JP2501370Y2 - ヒ―タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば複写機等の記録
材上の顕画像を定着させるために使用されるヒータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機などに用いられている
定着用のヒータには、熱ローラ型が広く使用されてい
る。このようなヒータでは、加熱ローラにトナーが転写
するいわゆるオフセット現象を防止するために、加熱ロ
ーラを最適な温度に維持する必要があり、加熱ローラあ
るいは加熱体の熱容量を大きくしていた。このため、加
熱ローラを所定の温度まで昇温するためのウオームアッ
プ時間が長くなり、また、加熱ローラに必要とする電力
が大きくなるという問題を生じていた。そこで、上記の
問題を回避するために、加熱ローラを用いるのではな
く、直線状のヒータを用いて、その加熱された摺接面に
対して記録材面を、そのヒータの幅方向に摺動させて加
熱する、いわゆるペーパースルー方式を採用し、一方、
その摺接面の温度変化に対して迅速に応答して一定温度
に保つことのできる自己温度制御機能を有する正特性サ
ーミスタを備えたヒータが提案されている（特開平2-15
8782号公報参照）。正特性サーミスタとは、所定の温
度、上記ではキュリー点温度を越えると、正温度特性
（Positive Temperature Coefficient、以下、ＰＴＣと
いう）を示す素子をいう。

【０００３】上記のようなヒータには、図８に示すよう
に、細長い長方形板状のアルミニウムまたは銅などの金
属板、あるいはアルミナ等の比較的熱伝導度の大きいセ
ラミックス板などの剛性の高い材料より成る加熱板２１
が用いられており、この加熱板２１の一側面２１ｂ上に
は、その長手方向に沿って順次密に直列配列した複数個
のＰＴＣ発熱体２２…が設けられている。このＰＴＣ発
熱体２２の配列体（アレイ）は、図９に示すように、そ
の両面側に電極層２３・２４を備え、加熱板２１の一側
面２１ｂに対して絶縁性接着材層２５を介して一体に貼
り付けてある。

【０００４】さらに、ＰＴＣ発熱体２２、各電極層２３
・２４および絶縁性接着材層２５を密着して覆う伝熱性
カバー２６が設けられ、この伝熱性カバー２６によって
電極層２３を保護すると共に、ＰＴＣ発熱体２２から加
熱板２１への伝熱路を形成している。また、加熱板２１
の長手一端縁２１ａは線状加熱部として使用するので、
その長手一端縁２１ａをその長手に沿って被覆した、ふ
っ素樹脂、シリコン樹脂などの耐熱性、摺動性に優れた
材料からなる保護層２７が設けられており、記録材面と
の摺動接触を可能にしている。そして、上記のようなＰ
ＴＣ発熱体２２は、約２５mm（長さ）×１５mm（幅）×
２mm（厚さ）の外形寸法を有しており、チタン酸バリウ
ム系セラミックスなどを、そのような長方形板状に焼成
成型したものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上記ヒータ
では、ＰＴＣ発熱体２２を長方形板状に焼成成型してい
るため、その形状からＰＴＣ発熱体２２の焼成成型性が
悪く、割れや欠けが生じ易い。これにより、ヒータのコ
ストアップは避け難いという問題を生じている。

【０００６】本考案の目的は、従来の長方形板状に比べ
て成型加工性が良い発熱部材を備え、且つ従来のものに
比べて部品点数が少なくなり、したがってコストダウン
が可能となるヒータを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案のヒータは、正特
性サーミスタであるセラミックスを円柱状に成型して、
両端面に電極を備えた発熱部材と、内面に長手方向に沿
って溝が設けられた箱体と、溝の底面に配置される下部
電極板と、軸直角断面が略Ｃ字状に形成され、箱体の溝
による開口部を覆うように該箱体を抱持する熱放射金属
板とを備え、上記発熱部材が箱体の溝内に配置され、発
熱部材の電極の一方が下部電極板の上面と、電極の他方
が熱放射金属板の下面に面接するようにして挟持されて
いることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、発熱部材からの熱は速や
かに熱放射金属板に伝達され、この熱放射金属板の表面
から熱が放射される。また、上記ヒータでは、セラミッ
クスから成る発熱部材が円柱状に成型されているため、
従来のように長方形板状に成型する場合と比べると、成
型圧縮する際に加わる圧力のバラツキを小さくできるこ
とから、その成型加工性が向上する。このため、使用さ
れる発熱部材の歩留りが向上する。さらにまた、熱放射
金属板が、箱体を抱持して、箱体の溝による開口部を覆
うように取付けられることによって、これら発熱部材、
下部電極板、箱体、及び熱放射金属板は相互に一体化す
る。したがって、構成部材全体を一体化するのに、ねじ
部材等の他の部材を要しない。

【０００９】

【実施例】本考案の一実施例について図１ないし図７に
基づいて説明すれば、以下の通りである。ヒータには、
図５および図６（ｃ）に示すように、細長い略直方体形
状の箱体１が用いられ、その外形寸法は、例えば長さ 2
10mm、幅10mm、高さ７mmに成型されている。このような
箱体１の最大面積面には、断面略長方形の溝２( 幅５m
m、深さ２mm）が長手方向に沿って設けられ、その箱体
１の長手方向両端から長さ方向にそれぞれ５mmの代を、
幅方向両端から幅方向にそれぞれ 2.5mmの代を設けて穿
設される。なお、この溝２の底面は、箱体１におけるそ
の溝２底面の対向面と平行に設けられ、また、その四隅
には、空気ぬきのための外部との連通孔１ａがそれぞれ
穿設されている。箱体１の材質は、機械的強度、電気絶
縁性、熱絶縁性、耐熱性、急熱急冷に耐える性質などを
考慮して、結晶化ガラス、ステアタイト、アルミナ等が
使用される。この溝２には、図４に示すような下部電極
部３が配置され、この下部電極部３は、幅５mmで長さ 2
00mmの下部電極板３ｂとその長手方向一端から２mm立ち
上げてさらにその下部電極板３ｂと平行に延びる、幅の
狭い接続端子３ａとから成っており、その下部電極板３
ｂが溝２の底面に配置され、接続端子３ａの先端部が、
箱体１の長手端部から長手方向に突出するようになって
いる。この下部電極部３には、導電性の良い金属、例え
ばりん青銅が使用される。

【００１０】続いて、図３および図６（ｂ）に示すよう
に、正特性サーミスタであるセラミックスから成るＰＴ
Ｃヒータ（発熱部材）４が、上記溝２に嵌め込める円柱
状（直径５mm、高さ3.5mm)に成型され、その両端面に銀
などを焼き付けて電極面４ａがそれぞれ形成されてい
る。このＰＴＣヒータ４が、図７に示すように、上記下
部電極部３の配置された溝２内にその一方の電極面４ａ
を前記下部電極板３ｂに面接して直列アレイ状に相互に
密着してそれぞれ配列されている。次に、図２および図
６（ａ）に示すような断面略Ｃ字状で略直方体筒状に上
部電極部５が形成され、図１に示すように、その上部電
極部５が、各ＰＴＣヒータ４…および箱体１を覆うと共
に、その上部電極部５における熱放射面となり、記録材
などが摺動する上部電極部摺接面（熱放射金属板）５ａ
の下面に各ＰＴＣヒータ４…の他方の電極面４ａをそれ
ぞれ面接するように取り付けられる。ＰＴＣヒータ４の
各電極面４ａ・４ａと面接する下部電極板３ｂおよび上
部電極部摺接面５ａとを介して、各ＰＴＣヒータ４…に
電力が供給される。なお、前記接続端子３ａと上部電極
部摺接面５ａとのショートを防止するために、それらの
間に、ゴム層などの絶縁体を設けてもよい。各ＰＴＣヒ
ータ４…から発生した熱は、上部電極部摺接面５ａを介
して外部に放射され、例えば、その上を摺動する記録材
を加熱する。したがって、通電された各ＰＴＣヒータ４
…からの熱を上部電極部５における上部電極部摺接面５
ａへ迅速に効率良く伝達することが必要であるため、こ
の上部電極板５の材質として、導電性および熱伝達性の
良い材料である、りん青銅、ステンレス、アルミニウム
等が使用される。

【００１１】次に、ＰＴＣヒータ４について説明する。
このＰＴＣヒータ４は、正特性温度係数（Positive Tem
perature Coefficient）を有する素材、例えばチタン酸
バリウムを主原料としたセラミックス半導体粉末（例え
ば、チタン酸バリウム系半導体粉末、商品名ＴＧ−２
３、東邦チタニウム社製）を所定の円柱状成型金型を用
いて焼成して成り、室温からキュリー温度Ｔc までは低
抵抗であるが、キュリー温度Ｔc を越えると急峻に抵抗
値が増大する特性を有する感熱素子である。この特性に
よりＰＴＣヒータ４に電気を印加すると、初期消費電力
が大きいため急激に温度が上昇し、温度がキュリー温度
を越えると抵抗値が増大することにより、消費電力が大
幅に低下する。これにより、ＰＴＣヒータ４は一定温度
以上には上がらず、安定な温度を保つこととなって、自
己温度制御機能を備える。なお、このＰＴＣヒータ４
は、材料組成によりキュリー温度Ｔc （抵抗急変温度）
を約30〜250 ℃の範囲で任意に設定できる。

【００１２】上記のヒータは、以上のように、ＰＴＣヒ
ータ４が自己温度制御機能を備えているため、サーモス
タットのような温度制御器が不要となり、機械的温度制
御機構が無いことから温度制御の信頼性が向上すると共
に小型軽量にできる。一方、結晶化ガラスなどから成る
箱体１内に、各ＰＴＣヒータ４…が、その熱放射面であ
る上部電極部摺接面５ａにその電極面４ａを面接して内
蔵されている。よって、従来のヒータのように熱放射面
である保護層とヒータとが離れて設けられている場合で
は、熱が伝達される際の無用な熱の放射や、保護層での
温度変化に対する応答性の劣化などが避けられなかった
が、上記実施例では、ＰＴＣヒータ４からの熱を無駄な
く上部電極部摺接面５ａに伝達でき、無用な空気中への
熱放出を防止して熱損失を少なくでき、また、上部電極
部摺接面５ａにおける温度変化に対して迅速に応答でき
る。これらのことから、消費電力の小さい熱効率のよい
ヒータであると共に温度変化の少ないヒータとすること
が可能となる。

【００１３】さらに、従来では用いるセラミックスヒー
タを四角い板状に焼成成型していたため、成型加工時に
割れや欠けが生じ易く、密度のバラツキなども生じ易く
なっていた。しかしながら、上記では、円柱状に焼成成
型しているため、従来のような割れなどが生じ難く歩留
りが向上するため、ＰＴＣヒータ４の成型加工が従来よ
り容易に安価に行うことができる。さらに、ＰＴＣヒー
タ４への電気が断接される度に、ＰＴＣヒータ４の加熱
と冷却が繰り返される。ところが、従来のセラミックス
ヒータは四角い板状であるので、焼成成型の各プロセス
における圧縮成型の際に密度などのバラツキの生じ易い
形状であったが、上記のＰＴＣヒータ４では、円柱形状
に焼成成型されるため、その密度のバラツキを小さくで
き、熱応力による破損を生じ難くなっている。これらの
結果、上記のように熱損失の少ない、壊れにくい、温度
安定性がよいという優れた特性を備えるヒータが安価に
得ることができる。なお、上記実施例で用いた各寸法
は、用いる複写機などの仕様に応じて変更して構成する
ことは可能であり、一方、各ＰＴＣヒータ４…の配列
は、上記では直線アレイ状に配列したが、所定の間隔を
開けて配列しても良いし、また、千鳥状に配列してもよ
い。また、下部電極板３ｂとの絶縁状態を保って、かつ
上部電極部摺接面５ａに当接するように溝２内の空間に
熱伝導性のよい材料を充填してもよい。

【００１４】

【考案の効果】本考案のヒータは、以上のように、正特
性サーミスタであるセラミックスを円柱状に成型して成
る発熱部材が、この両端面に電極をそれぞれ備えると共
に、熱放射金属板の下面に上記各電極のうち他方の電極
面を面接するように設けられている構成である。それゆ
え、発熱部材が円柱状に成型されているため、従来のよ
うに長方形板状に成型する場合と比べると、その成型加
工性がよい。このため、使用される発熱部材の歩留りが
向上する。よって、得られるヒータのコストダウンを図
ることができるという効果を奏する。また、熱放射金属
板が、箱体を抱持して、箱体の溝による開口部を覆うよ
うに取付けられることによって、これら発熱部材、下部
電極板、箱体、及び熱放射金属板は相互に一体化する。
よって、他のねじ部材や支持体等を必要とせずに、構成
部材全体を一体化でき、電極と素子電極との電気的接触
も良好な状態に保つことができる。したがって、得られ
るヒータの部品点数を減少させ、コストダウンが可能に
なる。 さらにまた、本考案のヒータは、熱放射金属板が
上部電極部を兼ねて、その下面に発熱部材の電極の他方
が面接する構成である。それゆえ、発熱部材からの熱が
速やかに放熱面に伝達され、熱損失を少なくし、また放
熱面における温度変化に対して迅速に応答できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のヒータの一部断面斜視図である。

【図２】上記ヒータにおける上部電極部の正面図および
その側面図である。

【図３】上記ヒータにおけるＰＴＣヒータの正面図およ
びその側面図である。

【図４】上記ヒータにおける下部電極部の正面図および
その側面図である。

【図５】上記ヒータにおける箱体の正面図およびその側
面図である。

【図６】上記ヒータの上部電極部、ＰＴＣヒータ、箱体
におけるそれぞれの斜視図である。

【図７】上記下部電極部および上記ＰＴＣヒータが設け
られている上記箱体の斜視図である。

【図８】従来のヒータの斜視図である。

【図９】上記ヒータの断面図である。

【符号の説明】

４ ＰＴＣヒータ（発熱部材） ４ａ 電極面 ５ａ 上部電極部摺接面（熱放射金属板）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】正特性サーミスタであるセラミックスを円
   柱状に成型して、両端面に電極を備えた発熱部材と、 内面に長手方向に沿って溝が設けられた箱体と、 溝の底面に配置される下部電極板と、 軸直角断面が略Ｃ字状に形成され、箱体の溝による開口
   部を覆うように該箱体を抱持する熱放射金属板とを備
   え、 上記発熱部材が箱体の溝内に配置され、発熱部材の電極
   の一方が下部電極板の上面と、電極の他方が熱放射金属
   板の下面に面接するようにして挟持されている ことを特
   徴とするヒータ。