埋め込まれ、抵抗発熱体と接続された導体９と、を備える。また、ヒータは、絶縁層内に埋め込まれて第１の抵抗発熱体及び第２の抵抗発熱体と接続された導体と、第１の抵抗発熱体及び第２の抵抗発熱体とを被覆する保護層１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料によって形成された矩形状の基板と；
前記基板上に設けられた絶縁層と；
前記絶縁層上に設けられた抵抗発熱体と；
前記絶縁層内に埋め込まれ、前記抵抗発熱体と接続された導体と；
を具備する、ヒータ。
【請求項２】
前記抵抗発熱体は、前記基板の長手方向に沿って設けられ、
前記基板の長手方向における一端部には、前記導体と接続された導体用の電極部及び前記抵抗発熱体と接続された発熱体用の電極部が設けられ、
前記導体は、前記基板の長手方向に沿って設けられ、前記長手方向における他端部が前記抵抗発熱体と接続されている、
請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
媒体を加熱する請求項１または２に記載のヒータと；
前記ヒータによって加熱される前記媒体を加圧する加圧ローラと；
を具備し、
前記ヒータ及び前記加圧ローラによって、前記媒体に付着させたトナーを定着させる、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヒータ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機やファクシミリ等におけるトナー定着、リライタブルカードリーダにおける印字消去等に用いられるヒータが知られている。ヒータは、給電用の電極から供給された電力により、基板の一面上に形成された抵抗発熱体を発熱させる。
【０００３】
一般に、抵抗発熱体は、長尺状の基板の長手方向に沿って帯状に延ばされている。ヒータは、例えば、抵抗発熱体が加熱する用紙幅（基板の長手方向に対する用紙の長さ）の違いに起因して基板の長手方向に温度分布が生じる傾向がある。特に、基板がアルミナなどのセラミックスで、抵抗発熱体が基板の長手方向の位置により基板短手方向の長さが漸次変化する、いわゆるテーパ形状の場合、基板の長手方向における中央部と両端部との間に生じる温度勾配が大きくなった場合には、熱膨張の影響により基板の割れが生じるおそれがある。
【０００４】
この対策として、近年、ヒータの基板として薄い金属板が用いられて、基板上に絶縁層が設けられると共に絶縁層の上に抵抗発熱体が設けられた、ヒータが注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４０６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ヒータとしては、部品点数を削減する観点から、基板の長手方向における一方に電極が配置された、いわゆる片側給電タイプのヒータが好ましい。
【０００７】
しかしながら、基板として金属板が用いられ、テーパ形状の抵抗発熱体が基板の長手方向に沿って配置されたヒータでは、抵抗発熱体に電力を供給するための配線（導体）の引き回しが必要となる。このため、基板の短手方向に対して、導体が基板の長手方向に沿って設けられるスペースや、導体と抵抗発熱体との絶縁距離を確保することで、ヒータの短手方向の長さ、いわゆるヒータの狭幅化が困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、基板の短手方向の長さの増大を抑えることができるヒータ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係るヒータは、金属材料によって形成された矩形状の基板と、前記基板上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられた抵抗発熱体と、前記絶縁層内に埋め込まれ、前記抵抗発熱体と接続された導体と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の短手方向の長さの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るヒータを示す平面図である。
【図２】実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図５】実施形態に係るヒータが用いられた実施形態の定着装置を示す断面図である。
【図６】実施形態に係るヒータが用いられた実施形態の画像形成装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下で説明する実施形態に係るヒータは、基板と、絶縁層と、抵抗発熱体と、導体と、を備える。基板は、金属材料によって矩形状に形成されている。絶縁層は、基板上に設けられている。抵抗発熱体は、絶縁層上に設けられている。導体は、絶縁層内に埋め込まれている。導体は、抵抗発熱体と接続されている。
【００１３】
また、以下で説明する実施形態に係るヒータにおける抵抗発熱体は、基板の長手方向に沿って設けられている。基板の長手方向における一端部には、導体用の電極部及び発熱体用の電極部が設けられている。導体用の電極部は、導体と接続されている。発熱体用の電極部は、抵抗発熱体と接続されている。導体は、基板の長手方向に沿って設けられている。基板の長手方向における導体の他端部は、抵抗発熱体と接続されている。
【００１４】
また、以下で説明する実施形態に係る画像形成装置は、ヒータと、加圧ローラと、を備える。ヒータは、媒体を加熱する。加圧ローラは、ヒータによって加熱される媒体を加圧する。画像形成装置は、ヒータ及び加圧ローラによって、媒体に付着させたトナーを定着させる。
【００１５】
（実施形態）
以下、実施形態に係るヒータについて、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るヒータを示す平面図である。図２は、実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は、実施形態に係るヒータを示す、図１におけるＣ−Ｃ断面図である。本実施形態に係るヒータは、画像形成装置等の電子機器に搭載され、例えば、ヒータを通過する紙等を加熱するために用いられる。
【００１６】
（ヒータの構成）
図１に示すように、本実施形態に係るヒータ１は、金属材料によって形成された矩形状の基板５と、基板５上に設けられた絶縁層６と、絶縁層６上に設けられた帯状の第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８と、を備える。また、ヒータ１は、図１及び図２に示すように、絶縁層６内に埋め込まれて第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８と接続された導体９と、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８を被覆する保護層（オーバーコート層）１０と、を備える。図１以降において、基板５の長手方向をＸ方向とし、基板５の短手方向をＹ方向として示す。
【００１７】
基板５は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料によって長尺状に形成されている。ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４３０等が挙げられる。基板５の厚みは、例えば、０．２［ｍｍ］程度〜１．０［ｍｍ］程度に形成されている。絶縁層６は、例えば、ガラス材等の絶縁性を有する材料によって形成されている。金属製の基板５は、絶縁層６によって、導体９、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８との絶縁性が確保されている。
【００１８】
図１に示すように、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８は、基板５の長手方向（Ｘ方向）に沿って延びる帯状に形成されており、基板５の短手方向（Ｙ方向）に間隔をあけて配置されている。第１の抵抗発熱体７は、長手方向における中央部の幅が、両端部の幅よりも大きく形成されている。第２の抵抗発熱体８は、長手方向における中央部の幅（Ｙ方向）が、両端部の幅よりも小さく形成されている。第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８は、電流を流すことで発熱するものであり、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金を含む材料等によって形成されている。第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８は、抵抗発熱体ペーストを基板５上に塗布して硬化させることで形成されている。
【００１９】
導体９は、基板５の長手方向（Ｘ方向）に沿って帯状に設けられている。基板５の長手方向における一端部には、電源に接続された接続端子（図示せず）と接続される第１の電極部１１、第２の電極部１２、第３の電極部１３が設けられている。図１及び図３に示すように、第１の電極部１１は、導体用の電極部であり、導体９の一端と接続されている。第２の電極部１２は、発熱体用の電極部であり、基板５の長手方向に延びる導通部１２ａを介して、第１の抵抗発熱体７の一端と接続されている。同様に、第３の電極部１３は、発熱体用の電極部であり、基板５の長手方向に延びる導通部１３ａを介して、第２の抵抗発熱体８の一端と接続されている。また、導体用の電極部としては、第１の電極部１１の位置に限定されるものではなく、第２の電極部１２と第３の電極部１３のいずれかの位置に設けられてもよい。
【００２０】
図１に示すように、導体９は、基板５の長手方向（Ｘ方向）における一端部に設けられた第１の接続部９ａと、基板５の長手方向における他端部に設けられた第２の接続部９ｂと、を有する。導体９の第１の接続部９ａは、図３に示すように、第１の電極部１１に接続されている。導体９の第２の接続部９ｂは、第１の抵抗発熱体７と第２の抵抗発熱体８とに跨って接続されている。導体９は、図１及び図４に示すように、第１の接続部９ａ及び第２の接続部９ｂを介して、第１の電極部１１、第２の電極部１２及び第３の電極部１３を介して入力された電力を、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８へそれぞれ供給する。
【００２１】
第１の接続部９ａ及び第２の接続部９ｂは、基板５の厚み方向において、例えば、導体９の端部の厚みが部分的に厚く形成されて絶縁層６から露出されることにより、第１の電極部１１、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８とそれぞれ接続されている。導体９、第１の電極部１１、第２の電極部１２及び第３の電極部１３は、例えば、銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、銀・白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金、銀等によって形成されている。なお、説明の便宜上、本実施形態では、各電極部１１、１２、１３と導体９とを分けて説明したが、各電極部１１、１２、１３が導体９の一部でもある。
【００２２】
保護層１０は、例えば、ガラス材等の絶縁性を有する材料によって形成されている。保護層１０は、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８、第１の接続部９ａを覆うと共に、各第１の電極部１１、第２の電極部１２及び第３の電極部１３を被覆せずに露出させている。本実施形態では、便宜上、保護層１０と絶縁層６とを区別しているが、同一の材料によって形成されてもよい。
【００２３】
図示しないが、基板５には、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８等が設けられた一面の反対側である他面に、基板５の温度を検出する複数のサーミスタ（温度検知素子）が、基板５の長手方向に間隔をあけて配置されている。
【００２４】
上述した実施形態のヒータ１は、金属製の基板５と、基板５上に設けられた絶縁層６と、絶縁層６上に設けられた第１の抵抗発熱体７（第２の抵抗発熱体８）と、絶縁層６内に埋め込まれて第１の抵抗発熱体７（第２の抵抗発熱体８）と接続された導体９と、を備える。金属製の基板を備えて、導体９が絶縁層６内に埋め込まれることにより、基板５の短手方向（Ｙ方向）において第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８と並べて配置される導体９が占めるスペース（基板５の短手方向における一端側の、基板５の長手方向に沿うスペース）、基板５の短手方向（Ｙ方向）に対する導体９の絶縁距離を省くことが可能になる。このため、ヒータ１は、基板５の短手方向の長さが増大することを抑えることができる。その結果、ヒータ１全体を小型化することができる。
【００２５】
また、実施形態のヒータ１は、基板５の長手方向における一端部に、導体９と接続された第１の電極部１１、第１の抵抗発熱体７と接続された第２の電極部１２、及び第２の抵抗発熱体８と接続された第３の電極部１３が設けられる。これにより、電極部の個数を減らし、基板５を小型化することができる。
【００２６】
（定着装置の構成）
つぎに、一例として実施形態のヒータ１を用いた実施形態の定着装置について図面を参照して説明する。図５は、実施形態に係るヒータが用いられた実施形態の定着装置を示す断面図である。図５に示すように、定着装置２００は、支持体２０２の周りに円筒状に巻き回された定着フィルムベルト２０１の底部にヒータ１が設けられている。定着フィルムベルト２０１は、例えばポリイミド等の耐熱性を有する樹脂材料によって形成されている。ヒータ１及び定着フィルムベルト２０１に対向する位置には、加圧ローラ２０３が配置されている。加圧ローラ２０３は、表面に耐熱性の弾性材料、例えばシリコーン樹脂層２０４を有しており、定着フィルムベルト２０１を圧接した状態で、回転軸２０５まわり（図５中のＰ方向）に回転することができる。
【００２７】
トナー定着工程では、定着フィルムベルト２０１とシリコーン樹脂層２０４との接触面において、媒体である記録用紙（複写用紙）Ｍ上に付着したトナー像Ｕ１が、定着フィルムベルト２０１を介してヒータ１により加熱溶融される。その結果、少なくともトナー像Ｕ１の表面部分は、融点を超え、軟化して溶融する。その後、加圧ローラ２０３の用紙排出側において、記録用紙Ｍは、ヒータ１から離間すると共に、定着フィルムベルト２０１から離間し、トナー像Ｕ２が自然に放熱して再び固化することで、トナー像Ｕ２が記録用紙Ｍに定着する。
【００２８】
（画像形成装置の構成）
最後に、一列として実施形態のヒータ１を備えた実施形態の画像形成装置について図面を参照して説明する。図６は、実施形態に係るヒータが用いられた実施形態の画像形成装置を示す断面図である。なお、本実施形態の画像形成装置は、複写機１００として構成されている。図６に示すように、複写機１００には、上述した定着装置２００を含む各構成要素が筐体１０１内に設けられている。筐体１０１の上部には、ガラス等の透明材料からなる原稿載置台が取り付けられており、画像情報を読み取る対象となる原稿Ｍ１を原稿載置台上で往復移動させて（図６中のＱ方向）原稿Ｍ１をスキャンするように構成されている。
【００２９】
筐体１０１内の上部には、光照射用ランプと反射鏡とを有する照明装置１０２が設けられている。照明装置１０２から照射された光は、原稿載置台上の原稿Ｍ１の表面で反射し、短焦点小径結像素子アレイ１０３によって感光ドラム１０４上にスリット露光される。なお、感光ドラム１０４は、回転可能（図６中のＲ方向）に設けられている。また、筐体１０１内に配置された感光ドラム１０４の近傍には、帯電器１０５が設けられており、感光ドラム１０４が帯電器１０５により一様に帯電される。感光ドラム１０４は、例えば酸化亜鉛感光層または有機半導体感光層で被覆されている。帯電した感光ドラム１０４には、短焦点小径結像素子アレイ１０３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１０６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、トナー像となる。
【００３０】
カセット１０７内に収容されている記録用紙Ｍは、給送ローラ１０８と感光ドラム１０４上のトナー像と同期して上下方向に圧接して回転される一対の搬送ローラ１０９によって、感光ドラム１０４上に送り込まれる。そして、転写放電器１１０によって感光ドラム１０４上のトナー像が記録用紙Ｍ上に転写される。その後、感光ドラム１０４上から下流側に送られた記録用紙Ｍは、搬送ガイド１１１によって定着装置２００に導かれて加熱定着処理（上述のトナー定着工程）された後、トレイ１１２に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム１０４上の残留トナーは、クリーナ１１３により除去される。
【００３１】
定着装置２００において、ヒータ１は、加圧ローラ２０３の外周に取り付けられたシリコーン樹脂層２０４に加圧された状態で設けられている。ヒータ１は、記録用紙Ｍの搬送方向と直交する記録用紙Ｍの幅方向に、複写機１００が複写可能な最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）よりも大きい第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８を備える。そして、ヒータ１と加圧ローラ２０３との間を送られる記録用紙Ｍ上の未定着トナー像は、第１の抵抗発熱体７及び第２の抵抗発熱体８の発熱を利用して溶融され、記録用紙Ｍ上に文字、記号、画像等の複写像を現出させる。
【００３２】
なお、実施形態のヒータ１を複写機１００等の画像形成装置の定着ヒータとして適用した一例について説明したが、ヒータ１の用途を限定するものではない。実施形態のヒータ１は、家庭用電気製品、業務用や実験用の精密機械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使用されてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１  ヒータ
５  基板
６  絶縁層
７  第１の抵抗発熱体
８  第２の抵抗発熱体
９  導体
９ａ  第１の接続部
９ｂ  第２の接続部
１０  保護層
１１  第１の電極部（導体用の電極部）
１２  第２の電極部（発熱体用の電極部）
１３  第３の電極部（発熱体用の電極部）
１００  複写機（画像形成装置）
２０３  加圧ローラ
Ｍ  記録用紙（媒体）
Ｘ  長手方向
Ｙ  短手方向
【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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