JP2010243603A

JP2010243603A - Heater and image heating device

Info

Publication number: JP2010243603A
Application number: JP2009089465A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kadode; 直樹門出
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater that reduces temperature rising of the heater as much as possible and assures more time margin between safe element operation and heater crack when an excessive power is supplied to the heater. <P>SOLUTION: The heater includes: a long substrate; a plurality of resistance heating elements provided along the longitudinal direction of the substrate; a conductor part connected to the resistance heating elements; and an insulation protection layer covering the plurality of resistance heating elements. In the heater, gaps are formed among the plurality of resistance heating elements in the insulation protection layer and in the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、被加熱材を加熱するヒータ、特に、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される定着装置等に適したヒータおよびそれを用いた像加熱装置に関する。 The present invention relates to a heater for heating a material to be heated, and more particularly to a heater suitable for a fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, and an image heating apparatus using the same.

複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される定着装置として、被加熱材としての記録材に形成されたトナーを加熱溶融し、記録材上に定着させる熱定着方式が一般的に使用されている。このような、熱定着方式においては、近年、フィルム状のエンドレスベルトを使用した、フィルム定着方式の定着法が提案されている。 As a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, or a facsimile, a heat fixing method in which toner formed on a recording material as a material to be heated is melted by heat and fixed on the recording material is generally used. Is used. In such a heat fixing system, a film fixing system fixing method using a film-like endless belt has recently been proposed.

このような、フィルム定着装置においては、一般的に、絶縁基板上に抵抗発熱体を設けたセラミックヒータと称されるヒータが用いられている。ヒータの詳細は、例えば特許文献１において開示されている。 In such a film fixing device, a heater called a ceramic heater in which a resistance heating element is provided on an insulating substrate is generally used. Details of the heater are disclosed in Patent Document 1, for example.

図８に、このようなヒータの一例を示す。
このヒータ９００は、基板９０１、抵抗発熱体９０２及び電極９０３により構成される。基板９０１は、アルミナ等の絶縁性のセラミックよりなり、抵抗発熱体９０２は、任意の導電剤をスクリーン印刷等、既知の方法により塗布または基板９０１上に固定している。電極９０３を介して、抵抗発熱体９０２に電流を流し、抵抗発熱体９０２が発熱することにより、定着装置のヒータとして作用する。
また、ヒータ９００には、一般的に絶縁層９０４が形成される。絶縁層９０４の材料としては、樹脂や耐圧ガラスが用いられる。 FIG. 8 shows an example of such a heater.
The heater 900 includes a substrate 901, a resistance heating element 902, and an electrode 903. The substrate 901 is made of an insulating ceramic such as alumina, and the resistance heating element 902 is coated or fixed on the substrate 901 with an arbitrary conductive agent by a known method such as screen printing. A current is passed through the resistance heating element 902 via the electrode 903, and the resistance heating element 902 generates heat, thereby acting as a heater of the fixing device.
In addition, an insulating layer 904 is generally formed on the heater 900. As a material of the insulating layer 904, resin or pressure-resistant glass is used.

図８に示したヒータ９００では、抵抗発熱体９０２は一本で構成されるが、特許文献２に示されているように、抵抗発熱体９０２を複数設け、基板９０１上を往復させることで、より定着効率やコストに優れたヒータを供することも可能である。 In the heater 900 shown in FIG. 8, the resistance heating element 902 is composed of one piece, but as shown in Patent Document 2, by providing a plurality of resistance heating elements 902 and reciprocating on the substrate 901, It is also possible to provide a heater with better fixing efficiency and cost.

図９は、抵抗発熱体を複数設けたヒータの一例である。
ヒータ１０００は、二本の抵抗発熱体１００２を、導電部１００５を介して基板１００１上を長手方向に沿って往復させる形で構成している。１００４は、抵抗発熱体１００２を覆う絶縁層である。この構成により、基板１００１の長手方向と直交する幅方向（基板１００１の短手方向）に、広く発熱領域が分布することになり、熱効率の観点からより有利となる。 FIG. 9 is an example of a heater provided with a plurality of resistance heating elements.
The heater 1000 is configured in such a manner that two resistance heating elements 1002 are reciprocated along the longitudinal direction on the substrate 1001 via a conductive portion 1005. Reference numeral 1004 denotes an insulating layer covering the resistance heating element 1002. With this configuration, the heat generation region is widely distributed in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the substrate 1001 (short direction of the substrate 1001), which is more advantageous from the viewpoint of thermal efficiency.

また、抵抗発熱体１００２が、基板１００１上を往復しているため、電極１００３は長手方向片側に集中することで、電極１００３に接続するためのコネクタも、端部一箇所に設けるだけでよい。このため、定着装置の小型化や、低コスト化に際して有利となる。 Further, since the resistance heating element 1002 reciprocates on the substrate 1001, the electrode 1003 is concentrated on one side in the longitudinal direction, so that a connector for connecting to the electrode 1003 only needs to be provided at one end portion. This is advantageous for downsizing and cost reduction of the fixing device.

さらに、抵抗発熱体１００２は、長手に均一な幅ではなく、部分的に幅を変化させることで、長手上の発熱量に分布を持たせることが可能である。このようなヒータは、特許文献３に開示されている。
基板１００１の長手方向と直交する短手方向において、抵抗発熱体１００２の幅を部分的に狭くする事により、その部分の単位長さあたりの抵抗を大きくし、発熱量を大きくする事が可能である。 Furthermore, the resistance heating element 1002 can have a distribution in the amount of heat generation in the longitudinal direction by changing the width in part instead of the uniform width in the longitudinal direction. Such a heater is disclosed in Patent Document 3.
By partially reducing the width of the resistance heating element 1002 in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the substrate 1001, it is possible to increase the resistance per unit length of that portion and increase the amount of heat generation. is there.

図１０に、基板１１０１の長手方向において抵抗発熱体１１０２に発熱量の分布を持たせたヒータ１１００の例を示す。 FIG. 10 shows an example of a heater 1100 in which the resistance heating element 1102 has a distribution of heat generation in the longitudinal direction of the substrate 1101.

基板１１０１上において導電部１１０５を介して接続された二本の抵抗発熱体１１０２は、長手端部で該長手端部以外の場所よりも幅を小さく構成している。なお、１１０３は導電部１１０５に接続される電極、１１０４は絶縁層である。 Two resistance heating elements 1102 connected via the conductive portion 1105 on the substrate 1101 are configured to have a smaller width at the longitudinal end portion than at locations other than the longitudinal end portion. Reference numeral 1103 denotes an electrode connected to the conductive portion 1105, and 1104 denotes an insulating layer.

抵抗発熱体１１０２の長手端部においては、抵抗発熱体１１０２の末端部分において熱が逃げやすい傾向があるため、中央部に比べて温度が低下する傾向がある。このため、抵抗発熱体１１０２の長手端部において、抵抗発熱体１１０２の端部の幅を絞り、発熱量を多くすることは、長手端部の定着性能を確保するために有効である。 At the longitudinal end portion of the resistance heating element 1102, heat tends to escape at the end portion of the resistance heating element 1102, and thus the temperature tends to be lower than that at the central portion. For this reason, it is effective to reduce the width of the end portion of the resistance heating element 1102 and increase the heat generation amount at the longitudinal end portion of the resistance heating element 1102 in order to secure the fixing performance of the longitudinal end portion.

また、絶縁層１１０４の抵抗発熱体間に空隙を設けることで、より安全な定着装置を提供することが出来る。このようなヒータは特許文献４に開示されている。
図１１には、抵抗発熱体１２０２を被覆する絶縁層１２０４に抵抗発熱体間において空隙を持たせたヒータの一例を示す。図１１において、抵抗発熱体１２０２間に絶縁層１２０４が存在すると、温度上昇に伴う絶縁層１２０４の低抵抗化から、抵抗発熱体１２０２間の絶縁層１２０４にリークが発生し大電流が流れる。この大電流による発熱量増大から、ヒータの熱応力割れの可能性が高くなる。
そこで、この例では絶縁層１２０４に空隙Ｓを設けることでリークを抑え、過剰な発熱を低減している。 Further, by providing a gap between the resistance heating elements of the insulating layer 1104, a safer fixing device can be provided. Such a heater is disclosed in Patent Document 4.
FIG. 11 shows an example of a heater in which an insulating layer 1204 covering the resistance heating element 1202 has a gap between the resistance heating elements. In FIG. 11, if the insulating layer 1204 exists between the resistance heating elements 1202, a leakage occurs in the insulating layer 1204 between the resistance heating elements 1202 due to a decrease in the resistance of the insulating layer 1204 due to a temperature rise, and a large current flows. The increase in the amount of heat generated by this large current increases the possibility of thermal stress cracking in the heater.
Therefore, in this example, the gap S is provided in the insulating layer 1204 to suppress leakage and reduce excessive heat generation.

特開２００３−１７２２５号公報（セラミックヒータの例）JP 2003-17225 A (Example of ceramic heater) 特開２００６−１７９３０３号公報（往復発熱体を有するセラミックヒータの例）JP 2006-179303 A (Example of a ceramic heater having a reciprocating heating element) 特許第２６００８３５号公報（長手上の発熱量に分布を持たせた定着ヒータの例）Japanese Patent No. 2600835 (an example of a fixing heater having a distribution of heat generation in the longitudinal direction) 特開２００６−１７９３０３号公報（抵抗発熱体を被覆する絶縁層が抵抗発熱体間において空隙を有する定着ヒータの例）JP 2006-179303 A (Example of a fixing heater in which an insulating layer covering a resistance heating element has a gap between the resistance heating elements)

近年、画像形成装置の高速化、カラー化が求められている。これに伴い、ヒータたるヒータにも、より大電力を投入し、発熱量を全体的に大きくする必要が生じている。
高速化に際しては、より短い時間でより多くの熱量を転写材に与える必要があるため、ヒータの発熱量も大きくしなければならない。また、カラー化に際しては、定着性向上のために定着フィルム上に弾性層が設けられたことにより、定着フィルムとしての熱伝導性低下を補うにあたり、熱量を余計に与える必要がある。とりわけ、定着装置のオンデマンド性を確保するためには、定着装置を速やかに所定温度に立ち上げる必要があるため、通常のフィルム定着装置に比べて大きな電力が必要になる。 In recent years, there has been a demand for speeding up and colorization of image forming apparatuses. Along with this, it is necessary to supply a larger amount of power to the heater as a heater to increase the amount of heat generation as a whole.
In order to increase the speed, it is necessary to give a larger amount of heat to the transfer material in a shorter time. Therefore, the heat generation amount of the heater must also be increased. In addition, when colorizing, an elastic layer is provided on the fixing film in order to improve the fixing property, so that it is necessary to give an extra amount of heat in order to compensate for a decrease in thermal conductivity as the fixing film. In particular, in order to ensure the on-demand property of the fixing device, it is necessary to quickly raise the fixing device to a predetermined temperature, so that a larger amount of electric power is required as compared with a normal film fixing device.

このように、画像形成装置の高速化，カラー化に伴い、ヒータに投入される電力が大きくなると、定着装置が制御不能となり、大電力が連続して投入された状態に陥った際に、ヒータが割れるという問題が顕在化する。 As described above, as the speed of the image forming apparatus is increased and the color is increased, if the power supplied to the heater is increased, the fixing device becomes uncontrollable and the heater is turned on when the large power is continuously applied. The problem of cracking becomes obvious.

ヒータ割れが発生する原因は、ヒータが高温になることで発生する熱応力にある。また、ヒータが約１０００℃近辺でヒータ割れが発生する。ヒータ割れの対策として、上記した特許文献４では、絶縁層に空隙を設けているものの、その効果には限界がある。 The cause of the heater cracking is the thermal stress generated when the heater becomes high temperature. Also, heater cracking occurs when the heater is around 1000 ° C. As a countermeasure against heater cracking, the above-mentioned Patent Document 4 has a gap in the insulating layer, but its effect is limited.

通常、ヒータに設置されている安全素子の動作によりヒータ割れが生じる前にヒータへの電力供給を遮断するようになっている。しかし、安全素子動作タイミングのバラつきを考慮すると、安全素子動作とヒータ割れとの安全上、十分な時間マージンを確保するのが高速化に伴い難しくなってきている。 Usually, the power supply to the heater is cut off before the heater breaks due to the operation of the safety element installed in the heater. However, taking into account variations in the safety element operation timing, it has become difficult to ensure a sufficient time margin for the safety between the safety element operation and heater cracking as the speed increases.

本発明は上記した従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ヒータに過剰電力が投入された時に、可及的にヒータの昇温を低減し、安全素子動作とヒータ割れとの時間マージンをより確保することができるヒータ及び像加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to reduce the temperature rise of the heater as much as possible when excessive power is supplied to the heater, and to operate the safety element and the heater. It is an object of the present invention to provide a heater and an image heating apparatus that can secure a time margin for cracking.

上記目的を解決するための、本発明は、長尺の基板と、前記基板の長手方向に沿って設けられた複数の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に接続する導体部と、前記複数の抵抗発熱体を被覆する絶縁保護層を有するヒータにおいて、前記絶縁保護層および前記基板には、前記複数の抵抗発熱体の間に空隙が形成されていることを特徴とする。
また、可撓性スリーブと、可撓性スリーブの内周に接触するヒータと、可撓性スリーブの外周面に接触しており前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部にて被加熱材を挟持搬送しつつ加熱する構成の像加熱装置において、前記ヒータとして上記構成のヒータを用いたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned object, the present invention provides a long substrate, a plurality of resistance heating elements provided along the longitudinal direction of the substrate, a conductor portion connected to the resistance heating element, and the plurality of resistance heating elements. In the heater having an insulating protective layer covering the resistance heating element, a gap is formed between the plurality of resistance heating elements in the insulating protection layer and the substrate.
A flexible sleeve; a heater that contacts the inner periphery of the flexible sleeve; and a pressure member that is in contact with the outer peripheral surface of the flexible sleeve and forms a nip portion together with the heater. In the image heating apparatus configured to heat the material to be heated while being nipped and conveyed at the nip portion, the heater configured as described above is used as the heater.

本発明によれば、絶縁保護層および基板に、複数の抵抗発熱体の間を離間させる空隙を設けたので、大電力が連続して投入された時に、複数の抵抗発熱体間でのリークの発生が可及的に抑制される。したがって、ヒータの昇温を低減し、安全素子動作とヒータ割れとの時間マージンを十分確保することで、ヒータ割れ発生の可能性を低減できる。 According to the present invention, since the gap between the plurality of resistance heating elements is provided in the insulating protective layer and the substrate, leakage of leakage between the plurality of resistance heating elements when a large electric power is continuously applied. Occurrence is suppressed as much as possible. Therefore, the possibility of heater cracking can be reduced by reducing the temperature rise of the heater and ensuring a sufficient time margin between the safety element operation and the heater cracking.

本発明の実施例１に係るヒータを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The heater which concerns on Example 1 of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 本発明の実施例２に係るヒータの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the heater which concerns on Example 2 of this invention. 本発明のヒータが適用可能な定着装置を備えた画像形成装置の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus including a fixing device to which a heater of the present invention can be applied. 本発明のヒータが適用される定着装置の構成例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a fixing device to which the heater of the present invention is applied. 図４のヒータの電力制御回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric power control circuit of the heater of FIG. （ａ）、（ｂ）は、比較例のヒータの電力投入時の電流推移、温度推移を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the electric current transition at the time of the power activation of the heater of a comparative example, and a temperature transition. （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１に係るヒータの電力投入時の電流推移、温度推移を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the electric current transition at the time of electric power activation of the heater which concerns on Example 1 of this invention, and a temperature transition. 従来のセラミックヒータ（発熱体一本タイプ）の平面図である。It is a top view of the conventional ceramic heater (one heating element type). 従来のセラミックヒータ（往復発熱体タイプ）の平面図である。It is a top view of the conventional ceramic heater (reciprocating heating element type). ヒータ長手方向で発熱分布のある従来のヒータの平面図である。It is a top view of the conventional heater with the heat_generation | fever distribution in a heater longitudinal direction. 絶縁層が抵抗発熱体間において空隙を有する従来のヒータの平面図である。It is a top view of the conventional heater in which an insulating layer has a space | gap between resistance heating elements. 比較例のヒータの構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。The structure of the heater of a comparative example is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing.

以下に、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

（１）画像形成装置例
まず、本発明のヒータが適用可能な定着装置が搭載される画像形成装置の構成例について説明する。 (1) Example of Image Forming Apparatus First, a configuration example of an image forming apparatus equipped with a fixing device to which the heater of the present invention can be applied will be described.

図３は、画像形成装置の一例の構成図である。この例に示す画像形成装置は、電子写真画像形成プロセス利用のレーザープリンタである。
図において、４０１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と記す）であり、感光ドラム４０１の表面は帯電装置としての帯電ローラ４０２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。 FIG. 3 is a configuration diagram of an example of the image forming apparatus. The image forming apparatus shown in this example is a laser printer using an electrophotographic image forming process.
In the figure, 401 is a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier, and the surface of the photosensitive drum 401 is brought to a predetermined polarity and potential by a charging roller 402 as a charging device. Uniformly charged.

次に、その帯電面に対して露光手段としてのレーザースキャナ４０３により画像情報の書き込み露光がなされる。即ちレーザースキャナ４０３は画像情報の時系列電気デジタル画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御（変調制御）されたレーザービームＬで回転感光ドラム４０１の一様帯電処理面を露光する。これにより感光ドラム４０１の一様帯電面の露光部電位が減衰して感光ドラム面に画像情報の静電潜像が形成される。 Next, image information is written and exposed to the charged surface by a laser scanner 403 as exposure means. That is, the laser scanner 403 exposes the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 401 with a laser beam L that is ON / OFF controlled (modulated) in accordance with a time-series electric digital image signal of image information. As a result, the exposed portion potential of the uniformly charged surface of the photosensitive drum 401 is attenuated, and an electrostatic latent image of image information is formed on the surface of the photosensitive drum.

この静電潜像は、現像装置４０４でトナー画像として現像、可視化される。可視化されたトナー像は、感光ドラム４０１とこれに圧接させた接触転写装置としての転写ローラ４０６との圧接部である転写ニップ部Ａにおいて、被加熱材としての転写材Ｐの面に対して感光ドラム４０１面より転写される。転写材Ｐは、不図示の給紙機構部から所定の制御タイミングにて給紙される。
即ち、転写材Ｐは、感光ドラム４０１上のトナー画像の画像形成位置と転写材Ｐの先端の書き出し位置が合致するようにレジストローラ４０５により挟持搬送される。転写ニップ部Ａにおいて、感光ドラム４０１と転写ローラ４０６とにより、一定の加圧力で挟持搬送され、感光ドラム４０１面上のトナー画像が転写材Ｐ上に電気力と圧力で転写される。 This electrostatic latent image is developed and visualized as a toner image by the developing device 404. The visualized toner image is exposed to the surface of the transfer material P as the material to be heated in the transfer nip portion A which is a pressure contact portion between the photosensitive drum 401 and the transfer roller 406 as a contact transfer device brought into pressure contact therewith. Transferred from the drum 401 surface. The transfer material P is fed at a predetermined control timing from a sheet feeding mechanism (not shown).
That is, the transfer material P is nipped and conveyed by the registration roller 405 so that the image formation position of the toner image on the photosensitive drum 401 and the writing position of the leading edge of the transfer material P coincide. In the transfer nip portion A, the photosensitive drum 401 and the transfer roller 406 are nipped and conveyed with a constant pressure, and the toner image on the surface of the photosensitive drum 401 is transferred onto the transfer material P with electric force and pressure.

転写ニップ部Ａを通過した転写材Ｐは、回転する感光ドラム４０１から分離され、搬送系４０８により入り口ガイド４０９を介して定着装置Ｆへと搬送され、定着装置Ｆによって、未定着トナー画像が転写材面に永久画像として加熱定着される。画像定着を受けた転写材Ｐは排紙機構部（不図示）に搬送される。
一方、転写材分離後の感光ドラム４０１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置４０７により感光ドラム４０１表面より除去され、感光ドラム４０１は繰り返して作像に供される。 The transfer material P that has passed through the transfer nip A is separated from the rotating photosensitive drum 401, and conveyed to the fixing device F through the entrance guide 409 by the conveyance system 408, and the unfixed toner image is transferred by the fixing device F. Heat-fixed as a permanent image on the material surface. The transfer material P that has undergone image fixing is conveyed to a paper discharge mechanism (not shown).
On the other hand, residual toner remaining on the photosensitive drum 401 after separation of the transfer material is removed from the surface of the photosensitive drum 401 by the cleaning device 407, and the photosensitive drum 401 is repeatedly used for image formation.

（２）定着装置Ｆ
図４は、定着装置Ｆの一例の構成模型図である。本実施例に示す定着装置は、可撓性ス
リーブとして定着フィルムを用いた加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の定着装置である。 (2) Fixing device F
FIG. 4 is a structural model diagram of an example of the fixing device F. The fixing device shown in this embodiment is a pressure roller driving type (tensionless type) fixing device using a fixing film as a flexible sleeve.

１）定着装置Ｆの全体的構成
本実施例におけるフィルム方式の定着装置Ｆは、定着フィルム１１１と、定着フィルム１１１の内周に接触するヒータ１００と、定着フィルム１１１の外周面に接触しておりヒータ１００と共にニップ部を形成する加圧ローラ１１４と、を有している。
そして、ニップ部にて被加熱材としての転写材Ｐを挟持搬送しつつ加熱し、未定着トナー像を加熱定着する。 1) Overall Configuration of Fixing Device F The film-type fixing device F in this embodiment is in contact with the fixing film 111, the heater 100 that contacts the inner periphery of the fixing film 111, and the outer peripheral surface of the fixing film 111. And a pressure roller 114 that forms a nip portion together with the heater 100.
Then, the transfer material P as the material to be heated is nipped and conveyed at the nip portion, and heated to fix the unfixed toner image.

ヒータ１００はヒータホルダ１１５に保持され、また、ヒータ１００の温度調整をするために、温度を検出するサーミスタ１１３が配置されている。
定着フィルム１１１は可撓性スリーブであり、基層、導電性プライマ層、および離型性
層の三層で構成されている。フィルム基層は、絶縁性の高いポリイミド、ポリアミド、ＰＥＥＫ等が用いられ、高耐熱性を有しており、厚み１５〜６０ミクロン程度で形成され、定着フィルム１１１全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。本実施例においては、厚み５０μｍのポリイミド製エンドレスフィルムを基層として用いている。 The heater 100 is held by a heater holder 115, and a thermistor 113 for detecting the temperature is arranged to adjust the temperature of the heater 100.
The fixing film 111 is a flexible sleeve, and is composed of a base layer, a conductive primer layer, and a release layer. The film base layer is made of highly insulating polyimide, polyamide, PEEK, etc., has high heat resistance, is formed with a thickness of about 15 to 60 microns, and has mechanical strength such as tear strength of the entire fixing film 111. I keep it. In this embodiment, a polyimide endless film having a thickness of 50 μm is used as the base layer.

プライマ層は、本実施例においては、ポリアミド樹脂とフッ素樹脂のディスパージョンを混合したものを、ディッピングにて形成しており、厚みは２〜６μｍ程度である。プライマ層は、基層と、後述する離型性層との接着強度を確保するための層である。 In this embodiment, the primer layer is formed by dipping a mixture of a polyamide resin and a fluororesin dispersion and has a thickness of about 2 to 6 μm. A primer layer is a layer for ensuring the adhesive strength of a base layer and the mold release layer mentioned later.

離型性層は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂をディッピングで形成するか、フッ素チューブの形であらかじめ形成したものを基層に被覆する等の方法により設けられる。フッ素樹脂を用いるのは、トナーとの離型性を確保し、トナー等の付着による定着フィルムの汚れを防止するためである。従って、上記目的を達成することが出来るならば、フッ素樹脂以外の材料を用いても構わない。本実施例においては、ＰＴＦＥおよびＰＦＡを７：３の割合で混合した水性ディスパージョンに、酸化チタンを３０重量％分散したものをディッピング塗工により形成している。 The releasable layer is provided by a method of forming a fluororesin such as PTFE or PFA by dipping or covering the base layer with a pre-formed material in the form of a fluorine tube. The reason why the fluororesin is used is to secure the releasability with the toner and to prevent the fixing film from being soiled by the adhesion of the toner or the like. Therefore, a material other than a fluororesin may be used as long as the above object can be achieved. In this example, a dispersion obtained by dispersing 30% by weight of titanium oxide in an aqueous dispersion in which PTFE and PFA are mixed at a ratio of 7: 3 is formed by dipping coating.

ヒータホルダ１１５は、断面が略半円弧形状で、樋型の耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂の成型品である。ヒータホルダ１１５の下面に該ホルダの長手に沿ってヒータ１００が配設してある。定着フィルム１１１はこのヒータホルダ１１５にルーズに外嵌させてある。本実施例のヒータホルダ１１５は、ヒータ１００を保持する機能だけでなく、定着フィルム１１１をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最高使用可能温度(
耐熱温度)は、約２７０℃である。 The heater holder 115 is a bowl-shaped liquid crystal polymer resin molding having a substantially semicircular cross section. The heater 100 is disposed on the lower surface of the heater holder 115 along the length of the holder. The fixing film 111 is loosely fitted on the heater holder 115. The heater holder 115 of this embodiment serves not only to hold the heater 100 but also to guide the fixing film 111. In this example, DuPont Zenite 7755 (trade name) was used as the liquid crystal polymer. Maximum usable temperature of Zenite 7755 (
The heat resistant temperature is about 270 ° C.

サーミスタ１１３は、ヒータ１００の裏面に接触させて設置してあり、ヒータ１００の温度を検知する。サーミスタ１１３は、温度制御手段としてのＣＰＵ１１７と電気的に接続されている。ＣＰＵ１１７は、サーミスタ１１３の出力に基づいてヒータ駆動手段としてのトライアック１１８をＯＮ・ＯＦＦ制御する。 The thermistor 113 is installed in contact with the back surface of the heater 100 and detects the temperature of the heater 100. The thermistor 113 is electrically connected to the CPU 117 as temperature control means. Based on the output of the thermistor 113, the CPU 117 performs ON / OFF control of the triac 118 as the heater driving means.

トライアック１１８はサーミスタ１１３の検知温度が所定の制御温度(目標温度)を維持するようにヒータ１００(正確には後述する発熱抵抗体１０２)への通電を制御している。これにより、ヒータ１００の温度が一定に保たれ、転写材Ｐ上のトナー像定着に供される。本実施例の制御温度は例えば１８０℃である。 The triac 118 controls energization to the heater 100 (more precisely, a heating resistor 102 described later) so that the temperature detected by the thermistor 113 maintains a predetermined control temperature (target temperature). As a result, the temperature of the heater 100 is kept constant and is used for fixing the toner image on the transfer material P. The control temperature in this embodiment is 180 ° C., for example.

１１９は安全素子としてのサーモスイッチである。サーモスイッチ１１９は、ヒータ１００の裏面に接触して設置してある。サーモスイッチ１１９は、定着装置Ｆが制御不能な状態となった際に、ヒータ１００への通電が停止されず、電力が投入されつづけることによる定着装置の破壊を防止するために設けられている。サーもスイッチ１１９は、ヒータ１００の温度が一定以上になった場合、ヒータ１００への通電を遮断し、安全に定着装置を停止させる。 Reference numeral 119 denotes a thermo switch as a safety element. The thermo switch 119 is installed in contact with the back surface of the heater 100. The thermo switch 119 is provided in order to prevent the fixing device F from being destroyed due to the continued supply of electric power without stopping the energization of the heater 100 when the fixing device F becomes uncontrollable. When the temperature of the heater 100 exceeds a certain level, the switch 119 also cuts off the power supply to the heater 100 and safely stops the fixing device.

加圧ローラ１１４は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ１１４は芯金の両端部を装置フレーム１１６の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ１１４の上側に、前記のヒータ１００，ヒータホルダ１１５，定着フィルム１１１等から成る加熱アセンブリが、ヒータ１００側を下向きにして加圧ローラ１１４に並行に配置される。ヒータホルダの両端部は、不図示の加圧機構により、片側７４Ｎ（７．５ｋｇｆ）、総圧１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２方向に附勢している。これにより、加熱定着に必要な所定幅の定
着ニップ部Ｎが形成させる。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Ｐの除去が容易な構成となっている。 The pressure roller 114 is formed by forming a silicone rubber layer having a thickness of about 3 mm on a stainless steel core by injection molding and coating a PFA resin tube having a thickness of about 40 μm thereon. The pressure roller 114 is disposed such that both ends of the core bar are rotatably supported by bearings between a side plate (not shown) and a front side plate of the apparatus frame 116. On the upper side of the pressure roller 114, a heating assembly including the heater 100, the heater holder 115, the fixing film 111 and the like is arranged in parallel to the pressure roller 114 with the heater 100 facing downward. Both ends of the heater holder are urged in the direction of the pressure roller 2 with a force of 74 N (7.5 kgf) on one side and a total pressure of 147 N (15 kgf) by a pressure mechanism (not shown). As a result, a fixing nip portion N having a predetermined width necessary for heat fixing is formed. The pressurizing mechanism has a pressure releasing mechanism, and has a configuration in which the pressurizing is released and the transfer material P can be easily removed at the time of jam processing or the like.

１２０は、装置フレーム１１６に組付けた入り口ガイドであり、１１２は定着排紙ローラである。入り口ガイド１２０は、転写ニップＡを抜けた転写材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確に進入するよう、転写材Ｐを導く役割を果たす。
加圧ローラ１１４は加圧部材であり、駆動機構Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ１１４が回転すると摩擦力により定着フィルム１１１が従動回転する。定着フィルム１１１の内面にはグリスが塗布され、ヒータ１１１やヒータホルダ１１５と定着フィルム１１１内面との摺動性を確保している。 Reference numeral 120 denotes an entrance guide assembled to the apparatus frame 116, and 112 denotes a fixing paper discharge roller. The entrance guide 120 serves to guide the transfer material P so that the transfer material P that has passed through the transfer nip A accurately enters the fixing nip portion N.
The pressure roller 114 is a pressure member, and is rotationally driven by the drive mechanism M in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed. When the pressure roller 114 rotates, the fixing film 111 is driven to rotate by frictional force. Grease is applied to the inner surface of the fixing film 111 to ensure slidability between the heater 111 or the heater holder 115 and the inner surface of the fixing film 111.

記録材としての転写材Ｐが定着ニップ部Ｎで挟持搬送されることにより、転写材Ｐに形成されたトナー像が、加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した転写材Ｐは、定着フィルム１１１の曲率により自然に定着フィルムから分離され、定着排紙ローラ１１２で排出される。 When the transfer material P as a recording material is nipped and conveyed by the fixing nip portion N, the toner image formed on the transfer material P is heated and fixed. The transfer material P that has passed through the fixing nip N is naturally separated from the fixing film by the curvature of the fixing film 111, and is discharged by the fixing discharge roller 112.

２）ヒータ１００の説明
以下に、本発明のヒータの形態を詳述する。
図１において、（ａ）はヒータ１００を長手方向上面より見た平面図、（ｂ）はヒータ１００を長手方向に直交する短手方向において垂直な面で切断した縦断面図である。 2) Description of the heater 100 Hereinafter, embodiments of the heater of the present invention will be described in detail.
1A is a plan view of the heater 100 as viewed from the upper surface in the longitudinal direction, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the heater 100 cut along a plane perpendicular to the lateral direction perpendicular to the longitudinal direction.

ヒータ１００は、基板１０１と、抵抗発熱体１０２と、導体部としての電極１０３および導電部１０５と、絶縁保護層としての絶縁層１０４等を有している。
長尺の基板１０１と、基板１０１の長手方向に沿って平行に設けられた複数の抵抗発熱体１０２と、抵抗発熱体１０２に接続する導体部としての電極１０３と、複数の抵抗発熱体１０２を被覆する絶縁保護層１０４とを有する。 The heater 100 includes a substrate 101, a resistance heating element 102, an electrode 103 and a conductive portion 105 as conductor portions, an insulating layer 104 as an insulating protective layer, and the like.
A long substrate 101, a plurality of resistance heating elements 102 provided in parallel along the longitudinal direction of the substrate 101, an electrode 103 as a conductor connected to the resistance heating element 102, and a plurality of resistance heating elements 102 And an insulating protective layer 104 to be covered.

そして、絶縁保護層１０４および基板１０１には、複数の抵抗発熱体１０２の間に空隙Ｓが形成されている。この空隙Ｓは、複数の抵抗発熱体１０２の長手方向の長さ全域に形成されている。
細長い板状の基板１０１は、窒化アルミやアルミナ等の、絶縁性のセラミックや、ＳＵＳ等の金属板にガラスコートを施す等の手段により、絶縁保護層を設けたものを用いることが出来る。本実施例においては、基板１０１として、窒化アルミの厚み１．０ｍｍの板を用いた。 A gap S is formed between the plurality of resistance heating elements 102 in the insulating protective layer 104 and the substrate 101. The gap S is formed over the entire length in the longitudinal direction of the plurality of resistance heating elements 102.
As the elongated plate-like substrate 101, a substrate provided with an insulating protective layer by means such as an insulating ceramic such as aluminum nitride or alumina, or a glass coating on a metal plate such as SUS can be used. In this example, a plate of aluminum nitride having a thickness of 1.0 mm was used as the substrate 101.

空隙Ｓは細長い矩形状で、基板１０１を表面から裏面側まで抜いた長尺の透孔によって構成される。この空隙Ｓの基板１０１の短手方向の幅ｔは、抵抗発熱体１０２の間に形成されるもので、抵抗発熱体１０２の長手方向の長さ全域に有するように形成される。空隙Ｓの幅ｔは、たとえば、０．８ｍｍ程度に設定される。 The space S is an elongated rectangular shape, and is constituted by a long through hole in which the substrate 101 is removed from the front surface to the back surface side. A width t of the gap S in the short direction of the substrate 101 is formed between the resistance heating elements 102 and is formed so as to have the entire length of the resistance heating element 102 in the longitudinal direction. The width t of the gap S is set to about 0.8 mm, for example.

基板１０１上において、基板１０１の長手方向に沿って設けられた抵抗発熱体１０２については、導電ペーストを基板１０１上に塗布したり、ニクロム線等を基板１０１上に接着等既知の方法で固定したものを用いても良い。また、抵抗発熱体１０２は、基板１０１上に直接形成される必要は無く、例えば、基板１０１への熱の拡散を防止するためのグレーズ層を介しても良い。 On the substrate 101, for the resistance heating element 102 provided along the longitudinal direction of the substrate 101, a conductive paste is applied on the substrate 101, or a nichrome wire or the like is fixed on the substrate 101 by a known method. A thing may be used. The resistance heating element 102 does not need to be directly formed on the substrate 101, and may be, for example, via a glaze layer for preventing diffusion of heat to the substrate 101.

本実施例においては、基板１０１の、転写材Ｐの画像面側に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一に、厚み２０μｍの膜状に塗布した後に焼成を行うことにより、抵抗発熱体１０２を形成した。 In this embodiment, a conductive paste containing silver / palladium alloy is uniformly applied to the image surface side of the transfer material P of the substrate 101 by a screen printing method, and then fired after being applied to a film having a thickness of 20 μm. The resistance heating element 102 was formed.

本実施例に用いた発熱抵抗体１０２の抵抗値は、５０Ωとした。これにより、２６４Ｖの電圧が投入された際の定着ヒータ１００の消費電力は、１３９４Ｗとなる。 The resistance value of the heating resistor 102 used in this example was 50Ω. As a result, the power consumption of the fixing heater 100 when a voltage of 264 V is applied is 1394 W.

抵抗発熱体１０２は、長手中央部の幅１．５ｍｍの太さで、長手方向に二本、並行に形成されている。二本の抵抗発熱体１０２間の距離は１．５５ｍｍである。二本の抵抗発熱体１０２において、電極１０３の反対側の長手端部は導電部１０５を介して電気的に接続されている。導電部１０５も基板上にスクリーン印刷法によって形成されている。 The resistance heating element 102 has a width of 1.5 mm at the longitudinal center and is formed in parallel in the longitudinal direction. The distance between the two resistance heating elements 102 is 1.55 mm. In the two resistance heating elements 102, the opposite longitudinal end portions of the electrodes 103 are electrically connected via the conductive portion 105. The conductive portion 105 is also formed on the substrate by a screen printing method.

抵抗発熱体１０２は、長手両端部において、他の部分よりも幅の狭い領域（以下「絞り部」と記す）１０２ａ，１０２ｂを有する。基板１０１の短手方向において抵抗発熱体１０２の幅を狭く絞ることによって、絞り部１０２ａ，１０２ｂで抵抗発熱体１０２の抵抗が大きくなり、同じ値の電流が流れた際の発熱量が大きくなる。
これにより、絞り部１０２ａを有する長手端部においては、基板１０１を通じて長手端部方向へ逃げる熱を補い、長手に均一な温度に発熱するようにしている。本実施例においては、絞り部１０２ａ、１０２ｂの発熱体幅をその他の部分に対して７％狭くし、発熱体幅を１．３９５ｍｍとしている。 The resistance heating element 102 has regions (hereinafter, referred to as “throttle portions”) 102a and 102b that are narrower than the other portions at both longitudinal ends. By narrowing the width of the resistance heating element 102 in the short direction of the substrate 101, the resistance of the resistance heating element 102 is increased at the throttle portions 102a and 102b, and the amount of heat generated when the same current flows is increased.
Thereby, in the longitudinal end portion having the narrowed portion 102a, heat that escapes in the direction of the longitudinal end portion through the substrate 101 is compensated, and heat is generated at a uniform temperature in the longitudinal direction. In this embodiment, the heating element widths of the apertures 102a and 102b are narrowed by 7% with respect to the other parts, and the heating element width is 1.395 mm.

電極１０３は、定着装置や画像形成装置の電源より、抵抗発熱体１０２に電力を供給するための接点として機能するものである。本実施例においては、銀ペーストを、抵抗発熱体１０２と同様、スクリーン印刷法により均一に、厚み２０μｍの膜状に塗布した後に焼成を行うことにより形成した。電極１０３は、基板１０１上に二箇所形成され、それぞれ抵抗発熱体１０２に接続されることにより、電極１０３を通してＡＣ電圧が抵抗発熱体１０２に印加される。 The electrode 103 functions as a contact for supplying power to the resistance heating element 102 from the power source of the fixing device or the image forming apparatus. In this example, the silver paste was formed by applying the film uniformly in the form of a film having a thickness of 20 μm by the screen printing method, as in the case of the resistance heating element 102, followed by baking. The electrodes 103 are formed at two locations on the substrate 101 and connected to the resistance heating element 102, whereby an AC voltage is applied to the resistance heating element 102 through the electrode 103.

絶縁層１０４は、ガラスや樹脂等の絶縁物により形成され、抵抗発熱体１０２、電極１０３および導電部１０５の絶縁耐圧を確保するために設けられる。本実施例においては、絶縁ガラスによる保護層を８０μｍの厚みでスクリーン印刷を行うことにより、抵抗発熱体１０２と、電極１０３および導電部１０５の一部を被覆している。すなわち、絶縁層１０４は、基板１０１の長手方向において各抵抗発熱体１０２と、各抵抗発熱体と接続する電極１０３および導電部１０５の一部を個別に被覆する形状に形成される。 The insulating layer 104 is formed of an insulating material such as glass or resin, and is provided to ensure the withstand voltage of the resistance heating element 102, the electrode 103, and the conductive portion 105. In this example, the resistance heating element 102, the electrode 103, and a part of the conductive portion 105 are covered by screen printing a protective layer of insulating glass with a thickness of 80 μm. That is, the insulating layer 104 is formed in a shape that individually covers each resistance heating element 102, the electrode 103 connected to each resistance heating element, and a part of the conductive portion 105 in the longitudinal direction of the substrate 101.

本実施例の画像形成装置には、ヒータ１００に電力を供給するための電源回路およびヒータ１００への電力供給を制御するための制御回路等からなる電力制御系が内蔵されている。図５は、電力制御系の一例のブロック図である。 The image forming apparatus of this embodiment incorporates a power control system including a power supply circuit for supplying power to the heater 100 and a control circuit for controlling power supply to the heater 100. FIG. 5 is a block diagram of an example of a power control system.

このヒータ温度制御系において、一方の電源回路では、ＡＣの電源５０１と、リレー５０２と、トライアック１１８と、電源５０１からの供給電力により発熱するヒータ１００とが直列に接続されて回路が構成されている。 In this heater temperature control system, in one power supply circuit, an AC power supply 501, a relay 502, a triac 118, and a heater 100 that generates heat by power supplied from the power supply 501 are connected in series to form a circuit. Yes.

また他方の制御回路では、サーミスタ１１３と、Ａ／Ｄ変換器５０４と、ＣＰＵ１１７と、トライアック１１８が直列に接続された回路が構成されている。
リレー５０２は、ＣＰＵ１１７とリレー信号線５０３を介して接続されており、ＣＰＵ１１７からの指令信号によりオープン状態となり、電源５０１とヒータ１００の間を遮断するものである。 In the other control circuit, a thermistor 113, A / D converter 504, CPU 117, and triac 118 are connected in series.
The relay 502 is connected to the CPU 117 via the relay signal line 503, and is opened by a command signal from the CPU 117, and cuts off between the power source 501 and the heater 100.

３）ヒータ過剰電力投入試験についての詳述
本実施例に示すヒータ１００を用いて、ヒータ過剰電力投入試験を実施した。
過剰電力投入試験条件としては、ヒータの電極１０３に直接、最大電力が連続して入力される状態にした。電圧は、２００Ｖ圏で最も電圧の高い地域の定格２４０Ｖに対し、１０％増しの電圧、即ち、２６４Ｖを印加する設定をした。 3) Detailed Description of Heater Excessive Power Input Test Using the heater 100 shown in this example, a heater excessive power input test was performed.
As an excess power input test condition, the maximum power was continuously input directly to the electrode 103 of the heater. The voltage was set to apply 10% more voltage, that is, 264V, with respect to the rated voltage of 240V in the highest voltage region in the 200V range.

４）ヒータ過剰電力投入試験結果
上記条件において、５回の過剰電力投入試験を実施し、ヒータ１００の割れが発生するまでの時間を計測したところ、最大３．８秒、最小３．５秒、平均３．６秒であった。 4) Heater excess power input test results Under the above conditions, five times of excessive power input tests were carried out, and the time until cracking of the heater 100 occurred was measured. The maximum was 3.8 seconds, the minimum was 3.5 seconds, The average was 3.6 seconds.

５）比較例
図１２に、比較例において使用するヒータ３００の形状を示す。（ａ）はヒータ３００を長手方向上面より見た平面図、（ｂ）はヒータ３００を長手方向に直交する短手方向において垂直な面で切断した縦断面図である。 5) Comparative Example FIG. 12 shows the shape of the heater 300 used in the comparative example. (A) is the top view which looked at the heater 300 from the upper surface of the longitudinal direction, (b) is the longitudinal cross-sectional view which cut | disconnected the heater 300 by the surface perpendicular | vertical in the transversal direction orthogonal to a longitudinal direction.

図１２に示すように、本比較例におけるヒータ３００の抵抗発熱体３０２は、ほぼ実施例１におけるヒータ１００の場合と同様に形成されるが、基板３０１の短手方向において抵抗発熱体間に空隙を設けていないことが異なる。すなわち、抵抗発熱体間にも基板が存在する構成となっている。 As shown in FIG. 12, the resistance heating element 302 of the heater 300 in this comparative example is formed in substantially the same manner as in the case of the heater 100 in Example 1, but the gap between the resistance heating elements in the short direction of the substrate 301. It is different that we do not provide. That is, the substrate is also present between the resistance heating elements.

本比較例のヒータ３００を、実施例１と同様のヒータ過剰電力投入試験を実施した。
その結果、ヒータ３００の割れが発生するまでの時間は、最大３．３秒、最小３．０秒、平均３．２秒であった。 The heater 300 of this comparative example was subjected to the same heater excess power input test as in Example 1.
As a result, the time until cracking of the heater 300 occurred was a maximum of 3.3 seconds, a minimum of 3.0 seconds, and an average of 3.2 seconds.

本比較例と実施例１を比較すると、比較例に比べ、実施例１では最大＋０．５秒、最小＋０．５秒、平均＋０．４秒と、ヒータ割れまでの時間マージンを向上することが出来ている。 Comparing the present comparative example with Example 1, compared to the comparative example, in Example 1, the maximum margin of +0.5 seconds, the minimum +0.5 seconds, and the average +0.4 seconds can be improved. It is done.

また、ヒータ３００の割れが発生した箇所は、全て、電極側の抵抗発熱体３０２の絞り部３０２ａであった。更に、ヒータ３００に流れる電流波形を図６（ａ）、電極側の抵抗発熱体絞り部３０２ａの時系列温度変化を図６（ｂ）に示す。
実施例１のヒータ１００においても、同様に電流波形を図７（ａ）、電極側の抵抗発熱体絞り部１０２ａの時系列温度変化を図７（ｂ）に示す。 Further, all the locations where the heater 300 was cracked were the narrowed portion 302a of the resistance heating element 302 on the electrode side. Furthermore, FIG. 6A shows a waveform of a current flowing through the heater 300, and FIG. 6B shows a time-series temperature change of the resistance heating element restrictor 302a on the electrode side.
Similarly, in the heater 100 of Example 1, the current waveform is shown in FIG. 7A, and the time-series temperature change of the resistance heating element restrictor 102a on the electrode side is shown in FIG. 7B.

図６、図７より、ヒータ３００の割れが発生する直前に電流が増加し（図６（ａ）のＩ）、急激な温度上昇が計測されている（図６（ｂ）のＫ）。これに対して、実施例１のヒータ１００においては、割れが発生する直前の電流増加は見られず（図７（ａ）のＩ）、急激な温度上昇も見られない（図７（ｂ）のＬ）。 6 and 7, the current increases immediately before the heater 300 cracks (I in FIG. 6A), and a rapid temperature rise is measured (K in FIG. 6B). On the other hand, in the heater 100 of Example 1, an increase in current immediately before the occurrence of cracking was not observed (I in FIG. 7A), and a rapid temperature increase was not observed (FIG. 7B). L).

本比較例において、抵抗発熱体間の電位差が大きい箇所は、抵抗発熱体３０２の電極側絞り部３０２ａ付近である。その電極側絞り部３０２ａにおいて、過剰電力投入試験時に、基板３０１が低抵抗化し、抵抗発熱体間でリークが発生し、抵抗発熱体間でショート状態になった。このため、見かけ上のヒータ３００抵抗値が著しく低下し、大電流が流れたことにより、電極側付近の抵抗発熱体で過剰な発熱が起こったことで、大きな熱応力が加わった。これが、ヒータ３００が割れに到った原因である。 In this comparative example, the portion where the potential difference between the resistance heating elements is large is in the vicinity of the electrode side diaphragm portion 302 a of the resistance heating element 302. In the electrode side diaphragm 302a, the resistance of the substrate 301 was lowered during the excessive power input test, leakage occurred between the resistance heating elements, and the resistance heating elements were short-circuited. For this reason, the apparent resistance value of the heater 300 is remarkably lowered and a large current flows, so that excessive heat generation occurs in the resistance heating element near the electrode side, and a large thermal stress is applied. This is the reason why the heater 300 has cracked.

これに対して、本実施例１のヒータ１００では、基板１０１の短手方向において各抵抗発熱体１０２間に空隙Ｓを設けているため、過剰電力投入時に基板１０１が低抵抗化し、抵抗発熱体間でリークが発生する事態を回避することができる。これにより、ヒータ過剰電力投入時のヒータ割れまでの時間マージンを向上することができる。 On the other hand, in the heater 100 according to the first embodiment, since the air gap S is provided between the resistance heating elements 102 in the short direction of the substrate 101, the resistance of the substrate 101 is reduced when excessive power is applied, and the resistance heating element. It is possible to avoid a situation in which a leak occurs between the two. Thereby, the time margin to the heater crack at the time of heater excess electric power input can be improved.

次に、本発明の実施例２について説明する。
本実施例２に係るヒータは、実施例１のヒータに対して、空隙の設ける場所を、抵抗発熱体間の電位差が高く、発熱量が大きくなる部分、即ち、電極側の抵抗発熱体を絞った絞
り部のみとしたものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The heater according to the second embodiment is narrower than the heater according to the first embodiment in a place where a gap is provided in a portion where the potential difference between the resistance heating elements is high and the heat generation amount is large, that is, the resistance heating element on the electrode side. Only the aperture part is used.

１）ヒータ２００の説明
図２に、本実施例２に係るヒータ２００を、上面から見た平面図を示す。
すなわち、ヒータ２００は、長尺の基板２０１と、基板２０１の長手方向に沿って平行に設けられた複数の抵抗発熱体２０２と、抵抗発熱体２０２に接続する導体部としての電極２０３と、複数の抵抗発熱体２０２を被覆する絶縁保護層２０４とを有する。 1) Description of Heater 200 FIG. 2 is a plan view of the heater 200 according to the second embodiment as viewed from above.
That is, the heater 200 includes a long substrate 201, a plurality of resistance heating elements 202 provided in parallel along the longitudinal direction of the substrate 201, an electrode 203 as a conductor portion connected to the resistance heating element 202, and a plurality of heaters 200. And an insulating protective layer 204 that covers the resistance heating element 202.

抵抗発熱体２０２は、長手両端部において、他の部分よりも幅の狭い領域（以下「絞り部」と記す）２０２ａ，２０２ｂを有する。基板２０１の短手方向において抵抗発熱体２０２の幅を狭く絞ることによって、絞り部２０２ａ，２０２ｂで抵抗発熱体２０２の抵抗が大きくなり、同じ値の電流が流れた際の発熱量が大きくなる。
これにより、絞り部２０２ａを有する長手端部においては、基板２０１を通じて長手端部方向へ逃げる熱を補い、長手に均一な温度に発熱するようにしている。 The resistance heating element 202 has regions (hereinafter referred to as “throttle portions”) 202a and 202b that are narrower than the other portions at both longitudinal ends. By narrowing the width of the resistance heating element 202 in the short direction of the substrate 201, the resistance of the resistance heating element 202 is increased at the throttle portions 202a and 202b, and the amount of heat generated when the same value of current flows is increased.
Thereby, in the longitudinal end portion having the narrowed portion 202a, heat that escapes in the direction of the longitudinal end portion through the substrate 201 is compensated, and heat is generated at a uniform temperature in the longitudinal direction.

この実施例２では、絶縁保護層２０４および基板２０１に形成される空隙Ｓを、この空隙Ｓは、複数の抵抗発熱体２０２，２０２間の電位差が相対的に高い部分、この例では、抵抗発熱体２０２の絞り部２０２ａに形成されている。 In the second embodiment, the gap S formed in the insulating protective layer 204 and the substrate 201 is a portion where the potential difference between the plurality of resistance heating elements 202 and 202 is relatively high, in this example, the resistance heating. It is formed in the throttle part 202 a of the body 202.

図２に示すとおり、基板２０１に空隙Ｓを設ける場所は、抵抗発熱体間のリークが発生しやすい発熱量が大きくなる箇所である、抵抗発熱体２０２の電極側先端から３０mmまでとした。
即ち、基板２０１に設けた空隙部Ｓを最小限の箇所に留めることにより、ヒータの強度を確保することができる。 As shown in FIG. 2, the space S is provided in the substrate 201 up to 30 mm from the tip of the resistance heating element 202 on the electrode side, where the amount of generated heat is likely to leak between the resistance heating elements.
That is, the strength of the heater can be ensured by keeping the gap S provided in the substrate 201 at a minimum position.

２）ヒータ過剰電力投入試験結果
実施例１と同様の条件にて、５回の過剰電力投入試験を実施し、ヒータ２００の割れが発生するまでの時間を計測したところ、最大３．６秒、最小３．３秒、平均３．４秒であった。
実施例１の中で述べている比較例と本実施例２を比較すると、比較例に比べ、実施例２では最大＋０．３秒、最小＋０．３秒、平均＋０．２秒と、ヒータ割れまでの時間マージンを向上することが出来ている。 2) Heater excess power input test results Under the same conditions as in Example 1, five times of excessive power input tests were carried out, and the time until cracking of the heater 200 was measured. The minimum was 3.3 seconds and the average was 3.4 seconds.
When the comparative example described in Example 1 and this Example 2 are compared, in Example 2, the maximum +0.3 seconds, the minimum +0.3 seconds, and the average +0.2 seconds are compared with the comparative example. The time margin until is improved.

上記に示したように、ヒータ２００に十分な強度を確保するため、抵抗発熱体間の大部分に空隙を設けずに、抵抗発熱体２０２間の長手方向において発熱量が大きくなる箇所のみ空隙Ｓを設ける構成においても、ヒータ過剰電力投入時のヒータ割れまでの時間マージンを向上することができる。 As described above, in order to ensure sufficient strength in the heater 200, the gap S is not provided in the most part between the resistance heating elements, and only the gap S where the heat generation amount increases in the longitudinal direction between the resistance heating elements 202. Even in the configuration in which the heater is provided, it is possible to improve the time margin until the heater breaks when the heater is overpowered.

実施例１、及び２のヒータにおいては、二本の抵抗発熱体は、いずれも同じ抵抗値を持ち、同じ抵抗発熱体幅を有する系としたが、抵抗発熱体の幅、ペーストの材料及び抵抗値は異なるものとしても構わない。例えば、ヒータ１００において、基板１０１の短手方向上流側（図１（ａ）の上方側）の抵抗発熱体１０２の発熱体幅を全体的に細くすることができる。あるいは、単位面積あたりの抵抗値の大きなペースト材料を用いて、抵抗を大きくすることにより、上流側発熱量の大きな構成とすることも可能である。更には、複数本の抵抗発熱体のうち一本を完全に導電パターンとすることも可能である。 In the heaters of Examples 1 and 2, the two resistance heating elements have the same resistance value and the same resistance heating element width, but the resistance heating element width, paste material, and resistance are the same. The values may be different. For example, in the heater 100, the heating element width of the resistance heating element 102 on the upstream side in the short direction of the substrate 101 (the upper side in FIG. 1A) can be made thin overall. Alternatively, by using a paste material having a large resistance value per unit area and increasing the resistance, a configuration with a large upstream heat generation amount can be obtained. Further, one of the plurality of resistance heating elements can be made a completely conductive pattern.

また、本発明では、ヒータの抵抗発熱体間に空隙を設けることで、基板の低抵抗化による抵抗発熱体間のリークの発生を回避しているが、低抵抗化のしにくい超高抵抗絶縁物を空隙部に充填することで、抵抗発熱体間のリークの発生を抑える構成にすることも可能である。一般的に絶縁物は熱を加えることによって低抵抗化する（NTC特性）。本発明の目
的は、導電パターン間のリーク電流起因の急激な温度上昇を抑えることにあり、絶縁性のあるセラミック基板よりも熱による低抵抗化が少ない絶縁物を空気の変わりに充填すればよい。 Further, in the present invention, by providing a gap between the resistance heating elements of the heater, the occurrence of leakage between the resistance heating elements due to the low resistance of the substrate is avoided, but the ultra-high resistance insulation is difficult to reduce the resistance. It is also possible to adopt a configuration that suppresses the occurrence of leaks between the resistance heating elements by filling the gaps with objects. In general, insulation is reduced in resistance by applying heat (NTC characteristics). An object of the present invention is to suppress an abrupt increase in temperature due to a leakage current between conductive patterns, and it is only necessary to fill an insulator with less resistance by heat than an insulating ceramic substrate instead of air. .

また、実施例１、及び２のヒータにおいては、抵抗発熱体の本数は二本としたが、もちろん、四本またはそれ以上の本数の抵抗発熱体を基板上に形成したり、三本の抵抗発熱体に、更に一本の導電パターンを加えて、往復させる構成等を取ったりしても構わない。
さらに、実施例１、実施例２においては、基板材料として窒化アルミを用いたが、アルミナなどの絶縁性セラミックなどを用いても差し支えない。
また、上記実施例では、本発明のヒータの適用例として、画像形成装置の定着装置を例にとって説明したが、定着装置に限らず、被加熱材に光沢を付与するような像加熱装置等にも適用可能である。 In the heaters of Examples 1 and 2, the number of resistance heating elements is two. Of course, four or more resistance heating elements are formed on the substrate, or three resistance heating elements are formed. It is possible to add a single conductive pattern to the heating element and reciprocate it.
Further, in Example 1 and Example 2, aluminum nitride is used as the substrate material, but insulating ceramics such as alumina may be used.
In the above embodiment, the fixing device of the image forming apparatus is described as an example of the application of the heater of the present invention. Is also applicable.

１００,２００ヒータ
１０１,２０１基板
１０２,２０２抵抗発熱体
１０３,２０３電極部
１０４,２０４絶縁層
Ｓ空隙 100, 200 Heater 101, 201 Substrate 102, 202 Resistance heating element 103, 203 Electrode part 104, 204 Insulating layer S Gap

Claims

A long substrate; a plurality of resistance heating elements provided along a longitudinal direction of the substrate; a conductor portion connected to the resistance heating element; and an insulating protective layer covering the plurality of resistance heating elements. In the heater,
In the insulating protective layer and the substrate, a gap is formed between the plurality of resistance heating elements.

The heater according to claim 1, wherein the gap is formed in the entire length in the longitudinal direction of the plurality of resistance heating elements.

The heater according to claim 1, wherein the gap is formed in a portion where a potential difference between the plurality of resistance heating elements is relatively high.

A flexible sleeve, a heater that contacts the inner periphery of the flexible sleeve, and a pressure member that is in contact with the outer peripheral surface of the flexible sleeve and forms a nip portion with the heater, In the image heating apparatus configured to heat while sandwiching and conveying the material to be heated at the nip portion,
An image heating apparatus using the heater according to claim 1 as the heater.

The image heating apparatus according to claim 4, wherein the image heating apparatus is used as a fixing device of an image forming apparatus that heats and fixes an unfixed toner image formed on a recording material.