JPH06208311A - 加熱ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁基板２上に帯状発熱体３を形成し、これ
を保護ガラス層５で覆ってなる加熱ヒータにおいて、上
記保護ガラス層中のボイドの発生を回避あるいは低減す
ることができるように構成することを目的とする。 【構成】 上記保護ガラス層５を、発熱体３を直接覆う
結晶化ガラスからなる第一層５ａと、上記第一層の上に
積層される非晶質ガラスからなる第二層５ｂとを少なく
とも含むようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、電子写真プロセスに
おいて、感光ドラムから用紙上に転写されたトナーを定
着する場合等に用いると好適な加熱ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】いわ
ゆる電子写真プロセスにおいては、感光ドラムから用紙
上に転写されたトナーがヒータによって加熱融着させら
れることにより、定着される。このような電子写真プロ
セスは、乾式複写機、レーザプリンタ、ＬＥＤプリン
タ、ファクシミリの印字部等に広く応用されている。

【０００３】ところで、電子写真プロセスにおける定着
部の小型化、軽量化を図るとともに、使用可能温度への
昇温時間を短縮するために、上記定着用加熱ヒータとし
て、ハロゲンランプを内挿した筒型の伝統的なヒータに
代え、絶縁基板上に発熱体を帯状に配置してなる加熱ヒ
ータが用いられる場合がある。

【０００４】かかる加熱ヒータは、セラミック製の絶縁
基板上に、銀・パラジウムペーストを用いて帯状に印刷
・焼成してなる発熱抵抗体を形成するという、簡単な製
造プロセスによって得ることができるとともに、概して
薄状であり、しかも発熱体両端部間への通電後、瞬時に
してトナー定着可能温度に昇温するため、上記電気写真
プロセスにおける定着部の構成を小型化、軽量化、低コ
スト化ができるのみならず、通電後の待ち時間をほとん
どなくすことができるという利点をもっている。

【０００５】この種の加熱ヒータは、概ね次のようにし
て製造される。図５および図６に示されるように、先
ず、アルミナ・セラミクス等の矩形短冊状をした絶縁基
板ａの上面に、長手方向の所定長さを有する帯状発熱体
ｂを、銀・パラジウムペースト等の抵抗体ペーストを用
いて印刷・焼成することによって形成する。抵抗体ペー
ストとして上記のように銀・パラジウムペーストを用い
る場合、焼成後の帯状発熱体ｂは、銀・パラジウム合金
で構成されることになる。次に、上記帯状発熱体ｂの両
端部に、一部または全部が重なるようにして、銀ペース
ト等の導体ペースト等を印刷・焼成してなる導体電極
ｃ，ｃが形成される。

【０００６】さらに、上記帯状発熱体ｂのほぼ全長部分
を覆うようにして、保護ガラス層ｄがやはりガラスペー
ストを用いて印刷・焼成することにより、形成される。
この保護ガラス層ｄは、上記帯状発熱体ｂによって加熱
するべき対象、すなわち、電子写真プロセスにおける用
紙、あるいはこれを担持する樹脂フィルムに対する摺接
抵抗を減じるために、表面の平滑性が求められる。

【０００７】上記のような保護ガラス層ｄは、たとえ
ば、サーマルプリントヘッドにおける発熱体を保護する
ための保護ガラス層と同様のガラス材料で形成されてい
るが、この種の加熱ヒータの発熱抵抗体を保護するため
の保護ガラス層として上記サーマルプリントヘッドの発
熱部を保護するものと同等のガラス材料を用いると、次
のような問題が発生することが判明した。

【０００８】すなわち、一般に、上記保護ガラス層を形
成するためのガラス材料としては、焼成後の表面が上記
のように平滑性を保持するように、焼成後においてもガ
ラス質を保つ、いわゆる非晶質ガラスが用いられるのが
技術常識である。しかしながら、このような非晶質ガラ
スを上記の加熱ヒータの発熱体を覆う保護ガラス層の材
料として単に用いると、次の問題がある。

【０００９】上述のように、この種の加熱ヒータでは、
大電力を消費して大きな熱量を発生させるべく、電流容
量が大きい銀・パラジウム合金がその発熱抵抗体形成の
ための材質として選択される。一方、保護ガラス層ｄを
形成するべくガラスペーストを印刷・焼成する過程にお
いては、約８００℃程度に加熱昇温させられることがあ
る。そうすると、焼成温度が上記銀・パラジウム合金で
できた発熱体ｂ表面の酸化物層を還元させ、酸素を主成
分とするボイド（気泡）を発生させる。非晶質ガラス
は、上記の焼成温度においては、粘性の比較的低い流動
状態となるため、上記のように発生させられたボイドが
ガラス層の厚み方向全体にわたって成長かつ分散させら
れ、このような状態において固化してしまうことがあ
る。すなわち、焼成後の保護ガラス層の内部に、気泡が
封じ込められた恰好となることがある。

【００１０】そうすると、長手方向に一定の長さを有す
る帯状発熱体ｂを覆う保護ガラス層ｄの実ガラス膜圧が
部分的に下がる結果となり、これにより、保護ガラス層
ｄの絶縁耐圧が低下してしまう。上述のように、この種
の加熱ヒータにおける発熱体には、比較的大電流が流さ
れるため、保護ガラス層には、高い絶縁耐圧が求められ
るが、上記のボイドの発生に起因して、この絶縁耐圧が
実質上低下し、加熱ヒータが不良となってしまう不具合
が発生しうるのである。

【００１１】本願発明は、上記のような事情のもとで考
え出されたものであって、絶縁基板上に銀・パラジウム
合金からなる帯状発熱体を形成してなる加熱ヒータにお
いて、その発熱体を覆う保護ガラス層を、表面の平滑性
を維持しながら、ボイドの発生による絶縁耐圧低下を回
避することをその課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。すな
わち、本願発明の加熱ヒータは、所定長さを有する絶縁
基板と、この絶縁基板に形成された帯状発熱体と、この
発熱体を覆う保護ガラス層とを有する加熱ヒータであっ
て、上記保護ガラス層は、上記発熱体を直接覆う結晶化
ガラスを用いた第一層と、上記第一層の上に積層された
非晶質ガラスからなる第二層とを少なくとも含んでいる
ことに特徴づけられる。

【００１３】なお、上記帯状発熱体の代表的な材質は、
銀・パラジウム合金である（請求項２）。

【００１４】

【発明の作用および効果】いわゆる結晶化ガラスは、加
熱処理の途中から結晶化が進行し、やがて固化する。そ
して、結晶化の進行に伴って見掛け状の粘性が増加し、
流動性が抑制される。そして、所定の流動性をもつにい
たるまでの温度は、一般に、非晶質ガラスの場合よりも
低い。

【００１５】本願発明では、絶縁基板上に形成される発
熱体を覆う保護ガラス層を、上記発熱体に近い第一層
と、この第一層の上に積層される第二層とを少なくとも
含む多層構造とし、上記第一層を、上記結晶化ガラスに
よって形成することとしている。

【００１６】上述のように、上記結晶化ガラスは、加熱
処理、すなわち、焼成の過程において結晶化が進み、粘
性が増大して固化してゆき、しかも流動性が与えられる
までの温度が比較的低い。

【００１７】したがって、仮に、発熱体表面に酸化物層
が形成されていても、これが還元されて焼成中の結晶化
ガラス中にボイドとなって表れるのが抑制される。すな
わち、発熱体表面の酸化物の還元温度にいたるまでに結
晶化ガラスの粘性が十分上昇し、流動性が抑制されて上
記ボイドの成長が制限される。また、場合によっては、
上記のボイド発生のための還元温度にいたるまでに、結
晶化ガラスが十分に固化してしまい、この場合には、上
記ボイドの発生それ自体が回避される。

【００１８】結晶化ガラスは、上記のように、加熱処理
の途中において結晶化が進むため、一般に、固化後の表
面平面性は担保されない。そのため、本願発明では、上
記結晶化ガラスからなる第一層の上に、非晶質ガラスか
らなる第二層を形成している。

【００１９】すでに説明してあるように、非晶質ガラス
によって形成される保護ガラス層の表面平滑性は、高度
に維持される。したがって、この種の加熱ヒータの保護
ガラス層に求められる表面平滑性も、担保される。この
ように、本願発明の加熱ヒータによれば、保護ガラス層
中にボイドが発生することによる絶縁耐圧の低下が都合
よく回避され、しかも、保護ガラス層の表面の平滑性が
確保されることになる。

【００２０】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を図
面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２１】本願発明の加熱ヒータ１は、基本的には、
この種の加熱ヒータと同様の手法によって作製される。
すなわち、図１および図２に示すように、アルミナ・セ
ラミクス等でできた平面視矩形短冊状の絶縁基板２の上
面に、その長手方向に延びる所定幅の発熱体３が形成さ
れる。この発熱体３の形成は、いわゆる厚膜印刷法によ
って行われる。すなわち、抵抗体ペーストを用いて上記
絶縁基板２上に抵抗体ペーストを所定形状に印刷すると
ともに、これを加熱炉で焼成することによって上記発熱
体３が形成される。上記発熱体３を形成するための抵抗
体ペーストとしては、たとえば、銀・パラジウムペース
トが用いられる。これを上記のような厚膜印刷法によっ
て印刷・焼成すると、銀・パラジウム合金による発熱体
３が形成されることになる。

【００２２】上記発熱体３の両端部には、一部がこれに
重なるようにして、導体電極部４，４が形成される。こ
の導体電極部４，４もまた、たとえば、銀ペースト等の
導体ペーストを用いて厚膜印刷法によって形成される。

【００２３】さらに、上記発熱体３を覆うようにして、
保護ガラス層５によるコーティングが行われる。従前の
この種の加熱ヒータにおいては、この保護ガラス層は、
いわゆる非晶質ガラスによって一の工程により形成され
ていたが、本願発明では、次のように、少なくとも二つ
の工程により、二種の層５ａ，５ｂを積み重ねるように
して形成される。

【００２４】上記発熱体３を直接覆う第一の保護ガラス
層５ａは、いわゆる結晶化ガラスを用いることによって
行われる。すなわち、結晶化ガラスフリットを含むガラ
スペーストを用いて印刷・焼成をすることによって第一
保護ガラス層５ａが形成される。

【００２５】そして、上記第一保護ガラス層５ａに積層
するようにして、従前と同様の非晶質ガラスによる第二
保護ガラス層５ｂが形成される。この第二保護ガラス層
５ｂの形成も上記と同様に、いわゆる非晶質ガラスフリ
ットを主成分とするガラスペーストを用いて印刷・焼成
をすることにより、形成される。

【００２６】図３に、代表的な結晶化ガラスと、代表的
な非晶質ガラスの粘度曲線を示す。この図に示されてい
るように、結晶化ガラスの場合は、温度が上昇するにつ
れて、比較的低温において所定の粘度まで低下して流動
化した後、急激に粘性が上昇している。これは、加熱処
理の進行に伴い、結晶化が進み、見掛け状の粘度が上昇
するからである。このように、結晶化ガラスの場合に
は、比較的低温で流動状態となった後、結晶化が進むこ
とにより、流動性が急激に高められてやがて固化する。

【００２７】一方、非晶質ガラスの場合には、上記の結
晶化ガラスのように結晶化はなく、常にガラス質として
の性質を保持する。したがって、温度上昇に伴い、その
粘度が次第に低下してゆく。

【００２８】本願発明では、発熱体３を直接覆う第一保
護ガラス層５ａとして、上記のような性質を有する結晶
化ガラスを採用している。したがって、仮にこの保護ガ
ラス層が直接接する銀・パラジウム合金等からなる発熱
体３の表面に酸化物が形成されていても、この酸化物の
還元温度に達する以前に第一保護ガラス層をペースト状
態から流動化させた後に固化させることが可能となる。
この場合、従来問題となっていた保護ガラス層の焼成過
程におけるボイドの発生それ事態が回避される。

【００２９】また、仮に上記発熱体の表面の酸化物が還
元温度に達してボイドが発生しようとしても、その温度
においては、すでに焼成中の保護ガラス層中の粘度が結
晶化の進行によって著しく高められているため、上記の
ボイドが問題となる程度に成長し、かつ保護ガラス層の
厚み方向に分散するということを有効に阻止することが
できる。

【００３０】なお、この結晶化ガラスの場合、焼成中上
述のように結晶化が進行してゆくため、焼成後の表面の
平滑性は達成されず、そのままでは表面の平滑性が要求
されるこの種の加熱ヒータの保護ガラス層としては、不
適である。

【００３１】本願発明は、上記のような結晶化ガラスに
よる第一保護ガラス層５ａの上に、非晶質ガラスからな
る第二保護ガラス層５ｂを形成している。すでに説明し
たように、保護ガラス層として、一般的に非晶質ガラス
が用いられるのは、表面平滑性を担保するためのもので
あり、したがって、本願発明の加熱ヒータ１における保
護ガラス層５の表面は、第二層として非晶質ガラスが用
いられているため、その平滑性は高度に保持される。

【００３２】以上のように、本願発明の加熱ヒータにお
いては、発熱抵抗体３を覆う保護ガラス層５として、結
晶化ガラスによる第一層５ａと、非晶質ガラスによる第
二層５ｂをもつように構成してるので、この保護ガラス
層にボイドの発生がないかまたは著しく抑制され、これ
によって、保護ガラス層の絶縁耐圧が高く維持される。

【００３３】図４は、銀・パラジウムペーストによって
発熱体３を形成した後、保護ガラス層５を５０μｍの厚
みで形成した場合のガラスの１ｃｍ² 当たりの絶縁耐圧
を、従来例と本願発明とで比較したグラフである。すな
わち、従来例については、非晶質ガラスのみによって５
０μｍ厚の保護ガラス層を形成したものであり、本願発
明については、結晶化ガラスによる第一保護ガラス層５
ａを２０μｍの厚みで形成した後、その上に非晶質ガラ
スによる第二保護ガラス層５ｂを３０μｍの厚みで形成
し、これによる絶縁耐圧を比較したものである。この図
４からわかるように、本願発明による保護ガラス層の場
合、その絶縁耐圧が従来例に比較して著しく上昇させら
れている。

【００３４】すでに説明してあるように、電子写真プロ
セスにおける定着ヒータとして本願発明の加熱ヒータを
用いる場合、その定着効率を高めるため、すなわち、こ
の発熱体に接触しながら移動するトナーが転写させられ
た用紙の移動速度をより高めるためには、発熱体によっ
て発生しうる熱量をより増大させる必要があり、そのた
めには、発熱体により大きな電流を流すことが求められ
る。本願発明の保護ガラス層構造をもつ加熱ヒータを用
いれば、その絶縁耐圧が従来例に比較して著しく高めら
れているため、発熱体の発熱容量を格段に高めることが
可能となるのであり、これにより、ヒータとしての能力
を格段に高めることが可能となるのである。

【００３５】もちろん、本願発明の範囲は上述の実施例
に限定されるものではない。本願発明は、上記保護ガラ
ス層として、発熱体を直接覆う第一層を結晶化ガラスを
用いて形成し、これをさらに覆う第二層を非晶質ガラス
を用いて形成するのであるが、ガラスのもつ結晶化特性
は種々存在し、結晶化の程度も様々なものが存在する。
第一保護ガラス層として選択するべく結晶化ガラスは、
上記のような種々の結晶化特性をもつガラス材料から、
適宜選択すればよいのである。

【００３６】また、実施例は、結晶化ガラスによる第一
層と、非晶質ガラスによる第二層との二層構造をもって
いるが、それ以上の層を含ませることも可能である。た
だし、もっとも表面側の層は、その表面平滑性を担保す
るために、非晶質ガラスを用いた層とするべきである。

【００３７】また、本願発明は、加熱ヒータにおける発
熱抵抗体を覆う保護ガラス層の構造に特徴づけられるも
のである。したがって、この保護ガラス層が覆う発熱抵
抗体のパターン形状、数、あるいはこの発熱抵抗体に電
流を流すべく設けられる電極の配置あるいは数は全く問
われない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の平面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図である。

【図３】代表的な結晶化ガラスと代表的な非晶質ガラス
の粘性曲線を示すグラフである。

【図４】本願発明と従来例の各保護ガラス層の絶縁耐圧
の比較を表すグラフである。

【図５】従来例の平面図である。

【図６】図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱ヒータ ２ 絶縁基板 ３ 発熱体 ４ 導体電極 ５ 保護ガラス ５ａ （保護ガラス層の）第一層 ５ｂ （保護ガラス層の）第二層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定長さを有する絶縁基板と、この絶縁
   基板に形成された帯状発熱体と、この発熱体を覆う保護
   ガラス層とを有する加熱ヒータであって、 上記保護ガラス層は、上記発熱体を直接覆う結晶化ガラ
   スを用いた第一層と、上記第一層の上に積層された非晶
   質ガラスからなる第二層とを少なくとも含んでいること
   を特徴とする、加熱ヒータ。
2. 【請求項２】 上記帯状発熱体は、銀・パラジウム合金
   で形成されている、請求項１の加熱ヒータ。