DE60128185T2 - Heizer für elektrische Leiterplatte und mit einem solchen Heizer versehenes Bilderwärmungsgerät - Google Patents

Heizer für elektrische Leiterplatte und mit einem solchen Heizer versehenes Bilderwärmungsgerät Download PDF

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electrically insulating
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heat
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Yasumasa Ohta-ku Otsuka
Takashi Ohta-ku Soya
Ken Ohta-ku Murooka
Masahide Ohta-ku Hirai
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht auf eine Heizvorrichtung, die wirksam ist, wenn sie in einer Fixiereinrichtung zum Erwärmen und Fixieren eines auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildeten Tonerbildes verwendet wird, und auf eine Bilderwärmungsvorrichtung unter Verwendung dieser Heizvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Bilderwärmungsfixiervorrichtung zur Wärmefixierung eines auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildeten Tonerbildes wird im Folgenden als Beispiel einer Bilderwärmungsvorrichtung beschrieben.
  • Bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Kopiervorrichtung, einem Drucker oder einem Faxgerät ist eine Bilderwärmungsfixiervorrichtung als Heizvorrichtung ausgebildet, um eine auf einer Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials (Elektrofaxfolie, elektrostatisches Aufzeichnungsblatt, Übertragungsmaterialfolie, Druckpapier oder ähnlichem) entsprechend einer Bildinformation ausgebildetes nicht fixiertes Tonerbild in einem direkten oder indirekten (Übertragungs-) System unter Verwendung eines Toners aus einem Thermoschmelzharz oder ähnlichem mittels eines geeigneten Bilderzeugungsverfahren, wie zum Beispiel einer Elektrophotographie, einer elektrostatischen Aufzeichnung, einer magnetischen Aufzeichnung oder ähnlichem zu fixieren.
  • Üblicherweise wird für eine derartige Bilderwärmungsfixiervorrichtung ein Walzensystem verwendet. Das Wärmewalzensystem ist ein System, das allgemein eine Metallwalze mit einer darin angeordneten Heizung und eine Druckwalze aufweist, die elastisch unter Druck die Walze berührt, wobei beim Durchgang eines Aufzeichnungsmaterials durch einen Fixierspalt, der durch ein Paar dieser Walzen ausgebildet wird, ein nicht fixiertes Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmaterial erwärmt und unter Druck fixiert wird.
  • Bei dem obigen Wärmewalzensystem ist jedoch sehr viel Zeit erforderlich, um die Walzenoberfläche auf eine gewünschte Fixiertemperatur zu bringen, da die Wärmekapazität der Walze groß ist. Aus diesem Grund besteht das Problem bei einer schnellen Bilderzeugung, dass die Walzenoberfläche auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden muss, wenn die Vorrichtung nicht verwendet wird.
  • Eine Weiterentwicklung diesbezüglich ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 10-293490 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist eine Isolierschicht und eine Wärmeerzeugungsschicht auf eine Ober fläche einer Metallwalze auflaminiert. Eine derartige Walze ist jedoch schwierig herzustellen, da ein Berührungspunkt zur Zuführung von elektrischer Energie zur Walze gleitet, sodass ein Geräusch erzeugt wird und nur eine kurze Lebensdauer erreicht wird, wodurch diese Vorrichtung keine praktische Bedeutung erlangt hat.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung unter Verwendung eines Folienheizsystems, wie sie beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 63-313182 , der japanischen Offenlegungsschrift 2-157878 , der japanischen Offenlegungsschrift 4-44075 und der japanischen Offenlegungsschrift 4-204980 beschrieben ist.
  • Bei diesem Folienerwärmungssystem sind eine Heizvorrichtung und ein zu erwärmendes Material auf einer Oberflächenseite und der anderen Oberflächenseite einer wärmebeständigen Folie angeordnet, sodass die thermische Energie des Heizkörpers dem zu erwärmenden Material durch die wärmebeständige Folie zugeführt wird, wobei bei dieser Heizvorrichtung Elemente mit einer niedrigen Wärmekapazität als Heizkörper und Folie verwendet werden können, die sich schnell erwärmen, wodurch der Energieverbrauch im betriebsbereiten Zustand relativ gering ist.
  • 7A bis 7C zeigen ein Beispiel einer Heizvorrichtung mit dem Folienheizsystem. Dieses Beispiel zeigt eine Bilderwärmungsfixiervorrichtung mit dem Folienheizsystem. 7A zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines grundsätzlichen Teils, 7B eine teilweise geschnittene Ansicht der Oberflächenseite eines Heizkörpers und 7C eine Aufsicht auf die Rückseite des Heizkörpers.
  • Ein Heizkörper 7 ist als ein dünnes plattenförmiges Teil ausgebildet, dessen Länge in vertikaler Richtung zur Zeichnungsebene von 7A verläuft und das eine geringe Wärmekapazität aufweist und durch Zuführung von elektrischer Energie Wärme erzeugt.
  • Ein Heizlagerteil 13, dessen Länge in einer vertikalen Richtung zur Zeichnungsebene von 7A verläuft, ist als adiabatisches und festes Teil ausgebildet. Auf der unteren Seite dieses Lagerteils 13 ist in Längsrichtung ein Sitz 13a als flache Nut ausgebildet, in dem die obige Heizvorrichtung 7 aufgenommen ist, wobei die Heizvorrichtung 7 im hohlen Sitzabschnitt 13a angeordnet und von dem Lagerteil 13 gelagert wird.
  • Weiter sind eine dünne wärmebeständige Folie 12 und eine elastische Druckwalze 9 vorgesehen. Die Folie 12 ist zwischen der von dem Lagerteil 13 gelagerten Heizvorrichtung 7 und der Druckwalze 9 so angeordnet, dass eine Fixierspalt (Wärmespalt) N durch die Berührung ausgebildet wird, wobei ein bestimmter Druck ausgeübt wird.
  • Die Folie 12 bewegt sich in Pfeilrichtung, wobei sie den Fixierspalt N an der nach unten gewandten Seite der Heizvorrichtung 7 berührt und durch einen nicht gezeigten Antrieb gleitet oder durch die Drehung der Druckwalze 9 bewegt wird.
  • Wenn ein Papierblatt (Aufzeichnungsmaterial) 11 mit einem nicht fixierten Tonerbild 10 als zu erwärmendes Material zwischen die Folie 12 des obigen Fixierspaltabschnitts N und die Druckwalze 9 gelangt, wird das Papierblatt 11 zusammen mit der Folie 12 eingeklemmt und gefördert und durch die Heizvorrichtung 7 über die Folie 12 erwärmt, sodass der nicht fixierte Toner 10 auf dem Papierblatt fixiert wird. Das durch den Fixierspalt N gelangte Papierblatt 11 wird von der Oberfläche der Folie 12 getrennt und weitergefördert.
  • Allgemein wird als Heizvorrichtung 7 eine keramische Heizvorrichtung verwendet, bei der eine keramische Heizplatte, die elektrisch isoliert ist, eine gute Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird ebenfalls eine keramische Heizvorrichtung als Heizvorrichtung 7 verwendet.
  • In der Zeichnung sind eine dünne Keramikplatte 1 sowie erste und zweite parallele streifenförmige elektrische Leiter 2 als wärmeerzeugende Widerstände ausgebildet, die längs der Platte auf der Oberfläche der keramischen Platte 1 angeordnet sind.
  • Weiter sind zwei Leiter 5 als erste und zweite Elektroden zur Stromversorgung (Elektrodenberührungspunkte) ausgebildet, die an dem Endabschnitt in Längsrichtung der keramischen Platte angeordnet sind. Die erste Elektrode 5 zur Stromversorgung ist elektrisch leitend mit einem Endabschnitt des ersten Widerstandes 2 durch eine Leitung verbunden. Die zweite Elektrode 5 zur Stromversorgung ist elektrisch leitend mit einem End abschnitt des zweiten Widerstandes 2 durch eine Leitung verbunden.
  • Ein Leiter 6 ist als eine rückgefaltete Elektrode ausgebildet und auf der keramischen Platte angeordnet, um die Endabschnitte des ersten und zweiten Widerstandes 2 elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
  • Eine Schutzglasschicht 3 für die Heizfläche deckt im Wesentlichen die Heizfläche ab, mit Ausnahme des Abschnitts der ersten und zweiten Elektrode 5. Durch diese Schutzglasschicht 3 sind die Leitungen des ersten und zweiten Widerstandes 2 und der ersten und zweiten Elektrode 5 sowie die Elektrode 6 abgedeckt und geschützt.
  • Ein Temperaturfühler 4, zum Beispiel ein Thermistor oder ähnliches, ist ungefähr im mittleren Abschnitt in Längsrichtung der Rückseite der Heizfläche angeordnet, d.h., an der Rückseite der Keramikplatte 1.
  • Die Oberfläche der Schutzglasschicht 3 der obigen keramischen Heizvorrichtung 7 ist als Foliengleitfläche ausgebildet, wobei die Oberseite der keramischen Heizvorrichtung 7 nach außen weist und im Sitz 13a an der Unterseite des Lagerteils 13 angeordnet ist.
  • Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Stromversorgungsverbindung. Bei dem Stromversorgungsabschnitt des Lagerteils 13, das die Heizvorrichtung 7 lagert, werden die ersten und zweiten Federkontaktpunkte 8a des Stromversorgungsverbinders 8 gegen die erste und zweite Stromversorgungselektrode 5 der Heizvorrichtung 7 gedrückt, wodurch die Heizvorrichtung 7 und ein nicht gezeigter Stromversorgungskreislauf elektrisch verbunden sind.
  • Durch Zuführung der elektrischen Energie durch den Stromversorgungskreislauf durch den Stromversorgungsverbinder 8 zu der ersten und zweiten Stromversorgungselektrode 5 wird die Temperatur der Heizvorrichtung 7 durch die wärmeerzeugenden Widerstände 2 über die gesamte Länge erhöht. Die Erhöhung der Temperatur wird in eine Spannungsinformation durch das Temperaturfühlelement 7 auf der Rückseite der Heizvorrichtung umgewandelt und erfasst, und der Ausgang wird durch einen nicht dargestellte Steuerschaltkreis, wie zum Beispiel eine CPU oder ähnliches umgewandelt, und ein Wechselstromeingang vom Stromversorgungskreislauf zur Heizvorrichtung 7 wird so eingestellt, dass die Temperatur der Heizvorrichtung 7 auf eine bestimmte Temperatur gesteuert wird.
  • Da bei der Fixiervorrichtung mit einem Folienheizsystem die Folie 12 eine geringe Wärmekapazität aufweist und die Heizvorrichtung 7 verwendet wird, ist es möglich, die Wartezeit (Schnellstart) verglichen mit einem üblichen Wärmewalzensystem zu verkürzen. Da ein Schnellstart durchgeführt werden kann, wird eine Vorwärmung nach dem Druckvorgang vermieden, wodurch eine gewisse Energieeinsparung erreicht wird.
  • Da bei dem obigen Beispiel die Keramikheizvorrichtung verwendet wird, ist eine Keramikplatte, wie zum Beispiel Aluminium, für den Heizkörper als Platte vorgesehen, wobei jedoch die Probleme bestehen, dass Kera mik leicht bricht bzw. teuer ist, sodass es zum Biegen oder ähnlichem nicht geeignet ist.
  • Entsprechend beschreiben die japanische Offenlegungsschrift 9-244442 und die japanische Offenlegungsschrift 10-275671 einen Heizkörper (im Folgenden als Heizleiterplatte bezeichnet), bei dem eine Isolierschicht auf einem Metall ausgebildet ist, wodurch man eine Platte mit der gleichen Isolationseigenschaft wie die der üblichen Keramikplatte erhält, wobei ein Widerstand, ein Leiter und eine isolierende Gleitschicht als oberste Schicht darauf ausgebildet sind.
  • Ebenfalls beschreibt das Dokument US-A-5,906,762 eine derartige Heizvorrichtung.
  • Wenn die Heizvorrichtung außer Kontrolle gerät, d.h., wenn eine übermäßige Temperaturerhöhung der Heizvorrichtung auftritt, weil zuviel elektrische Energie der Heizvorrichtung zugeführt wird, und die Heizvorrichtung weiter Wärme erzeugt, weil ein Temperaturfühler fehlerhaft arbeitet oder eine Steuereinrichtung fehlerhaft arbeitet, muss eine Sicherheitsmaßnahme vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Thermoschalter oder eine Thermosicherung, wodurch bei einem Ausfall der thermischen Steuerung der Heizvorrichtung die Stromversorgung zur Heizvorrichtung unmittelbar durch den Betrieb des Sicherheitselements unterbrochen wird.
  • Wenn die Heizvorrichtung eine Keramikplatte, wie zum Beispiel Aluminium, verwendet, kann die Keramikplatte keine thermischen Spannungen bei einer übermäßigen Temperaturerhöhung der Heizvorrichtung beim Ausfall der thermischen Steuerung aufnehmen, sodass Risse erzeugt werden, wodurch bei einem Bruch der Platte ebenfalls das Widerstandselement und das Leiterelement brechen (Eigenbruch der Heizvorrichtung beim Ausfall der Steuerung), wodurch die elektrisch Energieversorgung zur Heizvorrichtung unterbrochen wird und dies eine zweite Sicherheitsmaßnahme darstellt.
  • Wenn eine leitende Heizplatte verwendet wird, ist jedoch eine Unterbrechung der Stromversorgung zur Heizvorrichtung durch den Bruch der Platte beim Ausfall der Steuerung nicht zu erwarten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung erfolgt in Anbetracht des oben aufgezeigten Problems und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Sicherheit aufweist, und weiter eine Bilderwärmungsvorrichtung unter Verwendung dieser Heizvorrichtung zu schaffen.
  • Weiter soll mit der Erfindung eine Heizvorrichtung geschaffen werden, bei der ein wärmeerzeugendes Widerstandselement selbst bricht, wenn die Heizvorrichtung einen übermäßigen Temperaturanstieg aufweist und weiter soll ein Bilderwärmungsgerät unter Verwendung dieser Heizvorrichtung geschaffen werden.
  • Mit der Erfindung wird eine Heizvorrichtung geschaffen, umfassend
    ein elektrisch leitendes Substrat,
    eine erste auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildete elektrisch isolierende Schicht,
    einen auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildeten wärmeerzeugenden Widerstand, und
    eine zweite auf dem wärmeerzeugenden Widerstand ausgebildete elektrisch isolierende Schicht,
    wobei, wenn die Glasübertragungstemperaturen der ersten elektrisch isolierenden Schicht, des wärmeerzeugenden Widerstandes und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht entsprechend als T1, T2 und T3 definiert werden, zwischen T1, T2 und T3 die Beziehung T1>T3≥T2 oder T1>T2≥T3 besteht.
  • Weiter soll mit der Erfindung eine Bilderwärmungsvorrichtung geschaffen werden, umfassend
    eine Heizvorrichtung mit einem elektrisch leitenden Substrat, eine erste auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildete elektrisch isolierende Schicht, einen auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildeten wärmeerzeugenden Widerstand, und eine zweite, auf dem wärmeerzeugenden Widerstand ausgebildete elektrisch isolierende Schicht,
    wobei, wenn die Glasübertagungstemperaturen der ersten elektrisch isolierenden Schicht, des wärmeerzeugenden Widerstandes und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht entsprechend als T1, T2 und T3 definiert werden, zwischen T1, T2 und T3 die Beziehung T1>T3≥T2 oder T1>T2≥T3 besteht, und ein Druckteil zur Ausbildung eines Spalts zwischen dem Druckteil und der Heizvorrichtung vorgesehen ist.
  • Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Konstruktion eines Beispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung;
  • 2 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Konstruktion einer Fixiereinrichtung;
  • 3A, 3B und 3C schematische Ansichten zur Darstellung der Konstruktion einer Leiterheizplatte;
  • 4 eine perspektivische Explosionsansicht der Heizvorrichtung und einer Lagerung;
  • 5A und 5B Darstellungen des Eigenbruchs, wenn die Heizvorrichtung außer Kontrolle gerät;
  • 6A und 6B Darstellungen der zweiten Ausführungsform;
  • 7A, 7B und 7C Darstellungen einer Heizvorrichtung der Heizfolienart und ein Beispiel einer keramischen Heizvorrichtung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • [Ausführungsform 1] (1 bis 5)
  • 1. Beispiel der Bilderzeugungsvorrichtung
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung. Die Bilderzeugungsvorrichtung dieses Beispiels ist ein Kopiergerät oder ein Drucker, der zur Übertragung ein elektrophotographisches Verfahren verwendet, oder ein Faxgerät.
  • Bezugszeichen 21 bezeichnet einen trommelförmigen elektrophotographischen photosensitiven Körper, der im Gegenuhrzeigersinn in Pfeilrichtung mit bestimmter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben und gedreht wird.
  • Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Ladungswalze, die gegen den photosensitiven Körper 21 mit einer bestimmten Druckkraft anliegt und auf die eine bestimmte Ladung von einer nicht dargestellten Energiequelle aufgebracht wird, wodurch gleichmäßig die Umfangsfläche des sich drehenden photosensitiven Körpers 21 auf eine bestimmte Polarität und ein bestimmtes Potential geladen wird.
  • Mittels der Bildbelichtung 23 der Ladungsverarbeitungsfläche des photosensitiven Körpers 21 mittels einer nicht dargestellten Bildbelichtungseinrichtung (Schriftbildprojektionseinrichtung, Laserstrahlabtasteinrichtung oder ähnlichem) wird ein elektrostatisches latentes Bild, das einem Belichtungsbildmuster entspricht, auf der Fläche des photosensitiven Körpers ausgebildet. Bezugzeichen 24 bezeichnet eine Entwicklungsvorrichtung, in der das elektrostatische latente Bild auf der Oberfläche des photosensitiven Körpers zu einem Tonerbild normal entwickelt oder umgekehrt entwickelt wird.
  • Bezugzeichen 25 bezeichnet eine Übertragungswalze, die gegen den photosensitiven Körper 21 mit einer bestimmten Druckkraft anliegt, um einen Übertragungsspaltabschnitt auszubilden. Durch die Zuführung eines Übertragungsmaterialblattes (Blattkörper) 11 zu dem Übertragungsspaltabschnitt von einem nicht dargestellten Papierzuführabschnitt in einer bestimmten Zeit, und durch Aufbringen einer bestimmten Übertragungsspannung auf die Übertragungswalze 25 von einer nicht dargestellten Energiequelle werden die Tonerbilder auf dem photosensitiven Körper 21 der Reihe nach auf die Oberfläche des dem Übertragungsspalt zugeführten Übertragungsmaterials 11 in Form von Papier übertragen.
  • Das durch den Übertragungsspalt geförderte Übertragungsmaterial 11 wird von der Oberfläche des photosensitiven Körpers 21 getrennt, einer Bilderwärmungsfixiervorrichtung 27 zugeführt und einer Wärme zum Fixieren des unfixierten Tonerbildes unterworfen, woraufhin dann das Papier ausgegeben wird.
  • Die Oberfläche des photosensitiven Körpers wird, nachdem sie von dem Übertragungsmaterial getrennt wurde, von anhaftendem Restmaterial, wie zum Beispiel verbleibendem Toner oder ähnlichem mittels einer Reinigungsvorrichtung 26 getrennt, sodass man eine saube re Fläche erhält, und wird dann wiederholt der Bildausbildung unterworfen.
  • 2. Bilderwärmungsfixiervorrichtung 27
  • Die Bilderwärmungsfixiervorrichtung 27 dieser Ausführungsform ist eine Heizvorrichtung, die eine Druckwalze oder ein spannungsloses Folienheizsystem verwendet. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung.
  • Bezugszeichen 17 bezeichnet eine leitende Plattenheizvorrichtung als Heizkörper gemäß der Erfindung, die als eine schlanke dünne Platte ausgebildet ist und sich längs in einer vertikalen Richtung zur Zeichnungsebene erstreckt und insgesamt eine geringe Wärmekapazität aufweist. Die Struktur dieser Heizvorrichtung 17 wird im Einzelnen im nächsten Abschnitt (3) beschrieben.
  • Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Heizkörperlagerteil mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Rinnenform im Querschnitt (im Folgenden als Träger bezeichnet), das wärmebeständig ist und eine Festigkeit aufweist. An der unteren Fläche dieses Trägers 13 ist in Längsrichtung eine flache Bodennut als Sitz 13a ausgebildet, in die die oben erwähnte leitende Plattenheizung 17 eingesetzt ist, sodass die leitende Plattenheizung 17 in diesem Sitz 13a sitzt und von dem Träger gelagert wird. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Trägers 13 und eine leitende Plattenheizung 17. Ein wärmebeständiges Harz, wie zum Beispiel PPS, ein flüssiges Kristallpolymer oder ein Phe nolharz einschließlich Glas zur Erhöhung der Festigkeit werden als Material des Trägers 13 verwendet. Der Träger wird durch Spritzen dieser Materialien in eine Form ausgebildet.
  • Bezugszeichen 12 bezeichnet eine zylindrische dünne wärmebeständige Folie (Fixierfolie), die lose am Träger 13, in dem die Heizung 17 angeordnet ist, angebracht ist.
  • Bezugszeichen 9 bezeichnet eine elastische Druckwalze als Druckrotor. Sie umfasst einen Metallkern 9a, eine elastische Gummischicht 9b mit guter Formlöseeigenschaft, wie zum Beispiel Silicongummi, das konzentrisch zum Metallkern 9a angeordnet ist, wobei beide Endabschnitte des Metallkerns 9a durch ein Lager zwischen nicht dargestellten Platten eines Grundkörpers einer Vorrichtung frei drehbar gelagert sind.
  • An der Oberseite dieser Druckwalze 9 ist die obige Heizung 17 angeordnet, wobei der Träger 13, auf dem die zylindrische Folie 12 aufgebracht ist, der Heizung gegenüberliegend nach unten gerichtet ist, wodurch eine Druckkraft durch eine nicht gezeigte Vorspanneinrichtung auf den Träger 13 wirkt, und die nach unten weisende Fläche der Heizung die Oberfläche der Druckwalze 9 unter Druck berührt, wobei die Folie 12 durch eine bestimmte Druckkraft gegen die elastische Gummischicht 9b gedrückt wird. Hierdurch wird die Folie 12 zwischen der Heizung 17 und der elastischen Druckwalze 9 angeordnet, und ein Fixierspalt N bestimmter Breite ausgebildet.
  • Die Druckwalze 9 wird durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung angetrieben und im Uhrzeigersinn mit einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit gedreht. Durch die Drehung der Druckwalze 9 wirkt eine Rotationskraft auf die zylindrische Folie 12 durch die Druckberührung und die Reibkraft im Fixierspalt N zwischen der äußeren Fläche der Walze und der äußeren Fläche der Folie 12, sodass sich die Folie 12 rings um den Träger 13 mit einer Umfangsgeschwindigkeit dreht, die im Wesentlichen der Umfangsgeschwindigkeit der Druckwalze entspricht und zwar im Gegenuhrzeigersinn, wobei ihre Innenfläche mit der nach unten gerichteten Fläche der Heizung in enger Berührung steht und im Fixierspalt N gleitet (ein Druckwalzenantriebssystem).
  • Der Träger 13 dient ebenfalls als Führung für die sich drehende Folie 12. Bezugszeichen 13b (4) beschreibt eine Rippe in der Foliendrehrichtung, die durch Ausbilden von Räumen längs der Außenfläche der Seitenwand des Trägers 13 vorgesehen ist. Durch diese Rippe wird der Gleitwiderstand zwischen dem trägerseitigen Wandabschnitt der Außenfläche und der Innenfläche der Rotationsfolie vermindert.
  • Durch Aufbringen eines Schmiermittels, wie zum Beispiel einem wärmebeständigen Schmierfett oder ähnlichem, zwischen der nach unten gewandten Fläche der Heizung 17 und der Innenfläche der Folie 12 kann die Drehung der obigen Folie 12 erleichtert werden.
  • Wenn die Druckwalze 9 angetrieben und gedreht wird, wird hierdurch die zylindrische Folie 12 gedreht, wobei die Heizung 17, wie später beschrieben, mit Strom versorgt wird, wodurch sich die Temperatur des Fixierspaltes N auf eine bestimmte Temperatur durch die Wärme der Heizung 17 erhöht, das Übertragungsmaterial 11 mit dem nicht fixierten Tonerbild 10 zwischen die Folie 12 des Fixierspalts N und die Druckwalze 9 eingeführt wird, und in dem Fixierspalt N die tonerbildtragende Oberfläche des Übertragungsmaterials 11 in enge Berührung mit der Außenfläche der Folie 12 gelangt und zusammen mit der Folie im Fixierspalt N hindurchgeführt wird. Bei dieser Übertragung wird die Wärme der Heizung 17 auf das Übertragungsmaterial 11 über die Folie 12 übertragen, und das nicht fixierte Tonerbild 10 auf dem Übertragungsmaterial 11 wird erwärmt, geschmolzen und fixiert. Nachdem das Übertragungsmaterial 11 durch den Fixierspalt N gelangt, wird es von der Außenfläche der sich drehenden Folie 12 durch die Krümmung getrennt und weitergefördert.
  • 3. Leitende Plattenheizung 17
  • 3A zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht der Oberfläche der leitenden Plattenheizung 17 dieses Beispiels, 3B eine Ansicht der Rückseite und 3C eine vertikale Schnittansicht.
  • Diese Heizung 17 weist eine isolierende Glasschicht 15 als erste isolierende Schicht in dem gesamten Bereich der Oberfläche eines leitenden Substrats (Leitersubstrat) 16 auf. Auf dieser isolierenden Glasschicht 15 sind, ähnlich wie bei der keramischen Heizung 7 von 7A bis 7C, erste und zweite parallele streifenförmige, schmale Widerstandsmuster 2 zur Wärmerzeugung durch Elektrizität ausgebildet und weiter sind Leiter muster 5 als erste und zweite Energieversorgungselektroden, ein Leitermuster 6 als eine zurückgefaltete Elektrode und eine Glasschicht 3 als Schutz für die Heizungsoberfläche als eine zweite isolierende Schicht ausgebildet.
  • Als leitendes Substrat 16 werden ein Metall oder ähnliches, wie zum Beispiel SUS 430, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient mit dem des Glases leicht übereinstimmt, verwendet. Die Länge des Substrats 16 beträgt vorzugsweise 270mm, die Breite beträgt vorzugsweise 5mm bis 15mm, und die Dicke beträgt vorzugsweise 0,5mm bis 2mm. Wenn das Substrat zu dünn ist, wird nach dem Drucken infolge des Unterschieds der thermischen Expansionskoeffizienten eine Verwerfung erzeugt, sodass der Zusammenbau schwierig wird. Wenn das Substrat zu dick ist, wird die Wärmekapazität der Heizung groß, wobei, wenn ein Thermoelement oder ähnliches an der Rückseite angebracht wird, die Ansprechzeit verzögert wird, und die angestrebte Steuerung schwierig wird. Hierdurch ergeben sich Bildprobleme, wie zum Beispiel Fixierfehler, unebener Glanz und Versetzungen.
  • Um eine Standspannung von 1,5kV oder mehr zu verarbeiten, weist die Isolierglasschicht 15 als erste Isolierschicht eine Dicke von 30μ bis 100μ auf, und um eine Blasenbildung zu vermeiden, wird angestrebt, dass ein Mehrfachdruckverfahren verwendet wird. Zur Erhöhung der Haftung zwischen dem leitenden Substrat 16 und dieser Isolierglasschicht 15 wird das leitende Substrat 16 durch Sandblasen, Ätzen oder ähnlichem aufgeraut, woraufhin nach dem Reinigen die Isolier glasschicht 15 gedruckt werden kann. Da die Isolierglasschicht 15 nicht nur dazu dient, der Spannung zu widerstehen, sondern ebenfalls verhindert, dass die in den Widerstandsmustern 2 erzeugte Wärme zur Substratseite 16 entweicht, sollte der Wärmeleitkoeffizient gleich oder weniger als 2W/m.K. sein.
  • Auf diese Isolierglasschicht 15 werden die Widerstandsmuster 2 und die Leitermuster 5, 6 gedruckt. Eine ausreichende Länge der Widerstandsmuster ist erforderlich, um die Breite eines Papierblatts abzudecken und beträgt 216mm.
  • Als oberste Schicht wird die Heizungsschutzglasschicht 3 als die zweite Isolierschicht aufgebracht. Diese Schutzglasschicht 3 muss glatt sein, damit die Folie 12 gut gleitet und sie muss eine gute Isoliereigenschaft und eine hohe Wärmegleitfähigkeit aufweisen (vorzugsweise 2W/m.K. oder mehr).
  • Die obige Glasschicht, die Widerstandsmuster und die Leitungsmuster werden durch Trocknen ausgebildet, nachdem sie unter Verwendung des Siebdrucks gedruckt werden, wie bei der üblichen Keramikheizung.
  • Wenn der Glasübergangspunkt (Glasübergangstemperatur) der Isolierglasschicht 15 als erste elektrische Isolierschicht auf dem leitenden Substrat 16 der Heizung als T1 definiert wird, und der Glasübergangspunkt der Widerstandsschicht 2, die darauf ausgebildet ist, und der Leiterschicht 14 zur Versorgung der Widerstandsmuster als T2 definiert wird, und der Glasübergangspunkt der Oberflächenschutzglasschicht 3 als zweite elektrische Isolierschicht, die darauf ausgebildet ist, als T3 definiert wird, ist die Konstruktion so, dass die Beziehung zwischen den Glasübergangspunkten der entsprechenden Schichten wie folgt ist: T1>T3≥T2.
  • T1 beträgt 850° oder mehr, und T2 und T3 betragen 800° oder mehr und weniger als 850°.
  • Wenn das Drucken und Sintern wiederholt wird, um dadurch die Muster auszubilden, soll T21>T3 sein. Dies ist darin begründet, dass, wenn der Glasübergangspunkt einer auf einer bereits gedruckten Schicht gedruckte Schicht größer als der Glasübergangspunkt der bereits gedruckten Schicht ist, die früher gedruckte und gesinterte Schicht schmelzen kann und in die später gedruckte Schicht hineindiffundiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dieses Problem jedoch dadurch gelöst, dass ein Füllstoff, wie zum Beispiel Aluminium oder ein Metallsalz zu der Paste der Widerstandsschicht hinzugefügt wird, um die Viskosität während des Schmelzens zu erhöhen, sodass es schwierig ist, dass sich die zwei Komponenten miteinander vermischen, auch wenn die elektrisch isolierende Schicht auf der Widerstandsschicht gesintert wird.
  • Hierdurch beginnt, wenn die Steuerung der Heizvorrichtung ausfällt, das Widerstandsmuster 2 bei der Glasübergangstemperatur T2 zuerst zu schmelzen, woraufhin dann die Oberflächenschutzglasschicht 3 als oberste Schicht den Glasübergangspunkt T3 erreicht, woraufhin eine Erweichung beginnt, und das Widerstandsmuster 2 in diese Schicht eintritt, wodurch die Querschnittsfläche des ursprünglichen Widerstandsmusters 2 teil weise abnimmt und dieser Abschnitt ausbrennt und der elektrische Strom unterbrochen wird. Hierdurch wird die Heizvorrichtung unterbrochen.
  • Dieser Zustand ist in den 5A und 5B dargestellt. 5A ist eine teilweise geschnittene Ansicht der Heizvorrichtung im normalen Zustand, wobei die Oberflächenschutzglasschicht 3 als oberste Schicht nicht dargestellt ist. 5B zeigt den Zustand, wenn die Steuerung der Heizvorrichtung unterbrochen ist und ein Teil des Widerstandsmusters 2 ausgebrannt ist, und die Oberflächenschutzglasschicht 3 in seiner Umgebung eintreten kann, wie dies mittels der Pfeile dargestellt ist, und den Endabschnitt des Widerstandsmusters 2 nach dem Ausbrennen überdeckt, wodurch die Isoliereigenschaft sichergestellt ist. Entsprechend kann, wenn das Widerstandsmuster 2 zerbricht und die Temperatur abnimmt, die Isoliereigenschaft zunehmen und die Leitung vollständig unterbrochen werden.
  • [Ausführungsform 2] (6A und 6B)
  • Die Ausführungsform 2 bezieht sich auf die positionsmäßige Beziehung der Heizvorrichtung 17 der oben beschriebenen Ausführungsform 1 und dem durch die Druckwalze 9 ausgebildeten Spalt N.
  • Ein Druckelement, wie zum Beispiel eine Druckwalze, übt im Wesentlichen auf den Mittelpunkt zwischen zwei Widerstandsmustern 2 in dem Spalt N einen Druck aus, wie mittels des nach oben gerichteten Pfeils in 6B dargestellt ist. Wenn die Steuerung der Heizvorrichtung unterbrochen ist und das Widerstandsmuster 2 schmilzt und weiter die Oberflächenschutzglasschicht 3 auf der Oberfläche erweicht, wird das Widerstandsmuster 2 aus seiner normalen Position gemäß 6A im Spalt nach außen gedrückt, wie in 6B gezeigt, wodurch zwischen den an der Position der gestrichelten Linie verbleibenden Mustern ein Bruch auftritt (die Position, bevor die Steuerung der Heizvorrichtung unterbrochen wurde) und kein elektrischer Strom mehr fließt. Dies bedeutet das Ende der Steuerung der Heizvorrichtung.
  • Wenn die Anzahl der Widerstandsmuster 2 eins beträgt, wird angestrebt, dass der Druck auf seine Mitte aufgebracht wird, wohingegen, wenn mehrere Widerstandsmuster 2 vorhanden sind, angestrebt wird, dass die Mitte der Druckaufbringung im Wesentlichen in der Mitte dazwischen liegen sollte, um zu verhindern, dass die Widerstandsmuster 2 sich erneut miteinander verbinden, wie dies in 6 gezeigt ist.
  • In einem Zustand, in dem die Heizung bei einer Heizvorrichtung angeordnet ist, erfolgt die Wärmeverteilung zu dem Berührungsteil, wie zum Beispiel der Druckwalze, auch wenn der Glasübergangspunkt der Isolierglasschicht 3 auf der Oberfläche niedrig ist, sodass die Temperatur des Berührungsteils nicht ansteigt, verglichen mit dem Widerstandsmuster 2, sodass niemals die Glasschicht früher als die Widerstandsmuster schmelzen. Entsprechend kann die Beziehung T1>T2≥T3 eingehalten werden, sodass keine Diffusion und Vermischung der Widerstandsmuster 2 und der Isolierglasschicht 3 auf der Oberfläche auftritt, welches ein Problem während der Herstellung der Heizung der oben beschriebenen Ausführungsform 1 darstellt.
  • [WEITERES]
    • 1. Bei einer Heizvorrichtung einer Folienart kann eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der eine endlose riemenförmige Folie unter Spannung rund gedehnt und drehbar angetrieben wird. Es kann ebenfalls eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der eine Rolle einer langen Folie mit Enden verwendet wird, sodass sie mit einer bestimmten Geschwindigkeit von einer Abgabespule über eine Heizung zu einer Aufnahmespule bewegt wird.
    • 2. Die Heizung gemäß der Erfindung kann natürlich nicht nur bei der Heizvorrichtung der Folienheizart verwendet werden, sondern ebenfalls bei einer Heizvorrichtung, bei der ein von einem Lagerelement gelagerte Heizvorrichtung in direkte Berührung mit einem zu erwärmenden Material gebracht wird, um so das zu erwärmende Material zu erwärmen usw.
    • 3. Die Heizvorrichtung gemäß der Erfindung kann natürlich nicht nur bei einem Bilderwärmungs- und Fixiergerät verwendet werden, sondern ebenfalls beispielsweise bei einem Bilderwärmungsgerät zum Erwärmen eines Aufzeichnungsmaterials mit einem darauf angeordneten Bild, um so die Oberflächeneigenschaft, wie zum Beispiel den Glanz zu verbessern, einem Bilderwärmungsgerät zur Durchführung der Abtastfixierung, einem Heizgerät zur Zuführung von folienähnlichem Material und zur Durchführung des Trocknens und des Laminierens, einer Heizung in einer Heizvorrichtung zum Trocknen bei einem Tintenstrahldrucker oder ähnlichem, oder einer Heizvorrichtung, die eine derartige Heizung verwendet.

Claims (11)

  1. Heizvorrichtung (17), umfassend ein elektrisch leitendes Substrat (16), eine erste auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildete elektrisch isolierende Schicht (15), einen auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildeten Wärme erzeugenden Widerstand, und eine zweite auf dem Wärme erzeugenden Widerstand ausgebildete elektrisch isolierende Schicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Glasübertragungstemperaturen der ersten elektrisch isolierenden Schicht, des Wärme erzeugenden Widerstandes und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht entsprechend als T1, T2 und T3 definiert werden, zwischen T1, T2 und T3 die Beziehung T1 > T3 ≥ T2 oder T1 > T2 ≥ T3 besteht.
  2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste elektrisch isolierende Schicht als eine Glasschicht ausgebildet ist.
  3. Heizvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite elektrisch isolierende Schicht als eine Glasschicht ausgebildet ist.
  4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Elektrode zur Zuführung einer elektrischen Energie zu dem Wärme erzeugenden Widerstand, wobei die Elektrode auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist.
  5. Bilderwärmungsvorrichtung, umfassend eine Heizvorrichtung mit einem elektrisch leitenden Substrat, eine erste auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildete elektrisch isolierende Schicht, einen auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildeten Wärme erzeugenden Widerstand, und eine zweite, auf dem Wärme erzeugenden Widerstand ausgebildete elektrisch isolierende Schicht, und ein Druckteil zur Ausbildung eines Spalts zwischen dem Druckteil und der Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Glasübergangstemperaturen der ersten elektrisch isolierenden Schicht, des Wärme erzeugenden Widerstandes und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht entsprechend als T1, T2 und T3 definiert werden, zwischen T1, T2 und T3 die Beziehung T1 > T3 ≥ T2 oder T1 > T2 ≥ T3 besteht.
  6. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste elektrisch isolierende Schicht als eine Glasschicht ausgebildet ist.
  7. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite elektrisch isolierende Schicht als eine Glasschicht ausgebildet ist.
  8. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend eine Elektrode zur Zuführung einer elektrischen Energie zu dem Wärme erzeugenden Widerstand, wobei die Elektrode auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist.
  9. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei zwei Wärme erzeugende Widerstände auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildet sind, und das Druckteil gegen den Bereich zwischen den beiden Widerständen als Mitte drückt.
  10. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Wärme erzeugende Widerstand auf dem elektrisch leitenden Substrat ausgebildet ist, und das Druckteil gegen den Widerstand als Mitte drückt.
  11. Bilderwärmungsvorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend eine relativ zu der Heizvorrichtung gleitbare Folie, wobei ein Bild auf einem Aufzeichnungsmaterial mittels der Wärme der Heizvorrichtung durch die Folie erwärmt wird.
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