(57)【要約】【課題】発熱抵抗体が固着された絶縁基板の幅方向に広い均一な発熱面を得る。【解決手段】アルミナ等で形成された長尺平板状の絶縁基板１１の長手方向に沿って銀／パラジウム合金で形成される発熱抵抗体１２，１３を固着する。絶縁基板１１上に通電しても大きな発熱現象が起こりにくい銀等で形成された電極１４，１５に電力を供給する。電極１４は接続導体１４１を介して発熱抵抗体１２の一端と発熱抵抗体１２の他端は接続導体１６に接続する。電極１５は接続導体１５１を介して発熱抵抗体１３の一端と発熱抵抗体１３の他端は接続導体１６に接続する。発熱抵抗体１２，１３間に沿って絶縁基板１１上にアルミニウム等の熱拡散体１７，１８を固着する。発熱抵抗体１２，１３、接続導体１６、熱拡散体１７，１８は、ガラス保護層１９で保護する。熱拡散体１７，１８は、発熱抵抗体１２，１３から発生する熱の保護層１９上での均一化を図る。【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絶縁基板と、
前記絶縁基板の長手方向上に形成した発熱抵抗体と、
前記絶縁基板上に形成し、前記発熱抵抗体に電力を供給するための電極と、
前記絶縁基板上に形成し、前記発熱抵抗体から発生される熱を拡散させる熱拡散体と、
少なくとも前記発熱抵抗体、前記導体、前記熱拡散体を覆う保護層とを具備することを特徴とするヒータ。
【請求項２】
耐熱性で長尺平板状の絶縁基板と、
前記絶縁基板の一面に厚膜形成された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端部に形成された導体と、
前記導体の前記発熱抵抗体との他方に形成し電力が供給される電極と、
前記発熱抵抗体と前記導体とを覆うように形成された絶縁層と、
前記絶縁層内または上面に形成して前記発熱抵抗体で発生される熱を拡散させる熱拡散体とを具備したことを特徴とするヒータ。
【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発熱抵抗体が圧接された請求項１または２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４】
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させ、該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などの小型機器類に装着されて用いられる薄型のヒータおよびこのヒータを実装したプリンタ、複写機やファクシミリなどの加熱装置ならびに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、基板面上短手幅方向ほぼ中央部に長手方向に沿って細長く発熱抵抗体が形成され、その両端には給電用の電極が導体を介して配設されている。発熱抵抗体および導体はガラス等の保護層で覆われ保護されている。（例えば、特許文献１）
また、発熱抵抗体を並列接続また間引くなどして基板幅に対し広い面積を占める構成となっている。（例えば、特許文献２）
【特許文献１】特開平１０−２２１９８６号公報
【特許文献２】特開２００４−６２９９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、基板幅に対して、発熱抵抗体が基板幅中央部にしかないことから発熱幅が狭くなる。特許文献２の技術は、発熱幅は広く取れるもののパラジウムなど比較的高価な材料で構成させる発熱体材料を多く使うことになる。それでもガラス等で形成される絶縁保護層は熱伝導率が低いため、保護層の表面温度は下部に発熱体のある部分とない部分とでは温度差が生まれてしまう、という問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、発熱抵抗体の配線に関係なく広く均一な発熱面を得ることができるヒータ、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・絶縁性材料で形成される長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の長手方向上に形成した発熱抵抗体と、前記絶縁基板上に形成し、前記発熱抵抗体に電力を供給するための電極と、前記絶縁基板上に形成し、前記発熱抵抗体から発生される熱を拡散させる熱拡散体と、少なくとも前記発熱抵抗体、前記導体、前記熱拡散体を覆う保護層とを具備することを特徴とする。
【０００６】
また、耐熱性で長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に厚膜形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部に形成された導体と、前記導体の前記発熱抵抗体との他方に形成し電力が供給される電極と、前記発熱抵抗体と前記導体とを覆うように形成された絶縁層と、前記絶縁層内または上面に形成して前記発熱抵抗体で発生される熱を拡散させる熱拡散体とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、発熱抵抗体の配線の関係を抑えて幅方向に均一で広い発熱面を得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、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
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表面図、図２は図１のａ−ａ’線を拡大して示した断面図である。
【００１０】
図１において、１１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の高剛性で耐熱性の絶縁基板で、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し、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、通電しても大きな発熱現象が起こりにくい銀（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し、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は接続導体１４１を介して発熱抵抗体１２の一端に一部が多層の状態で電気的に接続される。電極１５は接続導体１５１を介して発熱抵抗体１３の一端に一部が多層の状態で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に通電しても大きな発熱現象が起こりにくい電極１４，１５と同様の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。
【００１１】
発熱抵抗体１２，１３の外側に位置する絶縁基板１１上には、発熱抵抗体１２，１３に沿って熱拡散体１７，１８が固着される。熱拡散体１７，１８の熱伝導率は、絶縁基板１１をアルミナ基板とした場合の熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋより少なくとも３倍以上である熱伝導率１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料とする。このような熱拡散体の材料としては、アルミニウム、銀、タングステン、銅、マグネシウム等の何れかの金属か金属化合物が考えられる。
【００１２】
１９は、発熱抵抗体１２，１３、接続導体１６、それに熱拡散体１７，１８を覆い保護するための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保護層である。保護層１９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。
【００１３】
図３は、電極１４，１５に電力を供給して発熱抵抗体１２，１３を発熱させ、絶縁基板１１の幅方向の温度分布を測定した結果を示すものである。
【００１４】
図３の実線で示す温度分布から明らかなように、発熱抵抗体１２付近での温度が他の部分よりも若干高いものの、図中破線で示す熱拡散体１７，１８のない従来の温度分布に比べて全体としてはほぼ均一の分布状態を得ることができる。これは、熱拡散体１７，１８の拡散作用によって、絶縁基板１１の幅方向に対して発熱抵抗体に近い遠いに関係なくほぼ均一な温度分布が得られることを意味しており、簡単な構成で広範囲で所望温度を得ることができる。
【００１５】
この実施形態では、発熱抵抗体１２，１３にアルミニウム等の熱拡散板１７，１８を沿って配置させた簡単な構成により、均一で広い発熱幅を有するヒータを実現することが可能となる。
【００１６】
図４、図６は、上記した一実施形態の第１および第２の変形例を示すもので、図５は図４のｂ−ｂ’断面図、図７は図６のｃ−ｃ’断面図であり、それぞれ図１、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００１７】
図４、図５の第１の変形例は、電極１４と接続導体１６間に発熱抵抗体１２を、電極１５と接続導体１６間に電極１６と同様の導体ペーストを用いて形成された配線パターン４１を、それぞれ絶縁基板１１上に固着させたものである。発熱抵抗体１２と配線パターン４１の外側に位置する絶縁基板１１上には、発熱抵抗体１２と配線パターン４１に沿ってアルミニウム等の熱拡散体１７，１８が固着される。
【００１８】
また、図６、図７の第２の変形例は、発熱抵抗体１２，１３との中間に沿ってアルミニウム等の熱拡散体６１を形成したものである。
【００１９】
発熱抵抗体が第１および第２の変形例でも、熱拡散体１７，１８および６１の作用により、絶縁基板１１の幅方向に対する温度分布が図３に示すようにほぼ均一で広い発熱幅を実現することが可能となる。
【００２０】
図８、図９は、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図８は表面図、図９は図８のｄ−ｄ’断面図であり、図４、図５と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００２１】
この実施形態は、図４の熱拡散体１７，１８に替えて少なくとも保護層１９上にアルミニウム、銀、タングステン、銅、マグネシウム等の何れかの金属か金属化合物からなる熱拡散体８１を形成したものである。
【００２２】
図１０は、電極１４，１５に電力を供給して発熱抵抗体１２を発熱させ、絶縁基板１１の幅方向の温度分布を測定した結果を示すものである。
【００２３】
図１０の実線で示す温度分布から明らかなように、熱拡散体８１の全幅に渡って均一の温度分布状態を得ることができる。これは、絶縁基板１１の幅方向に対して発熱抵抗体に近い遠いに関係なく均一な温度分布が得られることを意味しており、簡単な構成で広範囲に一定の温度を得ることができる。
【００２４】
この実施形態では、保護層１９上にアルミニウム等の熱拡散板８１を配置させた簡単な構成により、均一で広い発熱幅のヒータを実現することが可能となる。
【００２５】
図１１、図１２は、この発明のヒータの他の実施形態の変形例について説明するための図１１は表面図、図１２は図１１のｅ−ｅ’断面図である。図１、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００２６】
この実施形態は、図１の熱拡散体１７，１８に替えて少なくとも保護層１９上にアルミニウム、銀、タングステン、銅、マグネシウム等の何れかの金属か金属化合物からなる熱拡散体８１を形成し、さらに熱拡散体８１上面に表面粗さＲｚ２μｍ以下のガラス保護層１１１を形成したものである。
【００２７】
この実施形態の場合、熱拡散体８１で図１０に示す絶縁基板１１の幅方向の発熱分布が均一としながら、ガラス保護層１１１の表面の粗さが細やかであることから定着用のフィルムの走行をスムースなものとすることができる。
【００２８】
また、熱拡散体８１上面に形成する保護層はガラスに限らず、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの耐熱性エンプラ保護層を形成してもよい。この耐熱性エンプラ保護層の場合、ガラス保護層に比して軟化性であることから定着用のフィルムとしては金属であってもよい。
【００２９】
次に、図１３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。
【００３０】
図１３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。
【００３１】
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真上の保護層１９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。
【００３２】
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の保護層１９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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、図１４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。
【００３６】
図１４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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、保護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、保護層はガラスや定着フィルムが金属の場合、保護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。
【００４５】
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に示すように保護層１９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。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、上記した実施形態によって把握される技術思想をその効果とともに以下に説明する。
【００４８】
（１）耐熱性で長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に厚膜形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部に形成された導体と、前記導体の前記発熱抵抗体との他方に形成し電力が供給される電極と、前記発熱抵抗体が形成された前記基板上に形成し、前記発熱抵抗体から発生される熱を拡散させる熱拡散体と、少なくとも前記発熱抵抗体、前記導体、前記熱拡散体を覆う保護層とを具備し、前記熱拡散体の熱伝導率は前記絶縁基板の熱伝導率より高いことを特徴とするヒータ。  
（２）前記熱拡散体の熱伝導率が基板の熱伝導率の少なくとも３倍以上である技術思想（１）記載のヒータ。  
上記した技術思想（１）、（２）によれば、熱拡散体の熱伝導率が絶縁基板より高いことから、熱は熱拡散体側に流れてほぼ均一の温度分布を得ることができる。
【００４９】
（３）耐熱性で長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に厚膜形成された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端部に形成された導体と、前記導体の前記発熱抵抗体との他方に形成し電力が供給される電極と、前記発熱抵抗体と前記導体とを覆うように形成された絶縁層と、前記絶縁層上面に形成して前記発熱抵抗体で発生される熱を拡散させる熱拡散体とを具備し、前記熱拡散体の上面に、表面粗さＲｚ２μｍ以下のガラス保護層を形成したものである技術思想（１）記載のヒータ。  
（４）前記熱拡散体の上面に、熱拡散体の上面にポリイミド、ポリアミドイミドなどの耐熱性エンプラ層を形成したものである技術思想（１）記載のヒータ。  
上記した技術思想（３）、（４）によれば、保護層上に形成された熱拡散体により発熱抵抗体から発生された熱の均一温度分布が得られる。また、技術思想（３）の場合、表面の粗さが細やかであることから定着フィルムの走行がスムースになり、技術思想（４）の場合、技術思想（３）のガラス保護層に比して軟化性であることから定着用のフィルムとしては金属の使用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明のヒータに関する一実施形態の構成について説明するための表面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図。
【図３】この発明のヒータ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】この発明のヒータの第１の実施形態の第１の変形例について説明するための表面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ’断面図。
【図６】この発明のヒータの第１の実施形態の第２の変形例について説明するための表面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ’断面図。
【図８】この発明のヒータに関する他の実施形態の構成について説明するための表面図。
【図９】図８のＤ−Ｄ’断面図。
【図１０】この発明のヒータ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１１】この発明のヒータの他の実施形態の変形例について説明するための表面図。
【図１２】図１０のＥ−Ｅ’断面図。
【図１３】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１４】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】
【００５１】
１１  絶縁基板
１２，１３  発熱抵抗体
１４，１５  電極
１４１，１５１，１６  接続導体
１７，１８，６１，８１  熱拡散体
１９  保護層
４１  配線パターン
１１１  ガラス保護層
【図１】
2007035505.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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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