專利名稱：加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)感應(yīng)加熱的加熱元件的發(fā)熱來(lái)加熱所要加熱并且輸送 的材料的加熱裝置以及使用了該加熱裝置的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本特許專利申請(qǐng)(JP-A)昭59-33787曾經(jīng)提出了一種利用高頻感應(yīng)加熱作為加 熱源的電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置。在該加熱裝置中，將線圈同心地設(shè)置在包括金屬導(dǎo)體(感應(yīng)加熱元件)的中空定 影輥中。使高頻電流流經(jīng)該線圈以產(chǎn)生出高頻磁場(chǎng)。磁場(chǎng)產(chǎn)生出感應(yīng)渦電流，由此定影裝 置由于其自身的表面電阻而自身產(chǎn)生出焦耳熱。根據(jù)電磁感應(yīng)加熱式定影裝置，明顯改善 了電熱轉(zhuǎn)換效率，從而能夠降低預(yù)熱時(shí)間。但是，這種電磁感應(yīng)加熱式定影裝置被如此致動(dòng)，即，能夠作為所要加熱材料輸送 或者通過(guò)的整個(gè)最大尺寸記錄材料被加熱到預(yù)定定影溫度，以進(jìn)行調(diào)色劑圖像定影。為此， 消耗了比實(shí)際調(diào)色劑圖像定影所需的能量更高的能量。另外，在通過(guò)的記錄材料尺寸較小， 并且連續(xù)通過(guò)加熱裝置時(shí)，在定影部分處除了紙張通過(guò)區(qū)域之外的區(qū)域(非紙張通過(guò)區(qū) 域)被加熱至高于調(diào)色劑圖像的定影溫度的溫度(過(guò)加熱)，使得所要加熱材料的內(nèi)部溫度 升高或者熱老化。為了解決這些問題，例如，如在JP-A昭09-171889、平10-74009和2003-123957中 所描述的一樣，可以使用磁通量阻擋部件。但是，在這種設(shè)有磁通量阻擋部件的電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置中，必須使用一種 機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)所要加熱和通過(guò)的材料尺寸來(lái)改變磁通量阻擋部件的阻擋面積。另外，作為用于防止在非紙張通過(guò)部分處的溫度升高，可以進(jìn)行降低紙張通過(guò)速 度(降低通過(guò)量)或者抵接散熱部件，但是這伴隨出現(xiàn)這些問題，即，降低了機(jī)器的生產(chǎn)率， 并且增加散熱部件會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的裝置，并且增加生產(chǎn)成本。為此，作為防止非紙張通過(guò)部分溫度升高的應(yīng)對(duì)措施，已知有這樣一種方法，將電 磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的居里溫度設(shè)定為接近定影溫度，從而將電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的溫度限制為 居里溫度，以防止過(guò)加熱(溫度升高超過(guò)居里溫度)。另外，從近來(lái)在節(jié)能和快速啟動(dòng)時(shí)間上的要求方面看，電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置 的電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件做得較薄，以便提供較低的熱量。為此，可以考慮電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的 厚度在加熱構(gòu)件的溫度到達(dá)其居里溫度之后小于磁力線的穿透深度S。在該情況中，如在 圖5 (b)中所示一樣，從磁場(chǎng)產(chǎn)生部件產(chǎn)生出的磁力線F穿透電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件1并且泄漏 出。該漏磁通量F'不會(huì)影響加熱裝置的外部，但是在易于由于發(fā)熱而受損的信號(hào)線或其他 構(gòu)件設(shè)置在加熱構(gòu)件1附近的情況中，必須考慮間距或磁通量阻擋。因此，所得到的加熱裝置變得尺寸較大或者復(fù)雜性增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電磁感應(yīng)式加熱裝置，其中在加熱元件的溫度到達(dá)該 加熱元件的居里溫度的部分處降低漏磁通量，以消除漏磁通量對(duì)設(shè)在加熱元件附近中的電 氣部分等的影響。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置，其中加熱元件的厚 度在所要輸送和加熱的最小尺寸材料的與輸送區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域中較小，該區(qū)域?yàn)槠渲屑訜?元件的溫度不會(huì)到達(dá)加熱元件的居里溫度以降低整個(gè)加熱元件的熱量的區(qū)域，因此允許電 磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的溫度的快速起動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種加熱裝置，該裝置包括線圈；以及加熱元件，它包含著所述線圈，用來(lái)通過(guò)來(lái)自線圈的磁通量的作用產(chǎn)生出熱量，以 加熱在所要加熱的材料上的圖像，其中加熱元件其居里溫度高于定影溫度并且低于加熱裝置的耐熱溫度，而且在與 所要加熱的材料的預(yù)定尺寸對(duì)應(yīng)的區(qū)域之外的區(qū)域中其厚度大于在與所要加熱的材料的 預(yù)定尺寸對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的厚度。通過(guò)結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的以下說(shuō)明，將更加了解本發(fā)明的這些和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為在第一實(shí)施方案中的成像設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)示圖。圖2為用在第一實(shí)施方案中的定影裝置的主要部分的示意性前視圖。圖3為用在第一實(shí)施方案中的定影裝置的放大示意性剖視圖。圖4(a)、4(b)和4(c)分別顯示出定影輥沿著縱向方向的厚度分布。圖5(a)為一示意圖，用來(lái)說(shuō)明在電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的溫度小于加熱構(gòu)件的居里 溫度時(shí)工作磁力線的狀態(tài)，并且圖5(b)為一示意圖，用來(lái)說(shuō)明在加熱構(gòu)件的溫度不小于居 里溫度時(shí)磁力線的狀態(tài)。圖6為用在第二實(shí)施方案中的定影裝置的放大示意性剖視圖。圖7(a)為一示意圖，顯示出定影膜的層結(jié)構(gòu)，并且圖7(b)為一示意性縱向剖視 圖，顯示出定影輥隙部分的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的加熱裝置優(yōu)選可以用作用于復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等的定影裝置，其中在 所輸送的記錄材料上形成未定影的調(diào)色劑圖像，并且通過(guò)加熱裝置使該圖像熱定影在記錄 材料上。(第一實(shí)施方案)下面將參照這些附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。(成像設(shè)備的實(shí)施方案)
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圖1為作為具有根據(jù)本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置的圖像熱定影裝置提供 的成像設(shè)備的實(shí)施方案的示意性結(jié)構(gòu)圖。在該實(shí)施方案中，成像設(shè)備100為利用轉(zhuǎn)印式電攝影方法的激光掃描曝光式成像 設(shè)備(復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、這些機(jī)器的多功能機(jī)等)。在原稿支撐玻璃板101上，根據(jù)預(yù)定的安裝標(biāo)準(zhǔn)將原稿0面向下放置，并且用原稿 壓板102蓋住該原稿。在按下復(fù)印開始鍵時(shí)，致動(dòng)包括運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的圖像光電讀取器(讀 取器單元)103以在放置在原稿支撐玻璃板101上的原稿0的向下圖像表面上進(jìn)行圖像信 息的光電讀取處理。還可以通過(guò)將原稿自動(dòng)供給裝置(ADF，RDF)安裝在原稿支撐玻璃板 101上來(lái)使原稿0自動(dòng)供給到原稿支撐玻璃板101上。旋轉(zhuǎn)鼓式電攝影感光構(gòu)件(下面被稱為“感光鼓”)104以預(yù)定的圓周速度沿著所 示箭頭的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在該轉(zhuǎn)動(dòng)期間，感光鼓104由充電裝置105均勻地充電成 預(yù)定極性和預(yù)定電位。通過(guò)圖像寫入裝置106使感光鼓104的均勻充電表面以成像的方式 曝露于光L以降低在曝光部分處的電位，由此在感光鼓104的表面上形成與曝光圖案對(duì)應(yīng) 的靜電潛像。在該實(shí)施方案中所使用的圖像寫入裝置106為激光掃描器，并且該圖像寫入 裝置16根據(jù)來(lái)自未示出的控制器的指令輸出根據(jù)由光電讀取器103光電讀取的原稿圖像 信息的時(shí)序電數(shù)字象素信號(hào)調(diào)制的激光L，由此掃描曝光旋轉(zhuǎn)感光鼓104的均勻充電表面， 因此形成與原稿圖像信息對(duì)應(yīng)的靜電潛像。接下來(lái)，通過(guò)顯影裝置107用調(diào)色劑將靜電潛像顯影為調(diào)色劑圖像。從感光鼓104 的表面將調(diào)色劑圖像靜電轉(zhuǎn)印到已經(jīng)從紙張(記錄材料)供給機(jī)構(gòu)部分以預(yù)定的定時(shí)提供 給轉(zhuǎn)印充電裝置108的與感光鼓104相對(duì)的轉(zhuǎn)印部分T的記錄材料上。該實(shí)施方案的成像設(shè)備的紙張供給機(jī)構(gòu)部分包括第一至第四紙張供給盒部分 109-112、多用途盤(MP盤)113和反向紙張?jiān)俟┙o部分114，并且從這些部分通過(guò)定位輥 115以預(yù)定的定時(shí)將記錄材料S選擇地供給轉(zhuǎn)印部分。在轉(zhuǎn)印部分處已經(jīng)從感光鼓104將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到其上的記錄材料S與感光鼓 104表面分離，并且被輸送給定影裝置116，通過(guò)該定影裝置將未定影調(diào)色劑圖像定影在記 錄在材料P上，然后通過(guò)排紙輥117將它排到位于成像設(shè)備外面的輸出盤118上。另一方面，感光鼓104的表面在記錄材料S分離之后由清潔裝置119清潔，以便去 除留在感光鼓105上的殘余調(diào)色劑。然后對(duì)感光鼓105反復(fù)地進(jìn)行成像。在雙面復(fù)印模式的情況中，已經(jīng)進(jìn)行了單面復(fù)印并且從定影裝置116送出的記錄 材料被導(dǎo)入進(jìn)反向紙張?jiān)俟┙o部分114，以便重新送給轉(zhuǎn)印部分，在那里進(jìn)行將調(diào)色劑圖像 轉(zhuǎn)印到該記錄材料的另一面上。所得到的記錄材料重新通過(guò)定影裝置116，以通過(guò)排紙輥 117排放在位于成像設(shè)備外面的輸出盤118上。(2)加熱裝置(定影裝置)116圖2為定影裝置116的主要部分的前視圖，而圖3為該主要部分的放大剖視圖。該定影裝置116為加熱輥式，并且為電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置。定影裝置114主 要包括一對(duì)加熱輥1和一壓輥2，它們相互平行抵靠地垂直設(shè)置以形成一定影輥隙部分N。加熱輥(下面被稱為“定影輥”)1為形成有感應(yīng)加熱元件的中空(圓筒形)輥(電 磁感應(yīng)加熱構(gòu)件)。在輥?zhàn)拥耐庵鼙砻嫣?，形成有一調(diào)色劑釋放層。在該實(shí)施方案中，調(diào)色 劑釋放層由厚度為30 μ m的PTFE形成。
定影輥1通過(guò)位于其兩個(gè)端部處的軸承23可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在側(cè)板21和22 (位于定 影裝置的前后側(cè)上)之間。另外，在定影輥1的內(nèi)中空部分處，如此插入并且設(shè)置作為磁場(chǎng) (磁通量)產(chǎn)生部件的加熱組件(勵(lì)磁線圈單元)3，S卩，使它在非轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)中由位于定影裝 置的前后側(cè)上的保持構(gòu)件24和25固定地支撐。壓輥2為一彈性輥，它包括一鐵芯軸2a、一體并且同心地纏繞在鐵芯軸2上的硅橡 膠耐熱彈性層和形成在彈性層2b的外表面處的調(diào)色劑釋放層2c。該調(diào)色劑釋放層2c與上 述定影輥1的調(diào)色劑釋放層Ic類似。該壓輥2設(shè)置在定影輥1下面并且與之平行，而且通 過(guò)位于其兩個(gè)端部處的軸承26可轉(zhuǎn)動(dòng)地保持在側(cè)板21和22 (位于定影裝置的前后側(cè)上) 之間。壓輥2通過(guò)未示出的偏壓部件進(jìn)一步壓在定影輥1的下表面上，同時(shí)抵抗彈性層2b 的彈性，因此形成具有預(yù)定寬度的定影輥隙部分N。如在JP-A No. 2000-39797中所述一樣，如所期望的一樣，構(gòu)成定影輥1的作為電 磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的感應(yīng)加熱元件的示例可以包括磁性金屬或合金(電導(dǎo)體或磁性材料)例 如鎳、鐵、鐵磁性SUSJ^ -鎳合金、鐵-鎳-鉻合金以及鎳-鈷合金；以及其居里溫度經(jīng)過(guò) 調(diào)節(jié)的磁性經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的合金。在該實(shí)施方案中，使用其居里溫度已經(jīng)設(shè)定為220°c (在該溫 度下該合金喪失其磁性)的鎳鐵合金。居里溫度被設(shè)定為小于可接受的上限并且例如可以設(shè)定為小于裝置部分的耐熱 溫度，從而加熱裝置(定影裝置)的溫度不會(huì)到達(dá)耐熱溫度，該耐熱溫度例如是在通過(guò)將表 面硅橡膠層粘附在芯部金屬上而制備出的這種加熱輥的輥芯金屬和表面橡膠層之間的粘 性耐久性溫度，以便改善定影性能，或者是用于設(shè)置在輥中的線圈的涂覆樹脂(材料)的耐 熱溫度?？梢詫⒃撦?zhàn)拥木永餃囟仍O(shè)定為低于造成高溫偏置出現(xiàn)的溫度。定影輥1可優(yōu)選由金屬例如鐵、鎳或鈷形成。通過(guò)使用鐵磁性金屬(具有高磁導(dǎo) 率)，可以將更多的從磁場(chǎng)產(chǎn)生部件產(chǎn)生出的磁通量限定在鐵磁性金屬內(nèi)。換句話說(shuō)，可以 提高磁通量密度。因此，在鐵磁性金屬表面處有效地產(chǎn)生出渦電流以產(chǎn)生出熱量。在定影 輥1的表面處的調(diào)色劑釋放層通?？梢杂?0-50 μ m厚的PTFE或PFA層形成。另外，還可 以提供設(shè)置在調(diào)色劑釋放層Ia里面的橡膠層。插入到定影輥1的中空部分中的加熱組件3為磁場(chǎng)產(chǎn)生部件，它為保持件(外 殼)4、勵(lì)磁線圈5、磁芯61和62等的組件。在保持件4中，容納并且保持著勵(lì)磁線圈5和 磁芯61和62。加熱組件3插入到定影輥1的內(nèi)中空部分中，以便以預(yù)定的角度設(shè)置在適當(dāng) 位置中并且設(shè)置在這樣一種狀態(tài)中，即，按照非接觸的方式在它和定影輥1之間保持了預(yù) 定間隙，從而加熱組件3在其兩個(gè)端部處由位于定影裝置的前后側(cè)上的保持構(gòu)件24和25 按照非轉(zhuǎn)動(dòng)方式固定地支撐。至于用于保持件4的材料，可以適當(dāng)?shù)夭捎媚蜔岵牧虾头谴判圆牧希缁赑PS 的樹脂、基于PEEK的樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、陶瓷、液晶聚合 物5和含氟樹脂。需要?jiǎng)?lì)磁線圈5產(chǎn)生出足夠的用于加熱的交替磁通量，從而必須提供低電阻部件 和高電感部件。至于勵(lì)磁線圈5的芯線，可以采用包括由直徑為0. 1-0. 3mm的大約80-160 根細(xì)線形成的線束的絞合線。這些細(xì)線包括絕緣電纜。這些細(xì)線沿著細(xì)長(zhǎng)板形式的保持件 4的內(nèi)底部形狀多次纏繞在磁芯61和62上，從而提供了該勵(lì)磁線圈5。勵(lì)磁線圈5沿著定 影輥1的縱向方向纏繞，并且由保持件4的內(nèi)壁和磁芯保持，并且另外設(shè)有兩根導(dǎo)線(線圈饋電線)5a和5b，它們向外引導(dǎo)并且與電源控制裝置(勵(lì)磁電路)52連接。如此設(shè)置作為用于檢測(cè)定影輥1的溫度的溫度檢測(cè)部件的熱敏電阻7，即，通過(guò)使 用彈性構(gòu)件將它壓在定影輥表面上來(lái)使之彈性地接觸定影輥1的表面。將由熱敏電阻7檢測(cè)到的溫度信號(hào)輸入給控制電路51。該溫度控制部件7不限于 熱敏電阻，而是可以為其它接觸式或非接觸式檢測(cè)裝置。在定影輥1將從成像機(jī)構(gòu)輸送給定影裝置116的記錄材料S引導(dǎo)給定影輥隙部分 N的入口部分之前，設(shè)置導(dǎo)板8。分離爪9用作用于通過(guò)抑制被導(dǎo)入進(jìn)定影輥隙部分N并且 通過(guò)定影輥隙部分N的記錄材料卷繞在定影輥1上使記錄材料S與定影輥1分離的部件。 在定影輥1將已經(jīng)通過(guò)輥隙部分N的記錄材料S朝著輸出盤引導(dǎo)之后，設(shè)置導(dǎo)板10。在成像設(shè)備的主電源開關(guān)打開時(shí)，控制電路51致動(dòng)驅(qū)動(dòng)源(馬達(dá))M。驅(qū)動(dòng)源的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給固定在定影輥1的一個(gè)端部處的定影輥齒輪G，由此如圖3 所示一樣以預(yù)定的圓周速度沿著箭頭A的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)定影輥1。通過(guò)定影輥1的 轉(zhuǎn)動(dòng)沿著箭頭B的逆時(shí)針方向使壓輥2轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，控制電路51致動(dòng)電源控制裝置52，以從電源控制裝置52給設(shè)在定影輥1中 的加熱組件3的勵(lì)磁線圈5提供電能5 (在該實(shí)施方案中，為IO-IOOkHz的高頻電流)。因此，通過(guò)從加熱組件3產(chǎn)生出的作用和磁通量(交變磁場(chǎng))，作為感應(yīng)加熱構(gòu)件 的定影輥1產(chǎn)生出熱量(通過(guò)渦電流損失產(chǎn)生出焦耳熱)。通過(guò)熱敏電阻7檢測(cè)出該定影 輥1的溫度，并且將所檢測(cè)出的溫度信號(hào)輸入到控制電路51中?？刂齐娐?1通過(guò)控制從 電源控制組件52提供給加熱組件3的勵(lì)磁線圈5的能量來(lái)調(diào)節(jié)定影輥溫度，以便使之保持 在預(yù)定的定影溫度(在該實(shí)施方案中，處于200°C)處。如上所述，在定影輥1和壓輥2被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并且通過(guò)給加熱組件3的勵(lì)磁線圈5的 供電使定影輥1產(chǎn)生出熱量以將溫度控制到預(yù)定溫度的狀態(tài)中，在其上承載有在成像設(shè)備 的轉(zhuǎn)印部分處經(jīng)過(guò)靜電轉(zhuǎn)印的未定影調(diào)色劑圖像t的記錄材料S被導(dǎo)入進(jìn)定影輥隙部分N 以被夾緊輸送。在這個(gè)輥隙輸送過(guò)程期間，通過(guò)加熱和輥隙壓力使在記錄材料S上的未定 影調(diào)色劑圖像t作為永久定影圖像固著在記錄材料表面上。(3)在定影裝置的非紙張通過(guò)區(qū)域中防止過(guò)加熱通過(guò)熱敏電阻7將定影輥1的表面溫度控制在200°C，從而定影輥溫度在等待或紙 張通過(guò)期間不會(huì)超過(guò)上述220°C的居里溫度。在該狀態(tài)中，從磁場(chǎng)產(chǎn)生部件產(chǎn)生出的磁力線 F如圖5(a)中所示一樣聚集在作為感應(yīng)加熱元件的定影輥1的表面部分上，并且沿著表面 部分通過(guò)，同時(shí)在它們穿過(guò)感應(yīng)加熱元件1的內(nèi)部時(shí)其密度成指數(shù)降低(集膚效應(yīng))。這里，其中磁通量密度降低至定影輥1的表面的0.368倍的深度指的是穿透深度， 它通常由以下方程式表示δ = ( Π XfX μ X σ Ym,其中f表示磁場(chǎng)產(chǎn)生部件的勵(lì)磁電流的頻率，μ表示感應(yīng)加熱元件的磁導(dǎo)率，并 且σ表示感應(yīng)加熱元件的電導(dǎo)率。表面電阻Rs由Rs = Π / δ ( Π 電阻率)表示。通過(guò)表面電阻利用焦耳熱來(lái)加熱 定影棍1 。另一方面，在小尺寸紙張連續(xù)通過(guò)的情況中，在非紙張通過(guò)區(qū)域中沒有對(duì)紙張出 現(xiàn)任何熱損失，從而通過(guò)上述焦耳熱增大了定影輥1的溫度。在定影輥1的溫度增大至與定影輥1的居里溫度相同的220°C時(shí)，定影輥1的磁性喪失(磁導(dǎo)率變?yōu)?)。在該情況中，由上述方程式表示的穿透深度δ迅速增大，從而表面電阻Rs急劇降 低。為此，在定影輥溫度到達(dá)220°C時(shí)，不進(jìn)行隨后對(duì)定影輥1的加熱。因此，可以在220°C 處抑制非紙張通過(guò)部分溫度升高。如上所述，通過(guò)針對(duì)在非紙張通過(guò)部分(區(qū)域)中產(chǎn)生出的溫度升高將作為感應(yīng) 加熱元件的定影輥1的居里溫度設(shè)定為預(yù)定值，從而可以在不使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)并且不降低生 產(chǎn)率的情況下解決與非紙張通過(guò)部分溫度升高相關(guān)的問題。更具體地說(shuō)，在該實(shí)施方案中，記錄材料的通過(guò)操作在中央?yún)⒖驾斔屯ǖ郎系亩?影裝置116中進(jìn)行。在圖2中，C表示中央?yún)⒖季€。在該實(shí)施方案中，最大紙張通過(guò)寬度Pl 為320mm，并且以普通產(chǎn)出率輸送紙張的最小紙張通過(guò)寬度P2為150mm。作為用于定影輥1的溫度檢測(cè)部件的熱敏電阻7設(shè)置成檢測(cè)與在最小紙張通過(guò)寬 度P2的區(qū)域中的位置對(duì)應(yīng)的定影輥的表面部分。包括有熱敏電阻7的控制系統(tǒng)51和52 控制向勵(lì)磁線圈5提供電能，以便起動(dòng)定影輥1，從而使之在該區(qū)域中具有預(yù)定的表面溫度 (在該實(shí)施方案中為200°C )，并且將定影輥1的溫度保持在該溫度下。在連續(xù)輸送小尺寸紙張(其紙張寬度不小于最小紙張通過(guò)寬度P2并且小于最大 紙張通過(guò)寬度Pl)時(shí)，通過(guò)用包括熱敏電阻7的控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制來(lái)使位于與定影輥1 的小尺寸紙張通過(guò)區(qū)域?qū)?yīng)的部分處的定影輥1的溫度保持在作為預(yù)定定影溫度的200°C 處。但是，在定影輥1的與作為在最大紙張通過(guò)寬度Pl和小尺寸紙張通過(guò)區(qū)域之間的不同 區(qū)域的非紙張通過(guò)區(qū)域?qū)?yīng)的部分處，由于非紙張通過(guò)部分溫度升高現(xiàn)象，所以定影輥溫 度增大至高于20(TC (預(yù)定定影溫度)。但是，在該實(shí)施方案中，作為電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的定影輥1的居里溫度設(shè)定為 220°C，從而在位于與非紙張通過(guò)區(qū)域?qū)?yīng)的定影輥部分處的溫度到達(dá)220°C時(shí)，定影輥部 分的磁性急劇降低，從而防止了定影輥部分溫度增大至高于220°C的居里溫度。換句話說(shuō)， 在非紙張通過(guò)區(qū)域中的溫度升高最大限制為220°C的居里溫度，從而可以防止溫度進(jìn)一步 增大超過(guò)居里溫度的這種過(guò)熱現(xiàn)象。(4)設(shè)定定影輥1的厚度在圖4(a)中顯示出定影輥1(作為電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件)沿著縱向方向的厚度分布 形狀。相對(duì)于定影輥1的厚度，在居里溫度獲得區(qū)域(為在其中定影輥溫度由于非紙張通 過(guò)部分溫度升高而到達(dá)居里溫度的最大紙張通過(guò)區(qū)域Pi和其紙張通過(guò)寬度不小于最小紙 張寬度P2并且小于最大紙張寬度Pl的小尺寸紙張的紙張通過(guò)區(qū)域之間的不同區(qū)域)中的 定影輥1的厚度tk設(shè)定為大于定影輥1在與其中通過(guò)溫度控制使定影輥溫度總是保持在 200°C的預(yù)定定影溫度下以便不會(huì)到達(dá)居里溫度的最小紙張寬度P2的區(qū)域?qū)?yīng)的部分處 的厚度Τη。在該實(shí)施方案中，如上所述，通過(guò)設(shè)定例如在鐵和鎳之間的混合比來(lái)將定影輥1 的居里溫度(磁性喪失溫度)設(shè)定為220°C。在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之前的磁導(dǎo)率μ 為100 X 4 Π X 10_7 (H/m)，而在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之后的磁導(dǎo)率μ P為4 Π X 10_7 (H/ m)。另外電導(dǎo)率σ為1.3X106(S/m)。在該實(shí)施方案中，通過(guò)改變定影輥1的內(nèi)表面形狀，將在不小于最小紙張寬度P2 并且小于最大紙張寬度Pi的區(qū)域中的厚度tk設(shè)定為大于定影輥1在與其中通過(guò)溫度控制
8使定影輥溫度總是保持在200°C的預(yù)定定影溫度下以便不會(huì)到達(dá)居里溫度的最小紙張寬度 P2的區(qū)域?qū)?yīng)的部分處的厚度Τη。換句話說(shuō)，在位于與預(yù)定尺寸紙張對(duì)應(yīng)的區(qū)域外面的區(qū) 域的輥?zhàn)雍穸却笥谠谂c預(yù)定尺寸紙張對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的厚度。這里，“與預(yù)定尺寸紙張對(duì)應(yīng)的區(qū)域”不僅指的是具有預(yù)定尺寸紙張寬度的區(qū)域， 而且還指的是具有可以根據(jù)由紙張通過(guò)區(qū)域相交部分決定的溫度升高面積、用于輥?zhàn)拥牟?料和輸送速度適當(dāng)改變的對(duì)應(yīng)寬度的區(qū)域。另外，在該實(shí)施方案中，預(yù)定尺寸紙張其尺寸小于最大可輸送尺寸，但是也可以具 有與最大可輸送尺寸相等的尺寸。在后面的情況中，可以降低在除了最大紙張輸送區(qū)域之 外的區(qū)域中的磁漏。在該實(shí)施方案中，如上所述，通過(guò)設(shè)定例如在鐵和鎳之間的混合比來(lái)將定影輥 1的居里溫度(磁性喪失溫度)設(shè)定為220°C。在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之前的磁導(dǎo) 率μ為100X4 Π X10_7(H/m)，并且在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之后的磁導(dǎo)率yq為 4 Π Xl(T7OVm)。另外，電導(dǎo)率 σ 為 1. 3 X IO6 (S/m)。在該實(shí)施方案中，通過(guò)改變定影輥1的內(nèi)表面形狀，使在P2區(qū)域中的厚度tn小于 在位于P區(qū)域外面的區(qū)域中的厚度tk。在該實(shí)施方案中，厚度tn為0. 5mm,并且厚度tk為 1. 5mm0另外，定影輥1從例如在紙張輸送操作期間防止紙張卷曲方面看其外周面具有稍 微凹形形狀(直徑差大約為100 μ m)。通過(guò)熱敏電阻7將定影輥的溫度控制為具有200°C的表面溫度，從而定影輥溫度 在等待和紙張通過(guò)時(shí)刻不會(huì)超過(guò)在紙張通過(guò)區(qū)域中的200°C的居里溫度。為此，從磁場(chǎng)產(chǎn)生 部件3產(chǎn)生出的磁力線以由下面所示的方程式表示的穿透深度δ穿透定影輥1，從而穿過(guò) 定影輥1的內(nèi)部。δ = ( Π XfX μ X σ 產(chǎn)= 0. 00014 (m) = 0. 14 (mm),其中f表示磁場(chǎng)產(chǎn)生部件的勵(lì)磁電流的頻率，μ表示感應(yīng)加熱元件的磁導(dǎo)率，并 且σ表示感應(yīng)加熱元件的電導(dǎo)率。表面電阻Rs由Rs = Π / δ ( Π 電阻率)表示。定影輥1由表面電阻通過(guò)焦耳熱 加熱。另一方面，在小尺寸紙張連續(xù)通過(guò)的情況中，在非紙張通過(guò)區(qū)域中的紙張沒有出 現(xiàn)熱損失，從而通過(guò)上述焦耳熱升高定影輥1的溫度。在定影輥1的溫度升高至作為定影 輥1的居里溫度的220°C，該定影輥1的磁性喪失。更具體地說(shuō)，磁導(dǎo)率變?yōu)? Π X IO-7 (H/ m)。在該情況中，穿透深度δ迅速增大以滿足以下方程式δ = ( Π XfX μ qX σ 產(chǎn)= 0. 0014 (m) = 1. 4 (mm)。因此，表面電阻急劇降低，并且在定影輥溫度到達(dá)220°C (居里溫度)時(shí)，不進(jìn)行隨 后對(duì)定影輥1的加熱。因此，可以在220°C處抑制在非紙張通過(guò)區(qū)域中的溫度升高。另一方面，在位于其中在小尺寸紙張連續(xù)通過(guò)時(shí)定影輥溫度到達(dá)居里溫度的P2 區(qū)域外面的區(qū)域中的厚度tk為1. 5mm,因此大于在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之后的磁力線 的穿透深度1. 4mm。因此，即使在定影輥1的溫度在連續(xù)通過(guò)小尺寸紙張時(shí)到達(dá)居里溫度時(shí)，幾乎所有的磁力線保持在定影輥1中。因此，基本上不會(huì)出現(xiàn)磁通量泄漏到定影輥外 面。為此，例如可以防止在與用于控制上述加熱元件的溫度的控制電路等連接的信號(hào)線上 的電磁影響。另外，在其中定影輥溫度沒有到達(dá)居里溫度的P2區(qū)域中的厚度tn較薄(0. 5mm)， 從而可以降低整個(gè)定影輥的熱容量。因此，可以實(shí)現(xiàn)例如快速預(yù)熱定影輥。通過(guò)改變定影輥的相應(yīng)內(nèi)徑(pdk來(lái)使定影輥厚度tn和tk改變，從而定影輥的外 表面形狀可以設(shè)置成適用于紙張輸送的所期望形狀。因此，在紙張輸送上不會(huì)有任何負(fù)面 影響。因此，可以實(shí)現(xiàn)防止上述漏磁通量和定影輥熱容量降低的作用。另外，在采用如圖4(b)中所示一樣厚度連續(xù)變化的這種厚度分布的情況也能夠 期望實(shí)現(xiàn)類似的效果。另外，在通過(guò)單面參考輸送通道進(jìn)行紙張輸送的情況中，如圖4(c) 中所示一樣，可以根據(jù)相應(yīng)尺寸紙張的位置提供在厚度分布形狀中的變化。在圖4(c)中， D表示單面參考線。在該實(shí)施方案中，在與定影輥的非紙張通過(guò)部分對(duì)應(yīng)的部分處的厚度tk設(shè)定為 大于在定影輥溫度到達(dá)居里溫度之后但是甚至在沒有滿足這種厚度關(guān)系時(shí)的穿透深度，可 以相對(duì)于厚度成指數(shù)地實(shí)現(xiàn)磁通量的衰減效應(yīng)。為此，即使在厚度不大于穿透深度時(shí)，只要 將該厚度做得更大，則可以實(shí)現(xiàn)更大的效應(yīng)。另外，在用在實(shí)際市場(chǎng)中的加熱裝置的情況中，存在各種各樣的紙張(片材)各 個(gè)，從而定影輥的厚度不必清楚地根據(jù)紙張通過(guò)部分和非紙張通過(guò)部分改變。在至少在通 過(guò)小尺寸紙張時(shí)位于引起溫度升高的非紙張通孔部分處的厚度設(shè)定為大于在紙張通過(guò)區(qū) 域的中央部分處的厚度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)磁通量泄漏降低效果。從該效果方面看，在優(yōu) 選實(shí)施方案中，在非紙張通過(guò)區(qū)域中的定影輥的厚度大于在最小尺寸紙張通過(guò)區(qū)域中的厚 度。因此，可以相對(duì)于所有紙張實(shí)現(xiàn)磁通量泄漏降低效果。(第二實(shí)施方案)圖6為根據(jù)本發(fā)明的作為電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置的定影裝置116的示意性剖視 圖。在該實(shí)施方案中，定影裝置116具有與在第一實(shí)施方案中所用的定影裝置116 (在 圖3中所示的)相同的結(jié)構(gòu)。如在圖6中所示一樣，薄膜引導(dǎo)構(gòu)件13和勵(lì)磁線圈5 —體地設(shè)置成一加熱組件 3，并且作為電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的環(huán)形帶狀定影薄膜IA在張力作用下圍繞著薄膜引導(dǎo)構(gòu)件 13、驅(qū)動(dòng)輥14和張力輥15延伸。加熱組件3的薄膜引導(dǎo)構(gòu)件13的下表面部分和通過(guò)定影 薄膜IA運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的彈性壓輥2通過(guò)定影薄膜IA相互抵靠以形成一定影輥隙部分N。通 過(guò)中央?yún)⒖驾斔?，記錄材料S被導(dǎo)入進(jìn)定影輥隙部分N，然后被夾送以通過(guò)電磁感應(yīng)加熱和 輥隙壓力使未定影調(diào)色劑圖像固著在記錄材料S上。溫度控制系統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu) 與第一實(shí)施方案的定影裝置116的那些相同。如在作為沿著縱向方向(與紙張通過(guò)方向垂直)的放大剖視圖的圖7(a)中所 示一樣，定影薄膜IA具有這樣一種層機(jī)誒構(gòu)，鐵_鎳合金感應(yīng)加熱元件層a的表面涂有 200 μ m厚的硅橡膠彈性層b，并且另外涂覆有30 μ m厚的含氟樹脂釋放層C。感應(yīng)加熱元件 層a在縱向中央部分處具有50 μ m的厚度，并且在端部處厚度為200 μ m,從而該厚度沿著縱 向方向逐漸改變。
感應(yīng)加熱元件層a用磁性調(diào)節(jié)合金形成，從而其居里溫度為220°C。在使小尺寸 紙張連續(xù)通過(guò)中央?yún)⒖驾斔屯ǖ赖那闆r中，與非紙張通過(guò)部分對(duì)應(yīng)的一部分感應(yīng)加熱元件 層a其厚度達(dá)到220°C，但是不會(huì)升高大于220°C。因此，抑制了在小尺寸紙張通過(guò)時(shí)在非 紙張通過(guò)部分處的溫度升高(過(guò)加熱)。如在作為縱向剖視圖的圖7(b)中所示一樣通過(guò)利用定影薄膜IA使薄膜引導(dǎo)構(gòu)件 13的下表面部分和隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓輥2相互擠壓來(lái)形成定影輥隙部分N。薄膜引導(dǎo)構(gòu)件13的 下部具有向下凸起形狀以便在中央部分處具有ΙΟΟμπι的凸形厚度，由此通過(guò)薄膜引導(dǎo)構(gòu) 件13的向下凸起形狀來(lái)消除上述定影薄膜IA的厚度改變形狀以便使定影薄膜IA在定影 輥隙部分N處具有其向下凸起厚度為50 μ m的適用于紙張輸送的形狀。通過(guò)使用上述定影裝置，與在第一實(shí)施方案中類似，可以實(shí)現(xiàn)合適的紙張(片材) 輸送，同時(shí)通過(guò)感應(yīng)加熱元件層a的厚度降低了在非紙張通過(guò)部分處在溫度升高時(shí)的磁通 量泄漏。(其它實(shí)施方案)1)根據(jù)本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置不限于用作如在上述實(shí)施方案中的圖 像熱定影裝置，而是也可以用作用來(lái)將未定影圖像臨時(shí)定影在記錄紙張上的一臨時(shí)定影裝 置或者用于通過(guò)重新加熱在其上承載有定影圖像的記錄紙張來(lái)改變圖像表面特性例如光 澤(glass)的圖像加熱裝置。另外，本發(fā)明的加熱裝置還用作用來(lái)熱處理片狀構(gòu)件的加熱 裝置，例如用于去除帳單等的皺紋的熱壓裝置、熱層壓裝置或用于使紙張等的水分蒸發(fā)的 熱干燥裝置。2)感應(yīng)加熱構(gòu)件可以不僅由單個(gè)感應(yīng)加熱構(gòu)件或具有包括感應(yīng)加熱層以及其它 耐熱塑料、陶瓷等材料層的兩層或多層的多層構(gòu)件構(gòu)成。3)由磁場(chǎng)產(chǎn)生部件實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱構(gòu)件(元件)的感應(yīng)加熱方案不限于內(nèi)部加熱方 案，而是可以為外部加熱方案，其中磁通量產(chǎn)生部件設(shè)置在感應(yīng)加熱構(gòu)件外面。[工業(yè)實(shí)用性]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電磁感應(yīng)加熱式加熱裝置，其中漏磁通量在加熱元件的 溫度到達(dá)加熱元件的居里溫度以消除漏磁通量在設(shè)置在加熱元件附近的電氣部分等上的影響。在該加熱裝置中，加熱元件的厚度在所要輸送和加熱的最小尺寸材料的與輸送區(qū) 域?qū)?yīng)的區(qū)域中較小，該區(qū)域?yàn)槠渲屑訜嵩臏囟炔粫?huì)到達(dá)加熱元件的居里溫度的區(qū) 域，從而降低了整個(gè)加熱元件的熱量，因此允許電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的溫度的快速起動(dòng)。
權(quán)利要求
一種圖像加熱裝置，包括線圈，用于產(chǎn)生磁通量；加熱元件，它包含發(fā)熱層，該發(fā)熱層通過(guò)來(lái)自所述線圈的磁通量的作用產(chǎn)生出熱量，以加熱記錄材料上的圖像；以及控制裝置，用于控制所述線圈的供電，以使所述加熱元件的溫度作為用于加熱所述記錄材料上的圖像的圖像加熱溫度，其中，所述加熱元件的居里溫度高于所述圖像加熱溫度并且低于所述圖像加熱裝置的耐熱溫度，以及所述發(fā)熱層的中間部分處的厚度小于所述居里溫度處的表面深度，并且所述發(fā)熱層的端部處的厚度大于所述發(fā)熱層的中間部分處的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述發(fā)熱層的端部處的厚度大于所述居 里溫度處的表面深度。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述發(fā)熱層的中間部分處的厚度大于所 述圖像加熱溫度處的表面深度。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述圖像加熱裝置還包括用于給所述線 圈提供高頻電流的電源，所述高頻電流的頻率為IOKHz到IOOKHz。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述加熱元件是輥?zhàn)印?br> 6.如權(quán)利要求5所述的圖像加熱裝置，其中，所述輥?zhàn)拥亩瞬刻幍膬?nèi)徑小于所述輥?zhàn)?的中間部分處的內(nèi)徑。
7.如權(quán)利要求5所述的圖像加熱裝置，其中，所述輥?zhàn)拥亩瞬刻幍耐鈴酱笥谒鲚佔(zhàn)?的中間部分處的外徑。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述加熱元件是帶。
9.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述圖像加熱裝置還包括用于檢測(cè)所述 加熱元件的溫度的溫度檢測(cè)部件，并且所述控制裝置基于所述溫度檢測(cè)部件的輸出來(lái)控制 所述線圈的供電。
10.如權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，其中，所述圖像加熱裝置還包括線圈單元，所 述線圈包含在所述線圈單元內(nèi)，所述線圈單元設(shè)置在所述加熱元件內(nèi)。
全文摘要
為了防止在電磁感應(yīng)加熱構(gòu)件的非紙張通過(guò)區(qū)域中出現(xiàn)非紙張通過(guò)部分溫度升高，通過(guò)將加熱構(gòu)件1的居里溫度設(shè)定為小于可接受的上限溫度并且如此設(shè)定加熱構(gòu)件的厚度從而在居里溫度到達(dá)區(qū)域(P1-P2)中的厚度tk大于在作為具有最小通過(guò)尺寸的所加熱材料的輸送區(qū)域的居里溫度非到達(dá)區(qū)域P2中的厚度tn，從而降低了磁通量的泄漏。
文檔編號(hào)G03G15/20GK101950145SQ201010278870
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者武田昌平, 渡邊岡樹, 白潟二郎, 竹松浩二, 若原伸一郎, 西村貢市郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社