JP2010165467A - Ceramic heater, heating device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、情報機器、家電製品や製造設備などの小型機器類に装着されて用いられる薄型のセラミックヒータおよびこのセラミックヒータを実装したプリンタ、複写機、ファクシミリやリライタブルカードリーダライタなどの加熱装置ならびにこの加熱装置を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a thin ceramic heater that is used by being mounted on small devices such as information equipment, home appliances, and manufacturing equipment, and a heating device such as a printer, a copying machine, a facsimile, a rewritable card reader / writer, and the like mounted with the ceramic heater, The present invention relates to an image forming apparatus using the heating device.
従来の長尺平板状のセラミック基板上に、短手方向が長さで、長手方向が幅の発熱抵抗体が形成されたセラミックヒータは、給電位置より離れるに従い、抵抗体長を短くすることで、給電用電極形成側と非給電用電極形成側の導電経路による抵抗値の違いを少なくすることで、セラミック基板長手方向における温度分布の均一化が図られている(例えば、特許文献1)。 A ceramic heater in which a heating resistor having a length in the short side and a width in the longitudinal direction is formed on a conventional long flat plate-like ceramic substrate is shortened as the distance from the power feeding position increases. The temperature distribution in the longitudinal direction of the ceramic substrate is made uniform by reducing the difference in resistance value due to the conductive path between the feeding electrode forming side and the non-feeding electrode forming side (for example, Patent Document 1).
上記した特許文献1の技術は、ヒータ長程度の被定着物を通紙させたときは、均一な温度分布を得ることができる。しかしながら、ヒータ長に対して短い被定着物を通紙させた場合に、例えばヒータ中央部が200℃、端部が240℃となった場合、配線パターンの抵抗値が数Ωとなることから、セラミック基板両端で数%の抵抗値差が生じ、給電用電極形成側の発熱量が大きくなり、被定着物の走行速度を速くすると定着ムラが生じる、という問題があった。
The technique of
この発明の目的は、電力供給時には立ち上がりを速くし、定着時には非通紙部での温度上昇を抑えるこのとできるセラミックヒータ、このヒータが実装された加熱装置、この加熱装置が搭載された画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ceramic heater capable of speeding up the rise when supplying power and suppressing the temperature rise at the non-sheet passing portion during fixing, a heating device mounted with the heater, and an image forming device mounted with the heating device. To provide an apparatus.
上記した課題を解決するために、この発明のセラミックヒータは長尺平板状の耐熱性で絶縁性のセラミック基板と、前記セラミック基板上の短手方向が長さで長手方向が幅の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の長手方向両端に沿って形成し、前記発熱抵抗体の両端と接続した第1および第2の配線パターンと、前記セラミック基板上に形成し電力供給用の、前記第1の配線パターンの前記セラミック基板の長手方向の中央部分と接続した第1の電極および前記第2の配線パターンの前記セラミック基板の長手方向の中央部分と接続した第2の電極と、前記発熱抵抗体を保護する絶縁性のオーバーコート層と、を具備し、前記第1および第1の配線パターンは、高い値の抵抗温度係数を有するものであることを特徴する。 In order to solve the above-described problems, a ceramic heater according to the present invention includes a long flat heat-resistant and insulating ceramic substrate, and a heating resistor having a length in the short side and a width in the long direction on the ceramic substrate. And first and second wiring patterns formed along the longitudinal ends of the heating resistor and connected to both ends of the heating resistor, and the first wiring pattern formed on the ceramic substrate for supplying power. A first electrode connected to a longitudinal central portion of the ceramic substrate of the wiring pattern; a second electrode connected to a longitudinal central portion of the ceramic substrate of the second wiring pattern; and the heating resistor. And an insulating overcoat layer for protecting the first and second wiring patterns, wherein the first and first wiring patterns have a high resistance temperature coefficient.
この発明の加熱装置は、請求項1〜9の何れかに記載のセラミックヒータと、前記セラミック基板に対向配置し、該セラミック基板を圧接するように回転可能に支持された加圧ローラと、前記セラミック基板と前記加圧ローラとの間を設けられ、前記加圧ローラの回転に伴い前記セラミック基板上を摺動する定着フィルムとを具備したことを特徴とする。
A heating device according to the present invention includes the ceramic heater according to any one of
この発明の画像形成装置は、媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させてこのトナーを用紙に転写して所定の画像を形成する形成手段と、画像が形成された用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して前記ヒータに圧接しながら通過させることによって、トナーを定着するようにした請求項10記載の加熱装置と、を具備したことを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes a forming unit that forms a predetermined image by attaching toner to an electrostatic latent image formed on a medium and transferring the toner to a sheet, and pressurizes the sheet on which the image is formed. The heating device according to claim 10, wherein the toner is fixed by passing through the fixing film with a roller while being pressed against the heater.
この発明によれば、電力供給時には立ち上がりを速く、定着時には非通紙部の温度上昇を抑えることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to start up quickly when power is supplied, and to suppress the temperature rise of the non-sheet passing portion during fixing.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図4は、この発明のセラミックヒータに関する第1の実施形態について説明するためのもので、図1(a)は正面図、図1(b)は背面図、図2は図1のIa−Ib線の断面図、図3は図1のIc−Id線の断面図、図4は図1のIe−If線の断面図である。 1 to 4 are for explaining a first embodiment of the ceramic heater according to the present invention. FIG. 1 (a) is a front view, FIG. 1 (b) is a rear view, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line Ia-Ib, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line Ic-Id in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line Ie-If in FIG.
以下の各実施形態において、この実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。また、発熱抵抗体の図中右側について説明するが、左側について考え方は同じであり、その説明は省略する。 In the following embodiments, the same components as those in this embodiment will be described with the same reference numerals. Further, although the right side of the heating resistor will be described, the concept is the same for the left side, and the description thereof will be omitted.
図1(a)において、11は、厚みが0.5mm〜1.0mm程度の耐熱、電気絶縁性材料で、高い熱伝導性を有する例えばアルミナ(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)等の高剛性のセラミック製の平板短冊状のセラミック基板である。セラミック基板11の長手方向の一端側に形成された12,13は、それぞれ銀系等を主体とする良導電体膜からなる給電用の電極である。14,15は、セラミック基板11の長手方向の両側に非接触状態で並行させ、銀(Ag)の含有率が90wt%以上の材料で形成された配線パターンである。
In FIG. 1A, 11 is a heat-resistant and electrically insulating material having a thickness of about 0.5 mm to 1.0 mm, and has high thermal conductivity, such as alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), etc. This is a flat plate-shaped ceramic substrate made of a highly rigid ceramic.
電極12,13および配線パターン14,15は、セラミック基板11の片側の面に別々の状態でそれぞれが形成される。これら電極12,13および配線パターン14,15は、導電ペーストをセラミック基板11上に塗り、これを焼成することによりセラミック基板11上に固着させた状態で形成することができる。
The
図1(b)に示すように、配線パターン14の長手方向とセラミック基板11を挟んで対向する位置には、電極12と配線パターン14を接続させるための接続パターン16を形成する。同様に、配線パターン15の長手方向とセラミック基板11を挟んで対向する位置には、電極13と配線パターン15を接続させるための接続パターン17を形成する。
As shown in FIG. 1B, a
そして、図2、図3にも示すように、電極12と接続パターン16はスルーホール181を介して電気的に接続されている。配線パターン14と接続パターン16は、スルーホール182を介して電気的に接続される。電極13と接続パターン17はスルーホール191を介して電気的に接続され、配線パターン15と接続パターン17はスルーホール192を介して電気的に接続される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
20は、配線パターン14,15との間のセラミック基板11の長手方向に沿って平行に形成された比較的抵抗値の高い酸化ルテニウム(RuO2)等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷した後、高温で焼成して所定の抵抗値を有する膜厚が10μm程度の幅広の発熱抵抗体である。配線パターン14,15の抵抗温度係数(TCR:Temperature Coefficient of Resistance)は、例えば3000ppm/℃と大きな値とする。
配線パターン14および発熱抵抗体20と配線パターン15と発熱抵抗体20は、図3、図4に示すように、一部が重層形成されている。この場合の重層部分は、発熱抵抗体20を配線パターン14,15に対して上側に配置する関係にしてある。この関係は逆でも構わない。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
21は、配線パターン14,15および発熱抵抗体20を覆うように形成され、ガラス層厚が20μm〜100μm程度で、熱伝導率が例えば2W/m・K以上のアルミナ等熱伝導性の優れた無機酸化物フィラーを25wt%〜35wt%加えることで、摺動性を向上させたガラス等のオーバーコート層である。オーバーコート層21は、配線パターン14,15および発熱抵抗体20を機械的、化学的、電気的に保護する。
No. 21 is formed so as to cover the
ここで、電極12からスルーホール181、接続パターン16、スルーホール182、配線パターン14を介して発熱抵抗体20の一方と、電極13からスルーホール191、接続パターン17、スルーホール192、配線パターン15を介して発熱抵抗体20の他方とが通電されると、発熱抵抗体20は発熱される。
Here, one of the
ここで、図5の等価回路とともに動作について説明する。図5は、図1で示すスルーホール182から発熱抵抗体20のある端部までの配線パターン14の抵抗をR14、スルーホール192から発熱抵抗体20のある端部までの配線パターン15の抵抗をR15、スルーホール182から発熱抵抗体20までの配線パターン14の抵抗をR14b、スルーホール192から発熱抵抗体20までの配線パターン15の抵抗をR15b、抵抗R14bと抵抗R15b間の発熱抵抗体20の抵抗をR20a、配線パターン14,15の端部間の発熱抵抗体20の抵抗をR20bで示している。
Here, the operation will be described together with the equivalent circuit of FIG. 5 shows the resistance of the
ここで、具体的な例を挙げて説明する。発熱抵抗体20の長さを2mm、幅を240mmとし、その両端に形成された配線パターン14,15の長さを240mm、幅を1mmとし、発熱抵抗体20の抵抗値を2400Ω/□、抵抗温度係数を0ppm/℃、配線パターン14,15を4mΩ/□、抵抗温度係数を3000ppm/℃とする。発熱抵抗体3の抵抗値は20Ωとなる。
Here, a specific example will be described. The length of the
発熱抵抗体20が室温である場合に、抵抗R14b,R15bの値は、極めて小さく0Ω、抵抗R20aを20Ω、抵抗R14a+R15aを例えば0.96Ωであるとする。この場合のスルーホール182と192間の抵抗値は20Ω(R14b+R20a+R15b)である。
When the
また、室温でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの抵抗値は、20.96Ω(R14a+R20b+R15a)となる。
Further, the resistance value from the through
発熱抵抗体20が180℃では、抵抗R14b,R15bの値は、極めて小さく0Ω、抵抗R20aは20Ωで、抵抗R14a+R15aは1.392Ωとなる。180℃におけるスルーホール182と192間の抵抗値は、20Ω(R14b+R20a+R15b)である。
When the
180℃でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの配線パターン14,15の抵抗値は、21.39Ωとなる。室温時の場合の違いは、配線パターン14,15の抵抗温度係数3000ppm/℃が加味されたからである。
The resistance values of the
つまり、配線パターン14,15の抵抗R14b+R15bは、室温(30℃)下では0.16Ωであるが、配線パターン14,15の抵抗値は、3000ppm/℃の抵抗温度係数を有しているとしていることから、180℃となった場合は、0.16×(1+3000/1000000×(180−30))=0.232Ωとなることから、中央部におけるスルーホール182と192間の抵抗値は20.23Ωということになる。
That is, the resistance R14b + R15b of the
同様の考えから室温から180℃となった場合における配線パターン14,15の抵抗R14a,15aも増加することになる。
From the same idea, the resistances R14a and 15a of the
従って、室温に近いヒータの立ち上がり時は、スルーホール182,192付近であるヒータの中間部と端部との抵抗値の差が少ないことから、ヒータ全体の立ち上がりが速くなる。また、定着温度の180℃となった場合は、配線パターン14,15の端部の見かけ上の抵抗温度係数を大きくすることができることから、端部付近に流れる電流を小さくできることができる。このため、端部と中央部に温度差が生じた場合に、端部の発熱量を抑制することが可能となる。
Therefore, when the heater close to room temperature rises, the difference between the resistance values of the middle and end portions of the heater near the through
図6、図7は、この発明のセラミックヒータに関する第2の実施形態について説明するための、図6は正面図、図7は動作について説明するための等価回路である。 6 and 7 are diagrams for explaining a second embodiment of the ceramic heater according to the present invention, FIG. 6 is a front view, and FIG. 7 is an equivalent circuit for explaining the operation.
この実施形態は、発熱抵抗体20の幅方向の中心Cから、配線パターン14に沿ってスルーホール182を距離L1だけ、配線パターン15に沿ってスルーホール192を距離L2だけ、それぞれ離れる方向にシフトさせたものである。
In this embodiment, the through
ここで、室温時における抵抗R14b,R15bの値は、スルーホール182がL1だけ、スルーホール192がL2だけシフトした分が増加し、それぞれ0.16Ωとなる。発熱抵抗体の長さ方向の抵抗R20bが20Ω、抵抗R14a+R15aが0.96Ωであるとする。この場合のスルーホール182と192間の抵抗値は20.23Ω(R14b+R20a+R15b)である。また、室温でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの抵抗値は21.39Ωとなる。
Here, the values of the resistors R14b and R15b at room temperature increase by the amount that the through
発熱抵抗体20が180℃では、抵抗R14b,R15bの値は、極めて小さく実質的に0Ω、抵抗R20aは20Ωで、抵抗R14a+R14aは1.392Ωとなる。180℃の定着時におけるスルーホール182と192間の抵抗値は、20Ω(R14b+R20a+R15b)である。
When the
180℃でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの抵抗値は21.39Ω(R14a+R20b+R15a)となる。
The resistance value from the through
この実施形態では、室温時における中央部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.16Ωで、端部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.96Ωとなる。これは、上記したセラミックヒータの第1の実施形態と同じように、ヒータ立ち上がりの速度が向上することになる。
In this embodiment, the resistance value between the central through-
また、定着時の180℃では、配線パターン14,15の抵抗温度係数3000ppm/℃の作用によって配線パターン14,15の端部付近に流れる電流を小さくできる。従って、中央部と端部とで通紙時に温度差が生じた場合は、端部における発熱量を抑制することが可能となる。
Further, at 180 ° C. at the time of fixing, the current flowing near the ends of the
図8〜図11は、この発明のセラミックヒータに関する第3の実施形態について説明するための、図8(a)は正面図、図8(b)は背面図、図9は図8のIIa−IIb線の断面図、図10は図8のIIc−IId線の断面図、図11は図8のIIe−IIf線の断面図である。 8 to 11 are views for explaining a third embodiment of the ceramic heater according to the present invention. FIG. 8A is a front view, FIG. 8B is a rear view, and FIG. 9 is IIa- in FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along line IIb, FIG. 10 is a sectional view taken along line IIc-IId in FIG. 8, and FIG. 11 is a sectional view taken along line IIe-IIf in FIG.
この実施形態は、発熱抵抗体20の幅方向の中央部の幅L3の範囲内において配線パターン14,15の両端の幅を狭くした配線パターン142,143と配線パターン152,153としたものである。配線パターン142,143と152,153は、中央部の配線パターン141と151の幅より5%程度狭くなっている。
In this embodiment, the
この場合の室温時における中央部のスルーホール182および発熱抵抗体20間とスルーホール192および発熱抵抗体間のそれぞれの抵抗R14bとR15bは、長さが極めて短く実質0Ωであることから、20Ω(R14b+R20a+R15b)である。端部の配線パターン143,153の抵抗値は5%狭くなった分だけ高い1.01Ωとすると、発熱抵抗体20を含めた端部の抵抗値は21.01Ω(R14a+R20b+R15a)である。
In this case, the resistances R14b and R15b between the through-
180℃の定着時における中央部の抵抗は20Ωで、端部の抵抗は、配線パターン14の抵抗R14a、発熱抵抗体20の抵抗R20b、配線パターン15の抵抗R15aに配線パターン14,15の抵抗温度係数を加味すると21.39Ωとなる。
At the time of fixing at 180 ° C., the resistance at the center is 20Ω, and the resistance at the end is the resistance R14a of the
このように、室温に近いヒータの立ち上がり時は、スルーホール182,192付近であるヒータの中間部と端部との抵抗値の差が少ないことから、ヒータ全体の立ち上がりが速くなる。また、定着温度の180℃となった場合は、配線パターン14,15の端部付近に流れる電流を小さくできることから、端部の見かけ上の抵抗温度係数を大きくすることができることから、端部と中央部に温度差が生じた場合に、端部の発熱量を抑制することができる。
As described above, when the heater rises close to room temperature, the difference between the resistance values of the middle and end portions of the heater near the through
図12は、この発明のセラミックヒータの第4の実施形態について説明するための構成図である。 FIG. 12 is a block diagram for explaining a fourth embodiment of the ceramic heater of the present invention.
この実施形態は、上記したセラミックヒータの第3の実施形態のスルーホール182,192を、図6のように、中間部CからL1,L2の距離だけ互いに離れる方向にシフトさせたものである。
In this embodiment, the through
この場合、室温時における抵抗R14b,R15bの値は、スルーホール182がL1だけ、スルーホール192がL2だけシフトした分が増加し、それぞれ0.16Ωとなる。発熱抵抗体20の長さ方向の抵抗R20bが20Ω、抵抗R14a+R15aが0.96Ωであるとする。この場合のスルーホール182と192間の抵抗値は20.16Ω(R14b+R20a+R15b)である。また、室温でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの抵抗値は21.39Ωとなる。
In this case, the values of the resistors R14b and R15b at room temperature increase by the amount that the through
発熱抵抗体20が180℃では、抵抗R14b,R15bの値は、極めて小さく実質的に0Ω、抵抗R20bは20Ωで、抵抗R14a+R14aは1.392Ωとなる。180℃の定着時におけるスルーホール182と192間の抵抗値は、20Ω(R14b+R20a+R15b)である。
When the
180℃でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの配線パターン15までの抵抗値は21.39Ω(R14a+R20b+R15a)となる。
The resistance value from the through
この実施形態では、室温時における中央部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.16Ωで、端部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.96Ωとなる。これは、上記したセラミックヒータの第1の実施形態と同じように、ヒータ立ち上がりの速度が向上することになる。
In this embodiment, the resistance value between the central through-
また、定着時の180℃では、配線パターン14,15の抵抗温度係数3000ppm/℃の作用によって配線パターン14,15の端部付近に流れる電流を小さくできる。従って、中央部と端部とで通紙時に温度差が生じた場合は、端部における発熱量を抑制することが可能となる。
Further, at 180 ° C. at the time of fixing, the current flowing near the ends of the
図13は、この発明のセラミックヒータに関する第5の実施形態について説明するための構成図である。 FIG. 13 is a block diagram for explaining a fifth embodiment relating to the ceramic heater of the present invention.
この実施形態は、上記したセラミックヒータの第4の実施形態の端部の配線パターン14,15を、発熱抵抗体20側に絞り発熱抵抗体20の長さであるセラミック基板11の幅方向を、中央部の発熱抵抗体201に比べて端部の発熱抵抗体202,203を短くしたものである。
In this embodiment, the
このような構成の室温時における抵抗R14b,R15bの値は、スルーホール182がL1だけ、スルーホール192がL2だけシフトした分が増加し、それぞれ0.16Ωとなる。発熱抵抗体20の長さ方向の抵抗R20bが20Ω、抵抗R14a+R15aが0.96Ωであるとする。この場合のスルーホール182と192間の抵抗値は20.16Ω(R14b+R20a+R15b)である。
The values of the resistors R14b and R15b at room temperature having such a configuration increase to the amount that the through-
また、室温でのスルーホール182から配線パターン14の端部、発熱抵抗体20、配線パターン15の端部からスルーホール192までの抵抗値は、発熱抵抗体20の長さが長くなる分だけ抵抗値が減り19.2Ω、配線パターン14,15の抵抗値の0.96Ωであることから、20.16Ω(R14a+R20b+R15a)となる。室温では中央部と端部のスルーホール182,192間の抵抗値は同じとなる。
Further, the resistance values from the through
発熱抵抗体20が定着温度である180℃での抵抗R14b+R15bの値は、0.232Ω、抵抗R20aは20Ωとなる。従って、定着温度である180℃時におけるスルーホール182と192間の抵抗値は、20.23Ω(R14b+R20a+R15b)となる。
When the
180℃での配線パターン14,15の抵抗温度係数3000ppm/℃を加味すると、スルーホール182から配線パターン14の端部までの抵抗R14とスルーホール192から配線パターン15の端部までの抵抗R15は、1.392Ωとなる。また、端部の発熱抵抗体の抵抗R20bは、抵抗温度係数が0であることから室温時と同じ19.2Ωである。従って、端部の180℃でのスルーホール182,192間の抵抗は、20.59Ω(R14a+R20b+R15a)となる。
Considering the resistance temperature coefficient of 3000 ppm / ° C. of the
この実施形態では、室温時における中央部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.16Ωで、端部のスルーホール182と192間の抵抗値が20.16Ωとなる。ヒータ中央部と端部の電流量が同条件となり、立ち上がり時のヒータ全体の温度の均一化が図れる。定着温度になり通紙されない端部の温度が上がった場合は、端部での抵抗値が大きくなることから電流量を抑制することができる。
In this embodiment, the resistance value between the central through
図14、図15は、この発明のセラミックヒータの第6および第7の実施形態について説明するため、それぞれ構成図である。 FIGS. 14 and 15 are configuration diagrams for explaining the sixth and seventh embodiments of the ceramic heater of the present invention, respectively.
図14の実施形態は、発熱抵抗体20の長さが同じで、発熱抵抗体20の両端に接続される配線パターン14,15の幅を、発熱抵抗体20の幅方向中間部から外側に向かって漸次狭くしたものである。
In the embodiment of FIG. 14, the length of the
また、図15の実施形態は、図14の実施形態に加え、発熱抵抗体20の長さも幅方向の中間部が外側ら向かって漸次長さを短くしたものである。
In addition to the embodiment of FIG. 14, the embodiment of FIG. 15 is such that the length of the
図14、図15の各実施形態ともに、ヒータの中央部から端部にかけてテーパー状に配線パターン14A,15Bの幅あるいは配線パターン14A,15Aおよび発熱抵抗体20Aの長さを変えて形成することで、セラミック基板11の長手方向で連続的に発熱量を変えることができる。このため、あらゆる被定着物のサイズに対応することが可能となる。
14 and 15 are formed by changing the width of the
図16〜図19は、この発明の第8の実施形態について説明するための、図16(a)は正面図、図16(b)は背面図、図17は図16のIIIa−IIIb線の断面図、図18は図16のIIIc−IIId線の断面図、図19は図16の要部の等価回路である。 16 to 19 are views for explaining an eighth embodiment of the present invention. FIG. 16 (a) is a front view, FIG. 16 (b) is a rear view, and FIG. 17 is a sectional view taken along line IIIa-IIIb in FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line IIIc-IIId in FIG. 16, and FIG. 19 is an equivalent circuit of the main part in FIG.
この実施形態は、配線パターン14の長さ方向の図中中央部の幅L3の範囲両端に、例えば1Ωの副配線パターン16a,16bを、配線パターン15も同じ範囲の両端に、例えば1Ωの副配線パターン16c,16dをそれぞれ電気的に重ね合わせた接続状態で形成されている。さらに、発熱抵抗体20の幅方向の中央部の幅L3の範囲の幅と発熱抵抗体20と同じ長さの副発熱抵抗体16eを電気的に重ね合わせた接続状態で形成されている。
In this embodiment, for example, 1Ω
ここで、実施例について説明する。発熱抵抗体20の長さを2mm、幅を240mmとし、抵抗が2400Ω/□、抵抗温度係数を0ppm/℃のRuO2系抵抗体を用いて形成するとし、配線パターン14,15の長さを240mm、幅を1mmとし、抵抗が25mΩ/□、TCRを3000ppm/℃のAg系配線パターンでそれぞれ形成したとする。副発熱抵抗体16eは長さを2mm、幅を80mmとし、抵抗が34kΩ/□、抵抗温度係数が0ppm/℃のRuO2系抵抗体、副配線パターン16a〜16dを長さを80mm、幅を1mmでシート抵抗が4mΩ/□、TCRが3000ppm/℃のAg系配線パターンでそれぞれ形成したとする。
Here, examples will be described. It is assumed that the length of the
この場合、中央部と端部の抵抗値は、何れも60.3Ωである。つまり、中央部のスルーホール182と192間の抵抗値は、60.3Ω(R14b+R20a+R15b)で、端部とスルーホール182と192間の抵抗値は、60.3Ω(R14a+R20b+R15a)である。ただし、R20aは発熱抵抗体20と副発熱抵抗体16eの合成抵抗値、R14bは配線パターン14と副配線パターン16bの合成抵抗値であり、さらにR15bは配線パターン15と副配線パターン16dの合成抵抗値である。
In this case, the resistance values at the center and the end are both 60.3Ω. That is, the resistance value between the central through
これにより、セラミック基板11の長手方向に対する均一な温度分布を実現することが可能となる。
Thereby, a uniform temperature distribution in the longitudinal direction of the
ヒータ長に対して短い被定着物を通紙して、ヒータ中央部が200℃、端部が240℃となった場合、中央部の抵抗値は60.5Ω(R14b+R15b=0.5Ω,R20a=60Ω)、端部の抵抗値は63.0Ω(R14a+R15a=7Ω,R20b=56Ω)となるため、約4%の抵抗値差が生じ、中央部と端部の抵抗値の差が大きく、端部への通電の抑制効果を向上させることができる。 When a material to be fixed that is short with respect to the heater length is passed through and the heater central part is 200 ° C. and the end part is 240 ° C., the resistance value of the central part is 60.5Ω (R14b + R15b = 0.5Ω, R20a = 60Ω), and the resistance value at the end is 63.0Ω (R14a + R15a = 7Ω, R20b = 56Ω), so a resistance value difference of about 4% occurs, and the difference in resistance between the center and the end is large. It is possible to improve the effect of suppressing energization.
この発明のセラミックヒータは、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば電極12,13と発熱抵抗体20の幅方向の中間とを説明するためのスルーホールは、配線パターン14,15と同一面上のセラミック基板11にスルーホールに変わる波線パターンを形成しても同様の構成を実現することが可能である。
The ceramic heater of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the through-holes for explaining the
また、配線パターン14,15の抵抗温度係数は、3000ppm/℃を例に挙げたが、3000ppm/℃以上であれば、効果の得られる定着温度での端部の抵抗値を大きくでき電流量を抑制させる効果がある。
The resistance temperature coefficient of the
図20は、この発明の加熱装置に関する一実施形態について説明するための上記したセラミックヒータ100をヒータ支持体に取り付けたヒータユニットを加熱装置200に実装した場合の断面図である。図中100については、図1〜図4で説明したセラミックヒータであり、同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
FIG. 20 is a cross-sectional view when a heater unit in which the
図20において、201は、ポリイミド樹脂等の耐熱性のフィルムをロール状にして循環自在に巻装された円筒状の定着フィルムである。この定着フィルム201は、支持体202の底部にセラミックヒータ100を固着させ、セラミックヒータ100に電力を供給させ、加熱したセラミックヒータ100に形成されたオーバーコート層21に圧接加熱しながら移動させる。
In FIG. 20,
203は、その表面に耐熱性弾性材料である、たとえばシリコーンゴム層204が嵌合してある加圧ローラであり、加圧ローラ203の回転軸205と対向してセラミックヒータ100が、定着フィルム201と並置して図示しない基台内に取り付けられている。加圧ローラ203は、定着フィルム201と相互に圧接させることで、発熱抵抗体20と加圧ローラ203とで形成されるニップ部Nを形成するとともに、作動時にはそれぞれを矢印の方向に回転させる。
このとき、オーバーコート層20上に配置された定着フィルム201面とシリコーンゴム層204との間で、トナー像To1がまず定着フィルム201を介してセラミックヒータ100により加熱溶融され、少なくともその表面部は融点を大きく上回り完全に軟化して溶融する。この後、加圧ローラ203の用紙排出側では複写用紙Pがセラミックヒータ100から離れ、トナー像To2は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム201も複写用紙Pから離反される。
At this time, the toner image To1 is first heated and melted by the
この実施形態では、非通紙部分での温度上昇を抑制できるセラミックヒータを用いたことで、温度立ち上がりの高速化をさせることができるとともに、非通紙部昇温の抑制を行うことが可能となる。 In this embodiment, by using a ceramic heater that can suppress the temperature rise in the non-sheet passing portion, the temperature rise can be speeded up and the temperature rise in the non-sheet passing portion can be suppressed. Become.
次に、図21を参照しながら、この発明の加熱装置200が搭載された複写機を例に挙げた場合の、この発明の画像形成装置について説明する。図中、加熱装置200の部分は、図20で説明したもの同じであり、同一部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
Next, with reference to FIG. 21, an image forming apparatus according to the present invention will be described in the case where a copying machine equipped with the
図21において、301は複写機300の筐体、302は筐体301の上面に設けられたガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印Z方向に往復動作させて原稿P1を走査する。
In FIG. 21, 301 is a casing of the copying
筐体301内の上方向には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置302が設けられており、この照明装置302により照射された原稿P1からの反射光源が短焦点小径結像素子アレイ303によって感光ドラム304上スリット露光される。なお、この感光ドラム304は矢印方向に回転する。
An illuminating
また、305は帯電器で、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層が被覆された感光ドラム304上に一様に帯電を行う。この帯電器305により帯電された感光ドラム304には、結像素子アレイ303によって画像露光が行われた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器306による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化される。
カセット307内に収納されている複写用紙Pは、給送ローラ308と感光ドラム304上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ309によって、感光ドラム304上に送り込まれる。そして、転写放電器310によって感光ドラム304上に形成されているトナー像は複写用紙P上に転写される。
The copy paper P stored in the
その後、感光ドラム304上から離れた用紙Pは、搬送ガイド311によって加熱装置200に導かれて加熱定着処理された後に、トレイ312内に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム304上の残留トナーはクリーナ313を用いて除去される。
Thereafter, the paper P that is separated from the
加熱装置200は、複写用紙Pの移動方向と直交する方向に、この複写機300が複写できる最大判用紙の幅(長さ)に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅(長さ)より長い発熱抵抗体を備えたセラミックヒータ100が、加圧ローラ203の外周に取り付けられたシリコーンゴム層204に加圧された状態で設けられている。
The
そして、セラミックヒータ100と加圧ローラ203との間を送られる用紙P上の未定着トナー像T1は、発熱抵抗体20の熱を受け溶融して複写用紙P面上に文字、英数字、記号、図面等の複写像を現出させる。
The unfixed toner image T1 on the paper P sent between the
この実施形態では、立ち上がりの高速化と非通紙部での昇温を抑制するセラミックヒータを備えた加熱装置を用いたことより、立ち上がりが早く十分な熱対策を図ることが可能となる。 In this embodiment, since the heating device provided with the ceramic heater that suppresses the speeding up of the rise and suppresses the temperature rise in the non-sheet passing portion is used, it is possible to take a sufficient heat countermeasure with a quick rise.
セラミックヒータの用途としては、複写機等の画像形成装置の定着用に用いたが、これに限らず、家庭用の電気製品、業務用や実験用の精密機器や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源としても使用できる。 Ceramic heaters are used for fixing image forming devices such as copiers, but are not limited to this, and are installed in household electrical products, precision instruments for business use and experiments, and chemical reaction equipment. It can also be used as a heat source for heating and heat insulation.
11 セラミック基板
12,13 電極
14,15,141,142,143,151,152,153,14A,15A 配線パターン
16,17 接続パターン
181,182,191,192 スルーホール
20,201,202,203 発熱抵抗体
21 オーバーコート層
16a〜16d 副配線パターン
16e 副発熱抵抗体
100 セラミックヒータ
200 加熱装置
201 定着フィルム
203 加圧ローラ
300 複写機
11
Claims (11)
前記セラミック基板上の短手方向が長さで長手方向が幅の発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体の長手方向両端に沿って形成し、前記発熱抵抗体の両端と接続した第1および第2の配線パターンと、
前記セラミック基板上に形成し電力供給用の、前記第1の配線パターンの前記セラミック基板の長手方向の中央部分と接続した第1の電極および前記第2の配線パターンの前記セラミック基板の長手方向の中央部分と接続した第2の電極と、
前記発熱抵抗体を保護する絶縁性のオーバーコート層と、を具備し、
前記第1および第1の配線パターンは、高い値の抵抗温度係数で形成したことを特徴するセラミックヒータ。 A long, flat, heat-resistant, insulating ceramic substrate;
A heating resistor having a length in the short direction and a width in the long direction on the ceramic substrate;
First and second wiring patterns formed along both longitudinal ends of the heating resistor and connected to both ends of the heating resistor;
A first electrode formed on the ceramic substrate and connected to a central portion in the longitudinal direction of the ceramic substrate of the first wiring pattern for supplying power and a longitudinal direction of the ceramic substrate of the second wiring pattern A second electrode connected to the central portion;
An insulating overcoat layer for protecting the heating resistor,
The ceramic heater, wherein the first and first wiring patterns are formed with a high resistance temperature coefficient.
前記セラミック基板に対向配置し、該セラミック基板を圧接するように回転可能に支持された加圧ローラと、
前記セラミック基板と前記加圧ローラとの間に設けられ、前記加圧ローラの回転に伴い前記セラミック基板上を摺動する定着フィルムと、を具備したことを特徴とする加熱装置。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 9,
A pressure roller disposed opposite to the ceramic substrate and rotatably supported so as to press-contact the ceramic substrate;
And a fixing film that is provided between the ceramic substrate and the pressure roller and slides on the ceramic substrate as the pressure roller rotates.
画像が形成された用紙を加圧ローラにより定着フィルムを介して前記ヒータに圧接しながら通過させることによって、トナーを定着するようにした請求項10記載の加熱装置と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。 Forming means for attaching a toner to an electrostatic latent image formed on a medium and transferring the toner to a sheet to form a predetermined image;
The heating apparatus according to claim 10, wherein the toner is fixed by passing a sheet on which an image is formed while being pressed against the heater through a fixing film by a pressure roller. Image forming apparatus.
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