JP5384875B2

JP5384875B2 - ヒータ

Info

Publication number: JP5384875B2
Application number: JP2008211471A
Authority: JP
Inventors: 康之有瀧; 泰弘吉川; 浩之田尻
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: JP2010049864A

Description

本発明は、印刷媒体を加熱するヒータに関する。

図５は、従来のヒータの一例を示している（特許文献１を参照）。同図に示されたヒータ９Ａは、たとえばプリンタにおいて記録紙などの印刷媒体に転写されたトナーを熱定着させるための加熱に用いられる。ヒータ９Ａは、基板９１、電極９２、および発熱抵抗部９３、を備えている。基板９１は長矩形状である。電極９２は２つあり、一方は基板９１の長手方向ｘの一端に、他方は基板９１の長手方向ｘの他端に、形成されている。発熱抵抗部９３は、基板９１の長手方向ｘに延びる長方形状である。発熱抵抗部９３の両端は、２つの電極９２に接続されている。一般に、発熱抵抗部９３は、抵抗温度係数が正の値である材料を用いて形成されている。このような材料を用いると、温度が上昇するにつれ抵抗率の値が大きくなる。つまり、発熱抵抗部９３の温度が過度に上昇しても、発熱抵抗部９３の全体として抵抗の値が大きくなる。発熱抵抗部９３に印加される電圧は一定であることから、発熱抵抗部９３全体における消費電力は小さくなり、発熱抵抗部９３全体として温度上昇を抑制できる。

ヒータ９Ａが配置されたプリンタでは、印刷媒体Ｄｃが基板９１の短手方向ｙに搬送される。印刷媒体Ｄｃの搬送時には、発熱抵抗部９３で発生した熱の一部は、印刷媒体Ｄｃに吸収される。仮に印刷媒体Ｄｃが発熱抵抗部９３の全体を覆っているならば、発熱抵抗部９３のいずれの位置でも、印刷媒体Ｄｃは、発熱抵抗部９３において発生した熱を吸収する。そのため、発熱抵抗部９３は、一様に、かつ、均一に温度が上昇する。

しかしながら、印刷媒体Ｄｃの長手方向ｘに沿った大きさは、印刷媒体Ｄｃの種類により様々である。そのため、印刷媒体Ｄｃの搬送時に、印刷媒体Ｄｃが発熱抵抗部９３の長手方向ｘの全体を覆わない場合もある。このとき、発熱抵抗部９３の印刷媒体Ｄｃに覆われた被覆部９３１は、印刷媒体Ｄｃに熱を吸収されるものの、発熱抵抗部９３の印刷媒体Ｄｃに覆われていない非被覆部９３２は、印刷媒体Ｄｃに熱を吸収されない。そのため、非被覆部９３２の温度は、被覆部９３１の温度より高温となる。これにより、非被覆部９３２の抵抗率は、被覆部９３１の抵抗率よりも大きくなる。同図に示したヒータ９Ａにおいて、電流は長手方向ｘに流れることから、非被覆部９３２および被覆部９３１には同じ大きさの電流が流れる。そのため、電流の流れる方向における単位長さあたりの非被覆部９３２の発熱量が、被覆部９３１と比較して大きくなる。その結果、非被覆部９３２と被覆部９３１との温度差はさらに増大する。

印刷媒体Ｄｃにトナーを定着させるためには、被覆部９３１をある温度に設定する必要がある。上記のように非被覆部９３２が被覆部９３１と比べ過度に高温となると、非被覆部９３２の近傍の、プリンタにおけるプラテンローラや筐体（ともに図示略）が溶けてしまうおそれがあり、かかる事態は好ましくない。

特開平０９−１８０８６２号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、発熱抵抗部の部分により温度がばらつくことを抑制することができるヒータを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるヒータは、長尺状の基板と、この基板に形成された２の導電部と、この基板に形成されており、上記２の導電部を導通させている発熱抵抗部と、を備えているヒータにおいて、上記導電部はそれぞれ、上記基板の長手方向に沿って上記発熱抵抗部と接続しており、上記基板の短手方向において、上記２の導電部は上記発熱抵抗部を挟んでいることを特徴としている。

このような構成によれば、上記短手方向に印刷媒体が送られるときに、上記発熱抵抗部の上記印刷媒体に覆われていない部分である非被覆部は、上記発熱抵抗部の上記印刷媒体に覆われている部分である被覆部と比較して高温となる。よって、温度の上昇とともに抵抗率も上昇するものが上記発熱抵抗部として用いられている場合には、上記非被覆部は上記被覆部と比べ抵抗率が大きくなる。上記非被覆部と上記被覆部とが電気的に並列に接続されているといえるため、上記非被覆部における発熱量は、上記被覆部における発熱量よりも小さいものとなる。そのため、上記発熱抵抗部の部分により、温度がばらつくことを抑制することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗部は、電気的に並列に接続された複数の発熱抵抗要素から構成されている。このような構成によれば、上記発熱抵抗要素を所望の形状とすることで、上記発熱抵抗部の抵抗値を所望の値にできる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素はそれぞれ、上記基板の短手方向に対して傾きを有する方向に延びた帯状である。このような構成によれば、上記短手方向視における上記発熱抵抗部の占める割合を大きくすることができる。そのため、上記短手方向に送られる上記印刷媒体に対して均一に伝熱することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素はいずれも、上記短手方向に対して同じ方向に傾いている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素のうち上記基板の端部寄りにおけるものの延びている方向と上記短手方向とのなす角が、上記発熱抵抗要素のうち上記基板の中央におけるものの延びている方向と上記短手方向とのなす角より大きい。このような構成によれば、上記基板の端部寄りの上記発熱抵抗要素の抵抗をより大きくすることができる。そのため、上記基板の端部寄りの上記発熱抵抗要素の温度上昇をより抑制することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素が延びる方向はそれぞれ同一である。このような構成によれば、上記複数の発熱抵抗要素の抵抗値を均一にすることができる。そのため、上記印刷媒体に熱を均一に伝導することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素はそれぞれ、同一形状であり、かつ、上記長手方向に沿って一定間隔で配置されている。このような構成によれば、上記印刷媒体に熱をさらに均一に伝導することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、隣接する上記発熱抵抗要素はそれぞれ、短手方向視において重なっている。このような構成によれば、さらに均一に伝熱することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗要素は平行四辺形状であり、上記発熱抵抗要素の１つの一辺のうち、上記導電部の一方および上記導電部の他方と接続しているものの上記長手方向における大きさが、上記発熱抵抗要素の１つの一辺のうち、上記導電部の一方のみと接続しているものの上記長手方向における大きさと、隣接する上記発熱抵抗要素の間隔と、の和よりも大きい。このような構成によれば、上記印刷媒体への伝熱量が上記長手方向においてバラつくことを抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗部は、ＢａＴｉＯ₃系ＰＴＣセラミックにより構成されている。このような構成によれば、所定温度近傍において、急激に抵抗率が大きくなる。このとき、この所定温度近傍となっている上記発熱抵抗部では、発熱量が大きく減少し、所定温度以上にはなりにくい。その結果、上記発熱抵抗部の一部において不当に温度が上昇するといったことを、より効果的に抑制することが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるヒータの平面図を示している。このヒータＡ１は、基板１、導電部２１，２２、発熱抵抗部３、を備えている。ヒータＡ１は、たとえばレーザプリンタにおいて印刷媒体に転写されたトナーを熱定着するために用いられる。

基板１は、長尺状とされており、絶縁材料からなる。絶縁材料の例としては、たとえばＡｌＮ，Ａｌ₂Ｏ₃が挙げられる。基板１は、たとえば、ＡｌＮ，Ａｌ₂Ｏ₃を含む基板材料を焼成することにより形成される。

導電部２１，２２はそれぞれ、基板１の長手方向ｘに延びるように形成されている。導電部２１，２２は、発熱抵抗部３に対する電力供給のために用いられるものであり、たとえばＡｇからなる。また、ヒータＡ１をプリンタに組み込む際には、導電部２１、２２に対して電力供給用の端子が接続される。

発熱抵抗部３は、複数の発熱抵抗要素３１から成っている。本実施形態では、発熱抵抗要素３１は、ＰＴＣサーミスタにより構成されている。ＰＴＣサーミスタとして、ＢａＴｉＯ₃系の半導体セラミックが挙げられる。もちろん、発熱抵抗要素３１は、ニクロムや酸化ルテニウムなどの抵抗体材料から構成されていてもよい。発熱抵抗要素３１は、一端が導電部２１、他端が導電部２２に接続されている。すなわち、発熱抵抗要素３１は、電気的に並列に接続されている。発熱抵抗要素３１は、長手方向ｘに沿って一定間隔で配置されている。発熱抵抗要素３１の形状はいずれも平行四辺形状であり、同一の大きさである。発熱抵抗要素３１はいずれも、基板１の短手方向ｙに対して同じ方向に傾いている。また、発熱抵抗要素３１が延びる方向は、それぞれ同一である。

図２に、図１に示したヒータＡ１の部分拡大図を示している。この図には、隣接する発熱抵抗要素３１ａ，３１ｂが示されている。同図に示されているように、発熱抵抗要素３１ａの一辺のうち、導電部２１および導電部２２と接続しているものｈａの長手方向ｘの大きさを、Ｌａとする。同様に、発熱抵抗要素３１ｂの一辺のうち、導電部２２のみと接続しているものｈｂの長手方向ｘにおける大きさを、Ｌｂとする。発熱抵抗要素３１ａ，３１ｂの間隔をＬｃとする。本実施形態では、Ｌａは、ＬｂとＬｃの和より大きくなっている。すなわち、図から明らかなように、発熱抵抗要素３１ａの図における右上の角ｐａが、発熱抵抗要素３１ｂの図における右下の角ｐｂより右側に位置している。

次に、ヒータＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、短手方向ｙに印刷媒体Ｄｃが送られるときに、発熱抵抗要素３１の印刷媒体Ｄｃに覆われていないものは、発熱抵抗要素３１の印刷媒体Ｄｃに覆われているものと比較して高温となる。よって、温度の上昇とともに抵抗率も上昇するものが発熱抵抗部３として用いられている場合には、発熱抵抗要素３１の印刷媒体Ｄｃに覆われているものは、発熱抵抗要素３１の印刷媒体Ｄｃに覆われていないものと比べ抵抗率が大きくなることから、その電流が流れる方向における単位長さあたりの発熱量も小さいものとなる。そのため、発熱抵抗部３の部分により、温度がばらつくことを抑制することが可能となる。

このような構成によれば、発熱抵抗要素３１が短手方向ｙに沿って延びている場合と比べて、短手方向ｙ視における発熱抵抗部３の占める割合を大きくすることができる。そのため、短手方向ｙに送られる印刷媒体Ｄｃに対してより均一に伝熱することができる。また、発熱抵抗部３の短手方向ｙにおける大きさの、長手方向ｘにおけるバラツキを、より小さくすることができる。そのため、印刷媒体Ｄｃへの伝熱量が長手方向ｘにおいてバラつくことを抑制することができる。

発熱抵抗要素３１は、ＰＴＣサーミスタである、ＢａＴｉＯ₃系の半導体セラミックにより構成されている。そのため、所定温度近傍において、急激に抵抗率が大きくなる。このとき、この所定温度近傍となっている発熱抵抗部３では、発熱量が大きく減少し、発熱抵抗部３は所定温度以上にはなりにくい。その結果、発熱抵抗部３の一部において不当に温度が上昇するといったことを、より効果的に抑制することが可能となる。

図３に、本発明の第２実施形態にかかるヒータの平面図を示している。なお、この図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

同図に示されたヒータＡ２において、発熱抵抗部３は単一の矩形状のものである。発熱抵抗部３が複数の発熱抵抗要素から構成されていない点で、第１実施形態とは異なる。導電部２１，２２は、発熱抵抗部３と長手方向ｘに沿って接続している。そのため、発熱抵抗部３には、主に短手方向ｙに電流が流れる。このような構成によっても、上述したものと同様に、発熱抵抗部３の部分により、温度がばらつくことを抑制することが可能となる。

図４に、本発明の第３実施形態にかかるヒータの平面図を示している。なお、この図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

この図に示されたヒータＡ３においても、第１実施形態と同様に、発熱抵抗要素３１はいずれも短手方向ｙに対して同じ方向に傾いている。つまり、発熱抵抗要素３１はいずれも、図において右上がりとなっている。基板１の端部寄りの発熱抵抗要素３１の延びている方向と短手方向ｙとのなす角をα１とする。同様に、基板１の中央の発熱抵抗要素３１の延びている方向と短手方向ｙとのなす角をα２とする。同図では、角α１は、α２よりも大きいものとなっている。

このような構成によれば、基板１端部寄りにおける発熱抵抗要素３１の抵抗を、より大きくすることができる。そのため、基板１の端部寄りの発熱抵抗要素３１の温度上昇を抑制することが可能となる。

本発明に係るヒータは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るヒータの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、本発明にかかる発熱抵抗要素はそれぞれ、一定間隔で配置されている必要はない。また、上記発熱抵抗要素は、全て同一形状である必要はない。

本発明の第１実施形態にかかるヒータを示す平面図である。図１に示したヒータの部分拡大図である。本発明の第２実施形態にかかるヒータを示す平面図である。本発明の第３実施形態にかかるヒータを示す平面図である。従来のヒータの一例を示す平面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３ヒータ
１基板
２１，２２導電部
３発熱抵抗部
３１，３１ａ，３１ｂ発熱抵抗要素
Ｄｃ印刷媒体
ｘ長手方向
ｙ短手方向

Claims

長尺状の基板と、
この基板に形成された２の導電部と、
この基板に形成されており、上記２の導電部を導通させている発熱抵抗部と、を備えているヒータにおいて、
上記導電部はそれぞれ、上記基板の長手方向に沿って上記発熱抵抗部と接続しており、
上記基板の短手方向において、上記２の導電部は上記発熱抵抗部を挟んでおり、
上記発熱抵抗部は、電気的に並列に接続された複数の発熱抵抗要素から構成され、
上記発熱抵抗要素はそれぞれ、上記基板の短手方向に対して傾きを有する方向に延びた帯状であり、
上記発熱抵抗要素のうち上記基板の端部寄りにおけるものの延びている方向と上記短手方向とのなす角が、上記発熱抵抗要素のうち上記基板の中央におけるものの延びている方向と上記短手方向とのなす角より大きい、ヒータ。
上記発熱抵抗部は、ＢａＴｉＯ₃系ＰＴＣセラミックにより構成されている、請求項１に記載のヒータ。