JPH08297431A - 定着ヒータ，定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーミスタの応答特性を改善して高速定着に十
分に対応することができ、また、基板の局所的な温度変
化を検出する。 【解決手段】耐熱性電気絶縁材料よりなる基板１１と、
この基板１１の表面１１ａに形成される抵抗発熱体１２
と、この抵抗発熱体１２に対応して基板１１の裏面１１
ｂに形成されてこの抵抗発熱体１２の温度を検出する印
刷サーミスタ１９と、を有する。印刷サーミスタ１９の
抵抗発熱体１２の幅方向に沿う長さＷｃを、この抵抗発
熱体１２の幅方向長さＷｄとほぼ同等以下の長さに設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１３（幅方向に沿う縦断面図）に示すように構成され
たものが実用化されている。この定着ヒータＨはアルミ
ナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）セラミックスなどからなる細長の耐熱
性・電気絶縁性基板１の表面１ａ上に、例えば細長い帯
状厚膜の抵抗発熱体２を例えば厚膜印刷等により形成
し、図示しないコネクタを介して抵抗発熱体２に通電す
るようになっている。

【０００４】そして、抵抗発熱体２の外表面を保護層で
あるガラス質のオーバーコート層３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、このオーバーコート層３と接触する
回転自在の加圧ローラ等との電気的絶縁を図っている。
このオーバーコート層３の上面上には例えばトナー像を
形成した複写用紙Ｐを図中矢印に示すようにｉｎからｏ
ｕｔへ向けて抵抗発熱体２の幅方向へ摺動させ、加熱し
てトナー像を複写用紙Ｐに定着させるようになってい
る。

【０００５】また、基板１の裏面１ｂ上には良導電体の
膜からなる一対の配線導体４ａ，４ｂを形成し、これら
配線導体４ａ，４ｂの一端部上にて、抵抗発熱体２の温
度検出素子であるチップ形状のサーミスタ５を接着剤等
により固着している。チップサーミスタ５は例えば石塚
電子工業株式会社製の３６４ＦＴ等からなる温度検出素
子であり、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等からなる例えば厚
さ２５０μｍの平板状の基体上に（ＭｎＯ₂ ，Ｃｏ₃ Ｏ
₄ ，ＮｉＯ）からなる薄膜状の感温部を形成し、Ｐｔあ
るいはＡｕからなる薄膜により導電部５ａ，５ｂを形成
している。

【０００６】チップサーミスタ５は例えば負の温度特性
を有し、抵抗発熱体２の温度を基板１を介して検出し、
この検出温度信号を図示しない温度制御回路にフィード
バックして抵抗発熱体２に印加する電力をオンオフ制御
することにより、抵抗発熱体２を一定温度に保持するも
のである。図１４は他の従来例を示し、この定着ヒータ
Ｈａは上記チップサーミスタ５を、厚膜印刷等により形
成される印刷サーミスタ５ｐに置換したものであり、他
の構成は上記定着ヒータＨとほぼ同様であるので、図１
４中、図１３で示す部材と同一または相当部分には同一
符号を付してその説明を省略している。印刷サーミスタ
５ｐは、基板１上に銀パラジウム系導電ペーストを印刷
焼成して電極を形成し、その電極上に厚膜サーミスタペ
ーストを印刷焼成してサーミスタ層を形成し、その上に
ガラスからなる保護膜を形成するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そして、図１４に示す
ように、これら定着ヒータＨ，Ｈａの抵抗発熱体２から
の熱６が基板１を伝導するときは、幅方向中央部Ｗ0 か
ら幅方向の外端部Ｗａ，Ｗｂへ拡散するので、図１５の
曲線Ａに示すように基板１の幅方向温度分布は抵抗発熱
体２の直下に位置する基板１の幅方向中央部Ｗ0 で逸早
く昇温するのに対し、幅方向両端部Ｗａ，Ｗｂの昇温に
は時間が掛かる。

【０００８】しかも、従来のサーミスタ５，５ｐが基板
１の幅方向ほぼ全幅に亘って形成されているので、サー
ミスタ５，５ｐの幅方向両端部Ｗａ，Ｗｂでは通電をオ
ンオフする所定の設定温度まで昇温するのに幅方向中央
部Ｗ0 よりも時間が掛かり、遅れる。そして、サーミス
タ５，５ｐは多数の微小抵抗を順次直列に接続したもの
の集合体と見做すことができるので、図１６の曲線Ｂに
示すようにサーミスタ５，５ｐの幅方向両端部Ｗａ，Ｗ
ｂの温度が所定の設定温度に達して、その抵抗値Ｒが抵
抗発熱体２への通電をオフにする抵抗値ＯＦＦまでに達
するのに幅方向中央部Ｗ0 よりも時間が掛かる。このた
めに、サーミスタ５，５ｐ全体が所定の設定温度に相当
するＯＦＦ抵抗値まで低下するまでに時間が掛かり、応
答が遅いという課題がある。

【０００９】例えば図１４で示す従来の印刷サーミスタ
５ｐの応答特性の実験を４００Ｗの定着ヒータＨａにつ
いて行なった結果、図１７の曲線Ｃに示すように所定時
間、例えば２秒間にオンオフする応答回数が６回であ
り、応答性が必ずしも良好とはいえない。

【００１０】ところで、近年の電子複写機やファクシミ
リ等の画像形成装置では高速定着性能が要求されている
が、これはトナー画像を形成した複写用紙Ｐを１分間当
り４〜５枚（４〜５枚／分）定着させる現在の定着速度
に対して、十数枚／分の定着速度が要請されており、こ
のために定着ヒータＨ，Ｈａの定格入力も例えば１００
０Ｗに増大される。

【００１１】このために、定着ヒータＨ，Ｈａの電源印
加時（立上り時）のサーミスタ５，５ｐのオーバーシュ
ートも４００Ｗの場合よりも大きく増大し、ハンチング
時のリップルの振幅も増大する。したがって、従来のサ
ーミスタ５，５ｐの応答特性では遅過ぎるので、上記高
速処理の下では通電立上げ時のオーバーシュートにより
複写用紙Ｐのトナーが若干過熱（例えば２２０〜２５０
℃）状態になる。このために、トナーが過熱されて複写
用紙Ｐの表面から裏面に浸透して生ずる裏写りや、トナ
ーが過熱されて加圧ローラ側に一旦転写されてから、再
び加圧ローラ側から複写用紙Ｐの表面の他の部分に転写
される現象であるオフセットがそれぞれ顕著になる虞が
ある。

【００１２】また、図１３で示す従来のチップサーミス
タ５では基板１への装着の手間も掛かり、かつ電極５
ａ，５ｂと配線導体４ａ，４ｂとの接着不良によるサー
ミスタ抵抗検出不具合と、その不具合によるサーミスタ
オープンやサーミスタチップの脱落による定着ヒーヘタ
Ｈの熱暴走等の発生も有り得る。

【００１３】また、図１８で示す従来の定着ヒータＨｂ
は特開平６−５３５６号公報で開示されたものである
が、これはサーミスタ５ｐを基板１の長手方向のほぼ全
長に亘って形成しているので、サーミスタ５ｐは基板１
の平均温度を検出することができても局所での温度変化
を検出することができない。したがって、例えば複写用
紙Ｐの紙幅が抵抗発熱体２の全長よりも短かい場合、例
えばその半分程度である場合には、その複写用紙Ｐが通
過する部分の温度が局所的に低下するが、その局所での
温度低下をこのサーミスタ５ｐでは検出できないので、
加熱不足を招いて定着不良を生ずるという課題がある。

【００１４】従来は、電極部分での反応の影響を軽減す
るためにサーミスタの厚さを増厚していたが、このサー
ミスタは発熱体から遠い部分に熱が伝わりにくく反応が
良好とはいえなかった。

【００１５】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は、サーミスタの応答特性を
改善して高速定着に十分に対応することができる定着ヒ
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。また、他の目的は、基板の局所的な温度変化を検出
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。

【００１７】本願の請求項１に記載の発明は、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；この抵抗発熱体に対応して上記基板の
一面の裏面に形成されてこの抵抗発熱体の温度を検出す
るサーミスタと；を有する定着ヒータにおいて、上記サ
ーミスタの上記抵抗発熱体の長手方向または幅方向に沿
う長さを、この抵抗発熱体の幅方向長さとほぼ同等以下
の長さに設定してなることを特徴とする。

【００１８】本願の請求項２に記載の発明は、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；この抵抗発熱体に対応して上記基板の
一面の裏面に形成されてこの抵抗発熱体の温度を検出す
るサーミスタと；を有する定着ヒータにおいて、上記サ
ーミスタの上記抵抗発熱体の長手方向または幅方向に沿
う長さを、抵抗発熱体の幅方向長さよりも幅方向両端か
らそれぞれ２５％ずつ長い長さ以下に設定してなること
を特徴とする。

【００１９】本願の請求項３に記載の発明は、サーミス
タとその電極を、抵抗発熱体の幅方向外縁に相当する部
分よりも内方に設置していることを特徴とする。

【００２０】本願の請求項４に記載の発明は、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；この抵抗発熱体に対応して上記基板の
裏面に形成されて上記抵抗発熱体の長手方向に沿って長
い細長形状の本体部およびこの本体部の長手方向両端部
にて少なくとも一部が重なるように形成されて電気的に
接続される一対の電極を有し、抵抗発熱体の温度を検出
するサーミスタと；を具備していることを特徴とする。

【００２１】本願の請求項５に記載の発明は、サーミス
タは、基板を介して抵抗発熱体からはみ出すことなく表
裏方向で重なり合うように形成されていることを特徴と
する。

【００２２】本願の請求項６に記載の発明は、サーミス
タが厚膜印刷により形成される印刷サーミスタであるこ
とを特徴とする。

【００２３】本願の請求項７に記載の発明は、サーミス
タの外面を保護層により被覆したことを特徴とする。

【００２４】本願の請求項８に記載の発明は、サーミス
タの抵抗発熱体の長手方向に沿う長さを、この抵抗発熱
体の長手方向の長さよりも短かくしたことを特徴とす
る。

【００２５】本願の請求項９に記載の発明は、請求項１
ないし８のいずれか一に記載の定着ヒータと；この定着
ヒータの長手方向に対して交差する方向に走行し得る搬
送シートと；この搬送シートを介して定着ヒータに対向
して定着ヒータを圧接するように配設され、搬送シート
を介して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。

【００２６】本願の請求項１０に記載の発明は、請求項
９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。

【００２７】

【作用】請求項１記載の発明は、サーミスタの抵抗発熱
体の長手方向または幅方向に沿う長さを、この抵抗発熱
体の幅方向長さとほぼ同等以下の長さに設定したので、
サーミスタの応答特性を非常に改善することができた。
その結果、複写用紙の裏写りとオフセットとを有効に防
止しつつ、高速定着に十分に対応することができる。

【００２８】請求項２記載の発明は、サーミスタの抵抗
発熱体の長手方向または幅方向に沿う長さを、この抵抗
発熱体の幅方向長さよりも幅方向両端からそれぞれ２５
％ずつ長い長さ以下に設定したので、サーミスタの応答
特性を相当改善することができた。その結果、複写用紙
の裏写りとオフセットとを有効に防止しつつ、高速定着
に十分に対応することができる。

【００２９】また、サーミスタとその給電部を、抵抗発
熱体の幅方向外縁に相当する部分よりも内方に設置し
て、サーミスタの一部が外方へ食み出さないようする場
合は、サーミスタとその給電部を抵抗発熱体により基板
を介して十分加熱することができ、その分、サーミスタ
の応答性を高めることができる。

【００３０】請求項４記載の発明は、サーミスタ本体部
を抵抗発熱体の長手方向に沿って長い細長形状に形成し
ているので、その長手方向の長さを長くした分だけサー
ミスタ本体部の面積を増大させることができる。このた
めに、このサーミスタ本体部の面積と、このサーミスタ
本体部と一部が重なり合う電極の重合部の面積との比を
縮小させ、この電極重合部の面積比を相対的に縮小させ
ることができる。そしてサーミスタの幅を広げた場合の
ように電極の重合部も伴って増大することがない。

【００３１】したがって、サーミスタ本体部と電極との
重合部の焼成時に変動するサーミスタ特性のＢ定数の変
動幅を相対的に縮小させることができる。その結果、サ
ーミスタによる温度検出精度を高めることができる。

【００３２】また、サーミスタ本体部の長さを延長する
ことによりサーミスタ本体部全体の面積を増大させるこ
とにより、基板裏面上で受熱面積を拡大させることがで
きるうえに、サーミスタ本体部の厚さを増厚させないの
で、増厚させる場合に比してサーミスタ本体部全体が熱
平衡に達するまでの立上げを早めることができる。つま
り、温度検出の立上げを早めることができる。

【００３３】請求項５記載の発明は、サーミスタを、抵
抗発熱体からはみ出すことなく表裏方向で重なり合うよ
うに設けているので、これら両者が表裏方向でずれてい
る場合に比して、抵抗発熱体からサーミスタへ熱伝導さ
れる熱量の損失も少なく、熱平衡時間を縮小することが
できる。したがって、サーミスタの温度検出の立上げを
早めることができる。

【００３４】また、サーミスタ本体部を抵抗発熱体の長
さ方向に沿って長い細い長形状に形成しているので、抵
抗発熱体の長手方向の温度分布を検出する精度を高める
ことができる。

【００３５】請求項６記載の発明によれば、サーミスタ
が印刷サーミスタであるので、サーミスタペーストを基
板に厚膜印刷して焼成することにより基板に非常に簡単
確実かつ迅速に形成して固着することができる。したが
って、サーミスタの基板からの脱落や電気的接触不良を
防止することができるので、抵抗発熱体の熱暴走を未然
に防止することができる。

【００３６】請求項７記載の発明によれば、サーミスタ
の外面を保護層であるガラスコート層により被覆するの
で、サーミスタの耐摩耗特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、水分などか
らの耐湿性向上と電気絶縁を図ることができる。

【００３７】請求項８記載の発明によれば、サーミスタ
の抵抗発熱体の長手方向に沿う長さがサーミスタの長手
方向の長さよりも短かいので、抵抗発熱体全体の平均温
度ではない局所的な温度を検出することができる。

【００３８】請求項９の定着装置は、トナーを付着させ
た被定着体を、搬送シートを介して請求項１ないし８の
いずれかの定着ヒータと加圧ローラに圧接させながら搬
送し、定着ヒータの加熱によりトナーを溶融させて定着
させている。この定着装置は、請求項１ないし８のいず
れか一に記載の定着ヒータを具備しているので、請求項
１ないし８のいずれか一記載の定着ヒータと同様の作用
効果を奏する。

【００３９】請求項１０の画像形成装置は、請求項９記
載の定着装置を具備しているので、この定着装置と同様
の作用効果を奏する。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
１２に基づいて説明する。なお、図１〜図１２中、同一
または相当部分には同一符号を付しており、また、各部
材の寸法と比例関係は図示の都合上、場合により誇張し
ており、必ずしも正確ではない。

【００４１】図２は本発明に係る定着ヒータの一実施例
の表裏両面をそれぞれ展開して示す平面図、図２は図１
のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、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（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）セラミックスからなる長さ約３００
mm，幅約８mm，厚さ約０．６〜約１mmの大きさの細長の
基板１１の表面１１ａ上に、その長手方向に沿って、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
等を主体とする膜状の抵抗発熱体１２を形成している。

【００４２】この抵抗発熱体１２はその一端部（図１で
は右端部）１２ａに銀あるいは銀・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表面側給電端子部１３ａを構成す
る一方、抵抗発熱体１２の他端部（図１では左端部）１
２ｂの内側面に例えば平面Ｌ字状の良導電体膜からなる
表面側導体パターン１４を接続し、この表面側導体パタ
ーン１４の先端部にはスルーホール１５を形成し、この
スルーホール１５の表面側１５ａと電気的に接続してい
る。

【００４３】スルーホール１５は基板１１を表裏方向に
貫通しており、その裏面側１５ａを、基板１１の裏面１
１ｂ上に形成された細長い裏面側導体パターン１６の図
１中左端部に電気的に接続している。裏面側導体パター
ン１６は基板裏面１１ｂの図中右端部まで延出して、基
板表面１１ａ側の表面側給電端子部１３ａに少なくとも
一部が対応する箇所にて裏面側給電端子部１３ｂを形成
しており、これら表裏両側の給電端子部１３ａ，１３ｂ
を形成している基板１１の一端側からのみ図示しないコ
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。

【００４４】そして、抵抗発熱体１２と表面側導体パタ
ーン１４と表面側給電子部１３ａの一部の外表面を保護
層であるガラス質のオーバーコート層１７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、加圧ローラ等との電気的絶縁
を図っている。このオーバーコート層１７の上面上には
例えばトナー像を形成した複写用紙Ｐが図中矢印に示す
ようにｉｎからｏｕｔへ向けて摺動し、加熱されてトナ
ー像を複写用紙Ｐに定着させるようになっている。

【００４５】また、基板１１の裏面１１ｂ上には銀（Ａ
ｇ）、銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム
（Ａｇ・Ｐｄ）合金などの良導電体の膜からなる一対の
配線導体１８ａ，１８ｂが形成され、これら配線導体１
８ａ，１８ｂの一端部上、つまり、基板裏面１１ｂの例
えば中央部上において、抵抗発熱体２の温度検出素子と
しての印刷サーミスタ１９が抵抗発熱体１２の幅方向で
跨がるように固着されている。

【００４６】印刷サーミスタ１９は抵抗発熱体１２の温
度を、基板１１を介して検出し、その検出信号を、基板
表面１１ａ上の図中左右一対の出力端子部２０を介して
図３で示す温度制御回路２１にフィードバックして抵抗
発熱体１２に印加する電力をオンオフ制御することによ
り、抵抗発熱体１２を一定温度に保持するものである。

【００４７】温度制御回路２１は例えばオペアンプ等よ
りなる比較回路であり、検出温度を設定温度と比較して
両者の差を解消するように抵抗発熱体１２の通電をオン
オフ制御するものである。

【００４８】すなわち、図３に示すように、温度制御回
路２１に接続されたＳＳＲ（ソリッドステートリレー）
２２を介して商用電源Ｓから抵抗発熱体１２に通電する
と、抵抗発熱体１２に電流が流れて発熱する。この抵抗
発熱体１２の発熱により基板１１も温度上昇し、この熱
は基板１１の裏面１１ｂに取着してある印刷サーミスタ
１９に伝わり、サーミスタ１９の抵抗値を変化させる。
このサーミスタ１９の抵抗値の変化を基板１１の検出温
度として配線導体１８ａ，１８ｂを介して出力端子部２
０から温度制御回路２１に与えて適正な温度範囲、つま
り設定温度と比較する。検出温度が設定温度よりも高い
場合は温度制御回路２１からＳＳＲ２１にＯＮ信号を出
力し、また、設定温度より低い場合はＳＳＲ２１にＯＦ
Ｆ信号を出力する。

【００４９】このように、抵抗発熱体１２に加える電力
をオンオフ制御することによって抵抗発熱体１２を調温
する。なお、上記の温度制御回路２１はＳＳＲ２２のＯ
Ｎ・ＯＦＦ制御について述べたが、他のＰＷＭ（Pulse
Width Modulation：パルス幅制御方式）等による温調で
あってもよい。

【００５０】そして、抵抗発熱体１２を通電すると、抵
抗発熱体１２に電流が流れ、抵抗発熱体１２は長手方向
にほぼ均一の発熱温度分布を呈する。この抵抗発熱体１
２は、金属合金に含まれる銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐ
ｄ）が電気的な抵抗要素となり、抵抗ペーストに含有さ
れる銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）の比率によって抵抗
発熱体１２の抵抗値が調節される。本実施例では、例え
ば約２５オーム［Ω］の抵抗値を有し、１００Ｖの電圧
印加により約４Ａの電流が流れ、約４００Ｗの発熱量と
なる。

【００５１】ところで、上記印刷サーミスタ１９は、例
えば銀パラジウム系導電ペーストを印刷焼成して電極１
９ａ，１９ｂを形成し、その電極１９ａ，１９ｂ上に厚
膜サーミスタペーストを印刷焼成してサーミスタ層を形
成し、その上にガラスからなる保護膜を形成しており、
これらサーミスタ電極１９ａ，１９ｂを裏面側配線導体
１８ｓ，１８ｂの先端部上に重ねて形成して機械的かつ
電気的に接続している。

【００５２】そして、図１，図２に示すように印刷サー
ミスタ１９は、その抵抗発熱体１２の幅方向に沿う長さ
Ｗｃを、抵抗発熱体１２の幅Ｗｄと同等以下（Ｗｃ≦Ｗ
ｄ）に形成しており、印刷サーミスタ１９の一対の電極
１９ａ，１９ｂも抵抗発熱体１２の幅員Ｗｄの内方に位
置させている。

【００５３】したがって、抵抗発熱体１２の通電加熱時
に、その発熱ｅが基板１１を伝導するときは図４に示す
ように基板１１の幅方向中央部Ｗ0 から幅方向両側へ向
けて同心円状に拡散するので、印刷サーミスタ１９の全
体が逸早く、かつほぼ均等に加熱される。

【００５４】このために、印刷サーミスタ１９のオンオ
フの応答回数は図５中の曲線Ｄに示すように２秒間で約
１６回であり、図１４で示す従来の印刷サーミスタ５ａ
の６回／２秒の応答よりも非常に早いうえに、電源印加
時（立上げ時）の常温から例えば約１８０℃の設定温度
Ｓまでに到達する時間も早く、その際のオーバーシュー
ト量も大幅に縮小している。つまり、本実施例の印刷サ
ーミスタ１９の応答性が顕著に改善されている。

【００５５】したがって、例えばトナー画像を形成した
複写用紙Ｐを１分間当り十数枚を定着せしめる高速定着
等により抵抗発熱体１２の発熱量を４００Ｗから例えば
１０００Ｗに上げた場合でも、印刷サーミスタ１９の温
度制御の応答性が早く、抵抗発熱体１２を所定の設定温
度に迅速に制御できるので、トナー画像を形成した複写
用紙Ｐを常に適温に迅速に制御できるので、トナー画像
を形成した複写用紙Ｐを常に適温の設定温度で加熱する
ことができる。このために、複写用紙Ｐの過熱による裏
写りやオフセットを有効に防止することができるうえ
に、加熱不足による定着不良も有効に防止することがで
きる。

【００５６】また、印刷サーミスタ１９は、例えば図１
３で示すチップサーミスタ５のように基板１との間にギ
ャップが無いので、その分熱抵抗が低い。このため、抵
抗発熱体１２の熱エネルギを基板１１に良く伝えること
ができるので、抵抗発熱体１２の温度を正確かつ迅速に
検出させることができる。また、印刷サーミスタ１９は
厚膜印刷により基板裏面１１ｂに形成して確実に固着す
るので、その形成固着を簡単確実かつ迅速に行なうこと
ができる。したがって、印刷サーミスタ１９が基板１１
から脱落し、あるいは配線導体１８ａ，１８ｂとの電気
的接触不良等により抵抗発熱体１２の温度を制御できず
に熱的に暴走するのを有効に防止することができる。

【００５７】さらに、印刷チップ１９は基板１１の長手
方向のほぼ全長に形成されておらず、局所的に設置され
ているので、基板１１の局所的な温度変化を検出するこ
とができる。このために、複写用紙Ｐの複数種類の紙幅
に対応することができる。

【００５８】図６は本発明者らが印刷サーミスタ１９の
幅方向長さＷｃと応答性との関係を調査した結果得た実
験データを示しており、図中曲線Ｅは上記実施例のよう
に印刷サーミスタ１９の幅方向長さＷｃを、抵抗発熱体
１２の幅Ｗｄと同等以下の領域Ｆにすれば応答回数は１
６回／２秒であり、応答性が良好であるが、図７に示す
印刷サーミスタ１９ｃのように、その幅Ｗｅを抵抗発熱
体１２の幅Ｗｄよりも図中左右方向へ各々２５％ずつ、
合計約５０％程度長くした場合でも応答回数が１４回／
２秒であって、約５０％増以下であれば応答性が良好で
あった。なお、図６中Ｓｃはチップサーミスタの応答回
数を示す。

【００５９】つまり、この実施例ではサーミスタ１９ｃ
の一対の電極１９ａ，１９ｂが抵抗発熱体１２の幅方向
外縁に相当する部分より外側方へ若干（例えば左右方向
へ各々２５％ずつ）食み出すが、この実施例により高速
定着処理実験を上記条件と同様の下で行なったところ、
裏写りやオフセット、あるいは定着不良を有効に防止す
ることができた。

【００６０】図８は本発明のさらに他の実施例の要部平
面を示しており、上記実施例が印刷サーミスタ１９を抵
抗発熱体１２の幅方向に跨がるように設けたのに対し、
この実施例は印刷サーミスタ１９Ｄを、その長手方向が
抵抗発熱体１２の長手方向に一致し、かつ抵抗発熱体１
２の真裏に位置するように基板裏面１１ｂ上に設けてい
る。また、この印刷サーミスタ１９Ｄの抵抗発熱体１２
の幅方向に沿う長さＷｆを抵抗発熱体１２の幅Ｗｄより
も同等以下に設定している。したがって、この場合、印
刷サーミスタ１９Ｄの長手方向の長さｌは限定されな
い。

【００６１】なお、図９に示すように基板表面１１ａ上
に嵌合凹部２３ａ，２３ｂを形成して、これら嵌合凹部
２３ａ，２３ｂ内に抵抗発熱体１２や表面側の導体パタ
ーン２４を嵌入して基板表面１１ａを平坦面に形成して
もよい。これによれば、基板１１ａが平坦面であるの
で、この基板表面１１ａ上に積層されるオーバーコート
層１７の頂面に、抵抗発熱体１２や導体パターン２４に
対応して凹凸が形成されるのを防止して、その頂面を平
坦面に形成することができる。したがって、このオーバ
ーコート層１７の頂面上を摺動する複写用紙Ｐをオーバ
ーコート層１７の頂面に密着させる面積を拡大させて抵
抗発熱体１２による加熱効率を向上させることができる
と共に、摺動性を高めることにより複写用紙Ｐにしわ等
が発生するのを有効に防止することができる。また、モ
ータ等の駆動電力を下げることにもなる。

【００６２】図１０（Ａ）は本発明の他の実施例に係る
定着ヒータ１０Ａの表面図、同（Ｂ）はその裏面図であ
る。これらの図において、定着ヒータ１０Ａは細長い形
状の基板１１の表面１１ａ上に、細長の抵抗発熱体１２
を形成し、この発熱体の長手方向両端部に、図中左右一
対の給電端部１３ｃ，１３ｄを、その一部が上下方向で
相互に重なり合うように形成している。

【００６３】また、基板表面１１ａ上には、これら給電
部１３ｃ，１３ｄの内端部上と抵抗発熱体１２の全体を
被覆するガラス製等のオーバーコート層１７ａを形成し
ている。

【００６４】これらオーバーコート層１７ａ、給電端部
１３ｃ，１３ｄ、抵抗発熱体１２は厚膜印刷により塗布
焼成されて形成される。

【００６５】そして、基板裏面１１ｂ上には、表面１１
ａ上の抵抗発熱体１２に対応して矩形細長の厚膜サーミ
スタ１９Ｅを形成している。つまり、厚膜サーミスタ１
９Ｅは、その本体部１９Ｅａを、基板１１を介して抵抗
発熱体１２と表裏方向で重なり合うように一致させ、抵
抗発熱体１２の長手方向に沿って長い細長形状に形成し
ている。

【００６６】サーミスタ１９Ｅは、その本体部１９Ｅａ
の長手方向両端部に、図中左右一対の電極１９ｇ，１９
ｈを、その一部が上下方向で重なり合うように形成して
いる。このために、各電極１９ｇ，１９ｈには図１０
（Ｂ）中破線で示すように重合部１９ｉ，１９ｊが形成
される。

【００６７】サーミスタ１９Ｅは、これらサーミスタ本
体部１９Ｅａと一対の電極１９ｇ，１９ｈと、これらの
重合部１９ｉ，１９ｊとを厚膜印刷により形成してお
り、所定のＢ定数を持つように形成される。Ｂ定数はサ
ーミスタの抵抗変化の大きさを表す定数であり、サーミ
スタの特性はこのＢ定数により決められる。しかし、こ
の重合部１９ｉ，１９ｊのＢ定数はその焼成により変動
し、しかも、その焼成回数の増加に伴って変動幅も増大
される。

【００６８】したがって、サーミスタ本体部１９Ｅａの
面積に対して重合部１９ｉ，１９ｊの面積が占める割合
が大きいと、重合部１９ｉ，１９ｊのＢ定数の変動がサ
ーミスタ１９Ｅ全体のＢ定数の変動に大きな影響を与え
る。

【００６９】しかし、本実施例ではサーミスタ本体部１
９Ｅａの長さを長くすることにより面積を増大させてい
るので、重合部１９ｇ，１９ｈの面積を相対的に減縮す
ることができる。したがって、重合部１９ｇ，１９ｈに
おけるＢ定数の変動が占める割合をサーミタ１９Ｅ全体
に比して低減することができるので、サーミスタ１９Ｅ
による温度検出精度を高めることができる。

【００７０】また、サーミスタ本体部１９Ｅａの長さを
延長することによりサーミスタ本体部１９Ｅａ全体の面
積を増大させることにより、基板裏面１１ｂ上で受熱面
積を拡大させており、サーミスタ本体部１９Ｅａの厚さ
を増厚させないので、増厚させる場合に比してサーミス
タ本体部１９Ｅａ全体が熱平衡に達するまでの立上げを
早めることができる。つまり、温度検出の立上げを早め
ることができる。

【００７１】さらに、サーミスタ本体部１９Ｅａを、抵
抗発熱体１２の表裏方向で重なり合うように設けている
ので、これら両者が表裏方向でずれている場合に比し
て、抵抗発熱体１２からサーミスタ本体部１９Ｅａへ熱
伝導される熱量の損失も少なく、熱平衡時間を縮小する
ことができる。したがって、サーミスタの温度検出の立
上げを早めることができる。

【００７２】また、サーミスタ本体部１９Ｅａを抵抗発
熱体１２の長さ方向に沿って長い細長形状に形成してい
るので、抵抗発熱体１２の長手方向の温度分布を検出す
る精度を高めることができる。さらに、サーミスタ本体
部１９Ｅａの幅を各電極１９ｇ，１９ｈの幅よりも狭く
したので、これらの重合部１９ｉ，１９ｊの面積を一段
と縮小することができる。これにより、重合部１９ｉ，
１９ｊの焼成によるＢ定数の変動の影響をさらに縮小す
ることができるので、サーミスタ１９Ｅの温度検出精度
を一段と向上させることができる。

【００７３】図１１は本発明を画像形成装置の一種であ
る電子式複写機３１に適用した場合の一実施例の構成を
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。

【００７４】定着装置３５は例えば図１２に示すように
構成され、加圧ローラ３６に対向させて上記定着ヒータ
１０を並設しており、定着ヒータ１０はホルダー３７に
取り付けられている。

【００７５】そして、定着ヒータ１０を含むホルダー３
７の外周囲にはポリイミド樹脂にフッ素樹脂がコーティ
ングされたような環状無端耐熱シート３８が巻装されて
いて、定着ヒータ１０の真上の表面ガラスコート層１７
の図中上面はこの耐熱シート３８を介して加圧ローラ３
６のシリコンゴム層と弾性的に接している。

【００７６】そして、定着ヒータ１０は表裏一対の電極
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、この発熱はガラスコート層１７に与熱される。
したがって、この表面ガラスコート層１７の耐熱シート
３８の外面と加圧ローラ３６のシリコーンゴム層との間
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。

【００７７】そして、この定着ヒータ１０は上記したよ
うに抵抗発熱体１２の温度変化に対して応答の早い印刷
サーミスタ１９を具備しているので、複写用紙Ｐに対し
て十数枚／分の高速サーミスタにも十分に対応すること
ができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、サーミス
タの抵抗発熱体の幅方向に沿う長さを、この抵抗発熱体
の幅方向長さとほぼ同等以下の長さに設定したので、サ
ーミスタの応答特性を非常に改善することができた。そ
の結果、複写用紙の裏写りとオフセットとを有効に防止
しつつ、高速定着に十分に対応することができる。

【００７９】請求項２記載の発明は、サーミスタの抵抗
発熱体の幅方向に沿う長さを、この抵抗発熱体の幅方向
長さよりも５０％長い長さ以下に設定するので、サーミ
スタの応答特性を相当改善することができた。その結
果、複写用紙の裏写りとオフセットとを有効に防止しつ
つ、高速定着に十分に対応することができる。

【００８０】請求項３記載の発明は、サーミスタとその
給電部を、抵抗発熱体の幅方向外縁に相当する部分より
も内方に設置して、サーミスタの一部が外方へ食み出さ
ないようにする場合は、サーミスタとその給電部を抵抗
発熱体により基板を介して十分加熱することができ、そ
の分、サーミスタの応答性を高めることができる。

【００８１】請求項４記載の発明は、サーミスタ本体部
を抵抗発熱体の長手方向に沿って長い細長形状に形成し
ているので、その長手方向の長さを長くした分だけサー
ミスタ本体部の面積を増大させることができる。このた
めに、このサーミスタ本体部の面積と、このサーミスタ
本体部と一部が重なり合う電極の重合部の面積との比を
縮小させ、この電極重合部の面積比を相対的に縮小させ
ることができる。

【００８２】したがって、サーミスタ本体部と電極との
重合部の焼成時に変動するサーミスタ特性のＢ定数の変
動幅を相対的に縮小させることができる。その結果、サ
ーミスタによる温度検出精度を高めることができる。

【００８３】また、サーミスタ本体部の長さを延長する
ことによりサーミスタ本体部全体の面積を増大させるこ
とにより、基板裏面上で受熱面積を拡大させることがで
きるうえに、サーミスタ本体部の厚さを増厚させないの
で、増厚させる場合に比してサーミスタ本体部全体が熱
平衡に達するまでの立上げを早めることができる。つま
り、温度検出の立上げを早めることができる。

【００８４】請求項５記載の発明は、サーミスタを、抵
抗発熱体からはみ出すことなく表裏方向で重なり合うよ
うに設けているので、これら両者が表裏方向でずれてい
る場合に比して、抵抗発熱体からサーミスタへ熱伝導さ
れる熱量の損失も少なく、熱平衡時間を縮小することが
できる。したがって、サーミスタの温度検出の立上げを
早めることができる。

【００８５】また、サーミスタ本体部を抵抗発熱体の長
さ方向に沿って長い細い長形状に形成しているので、抵
抗発熱体の長手方向の温度分布を検出する精度を高める
ことができる。

【００８６】請求項６記載の発明は、サーミスタが印刷
サーミスタであるので、サーミスタペーストを基板に厚
膜印刷して焼成することにより基板に非常に簡単確実か
つ迅速に形成して固着することができる。したがって、
サーミスタの基板からの脱落や電気的接触不良を防止す
ることができるので、抵抗発熱体の熱暴走を未然に防止
することができる。

【００８７】請求項７記載の発明は、サーミスタの外面
を保護層であるガラスコート層により被覆するので、サ
ーミスタの耐摩耗特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、電気絶縁を図るこ
とができる。

【００８８】請求項８記載の発明は、サーミスタの抵抗
発熱体の長手方向に沿う長さをサーミスタの長手方向の
長さよりも短かくしているので、抵抗発熱体全体の平均
温度ではない局所的な温度を検出することができる。

【００８９】請求項９記載の定着装置は、請求項１ない
し８のいずれか一に記載の定着ヒータを具備しているの
で、請求項１ないし８のいずれか一記載の定着ヒータと
同様の作用効果を奏する。

【００９０】請求項１０の画像形成装置は、請求項９記
載の定着装置を具備しているので、この定着装置と同様
の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２のＩ−Ｉ線矢視断面図。

【図２】本発明に係る定着ヒータの一実施例の表裏両面
をそれぞれ展開して示す平面図。

【図３】図１，図２で示す実施例の温度制御回路の電気
回路図。

【図４】図１，図２で示す実施例の熱伝導作用を示す縦
断面図。

【図５】図１，図２で示す実施例のサーミスタの熱応答
特性図。

【図６】抵抗発熱体の幅に対するサーミスタの幅方向長
さと、熱応答回数との相対関係を示すグラフ。

【図７】本発明に係る定着ヒータの他の実施例の縦断面
図。

【図８】本発明に係る定着ヒータのさらに他の実施例の
部分平面図。

【図９】本発明に係る定着ヒータのさらにまた他の実施
例の縦断面図。

【図１０】（Ａ）は本発明に係る定着ヒータの他の実施
例の表面図、（Ｂ）は同裏面図。

【図１１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体
構成図。

【図１２】図１１で示す定着装置の一部拡大縦断面図。

【図１３】従来のチップサーミスタを搭載した定着ヒー
タの縦断面図。

【図１４】従来の印刷サーミスタを搭載した定着ヒータ
の縦断面図。

【図１５】図１３，１４で示す従来の定着ヒータの幅方
向温度分布図。

【図１６】図１３，１４で示す従来の定着ヒータのサー
ミスタの幅方向抵抗分布図。

【図１７】図１３，図１４で示す従来の定着ヒータのサ
ーミスタの応答特性図。

【図１８】さらに他の従来の定着ヒータの平面図。

【符号の説明】

１０，１０Ａ 定着ヒータ １１ 基板 １１ａ 基板表面 １１ｂ 基板裏面 １２ 抵抗発熱体 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 一対の給電端部 １５ スルーホール １７，１７ａ オーバーコート層 １８ａ，１８ｂ 配線導体 １９，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ 印刷サーミスタ １９Ｅａ サーミスタ本体部 １９ａ，１９ｂ 一対の電極 １９ｇ，１９ｈ サーミスタ電極 １９ｉ，１９ｊ サーミスタ重合部 ２１ 温度制御回路（比較回路） ２２ ＳＳＲ（ソリッドステートリレー） ２３ａ，２３ｂ 嵌合凹部 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 加圧ローラ ３７ ホルダー ３８ 耐熱シート

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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；この抵抗発熱
   体に対応して上記基板の一面の裏面に形成されてこの抵
   抗発熱体の温度を検出するサーミスタと；を有する定着
   ヒータにおいて、上記サーミスタの上記抵抗発熱体の幅
   方向に沿う長さを、この抵抗発熱体の幅方向長さとほぼ
   同等以下の長さに設定してなることを特徴とする定着ヒ
   ータ。
2. 【請求項２】 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；この抵抗発熱
   体に対応して上記基板の一面の裏面に形成されてこの抵
   抗発熱体の温度を検出するサーミスタと；を有する定着
   ヒータにおいて、上記サーミスタの上記抵抗発熱体の幅
   方向に沿う長さを、抵抗発熱体の幅方向長さよりも幅方
   向両端からそれぞれ２５％ずつ長い長さ以下に設定して
   なることを特徴とする定着ヒータ。
3. 【請求項３】 サーミスタとその電極を、抵抗発熱体の
   幅方向外縁に相当する部分よりも内方に設置しているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の定着ヒータ。
4. 【請求項４】 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；この抵抗発熱
   体に対応して上記基板の裏面に形成されて上記抵抗発熱
   体の長手方向に沿って長い細長形状の本体部およびこの
   本体部の長手方向両端部にて少なくとも一部が重なるよ
   うに形成されて電気的に接続される一対の電極を有し、
   抵抗発熱体の温度を検出するサーミスタと；を具備して
   いることを特徴とする定着ヒータ。
5. 【請求項５】 サーミスタは、基板を介して抵抗発熱体
   からはみ出すことなく表裏方向で重なり合うように形成
   されていることを特徴とする請求項４記載の定着ヒー
   タ。
6. 【請求項６】 サーミスタが厚膜印刷により形成される
   印刷サーミスタであることを特徴とする請求項１ないし
   ５のいずれか一記載の定着ヒータ。
7. 【請求項７】 サーミスタの外面を保護層により被覆し
   たことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一記載の
   定着ヒータ。
8. 【請求項８】 サーミスタの抵抗発熱体の長手方向に沿
   う長さを、この抵抗発熱体の長手方向の長さよりも短か
   くしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一
   記載の定着ヒータ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか一記載の定
   着ヒータと；この定着ヒータの長手方向に対して交差す
   る方向に走行し得る搬送シートと；この搬送シートを介
   して定着ヒータに対向して定着ヒータを圧接するように
   配設され、搬送シートを介して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。
10. 【請求項１０】 請求項９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。