JPH06324584A - ヒータおよびヒータの製造方法ならびに定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の抵抗値が精度よく得られるヒータおよ
びこのヒータの製造方法ならびにこのヒータを用いた定
着装置を提供することを目的とする。 【構成】 絶縁基板１上に少なくとも一部が帯状の発熱
部を有する抵抗発熱体２を印刷形成し、この抵抗発熱体
２の縁部を長手方向にトリミング６、（５）したものに
おいて、上記抵抗発熱体２の縁部は角部のない直線３ｂ
および曲線３ａの連続線でトリミング６、（５）してあ
るヒータＨおよびヒータの製造方法ならびにこのヒータ
を有する定着装置。 【効果】 抵抗発熱体のトリミング（切断）された部分
に損傷がないとともに、高精度の抵抗値範囲（±３％）
のヒータが容易に得られ、また、ヒータ表面のガラスコ
ート層内に気泡が残存せずこのコート層を破損すること
がないほか、このヒータを定着装置に組込んだ場合、画
像のコントラスト不良や定着むらなどの発生を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば複写機、フ
ァクシミリやプリンタなどのＯＡ機器のトナー定着など
に用いられるヒータおよびヒータの製造方法ならびにこ
のヒータを用いた定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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複写紙に転写し、つ
いで、この複写紙をヒータと加圧ローラとの間で挟圧し
ながら通過させ、ヒータの熱によって複写紙を加熱して
トナーを溶着させて定着している。

【０００３】最近、この定着用のヒータとして熱効率、
重量、大きさ、コストなどの点で優れている板状のヒー
タが開発され、市場に出回ってきている。この板状のヒ
ータは、細長なセラミックスなどの絶縁基板の表面に銀
・パラジウム合金粉末などのペーストを印刷塗布して、
この塗膜を焼成して抵抗発熱体としている。

【０００４】そして、このヒータは所定の電流値で一定
の発熱量が得られるように、抵抗発熱体の抵抗値を所定
の範囲内に調整する必要があるが、従来は抵抗発熱体の
材料となる銀・パラジウム合金粉末のペーストを絶縁性
の基板上に印刷する際の分量つまり抵抗発熱体の寸法
か、ペースト材料を適宜選択し、そのシート抵抗値を変
えることで、所定の抵抗値になるように調整していた。

【０００５】しかし、このような抵抗値調整方法は抵抗
発熱体の印刷焼成前のみに行うので焼成した後に抵抗値
を微調整することはできず、そのため、所定の抵抗値を
得ることが困難であり、ヒータの発熱温度のばらつきが
大きいものであった。

【０００６】この印刷による抵抗形成では個々のヒータ
間に±１５％程度のばらつきがあり、通電制御回路の電
流を個々に調整することにより使用しているが、制御回
路のコストが高くなるとともにその調整にも時間を要し
ていた。

【０００７】そこで、このヒータの抵抗発熱体の抵抗値
調整を、ハイブリッドＩＣなどで多用されているように
印刷抵抗を焼成した後にレーザを用いて所定抵抗値にト
リミングすることが行われるようになった。これは、抵
抗印刷時に予めその幅を大きくとっておき（抵抗値…
小）、焼成後に抵抗発熱体の発熱部長にわたり通電方向
に沿って縁部を切断除去して（抵抗値…小から大へ）い
くことにより断面積を減らし、所定抵抗値となるよう調
整している。

【０００８】しかし、このトリミングも抵抗発熱体の除
去される縁部が直線状のものはよいが、抵抗発熱体が形
成された絶縁基板の裏面側に測温用の温度センサや温度
ヒューズを取付けるものは、この温度センサや温度ヒュ
ーズの取付けによってこの部分の熱容量が増すため温度
が低下してしまうので、抵抗発熱体の幅を狭くしてこの
取付部の抵抗値を大きくして温度が高まるようにし、温
度センサや温度ヒューズ取付け後は他の部分と略同温度
になるようにしている。

【０００９】そして、この幅狭部は図２中に点線３ｚで
示すように角ばってトリミングしてある。もちろん、レ
ーザトリミングでこのような角部を切込むことは可能で
ある。トリミングに際しレーザの出力、照射時間あるい
は加工対象材料や厚さなどが一定であればほぼ均等な切
込加工ができるが、角部など急峻の部分があるとレーザ
ビームの進行速度が一定とならず、出力一定で同一部分
を長く照射すると他の部分より切込深さが深くなったり
バリや傷などを発生することがある。

【００１０】特に帯状の抵抗発熱体に幅狭部を形成した
ものは直線部に比べ角部にバリや傷の発生などが多くあ
りトリミング面が不均一になって、局部的に高温部分が
できてヒータが長手方向に一様な発熱温度分布となら
ず、その結果定着用とした場合などに画像のコントラス
ト不良や定着むらなどの発生がみられることがあった。
また、このような損傷部があるとヒータ表面の保護のた
めのガラスコートの際、損傷部内に気泡が残存しこの気
泡がヒータ昇温時に膨脹してガラスコート層を破損する
など、上記問題のほか損傷に起因するコート層の耐圧特
性の低下などを招くことがあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板上に形
成した抵抗発熱体の抵抗値調整手段を改善することによ
り、発熱温度分布の不均衡を誘発することなく、所定の
抵抗値が精度よく得られるヒータおよびこのヒータの製
造方法ならびにこのヒータを用いた定着装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のヒータは、絶縁基板上に少なくとも一部が帯状の発熱
部を有する抵抗発熱体を印刷形成し、この抵抗発熱体の
縁部を長手方向にトリミングしたヒータにおいて、上記
抵抗発熱体のトリミングは少なくとも一部が曲線状であ
ることを特徴としている。

【００１３】本発明の請求項２に記載のヒータは、上記
帯状の発熱部を有する抵抗発熱体は中間部分に幅狭部を
有し、この幅狭部を形成した部分の基板の裏面に温度セ
ンサを装着したことを特徴としている。

【００１４】本発明の請求項３に記載のヒータの製造方
法は、絶縁基板上に少なくとも一部を帯状の発熱部を有
する抵抗発熱体を印刷して形成し、この抵抗発熱体の縁
部を長手方向に少なくとも一部が曲線状となるようレー
ザビームまたは抵抗発熱体を移動させてトリミングする
ことを特徴としている。

【００１５】本発明の請求項４に記載の定着装置は、加
圧ローラと上記請求項１ないし請求項２に記載のヒータ
とが相対して配置されていることを特徴としている。

【００１６】

【作用】レーザを用い長手方向に延在する抵抗発熱体の
縁部近傍を角部がないよう直線状または曲線状に連続的
にトリミングしたヒータであり、抵抗発熱体の発熱温度
設定が温度分布のむらなく高精度をもって行うことがで
き、発熱温度分布の大幅な不均衡を誘発することなく、
所定の抵抗値を精度よく得ることができる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１（ａ）は本発明の第一の実施例であるヒーター
Ｈの構造を示し、図中１は耐熱・電気絶縁性材料たとえ
ばアルミナセラミクスからなる基板、２はこの基板１の
表面に長手方向沿い形成した抵抗発熱体、３はこの抵抗
発熱体２の中間部においてその幅を狭くした幅狭部、
４、４はこの抵抗発熱体２の両端部上に形成された電極
である。

【００１８】上記抵抗発熱体２は例えば銀・パラジウム
などの合金粉末を混練したペーストを基板１の表面上に
スクリーン印刷した後に、焼成して形成する。また、電
極４、４は例えば銀などの良導電性金属を混練したペー
ストをスクリーン印刷し、焼成して形成する。

【００１９】この焼成後の抵抗発熱体２の抵抗値は所定
抵抗値より低く設定してあって（抵抗発熱体２の幅や厚
さを大きく）、この後レーザを用い長手方向沿いにその
縁部を除去していき（抵抗発熱体２の幅を狭く）、所定
の抵抗値に調整、すなわち、レーザトリミングしてい
る。

【００２０】このレーザトリミングは、通常の画像認識
装置などによって抵抗発熱体２の両端部位置を検出し
て、レーザビームの移動線上と合わせる。そして、両電
極４、４間の抵抗値を検出しながら、抵抗発熱体２の縁
部をその通電方向に沿って一定幅で矢印５（トリミング
跡）で示すようにトリミングしする。このトリミングで
所定の抵抗値範囲にあればトリミング作業は終了する。

【００２１】未だ所定の抵抗値範囲にない場合は、トリ
ミング前の電極４、４間の抵抗値とトリミング後の電極
４、４間の抵抗値とを比較することにより、その抵抗値
変化を検出する。

【００２２】そして、ここで得られた抵抗値の変化量か
ら電算処理によって第二回目のトリミング幅を算出し、
この結果に基づいて上記トリミングと同様に、抵抗発熱
体２の縁部をその通電方向に沿って一定幅でトリミング
し、さらに、所定の抵抗値範囲に未達の場合は、所定の
抵抗値範囲になるまでこのトリミングを繰り返す。

【００２３】この実施例のヒーターＨの場合は、延在す
る抵抗発熱体２の中間部に幅狭部３を形成するが、直線
部から幅狭部３および幅狭部３から直線部へのレーザビ
ームの移動を滑らかな曲線３ａを描くようにしたので、
レーザビームの移動を一定速度とすることができた。

【００２４】したがって、このトリミングにより所定の
高い精度の抵抗値範囲（±３％）とすることができると
ともに、延在するトリミング面は損傷部のない均一な面
を得ることができ、この後行われるヒータ表面の保護の
ためのガラスコートに際し、トリミング箇所である凹所
内に気泡が残存するようなことがなく、品質の向上した
ヒーターＨが得られる。また、発熱温度分布は図１
（ｂ）に示すとおり、トリミングに起因した発熱温度分
布の大幅な不均衡を誘発することがない。また、図１
（ｂ）に点線で示すように上記幅狭部３は他の部分に比
べ高い温度になるが、幅狭部３に対応する裏面に温度セ
ンサや温度ヒューズ９を配置すれば熱容量が増すことに
より温度が下がり実線のように他の部分とほぼ同じ温度
になる。

【００２５】また、このトリミングしたヒータＨの横断
面は図３に示すように、基板１上に形成された抵抗発熱
体２のレーザビームが照射された部分は略Ｖ字形の切込
み６が形成され、切込み６によって発熱体２から分かれ
た縁部は半島状や離れ島状２ａ（なお、この切込み６に
よって離した部分が両電極４、４に通じている場合は、
離した部分の少なくとも１か所を切込み６と直交する方
向にレーザビームで切離し、通電しないようにしておく
必要がある。）となって電極４、４への通電時に電流が
流れず発熱することはない。なお、縁部近くを切込んだ
場合は、レーザビームの照射によって発熱体２が溶融し
て飛散してしまい半島状や離れ島状２ａの部分は残らな
い。また、レーザビームの出力は照射時アルミナセラミ
クスからなる基板１が溶融しない程度がよい。

【００２６】また、図３において７は抵抗発熱体２を保
護するためコートされたガラス層で、上記略Ｖ字形の切
込み６内にもほぼ均一にコートされている。そして、こ
の図に示すように抵抗発熱体２を形成した基板１の裏側
には一対の導体配線８、８が設けられていて、この導体
配線８、８にたとえばサーミスタからなる温度センサ９
の電極１０、１０が導電性接着剤１１を介し取付けられ
ている。そして、上記温度センサ９と基板１との間にで
きる空間内を含む一対の導体配線８、８間にはエレクト
ロマイグレーションを防ぐためにポリイミド、ポリイソ
イミドやガラスなどからなる絶縁物層１２が形成されて
いる。

【００２７】なお、上述したような均一のトリミング面
を得る手段としては、（１）上記のレーザビームを角部
のない直線および曲線で移動させる、（２）レーザビー
ムを一定速度で移動させる、（レーザビームが固定の場
合はヒータＨ側を一定速度で移動させる）、（３）レー
ザビームの出力を一定化する、（４）レーザビームの照
射回数（パルス回数）を一定化するなどのことが必要で
ある。

【００２８】また、図４は本発明の第二の実施例を示
し、図中第一の実施例と同一部分には同一の符号を付し
てその説明は省略する。まず、一定幅で形成された抵抗
発熱体２の発熱部端部から他方の端部まで通電方向に沿
って一定幅でトリミング５ａする。そして、このトリミ
ング５ａ中における電極４、４間の抵抗値変化量を測定
し、抵抗発熱体２の発熱部長さにわたる抵抗値分布を検
出する。

【００２９】そして、抵抗発熱体２の抵抗値分布に基づ
いて、例えば電算処理等により抵抗値の大きい部分はト
リミング幅を小さく、抵抗値の小さい部分はトリミング
幅を大きくするように、適宜トリミング幅を変化させる
制御を行いながらトリミング５ｂ作業をする。もちろ
ん、二回のトリミング５ｂで所定の抵抗値分布が得られ
ないときは、再度発熱部端部から他方の端部まで抵抗発
熱体２の通電方向に沿ってトリミングする。また、トリ
ミングは必ずしも発熱部端部から他方の端部にまで連続
して行うことなく、抵抗値分布に応じて適宜中間部で中
断してもよい。

【００３０】このような抵抗値調整法によれば、発熱温
度分布が一様でないヒータについても、発熱温度分布の
不均衡を誘発させずに抵抗値調整が行える。また逆に、
抵抗発熱体２の発熱をたとえば端部側が高く、中央部を
低くなど発熱温度分布をあえて均衡でない所望の分布に
設定する場合にも有効に利用できる。

【００３１】また、図５および図６は上記ヒータＨを組
込んだ複写機やファクシミリなどの定着装置の一例を示
し、図中ヒータＨ部分は上記実施例と同一であるのでそ
の説明は省略する。図中Ｒは加圧ローラで、両端面に回
転軸２１を突設した円筒形ローラ本体２２の表面に耐熱
性弾性材料たとえばシリコーンゴムローラ２３が嵌合し
てある。そして、この加圧ローラＲの回転軸２１と対向
して定着用ヒータＨが並置してあり、上記ゴムローラ２
３はヒータＨの抵抗発熱体２の真上のガラスコート層７
の表面に軽く弾接している。なお、３１は燐青銅板など
からなる弾性が付与されたコネクタで、上記ヒータＨの
電極４，４に当接して抵抗発熱体２への給電をなす。ま
た、Ｐは複写紙を示す。

【００３２】この定着装置はたとえば複写機内に設けら
れ、ヒータＨには電流制御器によって制御された電流が
コネクタ３１を介し通電される。そして、発熱した抵抗
発熱体２のガラスコート層７表面とゴムローラ２３との
間に複写紙Ｐが挟圧され、加圧ローラＲの回転により複
写紙Ｐは矢印方向に搬送されてトナーの定着がなされ
る。

【００３３】このような定着装置は、抵抗発熱体２軸に
沿ってほぼ均一な熱照射分布が得られるヒーターＨを用
いているので、定着用として画像のコントラスト不良や
定着むらなどの発生を防止できる。また、トリミング面
が全長にわたり鋭く切断されていて損傷がないので、ヒ
ータＨ表面の保護のためのガラスコート層７内に気泡の
残存がなく、ヒータＨ昇温時に気泡が膨脹してガラスコ
ート層７を破損するなどのことがないほか損傷に起因す
るコート層の耐圧特性の低下などを招くことがなく、定
着装置におけるヒータＨに起因する不具合を防止でき
る。

【００３４】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
たとえば基板の材質はアルミナセラミクスに限らず、他
のセラミクスやガラス、ポリイミド樹脂のような耐熱性
の高い合成樹脂部材あるいは表面をガラス被覆などの絶
縁処理した金属であってもよい。

【００３５】また、上記実施例では基板に形成する抵抗
発熱体２は銀・パラジウムなどの合金粉末を混練したペ
ーストを、また、電極４、４は銀などの良導電性金属を
混練したペーストを用い形成したが、本発明はこれに限
らず、発熱体２としてはニッケル、錫などの金属材料を
用いたペーストを、また、電極４、４としてはプラチナ
や金などあるいはこれらの合金からなる金属材料を用い
たペーストを塗布して形成しても差支えない。

【００３６】さらに、上記実施例ではオーバーコート層
表面に直接複写紙が接触したが、定着ヒータ保護や紙送
り用にプラスチックシートを介在させた間接的な接触で
あってもよい。

【００３７】さらにまた、上記実施例では抵抗発熱体の
トリミングに際し、抵抗発熱体側を固定しておき、レー
ザビーム側を移動させたが、これに限らず、レーザビー
ム側を固定しておき、抵抗発熱体側を移動差せてもよ
く、また、両者を相対的に移動させてトリミングさせて
もよい。

【００３８】

【発明の効果】以上の構成を有する本発明は、基板上に
形成した抵抗発熱体のトリミング（切断）された部分に
ばりや傷などの損傷のない品質が向上できるとともに、
高精度の抵抗値範囲（±３％）のヒータが容易に得られ
る。また、後刻に形成されるヒータ表面の保護のための
ガラスコートに際し、トリミング箇所である凹所内に気
泡が残存せず、ヒータ昇温時に気泡が膨脹してガラスコ
ート層を破損することがないほか損傷に起因するコート
層の耐圧特性の低下などがない。また、このヒータを定
着装置に組込んだ場合、各部の発熱温度を一様化できる
ので画像のコントラスト不良や定着むらなどの発生を防
止できるとともに、ヒータに起因する不具合を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例に係るヒータの上面
図、（ｂ）は発熱温度分布図である。

【図２】図１のヒータの要部を拡大して示す上面図であ
る。

【図３】本発明の実施例に係るヒータの横断面図であ
る。

【図４】本発明の他のヒータの実施例を示す上面図であ
る。

【図５】本発明の定着装置の実施例を示す一部断面正面
図である。

【図６】図５中のＶ−Ｖ線における断面図である。

【符号の説明】

Ｈ：ヒータ Ｒ：加圧ローラ Ｐ：複写紙 １：絶縁基板 ２：抵抗発熱体 ３：幅狭部 ３ａ：曲線部 ３ｂ：直線部 ４：電極 ５：トリミング跡 ６：切込み ７：ガラス層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 苅部 孝明 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に少なくとも一部が帯状の発
   熱部を有する抵抗発熱体を印刷形成し、この抵抗発熱体
   の縁部を長手方向にトリミングしたヒータにおいて、上
   記抵抗発熱体のトリミングは少なくとも一部が曲線状で
   あることを特徴とするヒータ。
2. 【請求項２】 上記帯状の発熱部を有する抵抗発熱体は
   中間部分に幅狭部を有し、この幅狭部を形成した部分の
   基板の裏面に温度センサを装着したことを特徴とする請
   求項１に記載のヒータ。
3. 【請求項３】 絶縁基板上に少なくとも一部を帯状の発
   熱部を有する抵抗発熱体を印刷して形成し、この抵抗発
   熱体の縁部を長手方向に少なくとも一部が曲線状となる
   ようレーザビームまたは抵抗発熱体を移動させてトリミ
   ングすることを特徴とするヒータの製造方法。
4. 【請求項４】 加圧ローラと上記請求項１ないし請求項
   ２に記載のヒータとが相対して配置されていることを特
   徴とする定着装置。