JPH07142148A - 発熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 利用できる商用交流電源の電圧の相違に対応
して共用しうる発熱装置を提供することを目的とする。 【構成】 本願発明の発熱装置１は、絶縁基板２に、そ
の長手方向に延びる複数の帯状発熱体３を形成してなる
加熱ヒータＨと、電源７に対して上記複数の帯状発熱体
３を並列または直列に接続する第一の状態と、電源に対
して上記複数の帯状発熱体のうちの選択された一つを接
続する第二の状態とを切り換えることができる切り換え
手段９と、上記第二の状態が選択されている場合に、上
記複数の帯状発熱体から一つの帯状発熱体を順次自動的
に選択する自動選択手段１０と、を備えることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、電子写真プロセスに
おいて感光ドラムから用紙上に転写されたトナーを定着
する場合等に用いると好適な発熱装置に関し、電圧の異
なる電源に対応して共通使用することができるようにな
したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる電子写真プロセスにおいては、
感光ドラムから用紙上に転写されたトナーがヒータによ
って加熱融着させられることにより、定着させられる。
このような電子写真プロセスは、乾式複写器、レーザプ
リンタ、ＬＥＤプリンタ、ファクシミリの印字部等に広
く応用されている。

【０００３】ところで、上記電子写真プロセスにおける
定着部の小型化、軽量化を図るとともに、使用可能温度
への昇温時間を短縮するために、上記定着用の加熱ヒー
タとして、ハロゲンランプを内挿した筒型の伝統的なヒ
ータに代え、絶縁基板上に発熱体を帯状に配置してなる
加熱ヒータが用いられる場合がある（たとえば特開平５
−１８２７５０号公報参照）。

【０００４】かかる加熱ヒータは、セラミック等ででき
た絶縁基板上に、銀・パラジウムペースト等の抵抗体ペ
ーストを用いて帯状に印刷・焼成してなる発熱抵抗体を
形成するという、簡単な製造プロセスによって得ること
ができるとともに、概して薄状であり、しかも発熱体両
端部間への通電後、瞬時にしてトナー定着可能温度に昇
温するため、上記電子写真プロセスにおける定着部の構
成を小型化、軽量化、低コスト化することができるのみ
ならず、通電後の待ち時間をほとんど無くすことができ
るという利点をもっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な電子写真プロセスにおける定着用加熱ヒータは、大電
力を消費するため、直流安定化電源を内蔵するといった
ことなく、交流商用電源をそのまま用いるのが一般であ
る。

【０００６】しかしながら、電子写真プロセスを組み込
んだ製品の仕向け地によっては、交流商用電源の電圧が
異なるため、従来は、仕向け地の電源電圧に応じて、抵
抗値の異なる加熱ヒータを定着部に組み込む必要があっ
た。このことは、加熱ヒータとして複数種類のものを製
造しておく必要があることから、電子写真プロセスを備
える装置のコスト上昇を招くとともに部品管理も煩雑に
なり、ユーザにとっても、電源電圧の異なる地域に上記
の装置を移転する場合において、その装置の使用が不可
能になるという不具合が生じることを意味している。

【０００７】本願発明は、上記のような事情のもとで考
え出されたものであって、加熱ヒータの抵抗値を適宜簡
便な操作によって変更して、電圧の異なる電源に対応し
て共通使用することができるともに、発熱抵抗体の寿命
を従来に比較して延長することができる発熱装置を提供
することをその課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

【０００９】すなわち、本願の請求項１に記載した発明
装置は、絶縁基板に、その長手方向に延びる複数の帯状
発熱体を形成してなる加熱ヒータと、電源に対して上記
複数の帯状発熱体を並列に接続する第一の状態と、電源
に対して上記複数の帯状発熱体のうちの選択された一つ
を接続する第二の状態とを切り換えることができる切り
換え手段と、上記第二の状態が選択されている場合に、
上記複数の帯状発熱体から一つの帯状発熱体を順次自動
的に選択する自動選択手段と、を備えることを特徴とし
ている。

【００１０】そして、本願の請求項２に記載した発熱装
置は、上記請求項１に記載した発熱装置において、上記
加熱ヒータの絶縁基板上には４つの帯状発熱体が形成さ
れており、上記切り換え手段によって第一の状態を選択
して１００Ｖ系の電源に対応することができるととも
に、第二の状態を選択して２００Ｖ系の電源に対応する
ことができるように構成したことを特徴としている。

【００１１】さらに、本願の請求項３に記載した発熱装
置は、絶縁基板に、その長手方向に延びる複数の帯状発
熱体を形成してなる加熱ヒータと、電源に対して上記複
数の帯状発熱体を直列に接続する第一の状態と、電源に
対して上記複数の帯状発熱体のうちの選択された一つを
接続する第二の状態とを切り換えることができる切り換
え手段と、上記第二の状態が選択されている場合に、上
記複数の帯状発熱体から一つの帯状発熱体を順次自動的
に選択する自動選択手段と、を備えることを特徴とす
る、発熱装置。

【００１２】さらに、本願の請求項４に記載した発熱装
置は、上記請求項３に記載した発熱装置において、上記
加熱ヒータの絶縁基板上には４つの帯状発熱体が形成さ
れており、上記切り換え手段によって第一の状態を選択
して２００Ｖ系の電源に対応することができるととも
に、第二の状態を選択して１００Ｖ系の電源に対応する
ことができるように構成したことを特徴としている。

【００１３】

【発明の作用および効果】たとえば、１００Ｖの電源
と、２００Ｖの電源を用いる場合において、いずれの場
合にも一定の発熱エネルギを得ようとすれば、加熱ヒー
タに設けられる発熱抵抗体に流れるべき電流は、１００
Ｖの電源を用いる場合の電流値が、２００Ｖの電源を用
いる場合の電流値の２倍になる。このことは、１００Ｖ
の電源を用いる場合の発熱抵抗体の抵抗値と、２００Ｖ
の電源を用いる場合の発熱抵抗体の抵抗値の比を１：４
とする必要があることを意味する。

【００１４】したがって、従来、１００Ｖの商用電源が
利用可能な仕向け地用と、２００Ｖの商用電源が利用可
能な仕向け地用とで、発熱抵抗体の抵抗値比を１：４と
した別個の加熱ヒータを製造しておき、これらのいずれ
かを仕向け地の商用電源の電圧に対応して電子写真プロ
セス装置の定着部に組み込む必要があった。

【００１５】本願の請求項１に記載した発明では、加熱
ヒータに複数設けられた帯状発熱体を電源に対して並列
接続する状態と、複数の発熱抵抗体の１つを電源に対し
て接続する状態とを選択できるようにして、この加熱ヒ
ータを含む発熱装置を、製品仕向け地の商用電源の電圧
に対応して共用できるようにしている。

【００１６】すなわち、請求項２においてより具体化し
ているように、たとえば、加熱ヒータに設けるべき帯状
発熱体を４つとすると、これを並列に接続する場合と、
これらの１つを選択する場合とでは、全体として、加熱
ヒータの抵抗値が１：４となり、１００Ｖ電源に対応す
る場合には４つの帯状発熱抵抗体を並列接続する第一の
状態を選択し、２００Ｖ電源に対応する場合には、一つ
の発熱抵抗体を用いる第二の状態を選択すれば、同様の
発熱エネルギを得ることができるようになる。

【００１７】一方、本願の請求項３に記載した発明で
は、加熱ヒータに複数設けられた帯状発熱体を電源に対
して直列に接続する状態と、複数の発熱体の一つを電源
に対して接続する状態とを選択できるようにして、この
加熱ヒータを含む発熱装置を、製品仕向け地の商用電源
の電圧に対応して共用できるようにしている。

【００１８】すなわち、請求項４においてより具体化し
ているように、たとえば、加熱ヒータに設けるべき帯状
発熱体を４つとすると、これを直列に接続する場合と、
これらの一つを選択する場合とでは、全体として、加熱
ヒータの抵抗値が４：１となり、２００Ｖ電源に対応す
る場合には４つの帯状発熱抵抗体を直列接続する第一の
状態を選択し、１００Ｖ電源に対応する場合には、一つ
の発熱抵抗体を用いる第二の状態を選択すれば、同様の
発熱エネルギを得ることができるようになる。

【００１９】上記請求項１または３の発明において、そ
れぞれ第一の状態と第二の状態とを切り換える切り換え
手段は、たとえばマニュアルスイッチとすることがで
き、製品出荷段階において、仕向け地の商用電源電圧に
応じて、上記のマニュアルスイッチを切り換えて上記第
一の状態または第二の状態を選択しておけば、共通の発
熱装置により、仕向け地の商用電源電圧に容易に対応す
ることができるのである。

【００２０】それだけではなく、本願の上記各発明にお
いては、たとえば４つの帯状発熱抵抗体のうちのいずれ
か１つを選択する第二の状態を切り換え手段によって選
択している場合に、自動的に４つの帯状発熱抵抗体を順
次切り換え選択するようにしている。そうすると、４つ
の発熱抵抗体の熱破壊による劣化の進行が平均化され、
その結果、加熱ヒータの寿命が延長されることになる。

【００２１】このように、本願発明によれば、製品仕向
け地の商用電源の電圧が異なっていても、これに対応し
て共通の発熱装置を使用することができるようになり、
発熱装置、とりわけ加熱ヒータの製造コストが全体とし
て低減されるとともに、部品管理の煩雑さも軽減され、
これによるコストダウンを期待することもできる。ま
た、加熱ヒータの寿命が、従来に比較して相対的に延長
されることになる。

【００２２】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照して、具体的に説明する。

【００２３】図１および図２は、本願発明の一形態を示
している。この発明の発熱装置１に用いられる加熱ヒー
タＨは、基本的には、前に紹介した特開平５−１８２７
５０号公報に示されたこの種のヒータと同様の手法によ
って作製される。

【００２４】図１および図２に示されるように、平面視
矩形短冊状をしたセラミック等でできた絶縁基板２の上
面には、その長手方向に延びる所定幅の帯状発熱体３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが複数本互いに平行をなすように
して一括形成され、各発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの
両端部には、一部がこれに重なるようにして、導体電極
部４ａ，４ｂがそれぞれ形成されている。そして、各発
熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄないし上記電極部４ａ，４
ｂを覆うようにして、保護ガラスコーティング５が施さ
れる（図２参照）。ただし、上記導体電極部４ａ，４ｂ
の一部は、上記保護ガラスコーティング５に覆われるこ
となく露出させられており、この露出部が端子部として
利用される。

【００２５】上記帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
は、銀・パラジウムペースト、あるいは酸化ルテニウム
ペースト等の抵抗体ペーストを用いて印刷・焼成等する
ことにより、簡便に形成される。さらには、上記導体電
極部４ａ，４ｂも、銀ペースト等の導体ペーストを用い
て、上記帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの形成と同
様の手法により、すなわち、印刷・焼成により、簡便に
形成することができる。

【００２６】図１に示す例において、上記加熱ヒータＨ
の帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、４本形成され
ており、各帯状発熱体は、同一の幅と同一の長さをもっ
ていて、各独立した帯状発熱体としては、一定の抵抗値
をもつように形成される。そして、各帯状発熱体３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄの抵抗値は、２００Ｖの商用交流電源
を用いた場合に、所定の発熱エネルギを生じることがで
きるように設定される。

【００２７】図１にはまた、４本の帯状発熱体３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄを有する加熱ヒータＨを用いた本願発明
の発熱装置１の回路例を模式的に示している。各帯状発
熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一端側（図１の左側）端
子４ａには、配線６が並列接続されて交流電源７の一方
の端子７ａにつながれている。

【００２８】そして、各発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
の他端側（図１の右側）端子４ｂは、配線８によって並
列接続され、切り換え手段９の第一接点９ａに至ってい
るとともに、各端子から枝分かれさせられた配線８ｂ
が、自動選択手段１０の各接点１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄに至っている。この自動選択手段１０の選択
端子１０₀ は、上記切り換え手段９の第二の切り換え接
点９ｂに接続されている。また、この切り換え手段９の
切り換え端子９₀ は、交流電源７のもう一方の端子７ｂ
に接続されている。

【００２９】上記切り換え手段９は、マニュアル操作に
よって交流電源７を上記第一の接点９ａまたは第二の接
点９ｂに切り換え接続することができるスイッチ手段に
よって形成することができるが、たとえば、商用電源の
電圧を自動的に検知して、その電圧値に応じて第一の接
点９ａまたは第二の接点９ｂのいずれかに自動的に接続
する自動スイッチによって構成することもできる。

【００３０】上記自動選択手段１０は、上記切り換え手
段９が第二の接点９ｂを選択している場合において、た
とえば装置作動時間を計時するタイマに基づいて、一定
時間毎に各接点１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを順次
切り換え選択するように構成することができる。また、
装置の作動時間によるのではなく、この発熱装置が用い
られるプリンタ等において、印刷枚数を計数し、その計
数値が一定値に達する度毎に各接点１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄを順次選択切り換えするように構成するこ
ともできる。

【００３１】以上の構成において、上記切り換え手段９
において第一の接点９ａが選択されている場合（第一の
状態）、加熱ヒータＨ上の４本の帯状発熱体３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄは、交流電源７に対して並列接続される
ことになる。こうして並列接続される４本の帯状発熱体
の全体としての抵抗値は、各帯状発熱体の抵抗値の１／
４となる。

【００３２】一方、上記切り換え手段９において第二の
接点９ｂが選択されている場合（第二の状態）、上記自
動選択手段１０を介して、加熱ヒータＨ上の４本の帯状
発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、いずれか１本の
みが交流電源７に接続されることになる。

【００３３】したがって、切り換え手段９において第一
の接点９ａが選択されている場合と、第二の接点９ｂが
選択されている場合における加熱ヒータＨ全体としての
抵抗値の比は、１：４となる。

【００３４】ところで、世界的にみて、交流の商用電源
の電圧は、たとえば日本のような１００Ｖ系と、たとえ
ばアメリカのような２００Ｖ系に分かたれる。すなわ
ち、商用電源の電圧比は、仕向け地によって、１：２と
なる。

【００３５】この種の発熱装置１を電子写真プロセスの
定着部における定着ヒータとして用いる場合、いずれの
仕向け地においても、加熱ヒータに要求される発熱エネ
ルギは一定に設定される。前述したように、利用しうる
商用交流電源の電圧比が１：２である場合、一定の発熱
エネルギを得るために加熱ヒータに求められる抵抗値の
比は、１：４となるのであり、したがって、上記図１に
示す例の場合、１００Ｖの電源が利用できる仕向け地用
としては、上記切り換え手段９の第一の接点９ａを選択
し、２００Ｖの電源が利用できる仕向け地に対しては、
第二の接点９ｂを選択しておけば、作動時において、加
熱ヒータによる発熱エネルギは一定となるのである。

【００３６】したがって、上記の構成の発熱装置を用い
れば、共通の発熱装置により、１００Ｖ系の電源を利用
できる仕向け地用と、２００Ｖ系の電源を利用できる仕
向け地用として、共用することが可能になる。

【００３７】そのため、抵抗体材料の配合を変更するな
どして抵抗値の異なる二種類の加熱ヒータを準備せざる
をえなかった従来に比較して発熱装置を形成するための
製造コストがそれだけ低減できるとともに、発熱装置の
部品管理も容易となり、それによるコストダウン効果を
期待することもできる。

【００３８】それだけではなく、上記発熱装置１におい
ては、上記切り換え手段９によって第二の接点９ｂが選
択されている場合において、すなわち、２００Ｖ電源用
として対応させている場合において、４つの帯状発熱体
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを順次自動的に切り換えて選択
するようにしている。したがって、各発熱体３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄを効率的に用いながら、それらの熱破壊
による劣化の進行を平均化させることができ、したがっ
て、加熱ヒータＨ全体としての寿命を著しく延長するこ
とができる。

【００３９】ところで、上記図１に示した発熱装置１
は、４つの帯状発熱体を電源に対して並列に接続する状
態と、いずれか１つの帯状発熱体のみを電源に対して接
続する状態とを切り換えることができるようにして、抵
抗値比１：４を達成し、１００Ｖ系の電源と２００Ｖ系
の電源に対応することができるよにした例であるが、４
つの帯状発熱体を加熱ヒータ上に形成する場合、図３に
示すように、４つの帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
を電源に対して直列に接続する状態と、いずれか１つの
帯状発熱体のみを電源に対して接続する状態とを切り換
えるようにしても、抵抗値比４：１を達成し、２００Ｖ
系の電源と１００Ｖ系の電源に対応することができるよ
うにすることができる。

【００４０】すなわち、図３に示す例では、加熱ヒータ
Ｈ上の４つの帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを直列
に接続する配線系８を電源７を挟むようにして配置した
二つの連動型切り換えスイッチ９’，９’からなる切り
換え手段９の各第一の切り換え接点９ａ，９ａに接続す
る一方、各帯状発熱体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの両端
を、それぞれが４つの切り換え接点１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ，１０ｄをもつ二つの連動スイッチ１０’，１０’
からなる自動選択手段１０の各対応する切り換え接点に
接続している。そして、各連動スイッチ１０’，１０’
の選択端子１０₀, １０₀ は、上記各切り換えスイッチ
９’，９’の各第二の切り換え接点９ｂ，９ｂに接続さ
れている。

【００４１】上記切り換え手段９を構成する二つの連動
型切り換えスイッチ９’，９’は、マニュアル操作によ
って交流電源７を各第一の接点９ａまたは第二の接点９
ｂに切り換え接続することができるようにするほか、た
とえば、商用電源の電圧を自動的に検知して、その電圧
値に応じて第一の接点９ａまたは第二の接点９ｂのいず
れかに自動的に接続する自動スイッチによって構成する
こともできる。

【００４２】また、上記自動選択手段１０もまた、図１
に示した実施例と同様、上記切り換え手段９が第二の接
点９ｂを選択している場合において、たとえば装置作動
時間を計時するタイマに基づいて、一定時間ごとに各接
点１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを順次連動して切り
換え選択するように構成することができる。また、装置
の作動時間によるのではなく、この発熱装置が用いられ
るプリンタ等において、印刷枚数を計数し、この計数値
が一定値に達する度ごとに各接点１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄを順次選択切り換えするように構成すること
ができる。

【００４３】図３に示す例において、上記切り換え手段
９の各スイッチ９’，９’が第一の接点９ａ，９ａを選
択している場合には、加熱ヒータＨ上の４つの帯状発熱
体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、電源７に対して直列に接
続されることになる。一方、上記切り換え手段９の各ス
イッチ９’，９’が第二の接点９ｂ，９ｂを選択してい
る場合には、加熱ヒータＨ上の４つの帯状発熱体３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄの選択した一つのみが電源７に対して
接続されることになる。それぞれが同じ抵抗値をもつ４
つの発熱抵抗体が直列に接続される場合の抵抗値は、い
ずれか一つの発熱抵抗体の抵抗値の４倍であり、したが
って、この図３に示す例の場合、切り換え手段９が第一
の接点９ａ，９ａを選択する状態が２００Ｖ系の電源に
対応する状態であり、第二の接点９ｂ，９ｂを選択する
状態が１００Ｖの電源に対応する状態となる。

【００４４】したがって、この図３に示した例によって
も、図１の例について説明したのと同様の作用効果を期
待することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の発熱装置の一実施例を模式的な回路
と併せ示す平面図である。

【図２】図１のII−II線拡大断面図である。

【図３】本願発明の発熱装置の他の実施例を模式的な回
路と併せ示す平面図である。

【符号の説明】

１ 発熱装置 ２ 絶縁基板 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 帯状発熱体 ７ 交流電源 ９ 切り換え手段 １０ 自動選択手段 Ｈ 加熱ヒータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板に、その長手方向に延びる複数
   の帯状発熱体を形成してなる加熱ヒータと、電源に対し
   て上記複数の帯状発熱体を並列に接続する第一の状態
   と、電源に対して上記複数の帯状発熱体のうちの選択さ
   れた一つを接続する第二の状態とを切り換えることがで
   きる切り換え手段と、上記第二の状態が選択されている
   場合に、上記複数の帯状発熱体から一つの帯状発熱体を
   順次自動的に選択する自動選択手段と、を備えることを
   特徴とする、発熱装置。
2. 【請求項２】 上記加熱ヒータの絶縁基板上には４つの
   帯状発熱体が形成されており、上記切り換え手段によっ
   て第一の状態を選択して１００Ｖ系の電源に対応するこ
   とができるとともに、第二の状態を選択して２００Ｖ系
   の電源に対応することができるように構成したことを特
   徴とする、請求項１の発熱装置。
3. 【請求項３】 絶縁基板に、その長手方向に延びる複数
   の帯状発熱体を形成してなる加熱ヒータと、電源に対し
   て上記複数の帯状発熱体を直列に接続する第一の状態
   と、電源に対して上記複数の帯状発熱体のうちの選択さ
   れた一つを接続する第二の状態とを切り換えることがで
   きる切り換え手段と、上記第二の状態が選択されている
   場合に、上記複数の帯状発熱体から一つの帯状発熱体を
   順次自動的に選択する自動選択手段と、を備えることを
   特徴とする、発熱装置。
4. 【請求項４】 上記加熱ヒータの絶縁基板上には４つの
   帯状発熱体が形成されており、上記切り換え手段によっ
   て第一の状態を選択して２００Ｖ系の電源に対応するこ
   とができるとともに、第二の状態を選択して１００Ｖ系
   の電源に対応することができるように構成したことを特
   徴とする、請求項３の発熱装置。