DE69218134T2

DE69218134T2 - Fixier-Heizelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69218134T2
Application number: DE69218134T
Authority: DE
Inventors: Takaaki Karube; Yoshiyuki Matsunaga; Tsuyoshi Ono; Shigehiro Sato
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: DE69218134D1; EP0546495A3; EP0546495A2; US5587097A; EP0546495B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmefixier-Vorrichtung, wie sie zum Fixieren eines Tonerbildes in beispielsweise einer Kopiervorrichtung verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zu deren Herstellung.
In der herkömmlichen Technologie wurde eine Wärmefixier-Vorrichtung, wie sie beispielsweise zum Fixieren eines Tonerbildes in einer Kopiervorrichtung verwendet wurde, dadurch hergestellt, daß man eine Paste aus beispielsweise einem Silber-Palladium- Legierungspulver auf die Oberfläche eines länglichen Substrats wie beispielsweise eines Substrats aus einem Keramikmaterial aufbrachte, wie dies in Figur 9 gezeigt ist, und anschließend die aufgebrachte Paste brannte.
Für die Wärmefixierung des Tonerbildes ist allgemein die Aufbringung einer einheitlichen Temperatur von beispielsweise 200 ºC erforderlich, wobei die zulässige Toleranz bei weniger als etwa 10 ºC liegt. Bei diesem Typ von Wärmefixier-Vorrichtung ist es nötig, daß der Widerstandswert eines filmartigen wärmeerzeugenden Elements 2 so eingestellt wird, daß er in einen vorbestimmten Bereich fällt, damit so eine konstante Wärmeerzeugungs-Rate erreicht wird, wenn ein vorbestimmter Wert des elektrischen Stroms aufgebracht wird. Bei der herkömmlichen Technologie erfolgte die Einstellung des Widerstandswertes dadurch, daß man den Widerstandswert der dünnen Schicht des wärmeerzeugenden Elements 2 dadurch variierte, daß man die Menge der leitfähigen Paste variierte, die das Material des wärmeerzeugenden Elements 2 darstellte und auf das Substrat 1 aufgedruckt war, d.h. die Größe des wärmeerzeugenden Elements, oder indem man das Material der leitfähigen Paste entsprechend auswählte.
Jedoch hatte bei dieser herkömmlichen Technologie das Verfahren der Einstellung des Widerstands vor dem Brennen zum Druck des wärmeerzeugenden Elements zu erfolgen.
So war es nicht erlaubt, eine feine Nacheinstellung nach dem Brennen vorzunehmen. Dies machte es schwierig, einen gewünschten Widerstandswert zu erhalten. So wurde eine große Variation oder Schwahkung der erzeugten Temperatur einer Wärmefixier-Vorrichtung auf Produktebene hervorgerufen.
In dem Dokument JP-A 2-012,906 wurde ein Verfahren zum Beschneiden bzw. Trimmen von zwischen zwei Elektroden gebildeten Widerstands-Körpern durch Laserstrahung offenbart. Das Beschneiden bzw. Trimmen erfolgte an verschiedenen Beschneidepunkten jedes der Widerstandskörper, wobei diese einzeln nacheinander behandelt wurden.
In der herkömmlichen Technologie wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem -wie in Figur 10A gezeigt - ein Widerstand in einer Weise gedruckt wurde, wie sie in üblichen Hybrid-ICs (integrierten Schaltungen) verwendet wurde, und der Widerstand als wärmeerzeugendes Element 2 wurde anschließend einem Schritt des Beschneidens bzw. Trimmens in der Weise unterzogen, daß er anschließend in Form ähnlich einem Schlüssel vorlag. Hierzu wurde beispielsweise ein Laser verwendet. Jedoch erzeugt die bloße Anwendung einer Laser-Beschneidebehandlung bei einer Wärmefixier-Vorrichtung eine Temperaturverteilung, wie sie in Figur 10B gezeigt ist. Dabei erhöht sich die Erzeugung von Wärme lokal bei dem durch Beschneiden behandelten Abschnitt, was dazu führt, daß eine nicht einheitliche Fixierung hervorgerufen wird. So ist eine derartige herkömliche Technologie nicht verfiigbar zum Fixieren des Tonerbildes in einer Kopiervorrichtung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, im wesentlichen die Defekte oder Nachteile zu eliminieren, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, und eine Wärmefixier- Vorrichtung zu schaffen, insbesondere eine solche zum Fixieren eines Tonerbildes beispielsweise in einer Kopiervorrichtung, mit der es möglich ist, einen gewünschten Widerstandswert der Wärmefixier-Vorrichtung und eine gewünschte Verteilung von deren Widerstandswert zu erhalten, und auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Wärmefixier-Vorrichtung bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Wärmefixier-Vorrichtung zu schaffen, insbesondere eine solche zum Fixieren eines Tonerbildes beispielsweise in einer Kopiervorrichtung, mit der es möglich ist, eine gewünschte Verteilung der erzeugten Temperatur der Wärmefixier-Vorrichtung zu erhalten.
Diese und andere Aufgaben können gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst werden durch Schaffung einer Wärmefixier-Vorrichtung, wie sie in Patentanspruch 1 defmiert ist. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Wärmefixier-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 beansprucht.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmefixier-Vorrichtung, das die Schritte umfaßt, daß man ein Substrat herstellt; ein wärmeerzeugendes Element auf eine Oberfläche des Substrats druckt, wobei das wärmeerzeugende Element eine Strom-Flußrichtung und ein Paar einander gegenüberliegender Kantenabschnitte aufweist; und einen Kantenabschnitt des Paars Kantenabschnitte entlang der Strom-Flußrichtung beschneidet.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung einer Wärmefixier-Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen 14 bis 17 beansprucht.
Das Verfahren umfaßt außerdem den Schritt, daß man darüber hinaus den beschnittenen Kantenabschnitt auf der Grundlage der Größe der Änderung des Gesamtwiderstands- Wertes des wärmeerzeugenden Elements vor und nach dem erstgenannten Schritt des Beschneidens beschneidet und so einen vorbestimmten Widerstandswert erhält. Das Verfahren kann außerdem den Schritt umfassen, daß man darüber hinaus den beschnittenenen Kantenabschnitt auf der Grundlage der Größe der Änderung des Gesamtwiderstands- Wertes des wärmeerzeugenden Elements während des erstgenannten Schritts des Beschneidens beschneidet und so eine vorbestimmte Verteilung des Widerstandswertes erhält.
Die Beschneidungsschritte werden mittels eines Laserstrahls durchgeführt.
Die Einrichtung zur Steuerung der Temperatur wird gebildet durch Reduzieren der Breite des wärmeerzeugenden Abschnitts in Bereichen nahe den Endabschnitten des wärmeerzeugenden Abschnitts des wärmeerzeugenden Elements.
Eines der Paare von Kantenabschnitten des wärmeerzeugenden Elements wird entlang der Flußrichtung beschnitten, und das Pulver wird aus dem Material des wärmeerzeugenden Elements gebildet, das durch die Laserbeschneide-Behandlung geschmolzen und gesputtert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung im Umfang der oben beschriebenen Ausführungsformen wird das wärmeerzeugende Element in Form eines Films schrittweise entlang der Kante des wärmeerzeugenden Abschnitts des wärmeerzeugenden Elements unter Beobachtung der Änderung des Widerstandswertes beschnitten, so daß eine Wärmefixier- Vorrichtung mit einer gewünschten Verteilung der erzeugten Temperatur erhalten werden kann. So wird exakt die Erzeugungstemperatur der Wärmefixier-Vorrichtung als Produkt festgelegt. Der Ort des die Temperatur steuernden Abschnitts bei dem wärmerzeugenden Element kann die gewünschte Verteilung der Temperatur verstärken. Die so hergestellte Wärmefixier-Vorrichtung ist besonders anwendbar zum Fixieren des Tonerbildes beispielsweise in einer Kopiervorrichtung, bei der eine im wesentlichen konstante Verteilung der erzeugten Temperatur in hohem Maße erforderlich ist.
Die weiteren Einzelheiten oder Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend noch klarer im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren beschrieben. Darin zeigen
- Figur 1A eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsforrn einer Wärmefixier-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Figur 1B eine Graphik, die die Verteilung der durch die Wärmefixier-Vorrichtung von Figur 1A erzeugten Temperatur zeigt;
- Figur 2A eine Ansicht, die ähnlich ist derjenigen von Figur 1A, die sich jedoch bezieht auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 2B eine Graphik, die eine Verteilung der Temperatur zeigt, wie sie durch die Wärmefixier-Vorrichtung von Figur 2A erzeugt wurde;
- Figur 3 eine Ansicht, die ähnlich derjenigen von Figur 1A ist, die sich jedoch bezieht auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- Figur 4 eine Graphik, die eine Beziehung zwischen dem Widerstandswert und der Menge des Beschneidens bzw. Trimmens zeigt;
- Figur 5A eine Ansicht, die ähnlich derjenigen von Figur 1A ist, die sich jedoch bezieht auf eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- Figuren 5B und 5C vergrößerte Ansichten, die Beispiele der Formen weiterer getrimmter bzw. beschnittener Abschnitte des wärmeerzeugenden Elements im Zusammenhang mit der Wärmefixier-Vorrichtung von Figur 5A zeigen;
- Figur 6A und Figur 6B Graphiken, die eine Beziehung zwischen der erzeugten Temperaturverteilung und der Position des wärmeerzeugenden Abschnitts des wärmeerzeugenden Bauteils vor bzw. nach der Behandlung des Beschneidens zeigen;
- Figuren 7A und 7B Graphiken, die eine Beziehung zwischen den charakteristischen Temperaturverteilungs-Eigenschaften und den Wärme-Positionen des wärmeerzeugenden Elements zeigen;
- Figuren 8A und 8B Ansichten, die weitere Ausführungsformen der Wärmefixier- Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
- Figur 9 eine Aufsicht auf eine Wärmefixier-Vorrichtung mit herkömmlicher Struktur;
- Figur 10A eine Ansicht, die eine Struktur eines weiteren Typs einer Wärmefixier- Vorrichtung des Standes der Technik zeigt, und Figur 10B eine Graphik der Temperaturverteilung, die duch die Wärmefixier-Vorrichtung von Figur 10A gebildet wird;
- Figur 11 eine Aufsicht auf eine Wärmefixier-Vorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- Figur 12 eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII von Figur 11;
- Figur 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII von Figur 11; und
- Figur 14 eine Schnittansicht, die ähnlich der von Figur 13 ist, sich jedoch auf eine modifizierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Wärmefixier-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben.
Figur 1A ist eine allgemeine Ansicht, die den Aufbau einer Wärmefixier-Vorrichtung zeigt. Die Wärmefixier-Vorrichtung umfaßt ein Substrat 1, das isolierende Eigenschaften aufweist und das beispielsweise aus Aluminiumoxid (A1&sub2;O&sub3;) hergestellt ist. Sie umfaßt außerdem ein wärmeerzeugendes Element 2 in Form eines Films, der auf eine Oberfläche des Substrats 1 angeordnet ist, sowie Elektroden 3, die an beiden Enden des wärmeerzeugenden Elements 2 angeordnet sind.
Das wärmeerzeugende Element 2 wird gebildet durch Siebdrucken einer ein Pulver aus einer Silber-Palladium-Legierung enthaltenden Paste und anschließendes Brennen dieser Paste. Die Elektroden 3 werden an beiden Längs-Endabschnitten des filmartigen, wärmeerzeugenden Materials 2 ebenfalls durch Siebdrucken einer Paste, die ein in hohem Maße leitfähiges Metall wie beispielsweise Silber enthält, und anschließendes Brennen der Paste gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das wärmeerzeugende Element 2 einer Beschneidebehandlung mit einem Laser unterworfen, wie dies nachfolgend beschrieben wird, und zwar in Richtung des Flusses des elektrischen Stroms entlang einer Kante des wärmeerzeugenden Elements 2, wie dies in Figur 1A durch einen Pfeil angezeigt ist. Hierbei erzeugtes und entlang der Beschneiderichtung außerhalb des wärmeerzeugenden Elements 2 abgeschiedenes Pulver ist in Figur 1 nicht gezeigt. Mit anderen Worten: Das eine und das andere Ende des wärmeerzeugenden Abschnitts des wärmeerzeugenden Elements 2 werden beispielsweise durch eine übliche Bildidentifikations-Vorrichtung erkannt, und dann wird eine Kante des wärmeerzeugenden Abschnitts mittels eines Lasers mit konstanter Breite in Richtung des Stromflusses beschnitten, wobei man den Widerstandswert zwischen den Elektroden 3 mit einer üblichen Vorrichtung mißt. Diese Beschneidung mittels eines Lasers wird wiederholt, bis der gemessene Widerstandwert in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Die so gebildete Wärmefixier-Vorrichtung zeigt den gewünschten Widerstandswert, da die Einstellung des Widerstandswertes nach den Verfahrensschritten des Aufdruckens und Brennens durchgeführt wird. Außerdem kann deswegen, weil die Einstellung durch die Laserbeschneidung, die entlang der Kante des wärmeerzeugenden Elements 2 in Strom- Flußrichtung bewirkt wird, durchgeführt wird, eine wesentliche Ungleichheit der Temperaturverteilung, die auf das Beschneiden zurückzuführen ist, in effektiver Weise vermieden werden, wie dies in Figur 1B gezeigt ist.
In der beschriebenen Ausführungsform wurde die Laserbeschneidung in einem Teilabschnitt P zwischen beiden Elektroden 3, die an dem wärmeerzeugenden Element 2 befestigt sind, durchgeführt, gesehen in Strom-Flußrichtung. Dies ist jedoch nur veranschaulichend, und die Temperaturverteilung kann außerdem dadurch einheitlich gemacht werden, daß man eine gleichmäßige Beschneidung der Kante des wärmeerzeugenden Elements 2 in Richtung des Flusses des elektrischen Stroms durchführt, wie dies in Figur 2A gezeigt ist.
Genauer gesagt wird als erster Schritt der Laserbeschneidung die Beschneidung mit einer konstanten Breite an einer Kante des wärmeerzeugenden Abschnitts des wärmeerzeugenden Elements 2 durchgeführt, der sich in Strom-Flußrichtung von einem Ende des wärmeerzeugenden Abschnitts, der beispielsweise durch eine Bilderkennungs-Vorrichtung identifiziert wurde, in Richtung auf das andere Ende durchgeführt. Die Änderung des Widerstandswertes wird durch Vergleichen des Widerstandswertes zwischen den Elektroden durch Messung vor dem Beschneiden mit dem Wert bei Messung nach dem Beschneiden ermittelt.
Anschließend wird die Breite des wärmeerzeugenden Abschnitts für den zweiten Beschneideschritt beispielsweise mittels eines Computers auf der Basis der Änderung des Widerstandswertes berechnet, und der zweite Schritt des Beschneidens wird an dem Teilabschnitt des wärmeerzeugenden Elements 2 zwischen den Elektroden 3 auf der Basis des berechneten Ergebnisses durchgeführt, so daß das wärmeerzeugende Element 2 von einem Ende zum anderen in Strom-Flußrichtung auf die Breite beschnitten wird, die durch die Berechnung bestimmt wurde.
Gemäß dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, exakt den gewünschten Widerstandswert zu erhalten. Da es außerdem keine abrupte Änderung der Konfiguration der Kante des wärmeerzeugenden Elements gibt, kann eine wesentliche Ungleichheit der Temperaturverteilung aufgrund des Beschneideschrittes in effektiver Weise vermieden werden. Dies ist aus Figur 2B ersichtlich, die das Ergebnis eines Experiments zeigt, das in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde.
Es wurden wiederholte Haltbarkeits-Tests an der Wärmefixier-Vorrichtung der beschriebenen Ausführungsform durchgeführt, indem man sie Wärmeerzeugungs-Zyklen unterwarf, von denen jeder eine kontinuierliche Zuführung von Energie über fünfzehn (15) Sekunden und ein anschließendes Unterbrechen der Stromzufuhr für fünf (5) Sekunden umfaßte. Eine Unregelmäßigkeit der Wärmeerzeugungs-Leistung wurde selbst nach mehr als 100.000 aufeinanderfolgenden Wärmezyklen nicht gefunden. Dies zeigt die Überlegenheit der Wärmefixier-Vorrichtung zum Fixieren beispielsweise eines Tonerbildes gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der beschriebenen Ausführungsform kann trotz der Tatsache, daß ein wärmeerzeugendes Element mit rechtwinkliger Form verwendet wird, das wärmeerzeugende Element jede beliebige andere geeignete Form aufweisen, wobei seine Kante in Strom-Flußrichtung beispielsweise mittels Laserstrahlen beschnitten wird.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Wärmefixier-Vorrichtung weiter mit einer Temperatursteuer-Einrichtung zum Steuern der Temperaturverteilung versehen ist, die durch das wärmeerzeugende Element 2 erzeugt werden soll. Es wird auf Figur 3 Bezug genommen. Das wärmeerzeugende Element 2 hat Abschnitte 4, die eine Breite aufweisen, die gegenüber der Breitenrichtung verringert ist, wobei die Abschnitte 4 an dem wärmeerzeugenden Element 2 an den Enden der anderen Kante gebildet sind, die von der Kante verschieden ist, an der die Beschneidebehandlung durchgeführt wurde, und zwar nahe den Elektroden 3. Die Anordnung der Abschnitte 4 mit verringerter Breite an dem wärmeerzeugenden Element 2 dient zur Erhöhung der Menge an erzeugter Wärme an den Endabschnitten des Elements, an denen die Menge an erzeugter Wärme geringer ist, wodurch die erzeugte Temperaturverteilung in dem Sinne verbessert ist, daß sie einheitlicher ist. Natürlich können die Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur wie beispielsweise die Abschnitte 4 an anderen Teilabschnitten entlang der anderen Kante des wärmeerzeugenden Elements 2 angebracht werden, wie dies im Einzelfall gefordert wird.
Wenn es in den beschriebenen Ausführungsformen erforderlich ist, eine Wärmefixier- Vorrichtung herzustellen, die eine einheitliche Widerstandswert-Verteilung aufweist, wird eine Kante des wärmeerzeugenden Elements 2 in Längsrichtung beschnitten, d.h. in Strom-Flußrichtung, und zwar mit einer Schnittbreite von etwa 5 % der Gesamtbreite des Elements. Danach wird die Änderung des Widerstandswertes und die Menge des Beschneidens gemessen und so die Verteilung des Widerstandswertes zwischen den Elektroden 3 erhalten, die an den Längs-Endabschnitten des wärmeerzeugenden Elements 2 angeordnet sind, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. Bei Beobachtung dieser Widerstandswert Verteilung kann ein weiterer Beschneideschritt durchgeführt werden und so die Beschneidemenge erhöht werden und damit eine Kompensation an einem Teilabschnitt erreicht werden, an dem die Änderung des Widerstandswertes gering ist, d.h. an einem Teilabschnitt mit einem geringen Widerstandswert, bezogen auf die Einheitsfläche im Hinblick auf die Widerstandswert-Verteilung. Auf diese Weise wird mit der Zeit die Beschneide menge geändert und so eine Wärmefixier-Vorrichtung hergestellt, die eine gewünschte Verteilung des Widerstandswertes aufweist. In diesem Zusammenhang und anderen Zusammenhängen zeigt Figur 5A eine weitere Ausführungform der Wärmefixier-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung. Darin wird das Laserbeschneiden zuerst einheitlich entlang der Strom-Flußrichtung an einer Kante des wärmeerzeugenden Elements 2 durch geführt. Unter Berücksichtigung der gewünschten Verteilung des Widerstandswertes kann eine weitere Laserbeschneidung durchgeführt werden. Die Figuren 5B und 5C sind Beispiele der Form des Kantenabschnitts nach dem Beschneiden mittels eines Laserstrahls, und die Möglichkeit derartiger Formen kann unter Berücksichtigung der Tatsache verstanden werden, daß die Laserbeschneide-Behandlung in punktartiger Form entsprechend der Natur des Laserstrahls durchgeführt wird.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die erzeugte Temperaturverteilung an der Oberfläche des wärmeerzeugenden Elements 2 von einem solchen Zustand, wie er in Figur 6A gezeigt ist, zu einem solchen Zustand geändert, wie er in Figur 6B gezeigt ist. Die letztgenannte Figur zeigt die einheitliche Verteilung der Temperatur, wie sie nach der Beschneidebehandlung erzeugt wird.
Außerdem können in einem Fall, in dem es erwünscht ist, Wärmefixier-Vorrichtungen mit speziellen Temperaturverteilungen herzustellen, wie sie in den Figuren 7A und 7B gezeigt sind, solche Wärmefixier-Vorrichtungen herstellt werden, indem man die Beschneidemenge des wärrneerzeugenden Elements ändert. Die Steuerung kann leicht unter Steuerung beispielsweise mit einem Computer erfolgen. Figur 7A zeigt einen Fall, in dem der axial zentrale Abschnitt der Wärmefixier-Vorrichtung eine hohe Temperaturverteilung aufweist, und Figur 7B zeigt einen Fall, in dem die Wärmefixier-Vorrichtung eine wellenförmige Temperaturverteilung entlang ihrer Achse aufweist, d.h. in Strom-Flußrichtung.
Die Figuren 8A und 8B zeigen noch weitere Ausführungsformen der Wärmefixier-Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Darin haften Staubmaterialien oder pulverartige Materialien 5 an der Oberfläche des Substrats 1 entlang der Strom-Flußrichtung des wärmeerzeugenden Elements 2 an dessen Kantenabschnitt, wie dies in Figur 8A gezeigt ist, und die Materialien 5 haften an dem Kantenabschnitt des wärmeerzeugenden Elements 2 über die gesamte Länge des wärmeerzeugenden Abschnitts des Elements, wie dies in Figur 8B gezeigt ist. Diese Materialien 5 bestehen aus derselben Substanz wie diejenige, die das wärmeerzeugende Element 2 bilden, und bestehen allgemein aus dem Material des wärmeerzeugenden Elements 2, das während des Laserbeschneide-Prozesses geschmolzen ist.
Außerdem wird in den beschriebenen Ausführungsformen eine Paste verwendet, die eine Silber-Palladium-Legierung als Material des wärmeerzeugenden Elements enthält. Dies ist jedoch nur veranschaulichend, und die Paste kann andere Materialien wie beispielsweise Nickel oder Zinn enthalten. Das Elektrodenmaterial kann auch durch eines der anderen Metalle ersetzt werden, die in weitem Umfang verwendet werden.
Es ist auch möglich, eine Glaspaste auf das wärmeerzeugende Element zu drucken und zu brennen und so einen Schutzfilm auszubilden, der das wärmeerzeugende Element schützt.
In diesem Zusammenhang und anderen Zusammenhängen kann ein weiterer Aspekt der Wärmefixier-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Wärmefixier- Vorrichtung angewendet werden, die eine Oberfläche aufweist, die mit einer Glasschicht bedeckt ist. Die Glasschicht wird zu dem Zweck aufgebracht, die Funktion zu erzielen, einen Abrieb der Wärmefixier-Vorrichtung aufgrund des Reibens der Kopierpapierblätter zu verhindern, die den Toner tragen und die sich in Kontakt mit der Oberfläche der Wärmefixier-Vorrichtung bewegen, sowie mit dem Ziel, das glatte Gleiten der Kopierpapierblätter sicherzustellen, sowie mit der Funktion, eine elektrische Isolierung sicherzustellen und dadurch ein Kriechen des elektrischen Stroms zu verhindern, der in dem wärmeerzeugenden Widerstand strömt. Die Deckglasschicht bei bekannten Wärmefixier- Vorrichtungen konnte diese drei Funktionen nicht in zufriedensteller Weise erreichen. Dies lag daran, daß kein Material für das Abdeckglas verfügbar war, das in zufriedenstellender Weise diese drei Funktionen übernehmen konnte. Tatsächlich wurde bis heute kein derartiges Deckglasmaterial entdeckt.
Das oben beschriebene Problem, das mit dem Stand der Technik verbunden war, wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß man eine Wärmefixier-Vorrichtung gemäß den nachfolgend beschriebenen charakteristischen Eigenschaften bzw. mit dem nachfolgend beschriebenen Aufbau schaffte, und zwar unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen.
Es wird nun auf die Figuren 11 bis 13 Bezug genommen. Ein Substrat 101 besteht aus einem wärmebeständigen Aluminiumoxid-Keramikmaterial wie beispielsweise A1&sub2;O&sub3; und weist die Form einer rechteckigen Röhre mit einer Länge von etwa 270 mm, einer Breite von 7 mm und einer Dicke von 1 mm auf. Eine wärmeerzeugende Schicht 102 in Form einer wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 wird mit einer Dicke von etwa 10 µm gebildet, indem man eine elektrisch leitende Paste auf dem Substrat 101 in Längsrichtung des Substrats aufbringt und brennt, wobei die elektrisch leitende Paste eine Silber-Palladium-Legierung (Ag-Pd) oder eine Rutheniumoxid enthaltende Silber-Palladium-Legierung (Ag-Pd + RuO&sub2;) ist. Das in der Legierung enthaltene Palladium dient als Widerstandselement, so daß der Widerstandswert des wärmeerzeugenden Widerstands bestimmt wird durch den Palladiumgehalt. In der veranschaulichten Ausführungsform weist der wärmeerzeugende Widerstand einen Widerstandswert von 34 Ω auf und erzeugt bei Anlegen einer Spannung von 100 V eine Wärme von 300 W. Beide Enden des wärmeerzeugenden Widerstands 102 weiten sich auf und führen so zu Elektroden bildenden Abschnitten 103. Die Wärme wird erzeugt durch den Abschnitt der Wärme-Widerstandsschicht 102, die von den Elektroden bildenden Abschnitten 103 verschieden ist.
Eine Elektrodenschicht 104 zur Verbindung mit einer äußeren Elektrode wird auf der Oberfläche des Elektroden bildenden Abschnitts 103 an jedem Endes des wärmeerzeugenden Widerstands 102 gebildet. Die Elektrodenschicht 104 wird zu dem Zweck geschaffen, einen elektrischen Widerstandskontakt zu schaffen, der geringer ist als derjenige der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102. Die Elektrodenschicht wird gebildet aus einer Paste eines Metalls wie beispielsweise Silber (Ag), einer Silber-Platin-Legierung (Ag-Pt), aus Gold (Au) und aus Platin (Pt). Mit anderen Worten: Die oben erwähnte Metallpaste wird auf jeden Elektroden bildenden Abschnitt 103 aufgebracht und gebrannt, und zwar nach Bildung der gesamten wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 einschließlich beider Anschluß bildender Abschnitte 103. So wird die Elektrodenschicht 104 mit einer Dicke von etwa 10 µm an jedem Ende der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 erhalten.
Die Oberfläche des Flächenabschnitts der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 wird mit einem glasartigen Material beschichtet, das in hohem Maße elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist und eine Isolations-Glasschicht 105 bildet. Die Isolations-Glasschicht 105 besteht aus einem Material, das hauptsächlich aus Borsilicat-Glas besteht, z.B. aus einer Isolations-Glaspaste PLS 3310 (Hersteller: Firma Nippon Denki Glas Co., Ltd.) und wird in einer solchen Weise gebildet, daß sie eine Dicke von etwa 10 i£m aufweist, indem man eine derartige Paste durch Drucken und anschließendes Brennen aufbringt. Eine Schicht aus Isolationsglas, die unter Verwendung von PLS 3310 gebildet wurde, weist bei einer Dicke von 35 µm eine elektrische Isolations-Durchbruchspannung einer Höhe von 2.000 V bei Anlegen einer Gleichstrom-Spannung auf. Die Isolations-Glaspaste PLS 3310 wird aufgebracht, indem man sie nach Bildung der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 aufdruckt und anschließend brennt.
Die Isolations-Glasschicht 105 wird nicht nur auf den Flächenabschnitt der wärmeerzeugenden Widerstandschicht 103 aufgebracht, sondern auch zur Abdeckung der Grenze zwischen der Elektrodenschicht 104 und dem Flächenabschnitt. Ein großer Temperaturgradient wird an der Grenze zwischen dem Flächenabschnitt und dem Elektroden bildenden Abschnitt 103 der wärmeerzeugenden Schicht 102 entwickelt, was die große Gefahr eines Einschneidens in diesem Grenzabschnitt der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 103 mit sich bringt. In der veranschaulichten Ausführungsform wird die oben angesprochene Gefahr vermieden durch die Schaffung einer isolierenden Glasschicht 105, die den Grenzbereich abdeckt. Die isolierende Glasschicht 105, die den Grenzbereich zwischen dem Flächenabschnitt der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 und der Elektrodenschicht 103 bedeckt, ist auch dahingehend wirksam, daß sie ein Abblättern der Elektrodenschicht verhindert, für das an der Grenzfläche aufgrund des Einflusses von Wärme eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht.
Die Oberfläche der isolierenden Glasschicht 105 ist mit einer Deckglasschicht 106 überzogen, die aus einem glasartigen Material besteht, das eine niedrige elektrische Isolation zeigt, jedoch einen hohen Grad an Oberflächenglätte aufweist. Die Deckglasschicht besteht aus einem Bleiglas, das reich an Bleioxid ist. Beispielsweise ist eine Glaspaste mit der Bezeichnung LS 207 (Hersteller: Firma Tanaka Kinzoku International Co., Ltd.) eine Glasschicht einer Dicke von 10 µm. Die Glaspaste LS 207 zeigt dann, wenn die Dicke der Schicht 35 µm beträgt, einen vergleichsweise geringen Wert der elektrischen Isolation bei einer Durchbruchspannung von 1.500 bis 1.000 V bei Anlegen einer Gleichstrom-Spannung, weist jedoch eine Oberflächenglätte Ra auf, die einen kleinen Wert von 0,02 µm oder weniger hat.
Im Gegensatz dazu zeigt die Isolations-Glasschicht 105, die aus dem Glas PLS 3310 gebildet ist, eine Oberflächenglätte Ra von 1 bis 2 µm. Die Isolations-Glasschicht 105 kann keine ausreichend hohe Oberflächenglätte zeigen, und zwar aufgrund des Einschlusses von Metalloxid-Füllstoffen, die zu dem Zweck zugegeben werden, den Wert der elektrischen Isolierung zu erhöhen. Die Deckglaspaste LS 207 wird nach der Bildung der Isolations-Glasschicht 105 aufgebracht und anschließend gebrannt.
Die Wärmefixier-Vorrichtung, die einen derartigen Aufbau aufweist, weist zwei Arten von Glasschichten auf, d.h. die Isolations-Glasschicht 105 und die Deckglasschicht 106. Diese sind für verschiedene Funktionen vorgesehen. Folglich können diese Glasschichten in zufriedenstellender Weise die Funktionen erreichen, die für die jeweilige Glasschicht erforderlich sind. Es wird nämlich ein Abrieb des wärmeerzeugenden Widerstands 102 durch diese Glasschichten verhindert, und außerdem liefert die Isolations-Glasschicht 105 eine ausreichend hohe elektrische Isolationswirkung, während die Deckglasschicht 106 das Gleiten der Kopierpapierblätter verbessert. Wenn die erwünschte elektrische Isolation durch die Deckglasschicht alleine erzeugt werden soll, wird die Dicke der Deckschicht erhöht, was zu einer Verringerung der Wärmeübertragung des wärmeerzeugenden Widerstands 102 führt. Ein derartiges Problem wird bei der beschriebenen Ausführungsform der Wärmefixier-Vorrichtung vermieden. Die Schaffüng der Deckglasschicht 106 auf der Isolations-Glasschicht 105 eliminiert das Problem des verschlechterten Gleitens des Kopierpapiers, das ansonsten unvermeidlich ist, wenn die Isolations-Glasschicht 105 allein verwendet wird, ohne mit der Deckglasschicht 106 abgedeckt zu sein.
Außerdem werden gemäß dem beschriebenen Verfahren der Erfindung die wärmeerzeugende Widerstandsschicht 102, die Isolations-Glasschicht 105 und die Deckglasschicht 106 aufeinanderfolgend gebildet, wobei jeder Schritt die Aufbringung und das Brennen der Paste einschließt, so daß jede Glasschicht ohne Zusammenmischen gebildet werden kann. So wird sichergestellt, daß jede Schicht die von ihr erwartete Funktion ausübt.
Eine weitere Ausführungsform dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben. Figur 14 ist eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Wärmefixier-Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die Figur 13 entspricht, die die vorstehend beschriebene Ausführungsform veranschaulicht. In dieser Ausführungsform ist die Isolations-Glasschicht aus drei Schichten 105a, 105b und 105c aufgebaut. Die anderen Abschnitte sind dieselben wie diejenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung, die sich auf derartige gleiche Abschnitte bezieht, wird an dieser Stelle weggelassen. Dieselben Bezugszeichen werden in Figur 14 verwendet, um dieselben Teile wie in Figur 13 zu bezeichnen.
Jede der Isolations-Glasschichten 105a, 105b und 105c hat dieselbe Glaszusammensetzung wie in der ersten Ausführungsform und kann durch dasselbe Verfahren gebildet werden wie dasjenige der ersten Ausführungsform Mit anderen Worten: Die Isolations-Glaspaste PLS 3310 wird aufgebracht und gebrannt und so jede der aufeinanderfolgenden Isolations- Glasschichten gebildet. Die beschriebene Wärmefixier-Vorrichtung liefert die gleichen Vorteile wie diejenigen, die von der vorstehend genannten Ausführungsform geboten werden. Mit anderen Worten: Der Abrieb der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 102 wird verhindert, während eine hohe elektrische Isolations-Durchbruchspannung und ein hoher Grad des Gleitens der Kopierpapierblätter durch die Isolations-Glasschicht 105 bzw. die Deckglasschicht 106 erreicht werden.
Insbesondere liefert das beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Wärmefixier- Vorrichtung einen höheren Wert der elektrischen Isolations-Durchbruchspannung, die bei einer gegebenen Dicke der Isolations-Glasschicht erhalten wird, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Isolations-Glasschicht aus einer Mehrzahl von Glasschichten aufgebaut ist. Da nämlich die Aufbringung und das Brennen der Isolations-Glasschichten mehrere Male durchgeführt werden, wird jedes feine Loch (pin hole), das als Ergebnis der Freisetzung von Gasen während des Brennens der darunter liegenden Schicht gebildet wird, durch die Paste der nächsten oder darüber liegenden Schicht abgedeckt. Als Folge dessen weist die fertige Isolation-Glasschicht, die aus dem Laminat aus Glasschichten aufgebaut ist, kein feines Loch (pin hole) auf, das sich durch die Isolation-Glasschicht erstreckte. So wird ein Kriechen des elektrischen Stroms verhindert, das sonst aufgrund des Vorhandenseins von feinen Löchern (pin holes) verursacht würde, wodurch die elektrische Isolation der Wärmefixier-Vorrichtung verbessert wird.
Die vorstehend beschriebenen drei Funktionen werden in zufriedenstellender Weise erreicht, da zwei Arten von Glasschichten wirksam einen Abrieb des wärmeerzeugenden Widerstands verhindern und da diese beiden Arten von Glasschichten die erfoderlichen Funktionen untereinander aufteilen. Mit anderen Worten: Die Isolations-Glasschicht liefert eine ausreichend hohe elektrische Isolations-Durchbruchspannung, während die Deckglasschicht für ein verbessertes Gleiten der Blätter des Kopierpapiers sorgt.
Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Wärmefixier-Vorrichtung werden die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, die Isolations-Glasschicht und die Deckglasschicht in aufeinanderfolgenden Schritten durch Aufbringen von Pasten und deren Brennen gebildet, so daß diese Schichten ausgebildet werden können, ohne daß sie miteinander gemischt werden. So wird sichergestellt, daß jede Schicht in zufriedenstellender Weise ihre eigene Rolle erfüllt.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Viele Änderungen, Modifikationen oder Kombinationen können durchgeführt werden, ohne vom Umfang der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.

Claims

1. Wärmefixier-Vorrichtung, umfassend

- ein Substrat (1), das isolierende Eigenschaften aufweist;

- eine Wärme erzeugendes Element (2), das einen elektrischen Widerstand aufweist und auf eine Oberfläche des Substrats (1) gedruckt ist, wobei das Wärme erzeugende Element (2) von filmartiger Form ist und eine Strom-Flußrichtung und ein Paar Kantenabschnitte aufweist, die entlang der Strom-Flußrichtung einander gegenüberliegen und die entlang der Strom-Flußrichtung beschnitten sind; und

- ein Pulver, das an der Oberfläche des Substrats (1) entlang der Strom-Flußrichtung haftet, wobei das Pulver durch den Prozeß des Beschneidens erzeugt wird und aus demselben Material besteht, aus dem das Wärme erzeugende Element (2) aufgebaut ist.

2. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Wärme erzeugende Element (2) von filmartiger Form einen Wärme erzeugenden Abschnitt aufweist, der eine Strom- Flußrichtung und ein Paar Kantenabschnitte aufweist, die entlang der Strom-Flußrichtung einander gegenüberliegen, wobei ein Kantenabschnitt des Paars von Kantenabschnitten entlang der Strom-Flußrichtung im Verlauf des Wärme erzeugenden Abschnitts des Wärme erzeugenden Elements (2) beschnitten ist.

3. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Wärme erzeugende Element (2) von filmartiger Form einen Wärme erzeugenden Abschnitt aufweist, der eine Strom- Flußrichtung und ein Paar Kantenabschnitte aufweist, die entlang der Strom-Flußrichtung einander gegenüberliegen, worin das Pulver entlang der Strom-Flußrichtung im Bereich des Wärme erzeugenden Abschnitts des Wärme erzeugenden Elements (2) haftet.

4. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 2, welche außerdem für das Wärme erzeugende Element (2) vorgesehene Mittel zur Steuerung der Verteilung der zu erzeugenden Temperatur umfaßt, wobei die Steuerungsmittel an einem anderen Kantenabschnitt des Wärme erzeugenden Abschnitts gebildet sind.

5. Wärmefixier-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin eine verringerte Breite (4) des Wärme erzeugenden Abschnitts zur Steuerung der Temperatur vorgesehen ist.

6. Wärmefixier-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin außerdem Elektroden-Einrichtungen (3) in Kontakt mit Endabschnitten des Wärme erzeugenden Elements (2) angeordnet sind.

7. Wärmefixier-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Wärme erzeugende Element (2 in Figur 5) so beschnitten ist, daß dies zu dem beschnittenen Kantenabschnitt mit partiell unterschiedlicher Breite entlang der Strom-Flußrichtung führt.

8. Wärmefixier-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Mittel zur Temperatursteuerung zu Abschnitten nahe den Endabschnitten des Wärme erzeugenden Abschnitts des Wärme erzeugenden Elements (2) ausgebildet ist.

9. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 3, worin ein Kantenabschnitt des Paars von Kantenabschnitten des Wärme erzeugenden Elements (2) entlang der Strom-Flußrichtung beschnitten ist und das Pulver aus dem Material des Wärme erzeugenden Elements (2) gebildet ist, das durch Trimm-Behandlung mit einem Laser geschmolzen und gesputtert ist.

10. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 1, worin eine Mehrzahl von wenigstens zwei Glasschichten auf einer Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements (2) gebildet ist.

11. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 10, worin die Glasschichten eine unterste Glasschicht einschließen, die mit der Oberfläche des Wärme erzeugenden Elements (2) in Kontakt steht und eine Wirkung der elektrischen Isolierung aufweist, die höher ist als die der obersten Glasschicht, und die auch eine Oberflächenglätte eines Grads aufweist, der unter dem der letztgenannten Schicht liegt.

12. Wärmefixier-Vorrichtung nach Anspruch 11, worin die Glasschichten zwei Glasschichten umfassen, die aus einer isolierenden Glasschicht (105) und einer Deck-Glasschicht (106) bestehen.

13. Verfahren zur Herstellung einer Wärmefixier-Vorrichtung, das die Schritte umfaßt, daß man

- ein Substrat (1) herstellt;

- ein Wärme erzeugendes Element (2) auf eine Oberfläche des Substrats (1) druckt, wobei das Wärme erzeugende Element (2) eine Strom-Flußrichtung und ein Paar einander gegenüberliegender Kantenabschnitte aufweist; und

- einen Kantenabschnitt des Paars Kantenabschnitte entlang der Strom-Flußrichtung beschneidet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin der Schritt des Beschneidens bzw. Trimmens durchgeführt wird im Bereich eines Wärme erzeugenden Abschnitts des Wärme erzeugenden Elements.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, welches außerdem den Schritt umfaßt, daß man darüber hinaus den beschnittenen Kantenabschnitt auf der Grundlage der Größe der Änderung des Gesamtwiderstands-Wertes des Wärme erzeugenden Elements vor und nach dem erstgenannten Schritt des Beschneidens beschneidet und so einen vorbestimmten Widerstandswert oder eine Verteilung des Widerstandswertes erhält.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, welches außerdem den Schritt umfaßt, daß man darüber hinaus den beschnittenen Kantenabschnitt auf der Grundlage der Größe der Änderung des Widerstandswertes des Wärme erzeugenden Teils während des erstgenannten Schrittes des Beschneidens beschneidet und so einen vorbestimmten Widerstandswert oder eine Verteilung des Widerstandswertes erhält.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, worin die Schritte des Beschneidens bzw. Trimmens mittels eines Laserstrahls durchgeführt werden.