定影裝置及用於該裝置的加熱器的製作方法

2023-10-24 09:13:37

專利名稱：定影裝置及用於該裝置的加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合用作搭載於複印機或印表機上的加熱定影裝置的圖像加熱 裝置和用於該裝置的加熱器。
背景技術：
搭載於複印機或印表機上的加熱定影裝置得到了實用化的加熱定影裝置如公開 於日本特開昭63-313182號公報那樣，具有撓性套筒、接觸於撓性套筒的內表面的陶瓷加 熱器、及夾住撓性套筒地與陶瓷加熱器形成輥隙部的加壓輥，由輥隙部輸送承載著調色 劑像的記錄材料，同時將調色劑像加熱定影到記錄材料上。該加熱定影裝置(稱為薄膜 加熱方式)熱容非常低，所以，具有達到可定影溫度的預熱快、列印等候時間短、等候打 印指令的待機狀態下的耗電少等優點。 撓性套筒的材質為聚醯亞胺或不鏽鋼。另外，陶瓷加熱器在氧化鋁、氮化鋁等 耐熱性、導熱性、電絕緣性優良的板狀陶瓷基板印刷以銀、鈀為主成分的發熱電阻體。 根據與該陶瓷加熱器接觸的熱敏電阻的檢測溫度控制向發熱電阻體的通電，管理加熱器 的溫度。 這種定影裝置因熱容低而具有良好的快速起動性，相反，因為熱容低而存在問 題。在記錄材料的縱向長度比加熱器的縱長度短的場合，對於記錄紙在輥隙部通過的過 紙部和不通過的非過紙部，從加熱器奪取的熱量差異較大，因此，不由記錄材料奪取熱 量的非過紙部的溫度隨著過紙而逐漸上升，易於發生非過紙部升溫現象，在作為低熱容 的薄膜加熱方式中，更為其非過紙部升溫現象嚴重。過度的非過紙部升溫使定影裝置的 構成構件產生熱損害，發生降低裝置壽命等問題，為此，提出用於解決這一問題的加熱 器結構和定影裝置的控制方法。 在日本特開2000-162909號公報中提出了使用圖12A所示那樣的結構的加熱器 700降低上述非過紙部升溫的方法。圖13A示出加熱器驅動電路70。
圖12A的加熱器700具有發熱區域在陶瓷基材704的縱向上不同的多個發熱體圖 案701a701b，具有可獨立地使各發熱體圖案通電的供電電極702a'702b、共用電極703。
圖13A的加熱器驅動電路70為管理上述加熱器700的通電控制的驅動電路的概 略的一例。熱敏電阻50接觸於加熱器700或配置在加熱器700近旁，將加熱器700的溫 度檢測結果輸出到CPU71。 CPU71為了根據熱敏電阻50的溫度檢測結果進行所期望的 溫度控制，對雙向可控矽72a.72b的亮燈定時進行驅動控制。在此，CPU71可決定雙向 可控矽72a'72b亮燈比率，可按所期望的發熱比率實施上述溫度控制。另外，防止加熱 器700的過升溫的安全元件60(溫度熔斷器、熱敏開關等)串聯連接於通電線路上，接觸 於加熱器700或配置於加熱器700近旁，從而在加熱器700熱失控時使上述安全元件60
4工作，可切斷向加熱器700的通電。 當使用具有圖12A的加熱器700的、過紙基準為縱向中央的定影裝置時，例如在 對縱向長度較大的記錄材料(以下稱大尺寸紙)定影的場合，使電極702b、 703間通電， 使發熱體圖案701b發熱，在對縱向長度較小的記錄材料(以下稱小尺寸紙)定影的場合， 使電極702a 703間通電，使發熱體圖案701a發熱，從而可降低上述非過紙部升溫。
在日本特開2000-250337號公報中，作為同樣的加熱器構成，還提出了分別獨立 地對圖12B所示那樣的3個發熱體圖案進行通電驅動的方式的加熱器。在該場合，加熱器 800在陶瓷基材804面上具有發熱體圖案801a 801b 801c、供電電極802a 802b 802c、 共用電極803，通過由圖13B所示的加熱器驅動電路75對加熱器800進行驅動控制，從 而可獨立地對各發熱體圖案進行通電驅動。 在日本特開平10-177319號公報中還提出了一種使用可形成圓弧形發熱分布的加 熱器的定影裝置，該定影裝置通過相應於各種紙張尺寸進行多級的發熱控制，從而可在 確保定影性的同時將非過紙部升溫抑制到一定的範圍內。 圖12C的加熱器900具有發熱分布在陶瓷基材904的縱向上不同的多個發熱體 圖案901a'901b，具有可獨立地使各發熱體圖案通電的供電電極902a'902b、共用電極 903。發熱體圖案901a通過從縱向中央附近到端部多級擴大發熱體圖案寬度，從而減少 單位長度的電阻值，在通電的場合獲得使縱長中央為發熱峰的山形發熱分布，發熱體圖 案901b通過從縱向中央到端部減小發熱體圖案寬度，而增大單位長度的電阻值，在通電 的場合，獲得縱向中央為發熱底的谷形發熱分布。 通過將加熱器900組裝到圖13A的加熱器驅動電路70上，由CPU 71決定雙向 可控矽72a 72b的亮燈比率地進行驅動控制，從而可使加熱器900的縱向發熱分布具有平 滑的梯度。在使用具有該加熱器900的、過紙基準為中央基準的定影裝置的場合，通過 例如相應於記錄材料的縱向長度選擇雙向可控矽72a與72b的亮燈比率10 : 10 10 : 0 的任一個，可更嚴密地同時使非過紙部升溫和定影性滿足要求。 然而，在使用這些陶瓷加熱器的薄膜加熱方式的定影裝置中，例如在定影裝置 內的雙向可控矽發生了故障的場合等，可能由於所謂的定影裝置的失控而使加熱器過升 溫，在與加熱器接觸的安全元件(溫度熔斷器、熱敏開關)動作以前有可能會由作用於加 熱器的熱應力使陶瓷基材破裂。某些陶瓷基材的破裂形式可能使得不能滿足包含發熱體 圖案的電阻電路(交流)側( 一次)和管理加熱器的溫度檢測的溫度檢測元件側(二次)電 路(直流)間的絕緣耐壓，漏到具有上述定影裝置的圖像形成裝置主體的電流有可能破壞 二次系電路。 在基材的一截面內的溫度分布對稱的場合，設基材的線膨脹係數為e，楊氏模 量為E，基材內的溫度差為AT，則施加到基材的一截面上的熱應力o如下式那樣表示。 AT依存於基材的導熱係數。
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然而，在溫度分布非對稱的場合，由於對基材施加彎曲力矩，所以，與溫度差 AT不單純地成比例， 一般存在基材的撓曲側的拉伸應力增大的傾向。當該拉伸應力超 過基材的彎曲強度(破斷強度)時，會導致基板破損。例如，對於在基板長370mm、基板寬10mm、基板厚lmm的氧化鋁基材的一面上沿長度方向形成發熱體圖案的加熱器的場合，已知施加最大的熱應力的截面為基板寬 度方向(橫向)截面。因此，熱應力導致的加熱器破損可認為很強地依存於基板寬度方向 (橫向)的溫度分布。 在過去的多個驅動加熱器即由多個雙向可控矽獨立地使多個發熱體圖案通電發 熱的加熱器中，當l個雙向可控矽發生故障而使得加熱器熱失控的場合，基板寬度方向 截面的溫度分布的非對稱度增大，隨之，較強地作用上述拉伸應力，所以，加熱器破損 的餘量較少。 例如，在圖12A的加熱器700中，相對基板的寬度方向(橫向)的大體中央 CL(以下記為基板橫向大體中央)，發熱體圖案701a形成於非對稱的區域，所以，在圖 13A的雙向可控矽72a發生故障時，基板寬度方向截面的溫度分布的非對稱度增大，上述 破損餘量少。 在圖12B的加熱器800中，雖然作為發熱體圖案整體的構成形成於相對基板橫 向大體中央CL對稱的區域，但由於為可獨立驅動各發熱體圖案的構成，所以，在圖13B 的雙向可控矽77a和雙向可控矽77c中的任一個發生故障時，上述溫度分布的非對稱度增 大，上述破損餘量變少。 在圖12C的加熱器900中也同樣，雖然作為發熱體圖案整體的構成形成於相對基 板橫向大體中央CL大致對稱的區域，但各發熱體圖案901a '901b中的任一個的熱失控使 非對稱度增大，上述破損餘量少。

發明內容
本發明就是鑑於上述問題而作出的，其目的在於提供一種加熱器的耐久性優良 的圖像加熱裝置及用於該裝置的加熱器。 本發明的另一目的在於提供一種加熱器的基板橫向的發熱分布以基板橫向中央 為基準比過去更對稱的圖像加熱裝置及用於該裝置的加熱器。 本發明的又一目的在於提供一種圖像加熱裝置，該圖像加熱裝置具有加熱器和 多個開關元件； 該加熱器具有基板和在上述基板上沿其縱向形成的多個發熱電阻；
該多個開關元件電連接於電源與上述多個發熱電阻之間； 其中上述多個發熱電阻具有由第l開關元件驅動的至少兩第l發熱電阻和由第 2開關元件驅動的至少一個第2發熱電阻；上述第2發熱電阻在上述基板的橫向設於至少 兩個上述第1發熱電阻之間。 本發明的再另一目的在於提供一種加熱器，該加熱器具有
基板和 在上述基板上沿其縱向形成的多個發熱電阻； 其中上述多個發熱電阻具有由圖像加熱裝置的第1開關元件驅動的至少兩個 第1發熱電阻和由圖像加熱裝置的第2開關元件驅動的至少一個第2發熱電阻；上述第2 發熱電阻在上述基板的橫向設於至少兩個上述第1發熱電阻之間。
本發明的其它目的可通過參照附圖閱讀以下的詳細說明而得到明確。


圖1為本發明的定影裝置的示意截面圖。 圖2A和圖2B為實施例1的加熱器100的示意結構圖。 圖3為使用實施例1的加熱器100的加熱器驅動電路。 圖4A和圖4B為實施例1的熱失控時的熱應力分布。 圖5A和圖5B為實施例1的另一加熱器構成例。 圖6A和圖6B為實施例2的加熱器200的示意結構圖。 圖7為使用實施例2的加熱器200的加熱器驅動電路。 圖8A和圖8B為實施例2的熱失控時的熱應力分布。 圖9為實施例3的加熱器300的示意構成圖。 圖IOA、 IOB、 10C為本發明的另一加熱器的構成例。 圖n為具有本發明的圖像加熱裝置的圖像形成裝置的示意構成圖。 圖12A、 12B、 12C、及12D為比較例的加熱器構成。 圖13A和13B為比較例的加熱器驅動電路。 圖14A和14B為比較例的加熱器的熱失控時的熱應力分布。 圖15示出實施例4的加熱器的一例，為去除了表面保護層的狀態的加熱器表面 側的平面模型圖。 圖16為使用實施例4的加熱器的加熱器驅動電路圖。 圖17A和圖17B為使用實施例4的加熱器的場合與使用比較例的加熱器的場合 的加熱器的熱應力比較圖。 圖18為示出使各發熱電阻的電阻值相同的加熱器達到破壞的時間和安全元件工 作的時間的圖。 圖19A、 l犯、19C示出實施例4的加熱器的另一例，為取消了表面保護層的狀 態的加熱器表面側的平面模型圖。 圖20為示出設各發熱電阻的阻值不同的加熱器達到破壞的時間和安全元件作動 的時間的圖。 圖21為使用圖19B的加熱器的加熱器驅動電路圖。 圖22A、 22B、 22C、及22D示出實施例5的加熱器的一例，為去除了表面保護 層的狀態的加熱器表面側的平面模型圖。 圖23A、 23B、及23C為實施例5和實施例4的加熱器的寬度方向截面圖和這些 各加熱器的熱應力比較圖。 圖24示出比較例的加熱器的一例，為去除了表面保護層的狀態的加熱器表面側 的平面模型圖。
具體實施例方式
下面，根據

本發明的實施例。 實施例1 (1)圖像形成裝置例 圖11為具有作為本發明的圖像加熱裝置的圖像加熱定影裝置(以下記為定影裝置)的圖像形成裝置的一例。該圖所示的圖像形成裝置為使用電子照相處理方式的雷射 印表機。 圖像形成裝置具有作為圖像載承體的鼓型的電子照相感光體(以下記為感光 鼓)l。感光鼓l由裝置主體M可自由旋轉地支承，由驅動單元(圖中未示出)朝箭頭R1 方向按預定的處理速度驅動旋轉。 在感光鼓1的周圍沿其旋轉方向依次配置帶電輥(帶電裝置)2、曝光單元3、顯 影裝置4、轉印輥(轉印裝置)5、清潔裝置6。 另外，在裝置主體M的下部配置作為記錄材料收容紙等片狀的記錄材料P的供 紙盒7，沿記錄材料P的輸送路徑從上遊側依次配置供紙輥15、輸送輥8、頂部傳感器 9、輸送導向器IO、包含有本發明的加熱器的定影裝置ll、輸送輥12、排紙輥13、排紙 託盤14。 下面說明上述構成的圖像形成裝置的動作。 由驅動裝置(未圖示)朝箭頭R1方向驅動旋轉的感光鼓1由帶電輥2均勻地帶 電為預定的極性、預定的電位。 帶電後的感光鼓1由雷射光學系等的曝光單元3對其表面進行基於圖像信息的圖 像曝光L，除去曝光部分的電荷，形成靜電潛像。 靜電潛像由顯示裝置4顯影。顯示裝置4具有顯影輥4a，通過在該顯影輥4a上 施加顯影偏壓，使調色劑附著到感光鼓l上的靜電潛像上，進行作為調色劑像的顯影(可 視像化)。 調色劑像由轉印輥5轉印到紙等記錄材料P上。記錄材料P收容於供紙盒7中， 由供紙輥15、輸送輥8對其進行供紙'輸送，通過頂部傳感器9輸送到感光鼓1與轉印輥 5之間的轉印輥隙部。此時，記錄材料P由頂部傳感器9檢測到其前端，與感光鼓l上 的調色劑像實現同步。在轉印輥5上施加轉印偏壓，從而將感光鼓l上的調色劑像轉印 到記錄材料P上的預定位置。 由於轉印而在表面上承載了未定影調色劑像的記錄材料P被沿輸送導向器10輸 送到定影裝置ll，在這裡，未定影調色劑像被加熱'加壓，而被定影到記錄材料P表面 上。關於定影裝置ll將在後面對其進行詳細說明。 調色劑像定影后的記錄材料P由輸送輥12、排出輥13輸送 排出到裝置主體M 上面的排紙託盤14上。 另一方面，轉印調色劑像後的感光鼓1由清潔裝置6的清潔刮板6a除去未轉印 到記錄材料P上而殘留於感光鼓的表面上的調色劑(以下記為轉印殘留調色劑)，準備下 次的圖像形成時使用。 通過反覆進行以上的動作，可不停地進行圖像形成。
(2)定影裝置11 圖1為示出基於本發明的薄膜加熱方式的定影裝置的示意截面圖。
本實施例的定影裝置11為加壓輥驅動式，隔開作為撓性套筒的圓筒狀的耐熱性 薄膜30以預定的推壓力將保持加熱器100的加熱器支承體20壓接在作為加壓構件的加壓 輥40上，在加壓輥40與加熱器100之間形成定影輥隙部N。 當由旋轉控制部80朝箭頭b方向驅動加壓輥40旋轉時，耐熱性薄膜30由與加壓
8輥40的滑動摩擦力使保持加熱器100的加熱器支承體20的外周朝箭頭a方向旋轉。另一 方面，以將溫度檢測元件50的檢測溫度維持為目標溫度的方式由加熱器驅動電路70控制 加熱器的通電，從而使加熱器維持在目標溫度附近。在該狀態下，通過在定影輥隙部N 朝箭頭c方向夾持輸送承載著未定影調色劑像T的記錄材料P，從而通過耐熱性薄膜30將 加熱器100的熱提供給記錄材料P，將未定影調色劑像T熱定影到記錄材料P的表面上。 通過了定影輥隙部N的記錄材料P以曲率分離的方式從耐熱性薄膜30的表面分離後被排 出。在本實施例的定影裝置中，記錄材料P的過紙基準設為各構件的縱向(與記錄材料 P的輸送方向c正直交的方向)的中央部。 加熱器100在細長的氧化鋁等耐熱性的基板104上形成有3個發熱體圖案(發熱 電阻)101a(101a-l 101a-2) 101b和覆蓋這些電阻體的表面保護層105。 關於加熱器100 將在隨後的(3)項對其進行詳細說明。 圓筒狀的耐熱性薄膜30例如為以厚30 ii m 100 ii m左右的聚醯亞胺為基層的 薄膜筒，在基層上隔著底塗層形成PFA、 PTFE等塗層，保持與調色劑的脫模性。另外， 在薄膜30內表面與加熱器支承體20間塗覆圖中未示出的滑動油脂，保持薄膜30的滑動 性。 加壓輥40為在心軸上形成例如矽酮橡膠等彈性層的旋轉體，在彈性層上隔著底 塗層設置具有10 100ym左右厚度的FEP、 PFA等脫模層，保證加壓輥40與調色劑的 脫模性。 加熱器支承體20由具有絕熱性 高耐熱性 剛性的、例如聚苯硫醚(PPS) 聚醯 胺醯亞胺(PAI) 聚醯亞胺(PI) 聚醚醚酮(PEEK) 液晶聚合物等高耐熱性樹脂或這些樹脂 與陶瓷 金屬 玻璃等的複合材料等構成。 旋轉控制部80具有驅動加壓輥40旋轉的電動機81、控制電動機81的旋轉的控 制部(CPU)82等。作為電動機81，例如可使用直流電動機、步進電動機等。
(3)加熱器100 圖2為示出加熱器100的發熱體圖案形成面和基板寬度方向截面的示意構成圖。
加熱器100例如在使用長370mm 寬10mm 厚lmm的氧化鋁、氮化鋁等耐 熱性 電絕緣性 低熱容量的陶瓷基材(在本實施例1中為氧化鋁)的細長基板104的 單面側形成Ag/Pd等的發熱體圖案101a(101a-l 101a-2)和101b及可向上述發熱體圖案 101供電的作為電極圖案的供電電極102(102a 102b)和共用電極103。 2個發熱體圖案 101a(101a-l 101a-2)(第1發熱電阻)由後述的第1開關元件驅動，發熱體圖案101b(第2 發熱電阻)由後述的第2開關元件驅動。2個發熱體圖案101a(101a-l 101a-2)都由第1 開關元件驅動(切換通電狀態)，所以，時常同時發熱。
下面，說明發熱體圖案101a 101b的詳細構成。 發熱體圖案101a-l 401a-2(第1發熱電阻)為可從設於基板單面的縱向一端部側 的供電電極102a到共用電極103通電的發熱電阻，如圖2A所示那樣配置到基板寬度方向 (基板橫向)的一端側和另一端側，發熱體圖案101a-l 101a-2分別沿基板104的縱向形 成。該發熱體圖案101a-l .101a-2相互串聯連接而構成第1導通路徑，分別形成於以基板 橫向大體中央CL為基準大體對稱的區域。發熱體圖案101a-1401a-2分別從縱向中央附 近到端部多級擴大橫向的圖案寬度，從而逐漸減小縱向的單位長度的電阻值，在使其通電的場合，獲得以基板104的縱向的預定基準位置即大體縱向中央為發熱峰的山形發熱分布(以下也稱"山形發熱體圖案")。在本實施例中，在發熱體圖案101a-1401a-2中，以使圖2A的縱向中央附近的a-a線段附近的基板縱向的單位長度的電阻值成為P - P線
段附近的基板縱向的單位長度的電阻值的1.2倍的方式調整發熱體圖案101a-l 101a-2各
自的圖案寬度。 發熱體圖案101b(第2發熱電阻)為可從設於基板單面的縱向一端部側的供電電極102b到上述共用電極103通電的發熱電阻。發熱體圖案101b配置在基板寬度方向上夾於上述發熱體圖案101a-l與101a-2之間的位置(第1導通路徑的基板內側的位置)，構成第2導通路徑，沿基板104的縱向形成。該發熱體圖案101b也形成於以基板橫向大體中央CL為基準大體對稱的區域。發熱體圖案101b通過從縱向中央附近到端部多級地減小橫向的圖案寬度，從而逐漸增大單位長度的電阻值，在對其通電的場合，獲得以大體縱向中央為發熱底的谷形發熱分布(以下也稱"谷形發熱體圖案")。在本實施例中，對於發熱體圖案101b，為使圖2A的上述線段附近的基板縱向的單位長度的電阻值成為a-a線段附近的基板縱向的單位長度的電阻值的1.2倍而調整發熱體圖案101b的圖案寬度。另外，發熱體圖案101a'101b的電阻值分別設定為Ra二20Q(由於是串聯，Ral = Ra2 = 10 Q)、 Rb = 20 Q ，設定成在對各發熱體圖案施加了 120V的場合，各發生720W的功率。在這樣設定電阻的場合，關於圖2B的a-a線段上的發熱體圖案的寬度的關係，通過成為例如成為Wa 1 = Wa2 = 1.6mm、 Wb = 0.8mm、圖案間隙0.5mm那樣的寬度設定，從而可由相同配合材料形成各發熱體圖案。 如圖2B所示那樣，發熱體圖案101a和101b的形成區域Wh形成為相對於基板104的基板橫向中央CL大體對稱，設定為處於定影輥隙部N內的那樣的區域寬度。在本實施例中，設定為Wc = 10mm、 Wh = 5mm。 圖3示出管理上述加熱器100的通電控制的驅動電路70。作為溫度檢測元件的熱敏電阻50接觸於加熱器100或配置於加熱器100的近旁，將溫度檢測結果輸出到控制部(CPU)71。 CPU 71為了根據熱敏電阻50的溫度檢測結果進行所期望的溫度控制，而對連接於商用電源73與第1和第2發熱電阻之間的雙向可控矽72a(第1開關元件).雙向可控矽72b(第2開關元件)進行控制。在此，CPU71可決定雙向可控矽72a .72b的驅動比率，即第1發熱電阻與第2發熱電阻的發熱比率，按所期望的發熱比率實施上述溫度控制。例如，相應於記錄材料的尺寸設定第1發熱電阻與第2發熱電阻的發熱比率。加熱器驅動電路70對加熱器100的電功率控制使用每隔電源波形的半波控制進行通電和停止通電的零交波數控制或每隔電源波形的半波控制通電的相位角的相位控制等多級電功率控制方法。 防止加熱器100的過升溫的安全元件60(溫度熔斷器、熱敏開關等)串聯連接於通電線路上，該安全元件60接觸於加熱器100或配置於加熱器100的近旁。當如雙向可控矽72a .72b發生了故障的場合那樣發生加熱器100熱失控時，安全元件對加熱器100的熱作出反應而動作，可切斷對加熱器100的通電。在本實施例l使用的定影裝置中，作為安全元件60使用瓦科(7 - )電子公司制的熱敏開關CH-16[額定工作溫度25(TC ]。在事前的討論中可知，該熱敏開關60在雙向可控矽發生故障(即不能由CPU71進行溫度
10管理)、出現繼續投入980W(對電阻值20Q加電壓140V)的電功率那樣的失控的場合，例如加熱器從常溫(24°C )的狀態不被進行溫度管理地繼續投入電功率的場合，在10±1秒動作。 圖4分別示出在本實施例的定影裝置中雙向可控矽72a 72b中的一方出現故障而使加熱器100熱失控的場合的、加到加熱器100的寬度方向截面上的熱應力分布。在本實施例中，使用線膨脹係數為e = 7.2X10-6/°C、楊氏模量為E二 340GPa、彎曲強度M300MPa的氧化鋁基板104。 各分布為在對發熱電阻通電的過程中(加140V)雙向可控矽發生故障而熱失控3秒後的熱應力分布，各圖的上方的區域示出壓縮應力，下方的區域示出拉伸應力。如上述那樣，拉伸應力的大小與破損相關，拉伸應力的絕對值越大，則破損餘量越小，達到破損之前的時間越短。 首先，在雙向可控矽72a發生故障而使山形發熱體圖案101a(第l發熱電阻)熱失控的場合，拉伸應力的絕對值最大的部位為圖2的a-a截面的基板兩端部，在加140V、3秒後達到106MPa。這是13 -13截面處的拉伸應力最大值的約1.2倍的大小。如沒有熱敏開關60，則從上述a-a截面的基板邊緣部產生加熱器破損。發明者檢驗後發現，加熱器的溫度從常溫(24t:)時不被溫度管理地繼續對發熱體圖案101a通電的場合，加熱器達到破損之前所需要的時間為16秒。如上述那樣，熱敏開關60在加熱器的溫度從常溫(24t:)時開始通電的場合以10士l秒動作，所以，在實施例l的定影裝置中即使雙向可控矽72a出現故障而熱失控，加熱器100也不會破損，熱敏開關60動作，停止對加熱器100的通電。 另外，在雙向可控矽72b發生故障而使發熱體圖案101b熱失控了的場合，拉伸應力的絕對值最大的部位為圖2中的截面的基板兩端部，以140V加上3秒後，到達172MPa。這是a-a截面的拉伸應力最大值的約1.2倍的大小。如沒有熱敏開關60，則從上述截面的基板邊緣部產生加熱器破損。發明者檢驗後發現，加熱器的溫度從常溫(24t:)時不對其進行溫度管理而繼續對發熱體圖案101b通電的場合，加熱器達到破損之前所需要的時間為12秒。S卩，在實施例1的定影裝置中即使雙向可控矽72b發生故障而熱失控，加熱器100也不會破損，熱敏開關60動作，停止對加熱器100的通電。
作為比較例，說明圖12C的加熱器900的場合。如圖12C所示那樣，加熱器900在基板904的單面側形成發熱體圖案901a和901b、供電電極902a .902b、及共用電極903等。發熱體圖案901a通過控制第l雙向可控矽72a的驅動而控制發熱，發熱體圖案901b通過控制第2雙向可控矽72b的驅動而控制發熱。 發熱體圖案901a為可從供電電極902a到共用電極903通電的l個發熱電阻，通過從縱向中央附近到端部多級擴大圖案寬度，形成逐漸減小單位長度的電阻值的山形發熱體圖案。圖12C的a-a線段附近的縱向的單位長度的電阻值為線段附近的縱向的單位長度的電阻值的1.2倍。 發熱體圖案901b為可從供電電極902b到共用電極903通電的l個發熱電阻，通過從縱向中央附近到端部多級縮小圖案寬度，形成逐漸增大單位長度的電阻值的谷形發熱體圖案。圖12C的線段附近的縱向的單位長度的電阻值為a-a線段附近的縱向的單位長度的電阻值的1.2倍。 發熱體圖案901a 901b的電阻值分別設定為Ra = 20 Q 、 Rb = 20 Q ，在設定成
11在對各發熱體圖案加上120V時，各發生720W的電功率。在該電阻設定的場合，關於圖12D的a-a線段上的發熱體圖案的寬度關係，例如設定為Wa = 2mm、 Wb = 2.4mm、圖案間隙0.6mm那樣的寬度設定，從而可由相同配合材料形成各發熱體圖案。
如圖12D所示那樣，發熱體圖案901a和901b的形成區域Wh成為加熱器基材904的基板寬度Wc的大體中央，設定為處於定影輥隙部N內那樣的區域寬度，在本比較例中，設定為Wc = 10mm、 Wh = 5mm。 在將上述加熱器900組合到圖13A所示加熱器驅動電路70的定影裝置中，雙向可控矽72a'72b中的一方發生故障而使加熱器900熱失控的場合加到加熱器900的寬度方向截面的熱應力分布如圖14所示。 首先，在雙向可控矽72a發生故障、山形發熱體圖案901a熱失控的場合，拉伸應力的絕對值最大的部位為圖12C的a-a截面的基板端部A1，在加上140V 3秒後達到225MPa。在加熱器的溫度從常溫(24°C )時不進行溫度管理地繼續對發熱體圖案901a通電的場合，檢驗加熱器達到破損之前所需要的時間，結果為8秒，在熱敏開關60動作以前加熱器900破損。 同樣，在雙向可控矽72b發生故障、谷形發熱體圖案901b熱失控的場合，拉伸應力的絕對值最大的部位為圖12C中的截面的基板端部A2，加上140V3秒後，到達225MPa。檢驗後發現，在加熱器的溫度從常溫(24tO時不進行溫度管理地繼續對發熱體圖案901b通電的場合，加熱器從開始通電達到破損之前所需要的時間為8秒，在熱敏開關60動作以前加熱器900破損。 如上述那樣，按照本實施例，與比較例相比較；可大幅度地緩和發熱體圖案的熱失控時的熱應力，可確保加熱器破損的餘量。這主要受以基板橫向大體中央CL為基準的各發熱體圖案配置構成的對稱程度影響，通過將在過去的多個驅動發熱體圖案中將各發熱體圖案非對稱地配置的構成形成為本例那樣的構成，使得相同的導通路徑上的2個發熱體圖案配置到基板寬度的一端側和另一端側，在基板寬度方向夾入其它導通路徑上的發熱體圖案，從而在所有通電中都可確保相對於上述基板橫向大體中央CL的發熱對稱度。這樣，可提高加熱器的耐久性'可靠性，進而提高定影裝置的質量'可靠性。
換言之，圖像加熱裝置具有"包括基板和在基板上沿其縱向形成的多個發熱電阻的加熱器"和電連接於電源與多個發熱電阻之間的多個開關元件，多個發熱電阻具有由第1開關元件驅動的至少2個第1發熱電阻和由第2開關元件驅動的至少1個第2發熱電阻；第2發熱電阻在基板的橫向上設於至少2個第1發熱電阻之間，所以，可提高加熱器的耐久性，抑制加熱器在安全元件動作前破損。 另外，如本實施例那樣，由第1開關元件驅動的第1發熱電阻與由第2開關元件驅動的第2發熱電阻若具有不同的發熱分布，則也可同時實現非過紙部升溫的降低和確保定影性。 而且，在本實施例l中，說明了將構成山形發熱分布的發熱體圖案配置到基板寬度方向的兩端側、將構成谷形發熱分布的發熱體圖案配置於其內側的情況，但由如圖5A所示那樣，第l發熱電阻具有谷形的發熱分布、第2發熱電阻具有山形的發熱分布的加熱器110也可獲得同樣的效果。 另外，在本實施例1中說明了相對基板寬度方向完全對稱的發熱體圖案配置構成，但不限於此，只要將相同導通路徑上的發熱體圖案配置到基板橫向的一端側和另一端側，由在基板橫向上夾入另一導通路徑上的發熱體圖案，換言之，如在基板的橫向將第2發熱電阻設於至少2個第1發熱電阻之間，則即使不為在基板寬度方向(橫向)上完全對稱的構成，也可獲得相應的作用效果。即，即使在如圖5B所示那樣基板寬度的一端側與另一端側發熱分布有一些不同的加熱器120，也可比比較例的構成更能保持發熱對稱度，所以，不太損害加熱器破損的餘量。 另外，第l發熱電阻至少為2個即可，也可為3個或3個以上。第2發熱電阻至少為l個即可，也可為2個或2個以上。
實施例2 實施例1的作用效果也可由以下所示實施例2的構成實現。 圖6示出用於本實施例2的加熱器200的示意構成的一例。加熱器200在加熱器基板204的寬度方向(橫向)兩端側形成發熱體圖案201a-l 201a-2(第1發熱電阻)，在其內側形成發熱體圖案201b(第2發熱電阻)。上述發熱體圖案201a-l .201a-2與201b中的發熱體圖案201a-l '201a-2在供電電極202a與共用電極203之間被相互並聯，從而形成第1導通路徑。發熱體圖案201b在供電電極202b與共用電極203之間形成第2導通路徑。發熱體圖案201a-l 201a-2(第1發熱電阻)由圖7所示雙向可控矽72a(第1開關元件)驅動，發熱體圖案加lb(第2發熱電阻)由雙向可控矽"b(第2開關元件)驅動。
發熱體圖案201a-l 201a-2與實施例1同樣，通過從縱向中央附近到端部多級擴大圖案寬度，而形成逐漸減小縱向的單位長度的電阻值的山形發熱體圖案。在發熱體圖案201a-l'201a-2，使圖6A的縱向中央附近的基板寬度方向的ci-ci線段附近的單位長度的電阻值成為端部附近的基板寬度方向的線段附近的單位長度的電阻值的1.2倍。
發熱體圖案201b與實施例1同樣，通過從縱向中央附近到端部多級減小圖案寬度，從而逐漸增大縱向的單位長度的電阻值，形成谷形發熱體圖案。在發熱體圖案201b中，使圖6A的上述線段附近的單位長度的電阻值成為a-a線段附近的單位長度的電阻值的1.2倍。 發熱體圖案201a'201b的電阻值分別設定為Ra二 20Q(由於是並聯，Ral = Ra2=40Q)、 Rb = 20Q，設定成在對各發熱體圖案加上了 120V的場合，各發生720W的電功率。在這樣設定電阻的場合，關於圖6B的發熱體圖案的寬度的關係，例如成為Wal=2a2 = lmm、 Wb = 2mm、圖案間隙0.5mm那樣的寬度設定，從而可由相同配合材料形成各發熱體圖案。 如圖6B所示那樣，發熱體圖案201a和201b的形成區域Wh形成為相對於加熱器基板204的基板寬度Wc的中央CL大體對稱，設定為處於定影輥隙部N內的那樣的區域寬度。在本實施例中，設定為Wc = 10mm、 Wh = 5mm。 在實施例2中，上述Wal Wa2與Wb的關係與實施例1不同。形成於加熱器基板204兩端側的發熱體圖案201a-l .201a-2並聯，構成1個導通路徑，所以，用於產生與實施例1相同的電功率的發熱體圖案201a-l 201a-2的電阻設定分別設定得比實施例1高(在實施例1中，Ral = Ra2 = 10 Q ，在本實施例2中，Ral = Ra2 = 40 Q )。 隨之，可將圖6B的Wal和Wa2設定為Wb的約1/2倍(實施例1的Wal和Wa2為Wb的約2倍)。
13
在將上述加熱器200組裝到圖7所示加熱器驅動電路70的定影裝置中，雙向可控矽72a'72b中的一方發生故障而使加熱器200熱失控的場合加到加熱器200的寬度方向截面上的熱應力分布如圖8所示。 在如本實施例那樣並聯連接2個第1發熱電阻的場合，形成於基板204的寬度方向兩端側的發熱體圖案201a-l 201a-2的圖案寬度Wal Wa2比實施例1的場合細時，在雙向可控矽72a產生故障導致加熱器200熱失控時，基板寬度中心部的溫度上升受到抑制，存在基板寬度兩端部的溫度上升受到促進的傾向，所以，成為圖8A所示那樣的熱應力分布，加到加熱器200的基板寬度方向兩端的拉伸應力的最大值比實施例1的場合小。
另外，當形成於發熱體圖案201a-l 201a-2內側的發熱體圖案201b的圖案寬度Wb比實施例1的場合粗時，在雙向可控矽72b產生故障導致加熱器200的熱失控的場合，基板寬度中心部的溫度上升受到抑制，存在基板寬度兩端部的溫度上升受到促進的傾向，因比成為圖8B所示那樣的熱應力分布，加到加熱器200的基板寬度方向兩端的拉伸應力的最大值比實施例1的場合小。在表1中歸納了實施例1、實施例2、及比較例的、在980W的狀態下使山形發
熱體圖案和谷形發熱體圖案分別熱失控時從熱失控開始經過3秒後的拉伸應力最大值、
熱失控時的加熱器破損的有無(及沒有安全元件60的場合的破損時間)、安全元件60的
動作有無的檢驗結果。 表l
980W熱失控時的4企4全實施例1實施例2比較例
山形發 熱體圖 奮 緊3秒後的拉伸應力最大值！ 106MPal(:K)MPa225MPa
加熱器破損 (沒有安全元件的場合 的破損時間)不破損不破掘 (17sec)破損 (8sec)
安全元件動作動作動4t不動作
谷形發 熱體圖 奮 笨3秒後的4立伸應力最大值172MPa1G5MPa225MPa
器《皮損不破損不破損破損 (8se(:)
安全元件動作動作動作 不動作
以上，通過如本實施例2那樣並聯加熱器基板寬度方向兩端側的發熱體圖案即2個第1發熱電阻而形成1個導通路徑，從而可進一步減輕任一個發熱體圖案熱失控時的拉伸應力，可提高加熱器破損的餘量。
實施例3 實施例1的作用效果也可由以下所示實施例3的構成實現。
14
在實施例l、 2中，說明了記錄材料的過紙基準設於縱向中央的定影裝置和該定 影裝置所具有的加熱器，但本實施例3為設在記錄材料P的過紙基準為縱向(與記錄材料 P的輸送方向c正交的方向)的端部(縱向端部)的定影裝置和其具有的加熱器的實施形 式。 圖9示出過紙基準設於縱向端部的定影裝置具有的加熱器構成的一例。加熱器 構成以外的構成與實施例l、 2相同。加熱器300在加熱器基板304的寬度方向(橫向)兩 端側形成發熱體圖案301a-l '301a-2(第1發熱電阻)，在其內側形成發熱體圖案301b(第2 發熱電阻)。上述發熱體圖案301a-l '301a-2與301b中的發熱體圖案301a-l '301a-2在供 電電極302a與共用電極303之間相互串聯或並聯，形成第1導通路徑(在本實施例中是並 聯)。發熱體圖案301b形成於供電電極302b與共用電極303之間，構成第2導通路徑。 發熱體圖案301a-l '301a-2(第1發熱電阻)由第1開關元件驅動，發熱體圖案301b(第2 發熱電阻)由第2開關元件驅動。 在本實施例3中，發熱體圖案301a(301a-l 301a-2)被形成為從加熱器300的 縱向一端側(過紙基準S側)到另一端側多級擴大圖案寬度，從而逐漸減小縱向的單位長 度的電阻值，在對其通電時，從基板104的縱向的預定基準位置即過紙基準S側到另一端 逐漸減小發熱量。發熱體圖案301b被形成為與上述發熱體圖案301a相反，多級減小 圖案寬度，從而逐漸增大縱向的單位長度的電阻值，在對其通電時從預定基準位置即過 紙基準S側到另一端逐漸增大發熱量。 按照本實施例3的構成，在記錄材料的過紙基準設於縱向端部的定影裝置中， 使加到加熱器上的熱應力減小，從而可確保定影裝置熱失控時的加熱器破損餘量。另 外，由於第1發熱電阻與第2發熱電阻具有不同的發熱分布，所以，可同時實現減少非過 紙部升溫和確保定影性。 以上說明了本發明的實施例1 3，但本發明不限於這些實施例，本發明可以是 技術思想內的所有變形。 例如，在本發明的實施例中，是通過對各發熱體圖案寬度進行調整而形成縱向 發熱分布的，但也可以通過在縱向上改變圖案厚度或發熱電阻的材料配合來形成縱向發 熱分布。另外，縱向發熱分布也可不平滑地變化，而是為可形成階梯狀的發熱分布的加 熱器(圖IOA)。 另外，也可以通過使第1發熱電阻與第2發熱電阻的發熱電阻長度不同，而能夠 切換加熱器的發熱分布的構成中適用本發明(圖IOB)。 另外，也可在技術思想內構成具有3驅動或3驅動以上的獨立通電路徑的加熱器
(圖ioc)。 此外，加熱器基材不限於氧化鋁，也可以是在氮化鋁等各種陶瓷基材中，發熱 體圖案形成面可以是加熱器基板的表背面。
下面，說明本發明的其它實施例。
實施例4 圖15為去除了覆蓋發熱電阻的表面保護層的狀態的加熱器表面側的平面模型 圖。本實施例也與實施例1 3同樣，第2發熱電阻在基板的橫向設於至少2個第1發 熱電阻間。另外，在本實施例中，第1和第2發熱電阻都具有2個。
加熱器基板20a為由氧化鋁'氮化鋁等耐熱性 良導熱性 電絕緣性等的陶瓷材料 構成的橫長的薄板構件。在基板20a上以基板的橫向的大體中央為基準大體對稱地配置 多個發熱電阻20b。 發熱電阻20b由主發熱電阻對20b-l(第1發熱電阻)和副發熱電阻對20b-2(第2 發熱電阻)構成。主發熱電阻對具有以基板橫向大體中央CL為基準處於對稱的位置關係 的發熱電阻(20b-l-l)和發熱電阻(20b-l-2)。副發熱電阻對具有以基板橫向大體中央C L 為基準處於對稱的位置關係的發熱電阻(20b-2-l)和發熱電阻(20b-2-2)。主 副發熱電阻 對20b-l、 20b-2分別在基板20a的單面上使用厚膜印刷法(絲網印刷法)由Ag/Pd等導電 厚膜糊料按5 ii m左右的厚度印刷 燒成而形成。其中，在基板寬度方向(橫向)將基板 端的發熱電阻作為主發熱電阻，將中央的發熱電阻作為副發熱電阻，主.副發熱電阻對是 並聯多個發熱電阻而形成的。另外，在以上述基板的橫向的大體中央CL為基準處於對 稱位置的主發熱電阻對的發熱電阻(20b-l-l)和發熱電阻(20b-l-2)的電端部設置的電極相 互在兩端都成為共用電極(22a、 22c)。 對於副發熱電阻對，在發熱電阻(20b-2-l)和發熱 電阻(20b-2-2)的電端部設置的電極也相互在兩端都成為共用電極(22b、 22c)。共用電極 22c也是主發熱電阻對和副發熱電阻對的共用電極。
4個發熱電阻的電阻值分別設定為18 Q。 圖16示出控制加熱器20的溫度控制單元27的電路框圖的一例。
溫度控制單元27具有溫度檢測元件21、雙向可控矽24(24a、 24b)、溫度調節控 制部(CPU)23等。在主發熱電阻對20b-l、副發熱電阻對20b-2的主供電電極22a和副供 電電極22b上分別連接用於控制從商用電源34通電的交流電流的雙向可控矽24a(第1開 關元件)、雙向可控矽24b(第2開關元件)。另外，與商用電源34串聯連接用於防止加 熱器20過升溫的安全元件(在本例中為溫度熔斷器、熱敏開關)31。安全元件31接觸於 加熱器20或配置於加熱器20的近旁。在溫度調節控制部23中，根據溫度檢測元件21 檢測出的溫度控制雙向可控矽24a、 24b通'斷的時刻，在雙向可控矽24a中，控制對從主 供電電極22a到共用電極22c的主發熱電阻對20b-l的通電，同時，在雙向可控矽24b中 控制從副供電電極22b到共用電極22c的對副發熱電阻對20b-2的通電，從而將加熱器20 調溫到預定溫度(目標溫度)。 下面，說明比較例的加熱器50的電阻構成。圖24為比較例的加熱器50的加熱 器表面側的平面模型圖。 在圖24所示的比較例的加熱器50中，在陶瓷基板50a的單面上，在基板橫向的 一端側和另一端側沿基板的縱向形成有1個主發熱電阻50b-l和1個副發熱電阻50-2。對 於在主發熱電阻50b-l是從主供給電極51a到共用電極51c進行通電的，對於副發熱電阻 50b-2是從副供給電極51b到共用電極51c進行通電的。圖中符號52為熱敏開關。
如上述那樣，在比較例中，在基板橫向上將主.副發熱電阻50b-l、 50b-2分配配 置於基板50a的一端側和另一端側。 而在本實施例中，對於主發熱電阻對(20b-l)和副發熱電阻對(20b-2)，各發熱電 阻(20b-l-l、 20b-l-2)和(20b-2-l、 20b-2-2)配置到相對基板橫向大體中央CL對稱的基板 橫向的一端側和另一端側。換言之，兩個第2發熱電阻(20b-2-l、 20b-2-2)在基板的橫向 設於2個第1發熱電阻(20b-l-l、 20b-l-2)之間。
16
在圖17A中示出對主發熱電阻對20b-1通電時的熱應力，圖17B示出對副發熱電 阻對20b-2通電時的熱應力，在圖17A和圖17B分別示出比較例'本實施例的加熱器截面 圖和熱應力分布。 在圖17A和圖17B中，比較本實施例和比較例可以得知，在比較例中，特別是 在發熱側的基板邊緣部(基板寬度方向的一端側 另一端側)施加著大的熱應力，但在本 實施例中，邊緣部的應力減輕。即，產生於基板邊緣部的熱應力在本實施例中減小。因 此，可減小由熱應力施加到基板邊緣部的負荷。 另外，圖18示出各發熱電阻熱失控了時的加熱器達到破壞的時間和安全元件動 作的時間。 本來當安全元件31動作時，停止對主 副發熱電阻20b-l、 20b-2的通電，但在
該實驗中，由於分別連接主'副發熱電阻20b-l、 20b-2與安全元件31，所以，即使安全元
件31動作，直到加熱器20破壞都在向主'副發熱電阻20b-l、 20b-2供電。 由圖18所示可知，在比較例中，當主發熱電阻熱失控時，安全元件動作之前加
熱器在3.5秒破壞，但按照本實施例，在加熱器破壞(10秒)之前安全元件動作(5.8秒)。
副發熱電阻熱失控時也獲得同樣的結果。 因此，即使由於溫度調節控制部23產生故障等原因使加熱器20熱失控(異常升 溫-過熱)，在加熱器被破壞之前安全元件動作，可停止向發熱電阻供電。因此，可提高 加熱器20的耐久性'可靠性。 圖15所示加熱器20的作用 效果也可由圖19A 圖19C所示加熱器20的構成 達到。 圖19A 圖19C都為去掉了表面保護層的狀態的加熱器表面側的平面模型圖。 對與圖15所示構件相同的構件採用相同的符號，省略再次的說明。 在圖19A中，發熱電阻20b由主發熱電阻對C第1發熱電阻)20b-l(20b-l-l、 20b-l-2)和副發熱電阻(第2發熱電阻)20b-3構成。副發熱電阻20b-3配置在主發熱電阻 對的各主發熱電阻(20b-l-l、 20b-l-2)之間，而且配置在基板橫向大體中央CL上。副發 熱電阻20b-3在主發熱電阻對20b-l的主供電電極22a側的電端部作為共用電極具有副供 電電極22d。在圖19A所示的加熱器20中，可作為二次系電路使用圖16的溫度控制裝 置27。 在圖19A的加熱器20中，分配成主發熱電阻的阻值14.5Q/副發熱電阻的阻值 23Q，將主發熱電阻/副發熱電阻的電功率比率設定為約3 : 2。在此，為了補充低溫 環境等的電功率不足，必須確保主發熱電阻對20b-l和副發熱電阻20b-3的總電功率，所 以，需要以減少副發熱電阻的功率的量增大主發熱電阻的電功率。 圖20示出相同條件下的加熱器破壞時間、安全元件動作時間、餘量。在將主 /副發熱電阻的阻值設為1 : l的場合，雖然當副發熱電阻熱失控時沒有足夠的餘量(0.4 秒)，但通過使主發熱電阻的阻值/副發熱電阻的阻值適當地成為2 : 3，即功率比率 3 : 2，從而即使在主發熱電阻的熱失控時餘量減少一些(3.6秒)，在副發熱電阻熱失控時 也可確保足夠的餘量(2.8秒)。當然，適當的分配隨著基板寬度 厚度 輸入電壓等而不 同。 另外，根據設計條件，也可由3系統或3系統以上的通電發熱電阻構成發熱電阻20b。圖19B示出其一例子。發熱電阻20b由主發熱電阻對(第1發熱電阻)20b-l、第1 副發熱電阻對(第2發熱電阻)20b-2、第2副發熱電阻對(第3發熱電阻)20b-4的3系統 的通電發熱電阻構成。構成第2副發熱電阻對20b-4的發熱電阻對20b-4-l和發熱電阻對 20b-4-2在第1副發熱電阻(20b-2-l、 20b-2-2)間配置於相對基板橫向大體中央CL對稱的 基板橫向一端側和另一端側。各發熱電阻(20b-4-l、 20b-4-2)在第1副發熱電阻對20b-2 的主供電電極22b側的電端部具有作為共用電極的副供電電極22e。 在圖19B所示加熱器20中，作為二次系電路，例如可使用圖21所示的溫度控制 單元27。對與圖16所示構件相同的構件採用相同的附圖標記，省略對其進行再次說明。
在主發熱電阻對20b-l和第1 第2副發熱電阻對20b-2、 20b-4中，分別在主供 電電極22a和副供電電極22b、 22e上連接用於控制從商用電源34通電的交流電流的雙向 可控矽24a(第l開關元件)、雙向可控矽24b(第2開關元件)、雙向可控矽24c(第3開關 元件)。另外，在共用電極22c上通過防止加熱器20的過升溫的安全元件(在本例子中是 溫度熔斷器或熱敏開關)31連接商用電源34。安全元件31接觸於加熱器20或配置於加 熱器20的近旁。在溫度調節控制部23中，根據溫度檢測元件21檢測出的溫度控制雙向 可控矽24a、 24b、 24c通斷的時刻。通過由雙向可控矽24a控制對從主供電電極22a到共 用電極22c的主發熱電阻對20b-l的通電，由雙向可控矽24b控制對從副供電電極22b到 共用電極22c的副發熱電阻對20b-2的通電，由雙向可控矽24c控制從副供電電極22e到 共用電極22c的副發熱電阻對20b-4的通電，從而將加熱器20的溫度調節到預定溫度(目 標溫度)。這樣，在本例子中，在兩個第l發熱電阻20b-l-l與20b-l-2之間配置兩個第 2發熱電阻20b-2-l與20b-2-2，在兩個第2發熱電阻20b-2-l與20b-2-2間配置兩個第3發 熱電阻20b-4-l與20b-4-2。 即使在圖19B所示的加熱器20中，也由於3系統的發熱電阻相對基板橫向大體 中央CL對稱地配置，所以，可減少熱應力施加到基板邊緣部的負荷，在溫度調節控制部 23熱失控時，即使加熱器20熱失控也不被破壞。 在圖19A和圖19B所示加熱器20中，使用發熱電阻20b的寬度一定的直線型的 主發熱電阻'副發熱電阻20b-3，但主'副發熱電阻不限於此，也可使用楔型的主'副發熱 電阻。圖19C示出其一例。 在圖19C中，分別將主發熱電阻(第1發熱電阻)(20b-l-l、 20b-l-2)形成為從
縱向中央附近到端部多級擴大發熱電阻寬度的形狀，將副發熱電阻(第2發熱電阻)20b-3 形成為從縱向中央附近到端部多級減小發熱電阻寬度的形狀。在該場合，主發熱電阻 (20b-l-l、 20b-l-2)和副發熱電阻20b-3分別配置到相對於基板橫向大體中央CL對稱的基 板橫向的大體中央。 按照本實施例，即使定影裝置ll由於某種原因而產生不能對加熱器20進行通電 控制的事態而向交流線路(1次系電路)的發熱電阻20b繼續供電從而使得加熱器20熱失 控(異常升溫'過熱)，也不被破壞。 另外，由於熱失控不使加熱器20破壞，所以，串聯地加入交流線路中的溫度熔 斷器'熱敏開關等安全元件31動作，交流線路開路，緊急切斷向發熱電阻20b的電力供 給，停止加熱器20的熱失控。
實施例5
在本實施例中，示出在陶瓷基板的表背兩面上配置作為發熱電阻的主發熱電阻 對和副發熱電阻的加熱器例。對與實施例4相同的構件採用相同附圖標記而省略對其進 行再次說明。 圖22示出本實施例的加熱器的一例子。圖22A為去除了表面保護層的加熱器表 面側的平面模型圖，圖22B為圖22A的22B-22B線放大截面圖，圖22C為22C-22C線放
大截面圖。 本實施例為了比實施例4更進一步提高加熱器的耐久性，在陶瓷基板21a的 表 背面上對稱地配置主發熱電阻對20b-l和副發熱電阻20b-3。 如圖22A和圖22B所 示那樣，主發熱電阻20b-l-l、 20b-l-2配置在相對於基板橫向大體中央CL對稱的基板橫 向的一端側和另一端側。各主發熱電阻20b-l-l、 20b-l-2在基板20a的表'背面上的電端 部具有主供電電極22a和共用電極22c。另一方面，副發熱電阻20b-2在兩個主發熱電阻 20b-l-l、 20b-l-2間配置於基板橫向大體中央。副發熱電阻20b-2在主發熱電阻對20b-l 的主供電電極22a側的電端部具有副供電電極22b。在並聯連接上述表'背面上的主發熱電阻20b-l和副發熱電阻20b-3的場合，在與 該各發熱電阻對應的電極22a、 22c、 22b上通過基板20a設置通孔22a-l、 22c-l、 22b-l， 實現導通(參照圖22C)，或採用從基板20a的表'背面通過接點40a、 40b實現導通的連接 器40(參照圖22D)。 按照本實施例，由於基板20a的表'背面的溫度差大體相等，所以，即使基板20a 較厚時，由於經常成為相對基板橫向大體中央CL對稱的溫度分布，所以，熱應力抵消而 劇減。 圖23A 圖23D示出比較實施例4的加熱器與實施例5的加熱器的熱應力的結 果。圖23A為示於實施例4的圖19(A)的加熱器20的寬度方向截面圖，圖23B為實施例 5的加熱器的寬度方向截面圖和實施例4 實施例5的加熱器的熱應力分布圖。在圖23C 中示出在實施例4 實施例5的加熱器中發熱電阻熱失控時的各加熱器達到被破壞的時間 和安全元件動作的時間。 在圖23C中，加熱器被破壞時間在實施例4為8.2秒，而在實施例5中為9.0秒。 安全元件的動作時間在實施例4中為4.6秒，而在實施例5中為3.4秒。結果，安全元件 31的動作餘量在實施例4為3.6秒，而在實施例5中為5.6秒。 因此，按照本實施例的加熱器，由於在基板厚度方向產生的熱應力減少(不均勻 的溫度分布消失)，所以，當然在相同電功率下達到加熱器破壞的時間變長，此外，通過 安全元件更接近發熱電阻，從而使動作時間極端變短。這樣，在實施例1中也增加，可 確保足夠的餘量。因此，在本實施例中，可提高加熱器20的耐久性'可靠性。
按照本實施例，在因熱失控而使加熱器20破壞之前，串聯地介入交流線的溫度 熔斷器'熱敏開關等安全元件31動作，交流線路開路，緊急切斷向發熱電阻20b的電力供 給，停止加熱器20的熱失控。 在本實施例中，作為如上述那樣在基板的表 背面上配置發熱電阻的構成的加熱 器例子，說明了示於實施例4的圖19A的加熱器20，但相對實施例4的圖15、圖19B和 圖19C所示加熱器20也可形成為同樣的構成。 如上述那樣，在熱失控使加熱器20破壞之前安全元件31動作，緊急切斷電力，所以，交流線路'直流線路的電流洩漏、漏電'溫度調節控制系統的破損、該電流洩漏引 起的通信對方計算機的誤動作等也減少。 另外，由於投入最大電功率時加熱器20也不被破壞，所以，可將加熱器發熱電 阻總阻值設定得較低。 這樣，可提供能夠應對包含加熱器的定影裝置為圖像加熱定影裝置的場合的速
度提高的圖像形成裝置。
其它 a)在第4、第5實施例中，作為加壓旋轉體的加壓構件也可為具有彈性構件的環
形皮帶體，由其代替具有彈性構件的輥體。另外，也可例如使用由日本特開2001-228731
號公報公開的環形皮帶和加壓構件構成的加壓薄膜組件實現小熱容量化。 b)作為一方的旋轉體的定影薄膜也可形成為由驅動輥和張緊輥架設該薄膜進行
驅動的構成(薄膜驅動方式)。 以上說明了本發明的各種例子和實施例，但如為本技術領域的技術人員，則本 發明的宗旨和範圍不限於本說明書內的特定說明和附圖，可理解為涉及權利要求所有說 明的各種修正和變更。
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權利要求
一種定影裝置，其特徵在於，包括筒狀的定影薄膜，加熱器，其與上述定影薄膜的內表面接觸，並具有陶瓷基板和在上述陶瓷基板上設置的3個發熱電阻，加壓輥，其隔著上述定影薄膜與上述加熱器之間形成定影輥隙部，該定影輥隙部用於夾持輸送承載著調色劑像的記錄材料，控制部件，其控制從商用電源向上述3個發熱電阻的電力供給，安全元件，其設置於從該商用電源向上述3個發熱電阻供電的供電電路上，由於上述加熱器的異常升溫而動作，從而切斷上述供電電路；上述3個發熱電阻包括在該陶瓷基板上配置於上述陶瓷基板的短邊方向中央的1個發熱電阻、以及以上述中央為基準在該陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻；在上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻以串聯或並聯的形式連接在一對電極之間，並同時發熱；在從該商用電源向上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻供電的供電電路中，設有根據來自上述控制部件的信號切換供電電路的導通狀態和切斷狀態的第一驅動元件；在從該商用電源向上述1個發熱電阻供電的供電電路中，設有根據來自上述控制部件的信號切換供電電路的導通狀態和切斷狀態的第二驅動元件；在上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻中的每一個電阻值分布中，上述長度方向的單位長度的電阻值在上述加熱器的長度方向從中央部向兩端部逐漸減小；在上述1個發熱電阻的電阻值分布中，上述長度方向的單位長度的電阻值在上述加熱器的長度方向從中央部向兩端部逐漸增大。
2. —種加熱器，在具有筒狀定影薄膜的定影裝置中使用，其特徵在於， 該加熱器具有陶瓷基板和在上述陶瓷基板上設置的3個發熱電阻，該加熱器與上述定影薄膜的內表面接觸，上述3個發熱電阻包括在該陶瓷基板上配 置於上述陶瓷基板的短邊方向中央的l個發熱電阻、以及以上述中央為基準在該陶瓷基 板上對稱配置的2個發熱電阻；上述定影裝置還包括加壓輥，其隔著上述定影薄膜與上述加熱器之間形成定影輥隙部，該定影輥隙部用 於夾持輸送承載著調色劑像的記錄材料，控制部件，其控制從商用電源向上述3個發熱電阻的電力供給，安全元件，其設置於從該商用電源向上述3個發熱電阻供電的供電電路上，由於上 述加熱器的異常升溫而動作，從而切斷上述供電電路；在上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻以串聯或並聯的形式連接在一對電極之 間，並同時發熱；在從該商用電源向上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻供電的供電電路中，設 有根據來自上述控制部件的信號切換供電電路的導通狀態和切斷狀態的第一驅動元件；在從該商用電源向上述1個發熱電阻供電的供電電路中，設有根據來自上述控制部 件的信號切換供電電路的導通狀態和切斷狀態的第二驅動元件；在上述陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻中的每一個電阻值分布中，上述長度方向的單位長度的電阻值在上述加熱器的長度方向從中央部向兩端部逐漸減小；在上述1個發熱電阻的電阻值分布中，上述長度方向的單位長度的電阻值在上述加熱器的長度方向從中央部向兩端部逐漸增大。
全文摘要
一種定影裝置及用於該裝置的加熱器，該定影裝置包括筒狀的定影薄膜、加熱器、加壓輥、控制部件和安全元件；該加熱器具有陶瓷基板和在上述陶瓷基板上設置的3個發熱電阻，該加熱器與上述定影薄膜的內表面接觸，上述3個發熱電阻包括在該陶瓷基板上配置於上述陶瓷基板的短邊方向中央的1個發熱電阻、以及以上述中央為基準在該陶瓷基板上對稱配置的2個發熱電阻；這樣，可提供加熱器的耐久性優良的定影裝置及用於該裝置的加熱器。
文檔編號H05B3/00GK101692161SQ200910171880
公開日2010年4月7日 申請日期2005年6月21日 優先權日2004年6月21日
發明者三浦誠悅, 前田雅文, 加藤明, 巖崎敦志, 牧平朋之, 酒井宏明, 高見洋 申請人:佳能株式會社