(57)【要約】【課題】ヒータ低温状態の駆動開始時の場合にあってもグリースを軟化させることで、定着フィルムの歪みや削れを防止し、画像の定着ムラや不良を改善する。【解決手段】発熱体１２，１３上に厚膜印刷法によりガラスペーストを印刷し、これを焼成して形成されるオーバーコート層１７は、発熱体１２，１３上の領域は高い伝導率のオーバーコート１７１とし、その以外の領域は低い伝導率とした。これにより、低温状態の駆動開始時にあってもヒータ１００と定着フィルムの摩擦を抑えるグリースを素早く軟化させることができる。【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、
前記絶縁性基板上に銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）を主とする導電性成分により厚膜形成された発熱体と、
前記発熱体に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を具備し、
前記発熱体上の前記オーバーコート層を、他の部分より熱伝導性率の高い材料と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抵抗発熱体が圧接された請求項１記載のヒータと、
前記ヒータと前記加圧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手段と、
画像を形成した用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して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、ＯＡ機器、複写機やファクシミリなどのトナー定着に用いられる定着装置や画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置に用いられるヒータは、ヒータ表面と定着フィルムの間の摩擦抵抗を小さく抑えるためヒータ表面の定着フィルムに接する部分に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平１０−１８６９１１号公報（第４頁、図２）
【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では、ヒータ表面と定着フィルムの間の摩擦抵抗を小さく抑えるためヒータ表面に溝を設けているが、この溝により定着フィルムの歪みが発生し、搬送性を悪くしたり、溝の角によって定着フィルムが削れて耐久性が劣ったり、定着フィルムが削れて発生したゴミが画像の定着ムラの原因となっていた。
【０００４】
この発明の目的は、ヒータ低温状態の駆動開始時においてもグリースを軟化させ、定着フィルムの歪みや削れを防止し、画像の定着ムラや不良を改善することにある。
【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、前記絶縁性基板上に銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）を主とする導電性成分により厚膜形成された発熱体と、前記発熱体に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を具備し、前記発熱体上の前記オーバーコート層を、他の部分より熱伝導性率の高い材料としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、低温状態の駆動開始時にあっても、グリースを軟化させることで、定着フィルムの歪みや削れを防止でき、画像の定着ムラや不良の発生防止に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１は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は図１のｘ−ｘ’断面図である。  
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上に、導電性成分が銀／パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）などで構成されている抵抗体ペーストを用いて厚膜印刷により形成した発熱体である。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により形成され、電力が供給される電極である。電極１４は発熱体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、発熱体１２，１３を電気的に接続した接続導体である。
【０００９】
１７は、発熱体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、発熱体１２，１３上を高い熱伝導率のオーバーコート１７１とし、他の部分を低い熱伝導率のオーバーコート１７２とした。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、オーバーコート１７１はアルミナの添加量をペースト中に約３０％添加した熱伝導率が約１．５Ｗ／ｍ・Ｋの低熱伝導ペーストを用い、オーバーコート１７２は、約６０％添加した熱伝導率が約２．０Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導ペーストを用いてそれぞれ上記方法により形成される。
【００１０】
この実施例では、発熱体１２，１３上に形成された高い熱伝導ガラス製のオーバーコート１７１により、熱が左右に逃げないことから、発熱体１２，１３から発生する熱をいち早くオーバーコート層１７の表面へ伝えることが可能となる。このため、ヒータ１００が低温状態の駆動開始時にもグリースを軟化させることができる。
【００１１】
以上により板状のヒータ１００を構成している。オーバーコート層１７の厚みに関しては、選定する材料の伝熱特性や装置内での耐久性等を考慮して決めるものであり、特に定義されるものではないが、一例としては４０μｍ〜６０μｍである。
【００１２】
次に、オーバーコート層１７の形成例について説明する。例えば、発熱体と同じ面積が形成できるパターンのスクリーンで高熱伝導ペーストを用いて印刷、乾燥させる。次に、高熱伝導ペースト非形成部分を形成できるパターンのスクリーンで低熱伝導ペーストを用いて印刷、乾燥させ、高熱伝導ペースト、低熱伝導ペーストを同時に焼成を行う。
【００１３】
この工程を、例えば、ガラスの膜厚が４０μｍ〜６０μｍ程度になるように３回繰り返し行うことで、発熱体が形成されている部分に発熱体非形成部より高い熱伝導率を持つガラス製のオーバーコート層を形成することができる。なお、ガラスペーストの印刷順番は、低熱伝導ペースト、高熱伝導ペーストのどちらが先でも何ら差し支えない。
【００１４】
図３は、この発明の他の実施例について説明するための正面図である。この実施例は発熱体１２のエッジ１２１，１２２と発熱体１３のエッジ１３１，１３２からそれぞれオーバーコート層１７の厚さの分だけ幅広の高い熱伝導率のオーバーコート層１７３を、発熱体１２，１３上に形成した部分の構成が上記実施例と異なる。この実施例でのオーバーコート層１７の形成は、上記と同様の方法で作成できる。
【００１５】
この実施例では、発熱体１２，１３で発生させた熱を、幅広の高い熱伝導率をもつオーバーコート１７３を介して伝導させることから、発生された熱は放物線を描くように伝わり、発熱体上のガラス膜厚分を発熱体エッジから広げて高熱伝導ガラスを形成しても、熱の伝わる時間は同じで、その分のオーバーコートガラスの熱が伝わりやすい面積が広がり、ヒータ１００が低温状態の駆動開始時のグリースを広い範囲で軟化させることができる。
【００１６】
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の端子部１４，１５に通電すると、直列接続された発熱体１６１〜１６６に電流が流れて発熱する。発熱体１６１〜１６６の発熱により絶縁基板１１も温度上昇し、この熱は、絶縁基板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、図１の絶縁基板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。
【００１７】
このように、発熱体１６１〜１６６に加える電力を制御することによって、発熱体１６１〜１６６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。
【００１８】
そして、ヒータ１００は端子部１４，１５に電力が供給されると発熱体１６１〜１６６に電流が流れ、発熱体１６１〜１６６は長手方向にほぼ均一の発熱温度分布を呈する。ヒータ１００は、抵抗ペーストに含有される導電成分である銀・パラジウム、酸化ルテニウムや無機酸化物が電気的な抵抗要素となり、銀・パラジウムや酸化ルテニウムや無機酸化物の比率によって発熱体１６１〜１６６の抵抗値が調整される。この実施例では、例えば発熱体１６１〜１６６の抵抗値を２５Ωとし、１００Ｖの電圧印加により４Ａの電流が流れ、４００Ｗの発熱量となる。
【００１９】
通常は、上述したように絶縁基板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。
【００２０】
これにより、駆動開始時の低温状態にあるヒータ１００がグリースを軟化させて定着フィルムの歪みや削れを防止でき、画像の定着ムラや不良を改善することができる。
【００２１】
次に、図５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部分は、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５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。
【００２２】
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。
【００２３】
定着装置２００においてヒータ１００は端子部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、発熱した発熱体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。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。
【００２４】
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するので、トナー像Ｔ２の凝縮力は非常に大きくなっている。
【００２５】
この定着装置２００では、例えば図１に示す絶縁基板１１の長手方向に沿う上面および側面にオーバーコート層１７が施されたヒータ１００を取り付けているので耐機械的な衝撃性も向上する。また、ヒータ１００の周囲を巻装しているリング状の定着フィルム２０４が絶縁基板１１の長手方向に沿う周縁表面部に摺接していっても定着フィルム２０４に傷を付けることを防止することができる。
【００２６】
次に、図６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。
【００２７】
図６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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、トナー像を転写後、感光ドラム３０４上の残留トナーはクリーナ３１３によって除去される。
【００３２】
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。
【００３３】
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、発熱体１２，１３から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。
【００３４】
このような、複写機３００は加熱装置２００に記載した内容と同様の作用効果、すなわち、複写機等においては定着フィルム等の部品の早期劣化や複写用紙の損傷等の防止を図ることが可能となる。
【００３５】
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、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。この樹脂は一般的に摺動性に優れるとされる材料、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、フッ素等があり、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、３Ｈ以上の硬度は必要である。
【００３６】
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】
【００３７】
【図１】本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正面図。
【図２】図１のｘ−ｘ’断面図。
【図３】本発明のヒータに関する他の実施例について説明するための正面図。
【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】本発明の加熱装置の一実施例について説明するための説明図。
【図６】本発明の画像形成装置の一実施例について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３８】
１１  絶縁基板
１２，１３  発熱体
１４，１５  電極
１６  接続導体
１７  オーバーコート層
１７１〜１７３  オーバーコート
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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