JP2010165467A - Ceramic heater, heating device, and image forming apparatus - Google Patents

Ceramic heater, heating device, and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To materialize a ceramic heater which can make quick start-up upon power supply, and can suppress temperature rise of parts other than a paper passing part upon fixing. <P>SOLUTION: A heating resistive element 20 with a width in a longitudinal direction of a long plate-type ceramic substrate 11 and a length in a short-side direction of the substrate 11, as well as electrodes 12, 13 for power supply purposes, are formed. Wiring patterns 14, 15 formed on the ceramic substrate 11 are connected to both ends of the heating resistive element 20. The electrode 12 and a center section of the wiring pattern 14 are connected through through-holes 181, 182 to a connection pattern 16 formed on a rear-face side of the ceramic substrate 11, respectively. The electrode 13 and a center section of the wiring pattern 15 are connected through through-holes 191, 192 to a connection pattern 17 formed on the rear-face side of the ceramic substrate 11, respectively. Items with a resistance temperature coefficient of not less than 3,000 ppm/°C are used as the wiring patterns 14, 15. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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).

特開２００７−１５７４５６公報JP 2007-157456 A

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 Patent Document 1 described above can obtain a uniform temperature distribution when a fixing object having a heater length is passed through. However, when a sheet to be fixed that is shorter than the heater length is passed through, for example, when the heater central part is 200 ° C. and the end part is 240 ° C., the resistance value of the wiring pattern becomes several Ω, There was a problem that a resistance value difference of several percent occurred at both ends of the ceramic substrate, the amount of heat generated on the power supply electrode formation side increased, and fixing unevenness occurred when the traveling speed of the fixing object was increased.

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 claims 1 to 9, a pressure roller that is disposed so as to face the ceramic substrate and is rotatably supported so as to press-contact the ceramic substrate, A fixing film is provided between the ceramic substrate and the pressure roller and slides on the ceramic substrate as the pressure roller rotates.

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.

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、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is for demonstrating 1st Embodiment regarding the ceramic heater of this invention, (a) is a front view, (b) is a rear view. 図１のＩａ−Ｉｂ線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line Ia-Ib in FIG. 1. 図１のＩｃ−Ｉｄ線断面図。Ic-Id line sectional drawing of FIG. 図１のＩｅ−Ｉｆ線断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line Ie-If in FIG. 1. 図１の動作について説明するための等価回路。The equivalent circuit for demonstrating the operation | movement of FIG. 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構成図。The block diagram for demonstrating 2nd Embodiment regarding the ceramic heater of this invention. 図６の動作について説明するための等価回路。7 is an equivalent circuit for explaining the operation of FIG. 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（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図。(A) for demonstrating 3rd Embodiment regarding the ceramic heater of this invention is a front view, (b) is a rear view. 図８のIIａ−IIｂ線の断面図。Sectional drawing of the IIa-IIb line | wire of FIG. 図８のIIｃ−IIｄ線の断面図。Sectional drawing of the IIc-IId line | wire of FIG. 図８のIIｅ−IIｆ線の断面図。Sectional drawing of the IIe-IIf line | wire of FIG. この発明のセラミックヒータに関する第４の実施形態について説明するための構成図。The block diagram for demonstrating 4th Embodiment regarding the ceramic heater of this invention. 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。The block diagram for demonstrating 5th Embodiment regarding the ceramic heater of this invention. この発明のセラミックヒータに関する第６の実施形態について説明するための構成図。The block diagram for demonstrating 6th Embodiment regarding the ceramic heater of this invention. この発明のセラミックヒータに関する第７の実施形態について説明するための構成図。The block diagram for demonstrating 7th Embodiment regarding the ceramic heater of this invention. この発明のセラミックヒータに関する第８の実施形態について説明するための（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図。(A) for demonstrating 8th Embodiment regarding the ceramic heater of this invention is a front view, (b) is a rear view. 図１６のIIIａ−IIIｂ線の断面図。Sectional drawing of the IIIa-IIIb line | wire of FIG. 図１６のIIIｃ−IIIｄ線の断面図。Sectional drawing of the IIIc-IIId line | wire of FIG. 図１６要部の等価回路。16 is an equivalent circuit of the main part. 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説明図。Explanatory drawing for demonstrating one Embodiment regarding the heating apparatus of this invention. この発明の画像形成装置に関する一実施形態について説明するための説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention;

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. Reference numerals 12 and 13 formed on one end side in the longitudinal direction of the ceramic substrate 11 are power supply electrodes made of a good conductor film mainly composed of silver or the like. Reference numerals 14 and 15 are wiring patterns formed of a material having a silver (Ag) content of 90 wt% or more in parallel in a non-contact state on both sides in the longitudinal direction of the ceramic substrate 11.

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 electrodes 12 and 13 and the wiring patterns 14 and 15 are respectively formed in separate states on one surface of the ceramic substrate 11. The electrodes 12 and 13 and the wiring patterns 14 and 15 can be formed in a state of being fixed on the ceramic substrate 11 by applying a conductive paste on the ceramic substrate 11 and firing the paste.

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 connection pattern 16 for connecting the electrode 12 and the wiring pattern 14 is formed at a position facing the longitudinal direction of the wiring pattern 14 across the ceramic substrate 11. Similarly, a connection pattern 17 for connecting the electrode 13 and the wiring pattern 15 is formed at a position facing the longitudinal direction of the wiring pattern 15 across the ceramic substrate 11.

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 electrode 12 and the connection pattern 16 are electrically connected through the through hole 181. The wiring pattern 14 and the connection pattern 16 are electrically connected through the through hole 182. The electrode 13 and the connection pattern 17 are electrically connected via a through hole 191, and the wiring pattern 15 and the connection pattern 17 are electrically connected via a through hole 192.

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。 Reference numeral 20 denotes a high-temperature resistor paste that is formed in parallel with the longitudinal direction of the ceramic substrate 11 between the wiring patterns 14 and 15 and screened with a resistor paste such as ruthenium oxide (RuO 2 ) having a relatively high resistance. And a wide heating resistor having a predetermined resistance value and a film thickness of about 10 μm. The resistance temperature coefficient (TCR: Temperature Coefficient of Resistance) of the wiring patterns 14 and 15 is set to a large value, for example, 3000 ppm / ° C.

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 wiring pattern 14, the heating resistor 20, the wiring pattern 15, and the heating resistor 20 are partially stacked. In this case, the multilayer portion has a relationship in which the heating resistor 20 is disposed on the upper side with respect to the wiring patterns 14 and 15. This relationship may be reversed.

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 wiring patterns 14 and 15 and the heating resistor 20, and has a glass layer thickness of about 20 μm to 100 μm and an excellent thermal conductivity such as alumina having a thermal conductivity of, for example, 2 W / m · K or more. By adding 25 wt% to 35 wt% of an inorganic oxide filler, it is an overcoat layer such as glass whose slidability is improved. The overcoat layer 21 protects the wiring patterns 14 and 15 and the heating resistor 20 mechanically, chemically, and electrically.

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 heating resistors 20 from the electrode 12 through the through hole 181, the connection pattern 16, the through hole 182, and the wiring pattern 14, and from the electrode 13 to the through hole 191, the connection pattern 17, the through hole 192, and the wiring pattern 15. When the other of the heating resistor 20 is energized through the heating resistor 20, the heating resistor 20 generates heat.

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 wiring pattern 14 from the through hole 182 shown in FIG. 1 to the end portion where the heating resistor 20 is located, and the resistance of the wiring pattern 15 from the through hole 192 to the end portion where the heating resistor 20 is located. R15, the resistance of the wiring pattern 14 from the through hole 182 to the heating resistor 20 is R14b, the resistance of the wiring pattern 15 from the through hole 192 to the heating resistor 20 is R15b, and the resistance of the heating resistor 20 between the resistor R14b and the resistor R15b. The resistance is indicated by R20a, and the resistance of the heating resistor 20 between the ends of the wiring patterns 14 and 15 is indicated by R20b.

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 heating resistor 20 is 2 mm, the width is 240 mm, the length of the wiring patterns 14 and 15 formed at both ends is 240 mm, the width is 1 mm, the resistance value of the heating resistor 20 is 2400 Ω / □, resistance The temperature coefficient is 0 ppm / ° C., the wiring patterns 14 and 15 are 4 mΩ / □, and the resistance temperature coefficient is 3000 ppm / ° C. The resistance value of the heating resistor 3 is 20Ω.

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 heating resistor 20 is at room temperature, the values of the resistors R14b and R15b are extremely small, 0Ω, the resistor R20a is 20Ω, and the resistor R14a + R15a is, for example, 0.96Ω. In this case, the resistance value between the through holes 182 and 192 is 20Ω (R14b + R20a + R15b).

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 hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the wiring pattern 15 from the end of the wiring pattern 15 to the through hole 192 at room temperature is 20.96Ω (R14a + R20b + R15a). .

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 heating resistor 20 is 180 ° C., the values of the resistors R14b and R15b are extremely small 0Ω, the resistor R20a is 20Ω, and the resistor R14a + R15a is 1.392Ω. The resistance value between the through holes 182 and 192 at 180 ° C. is 20Ω (R14b + R20a + R15b).

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 wiring patterns 14 and 15 from the through hole 182 to the end of the wiring pattern 14 at 180 ° C., the heating resistor 20 and the wiring pattern 15 from the end of the wiring pattern 15 to the through hole 192 are 21.39Ω. It becomes. The difference in the case of room temperature is because the resistance temperature coefficient of the wiring patterns 14 and 15 is 3000 ppm / ° C.

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 wiring patterns 14 and 15 is 0.16Ω at room temperature (30 ° C.), but the resistance value of the wiring patterns 14 and 15 has a resistance temperature coefficient of 3000 ppm / ° C. Therefore, when it reaches 180 ° C., it is 0.16 × (1 + 3000/1000000 × (180−30)) = 0.232Ω, so that the resistance value between the through holes 182 and 192 in the center is 20. That means 23Ω.

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 wiring patterns 14 and 15 when the temperature is changed from room temperature to 180 ° C. also increase.

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 holes 182 and 192 is small, so that the entire heater rises quickly. Further, when the fixing temperature is 180 ° C., the apparent resistance temperature coefficient at the ends of the wiring patterns 14 and 15 can be increased, so that the current flowing near the ends can be reduced. For this reason, when a temperature difference arises in an edge part and a center part, it becomes possible to control the calorific value of an edge part.

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 hole 182 is shifted by a distance L1 along the wiring pattern 14 and the through hole 192 is shifted by a distance L2 along the wiring pattern 15 from the center C in the width direction of the heating resistor 20. It has been made.

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 hole 182 is shifted by L1 and the through hole 192 is shifted by L2, respectively, and become 0.16Ω. It is assumed that the resistance R20b in the length direction of the heating resistor is 20Ω and the resistances R14a + R15a are 0.96Ω. In this case, the resistance value between the through holes 182 and 192 is 20.23Ω (R14b + R20a + R15b). Further, the resistance value from the through hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the end of the wiring pattern 15 to the wiring pattern 15 at the room temperature is 21.39Ω.

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 heating resistor 20 is 180 ° C., the values of the resistors R14b and R15b are extremely small and substantially 0Ω, the resistor R20a is 20Ω, and the resistor R14a + R14a is 1.392Ω. The resistance value between the through holes 182 and 192 at the time of fixing at 180 ° C. is 20Ω (R14b + R20a + R15b).

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 hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the wiring pattern 15 from the end of the wiring pattern 15 to the through hole 192 at 180 ° C. is 21.39Ω (R14a + R20b + R15a).

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-holes 182 and 192 at room temperature is 20.16Ω, and the resistance value between the end through-holes 182 and 192 is 20.96Ω. This increases the heater start-up speed as in the first embodiment of the ceramic heater described above.

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 wiring patterns 14 and 15 can be reduced by the action of the resistance temperature coefficient of 3000 ppm / ° C. of the wiring patterns 14 and 15. Therefore, when a temperature difference occurs between the central portion and the end portion during paper feeding, it is possible to suppress the heat generation amount at the end portion.

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 wiring patterns 142 and 143 and the wiring patterns 152 and 153 are formed by narrowing the widths at both ends of the wiring patterns 14 and 15 within the width L3 of the central portion in the width direction of the heating resistor 20. . The wiring patterns 142, 143, 152, and 153 are narrower by about 5% than the widths of the wiring patterns 141 and 151 at the center.

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-hole 182 and the heating resistor 20 in the central portion at room temperature and between the through-hole 192 and the heating resistor are extremely short and substantially 0Ω, so that 20Ω ( R14b + R20a + R15b). Assuming that the resistance value of the wiring patterns 143 and 153 at the end is 1.01Ω, which is higher by 5%, the resistance value of the end including the heating resistor 20 is 21.01Ω (R14a + R20b + R15a).

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 wiring pattern 14, the resistance R20b of the heating resistor 20, the resistance R15a of the wiring pattern 15, and the resistance temperature of the wiring patterns 14 and 15. When the coefficient is added, it becomes 21.39Ω.

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 holes 182 and 192 is small, so that the rise of the entire heater is accelerated. When the fixing temperature is 180 ° C., the current flowing near the ends of the wiring patterns 14 and 15 can be reduced, and the apparent resistance temperature coefficient of the ends can be increased. When a temperature difference occurs in the central portion, the amount of heat generated at the end can be suppressed.

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 holes 182 and 192 of the third embodiment of the ceramic heater described above are shifted in a direction away from each other by a distance of L1 and L2 from the intermediate portion C as shown in FIG.

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 hole 182 is shifted by L1 and the through hole 192 is shifted by L2, respectively, and become 0.16Ω. It is assumed that the resistance R20b in the length direction of the heating resistor 20 is 20Ω and the resistances R14a + R15a are 0.96Ω. In this case, the resistance value between the through holes 182 and 192 is 20.16Ω (R14b + R20a + R15b). Further, the resistance value from the through hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the end of the wiring pattern 15 to the wiring pattern 15 at the room temperature is 21.39Ω.

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 heating resistor 20 is 180 ° C., the values of the resistors R14b and R15b are extremely small and substantially 0Ω, the resistor R20b is 20Ω, and the resistors R14a + R14a are 1.392Ω. The resistance value between the through holes 182 and 192 at the time of fixing at 180 ° C. is 20Ω (R14b + R20a + R15b).

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 hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the wiring pattern 15 from the end of the wiring pattern 15 to the through hole 192 at 180 ° C. is 21.39Ω (R14a + R20b + R15a).

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-holes 182 and 192 at room temperature is 20.16Ω, and the resistance value between the end through-holes 182 and 192 is 20.96Ω. This increases the heater start-up speed as in the first embodiment of the ceramic heater described above.

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 wiring patterns 14 and 15 can be reduced by the action of the resistance temperature coefficient of 3000 ppm / ° C. of the wiring patterns 14 and 15. Therefore, when a temperature difference occurs between the central portion and the end portion during paper feeding, it is possible to suppress the heat generation amount at the end portion.

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 wiring patterns 14 and 15 at the end of the fourth embodiment of the ceramic heater described above are arranged in the width direction of the ceramic substrate 11 which is the length of the diaphragm heating resistor 20 on the heating resistor 20 side. The heating resistors 202 and 203 at the end are shorter than the heating resistor 201 at the center.

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-hole 182 is shifted by L1 and the through-hole 192 is shifted by L2, and are each 0.16Ω. It is assumed that the resistance R20b in the length direction of the heating resistor 20 is 20Ω and the resistances R14a + R15a are 0.96Ω. In this case, the resistance value between the through holes 182 and 192 is 20.16Ω (R14b + R20a + R15b).

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 hole 182 to the end of the wiring pattern 14, the heating resistor 20, and the end of the wiring pattern 15 to the through hole 192 at room temperature are resistances corresponding to the length of the heating resistor 20 being increased. Since the value decreases to 19.2Ω and the resistance value of the wiring patterns 14 and 15 is 0.96Ω, it becomes 20.16Ω (R14a + R20b + R15a). At room temperature, the resistance values between the central and end through holes 182 and 192 are the same.

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 heating resistor 20 has a fixing temperature of 180 ° C., the value of the resistor R14b + R15b is 0.232Ω, and the resistor R20a is 20Ω. Accordingly, the resistance value between the through holes 182 and 192 at the fixing temperature of 180 ° C. is 20.23Ω (R14b + R20a + R15b).

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 wiring patterns 14 and 15 at 180 ° C., the resistance R 14 from the through hole 182 to the end of the wiring pattern 14 and the resistance R 15 from the through hole 192 to the end of the wiring pattern 15 are 1.392Ω. Further, the resistance R20b of the heating resistor at the end is 19.2Ω, which is the same as that at room temperature because the temperature coefficient of resistance is zero. Therefore, the resistance between the through holes 182 and 192 at 180 ° C. at the end is 20.59Ω (R14a + R20b + R15a).

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 holes 182 and 192 at room temperature is 20.16Ω, and the resistance value between the end through holes 182 and 192 is 20.16Ω. The amount of current at the center and end of the heater is the same condition, and the temperature of the entire heater can be made uniform when starting up. When the temperature at the end portion at which the sheet is not passed due to the fixing temperature rises, the resistance value at the end portion increases, so that the amount of current can be suppressed.

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 heating resistor 20 is the same, and the widths of the wiring patterns 14 and 15 connected to both ends of the heating resistor 20 are directed outward from the intermediate portion in the width direction of the heating resistor 20. Gradually narrowed.

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 heating resistor 20 is gradually shortened from the widthwise intermediate portion toward the outside.

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 wiring patterns 14A and 15B or the length of the wiring patterns 14A and 15A and the heating resistor 20A in a tapered shape from the center to the end of the heater. The calorific value can be continuously changed in the longitudinal direction of the ceramic substrate 11. For this reason, it becomes possible to cope with the size of any object to be fixed.

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 sub-wiring patterns 16a and 16b are provided at both ends of the width L3 of the central portion of the wiring pattern 14 in the longitudinal direction, and the wiring pattern 15 is also provided at both ends of the same range, for example, 1Ω sub-wiring. The wiring patterns 16c and 16d are formed in a connected state in which the wiring patterns 16c and 16d are electrically overlapped with each other. Further, the heating resistor 20 is formed in a connected state in which the width in the range of the central portion L3 of the heating resistor 20 and the auxiliary heating resistor 16e having the same length as the heating resistor 20 are electrically overlapped.

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 heating resistor 20 is 2 mm, the width is 240 mm, a resistance is 2400 Ω / □, a resistance temperature coefficient is 0 ppm / ° C., and a RuO 2 resistor is used. It is assumed that 240 mm, width is 1 mm, resistance is 25 mΩ / □, and TCR is formed by an Ag-based wiring pattern of 3000 ppm / ° C. The auxiliary heating resistor 16e has a length of 2 mm, a width of 80 mm, a resistance of 34 kΩ / □, a resistance temperature coefficient of 0 ppm / ° C., a RuO 2 resistor, and the auxiliary wiring patterns 16a to 16d having a length of 80 mm and a width. It is assumed that each is formed with an Ag wiring pattern having a sheet resistance of 4 mΩ / □ and a TCR of 3000 ppm / ° C. at 1 mm.

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 hole 182 and 192 is 60.3Ω (R14b + R20a + R15b), and the resistance value between the end portion and the through hole 182 and 192 is 60.3Ω (R14a + R20b + R15a). However, R20a is a combined resistance value of the heating resistor 20 and the sub-heating resistor 16e, R14b is a combined resistance value of the wiring pattern 14 and the sub-wiring pattern 16b, and R15b is a combined resistance value of the wiring pattern 15 and the sub-wiring pattern 16d. Value.

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 ceramic substrate 11 can be realized.

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 electrodes 12 and 13 and the middle in the width direction of the heating resistor 20 may be formed by forming a wavy pattern that changes to a through-hole in the ceramic substrate 11 on the same plane as the wiring patterns 14 and 15. A similar configuration can be realized.

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 wiring patterns 14 and 15 is 3000 ppm / ° C. as an example. However, if the resistance temperature coefficient is 3000 ppm / ° C. or more, the resistance value at the end at the fixing temperature where the effect can be obtained can be increased. There is an effect to suppress.

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 ceramic heater 100 described above is attached to a heater support for mounting an embodiment of the heating apparatus of the present invention is mounted on the heating apparatus 200. Reference numeral 100 in the figure denotes the ceramic heater described with reference to FIGS. 1 to 4, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

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, reference numeral 201 denotes a cylindrical fixing film in which a heat-resistant film such as polyimide resin is rolled and wound in a circulating manner. The fixing film 201 is fixed to the bottom of the support 202, the ceramic heater 100 is fixed, electric power is supplied to the ceramic heater 100, and the fixing film 201 is moved to the overcoat layer 21 formed on the heated ceramic heater 100 while being pressed and heated.

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。   Reference numeral 203 denotes a pressure roller, which is a heat-resistant elastic material, for example, a silicone rubber layer 204 fitted on the surface thereof. The ceramic heater 100 faces the rotation shaft 205 of the pressure roller 203 and the fixing film 201. And mounted in a base (not shown). The pressure roller 203 is brought into pressure contact with the fixing film 201 to form a nip portion N formed by the heating resistor 20 and the pressure roller 203, and each is rotated in the direction of the arrow during operation.

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 ceramic heater 100 through the fixing film 201 between the surface of the fixing film 201 disposed on the overcoat layer 20 and the silicone rubber layer 204, and at least the surface portion thereof is It greatly exceeds the melting point and completely softens and melts. Thereafter, on the paper discharge side of the pressure roller 203, the copy paper P is separated from the ceramic heater 100, the toner image To2 is naturally radiated to be cooled and solidified again, and the fixing film 201 is also separated from the copy paper P.

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 heating device 200 according to the present invention is taken as an example. In the figure, the part of the heating device 200 is the same as that described in FIG. 20, and the same reference numerals are given to the same parts, and the description thereof is omitted.

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 machine 300, 302 is a document placing table made of a transparent member such as glass provided on the upper surface of the casing 301, and scans the document P1 by reciprocating in the arrow Z direction.

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 device 302 including a light irradiation lamp and a reflecting mirror is provided in the upper direction in the housing 301, and a reflected light source from the document P1 irradiated by the illuminating device 302 is a short focus small diameter imaging element. A slit exposure is performed on the photosensitive drum 304 by the array 303. The photosensitive drum 304 rotates in the direction of the arrow.

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。   Reference numeral 305 denotes a charger that uniformly charges, for example, a photosensitive drum 304 coated with a zinc oxide photosensitive layer or an organic semiconductor photosensitive layer. An electrostatic image subjected to image exposure by the imaging element array 303 is formed on the photosensitive drum 304 charged by the charger 305. This electrostatic image is visualized using toner made of a resin that softens and melts when heated by the developing device 306.

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 cassette 307 is rotated by a pair of conveying rollers 309 that are rotated in pressure contact with each other in synchronization with the feeding roller 308 and the image on the photosensitive drum 304. Sent to the top. The toner image formed on the photosensitive drum 304 is transferred onto the copy paper P by the transfer discharger 310.

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 photosensitive drum 304 is guided to the heating device 200 by the conveyance guide 311 and subjected to a heat fixing process, and then is discharged into the tray 312. After the toner image is transferred, residual toner on the photosensitive drum 304 is removed using a cleaner 313.

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 heating device 200 has an effective length according to the width (length) of the maximum size paper that can be copied by the copying machine 300 in the direction orthogonal to the moving direction of the copy paper P, that is, the width (length) of the maximum size paper. A ceramic heater 100 having a long heating resistor is provided in a state of being pressed by a silicone rubber layer 204 attached to the outer periphery of the pressure roller 203.

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 ceramic heater 100 and the pressure roller 203 is melted by the heat of the heat generating resistor 20 and has characters, alphanumeric characters and symbols on the copy paper P surface. A copy image such as a drawing is displayed.

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 Ceramic substrate 12, 13 Electrode 14, 15, 141, 142, 143, 151, 152, 153, 14A, 15A Wiring pattern 16, 17 Connection pattern 181, 182, 191, 192 Through hole 20, 201, 202, 203 Heat generation Resistor 21 Overcoat layers 16a to 16d Sub-wiring pattern 16e Sub-heating resistor 100 Ceramic heater 200 Heating device 201 Fixing film 203 Pressure roller 300 Copying machine

Claims (11)

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. 前記第１および第２の配線パターンの抵抗温度係数は、３０００ｐｐｍ／℃以上であることを特徴する請求項１記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the temperature coefficient of resistance of the first and second wiring patterns is 3000 ppm / ° C or more. 前記第１電極および前記発熱抵抗体の一端との接続と前記第２電極および前記発熱抵抗体の他端との接続は、前記発熱抵抗体が形成された前記セラミック基板の裏面側を、スルーホールを介して接続したことを特徴とする請求項１または２記載のセラミックヒータ。   The connection between the first electrode and one end of the heating resistor and the connection between the second electrode and the other end of the heating resistor are through holes on the back side of the ceramic substrate on which the heating resistor is formed. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater is connected via a wire. 前記第１電極および前記発熱抵抗体の一端との接続と前記第２電極および前記発熱抵抗体の他端との接続は、前記発熱抵抗体が形成された前記セラミック基板と同一面に形成された接続パターンで接続したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のセラミックヒータ。   The connection between the first electrode and one end of the heating resistor and the connection between the second electrode and the other end of the heating resistor are formed on the same surface as the ceramic substrate on which the heating resistor is formed. The ceramic heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic heater is connected in a connection pattern. 前記第１および第２の配線パターンは、前記抵抗発熱体の幅方向の中央部に比べ、該中央部の両端の幅を狭くしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のセラミックヒータ。   5. The first and second wiring patterns according to claim 1, wherein the width of both ends of the central portion is narrower than that of the central portion in the width direction of the resistance heating element. Ceramic heater. 前記発熱抵抗体は、幅方向の中央部に比べ、該中央部の両端の幅を狭くしたことを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating resistor has a narrower width at both ends of the central portion than the central portion in the width direction. 前記第１の配線パターンに形成されたスルーホールと前記第１の配線パターンに形成されたスルーホールとは、互いが離れるシフトした位置に形成したことを特徴とする請求項３記載のセラミックヒータ。   4. The ceramic heater according to claim 3, wherein the through-hole formed in the first wiring pattern and the through-hole formed in the first wiring pattern are formed at shifted positions where they are separated from each other. 前記セラミック基板の長手方向に対して、前記第１および第２の配線パターンは、中央部から端部にかけて漸次幅を狭くしたことを特徴とする請求項１〜７の何れに記載のセラミックヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 7, wherein the first and second wiring patterns are gradually narrowed from the center portion to the end portion with respect to the longitudinal direction of the ceramic substrate. 前記発熱抵抗体の中央部には、該発熱抵抗体とは抵抗値の異なる副発熱抵抗体を電気的に重ね合わせ、前記第１および第２の配線パターンの中央部両端に、該第１および第２の配線パターンとは抵抗値の異なる副配線パターンを電気的に重ね合わせて形成したことを特徴とする請求項請求項１〜８の何れに記載のセラミックヒータ。   A sub-heating resistor having a resistance value different from that of the heating resistor is electrically superposed on the central portion of the heating resistor, and the first and second wiring patterns are connected to both ends of the first and second wiring patterns. The ceramic heater according to any one of claims 1 to 8, wherein a sub wiring pattern having a resistance value different from that of the second wiring pattern is electrically overlapped. 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. 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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