JP3102068B2 - セラミクスヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両面パターンタイプのセ
ラミクスヒータにおいて基板裏面に設けた感熱部材の感
度を向上したものである。

【０００２】

【従来の技術】両面パターンタイプのセラミクスヒータ
は、セラミクス製基板の一方の面（以下、表面と称す
る。）に膜状発熱体を配設し、基板の他方の面（以下、
裏面と称する。）に発熱体の一端に接続した銀膜からな
る回路パターンを配設して回路の両端子を基板の他端の
表裏両面に集中したもので、ＯＡ機器などに組込むとき
配線が容易になり、また、ソケットが簡単になるなど大
きな利点がある。この場合、発熱体の裏側に回路パター
ンをもってきて両者ともに基板の中央において立体的に
重ね合わすのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、基板の中
央部の表裏両面に発熱体と回路パターンとが重なるよう
に配設すると、サーミスタなどの感熱部材を設けると
き、これら部材を回路パターンに直接接触させて配置し
なければならない。この場合、感熱部材が回路パターン
の温度を感知することになるが、回路パターンは電流を
通流するとともに、熱も良く伝導するので、始動に際
し、回路パターンの立上り温度が基板面の立上り温度よ
りも低い傾向がある。

【０００４】そこで、回路パターンに感熱部材を取付け
ると、始動時の感熱部材の検知温度が実際の温度よりも
低いため発熱体に過大な電流が流入し、オーバーシュー
トする結果になる。これではトナーの定着温度である２
００℃を大幅に超過し、ヒーター近傍に配置された部材
を加熱し劣化させ、またヒータそのものの寿命も短かく
なる。さらに、このヒータのしゅん間消費電力が大きく
なるため、大容量の電源が必要になるなどの欠点があ
る。

【０００５】そこで、本発明の課題は、両面パターンタ
イプのセラミクスヒータにおいて、基板裏面に配設する
感熱部材の検知温度を、実際の基板面温度に近ずけるよ
うに構造を改善することである。なお、この種両面パタ
ーンタイプのセラミクスヒータにおいて、発熱体が配設
された基板の裏面に設けられた回路パターンの中間部に
直列してフューズを挿入することが特開平２−２４４５
８２号公報に記載されている。この公報には基板裏面に
発熱体への給電をなす回路パターンが形成され、この基
板裏面において回路パターンに直列してフューズが接続
されている。そして、基板の温度が過度に上昇するとフ
ューズが溶断して回路を遮断し加熱体への電流が停止さ
れるものである。すなわち、ヒーターの過熱を回路の溶
断により確実に行わせるようにしたものではあるが、基
板の温度を検知して発熱体への通電を制御するものでは
ない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミクスヒー
タは、一方の面（表面）に通電により発熱するように構
成された発熱体を配設したセラミクス製基板の他方の面
（裏面）において、発熱体の真裏に当る位置に温度制御
用の感熱部材を設け、この感熱部材を避けて発熱体と電
気的に接続された回路パターンを設けて、感熱部材の検
知温度を実際の温度に近ずけたものである。

【０００７】

【作用】このような両面パターンタイプのセラミクスヒ
ータにおいて、通電後の立上り時、基板裏面において最
も速く温度が立上るのは、発熱体の真裏に当る位置であ
る。そこで、この位置に感熱部材を設け、かつ、回路パ
ターンをこの位置から避ければ、感熱部材の温度は真実
の温度に近ずき、感熱精度を向上できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の詳細を下記の各種実施例によ
って説明する。

【０００９】実施例１ 本実施例は、回路パターンが感熱部材の周囲に閉環をな
して迂回したもので、その詳細を図１ないし図３に示
す。（１）はアルミナセラミクスからなる細長い基板、
（２）はこの基板（１）の一方の面（以下、表面と称す
る。）の中心線に沿って形成され、基板（１）の長さの
大部分に延在した細長い発熱体、（３１），（３２）は
これら発熱体（２）の両端に形成された電極、（４）は
上記発熱体（２）表面を覆うガラス質保護膜である。
（５）は基板（１）の他方の面（以下、裏面と称す
る。）において、発熱体（２）の中央部の真裏に当る位
置に設けられた温度制御用の感熱部材の一例であるサー
ミスタ、（６）は基板（１）の裏面において上記感熱部
材（５）を避けて基板（１）の両端部を連通する回路パ
ターン、（７），（７）は基板（１）の一端部を貫通し
て一方の電極（３１）と回路パターン（６）とを電気的
に接続するスルーホール、（８），（８）は他方の電極
（３２）および回路パターン（６）の他端にそれぞれ設
けられた端子である。

【００１０】上記発熱体（２）は、通電により発熱する
ようにたとえば銀・パラジウム合金ペーストをプリント
配線して焼付けてなるもので、主体となる細長い発熱部
（２１）の両端部（２２）を広幅に形成してある。

【００１１】上記電極（３１），（３２）は銀ペースト
をプリントして焼付けてなるもので、図示のように一部
を発熱体端部（２２），（２２）表面に重層し主体を基
板（１）表面に直接形成してもよく、また図示しない
が、発熱体（２）の端部を大きく形成して電極全体を発
熱体端部表面に重層してもよく、いずれもそれぞれの利
点がある。

【００１２】上記回路パターン（６）は銀ペーストをプ
リント配線して焼付けてなるもので、一方の電極（３
１）に対応する位置に設けた接続部（６１）、閉環をな
して感熱部材（５）を包囲する迂回部（６２）および基
板（１）の裏面において他方の電極（３２）と異る位置
に対応させて設けた広幅の受電部（６３）とを含むもの
である。

【００１３】上記端子（８），（８）はたとえば銅板や
黄銅板などの金属板をプレス成形してニッケルめっきま
たは銀めっきしたもので、細長い柄部（８１）の中間部
に歪や伸縮を緩和するたとえばＵ字形の曲げ部（８２）
を形成し、かつ先端は広幅で継線孔を有する継線部（８
３）に形成してある。そして、他方の電極（３２）およ
び受電部（６３）に柄部（８１）基端をはんだ（８４）
で固定して基板（１）の同一側方に並行して突出してあ
る。

【００１４】そして、両端子（８），（８）を図示して
ない電源の両端に接続するとともに温度制御用の感熱部
材（５）、すなわちサーミスタを図示しない電流制限装
置に接続する。そして、電源を投入すれば、電流が両端
子（８），（８）から流入して発熱体（２）の発熱部
（２１）を通流してこれを発熱させる。すると、発熱部
（２１）で生じた熱が周囲を温めながら次第に蓄積され
て昇温する。このとき、発熱部（２１）の中央部の温度
が最も高く、これから遠くなるほど温度が低く、かつ、
基板（１）裏面では発熱部（２１）の中央部の真裏が最
も温度が高く、これから遠くなるほど温度が低い。そし
て、通電を継続するとこの温度関係のまま全体の温度が
上昇し、やがて、感熱部材（サーミスタ）（５）によっ
て検知された温度が所定の温度に達すると、発熱体
（２）への通電量を制御する電流制限装置が動作して通
電が遮断される。そして、各部の温度が平均化され、こ
の結果、感熱部材（サーミスタ）（５）の温度が下が
り、再度通電される。このようにして、何回か通電が断
続する間にヒータ各部の温度が約２００℃でほぼ一定に
なり、定常状態になる。そして、このようなセラミクス
ヒータにおいては、感熱部材（サーミスタ）（５）の位
置が、発熱体（２）の最高温度点に近いほど感度がよ
く、温度調節精度が高い。本発明者らは、発熱体（２）
の中央部の真裏に当る位置の温度が、発熱体（２）の最
高温度点に近いことを発見し、感熱部材（サーミスタ）
（５）を発熱体（２）の真裏に当る位置に配設したもの
である。

【００１５】また、回路パターン（６）を構成する金属
膜の例である銀膜は、熱を良く伝達する性質を有する。
そこで、本実施例においては回路パターン（６）の一部
をサーミスタ（５）を包囲する閉環形迂回部（６２）に
形成して感熱部材（サーミスタ）（５）との接触を避け
たものである。そして、感熱部材（サーミスタ）（５）
と回路パターン（６）とが離間しているので、感熱部材
（サーミスタ）（５）に到達した熱が回路パターン
（６）に逃げることがなくなり、感熱部材（サーミス
タ）（５）の温度が発熱体（２）の中央部の温度に近く
なったのである。また、離間により両者間の沿面距離が
大きくなったので電気絶縁の耐圧性も高い。

【００１６】このように、本実施例セラミクスヒータ
は、サーミスタを例とする感熱部材（５）の配設位置を
限定し、かつ、回路パターン（６）が感熱部材（５）を
避けるように配設したので、感熱部材（５）の温度は発
熱体（２）の温度に最も近くなり、温度検知感度が高
く、したがって、感熱部材（５）の動作遅れや検知温度
のずれに起因するオーバーシュートがほとんどなくなっ
たのである。

【００１７】また、端子（８）は配線時電線の剛性に起
因する押圧力や撚り圧力を受けており、また点滅すれば
発熱体（２）からの伝熱によって膨張収縮を繰り返す。
しかし、本実施例１のセラミクスヒータにおいては端子
（８）の柄部（８１）の中間部に曲げ部（６２）を形成
したので、上述の歪みや撚りあるいは膨張収縮がこの曲
げ部（６２）に伝達されて曲げ部（６２）の変形として
吸収され、端子（８）を剥離したり、電線を離脱させた
りすることがなくなったのである。

【００１８】実施例２ 本実施例２のセラミクスヒータは図４ないし図６に示す
ように、基板（１）の表面の中心線に沿って発熱体
（２）に形成し、基板（１）裏面の発熱体（２）の中央
部の真裏すなわち中心線上に感熱部材（５）の一例であ
るサーミスタを配設するとともに、この感熱部材（５）
を避けるよう、回路パターン（６）を基板（１）裏面の
一側に寄せて配設し、かつ両端子（８），（８）を基板
（１）の他端部において軸方向に並行して突設したもの
で、その他同一部分には同一符号を付して説明を略す。

【００１９】このセラミクスヒータも感熱部材（５）が
基板（１）の裏面において、発熱体（２）の真裏に当る
位置に配設され、かつ回路パターン（６）が感熱部材
（５）を避けて配設されているので、始動後の立上り時
において、感熱部材（５）の温度が発熱体（２）の温度
に極めて近似し、したがって感熱部材（５）の温度検知
感度が高く、したがって、感熱部材（５）の動作遅れや
検知温度のずれに起因するオーバーシュートがほとんど
なくなった。

【００２０】また、端子（８），（８）も柄部（８１）
の中間部に曲げ部（８２），（８２）を設けたので配線
の剛性に起因する押圧力や撚り圧力あるいはヒータ点滅
に起因する端子の膨張収縮を吸収して端子や電線の剥落
のおそれがなくなった。

【００２１】実施例３ 本実施例３のセラミクスヒータは図７ないし図９に示す
ように、基板（１）の表面の中心線に沿って発熱体
（２）を形成し、基板（１）の裏面の発熱体（２）の中
央部の真裏すなわち中心線上に感熱部材（５）の一例で
あるサーミスタを配設するとともに、この感熱部材
（５）を避けるよう、回路パターン（６）の中央部（６
４）をＵ字形にわん曲させて配設し、かつ両端子
（８），（８）を基板（１）の他端部において両側方に
背向して突設したもので、その他同一部分には同一符号
を付して説明を略す。

【００２２】この実施例３のセラミクスヒータも感熱部
材（５）が基板（１）の裏面において、発熱体（２）の
真裏に当る位置に配設され、かつ回路パターン（６）が
感熱部材（５）を避けて配設されているので、始動後の
立上り時において、感熱部材（５）の温度が発熱体
（２）の温度に極めて近似し、したがって感熱部材
（５）の温度検知感度が高く、したがって感熱部材
（５）の動作遅れや検知温度のずれに起因するオーバー
シュートがほとんどなくなった。

【００２３】また、端子（８）も柄部（８１）に曲げ部
（８２）を設けたので、前述の両実施例と同様な効果が
ある。

【００２４】実施例４ 本実施例４のセラミクスヒータは図１０および図１１に
示すように、基板（１）の表面の一側に偏して発熱体
（２）を形成し、基板（１）の裏面の発熱体の中央部の
真裏すなわち一側に偏して感熱部材（５）の一例である
サーミスタを配設するとともにこの感熱部材（５）を避
けるよう、回路パターン（６）を基板（１）の他側に偏
して延在させ、かつ両端子（８），（８）を基板（１）
の他端部において両側方に背向して突設したもので、そ
の他同一部分には同一符号を付して説明を略す。

【００２５】この実施例４のセラミクスヒータも感熱部
材（５）が基板（１）の裏面において、発熱体（２）の
真裏に当る位置に配設され、かつ回路パターン（６）が
感熱部材（５）を避けて配設されているので、始動後の
立上り時において、感熱部材（５）の温度が発熱体
（２）の温度に極めて近似し、したがって感熱部材
（５）の温度検知感度が高く、したがって感熱部材
（５）の動作遅れや検知温度のずれに起因するオーバー
シュートがほとんどなくなった。

【００２６】また、端子（８）も柄部（８１）に曲げ部
（８２）を設けたので、前述の３実施例と同様な効果が
ある。

【００２７】なお、前述の各実施例において、発熱体を
銀・パラジウム合金膜で構成したが、本発明はこれに限
らず、他の金属で構成してもよく、また、膜状でなくて
もよい。また、回路パターンも銀以外の導電物質で構成
してもよく、また、回路中に他の回路素子たとえば抵抗
や畜電器、トランジスタなどを含ませてもよい。さら
に、パターンも膜状でなくともよい。また、感熱部材と
しては上述したサーミスタに限らず、温度に感応して作
用する他の部材であってもよい。さらに、基板の形状や
セラミクスの種類に限定はないが、厚さが厚すぎては伝
熱が悪くなり、発熱体と感熱部材との温度差が大きくな
って本発明の目的に反する。

【００２８】

【発明の効果】このように、本発明のセラミクスヒータ
は、セラミクス製基板の一方の面（表面）に発熱体を配
設し、基板の他方の面（裏面）において発熱体の真裏に
当る位置に感熱部材を設け、かつ、この感熱部材を避け
て回路パターンを形成したので、始動後の立上り時にお
いて、発熱体の温度と感熱部材の温度とが極めて近似
し、感熱部材の温度検知感度が高く、感熱部材の動作遅
れや検知温度のずれに起因するオーバーシュートがほと
んどなくなった。また、感熱部材と回路パターンとの離
間距離が十分とれるようになり、両者間の沿面距離が大
きくなって絶縁耐圧性を高め安全性を向上できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるセラミクスヒータの第１の実施
例の平面図である。

【図２】上記第１の実施例の底面図である。

【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。

【図４】この発明によるセラミクスヒータの第２の実施
例の平面図である。

【図５】上記第２の実施例の底面図である。

【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図である。

【図７】この発明によるセラミクスヒータの第３の実施
例の平面図である。

【図８】上記第３の実施例の底面図である。

【図９】図７のIX−IX線に沿った断面図である。

【図１０】この発明によるセラミクスヒータの第４の実
施例の平面図である。

【図１１】上記第４の実施例の底面図である。

【符号の説明】

１…基板 ２…発熱体 ２１…発熱部 ２２…端部 ３１，３２…電極 ４…保護膜 ５…感熱部材 ６…回路パターン ７…スルーホール ８…端子 ８１…柄部 ８２…曲げ部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−244582（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/14 H05B 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミクス製基板と； この基板の一方の面に配設され、通電により発熱するよ
   うに構成された発熱体と； 発熱体への通電量を制御するために 上記基板の他方の面
   において上記発熱体の真裏に当る位置に設けられた温度
   制御用の感熱部材と； この感熱部材に離間して上記基板の他方の面に配設さ
   れ、発熱体と電気的に接続された回路パターンと； を具備していることを特徴とするセラミクスヒータ。