JPH10221984A - 定着器用セラミックスヒーター及び加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体を大型化することなく、全体の温度分
布が均一な定着器用セラミックスヒーター、並びにこの
セラミックスヒーターを用いた定着性にむらのない加熱
定着装置を提供する。 【解決手段】 セラミックスヒータは、電気絶縁性のセ
ラミックス基板２の一表面に発熱体３を有し、その反対
側の表面にセラミックス基板２内又はその側面に設けた
導体４ａにより発熱体３と電気的に接続された電極４を
備えいえいる。このセラミックスヒーターを用いたプリ
ンター等の加熱定着装置は、中央部と端部とでトナーの
定着性にむらがなく、消費電力も少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等に用いられる定着器用のセラミックスヒーター、及
びこのヒーターを用いた加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリや複写機、プリンター等に
おけるトナー画像の定着装置では、加熱ローラと該加熱
ローラに接する加圧ローラとによって、感光ドラムから
未定着のトナー画像が転写された記録紙等の転写材を挟
持搬送しつつ加熱することにより、未定着のトナー画像
を転写材上に定着する加熱ローラ方式が一般に多用され
ている。

【０００３】この加熱ローラ方式における従来の加熱ロ
ーラは、円筒状の金属ロール中にハロゲンランプなどの
熱源を設置し、その熱で金属ロールを加熱することによ
り、トナー画像を定着させるものであった。

【０００４】近年、加熱ローラの加熱部にセラミックス
ヒーターを用いたもの、即ち電気絶縁性のアルミナ基板
上に線状の発熱体を設け、この発熱体にパルス通電して
加熱するものが実用化されている。この方式の加熱定着
装置は、特開平１−２６３６７９号公報、特開平２−１
５７８７８号公報、特開昭６３−３１３１８２号公報等
に記載されている。

【０００５】具体的には、例えば図１に示すように、セ
ラミックス基板上に発熱体を設けたセラミックスヒータ
ー１を樹脂製の支持体６に取り付けて加熱ローラとし、
このセラミックスヒーター１に接して加圧ローラ７を配
置し、更にセラミックスヒーター１と加圧ローラ７との
間に加圧ローラ７とほぼ同一の速度で耐熱性フィルム８
を移動させることにより転写材９を搬送し、加圧ローラ
７による加圧と耐熱性フィルム８を介したセラミックス
ヒーター１による加熱とによって、トナー画像１０を転
写材９に定着させている。

【０００６】このようなセラミックスヒーターを用いた
加熱ローラ方式の加熱定着装置においては、セラミック
スヒーターの熱容量が金属製のロールを用いた従前の方
式に比較して非常に小さいため、消費電力を低減できる
などの利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、加熱ロー
ラ方式の加熱定着装置では、支持体にセラミックスヒー
ターを取り付けた加熱ローラと、表面がゴム等の弾性体
からなる加圧ローラとの間に耐熱性フィルムを走らせ、
両ローラ間に未定着のトナー画像を形成した転写材を定
速で送り込むことによって、トナー画像が加熱加圧され
て転写材上に定着される。

【０００８】しかしながら、従来のセラミックスヒータ
ーは、図２に示すように、電気絶縁性のセラミックス基
板２の一表面の中心部に発熱体３を形成し、発熱体３の
両端部又は片方の端部に給電用の電極４を形成している
ため、加圧ローラと対向する定着部の両側又は片側に電
極４を形成した部分が突き出た形状になっている。尚、
セラミックスヒーター１の表面には、発熱体３を覆うよ
うにガラス等の保護層５が設けてある。

【０００９】このため、セラミックスヒーター１の動作
時においては、発熱体３で発生した熱がセラミックス基
板２の電極４を設けた端部にまで伝わるため、発熱体３
の端部では常に中心部より温度が低くなり、転写材の両
側端部におけるトナーの定着性が低下するという問題が
あった。

【００１０】この問題を解決するため、従来は発熱体の
長さを転写材の幅より大幅に長くすることによって、定
着部内で温度が均一になるようにしている。しかし、発
熱体を長くする分だけセラミックスヒーターが大型化す
るうえ、消費電力が大きくなるなどの欠点があった。

【００１１】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
発熱体を大型化することなく、全体の温度分布を均一に
なし得るセラミックスヒーター、並びにこのセラミック
スヒーターを用いることにより、トナー定着性に優れ、
消費電力の低減が可能な加熱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】上記の目的を達成するた
め、本発明が提供する定着器用セラミックスヒーター
は、電気絶縁性のセラミックス基板の一表面に発熱体を
有し、その反対側の表面にセラミックス基板内又はその
側面に設けた導体により発熱体と電気的に接続された電
極を備えることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の加熱定着装置は、支持体に
取り付けられて加熱ローラを構成するセラミックスヒー
ターとして、上記本発明の定着器用セラミックスヒータ
ーを用いることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、発熱体をセラミック
ス基板上の一表面に形成し、このセラミックス基板の一
表面と反対側の表面に電極を形成し、発熱体と電極とを
セラミックス基板内又はその側面に設けた導体で電気的
に接続することにより、電極から発熱体に給電するよう
にしてある。

【００１５】このように給電用の電極を発熱体と反対側
の表面に設けたことにより、セラミックス基板と発熱体
の長さの差を従来に比べて極めて小さくすることがで
き、従って発熱体で発生した熱がセラミックス基板の長
手方向に拡がるスペースが減少し、相対的に定着部以外
への熱の拡散を抑えることができる。その結果、セラミ
ックスヒーター内における温度分布が均一になり、ヒー
ター中央部の温度とヒーター端部の温度差が小さくな
る。このため、従来は定着部の中でも温度が低下しやす
いヒーター端部での定着性がヒーター中央部よりも劣っ
ていたが、その差を大幅に低減することができる。

【００１６】また、従来のセラミックスヒーターでは、
セラミックス基板の端部（電極側）への熱の拡散を抑制
するため、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ程度のアルミナから
なる基板が用いられていたが、本発明ではセラミックス
基板端部への熱の拡散が殆どなくなるので、高熱伝導性
の窒化アルミニウムからなる基板も使用することができ
る。即ち、本発明ではセラミックス基板と発熱体がほぼ
同一長さであるからセラミックス基板端部への熱の拡散
がなくなり、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上である窒化ア
ルミニウム基板でも支障なく使用することができる。

【００１７】このように、本発明のセラミックスヒータ
ーでは、その端部への熱の拡散が殆どないので、ヒータ
ー全体の温度が極めて均一化され、従って本発明のセラ
ミックスヒーターを備えた加熱定着装置においては転写
材の両端の部分でも中央部分とほぼ同等のトナー定着性
を得ることができる。

【００１８】しかも、本発明では定着性に関与しない余
分な熱の拡散が減少し、更にはセラミックスヒーター自
体の熱容量が低減する。このため、定着する際に加熱定
着装置を余熱するために必要な電力も低減することがで
き、加えて定着時においても熱の拡散が小さくなること
から消費電力を低減することができる。この消費電力の
低減効果は、特に熱伝導率の高い窒化アルミニウム基板
を使用した場合に顕著である。

【００１９】尚、セラミックス基板と発熱体の長手方向
の長さは同じにすることが望ましいが、電気的な規制も
あり難しい場合には、その範囲内で長さの差をできるだ
け少なくすることが好ましい。また、発熱体と電極との
電気的な接続は、セラミックス基板の側面に沿って導体
で接続することもできるが、セラミックス基板内部を貫
通するスルホールに充填した導体により接続する方法
が、接続導体が外部に露出せず、電気的な信頼性が高い
ため更に好ましい。

【００２０】

【実施例】電気絶縁性のセラミックス基板として、それ
ぞれ長さ２４０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ０.６３５ｍｍ
のＡｌ₂Ｏ₃基板とＡｌＮ基板を用意した。それぞれのセ
ラミックス基板上の両端部の所定の位置に直径０.３ｍ
ｍのスルホールをレーザーにより穿孔した。このスルー
ホールに導体としてＡｇペーストを充填した後、各セラ
ミックス基板の一表面にＡｇ−Ｐｄペーストをスクリー
ン印刷法によりスルーホールと接続するように塗布し、
焼成して長さ２３５ｍｍ×幅１.５ｍｍの発熱体を形成
した。

【００２１】次に、上記発熱体を形成した各セラミック
ス基板の一表面と反対側の表面に、Ａｇペーストを用い
てスクリーン印刷により電極を形成し、大気中において
８８０℃で１０分間焼成した。その後、セラミックス基
板の発熱体を形成した一表面にガラスペーストをスクリ
ーン印刷により塗布し、大気中において６００℃で１０
分間焼成して保護層を形成した。

【００２２】かくして得られた各セラミックスヒーター
は、図３及び図４に示すように、Ａｌ₂Ｏ₃又はＡｌＮか
らなる各セラミックス基板２の一表面にＡｇ−Ｐｄの発
熱体３を有し、その反対表面の両端部にはＡｇの電極４
を備え、発熱体３の両端部にはセラミックス基板２内を
貫通して発熱体３と電極４を電気的に接続するＡｇの導
体４ａが設けてあり、発熱体３を形成したセラミックス
基板２の一表面をガラスの保護層５で被覆した構造を有
していた。

【００２３】その後、図１に示すように、上記各実施例
のＡｌ₂Ｏ₃とＡｌＮの各セラミックスヒーターを通常の
ごとく樹脂製の支持体６に固定して加熱ローラとし、更
に加圧ローラ７及び耐熱性フィルム８と組み合わせて、
プリンタの加熱定着装置を構成した。これらの加熱定着
装置を用いて、実際に転写材である用紙にトナーを加熱
定着させたときの定着性を評価すると共に、その時の消
費電力を積算電力計にて測定し、得られた結果を下記表
１に示した。

【００２４】また、比較例として、上記と同じＡｌ₂Ｏ₃
とＡｌＮからなる各セラミックス基板、Ａｇ−Ｐｄの発
熱体、及びＡｇの電極を用いたが、図２に示すように、
電極４を発熱体３が設けられたセラミックス基板２の同
一表面上の両端部に形成した構造を有する従来のＡｌ₂
Ｏ₃及びＡｌＮの各セラミックスヒーターを用意した。
これらのセラミックスヒーターを用いた加熱定着装置に
ついても、上記と同様に定着性を評価すると共にその時
の消費電力を積算電力計にて測定し、その結果を表１に
併せて示した。

【００２５】尚、上記の定着性及び消費電力の評価試験
は、Ａ４の用紙を用いて４枚／分の定着速度で実施し
た。また、トナーの定着性は、用紙上に定着されたトナ
ー画像を紙でこすったとき、トナーの剥がれ及び脱落が
全くなく、良好な定着状態のものを「◎」、若干のトナ
ーが脱落するものを「○」、トナーが半分程度脱落又は
剥がれるものを「△」で表示した。消費電力について
は、「余熱時」とは用紙が加熱定着器に挿入されるまで
に消費される電力、「定着時」とは用紙が加熱定着器で
定着されているときに消費されている電力をいう。

【００２６】

【表１】 セラミックス トナー定着性 消 費 電 力（Ｗｈ） ヒーター試料 紙中央 紙端部 余熱時 定着時 合 計 Ａｌ₂Ｏ₃ ○ ○ 1.08 0.40 1.48 ＡｌＮ ◎ ○ 0.88 0.39 1.27 Ａｌ₂Ｏ₃＊ ○ △ 1.23 0.53 1.73 ＡｌＮ ＊ ◎ △ 1.05 0.51 1.56 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、発熱体を大型化するこ
となく、アルミナ及び窒化アルミニウムのいずれのセラ
ミックス基板を用いても、全体の温度分布が均一なセラ
ミックスヒーターを提供することができる。従って、こ
のセラミックスヒーターを用いた加熱定着装置は、トナ
ー定着性を改善できると共に、消費電力も低減すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックスヒーターを用いた加熱定着装置の
一具体例を示す概略の断面図である。

【図２】従来のセラミックスヒーターを示す概略の平面
図である。

【図３】本発明のセラミックスヒーターの一具体例を示
す概略の平面図である。

【図４】本発明の図３のセラミックスヒーターの概略の
断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックスヒーター ２ セラミックス基板 ３ 発熱体 ４ 電極 ４ａ 導体 ５ 保護層 ６ 支持体 ８ 耐熱性フィルム ９ 転写材 １０ トナー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性のセラミックス基板の一表面
   に発熱体を有し、その反対側の表面にセラミックス基板
   内又はその側面に設けた導体により前記発熱体と電気的
   に接続された電極を備えることを特徴とする定着器用セ
   ラミックスヒーター。
2. 【請求項２】 電気絶縁性のセラミックス基板が、窒化
   アルミニウムを主成分とすることを特徴とする、特許請
   求第１項記載の定着器用セラミックスヒーター。
3. 【請求項３】 特許請求１又は２項に記載の定着器用セ
   ラミックスヒーターを用いることを特徴とする加熱定着
   装置。