(57)【要約】【課題】ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に抑制できるヒートローラを提供する。【解決手段】抵抗温度係数が１００〜５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子１１の合成抵抗値の１０〜４０％とした第１の抵抗素子１３と、抵抗温度係数が３０００〜１００００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子１１の合成抵抗値の９０〜６０％とした第２の抵抗素子１５とを直列に接続してなる抵抗素子１１を具備するヒートローラを用いると、第１の抵抗素子１３は、立上げ域（図６参照）においてヒートローラを急速に加熱し、ローラ表面温度を１８０秒以内に２１０℃まで立ち上げ、又、第２の抵抗素子１５は、ローラ表面温度の上昇に伴って抵抗素子１１の抵抗値を増加させて、抵抗素子１１に流れる電力を低減させ、ローラ表面温度を２１０〜３５０℃の範囲に保持する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗線材に耐熱性のリード線を接続した抵抗素子と、円筒状のケースと、前記抵抗素子を内部に挿入して前記リード線を開口部から引き出した前記ケースに充填する充填材とからなるヒートローラにおいて、
前記抵抗素子は、抵抗温度係数が１００〜５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を前記抵抗素子の合成抵抗値の１０〜４０％とした第１の抵抗素子と、抵抗温度係数が３０００〜１００００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を前記抵抗素子の合成抵抗値の９０〜６０％とした第２の抵抗素子とを直列に接続してなることを特徴とするヒートローラ。
【請求項２】
前記第２の抵抗素子の代わりにＰＴＣ素子を用いたことを特徴とする請求項１記載のヒートローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フルカラーカードプリンタ等において、画像が形成された記録媒体を加熱して転写インクを乾燥又は定着させるヒートローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のヒートローラの構成を示す断面図で、１は例えば、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材２を巻回してなる抵抗素子、４は抵抗線材２の端子にそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、５は、例えば温度限界が３５０℃のシリコンラバー６を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、７は抵抗素子１を内部に挿入してリード線４を開口部５ａから引き出したケース５に充填する粉末状の充填材、８はリード線４を引き出したケース５の開口部５ａに充填して開口部５ａを封止する封止材である。
【０００３】
このように構成された従来のヒートローラにおいて、２５０Ｗの電力を抵抗素子１に供給すると、シリコンラバー６の表面温度、即ちローラ表面温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着できる温度、例えば２１０℃に１３９秒で到達する。
【０００４】
そこで、ローラ表面温度が２１０℃に到達したのを温度センサー等で検出した後は、ローラ表面温度がほぼ２１０℃に保持されるように、抵抗線材２に供給する電力を温度調節装置によって制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度調節装置や温度センサー等が故障すると、２５０Ｗの電力が抵抗線材２に供給され続けて、ローラ表面温度は２１０℃を超える（図６参照）が、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材２の抵抗変化率は２％で、抵抗線材２の抵抗値はほとんど変化しないので、２５０Ｗの電力が抵抗線材２に引き続き供給されて、ローラ表面温度も上昇し続ける。
【０００６】
このため、ローラ表面最大温度は３５０℃のシリコンラバー６の温度限界を超えて、８００℃まで上昇する、所謂ヒートローラの熱暴走状態になり（図２のグラフに一点鎖線で図示）、抵抗素子１やシリコンラバー６の焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生の原因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に抑制できるヒートローラを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
抵抗線材に耐熱性のリード線を接続した抵抗素子と、円筒状のケースと、前記抵抗素子を内部に挿入して前記リード線を開口部から引き出した前記ケースに充填する充填材とからなるヒートローラにおいて、抵抗素子は、抵抗温度係数が１００〜５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子の合成抵抗値の１０〜４０％とした第１の抵抗素子と、抵抗温度係数が３０００〜１００００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子の合成抵抗値の９０〜６０％とした第２の抵抗素子とを直列に接続してなるものである。
【０００９】
このヒートローラに電力を供給すると、ヒートローラの立上げを急速に行うと共に、ローラ表面温度が上昇するに連れて抵抗値を上昇させて、抵抗素子に流れる電力を次第に低下させることにより、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に自己抑制することができるので、抵抗素子やシリコンラバーの焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生を防止できる上、消費電力を低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全図において同一符号は同一部分を示す。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図で、１１は、抵抗線材１２を芯３に巻回した第１の抵抗素子１３と、抵抗線材１４を芯３に巻回した第２の抵抗素子１５とを直列に接続してなる抵抗素子、４は第１の抵抗素子１３の抵抗線材１２の端子と第２の抵抗素子１５の抵抗線材１４の端子とにそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、５は、例えば温度限界が３５０℃のシリコンラバー６を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、７は抵抗素子１１を内部に挿入してリード線４を開口部５ａから引き出したケース５に充填する粉末状の充填材、８はリード線４を引き出したケース５の開口部５ａに充填して開口部５ａを封止する封止材である。
【００１２】
（実施例１）
本発明の実施例１の抵抗素子１１は、抵抗変化率が１３６％となるように、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２を芯３に巻回した２本の抵抗素子からなる第１の抵抗素子１３と、抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１４を芯３に巻回した２本の抵抗素子からなる第２の抵抗素子１５とを直列に接続したものである。
【００１３】
実施例１のヒートローラにおいて、抵抗素子１１に２５５Ｗの電力を供給すると、シリコンラバー６の表面温度、即ちローラ表面温度が上昇するに連れて、抵抗素子１１の抵抗値も上昇するので、抵抗素子１１に流れる電力は次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【００１４】
そして、ローラ表面温度が４１０℃になったところで、抵抗素子１１の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子１１には１１１Ｗの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は４１０℃に保持される。
【００１５】
この間、ローラ表面温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着できる温度、例えば２１０℃に到達するには、１９２秒の時間を要する。
【００１６】
（実施例２）
本発明の実施例２の抵抗素子１１は、抵抗変化率が１９４％となるように、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２を芯３に巻回した１本の抵抗素子からなる第１の抵抗素子１３と、抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１４を芯３に巻回した３本の抵抗素子からなる第２の抵抗素子１５とを直列に接続したものである。
【００１７】
実施例２のヒートローラにおいて、抵抗素子１１に２９０Ｗの電力を供給すると、図２に示すように、２１０℃のローラ表面温度に１５０秒で到達するが、抵抗素子１１の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子１１に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【００１８】
そして、ローラ表面温度が３２０℃になったところで、抵抗素子１１の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子１１には１０３Ｗの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は３２０℃に保持される。
【００１９】
（実施例３）
本発明の実施例３の抵抗素子１１は、抵抗変化率が２６６％となるように、抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２を芯３に巻回した４本の抵抗素子を直列に接続したものである。
【００２０】
実施例３のヒートローラにおいて、抵抗素子１１に３４０Ｗの電力を供給すると、２１０℃のローラ表面温度に１９２秒で到達するが、抵抗素子１１の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子１１に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【００２１】
そして、ローラ表面温度が３０８℃になったところで、抵抗素子１１の抵抗値もほぼ一定となって、抵抗素子１１には１０８Ｗの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は３０８℃に保持される。
【００２２】
（実施例４）
本発明の実施例４の抵抗素子１１は、抵抗変化率が３１５％となるように、抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２を芯３に巻回した２本の抵抗素子からなる第１の抵抗素子１３と、抵抗温度係数が６７００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１４を芯３に巻回した２本の抵抗素子からなる第２の抵抗素子１５とを直列に接続したものである。
【００２３】
実施例４のヒートローラにおいて、抵抗素子１１に４８５Ｗの電力を供給すると、２１０℃のローラ表面温度に１６８秒で到達するが、抵抗素子１１の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、抵抗素子１１に流れる電力が次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【００２４】
そして、ローラ表面温度が３７５℃になったところで、抵抗素子１１の抵抗値もほぼ一定となり、４８５Ｗの電力を抵抗素子１１の端子間に供給し続けても、抵抗素子１１の抵抗線材１２及び抵抗線材１４には１２８Ｗの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は３７５℃に保持される。
【００２５】
（実施例５）
本発明の実施例５の抵抗素子１１は、抵抗変化率が６５１％となるように、抵抗線材１２を芯３に巻回した第１の抵抗素子１３及び抵抗線材１４を芯３に巻回した第２の抵抗素子１５の代わりに３個のＰＣＴ素子を並列に接続したものである。
【００２６】
実施例５のヒートローラにおいて、抵抗素子１１に２５０Ｗの電力を供給すると、８４℃のローラ表面温度に１８０秒で到達するが、抵抗素子１１の抵抗値はローラ表面温度が上昇するに連れて上昇するため、３個のＰＴＣ素子に流れる電力は次第に低下して、ローラ表面温度の上昇も次第に緩やかになる。
【００２７】
そして、ローラ表面温度が１３０℃になったところで、抵抗素子１１の抵抗値もほぼ一定となり、２５０Ｗの電力を抵抗素子１１の端子間に供給し続けても、抵抗素子１１の抵抗線材１２及び抵抗線材１４には３２Ｗの電力しか流れなくなるので、温度調節装置や温度センサー等が故障したか、否かに係らず、ローラ表面最大温度は１３０℃に保持される。
【００２８】
実施例１乃至５の結果及び従来例の結果を表にすると、図３のようになる。
【００２９】
この結果から明らかなように、立上げ時間が１８０秒以内という仕様を満足するのは実施例２，４及び５のヒートローラであり、ローラ表面最大温度が転写インクを乾燥又は記録媒体に定着する２１０℃からシリコンラバー６の温度限界である３５０℃までという仕様を満足するのは実施例２のヒートローラである。
【００３０】
この結果、立上げ時間が１８０秒以内という仕様とローラ表面最大温度が２１０〜３５０℃という仕様とを満足するのは実施例２のヒートローラのみである。
【００３１】
即ち、実施例２のヒートローラによれば、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２からなる第１の抵抗素子１３は、立上げ域（図６参照）においてヒートローラを急速に加熱して、ローラ表面温度を１８０秒以内に２１０℃まで立ち上げ、又、抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１４からなる第２の抵抗素子１５は、ローラ表面温度の上昇に伴う第２の抵抗素子１５の抵抗値の増加により抵抗素子１１の抵抗値を増加させて、抵抗素子１１に流れる電力を低減させ、ローラ表面温度を２１０〜３５０℃の範囲に保持する。
【００３２】
なお、立上げ時間が１８０秒以内という仕様とローラ表面最大温度が２１０〜３５０℃という仕様とを満足するのは、実験の結果、実施例２のヒートローラに限定されるものではなく、抵抗温度係数が１００〜５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子１１の合成抵抗値の１０〜４０％とした第１の抵抗素子１３と、抵抗温度係数が３０００〜１００００ＰＰＭ／℃の抵抗線材の合成抵抗値又は抵抗値を抵抗素子１１の合成抵抗値の９０〜６０％とした第２の抵抗素子１５とを直列に接続してなる抵抗素子１１からなるヒートローラであればよい。
【００３３】
図４は本発明の他の実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図で、１６は、抵抗温度係数が２５０ＰＰＭ／℃の抵抗線材１２を芯３に巻回した巻回した１本の抵抗素子からなる第１の抵抗素子１３とＰＴＣ素子１７とを直列に接続してなる抵抗素子、４は第１の抵抗素子１３の抵抗線材１２の端子とＰＴＣ素子１７の端子とにそれぞれ電流溶接等によって接続した耐熱性のリード線、５は、例えば温度限界が３５０℃のシリコンラバー６を外周面に設けた金属製の有底円筒状のケース、７は抵抗素子１１を内部に挿入してリード線４を開口部５ａから引き出したケース５に充填する粉末状の充填材、８はリード線４を引き出したケース５の開口部５ａに充填して開口部５ａを封止する封止材である。
【００３４】
本実施の形態におけるヒートローラは、前述の実施の形態の実施例２におけるヒートローラの抵抗温度係数が４５００ＰＰＭ／℃の抵抗線材１４を芯３に巻回した３本の抵抗素子からなる第２の抵抗素子１５の代わりに、ＰＴＣ素子１７を用いたもので、第２の抵抗素子１５の特性と同一又は類似した特性のＰＴＣ素子１７を用いることにより、実施例２におけるヒートローラと同様に機能させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヒートローラの立上げを急速に行うと共に、ローラ表面温度が上昇するに連れて抵抗値を上昇させて、抵抗素子に流れる電力を次第に低下させることにより、ローラ表面温度をシリコンラバーの温度限界以下に自己抑制することができるので、抵抗素子やシリコンラバーの焼損事故や火事等の発生や、ヒートローラ周辺の装置或いは機器の破壊等の二次災害の発生を防止できるという効果と、消費電力を低減できるという効果とを奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態による実施例２のヒートローラと従来のヒートローラとの時間−温度／抵抗値／電力特性を示すグラフ
【図３】本発明の一実施の形態によるヒートローラと従来のヒートローラとの比較表
【図４】本発明の他の実施の形態によるヒートローラの構成を示す断面図
【図５】従来のヒートローラの構成を示す断面図
【図６】ヒートローラの加熱特性図
【符号の説明】
３  芯
４  リード線
５  ケース
６  シリコンラバー
７  充填材
８  封止材
１１，１６  抵抗素子
１２，１４  抵抗線材
１３  第１の抵抗素子
１５  第２の抵抗素子
１７  ＰＣＴ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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