JP2010054567A - Ceramic heater, heating unit and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
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セラミックヒータおよびこのヒータ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、さらにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a thin ceramic heater used in small equipment such as information equipment, home appliances and manufacturing equipment, and a heating device such as a printer, a copier, a facsimile, a rewritable card reader / writer, and the like mounted with the heater, Furthermore, the present invention relates to an image forming apparatus using this heating device.
従来のセラミックヒータは、オーバーコート層に発生する気泡の大きさの関係を、発熱抵抗体上の気泡<基板上の気泡とし、オーバーコート層表面にできる凹凸を小さくすることで平滑化し、定着フィルムの摩擦を抑えスムーズに搬送させている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、ヒータの非通紙部に相当する端部が昇温になった場合、端部の温度が所定の値に下がるまで通紙を待つ制御が行われることから印刷の高速化に支障を来たしていた。 The technique of the above-described Patent Document 1 performs printing because control is performed to wait for the sheet to pass until the temperature of the end is lowered to a predetermined value when the end corresponding to the non-sheet passing portion of the heater is heated. Was hindering speeding up.
この発明の目的は、印刷速度を高速化した場合でも端部での昇温を抑え安定した加熱の実現を可能とするセラミックヒータおよびこのヒータを用いた加熱装置、この加熱装置を用いた画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ceramic heater, a heating device using the heater, and an image formation using the heating device that can realize stable heating by suppressing the temperature rise at the end even when the printing speed is increased. To provide an apparatus.
上記した課題を解決するために、この発明のセラミックヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状のセラミック基板と、前記セラミック基板上の長手方向に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一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、具備し、前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a ceramic heater according to the present invention includes a long flat plate-like ceramic substrate formed of a heat-resistant and insulating material, and a heating resistor formed in a thick film in the longitudinal direction on the ceramic substrate. A plurality of electrodes that supply power to both ends of the heating resistor, an overcoat layer that is formed on the insulating substrate leaving at least the electrode, and a flat upper surface that is integrally formed on the overcoat layer A convex portion, wherein the convex portion is formed so as to gradually increase in height along both longitudinal ends of the overcoat layer.
また、この発明のセラミックヒータは、耐熱・絶縁性材料で形成した長尺平板状のセラミック基板と、前記セラミック基板上の長手方向に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側の前記セラミック基板上の前記発熱抵抗体に少なくとも対向する位置に形成した摺動層と、前記摺動層上に、一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを具備したことを特徴とする。 The ceramic heater according to the present invention includes a long flat ceramic substrate formed of a heat-resistant and insulating material, a heating resistor formed in a thick film in the longitudinal direction on the ceramic substrate, and both ends of the heating resistor. At least opposite to the heating resistor on the ceramic substrate on the opposite side on which the heating resistor is formed, an electrode for supplying power to the substrate, an overcoat layer formed on the insulating substrate leaving at least the electrode A sliding layer formed at a position, and a plurality of convex portions with a flat upper surface formed integrally on the sliding layer, the convex portions being at both ends in the longitudinal direction of the overcoat layer It is characterized in that the height is gradually increased along the side.
この発明によれば、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高くして放熱性の向上させたことにより、非通紙部の温度上昇を抑制することが可能となる。 According to the present invention, the height of the convex portion for improving the slidability of the paper passing is made higher at the heater end portion which becomes the non-paper passing portion so as to improve the heat dissipation. It becomes possible to suppress the temperature rise of the part.
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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図4は、それぞれこの発明のセラミックヒータに関する第1の実施形態について説明するための、図1(a)は構成図、図1(b)は図1(a)の背面図、図2(a)は図1のa−a’断面図、図2(b)は図1のb−b’断面図、図3は図1のc−c’断面図である。 1 to 4 are diagrams for explaining the first embodiment of the ceramic heater according to the present invention. FIG. 1 (a) is a configuration diagram, FIG. 1 (b) is a rear view of FIG. 2 (a) is a cross-sectional view taken along the line aa 'in FIG. 1, FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line bb' in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line cc 'in FIG.
図1〜図3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セラミック基板である。
1 to 3,
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。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。
The
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。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。
The
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。
The
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。
The other ends of the
17は、電極14,15を残した発熱抵抗体12,13、接続パターン16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。
17 is formed of a glass layer or a polyimide layer, for example, by thick film printing on the
18は、オーバーコート層17の表面に、オーバーコート層17と同材料で一体形成された上面が平坦な複数の凸状部である。凸状部18は、多角形状をなしており、セラミック基板11の長手方向に例えば4列に配置してある。
凸状部18の形成については、たとえば厚膜印刷による手法で形成される。凸状部18は、セラミック基板11の長手方向に発熱抵抗体12,13と同じような長さで4列が配置される。また、凸状部18は、凸状部18は、図1に示すセラミック基板11の上流側から下流側にかけて満遍なく配置されている。
The
さらに、図1中のc−c’断面を示した図3のように、4列の凸状部18は、セラミック基板11の長手方向の中間部から両端に向う方向に漸次高くなるように形成される。つまり、図2(a)に示す中間部の凸状部18の高さh1に対し、図2(b)に示す端部の凸状部18の高さh2の関係をh1<h2とした。
Further, as shown in FIG. 3 showing the cc ′ cross section in FIG. 1, the four rows of
凸状部18は、図1に示す数よりも実際には数が多いが、ここではわかり易くするために、数を減らし図示してある。
Although the number of the
凸状部18の形成は、オーバーコート層17上に満遍なく且つバランスよく配置されてあれば、セラミック基板11の長手方向直線状に列にしなくても、短手方向千鳥状や直線状でなくても構わない。凸状部18は、発熱抵抗体12,13からの熱を十分に伝達できる数であればよい。
As long as the
このように、複数の凸状部18が形成されたオーバーコート層17は、凸状部18上を摺動させる図示しない被加熱体である定着フィルムとの接触面積を小さくすることができ、被加熱体との摩擦の低減を図ることができ、摺動性の向上を図ることができる。
As described above, the
さらに、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部18の高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
Furthermore, the height of the
図4は、通紙の摺動性の向上を図るための凸状部18の高さを、非通紙部となるヒータ端部ほど高くした場合の発熱量の効果について説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the effect of the amount of heat generated when the height of the
図4において、Laは発熱抵抗体12,13が発する長手方向の全長を、Lbは通紙部の領域を、Lcは非通紙部の領域をそれぞれ示している。また、破線は凸状部18の高さを同じである場合を、実線は非通紙部側の凸状部18の高さを高くしたこの発明の場合を示している。
In FIG. 4, La indicates the total length in the longitudinal direction generated by the
非通紙部Lcの領域では、凸状部18の表面積が大きくなることから放熱性が向上する。このため、通紙により熱が奪われる通紙部Lbと同様の作用を生じさせることで、非通紙部Lcの発熱量を通紙部Lbよりも高くなることを防止することができる。
In the region of the non-sheet passing portion Lc, the heat dissipation is improved because the surface area of the
図5、図6は、この発明のセラミックヒータに関する第2の実施形態について説明する。図5(a)は構成図、図5(b)は図5(a)の背面図、図6(a)は図5のd−d’断面図、図6(b)は図5のe−e’断面図である。上記実施形態と同一機能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。 5 and 6 illustrate a second embodiment relating to the ceramic heater of the present invention. 5A is a configuration diagram, FIG. 5B is a rear view of FIG. 5A, FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line dd ′ of FIG. 5, and FIG. 6B is e of FIG. -E 'sectional drawing. Constituent parts having the same functions as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and different parts will be described here.
この実施形態は、発熱抵抗体12,13が形成されたセラミック基板11の裏面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摺動層19を形成し、摺動層19上に複数の凸状部181を形成したものである。凸状部181は、凸状部18と同様の条件で形成する。すなわち、凸状部181は、セラミック基板11の長手方向両端に向って高さを漸次高く形成したものである。
In this embodiment, a glass layer or a polyimide layer is formed on the back surface of the
この実施形態においても、凸状部181上を摺動性の向上を図ることができるばかりか、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
Also in this embodiment, not only can the slidability be improved on the
図7、図8は、この発明のセラミックヒータに関する第3の実施形態について説明する。図7(a)は構成図、図7(b)は図7(a)の背面図、図8(a)は図7のf−f’断面図、図8(c)は図7のg−g’断面図である。上記実施形態と同一機能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。 7 and 8 describe a third embodiment relating to the ceramic heater of the present invention. 7A is a configuration diagram, FIG. 7B is a rear view of FIG. 7A, FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line ff ′ of FIG. 7, and FIG. 8C is g of FIG. It is -g 'sectional drawing. Constituent parts having the same functions as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and different parts will be described here.
この実施形態は、この発明のセラミックヒータの第2の実施形態の摺動層19を除去し、凸状部182をセラミック基板11上に直接形成したものである。凸状部182は、セラミック基板11の発熱抵抗体12,13形成面とは反対側の面に、凸状部181と同様の条件で形成する。すなわち、凸状部182は、摺動層19に一体形成するのではなく、凸状部182そのものをセラミック基板11に直接形成したものである。そして凸状部182は、セラミック基板11の長手方向の両端に向って高さを漸次高く形成したものである。
In this embodiment, the sliding
この場合も、凸状部182上を摺動性の向上を図ることができるばかりか、非通紙部となるヒータ端部ほど高く形成したことで、放熱性の向上を図ることができ、非通紙部分での温度上昇を抑制することが可能となる。
In this case as well, not only can the slidability be improved on the
さらに、摺動層19を除去したことによる熱容量を小さくすることができる。このため、セラミック基板11で発生した熱が凸状部182上を摺動させる図示しない被加熱体である定着フィルムへより熱損失をより抑えた熱伝導が可能なことから効率性の向上を図ることができる。
Furthermore, the heat capacity due to the removal of the sliding
上記したセラミックヒータの各実施形態では、凸状部の高さをセラミック基板長手方向の両端に向って漸次高くするようにしたが、被加熱体であるA4の用紙サイズが通紙する部分にある凸状部の高さは同じにし、非通紙部の凸状部の高さを通紙部よりも高くしても構わない。 In each of the embodiments of the ceramic heater described above, the height of the convex portion is gradually increased toward both ends in the longitudinal direction of the ceramic substrate. The height of the convex portion may be the same, and the height of the convex portion of the non-paper passing portion may be higher than that of the paper passing portion.
次に、図9の構成図を参照し、図1〜図3で説明したセラミックヒータを加熱装置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説明する。図中100は、図1〜図3で説明したセラミックヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
Next, an embodiment relating to the heating device of the present invention when the ceramic heater described in FIGS. 1 to 3 is mounted on the
211は、支持体262の底部にセラミックヒータ100を固着させ、セラミックヒータ100に交流電圧を供給して加熱させたオーバーコート層17の凸状部18に圧接加熱させながら移動するポリイミド樹脂等の耐熱性のシートをロール状にして循環自在に巻装された円筒の定着フィルムである。213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214が装着してある加圧ローラであり、加圧ローラ213の回転軸2105と対向してセラミックヒータ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213は、図示しない手段に基づいて定着フィルム201と相互に圧接させてニップ部Nを形成するとともに、作動時には矢印方向に回転させる。
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211面とシリコーンゴム層214との間で、トナー像To1がまず定着フィルム211を介してセラミックヒータ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213の用紙排出側では複写用紙Pがセラミックヒータ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211も複写用紙Pから離反される。
At this time, the toner image To1 is first heated and melted by the
この実施形態では、定着フィルムとセラミックヒータとの摺動性の向上を図りながら非通紙部における温度上昇を抑えることが可能となる。 In this embodiment, it is possible to suppress the temperature rise in the non-sheet passing portion while improving the slidability between the fixing film and the ceramic heater.
この発明のセラミックヒータは、上記した実施形態に限定されるものではなく、例えば電極14,15は、セラミック基板11の長手方向に両側に配置されたものでもよい。また、セラミックヒータの発熱抵抗体は、接続パターン141,154をセラミック基板11の長手方向に延ばし、発熱抵抗体の幅をセラミック基板11の長手方向に広く、長さをセラミック基板11の短手方向に形成し、発熱抵抗体の一端を接続パターン141に、他端を接続パターン151に接続したものであっても構わない。
The ceramic heater of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the
次に、図10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。
Next, with reference to FIG. 10, an embodiment relating to an image forming apparatus of the present invention will be described, taking as an example a copying machine equipped with the
図10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。
In FIG. 10, 301 is a casing of the copying
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。
An illuminating
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。
The copy paper P stored in the
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。
Thereafter, the paper P that is separated from the
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セラミックヒータ100が、加圧ローラ203の外周に取り付けられたシリコーンゴム層204に加圧された状態で設けられている。
The
そして、セラミックヒータ100と加圧ローラ203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12,13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。
The unfixed toner image T1 on the paper P sent between the
この実施形態では、定着フィルムとセラミックヒータとの摺動性を向上させながら非通紙部における発熱を抑える確実な定着性を得ることのできる加熱装置を用いたことから、印刷速度を早くした場合でも搬送シート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が可能となる。 In this embodiment, when the printing speed is increased because a heating device that can obtain a reliable fixing property that suppresses heat generation in the non-sheet passing portion while improving the sliding property between the fixing film and the ceramic heater is used. However, it is possible to reduce the wear caused by the conveyance sheet and to prevent the occurrence of conveyance failure and fixing failure.
セラミック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。 Ceramic heaters are used for fixing image forming devices such as copiers, but are not limited to this, and are installed in household electrical products, precision instruments for business use and experiments, and chemical reaction equipment. It can also be used as a heat source for heating and heat insulation.
11 セラミック基板
12,13 発熱抵抗体
14,15 電極
141,151,16 配線パターン
17 オーバーコート層
18,181,182 凸状部
19 摺動層
100 セラミックヒータ
200 加熱装置
201 定着フィルム
203 加圧ローラ
300 複写機
11
Claims (6)
前記セラミック基板上の長手方向に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一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、
前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを具備したことを特徴とするセラミックヒータ。 A long flat ceramic substrate made of heat-resistant and insulating material;
A heating resistor formed thick in the longitudinal direction on the ceramic substrate;
Electrodes for supplying power to both ends of the heating resistor;
An overcoat layer applied on the insulating substrate leaving at least the electrodes;
A plurality of convex portions having a flat upper surface formed integrally on the overcoat layer;
The ceramic heater is characterized in that the convex portion is formed so as to gradually increase in height along both longitudinal ends of the overcoat layer.
前記セラミック基板上の長手方向に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側の前記セラミック基板上の前記発熱抵抗体に少なくとも対向する位置に形成した摺動層と、
前記摺動層上に、一体的に形成した上面が平坦な複数の凸状部と、を具備し、
前記凸状部は、前記オーバーコート層の長手方向両端側に沿って漸次高さを高く形成したことを特徴とするセラミックヒータ。 A long flat ceramic substrate made of heat-resistant and insulating material;
A heating resistor formed thick in the longitudinal direction on the ceramic substrate;
Electrodes for supplying power to both ends of the heating resistor;
An overcoat layer applied on the insulating substrate leaving at least the electrodes;
A sliding layer formed at a position facing at least the heating resistor on the ceramic substrate on the opposite side on which the heating resistor is formed;
A plurality of convex portions having a flat upper surface formed integrally on the sliding layer,
The ceramic heater according to claim 1, wherein the convex portion is formed so as to gradually increase in height along both longitudinal ends of the overcoat layer.
前記セラミックヒータに対向配置し、該セラミックヒータを圧接するように回転可能に支持された加圧ローラと、
前記セラミック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セラミック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。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 4,
A pressure roller disposed opposite to the ceramic heater and rotatably supported so as to press-contact the ceramic heater;
And a fixing film that is provided between the ceramic heater and the pressure roller and slides on the ceramic heater as the pressure roller rotates.
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。 Forming means for attaching a toner to an electrostatic latent image formed on a medium and transferring the toner to a sheet to form a predetermined image;
6. A heating apparatus according to claim 5, wherein the toner is fixed by passing a sheet on which an image is formed while being pressed against the heater through a fixing film by a pressure roller. Image forming apparatus.
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