專利名稱：利用電磁感應(yīng)的加熱裝置和熱定影器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于靜電記錄型的成像裝置，如復(fù)印機、傳真機和打印機的加熱裝置和熱定影器(fuser)，其中該加熱裝置和熱定影器都利用電磁感應(yīng)。本發(fā)明尤其涉及一種用于定影色粉圖像的熱定影器，該熱定影器基于電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近，在成像裝置如打印機、復(fù)印機和傳真機中，市場增加了節(jié)約能源和高速操作的需求。為了迎合這種市場需求，重要的是提高用于成像裝置的熱定影器的熱效率。
在成像裝置中，借助諸如靜電印刷記錄、靜電記錄或磁記錄方法的成像過程，和圖像轉(zhuǎn)印方法或直接印刷方法在諸如記錄紙張、打印紙或靜電記錄紙的記錄材料上形成了未定影的色粉圖像。用于熔化和固定未定影的色粉圖像的廣泛使用的熱定影器的示例是加熱輥式、膜加熱型式和電磁感應(yīng)加熱型式。
在日本待審專利公開號為平08-22206中披露了電磁感應(yīng)加熱型式的熱定影器。在該熱定影器中，通過將交變磁場應(yīng)用于磁性金屬部件上而在該磁性技術(shù)部件內(nèi)產(chǎn)生渦電流，由渦電流在其內(nèi)產(chǎn)生了焦耳熱量且包括金屬部件的加熱部件被感應(yīng)加熱。
電磁感應(yīng)型式的熱定影器是這樣的，即通過勵磁線圈形成磁場，且由磁場在導(dǎo)電輥的表面區(qū)域產(chǎn)生渦電流。由樹脂等制成的支承框架置于導(dǎo)電輥附近，受到高溫作用。因而，當支承框架經(jīng)歷了長時間的使用時，會不利地翹曲。
此外，存在這樣一個問題，即在由勵磁線圈造成的漏磁通的不必要輻射作用下，在靠近熱定影器放置的部件或裝置中產(chǎn)生噪音。
而且，由于高電壓被施加到勵磁線圈上，在感應(yīng)加熱單元的加熱部件的相對側(cè)設(shè)有一個殼體，以防止觸電。由于靠近加熱部件放置的勵磁線圈等受到高溫作用，耐燃等級的樹脂材料被用于殼體。然而，按照這種結(jié)構(gòu)，感應(yīng)加熱的溫度升高，涂覆在勵磁線圈的金屬絲上的瓷漆熔化，且可能造成短路或漏電，因而降低了熱定影器的可靠性。
因而，本發(fā)明的目的是防止用于存儲導(dǎo)電輥的由樹脂制成的支承框架發(fā)生翹曲。
本發(fā)明的另一個目的是降低由勵磁線圈的漏磁通造成的不必要輻射，進而減少對周圍環(huán)境的噪音影響。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種熱定影器，該熱定影器的勵磁線圈溫升降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明包括一種用于加熱打印介質(zhì)的加熱部分、支承框架和加強單元，其中該支承框架帶有用于存儲加熱部分的存儲部分，該加強單元用于加強支承框架上易于翹曲的存儲部分的一部分。
依照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明包括一種加熱部件、勵磁線圈和由金屬部件形成的環(huán)形短路環(huán)，其中該勵磁線圈面對加熱部件放置，用于通過電磁感應(yīng)來加熱所述加熱部件。


圖1是示出依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的結(jié)構(gòu)的說明簡圖；圖2是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖3是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖4是示出形成圖2中示出的熱定影器的加熱輥的結(jié)構(gòu)的局部剖開說明圖；圖5是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的透視圖；圖6是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的外觀的透視圖；圖7是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的分解圖；圖8是解釋由依照本發(fā)明的一個實施例的感應(yīng)加熱單元形成的磁通的分布的說明圖；圖9是解釋磁通如何由依照本發(fā)明的實施例的感應(yīng)加熱單元的一短路環(huán)消除的說明圖；圖10是解釋磁通如何由依照本發(fā)明的實施例的感應(yīng)加熱單元的另一短路環(huán)消除的說明圖；圖11是解釋依照本發(fā)明的實施例的感應(yīng)加熱單元的屏蔽板如何改變磁通分布的說明圖；圖12是用于依照本發(fā)明的另一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖；圖13是用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的殼體的透視圖；圖14是示出C形線圈芯的排列的說明圖；和圖15是示出C形線圈芯的排列的說明圖。
具體實施例方式
(成像裝置)圖1是示出依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的結(jié)構(gòu)的說明圖。在實施例中討論的成像裝置是基于靜電印刷術(shù)的串聯(lián)式成像裝置，其包括使用四種基礎(chǔ)顏色的色粉的顯影單元，這有助于在有色圖像中顯影顏色，且四色圖像被疊加在圖像轉(zhuǎn)印體上并被轉(zhuǎn)印到記錄材料上?？梢岳斫猓舜?lián)型式的成像裝置之外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于任何型式的成像裝置和其他裝置，不管該成像裝置的顯影單元的數(shù)量、有或沒有中間轉(zhuǎn)印體。
在圖1中，分別將充電單元20a(20b、20c和20d)、曝光單元30、顯影單元40a(40b、40c和40d)、轉(zhuǎn)印單元50a(50b、50c和50d)和清潔單元60a(60b、60c和60d)置于感光鼓10a(10b、10c和10d)周圍。充電單元20a(20b、20c和20d)給感光鼓10a(10b、10c和10d)的表面均勻地充電。曝光單元30將激光束的掃描線30K(30C、30M和30Y)發(fā)射到帶電的感光鼓10a(10b、10c和10d)上，該掃描線對應(yīng)于特定顏色的圖像數(shù)據(jù)。顯影單元40a(40b、40c和40d)通過顯影過程使得形成在感光鼓10a(10b、10c和10d)上的靜電潛像可視化。轉(zhuǎn)印單元50a(50b、50c和50d)將感光鼓10a(10b、10c和10d)上的可視潛像轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶(中間轉(zhuǎn)印體)70上。在色粉圖像從感光鼓10a(10b、10c和10d)上被轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶70上之后，清潔單元60a(60b、60c和60d)通過去除剩余在感光鼓10a(10b、10c和10d)上的色粉，將感光鼓10a(10b、10c和10d)清潔干凈。
曝光單元30以一給定角度相對感光鼓10a(10b、10c和10d)傾斜。在圖示的情況下，中間轉(zhuǎn)印帶70在箭頭A方向上旋轉(zhuǎn)。在成像站Pa、Pb、Pc、和Pd中分別形成黑色圖像、青色圖像、品紅圖像和黃色圖像。分別將各個顏色的單色圖像一個疊加在另一個之上，從而形成全色圖像，其中各個單色圖像形成在感光鼓10a、10b、10c和10d上。
紙張供給盒100設(shè)在裝置的下部，該紙張供給盒100內(nèi)裝紙張90，如打印紙。用給紙輥80將紙張90從紙張供給盒100一張接一張地供給到紙張輸送路徑。
沿著紙張輸送路徑放置圖像轉(zhuǎn)印輥110和熱定影器120。圖像轉(zhuǎn)印輥110在整個預(yù)定區(qū)域上開始與中間轉(zhuǎn)印帶70的外圓周表面接觸，并將彩色圖像從中間轉(zhuǎn)印帶70轉(zhuǎn)印到紙張90上。熱定影器120用熱和壓力將轉(zhuǎn)印的彩色圖像定影在紙張90上，當紙張90被熱定影器的加熱輥夾在中間且被旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生該壓力。
在這種結(jié)構(gòu)的成像裝置中，在成像站Pa，用充電單元20a和曝光單元30將圖像信息中的黑色組分的潛像首先形成在感光鼓10a上。潛像被含有黑色色粉的顯影單元40a可視化為黑色色粉圖像，并作為黑色色粉圖像被轉(zhuǎn)印單元50a轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶70上。
在黑色色粉圖像被轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶70上時，在成像站Pb形成青色組分的潛像，隨后該潛像被顯影單元40b中的青色色粉顯影為青色色粉圖像。并且，青色色粉圖像被成像站Pb中的轉(zhuǎn)印單元50b轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶70上，黑色色粉圖像在成像站Pa被轉(zhuǎn)印到該中間轉(zhuǎn)印帶70上，由此青色色粉圖像被疊加在黑色色粉圖像之上。
隨后，以同樣的方式形成品紅色粉圖像和黃色色粉圖像。當在中間轉(zhuǎn)印帶70上完成四種顏色的色粉圖像的疊加時，那些四色色粉圖像被集中轉(zhuǎn)印到紙張90上，該紙張90由給紙輥80從紙張供給盒100輸入。轉(zhuǎn)印的色粉圖像被熱定影器120熔化且固定在紙張90上，由此在紙張90上形成了全色圖像。
(熱定影器)在下文將描述用于本發(fā)明的成像裝置的熱定影器。
圖2是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖4是示出用于形成圖2中示出的熱定影器的加熱輥結(jié)構(gòu)的部分剖開的說明圖。
在圖2中示出的熱定影器包括加熱輥130、定影輥140、耐熱帶(色粉加熱介質(zhì))150和壓輥160。加熱輥130被感應(yīng)加熱單元180用電磁感應(yīng)加熱。將定影輥140平行于加熱輥130放置。耐熱帶作為一個環(huán)形帶被拉伸在加熱輥130和定影輥140之間，且被加熱輥130加熱。通過旋轉(zhuǎn)這些輥中的至少任何一個輥，使耐熱帶150在箭頭B方向上旋轉(zhuǎn)。在耐熱帶150被置于壓輥160和定影輥140之間的情況下，致使該壓輥160與該定影輥140壓緊接觸，且使該壓輥160在前進方向上相對耐熱帶150旋轉(zhuǎn)。
用磁性金屬構(gòu)件形成該加熱輥130，且該加熱輥130為中空的圓柱形形狀，其中該磁性金屬構(gòu)件例如由鐵、鈷、鎳或這些金屬的合金制成。加熱輥的外徑為20mm，厚0.3mm，且熱容量低，升溫速率高。
如圖4所示，加熱輥130在其兩端被軸承132可旋轉(zhuǎn)地支撐，該加熱輥130被固定到由鍍鋅的鋼板形成的支撐側(cè)板131上。加熱輥130被裝置本體的驅(qū)動單元(未示出)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。加熱輥130由鐵-鎳-鉻合金的金屬材料制成，且具有300℃或更高的居里點。加熱輥130成形為0.3mm厚的管子形狀。
為使加熱輥130的表面有可脫離性，加熱輥被涂覆有脫離層(未示出)，該脫離層由氟樹脂制成且厚為20μm。脫離層可由具有良好的可脫離性能的樹脂或橡膠如PTFE、PFA、FEP、硅橡膠和氟橡膠或者其混合物制成。這些化合物可以單獨應(yīng)用，也可以作為其混合物使用。當加熱輥130被用于熔化單色圖像時，僅僅從保障可脫離性來說，其是令人滿意的。當加熱輥130被用于若定影彩色圖像時，希望能使加熱輥具有彈性。在這種情況下，有必要形成更厚的橡膠層。
在圖2中，定影輥140包括芯桿140a和彈性部件140b，其中該芯桿140a由金屬材料如不銹鋼制成，該彈性部件具有耐熱性能，其將芯桿140a覆蓋。在這種情況下，彈性部件140b可以是固態(tài)或泡沫狀態(tài)的硅橡膠。為了利用壓輥160的壓力在壓輥160和定影輥140之間形成預(yù)定寬度的接觸部分(定影輥隙部分N)，壓輥160和定影輥140的外徑被選為約30mm，大于加熱輥130的外徑。
定影輥140的彈性部件140b的厚度大約為3-8mm，硬度例如為15-50°Asker硬度(6-25°JIS-A硬度)。帶有這種結(jié)構(gòu)，加熱輥130的熱容量小于定影輥140的熱容量。因而，加熱輥130被高速加熱，且因此降低了預(yù)熱時間。
當耐熱帶150與被感應(yīng)加熱單元180加熱的加熱輥130接觸時，該耐熱帶150被加熱，其中該耐熱帶150被拉伸在曝光單元30和定影輥140之間。耐熱帶150的內(nèi)表面通過加熱輥130和定影輥140的旋轉(zhuǎn)而被連續(xù)地加熱，所以該耐熱帶被徹底地加熱。
耐熱帶150是加熱層和覆蓋加熱層的脫離層的復(fù)合分層帶。加熱層由磁性金屬如鐵鈷或鎳，或者基礎(chǔ)材料為這些金屬的合金制成。脫離層由彈性材料如硅橡膠或氟橡膠制成。
在使用復(fù)合分層帶之處，通過加熱輥130將熱量從感應(yīng)加熱單元180應(yīng)用到耐熱帶150上，而且還將熱量直接從感應(yīng)加熱單元180施加到耐熱帶150上。附加的有用效果是，熱效率提高了，熱響應(yīng)變得迅速了。
即使雜質(zhì)材料由于某些原因進入耐熱帶150和加熱輥130之間，由于耐熱帶150的加熱層被電磁感應(yīng)加熱且因此耐熱帶150本身生熱，溫度分布的非均勻性更小，且因此熔化的可靠性增加。
加熱層的厚度優(yōu)選在大約20μm到50μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為大約30μm。
在加熱層由磁性金屬如鐵鈷或鎳、或者基礎(chǔ)材料為那些金屬的合金制成時，如果加熱層的厚度大于50μm，當所述帶旋轉(zhuǎn)時在該耐熱帶內(nèi)產(chǎn)生的變形應(yīng)力很大，且所述帶可能由于剪切力作用而破裂或者其機械強度極度地降低。如果加熱層的厚度小于20μm，由于在所述帶旋轉(zhuǎn)時由其的曲折運動而產(chǎn)生的推力負載作用于該帶的端部，而使該復(fù)合分層帶可能遭受損害如破裂或斷裂。
脫離層的厚度優(yōu)選在大約100μm到300μm之間，更優(yōu)選為大約200μm。如果這樣選擇了，則形成在紙張90上的色粉圖像T就被耐熱帶150的表面層充分覆蓋。因而，色粉圖像T被均勻加熱和熔化。
如果脫離層的厚度小于100μm，耐熱帶150的熱容量很小。帶的表面溫度在色粉定影過程中迅速降低，且定影性能不足。如果脫離層的厚度大于300μm，則耐熱帶150的熱容量很大，且預(yù)熱時間很長。另外，在色粉定影過程中，帶的表面溫度很難降低。在熱定影器的出口沒有產(chǎn)生熔融色粉的粘合效果，且?guī)У目擅撾x性降低，且發(fā)生色粉附著到帶上的現(xiàn)象，該現(xiàn)象稱作熱偏移(hot offset)。
可用樹脂涂覆加熱層的內(nèi)表面，以防金屬氧化，且在該內(nèi)表面與加熱輥130接觸時提高接觸性能。
耐熱帶150的基礎(chǔ)材料可以是替代由金屬材料制成的加熱層的樹脂層，該樹脂層具有耐熱性。樹脂層可由氟樹脂、聚亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺-(酰)亞胺樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂和PPS樹脂制成。在使用樹脂層的情況下，有利之處在于耐熱帶難以破裂。
在基礎(chǔ)材料是由高耐熱性樹脂制成的樹脂層的情況下，耐熱帶150易于按照加熱輥130的曲率而彎曲。因而，加熱輥130所保持的熱量就有效地被傳遞到耐熱帶150上。順便說一下，金屬的熱傳遞特性高于樹脂層的熱傳遞特性。
樹脂層的厚度優(yōu)選在大約20μm到150μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為大約75μm。如果樹脂層薄于20μm，則當帶旋轉(zhuǎn)時其曲折運動的強度不足。如果樹脂層的厚度大于150μm，樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)很小。結(jié)果，從加熱輥130到耐熱帶150的熱傳遞效率降低，且熱定影性能下降。
順便說一下，當耐熱帶150包括由磁性金屬制成的加熱層時，加熱輥130可不包括磁性金屬，可由非磁性金屬或絕緣材料如橡膠制成。
接下來，壓輥160由芯桿160a和套在芯桿160a表面上的彈性部件160b形成。芯桿160a的形狀為圓柱形，且由導(dǎo)熱性高的金屬材料如銅或鋁制成。彈性部件具有良好的耐熱性和色粉脫離性。SUS可被用于芯桿160a，以代替上述的金屬。
在耐熱帶150被夾在壓輥160和定影輥140之間的狀態(tài)下，該壓輥160按壓該定影輥140，從而形成了輥隙部分N。在本實施例中，壓輥160的硬度高于定影輥140的硬度。因而，壓輥160咬入定影輥140(和耐熱帶150)。結(jié)果，紙張90沿著壓輥160的表面的圓形結(jié)構(gòu)而彎曲。因而，紙張90易于與耐熱帶150的表面分離。
壓輥160的外徑為大約30mm，等于定影輥140的外徑。例如其厚度為大約2到5mm，比定影輥140的厚度薄。其硬度為大約20到60°Asker硬度(6到25°JIS-A硬度)。
下面將詳細描述感應(yīng)加熱單元180的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，感應(yīng)加熱單元180面朝加熱輥130的外圓周表面放置，該感應(yīng)加熱單元180產(chǎn)生磁通。感應(yīng)加熱單元180包括帶有存儲空間200的支承框架(線圈引導(dǎo)部件)190，該存儲空間200彎曲成圓柱形且覆蓋加熱輥130。存儲空間是用來存儲加熱輥130。支承框架190由耐燃材料如樹脂制成。
感應(yīng)加熱單元1 80的主要組成元件是勵磁線圈220。感應(yīng)加熱單元180以下述機理加熱耐熱帶150或加熱輥130。電流被輸入到勵磁線圈220。接著，勵磁線圈220產(chǎn)生通過其中空部分的磁通。磁通穿過支承框架190與耐熱帶150或加熱輥130互聯(lián)。這時，在互聯(lián)部分，在阻礙改變磁通的方向上產(chǎn)生了渦電流。利用耐熱帶150或加熱輥130的電阻，在耐熱帶150或加熱輥130的表面產(chǎn)生焦耳熱量。
恒溫器210面對支承框架190的加熱輥130設(shè)置。恒溫器210用于感知溫度的部分從支承框架190露出，以面對加熱輥130或耐熱帶150。恒溫器感知加熱輥130和耐熱帶150的溫度，且當該恒溫器感知到異常溫度時，電源電路(未示出)被強制切斷。
以這種方式形成勵磁線圈220，即長的勵磁線圈金屬絲在加熱輥130的軸向沿著支承框架190纏繞在該支承框架190上。勵磁線圈220的纏繞寬度基本上等于耐熱帶150與加熱輥130接觸的區(qū)域。
利用這種機械布置，被感應(yīng)加熱單元180感應(yīng)加熱的加熱輥130的區(qū)域最大化。加熱輥130的表面與耐熱帶150接觸的時間也最大化。因而，熱量向耐熱帶150的傳遞效率也高。
在一些傳統(tǒng)的IH基礎(chǔ)的熱定影器中，沒有使用支承框架190。在這種熱定影器中，如果勵磁線圈220和耐熱帶150間的距離在其整個寬度上不均勻，就會發(fā)生下述的現(xiàn)象。在距離小的部分，磁通密度高，所以IH效率高，且?guī)У臏囟雀?。在距離大的部分，磁通密度低、IH效率低，且?guī)У臏囟鹊汀?br> 因而，當勵磁線圈220和耐熱帶150間的距離在其整個寬度上不一致時，就會出現(xiàn)下述的不利情況。在距離小的部分，恒溫器210在帶溫度相對較低的情況下操作。因此，該恒溫器將在正常狀態(tài)的時間點上操作，應(yīng)該禁止其操作。因而，失去了可靠性，且造成了故障狀態(tài)。在距離大的部分，恒溫器210直到帶的溫度變得相對較高時才操作。因而，其甚至沒有在其應(yīng)該操作的溫度上操作。這就造成了發(fā)出煙或引燃的問題。
為了解決這一點，IH線圈被支承框架190支撐，以將勵磁線圈220和加熱輥130(及耐熱帶150)之間在其整個寬度上的距離維持在固定的距離上。支承框架190可由樹脂或金屬材料制成。樹脂的使用將帶來優(yōu)點，即存儲空間200被與耐熱帶150等電絕緣。
勵磁線圈220被連接到驅(qū)動電源(未示出)，該驅(qū)動電源包括變頻振蕩電路。驅(qū)動電源(未示出)將10kHz到1MHz，優(yōu)選20kHz到800kHz的高頻電流輸入到勵磁線圈，隨之形成了交變磁場。這種交變磁場在接觸區(qū)域及其附近區(qū)域作用于加熱輥130以及耐熱帶150的加熱層上，加熱輥130在該接觸區(qū)域與耐熱帶150接觸。在那些元件中，在阻礙交變磁場變化的方向上產(chǎn)生渦電流。
借助于渦電流，在加熱輥130和耐熱帶的加熱層內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱量，且焦耳熱量的數(shù)量取決于它們的電阻。而且，加熱輥130和耐熱帶150在接觸區(qū)域及其附近區(qū)域被感應(yīng)加熱，其中加熱輥130在該接觸區(qū)域與耐熱帶150接觸。
溫度探測單元240探測被這樣加熱的耐熱帶150內(nèi)的溫度，該溫度探測單元240包括具有良好熱響應(yīng)的熱傳感元件，如熱敏電阻，該傳感器元件被置于靠近輥隙部分N的入口處的位置上，且與耐熱帶150的內(nèi)表面接觸，如圖2所示。
當熱敏電阻作為溫度探測單元240的一個形式探測到耐熱帶150的溫度超出預(yù)定的溫度值時，其產(chǎn)生一個用于傳送到控制電路(未示出)的信號，且反過來該控制電路控制IGBT，以防止電流被輸入到勵磁線圈220中。當其探測到耐熱帶150的溫度降低到預(yù)定的溫度值之下時，其就產(chǎn)生一個用于傳送到控制電路的信號，然后該控制電路控制IGBT，以容許電流被輸入到勵磁線圈220中。以這種方式，耐熱帶150的溫度被控制在預(yù)定的溫度值內(nèi)。
圖7是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的分解圖。
如圖2和7所示，短路環(huán)230被設(shè)在支承框架190的外部，同時環(huán)繞在存儲空間200周圍。在短路環(huán)230內(nèi)，渦電流在用以消除一部分磁通的方向上產(chǎn)生，該磁通當勵磁線圈220被輸入電流時自該勵磁線圈形成，該磁通的所述一部分被泄漏到外部。當產(chǎn)生渦電流時，在用以消除漏磁通產(chǎn)生的磁場的方向上形成了磁場，如弗萊明定律所教導(dǎo)的。結(jié)果是，阻止了漏磁通的不必要的輻射，且因此抑制了產(chǎn)生在其他元件或設(shè)備內(nèi)的噪音。
短路環(huán)230可由高傳導(dǎo)性材料制成，如鋁或銅。
圖3是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖。令人滿意的是，短路環(huán)310至少被置于這一位置上，即用以產(chǎn)生能夠消除從勵磁線圈220泄漏到外部的磁通的磁通的位置上。該短路環(huán)可被置于支承框架190的勵磁線圈220的同一側(cè)上，如圖3所示。而且在使用這樣排列的短路環(huán)的情況下，有效地降低了來自勵磁線圈220的不必要的輻射，且抑制了在其他元件或設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的噪音。
勵磁線圈芯250被設(shè)在短路環(huán)230的上部，同時環(huán)繞在支承框架190的存儲空間200的周圍?？邕^支承框架190的存儲空間200設(shè)置C形線圈芯260。
如圖2或3所示，勵磁線圈芯250和C形線圈芯260的使用增大了勵磁線圈220的感應(yīng)系數(shù)，且在勵磁線圈220和加熱輥130之間獲得了良好的電磁耦合。因此，在相等的電流下，可以將更大的電功率輸入到加熱輥130內(nèi)。因而，實現(xiàn)了短預(yù)熱時間的熱定影器。
C形線圈芯260的寬度例如為10mm，且將六個C形線圈芯以25mm的間隔排列在加熱輥130的旋轉(zhuǎn)軸方向上。這樣排列的C形線圈芯能夠捕獲泄漏到外部的磁通。
在使用C形線圈芯260的情況下，出現(xiàn)在勵磁線圈220的后側(cè)的磁通完全穿過C形線圈芯260的內(nèi)部，從而借此阻止了磁通泄漏到外部。結(jié)果，就防止了置于周圍的傳導(dǎo)部件被感應(yīng)加熱。而且，阻止了電磁波的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件和設(shè)備內(nèi)的噪音。
殼體270被安裝在支承框架190上，且形狀象一個覆蓋C形線圈芯260和恒溫器210的屋頂。殼體270的材料優(yōu)選是樹脂，且當有必要時，也可以是其他材料。
在殼體270的上部開有多個孔280。這些孔容許從置于殼體內(nèi)的支承框架190、勵磁線圈220、C形線圈芯260等發(fā)出的熱量逃逸到外部。
如圖6所示，可在殼體270的整個上部開孔280，可替換地，如圖5所示，也可在殼體270的上部的一部分上開孔280。而且，如圖13所示，除了上部以外，孔也可在縱向方向上被設(shè)在殼體270的側(cè)面上。優(yōu)選地，可設(shè)置一個空氣輸運單元如風(fēng)扇(未示出)。通過使用空氣輸運單元，空氣從孔280被引入殼體270內(nèi)部，且引入的空氣可從孔280被釋放到殼體270的外部。因而，可以有效地排熱。
短路環(huán)290被安裝在支承框架190上，其形狀能夠覆蓋殼體270。而且，短路環(huán)的上部是開放的，以便不關(guān)閉形成在殼體270上部的孔280，其中該短路環(huán)的上部面向孔280。
短路環(huán)290與已經(jīng)描述的短路環(huán)230類似，且放置在C形線圈芯260等的后側(cè)。渦電流產(chǎn)生在短路環(huán)290內(nèi)，這樣渦電流被引導(dǎo)，以便消除從C形線圈芯260等的后側(cè)泄漏到外部的小磁通，且從短路環(huán)產(chǎn)生具有用于消除所述漏磁通的方向的磁場。結(jié)果，阻止了漏磁通的不必要的輻射，且抑制了在其他元件或設(shè)備中產(chǎn)生的噪音。
當勵磁線圈220的溫度高時，面朝勵磁線圈220的一部分支承框架190翹曲。支承框架190的翹曲不僅在加熱勵磁線圈的階段發(fā)生，而且在支承框架190的模制階段發(fā)生。短路環(huán)290阻止或消除了支承框架190的翹曲，且該短路環(huán)由硬材料如鋁制成。
屏蔽板300相對勵磁線圈220設(shè)在與加熱輥130相對的一側(cè)。
屏蔽板300由鐵磁性金屬如鐵制成。屏蔽板阻止了磁通從C形線圈芯260等的后側(cè)泄漏，借此阻止了不必要的輻射，且因此抑制了在其他部件和設(shè)備中產(chǎn)生的噪音。
圖5是示出用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的透視圖。在圖5中，短路環(huán)290被安裝在支承框架190上，其形狀能夠覆蓋殼體270。而且，短路環(huán)290的上部是開放的，以便不封閉形成在殼體270上部的孔280，其中該短路環(huán)的上部朝向孔280。
這樣形成勵磁線圈220，使得限定了存儲空間200的外表面(圖3)被勵磁線圈金屬絲多圈纏繞，該存儲空間200位于支承框架190的中心。C形線圈芯260被設(shè)在勵磁線圈220的外部。各個C形線圈芯260的寬度大約是幾毫米到10mm。安裝C形線圈芯260，以C形形狀覆蓋勵磁線圈220。多個C形線圈芯260沿著勵磁線圈220的縱向并排排列，如圖2所示。在節(jié)約重量方面，這樣排列的C形線圈芯260比單塊板形芯好。而且，抑制了當勵磁線圈220被輸入電流時由該勵磁線圈220形成的磁通的擴散，從而借此降低了磁通的泄漏。另外，抑制了產(chǎn)生在其他部件和設(shè)備中的噪音。
圖6是用于依照本發(fā)明的一個實施例的成像裝置的熱定影器的外觀的透視圖。在圖中，參照圖4描述的短路環(huán)290和殼體270被應(yīng)用于支承框架190。
如上所述，殼體270成形為屋頂形狀，且被安裝以覆蓋支承框架190。多個孔280被開在殼體270的上部，且容許熱量逃逸出殼體。
在短路環(huán)290內(nèi)產(chǎn)生渦電流，這樣該渦電流被定向以便消除漏磁通，具有這種方向以消除漏磁通的磁場從短路環(huán)產(chǎn)生。結(jié)果，阻止了泄漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備中的噪音。而且，短路環(huán)290的上部是開放的，以便不封閉形成在殼體270上部的孔280，其中該短路環(huán)290的上部面向孔280。
接下來，將參考附圖8到12描述短路環(huán)230和290如何消除漏磁通和屏蔽板300如何阻擋磁通。
圖8是解釋依照本發(fā)明的一個實施例的感應(yīng)加熱單元形成的磁通的分布的說明圖。圖9是解釋如何由依照本發(fā)明的該實施例的感應(yīng)加熱單元的短路環(huán)消除磁通的說明圖。圖10是解釋如何由依照本發(fā)明的該實施例的感應(yīng)加熱單元的另一個短路環(huán)消除磁通的說明圖。圖11是解釋依照本發(fā)明的該實施例的感應(yīng)加熱單元的屏蔽板如何改變磁通的分布的說明圖。為簡單起見，在這些附圖中的組成元件中，已經(jīng)參考附圖2描述的那些元件和其他元件將用相同的附圖標記指示。
如圖8中的箭頭C所指示的，由于加熱輥130是磁性的，當從激勵電路(未示出)向該勵磁線圈220輸入AC電流時，勵磁線圈220所形成的磁通基本沿圓周方向穿過加熱輥130，而該磁通交替出現(xiàn)和消失。由于表面效果，通過改變磁通而在加熱輥130內(nèi)感應(yīng)的電流僅僅流過加熱輥130的表面區(qū)域，以及由于加熱輥130有電阻，在該加熱輥130內(nèi)產(chǎn)生了焦耳熱量。
已經(jīng)在圓周方向上穿過加熱輥130的磁通穿過圓柱形部分的內(nèi)部，并再次進入加熱輥130，穿過由勵磁線圈芯250和C形線圈芯260形成的磁路徑。
不是所有的磁通都流入加熱輥且有助于加熱加熱輥，而是一些磁通泄露出加熱輥。
如圖9所示，短路環(huán)230靠近磁通泄露到外部的位置設(shè)置，其中該磁通(用實線D指示)已經(jīng)穿過勵磁線圈220的中空部分并穿過加熱輥130。短路環(huán)230由高傳導(dǎo)性材料制成，如鋁或銅。因而，在消除漏磁通的方向上產(chǎn)生磁通(用虛線E指示)，借此阻止了由泄漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備中的噪音。
如圖10所示，漏磁通(用實線F指示)從C形線圈芯260等泄漏到C形線圈芯260的后側(cè)。短路環(huán)290在消除漏磁通的方向上產(chǎn)生磁通(用虛線G表示)。因此，阻止了由漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備內(nèi)的噪音。
如圖11所示，屏蔽板300形成了封閉的磁路徑，以便阻止磁通(用實線H指示)從勵磁線圈220泄漏到C形線圈芯260等的后側(cè)，及向外部的泄漏。利用這一點，阻止了由漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備內(nèi)的噪音。
短路環(huán)230和290以及屏蔽板300能夠獨立地顯示漏磁通阻止功能。然而，如果它們被組合在一起，就更加抑制了由漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備內(nèi)的噪音。
圖12是示出用于依照本發(fā)明的另一個實施例的成像裝置的熱定影器的結(jié)構(gòu)的說明圖。
盡管在參考圖2描述的熱定影器中，依照本發(fā)明構(gòu)造的感應(yīng)加熱單元被應(yīng)用于這種型式的熱定影器，即其中利用耐熱帶150來進行圖像定影，易于理解，如圖12所示，結(jié)合不必要輻射應(yīng)對措施的感應(yīng)加熱單元也可被用于不使用耐熱帶的熱定影器中。
附圖標記130指示用作加熱部件的加熱輥。加熱輥130被裝置本體的驅(qū)動單元(未示出)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。加熱輥130由鐵-鎳-鉻合金的金屬材料制成，且具有300℃或更高的居里點。加熱輥130成形為厚0.3mm的管子形狀。
為使加熱輥130的表面具有可脫離性，加熱輥被涂覆有脫離層(未示出)，該脫離層由氟樹脂制成，厚20μm。脫離層可由具有良好可脫離性的樹脂或橡膠制成，如PTFE、PFA、FEP、硅橡膠和氟橡膠。也可以單獨采用這些化合物，或者將作為混合物使用。當加熱輥130被用于熱定影單色圖像時，僅僅從保障可脫離性來說，是令人滿意的。當加熱輥130被用于熱定影彩色圖像時，優(yōu)選使加熱輥具有彈性。在這種情況下，必須形成更厚的橡膠層。
附圖標記160指示壓輥。壓輥160由硬度為65°JIS-A硬度的硅橡膠制成，且例如用20kgf的壓力按壓該加熱輥130，從而形成輥隙部分。在按壓狀態(tài)，壓輥160隨著加熱輥130的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
壓輥160的材料可以是耐熱樹脂或橡膠，如另一種氟橡膠和氟樹脂。為了提高加熱輥的抗磨性和可脫離性，加熱輥160的表面涂敷有樹脂，如PTFE、PFA、FEP或它們的混合物。為防止熱量散逸，壓輥160優(yōu)選由熱傳導(dǎo)性低的材料制成。
接下來，圖14和15示出了C形線圈芯260的排列的示例。
圖14示出C形線圈芯260的排列的示例。在圖14中，C形線圈芯260相對于與加熱輥130的旋轉(zhuǎn)軸方向正交的方向上傾斜一定角度θ。按照這種排列，勵磁線圈220形成的磁通沿著C形線圈芯260穿過加熱輥130，也就是，磁通相對于與加熱輥130旋轉(zhuǎn)軸方向正交的方向上以角度θ穿過。因此，當加熱輥130旋轉(zhuǎn)時，在整個加熱輥130上相對于旋轉(zhuǎn)軸方向上產(chǎn)生了焦耳熱量。因而，加熱輥130可關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸方向被均勻加熱。
圖15示出了C形線圈芯260的排列的另一個示例。按照這種排列，相對加熱輥130的旋轉(zhuǎn)軸方向，C形線圈芯260間的間隔變化。在圖15中，例如，C形線圈芯260被以間距d1＝21mm、d2＝21mm和d3＝18mm，即d1＝d2＞d3的形式排列。也就是，在加熱輥130端部的相鄰C形線圈芯260之間的間隔小于在加熱輥130的中間部分的相鄰C形線圈芯260之間的間隔。
因此，由流過勵磁線圈220的電流在加熱輥130的端部形成的磁通的數(shù)量大于在加熱輥130的中間部分形成的磁通的數(shù)量。這就導(dǎo)致在加熱輥130的端部的熱值較大。在另一方面，與加熱輥的中央部分相比，在加熱輥130的端部，熱量通過熱傳導(dǎo)可被容易地從該加熱輥傳遞到軸的軸承等上。因而，所述效果相互抵消，那么就在加熱輥和耐熱帶上獲得了均勻的溫度分布，借此防止了圖像顯影的失敗。
如上所述，在實施例中，IH熱定影器的加熱部分被樹脂材料等制成的支承框架覆蓋。設(shè)置金屬板來覆蓋支承框架。金屬板阻止支承框架翹曲。設(shè)置短路環(huán)，且該短路環(huán)阻止了由從C形線圈芯等的后側(cè)泄漏到外部的少量磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，借此抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備內(nèi)的噪音，或者短路環(huán)利用金屬板來補充支承框架翹曲阻止效果。
通過參考具體實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了說明。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，顯然可以在不偏離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下，可以對本發(fā)明造成各種改變和優(yōu)化。
本發(fā)明基于2002年3月11日提交的日本專利申請JP2002-064900、2003年7月11日提交的日本專利申請JP2002-202618、2002年9月12日提交的日本專利申請JP2002-266493和2003年1月31日提交的日本專利申請JP2003-023828，在此其一并參考并引入其內(nèi)容。
工業(yè)可應(yīng)用性從前述可以看出，短路環(huán)和屏蔽板都靠近加熱裝置或熱定影器的勵磁線圈設(shè)置，該加熱裝置或熱定影器基于電磁感應(yīng)加熱。因而，阻止了從勵磁線圈泄漏到外部的少量磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且抑制了產(chǎn)生在其他部件或設(shè)備內(nèi)的噪音。
而且，自感應(yīng)加熱單元內(nèi)部的熱量自形成在殼體上的孔進行輻射。因而，防止了設(shè)在感應(yīng)加熱單元內(nèi)的勵磁線圈的溫升，且因此防止了絕緣的失敗。
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，包括加熱旋轉(zhuǎn)部件，由感應(yīng)電流加熱；勵磁線圈，設(shè)置成面對所述加熱旋轉(zhuǎn)部件的至少一部分，且磁通自該勵磁線圈發(fā)展以產(chǎn)生感應(yīng)電流；和第一磁屏蔽部件，靠近勵磁線圈設(shè)置，且呈環(huán)狀以阻止來自該勵磁線圈的漏磁通。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，還包括置于勵磁線圈附近的第二磁屏蔽部件，該磁屏蔽部件呈環(huán)狀以阻止來自該勵磁線圈的漏磁通，其中，所述第一磁屏蔽部件阻止從勵磁線圈沿第一方向發(fā)展的漏磁通，其中，所述第二磁屏蔽部件阻止從勵磁線圈沿第二方向發(fā)展的漏磁通。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述加熱旋轉(zhuǎn)部件是包括磁性金屬的加熱輥。
4.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述勵磁線圈被纏繞成矩形形狀，其中，所述第一磁屏蔽部件沿著所述勵磁線圈的矩形形狀成形。
5.如權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中，所述勵磁線圈被纏繞成矩形形狀，其中，所述第一磁屏蔽部件和第二磁屏蔽部件分別沿著所述勵磁線圈的矩形形狀成形。
6.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述第一磁屏蔽部件包括鋁。
7.如權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中，所述第一磁屏蔽部件和第二磁屏蔽部件分別包括鋁。
8.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述第一磁屏蔽部件包括銅。
9.如權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中，所述第一磁屏蔽部件和第二磁屏蔽部件分別包括銅。
10.如權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的加熱裝置，還包括多個線圈芯以覆蓋所述勵磁線圈，其中，所述線圈芯以一定間隔排列在加熱旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸方向上。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱裝置，其中，所述每個線圈芯相對于與加熱旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)軸方向正交的方向成一角度傾斜。
12.如權(quán)利要求10所述的加熱裝置，其中，所述線圈芯以不同的間隔排列，且相對于旋轉(zhuǎn)軸方向，在加熱旋轉(zhuǎn)部件端部的線圈芯之間的間隔小于在加熱旋轉(zhuǎn)部件的中央部分的線圈芯之間的間隔。
13.一種熱定影器，包括如權(quán)利要求1到12中任一權(quán)利要求所述的加熱裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的熱定影器，還包括磁屏蔽板，該磁屏蔽板設(shè)置用來覆蓋所述第一磁屏蔽部件，從而阻止來自所述勵磁線圈的漏磁通。
15.一種熱定影器，包括加熱旋轉(zhuǎn)部件，由感應(yīng)電流加熱；支承框架，設(shè)置成面對所述加熱旋轉(zhuǎn)部件的至少一部分；勵磁線圈，被纏繞在所述支承框架上，且磁通自該勵磁線圈發(fā)展，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；和翹曲阻止單元，用于阻止由加熱引起的所述支承框架的翹曲。
16.如權(quán)利要求15所述的熱定影器，其中，所述翹曲阻止單元包括第一磁屏蔽部件，該磁屏蔽部件面對所述勵磁線圈的至少一部分設(shè)置，且呈環(huán)狀以阻止來自所述勵磁線圈的漏磁通。
17.如權(quán)利要求15所述的熱定影器，還包括呈環(huán)狀的第二磁屏蔽部件，用來阻止來自所述勵磁線圈的漏磁通，其中，所述支承框架包括第一面和與該第一面相對的第二面，其中，所述勵磁線圈被纏繞在所述第一面上，其中，所述加熱旋轉(zhuǎn)部件面對所述第二面設(shè)置，其中，所述第一屏蔽部件被置于所述第一面上方，所述第二屏蔽部件被置于所述第二面上方。
18.如權(quán)利要求17所述的熱定影器，其中，所述翹曲阻止單元還包括所述第二磁屏蔽部件。
19.一種熱定影器，包括加熱旋轉(zhuǎn)部件，由感應(yīng)電流加熱；勵磁線圈，設(shè)置成面對所述加熱旋轉(zhuǎn)部件的至少一部分，且磁通自該勵磁線圈發(fā)展，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；和殼體，關(guān)于所述勵磁線圈被置于與所述加熱旋轉(zhuǎn)部件相對的一側(cè)上，從而覆蓋所述加熱旋轉(zhuǎn)部件和勵磁線圈，且該殼體上開有孔，用來排放來自勵磁線圈的熱量。
20.如權(quán)利要求19所述的熱定影器，還包括空氣輸運單元，用來引導(dǎo)殼體內(nèi)的空氣穿過所述孔。
21.一種熱定影器，包括第一旋轉(zhuǎn)部件；第二旋轉(zhuǎn)部件；帶，被拉伸在所述第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件之間；和勵磁線圈，面對所述帶的至少一部分放置，且磁通自該勵磁線圈發(fā)展，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；第一磁屏蔽部件，被置于所述勵磁線圈附近，且呈環(huán)狀以阻止來自勵磁線圈的漏磁通。
22.如權(quán)利要求21所述的熱定影器，其中，所述帶包括磁性金屬。
23.如權(quán)利要求21所述的熱定影器，其中，所述帶與形成在記錄介質(zhì)上的色粉圖像接觸并加熱該色粉圖像。
24.如權(quán)利要求21所述的熱定影器，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)部件由絕緣材料制成。
25.如權(quán)利要求21所述的熱定影器，還包括第三旋轉(zhuǎn)部件，該第三旋轉(zhuǎn)部件設(shè)置用來按壓所述第二旋轉(zhuǎn)部件，其中，所述帶被夾在所述第二旋轉(zhuǎn)部件和第三旋轉(zhuǎn)部件之間。
26.如權(quán)利要求21所述的熱定影器，其中，所述第一旋轉(zhuǎn)部件是包括磁性金屬的加熱輥，其中，所述第二旋轉(zhuǎn)部件是定影輥。
全文摘要
短路環(huán)(230)被設(shè)在支承框架(190)的外部。在短路環(huán)(230)內(nèi)，在消除自勵磁線圈(220)被輸入電流而形成的部分磁通的方向上產(chǎn)生了渦電流，其中該部分磁通被泄漏到外部。當產(chǎn)生渦電流時，根據(jù)弗萊明定律，在消除由漏磁通產(chǎn)生的磁場的方向上形成了一個磁場。因此阻止了由漏磁通產(chǎn)生的不必要的輻射，且因此抑制了在其他部件或設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的噪音。
文檔編號G03G15/20GK1650238SQ0380928
公開日2005年8月3日 申請日期2003年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者志水忠文, 北川生一, 醒井政博, 松尾和德, 松崎圭一, 朝倉建治, 立松英樹, 門田裕一, 鳥飼英次, 副田一彥, 梶原忠之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社