JP4456746B2

JP4456746B2 - Plate heater, fixing device and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4456746B2
Application number: JP2000301351A
Authority: JP
Inventors: 孝明苅部; 幾恵苅部
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp; Toshiba Digital Media Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002110314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば複写機、ファクシミリやコンピュータのプリンタなどのＯＡ機器のトナー定着などに用いられ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、このヒータの熱によって複写用紙を加熱してトナーを溶融させて定着するようにしている。
【０００４】
従来、この複写機の定着用ヒータとしては、管形赤外線電球や棒状ヒータが用いられていたが、ヒータからローラを介し間接的に複写用紙を加熱することと所定温度に達するまでのヒートアップ（始動）に時間がかかり、常時予熱を必要として電力消費も多いなどの問題があった。
【０００５】
そこで、最近はこの管形赤外線電球や棒状ヒータに変わり、熱効率、重量、大きさやコストなどの点で優れている板状のヒータが多用されている。
【０００６】
この板状のヒータの構成は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）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、銀・パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）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膜が形成してある。
【０００７】
そして、この抵抗発熱膜の両端部分に銀（Ａｇ）やプラチナ（Ｐｔ）などの上記抵抗発熱膜の形成材料より良導体となる被膜を形成した給電端子部を設け、さらに、この抵抗発熱膜の表面をガラス質のオーバーコート層で被覆して抵抗発熱膜を磨耗・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などから保護したものが実用化されている。
【０００８】
そして、この定着用ヒータは、上記基板の抵抗発熱膜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、発熱膜の温度を検知し、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、定着用ヒータが一定温度を保つようにしている。
【０００９】
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）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。
【００１０】
一方、この定着用ヒータは、合成樹脂製などのトレイに実装され、複写機に組込まれトナーの主成分であるワックスを加熱定着するため１８０〜２００℃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きかなくなると、回路中のＳＳＲ（ソリッドステートリレー）などが通電状態になり、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膜が赤熱するような高温度になる。
【００１１】
この抵抗発熱膜の赤熱が続くと、ヒータが実装された合成樹脂製のステイ、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、炭化したり甚だしい場合には発煙や発火したりする問題があった。
【００１２】
そこで、この問題に対処する一手段として、異常発生時はヒータへの給電を停止すればよいので、一般的には電流や温度に感応するヒューズやセンサを回路中に介挿し、ヒータへの給電回路を直接あるいは間接的に遮断するようにしている。
【００１３】
また、他の手段としては、ヒータの基板に予めスルーホールや凹部などの傷となる部分を形成しておき、ヒータの基板が異常昇温した場合に、強度を弱くしてあるこの傷部分からクラックを生じさせて、基板をばらばらに破壊して、抵抗発熱膜を切断させるなどのことが行われている。
【００１４】
しかし、ヒータに過電流が流れたり熱暴走が起きたとき、上記安全手段が確実に所定の作用を奏してくれればよいが、給電回路が遮断しなかったり基板の破壊が遅れ通電が続いて、ヒータ自体や周囲の他の部品にまでも影響を及ぼし、炭化や甚だしい場合には発煙や発火するなどのことが極めて希ではあるが発生することがあった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は板状ヒータが異常昇温した場合に、確実に回路を遮断できる手段について種々究明した。
【００１６】
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膜自体の発熱作用を利用してこの発熱膜を確実に溶断することができる。もちろん従来の基板にヒューズなどを配置したり、基板に孔などを形成した安全手段とを併せ用いても差支えのない、通電回路を確実に遮断できる、さらに安全性の向上した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。
【００１７】
【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、中間に主体被膜部分の抵抗値温度係数より高い材料からなる異常時溶断する小被膜部分を直列して連設した抵抗発熱膜と、この抵抗発熱膜に連設した端子部とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
この板状ヒータは、定格値以上の電圧または電流が加わると、帯状の抵抗発熱膜の中間に直列して介在させた抵抗値温度係数の高い材料で形成した小被膜部分の温度が高まり、温度が高まるとさらに抵抗値が上がり、ついには小被膜部分が局部的に高温となって、溶断し通電回路が遮断する。
【００１９】
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。
【００２０】
抵抗発熱膜としては、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金、銀（Ａｇ）、銀・プラチナ（Ａｇ・Ｐｔ）合金やニッケル・スズ（Ｎｉ・Ｓｎ）合金などを主体とした材料から形成できる。
【００２１】
また、上記抵抗発熱膜を構成する抵抗値温度係数の異なる材料の選定は、要求される発熱温度に応じ、発熱膜材料の成分、その成分比率などを適宜変えることにより行うことができる。
【００２２】
また、給電用の端子部としては、銀（Ａｇ）、銀・プラチナ（Ａｇ・Ｐｔ）合金、金（Ａｕ）やプラチナ（Ｐｔ）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、板材や電線により形成してもよい。
【００２３】
また、本発明の板状ヒータは、基板の抵抗発熱膜を形成した面の反対面側に、温度検知用センサを設けてもよい。基板にサーミスタ、熱電対やサーモスタットなどの温度検知用のセンサを設ければ、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ができ適正な温度制御が行えるほか、ヒータの過熱による発火などの不慮の事故を防止できる。
【００２４】
また、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サーミスタを直接に形成しても、別体のサーミスタ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電極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。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の板状ヒータは、抵抗発熱膜が、定格通電時の抵抗値が主体被膜部分および高抵抗値温度係数の小被膜部分において同値となるように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
主体被膜部分および小被膜部分は、定格通電時の抵抗値を合わせ形成してあり、異常発生により定格が高い方に外れた場合に小被膜部分側の抵抗値が主体被膜部分より高まり、高抵抗となった小被膜部分が溶融して飛散することにより抵抗発熱膜の導通が断たれ通電が遮断される。
【００２７】
本発明の請求項３に記載の板状ヒータは、抵抗発熱膜が、定格通電時の発熱温度が主体被膜部分および高抵抗値温度係数の小被膜部分において同温度となるように構成されていることを特徴とする上記請求項１に記載の板状ヒータ。
【００２８】
主体被膜部分および小被膜部分は、定格通電時の発熱温度を合わせ形成してあり、異常発生により定格が高い方に外れた場合に小被膜部分側の温度が主体被膜部分より高まり、高抵抗となった小被膜部分が溶融して飛散することにより抵抗発熱膜の導通が断たれ通電が遮断される。
【００２９】
また、主体被膜部分と小被膜部分との所定発熱温度の温度差は、±１０℃以内であれば、所定の作用効果を奏する。
【００３０】
本発明の請求項４に記載の板状ヒータは、抵抗発熱膜が、主体被膜部分の長さに対し、高抵抗値温度係数の小被膜部分の長さが小さいことを特徴とする。
【００３１】
高抵抗値温度係数の小被膜部分の長さが小さいほど容量が小さく反応は速いが０．１〜１０ｍｍ程度あればよく、この程度であれば定着装置などに用いた場合でも温度むらは僅かであった。
【００３２】
本発明の請求項５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膜が対向して配設された上記請求項１ないし請求項４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。
【００３３】
上記請求項１ないし請求項４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、抵抗発熱膜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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明の請求項６に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５に記載の定着装置とを具備していることを特徴とする。
【００３６】
上記請求項５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。
【００３７】
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。
【００３８】
【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平面図、図２は図１の板状ヒータＨ１の底面図、図３は、図１中の矢視Ａ−Ｂ線間における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膜、給電用膜状電極、接続用導電膜やコート層などの各被膜、層の厚さは誇張して厚く示してあり、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表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・電気絶縁性のセラミックス材料などからなる長尺の基板である。この基板１は、長さ約３００ｍｍ（２８０〜３２０ｍｍ）、幅約６ｍｍ（５〜１３ｍｍ）、厚さ約０．７ｍｍ（０．５〜１．０ｍｍ）で、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）などの酸化物系セラミックスあるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）などの窒化物系セラミックスの材料からなる。
【００３９】
また、２はこの基板１の上側表面に長手方向に沿い形成した帯状の抵抗発熱膜で、その中間に他の部分とは抵抗値温度係数の異なる部分が直列して形成してある。
【００４０】
すなわち、帯状の抵抗発熱膜２は、長さ約２８０ｍｍ、幅約２ｍｍ、厚さ約１０μｍあり、大部分は通常の抵抗値温度係数を有する銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金やニッケル・スズ（Ｎｉ・Ｓｎ）合金などを主体とする発熱被膜部分（以下２Ａと称する。）からなるが、中間部に幅および厚さが同じで長さ約２ｍｍに亘り上記主体被膜部分２Ａより高い抵抗値温度係数を有する小被膜部分２Ｂを直列して備えている。
【００４１】
また、３，３は基板１両端部付近の上側表面に上記抵抗発熱膜２の端部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の銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金や銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金などを主体材料とする良導電性の被膜である。（なお、この給電用の膜状電極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、この給電用の膜状電極からなる端子部３は、断面形状が平面状であるか中央部が高くなるよう膜厚を厚く（１５μｍ以上）形成しておくことにより、後述する定着装置の弾性が付与されたコネクタへ摺動して装着する際、少々被膜が削れても電気的な接続が確実に行える。
【００４２】
また、４はガラス質のオーバーコート層で、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）や酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）系などから選ばれ、上記抵抗発熱膜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。
【００４３】
また、５１，５１は基板１の下側表面に上記端子部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。
【００４４】
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。
【００４５】
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は酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）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マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）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プラチナ（Ｐｔ）層からなる電極部とで構成されている。
【００４６】
そして、このサーミスタ６の取着は感熱部が基板１の下側表面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た導電性接着剤を介して接合されている。
【００４７】
つぎに、この板状ヒータＨ１の製造について説明する。まず、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）からなる細長の基板１の表面に一部が欠損した発熱する主体被膜部分２Ａを形成する。この主体被膜部分２の形成はたとえば銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金を材料とする粉末とガラスフリット（無機結着剤）、有機接着剤などを混練して導電ペーストを用意する。
【００４８】
そして、この導電ペーストを基板１表面の主体被膜部分の予定形成部に長手方向に沿って一部を欠損した帯状に厚膜印刷して塗布し、乾燥する。
【００４９】
ついで、上記と同じ銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金を材料とするが銀（Ａｇ）の割合を増やした合金と、ガラスフリット（無機結着剤）、有機接着剤などとを混練して作った導電ペーストを、上記欠損部に上記主体被膜部分と同じ幅および厚さで厚膜印刷して塗布し、乾燥する。
【００５０】
この後、上記塗布膜を約８５０℃で約１０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無機結着剤が溶融し、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）とガラス成分を基板１面に固着させて抵抗発熱膜２（２Ａ，２Ｂ）を形成する。
【００５１】
ついで、この抵抗発熱膜２の端部と隣接した基板１上側表面の両端部および下側表面に、抵抗発熱膜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銀・プラチナ（Ａｇ・Ｐｔ）合金を導電成分とした導電ペーストを厚膜印刷して塗布し、乾燥した後、約８５０℃で約１０分間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。
【００５２】
この後、オーバーコート層４を形成する。これは、たとえば酸化鉛（ＰｂＯ）を主成分としたＰｂＯ（５５〜８５Ｗｔ％）−Ｂ₂ Ｏ₃ （５〜１５Ｗｔ％）−ＳｉＯ₂ （１０〜３０Ｗｔ％）系ガラスの粉末と、ニトロセルロース（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膜２から上記給電用の端子部３，３の一部および基板１の長手方向に沿う両側端部の表面部分に隙間なく連続して塗膜を形成する。
【００５３】
そして、この塗布膜を乾燥した後、約８５０℃で約１０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。
【００５４】
このガラスは融点が約６００℃で上記の抵抗発熱膜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表面部に形成したガラスペーストは溶融して、抵抗発熱膜２および基板１上を流れ基板１の両側端部にも達し、抵抗発熱膜２および基板１上のガラスの表面部が平坦で凹凸のない状態に達したら加熱を止め、冷却することにより表面が平滑なガラス質のオーバーコート層４が形成される。
【００５５】
さらに、サーミスタ６は最終工程において、それぞれ銀・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。
【００５６】
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膜２に電流が流れ抵抗発熱膜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。
【００５７】
そして、この抵抗発熱膜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の裏面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、抵抗発熱膜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。
【００５８】
このような構成とすれば、サーミスタ６はヒータＨ１の裏面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。
【００５９】
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の抵抗発熱膜２が作用して回路の遮断がなされる。
【００６０】
すなわち、板状ヒータＨ１は、基板１の長手方向の温度分布を、通常、図５に長手方向と温度（℃）との関係を対比したグラフで示すように、たとえば２００℃（Ｃ線）としている。
【００６１】
そして、従来の抵抗発熱膜２は、単一材料を長手方向に沿ってほぼ同一の幅および厚さでもって形成したもので、長手方向のどの部分をとってもほぼ同抵抗値を呈するものであった。
【００６２】
本発明の場合は、図６に発熱温度と抵抗値との関係を対比したグラフで示すように抵抗値温度係数の異なる材料を用い抵抗発熱膜２を形成してある。
【００６３】
すなわち、定格通電時の発熱温度が２００℃で抵抗値が４０ΩとなるヒータＨ１において、抵抗発熱膜２の主体被膜部分２Ａに用いられた銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金は、銀（Ａｇ）の割合が４５％程度の図６中にＥ線で示す傾斜が緩やかな特性の材料で、発熱温度に対する抵抗値変化は少ない。
【００６４】
これに対し、主体被膜部分２Ａに合わせた２００℃で抵抗値が４０Ωとなる、主体被膜部分２Ａより高抵抗値温度係数を呈する小被膜部分２Ｂに用いられた銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金は、銀（Ａｇ）の割合を８０％程度と少々多くしてあることにより図６中にＦ線で示す傾斜が大きい特性を呈する。
【００６５】
このように両被膜部分２Ａ，２Ｂとも定格通電時の発熱温度が２００℃で抵抗値が４０Ωであるが、小被膜部分２Ｂは２００℃を超えると抵抗値が急増し温度も高く、たとえば図５中にＤ線で示すように抵抗発熱膜２の主体被膜部分２Ａの温度が３００℃程度であっても、高抵抗値温度係数を呈する小被膜部分２Ｂは約８００℃にまで高くなる。
【００６６】
この温度上昇によって、小被膜部分２Ｂを形成する金属が溶融し蒸発して飛散される結果、抵抗発熱膜２部の導通が遮断され板状ヒータＨ１の発熱は停止し、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完全に防止できる。
【００６７】
なお、上記の抵抗発熱膜２を構成する抵抗値温度係数の異なる材料（２Ａ，２Ｂ用）の選定は、定格発熱温度により発熱膜材料の成分、成分比率などを変えることにより容易に得られる。
【００６８】
因みに、従来のヒータは、抵抗発熱膜の抵抗値温度係数が５０ｐｐｍ／℃程度であった。本発明でも主体被膜部分２Ａは従来と同程度の抵抗値温度係数を有するものであるが、小被膜部分２Ｂは抵抗値温度係数が５００ｐｐｍ／℃程度である。
【００６９】
図７に抵抗値温度係数による昇温特性をグラフに示す。図７において横軸は通電時間（ｓｅｃ）を縦軸は表面温度（℃）であって、線Ｇ０は抵抗値温度係数が０ｐｐｍ／℃、線Ｇ５は抵抗値温度係数が５００ｐｐｍ／℃、線Ｇ８は抵抗値温度係数が８００ｐｐｍ／℃のものである。
【００７０】
図からも明らかなように抵抗発熱膜に通電して昇温させた場合、抵抗値温度係数が大きいほど高温時に昇温速度が鈍り、基板や周辺部材に加わる熱応力を抑え破壊や溶融・炭化などの発生を防ぐか遅延させることができる。そして、この昇温速度が鈍るのを利用して、使用温度や制御方法を設定できる。
【００７１】
また、図８（ａ）は本発明板状ヒータＨ２の他の実施の形態を示す平面図、同（ｂ）図は（ａ）図の底面図であって、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。
【００７２】
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膜２はコ字状（Ｕ字状でも同じ）をなしている。なお、基板１や抵抗発熱膜２（２Ａ，２Ｂ）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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、上記構成の板状ヒータＨ１，Ｈ２において、ヒータＨ１，Ｈ２の発熱温度管理を行う温度検出用のセンサなどの温度検知部材は必須のものではない。
【００７５】
また、図９および図１０は上記板状ヒータＨ１（やＨ２）を組込んだ定着装置７の一例を示す。この定着装置７は複写機用のもので、図９はその横断面図、図１０は図９中の矢視Ｆ−Ｆ線に沿った切断面の拡大縦断面図で、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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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、抵抗発熱膜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。
【００８１】
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膜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。
【００８２】
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。
【００８３】
このとき、上記板状ヒータＨ１の抵抗発熱膜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。
【００８４】
したがって、上記板状ヒータＨ１（やＨ２）を用いた定着装置７は、ヒータＨ１（やＨ２）が、何等かの原因で過熱し、ヒューズやセンサが確実に作動しなかったり基板が破壊しなかったりしても、抵抗発熱膜２中の高抵抗値温度係数の小被膜部分２Ｂが溶融飛散して通電回路を遮断するので、合成樹脂材料などで形成されている他の部材に影響を及ぼすことがない。
【００８５】
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１１に示す複写機９を参照して説明する。図１１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。
【００８６】
図１１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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、抵抗発熱膜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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、抵抗発熱膜、給電用の膜状の端子部や配線導体を形成する材料および塗布膜の焼成温度や焼成時間は実施の形態の記載に限らず、板状ヒータの仕様や使用条件などに応じて適宜選ぶことができる。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、格別な外付け部品を用いなくても、ヒータ過熱による焼損事故などの防止がはかれる、安全性の向上した板状ヒータを提供できる利点を有する。
【００９７】
また、従来からのヒューズを付加したり基板に傷を付したりして通電回路を遮断する手段を講じたものに対しても、本発明の手段を併用すれば、さらに安全性の向上をはかることができる。
【００９８】
請求項２および３に記載の発明によれば、異常発生時に即応して、上記請求項１に記載と同様な効果を奏する。
【００９９】
請求項４に記載の発明によれば、小被膜部分の長さが小さいほど温度むらを低減することができる。請求項５に記載の発明によれば、上記請求項１ないし４に記載の効果を奏する板状ヒータを備えているので、焼損事故などの防止がはかれる、安全性の向上した定着装置を提供することができる。
【０１００】
請求項６に記載の発明によれば、上記請求項５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態様を示す、中間部を切欠した平面図である。
【図２】図１の板状ヒータの底面図である。
【図３】図１中の矢視Ａ−Ｂ線間における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を示す説明図である。
【図５】板状ヒータの長手方向における温度分布を示すグラフである。
【図６】抵抗値温度係数の異なる材料の発熱温度と抵抗値との関係を対比したグラフである。
【図７】抵抗値温度係数による昇温特性を示すグラフである。
【図８】本発明の板状ヒータの他の実施の形態を示し、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図の底面図である。
【図９】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、横断面図である。
【図１０】図９中の矢視Ｆ−Ｆ線に沿った切断面の拡大縦断面図である。
【図１１】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：抵抗発熱膜
２Ａ：主体被膜部分
２Ｂ：小被膜部分
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）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plate heater used for toner fixing of office automation equipment such as a copying machine, a facsimile machine, and a computer printer, a fixing device using the plate heater, and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
[0002]
[Prior art]
In order to increase the density of circuit boards in the light and short flow of electronic equipment, miniaturization and multifunctionalization of the constituent boards and components are being promoted.
[0003]
For example, in an electronic copying machine, a toner image formed on the surface of a photosensitive drum is transferred to a copy sheet or a copy film as a heated body, and then the copy sheet is pressed between a heater and a pressure roller. The copy paper is heated by the heat of the heater to melt and fix the toner.
[0004]
Conventionally, tube infrared bulbs and rod heaters have been used as fixing heaters for this copying machine. However, the copying paper is indirectly heated from the heater via a roller and heated up to a predetermined temperature ( There was a problem that it took a long time to start), required constant preheating, and consumed a lot of power.
[0005]
Therefore, recently, instead of the tubular infrared light bulb and the bar heater, a plate heater which is excellent in terms of thermal efficiency, weight, size, cost and the like is frequently used.
[0006]
This plate heater is composed of aluminum oxide (Al ₂ O _Three ) Etc. on the surface of a long flat substrate made of a heat-resistant / electrically insulating ceramic material such as silver / palladium (Ag / Pd) alloy powder, glass powder (inorganic binder), water-soluble A paste mixed with an organic binder is printed and applied and baked to form an elongated strip-like thick resistive heating film.
[0007]
A power supply terminal portion in which a film that becomes a good conductor is formed on both end portions of the resistance heating film from a material for forming the resistance heating film such as silver (Ag) or platinum (Pt), and the surface of the resistance heating film is further provided. Is coated with a glassy overcoat layer to protect the resistance heating film from wear and impact, increase its mechanical strength, and protect it from oxidation and sulfurization.
[0008]
The fixing heater has a temperature detecting element such as a thermistor attached to the opposite side of the surface on which the resistance heating film is formed, and detects the temperature of the heating film. This signal is fed back to the temperature control circuit device so that the power applied to the heater is controlled so that the fixing heater maintains a constant temperature.
[0009]
A fixing device equipped with such a plate heater has good heater start-up (temperature rise) and can directly heat the toner, so that the heat efficiency is high and power saving is achieved, and the fixing device can be miniaturized. There is an advantage.
[0010]
On the other hand, this fixing heater is mounted on a tray made of synthetic resin, etc., and is used by raising the temperature to 180 to 200 ° C. in order to heat and fix the wax which is incorporated in the copying machine and is the main component of the toner. If the control cannot be performed due to a malfunction or failure of the sensing element, malfunction or failure of the temperature control circuit device, the SSR (Solid State Relay) in the circuit is energized and commercial power is continuously applied. As a result, an overcurrent flows and the resistance heating film becomes red hot.
[0011]
If the resistance heating film continues to glow red, if the stay made of synthetic resin with the heater mounted, the copy paper conveyed against the casing of the fixing device or the heater is burned, carbonized, or severe There was a problem of smoke and fire.
[0012]
Therefore, as a means of dealing with this problem, it is only necessary to stop the power supply to the heater when an abnormality occurs. Generally, a fuse or sensor that is sensitive to current or temperature is inserted in the circuit to supply power to the heater. The circuit is cut off directly or indirectly.
[0013]
In addition, as another means, a portion that becomes a scratch such as a through hole or a concave portion is formed in advance on the heater substrate, and when the heater substrate is abnormally heated, the strength is weakened. For example, a crack is generated, the substrate is broken apart, and the resistance heating film is cut.
[0014]
However, when an overcurrent flows or a thermal runaway occurs in the heater, the safety means only needs to reliably perform a predetermined action, but the power feeding circuit does not shut off or the circuit breaks down and energization continues, It also affects the heater itself and other parts around it, and in rare cases it may occur, such as smoking or ignition, when it is carbonized or severe.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present inventors have investigated various means for reliably interrupting the circuit when the plate heater is abnormally heated.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the heating film can be surely melted by utilizing the heating action of the resistance heating film itself formed on the substrate. Of course, there is no problem even if a fuse or the like is arranged on a conventional substrate or a safety means in which a hole or the like is formed on the substrate is used. It is an object of the present invention to provide a fixing device using a plate heater and an image forming apparatus equipped with the fixing device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The plate-like heater according to claim 1 of the present invention is a substrate made of a heat-resistant / electrically insulating material, and is formed in a band shape along the longitudinal direction on the surface of the substrate, with the resistance temperature coefficient of the main coating film in the middle Higher Fusing in the event of an abnormality consisting of It is characterized by comprising a resistance heating film in which small coating portions are connected in series, and a terminal portion provided in connection with the resistance heating film.
[0018]
When a voltage or current exceeding the rated value is applied to this plate heater, the temperature of the small film portion formed of a material having a high resistance value temperature coefficient interposed in series in the middle of the strip-shaped resistance heating film increases, As the resistance increases, the resistance value further rises, and finally the small coating portion becomes locally hot, so that it melts and interrupts the energizing circuit.
[0019]
In the present invention and each of the following inventions, terms and technical meanings are as follows unless otherwise specified.
[0020]
The resistance heating film can be formed of a material mainly composed of silver / palladium (Ag / Pd) alloy, silver (Ag), silver / platinum (Ag / Pt) alloy, nickel / tin (Ni / Sn) alloy, or the like.
[0021]
In addition, selection of materials having different resistance temperature coefficients constituting the resistance heating film can be performed by appropriately changing the components of the heating film material, the component ratio thereof, and the like according to the required heating temperature.
[0022]
In addition, as a terminal portion for power feeding, a film formed from a highly conductive metal material mainly composed of silver (Ag), silver / platinum (Ag / Pt) alloy, gold (Au), platinum (Pt), or the like. You may form separately with metal foil, a board | plate material, and an electric wire.
[0023]
In the plate heater of the present invention, a temperature detection sensor may be provided on the side of the substrate opposite to the surface on which the resistance heating film is formed. If a temperature detection sensor such as a thermistor, thermocouple, or thermostat is provided on the board, the temperature of the heater can be accurately received and its change in resistance detected accurately, and this can be fed back to the temperature control circuit. Appropriate temperature control can be performed, and accidents such as ignition due to overheating of the heater can be prevented.
[0024]
In addition, the temperature detection sensor may be installed by directly forming the thermistor together with the wiring conductor on the substrate, or by attaching a separate thermistor, or by connecting the wiring conductor electrically connected to the sensor. It may be formed of a film similarly to the power supply film-like electrode, or may be formed of a separate electric wire or the like.
[0025]
The plate heater according to claim 2 of the present invention is configured such that the resistance heating film has the same resistance value at the rated energization in the main coating portion and the small coating portion having a high resistance temperature coefficient. It is characterized by.
[0026]
The main film part and the small film part are formed by combining the resistance value at the time of rated energization, and when the rating deviates to the higher one due to the occurrence of an abnormality, the resistance value on the small film part side is higher than the main film part, resulting in high resistance. When the small coating portion that has become melted and scattered, the resistance heating film is cut off and the conduction is cut off.
[0027]
In the plate heater according to claim 3 of the present invention, the resistance heating film is configured such that the heating temperature at the time of rated energization is the same temperature in the main coating portion and the small coating portion having a high resistance temperature coefficient. The plate heater according to claim 1, wherein:
[0028]
The main film part and the small film part are formed with the heat generation temperature at the time of rated energization, and the temperature on the small film part side rises higher than the main film part when the rating is removed due to the occurrence of abnormality, and the high resistance and When the formed small coating portion melts and scatters, the resistance heating film is cut off and the conduction is cut off.
[0029]
Moreover, if the temperature difference of the predetermined heat generation temperature between the main coating portion and the small coating portion is within ± 10 ° C., a predetermined effect is obtained.
[0030]
The plate heater according to claim 4 of the present invention is characterized in that the resistance heating film has a length of a small coating portion having a high resistance temperature coefficient smaller than a length of a main coating portion.
[0031]
The smaller the length of the small film portion of the high resistance temperature coefficient, the smaller the capacity and the faster the reaction. However, it is sufficient that the reaction is about 0.1 to 10 mm. there were.
[0032]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein a pressure roller and a resistance heating film are disposed opposite to the pressure roller. And a heater.
[0033]
Since the plate-like heater having the operation according to any one of claims 1 to 4 is provided, when an abnormality occurs in the plate-like heater and thermal runaway occurs, the energization circuit is cut off in the resistance heating film portion, The influence on other members in the fixing device can be prevented.
[0034]
In this fixing device, a protective body that does not obstruct the transmission of heat rays may be interposed between the plate heater and the heated body. In a copying machine or the like, a copy sheet as a heated body is conveyed. A film or the like may be provided.
[0035]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: means for attaching toner to an electrostatic latent image formed on a medium; transferring the toner to a copy body to form a predetermined image; The fixing device according to claim 5, wherein the toner is fixed by passing a copy-formed body on which an image is formed by a roller while being pressed against a plate heater.
[0036]
In the case of a copying machine or printer equipped with a fixing device having the effect described in claim 5 above, it is possible to prevent this in the event that the fixing heater runs out of heat.
[0037]
The copy paper in the present invention is a general term for paper, film, and the like on which a manuscript or the actual product is copied.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a plate heater according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing the middle portion of the plate heater H1 with a cutout, FIG. 2 is a bottom view of the plate heater H1 in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged vertical section taken along line A-B in FIG. FIG. (Note that the thickness of each film and layer such as a resistance heating film, a power supply film electrode, a conductive film for connection and a coating layer for the substrate shown in each drawing is exaggerated and is proportional to the dimensions. In addition, the upper surface and the lower surface of the substrate are for explanation of the drawings, and may be opposite in practical use.)
In the figure, reference numeral 1 denotes a long substrate made of a heat-resistant and electrically insulating ceramic material. The substrate 1 has a length of about 300 mm (280 to 320 mm), a width of about 6 mm (5 to 13 mm), a thickness of about 0.7 mm (0.5 to 1.0 mm), and aluminum oxide (Al ₂ O _Three ) Oxide ceramics such as aluminum nitride (AlN) or silicon nitride (Si) _Three N _Four ) And other nitride ceramic materials.
[0039]
Reference numeral 2 denotes a strip-like resistance heating film formed on the upper surface of the substrate 1 along the longitudinal direction, and a portion having a resistance temperature coefficient different from that of the other portion is formed in series between them.
[0040]
That is, the strip-like resistance heating film 2 has a length of about 280 mm, a width of about 2 mm, and a thickness of about 10 μm. It consists of a heat-generating film portion (hereinafter referred to as 2A) mainly composed of a Ni / Sn alloy, etc., but has a resistance value temperature higher than that of the main film portion 2A over the length of about 2 mm with the same width and thickness at the intermediate portion A small coating portion 2B having a coefficient is provided in series.
[0041]
Reference numerals 3 and 3 denote terminal portions made of a wide power supply film-like electrode formed on the upper surface of the resistance heating film 2 on the upper surface in the vicinity of both ends of the substrate 1, and have a length of about 6 mm and a width of about 6 mm. It is a highly conductive coating mainly composed of 5 mm of silver (Ag), platinum (Pt), gold (Au), silver / platinum (Ag / Pt) alloy, silver / palladium (Ag / Pd) alloy, or the like. (Note that the power supply film-like electrode 3 may be formed so as to have a thick film thickness and a low resistance value.)
Further, the terminal portion 3 composed of the film-like electrode for power feeding is formed thick (15 μm or more) so that the cross-sectional shape is flat or the central portion is high, so that the fixing device described later can be used. When sliding and mounting on a connector with elasticity, the electrical connection can be ensured even if the coating is scraped slightly.
[0042]
4 is a glassy overcoat layer, which is composed of lead oxide (PbO), boron oxide (B ₂ O _Three ) And silicon oxide (SiO ₂ And is formed on the surface of both end portions along the longitudinal direction of the substrate 1 from the resistive heating film 2 and part of the power supply terminal portion 3. That is, the glassy overcoat layer 4 having a layer thickness of 20 to 100 μm is formed so as to cover almost the entire surface excluding a part of the terminal portion 3.
[0043]
In addition, 51 and 51 are wiring conductors formed on the lower surface of the substrate 1 with the same material as the terminal portion 3, and 52 and 52 are terminal portions of the wiring conductors 51 and 51, and tip portions of the wiring conductors 51 and 51. Between them, a sensor for temperature detection, for example, a thermistor 6 is connected and attached.
[0044]
The thermistor 6 is an NTC element having a large negative value of the temperature coefficient of electrical resistance, and is a sensor having a characteristic that the resistance value decreases as the temperature rises.
[0045]
The structure and attachment of the thermistor 6 will be described. The thermistor 6 is made of aluminum oxide (Al ₂ O _Three And a ceramic flat plate-shaped substrate, and oxides (MnO) such as manganese (Mn), cobalt (Co), and nickel (Ni) formed on the protruding upper surface of the central portion of the substrate. ₂ , Co _Three O _Four , NiO), and a thin film heat sensitive part, and an electrode part composed of a platinum (Pt) layer formed on both sides of the heat sensitive part and connected to the heat sensitive part.
[0046]
The thermistor 6 is attached such that the heat sensitive part is in contact with or close to the lower surface of the substrate 1, and the electrode part is made of silver / palladium alloy powder or the like on the wiring conductors 51 and 51, respectively (inorganic binder). ) And a conductive adhesive mixed with a water-soluble organic binder.
[0047]
Next, the production of the plate heater H1 will be described. First, aluminum oxide (Al ₂ O _Three 2) is formed on the surface of the elongate substrate 1 made of (2). The main coating portion 2 is formed by, for example, kneading a powder made of a silver / palladium (Ag / Pd) alloy, a glass frit (inorganic binder), an organic adhesive, and the like to prepare a conductive paste.
[0048]
Then, this conductive paste is applied by thick film printing in a strip shape partially missing along the longitudinal direction on a predetermined formation portion of the main body coating portion on the surface of the substrate 1 and dried.
[0049]
Next, the same silver / palladium (Ag / Pd) alloy as above, but with an increased silver (Ag) ratio, glass frit (inorganic binder), organic adhesive, etc. are kneaded. The conductive paste is applied to the defect portion by thick film printing with the same width and thickness as the main coating portion and dried.
[0050]
Thereafter, the coating film is baked at about 850 ° C. for about 10 minutes. By this firing, the inorganic binder contained in the paste is melted, and silver / palladium (Ag / Pd) and a glass component are fixed to the surface of the substrate 1 to form the resistance heating film 2 (2A, 2B). .
[0051]
Next, a material having an electrical resistance value per unit area smaller than that of the resistance heating film 2, such as silver / platinum (Ag / Pt), is provided on both ends and the lower surface of the upper surface of the substrate 1 adjacent to the end of the resistance heating film 2. ) A conductive paste containing an alloy as a conductive component is printed on a thick film, applied, dried, and then fired at about 850 ° C. for about 10 minutes to form film-like terminal portions 3 and 3 for power feeding and wiring conductors 51 and 51 And terminal portions 52 and 52 are formed.
[0052]
Thereafter, the overcoat layer 4 is formed. This is, for example, PbO (55 to 85 Wt%)-B mainly composed of lead oxide (PbO). ₂ O _Three (5-15Wt%)-SiO ₂ (10-30 Wt%) glass paste and glass paste kneaded with an organic solvent together with nitrocellulose (organic binder) from the resistance heating film 2 to a part of the terminal portions 3 and 3 for feeding And a coating film is continuously formed in the surface part of the both ends along the longitudinal direction of the board | substrate 1 without a gap.
[0053]
And after drying this coating film, it baked for about 10 minutes at about 850 degreeC, and it is set as the glassy overcoat layer 4 with a thickness of 15 micrometers-100 micrometers.
[0054]
This glass has a melting point of about 600 ° C. and is lower than the firing temperature of the paste-like paint constituting the resistance heating film 2, and as the firing temperature is raised, the glass paste formed on the upper surface portion melts to generate resistance heating. Flows over the film 2 and the substrate 1 and reaches the both end portions of the substrate 1. When the surface portions of the glass on the resistance heating film 2 and the substrate 1 reach a flat and uneven state, heating is stopped and the surface is cooled. A smooth glassy overcoat layer 4 is formed.
[0055]
Further, in the final step, the thermistor 6 is applied to the wiring conductors 51 and 51 through conductive adhesive formed by mixing silver / palladium alloy powder or the like with glass (inorganic binder) or water-soluble organic binder. It is joined.
[0056]
The plate heater H1 having such a configuration is energized with a circuit configuration as shown in FIG. That is, when the power supply terminal portions 3 and 3 are energized through the temperature control circuit T, a current flows through the resistance heating film 2 and the resistance heating film 2 generates heat. At this time, a signal current also flows through the thermistor 6.
[0057]
The heat generated by the resistance heating film 2 causes the substrate 1 to also conduct heat and rise in temperature. This heat is transferred to the heat sensitive portion at the center of the thermistor 6 attached to the back surface of the substrate 1 and the resistance value of the heat sensitive portion is reduced. Change. The change in the resistance value of the heat sensitive part is output from the terminal parts 52 and 52 via the wiring conductors 51 and 51, and this is input to the temperature control circuit T to determine whether or not the temperature is within an appropriate temperature range. The electric power applied to the heat generating film 2 is adjusted and controlled by, for example, phase control. This temperature adjustment is not limited to the phase control of the electric power, but may be adjusted to a predetermined temperature range by controlling the voltage and current.
[0058]
With such a configuration, the thermistor 6 accurately receives the temperature of the back surface of the heater H1 and accurately detects a change in the resistance value, which can be fed back to the temperature control circuit T, and appropriate temperature control can be performed. Yes.
[0059]
In addition, the thermistor 6 generates a signal to cut off the power supply even when the heater H1 is overheated or the like to prevent an accident. However, in the unlikely event that the temperature control circuit T does not operate and the circuit is not cut off. In this case, the resistance heating film 2 of the heater H1 acts to interrupt the circuit.
[0060]
That is, the plate-like heater H1 has, for example, a temperature distribution in the longitudinal direction of the substrate 1 as shown in a graph comparing the relationship between the longitudinal direction and temperature (° C.) in FIG. Yes.
[0061]
The conventional resistance heating film 2 is formed of a single material with substantially the same width and thickness along the longitudinal direction, and exhibits almost the same resistance value in any part in the longitudinal direction. .
[0062]
In the case of the present invention, the resistance heating film 2 is formed using materials having different resistance temperature coefficients as shown in a graph comparing the relationship between the heating temperature and the resistance value in FIG.
[0063]
That is, in the heater H1 having a heating temperature of 200 ° C. and a resistance value of 40Ω at the rated energization, the silver / palladium (Ag / Pd) alloy used for the main coating 2A of the resistance heating film 2 is silver (Ag). 6 is a material with a gradual slope indicated by the E line in FIG. 6, and the resistance value changes little with respect to the heat generation temperature.
[0064]
In contrast, the silver / palladium (Ag / Pd) alloy used for the small coating portion 2B exhibiting a higher temperature coefficient of resistance than the main coating portion 2A, which has a resistance value of 40Ω at 200 ° C. according to the main coating portion 2A. Exhibits a characteristic in which the inclination shown by the F line in FIG. 6 is large because the ratio of silver (Ag) is slightly increased to about 80%.
[0065]
In this way, both the film portions 2A and 2B have a heat generation temperature of 200 ° C. and a resistance value of 40Ω at the rated energization, but the small film portion 2B has a resistance value that increases rapidly when the temperature exceeds 200 ° C., for example, FIG. Even if the temperature of the main coating portion 2A of the resistance heating film 2 is about 300 ° C., as indicated by the D line, the small coating portion 2B exhibiting a high resistance value temperature coefficient is increased to about 800 ° C.
[0066]
As a result of this temperature rise, the metal forming the small film portion 2B melts, evaporates and scatters. As a result, the conduction of the resistance heating film 2 portion is interrupted and the heat generation of the plate heater H1 is stopped, and the heater H1 itself and the holding member Alternatively, it is possible to completely prevent accidents such as burning, charring, smoke or fire of members existing in the vicinity.
[0067]
In addition, selection of materials (for 2A and 2B) having different resistance temperature coefficients constituting the resistance heating film 2 can be easily obtained by changing the components, component ratios, etc. of the heating film material according to the rated heating temperature.
[0068]
Incidentally, in the conventional heater, the resistance value temperature coefficient of the resistance heating film was about 50 ppm / ° C. Also in the present invention, the main coating portion 2A has a resistance temperature coefficient similar to that of the conventional coating, but the small coating portion 2B has a resistance temperature coefficient of about 500 ppm / ° C.
[0069]
FIG. 7 is a graph showing the temperature rise characteristic by the resistance value temperature coefficient. In FIG. 7, the horizontal axis is the energization time (sec), the vertical axis is the surface temperature (° C.), the line G0 has a resistance value temperature coefficient of 0 ppm / ° C., the line G5 has a resistance value temperature coefficient of 500 ppm / ° C., and the line G8. Has a resistance temperature coefficient of 800 ppm / ° C.
[0070]
As is clear from the figure, when the resistance heating film is energized to raise the temperature, the higher the resistance temperature coefficient, the slower the temperature rise rate, and the thermal stress applied to the substrate and peripheral members is suppressed to prevent destruction, melting, and carbonization. Can be prevented or delayed. And the operating temperature and the control method can be set by utilizing the slowing of the temperature rising rate.
[0071]
8 (a) is a plan view showing another embodiment of the plate heater H2 of the present invention, and FIG. 8 (b) is a bottom view of FIG. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0072]
The plate heater H2 shown in this embodiment has power supply film-like terminal portions 3 and 3 on one end side of the substrate 1, and the resistance heating film 2 connected to the power supply terminal portions 3 and 3 is U-shaped. (U-shaped is the same). In addition, the arrangement of the materials and coatings of the substrate 1 and the resistance heating film 2 (2A, 2B) is the same as that in the above embodiment.
[0073]
Therefore, also in the case of this plate-like heater H2, the same operational effects as in the above embodiment can be achieved.
[0074]
In the plate heaters H1 and H2 having the above-described configuration, a temperature detection member such as a temperature detection sensor for managing the heat generation temperature of the heaters H1 and H2 is not essential.
[0075]
9 and 10 show an example of the fixing device 7 incorporating the plate heater H1 (or H2). The fixing device 7 is for a copying machine. FIG. 9 is a transverse sectional view thereof, and FIG. 10 is an enlarged longitudinal sectional view of a cut surface along the line FF in FIG. Since this is the same as the above embodiment, its description is omitted.
[0076]
In the figure, reference numeral 71 denotes a pressure roller, and a rotary shaft 72 supported by a drive unit (not shown) is provided on both end surfaces so as to protrude from the surface of a cylindrical roller body 73 formed on the outer periphery of the rotary shaft 72. A heat resistant elastic material such as a silicone rubber layer 74 is fitted.
[0077]
Reference numeral 81 denotes a heater support disposed so as to face the rotating shaft 72 of the pressure roller 71. The heater 81 is disposed in the recess 82 of the support 81 in a state where the plate heater H1 is juxtaposed with the pressure roller 71. It is fixed. In addition, an endless roll-shaped fixing film 83 made of a heat-resistant sheet such as polyimide resin is wound around the support 81 including the heater H1 in a circulatory manner.
[0078]
The smooth surface of the glassy overcoat layer 4 formed on the upper side of the heater H1 is in elastic contact with the silicone rubber layer 74 of the pressure roller 71 through the fixing film 83. In the figure, P is a recording medium such as a copy sheet or a copy film which is a heated body, here a copy sheet, T1 on the copy sheet P is a printed unfixed toner image, and T2 is a fixed toner image. Indicates.
[0079]
The fixing device 7 having the above configuration is used as a part of the image forming device 9 as will be described later, and fixes the unfixed toner image T1 transferred to the copy medium such as the copy paper P.
[0080]
In this fixing device 7, the plate heater H1 is energized through connectors 85 and 85 which are given elasticity by bending the phosphor bronze plate contacting the terminal portions 3 and 3, and the resistance heating film 2 is heated at a predetermined temperature. Thus, the fixing roller 83, which is in pressure contact with the pressure roller 71 rotated by the driving unit, also slidably contacts the surface of the overcoat layer 4 covering the plate heater H1, and around the heater support 81. Circulate.
[0081]
When the copy paper P to which the unfixed toner image T1 is transferred is conveyed to the fixing device 7, the upper and lower surfaces of the copy paper P are rotated by both the silicone rubber layer 74 of the pressure roller 71 and the surface of the fixing film 83. In the meantime, the sheet is passed through in the direction of the arrow in the figure while being pinched from the upper and lower surfaces. At this time, the unfixed toner image T1 is printed on the copy paper P by the above-described pressurization and heating of the resistance heating film 2, and the toner image T2 can be fixedly formed on the copy paper P.
[0082]
That is, on the paper input side of the pressure roller 71, the unfixed toner image T1 on the copy paper P is first heated and melted by the heater H1 through the fixing film 83, and at least its surface portion greatly exceeds the melting point and is completely softened and melted. To do. Thereafter, on the paper discharge side of the pressure roller 71, the copy paper P is separated from the heater H1, the toner image T2 is naturally radiated and cooled and solidified again, and the fixing film 83 is also separated from the copy paper P.
[0083]
At this time, the smooth surface of the glassy overcoat layer 4 formed on the uppermost layer covering the resistance heating film 2 of the plate heater H1 is in sliding contact with the fixing film 83. By rotating, the copy paper P is smoothly conveyed with the pressure roller 71 together with the fixing film 83, and good fixing with less toner bleeding can be performed.
[0084]
Therefore, in the fixing device 7 using the plate heater H1 (or H2), the heater H1 (or H2) is overheated for some reason, and the fuse or the sensor does not operate reliably or the substrate is not destroyed. However, since the small coating portion 2B having a high resistance value temperature coefficient in the resistance heating film 2 melts and scatters and interrupts the energization circuit, it affects other members formed of a synthetic resin material or the like. There is no.
[0085]
Next, an image forming apparatus in which the plate heater H1 and the fixing device 7 related to the present invention are mounted will be described with reference to a copying machine 9 shown in FIG. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus equipped with the fixing device 7, for example, a copying machine 9. In FIG. 11, the fixing device 7 is the same as that in the above embodiment, and therefore the same portion is identical. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted.
[0086]
In FIG. 11, reference numeral 90 denotes a casing of the copying machine 9, and reference numeral 91 denotes an original placing table made of a transparent member such as glass provided on the upper surface of the casing 90, and reciprocates in the direction of arrow Y to scan the original P <b> 1.
[0087]
An illuminating device 9L composed of a light irradiating lamp and a reflecting mirror is provided above the housing 90, and a reflected light beam from the original P1 irradiated by the illuminating device 9L is a short-focus small-diameter imaging element array. The slit exposure is performed on the photosensitive drum 9D by 9A. The photosensitive drum 9D rotates in the direction of the arrow.
[0088]
A charger 92 uniformly charges, for example, a photosensitive drum 9D coated with a zinc oxide photosensitive layer or an organic semiconductor photosensitive layer. On the drum 9D charged by the charger 92, an electrostatic image subjected to image exposure by the imaging element array 9A is formed. This electrostatic image is visualized using toner made of a resin that softens and melts when heated by the developing device 93.
[0089]
On the other hand, the copy paper P stored in the cassette 9C is drummed by a pair of conveying rollers 95 that are rotated in pressure contact with the feed roller 94 and the image on the photosensitive drum 9D in synchronization with the vertical direction. 9D is sent over. Then, the toner image formed on the photosensitive drum 9 </ b> D is transferred onto the copy paper P by the transfer discharger 96.
[0090]
Thereafter, the paper P that is separated from the drum 9D is guided to the fixing device 8 by the transport guide 97 and subjected to a heat fixing process, and then discharged into the tray 98. After the toner image is transferred, the residual toner on the drum 9D is removed by the cleaner 99.
[0091]
The fixing device 8 has an effective length corresponding to the width (length) of the maximum size paper that can be copied by the copying machine 9 in the direction orthogonal to the moving direction of the copy paper P, that is, the width (length) of the maximum size paper. A plate-like heater H1 is arranged by extending a long heating resistor 3, and a pressure roller 71 for feeding is provided opposite to the heating resistor 3 so as to be lightly elastically contacted in the extending direction of the heater H1. ing.
[0092]
The unfixed toner image T1 on the paper P sent between the heater H1 and the pressure roller 71 is melted by receiving heat from the resistance heating film 2 and has characters, alphanumeric characters, symbols, A copy image such as a drawing is displayed.
[0093]
Such a copying machine 9 can prevent the occurrence of an unexpected accident due to overheating of the fixing heater in the copying machine or the like, that is, the same effect as described in the fixing device 7.
[0094]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the plate heater is used for fixing a copying machine, but it can also be applied to fixing other office automation equipment such as a printer or a facsimile. Moreover, it is not limited to OA equipment, but can be used for heating in household electrical products, precision equipment for business use and experiment, equipment for chemical reaction, and the like.
[0095]
In addition, the firing temperature and firing time of the resistive heating film, the material for forming the power supply film-like terminal portion and the wiring conductor, and the coating film are not limited to those described in the embodiment, but the specifications and conditions of use of the plate heater. It can be selected accordingly.
[0096]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is an advantage that it is possible to provide a plate-like heater with improved safety that can prevent a burnout accident due to overheating of the heater without using special external parts.
[0097]
In addition, even when the means of the present invention is used in combination with the conventional means for adding a fuse or scratching the substrate to cut off the energization circuit, the safety of the present invention can be further improved. be able to.
[0098]
According to the second and third aspects of the invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained in response to the occurrence of an abnormality.
[0099]
According to invention of Claim 4, The temperature unevenness can be reduced as the length of the small coating portion is smaller. According to the invention described in claim 5, Claims 1 to 4 Therefore, it is possible to provide a fixing device with improved safety in which a burnout accident can be prevented.
[0100]
Claim 6 According to the invention described in claim 1, 5 It is possible to provide an image forming apparatus such as a copying machine or a facsimile provided with a fixing device having the same effects as described in the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a plate heater according to the present invention with a middle portion cut away.
2 is a bottom view of the plate heater of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view taken along the line A-B in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an energization circuit of a plate heater according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a temperature distribution in the longitudinal direction of the plate heater.
FIG. 6 is a graph comparing the relationship between heat generation temperature and resistance value of materials having different resistance value temperature coefficients.
FIG. 7 is a graph showing a temperature rise characteristic according to a resistance value temperature coefficient.
8A and 8B show another embodiment of the plate heater of the present invention, in which FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a bottom view of FIG.
FIG. 9 is a transverse sectional view showing an embodiment of a fixing device for a copying machine of the present invention incorporating a plate heater.
10 is an enlarged longitudinal sectional view of a cut surface along the line FF in FIG.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus (copier) of the present invention incorporating a fixing device.
[Explanation of symbols]
H1, H2: Plate heater
1: Substrate
2: Resistance heating film
2A: Main film part
2B: Small coating part
3: Terminal part (film electrode for power supply)
4: Overcoat layer
7: Fixing device
71: Pressure roller
9: Image forming device (copier)

Claims

A substrate made of a heat-resistant and electrically insulating material;
This is formed on the surface of the substrate in a strip shape along the longitudinal direction, and the resistance heating layer resistance value small coating portion abnormality blown consisting temperature coefficient than have high material was continuously provided in series in the principal coating portion in the middle;
A terminal portion connected to the resistance heating film;
A plate heater characterized by comprising:

2. The plate heater according to claim 1, wherein the resistance heating film is configured such that a resistance value at the time of rated energization is the same value in a main coating portion and a small coating portion having a high resistance value temperature coefficient. .

2. The plate-like shape according to claim 1, wherein the resistance heating film is configured such that a heating temperature at the time of rated energization is the same temperature in a main coating portion and a small coating portion having a high resistance temperature coefficient. heater.

4. The plate shape according to claim 1, wherein the resistance heating film has a length of a small coating portion having a high resistance value temperature coefficient smaller than a length of the main coating portion. 5. heater.

A pressure roller;
The plate heater according to any one of claims 1 to 4, wherein a resistance heating film is disposed opposite to the pressure roller;
A fixing device.

Means for attaching a toner to the electrostatic latent image formed on the medium and transferring the toner to a copy medium to form a predetermined image;
And a fixing device according to claim 5, wherein the toner is fixed by passing a copy-formed body on which an image is formed by a pressure roller while being pressed against a plate heater. Image forming apparatus.