JP3800347B2

JP3800347B2 - 板状ヒータおよび定着装置ならびに画像形成装置

Info

Publication number: JP3800347B2
Application number: JP03050494A
Authority: JP
Inventors: 史郎江▲崎▼
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JPH07239619A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ＯＡ機器，家庭用電気機器や精密製造設備などの小形機器類に装着されて用いられる薄形の板状ヒータおよびこの板状ヒータを実装した複写機やファクシミリなどのトナー定着に用いられる定着装置ならびにこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子式複写機においては、トナー画像を形成した複写用紙を定着用の板状ヒータと加圧ローラとの間を直接または間接に挟圧しながら通過させ、このヒータの加熱によって複写用紙上のトナーが加熱，溶融し定着するようになっている。
【０００３】
この種の従来の定着用の板状ヒータとしては図５，図６に示すような構成のものが実用化されている。このヒータＨはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックスなどからなる細長の耐熱性・電気絶縁性基板１の表面側１ａに、銀・パラジウム合金（Ａｇ・Ｐｄ）粉末などをガラス粉末（無機結着剤），有機結着剤と混練して調合したペーストを印刷塗布して焼成し、細長い帯状厚膜の抵抗発熱体２を形成し、この抵抗発熱体２の両端部分に銀あるいは銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金，銀・パラジウム合金（Ａｇ・Ｐｄ）等の良導電体からなる膜を形成して一対の給電端子部３ａ，３ｂを構成し、さらにこの抵抗発熱体２の外表面をガラス質のオーバーコート層４で被覆して、耐摩耗性や耐衝撃性などの機械的強度の向上および硫化や酸化等からの耐蝕保護と加圧ローラ等との電気的絶縁を図っている。
【０００４】
そして、複写機の定着装置は図７に示すように上記板状ヒータＨと加圧ローラ５とを対向させて平行に配設し、回転軸を有する加圧ローラ５の表面の耐熱性弾性材料で構成したローラ部分と板状ヒータＨのオーバーコート層４とが直接、あるいは環状無端耐熱性シート６を介して間接的に弾接するようになっている。そして、複写用紙Ｐが板状ヒータＨの無端耐熱性シート６と加圧ローラ５との間に入側ｉｎから供給されると、加圧ローラ５の回転により、複写用紙ＰがヒータＨのオーバーコート層４上を耐熱シート６を介して滑りながら圧送され、この間にヒータＨの熱によって複写用紙Ｐ上のトナーＴが加熱されて溶融し、紙Ｐに定着されて、出側ｏｕｔから排出されるようになっている。
【０００５】
しかし、トナーＴが溶融すると、粘着性が発生するので、紙Ｐが出側ｏｕｔで耐熱性シート６に接着してヒータＨ側に巻き込まれる可能性がある。
【０００６】
そこで、従来のヒータＨでは、図６にも示すように、基板１の出側ｏｕｔの表面に、右下がりの傾斜面１ｂを形成し、この傾斜面１ｂ上にオーバーコート層４をスクリーン印刷により形成することにより、このオーバーコート層４の出側端部に、右下がりの傾斜面４ａを形成し、出側ｏｕｔにおける紙Ｐと、オーバーコート層４の外面との耐熱シート６を介しての接触面積を縮小させることにより、耐熱シート６と紙Ｐとの離れ性、つまり、紙排出性の向上を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のヒータＨでは、図６に示すように基板１の出側ｏｕｔ端部の右下がりの傾斜面１ｂを研磨により形成しているので、作業性が低い上に、所要の寸法精度が出しにくいために、紙排出性効果が必ずしも良好ではないという課題がある。
【０００８】
そこでこの発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は簡単な構成により紙離れ性の向上を図った板状ヒータおよび定着装置ならびに画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために次のように構成される。
【００１０】
本願の請求項１に記載の発明は、耐熱性電気絶縁性材料からなる基板と、この基板の一平坦面上に形成された帯状の抵抗発熱体と、この抵抗発熱体の外面を被覆して電気的に絶縁するように前記基板の一平坦面上に形成されて、移動中の被加熱体に前記抵抗発熱体からの発熱を伝熱せしめるコート層とを具備し、このコート層とこのコート層に回転自在に圧接されて被加熱体をオーバーコート層上を移動させる加圧ローラとの当該被加熱体の移動方向入側のコート層縁部を、抵抗発熱体の縁部と、基板の縁部との間にて、コートパターンを変えた複数のオーバーコート層を積層してスクリーン印刷することにより、急斜面に形成する一方、当該被加熱体の移動方向出側のコート層縁部を、抵抗発熱体の縁部と、基板の縁部との間にて、コートパターンを変えた複数のオーバーコート層を積層してスクリーン印刷することにより、前記入側縁部よりも緩斜面に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の板状ヒータに、この板状ヒータの急斜面縁部と緩斜面縁部とが前記被加熱体の移動方向入側と出側とになるように回転自在の加圧ローラを対向配置してなることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本願の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の定着装置を具備していることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
コート層の急斜面縁部を紙等被加熱体の入側端部とし、緩斜面縁部をその出側端部とすると、その入側では、このコート層の急斜面と、その近傍で外接する加圧ローラとの間に、被加熱体が急斜面に案内されて挿入され、その挿入がスムーズとなる上に、被加熱体とコート層とが直接または間接に接触する面積が増大するので、その分、被加熱体の予熱領域を長くとることができる。
【００１５】
一方、コート層の出側端部が緩斜面であるので、その出側ではコート層と被加熱体との直接または間接の接触面積が縮小し、その分、被加熱体がコート層から逸早く離れて、自然冷却され、トナーが逸早く固化するので、トナーの粘着性が急減して被加熱体との離れ性、つまり、紙排出性が向上する。
【００１６】
また、基板には傾斜面を形成しないので、その傾斜面を形成するために基板を研磨する作業を省略することができ、基板形成の作業性の向上を図ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１〜図４に基づいて説明する。なお、図１〜図４中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１８】
図１（ａ）は図２のＩ−Ｉ線断面図、図２は本発明に係る板状ヒータの一実施例の平面図であり、これらの図において、板状ヒータ１１は、耐熱性電気絶縁性材料、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）セラミックスからなる長さ約３００mm，幅約８mm，厚さ約０．６〜約１mmの大きさの細長の基板１２の表面１２ａ上に、その長手方向に沿って、長さ約２３０mm，幅約２mm，厚さ約１０μｍの銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・錫（Ｎｉ・Ｓｎ）合金等を主体とする帯状の抵抗発熱体１３を形成している。
【００１９】
この抵抗発熱体１３の両端部には長さ約１５mm，幅約６mmの幅広な銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金，銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金等を主体とする良導電体膜からなる一対の給電用の端子部１４ａ，１４ｂを重層して形成している。
【００２０】
また、基板１２の表面１２ａ上には、一対の給電端子部１４ａ，１４ｂと基板１２の長手方向両端部を除くほぼ全面を覆うように、ガラス粉末等からなる層厚さが７０〜１００μｍのガラス質のオーバーコート層１５を形成している。
【００２１】
オーバーコート層１５は図１に示すように、その図中上面上に、被加熱体である複写用紙等の紙Ｐを直接または間接に入側ｉｎから出側ｏｕｔに向けて滑動させ、その際に、抵抗発熱体１３の発熱により紙Ｐの一面に付着されたトナー像Ｔを加熱することにより、この紙Ｐにトナー像Ｔを定着させるものである。
【００２２】
そして、オーバーコート層１５は、図１（ｂ）に示すように、その入側ｉｎ端面を基板１２の表面１２ａから急角度α（例えば約３０°）で立ち上げて急斜面１５ａに形成する一方、出側ｏｕｔ端面を小角度β（例えば約１５°）で立ち下げて緩斜面１５ｂに形成している。
【００２３】
これら斜面１５ａ，１５ｂの形成方法の一例としては、オーバーコート層１５をスクリーン印刷により、複数層を積層することにより形成する際に、その各層のコートパターンを変える方法がある。
【００２４】
図３はこのように構成された板状ヒータ１１を組み付けた定着装置２１であり、これは軸方向両端面に回転軸２２を突設した円筒形ローラ本体２３の外面に耐熱性弾性材料、例えばシリコーンゴム層２４を嵌合して加圧ローラ２５を形成している。
【００２５】
この加圧ローラ２５は、その回転軸２２と対向して板状ヒータ１１を並設しており、板状ヒータ１１は図示しない基台に取り付けられている。
【００２６】
そして、板状ヒータ１１を含む基台の周囲にはポリイミド樹脂のような環状無端耐熱シート２６が巻装されていいて、抵抗発熱体１３の真上のオーバーコート層１５外表面はこの耐熱シート２６を介し加圧ローラ２５のシリコーンゴム層２４と弾性的に接している。
【００２７】
そして、板状ヒータ１１は給電端子部１４ａ，１４ｂに接触した燐青銅板等からなる弾性が付与されたコネクタ（図示せず）を通じて通電され、発熱した抵抗発熱体１３のオーバーコート層１５上に設けた耐熱シート２６の外面とシリコーンゴム層２４との間で、トナー像Ｔを形成した複写用紙Ｐを板状ヒータ１１でもって加熱することにより、未定着トナー像Ｔを溶融し、複写用紙Ｐに定着させている。
【００２８】
つまり、加圧ローラ２５の複写用紙Ｐ入側ｉｎでは、複写用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔがまず耐熱シート２６を介して板状ヒータ１１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溶融する。しかる後、加圧ローラ２５の複写用紙Ｐ出側ｏｕｔでは、複写用紙Ｐが板状ヒータ１１から離れ、トナー像Ｔは自然放熱して再び冷却固化し、耐熱シート２６も複写用紙Ｐから離反される。
【００２９】
このようにトナー像Ｔは一旦完全に軟化溶融された後、加圧ローラ２５の用紙出側ｏｕｔで再び冷却固化するので、トナー像Ｔの凝縮力は非常に大きくなっている。
【００３０】
そして、板状ヒータ１１の紙入側ｉｎでは図１（ａ），（ｂ）にも示すようにオーバーコート層１５が急斜面１５ａであるので、その入側ｉｎでは図３に示すように、複写用紙Ｐの先端部がこの急斜面１５ａに案内されながら、この急斜面１５ａの外側の耐熱シート２６と、この加圧ローラ２５との間にスムーズに挿入され、その挿入端部にて、抵抗発熱体１３からの発熱によりオーバーコート層１５と耐熱シート２６とを介して逸早く予熱され、複写用紙Ｐの出口側ｏｕｔへの移動に伴って徐々に加熱される。
【００３１】
つまり、オーバーコート層１５の入側端面１５ａが基板１２の表面１２ａから急角度で立ち上がって直ちに、複写用紙Ｐに耐熱シート２６を介して接触するので、複写用紙Ｐの予熱面積を大きくとることができ、その分、予熱と加熱とを充分に行なうことができる。
【００３２】
一方、複写用紙Ｐの出側ｏｕｔでは、オーバーコート層１５が緩斜面１５ｂで立ち下がっているので、その分、複写用紙Ｐが耐熱シート２６から逸早く離れ、トナー像Ｔが自然放熱により逸早く冷却固化され、トナーの粘着性を急減することができる。このために、オーバーコート層１５の出側ｏｕｔの紙離れ性（紙排出性）が向上する。
【００３３】
図４はこのように構成された定着装置２１を組み込んだ電子式複写機３１の構成を示しており、この複写機３１は筺体３２の上面に設けた透明ガラスなどの透明部材からなる原稿載置台３３を図中矢印方向に往復動して原稿３４を走査するようになっている。
【００３４】
筺体３２内の上部には光照射用のランプ３５が設けられており、このランプ３５により照射された原稿３４からの反射光線が短焦点小径結像素子アレイ３６によって感光ドラム３７上にスリット露光される。感光ドラム３７は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ものであり、矢印方向に回転する。
【００３５】
また、帯電器３８は感光ドラム３７上に一様に帯電を行なうものであり、この帯電器３８により帯電された感光ドラム３７には、結像素子アレイ３６によって画像露光が行なわれた静電画像が形成される。この静電画像は、現像器３９による加熱で軟化溶融する樹脂等から成るトナーを用いて顕像化される。
【００３６】
一方、カセット４０内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ４１と感光ドラム３７上の画像と同期するように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４２によって、感光ドラム３７上に送り込まれる。そして、転写放電器４３によって感光ドラム３７上に形成されているトナー像Ｔは複写用紙Ｐ上に転写される。
【００３７】
この後、感光ドラム３７上から離れた複写用紙Ｐは、搬送ガイド４４によって前述した定着装置２１に導かれ、ここで加熱定着処理された後にトレイ４５に排出される。なお、トナー像を転写後、感光ドラム３７上の残留トナーはクリーナ４６によって除去される。
【００３８】
上記定着装置２１は複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機３１が複写できる最大判用紙の幅（長さ）に合せた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）よりも長い抵抗発熱体１３（図１，図２参照）を延在させた板状ヒータ１１を配置しており、耐熱シート２６を介して板状ヒータ１１と加圧ローラ２５との間を送られる複写用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔは、抵抗発熱体１３からの熱を受けて溶融し、複写用紙Ｐ面上に文字，英数字，図面等の複写像を現出させる。
【００３９】
このような、定着装置２１による複写像は抵抗発熱体１２は、複写機３１が許容する最大判用紙の長さ（幅）以上に亘り細長に連続形成してあり、その延在方向にほぼ均一な温度分布が得られ、複写用紙Ｐには、全面に亘り転写むら等が無い同一コントラストの鮮明な高品質の複写が得られる。
【００４０】
また、この定着装置２１は前記したように、複写用紙Ｐの挿入性と紙離れ性が良好であるので、紙詰まり等を低減ないし防止することができる。
【００４１】
なお、この発明は上記実施例に限定されず、例えば板状ヒータ１１の基板１２の材質はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックスに限らず、他の材質のセラミックスやガラス，ポリイミド樹脂のような耐熱性の高い合成樹脂部材などであってもよい。
【００４２】
また、抵抗発熱体１２や基板１１を覆うオーバーコート層１５の形成は必須のものではなく、しかも、これを形成する場合でも、そのガラスの材質は実施例のものに限らず、発熱温度やそれぞれ使用する状況に応じて適宜選べることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明は、コート層の急斜面縁部を紙等被加熱体の入側端部とし、緩斜面縁部をその出側端部とすると、その入側では、このコート層の急斜面と、その近傍で直接または間接に外接する加圧ローラとの間に、被加熱体が急斜面に案内されて挿入され、その挿入がスムーズとなる上に、被加熱体とコート層とが直接または間接に接触する面積が増大するので、その分、被加熱体の予熱領域を長くとることができる。
【００４４】
一方、コート層の出側端部が緩斜面であるので、その出側ではコート層と被加熱体との直接または間接の接触面積が縮小し、その分、被加熱体がコート層から逸早く離れるので、被加熱体との離れ性、つまり、紙排出性が向上する。
【００４５】
また、基板には傾斜面を形成しないので、その傾斜面を形成するために基板を研磨する作業を省略することができ、基板形成の作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は図２の各Ｉ−Ｉ線断面図。
【図２】本発明に係る板状ヒータの一実施例の平面図。
【図３】図２で示す板状ヒータを具備した定着装置の縦断面図。
【図４】図３で示す定着装置を具備した複写機の縦断面図。
【図５】従来の板状ヒータの平面図。
【図６】図５のVI−VI線断面図。
【図７】図５等で示す従来の板状ヒータを具備した定着装置の縦断面図。
【符号の説明】
１１板状ヒータ
１２基板
１２ａ基板の表面
１３抵抗発熱体
１４ａ，１４ｂ給電用端子部
１５オーバーコート層
１５ａ入側急斜面
１５ｂ出側緩斜面
２１定着装置
２２回転軸
２３ローラ本体
２５回転プラグローラ
３１複写機
３５ランプ
３６結像素子アレイ
３７感光ドラム
Ｐ複写用紙
Ｔトナー像

Claims

耐熱性電気絶縁性材料からなる基板と、
この基板の一平坦面上に形成された帯状の抵抗発熱体と、
この抵抗発熱体の外面を被覆して電気的に絶縁するように前記基板の一平坦面上に形成されて、移動中の被加熱体に前記抵抗発熱体からの発熱を伝熱せしめるコート層とを具備し、
このコート層とこのコート層に回転自在に圧接されて被加熱体をオーバコート層上を移動させる加圧ローラとの当該被加熱体の移動方向入側のコート層縁部を、抵抗発熱体の縁部と、基板の縁部との間にて、コートパターンを変えた複数のオーバーコート層を積層してスクリーン印刷することにより、急斜面に形成する一方、当該被加熱体の移動方向出側のコート層縁部を、抵抗発熱体の縁部と、基板の縁部との間にて、コートパターンを変えた複数のオーバーコート層を積層してスクリーン印刷することにより、前記入側縁部よりも緩斜面に形成したことを特徴とする板状ヒータ。
請求項１記載の板状ヒータに、この板状ヒータの急斜面縁部と緩斜面縁部とが前記被加熱体の移動方向入側と出側とになるように回転自在の加圧ローラを対向配置してなることを特徴とする定着装置。
請求項２記載の定着装置を具備していることを特徴とする画像形成装置。