JPH0921707A

JPH0921707A - 温度検出手段、その製造方法、及び加熱体

Info

Publication number: JPH0921707A
Application number: JP19256995A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Nashida; 安昌梨子田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】印刷による温度検出手段１０５について、高
い歩留りによる量産性の向上、低コスト化を図ること、
長期に渡る安定した特性を維持させて高い信頼性を確保
すること。【構成】被検温体１に印刷により形成された温度検出
手段１０５であり、形成後に諸特性が調整されているこ
と、トリミング２０１・２０２により諸特性が調整され
ていること、表面に保護手段１０７が設けられているこ
と等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度検出手段（温度検
出素子）、その製造方法、及び加熱体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真装置・静電記録装置等
の画像形成装置において、転写材・エレクトロファック
スシート・静電記録紙等の記録媒体に転写（間接）方式
あるいは直接方式で形成担持させた未定着トナー画像を
永久画像として熱定着させるために用いられる画像加熱
定着装置を例にして説明する。

【０００３】クイックスタート性があり、省電力オンデ
マンド加熱が可能な画像加熱定着装置として、特開昭６
３−３１３１８２号公報等でフィルム加熱方式の装置が
提案されており、実用化もされている。図５にその要部
の構成模型図を示した。

【０００４】１は図面に垂直方向を長手とする低熱容量
の横長の加熱体、２はこの加熱体１を下向きに固定保持
させた加熱体ホルダ、３は耐熱性フィルム、４は弾性加
圧ローラであり、加熱体１と加圧ローラ４とを耐熱性フ
ィルム３を挟ませて圧接させることで所定幅の加熱部と
しての定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【０００５】フィルム３は不図示の駆動手段もしくは加
圧ローラ４の回転駆動力により、定着ニップ部Ｎにおい
て加熱体１の面に密着摺動しながら定着ニップ部Ｎを矢
示方向に所定の速度で走行搬送される。

【０００６】フィルム３が所定の速度で走行搬送され、
加熱体１が所定の温度に温調された状態において、定着
ニップ部Ｎのフィルム３と加圧ローラ４との間に、被加
熱体としての記録媒体Ｐが導入されることで、記録媒体
Ｐは定着ニップ部Ｎをフィルム３の面に密着してフィル
ム３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていき、そ
の搬送過程で加熱体１からフィルム３を介して熱を受け
て未定着トナー画像Ｔが記録媒体面に熱定着される。

【０００７】定着ニップ部Ｎを通った記録媒体Ｐはフィ
ルム３の面から分離されて排出搬送される。

【０００８】加熱体１や耐熱性フィルム３に低熱容量の
ものを使用することで、また加熱部としての定着ニップ
部Ｎをフィルム３を介して集中的に加熱できることで、
装置にクイックスタート性を具備させることができ、省
電力オンデマンド加熱が可能である。

【０００９】即ち、短時間に加熱体１の温度が上昇する
ため被加熱体としての記録媒体をすぐに通紙しても、記
録媒体が定着部位Ｎに到達するまでに加熱体１を必要な
温度に加熱状態にすることができる。しかも待機中は加
熱を行わないので機内の昇温もなく、またエネルギーの
消費もない。

【００１０】低熱容量の加熱体１としては、セラミック
基板に、発熱手段としての発熱抵抗体、通電用の導電
体、温度検出手段等を具備させた所謂セラミックヒータ
が用いられている。

【００１１】図６の（ａ）にそのセラミックヒータ１の
一例の一部切欠き表面模型図（耐熱性フィルム３が接す
る面側）を、（ｂ）に裏面模型図を、（ｃ）に（ｂ）の
ｃ−ｃ線に沿う拡大横断面模型図を示した。

【００１２】（ａ）の加熱体表面側において、１０１は
アルミナ等の横長のセラミック基板（ヒータ基板）、１
０２はこの基板１０１の表面に基板長手沿って細帯状に
形成具備させたＡｇＰｄ等の通電発熱抵抗体、１０８は
同じく基板１０１の表面に基板長手沿って上記通電発熱
抵抗体１０２に並行させて細帯状に形成具備させたＡｇ
Ｐｔ等の導電体である。通電発熱抵抗体１０２の右端部
と導電体１０８の右端部は電気的に導通接続させてあ
る。１０８ａは通電発熱抵抗体１０２の左端部に電気的
に導通接続させて基板左端部側の表面に形成具備させた
第１電極、１０８ｂは導電体１０８の左端部に一連にし
て基板左端部側の表面に、上記第１電極１０８ａに並べ
て形成具備させた第２電極である。１０３は上記の第１
及び第２の電極１０８ａ・１０８ｂ部分を除いて、通電
発熱抵抗体１０２と導電体１０８をカバーさせて基板表
面に形成具備させたガラス等の絶縁性表面保護膜であ
る。この保護膜１０３はヒータ表面側の保護と共に、ヒ
ータ表面の摩擦係数を小さくする。

【００１３】（ｂ）の加熱体裏面側において、１０４・
１０６は基板右端部側から基板長手方向の略中央部にか
けて基板裏面長手に沿って並行に形成具備させた２条の
細帯状のＡｇＰｔ等の導電体、１０５はこの２条の導電
体１０４・１０６の左端部間に両者にまたがらせて導通
接続させて基板裏面に形成具備させた温度検出手段１０
５である。

【００１４】而して、第１と第２の電極１０８ａ・１０
８ｂ間に不図示の通電回路からＡＣ電圧が印加されるこ
とで、第１電極１０８ａ・通電発熱抵抗体１０２・導電
体１０８・第２電極１０８ｂの回路（ＡＣライン）に通
電がなされ、通電発熱抵抗体１０２が全長に渡って発熱
して加熱体としてのセラミックヒータ１が迅速昇温す
る。

【００１５】このセラミックヒータ１の温度が基板裏面
側の温度検出手段１０５で検温されて該温度検出手段１
０５の出力が導電体１０４・１０６（ＤＣライン）の右
端部から不図示の通電制御回路にフィードされ、セラミ
ックヒータ１の温度が所定の温度に維持されるように上
記ＡＣラインへの通電が制御される。即ちセラミックヒ
ータ１の温度制御がなされる。

【００１６】

【発明が解決しようとしている課題】温度検出手段に関
して、図７の（ａ）のように、サーミスタビーズ３０１
をガラス３０２で保護したサーミス３００をヒータ裏面
等に取付けてリード線３０３でサーミスタビーズ３０１
の抵抗値を不図示の制御回路で測定することでセラミッ
クヒータ１の温度を検出し、その測定情報に基づいて通
電発熱抵抗体１０２に加える電力を制御してセラミック
ヒータ１の温度を所定の値に制御する構成の場合は、サ
ーミスタ３００とセラミックヒータ１との接触状態のバ
ラツキが大きく、さらにはサーミスタ３００が大きいた
めに熱時定数が大きく応答性が悪いといった欠点があっ
た。

【００１７】図７の（ｂ）は、チップタイプの薄膜サー
ミスタ４００を用いたものである。このチップタイプの
サーミスタ４００は、アルミナ等のセラミック基板４０
１の上にサーミスタ材４０２と電極４０３・４０３を形
成具備させ、サーミスタ材４０２には防湿層としてガラ
ス層４０４をコートしたものである。そしてこのチップ
タイプの薄膜サーミスタ４００をセラミックヒータ１の
裏面に、薄膜サーミスタ４００側の電極４０３・４０３
とセラミックヒータ裏面側の導電体１０４・１０６とを
導電性接着材４０５・４０５で相互接着して導通させて
取付けたものである。サーミスタ４０１の温度−抵抗値
特性からヒータ１の温度を検出する。

【００１８】しかし、この手段構成も接着後に加熱硬化
させる必要があったり、チップタイプのサーミスタ４０
０の熱容量や、該サーミスタ４００とセラミックヒータ
１の裏面との間隙によって応答時間が遅く成ったり、バ
ラツキが生じたりする。導電接着材４０５が十分に硬化
していないと、輸送や組立時に、はがれてしまうといっ
た問題点も発生するため、工程の管理が複雑になる欠点
がある。

【００１９】そこで、温度検出手段としてのサーミスタ
を加熱体上に直接印刷形成することが提案されている。
前述図６の（ｂ）と（ｃ）における温度検出手段１０５
はこれである。サーミスタを印刷することによって早い
応答性と強度な接着を可能とする。

【００２０】しかし、この印刷サーミスタ１０５も、膜
厚、印刷精度等によって素子の諸特性がばらつくので、
歩留りが悪い。さらに使用環境下の湿度、組立時に付着
してしまうイオン等に侵され特性が変動（劣化）してし
まうことがあった。

【００２１】本発明は同じく印刷による温度検出手段
（温度検出素子）であるが、高い歩留りによる量産性の
向上、低コスト化を図ることを目的とする。また長期に
渡る安定した特性を維持させて高い信頼性を確保するこ
とを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成や工
程を特徴とする、温度検出手段、その製造方法、及び加
熱体である。

【００２３】（１）被検温体に印刷により形成された温
度検出手段であり、形成後に諸特性が調整されているこ
とを特徴とする温度検出手段。

【００２４】（２）トリミングにより諸特性が調整され
ていることを特徴とする（１）に記載の温度検出手段。

【００２５】（３）表面に保護手段が設けられているこ
とを特徴とする（１）または（２）に記載の温度検出手
段。

【００２６】（４）被検温体に印刷により形成され、表
面に保護手段が設けられた温度検出手段であり、保護手
段は光透過性の材料から成り、温度検出手段はその表面
に対する該光透過性材料の保護手段の形成後にレーザト
リミングにより諸特性が調整されていることを特徴とす
る温度検出手段。

【００２７】（５）温度検出手段が印刷サーミスタであ
ることを特徴とする（１）乃至（４）の何れか１つに記
載の温度検出手段。

【００２８】（６）温度検出手段を被検温体に印刷によ
り形成し、形成した後に諸特性を調整することを特徴と
する温度検出手段の製造方法。

【００２９】（７）トリミングにより諸特性を調整する
ことを特徴とする（６）に記載の温度検出手段の製造方
法。

【００３０】（８）温度検出手段の表面に保護手段を設
けることを特徴とする（６）または（７）に記載の温度
検出手段の製造方法。

【００３１】（９）温度検出手段を被検温体に印刷によ
り形成し、その表面に光透過性の材料から成る保護手段
を形成した後に該保護手段を介してレーザトリミングに
より温度検出手段の諸特性を調整することを特徴とする
温度検出手段の製造方法。

【００３２】（１０）温度検出手段が印刷サーミスタで
あることを特徴とする（６）乃至（９）の何れか１つに
記載の温度検出手段の製造方法。

【００３３】（１１）基板に形成された発熱手段と温度
検出手段を有する加熱体であり、温度検出手段が請求項
１乃至請求項５の何れか１つに記載の温度検出手段、も
しくは（６）乃至（１０）の何れか１つに記載の製造方
法で製造された温度検出手段であることを特徴とする加
熱体。

【００３４】（１２）基板がセラミック基板であること
を特徴とする（１１）に記載の加熱体。

【００３５】

【作用】印刷により形成した温度検出手段につき、形成
後にトリミング等により諸特性（抵抗値、Ｂ定数、立ち
上がり特性等）を調整することで、歩留りが上り、量産
性の向上、低コスト化が可能となる。

【００３６】また、印刷により形成した温度検出手段の
表面に保護手段を設けることにより、温度検出手段が工
業ガスや水蒸気等の影響を受けて特性が変化することを
防止できて長期に渡る安定した特性を維持させることが
できる。

【００３７】この場合、諸特性調整後の温度検出手段に
保護手段としてガラス保護膜等の焼成工程の有るものを
形成すると、その焼成時の温度衝撃等により、温度検出
手段の特性に変化を生じる恐れがある。そこで、温度検
出手段を被検温体に印刷により形成し、その表面に光透
過性の材料から成る保護手段を形成した後に該保護手段
を介してレーザートリミングにより温度検出手段の諸特
性のを調整することにより、上記温度衝撃による特性変
化も含めた特性調整が可能となり、精度の良い温度検出
手段特性が得られる。

【００３８】

【実施例】

〈実施例１〉（図１・図２）本実施例は前述図６と同様のセラミックヒータ１につい
ての実施例であり、図１の（ａ）は温度検出手段実装部
分の横断面模型図、（ｂ）は温度検出手段実装部分の平
面模型図である。（ｃ）は温度検出手段の表面に保護手
段を設けたヒータの温度検出手段実装部分の横断面模型
図である。前述図６のセラミックヒータ１と同じ構成部
材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略す
る。

【００３９】温度検出手段１０５は印刷サーミスタであ
る。Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ等から構成され、導電体１０４・
１０６（ＤＣライン）上にかかるように印刷されてい
る。２０１・２０２はこの印刷サーミスタ１０５のレー
ザトリミング跡を示すものである。

【００４０】図２は本実施例のセラミックヒータ１の簡
略の製造工程フロー図である。

【００４１】ステップ１；アルミナ・窒化アルミニウム
等のセラミック基板１０１の表面側にＡＣライン用の導
電体１０８と第１・第２電極１０８ａ，１０８ｂをＡｇ
Ｐｔ等の導電材のペースト材を用いてスクリーン印刷等
でパターン印刷し、乾燥する。

【００４２】ステップ２；セラミック基板１０１の裏面
側にＤＣライン用の導電体１０４・１０６をＡｇＰｔ等
の導電材ペーストを用いてスクリーン印刷等でパターン
印刷し、乾燥する。

【００４３】ステップ３；ステップ１とステップ２で形
成した導電体パターン１０８・１０８ａ・１０８ｂ・１
０４・１０６を焼成することによって安定化させる。

【００４４】ステップ４；セラミック基板１０１の表面
側に通電発熱抵抗体１０２をＡｇＰｔ、ＲｕＯ₂ 、Ｔａ
₂ Ｎ等の電気抵抗材料のペースト材を用いてスクリーン
印刷等でパターン印刷し、乾燥する。

【００４５】ステップ５；セラミック基板１０１の裏面
側に温度検出手段としてのサーミスタ１０５をＤＣライ
ン用の導電体１０４・１０６上にかかるようにスクリー
ン印刷等でパターン印刷して形成し、乾燥する。

【００４６】ステップ６；ステップ４とステップ５でパ
ターン形成した通電発熱抵抗体１０２と印刷サーミスタ
１０５を焼成処理する。

【００４７】ステップ７；セラミック基板１０１の表面
側に絶縁性表面保護膜としてのガラス層１０３をガラス
材のペースト材を用いてスクリーン印刷等でパターン印
刷し、乾燥する。

【００４８】ステップ８；ステップ７のガラス層１０３
を焼成処理する。

【００４９】ステップ９；セラミック基板１０１の裏面
側の印刷サーミスタについてレーザトリミングにより諸
特性（抵抗値、Ｂ定数、立ち上がり特性等）を調整す
る。

【００５０】トリミングはレーザ照射や研磨等により、
温度検出手段としての印刷サーミスタ１０５を部分的に
除去あるいは変性することで諸特性を調整するものであ
る。

【００５１】以下に諸特性の調整方法の一例を挙げる。

【００５２】予め、目標抵抗値に対して、低めの値で、
かつ面積を広く取れるように設定したサーミスタを印刷
する。印刷された該サーミスタを乾燥し焼成したのち、
温度に対して少なくとも２つ以上の該サーミスタ抵抗値
を測定して、抵抗値と温度変化率を算出し、予め求めた
該測定時の温度における目標値を参照し、演算により該
目標値となる調整方法（調整幅と長さ、パワー）を求
め、レーザ照射により該サーミスタのトリミングを行
い、抵抗値、Ｂ定数、立ち上がり等を調整する。

【００５３】この時、主にＢ定数は図２のトリミング跡
２０１のようにサーミスタの長さ方向のトリミングを行
い、抵抗値はトリミング跡２０２のように幅方向（粗調
整）と長さ方向（微調整）の組み合わせトリミング（２
０１・２０２）で調整される。また、立ち上がりは主に
サーミスタの面積に依存するため、上記調整は、なるべ
く面積を大きくするように試みられる。

【００５４】このように、印刷により形成した温度検出
手段につき、形成後にトリミング等により諸特性（抵抗
値、Ｂ定数、立ち上がり特性等）を調整することで、歩
留りが上り、量産性の向上、低コスト化が可能となる。

【００５５】上記実施例において、図２のステップ９の
印刷サーミスタ１０５のトリミングによる特性調整後
に、図１の（ｃ）のように該印刷サーミスタ１０５の表
面を覆わせて保護手段としてのガラス層等の保護膜１０
７を形成することも有効であり、温度検出手段１０５が
工業ガスや水蒸気等の影響を受けて特性が変化すること
を防止できて長期に渡る安定した特性を維持させること
ができる。

【００５６】保護膜１０７層としてはガラス以外に、フ
ッ素系樹脂（例えば４フッ化エチレン樹脂）等の耐熱性
樹脂、その他の電気絶縁性・耐熱性セラミック等を用い
ることできる。

【００５７】〈実施例２〉（図３・図４）上記実施例１の図１の（ｃ）のように、諸特性調整後の
温度検出手段１０５に保護手段１０７としてガラス保護
膜等の焼成工程の有るものを形成すると、その焼成時の
温度衝撃等により、温度検出手段の特性に変化を生じる
恐れがある。そこで、温度検出手段を被検温体に印刷に
より形成し、その表面に光透過性の材料から成る保護手
段を形成した後に該保護手段を介してレーザトリミング
により温度検出手段の諸特性のを調整することにより、
上記温度衝撃による特性変化も含めた特性調整が可能と
なり、精度の良い温度検出手段特性が得られる。

【００５８】本実施例はその例であり、図３は保護手段
を介してレーザトリミングして諸特性を調整した温度検
出手段実装部分の平面模型図、図４は本実施例のセラミ
ックヒータ１の簡略の製造工程フロー図である。図４に
おいてステップ１〜７までは実施例１の図２のステップ
１〜７と同じである。

【００５９】ステップ８；印刷サーミスタ１０５の表面
を覆わせて保護手段として光透過性であるガラス層１０
７をガラス材のペースト材を用いてスクリーン印刷等で
パターン印刷し、乾燥する。

【００６０】ステップ９；ステップ７とステップ８で形
成したガラス層１０３と１０７を焼成処理する。

【００６１】ステップ１０；保護手段としてのガラス層
１０７で表面を覆わせた印刷サーミスタ１０５を該ガラ
ス層１０７を介してレーザトリミング（変性）して諸特
性を調整する。図３において２０１・２０２はその印刷
サーミスタ１０５のトリミング跡を示す。

【００６２】保護手段１０７はガラス材以外の光透過性
材質材であっても良い。

【００６３】以上の各実施例はセラミックヒータ１に対
する、印刷により形成された温度検出手段１０５である
が、被検温体はセラミックヒータに限られるものではな
いことは勿論である。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、印刷によ
り形成した温度検出手段につき、トリミング処置で歩留
りが上り、量産性の向上、低コスト化が可能となる。ま
た、印刷により形成した温度検出手段の表面に保護手段
を設けることにより、温度検出手段が工業ガスや水蒸気
等の影響を受けて特性が変化することを防止できて長期
に渡る安定した特性を維持させることができる。温度検
出手段を被検温体に印刷により形成し、その表面に光透
過性の材料から成る保護手段を形成した後に該保護手段
を介してレーザトリミングにより温度検出手段の諸特性
のを調整することにより、保護手段形成時の温度衝撃に
よる特性変化も含めた特性調整が可能となり、精度の良
い温度検出手段特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１のセラミックヒータの温度検
出手段実装部分の横断面模型図、（ｂ）は温度検出手段
実装部分の平面模型図、（ｃ）は温度検出手段の表面に
保護手段を設けたヒータの温度検出手段実装部分の横断
面模型図

【図２】該セラミックヒータの簡略の製造工程フロー図

【図３】実施例２のセラミックヒータの温度検出手段実
装部分の平面模型図

【図４】該セラミックヒータの簡略の製造工程フロー図

【図５】フィルム加熱方式の加熱装置（画像加熱定着装
置）の要部の構成模型図

【図６】（ａ）は加熱体としてのセラミックヒータの一
部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は
（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う拡大横断面模型図

【図７】（ａ）は温度検出手段がサーミスタビーズをガ
ラスで保護したサーミスタである場合のセラミックヒー
タの横断面模型図、（ｂ）チップタイプサーミスタであ
る場合のセラミックヒータの横断面模型図

【符号の説明】

１加熱体（被検温体、セラミックヒータ）２加熱体ホルダ３耐熱性フィルム４加圧ローラＮ定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｐ記録媒体（被加熱体）Ｔトナー画像１０１セラミック基板（ヒータ基板）１０２通電発熱抵抗体パターン１０３表面保護膜（ガラス層）１０８・１０８ａ・１０８ｂ・１０４・１０５導電
体パターン１０５印刷サーミスタ（温度検出手段）１０７サーミスタ保護膜（ガラス層）２０１・２０２トリミング跡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検温体に印刷により形成された温度検
出手段であり、形成後に諸特性が調整されていることを
特徴とする温度検出手段。
【請求項２】トリミングにより諸特性が調整されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の温度検出手段。
【請求項３】表面に保護手段が設けられていることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度検出手
段。
【請求項４】被検温体に印刷により形成され、表面に
保護手段が設けられた温度検出手段であり、保護手段は
光透過性の材料から成り、温度検出手段はその表面に対
する該光透過性材料の保護手段の形成後にレーザトリミ
ングにより諸特性が調整されていることを特徴とする温
度検出手段。
【請求項５】温度検出手段が印刷サーミスタであるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記
載の温度検出手段。
【請求項６】温度検出手段を被検温体に印刷により形
成し、形成した後に諸特性を調整することを特徴とする
温度検出手段の製造方法。
【請求項７】トリミングにより諸特性を調整すること
を特徴とする請求項６に記載の温度検出手段の製造方
法。
【請求項８】温度検出手段の表面に保護手段を設ける
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の温度
検出手段の製造方法。
【請求項９】温度検出手段を被検温体に印刷により形
成し、その表面に光透過性の材料から成る保護手段を形
成した後に該保護手段を介してレーザトリミングにより
温度検出手段の諸特性を調整することを特徴とする温度
検出手段の製造方法。
【請求項１０】温度検出手段が印刷サーミスタである
ことを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか１つに
記載の温度検出手段の製造方法。
【請求項１１】基板に形成された発熱手段と温度検出
手段を有する加熱体であり、温度検出手段が請求項１乃
至請求項５の何れか１つに記載の温度検出手段、もしく
は請求項６乃至請求項１０の何れか１つに記載の製造方
法で製造された温度検出手段であることを特徴とする加
熱体。
【請求項１２】基板がセラミック基板であることを特
徴とする請求項１１に記載の加熱体。