JP3182871B2 - 定着用ヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡ（ｏｆｆｉｃｅ
ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器の出力装置に用いられる定
着用ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、ＯＡ機器の複写機やＬＢＰ
（ｌａｓｅｒ ｂｅａｍ ｐｒｉｎｔｅｒ）あるいはフ
ァクシミリ等には、その出力装置に紙葉類等の記録体に
記録対象画像の潜像を形成させ、これをトナーで現像し
定着して記録し出力するようにしたものがある。この定
着の過程を加熱して行うものに用いられる定着用ヒータ
は、絶縁基板上に帯状に成形された抵抗発熱層が設けら
れて構成され、抵抗発熱層の両端間に電極を通じて通電
することによって発熱するようになっている。

【０００３】そして絶縁基板の両面にそれぞれ電極が形
成されるようにした構成のものは、例えば絶縁基板の上
面に抵抗発熱層を設け、片端部に一方の電極を形成・接
続するようにし、また他端部に絶縁基板の上下面に亘る
導電部の片端部を接続している。さらに絶縁基板の下面
側となる導電部の他端部に、他方の電極を形成・接続す
るようにした構造をとる。

【０００４】このような従来の定着用ヒータは、その要
部である導電部が図１０に断面図を示すように構成され
ている。すなわち導電部１は、絶縁基板２の上下面にそ
れぞれ導電層３，４を設けており、導電層３は図示しな
い抵抗発熱層に接続し、導電層４は同じく図示しない他
方の電極に接続している。そして両導電層３，４には、
絶縁基板２を貫通するように設けられ、スルーホール５
を形成する筒状の貫通導電部材６が接続されている。

【０００５】さらに、抵抗発熱層や導電部１の表面には
ガラスでなる保護・絶縁層７が成層され、またこの成層
にともない筒状の貫通導電部材６の内面上にも保護・絶
縁層７が薄く成層されている。

【０００６】また、絶縁基板２の抵抗発熱層が設けられ
ている面の裏側の面には、図１１に断面図で示すように
感熱部８の、例えばＡｇ／Ｐｄ系の導電材料で形成され
た導電層９が設けられ、導電層９の片端部にはサーミス
タ１０が取着されている。そして導電層９の他端部に
は、絶縁基板２を貫通しスルーホール１１を形成する筒
状の貫通導電部材１２を介し、抵抗発熱層が設けられて
いる面に設けられた感熱部電極１３が接続されている。

【０００７】このような従来の定着用ヒータでは、保護
・絶縁層７が抵抗発熱層や導電部１の表面に成層されて
いるものの、場所によって保護・絶縁層７の厚さにばら
つき、特に導電部１の導電層３及び導電層４と貫通導電
部材６が接続されたスルーホール５の開口角部での保護
・絶縁層７の厚さが薄くなるなどして、保護・絶縁層７
の表面と抵抗発熱層や導電部１との間の絶縁耐圧が場所
によって低い値となり、ばらつきが多く信頼性が低いも
のとなっていた。また、場所によって保護・絶縁層７の
厚さにばらつきがあったり外表面の凹凸差が大きいと、
加熱定着される紙葉類等の記録体に定着むらを生じ一様
な定着ができなかったり、ポリイミド樹脂などからなり
エンドレスのロール状をして定着用ヒータの保持体に循
環自在に巻装され、このヒータを保護するようにした定
着フィルムあるいは記録体の搬送が円滑に行えないなど
の不具合があった。

【０００８】また、感熱部８では、高温多湿の環境条件
で長時間に亘り使用した場合、導電層９等でエレクトロ
マイグレーションが発生してサーミスタの機能が損なわ
れ、感熱部８が正常に動作せず温度調節が設定通りに行
われなくなる。このため定着用ヒータは、使用環境によ
ってその寿命や加熱性能が変動してしまい、信頼性の向
上が望まれていた。

【０００９】一方、この定着用ヒータの発熱温度分布の
ばらつきの良否は、通電加熱したものについて表面温度
を、例えばサーモトレーサや熱電対等によって直接測定
したり、あるいは抵抗発熱層の層厚を測定しその層厚の
ばらつきから温度分布のばらつきを推定するようにして
判定されるが、時間を要し面倒であり、量産の過程では
サンプル測定等が行われていた。このため定着用ヒータ
の温度分布の測定によるものでは良否の判定の精度が低
く、また測定及び判定の自動化が行い難いものとなって
いた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の定
着用ヒータでは、絶縁耐圧が場所によって低い値となっ
て信頼性が低いという状況にあり、このような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
絶縁耐圧が部位によらず一様に高い値を確保することが
できる信頼性が高く、また、共通の絶縁材料を用いるこ
とにより安価になるとともに加熱定着する紙葉類等の記
録体に定着むらなどの発生がなく、記録体や循環フィル
ムなどを円滑に搬送できる定着用ヒータを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の定着用ヒータ
は、細長い平板状の絶縁基板と、この絶縁基板上面の長
手方向に形成された帯状の抵抗発熱層と、この抵抗発熱
層に接続するよう形成された導電層と、上記絶縁基板の
下面に形成された導電層と、上記絶縁基板を貫通して設
けられ、これら上下面の導電層を電気的に接続するスル
ーホールからなる貫通導電部材と、上記絶縁基板上面の
抵抗発熱層及び導電層を覆いその外表面が平滑面を有す
るよう形成されたガラスからなる保護・絶縁層と、上記
スルーホール内に上記保護・絶縁層と同材料のガラスを
充填するとともに、その外表面を上記保護・絶縁層と連
続して形成されたガラス充填層とを具備していることを
特徴とするものであり、また、スルーホールの開口角部
の保護・絶縁層が、抵抗発熱層及び導電層を覆う保護・
絶縁層と略等しい層厚を有することを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【作用】上記のように構成された定着用ヒータは、絶縁
基板を貫通する貫通導電部材のスルーホール内にも抵抗
発熱層及び導電層を覆う保護・絶縁層と同じガラス質の
絶縁材料が充填されているので、スルーホールの開口角
部での保護・絶縁層の層厚が薄くなってしまうことがな
く、しかも抵抗発熱層及び導電層を覆う保護・絶縁層と
連続して同等の層厚が安定して確保できることになっ
て、導電層と保護・絶縁層表面との間の絶縁耐圧が部位
によらず一様に高い値となり、信頼性の高いものとな
る。また、加熱定着する紙葉類等の記録体に対向する抵
抗発熱層及び導電層を覆う保護・絶縁層を略平滑な連続
する平面状としたので、記録体を一様に加熱できるとと
もにこの記録体や循環フィルムの円滑な搬送を行うこと
ができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は定着用ヒータの製造途中の状態を示す平
面図で、図２は同じく裏面図であり、図３は定着用ヒー
タの図１及び図２におけるＡ−Ａ矢視方向に相当する断
面図であり、図４及び図５は要部の拡大断面図であり、
図６は要部の拡大平面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ矢
視方向の断面図であり、図８はエレクトロマイグレーシ
ョンに関する特性図であり、図９は抵抗発熱層の抵抗測
定方法を説明するための図である。（なお、各図におい
て、その縦横や層厚さなどの寸法は正対しているもので
はなく誇張して作図されている部分もある。）

【００１４】図において、２１はアルミナで形成された
細長い平板状の絶縁基板で、０．３〜２．０ｍｍの範囲
の所定の板厚を有する。そして絶縁基板２１の上面上の
片方側には絶縁基板２１の長手方向に平行に、均等な厚
さで、加熱定着する紙葉類等の記録体の幅と同程度以上
の長さを有する細幅の帯状に成形された、例えばＡｇ／
Ｐｄ系の抵抗体でなる所定の抵抗値の抵抗発熱層２２が
設けられている。

【００１５】また、絶縁基板２１の上面上の他方側に
は、導電部２３の、例えばＡｇ／Ｐｔ系の導電体で厚さ
が５〜２５μｍ程度の範囲で形成されたＬ字状の上面側
の導電層２４と、同じく厚さが５〜２５μｍ程度の範囲
で形成された感熱部２５の矩形状の２つの感熱部電極２
６，２７が設けられている。

【００１６】抵抗発熱層２２は、その片端側に矩形状の
端部が形成されており、この端部の上面には略同形状
の、例えばＡｇでなる抵抗発熱層２２の一方の電極２８
が積層されている。また抵抗発熱層２２の他端部には、
導電層２４の片端部が重ね合わされるように積層されて
接続され、さらに導電層２４の他端部には、絶縁基板２
１を貫通するように設けられ、直径が０．１〜１．０ｍ
ｍ程度のスルーホール２９を形成する筒状の貫通導電部
材３０が接続されている。

【００１７】そして、この貫通導電部材３０には絶縁基
板２１の下面上に設けられた導電部２３の、例えばＡｇ
で厚さが５〜２５μｍ程度の範囲で形成された略Ｌ字状
の下面側の導電層３１の片端部が接続されている。また
導電層３１の他端部は絶縁基板２１の下面の片方側に位
置し、矩形状に形成されていて、抵抗発熱層２２の他方
の電極３２を形成している。

【００１８】一方、感熱部２５の両感熱部電極２６，２
７には、それぞれ絶縁基板２１を貫通するように設けら
れ、直径が０．１〜１．０ｍｍ程度のスルーホール３３
を形成する筒状の貫通導電部材３４が接続されている。
そして貫通導電部材３４には絶縁基板２１の下面上に感
熱部２５の、例えばＡｇ／Ｐｄ系の導電体で形成された
２つの導電層３５，３６の片端部が接続されている。ま
た両導電層２６，２７は、それぞれの他端部が、抵抗発
熱層２２の中間部が設けられている絶縁基板２１の裏面
側の下面に位置するように設けられていて、それらの他
端部間にはサーミスタ３７が取着されている。

【００１９】そして図３に示すように、各電極２６，２
７，２８，３２の表面を除いた抵抗発熱層２２と導電部
２３の導電層２４の表面上、並びに導電部２３の導電層
３１と感熱部２５の導電層３５，３６及びサーミスタ３
７の表面上には、例えばガラスでなる保護・絶縁層３
８，３９，４０が２０〜１００μｍ程度の厚さに被着さ
れている。

【００２０】この時、図４及び図５に示すように各スル
ーホール２９，３３内にも、上記抵抗発熱層２２や導電
層２４などの表面上に形成した保護・絶縁層３８，３
９，４０と同じガラスからなる絶縁材料を充填したガラ
ス充填層が形成されている。また、スルーホール２９，
３３の開口角部の近傍においても、保護・絶縁層３８，
３９，４０が他の部分と同等の層厚で、かつ、加熱定着
する紙葉類等の記録体の幅以上の長さに亘り形成され、
保護・絶縁層３８，３９，４０の表面は略平滑に連続す
る平面状に形成されている。

【００２１】そして、以上のように構成され、保護・絶
縁層３８，３９，４０の層厚が、例えば約４０μｍとな
るように被着されたものについて、保護・絶縁層３８，
３９，４０の表面と、抵抗発熱層２２や導電部２３の導
電層２４，３１、並びに感熱部２５の導電層３５，３６
等との間の絶縁耐圧を測定したところ、スルーホール２
９，３３の開口角部の近傍を含め、全ての部位で２５０
０Ｖ以上の値が得られた。また保護・絶縁層３８，３
９，４０は層厚が２０μｍ以上となるように被着されて
いれば、スルーホール２９，３３の開口角部の近傍の層
厚も、十分な絶縁耐圧が得られる厚さとなる。

【００２２】なお、従来のように、保護・絶縁層を約４
０μｍとなるように被着し、スルーホール内にガラス充
填層を形成する絶縁材料が充填されていない場合は、ス
ルーホールの開口角部の保護・絶縁層の層厚が薄いため
に、他の部位では２５００Ｖ以上の絶縁耐圧が得られて
いるものの、この部分での絶縁耐圧は７００Ｖ程度とな
ってしまっていた。

【００２３】このように本発明によれば、スルーホール
２９，３３の開口角部の近傍を含め、全ての部位で同じ
絶縁材料を用いて保護・絶縁層３８，３９，４０を安定
した層厚で形成できるので、安価でしかも耐圧性能を十
分に確保できることとなり、絶縁性能のばらつきの少な
い信頼性の高い定着用ヒータが得られる。

【００２４】また、感熱部２５の２つの導電層３５，３
６及びサーミスタ３７の表面上に保護・絶縁層４０が被
着されているので、図８に横軸に経過時間を取り、縦軸
に印加電圧をとって示すエレクトロマイグレーションの
特性図のように、８０℃、９５％の高温多湿の環境条件
において、５０Ｖの電圧を印加した状態の０．６ｍｍの
間隔を取った２点間での電圧は、特性曲線Ｘのように時
間ｔ₀ で電圧を印加し、月単位で見た時間経過後におい
ても０Ｖと変わらず断線状態となってしまうことがな
い。このように本発明によればエレクトロマイグレーシ
ョンの発生が防止でき、サーミスタ３７の当初の性能が
維持でき誤動作の発生がなくなり、感熱部２５の信頼性
を高めることができる。

【００２５】因みに、従来のように感熱部の導電層及び
サーミスタの表面上に保護・絶縁層を被着していない場
合には、特性曲線Ｙのように時間ｔ₀ で電圧を印加して
分単位の短時間が経過した後の時間ｔ₁ において、エレ
クトロマイグレーションが発生し断線状態となってしま
う。

【００２６】なお、上記の実施例では感熱部２５の２つ
の導電層３５，３６及びサーミスタ３７の表面上に保護
・絶縁層４０が被着されているが、保護・絶縁層はエレ
クトロマイグレーションの発生が想定される部位につい
てのみ部分的に被着するようにしてもよい。

【００２７】一方、定着用ヒータの発熱温度分布のばら
つきの良否については、次のようにして行う。先ず図９
に示すように抵抗発熱層２２の全長をＬ、全抵抗値をＲ
とし、全長Ｌを４等分して、一方の電極２８側の端部の
Ｍ点を基準に、Ｌ／４の位置をＮ点、２Ｌ／４の位置を
Ｏ点、３Ｌ／４の位置をＰ点、４Ｌ／４の位置、すなわ
ち他端部をＱ点とする。

【００２８】そこで、発熱温度分布のばらつきの良否を
判定する対象の抵抗発熱層２２について、一方の電極２
８と各Ｎ点、Ｏ点、Ｐ点、Ｑ点との間の抵抗値Ｒ₁ ，Ｒ
₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ をそれぞれ測定する。そして測定された
それぞれの抵抗値Ｒ₁ ，Ｒ₂，Ｒ₃ ，Ｒ₄ の平均値Ｒ
_ave 及び標準偏差σを算出する。

【００２９】次いで、算出された標準偏差σを１００分
率で示し、予め設定した発熱温度分布の良否の限度見本
となる抵抗発熱層の検量データから得られた対応する数
値と、１００分率で示された標準偏差σとを比較し、限
度内にあるものを良と判定し、それ以外を不良と判断す
る。

【００３０】例えばＬ＝３００ｍｍとし、Ｒ＝３０Ωと
すると、一方の電極２８とＭ点から７５ｍｍ離れたＮ点
での抵抗値、同じくＭ点から１５０ｍｍ離れたＯ点での
抵抗値、Ｍ点から２２５ｍｍ離れたＰ点での抵抗値、Ｍ
点から３００ｍｍ離れたＱ点での抵抗値についてそれぞ
れ測定し、その標準偏差σ₀ を求めこれに基づき発熱温
度分布のばらつきの良否を判定する。

【００３１】このように、発熱温度分布のばらつきの良
否を判定にするに際し、通電加熱したものの表面温度を
直接測定したりせずに、測定が簡単に行える抵抗値の測
定によって温度分布のばらつきの良否の判定が、迅速か
つ正確に行える。また予め設定した見本との間での数値
比較で判定が行えるため、容易に測定及び判定の自動化
を実現することができる。

【００３２】さらに、抵抗発熱層２２の、例えばトリミ
ング時に抵抗測定を実施し、温度分布が所定のものとな
るよう事前に補正を行うことができる。また他の発熱体
の設計に際しても、先ず抵抗値から設計を始めていくこ
とができ、容易に発熱体を設計することができる。

【００３３】なお、上記によらず抵抗発熱層２２の図９
での左半分のＭＯ間の抵抗値Ｒ_MOと、右半分のＯＱ間の
抵抗値Ｒ_OQを測定し、Ｒ_MOとＲ_OQとの差を全体の抵抗値
Ｒで除し１００分率で示した値について、同じく予め設
定した発熱温度分布の良否の限度見本となる抵抗発熱層
の検量データから得られた対応する数値と比較し、判定
を行うように構成しても同様の作用・効果が得られる。

【００３４】また、本発明は上記の実施例のみに限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
して実施し得るものである。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、細長い平板状の絶縁基板上の抵抗発熱層や導電層な
どの導電部を覆うよう形成した保護・絶縁層と同じガラ
スからなる絶縁材料を、この絶縁基板の表裏を導通する
ように形成され貫通するスルーホール内にガラス充填層
として充填する構成とし、かつ、保護・絶縁層の外表面
を略平滑な平面状としたことにより、絶縁耐圧が部位に
よらず高い値を一様に確保することができ信頼性が高
く、共通の絶縁材料を用いることにより安価になるとと
もに加熱定着する紙葉類等の記録体に定着むらなどの発
生がなく、記録体や循環フィルムなどを円滑に搬送でき
る定着用ヒータが得られる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の定着用ヒータの製造途中の
状態を示す平面図である。

【図２】同上における裏面側の平面図である。

【図３】本発明の一実施例である定着用ヒータの図１及
び図２のＡ−Ａ矢方向視に相当する断面図である。

【図４】同上における導電部を示す要部の拡大断面図で
ある。

【図５】同上における感熱部を示す要部の拡大断面図で
ある。

【図６】同上における要部の拡大平面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。

【図８】エレクトロマイグレーションに関する特性図で
ある。

【図９】本発明に係る抵抗発熱層の抵抗測定方法を説明
するための図である。

【図１０】従来例の導電部を示す要部断面図である。

【図１１】同上における感熱部を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】 ２１…絶縁基板２２…抵抗発熱層 ２４，３１…導電層 ２９…スルーホール ３０…貫通導電部材 ３８，３９…保護・絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−150584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5592（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/02 G03G 15/20 101 H05B 3/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長い平板状の絶縁基板と； この絶縁基板上面の長手方向に形成された帯状の抵抗発
   熱層と； この抵抗発熱層に接続するよう形成された導電層と； 上記絶縁基板の下面に形成された導電層と； 上記絶縁基板を貫通して設けられ、これら上下面の導電
   層を電気的に接続するスルーホールからなる貫通導電部
   材と； 上記絶縁基板上面の抵抗発熱層及び導電層を覆いその外
   表面が平滑面を有するよう形成されたガラスからなる保
   護・絶縁層と； 上記スルーホール内に上記保護・絶縁層と同材料のガラ
   スを充填するとともに、その外表面を上記保護・絶縁層
   と連続して形成されたガラス充填層と； を具備し ていることを特徴とする定着用ヒータ。
2. 【請求項２】 スルーホールの開口角部の保護・絶縁層
   が、抵抗発熱層及び導電層を覆う保護・絶縁層と略等し
   い層厚を有することを特徴とする請求項１記載の定着用
   ヒータ。