JP4022283B2 - Heating element, fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱体、これを用いた定着装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機、プリンタまたはファクシミリなどの画像形成装置において、トナーを定着させるための発熱体として、特開平6−324586号公報に記載のものが知られている。
【0003】
図12は、従来の発熱体の一部切欠正面図である。
【0004】
図13は、同じく一部切欠背面図である。
【0005】
図14は、同じく要部拡大断面図である。
【0006】
図において、121はアルミナセラミックス製の配線基板、122は厚膜抵抗発熱体、123は第1の導体パターン、124a、124bは一対の受電端子、125は第1のスルーホール、126はサーミスタ、127は第2の導体パターン、128は一対のスルーホール、129は一対の接続端子である。
【0007】
厚膜抵抗発熱体122は、銀・パラジウム系合金を主成分とし、配線基板121の表面にスクリーン印刷により形成している。
【0008】
第1の導体パターン123は、銀・白金系合金を主成分とする導体からなり、その一端が厚膜抵抗発熱体122の一端に接続し、中間が厚膜抵抗発熱体122に沿って延在し、他端は一方の受電端子124aに接続している。
【0009】
受電端子124a、124bは、電源側のコネクタに接続されて受電するためのもので、銀・白金系の導電体からなる。そして、他方の受電端子124bは、厚膜抵抗発熱体122の他端に直接接続している。
【0010】
図3に示すように、サーミスタ126は、チップ状のもので、配線基板121の裏面において厚膜抵抗発熱体122に対向する位置に接着剤130によって固着されている。なお、図3は、サーミスタ126および配線基板121の第2の導体パターン127の図示を省略している。
【0011】
一対の第2の導電パターン127、127は、それらの一端がサーミスタ126に接続され、他端が一対のスルーホール128、128に接続されている。
【0012】
一対の接続端子129、129は、銀・白金系の導電体で、配線基板121の表面に配設され、スルーホール128に接続されている。そして、接続端子129は抵抗発熱体122の制御回路に設けたコネクタに接続されることにより、サーミスタ126を温度制御回路に挿入する。
【0013】
そうして、この発熱体は、厚膜抵抗発熱体122の熱容量が小さいために、電源電圧を印加すると、トナーの定着に寄与する発熱体の作用部が瞬時に所要温度まで昇温するので、予熱時間を必要としないという利点がある。このため、定着動作を行うときのみ発熱体に通電して発熱させる制御が可能となり、消費電力量を大幅に低減できる。
【0014】
また、配線基板の裏面に配設されたチップ状のサーミスタ126により厚膜抵抗発熱体122の温度を測定し、厚膜抵抗発熱体122の温度が一定になるよう厚膜抵抗発熱体122への通電量を制御する。
【0015】
他の従来技術として、サーミスタを厚膜印刷により形成する発熱体も提案されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれの従来技術においても、サーミスタを設計するうえで重要な抵抗値およびB定数の調整は甚だ困難であった。
【0017】
しかも、前者の場合には、サーミスタのチップを接着剤を用いて取り付けるために、長期間にわたる信頼性は必ずしも高くない。
【0018】
また、後者の場合には、抵抗値およびB定数が材料組成によって決定されるために、その選択範囲が少ない。
【0019】
ところで、この種の発熱体を定着用に使用する場合には、発熱体が組み込まれる画像形成装置の仕様により、被定着体たとえば紙のサイズおよび搬送スピードが違うので、これらに応じて発熱体の抵抗発熱体の形状、サイズを変更したり、温度制御の仕方を変更する必要がある。このような変更を前記従来技術を用いて行うには、抵抗発熱体の設計や温度制御回路を含めて設計する必要があり、そのため非常に手間と時間がかかる。その結果、開発コストが高くなるとともに、開発期間が長くなるという問題がある。
【0020】
本発明は、サーミスタの構成を改良することにより、所望の抵抗値およびB定数を有する熱センサを備えた発熱体、これを用いた定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の発熱体は、電気絶縁性の配線基板と;配線基板に形成された抵抗発熱体と;抵抗発熱体の熱を受ける位置に厚膜印刷により互いに近接して形成され、かつ接続して配列された抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタからなる熱センサと;配線基板に形成されて一端が熱センサに接続した一対の導体パターンと;各導体パターンの他端に接続した一対の端子パターンと;を具備していることを特徴としている。
【0022】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0023】
配線基板は、発熱体、熱センサ、導体パターンおよび端子パターンを形成する部分が電気絶縁性を有していればよい。アルミナセラミックスをドクターブレード法などを用いて板状に形成したものを使用することができる。
【0024】
導体パターンは、たとえばスクリーン印刷を用いた厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。
【0025】
端子パターンは、導体パターンと同様に厚膜形成法によって形成するのに好適であるが、本発明はこれに限定されない。
【0026】
導体パターンおよび端子パターンを厚膜形成法により形成する場合、銀・パラジウム系の導体を用いることができるが、本発明はこれに限定されない。
【0027】
さらに、配線基板は、セラミックスのように耐熱性のものが好適であるが、耐熱性は必須要件ではない。もちろん、基体の形状は自由である。したがって、平板に限らないで、必要なら3次元形状であってもよい。
【0028】
抵抗発熱体は、特に材料、形状、寸法および製法などを問わないが、最も好適なのは銀・パラジウム系合金を主成分とする導電ペーストをスクリーン印刷法によって印刷、焼成することによって形成した厚膜抵抗発熱体である。この厚膜抵抗発熱体によれば、通常多用されているA4サイズを中心とする用紙にトナーを良好に定着させ得るような長寸の発熱体において、抵抗発熱体の抵抗値を所要の昇温が得られるように設定しやすい。
【0029】
また、抵抗発熱体を保護コートによって被覆することができる。保護コートとしては、ガラス質または有機質の被膜を用いることができる。さらに、必要に応じて耐湿性の良好な保護コートで抵抗発熱体を被覆し、さらにその上を耐摩耗性の良好な保護コートを形成することもできる。
【0030】
熱センサは、厚膜印刷により形成されたサーミスタからなるが、その特性としては負特性サーミスタおよび正特性サーミスタのいずれでもよい。
【0031】
また、本発明におけるサーミスタは、互いに異なる抵抗値およびB定数を有する複数のサーミスタを備える。互いに異なるとは、抵抗値およびB定数のいずれかが異なっていればよい。なお、ここでB定数とは、サーミスタの抵抗変化の大きさを表す数値であって、次の式により求められる。
【0032】
B=ln(RT/R0)/(1/T−1/T0)
ただし、lnは定数、RTは温度T(K)における抵抗値、R0は基準温度T0(K)における抵抗値である。
【0033】
そして、サーミスタに所望の抵抗値およびB定数を付与するためには、サーミスタの材料、膜厚、長さおよび配列などを適宜設定するものとする。材料により、サーミスタの抵抗値およびB定数を変えるには、たとえばマンガン、コバルトおよびニッケルなどの酸化物を組み合わせた抵抗材料に酸化ルテニウムをそれぞれ異なる比率で混合することにより、実現できる。
【0034】
上記複数のサーミスタの配列としては、任意の接続形態をとることができる。たとえば並列接続、直列接続または直並列接続にすることができる。
【0035】
本発明の発熱体は、定着用として好適であるが、これに限定されるものではなく、あらゆる用途に適応する。
【0036】
さらに、熱センサの配設位置は抵抗発熱体の温度を感知することができる位置であれば、任意の位置にすることができる。たとえば配線基板を挟んで抵抗発熱体と対向する位置または抵抗発熱体と同一面で抵抗発熱体に隣接する位置に配設することができる。
【0037】
さらにまた、熱センサを温度制御回路に接続するために、熱センサは一対の導体パターンおよび端子パターンに接続するが、最初にサーミスタを印刷し、次に導体パターンおよび端子パターンを印刷してもよいし、その逆であってもよい。
【0038】
さらにまた、サーミスタをガラス質または有機質の保護コートによって被覆することができる。
【0039】
そうして、本発明においては、熱センサが抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタからなるので、それらの組み合わせを適当に設定するだけで熱センサ、ひいては発熱体としての所要の特性を得ることができる。このため、画像形成装置などの発熱体を組み込む機器の要求に応じた特性を有する発熱体を容易に得ることができる。
【0040】
したがって、たとえば発熱体を定着装置に用いる場合、用紙サイズや搬送スピードに応じた最適の発熱体を提供できる。このことは、機器側においても、温度制御回路を設計変更することなく多様な要求仕様に適合させることができることを意味する。
【0041】
また、本発明においては、熱センサが厚膜印刷であるから、チップ状のサーミスタに比べて発熱体から熱センサへの熱伝導が敏速に行われ、温度変動量の少ない制御が可能になる。
【0042】
請求項2の発明の発熱体は、電気絶縁性の細長い配線基板と;配線基板の長手方向に沿って厚膜印刷により形成された銀・パラジウム系合金を主成分とする細長い抵抗発熱体と;抵抗発熱体の端部に接続された端子パターンと;抵抗発熱体の熱を受ける位置に厚膜印刷により互いに近接して形成され、かつ接続して配列された抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタからなる熱センサと;配線基板に形成されて一端が熱センサに接続した一対の導体パターンと;各導体パターンの他端に接続した一対の端子パターンと;を具備していることを特徴としている。
【0043】
本発明は、抵抗発熱体が銀・パラジウム系合金を主成分とする厚膜印刷により形成され、抵抗発熱体の端部に端子パターンを接続している点において、請求項1と異なる。
【0044】
したがって、主要な構成要素である抵抗発熱体およびサーミスタをともに厚膜印刷により形成し、さらに要すれば導体パターンおよび端子パターンを含めて、全てを厚膜印刷により形成することができ、製造設備を少なくできる。
【0045】
請求項3の発明の発熱体は、請求項1または2記載の発熱体において、熱センサは、一対の導体パターンの間に並列接続された複数のサーミスタからなることを特徴としている。
【0046】
本発明においては、複数のサーミスタが並列接続されているため、熱センサ全体の抵抗値を単体時のそれより小さくできるので、発熱体を相対的に低い温度に制御する場合に適している。
【0047】
請求項4の発明の発熱体は、請求項1または2記載の発熱体において、熱センサは、一対の導体パターンの間に直列接続された複数のサーミスタからなることを特徴としている。
【0048】
本発明においては、複数のサーミスタが直列接続されているため、熱センサ全体の抵抗値を相対的に単体時のそれより大きくできるので、発熱体を相対的に高い温度に制御する場合に適している。
【0049】
また、直列接続のサーミスタに対して、他のサーミスタを並列接続することにより、抵抗値およびB定数を微細に調整して設定することができる。
【0050】
なお、請求項1ないし4の発明においては、サーミスタを厚膜形成した後に適宜の手段たとえばレーザトリミング、サンドブラストトリミングによってトリミングすることによって、熱センサの抵抗値を精度高く所定値に管理することができる。トリミングすることによって、トリミング痕が形成される。トリミングを行う方向は特段限定されないが、電流の通流方向に対して直角な方向にトリミングすることにより、抵抗値を比較的大きな範囲で、しかも容易に調整することができる。
【0051】
請求項5の発明の定着装置は、請求項1ないし4のいずれか一記載の発熱体と;発熱体と圧接関係を有して配設された加圧用ローラと;を具備していることを特徴としている。
【0052】
本発明は、請求項1ないし4の発熱体を用いることにより、所望の抵抗値およびB定数を有する熱センサを備え、多様な要求仕様に応え得る定着装置にすることができる。
【0053】
請求項1ないし4記載の発明の発熱体を備えた画像形成装置は、形成された静電潜像にトナーを付着させて反転画像を形成し、反転画像を被定着体に転写して所定の画像を形成する画像形成手段と;被定着体に付着したトナーを溶融させて画像を定着させる請求項5記載の定着装置と;を具備している。
【0054】
本態様によれば、請求項1ないし4の構成を有する発熱体を備えて多様な要求仕様に応え得る画像形成装置にすることができる。
【0055】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【0056】
図1は、本発明の発熱体の第1の実施形態を示す正面図である。
【0057】
図2は、同じく背面図である。
【0058】
図3は、同じく要部拡大背面図である。
【0059】
図において、1は配線基板、2は抵抗発熱体、3a、3bは第1の端子パターン、4は第1の導体パターン、5は第1のスルーホール、6は熱センサ、7は一対の第2の導体パターン、8は第2の端子パターン、9は一対の第2のスルーホールである。
【0060】
配線基板1は、アルミナセラミックスからなる細長い薄板である。
【0061】
抵抗発熱体2は、パラジウムを55重量%含有する銀・パラジウム系合金を主成分とする導電性材料を配線基板1の表面にスクリーン印刷し、乾燥後焼成して形成した厚膜の抵抗発熱体である。
【0062】
第1の端子パターン3aは、配線基板1の裏面に配設され、第1のスルーホール5および第1の導体パターン4を介して抵抗発熱体2の一端に接続している。他方の端子パターン3bは、配線基板1の表面に配設され、直接抵抗発熱体2の他端に接続されている。
【0063】
第1の導体パターン4は、配線基板1の表面に配設され、その一端が抵抗発熱体2の他端に接続されている。
【0064】
熱センサ6は、図2および図3から理解できるように、互いに近接して形成された第1のサーミスタ6aおよび第2の6bからなり、配線基板1の裏面において抵抗発熱体2に対向する位置に厚膜印刷により形成されている。また、第1のサーミスタ6aおよび第2の6bは、一対の第2の導体パターン7、7の一端間に接続することにより、並列接続して配列されている。なお、予め一対の第2の導体パターン7、7を配線基板1に形成し、その上に第1および第2のサーミスタ6a、6bを形成してある。
【0065】
第2の導体パターン7の他端は、第2のスルーホール8に接続されている。
【0066】
第2のスルーホール8は、配線基板1の表面に配設された一対の第2の端子パターン9に接続している。
【0067】
図4は、本発明の発熱体の第2の実施形態における熱センサの部分を示す拡大背面図である。
【0068】
図において、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0069】
本実施形態は、第1のサーミスタ6aおよび第2のサーミスタ6bにレーザトリミング痕6 L が形成されている点において、第1の実施形態と異なる。すなわち、レーザトリミング痕6 L によって、第1および第2のサーミスタ6a、6bの抵抗値を所定値に調整してある。
【0070】
なお、本実施形態においては、最初に第1および第2のサーミスタ6a、6bを配線基板1に形成し、次に第2の導体パターン7、7を形成している。
【0071】
図5は、本発明の発熱体の第3の実施形態を示す要部拡大背面図である。
【0072】
図において、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0073】
本実施形態は、第1のサーミスタ6aおよび第2の6bを直列接続したものである。すなわち、中継端子10を介して第1および第2のサーミスタ6a、6bは直列接続している。
【0074】
図6は、本発明の発熱体の第4の実施形態を示す要部拡大背面図である。
【0075】
図において、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0076】
本実施形態は、3個のサーミスタ6a、6b、6cを直並列接続したものである。すなわち、サーミスタ6aおよび6bを中継端子10と一方の第2の導体パターン7との間に並列接続し、これに対してサーミスタ6cを中継端子10と一方の第2の導体パターン7との間に直列接続したものである。
【0077】
図7は、2種のサーミスタの接続形態の変更による差を検証したグラフである。
【0078】
図において、横軸は温度t(℃)を、縦軸は抵抗値(KΩ)を、それぞれ示す。
【0079】
曲線Aは、第1のサーミスタ単体の温度−抵抗値特性曲線で、B(32−85)定数は3032(K)、B(180−230)定数は2902(K)である。
【0080】
曲線Bは、第2のサーミスタ単体の温度−抵抗値特性曲線で、B(32−85)定数は2428(K)、B(180−230)定数は2408(K)である。
【0081】
これに対して、これらの単体サーミスタを直列接続および並列接続した場合の温度−抵抗値特性およびB定数は以下のとおりである。
【0082】
曲線Cは、直列接続の場合の温度−抵抗値特性曲線で、B(32−85)定数は2621(K)、B(180−230)定数は2526(K)である。
【0083】
曲線Dは、並列接続の場合の温度−抵抗値特性曲線で、B(32−85)定数は2839(K)、B(180−230)定数は2784(K)である。
【0084】
以上の結果から、抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタを用いることにより、多様な抵抗値およびB定数を設定することができるのを理解できるであろう。
【0085】
図8は、本発明の第5の実施形態を示す一部切欠正面図である。
【0086】
図において、図1ないし図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0087】
本実施形態は、熱センサ6を抵抗発熱体2と同一面において抵抗発熱体2に隣接して配設したものである。その結果、抵抗発熱体2および熱センサ6を始め全ての電気配線が配線基板1の表面側において配設されている。
【0088】
図9は、本発明の定着装置の一実施形態を示す断面図である。
【0089】
図において、11は発熱体で、図1ないし図3に示す構造を有している。12は加圧ローラで、発熱体11と圧接関係を有しており、両者の間に被定着体13を狭圧しながら搬送することにより、被定着体13に付着しているトナー13aが発熱体の熱によって溶融し、定着が行われる。なお、被定着体13と加圧ローラ62との間にポリイミド樹脂製などの無端であるのを可とする搬送シートを介在させてもよい。14は発熱体11の支持体である。15は定着装置本体で、以上の各構成要素を収容している。
【0090】
図10は、本発明の発熱体を備えた画像形成装置の第1の実施形態である複写機の概念図である。
【0091】
図において、16は読み取り装置、17は画像形成手段、18は定着装置、19は画像形成装置本体である。
【0092】
読み取り装置16は、原紙を光学的に読み取って画像信号を形成する。
【0093】
画像形成手段17は、画像信号に基づいて感光ドラム17a上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて反転顕像を形成し、これを紙などの被定着体に転写して画像を形成する。
【0094】
定着装置18は、図9に示した構造を有し、被定着体に付着したトナーを加熱溶融して定着する。
【0095】
画像形成装置本体19は、以上の各装置および手段16、17および18を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【0096】
図11は、本発明の発熱体を備えた画像形成装置の第2の実施形態であるプリンタの概念図である。
【0097】
図において、21は画像形成手段、22は定着装置、23はプリンタ本体である。
【0098】
画像形成手段21は、レーザスキャナ21aおよび感光ドラム21bなどを含んで構成され、外部から入力された画像信号に基づいて画像を形成する。
【0099】
定着装置22は、図9に示す構造を備えている。
【0100】
プリンタ本体23は、画像形成手段21および定着装置22を収納するとともに、搬送装置、電源装置および制御装置などを備えている。
【0101】
【発明の効果】
請求項1ないし4の各発明によれば、抵抗発熱体の熱を受ける熱センサを、互いに近接して形成され、かつ接続して配列された抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタにより構成するとともに、配線基板に形成された一対の導体パターンの一端間に接続したので、任意所望の抵抗値およびB定数を有する熱センサを備えることが可能となり、これにより発熱体組み込み機器の多様な要求仕様に応えることができるとともに、熱センサは厚膜により形成しているので、抵抗発熱体からの熱伝導が敏速で温度変動範囲を小さく制御する発熱体を提供することができる。
【0102】
請求項2の発明によれば、加えて抵抗発熱体をも厚膜形成した定着用として好適な発熱体を提供することができる。
【0103】
請求項3の発明によれば、加えて複数のサーミスタを並列接続したことにより、抵抗発熱体を相対的に高い温度にする場合に適した発熱体を提供することができる。
【0104】
請求項4の発明によれば、加えて複数のサーミスタを直列接続したことにより、抵抗発熱体を相対的に高い温度にする場合に適した発熱体を提供することができる。
【0105】
請求項5の発明によれば、請求項1ないし4の効果を有する定着装置を提供することができる。
【0106】
請求項1ないし4の発明の発熱体を用いれば、請求項1ないし4の効果を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の発熱体の第1の実施形態を示す正面図
【図2】 同じく背面図
【図3】 同じく要部拡大背面図
【図4】 本発明の発熱体の第2の実施形態における熱センサの部分を示す要部拡大背面図
【図5】 本発明の発熱体の第3の実施形態を示す要部拡大背面図
【図6】 本発明の発熱体の第4の実施形態を示す要部拡大背面図
【図7】 2種のサーミスタの接続形態の変更による差を検証したグラフ
【図8】 本発明の発熱体の第5の実施形態を示す一部切欠正面図
【図9】 本発明の定着装置の一実施形態を示す概念図
【図10】 本発明の画像形成装置の第1の実施形態である複写機の概念図
【図11】 本発明の画像形成装置の第2の実施形態であるプリンタの概念図
【図12】 従来の発熱体の一部切欠正面図
【図13】 同じく一部切欠背面図
【図14】 同じく要部拡大断面図
【符号の説明】
1…配線基板
6…熱センサ
6a…第1のサーミスタ
6b…第2のサーミスタ
7…第2の導体パターン
9…第2のスルーホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating element, a fixing device using the same, and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, a heating element for fixing toner is disclosed in JP-A-6-324586.
[0003]
FIG. 12 is a partially cutaway front view of a conventional heating element.
[0004]
FIG. 13 is also a partially cutaway rear view.
[0005]
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the main part.
[0006]
In the figure, 121 is a wiring board made of alumina ceramics, 122 is a thick film resistance heating element, 123 is a first conductor pattern, 124a and 124b are a pair of power receiving terminals, 125 is a first through hole, 126 is a thermistor, 127 Is a second conductor pattern, 128 is a pair of through holes, and 129 is a pair of connection terminals.
[0007]
The thick film
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
As shown in FIG. 3, the
[0011]
One end of the pair of second
[0012]
The pair of
[0013]
Then, since this heating element has a small heat capacity of the thick film
[0014]
Further, the temperature of the thick film
[0015]
As another conventional technique, a heating element in which a thermistor is formed by thick film printing has also been proposed.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the conventional techniques, it is extremely difficult to adjust the resistance value and the B constant, which are important in designing the thermistor.
[0017]
Moreover, in the former case, since the thermistor chip is attached using an adhesive, the reliability over a long period of time is not necessarily high.
[0018]
In the latter case, since the resistance value and the B constant are determined by the material composition, the selection range is small.
[0019]
By the way, when this type of heating element is used for fixing, the size of the fixing target, for example, paper, and the conveyance speed differ depending on the specifications of the image forming apparatus in which the heating element is incorporated. It is necessary to change the shape and size of the resistance heating element and change the temperature control method. In order to make such a change using the prior art, it is necessary to design a resistance heating element and a temperature control circuit, which is very laborious and time consuming. As a result, there is a problem that the development cost becomes high and the development period becomes long.
[0020]
An object of the present invention is to provide a heating element provided with a thermal sensor having a desired resistance value and a B constant by improving the structure of the thermistor, and a fixing device and an image forming apparatus using the heating element.
[0021]
[Means for achieving the object]
Heating element of the invention of claim 1 includes a wiring board of electrically insulating; and resistive heating element formed in the wiring board; formed adjacent to each other by a thick film printing heat receiving position of the resistance heating element, and A thermal sensor composed of a plurality of thermistors having different resistance values and B constants connected to each other; a pair of conductor patterns formed on the wiring board and having one end connected to the thermal sensor; and connected to the other end of each conductor pattern And a pair of terminal patterns.
[0022]
In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0023]
As for the wiring board, the part which forms a heat generating body, a heat sensor, a conductor pattern, and a terminal pattern should just have electrical insulation. What formed the alumina ceramics in plate shape using the doctor blade method etc. can be used.
[0024]
The conductor pattern is suitable for forming by, for example, a thick film forming method using screen printing, but the present invention is not limited to this.
[0025]
The terminal pattern is suitable to be formed by a thick film forming method similarly to the conductor pattern, but the present invention is not limited to this.
[0026]
When the conductor pattern and the terminal pattern are formed by the thick film forming method, a silver / palladium-based conductor can be used, but the present invention is not limited to this.
[0027]
Further, the wiring board is preferably heat-resistant such as ceramics, but heat resistance is not an essential requirement. Of course, the shape of the substrate is arbitrary. Therefore, it is not limited to a flat plate, but may be a three-dimensional shape if necessary.
[0028]
The resistance heating element is not particularly limited in material, shape, size, and manufacturing method, but the most suitable is a thick film resistor formed by printing and baking a conductive paste mainly composed of a silver / palladium alloy by a screen printing method. It is a heating element. According to this thick film resistance heating element, the resistance value of the resistance heating element is set to a required temperature rise in a long heating element capable of satisfactorily fixing toner on a sheet mainly of A4 size which is usually used frequently. It is easy to set so that can be obtained.
[0029]
Further, the resistance heating element can be covered with a protective coat. As the protective coat, a glassy or organic film can be used. Furthermore, if necessary, the resistance heating element can be covered with a protective coat with good moisture resistance, and a protective coat with good wear resistance can be formed thereon.
[0030]
The thermal sensor is composed of a thermistor formed by thick film printing, and the characteristic may be either a negative characteristic thermistor or a positive characteristic thermistor.
[0031]
The thermistor according to the present invention includes a plurality of thermistors having different resistance values and B constants. What is different from each other is that either the resistance value or the B constant is different. Here, the B constant is a numerical value indicating the magnitude of resistance change of the thermistor, and is obtained by the following equation.
[0032]
B = ln (R T / R 0 ) / (1 / T−1 / T 0 )
Here, ln is a constant, R T is a resistance value at a temperature T (K), and R 0 is a resistance value at a reference temperature T 0 (K).
[0033]
In order to give a desired resistance value and a B constant to the thermistor, the material, film thickness, length, arrangement, and the like of the thermistor are appropriately set. The resistance value and B constant of the thermistor can be changed depending on the material, for example, by mixing ruthenium oxide in different ratios with a resistance material in which oxides such as manganese, cobalt, and nickel are combined.
[0034]
The arrangement of the plurality of thermistors can take any connection form. For example, it can be a parallel connection, a series connection, or a series-parallel connection.
[0035]
The heating element of the present invention is suitable for fixing, but is not limited to this, and is applicable to all uses.
[0036]
Furthermore, the thermal sensor can be placed at any position as long as the temperature of the resistance heating element can be sensed. For example, it can be disposed at a position facing the resistance heating element across the wiring board or at a position adjacent to the resistance heating element on the same surface as the resistance heating element.
[0037]
Furthermore, in order to connect the thermal sensor to the temperature control circuit, the thermal sensor is connected to a pair of conductor patterns and terminal patterns, but the thermistor may be printed first, and then the conductor pattern and the terminal pattern may be printed. And vice versa.
[0038]
Furthermore, the thermistor can be covered with a glassy or organic protective coat.
[0039]
Thus, in the present invention, the thermal sensor is composed of a plurality of thermistors having different resistance values and B constants. Therefore, the required characteristics as a thermal sensor and, consequently, a heating element can be obtained only by appropriately setting the combination thereof. Can do. For this reason, it is possible to easily obtain a heating element having characteristics according to the requirements of a device incorporating a heating element such as an image forming apparatus.
[0040]
Therefore, for example, when a heating element is used in the fixing device, an optimum heating element corresponding to the paper size and the conveyance speed can be provided. This means that the equipment can be adapted to various required specifications without changing the design of the temperature control circuit.
[0041]
Further, in the present invention, since the thermal sensor is thick film printing, heat conduction from the heating element to the thermal sensor is performed more quickly than in the chip thermistor, and control with a small amount of temperature fluctuation is possible.
[0042]
The heating element of the invention of claim 2 is an electrically insulating and elongated wiring board; and an elongated resistance heating element mainly composed of a silver / palladium alloy formed by thick film printing along the longitudinal direction of the wiring board; and the terminal connected pattern to the end of the resistance heating element; formed adjacent to each other by a thick film printing heat receiving position of the resistance heating element, and connected to arrayed different resistance values and B constants A thermal sensor composed of a thermistor; a pair of conductor patterns formed on the wiring board and having one end connected to the thermal sensor; and a pair of terminal patterns connected to the other end of each conductor pattern; It is a feature.
[0043]
The present invention is different from claim 1 in that the resistance heating element is formed by thick film printing whose main component is a silver / palladium alloy, and a terminal pattern is connected to the end of the resistance heating element.
[0044]
Therefore, both the resistance heating element and the thermistor, which are the main components, are formed by thick film printing, and if necessary, all of them including the conductor pattern and terminal pattern can be formed by thick film printing. Less.
[0045]
A heating element according to a third aspect of the invention is characterized in that in the heating element according to the first or second aspect, the thermal sensor comprises a plurality of thermistors connected in parallel between a pair of conductor patterns.
[0046]
In the present invention, since a plurality of thermistors are connected in parallel, the resistance value of the entire thermal sensor can be made smaller than that of a single sensor, which is suitable for controlling the heating element at a relatively low temperature.
[0047]
A heating element according to a fourth aspect of the present invention is the heating element according to the first or second aspect, wherein the thermal sensor comprises a plurality of thermistors connected in series between a pair of conductor patterns.
[0048]
In the present invention, since a plurality of thermistors are connected in series, the resistance value of the entire thermal sensor can be made relatively larger than that of a single unit, which is suitable for controlling the heating element at a relatively high temperature. Yes.
[0049]
Further, the resistance value and the B constant can be finely adjusted and set by connecting another thermistor in parallel to the serially connected thermistor.
[0050]
According to the first to fourth aspects of the present invention, the resistance value of the thermal sensor can be managed to a predetermined value with high accuracy by trimming the thermistor with a suitable means such as laser trimming or sandblast trimming after forming the thick film. . Trimming marks are formed by trimming. The direction in which trimming is performed is not particularly limited, but by trimming in a direction perpendicular to the current flow direction, the resistance value can be easily adjusted in a relatively large range.
[0051]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fixing device comprising: the heating element according to any one of the first to fourth aspects; and a pressing roller disposed in pressure contact with the heating element. It is a feature.
[0052]
According to the present invention, by using the heating element according to the first to fourth aspects of the present invention, a heat sensor having a desired resistance value and a B constant can be provided, and a fixing device that can meet various required specifications can be obtained.
[0053]
The image forming apparatus having the heating element according to any one of claims 1 to 4 forms a reversal image by attaching toner to the formed electrostatic latent image, and transfers the reversal image to a fixing body to obtain a predetermined image. 6. An image forming means for forming an image; and a fixing device according to claim 5, wherein the image is fixed by melting toner adhering to the fixing member.
[0054]
According to this aspect, it is possible to provide an image forming apparatus that includes the heating element having the configuration of claims 1 to 4 and can meet various required specifications.
[0055]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0056]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a heating element of the present invention.
[0057]
FIG. 2 is also a rear view.
[0058]
FIG. 3 is also an enlarged rear view of the main part.
[0059]
In the figure, 1 is a wiring board, 2 is a resistance heating element, 3a and 3b are first terminal patterns, 4 is a first conductor pattern, 5 is a first through hole, 6 is a thermal sensor, and 7 is a pair of first elements. 2 is a conductor pattern, 8 is a second terminal pattern, and 9 is a pair of second through holes.
[0060]
The wiring board 1 is an elongated thin plate made of alumina ceramics.
[0061]
The resistance heating element 2 is a thick film resistance heating element formed by screen-printing a conductive material mainly containing a silver / palladium alloy containing 55% by weight of palladium on the surface of the wiring substrate 1, drying and firing. It is.
[0062]
The first
[0063]
The first conductor pattern 4 is disposed on the surface of the wiring board 1, and one end thereof is connected to the other end of the resistance heating element 2.
[0064]
As can be understood from FIGS. 2 and 3 , the thermal sensor 6 includes a
[0065]
The other end of the
[0066]
The second through
[0067]
FIG. 4 is an enlarged rear view showing a portion of the thermal sensor in the second embodiment of the heating element of the present invention.
[0068]
In the figure, the same parts as those in FIGS.
[0069]
This embodiment is different from the first embodiment in that laser trimming marks 6 L are formed on the
[0070]
In the present embodiment, first and
[0071]
FIG. 5 is an enlarged rear view of a main part showing a third embodiment of the heating element of the present invention.
[0072]
In the figure, the same parts as those in FIGS.
[0073]
In the present embodiment, a
[0074]
FIG. 6 is an enlarged rear view of a main part showing a fourth embodiment of the heating element of the present invention.
[0075]
In the figure, the same parts as those in FIGS.
[0076]
In the present embodiment, three
[0077]
FIG. 7 is a graph in which a difference due to a change in the connection form of the two thermistors is verified.
[0078]
In the figure, the horizontal axis indicates the temperature t (° C.), and the vertical axis indicates the resistance value (KΩ).
[0079]
A curve A is a temperature-resistance characteristic curve of the first thermistor alone, and the B (32-85) constant is 3032 (K) and the B (180-230) constant is 2902 (K).
[0080]
A curve B is a temperature-resistance characteristic curve of the second thermistor alone. The B (32-85) constant is 2428 (K), and the B (180-230) constant is 2408 (K).
[0081]
On the other hand, the temperature-resistance value characteristic and B constant when these single thermistors are connected in series and in parallel are as follows.
[0082]
A curve C is a temperature-resistance characteristic curve in the case of series connection. The B (32-85) constant is 2621 (K), and the B (180-230) constant is 2526 (K).
[0083]
A curve D is a temperature-resistance characteristic curve in the case of parallel connection. The B (32-85) constant is 2839 (K), and the B (180-230) constant is 2784 (K).
[0084]
From the above results, it can be understood that various resistance values and B constants can be set by using a plurality of thermistors having different resistance values and B constants.
[0085]
FIG. 8 is a partially cutaway front view showing a fifth embodiment of the present invention.
[0086]
In the figure, the same parts as those in FIGS.
[0087]
In the present embodiment, the thermal sensor 6 is disposed adjacent to the resistance heating element 2 on the same surface as the resistance heating element 2. As a result, all the electrical wirings including the resistance heating element 2 and the thermal sensor 6 are arranged on the surface side of the wiring board 1.
[0088]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embodiment of the fixing device of the present invention.
[0089]
In the figure, reference numeral 11 denotes a heating element having the structure shown in FIGS.
[0090]
FIG. 10 is a conceptual diagram of a copying machine which is a first embodiment of an image forming apparatus including a heating element according to the present invention.
[0091]
In the figure, 16 is a reading device, 17 is an image forming means, 18 is a fixing device, and 19 is a main body of the image forming device.
[0092]
The
[0093]
The image forming unit 17 forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 17a based on the image signal, and attaches toner to the electrostatic latent image to form a reverse visible image, which is fixed to a fixing body such as paper. To form an image.
[0094]
The fixing
[0095]
The image forming apparatus
[0096]
FIG. 11 is a conceptual diagram of a printer that is a second embodiment of an image forming apparatus including a heating element according to the present invention.
[0097]
In the figure, 21 is an image forming means, 22 is a fixing device, and 23 is a printer body.
[0098]
The
[0099]
The fixing
[0100]
The printer
[0101]
【The invention's effect】
According to each of the first to fourth aspects of the present invention, the thermal sensor that receives the heat of the resistance heating element is configured by a plurality of thermistors having different resistance values and different B constants that are formed close to each other and connected to each other. In addition, since it is connected between one end of a pair of conductor patterns formed on the wiring board, it is possible to provide a thermal sensor having an arbitrary desired resistance value and B constant, and thereby various requirements specifications of the heater-embedded device. it is possible to meet the thermal sensor so is formed by a thick film, the heat conduction from the resistance heating element may provide a heating element that controls small rapid temperature variation range.
[0102]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a heating element suitable for fixing in which a thick resistance heating element is also formed.
[0103]
According to the invention of claim 3, in addition, a plurality of thermistors are connected in parallel, so that a heating element suitable for setting the resistance heating element to a relatively high temperature can be provided.
[0104]
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of thermistors are connected in series, so that a heating element suitable for setting the resistance heating element to a relatively high temperature can be provided.
[0105]
According to the invention of claim 5 , it is possible to provide a fixing device having the effects of claims 1 to 4 .
[0106]
Claims 1 to lever using a heating element 4 of the invention, it is possible to provide an image forming apparatus having the effects of claims 1 to 4.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a heating element of the present invention. FIG. 2 is also a rear view. FIG. 3 is an enlarged rear view of the main part. FIG. 4 is a second embodiment of the heating element of the present invention. FIG. 5 is an enlarged rear view of a main part showing a third embodiment of a heating element of the present invention. FIG. 6 is a fourth embodiment of a heating element of the present invention. FIG. 7 is a graph showing a difference in connection between the two thermistors and FIG. 8 is a partially cutaway front view showing a fifth embodiment of the heating element of the present invention. 9 is a conceptual diagram showing an embodiment of a fixing device of the present invention. FIG. 10 is a conceptual diagram of a copying machine as a first embodiment of an image forming apparatus of the present invention. FIG. 11 is a schematic diagram of an image forming apparatus of the present invention. 2 is a conceptual diagram of a printer according to an embodiment of the present invention [FIG. 12] A partially cutaway front view of a conventional heating element [FIG. 13] Missing back view [Fig. 14] Similarly, enlarged sectional view of the main part [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring board 6 ...
Claims (5)
配線基板に形成された抵抗発熱体と;
抵抗発熱体の熱を受ける位置に厚膜印刷により互いに近接して形成され、かつ接続して配列された抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタからなる熱センサと;
配線基板に形成されて一端が熱センサに接続した一対の導体パターンと;
各導体パターンの他端に接続した一対の端子パターンと;
を具備していることを特徴とする発熱体。An electrically insulating wiring board;
A resistance heating element formed on the wiring board;
A thermal sensor comprising a plurality of thermistors having different resistance values and different B constants, which are formed in proximity to each other by thick film printing at positions where the resistance heating element receives heat;
A pair of conductor patterns formed on the wiring board and connected at one end to the thermal sensor;
A pair of terminal patterns connected to the other end of each conductor pattern;
A heating element comprising:
配線基板の長手方向に沿って厚膜印刷により形成された銀・パラジウム系合金を主成分とする細長い抵抗発熱体と;
抵抗発熱体の端部に接続された端子パターンと;抵抗発熱体の熱を受ける位置に厚膜印刷により互いに近接して形成され、かつ接続して配列された抵抗値およびB定数の異なる複数のサーミスタからなる熱センサと;
配線基板に形成されて一端が熱センサに接続した一対の導体パターンと;
各導体パターンの他端に接続した一対の端子パターンと;
を具備していることを特徴とする発熱体。An electrically insulating and elongated wiring board;
An elongated resistance heating element mainly composed of a silver / palladium alloy formed by thick film printing along the longitudinal direction of the wiring board;
A terminal pattern connected to the end of the resistance heating element; a plurality of terminals having different resistance values and different B constants formed in close proximity to each other by thick film printing at positions where the resistance heating element receives heat; A thermal sensor comprising a thermistor;
A pair of conductor patterns formed on the wiring board and connected at one end to the thermal sensor;
A pair of terminal patterns connected to the other end of each conductor pattern;
A heating element comprising:
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