JP3790740B2 - 定着ヒータ、定着装置および画像形成装置 - Google Patents
定着ヒータ、定着装置および画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばプリンタや複写機などのトナーを定着させるのに好適な定着ヒータ、定着装置および画像形成装置に関する。
【従来の技術】
複写機やプリンタなどのＯＡ機器においては、トナー像を形成した印刷用紙をヒータ表面に接触させながら通過させることにより、トナー像を紙面に融着させて定着させている。
【０００２】
従来のこの種の定着ヒータは、例えばアルミナセラミックスを材料とする細長い基板の表面に銀・パラジウム系の抵抗材料からなる細長い抵抗発熱体をスクリーン印刷により形成し、基板の裏面に基板と同様のセラミックス材料によるチップサーミスタがポリイミドなどの耐熱樹脂によって固定されている。
【０００３】
そして、抵抗発熱体の両端に所定の電圧を印加することにより抵抗発熱体が発熱しヒータとして機能し、上記チップサーミスタは抵抗発熱体と熱結合して抵抗発熱体の温度変化に基づいてその抵抗値が変化する。このサーミスタは、温度検知回路に接続され、この温度検知回路で検知した抵抗発熱体の温度に基づいてヒータの温度制御が行われる機構になっている。このような制御機構は一般に抵抗発熱体の温度を一定に維持する目的で使われる。
【０００４】
この定着ヒータは、図５に示すような定着装置に組み込まれる。その機構は、紙面上に所定の画像にトナー１７を付着させた用紙を、定着フイルム１６を介して定着ヒータ１４と加圧ローラ１５に圧接させながら搬送し、定着ヒータ１４による加熱によりトナー１７を溶融させて定着させるように構成されている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の定着ヒータは、発熱時に基板が非常に高温に加熱され、これに伴ってチップサーミスタおよび耐熱樹脂も温度上昇して、これらが共に熱膨張するが、特に基板およびチップサーミスタと耐熱樹脂との熱膨張率が異なると、定着ヒータの反復使用により基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入り、やがてはチップサーミスタが剥離するものが生じる。
【０００５】
そして、このような定着ヒータを画像形成装置の定着装置に組み込んで使用すると、定着ヒータの発熱特性が狂い安定したトナーの定着が行えなくなり、やがて定着ヒータの温度制御が行えなくなる。
【０００６】
本発明は定着ヒータのサーミスタの取り付け構造を改良することにより、上記問題点を解消した定着ヒータ、定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の定着ヒータは、セラミックスのヒータ基板と；ヒータ基板の表面に配設された抵抗発熱体と；少なくともそれぞれの一部がヒータ基板の裏面に設けられた一対の第１導体パターンと；サーミスタ基板およびサーミスタ基板に形成した感熱部を備えたチップサーミスタと；チップサーミスタと一対の第１導体パターンを接着して電気的接続する導電性接着剤と；チップサーミスタをヒータ基板に接着するとともに抵抗発熱体とチップサーミスタとの熱伝導を図るセラミックスの粒子を含有する耐熱樹脂と；を具備していることを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明の定着ヒータは、請求項１記載の定着ヒータにおいて、耐熱樹脂は、さらにチップサーミスタの感熱部を被覆していることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の定着装置は、請求項１または２記載の定着ヒータと；定着ヒータの抵抗発熱体側の面に対向して配置された加圧ローラと；を具備していることを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明の画像形成装置は、請求項３記載の定着装置を具備していることを特徴としている。
【作用】
請求項１の発明の定着ヒータは、抵抗発熱体の発熱によりヒータ基板、チップサーミスタおよび耐熱樹脂が温度上昇して膨張するが、セラミックスの粒子を含有している耐熱樹脂は、その熱膨張率がセラミックスで構成されたヒータ基板およびチップサーミスタの熱膨張率と近いため、膨張の度合いに大きな差がなく、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる。
【００１０】
また、耐熱樹脂に含有されているセラミックスの粒子は、熱伝導性が高いため、基板の温度がチップサーミスタに伝わりやすくなり、チップサーミスタの温度検知特性が向上する。
【００１１】
請求項２の発明の定着ヒータは、耐熱樹脂は、請求項1の構成に加えてさらにチップサーミスタの感熱部を被覆しているため、チップサーミスタの温度検知特性が一層良好になる。
【００１２】
請求項３の発明の定着装置および請求項４の発明の画像形成装置は、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行える。
【００１３】
また、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる。
【実施例】
以下、図１ないし図６を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１ないし図３は、本発明の定着ヒータにおける第１の実施例を示し、図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、正面図および背面図、図２は図１（Ａ）のＸ−Ｘ´線に沿う拡大断面図、図３は抵抗発熱体温度−時間特性を示すグラフである。各図において、１は抵抗発熱体、２はヒータ基板、３ａ、３ｂは第２導体パターン、４ａ、４ｂは第１端子、５は第１スルーホール、６ａ、６ｂは第１導体パターン、７はチップサーミスタ、８ａ、８ｂは第２スルーホール、９ａ、９ｂは第２端子、１１は耐熱樹脂である。
【００１５】
抵抗発熱体１は、銀・パラジウム系の抵抗材料によりスクリーン印刷によって後述するヒータ基板２の一方の面に形成されている。
【００１６】
ヒータ基板２は、例えばアルミナセラミックスを材料として細長く形成されている。 第２導体パターン３ａ、３ｂおよび第１端子４ａ、４ｂは、銀・パラジウム系の導電材料からなり、ヒータ基板２の両方の面にわたりスクリーン印刷により形成されている。すなわち、第２導体パターン３ａは抵抗発熱体１の一端に接続し、第１端子４ａは抵抗発熱体１の他端に接続している。また、第２導体パターン３ｂおよび第１端子４ｂはヒータ基板２の他方の面に形成され、さらに第１端子４ｂは第２導体パターン３ｂに接続している。なお、第２導体パターン３ａ、３ｂおよび第１端子４ａ、４ｂの導電材料は、抵抗発熱体１のパラジウムの含有比率より低くして抵抗値を低くしている。
【００１７】
第１スルーホール５は、ヒータ基板２に形成され、その内面に銀・パラジウム系導電材料が塗布されていて、第２導体パターン３ａと３ｂとを接続している。
【００１８】
上記第２導体パターン３ａ、３ｂ、第１端子４ａ、４ｂおよび第１スルーホール５は、抵抗発熱体１に対する通電路になる。そして、この第１端子４ａ、４ｂ間に所定の電圧を印加することにより、抵抗発熱体１が発熱し、ヒータとして機能する構造となっている。なお、抵抗発熱体１と第２導体パターン３ａは、ガラスの保護層１９で覆われている。
【００１９】
第１導体パターン６ａ、６ｂは、ヒータ基板２の前記抵抗発熱体１と反対側の面すなわち裏面に上記第２導体パターン３ａ、３ｂと同様の材料で平行して形成されている。
【００２０】
チップサーミスタ７は、ヒータ基板２の裏面の前記抵抗発熱体１に正対する位置で第１導体パターン６ａ、６ｂを矯絡するように導電性接着剤により電気接続されている。また、チップサーミスタ７は、アルミナセラミックスのサーミスタ基板上に電気抵抗膜で感熱部１２を形成した構造であり、かつ、この感熱部１２をヒータ基板２の裏面に向けてヒータ基板２に装着される。
【００２１】
第２スルーホール８ａ、８ｂは、第１導体パターン６ａ、６ｂのそれぞれに接続している。
【００２２】
第２端子９ａ、９ｂは、ヒータ基板２の抵抗発熱体１側の面すなわち正面に形成されているとともに、第２スルーホール８ａ、８ｂを介して第１導体パターン６ａ、６ｂに電気接続している。
【００２３】
耐熱樹脂１１は、熱硬化性樹脂にアルミナセラミックスの粒子を混入してなり、図２の断面図に示すように、チップサーミスタ７とヒータ基板２との間に充填されてチップサーミスタ７をヒータ基板２に接着しているとともに、抵抗発熱体１とチップサーミスタ７とを熱結合する。また、耐熱樹脂１１中におけるアルミナの粒子の含有率は体積比で約２５％である。なお、粒子の含有率は、これに限定されるものではなく、体積比で約５〜５０％の範囲内であることを許容される。また、粒子の粒径は約０．１〜５μｍ程度が適当である。また、熱硬化性樹脂としては、例えば鐘紡社製のＩＰ−６００（商品名：サーミッド）等の超耐熱性ポリイミド系樹脂が好適である。
【００２４】
また、耐熱樹脂１１は、チップサーミスタ７のサーミスタ基板および感熱部１２に付着して感熱部１２を被覆するように塗布される。すなわち、耐熱樹脂、例えばポリイミド系樹脂を溶剤に溶かした状態の塗布液をチップサーミスタ７とヒータ基板２との間隙附近に付着させ、毛細管現象により当該間隙全域に行きわたらせ、その後にポリイミド系樹脂を加熱して付加重合させ、チップサーミスタ７とヒータ基板２との間に固着させている。
【００２５】
そうして、以上の構成を有する定着ヒータにおいて、チップサーミスタ７は、抵抗発熱体１と熱結合しているので、抵抗発熱体１の温度変化に基づいてその抵抗値が変化する。第２端子９ａ、９ｂは、前記チップサーミスタ７の抵抗値変化を測定する温度検知回路に接続され、この温度検知回路で検知した抵抗発熱体１の温度に基づいてヒータ温度制御が行われる機構になっている。具体的には、抵抗発熱体１に電圧を印加し続けると温度が所定値よりも上昇してしまうため、図３の抵抗発熱体温度−時間特性のグラフに示すように、抵抗発熱体１の温度が所望温度Ｔ１に到達した後に抵抗発熱体１への電圧の印加を停止し、再び所望温度Ｔ１より低くなった後に印加を開始する。このような動作を繰り返すことにより抵抗発熱体１の温度をほぼ所望温度Ｔ１に保つことができる。
【００２６】
次にこの定着ヒータの作用を説明する。定着ヒータは、抵抗発熱体１の発熱によりヒータ基板２、チップサーミスタ７および耐熱樹脂１１が加熱されて温度上昇する。ここで耐熱樹脂１１は、セラミックスの粒子を含有しており、セラミックスの粒子の熱膨張率が同じくセラミックスで構成されたヒータ基板２およびチップサーミスタ７の熱膨張率と近いため、それぞれの熱膨張の度合に大きな差がなく、このため定着ヒータを反復使用してもヒータ基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる。
【００２７】
また、セラミックスの粒子は、特に熱伝導性が高いアルミナであるため、抵抗発熱体１の温度がチップサーミスタ７に伝わりやすくなり、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上する。
【００２８】
さらに、耐熱樹脂中におけるセラミックスの粒子の含有率が体積比で約２５％であるので、含有率が低過ぎてヒータ基板２およびチップサーミスタ７との熱膨張率差が大きくなることもなく、熱伝導性も高くすることができるとともに、含有率が高すぎて耐熱樹脂１１の塗布形成が困難になったり、耐熱樹脂１１中に空気が混入して熱伝導性を低下させたりするようなこともない。
【００２９】
なお、本実施例において、耐熱樹脂１１は、これをチップサーミスタ７の全体を覆うように付着させてもよい。この場合、チップサーミスタ７と定着ヒータとの熱伝導性がより向上するとともに、チップサーミスタ７の固着強度も向上する。
【００３０】
図４は、本発明の定着ヒータにおける第２の実施例を示す図２と同様な位置の拡大断面図である。図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
本実施例の定着ヒータは、チップサーミスタ７が、その感熱部１２を定着ヒータのヒータ基板２側と反対の方向すなわち外側へ向けるように装着されている。つまり、チップサーミスタ７のサーミスタ基板と定着ヒータのヒータ基板２が接触した状態になっている。チップサーミスタ７の端子は、感熱部１２と同じ面に設けられているので、チップサーミスタ７の第１導体パターン６ａ、６ｂに対する電気接続は、チップサーミスタ７の端子および第１導体パターン６ａ、６ｂ上に導電接着剤を付着させて行われる。
【００３２】
そして、このチップサーミスタ７上には第１導体パターン６ａ、６ｂとの電気接続部に、熱硬化性樹脂中にアルミナセラミックスの粒子を混入した耐熱樹脂１１を付着させている。
【００３３】
次に本発明の第２の実施例における定着ヒータの作用を説明する。定着ヒータは、抵抗発熱体１の発熱によりヒータ基板２、チップサーミスタ７および耐熱樹脂１１が加熱されて温度上昇する。ここで、耐熱樹脂１１は、セラミックスの粒子を含有しており、同じくセラミックスで構成されたヒータ基板２およびチップサーミスタ７のセラミックスのサーミスタ基板と熱膨張率が近いため、熱膨張の度合に大きな差がなく、このため定着ヒータを反復使用してもヒータ基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂１１との間に亀裂が入りにくくなる。これに伴って、チップサーミスタ７が剥離するようなこともない。
【００３４】
また、セラミックスの粒子は、特に熱伝導性が高いアルミナであるため、抵抗発熱体１の温度がヒータ基板２を介してチップサーミスタ７に伝わりやすくなり、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上する。
【００３５】
さらに、耐熱樹脂１１中における粒子の含有率は、体積比で約２５％としたので、含有率が低過ぎてヒータ基板２およびチップサーミスタ７との熱膨張率差が大きくなることもなく、熱伝導性も高くできるとともに、含有率が高過ぎて耐熱樹脂１１の塗布形成が困難になったり、耐熱樹脂１１中に空気が混入したりすることもない。
【００３６】
また、耐熱樹脂１０に含まれるセラミックスの粒子、ヒータ基板２およびチップサーミスタ７のサーミスタ基板の材質は、アルミナの他に窒化アルミニウム、窒化珪素または酸化珪素等の材料によるものでもよく、またこれらの材料の組合せやこれらを主成分とする混合物でもよい。
【００３７】
さらに、耐熱樹脂１１の材料としてはポリイミド系樹脂を使用したが、この他にも例えばシリコン系の樹脂などでもよく、抵抗発熱体１の一般的な発熱温度である２００℃前後の高温に耐えられるものであれば適用可能である。
【００３８】
また、チップサーミスタ７をヒータ基板２の第１導電パターン６ａ、６ｂに接続するのに導電性接着剤の代わりに半田などを用いてもよい。
【００３９】
図５は、本発明の定着装置の一実施例を示す要部断面図である。図において、１４は定着ヒータ、１５は加圧ローラ、１６は定着フイルム、１７はトナーである。
【００４０】
定着ヒータ１４は、以上説明した本発明の実施例の構成を備えている。
【００４１】
加圧ローラ１５は、定着ヒータ１４の抵抗発熱体１側の面に対向して配置されている。
【００４２】
定着フイルム１６は、定着ヒータ１４と加圧ローラ１５の間に移動可能に配設設されている。
【００４３】
そうして、画像を形成しているトナー１７を付着させた用紙を、定着フイルム１６を介して定着ヒータ１４と加圧ローラ１５に圧接させながら搬送し、定着ヒータ１４からの加熱によりトナー１７を溶融させて定着させる。定着ヒータ１４を反復使用しても基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂１１との間に亀裂が入りにくいので、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上し、定着ヒータの発熱特性が安定する。よって常に良好な定着が行える。
【００４４】
図６は、本発明の画像形成装置の一実施例としての複写機を示す概念的断面図である。図において、１８は定着装置である。
【００４５】
定着装置１８は、図５に示す構成のものである。
【００４６】
そうして、本実施例の画像形成装置は、定着ヒータの発熱特性が安定して良好なトナーの定着が行えるので、形成画像が鮮明になる。なお、この定着装置を例えば複写機の他プリンタまたはファクシミリなどのＯＡ機器に組込んで使用した場合にも同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、抵抗発熱体とチップサーミスタとの熱伝導を図るセラミックスの粒子を含有する耐熱樹脂を具備していることにより、抵抗発熱体の温度が耐熱樹脂を介してチップサーミスタに伝わりやすくなり、チップサーミスタの温度検知特性が向上するとともに、耐熱樹脂のセラミックスの粒子、ヒータ基板およびチップサーミスタのそれぞれの熱膨張率が近くなり、反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる定着ヒータを提供することができる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、耐熱樹脂は、さらにチップサーミスタの感熱部を被覆していることにより、チップサーミスタの温度検知特性が一層良好な定着ヒータを提供することができる。
【００４８】
請求項３の発明によれば、請求項１または２記載の定着ヒータを具備していることにより、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行えるとともに、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる定着装置を提供することができる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、請求項３記載の定着装置を具備していることにより、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行えるとともに、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の定着ヒータにおける第１の実施例を示し、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は、背面図
【図２】 同じく図１（Ａ）のＸ−Ｘ´線に沿う拡大断面図
【図３】 同じく抵抗発熱体温度−時間特性を示すグラフ
【図４】 本発明の定着ヒータにおける第２の実施例を示す図２と同様な位置の拡大断面図
【図５】 本発明の定着装置の一実施例を示す要部断面図
【図６】 本発明の画像形成装置の一実施例としての複写機を示す概念的断面図
【符号の説明】
１…抵抗発熱体、２…ヒータ基板、６ａ…第２導体パターン、６ｂ…第２導体パターン、７…チップサーミスタ、１１…耐熱樹脂
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばプリンタや複写機などのトナーを定着させるのに好適な定着ヒータ、定着装置および画像形成装置に関する。
【従来の技術】
複写機やプリンタなどのＯＡ機器においては、トナー像を形成した印刷用紙をヒータ表面に接触させながら通過させることにより、トナー像を紙面に融着させて定着させている。
【０００２】
従来のこの種の定着ヒータは、例えばアルミナセラミックスを材料とする細長い基板の表面に銀・パラジウム系の抵抗材料からなる細長い抵抗発熱体をスクリーン印刷により形成し、基板の裏面に基板と同様のセラミックス材料によるチップサーミスタがポリイミドなどの耐熱樹脂によって固定されている。
【０００３】
そして、抵抗発熱体の両端に所定の電圧を印加することにより抵抗発熱体が発熱しヒータとして機能し、上記チップサーミスタは抵抗発熱体と熱結合して抵抗発熱体の温度変化に基づいてその抵抗値が変化する。このサーミスタは、温度検知回路に接続され、この温度検知回路で検知した抵抗発熱体の温度に基づいてヒータの温度制御が行われる機構になっている。このような制御機構は一般に抵抗発熱体の温度を一定に維持する目的で使われる。
【０００４】
この定着ヒータは、図５に示すような定着装置に組み込まれる。その機構は、紙面上に所定の画像にトナー１７を付着させた用紙を、定着フイルム１６を介して定着ヒータ１４と加圧ローラ１５に圧接させながら搬送し、定着ヒータ１４による加熱によりトナー１７を溶融させて定着させるように構成されている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の定着ヒータは、発熱時に基板が非常に高温に加熱され、これに伴ってチップサーミスタおよび耐熱樹脂も温度上昇して、これらが共に熱膨張するが、特に基板およびチップサーミスタと耐熱樹脂との熱膨張率が異なると、定着ヒータの反復使用により基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入り、やがてはチップサーミスタが剥離するものが生じる。
【０００５】
そして、このような定着ヒータを画像形成装置の定着装置に組み込んで使用すると、定着ヒータの発熱特性が狂い安定したトナーの定着が行えなくなり、やがて定着ヒータの温度制御が行えなくなる。
【０００６】
本発明は定着ヒータのサーミスタの取り付け構造を改良することにより、上記問題点を解消した定着ヒータ、定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の定着ヒータは、セラミックスのヒータ基板と；ヒータ基板の表面に配設された抵抗発熱体と；少なくともそれぞれの一部がヒータ基板の裏面に設けられた一対の第１導体パターンと；サーミスタ基板およびサーミスタ基板に形成した感熱部を備えたチップサーミスタと；チップサーミスタと一対の第１導体パターンを接着して電気的接続する導電性接着剤と；チップサーミスタをヒータ基板に接着するとともに抵抗発熱体とチップサーミスタとの熱伝導を図るセラミックスの粒子を含有する耐熱樹脂と；を具備していることを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明の定着ヒータは、請求項１記載の定着ヒータにおいて、耐熱樹脂は、さらにチップサーミスタの感熱部を被覆していることを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明の定着装置は、請求項１または２記載の定着ヒータと；定着ヒータの抵抗発熱体側の面に対向して配置された加圧ローラと；を具備していることを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明の画像形成装置は、請求項３記載の定着装置を具備していることを特徴としている。
【作用】
請求項１の発明の定着ヒータは、抵抗発熱体の発熱によりヒータ基板、チップサーミスタおよび耐熱樹脂が温度上昇して膨張するが、セラミックスの粒子を含有している耐熱樹脂は、その熱膨張率がセラミックスで構成されたヒータ基板およびチップサーミスタの熱膨張率と近いため、膨張の度合いに大きな差がなく、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる。
【００１０】
また、耐熱樹脂に含有されているセラミックスの粒子は、熱伝導性が高いため、基板の温度がチップサーミスタに伝わりやすくなり、チップサーミスタの温度検知特性が向上する。
【００１１】
請求項２の発明の定着ヒータは、耐熱樹脂は、請求項1の構成に加えてさらにチップサーミスタの感熱部を被覆しているため、チップサーミスタの温度検知特性が一層良好になる。
【００１２】
請求項３の発明の定着装置および請求項４の発明の画像形成装置は、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行える。
【００１３】
また、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる。
【実施例】
以下、図１ないし図６を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１ないし図３は、本発明の定着ヒータにおける第１の実施例を示し、図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、正面図および背面図、図２は図１（Ａ）のＸ−Ｘ´線に沿う拡大断面図、図３は抵抗発熱体温度−時間特性を示すグラフである。各図において、１は抵抗発熱体、２はヒータ基板、３ａ、３ｂは第２導体パターン、４ａ、４ｂは第１端子、５は第１スルーホール、６ａ、６ｂは第１導体パターン、７はチップサーミスタ、８ａ、８ｂは第２スルーホール、９ａ、９ｂは第２端子、１１は耐熱樹脂である。
【００１５】
抵抗発熱体１は、銀・パラジウム系の抵抗材料によりスクリーン印刷によって後述するヒータ基板２の一方の面に形成されている。
【００１６】
ヒータ基板２は、例えばアルミナセラミックスを材料として細長く形成されている。 第２導体パターン３ａ、３ｂおよび第１端子４ａ、４ｂは、銀・パラジウム系の導電材料からなり、ヒータ基板２の両方の面にわたりスクリーン印刷により形成されている。すなわち、第２導体パターン３ａは抵抗発熱体１の一端に接続し、第１端子４ａは抵抗発熱体１の他端に接続している。また、第２導体パターン３ｂおよび第１端子４ｂはヒータ基板２の他方の面に形成され、さらに第１端子４ｂは第２導体パターン３ｂに接続している。なお、第２導体パターン３ａ、３ｂおよび第１端子４ａ、４ｂの導電材料は、抵抗発熱体１のパラジウムの含有比率より低くして抵抗値を低くしている。
【００１７】
第１スルーホール５は、ヒータ基板２に形成され、その内面に銀・パラジウム系導電材料が塗布されていて、第２導体パターン３ａと３ｂとを接続している。
【００１８】
上記第２導体パターン３ａ、３ｂ、第１端子４ａ、４ｂおよび第１スルーホール５は、抵抗発熱体１に対する通電路になる。そして、この第１端子４ａ、４ｂ間に所定の電圧を印加することにより、抵抗発熱体１が発熱し、ヒータとして機能する構造となっている。なお、抵抗発熱体１と第２導体パターン３ａは、ガラスの保護層１９で覆われている。
【００１９】
第１導体パターン６ａ、６ｂは、ヒータ基板２の前記抵抗発熱体１と反対側の面すなわち裏面に上記第２導体パターン３ａ、３ｂと同様の材料で平行して形成されている。
【００２０】
チップサーミスタ７は、ヒータ基板２の裏面の前記抵抗発熱体１に正対する位置で第１導体パターン６ａ、６ｂを矯絡するように導電性接着剤により電気接続されている。また、チップサーミスタ７は、アルミナセラミックスのサーミスタ基板上に電気抵抗膜で感熱部１２を形成した構造であり、かつ、この感熱部１２をヒータ基板２の裏面に向けてヒータ基板２に装着される。
【００２１】
第２スルーホール８ａ、８ｂは、第１導体パターン６ａ、６ｂのそれぞれに接続している。
【００２２】
第２端子９ａ、９ｂは、ヒータ基板２の抵抗発熱体１側の面すなわち正面に形成されているとともに、第２スルーホール８ａ、８ｂを介して第１導体パターン６ａ、６ｂに電気接続している。
【００２３】
耐熱樹脂１１は、熱硬化性樹脂にアルミナセラミックスの粒子を混入してなり、図２の断面図に示すように、チップサーミスタ７とヒータ基板２との間に充填されてチップサーミスタ７をヒータ基板２に接着しているとともに、抵抗発熱体１とチップサーミスタ７とを熱結合する。また、耐熱樹脂１１中におけるアルミナの粒子の含有率は体積比で約２５％である。なお、粒子の含有率は、これに限定されるものではなく、体積比で約５〜５０％の範囲内であることを許容される。また、粒子の粒径は約０．１〜５μｍ程度が適当である。また、熱硬化性樹脂としては、例えば鐘紡社製のＩＰ−６００（商品名：サーミッド）等の超耐熱性ポリイミド系樹脂が好適である。
【００２４】
また、耐熱樹脂１１は、チップサーミスタ７のサーミスタ基板および感熱部１２に付着して感熱部１２を被覆するように塗布される。すなわち、耐熱樹脂、例えばポリイミド系樹脂を溶剤に溶かした状態の塗布液をチップサーミスタ７とヒータ基板２との間隙附近に付着させ、毛細管現象により当該間隙全域に行きわたらせ、その後にポリイミド系樹脂を加熱して付加重合させ、チップサーミスタ７とヒータ基板２との間に固着させている。
【００２５】
そうして、以上の構成を有する定着ヒータにおいて、チップサーミスタ７は、抵抗発熱体１と熱結合しているので、抵抗発熱体１の温度変化に基づいてその抵抗値が変化する。第２端子９ａ、９ｂは、前記チップサーミスタ７の抵抗値変化を測定する温度検知回路に接続され、この温度検知回路で検知した抵抗発熱体１の温度に基づいてヒータ温度制御が行われる機構になっている。具体的には、抵抗発熱体１に電圧を印加し続けると温度が所定値よりも上昇してしまうため、図３の抵抗発熱体温度−時間特性のグラフに示すように、抵抗発熱体１の温度が所望温度Ｔ１に到達した後に抵抗発熱体１への電圧の印加を停止し、再び所望温度Ｔ１より低くなった後に印加を開始する。このような動作を繰り返すことにより抵抗発熱体１の温度をほぼ所望温度Ｔ１に保つことができる。
【００２６】
次にこの定着ヒータの作用を説明する。定着ヒータは、抵抗発熱体１の発熱によりヒータ基板２、チップサーミスタ７および耐熱樹脂１１が加熱されて温度上昇する。ここで耐熱樹脂１１は、セラミックスの粒子を含有しており、セラミックスの粒子の熱膨張率が同じくセラミックスで構成されたヒータ基板２およびチップサーミスタ７の熱膨張率と近いため、それぞれの熱膨張の度合に大きな差がなく、このため定着ヒータを反復使用してもヒータ基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる。
【００２７】
また、セラミックスの粒子は、特に熱伝導性が高いアルミナであるため、抵抗発熱体１の温度がチップサーミスタ７に伝わりやすくなり、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上する。
【００２８】
さらに、耐熱樹脂中におけるセラミックスの粒子の含有率が体積比で約２５％であるので、含有率が低過ぎてヒータ基板２およびチップサーミスタ７との熱膨張率差が大きくなることもなく、熱伝導性も高くすることができるとともに、含有率が高すぎて耐熱樹脂１１の塗布形成が困難になったり、耐熱樹脂１１中に空気が混入して熱伝導性を低下させたりするようなこともない。
【００２９】
なお、本実施例において、耐熱樹脂１１は、これをチップサーミスタ７の全体を覆うように付着させてもよい。この場合、チップサーミスタ７と定着ヒータとの熱伝導性がより向上するとともに、チップサーミスタ７の固着強度も向上する。
【００３０】
図４は、本発明の定着ヒータにおける第２の実施例を示す図２と同様な位置の拡大断面図である。図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
本実施例の定着ヒータは、チップサーミスタ７が、その感熱部１２を定着ヒータのヒータ基板２側と反対の方向すなわち外側へ向けるように装着されている。つまり、チップサーミスタ７のサーミスタ基板と定着ヒータのヒータ基板２が接触した状態になっている。チップサーミスタ７の端子は、感熱部１２と同じ面に設けられているので、チップサーミスタ７の第１導体パターン６ａ、６ｂに対する電気接続は、チップサーミスタ７の端子および第１導体パターン６ａ、６ｂ上に導電接着剤を付着させて行われる。
【００３２】
そして、このチップサーミスタ７上には第１導体パターン６ａ、６ｂとの電気接続部に、熱硬化性樹脂中にアルミナセラミックスの粒子を混入した耐熱樹脂１１を付着させている。
【００３３】
次に本発明の第２の実施例における定着ヒータの作用を説明する。定着ヒータは、抵抗発熱体１の発熱によりヒータ基板２、チップサーミスタ７および耐熱樹脂１１が加熱されて温度上昇する。ここで、耐熱樹脂１１は、セラミックスの粒子を含有しており、同じくセラミックスで構成されたヒータ基板２およびチップサーミスタ７のセラミックスのサーミスタ基板と熱膨張率が近いため、熱膨張の度合に大きな差がなく、このため定着ヒータを反復使用してもヒータ基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂１１との間に亀裂が入りにくくなる。これに伴って、チップサーミスタ７が剥離するようなこともない。
【００３４】
また、セラミックスの粒子は、特に熱伝導性が高いアルミナであるため、抵抗発熱体１の温度がヒータ基板２を介してチップサーミスタ７に伝わりやすくなり、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上する。
【００３５】
さらに、耐熱樹脂１１中における粒子の含有率は、体積比で約２５％としたので、含有率が低過ぎてヒータ基板２およびチップサーミスタ７との熱膨張率差が大きくなることもなく、熱伝導性も高くできるとともに、含有率が高過ぎて耐熱樹脂１１の塗布形成が困難になったり、耐熱樹脂１１中に空気が混入したりすることもない。
【００３６】
また、耐熱樹脂１０に含まれるセラミックスの粒子、ヒータ基板２およびチップサーミスタ７のサーミスタ基板の材質は、アルミナの他に窒化アルミニウム、窒化珪素または酸化珪素等の材料によるものでもよく、またこれらの材料の組合せやこれらを主成分とする混合物でもよい。
【００３７】
さらに、耐熱樹脂１１の材料としてはポリイミド系樹脂を使用したが、この他にも例えばシリコン系の樹脂などでもよく、抵抗発熱体１の一般的な発熱温度である２００℃前後の高温に耐えられるものであれば適用可能である。
【００３８】
また、チップサーミスタ７をヒータ基板２の第１導電パターン６ａ、６ｂに接続するのに導電性接着剤の代わりに半田などを用いてもよい。
【００３９】
図５は、本発明の定着装置の一実施例を示す要部断面図である。図において、１４は定着ヒータ、１５は加圧ローラ、１６は定着フイルム、１７はトナーである。
【００４０】
定着ヒータ１４は、以上説明した本発明の実施例の構成を備えている。
【００４１】
加圧ローラ１５は、定着ヒータ１４の抵抗発熱体１側の面に対向して配置されている。
【００４２】
定着フイルム１６は、定着ヒータ１４と加圧ローラ１５の間に移動可能に配設設されている。
【００４３】
そうして、画像を形成しているトナー１７を付着させた用紙を、定着フイルム１６を介して定着ヒータ１４と加圧ローラ１５に圧接させながら搬送し、定着ヒータ１４からの加熱によりトナー１７を溶融させて定着させる。定着ヒータ１４を反復使用しても基板２と耐熱樹脂１１またはチップサーミスタ７と耐熱樹脂１１との間に亀裂が入りにくいので、チップサーミスタ７の温度検知特性が向上し、定着ヒータの発熱特性が安定する。よって常に良好な定着が行える。
【００４４】
図６は、本発明の画像形成装置の一実施例としての複写機を示す概念的断面図である。図において、１８は定着装置である。
【００４５】
定着装置１８は、図５に示す構成のものである。
【００４６】
そうして、本実施例の画像形成装置は、定着ヒータの発熱特性が安定して良好なトナーの定着が行えるので、形成画像が鮮明になる。なお、この定着装置を例えば複写機の他プリンタまたはファクシミリなどのＯＡ機器に組込んで使用した場合にも同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、抵抗発熱体とチップサーミスタとの熱伝導を図るセラミックスの粒子を含有する耐熱樹脂を具備していることにより、抵抗発熱体の温度が耐熱樹脂を介してチップサーミスタに伝わりやすくなり、チップサーミスタの温度検知特性が向上するとともに、耐熱樹脂のセラミックスの粒子、ヒータ基板およびチップサーミスタのそれぞれの熱膨張率が近くなり、反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくくなる定着ヒータを提供することができる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、耐熱樹脂は、さらにチップサーミスタの感熱部を被覆していることにより、チップサーミスタの温度検知特性が一層良好な定着ヒータを提供することができる。
【００４８】
請求項３の発明によれば、請求項１または２記載の定着ヒータを具備していることにより、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行えるとともに、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる定着装置を提供することができる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、請求項３記載の定着装置を具備していることにより、定着ヒータを反復使用しても基板と耐熱樹脂またはチップサーミスタと耐熱樹脂との間に亀裂が入りにくいので、定着ヒータの発熱特性が安定して、常に良好なトナーの定着が行えるとともに、チップサーミスタの温度検知特性が向上するため、定着ヒータの発熱特性が安定し画像が鮮明になる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の定着ヒータにおける第１の実施例を示し、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は、背面図
【図２】 同じく図１（Ａ）のＸ−Ｘ´線に沿う拡大断面図
【図３】 同じく抵抗発熱体温度−時間特性を示すグラフ
【図４】 本発明の定着ヒータにおける第２の実施例を示す図２と同様な位置の拡大断面図
【図５】 本発明の定着装置の一実施例を示す要部断面図
【図６】 本発明の画像形成装置の一実施例としての複写機を示す概念的断面図
【符号の説明】
１…抵抗発熱体、２…ヒータ基板、６ａ…第２導体パターン、６ｂ…第２導体パターン、７…チップサーミスタ、１１…耐熱樹脂
Claims (4)
- セラミックスのヒータ基板と；
ヒータ基板の表面に配設された抵抗発熱体と；
少なくともそれぞれの一部がヒータ基板の裏面に設けられた一対の第１導体パターンと；
サーミスタ基板およびサーミスタ基板に形成した感熱部を備えたチップサーミスタと；
チップサーミスタと一対の第１導体パターンを接着して電気的接続する導電性接着剤と；
チップサーミスタをヒータ基板に接着するとともに抵抗発熱体とチップサーミスタとの熱伝導を図るセラミックスの粒子を含有する耐熱樹脂と；
を具備していることを特徴とする定着ヒータ。 - 耐熱樹脂は、さらにチップサーミスタの感熱部を被覆していることを特徴とする請求項１記載の定着ヒータ。
- 請求項１または２記載の定着ヒータと；
定着ヒータの抵抗発熱体側の面に対向して配置された加圧ローラと；
を具備していることを特徴とする定着装置。 - 請求項３記載の定着装置を具備していることを特徴とする画像形成装置。
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