JP2002373767A - 加熱装置および画像定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック基材には気孔が存在するため、印
刷サーミスタの特性を経年変化させてしまう。また、窒
化アルミは印刷サーミスタの金属酸化物との間に化学反
応が徐々に起こし、印刷サーミスタの特性が経年変化し
てしまう。また、サーミスタは抵抗発熱体とは反対の基
材裏面側に設置されており、抵抗発熱体の温度検知応答
性に劣る等の問題点があった。 【解決手段】 セラミック基材に抵抗発熱体と、温度検
知抵抗体と、導電体パターンを備え、前記温度検知抵抗
体は印刷により形成された印刷サーミスタであり、前記
セラミック基材と前記印刷サーミスタとの間に絶縁性保
護層を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、被加熱体としての記録
媒体（用紙）を加熱する加熱装置、より詳しくは、セラ
ミック基材に抵抗発熱体と温度検知抵抗体と導電パター
ンを備えた加熱装置および、前記加熱装置を用いて記録
媒体上に形成された未定着トナー像を該記録媒体に定着
する画像定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置・静電記録装置等の画像形
成装置における画像定着装置は、転写材・エレクトロフ
ァックスシート・静電記録紙等の記録媒体に転写（間
接）方式あるいは直接方式で形成担持させた未定着トナ
ー画像を永久画像として熱定着（固着）させる。

【０００３】従来、上記画像定着装置の熱源として加熱
装置は、クイックスタート性があり、省電力オンデマン
ド加熱が可能な装置として、特開明６３−３１３１８２
号公報等でフィルム加熱方式の加熱装置が提案されてお
り、実用化もされている。

【０００４】図３はその要部の構成模型図を示したもの
で、１０１は図面に垂直方向を長手とする低熱容量の横
長の加熱体、１３０はこの加熱体１０１を下向きに固定
保持させた加熱体ホルダ、１３１は耐熱性フィルム、１
３２は弾性加圧ローラーであり、加熱体１と加圧ローラ
ー１３２とで耐熱性フィルム１３１を挟ませて圧接させ
ることで所定幅の加熱部としての定着ニップ部Ｎを形成
させてある。

【０００５】フィルム１３１は不図示の駆動手段もしく
は加圧ローラー１３２の回転駆動力により、加熱体１０
１の面に密着摺動しながら定着ニップ部Ｎを矢示方向に
所定の速度で走行搬送される。

【０００６】フィルム１３１が所定の速度で走行搬送さ
れ、加熱体１０１が所定の温度に温調された状態におい
て、定着ニップ部Ｎのフィルム１３１と加圧ローラー１
３２との間に、記録媒体Ｐが導入されることで、記録媒
体Ｐは定着ニップ部Ｎをフィルム１３１の面に密着して
該フィルムと一緒に挟持搬送されていき、その搬送過程
で加熱体１０１からフィルム１３１を介して熱を受けて
未定着トナー画像Ｔが熱定着される。定着ニップ部Ｎを
通った記録媒体Ｐはフィルム１３１の面から分離されて
排出搬送される。

【０００７】加熱体１０１や耐熱性フィルム１３１に低
熱容量のものを使用することで、また加熱部としての定
着ニップ部Ｎをフィルム１３１を介して集中的に加熱で
きることで、装置にクイックスタート性を具備させるこ
とができ、省電力オンデマンド加熱が可能である。

【０００８】即ち、短時間に加熱体１０１の温度が上昇
するため、記録媒体Ｐをすぐに通紙しても、記録媒体Ｐ
が定着ニップ部Ｎに到達するまでに加熱体１０１を必要
な温度の加熱状態にすることができる。しかも待機中は
加熱を行わないので、機内の昇温もなく、またエネルギ
ーの消費もない。

【０００９】低熱容量の加熱体１０１としては、セラミ
ック基材に、抵抗発熱体と、温度検知抵抗体と、導電体
パターンを具備させたもので、温度制御可能な加熱体
（所謂セラミックヒータ）が用いられている。

【００１０】図４の（ａ）はその加熱体１０１の一例の
一部切欠き表面模型図（耐熱性フィルム１３１が接する
加熱体発熱体面側）を、（ｂ）は裏面模型図（加熱体サ
ーミスタ面側）を、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う拡
大横断面模型図である。

【００１１】図４の（ａ）の加熱体発熱体面側におい
て、１０８はアルミナ、ないし窒化アルミ等の横長のセ
ラミック基材、１０２はこのセラミック基材１０８の表
面に基材長手に沿って細帯状に形成具備させた銀パラジ
ウム等の抵抗発熱体、１０３は同じくセラミック基材１
０８の表面に基材長手に沿って上記抵抗発熱体１０２に
並行させて細帯状に形成具備させた銀等の導電体パター
ンである。抵抗発熱体１０２の右端部と導電体パターン
１０３の右端部は電気的に導通接続させてある。

【００１２】１０３ａは抵抗発熱体１０２の左端部に電
気的に導通接続させて基材左端部側の表面に形成具備さ
せた銀等の第１電極、１０３ｂは導電体パターン１０３
の左端部に一体にして基材左端部側の表面に、上記第１
電極１０３ａに並べて形成具備させた銀等の第２電極で
ある。１０４は上記の第１及び第２の電極１０３ａ・１
０３ｂ部分を除いて、抵抗発熱体１０２と導電体パター
ン１０３をカバーさせて基材表面に形成具備させたガラ
ス等の絶縁性表面保護層である。

【００１３】図３の（ｂ）の加熱体サーミスタ面側にお
いて、１１２・１１２は基材一端部側から基材長手方向
の略中央部にかけて並行に形成具備させた２条の細帯状
の銀等の導電体パターン、１１３はこの２条の導電体パ
ターン１１２・１１２の左端部間に導通接続させて形成
具備させた温度検知抵抗体である。

【００１４】而して、第１及び第２の電極１０３ａ・１
０３ｂ間に不図示の通電回路からＡＣ電圧が印加される
ことで、第１電極１０３ａ・抵抗発熱体１０２・導電体
パターン１０３・第２電極１０３ｂの回路（ＡＣライ
ン）に通電がなされ、抵抗発熱体１０２が全長に渡って
発熱して加熱体１０１が迅速昇温する。

【００１５】この加熱体１０１の温度が基材裏面側の温
度検知抵抗体１１３で検温され、この温度検知抵抗体１
１３の出力が導電体パターン１１２・１１２（ＤＣライ
ン）の右端部から不図示の通電制御回路にフィードさ
れ、加熱体１０１の温度が所定の温度に維持されるよう
に上記ＡＣラインヘの通電が制御される。即ち加熱体１
０１の温度制御がなされる。

【００１６】図５は温度検知抵抗体にチップ型のサーミ
スタ１１０を取りつけた加熱体1０１を示す横断面模型
図である。このチップ型サーミスタ１１０はアルミナ基
材１４１の上にサーミスタ材１４２と電極１４３・１４
３を形成具備させ、サーミスタ材１４２には防湿層とし
てガラス層１４４をコートしたものである。

【００１７】そして、このチップサーミスタ１１０側の
電極１４３・１４３と加熱体１０１の裏面側の電極１１
２・１１２とを導電性接着材１４５・１４５で相互接着
して導通させて取付けたものである。

【００１８】しかし、この構成ではチップ型サーミスタ
１１０の接着強度確保に複雑な管理が必要だったり、ま
た、近年の電子写真装置の高速化に伴い応答性が十分で
ない状況が発生してきた。

【００１９】そこで、温度検知抵抗体を印刷によって加
熱体上に直接形成することが提案されている。前述図４
の（ｂ）と（ｃ）における温度検知抵抗体１１３は直接
形成したものである。温度検知抵抗体１１３の印刷によ
る形成で早い応答性と強度な接着を可能とする。１２１
は温度検知抵抗体１１３の保護層である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミック基
材には気孔が存在するため、印刷サーミスタ自体をガラ
スコーティングしてもセラミック基材側から酸素や水分
との接触があり、このことが印刷サーミスタの特性を経
年変化させてしまうという問題点があった。

【００２１】また、加熱体全体の応答性向上、熱効率向
上のために、従来のアルミナ基材よりも熱伝導率の高い
窒化アルミが使用されるようになってきた。この窒化ア
ルミは印刷サーミスタの金属酸化物との間に化学反応が
徐々に起こし、印刷サーミスタの特性が経年変化してし
まうという問題点があった。

【００２２】また、サーミスタは抵抗発熱体との絶縁の
ため、抵抗発熱体に対し基材裏面側に設置されており、
抵抗発熱体の温度検知応答性に劣るとともに、画像定着
装置の加熱ニップ部の温度を的確に捉えることが難しい
等の問題点があった。

【００２３】本発明は上記のような従来の問題点を解消
するためになされたもので、第１の発明の目的は、印刷
サーミスタと基材中の気孔内の物質ないし基材との反応
による、印刷サーミスタの特性の経年変化を防止するこ
とである。

【００２４】また、第２の発明の目的は、印刷サーミス
タと抵抗発熱体を、同じ面に実装し、温度検知応答性を
向上することである。

【００２５】また、第３の発明の目的は、画像定着装置
の定着ニップ部内の温度を的確に捉えることである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
することを特徴とする加熱装置および画像定着装置であ
る。

【００２７】（１）セラミック基材に抵抗発熱体と、温
度検知抵抗体と、導電体パターンを備えた加熱装置にお
いて、前記温度検知抵抗体は印刷により形成された印刷
サーミスタであり、前記セラミック基材と前記印刷サー
ミスタとの間に絶縁性保護層を備えたことを特徴とする
加熱装置。

【００２８】（２）請求項１において、前記絶縁性保護
層の材質はガラスであり、前記セラミック基材上に第１
のガラス層を形成し、この第１のガラス層上に抵抗発熱
体と、温度検知抵抗体と、導電体パターンを形成し、そ
の上から第２のガラス層を形成したことを特徴とする加
熱装置。

【００２９】（３）請求項１ないし２の加熱装置を、加
熱面を表面にして固定保持させた加熱ホルダと、前記加
熱面を密着摺動する耐熱性フィルムと、この耐熱性フィ
ルムを前記加熱体に圧接させて定着ニップ部を形成する
加圧体とを備えた画像定着装置。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面について説明する。

【００３１】（第１の実施例）図１は、本発明加熱装置
の特徴をもっとも良くあらわす構成の一例であり、図１
の（ａ）は加熱体１の一部切欠き表面模型図（図２にお
ける耐熱性フィルム３１が接する加熱体発熱体面側）
を、図１の（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う拡大横断面
模型図である。

【００３２】図１の（ａ）の加熱体発熱体面側におい
て、１は、セラミック基材に抵抗発熱体と、温度検知抵
抗体と、導電体パターンを備えた温度制御可能な加熱
体、２は抵抗発熱体、３は基材長手に沿って上記抵抗発
熱体２に並行させて細帯状に形成具備させた銀等の導電
体パターンで、抵抗発熱体２の右端部と導電体パターン
３の右端部は電気的に導通接続させてある。

【００３３】３ａは抵抗発熱体２の左端部に電気的に導
通接続させて基材左端部側の表面に形成具備させた銀等
の第１電極、３ｂは導電体パターン３の左端部に一体に
して基材左端部側の表面に、上記第１電極３ａに並べて
形成具備させた銀等の第２電極である。

【００３４】４は温度検知抵抗体である印刷サーミス
タ、５は、印刷サーミスタ４ヘの導通をとるための導電
体パターン、５ａ，５ｂは電極である。８はアルミナ、
ないし窒化アルミ等の横長のセラミック基材である。６
はセラミック基材上に形成された第一のガラスコート層
で、このガラスコート層の表面に前記抵抗発熱体２、導
電体パターン３，５、印刷サーミスタ４が形成されてい
る。７は第２のガラスコート層で、前記前記抵抗発熱体
２、導電体パターン３，５、印刷サーミスタ４の上から
コートしている。上記印刷サーミスタ４は、抵抗発熱体
２に対し、被加熱材通紙方向下流側に設置されている。

【００３５】図１の（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う加
熱体断面図で、セラミック基材８、第一のガラスコート
層６、抵抗発熱体２、導電体パターン３，５、印刷サー
ミスタ４、第２のガラスコート層７の重なり方を示す図
である。

【００３６】図２は、図１に示した加熱体１を適用した
画像定着装置の一例を示す概要図である。１は図１で示
した図面に垂直方向を長手とする低熱容量の横長の加熱
体で、この加熱体１上の抵抗発熱体面を定着ニップ部Ｎ
側になるように加熱体ホルダ３０に設置されている。３
１は耐熱性フィルム、３２は弾性加圧ローラーであり、
加熱体１と弾性加圧ローラー３２とで耐熱性フイルム３
１を挟ませて圧接させることで所定幅の加熱部としての
定着ニップ部Ｎを形成させている。

【００３７】以下、加熱および画像定着動作について説
明する。

【００３８】フィルム３１は不図示の駆動手段もしくは
弾性加圧ローラー３２の回転駆動力により、定着ニップ
部Ｎにおいて加熱体１の面に密着摺動しながら矢示方向
に所定の速度で走行搬送される。

【００３９】フィルム３１が所定の速度で走行搬送さ
れ、加熱体１が所定の温度に温調された状態において、
定着ニップ部Ｎのフィルム３１と加圧ローラー３２との
間に、記録媒体Ｐが導入されることで、記録媒体Ｐは定
着ニップ部Ｎをフィルム３１の面に密着してフィルム３
１と一緒に挟持搬送されていき、その搬送過程で加熱体
１からフィルム３１を介して熱を受けて未定着トナー画
像Ｔが記録媒体面に熱定着される。定着ニップ部Ｎを通
った記録媒体Ｐはフィルム３１の面から分離されて排出
搬送される。

【００４０】加熱体１は抵抗発熱体２と印刷サーミスタ
４がセラミック基材８の同一面上に設置され、ともに定
着ニップ部Ｎ内に存在している。また、印刷サーミスタ
４は、抵抗発熱体２の下流側にあるため、抵抗発熱体２
からの熱をガラス層６および７、セラミック基材８、フ
ィルム３１から受取り温度検知する。

【００４１】中でもフィルム３１は、抵抗発熱体２で発
生した熱を被加熱材通紙方向下流側に運ぶ役目も果たす
ため、印刷サーミスタ４は定着ニップ部Ｎの温度をより
的確に検知することが可能となる。従って、温度検知抵
抗体である印刷サーミスタ４はセラミック基材８に触れ
ることなく、両面をガラスコートされた状態で抵抗発熱
体２とともに定着ニップ部内に設置されるため、経年変
化を受けることなく、加熱ニップ部内の温度を的確に検
知することが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、セラミ
ック基材に抵抗発熱体と、温度検知抵抗体と、導電体パ
ターンを備えた加熱体において、温度検知抵抗体は印刷
により形成される印刷サーミスタであり、セラミック基
材と印刷サーミスタとの間に絶縁保護層を有するように
構成したので、印刷サーミスタとセラミック基材および
セラミック基材中の気孔との接触を防ぐ事が可能となっ
た。従って、印刷サーミスタとセラミック基材および気
孔中の酸素や水との反応を防止し、安定した印刷サーミ
スタによる温度検知が可能となるという効果がある。

【００４３】本発明によれば、絶縁性保護層の材質はガ
ラスであり、抵抗発熱体と、セラミック基材上に第１の
ガラス層を形成し、この第１のガラス層上に温度検知抵
抗体と、導電体パターンを形成し、その上から第２のガ
ラス層を形成して構成したので、第１のガラス層と第２
のガラス層の間には界面のない状態を形成可能であり、
抵抗発熱体と温度検知抵抗体との絶縁を確実に確保する
ことが可能となった。従って、抵抗発熱体と印刷サーミ
スタを近接した同一面に形成することが可能となり、温
度検知特性を向上させることが可能な加熱装置が得られ
るという効果がある。

【００４４】本発明によれば、画像定着装置の熱源とし
て上記本発明の加熱装置を適用して構成したので、画像
定着装置の定着ニップ部により近い位置で該定着ニップ
部の温度検知が可能となり、定着ニップ部を適切な加熱
温度に制御して確実に定着を行うことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における加熱装置の第１の実施例を示す
の構成図である。

【図２】本発明の加熱装置に適用した画像定着装置を示
す図である。

【図３】従来の加熱体をフィルム定着装置に用いた構成
示す図である。

【図４】従来の印刷サーミスタを用いた加熱体の構成図
である。

【図５】従来のチップサーミスタを用いた加熱体の構成
図である。

【符号の説明】

１…加熱体 ２…抵抗発熱体 ３，５…導電パターン ４…印刷サーミスタ ６，７…絶縁性表面保護層 ８…セラミック基材

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA18 AA23 AA30 BA25 BA31 BA32 BE03 CA07 3K034 AA02 AA10 AA34 AA37 BA05 BA17 BB06 BC04 BC12 CA03 CA14 CA22 CA27 DA01 JA10 3K058 AA32 AA42 AA45 BA18 CA12 CA23 DA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基材に抵抗発熱体と、温度検
   知抵抗体と、導電体パターンを備えた加熱装置におい
   て、前記温度検知抵抗体は印刷により形成された印刷サ
   ーミスタであり、前記セラミック基材と前記印刷サーミ
   スタとの間に絶縁性保護層を備えたことを特徴とする加
   熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記絶縁性保護層の
   材質はガラスであり、前記セラミック基材上に第１のガ
   ラス層を形成し、この第１のガラス層上に抵抗発熱体
   と、温度検知抵抗体と、導電体パターンを形成し、その
   上から第２のガラス層を形成したことを特徴とする加熱
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１ないし２の加熱装置を、加熱面
   を表面にして固定保持させた加熱ホルダと、前記加熱面
   を密着摺動する耐熱性フィルムと、この耐熱性フィルム
   を前記加熱体に圧接させて定着ニップ部を形成する加圧
   体とを備えた画像定着装置。