JPS6348398B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱体、特にその外周面により被加熱
体を加熱する柱状の加熱体に関するものである。

一般に柱状の加熱体は種々の分野において用い
られており、特にシート体をその全面に亘つて加
熱するために、円柱状の加熱体をその軸の周りに
回転自在に支持せしめて加熱ローラとし、これと
圧接ローラとによりピンチローラを構成せしめて
成る加熱装置が広く用いられている。例えば加熱
定着方式を採用する電子複写機等においては、ト
ナー像を支持する用紙を送りながら加熱して当該
トナー像を定着せしめる目的で、又シート体表面
被覆装置においては、基体シートの表面にプラス
チツクフイルムを重ねてこれを送りながら加熱
し、これにより基体シートの表面にプラスチツク
フイルムを融着せしめる目的で、既述のような構
成の加熱装置が使用されている。

而して以上の如き加熱装置における加熱体即ち
加熱ローラにおいては、その外周面に所要の温
度、更には所望の温度分布が要求される場合が少
なくない。例えば、電子複写機の定着器において
用いられる加熱ローラを例にとつて説明すると、
従来この加熱ローラは、第１図に示すように、そ
の外周面上に適宜被覆層１が形成された円筒状の
金属筒体２内に赤外線ランプ等より成る熱源３を
配置して構成され、熱源３により前記金属筒体２
を加熱して外周面を加熱面として利用するように
しているが、この加熱ローラによつて良好な定着
を達成するためには、その外周面においてトナー
の軟化点（通常200℃前後）に相当する温度であ
つてしかも軸方向に均一な温度分布が得られるこ
とが必要である。そしてこの要請に応えるため
に、例えば当該加熱ローラの外周面の温度を温度
検出器により検出し、その信号により、前記熱源
３に供給される電力をON−OFF制御により、或
いは電圧制御により制御するようにしている。

しかしながら、上述の如き構成の加熱ローラに
おいては、温度検出器の検出精度の点及び熱源３
の制御における応答性の点から、当該加熱ローラ
の外周面の温度を所期の一定の温度に安定に維持
することが困難である。同時に金属筒体２がその
軸方向に均一に熱源３により加熱されるものでは
ないこと、及び当該加熱ローラの熱が両端の枢支
部材を介して逃散することが原因となつて当該金
属筒体２における軸方向温度分布は均一なものと
ならず、しかも複写が連続して行なわれる回数は
定まつたものではなく、多数回に亘る複写を遂行
したときには軸方向温度分布が大きく変化するよ
うになる。そしてこのような欠点から、以上の如
き構成の加熱ローラを用いた加熱定着器において
は、定着ムラが生じ易く、良好な定着を達成する
ことが困難である。

以上のほか、上述の加熱ローラにおいては、そ
の外周面の温度を必要な温度とするためには、熱
源３において相当高温の発熱が必要であり、この
ため当該熱源３の消費電力が相当に大きくなり、
更にこのように高温の熱源３を用いることから、
その制御機構が故障したときには熱暴走が起つて
火災等の危険もある。

本発明は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は、その外周面の温度を一定
の温度に安定に維持することができると共にその
長さ方向の温度分布を制御することが可能であ
り、更に消費電力が小さくて危険のない柱状の加
熱体を提供することにあり、その特徴とするとこ
ろは、一方の電極を構成する金属筒体と、前記金
属筒体の内周面に接触して設けた、前記金属筒体
の中心軸方向に伸びる正温度特性を有する抵抗発
熱素子と、前記金属筒体内において前記抵抗発熱
素子の長さ方向に間隔を置いた複数位置において
当該抵抗発熱素子に接触するよう設けた、他方の
電極を構成する金属体とを有して成る点にある。

以下図面を参照して、本発明の実施例について
説明する。

即ち、第２図イ及びロに示すように、円筒状の
金属筒体２の内周面において、当該金属筒体２の
中心軸Ｘに関して対称となる位置において各々当
該金属筒体２の中心軸Ｘ方向に伸びるよう、例え
ば４条の受容部１０，１０を形成、当該受容部１
０，１０に適合する例えば丸棒状の正温度特性を
有する抵抗発熱素子１１，１１を前記受容部１
０，１０内に配置して接触せしめ、更に前記金属
筒体２内には適合する径と適宜のコイルピツチと
を有する金属製コイルスプリング１２を同軸状に
挿入し、各々１ピツチの間隔を置いて並んだ順次
の単コイル部１２Ａ，１２Ａの各々を、前記抵抗
発熱素子１１，１１の各々の露出表面における長
さ方向に間隔を置いた順次の複数位置において圧
接せしめると共に、これにより各抵抗発熱素子１
１，１１を前記受容部１０，１０の内底面との間
に保持せしめるようにする。そして前記金属筒体
２の一端側には一体の小径筒状の一方の端子部１
３を形成すると共に他端側には絶縁材１４を介し
て小径金属筒より成る他方の端子部１５を連結し
て設け、前記コイルスプリング１２の一端に位置
する数ターンの端部コイル部１２Ｂを前記他方の
端子部１５の内周面に圧接せしめて電気的に接続
し、前記一方の端子部１３と他方の端子部１５と
の間に例えば交流電源１６を接続し、前記金属筒
体２を一方の電極として又コイルスプリング１２
を他方の電極とするよう構成する。以上において
前記抵抗発熱素子１１，１１の材質は、通常正特
性サーミスタの材質として用いられるチタン酸バ
リウム等より成り、通常10⁰〜10⁶Ω・cmの比抵抗
を有するものである。

以上のような構成によれば、各抵抗発熱素子１
１においては、第３図に示すように、その外周面
の一面側１１Ａが一方の電極である金属筒体２に
接触されていて電気的に接続されると共に、その
外周面の他面側１１Ｂが他方の電極であるコイル
スプリング１２の各単コイル部１２Ａの接触部１
２Ｃ，１２Ｃと接触して電気的に接続された状態
となり、従つて前記抵抗発熱素子１１に電流が流
れて当該抵抗発熱素子１１が発熱し、この熱によ
つて金属筒体２が加熱されることとなるが、前記
抵抗発熱素子１１は正温度特性を有するものであ
るため、その温度が高くなると抵抗値が増大して
流れる電流値が減少して発熱が抑制されるように
なると共に、温度が低くなると抵抗値が低下して
流れる電流値が増大して発熱が増大されるように
なり、従つて基本的にその温度が一定の温度に安
定化されるようになり、その結果、金属筒体２の
外周面により安定した加熱作用を得ることが可能
となる。

このように正温度特性の抵抗発熱素子１１によ
れば、基本的に温度の安定化作用が得られるとこ
ろ、前記抵抗発熱素子１１に対して直接的な電極
となる前記コイルスプリング１２の各接触部１２
Ｃ，１２Ｃは互に当該抵抗発熱素子１１の長さ方
向に１ピツチづつ離間しており、しかも当該抵抗
発熱素子１１は半導体物質であつて、既述のよう
に金属に比して大きな比抵抗を有するから、当該
抵抗発熱素子１１において電流は抵抗発熱素子１
１の長さ方向には流れず、コイルスプリング１２
の接触部１２Ｃ，１２Ｃの各々と、これらと対向
する金属筒体２との間に流れるようになり、この
結果、各接触部１２Ｃ，１２Ｃは共通のコイルス
プリング１２の一部でありながら互に独立した電
極としての作用を果たすこととなり、当該抵抗発
熱素子１１は、前記接触部１２Ｃ，１２Ｃの数及
び位置に対応して機能上その長さ方向に並んだ複
数の発熱部Ｈ，Ｈに分割されたと同じような状態
となつてこの発熱部Ｈ，Ｈの各々において既述の
ような温度安定化作用を伴つた発熱が行なわれる
こととなり、結局前記抵抗発熱素子１１の全長に
亘つてその外周面の温度の安定化を図ることがで
き、例えば当該抵抗発熱素子１１の材質によつて
定まる平衡点、即ちそれ以上の温度とはならない
一定の温度状態に安定化せしめることができる。

更に上記の構成においては、コイルスプリング
１２の適宜の部分におけるコイルピツチを粗密化
して抵抗発熱素子１１の単位長さ当りにおける接
触部１２Ｃ，１２Ｃの数を加減することにより、
特定の発熱部Ｈを平衡点以下の温度に安定化され
た発熱状態とすることが可能であり、従つて金属
筒体２の外周面における中心軸Ｘ方向の温度分布
を制御することができ、この結果、例えば中心軸
Ｘ方向の温度分布に大きな差を与えるような条件
下の使用においても、その差を補償して金属筒体
２の外周面に全長に亘つて均一な温度分布状態を
得ることが可能となる。

更に熱源である前記抵抗発熱素子１１が前記金
属筒体２に接触しているため、発生した熱の利用
率が高くて消費エネルギーが小さくてよく、しか
もその発熱作用の制御は当該抵抗発熱素子１１そ
れ自体の物性を利用して行なわれるため熱暴走が
生ずるおそれは全くなく、火災の危険もない。

更に、図示の例においては複数の抵抗発熱素子
１１を金属筒体２の中心軸Ｘを中心とする対称位
置に配置してあるので、その外周面における周方
向の温度分布をも均一にすることができる。そし
て各抵抗発熱素子１１を共通のコイルスプリング
１２の弾性力を利用して保持せしめると共に、当
該コイルスプリング１２が抵抗発熱素子１１のす
べてに対して共通の電極を兼ねているため、各抵
抗発熱素子１１を保持するための独立の機構が不
要で構造が非常に簡単となる利点がある。

以上本発明の一実施例について説明したが、本
発明においては種々変更を加えることができる。
例えば、 (1) 抵抗発熱素子１１の数は適宜選定すればよ
い。

(2) 抵抗発熱素子１１は丸棒状に限られず、金属
筒体が角筒状である場合には、帯板状であつて
もよい。

(3) 抵抗発熱素子１１は金属筒体２の内周面に設
けた受容部若しくは保持部のみによつて保持さ
れていてもよい。

(4) 他方の電極をコイルスプリング１２によらず
に第４図に示すような各抵抗発熱素子１１に共
通な電極として作用する蛇腹状の波板筒体２０
により構成してもよい。

(5) 複数の抵抗発熱素子１１，１１を用いた場合
において、例えば第５図に示すように、各抵抗
発熱素子１１に個別的に他方の電極を構成する
金属体例えば細長い波状板２１を設けてもよ
い。

以上のように本発明によれば、一方の電極を構
成する金属筒体と、前記金属筒体の内周面に接触
して設けた、前記金属筒体の中心軸方向に伸びる
正温度特性を有する抵抗発熱素子と、前記金属筒
体内において前記抵抗発熱素子の長さ方向に間隔
を置いた複数位置において当該抵抗発熱素子に接
触するように設けた、他方の電極を構成する金属
体とにより構成せしめることにより、その外周面
の温度を一定の温度に安定に維持することができ
ると共にその長さ方向の温度分布を制御すること
が可能であり、更に消費電力が小さくて危険のな
い柱状の加熱体を提供することができ、例えば金
属筒体として円筒状のものを用いた本発明加熱体
を加熱ローラとして用いることにより、電子複写
機の定着器又はシート体表面被覆装置において極
めて良好な加熱を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱ローラの一例における構成
を示す説明用断面図、第２図イ及びロはそれぞれ
本発明加熱体の一実施例の構成を示す説明用縦断
正面図及び縦断側面図、第３図は抵抗発熱素子と
電極との接触状態を示す説明図、第４図及び第５
図はそれぞれ本発明における他方の電極を構成す
る金属体として用いられる他の例を示す要部の部
分断面図である。 １……被覆層、２……金属筒体、３……熱源、
１１……抵抗発熱素子、１２……コイルスプリン
グ、１２Ａ……単コイル部、１２Ｃ……接触部、
２０……波板筒体、２１……波状板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の電極を構成する金属筒体と、前記金属
   筒体の内周面に接触して設けた、前記金属筒体の
   中心軸方向に伸びる正温度特性を有する抵抗発熱
   素子と、前記金属筒体内において前記抵抗発熱素
   子の長さ方向に間隔を置いた複数位置において当
   該抵抗発熱素子に接触するよう設けた、他方の電
   極を構成する金属体とを有して成ることを特徴と
   する加熱体。 ２ 前記抵抗発熱素子が複数であり、これらが前
   記金属筒体の中心軸を中心とする対称位置に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の加熱体。 ３ 前記金属体が前記金属筒体の中心軸と同方向
   に伸びる軸を有するコイルスプリングより成り、
   このコイルスプリングにより前記抵抗発熱素子が
   前記金属筒体の内周面に圧接されて保持されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載又
   は第２項記載の加熱体。