JPH10241842A - 発熱体，定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】細長い抵抗発熱体の幅方向において一側側の発
熱量を他側側に比較して多くなるようにして、所与の搬
送速度に対して被加熱体を所要の温度まで加熱すること
ができる発熱体、これを用いた定着装置および画像形成
装置を提供する。 【解決手段】細長い配線基板の長手方向に沿って細長く
形成した抵抗発熱体の幅方向の一側側の抵抗値を他側側
の抵抗値より小さくした。抵抗値を小さくする手段は限
定されないが、たとえば抵抗発熱体を重ね塗りする。そ
うして、抵抗値の小さい一側側を被加熱体の供給側に配
置すれば、冷えた被加熱体には、最初に接触する加熱体
の一側側から多くの熱が伝導して被加熱体を加熱する
が、当該部分は発熱量が多いので、熱伝導によって温度
が低下しても他側側に影響して他側側の温度まで下げる
ことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【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７は、従来の発熱体の拡大断面図であ
る。

【０００４】図において、７１はアルミナセラミックス
からなるの配線基板、７２は厚膜抵抗発熱体、７３はガ
ラス保護膜である。

【０００５】厚膜抵抗発熱体７２は、銀・パラジウム系
合金を主成分とし、配線基板７１の表面に上記成分の導
電性ペーストをスクリーン印刷し、焼成して形成してい
る。そうして、形成した厚膜抵抗発熱体７２は、幅方向
および長さ方向に厚さが一定である。

【０００６】なお、特開平５−２７５１６１号公報に
は、厚膜抵抗発熱体を２層塗りした発熱体が開示されて
いる。

【０００７】しかし、この発熱体は、１層塗りでは左右
両側縁が盛り上がるために、中央部の保護膜が薄くなっ
て電気絶縁特性が低下するのを防止するためと説明され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来技術に
おいては、抵抗発熱体７２はその膜厚が一定であるた
め、通電したときの発熱量が幅方向に一定であるから、
温度分布は幅方向の中央が高い平たい山なりになる。

【０００９】この発熱体をたとえば定着装置の定着用ヒ
ータとして使用したときには、冷えた被定着体が抵抗発
熱体７２の幅方向の一側すなわち供給側から他側すなわ
ち排出側へ直接または搬送シートを介して接触しながら
移動する。このとき、抵抗発熱体の幅方向において供給
側の部分から多くの熱が冷えた状態の被定着体に伝導さ
れるので、瞬時ではあるが、発熱体の温度が下がるため
に、定着画像に断続的に定着むらが発生するという問題
がある。この問題は、被定着体の搬送速度が大きくなる
にしたがって顕著になる。画像形成装置のスピードアッ
プが要求されていることから、この問題の解決はすこぶ
る重要になってきている。

【００１０】後者の従来技術においても発生熱の分布は
前者の従来技術と本質的に同様であるから、上述の問題
はやはり解決することができない。

【００１１】本発明は、細長い抵抗発熱体の幅方向にお
いて一側側の発熱量を他側側に比較して多くなるように
して、所与の搬送速度に対して被加熱体を所要の温度ま
で加熱することができる発熱体、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。

【００１２】

【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
向に沿って細長く形成され幅方向に抵抗値が変化してい
て一側側側の抵抗値が他側側の抵抗値より小さくなって
いる抵抗発熱体と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００１３】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。

【００１４】配線基板は、抵抗発熱体を形成する部分が
電気絶縁性および作動温度に対する耐熱性を備えていれ
ば、材質は限定されない。しかし、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
のは、優れた電気絶縁性と耐熱性とを備えるとともに、
工業的規模で、かつ経済的に多量に得ることができるの
で、本発明における配線基板として好適である。

【００１５】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
る導電性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の抵抗発熱体である。
この厚膜の抵抗発熱体によれば、通常多用されているＡ
４サイズを中心とする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。

【００１６】本発明において、抵抗発熱体の幅方向の抵
抗を変化させる手段は問わない。たとえば、抵抗発熱体
の比抵抗すなわち材料およびまたは組成を変えたり、抵
抗発熱体の厚さを変えることによって、幅方向の抵抗値
を変化させるができる。また、抵抗発熱体の厚さを変え
るには、いくつかの方法が考えられるが、最も容易に実
現できるのは、厚くしたい部分に抵抗発熱体を重ね塗り
することである。

【００１７】さらに、抵抗値を小さくする幅方向の部分
を幅全体のどの程度にするかは所望の発熱量を得るのに
必要な長さにすればよく、したがって適宜設定すること
ができる。しかし、好ましくは幅寸法の１／４〜１／２
程度の部分の抵抗値を小さくするのがよい。

【００１８】そうして、本発明においては、抵抗発熱体
の幅方向に抵抗値が変化していて、一側側の抵抗値が他
側側の抵抗値より小さく形成されているので、電圧の印
加に伴って抵抗値の小さい側に多くの電流が流れ、この
ため一側側の発熱量が相対的に多くなる。

【００１９】そこで、発熱量の多い一側側を被加熱体の
供給側に配置することにより、最初に冷えた被加熱体が
発熱量の多い一側側に接触した際に当該部分から被加熱
体に対して熱伝導が行われ、被加熱体を加熱するが、当
該部分は発熱量が多いので、温度が低下してもさらに他
端側に影響して他側側の温度まで下げることはなく、次
に他側側を暖められた被定着体が通過する際に被加熱体
を所要の温度に加熱させるようにすることができる。

【００２０】このため、本発明によれば、搬送速度が大
きくなっても加熱むらが発生しにくい。したがって、本
発明の発熱体を定着用ヒータとして用いた場合には、定
着むらが発生しにくい。

【００２１】なお、抵抗発熱体の抵抗値を幅方向の全体
にわたって小さくすることもできるが、このようにする
と、発熱体で入力電力が過大になり、排出側の抵抗発熱
体部分では被加熱体を加熱し過ぎてしまい、定着であれ
ばトナーが溶けすぎて滲みが発生するという問題があ
る。

【００２２】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、たとえば合成樹
脂フィルム用のラミネータなどあらゆる加熱用途に適応
する。

【００２３】請求項２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細長く形成さ
れ幅方向に厚さが変化していて一側側の抵抗値が他側側
の抵抗値より小さくなっている抵抗発熱体と；を具備し
ていることを特徴としている。

【００２４】本発明は、抵抗発熱体の厚さを変えて幅方
向の抵抗を変化させるものである。厚さを変える手段は
問わない。抵抗発熱体には幅方向に同一材料を用いるこ
とができる。しかし、必要に応じて幅方向に異なる材料
を用いても差し支えない。

【００２５】請求項３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細長く
形成され幅方向の一部に重ね塗りされていて一側側の抵
抗値が他側側の抵抗値より小さくなっている抵抗発熱体
と；を具備していることを特徴としている。

【００２６】本発明において、抵抗発熱体の厚さを重ね
塗りによって大きくすることで抵抗値を小さくしたもの
である。抵抗値の小さい部分および抵抗値の大きい部分
において、塗りの回数は問わない。抵抗値を小さくする
部分の塗り回数を相対的に増やせば、その部分の抵抗値
は小さくなる。導電性材料は同一のものを使用すること
ができる。しかし、必要に応じて異なる材料を用いても
差し支えない。

【００２７】請求項４の定着装置は、被定着体の供給側
において幅方向の抵抗値が排出側における抵抗値より小
さくなっている請求項１ないし３のいずれか一記載の発
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。

【００２８】本発明は、請求項１ないし３の発熱体を用
いて、かつ被定着体の供給側に幅方向の抵抗値が小さい
側を配置することにより、冷えた被定着体に多くの熱を
与えてその温度をトナーが溶融する温度に素早く上昇さ
せることができる。

【００２９】したがって、搬送速度を高くすることも可
能である。

【００３０】請求項５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４記載の定着装置と；を具備し
ていることを特徴している。

【００３１】本発明は、請求項１ないし３の構成を有す
る発熱体を備えて定着速度を高くした画像形成装置を得
ることができる。

【００３２】

【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。

【００３３】図１は本発明の発熱体の第１の実施形態を
示す拡大断面図である。

【００３４】図において、１は配線基板、２は抵抗発熱
体、３は保護膜である。

【００３５】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。

【００３６】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ペ
ーストを配線基板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。

【００３７】抵抗発熱体２は、図において第１の抵抗膜
２ａおよび第２の抵抗膜２ｂからなる。第１の抵抗膜２
ａは、配線基板１に所定の幅の全体にわたって形成され
ている。これに対して、第２の抵抗膜２ｂは、第１の抵
抗膜２ａの上において、幅の一側側に偏って概ね約半分
に形成されている。第１および第２の抵抗膜２ａ、２ｂ
はともに同一材質の導電性ペーストを用いている。

【００３８】したがって、抵抗発熱体２は、幅方向の図
において左半分の抵抗値が右半分のそれの約半分になっ
ている。

【００３９】保護膜３は、抵抗発熱体２および配線基板
１の上面をたとえば低融点ガラスなどで被覆して形成し
たもので、発熱体の絶縁抵抗を高めるとともに、耐摩耗
性を向上させるものである。

【００４０】そうして、この発熱体に通電すると、左半
分は右半分の発熱量の約４倍発熱する。

【００４１】そこで、この発熱体をたとえば定着に用い
る場合、左側が被定着体の供給側に、したがって右側が
排出側になるように配置する。そうすれば、冷えた被定
着体が最初に発熱量の多い部分に接触するから、昇温が
早くなる。昇温した被定着体が排出側にきたとき、被定
着体をトナーが溶融する温度にするためには相対的に少
ない熱量でよい。

【００４２】図２は、本発明の発熱体の第２の実施形態
を示す正面図である。

【００４３】図３は、同じく背面図である。

【００４４】図において、図１と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。４ａ、４ｂは第１の端子パタ
ーン、５は第１の導体パターン、６は第１のスルーホー
ル、７は熱センサたとえばサーミスタ、８は一対の第２
の導体パターン、９は一対の第２の端子パターン、１０
は一対の第２のスルーホールである。

【００４５】第１の端子パターン４ａは、配線基板１の
裏面に配設され、第１のスルーホール６および第１の導
体パターン５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４ｂ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。

【００４６】第１の導体パターン５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。

【００４７】熱センサ７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８の一端に接続されている。

【００４８】第２の導体パターン８の他端は、第２のス
ルーホール９に接続されている。

【００４９】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１０に接続し
ている。

【００５０】したがって、抵抗発熱体２への通電は第１
の端子パターン４ａ、４ｂを電源に接続することにより
行われる。熱センサ７は、第２の端子パターン９、９を
介して抵抗発熱体２の制御回路に挿入され、抵抗発熱体
２の温度を設定温度になるよう制御する。

【００５１】図４は、本発明の定着装置の一実施形態を
示す断面図である。

【００５２】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１
３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などからなる搬送シート１
４ａを介在させてある。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。

【００５３】図５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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】定着装置１８は、図４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。

【００５８】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。

【００５９】図６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。

【００６０】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。

【００６１】画像形成手段２１は、レーザスキャナ２１
ａ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。

【００６２】定着装置２２は、図４に示す構造を備えて
いる。

【００６３】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。

【００６４】

【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、細
長い抵抗発熱体の幅方向の抵抗値を一側側が他側側より
小さくしたことにより、所与の搬送速度に対して被加熱
体を所要の温度までむらなく加熱する発熱体を提供する
ことができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、加えて抵抗発熱
体の厚さを変えて幅方向の抵抗値を変えた発熱体を提供
することができる。

【００６６】請求項３の発明によれば、抵抗発熱体の重
ね塗りによって幅方向に抵抗値の小さい部分を形成した
発熱体を提供することができる。

【００６７】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の効果を有する定着装置を提供することができる。

【００６８】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
３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の実施形態を示す拡大断
面図

【図２】本発明の加熱体の第２の実施形態を示す正面図

【図３】同じく背面図

【図４】本発明の定着装置の一実施形態を示す概念図

【図５】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６】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７】従来の発熱体の拡大断面図

【符号の説明】

１…配線基板 ２…抵抗発熱体 ２ａ…第１の抵抗膜 ２ｂ…第２の抵抗膜 ３…保護膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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細長く形成され幅方向に抵抗値が変
   化していて一側側の抵抗値が他側側の抵抗値より小さく
   なっている抵抗発熱体と；を具備していることを特徴と
   する発熱体。
2. 【請求項２】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細長く形成され幅方向に厚さが変化
   していて一側側の抵抗値が他側側の抵抗値より小さくな
   っている抵抗発熱体と；を具備していることを特徴とす
   る発熱体。
3. 【請求項３】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細長く形成され幅方向の一部に重ね
   塗りされていて一側側の抵抗値が他側側の抵抗値より小
   さくなっている抵抗発熱体と；を具備していることを特
   徴とする発熱体。
4. 【請求項４】被定着体の供給側において幅方向の抵抗値
   が排出側における抵抗値より小さくなっている請求項１
   ないし３のいずれか一記載の発熱体と；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。
5. 【請求項５】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４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。