JP2010129444A - 板状ヒータ、加熱装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱抵抗体とコネクタとの距離を離さない場合においてもコネクタとの接触不良の発生を抑えるようにする。
【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の一端には接続パターン１６を介して通電用の電極１４を、発熱抵抗体１３の一端には接続パターン１７を介して通電用の電極１５を他端には接続パターン１８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１９を形成する。電極１４，１５は接続パターン１６，１７より厚くし、コネクタが嵌合される側には摺動部２０，２１が形成される。
【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。

従来の長手方向に発熱させる板状ヒータは、電力を供給させるために板状ヒータに挿抜可能なコネクタを挿入して電力を供給している。コネクタは平坦な板状ヒータの表面に貼着された電極上をコネクタ内のバネ接点部分を摺動させ、電極に接合させている。（例えば、特許文献１）
特開２０００−５８２２９公報（第７〜８頁、図３、図５）

上記した特許文献１の技術は、ヒータ通電時の基板が歪みや振動等により電極とバネ接点部分との位置ズレの繰り返しにより接触不良が生じやすくなる。このため安定した給電が行うために、発熱抵抗体からの熱の影響を抑えるため、発熱抵抗体と電極を繋ぐ接続パターンとの距離を長くとる必要からその分のスペースが余分に必要で小型化には支障を来たす、という問題があった。

この発明の目的は、ヒータ長が短い場合でも電極と電力供給用のコネクタの接触不良を抑えることのできる板状ヒータ、この板状ヒータが実装された加熱装置、この加熱装置が搭載された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、絶縁性材料で形成される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沿って固着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、を具備し、前記電極の膜厚は、該電極と前記発熱抵抗体とを接続する接続パターンよりも厚くするとともに、電力を供給させるために接続するコネクタを嵌合させる摺動部を前記電極と連続して形成したことを特徴とする。

この発明の加熱装置は、加熱ローラと、前記加熱ローラに対向配置された発熱抵抗体が圧接された請求項１〜４のいずれかに記載の板状ヒータと、前記板状ヒータと前記加圧ローラとの間を移動可能に設けられた定着フィルムとを具備したことを特徴とする。

この発明の画像形成装置は、媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記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。

この発明によれば、発熱抵抗体とコネクタとの距離を離さない場合においてもコネクタとの接触不良の発生を抑えることが可能となる。

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７は、この発明の板状ヒータに関する一実施形態について説明するための、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の背面図、図２は図１のＩａ−Ｉｂ線断面図、図３は図１の右側を切欠し拡大して示す正面図、図４は図３要部の斜視図、図５は図３下側から見た側面図、図６は図３のIIａ−IIｂ線断面図、図７は図３のIIIａ−IIIｂ線断面図である。

図１、図２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。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。発熱抵抗体１２，１３は、例えば厚みが１０μｍ、幅が１．０ｍｍ、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１６の他端とを一体的に形成している。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１７の他端とを一体的に形成している。

図４に示すように、電極１４は、接続パターン１６よりも、電極１５は、接続パターン１７よりもそれぞれ厚い良導電体膜で形成されている。

発熱抵抗体１２，１３の他端は、接続パターン１６，１７と同材料で同時に形成可能な接続パターン１８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。

１９は、電極１４，１５を残した発熱抵抗体１２，１３、接続パターン１６，１７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。

２０は、電極１４を例えばスクリーン印刷により、凸部２０１を残して凹部２０２を形成し、電極１４に電力を供給するコネクタの弾性電極片を圧接させるまでに摺動させるための摺動部である。同じように、２１は、電極１５を例えばスクリーン印刷により、凸部２１１を残して凹部２１２を形成し、電極１５に電力を供給するコネクタの弾性電極片を圧接させるまでに摺動させるための摺動部である。

電力が供給されるコネクタの弾性電極片は、摺動部２０，２１の凸部２０１，２１１を押圧させながら摺動されて電極１４，１５まで到達する。このとき、図５、図６にも示すように、弾性電極片は、摺動部２０，２１では凸部２０１，２１１のみとの接触となることから摩擦が軽減されてスムースな摺動を実現でき、電極１４，１５に到達すると面全体での接触となりしっかりとした接合状態となる。

加圧状態で電極１４，１５に接続される弾性電極片は、加熱と非加熱の状態が繰り返される度に膨張率の変化にともなって電極１４，１５の位置ずれが生じる。この場合、図７、図８にも示すように、電極１４，１５の膜厚は接続パターン１６，１７よりも厚く形成されているために、弾性電極片が電極１４，１５を削ることにより生じる非接触状態の可能性を抑制することが可能となる。

この実施の形態では、電力を供給させるコネクタの接続がスムースとなるばかりか、板状ヒータが加熱と非加熱を繰り返すことにより生じるコネクタとの非接触状態を防止することができる。このため、電極と発熱抵抗体との距離を必ずしも遠ざける必要がなくなり、板状ヒータの長さを短縮することが可能となる。

図９は、この発明の板状ヒータに関する他の実施形態について説明するための説明図で、図９の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ電極１４に上面に形成される凸状部の形状を示している。図９（ａ）〜（ｃ）の各図面の上側は正面図、下側はそれぞれ上側のＶａ−Ｖｂ線断面図である。なお、図９の（ａ）〜（ｃ）では電極１４について示してあるが、電極１５についても同じような構成でよく説明を省略する。

すなわち、図９（ａ）は丸型の凸状部９１を、図９（ｂ）は角型の凸状部９２を、図９（ｃ）はＶ字型に切起こしたような凸状部９３を、それぞれＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜を電極１４の表面上に一体的に形成したものである。

図９の（ａ）〜（ｃ）に示す各例の場合、摺動部２０では電力を供給させるコネクタがスムースに摺動させることができ、摺動部２０を過ぎて電極１４まで来ると、各凸状部９１〜９３の作用によりコネクタの弾性電極片との摩擦が増加する。

このため、通電、非通電にともなう弾性電極片が電極上を移動することを抑えることができ、弾性電極片との摩擦にともなう電極との接触不良を防止することができる。仮に凸状部９１〜９３の部分が摩擦により消耗してしまった場合でも電極１４そのものはまだ存在することになりヒータとしての長寿命化を図ることができる。

図１０は、この発明の板状ヒータに関するもう一つの他の実施形態について説明するための説明図で、図１０の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ電極１４に上面に形成される凹状部の形状を示している。図１０（ａ）〜（ｃ）の各図面の上側は正面図、下側はそれぞれ上側のVIａ−VIｂ線断面図である。なお、図１０の（ａ）〜（ｃ）では電極１４について示してあるが、電極１５についても同じような構成でよく説明を省略する。

すなわち、図１０（ａ）は丸型の凹状部９４を、図１０（ｂ）は角型の凹状部９５を、図１０（ｃ）はＶ字型に切起こしたような凹状部９６を、それぞれＡｇ／Ｐｄ合金などを主体とする良導電体膜を電極１４の表面上に一体的に形成したものである。

図１０の（ａ）〜（ｃ）に示す各例の場合、摺動部２０では電力を供給させるコネクタがスムースに摺動させることができ、摺動部２０を過ぎて電極１４まで来ると、各凹状部９４〜９６の作用によりコネクタの弾性電極片との摩擦が増加する。

このため、通電、非通電にともなう弾性電極片が電極上を移動することを抑えることができ、弾性電極片との摩擦にともなう電極との接触不良を防止することができる。仮に凹状部９４〜９６の縁の部分が摩擦により消耗してしまった場合でも電極１４そのものはまだ存在することになりヒータとしての長寿命化を図ることができる。

図１１〜図１３は、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、図１１は、上記した板状ヒータ１００をヒータ支持体１０１に取り付けたヒータユニットを加熱装置３００に実装した場合の模式図、図１２は図１１要部を抜き出して示す斜視図、図１３は図１１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１１において、３０１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回転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３０１は、支持体３０２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３０３をリード線３０５，３０６介して電力を供給させ、加熱した板状ヒータ１００に形成されたオーバーコート層１９に圧接加熱しながら移動させる。

３０７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３０８が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ３０７の回転軸３０９と対向して板状ヒータ１００が、定着フィルム３０１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３０７は、定着フィルム３０１と相互に圧接させることで、発熱抵抗体１２と加圧ローラ３０７とで形成される図１３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、オーバーコート層１９上に配置された定着フィルム３０１面とシリコーンゴム層３０８との間で、トナー像Ｔｏ１がまず定着フィルム３０１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３０７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３０１も複写用紙Ｐから離反される。

ところで、コネクタ３０３は、図１２に示すように、コの字形状をしており、内側に弾性電極片１２１，１２２がそれぞれ固着されている。弾性電極片１２１と一端に電力が供給されるリード線３０５の他端とをコネクタ３０３を介して電気的に接続されている。同様に、弾性電極片１２２と一端に電力が供給されるリード線３０６の他端とをコネクタ３０３を介して電気的に接続されている。

そこで、板状ヒータ１００の摺動部２０，２１に、コネクタ３０３の弾性電極片１２１，１２２を圧接させた状態で摺動させるように嵌合させ、摺動部２０，２１を超えてさらに摺動させると電極１４，１５まで達して、リード線３０５と電極１４それにリード線３０６と電極１５とが電気的に接続される。

この実施形態では、コネクタ３０３は摺動部２０，２１でスムースに電極１４，１５まで移動できることからコネクタ３０３の取り付け作業性の向上が図れる。また、電極１４，１５は膜厚が厚いことから板状ヒータ１００の通電、非通電にともなう電極１４，１５とコネクタ３０３の弾性電極片１２１，１２２とのストレスによる接触不良の発生も防止することができる。

次に、図１４を参照して、この発明の加熱装置３００が搭載された複写機を例に挙げた場合の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３００の部分は、図１１、図１３で説明したもの同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図１４において、４０１は複写機４００の筐体、４１４は筐体４０１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。

筐体４０１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４０２が設けられており、この照明装置４０２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４０３によって感光ドラム４０４上スリット露光される。なお、この感光ドラム４０４は矢印方向に回転する。

また、４０５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４０４上に一様に帯電を行う。この帯電器４０５により帯電された感光ドラム４０４には、結像素子アレイ４０３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４０６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４０７内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ４０８と感光ドラム４０４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４０９によって、感光ドラム４０４上に送り込まれる。そして、転写放電器４１０によって感光ドラム４０４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４０４上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド４１１によって加熱装置３００に導かれて加熱定着処理された後に、トレイ４１２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４０４上の残留トナーはクリーナ４１３を用いて除去される。

加熱装置３００は、複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機４００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３０７の外周に取り付けられたシリコーンゴム層４０８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３０７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、通電、非通電による板状ヒータの電極とこの電極に電力を供給させるためのコネクタの弾性電極片との接触不良の発生を抑制す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について説明するための構成図。 図１のＩａ−Ｉｂ線断面図。 図１の右側を切欠し拡大して示す正面図。 図３要部の斜視図。 図３を下側から見た側面図。 図３のIIａ−IIｂ線断面図。 図３のIIIａ−IIIｂ線断面図。 図３のIVａ−IVｂ線断面図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、この発明の板状ヒータに関する他の実施形態について説明するための説明図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、この発明の板状ヒータに関するもう一つの他の実施形態について説明するための説明図。 ヒータユニットを加熱装置に実装した模式図。 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１１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 セラミック基板
１２，１３ 発熱抵抗体
１４，１５ 電極
１６，１７，１８ 接続パターン
１９ オーバーコート層
２０，２１ 摺動部
２０１，２１１ 凸部
２０２，２１２ 凹部
９１〜９３ 凸状部
９４〜９６ 凹状部
１００ 板状ヒータ
３００ 加熱装置
３０１ 定着フィルム
３０７ 加圧ローラ
４００ 複写機

Claims (6)

1. 耐熱、絶縁性材料で形成される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沿って固着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、を具備し、
   前記電極の膜厚は、該電極と前記発熱抵抗体とを接続する接続パターンよりも厚くするとともに、電力を供給させるために接続するコネクタを嵌合させる摺動部を前記電極と連続して形成したことを特徴とする板状ヒータ。
2. 前記電極は、凸状部を形成することで前記接続パターンよりも厚みを持たせたことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
3. 前記導体パターンは、凹凸状部を形成することで前記接続パターンよりも厚みを持たせたことを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
4. 前記摺動部は、前記コネクタを嵌合させる方向に並行するストライプ状の凸形状を形成したものであることを特徴とする請求項１記載の板状ヒータ。
5. 加熱ローラと、
   前記加熱ローラに対向配置された発熱抵抗体が圧接された請求項１〜４のいずれかに記載の板状ヒータと、
   前記板状ヒータと前記加圧ローラとの間を移動可能に設けられた定着フィルムとを具備したことを特徴とする加熱装置。
6. 媒体に形成された静電潜像にトナーを付着し、該トナーを用紙に転写させ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板状ヒータに圧接しながら通過させ、前記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。

Images