JP2009042417A - 板状ヒータ、加熱装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着用フィルムによる磨耗を低減させ、搬送不良や定着不良の発生を防止することのできる板状ヒータを実現する。
【解決手段】長尺平板状のセラミック基板１１の長手方向に平行してＡｇとＰｄ合金を主成分とする発熱抵抗体１２，１３を形成する。発熱抵抗体１２，１３の一端には通電用の電極１４，１５を、他端には接続導体１６を接続し、発熱抵抗体１２，１３を直列的に接続する。発熱抵抗体１２，１３上にはオーバーコート層１７を形成する。オーバーコート層１７上にはさらに表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの熱伝導率が高いとともに延性の良い銀を主成分とする合金製の摺動層１８を形成する。表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの摺動層１８を延性の良い金属により形成したことで、定着フィルム上を摺動させた場合の摺動屑の発生を低減して定着不良を防止することが可能となる。
【選択図】図１

Description

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板状ヒータおよびこの板状ヒータを実装したプリンタ、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。

従来の板状ヒータは、定着フィルムの摺動層として、Ｒｚで０．１〜２．０μｍのガラスコート層を形成していた。表面粗さ（最大高さ粗さ）Ｒｚが０．１μｍ以上であるため表面が平滑過ぎず、この上を摺動する定着用フィルムがガラスコート層上に密着し、加圧ローラのトルクが大きくなってしまうことがない。また、Ｒｚが２．０μｍ以下であるため表面が粗すぎず、表面の凹凸により定着用フィルムが引っかかることがないため、定着用フィルムをスムーズに搬送することができる。（例えば、特許文献１）
特開平５―２４２９５８号公報

上記した特許文献１の技術は、近年の印刷速度の高速化に伴い、摺動層に硬いガラスが用いられると、使用時間の経過とともに定着用フィルムが磨耗し、被定着物の搬送に不良が発生したり、削れたガラスの屑により定着不良が発生したりする、という問題があった。

この発明は、定着用フィルムによる磨耗を低減し、搬送不良や定着不良の発生を防止した板状ヒータ、この板状ヒータを用いた加熱装置および画像形成装置を提供することにある。

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・絶縁性材料で形成した長尺平板状の絶縁基板と、前記絶縁性基板上の長手方向に平行して銀とパラジウムを主とする導電性成分により厚膜形成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、少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、前記オーバーコート層上に形成し、熱伝導率が高いとともに延性の良い金属を主成分とする摺動層と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの摺動層を延性の良い金属により形成したことで、定着フィルムを摺動させた場合の摺動屑の発生を低減して定着不良の発生を防止することができる。

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。

図１、図２は、この発明の板状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もので、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、図２は図１（ａ），（ｂ）のｘ−ｘ’線の拡大断面図である。

図１において、１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の耐熱、絶縁性の材料で長尺状に形成された絶縁基板である。１２，１３は、絶縁基板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）の合金をはじめとする銀系材料や、ルテニウム系、炭素系等など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。

１４，１５は、それぞれ絶縁基板１１上に形成された銀系の導体ペーストを焼成した良導電体膜の給電用の電極である。電極１４は発熱抵抗体１２の一端と、電極１５は発熱抵抗体１３の一端とそれぞれ接続する。発熱抵抗体１２，１３のそれぞれ他端は銀系の導体ペーストを焼成して形成した接続導体１６で共通に接続する。

１７は、発熱抵抗体１２，１３それに接続導体１６を、厚膜印刷方法を用いてガラスペーストを印刷で覆い、これを焼成して形成されるオーバーコート層である。１８は、オーバーコート層１７上に、熱伝導率が高いとともに延性の良い金、銀、銅等の金属を主成分とする合金を貼着して形成した後述する定着フィルムを摺動させる摺動層である。摺動層１８の表面は、日本工業規格により規格化された表面粗さ（最大高さ粗さ）Ｒｚを、３．０μｍ〜６．０μｍの範囲とする。金属を主成分とする合金の一例としては、銀とパラジウムが考えられる。

表面粗さＲｚが３．０μｍより小さい摺動層１８の場合は、定着フィルムとの摺動抵抗が大きくなり摺動不良を起こしたり、摺動層１８がオーバーコート層１７から剥離したりする可能性がある。表面粗さＲｚが６．０μｍより大きい摺動層１８の場合は、粗さが大きくなった分だけ定着フィルムとの接触面積の低下を招いて均一に熱を伝えることができず、摺動不良を生じる可能性がある。このため、表面粗さＲｚは３．０μｍ〜６．０μｍを範囲としている。

この実施形態では、表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの摺動層をＡｇ系のような延性が良い金属により形成することで、定着フィルムの摺動による摺動屑の発生を低減することができる。また、定着フィルムの摺動にともない摺動層表面の凹凸が滑らかになるため、定着フィルムの引っかかりがなく、スムーズな摺動を行うことができる。

図３、図４は、この発明の板状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もので、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の背面図、図４は図３（ａ），（ｂ）のｘ−ｘ’線の拡大断面図である。上記した板状ヒータの一実施形態と同一の構成部分には同一の符号付してここでは異なる部分を中心に説明する。

この実施形態は、図３、図４に示すように、発熱抵抗体１２，１３が形成された絶縁基板１１の反対面に定着フィルムと摺動させる摺動層１８を形成したものである。オーバーコート層１７上に導電性を有する摺動層１８を形成した場合は、オーバーコート層１７が絶縁破壊を起こす可能性を低減させることができる。

この実施形態では、絶縁基板１１の非抵抗発熱体形成面に摺動層１８を形成することにより、絶縁破壊の虞をなくすことが可能となる。さらに、熱伝導性の優れたセラミック製の絶縁基板１１からガラスに比べて熱伝導率の良い金、銀、銅等の金属を主成分とする摺動層１８から熱を効率よく定着フィルムに伝えることが可能となる。

次に、上記した板状ヒータを加熱装置２００に実装した場合の、この発明の加熱装置に関する一実施形態について図５、図６を参照して説明する。図５は模式図、図６は図５の断面図である。図中１００については、図１、図２で説明した板状ヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

図５において、５１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５１は、支持体５２の底部に板状ヒータ１００を固着させ、板状ヒータ１００にコネクタ５３１，５３２をリード線５４１，５４２介して電力を供給させ、加熱した板状ヒータ１００に形成された摺動層１８に圧接加熱しながら移動させる。

５５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５６が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ５５の回転軸５７と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム５１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５５は、定着フィルム５１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５５とで形成される図６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矢印ｄ１，ｄ２の方向に回転させる。

このとき、摺動層１８上に配置された定着フィルム５１面とシリコーンゴム層５６との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム５１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５５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５１も複写用紙Ｐから離反される。

ここで、板状ヒータ１００に形成され、定着フィルム５１上を摺動させる摺動層１８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５１を挟んで発熱抵抗体１２，１３と加圧ローラ５５とで形成されるニップ部Ｎとする。

この実施形態では、表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの摺動層をＡｇ系のような延性の良い金属による形成された板状ヒータを用いたことで、定着フィルムの摺動による摺動屑の発生を低減させることが可能となる。

次に、図７を参照して、この発明の加熱装置２００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。

図７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Ｚ方向に往復動作させて原稿Ｐ１を走査する。

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。

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。

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。

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。

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を備えた板状ヒータ１００が、加圧ローラ５５の外周に取り付けられたシリコーンゴム層５６に加圧された状態で設けられている。

そして、板状ヒータ１００と加圧ローラ５５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。

この実施形態では、表面粗さＲｚが３．０μｍ〜６．０μｍの摺動層をＡｇ系のような延性の良い金属により形成された板状ヒータを用いた加熱装置としたことにより、定着フィルムの摺動による摺動屑の発生を低減でき、複写不良の発生を低減させることが可能となる。

板状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。

この発明の板状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もので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。 図１（ａ），（ｂ）のｘ−ｘ’線の拡大断面図。 この発明の板状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もので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の背面図。 図３（ａ），（ｂ）のｙ−ｙ’線の拡大断面図。 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５の断面図。 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

１１ 絶縁基板
１２，１３ 発熱抵抗体
１４，１５ 電極
１６ 接続導体
１７ オーバーコート層
１８ 摺動層
５１ 定着フィルム
５２ 支持体
５５ 加圧ローラ
５６ シリコーンゴム層
５７ 回転軸
１００ 板状ヒータ
２００ 加熱装置
３００ 複写機

Claims (5)

1. 耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状の絶縁基板と、
   前記絶縁性基板上の長手方向に平行して銀とパラジウムを主とする導電性成分により厚膜形成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、
   少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、
   前記オーバーコート層上に形成し、熱伝導率が高いとともに延性の良い金属を主成分とする摺動層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
2. 耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状の絶縁基板と、
   前記絶縁性基板上の長手方向に平行して銀とパラジウムを主とする導電性成分により厚膜形成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、
   少なくとも前記電極を残して前記絶縁基板上に施したオーバーコート層と、
   前記発熱抵抗体が形成された反対面の前記絶縁基板上に形成したＡｇ系材料による摺動層と、を具備したことを特徴とする板状ヒータ。
3. 前記摺動層の表面粗さＲｚは、３．０〜６．０μｍとしたことを特徴とする請求項１または２記載の板状ヒータ。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の板状ヒータと、
   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。
5. 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４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。

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