JP3949483B2 - 板状ヒータおよび定着装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＯＡ機器、家庭用電気機器や精密製造設備などにおいて加熱源として用いられる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ＯＡ機器のトナー定着装置ならびにこの定着装置を装着した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の軽薄短小の流れの中で、回路基板の高密度化を図るため、構成する基板や部品の小形化や多機能化がすすめられている。
【０００３】
たとえば電子式複写機においては、感光ドラム表面に形成されたトナー像を被加熱体である複写用紙や複写フィルムなどに転写し、ついでこの複写用紙を板状ヒータと加圧ローラとの間で挟圧しながら通過させ、この板状ヒータの熱により複写用紙を加熱してトナーを溶融させ定着するようにしている。
【０００４】
この種、従来の板状ヒータは、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）あるいはＳｉＣ（炭化ケイ素）などの耐熱・電気絶縁性のセラミックス材料からなる平面状をなす長尺の基板の表面に、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金粉末などと、ガラス粉末（無機結着剤）、水溶性有機結着剤とを混合したペーストを印刷塗布・焼成して細長い帯状厚膜の抵抗発熱体を形成している。
【０００５】
また、この抵抗発熱体の両端部分にＡｇ（銀）やＰｔ（プラチナ）などの上記抵抗発熱体の形成材料より良導電体の被膜からなる給電端子部を設け、さらに、この抵抗発熱体の表面を絶縁性のよいガラス質のオーバーコート層で被覆して抵抗発熱体を磨耗や衝撃などからまもり機械的強度を増加させるとともに酸化や硫化および感電などから保護したものが実用化されている。
【０００６】
この板状ヒータは、上記基板の抵抗発熱体が形成された面の反対面側にはサーミスタなどの温度検知素子が取着してあって、発熱体の温度を検知し、この検知された信号を温度制御回路装置にフィードバックして、ヒータに印加する電力が制御され一定温度を保つようにしている。
【０００７】
このような板状ヒータを装着した定着装置は、ヒータの始動（昇温）特性がよいとともにほぼ直接にトナーを加熱できるので熱効率も高く省電力化がはかれ、また、定着装置を小形化できるという利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この種板状ヒータの抵抗発熱体の形成材料としては、現在、上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金が諸条件からみて優れ多用されているが、近時、Ｐｄ（パラジウム）材料が高騰化の傾向にあり、板状ヒータのコスト低減をはかるためにその比率を下げることが強く要望されている。
【０００９】
たとえば特開平７−２０１４５９号公報には、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金を主成分とした抵抗発熱体で、このＰｄ（パラジウム）の含有比率が低い０．３〜４０重量％とし、これに活性金属および上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に対して１０重量％以下のガラス成分を添加してヒータを形成することが開示されている。
【００１０】
そして、上記公報の記載によればこのヒータは、Ｐｄ（パラジウム）の含有比率を低減したことにより、基板に高い密着強度で抵抗発熱体が形成されるとともに発熱体の加熱／冷却速度が速く高精度の温度制御が可能とされている。しかし、ＴｉやＺｒなどの活性金属を添加するとガラスと反応し、結晶化してしまう可能性があり、抵抗発熱体（膜）がポーラス状になるという不具合を生じることがある。
【００１１】
また、これら板状ヒータは、発熱体の形成に上記結着用のガラスを必要とするが、ガラスは経時とともに、特にヒータの場合はオン・オフによるヒートサイクルや高温に晒されるなどのことにより変質を来たし易く、経時による抵抗値変化が避けられないことで、使用経過とともに抵抗値が使用初期時の値より大きく変化してしまうという問題がある。
【００１２】
また、近時、熱伝導性がよいことからＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム：熱伝導率約２０Ｗ／ｍｋ）からなる基板に代わりＡｌＮ（窒化アルミニウム：熱伝導率１００〜１８０Ｗ／ｍｋ）やＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化ケイ素）などの窒化系セラミックス製の基板が多用されるようになってきた。
【００１３】
しかしながら、この窒化系セラミックスたとえばＡｌＮ（窒化アルミニウム）製の基板は、窒素を含有しているので、基板上に抵抗発熱体、給電端子、配線導体やオーバーコート層などの厚膜ペーストを印刷して、約８５０℃で焼成して厚膜パターンを形成した際に、このＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板と厚膜ペーストが反応して基板表面からＮ₂ （窒素）ガスが発生して、このＮ₂ （窒素）ガスがＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板と厚膜パターンとの界面で発泡してしまい、基板と発熱体などの厚膜パターンとの密着性が低下して剥離を生じる不具合がある。
【００１４】
なお、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）などの酸化物製の基板の場合は、ガラスが酸化物成分からなるので相性がよく、発泡などの反応が起こりにくく剥離を生じ難い。
【００１５】
また、上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金を主成分とした抵抗発熱体は、Ｐｄ（パラジウム）の含有比率が高いと、抵抗発熱体自体の抵抗値温度係数（ＴＣＲ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；温度変化に伴う抵抗値の変化率）が小さくなり、通電開始後短時間のうちに昇温するが、過度に昇温した場合に温度制御回路が作動しなかったときなどに問題を生じることがあった。
【００１６】
すなわち、たとえば複写機にトナー定着用として組込まれる板状ヒータは、耐熱合成樹脂製などのトレイに実装され、トナーの主成分であるワックスを加熱定着するため、通常１８０〜２３０℃に昇温して使用されるが、温度検知素子の実装の不具合や故障、温度制御回路装置の不調や故障などでその制御が不能になると、通電状態が続き商用電源が連続印加されるため、過電流が流れて抵抗発熱体が赤熱するような高温度になる。
【００１７】
この発熱体の赤熱が続くと、板状ヒータが実装された合成樹脂製のトレイ、定着装置の筐体やヒータに向け押圧して搬送される複写用紙などが焦げたり、ヒータ形成部材や周囲の他の部品にまでも影響を及ぼし、炭化したり甚だしい場合には発煙や発火に至ることが極めて希ではあるが発生することがあった。
【００１８】
そこで、本発明者等は板状ヒータの抵抗発熱体を形成するＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の成分比率、結着や抵抗調整のためのガラスおよびガラス以外のフィラーの含有（添加）量と、ＴＣＲ特性との関係および発泡の発生状況などについて種々究明した。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、基板上に形成した抵抗発熱体の形成材料およびその量を選択することにより、コストの低減がはかれるとともに、製造時の抵抗値のばらつきや変動を抑え、オンオフによるヒートサイクルや高温下においても抵抗発熱体の抵抗値の変化が小さく、異常時、瞬時にヒータの過熱を防ぎ、また、基板、配線導体やオーバーコート層のガラスとの間に発泡がなく剥離を防止ないしは低減できる板状ヒータおよびこの板状ヒータを用いた定着装置ならびにこの定着装置を装着した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の板状ヒータは、耐熱・電気絶縁性の材料からなる基板と、この基板の表面に長手方向に沿い帯状に形成された、ＡｇとＰｄの重量比率Ａｇ／Ｐｄが９０／１０〜７０／３０のＡｇ・Ｐｄ合金およびガラス、上記Ａｇ・Ｐｄ合金の重量に対し０．１〜２０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有し、ＴＣＲ（抵抗値温度係数）が、２００〜１０００ｐｐｍ／℃である抵抗発熱体と、この抵抗発熱体に連設して形成された給電端子部と、抵抗発熱体および基板の表面に形成されたガラス質のオーバーコート層とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
この請求項１に記載の板状ヒータは、抵抗発熱体を構成するＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金からなる導電体成分およびガラスと無機酸化物および／または無機窒化物からなる抵抗体成分の材料を選択し、かつ、その添加量を規制したもので、導電体成分のうちの比較的コストの高いＰｄ（パラジウム）の使用量を減らすとともに、抵抗体成分として耐熱性や耐候性に優れ、また、電気絶縁性を有している無機酸化物や無機窒化物を添加してヒータのヒートサイクルや高温に晒されるなどのことにより変質を来たし易いガラスの使用量を減らすことによって、製造時および経時による抵抗値変化を小さくできる作用を奏する。
【００２２】
上記ガラスは絶縁物からなり、被膜固着用の結着剤としての機能はもちろん、電気絶縁性を有しているので添加量を増減することにより抵抗体成分として抵抗値調整の作用も奏する。
【００２３】
抵抗発熱体の初期抵抗値からの抵抗変化率を現すＴＣＲ値を規制することにより、ヒータ温度制御回路などの異常時に瞬時に過熱することを防ぐ。このＴＣＲ値は上記の成分比率で抵抗発熱体を形成し、ガラス組成および無機酸化物や無機窒化物の組成、比率を適切なものにすることにより得られる。
なお、上記ＴＣＲ（抵抗値温度係数）が、２００ｐｐｍ／℃未満であると温度制御回路などの異常時にヒータが瞬時に過熱してしまう不具合があり、また、１０００ｐｐｍ／℃を超えるとヒータの立ち上がり特性が低下する不具合があって好ましくない。
【００２４】
上記抵抗発熱体の導電体成分としてのＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金のＡｇ（銀）が７０重量％以下でＰｄ（パラジウム）が３０重量％を超えると、ＴＣＲが小さく２００ｐｐｍ／℃未満となり易くなるため、温度制御回路などの異常時にヒータが瞬時に過熱してしまうなどの不具合があり、また、Ａｇ（銀）が９０重量％を超えＰｄ（パラジウム）が１０重量％未満であると、ＴＣＲが大き過ぎ１０００ｐｐｍ／℃以上になるため、ヒータの立ち上がり特性が悪くなるなどの不具合がある。特に好ましい比率範囲はＡｇ（銀）７５〜８５重量％：Ｐｄ（パラジウム）１５〜２５重量％程度であった。
【００２５】
また、このＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対する無機酸化物および／または無機窒化物の含有（添加）量が０．１重量％未満であると、発熱体の抵抗値調整にガラスを多く添加しなくてはならないため、発熱体が基板、配線導体やオーバコート層のガラス間で発泡したり、抵抗値のばらつきが大きくなるなどの不具合があり、また、無機酸化物の量が２０重量％を超えると、発熱体の被膜の密着強度が低下し剥離を生じ易いなどの不具合がある。
【００２６】
なお、本発明ならびに以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味はつぎによる。
【００２７】
抵抗発熱体としては、導体成分が上記比率範囲のＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金を主体とし、これに上記比率範囲の電気絶縁性を有する無機酸化物や無機窒化物および特に量が規制されない結着用ガラスを含有したものを主成分とし、これに微量の他材料が入るのは差支えない。
【００２８】
上記抵抗発熱体を構成する導体成分、無機酸化物や無機窒化物およびガラスなどの比率および具体的材料の選定は、規制範囲内で要求されるヒータの定格、特性や形状などに応じ適宜選べばよい。
【００２９】
上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に添加される電気絶縁性を有する無機酸化物および／または無機窒化物とは、無機酸化物または無機窒化物の少なくとも一種もしくは複数種材料を配合含有（添加）させてもよいことを意味する。
【００３０】
また、上記抵抗発熱体が呈するＴＣＲ特性は、要求される発熱温度などに応じ、上記材料の成分比率の範囲内において適宜変えることにより行うことができる。
【００３１】
また、上記抵抗発熱体は、基板の表面上に直状やコ字状に１本または複数本を形成して、直列または並列して接続され、その端部または中間部に給電用の端子部が形成されている。
【００３２】
また、給電用の端子部としては、Ａｇ（銀）、Ａｇ・Ｐｔ（銀・プラチナ合金）、Ａｕ（金）やＰｔ（プラチナ）などを主体とした良導電性金属材料から形成された被膜あるいは別途金属箔、板材や電線などにより形成してもよい。
【００３３】
さらに、本発明の板状ヒータは、基板の抵抗発熱体を形成した面の反対面側などに、サーミスタ、熱電対やサーモスタットなどからなる温度検知用センサが設けてあってもよい。
【００３４】
基板に温度検知用のセンサを設けておけば、ヒータの温度を正確に受熱してその抵抗値変化を精度よく検出し、これを温度制御回路にフィードバックさせることによって温度制御を行うことができる。この温度検知用センサの設置は基板に配線導体とともに直接に形成しても、センサを取着するようにしてもよく、また、センサに電気的に接続する配線導体を給電用膜状の端子部と同様に被膜により形成しても、別途電線などにより形成してもよい。
【００３５】
また、本発明の板状ヒータは、耐熱・電気絶縁性の材料からなる基板と、この基板の表面に長手方向に沿い帯状に形成された、Ａｇ・Ｐｄの重量比率Ａｇ／Ｐｄが９０／１０〜７０／３０のＡｇ・Ｐｄ合金、このＡｇ・Ｐｄ合金の重量に対し１０〜７０重量％添加されたガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物を含有し、ＴＣＲ（抵抗値温度係数）が、２００〜１０００ｐｐｍ／℃である抵抗発熱体と、この抵抗発熱体に連設して形成された給電端子部と、抵抗発熱体および基板の表面に形成されたガラス質のオーバーコート層とで構成することもできる。
【００３６】
抵抗発熱体を形成するＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の総重量に対する、ガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物の含有量を規制することにより、上述したと同様な作用を奏する。
【００３７】
なお、ガラスおよび無機酸化物または無機窒化物の含有（添加）量が、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の総重量の１０重量％未満であると、１００ｍΩ〜数Ω／□という高抵抗値レンジの抵抗体を形成できず、発熱体の全長を長くする、幅を狭くするなど、発熱体のパターン設計が限られてしまう不具合がある。
【００３８】
また、総重量の７０重量％を超えると、発熱体が基板、導体、オーバーコート層のガラスなどとの反応により発泡したり、抵抗値のばらつきが大きくなるなどの不具合がある。
【００４０】
本発明の板状ヒータは、基板が、耐熱性、耐候性や電気絶縁性などに優れたＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉ₃ Ｎ₄ （窒化ケイ素）などの窒化物系セラミックス、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）などの酸化物系セラミックスあるいはＳｉＣ（炭化ケイ素）などの炭化物系セラミックスのうちの少なくとも一種の材料から形成して、基板にクラックや割れの生じ難い強固なものとすることができる。また、窒化物系セラミックスからなる基板を用いた場合には、基板と抵抗発熱体との界面に生じていた発泡現象を防止できる。
【００４４】
本発明の板状ヒータは、抵抗発熱体が、Ａｇ・Ｐｄ合金に添加するガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物のＡｇ・Ｐｄ合金に対する重量比率ｘと、形成されたシート抵抗値ｙとの関係式が、
ｙ＝ａｅ^bx 但し、ａおよびｂは係数で、 ０．０１≦ａ≦０．０３ ｂ＝０．０８〜０．１２ である。
【００４５】
抵抗発熱体を構成する導体成分であるＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金と、このＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に対する非晶質ガラスおよび無機酸化物や無機窒化物の重量比率ｘと、形成された抵抗発熱体のシート抵抗値ｙとの間において、上式を満足することにより広いシート抵抗値範囲で、しかも、抵抗値のばらつきや変動を抑制できる。
【００４７】
本発明の板状ヒータは、抵抗発熱体中の無機酸化物または無機窒化物が、耐熱性、耐候性や電気絶縁性などに優れた上記ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）、ＴｉＯ₂ （酸化チタン）、ＺｒＯ₂ ・ＳｉＯ₂ 、２ＭｇＯ・２Ａｌ₂ Ｏ₃ ・５ＳｉＯ₂ （コージェライト）またはＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる安定な無機物を一種または複数種配合添加することにより、抵抗調整用のガラスの添加量を抑制することができ、基板、配線導体やオーバコート層のガラス間の発泡が防げるとともに製造時の抵抗値のばらつきや変動を抑えことができる。
【００４８】
また、この無機酸化物に変えて無機窒化物の一種もしくは複数種あるいは酸化物と窒化物の両材料を複数種配合添加することによっても、同様の作用効果を奏する。
【００４９】
また、ガラス質のオーバコート層の形成で、下層の抵抗発熱体に添加されたガラスが反応して変質することがあるが、無機酸化物や無機窒化物を添加することによりこれが防止され、抵抗発熱体の抵抗値の変動を低減できる。
【００５１】
本発明の板状ヒータは、抵抗発熱体中に添加したガラスは、被膜固着用の結着剤としての機能はもちろん、電気絶縁性を有しているので添加量を増減することにより抵抗体成分として抵抗値調整の作用も奏する。
【００５２】
本発明の請求項２に記載の板状ヒータは、抵抗発熱体中のガラスが、非晶質ガラスからなることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の板状ヒータは、非晶質ガラスが、ＺｎＯ−ＳｉＯ₂ 系、Ｂ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ系またはＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系のうちの少なくとも一種のガラスあるいはＳｉＯ ₂ −Ａｌ ₂ Ｏ ₃ −ＣａＯ系とＢ ₂ Ｏ ₃ −ＢａＯ−ＺｎＯ系とのガラスからなることを特徴とする板状ヒータ。
【００５３】
抵抗発熱体中のガラスが、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）系、Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系またはＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のうちの少なくとも一種のガラスからなり、結着用ガラスとして結晶化ガラスを用いてもよいが、結晶化ガラスは加熱によって結晶化し流動性を失う結果、発熱体（膜）はポーラス状となり易い。非晶質ガラスは溶融時、流動性がよく緻密な発熱体（膜）が得られる。
【００５４】
また、結晶化ガラスは結晶状態がばらつくことで抵抗値が変動し易いため、非晶質ガラスを用いることで抵抗値のばらつき、長期使用での抵抗値の変動を防ぐことができる。
【００５６】
また、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）−ＣａＯ（酸化カルシウム）系とＢ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系の２種類の非晶質ガラスを用いることにより、抵抗発熱体の形成工程での抵抗値の変動を小さく抑え、また、長期使用での抵抗値の変動を抑制する作用を奏する。
【００５７】
また、上記ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ系とＢ₂ Ｏ₃ −ＢａＯ−ＺｎＯ系との非晶質ガラスにＡｌ₂ Ｏ₃ からなる無機酸化物が添加され、各材料の重量比率が１〜１．５：１〜１．５：０．２〜１．０としてあるものであってもよい。
【００５８】
上記２種類の非晶質ガラスが抵抗値の調整や抵抗値の変動防止あるいは基板との密着性を高め剥離を防止する。また、無機物として添加したＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）は抵抗値の調整および発泡防止の作用を奏するとともにペーストとして同一組成で広範囲の抵抗値が容易に得られる。
【００５９】
上記３者の重量比率を規制することにより、上記と同様に抵抗発熱体の形成工程や長期使用での抵抗値の変動を小さく抑制する作用を奏する。上記比率に外れＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）−ＣａＯ（酸化カルシウム）系のガラスの比率が増すと抵抗発熱体の形成工程での抵抗値変動が多きくなる不具合があり、また、Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系のガラスの比率が規制値以上に増すと基板、導体オーバコート層との材料との反応により発熱体（膜）に発泡の不具合があり、さらに、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）の比率が規制値以上に増すと発熱体（膜）がポーラス状になったり、密着性が低下して抵抗発熱体（膜）の品質および信頼性を損なう不具合がある。
【００６０】
また、上記２種類の非晶質ガラスの添加比率が規制値より低いと（またはフィラーの添加比率が規制値より高いと）、抵抗発熱体（膜）がポーラス状になってしまい、抵抗発熱体（膜）形成時にオーバコート層のガラスにより抵抗値上昇を来したり密着性が低下して剥離を生じるなど品質、信頼性を損なうことがある。
【００６１】
また、規制値より高いと（またはフィラーの添加比率が規制値より低いと）基板やオーバコート層のガラスとの反応により抵抗発熱体（膜）が発泡したり、抵抗値がばらつくなどの不具合がある。
【００６２】
本発明の板状ヒータは、抵抗発熱体および基板の表面にガラス質のオーバーコート層が形成してある。
【００６３】
抵抗発熱体表面および基板の一部表面に形成したガラス質のオーバーコート層は、抵抗発熱体が酸化や硫化などにより変質して抵抗値が変化することを防ぐとともに電気的な絶縁、接触などによる損傷や磨耗から保護する作用をなす。
【００６５】
オーバーコート層をＰｂＯ（酸化鉛）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）系のガラス、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）系のガラス、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラス、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラスＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系のガラスやＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−Ｎａ₂ Ｏ（酸化ナトリウム）系のガラス材料で形成することにより、上記に記載したと同様な作用を奏するほか、抵抗発熱体を構成する材料との反応が小さいか全く生じない作用を有する。
【００６６】
また、これらガラス材料にさらにＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＢＮ（窒化ホウ素）やＳｉＣ（炭化ケイ素）などのフィラーを加えれば熱伝導性を高めることができる。
【００６７】
本発明の請求項４に記載の定着装置は、加圧ローラと、この加圧ローラに抵抗発熱体が対向して配設された上記請求項１ないし３のいずれか一に記載の板状ヒータとを具備していることを特徴とする。
【００６８】
上記請求項１ないし３に記載の作用を奏する板状ヒータを備えているので、板状ヒータに異常が発生し熱暴走などした場合に、抵抗発熱体部において通電回路を遮断して、定着装置における他の部材への影響を防止できる。
【００６９】
なお、この定着装置において、板状ヒータと被加熱体との間に熱線の透過を妨げない保護体を介在させてもよく、複写機などでは被加熱体である複写用紙の搬送をするためのフィルムなどが設けてあってもよい。
【００７０】
本発明の請求項５記載の画像形成装置は、媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させ、このトナーを被複写体に転写して所定の画像を形成する手段と、加圧ローラにより画像を形成した被複写体を板状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上記請求項４に記載の定着装置とを具備していることを特徴とする。
【００７１】
上記請求項４に記載の作用を奏する定着装置を備えた複写機やプリンタなどで、定着ヒータが、万一、熱暴走した場合に、これを防止することができる。
【００７２】
なお、本発明でいう複写用紙とは、原稿や現物などが複写される紙やフィルムなどを総称したものである。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる板状ヒータの実施の形態を図面を参照して説明する。図１は板状ヒータＨ１の中間部を切欠して示す正面図、図２は図１の板状ヒータＨ１の裏面図、図３は、図１中の矢視ａ−ａ線に沿って切断した部分の拡大縦断面図である。（なお、各図面中に示す基板に対する抵抗発熱体、給電用端子部、配線導体やオーバーコート層などの各層の厚さや幅は誇張して示してあり、寸法として比例しているものではない。また、基板の上側表面および下側裏面は図面の説明上のものであって、実用上は反対となる場合もある。）
図中１は耐熱・電気絶縁性のたとえばＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの窒化物系セラミックス材料を主体とする長尺の基板で、たとえばその長さが約３００ｍｍ（２８０〜３２０ｍｍ）、幅が約６ｍｍ（５〜１３ｍｍ）、厚さが約０．７ｍｍ（０．５〜１．０ｍｍ）ある。
【００７４】
また、２はこの基板１の前側１ａ表面に長手方向に沿い形成した帯状の抵抗発熱体で、長さが約２８０ｍｍ、幅が約２ｍｍ、厚さが約１０μｍのＡｇ（銀）・Ｐｄ（パラジウム）合金を導電体成分とし、これに電気絶縁性を有する無機酸化物たとえばＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）をフィラーとし、これにガラスフリットが添加配合され、このガラスフリットを結着剤として固着されている。（なお、このガラスフリットは結着剤としての作用のほか、電気絶縁物であり抵抗調整用としても作用する。）
また、３，３は基板１両端部付近の前側１ａ表面に上記抵抗発熱体２端部の上側または下側に重層形成した幅広な給電用の膜状電極からなる端子部で、その長さは約６ｍｍ、幅約５ｍｍのＡｇ・Ｐｔ（銀・白金）合金などを主成分とする良導電性の厚膜からなる。（なお、この給電用の端子部３は、膜厚を厚くし抵抗値が低くなるよう形成してもよい。）
また、４はガラス質のオーバーコート層で、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）を主成分としたＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラスからなり、上記抵抗発熱体２から上記給電用の端子部３の一部および基板１の長手方向に沿う両側端部の表面上に形成してある。すなわち、上記端子部３，３の一部を除くほぼ全面を覆うように、層厚さが２０〜１００μｍのガラス質のオーバーコート層４が形成してある。
【００７５】
また、５１，５１は基板１の裏側（面）１ｂに上記端子部３と同材料で二条形成した配線導体、５２，５２はこの配線導体５１，５１の端子部で、配線導体５１，５１の先端部間には、温度検出用のセンサたとえばサーミスタ６が接続して取り付けられている。
【００７６】
このサーミスタ６は電気抵抗の温度係数が負の大きな値を有するＮＴＣ素子で、温度上昇したときに抵抗値が小さくなる特性をもつセンサである。
【００７７】
このサーミスタ６の構造および取着について説明すると、サーミスタ６はＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）などからなるセラミックス製の平板状の基体と、この基体中央部の突出した上面に形成されたＭｎ（マンガン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）などの酸化物（ＭｎＯ₂ 、Ｃｏ₃ Ｏ₄ 、ＮｉＯ）の混合物からなる薄膜の感熱部と、この感熱部両側に感熱部と連接して形成されたＰｔ（プラチナ）層からなる電極部とで構成されている。
【００７８】
そして、このサーミスタ６の取着は感熱部が基板１の裏側（面）１ｂに接触ないしは近接するようにして、電極部が配線導体５１，５１にそれぞれＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金粉末などを樹脂と混合した導電性接着剤を介して接合されている。
【００７９】
つぎに、この板状ヒータＨ１の製造について説明する。まず、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる細長の基板１およびＡｇ（銀）８０重量％・Ｐｄ（パラジウム）２０重量％の合金粉末と、結着剤および抵抗調整用としてＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系の非晶質ガラスフリット粉末を上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に対し約２０重量％と、フィラーとしてＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）からなる無機酸化物粉末を上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金粉末の総重量に対し約１０重量％と、エチルセルロース（有機接着剤）とテルピネオールなどの有機溶剤とを混練した発熱体ペーストを用意する。
【００８０】
そして、この発熱体ペーストを基板１前側１ａ表面の予定形成部に長手方向に沿ってスクリーン印刷により帯状に厚膜を形成して塗布膜を形成する。この後、上記塗布膜を乾燥し、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分間）焼成する。この焼成により、ペースト中に含まれていたバインダー類は蒸発飛散し、無機結着剤であるガラス成分が溶融し、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金および無機酸化物の混合粉末を基板１上面１ａの表面に固着させて抵抗発熱体２を形成する。
【００８１】
ついで、この抵抗発熱体２の端部と隣接した基板１前側１ａ表面の両端部および裏側（面）１ｂ表面に、抵抗発熱体２よりも単位面積当りの電気抵抗値が小さい材料たとえばＡｇ・Ｐｔ（銀・白金）合金を導電成分とした導電ペーストをスクリーン印刷により塗布し、乾燥した後、上記と同様に焼成することにより給電用の膜状の端子部３，３および配線導体５１，５１と端子部５２，５２を形成する。
【００８２】
この後、オーバーコート層４を形成する。これは、たとえばＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）を主成分としたＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラスの粉末と、エチルセルロース（有機結着剤）とともに有機溶剤で混練りしてなるガラスペーストを上記抵抗発熱体２から上記給電用の端子部３，３の一部および基板１上側１ａの長手方向に沿う両側端部の表面部分に隙間なく連続して塗膜を形成する。
【００８３】
そして、この塗布膜を乾燥した後、焼成炉中で焼成ピーク温度が約８５０℃で約１０分間（焼成炉経過時間は約４０分間）焼成して、厚さ１５μｍ〜１００μｍのガラス質のオーバーコート層４としてある。
【００８４】
このガラスは軟化点が約６００〜８００℃で上記の抵抗発熱体２を構成するペースト状塗料の焼成温度よりも低く、焼成温度を上げていくと上側１ａ表面部に形成したガラスペーストは溶融して、ガラスの表面部が平坦で凹凸のない平滑なガラス質のオーバーコート層４が形成される。
【００８５】
さらに、サーミスタ６は最終工程において、それぞれＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金粉末などをガラス（無機結着剤）や水溶性有機結着剤と混合して形成した導電性接着剤を介して配線導体５１，５１に接合されている。
【００８６】
このような構成の板状ヒータＨ１は、図４に示すような回路構成でもって通電される。すなわち、温度制御回路Ｔを介し給電用端子部３，３に通電すると抵抗発熱体２に電流が流れ抵抗発熱体２が発熱する。また、このときサーミスタ６にも信号電流が流れている。
【００８７】
そして、この抵抗発熱体２の発熱により基板１も熱伝導を受け温度上昇し、この熱は基板１の裏側（面）１ｂに取着してあるサーミスタ６中央部の感熱部に伝わり、感熱部の抵抗値を変化させる。この感熱部の抵抗値の変化を配線導体５１，５１を介し端子部５２，５２から出力させ、これを温度制御回路Ｔに入力して適性な温度範囲にあるか否かを判定して、抵抗発熱体２に加える電力をたとえば位相制御することによって調整し調温させる。なお、この調温は電力を位相制御することに限らず、電圧や電流を制御して所定の温度範囲に調整するようにしてもよい。
【００８８】
このような構成とすれば、サーミスタ６はヒータＨ１基板１の裏側（面）１ｂの温度を正確に受熱してその抵抗値変化を精度よく検出し、これを温度制御回路Ｔにフィードバックさせることができ適正な温度制御が行える。
【００８９】
また、このサーミスタ６は、ヒータＨ１が過熱したときなどにも給電を遮断する信号を発し事故を防ぐようにしているが、万一、温度制御回路Ｔが動作せずその回路遮断がなされない場合は、ヒータＨ１の抵抗発熱体２が作用してその熱暴走を阻止する。なお、通常、この種機器において安全装置（回路）として、この温度制御回路Ｔのほか、温度ヒューズや電流ヒューズが設けられるなど多重の安全装置が併設されている。
【００９０】
そして、上記構成の板状ヒータＨ１の抵抗発熱体２は、Ａｇ（銀）約８０重量％・Ｐｄ（パラジウム）約２０重量％の合金からなる導電体成分と、このＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対し約２０重量％の抵抗体成分であるＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系の非晶質ガラスと、上記Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金と非晶質ガラスとの総重量に対し約１０重量％のフィラーとしてのＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）からなる無機酸化物との混合物から形成されている。
【００９１】
また、この板状ヒータＨ１は、抵抗発熱体２に使用経過に伴うヒートサイクルや高温による影響が及ぶが抵抗値の変化は小さく長期間安定している。また、熱伝導性のよいＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板１との界面には発泡現象が見られず、使用経過に伴う抵抗発熱体２の剥離の発生もなかった。
【００９２】
そして、この板状ヒータＨ１は、常に所定の発熱量が得られるとともに、高い熱伝導性を有するＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板１を用いているので、通電後、短時間のうちに基板１全体の温度をほぼ均一に立ち上げることができるので、ヒータＨ１各部での温度のばらつきを低減できる。
【００９３】
また、この板状ヒータＨ１は、万一、温度制御回路Ｔなどに故障が生じて通電が続行されても、ＴＣＲ値が小さくないため異常昇温が抑制されてヒータＨ１自体や保持部材あるいは周辺に存在する部材が、焦げたり、炭化したり、発煙や発火するなどの不慮の事故を防止できる。
【００９４】
したがって、この板状ヒータＨ１は、抵抗発熱体２に耐熱性や耐候性に優れたＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）などの無機酸化物を添加することにより、ヒートサイクルや高温に晒されるなどのことにより変質を来たし易い結着用ガラスの量を減らし、発熱体２の抵抗値が長期間に亘り殆ど変化しないか、してもその変化量が小さい板状ヒータＨ１を提供できる。
【００９５】
また、本発明の板状ヒータを構成する抵抗発熱体２の成分は、導電体成分としてのＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金がＡｇ（銀）７０〜９０重量％：Ｐｄ（パラジウム）１０〜３０重量％の比率である。また、このＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に添加される結着および抵抗体成分としての非晶質ガラスの添加量は、特に規制されないがガラス成分はＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対し３〜５０重量％の範囲、また、無機酸化物からなるフィラーがＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対し０．１〜２０重量％の範囲がよかった。
【００９６】
上記抵抗発熱体２の導電体成分としてのＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金のＡｇ（銀）が７０重量％未満でＰｄ（パラジウム）が３０重量％を超えると、ＴＣＲが小さく２００ｐｐｍ／℃未満になるため、温度制御回路などの異常時にヒータが瞬時に過熱してしまうなどの不具合があり、また、Ａｇ（銀）が９０重量％を超えＰｄ（パラジウム）が１０重量％未満であると、ＴＣＲが大き過ぎ１０００ｐｐｍ／℃以上になるため、ヒータの立ち上がり特性が悪くなるなどの不具合がある。特に好ましい比率範囲はＡｇ（銀）７３〜８７重量％：Ｐｄ（パラジウム）１３〜２７重量％程度であった。
【００９７】
また、このＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対する無機酸化物の量が０．１重量％未満であると、発熱体の抵抗値調整にガラスを多く添加しなくてはならないため、発熱体が基板、配線導体やオーバコート層のガラス間で発泡したり、抵抗値のばらつきが大きくなるなどの不具合があり、また、無機酸化物の量が２０重量％を超えると、発熱体の被膜の密着強度が低下し剥離を生じ易いなどの不具合がある。
【００９８】
また、特に規制されないＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対するガラスの量は、３重量％未満であると、発熱体の被膜の密着強度が低下し剥離を生じ易いなどの不具合があり、また、ガラスの量が５０重量％を超えると、発熱体が基板、配線導体やオーバコート層のガラス間で発泡したり、抵抗値のばらつきが大きくなるなどの不具合がある。
【００９９】
そして、本発明は、抵抗発熱体２を形成する導電体成分としてのＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金と、これに添加される抵抗体成分としての非晶質ガラスおよびフィラーとしての無機酸化物からなる絶縁性物質との比率を規制することによっても、上述したと同様な作用効果を奏することが分かった。
【０１００】
上記非晶質ガラスおよび無機酸化物は同じ絶縁性物質であり、両者の比率をバランスよく選ぶことにより、すなわち、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対するガラスと無機酸化物との総重量を１０重量％以上と規制することによって対応が可能である。
【０１０１】
この場合の、非晶質ガラスＸと無機酸化物Ｙの重量比率Ｘ／Ｙは、１／１〜５／１で、かつ、Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金の重量に対する両者の重量は１０〜７０重量％である。
【０１０２】
上記非晶質ガラスＸと無機酸化物Ｙの重量比率Ｘ／Ｙが１／１以下であるとヒータ形成工程での抵抗値が大きくなったり、基板、配線導体やオーバコート層のガラスとの反応による抵抗発熱体の発泡などの不具合があり、５／１以上であると抵抗発熱体がポーラス状となり基板との密着性が低下して発熱体の品質、信頼性を損なうなどの不具合がある。
【０１０３】
本発明の抵抗発熱体２の形成に添加される耐熱性、耐候性や電気絶縁性などに優れた無機物は、無機酸化物としてＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）、Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）、ＴｉＯ₂ （酸化チタン）、ＺｒＯ₂ （酸化亜鉛）・ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）または２ＭｇＯ・２Ａｌ₂ Ｏ₃ ・５ＳｉＯ₂ （コージェライト）などが、また、無機窒化物としてＡｌＮ（窒化アルミニウム）などがあり、両者のうちから選ばれた少なくとも一種を用いることにより達成することができる。
【０１０４】
すなわち、これら無機酸化物を添加することにより抵抗調整用のガラスの添加量を抑制することができ、基板、配線導体やオーバコート層のガラス間の発泡を防ぎ、製造時の抵抗値のばらつきや変動を抑えことができる。
【０１０５】
また、ガラス質のオーバコート層の形成で、下層の抵抗発熱体に添加されたガラスが反応して変質することがあるが、無機酸化物を添加することによりこれが防止され、抵抗発熱体の抵抗値の変動を低減できる。
【０１０６】
また、本発明の抵抗発熱体２の形成に添加される非晶質ガラスとしては、抵抗発熱体材料の結着剤としての機能はもちろん、電気絶縁性を有しているので添加量を増減することにより抵抗体成分として抵抗値調整の作用も奏するもので、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）系、Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系またはＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系から選ばれた少なくとも一種のガラスあるいはＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）−ＣａＯ（酸化カルシウム）系とＢ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系とのガラスを用いることができる。
【０１０７】
そして、結着用ガラスとして結晶化ガラスを用いると加熱によって結晶化し流動性を失う結果、発熱体（膜）はポーラス状となり易いが、非晶質ガラスは溶融時、流動性がよく緻密な発熱体（膜）が得られる。
【０１０８】
また、結晶化ガラスは結晶状態がばらつくことで抵抗値が変動し易いため、非晶質ガラスを用いることで抵抗値のばらつき、長期使用での抵抗値の変動を防ぐことができる。
【０１０９】
また、抵抗発熱体２の形成に、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）−ＣａＯ（酸化カルシウム）系とＢ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系との２種類の非晶質ガラスと、フィラーとしてＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）からなる無機酸化物とを、重量比率で１．０〜１．５：１．０〜１．５：０．２〜１．０の割合で添加させた場合は、２種類のガラスが抵抗値の調整や抵抗値の変動防止あるいは基板１との密着性を高め剥離を防止する。
【０１１０】
また、無機物として添加したＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）は抵抗値の調整および発泡防止の作用を奏するとともにペーストとして同一組成で広範囲の抵抗値が容易に得られる。
【０１１１】
なお、上記の抵抗発熱体２を構成する導体成分、無機酸化物（や無機窒化物）およびガラスなどの比率および材料の選定は、上記範囲内で要求されるヒータの定格、特性や形状などに応じ適宜選べばよい。
【０１１２】
つぎに、上記本発明の実施の形態に示す、抵抗発熱体２（Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）の重量比が８０重量％：２０重量％）の板状ヒータＨ１の通電経時（オン・オフサイクル）における抵抗値変化について測定した。
【０１１３】
すなわち図５のグラフは、横軸にオン・オフサイクル（回数−通電１０秒間・不通電６０秒間を繰返す）を、縦軸に抵抗値変化率（％）を対比させたもので、実線Ａは本発明ヒータＨ１（Ａｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）が８０重量％：２０重量％）、点線ＢはＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）の重量比が５０重量％：５０重量％、一点鎖線ＣはＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）の重量比が６０重量％：３０重量％でそれぞれ抵抗発熱体を形成した比較用の従来ヒータの抵抗値変化を示す。
【０１１４】
図５の従来ヒータの特性曲線Ｂ、Ｃから明らかなように、Ｐｄ（パラジウム）の比率を低くすると抵抗値変化率が大きくなってしまっていたが、抵抗発熱体の形成材料を選択した本発明ヒータＨ１はＰｄ（パラジウム）比率を３０重量％とした従来ヒータＣよりＰｄ（パラジウム）比率が低いのに拘らず、抵抗値変化率ははるかに小さく、また、Ｐｄ（パラジウム）比率が５０％として従来ヒータＢとほぼ同等の抵抗値変化率（％）を示し、特性的にも遜色がないばかりか、Ｐｄ（パラジウム）の使用量を低減しコストダウンをはかることが可能となった。
【０１１５】
そして、板状ヒータは抵抗発熱体に通電して昇温させた場合、ＴＣＲ（抵抗値温度係数）が小さいとヒータの立ち上がり特性は速くなるが、温度制御回路などの異常時には瞬時に赤熱し、高温に達してしまうが、ＴＣＲ値を本発明のように２００〜１０００ｐｐｍ／℃程度のものとすれば、立ち上がり特性も問題ないレベルで、かつ、温度制御回路などの異常時にもその昇温速度が鈍り、基板や周辺部材に加わる熱的影響を抑え、炭化、発煙や発火などの発生を防ぐか遅延させてその間に別途手段で対応させることができる。
【０１１６】
そして、本発明者等の究明によると、抵抗発熱体２を構成する導体成分であるＡｇ・Ｐｄ（銀・パラジウム）合金に添加する非晶質ガラスおよび無機酸化物および／または無機窒化物の重量比率ｘと、形成された抵抗発熱体２のシート抵抗値ｙとの間において、下式を満足することにより数１０ｍΩ／□／１０μｍ〜数Ω／□／１０μｍの広いシート抵抗値範囲が得られ、しかも、抵抗値のばらつきが小さく製造的、製品的に安定し、かつ、Ｐｄの重量比率を低くした安価な板状ヒータを提供できる。
【０１１７】
ｙ＝ａｅ^bx （但し、ａ，ｂは係数で ０．０１≦ａ≦０．０３、ｂ＝０．０８〜０．１２）
図６は、この非晶質ガラスおよび無機酸化物の重量比率と、シート抵抗値（Ω／□／１０μｍ）とを対比させたグラフ（両対数）で、このグラフから明らかなように非晶質ガラスおよび無機酸化物の重量により、所定の抵抗値をもつ抵抗発熱体２を製造上容易に形成できるとともにそのばらつも小さいことが分かる。
【０１１８】
本発明の板状ヒータは、抵抗発熱体２が抵抗値変化したり電気的な絶縁あるいは損傷や磨耗から保護するため、抵抗発熱体２および基板１の一部表面にガラス質からなるオーバーコート層４を形成しているが、この形成ガラス材料は上記実施の形態に示すＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラスに限らず、下記ガラス材料であってもよい。
【０１１９】
このオーバーコート層４を形成する他のガラス材料としては、ＰｂＯ（酸化鉛）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）系のガラス、ＺｎＯ（酸化亜鉛）−ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−ＢａＯ（酸化バリウム）系のガラス、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）系のガラス、ＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−ＺｎＯ（酸化亜鉛）系のガラスやＳｉＯ₂ （酸化ケイ素）−Ｂ₂ Ｏ₃ （酸化ホウ素）−Ｎａ₂ Ｏ（酸化ナトリウム）系などの材料があり、上述したと同様な作用を奏するほか、抵抗発熱体２を構成する材料との反応が小さいか全く生じない作用を有する。
【０１２０】
また、図７（ａ）は本発明板状ヒータＨ２の他の実施の形態を示す正面図、同（ｂ）図は（ａ）図の裏面図であって、図中、上述した図１ないし図３と同一部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【０１２１】
この実施の形態に示す板状ヒータＨ２は、基板１の一端側に給電用の膜状端子部３，３があり、この給電用端子部３，３に接続した抵抗発熱体２はコ字状（Ｕ字状でも同じ）をなしている。なお、基板１や抵抗発熱体２の材料および被膜などの配置は、上記実施の形態と同じとしてある。
【０１２２】
したがって、この板状ヒータＨ２の場合も、上記実施の形態と同様な作用効果を奏することができる。
【０１２３】
なお、上記構成の板状ヒータＨ１，Ｈ２において、温度検出用のセンサ６としては、サーミスタ、熱電対またはサーモスタットなどの温度検知部材を用いることができる。そして、この温度検知部材６の配設は必須のものではないが、その配設によりヒータＨ１，Ｈ２の緻密な温度管理や高い安全性を確保できる利点を有する。
【０１２４】
また、図８および図９は上記板状ヒータＨ１（やＨ２）を組込んだ定着装置７の実施の形態を示す。この定着装置７は複写機用のもので、図８はその一部を切欠した縦断面図、図９は図８中の矢視ｂ−ｂ線に沿った切断面の拡大横断面図で、図中ヒータＨ１部分は上記実施の形態と同じであるのでその説明は省略する。
【０１２５】
図において、７１は加圧ローラで、両端面に駆動部（図示しない。）に軸支された回転軸７２を突設し、この回転軸７２の外周に形成した円筒形ローラ本体７３の表面に耐熱性弾性材料たとえばシリコーンゴム層７４が嵌合してある。
【０１２６】
また、８１は上記加圧ローラ７１の回転軸７２と対向して配設されたヒータ支持体で、この支持体８１の凹部８２内に板状ヒータＨ１が加圧ローラ７１と並置した状態で取着固定されている。また、ヒータＨ１を含む支持体８１の周囲にはポリイミド樹脂などの耐熱性のシートからなるエンドレスのロール状をした定着フィルム８３が循環自在に巻装されている。
【０１２７】
そして、ヒータＨ１の上側に形成したガラス質のオーバーコート層４の円滑な表面は、この定着フィルム８３を介し上記加圧ローラ７１のシリコーンゴム層７４と弾接している。また、図中Ｐは被加熱体をなす複写用紙や複写用フィルムなどの記録媒体、ここでは複写用紙で、この複写用紙Ｐ上のＴ１は印刷された未定着トナー像、Ｔ２は定着済みトナー像を示す。
【０１２８】
上記構成の定着装置７は、後述するように画像形成装置９の一部として用いられ、複写用紙Ｐなど被複写体に転写された未定着トナー像Ｔ１を定着する。
【０１２９】
この定着装置７において板状ヒータＨ１は、端子部３，３に接触した燐青銅板を折り曲げるなどして弾性を付与したコネクタ８５，８５を通じ通電され、抵抗発熱体２が所定温度で発熱した状態で、加圧ローラ７１が駆動部により回転して、これに縦動して圧接されている定着フィルム８３も板状ヒータＨ１を覆うオーバーコート層４表面に摺接しながらヒータ支持体８１の周りを循環する。
【０１３０】
そして、未定着トナー像Ｔ１を転写した複写用紙Ｐが定着装置７に搬送されてくると、複写用紙Ｐは上下面が加圧ローラ７１のシリコーンゴム層７４と定着フィルム８３面との両者が回転している間で、上下面から挟圧した状態で図中矢印方向へ繰り出すよう通過させられる。その際に、複写用紙Ｐは上記の加圧と抵抗発熱体２の加熱とにより、未定着トナー像Ｔ１が焼付けられ、複写用紙Ｐにトナー像Ｔ２を定着形成させることができる。
【０１３１】
つまり、加圧ローラ７１の用紙入力側では、複写用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１がまず定着フィルム８３を介してヒータＨ１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７１の用紙排出側では、複写用紙ＰがヒータＨ１から離れ、トナー像Ｔ２は自然放熱して再び冷却固化し、定着フィルム８３も複写用紙Ｐから離反される。
【０１３２】
このとき、上記板状ヒータＨ１の抵抗発熱体２を覆って最上層に形成したガラス質のオーバーコート層４の平滑な表面は、定着フィルム８３に摺接しているので、定着フィルム８３が円滑に回動して、加圧ローラ７１との間で複写用紙Ｐが定着フィルム８３とともに円滑に搬送され、トナーの滲みの少ない良好な定着が行える。
【０１３３】
つぎに、本発明に関わる上記の板状ヒータＨ１および定着装置７を実装した画像形成装置として図１０に示す複写機９を参照して説明する。図１０はこの定着装置７を装着した画像形成装置たとえば複写機９の概略構成を示す縦断面図で、図中、定着装置７部分は上記実施の形態と同じであるので同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【０１３４】
図１０において９０は複写機９の筐体、９１は筐体９０の上面に設けられたガラスなどの透明部材からなる原稿載置台で矢印Ｙ方向に往復動して原稿Ｐ１を走査する。
【０１３５】
筐体９０内の上方には光照射用のランプと反射鏡とからなる照明装置９Ｌが設けられていて、この照明装置９Ｌにより照射された原稿Ｐ１からの反射光線が短焦点小径結像素子アレイ９Ａによって感光ドラム９Ｄ上にスリット露光される。なお、この感光ドラム９Ｄは矢印方向に回転する。
【０１３６】
また、９２は帯電器で、たと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９Ｄ上に一様に帯電を行う。この帯電器９２により帯電されたドラム９Ｄには、結像素子アレイ９Ａ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９３による加熱で軟化溶融する樹脂などからなるトナーを用いて顕像化される。
【０１３７】
一方、カセット９Ｃ内に収納されている複写用紙Ｐは、給送ローラ９４と感光ドラム９Ｄ上の画像と同期するようタイミングとって上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ９５によって、ドラム９Ｄ上に送り込まれる。そして、転写放電器９６によって感光ドラム９Ｄ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。
【０１３８】
この後、ドラム９Ｄ上から離れた用紙Ｐは、搬送ガイド９７によって定着装置８に導かれ加熱定着処理された後にトレイ９８内に排出される。なお、トナー像を転写後、ドラム９Ｄ上の残留トナーはクリーナ９９によって除去される。
【０１３９】
上記定着装置８は複写用紙Ｐの移動方向と直交する方向に、この複写機９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３を延在させて板状ヒータＨ１を配置しているとともにこのヒータＨ１の延在方向に軽く弾接するよう発熱抵抗体３と相対して送り用の加圧ローラ７１が設けられている。
【０１４０】
そして、ヒータＨ１と加圧ローラ７１との間を送られる用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔ１は、抵抗発熱体２からの熱を受け溶融して用紙Ｐ面上に文字、英数字、記号、図面などの複写像を現出させる。
【０１４１】
このような、複写機９は上記定着装置７に記載したと同様な作用効果、すなわち、複写機などにおいては定着用ヒータの過熱による不慮の事故の発生を防止できる。
【０１４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されない。たとえば上記実施の形態では、板状ヒータを複写機の定着用に用いたが、プリンタやファクシミリなどの他のＯＡ機器の定着用にも適用できる。また、ＯＡ機器に限らず、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などにおいて加熱用に装着して使用できる。
【０１４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、抵抗発熱体の主成分であるＰｄ（パラジウム）成分の含有量を減らしても所定の発熱特性が得られ、高価な材料の使用量を低減してコストダウンがはかれる。また、抵抗発熱体のＴＣＲ値を規制することにより、立上がり特性が問題ないレベルであるとともに温度制御回路などに異常が生じても昇温速度が鈍り、基板や周辺部材に加わる熱的影響を抑え、炭化や発煙などの発生を防ぐか遅延させることが可能な板状ヒータを提供できる。
【０１４４】
また、抵抗発熱体には使用経過に伴うヒートサイクルや高温による影響が及ぶが、抵抗発熱体の構成材料に耐熱性や耐候性に優れたＡｌ₂ Ｏ₃ （酸化アルミニウム）などの無機酸化物や無機窒化物を含有（添加）させることにより、結着を兼ねる抵抗調整用のガラスの添加量を抑制することができ、基板、配線導体やオーバコート層のガラス間の発泡を防ぎ、印刷や焼成工程など製造時における抵抗値のばらつきを低減して、各ヒータの抵抗値の変動を抑制できるとともに基板からの発熱体の剥離の虞がない品質の向上した、信頼性の高い板状ヒータを提供できる。
【０１５０】
請求項２および３に記載の発明によれば、非晶質ガラスは溶融時、結晶化ガラスに比べて流動性がよく緻密な発熱体（膜）得られ、発熱体の抵抗値を長期に亘り安定して維持していくことが可能な板状ヒータを提供できる。
また、２種類の非晶質ガラスを用いることにより、抵抗発熱体（膜）の形成工程および長期使用での抵抗値の変動などを抑制可能な板状ヒータを提供できる。
【０１５３】
さらに、オーバーコート層は、抵抗発熱体が酸化や硫化などにより変質して抵抗値が変化するのを防ぐとともに電気的な絶縁および接触などによる損傷や摩耗から保護する効果を奏する。
【０１５４】
請求項４に記載の発明によれば、上記請求項１ないし３に記載の効果を奏する板状ヒータを備えているので、長期間に亘り安定した定着が行える定着装置を提供することができる。
【０１５５】
請求項４に記載の発明によれば、上記請求項３に記載したと同様な作用効果を奏する定着装置を備えた複写機やファクシミリなどの画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板状ヒータの実施の形態を示す、中間部を切欠した正面図である。
【図２】図１の板状ヒータの裏面図である。
【図３】図１中の矢視ａ−ａ線に沿って切断した部分の拡大縦断面図である。
【図４】本発明に係わる板状ヒータの通電回路構成を示す説明図である。
【図５】試験サイクル（オン・オフ回数）と、抵抗値変化率（％）とを対比させたグラフである。
【図６】非晶質ガラスおよび無機酸化物の重量比率と、シート抵抗値（Ω／□ ／１０μｍ）とを対比させたグラフ（両対数）である。
【図７】本発明の板状ヒータの他の実施の形態を示し、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は（ａ）図の裏面図である。
【図８】板状ヒータを組込んだ本発明の複写機用の定着装置の実施の形態を示す、一部を切欠した縦断面図である。
【図９】図８中の矢視ｂ−ｂ線に沿った切断面の拡大横断面図である。
【図１０】定着装置を組込んだ本発明の画像形成装置（複写機）の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｈ１，Ｈ２：板状ヒータ
１：基板
２：抵抗発熱体
３：端子部（給電用膜状電極）
４：オーバーコート層
７：定着装置
７１：加圧ローラ
９：画像形成装置（複写機）

Claims (5)

1. 耐熱・電気絶縁性の材料からなる基板と；
   この基板の表面に長手方向に沿い帯状に形成された、ＡｇとＰｄの重量比率Ａｇ／Ｐｄが９０／１０〜７０／３０のＡｇ・Ｐｄ合金およびガラス、上記Ａｇ・Ｐｄ合金の重量に対し０．１〜２０重量％の無機酸化物および／または無機窒化物を含有し、ＴＣＲ（抵抗値温度係数）が、２００〜１０００ｐｐｍ／℃である抵抗発熱体と；
   この抵抗発熱体に連設して形成された給電端子部と；
   抵抗発熱体および基板の表面に形成されたガラス質のオーバーコート層と；
   を備えていることを特徴とする板状ヒータ。
2. 抵抗発熱体中のガラスが、非晶質ガラスからなることを特徴とする上記請求項１に記載の板状ヒータ。
3. 非晶質ガラスが、ＺｎＯ−ＳｉＯ ₂ 系、Ｂ ₂ Ｏ ₃ −ＺｎＯ系またはＳｉＯ ₂ −Ａｌ ₂ Ｏ ₃ 系のうちの少なくとも一種のガラスあるいはの非晶質ガラスからなることをＳｉＯ ₂ −Ａｌ ₂ Ｏ ₃ −ＣａＯ系とＢ ₂ Ｏ ₃ −ＢａＯ−ＺｎＯ系とのガラスからなることを特徴とする上記請求項２に記載の板状ヒータ。
4. 加圧ローラと；
   この加圧ローラに抵抗発熱体が対向して配設された上記請求項１ないし３のいずれか一
   に記載の板状ヒータと；
   を具備していることを特徴とする定着装置。
5. 媒体に形成された静電潜像にトナーを付着させ、このトナーを被複写体に転写して所定の画像を形成する手段と；
   加圧ローラにより画像を形成した被複写体を板状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上記請求項４に記載の定着装置と；
   を具備していることを特徴とする画像形成装置。

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