JP2021012299A - ヒータ - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の発熱パターンを有するヒータにおいて、発熱パターンを基板の短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することを可能にすることを目的とする。【解決手段】ヒータ110は、基板Mと、基板Mに設けられた抵抗発熱体からなる第1発熱パターンPH1と、第1発熱パターンPH1の上に形成された、絶縁材料からなる第1絶縁層G1と、第1絶縁層G1の上に形成された抵抗発熱体からなる第2発熱パターンPH2と、を有する。第1発熱パターンPH1は、基板Mの長手方向において第2発熱パターンPH2とは異なる位置に位置する第1部分P1を有する。【選択図】図4
Description
本発明は、平板状のヒータに関する。
従来、定着装置で使用されるヒータとして、セラミック等からなる長尺な基板と、基板の長手方向中央に配置される第1発熱パターンと、基板の長手方向両端側に配置される2つの第2発熱パターンと、第1発熱パターンに導通する第1給電パターンと、2つの第2発熱パターンを電気的に接続させる第2給電パターンと、を有するものが知られている(特許文献1参照)。具体的に、この技術では、各発熱パターンと各給電パターンは、基板の一方側の面に形成されている。第1発熱パターンは、各第2発熱パターンに対して、基板の短手方向で異なる位置に配置されている。
そして、第1給電パターンは、第1発熱パターンから基板の長手方向の両端に向けて延び、短手方向において第2発熱パターンと並んでいる。また、第2給電パターンは、一端側の第2発熱パターンから他端側の第2発熱パターンに向けて延び、短手方向において第1発熱パターンと並んでいる。
しかしながら、従来技術では、短手方向において発熱パターンが給電パターンと並ぶため、熱効率を上げるべく発熱パターンの短手方向の大きさをできる限り大きくしたい場合には、給電パターンが邪魔になり、発熱パターンを基板の短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することができないという問題が生じる。
そこで、本発明は、複数の発熱パターンを有するヒータにおいて、発熱パターンを基板の短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することを可能にすることを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係るヒータは、基板と、前記基板に設けられた抵抗発熱体からなる第1発熱パターンと、前記第1発熱パターンの上に形成された、絶縁材料からなる第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上に形成された抵抗発熱体からなる第2発熱パターンと、を有する。
前記第1発熱パターンは、前記基板の長手方向において前記第2発熱パターンとは異なる位置に位置する第1部分を有する。
前記第1発熱パターンは、前記基板の長手方向において前記第2発熱パターンとは異なる位置に位置する第1部分を有する。
この構成によれば、第1発熱パターンと第2発熱パターンを基板の厚み方向(第1絶縁層が積層される積層方向)において異なる位置に配置することができる。そのため、第1発熱パターンおよび第2発熱パターンの一方を形成する際に、他方の発熱パターンに接続される給電パターンが邪魔にならないので、各発熱パターンを基板の短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することができる。
また、前記第1発熱パターンは、前記長手方向において前記第2発熱パターンと同じ位置に位置する第2部分を有していてもよい。
例えば第1発熱パターンと第2発熱パターンが同一面に形成される場合には、基板の長手方向において第1発熱パターンと第2発熱パターンの間に間隔を空ける必要がある。この場合には、第1発熱パターンと第2発熱パターンの間にある境界部分に発熱パターンが形成されないため、境界部分の発熱量が低下する。これに対し、前述した構成では、基板の長手方向において第1発熱パターンと第2発熱パターンとの間に、発熱パターンが形成されない部分が存在しないので、長手方向における第1発熱パターンと第2発熱パターンとの間の部分の発熱量が低下するのを抑制することができる。
また、前記ヒータは、前記第1発熱パターンと導通する第1給電パターンと、前記第2発熱パターンと導通する第2給電パターンと、をさらに有し、前記第1発熱パターンおよび前記第2発熱パターンの一方は、前記基板の面に直交する方向に投影したときに、他方と導通する給電パターンと重なっていてもよい。
また、前記基板は、金属からなり、前記第1発熱パターンと前記基板の間に、絶縁材料からなる第2絶縁層が設けられていてもよい。
また、前記絶縁材料は、ガラス材であってもよい。
本発明によれば、複数の発熱パターンを有するヒータにおいて、発熱パターンを基板の短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することができる。
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、筐体2内に、供給部3と、露光装置4と、プロセスカートリッジ5と、定着装置8とを主に備えている。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、筐体2内に、供給部3と、露光装置4と、プロセスカートリッジ5と、定着装置8とを主に備えている。
供給部3は、筐体2内の下部に設けられ、シートSが収容される供給トレイ31と、押圧板32と、供給機構33とを主に備えている。供給トレイ31に収容されたシートSは、押圧板32によって上方に寄せられ、供給機構33によってプロセスカートリッジ5に供給される。
露光装置4は、筐体2内の上部に配置され、図示しない光源装置や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。露光装置4では、光源装置から出射される画像データに基づく光ビームが、感光体ドラム61の表面で高速走査されることで、感光体ドラム61の表面を露光する。
プロセスカートリッジ5は、露光装置4の下方に配置され、筐体2に設けられたフロントカバー21を開いたときにできる開口から筐体2に対して着脱可能となっている。プロセスカートリッジ5は、ドラムユニット6と、現像ユニット7とを備えている。ドラムユニット6は、感光体ドラム61と、帯電器62と、転写ローラ63とを主に備えている。また、現像ユニット7は、ドラムユニット6に対して着脱可能となっており、現像ローラ71と、供給ローラ72と、層厚規制ブレード73と、トナーを収容する収容部74とを主に備えている。
プロセスカートリッジ5では、感光体ドラム61の表面が、帯電器62により一様に帯電された後、露光装置4からの光ビームによって露光されることで、感光体ドラム61上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、収容部74内のトナーは、供給ローラ72を介して現像ローラ71に供給され、現像ローラ71と層厚規制ブレード73の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ71上に担持される。現像ローラ71上に担持されたトナーは、現像ローラ71から感光体ドラム61上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム61上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム61と転写ローラ63の間でシートSが搬送されることで感光体ドラム61上のトナー像がシートS上に転写される。
定着装置8は、シートSの搬送方向において、プロセスカートリッジ5の下流側に配置されている。トナー像が転写されたシートSは、定着装置8を通過することでトナー像が定着される。トナー像が定着されたシートSは、搬送ローラ23,24によって排出トレイ22上に排出される。
図2に示すように、定着装置8は、加熱ユニット81と、加圧ローラ82とを備えている。加熱ユニット81および加圧ローラ82の一方は、図示せぬ付勢機構によって、他方に対して付勢されている。
加熱ユニット81は、ヒータ110と、ホルダ120と、ステイ130と、ベルト140とを備えている。ヒータ110は、平板状のヒータであり、ホルダ120に支持されている。なお、ヒータ110の構造は、後で詳述する。
ホルダ120は、樹脂などからなり、ベルト140の内周面に接触してベルト140をガイドするガイド面121を有している。ホルダ120は、ヒータ110を支持するヒータ支持面122を有している。ヒータ支持面122は、ヒータ110の、加圧ローラ82から遠い側の面に接触して支持する。また、ホルダ120は、シートSの搬送方向においてヒータ110と接触するヒータ支持面123を有する。ステイ130は、ホルダ120を支持する部材であり、ホルダ120より剛性が大きい板材、例えば、鋼板などを断面視略U字状に折り曲げることで形成されている。
ベルト140は、耐熱性と可撓性を有する無端状のベルトであり、ステンレス鋼等の金属からなる金属素管と、その金属素管を被覆するフッ素樹脂層とを有する。ヒータ110、ホルダ120およびステイ130は、ベルト140の内側に配置されている。
加圧ローラ82は、回転軸となる金属製のシャフト82Aと、シャフト82Aを被覆する弾性層82Bとを有している。加圧ローラ82は、ヒータ110との間でベルト140を挟むことで、シートSを加熱・加圧するためのニップ部NPを形成している。
加圧ローラ82は、筐体2内に設けられた図示しないモータから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することでベルト140(またはシートS)との摩擦力によりベルト140を従動回転させるようになっている。これにより、トナー像が転写されたシートSは、加圧ローラ82と加熱されたベルト140の間を搬送されることでトナー像が熱定着されるようになっている。
図3(a)に示すように、ヒータ110は、基板Mと、第1発熱部H1と、第2発熱部H2と、第1絶縁層G1と、第2絶縁層G2と、第3絶縁層G3と、保護層Cとを有している。
基板Mは、細長い平板であり、ステンレス鋼などの金属からなる。基板Mは、加熱ユニット81または加圧ローラ82の付勢方向に直交する第1面M1および第2面M2を有している。本実施形態では、基板Mの第1面M1が加圧ローラ82に向くように、ヒータ110が配置されることとする。なお、以下の説明では、基板Mの長手方向を単に「長手方向」とも称し、基板Mの短手方向を単に「短手方向」とも称する。基板Mの長手方向は加圧ローラ82の回転軸方向、すなわちシャフト82Aの延びる方向である。基板Mの短手方向は、ニップ部NPにおけるシートSの搬送方向であり、ニップ部NPにおけるベルト140の移動方向である。
第1絶縁層G1、第2絶縁層G2、第3絶縁層G3および保護層Cは、ガラス材などの絶縁材料からなっている。第2絶縁層G2は、基板Mの第1面M1上に形成されている。第3絶縁層G3は、基板Mの第2面M2上に形成されている。図3(b)に示すように、ヒータ110において、第1絶縁層G1が形成された側を第1外面111とし、第1外面111の反対側の面、すなわち第3絶縁層G3が形成された側を第2外面112とする。
図2に示すように、定着装置8においては、ヒータ110の第1外面111がベルト140に接触するように構成されている。また、ヒータ110の第2外面112は、ホルダ120のヒータ支持面122に接触して支持される。
図3(a),(b)に示すように、第2絶縁層G2上には、第1発熱部H1が形成されている。つまり、第2絶縁層G2は、第1発熱部H1と基板Mの間に設けられている。また、第1発熱部H1は、第2絶縁層G2を介して基板Mに設けられている。
第1発熱部H1上には、第1絶縁層G1が形成されている。第1絶縁層G1上には、第2発熱部H2が形成されている。第2発熱部H2上には、保護層Cが形成されている。保護層Cはベルト140の内周面に接触する。すなわち本実施形態では、ヒータ110のうち発熱パターンPH1,PH2が形成される側の面である第1外面111がベルト140に接触するよう構成されている。
各部材の長手方向の寸法は、基板M、第1発熱部H1、第1絶縁層G1、第2発熱部H2、保護層Cの順に小さくなっている。つまり、第1発熱部H1の長手方向の寸法は、基板Mの長手方向の寸法よりも小さい。第1絶縁層G1の長手方向の寸法は、第1発熱部H1の長手方向の寸法よりも小さい。
第2発熱部H2の長手方向の寸法は、第1絶縁層G1の長手方向の寸法よりも小さい。保護層Cの長手方向の寸法は、第2発熱部H2の長手方向の寸法よりも小さい。そして、各部材(M,H1,G1,H2,C)の長手方向の中央は、長手方向において同じ位置に配置されている。これにより、図3(b)に示すように、各発熱部H1,H2の長手方向の両端に位置する、後述する各給電端子T1,T2が、外部に露出している。
図3(a)に示すように、第1発熱部H1は、第1発熱パターンPH1と、第1給電端子T1と、第1給電パターンPE1と、第3給電パターンPE3とを有している。第2発熱部H2は、第2発熱パターンPH2と、第2給電端子T2と、第2給電パターンPE2とを有している。
第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2は、通電により発熱する抵抗発熱体からなっている。第1給電端子T1、第1給電パターンPE1、第3給電パターンPE3、第2給電端子T2および第2給電パターンPE2は、第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2よりも抵抗値の小さな導電性の材料からなっている。
第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2は、それぞれ、基板Mの長手方向に沿って延びる矩形のパターンとして形成されている。
図4(a)に示すように、第2発熱パターンPH2は、短手方向に間隔を空けて並ぶように、第1絶縁層G1上に4つ設けられている。4つの第2発熱パターンPH2の長手方向の中央は、それぞれ基板Mの長手方向の中央と長手方向において同じ位置に配置されている(図4(c)参照)。
第2給電端子T2は、第2発熱パターンPH2に電気を供給するための端子であり、第1絶縁層G1の長手方向の両端部に1つずつ設けられている。各第2給電端子T2は、図示せぬコネクタと接続可能となっており、コネクタを介して筐体2内の図示せぬ電源に接続される。
第2給電パターンPE2は、第2給電端子T2および第2発熱パターンPH2と導通するパターンであり、第2給電端子T2と第2発熱パターンPH2とを電気的に接続している。第2給電パターンPE2は、長手方向において、第2給電端子T2と第2発熱パターンPH2との間に配置されている。第2給電パターンPE2は、4つの第2発熱パターンPH2を並列に接続している。
図4(b)に示すように、第1発熱パターンPH1は、第2絶縁層G2の長手方向の一端側と他端側とにそれぞれ4つずつ設けられている。各第1発熱パターンPH1の長手方向の寸法は、それぞれ第2発熱パターンPH2の長手方向の寸法よりも小さい。
第2絶縁層G2の長手方向の一端側に配置される4つの第1発熱パターンPH1は、短手方向に間隔を空けて並んでいる。また、第2絶縁層G2の長手方向の他端側に配置される4つの第1発熱パターンPH1も、短手方向に間隔を空けて並んでいる。
第1給電端子T1は、第1発熱パターンPH1に電気を供給するための端子であり、第2絶縁層G2の長手方向の両端部に1つずつ設けられている。各第1給電端子T1は、図示せぬコネクタと接続可能となっており、コネクタを介して筐体2内の図示せぬ電源に接続される。
第1給電パターンPE1は、長手方向の一端側の第1発熱パターンPH1および長手方向の他端側の第1発熱パターンPH1と導通するパターンである。第1給電パターンPE1は、長手方向に沿って延びており、短手方向に間隔を空けて並ぶように、第2絶縁層G2上に4つ設けられている。各第1給電パターンPE1は、長手方向において、一端側の各第1発熱パターンPH1と、他端側の各第1発熱パターンPH1との間に配置されている。各第1給電パターンPE1は、短手方向において同じ位置に配置される2つの第1発熱パターンPH1(一端側と他端側の第1発熱パターンPH1)を電気的に接続している。
なお、以下の説明では、便宜上、長手方向に並ぶ第1発熱パターンPH1、第1給電パターンPE1および第1発熱パターンPH1からなるユニットを、パターンユニットPUとも称する。
第3給電パターンPE3は、第1給電端子T1およびパターンユニットPUと導通するパターンであり、第1給電端子T1とパターンユニットPUとを電気的に接続している。第3給電パターンPE3は、長手方向において、第1給電端子T1とパターンユニットPUとの間に配置されている。第3給電パターンPE3は、4つのパターンユニットPUを並列に接続している。
以下に、図4(c)を参照して、第1発熱部H1と第2発熱部H2との関係について説明する。ここで、図4(c)は、各発熱部H1,H2の各部位(給電端子、給電パターン、発熱パターン)を通るように屈曲した切断線で切った断面図である。また、図4(c)においては、便宜上、給電端子と発熱パターンを太枠で囲うとともに、発熱パターンのハッチングを給電端子のハッチングよりも太線で示す。
図4(c)に示すように、第1発熱パターンPH1は、基板Mの厚み方向に投影したときに、第2発熱パターンPH2と一部重なるように配置されている。詳しくは、第1発熱パターンPH1は、長手方向において、第2発熱パターンPH2とは異なる位置に位置する第1部分P1と、第2発熱パターンPH2と同じ位置に位置する第2部分P2とを有している。なお、基板Mの厚み方向は、第1面M1に直交する方向であり、以下、単に「直交方向」とも称する。
また、第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2の一方は、直交方向に投影したときに、他方と導通する給電パターンと重なっている。詳しくは、第1発熱パターンPH1は、直交方向に投影したときに、第2給電パターンPE2と重なっている。また、第2発熱パターンPH2は、直交方向に投影したときに、第1給電パターンPE1に重なっている。
さらに、第1発熱パターンPH1は、直交方向に投影したときに、第2給電端子T2に重なっている。また、第3給電パターンPE3は、直交方向に投影したときに、第2給電端子T2に重なっている。
なお、本実施形態に係るレーザプリンタ1は、シートSの幅方向の中央を、基板Mの長手方向の中央に合わせるようにして、シートSを搬送する構成となっている。第2発熱パターンPH2の長手方向の寸法は、ある程度幅狭の第1シートの幅に対応した大きさとなっている。長手方向の一端側に配置される第1発熱パターンPH1の長手方向の一端から、長手方向の他端側に配置される第1発熱パターンPH1の長手方向の他端までの寸法は、第1シートよりも幅広となる第2シートの幅に対応した大きさとなっている。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
第1発熱パターンPH1と第2発熱パターンPH2を基板Mの厚み方向において異なる位置に配置することができるので、第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2の一方を形成する際に、他方の発熱パターンに接続される給電パターンが邪魔にならない。そのため、各発熱パターンPH1,PH2を基板Mの短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することができる。
第1発熱パターンPH1と第2発熱パターンPH2を基板Mの厚み方向において異なる位置に配置することができるので、第1発熱パターンPH1および第2発熱パターンPH2の一方を形成する際に、他方の発熱パターンに接続される給電パターンが邪魔にならない。そのため、各発熱パターンPH1,PH2を基板Mの短手方向の一端から他端にわたって大きく形成することができる。
例えば第1発熱パターンと第2発熱パターンが同一面に形成される場合には、基板の長手方向において第1発熱パターンと第2発熱パターンの間に間隔を空ける必要がある。この場合には、第1発熱パターンと第2発熱パターンの間にある境界部分に発熱パターンが形成されないため、境界部分の発熱量が低下する。これに対し、前記実施形態では、基板Mの長手方向において第1発熱パターンPH1と第2発熱パターンPH2との間に、発熱パターンが形成されない部分が存在しないので、長手方向における第1発熱パターンと第2発熱パターンとの間の部分の発熱量が低下するのを抑制することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
前記実施形態では、基板Mを金属で形成したが、本発明はこれに限定されず、基板は、例えば、金属以外の導電性を有する材料からなっていてもよいし、セラミックスなどの絶縁材料からなっていてもよい。なお、基板を絶縁材料で構成する場合には、前記実施形態のような第2絶縁層G2は不要であり、基板上に第1発熱パターンを直接形成すればよい。
前記実施形態では、前述した第2シートの幅方向の両端部に対応した位置に第1発熱パターンPH1を配置し、第2シートの幅方向の中央部に対応した位置に第2発熱パターンPH2を配置したが、本発明はこれに限定されず、逆であってもよい。つまり、第2シートの幅方向の中央部に対応した位置に第1発熱パターンPH1を配置し、第2シートの幅方向の両端部に対応した位置に第2発熱パターンPH2を配置してもよい。
前記実施形態では、第1発熱パターンPH1を長手方向の一端側と他端側にそれぞれ設けたが、本発明はこれに限定されず、第1発熱パターンは、長手方向の一端側のみに設けられていてもよい。具体的には、シートの幅方向の一端を基準にしてシートを搬送する方式においては、幅狭の第1シートに対応するように第1発熱パターンを配置し、第1シートよりも幅広の第2シートに対応するように第2発熱パターンを配置してもよい。なお、発熱パターンの数や形状は特に限定されず、例えば、1つの発熱パターンを蛇腹形状に形成してもよいし、前記実施形態における短手方向に並ぶ発熱パターンの数を、1〜3つ、または、5つ以上としてもよい。
前記実施形態では、保護層Cおよび第3絶縁層G3を設けたが、本発明はこれに限定されず、保護層Cおよび第3絶縁層G3はなくてもよい。
前記実施形態では、ヒータ110のうち発熱パターンPH1,PH2が形成される側の面である第1外面111をベルト140に接触させたが、本発明はこれに限定されず、ヒータ110のうち発熱パターンPH1,PH2が形成されない側の面(前記実施形態では第3絶縁層G3の面)である第2外面112をベルト140に接触させてもよい。
前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。
110 ヒータ
G1 第1絶縁層
M 基板
P1 第1部分
PH1 第1発熱パターン
PH2 第2発熱パターン
G1 第1絶縁層
M 基板
P1 第1部分
PH1 第1発熱パターン
PH2 第2発熱パターン
Claims (5)
- 基板と、
前記基板に設けられた抵抗発熱体からなる第1発熱パターンと、
前記第1発熱パターンの上に形成された、絶縁材料からなる第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の上に形成された抵抗発熱体からなる第2発熱パターンと、を有し、
前記第1発熱パターンは、前記基板の長手方向において前記第2発熱パターンとは異なる位置に位置する第1部分を有することを特徴とするヒータ。 - 前記第1発熱パターンは、前記長手方向において前記第2発熱パターンと同じ位置に位置する第2部分を有することを特徴とする請求項1に記載のヒータ。
- 前記第1発熱パターンと導通する第1給電パターンと、
前記第2発熱パターンと導通する第2給電パターンと、をさらに有し、
前記第1発熱パターンおよび前記第2発熱パターンの一方は、前記基板の面に直交する方向に投影したときに、他方と導通する給電パターンと重なることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒータ。 - 前記基板は、金属からなり、
前記第1発熱パターンと前記基板の間に、絶縁材料からなる第2絶縁層が設けられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のヒータ。 - 前記絶縁材料は、ガラス材であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のヒータ。
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