JP2018147865A - Heater and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ヒータ及び画像形成装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a heater and an image forming apparatus.
例えば、複写機やファクシミリ等におけるトナー定着、リライタブルカードリーダにおける印字消去等に用いられるヒータが知られている。ヒータは、給電用の電極から供給された電力により、基板上に形成された抵抗発熱体を発熱させる。 For example, a heater used for fixing toner in a copying machine, a facsimile, or the like, and erasing printing in a rewritable card reader is known. The heater generates heat from the resistance heating element formed on the substrate by the electric power supplied from the power supply electrode.
一般に、抵抗発熱体は、長尺状の基板の長手方向に沿って帯状に延ばされている。ヒータは、例えば、抵抗発熱体が加熱する用紙幅（基板の長手方向）の違いに起因して基板の長手方向に温度分布が生じる傾向がある。ヒータでは、基板の長手方向に温度分布が生じることを避け、複数種類の用紙幅に対応するために、基板の短手方向に対する幅が、基板の長手方向に沿って変化する複数の抵抗発熱体が用いられている。このような構成では、基板の長手方向における抵抗発熱体の中央部と両端部との間に生じる温度勾配が大きくなった場合、熱膨張の影響により基板の割れが生じる問題がある。 Generally, the resistance heating element is extended in a strip shape along the longitudinal direction of the long substrate. The heater tends to generate a temperature distribution in the longitudinal direction of the substrate due to, for example, a difference in paper width (longitudinal direction of the substrate) heated by the resistance heating element. In the heater, in order to avoid temperature distribution in the longitudinal direction of the substrate and to cope with a plurality of types of paper widths, a plurality of resistance heating elements whose width in the short direction of the substrate changes along the longitudinal direction of the substrate Is used. In such a configuration, when the temperature gradient generated between the central portion and both ends of the resistance heating element in the longitudinal direction of the substrate becomes large, there is a problem that the substrate is cracked due to the influence of thermal expansion.
そこで、本発明は、基板の割れが生じることを抑えることができるヒータ及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a heater and an image forming apparatus that can suppress the occurrence of cracks in a substrate.
実施形態に係るヒータは、矩形状の基板と、前記基板の長手方向に沿って延び、単位長さ当たりの抵抗値が前記長手方向にわたって均等な第１の抵抗発熱体と、前記基板の長手方向に沿って延び、前記長手方向における中央の前記抵抗値が両端の前記抵抗値よりも小さい第２の抵抗発熱体と、前記基板の長手方向に沿って延び、前記長手方向における中央の前記抵抗値が両端の前記抵抗値よりも大きい第３の抵抗発熱体と、を備える。前記第１の抵抗発熱体は、前記基板の短手方向における一端側に配置される。前記第２の抵抗発熱体と前記第３の抵抗発熱体のうち、前記中央と前記両端との前記抵抗値の差が小さい一方の抵抗発熱体が、前記基板の短手方向における他端側に配置され、前記中央と前記両端との前記抵抗値の差が大きい他方の抵抗発熱体が、前記第１の抵抗発熱体と前記一方の抵抗発熱体との間に配置される。 The heater according to the embodiment includes a rectangular substrate, a first resistance heating element extending along the longitudinal direction of the substrate, and having a uniform resistance value per unit length over the longitudinal direction, and the longitudinal direction of the substrate The resistance value at the center in the longitudinal direction is smaller than the resistance values at both ends, and the resistance value at the center in the longitudinal direction is extended along the longitudinal direction of the substrate. And a third resistance heating element having a resistance value larger than the resistance values at both ends. The first resistance heating element is arranged on one end side in the short direction of the substrate. Of the second resistance heating element and the third resistance heating element, one resistance heating element having a small difference in resistance value between the center and the both ends is disposed on the other end side in the short direction of the substrate. The other resistance heating element that is arranged and has a large difference in resistance value between the center and the both ends is arranged between the first resistance heating element and the one resistance heating element.
本発明によれば、基板の割れが生じることを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the substrate from being cracked.
以下で説明する実施形態に係るヒータは、矩形状の基板と、第１の抵抗発熱体と、第２の抵抗発熱体と、第３の抵抗発熱体と、を備える。第１の抵抗発熱体は、基板の長手方向に沿って延びている。第１の抵抗発熱体は、単位長さ当たりの抵抗値が基板の長手方向にわたって均等である。第２の抵抗発熱体は、基板の長手方向に沿って延びている。第２の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の抵抗値が両端の抵抗値よりも小さい。第３の抵抗発熱体は、基板の長手方向に沿って延びている。第３の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の抵抗値が両端の抵抗値よりも大きい。第１の抵抗発熱体は、基板の短手方向における一端側に配置されている。第２の抵抗発熱体と第３の抵抗発熱体のうち、基板の長手方向における中央と両端との抵抗値の差が小さい一方の抵抗発熱体が、基板の短手方向における他端側に配置されている。第２の抵抗発熱体と第３の抵抗発熱体のうち、基板の長手方向における中央と両端との抵抗値の差が大きい他方の抵抗発熱体が、第１の抵抗発熱体と一方の抵抗発熱体との間に配置される。 A heater according to an embodiment described below includes a rectangular substrate, a first resistance heating element, a second resistance heating element, and a third resistance heating element. The first resistance heating element extends along the longitudinal direction of the substrate. In the first resistance heating element, the resistance value per unit length is uniform over the longitudinal direction of the substrate. The second resistance heating element extends along the longitudinal direction of the substrate. In the second resistance heating element, the resistance value at the center in the longitudinal direction of the substrate is smaller than the resistance values at both ends. The third resistance heating element extends along the longitudinal direction of the substrate. In the third resistance heating element, the resistance value at the center in the longitudinal direction of the substrate is larger than the resistance values at both ends. The first resistance heating element is disposed on one end side in the short direction of the substrate. Of the second resistance heating element and the third resistance heating element, one resistance heating element having a small difference in resistance value between the center and both ends in the longitudinal direction of the substrate is arranged on the other end side in the short direction of the substrate. Has been. Of the second resistance heating element and the third resistance heating element, the other resistance heating element having a large resistance difference between the center and both ends in the longitudinal direction of the substrate is the first resistance heating element and one resistance heating element. Placed between the body.
また、以下で説明する実施形態に係るヒータにおいて、基板の短手方向における第１の抵抗発熱体の幅は、長手方向にわたって均等である。第２の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の幅が両端の幅よりも大きい。第３の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の幅が両端の幅よりも小さい。 In the heater according to the embodiment described below, the width of the first resistance heating element in the short direction of the substrate is uniform in the longitudinal direction. In the second resistance heating element, the center width in the longitudinal direction of the substrate is larger than the widths at both ends. The third resistance heating element has a width at the center in the longitudinal direction of the substrate that is smaller than the width at both ends.
また、以下で説明する実施形態に係るヒータにおいて、第２の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が１８０［％］以下である。第３の抵抗発熱体は、基板の長手方向における中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が２０［％］以上である。 In the heater according to the embodiment described below, the resistance value of both ends of the second resistance heating element with respect to the central resistance value in the longitudinal direction of the substrate is 180% or less. In the third resistance heating element, the resistance values at both ends with respect to the central resistance value in the longitudinal direction of the substrate are 20% or more.
また、以下で説明する実施形態に係るヒータは、導体を更に備える。導体は、第１の抵抗発熱体、第２の抵抗発熱体及び第３の抵抗発熱体に電力を供給する。導体は、第１の電極部、第２の電極部及び第３の電極部と、導通部と、を有する。第１の電極部、第２の電極部及び第３の電極部は、基板の長手方向における一端側にそれぞれ配置されている。第１の電極部は、第１の抵抗発熱体に接続される。第２の電極部は、第２の抵抗発熱体に接続される。第３の電極部は、第３の抵抗発熱体に接続される。導通部は、基板の長手方向における他端側に配置されている。導通部は、第１の抵抗発熱体、第２の抵抗発熱体及び第３の抵抗発熱体に跨って導通されている。 The heater according to the embodiment described below further includes a conductor. The conductor supplies power to the first resistance heating element, the second resistance heating element, and the third resistance heating element. The conductor has a first electrode part, a second electrode part, a third electrode part, and a conduction part. The first electrode portion, the second electrode portion, and the third electrode portion are respectively disposed on one end side in the longitudinal direction of the substrate. The first electrode portion is connected to the first resistance heating element. The second electrode portion is connected to the second resistance heating element. The third electrode portion is connected to the third resistance heating element. The conducting portion is disposed on the other end side in the longitudinal direction of the substrate. The conducting portion is conducted across the first resistance heating element, the second resistance heating element, and the third resistance heating element.
また、以下で説明する実施形態に係る画像形成装置は、ヒータと、加圧ローラと、を備える。ヒータは、媒体を加熱する。加圧ローラは、ヒータによって加熱される媒体を加圧する。画像形成装置は、ヒータ及び加圧ローラによって、媒体に付着させたトナーを定着させる。 In addition, an image forming apparatus according to an embodiment described below includes a heater and a pressure roller. The heater heats the medium. The pressure roller presses the medium heated by the heater. The image forming apparatus fixes the toner attached to the medium by a heater and a pressure roller.
（実施形態）
以下、実施形態に係るヒータについて、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るヒータを示す平面図である。図２は、実施形態に係るヒータにおける各抵抗発熱体の配置の一例を模式的に示す平面図である。図３は、実施形態に係るヒータにおける各抵抗発熱体の配置の他の例を模式的に示す平面図である。
(Embodiment)
Hereinafter, a heater according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a heater according to the embodiment.
（ヒータの構成）
図１に示すように、本実施形態に係るヒータ１は、画像形成装置等の電子機器に搭載され、例えば、ヒータ１を通過する紙等を加熱するために用いられる。ヒータ１は、矩形状である長尺状の基板５と、基板５上に設けられた帯状の第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８と、を有する。また、ヒータ１は、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８へ電力をそれぞれ供給するための導体１０と、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８、導体１０をそれぞれ被覆する保護膜（オーバーコート層）１１と、を備える。
(Heater configuration)
As shown in FIG. 1, the heater 1 according to the present embodiment is mounted on an electronic apparatus such as an image forming apparatus, and is used to heat, for example, paper passing through the heater 1. The heater 1 includes an
基板５は、例えば、アルミナ等のセラミック、ガラスセラミック、耐熱複合材料等によって形成されており、耐熱性及び絶縁性を有する。基板５の厚みは、例えば、０．５［ｍｍ］程度〜１．０［ｍｍ］程度に形成されている。
The
図１及び図２に示すように、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８は、基板５の長手方向（Ｘ方向）に沿って延びる帯状に形成されており、基板５の短手方向（Ｙ方向）に間隔をあけて配置されている。第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８は、電流を流すことで発熱するものであり、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀・パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金を含む材料等によって形成されている。第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８は、抵抗発熱体ペーストを基板５上に塗布して硬化させることで形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
図２に示すように、第１の抵抗発熱体６は、単位長さ当たりの電気抵抗値が、基板５の長手方向全体にわたって均等に形成されている。例えば、基板５の短手方向に対する第１の抵抗発熱体６の幅Ｗ１は、基板５の長手方向全体にわたって均等なストレート状に形成されている。また、第１の抵抗発熱体６は、図１に示すように、基板５の短手方向における一端側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the first
第２の抵抗発熱体７は、基板５の長手方向における中央の抵抗値が、両端の抵抗値よりも小さい。例えば、基板５の長手方向において、第２の抵抗発熱体７の中央の幅Ｗ２ａは、両端の幅Ｗ２ｂよりも大きい。第２の抵抗発熱体７は、基板５の長手方向における中央から両端に向かって幅Ｗ２ａが幅Ｗ２ｂまで小さくなるテーパ状に形成されている。
In the second
第３の抵抗発熱体８は、基板５の長手方向における中央の抵抗値が、両端の抵抗値よりも大きい。基板５の長手方向において、第３の抵抗発熱体８の中央の幅Ｗ３ａが、両端の幅Ｗ３ｂよりも小さい。第３の抵抗発熱体８は、基板５の長手方向における中央から両端に向かって幅Ｗ３ａが幅Ｗ３ｂまで大きくなるテーパ状に形成されている。
In the third
そして、第２の抵抗発熱体７と第３の抵抗発熱体８のうち、基板５の長手方向における中央と両端との抵抗値の差（抵抗値の勾配）が小さい一方の抵抗発熱体が、基板５の短手方向における他端側に配置されている。また、第２の抵抗発熱体７と第３の抵抗発熱体８のうち、基板５の長手方向における中央と両端との抵抗値の差が大きい他方の抵抗発熱体が、第１の抵抗発熱体６と一方の抵抗発熱体との間に配置される。以下、抵抗発熱体について、基板５の長手方向における抵抗値の差を、単に「抵抗値の勾配」と称する。また、温度勾配は、基板５の長手方向に生じるものを指す。
Of the second
言い換えると、第２の抵抗発熱体７と第３の抵抗発熱体８のうち、基板５の長手方向において加熱に伴う温度勾配が相対的に生じ難い抵抗発熱体が、基板５の短手方向に対して、第１の抵抗発熱体６が配置された一端側とは反対側の他端側に配置されている。また、基板５の長手方向において温度勾配が相対的に生じ易い抵抗発熱体が、基板５の短手方向に対して、基板５の長手方向において温度勾配が相対的に生じない第１の抵抗発熱体６に隣接して配置されている。
In other words, of the second
例えば、第２の抵抗発熱体７の抵抗値の勾配が、第３の抵抗発熱体８の抵抗値の勾配よりも大きい場合には、図２に示すように、第２の抵抗発熱体７が第１の抵抗発熱体６に隣接して配置され、第３の抵抗発熱体８が基板５の短手方向における他端側に配置されている。すなわち、基板５の短手方向において、第２の抵抗発熱体７は、第１の抵抗発熱体６と第３の抵抗発熱体８との間に配置されている。
For example, when the gradient of the resistance value of the second
このようにヒータ１が構成された場合、温度勾配が相対的に生じ易い第２の抵抗発熱体７によって生じる温度分布が、温度勾配が生じない第１の抵抗発熱体６の発熱によって弱められると共に、温度勾配が相対的に生じ難い第３の抵抗発熱体８が基板５の他端側に配置されることで、基板５の他端側に生じる温度分布が抑えられる。
When the heater 1 is configured as described above, the temperature distribution generated by the second
一方、第３の抵抗発熱体８の抵抗値の勾配が、第２の抵抗発熱体７の抵抗値の勾配よりも大きい場合には、図３に示すように、第３の抵抗発熱体８が第１の抵抗発熱体６に隣接して配置され、第２の抵抗発熱体７が基板５の短手方向における他端側に配置されている。すなわち、基板５の短手方向において、第３の抵抗発熱体８は、第１の抵抗発熱体６と第２の抵抗発熱体７との間に配置されている。
On the other hand, when the gradient of the resistance value of the third
このようにヒータ１が構成された場合、温度勾配が相対的に生じ易い第３の抵抗発熱体８によって生じる温度分布が、温度勾配が生じない第１の抵抗発熱体６の発熱によって弱められると共に、温度勾配が相対的に生じ難い第２の抵抗発熱体７が基板５の他端側に配置されることで、基板５の他端側に生じる温度分布が抑えられる。
When the heater 1 is configured as described above, the temperature distribution generated by the third
また、図２及び図３にそれぞれ示す各構成において、基板５の長手方向に対する第２の抵抗発熱体７の中央の抵抗値を１００［％］としたとき、第２の抵抗発熱体７の中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が１８０［％］以下である。また、基板５の長手方向に対する第３の抵抗発熱体８の中央の抵抗値を１００［％］としたとき、第３の抵抗発熱体８の中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が２０［％］以上である。基板５の長手方向に対する第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８の抵抗値は、基板５の短手方向に生じる温度分布を抑える上で、上述の範囲内に抵抗値が設定されることが好ましい。
2 and 3, when the resistance value at the center of the second
なお、本実施形態における第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８は、基板５の長手方向に対して幅を変化させることで抵抗値が長手方向に対して変化するように形成されたが、この構成に限定されるものではない。抵抗発熱体としては、例えば、形成材料の組成の分布によって抵抗値に勾配が生じるものであってもよく、長手方向に対して抵抗値の勾配を有する傾斜材料が用いられてもよい。
Note that the first
導体１０は、電力を供給する端子部（図示せず）とそれぞれ接続される第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃと、第１の電極部１０ａと第１の抵抗発熱体６とを接続する第１の接続部１０ｄと、第２の電極部１０ｂと第２の抵抗発熱体７とを接続する第２の接続部１０ｅと、第３の電極部１０ｃと第３の抵抗発熱体８とを接続する第３の接続部１０ｆと、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８に跨って導通された導通部１０ｇと、を有する。導体１０は、例えば、銀（Ａｇ）系の材料等によって形成されており、低抵抗導体ペーストを基板５上に塗布して硬化させることで形成されている。
The
第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃは、基板５の長手方向（Ｘ方向）における一端側に、互いに間隔をあけて配置されている。第１の接続部１０ｄ、第２の接続部１０ｅ及び第３の接続部１０ｆは、基板５の長手方向に沿って延びて設けられている。導通部１０ｇは、基板５の長手方向における他端側に、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８の各端部に跨って配置されている。このようにヒータ１は、基板５の長手方向における一端側に第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃが集約された、いわゆる片側給電構造であり、電極部の個数を減らして基板５が小型化されている。
The
保護膜１１は、導体１０の第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃを露出させて基板５上に形成されている。保護膜１１は、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８、導体１０の第１の接続部１０ｄ、第２の接続部１０ｅ及び第３の接続部１０ｆ、導通部１０ｇが外部へ直接露出することを防ぎ、外部からの干渉（例えば、機械的、化学的、電気的な干渉）によって損傷することを抑える。保護膜１１としては、例えば、熱伝導性が優れるアルミナ等の無機酸化物フィラーが添加されることにより熱伝導率が２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］程度以上であるガラス層が用いられている。
The
（参考形態）
図４は、参考形態に係るヒータを示す平面図である。ここで、本実施形態のヒータ１と比較するための参考形態のヒータについて説明する。図４に示すように、参考形態のヒータ２は、実施形態における第１の抵抗発熱体６の代わりに、導体の第１の接続部が基板５の長手方向に沿って延ばされている点が実施形態と異なる。参考形態において、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
(Reference form)
FIG. 4 is a plan view showing a heater according to a reference embodiment. Here, the heater of the reference form for comparing with the heater 1 of this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 4, the
参考形態のヒータ２は、基板５の長手方向に沿って延びる第１の抵抗発熱体２７及び第２の抵抗発熱体２８と、第１の抵抗発熱体２７及び第２の抵抗発熱体２８に電力を供給する導体２０と、を有する。参考形態における第１の抵抗発熱体２７及び第２の抵抗発熱体２８は、実施形態における第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８と同様であるので説明を省略する。
The
参考形態における導体２０は、第１の電極部２０ａ、第２の電極部２０ｂ及び第３の電極部２０ｃと、第１の抵抗発熱体２７及び第２の抵抗発熱体２８と第１の電極部２０ａとを接続する第１の接続部２０ｄと、第２の電極部２０ｂと第１の抵抗発熱体２７とを接続する第２の接続部２０ｅと、第３の電極部２０ｃと第２の抵抗発熱体２８とを接続する第３の接続部２０ｆと、第１の抵抗発熱体２７と第２の抵抗発熱体２８とに跨って導通された導通部２０ｇと、を有する。第１の接続部２０ｄは、導通部２０ｇを介して、第１の抵抗発熱体２７及び第２の抵抗発熱体２８と接続されている。導体２０は、第１の接続部２０ｄが、基板５の長手方向に沿って延ばされており、基板５の短手方向における一端側に配置されている点が、実施形態における導体１０と異なる。
The
（ヒータの基板における温度分布）
図５は、参考形態に係るヒータ２の一例における基板５の温度分布を説明するためのグラフである。図６は、参考形態に係るヒータ２の他の例における基板５の温度分布を説明するためのグラフである。図７は、実施形態に係るヒータ１における基板５の温度分布を説明するためのグラフである。
(Temperature distribution on heater substrate)
FIG. 5 is a graph for explaining the temperature distribution of the
図５〜図７において、縦軸は基板５の短手方向に対する相対温度［％］を示し、横軸は基板５の短手方向に対する相対距離［％］を示す。ここで、相対温度とは、基板５の短手方向における中央の温度を１００［％］とし、中央の温度に対する相対的な温度を指す。相対距離とは、基板５の短手方向の一端を０［％］、他端を１００［％］とした相対位置を指す。参考形態では、相対距離が「０％」である一端側に沿って導体２０の第１の接続部２０ｄが延びている。実施形態では、相対距離が０［％］である一端側に沿って第１の抵抗発熱体６が延びている。
5 to 7, the vertical axis represents the relative temperature [%] with respect to the short direction of the
（参考形態の温度分布）
図５は、図４に示すように、基板５の短手方向において第１の抵抗発熱体２７が導体２０の第１の接続部２０ｄと第２の抵抗発熱体２８との間に配置された参考形態の構成について、基板５の短手方向に生じる温度分布を示している。参考形態において、第１の抵抗発熱体２７の抵抗値の勾配が、第２の抵抗発熱体２８の抵抗値の勾配よりも大きい場合について、基板５の短手方向に生じる温度分布を図５中の実線Ｌ１で示す。また、第１の抵抗発熱体２７の抵抗値の勾配が、第２の抵抗発熱体２８の抵抗値の勾配よりも小さい場合について、基板５の短手方向に生じる温度分布を図５中の破線Ｌ２で示す。
(Temperature distribution of reference form)
In FIG. 5, as shown in FIG. 4, the first
図５に示すように、参考形態では、第２の抵抗発熱体２８が配置された基板５の他端側近傍の温度が相対的に高くなる。この参考形態では、基板５の他端側近傍の相対温度が１４０［％］程度（実線Ｌ１）または１３０［％］（破線Ｌ２）で最大となり、基板５の一端の相対温度が７０［％］程度で最小となる。したがって、この参考形態では、基板５の短手方向に対して、相対温度の差が７０［％］程度（実線Ｌ１）または６０［％］程度（破線Ｌ２）生じている。
As shown in FIG. 5, in the reference embodiment, the temperature in the vicinity of the other end side of the
図６は、図４に示した構成と比べて、第１の抵抗発熱体２７と第２の抵抗発熱体２８の位置を入れ替えた構成、すなわち、基板５の短手方向において第２の抵抗発熱体２８が導体２０の第１の接続部２０ｄと第１の抵抗発熱体２７との間に配置された参考形態の構成について、基板５の短手方向に生じる温度分布を示している。参考形態において、第２の抵抗発熱体２８の抵抗値の勾配が、第１の抵抗発熱体２７の抵抗値の勾配よりも大きい場合について、基板５の短手方向に生じる温度分布を図６中の実線Ｌ３で示す。また、第２の抵抗発熱体２８の抵抗値の勾配が、第１の抵抗発熱体２７の抵抗値の勾配よりも小さい場合について、基板５の短手方向に生じる温度分布を図６中の破線Ｌ４で示す。
6 shows a configuration in which the positions of the first
図６に示すように、参考形態では、基板５の短手方向における中央近傍の温度が相対的に高くなる。この参考形態では、基板５の中央近傍の相対温度が１１０［％］程度で最大となり、第１の抵抗発熱体２７が配置された基板５の他端の相対温度が５０［％］程度（実線Ｌ３）または６０［％］程度（破線Ｌ４）で最小となる。したがって、この参考形態では、基板５の短手方向に対して、相対温度の差が６０［％］（実線Ｌ３）程度または５０［％］（破線Ｌ４）程度生じている。
As shown in FIG. 6, in the reference embodiment, the temperature in the vicinity of the center of the
（実施形態の温度分布）
図７は、図２に示すように、基板５の短手方向において第２の抵抗発熱体７が第１の抵抗発熱体６と第３の抵抗発熱体８との間に配置された実施形態の構成について、基板５の短手方向に生じる温度分布を示している。この構成では、第２の抵抗発熱体７の温度勾配が、第３の抵抗発熱体８の温度勾配よりも大きい。実施形態において、第１の抵抗発熱体６と共に第３の抵抗発熱体８を加熱したときに、基板５の短手方向に生じる温度分布を図７中の実線Ｌ５で示す。また、第１の抵抗発熱体６と共に第２の抵抗発熱体７を加熱したときに、基板５の短手方向に生じる温度分布を図７中の破線Ｌ６で示す。
(Temperature distribution of the embodiment)
FIG. 7 shows an embodiment in which the second
図７に示すように、実施形態では、図５及び図６に示す参考形態と比べて、基板５の温度分布が緩やかになる。実施形態では、相対温度が１１０［％］程度（実線Ｌ５）または１００［％］程度（破線Ｌ６）で最大となり、相対温度が９０［％］程度（実線Ｌ５）または７０［％］程度（破線Ｌ６）で最小となる。したがって、実施形態では、基板５の短手方向において、相対温度の差が２０［％］（実線Ｌ５）程度または３０［％］（破線Ｌ６）程度生じている。すなわち、実施形態によれば、参考形態に比べて、基板５の短手方向に生じる温度分布を１/２程度に抑えられる。
As shown in FIG. 7, in the embodiment, the temperature distribution of the
このように実施形態では、温度勾配が生じない第１の抵抗発熱体６が、基板５の一端側に配置されることにより、基板５の一端側に温度分布が生じることが抑えられるので、基板５の割れが基板５の一端側に生じることが抑えられる。このため、基板５の短手方向において、温度勾配が生じない第１の抵抗発熱体６が配置された一端側の端面と、第１の抵抗発熱体６との間の距離を小さくすることが可能になり、基板５の短手方向の寸法を小さくし、コンパクトなヒータ１を実現できる。
Thus, in the embodiment, since the first
また、実施形態では、温度勾配が相対的に大きい第２の抵抗発熱体７が、第１の抵抗発熱体６に隣接して配置されることで、第１の抵抗発熱体６が基板５を加熱する作用により、第２の抵抗発熱体７によって基板５に生じる温度分布が小さく抑えられる。
In the embodiment, the second
また、実施形態では、温度勾配が相対的に小さい第３の抵抗発熱体８が、基板５の他端側に配置されることにより、基板５の他端側に温度分布が生じることが抑えられるので、基板５の割れが基板５の他端側に生じることが抑えられる。このため、基板５の短手方向において、温度勾配が相対的に小さい第３の抵抗発熱体８が配置された他端側の端面と、第３の抵抗発熱体８との間の距離を小さくすることが可能になり、基板５の短手方向の寸法を小さくし、コンパクトなヒータ１を実現できる。
In the embodiment, the third
以上、図２に示す構成のヒータ１における温度分布について説明したが、図３に示す構成のヒータ１における温度分布についても同様である。 The temperature distribution in the heater 1 configured as shown in FIG. 2 has been described above, but the same applies to the temperature distribution in the heater 1 configured as shown in FIG.
上述したように実施形態のヒータ１は、抵抗値が長手方向全体にわたって均等な第１の抵抗発熱体６が、基板５の短手方向における一端側に配置される。ヒータ１は、長手方向における中央の抵抗値が両端の抵抗値よりも小さい第２の抵抗発熱体７と、中央の抵抗値が両端の抵抗値よりも大きい第３の抵抗発熱体８と、を備え、第２の抵抗発熱体７と第３の抵抗発熱体８のうち、中央と両端との抵抗値の差が小さい一方の抵抗発熱体が、基板５の短手方向における他端側に配置され、中央と両端との抵抗値の差が大きい他方の抵抗発熱体が、第１の抵抗発熱体６と一方の抵抗発熱体との間に配置される。これにより、基板５の短手方向に生じる温度分布が抑えられ、基板５の割れが生じることを抑えることができる。
As described above, in the heater 1 according to the embodiment, the first
また、実施形態のヒータ１において、基板５の短手方向における第１の抵抗発熱体６の幅Ｗ１が、基板５の長手方向にわたって均等であり、第２の抵抗発熱体７の中央の幅Ｗ２ａが両端の幅Ｗ２ｂよりも大きく、第３の抵抗発熱体８の中央の幅Ｗ３ａが両端の幅Ｗ３ｂよりも小さい。このように、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８の幅を変えることにより、抵抗値を容易かつ適正に変化させることができる。
In the heater 1 of the embodiment, the width W1 of the first
また、実施形態のヒータ１において、第２の抵抗発熱体７の中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が１８０［％］以下であり、第３の抵抗発熱体８の中央の抵抗値に対する両端の抵抗値が２０［％］以上である。これにより、基板５の長手方向に温度分布が生じることを更に抑えることができ、基板５の割れが生じることを抑えることができる。
In the heater 1 of the embodiment, the resistance value at both ends with respect to the central resistance value of the second
また、実施形態のヒータ１における導体１０は、基板５の長手方向における一端側にそれぞれ配置された第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃと、基板５の長手方向における他端側に配置されて第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８に跨って導通された導通部１０ｇと、を有する。これにより、基板５の長手方向における一端側に第１の電極部１０ａ、第２の電極部１０ｂ及び第３の電極部１０ｃが集約されるので、電極部の個数を減らして基板５を小型化することができる。
In addition, the
なお、実施形態のヒータ１は、抵抗値が均等な第１の抵抗発熱体６以外に、２つの第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８を有するが、第１の抵抗発熱体６以外の抵抗発熱体の個数を限定するものではない。ヒータ１は、第１の抵抗発熱体６と、長手方向に抵抗分布を有する３つ以上の他の抵抗発熱体を備えてもよい。この構成の場合、基板５の短手方向において、３つ以上の他の抵抗発熱体のうち、長手方向における抵抗値の差が最も大きい抵抗発熱体が第１の抵抗発熱体６に隣接して配置され、長手方向における抵抗値の差が最も小さい抵抗発熱体が、基板５の短手方向において第１の抵抗発熱体６側の一端とは反対側の他端側に配置され、残る他の抵抗発熱体が、抵抗値の差が最も小さい抵抗発熱体と、抵抗値の差が最も大きい抵抗発熱体との間に配置される。また、この構成の場合、例えば、抵抗値の差が最も大きい抵抗発熱体と、抵抗値の差が最も小さい抵抗発熱体以外の残りの他の抵抗発熱体は、基板５の短手方向において、抵抗値の差が最も小さい抵抗発熱体側から、抵抗値の差が小さな順に配置されるのが好ましい。これにより、基板５の短手方向に生じる温度分布を小さくすることができ、基板５の割れの発生を効果的に抑えることができる。
The heater 1 according to the embodiment includes two second
また、実施形態のヒータ１は、片側給電構造が適用されたが、この構造に限定されるものではなく、基板５の長手方向における両側に電極部がそれぞれ配置された両側給電構造が適用されてもよい。
Further, the heater 1 of the embodiment is applied with a one-sided power feeding structure, but is not limited to this structure, and a two-sided power feeding structure in which electrode portions are respectively arranged on both sides in the longitudinal direction of the
つぎに、実施形態のヒータ１を用いた実施形態の定着装置について図面を参照して説明する。図８は、実施形態に係るヒータが用いられた定着装置の一実施形態を示す断面図である。図８に示すように、定着装置２００は、支持体２０２の周りに円筒状に巻き回された定着フィルムベルト２０１の底部にヒータ１が設けられている。定着フィルムベルト２０１は、例えばポリイミド等の耐熱性を有する樹脂材料によって形成されている。ヒータ１及び定着フィルムベルト２０１に対向する位置には、加圧ローラ２０３が配置されている。加圧ローラ２０３は、表面に耐熱性の弾性材料、例えばシリコーン樹脂層２０４を有しており、定着フィルムベルト２０１を圧接した状態で、回転軸２０５まわり（図８中のＸ方向）に回転することができる。
Next, a fixing device according to an embodiment using the heater 1 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a fixing device using the heater according to the embodiment. As shown in FIG. 8, the fixing
トナー定着工程では、定着フィルムベルト２０１とシリコーン樹脂層２０４との接触面において、媒体である記録用紙（複写用紙）Ｍ上に付着したトナー像Ｕ１が、定着フィルムベルト２０１を介してヒータ１により加熱溶融される。その結果、少なくともトナー像Ｕ１の表面部分は、融点を超え、軟化して溶融する。その後、加圧ローラ２０３の用紙排出側において、記録用紙Ｍは、ヒータ１から離間すると共に、定着フィルムベルト２０１から離間し、トナー像Ｕ２が自然に放熱して再び固化することで、トナー像Ｕ２が記録用紙Ｍに定着する。
In the toner fixing step, the toner image U1 attached on the recording paper (copy paper) M as a medium is heated by the heater 1 via the fixing
最後に、実施形態のヒータ１を備えた実施形態の画像形成装置について図面を参照して説明する。図９は、実施形態に係るヒータが用いられた画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。なお、本実施形態の画像形成装置は、複写機１００として構成されている。図９に示すように、複写機１００には、上述した定着装置２００を含む各構成要素が筐体１０１内に設けられている。筐体１０１の上部には、ガラス等の透明材料からなる原稿載置台が取り付けられており、画像情報を読み取る対象となる原稿Ｍ１を原稿載置台上で往復動させて（図９に示す矢印Ｙ）スキャンするように構成されている。
Finally, an image forming apparatus according to an embodiment including the heater 1 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embodiment of an image forming apparatus using the heater according to the embodiment. Note that the image forming apparatus of the present embodiment is configured as a copying
筐体１０１内の上部には、光照射用ランプと反射鏡とを有する照明装置１０２が設けられている。照明装置１０２から照射された光は、原稿載置台上の原稿Ｍ１の表面で反射し、短焦点小径結像素子アレイ１０３によって感光ドラム１０４上にスリット露光される。なお、感光ドラム１０４は、回転可能（図９中のＺ方向）に設けられている。また、筐体１０１内に配置された感光ドラム１０４の近傍には、帯電器１０５が設けられており、感光ドラム１０４が帯電器１０５により一様に帯電される。感光ドラム１０４は、例えば酸化亜鉛感光層または有機半導体感光層で被覆されている。帯電した感光ドラム１０４には、短焦点小径結像素子アレイ１０３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１０６による加熱で軟化溶融する樹脂等からなるトナーを用いて顕像化され、トナー像となる。
An illuminating
カセット１０７内に収容されている記録用紙Ｍは、給送ローラ１０８と感光ドラム１０４上のトナー像と同期して上下方向に圧接して回転される一対の搬送ローラ１０９によって、感光ドラム１０４上に送り込まれる。そして、転写放電器１１０によって感光ドラム１０４上のトナー像が記録用紙Ｍ上に転写される。その後、感光ドラム１０４上から下流側に送られた記録用紙Ｍは、搬送ガイド１１１によって定着装置２００に導かれて加熱定着処理（上記トナー定着工程）された後、トレイ１１２に排出される。なお、トナー像が転写された後、感光ドラム１０４上の残留トナーは、クリーナ１１３により除去される。
The recording paper M stored in the
定着装置２００において、ヒータ１は、加圧ローラ２０３の外周に取り付けられたシリコーン樹脂層２０４に加圧された状態で設けられている。ヒータ１は、記録用紙Ｍの搬送方向と直交する記録用紙Ｍの幅方向に、複写機１００が複写可能な最大判用紙の幅（長さ）に合わせた有効長、すなわち最大判用紙の幅（長さ）よりも大きい第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８を備える。そして、ヒータ１と加圧ローラ２０３との間を送られる記録用紙Ｍ上の未定着トナー像は、第１の抵抗発熱体６、第２の抵抗発熱体７及び第３の抵抗発熱体８の発熱を利用して溶融され、記録用紙Ｍ上に文字、記号、画像等の複写像を現出させる。
In the
なお、実施形態のヒータ１を複写機１００等の画像形成装置の定着ヒータとして適用した一例について説明したが、ヒータ１の用途を限定するものではない。実施形態のヒータ１は、家庭用電気製品、業務用や実験用の精密機械や化学反応用の機器等に装着して加熱や保温の熱源として使用されてもよい。
In addition, although the example which applied the heater 1 of embodiment as a fixing heater of image forming apparatuses, such as the copying
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the present invention. The embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１ ヒータ
５ 基板
６ 第１の抵抗発熱体
７ 第２の抵抗発熱体
８ 第３の抵抗発熱体
１０ 導体
１０ａ 第１の電極部
１０ｂ 第２の電極部
１０ｃ 第３の電極部
１０ｇ 導通部
１００ 複写機（画像形成装置）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記基板の長手方向に沿って延び、単位長さ当たりの抵抗値が前記長手方向にわたって均等な第１の抵抗発熱体と；
前記基板の長手方向に沿って延び、前記長手方向における中央の前記抵抗値が両端の前記抵抗値よりも小さい第２の抵抗発熱体と；
前記基板の長手方向に沿って延び、前記長手方向における中央の前記抵抗値が両端の前記抵抗値よりも大きい第３の抵抗発熱体と；
を具備し、
前記第１の抵抗発熱体は、前記基板の短手方向における一端側に配置され、
前記第２の抵抗発熱体と前記第３の抵抗発熱体のうち、前記中央と前記両端との前記抵抗値の差が小さい一方の抵抗発熱体が、前記基板の短手方向における他端側に配置され、前記中央と前記両端との前記抵抗値の差が大きい他方の抵抗発熱体が、前記第１の抵抗発熱体と前記一方の抵抗発熱体との間に配置される、ヒータ。 A rectangular substrate;
A first resistance heating element extending along the longitudinal direction of the substrate and having a uniform resistance value per unit length over the longitudinal direction;
A second resistance heating element extending along the longitudinal direction of the substrate, the resistance value at the center in the longitudinal direction being smaller than the resistance values at both ends;
A third resistance heating element extending along the longitudinal direction of the substrate, wherein the resistance value at the center in the longitudinal direction is larger than the resistance values at both ends;
Comprising
The first resistance heating element is disposed on one end side in the short direction of the substrate,
Of the second resistance heating element and the third resistance heating element, one resistance heating element having a small difference in resistance value between the center and the both ends is disposed on the other end side in the short direction of the substrate. The heater which is arrange | positioned and the other resistance heating element with the large difference of the said resistance value of the said center and the said both ends is arrange | positioned between the said 1st resistance heating element and said one resistance heating element.
前記第２の抵抗発熱体の前記中央の前記幅が前記両端の前記幅よりも大きく、
前記第３の抵抗発熱体の前記中央の前記幅が前記両端の前記幅よりも小さい、
請求項１に記載のヒータ。 The width of the first resistance heating element in the short direction is uniform over the longitudinal direction,
The width of the center of the second resistance heating element is larger than the width of the ends;
The width of the center of the third resistance heating element is smaller than the width of the both ends;
The heater according to claim 1.
前記第３の抵抗発熱体の前記中央の前記抵抗値に対する前記両端の前記抵抗値が２０［％］以上である、
請求項１または２に記載のヒータ。 The resistance value at the both ends with respect to the resistance value at the center of the second resistance heating element is 180% or less;
The resistance value at the both ends with respect to the resistance value at the center of the third resistance heating element is 20% or more;
The heater according to claim 1 or 2.
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒータ。 A first electrode portion disposed on one end side in the longitudinal direction of the substrate and connected to the first resistance heating element, the second resistance heating element, and the third resistance heating element; The electrode portion and the third electrode portion are disposed on the other end side in the longitudinal direction of the substrate and straddle the first resistance heating element, the second resistance heating element, and the third resistance heating element. A conductive portion that is electrically connected to the first resistance heating element, the second resistance heating element, and the third resistance heating element.
The heater according to any one of claims 1 to 3.
前記ヒータによって加熱される前記媒体を加圧する加圧ローラと；
を具備し、
前記ヒータ及び前記加圧ローラによって、前記媒体に付着させたトナーを定着させる、画像形成装置。 The heater according to any one of claims 1 to 4, which heats the medium;
A pressure roller for pressing the medium heated by the heater;
Comprising
An image forming apparatus in which toner adhered to the medium is fixed by the heater and the pressure roller.
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