JP3439927B2 - 筒状ヒータ - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にプリンタ等の
電子写真装置におけるトナー定着用ヒートローラや、温
水用ヒータや暖房用ヒータとして用いられる筒状ヒータ
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、プリンタ等の電子写真装置に
おけるトナー定着装置は、発熱手段を備えたヒートロー
ラと、加圧ローラを対向して配置し、これらのローラ間
に印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加
熱定着するようになっている。 【０００３】そして、上記ヒートローラとしてはアルミ
ニウムやステンレス等の金属パイプ中にハロゲンランプ
等の加熱素子を設けたものが用いられてきたが、発熱効
率が悪いため１分以上のウォームアップ時間が必要であ
り、また消費電力も大きいという問題点があった。 【０００４】そこで、金属パイプからなる円筒体の表面
にポリイミド等の有機樹脂からなる絶縁層を介して発熱
抵抗体を備え、さらにその表面に離形層を備えた構造の
ヒートローラが提案されている（特開昭５５−７２３９
０号、特開昭６２−２００３８０号公報等参照）。 【０００５】また、図８に示すように、円筒体１の表面
全面に形成した発熱抵抗体３に対し、螺旋状の溝３１を
全長にわたって形成することも提案されている（特公平
６−３６１２１号公報、特開平２−３０８２９１号公報
等参照）。これは、螺旋状の溝３１を形成することによ
って発熱抵抗体３の抵抗値を所定の値となるように調整
するとともに、溝３１の間隔を変化させることによっ
て、部分的に抵抗値を調整できるようにしたものであ
る。例えば、定着用ヒートローラは放熱によって両端部
の温度が低下しやすいが、上記溝３１の間隔を調整し
て、予め発熱抵抗体３の両端部の抵抗値が高くなるよう
にしておけば均一加熱することができる。 【０００６】さらに、上記と同様の構造の円筒状ヒータ
を用いて、内部を流れる水を温める温水ヒータ、あるい
は暖房用ヒータや素子加熱用ヒータ等としても利用され
ている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示す
ような定着用ヒートローラでは、全長にわたって螺旋状
の溝３１を形成してあることから、部分的に抵抗値を正
確に調整することが困難であった。 【０００８】即ち、定着用ヒートローラにおいては、上
述したように端部が放熱しやすいことから、端部の抵抗
値を高くしておく必要がある。その他に、通紙部とそれ
以外の部分でも発熱量を異ならせる必要があるなど、円
筒体の軸方向に沿って微妙に抵抗値を変化させて発熱量
を調整する必要がある。これに対し、図８に示すような
全長にわたる螺旋状の溝３１では、溝３１の間隔でしか
抵抗値を調整できないため、微妙に間隔を変化させなが
ら溝３１を正確に形成することは極めて困難であった。 【０００９】 【課題を解決するための手段】そこで本発明は、筒体の
表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備え、該発熱抵抗体
を筒体の軸方向に複数のゾーンに分割し、各ゾーンごと
に、筒体の軸方向に対して一定角度でほぼ平行に並んだ
複数の抵抗調整用の溝を形成して成る筒状ヒータにおい
て、上記溝は、筒体の軸方向に対する角度が３０〜４５
°で、間隔ａ及び長さｂの比ａ／ｂが０．１〜０．６と
なるように形成されていることを特徴とする。 【００１０】即ち、全長にわたる溝を形成するのではな
く、軸方向に分割したゾーン毎に個別に溝を形成するこ
とによって、部分的な抵抗値の調整を容易に行うことが
できるようにした。 【００１１】なお、ほぼ平行な溝とは、発熱抵抗体を平
面状に展開した時に各溝がほぼ平行に並んでいることを
いう。 【００１２】 【００１３】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を定着用ヒ
ートローラを例にして図によって説明する。 【００１４】図１、２に示すように、本発明の定着用ヒ
ートローラは、金属パイプからなる円筒体１の内周面に
絶縁層２を備え、この絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成
し、該発熱抵抗体３の端部に導電ペースト４を用いて電
極部材５を固着し、円筒体１の外周面には離形層６を備
えている。また、円筒体１の端部には、回転時に係止す
るための切り欠き１ａを備えている。なお、図２では一
方の端部しか示していないが、両方の端部に同様に電極
部材５を固着してある。 【００１５】この電極部材５は、円筒体１の中空孔を塞
ぐような蓋状であり、中央部に突出部を形成して、その
端面を給電部材７との摺動面５ａとしてある。そして、
この定着用ヒートローラを使用する際は、円筒体１を回
転させながら、両端に備えた電極部材５の摺動面５ａに
給電部材７を当接させ、摺動させながら給電することに
よって、発熱抵抗体３に通電し、発熱させることができ
る。 【００１６】このように発熱抵抗体３を円筒体１の内側
に備え、電極部材５で中空孔を塞ぐことによって、放熱
を防止し、熱損失を少なくすることができる。 【００１７】また、他の実施形態として、図３に端部の
断面図のみを示すように、円筒体１の外周面に絶縁層２
を備え、その絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成し、該発
熱抵抗体３の端部にリング状の電極部材５を固着し、そ
の他の発熱抵抗体３上に離形層６を備えている。この場
合は、給電部材（不図示）は電極部材５の外周面に当接
させて、給電することができる。 【００１８】以上のように、本発明の定着用ヒートロー
ラは円筒体１の内側、外側のいずれに発熱抵抗体３を備
えても良い。そして、以下に詳述するように、この発熱
抵抗体３における抵抗調整手段が重要である。 【００１９】図４に上記発熱抵抗体３の展開図を示す。
即ち、実際の発熱抵抗体３は円筒体１の内周面または外
周面に備えられて円筒形状となっているが、これを軸方
向の一本の直線で切断して展開したものを図４に示して
ある。なお、図４における左右方向が円筒体１の軸方向
である。 【００２０】そして、図４（Ａ）に示すように、発熱抵
抗体３は軸方向にそって複数のゾーン３２、３３、３４
に分割され、それぞれ個別に抵抗値が調整されている。
具体的には、端部のゾーン３２、３４には、軸方向に対
して一定の角度を持った溝３１を一定間隔でほぼ平行に
形成してあり、中央のゾーン３３には全く溝３１を形成
していない。 【００２１】このようにすれば、端部のゾーン３２、３
４は溝３１によって抵抗値を高くすることができ、端部
の発熱量を大きくして、放熱があっても全体の温度を均
一にすることができる。 【００２２】次に、図４（Ｂ）では、複数のゾーン３
２、３３に、それぞれ軸方向に対して一定の角度を持っ
た溝３１を一定間隔でほぼ平行に形成してある。そし
て、ゾーン３２、３３で溝３１の角度を変えることによ
って、それぞれのゾーン３２、３３の抵抗値を異ならせ
てある。 【００２３】しかも、各ゾーン３２、３３の間には互い
の溝３１が連通しないように境界部３５を備えている。
これは、各ゾーン間の溝３１が連通すると、ゾーン毎に
抵抗値を正確に測定することが困難となるためであり、
正確に抵抗値調整を行うためには、上記境界部３５が必
要である。 【００２４】このように、本発明では、発熱抵抗体３を
軸方向にそって複数のゾーンに分割し、個別に溝３１を
形成して抵抗値を調整するため、各ゾーン毎に正確に抵
抗値調整ができる。また、分割するゾーンの数は、必要
に応じて２〜１０個程度とすれば良い。 【００２５】なお、図４に示すように、軸方向に一定の
角度を持った溝３１を一定間隔でほぼ平行に形成すれ
ば、この角度を変化させることによって、自由に抵抗値
を調整することができる。 【００２６】即ち、図５に示すように、軸に垂直な方向
に対して角度θで傾いた溝３１を形成した場合、軸に垂
直な方向の溝間隔をａ、軸に平行な方向の溝長さをｂと
し、また溝３１に垂直な方向の溝間隔をＡ、溝３１に平
行な方向の溝長さをＢとすると、 Ａ＝ａ・ｓｉｎθ Ｂ＝ｂ／ｓｉｎθ となる。ここで、上記溝３１の間隔部分の抵抗値をＲと
し、θ＝９０°の時の抵抗値をＲ0 とすると、 Ｒ0 ∝ｂ／ａ Ｒ ∝Ｂ／Ａ＝ｂ／ａ・ｓｉｎ2 θ したがって、 Ｒ／Ｒ0 ＝１／ｓｉｎ2 θ となる。 【００２７】このように、角度θを変化させることによ
って、抵抗値Ｒを変化させることができる。具体的に
は、θを９０°から小さくするにつれて抵抗値Ｒが次第
に高くなりθ＝３０°では９０°の時の４倍とすること
ができる。 【００２８】したがって、図４に示すような形状の溝３
１とすれば、角度θを変えるだけで自由に抵抗値を調整
できるため、各ゾーン毎の抵抗値を正確に調整すること
ができる。 【００２９】なお、実際には、上記角度θは３０〜９０
°の範囲が好ましい。これは角度θが３０°未満では、
溝間隔Ａが小さくなりすぎて、溝３１の形成が困難とな
るあめである。 【００３０】また、溝間隔ａと溝長さｂの比ａ／ｂにつ
いては、０．１〜０．６の範囲とすることが好ましい。
これは、０．１未満では溝間隔ａが小さすぎて形成が困
難となるためであり、一方０．６を超えると電流密度が
安定しなくなるとともに、抵抗値を変化させる効果が乏
しくなるためである。 【００３１】また、上記溝３１の形成方法としては、予
め全面に発熱抵抗体３を形成した後、表面を加工して形
成する。この場合、特にレーザー光を用いて加工すれ
ば、正確に溝３１を形成することができ好適である。 【００３２】この場合、溝３１の断面は、図６（Ａ）に
示すように発熱抵抗体３のみに溝３１を形成し、底面で
発熱抵抗体３が繋がった状態としたり、あるいは図６
（Ｂ）に示すように絶縁層２まで溝３１を形成して、発
熱抵抗体３を完全に分断することもできる。なお、図６
（Ａ）に示すように溝３１の底面で発熱抵抗体３が繋が
った形状とする場合は、発熱抵抗体３の厚みＣに対する
底面部の厚みＤの比Ｄ／Ｃを０．７以下とすることが好
ましい。 【００３３】次に、他の実施形態を説明する。 【００３４】図７に示すように、発熱抵抗体３に軸方向
に伸びる溝３１ａと、これに連通する枝溝３１ｂを形成
することもできる。この場合、溝３１ａは抵抗値の調整
には関与せず、枝溝３１ｂの長さ、間隔等を調整して抵
抗値を調整する。図７では、端部のゾーン３１、３３と
中央部のゾーン３２に分割し、端部のゾーン３１、３３
に枝溝３１ｂを形成して抵抗値を高くしてある。 【００３５】さらに、図示していないが、各ゾーンに形
成する抵抗調整用の溝を螺旋状とすることもできる。こ
の場合は、１本の溝を螺旋状に形成するが、軸と垂直方
向に対する溝の角度を６°以下とすることが好ましい。 【００３６】また、各ゾーンに形成する抵抗調整用の溝
の形状は、その他のさまざまな形状とすることができ
る。 【００３７】なお、上記円筒体１を成す金属パイプは、
熱伝導率０．０３ｃａｌ／℃・ｃｍ・ｓｅｃ以上の金属
から成り、具体的にはアルミニウムやアルミニウム合
金、あるいはステンレス等を用い、その肉厚は０．５〜
１ｍｍとする。また、絶縁層２はポリイミド、フェノー
ル、シリコン、ボロシロキサン等の耐熱性に優れた有機
樹脂からなり、その厚みは絶縁耐力によって異なるが、
例えばポリイミドの場合１０〜２００μｍの厚みが好ま
しい。また、離形層６はトナーとの離形性に優れたフッ
素樹脂、シリコン等から成るものである。 【００３８】さらに、上記発熱抵抗体３は、導電剤と、
マトリックスを成す合成樹脂又はガラスとの混合物を用
いる。導電剤としては、Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｍ
ｏ，Ｍｎ，Ｗ等の金属材、あるいはＲｅ2 Ｏ3 、Ｍｎ2
Ｏ3 、ＬａＭｎＯ3 等の金属化合物の少なくとも１種を
用いる。また、マトリックスを成すガラスとしては結晶
化ガラス又は非結晶化ガラスのいずれでも良いが、結晶
化ガラスを用いることにより、加熱冷却サイクルによっ
ても抵抗値の変化を少なくすることができる。その組成
としては、ＰｂＯを５０重量％以上含むものが良く、好
ましくは軟化点が５００℃以下の低融点のものが良い。 【００３９】なお、マトリックスを成す合成樹脂又はガ
ラスは成膜強度を向上するために必要であり、１０重量
％未満であると成膜強度が低くなって抵抗温度係数も低
下し、一方９０重量％を超えると抵抗値が大きくなり過
ぎるため、１０〜９０重量％の範囲で含有する。 【００４０】また、発熱抵抗体３の厚みは５〜１００μ
ｍとする。これは厚みが５μｍ未満であると抵抗値が高
くなってバラツキが生じやすくなり、一方１００μｍを
超えると剥がれやすくなるためである。 【００４１】さらに、電極部材５は、円筒体１との熱膨
張率の差が１０×１０-6／℃以内であり、電気抵抗率が
１０μΩ・ｃｍ以下で、融点が８００℃以上のものを用
い、具体的には、真鍮、銅、銅合金、ステンレス等、あ
るいはこれらの金属表面にニッケル等のメッキを施した
ものを用いる。 【００４２】次に、本発明の定着用ヒートローラの製造
方法を説明する。 【００４３】まず、金属パイプからなる円筒体１を所定
形状に加工し、内周面または外周面に有機樹脂からなる
絶縁層２をスピンコート、スプレーコート、ディッピン
グ等によって塗布し２００〜４５０℃の空気中または窒
素雰囲気中で焼き付ける。この上に、発熱抵抗体成分を
有機溶剤、バインダー、分散剤等と混合してペースト状
にしたものをスクリーン印刷、ディッピング、スプレー
コーティング等により塗布して４００〜５００℃で焼成
し、発熱抵抗体３とする。 【００４４】この後、上述したように発熱抵抗体３を軸
方向に複数のゾーンに分割して、個別に抵抗値を確認し
ながらレーザー加工で溝３１を形成する。その後、発熱
抵抗体３の両端に電極部材５を導電ペースト４で接合
し、円筒体１の外周面に離形層６をコーティングすれば
良い。 【００４５】以上の実施形態では定着用ヒートローラに
ついてのみ述べたが、本発明はその他の一般的な筒状ヒ
ータとして用いることができる。例えば、図１〜３に示
すような形状の筒状ヒータを用いて、水や燃料等の液体
を加熱したり、各種素子を加熱したり、あるいは暖房用
等の用途に使用することができる。 【００４６】 【実施例】図２に示すように内周面に発熱抵抗体３を形
成した定着用ヒートローラを外径２０ｍｍ、長さ２８０
ｍｍとして試作し、発熱抵抗体３に図４、５に示すよう
な溝３１を形成した。 【００４７】溝３１の角度θや、溝間隔ａと溝長さｂの
比ａ／ｂを種々に変化させた時の抵抗値の変化率を測定
した。結果を表１及び図９に示す。 【００４８】この結果より、ａ／ｂが０．６と大きい場
合は、抵抗変化率が理論値（図９の曲線）よりも低くな
るため、０．６を超えると抵抗調整の効果が乏しくなる
ことがわかる。したがって、ａ／ｂは０．１〜０．６の
範囲が良い。 【００４９】 【表１】 【００５０】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、筒体の表
面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備え、該発熱抵抗体を
筒体の軸方向に複数のゾーンに分割し、各ゾーンごと
に、筒体の軸方向に対して一定角度でほぼ平行に並んだ
複数の抵抗調整用の溝を形成して成る筒状ヒータにおい
て、上記溝は、筒体の軸方向に対する角度が３０〜４５
°で、間隔ａ及び長さｂの比ａ／ｂが０．１〜０．６と
なるように形成したことによって抵抗値の変化率が理論
値と略値一致して部分的な抵抗値の調整を効果的に容易
に行うことができる。 【００５１】 【００５２】さらに、上記筒状ヒータの外周面に離形層
を備えて定着用ヒートローラを構成すれば、必要とされ
る抵抗値分布を持った定着用ヒートローラを容易に得る
ことができる。
電子写真装置におけるトナー定着用ヒートローラや、温
水用ヒータや暖房用ヒータとして用いられる筒状ヒータ
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、プリンタ等の電子写真装置に
おけるトナー定着装置は、発熱手段を備えたヒートロー
ラと、加圧ローラを対向して配置し、これらのローラ間
に印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加
熱定着するようになっている。 【０００３】そして、上記ヒートローラとしてはアルミ
ニウムやステンレス等の金属パイプ中にハロゲンランプ
等の加熱素子を設けたものが用いられてきたが、発熱効
率が悪いため１分以上のウォームアップ時間が必要であ
り、また消費電力も大きいという問題点があった。 【０００４】そこで、金属パイプからなる円筒体の表面
にポリイミド等の有機樹脂からなる絶縁層を介して発熱
抵抗体を備え、さらにその表面に離形層を備えた構造の
ヒートローラが提案されている（特開昭５５−７２３９
０号、特開昭６２−２００３８０号公報等参照）。 【０００５】また、図８に示すように、円筒体１の表面
全面に形成した発熱抵抗体３に対し、螺旋状の溝３１を
全長にわたって形成することも提案されている（特公平
６−３６１２１号公報、特開平２−３０８２９１号公報
等参照）。これは、螺旋状の溝３１を形成することによ
って発熱抵抗体３の抵抗値を所定の値となるように調整
するとともに、溝３１の間隔を変化させることによっ
て、部分的に抵抗値を調整できるようにしたものであ
る。例えば、定着用ヒートローラは放熱によって両端部
の温度が低下しやすいが、上記溝３１の間隔を調整し
て、予め発熱抵抗体３の両端部の抵抗値が高くなるよう
にしておけば均一加熱することができる。 【０００６】さらに、上記と同様の構造の円筒状ヒータ
を用いて、内部を流れる水を温める温水ヒータ、あるい
は暖房用ヒータや素子加熱用ヒータ等としても利用され
ている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示す
ような定着用ヒートローラでは、全長にわたって螺旋状
の溝３１を形成してあることから、部分的に抵抗値を正
確に調整することが困難であった。 【０００８】即ち、定着用ヒートローラにおいては、上
述したように端部が放熱しやすいことから、端部の抵抗
値を高くしておく必要がある。その他に、通紙部とそれ
以外の部分でも発熱量を異ならせる必要があるなど、円
筒体の軸方向に沿って微妙に抵抗値を変化させて発熱量
を調整する必要がある。これに対し、図８に示すような
全長にわたる螺旋状の溝３１では、溝３１の間隔でしか
抵抗値を調整できないため、微妙に間隔を変化させなが
ら溝３１を正確に形成することは極めて困難であった。 【０００９】 【課題を解決するための手段】そこで本発明は、筒体の
表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備え、該発熱抵抗体
を筒体の軸方向に複数のゾーンに分割し、各ゾーンごと
に、筒体の軸方向に対して一定角度でほぼ平行に並んだ
複数の抵抗調整用の溝を形成して成る筒状ヒータにおい
て、上記溝は、筒体の軸方向に対する角度が３０〜４５
°で、間隔ａ及び長さｂの比ａ／ｂが０．１〜０．６と
なるように形成されていることを特徴とする。 【００１０】即ち、全長にわたる溝を形成するのではな
く、軸方向に分割したゾーン毎に個別に溝を形成するこ
とによって、部分的な抵抗値の調整を容易に行うことが
できるようにした。 【００１１】なお、ほぼ平行な溝とは、発熱抵抗体を平
面状に展開した時に各溝がほぼ平行に並んでいることを
いう。 【００１２】 【００１３】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を定着用ヒ
ートローラを例にして図によって説明する。 【００１４】図１、２に示すように、本発明の定着用ヒ
ートローラは、金属パイプからなる円筒体１の内周面に
絶縁層２を備え、この絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成
し、該発熱抵抗体３の端部に導電ペースト４を用いて電
極部材５を固着し、円筒体１の外周面には離形層６を備
えている。また、円筒体１の端部には、回転時に係止す
るための切り欠き１ａを備えている。なお、図２では一
方の端部しか示していないが、両方の端部に同様に電極
部材５を固着してある。 【００１５】この電極部材５は、円筒体１の中空孔を塞
ぐような蓋状であり、中央部に突出部を形成して、その
端面を給電部材７との摺動面５ａとしてある。そして、
この定着用ヒートローラを使用する際は、円筒体１を回
転させながら、両端に備えた電極部材５の摺動面５ａに
給電部材７を当接させ、摺動させながら給電することに
よって、発熱抵抗体３に通電し、発熱させることができ
る。 【００１６】このように発熱抵抗体３を円筒体１の内側
に備え、電極部材５で中空孔を塞ぐことによって、放熱
を防止し、熱損失を少なくすることができる。 【００１７】また、他の実施形態として、図３に端部の
断面図のみを示すように、円筒体１の外周面に絶縁層２
を備え、その絶縁層２上に発熱抵抗体３を形成し、該発
熱抵抗体３の端部にリング状の電極部材５を固着し、そ
の他の発熱抵抗体３上に離形層６を備えている。この場
合は、給電部材（不図示）は電極部材５の外周面に当接
させて、給電することができる。 【００１８】以上のように、本発明の定着用ヒートロー
ラは円筒体１の内側、外側のいずれに発熱抵抗体３を備
えても良い。そして、以下に詳述するように、この発熱
抵抗体３における抵抗調整手段が重要である。 【００１９】図４に上記発熱抵抗体３の展開図を示す。
即ち、実際の発熱抵抗体３は円筒体１の内周面または外
周面に備えられて円筒形状となっているが、これを軸方
向の一本の直線で切断して展開したものを図４に示して
ある。なお、図４における左右方向が円筒体１の軸方向
である。 【００２０】そして、図４（Ａ）に示すように、発熱抵
抗体３は軸方向にそって複数のゾーン３２、３３、３４
に分割され、それぞれ個別に抵抗値が調整されている。
具体的には、端部のゾーン３２、３４には、軸方向に対
して一定の角度を持った溝３１を一定間隔でほぼ平行に
形成してあり、中央のゾーン３３には全く溝３１を形成
していない。 【００２１】このようにすれば、端部のゾーン３２、３
４は溝３１によって抵抗値を高くすることができ、端部
の発熱量を大きくして、放熱があっても全体の温度を均
一にすることができる。 【００２２】次に、図４（Ｂ）では、複数のゾーン３
２、３３に、それぞれ軸方向に対して一定の角度を持っ
た溝３１を一定間隔でほぼ平行に形成してある。そし
て、ゾーン３２、３３で溝３１の角度を変えることによ
って、それぞれのゾーン３２、３３の抵抗値を異ならせ
てある。 【００２３】しかも、各ゾーン３２、３３の間には互い
の溝３１が連通しないように境界部３５を備えている。
これは、各ゾーン間の溝３１が連通すると、ゾーン毎に
抵抗値を正確に測定することが困難となるためであり、
正確に抵抗値調整を行うためには、上記境界部３５が必
要である。 【００２４】このように、本発明では、発熱抵抗体３を
軸方向にそって複数のゾーンに分割し、個別に溝３１を
形成して抵抗値を調整するため、各ゾーン毎に正確に抵
抗値調整ができる。また、分割するゾーンの数は、必要
に応じて２〜１０個程度とすれば良い。 【００２５】なお、図４に示すように、軸方向に一定の
角度を持った溝３１を一定間隔でほぼ平行に形成すれ
ば、この角度を変化させることによって、自由に抵抗値
を調整することができる。 【００２６】即ち、図５に示すように、軸に垂直な方向
に対して角度θで傾いた溝３１を形成した場合、軸に垂
直な方向の溝間隔をａ、軸に平行な方向の溝長さをｂと
し、また溝３１に垂直な方向の溝間隔をＡ、溝３１に平
行な方向の溝長さをＢとすると、 Ａ＝ａ・ｓｉｎθ Ｂ＝ｂ／ｓｉｎθ となる。ここで、上記溝３１の間隔部分の抵抗値をＲと
し、θ＝９０°の時の抵抗値をＲ0 とすると、 Ｒ0 ∝ｂ／ａ Ｒ ∝Ｂ／Ａ＝ｂ／ａ・ｓｉｎ2 θ したがって、 Ｒ／Ｒ0 ＝１／ｓｉｎ2 θ となる。 【００２７】このように、角度θを変化させることによ
って、抵抗値Ｒを変化させることができる。具体的に
は、θを９０°から小さくするにつれて抵抗値Ｒが次第
に高くなりθ＝３０°では９０°の時の４倍とすること
ができる。 【００２８】したがって、図４に示すような形状の溝３
１とすれば、角度θを変えるだけで自由に抵抗値を調整
できるため、各ゾーン毎の抵抗値を正確に調整すること
ができる。 【００２９】なお、実際には、上記角度θは３０〜９０
°の範囲が好ましい。これは角度θが３０°未満では、
溝間隔Ａが小さくなりすぎて、溝３１の形成が困難とな
るあめである。 【００３０】また、溝間隔ａと溝長さｂの比ａ／ｂにつ
いては、０．１〜０．６の範囲とすることが好ましい。
これは、０．１未満では溝間隔ａが小さすぎて形成が困
難となるためであり、一方０．６を超えると電流密度が
安定しなくなるとともに、抵抗値を変化させる効果が乏
しくなるためである。 【００３１】また、上記溝３１の形成方法としては、予
め全面に発熱抵抗体３を形成した後、表面を加工して形
成する。この場合、特にレーザー光を用いて加工すれ
ば、正確に溝３１を形成することができ好適である。 【００３２】この場合、溝３１の断面は、図６（Ａ）に
示すように発熱抵抗体３のみに溝３１を形成し、底面で
発熱抵抗体３が繋がった状態としたり、あるいは図６
（Ｂ）に示すように絶縁層２まで溝３１を形成して、発
熱抵抗体３を完全に分断することもできる。なお、図６
（Ａ）に示すように溝３１の底面で発熱抵抗体３が繋が
った形状とする場合は、発熱抵抗体３の厚みＣに対する
底面部の厚みＤの比Ｄ／Ｃを０．７以下とすることが好
ましい。 【００３３】次に、他の実施形態を説明する。 【００３４】図７に示すように、発熱抵抗体３に軸方向
に伸びる溝３１ａと、これに連通する枝溝３１ｂを形成
することもできる。この場合、溝３１ａは抵抗値の調整
には関与せず、枝溝３１ｂの長さ、間隔等を調整して抵
抗値を調整する。図７では、端部のゾーン３１、３３と
中央部のゾーン３２に分割し、端部のゾーン３１、３３
に枝溝３１ｂを形成して抵抗値を高くしてある。 【００３５】さらに、図示していないが、各ゾーンに形
成する抵抗調整用の溝を螺旋状とすることもできる。こ
の場合は、１本の溝を螺旋状に形成するが、軸と垂直方
向に対する溝の角度を６°以下とすることが好ましい。 【００３６】また、各ゾーンに形成する抵抗調整用の溝
の形状は、その他のさまざまな形状とすることができ
る。 【００３７】なお、上記円筒体１を成す金属パイプは、
熱伝導率０．０３ｃａｌ／℃・ｃｍ・ｓｅｃ以上の金属
から成り、具体的にはアルミニウムやアルミニウム合
金、あるいはステンレス等を用い、その肉厚は０．５〜
１ｍｍとする。また、絶縁層２はポリイミド、フェノー
ル、シリコン、ボロシロキサン等の耐熱性に優れた有機
樹脂からなり、その厚みは絶縁耐力によって異なるが、
例えばポリイミドの場合１０〜２００μｍの厚みが好ま
しい。また、離形層６はトナーとの離形性に優れたフッ
素樹脂、シリコン等から成るものである。 【００３８】さらに、上記発熱抵抗体３は、導電剤と、
マトリックスを成す合成樹脂又はガラスとの混合物を用
いる。導電剤としては、Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｍ
ｏ，Ｍｎ，Ｗ等の金属材、あるいはＲｅ2 Ｏ3 、Ｍｎ2
Ｏ3 、ＬａＭｎＯ3 等の金属化合物の少なくとも１種を
用いる。また、マトリックスを成すガラスとしては結晶
化ガラス又は非結晶化ガラスのいずれでも良いが、結晶
化ガラスを用いることにより、加熱冷却サイクルによっ
ても抵抗値の変化を少なくすることができる。その組成
としては、ＰｂＯを５０重量％以上含むものが良く、好
ましくは軟化点が５００℃以下の低融点のものが良い。 【００３９】なお、マトリックスを成す合成樹脂又はガ
ラスは成膜強度を向上するために必要であり、１０重量
％未満であると成膜強度が低くなって抵抗温度係数も低
下し、一方９０重量％を超えると抵抗値が大きくなり過
ぎるため、１０〜９０重量％の範囲で含有する。 【００４０】また、発熱抵抗体３の厚みは５〜１００μ
ｍとする。これは厚みが５μｍ未満であると抵抗値が高
くなってバラツキが生じやすくなり、一方１００μｍを
超えると剥がれやすくなるためである。 【００４１】さらに、電極部材５は、円筒体１との熱膨
張率の差が１０×１０-6／℃以内であり、電気抵抗率が
１０μΩ・ｃｍ以下で、融点が８００℃以上のものを用
い、具体的には、真鍮、銅、銅合金、ステンレス等、あ
るいはこれらの金属表面にニッケル等のメッキを施した
ものを用いる。 【００４２】次に、本発明の定着用ヒートローラの製造
方法を説明する。 【００４３】まず、金属パイプからなる円筒体１を所定
形状に加工し、内周面または外周面に有機樹脂からなる
絶縁層２をスピンコート、スプレーコート、ディッピン
グ等によって塗布し２００〜４５０℃の空気中または窒
素雰囲気中で焼き付ける。この上に、発熱抵抗体成分を
有機溶剤、バインダー、分散剤等と混合してペースト状
にしたものをスクリーン印刷、ディッピング、スプレー
コーティング等により塗布して４００〜５００℃で焼成
し、発熱抵抗体３とする。 【００４４】この後、上述したように発熱抵抗体３を軸
方向に複数のゾーンに分割して、個別に抵抗値を確認し
ながらレーザー加工で溝３１を形成する。その後、発熱
抵抗体３の両端に電極部材５を導電ペースト４で接合
し、円筒体１の外周面に離形層６をコーティングすれば
良い。 【００４５】以上の実施形態では定着用ヒートローラに
ついてのみ述べたが、本発明はその他の一般的な筒状ヒ
ータとして用いることができる。例えば、図１〜３に示
すような形状の筒状ヒータを用いて、水や燃料等の液体
を加熱したり、各種素子を加熱したり、あるいは暖房用
等の用途に使用することができる。 【００４６】 【実施例】図２に示すように内周面に発熱抵抗体３を形
成した定着用ヒートローラを外径２０ｍｍ、長さ２８０
ｍｍとして試作し、発熱抵抗体３に図４、５に示すよう
な溝３１を形成した。 【００４７】溝３１の角度θや、溝間隔ａと溝長さｂの
比ａ／ｂを種々に変化させた時の抵抗値の変化率を測定
した。結果を表１及び図９に示す。 【００４８】この結果より、ａ／ｂが０．６と大きい場
合は、抵抗変化率が理論値（図９の曲線）よりも低くな
るため、０．６を超えると抵抗調整の効果が乏しくなる
ことがわかる。したがって、ａ／ｂは０．１〜０．６の
範囲が良い。 【００４９】 【表１】 【００５０】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、筒体の表
面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備え、該発熱抵抗体を
筒体の軸方向に複数のゾーンに分割し、各ゾーンごと
に、筒体の軸方向に対して一定角度でほぼ平行に並んだ
複数の抵抗調整用の溝を形成して成る筒状ヒータにおい
て、上記溝は、筒体の軸方向に対する角度が３０〜４５
°で、間隔ａ及び長さｂの比ａ／ｂが０．１〜０．６と
なるように形成したことによって抵抗値の変化率が理論
値と略値一致して部分的な抵抗値の調整を効果的に容易
に行うことができる。 【００５１】 【００５２】さらに、上記筒状ヒータの外周面に離形層
を備えて定着用ヒートローラを構成すれば、必要とされ
る抵抗値分布を持った定着用ヒートローラを容易に得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒状ヒータの実施形態である定着用ヒ
ートローラを示す側面図である。 【図２】図１中のＸ−Ｘ線拡大断面図である。 【図３】図２に相当する他の実施形態の拡大断面図であ
る。 【図４】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の筒状ヒータにおける
発熱抵抗体の展開図である。 【図５】図４中の溝部分の拡大図である。 【図６】（Ａ）（Ｂ）は図４中のＹ−Ｙ線断面図であ
る。 【図７】本発明の他の実施形態における発熱抵抗体の展
開図である。 【図８】従来の定着用ヒートローラを示す側面図であ
る。 【図９】発熱抵抗体に形成する溝の角度と抵抗変化率の
関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １：定着用ヒートローラ ２：絶縁層 ３：発熱抵抗体 ４：導電ペースト ５：電極部材 ６：離形層 ７：給電部材 ３１：溝 ３２、３３、３４：ゾーン ３５：境界部
ートローラを示す側面図である。 【図２】図１中のＸ−Ｘ線拡大断面図である。 【図３】図２に相当する他の実施形態の拡大断面図であ
る。 【図４】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の筒状ヒータにおける
発熱抵抗体の展開図である。 【図５】図４中の溝部分の拡大図である。 【図６】（Ａ）（Ｂ）は図４中のＹ−Ｙ線断面図であ
る。 【図７】本発明の他の実施形態における発熱抵抗体の展
開図である。 【図８】従来の定着用ヒートローラを示す側面図であ
る。 【図９】発熱抵抗体に形成する溝の角度と抵抗変化率の
関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １：定着用ヒートローラ ２：絶縁層 ３：発熱抵抗体 ４：導電ペースト ５：電極部材 ６：離形層 ７：給電部材 ３１：溝 ３２、３３、３４：ゾーン ３５：境界部
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 3/00
H05B 3/20
H05B 3/40
G03G 15/20
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】筒体の表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を
備え、該発熱抵抗体を筒体の軸方向に複数のゾーンに分
割し、各ゾーンごとに、筒体の軸方向に対して一定角度
でほぼ平行に並んだ複数の抵抗調整用の溝を形成して成
る筒状ヒータにおいて、上記溝は、筒体の軸方向に対す
る角度が３０〜４５°で、間隔ａ及び長さｂの比ａ／ｂ
が０．１〜０．６となるように形成されていることを特
徴とする筒状ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22951496A JP3439927B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 筒状ヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22951496A JP3439927B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 筒状ヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074579A JPH1074579A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3439927B2 true JP3439927B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=16893373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22951496A Expired - Fee Related JP3439927B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 筒状ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439927B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69820813T2 (de) * | 1997-05-30 | 2004-11-04 | Kyocera Corp. | Heizrolle zum Fixieren von Toner |
| US7963760B2 (en) | 2005-10-24 | 2011-06-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heater cartridge and molding apparatus having the same |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP22951496A patent/JP3439927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1074579A (ja) | 1998-03-17 |
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