專利名稱：定影裝置、圓筒形加熱定影輥以及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定影裝置、定影裝置中使用的圓筒形加熱定影輥、以及 圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)上，在諸如打印機、復印機等的圖像形成裝置中，己經(jīng)利用了 定影裝置，該定影裝置借助由熱源加熱的加熱輥和加壓輥形成的咬合部， 通過由熱和壓力的作用來熔融調(diào)色劑，從而將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄紙 上。這里，作為使用加熱輥和加壓輥的定影裝置的一個實施例，存在這 樣的定影裝置其中加熱輥由具有預定居里溫度的熱敏磁性金屬管構(gòu)成
(例如，參見日本特開(JP-A) 2000-30850號公報)。
JP-A 2000-30850號公報中公開的定影裝置構(gòu)造如下在熱敏磁性 金屬管的溫度低于居里溫度的情況下，感應(yīng)電流流過熱敏磁性金屬管以 發(fā)熱，然而，在熱敏磁性金屬管的溫度高于居里溫度的情況下，熱敏磁 性金屬管成為非磁性材料，從而讓磁通量通過，并且感應(yīng)電流流過所述 非磁性材料，從而停止溫度上升。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種定影裝置，其中，降低了定影部件中的記錄介質(zhì)通 過區(qū)域與記錄介質(zhì)未通過區(qū)域之間的溫度差。
本發(fā)明的第一方面是一種定影裝置，該定影裝置包括產(chǎn)生磁場的 磁場產(chǎn)生單元；圓筒形定影部件，該圓筒形定影部件被放置為與所述磁 場產(chǎn)生單元相對，由于所述磁場的電磁感應(yīng)而發(fā)熱，并且包括發(fā)熱層和 感溫層，所述發(fā)熱層具有比趨膚深度薄的厚度，所述感溫層具有在從設(shè) 定定影溫度到耐熱溫度的溫度范圍內(nèi)的磁導率變化開始溫度，磁導率在所述磁導率變化開始溫度開始連續(xù)下降，并且所述感溫層接觸所述發(fā)熱
層的與所述磁場產(chǎn)生單元相反的一面；以及加壓旋轉(zhuǎn)體，所述加壓旋轉(zhuǎn) 體與所述定影部件的外周面壓力接觸而發(fā)生變形。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的定影裝置中，與不提供本結(jié)構(gòu)的情況相比 較，降低了定影部件中的記錄介質(zhì)通過區(qū)域和記錄介質(zhì)未通過區(qū)域之間 的所述溫度差。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的定影裝置中，所述加壓部件可以由環(huán)形帶 部件構(gòu)成，并且可以設(shè)置有與所述定影部件一起夾住所述帶部件的支承 部件。
在根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的定影裝置中，與不提供本結(jié)構(gòu)的情況相比較，可 以擴展定影部件和加壓部件之間的接觸區(qū)域，并且可以提高該接觸區(qū)域 中的表面壓力。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的定影裝置中，可以在所述定影部件的內(nèi)側(cè) 或外側(cè)設(shè)置有按與所述磁場產(chǎn)生單元相對的方式布置的由非磁性金屬制 成的磁路閉合部件。
在根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的定影裝置中，與不提供本結(jié)構(gòu)的情況相比較，可 以抑制定影部件的非紙張通過區(qū)域的溫度上升。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有一種被設(shè)置為與磁場產(chǎn)生源相對的 圓筒形加熱定影輥，該圓筒形加熱定影輥包括發(fā)熱層，該發(fā)熱層由于 所述磁場產(chǎn)生源產(chǎn)生的磁場的電磁感應(yīng)而發(fā)熱，并且具有比趨膚深度薄 的厚度；以及感溫層，該感溫層具有在從定影溫度到耐熱溫度的溫度范 圍內(nèi)的磁導率變化開始溫度，磁導率在所述磁導率變化開始溫度開始連 續(xù)下降，并且所述感溫層被設(shè)置在所述發(fā)熱層的與所述磁場產(chǎn)生源相反 的一面。
圖像形成裝置可以設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的定影裝置； 發(fā)射曝光用光的曝光部；顯影部，該顯影部用顯影劑對由所述曝光用光 形成的潛像進行顯影，以形成顯影劑圖像；轉(zhuǎn)印部，該轉(zhuǎn)印部將所述顯 影劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上；以及傳送部，該傳送部將所述記錄介質(zhì)傳 送到所述定影裝置。與不提供本結(jié)構(gòu)的情況相比較，在根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的圖像形成裝置中， 因為可以長期使用定影裝置，所以可以增加圖像形成裝置的使用期。
將基于以下附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施方式，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的圖像形成裝置的總體圖2A是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的定影裝置的剖面圖2B是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的定影輥的剖面圖3是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的控制電路和加電電路的連
接圖4是示出磁導率和溫度之間的關(guān)系的示意圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施方式的定影輥的溫度分布的 曲線圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的定影裝置的剖面圖7A和7B是示出磁場穿過根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的定影 輥的狀態(tài)的示意圖；以及
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施方式的定影輥的溫度分布的 曲線圖。
具體實施例方式
將參照附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的定影裝置和圖像形成裝置的示例性 實施方式。
在圖1中示出用作圖像形成裝置的打印機10。打印機10構(gòu)成如下 光掃描裝置54固定到構(gòu)成打印機10的主體的外殼12，控制光掃描裝置 54和打印機10的各個部件的操作的控制單元50設(shè)置在與光掃描裝置54 相鄰的位置。
光掃描裝置54被構(gòu)成為通過旋轉(zhuǎn)的光學多面體(polygon mirror) 而掃描從光源(未示出)發(fā)射的光束、通過諸如反射鏡的多個光學部件 進行反射、并發(fā)射與黃色(Y)、品紅色(M)、青色(C)和黑色(K)的各個調(diào)色劑對應(yīng)的光束60Y、 60M、 60C和60K。將光束60Y、 60M、 60C和 60K引入到相應(yīng)的感光體20Y、 20M、 20C和20K。
存儲記錄紙P的紙盤14設(shè)置在打印機10的下側(cè)。調(diào)整記錄紙P的 前端部位置的一對配準輥16設(shè)置在紙盤14的上方。此外，圖像形成單 元18設(shè)置在打印機10的中央部。圖像形成單元18設(shè)置有上述四個感光 體20Y、 20M、 20C和20K，并且這些感光體被垂直排列成一列。
對感光體20Y、 20M、 20C和20K的表面進行充電的充電輥22Y、 22M、 22C和22K設(shè)置在感光體20Y、 20M、 20C和20K的旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)。此 外，對感光體20Y、 20M、 20C和20K上的相應(yīng)調(diào)色劑Y、 M、 C和K進行 顯影的顯影裝置24Y、 24M、 24C和24K設(shè)置在感光體20Y、 20M、 20C和 20K的旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)。
另一方面，第一中間轉(zhuǎn)印體26與感光體20Y和20M接觸，并且第二 中間轉(zhuǎn)印體28與感光體20C和20K接觸。此外，第三中間轉(zhuǎn)印體30與 第一中間轉(zhuǎn)印體26和第二中間轉(zhuǎn)印體28接觸。轉(zhuǎn)印輥32設(shè)置在與第三 中間轉(zhuǎn)印體30相對的位置處。記錄紙P在轉(zhuǎn)印輥32和第三中間轉(zhuǎn)印體 30之間傳送，并且第三中間轉(zhuǎn)印體30上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄紙P。
定影裝置100設(shè)置在傳送記錄紙P的紙張傳送路徑34的下游。定影 裝置100具有定影輥102和加壓輥104,并通過對記錄紙P進行加熱和加 壓而將調(diào)色劑圖像定影到記 錄紙P。通過送紙輥36將其上定影有調(diào)色劑 圖像的記錄紙P排出到設(shè)置在打印機10的上部的托盤38。
這里將給出對打印機10的圖像形成的描述。
當開始圖像形成時，充電輥22Y到22K分別對感光體20Y到20K的 表面進行均勻充電。從光掃描裝置54將對應(yīng)于輸出圖像的光束60Y到60K 照射到帶電的感光體20Y到20K的表面上，并且在感光體20Y到20K上 形成與各個顏色分解圖像對應(yīng)的靜電潛像。顯影單元24Y到24K選擇性 將各個顏色(即Y到K)的調(diào)色劑施加到靜電潛像，在感光體20Y到20K 上形成顏色Y到K的調(diào)色劑圖像。
然后，將品紅色調(diào)色劑圖像從用于品紅色的感光體20M—次轉(zhuǎn)印到 第一中間轉(zhuǎn)印體26。另外，將黃色調(diào)色劑圖像從用于黃色的感光體20Y一次轉(zhuǎn)印到第一中間轉(zhuǎn)印體26，并且疊加在第一中間轉(zhuǎn)印體26上的品紅 色調(diào)色劑圖像上。
另一方面，按相同方式，將黑色調(diào)色劑圖像從用于黑色的感光體20K 一次轉(zhuǎn)印到第二中間轉(zhuǎn)印體28。另外，將青色調(diào)色劑圖像從用于青色的 感光體20C —次轉(zhuǎn)印到第二中間轉(zhuǎn)印體28,并且疊加在第二中間轉(zhuǎn)印體 28上的黑色調(diào)色劑圖像上。
將一次轉(zhuǎn)印到第一中間轉(zhuǎn)印體26的品紅色和黃色的調(diào)色劑圖像二次 轉(zhuǎn)印到第三中間轉(zhuǎn)印體30。另一方面，將一次轉(zhuǎn)印到第二中間轉(zhuǎn)印體28 的黑色和青色的調(diào)色劑圖像二次轉(zhuǎn)印到第三中間轉(zhuǎn)印體30。這里，先前 二次轉(zhuǎn)印的品紅色和黃色調(diào)色劑圖像與青色和黑色調(diào)色劑圖像相疊加， 在第三中間轉(zhuǎn)印體30上形成三種顏色和黑色的全彩色調(diào)色劑圖像。
二次轉(zhuǎn)印的全彩色調(diào)色劑圖像到達第三中間轉(zhuǎn)印體30與轉(zhuǎn)印輥32 之間的咬合部。與此定時同步地，記錄紙P從配準輥16傳送到咬合部， 全彩色調(diào)色劑圖像三次轉(zhuǎn)印(最終轉(zhuǎn)印)到記錄紙P上。
然后，記錄紙P傳送到定影裝置100，并且通過定影輥102與加壓輥 104之間的咬合部。此時，由于從定影輥102和加壓輥104施加的熱量和 壓力的作用，將全彩色調(diào)色劑圖像定影在記錄紙P上。在定影之后，由 送紙輥36將記錄紙P排出到托盤38，在記錄介質(zhì)P上形成全彩色圖像的 處理結(jié)束。
接下來，將描述根據(jù)本示例性實施方式的定影裝置100。
如圖2A所示，定影裝置100設(shè)置有外殼120，在外殼120中形成有 用于執(zhí)行記錄紙P的進入和排出的開口 120A和120B。沿箭頭A的方向 旋轉(zhuǎn)的環(huán)形定影輥102設(shè)置在外殼120的內(nèi)部。傳動裝置(未示出)結(jié) 合到定影輥102的兩個端部。
由絕緣材料構(gòu)成的線軸108設(shè)置在與定影輥102的外周面相對的位 置。線軸108形成為按照定影輥102的外周面的大致圓弧形，并且，凸 部108A從與定影輥102相反的表面的大致中央部分凸出。線軸108與定 影輥102之間的間隔被設(shè)置在大約1 mm到3 mm。
由通電而產(chǎn)生磁場H的勵磁線圈110沿軸向方向(與圖2A的圖面垂直的方向)多次巻繞線軸108的凸部108A。大致形成為按照線軸108 的圓弧形的圓弧形磁體芯112設(shè)置在與勵磁線圈110相對的位置，并且 被支承到線軸108。
另一方面，針對定影輥102的旋轉(zhuǎn)而沿箭頭B的方向按從動方式旋 轉(zhuǎn)的加壓輥104與定影輥102的外周面壓力接觸。加壓輥104構(gòu)成如下 圍繞由諸如鋼的金屬制成的帶芯棒106涂布硅膠彈性層和PFA釋層。此 外，加壓輥104在對應(yīng)于與定影輥102的接觸部的咬合部117中，形成 為按照定影輥102的外周面的凹形。
前端部朝向定影輥102側(cè)的分離爪(未示出)設(shè)置在咬合部117的 記錄紙P傳送方向的出口側(cè)附近，并且防止在其上載有調(diào)色劑T的記錄 紙P通過咬合部117時將記錄紙P拉到定影輥102側(cè)。因此，從箭頭IN 的方向傳送的記錄紙P被排出到箭頭OUT的方向。
在定影輥102的表面上，在不與勵磁線圈110相對的區(qū)域并且靠近 記錄紙P的排出側(cè)的區(qū)域中，以接觸方式設(shè)置有測量定影輥102的表面 溫度的熱敏電阻118。以防止測量值根據(jù)記錄紙P的尺寸大小而變化的方 式，熱敏電阻118的接觸位置是定影輥102在軸向(與圖2A的圖面垂直 的方向)的近似中央部分。熱敏電阻118基于與定影輥102的表面發(fā)出 的熱量對應(yīng)的電阻值變化來測量定影輥102的表面溫度。
如圖3中所示，熱敏電阻118通過布線132連接到在上述控制單元 50 (參見圖l)的內(nèi)部設(shè)置的控制電路134。此外，控制電路134通過布 線136連接到加電電路138,并且加電電路138通過布線140和142連接 到上述勵磁線圈110。
這里，控制電路134基于從熱敏電阻118發(fā)出的電量來測量定影輥 102的表面溫度，從而將測量到的溫度與預先存儲的設(shè)定定影溫度(在本 示例性實施方式中為no。c)進行比較。此外，在測量到的溫度低于設(shè)定 定影溫度的情況下，控制電路134驅(qū)動加電電路138來激勵勵磁線圈110， 并產(chǎn)生用作磁路的磁場H (參見圖2A)。另一方面，在測量到的溫度高于 設(shè)定定影溫度的情況下，控制電路134使加電電路138停止工作。
加電電路138基于從控制電路134發(fā)送的電信號而被驅(qū)動或停止，并且被構(gòu)成為通過布線140和142將具有預定頻率的交流電發(fā)送到勵磁 線圈110或停止發(fā)送。
接著，將描述定影輥102的結(jié)構(gòu)。注意，在本示例性實施方式中， 定影輥102具有當在咬合部117處變形時不變形為凹形的結(jié)構(gòu)、或者不 必在定影部件的內(nèi)周面單獨設(shè)置加壓部件以形成與加壓旋轉(zhuǎn)體相對的咬 合部的結(jié)構(gòu)，并且，定影帶具有變形為凹形的結(jié)構(gòu)、或者必須在定影部 件的內(nèi)周面單獨設(shè)置加壓部件以形成與加壓旋轉(zhuǎn)體相對的咬合部的結(jié) 構(gòu)。
如圖2B中所示，定影輥102從內(nèi)側(cè)向外側(cè)由以下的層構(gòu)成厚度為 200 nm (150 |im和200 之間)的感溫層130、厚度為10 (2 |iim 和20 pm之間)的發(fā)熱層128、厚度為400 nm的彈性層126以及厚度為 30jim的釋層124，并且，它們層疊且集成。定影輥102的直徑被設(shè)置為 30 mm。
感溫層130位于用于維持定影輥102的強度的基層中，并且采用金 屬軟磁性材料，包括鋼、鎳、鉻、硅、硼、鈮、銅、鋅或鈷等中的至少 一種的合金。此外，感溫層130采用磁導率變化開始溫度在從定影裝置 IOO的設(shè)定定影溫度(定影輥102必要的定影溫度)到發(fā)熱層128 (或定 影輥102)的耐熱溫度(由于受熱而開始變形的溫度)的范圍內(nèi)的材料， 在所述磁導率變化開始溫度，磁導率開始連續(xù)下降。注意，磁導率變化 開始溫度是磁導率(根據(jù)JIS-C2531進行測量)開始連續(xù)下降的溫度， 并且表示磁場的磁通量的穿透量開始變化的點，如圖4中所示。
基于以上描述，本示例性實施方式將耐熱溫度設(shè)置為240°C，將定影 溫度設(shè)置為170°C，并且采用磁導率變化開始溫度約為200°C的鐵鎳合金 作為感溫層130。感溫層130的電阻率為70x10—8Q或更大。
感溫層130在低于磁導率變化開始溫度的溫度下為鐵磁材料，并且 導致上述磁場H (參見圖2A)侵入。此外，如果超過磁導率變化開始溫 度，則其磁導率開始下降，從而接近非磁性材料(常磁性材料)的磁導 率，并且磁場H的磁通穿透量增加。
這里，為了充分發(fā)揮感溫層130的感溫功能，必須將趨膚深度5設(shè)置為感溫層130的厚度或者更小，所述趨膚深度5表示磁場H在低于磁導率 變化幵始溫度的溫度下可以侵入的深度。趨膚深度S由下式(1)給出。 [式l]
(l)
在式(1)中，p表示電阻率，f表示頻率(電磁感應(yīng)加熱頻率)，p 表示相對磁導率(室溫)。這里，確定相對磁導率，例如，在必要條件 p^70xlO—8Qm， f220kHz下，基于式(1)獲得5《2(X) pm，至少要求相對 磁導率為p^230。按使得相對磁導率p為230或更大的方式，根據(jù)熱處理
(退火)將根據(jù)本示例性實施方式的感溫層130預先設(shè)置為高磁導率。 根據(jù)JIS K6911的方法確定電阻率p。
注意，因為例如在200網(wǎng)的厚度并且當電磁感應(yīng)加熱頻率從20 kHz 到100 kHz時感溫層130的電阻率足夠高，所以與發(fā)熱層128相比較， 感溫層130不易發(fā)熱。因此，感溫層130產(chǎn)生的熱很少過量到影響發(fā)熱 層128的發(fā)熱溫度的程度。此外，感溫層130被設(shè)計為150 )Lim或更大， 以確保定影輥102的足夠強度。
另一方面，發(fā)熱層128采用由于電磁感應(yīng)作用(即渦流按產(chǎn)生抵消 上述磁場H (參見圖2A)的磁場的方式流動)而發(fā)熱的金屬材料。作為 上述金屬材料，例如，可以采用金、銀、銅、鋁、鋅、錫、鉛、鉍、鈹、 銻或其合金。此外，為了縮短定影裝置100的預熱時間，優(yōu)選的是，使 發(fā)熱層128的厚度盡可能薄，并且，如果發(fā)熱層128采用厚度在2^im和 20 ^im之間并且電阻率為2.7 x l(T8 Qcm或更小的非磁性金屬材料，則 可以高效地獲得通用電源可以利用的20 kHz和100 kHz之間的交流頻率 范圍內(nèi)必要的發(fā)熱量。在本示例性實施方式中，使用銅并且將厚度設(shè)置 為10^m，以獲得令人滿意的發(fā)熱效率和低成本。因為該厚度與趨膚深度 S相比足夠薄，所以這使得磁通量可以通過。
彈性層126采用硅膠或含氟橡膠來獲得優(yōu)異的彈性和耐熱性，在本 示例性實施方式中采用硅膠。提供釋層124以減弱與熔融在記錄紙P上的調(diào)色劑T (參見圖2A) 的粘附力，并且使記錄紙P容易從定影輥102剝離。為了獲得優(yōu)異的表 面模分離特性，使用含氟樹脂、硅樹脂或聚酰亞胺樹脂作為釋層124，在 本示例性實施方式中使用四氟乙烯全氟烷氧基乙烯共聚樹脂(PFA)。
接著，將描述根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方式的操作。
如圖1到3中所示，通過打印機10的圖像形成步驟將轉(zhuǎn)印了調(diào)色劑 T的記錄紙P發(fā)送到定影裝置100。在定影裝置100中，定影輥102沿箭 頭A的方向開始其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且加壓輥104與之對應(yīng)地沿著箭頭B的 方向旋轉(zhuǎn)。此時，基于來自控制電路134的電信號驅(qū)動加電電路138，向 勵磁線圈110提供交流電。
如果向勵磁線圈110提供交流電，則用作磁路的磁場H在勵磁線圈 110的周圍反復地產(chǎn)生和消失。此外，如果磁場H橫過定影輥102的發(fā)熱 層128,則在發(fā)熱層128中產(chǎn)生渦流(未示出)，從而出現(xiàn)阻礙磁場H的 變化的磁場。
發(fā)熱層128與發(fā)熱層128的趨膚電阻和流過發(fā)熱層128的渦流的大 小成比例地發(fā)熱，由此加熱定影輥102。通過熱敏電阻118檢測定影輥 102的表面溫度，在該溫度未達到設(shè)定定影溫度170。C的情況下，控制電 路134驅(qū)動并控制加電電路138以將具有預定頻率的交流電施加給勵磁 線圈110。此外，在該溫度達到設(shè)定定影溫度的情況下，控制電路134停 止加電電路138的控制。
隨后，如圖2A中所示，其中發(fā)熱層128發(fā)熱以達到預定的設(shè)定定影 溫度(170°C)的定影輥102和加壓輥104對饋送到定影裝置100的記錄 紙P進行加熱和加壓，將調(diào)色劑圖像T定影到記錄紙P的表面上。通過 送紙輥36將從定影裝置100排出的記錄紙P排出到托盤38。
這里，將描述如下情況連續(xù)提供小尺寸記錄紙P以進行定影，隨 后提供大尺寸記錄紙。
如圖2A和5中所示，在定影輥102中，將小尺寸記錄紙P通過的區(qū) 域設(shè)置為C，將大尺寸記錄紙P通過的區(qū)域設(shè)置為B+C+D，并且將無記錄 紙P通過并且其中未設(shè)置勵磁線圈110的區(qū)域設(shè)置為A和E。此外，Gl是在未設(shè)置感溫層130或者感溫層130的磁導率變化開始溫度不在170°C 和240°C之間時的情況下的定影輥的溫度曲線，而G2是根據(jù)本示例性實 施方式的定影輥102的溫度曲線。
首先，如果連續(xù)提供小尺寸記錄紙P以進行定影，則在定影輥102 中的記錄紙P的通過區(qū)域C中，熱量被記錄紙P吸收并且定影輥102的 溫度變?yōu)榈陀谠O(shè)定定影溫度(170°C)。
控制電路134 (參見圖3)基于熱敏電阻118檢測到的溫度和設(shè)定定 影溫度之間的差別按如下方式控制加電電路138:使得定影輥102的溫度 接近設(shè)定定影溫度，并且發(fā)熱層128發(fā)熱。因此，定影輥102的溫度上 升。因為在定影輥102中的記錄紙P的未通過區(qū)域B和D (包括A和E) 中熱量未被記錄紙P吸收，所以由于發(fā)熱層128的發(fā)熱而使得溫度進一 步上升。
在使用其中未設(shè)置感溫層130或者感溫層130的磁導率變化開始溫 度不在170°C和240°C之間的定影輥的情況下，沒有設(shè)置用于減小記錄紙 P的未通過區(qū)域B和D中的溫度上升的裝置。因此，如曲線G1所示出的， 定影輥中的記錄紙P的通過區(qū)域C與其未通過區(qū)域B、 D之間的溫度差變 得更大。
如果記錄紙P的通過區(qū)域C與其未通過區(qū)域B、D之間的溫度差變大， 則在小尺寸記錄紙P之后對大尺寸記錄紙P進行定影時，向記錄紙P的 端部(區(qū)域B和D)提供過量的熱量，產(chǎn)生所謂的熱偏移現(xiàn)象 一部分調(diào) 色劑T遺留在定影輥側(cè)，并且發(fā)生圖像定影不均勻。
在根據(jù)本示例性實施方式的定影裝置100中，在記錄紙P的未通過 區(qū)域B和D中溫度上升，并且當定影輥102的表面溫度變?yōu)楦哂谠O(shè)定定 影溫度170°C并且超過磁導率變化開始溫度200°C時，未通過區(qū)域B和D 中的感溫層130的相對磁導率開始接近1。此時，上述式(1)確定的趨 膚深度S變?yōu)榇笥诟袦貙?30的厚度，并且磁場H的磁通量穿過感溫層 130。因此，磁場H的磁通密度減小，并且電磁感應(yīng)導致的渦流減小，由 此在記錄紙P的未通過區(qū)域中降低發(fā)熱層128的發(fā)熱量。
如上面所提及的，在定影輥102中的記錄紙P的未通過區(qū)域B和D中，與當未設(shè)置感溫層130的情況相比，定影溫度降低AT1，并且減少了 溫度上升。
注意，在定影輥102中的記錄紙P的通過區(qū)域C中，因為感溫層130 的溫度未達到磁導率變化開始溫度200°C，感溫層130保持為鐵磁材料， 所以發(fā)熱層128的發(fā)熱量不降低，并且溫度上升到設(shè)定定影溫度170°C。
如上面所描述的，因為在定影輥102中的記錄紙P的通過區(qū)域C與 其未通過區(qū)域B、 D之間降低了溫度差，并且溫度分布變?yōu)槿缜€G2所 示，所以即使在定影小尺寸記錄紙P之后定影大尺寸記錄紙P，在大尺寸 記錄紙P的端部也不可能產(chǎn)生上述熱偏移現(xiàn)象。
此外，咬合部117的形狀為向加壓輥104側(cè)凸起，并且定影輥102 的外部形狀為保持狀態(tài)。因此，壓縮力或張拉力很難作用于定影輥102 的發(fā)熱層128。
接著，將參照附圖給出根據(jù)本發(fā)明的定影裝置和圖像形成裝置的第 二示例性實施方式的描述。注意，對與上述第一示例性實施方式的部件 基本相同的部件應(yīng)用相同的標號，并且省略其描述。
定影裝置150在圖6中示出。在定影裝置150中使用環(huán)形加壓帶152 以替代根據(jù)第一示例性實施方式的定影裝置100的加壓輥104。加壓帶 152構(gòu)成如下厚度為30 ^tm的PFA制成的釋層涂布在厚度為100 |am的 聚酰亞胺制成的環(huán)形基層上。
支承部件154按沿加壓帶152的寬度方向延伸的方式設(shè)置在加壓帶 152的內(nèi)側(cè)。支承部件154構(gòu)成如下在定影輥102與加壓帶152相接觸 的咬合部119的相對側(cè)形成有凹部154A，并且在凹部154A的相反側(cè)形成 有圓弧部154B。
注意，支承部件154在縱向的兩個端部都設(shè)置有支承軸(未示出)， 支承軸固定到外殼120。此外，設(shè)置有插在支承軸的外部的軸承的圓盤狀 蓋(未示出)接合到加壓帶152的兩個端部，并且加壓帶152可繞樞軸 旋轉(zhuǎn)。加壓帶152根據(jù)定影輥102的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
由諸如液晶聚合體(LCP)的耐熱樹脂(兩層)制成的加壓墊156接 合到支承部件154的凹部154A。加壓墊156與加壓帶152的內(nèi)周面接觸，并對咬合部119加壓。
另一方面，感應(yīng)體114按與定影輥102不接觸的方式設(shè)置在定影裝 置150中的定影輥102內(nèi)的與勵磁線圈110相對的位置處。感應(yīng)體114 由作為非磁性體的鋁制成，被形成為沿定影輥102的圓弧形，并且在兩 端都固定到外殼120。此夕卜，感應(yīng)體114的電阻值為2.7x10—8Qm或更小。 注意，感應(yīng)體114的位置被設(shè)置為在磁場H的磁通量穿過定影輥102的 情況下感應(yīng)磁場H的磁通量的位置。感應(yīng)體114與定影帶102隔開1. 5 mm (1 mm至!] 5 ram)。
接著，將描述根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方式的操作。
如圖6中所示出的，通過圖像形成步驟將轉(zhuǎn)印了調(diào)色劑T的記錄紙 P發(fā)送到定影裝置150。在定影裝置150中，定影輥102沿箭頭A的方向 啟動其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，加壓帶152與之對應(yīng)地沿箭頭B的方向旋轉(zhuǎn)。此時， 基于來自控制電路134 (參見圖3)的電信號來驅(qū)動加電電路138，將交 流電提供給勵磁線圈110。
如果將交流電提供給勵磁線圈110，則用作磁路的磁場H在勵磁線 圈110周圍反復產(chǎn)生和消失。此外，如果磁場H橫過定影輥102的發(fā)熱 層128，則在發(fā)熱層128中產(chǎn)生渦流(未示出)，從而出現(xiàn)阻礙磁場H的 變化的磁場。
發(fā)熱層128與發(fā)熱層128的趨膚電阻和流過發(fā)熱層128的渦流的大 小成比例地發(fā)熱，由此加熱定影輥102。通過熱敏電阻118檢測定影輥 102的表面溫度，在該溫度未達到設(shè)定定影溫度170。C的情況下，控制電 路134驅(qū)動并控制加電電路138以將具有預定頻率的交流電施加給勵磁 線圈110。此外，在該溫度達到設(shè)定定影溫度的情況下，控制電路134停 止加電電路138的控制。
隨后，加壓帶152和由于發(fā)熱層128的發(fā)熱而達到預定的設(shè)定定影 溫度(170°C)的定影輥102對饋送到定影裝置150的記錄紙P進行加熱 和加壓，將調(diào)色劑圖像T定影到記錄紙P的表面上。通過送紙輥36將從 定影裝置150排出的記錄紙P排出到托盤38。
這里，將描述如下情況在定影裝置150中，連續(xù)提供小尺寸記錄紙P以進行定影，隨后提供大尺寸記錄紙。
如圖6和8中所示，在定影輥102中，將小尺寸記錄紙P通過的區(qū) 域設(shè)置為C，將大尺寸記錄紙P通過的區(qū)域設(shè)置為B+C+D,并且將無記錄 紙P通過并且其中未設(shè)置勵磁線圈110的區(qū)域設(shè)置為A和E。此外，G3 是在未設(shè)置感溫層130或者感溫層130的磁導率變化開始溫度不在170°C 和240°C之間時的情況下的定影輥的溫度曲線，而G4是根據(jù)本示例性實 施方式的定影輥102的溫度曲線。
首先，如果連續(xù)提供小尺寸記錄紙P以進行定影，則在定影輥102 中的記錄紙P的通過區(qū)域C中，熱量被記錄紙P吸收并且定影輥102的 溫度變?yōu)榈陀谠O(shè)定定影溫度(170°C)。
控制電路134 (參見圖3)基于熱敏電阻118檢測到的溫度和設(shè)定定 影溫度之間的差別按如下方式控制加電電路138:使得定影輥102的溫度 接近設(shè)定定影溫度，并且發(fā)熱層128發(fā)熱。因此，定影輥102的溫度上 升。因為在定影輥102中的記錄紙P的未通過區(qū)域B和D (包括A和E) 中熱量未被記錄紙P吸收，所以由于發(fā)熱層128的發(fā)熱而使得溫度進一 步上升。
在使用其中未設(shè)置感溫層130或者感溫層130的磁導率變化開始溫 度不在170°C和240°C之間的定影輥的情況下，沒有設(shè)置用于減小記錄紙 P的未通過區(qū)域B和D中的溫度上升的裝置。因此，如曲線G3所示出的， 定影輥中的記錄紙P的通過區(qū)域C與其未通過區(qū)域B、 D之間的溫度差變 得更大，并且，如果繼續(xù)進行連續(xù)送紙，則溫度超過耐熱溫度，從而損 壞定影輥102的彈性層126和釋層124。
如果記錄紙P的通過區(qū)域C與其未通過區(qū)域B、D之間的溫度差變大， 則在小尺寸記錄紙P之后對大尺寸記錄紙P進行定影時，向記錄紙P的 端部(區(qū)域B和D)提供過量的熱量，產(chǎn)生所謂的熱偏移現(xiàn)象 一部分調(diào) 色劑T遺留在定影輥側(cè)，并且發(fā)生圖像定影不均勻。
在根據(jù)本示例性實施方式的定影裝置150中，在記錄紙P的未通過 區(qū)域B和D中溫度上升，并且，當定影輥102的表面溫度變?yōu)楦哂谠O(shè)定 定影溫度170°C并且超過磁導率變化開始溫度200°C時，未通過區(qū)域B和D中的感溫層130的相對磁導率開始接近1。此時，上述式(1)確定 的趨膚深度S變?yōu)榇笥诟袦貙?30的厚度，并且磁場H的磁通量穿過感溫 層130。
這里，圖7A示出感溫層130的溫度為磁導率變化開始溫度或更小的 情況，而圖7B示出感溫層130的溫度為感溫層130的磁導率變化開始溫 度或更大的情況。
如圖7A中所示，在感溫層130的溫度為磁導率變化開始溫度或更小 的情況下，因為感溫層130由鐵磁材料構(gòu)成，所以穿過發(fā)熱層128的磁 場H1侵入感溫層130以形成閉合的磁路，并且增強磁場H1。因此，可以 充分地獲得發(fā)熱層128的發(fā)熱量。
另一方面，如圖7B中所示，在感溫層130的溫度為磁導率變化開始 溫度或更大的情況下，磁場H2穿過感溫層130并且磁場H2被削弱。磁 場H2穿過感溫層130，然后被導向感應(yīng)體114。在感應(yīng)體114中，從磁 體芯112到感應(yīng)體114形成閉合的磁路，并且渦流由于磁場H2的作用而 流動，然而，因為其電阻很小，所以發(fā)熱量很小。此外，因為感應(yīng)體114 不與定影輥102接觸，所以它不會使定影輥102的溫度上升。
這里，因為與感應(yīng)體114中的渦流增加相反，在發(fā)熱層128中渦流 減小，所以發(fā)熱量減小。如上所述，發(fā)熱層128的發(fā)熱量在記錄紙P的 未通過區(qū)域中降低，并且，與未設(shè)置感溫層130的情況相比，定影溫度 下降A(chǔ)T2，并且在定影輥102中的記錄紙P的未通過區(qū)域B和D中的溫度 上升有所減小。
注意，因為在設(shè)置了感應(yīng)體114的情況下未通過區(qū)域B和D的溫度 上升有所減小，所以第二示例性實施方式的AT2大于第一示例性實施方式 的AT1。
如上所述，因為在定影輥102中的記錄紙P的通過區(qū)域C與其未通 過區(qū)域B、 D之間降低了溫度差，并且溫度分布變?yōu)槿缜€G4所示，所 以即使在定影小尺寸記錄紙P之后定影大尺寸記錄紙P，在大尺寸記錄紙 P的端部也不可能產(chǎn)生上述熱偏移現(xiàn)象。
此外，咬合部119的形狀為在加壓帶152側(cè)凸起，并且定影輥102的外部形狀得到保持。因此，不能向定影輥102的發(fā)熱層128施加壓縮 力或張拉力，與使用定影帶的情況相比，耐久性更高。
注意，本發(fā)明并不限于上述示例性實施方式。
除了使用固體顯影劑的干式電子照相系統(tǒng)之外，打印機10也可以例 如被構(gòu)成為使用液體顯影劑。此外，作為對定影輥102的溫度的檢測裝 置，可以使用熱電偶來替代熱敏電阻U8。
熱敏電阻118的接合位置并不限于定影輥102的表面，而可以被設(shè) 置在定影輥102的內(nèi)周面。在這種情況下，不會磨損定影輥102的表面。 此外，熱敏電阻118可以接合到加壓輥104的表面。
勵磁線圈110可以設(shè)置在定影輥102的內(nèi)側(cè)。
對本發(fā)明示例性實施方式的前述描述是為了例示和描述的目的而提供 的。其并非旨在窮舉或者將本發(fā)明限于所公開的確切形式。顯然，許多
變型和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。選擇并描述這些示例性 實施方式是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng) 域其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的適用于所構(gòu)想特定用途的各種實施方 式和各種變型。旨在由所附權(quán)利要求書及其等同物來限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種定影裝置，該定影裝置包括產(chǎn)生磁場的磁場產(chǎn)生單元；圓筒形定影部件，該圓筒形定影部件被放置為與所述磁場產(chǎn)生單元相對，由于所述磁場的電磁感應(yīng)而發(fā)熱，并且包括發(fā)熱層，所述發(fā)熱層具有比趨膚深度薄的厚度；和感溫層，所述感溫層具有在從設(shè)定定影溫度到耐熱溫度的溫度范圍內(nèi)的磁導率變化開始溫度，磁導率在所述磁導率變化開始溫度開始連續(xù)下降，并且所述感溫層接觸所述發(fā)熱層的與所述磁場產(chǎn)生單元相反的一面；以及加壓旋轉(zhuǎn)體，該加壓旋轉(zhuǎn)體與所述定影部件的外周面壓力接觸而發(fā)生變形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定影裝置，其中，所述加壓旋轉(zhuǎn)體由環(huán)形 帶部件和支承部件構(gòu)成，并且所述帶部件被夾在所述定影部件和所述支 承部件之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定影裝置，其中，在所述定影部件的 內(nèi)側(cè)或外側(cè)按與所述磁場產(chǎn)生單元相對的方式設(shè)置有非磁性金屬部件， 所述定影部件夾在所述非磁性金屬部件和所述磁場產(chǎn)生單元之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定影裝置，其中，所述定影部件在與所述 加壓旋轉(zhuǎn)體的接觸部分發(fā)生變形，但是不會內(nèi)凹地變形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的定影裝置，其中，所述加壓旋轉(zhuǎn)體在與所 述定影部件的接觸部分變形至比所述定影部件的變形更大的程度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定影裝置，其中，所述感溫層具有在從 150 lara到200 ^m的范圍內(nèi)的厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定影裝置，其中，所述發(fā)熱層包括金、銀、 銅、鋁、鋅、錫、鉛、鉍、鈹或銻中的至少一種，或者它們的合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定影裝置，其中，所述非磁性金屬部件被 設(shè)置在感應(yīng)穿過所述定影部件的磁通量的位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的定影裝置，其中，所述非磁性金屬部件包括鋁。
10. —種圖像形成裝置，該圖像形成裝置包括 根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任一項所述的定影裝置； 發(fā)射曝光用光的曝光部；顯影部，該顯影部用顯影劑對由所述曝光用光形成的潛像進行顯影， 以形成顯影劑圖像；轉(zhuǎn)印部，該轉(zhuǎn)印部將所述顯影劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上；以及 傳送部，該傳送部將所述記錄介質(zhì)傳送到所述定影裝置。
11. 一種圓筒形加熱定影輥，該圓筒形加熱定影輥被設(shè)置為與磁場 產(chǎn)生源相對，所述圓筒形加熱定影輥包括發(fā)熱層，該發(fā)熱層由于所述磁場產(chǎn)生源產(chǎn)生的磁場的電磁感應(yīng)而發(fā) 熱，并且具有比趨膚深度薄的厚度；以及感溫層，該感溫層具有在從定影溫度到耐熱溫度的溫度范圍內(nèi)的磁 導率變化開始溫度，磁導率在所述磁導率變化開始溫度開始連續(xù)下降， 并且所述感溫層被設(shè)置在所述發(fā)熱層的與所述磁場產(chǎn)生源相反的一面。
全文摘要
本發(fā)明提供定影裝置、圓筒形加熱定影輥以及圖像形成裝置。定影裝置包括產(chǎn)生磁場的磁場產(chǎn)生單元；圓筒形定影部件，該圓筒形定影部件被放置為與所述磁場產(chǎn)生單元相對，由于所述磁場的電磁感應(yīng)而發(fā)熱，并且包括發(fā)熱層和感溫層，所述發(fā)熱層具有比趨膚深度薄的厚度，所述感溫層具有在從設(shè)定定影溫度到耐熱溫度的溫度范圍內(nèi)的磁導率變化開始溫度，磁導率在所述磁導率變化開始溫度開始連續(xù)下降，并且所述感溫層接觸所述發(fā)熱層的與所述磁場產(chǎn)生單元相反的一面；以及加壓旋轉(zhuǎn)體，該加壓旋轉(zhuǎn)體與所述定影部件的外周面壓力接觸而發(fā)生變形。
文檔編號G03G15/01GK101533254SQ200910118468
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者馬場基文 申請人:富士施樂株式會社