JP5819533B2 - Heater, fixing device including the same, image forming apparatus, and heating apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ヒータ並びにそれを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置に関する。更に詳しくは、通電により発熱する抵抗発熱配線とその断線を検知する断線検知配線とを有するヒータ並びにそれを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置に関する。 The present invention relates to a heater, a fixing device including the heater, an image forming apparatus, and a heating device. More specifically, the present invention relates to a heater having a resistance heating wiring that generates heat when energized and a disconnection detection wiring for detecting the disconnection, and a fixing device, an image forming apparatus, and a heating device including the heater.
熱処理を行うための加熱手段として、ステンレス板やセラミック板の表面に抵抗発熱配線が配設されたヒータが知られている。このようなヒータは、薄くコンパクトに形成できるため、例えば、複写機やプリンター等に組み込まれて記録媒体にトナーやインク等を定着する目的で用いられたり、乾燥機に組み込まれてパネル等の被処理体を均一に加熱乾燥させる目的で用いられたりする。これらの目的では、面内における温度分布が可能な限り均一であることが求められる他、その面内における温度分布が許容範囲から外れた場合に、それを検知できることが求められている。このような技術に関連し、下記特許文献1が知られている。
As a heating means for performing heat treatment, a heater having a resistance heating wiring disposed on the surface of a stainless steel plate or a ceramic plate is known. Since such a heater can be formed thin and compact, for example, it is incorporated in a copying machine or a printer to fix toner or ink on a recording medium, or incorporated in a dryer to cover a panel or the like. It is used for the purpose of heating and drying the processed body uniformly. For these purposes, the temperature distribution in the plane is required to be as uniform as possible, and it is also required to be able to detect when the temperature distribution in the plane is out of the allowable range. The following
上記特許文献1のヒータは、過度な温度上昇を防ぐ目的で自己断線機能を有したヒータである。このヒータは、熱暴走等を防ぐ目的で優れた効果を発揮できるものの、予め設定された所定の温度でのみ機能するものである。これに対して、より広い温度域で断線を検知することができ、更には、その情報をフィードバックする等、より柔軟に対応するための検知が求められている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、抵抗発熱配線からなる複数のセルパターンを並列接続して備えたヒータにおいて、セルパターンの断線を検知することができるヒータ並びにそれを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置を提供することを目的とする。The heater disclosed in
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a heater provided with a plurality of cell patterns made of resistance heating wiring connected in parallel, a heater capable of detecting disconnection of the cell pattern and a fixing provided therewith An object is to provide an apparatus, an image forming apparatus, and a heating apparatus.
即ち、本発明は以下のとおりである。
請求項1に記載のヒータは、基体と、前記基体に配設された抵抗発熱配線と、前記抵抗発熱配線から絶縁されて前記基体に配設された断線検知配線と、を備えるヒータであり、
前記抵抗発熱配線は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターンを有し、
前記断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記セルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記断線検知配線は、いずれかの前記セルパターンが断線した場合に、前記断線による温度変化に起因して抵抗変化を生じることを要旨とする。That is, the present invention is as follows.
The heater according to
The resistance heating wiring has a plurality of cell patterns having substantially the same heating characteristics and electrically connected to each other in parallel,
The disconnection detection wiring is a wiring having a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature corresponding to each of the cell patterns, and the sensitive portions are electrically connected and integrated. ,
The gist of the disconnection detection wiring is that when one of the cell patterns is disconnected, a resistance change occurs due to a temperature change due to the disconnection.
請求項2に記載のヒータは、基体と、前記基体に配設された抵抗発熱配線と、前記抵抗発熱配線から絶縁されて前記基体に配設された複数の断線検知配線と、を備えるヒータであり、
前記抵抗発熱配線は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターンを有し、
更に、前記抵抗発熱配線は、前記セルパターンのうちの所定数のセルパターンからなる第1パターン群と、前記第1パターン群と実質的に同じ発熱特性を有する、所定数のセルパターンからなる第2パターン群と、を有し、
前記断線検知配線のうちの第1の断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記第1パターン群をなすセルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記断線検知配線のうちの第2の断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記第2パターン群をなすセルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記セルパターンのうちの少なくともいずれかが断線した場合に、断線された前記セルパターンの温度変化に起因して、前記第1の断線検知配線と前記第2の断線検知配線との抵抗比率の変化を生じることを要旨とする。The heater according to
The resistance heating wiring has a plurality of cell patterns having substantially the same heating characteristics and electrically connected to each other in parallel,
Further, the resistance heating wiring includes a first pattern group including a predetermined number of cell patterns of the cell patterns, and a first pattern group including a predetermined number of cell patterns having substantially the same heat generation characteristics as the first pattern group. Two pattern groups,
The first disconnection detection wiring among the disconnection detection wirings has a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature, corresponding to each of the cell patterns forming the first pattern group, and the sensitive portion. It is a wiring that is electrically connected to each other,
The second disconnection detection wiring of the disconnection detection wirings has a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature corresponding to each of the cell patterns forming the second pattern group, and the sensitive portion. It is a wiring that is electrically connected to each other,
When at least one of the cell patterns is disconnected, a change in the resistance ratio between the first disconnection detection wiring and the second disconnection detection wiring due to a temperature change of the disconnected cell pattern The gist of this is
請求項3に記載のヒータは、請求項1又は2のヒータにおいて、前記セルパターンが、温度に依存して抵抗値が変化する導電材料を用いて形成されるとともに、前記感応部を構成する導電材料は、前記セルパターンを構成する導電材料に比べて、抵抗温度係数が大きいことを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the heater according to the first or second aspect, the cell pattern is formed using a conductive material whose resistance value changes depending on temperature, and the conductive portion constituting the sensitive portion. The gist of the material is that it has a larger resistance temperature coefficient than the conductive material constituting the cell pattern.
請求項4に記載のヒータは、請求項1乃至3のうちのいずれかに記載のヒータにおいて、前記感応部が、前記セルパターンの外形の領域内に配置されていることを要旨とする。
請求項5に記載のヒータは、請求項1乃至4のうちのいずれかに記載のヒータにおいて、被加熱物と対面された状態で、前記被加熱物及び本ヒータのうちの少なくとも一方を、所定の方向に掃引して、前記被加熱物を加熱するヒータであって、
前記セルパターンは、1つのセルパターン内に、前記所定の方向に対して傾斜して敷設された傾斜パターン部を有することを要旨とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heater according to any one of the first to third aspects, wherein the sensitive portion is disposed within a region of an outer shape of the cell pattern.
According to a fifth aspect of the present invention, in the heater according to any one of the first to fourth aspects, at least one of the heated object and the main heater is set in a state facing the heated object. A heater that sweeps in the direction of to heat the object to be heated,
The gist of the present invention is that the cell pattern has an inclined pattern portion laid in an inclination with respect to the predetermined direction in one cell pattern.
請求項5に記載の定着装置は、請求項1乃至4のうちのいずかに記載のヒータを備えることを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fixing device including the heater according to any one of the first to fourth aspects.
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1乃至4のうちのいずかに記載のヒータを備えることを要旨とする。 The gist of an image forming apparatus according to a sixth aspect is that the heater according to any one of the first to fourth aspects is provided.
請求項7に記載の加熱装置は、請求項1乃至4のうちのいずかに記載のヒータを備えることを要旨とする。 A gist of a heating device according to a seventh aspect is that the heater according to any one of the first to fourth aspects is provided.
請求項1に記載のヒータによれば、セルパターンが断線した場合に断線検知配線が、その断線による温度変化に起因した抵抗変化を生じるため、この抵抗変化を検知することによってセルパターンの断線を検知できる。
According to the heater of
請求項2に記載のヒータによれば、セルパターンが断線した場合に、断線されたセルパターンの温度変化に起因して、第1の断線検知配線と第2の断線検知配線との抵抗比率の変化を生じるため、この抵抗比率の変化を検知することによってセルパターンの断線を検知できる。更に、第1の断線検知配線と第2の断線検知配線との抵抗温度係数が予め知られていることによって、いずれの断線検知配線の抵抗値が変化したのかを知ることができ、結果的に、第1の断線検知配線にカバーされた第1パターン群と、第2の断線検知配線にカバーされた第2パターン群と、のいずれのパターン群で断線を生じたのかを知ることができる。従って、パターン群を細分化し、対応する断線検知配線を各々設けることによってより狭い範囲で断線エリアを絞り込むこともできる。 According to the heater of the second aspect, when the cell pattern is disconnected, the resistance ratio between the first disconnection detection wiring and the second disconnection detection wiring is caused by the temperature change of the disconnected cell pattern. Since the change occurs, the disconnection of the cell pattern can be detected by detecting the change in the resistance ratio. Furthermore, since the resistance temperature coefficient between the first disconnection detection wiring and the second disconnection detection wiring is known in advance, it is possible to know which resistance value of the disconnection detection wiring has changed. It is possible to know which pattern group the first pattern group covered by the first disconnection detection wiring and the second pattern group covered by the second disconnection detection wiring have caused the disconnection. Therefore, it is possible to narrow the disconnection area in a narrower range by subdividing the pattern group and providing the corresponding disconnection detection wirings.
請求項3に記載のヒータのように、感応部を構成する導電材料が、セルパターンを構成する導電材料に比べて、抵抗温度係数が大きいヒータである場合には、それ以外の態様である場合に比べて、検知精度を向上させることができる。 When the conductive material constituting the sensitive portion is a heater having a larger resistance temperature coefficient than the conductive material constituting the cell pattern, as in the heater according to claim 3, the case is in other aspects. Compared to the above, the detection accuracy can be improved.
請求項4に記載のヒータのように、感応部が、セルパターンの外形の領域内に配置されている場合には、セルパターンの外形の領域外に感応部が配置されている場合に比べて、より正確な断線検知を行うことができる。
請求項5に記載のヒータのように、セルパターンが1つのセルパターン内に所定の方向に対して傾斜して敷設された傾斜パターン部を有する場合には、被加熱物をより均一に加熱することができる。As in the case of the heater according to claim 4, when the sensitive portion is disposed within the outer region of the cell pattern, compared to the case where the sensitive portion is disposed outside the outer region of the cell pattern. More accurate disconnection detection can be performed.
As in the heater according to claim 5, when the cell pattern has an inclined pattern portion laid in an inclination with respect to a predetermined direction in one cell pattern, the object to be heated is heated more uniformly. be able to.
以下、図も参照しながら、本発明を詳しく説明する。
尚、図1〜5及び図13〜19では、抵抗発熱配線12と断線検知配線13との位置関係を明確に示すために、これらの層間に配設することができる絶縁層等の他層を省略して図示している。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In FIGS. 1 to 5 and FIGS. 13 to 19, in order to clearly show the positional relationship between the
[1]第1発明のヒータについて
請求項1(第1発明)に記載のヒータ(1)(図1−図5等参照)は、基体(11)と、基体(11)に配設された抵抗発熱配線(12)と、抵抗発熱配線(12)から絶縁されて基体(11)に配設された断線検知配線(13)と、を備えるヒータであり、
抵抗発熱配線(12)は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターン(121)を有し、
断線検知配線(13)は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部(131)を、セルパターン(121)の各々に対応して有するとともに、感応部(131)同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
断線検知配線(13)は、いずれかのセルパターン(121)が断線した場合に、断線による温度変化に起因して抵抗変化を生じることを特徴とする(図1参照)。[1] Heater of the first invention The heater (1) according to claim 1 (first invention) (see FIGS. 1 to 5 and the like) is disposed on the base (11) and the base (11). A heater comprising: a resistance heating wiring (12); and a disconnection detection wiring (13) that is insulated from the resistance heating wiring (12) and disposed on the base body (11),
The resistance heating wiring (12) has a plurality of cell patterns (121) having substantially the same heat generation characteristics and electrically connected to each other in parallel,
The disconnection detection wiring (13) has a sensitive part (131) whose resistance value changes depending on the temperature corresponding to each of the cell patterns (121), and the sensitive parts (131) are electrically connected to each other. Is a unified wiring,
The disconnection detection wiring (13) is characterized in that when one of the cell patterns (121) is disconnected, a resistance change occurs due to a temperature change due to the disconnection (see FIG. 1).
上記「基体(11)」は、抵抗発熱配線12及び断線検知配線13を支持する支持体として機能される。基体11は、抵抗発熱配線12及び断線検知配線13を支持することができればよく、その材質は特に限定されない。この基体11としては、例えば、金属、セラミックス及びこれらの複合材料等を利用できる。金属としては、スチール等を用いることができ、なかでもステンレスを好適に用いることができる。
The “base (11)” functions as a support for supporting the
ステンレスの種類は特に限定されないが、フェライト系ステンレス及び/又はオーテスナイト系ステンレスが好ましい。更にこれらのステンレス種のなかでも、特に耐熱性及び/又は耐酸化性に優れた品種が好ましい。即ち、例えば、フェライト系ステンレスのなかでも、Crが16〜20%、Mo又はAlが1.5〜3.5%の範囲にある品種が好ましい。一方、オーステナイト系ステンレスのなかでも、Niが10〜22%、Crが16〜26%、Moが1〜3%の範囲にある品種が好ましい。より具体的には、SUS430、SUS436、SUS444、SUS316L等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 The type of stainless steel is not particularly limited, but ferritic stainless steel and / or austenitic stainless steel is preferable. Furthermore, among these stainless steel types, varieties excellent in heat resistance and / or oxidation resistance are particularly preferable. That is, for example, among ferritic stainless steels, varieties having Cr in the range of 16 to 20% and Mo or Al in the range of 1.5 to 3.5% are preferable. On the other hand, among austenitic stainless steels, varieties having Ni in the range of 10 to 22%, Cr in the range of 16 to 26%, and Mo in the range of 1 to 3% are preferable. More specifically, SUS430, SUS436, SUS444, SUS316L, etc. are mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
更に、基体11を構成する金属としては、アルミニウム、マグネシウム、銅及びこれらの金属の合金を用いることができる。これらは1種のみで用いてもよく2種以上を併用してもよい。
このうち、アルミニウム、マグネシウム、及び、これらの合金(アルミニウム合金、マグネシウム合金、Al−Mg合金等)は、比重が小さいという特性を、本ヒータにおいて好適に採用できる。即ち、これらの金属を、基体11に利用することでヒータの軽量化を図ることができる。
また、銅及びその合金は、熱伝導性に優れているという特性を、本ヒータでは好適に利用できる。即ち、これらの金属を基体11に用いることでヒータの均熱性の向上を図ることができる。Furthermore, aluminum, magnesium, copper, and alloys of these metals can be used as the metal constituting the
Of these, aluminum, magnesium, and alloys thereof (aluminum alloy, magnesium alloy, Al-Mg alloy, etc.) can suitably employ the characteristic that the specific gravity is small. That is, the weight of the heater can be reduced by using these metals for the
Moreover, the characteristic that copper and its alloy are excellent in thermal conductivity can be suitably used in the present heater. That is, the use of these metals for the base 11 can improve the heat uniformity of the heater.
上記アルミニウム合金としては、1000番台〜8000番台のいずれの合金を用いることもできる。これらのなかでも、熱伝導性の観点から3000番台、6000番台が好ましい。
マグネシウム合金としては、Mg−Al系合金、Mg−Al−Zn系合金、Mg−Zn−Zr系合金、Mg−Cu−Zn系合金、Mg−RE−Zr系合金、Mg−Zr−RE−Ag系合金、Mg−Y−RE系合金、Mg−Al−Si系合金、Mg−Al−RE系合金、Mg−Mn系合金等が挙げられる(REは希土類元素を表す)。
銅合金としては、Cu−Be系合金、Cu−Ti系合金、Cu−Ni系合金、Cu−Cr系合金、Cu−Zr系合金、Cu−Fe−P系合金などが挙げられる。As the aluminum alloy, any alloy in the 1000s to 8000s can be used. Among these, 3000 series and 6000 series are preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
Magnesium alloys include Mg-Al alloys, Mg-Al-Zn alloys, Mg-Zn-Zr alloys, Mg-Cu-Zn alloys, Mg-RE-Zr alloys, Mg-Zr-RE-Ag. Alloy, Mg—Y—RE alloy, Mg—Al—Si alloy, Mg—Al—RE alloy, Mg—Mn alloy, etc. (RE represents a rare earth element).
Examples of the copper alloy include a Cu—Be alloy, a Cu—Ti alloy, a Cu—Ni alloy, a Cu—Cr alloy, a Cu—Zr alloy, a Cu—Fe—P alloy, and the like.
尚、基体材料として金属を利用する場合には、抵抗発熱配線12及び断線検知配線13との絶縁を確保するために、基体11と各配線との間に必要に応じて絶縁層を介在させることができる。絶縁層は、どのような材料から形成されてもよいが、基体11として金属(ステンレス等)を用いる場合には、その熱膨張バランスの観点から、ガラスが好ましく、更には、軟化点が600℃以上である結晶化ガラス及び半結晶化ガラスがより好ましい。具体的には、SiO2−Al2O3−MO系ガラスが好ましい。但し、MOは、アルカリ土類金属の酸化物(MgO、CaO、BaO、SrO等)である。この絶縁層の厚さは特に限定されないが、60〜120μmが好ましく、70〜110μmがより好ましく、75〜100μmが更に好ましい。In the case where a metal is used as the base material, an insulating layer is interposed between the base 11 and each wiring as necessary in order to ensure insulation between the
また、基体11を構成するセラミックスとしては、高温において抵抗発熱配線12及び断線検知配線13との絶縁を維持できるものが好ましく利用される。即ち、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリカ、ムライト、スピネル、コージェライト、窒化ケイ素等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのうちも、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムが好ましい。更に、金属とセラミックスとの複合材料としては、SiC/Cや、SiC/Alが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
また、基体11の厚さは特に限定されないが、例えば、0.4〜20mmとすることができ、0.6〜5mmとすることが好ましい。In addition, as the ceramic constituting the
Moreover, the thickness of the
上記「抵抗発熱配線(12)」は、通電により発熱される配線である。そして、この抵抗発熱配線12は、実質的に同じ発熱特性を有して互いに電気的に並列に接続されたセルパターン121を複数有する配線である。尚、異なる発熱特性のセルパターンは有してもよく、有さなくてもよい。また、セルパターン121は、所定のパターン形状を呈し、抵抗発熱配線12の一部をなす。各セルパターン121も各々通電により発熱される発熱パターンである。これらのセルパターンは、実質的に同じ発熱特性を有すればよく、そのパターン形状は互いに同じであってもよく異なっていてもよい。
The “resistance heating wiring (12)” is a wiring that generates heat when energized. The
各セルパターン121は、実質的に同じ発熱特性を有するものである。実質的に同じ発熱特性を有するとは、各セルパターンが、同じ測定条件下において、実質的に同じ抵抗温度係数と抵抗値を有することを意味する。より具体的には、セルパターン間での抵抗温度係数の差異が±20%以内であり、且つ、セルパターン間での抵抗値の差異が±10%以内である。尚、この差異を測定する場合には、抵抗温度係数及び抵抗値は、JIS C2526に準じて測定するものとする。
Each
本発明のヒータ1では、電気的に並列に接続された発熱されるセルパターンを複数有することによって、耐久性に優れたヒータとされている。即ち、一本の連続された抵抗発熱配線では1ヶ所の断線によってヒータとしての機能を失うが、並列接続されたセルパターン121を複数有するにことによって、セルパターン121での断線を生じたとしても、そのセルパターン121と異なる並列接続されたセルパターン121には、給電を継続することができ、そのままヒータとして利用することができる。
The
抵抗発熱配線12をなす導電材料は、通電により発熱されればよく、その種類は特に限定されないが、銀、銅、金、白金、パラジウム、ロジウム、タングステン及びモリブデン等を利用することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合においては合金とすることができる。より具体的には、銀−パラジウム合金、銀−白金合金、白金−ロジウム合金、銀、銅及び金等を利用できる。
The conductive material forming the
また、抵抗発熱配線12を構成する導電材料は、複数のセルパターン121間で、自己温度均衡作用(自己温度補完作用とも言える)を発揮させる観点から、抵抗温度係数(0〜1000℃における)が500〜4400ppm/℃の導電材料であることが好ましい。この抵抗温度係数(0〜1000℃における)は、500〜4000ppm/℃が好ましく、500〜3800ppm/℃がより好ましい。特にAg又はAg−Pdを導電材料とする場合には、抵抗温度係数(0〜600℃における)が500〜4000ppm/℃の導電材料であることが好ましく、500〜3800ppm/℃がより好ましい。一方、Mo及び/又はWを導電材料とする場合には、抵抗温度係数(0〜1000℃における)が2000〜4000ppm/℃の導電材料であることが好ましく、3000〜4000ppm/℃がより好ましい。更に、抵抗発熱配線12の線厚は、面積固有抵抗の観点から、3〜20μmが好ましく、5〜17μmがより好ましく、8〜12μmが更に好ましい。
尚、抵抗発熱配線12は、必要に応じて、各部位で導電材料、線幅及び線厚等を適宜異ならせることができる。In addition, the conductive material constituting the
In addition, as for the
上述のように、抵抗発熱配線12が、抵抗温度依存性の導電材料を用いて形成されている場合には、複数のセルパターン121同士が、自己温度均衡の機能を有することができる。即ち、所定のセルパターン121の温度が低下されると、当該セルパターン121の抵抗値も低下することとなる。抵抗値が低下すると電気的に並列に接続されているために入力される電流量は増え、結果としてセルパターン121の発熱量が増えることとなる。このようにして、複数のセルパターン121は、各々個別に定常状態へと自己均衡されることとなる。
更に、第1のセルパターンと第3のセルパターンとに挟まれた第2セルパターンがあるとした場合、第2のセルパターンの温度が低下すると、その温度低下分が周囲の第1及び第3のセルパターンから補われることとなる。そして、温度が奪われた第1のセルパターン及び第3のセルパターンへの電流の入力が増えて、奪われた温度を自主的に回復しようとする作用が働くこととなる。結果として、第2のセルパターンの周囲の他のセルパターンが第2のセルパターンの温度を補完するように振る舞うこととなる。このようにして、本発明のヒータは、基板全体にわたって自発的に均一に発熱されることなる。また、この観点では、基板11は、熱伝導性と耐熱衝撃性とに同時に優れているため金属から形成されることが好ましい。As described above, when the
Further, assuming that there is a second cell pattern sandwiched between the first cell pattern and the third cell pattern, when the temperature of the second cell pattern decreases, the temperature decrease corresponds to the surrounding first and second cell patterns. 3 is supplemented from the cell pattern. And the input of the electric current to the 1st cell pattern and the 3rd cell pattern from which temperature was taken increases, and the effect | action which tries to recover | recover the taken temperature voluntarily will work. As a result, other cell patterns around the second cell pattern behave so as to complement the temperature of the second cell pattern. In this way, the heater according to the present invention spontaneously and uniformly generates heat over the entire substrate. In this respect, the
上記「断線検知配線(13)」は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部131を有する配線である。更に、断線検知配線13は、感応部131をセルパターン121の各々に対応して有する。即ち、感応部131を各セルパターン121に対応して備えている。更に、感応部131同士は電気的に接続されて断線検知配線として一体とされた配線となっている。断線検知配線13は、セルパターン121に対応した感応部131を有するために、セルパターン121に断線を生じた場合には、当該セルパターン121に対応した感応部の温度が低下する。感応部131は、各々温度に依存して抵抗値が変化する導電材料から形成されているために、温度低下によって抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を検知することで、本発明のヒータでは抵抗発熱配線の断線を検知できるものとなっている。
The “disconnection detection wiring (13)” is a wiring having a
感応部131は、どのような形状を呈してもよい。即ち、例えば、セルパターン121と同じ形状を呈してもよく、異なる形状を呈してもよい。また、セルパターン121の温度変化を検知することができればよく、セルパターン121の配線と重なる(投影像と重なる)ように配置されてもよく、重ならないように配置されてもよい。また、感応部131は、互いに電気的に接続されて断線検知配線13として一体とされている。感応部131同士の電気的な接続は、接続部132を用いて行うことができる。接続部132は、感応部131と同じ導電材料を用いて形成されていてもよいし、異なる導電材料を用いて形成されていてもよい。
The
即ち、例えば、図9に例示されるように、感応部131と接続部132との区別無く(結果的に断線検知配線13のうちのセルパターン121に対応した部分が感応部131として機能される断線検知配線)、所定の導電材料を用いて同じ線幅及び線厚で形成されてもよい。また、図10に例示されるように、細く形成された1本の接続部132上のセルパターン121に対応する位置に、接続部132よりも抵抗寄与率が大きくなるように感応部131を付加形成してもよい。更には、図11に例示されるように、感応部131同士を電気的に接続できるように、隣接した2つの感応部131の間に各々接続部132が形成されてもよい。
That is, for example, as illustrated in FIG. 9, there is no distinction between the
これらのうちでは、図9に例示されるように、断線検知配線13が、感応部131を構成する導電材料を用いて、感応部131及び接続部132が一体に形成されている場合、即ち、所望の導電材料を用いて感応部131と接続部132とが一体に形成されている場合には、安価に断線検知機能を有したヒータ1を得ることができる。即ち、例えば、1回のスクリーン塗布によって1本の断線検知配線13のパターンを形成することができ、工程的に有意な、また、材料コスト的に有意な、断線検知機能を有したヒータを得ることができる。
Among these, as illustrated in FIG. 9, when the
一方、図10及び図11に例示される形態においては、感応部131と接続部132との導電材料を異ならせることができる。とりわけ、断線検知配線13の感応部131が、接続部132を構成する導電材料に比べて抵抗温度係数の大きい導電材料を用いて形成されている場合には、感応部131の抵抗寄与率を向上させ、即ち、接続部132に起因する抵抗寄与率を下げ、セルパターン121に起因する抵抗変化又は抵抗率の変化をより正確に検知できる。従って、より精度の高い断線検知を行うことができる。また、接続部132を構成する導電材料は、温度変化に対して抵抗変化する材料である必要はない。
On the other hand, in the form illustrated in FIGS. 10 and 11, the conductive material of the
尚、各感応部131は、実質的に、同じ抵抗特性を有する。実質的に同じ抵抗特性を有するとは、各感応部131が、実質的に同じ抵抗温度係数と抵抗値を有することを意味する。より具体的には、感応部131間での抵抗温度係数の差異が±20%以内であり、且つ、感応部131間での抵抗値の差異が±10%以内である。尚、この差異を測定する場合には、抵抗温度係数及び抵抗値の測定方法は、前述のセルパターン121におけると同様である。
Each
感応部131を構成する導電材料は、各セルパターン121の温度変化に起因して抵抗値が変化すればよく、その種類は特に限定されないが、銀、銅、金、白金、パラジウム、ロジウム、タングステン及びモリブデン等を利用することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合においては合金とすることができる。より具体的には、銀−パラジウム合金、銀−白金合金、白金−ロジウム合金、銀、銅及び金等を利用できる。
The conductive material that constitutes the
また、感応部131を構成する導電材料の抵抗変化の温度依存性は特に限定されないが、例えば、抵抗温度係数(0〜1000℃における)が500〜4400ppm/℃の導電材料であることが好ましい。この抵抗温度係数(0〜1000℃における)は、500〜4000ppm/℃が好ましく、500〜3800ppm/℃がより好ましい。特にAg又はAg−Pdを導電材料とする場合には、抵抗温度係数(0〜600℃における)が500〜4000ppm/℃の導電材料であることが好ましく、500〜3800ppm/℃がより好ましい。一方、Mo及び/又はWを導電材料とする場合には、抵抗温度係数(0〜1000℃における)が2000〜4000ppm/℃の導電材料であることが好ましく、3000〜4000ppm/℃がより好ましい。更に、感応部131の線厚は、面積固有抵抗の観点から、3〜20μmが好ましく、5〜17μmがより好ましく、8〜12μmが更に好ましい。
尚、感応部131を含む断線検知配線12は、必要に応じて、各部位で導電材料、線幅及び線厚等を適宜異ならせることができる。Further, the temperature dependence of the resistance change of the conductive material constituting the
In addition, the
また、断線検知の感度の観点から、感応部131を構成する導電材料の抵抗温度係数は、セルパターン121(抵抗発熱配線12)を構成する導電材料の抵抗温度係数に比べて大きくすることができる。具体的には、Ag又はAg−Pdを導電材料とする場合、セルパターン121を構成する導電材料の抵抗温度係数よりも、感応部131を構成する導電材料の抵抗温度係数の方が、温度0〜600℃において30%以上%大きいことが好ましく、50〜150%大きいことがより好ましい。
尚、断線検知配線13の抵抗値は、測定系に応じて適宜設計されればよいが、通常、抵抗発熱配線12の抵抗値は小さいため、抵抗発熱配線12の抵抗値よりも断線検知配線13の抵抗値を大きく設計(例えば、数倍〜数10倍)することが好ましい。Also, from the viewpoint of disconnection detection sensitivity, the resistance temperature coefficient of the conductive material constituting the
The resistance value of the
また、感応部131は、セルパターン121に対応して設けられていればよいが、特にセルパターン121の外形の領域内(投影像内)に配置されていることが好ましい。外形の領域内に配置されているとは、図12に例示されるように、基体に対して垂直な方向から光をあてて、断線検知配線と同じ平面にセルパターン121の投影像が形成させたと仮定した場合に、セルパターン121の外形の投影像151内に感応部131が配置されていることを意味する。このような形態とすることにより感度に優れた断線検知を行うことができる。
尚、感応部131は、セルパターン121の配線の投影像と、重なってもよく、重ならなくてもよい。In addition, the
Note that the
また、基体11と、抵抗発熱配線12と、断線検知配線13と、は前述の配置条件が充足されていればよく、その他の配置については特に限定されない。
即ち、例えば、図6に例示されるように、基板11が配置され、その上側に絶縁層141が配置され、その絶縁層141の上側に抵抗発熱配線12が配置され、その抵抗発熱配線12の上側に絶縁層142が配置され、その絶縁層142の上側に断線検知配線13を配置できる。Moreover, the base |
That is, for example, as illustrated in FIG. 6, the
更に、例えば、図7に例示されるように、基板11が配置され、その上側に絶縁層141が配置され、その絶縁層141の上側に断線検知配線13が配置され、その断線検知配線13の上側に絶縁層142が配置され、その絶縁層142の上側に抵抗発熱配線12を配置できる。
また、例えば、図8に例示されるように、基板11が配置され、その上側に絶縁層141が配置され、その絶縁層141の上側に断線検知配線13が配置される一方、基板11の下側に絶縁層142が配置され、その絶縁層142の下側に抵抗発熱配線12を配置できる。
更には、これらの配置の組合せによって、1つのヒータ1内に、複数層の抵抗発熱配線12や、断線検知配線13を配設することもできる。Further, for example, as illustrated in FIG. 7, the
For example, as illustrated in FIG. 8, the
Furthermore, a plurality of layers of
本第1発明のヒータ1では、基板11、抵抗発熱配線12、及び断線検知配線13以外にも他部を備えることができる。他部としては、上述した絶縁層が上げられる。絶縁層は、基板11と各種配線との絶縁や、各種配線同士の間の絶縁を得る目的で配設される。
更には、トップコート層を設けることができる。トップコート層とは、例えば、図6において、断線検知配線13を保護する目的で断線検知配線13の上側に設けられる防護層である。またこのトップコート層は、通常、絶縁性である。同様に、図7においては、抵抗発熱配線12の上側に設けることができ、図8においては、断線検知配線13の上側、及び、抵抗発熱配線12の下側に設けることができる。In the
Furthermore, a topcoat layer can be provided. The top coat layer is, for example, a protective layer provided on the upper side of the
[2]第2発明のヒータについて
請求項2(第2発明)に記載のヒータ(1)(図13−図15等参照)は、基体(11)と、基体(11)に配設された抵抗発熱配線(12)と、抵抗発熱配線(12)から絶縁されて基体(11)に配設された断線検知配線(13)と、を備えるヒータであり、
抵抗発熱配線(12)は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターン(121)を有し、
更に、抵抗発熱配線(12)は、セルパターン(121)のうちの所定数のセルパターン(121)からなる第1パターン群(125)と、前記第1パターン群(125)と実質的に同じ発熱特性を有する、所定数のセルパターン(121)からなる第2パターン群(126)と、を有し、
断線検知配線(13)のうちの第1の断線検知配線(135)は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部(131)を、第1パターン群(125)をなすセルパターン(121)の各々に対応して有するとともに、感応部(131)同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
断線検知配線(13)のうちの第2の断線検知配線(136)は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部(131)を、第2パターン群(126)をなすセルパターン(121)の各々にt対応して有するとともに、感応部(131)同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
セルパターン(121)のうちの少なくともいずれかが断線した場合に、断線されたセルパターン(121)の温度変化に起因して、第1の断線検知配線(135)と第2の断線検知配線(136)との抵抗比率の変化を生じることを特徴とする。[2] Heater of the second invention The heater (1) according to claim 2 (second invention) (see FIGS. 13 to 15 and the like) is disposed on the base (11) and the base (11). A heater comprising: a resistance heating wiring (12); and a disconnection detection wiring (13) that is insulated from the resistance heating wiring (12) and disposed on the base body (11),
The resistance heating wiring (12) has a plurality of cell patterns (121) having substantially the same heat generation characteristics and electrically connected to each other in parallel,
Further, the resistance heating wiring (12) is substantially the same as the first pattern group (125) composed of a predetermined number of cell patterns (121) of the cell patterns (121) and the first pattern group (125). A second pattern group (126) comprising a predetermined number of cell patterns (121) having heat generation characteristics;
Of the disconnection detection wiring (13), the first disconnection detection wiring (135) has a sensitive portion (131) whose resistance value changes depending on temperature, and a cell pattern (121) forming the first pattern group (125). ) Corresponding to each of the above and the sensitive parts (131) are electrically connected and integrated into one wiring,
Of the disconnection detection wiring (13), the second disconnection detection wiring (136) has a sensitive part (131) whose resistance value changes depending on temperature, and a cell pattern (121) forming the second pattern group (126). ) Corresponding to each of t), and the sensitive parts (131) are electrically connected to each other, and are integrated wiring,
When at least one of the cell patterns (121) is disconnected, due to a temperature change of the disconnected cell pattern (121), the first disconnection detection wiring (135) and the second disconnection detection wiring ( 136) and the resistance ratio is changed.
上記「基板(11)」については第1発明のヒータにおける各々をそのまま適用できる。
上記「抵抗発熱配線(12)」は、第1パターン群125及び第2パターン群126を有すること以外の点で第1発明における抵抗発熱配線12と共通する。
第1パターン群125と第2パターンとは実質的に同じ発熱特性を有する。また、通常、これらのパターン群が有するセルパターン121の数は互いに同数である。また、第1パターン群125と第2パターン群126とは、電気的に接続された群同士であってもよく、電気的に接続されていない群同士であってもよい。前者としては、例えば、20個の並列に接続されたセルパターン121があり、このうち10個を第1パターン群とし、残りの10個を第2パターン群とする場合が上げられる。一方、後者としては、10個の並列に接続されたセルパターン121と、これとは電気的に接続されていない別の系統の10個の並列に接続されたセルパターン121と、があるとして、一方を第1パターン群とし他方を第2パターン群とする場合が上げられる。For the “substrate (11)”, each of the heaters of the first invention can be applied as it is.
The “resistance heating wiring (12)” is the same as the
The
上記「断線検知配線(13)」は、第1の断線検知配線135と第2の断線検知配線136とを有すること以外の点で第1発明における断線検知配線13と共通する。
第1の断線検知配線135は、第1パターン群125の温度に依存して抵抗値が変化する感応部131を有する配線である。更に、第1の断線検知配線135は、感応部131を、第1パターン群125をなすセルパターン121の各々に対応して有する。即ち、感応部131を各セルパターン121に対応して備えている。更に、感応部131同士は電気的に接続されて第1の断線検知配線135として一体とされた配線となっている。
一方、第2の断線検知配線136は、第2パターン群126の温度に依存して抵抗値が変化する感応部131を有する配線である。更に、第2の断線検知配線136は、感応部131を、第2パターン群126をなすセルパターン121の各々に対応して有する。即ち、感応部131を各セルパターン121に対応して備えている。更に、感応部131同士は電気的に接続されて第2の断線検知配線136として一体とされた配線となっている。The “disconnection detection wiring (13)” is common to the
The first
On the other hand, the second
第1の断線検知配線135と、第2の断線検知配線136と、は互いに特定の初期抵抗比率を有しており、いずれか一方が監視しているパターン群のセルパターン121に断線を生じた場合には、その断線に起因して抵抗比率が、初期の値から変化することを検知して、断線を知ることができる。第1の断線検知配線135と第2の断線検知配線136とは、定常時に一定となる抵抗比率があればよく、各々の抵抗値は特に限定されない。即ち、同じ抵抗値を有していてもよく、異なる抵抗値を有していてもよい。しかし、検知感度の観点からは、第1の断線検知配線135の抵抗値と、第2の断線検知配線136の抵抗値と、はできるだけ近い抵抗値であることが好ましい。具体的には、定常時の抵抗比率は−12〜+12%であることが好ましく、−10〜+10%であることがより好ましく、−5〜+5%であることが特に好ましい。とりわけ、実質的に同じ抵抗値であることが好ましい。
The first
本第1発明及び本第2発明のヒータ1は、印刷機、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置又は定着装置等に組み込まれて記録媒体にトナーやインク等を定着する定着用ヒータとして利用できる。更に、加熱機に組み込まれてパネル等の被処理体を均一に加熱(乾燥又は焼成など)する加熱装置として利用できる。その他、金属製品の熱処理、各種形状の基体に形成された塗膜、或いは、被膜の熱処理等を好適に行うことができる。具体的には、液晶パネル等のフラットパネルディスプレイ用の塗膜(フィルター構成材料)の熱処理、塗装された金属製品(ホワイトボード等)、車両(自動車等)関連製品、木工製品等の塗装乾燥、静電植毛接着乾燥、プラスチック加工製品の熱処理、プリント基板のはんだリフロー、厚膜集積回路の印刷乾燥等が挙げられる。尚、本発明のヒータの構成は、断線検知のみに留まらず、例えば、短絡検知や、過昇温検知及び温度センサー等としても当然ながら利用することができる。
The
[3]定着装置について
本発明の定着装置は、本発明のヒータを備える。本発明の定着装置の構成は、得られる製品の用途、定着手段等により、適宜、選択されたものとすることができる。例えば、圧着を伴う定着手段を備える場合であって、紙等の記録用媒体に、トナー等を定着させる場合、及び、複数の部材を貼り合わせる場合には、ヒータを備える加熱部と、加圧部とを備える定着装置とすることができる。勿論、圧着を伴わない定着手段とすることもできる。本発明においては、紙、フィルム等の記録用媒体の表面に形成されたトナーを含む未定着画像を記録用媒体に定着させる定着装置5であることが好ましい。[3] Fixing Device The fixing device of the present invention includes the heater of the present invention. The configuration of the fixing device of the present invention can be appropriately selected depending on the use of the product to be obtained, fixing means, and the like. For example, in the case of including a fixing unit that involves pressure bonding, in the case where toner or the like is fixed to a recording medium such as paper, and when a plurality of members are bonded, a heating unit including a heater, And a fixing device. Of course, it is possible to use a fixing means that does not involve pressure bonding. In the present invention, it is preferable that the fixing device 5 fix an unfixed image containing toner formed on the surface of a recording medium such as paper or film on the recording medium.
以下、図20及び図21に基づいて、本発明の定着装置を説明する。
図20は、電子写真方式の画像形成装置に配設される定着装置5の要部を示す概略図であり、回転可能な定着用ロール51と、回転可能な加圧用ロール54とを備え、ヒータ1を定着用ロール51の内部に配設する態様である。ヒータ1は、好ましくは、定着用ロール51の内表面に近接するように配設されている。Hereinafter, the fixing device of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a main part of the fixing device 5 disposed in the electrophotographic image forming apparatus, which includes a rotatable fixing
図20の定着装置5において、図示していない電源装置からの電圧印加によりヒータ1を駆動させ、図示していない温度測定装置により検知されている熱が、定着用ロール51に伝えられる。そして、表面に未定着のトナー画像を有する記録用媒体が、定着用ロール51と、加圧用ロール54との間に供給されると、定着用ロール51及び加圧用ロール54の圧接部において、トナーが溶融して定着画像が形成される。
In the fixing device 5 of FIG. 20, the
尚、図20では、定着用ロール51及び加圧用ロール54の圧接部を有するので、定着装置の駆動中において、定着用ロール51及び加圧用ロール54は連れだって回転する。上記のように、ヒータ1は、小さい記録用媒体を用いた際に発生しやすい局所的な温度上昇が抑制されるので、定着用ロール51における温度むらも発生しにくく、定着を円滑に進めることができる。また、ヒータ1の周辺に配設された部材の損傷を抑制することができる。
また、ヒータ1は、例えば、図22における定着手段5(定着装置)のように、ヒータ1による熱を伝導可能な材料からなるヒータホルダ53の内部に固定されて、ヒータ1による熱を、定着用ロール51の内側から外表面に伝える構造とすることができる。In FIG. 20, since the fixing
Further, the
更に、図21もまた、電子写真方式の画像形成装置に配設される定着装置5の要部を示す概略図であり、回転可能な定着用ロール51と、回転可能な加圧用ロール54とを備え、定着用ロール51に熱を伝えるヒータ1、及び、加圧用ロール54とともに記録用媒体を圧接する加圧用ロール52、を定着用ロール51の内部に配設する態様である。ヒータ1は、好ましくは、定着用ロール51の内表面に沿うように配設されている。
Further, FIG. 21 is also a schematic diagram showing a main part of the fixing device 5 disposed in the electrophotographic image forming apparatus, and includes a rotatable fixing
図21の定着装置5において、図示していない電源装置からの電圧印加によりヒータ1を駆動させ、図示していない温度測定装置により検知されている熱が、定着用ロール51に伝えられる。そして、表面に未定着のトナー画像を有する記録用媒体が、定着用ロール51と、加圧用ロール54との間に供給されると、加圧用ロール52に加圧される定着用ロール51と、加圧用ロール54との圧接部において、トナーが溶融して定着画像が形成される。
In the fixing device 5 of FIG. 21, the
尚、図21においても、定着用ロール51及び加圧用ロール54の圧接部を有するので、定着装置の駆動中において、定着用ロール51及び加圧用ロール54は連れだって回転する。上記のように、ヒータ1は、小さい記録用媒体を用いた際に発生しやすい局所的な温度上昇が抑制されるので、定着用ロール51における温度むらも発生しにくく、定着を円滑に進めることができる。また、ヒータ1の周辺に配設された部材の損傷を抑制することができる。
本発明の定着装置における他の態様としては、上型及び下型を備える金型であって、上型及び下型の少なくとも一方の内部にヒータを配設した態様とすることができる。
本発明の定着装置は、電子写真方式の印刷機、複写機等の画像形成装置をはじめ、家庭用の電気製品、業務用、実験用の精密機器等に装着して、加熱、保温等の熱源として好適である。In FIG. 21 as well, the fixing
Another aspect of the fixing device of the present invention is a mold including an upper mold and a lower mold, in which a heater is disposed in at least one of the upper mold and the lower mold.
The fixing device of the present invention is mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic printing machine, a copying machine, etc., a household electric product, a commercial or experimental precision instrument, and is used as a heat source for heating, heat retention, etc. It is suitable as.
[4]画像形成装置
本発明の画像形成装置は、上記本発明のヒータを備える。本発明の画像形成装置の構成は、得られる製品の用途、加熱の目的等により、適宜、選択されたものとすることができる。本発明においては、図22に示すように、紙、フィルム等の記録用媒体の表面に未定着画像を形成する作像手段と、未定着画像を記録用媒体に定着させる定着手段5とを備え、定着手段5が上記本発明のヒータ1を備えることを特徴とする画像形成装置4であることが好ましい。[4] Image forming apparatus The image forming apparatus of the present invention includes the heater of the present invention. The configuration of the image forming apparatus of the present invention can be appropriately selected depending on the use of the product to be obtained, the purpose of heating, and the like. In the present invention, as shown in FIG. 22, image forming means for forming an unfixed image on the surface of a recording medium such as paper or film, and fixing means 5 for fixing the unfixed image on the recording medium are provided. The fixing unit 5 is preferably an image forming apparatus 4 including the
以下、図22に基づいて、本発明の画像形成装置を説明する。
図22は、電子写真方式の画像形成装置4の要部を示す概略図である。
作像手段としては、転写ドラムを備える方式及び転写ドラムを備えない方式のいずれでもよいが、図22は、転写ドラムを備える態様である。
作像手段では、回転しながら、帯電装置43により所定の電位に帯電処理された感光ドラム44の帯電処理面に、レーザースキャナー41から出力されるレーザーが照射され、現像器45から供給されるトナーにより目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。次いで、電位差を利用して、感光ドラム44と連動する転写ドラム46の表面に、トナー画像が転写される。その後、転写ドラム46及び転写用ロール47の間に供給される記録用媒体の表面に、トナー画像が転写され、未定着画像を有する記録用媒体が得られる。Hereinafter, the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 22 is a schematic view showing a main part of the electrophotographic image forming apparatus 4.
The image forming means may be either a system with a transfer drum or a system without a transfer drum, but FIG. 22 shows an embodiment with a transfer drum.
In the image forming unit, the toner supplied from the developing
尚、作像手段は、感光ドラム44及び転写ドラム46の表面には、不溶なトナー等を除去するための清掃装置を備えることができるが、図22には示していない。
また、トナーは、結着樹脂と、着色剤と、添加剤とを含む粒子であり、結着樹脂の溶融温度は、通常、90℃〜220℃である。Note that the image forming means can be provided with a cleaning device for removing insoluble toner or the like on the surfaces of the
The toner is particles including a binder resin, a colorant, and an additive, and the melting temperature of the binder resin is usually 90 ° C. to 220 ° C.
次に、定着手段5は、上記本発明における定着装置と同じ構成とすることができ、加圧用ロール54と、通紙方向通電型のヒータ1を保持したヒータホルダ53を内部に備え、加圧用ロール54と連動する定着用ロール51とを備える。作像手段からの未定着画像を有する記録用媒体は、定着用ロール51及び加圧用ロール54の間に供給され、画像が定着した記録媒体が得られる。即ち、定着用ロール51の熱が、記録用媒体のトナー画像を溶融し、更に、溶融したトナーが、定着用ロール51と加圧用ロール54との圧接部で加圧されて、トナー画像が記録用媒体に定着される。
Next, the fixing unit 5 can have the same configuration as the fixing device according to the present invention, and includes a pressurizing
一般に、定着用ロール51の温度が不均一となって、トナーに与えられる熱量が小さすぎる場合、トナーが記録用媒体から剥がれ、一方、熱量が大きすぎる場合、トナーが定着用ロール51に付着し、定着用ロール51が一周して記録用媒体に再付着してしまうことがあるが、本発明のヒータを備える定着手段5によれば、所定の温度への調整が迅速であるので、不具合を抑制することができる。
Generally, when the temperature of the fixing
図22の定着手段5は、定着用ロール51と、加圧用ロール54とを備える態様としたが、本発明の画像形成装置は、定着用ロール51に代えて、ヒータ1を近接配置した定着用ベルトを備える態様であってもよい。
図22の画像形成装置4において、図示していない、他の手段としては、記録用媒体搬送手段や、この記録用媒体搬送手段、及び、上記各手段を制御するための制御手段が挙げられる。
本発明の画像形成装置は、使用時に非通紙領域の過昇温が抑制される、電子写真方式の印刷機、複写機等として好適である。The fixing unit 5 of FIG. 22 is configured to include a fixing
In the image forming apparatus 4 of FIG. 22, as other means not shown, there are a recording medium conveying means, a recording medium conveying means, and a control means for controlling each of the above means.
The image forming apparatus of the present invention is suitable as an electrophotographic printing machine, a copying machine, or the like in which an excessive temperature rise in a non-sheet passing area is suppressed during use.
[5]加熱装置
本発明の加熱装置は、上記本発明のヒータからなるヒータ部を備える。本発明の加熱装置の構成は、被熱処理物の形状、大きさ等により、適宜、選択されたものとすることができる。本発明においては、例えば、筐体部と、被熱処理物の出し入れ等のために配された密閉可能な窓部と、筐体部の内部に配された移動可能なヒータ部と、を備える態様とすることができる。必要に応じて、筐体部の内部に、被熱処理物を配置する被熱処理物設置部、被熱処理物の加熱により気体が排出された場合に、この気体を排出する排気部、筐体部の内部の圧力を調整する、真空ポンプ等の圧力調整部等を備えることができる。また、加熱は、被熱処理物及びヒータ部を固定した状態で行ってよいし、いずれか一方を移動させながら行ってもよい。
本発明の加熱装置は、水、有機溶剤等を含む被熱処理物の乾燥を、所望の温度で行う装置として好適である。そして、真空乾燥機(減圧乾燥機)、加圧乾燥機、除湿乾燥機、熱風乾燥機、防爆型乾燥機等として用いることができる。更に、LCDパネル、有機ELパネル等の未焼成物の焼成を、所望の温度で行う装置として好適である。そして、減圧焼成機、加圧焼成機等として用いることができる。[5] Heating device The heating device of the present invention includes a heater unit comprising the heater of the present invention. The structure of the heating apparatus of the present invention can be appropriately selected depending on the shape, size, etc. of the object to be heat treated. In the present invention, for example, an aspect including a housing portion, a sealable window portion disposed for taking in and out of the object to be heat treated, and a movable heater portion disposed inside the housing portion It can be. If necessary, the heat treatment object installation part for placing the heat treatment object inside the case part, the exhaust part for discharging this gas when the gas is discharged by heating the heat treatment object, the case part A pressure adjusting unit such as a vacuum pump for adjusting the internal pressure can be provided. Further, the heating may be performed in a state where the object to be heat-treated and the heater portion are fixed, or may be performed while either one is moved.
The heating device of the present invention is suitable as a device for drying a heat-treated material containing water, an organic solvent and the like at a desired temperature. And it can use as a vacuum dryer (vacuum dryer), a pressure dryer, a dehumidification dryer, a hot air dryer, an explosion-proof dryer, etc. Furthermore, it is suitable as an apparatus for firing unfired materials such as LCD panels and organic EL panels at a desired temperature. And it can be used as a reduced-pressure baking machine, a pressure baking machine, etc.
本発明の実施例を図面に基づき、更に詳しく説明する。
〈実施例〉ヒータの作製(図1及び図6参照)
(1)絶縁層141の形成
縦520mm、横1220mmのステンレス基体(SUS430製)の表面を平滑処理した後、結晶化ガラス(商品名「3500N」、デュポン社製)を乾燥処理後100μmとなるよう基体11の全面に塗布し、850℃で焼成して膜厚85μmの絶縁層141を設けた。Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
<Example> Fabrication of heater (see FIGS. 1 and 6)
(1) Formation of insulating
(2)抵抗発熱配線12の形成
その後、絶縁層141上に、鉛、カドミウム、ニッケルを含まず、銀−パラジウムを含むペーストを用いて、図1及び図6に示すパターン形状の未焼成配線を印刷し、850℃で焼成して抵抗発熱配線12を得た。尚、抵抗発熱配線12の線幅は0.8mm、線厚は10μmである。
更に、抵抗発熱配線12に対して電流供給を行うための導線部122及びランド部123を、各々銀ペーストを用いて印刷した後、焼成処理(850℃、30分)して得た。(2) Formation of
Further, the
(3)絶縁層142の形成
次いで、得られた抵抗発熱配線12を含む基板の全面に、上記絶縁層141と同じ結晶化ガラスを用いて膜厚50μmの絶縁層142を設けた。(3) Formation of
(4)断線検知配線13の形成
その後、絶縁層142上に、鉛、カドミウム、ニッケルを含まず、銀−パラジウムを含むペーストを用いて、図1及び図6に示すパターン形状の未焼成配線を印刷し、850℃で焼成して断線検知配線13を得た。尚、断線検知配線13の線幅は0.8mm、線厚は10μmである。
更に、断線検知配線13に対して電流供給を行うための導線部133及びランド部134を、各々銀ペーストを用いて印刷した後、焼成処理(850℃、30分)して得た。(4) Formation of
Furthermore, the
(5)保護層及びトップコートの形成
次いで、得られた断線検知配線13を含む基板の全面に、上記絶縁層141及び絶縁層142と同じ結晶化ガラスを用いて膜厚50μmの保護層(図示せず)を設けた。続いて、非晶質ガラス(SiO2−Al2O3−B2O3−RO)を上記保護層の上に塗布し、750℃で焼成し、膜厚25μmのトップコート層(図示せず)を設けて、ヒータ1を得た。(5) Formation of Protective Layer and Topcoat Next, a protective layer having a thickness of 50 μm is formed on the entire surface of the substrate including the obtained
この実施例においては、上記各工程を(1)→(4)→(3)→(2)→(5)の順に変更することにより、図7に例示された形態のヒータを得ることができる。更に、基体11の上面側に対して、(1)→(4)→(5)の順で上記工程を施し、更に、基体11の下面側に対して、(3)→(2)→(5)の順で上記工程を施すことにより、図8に例示された形態のヒータを得ることができる。
In this embodiment, by changing the above steps in the order of (1) → (4) → (3) → (2) → (5), the heater in the form illustrated in FIG. 7 can be obtained. . Further, the above steps are performed in the order of (1) → (4) → (5) on the upper surface side of the
更に、この実施例においては、図1のように、ランド部を左右に分散させた形態としたが、図2に例示されるように、一方の側へまとめて配置することもできる。この場合には、断線検知配線13を、図2に例示されるパターン形状に形成することができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the land portions are dispersed left and right, but as shown in FIG. 2, they can be arranged together on one side. In this case, the
また、この実施例においては、抵抗発熱配線12のパターン形状を、図3のように変更することができる。即ち、図1のパターン形状はパラレルセルパターンが並列に配列されているのに対して、図3のパターン形状はシリーズセルパターンが並列に配列された形態である。また、その時に、図4に例示されるように、ランド部を一方の側へまとめて配置することもできる。
Further, in this embodiment, the pattern shape of the
更に、この実施例においては、抵抗発熱配線12のパターン形状を、図16又は図18のように変更することができる。即ち、図1のパターン形状が、基体11の短辺及び長辺に対応されて、各辺に直交されるように形成されているのに対して、図16及び図18のパターン形状は、基体11の短辺及び長辺に直交しないように角度を付けて形成された形態である。このような形態では、基体11の短辺又は長辺に対して直交するように被加熱物が移動される場合であっても、抵抗発熱配線12のパターン形状に依存した加熱ムラを防止して、より満遍ない加熱を行うことができる。また、この場合にも、図17及び図19に例示されるように、ランド部を一方の側へまとめて配置することができる。
尚、図16〜図19におけるセルパターン121のうち、両端に位置する三角形状のセルパターンは、他の矩形セルパターンと同じ発熱特性となるように、導電材料の種類、パターンの幅及び厚みによって制御されている。Furthermore, in this embodiment, the pattern shape of the
In addition, among the
この図16〜図19のヒータ1が備えるセルパターン121についてより詳しく説明すれば、本発明のヒータ1は、1つのセルパターン内に、傾斜して敷設された傾斜パターン部を有する形態とすることができる(図16−図19参照)。このように、傾斜パターン部を備えたヒータは、傾斜パターン部を備えないヒータに比べて、被熱処理物(本発明のヒータ1で加熱されることとなる物)の全面にわたってより均一に加熱することができる。
The
特に、本発明のヒータ1が、被加熱物と対面された状態で、被加熱物及び本発明のヒータ1のうちの少なくとも一方を、所定の方向に掃引して、被加熱物を加熱するものである場合には、傾斜パターン部を有することが好ましい。通常、このような状況では、被加熱物は、掃引方向にヒータ1よりも長い形態である。即ち、例えば、図23及び図24に例示されるように、ヒータ1の概形が略長方形状であり、ヒータ1の短辺よりも長さが長い形状の被熱処理物2を加熱する場合がある。このような場合には、ヒータ1と被熱処理物2とを対面させただけでは、被加熱物2がヒータ1より大きいために、被熱処理物2の一部しか加熱することができない。このため、被加熱物2及び本発明のヒータ1のうちの少なくとも一方を、所定の方向D(以下、単に「掃引方向D」という)へ掃引することで、被熱処理物2の全面を加熱することができる。
In particular, with the
ここで、図23に例示されるヒータ1のセルパターン121は、掃引方向Dに対して略直交する向きの水平パターン部127aと、掃引方向Dに対して略平行な向きの垂直パターン部127bと、から構成される。この形態のセルパターン121では、隣接した垂直パターン部127b同士の間隙となって、抵抗発熱配線12が存在しない部分として、垂直なパターン間隙128が形成される。
そして、被熱処理物2を掃引方向Dに掃引すると、被熱処理物2には、水平パターン部127aと断続的に対面する部分(被熱処理物2上の部分)と、垂直パターン部127bと対面し続ける部分(被熱処理物2上の部分)と、垂直なパターン間隙128と対面し続ける部分(被熱処理物2上の部分)と、を生じる。これらの被熱処理物2上の各部分での積算熱量を比べると、垂直パターン部127bと対面し続ける部分が最も大きく、水平パターン部127aと断続的に対面する部分がそれに次いで大きく、垂直なパターン間隙128と対面し続ける部分は最も小さくなる。即ち、狭い範囲ではあるが、被熱処理物2に加熱ムラを生じる可能性がある。そこで、被熱処理物2に対してより均一な加熱を要する場合には、図24に例示されるように、掃引方向Dに対して傾斜して敷設された傾斜パターン部127cを備えることが好ましい。Here, the
When the object to be heat-treated 2 is swept in the sweep direction D, the object to be heat-treated 2 faces the horizontal pattern part 127a intermittently (the part on the object to be heat-treated 2) and the
図24に例示されるヒータ1のセルパターン121は、掃引方向Dに対して略直交する向きの水平パターン部127aと、掃引方向Dに対して傾斜して敷設された傾斜パターン部127cとを備えている。このセルパターン121では、隣接した傾斜パターン部127c同士の間隙となって、抵抗発熱配線12が存在しない部分として、傾斜したパターン間隙129が形成される。しかしながら、傾斜パターン部127cも、傾斜したパターン間隙129も、被加熱物2の掃引方向Dに対して傾斜して配置される。そのため、被熱処理物2を、掃引方向Dに掃引しても、傾斜パターン部127c及び傾斜したパターン間隙129のどちらにも対面し続ける被加熱物2上の部分を生じない。即ち、どちらのパターン部も均等に被加熱物2と対面されることとなる。その結果、被熱処理物2の各部分における積算熱量は均化されて、より高度に均一な加熱を行うことができる。
The
また、本発明のヒータ1と被加熱物2とが、近接して対面される場合に、傾斜パターン部を備えることによる上述の作用・効果は顕著に奏される。とりわけ、本発明のヒータ1と被加熱物2とが接して掃引される場合に上記作用・効果が特に顕著に奏される。即ち、本発明のヒータ1と被加熱物2とが大きく離間されて、抵抗発熱配線から発せられた熱が放射状に広がることによって、被加熱物2に到達する熱量が均化される場合には、垂直パターン部127bや垂直なパターン間隙128(図23参照)が存在したとしても加熱ムラを生じ難い。
しかしながら、本発明のヒータ1と被加熱物2とが近接している場合、特に、これらが接している場合には、上記の均化は達せられ難く、被加熱物2上で加熱ムラを生じ易くなる。従って、被加熱物2と接して掃引されるヒータでは、特に傾斜パターン部を備えることが好ましい。
尚、傾斜パターン部127cは、どの程度に傾斜されていてもよいが、例えば、水平パターン127aに対して、好ましくは10〜80度、より好ましくは20〜70度とすることができる。Moreover, when the
However, when the
In addition, although the inclination pattern part 127c may be inclined how much, for example, it is preferably 10 to 80 degrees, more preferably 20 to 70 degrees with respect to the horizontal pattern 127a.
更に、この実施例においては、図5に示されるように、断線検知配線13の感応部131を、抵抗発熱配線12の各セルパターン121の外形の領域内に収まるように(図12参照)、且つ、各セルパターン121の配線の投影像と重ならないように形成することができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the
また、この実施例においては、抵抗発熱配線12のパターン形状を、図13のように変更したうえで、図13に示すように各パターン群に個別の断線検知配線135及び136を設けることで、第2発明のヒータとすることができる。更に、図14示すようにパターン形状を変更することができる。また、図15に示されるように、断線検知配線13の感応部131を、抵抗発熱配線12の各セルパターン121の外形の領域内に収まるように(図12参照)、且つ、各セルパターン121の配線の投影像と重ならないように形成することができる。
Further, in this embodiment, after changing the pattern shape of the
尚、本発明においては、上記の具体的実施形態に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。 The present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application.
1;ヒータ、
11;基体、
12;抵抗発熱配線、121;セルパターン、122;導線部、123;ランド部、125;第1パターン群、126;第2パターン群、127a;水平パターン部、127b;垂直パターン部、127c;傾斜パターン部、128;垂直なパターン間隙、129;傾斜したパターン間隙、
13;断線検知配線、131;感応部、132;接続部、133;導線部、134;ランド部、135;第1の断線検知配線、136;第2の断線検知配線、
141、142;絶縁層、
151;セルパターンの外形の領域(外形の投影像)、
4;画像形成装置、41:レーザースキャナー、42:ミラー、43:帯電装置、44:感光ドラム、45:現像器、46:転写ドラム、47:転写用ロール、
5:定着装置(定着手段)、51:定着用ロール、52:加圧用ロール、53:ヒータホルダ、54:加圧用ロール、
6:ヒータの支持台、7:温度コントローラー、P:記録用媒体。1; heater,
11; substrate
12; resistance heating wiring, 121; cell pattern, 122; conductor portion, 123; land portion, 125; first pattern group, 126; second pattern group, 127a; horizontal pattern portion, 127b; vertical pattern portion, 127c; Pattern portion, 128; vertical pattern gap, 129; inclined pattern gap,
13; Disconnection detection wiring, 131; Sensitive part, 132; Connection part, 133; Conductor part, 134; Land part, 135; First disconnection detection wiring, 136; Second disconnection detection wiring,
141, 142; insulating layers;
151; a region of the outer shape of the cell pattern (projected image of the outer shape),
4; Image forming apparatus, 41: Laser scanner, 42: Mirror, 43: Charging device, 44: Photosensitive drum, 45: Developer, 46: Transfer drum, 47: Transfer roll,
5: fixing device (fixing means), 51: fixing roll, 52: pressurizing roll, 53: heater holder, 54: pressurizing roll,
6: Heater support, 7: Temperature controller, P: Recording medium.
Claims (8)
前記抵抗発熱配線は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターンを有し、
前記断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記セルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記断線検知配線は、いずれかの前記セルパターンが断線した場合に、前記断線による温度変化に起因して抵抗変化を生じることを特徴とするヒータ。A heater comprising: a base; a resistance heating wiring disposed on the base; and a disconnection detection wiring insulated from the resistance heating wiring and disposed on the base.
The resistance heating wiring has a plurality of cell patterns having substantially the same heating characteristics and electrically connected to each other in parallel,
The disconnection detection wiring is a wiring having a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature corresponding to each of the cell patterns, and the sensitive portions are electrically connected and integrated. ,
The heater according to claim 1, wherein the disconnection detection wiring causes a resistance change due to a temperature change due to the disconnection when any of the cell patterns is disconnected.
前記抵抗発熱配線は、実質的に同じ発熱特性を有し、且つ、互いに電気的に並列に接続された、複数のセルパターンを有し、
更に、前記抵抗発熱配線は、前記セルパターンのうちの所定数のセルパターンからなる第1パターン群と、前記第1パターン群と実質的に同じ発熱特性を有する、所定数のセルパターンからなる第2パターン群と、を有し、
前記断線検知配線のうちの第1の断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記第1パターン群をなすセルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記断線検知配線のうちの第2の断線検知配線は、温度に依存して抵抗値が変化する感応部を、前記第2パターン群をなすセルパターンの各々に対応して有するとともに、前記感応部同士が電気的に接続されて一体とされた配線であり、
前記セルパターンのうちの少なくともいずれかが断線した場合に、断線された前記セルパターンの温度変化に起因して、前記第1の断線検知配線と前記第2の断線検知配線との抵抗比率の変化を生じることを特徴とするヒータ。A heater comprising: a base; a resistance heating wiring disposed on the base; and a plurality of disconnection detection wirings insulated from the resistance heating wiring and disposed on the base.
The resistance heating wiring has a plurality of cell patterns having substantially the same heating characteristics and electrically connected to each other in parallel,
Further, the resistance heating wiring includes a first pattern group including a predetermined number of cell patterns of the cell patterns, and a first pattern group including a predetermined number of cell patterns having substantially the same heat generation characteristics as the first pattern group. Two pattern groups,
The first disconnection detection wiring among the disconnection detection wirings has a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature, corresponding to each of the cell patterns forming the first pattern group, and the sensitive portion. It is a wiring that is electrically connected to each other,
The second disconnection detection wiring of the disconnection detection wirings has a sensitive portion whose resistance value changes depending on temperature corresponding to each of the cell patterns forming the second pattern group, and the sensitive portion. It is a wiring that is electrically connected to each other,
When at least one of the cell patterns is disconnected, a change in the resistance ratio between the first disconnection detection wiring and the second disconnection detection wiring due to a temperature change of the disconnected cell pattern A heater characterized by producing
前記セルパターンは、1つのセルパターン内に、前記所定の方向に対して傾斜して敷設された傾斜パターン部を有する請求項1乃至4のうちのいずれかに記載のヒータ。A heater that heats the object to be heated by sweeping at least one of the object to be heated and the main heater in a predetermined direction while facing the object to be heated,
The heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the cell pattern has an inclined pattern portion laid in an inclination with respect to the predetermined direction in one cell pattern.
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