JP3852977B2 - 定着ヒータ，定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＯＡ機器，家庭用電気機器や精密製造設備などの小形機器類に装着されて用いられる薄形の定着ヒータ，およびこの定着ヒータを実装した複写機やファクシミリなどのトナー定着に用いられる定着装置ならびにこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子式複写機においては、トナー画像を形成した複写用紙を定着ヒータと加圧ローラとの間を直接、または耐熱シートを介して間接に挟圧しながら通過させ、このヒータの加熱によって複写用紙上のトナーを加熱，溶融し定着させるようになっている。
【０００３】
この種の従来の定着ヒータとしては例えば図１５に示すように平板状に構成されたものが実用化されている。この定着ヒータ１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）セラミックスなどからなる細長い平板状の耐熱性・電気絶縁性基板２の表面２ａ上に、例えば細長い帯状厚膜の抵抗発熱体３を例えば厚膜印刷等により形成している。この抵抗発熱体３の長手方向の例えば両端部に、図示しない一対の電極を厚膜印刷等により形成して電気的に接続し、これら電極に電気的に接続された図示しないコネクタを介して抵抗発熱体３に通電するようになっている。
【０００４】
そして、抵抗発熱体３の外表面を保護層であるガラス質のオーバーコート層４により被覆して、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、このオーバーコート層４と接触する回転自在の加圧ローラ５との電気的絶縁を図っている。このオーバーコート層４の頂面上には例えばトナー像を形成したコピー用紙Ｐを図中矢印に示すようにｉｎからｏｕｔへ向けて抵抗発熱体２の幅方向へ摺動させ、加熱してトナー像をコピー用紙Ｐに定着させるようになっている。
【０００５】
また、例えば円筒等のローラ状基体の少なくとも外表面を耐熱性電気絶縁層に形成し、この耐熱性電気絶縁層上に抵抗発熱体を形成したローラ型の定着ヒータの従来例としては特開昭６４−８９２７２号公報に記載されたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の平板型の定着ヒータ１では基板２の抵抗発熱体３の反対側の裏面２ｂに、断熱処理等を何ら施すことなく、例えば樹脂製の図示しないホルダーに接着剤により固着しているので、抵抗発熱体３の発熱が基板裏面２ｂから樹脂製ホルダー等へ放熱する放熱量が多く、発熱効率が低いという課題がある。
【０００７】
また、そのために、定着ヒータ１の起動時の温度の立上りも遅いうえに、消費電力量も多いという課題がある。
【０００８】
さらに、被定着体のコピー用紙Ｐを加熱するオーバーコート層４の加熱領域が抵抗発熱体３とその周辺部に対応する部分に限定されるために加熱領域が広くないという課題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、発熱効率が高いうえに、加熱領域が広く、温度の立上りも早い定着ヒータ，定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、耐熱性電気絶縁材料よりなる基板と；この基板の一面に形成される抵抗発熱体と；基板の一面または他面に形成されて抵抗発熱体に電気的に接続される一対の電極と；基板の一面において、抵抗発熱体を被覆すると共に、少なくとも抵抗発熱体の長手方向のほぼ全長、かつ基板の幅方向ほぼ全幅に亘って、基板よりも熱伝導率の低い材料により厚膜で形成される断熱性を有するオーバコート層と；このオーバコート層と反対側の基板の他面に形成されて被定着体を摺動させる摺動面と；を具備していることを特徴とする。
【００１１】
本請求項と以下の請求項において、耐熱性電気絶縁材料としては例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）セラミックスやムライト（３Ａｌ２・２ＳｉＯ２）セラミックス等がある。
【００１２】
請求項１の発明によれば、基板の抵抗発熱体を形成する面の裏面側に、断熱層を形成しているので、抵抗発熱体の発熱が基板裏面から放熱する放熱量を断熱層により低減することができる。
【００１３】
このために、基板全体の保有熱量を増加させることができるので、発熱効率を高めることができるうえに、加熱領域を拡大することができ、しかも、温度の立上りを早めることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着ヒータと；定着ヒータに圧接するように対向配置されて、この定着ヒータからの熱を被定着体の画像を形成しているトナーに作用させるとともに、この被定着体を搬送する加圧ローラと；を具備していることを特徴とする。
【００１５】
本請求項によれば、請求項１記載の定着ヒータを有するので、これらとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の定着装置と；媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、この反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１７】
本請求項によれば、請求項２記載の定着装置を有するので、これとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、図１〜図１４中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１９】
図２は本発明の第１の参考例に係る定着ヒータ１０の表面図、図１は図２のＩ−Ｉ線切断部の要部端面図であり、これらの図において、定着ヒータ１０は耐熱性・電気絶縁性材料の例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックスやムライト（３Ａｌ２・２ＳｉＯ２）セラミックス等からなる細長い基板１１の表面１１ａ上に、その長手方向に長い膜状の抵抗発熱体１２を形成している。
【００２０】
基板１１は例えば長さ約３００ｍｍ，幅約８ｍｍ，厚さ約０．６〜約１ｍｍの大きさの長方形に形成されている。抵抗発熱体１２は例えば長さ約２３０ｍｍ，厚さ約１０μｍの銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・錫（Ｎｉ・Ｓｎ）合金，ＲｕＯ２合金等を主体とする厚膜により形成されている。
【００２１】
抵抗発熱体１２はその一端部，または両端部に、その一部を上下方向で重ねて、銀あるいは銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金，銀・パラジウム合金（Ａｇ・Ｐｄ）等の良導電体からなる膜を形成して一対の電極１３ａ，１３ｂを形成して、抵抗発熱体１２に電気的に接続している。一対の電極１３ａ，１３ｂには図示しないコネクタを介して抵抗発熱体１２に通電するようになっている。
【００２２】
そして、抵抗発熱体１２と一対の電極１３ａ，１３ｂの内端部外表面を保護層であるガラス質のオーバーコート層１４で被覆して、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、後述する加圧ローラ等との電気的絶縁を図っている。
【００２３】
そして、基板１１の裏面１１ｂ上には断熱層１５をほぼ全面的に形成している。断熱層１５は基板１１よりも熱伝導率の低いガラス、例えばほう珪酸鉛ガラス、またはこのガラスに、これによりもさらに熱伝導率の低い無機質の中空フィラーを混合したものを厚膜印刷・焼成等により所定膜厚に形成してなるものである。無機質の中空フィラーとしては中空アルミナ粉や中空シリカ粉等がある。
【００２４】
したがって、図示しないコネクタを介して一対の電極１３ａ，１３ｂに通電されると、抵抗発熱体１２が通電されて発熱し、この発熱がガラス質のオーバーコート層１４の頂面上を入側ｉｎから出側ｏｕｔへ幅方向に摺動する被定着体であるコピー用紙Ｐを加熱して、トナー像をコピー用紙Ｐに定着させることができる。
【００２５】
そして、図１に示すように基板裏面１１ｂに断熱層１５を形成しているので、抵抗発熱体１２で発熱して基板１１全体に伝熱される熱が基板裏面１１ｂから放熱されるのを断熱層１５により防止ないし低減することができる。このために、基板１１全体の保有熱量を迅速に増加させることができる。
【００２６】
図３は本参考例に係る上記定着ヒータ１０の基板裏面１１ｂからの放熱量を曲線Ａで示し、図１５で示す従来の定着ヒータ１の基板裏面２ｂ側からの放熱量を曲線Ｂで表わしており、本実施形態に係る定着ヒータ１０の放熱量が従来例のものよりも少ないことを示している。
【００２７】
このために、図４で示すオーバーコート層１４の表面温度の立上り温度特性においても、曲線Ｃで示す本実施形態の定着ヒータ１０の方が曲線Ｄで示す従来例１よりも表面温度が高く、かつ早く安定する。しかも、基板裏面１１ｂのほぼ全面に断熱層１５を形成しているので、基板１１全体の保有熱量を増大させることができ、被定着体の加熱領域を拡大させることができる。
【００２８】
また、図５で示す消費電力量においても、曲線Ｅで示す本実施形態の定着ヒータ１０の方が曲線Ｆで示す従来例１よりも少なく、加熱効率が高いことを示している。
【００２９】
図６は本発明の第２の参考例に係る定着ヒータ１０Ａの要部縦断面図であり、これは断熱層１５Ａを、基板裏面１１ｂから両側面１１ｃ，１１ｄまで一体に連成した点に特徴がある。
【００３０】
したがって、この定着ヒータ１０Ａによれば、基板裏面１１ｂと共に、その両側面１１ｃ，１１ｄまで断熱層１５Ａを形成しているので、この基板１１の両側面１１ｃ，１１ｄからの放熱を低減ないし防止することができる分だけ、さらにオーバーコート層１４の表面温度の上昇とその立上りを早めることができると共に、発熱効率を向上させることができる。
【００３１】
図７は本発明の第３の参考例に係る定着ヒータ１０Ｂの要部縦断面図であり、これは断熱層１５Ｂを基板裏面１１ｂから両側面を経て基板表面１１ａの幅方向端縁部１１ｅ，１１ｆまで一体に連成した点に特徴がある。
【００３２】
したがって、この定着ヒータ１０Ｂによれば、基板表面１１ａの端縁部１１ｅ，１１ｆからの放熱も断熱層１５Ｂにより低減ないし防止することができるので、さらに一層、オーバーコート層１４の表面温度を逸早く高めることができると共に、発熱効率を高めることができる。
【００３３】
そして、上記各断熱層１５，１５Ａ，１５Ｂの膜厚を抵抗発熱体１２の真裏とその周辺部で適宜薄くし、または、欠如することにより放熱量を増大させることにより、オーバーコート層１４の表面温度における抵抗発熱体１２の図中真上とその周辺部の温度を低下させて、表面温度全体の平坦化を図ってもよい。
【００３４】
図８は本発明の第１実施形態に係る定着ヒータ１０の要部縦断面図であり、これはオーバーコート層１４Ｃを、ほう珪酸鉛ガラス、またはこのガラスに、これよりも熱伝導率の低い無機質の中空フィラーを混合したもので形成することにより、電気と熱の絶縁性を併有する電気・熱絶縁層に形成する一方、基板裏面１１ｂ側をコピー用紙Ｐの加熱面に構成する点に特徴がある。無機質の中空フィラーとしては中空アルミナ粉や中空シリカ粉等がよい。
【００３５】
したがって、この定着ヒータ１０Ｃによれば、抵抗発熱体１２の発熱が図８中上方へ放熱されるのを、電気・熱絶縁層１４Ｃにより低減ないし防止することができる。このために、コピー用紙Ｐの加熱面である基板裏面１１ｂ側への熱が伝わり易くなるので、この加熱面の温度を逸早く高めることができると共に、その加熱領域を電気・熱絶縁層１４Ｃの形成領域のほぼ全体まで拡大させることができる。
【００３６】
図９は本発明の第４の参考例に係るローラ型定着ヒータ２１の軸方向に沿う縦断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図であり、この定着ヒータ２１は耐熱性電気絶縁材料である例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックスにより直胴円筒状のローラ基体２２を形成して、回転自在に支持し得るようにローラ型に構成している。
【００３７】
ローラ基体２２はその軸方向両端部以外の例えばほぼ全外周面上に、例えば、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・錫（Ｎｉ・Ｓｎ）合金等を主体とする膜状の抵抗発熱体２３を厚膜印刷・焼成等により環状帯状に形成している。
【００３８】
また、ローラ基体２２はその軸方向両端部の外周面上に、銀あるいは銀・白金（Ａｇ・Ｐｄ）合金，銀・パラジウム合金（Αｇ・Ρｄ）等の良導電体膜からなる環状帯状の左右一対の電極２４ａ，２４ｂを厚膜印刷・焼成により形成しており、これら電極２４ａ，２４ｂの各内側端部は、抵抗発熱体２３の両端部２３ａ，２３ｂと例えば上下方向で一部重なり合っており、全周に亘って相互に電気的に接続されて抵抗発熱体２３に給電するようになっている。
【００３９】
これら一対の電極２４ａ，２４ｂは抵抗発熱体２３よりも接触電気抵抗を小さくするために設けられたもので、銀（Ａｇ），銀プラチナ合金（Ａｇ／Ｐｔ），金（Ａｕ），プラチナ（Ｐｔ）等の金属ペーストに、接着剤としてガラス成分を含有した電極用ペーストが用いられる。すなわち、抵抗発熱体２３が形成された後（抵抗発熱体ペーストを印刷塗布・焼成後）、これらの電極ペーストを印刷塗布・焼成することにより厚さ約１０μｍの一対の電極２４ａ，２４ｂを形成している。
【００４０】
そして、抵抗発熱体２３の全外周面を電気絶縁性ガラス質のオーバーコート層２５により全面的に被覆し、耐摩耗性や耐衝撃性等の機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、このオーバーコート層２５と所定圧で外接する図示しない加圧ローラ等との電気的絶縁とを図っている。
【００４１】
オーバーコート層２５は抵抗発熱体２３の帯状部分だけでなく、一対の電極２４ａ，２４ｂの境界部分まで塗布されている。これは抵抗発熱体２３の帯状部分と電極形成部の境界付近の温度勾配が急なために、この付近の抵抗発熱体２３が断線する可能性が高いが、この部分をオーバーコート層２５により覆うことにより、この危険性を低減している。また電極２４ａ，２４ｂの境界付近（抵抗発熱体２３の帯状部分側）は発熱の影響で剥離し易いが、この部分をオーバーコート層２５により覆うことにより、この危険性も低減している。但し、オーバーコート層２５は省略してもよく、また、金属パイプの外周面にセラミックス層を全面的にコーティングすることによりローラ基体２２に構成してもよい。
【００４２】
そして、ローラ基体２２のほぼ全内周面には、熱線反射膜２６を形成している。熱線反射膜２６は赤外線等の熱線を反射させることにより断熱作用を行なうものである。
【００４３】
この熱線反射膜２６の成膜方法の一例としては、まず、例えば五酸化タンタルや酸化チタン等をアルコール溶液に溶融したアルコキシド溶液中に、ローラ基体２２の一端部をディップして直立させ、その開口上端よりアルコキシド溶液を一旦吸引してから、その吸引を停止させてアルコキシド溶液を落下させることにより、アルコキシド溶液をローラ基体２２の内周面に伝わせて上下動させ、これを所要回数繰り返すことにより所定膜厚で塗布する。しかる後に、乾燥して形成する。
【００４４】
したがって、このローラ型定着ヒータ２１の一対の電極２４ａ，２４ｂを介して抵抗発熱体２３を通電し、発熱させると、その発熱のうち、ローラ基体２２の内周側に向けて伝導した熱は熱線反射膜２６により、コピー用紙Ｐの加熱面であるオーバーコート層２５の外表面側へ反射され、伝熱される。
【００４５】
したがって、図１１中曲線Ｇに示すようにローラ基体２２の内周面から空洞へ放熱される放熱速度が曲線Ｈで示す熱線反射膜２６の無い従来例に比して低下するので、発熱効率が向上する。また、また、コピー用紙Ｐの加熱面であるオーバーコート層２５の外表面温度が図１２中の曲線Ｉで示す本実施形態の方が曲線Ｊで示す従来例よりも高く、しかも、その温度の立上りも早い。
【００４６】
なお、熱線反射膜２６の軸方向両端部の膜厚を他よりも厚くしてもよい。これによれば、抵抗発熱体２３の軸方向両端部が外気に接して放熱量が多いが、その放熱量を低減して軸方向温度分布の平坦化を図ることができる。
【００４７】
図１３は本発明を画像形成装置の一種である電子式複写機３１に適用した場合の第２の実施形態の構成を示しており、この複写機３１は筐体３２内に、カセット３３内の複写用紙Ｐを引き込み、これに図示しない原稿の画像に対応したトナー画像を形成する画像形成部３４と、このトナー画像を複写用紙Ｐに定着させる定着装置３５とを内蔵している。
【００４８】
定着装置３５は例えば図１４に示すように構成され、加圧ローラ３７に対向させて上記定着ヒータ１０を並設しており、この定着ヒータ１０を樹脂製円柱状のホルダー３６の取付溝の底部上に固着している。定着ヒータ１０の外周面には加圧ローラ３７のシリコーンゴム層３８を弾性的に圧接させている。
【００４９】
そして、定着ヒータ１０は一対の電極１３ａ，１３ｂに接触した燐青銅板等からなる弾性が付与されたコネクタを通じて通電されて抵抗発熱体１２が発熱し、この発熱この一部は基板裏面１１ｂ側で断熱層１５により断熱されて基板１１全体とオーバーコート層１４とに与熱される。したがって、このオーバーコート層１４の図示しない耐熱シートの外面と加圧ローラ３７のシリコーンゴム層３８との間で、トナー像Ｔを形成した複写用紙Ｐを定着ヒータ１０により加熱することにより、未定着トナー像Ｔを溶融し、複写用紙Ｐに定着させることができる。
【００５０】
そして、この定着ヒータ１０は上記したようにオーバーコート層１４の頂面上の表面温度が高く、しかも、その表面温度の立上りが早く、加熱領域が広いうえに、高効率であるので、複写機３１としてもこれらと同様の効果を有する。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本願の請求項１の発明によれば、基板の抵抗発熱体を形成する面側に、断熱層を形成しているので、抵抗発熱体の発熱が基板表面から放熱する放熱量を断熱層により低減することができる。
【００５２】
このために、基板全体の保有熱量を増加させることができるので、発熱効率を高めることができるうえに、加熱領域を拡大することができ、しかも、温度の立上りを早めることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の定着ヒータを有するので、これらとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の定着装置を有するので、これとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２のＩ−Ｉ線切断部の端面図。
【図２】 本発明の第１の参考例に係る定着ヒータの表面側の平面図。
【図３】 図１，２で示す定着ヒータの基板裏面側からの放熱量を従来例と比較して示すグラフ。
【図４】 図１，２で示す定着ヒータの表面温度の立上りを従来例と比較して示すグラフ。
【図５】 図１，２で示す定着ヒータの消費電力量を従来例と比較して示すグラフ。
【図６】 本発明の第２の参考例に係る定着ヒータの縦断面図。
【図７】 本発明の第３の参考例に係る定着ヒータの縦断面図。
【図８】 本発明の第１の実施形態に係る定着ヒータの縦断面図。
【図９】 本発明の第４の参考例に係るローラ型定着ヒータの縦断面図。
【図１０】 図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】 図９，１０で示す定着ヒータの内周面からの放熱速度を従来例と比較して示すグラフ。
【図１２】 図９，１０で示す定着ヒータの表面温度立上り速度を従来例と比較して示すグラフ。
【図１３】 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図。
【図１４】 図１３で示す定着装置の要部拡大構成図。
【図１５】 従来の平板型定着ヒータの縦断面図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 定着ヒータ（平板型）
１１ 基板
１１ａ 基板表面
１１ｂ 基板裏面
１１ｃ，１１ｄ 基板側面
１２ 抵抗発熱体
１３ａ，１３ｂ 一対の電極
１４ オーバーコート層
１４ｃ 電気・熱絶縁層
１５，１５Ａ，１５Ｂ 断熱層
２１ 定着ヒータ（ローラ型）
２２ ローラ基体
２３ 抵抗発熱体
２４ａ，２４ｂ 一対の電極
２５ オーバーコート層
２６ 熱線反射膜
３１ 電子式複写機
３２ 筐体
３３ カセット
３４ 画像形成部
３５ 定着装置
３６ ホルダー
３７ 加圧ローラ
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＯＡ機器，家庭用電気機器や精密製造設備などの小形機器類に装着されて用いられる薄形の定着ヒータ，およびこの定着ヒータを実装した複写機やファクシミリなどのトナー定着に用いられる定着装置ならびにこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子式複写機においては、トナー画像を形成した複写用紙を定着ヒータと加圧ローラとの間を直接、または耐熱シートを介して間接に挟圧しながら通過させ、このヒータの加熱によって複写用紙上のトナーを加熱，溶融し定着させるようになっている。
【０００３】
この種の従来の定着ヒータとしては例えば図１５に示すように平板状に構成されたものが実用化されている。この定着ヒータ１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）セラミックスなどからなる細長い平板状の耐熱性・電気絶縁性基板２の表面２ａ上に、例えば細長い帯状厚膜の抵抗発熱体３を例えば厚膜印刷等により形成している。この抵抗発熱体３の長手方向の例えば両端部に、図示しない一対の電極を厚膜印刷等により形成して電気的に接続し、これら電極に電気的に接続された図示しないコネクタを介して抵抗発熱体３に通電するようになっている。
【０００４】
そして、抵抗発熱体３の外表面を保護層であるガラス質のオーバーコート層４により被覆して、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、このオーバーコート層４と接触する回転自在の加圧ローラ５との電気的絶縁を図っている。このオーバーコート層４の頂面上には例えばトナー像を形成したコピー用紙Ｐを図中矢印に示すようにｉｎからｏｕｔへ向けて抵抗発熱体２の幅方向へ摺動させ、加熱してトナー像をコピー用紙Ｐに定着させるようになっている。
【０００５】
また、例えば円筒等のローラ状基体の少なくとも外表面を耐熱性電気絶縁層に形成し、この耐熱性電気絶縁層上に抵抗発熱体を形成したローラ型の定着ヒータの従来例としては特開昭６４−８９２７２号公報に記載されたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の平板型の定着ヒータ１では基板２の抵抗発熱体３の反対側の裏面２ｂに、断熱処理等を何ら施すことなく、例えば樹脂製の図示しないホルダーに接着剤により固着しているので、抵抗発熱体３の発熱が基板裏面２ｂから樹脂製ホルダー等へ放熱する放熱量が多く、発熱効率が低いという課題がある。
【０００７】
また、そのために、定着ヒータ１の起動時の温度の立上りも遅いうえに、消費電力量も多いという課題がある。
【０００８】
さらに、被定着体のコピー用紙Ｐを加熱するオーバーコート層４の加熱領域が抵抗発熱体３とその周辺部に対応する部分に限定されるために加熱領域が広くないという課題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、発熱効率が高いうえに、加熱領域が広く、温度の立上りも早い定着ヒータ，定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、耐熱性電気絶縁材料よりなる基板と；この基板の一面に形成される抵抗発熱体と；基板の一面または他面に形成されて抵抗発熱体に電気的に接続される一対の電極と；基板の一面において、抵抗発熱体を被覆すると共に、少なくとも抵抗発熱体の長手方向のほぼ全長、かつ基板の幅方向ほぼ全幅に亘って、基板よりも熱伝導率の低い材料により厚膜で形成される断熱性を有するオーバコート層と；このオーバコート層と反対側の基板の他面に形成されて被定着体を摺動させる摺動面と；を具備していることを特徴とする。
【００１１】
本請求項と以下の請求項において、耐熱性電気絶縁材料としては例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）セラミックスやムライト（３Ａｌ２・２ＳｉＯ２）セラミックス等がある。
【００１２】
請求項１の発明によれば、基板の抵抗発熱体を形成する面の裏面側に、断熱層を形成しているので、抵抗発熱体の発熱が基板裏面から放熱する放熱量を断熱層により低減することができる。
【００１３】
このために、基板全体の保有熱量を増加させることができるので、発熱効率を高めることができるうえに、加熱領域を拡大することができ、しかも、温度の立上りを早めることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着ヒータと；定着ヒータに圧接するように対向配置されて、この定着ヒータからの熱を被定着体の画像を形成しているトナーに作用させるとともに、この被定着体を搬送する加圧ローラと；を具備していることを特徴とする。
【００１５】
本請求項によれば、請求項１記載の定着ヒータを有するので、これらとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の定着装置と；媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、この反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１７】
本請求項によれば、請求項２記載の定着装置を有するので、これとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、図１〜図１４中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１９】
図２は本発明の第１の参考例に係る定着ヒータ１０の表面図、図１は図２のＩ−Ｉ線切断部の要部端面図であり、これらの図において、定着ヒータ１０は耐熱性・電気絶縁性材料の例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックスやムライト（３Ａｌ２・２ＳｉＯ２）セラミックス等からなる細長い基板１１の表面１１ａ上に、その長手方向に長い膜状の抵抗発熱体１２を形成している。
【００２０】
基板１１は例えば長さ約３００ｍｍ，幅約８ｍｍ，厚さ約０．６〜約１ｍｍの大きさの長方形に形成されている。抵抗発熱体１２は例えば長さ約２３０ｍｍ，厚さ約１０μｍの銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・錫（Ｎｉ・Ｓｎ）合金，ＲｕＯ２合金等を主体とする厚膜により形成されている。
【００２１】
抵抗発熱体１２はその一端部，または両端部に、その一部を上下方向で重ねて、銀あるいは銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金，銀・パラジウム合金（Ａｇ・Ｐｄ）等の良導電体からなる膜を形成して一対の電極１３ａ，１３ｂを形成して、抵抗発熱体１２に電気的に接続している。一対の電極１３ａ，１３ｂには図示しないコネクタを介して抵抗発熱体１２に通電するようになっている。
【００２２】
そして、抵抗発熱体１２と一対の電極１３ａ，１３ｂの内端部外表面を保護層であるガラス質のオーバーコート層１４で被覆して、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、後述する加圧ローラ等との電気的絶縁を図っている。
【００２３】
そして、基板１１の裏面１１ｂ上には断熱層１５をほぼ全面的に形成している。断熱層１５は基板１１よりも熱伝導率の低いガラス、例えばほう珪酸鉛ガラス、またはこのガラスに、これによりもさらに熱伝導率の低い無機質の中空フィラーを混合したものを厚膜印刷・焼成等により所定膜厚に形成してなるものである。無機質の中空フィラーとしては中空アルミナ粉や中空シリカ粉等がある。
【００２４】
したがって、図示しないコネクタを介して一対の電極１３ａ，１３ｂに通電されると、抵抗発熱体１２が通電されて発熱し、この発熱がガラス質のオーバーコート層１４の頂面上を入側ｉｎから出側ｏｕｔへ幅方向に摺動する被定着体であるコピー用紙Ｐを加熱して、トナー像をコピー用紙Ｐに定着させることができる。
【００２５】
そして、図１に示すように基板裏面１１ｂに断熱層１５を形成しているので、抵抗発熱体１２で発熱して基板１１全体に伝熱される熱が基板裏面１１ｂから放熱されるのを断熱層１５により防止ないし低減することができる。このために、基板１１全体の保有熱量を迅速に増加させることができる。
【００２６】
図３は本参考例に係る上記定着ヒータ１０の基板裏面１１ｂからの放熱量を曲線Ａで示し、図１５で示す従来の定着ヒータ１の基板裏面２ｂ側からの放熱量を曲線Ｂで表わしており、本実施形態に係る定着ヒータ１０の放熱量が従来例のものよりも少ないことを示している。
【００２７】
このために、図４で示すオーバーコート層１４の表面温度の立上り温度特性においても、曲線Ｃで示す本実施形態の定着ヒータ１０の方が曲線Ｄで示す従来例１よりも表面温度が高く、かつ早く安定する。しかも、基板裏面１１ｂのほぼ全面に断熱層１５を形成しているので、基板１１全体の保有熱量を増大させることができ、被定着体の加熱領域を拡大させることができる。
【００２８】
また、図５で示す消費電力量においても、曲線Ｅで示す本実施形態の定着ヒータ１０の方が曲線Ｆで示す従来例１よりも少なく、加熱効率が高いことを示している。
【００２９】
図６は本発明の第２の参考例に係る定着ヒータ１０Ａの要部縦断面図であり、これは断熱層１５Ａを、基板裏面１１ｂから両側面１１ｃ，１１ｄまで一体に連成した点に特徴がある。
【００３０】
したがって、この定着ヒータ１０Ａによれば、基板裏面１１ｂと共に、その両側面１１ｃ，１１ｄまで断熱層１５Ａを形成しているので、この基板１１の両側面１１ｃ，１１ｄからの放熱を低減ないし防止することができる分だけ、さらにオーバーコート層１４の表面温度の上昇とその立上りを早めることができると共に、発熱効率を向上させることができる。
【００３１】
図７は本発明の第３の参考例に係る定着ヒータ１０Ｂの要部縦断面図であり、これは断熱層１５Ｂを基板裏面１１ｂから両側面を経て基板表面１１ａの幅方向端縁部１１ｅ，１１ｆまで一体に連成した点に特徴がある。
【００３２】
したがって、この定着ヒータ１０Ｂによれば、基板表面１１ａの端縁部１１ｅ，１１ｆからの放熱も断熱層１５Ｂにより低減ないし防止することができるので、さらに一層、オーバーコート層１４の表面温度を逸早く高めることができると共に、発熱効率を高めることができる。
【００３３】
そして、上記各断熱層１５，１５Ａ，１５Ｂの膜厚を抵抗発熱体１２の真裏とその周辺部で適宜薄くし、または、欠如することにより放熱量を増大させることにより、オーバーコート層１４の表面温度における抵抗発熱体１２の図中真上とその周辺部の温度を低下させて、表面温度全体の平坦化を図ってもよい。
【００３４】
図８は本発明の第１実施形態に係る定着ヒータ１０の要部縦断面図であり、これはオーバーコート層１４Ｃを、ほう珪酸鉛ガラス、またはこのガラスに、これよりも熱伝導率の低い無機質の中空フィラーを混合したもので形成することにより、電気と熱の絶縁性を併有する電気・熱絶縁層に形成する一方、基板裏面１１ｂ側をコピー用紙Ｐの加熱面に構成する点に特徴がある。無機質の中空フィラーとしては中空アルミナ粉や中空シリカ粉等がよい。
【００３５】
したがって、この定着ヒータ１０Ｃによれば、抵抗発熱体１２の発熱が図８中上方へ放熱されるのを、電気・熱絶縁層１４Ｃにより低減ないし防止することができる。このために、コピー用紙Ｐの加熱面である基板裏面１１ｂ側への熱が伝わり易くなるので、この加熱面の温度を逸早く高めることができると共に、その加熱領域を電気・熱絶縁層１４Ｃの形成領域のほぼ全体まで拡大させることができる。
【００３６】
図９は本発明の第４の参考例に係るローラ型定着ヒータ２１の軸方向に沿う縦断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図であり、この定着ヒータ２１は耐熱性電気絶縁材料である例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）セラミックスにより直胴円筒状のローラ基体２２を形成して、回転自在に支持し得るようにローラ型に構成している。
【００３７】
ローラ基体２２はその軸方向両端部以外の例えばほぼ全外周面上に、例えば、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・錫（Ｎｉ・Ｓｎ）合金等を主体とする膜状の抵抗発熱体２３を厚膜印刷・焼成等により環状帯状に形成している。
【００３８】
また、ローラ基体２２はその軸方向両端部の外周面上に、銀あるいは銀・白金（Ａｇ・Ｐｄ）合金，銀・パラジウム合金（Αｇ・Ρｄ）等の良導電体膜からなる環状帯状の左右一対の電極２４ａ，２４ｂを厚膜印刷・焼成により形成しており、これら電極２４ａ，２４ｂの各内側端部は、抵抗発熱体２３の両端部２３ａ，２３ｂと例えば上下方向で一部重なり合っており、全周に亘って相互に電気的に接続されて抵抗発熱体２３に給電するようになっている。
【００３９】
これら一対の電極２４ａ，２４ｂは抵抗発熱体２３よりも接触電気抵抗を小さくするために設けられたもので、銀（Ａｇ），銀プラチナ合金（Ａｇ／Ｐｔ），金（Ａｕ），プラチナ（Ｐｔ）等の金属ペーストに、接着剤としてガラス成分を含有した電極用ペーストが用いられる。すなわち、抵抗発熱体２３が形成された後（抵抗発熱体ペーストを印刷塗布・焼成後）、これらの電極ペーストを印刷塗布・焼成することにより厚さ約１０μｍの一対の電極２４ａ，２４ｂを形成している。
【００４０】
そして、抵抗発熱体２３の全外周面を電気絶縁性ガラス質のオーバーコート層２５により全面的に被覆し、耐摩耗性や耐衝撃性等の機械的強度の向上と、硫化や酸化等からの耐蝕保護と、このオーバーコート層２５と所定圧で外接する図示しない加圧ローラ等との電気的絶縁とを図っている。
【００４１】
オーバーコート層２５は抵抗発熱体２３の帯状部分だけでなく、一対の電極２４ａ，２４ｂの境界部分まで塗布されている。これは抵抗発熱体２３の帯状部分と電極形成部の境界付近の温度勾配が急なために、この付近の抵抗発熱体２３が断線する可能性が高いが、この部分をオーバーコート層２５により覆うことにより、この危険性を低減している。また電極２４ａ，２４ｂの境界付近（抵抗発熱体２３の帯状部分側）は発熱の影響で剥離し易いが、この部分をオーバーコート層２５により覆うことにより、この危険性も低減している。但し、オーバーコート層２５は省略してもよく、また、金属パイプの外周面にセラミックス層を全面的にコーティングすることによりローラ基体２２に構成してもよい。
【００４２】
そして、ローラ基体２２のほぼ全内周面には、熱線反射膜２６を形成している。熱線反射膜２６は赤外線等の熱線を反射させることにより断熱作用を行なうものである。
【００４３】
この熱線反射膜２６の成膜方法の一例としては、まず、例えば五酸化タンタルや酸化チタン等をアルコール溶液に溶融したアルコキシド溶液中に、ローラ基体２２の一端部をディップして直立させ、その開口上端よりアルコキシド溶液を一旦吸引してから、その吸引を停止させてアルコキシド溶液を落下させることにより、アルコキシド溶液をローラ基体２２の内周面に伝わせて上下動させ、これを所要回数繰り返すことにより所定膜厚で塗布する。しかる後に、乾燥して形成する。
【００４４】
したがって、このローラ型定着ヒータ２１の一対の電極２４ａ，２４ｂを介して抵抗発熱体２３を通電し、発熱させると、その発熱のうち、ローラ基体２２の内周側に向けて伝導した熱は熱線反射膜２６により、コピー用紙Ｐの加熱面であるオーバーコート層２５の外表面側へ反射され、伝熱される。
【００４５】
したがって、図１１中曲線Ｇに示すようにローラ基体２２の内周面から空洞へ放熱される放熱速度が曲線Ｈで示す熱線反射膜２６の無い従来例に比して低下するので、発熱効率が向上する。また、また、コピー用紙Ｐの加熱面であるオーバーコート層２５の外表面温度が図１２中の曲線Ｉで示す本実施形態の方が曲線Ｊで示す従来例よりも高く、しかも、その温度の立上りも早い。
【００４６】
なお、熱線反射膜２６の軸方向両端部の膜厚を他よりも厚くしてもよい。これによれば、抵抗発熱体２３の軸方向両端部が外気に接して放熱量が多いが、その放熱量を低減して軸方向温度分布の平坦化を図ることができる。
【００４７】
図１３は本発明を画像形成装置の一種である電子式複写機３１に適用した場合の第２の実施形態の構成を示しており、この複写機３１は筐体３２内に、カセット３３内の複写用紙Ｐを引き込み、これに図示しない原稿の画像に対応したトナー画像を形成する画像形成部３４と、このトナー画像を複写用紙Ｐに定着させる定着装置３５とを内蔵している。
【００４８】
定着装置３５は例えば図１４に示すように構成され、加圧ローラ３７に対向させて上記定着ヒータ１０を並設しており、この定着ヒータ１０を樹脂製円柱状のホルダー３６の取付溝の底部上に固着している。定着ヒータ１０の外周面には加圧ローラ３７のシリコーンゴム層３８を弾性的に圧接させている。
【００４９】
そして、定着ヒータ１０は一対の電極１３ａ，１３ｂに接触した燐青銅板等からなる弾性が付与されたコネクタを通じて通電されて抵抗発熱体１２が発熱し、この発熱この一部は基板裏面１１ｂ側で断熱層１５により断熱されて基板１１全体とオーバーコート層１４とに与熱される。したがって、このオーバーコート層１４の図示しない耐熱シートの外面と加圧ローラ３７のシリコーンゴム層３８との間で、トナー像Ｔを形成した複写用紙Ｐを定着ヒータ１０により加熱することにより、未定着トナー像Ｔを溶融し、複写用紙Ｐに定着させることができる。
【００５０】
そして、この定着ヒータ１０は上記したようにオーバーコート層１４の頂面上の表面温度が高く、しかも、その表面温度の立上りが早く、加熱領域が広いうえに、高効率であるので、複写機３１としてもこれらと同様の効果を有する。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本願の請求項１の発明によれば、基板の抵抗発熱体を形成する面側に、断熱層を形成しているので、抵抗発熱体の発熱が基板表面から放熱する放熱量を断熱層により低減することができる。
【００５２】
このために、基板全体の保有熱量を増加させることができるので、発熱効率を高めることができるうえに、加熱領域を拡大することができ、しかも、温度の立上りを早めることができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の定着ヒータを有するので、これらとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の定着装置を有するので、これとほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２のＩ−Ｉ線切断部の端面図。
【図２】 本発明の第１の参考例に係る定着ヒータの表面側の平面図。
【図３】 図１，２で示す定着ヒータの基板裏面側からの放熱量を従来例と比較して示すグラフ。
【図４】 図１，２で示す定着ヒータの表面温度の立上りを従来例と比較して示すグラフ。
【図５】 図１，２で示す定着ヒータの消費電力量を従来例と比較して示すグラフ。
【図６】 本発明の第２の参考例に係る定着ヒータの縦断面図。
【図７】 本発明の第３の参考例に係る定着ヒータの縦断面図。
【図８】 本発明の第１の実施形態に係る定着ヒータの縦断面図。
【図９】 本発明の第４の参考例に係るローラ型定着ヒータの縦断面図。
【図１０】 図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】 図９，１０で示す定着ヒータの内周面からの放熱速度を従来例と比較して示すグラフ。
【図１２】 図９，１０で示す定着ヒータの表面温度立上り速度を従来例と比較して示すグラフ。
【図１３】 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図。
【図１４】 図１３で示す定着装置の要部拡大構成図。
【図１５】 従来の平板型定着ヒータの縦断面図。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 定着ヒータ（平板型）
１１ 基板
１１ａ 基板表面
１１ｂ 基板裏面
１１ｃ，１１ｄ 基板側面
１２ 抵抗発熱体
１３ａ，１３ｂ 一対の電極
１４ オーバーコート層
１４ｃ 電気・熱絶縁層
１５，１５Ａ，１５Ｂ 断熱層
２１ 定着ヒータ（ローラ型）
２２ ローラ基体
２３ 抵抗発熱体
２４ａ，２４ｂ 一対の電極
２５ オーバーコート層
２６ 熱線反射膜
３１ 電子式複写機
３２ 筐体
３３ カセット
３４ 画像形成部
３５ 定着装置
３６ ホルダー
３７ 加圧ローラ
Claims (3)
- 耐熱性電気絶縁材料よりなる基板と；この基板の一面に形成される抵抗発熱体と；基板の一面または他面に形成されて抵抗発熱体に電気的に接続される一対の電極と；基板の一面において、抵抗発熱体を被覆すると共に、少なくとも抵抗発熱体の長手方向のほぼ全長、かつ基板の幅方向ほぼ全幅に亘って、基板よりも熱伝導率の低い材料により厚膜で形成される断熱性を有するオーバコート層と；このオーバコート層と反対側の基板の他面に形成されて被定着体を摺動させる摺動面と；を具備していることを特徴とする定着ヒータ。
- 請求項１記載の定着ヒータと；定着ヒータに圧接するように対向配置されて、この定着ヒータからの熱を被定着体の画像を形成しているトナーに作用させるとともに、この被定着体を搬送する加圧ローラと；を具備していることを特徴とする定着装置。
- 請求項２記載の定着装置と；
媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、この反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する手段と；
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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