JP2023072316A - Heater and image forming apparatus - Google Patents

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宏輔 上野
Kosuke Ueno
雅彦 玉井
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

To provide a heater and an image forming apparatus that can increase the distance between an end in a short direction of a substrate and an end in the short direction of a heating element.SOLUTION: A heater according to an embodiment is provided with: a substrate that is formed of metal and has a shape extending in one direction; a first insulating part that is provided on a first surface of the substrate and has insulating properties; at least one first heating element that is provided on the first insulating part and extends along a longitudinal direction of the substrate; and a first protection part that is provided on the first insulating part, extends along the longitudinal direction of the substrate, and covers the first heating element. The distance between an end in a short direction of the substrate and an end in the short direction of the first heating element is 1.5 mm or more.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、ヒータ、および画像形成装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to heaters and image forming apparatuses.

複写機やプリンタなどの画像形成装置には、トナーを定着させるためのヒータが設けられている。一般的に、この様なヒータは、長尺状の基板と、基板の一方の面に設けられ、基板の長手方向に延びる発熱体と、発熱体を覆う保護部と、を有している。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copiers and printers are provided with heaters for fixing toner. Generally, such a heater has an elongated substrate, a heating element provided on one surface of the substrate and extending in the longitudinal direction of the substrate, and a protective portion covering the heating element.

一般的に、基板は、耐熱性および絶縁性を有し、熱伝導率の高い材料から形成される。例えば、基板は、酸化アルミニウムなどのセラミックスから形成される。
発熱体は、例えば、パラジウム合金などから形成される。
保護部は、耐熱性および絶縁性を有し、熱伝導率が高く、化学的安定性の高い材料から形成される。例えば、保護部は、セラミックス、ガラス材料などから形成される。
Generally, the substrate is made of a material that has heat resistance, insulation, and high thermal conductivity. For example, the substrate is made of ceramics such as aluminum oxide.
The heating element is made of, for example, a palladium alloy.
The protective portion is made of a material having heat resistance, insulation, high thermal conductivity, and high chemical stability. For example, the protection part is made of ceramics, glass material, or the like.

ここで、画像形成装置に用いられるヒータの場合には、基板の幅寸法(短手方向の寸法)が、所定の範囲内となるようにされている。そのため、基板の短手方向の端部(長辺側の端部)と、発熱体の短手方向の端部(長辺側の端部)との間の距離を大きくすることができれば、発熱体の幅寸法(短手方向の寸法)を小さくすることができる。発熱体の幅寸法が小さくなれば、発熱体の体積を小さくすることができるので、発熱体の材料費を低減できる。 Here, in the case of the heater used in the image forming apparatus, the width dimension (dimension in the lateral direction) of the substrate is set within a predetermined range. Therefore, if it is possible to increase the distance between the edge in the short direction of the substrate (end on the long side) and the edge in the short direction of the heating element (end on the long side), The body width dimension (transverse dimension) can be reduced. If the width dimension of the heat generating element is reduced, the volume of the heat generating element can be reduced, so that the material cost of the heat generating element can be reduced.

ところが、基板の短手方向の端部と、発熱体の短手方向の端部との間の距離が大きくなると、基板の端部の近傍の温度と、基板の発熱体が設けられた部分の温度との差が大きくなって、セラミックスから形成された基板に割れが生じる場合がある。
そこで、基板の短手方向の端部と、発熱体の短手方向の端部との間の距離を大きくすることができる技術の開発が望まれていた。
However, when the distance between the lateral end of the substrate and the lateral end of the heating element increases, the temperature in the vicinity of the edge of the substrate and the temperature of the portion of the substrate where the heating element is provided increase. A large difference in temperature may cause cracks in a substrate made of ceramics.
Therefore, it has been desired to develop a technique capable of increasing the distance between the short-side end of the substrate and the short-side end of the heating element.

特開2007-240606号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-240606

本発明が解決しようとする課題は、基板の短手方向の端部と、発熱体の短手方向の端部との間の距離を大きくすることができるヒータ、および画像形成装置を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a heater and an image forming apparatus capable of increasing the distance between the lateral end of a substrate and the lateral end of a heating element. is.

実施形態に係るヒータは、金属から形成され、一方の方向に延びる形状を有する基板と;前記基板の第1の面に設けられ、絶縁性を有する第1の絶縁部と;前記第1の絶縁部の上に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延びる少なくとも1つの第1の発熱体と;前記第1の絶縁部の上に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延び、前記第1の発熱体を覆う第1の保護部と;を具備している。前記基板の短手方向の端部と、前記第1の発熱体の短手方向の端部と、の間の距離は、1.5mm以上である。 A heater according to an embodiment includes: a substrate formed of metal and having a shape extending in one direction; a first insulating portion provided on a first surface of the substrate and having insulating properties; and the first insulating at least one first heating element provided on the portion extending along the longitudinal direction of the substrate; and at least one first heating element provided on the first insulating portion extending along the longitudinal direction of the substrate and extending along the longitudinal direction of the substrate. and a first protection part covering one heating element. The distance between the lateral end of the substrate and the lateral end of the first heating element is 1.5 mm or more.

本発明の実施形態によれば、基板の短手方向の端部と、発熱体の短手方向の端部との間の距離を大きくすることができるヒータ、および画像形成装置を提供することができる。 According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a heater and an image forming apparatus capable of increasing the distance between the lateral end of the substrate and the lateral end of the heating element. can.

本実施の形態に係るヒータを例示するための模式正面図である。FIG. 3 is a schematic front view for illustrating the heater according to the embodiment; 図1におけるヒータのA-A線方向の模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heater in the direction of line AA in FIG. 1; 他の実施形態に係るヒータの模式断面図である。It is a schematic cross section of the heater which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係るヒータの模式断面図である。It is a schematic cross section of the heater which concerns on other embodiment. 本実施の形態に係る画像形成装置を例示するための模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus according to an exemplary embodiment; FIG. 定着部を例示するための模式図である。4 is a schematic diagram for illustrating a fixing section; FIG.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、各図面中の矢印X、Y、Zは互いに直交する三方向を表している。例えば、基板の長手方向をX方向、基板の短手方向(幅方向)をY方向、基板の面に垂直な方向をZ方向としている。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Arrows X, Y, and Z in each drawing represent three directions orthogonal to each other. For example, the longitudinal direction of the substrate is the X direction, the lateral direction (width direction) of the substrate is the Y direction, and the direction perpendicular to the surface of the substrate is the Z direction.

(ヒータ)
図1は、本実施の形態に係るヒータ1を例示するための模式正面図である。
図2は、図1におけるヒータ1のA-A線方向の模式断面図である。
図1および図2に示すように、ヒータ1は、例えば、基板10、絶縁部20(第1の絶縁部の一例に相当する)、発熱体30(第1の発熱体の一例に相当する)、配線部40、保護部50(第1の保護部の一例に相当する)、および緩和部60を有する。
(heater)
FIG. 1 is a schematic front view for illustrating a heater 1 according to this embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heater 1 in FIG. 1 taken along line AA.
As shown in FIGS. 1 and 2, the heater 1 includes, for example, a substrate 10, an insulating portion 20 (corresponding to an example of a first insulating portion), and a heating element 30 (corresponding to an example of a first heating element). , a wiring portion 40 , a protection portion 50 (corresponding to an example of a first protection portion), and a relaxation portion 60 .

基板10は、板状を呈し、面10a(第1の面の一例に相当する)と、面10aに対向する面10b(第2の面の一例に相当する)と、を有する。基板10は、一方の方向(例えば、X方向)に延びる形状を有している。基板10の平面形状は、例えば、長尺状の長方形である。基板10の厚みは、例えば、0.5mm~1.0mm程度である。基板10の幅寸法W(短手方向の寸法;Y方向の寸法)は、例えば、5mm~15mm程度である。基板10の長さ(長手方向の寸法;X方向の寸法)は、加熱対象物(例えば、紙)のサイズなどに応じて適宜変更することができる。 The substrate 10 has a plate shape and has a surface 10a (corresponding to an example of a first surface) and a surface 10b (corresponding to an example of a second surface) facing the surface 10a. The substrate 10 has a shape extending in one direction (for example, the X direction). The planar shape of the substrate 10 is, for example, an elongated rectangle. The thickness of the substrate 10 is, for example, approximately 0.5 mm to 1.0 mm. The width dimension W (transverse dimension; Y direction dimension) of the substrate 10 is, for example, about 5 mm to 15 mm. The length (dimension in the longitudinal direction; dimension in the X direction) of the substrate 10 can be appropriately changed according to the size of the object to be heated (for example, paper).

基板10は、耐熱性を有し、熱伝導率の高い材料から形成される。一般的には、基板10は、酸化アルミニウムなどのセラミックスから形成されるが、本実施の形態に係るヒータ1には、金属から形成された基板10が用いられている。金属は、例えば、ステンレス、アルミニウム合金などとすることができる。なお、金属から形成された基板10の作用、効果に関する詳細は後述する。 The substrate 10 is made of a material having heat resistance and high thermal conductivity. Substrate 10 is generally made of ceramics such as aluminum oxide, but substrate 10 made of metal is used for heater 1 according to the present embodiment. The metal can be, for example, stainless steel, an aluminum alloy, or the like. Details of the function and effect of the substrate 10 made of metal will be described later.

絶縁部20は、絶縁性を有し、基板10の面10aに設けられている。絶縁部20は、例えば、基板10の面10aを覆う様に設けることができる。絶縁部20は、金属から形成された基板10と、発熱体30および配線部40と、の間を絶縁するために設けられている。そのため、絶縁部20は、基板10と、発熱体30および配線部40と、の間に設けられる。絶縁部20は、例えば、セラミックスやガラス材料などの無機材料から形成することができる。絶縁部20は、例えば、溶射や焼成などにより形成することができる。 The insulating portion 20 has insulating properties and is provided on the surface 10 a of the substrate 10 . The insulating part 20 can be provided so as to cover the surface 10a of the substrate 10, for example. The insulating portion 20 is provided to insulate between the substrate 10 made of metal and the heating element 30 and the wiring portion 40 . Therefore, the insulating section 20 is provided between the substrate 10 and the heating element 30 and wiring section 40 . The insulating portion 20 can be made of, for example, an inorganic material such as ceramics or glass material. The insulating portion 20 can be formed by, for example, thermal spraying or firing.

発熱体30は、印加された電力を熱(ジュール熱)に変換する。発熱体30は、絶縁部20の上(絶縁部20の基板10側とは反対側の面)に設けられている。なお、一例として、1つの発熱体30が設けられる場合を例示したが、発熱体30の数や大きさは、基板10のサイズ(加熱対象物のサイズ)などに応じて適宜変更することができる(例えば、図4を参照)。また、長さ、幅、形状などが異なる複数種類の発熱体を設けることもできる。すなわち、発熱体30は少なくとも1つ設けられていればよい。 The heating element 30 converts the applied electric power into heat (Joule heat). The heating element 30 is provided on the insulating portion 20 (the surface of the insulating portion 20 opposite to the substrate 10 side). As an example, the case where one heating element 30 is provided is illustrated, but the number and size of the heating elements 30 can be appropriately changed according to the size of the substrate 10 (the size of the object to be heated). (See, eg, FIG. 4). Also, it is possible to provide a plurality of types of heating elements having different lengths, widths, shapes, and the like. That is, at least one heating element 30 should be provided.

発熱体30は、例えば、基板10の長手方向(X方向)に沿って延びている。
発熱体30は、例えば、酸化ルテニウム(RuO)や、銀・パラジウム(Ag-Pd)合金などを用いて形成することができる。発熱体30は、例えば、スクリーン印刷法などを用いてペースト状の材料を絶縁部20の上に塗布し、焼成法などを用いてこれを硬化させることで形成することができる。
The heating element 30 extends, for example, along the longitudinal direction (X direction) of the substrate 10 .
The heating element 30 can be formed using, for example, ruthenium oxide (RuO 2 ), silver-palladium (Ag—Pd) alloy, or the like. The heating element 30 can be formed by, for example, applying a paste-like material onto the insulating portion 20 using a screen printing method or the like, and curing the material using a baking method or the like.

配線部40は、例えば、絶縁部20の、発熱体30が設けられる面に設けられる。配線部40は、例えば、端子41、および配線42を有する。
端子41は、例えば、X方向における基板10の端部の近傍に設けることができる。端子41は、例えば、コネクタおよび配線などを介して、電源や制御回路などと電気的に接続される。
配線42は、端子41と発熱体30とを電気的に接続する。配線42の一方の端部は、端子41と電気的に接続されている。配線42の他方の端部は、発熱体30と電気的に接続されている。
The wiring part 40 is provided, for example, on the surface of the insulating part 20 on which the heating element 30 is provided. The wiring section 40 has terminals 41 and wirings 42, for example.
The terminal 41 can be provided, for example, near the edge of the substrate 10 in the X direction. The terminal 41 is electrically connected to a power supply, a control circuit, or the like via a connector, wiring, or the like, for example.
The wiring 42 electrically connects the terminal 41 and the heating element 30 . One end of the wiring 42 is electrically connected to the terminal 41 . The other end of the wiring 42 is electrically connected to the heating element 30 .

端子41、および配線42は、例えば、銀や銅などを含む材料を用いて形成される。例えば、端子41、および配線42は、スクリーン印刷法などを用いてペースト状の材料を絶縁部20の上に塗布し、焼成法などを用いてこれを硬化させることで形成することができる。 The terminals 41 and the wirings 42 are formed using a material containing silver, copper, or the like, for example. For example, the terminals 41 and the wirings 42 can be formed by applying a paste-like material onto the insulating portion 20 using a screen printing method or the like and hardening it using a baking method or the like.

保護部50は、例えば、絶縁部20の上に設けられ、基板10の長手方向(X方向)に沿って延びている。保護部50は、例えば、発熱体30および配線42を覆っている。この場合、端子41は、保護部50から露出している。 The protection part 50 is provided, for example, on the insulating part 20 and extends along the longitudinal direction (X direction) of the substrate 10 . The protection part 50 covers the heating element 30 and the wiring 42, for example. In this case, the terminals 41 are exposed from the protective portion 50 .

保護部50は、例えば、発熱体30および配線42を絶縁する機能、発熱体30において発生した熱を外部に伝える機能、および、外力や腐食性ガスなどから発熱体30および配線42を保護する機能を有する。保護部50は、耐熱性および絶縁性を有し、化学的安定性および熱伝導率の高い材料から形成される。保護部50は、例えば、セラミックスや、ガラス材料などの無機材料から形成される。この場合、酸化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料を含むフィラーが添加されたガラス材料を用いて保護部50を形成することもできる。フィラーが添加されたガラス材料の熱伝導率は、例えば、2[W/(m・K)]以上とすることができる。 The protection unit 50 has, for example, a function of insulating the heating element 30 and the wiring 42, a function of transmitting heat generated in the heating element 30 to the outside, and a function of protecting the heating element 30 and the wiring 42 from external force, corrosive gas, and the like. have The protective portion 50 is made of a material having heat resistance, insulation, chemical stability and thermal conductivity. The protective portion 50 is made of, for example, ceramics or an inorganic material such as a glass material. In this case, the protective portion 50 can also be formed using a glass material to which a filler containing a material with high thermal conductivity such as aluminum oxide is added. The thermal conductivity of the glass material to which the filler is added can be, for example, 2 [W/(m·K)] or more.

また、ヒータ1には、発熱体30の温度を検出する検出部をさらに設けることもできる。検出部は、例えば、サーミスタなどとすることができる。検出部は、基板10の、発熱体30が設けられる側、および、基板10の、発熱体30が設けられる側とは反対側の少なくともいずれかに設けることができる。保護部50は、検出部を覆うことができる。 Further, the heater 1 may be further provided with a detection section for detecting the temperature of the heating element 30 . The detector can be, for example, a thermistor. The detection unit can be provided on at least one of the side of the substrate 10 on which the heating element 30 is provided and the side of the substrate 10 opposite to the side on which the heating element 30 is provided. The protection part 50 can cover the detection part.

ここで、前述したように、絶縁部20および保護部50は、セラミックスや、ガラス材料などの無機材料から形成される。一方、基板10は、ステンレスやアルミニウム合金などの金属から形成される。また、ヒータ1の使用時に、発熱体30を発熱させると、基板10、絶縁部20、および保護部50が加熱される。ヒータ1の製造時に、絶縁部20および保護部50を焼成すると、基板10、絶縁部20、および保護部50が加熱される。そのため、ヒータ1の使用時や製造時に、材料の熱膨張率の差に起因して熱応力が発生し、ヒータ1に反りが発生する場合がある。この場合、金属の熱膨張率と、無機材料の熱膨張率との差は大きいので、ヒータ1に大きな反りが発生するおそれがある。ヒータ1に反りが発生すると、ヒータ1と加熱対象物との間の距離がばらついて、加熱対象物に加熱ムラが生じるおそれがある。 Here, as described above, the insulating portion 20 and the protective portion 50 are made of an inorganic material such as ceramics or glass material. On the other hand, the substrate 10 is made of metal such as stainless steel or aluminum alloy. Further, when the heating element 30 is caused to generate heat when the heater 1 is used, the substrate 10, the insulating portion 20, and the protective portion 50 are heated. When the insulating part 20 and the protective part 50 are baked when the heater 1 is manufactured, the substrate 10, the insulating part 20 and the protective part 50 are heated. Therefore, when the heater 1 is used or manufactured, thermal stress may occur due to the difference in coefficient of thermal expansion of the materials, and the heater 1 may warp. In this case, the difference between the coefficient of thermal expansion of the metal and the coefficient of thermal expansion of the inorganic material is large, so there is a possibility that the heater 1 will warp greatly. When the heater 1 is warped, the distance between the heater 1 and the object to be heated varies, which may cause uneven heating of the object to be heated.

そこで、ヒータ1には緩和部60が設けられている。
図2に示すように、緩和部60は、基板10の面10bに設けられている。緩和部60は、例えば、セラミックスや、ガラス材料などの無機材料から形成される。そのため、緩和部60の材料の熱膨張率は、基板10の材料の熱膨張率とは異なる。その結果、ヒータ1の使用時やヒータ1の製造時に、材料の熱膨張率の差に起因して熱応力が発生する。
Therefore, the heater 1 is provided with the relief portion 60 .
As shown in FIG. 2, the relief portion 60 is provided on the surface 10b of the substrate 10. As shown in FIG. The relaxing portion 60 is made of, for example, ceramics or an inorganic material such as a glass material. Therefore, the coefficient of thermal expansion of the material of the relief portion 60 is different from the coefficient of thermal expansion of the material of the substrate 10 . As a result, thermal stress is generated due to the difference in coefficient of thermal expansion of the materials when the heater 1 is used or manufactured.

この場合、緩和部60は、基板10の、保護部50などが設けられる側とは反対側に設けられているので、基板10と保護部50などにより生じた熱応力を、基板10と緩和部60により生じた熱応力で相殺することができる。熱応力が相殺されれば、ヒータ1に反りが発生するのを抑制することができる。 In this case, since the relaxation portion 60 is provided on the side of the substrate 10 opposite to the side on which the protection portion 50 and the like are provided, the thermal stress generated by the substrate 10 and the protection portion 50 and the like is absorbed by the substrate 10 and the relief portion. The thermal stress caused by 60 can be offset. If the thermal stress is offset, it is possible to prevent the heater 1 from warping.

この場合、基板10と緩和部60により生じた熱応力の大きさが、基板10と保護部50などにより生じた熱応力の大きさとなるべく同じとなるようにすることが好ましい。そのため、例えば、緩和部60の材料と寸法は、保護部50の材料と寸法と同じとすることができる。 In this case, it is preferable that the magnitude of the thermal stress caused by the substrate 10 and the relief portion 60 be the same as the magnitude of the thermal stress caused by the substrate 10 and the protection portion 50 and the like as much as possible. Therefore, for example, the material and dimensions of the relief portion 60 can be the same as the material and dimensions of the protective portion 50 .

また、複数の緩和部60を設けることもできる。複数の緩和部60を設ける場合には、複数の緩和部60の配設位置、材料、および体積(平面寸法、厚み)の少なくともいずれかを変えることで、反りの発生を抑制したり、反りの大きさを小さくしたりすることができる。複数の緩和部60の配設位置、材料、および体積は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。 Also, a plurality of relief portions 60 can be provided. When a plurality of relief portions 60 are provided, by changing at least one of the arrangement positions, materials, and volumes (planar dimensions and thickness) of the plurality of relief portions 60, occurrence of warpage can be suppressed or reduced. You can make it smaller. The arrangement positions, materials, and volumes of the plurality of relaxation portions 60 can be appropriately determined by conducting experiments and simulations.

次に、金属から形成された基板10の作用、効果について説明する。
前述した様に、発熱体30は、酸化ルテニウム(RuO)や、銀・パラジウム(Ag-Pd)合金などを用いて形成される。そのため、ヒータ1の製造コストに占める発熱体30の製造コストの割合が大きくなる。この場合、発熱体30の体積を小さくすれば、発熱体30の材料費を低減できる。例えば、発熱体30の幅寸法W1(短手方向の寸法;Y方向の寸法)を小さくすれば、発熱体30の体積を小さくすることができるので、発熱体30の製造コストの低減、ひいては、ヒータ1の製造コストの低減を図ることができる。
Next, the function and effect of the substrate 10 made of metal will be described.
As described above, the heating element 30 is formed using ruthenium oxide (RuO 2 ), silver-palladium (Ag—Pd) alloy, or the like. Therefore, the ratio of the manufacturing cost of the heating element 30 to the manufacturing cost of the heater 1 increases. In this case, if the volume of the heating element 30 is reduced, the material cost of the heating element 30 can be reduced. For example, if the width dimension W1 (the dimension in the lateral direction; the dimension in the Y direction) of the heating element 30 is reduced, the volume of the heating element 30 can be reduced, so the manufacturing cost of the heating element 30 can be reduced. The manufacturing cost of the heater 1 can be reduced.

ところが、画像形成装置100に用いられるヒータ1の場合には、基板10の幅寸法Wが、所定の範囲内となるようにされている。そのため、発熱体30の幅寸法W1を小さくすると、図1および図2に示すように、基板10の短手方向の端部(長辺側の端部)と、発熱体30の短手方向の端部(長辺側の端部)と、の間の距離Lが大きくなる。距離Lが大きくなると、基板10の、発熱体30が設けられていない部分の面積が大きくなる。また、基板10の端部の近傍は、基板10の中央部分に比べて熱が逃げやすい。そのため、距離Lが大きくなると、基板10の端部の近傍の温度と、基板10の発熱体30が設けられた部分の温度との差が大きくなる。 However, in the case of the heater 1 used in the image forming apparatus 100, the width dimension W of the substrate 10 is set within a predetermined range. Therefore, if the width dimension W1 of the heating element 30 is reduced, as shown in FIGS. The distance L between the ends (ends on the long side) increases. As the distance L increases, the area of the portion of the substrate 10 where the heating element 30 is not provided increases. Also, heat escapes more easily in the vicinity of the edges of the substrate 10 than in the central portion of the substrate 10 . Therefore, as the distance L increases, the difference between the temperature near the edge of the substrate 10 and the temperature of the portion of the substrate 10 where the heating element 30 is provided increases.

例えば、基板10がセラミックスから形成されている場合には、距離Lが1.5mm以上になると、基板10の端部の近傍の温度と、基板10の発熱体30が設けられた部分の温度との差が大きくなり過ぎて、基板10に割れや欠けなどが発生する場合がある。 For example, when the substrate 10 is made of ceramics, if the distance L is 1.5 mm or more, the temperature near the edge of the substrate 10 and the temperature of the portion of the substrate 10 where the heating element 30 is provided will be different. is too large, the substrate 10 may be cracked or chipped.

この場合、金属から形成された基板10とすれば、セラミックスから形成された基板に比べて、基板10の熱伝導率を高くすることができる。そのため、基板10の端部の近傍の温度と、基板10の発熱体30が設けられた部分の温度との差を小さくすることができる。また、金属は、セラミックスに比べて靭性が高いので、基板10の端部の近傍の温度と、基板10の発熱体30が設けられた部分の温度との差が大きくなったとしても、基板10に割れや欠けなどが発生するのを抑制することができる。 In this case, if the substrate 10 is made of metal, the thermal conductivity of the substrate 10 can be made higher than that of a substrate made of ceramics. Therefore, the difference between the temperature near the edge of the substrate 10 and the temperature of the portion of the substrate 10 where the heating element 30 is provided can be reduced. In addition, since metal has a higher toughness than ceramics, even if the difference between the temperature near the edge of the substrate 10 and the temperature of the portion of the substrate 10 where the heating element 30 is provided increases, the substrate 10 does not It is possible to suppress the occurrence of cracks, chips, etc.

本発明者らの得た知見によれば、金属から形成された基板10とすれば、距離Lを1.5mm以上としても、基板10に割れや欠けなどが発生するのを抑制することができる。距離Lを1.5mm以上とすることができれば、その分、発熱体30の幅寸法W1を小さくすることができる。例えば、発熱体30の幅寸法W1を0.3mm以上、1.5mm以下にすることができた。そのため、発熱体30の体積を小さくすることができるので、発熱体30の製造コストの低減、ひいては、ヒータ1の製造コストの低減を図ることができる。 According to the knowledge obtained by the present inventors, if the substrate 10 is made of metal, even if the distance L is 1.5 mm or more, the substrate 10 can be prevented from being cracked or chipped. . If the distance L can be set to 1.5 mm or more, the width dimension W1 of the heating element 30 can be reduced accordingly. For example, the width dimension W1 of the heating element 30 could be set to 0.3 mm or more and 1.5 mm or less. Therefore, the volume of the heating element 30 can be reduced, so that the manufacturing cost of the heating element 30 can be reduced, and the manufacturing cost of the heater 1 can be reduced.

図3は、他の実施形態に係るヒータ1aの模式断面図である。
図3に示すように、ヒータ1aは、前述したヒータ1と同様に、基板10の面10a側に、絶縁部20、発熱体30、配線部40、および保護部50を有している。ただし、前述したヒータ1の場合には、基板10の面10bに緩和部60が設けられていたが、ヒータ1aの場合には、基板10の面10b側に、絶縁部20(第2の絶縁部の一例に相当する)、発熱体30(第2の発熱体の一例に相当する)、配線部40、および保護部50(第2の保護部の一例に相当する)を有している。すなわち、ヒータ1aには、基板10の両面のそれぞれに、絶縁部20、発熱体30、配線部40、および保護部50が設けられている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a heater 1a according to another embodiment.
As shown in FIG. 3, the heater 1a has an insulating portion 20, a heating element 30, a wiring portion 40, and a protective portion 50 on the surface 10a side of the substrate 10, like the heater 1 described above. However, in the case of the heater 1 described above, the relaxing portion 60 was provided on the surface 10b of the substrate 10, but in the case of the heater 1a, the insulating portion 20 (second insulating portion) is provided on the surface 10b side of the substrate 10. part), a heating element 30 (corresponding to an example of a second heating element), a wiring part 40, and a protection part 50 (corresponding to an example of a second protection part). That is, the heater 1a is provided with the insulating portion 20, the heating element 30, the wiring portion 40, and the protective portion 50 on both surfaces of the substrate 10, respectively.

この様な構成を有するヒータ1aであっても、基板10が金属から形成されていれば、距離Lを1.5mm以上としても、基板10に割れや欠けなどが発生するのを抑制することができる。そのため、発熱体30の体積を小さくすることができるので、発熱体30の製造コストの低減、ひいては、ヒータ1aの製造コストの低減を図ることができる。 Even with the heater 1a having such a configuration, if the substrate 10 is made of metal, even if the distance L is set to 1.5 mm or more, cracking or chipping of the substrate 10 can be suppressed. can. Therefore, the volume of the heating element 30 can be reduced, so that the manufacturing cost of the heating element 30 can be reduced, and the manufacturing cost of the heater 1a can be reduced.

また、基板10の両面のそれぞれに、絶縁部20、発熱体30、配線部40、および保護部50が設けられているので、基板10の面10a側で生じた熱応力を、基板10の面10b側で生じた熱応力で相殺することができる。そのため、ヒータ1aに反りが発生するのを効果的に抑制することができる。 Further, since the insulating portion 20, the heating element 30, the wiring portion 40, and the protective portion 50 are provided on both surfaces of the substrate 10, the thermal stress generated on the surface 10a side of the substrate 10 is It can be canceled by the thermal stress generated on the 10b side. Therefore, it is possible to effectively suppress warping of the heater 1a.

図4は、他の実施形態に係るヒータ1bの模式断面図である。
図4に示すように、ヒータ1bは、前述したヒータ1と同様に、基板10、絶縁部20、発熱体30、配線部40、保護部50、および緩和部60を有している。ただし、前述したヒータ1の場合には、発熱体30および配線部40が1組設けられていたが、ヒータ1bには、発熱体30および配線部40が複数組設けられている。なお、図4に例示をしたヒータ1bには、2組の発熱体30および配線部40が設けられている。複数組の発熱体30および配線部40は、直列接続してもよいし、並列接続してもよい。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a heater 1b according to another embodiment.
As shown in FIG. 4, the heater 1b has a substrate 10, an insulating portion 20, a heating element 30, a wiring portion 40, a protective portion 50, and a relaxing portion 60, like the heater 1 described above. However, in the case of the heater 1 described above, one set of the heating element 30 and the wiring part 40 is provided, but in the heater 1b, a plurality of sets of the heating element 30 and the wiring part 40 are provided. It should be noted that the heater 1b illustrated in FIG. A plurality of sets of heating elements 30 and wiring portions 40 may be connected in series or in parallel.

この様な構成を有するヒータ1bであっても、基板10が金属から形成されていれば、距離Lを1.5mm以上としても、基板10に割れや欠けなどが発生するのを抑制することができる。そのため、発熱体30の体積を小さくすることができるので、発熱体30の製造コストの低減、ひいては、ヒータ1bの製造コストの低減を図ることができる。 Even with the heater 1b having such a configuration, if the substrate 10 is made of metal, even if the distance L is set to 1.5 mm or more, cracking or chipping of the substrate 10 can be suppressed. can. Therefore, the volume of the heating element 30 can be reduced, so that the manufacturing cost of the heating element 30 can be reduced, and the manufacturing cost of the heater 1b can be reduced.

なお、複数の発熱体30を設けることで、基板10の面10a側で生じる熱応力が大きくなる場合には、緩和部60の材料や寸法を変えることで、基板10の面10b側で生じる熱応力を大きくすればよい。 If the thermal stress generated on the surface 10a side of the substrate 10 increases due to the provision of the plurality of heating elements 30, the material and dimensions of the relaxation portion 60 may be changed to reduce the heat generated on the surface 10b side of the substrate 10. The stress should be increased.

(画像形成装置)
次に、本実施の形態に係る画像形成装置100について例示をする。
以下においては、一例として、画像形成装置100が複写機である場合を説明する。ただし、画像形成装置100は複写機に限定されるわけではなく、トナーを定着させるためのヒータが設けられているものであればよい。例えば、画像形成装置100は、プリンタなどとすることもできる。
(Image forming device)
Next, the image forming apparatus 100 according to this embodiment will be illustrated.
In the following, as an example, the case where the image forming apparatus 100 is a copier will be described. However, the image forming apparatus 100 is not limited to a copier, and may be any apparatus provided with a heater for fixing toner. For example, the image forming apparatus 100 can be a printer or the like.

図5は、本実施の形態に係る画像形成装置100を例示するための模式図である。
図6は、定着部200を例示するための模式図である。
図5に示すように、画像形成装置100は、例えば、フレーム110、照明部120、結像素子130、感光ドラム140、帯電部150、放電部151、現像部160、クリーナ170、収納部180、搬送部190、定着部200、およびコントローラ210を有する。
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating the image forming apparatus 100 according to this embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating the fixing section 200. As shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the image forming apparatus 100 includes, for example, a frame 110, an illumination unit 120, an imaging element 130, a photosensitive drum 140, a charging unit 150, a discharging unit 151, a developing unit 160, a cleaner 170, a storage unit 180, It has a conveying section 190 , a fixing section 200 and a controller 210 .

フレーム110は、箱状を呈し、その内部に、照明部120、結像素子130、感光ドラム140、帯電部150、現像部160、クリーナ170、収納部180の一部、搬送部190、定着部200、およびコントローラ210を収納する。
フレーム110の上面には、ガラスなどの透光性材料を用いた窓111を設けることができる。窓111の上には、複写される原稿500が載置される。また、原稿500の位置を移動させる移動部を設けることができる。
The frame 110 has a box-like shape and contains an illumination section 120, an image forming element 130, a photosensitive drum 140, a charging section 150, a developing section 160, a cleaner 170, a part of a storage section 180, a conveying section 190, and a fixing section. 200 and controller 210 .
A window 111 made of a translucent material such as glass can be provided on the top surface of the frame 110 . A document 500 to be copied is placed on the window 111 . Also, a moving unit for moving the position of the document 500 can be provided.

照明部120は、窓111の近傍に設けられる。照明部120は、例えば、ランプなどの光源121、および反射鏡122を有する。
結像素子130は、窓111の近傍に設けられる。
感光ドラム140は、照明部120および結像素子130の下方に設けられる。感光ドラム140は、回転可能に設けられる。感光ドラム140の表面には、例えば、酸化亜鉛感光層または有機半導体感光層が設けられる。
帯電部150、放電部151、現像部160、およびクリーナ170は、感光ドラム140の周辺に設けられる。
The lighting unit 120 is provided near the window 111 . The lighting unit 120 has a light source 121 such as a lamp and a reflecting mirror 122, for example.
The imaging element 130 is provided near the window 111 .
The photosensitive drum 140 is provided below the illumination section 120 and the imaging element 130 . The photosensitive drum 140 is rotatably provided. The surface of the photosensitive drum 140 is provided with, for example, a zinc oxide photosensitive layer or an organic semiconductor photosensitive layer.
Charging unit 150 , discharging unit 151 , developing unit 160 , and cleaner 170 are provided around photosensitive drum 140 .

収納部180は、例えば、カセット181、およびトレイ182を有する。カセット181は、フレーム110の一方の側部に着脱可能に取り付けられる。トレイ182は、フレーム110の、カセット181が取り付けられる側とは反対側の側部に設けられる。カセット181には、複写が行われる前の紙510(例えば、白紙)が収納される。トレイ182には、複写像511aが定着した紙511が収納される。 The storage section 180 has, for example, a cassette 181 and a tray 182 . Cassette 181 is detachably attached to one side of frame 110 . The tray 182 is provided on the side of the frame 110 opposite to the side on which the cassette 181 is attached. Cassette 181 stores paper 510 (for example, blank paper) before copying is performed. The tray 182 accommodates the paper 511 on which the copy image 511a is fixed.

搬送部190は、感光ドラム140の下方に設けられる。搬送部190は、カセット181とトレイ182との間で紙510を搬送する。搬送部190は、例えば、搬送される紙510を支持するガイド191、および紙510を搬送する搬送ローラ192~194を有する。また、搬送部190には、搬送ローラ192~194を回転させるモータを設けることができる。 The conveying section 190 is provided below the photosensitive drum 140 . The transport section 190 transports the paper 510 between the cassette 181 and the tray 182 . The transport unit 190 has, for example, a guide 191 that supports the transported paper 510 and transport rollers 192 to 194 that transport the paper 510 . Further, the transport section 190 can be provided with a motor for rotating the transport rollers 192 to 194 .

定着部200は、感光ドラム140の下流側(トレイ182側)に設けられる。
図6に示すように、定着部200は、例えば、ヒータ1、ステー201、フィルムベルト202、および加圧ローラ203を有する。
ステー201の、紙510の搬送ライン側にはヒータ1が取り付けられる。ヒータ1は、ステー201に埋め込むことができる。この場合、ヒータ1の、保護部50が設けられた側がステー201から露出する。
The fixing section 200 is provided downstream of the photosensitive drum 140 (on the tray 182 side).
As shown in FIG. 6, the fixing section 200 has a heater 1, a stay 201, a film belt 202, and a pressure roller 203, for example.
A heater 1 is attached to the stay 201 on the paper 510 transport line side. The heater 1 can be embedded in the stay 201 . In this case, the side of the heater 1 on which the protection portion 50 is provided is exposed from the stay 201 .

フィルムベルト202は、ヒータ1が設けられたステー201を覆っている。フィルムベルト202は、例えば、ポリイミドなどの耐熱性を有する樹脂を含むことができる。 A film belt 202 covers a stay 201 on which the heater 1 is provided. The film belt 202 can contain, for example, heat-resistant resin such as polyimide.

加圧ローラ203は、ステー201と対向するように設けられる。加圧ローラ203は、例えば、芯金203a、駆動軸203b、および弾性部203cを有する。駆動軸203bは、芯金203aの端部から突出し、モータなどの駆動装置に接続される。弾性部203cは、芯金203aの外面に設けられる。弾性部203cは、耐熱性を有する弾性材料から形成される。弾性部203cは、例えば、シリコーン樹脂などを含むことができる。 The pressure roller 203 is provided so as to face the stay 201 . The pressure roller 203 has, for example, a metal core 203a, a drive shaft 203b, and an elastic portion 203c. The drive shaft 203b protrudes from the end of the metal core 203a and is connected to a drive device such as a motor. The elastic portion 203c is provided on the outer surface of the metal core 203a. The elastic portion 203c is made of a heat-resistant elastic material. The elastic portion 203c can contain silicone resin or the like, for example.

コントローラ210は、フレーム110の内部に設けられている。コントローラ210は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの演算部、および制御プログラムが格納された記憶部を有する。演算部は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、画像形成装置100に設けられた各要素の動作を制御する。また、コントローラ210は、使用者が複写条件などを入力する操作部、動作状態や異常表示などを表示する表示部などを備えることもできる。
なお、画像形成装置100に設けられた各要素の制御には、既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
Controller 210 is provided inside frame 110 . The controller 210 has, for example, an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit in which a control program is stored. The calculation unit controls the operation of each element provided in the image forming apparatus 100 based on the control program stored in the storage unit. The controller 210 can also include an operation unit for inputting copying conditions by the user, a display unit for displaying operation status, error display, and the like.
Note that a known technique can be applied to control each element provided in the image forming apparatus 100, so detailed description thereof will be omitted.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施され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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, etc. can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. Moreover, each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1 ヒータ、1a ヒータ、1b ヒータ、10 基板、10a 面、10b 面、20 絶縁部、30 発熱体、40 配線部、50 保護部、60 緩和部、100 画像形成装置、200 定着部 Reference Signs List 1 heater 1a heater 1b heater 10 substrate 10a surface 10b surface 20 insulating part 30 heating element 40 wiring part 50 protection part 60 relaxation part 100 image forming apparatus 200 fixing part

Claims (4)

金属から形成され、一方の方向に延びる形状を有する基板と;
前記基板の第1の面に設けられ、絶縁性を有する第1の絶縁部と;
前記第1の絶縁部の上に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延びる少なくとも1つの第1の発熱体と;
前記第1の絶縁部の上に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延び、前記第1の発熱体を覆う第1の保護部と;
を具備し、
前記基板の短手方向の端部と、前記第1の発熱体の短手方向の端部と、の間の距離は、1.5mm以上であるヒータ。
a substrate formed of metal and having a shape extending in one direction;
a first insulating portion provided on the first surface of the substrate and having insulating properties;
at least one first heating element provided on the first insulating portion and extending along the longitudinal direction of the substrate;
a first protection portion provided on the first insulation portion, extending along the longitudinal direction of the substrate, and covering the first heating element;
and
A heater in which a distance between a widthwise end of the substrate and a widthwise end of the first heating element is 1.5 mm or more.
前記基板の、前記第1の面に対向する第2の面に設けられた緩和部をさらに具備した請求項1記載のヒータ。 2. The heater according to claim 1, further comprising a relief portion provided on a second surface of said substrate opposite to said first surface. 前記基板の、前記第1の面に対向する第2の面に設けられ、絶縁性を有する第2の絶縁部と;
前記第2の絶縁部の上に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延びる少なくとも1つの第2の発熱体と;
前記第2の面に設けられ、前記基板の長手方向に沿って延び、前記第2の発熱体を覆う第2の保護部と;
をさらに具備し、
前記基板の短手方向の端部と、前記第2の発熱体の短手方向の端部と、の間の距離は、1.5mm以上である請求項1記載のヒータ。
a second insulating portion provided on a second surface of the substrate facing the first surface and having insulating properties;
at least one second heating element provided on the second insulating portion and extending along the longitudinal direction of the substrate;
a second protection portion provided on the second surface, extending along the longitudinal direction of the substrate, and covering the second heating element;
further comprising
2. The heater according to claim 1, wherein the distance between the lateral end of said substrate and the lateral end of said second heating element is 1.5 mm or more.
請求項1~3のいずれか1つに記載のヒータを具備した画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the heater according to any one of claims 1 to 3.
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