JP6161859B1 - ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
更に、上記特許文献1の技術によれば、発熱配線の並列配線が傾斜した矩形パターンを含んでいる。そのため、配線の非形成部分が、ヒータの長手方向又は幅方向に対して斜めとなり、使用時における抵抗発熱配線部の局所的な温度上昇を招かない([0023])。
このように、特許文献1に開示されたヒータによれば、優れた均熱を行うことができる点で優れている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータ、このようなヒータを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置、並びにヒータの製造方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載のヒータは、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掃引方向に掃引することにより前記被加熱物を加熱するヒータであって、
基体と、前記基体上に、各別に給電を受ける複数の抵抗発熱配線と、を備え、
前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された少なくとも3列の横配線部と、前記横配線部間を接続する縦配線部と、が結ばれてつづら折り状に形成されており、
前記抵抗発熱配線のうちの少なくとも1つの抵抗発熱配線が、下記(P1)のパターン又は下記(P2)のパターンいずれかのパターンを有することを要旨とする。
(P1):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より短く形成されたパターン。
(P2):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より長く形成されたパターン。
請求項2に記載のヒータは、請求項1に記載のヒータにおいて、前記(P1)のパターンを有する抵抗発熱配線と、前記(P2)のパターンを有する抵抗発熱配線と、の両方の抵抗発熱配線を備え、
前記(P1)のパターンを有する抵抗発熱配線と、前記(P2)のパターンを有する抵抗発熱配線と、が隣り合って配置されていることを要旨とする。
請求項3に記載のヒータは、請求項1又は2に記載のヒータにおいて、前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向とは略垂直である幅方向に、第1配線(L1)、第2配線(L2)、第3配線(L3)、第4配線(L4)の順に並んで、少なくとも4つの前記抵抗発熱配線と、を備えており、
前記第1配線(L1)の第1列横配線部(X11)及び第2列横配線部(X12)を繋ぐ縦配線部(Y112)と、前記第2配線(L2)の第1列横配線部(X21)及び第2列横配線部(X22)を繋ぐ縦配線部(Y212)と、が隙間を介して対向された対向箇所(A)を有し、
前記第2配線(L2)の第2列横配線部(X22)及び第3列横配線部(X23)を繋ぐ縦配線部(Y223)と、前記第3配線(L3)の第2列横配線部(X32)及び第3列横配線部(X33)を繋ぐ縦配線部(Y323)と、は隙間を介して対向された対向箇所(B)を有し、
前記第3配線(L3)の第1列横配線部(X31)及び第2列横配線部(X32)を繋ぐ縦配線部(Y312)と、前記第4配線(L4)の第1列横配線部(X41)及び第2列横配線部(X42)を繋ぐ縦配線部(Y412)と、は隙間を介して対向された対向箇所(C)を有し、
前記対向箇所(B)の前記隙間の掃引軌跡が、前記対向箇所(A)の前記隙間の掃引軌跡と、前記対向箇所(C)の前記隙間の掃引軌跡と、の間に位置されるとともに、前記対向箇所(A)の前記隙間の掃引軌跡、及び、前記対向箇所(C)の前記隙間の掃引軌跡、のいずれか一方の側へ偏って位置されていることを要旨とする。
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、各々の前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向に、前記第1列から前記第3列に加えて、更に、第4列の順に並んで配置された少なくとも4列の前記横配線部と、前記横配線部間を接続する縦配線部と、が結ばれてつづら折り状に形成されており、
前記抵抗発熱配線のうちの所定の抵抗発熱配線(LS)の第1列横配線部(XS1)及び第2列横配線部(XS2)を繋ぐ縦配線部(YS12)と、前記抵抗発熱配線(LS)に隣り合った抵抗発熱配線(LT)の第1列横配線部(XT1)及び第2列横配線部(XT2)を繋ぐ縦配線部(YT12)と、が隙間を介して対向された対向箇所(D)を有し、
前記抵抗発熱配線(LS)の第3列横配線部(XS3)及び第4列横配線部(XS4)を繋ぐ縦配線部(YS34)と、前記抵抗発熱配線(LT)の第3列横配線部(XT3)及び第4列横配線部(XT4)を繋ぐ縦配線部(YT34)と、が隙間を介して対向された対向箇所(E)を有し、
前記対向箇所(D)の前記隙間の掃引軌跡と、前記対向箇所(E)の前記隙間の掃引軌跡と、が重ならないように幅方向へ離間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、前記横配線部は、前記縦配線部よりも長く形成されていることを要旨とする。
請求項6に記載のヒータは、請求項1乃至5のうちのいずれかに記載のヒータにおいて、前記縦配線部のうちの少なくとも一部の縦配線部が、前記掃引方向に対して傾斜されていることを要旨とする。
請求項7に記載のヒータは、請求項1乃至6のうちのいずれかに記載のヒータにおいて、前記抵抗発熱配線は、正の抵抗発熱係数を有することを要旨とする。
請求項8に記載の定着装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを要旨とする。
請求項9に記載の画像形成装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを要旨とする。
請求項10に記載の加熱装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを要旨とする。
即ち、第1列横配線部(X1)が第2列横配線部(X2)に比べて長く、且つ、第2列横配線部(X2)が第3列横配線部(X3)に比べて短いパターン(P1)、又は、第1列横配線部(X1)が第2列横配線部(X2)に比べて短く、且つ、第2列横配線部(X2)が第3列横配線部(X3)に比べて長いパターン(P2)を備えることにより、これらのパターン(P1)及びパターン(P2)が有する縦配線部によって形成される掃引軌跡を、幅方向で重ならないように分散させることができ、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータとすることができる。
横配線部が、縦配線部よりも長く形成されている場合には、掃引方向よりも幅方向に長いヒータに適したパターンを得ることができる。従って、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータとすることができる。
縦配線部のうちの少なくとも一部の縦配線部が、掃引方向に対して傾斜されている場合には、縦配線部によって被加熱物に付与される熱を、掃引時に、幅方向へ分散させることができる。従って、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータとすることができる。
抵抗発熱配線が、正の抵抗発熱係数を有する場合には、各抵抗発熱配線の発熱状態を自律的に均一化させることができる。従って、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータとすることができる。
[1]ヒータ
本ヒータ(1)は、被加熱物と対面された状態で、被加熱物及び本ヒータ(1)のうちの少なくとも一方を掃引方向(D1)に掃引することにより被加熱物を加熱するヒータである。また、本ヒータ(1)は、基体(11)と、基体(11)上に、各別に給電を受ける複数の抵抗発熱配線(12)と、を備えている。
抵抗発熱配線(12)は、掃引方向(D1)に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された少なくとも3列の横配線部(X)と、横配線部(X)間を接続する縦配線部(Y)と、を有し、横配線部(X)と縦配線部(Y)とが結ばれてつづら折り状に形成されている。即ち、各抵抗発熱配線(12)は、各々、つづら折り形状(蛇行形状)のパターン(以下、単に「つづら折りパターン」ともいう)を有している。
そして、複数の抵抗発熱配線(12)のうちの少なくとも1つの抵抗発熱配線(12)が、下記のパターン(P1)又はパターン(P2)を有している。
(P1):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より短く形成されたパターン。
(P2):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より長く形成されたパターン。
即ち、各別に給電を受ける複数の抵抗発熱配線(12)を1つのセルと考えた場合に、従来、1つのセルは、隣接されたセルと発熱領域を共有しないように個々に独立して配置されている。このような独立セルの形態では、隣接された独立セル同士の横配線は、掃引方向で重ならないように分離される。しかしながら、このような独立セル配置では、独立セル同士の境界に、縦配線が密集して直線的に連なった領域が形成されることとなる。掃引方向に幅広なヒータであれば、上述の縦配線が密集して直線的に連なった領域が存在しても、例えば、この領域が、掃引時に被加熱物のいずれの箇所でも1回は通過するように、横配線の列数を多くしたパターニングを行うことで、加熱の偏りを防止できる。
しかしながら、掃引方向に幅狭なヒータでは、掃引方向の幅を確保できないために、横配線の列数を多くしたパターニングを行うことができない。そのため、被加熱物に対して、縦配線が密集して直線的に連なった領域が局所的に掃引されてしまうことになり、加熱の偏りを生じてしまうことになる。
そして、本ヒータに配設された抵抗発熱配線(12)は、各々、これらの横配線部(X)間を接続する縦配線部(Y)を備えている。更に、これらの横配線部(X)と縦配線部(Y)とが結ばれて、全体として抵抗発熱配線(12)はつづら折り状(蛇行形状)のパターン(以下、単に「つづら折りパターン」ともいう)とされている。
尚、当然ながら、本ヒータは、基体上に、上述のつづら折りパターンを有する抵抗発熱配線のみを備えてもよいし、つづら折りパターンを有さない他の形態の抵抗発熱配線を、つづら折りパターンを有する抵抗発熱配線に加えて備えていてもよい。
即ち、換言すれば、第2列横配線部(X2)が、掃引方向(D1)において、第1列横配線部(X1)と第3列横配線部(X3)との間に配置され、且つ、第2列横配線部(X2)の幅方向(D2)の長さが、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)の幅方向(D2)の長さよりも短く形成されたパターンである。
従って、第1列横配線部(X1)の幅方向(D2)の長さをLX1とし、第2列横配線部(X2)の幅方向(D2)の長さをLX2とし、第3列横配線部(X3)の幅方向(D2)の長さをLX3とした場合、「LX1>LX2」且つ「LX3>LX2」である。
また、各々の長短の程度は特に限定されないが、例えば、0.05≦LX2/{(LX1+LX3)/2}<1とすることができる。この値は、0.2≦LX2/{(LX1+LX3)/2}≦0.95が好ましく、0.5≦LX2/{(LX1+LX3)/2}≦0.9がより好ましい。特に、LX2/{(LX1+LX3)/2}が0.5以上である場合には、第1列横配線部(X1)と第2列横配線部(X2)と第3列横配線部(X3)の各々の長さが過度に異なることが抑制される。この形態は、後述するように、抵抗発熱配線(12)が、正の抵抗発熱係数を有する場合に特に好適である。即ち、長さが過度に異なることが抑制されることによって、抵抗発熱配線(12)が自律的に発熱状態を均一化させ易くすることができる。
ここで、第1列横配線部(X1)と第3列横配線部(X3)との幅方向(D2)の長さは、いずれかが一方が他方に比べて長く形成されてもよく、同じ長さであってもよい。
即ち、換言すれば、第2列横配線部(X2)が、掃引方向(D1)において、第1列横配線部(X1)と第3列横配線部(X3)との間に配置され、且つ、第2列横配線部(X2)の幅方向(D2)の長さが、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)の幅方向(D2)の長さよりも長く形成されたパターンである。
従って、第1列横配線部(X1)の幅方向(D2)の長さをLX1とし、第2列横配線部(X2)の幅方向(D2)の長さをLX2とし、第3列横配線部(X3)の幅方向(D2)の長さをLX3とした場合、「LX1<LX2」且つ「LX3<LX2」である。
また、各々の長短の程度は特に限定されないが、例えば、1<LX2/{(LX1+LX3)/2}≦5とすることができる。この値は、1.05≦LX2/{(LX1+LX3)/2}≦3が好ましく、1.1≦LX2/{(LX1+LX3)/2}≦2がより好ましい。特に、LX2/{(LX1+LX3)/2}が2以下である場合には、第1列横配線部(X1)と第2列横配線部(X2)と第3列横配線部(X3)の各々の長さが過度に異なることが抑制される。この形態は、後述するように、抵抗発熱配線(12)が、正の抵抗発熱係数を有する場合に特に好適である。即ち、長さが過度に異なることが抑制されることによって、抵抗発熱配線(12)が自律的に発熱状態を均一化させ易くすることができる。
ここで、第1列横配線部(X1)と第3列横配線部(X3)との幅方向(D2)の長さは、いずれかが一方が他方に比べて長く形成されてもよく、同じ長さであってもよい。
このように、異なる2本の抵抗発熱配線(12)のパターンとして、パターン(P1)とパターン(P2)との両方を有するヒータでは、これらのパターン(P1)及びパターン(P2)は、不規則に配置されていてもよいが、両者が隣り合って配置されてもよい(図3、図8−図14参照)。
両者が隣り合って配置される場合には、横配線部(X)同士の凹凸を噛み合わせることができるため、縦配線部(Y)によって形成される掃引軌跡を、幅方向(D2)で重ならないように分散させながら、密な全体パターンを形成できる。このため、掃引方向に幅狭なヒータにおいても均熱性に優れたヒータとすることができる。更には、少なくとも3本の隣り合った抵抗発熱配線(12)において、パターン(P1)とパターン(P2)とが交互に配置されていることが好ましい。即ち、例えば、パターン(P1)とパターン(P2)とパターン(P1)とが幅方向(D2)にこの順に並んで配置された態様や、パターン(P2)とパターン(P1)とパターン(P2)とが幅方向(D2)にこの順に並んで配置された態様等が挙げられる。
また、特に、パターン(P1)及びパターン(P2)とは、後述するように、同じ条件下で測定される抵抗値が同じであることが好ましく、とりわけ長さが同じパターン(横配線部と縦配線部との合計長さが同じ)であることが好ましい。
また、抵抗発熱配線(12)は、どのように配置してもよく、配置についても特に限定されないが、例えば、掃引方向(D1)とは略垂直である幅方向(D2)に、並べて配置することができる。
更に、複数の抵抗発熱配線(12)が、幅方向(D2)に並んで配置される場合には、各抵抗発熱配線(12)が有する縦配線部(Y)は、隣り合った抵抗発熱配線(12)同士において、対向されなくてもよいが、本ヒータでは、隙間を介して対向されることが好ましい。即ち、隣り合った抵抗発熱配線(12)の縦配線部(Y)同士が隙間を介して対向されて、対向箇所(Z)を形成していることが好ましい(図3参照)。
本ヒータにおいて、掃引方向(D1)に少なくとも3列の横配線部(X)を備えた抵抗発熱配線(12)が、幅方向(D2)に少なくとも4つ並んで配置されている場合には、下記のように、対向箇所(B)の隙間の掃引軌跡(TB)が、対向箇所(A)と対向箇所(C)の間であって、且つ、いずれか一方の側へ偏って位置させることによって、均熱性に優れたヒータとすることができる(図6参照)。
この場合において、第1配線(L1)の第1列横配線部(X11)及び第2列横配線部(X12)を繋ぐ縦配線部(Y112)と、第2配線(L2)の第1列横配線部(X21)及び第2列横配線部(X22)を繋ぐ縦配線部(Y212)と、が隙間を介して対向された対向箇所を、対向箇所(A)とし、
第2配線(L2)の第2列横配線部(X22)及び第3列横配線部(X23)を繋ぐ縦配線部(Y223)と、第3配線(L3)の第2列横配線部(X32)及び第3列横配線部(X33)を繋ぐ縦配線部(Y323)と、は隙間を介して対向された対向箇所を、対向箇所(B)とし、
第3配線(L3)の第1列横配線部(X31)及び第2列横配線部(X32)を繋ぐ縦配線部(Y312)と、第4配線(L4)の第1列横配線部(X41)及び第2列横配線部(X42)を繋ぐ縦配線部(Y412)と、は隙間を介して対向された対向箇所を、対向箇所(C)とした場合に、
対向箇所(B)の隙間の掃引軌跡(TB)が、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡(TA)と、対向箇所(C)の隙間の掃引軌跡(TC)と、の間に位置されるとともに、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡(TA)、及び、対向箇所(C)の隙間の掃引軌跡(TC)、のいずれか一方の側へ偏って位置されることが好ましい(図6参照)。
即ち、この形態のために、対向箇所(B)を形成している縦配線部(Y223)及び縦配線部(Y323)の2本の縦配線部が共に、対向箇所(A)又は対向箇所(C)の側へ偏って配置されることが好ましい。
更に、本ヒータでは、第1配線(L1)、第2配線(L2)、第3配線(L3)、及び、第4配線(L4)のうちの、第2配線(L2)及び第3配線(L3)が、パターン(P1)及びパターン(P2)を、各々有することが好ましい。即ち、例えば、第2配線(L2)がパターン(P1)を有し、第3配線(L3)がパターン(P2)を有する態様や、第2配線(L2)がパターン(P2)を有し、第3配線(L3)がパターン(P1)を有する態様であることが好ましい。このような態様は、各々抵抗発熱配線が存在する領域をよりコンパクトに集約することができ、自己温度均衡作用の観点から好ましい。(図8、図10−図14参照)。
本ヒータにおいて、掃引方向(D1)に少なくとも4列の横配線部(X)を備えた抵抗発熱配線(12)が、幅方向(D2)に少なくとも2つ並んで配置されている場合には、下記のように、対向箇所(D)の隙間の掃引軌跡と、対向箇所(E)の隙間の掃引軌跡と、が重ならないように幅方向へ離間されていることによって、均熱性に優れたヒータとすることができる(図7参照)。
そして、本ヒータに配設された抵抗発熱配線(12)は、各々、これらの横配線部(X)間を接続する縦配線部(Y)を備えている。更に、これらの横配線部(X)と縦配線部(Y)とが結ばれて、全体として抵抗発熱配線(LS及びLT)はつづら折りパターンとされている。
即ち、掃引方向(D1)とは略垂直である幅方向(D2)に、少なくとも4列の横配線部(X)を有した所定の抵抗発熱配線(LS)と、少なくとも4列の横配線部(X)を有した所定の抵抗発熱配線(LT)との2つの抵抗発熱配線(12)を、隣り合って配置することができる。そして、この形態において、抵抗発熱配線(LS及びLT)の縦配線部(Y)同士で対向箇所を形成することができる。
抵抗発熱配線(LS)の第3列横配線部(XS3)及び第4列横配線部(XS4)を繋ぐ縦配線部(YS34)と、抵抗発熱配線(LT)の第3列横配線部(XT3)及び第4列横配線部(XT4)を繋ぐ縦配線部(YT34)と、が隙間を介して対向された対向箇所を、対向箇所(E)とした場合に、
対向箇所(D)の隙間の掃引軌跡(TD)と、対向箇所(E)の隙間の掃引軌跡(TE)と、は重ならないことが好ましく、更には、対向箇所(D)の隙間の掃引軌跡(TD)と、対向箇所(E)の隙間の掃引軌跡(TE)と、が幅方向へ離間されていることが好ましい(図7参照)。
尚、第1配線(L1)、第2配線(L2)、第3配線(L3)、及び、第4配線(L4)において、前述したパターン(P1)及びパターン(P2)と形態は、どの配線が備えてもよく、また、備えていなくてもよく、特に限定されない。
即ち、対向箇所(B)の隙間の掃引軌跡(TB)が、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡(TA)と、対向箇所(C)の隙間の掃引軌跡(TC)と、の間に位置されるとともに、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡(TA)、及び、対向箇所(C)の隙間の掃引軌跡(TC)、のいずれか一方の側へ偏って位置され、且つ、対向箇所(D)の隙間の掃引軌跡(TD)と、対向箇所(E)の隙間の掃引軌跡(TE)と、は重ならず、対向箇所(D)の隙間の掃引軌跡(TD)と、対向箇所(E)の隙間の掃引軌跡(TE)と、が幅方向へ離間された形態とすることができる(図12−図14参照)。
本ヒータに配設される抵抗発熱配線(12)において、横配線部(X)と縦配線部(Y)とは、同じ長さであってもよいし、いずれか一方がより長く形成されていてもよいが、横配線部(X)が縦配線部(Y)よりも長く形成されていることが好ましい。前述した各パターンは、横配線部(X)が縦配線部(Y)よりも長く形成されたパターンにおいてより効果的に機能されるからである。
横配線部(X)が縦配線部(Y)よりも長く形成されている場合、その程度は特に限定されないが、横配線部(X)の幅方向(D2)の長さをLXとし、縦配線部(Y)の掃引方向(D1)の長さをLYとした場合に、例えば、1<LX/LY≦1000とすることができる。この割合は、1.5≦LX/LY≦300が好ましく、2≦LX/LY≦150がより好ましい。
尚、横配線部(X)の幅方向(D2)の長さLXの測定は、前述と同様に、図4及び図5に示す通りである。即ち、掃引方向に対して垂直な仮想線(U)を想定し、この仮想線(U)によって区画される最長の長さを横配線部(X)の長さLXとする。一方、縦配線部(Y)の掃引方向(D1)の長さLYの測定は、図4及び図5に示す通りである。即ち、掃引方向に対して垂直な仮想線(U)を想定し、この仮想線(U)によって区画される最長の長さを縦配線部(Y)の長さLYとする。
更に、抵抗発熱配線(12)を構成する横配線部(X)は、掃引方向(D1)に対して略垂直に配置されればよい。具体的には、掃引方向(D1)に対して90度に配置されてもよく、掃引方向(D1)に対して所定の角度で傾斜されてもよい。このうち、掃引方向(D1)に対して傾斜されている場合は、通常、掃引方向(D1)に対して80度を超えて100度以下(但し、90度を除く)の範囲である。また、横配線部(X)は、複数列存在するが、これらは、互いに平行でなくてもよいが、互いに平行であることが好ましい。
また、縦配線部(Y)同士は、各々異なる配置形態とすることができるが、各対向箇所を形成するという観点では、隣り合った異なる抵抗発熱配線同士の縦配線部(Y)は略平行であることが好ましい。即ち、例えば、前述のように、対向箇所(A)を構成する第1配線(L1)の縦配線部(Y112)と第2配線(L2)の縦配線部(Y212)とは、略平行であることが好ましい。このことは、対向箇所(B)〜(E)及びその他の対向箇所においても同様である。
また、各抵抗発熱配線は、どのような抵抗発熱特性を有してもよいが、各抵抗発熱配線の間で、自己温度均衡作用(自己温度補完作用)を発揮できることが好ましい。その観点から、抵抗発熱配線を構成する導電材料は、正の抵抗発熱係数を有することが好ましい。具体的には、−200℃以上1000℃以下の温度範囲における抵抗温度係数が100ppm/℃以上4400ppm/℃以下であることが好ましく、更には、300ppm/℃以上3700ppm/℃以下であることがより好ましく、500ppm/℃以上3000ppm/℃以下であることが特に好ましい。このような材料としては、銀−パラジウム合金等の銀系合金が挙げられる。
尚、実質的に同一の発熱量を有するとは、各抵抗発熱配線が、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。例えば、抵抗発熱配線間での抵抗温度係数の差異が±20%以内であり、且つ、抵抗発熱配線間での抵抗値の差異が±10%以内とすることができる。
基体(11)は、抵抗発熱配線を指示する基板である。
基体の寸法や形状は特に限定されないが、掃引方向(D1)の長さよりも幅方向(D2)の長さが長い形状である場合に、特に本発明に構成による効果を得易い。具体的には、例えば、基体の掃引方向(D1)の長さをLD1とし、基体の幅方向(D2)の長さをLD2とした場合に、長さの比(LD1/LD2)は、0.001以上0.25以下とすることができる。この比は、更に、0.005以上0.2以下が好ましく、0.01以上0.15以下がより好ましい。また、その厚さは、例えば、基体の材質や寸法等に応じて0.1〜20mmとすることができる。
基体の材質は、その表面上で抵抗発熱配線を発熱させられればよく、特に限定されない。基体として、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。金属等の導電材を用いる場合には、基体はその導電材上に絶縁層(図示せず)を設けて構成することができる。この場合、抵抗発熱配線は、絶縁層上に形成されることとなる。
更に、基体を構成する金属として、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。そのうち、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)は比重が小さいため、これらを採用することによって本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ため、これらを採用することによって本ヒータの均熱性の向上を図ることができる。
本ヒータは、前述の抵抗発熱配線以外にも、他の回路を備えることができる。他の回路としては、抵抗発熱配線へ電極を供給するための給電配線、本ヒータへ電極を供給するための外部配線を接続するランド等が挙げられる。これらは1種のみを備えてもよく2種以上を備えてもよい。
抵抗発熱配線は、それ自体が、給電配線部(R)を備えていてもよい(図15)。
本ヒータは、印刷機、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置や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。また、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、被膜の熱処理等を好適に行うことができる。具体的には、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、自動車関連製品、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に利用することができる。
以上より、本ヒータは、例えば、以下のような実施形態とすることができる。尚、以下の実施の形態に係る図8−図15は、図面上に符号を付すことができるよう、アスペクト比を変更(掃引方向(D1)が大きくなり、幅方向(D2)に小さくなるように変更)して表した模式的な平面図である。
実施の形態1のヒータを模式的に表す平面図を図8に示した。
実施の形態1のヒータは、基体11を有する。この基体11は、掃引方向(D1)の長さLD1と幅方向(D2)の長さLD2との比(LD1/LD2)が、0.013以上0.076以下とされて、掃引方向(D1)の長さよりも幅方向(D2)の長さが長い形状である(以下の実施形態では、いずれも同様の基体である)。また、基体11上に、各別に給電を受ける5本の抵抗発熱配線12と、を備える。各抵抗発熱配線は、銀−パラジウム合金を含むペーストの焼き付けによって形成されており、各々正の抵抗発熱係数を有し、各抵抗発熱配線間での抵抗温度係数の差異は±20%以内とされている(以下の実施形態では、いずれも同様の抵抗発熱配線である)。
更に、これら5本の抵抗発熱配線12は、掃引方向D1とは垂直である幅方向D2に、図8の左側から、第1配線(L1)、第2配線(L2)、第3配線(L3)、第4配線(L4)、第5配線(L5)の順で並んで配置され、このうち、第2配線(L2)及び第4配線(L4)は、第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より長く形成されたパターン(P2)を有している。更に、第3配線(L3)は、第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より短く形成されたパターン(P1)を有している。即ち、実施の形態1のヒータ(1)は、パターン(P1)及びパターン(P2)の両方を異なる抵抗発熱配線として同時に有し、更に、パターン(P1)及びパターン(P2)は隣り合って配置されている。
そして、対向箇所(B)の隙間の掃引軌跡TBは、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡TAと、対向箇所(C)の隙間の掃引軌跡TCと、の間に位置されるとともに、対向箇所(A)の隙間の掃引軌跡TAの側へ偏って位置されている。即ち、掃引軌跡TAと掃引軌跡TBとの間隙距離をWABとし、掃引軌跡TBと掃引軌跡TCとの間隙距離をWBCとした場合に、WAB<WBCとなっている。
更に、各縦配線部(Y)は、図8では、いずれも同じ角度で同じ方向へ傾斜されているが、これらは各々独立して異なる角度であってもよいし、また、各々独立して異なる方向へ傾斜されていてもよい。更には、傾斜された縦配線部(Y)と、傾斜されない(掃引方向D1に平行)縦配線部(Y)とが混在されてもよい。以下の他の実施の形態でも同様である。
実施の形態2のヒータを模式的に表す平面図を図9に示した。
実施の形態1のヒータは、基体11と、この基体11上に、各別に給電を受ける5本の抵抗発熱配線12と、を備える。これらの全ての抵抗発熱配線12は、掃引方向D1に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された3列の横配線部(X)と、横配線部間を接続する縦配線部(Y)とを有している。全ての横配線部(X)は、いずれも、縦配線部(Y)よりも長く形成され、更に、全ての縦配線(Y)は掃引方向D1に対して傾斜してパターニングされている。そして、横配線部(X)は、縦配線部(Y)によって電気的に接続されてつづら折り状に形成されている。
実施の形態3のヒータを模式的に表す平面図を図10に示した。
実施の形態3のヒータは、基体11と、この基体11上に、各別に給電を受ける5本の抵抗発熱配線12と、を備える。これらの全ての抵抗発熱配線12は、掃引方向D1に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された3列の横配線部(X)と、横配線部間を接続する縦配線部(Y)とを有している。全ての横配線部(X)は、いずれも、縦配線部(Y)よりも長く形成され、更に、全ての縦配線(Y)は掃引方向D1に対して傾斜してパターニングされている。そして、横配線部(X)は、縦配線部(Y)によって電気的に接続されてつづら折り状に形成されている。
一方で、実施の形態3のヒータにおける第3配線(L3)は、第1列横配線部(X31)の掃引軌跡と、第2列横配線部(X32)の掃引軌跡と、の2つの掃引軌跡が同時に重複する形状となっている。また、第2列横配線部(X32)の掃引軌跡と、第3列横配線部(X33)の掃引軌跡と、の2つの掃引軌跡が同時に重複する形状となっている。しかしながら、第1列横配線部(X31)の掃引軌跡と、第2列横配線部(X32)の掃引軌跡と、第3列横配線部(X33)の掃引軌跡と、の3つの掃引軌跡が同時に重複しない形状となっている。
このように抵抗発熱配線は、掃引軌跡の重複量が少ない形状とすることで、掃引軌跡の重複量が多い形状の抵抗発熱配線に比べて、抵抗発熱配線が存在する領域をコンパクトにまとめ難くなる。しかしながら、実施の形態3のヒータでは、第3配線(L3)を、掃引軌跡の重複量が少ない形状とすることによって、第3配線(L3)に隣り合った他の2つの配線形状の自由度を大きくすることができ、第2配線(L2)と第4配線(L4)における掃引軌跡の重複量を大きくすることに成功している。即ち、隣り合った他の2つの配線形状の自由度を大きくするために、1つの抵抗発熱配線の掃引軌跡の重複量を積極的に低減することができる。
実施の形態4のヒータを模式的に表す平面図を図11に示した。
実施の形態4のヒータは、基体11と、この基体11上に、各別に給電を受ける6本の抵抗発熱配線12と、を備える。これらの全ての抵抗発熱配線12は、掃引方向D1に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された3列の横配線部(X)と、横配線部間を接続する縦配線部(Y)とを有している。全ての横配線部(X)は、いずれも、縦配線部(Y)よりも長く形成され、更に、全ての縦配線(Y)は掃引方向D1に対して傾斜してパターニングされている。そして、横配線部(X)は、縦配線部(Y)によって電気的に接続されてつづら折り状に形成されている。
このように、本実施の形態4のヒータでは、対向箇所(A)〜(C)のセット2組を、1つのヒータ内に備え、これらのいずれの対向箇所(A)〜(C)においても、掃引軌跡TBが、掃引軌跡TA又は掃引軌跡TCのどちらかの側へ偏って位置されることによって、対向箇所が幅方向D2で重ならないように分散され、掃引方向D1に規則的に現れることを防止しながら、全体として密な抵抗発熱配線パターンとなっている。そして、これによって、掃引方向(D1)に横配線部(X)が3段しかない幅狭なヒータであっても、正常に自己温度均衡を機能させ、均熱性に優れたヒータとすることができる。
実施の形態5のヒータを模式的に表す平面図を図12に示した。
実施の形態5のヒータは、基体11と、この基体11上に、各別に給電を受ける5本の抵抗発熱配線12と、を備える。これらの全ての抵抗発熱配線12は、掃引方向D1に、第1列、第2列、第3列、第4列の順に並んで配置された4列の横配線部(X)と、横配線部間を接続する縦配線部(Y)とを有している。全ての横配線部(X)は、いずれも、縦配線部(Y)よりも長く形成され、更に、全ての縦配線(Y)は掃引方向D1に対して傾斜してパターニングされている。そして、横配線部(X)は、縦配線部(Y)によって電気的に接続されてつづら折り状に形成されている。
即ち、第2配線(L2)は、第2列横配線部(X22)が、第1列横配線部(X21)及び第3列横配線部(X23)より短く形成されたパターン(P1)を有し、且つ、第3列横配線部(X23)が、第2列横配線部(X22)及び第4列横配線部(X24)より長く形成されたパターン(P2)を有している。同様に、第3配線(L3)は、第2列横配線部(X32)が、第1列横配線部(X31)及び第3列横配線部(X33)より長く形成されたパターン(P2)を有し、且つ、第3列横配線部(X33)が、第2列横配線部(X32)及び第4列横配線部(X34)より短く形成されたパターン(P1)を有している。また、第4配線(L4)は、第2配線(L2)と同形状とされている。
即ち、実施の形態5のヒータ(1)は、パターン(P1)及びパターン(P2)の両方を1つの抵抗発熱配線が同時に有し、更に、これら抵抗発熱配線が隣り合って配置されていることによって、パターン(P1)とパターン(P2)とが隣り合って配置されている。
このように、本実施の形態5のヒータは、例えば、図12に示す対向箇所(A)〜(C)のセットと、図13に示す対向箇所(A)〜(C)のセットと、の2組を、1つのヒータ内に備え、これらのいずれの対向箇所(A)〜(C)においても、掃引軌跡TBが、掃引軌跡TAの側へ偏って位置されることによって、対向箇所が幅方向D2で重ならないように分散され、掃引方向D1に規則的に現れることを防止しながら、全体として密な抵抗発熱配線パターンとなっている。
このように、本実施の形態5のヒータは、対向箇所(D)及び(E)のセット2組を、1つのヒータ内に備え、これらの対向箇所(D)及び(E)において、掃引軌跡TDと掃引軌跡TEとが幅方向D2で重ならないように分散されながら、全体として密な抵抗発熱配線パターンとなっている。
尚、実施の形態5のヒータの図12における対向箇所(D)(縦配線部Y112と縦配線部Y212とによって形成)及び(E)(縦配線部Y134と縦配線部Y234とによって形成)のセットは、実施の形態5のヒータの図13における対向箇所(D)(縦配線部YS12と縦配線部YS12とによって形成)及び(E)(縦配線部YS12と縦配線部YS12とによって形成)のセットに対応している。即ち、図13の第S配線(LS)が図12の第1配線(L1)に対応し、図13の第T配線(LT)が図12の第2配線(L2)に対応している。
実施の形態6のヒータを模式的に表す平面図を図14に示した。
実施の形態6のヒータは、基体11と、この基体11上に、各別に給電を受ける6本の抵抗発熱配線12と、を備える。これらの全ての抵抗発熱配線12は、掃引方向D1に、第1列、第2列、第3列、第4列の順に並んで配置された4列の横配線部(X)と、横配線部間を接続する縦配線部(Y)とを有している。全ての横配線部(X)は、いずれも、縦配線部(Y)よりも長く形成され、更に、全ての縦配線(Y)は掃引方向D1に対して傾斜してパターニングされている。そして、横配線部(X)は、縦配線部(Y)によって電気的に接続されてつづら折り状に形成されている。
即ち、実施の形態6のヒータ(1)は、パターン(P1)及びパターン(P2)の両方を1つの抵抗発熱配線が同時に有し、更に、これら抵抗発熱配線(第T配線LT、第1配線L1、第2配線L2及び第3配線L3)が隣り合って配置されていることによって、パターン(P1)とパターン(P2)とが隣り合って配置されている。
このように、本実施の形態6のヒータは、対向箇所(A)〜(C)のセット3組を、1つのヒータ内に備え、これらのいずれの対向箇所(A)〜(C)においても、掃引軌跡TBが、掃引軌跡TAの側へ偏って位置されることによって、対向箇所が幅方向D2で重ならないように分散され、掃引方向D1に規則的に現れることを防止しながら、全体として密な抵抗発熱配線パターンとなっている。
実施の形態7のヒータを模式的に表す平面図を図15に示した。
実施の形態7のヒータは、実施の形態1のヒータにおいて、抵抗発熱配線12が、給電配線部(R)を備える形態を例示するものである。図15に示すように、給電配線部(R)は、掃引方向D1と平行にパターニングして、基体11の端縁まで導出することができる。このような給電配線部(R)を有する場合、給電配線部(R)は、上述のように掃引方向D1に対して平行にパターニングしてもよいし、縦配線部(Y)と同様に傾斜されてもよい。
本ヒータを備える定着装置は、加熱対象や定着手段等により、適宜選択された構成とすることができる。例えば、圧着を伴う定着手段を備えて、紙等の記録用媒体にトナー等を定着させる場合や、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。
図16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の要部を示している。定着装置5は、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は定着用ロール51の内部に配設されている。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る。
ヒータ1は、例えば、図18に示される定着手段5のように、ヒータ1の発した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の発熱を、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もできる。
本ヒータ1を備える定着装置は、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。
本ヒータを備える画像形成装置は、加熱対象や加熱目的等により、適宜選択された構成とすることができる。本発明においては、図18に示されるように、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が本ヒータ1を備える画像形成装置4であることが好ましい。画像形成装置4は、上記手段の他、記録用媒体搬送手段や、各手段を制御するための制御手段を備えて構成することができる。
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。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℃〜250℃である。尚、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。
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、電子写真方式の印刷機、複写機等として好適である。
本ヒータを備える加熱装置は、加熱対象の大きさや形状等により、適宜選択された構成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、を備えて構成することができる。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。また、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。
11;基体、
12;抵抗発熱配線、X;横配線部、Y;縦配線部、
2;被加熱物、
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:固定パッド、53:ヒータホルダ、54:加圧用ロール、
P:記録用媒体、
D1:掃引方向、D2:幅方向。
Claims (10)
- 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掃引方向に掃引することにより前記被加熱物を加熱するヒータであって、
基体と、前記基体上に、各別に給電を受ける複数の抵抗発熱配線と、を備え、
前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向に、第1列、第2列、第3列の順に並んで配置された少なくとも3列の横配線部と、前記横配線部間を接続する縦配線部と、が結ばれてつづら折り状に形成されており、
前記抵抗発熱配線のうちの少なくとも1つの抵抗発熱配線が、下記(P1)のパターン又は下記(P2)のパターンいずれかのパターンを有することを特徴とするヒータ。
(P1):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より短く形成されたパターン。
(P2):第2列横配線部(X2)が、第1列横配線部(X1)及び第3列横配線部(X3)より長く形成されたパターン。 - 前記(P1)のパターンを有する抵抗発熱配線と、前記(P2)のパターンを有する抵抗発熱配線と、の両方の抵抗発熱配線を備え、
前記(P1)のパターンを有する抵抗発熱配線と、前記(P2)のパターンを有する抵抗発熱配線と、が隣り合って配置されている請求項1に記載のヒータ。 - 前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向とは略垂直である幅方向に、第1配線(L1)、第2配線(L2)、第3配線(L3)、第4配線(L4)の順に並んで、少なくとも4つの前記抵抗発熱配線、を備え、
前記第1配線(L1)の第1列横配線部(X11)及び第2列横配線部(X12)を繋ぐ縦配線部(Y112)と、前記第2配線(L2)の第1列横配線部(X21)及び第2列横配線部(X22)を繋ぐ縦配線部(Y212)と、が隙間を介して対向された対向箇所(A)を有し、
前記第2配線(L2)の第2列横配線部(X22)及び第3列横配線部(X23)を繋ぐ縦配線部(Y223)と、前記第3配線(L3)の第2列横配線部(X32)及び第3列横配線部(X33)を繋ぐ縦配線部(Y323)と、は隙間を介して対向された対向箇所(B)を有し、
前記第3配線(L3)の第1列横配線部(X31)及び第2列横配線部(X32)を繋ぐ縦配線部(Y312)と、前記第4配線(L4)の第1列横配線部(X41)及び第2列横配線部(X42)を繋ぐ縦配線部(Y412)と、は隙間を介して対向された対向箇所(C)を有し、
前記対向箇所(B)の前記隙間の掃引軌跡が、前記対向箇所(A)の前記隙間の掃引軌跡と、前記対向箇所(C)の前記隙間の掃引軌跡と、の間に位置されるとともに、前記対向箇所(A)の前記隙間の掃引軌跡、及び、前記対向箇所(C)の前記隙間の掃引軌跡、のいずれか一方の側へ偏って位置されている請求項1又は2に記載のヒータ。 - 各々の前記抵抗発熱配線は、前記掃引方向に、前記第1列から前記第3列に加えて、更に、第4列の順に並んで配置された少なくとも4列の前記横配線部と、前記横配線部間を接続する縦配線部と、が結ばれてつづら折り状に形成されており、
前記抵抗発熱配線のうちの所定の抵抗発熱配線(LS)の第1列横配線部(XS1)及び第2列横配線部(XS2)を繋ぐ縦配線部(YS12)と、前記抵抗発熱配線(LS)に隣り合った抵抗発熱配線(LT)の第1列横配線部(XT1)及び第2列横配線部(XT2)を繋ぐ縦配線部(YT12)と、が隙間を介して対向された対向箇所(D)を有し、
前記抵抗発熱配線(LS)の第3列横配線部(XS3)及び第4列横配線部(XS4)を繋ぐ縦配線部(YS34)と、前記抵抗発熱配線(LT)の第3列横配線部(XT3)及び第4列横配線部(XT4)を繋ぐ縦配線部(YT34)と、が隙間を介して対向された対向箇所(E)を有し、
前記対向箇所(D)の前記隙間の掃引軌跡と、前記対向箇所(E)の前記隙間の掃引軌跡と、が重ならないように幅方向へ離間されている請求項1乃至3のうちのいずれかに記載のヒータ。 - 前記横配線部は、前記縦配線部よりも長く形成されている請求項1乃至4のうちのいずれかに記載のヒータ。
- 前記縦配線部のうちの少なくとも一部の縦配線部が、前記掃引方向に対して傾斜されている請求項1乃至5のうちのいずれかに記載のヒータ。
- 前記抵抗発熱配線は、正の抵抗発熱係数を有する請求項1乃至6のうちのいずれかに記載のヒータ。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを特徴とする定着装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のヒータを備えることを特徴とする加熱装置。
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