(57)【要約】【課題】特別な固定手段を不要とし、固定手段によるムダな熱量低減を抑えて迅速な温度上昇を得ることで省電力化を図る。【解決手段】耐熱、絶縁性材料で形成される長尺平板状の第１のセラミック基板１１上の長手方向に沿って発熱抵抗体１２，１３を形成する。発熱抵抗体１２，１３は、接続パターン１６を用いて直列接続される。発熱抵抗体１２，１３には、電極１４，１５から電力が供給される。発熱抵抗体１２，１３が形成されたセラミック基板１１の裏面にはセラミック基板１１より幅の広く、第２のセラミック基板１８を耐熱性接着剤１９で一体的に固着される。セラミック基板１１より幅広部分の取付ガイド１８ａ，１８ｂを、ヒータ支持体に形成される取付溝に係合する。【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第１のセラミック基板と、
前記第１のセラミック基板上の長手方向に沿って固着された発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する電極と、
前記第１のセラミック基板より幅広くした部分を取付ガイドとし、該第１のセラミック基板の前記発熱抵抗体形成面とは反対側に耐熱性接着剤で接着された第２のセラミック基板と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
【請求項２】
前記第１のセラミック基板と第２のセラミック基板とを一体的に形成したことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
【請求項３】
前記請求項１または２記載の板状ヒータと、
前記板状ヒータの前記取付ガイドを挟み込むように長手方向に沿って取付溝が形成されたヒータ支持体とからなることを特徴とするヒータユニット。
【請求項４】
前記発熱抵抗体と対向する前記ヒータ支持体に空気層を形成したことを特徴とする請求項３記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記請求項３または４に記載のヒータユニットと、
前記板状ヒータに形成された摺動層に対向配置し、該摺動層を圧接するように回転可能に支持された加圧ローラと、
前記板状ヒータと前記加圧ローラとの間を設けられ、前記加圧ローラの回転にともない前記ヒータ支持体にガイドされながら前記板状ヒータ上を摺動する定着フィルムと、を具備したことを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
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５記載の加熱装置と、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用いられる薄型の板状ヒータおよびこの板状ヒータが取り付けられるヒータユニット、このヒータユニットが実装されたプリンタ、複写機、ファクシミリやリライタブルカードリーダライタなどの加熱装置ならびにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒータユニットに使用されている板状ヒータは直方体形状の絶縁性基板に定常発熱体や導体パターンが厚膜印刷され、例えばクリップ等の固定手段を用いてヒータ支持体に固定されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開平７−９４２６０号公報
【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、直方体状のセラミック基板を使用しているため、板状ヒータを定着装置内のヒータ固定基台に装着する際、長手方向両端をクリップ等で固定する必要があり、必要部品が増加するという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、特別な固定手段を不要とし、固定手段によるムダな熱量低減を抑えて迅速な温度上昇を得て省電力化に寄与する板状ヒータ、ヒータユニット、このヒータユニットが実装された加熱装置および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、この発明の板状ヒータは、耐熱、絶縁性材料で形成される長尺平板状の第１のセラミック基板と、前記第１のセラミック基板上の長手方向に沿って固着された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の両端に電力を供給する電極と、前記第１のセラミック基板より幅が広く、該第１のセラミック基板の前記発熱抵抗体形成面とは反対側に耐熱性接着剤で接着された第２のセラミック基板と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、板状ヒータを固定するための特別な固定手段を不要とすることから、固定部材によるムダな熱量の低減ができることから、迅速な温度上昇が得られるとともに、省消費電力化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１、図２は、この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、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、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基材で高い熱伝導性の短冊状の第１のセラミック基板である。セラミック基板１１は、例えば厚みが１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２８０ｍｍ程度の寸法である。
【０００９】
１２，１３は、セラミック基板１１の表面側の長手方向に沿って平行に形成された銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系等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発熱抵抗体である。発熱抵抗体１２，１３は、例えば厚みが１０μｍ、幅が２．５ｍｍ、長さが２２６ｍｍ程度の寸法である。
【００１０】
１４，１５は、セラミック基板１１の長手方向の片側に非接触状態で隣接させて形成した給電用の電極である。電極１４は、発熱抵抗体１２の一端に一端が重層して形成されたＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる接続パターン１４１の他端とを一体的に形成している。また、電極１５は、発熱抵抗体１３の一端に一端が重層して形成されたＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜からなる接続パターン１５１の他端とを一体的に形成している。
【００１１】
発熱抵抗体１２，１３の他端は、接続パターン１４１，１５１と同材料で同時に形成可能な接続パターン１６を用いて接続される。この接続により発熱抵抗体１２，１３は、電極１４，１５間に直列接続される。
【００１２】
１７は、電極１４，１５を残した発熱抵抗体１２，１３、接続パターン１６，１７等の上に、例えば厚膜印刷でガラス層あるいはポリイミド層で形成され、電気的、機械的、化学的な保護を行うオーバーコート層である。
【００１３】
１８は、耐熱、電気絶縁性材料例えば酸化アルミニウム、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基材で高い熱伝導性の短冊状でセラミック基板１１より幅広の第２のセラミック基板である。セラミック基板１８は、例えば厚みが１ｍｍ、幅１４ｍｍ、長さ２８０ｍｍ程度の寸法である。
【００１４】
さらに、セラミック基板１８は、耐熱性接着剤１９を用いて発熱抵抗体１２，１３が形成された反対面のセラミック基板１１に一体的に取着される。第１のセラミック基板１１の幅より突出したセラミック基板１８の部分は、取付部１８ａ，１８ｂとなる。
【００１５】
取付部１８ａ，１８ｂは、これをヒータ支持体に取り付けることにより、発熱抵抗体１２，１３が発する熱が取付部１８ａ，１８ｂ等を介して余分に放出されることの防止に寄与することができる。
【００１６】
図３、図４を参照し、この発明のヒータユニットに関する第１の実施形態について説明する。この実施形態は、図１、図２で説明した板状ヒータ１００を、定着フィルムの走行をガイドする機能も併せ持つヒータ支持体への取り付けたものである。図３は板状ヒータ１００の一部とヒータ支持体の一部をそれぞれ分解した状態の斜視図、図４は板状ヒータ１００をヒータ支持体に取り付けた状態の断面図である。
【００１７】
まず、図３において、３１は外周を定着用のフィルムの走行のガイドを兼ねるヒータ支持体である。このヒータ支持体３１には外向きに凹みを形成し、ここを板状ヒータ１００の収容部３２としている。収容部３２底部にはヒータ支持体３１の長手方向に対向して取付溝３３ａ，３３ｂが形成される。支持溝３３ａ，３３ｂは、板状ヒータ１００の取付ガイド１８ａ，１８ｂと係合可能な寸法の関係となっている。
【００１８】
そこで取付ガイド１８ａ，１８ｂの一端を取付溝３３ａ，３３ｂに係合させた状態で、図中矢印方向に板状ヒータ１００をスライドさせてやることにより、ヒータ支持体３１への板状ヒータ１００の取り付けができる。このときの状態は図４の断面図で示される。
【００１９】
このように、板状ヒータ１００は、ヒータ支持体３１に対してスライド動作による簡単な操作で取り付けが可能となる。また、板状ヒータ１００は、ヒータ支持体３１に対して熱的な接触状態が板状ヒータ１００の長手方向に均一とすることが可能となり、板状ヒータ１００の長手方向の温度の均一化にも寄与する。
【００２０】
図５、図６は、この板状ヒータの第２の実施形態について説明するための、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の背面図、図６は図５のｙ−ｙ’断面図である。なお、図５、図６において、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付してここでは異なる部分について説明する。
【００２１】
この実施形態は、第１のセラミック基板１１と第２のセラミック基板１８が一体的に形成されたセラミック基板１１８を用いたものである。セラミック基板１１８には、セラミック基板１８をセラミック基板１１よりも幅広としたことで形成される取付ガイド１８ａ，１８ｂも一体的に形成される。
【００２２】
図７、図８を参照し、この発明のヒータユニットに関する第２の実施形態について説明する。この実施形態は、図５、図６で説明した板状ヒータ１００を、定着フィルムの走行をガイドする機能も併せ持つヒータ支持体３１への取り付けたものである。
【００２３】
この場合も、取付ガイド１８ａ，１８ｂの一端を取付溝３３ａ，３３ｂに係合させた状態で、図中矢印方向に板状ヒータ１００をスライドさせてやることにより、ヒータ支持体３１への板状ヒータ１００の取り付けができる。このときの状態は図６の断面図で示される。
【００２４】
この実施形態は、上記した実施形態の効果に加え、第１のセラミック基板１１と第２のセラミック基板１８が一体的に形成されたセラミック基板１１８を使用したことにより、基板同士の接着作業の工程をなくすことができる。
【００２５】
図９、図１０は、この発明のヒータユニットに関する第３の実施形態について説明するための、図９は板状ヒータ１００の一部とヒータ支持体３１の一部をそれぞれ分解した状態の図３に相当する斜視図、図１０は板状ヒータ１００をヒータ支持体３１に取り付けた状態の図４に相当する断面図である。
【００２６】
この実施形態は、セラミック基板１８のセラミック基板１１と接合された反対面と対向する収容部３２には、セラミック基板１８の幅狭方向の幅よりも短く、深さの浅い窪み部３２１を形成した。
【００２７】
この場合、板状ヒータ１００の直下部に形成された窪み部３２１は、板状ヒータ１００とヒータ支持体３１との間に空気層を形成することになり、板状ヒータ１００とヒータ支持体３１との接触面積が小さくなることになる。このため、板状ヒータ１００からヒータ支持体３１に伝わる熱量の低減ができ、発生した熱エネルギーの無断な放出を防ぐことができ、迅速な温度上昇と省電力化にさらに寄与する。
【００２８】
なお、窪み部３２１は、この発明のヒータユニットの第１の実施形態で説明したセラミック基板１１８を使用した場合にも、収容部３２に形成することで、迅速な温度上昇と省電力化をさらに促進させることが可能である。
【００２９】
図１１、図１２は、この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための、図１１は、上記した板状ヒータ１００をヒータ支持体３１に取り付けたヒータユニットをさらに加熱装置に実装した場合の模式図、図１２は図１１の断面図である。
【００３０】
図１１において、２０１は、ポリイミド樹脂等の耐熱性のフィルムをロール状にして循環自在に巻装された円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム２０１は、ヒータ支持体３１の底部に外向きに、板状ヒータ１００の取付ガイド１８ａ，１８ｂを取付溝３３ａ，３３ｂに係合させて取り付けるとともに、板状ヒータ１００にコネクタ２０２，２０３をリード線２０４，２０５介して電力を供給させ、加熱した板状ヒータ１００に形成されたオーバーコート層１７に圧接加熱しながら移動させる。
【００３１】
２０６は、その表面に耐熱性弾性材料である、たとえばシリコーンゴム層２０７が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ２０６の回転軸２０８と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム２０１と並置して図示しない基台内に取り付けられている。加圧ローラ２０６は、定着フィルム２０１と相互に圧接させることで、発熱抵抗体１２，１３と加圧ローラ２０６とで形成される図１２に示すようなニップ部Ｎを形成するとともに、作動時にはそれぞれを図１１に示すような矢印ｄ１，ｄ２の方向に回転させる。
【００３２】
このとき、オーバーコート層１７上に配置された定着フィルム２０１面とシリコーンゴム層２０７との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム２０１を介して板状ヒータ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して溶融する。この後、加圧ローラ２０６の用紙排出側では複写用紙Ｐが板状ヒータ１００から離れ、トナー像Ｔｏ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム２０１も複写用紙Ｐから離反される。
【００３３】
ここで、板状ヒータ１００に形成され、定着フィルム２０１上を摺動させるオーバーコート層１７は、オーバーコート層１７上全面に必ずしも形成する必要はない。長さは少なくもと発熱抵抗体１２，１３同じで発熱抵抗体１２，１３と対向するとする。幅は少なくとも定着フィルム２０１を挟んで発熱抵抗体１２，１３と加圧ローラ２０６とで形成されるニップ部Ｎとする。
【００３４】
ここで図１２とともに、図１１についてさらに説明する。板状ヒータ１００は、電極１２，１３に通電が行われると、発熱抵抗体１２，１３で発生させた熱がセラミック基板１１、オーバーコート層１７へと伝わり、オーバーコート層１７上に設けられた定着フィルム２０１面とシリコーンゴム層２０７との間で、トナー像Ｔ１がまず定着フィルム２０１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２０６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２０１も複写用紙Ｐから離反される。
【００３５】
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２０６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。
【００３６】
この加熱装置２００では、板状ヒータ１００の取付ガイド１８ａ，１８ｂとヒータ支持体３１の取付溝３３ａ，３３ｂに係合することで、板状ヒータ１００をヒータ支持体３１に取り付けることができることから、板状ヒータ１００の余分な放熱を抑えることができ、効率的な加熱を実現できる。
【００３７】
次に、図１３を参照して、この発明に係る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関する一実施形態について説明する。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。
【００３８】
図１３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
その後、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。
【００４３】
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を延在させて板状ヒータ１００の加圧ローラ２０６が設けられている。
【００４４】
そして、板状ヒータ１００と加圧ローラ２０６との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１（削除）は、発熱抵抗体１６（削除）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。
【００４５】
この実施形態では、板状ヒータ１００の加熱装置２００へ熱的に効率よく取り付けることができたことから、余分な放熱なしに被加熱体を加熱できることから、定着のスピードアップに寄与する。
【００４６】
加熱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できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の板状ヒータに関する第１の実施形態について説明するための（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図。
【図２】図１（ａ），（ｂ）のｘ−ｘ’線の拡大断面図。
【図３】図１の板状ヒータのヒータ支持体への取り付けについて説明するための斜視図。
【図４】図３の断面図。
【図５】この発明の板状ヒータに関する第２の実施形態について説明するための（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図。
【図６】図５（ａ），（ｂ）のｙ−ｙ’線の拡大断面図。
【図７】図５の板状ヒータのヒータ支持体への取り付けについて説明するための斜視図。
【図８】図７の断面図。
【図９】この発明の板状ヒータに関する第３の実施形態について説明するための斜視図。
【図１０】図９の断面図。
【図１１】この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための斜視図。
【図１２】図１１の断面図。
【図１３】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】
【００４８】
１１，１８，１１８  セラミック基板
１２，１３  発熱抵抗体
１４，１５  電極
１４１，１５１，１６  接続パターン
１７  オーバーコート層
１８ａ，１８ｂ  取付ガイド
１９  耐熱性接着剤
３１  ヒータ支持体
３２  収容部
３３ａ，３３ｂ  取付溝
３２１  窪み部
１００  板状ヒータ
２００  加熱装置
３００  複写機
【図１】
2009224209.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】
2009224209.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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