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JPH1032081A - 面状発熱体 - Google Patents

面状発熱体

Info

Publication number
JPH1032081A
JPH1032081A JP20662296A JP20662296A JPH1032081A JP H1032081 A JPH1032081 A JP H1032081A JP 20662296 A JP20662296 A JP 20662296A JP 20662296 A JP20662296 A JP 20662296A JP H1032081 A JPH1032081 A JP H1032081A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistor
heating element
thermal expansion
coefficient
stainless steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20662296A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sasada
政宏 笹田
Hiroo Kiyohara
浩朗 清原
Shigeki Noda
茂樹 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurabe Industrial Co Ltd
Original Assignee
Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurabe Industrial Co Ltd filed Critical Kurabe Industrial Co Ltd
Priority to JP20662296A priority Critical patent/JPH1032081A/ja
Publication of JPH1032081A publication Critical patent/JPH1032081A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急激にな温度上昇に対しても充分に対応する
ことが可能で、且つ、限られた設置スペース内にも容易
に設置することができる面状発熱体を提供すること。 【解決手段】 金属箔からなる抵抗体1をマイカ材から
なる絶縁体3、5によって挟持し一体化してなる面状発
熱体において、上記抵抗体1の熱膨張率は比較的低く上
記マイカ材3、5の熱膨張率と同じ若しくは近いもので
あり、短時間で高温度域まで昇温させる用途に使用する
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、面状発熱体に係
り、特に、短時間で高温度域まで昇温させる用途、例え
ば、電子写真装置等の画像形成装置の画像定着部の発熱
体としての用途、に適するように工夫したものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、電子写真装置等の画像形成装置
においては、画像定着部が設けられていて、該画像定着
部を通過する用紙を発熱体で加熱しながら加圧ローラに
よって加圧することにより、トナー画像を用紙に確実に
定着させることが行われている。その様子を図6に示
す。まず、加圧ローラ101があり、この加圧ローラ1
01には、例えば、耐熱性フィルムからなる円筒部材1
03が対向・配置されている。上記円筒部材103の所
定位置には、そこを通過する用紙105を加熱するため
の発熱体107が配置されている。
【0003】上記発熱体107は、図7に示すような構
成になっている。まず、基板109があり、この基板1
09は、例えば、アルミナセラミックスから構成されて
いる。上記基板109上には、金属製の抵抗体111が
取り付けられている。上記抵抗体111の図7中左右両
端部は、電極111a、111bとなっている。
【0004】上記構成によると、例えば、トナーが所定
の状態(所定の画像情報に基づいた状態)で付着した用
紙105が画像定着部、すなわち、加圧ローラ101と
円筒部材103の間を通過する。その際、発熱体107
によって通過する用紙105を加熱し、且つ、加圧ロー
ラ101によって、円筒部材103側に押圧する。この
ように、加熱すると共に加圧することにより、付着した
トナーを用紙105に定着させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。すなわち、既に説明したよ
うな画像定着部において、例えば、定着に要する時間を
短縮させるために、短時間で所定の高温度(約250
℃)まで温度を上昇させることが考えられる。しかしな
がら、従来の発熱体にあっては、発熱体107の基板1
09が、そのような急激な熱的環境変化に対応すること
ができずに、破損してしまうことがあった。一方、その
ような急激な熱的環境変化に対応する発熱体もあるが、
何れも、大型であって、例えば、電子写真装置等の画像
形成装置の画像定着部のように、限られたスペースに設
置することができないという問題があった。そこで、従
来の場合には、図7に示すような発熱体107を使用す
るとともに、その際、基板109の破損を防止するため
に、急激な熱的環境変化を避けて、温度を徐々に高くす
ることが行われており、その結果、定着に要する時間が
長引いてしまって、装置としての稼働率が低下してしま
うという問題が生じていた。
【0006】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、急激にな温度上昇に対
しても充分に対応することが可能で、且つ、限られた設
置スペース内にも容易に設置することができる面状発熱
体を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明による面状発熱体は、金属箔からなる抵抗体を
マイカ材からなる絶縁体によって挟持し一体化してなる
面状発熱体において、上記抵抗体の熱膨張率は比較的低
く上記マイカ材の熱膨張率と同じ若しくは近いものであ
り、短時間で高温度域まで昇温させる用途に使用するよ
うにしたことを特徴とするものである。その際、上記抵
抗体として、強磁性を備えたものを使用することが考え
られる。又、上記抵抗体としてフェライト系ステンレス
鋼を使用することが考えられる。又、短時間で高温度域
まで昇温させる用途としては、例えば、電子写真装置等
の画像形成装置の画像定着部における発熱体としての用
途が考えられる。
【0008】
【作用】すなわち、本発明による面状発熱体の場合に
は、絶縁体として、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れたマイ
カ材を使用し、又、抵抗体として、熱膨張率が比較的低
く絶縁体としてのマイカ材の熱膨張率と同じ若しくは近
いものを使用している。そして、それを急激な温度上昇
を必要とする高ワットでの用途に使用するように構成し
たものである。又、製造方法の関係より、抵抗体が強磁
性を備えたものを使用することが考えられる。そして、
そのようなものとして、例えば、フェライト系ステンレ
ス鋼を使用することが考えられ、このフェライト系ステ
ンレス鋼の場合には、その熱膨張率が13×10-6/℃
であって比較的低くなっているとともに、フロコパイト
系マイカ材の熱膨張率14×10-6/℃に対して近い値
となっている。又、強い磁性も備えているものである。
又、急激な温度上昇を必要とする高ワットでの用途とし
て、例えば、電子写真装置等の画像形成装置の画像定着
部における発熱体としての用途が考えられ、この場合に
は、さらに、限られた狭い空間内に設置しなければなら
ないが、そのような場合に、例えば、抵抗体の抵抗密度
を2Ω〜10Ω/cm2 にして、効果的に適用できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図4を参照して、
本発明の第1の実施の形態を説明する。まず、図1を参
照して、本実施の形態による面状発熱体の構成を説明す
る。まず、抵抗体1があり、この抵抗体1は、フェライ
ト系ステンレス鋼製であって、エッチング加工によっ
て、細密な抵抗体パターンとして得られたものである。
上記抵抗体1の表裏両面側には、フロコパイト系マイカ
材よりなる絶縁体3、5が配置されていて、抵抗体1
は、上記絶縁体3、5によって挟持され、且つ、加熱・
圧着によって一体化された構成になっている。尚、上記
抵抗体1の両端は電極部1a、1bとなっている。
【0010】ここで、抵抗体1の材質として、フェライ
ト系ステンレス鋼を使用している背景を説明する。ま
ず、熱膨張の観点から、比較的熱膨張率が低く、且つ、
絶縁体3、5としてのフロコパイト系マイカ材の熱膨張
率と同じかそれに近い熱膨張率の材質の使用が考えられ
る。例えば、ニッケル・クロム合金(熱膨張率:14×
10-6/cm2 )、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張
率:13×10-6/cm2 )が挙げられる。因に、フロコ
パイト系マイカ材の熱膨張率は、14×10-6/cm2
ある。
【0011】次に、面状発熱体を製造する製法上の問題
を考慮するものとする。すなわち、図1に示した本実施
の形態による面状発熱体は、エッチング加工によって得
られた抵抗体1を絶縁体3(又は5)上に固定する必要
があり、その固定は磁石によって行われている。したが
って、抵抗体1としては、強い磁性を備えたものが好ま
しいことになる(絶縁体3又は5を介して磁力によって
吸引・吸着される必要がある為)。そのような観点から
上記ニッケル・クロム合金(熱膨張率:14×10-6
cm2 )、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張率:13×
10-6/cm2 )をみると、ニッケル・クロム合金(熱膨
張率:14×10-6/cm2 )は磁性が弱く、これに対し
て、フェライト系ステンレス鋼(熱膨張率:13×10
-6/cm2)は強い磁性を備えている。本実施の形態で抵
抗体1の材質として、フェライト系ステンレス鋼(熱膨
張率:13×10-6/cm2 )を使用しているのは、上記
二つの理由からである。
【0012】次に、実際に作成した3種類の面状発熱体
を実施例1、実施例2、実施例3として順次説明してい
く。
【0013】
【実施例1】この実施例1による面状発熱体を図2に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法68mm×45mmの範囲に、パターン幅が0.7mm、
パターン間隔が0.8mmで、抵抗値90Ωの抵抗体1を
得た。この場合の抵抗密度は2.9Ω/cm2 である。こ
のような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材(厚みが
0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持して、加
熱・圧着して一体化し、80mm×55mm×1mmの面状発
熱体としたものである。
【0014】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、110Wの電力が得ら
れ、約15秒で250℃に達し、その後表面温度は約4
00℃まで上昇した。その後、抵抗値、絶縁抵抗、耐電
圧等を評価したが、ヒータとしての性能の低下はみられ
なかった。次いで、表面温度を250℃にして、オン・
オフの断続通電を100サイクル実施、その後、同様の
評価を行ったが、ヒータとしての性能の低下はみられな
かった。
【0015】
【実施例2】この実施例2による面状発熱体を図3に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法210mm×10mmの範囲に、パターン幅が0.4m
m、パターン間隔が0.6mmで、抵抗値100Ωの抵抗
体1を得た。この場合の抵抗密度は4.8Ω/cm2 であ
る。このような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材
(厚みが0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持
して、加熱・圧着して一体化し、215mm×15mm×1
mmの面状発熱体としたものである。
【0016】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、100Wの電力が得ら
れ、約12秒で250℃に達し、その後表面温度は約4
00℃まで上昇した。その後、抵抗値、絶縁抵抗、耐電
圧等を評価したが、ヒータとしての性能の低下はみられ
なかった。次いで、表面温度を250℃にして、オン・
オフの断続通電を100サイクル実施、その後、同様の
評価を行ったが、ヒータとしての性能の低下はみられな
かった。
【0017】
【実施例3】この実施例3による面状発熱体を図4に示
す。まず、フェライト系ステンレス鋼からなる抵抗体箔
(厚みが50μ)を、エッチング加工によって抵抗体部
寸法68mm×48mmの範囲に、パターン幅が0.4mm、
パターン間隔が0.4mmで、抵抗値265Ωの抵抗体1
を得た。この場合の抵抗密度は8.1Ω/cm2 である。
このような抵抗体1を、フロコパイト系マイカ材(厚み
が0.5mm)よりなる絶縁体3、5によって挟持して、
加熱・圧着して一体化し、80mm×60mm×1mmの面状
発熱体としたものである。
【0018】そして、上記面状発熱体の電極部に100
Vの電圧を印加した。その結果、37.5Wの電力が得
られ、表面温度は約250℃まで上昇した。その後、抵
抗値、絶縁抵抗、耐電圧等を評価したが、ヒータとして
の性能の低下はみられなかった。次いで、表面温度を2
50℃にて、オン・オフの断続通電を100サイクル実
施、その後、同様の評価を行ったが、ヒータとしての性
能の低下はみられなかった。そして、この実施の形態に
おいては、このような面状発熱体を、急激に温度を上昇
させるような場所、例えば、電子写真装置等の画像形成
装置における画像定着部に使用するものである。その場
合には、急激な温度上昇に対しても、その健全性を損な
うことなく、長期にわたって安定した加熱機能を提供す
ることができ、且つ、小型化が可能であるので、限られ
たスペースにおいても容易に取り付けることができる。
【0019】次に、図5を参照して、本発明の第2の実
施の形態を説明する。前記第1の実施の形態では、抵抗
体1の両端に電極部を設けた状態で構成したが、この実
施の形態においては、抵抗体1を二列に配置して、一方
側に両電極部が配置されるようにしている。このような
パターンの抵抗体1であっても、前記第1の実施の形態
と同様に、本願発明を適用することができ、同等の効果
を得ることができる。
【0020】尚、本発明は前記第1、第2の実施の形態
に限定されるものではない。まず、抵抗体1の材質とし
ては、フェライト系ステンレス鋼に限定されない。製法
上強い磁性を必要としなければ、ニッケル・クロム合金
(熱膨張率:14×10-6/cm2 )を使用することが考
えられる。又、面状発熱体の構成、例えば、抵抗体のパ
ターン形状等は任意に設定すればよい。又、短時間で高
温度域まで昇温させる用途としては、前記各実施の形態
で説明したような画像定着部以外にも様々なものが考え
られる。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明による面状発
熱体によると、まず、絶縁体として、耐熱性及び耐熱衝
撃性に優れたマイカ材を使用し、又、抵抗体として、熱
膨張率が比較的低く、且つ、絶縁体としてのマイカ材の
熱膨張率と同じ若しくは近いものを使用しているので、
抵抗体を密なパターンで構成しても(例えば、抵抗密度
が2Ω〜10Ω/cm2 程度)、熱膨張による影響を受け
ることはなく、短絡等をなくすことができる。よって、
小型であって、高温域での用途に使用されたり、或い
は、急激な温度上昇を必要とする高ワットでの用途に好
適な面状発熱体を提供することができる。したがって、
例えば、電子写真装置等の画像形成装置の画像定着部に
使用した場合には、急激な温度上昇に対しても、その健
全性を損なうことなく、長期にわたって安定した機能を
提供することができ、それによって、画像定着に要する
時間を短縮させて、装置としての稼働率向上に大きく寄
与する。又、特に、強い磁性を備えた材質によって、抵
抗体を構成した場合には、製法上も好都合である。又、
その中でも、特に、フェライト系ステンレス鋼を使用し
た場合には、好結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図で、面状発
熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の実施例1を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の実施例2を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の実施例3を示す図
で、面状発熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す図で、面状発
熱体を一部だけ切欠いて示す斜視図である。
【図6】従来例の説明に使用した図で、電子写真装置に
おける画像形成装置の定着部の構成を模式的に示す図で
ある。
【図7】従来例を示す図で、電子写真装置における画像
形成装置の定着部において使用されている発熱体の構成
を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 抵抗体 1a,1b 電極部 3 絶縁体 5 絶縁体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属箔からなる抵抗体をマイカ材からな
    る絶縁体によって挟持し一体化してなる面状発熱体にお
    いて、上記抵抗体の熱膨張率は比較的低く且つ上記マイ
    カ材の熱膨張率と同じ若しくは近いものであり、短時間
    で高温度域まで昇温させる用途に使用するようにしたこ
    とを特徴とする面状発熱体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の面状発熱体において、上
    記抵抗体は強磁性を備えたものであることを特徴とする
    面状発熱体。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の面状発熱体において、上
    記抵抗体はフェライト系ステンレス鋼であることを特徴
    とする面状発熱体。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2又は請求項3記載
    の面状発熱体において、画像形成装置の画像定着部にお
    ける発熱体として使用することを特徴とする面状発熱
    体。
JP20662296A 1996-07-17 1996-07-17 面状発熱体 Pending JPH1032081A (ja)

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JP20662296A JPH1032081A (ja) 1996-07-17 1996-07-17 面状発熱体

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JP20662296A Pending JPH1032081A (ja) 1996-07-17 1996-07-17 面状発熱体

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100401791B1 (ko) * 2001-06-12 2003-10-17 현대자동차주식회사 국부 강화를 위한 접촉식 가열수단 및 가열 방법
JP2004296254A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミックスヒータおよびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置

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