CN102667638B - 加热器和内装有加热器的图像加热装置 - Google Patents

Abstract

图像加热装置，包括具有多个第一发热模块和第二发热模块的第一列和第二列，此多列设置在横向的不同位置，其中，这些列被设置成使第一列中的第一模块和第二列中的第二模块完全重叠，以及第一列中的模块和第二列中的第一模块完全重叠。这些模块形成在基板上，且包括：设在基板上的第一和第二导电部件；多个发热电阻器，它们均具有正电阻率-温度特性且在第一和第二导电部件之间彼此电并联，其中，该多个发热电阻器相对于纵向和横向倾斜设置。

Description

加热器和内装有加热器的图像加热装置

技术领域

本发明涉及加热器和内装有加热器的图像加热装置，此加热器适用于安装在成像装置内的热定影装置，该成像装置例如电子照相复印机或电子照相打印机。

背景技术

安装在复印机或打印机内的现有定影装置包括环形带、与该环形带的内表面接触的陶瓷加热器、以及经由环形带而与该陶瓷加热器一起形成定影夹持部的加压辊。当在内装有此定影装置的成像装置中对小尺寸片材进行连续打印时，在定影夹持部纵向上，在无片材经过的区域内发生逐渐升温的现象（非片材给送部升温）。如果非片材给送部的温度上升得过高，那么装置内的各部件会被损坏。另外，当在非片材给送部已升温的状态下对大尺寸片材进行打印时，那么在与小尺寸片材的非片材给送部对应的区域内会发生调色剂的热偏移。

作为用于抑制非片材给送部升温的方法，设想了这样一种方法，其中，陶瓷基板上的发热电阻器均由具有正电阻率-温度特性的材料制成，且两个导电部件设置在该基板的沿基板横向的两端上，使电流对于发热电阻器沿加热器的横向（记录片材传送方向）流过。此方法是基于以下思想：当非片材给送部发生升温时，非片材给送部的各发热电阻器的电阻率增大，以抑制电流流经非片材给送部内的发热电阻器，从而抑制非片材给送部发热。正电阻率-温度特性指的是电阻率随着温度升高而增大的特性，以下称为正温度系数（PTC）。

然而，具有PTC的材料的体积电阻相当低，因此特别难以将一个加热器内的发热电阻器的总电阻设定为在商用电时使用的范围内。考虑到此，专利文献1公开了以下构造。也就是说，要形成在陶瓷基板上的PTC发热电阻器被沿加热器的纵向分割为多个发热模块，且在每个发热模块内，两个导电部件设置在基板的横向两端上，以使电流沿加热器的横向（记录片材传送方向）流动。另外，多个发热模块相互电串联。专利文献1还公开了多个发热电阻器在两个导电部件之间相互电并联，从而形成各发热模块。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.2005-209493

发明内容

技术问题

然而，已发现导电部件的电阻率不为零，因此不能抑制沿加热器纵向的发热分布不均匀，除非考虑导电部件所产生热量的影响。

问题的解决方案

为解决前述问题，提供一种依据本发明的加热器，该加热器包括：基板；沿着基板纵向设在基板上的第一导电部件；沿着基板纵向设在基板上的第二导电部件，在基板横向上的位置不同于第一导电部件；多个发热电阻器，每个发热电阻器具有正电阻率-温度特性，且该多个发热电阻器在第一导电部件与第二导电部件之间相互电并联；以及多个发热模块，包括相互电并联的所述多个发热电阻器，所述多个发热模块沿着基板纵向设置且相互电串联，其中：该多个发热电阻器相对于基板纵向和横向倾斜设置；该多个发热模块包括第一发热模块和第二发热模块，第一发热模块中，在纵向上，流经第一导电部件和第二导电部件的电流与流经所述多个发热电阻器的电流是相同的方向，而第二发热模块中，在纵向上，流经第一导电部件和第二导电部件的电流相对于流经所述多个发热电阻器的电流是相反的方向；第一发热模块和第二发热模块在纵向上彼此并排串联；第一列和第二列都包括第一发热模块和第二发热模块两者，第一列和第二列在基板横向上设在不同位置；以及第一列和第二列被设置成使第一列中的一个第一发热模块整体与第二列中的一个第二发热模块整体在基板纵向上彼此重叠，且第一列中的一个第二发热模块整体与第二列中的一个第一发热模块整体在基板纵向上彼此重叠。

本发明的有利效果

依据本发明，防止了发热分布沿加热器的纵向变得不均匀。

附图说明

[图1]图1是依据本发明的图像加热装置的剖视图。

[图2A，2B和2C]图2A，2B和2C均是依据第一实施例的加热器的构造图。

[图3A，3B和3C]图3A，3B和3C均是依据第一实施例的加热器内的发热分布的说明图。

[图4]图4是表示加热器尺寸与片材尺寸之间关系的图。

[图5]图5是依据第二实施例的加热器的构造图。

具体实施方式

图1是作为图像加热装置一例的定影装置的剖视图。定影装置包括卷绕成筒状的膜（环形带）1、与该膜1的内表面接触的加热器10、以及加压辊（夹持部形成部件）2。加压辊2与加热器10一起经由膜1而形成定影夹持部N。膜1具有由耐热树脂（诸如聚酰亚胺）或者金属（诸如不锈钢）制成的基层。加压辊2包括由铁、铝等制成的芯金属2a和由硅橡胶等制成的弹性层2b。加热器10用由耐热树脂制成的保持部件3保持。保持部件3还具有用于引导膜1转动的引导功能。加压辊2利用电机（未表示）供以动力，且绕箭头方向转动。膜1伴随着加压辊2的转动而与该加压辊2一起转动。

加热器10包括由陶瓷制成的加热器基板13、形成在该加热器基板13上的发热列A（第一列）和发热列B（第二列）、以及覆盖发热列A和发热列B且由绝缘材料（此实施例中为玻璃）制成的表面保护层14。加热器基板13的背面形成为片材给送区域，用于供设定为可在打印机内使用的最小尺寸片材（本实施例中为宽110mm的DL尺寸信封）通过。温度检测元件4（诸如热敏电阻）抵靠片材给送区域。依据温度检测元件4检出的温度，控制要从商用交流电源供应给发热列的电力。承载未定影调色剂图像的记录材料（片材）P在定影夹持部N内接受定影处理，在定影夹持部N内，记录材料P在被加热的同时被夹持传送。另外，安全元件5（诸如温控开关）也抵靠加热器基板13的背面侧。安全元件5在加热器10经历异常升温时启动，并截断通至发热列的供电线路。类似于温度检测元件4，安全元件5也抵靠用于最小尺寸片材的片材给送区域。金属支架6用以给保持部件3施加弹簧压力（未表示）。

依据此实施例的定影装置将要安装在支持A4尺寸（约210mm×297mm）且也支持信尺寸（约216mm×279mm）的打印机中。换句话说，定影装置将要安装到基本上按照纵向朝向传送A4尺寸片材（以片材的长边平行于传送方向的方式传送片材）的打印机内。然而，此定影装置被设计成能够按照纵向朝向传送宽度略大于A4尺寸片材的信尺寸片材。因此，信尺寸是装置支持的记录材料标准尺寸（目录中的可支持片材尺寸）中的最大尺寸（宽度最大）。

第一实施例

图2A至2C是用于示出加热器10的构造的视图。图2A是加热器10的平面图，图2B是表示发热列A的发热模块中的发热模块A7的放大图，以及图2C是表示发热列A的发热模块中的发热模块A8的放大图。注意，发热列A中的发热电阻器和发热列B中的发热电阻器均具有PTC。

发热列A（第一列）包括十七个发热模块A1至A17，且发热模块A1至A17串联。发热列B（第二列）也包括十七个发热模块B1至B17，且发热模块B1至B17也串联。另外，发热列A和发热列B还经由导电图形AB电串联。发热列A和发热列B分别由与供电连接器连接的电极AE和电极BE供以电力。发热列A包括导电图形Aa（发热列A的第一导电部件）和导电图形Ab（发热列A的第二导电部件）。导电图形Aa和导电图形Ab均沿着基板纵向形成，但在基板横向上的位置彼此不同。导电图形Aa沿基板纵向分成九列（Aa-1至Aa-9）。导电图形Ab沿基板纵向分成九列（Ab-1至Ab-9）。如图2B所示，多个（本实施例中为四个）发热电阻器（A7-1至A7-4）在作为导电图形Aa的一部分的导电图形Aa-4与作为导电图形Ab的一部分的导电图形Ab-4之间电并联，从而形成发热模块A7。另外，四个发热电阻器（A8-1至A8-4）在导电图形Ab-4与导电图形Aa-5之间电并联，从而形成发热模块A8。发热列A总共包括十七个构造类似于发热模块A7或A8的发热模块（A1至A17）。

类似地，发热列B包括导电图形Ba（发热列B的第一导电部件）和导电图形Bb（发热列B的第二导电部件）。导电图形Ba和导电图形Bb均沿着基板纵向形成，但在基板横向上的位置彼此不同。发热列B也包括发热模块，它们被构造成类似于发热列A中的发热模块。

另外，如图2B和2C所示，在各发热模块内，多个发热电阻器相对于基板纵向和基板横向（记录材料传送方向）倾斜设置，以使彼此相邻的多个发热电阻器具有这样的位置关系，即，使形成在它们之间的最短电流路径在基板纵向上彼此重叠（彼此相邻的发热电阻器设置成在基板纵向上部分地重叠）。在一个发热模块最远端上的发热电阻器（例如，发热模块A7最右侧上的发热电阻器A7-4）和与这个发热模块相邻的另一发热模块最远端上的另一发热电阻器（例如，发热模块A8最左侧上的发热电阻器A8-1）之间建立相同的位置关系。此实施例中，发热电阻器为矩形，因此各发热电阻器的整个区域作为最短电流路径。此实施例中，如图2B和2C所示，发热电阻器被排列成使一个发热电阻器的矩形短边中心和与这个发热电阻器相邻的另一发热电阻器的矩形短边中心在基板纵向上重叠。发热电阻器的上述布置能够防止产生在加热器纵向上发热电阻器不发热的区域，从而抑制发热分布不均匀。

同时，如上所述，导电部件的电阻率不为零，且导电部件的电阻率受到该导电部件的电阻成分的影响。已发现，在一个发热模块内，施加给中央的发热电阻器的电压小于施加给两端部的发热电阻器的电压。发热电阻器的发热量与所施加电压的平方成正比，因此一个发热模块内的发热量在其中央与两端部之间不同。具体的，在一个发热模块内，发热量在模块的两端部变成最大，而发热量在模块的中央减小。考虑到此，此实施例中，调整包括在各发热模块内的多个发热电阻器中每个的电阻率，以使设置在纵向端部的发热电阻器的电阻率高于设置在纵向中央处的发热电阻器的电阻率（参见图2B和2C）。在依据此实施例的加热器中，加热器10包括发热模块A7的发热电阻器（A7-1至A7-4）和发热模块A8的发热电阻器（A8-1至A8-4），其中，中央的发热电阻器（A7-2，A7-3，A8-2，A8-3）随着越靠近中央，电阻率减小，而发热电阻器（A7-1，A7-4，A8-1，A8-4）随着越靠近端部，电阻率增大，从而改进了一个发热模块内的发热分布均匀性。

另外，导电部件的电阻率不为零，因此导电部件的电阻率受到该导电部件产生热量的影响。当如上所述多个发热电阻器相对于基板纵向和基板横向倾斜设置以便不产生在加热器的纵向上发热电阻器不发热的区域时，发现图2B所示的发热模块和图2C所示的发热模块在发热量上变得彼此不同。参照图3A至3C来说明此现象。

图3A是发热列A中的发热模块A7和A8的等效电路图。图3B是表示发热列A内的发热分布的曲线图。图3C是表示发热列A和发热列B产生热量之和的发热分布曲线图。如图3A所示，当多个发热电阻器相对于基板的纵向和横向倾斜设置时，形成了第一发热模块（发热模块A7）和第二发热模块（发热模块A8）。第一发热模块中，在纵向上，流经第一和第二导电部件的电流的方向与流经发热电阻器的电流的方向相同。第二发热模块中，在纵向上，流经第一和第二导电部件的电流的方向与流经发热电阻器的电流的方向相反。另外，第一发热模块（发热模块A7）和第二发热模块（发热模块A8）在纵向上彼此并排串联。

如图3A的发热模块A7和A8的等效电路图中所示，发热电阻器（A7-1至A7-4）和发热电阻器（A8-1至A8-4）经由导电图形并联。当导电图形的电阻率为r时，发热模块A7的发热电阻器A7-1所在区域WA7-1内的导电图形的发热量是导电图形Aa-4的电阻率与流经该导电图形Aa-4的电流值平方的乘积（=r×(I2+I3+I4)²）。发热模块A8的发热电阻器A8-1所在区域WA8-1内的导电图形的发热量是导电图形Aa-5的电阻率与流经该导电图形Aa-5的电流值平方的乘积（=r×I1²）以及导电图形Ab-4的电阻率与流经该导电图形Ab-4的电流值平方的乘积（=r×(I1+I2+I3+I4)²）之和。发热模块A8内，当电流沿着加热器的纵向朝向一个方向流动时，发热模块A8具有使电流朝相反方向流动的返回路径，因此发现与发热模块A7相比，由于该返回路径，发热模块A8的由导电图形导致的发热量相应地增大。类似地，与发热模块A7的发热电阻器A7-2至A7-4所在区域内的导电图形的发热量相比，发热模块A8的发热电阻器A8-2至A8-4所在区域内的导电图形的发热量增大。发热列A中，与发热模块A1，A3，A5，A7，A9，A11，A13，A15和A17内的导电图形的发热量相比，发热模块A2，A4，A6，A8，A10，A12，A14和A16内的导电图形具有较大的发热量。发热列B中，与发热模块B2，B4，B6，B8，B10，B12，B14和B16内的导电图形的发热量相比，发热模块B1，B3，B5，B7，B9，B11，B13，B15和B17内的导电图形具有较大的发热量。加热器10中，导电图形发热量小的发热模块（第一发热模块）和导电图形发热量大的发热模块（第二发热模块）交替连接。注意，在基于图3B和3C的模拟中，假定加热器10内发热电阻器的总电阻率为约11.5Ω、导电图形的表面电阻率为0.005Ω/□以及发热电阻器的表面电阻率为0.25Ω/□来进行计算。在发热模块中并排设置的发热电阻器的两端部经由线长3.24mm且线宽0.8mm的导电图形彼此连接的简化条件下，连接发热电阻器的导电图形的电阻率r为0.02Ω。

图3B是包括导电图形发热量的发热列A的发热分布图。如上所述，发热列A中，导电图形发热量小的发热模块和导电图形发热量大的发热模块交替连接，因此发现发热分布变得在加热器的纵向上不均匀。

考虑到上述，在依据此实施例的加热器中，如图2A所示，均具有第一发热模块和第二发热模块两者的第一列和第二列设置在不同的横向位置。然后，第一列和第二列被设置成使第一列中的一个第一发热模块整体和第二列中的一个第二发热模块整体在纵向上基本彼此重叠，且第一列中的一个第二发热模块整体和第二列中的一个第一发热模块整体在纵向上基本彼此重叠。采用此构造，第一发热列A（第一列）中导电图形发热量大的发热模块（第二发热模块）和发热列B（第二列）中导电图形发热量小的发热模块（第一发热模块）在基板纵向上彼此重叠。另外，第一发热列A（第一列）中导电图形发热量小的发热模块（第一发热模块）和发热列B（第二列）中导电图形发热量大的发热模块（第二发热模块）在基板纵向上彼此重叠。结果，可抑制由导电图形造成的加热器纵向上的发热分布不均匀。注意，第一发热模块和第二发热模块不一定要相互偏移不超过1mm地彼此完全重叠，只要一个第一发热模块整体和一个第二发热模块整体基本彼此重叠以防止发热分布变得不均匀即可。参照图3C，说明图2A情况下获得的发热不均匀抑制效果。

图3C是表示包括导电图形发热量的发热列A和发热列B的总发热分布的发热分布图。上游侧的发热列A和下游侧的发热列B抵消了它们之间的发热量差异，因而发现在加热器纵向上的发热分布均匀性得以改进。

如上所述，第一列和第二列被设置成使第一列中的一个第一发热模块整体和第二列中的一个第二发热模块整体在纵向上基本彼此重叠，且第一列中的一个第二发热模块整体和第二列中的一个第一发热模块整体在纵向上基本彼此重叠，从而防止发热分布变得不均匀。

注意，各发热电阻器的形状不限于如图2A至2C所示的矩形，但各发热电阻器形成为矩形是特别优选的。矩形允许电流流经整个发热电阻器。例如，若发热电阻器形成为平行四边形，则电流易于流经的最短路径仅形成在各发热电阻器的一部分内，而不是穿过发热电阻器的整个区域，因此大量电流集中沿着最短路径密集地流动。因此，各发热电阻器内的电流分布发生偏置，这导致抑制发热分布不均匀的效果减弱。然而，采用形成为矩形的发热电阻器就防止了此现象产生。

图4是用于说明加热器10的非片材给送区域升温的图。加热器10按照这样一种方式设置，使得在基板纵向上发热电阻器所设区域（发热列长度）的中央与打印机的记录材料传送基准X一致。此例以示例方式表示了A4尺寸片材（210mm×297mm）按照纵向朝向传送（297mm的边平行于传送方向的情况下传送片材）的情况，并且加热器10安装在以A4尺寸片材的210mm边的中央与基准X一致的方式传送记录材料的打印机内。

加热器10具有220mm的发热列长度，以支持按照纵向朝向传送US-信尺寸（约216mm×279mm）片材的情况。同时，如上所述，内装有此实施例定影装置的打印机支持信尺寸的片材，但主要支持A4尺寸的片材。因而，此打印机旨在用于使用A4尺寸片材最频繁的用户。然而，此打印机也支持信尺寸，因此在A4尺寸片材上执行打印的情况下，发热列的两端部上形成5mm宽的非片材给送区域。定影处理期间，控制对加热器10的电力供应，以把由用于检测记录材料传送基准X附近加热器温度的温度检测元件4检出的温度维持在控制目标温度。因此，由于片材不从非片材给送区域吸收热量，所以非片材给送区域的温度升高为比片材给送区域的温度高。注意，此实施例中，信尺寸被限定为最大尺寸，A4尺寸被限定为需要采取措施来阻止非片材给送区域升温的特定尺寸。

如图4所示，此实施例的加热器10被构造成使A4尺寸片材的端部经过设置在该加热器10两端上的发热模块A1，A17，B1和B17，而片材的端部不经过设置在各发热模块两端上的发热电阻器（A1-1，A1-4，A17-1，A17-4，B1-1，B1-4，B17-1和B17-4）。采用此构造，尽管设置在A4尺寸片材不经过的区域内的发热电阻器升温，但发热电阻器具有PTC，因而发热电阻器的电阻率增大以阻止电流流过。因此，抑制了发热，结果抑制了非片材给送区域升温。

另外，如上所述，加热器10被构造成防止在加热器的纵向上产生发热分布不均匀。因此，抑制了在允许片材经过的区域内的发热不均匀，从而实现了定影性能均匀。

第二实施例

图5是依据第二实施例的加热器20的构造图。加热器20与第一实施例加热器10的不同之处在于，发热列A和发热列B中的发热电阻器都朝同一方向倾斜。然而，加热器20中，发热列B中的导电图形（Ba，Bb）的形状是精心制作的。因此，类似于第一实施例的加热器10，第一列和第二列被设置成使第一列（发热列A）中的一个第一发热模块整体和第二列（发热列B）中的一个第二发热模块整体在纵向上基本彼此重叠，且第一列中的一个第二发热模块整体和第二列中的一个第一发热模块整体在纵向上基本彼此重叠。具体的，发热列A中，发热模块A1，A3，A5，A7，A9，A11，A13，A15和A17均对应于发热量小的第一发热模块，而发热模块A2，A4，A6，A8，A10，A12，A14和A16均对应于发热量大的第二发热模块。发热列B中，发热模块B2，B4，B6，B8，B10，B12，B14和B16均对应于发热量小的第一发热模块，而发热模块B1，B3，B5，B7，B9，B11，B13，B15和B17均对应于发热量大的第二发热模块。另外，发热模块A1和B1、发热模块A2和B2、…、以及发热模块A17和B17分别在基板纵向上彼此重叠，从而抑制发热分布不均匀。

本申请要求享有2009年12月21日提交的日本专利申请No.2009-289723的优先权，在此通过引用把该申请整体引入。

[附图标记列表]

1定影膜

2加压辊

10加热器

A  发热列A（第一列）

B  发热列B（第二列）

A1至A17    发热列A中的发热模块

B1至B17    发热列B中的发热模块

Aa，Ab     发热列A的导电图形

Ba，Bb     发热列B的导电图形

A1-1至A17-4，B1-1至B17-4发热电阻器

Claims (6)

1.一种加热器，包括：

基板；

第一导电部件，沿着基板的纵向设在基板上；

第二导电部件，沿着基板纵向设在基板上，并且在基板的横向上处于不同于第一导电部件的位置；

多个发热电阻器，每个发热电阻器具有正电阻率-温度特性，且该多个发热电阻器在第一导电部件与第二导电部件之间相互电并联；以及

多个发热模块，包括相互电并联的所述多个发热电阻器，所述多个发热模块沿着基板纵向设置且相互电串联；

其中，所述多个发热电阻器相对于基板的纵向和横向倾斜设置；

其中，所述多个发热模块包括第一发热模块和第二发热模块，所述第一发热模块中，在基板纵向上，流经第一导电部件和第二导电部件的电流与流经所述多个发热电阻器的电流是相同的方向，而所述第二发热模块中，在基板纵向上，流经第一导电部件和第二导电部件的电流相对于流经所述多个发热电阻器的电流是相反的方向，第一发热模块和第二发热模块在基板纵向上彼此并排串联，

其中，第一列和第二列都包括第一发热模块和第二发热模块两者，第一列和第二列在基板横向上设在不同位置，

其中，第一列中的第一发热模块和第二发热模块的总数等于第二列中的第一发热模块和第二发热模块的总数，以及

其中，第一列中的所有第一发热模块和第二发热模块和第二列中的所有第一发热模块和第二发热模块被设置成使第一列中的各个第一发热模块整体与第二列中的各个第二发热模块整体在基板纵向上彼此完全重叠，且第一列中的各个第二发热模块整体与第二列中的各个第一发热模块整体在基板纵向上彼此完全重叠。

2.根据权利要求1所述的加热器，其中，第一列和第二列彼此电串联。

3.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述多个发热电阻器均呈矩形，且被设置成使所述多个发热电阻器中的每个发热电阻器与其相邻的另一个发热电阻器在基板纵向上部分重叠。

4.根据权利要求2所述的加热器，其中，所述多个发热电阻器均呈矩形，且被设置成使所述多个发热电阻器中的每个发热电阻器与其相邻的另一个发热电阻器在基板纵向上部分重叠。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热器，其中，所述多个发热模块之一的所述多个发热电阻器中，在基板纵向上，设置在端部的发热电阻器的电阻率高于设置在中央的发热电阻器的电阻率。

6.一种图像加热装置，包括：

环形带；和

根据权利要求1至5中任一项所述的加热器；

经由环形带而与加热器一起形成夹持部的夹持部形成部件；

其中，加热器与环形带的内表面接触；以及

其中，所述图像加热装置在利用所述夹持部夹持传送承载有图像的记录材料的同时加热所述记录材料。