專利名稱：圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電磁感應加熱的圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置。更詳細地說，涉及一種用于電子照相裝置、靜電記錄裝置等的成像裝置、適用于對本定影的樹脂粉末像進行熱定影的定影裝置的圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置。
背景技術(shù)：
加熱定影裝置中有代表性的圖像加熱裝置，以往一般采用熱滾方式、薄膜加熱方式等接觸加熱方式。
近年來，從縮短加熱時間和節(jié)能等要求出發(fā)，關(guān)于這些接觸加熱方式的圖像加熱裝置的熱源，正在試驗利用發(fā)熱效率高、而且可集中加熱的電磁感應加熱。
圖10是薄膜加熱方式的圖像加熱裝置，表示利用電磁感應加熱作為熱源的圖像加熱裝置的有代表性的例子(參照特開平7-114276號公報)。如圖10所示，在進行環(huán)形旋轉(zhuǎn)的薄膜201的內(nèi)側(cè)設有卷繞在鐵芯202上的勵磁線圈203。因此，交變磁場可以貫穿薄膜201。另外，由于交變磁場的作用，作為發(fā)熱部件和加熱部件的薄膜201上產(chǎn)生感應電流，利用該感應電流在薄膜201上所產(chǎn)生的熱量，對薄膜201與加壓滾204之間通過的記錄材料205上的樹脂粉末像206進行定影。圖10中，207是用于檢測加壓滾204的表面溫度的熱敏電阻，根據(jù)該熱敏電阻207的檢測溫度，控制供給勵磁線圈203的電流。另外，在該例子中，在薄膜201上產(chǎn)生的熱量難以傳遞給勵磁線圈203側(cè)，因此正在下功夫研究薄膜201的層結(jié)構(gòu)。
包括上述以往的例子在內(nèi)，利用電磁感應加熱的圖像加熱裝置一般可以集中地、有效地加熱需要的部分，因此，作為達到縮短加熱時間和節(jié)能的一種手段是有效的。
但是，為了有效地達到縮短加熱時間和節(jié)能，在提高發(fā)熱機構(gòu)效率的基礎(chǔ)上，還必須減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量，這時伴隨著熱容量低而產(chǎn)生新的問題。
即，如果減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量，則發(fā)熱量或散失熱量的變化會相應敏感地反應在發(fā)熱部件或加熱部件的溫度上，溫度容易波動。另外，為減小熱容量，減薄這些部件的厚度是有效的。這樣一來，這些部件內(nèi)部的導熱性也變差，故容易產(chǎn)生局部性溫差，難以將整個發(fā)熱部件、加熱部件均勻地控制在穩(wěn)定的溫度。上述以往例子的薄膜加熱方式的圖像加熱裝置是明顯地表現(xiàn)出上述問題的例子。
另外，在一般的薄膜加熱方式中，為縮短加熱時間，盡量將薄膜的熱容量設計得小一些，但因此產(chǎn)生薄膜的溫度局部地上升過高的問題。當薄膜的溫度異常上升時，發(fā)熱不穩(wěn)定或產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，進而引起薄膜及其周圍部件的損壞。這以圖10所示以往例子的圖像加熱裝置的情況進行說明，對于該圖的深度方向的寬度大小而言，連續(xù)地通過窄幅記錄材料205時特別成問題。即，通過記錄材料205的部分被記錄材料205帶走熱量，因此必須相應地進行加熱，但不通過記錄材料205的部分同樣地被加熱時，由于薄膜的熱容量小，寬度方向的導熱性也差，因此僅這部分溫度上升。并且薄膜局部地異常升溫時，在這種狀態(tài)下通過寬幅記錄材料205時產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象，或者整體的發(fā)熱量不穩(wěn)定，進而使作為發(fā)熱機構(gòu)的勵磁線圈203等受到損壞。如上述例子那樣，即使對作為發(fā)熱部件和加熱部件的薄膜或其它部件進行局部溫度檢測，也不可能控制這種局部性的溫度上升現(xiàn)象。
反之，如果為防止這種溫度上升現(xiàn)象而限制整體發(fā)熱量，則吸熱多的部分溫度下降，造成定影不良。
另外，不論何種薄膜加熱方式，在采用碘鎢燈或電磁感應的熱滾方式來縮短加熱時間而減薄滾子的厚度使熱容量減小的情況下，也會引起發(fā)熱不穩(wěn)定或局部升溫、溫度不足，產(chǎn)生同樣的問題。
在上述公報中，公開了下述嘗試，即采用設定好居里溫度的薄膜、以獲得自身溫度控制特性，但根據(jù)本發(fā)明者們的實驗，用上述以往例子的結(jié)構(gòu)以發(fā)熱部件(薄膜)，難以獲得合適的自身溫度控制特性。即，在上述以往例子中，導電性薄膜比表皮深度薄得多，在居里溫度上下由于感應電流流動的通路的斷面積不變，故在居里溫度上下發(fā)熱量幾乎不變。因此，采用上述以往例子的結(jié)構(gòu)，對圖象加熱裝置進行適當?shù)臏囟瓤刂剖遣豢赡艿?，不能解決上述的局部性溫度上升、溫度下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明者們通過積極研究，得出以下結(jié)論“為獲得用于圖像加熱裝置的有效的自身溫度控制特性，在升溫時使幾乎全部感應電流在阻抗高的部分流動而使發(fā)熱量更大，超過居里溫度以后，使電流大多在低的部分流動而使發(fā)熱量減少，并且必須滿足一定條件，即其發(fā)熱量之差為規(guī)定量以上，另外，其應予控制的溫度在定影所需的合適范圍內(nèi)”，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明是為解決以往技術(shù)中的上述課題而提出的，其目的在于提供一種圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置，該圖像加熱裝置對記錄材料上的圖像進行加熱時，發(fā)熱部件自身可進行穩(wěn)定的自身溫度控制，同時即使省略熱敏電阻等溫度檢測裝置或溫度控制電路，也可獲得最佳的加熱條件。
另外，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置，即使將加熱滾或膜等的發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量設計得較小，通過自身溫度控制也可以防止局部性溫度不均勻或溫度上升過高。
而且，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置，即使連續(xù)地通過窄幅記錄材料，不通過記錄材料的部分也不會溫度上升過高而產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象，或者產(chǎn)生局部性溫度不是的現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的在于提供這樣一種圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置，即不會因溫度上升過高而造成發(fā)熱不穩(wěn)定，并且可以防止勵磁線圈、薄膜等因加熱部的熱量而受到損壞。
本發(fā)明的目的在于提供一種可減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量、縮短加熱時間的圖像加熱裝置及使用該裝置的成像裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明的圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)的特征為包括發(fā)熱部件，它具有按規(guī)定的居里溫度設定的磁性層；勵磁部件，它與上述發(fā)熱部件相對置地設置，通過交變磁場對上述發(fā)熱部件進行勵磁；夾入部，它邊夾持輸送保持有樹脂粉末像的記錄材料，邊被上述發(fā)熱部件的熱量加熱，上述發(fā)熱部件在居里溫度以上時的發(fā)熱量與在常溫時的發(fā)熱量之比小于1/2。根據(jù)該圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)，對記錄材料上的樹脂粉末像加熱時發(fā)熱部件本身可進行穩(wěn)定的自身溫度控制。因此，即使省略熱敏電阻等溫度檢測裝置或溫度控制電路，也可以獲得最佳的加熱條件。另外，減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量時，在記錄材料寬度方向上易產(chǎn)生局部性溫差的問題，而由于發(fā)熱部件所具有的自身溫度控制也產(chǎn)生局部性發(fā)熱作用而造成溫差，因此即使通過夾入部連續(xù)地輸送窄幅記錄材料，也不會使不通過記錄材料15的部分異常地升溫，并且其后即使通過夾入部27連續(xù)地輸送寬幅記錄材料，也不會產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象。這樣，在可自身溫度控制的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，可以減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量，故可以縮短加熱時間。
另外，上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)中，磁性層的厚度最好為表皮深度的2倍以上。根據(jù)該比較理想的例子，發(fā)熱部件在高于居里溫度時的發(fā)熱量與在常溫時的發(fā)熱量之比小于1/2，可進行穩(wěn)定的溫度控制。
而且，上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)中，發(fā)熱部件最好由按規(guī)定的居里溫度設定的磁性層和接近于磁性層設置的、比磁性層的電阻低的導電層構(gòu)成的。根據(jù)該比較理想的例子，在不那么增加整個發(fā)熱部件層厚的情況下，可以顯著地減小在居里溫度附近或高于居里溫度時的發(fā)熱量與常溫時的發(fā)熱量之比。另外，在這種情況下，假設磁性層的固有阻抗和厚度分別為ρ1，t1，導電層的固有阻抗和厚度分別為ρ2，t2時，最好滿足下述關(guān)系式。
ρ1/t1≥ρ2/t2.........(1)根據(jù)該比較理想的例子，發(fā)熱部件在居里溫度以上時的發(fā)熱量與常溫下的發(fā)熱量之比可以達到小于1/2的水平。另外，在這種情況下，磁性層的厚度最好等于或大于表皮深度。根據(jù)該比較理想的例子，由于集膚效應，可以使幾乎全部感應電流只集中在磁性層內(nèi)流動。
另外，在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)中，夾入部最好由發(fā)熱部件的至少一部分以及推壓接觸該發(fā)熱部件的加壓機構(gòu)形成的。在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少磁性層是可旋轉(zhuǎn)的滾子。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少磁性層是可移動的薄膜。另外，在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少導電層是可移動的薄膜。
另外，在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第1種結(jié)構(gòu)中，夾入部最好由與發(fā)熱部件接觸的、可移動的薄膜以及與推壓接觸薄膜的加壓機構(gòu)形成的。在這種情況下，最好發(fā)熱部件與薄膜的背面相接觸。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件從夾入部的上流側(cè)到夾入部附近與薄膜的背面相接觸，勵磁部件設在上述夾入部的上流側(cè)。根據(jù)該比較理想的例子，由于勵磁部件不受夾入部溫度的影響而升溫，故可以穩(wěn)定地保持發(fā)熱量。另外，在這種情況下，最好發(fā)熱部件在薄膜的背面?zhèn)扰c薄膜的一部分相接觸，勵磁部件設在上述薄膜的表面一側(cè)。根據(jù)該理想的例子，勵磁部件不受發(fā)熱部件的溫度影響而升溫，因此可以穩(wěn)定地保持發(fā)熱量。再有，在這種情況下，最好加壓機構(gòu)由設在薄膜背面一側(cè)的低導熱性滾子和設在上述薄膜表面一側(cè)的加壓滾構(gòu)成。根據(jù)該較理想的例子，由于需要強壓力的夾入部是通過低導熱性滾子與加壓滾之間的推壓形成的，因此不存在因為形成夾入部而一邊承受大摩擦力一邊滑動的部分，適合于高速和長時間運轉(zhuǎn)的裝置。在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少一部分是由可以旋轉(zhuǎn)的滾予構(gòu)成的。另外，最好上述薄膜形成環(huán)狀。
本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)的特征為具有發(fā)熱部件，它具有按規(guī)定的居里溫度設定的磁性層；勵磁部件，它與上述發(fā)熱部件相對置地設置，通過交變磁場對上述發(fā)熱部件進行勵磁；夾入部，它邊夾持輸送保持有樹脂粉末像的記錄材料，邊用上述發(fā)熱部件的熱量加熱，設定居里溫度要滿足下述條件，即在裝置動作時在溫度接近居里溫度附近上述磁性層的相對導磁率降低，上述發(fā)熱部件的穩(wěn)定溫度高于樹脂粉末開始出現(xiàn)冷不均勻現(xiàn)象的溫度，并且其穩(wěn)定時夾入部出口的溫度低于樹脂粉末開始出現(xiàn)熱不均勻現(xiàn)象的溫度。根據(jù)圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)，可以對未定影的樹脂粉末像均勻地、穩(wěn)定地進行定影。
另外，在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)中，發(fā)熱部件最好由按規(guī)定的居里溫度設定的磁性層及接近上述磁性層設置的、比磁性層電阻低的導電層構(gòu)成。在這種情況下，假設磁性層的固有阻抗和厚度分別為ρ1，t1，導電層的固有阻抗和厚度分別為ρ2、t2時，最好滿足下述關(guān)系式。
ρ1/t1≥ρ2/t2.........(1)另外，在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)中，假設夾入部的樹脂粉末的冷不均勻現(xiàn)象開始溫度為Tc[℃]、居里溫度為Tk[℃]、夾入部出口處樹脂粉末的熱不均勻現(xiàn)象開始溫度為Th[℃]時，最好滿足下述關(guān)系式Tc≤Tk≤Th+70[℃] ............(2)在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)中，假設居里溫度為Tk〔℃〕時，最好滿足下述關(guān)系式。
140[℃]≤Tk≤280[℃]...............(3)在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)中，夾入部最好由發(fā)熱部件的至少一部分及推壓接觸該發(fā)熱部件的加壓機構(gòu)形成。在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少磁性層是可以旋轉(zhuǎn)的滾子。另外，在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少磁性層是可移動的薄膜。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少導電層是可移動的薄膜。
另外，在上述本發(fā)明圖像加熱裝置的第2種結(jié)構(gòu)，夾入部最好由與發(fā)熱部相接觸的、可移動的薄膜與與推壓接觸薄膜的加壓機構(gòu)形成。在這種情況下，最好發(fā)熱部件與薄膜的背面相接觸。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件從夾入部的上流側(cè)到夾入部附近與薄膜的背面接觸，勵磁部件設在上述夾入部的上流側(cè)。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件在薄膜的背面?zhèn)扰c薄膜的一部分接觸，勵磁部件設在薄膜的表面一側(cè)。在這種情況下，最好加壓機構(gòu)由設在薄膜背面一側(cè)的低導熱性滾子和設在薄膜表面一側(cè)的加壓滾構(gòu)成。而且，在這種情況下，最好發(fā)熱部件的至少一部分是由可以旋轉(zhuǎn)的滾子構(gòu)成。另外，上述薄膜最好形成環(huán)狀。
本發(fā)明的成像裝置具有成像機構(gòu)和熱定影裝置的一種成像裝置，其中成像機構(gòu)的作用是在記錄材料上形成保持有未定影的圖像，熱定影裝置的作用是在記錄材料上對未定影的圖像進行熱定影，其特征在于熱定影裝置使用上述本發(fā)明的圖像加熱裝置。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的圖像加熱裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是用于說明本發(fā)明實施例1的圖像加熱裝置的自身溫度控制特性的視圖。
圖3是用于說明本發(fā)明實施例1的圖像加熱裝置之加熱滾的熱量與溫度的關(guān)系的視圖。
圖4是說明本發(fā)明實施例2的圖像加熱裝置的自身溫度控制特性的視圖。
圖5表示本發(fā)明實施例3的圖像加熱裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例3的圖像加熱民用的勵磁線圈部的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明實施例4的圖像加熱裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明實施例5的圖像加熱裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9是表示將本發(fā)明實施方式的圖像加熱裝置作為定影裝置使用的成像裝置的剖視圖。
圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的圖像加熱裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實施例方式
下面，用實施方式更具體地說對本發(fā)明進行說明。
圖9是表示將本發(fā)明實施方式的圖像加熱裝置作為定影裝置使用的成像裝置的剖視圖。
在圖9中，1是電子照相感光體(以下稱為“感光滾筒”)，感光滾筒1按箭頭方向、以規(guī)定的圓周速度被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，同時通過帶電器2使其表面與規(guī)定的負的負電位Vo一樣地帶電。
3是激光束掃描器，該激光束掃描器3根據(jù)從未圖示的圖像讀取裝置和計算機等主裝置輸入的圖像信息的時間系列電數(shù)字象素信號，輸出調(diào)制的激光束。如上述那樣，與負電位Vo一樣地帶電的感光滾筒1的表面被該激光束掃描曝光，曝光部分的電位絕對值減小，成為正電位VL。這樣，在感光滾筒1的表面上形成靜電潛像。然后，該靜電潛像由顯像器4根據(jù)帶負電的粉體樹脂反轉(zhuǎn)顯像而顯出圖像。
顯像器4具有被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的顯像滾4a，該顯像滾4a與感光滾筒1平行地相對配置。在顯像滾4a上外加顯像偏置電壓，該顯像偏置電壓的絕對值比感光滾筒1的負電位Vo小，比正電位VL大，與此同時在其外周面上形成具有負電荷的樹脂粉末薄膜。由于以上的結(jié)構(gòu)，顯像滾4a上的樹脂粉末只能轉(zhuǎn)移到感光滾筒1的正電位VL部分上形成樹脂粉末像，使靜電潛像顯像。
由供紙部10一張一張地提供記錄材料15，經(jīng)過一對導輥11，12，以與感光滾筒1的旋轉(zhuǎn)同步的適當時間送入感光滾筒1和與其相接觸的復制滾13的咬入部。然后，由于外加了復制偏壓的復制滾13的作用，感光滾筒1上的樹脂粉末像依次復制到記錄材料15上。從感光滾筒1和復制滾13之間通過的記錄材料15被送入定影裝置16，由該定影裝置16對復制樹脂粉末像進行定影，經(jīng)過定影而固定了圖像的記錄材料15被送到排紙托架17上。
通過記錄材料15后的感光滾筒1的表面用清理裝置5去除復制殘留的樹脂粉末等殘留物而使其潔凈。然后，通過反復進行以上的工序而依次作像。
下面，通過具體的實施例，對本發(fā)明的圖像加熱裝置進行更詳細地說明。
〔實施例1〕圖1是表示本發(fā)明實施例1的圖像加熱裝置的立體圖。在本實施例中，圖像加熱裝置是以采用由磁性體構(gòu)成加熱滾的定影裝置為例進行說明。
如圖1所示，作為發(fā)熱部件及加熱部件的加熱滾21，是以直徑為45mm、壁厚為1mm的圓筒狀的磁性合金作為基體、在其表面涂上與樹脂粉末之間具有剝離性的厚15μm的氟化乙烯樹脂構(gòu)成的，上校磁性合金是經(jīng)過成分調(diào)整的，其居里溫度約為210℃。在本實施例中，磁性合金使用鐵、鎳、鉻的合金(電阻率7.2×10-7Ωm，常溫下的相對導磁率約100，高于居里溫度時的相對導磁率約1)。合金的材料或成份的比例可根據(jù)需要的飽和磁通密度或目標的居里溫度而變動。
加熱滾21由未圖示的軸承支承著，可相對于定影裝置進行旋轉(zhuǎn)。在加熱滾21的內(nèi)部以固定在定影裝置主體上的狀態(tài)設置感應加熱部，用于對加熱滾21進行感應加熱。該感應加熱部由勵磁線圈23和交變電源24構(gòu)成，其中勵磁線圈23卷繞在配置于加熱滾21內(nèi)部的圓筒狀的繞線管22上，作為勵磁部件；交變電源24用于將高頻的交變電流供給勵磁線圈23。另外，在繞線管22內(nèi)部插入鐵素體25作為芯材，以提高加熱效率。勵磁線圈23使用成束的細導線構(gòu)成的利茲線。
26是表面由硅橡膠構(gòu)成的加壓滾，加壓滾26由未圖示的軸承支承著，可相對于定影裝置主體進行旋轉(zhuǎn)。另外，加壓滾26與加熱滾21平行地配置，加壓滾26的硅橡膠被滾21推壓而產(chǎn)生變形，于是在加熱滾21與加壓滾26之間形成規(guī)定的推壓部即夾入部27。即，通過加熱滾21和加壓滾26構(gòu)成夾入形成機構(gòu)。在形成夾入部27的狀態(tài)下，由未圖示的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動加熱滾21旋轉(zhuǎn)，加壓滾26也從動而進行旋轉(zhuǎn)。28是熱敏電阻，用于檢測夾入部27出口附近的加熱滾21表面的溫度。
記錄材料15在其表面具有未定影的樹脂粉末像31的狀態(tài)下，按箭頭X方向插入定影裝置內(nèi)，由夾入部27邊夾持輸送、邊被加熱滾21的熱量加熱。這樣，記錄材料15上的樹脂粉末像31便被定影。
由交變電源24對如上構(gòu)成的定影裝置的勵磁線圈23供給頻率為23KHz的交變電流，加熱滾21開始加熱后，經(jīng)過一定時間之后使加熱滾21以周速為200mm/sec的速度旋轉(zhuǎn)。并且利用熱敏電阻28檢測這期間加熱滾21的表面溫度。其結(jié)果是加熱滾21的表面溫度從常溫升溫后，經(jīng)過一定時間后穩(wěn)定在約190℃。
另外，保持在穩(wěn)定溫度后，由夾入部27連續(xù)地輸送記錄材料15，由熱敏電阻28檢測這時的加熱滾21的夾入部27出口附近的表面溫度。其結(jié)果是加熱滾21的夾入部27出口附近的表面溫度穩(wěn)定在約165℃。
以下，對于加熱滾上的發(fā)熱量與所控制的溫度的關(guān)系進行說明。
首先，將高頻交變電流供給勵磁線圈23，則產(chǎn)生相應的高頻交變磁場，該高頻交變磁場與加熱滾21相交鏈。于是，在加熱滾21內(nèi)產(chǎn)生感應電流，加熱滾21被感應加熱。在此，加熱滾21由經(jīng)過成份調(diào)整、居里溫度約為210℃的磁性合金構(gòu)成，因此在低于居里溫度期間、以及在居里溫度附近或高于居里溫度后，在加熱滾21中流動的感應電流的狀態(tài)顯著不同。即，加熱滾21中流動的感應電流的狀態(tài)顯著不同。即，加熱滾21具有自身溫度控制特性。圖2(a)、(b)是用于說明這一自身溫度控制特性的視圖。
圖2(a)是以剖面線表示加熱滾21處于常溫附近時產(chǎn)生的感應電流的流動范圍。如圖2(a)所示，感應電流由于集膚效應而從加熱滾21的內(nèi)面集中到一定厚度的部分上。這時大部分感應電流流動的部分的厚度、即表皮深度δ〔m〕理論上可以用下式表示，在此ρ[Ωm]表示材料的固有阻抗，f(Hz)表示勵磁頻率，μ表示材料的相對導磁率。
δ＝503.3[ρ/(f×μ)0.5.........(4)在本實施例中，加熱滾21的材料采用固有阻抗為7.2×10-7Ωm、常溫下的相對導磁率約為100的磁性合金，勵磁頻率為23kHz，因此通過計算的表皮深度δ約為0.28mm。即，在常溫附近，絕大部分感應電流都從加熱滾21的內(nèi)面集中到厚度約0.28mm以內(nèi)的區(qū)域流動。
圖2(b)是以剖面線表示加熱滾21處于高于居里溫度時感應電流流動的范圍。在這種情況下，由于加熱滾21的相對導磁率約為1，故相當于表皮深度δ的厚度為常溫情況的10倍左右。因此，如圖2(b)所示，在加熱滾21的1mm厚度上都流動感應電流。
在高于居里溫度時，由于以上感應電流狀態(tài)的變化，感應電流流動部分的厚度與常溫附近時相比，增加到約3倍，故總阻抗相應地減小。因此如果以一定電流進行勵磁，則發(fā)熱量與阻抗成比例，約為1/3。
在圖3中，用發(fā)熱曲線Ba表示與加熱滾21的材料的溫度狀態(tài)相對應的發(fā)熱量的變化情況。在圖3中，橫座標表示加熱滾21的材料溫度(在此假設整個加熱滾21整體的溫度是均勻的)，縱坐標表示發(fā)熱量。由于加熱滾21的材料的相對導磁率實際上不是在居里溫度Tk時急劇地從100變到1的，而是逐漸向居里溫度Tk降低，故發(fā)熱量也伴隨著溫度上升而逐漸降低，在居里溫度Tk附近發(fā)熱量急劇下降。接著，溫度上升到高于居里溫度時，感應電流的流動范圍一定，為加熱滾21的整個厚度，因此保持一定的發(fā)熱量。在本實施例中，在常溫Tn時的發(fā)熱量Q1與在高于居里溫度時的發(fā)熱量Q2之比約為3比1。
加熱輥21自身最終穩(wěn)定的溫度(穩(wěn)定溫度)，是上述電磁感應加熱所產(chǎn)生的熱量與從加熱滾21奪走的熱量相平衡時的溫度。通常，定影裝置的加熱滾21通過在軸承支承部和加壓滾26上的熱傳導或向氣氛中幅射、對流而散發(fā)一定的熱量。加熱滾21的溫度越高，散發(fā)的這些熱量越大。如果將該損失掉的熱量作成熱負荷曲線表示，則為圖3的D所示。該熱負荷曲線D與發(fā)熱曲線Ba的交點Ea為穩(wěn)定溫度。本實施例中，不通過記錄材料15而進行加熱時的加熱滾21的表面溫度在190℃時穩(wěn)定，這意味著該交點Ea是190℃。但是，若詳細檢測加熱滾21的溫度時，則存在溫度分布，發(fā)熱量與溫度相平衡的點也根據(jù)不同部分而位于有微小不同的位置，但就整個加熱滾21的平均的關(guān)系而言，可以看成如上述那樣。
另外，通過夾入部27連續(xù)地輸送記錄材料15時，夾入部27出口附近的加熱滾21的表面溫度在165℃時穩(wěn)定，這是由于加熱滾21的總的熱負荷因向記錄材料15散發(fā)熱量而增加。由于檢測溫度是夾入部27出口處的溫度，因此在這里反映出的是被記錄材料15帶走熱量后的加熱滾21表面的較低溫度，可以認為整個加熱滾21的平均溫度總體來說也可控制在比不通過記錄材料15時的溫度更低的溫度。在圖3中，用F表示通過夾入部27連續(xù)地輸送記錄材料15時的熱負荷曲線，用G表示這時的熱收支平衡的穩(wěn)定點。點G是代表性地表示整個加熱滾21的平均溫度，比上述所檢測出的溫度165℃稍高，約為175℃。
另外，本發(fā)明者們測定了一般的有代表性結(jié)構(gòu)的定影裝置的熱損失。根據(jù)測定，在工藝速度為150mm/sec、滾子控制溫度為180℃的情況下總熱量約為490W，其中約47％即約230W為被記錄材料所帶走的熱量，其余的53％為向加壓滾和支承部分分散失的熱量以及向周圍氣氛散失的熱量。改變工藝速度時，總熱量以及記錄材料所帶走的熱量也發(fā)生變化，記錄材料以一般最常用的工藝速度100～250mm/sec通過夾入部后，根據(jù)溫度測定對記錄材料15進行熱量計算，記錄材料15所帶走的熱量約為在穩(wěn)定溫度附近的總熱量的1/2或低于該值的范圍內(nèi)，由此可知該比例變化不大。由這一點可知，在大多數(shù)情況下，圖3中的不通過記錄材料15時的穩(wěn)定點Ea的熱量為由夾入部27連續(xù)地輸送記錄材料15時的穩(wěn)定點G的熱量的1/2以上。
不管有無記錄材料15，為了穩(wěn)定地控制加熱滾21的溫度，最好穩(wěn)定點Ea、G都在發(fā)熱曲線Ba上、位于居里溫度Tk附近的發(fā)熱量急速下降的斜坡部分。即，在高于居里溫度Tk時的發(fā)熱量Q2與常溫Tn時的發(fā)熱量Q1之比大于1/2的發(fā)熱曲線Bb(以虛線表示)的情況下，例如將穩(wěn)定點G設定在上述的發(fā)熱量急速地下降的斜坡部分上時，則不通過記錄材料15時的穩(wěn)定點處于高于居里溫度Tk的一定發(fā)熱量部分Eb，因此在負荷曲線接近于水平狀態(tài)的情況下溫度控制非常不穩(wěn)定。
根據(jù)以上情況，高于居里溫度Tk時的發(fā)熱量Q2與常溫Tn時的發(fā)熱量Q1之比必須小于1/2。另外，如果高于居里溫度Tk時的發(fā)熱量Q2與常溫Tn時的發(fā)熱量Q1之比小于1/3，則不管有無記錄材料15，都可非常穩(wěn)定地進行溫度控制。
因此，如果加熱滾21的磁性合金的厚度為與勵磁頻率相對應的表皮深度的2倍以上的厚度時，則高于居里溫度時發(fā)熱量與常溫時的發(fā)熱量之比小于1/2，可以穩(wěn)定地進行溫度控制。
另外，用碘鎢燈和熱敏電阻28研究了加熱滾21的溫度與樹脂粉末的不均勻性的關(guān)系。由結(jié)果可知，在本實施例的設定速度下，夾入部27入口附近的加熱滾21的表面溫度低于160℃時，開始產(chǎn)生冷不均勻現(xiàn)象(樹脂粉末在不完全熔融的情況下粘著在加熱滾21上的現(xiàn)象)，夾入部27出口附近的加熱滾21的表面溫度超過210℃時開始產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象(熔融后的樹脂粉末粘著在加熱滾21上的現(xiàn)象)。因此，該樹脂粉末開始出來冷不均勻現(xiàn)象的溫度Tc為160℃，開始出現(xiàn)熱不均勻現(xiàn)象的溫度Th為210℃。
如上所述，作為發(fā)熱部件和加熱部件的加熱滾21的自身溫度控制的穩(wěn)定溫度并不是居里溫度本身，而是根據(jù)發(fā)熱曲線與帶走的熱量即熱負荷的關(guān)系決定的。另外，為了使未定影的樹脂粉末像不產(chǎn)生不均勻地粘著在加熱滾21上的現(xiàn)象而穩(wěn)定地被定影，夾入部27內(nèi)任何部分的溫度必須超過可以熔融粘著的最低溫度Tc，并且至少必須將夾入部27的出口溫度設定得比樹脂粉末的熱不均勻性開始溫度Th要低。
首先，穩(wěn)定溫度最高有可能在居里溫度附近，根據(jù)這種可能性，居里溫度Tk必須至少在Tc以上。
另外，究竟可以將居里溫度Tk設定到多高，或者按與規(guī)定的居里溫度偏離多少溫度進行控制，即取決于圖3的穩(wěn)定點G和夾入部27出口的加熱滾21的表面溫度比居里溫度Tk低多少溫度。因此，居里溫度Tk的必要條件是小于Th+α，α為夾入部27出口的加熱滾21的表面溫度與居里溫度Tk之間可能的最大偏離溫度。該偏離溫度α根據(jù)發(fā)熱曲線Ba的形狀及由定影裝置的結(jié)構(gòu)和速度決定的負荷曲線而決定的。
根據(jù)以上所述，居里溫度Tk所必要的條件為Tc≤Tk≤Th+α.........(5)在本實施例中，夾入部27出口附近的加熱滾21的表面溫度在低于居里溫度Tk約45℃的165℃處穩(wěn)定。該穩(wěn)定溫度比熱不均勻性開始溫度Th即210℃要低得多，因此不會產(chǎn)生熱不均勻性狀態(tài)。在一般的定影裝置中，最大偏離溫度α可能為多少，將在后面闡述。
將上述那樣構(gòu)成的定影裝置用于圖9所示的成像裝置，如圖1所示把有樹脂粉末31的面朝向加熱滾21一側(cè)、將復制有樹脂粉末像的記錄材料15按箭頭方向插入，對記錄材料15上的樹脂粉末31進行定影。
根據(jù)本實施例，由于作為發(fā)熱部件的加熱滾21本身具有自身溫度控制特性，因此通過將居里溫度Tk設定為對應于定影溫度的適當值，便可以自動地進行溫度控制。從而，即使省略熱敏電阻等溫度檢測機構(gòu)或溫度控制電路，也可以獲得最佳的加熱條件。另外，減小作為加熱部件的加熱滾21的熱容量時，記錄材料15寬度方向上易產(chǎn)生局部性的溫差，而由于加熱滾21具有的自身溫度控制也會因局部發(fā)熱作用而產(chǎn)生溫差，故即使通過夾入部27連續(xù)地輸送窄幅記錄材料15，不通過記錄材料15的部分也不會產(chǎn)生異常高溫現(xiàn)象，并且其后即使通過夾入部27連續(xù)地輸送寬幅記錄材料15，也不會產(chǎn)生熱不均勻性現(xiàn)象。因此，在可以進行自身溫度控制的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，可以減小加熱滾21的熱容量，故可以縮短加熱時間。
(實施例2)下面對于實施例2的定影裝置進行說明。本實施例的定影裝置與實施例1的定影裝置相比，僅加熱滾的結(jié)構(gòu)不同，其它的結(jié)構(gòu)相同，因此省略總體結(jié)構(gòu)圖，與實施例1的構(gòu)成部件起相同作用的部件，用相同的符號進行說明。圖4(a)、(b)是表示本實施例的作為發(fā)熱部件和加熱部件的加熱滾的結(jié)構(gòu)的剖視圖，與實施例1一樣，是用于說明其自身溫度控制特性的視圖。本實施例的作為發(fā)熱部件和加熱部件的加熱滾41，在其內(nèi)側(cè)設有經(jīng)過成分調(diào)整的、壁厚為0.3mm的磁性合金層42，該磁性合金層42的居里溫度約為210℃，在加熱滾的外側(cè)設有厚0.3mm的作為高導電層的鋁層43，并在其表面涂上與樹脂粉末之間具有剝離性的厚15μm的氟化乙烯樹脂。本實施例也與上述實施例1一樣，磁性合金使用鐵、鎳、鉻的合金(固有阻抗7.2×10-7Ωm，常溫下的相對導磁率約100，高于居里溫度時的相對導磁率約1)。
由交變電源24向上述結(jié)構(gòu)定影裝置的勵磁線圈23供給頻率為23KHz的交變電流，對加熱滾41開始加熱后，經(jīng)過一定時間后，使加熱滾41以周速為200mm/sec的速度旋轉(zhuǎn)。并且用熱敏電阻28檢測這期間加熱滾41的表面溫度。其結(jié)果是，加熱滾41的表面溫度從常溫升高后，經(jīng)過一定時間后穩(wěn)定在約195℃。
另外，保持在穩(wěn)定溫度之后，通過夾入部27連續(xù)地輸送記錄材料15，用熱敏電阻28檢測這時的夾入部27出口附近的加熱滾41的表面溫度。其結(jié)果是，夾入部27出口附近的加熱滾41的表面溫度穩(wěn)定在約175℃。因此，在本實施例的情況下，夾入部27出口處的加熱滾41的表面溫度與居里溫度之間的偏差溫度約為35℃。
本實施例也與上述實施例1一樣，在低于居里溫度期間、與在居里溫度附近或超過居里溫度后，在加熱滾41中流動的感應電流的狀態(tài)明顯不同。即，加熱滾41具有自身溫度控制特性。
圖4(a)是以剖面線表示加熱滾41處于常溫附近時發(fā)生的感應電流的流動范圍。在本實施例中，由于磁性合金層42的材料是使用與上述實施例1相同的磁性合金，故這時的表皮深度δ約為0.28mm，與磁性合金層42的厚度(0.3mm)基本相等。即，如圖4(a)所示，由于集膚效應，幾乎全部感應電流只集中在磁性合金層42上流動。因此，由于因集膚效應而使幾乎全部感應電流只集中在磁性合金層42中流動，所以合金層42的厚度可以等于或大于表皮深度。
圖4(b)是以剖面線表示加熱滾41的超過居里溫度時感應電流的流動范圍。如圖4(b)所示，幾乎全部感應電流都在外側(cè)的鋁層43內(nèi)流動。在這種情況下，磁性合金層42的相對導磁率約為1，因為磁通貫穿磁性合金層42而分散，感應電流要在整個加熱滾41的厚度上流動，但由于鋁層43的電阻比磁性合金層42的電阻小得多，因此可以看成幾乎全部感應電流都在鋁層43中流動。
本實施例中所使用的磁性合金同上述實施例1的一樣，固有阻抗為7.2×10-7Ωm，而鋁的固有阻抗為2.5×10-8Ωm，是磁性合金的1/29，而且有感應電流流動部分的厚度相等、大體為0.3mm，因此，在一定電流的條件下勵磁時，超過居里溫度時的發(fā)熱量大約為常溫時發(fā)熱量的1/29。
如上所述，在本實施例雙層結(jié)構(gòu)的加熱滾41的情況下，整個層的厚度增加不太多，在居里溫度附近或超過居里溫度時的發(fā)熱量可大大小于常溫下的發(fā)熱量。如上所述，在一般的定影裝置中，不管有無記錄材料，為了能穩(wěn)定地控制加熱滾的溫度，至少要將超過居里溫度時的發(fā)熱量減小到常溫時發(fā)熱量的1/2以下。使用本實施例雙層結(jié)構(gòu)的加熱滾41時如果高導電層(在本實施例中為鋁層43)整體的電阻與磁性層整體的電阻相等或低于該電阻，通過把由高頻電流的頻率數(shù)所決定的表皮深度設定得同磁性層的厚度差不多，便可將超過居里溫度時的發(fā)熱量控制在常溫下發(fā)熱量的1/2以下。即，假設磁性層的固有阻抗和厚度分別為ρ1，t1，高導電層的固有阻抗和厚度分別為ρ2，t2時，如果(1)式成立，
ρ1/t1≥ρ2/t2.........(1)則在居里溫度以上時的發(fā)熱量至少可以為常溫時發(fā)熱量的1/2以下。如果高導電層用的材料的固有阻抗非常小，則采用相應的薄層結(jié)構(gòu)可取得同等效果。這對于為縮短加熱時間而需要減小發(fā)熱部件或加熱部件的熱容量的情況特別有效。
此外，在采用本實施例雙層結(jié)構(gòu)的加熱滾41的情況下，可容易地減小居里溫度以上時的發(fā)熱量與常溫時發(fā)熱量之比，而且在接近居里溫度時的發(fā)熱量下降曲線也變得很陡。因此，可相應地將控制溫度也設定得接近居里溫度。在本實施例情況下，如上所述夾入部27出口的加熱滾41的表面溫度與居里溫度之間的偏差溫差約為35℃。
又，在本實施例中，高導電層使用鋁層43，但用銅、鎳等其他高導電性材料亦可取得同樣效果。
還有，在本實施例中，是使用在磁性層上再疊一層高導電層的雙層結(jié)構(gòu)的加熱滾41，但也可只用磁性層構(gòu)成加熱滾，除了接近該加熱滾的夾入部外均以圍住周圍的形式設置非接觸式高導電層。在這種非接觸式雙層結(jié)構(gòu)的情況下，可進一步減小作為發(fā)熱部件及加熱部件的加熱滾的熱容量。
(實施例3)下面，對實施例3的定影裝置進行說明，圖5所示為作為本發(fā)明實施例3中的圖像加熱裝置的定影裝置的剖視圖，圖6所示為該定影裝置所用的勵磁線圈部的立體圖。
圖5中，51是用電鑄工藝將鎳制作成環(huán)狀的，直徑為30mm、厚度為50μm的薄膜，為了使薄膜51與樹脂粉末之間具有易剝離性，在薄膜51的表面上覆有由厚度為10μm的氟化乙烯樹脂構(gòu)成的剝離層52。薄膜51的材料，既可單獨使用鐵、鈷、銅、鉻中的任一種金屬，也可使用這些金屬的合金材料。此外，由于發(fā)熱是使用后述的發(fā)熱材料56進行，故薄膜51也可用除了金屬之外的聚酰亞胺樹脂、氟化乙烯樹脂等耐熱樹脂制成的薄膜。而且，剝離層52的材料也可單獨使用聚四氟乙烯、全氟烷氧基乙烯、氟化乙丙烯、硅橡膠、氟化橡膠等剝離性能良好的樹脂或橡膠，也可使用由它們合成的材料。在將本定影裝置用于對黑白圖像進行定影時，只確保剝離性就可以了，在用于對彩色圖像進行定影時最好能使剝離層具有彈性，這種情況下剝離層52需要設成稍厚的橡膠層。
在圖5、圖6中，53是作為勵磁部件的勵磁線圈。該勵磁線圈53被纏繞在由鐵素體構(gòu)成的芯材54上，芯材54的端部固定支承在成像裝置主體上。由交變電源55向勵磁線圈53供頻率為30KHz的交變電流，這樣，使在勵磁線圈53周圍反復產(chǎn)生，消除圖6中的箭頭H所示方向的磁通。
如圖5所示，發(fā)熱部件56設在與勵磁線圈53及芯材54相對置的位置上，相隔有微小縫隙。發(fā)熱部件56，是在通過未圖示的彈簧施力、使其下面與薄膜51的內(nèi)側(cè)面(背面)接觸的狀態(tài)下被支承在成像裝置主體上的。發(fā)明者對芯材54的形狀及配置方式做了許多研究，以使勵磁線圈53所產(chǎn)生的磁通主要集中貫通發(fā)熱部件56。即，芯材54的斷面呈E字狀，其開口面與發(fā)熱部件56相對。另外，在本實施例中，在勵磁線圈53，芯材54和發(fā)熱部件56之間留有間隙，但也可在該間隙內(nèi)填充隔熱材料。
發(fā)熱部件56是將兩張金屬板粘合而成的。在與發(fā)熱部件56的勵磁線圈53相對的一側(cè)，是由厚度為0.3mm的鐵、鎳、鉻合金(固有阻抗7.2×10-7Ωm，常溫下的相對導磁率約100，超過居里溫度時的相對導磁率約為1)制成的磁性層即磁性板57構(gòu)成的，其居里溫度是通過添加到材料中的鉻量而調(diào)整到200℃。發(fā)熱材料56與薄膜51相接觸的一側(cè)是由作為高導電層的導電板58構(gòu)成的，該導電板是用厚度為0.4mm的鋁做成的。薄膜51在進行后述的旋轉(zhuǎn)移動時，發(fā)熱部件56一邊與導電板58的面相接觸而滑動，一邊移動。整個發(fā)熱部件56呈圓弧狀，其中央形成有平坦部5。
在本實施例中，根據(jù)上述發(fā)熱部件56的結(jié)構(gòu)，該發(fā)熱部件本身就具有自身溫度控制特性。同上述實施例2一樣，在常溫下由于集膚效應而使感應電流集中在磁性板57中流動，當發(fā)熱材料56的接近居里溫度時，由于磁性板57的磁性消失，故磁通地分散在外側(cè)導電板58中，感應電流幾乎都集中在電阻小的導電板58中流動.在這種情況下，由于導電板58的電阻小，故產(chǎn)生的熱量特別少。根據(jù)計算，在常溫下由集膚效應而產(chǎn)生的感應電流流動部分的深度，在勵磁電流的頻率為30KHz時約為0.25mm。磁性板57的厚度等于或大于該表皮深度時，在低溫下感應電流幾乎都在磁性板57內(nèi)產(chǎn)生。提高電流頻率，則表皮深度相應減小，可以使用相應薄的磁性板57。但，當勵磁電流的頻率提高得相當高時，會增加成本，而且外部噪聲增大。
圖5中，61是作為加壓機構(gòu)的加壓滾，它是由與金屬軸62一體成型的、直徑為35mm的低硬度(JISA25度)的彈性硅橡膠制成的。該加壓滾61可旋轉(zhuǎn)地支承在成像裝置主體上，以便能在其位置上旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，加壓滾61通過薄膜51沿著發(fā)熱部件56的平坦部59一邊使表面變形、一邊與發(fā)熱部件56壓力接觸，這樣便形成了夾入部63。然后，在形成了夾入部63的狀態(tài)下，加壓滾61通過未圖示的驅(qū)動機構(gòu)沿著箭頭Y方向旋轉(zhuǎn)，于是薄膜51也隨著加壓滾61進行從動旋轉(zhuǎn)。
加壓滾61也可用其他氟化橡膠、氟化乙烯樹脂等耐熱樹脂制成。另外，為了提高加壓滾61的耐磨性和剝離性，可在加壓滾61的表面單獨被覆一層全氟烷氧基乙烯、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯等樹脂或橡膠，也可進行混合被覆。還有，為了防止散熱，加壓滾61最好用導熱性小的材料做成。
將具有上述結(jié)構(gòu)的定影裝置用于圖9所示的成像裝置上，將工藝速度設定為100mm/sec，如圖5所示，將復印有樹脂粉末像的記錄材料15按箭頭方向插入，使有樹脂粉末31的一面朝向發(fā)熱部件56一側(cè)，對記錄材料15上的樹脂粉末31進行定影。
此外，通過交變電源55向具有上述結(jié)構(gòu)的定影裝置的勵磁線圈53輸送頻率為30KHz的交變電流，開始加熱發(fā)熱部件56之后經(jīng)過一定時間后，使加壓滾61以100mm/sec的周速旋轉(zhuǎn)。另外，檢測這個期間發(fā)熱部件56的表面溫度.結(jié)果，可知發(fā)熱部件56的表面溫度從常溫開始升高后經(jīng)過一定時間之后，大約穩(wěn)定在180℃。
而且，保持在穩(wěn)定溫度之后，通過夾入部63對記錄材料15連續(xù)進行輸送，檢測出這時夾入部63出口附近的發(fā)熱部件56的表面溫度。結(jié)果表明，夾入部63出口附近的發(fā)熱部件56的表面溫度大約穩(wěn)定在170℃。因此，在本實施例的情況下，夾入部63出口的發(fā)熱部件56的表面溫度與居里溫度之間的偏差溫度約為30℃。
根據(jù)本實施例，發(fā)熱部件56本身具有自身溫度控制特性，故發(fā)熱部件56不會升到異常的高溫狀態(tài)，將居里溫度設定為與定影溫度相對應的適當值，便可自動地將溫度控制在幾乎接近定影溫度的水平。因此，即使省略熱敏電阻等的溫度檢測裝置或溫度控制電路，也可得到最佳加熱條件。另外，特別是像本實施例那樣在使用薄膜51那樣的低熱容量加熱部件的情況下，在圖5深度方向上易產(chǎn)生局部性溫差，對此，發(fā)熱部件56所具有的自身溫度控制特性，也會因局部發(fā)熱作用而產(chǎn)生溫差，因此，即使夾入部63連續(xù)輸送窄幅記錄材料15，不通過該記錄材料15的部分也不會出現(xiàn)異常高溫現(xiàn)象，而且其后即使用夾入部63連續(xù)輸送寬幅記錄材料15，也不會產(chǎn)生熱不均勻性現(xiàn)象。因此，自身溫度控制在可能的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，作為發(fā)熱部件56和加熱部件的薄膜51的熱容量可以減小，故可縮短加熱時間。
而且，發(fā)熱部件56的材質(zhì)、厚度等可與薄膜51分開進行設定。因此，為了進行自身溫度控制，可以選擇最適合的材料、厚度及形狀，薄膜51的熱容量也可分開進行設定。
在本實施例中，導電板58用鋁質(zhì)的，但也可用銅等導電性高的金屬。另外，即使磁性板57采用可對居里溫度進行設定的其他合金時，也可取得同樣效果。而且，也可在導電板58與薄膜51的滑動面上，設一層對導熱性沒什么大影響的氟化乙烯樹脂之類的數(shù)μm厚的極薄潤滑層。
在本實施例中，發(fā)熱部件56是使用雙層結(jié)構(gòu)的，但也可用厚度為表皮深度2倍以上的磁性體單體構(gòu)成發(fā)熱部件。
此外，發(fā)熱部件使用厚度為表皮深度那么厚的1片磁性板構(gòu)成，薄膜51用例如銅等高導電性材料構(gòu)成，這樣當超過居里溫度時，也可減少由于在薄膜51部分上流動感應電流而產(chǎn)生的熱量。在這種情況下，作為發(fā)熱部件的磁性板的固有阻抗及厚度也分別假設為ρ1，t1，高導電性薄膜51的固有阻抗和厚度分別假設為ρ2，t2時，如果(1)式成立，ρ1/t1≥ρ2/t2 .........(1)則可使超過居里溫度時的發(fā)熱量與常溫下的發(fā)熱量之比小于1/2。例如，由銅構(gòu)成的薄膜51的固有阻抗為1.7×10-8Ωm，為上述磁性合金的1/42，因此薄膜51的厚度為7μm上便能滿足上述條件。
而且，發(fā)熱部件采用1片厚度為表皮深度那么厚的磁性板，在與其相對置的加壓滾61的內(nèi)部使用鋁等高導電性材料，當超過居里溫度時，可使該高導電性材料部分上幾乎不產(chǎn)生因流動感應電流而引起的發(fā)熱。
此外，如果可增大勵磁電流(交變電流)的頻率，可使用導磁率大或固有阻抗小的材料，則可減小表皮深度，因此也可用能滿足上述條件的薄膜自身作為磁性體的發(fā)熱部件。
〔實施例4〕下面，用圖7對實施例4的圖像加熱裝置，特別是對用于彩色圖像定影的定影裝置進行說明。
在本實施例中，和上述實施例3的定影裝置同樣的構(gòu)造、起同樣作用的部分不再重復說明。
本實施例的薄膜81，除了直徑被設定為80mm.這一點之外，材質(zhì)、厚度等都和實施例3的薄膜一樣。為了對彩色圖像定影，在薄膜81的表面上，包覆有一層50μm厚的硅橡膠82。此外，在本實施例中，由于是用后述的發(fā)熱部件89進行發(fā)熱，故薄膜81也可使用除了金屬之外的聚酰亞胺樹脂、氟化乙烯樹脂等耐熱性樹脂做成的薄膜。薄膜81以一定的張力懸架在直徑為30mm的第1滾83和直徑為40mm的第2滾84上，可沿著箭頭Z方向轉(zhuǎn)動著前移。第1滾83是同金屬軸85一體成型的、用硬度低(ASKERC 35度)且具有彈性的發(fā)泡體即硅橡膠構(gòu)成的低導熱性滾。第2滾84是同金屬軸86一體成型的、用硬度為JISA60度的硅橡膠構(gòu)成的。金屬軸85由未圖示的裝置主體的驅(qū)動機構(gòu)進行驅(qū)動，以使薄膜81旋轉(zhuǎn)、移動。加壓滾87由硬度為JISA 60度的硅橡膠構(gòu)成，通過薄膜81對第1滾83進行接觸加壓，于是形成夾入部92。另外，在夾入部92已形成的狀態(tài)下，第1滾83旋轉(zhuǎn)，加壓滾87也以金屬軸88為中心從動地進行旋轉(zhuǎn)。
在薄膜81內(nèi)側(cè)，在第1滾83和第2滾84之間設有發(fā)熱部件89，該發(fā)熱部件89被支承在成像裝置主體上，朝圖7下側(cè)施加彈力，以使與薄膜81的內(nèi)側(cè)面(背面)接觸加壓。對薄膜81和發(fā)熱部件89進行接觸加壓。是為了能夠?qū)?，這與為了對樹脂粉末定影而形成夾入部無關(guān)，因此，有較小的接觸壓力就夠了。發(fā)熱部件89同上述實施例3一樣，形成內(nèi)側(cè)磁性層即磁性板90和薄膜81一側(cè)的高導電層即導電板81雙層結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)和厚度同上述實施例3一樣。而且，導電板91在薄膜移動方向上的前端部89a，一直延伸到在薄膜81和加壓滾87之間形成的夾入部92為止，這樣，夾入部92的一部分從薄膜81的內(nèi)側(cè)面(背面)被輕輕推壓。此外，在薄膜81內(nèi)側(cè)，在與發(fā)熱部件89相對置的位置上，相隔一條小縫隙地設有勵磁線圈部，它固定在成像裝置主體上，該勵磁線圈部是由作為發(fā)熱機構(gòu)的勵磁線圈93和用鐵素體做的芯材94構(gòu)成的。該勵磁線圈部的形狀，同圖6所示的上述實施例3使用的勵磁線圈部基本一樣。
含浸有剝離油的油滾95，以從動旋轉(zhuǎn)方式對薄膜81的外周面輕輕進行接觸加壓，隨著薄膜81的移動，一定量的剝離油便被供給到薄膜81的硅橡膠82的表面。
把像上述那樣構(gòu)成的定影裝置用在未圖示的成像裝置中，以150mm/sec的工藝速度動作，使復印有彩色樹脂粉末像的記錄材料96像圖7所示那樣，將具有彩色樹脂粉末95的一面朝向薄膜81一側(cè)并沿箭頭方向插入，對記錄材料96上的彩色樹脂粉末95進行定影。
使用的彩色樹脂粉末95是以聚脂為基本材料的、急速熔融的彩色樹脂粉末，它具有58℃的玻璃化轉(zhuǎn)移點和107℃的軟化點。已知在該彩色樹脂粉末95與涂敷有本實施例的剝離油的薄膜81之間，在本實施例的設定速度條件下，當薄膜81的最高溫度低于150℃時，會產(chǎn)生冷不均勻性現(xiàn)象，當夾入部92出口處的薄膜81的溫度超過190℃時，會引起熱不均勻性現(xiàn)象。
在本實施例中，磁性板90的居里溫度設定為230℃，利用夾入部92連續(xù)輸送記錄材料96時，可獲得使發(fā)熱部件89的平均溫度穩(wěn)定在200℃左右的自身溫度控制特性。而且，記錄材料96通過時夾入部92出口附近的薄膜81的表面溫度，根據(jù)測定結(jié)果可穩(wěn)定在170℃。根據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)，薄膜81由發(fā)熱部件89開始供熱之后，在夾入部92處一邊行走、一邊由記錄材料96將熱量吸走。而且，由于薄膜81的熱容量設定得比較小，故夾入部92出口處的薄膜81的表面溫度比夾入部92入口處的薄膜81的表面溫度顯著降低。因此，與上述實施例1或?qū)嵤├?的加熱滾相比，夾入部92出口處的薄膜81的表面溫度與居里溫度之間的偏差溫度增大到60℃。
薄膜81的熱容量減小，該夾入部92出口處的薄膜81的表面溫度降低越多。本實施例使用的薄膜81，是在50μm厚的鎳基材料上形成50μm厚的硅橡膠構(gòu)成的，根據(jù)計算它的熱容量為每1cm2約0.005Cal/℃。像本結(jié)構(gòu)這種在夾入部92的入口處加熱薄膜81，利用其潛勢熱進行定影的方式，當熱容量小于該潛勢熱時，薄膜進入夾入部92時的溫度下降非常快，易產(chǎn)生冷不均勻性現(xiàn)象，必須將夾入部92入口處的溫度設定得特別高。因此，可以認為本實施例的夾入部92出口處的薄膜81的表面溫度與居里溫度之間的偏差溫度，在各種定影方式中是最大的。
因此，在考慮到包括本實施例在內(nèi)的上述各實施例的各種定影方式中，可認為夾入部出口處的溫度與居里溫度之間的最大偏差溫度值為60°～70℃。
根據(jù)上述情況可知，在各種定影方式中居里溫度Tk的必要條件是Tc≤Tk≤Th+70[℃] ............(2)通常，在包括彩色圖像用的樹脂粉末和在表面上形成氟化乙烯樹脂、硅橡膠、氟橡膠等剝離層的加熱滾或薄膜之間，冷不均勻性現(xiàn)象開始溫度Tc及熱不均勻性現(xiàn)象開始溫度Th多半分別為140℃以上、210℃以下。因此，上述條件具體變成下式。
140[℃]≤Tk≤280[℃].........(3)根據(jù)發(fā)熱部件89的結(jié)構(gòu)，本實施例可以獲得同上述實施例3一樣的自身溫度控制特性，因此薄膜81不會上升到異常高的溫度，相對于定影溫度將居里溫度設定為適當值，這樣便可自動地進行溫度控制，使其接近定影溫度。因此，即使省略熱敏電阻等的溫度檢測裝置和溫度控制電路，也可得到最佳加熱條件。此外，特別是像本實施例那樣在使用薄膜81那樣的低熱容量加熱部件時，在圖7的進深方向上易產(chǎn)生局部性溫差。對此，發(fā)熱部件89所具有的自身溫度控制特性也因局部性發(fā)熱作用而產(chǎn)生溫差，因此，即使通過夾入部92連續(xù)輸送窄幅記錄材料96，不通過該記錄材料96的部分的溫度也不會升到異常高，而且其后即使通過夾入部92連續(xù)輸送寬幅的記錄材料96，也不會產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象。這樣，只要是在能進行自身溫度控制的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，便可將作為發(fā)熱部件和加熱部件的薄膜81的熱容量減小，故可縮短加熱時間。
此外，根據(jù)本實施例，發(fā)熱部件89的前端部89a一直延伸到夾入部92附近，在夾入部92處供給必要的熱量，而且勵磁線圈93和芯材94可以設在其上流側(cè)，因此，勵磁線圈93等不會受夾入部92的影響而升溫。結(jié)果，可使發(fā)熱量保持穩(wěn)定。又因發(fā)熱部件89的前端部89a一直延伸到夾入部92附近，故可對夾入部92前半部分的溫度進行微妙控制。因此，即使樹脂粉末是處于半溶融狀態(tài)的時間較短的急速溶融的彩色樹脂粉末，一旦充分熔化，也可在不產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象的情況下定影。
此外，根據(jù)本實施例，需要大壓力的夾入部92，是通過在第1滾83和加壓滾87之間推壓而形成的，因此，不存在為形成夾入部92而邊承受大摩擦力、邊滑動的部分，與實施例3相比，可獲得適合于高速、長時間運轉(zhuǎn)的定影裝置。
而且，當薄膜81開始與記錄材料96相接觸時，記錄材料96便開始吸熱。然后，由于可減小薄膜81的熱容量，所以當薄膜81通過發(fā)熱部件89的前端部89a時，溫度便急劇下降，記錄材料96通過夾入部92而離開薄膜81時，樹脂粉末便成為不易產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象的狀態(tài)。因此，即使夾入部92入口處的溫度設定得相當高，也不會產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象。
另一方面，位于薄膜81內(nèi)側(cè)(背面?zhèn)?的第1滾83，由于材料自身的導熱率低而且是由發(fā)泡體構(gòu)成的，故因第1滾83內(nèi)部存在著空隙，薄膜81產(chǎn)生的熱量難以放散掉，因此是一種熱效率很高的裝置。
此外，在本實施例中，發(fā)熱部件89是采用在磁性層(磁性板90)上設有高導電層(導電板91)的雙層結(jié)構(gòu)部件，但也可以只用磁性層構(gòu)成發(fā)熱部件，例如用銅等構(gòu)成薄膜81作為高導電層，在居里溫度以上時，可使薄膜81上有大量的感應電流流動。在這種情況下，發(fā)熱部件即磁性層的固有阻抗和厚度也分別假設為ρ1，t1，作為高導電層的薄膜81的固有阻抗和厚度分別假設為ρ2，t2對，則ρ1/t1≥ρ2/t2.........(1)如果(1)式成立，則超過居里溫度時的發(fā)熱量與常溫下的發(fā)熱量之比小于1/2。
另外，也可在與磁性層構(gòu)成的發(fā)熱部件相對置的位置上，而且是在接近薄膜81外側(cè)的位置上，以非接觸方式設置高導電層。這時，如果兩層間的距離在規(guī)定距離之內(nèi)，便可獲得自身溫度控制特性。像這樣將高導電層同發(fā)熱部件分開設置，可進一步減小發(fā)熱部件的熱容量。
〔實施例5〕下面，用圖8對作為實施例5的圖像加熱裝置的定影裝置進行說明。
在本實施例中，同上述實施例4的定影裝置的結(jié)構(gòu)相同，起同樣作用的部分不再詳細說明。
如圖8所示，本實施例的薄膜161是用70μm厚的聚酰亞胺作為基體材料，做成直徑為30mm規(guī)格。在薄膜161的表面上包覆一層10μm的氟化乙烯樹脂，作為剝離層162。薄膜161卷繞在直徑為25mm的上滾163上，可沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)。該上滾163是同金屬軸164一體成型的，是用硬度低(ASKERC 35度)并且具有彈性的發(fā)泡體即硅橡膠構(gòu)成的低導熱性滾子。加壓滾165是用硬度比上滾163高(JISA60度)的硅橡膠制成的，與金屬軸166一體成型。加壓滾165通過薄膜161與上滾163接觸加壓，由于二者的硬度差異，故為圖8所示，上滾163產(chǎn)生變形，從而形成夾入部169。然后，在形成了夾入部167的狀態(tài)下，加壓滾165通過未圖示的驅(qū)動機構(gòu)沿箭頭C方向旋轉(zhuǎn)，薄膜161和上滾163也從動地沿圖8的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。在薄膜161內(nèi)側(cè)(背面?zhèn)?、而且是在夾入部167的上流側(cè)設有發(fā)熱部件168，該發(fā)熱部件168向圖8的左方被推壓，以便接觸加壓在薄膜161上，并被支承在成像裝置主體上。使薄膜161和發(fā)熱部件168接觸加壓，是為了能夠?qū)?，這是與為了對樹脂粉末定影而形成夾入部167無關(guān)，因此有較小的接觸壓力就可以。這樣，薄膜161和發(fā)熱部件168之間的摩擦力減小，薄膜161的摩耗也少。發(fā)熱部件168的結(jié)構(gòu)和上述實施例4不同，它是由磁性板169和導電板170構(gòu)成的，其中磁性板169是作為與薄膜161接觸并滑動的外側(cè)的第1層；導電板170是作為內(nèi)側(cè)的第2層。各自的材質(zhì)和厚度同上述實施例4一樣。在與發(fā)熱部件168相對置的位置上相隔1個小縫隙設有勵磁線圈171和芯材172，薄膜161夾在它們之間。
在象上述這樣構(gòu)成的定影裝置上，如圖8所示，使具有樹脂粉末173的一面朝向薄膜161一側(cè)，將保持有樹脂粉末像的記錄材料174沿箭頭方向插入，使記錄材料174上的樹脂粉末173定影。
根據(jù)本實施例，采用發(fā)熱部件168的結(jié)構(gòu)形式，可獲得同實施例4一樣的自身溫度控制特性，故薄膜161的溫度不會上升到特別高，通過將居里溫度相對于定影溫度設定為適當值，便可自動地進行溫度控制，使溫度值基本接近定影溫度，因此，即使省略熱敏電阻等溫度檢測裝置和溫度控制電路，也可獲得最佳加熱條件。此外，特別是像本實施例那樣使用薄膜161那樣的低熱容量的加熱部件時，在圖8的進深方向上易產(chǎn)生局部性的溫差。對此，發(fā)熱部件168具有的自身溫度控制特性也因為局部性發(fā)熱作用而產(chǎn)生溫差，因此，即使通過夾入部167連續(xù)輸送窄幅的記錄材料174，不通過記錄材料174的部分也不會上升到異常高溫，而且其后即使通過夾入部167連續(xù)輸送寬幅的記錄材料174，也不會產(chǎn)生熱不均勻現(xiàn)象。因此，在可進行自身溫度控制的結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，作為發(fā)熱部件168和作為加熱部件的薄膜161的熱容量均勻減小，故可縮短加熱時間。
另外，根據(jù)本實施例，需要大壓力的夾入部167是通過在上滾163和加壓滾165之間進行推壓而形成的，因此不存在因形成夾入部167而一邊承受大摩擦力，一邊滑動的部分，與實施例3相比可獲得適合于高速、長時間運轉(zhuǎn)的定影裝置。
而且，根據(jù)本實施例，發(fā)熱部件168位于薄膜161內(nèi)側(cè)(背面?zhèn)?，而勵磁線圈171和芯材172可設在薄膜161外側(cè)，故勵磁線圈171等不會受發(fā)熱部件168的溫度影響而升溫。結(jié)果，可使發(fā)熱量保持穩(wěn)定。
此外，根據(jù)本實施例，由于在夾入部167處薄膜161沿著加壓滾165的外周面變形，因此當記錄材料174經(jīng)過該夾入部167出來時，該記錄材料174的出來方向是離開薄膜161的方向，薄膜161與記錄材料174之間的剝離性極好。
而且，位于薄膜161內(nèi)側(cè)(背面?zhèn)?的上滾163，由于材料本身的導熱率低而且是由發(fā)泡體構(gòu)成的，故因上滾163內(nèi)部有空隙存在，使薄膜161產(chǎn)生的熱量難以放散掉，熱效率高。
在本實施例中，發(fā)熱部件168是使用將磁性板169和導電板170緊貼構(gòu)成的部件，即使在它們之間設有空隙時，亦可獲得同樣的自身溫度控制特性。在這種情況下，不需要加熱導電板170，因此可以進一步減小發(fā)熱部件的熱容量。
另外，在本實施例中，是將磁性板169固定，在薄膜161上滑動，但也可以將相當于該磁性板169的部分做成圓筒形磁性滾，并可以旋轉(zhuǎn)，把薄膜161卷繞在該磁性滾和上滾163上。在這種情況下，可進一步減小滑動部，故可進行更高速、更長時間的運轉(zhuǎn)。還有，在這種情況下，如果把相當于導電板170的部分以非接觸狀態(tài)設在上述磁性滾內(nèi)部，則可減小發(fā)熱部件的熱容量。
此外，在上述實施例中，發(fā)熱部件的自身控制溫度被設定在定影溫度水平，但本發(fā)明不僅局限于這種結(jié)構(gòu)，定影溫度的控制，根據(jù)一般熱敏電阻的檢測結(jié)果進行，自身控制溫度設定得更高一些，只要是為了防止異常升溫，以確保裝置不會因高溫而損壞的安全性，均可使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種圖像加熱裝置，其特征在于具有發(fā)熱部件、勵磁部件及夾入部，其中發(fā)熱部件具有磁性層；勵磁部件與上述發(fā)熱部件相對置地設置，通過交變磁場對上述發(fā)熱部件進行勵磁；夾入部一邊夾持并輸送上面保持有樹脂粉末圖像的記錄材料，一邊利用上述發(fā)熱部件的熱量加熱，上述夾入部是由與發(fā)熱部件接觸的可移動的薄膜和推壓并接觸上述薄膜的加壓機構(gòu)形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，發(fā)熱部件與薄膜的背面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，發(fā)熱部件從夾入部的上流側(cè)到該夾入部附近與薄膜的背面接觸，勵磁部件設在上述夾入部的上流側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，發(fā)熱部件在薄膜的背面?zhèn)扰c該薄膜的一部分接觸，勵磁部件設在上述薄膜的表面?zhèn)取?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，加壓機構(gòu)是由設在薄膜背面?zhèn)鹊牡蛯嵝詽L和設在上述薄膜表面?zhèn)鹊募訅簼L構(gòu)成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加熱裝置，發(fā)熱部件是由可旋轉(zhuǎn)的滾子構(gòu)成的。
全文摘要
一種圖像加熱裝置，包括圓筒狀加熱滾21，居里溫度設定為210℃；勵磁線圈23，它設在加熱滾21的內(nèi)部，通過交變磁場對加熱滾21進行勵磁；夾入部27，它對保持有樹脂粉末像的記錄材料15進行夾持輸送，同時還利用加熱滾21的熱量進行加熱。該加熱滾21在居里溫度以上時的發(fā)熱量與常溫下的發(fā)熱量之比小于1/2。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可利用自身溫度控制功能將加熱滾21穩(wěn)定地控制在定影的最佳溫度，解決了局部溫度升高、溫度不夠或發(fā)熱不穩(wěn)定以及裝置破損等問題。
文檔編號G03G15/20GK1544993SQ20041003691
公開日2004年11月10日 申請日期1999年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日
發(fā)明者寺田浩, 豐田昭則, 浦田嘉人, 山本肇, 元治伸夫, 石丸直昭, 中津川達雄, 內(nèi)藤雅和, 人, 則, 和, 夫, 昭, 達雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社, 松下通信系統(tǒng)設備株式會社