KR20200092255A - 히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치 - Google Patents
히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200092255A KR20200092255A KR1020197031629A KR20197031629A KR20200092255A KR 20200092255 A KR20200092255 A KR 20200092255A KR 1020197031629 A KR1020197031629 A KR 1020197031629A KR 20197031629 A KR20197031629 A KR 20197031629A KR 20200092255 A KR20200092255 A KR 20200092255A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wiring
- heater
- gap
- heating
- cell
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 188
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000629 Rh alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- IHWJXGQYRBHUIF-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Pt] Chemical compound [Ag].[Pt] IHWJXGQYRBHUIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMGVPAUIBBRNCO-UHFFFAOYSA-N [Ru].[Ag] Chemical compound [Ru].[Ag] JMGVPAUIBBRNCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/023—Industrial applications
- H05B1/0241—For photocopiers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2039—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature
- G03G15/2042—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat with means for controlling the fixing temperature specially for the axial heat partition
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2064—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/0095—Heating devices in the form of rollers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/03—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
- G03G2215/20—Details of the fixing device or porcess
- G03G2215/2003—Structural features of the fixing device
- G03G2215/2016—Heating belt
- G03G2215/2035—Heating belt the fixing nip having a stationary belt support member opposing a pressure member
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/016—Heaters using particular connecting means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
소인 방향 T1로 폭이 좁더라도 균열성이 우수한 히터를 제공한다. 또한 이와 같은 히터를 구비하는 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치를 제공한다. 그 때문에, 피가열물과 대면된 상태에서 피가열물 및 히터(1) 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 피가열물을 가열하는 히터(1)이며, 직사각형의 기체(2)와, 기체(2) 상에 긴 쪽 방향으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀 C를 구비하고, 발열 셀 C는, 기체(2)의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선 L1과, 횡 배선 L1에 대하여 경사진 복수의 경사 배선 L3을 갖고, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루고 있고, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 둔각을 이루고 접힌 제1 접힘부 D1을 갖고, 제1 접힘부 D1은, 경사 배선 L3에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 역경사 배선 L2를 개재하여 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 연접되어 있다.
Description
본 발명은 히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 통전에 의하여 발열하는 복수의 발열 셀을 구비하는 히터, 이와 같은 히터를 구비하는 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치에 관한 것이다.
대상물의 열처리를 행하기 위한 가열 수단으로서, 통전 발열하는 발열 셀을 기판 상에 마련한 히터가 알려져 있다. 이와 같은 히터는 얇고 콤팩트하게 할 수 있기 때문에, 예를 들어 복사기나 프린터 등의 정착 용도에 이용되거나, 패널 등의 피처리체를 가열 건조시키는 건조기에 내장되어 이용되거나 하고 있다. 이들 용도에서는, 복수의 발열 셀을 전기적으로 병렬로 배치하여 발열면 내에 있어서의 온도 분포를 균일화할 수 있는 히터가 하기 특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있다.
상기 특허문헌 1에는, 정의 저항 온도 계수를 가진 저항 발열 재료를 이용하여, 구불구불한 형상으로 형성된 발열 셀을 전기적 병렬로 접속한 히터가 개시되어 있다. 이 히터에 따르면, 각 발열 셀은 서로 온도를 자기적으로 균열(均熱)시킬 수 있다. 그 때문에, 긴 쪽 방향으로 균열한 히터를 얻을 수 있다. 또한 특허문헌 1의 히터는, 발열 셀끼리의 간극인 배선의 비형성부가 히터의 긴 쪽 방향에 대하여 경사져 있어서, 비형성부에 의한 열의 강하의 영향을 소인 방향에 대하여 완화할 수 있는 히터가 개시되어 있다.
그러나 특허문헌 1의 히터에 의한 균열은 특정 발열 셀의 과승온을 방지할 수 있는 것인 한편, 요사이, 인접된 발열 셀끼리의 균열성은 현격히 높은 레벨로 요구되고 있다. 게다가 소인 방향에 대하여 극단적으로 폭이 좁은 히터가 요망되고 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 개시된 히터를 단순히 소인 방향에 따라, 폭이 좁아지도록 끊어내더라도, 비형성부에 의한 열의 강하의 영향을 소인 방향에 대하여 완화하는 것이 곤란한 상황을 발생시킬 우려가 높아지고 있다.
그래서 본원의 발명자들은 상기 특허문헌 2에 있어서, 인접한 발열 셀끼리의 패턴이 서로 얽혀들게 함으로써 발열 셀끼리의 간극을 분산시킨 히터를 제안하였다. 또한 상기 특허문헌 3에서는, 발열 셀에 의하여 생긴 열을 고열전도의 균열층을 통하여 분산시킴으로써, 발열 셀끼리의 간극에 의한 열의 강하를 완화시킨 히터를 제안하였다. 그러나 이들 구성을 채용하기 어려운 히터도 존재하는 경우가 있어서, 보다 다양하게 조합하여 이용할 수 있는, 다양한 온도 균일화를 위한 구성이 필요해지고 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 소인 방향으로 폭이 좁더라도 균열성이 우수한 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 이와 같은 히터를 구비하는 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하와 같다.
[1] 청구항 1에 기재된 히터는, 피가열물과 대면된 상태에서 상기 피가열물 및 본 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 상기 피가열물을 가열하는 히터이며,
직사각형의 기체(基體)와,
상기 기체 상에 긴 쪽 방향으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고,
상기 발열 셀(C)은, 상기 기체의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 상기 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 갖고, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 상기 횡 배선(L1) 및 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있고,
또한 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 둔각을 이루고 접힌 제1 접힘부(D1)를 갖고,
상기 제1 접힘부(D1)는, 상기 경사 배선(L3)에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 역경사 배선(L2)을 개재하여 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있는 것을 요지로 한다.
[2] 청구항 2에 기재된 히터는, 청구항 1에 기재된 히터에 있어서, 상기 발열 셀(C)은, 상기 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 예각을 이루고 접힌 제2 접힘부(D2)를 갖고,
상기 제2 접힘부(D2)는 상기 역경사 배선(L2)에 대응하여 모따기되어 있는 것을 요지로 한다.
[3] 청구항 3에 기재된 히터는, 청구항 1에 기재된 히터에 있어서, 상기 발열 셀(C)은, 상기 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 둔각을 이루고 접힌 제3 접힘부(D3)를 갖고,
상기 제3 접힘부(D3)를 구성하는 상기 경사 배선(L33)과, 상기 제1 접힘부(D1)를 구성하는 상기 역경사 배선(L2)이 대략 평행으로 되어 있는 것을 요지로 한다.
[4] 청구항 4에 기재된 히터는, 청구항 2에 기재된 히터에 있어서, 상기 발열 셀(C)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1)과 제2 발열 셀(C2)을 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1) 및 상기 제2 발열 셀(C2)은 모두 상기 제1 접힘부(D1) 및 상기 제2 접힘부(D2)를 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1)이 갖는 상기 제1 접힘부(D11) 및 상기 제2 접힘부(D21)와, 상기 제2 발열 셀(C2)이 갖는 상기 제1 접힘부(D12) 및 상기 제2 접힘부(D22)를 이어서 형성되는 가상 사각형에 있어서, 상기 제1 접힘부(D11)와 상기 제1 접힘부(D12)가 대각을 이루고 상기 제2 접힘부(D21)와 상기 제2 접힘부(D22)가 대각을 이루도록 배치되어 있는 것을 요지로 한다.
[5] 청구항 5에 기재된 히터는, 청구항 3에 기재된 히터에 있어서, 상기 발열 셀(C)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1)과 제2 발열 셀(C2)을 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1) 및 상기 제2 발열 셀(C2)은 모두 상기 제1 접힘부(D1) 및 상기 제3 접힘부(D3)를 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1)이 갖는 상기 제1 접힘부(D11) 및 상기 제3 접힘부(D31)와, 상기 제2 발열 셀(C2)이 갖는 상기 제1 접힘부(D12) 및 상기 제3 접힘부(D32)를 이어서 형성되는 가상 사각형에 있어서, 상기 제1 접힘부(D11)와 상기 제1 접힘부(D12)가 대각을 이루고 상기 제3 접힘부(D31)와 상기 제3 접힘부(D32)가 대각을 이루도록 배치되어 있는 것을 요지로 한다.
[6] 청구항 6에 기재된 히터는, 피가열물과 대면된 상태에서 상기 피가열물 및 본 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 상기 피가열물을 가열하는 히터이며,
직사각형의 기체와,
상기 기체 상에 긴 쪽 방향으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고,
상기 발열 셀(C)은, 상기 기체의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 상기 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 갖고, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 상기 횡 배선(L1) 및 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있고,
또한 복수의 상기 발열 셀(C) 중 서로 인접한 2개의 발열 셀(C) 사이에는, 상기 2개의 발열 셀(C)을 사행하도록 가르는 절연 간극(I)을 갖고,
상기 절연 간극(I)은 전체적으로 상기 긴 쪽 방향의 일방측으로 경사져 있는 것을 요지로 하는 히터.
[7] 청구항 7에 기재된 히터는, 청구항 6에 기재된 히터에 있어서, 상기 절연 간극(I)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1) 및 제2 발열 셀(C2)이 각각 갖는, 상기 경사 배선(L3) 사이에 위치되어 상기 경사 배선(L3)과 동일한 각도로 경사진 제1 간극과,
상기 제1 간극에 대하여 역방향으로 경사짐과 함께 상기 제1 간극보다 경로 길이가 짧은 제2 간극을 갖고 있고,
상기 절연 간극(I)은, 상기 제1 간극, 상기 제2 간극, 상기 제1 간극의 순으로 연속된 연속부, 또는 상기 제2 간극, 상기 제1 간극, 상기 제2 간극의 순으로 연속된 연속부 중 어느 것을 갖는 것을 요지로 한다.
[8] 청구항 8에 기재된 히터는, 청구항 6 또는 7에 기재된 히터에 있어서, 소인 방향에 대하여 상기 제1 간극이 이루는 각도(θZ1)와, 소인 방향에 대하여 상기 제2 간극이 이루는 각도(θZ2)가 상이한 것을 요지로 한다.
[9] 청구항 9에 기재된 정착 장치는, 청구항 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 히터를 구비하는 것을 요지로 한다.
[10] 청구항 10에 기재된 화상 형성 장치는, 청구항 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 히터를 구비하는 것을 요지로 한다.
[11] 청구항 11에 기재된 가열 장치는, 청구항 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 히터를 구비하는 것을 요지로 한다.
본 제1 발명의 히터에 따르면, 소인 방향으로 폭이 좁더라도 균열성이 우수한 히터로 할 수 있다.
즉, 역경사 배선(L2)을 개재하여 횡 배선(L1)과 경사 배선(L3)이 연접된 제1 접힘부(D1)를 가짐으로써, 인접된 다른 횡 배선(L1)측으로 부푼 발열 패턴을 형성할 수 있다. 이 때문에, 경사 배선(L3)을 이용한 접힘부를 가짐으로써 생기는 열적인 공백을 메울 수 있어서, 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
발열 셀(C)이, 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 역경사 배선(L2)에 대응하여 모따기된 제2 접힘부(D2)를 갖는 경우에는, 인접된 제1 접힘부(D1)에 의한 열적인 보충이 얻어져서, 예각을 이루고 횡 배선(L1)과 경사 배선(L3)이 접힘으로써 생기는 열적인 공백을 메울 수 있다. 따라서 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
발열 셀(C)이, 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 역경사 배선(L2)과 대략 평행인 경사 배선(L33)을 가진 제3 접힘부(D3)를 갖는 경우에는, 인접된 제1 접힘부(D1)에 의한 열적인 보충이 얻어져서, 경사 배선(L33)을 가짐으로써 생기는 열적인 공백을 메울 수 있다. 따라서 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
제1 접힘부(D1)끼리가 대각을 이루고 제2 접힘부(D2)끼리가 대각을 이루도록 제1 발열 셀(C1) 및 제2 발열 셀(C2)이 배치되는 경우에는, 대향된 제2 접힘부(D2)에 의한 열적인 공백을, 대향된 제1 접힘부(D1)에 의하여 효과적으로 보충할 수 있다. 따라서 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
제1 접힘부(D1)끼리가 대각을 이루고 제3 접힘부(D3)끼리가 대각을 이루도록 제1 발열 셀(C1) 및 제2 발열 셀(C2)이 배치되는 경우에는, 대향된 제3 접힘부(D3)에 의한 열적인 공백을, 대향된 제1 접힘부(D1)에 의하여 효과적으로 보충할 수 있다. 따라서 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
본 제2 발명의 히터에 따르면, 소인 방향으로 폭이 좁더라도 균열성이 우수한 히터로 할 수 있다.
즉, 서로 인접한 2개의 발열 셀(C) 사이에 사행된 절연 간극(I)을 마련하고, 이 절연 간극(I)이 전체적으로 긴 쪽 방향의 일방측으로 경사지도록 배치함으로써, 2개의 발열 셀(C)이 각각 갖는, 횡 배선(L1)과 경사 배선(L3)이 예각을 이루고 접히는 제2 접힘부(D2)끼리를 근접시킬 수 있다. 이 때문에, 경사 배선(L3)을 이용한 접힘부를 가짐으로써 생기는 열적인 공백을 제2 접힘부(D2)의 근접에 의하여 메울 수 있어서, 소인 방향으로 폭이 좁은 히터이더라도 우수한 균열성을 실현할 수 있다.
절연 간극(I)이, 제1 간극과, 제1 간극보다 경로 길이가 짧은 제2 간극을 갖고, 제1 간극, 제2 간극, 제1 간극의 순으로 연속된 연속부, 또는 제2 간극, 제1 간극, 제2 간극의 순으로 연속된 연속부 중 어느 것을 갖는 경우에는, 제1 간극과 제2 간극의 경로 길이 차에 의하여 절연 간극(I) 전체를 경사지게 할 수 있다.
소인 방향에 대하여 제1 간극이 이루는 각도(θZ1)와, 소인 방향에 대하여 제2 간극이 이루는 각도(θZ2)가 상이한 경우에는, 각도(θZ1)와 각도(θZ2)의 각도 차에 의하여 절연 간극(I) 전체를 경사지게 할 수 있다.
도 1은 히터의 일례를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 2는 히터의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 3은 발열 셀의 일례를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 4는 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 5는 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 6은 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 7은 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 8은 발열 셀의 경사 배선에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 9는 2개의 발열 셀의 대향 형태의 일례를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 10은 2개의 발열 셀의 대향 형태의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 11은 2개의 발열 셀의 대향 형태의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 12는 실 배선 영역과 실 발열 영역에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 13은 기체 폭이 절연 간극 I에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 14는 경사 배선의 경사 각도가 절연 간극 I에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 15는 경사 배선의 경사 각도가 실 발열 영역에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 16은 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 17은 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 18은 도 16 및 도 17에 도시하는 형태의 히터의 상세를 설명하는 설명도이다.
도 19는 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 20은 히터를 사용한 정착 장치의 일례를 도시하는 개략 사시도이다.
도 21은 히터를 사용한 정착 장치의 다른 예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 22는 히터를 사용한 화상 형성 장치 일례를 도시하는 개략도이다.
도 2는 히터의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 3은 발열 셀의 일례를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 4는 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 5는 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 6은 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 7은 발열 셀의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 8은 발열 셀의 경사 배선에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 9는 2개의 발열 셀의 대향 형태의 일례를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 10은 2개의 발열 셀의 대향 형태의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 11은 2개의 발열 셀의 대향 형태의 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 12는 실 배선 영역과 실 발열 영역에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 13은 기체 폭이 절연 간극 I에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 14는 경사 배선의 경사 각도가 절연 간극 I에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 15는 경사 배선의 경사 각도가 실 발열 영역에 대하여 미치는 작용을 설명하는 설명도이다.
도 16은 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 17은 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 18은 도 16 및 도 17에 도시하는 형태의 히터의 상세를 설명하는 설명도이다.
도 19는 히터의 또 다른 예를 도시하는 모식적인 평면도이다.
도 20은 히터를 사용한 정착 장치의 일례를 도시하는 개략 사시도이다.
도 21은 히터를 사용한 정착 장치의 다른 예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 22는 히터를 사용한 화상 형성 장치 일례를 도시하는 개략도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
또한 본 명세서에 있어서 배선끼리의 각도는, 각 배선끼리가 접하는 각도를 의미하고 있으며, 실제로 접힘부의 내측에 예각이나 둔각으로 된 형상을 갖는 것이나, 접힘부의 외측에 예각이나 둔각으로 된 형상을 갖는 것을 특정하는 것은 아니다.
[1] 제1 발명의 히터
본 히터(1)는, 피가열물과 대면된 상태에서 피가열물 및 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 피가열물을 가열하는 히터이다.
또한 본 히터(1)는, 직사각형의 기체(2)와, 기체(2) 상에 긴 쪽 방향(T2)에 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고 있다.
그리고 발열 셀(C)은, 기체(2)의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 그 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 가지며, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 횡 배선(L1) 및 경사 배선(L3)이 연접되어 있다.
또한 횡 배선(L1)과 경사 배선(L3)이 둔각을 이루고 접힌 제1 접힘부(D1)를 갖고 있으며, 이 제1 접힘부(D1)는, 경사 배선(L3)에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 역경사 배선(L2)을 개재하여 횡 배선(L1)과 경사 배선(L3)이 연접되어 있는 것을 특징으로 한다(도 1 내지 도 11 참조).
전술한 바와 같이, 발열 셀의 배선 재료로서 고(高)TCR 재료(저항 온도 계수가 높은 재료)를 선택하면 재료 단독으로 얻어지는 저항률이 낮아지기 때문에, 배선 폭을 가늘고 또한 배선 길이를 길게 함으로써 히터로서 실용적인 저항값을 얻게 된다. 배선 폭을 가늘고 배선 길이를 길게 하는 형상으로는 다양하게 있지만, 그 중 하나의 형상으로서 구불구불한 형상을 선택할 수 있다.
그리고 구불구불한 형상을 선택하여 전기적으로 병렬인 복수의 발열 셀(즉, 각각 따로 급전을 받는 복수의 발열 셀)을 형성하기 위해서는, 발열 셀 사이에 절연 간극 I를 형성할 필요가 있다(도 12 내지 도 14 참조). 이 절연 간극 I는, 횡 배선 L1끼리를 접속하는 접속 배선의 형상에 영향을 받는다. 즉, 접속 배선으로서, 소인 방향을 따른 종 배선을 선택하면, 절연 간극은 소인 방향에 평행으로 형성되어서, 소인하고 가열을 행한 경우에 열 공백이 형성되어 버린다.
이 점, 접속 배선을, 횡 배선 L1에 대하여 경사지게 한 경사 배선 L3을 채용함으로써, 소인 방향으로의 균열성을 실현할 수 있다. 즉, 절연 간극 I를 소인 방향에 대하여 경사지게 함으로써 열 공백을 분산시킬 수 있다. 이와 같은 관점에서, 구불구불한 형상을 채용하면서도 경사 배선 L3을 이용함으로써 균열성이 우수한 발열 패턴(즉, 발열 셀)을 형성할 수 있다.
그러나 구불구불한 형상을 채용하더라도 기체(2)의 폭을 좁게 해 가면, 점차 충분한 균열성이 얻어지기 어려워지는 것이 알려져 왔다. 즉, 단순히 발열 셀의 패턴을 구불구불한 형상으로 하여, 경사진 절연 간극 I를 마련한 것만으로는, 충분히 정밀한 균열성이 얻어지기 어려워진다는 과제를 발생시키는 것을 알 수 있었다. 이 과제에 대하여 검토를 거듭한 결과, 구불구불한 형상을 채용한 경우에 생기는 접힘부의 수가 적어지면, 접힘부의 형상에 의한 영향이 커지는 것, 그리고 접힘부의 형상을 변경함으로써, 경사진 절연 간극 I를 유지하면서 보다 높은 균열성이 얻어지는 것을 지견하여, 본 발명을 완성시켰다.
구체적으로는, 상술한 절연 간극 I를 경사지게 하여 열 공백을 분산시키는 방법은, 접힘 횟수가 많은 경우에는 기능되기 쉽다. 그러나 기체(2)의 폭 W가 좁아져서(도 13에 있어서의 W1→W2) 접힘 횟수가 적어지면, 점차 분산 범위 IW가 좁아져서(도 13에 있어서의 IW1→IW2) 절연 간극 I를 분산시키기 어려워진다.
또한 각 발열 셀 C에 있어서 동일한 정도의 저항값을 얻기 위하여 동일한 정도의 배선 길이를 얻고자 하면, 각 발열 셀의 횡 배선을 긴 쪽 방향으로 신장하여 하나의 발열 셀을 긴 쪽 방향으로 긴 형상으로 변경할 필요가 있다. 그렇게 하면, 기체 폭 W1의 경우에는, 절연 간극 I의 분산 폭 IW1에 대하여 발열 셀 폭 CW1을 작게 억제할 수 있지만, 기체 폭 W2로 되면, 절연 간극 I의 분산 폭 IW2에 대하여 발열 셀 폭 CW2를 작게 억제하는 것이 어려워진다. 그 결과, 발열 셀 폭 CW2보다도 분산 폭 IW2가 작아져서, 절연 간극 I에 의한 열 공백의 분산을 발열 셀의 양 단부만에서밖에 행하지 못하게 되어, 절연 간극 I를 충분히 분산시키기 어려워진다(도 13 참조).
한편, 경사 배선 L3의 경사를 보다 크게 함으로써(즉, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3으로 형성되는 각도 θ10을 각도 θ11로 크게 하는, 도 14에 있어서의 θ10→θ11), 절연 간극 I의 분산 범위 Iθ를 넓게 할 수 있게 된다(도 14에 있어서의 Iθ10→Iθ11).
그러나 경사 배선 L3의 경사를 크게 하면(도 15에 있어서의 θ20→θ21), 그에 따라 접힘부의 열 공백 S가 커지는 것(도 15에 있어서의 Iθ20→Iθ21)을 알게 되었다. 즉, 구불구불한 형상의 접힘부에서는 상정 이상으로 열 공백 S가 커질 수 있음을 알 수 있었다.
이 현상은, 특히 예각으로 되는 접힘부에 있어서 발생하기 쉬우며, 그 원인은, 접힘부를 흐르는 전류가 배선의 내측(최단 거리를 흐름)을 흐르기 쉬워서, 접힘부의 외주측에 있어서의 발열이 접힘부의 내주측보다도 작아지는 것에 기인하는 것으로 생각되었다. 이 때문에, 경사 각도를 크게 하면, 절연 간극 I를 분산시키는 관점에서는 유리하기는 하지만, 접힘부의 외주측에 있어서의 발열 저하가 커지며, 결과적으로 접힘부의 외주측에 있어서의 발열 저하의 영향이 상대적으로 커짐으로써, 충분한 균열성이 얻어지기 어려워지는 것으로 생각되었다.
즉, 도 15에 있어서 「C」(Cθ20과 Cθ20'의 통합 부분, Cθ21과 Cθ21'의 통합 부분)는, 실제로 배선 재료에 의하여 형성된 부분을 나타내고 있다. 그리고 「Cθ20」 및 「Cθ21」은, 통전에 의한 직접적인 발열이 적은 부위를 모식적으로 도시하고 있다. 또한 「Cθ20'」 및 「Cθ21'」은, 통전에 의하여 직접적으로 발열하고 있는 부위를 모식적으로 도시하고 있다.
도 15에서는, 경사 배선 L3의 경사가 θ20으로부터 θ21로 커지면, 직접적인 발열이 적은 부위 Cθ20은 Cθ21로 확대된다. 그 결과, 발열 셀의 실 면적에 비해, 통전에 의하여 직접적으로 발열하고 있는 부분의 면적이 Cθ20'으로부터 Cθ21'으로 감소한다. 또한 2개의 발열 셀이 대향된 장소에서는 열 공백 Sθ20의 크기가 Sθ21로 확대되어 버린다.
그래서 전술한 바와 같이, 제1 접힘부 D1에, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 역경사 배선 L2를 개재하여 접히도록 역경사 배선 L2를 마련함으로써, 인접된 다른 횡 배선 L1측으로 부푼 발열 패턴(팽출 형상)을 형성할 수 있다. 이 때문에, 경사 배선 L3의 경사 각도의 대소에 관계없이, 역경사 배선 L2로부터의 발열에 의하여 열 공백 S를 작게 억제할 수 있게 되어, 보다 우수한 균열성을 발휘할 수 있는 히터로 할 수 있다.
〔1〕 횡 배선
횡 배선 L1은, 기체(2)의 긴 쪽 방향에 대략 평행으로 배치된 배선 부분이다. 횡 배선 L1은, 서로 대략 평행으로 배치된 3개 이상을 구비하고 있다. 하나의 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1의 수는 한정되지 않지만 통상, 20개 이하이다. 또한 본 발명의 구성은, 서로 대략 평행으로 배치된 횡 배선 L1의 개수가 적은 히터에 대하여 효과적이다. 구체적으로는, 하나의 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1의 수가 3개 이상 10개 이하인 형태가 바람직하고, 3개 이상 7개 이하인 형태가 보다 바람직하다.
또한 횡 배선 L1은 역경사 배선 L2 및 경사 배선 L3보다도 짧아도 되지만, 역경사 배선 L2 및 경사 배선 L3보다도 긴 것이 바람직하다.
또한 본 히터(1)는 복수의 발열 셀 C(예를 들어 발열 셀 C1 및 C2)를 갖지만, 각 발열 셀이 갖는 각 횡 배선 L1끼리는 서로, 횡 배선 L1을 긴 쪽 방향으로 연장한 경우, 동일한 연장 범위 Q1에서 중첩되는 것이 바람직하다(도 8 참조). 즉, 대응한 횡 배선 L1(각 발열 셀을 구성하는 동일한 단의 횡 배선 L1)끼리가 각각의 긴 쪽 방향의 연장 상에 배치되어 있음으로써, 본 히터(1)는 소인 방향의 폭을 억제할 수 있다. 또한 인접한 발열 셀끼리가 갖는 횡 배선 L1의 단수는 동일하게 할 수 있다(단, 모든 발열 셀의 횡 배선 L1의 단수가 동일할 필요는 없음).
〔2〕 경사 배선
경사 배선 L3은, 횡 배선 L1에 대하여 경사진 배선 부분이며, 횡 배선 L1끼리를, 구불구불한 형상으로 되도록 접속하는 부분이다. 하나의 발열 셀 C가 갖는 경사 배선 L3의 수는 한정되지 않지만 통상, 2개 이상이다. 하나의 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1의 수가 20개 이하인 경우, 경사 배선 L3의 수는 통상, 21개 이하이다. 또한 하나의 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1의 수가 3개 이상 10개 이하인 경우, 경사 배선 L3의 수는 2개 이상 11개 이하로 할 수 있다. 또한 하나의 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1의 수가 3개 이상 7개 이하인 경우, 경사 배선 L3의 수는 2개 이상 8개 이하로 할 수 있다.
하나의 발열 셀 C가 갖는 복수의 경사 배선 L3끼리는 서로 상이한 경사 각도(횡 배선 L1에 대한 각도 θ1 또는 각도 θ2)를 가져도 되지만, 하나의 발열 셀 C가 갖는 복수의 경사 배선 L3끼리는 서로 실질적으로 동일한 경사 각도(횡 배선 L1에 대한 각도 θ1 또는 각도 θ2)를 갖는 것이 바람직하다. 또한 히터(1)가 갖는 복수의 발열 셀 C가 갖는 복수의 경사 배선 L3끼리도 서로 실질적으로 동일한 경사 각도(횡 배선 L1에 대한 각도 θ1 또는 각도 θ2)를 갖는 것이 바람직하다.
또한 하나의 발열 셀 C가 갖는 일단측의 경사 배선 L3(단, 접힘부 D3(θ3=둔각)을 구성하는 L3을 제외함)은 서로, 각 경사 배선 L3을, 이들 경사 배선 L3이 이루는 각도에서 연장한 경우에, 동일한 연장 범위 Q2에서 중첩되는 형태인 것이 바람직하다(도 8 참조).
경사 배선 L3의 경사 각도(즉, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 각도 θ1(도 3 내지 도 7 참조))은 한정되지 않으며 91도 이상 179도 이하로 할 수 있지만, 이 경사 각도는 105도 이상 160도 이하로 하는 것이 바람직하고, 115도 이상 155도 이하가 보다 바람직하고, 120도 이상 150도 이하가 더욱 바람직하고, 125도 이상 145도 이하가 특히 바람직하다. 이들 바람직한 각 범위에서는, 보다 바람직한 범위일수록 발열 손실을 작게 억제할 수 있다.
또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 각도 θ2(도 3, 도 4 및 도 6 참조)는 통상, θ2=180-θ1을 만족시킨다. 이 때문에, 각도 θ1이 커지면 각도 θ2는 그에 동반하여 작아진다.
발열 손실은, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 긴 쪽 방향에 있어서 절연 간극 I에 대응한 범위 X와, 횡 배선 L1만으로 형성된 범위 Y(동일한 긴 쪽 방향의 폭을 가짐)의 비교에 의하여 대소를 알 수 있다. 범위 X에 포함되는 실 배선 영역(사선부)의 합계 면적을 X1이라 하고, 범위 Y에 포함되는 실 배선 영역(사선부)의 합계 면적을 Y1이라 하여, X1/Y1의 값이 클수록 발열 손실은 작은 것이 상정될 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이 실제로는, 접힘부를 흐르는 전류가 배선의 내측(최단 거리를 흐름)을 흐르기 쉬워서, 접힘부의 외주측에 있어서의 발열이 접힘부의 내주측보다도 작아질 것으로 생각된다. 따라서 이를 고려하건대, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 발열 영역은, 범위 X 내 중에서도 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이 모따기된 영역(사선부)이 실 발열 영역인 것으로 하여 비교할 수 있다. 즉, 도 12의 (b)에 도시하는 범위 X에 포함되는 실 발열 영역(사선부)의 합계 면적을 X2라 하고, 범위 Y에 포함되는 실 발열 영역(사선부)의 합계 면적을 Y2라 하여, X2/Y2의 값이 클수록 발열 손실은 작은 것이 상정된다.
〔3〕 역경사 배선
역경사 배선 L2는, 제1 접힘부 D1이 갖는 배선 부분이며, 경사 배선 L3에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 배선 부분이다. 제1 접힘부 D1 내에 있어서, 경사 배선 L3은 횡 배선 L1에 대하여 둔각을 이루고 연접되지만 통상, 역경사 배선 L2도 횡 배선 L1에 대하여 둔각을 이루고 연접된다. 또한 역경사 배선 L2는, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3 사이에 개재되는 배선 부분이다. 따라서 횡 배선 L1과 역경사 배선 L2와 경사 배선 L3은 이 순서대로 연접되게 된다. 또한 통상, 역경사 배선 L2는 제1 접힘부 D1 내에 하나만을 갖는다.
역경사 배선 L2는 경사 배선 L3에 대하여 예각 또는 직각을 이루지만, 이 각도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 20도 이상 90도 이하로 할 수 있다. 게다가 경사 배선 L3과 역경사 배선 L2가 이루는 각도는 보다 90도에 가까운 각도인 것이 바람직하다. 따라서 45도 이상 90도 이하가 보다 바람직하고, 60도 이상 90도 이하가 더욱 바람직하고, 80도 이상 90도 이하가 특히 바람직하다. 통상, 경사 배선 L3과 역경사 배선 L2가 이루는 각도는, 90도에 보다 가까울수록 열 공백을 작게 할 수 있다.
또한 경사 배선 L3 및 역경사 배선 L2의 배선 부분의 길이의 상관은 한정되지 않으며, 경사 배선 L3이 역경사 배선 L2보다도 길어도 되고, 경사 배선 L3과 역경사 배선 L2는 동일한 길이여도 되고, 경사 배선 L3이 역경사 배선 L2보다도 짧아도 된다. 이들 중에서는 경사 배선 L3이 역경사 배선 L2보다도 긴 것이 바람직하다.
〔4〕 구불구불한 형상
구불구불한 형상이란, 3개의 횡 배선 L1을 순서대로 L11, L12, L13이라 한 경우에, L11과 L12를 각각의 일단에서 접속하고 L12와 L13을 각각의 타단에서 접속한 형상을 말한다. 따라서 예를 들어 3개의 횡 배선 L1을 순서대로 L11, L12, L13이라 한 경우에, L11과 L12를 각각의 타단에서 접속하고 L12와 L13을 각각의 일단에서 접속한 형상도 당연히 구불구불한 형상이다. 또한, 예를 들어 4개의 횡 배선 L1을 순서대로 L11, L12, L13, L14라 한 경우에, L11과 L12를 각각의 일단에서 접속하고 L12와 L13을 각각의 타단에서 접속하고 L13과 L14를 각각의 일단에서 접속한 형상도 구불구불한 형상이다.
본 히터(1)에서는, 전술한 바와 같이, 발열 셀 C가 구불구불한 형상을 가짐으로써 실효성이 있는 히터로 할 수 있다. 구불구불한 형상을 채용함으로써, 긴 쪽 방향으로 동일한 길이의 기체(2) 상에 있어서, 배선 길이를 접힘 횟수 배로 길게 할 수 있다. 이 때문에 저항 발열 배선의 저항값을 크게 할 수 있으며, 그것에 의하여 실용적인 히터에 요구되는 발열량을 얻을 수 있다.
일반적으로 히터의 저항 발열 배선에 이용되는 금속 재료를 보면, 예를 들어은(20℃에 있어서 저항률 ρ=1.62×10-8Ωm, 온도 계수 α=4.1×10-3/℃)을 이용하는 경우, 온도 계수 α는 크기는 하지만 저항률 ρ가 작기 때문에 고저항값으로 하는 것이 곤란해진다. 그래서 은보다도 저항률 ρ가 큰 팔라듐(ρ=10.8×10-8Ωm, α=3.7×10-3/℃)을 첨가할 수 있지만, 저항률 ρ는 증가하더라도 온도 계수 α가 저하되어 버린다. 이와 같이, 고TCR 특성을 갖는 재료를 선택하면 저항률이 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, 저항 발열 배선을 고TCR 및 실용적 저항값으로 하기 위해서는 배선 길이를 길게 할 필요가 있다. 이 점, 구불구불한 형상을 채용함으로써, 배선 길이를 길게 하여 고저항값화할 수 있다는 이점이 있다.
발열 셀 C가 이루는 상술한 구불구불한 형상의 배선(저항 발열 배선)에 있어서, 배선의 막 두께 및 폭은 하나의 발열 셀 내에서 대략 동일하게 할 수 있다. 또한, 상이한 발열 셀끼리이더라도 대략 동일하게 할 수 있다. 또한, 당연히 각 발열 셀에서는 필요에 따라, 적절히 온도 구배를 마련하거나 할 목적으로 막 두께나 배선 폭을 변화시킬 수도 있다.
또한 배선 폭과 배선 간 거리(절연 거리)는 적당한 것으로 할 수 있다. 즉, 배선 폭은, 발열시킬 수 있으면 되며, 배선 간 거리는, 배선끼리를 절연할 수 있으면 된다. 게다가, 예를 들어 모두 0.3㎜ 이상 2.0㎜ 이하로 할 수 있고, 나아가 0.4㎜ 이상 1.2㎜ 이하로 할 수 있다.
〔5〕 접힘부
발열 셀 C는 제1 접힘부 D1을 적어도 하나 갖는다. 게다가 제2 접힘부 D2 및 제3 접힘부 D3 중 적어도 한쪽을 갖는다. 따라서 하나의 발열 셀 C는 제1 접힘부 D1 및 제2 접힘부 D2만을 가져도 되고, 제1 접힘부 D1 및 제3 접힘부 D3만을 가져도 되고, 제1 접힘부 D1, 제2 접힘부 D2 및 제3 접힘부 D3 모두를 가져도 된다.
제1 접힘부 D1은, 경사 배선 L3에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 역경사 배선 L2를 개재하여 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 연접된 접힘부이다. 또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 둔각을 이루는 접힘부이다(도 1 내지 도 7 참조).
본 히터(1)는, 구불구불한 형상을 나타내면서, 제1 접힘부 D1을 가진 발열 셀 C를 구비함으로써, 우수한 균열성을 발휘할 수 있다. 따라서 구불구불한 형상을 나타내는 발열 셀 C는, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 둔각을 이루는 접힘부(단, 제3 접힘부 D3을 포함하지 않음)에 있어서, 보다 많은 접힘부가 제1 접힘부 D1인 것이 바람직하고, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 둔각을 이루는 접힘부(단, 제3 접힘부 D3을 포함하지 않음) 모두가 제1 접힘부 D1인 것이 특히 바람직하다.
제1 접힘부 D1을 구성하는 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 둔각 θ1(도 1 내지 도 7 참조)의 크기는 한정되지 않지만, 전술한 바와 같이 105도 이상 160도 이하가 바람직하고, 115도 이상 155도 이하가 보다 바람직하고, 120도 이상 150도 이하가 더욱 바람직하고, 125도 이상 145도 이하가 특히 바람직하다. 이들 바람직한 범위에서는, 보다 바람직한 범위일수록 발열 손실을 작게 억제할 수 있다.
또한 제1 접힘부 D1을 구성하는 경사 배선 L3과 역경사 배선 L2가 이루는 각도는 예각 또는 직각이면 되며 한정되지 않지만, 20도 이상 90도 이하로 할 수 있으며, 45도 이상 90도 이하가 바람직하고, 60도 이상 90도 이하가 보다 바람직하고, 80도 이상 90도 이하가 더욱 바람직하다. 이 각도는, 90도에 보다 가까울수록 열 공백을 작게 억제할 수 있다.
또한 도 6 및 도 7에 예시한 바와 같이, 제1 접힘부 D1의 외주는 모따기할 수 있다. 또한 마찬가지로 제1 접힘부 D1의 내주를 모따기할 수 있다. 모따기 형태는 한정되지 않으며, 라운드 형상의 모따기(도 6 및 도 7 참조)나 평탄 형상의 모따기로 할 수 있다.
제2 접힘부 D2는, 제1 접힘부 D1와 인접하여 배치된 접힘부이다. 또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 예각을 이루고 접힌 접힘부이다. 게다가 제1 접힘부 D1을 구성하는 역경사 배선 L2에 대응하여 모따기된 접힘부(즉, 제2 접힘부 D2의 외주가 모따기된 접힘부)이다.
제2 접힘부 D2를 구성하는 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 예각 θ2(도 3, 도 4 및 도 6 참조)의 크기는 한정되지 않지만, 15도 이상 70도 이하가 바람직하고, 25도 이상 65도 이하가 보다 바람직하고, 30도 이상 60도 이하가 더욱 바람직하고, 35도 이상 55도 이하가 특히 바람직하다. 또한 상술한 범위에 있어서, 제2 접힘부 D2를 구성하는 경사 배선 L3은, 그 연장선 상에 제1 접힘부 D1을 구성하는 경사 배선 L3이 대응하고 있는 것이 바람직하다.
제2 접힘부 D2의 모따기 형태는 한정되지 않으며, 역경사 배선 L2와의 절연을 확보할 수 있도록 모따기되어 있으면 된다. 구체적으로는 라운드 형상의 모따기(도 3 및 도 6 참조), 평탄 형상의 모따기(도 4 참조) 등을 이용할 수 있다. 발열 셀 C를 구성하는 배선 폭이 실질적으로 균일한 경우, 라운드 형상의 모따기로서는, 예를 들어 제2 접힘부 D2의 내정점을 중심으로 하여 배선 폭에 상당하는 원형으로 모따기할 수 있다(도 3 및 도 6 참조). 또한 발열 셀 C를 구성하는 배선 폭이 실질적으로 균일한 경우, 평탄 형상의 모따기로서는, 예를 들어 제2 접힘부 D2의 외주를, 제1 접힘부 D1을 구성하는 역경사 배선 L2와 평행으로 되도록 커팅한 형상으로 할 수 있다(도 4 참조).
전술한 바와 같이, 예각을 이루는 제2 접힘부 D2에서는, 흐르는 전류가 저항 발열 배선의 내측(최단 거리를 흐름)을 흐르기 쉽기 때문에 제2 접힘부 D2의 내측의 발열이 외측보다도 커진다. 그리고 저항 발열 배선은 금속을 포함하기 때문에, 절연 유리 등에 의하여 구성된 다른 층을 이루는 재료에 비해 고열전도이다. 따라서 제2 접힘부 D2의 내측에서 발해진 열을 열전도에 의하여 외측에 전달시키기 위하여 존재시켜 둘 수 있다. 그러나 실제로는, 제2 접힘부 D2의 외측에 저항 발열 배선을 존재시키고 있더라도, 내측으로부터 발해진 열을 외측으로 열전도시켜 열 공백을 보충하는 작용을 얻기에는 불충분한 것을 알 수 있었다. 그래서 제2 접힘부 D2의 외측을 모따기하고 그 모따기에 의하여 얻어진 공간을 활용하여, 전술한 바와 같이, 제1 접힘부 D1을 구성하는 역경사 배선 L2를 형성하고 제1 접힘부 D1을 제2 접힘부 D2측으로 팽출시킴으로써 효과적으로 열 공백을 억제할 수 있었다. 즉, 보다 우수한 균열성을 얻을 수 있다. 또한 마찬가지로 제2 접힘부 D2의 내주를 모따기할 수 있다.
제3 접힘부 D3은, 제1 접힘부 D1와 인접하여 배치된 접힘부이다. 또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L33이 둔각을 이루고 접힌 접힘부이다. 게다가 제3 접힘부 D3을 구성하는 경사 배선 L33과, 제1 접힘부 D1을 구성하는 역경사 배선 L2가 대략 평행으로 된 접힘부이다. 이 제3 접힘부 D3을 구성하는 경사 배선 L33은, 특히 각 발열 셀 C에 급전을 행하는 급전 배선 F와 발열 셀 C를 접속하기 위한 급전 접속 배선으로서 이용할 수 있다.
제3 접힘부 D3을 구성하는 횡 배선 L1과 경사 배선 L33이 이루는 둔각 θ3(도 5 및 도 7 참조)의 크기는 한정되지 않지만, 105도 이상 160도 이하가 바람직하고, 115도 이상 155도 이하가 보다 바람직하고, 120도 이상 150도 이하가 더욱 바람직하고, 125도 이상 145도 이하가 특히 바람직하다. 이들 바람직한 범위에서는, 보다 바람직한 범위일수록 발열 손실을 작게 억제할 수 있다. 또한 상술한 범위에 있어서, 제1 접힘부 D1을 구성하는 둔각 θ1과 동일한 각도인 것이 바람직하다. 또한 제3 접힘부 D3에 대해서도 그 외주 및/또는 내주를 모따기할 수 있다.
〔6〕 접힘부의 배치
본 히터(1)를 구성하는 각 발열 셀 C의 접힘부는 서로 어떠한 식으로 배치해도 되지만, 제1 발열 셀 C1 및 제2 발열 셀 C2가 모두 제1 접힘부 D1 및 제2 접힘부 D2를 갖는 형태인 경우, 도 9 및 도 10에 예시하는 소정의 배치로 함으로써 열 공백을 보다 작게 억제할 수 있다.
즉, 기체의 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀 C1과 제2 발열 셀 C2를 갖고, 제1 발열 셀 C1 및 제2 발열 셀 C2가 모두 제1 접힘부 D1 및 제2 접힘부 D2를 갖는 경우, 제1 발열 셀 C1의 제1 접힘부 D11 및 제2 접힘부 D21과, 제2 발열 셀 C2의 제1 접힘부 D12 및 제2 접힘부 D22를 이어서 형성되는 가상 사각형 SD에 있어서, 제1 접힘부 D11과 제1 접힘부 D12가 대각을 이루고 제2 접힘부 D21과 제2 접힘부 D22가 대각을 이루도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 형태의 채용에 의하여, 제1 접힘부 D1 및 제2 접힘부 D2를 가진 발열 셀 C를 단독으로 이용하는 경우에 비해 보다 현저히 열 공백을 작게 할 수 있다. 즉, 특히 우수한 균열성을 갖는 히터를 얻을 수 있다.
한편, 제1 발열 셀 C1 및 제2 발열 셀 C2가 모두 제1 접힘부 D1 및 제3 접힘부 D3을 갖는 형태인 경우, 도 11에 예시하는 소정의 배치로 함으로써 열 공백을 보다 작게 억제할 수 있다.
즉, 기체의 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀 C1과 제2 발열 셀 C2를 갖고, 제1 발열 셀 C1 및 제2 발열 셀 C2가 모두 제1 접힘부 D1 및 제3 접힘부 D3을 갖는 경우, 제1 발열 셀 C1의 제1 접힘부 D11 및 제3 접힘부 D31과, 제2 발열 셀 C2의 제1 접힘부 D12 및 제3 접힘부 D32를 이어서 형성되는 가상 사각형 SD에 있어서, 제1 접힘부 D11과 제1 접힘부 D12가 대각을 이루고 제3 접힘부 D31과 제3 접힘부 D32가 대각을 이루도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 형태의 채용에 의하여, 제1 접힘부 D1 및 제3 접힘부 D3을 가진 발열 셀 C를 단독으로 이용하는 경우에 비해 보다 현저히 열 공백을 작게 할 수 있다. 즉, 특히 우수한 균열성을 갖는 히터를 얻을 수 있다.
〔7〕 저항 발열 배선
발열 셀 C를 구성하는 배선 재료는 저항 발열 배선이고 도전 재료이다. 즉, 통전에 의하여 저항값에 따른 발열을 할 수 있는 도전 재료이다. 이 도전 재료는 한정되지 않지만, 예를 들어 은, 구리, 금, 백금, 팔라듐, 로듐, 텅스텐, 몰리브덴, 레늄(Re) 및 루테늄(Ru) 등을 이용할 수 있다. 이들은 1종만을 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다. 2종 이상을 병용하는 경우에 있어서는 합금으로 할 수 있다. 보다 구체적으로는 은-팔라듐 합금, 은-백금 합금, 백금-로듐 합금, 은-루테늄, 은, 구리 및 금 등을 이용할 수 있다.
각 발열 셀은 어떠한 저항 발열 특성을 가져도 되지만, 각 발열 셀 간에서 자기 온도 균형 작용(자기 온도 보완 작용)을 발휘할 수 있는 것이 바람직하다. 그 관점에서, 저항 발열 배선을 구성하는 도전 재료는 정의 저항 온도 계수를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는 -200℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 저항 온도 계수가 100ppm/℃ 이상 4400ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 300ppm/℃ 이상 3700ppm/℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 500ppm/℃ 이상 3000ppm/℃ 이하인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 재료로서는 은-팔라듐 합금 등의 은계 합금을 들 수 있다.
정의 저항 온도 계수를 갖는 도전 재료를 이용하여 형성된 저항 발열 배선(즉, 발열 셀)이 전기적으로 병렬로 접속되어 있는 경우, 이들 복수의 발열 셀끼리는 자기 온도 균형의 작용을 발휘한다. 즉, 예를 들어 제1 발열 셀 및 제3 발열 셀 사이에 끼인 제2 발열 셀이 있는 경우, 제2 발열 셀의 온도가 저하되면 제1 발열 셀 및 제3 발열 셀로부터 열이 보충된다. 이 열의 보충에 의하여 결과적으로 온도 저하된 제1 발열 셀 및 제3 발열 셀로의 전류가 증가하여, 빼앗긴 열에 의한 온도 저하를 자율적으로 회복하고자 하는 작용이 기능하게 된다. 즉, 제2 발열 셀 주위의 발열 셀이 제2 발열 셀의 온도 저하를 보완하도록 동작하게 된다. 이와 같이 본 히터(1)는, 복수의 발열 셀에 걸쳐 균일하게 발열하도록 자율적으로 제어할 수 있다.
〔8〕 기체
기체(2)는, 발열 셀 C를 지지하는 기판이다.
기체(2)의 치수나 형상은 특별히 한정되지 않지만, 소인 방향 T1의 길이보다도, 소인 방향에 직교하는 방향(긴 쪽 방향) T2의 길이가 긴 형상인 경우에, 특히 본 발명에 구성에 의한 효과를 얻기 쉽다. 구체적으로는, 예를 들어 기체(2)의 소인 방향의 길이를 LH1이라 하고, 소인 방향에 직교하는 방향의 길이를 LH2라 한 경우에, 길이의 비(LH1/LH2)는 0.001 이상 0.25 이하로 할 수 있다. 이 비는, 또한 0.005 이상 0.2 이하가 바람직하고, 0.01 이상 0.15 이하가 보다 바람직하다. 또한 그 두께는, 예를 들어 기체의 재질이나 치수 등에 따라 0.1 내지 20㎜로 할 수 있다. 보다 구체적으로는, LH1은 3㎜ 이상 20㎜ 이하로 할 수 있고, 또한 5㎜ 이상 15㎜ 이하로 할 수 있다.
기체(2)를 구성하는 재료는, 발열 셀을 발열시킬 수 있으면 되며 한정되지 않는다. 기체로서, 예를 들어 금속, 세라믹스, 및 이들의 복합 재료 등을 이용할 수 있다. 금속 등의 도전재를 이용하는 경우에는, 기체는 그 도전재 상에 절연층을 마련하여 구성할 수 있다. 이 경우, 발열 셀은 절연층 상에 형성되게 된다.
기체(2)를 구성하는 금속으로서는 스틸 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 스테인리스를 적합하게 이용할 수 있다. 스테인리스의 종류는 특별히 한정되지 않으며 페라이트계 스테인리스 및/또는 오스테나이트계 스테인리스가 바람직하다. 또한 이들 스테인리스 중에서도 특히 내열성 및/또는 내산화성이 우수한 품종이 바람직하다. 예를 들어 SUS430, SUS436, SUS444, SUS316L 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
또한 기체를 구성하는 금속으로서, 알루미늄, 마그네슘, 구리, 및 이들 금속의 합금을 이용할 수 있다. 이들은 1종만으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다. 그 중, 알루미늄, 마그네슘, 및 이들의 합금(알루미늄 합금, 마그네슘 합금, Al-Mg 합금 등)은 비중이 작기 때문에, 이들을 채용함으로써 본 히터의 경량화를 도모할 수 있다. 또한 구리 및 그 합금은 열전도성이 우수하기 때문에, 이들을 채용함으로써 본 히터의 균열성의 향상을 도모할 수 있다. 구체적으로는, 내열성 및 내산화성이 우수한 금속을 외층에 이용하고, 내층으로서, 열전도성이 우수한 금속을 채용한 복층의 기체를 이용할 수 있다. 복층화된 기체는 2층만으로 이루어져도 되고, 3층, 또는 3층 이상의 구성으로 할 수 있다. 금속의 복층화 방법은 한정되지 않으며, 예를 들어 금속끼리의 압착으로 실현할 수 있다. 보다 구체적으로는 클래드재를 이용할 수 있다. 그 외에, 예를 들어 도금법을 이용하여 금속끼리를 복층화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기체를 구성하는 재료로서 도전재를 이용하는 경우에는, 그 도전재 상에 절연층을 마련하는 것이 바람직하다. 절연층의 재료는, 기체를 구성하는 도전재와 저항 발열 배선 사이의 전기적 절연을 달성할 수 있으면 되며 특별히 한정되지 않지만, 특히 유리, 세라믹스, 유리 세라믹스 등이 바람직하다. 이들 중에서도 기체를 구성하는 재료로서 금속(스테인리스 등)을 이용하는 경우, 절연층의 재료는, 그 열팽창 균형성의 관점에서 유리가 바람직하고, 결정화 유리 및 반(半)결정화 유리가 보다 바람직하다. 구체적으로는 SiO2-Al2O3-MO계 유리가 바람직하다. 여기서, MO는 알칼리 토금속의 산화물(MgO, CaO, BaO, SrO 등)이다. 절연층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 30 내지 200㎛인 것이 바람직하다.
또한 세라믹스를 이용하여 기체를 구성하는 경우에는, 고온에 있어서 기체 상에 마련되는 발열 셀과의 사이의 전기적 절연을 달성할 수 있는 것이면 된다. 예를 들어 산화알루미늄, 질화알루미늄, 지르코니아, 실리카, 멀라이트, 스피넬, 코디어라이트, 질화규소 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 중, 산화알루미늄 및 질화알루미늄이 바람직하다. 또한 금속과 세라믹스의 복합 재료로서는 SiC/C나 SiC/Al 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
또한 전술한 바와 같이, 히터의 발열면과 피가열물이 대면된 상태에서 피가열물과 히터를 상대적으로 소인 방향으로 소인시키고 피가열물을 가열하는 경우, 기체의 소인 방향의 단면 형상은, 소인 방향과 직교하는 축을 중심으로 하여 피가열물과의 대면측으로 볼록형인 원호 형상(즉, 원기둥 또는 원통을, 중심축에 평행인 평면에서 절취한 형상)으로 할 수 있다. 그리고 각 저항 발열 배선은 볼록형의 면 상에 배설할 수도 있고 반대측의 면(오목형의 면) 상에 배설할 수도 있다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 히터를 원통형의 롤에 장착하고 롤을 회전시킴으로써, 롤 상을 소인되는 피가열물을 효율적으로 가열할 수 있다.
〔9〕 그 외의 회로
본 히터(1)는 전술한 발열 셀 이외에도 다른 회로를 구비할 수 있다. 다른 회로로서는, 발열 셀에 급전을 행하기 위한 급전 배선, 본 히터에 급전을 행하기 위한 외부 배선을 접속하는 랜드 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 구비해도 되고 2종 이상을 구비해도 된다. 또한 당연히 발열 셀은, 그 자체가 급전 배선부를 구비할 수도 있다.
〔10〕 용도
본 히터는, 인쇄기, 복사기, 팩시밀리 등의 화상 형성 장치나 정착 장치 등에 내장되어, 기록 매체에 토너나 잉크 등을 정착시키는 정착용 히터로서 이용할 수 있다. 또한 가열기에 내장되어, 패널 등의 피처리체를 균일하게 가열(건조 또는 소성 등)하는 가열 장치로서 이용할 수 있다. 그 외에, 금속 제품의 열처리, 각종 형상의 기체에 형성된 도막, 피막의 열처리 등을 적합하게 행할 수 있다. 구체적으로는, 플랫 패널 디스플레이용의 도막(필터 구성 재료)의 열처리, 도장된 금속 제품, 자동차 관련 제품, 목공 제품 등의 도장 건조, 정전 식모 접착 건조, 플라스틱 가공 제품의 열처리, 프린트 기판의 땜납 리플로우, 후막 집적 회로의 인쇄 건조 등에 이용할 수 있다.
[2] 제2 발명의 히터
본 히터(1')는, 피가열물과 대면된 상태에서 피가열물 및 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 피가열물을 가열하는 히터이다.
또한 본 히터(1')는, 직사각형의 기체(2)와, 기체(2) 상에 긴 쪽 방향(T2)으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고 있다.
그리고 발열 셀(C)은, 기체(2)의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 그 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 가지며, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 횡 배선(L1) 및 경사 배선(L3)이 연접되어 있다.
또한 복수의 발열 셀(C) 중 서로 인접한 2개의 발열 셀(C) 사이에는, 2개의 발열 셀(C)을 사행하도록 가르는 절연 간극(I)을 갖고 있으며, 이 절연 간극(I)은 전체적으로 긴 쪽 방향의 일방측으로 경사져 있는 것을 특징으로 한다(도 16 내지 도 19 참조).
여기서 「절연 간극 I」는, 서로 인접한 2개의 발열 셀 C의 사이에 배치되어 있으며, 2개의 발열 셀 C를 사행하도록 이격시켜 양자를 절연시키고 있는 간극이다. 이 절연 간극 I는, 그 양 측연이 배선에 의하여 구획되어 있을 필요는 없으며, 한쪽 측연만이 배선에 의하여 구획되어 있으면 된다. 통상, 이 간극의 폭은, 경사 배선 L3끼리의 사이에 끼인 간극 폭과 동일한 폭으로 규정된다(도 18 및 도 19 참조).
또한 「절연 간극 I가 전체적으로 긴 쪽 방향의 일방측으로 경사진다」는 것은, 절연 간극 I 중의 소인 방향 T1에 있어서의 상단 IU와, 절연 간극 I의 소인 방향 T1에 있어서의 하단 IB가 소인 방향 T1과 일치하지 않는 것을 의미한다(도 18 및 도 19 참조). 이와 같이 상단 IU와 하단 IB가 소인 방향 T1로 일치하지 않음으로써, 절연 간극 I에 의한 열적인 공백을 긴 쪽 방향 T2로 분산시킬 수 있다. 특히 소인 방향 T1의 폭이 좁은 기체(2)를 이용하는 경우에 효과적이다. 즉, 소인 방향 T1의 폭이 좁은 기체(2)(기체(2)의 폭에 대해서는 제1 발명의 히터(1)에 있어서 설명한 바와 같음)에서는, 절연 간극 I를 사행시키는 일 없이 긴 쪽 방향 T2의 한쪽만으로 계속해서 경사지게 하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 이 경우에는, 사행시키면서도 전체적으로 일 방향으로 경사지게 함으로써 상술한 분산을 실현할 수 있다.
또한 이 히터(1')는, 절연 간극 I는, 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀 C1 및 제2 발열 셀 C2가 각각 갖는, 경사 배선 L3 사이에 위치되어 경사 배선 L3과 동일한 각도로 경사진 제1 간극(예를 들어 도 18의 I2 및 I4)과, 제1 간극에 대하여 역방향으로 경사짐과 함께 제1 간극보다 경로 길이가 짧은 제2 간극(예를 들어 도 18의 I1 및 I3)을 가질 수 있다. 즉, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 간극의 경로 길이를 IL2, 제1 간극의 경로 길이를 IL1이라 한 경우에 「IL1>IL2」로 할 수 있다. 이때, 제1 간극(예를 들어 I2 및 I4)의 경로 길이 IL1끼리는 동일한 길이여도 되고 상이한 길이여도 된다. 마찬가지로 제2 간극(예를 들어 I1 및 I3)의 경로 길이 IL2끼리는 동일한 길이여도 되고 상이한 길이여도 된다. 그리고 절연 간극 I는, 제1 간극, 제2 간극, 제1 간극의 순으로 연속된 연속부(예를 들어 I2, I3, I4의 연속부), 또는 제2 간극, 제1 간극, 제2 간극의 순으로 연속된 연속부(예를 들어 I1, I2, I3의 연속부) 중 어느 것을 가질 수 있다(도 18 참조).
또한 히터(1')는, 소인 방향 T1에 대하여 제1 간극(예를 들어 도 18의 I2 및 I4)이 이루는 각도(θZ1)와, 소인 방향에 대하여 제2 간극(예를 들어 도 18의 I1 및 I3)이 이루는 각도(θZ2)는 동일해도 되지만, 상이한 형태로 할 수 있다(도 18 참조). 즉, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이 「θZ1≠θZ2」로 할 수 있다. 이와 같이, 경로 길이의 길이가 상이한 2개의 간극을 교대로 구비하는 것이나, 소인 방향 T1에 대한 각도가 상이한 2종류 이상의 간극을 구비함으로써, 절연 간극 I를 전체적으로 긴 쪽 방향 T2의 일방측으로 경사지게 할 수 있다.
또한 제2 발명의 히터(1')는, 절연 간극 I를, 횡 배선 L1에 대하여 평행인 간극을 이용하는 일 없이 형성할 수 있다(도 16 내지 도 19 참조). 즉, 절연 간극 I를, 긴 쪽 방향 T2에 평행인 성분(간극 파트)을 이용하는 일 없이 형성할 수 있다. 이를 또 달리 말하면, 긴 쪽 방향 T2에 대하여 경사진 간극만에 의하여 절연 간극 I를 형성할 수 있다고 할 수 있다. 이 구성에 의하여, 긴 쪽 방향 T2로 짧은 거리에서 열적인 공백을 분산시킬 수 있다. 즉, 소인 방향 T1로 폭이 좁은 히터에 있어서 특히 적합하다. 특히 절연 간극 I를 구성하는 간극은, 소인 방향 T1에 대하여 직교하는 간극을 갖지 않는 것임이 바람직하다.
전술한 바와 같이 제1 발명의 히터(1)는, 예각으로 된 접힘부를 흐르는 전류가 배선의 내측을 흐르기 쉽기 때문에 접힘부의 외주측에 있어서의 발열이 내주측보다도 작아지는 것에 기인한 과제를 해결할 수 있는 구성이다. 본 제2 발명의 히터(1')는 마찬가지의 과제를, 예각으로 된 접힘부를 모따기하고 그것에 의하여 형성된 공간에, 인접한 다른 발열 셀의 접힘부를 끌어들인 형태(히터(1'))로서 해결하고 있다(도 16 및 도 17 참조).
즉, 히터(1')에서는, 각 발열 셀 C가, 기체(2)의 긴 쪽 방향 T2에 대략 평행인 복수의 횡 배선 L1과, 횡 배선 L1에 대하여 경사진 복수의 경사 배선 L3을 가지며, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 횡 배선 L1 및 경사 배선 L3이 연접되어 있다.
또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 둔각을 이루고 접힌 제4 접힘부 D4와, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 예각을 이루고 접힌 제5 접힘부 D5를 갖고 있다. 또한 이들 제4 접힘부 D4 및 제5 접힘부 D5는 각각, 그 외주가 모따기되어 있다. 게다가 제1 발열 셀 C1이 갖는 제4 접힘부 D4 및 제5 접힘부 D5와, 제2 발열 셀 C2가 갖는 제4 접힘부 D4 및 제5 접힘부 D5를 이어서 형성되는 가상 사각형에 있어서, 제4 접힘부 D4끼리가 대각을 이루고 제5 접힘부 D5끼리가 대각을 이루도록 배치되어 있다.
이 히터(1')에서는, 도 16 내 및 도 17 내의 각각 부분 확대도(도 16의 (a) 및 도 17의 (a))에 굵은 점선으로 나타내고 있는 바와 같이, 절연 간극을 사행시키면서 경사 배선 L3의 방향을 따라 분산시킬 수 있다. 즉, 경사 배선 L3끼리의 사이에 끼인 절연 간극 I2 및 I4는, 경사 배선 L3과 동일한 경사 각도이면서, 경사 배선 L3끼리의 사이에 끼어 있지 않은 절연 간극 I1 및 I3은, 경사 배선 L3은 역경사로 되도록 배치하고 있다. 또한 절연 간극 I2 및 I4에 대하여 절연 간극 I1 및 I3을 보다 짧게 형성함으로써, 경사 배선 L3의 방향을 따라 분산시키면서도 사행시킬 수 있다.
따라서 이 히터(1')에서는, 다른 부보다도 발열하기 쉬운 영역(즉, 접힘부)을 2개의 발열 셀 사이에 적극적으로 집중시킬 수 있다.
또한 전술한 제1 발명의 히터(1)에서는, 경사 배선 L3의 경사 각도 θ1이 커지는 것에 동반하여, 제1 접힘부 D1의 내측에 형성되는 삼각 형상의 공백(절연 간극)이 커지지만, 이 제2 발명의 히터(1')에서는, 경사 배선 L3의 경사 각도 θ1이 커지더라도 제4 접힘부 D4 및 제5 접힘부 D5의 내측 공백(절연 간극)이 커지지 않는다는 이점이 있다.
또한 제2 발명의 히터(1')에 있어서의 횡 배선 L1은, 제1 발명의 히터(1)에 있어서의 횡 배선 L1과 마찬가지이다. 각 발열 셀 C를 구성하는 횡 배선 L1을 긴 쪽 방향으로 연장한 경우, 다른 발열 셀 C가 갖는 횡 배선 L1끼리는 동일한 연장 범위 Q1에서 중첩되는 형태로 할 수 있다(도 18의 (a) 참조). 또한 횡 배선 L1끼리는 동일한 연장 범위에서 중첩되지 않는 형태로 할 수도 있다(도 18의 (b) 참조). 이들은 어느 것이어도 된다.
또한 제2 발명의 히터(1')에 있어서의 경사 배선 L3은, 제1 발명의 히터(1)에 있어서의 경사 배선 L3과 마찬가지이다. 경사 배선 L3의 경사 각도(즉, 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 각도 θ1(도 16의 (b) 및 도 17의 (b) 참조)은 한정되지 않으며 91도 이상 179도 이하로 할 수 있지만, 이 경사 각도는 105도 이상 160도 이하로 하는 것이 바람직하고, 115도 이상 155도 이하가 보다 바람직하고, 120도 이상 150도 이하가 더욱 바람직하고, 125도 이상 145도 이하가 특히 바람직하다. 이들 바람직한 각 범위에서는, 보다 바람직한 범위일수록 발열 손실을 작게 억제할 수 있다. 또한 횡 배선 L1과 경사 배선 L3이 이루는 각도 θ2(도 16의 (b) 및 도 17의 (b) 참조)는 통상, θ2=180-θ1을 만족시킨다. 이 때문에, 각도 θ1이 커지면 각도 θ2는 그에 동반하여 작아진다. 또한 도 16의 (b) 및 도 17의 (b)에 있어서의 각도 θ3(즉, 발열 셀 C를 구성하는 배선이 급전 배선에 접속하는 각도)은 모두, 제2 발명의 히터(1')의 구성을 만족시키는 범위에서 적당한 각도로 할 수 있다.
또한 발열 셀 C에 관해서도 제1 발명의 히터(1)와 마찬가지이다. 즉, 각 발열 셀 C는 구불구불한 형상을 이루며, 복수의 발열 셀 C는 서로 전기적으로 병렬로 접속되어 있다(즉, 복수의 발열 셀은 각각 따로 급전을 받고 있음). 예를 들어 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 하나의 발열 셀 C의 개략 형상을 대략 평행사변형으로 할 수 있는 것 외에, 도 19에 도시한 바와 같이, 하나의 발열 셀 C의 개략 형상을 대략 사다리꼴로 할 수 있다. 그리고 하나의 발열 셀 C의 개략 형상을 대략 사다리꼴에 한 경우에는, 도 19에 도시한 바와 같이 동일한 패턴 형상의 발열 셀의 상하(소인 방향 T1에 있어서의 일단측과 타단측)를 반전하여 정상 상태의 발열 셀과 반전 상태의 발열 셀을 교대로 배열할 수 있다.
각 부에 있어서의 모따기 형태에 대해서도 제1 발명에 있어서의 히터(1)와 마찬가지이다. 그 형태는 한정되지 않으며, 절연을 확보할 수 있도록 모따기되면 된다. 또한 발열 셀 C를 구성하는 배선의 외주가 모따기되어도 되고, 내주가 모따기 되어도 되며, 이들의 양쪽이어도 된다. 그 외에, 저항 발열 배선, 기체, 그 외의 회로, 용도 등에 대해서도 제1 발명의 히터(1)와 마찬가지이다.
또한 발열 손실의 대소를 범위 X와 범위 Y의 비교에 의하여 알 수 있는 것은 제1 발명의 히터(1)의 경우와 마찬가지이며, 또한 모따기된 영역을 실 발열 영역으로 함으로써 보다 정확해지는 것도 제1 발명의 히터(1)의 경우와 마찬가지이다.
[3] 정착 장치
본 히터(제1 발명의 히터(1) 및 제2 발명의 히터(1')를 포함함)를 구비하는 정착 장치는, 가열 대상이나 정착 수단 등에 따라 적절히 선택된 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 압착을 수반하는 정착 수단을 구비하여 종이 등의 기록용 매체에 토너 등을 정착시키는 경우나, 복수의 부재를 접합하는 경우에는, 히터를 구비하는 가열부와, 가압부를 구비하는 정착 장치로 할 수 있다. 물론 압착을 수반하지 않는 정착 수단으로 할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 종이, 필름 등의 기록용 매체의 표면에 형성된 토너를 포함하는 미정착 화상을 기록용 매체에 정착시키는 정착 장치(5)인 것이 바람직하다.
도 20은, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 배설되는 정착 장치(5)의 요부를 도시하고 있다. 정착 장치(5)는, 회전 가능한 정착용 롤(51)과, 회전 가능한 가압용 롤(54)을 구비하며, 히터(1)는 정착용 롤(51)의 내부에 배설되어 있다. 히터(1)는, 바람직하게는 정착용 롤(51)의 내표면에 근접하도록 배설된다.
히터(1)는, 예를 들어 도 20에 도시하는 정착 수단(5)과 같이, 히터(1)가 발한 열을 전도 가능한 재료를 포함하는 히터 홀더(53)의 내부에 고정되어, 히터(1)의 발열을 정착용 롤(51)의 내측으로부터 외표면으로 전달하는 구조로 할 수도 있다.
도 21도 또한, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 배설되는 정착 장치(5)의 요부를 도시하고 있다. 정착 장치(5)는, 회전 가능한 정착용 롤(51)과, 회전 가능한 가압용 롤(54)을 구비하며, 정착용 롤(51)에 열을 전달하는 히터(1), 및 가압용 롤(54)과 함께 기록용 매체를 압접하는 고정 패드(52)가 정착용 롤(51)의 내부에 배설되어 있다. 히터(1)는 정착용 롤(51)의 원통 면을 따르도록 배설되어 있다.
도 20 또는 도 21에 도시된 정착 장치(5)에 있어서, 도시하고 있지 않은 전원 장치로부터 전압을 가함으로써 히터(1)를 발열시키고, 그 열이 정착용 롤(51)에 전달된다. 그리고 표면에, 미정착된 토너 화상을 갖는 기록용 매체가, 정착용 롤(51)과 가압용 롤(54) 사이에 공급되면, 정착용 롤(51) 및 가압용 롤(54)의 압접부에 있어서 토너가 용융되어 정착 화상이 형성된다. 정착용 롤(51) 및 가압용 롤(54)의 압접부를 가지므로 동반하여 회전한다. 상기와 같이 히터(1)는, 작은 기록용 매체를 이용했을 때 발생하기 쉬운 국소적인 온도 상승이 억제되므로, 정착용 롤(51)에 있어서의 온도 불균일이 발생하기 어려워서, 정착을 균일하게 행할 수 있다.
본 히터(1)를 구비하는 정착 장치의 다른 양태로서는, 상형 및 하형을 구비하는 금형이며, 상형 및 하형 중 적어도 한쪽의 내부에 히터를 배설한 양태로 할 수 있다.
본 히터(1)를 구비하는 정착 장치는, 전자 사진 방식의 인쇄기, 복사기 등의 화상 형성 장치를 비롯하여, 가정용의 전기 제품, 업무용, 실험용의 정밀 기기 등에 장착하여 가열, 보온 등이 열원으로서 적합하다.
[4] 화상 형성 장치
본 히터(제1 발명의 히터(1) 및 제2 발명의 히터(1')를 포함함)를 구비하는 화상 형성 장치는, 가열 대상이나 가열 목적 등에 따라 적절히 선택된 구성으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 도 22에 도시된 바와 같이, 종이, 필름 등의 기록용 매체의 표면에 미정착 화상을 형성하는 화상 작성 수단과, 미정착 화상을 기록용 매체에 정착시키는 정착 수단(5)을 구비하고, 정착 수단(5)이 본 히터(1)를 구비하는 화상 형성 장치(4)인 것이 바람직하다. 화상 형성 장치(4)는 상기 수단 외에, 기록용 매체 반송 수단이나, 각 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하여 구성할 수 있다.
도 22는, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치(4)의 요부를 도시하는 개략도이다. 화상 작성 수단으로서는, 전사 드럼을 구비하는 방식, 및 전사 드럼을 구비하지 않는 방식 중 어느 것이어도 되지만, 도 22는, 전사 드럼을 구비하는 양태이다.
화상 작성 수단에서는, 회전하면서 대전 장치(43)에 의하여 소정의 전위로 대전 처리된 감광 드럼(44)의 대전 처리면에, 레이저 스캐너(41)로부터 출력되는 레이저가 조사되어, 현상기(45)로부터 공급되는 토너에 의하여 정전 잠상이 형성된다. 다음으로, 전위차를 이용하여, 감광 드럼(44)과 연동되는 전사 드럼(46)의 표면에 토너 화상이 전사된다. 그 후, 전사 드럼(46) 및 전사용 롤(47) 사이에 공급되는 기록용 매체의 표면에 토너 화상이 전사되어, 미정착 화상을 갖는 기록용 매체가 얻어진다. 토너는, 결착 수지와 착색제와 첨가제를 포함하는 입자이며, 결착 수지의 용융 온도는 통상, 90℃ 내지 250℃이다. 또한 감광 드럼(44) 및 전사 드럼(46)의 표면에는, 용용되지 않은 토너 등을 제거하기 위한 청소 장치를 구비할 수 있다.
정착 수단(5)은 상기 정착 장치(5)과 마찬가지의 구성으로 할 수 있으며, 가압용 롤(54)과, 통지 방향 통전형의 히터(1)를 보유 지지한 히터 홀더(53)를 내부에 구비하고, 가압용 롤(54)과 연동되는 정착용 롤(51)을 구비한다. 화상 작성 수단으로부터의 미정착 화상을 갖는 기록용 매체는 정착용 롤(51) 및 가압용 롤(54) 사이에 공급된다. 정착용 롤(51)의 열이 기록용 매체의 토너 화상을 용융시키고, 또한 용융된 토너가 정착용 롤(51)과 가압용 롤(54)의 압접부에서 가압되어, 토너 화상이 기록용 매체에 정착된다. 도 22의 정착 수단(5)에 있어서는, 정착용 롤(51) 대신, 히터(1)를 근접 배치한 정착용 벨트를 구비하는 양태여도 된다.
일반적으로 정착용 롤(51)의 온도가 불균일해져서 토너에 부여되는 열량이 지나치게 작은 경우에는 토너가 기록용 매체로부터 박리되고, 한편, 열량이 지나치게 큰 경우에는 토너가 정착용 롤(51)에 부착되어, 정착용 롤(51)이 일주하여 기록용 매체에 재부착되어 버리는 경우가 있다. 본 발명의 히터를 구비하는 정착 수단(5)에 따르면, 소정의 온도로 신속히 조정되므로 문제를 억제할 수 있다.
본 발명의 화상 형성 장치는, 사용 시에, 종이가 통과하지 않는 영역의 과승온이 억제되어, 전자 사진 방식의 인쇄기, 복사기 등으로서 적합하다.
[5] 가열 장치
본 히터(제1 발명의 히터(1) 및 제2 발명의 히터(1')를 포함함)를 구비하는 가열 장치는, 가열 대상의 크기나 형상 등에 따라 적절히 선택된 구성으로 할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 예를 들어 하우징부와, 피열처리물의 출납 등을 위하여 배치된 밀폐 가능한 창부와, 하우징부의 내부에 배치된 이동 가능한 히터부를 구비하여 구성할 수 있다. 필요에 따라 하우징부의 내부에 피열처리물을 배치하는 피열처리물 설치부, 피열처리물의 가열에 의하여 기체가 배출된 경우에 이 기체를 배출하는 배기부, 하우징부의 내부의 압력을 조정하는 진공 펌프 등의 압력 조정부 등을 구비할 수 있다. 또한 가열은, 피열처리물 및 히터부를 고정한 상태에서 행해도 되고, 어느 한쪽을 이동시키면서 행해도 된다.
본 가열 장치는, 물, 유기 용제 등을 포함하는 피열처리물의 건조를 원하는 온도에서 행하는 장치로서 적합하다. 그리고 진공 건조기(감압 건조기), 가압 건조기, 제습 건조기, 열풍 건조기, 방폭형 건조기 등으로서 이용할 수 있다. 또한 LCD 패널, 유기 EL 패널 등의 미소성물의 소성을 원하는 온도에서 행하는 장치로서 적합하다. 그리고 감압 소성기, 가압 소성기 등으로서 이용할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 구체적 실시 형태에 나타내는 것에 한정되지 않으며, 목적, 용도에 따라 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경한 실시 형태로 할 수 있다.
1, 1'; 히터
2; 기체
4; 화상 형성 장치
41: 레이저 스캐너
42: 미러
43: 대전 장치
44: 감광 드럼
45: 현상기
46: 전사 드럼
47: 전사용 롤
5: 정착 장치(정착 수단)
51: 정착용 롤
52: 고정 패드
53: 히터 홀더
54: 가압용 롤
C; 발열 셀
D1; 제1 접힘부
D2; 제2 접힘부
D3; 제3 접힘부
F; 급전 배선
I; 절연 간극
L1; 횡 배선
L2; 역경사 배선
L3, L33; 경사 배선
S; 열 공백
SD; 가상 사각형
T1; 소인 방향
T2; 소인 방향에 직교하는 방향
2; 기체
4; 화상 형성 장치
41: 레이저 스캐너
42: 미러
43: 대전 장치
44: 감광 드럼
45: 현상기
46: 전사 드럼
47: 전사용 롤
5: 정착 장치(정착 수단)
51: 정착용 롤
52: 고정 패드
53: 히터 홀더
54: 가압용 롤
C; 발열 셀
D1; 제1 접힘부
D2; 제2 접힘부
D3; 제3 접힘부
F; 급전 배선
I; 절연 간극
L1; 횡 배선
L2; 역경사 배선
L3, L33; 경사 배선
S; 열 공백
SD; 가상 사각형
T1; 소인 방향
T2; 소인 방향에 직교하는 방향
Claims (11)
- 피가열물과 대면된 상태에서 상기 피가열물 및 본 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 상기 피가열물을 가열하는 히터이며,
직사각형의 기체(基體)와,
상기 기체 상에 긴 쪽 방향으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고,
상기 발열 셀(C)은, 상기 기체의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 상기 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 갖고, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 상기 횡 배선(L1) 및 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있고,
또한 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 둔각을 이루고 접힌 제1 접힘부(D1)를 갖고,
상기 제1 접힘부(D1)는, 상기 경사 배선(L3)에 대하여 예각 또는 직각을 이룬 역경사 배선(L2)을 개재하여 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1항에 있어서,
상기 발열 셀(C)은, 상기 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 예각을 이루고 접힌 제2 접힘부(D2)를 갖고,
상기 제2 접힘부(D2)는 상기 역경사 배선(L2)에 대응하여 모따기되어 있는, 히터. - 제1항에 있어서,
상기 발열 셀(C)은, 상기 제1 접힘부(D1)와 인접하여 배치된 접힘부이며, 상기 횡 배선(L1)과 상기 경사 배선(L3)이 둔각을 이루고 접힌 제3 접힘부(D3)를 갖고,
상기 제3 접힘부(D3)를 구성하는 상기 경사 배선(L33)과, 상기 제1 접힘부(D1)를 구성하는 상기 역경사 배선(L2)이 대략 평행으로 되어 있는, 히터. - 제2항에 있어서,
상기 발열 셀(C)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1)과 제2 발열 셀(C2)을 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1) 및 상기 제2 발열 셀(C2)은 모두 상기 제1 접힘부(D1) 및 상기 제2 접힘부(D2)를 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1)이 갖는 상기 제1 접힘부(D11) 및 상기 제2 접힘부(D21)와, 상기 제2 발열 셀(C2)이 갖는 상기 제1 접힘부(D12) 및 상기 제2 접힘부(D22)를 이어서 형성되는 가상 사각형에 있어서, 상기 제1 접힘부(D11)와 상기 제1 접힘부(D12)가 대각을 이루고 상기 제2 접힘부(D21)와 상기 제2 접힘부(D22)가 대각을 이루도록 배치되어 있는, 히터. - 제3항에 있어서,
상기 발열 셀(C)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1)과 제2 발열 셀(C2)을 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1) 및 상기 제2 발열 셀(C2)은 모두 상기 제1 접힘부(D1) 및 상기 제3 접힘부(D3)를 갖고,
상기 제1 발열 셀(C1)이 갖는 상기 제1 접힘부(D11) 및 상기 제3 접힘부(D31)와, 상기 제2 발열 셀(C2)이 갖는 상기 제1 접힘부(D12) 및 상기 제3 접힘부(D32)를 이어서 형성되는 가상 사각형에 있어서, 상기 제1 접힘부(D11)와 상기 제1 접힘부(D12)가 대각을 이루고 상기 제3 접힘부(D31)와 상기 제3 접힘부(D32)가 대각을 이루도록 배치되어 있는, 히터. - 피가열물과 대면된 상태에서 상기 피가열물 및 본 히터 중 적어도 한쪽을 소인함으로써 상기 피가열물을 가열하는 히터이며,
직사각형의 기체와,
상기 기체 상에 긴 쪽 방향으로 복수 나란히 배치되어 각각 따로 급전을 받는 발열 셀(C)을 구비하고,
상기 발열 셀(C)은, 상기 기체의 긴 쪽 방향에 대략 평행인 복수의 횡 배선(L1)과, 상기 횡 배선(L1)에 대하여 경사진 복수의 경사 배선(L3)을 갖고, 전체적으로 구불구불한 형상을 이루도록 상기 횡 배선(L1) 및 상기 경사 배선(L3)이 연접되어 있고,
또한 복수의 상기 발열 셀(C) 중 서로 인접한 2개의 발열 셀(C) 사이에는, 상기 2개의 발열 셀(C)을 사행하도록 가르는 절연 간극(I)을 갖고,
상기 절연 간극(I)은 전체적으로 상기 긴 쪽 방향의 일방측으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 히터. - 제6항에 있어서,
상기 절연 간극(I)은, 상기 긴 쪽 방향으로 인접한 제1 발열 셀(C1) 및 제2 발열 셀(C2)이 각각 갖는, 상기 경사 배선(L3) 사이에 위치되어 상기 경사 배선(L3)과 동일한 각도로 경사진 제1 간극과,
상기 제1 간극에 대하여 역방향으로 경사짐과 함께 상기 제1 간극보다 경로 길이가 짧은 제2 간극을 갖고 있고,
상기 절연 간극(I)은, 상기 제1 간극, 상기 제2 간극, 상기 제1 간극의 순으로 연속된 연속부, 또는 상기 제2 간극, 상기 제1 간극, 상기 제2 간극의 순으로 연속된 연속부 중 어느 것을 갖는, 히터. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
소인 방향에 대하여 상기 제1 간극이 이루는 각도(θZ1)와, 소인 방향에 대하여 상기 제2 간극이 이루는 각도(θZ2)가 상이한, 히터. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017236487 | 2017-12-08 | ||
| JPJP-P-2017-236487 | 2017-12-08 | ||
| PCT/JP2018/045179 WO2019112058A1 (ja) | 2017-12-08 | 2018-12-07 | ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200092255A true KR20200092255A (ko) | 2020-08-03 |
Family
ID=66751012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197031629A KR20200092255A (ko) | 2017-12-08 | 2018-12-07 | 히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11991789B2 (ko) |
| JP (1) | JP6614742B2 (ko) |
| KR (1) | KR20200092255A (ko) |
| CN (1) | CN110573967B (ko) |
| WO (1) | WO2019112058A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024014572A (ja) * | 2022-07-22 | 2024-02-01 | 株式会社美鈴工業 | ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073276A1 (ja) | 2011-11-15 | 2013-05-23 | 株式会社美鈴工業 | ヒータ並びにそれを備える定着装置及び乾燥装置 |
| WO2017090692A1 (ja) | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 株式会社美鈴工業 | ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
| WO2017131041A1 (ja) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社美鈴工業 | ヒータとそれを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2533615A (en) * | 1947-01-04 | 1950-12-12 | Mcgraw Electric Co | Water heater |
| US4645146A (en) * | 1984-04-18 | 1987-02-24 | Pilkington Brothers P.L.C. | Window Panel |
| US4774397A (en) * | 1987-07-01 | 1988-09-27 | Grise Frederick Gerard J | Electrical semiconductor resistance heater |
| EP0459216A3 (en) * | 1990-06-01 | 1993-03-17 | The Bfgoodrich Company | Electrical heater de-icer |
| JP3391995B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2003-03-31 | キヤノン株式会社 | 加熱体及び加熱装置 |
| US7763833B2 (en) * | 2004-03-12 | 2010-07-27 | Goodrich Corp. | Foil heating element for an electrothermal deicer |
| US7211772B2 (en) * | 2005-03-14 | 2007-05-01 | Goodrich Corporation | Patterned electrical foil heater element having regions with different ribbon widths |
| US7633450B2 (en) * | 2005-11-18 | 2009-12-15 | Goodrich Corporation | Radar altering structure using specular patterns of conductive material |
| EP2477453B1 (en) * | 2009-09-11 | 2020-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Heater and image heating device equipped with heater |
| DE102015223493A1 (de) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH | Heizeinrichtung |
| CN106255243A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-21 | 电子科技大学 | 一种调节温度均匀性的蛇形薄膜加热器及其调温方法 |
| JP6904753B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2021-07-21 | キヤノン株式会社 | 定着装置及び定着装置で用いるヒータ |
| JP7119280B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-08-17 | 株式会社リコー | 加熱装置、定着装置および画像形成装置 |
-
2018
- 2018-12-07 KR KR1020197031629A patent/KR20200092255A/ko not_active Application Discontinuation
- 2018-12-07 JP JP2019521861A patent/JP6614742B2/ja active Active
- 2018-12-07 CN CN201880028422.6A patent/CN110573967B/zh active Active
- 2018-12-07 WO PCT/JP2018/045179 patent/WO2019112058A1/ja active Application Filing
- 2018-12-07 US US16/768,747 patent/US11991789B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073276A1 (ja) | 2011-11-15 | 2013-05-23 | 株式会社美鈴工業 | ヒータ並びにそれを備える定着装置及び乾燥装置 |
| WO2017090692A1 (ja) | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 株式会社美鈴工業 | ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
| WO2017131041A1 (ja) | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社美鈴工業 | ヒータとそれを備える定着装置、画像形成装置及び加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2019112058A1 (ja) | 2019-12-19 |
| JP6614742B2 (ja) | 2019-12-04 |
| US20210176825A1 (en) | 2021-06-10 |
| CN110573967A (zh) | 2019-12-13 |
| WO2019112058A1 (ja) | 2019-06-13 |
| US11991789B2 (en) | 2024-05-21 |
| CN110573967B (zh) | 2020-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102037827B1 (ko) | 히터 및 그것을 구비하는 정착 장치 및 건조 장치 | |
| CN106134284B (zh) | 加热器、具备该加热器的定影装置、图像形成装置、加热装置以及加热器的制造方法 | |
| JP7275890B2 (ja) | 加熱体、定着装置、画像形成装置 | |
| KR102637446B1 (ko) | 히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치 | |
| CN105404120B (zh) | 加热器、包含加热器的图像加热装置和加热器的制造方法 | |
| CN104380838B (zh) | 加热器以及具备该加热器的定影装置、图像形成装置及加热装置 | |
| KR20200092255A (ko) | 히터, 정착 장치, 화상 형성 장치 및 가열 장치 | |
| CN107615879B (zh) | 加热器、具备该加热器的定影装置、图像形成装置和加热装置 | |
| WO2024018826A1 (ja) | ヒータ、定着装置、画像形成装置及び加熱装置 | |
| JP2009059539A (ja) | 板状ヒータ、加熱装置、画像形成装置 | |
| JP2017026785A (ja) | ヒータおよび画像形成装置 | |
| JP2014089330A (ja) | 画像形成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |