专利名称：图像加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像加热装置，例如热定影装置等，它安装在采用电摄影方法或静电记录方法的成像设备(例如复印机、打印机等)中。
背景技术：
一般来说，采用热辊方法或薄膜加热方法的加热装置已经被广泛用作图像加热装置，例如热定影装置。
与采用热辊方法的加热装置相反，采用薄膜加热方法的加热装置是一种请求服务型节能装置，其中在待机状态期间不供电并且可以可将能耗降至最低限度。
这种加热装置包括得到固定支撑的加热器、在接触着加热器的同时运动或转动的柔性构件以及通过柔性构件与加热器形成一夹持部分的加压构件，并且在于该夹持部分处抓紧和输送位于柔性构件和加压部件之间的材料的同时借助柔性构件利用来自加热器的热量对所要加热的材料进行加热。
更具体地说，通常使用陶瓷加热器作为加热器。该陶瓷加热器具有这样一种基本结构，它包括由氧化铝等制成的绝缘、导热并且热容量较低的陶瓷基底(加热器基底)和由沿着基底的纵向形成在该基底上的银-钯(Ag/Pd)、Ta2N等制成的电发热电阻层。通过使电流从中通过来加热该电发热电阻层，从而使包括基底在内的整个加热器的温度迅速升高。加热器的温度升高由温度检测部件例如热敏电阻等来检测，并且反馈给电流控制单元。电流控制单元控制向电发热电阻层的电流供应，从而将由温度检测部件检测到的加热器的温度保持在预定的基本恒定的温度(固定温度)。
为了有效地将来自加热器的热量传递给用作待加热材料的记录材料，通常采用呈圆柱形薄膜或环形薄膜形式的薄耐热柔性树脂薄膜(下面被称为“定影薄膜”)作为柔性构件。
通常采用耐热的弹性加压辊作为加压构件，并且该加压构件通过克服加压辊的弹性地利用用作柔性部分的定影薄膜与加热器保持压力接触来形成具有预定宽度(沿着供纸方向)的夹持部分(下面被称为“定影夹持部分”或“加热夹持部分”)。
用作柔性构件的定影薄膜通过用作加压构件的加压辊的旋转驱动或者通过加压辊之外的驱动构件而被可动地或可转动地驱动，从而在定影夹持部分处与加热器的表面紧密滑动接触地输送和运动。
在如下所述的状态下，即，在其中将电流提供给加热器的电发热电阻层，开始定影薄膜的移动驱动或旋转驱动，在加热器的温度上升到预定的固定温度之后对加热器进行温度控制，并且在定影薄膜的输送/运动速度增加到预定速度之后使之稳定，使其上形成有未定影图像的作为待加热的材料的记录材料在定影夹持部分处于定影薄膜和加压辊之间受到引导。记录材料借助定影薄膜由来自加热器的热量进行加热并同时在定影夹持部分处被夹在定影薄膜和加压辊之间进行输送，从而将未定影的图像加热并且使之固着在记录材料的表面上。穿过定影夹持部分的一部分记录材料通过与定影薄膜的表面分离开而进行输送。
在上述的加热装置中，作为在加热器的热失控期间的安全防范措施，即，当因为对电发热电阻层的供电由于一些故障而变成处于未受控状态，所以加热器由于连续向加热器的电发热电阻层供电而处于温度过高的状态时，将用于通过检测高于加热器许可温度的过高温度而强制切断对电发热电阻薄膜的供电的安全元件(下面被称为“热保护器”)例如温度保险丝、热开关等设置成与具有定影薄膜的滑动表面相对的加热器表面相接触。
热保护器需如此设置，即，其集热板接触着与具有定影薄膜的滑动表面相对的加热器表面。在这种情况下，为了防止集热板集热不均，在位于热保护器的集热板和加热器之间的接触表面上涂覆导热油脂。
由于该热保护器具有相对较大的热容量，所以在加热器与热保护器的接触位置处将在电发热电阻层中产生出的热量传递给热保护器。因此，与除了加热器与热保护器的接触位置之外的其它加热器位置相比，没有将足够的热量供应给记录材料，因而有时导致在接触位置处的定影缺陷。为了防止出现这种现象，通过或多或少地减小与该接触位置相对应的一部分电发热电阻薄膜的宽度来增加该部分的电阻值的方式，确保在接触位置处的热量。因此，在加热器的纵向(与供纸方向垂直的方向)上使对记录材料的供热量均匀(或者具有设计好的温度分布)，从而实现在定影中无不均匀性的优异的热定影。
显然，如果安全元件与加热器的接触位置沿着加热器端部的方向(供纸方向)偏离了设计位置，则会出现调色剂图像的高温偏差以及图像缺陷例如光泽不均匀等。
由于利用许多零部件例如加热器支架、安全元件支架等将安全元件安装在加热器上，所以该安全元件的安装精度是由各零部件的尺寸公差之和决定。因此，安全元件与加热器的接触位置容易相对于设计位置改变。显然，在加热器与安全元件的接触部分中的温度分布沿着纵向与在该加热器其它部分中的温度分布不同，并且在加热器与安全元件的接触部分处出现了高温偏差、定影缺陷和光泽不均匀。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而作出的。
本发明的一个目的在于提供一种能够抑制在图像加热中的故障的图像加热装置。
本发明的另一个目的在于提供一种即使热保护器与加热器的接触位置或多或少地沿着记录材料运动方向偏离也能抑制在图像加热中的故障的图像加热装置。
根据本发明的一个方面，一种图像加热装置包括用于加热在记录材料上形成的图像的加热器和用于抑制加热器的过度升温的热保护器。该热保护器包括接触着加热器的集热部分。集热部分沿着记录材料的运动方向的宽度大于该加热器沿着记录材料的运动方向的宽度。
根据针对优选实施方案的以下详细说明并且结合附图可清楚了解本发明的上述和其它目的、优点和特征。
图1显示出根据本发明第一实施方案的成像设备的结构的示意图；图2为定影装置的示意性剖视图；图3为定影夹持部分的放大的示意图；图4为说明加热器的结构的视图；图5为说明热保护器(热开关)的结构的视图；图6A-6C为显示出在第一实施方案中的加热器中的温度分布的曲线图；图7A-7C为显示出在传统加热器中的温度分布的曲线图；图8为本发明第二实施方案中的主要部分的示意性剖视图；以及图9为显示出用于防止导热油脂挤出的构件的透视图。
具体实施例方式
(第一实施方案)(1)成像设备的示例图1为根据本发明第一实施方案的成像设备的结构的示意图。该成像设备为采用了具有处理速度为127mm/s和处理量为22ppm(LTR)的转印型电摄影方法的激光打印机。
感光鼓1用作图像承载构件，并且通过在由铝、镍等制成的圆柱形基底上形成一层感光材料例如OPC(有机电导体)、无定形Se、无定形Si等来获得。
感光鼓1沿着箭头方向以预定的圆周速度受到可转动地驱动。首先，通过用作充电装置的充电辊2将感光鼓1的表面均匀地充电成具有预定的极性和预定的电位。
然后，由用作图像曝光装置的激光扫描器3使感光鼓1经受图像曝光L。该激光扫描器3通过输出根据图像信息受到开/关控制的激光束来在旋转的感光鼓1的表面上进行扫描曝光。由此，在感光鼓1上形成与图像信息相对应的静电潜像。
该静电潜像由显影装置4显影并且可视化。采用跳动显影法、双组分显影法、FEED显影法等作为显影方法。常常采用图像曝光和反转显影的组合。
记录材料(转印材料)P单独地从供纸机构(未示出)供给，并且以预定的定时输送到作为在感光鼓1和用作转印装置的转印辊5之间的压力接触部分的转印夹持部分。记录材料P被夹着输送穿过具有恒定加压力的转印夹持部分。在该转印夹持部分处，通过从电源(未示出)提供的转印偏压将在感光鼓1上的调色剂图像转印到记录材料P上。
穿过转印夹持部分的记录材料P与感光鼓1的表面分离，并且在保持着调色剂图像的同时被输送给定影装置6。通过在定影装置6的定影夹持部分处进行加热和加压使调色剂图像在记录材料P上定影以形成永久图像，并且将其上具有定影的调色剂图像的记录材料P排出到该成像设备外面。
在使记录材料P分离之后，通过清洁装置7将在图像转印之后残留在旋转的感光鼓1上的调色剂颗粒从感光鼓1的表面清除，并且重复使用该感光鼓1以进行成像。
(2)定影装置(定影单元)6a)整个装置的示意结构图2为表示定影装置6的放大的横向剖视图。图3为表示定影夹持部分的放大的示意图。第一实施方案的定影装置为这样一种加热装置，即，其采用了例如在日本专利申请特许公开(Kokai)Nos.4-44075-44083(1992)和4-204980-204984(1992)中所披露的使用圆柱形定影薄膜(具有环形带的形状)的薄膜加热方法和加压旋转构件驱动方法(无张力型)。
参考标号10表示定影部件(定影单元，或加热单元)，参考标号20表示用作加压构件的加压辊。通过定影部件10和加压构件20之间的压力接触，沿着供纸方向形成具有预定宽度的定影夹持部分N。
定影部件10沿着与图2的平面垂直的方向(与供纸方向垂直的方向)纵向放置，并且包括其横断面具有基本上为半圆形沟槽形状的耐热且绝热的刚性支架(支撑构件或加热器支架)12以及通过供电而发热的加热器(加热构件)11，该加热器通过被装配在沿着支架12的纵向设置的凹形沟槽部分中而固定在支架12的下表面处，还包括松配合装在安装该加热器11的支架12的外圆周上的用作柔性构件的圆柱形耐热薄定影薄膜(柔性套筒)13等。
用作加压构件的加压辊20是通过在芯部21上由耐热橡胶例如硅酮橡胶、氟橡胶等或发泡的硅酮橡胶同心且一体地形成弹性层22而获得的旋转构件。在该弹性层22上还形成有由氟化树脂例如PFA、PTFE、FEP等制成的耐热脱模层23。
通过将芯部21的两个端部可转动地支撑在位于设置在设备底盘(未示出)的前侧和后侧处的侧板之间的轴承构件上来设置加压辊20。
定影部件10设置在加压辊20上方，以便在加热器11向下安置的状态中与加压辊20平行。通过用诸如弹簧等的加压构件(未示出)沿着加压辊20的轴线方向推压支架12的两个端部，克服弹性层22的弹性地使加热器11的下表面经由定影薄膜13与加压辊20的弹性层22压力接触，以形成具有用于通过加热而定影所必须的预定宽度的定影夹持部分N。还可以采用这样一种结构，其中通过利用加压构件朝着定影部件10的下表面推压和提升加压辊20来形成具有预定宽度的定影夹持部分N。
加压辊20通过驱动部件M以预定的圆周速度沿着由箭头所示的逆时针方向受到旋转驱动。通过由可转动驱动加压辊20而引起的在位于加压辊20的外表面和定影薄膜13之间的定影夹持部分N处的加压摩擦力向圆柱形定影薄膜13施加旋转力，从而使定影薄膜13沿着由箭头所示的顺时针方向围绕着支架12的外圆周在其中定影薄膜13的内表面与加热器11的下表面紧密地滑动接触的状态下被可转动地驱动。
在如下所述的状态中，即，其中加压辊20被可转动地驱动，使圆柱形定影薄膜13由此被可转动地驱动，向加热器11供电，并且使加热器11的温度上升至预定温度且受到温度控制，承载有未定影的调色剂图像t的用作待加热材料的记录材料P在位于定影夹持部分N处的定影薄膜13和加压辊20之间受引导，并且该记录材料P与定影薄膜13一起在其中承载着调色剂图像的记录材料P的表面与定影薄膜13的外表面紧密接触的状态中被夹着输送穿过定影夹持部分N。在这个夹紧输送过程中，来自加热器11的热量通过定影薄膜13被传递给记录材料P，从而通过热量和压力使在记录材料P上的未定影调色剂图像t熔化并且定影使通过定影夹持部分N的记录材料P具有一定曲率地与定影薄膜分离。
在采用使用了定影薄膜13的薄膜加热方法的这个加热装置中，由用作加热构件的陶瓷加热器11和具有弹性层22的加压辊20利用定影薄膜13形成具有预定宽度的定影夹持部分N。通过只加热定影夹持部分N，可以实现通过加热的快速起动定影。
b)支架12支架12为一个耐热、绝热的刚性构件，用于防止沿着与定影夹持部分N相反的方向出现散热，并且它由耐热的塑料例如液晶聚合物、酚醛树脂、PPS、PEEK等制成。圆柱形定影薄膜13配合地装配在支架12的外表面上，从而该支架12也用作定影薄膜13的输送导向件。
c)定影薄膜13用作柔性构件的定影薄膜13为一种热容量较小的薄膜，它由厚度等于或小于100μm的耐热热塑性聚酰亚胺、聚酰-酰亚胺、PEEK、PES、PPS、PFA、PTFE、FEP等制成，以便能够进行快速起动加热。为了成为具有足够强度和耐久性的薄膜以便构成使用寿命长的热定影装置，必须要有至少20μm的厚度。因此，大于等于20μm并且小于等于100μmm的厚度对于定影薄膜13而言是最优的。为了防止偏差并且确保记录材料的可分离性，在定影薄膜13的表面上涂覆具有优良的脱模性能的耐热树脂例如PFA、PTFE、FEP等或这些树脂的混合物。
更具体地说，为了有效地将热量从加热器11传递给在定影夹持部分N处用作待加热材料的记录材料P，定影薄膜13具有为20-70μm的相当小的厚度。该定影薄膜13具有一种三层结构，包括薄膜基底层、底层和脱模层。薄膜基底层面对着加热器11，脱模层面对着加压辊20。薄膜基底层由具有比加热器11的玻璃保护层更高的绝缘性能的聚酰亚胺、聚酰-酰亚胺、PEEK等制成，并且具有耐热性能和高弹性。薄膜基底层提供了整个定影薄膜13的机械强度例如撕裂强度等。底层为厚度约为2-6μm的薄层。脱模层为用来防止定影薄膜13的调色剂偏移的层，并且通过涂覆厚度约为10μm的氟化树脂例如PFA、PTFE、FEP等形成。
由于定影薄膜13与加热器11和支架12在定影薄膜13内滑动接触地转动，所以必须极力减小在加热器11和支架12以及定影薄膜13之间的摩擦阻力。因此，在接触着定影薄膜13的加热器11的表面上以及在接触着定影薄膜13的支架12的表面上涂有少量润滑剂例，如耐热油脂等。因此，定影薄膜13可以平滑地转动。
d)加热器11图4为表示第一实施方案的加热器11的结构的示意图。基本上，加热器11为一种表面加热型陶瓷加热器，它通过在具有高导热性的Al2O3或AlN基底11a上形成由银-钯等制成的电发热电阻层11b并且另外形成薄玻璃保护层11c而具有较低的热容量。
更具体地说，该加热器11包括(1)Al2O3或AlN基底11a，其尺寸例如为6mm宽×270mm长×1mm厚，其中在定影夹持部分N处与供纸方向垂直的方向为纵向；(2)两层平行的电发热电阻层11b，其通过在加热器基底11a的表面(接触薄膜13的表面)上沿着加热器基底11a的纵向根据丝网印刷等方法涂覆并且焙烧厚度约为10μm并且宽度为1-3mm的电阻材料例如Ag/Pd(银-钯)等的图形来获得；(3)第一和第二供电电极图形11d和11e，它们分别通过在两层平行的电发热电阻层11b的一个端部处与在加热器基底11a的表面上的电发热电阻层11b电连接而形成；(4)导电图形11f，它形成在加热器基底11a的表面上，以便与两层平行的电发热电阻层11b的另一端部串连地电连接；(5)第一和第二电极图形11g和11h，用于向温度控制单元输出，它们在导电图形11f侧形成在加热器基底11a的表面上；(6)厚度约为10μm的薄玻璃保护层11c，它被设置成覆盖位于加热器基底11a上的电发热电阻层11b和导电图形11f；(7)温度检测器14，例如热敏电阻等，它被设置成在加热器基底11a的背面沿着纵向接触加热器基底11a的中央部分；(8)第一和第二导电图形11i和11j，它们分别形成在加热器基底11a的背面上，以便与温度检测器14电连接；(9)位于加热器基底11a的表面上的导电的通孔11k和11l，用于为向温度控制单元进行输出而使第一和第二导电图形11i和11j的相应端部与第一和第二电极图形11g和11h电连接；等等。
在使加热器11的表面向外暴露的状态中，通过使加热器11的表面(面对着加热器基底11a的表面，在那里形成有电发热电阻层11b和玻璃保护层11c)成为与定影薄膜13滑动接触的表面，将加热器11装配在沿着支架12的纵向形成在位于支架12的下表面上的中央部分处的加热器装配槽内，从而固定并保持加热器11。
参考标号15表示热保护器例如温度保险丝、热开关等。图5为表示该热保护器(热开关)15的示意图。在图5中，参考标号15a表示设置成处在从热保护器15的主体伸出的状态的集热板(集热部分)。参考标号15b、15b为热保护器15的主体的引线。热保护器15安装在安全元件支架(未示出)上。该安全元件支架安装在保持着加热器11的支架12上，从而热保护器15的集热板15a与位于加热器11背面的预定设计位置相接触。为了防止由集热板15a造成的集热不均，将导热油脂涂覆在位于集热板15a和加热器11之间的接触表面上。如图4所示，热保护器的主体的引线15b、15b与加热器11的供电电路串连。
馈电连接器101装配在固定并保持在支架12上的加热器11的第一和第二供电电极图形11d和11e处，并且使在馈电连接器101处的电触点与供电电极图形11d和11e接触。
用于进行温度控制的连接器102装配在第一和第二电极图形11g和11h处以便向固定并保持在支架12上的温度控制单元输出，并且使在用于进行温度控制的连接器102处的电触点与用于向温度控制单元输出的电极图形11g和11h接触。
这里还显示出AC电源103、控制电路单元(CPU(中央处理单元))104以及Triac(三端双向可控硅开关)105。通过从AC电源103借助馈电连接器101以及第一和第二供电电极图形11d和11e向电发热电阻层11b供电，由该电发热电阻层11b在整个长度上的发热使加热器11的温度突然升高。通过温度检测器14检测加热器11的温度升高，并且通过第一和第二导电图形11i和11j、导电通孔11k和11l、用于向温度控制单元输出的第一和第二电极图形11g和11h以及用于温度控制的连接器102将与检测温度相关的电信息输入控制电路单元104。控制电路单元104通过根据与检测温度相关的信息控制Triac105来控制从AC电源103提供给加热器11的电发热电阻层11b的电能的相位、波数等，从而将加热器11的温度维持在预定的固定温度。
将被设置成集热板15a与加热器11的背面相接触形式的热保护器15插入，以便与用于电发热电阻层11b的供电电路电串连。如果从AC电源103向电发热电阻层11b供电由于在控制电路单元104中，Triac105等中的一些故障而处于失控状态中，从而使电流连续地提供给电发热电阻层11b，并且加热器11的温度的数值高于许可数值，则热保护器15强制切断对电发热电阻层11b的供电以确保安全。
在图4中，W表示电发热电阻层11b的长度。将数值W设定为稍小于通过定影薄膜13接触着加热器11的加压辊20的弹性层22的长度D，以便防止因为该电发热电阻层11b的一部分位于加压辊20之外而在其中出现局部温度升高以及由于热应力导致电发热电阻层11b损坏。
符号S表示记录材料的输送基准。第一实施方案的装置是一种以在该装置主体中沿着记录材料的输送区域的纵向的中央为基准的装置。符号A表示用于可以在该装置中输送的具有最大宽度规格的纸张的记录材料输送区域的宽度(记录材料最大输送区域的宽度)，并且符号B表示用于可以在该装置中输送的具有最小宽度规格的纸张的记录材料输送区域的宽度(记录材料最小输送区域的宽度)。
电发热电阻层11b的宽度W被设定为一个明显大于记录材料最大输送区域的宽度A的数值。由此可以防止在端部处(由于从加热器11的端部向供电电触点、连接器等的热量泄漏)的温度下降的影响，从而可以在记录材料P的整个表面上获得优异的定影性能。在一些情况中，通过在供纸区域的端部处减小电发热电阻层11b的宽度来提高在该端部处的发热量，改善了在端部处的定影性能。
温度检测器14和热保护器15设置在位于加热器11背面上的记录材料最小输送区域的宽度B内。为了在适当的固定温度下加热并且定影在记录材料P上的调色剂图像t并且即使输送具有可以在成像设备的主体中输送的最小宽度的记录材料P也不会出现定影缺陷、温度偏差等问题，将温度检测器14设置在最小记录材料输送区域的宽度B内。
温度容易沿着加热器11的纵向在没有输送记录材料的非输送区域中上升，因为热量没有被传递给该记录材料，因此，如果热保护器15设置在该记录材料非输送区域中，则可能出现错误操作，其中即使加热器11没有失控，也将切断向加热器11的供电。因此，为了防止热保护器15出现错误操作，将该热保护器15设置在记录材料最小输送区域的宽度B内。
该热保护器15具有相对较大的热容量。因此，通过使热保护器15与加热器11的背面接触，将在电发热电阻层11中产生出的热量传递给热保护器15，这会导致向记录材料P提供的热量不够，由此在对应于与热保护器15接触的接触位置的一部分加热器11处有时会出现定影缺陷。为了防止出现这种问题，通过或多或少地减小图4中所示电发热电阻层11b的一部分“a”的宽度来使在与热保护器15接触的位置处的电发热电阻层11b的单位长度的电阻值大于在其它部分处的电阻值，从而回收传递给热保护器15的热量。因此，使从加热器11提供给记录材料P的热量在加热器11的纵向上恒定，并且实现了无定影不均匀的优异热定影。
如该热保护器15的情况一样，由于温度检测器14与加热器11的背面相接触，所以由电发热电阻层11b产生出的热量有可能被传递给温度检测器14。但是，通过使用具有较小热容量的温度检测器14例如芯片热敏电阻等，可以尽量地减小从加热器11传递出的热量。因此，即使没有施行与上述的由于设有热保护器15而导致加热不充分的应对措施类似的措施，也可以实现均匀定影，而不会降低在记录材料中沿着纵向的定影均匀性。
(3)针对由于安全元件的接触位置的变化而出现的问题的应对措施在上述的热定影装置中，存在这样一个问题，即，即使调节电阻数值以便补偿由于设置热保护器15而导致的加热不充分，在加热器11与热保护器(安全元件)15接触的位置处也会出现高温偏差、定影缺陷、光泽不均匀等。
在加热器11与热保护器15接触的位置处出现高温偏差、定影缺陷和光泽不均匀的原因如下(1)设置用来补偿传递给热保护器15的热量的电发热电阻层11b的高电阻区域(图4中所示的区域“a”)的电阻值在所生产出的加热器中是不同的；
(2)涂覆在位于热保护器15的集热板15a和加热器11之间的接触表面上的导热油脂的涂覆量是变化的；以及(3)在记录材料输送方向上，位于在热保护器15和加热器11之间的相对位置偏离了设计位置。
首先，为了减轻电发热电阻层11b的部分“a”的发热量变化，如上所述，通过使电发热电阻层11b的部分“a”的宽度小于其它部分的宽度以便补偿传递给热保护器15的热量，可提高发热量。但是，由于电发热电阻层11b是按照丝网印刷方法形成的，所以不可避免地会出现制造误差，从而导致在该电发热电阻层11b的部分“a”处的发热量出现不同，由此引起高温偏差、定影缺陷和光泽不均匀。因此，将部分“a”的宽度控制到不会在所获得的图像中产生缺陷的程度(在电阻值方面的变化小于等于10％)。
导电油脂的涂覆量的变化也会引起高温偏差、定影缺陷和光泽不均匀，因为从加热器11传递给热保护器15的热量会根据涂覆量而变化。以mg的数量级来控制涂覆量，以便防止在图像中出现缺陷。
大于上述因素(1)和(2)的一个因素是沿记录材料输送方向在位于热保护器15和加热器11之间的相对位置的变化的因素(3)。由于使用了许多部件例如加热器支架、安全元件支架等将安全元件安装在加热器上，所以安全元件的安装精度由相应部件的尺寸公差的总和决定。因此，安全元件与加热器的接触位置容易相对于设计位置变化。显然，在安全元件与加热器的接触位置处沿着供纸方向的温度分布与在其它部分处的温度分布不同，并且在安全元件与加热器的接触位置处出现高温偏差、定影缺陷和光泽不均匀。
图7A-7C显示出在传统装置中当热保护器15和加热器11之间的相对位置相对于设计位置变化时沿该加热器的较短方向(供纸方向)的温度分布。在传统装置中，热保护器15的集热板15a在记录材料供纸方向上的尺寸小于加热器11沿记录材料供纸方向的宽度。通常，在供纸期间在加热器11中沿着供给方向(加热器的宽度方向)的温度分布中，温度在上游侧相对较低，并且朝着下游侧升高，因为热量由于加压辊20的转动和记录材料P的运动而朝着下游侧传递。如图7A所示，当热保护器15从图7B中所示的设计位置(在该情况中，为使集热板15a沿着加热器11的宽度方向的中心与加热器11沿着宽度方向的中心相一致的位置)沿着加热器的宽度方向朝着加热器温度相对较低的供纸方向的上游侧偏移时，传递给热保护器15的热量降低，并且传递给记录材料P的热量升高。因此，容易出现高温偏差。如图7C中所示，当热保护器15沿着加热器11的宽度方向从图7B中所示的设计位置朝加热器温度较高的下游侧偏移时，传递给热保护器15的热量增加，并且传递给记录材料P的热量降低。因此，容易在定影中出现毛病。
也就是说，当热保护器15的集热板15a的宽度小于加热器11的宽度时，如果热保护器15与加热器11的接触位置沿供纸方向偏移时，在对应于与热保护器15接触的位置的位置处一部分加热器11在与供纸方向(加热器11的纵向)垂直的方向的温度分布与在其它部分中沿加热器11的纵向的温度分布不同。当热保护器14的接触位置沿供纸方向向上游侧偏移时，由于从加热器11传递出的热量在上游侧增加并且在下游侧降低，所以在加热器11中的温度分布如图7A中所示。在那时，由于热保护器15在加热器温度沿着加热器11的较短方向较低的部分处与该加热器11接触，所以传递给热保护器15的热量与其中热保护器15在图7B中所示设计位置处与加热器11接触的情况相比降低，并且传递给记录材料P的热量上升。当热保护器15的接触位置沿供纸方向向下游侧偏移时，由于从加热器11传递出的热量在上游侧降低并且在下游侧增加，所以在加热器11中的温度分布如图7C中所示。在那时，由于热保护器15在加热器温度沿着加热器11的较短方向较高的部分处与加热器11接触，所以传递给热保护器15的热量与其中热保护器15在设计位置处与加热器11接触的情况相比增加，并且传递给记录材料P的热量降低。
也就是说，由于热保护器15的集热板15a的宽度沿供纸方向小于加热器11的宽度，如果加热器11和热保护器15沿着供纸方向的相对位置不同，则从加热器11传递给热保护器15的热量不同。因此，用于补偿传递给热保护器15的高电阻区域(图4中所示的区域“a”)所产生的热量和传递给热保护器15的热量之间的关系偏离了设计关系，并且在加热器11中沿着纵向的温度分布偏离了所设计的温度分布。
另一方面，在第一实施方案中，使热保护器15的集热板15a沿记录纸张供给方向的尺寸(集热板15a的宽度)大于加热器11沿记录材料供给方向的尺寸(加热器11的宽度)。
更具体地说，在第一实施方案中，如图5所示，将热保护器15的集热板15a在记录材料供给方向上的尺寸F(该集热板15a的宽度)设定为7.0mm，这大于为6.0mm的加热器11的基底宽度E(加热器11的宽度)。
可以理解的是，当热保护器15的集热板15a的宽度F如在第一实施方案中一样大于加热器11的宽度E时，如图6A和6B中所示，即使热保护器15与加热器11的接触位置沿供纸方向相对于图6B中所示的设计位置偏移，在加热器11中的温度分布方面几乎无变化。也就是说，由于集热板15a沿供纸方向的宽度大于加热器11沿供纸方向的宽度，即使加热器11和热保护器15之间的相对位置或多或少地发生偏移，从加热器11传递给热保护器15的热量也几乎没有变化。因此，用于补偿传递给热保护器15的热量的高电阻区域(图4中所示的区域“a”)的发热量和传递给该热保护器15的热量之间的关系是所设计的关系，并且在加热器11中沿纵向的温度分布是所设计的温度分布。
在表1和2中分别显示出当热保护器15的接触位置在如图7A-7C中所示的传统情况中和在如图6A-6C中所示的第一实施方案中偏移时对产生高温偏差和定影缺陷进行检查的结果。
表1热开关的接触位置和高温偏差之间的关系向下游侧的偏移设计位置 向上游侧的偏移传统情况 AAB第一实施方案 AAAA没有出现 B稍微出现 C出现表2热开关的接触位置和定影缺陷之间的关系向下游侧的偏移设计位置 向上游侧的偏移传统情况 B A A第一实施方案 A A AA没有出现 B稍微出现 C出现从表1中可以知道，虽然在传统结构中，当热保护器15沿供纸方向向上游侧偏移时，在沿着加热器11的纵向设有热保护器15的位置处出现了高温偏差，但是在第一实施方案中没有出现高温偏差。从表2中也可以知道，虽然在传统结构中，当热保护器15沿供纸方向向下游侧偏移时，在沿着加热器11的纵向设有热保护器15的位置处出现了定影缺陷，但是在第一实施方案中没有出现定影缺陷。
虽然在该第一实施方案中，将热保护器15的集热板15a的宽度F设定为7.0mm并且将加热器11的宽度E设定为6.0mm，但是从热保护器15的安装中的公差的观点来看优选的是，热保护器15的集热板15a的宽度F比加热器11的宽度E大大约0.5-4.0mm。
如上所述，通过使热保护器15的集热板15a的宽度大于加热器11的宽度，即使在热保护器15与加热器11的接触位置在安装公差内变化，由于热保护器15与加热器11(沿供纸方向)的接触位置的偏移而导致沿供纸方向在热保护器15中的温度分布上的变化也变小。因此，可以，而不需要严格控制热保护器15的接触位置地防止产生高温偏差和定影缺陷，并且获得没有高温偏差和定影缺陷的优质图像。
(第二实施方案)在本发明的第二实施方案中，将对这样一种结构进行说明，其中如图8所示，采用通过分散导热填充剂而获得的油脂作为设置在位于热保护器15的集热板15a和加热器11之间的接触表面处的导热填充剂16，以改善热保护器15的响应性能和稳定性，并且设有导热油脂挤出防止构件(油脂挤出调节构件)，用于防止(抑制)导热油脂16被挤向加热器11的表面侧，即，与定影薄膜的滑动表面。由于其它条件与第一实施方案中的相同，所以其进一步的说明将省略。
如在第一实施方案中一样，当使热保护器15的集热板15a的尺寸F大于加热器11的宽度E时，涂在位于热保护器15的集热板15a和加热器11之间的接触表面处的导热油脂16容易被挤向加热器11的表面侧，即，与定影薄膜13的滑动表面。如果导热油脂16没有影响在加热器11的表面和定影薄膜13之间的滑动性能，则不会出现任何问题。但是，当将导热填充剂例如氧化铝、AlN等分散以便改善导热时，由于该导热填充剂例如氧化铝、AlN等非常硬，导热填充剂向加热器11和定影薄膜13之间的滑动表面的挤出会影响定影薄膜13的滑动性能，有时导致定影薄膜13的滑动力矩增加，或者导致定影薄膜13的内表面或加热器11的表面损坏。
在该第二实施方案中，如图8所示，设有用于防止(或抑制)涂在热保护器15的集热板15a和加热器11之间的接触表面处的导热油脂16向表面侧即加热器11与定影薄膜之间的滑动表面挤出的构件17。
图9为根据第二实施方案的导热油脂挤出防止构件17的透视图。该导热油脂挤出防止构件17是由耐热和耐油的弹性橡胶形成的构件，并且包括紧密装配在热保护器15的集热板15a的外圆周上的框架形遮挡部分17a和其横截面具有被设置成沿着框架形遮挡部分17a的前框架侧和后框架侧(在定影夹持部分处沿着记录材料供给方向的上游和下游框架侧)的下缘向内突出的楔形的遮挡部分17b。
第二实施方案的油脂挤出防止构件17按照下述顺序安装。首先，将导热油脂挤出防止构件17的框架形遮挡部分17a紧固在热保护器15的集热板15a的外圆周上。提前将导热油脂涂布在集热板15a上。然后，通过克服弹性地使遮挡部分17b向外弯曲而沿着记录材料供给方向将其横截面为楔形的遮挡部分17b装配在加热器11的上游和下游侧壁上。通过如此地使热保护器15的集热板15a经由导热油脂16与加热器11的背面相接触，从而将热保护器15设置在加热器11上。
通过导热油脂挤出防止构件17的框架形遮挡部分17a和其横截面具有被设置成沿着前、后框架侧的下缘向内突出的楔形的遮挡部分17b将设在热保护器15的集热板15a和加热器11的背面之间的导热油脂16保持在密封状态中，从而防止了将导热油脂16向表面侧，即，与定影薄膜的滑动表面挤出。
表3说明在有和没有导热油脂挤出防止构件17时定影装置的力矩和定影薄膜13的耐久性。
表3在有和没有导热油脂防止构件17时定影装置的力矩供纸数量无构件17时有构件17时初始2.0kg·cm 2.0kg·cm20000 2.4kg·cm 2.0kg·cm50000 2.6kg·cm 2.2kg·cm70000 3.0kg·cm 2.2kg·cm表4在有和没有导热油脂防止构件17时定影装置的寿命供纸数量无构件17时有构件17时初始 A A25000B A50000B A75000C BC薄膜断裂B出现薄膜内表面损坏A没有问题从表3中可以了解，虽然在没有油脂挤出防止构件17时定影装置的力矩即定影薄膜的滑动力矩随着供纸数量的增加而增加，但是当有油脂挤出防止构件17时，即使供纸数量增加并且超过作为定影装置的标称寿命的50000张，定影装置的力矩也几乎不增加。
从表4中还可以了解，虽然在没有油脂挤出防止构件17时随着供纸数量的增加在定影薄膜的内表面与热开关15的接触位置附近出现摩擦损坏，并且该定影薄膜在供纸数量为75000时破裂，在具有油脂挤出防止构件17时，定影薄膜13几乎没有受损。
在没有油脂挤出防止构件17时，在供纸数量大约为50000时开始出现由于定影薄膜13的滑动阻力的增加而导致的纸张的滑动卡住。
虽然在第二实施方案中，采用其中在热保护器15上安装油脂挤出防止构件17的结构，但是也可以根据任意其它适当的方法例如其中将构件17与支架12做成一体的方法来获得相同的效果。
虽然在第二实施方案中，已经说明了其中分散有导热填充剂的油脂的情况，但是在任意其它情况例如其中使用了用来防止加热器11和定影薄膜13之间的滑动的油脂的情况中当然也可以获得相同的效果。
如上所述，通过采用其中当在位于热保护器15和加热器11之间的接触表面处涂有导热油脂16时导热油脂16不会被挤向加热器11的与定影薄膜13的滑动表面的结构，即使使热保护器15的集热板15a的宽度大于加热器11的宽度，也可以避免定影装置的力矩增加以及对定影装置，尤其是定影薄膜13的损坏。
(其它结构)1)本发明的加热装置不必用作前面实施方案的图像热定影装置，而是还可以用作图像加热装置，例如用于使在记录介质上的未定影图像暂时定影的暂时定影装置，用于通过再次加热承载有未定影图像的记录材料来改善图像的表面质量，例如光泽等的表面改善装置，等等。
2)虽然在上面的实施方案中，使用具有如图4中所示结构的陶瓷加热器作为加热器11，但是当然也可以使用具有不同结构的陶瓷加热器。例如，可以使用所谓的反加热型陶瓷加热器，其中在与柔性构件的滑动表面相对的加热器基底11a的表面上设有电发热电阻层11b。
3)虽然在前面实施方案中，使用接触型热敏电阻作为加热器的温度检测装置，但是例如也可以使用用于利用辐射检测温度的非接触型温度检测部件，而不会出现任何问题。另外，也可以通过在与前面实施方案中所示的位置不同的位置处设置温度检测部件来进行温度控制。
4)柔性构件不限于耐热的树脂薄膜。也可以采用金属薄膜或复合薄膜。
5)虽然在前面的实施方案中柔性构件是由加压辊驱动的圆柱形构件(柔性套筒)，但是也可以采用任意其它适当的旋转部件。例如，可以采用这样一种结构，其中驱动辊设在环形薄膜内，并且通过可转动地驱动驱动辊来使薄膜转动。
6)还可以采用这样一种结构，其中柔性构件具有成卷的长卷材的形状，该卷材具有通过由加热器向前运动的端部。
7)加压构件并不限于辊子，而是还可以具有旋转的环形带的形状。
在这些图中以外轮廓显示或由方框表示的各部件在图像加热装置领域中都是公知的，并且它们的具体结构和操作并不限于用于实施本发明的操作或最佳模式。
虽然已经针对目前被认为是优选实施方案的示例对本发明进行了说明，但是要理解的是，本发明并不限于所公开的实施方案。相反，本发明打算覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种改变和等同布置方案。以下权利要求的范围应该被给予最宽的解释，以便涵盖所有这些改变和等同结构及功能。
权利要求
1.一种图像加热装置，它包括用于加热在记录材料上形成的图像的加热器；以及用于抑制所述加热器的温度上升过高的热保护器，所述热保护器包括所述加热器相接触的集热部分，其中，所述集热部分沿着记录材料的运动方向的宽度大于所述加热器沿着记录材料的运动方向的宽度。
2.如权利要求1所述的图像加热装置，其特征为，所述集热部分沿着记录材料的运动方向的宽度比所述加热器沿着记录材料的运动方向的宽度大0.5-4.0mm。
3.如权利要求1所述的图像加热装置，其特征为，所述加热器包括一基底和一在所述基底上形成的发热电阻器，并且所述发热电阻器在所述集热部分沿着所述加热器的纵向与所述加热器接触的区域中的每单位长度的电阻值大于其它区域的每单位长度的电阻值。
4.如权利要求1所述的图像加热装置，其特征为，在所述加热器和所述集热部分之间涂有导热油脂，并且所述装置还包括用于抑制所述油脂从位于所述加热器和所述集热部分之间的部分中挤出的油脂挤出调节构件。
5.如权利要求1所述的图像加热装置，还包括一在接触所述加热器的同时转动的柔性套筒，以及通过所述套筒与所述加热器形成加热夹持部分的加压辊。
全文摘要
本发明涉及一种图像加热装置例如用于使形成在平面纸张上的调色剂图像定影的热定影装置。通过使热保护器的集热板的宽度能够抑制设在该装置中的加热器的温升过大，抑制了图像中的缺陷，而不管热保护器的安装位置的变化。
文档编号G03G15/20GK1577163SQ200410062350
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月6日 优先权日2003年7月7日
发明者铃见雅彦 申请人:佳能株式会社