JP3878269B2 - 発熱体、定着装置および画像形成装置 - Google Patents
発熱体、定着装置および画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱体およびこれを用いた定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタまたはファクシミリなどの画像形成装置において、トナーを定着させるための発熱体として、特開平６−３２４５８６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
図１０は従来の発熱体の一部切欠平面図である。
【０００４】
図１１は同じく一部切欠底面図である。
【０００５】
図において、１０１はアルミナセラミックス製の配線基板、１０２は厚膜抵抗発熱体、１０３は第１の導体パターン、１０４ａ、１０４ｂは一対の受電端子、１０５はサーミスタ、１０６は第２の導体パターン、１０７は一対のスルーホール、１０８は一対の接続端子である。
【０００６】
厚膜抵抗発熱体１０２は、銀・パラジウム系合金を主成分とし、配線基板１０１の表面にスクリーン印刷により形成している。
【０００７】
第１の導体パターン１０３は、銀・白金系合金を主成分とする導体からなり、その一端が厚膜抵抗発熱体１０２の一端に接続し、中間が厚膜抵抗発熱体１０２に沿って延在し、他端は一方の受電端子１０４ａに接続している。
【０００８】
受電端子１０４ａ、１０４ｂは、電源側のコネクタに接続されて受電するためのもので、銀・白金系の導電体からなる。そして、他方の受電端子１０４ｂは、厚膜抵抗発熱体１０２の他端に直接接続している。
【０００９】
サーミスタ１０５は、配線基板１０１の裏面において厚膜抵抗発熱体１０２に対向する位置に配設されている。
【００１０】
一対の第２の導電パターン１０６は、銀・パラジウム系の導電体で、それらの一端はサーミスタ１０５に接続され、他端が一対のスルーホール１０７に接続されている。
【００１１】
一対の接続端子１０８は、銀・白金系の導電体で、配線基板１０１の表面に配設され、スルーホール１０７に接続されている。そして、接続端子１０８は抵抗発熱体の制御回路に設けたコネクタに接続されることにより、サーミスタ１０５を制御回路に挿入する。
【００１２】
そうして、この発熱体は、厚膜抵抗発熱体１０２の熱容量が小さいために、電源電圧を印加すると、トナーの定着に寄与する発熱体の作用部が瞬時に所要温度まで昇温するので、予熱時間を必要としないという利点がある。このため、定着動作を行うときのみ発熱体に通電して発熱させる制御が可能となり、消費電力量を大幅に低減できる。
【００１３】
また、配線基板の裏面に配設されたサーミスタ１０５により厚膜抵抗発熱体１０２の温度を測定し、厚膜抵抗発熱体１０２の温度が一定になるよう厚膜抵抗発熱体１０２への通電量を制御する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の抵抗発熱体においては、所望の抵抗値を得るために、パラジウムの含有率が高いものを用いている。
【００１５】
ところが、抵抗発熱体と導体パターンおよび端子パターンとの各接続部において、抵抗発熱体中のパラジウムが徐々に導体パターンおよび端子パターンに拡散して導体パターンおよび端子パターンの金属分が粗になる。そして、抵抗発熱体の発熱の繰り返しにより、接続部にクラックが発生して断線しやすくなるという問題があることが分かった。
【００１６】
一方、サーミスタに接続する導体パターンには、サーミスタが直流で作動するため、銀のマイグレーション発生を防止するために、銀・パラジウム系合金を主成分とするが、パラジウムの含有率の高い材料を用いていた。このため、導体パターンと端子パターンとの接続部においても、上記と同様な問題が発生しやすいことが分かった。
【００１７】
本発明は、抵抗発熱体およびこれに接続する導体パターンまたは端子パターンの間、およびあるいは導体パターンおよび端子パターンの間の接続部がパラジウムの拡散により接合部分の金属が粗になってクラックが発生するとともに、熱センサに接続する導体パターンおよびこれに接続する端子パターンに銀のマイグレーションが発生するのを抑制した発熱体、これを用いた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。
【００１８】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の発熱体は、電気絶縁性の細長い配線基板と；配線基板の長手方向に沿って形成された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある抵抗発熱体と；抵抗発熱体の一端に一端が接続された銀・パラジウム系合金を主 成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の導体パターンと；第１の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；抵抗発熱体の他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；抵抗発熱体の熱を受ける位置に配設された熱センサと；一端が熱センサに接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある一対の第２の導体パターンと；第２の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第２の端子パターンと；を具備していることを特徴としている。
【００１９】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００２０】
本発明は、抵抗発熱体の一端および導体パターンの間の接続と、抵抗発熱体の他端および端子パターンの間の接続と、熱センサに接続する導体パターンおよび端子パターンの間の接続と、の３箇所において、パラジウムの拡散に伴う接続不良を防止したものである。
【００２１】
配線基板は、電気絶縁性で、細長くて、少なくとも導体パターンおよび端子パターンを形成する部分などが電気絶縁性を有していればよい。アルミナセラミックスを、ドクターブレード法などを用いて板状に形成したものを使用することができる。
【００２２】
第１および第２の導体パターンは、たとえばスクリーン印刷を用いた厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。パラジウムの含有率は、第１および第２の端子パターンに比べて相対的に高ければよいのであるが、直流回路における銀のマイグレーションを防止して、しかもなるべく抵抗値を低くする目的に対しては、たとえば２０〜４０重量％程度の範囲、好ましくは３０重量％程度が好ましい。
【００２３】
第１および第２の端子パターンは、第１および第２の導体パターンと同様に厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。パラジウムの含有率は、これに接続する導体パターンに比べて相対的に低ければよいのであるが、コネクタまたはこれに代わる適当な外部との接続を行うために、なるべく抵抗値を低くする目的に対しては、たとえば５％以下程度の範囲、好ましくは１重量％程度に選定することができる。
【００２４】
抵抗発熱体のパラジウムの含有率は、所望の抵抗値を得るためにかなり高く設定することが許容され、たとえば４５〜７０重量％程度の範囲、好ましくは５５重量％程度に選定することができる。
【００２５】
また、抵抗発熱体は、特に材料や形状を問わないが、最も好適なのは銀・パラジウム系合金を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷法によって印刷、焼成することによって形成した厚膜抵抗発熱体である。この厚膜抵抗発熱体によれば、通常多用されているＡ４を中心とするサイズの用紙にトナーを良好に定着させ得るような長寸の加熱体において、抵抗発熱体の抵抗値を所要の昇温が得られるように設定しやすい。
【００２６】
熱センサは、サーミスタ、正特性サーミスタなど熱に感応するセンサであれば、どのようなものであってもよい。
【００２７】
第２の導体パターンにおけるパラジウムの含有率は、直流回路において銀のマイグルーションが発生しないか、発生しても実用上差し支えない程度になるような値であればよい。
【００２８】
第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとの接続は、直接であってもよいし、スルーホールを介して接続していてもよい。スルーホールを介する場合は、スルーホール内において両者が接続するものとする。
【００２９】
本発明の発熱体は、定着用として好適であるが、これに限定されるものではなく、あらゆる用途に適応する。
【００３０】
そうして、本発明においては第１および第２の導体パターンおよび第１および第２の端子パターンを、パラジウムの含有率が相対的に異なるが、ともに銀・パラジウム系合金を主成分とする導体を用いることにより、接続部においてパラジウムの拡散によって接合部分の金属分が粗になるようなことがなくなる。このため、繰り返し使用中にクラックを生じて断線するようなことは発生しにくくなる。
【００３１】
また、抵抗発熱体の一端および第１の導体パターンとの間の接続と、抵抗発熱体の他端および第１の端子パターンとの間の接続と、熱センサに接続する第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとの間の接続と、の３箇所において、パラジウムの拡散に伴う上記接続不良を防止することができる。
【００３２】
さらに、熱センサに接続して直流回路で動作する第２の導体パターンは、銀・パラジウム系合金を主成分とする導体を用いているが、そのパラジウムの含有率が相対的に下位にあるので、銀のマイグレーションが発生しにくい。
【００３３】
請求項２の発明の発熱体は、請求項１記載の発熱体において、第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとは、それらの一方または両方がスルーホールによって接続されていることを特徴としている。
【００３４】
本発明において、配線基板に形成するスルーホールは、レーザー加工または金型による成形などどのような方法で形成してもよい。スルーホール導体は、どのような方法で形成してもよく、たとえば従来技術と同様にバキュームを利用して形成することができる。
【００３５】
そうして、本発明においては、スルーホールを介して第１および第２の導体パターンと第１および第２の端子パターンとの一方または両方を接続することにより、配線基板の実装密度を高めることができる。
【００３６】
また、第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンと、のいずれか一方または両方がスルーホール部分において接続されるため、本来接続部にわずかな部分でも不具合を生じると、断線に至りやすいのであるが、本発明においてはパラジウムの拡散がないから、信頼性の高い接続を得ることができる。
【００３７】
請求項３の発明の定着装置は、請求１または２記載の発熱体と；発熱体と圧接関係を有して配設された加圧用ローラと；を具備していることを特徴としている。
【００３８】
本発明は、請求項１または２の発熱体を用いることにより、抵抗発熱体または熱センサと導体パターンとの接続、抵抗発熱体と端子パターンとの接続のいずれにおいても接続を良好にして信頼性の高い定着装置にすることができる。
【００３９】
請求項４の発明の画像形成装置は、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、反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する画像形成手段と；被定着体に付着したトナーを溶融させて画像を定着させる請求項３記載の定着装置と；を具備していることを特徴としている。
【００４０】
本発明は、請求項１または２の構成を有する発熱体を備えて信頼性の高い画像形成装置にすることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００４２】
図１は本発明の発熱体の第１の実施形態を示す一部切欠平面図である。
【００４３】
図２は同じく底面図である。
【００４４】
図において、１は配線基板、２は抵抗発熱体、３ａ、３ｂは第１の端子パターン、４は第１の導体パターン、５は第１のスルーホール、６は熱センサ、７は一対の第２の導体パターン、８は第２の端子パターン、９は一対の第２のスルーホールである。
【００４５】
配線基板１は、アルミナセラミックスからなる細長い薄板である。
【００４６】
抵抗発熱体２は、パラジウムを５５重量％含有する銀・パラジウム系合金を主成分とする導電性材料を配線基板１の表面にスクリーン印刷し、乾燥後焼成して形成した厚膜の抵抗発熱体である。
【００４７】
第１の端子パターン３ａは、配線基板１の裏面に配設され、第１のスルーホール５および第１の導体パターン４を介して抵抗発熱体２の一端に接続している。他方の端子パターン３ｂは、配線基板１の表面に配設され、直接抵抗発熱体２の他端に接続されている。
【００４８】
第１の導体パターン４は、配線基板１の表面に配設され、その一端が抵抗発熱体２の他端に接続されている。
【００４９】
熱センサ６は、配線基板１の裏面において抵抗発熱体２に対向する位置に配設されており、かつ一対の第２の導体パターン７の一端に接続されている。
【００５０】
第２の導体パターン７の他端は、第２のスルーホール８に接続されている。
【００５１】
第２のスルーホール９は、配線基板１の表面に配設された一対の第２の端子パターン８に接続している。
【００５２】
ところで、上記端子パターン３ａ、３ｂ、第１の導体パターン４および第２の端子パターン８は、なるべく抵抗値を低くするために、パラジウムを１重量％含有する銀・パラジウム系合金を主成分とする厚膜形成の導体で構成されている。
【００５３】
これに対して、第２の導体パターン７は、熱センサ６が直流回路に接続され、また流れる電流が小さいため、パラジウムを３０重量％含有して抵抗値がやや大きい銀・パラジウム系合金を主成分とする導体で構成されていて、銀のマイグレーションを防止するように配慮されている。
【００５４】
図３は、本発明の加熱体の第１の実施形態における第１のスルーホールを示す拡大端面図である。
【００５５】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
第１の導体パターン４と第１の端子パターン３ａとは、第１のスルーホール５によって接続されていることは既述したが、いずれもパラジウムの含有率が等しいので、接合部において金属部が粗になるようなことはない。
【００５７】
図４は、本発明の加熱体の第１の実施形態における第２のスルーホールを示す拡大端面図である。
【００５８】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
第２の導体パターン７と第２の端子パターン８とは、第２のスルーホール９によって接続されていることは既述したが、第２の導体パターン７のパラジウムの含有率が３０重量％で、第２の端子パターン８が１重量％であっても第２の導体パターン７から第２の端子パターン８へのパラジウムの拡散は認められないので、接合部において金属部が粗になるようなことはない。
【００６０】
図５は、本発明の発熱体の第２の実施形態を示す平面図である。
【００６１】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６２】
本実施形態は、一方の第１の端子パターン３ａを配線基板１の表面に配設して、抵抗発熱体２への電源を配線基板１の表面側から行うようにしたものである。本実施形態においては、第１の導体パターンと端子パターン３ａとは同時一体に形成してもよい。
【００６３】
図６は、本発明の発熱体の第３の実施形態を示す底面図である。
【００６４】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６５】
本実施形態は、第２の端子パターン８、８を配線基板１の裏面に配設して、熱センサ６に一端が接続する第２の導体パターン７の他端に直接第２の端子パターン８を接続したものである。本実施形態においては、熱センサ６への接続を配線基板１の裏面において行う。
【００６６】
図７は、本発明の定着装置の一実施形態を示す断面図である。
【００６７】
図において、１１は発熱体で、図１および２に示す構造を有している。１２は加圧ローラで、発熱体１１と圧接関係を有しており、両者の間に被定着体１３を狭圧しながら搬送することにより、被定着体１３に付着しているトナー１３ａが発熱体の熱によって溶融し、定着が行われる。なお、被定着体１３と加圧ローラ６２との間にポリイミド樹脂製などの搬送シートを介在させてもよい。１４は発熱体１１の支持体である。１５は定着装置本体で、以上の各構成要素を収容している。
【００６８】
図８は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態である複写機の概念図である。
【００６９】
図において、１６は読み取り装置、１７は画像形成手段、１８は定着装置、１９は画像形成装置本体である。
【００７０】
読み取り装置１６は、原紙を光学的に読み取って画像信号を形成する。
【００７１】
画像形成手段１７は、画像信号に基づいて感光ドラム１７ａ上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて反転顕像を形成し、これを紙などの被定着体に転写して画像を形成する。
【００７２】
定着装置１８は、図７に示した構造を有し、被定着体に付着したトナーを加熱溶融して定着する。
【００７３】
画像形成装置本体１９は、以上の各装置および手段１６、１７および１８を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【００７４】
図９は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態であるプリンタの概念図である。
【００７５】
図において、２１は画像形成手段、２２は定着装置、２３はプリンタ本体である。
【００７６】
画像形成手段２１は、レーザスキャナ２１ａおよび感光ドラム２１ｂなどを含んで構成され、外部から入力された画像信号に基づいて画像を形成する。
【００７７】
定着装置２２は、図７に示す構造を備えている。
【００７８】
プリンタ本体２３は、画像形成手段２１および定着装置２２を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１の導体パターン、第１の端子パターンおよび抵抗発熱体がともに銀・パラジウム系合金を主成分としていて、抵抗発熱体が相対的にパラジウムの含有率が高位で、これに接続する第１の導体パターンおよび第１の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であり、第１の導体パターンに接続する第１の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であるとともに、熱センサに接続した第２の導体パターンに接続する第２の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であることにより、抵抗発熱体と第１の導体パターンおよび第１の端子パターンとの接続部、第１の導体パターンと第１の端子パターンとの接続部、ならびに熱センサに接続した第２の導体パターンと第２の端子パターンとの接続部におけるパラジウムの拡散に基づくクラックの発生を抑制するとともに、熱センサが直流回路で動作しても銀のマイグレーションが発生しないので、信頼性の高い発熱体を提供することができる。
【００８０】
請求項２の発明によれば、第１の導体パターンと第１の端子パターンおよび第２の導体パターンと第２の端子パターンの一方または両方がスルーホールによって接続された発熱体を提供することができる。
【００８１】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の効果を有する定着装置を提供することができる。
【００８２】
請求項４の発明によれば、請求項１または２の効果を有す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】 本発明の発熱体の第１の実施形態を示す一部切欠平面図
【図２】 同じく底面図
【図３】 本発明の加熱体の第１の実施形態における第１のスルーホールを示す拡大端面図
【図４】 本発明の加熱体の第１の実施形態における第２のスルーホールを示す拡大端面図
【図５】 本発明の発熱体の第２の実施形態を示す平面図
【図６】 本発明の発熱体の第３の実施形態を示す底面図
【図７】 本発明の定着装置の一実施形態を示す概念図
【図８】 本発明の画像形成装置の第１の実施形態である複写機の概念図
【図９】 本発明の画像形成装置の第２の実施形態であるプリンタの概念図
【図１０】 従来の発熱体の一部切欠平面図
【図１１】 同じく一部切欠底面図
【符号の説明】
１…配線基板
２…抵抗発熱体
３ａ…第１の端子パターン
３ｂ…第２の端子パターン
４…第１の導体パターン
５…第１のスルーホール
６…熱センサ
７…第２の導体パターン
８…第２の端子パターン
９…第２のスルーホール
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱体およびこれを用いた定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタまたはファクシミリなどの画像形成装置において、トナーを定着させるための発熱体として、特開平６−３２４５８６号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
図１０は従来の発熱体の一部切欠平面図である。
【０００４】
図１１は同じく一部切欠底面図である。
【０００５】
図において、１０１はアルミナセラミックス製の配線基板、１０２は厚膜抵抗発熱体、１０３は第１の導体パターン、１０４ａ、１０４ｂは一対の受電端子、１０５はサーミスタ、１０６は第２の導体パターン、１０７は一対のスルーホール、１０８は一対の接続端子である。
【０００６】
厚膜抵抗発熱体１０２は、銀・パラジウム系合金を主成分とし、配線基板１０１の表面にスクリーン印刷により形成している。
【０００７】
第１の導体パターン１０３は、銀・白金系合金を主成分とする導体からなり、その一端が厚膜抵抗発熱体１０２の一端に接続し、中間が厚膜抵抗発熱体１０２に沿って延在し、他端は一方の受電端子１０４ａに接続している。
【０００８】
受電端子１０４ａ、１０４ｂは、電源側のコネクタに接続されて受電するためのもので、銀・白金系の導電体からなる。そして、他方の受電端子１０４ｂは、厚膜抵抗発熱体１０２の他端に直接接続している。
【０００９】
サーミスタ１０５は、配線基板１０１の裏面において厚膜抵抗発熱体１０２に対向する位置に配設されている。
【００１０】
一対の第２の導電パターン１０６は、銀・パラジウム系の導電体で、それらの一端はサーミスタ１０５に接続され、他端が一対のスルーホール１０７に接続されている。
【００１１】
一対の接続端子１０８は、銀・白金系の導電体で、配線基板１０１の表面に配設され、スルーホール１０７に接続されている。そして、接続端子１０８は抵抗発熱体の制御回路に設けたコネクタに接続されることにより、サーミスタ１０５を制御回路に挿入する。
【００１２】
そうして、この発熱体は、厚膜抵抗発熱体１０２の熱容量が小さいために、電源電圧を印加すると、トナーの定着に寄与する発熱体の作用部が瞬時に所要温度まで昇温するので、予熱時間を必要としないという利点がある。このため、定着動作を行うときのみ発熱体に通電して発熱させる制御が可能となり、消費電力量を大幅に低減できる。
【００１３】
また、配線基板の裏面に配設されたサーミスタ１０５により厚膜抵抗発熱体１０２の温度を測定し、厚膜抵抗発熱体１０２の温度が一定になるよう厚膜抵抗発熱体１０２への通電量を制御する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の抵抗発熱体においては、所望の抵抗値を得るために、パラジウムの含有率が高いものを用いている。
【００１５】
ところが、抵抗発熱体と導体パターンおよび端子パターンとの各接続部において、抵抗発熱体中のパラジウムが徐々に導体パターンおよび端子パターンに拡散して導体パターンおよび端子パターンの金属分が粗になる。そして、抵抗発熱体の発熱の繰り返しにより、接続部にクラックが発生して断線しやすくなるという問題があることが分かった。
【００１６】
一方、サーミスタに接続する導体パターンには、サーミスタが直流で作動するため、銀のマイグレーション発生を防止するために、銀・パラジウム系合金を主成分とするが、パラジウムの含有率の高い材料を用いていた。このため、導体パターンと端子パターンとの接続部においても、上記と同様な問題が発生しやすいことが分かった。
【００１７】
本発明は、抵抗発熱体およびこれに接続する導体パターンまたは端子パターンの間、およびあるいは導体パターンおよび端子パターンの間の接続部がパラジウムの拡散により接合部分の金属が粗になってクラックが発生するとともに、熱センサに接続する導体パターンおよびこれに接続する端子パターンに銀のマイグレーションが発生するのを抑制した発熱体、これを用いた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。
【００１８】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の発熱体は、電気絶縁性の細長い配線基板と；配線基板の長手方向に沿って形成された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある抵抗発熱体と；抵抗発熱体の一端に一端が接続された銀・パラジウム系合金を主 成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の導体パターンと；第１の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；抵抗発熱体の他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；抵抗発熱体の熱を受ける位置に配設された熱センサと；一端が熱センサに接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある一対の第２の導体パターンと；第２の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第２の端子パターンと；を具備していることを特徴としている。
【００１９】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００２０】
本発明は、抵抗発熱体の一端および導体パターンの間の接続と、抵抗発熱体の他端および端子パターンの間の接続と、熱センサに接続する導体パターンおよび端子パターンの間の接続と、の３箇所において、パラジウムの拡散に伴う接続不良を防止したものである。
【００２１】
配線基板は、電気絶縁性で、細長くて、少なくとも導体パターンおよび端子パターンを形成する部分などが電気絶縁性を有していればよい。アルミナセラミックスを、ドクターブレード法などを用いて板状に形成したものを使用することができる。
【００２２】
第１および第２の導体パターンは、たとえばスクリーン印刷を用いた厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。パラジウムの含有率は、第１および第２の端子パターンに比べて相対的に高ければよいのであるが、直流回路における銀のマイグレーションを防止して、しかもなるべく抵抗値を低くする目的に対しては、たとえば２０〜４０重量％程度の範囲、好ましくは３０重量％程度が好ましい。
【００２３】
第１および第２の端子パターンは、第１および第２の導体パターンと同様に厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。パラジウムの含有率は、これに接続する導体パターンに比べて相対的に低ければよいのであるが、コネクタまたはこれに代わる適当な外部との接続を行うために、なるべく抵抗値を低くする目的に対しては、たとえば５％以下程度の範囲、好ましくは１重量％程度に選定することができる。
【００２４】
抵抗発熱体のパラジウムの含有率は、所望の抵抗値を得るためにかなり高く設定することが許容され、たとえば４５〜７０重量％程度の範囲、好ましくは５５重量％程度に選定することができる。
【００２５】
また、抵抗発熱体は、特に材料や形状を問わないが、最も好適なのは銀・パラジウム系合金を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷法によって印刷、焼成することによって形成した厚膜抵抗発熱体である。この厚膜抵抗発熱体によれば、通常多用されているＡ４を中心とするサイズの用紙にトナーを良好に定着させ得るような長寸の加熱体において、抵抗発熱体の抵抗値を所要の昇温が得られるように設定しやすい。
【００２６】
熱センサは、サーミスタ、正特性サーミスタなど熱に感応するセンサであれば、どのようなものであってもよい。
【００２７】
第２の導体パターンにおけるパラジウムの含有率は、直流回路において銀のマイグルーションが発生しないか、発生しても実用上差し支えない程度になるような値であればよい。
【００２８】
第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとの接続は、直接であってもよいし、スルーホールを介して接続していてもよい。スルーホールを介する場合は、スルーホール内において両者が接続するものとする。
【００２９】
本発明の発熱体は、定着用として好適であるが、これに限定されるものではなく、あらゆる用途に適応する。
【００３０】
そうして、本発明においては第１および第２の導体パターンおよび第１および第２の端子パターンを、パラジウムの含有率が相対的に異なるが、ともに銀・パラジウム系合金を主成分とする導体を用いることにより、接続部においてパラジウムの拡散によって接合部分の金属分が粗になるようなことがなくなる。このため、繰り返し使用中にクラックを生じて断線するようなことは発生しにくくなる。
【００３１】
また、抵抗発熱体の一端および第１の導体パターンとの間の接続と、抵抗発熱体の他端および第１の端子パターンとの間の接続と、熱センサに接続する第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとの間の接続と、の３箇所において、パラジウムの拡散に伴う上記接続不良を防止することができる。
【００３２】
さらに、熱センサに接続して直流回路で動作する第２の導体パターンは、銀・パラジウム系合金を主成分とする導体を用いているが、そのパラジウムの含有率が相対的に下位にあるので、銀のマイグレーションが発生しにくい。
【００３３】
請求項２の発明の発熱体は、請求項１記載の発熱体において、第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとは、それらの一方または両方がスルーホールによって接続されていることを特徴としている。
【００３４】
本発明において、配線基板に形成するスルーホールは、レーザー加工または金型による成形などどのような方法で形成してもよい。スルーホール導体は、どのような方法で形成してもよく、たとえば従来技術と同様にバキュームを利用して形成することができる。
【００３５】
そうして、本発明においては、スルーホールを介して第１および第２の導体パターンと第１および第２の端子パターンとの一方または両方を接続することにより、配線基板の実装密度を高めることができる。
【００３６】
また、第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンと、のいずれか一方または両方がスルーホール部分において接続されるため、本来接続部にわずかな部分でも不具合を生じると、断線に至りやすいのであるが、本発明においてはパラジウムの拡散がないから、信頼性の高い接続を得ることができる。
【００３７】
請求項３の発明の定着装置は、請求１または２記載の発熱体と；発熱体と圧接関係を有して配設された加圧用ローラと；を具備していることを特徴としている。
【００３８】
本発明は、請求項１または２の発熱体を用いることにより、抵抗発熱体または熱センサと導体パターンとの接続、抵抗発熱体と端子パターンとの接続のいずれにおいても接続を良好にして信頼性の高い定着装置にすることができる。
【００３９】
請求項４の発明の画像形成装置は、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、反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する画像形成手段と；被定着体に付着したトナーを溶融させて画像を定着させる請求項３記載の定着装置と；を具備していることを特徴としている。
【００４０】
本発明は、請求項１または２の構成を有する発熱体を備えて信頼性の高い画像形成装置にすることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００４２】
図１は本発明の発熱体の第１の実施形態を示す一部切欠平面図である。
【００４３】
図２は同じく底面図である。
【００４４】
図において、１は配線基板、２は抵抗発熱体、３ａ、３ｂは第１の端子パターン、４は第１の導体パターン、５は第１のスルーホール、６は熱センサ、７は一対の第２の導体パターン、８は第２の端子パターン、９は一対の第２のスルーホールである。
【００４５】
配線基板１は、アルミナセラミックスからなる細長い薄板である。
【００４６】
抵抗発熱体２は、パラジウムを５５重量％含有する銀・パラジウム系合金を主成分とする導電性材料を配線基板１の表面にスクリーン印刷し、乾燥後焼成して形成した厚膜の抵抗発熱体である。
【００４７】
第１の端子パターン３ａは、配線基板１の裏面に配設され、第１のスルーホール５および第１の導体パターン４を介して抵抗発熱体２の一端に接続している。他方の端子パターン３ｂは、配線基板１の表面に配設され、直接抵抗発熱体２の他端に接続されている。
【００４８】
第１の導体パターン４は、配線基板１の表面に配設され、その一端が抵抗発熱体２の他端に接続されている。
【００４９】
熱センサ６は、配線基板１の裏面において抵抗発熱体２に対向する位置に配設されており、かつ一対の第２の導体パターン７の一端に接続されている。
【００５０】
第２の導体パターン７の他端は、第２のスルーホール８に接続されている。
【００５１】
第２のスルーホール９は、配線基板１の表面に配設された一対の第２の端子パターン８に接続している。
【００５２】
ところで、上記端子パターン３ａ、３ｂ、第１の導体パターン４および第２の端子パターン８は、なるべく抵抗値を低くするために、パラジウムを１重量％含有する銀・パラジウム系合金を主成分とする厚膜形成の導体で構成されている。
【００５３】
これに対して、第２の導体パターン７は、熱センサ６が直流回路に接続され、また流れる電流が小さいため、パラジウムを３０重量％含有して抵抗値がやや大きい銀・パラジウム系合金を主成分とする導体で構成されていて、銀のマイグレーションを防止するように配慮されている。
【００５４】
図３は、本発明の加熱体の第１の実施形態における第１のスルーホールを示す拡大端面図である。
【００５５】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５６】
第１の導体パターン４と第１の端子パターン３ａとは、第１のスルーホール５によって接続されていることは既述したが、いずれもパラジウムの含有率が等しいので、接合部において金属部が粗になるようなことはない。
【００５７】
図４は、本発明の加熱体の第１の実施形態における第２のスルーホールを示す拡大端面図である。
【００５８】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
第２の導体パターン７と第２の端子パターン８とは、第２のスルーホール９によって接続されていることは既述したが、第２の導体パターン７のパラジウムの含有率が３０重量％で、第２の端子パターン８が１重量％であっても第２の導体パターン７から第２の端子パターン８へのパラジウムの拡散は認められないので、接合部において金属部が粗になるようなことはない。
【００６０】
図５は、本発明の発熱体の第２の実施形態を示す平面図である。
【００６１】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６２】
本実施形態は、一方の第１の端子パターン３ａを配線基板１の表面に配設して、抵抗発熱体２への電源を配線基板１の表面側から行うようにしたものである。本実施形態においては、第１の導体パターンと端子パターン３ａとは同時一体に形成してもよい。
【００６３】
図６は、本発明の発熱体の第３の実施形態を示す底面図である。
【００６４】
図において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６５】
本実施形態は、第２の端子パターン８、８を配線基板１の裏面に配設して、熱センサ６に一端が接続する第２の導体パターン７の他端に直接第２の端子パターン８を接続したものである。本実施形態においては、熱センサ６への接続を配線基板１の裏面において行う。
【００６６】
図７は、本発明の定着装置の一実施形態を示す断面図である。
【００６７】
図において、１１は発熱体で、図１および２に示す構造を有している。１２は加圧ローラで、発熱体１１と圧接関係を有しており、両者の間に被定着体１３を狭圧しながら搬送することにより、被定着体１３に付着しているトナー１３ａが発熱体の熱によって溶融し、定着が行われる。なお、被定着体１３と加圧ローラ６２との間にポリイミド樹脂製などの搬送シートを介在させてもよい。１４は発熱体１１の支持体である。１５は定着装置本体で、以上の各構成要素を収容している。
【００６８】
図８は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態である複写機の概念図である。
【００６９】
図において、１６は読み取り装置、１７は画像形成手段、１８は定着装置、１９は画像形成装置本体である。
【００７０】
読み取り装置１６は、原紙を光学的に読み取って画像信号を形成する。
【００７１】
画像形成手段１７は、画像信号に基づいて感光ドラム１７ａ上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて反転顕像を形成し、これを紙などの被定着体に転写して画像を形成する。
【００７２】
定着装置１８は、図７に示した構造を有し、被定着体に付着したトナーを加熱溶融して定着する。
【００７３】
画像形成装置本体１９は、以上の各装置および手段１６、１７および１８を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【００７４】
図９は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態であるプリンタの概念図である。
【００７５】
図において、２１は画像形成手段、２２は定着装置、２３はプリンタ本体である。
【００７６】
画像形成手段２１は、レーザスキャナ２１ａおよび感光ドラム２１ｂなどを含んで構成され、外部から入力された画像信号に基づいて画像を形成する。
【００７７】
定着装置２２は、図７に示す構造を備えている。
【００７８】
プリンタ本体２３は、画像形成手段２１および定着装置２２を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１の導体パターン、第１の端子パターンおよび抵抗発熱体がともに銀・パラジウム系合金を主成分としていて、抵抗発熱体が相対的にパラジウムの含有率が高位で、これに接続する第１の導体パターンおよび第１の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であり、第１の導体パターンに接続する第１の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であるとともに、熱センサに接続した第２の導体パターンに接続する第２の端子パターンのパラジウムの含有率が相対的に低位であることにより、抵抗発熱体と第１の導体パターンおよび第１の端子パターンとの接続部、第１の導体パターンと第１の端子パターンとの接続部、ならびに熱センサに接続した第２の導体パターンと第２の端子パターンとの接続部におけるパラジウムの拡散に基づくクラックの発生を抑制するとともに、熱センサが直流回路で動作しても銀のマイグレーションが発生しないので、信頼性の高い発熱体を提供することができる。
【００８０】
請求項２の発明によれば、第１の導体パターンと第１の端子パターンおよび第２の導体パターンと第２の端子パターンの一方または両方がスルーホールによって接続された発熱体を提供することができる。
【００８１】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の効果を有する定着装置を提供することができる。
【００８２】
請求項４の発明によれば、請求項１または２の効果を有す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】 本発明の発熱体の第１の実施形態を示す一部切欠平面図
【図２】 同じく底面図
【図３】 本発明の加熱体の第１の実施形態における第１のスルーホールを示す拡大端面図
【図４】 本発明の加熱体の第１の実施形態における第２のスルーホールを示す拡大端面図
【図５】 本発明の発熱体の第２の実施形態を示す平面図
【図６】 本発明の発熱体の第３の実施形態を示す底面図
【図７】 本発明の定着装置の一実施形態を示す概念図
【図８】 本発明の画像形成装置の第１の実施形態である複写機の概念図
【図９】 本発明の画像形成装置の第２の実施形態であるプリンタの概念図
【図１０】 従来の発熱体の一部切欠平面図
【図１１】 同じく一部切欠底面図
【符号の説明】
１…配線基板
２…抵抗発熱体
３ａ…第１の端子パターン
３ｂ…第２の端子パターン
４…第１の導体パターン
５…第１のスルーホール
６…熱センサ
７…第２の導体パターン
８…第２の端子パターン
９…第２のスルーホール
Claims (4)
- 電気絶縁性の細長い配線基板と；
配線基板の長手方向に沿って形成された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある抵抗発熱体と；
抵抗発熱体の一端に一端が接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の導体パターンと；
第１の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；
抵抗発熱体の他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第１の端子パターンと；
抵抗発熱体の熱を受ける位置に配設された熱センサと；
一端が熱センサに接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に高位にある一対の第２の導体パターンと；
第２の導体パターンの他端に接続された銀・パラジウム系合金を主成分とするがパラジウムの含有率が相対的に下位にある第２の端子パターンと；
を具備していることを特徴とする発熱体。 - 第１の導体パターンおよび第１の端子パターンと、第２の導体パターンおよび第２の端子パターンとは、そのいずれか一方または両方がスルーホールによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の発熱体。
- 請求項１または２記載の発熱体と；
発熱体と圧接関係を有して配設された加圧用ローラと；
を具備していることを特徴とする定着装置。 - 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、反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する画像形成手段と；
被定着体に付着したトナーを溶融させて画像を定着させる請求項３記載の定着装置と；
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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