JPH081591Y2

JPH081591Y2 - ヒータ

Info

Publication number: JPH081591Y2
Application number: JP1990084928U
Authority: JP
Inventors: 哲生山口; 恭宏中上
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2005-08-10
Also published as: JPH0442093U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、複写機やファクシミリ、レーザプリンタ等
の電子写真装置およびその他の装置の熱源として使用さ
れるヒータに関するものである。

〔従来の技術〕

通常、複写機やファクシミリ等の電子写真装置は、粒
状に形成されたトナーを感光体ドラムの静電潜像に付着
させた後、転写紙に転写して可視画像とし、この可視画
像を形成するトナーを加熱して溶着させることで転写紙
に定着させるようになっている。この際、可視画像を形
成するトナーの加熱には、転写紙を押圧しながら通過さ
せる一対の定着用ローラが用いられており、この定着用
ローラは、転写紙に当接する円筒形状のロールと、この
ロール内に内蔵されたヒータとを有している。そして、
転写紙は、ロールを介して発熱したヒータで加熱される
ようになっている。

一般に、上記のヒータには、取り扱いの容易なニクロ
ム線が多用されている。ところが、このニクロム線は、
耐久性に劣ると共に昇温速度が遅い等の短所を有してお
り、最近においては、ニクロム線よりも耐久性が高く、
且つ昇温速度が早い等の長所を有するPTC素子を備えた
ヒータの採用が考えられている。

従来、上記のPTC素子を備えたヒータには、例えば第
８図および第９図に示すように、一端部に電極を有した
PTC素子が平板形状に形成された発熱部材31と、この発
熱部材31の両側に配置される円弧形状の放熱板32・32と
を有したものがある。そして、このヒータは、発熱部材
31の熱が放熱板32・32に伝達されることで、放熱板32・
32の外周面から熱を放出するようになっており、特に外
周面が円筒形状の定着用ローラに適したものになってい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のヒータでは、PTC素子で形
成された発熱部材31が平板形状に形成されているため、
たとえ発熱部材31の熱が放熱板32・32を介して放出され
た場合でも、熱の放出が不均一になり易い。即ち、放熱
板32・32から放出される熱量は、発熱部材31に近い側か
ら離れるに伴って減少し、最も離れた頂部Ａ・Ａで最低
となる。したがって、このヒータを定着用ローラに用い
た場合には、転写紙のトナーへの加熱が不均一になるた
め、定着が不充分になる虞れがある。

そこで、PTC素子を定着用ローラの形状に一致した円
柱形状に形成することが考えられるが、この場合には、
下記の理由により加工時の手間の増大や作業性の低下を
招来することになる。

即ち、PTC素子は、加工性の低いセラミックスからな
っているため、定着用ローラ等に使用可能な寸法の長尺
物を一体的に形成することが困難なものである。したが
って、PTC素子で長尺物のヒータを形成する場合には、
円柱形状の小片のPTC素子を繋ぎ合わせることで所定の
長さを得る必要がある。ところが、円柱形状のPTC素子
では、PTC素子間に電流が流れるように、PTC素子同士が
当接する両端部に電極を設ける必要があり、この両端部
の電極は、加工時の手間を増大させることになる。

また、隣接するPTC素子の電極同士は、確実な当接が
安定した動作を保証する上で必要であるが、この電極同
士の確実な当接は、PTC素子や電極に高精度な成形性お
よび取け付け性を要することになり、ひいては加工時の
作業性を低下させることになる。さらに、円柱形状のPT
C素子の場合には、外周方向への加熱に直接影響しない
内部にまでPTC素子が必要なため、コストアップし易い
という問題もある。

尚、上記のヒータの問題は、電子写真装置の定着用ロ
ーラに使用されるヒータに限らず、他の機器に使用され
る円筒形状のローラ等に収容される全てのヒータに生じ
ているものである。

このように、従来のヒータは、PTC素子を用いること
で、耐久性が高く且つ昇温速度が早い等の長所を有して
いるが、セラミックス特有の加工性の悪さを有している
ため、加工時の手間の増大や作業性の低下、コストアッ
プ等の問題を招来したり、PTC素子の形状によってはロ
ールの周囲面への加熱が不均一になるという問題を生じ
ている。

したがって、本考案においては、PTC素子を用いるこ
とで耐久性が高く且つ昇温速度が早い長所を維持しつ
つ、上記の各問題を解決することができるヒータを提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係るヒータは、上記課題を解決するために、
PTC素子が円筒形状に形成された発熱部材と、上記発熱
部材の径方向断面と略同一な径方向断面を有する円筒状
の絶縁体からなり、同軸状に設けられた複数の上記各発
熱部材間に上記各発熱部材と同軸状に介在させたスペー
サと、上記各発熱部材の内周面に当接する導電性を有し
た内側コア部材と、上記各発熱部剤およびスペーサの外
周面に当接する導電性を有した略円筒形状の外側カバー
部材とを有し、上記外側カバー部材は、軸方向に切欠条
部を有することによりバネ性が付与され、上記外側カバ
ー部材の内周部の径が上記発熱部材およびスペーサの外
径より僅かに小さくなるように設定されていることを特
徴としている。

〔作用〕

上記の構成によれば、内側コア部材および外側カバー
部材は、導電性を有しており、かつ、円筒形状に形成さ
れ、かつ、各発熱部材間にスペーサを同軸状に介在させ
た各発熱部材の内周面を外周面とにそれぞれ当接してい
るため、上記各発熱部材の各電極として電力を供給でき
ることになる。また、スペーサによって各発熱部材が互
いに電気的に隔離されているため、内側コア部材および
外側カバー部材に通電されると、上記各発熱部材に対し
て内側コア部材および外側カバー部材を介して安定に電
力を供給できる。

したがって、各発熱部材は、それらの内周面と外周面
とに電極を有した形態になり、複数の発熱部材の端部同
士を、スペーサを介して同軸状に連なって設けて軸方向
の所定寸法とすることができ、また、内側コア部材およ
び外側カバー剤を、上記の所定寸法に設定するだけで必
要な電極をそれぞれ上記各発熱部材に対して形成するこ
とが可能になる。

ところで、従来、複写機等の電子写真装置のヒータで
あるロールにPTC素子を用いた場合、円筒状の発熱部材
を軸方向に長く成形することが困難であることから、上
記PTC素子を上記ロールに用いることが困難であった
が、上記構成では、PTC素子からなる円筒状の発熱部材
を、複数、必要な長さに同軸状に設ければよいから、軸
方向に短い発熱部材を用いることができて、上記発熱部
材の加工が容易になることで、加工時の手間の軽減およ
び作業性の向上が可能となっている。

上記構成は、発熱部材にPTC素子を用いたため、従来
のニクロム線を用いるよりも耐久性が高く且つ昇温速度
が早いものになっており、さらに、発熱部材が円筒形状
に形成されているため、同一外径の円柱形状に形成され
た場合と比較してPTC素子の使用量が減少することにな
り、コストダウンが可能になる。

その上、上記構成では、上記外側カバー部材が、軸方
向に切欠条部を有することにより、径方向に対してバネ
性を有し、かつ、上記外側カバー部材の内周部の径が上
記発熱部材およびスペーサの外径より僅かに小さくなる
ように設定され、さらに、各発熱部材間に介在させた円
筒状のスペーサの外径を上記各発熱部材の外径とほぼ等
しくなるように設定したから、発熱部材およびスペーサ
の外周面の全面と外側カバー部材の内周部の全面とを、
上記バネ性によって互いに面状にて圧接させることが可
能となる。

したがって、上記構成では、外側カバー部材と各発熱
部材の外周面とを全体にわたって密着させることができ
るので、上記各発熱部材から外側カバー部材の外周面を
介して外部に放出される熱を、上記外側カバー部材の全
外周面で均一なものとすることができ、よって、上記構
成は、電子写真装置等の例えば円筒形状のロールとして
用いられた場合、上記ロールにおける加熱面となる全周
囲面を均一に加熱することが可能になる。

また、上記構成では、各発熱部材の外径が、製造精度
等によって若干変化しても、上記各発熱部材間にスペー
サを介在させていることから、外側カバー部材のバネ性
によって、上記外側カバー部材の内周部と各発熱部材の
外周面との密着性を維持することができる。これによ
り、上記構成は、複数の発熱部材を用いても、上記各発
熱部材による外側カバー部材の外周面における発熱の均
一性を維持することが可能となる。

〔実施例〕

本考案の一実施例を第１図ないし第７図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

本実施例に係るヒータは、複写機やファクシミリ、レ
ーザプリンタ等の電子写真装置の定着用ローラまたはそ
の他の装置の熱源として使用されるようになっており、
第２図に示すように、側面方向から見た縦断面の外周面
が円形状をなしている。

上記のヒータは、第１図にも示すように、例えばステ
ンレスやリン青銅等の導電性に優れた金属で形成された
内側コア部材である内側コアピン１を有しており、この
内側コアピン１は、図示しない電源に節雄図可能にされ
ることで、後述の発熱部材２の一方の電極にされるよう
になっている。上記の内側コアピン１は、縦断面の外周
面がヒータと同様の円形状に形成されており、第３図
（ａ）・（ｂ）に示すように、軸心方向の中心部に中空
部1aを有している。

また、内側コアピン１には、上記の中空部1aから外周
面にかけて所定の隙間を両端部にかけて有した切欠条部
1bが形成されており、この切欠条部1bは、中空部1aとで
内側コアピン１にバネ性を付与するようになっている。
さらに、切欠条部1bは、隙間を狭くすることで内側コア
ピン１の外形を小さくする一方、隙間を広くすることで
内側コアピン１の外形を大きくするようにもなってい
る。

上記の内側コアピン１には、第２図に示すように、側
面方向から見た縦断面の外周面が円形状に形成された複
数の発熱部材２…が密嵌されており、これらの各発熱部
材２…は、チタン酸バリウム体導体からなるPTC素子で
形成されている。これにより、発熱部材２…は、ニクロ
ム線で形成された場合よりも耐久性が高く、且つ昇温速
度が早いものになっている。

尚、PTC素子は、温度が上がると抵抗値が増加する性
質を有しており、或る一定温度になると電流が減少し、
温度が下がると電流が増加することから、低温発熱体と
して使用されるようになっている。また、チタン酸バリ
ウム体導体からなるPTC素子は、電気抵抗値が急変する
キュリー温度であるTcが230℃、抵抗値の変化の最大値
を桁数を用いて表したものであるψが約3.3、および25
℃における抵抗値であるR₂₅が1.5Ωとなっている。

上記の各発熱部材２…は、第４図（ａ）・（ｂ）に示
すように、内周部2aを有した円筒形状に形成されてお
り、セラミックスの焼成に適した寸法となる所定の長さ
に設定されている。また、各発熱部材２…の内周部2aの
径は、上述の内側コアピン１の外径よりも僅かに小さな
程度に設定されており、発熱部材２の内周部2aの内周面
と内側コアピン１の外周面とは、内側コアピン１が発熱
部材２の内周部2aに嵌挿された際に、狭くなった内側コ
アピン１の切欠条部1bが元の状態に復帰しようとするバ
ネ性で確実に面状に当接するようになっている。

また、内側コアピン１には、上記の発熱部材２…と共
に、アルミナやPPS（Polyphenylene Sulfide）等の耐熱
性に優れた絶縁体からなる複数のスペーサ３…が密嵌さ
れており、スペーサ３…は、発熱部材２…間に配置され
ている。これらの各スペーサ３…は、第５図（ａ）・
（ｂ）に示すように、上述の発熱部材２の外径と一致し
た外径に設定されていると共に、発熱部材２の内周部2a
と一致した径の内周部3aを有しており、スペーサ３の内
周部3aの内周面と内側コアピン１の外周面とは、内側コ
アピン１のバネ性で確実に面状に当接するようになって
いる。

また、上記のスペーサ３および発熱部材２には、第１
図に示すように、例えばステンレスやリン青銅等の導電
性に優れた金属で形成された外側カバー部材である外側
カバー４が密嵌されており、この外側カバー４は、第２
図に示すように、側面方向から見た縦断面の外周面が円
形状に形成されている。そして、この外側カバー４は、
図示しない電源に接続可能にされることで、上述の発熱
部材２の他方の電極にされるようになっている。

上記の外側カバー４は、第６図（ａ）・（ｂ）に示す
ように、上述のスペーサ３および発熱部材２の外径より
も僅かに小さな径に設定された内周部4aを有しており、
外側カバー４には、上記の内周部4aから外周面にかけて
所定の隙間を両端部に有した切欠条部4bが形成されてい
る。

そして、この切欠条部4bは、内周部4aと共に外側カバ
ー４にバネ性を付与するようになっていると共に、隙間
を狭くすることで外側カバー４の内周部4aの径を小さく
する一方、隙間を広くすることで外側カバー４の内周部
4aの径を大きくするようになっている。

さらに、外側カバー４の内周部4aの内周面と発熱部材
２およびスペーサ３の外周面とは、発熱部材２およびス
ペーサ３が外側カバー４の内周部4aに嵌挿された際に、
広くなった外側カバー４の切欠条部4bが元の状態に復帰
しようとするバネ性で確実に面状に当接するようになっ
ている。

上記の外側カバー４は、第１図に示すように、両端部
が一対のストッパ５・５で保持されており、これらの各
ストッパ５・５は、例えばアルミナやPPS等の耐熱性に
優れた絶縁体で形成されている。上記の各ストッパ５・
５には、第７図（ａ）・（ｂ）に示すように、外側カバ
ー４の端部の形状に一致した環状溝5aが形成されてお
り、この環状溝5aは、嵌合された外側カバー４の形態を
保持することで、発熱部材２のズレや脱落を防止するよ
うになっている。

上記の構成において、ヒータの動作について以下に説
明する。

先ず、第１図の内側コアピン１および外側カバー４に
電源が接続され、内側コアピン１および外側カバー４が
発熱部材２…の電極にされることになる。この際、発熱
部材２…の内周部2a…の径は、内側コアピン１の外径よ
りも僅かに小さな程度に設定されており、発熱部材２…
の内周部2a…に外径を小さくして嵌挿された内側コアピ
ン１は、外周面を元の状態に復帰しようとするバネ性で
発熱部材２…の内周部2a…に面状に圧接することにな
る。

これにより、発熱部材２…と内側コアピン１とは、確
実に接続状態が保持されることになり、一方の電極とな
る内側コアピン１と発熱部材２との接触不良が防止され
ることになる。

また、他方の電極となる外側カバー４の内周部4aの径
は、発熱部材２…およびスペーサ３…の外径よりも僅か
に小さな程度に設定されており、発熱部材２…およびス
ペーサ３…が嵌挿されることで外径を大きくされた外側
カバー４は、外周面を元の状態に復帰しようとするバネ
性で発熱部材２…およびスペーサ３…に面状に圧接する
ことになる。

これにより、発熱部材２…と外側カバー４とは、確実
に接続状態が保持されることになり、他方の電極となる
外側カバー４と発熱部材２との接触不良が防止されるこ
とになる。

次に、上記の内側コアピン１と外側カバー４とで挟持
された発熱部材２…は、内側コアピン１および外側カバ
ー４から電力が供給された発熱することになる。そし
て、発熱部材２…の熱は、外側カバー４に伝達され、外
側カバー４から放出されることになる。

この際、外側カバー４および発熱部材２…は、第２図
に示すように、側面方向から見た縦断面の外周面が円形
状に形成されている。したがって、これらの外側カバー
４および発熱部材２…を有したヒータが例えば電子写真
装置の定着用ローラのように円筒形状のロール内に収容
された場合には、定着用ローラの壁面と外側カバー４お
よび発熱部材２…との距離が一定となるため、均一な熱
量が定着用ローラの全周囲に伝達されることになる。

このように、本実施例のヒータは、発熱部材２…を内
側コアピン１と外側カバー４とで挟持しており、内側コ
アピン１および外側カバー４を電極にすることで、発熱
部材２…に特別な電極のための加工を施すことなく全て
の発熱部材２…に電力を供給できるようになっている。

したがって、発熱部材２…は、たとえPTC素子がセラ
ミックス特有の加工性の悪さを有していても容易に加工
できることになり、ひいては加工時の手間の軽減および
作業性の向上を可能にすることになっている。

また、上記のヒータは、円筒形状のロール内に収容さ
れた場合、ロールの壁面と発熱部材２…および外側カバ
ー４の外周面とが一定の距離になるため、ロールの周面
全体に均一な熱量を付与することが可能になっている。

さらに、本実施例のヒータは、発熱部材２…が中空状
の内周部2aを有しているため、PTC素子を同一外径の円
柱形状に形成した場合よりもPTC素子の使用量が減少す
ることになり、ひいてはコストダウンすることが可能に
なっている。また、本実施例のヒータは、発熱部材２…
がPTC素子で形成されているため、ニクロム線を用いる
よりも耐久性が高く且つ昇温速度が早いものになってい
る。

〔考案の効果〕

本考案に係るヒータは、以上のように、PTC素子が円
筒形状に形成された発熱部材と、上記発熱部材の径方向
断面と略同一な径方向断面を有する円筒状の絶縁体から
なり、同軸状に設けられた複数の上記各発熱部材間に上
記各発熱部材と同軸状に介在させたスペーサと、上記各
発熱部材の内周面に当接する導電性を有した内側コア部
材と、上記各発熱部材およびスペーサの外周面に当接す
る導電性を有した略円筒形状の外側カバー部材とを有
し、上記外側カバー部材は、軸方向に切欠条部を有する
ことによりバネ性が付与され、上記外側カバー部材の内
周部の径が上記発熱部材およびスペーサの外径より僅か
に小さくなるように設定されている構成である。

これにより、上記構成では、複数の発熱部材の端部同
士を、スペーサで介して同軸状に連なって設けて軸方向
の所定寸法とすることができ、また、内側コア部材およ
び外側カバー部材を、上記の所定寸法に設定するだけで
必要な電極をそれぞれ上記各発熱部材に対して形成する
ことが可能になる。

このことから、上記構成では、PTC素子からなる発熱
部材を、例えば、電子写真装置等の軸方向に長い定着用
ロールに用いる場合、上記発熱部材を上記定着用ロール
に合わせて軸方向に長いという加工の困難な発熱部材を
作製する必要がなくなり、発熱部材の加工が容易になる
ことから、加工時の手間の軽減および作業性の向上が可
能になる。

その上、上記構成では、バネ性を有する外側カバー部
材の内周部の径が上記発熱部材およびスペーサの外径よ
り僅かに小さくなるように設定され、さらに、各発熱部
材間に介在させたスペーサの外径を上記各発熱部材の外
径とほぼ等しくなるように設定したから、発熱部材およ
びスペーサの外周面と、外側カバー部材の内周面とを、
全体的に上記バネ性によって互いに面状にて圧接させる
ことが可能となる。

したがって、上記構成では、外側カバー部材の内周部
と各発熱部材の外周面とを全面にわたって密着させるこ
とができるので、上記各発熱部材から外側カバー部材を
介して放出される熱は、上記外側カバー部材の全外周面
で均一なものになる。よって、上記構成は、電子写真装
置等の例えば円筒形状のロールとして用いられた場合、
上記ロールにおける加熱面となる全周囲面を均一に加熱
することが可能になる。

また、上記構成では、各発熱部材の外径が、製造制度
等によって若干変化しても、上記発熱部材間に、径方向
断面にて同一な径方向断面を有する円筒状のスペーサを
介在させていることから、外側カバー部材のバネ性によ
って、上記外側カバー部材の内周部と各発熱部材の外周
面との全面的な密着性を維持することができる。

これにより、上記構成は、複数の発熱部材を用いて
も、上記各発熱部材による外側カバー部材の外周面にお
ける加熱の均一性を維持することが容易い可能となる。

これらのことから、上記構成は、加工の容易な発熱部
材を複数用いることができ、かつ、外側カバー部材の外
周面からの熱の放出をより均一化できるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本考案の一実施例を示すもので
ある。第１図は、ヒータを正面方向から見た状態を示す縦断面
図である。第２図は、ヒータを側面方向から見た状態を示す縦断面
図である。第３図（ａ）は、内側コアピンの正面図である。第３図（ｂ）は、内側コアピンの側面図である。第４図（ａ）は、発熱部材の正面図である。第４図（ｂ）は、発熱部材の側面図である。第５図（ａ）は、スペーサの正面図である。第５図（ｂ）は、スペーサの側面図である。第６図（ａ）は、外側カバーの正面図である。第６図（ｂ）は、外側カバーの側面図である。第７図（ａ）は、ストッパの正面図である。第７図（ｂ）は、ストッパの側面図である。第８図および第９図は、従来例を示すものである。第８図は、ヒータの分解斜視図である。第９図は、ヒータの側面図である。１は内側コアピン（内側コア部材）、２は発熱部材、３
はスペーサ、４は外側カバー、５はストッパである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】PTC素子が円筒形状に形成された発熱部材
と、上記発熱部材の径方向断面と略同一な径方向断面を有す
る円筒状の絶縁体からなり、同軸状に設けられた複数の
上記各発熱部材間に上記各発熱部材と同軸状に介在させ
たスペーサと、上記各発熱部材の内周面に当接する導電性を有した内側
コア部材と、上記各発熱部材およびスペーサの外周面に
当接する導電性を有した略円筒形状の外側カバー部材と
を有し、上記外側カバー部材は、軸方向に切欠条部を有すること
によりバネ性が付与され、上記外側カバー部材の内周部
の径が上記発熱部材およびスペーサの外径より僅かに小
さくなるように設定されていることを特徴とするヒー
タ。