JPH0652971A

JPH0652971A - ヒーター

Info

Publication number: JPH0652971A
Application number: JP20493492A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kondo; 浩史近藤; Kazuki Miyamoto; 一樹宮本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒーターに大きな電流を流した際の給電部の
劣化を防止する。【構成】コネクター部もしくは電極端子部近傍に放熱
部材を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、レーザービーム
プリンタ等の画像形成装置に用いられるヒーターに関
し、特に未定着画像の加熱定着に用いられるヒーターに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特開昭６３ー３１３１８２号公報
等で固定ヒーターと、このヒーターと摺動する薄膜のフ
ィルムを用いた加熱装置が提案されている。

【０００３】このヒーターを図９と図１０に示す。

【０００４】ヒーター１は電気絶縁性・耐熱性・低熱容
量の細長の基板２と、この基板２の一方面側（表面側）
の基板幅方向中央部に基板長手に沿って直線細帯状に形
成した通電発熱体３と、この通電発熱抵抗体の両端部に
それぞれ導通させて基板面に形成した電極端子（接続端
子）４・５と、基板２の通電発熱抵抗体形成面を被覆さ
せたヒーター表面保護層としてのガラス等の電気絶縁性
オーバーコート層６と、基板２の他方面側（背面側）に
設けたサーミスター等の温度検出素子７を有する。

【０００５】基板２は、例えば、幅１０ｍｍ・厚さ１ｍ
ｍ・長さ２４０ｍｍのＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＳｉＣ等のセ
ラミック板等である。

【０００６】通電発熱抵抗体３は、例えば、厚さ１０μ
ｍ・幅１ｍｍの、スクリーン印刷等で塗工したＡｇ／Ｐ
ｄ（銀パラジウム合金）、ＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ等を大気焼
成して形成したパターン層である。

【０００７】電極端子（接続端子）４．５は、通常厚さ
１０μｍのスクリーン印刷等で塗工したＡｇを大気焼成
して形成したパターン層であり、この電極端子４．５に
通常は、コネクター（図示せず）を介して、電線を接続
し給電する。

【０００８】ヒーター１は定着面の温度を管理・制御す
るために装置の横断面において、通電発熱抵抗体３を定
着ニップ部Ｎ（圧接ニップ部、加圧部）の幅領域の略中
央部に位置させる構造となっている。

【０００９】ヒーター１のオーバーコート層６側がフィ
ルム接触摺動面側である。

【００１０】ヒーター１は通電発熱抵抗体３の両端電極
端子４・５間に交流電源１２より電圧印加がなされ、該
通電発熱抵抗体３が発熱することで昇温する。

【００１１】ヒーター１の温度は基板背面の温度検出素
子７で検出されてその検出情報が通電制御回路１３へフ
ィードバックされて交流電源１２から通電発熱抵抗体３
への通電が制御されることで、ヒーター１が所定の温度
に温調制御される。

【００１２】ヒーター１の温度検出素子７は熱応答性の
もっとも良い定着面つまりヒーター基板表面側の通電発
熱抵抗体３の形成位置に対応する基板背面側部分位置
（通電発熱抵抗体３の直下に対応する基板背面側部分位
置）に配設される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】定着のより高速化を図
るためには、発熱量を増大させなけれならず、そのため
には通電電流をより大きくしなければならない。

【００１４】しかし、この大電流を通電する接続を図６
に示すようなコネクターで行っていると、通電による温
度上昇が大きく（Ｉ＊Ｉ＊Ｒと通電電流の２乗で効
く）、そのため、コネクターを形成しているバネ材（一
般にリン青銅）が高温クリープにより劣化し、コンタク
ト圧力が低下し、接続抵抗値が上昇そして、さらに温度
上昇するといった熱暴走が、発生し接続部および装置の
信頼性に問題を生じる。

【００１５】一方、この接続をロウ付けで行うとする
と、電極端子部を形成しているＡｇが、ロウ材に食われ
（拡散）し、電極端子部が、やせてしまい、またロウ付
け後の高温状態では、Ａｇの拡散により接続強度が劣化
する。またこの加熱ヒーター装置は、ヒーター加熱時に
は電極端子部でも、１００〜１５０℃（１２Ａ通電時）
と昇温してしまうため通常の共晶ハンダ（融点１８３
℃）よりも高融点のハンダ材を使わなければならず、そ
のため接続時におけるＡｇの食われは、より大きくな
る。そのため、耐熱性のある高温ロウ材では、電極端子
部が消失してしまう。

【００１６】そこで、この電極端子部を形成しているＡ
ｇをＷ、Ｍｏ等の高融点金属に変更することも考えられ
るが、これらの金属は、還元性雰囲気で焼成され、大気
雰囲気で、加熱すると急速に酸化し、脆性化してしま
う。一歩、通電発熱抵抗体およびガラス保護層は、還元
性雰囲気で焼成されると、密着部の酸素が還元され脆性
化してしまう。つまりロウ付けをおこなうため一般に、
セラミックパッケージ等で用いられているＷ、Ｍｏを電
極材として使用してロウ付けを行う方式では、焼成雰囲
気が、通電発熱抵抗体、ガラス保護層と合わずどちらか
が脆性化してしまう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、加熱ヒーターに電流を供給するコネクター及び電
極端子部近傍に放熱フィンあるいはヒートパイプを設け
ることにより、発生する熱を放熱し、コネクターバネ材
の高温クリープによる劣化を防ぐものとである。

【００１８】例えば、通電による発生する熱と表面積と
の関係は、複雑な熱伝搬を除いて単純なモデルとして考
えれば、Ｑ＝ｈ＊Ａ＊△Ｔ（Ｑ：熱量、Ａ：熱伝達面
積、ｈ：対流熱伝達率、△Ｔ：温度上昇）という関係か
ら、発生する熱量Ｑが同じであれば、表面積Ａを２倍に
すれば温度上昇△Ｔは、半分に抑えられる。

【００１９】また、対流熱伝達率ｈの値が自然対流冷却
の場合３〜１２、代表値５、強制対流冷却の場合１０〜
１００、代表値５０と規定されるため、表面熱流束（Ｑ
／Ａ）と温度上昇△Ｔから必要とされる表面積も概算で
求めることが可能である。

【００２０】そこで、放熱フィンをコネクターあるい
は、電極端子部裏面に設けることにより表面積を増大さ
せ放熱効果を上げることによりコネクターの温度上昇を
抑える。しかし放熱フィンを付けることにより表面積は
増大するが、発生した熱は、このフィンに沿って長い距
離を伝搬するので、付加的な伝導熱抵抗が加わる。そこ
でこの付加的な伝導熱抵抗が存在しても放熱量を増加さ
せるためには、フィンの厚さをδとしたとき２Ａ／ｈδ
＞１を満足するようにフィンを設計する。

【００２１】また、この加熱ヒーター装置を機器内に組
み込んだ場合、その接続部近傍に十分な空間を確保でき
ず、放熱フィンを取り付けることができない場合には、
ヒートパイプにより発生した熱を接続部以外の場所まで
伝搬させ冷却する。

【００２２】また、コネクター内部でも熱伝達をより高
くするためハウジングとコンタクトバネ材の接触面積を
増大させるため、放熱グリースをこれらの間に挿入した
り、コンタクトバネ材の１部をハウジング内部に挿入す
ることも放熱効果を高くする。

【００２３】さらにただ単純に加熱ヒーター両端部の電
極端子部近傍に放熱部品を設けると加熱ヒーターの立ち
上がり時に両端部から熱が逃げ易く、急速なヒーター昇
温ができなくなる可能性がある。そこで、バイメタルも
しくは形状記憶合金を用いて所定温度に達するとこれら
金属の変形に伴って放熱フィンあるいはヒートパイプ
が、コネクター等に接触し、ヒーターの通電を止め温度
が下がると再び離れる様にしたことにより急速昇温がで
き高温時に接続部を冷却することが可能な加熱ヒーター
装置を得ることが可能となる。

【００２４】

【作用】コネクターあるいは電極端子部裏面部に放熱フ
ィンあるいはヒートパイプを設けることにより大電流を
加熱ヒーター装置に給電する場合に於ても給電部で発生
した熱を放熱する事により温度上昇を抑え、コネクター
バネ材の高温クリープによる劣化を防ぎ安定した接続信
頼性を得ることが可能となる。

【００２５】また、温度により放熱フィンあるいはヒー
トパイプをコネクター等に接触させたり、離すことによ
り加熱ヒーターの急速昇温を満足し、さらに接続部の高
温劣化を防ぐことができ昇温特性と接続信頼性の両方を
満足するものである。

【００２６】

【実施例】図８は本発明の実施例のヒーターを用いた加
熱定着装置の部分拡大断面図である。

【００２７】ヒーター１は断熱性のヒーターホルダー８
を介してヒーター支持部９に固定支持させてある。

【００２８】１０は厚さ例えば４０μｍ程度のポリイミ
ド等のエンドレスベルト状、或は長尺ウエブ状の耐熱性
フィルム、１１はこのフィルムをヒーター１に対して押
圧する加圧部材としての回転加圧ローラーである。

【００２９】フィルム１０は不図示の駆動部材により或
は加圧ローラー１１の回転力により所定の速度で矢示の
方向にヒーター１面に密着した状態でヒーター１面を摺
動しながら回転或は走行移動する。

【００３０】ヒーター１の通電発熱抵抗体３に対する通
電によりヒーター１を所定温度に昇温させ、またフィル
ム１０を移動駆動させた状態である定着ニップ部Ｎに被
加熱材として記録材Ｐを未定着トナー画像面をフィルム
１０面側にして導入することで、記録材Ｐがフィルム１
０面に密着してフィルム１０と共に定着ニップ部Ｎを移
動通過し、その移動通過課程でヒーター１からフィルム
１０を介して記録材Ｐに熱エネルギーが付与されて記録
材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱溶融定着される。

【００３１】図１は、第１実施例のヒーターを示す模式
的断面図である。同図に於て、２はセラミック基板、３
はＡｇ／Ｐｄからなる発熱抵抗体、４はＡｇからなる電
極端子部、６はガラスからなるオーバーコート層、８は
ヒーターホルダー、１４はワイヤー、１５はコネクター
ハウジング、１６はコネクターコンタクト（バネ性金
属）、１７は放熱フィン、１８は熱伝導性グリースであ
る。

【００３２】本実施例では、まず、コネクターハウジン
グ１５に放熱グリース１８を塗布し、つぎにワイヤー１
４を圧着したコンタクト１６をハウジング１５に挿入す
る。この放熱グリースを塗布することによりハウジング
１５の内面とコンタクト１６が熱的に接触する面積が増
大し、コンタクト１６を伝搬してきた熱が、ハウジング
１５へ伝搬する。

【００３３】そして、ハウジング１５の表面に放熱フィ
ン１７をハウジング１５にネジ止めあるいは接着により
取り付ける。

【００３４】このようにして製作したコネクターを、ヒ
ーターホルダー８に接着されたヒーターの端部に形成さ
れた電極端子部４とコンタクト１６が接触するように挿
入する（図１の状態）。

【００３５】本実施例では、大電流を通電した際に発生
する熱流は、コンタクト１６から放熱グリース１８を介
してコネクター表面へと発散され、さらに放熱フィンに
より空気中に放散される。そのため、従来のように通電
したときにコンタクト１６が急速に昇温し、この熱によ
りコンタクト１６が高温クリープにより劣化することが
なくなり安定した接続信頼性を得ることが可能となっ
た。

【００３６】また、図２に示すように放熱フィン１７の
代りにヒートパイプ１９をハウジング１５の表面に取り
付ければ、より冷却効果が上がり、より信頼性が高くな
る。

【００３７】図３は、第２実施例を示す模式的断面図で
ある。同図に於て、２はセラミック基板、３はＡｇ／Ｐ
ｄからなる発熱抵抗体、４はＡｇからなる電極端子部、
６はガラスからなるオーバーコート層、８はヒーターホ
ルダー、１４はワイヤー、１５はコネクターハウジン
グ、１６はコネクターコンタクト（バネ性金属）、１７
は放熱フィンである。

【００３８】本実施例ではヒーターの電極端子部４の設
けられた裏面部分からコネクターを挿入した時に干渉し
ない位置まで放熱用の金属部材を介して放熱フィン１７
を設けたことを特徴とする。

【００３９】この放熱フィン１７を取り付けるため、ヒ
ーターホルダー８は、その１部を座グリあるいは、貫通
孔を電極端子部４の裏面側に設ける。

【００４０】そして、ヒーターホルダー８に放熱フィン
１７を取り付け、つぎにヒーターをヒーターホルダー８
と放熱フィン１７にそれぞれ接着する。

【００４１】そして、コネクターを挿入し、外部とヒー
ターを電気的に接続する。

【００４２】本実施例では、通電によりヒーターの電極
端子部を形成するＡｇパターンから発生する熱を基板裏
面側に設けられた放熱フィン１７を介して放熱する事に
より接続部（コンタクト１６）の温度上昇を抑えること
が可能となる。そのため、安定して大電流をヒーターに
供給する事が可能となる。

【００４３】また、図４に示すように放熱フィン１７の
代わりにヒートパイプ１９をハウジング１５の表面に取
り付ければ、より冷却効果が上がり、より信頼性が高く
なる。

【００４４】図５は、第３実施例を示す模式的断面図で
ある。同図に於て、２はセラミック基板、３はＡｇ／Ｐ
ｄからなる発熱抵抗体、４はＡｇからなる電極端子部、
６はガラスからなるオーバーコート層、８はヒーターホ
ルダー、１４はワイヤー、１５はコネクターハウジン
グ、１６はコネクターコンタクト（バネ性金属）、１７
は放熱フィン、２０は絶縁性熱伝導部材であるセラミッ
ク基板、２１はスプリングである。

【００４５】本実施例では、コンタクト１６と放熱フィ
ン１７とをより熱伝導性よく接続するためにハウジング
１５に孔を開け放熱フィン１７の底面の一部がその孔に
入る様にした。しかしこの加熱ヒーターは、商用電力を
ほぼそのままの状態で通電するため、放熱フィン１７と
コンタクト１６が直接接触すると、漏電による感電の危
険が存在する。そこでこのハウジング１５の内部に露出
した放熱フィン１７の底面にセラミック基板２０を張り
合わせる。このセラミック基板２０の材質としては、ア
ルミナ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等が絶縁性と熱伝導性の点から
使用できる。そして、コンタクト１６とこのセラミック
基板２０との熱的接続は、コンタクト１６の形状が複雑
な場合、金属性スプリング２０を介して行う。またコン
タクト１６の形状が単純な場合は、直接接触させて行っ
てもよい。

【００４６】本実施例では、熱伝達経路に樹脂等の熱伝
導率が低い部材が含まれていないため熱抵抗が下がり、
より放熱性が上ることにより通電によるコンタクト１６
の温度上昇を抑え、高い接続信頼性を得ることが可能と
なる。

【００４７】図６は、第４実施例を示す模式的断面図で
ある。同図に於て、２はセラミック基板、３はＡｇ／Ｐ
ｄからなる発熱抵抗体、４はＡｇからなる電極端子部、
６はガラスからなるオーバーコート層、８はヒーターホ
ルダー、１４はワイヤー、１５はコネクターハウジン
グ、１６はコネクターコンタクト（バネ性金属）、１７
は放熱フィン、２０は絶縁性熱伝導部材であるセラミッ
ク基板、２２はバイメタルである。

【００４８】本実施例では、第３実施例で示したような
放熱フィン１７とハウジング１５とセラミック基板２０
との構造をもち、コンタクト１６とセラミック基板２０
との熱的接続をバイメタル２２でおこなう。

【００４９】本実施例においては、室温状態でバイメタ
ル２２は、図６に点線で示すようにセラミック基板２０
と分離されており、通電を開始しヒーターを急速に昇温
させる時にヒーターから熱が逃げることを防ぎ、温度が
上昇してきたらバイメタル２２が変形し、セラミック基
板２０と接触して熱を放熱フィン１７に伝搬する構造と
した。

【００５０】また、通電を中止し、温度が下がるとバイ
メタル２２は、再びセラミック基板２０から分離する。

【００５１】また、図７に示すようにヒーター基板裏面
側に設けられた放熱フィン１７に対しても同様にバイメ
タル２２による熱スイッチを設けることにより同様の効
果が得られる。

【００５２】また、バイメタルのように温度により変形
し、スイッチの効果を持つものとして形状記憶合金を用
いても同様の効果が得られる。

【００５３】本実施例によれば、ヒーターを急速昇温す
る時に熱が外部に逃げることがなく熱効率を落さず、コ
ンタクトの温度が上昇してきたときから放熱を行うため
熱特性と接続部の信頼性の両方を満足することが可能と
なる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明では、コネクター部
あるいは電極端子部近傍に放熱効果をもつ部材を取り付
けることにより、大電流を通電しても接続部の温度上昇
を抑えコネクターのバネ材の劣化を防ぐことが可能とな
る。そのため、より大電流を加熱ヒーターに安定して供
給することが可能となり、定着スピードの高速化、定着
サイズの大型化が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のヒーターの断面図である。

【図２】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図３】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図４】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図５】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図６】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図７】本発明の別の実施例のヒーターの断面図であ
る。

【図８】本発明の実施例のヒーターを用いた定着装置の
断面図である。

【図９】ヒーターの平面図である。

【図１０】ヒーターの平面図である。

【図１１】ヒーターの平面図である。

【符号の説明】

１ヒーター２セラミック基板３発熱抵抗体４電極端子部４１、４２穴６オーバーコート層７温度測定素子８ヒーターホルダー９裏面断熱層１０耐熱性フィルム１１加圧ローラ１２電極タブ１３ロウ材１４ワイヤー１５コネクターハウジング１６コネクターコンタクト１７放熱フィン１８熱伝導グリース１９ヒートパイプ２０セラミック基板２１金属性スプリング２２バイメタルＰ被加熱材としての記録体ｔ未定着トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有する基板上に、少なくとも１
本以上の発熱抵抗体を設け、上記発熱抵抗体のそれぞれ
の端部に設けられた電極端子部は、機械的に圧接するこ
とにより電気的に接続されるコネクターにより給電され
ている加熱ヒーター装置に於て、該コネクター表面に放
熱フィンあるいは、ヒートパイプを取り付けたことを特
徴とする加熱ヒーター装置。
【請求項２】絶縁性を有する基板上に、少なくとも１
本以上の発熱抵抗体を設け、上記発熱抵抗体のそれぞれ
の端部に設けられた電極端子部は、機械的に圧接するこ
とにより電気的に接続されるコネクターにより給電され
ている加熱ヒーター装置に於て、該電極端子部が設けら
れた部分の基板裏面部の少なくとも１部に放熱フィンあ
るいはヒートパイプを取り付けたことを特徴とする加熱
ヒーター装置。
【請求項３】上記特許請求範囲１から２までの加熱ヒ
ーター装置に於て、該放熱フィンあるいはヒートパイプ
をバイメタルあるいは形状記憶合金を用いて、所定の温
度以上に達するとコネクターあるいは基板裏面に接触
し、また所定の温度以下になると接触しなくなるように
したことを特徴とする加熱ヒーター装置。