JP2002299016A - 板状ヒータおよび定着装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえば複写機の定着装置に用い安定したト
ナーの定着が行える板状ヒータおよびこのヒータを用い
た定着装置ならびにこの定着装置を装着した画像形成装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 耐熱・電気絶縁性の材料からなり長手方
向に沿い曲った細長の基板１と、この基板１の中央部が
凹んだ上面側１ａ表面の長手方向に沿い帯状に形成した
抵抗発熱体２と、この抵抗発熱体２に連設して基板１の
上面側１ａまたは下面側１ｂに形成した端子部３１，３
２と、上記抵抗発熱体２および基板１上面側１ａの表面
を覆うよう形成した、基板１の成形材料より熱膨張係数
が大きい材料からなるガラス質のオーバーコート層４と
を備えている板状ヒータＨ１およびこのヒータＨ１を用
いた定着装置８ならびにこの定着装置８を装着した画像
形成装置９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば電子複
写機、ファクシミリやコンピュータのプリンタなどのＯ
Ａ機器のトナー定着などに用いられる板状ヒータおよび
この板状ヒータを用いた定着装置ならびにこの定着装置
を装着した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の軽薄短小の流れの中で、回路
基板の高密度化を図るため、構成する基板や部品の小形
化や多機能化がすすめられている。

【０００３】たとえば電子式複写機においては、感光ド
ラム表面に形成されたトナー像を複写用紙に転写し、つ
いでこの複写用紙をヒータと加圧ローラとの間で挟圧し
ながら通過させ、ヒータの熱によって複写用紙を加熱し
てトナーを溶融させて定着するようにしている。

【０００４】従来の定着装置としては、中空のローラの
中心部に管形赤外線電球や棒状ヒータを配置したヒート
ローラを用い、上下一対のローラのうち少なくとも一方
をこのヒートローラとして加圧される他方のローラとの
間に、未定着の複写用紙を通すことによってトナー像を
溶融して定着するヒートローラ定着装置がある。

【０００５】このヒートローラ定着装置は、ヒータから
ローラを介し間接的に複写用紙を加熱するもので始動に
時間がかかり、常時予熱を必要として電力の消費量も多
いなどの問題があった。

【０００６】そこで、このヒートローラ定着装置に代わ
り、熱効率、重量、大きさ、コストなどの点で優れてい
る板状ヒータの定着装置が実用化されている。この定着
装置に用いられる板状ヒータは、アルミナＡｌ₂Ｏ₃や窒
化アルミニウムＡｌＮなどのセラミックスからなる表面
が平面状をなす細長の耐熱・電気絶縁性の基板上に、銀
Ａｇ粉末とパラジウムＰｄ粉末などの導電性成分の混合
物と、ガラス粉末（無機結着剤）および有機バインダー
（有機結着剤）とを混練した銀Ａｇ／パラジウム／Ｐｄ
系ペーストを印刷塗布・焼成して細長い帯状厚膜の抵抗
発熱体を形成している。

【０００７】そして、この抵抗発熱体の帯状両端部を幅
広としこの部分に主として銀Ａｇ粉末やパラジウムＰｄ
粉末などの導電性成分の混合物と、ガラス粉末（無機結
着剤）および有機バインダー（有機結着剤）とを混練し
た銀Ａｇ／パラジウム／Ｐｄ系ペーストを印刷塗布・焼
成して電極導体部（端子部）を構成させ、さらに上記抵
抗発熱体の表面を発熱体の酸化防止や電気的絶縁性を確
保するためガラス質のオーバーコート層で被覆してい
る。

【０００８】また、加圧ローラはヒータと平行な回転軸
を有するローラで、その表面は耐熱性弾性材料で構成さ
れるとともに、ヒータの前面側に複写用紙の搬送（圧
送）が円滑に行えるようにするために設けた無端の循環
する耐熱性フィルムを介してヒータのオーバーコート層
と弾接しながら回転するようになっている。

【０００９】そして、複写用紙がヒータと加圧ローラと
の間に供給されると、加圧ローラの回転により、複写用
紙がフィルムを介しヒータのオーバーコート層表面を滑
りながら搬送され、この間にヒータの熱によって複写用
紙上のトナーが加熱溶融し定着されるようになってい
る。

【００１０】このような構成の定着装置は、ヒータを予
熱していなくても始動性がよく省電力化がはかれ、ま
た、定着装置を小形化できるという利点がある。

【００１１】しかし、上記定着装置を用いた場合には、
加圧ローラによる複写用紙の搬送（圧送）が円滑に行わ
れず複写用紙に皺を生じる所謂ジャミングが起こり易い
という現象があった。

【００１２】また、定着装置に装着された板状ヒータ
は、ホルダに装着して固定されたときやローラでの加圧
時に上面から基板の厚さ方向だけではなく加圧ローラの
回転による幅方向の力が発生するため、基板の両端が装
置に固定されたヒータには幅方向の力がかかる。このた
め、この加圧ローラの力がヒータ基板の強度より大きく
なると、基板が破壊してしまうという問題があった。

【００１３】そこで、この現象について究明したとこ
ろ、平板状のヒータが動作して抵抗発熱体が発熱する
と、この抵抗発熱体を形成している基板の上面側の温度
が下面側より高く上面側が膨張してヒータとしては中央
部に比べ両端側が下がる湾曲状態となることに起因して
いることが分かり、本出願人はこの改善策として抵抗発
熱体を形成している基板前面側の中央部が両端部に比べ
低位置となるよう湾曲させた板状ヒータを特開平７−２
９９２５号として出願した。

【００１４】この特開平７−２９９２５号に開示された
技術により、板状ヒータの発熱時に基板が複写用紙上の
トナーを均一に加熱できるほぼ水平ないしは中央部が両
端部に比べ高位置となるような方向に湾曲した状態とす
ることができる、すなわち、複写品質が向上できるとと
もにジャミングの発生を防止できる定着装置が得られ
た。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の形態を
呈する板状ヒータが容易に得られるとともに、加圧ロー
ラの構造や弾圧手段などとの関係において両端部に比べ
中央部が膨出していなくても複写用紙など複写媒体の定
着が円滑に行える板状ヒータを見出だした。

【００１６】本発明は、複写機などの定着装置に用い安
定したトナーの定着が行える板状ヒータおよびこのヒー
タを用いた定着装置ならびにこの定着装置を装着した画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の板状ヒータは、耐熱・電気絶縁性の材料からなり長手
方向に沿い曲った細長の基板と、この基板の中央部が凹
んだ上面側表面の長手方向に沿い帯状に形成した抵抗発
熱体と、この抵抗発熱体に連設して基板の上面側または
下面側に形成した端子部と、上記抵抗発熱体および基板
上面側の表面を覆うよう形成した、基板の成形材料より
熱膨張係数が大きい材料からなるガラス質のオーバーコ
ート層とを備えていることを特徴とする。

【００１８】本発明および以下の各発明において、とく
に指定しない限り板状ヒータ、定着装置および画像形成
装置の用語の定義および技術的意味はつぎによる。

【００１９】耐熱・電気絶縁性の基板を形成する材料
は、アルミナ（酸化アルミニウムＡｌ ₂Ｏ₃）などの酸化
物や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの窒化物または炭
化ケイ素（ＳｉＣ）などの炭化物からなるセラミック
ス、石英ガラスなどの硬質ガラスあるいは金属板にほう
ろうがけした少なくとも表面が電気絶縁性の板状のもの
からなる。

【００２０】また、本発明でいう基板の上面または下面
とは、抵抗発熱体を形成した側を上（前）面とし、抵抗
発熱体の形成していない反対面を下（裏）面とした便宜
上の表現であって、特に使用状態などにより天地が反転
しても変わるものではない。

【００２１】また、本発明でいう基板の中央部が凹んだ
との表現は、急激に陥没した状態を表すのではなく、基
板が長手方向に湾曲し（反って）いる状態を表すもので
ある。

【００２２】また、抵抗発熱体としては、銀Ａｇ・パラ
ジウムＰｄ合金、銀Ａｇや銀Ａｇ・白金Ｐｔ合金などの
材料を主体とするものあるいは正温度特性を有する所謂
ＰＴＣと呼ばれる半導体化したチタン酸バリウムＢａＴ
ｉＯ₃系材料に微量のランタンＬａやイットリウムＹな
どの希土類を添加させ、ガラス粉末（無機結着剤）およ
び有機バインダー（有機結着剤）を混練したペースト材
料などを用い帯状に形成したものからなる。

【００２３】そして、基板上に形成される抵抗発熱体の
形態としては、直線状に１本あるいは複数本が電気的に
単独あるいは複数本が直列的に接続されている。

【００２４】また、端子部や配線導体としては、銀Ａ
ｇ、パラジウムＰｄあるいはプラチナＰｔなどの良導電
性金属材料を用いて形成できる。

【００２５】さらに、本発明の板状ヒータは、基板の抵
抗発熱体を形成した面の反対面側には、温度検知センサ
を設けることができるすなわち、基板にサーミスタなど
の温度検知用のセンサを設けることにより、抵抗発熱体
などが異常発熱した場合には、制御回路を働かせ過電流
を通流させずに発火などを防止できる。センサとしては
チップサーミスタや厚膜サーミスタなどを用いることが
できる。

【００２６】この温度検知センサとして、基板の裏面側
にサーミスタなどを直接に形成しても別体のチップ状の
センサを取着するようにしてもよく、このセンサに電気
的に接続する配線導体を抵抗発熱体や端子部と同様に基
板に被膜により形成しても、別途電線により接続するよ
うにしても差支えない。

【００２７】この請求項１に記載の板状ヒータは、基板
の形成材料よりオーバーコート層のガラス材料の熱膨張
係数が高く、上面側の伸縮を大きく上面側の中央部が凹
み両端部が高い長手方向に曲がった（沿った）形状をな
している。

【００２８】そして、この板状ヒータの抵抗発熱体に通
電して基板の温度が上昇すると、基板より熱膨張係数が
高いオーバーコート層が基板より伸長して、基板上面側
の中央部の凹みを小さくして長手方向の曲がり（反り）
を低減するか、水平に近いものとすることができる。

【００２９】本発明の請求項２に記載の板状ヒータは、
常温時、細長の基板は、長手方向の中心部の水平面に対
して端部が上面側に０．８度以内の範囲で曲がっている
ことを特徴とする。

【００３０】その曲がり（反り）が０．８度を越えると
ガラスからなるオーバーコート層にひび割れ発生や基板
への圧力がかかることで亀裂が入り、少しの衝撃によっ
てヒータが割れてしまうなどの不具合がある。また、逆
にあまり小さい０．２度未満であると、曲がりが小さい
ため板状ヒータをホルダに取り付け両端をソケットなど
で止めたとき、反りが小さい中央部とホルダの摩擦が小
さくなるため、加圧ローラが駆動したときヒータが動き
ホルダに当たり、この力がヒータの基板の強さより大き
くなると、ヒータが割れてしまう不具合がある。

【００３１】本発明の請求項３に記載の板状ヒータは、
基板の熱膨張係数に対しオーバーコート層のガラスの熱
膨張係数が、８０％未満の範囲で高いことを特徴とす
る。

【００３２】本発明の板状ヒータに用いられるアルミナ
Ａｌ₂Ｏ₃、窒化アルミニウムＡｌＮや炭化ケイ素ＳｉＣ
などのセラミックスなどからなる基板の熱膨張係数は４
×１０^-6／℃〜７×１０^-6／℃程度、また、この基板に
合わせ用いるオーバーコート層のガラスの熱膨張係数
は、６×１０^-6／℃〜１２×１０^-6／℃程度の上記基板
の熱膨張係数に対してオーバーコート層のガラスの熱膨
張係数が５０〜８０％程度高い方がよい。

【００３３】この両者の熱膨張係数の差は小さい方が好
ましいが、特殊なガラスはコストが高くなる不具合があ
る。また、差が８０％を越えると両者の熱膨張係数差が
大きくなって密着せずオーバーコート層にひび割れ発生
などの不具合があり、ばらつきなどを考慮すると５０〜
７０％程度が実用上好ましかった。

【００３４】また、このオーバーコート層のガラス材料
としては、酸化鉛ＰｂＯ−酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃−酸化ケイ
素ＳｉＯ₂ 系のガラス、酸化亜鉛ＺｎＯ−酸化ケイ素Ｓ
ｉＯ ₂−酸化バリウムＢａＯ系のガラス、酸化ケイ素Ｓ
ｉＯ₂−酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃−酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃
系のガラス、酸化ケイ素ＳｉＯ₂−酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃−
酸化亜鉛ＺｎＯ系のガラスや酸化ケイ素ＳｉＯ₂−酸化
ホウ素Ｂ₂Ｏ₃−酸化ナトリウムＮａ₂Ｏ系のガラスなど
を用いることができ、これらガラス材料にさらに酸化ケ
イ素ＳｉＯ₂、窒化アルミニウムＡｌＮ、窒化ホウ素Ｂ
Ｎや炭化ケイ素ＳｉＣどのフィラーを加えれば熱伝導性
を高めることができる。

【００３５】本発明の請求項４に記載の板状ヒータは、
オーバーコート層の表面粗さ値（Ｒｚ）が４〜７である
ことを特徴とする。

【００３６】ガラス質のオーバーコート層の表面を円滑
な平坦面とせずに、微細な凹凸のある粗面としておくこ
とができる。

【００３７】この場合のオーバーコート層の表面粗さは
日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１−1982に定義される
十点平均粗さ値（Ｒｚ）が４〜７程度の範囲が好ましか
った。

【００３８】また、このオーバーコート層の表面を粗面
とすることは、本発明の板状ヒータに限らず他の板状ヒ
ータへの適用も可能である。

【００３９】本発明の請求項５に記載の定着装置は、請
求項１ないし請求項４のいずれか一に記載の板状ヒータ
と、この板状ヒータに相対して配設された加圧ローラと
を具備していることを特徴とする。

【００４０】上記請求項１ないし請求項４に記載の作用
を有する板状ヒータを備えているので、相対する加圧ロ
ーラとの弾接状態もよく、板状ヒータと加圧ローラとの
間を通過する定着フィルムや複写用紙などの搬送を円滑
に行なうことができる。

【００４１】また、ガラス質のオーバーコート層の表面
を微細な凹凸のある粗面としておくことにより、加圧ロ
ーラに押圧された定着フィルムや複写用紙などが圧接し
た場合に、強圧せず適度な摩擦抵抗でもって当接してフ
ィルムや複写用紙などを送り出すことができる。

【００４２】この場合、オーバーコート層４の表面粗さ
は日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１−1982に定義され
る十点平均粗さ値（Ｒｚ）が４〜７程度の範囲がよく、
粗さ値（Ｒｚ）が４未満であると定着装置などにおい
て、このコート層上を通過する定着フィルムや複写用紙
などがスリップして停滞し、トナーに所定の加熱を行う
ことができなかったり複写用紙などの詰まりを生じるな
どの虞がある。また、粗さ値（Ｒｚ）が７を越えるとフ
ィルムが加圧ローラによって、ヒータの表面に食い込
み、複写用紙とともに送られず（回転せず）フィルムが
破れ、複写用紙を汚してしまうなどの不具合があった。

【００４３】本発明の請求項６に記載の画像形成装置
は、請求項５に記載の定着装置を具備していることを特
徴とする。

【００４４】上記請求項５に記載の作用を有する定着装
置を備えた複写機やプリンタなどを提供することができ
る。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる板状ヒータ
の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は板状ヒ
ータＨ１の中間部の一部を切欠して示す上（前）面図、
図２は図１の板状ヒータＨ１の中間部の一部を切欠して
示す下（裏）面図、図３は図１中の矢視ａ−ａ線に沿っ
て切断した部分を示す拡大横断面図である。（なお、図
面中に示す基板に対する抵抗発熱体やオーバーコート層
などの各層の厚さは誇張して厚く書いてあり、比例して
いるものではない。）図中１は耐熱・電気絶縁性材料で
あるアルミナＡｌ₂Ｏ₃や窒化アルミニウムＡｌＮなどの
セラミックス、ここではたとえば窒化アルミニウムＡｌ
Ｎ（熱膨張係数が４×１０^-6／℃〜５×１０^-6／℃程
度）からなる長さ約２６０〜３００ｍｍ（ここでは約３
００ｍｍ）、幅約５〜１５ｍｍ（ここでは約６ｍｍ）、
厚さ約０．４〜０．８ｍｍ（ここでは約０．６ｍｍ）の
長尺短冊状の基板である。

【００４６】また、２はこの基板１の上（前）面側１ａ
表面に長手方向に沿い略Ｕ字形に総全長が約４５０ｍ
ｍ、幅約１．５ｍｍ、厚さ約１０μｍの銀Ａｇ・パラジ
ウムＰｄ合金を主体として形成した帯状厚膜の抵抗発熱
体である。３１，３２はこの抵抗発熱体２の両端部にお
いて銀Ａｇ・パラジウムＰｄ合金を主体とする良導電性
膜を重層して幅広に形成した給電用の端子部である。

【００４７】また、４はこの端子部３１，３２を除く、
抵抗発熱体２および基板１のほぼ全面の表面上に形成し
た酸化ケイ素ＳｉＯ₂−酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃−酸化アルミ
ニウムＡｌ₂Ｏ₃系のガラスを溶融して形成したガラス質
のオーバーコート層である。

【００４８】また、基板１の下（裏）面側１ｂ表面に
は、抵抗発熱体２の延在方向に沿って上記端子部３１，
３２と同様な銀Ａｇ・パラジウムＰｄ合金を主体とする
良導電性材料からなる幅約１ｍｍ、厚さ約１０〜３０μ
ｍの一対の膜状の配線導体３ａ，３ｂが並行して形成さ
れ、その端部には幅広な端子部３３，３４が設けられて
いる。

【００４９】また、配線導体３ａ，３ｂの他端部の間を
橋絡して基板１の下面側１ｂ表面に感温部を対面させた
サーミスタなどの温度検出素子６が導電性接着剤を介し
て接合させてある。また、このサーミスタおよび上記接
合部を含む表面にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂など
の絶縁性樹脂からなる保護コート層（図示しない。）が
形成してある。なお、この温度検出素子６の設置位置は
基板１の下面側１ｂで安定した温度検出ができる箇所で
ある。

【００５０】そして、この板状ヒータＨ１の製作に際
し、まず抵抗発熱体２は、たとえば銀Ａｇ・パラジウム
Ｐｄ合金粉末などと、ガラス粉末（無機結着剤）および
有機バインダー（有機接着剤）とを混練したＡｇ・Ｐｄ
ペーストを基板１上面側１ａの表面の長手方向に沿って
スクリーン印刷により厚膜を形成したのち焼成炉中で焼
成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時
間約４０分間）焼成して形成したものである。

【００５１】また、上記端子部３１〜３４および配線導
体３ａ，３ｂも、抵抗発熱体２と同様に銀Ａｇ・パラジ
ウムＰｄ合金を主体とする良導電性の材料からなる粉末
（上記抵抗発熱体２形成材料より良導電性の材料である
のが好ましい。）と、ガラス粉末（無機結着剤）および
有機バインダー（有機接着剤）とを混練したＡｇ・Ｐｄ
ペーストを基板１の上面側１ａ端部の抵抗発熱体２上お
よび下面側１ｂの表面にスクリーン印刷により厚膜を形
成したのち焼成することにより形成できる。

【００５２】また、サーミスタなどの温度検出素子６は
銀Ａｇや銀Ａｇ・パラジウムＰｄ合金粉末などを無機結
着剤や有機結着剤と混合した導電性接着剤を介して配線
導体３ａ，３ｂの端部に接合している。

【００５３】なお、これら抵抗発熱体２、端子部３１〜
３４および配線導体３ａ，３ｂを構成する被膜の形成
は、それぞれ別途に行っても同時に行ってもよい。ま
た、抵抗発熱体２と端子部３１，３２とは、同材料を用
いその膜厚さを変えることによっても形成することがで
きる。

【００５４】この後、基板１上面側１ａ表面の両端部の
端子部３１，３２を除く表面部分および抵抗発熱体２の
表面部分にかけて、たとえば酸化ケイ素ＳｉＯ₂を主成
分としたＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃系ガラスの粉末
と、エチルセルロース（有機結着剤）とともに有機溶剤
で混練りしてなるガラスペーストをスクリーン印刷して
塗膜を形成する。

【００５５】そして、この塗膜を乾燥した後、焼成炉中
で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経
過時間は約４０分）焼成して、厚さ１５μｍ〜１００μ
ｍのガラス質のコート層４としてある。

【００５６】このガラスは軟化点が約７５０℃で上記の
抵抗発熱体２を構成するペースト状塗料の焼成温度より
も低く、焼成温度を上げていくとガラスペーストは溶融
して、抵抗発熱体２および基板１上を流れガラスの表面
部がほぼ平坦になったら加熱を止め、冷却することによ
り熱膨張係数が５×１０^-6／℃〜６×１０^-6／℃程度の
ガラス質のオーバーコート層４を形成することができ
る。

【００５７】また、本発明の板状ヒータＨ１に限定され
ず他の構造の板状ヒータへの適用も可能であるが、ガラ
ス質のオーバーコート層４の表面を円滑な平坦面とせず
に、微細な凹凸のある粗面４ａとしておいてもよい。こ
の粗面４ａは、後述するこの粗面４ａと対向して配設し
た加圧ローラに押圧された定着フィルムや複写用紙など
が圧接した場合に、強圧せず適度な摩擦抵抗でもって当
接してフィルムや複写用紙などを送り出すことができ
る。

【００５８】この場合、オーバーコート層４の表面粗さ
は日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１−1982に定義され
る十点平均粗さ値（Ｒｚ）が４〜７程度の範囲が問題な
く、粗さ値（Ｒｚ）が４未満であると定着装置などにお
いて、このコート層上を通過する定着フィルムや複写用
紙などがスリップして停滞し、トナーに所定の加熱を行
うことができなかったり複写用紙などの詰まりを生じる
などの虞がある。また、粗さ値（Ｒｚ）が７を越えると
フィルムが加圧ローラによってヒータの表面に食い込
み、複写用紙とともに送られず（回転せず）フィルムが
破れ複写用紙を汚してしまうなどの不具合がある。

【００５９】そして、このような構成の板状ヒータＨ１
は、ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）またはＰＷＭ
（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パ
ルス幅制御方式）などおよび温度制御回路を介し接続さ
れて端子部３１、３２間に通電すると、抵抗発熱体２に
電流が流れ抵抗発熱体２が発熱し、この抵抗発熱体２は
全長に亘りほぼ一様な温度分布が得られる。

【００６０】このヒータＨ１は、金属合金に含まれる銀
Ａｇ・パラジウムＰｄが電気的な抵抗要素となり、抵抗
ペーストに含有される銀Ａｇ・パラジウムＰｄの比率に
よって発熱体２の抵抗値が調節される。本実施の形態で
は、約２５オーム［Ω］の抵抗値を有し、１００Ｖの電
圧印加により約４Ａの電流が流れ、約４００Ｗの発熱量
となる。

【００６１】そして、通常は基板１の下面側に設けたサ
ーミスタ６がヒータＨ１の温度を検出して、温度制御回
路を通じＳＳＲなどをＯＮ・ＯＦＦして所定の温度に制
御し、ヒータＨ１の過熱による発火などの不慮の事故を
未然に防げる効果がある。

【００６２】この板状ヒータＨ１は、基板１の形成材料
よりオーバーコート層４のガラス材料の方が熱膨張係数
が高いので、図４に側面図で示すように完成した板状ヒ
ータＨ１は、上面側１ａの収縮が大きく上面側１ａの中
央部が凹んだ長手方向に湾曲した（反った）形状をなし
ていて、上面側１ａの中心部と端部との高さの差は約１
ｍｍある。

【００６３】そして、この板状ヒータＨ１の長手方向の
湾曲（反り）量は、基板１の中心部の水平面に対して
０．５度程度であった。この湾曲（反り）量は最大０．
８度程度で、図４中に示す tanθ＝ｔ／ｌにより測定す
ることができる。

【００６４】この湾曲（反り）量が０．８度を越えると
ガラスからなるオーバーコート層４にひび割れ発生や基
板１への圧力がかかることで亀裂が入り、少しの衝撃に
よって基板１が割れてしまうなどの不具合がある。ま
た、逆に、湾曲（反り）量があまり小さい０．２度未満
であると、曲りが小さいため板状ヒータＨ１をホルダに
取り付け両端をソケットなどで止めたとき、反りが小さ
い中央部とホルダの摩擦が小さくなるため、加圧ローラ
が駆動したときヒータＨ１が動きホルダに当たり、この
力がヒータＨ１の基板１の強さより大きくなると、基板
１が割れてしまう不具合がある。

【００６５】そして、この板状ヒータＨ１の抵抗発熱体
２に通電して基板１の温度が上昇すると、基板１より熱
膨張係数が高いオーバーコート層４が基板１より伸長し
て基板１の曲り（反り）を減少するか水平状態にでき
る、各種用途において使用時にほぼ平坦な板状ヒータＨ
１を提供することができる。

【００６６】そして、この板状ヒータＨ１は、基板１の
抵抗発熱体２を設けた上面側１ａに形成したオーバーコ
ート層４の材料の熱膨張係数と基板１の熱膨張係数とが
同じかないしは２×１０^-6／℃程度の小差とすることに
よって、基板１を湾曲の少ないほぼ水平状態に維持でき
る作用効果を奏する。

【００６７】そして、本発明の板状ヒータＨ１は、アル
ミナＡｌ₂Ｏ₃、窒化アルミニウムＡｌＮや炭化ケイ素Ｓ
ｉＣなどのセラミックスからなる基板１の熱膨張係数は
４×１０^-6／℃〜７×１０^-6／℃程度、また、オーバー
コート層のガラスの熱膨張係数が、６×１０^-6／℃〜１
２×１０^-6／℃程度で、上記基板１の熱膨張係数に対し
てオーバーコート層のガラスの熱膨張係数が５０〜８０
％程度高い方がよい。

【００６８】この両者の熱膨張係数の差が小さいと曲り
が小さくなりすぎる不具合があり、また、逆に差が８０
％を越えると両者の熱膨張係数差が大きくなって密着せ
ずオーバーコート層にひび割れ発生などの不具合があ
り、ばらつきなどを考慮すると５０〜７０％程度が実用
上好ましかった。

【００６９】また、図５は本発明の板状ヒータの他の実
施の形態の上（前）面図で、図中、上述した図１ないし
図３と同一部分については同一の符号を付してその説明
は省略する。

【００７０】この図５の板状ヒータＨ２は、基板１上面
側１ａの長手方向に並列してそれぞれの発熱長さが異な
るたとえば３本の帯状の抵抗発熱体２ａ，２ｂ，２ｃお
よび基板１の両端に各２個の端子部３５〜３８が形成し
てある。そして、各抵抗発熱体２ａ，２ｂ，２ｃの両端
を所定の端子部３５〜３８に配線導体３ｃ〜３ｆを介し
接続して、端子部３５〜３８への給電切換えにより１〜
２本の抵抗発熱体２ａ，２ｂ，２ｃへ通電できるように
した出力可変形のヒータＨ２である。

【００７１】そして、この板状ヒータＨ２の基板１上面
側１ａの３本の抵抗発熱体２ａ，２ｂ，２ｃを含む基板
１の表面には上記実施の形態と同様に基板１より熱膨張
係数の高いガラス材料からなるオーバーコート層４が形
成してあって、上記実施の形態と同様な作用効果を奏す
る。

【００７２】また、図６は定着装置などに設けられる上
記板状ヒータＨ１のホルダ７の斜視図であって、図中７
０は耐熱性樹脂で成形した長尺細長の皿状をなすホルダ
本体で、上面側に板状ヒータＨ１の基板１が収容される
凹部７１を有する。また、７２はこのホルダ本体７０の
縁部に設けた板状ヒータＨ１の抜け止め用の突起、７
３，７３は両端の下面に連設した取付け用のフランジ部
である。

【００７３】また、７４はソケット部で、中央の切欠部
７５がホルダ本体７０の右側端部に差し込まれることに
より切欠部７５内にある燐青銅板などに銀メッキを施し
た弾性が付与されたコネクタ７６，７６が板状ヒータＨ
１の基板１上面側１ａの端部に設けた端子部３１，３２
と接触して電気的な接続がなされる。なお、図中７７は
コネクタ７６，７６に接続する給電線、７８はホルダ本
体７０側に設けられた凸部、７９は切欠部７５内に設け
た凹部で両者が係合することによって正確な位置出しが
なされる。

【００７４】このような構成のホルダ７は、板状ヒータ
Ｈ１の基板１の一端側を突起７２により、他端側をソケ
ット部７４の切欠部７５で挟持することにより、板状ヒ
ータＨ１の基板１が位置ずれや湾曲しないよう強固に支
持するとともに確実な電気的接続を行うことができる。

【００７５】また、図７は上記板状ヒータＨ１を装着し
た複写機やプリンタなどの定着装置８の一例を示す拡大
縦断面図、図８はこの定着装置８を用いた画像形成装置
たとえば複写機９の概略構成を示す縦断面図で、図中ヒ
ータＨ１部分は上記実施の形態と同じであるのでその説
明は省略する。

【００７６】図７において、８１は加圧ローラで、両端
面に駆動部（図示しない。）に軸支された回転軸８２を
突設し、この回転軸８２の外周に形成した円筒形ローラ
本体８３の表面に耐熱性弾性材料たとえばシリコーンゴ
ム層８４が嵌合してある。

【００７７】また、８５は上記加圧ローラ８１の回転軸
８２と対向して配設された円柱形状をなすヒータ支持基
体で、この支持体８５に板状ヒータＨ１が加圧ローラ８
１と並置した状態で取着固定されている。また、ヒータ
Ｈ１を含む基体８５の周囲にはポリイミド樹脂などの耐
熱性のシートからなるエンドレスのロール状をした定着
フィルム８６が循環自在に巻装されている。

【００７８】そして、ヒータＨ１の上側に形成したガラ
ス質のオーバーコート層４の平坦な表面は、この定着フ
ィルム８６を介し上記加圧ローラ８１のシリコーンゴム
層８４と弾接している。また、図７中Ｐは記録媒体たと
えば複写用紙で、複写用紙Ｐ上のＴ１は印刷された未定
着トナー像、Ｔ２は定着済みトナー像を示す。

【００７９】上記構成の定着装置８は、後述するように
画像形成装置の一部として用いられ、複写用紙Ｐなど記
録媒体に転写された未定着トナー像Ｔ１を定着する。

【００８０】この定着装置８において板状ヒータＨ１
は、端子部３１，３２（図示しない。）に接触した燐青
銅板などに銀メッキを施した弾性が付与されたコネクタ
（図示しない。）を通じ通電され、抵抗発熱体２が所定
温度で発熱した状態で、加圧ローラ８１が駆動部により
回転して、これに縦動して圧接されている定着フィルム
８６も板状ヒータＨ１を覆うオーバーコート層４表面に
摺接しながらヒータ支持基体８５の周りを循環する。

【００８１】そして、未定着トナー像Ｔ１を転写した複
写用紙Ｐが定着装置８に搬送されてくると、複写用紙Ｐ
は上下面が加圧ローラ８１のシリコーンゴム層８４と定
着フィルム８６面との両者が回転している間で、上下面
から挟圧した状態で図中矢印方向へ繰り出すよう通過さ
せられる。その際に、複写用紙Ｐは上記の加圧と抵抗発
熱体２の加熱とにより、未定着トナー像Ｔ１が焼付けら
れ、複写用紙Ｐにはトナー像Ｔ２を定着形成させること
ができる。

【００８２】つまり、加圧ローラ８１の用紙入力側で
は、複写用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１がまず定着フィ
ルム８６を介してヒータＨ１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。しかる後、加圧ローラ８１の用紙排出側では、複
写用紙ＰがヒータＨ１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８６も複写用紙Ｐ
から離反される。

【００８３】そして、この定着装置８にホルダ７を介し
装着された板状ヒータＨ１は、抵抗発熱体２への通電に
より抵抗発熱体２、基板１やガラス質のオーバーコート
層４などの温度が上昇する。

【００８４】この昇温で、基板１より熱膨張係数が高い
ガラス材料からなるオーバーコート層４が基板１より伸
長して、常温時、上面側１ａの中央部が低く両端部が高
い凹状に反った形状をなしていた基板１が、反りが小さ
くなるかほぼ水平状態になる。

【００８５】そして、この状態で基板１上面側１ａのオ
ーバーコート層４と定着フィルム８６を介し加圧ローラ
８１の表面とが弾性的に当接され、定着フィルム８６と
加圧ローラ８１との間を複写用紙Ｐが円滑に通過でき
る。

【００８６】したがって、本発明の板状ヒータＨ１を用
いた定着装置８は、板状ヒータＨ１と加圧ローラ８１と
の間を通過した複写用紙Ｐがむらなくほぼ均一な温度で
加熱される結果、均質なトナー定着が行われ定着むらの
ない美麗な画質の複写が得られる。

【００８７】特に複写用紙Ｐの中央部より端部寄りの方
がオーバーコート層４と加圧ローラ８１との接触圧が強
いので、端部寄りの定着が安定するとともに複写用紙Ｐ
のジャミング防止に効果を奏する。

【００８８】また、加圧ローラ８１の押圧によって発生
する板状ヒータＨ１の幅方向への応力を低減できるので
基板１が割れるなどの不具合を解消できる。

【００８９】つぎに、本発明に関わる上記の板状ヒータ
Ｈ１および定着装置８を実装した画像形成装置として図
８に示す複写機９を参照して説明する。

【００９０】図８中、定着装置８部分は上記実施の形態
と同じであるので同一部分には同一の符号を付してその
説明は省略する。

【００９１】図８において９０は複写機９の筐体、９１
は筐体９０の上面に設けられたガラスなどの透明部材か
らなる原稿載置台で矢印Ｙ方向に往復動して原稿Ｐ１を
走査する。

【００９２】筐体９０内の上方には光照射用のランプと
反射鏡とからなる照明装置９Ｌが設けられていて、この
照明装置９Ｌにより照射された原稿Ｐ１からの反射光線
が短焦点小径結像素子アレイ９Ａによって感光ドラム９
Ｄ上にスリット露光される。なお、この感光ドラム９Ｄ
は矢印方向に回転する。

【００９３】また、９２は帯電器で、たとえば酸化亜鉛
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９Ｄ上に一様に帯電を行う。この帯電器９２により帯
電されたドラム９Ｄには、結像素子アレイ９Ａ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９３による加熱で軟化溶融する樹脂などか
らなるトナーを用いて顕像化される。

【００９４】一方、カセット９Ｃ内に収納されている複
写用紙Ｐは、給送ローラ９４と感光ドラム９Ｄ上の画像
と同期するようタイミングとって上下方向で圧接して回
転される対の搬送ローラ９５によって、ドラム９Ｄ上に
送り込まれる。そして、転写放電器９６によって感光ド
ラム９Ｄ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。

【００９５】この後、ドラム９Ｄ上から離れた用紙Ｐ
は、搬送ガイド９７によって定着装置８に導かれ加熱定
着処理された後にトレイ９８内に排出される。なお、ト
ナー像を転写後、ドラム９Ｄ上の残留トナーはクリーナ
９９によって除去される。

【００９６】上記定着装置８は複写用紙Ｐの移動方向と
直交する方向に、この複写機９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）より長い抵抗発熱体２を延在させて板状ヒー
タＨ１を配置しているとともにこのヒータＨ１の延在方
向に軽く弾接するよう抵抗発熱体２と相対して送り用の
加圧ローラ８１が設けられている。

【００９７】そして、ヒータＨ１と加圧ローラ８１との
間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、抵抗発
熱体２からの熱を受け溶融して用紙Ｐ面上に文字、英数
字、記号、図面などの複写像を現出させる。

【００９８】このような、複写機９は上記定着装置８に
記載したと同様な作用効果、すなわち均質なトナー定着
が行われ濃淡差のない美麗な画質の複写が得られる効果
を奏する。

【００９９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、たとえば上記実施の形態では板状ヒータは、複写機
などの画像形成装置の定着用に限らず、家庭用の電気製
品、業務用や工業用の精密機器あるいは化学反応用の機
器などに装着して使用できる。

【０１００】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、抵抗発
熱体に通電して基板の温度が上昇すると、基板より熱膨
張係数が高いオーバーコート層が基板より伸長して基板
の反りを減少するか水平状態にすることができる、品質
の向上した板状ヒータを提供できる。

【０１０１】請求項２に記載の発明によれば、単体時
（非通電時）の反りを規制することにより、上記請求項
１に記載したと同様な効果を奏する。

【０１０２】請求項３に記載の発明によれば、基板およ
びオーバーコート層の形成材料の熱膨張係数を規制する
ことにより、上記請求項１に記載したと同様な効果を奏
する。

【０１０３】請求項４に記載の発明によれば、オーバー
コート層の表面を粗面とすることによって、複写用紙な
どの記録媒体の搬送を円滑に行える板状ヒータを提供で
きる。

【０１０４】請求項５に記載の発明によれば、複写用紙
などの記録媒体の搬送を円滑に行えるとともにトナー定
着をむらなく均質に行える定着装置を提供することがで
きる。

【０１０５】請求項６に記載の発明によれば、上記請求
項５に記載の効果を奏する定着装置を備えた複写機やプ
リンタなどの画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる板状ヒータの実施の形態を示
す、一部を切欠した上（前）面図である。

【図２】図１の板状ヒータの一部を切欠した下（裏）面
図である。

【図３】図１中の矢視ａ−ａ線に沿って切断した部分を
示す拡大横断面図である。

【図４】板状ヒータの曲がり（反り）を説明する図であ
る。

【図５】本発明に係わる板状ヒータの他の実施の形態を
示す、上（前）面図である。

【図６】本発明の定着装置に装着される板状ヒータのホ
ルダの斜視図である。

【図７】本発明に係わる定着装置の内部構造の実施の形
態を示す拡大縦断面図である。

【図８】本発明に係わる画像形成装置たとえば複写機の
概略構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

Ｈ１，Ｈ２：板状ヒータ １：基板 １ａ：上（前）面側 １ｂ：下（裏）面側 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ：抵抗発熱体 ３１〜３４：配線導体 ４：ガラス質のオーバーコート層 ６：温度検出用のセンサ（サーミスタ） ８：定着装置 ８１：加圧ローラ ９：複写機

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA21 AA30 BA25 BE03 3K034 AA10 AA16 AA18 AA34 AA37 BA06 BA15 BB06 BB14 BC04 BC12 CA14 DA05 HA10 JA10 3K058 AA45 BA18 CA12 CA23 CA61 CE04 CE13 3K092 PP18 QA05 QB05 QB21 QB32 QB60 QB75 QB76 QC02 QC22 RF03 RF11 RF22 SS03 TT30 UA06 VV26

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱・電気絶縁性の材料からなり長手方
   向に沿い曲った細長の基板と；この基板の中央部が凹ん
   だ前面側表面の長手方向に沿い帯状に形成した抵抗発熱
   体と；この抵抗発熱体に連設して基板の前面側または裏
   面側に形成した端子部と；上記抵抗発熱体および基板前
   面側の表面を覆うよう形成した、基板の成形材料より熱
   膨張係数が大きい材料からなるガラス質のオーバーコー
   ト層と；を備えていることを特徴とする板状ヒータ。
2. 【請求項２】 常温時、細長の基板は、長手方向の中心
   部の水平面に対して端部が上面側に０．８度以内の範囲
   で曲がっていることを特徴とする請求項１に記載の板状
   ヒータ。
3. 【請求項３】 基板の熱膨張係数に対しオーバーコート
   層のガラスの熱膨張係数が、８０％以内の範囲で高いこ
   とを特徴とする請求項１に記載の板状ヒータ。
4. 【請求項４】 オーバーコート層の表面粗さ値（Ｒｚ）
   が４〜７であることを特徴とする請求項１に記載の板状
   ヒータ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか一に
   記載の板状ヒータと；この板状ヒータに相対して配設さ
   れた加圧ローラと；を具備していることを特徴とする定
   着装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の定着装置を具備してい
   ることを特徴とする画像形成装置。