專利名稱：定影裝置和成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及定影裝置和成像設備。尤其是，本發(fā)明涉及在包括沿感應加熱帶的旋轉方向引導感應加熱帶的導板的定影裝置中使用的用以抑制導板發(fā)熱并提高感應加熱帶的加熱效率的技術。
背景技術：
近年來，成像設備(例如，打印機)開始集成有電磁感應加熱式節(jié)能定影裝置，而非利用鹵素加熱器作為熱源的定影裝置(日本專利申請公開公報No. 2007-264421)。圖14是示出電磁感應加熱式定影裝置300的結構的剖視圖。如圖14所示，定影裝置300包括定影帶301、定影輥302、壓力輥303、磁通量發(fā)生器304以及導板305等等。定影帶301為圓筒狀的可彈性變形的帶，其包括感應加熱層301a和設置在感應加熱層301a背面的調磁合金層301b。定影帶301沿箭頭P的方向被驅動并旋轉。調磁合金層301b具有以下特性在環(huán)境溫度下為鐵磁性的，但當溫度高于居里溫度時就變成非磁性的。定影輥302定位在定影帶301的旋轉路徑內側。壓力輥303定位在定影帶301的旋轉路徑外側。通過壓力輥303擠壓定影輥302使定影帶301位于壓力輥303與定影輥 302之間而形成定影壓區(qū)310。壓力輥303通過從驅動馬達(未示出)接收驅動力而沿箭頭Q的方向旋轉。在該驅動力的作用下定影輥302和定影帶301被驅動并旋轉。磁通量發(fā)生器304定位在定影帶301的旋轉路徑外側使得定影帶301位于磁通量發(fā)生器304與壓力輥303之間。磁通量發(fā)生器304產生用于使定影帶301的感應加熱層 301a發(fā)熱的磁通量。導板305為由低阻抗導電材料制成的非磁性構件。導板305定位在定影帶301的旋轉路徑內側使得導板305面對磁通量發(fā)生器304并且將定影帶301夾在其間。導板305 沿定影帶301的曲率彎曲。導板305控制定影帶301和磁通量發(fā)生器304的相對位置，同時通過導板305的與旋轉的定影帶301的內表面接觸的表面而沿定影帶301的旋轉方向引導定影帶301。在以上述方式構造的定影裝置300中，一旦在定影帶301的驅動/旋轉期間磁通量發(fā)生器304開始產生磁通量，就會主要在定影帶301的感應加熱層301a的面對磁通量發(fā)生器304的部分產生熱量。當感應加熱層301a的該發(fā)熱部分到達定影壓區(qū)310時，就會使定影壓區(qū)310及其附近的溫度升至適于定影的溫度。然后，當形成于紙張S上的調色劑圖像穿過定影壓區(qū)310時，通過熱壓將調色劑圖像熱固定到紙張S上。此時，由于紙張S從定影帶301的與紙張S接觸的中部吸熱，因此定影帶301中部的溫度降低；然而，由于定影帶301的不與紙張S接觸的兩邊(以下稱為“定影帶301的非接觸部)的熱量沒有被紙張S吸收，因此該非接觸部保持高溫。在這種情況下，如果向磁通量發(fā)生器304供能將定影帶301的中部設定到目標溫度，則非接觸部的溫度將進一步升高。如果調磁合金層301b的對應于定影帶301的非接觸部的部分(以下稱為“調磁合金層301b的非接觸部)被加熱到其溫度超過居里溫度的點，則調磁合金層301b的非接觸部由鐵磁性轉變成非磁性。因此，沿調磁合金層301b承載的磁通量就會穿透調磁合金層 301b并進入導板305。由于導板305由低阻抗導電材料制成，因此由進入導板305的磁通量所產生的渦電流將產生方向與進入導板305的磁通量相抵的磁通量，而非產生熱量。于是，定影帶301 的非接觸部中的磁通密度降低，從而減緩了其溫度增加。如上所述，因為定影帶301本身發(fā)熱，所以定影裝置300具有良好的熱效率。此外， 由于調磁合金層301b和導板305之間的相互作用，定影裝置300可自動進行溫控，從而不會使定影帶301的非接觸部過熱。然而，盡管導板305由低阻抗導電材料制成，但是仍然無法避免渦流產生熱量。而且，因為導板305很薄(即，大約0. 5毫米厚)，所以如果定影裝置300長時期連續(xù)進行小尺寸紙張的定影，則所述熱量會累積并且導板305的溫度會過度升高。這會使導板305熱變形。避免此問題的一種方法是通過增大導板305的厚度來提高導板305的熱容量。然而，因為導板305與定影帶301彼此接觸所以這會使定影帶301從導板305吸收的熱量增加，因而產生的另一問題是需要花時間完成預熱。此外，盡管由于定影帶301通過感應加熱而自身發(fā)熱使得上述電磁感應加熱式定影裝置具有良好的加熱效率，但是根據當前的節(jié)能趨勢需要進一步提高加熱效率。

發(fā)明內容
鑒于以上問題和需要完成了本發(fā)明。本發(fā)明的第一個目的是提供一種能夠抑制導板溫度過度升高同時幾乎不延長預熱時段的定影裝置和成像設備。本發(fā)明的第二個目的是在電磁感應加熱式定影裝置及使用該定影裝置的成像設備中進一步提高定影裝置的加熱效率。第一個目的由以下定影裝置來實現，其中所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱；第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，(i)所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且(ii)所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向引導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，(i)所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且(ii)所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量，其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部為厚度比所述導板的中部更大的厚部。上述結構能夠使磁通量容易地進入導板端部的表面。由于導板的至少其中一個端部為厚度比導板中部更大的厚部，因此厚部中的電流密度降低，從而抑制了導板發(fā)熱。此外，在上述結構中，導板的除厚部之外的中部的厚度小。因此，上述導板的熱容量僅略微高于完全沒有厚部的導板的熱容量。使用上述導板也不會導致預熱時段明顯變化。所述第一目的還通過以下成像設備來實現，所述成像設備包括定影裝置，所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱；第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，(i)所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且(ii)所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向引導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，(i)所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且(ii)所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量，其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部為厚度比所述導板的中部更大的厚部。所述第二目的由以下定影裝置來實現，所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱；第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，(i)所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且(ii)所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向引導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，(i)所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且(ii)所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量，其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述調磁合金層比所述發(fā)熱層更靠近所述帶的內側，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部彎曲遠離所述帶。上述結構能夠抑制有助于對定影裝置的帶進行加熱的磁通量減少，從而提高定影裝置的加熱效率。也就是說，即使當調磁合金層處于預定溫度或低于預定溫度因而為鐵磁性時，調磁合金層仍然無法俘獲由磁通量發(fā)生器產生的全部磁通量。泄漏的磁通量到達定影帶的旋轉路徑內側。由于泄漏磁通量趨向于集中在特別是導板的沿帶旋轉方向的端部表面上，因此在所述位置處產生渦電流。這種渦電流導致產生了沿與泄漏磁通量反方向行進的磁通量 (以下稱為“抵消磁通量”)。認為抵消磁通量抵消了由磁通量發(fā)生器產生的部分磁通量，并且相應地，降低了透過發(fā)熱層的磁通量的磁通密度。然而，根據本發(fā)明，導板的至少其中一個端部彎曲遠離帶。這延長了導板的彎曲端部與磁通量發(fā)生器之間的距離，從而減少了集中在導板的彎曲端部上的泄漏磁通量的量。 因此，導板的端部表面處產生的抵消磁通量的絕對量減少。與常規(guī)技術相比較，這有助于更有效地加熱發(fā)熱層而不抵消由磁通量發(fā)生器產生的磁通量，從而提高了加熱效率。所述第二目的還通過以下成像設備來實現，所述成像設備包括定影裝置，所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱；第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，(i)所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且(ii)所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向引導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，(i)所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且(ii)所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量，其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述調磁合金層比所述發(fā)熱層更靠近所述帶的內側，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部彎曲遠離所述帶。


從以下結合示出本發(fā)明具體實施方式
的附圖對本發(fā)明進行的描述中，本發(fā)明的這些以及其它目的、優(yōu)點和特征將變得顯而易見。附圖中圖1是根據實施方式1和實施方式2的串列式數字彩色打印機的示意性剖視圖；圖2是根據實施方式1和實施方式2的定影裝置的局部立體剖視圖；圖3a和圖3b是示出根據實施方式1的定影裝置的主要部件的結構的縱向剖視圖，并且圖3c是定影帶的局部剖視圖；圖4示出在其上進行與實施方式1有關的模擬的試樣的規(guī)格；圖5示出在實施方式1中實現調磁效果之前進行模擬的結果；圖6示出在實施方式1中實現調磁效果之后進行模擬的結果；圖7示出根據實施方式1的導板的改型；圖8是示出根據實施方式1的導板的改型的放大圖；圖9示出根據實施方式1的導板的另一種改型；圖IOa和圖IOb是示出根據實施方式2的定影裝置的主要部件的結構的縱向剖視圖，并且圖IOc是定影帶的局部剖視圖；圖11示出在其上進行與實施方式2有關的模擬的試樣的規(guī)格；圖12示出進行與實施方式2有關的模擬的結果；圖13示出根據實施方式2的導板的改型；以及圖14是常規(guī)定影裝置的剖視圖。
具體實施例方式下面描述根據本發(fā)明的成像設備的實施方式，作為示例，該成像設備具體為串列式數字彩色打印機(以下簡稱“打印機”)。(1)打印機的總體結構圖1是示出打印機1的總體結構的示意性剖視圖。如圖1所示，打印機1包括圖像處理裝置3、供給裝置4、定影裝置5以及控制器 60，并且打印機1連接到網絡(例如，局域網)。當從外部終端設備(未示出)接收指令以執(zhí)行打印任務時，打印機1形成黃色、品紅色、青色以及黑色的調色劑圖像，并通過對所形成的調色劑圖像進行多次轉印而形成全色圖像。以下，黃色、品紅色、青色和黑色這些再現色將分別以Y、M、C和K表示，并且字母 Y、M、C和K將附在與該再現色相關的部件的附圖標記上。圖像處理裝置3包括成像器3Y、3M、3C和3K ；光學單元10 ；以及中間轉印帶11寸。成像器3Y包括感光鼓31Y、充電裝置32Y、顯影裝置33Y、一次轉印輥34Y、以及用于清潔感光鼓31Y的清潔裝置35Y等。充電裝置32Y、顯影裝置33Y、一次轉印輥34Y和清潔裝置35Y都圍繞感光鼓31Y定位。成像器3Y在感光鼓31Y上形成黃色調色劑圖像。其它成像器3M至3K與成像器3Y的不同之處僅在于它們形成與成像器3Y不同顏色的圖像。除此之外，成像器3M至3K具有類似于成像器3Y的結構，并且分別包括充電裝置32M至32K等。為了簡化，圖1中省略了成像器3M至3K的部件的附圖標記。中間轉印帶11是以張緊狀態(tài)懸置于驅動輥12和從動輥13上的環(huán)形帶，并且沿箭頭C的方向被驅動并旋轉。光學單元10包括諸如激光二極管的發(fā)光元件。當從控制器60發(fā)出驅動信號時， 光學單元10通過發(fā)射用于形成黃色至黑色圖像的激光束L對感光鼓31Y至31K進行曝光掃描。這種曝光掃描在已經通過充電裝置32Y至32K充電的感光鼓31Y至31K上形成靜電潛像。通過顯影裝置33Y至33K使靜電潛像顯影。將已經形成在感光鼓31Y至31K上的黃色至黑色的調色劑圖像在不同時刻一次轉印在中間轉印帶11上，使得黃色至黑色的調色劑圖像層疊在中間轉印帶11的相同位置上。通過作用在一次轉印輥34Y至34K上的靜電將黃色至黑色的調色劑圖像順序地轉印至中間轉印帶11。這些調色劑圖像整體構成所謂的全色調色劑圖像。然后將這些調色劑圖像運送到二次轉印位置46。供給裝置4包括盛放紙張S的供紙盒41 ；拾取輥42，其拾取供紙盒21的紙張S 并將紙張S引到傳送路徑43上，一次一張；一對正時輥44，用于調節(jié)將所拾取的紙張S傳送至二次轉印位置的時間；以及其它部件。根據中間轉印帶11上傳送的調色劑圖像的時間從供給裝置4向二次轉印位置傳送紙張S。通過作用在二次轉印輥45上的靜電將中間轉印帶11上的調色劑圖像一起二次轉印到紙張S上。經過二次轉印位置46之后，繼續(xù)通過定影裝置5傳送紙張S。當在定影裝置5中通過熱壓將形成在紙張S上的調色劑圖像(此時未定影)定影到紙張S上時，通過一對排紙輥71將紙張S排出至排紙盤72。(2)定影裝置的結構圖2是示出上述定影裝置5的結構的局部立體剖視圖。圖3a和圖3b是示出該定影裝置5的主要部件的縱向剖視圖。如圖2所示，定影裝置5包括定影輥150、定影帶155、導板156、壓力輥160以及磁通量發(fā)生器170。如圖3a所示，定影輥150包括細長的圓柱狀金屬芯152和圍裹在金屬芯152圓周上的彈性層153。定影輥150定位在定影帶155的旋轉路徑(定影帶155旋轉所沿的路徑) 內側。金屬芯152是外徑約為20毫米的圓柱體并由鋁、鐵、不銹鋼或其它材料制成。彈性層153具有例如大約10毫米的厚度。定影輥150具有大約40毫米的外徑。彈性層153由諸如硅橡膠和氟橡膠的泡沫彈性材料制成。期望的是，彈性層153 由高耐熱性和高熱穩(wěn)定性的材料制成。壓力輥160通過將彈性層162和釋放層163按所列順序層疊在圓柱狀金屬芯161 的圓周上而形成。壓力輥160定位在定影帶155的旋轉路徑外側。壓力輥160通過從定影帶155外側擠壓定影輥150使定影帶155位于其間而在壓力輥160的外表面與定影帶155 的外表面之間形成定影壓區(qū)155η，該定影壓區(qū)沿壓力輥160的旋轉方向具有預定寬度。金屬芯161由鋁等制成。彈性層162由硅海綿橡膠等制成。釋放層163為例如 PFA(四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物)或PTFE (聚四氟乙烯)涂層。壓力輥160 具有大約35毫米的外徑。定影輥150和壓力輥160的金屬芯152和161的軸向端部分別由框架(未示出) 的軸承以可旋轉的方式支撐。由驅動馬達(未示出)提供的作用在壓力輥160上的驅動力沿箭頭B的方向驅動和旋轉壓力輥160。壓力輥160的這種旋轉沿箭頭A的方向驅動和旋轉定影帶155和定影輥150。定影帶155為圓筒狀帶。如圖3C所示，定影帶155由調磁合金層155d、發(fā)熱層 155c、彈性層155b以及釋放層155a按所列順序層疊而形成，因此釋放層155a為最外層。定影帶155可獨立保持其圓筒形狀。定影帶155沿帶寬方向(即，定影輥150的旋轉軸線的方向)的寬度大于最大尺寸的紙張沿紙張寬度方向的寬度。釋放層155a是由PFA等制成的圓筒。從經驗的角度看，期望釋放層155a的厚度可在從30微米到40微米(包括30微米和40微米)的范圍內任意確定。彈性層155b是由例如厚度大約200微米的硅橡膠制成。彈性層155b可由氟橡膠等而非硅橡膠制成。發(fā)熱層155c由例如厚度大約40微米的鎳片制成。由于磁通量發(fā)生器170產生的磁通量，發(fā)熱層155c發(fā)熱。由鎳-鐵合金等制成的調磁合金層155d具有例如大約30微米的厚度。調磁合金層155d具有以下特性在環(huán)境溫度下為鐵磁性的，而當溫度高于居里溫度時變成非磁性的。居里溫度根據鎳-鐵混合比率而變化。在此實施方式中，居里溫度高于適于定影的溫度(目標溫度)20攝氏度。調磁合金層155d可由鎳-鐵-鉻合金等而非鎳-鐵合金制成。參見圖2，磁通量發(fā)生器170包括線圈架171、邊緣鐵芯172、勵磁線圈173、鐵芯 174以及蓋175。磁通量發(fā)生器170定位在定影帶155的旋轉路徑外側。假設在定影帶155 的跨過壓力輥160的相反側上存在參考點，則磁通量發(fā)生器170定位成沿定影帶155的旋轉方向比參考點略微更靠上游并且磁通量發(fā)生器170沿定影帶155的寬度方向延伸。勵磁線圈173產生用于使定影帶155的發(fā)熱層155c發(fā)熱的磁通量，并圍繞線圈架 171纏繞。鐵芯174和邊緣鐵芯172將勵磁線圈173產生的交變磁通量朝定影帶155引導。 交變磁通量主要穿過定影帶155的發(fā)熱層155c的面對磁通量發(fā)生器170的部分(見圖3c)。 于是，發(fā)熱層155c的所述部分產生渦電流。這導致加熱層155c發(fā)熱，進而加熱固定帶155。 由于定影帶巧5的溫度升高，因此在定影壓區(qū)155η處與定影帶接觸的壓力輥160的溫度也升高。附加設置有傳感器(未示出)以檢測定影帶155沿帶寬方向的中部的表面溫度。 控制器60根據從傳感器發(fā)出的檢測信號來控制供給至勵磁線圈173的電力，使得定影帶 155的溫度保持在目標溫度(大約180°C )。當紙張S在定影壓區(qū)155η的溫度保持在目標溫度的情況下穿過定影壓區(qū)155η 時，通過熱壓將形成在紙張S上的未定影的調色劑圖像熱固定到紙張S上(見圖2)。由非磁性低阻抗導電材料制成的導板156為平行于定影輥150的軸線放置的細長板狀構件。導板156通過導板156的與定影帶155的內表面接觸的表面而沿定影帶155的旋轉方向引導定影帶155。更具體地，上述低阻抗導電材料是指銅。替代銅，上述低阻抗導電材料可以是鋁寸。導板156沿縱向的兩個端部由框架(未示出)支撐。(3)導板的構造本發(fā)明的發(fā)明人(以下簡稱“發(fā)明人”)公開了一種當應用于上述結構時適用于以下目的的導板構造(i)在不延長預熱時段的情況下抑制導板溫度過度升高；以及(ii)進一步提高定影裝置的加熱效率?！磳嵤┓绞?>根據實施方式1的導板156的構造適于在幾乎不延長預熱時段的情況下抑制導板 156的溫度過度升高。也就是說，如圖北所示，導板156在帶旋轉方向上的總長度為Ly導板156通過彎曲以下板形成，所述板的沿帶旋轉方向的兩端是厚部156a和156b，每個厚部的厚度大于板中部的厚度。在此，將板彎曲使得板外周表面具有曲率半徑隊。此處，總長度Ltl為35毫米，曲率半徑R1為20毫米。
厚部156a和156b的長度L1和L2均為1毫米，并且厚部156a和156b的厚度、和 t2均為1. 5毫米。板中部的厚度、為0. 5毫米。導板156的曲率半徑R1基本上等于定影帶155的當定影帶155不旋轉時面對磁通量發(fā)生器170的部分的內表面所對應的曲率半徑。當調磁合金層155d的溫度等于或低于居里溫度因而呈鐵磁性時(以下稱“在實現調磁效果之前”)，磁通量發(fā)生器170產生的磁通量穿過定影帶155的面對勵磁線圈173 纏繞所圍繞的軸的部分行進，穿過定影帶155的發(fā)熱層155c并進入調磁合金層155d。之后，在調磁合金層155d內部，所述磁通量在帶旋轉方向上沿上游方向和下游方向分路并朝最近的其中一個邊緣鐵芯172行進。此時，發(fā)熱層155c通過透過發(fā)熱層155c的磁通量產生的渦電流而感應加熱。在調磁合金層155d的非接觸部的溫度超過居里溫度并因此從鐵磁性轉變?yōu)榉谴判灾?以下稱“在實現調磁效果之后)，磁通量發(fā)生器170產生的磁通量透過發(fā)熱層155c 和調磁合金層155d，進而進入導板156。此時，導板156產生沿與進入導板156的磁通量反方向行進的磁通量。這削減了導板156中及其附近的磁通密度，從而抑制發(fā)熱層155c過熱。因此，在打印機1執(zhí)行在大量小尺寸紙張上連續(xù)打印的打印任務的情況下，定影帶155的非接觸部P(見圖2、的溫度不會升高至顯著超過居里溫度的點(目標溫度，在該溫度下定影帶巧5被控制成保持+20°C )。這防止了定影帶155的非接觸部P的溫度變得高到足以損壞定影帶155。在此應當注意，居里溫度并不局限于被設定在上述溫度?？梢愿鶕ㄓ把b置5等的結構通過實驗等任意確定居里溫度，使得(i)定影帶155的與紙張接觸的部分的溫度保持在預定的定影溫度；并且(ii)定影帶155的非接觸部的溫度不會過度升高。<在導板156的端部設置厚部的效果>經過刻苦研究，發(fā)明人發(fā)現，與沒有厚部的常規(guī)導板的溫度升高相比，可以更大地減緩導板156的溫度升高，其中導板156的沿帶旋轉方向的兩個端部為厚于導板156中部的厚部156a和156b。此外，厚部156a和156b在帶旋轉方向上的長度Ll和L2均為1毫米，也就是說很短。換言之，提供厚部156a和156b幾乎不增加導板156的體積或熱容量，而且也不會延長預熱時段?！茨M結果〉為了驗證上述效果，發(fā)明人利用有限元法計算機模擬了在實現調磁效果之前和之后的導板156的溫度。得出了以下結果?！礈y試試樣的規(guī)格〉圖4示出了作為(根據本發(fā)明的)實施方式試樣1、2和3提供的導板156和作為常規(guī)試樣提供的常規(guī)導板156的規(guī)格，它們都要進行模擬。如圖4所示，各個實施方式試樣1、2和3沿帶旋轉方向的端部均為厚部。實施方式試樣1、2和3的厚部的厚度分別為1. 0毫米、1. 5毫米和2. 0毫米。實施方式試樣1、2和 3的除厚部以外的中部具有均勻的厚度0. 5毫米。在此，對各個實施方式試樣1、2和3進行三次模擬，其中厚部在帶旋轉方向上的長度在1毫米、3毫米和5毫米之間變化。常規(guī)試樣具有0. 5毫米的均勻厚度，也就是說沒有厚部。在模擬過程中，為了遵循勵磁線圈173的電力分布情況，分別在實現調磁效果之前和之后以7. 69A(安培)和9. 65A向勵磁線圈173供應40000赫茲的交流電。在本實施方式中，“發(fā)熱的增減率”表示通過以下方式得到的值(i)用(a)常規(guī)試樣中產生的熱量與各個實施方式試樣1、2和3中產生的熱量之間的差值除以(b)常規(guī)試樣中產生的熱量；(ii)以百分比的形式表示從該除法得到的值。分別以Hasl(Ii)和Has2(n) 表示實現調磁效果之前和之后的發(fā)熱增減率。以下，可以用與實施方式試樣的參考數字相關的數字1、2和3來替代η。Hasl (η)為實現調磁效果之前的發(fā)熱增減率，通過以下表達式1得到Hasl (η)(表達式l)Hasl(n) = (HJl (η) -HJl (0))/HJl (0)其中，HJl (η)在實現調磁效果之前，實施方式試樣(η)的對應于非接觸部的部分中產生的熱量；以及HJl(O)在實現調磁效果之前，常規(guī)試樣的對應于非接觸部的部分中產生的熱量。Has2(n)為實現調磁效果之后的發(fā)熱增減率，通過以下表達式2得到Has2 (η)(表達式2) Has2 (η) = (HJ2 (η) _HJ2 (0)) /HJ2 (0)其中，HJ2(n)在實現調磁效果之后，實施方式試樣(η)的對應于非接觸部的部分中產生的熱量；以及HJ2(0)在實現調磁效果之后，常規(guī)試樣的對應于非接觸部的部分中所產生的熱量。圖5示出了實現調磁效果之前的各個實施方式試樣相對于常規(guī)試樣的發(fā)熱增減率 Hasl0如圖5所示，在實現調磁效果之前，實施方式試樣1、2和3中產生的熱量均少于常規(guī)試樣中產生的熱量。圖6示出了實現調磁效果之后的各個實施方式試樣相對于常規(guī)試樣的發(fā)熱增減率 Has2。注意，在圖6中，根據實施方式試樣2和3的線彼此重疊，因此看起來像一條線。如圖6所示，在實現調磁效果之后，其中厚部的厚度分別為1. 5毫米和2毫米的實施方式試樣2和3中產生的熱量均少于厚部的厚度為1. 0毫米的實施方式試樣1中產生的熱量。對實施方式試樣2和3進行的計算機模擬的結果彼此相似。因此認為，一旦厚部的厚度超過1. 5毫米，那么產生的熱量就不再進一步減少。而且，為了不延長預熱時段，期望導板156的熱容量即體積(質量)盡量小。鑒于上文所述，厚部的厚度為1. 5毫米且長度為1毫米的實施方式試樣2的導板 156是所有測試試樣中最適合的。如前所述，通過在其沿帶旋轉方向的每個端部具有厚部的導板156，能夠減少導板 156中所產生的熱量。發(fā)明人推測，這是由以下原因引起的。由勵磁線圈173所產生的交變磁通量的頻率為40000赫茲，也就是說很高。相應地，導板156中所產生的渦電流的頻率也很高。因此認為，由于集膚效應，電流具有集中在導板156各端的表面上的傾向。由于導板在其每個端部具有電流傾向于集中其上的厚部，認為盡管產生了渦電流但是電流密度降低，從而抑制了導板156的感應加熱。此外，對于能夠有效抑制導板156溫度升高的厚部而言，厚部在帶旋轉方向上的長度L1和L2越短，則越能夠有效降低導板156的溫度。本領域技術人員可以根據上述公開、集成有導板的設備(不管該設備是高速機器還是低速機器)、以及該設備的其它設計方面來確定厚部的具體尺寸。如上所述，本實施方式引入了在帶旋轉方向上的兩個端部加厚的導板。這種簡單構造可抑制特別是在實現調磁效果之前導板156的溫度升高而不會延長預熱時段?！磳嵤┓绞?的改型〉盡管已經基于實施方式1描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明當然并非局限于實施方式1。 例如，可以對實施方式1做出以下改型。(1)在實施方式1中，導板156的厚部156a和156b的厚度為1. 5毫米而長度為1 毫米。然而，只要厚部156a和156b的形狀(厚度和長度)能夠使實現調磁效果之后導板 156的發(fā)熱增減率降低至低于常規(guī)導板的發(fā)熱增減率，那么厚部可以不局限于這樣的尺寸。(2)在實施方式1中，導板156在帶旋轉方向上的每個端部為厚部。然而，導板156 并非局限于這種構造，而是如圖7所示，可以是在帶旋轉方向上的一個端部為厚部256a的導板256。與根本沒有厚部的導板相比，這種一個端部具有厚部256a的導板256也可以適當產生在實現調磁效果之后抑制導板256溫度升高的效果。如圖8所示，在厚部256a為導板256的沿帶旋轉方向比另一個端部更靠上游定位的一個端部的情況下，定影帶的內表面(未示出)在該厚部256a的邊緣上行進。因為定影帶與導板256之間的摩擦沿帶旋轉方向在導板256的上游端比下游端更強烈，所以在厚部 256a的外周邊緣上可設置曲率半徑為民的圓形部256b以減小該摩擦。期望在考慮以下因素的情況下任意確定該曲率半徑民的值(i)所述摩擦的減小水平；以及(ii)該圓形部對Has2的影響，其中Has2是實現調磁效果之后的發(fā)熱增減率。(3)在實施方式1中，通過改變導板156的在帶旋轉方向上的兩個端部的厚度而形成厚部156a和156b。然而，并不局限于以這種方式形成厚部156a和156b。如圖9所示， 可以通過將具有基本均勻厚度tQ的板的兩個端部彎曲180度而形成導板356，該彎曲的端部用作厚部356a和356b。在這種情況下，厚部356a和356b的厚度是、的兩倍大。此處，在每個厚部356a和356b中，期望彎曲端部的因彎曲而彼此面對的內表面之間沒有間隙。通過上述方式，可容易地形成厚部，并且可以以低成本制造導板。(4)在實施方式1中，導板156在帶旋轉方向上的總長度Ltl為35毫米。然而，導板156在帶旋轉方向上的總長度Ltl并非局限于特定長度，而是可以根據設計情況等任意確定?！磳嵤┓绞?>根據實施方式2的導板156a的構造適于進一步提高定影裝置的加熱效率。
更具體地，如圖IOb所示，通過彎曲在帶旋轉方向上總長度為Ltl的板而形成導板 156a。此處，板被彎曲成其外周表面的曲率半徑為禮。此外，導板156a在帶旋轉方向上的上游端部和下游端部分別以θ Γ和Θ2°的角度且在離導板末梢L1和L2的距離處遠離定影帶155彎曲。此處，總長度Ltl為例如35毫米。曲率半徑札為20毫米。彎曲端部的長度L1和 L2均為3. 5毫米。導板156a的端部所彎曲的彎曲角度θ 1°和θ 2°均為15°。與實施方式1的情況相同，導板156a的曲率半徑R1基本上等于定影帶155的當定影帶155不旋轉時面對磁通量發(fā)生器170的部分的內表面的曲率半徑。在調磁合金層155d的非接觸部的溫度超過居里溫度因而從鐵磁性轉變成非磁性之后(例如，在實現調磁效果之后)，磁通量發(fā)生器170產生的磁通量透過發(fā)熱層155c和調磁合金層155d，進而進入導板156a。此時，與實施方式1的情況相同，導板156a產生與進入導板156a的磁通量反方向行進的磁通量。這削減了導板156a中及其附近的磁通密度，從而抑制了發(fā)熱層155c過熱。<導板156a的彎曲端部的效果>發(fā)明人經過刻苦研究發(fā)現，通過彎曲導板156a的在帶旋轉方向上的兩個端部，能夠在實現調磁效果之前改善定影帶155中的發(fā)熱層155c的加熱效率，從而導致能耗降低?！茨M結果〉為了證實上述效果，即為了證實在實現調磁效果之前定影帶155中的發(fā)熱層155c 的加熱效率得以改善，發(fā)明人利用有限元法計算機模擬了實現調磁效果之前定影帶155中所產生的熱量與導板156a的彎曲端部的構造之間的關系。得到以下結果。〈測試試樣的規(guī)格〉圖11示出作為(根據本發(fā)明的)實施方式試樣1、2和3提供的導板和作為常規(guī)試樣提供的常規(guī)導板的規(guī)格，它們都要進行模擬。如圖11所示，實施方式試樣1、2和3的在帶旋轉方向上的兩個端部分別彎曲 10° 、15° 和 20° 。在此，分別對實施方式試樣1、2和3進行三次模擬，其中彎曲端部的長度在1. 7毫米、3. 5毫米以及5. 2毫米之間變化。每個導板的厚度、為0. 5毫米。每個導板在帶旋轉方向上的總長度Ltl為35毫米。在模擬過程中，在實現調磁效果之前，以IOA (半幅)向勵磁線圈173供應頻率為 40000赫茲的交流電。同樣在模擬過程中，發(fā)明人計算當定影帶分別附有常規(guī)試樣以及具有不同長度的彎曲端部的實施方式試樣1、2和3中每一個時，每向勵磁線圈173供應IA的電流在定影帶中所產生的熱量。圖12示出當定影帶附有各個實施方式試樣和常規(guī)試樣時在實現調磁效果之前每向勵磁線圈供應IA的電流在定影帶中產生的熱量。在圖12的圖表中，水平軸指示導板156a的彎曲端部的長度(毫米)，而豎直軸指示每向勵磁線圈供應IA的電流所產生的熱量(瓦特/安培)。在圖12中，點500指示當定影帶附有常規(guī)試樣時得到的模擬結果。點501、502和503指示當定影帶分別附有實施方式試樣1、2和3(其兩個端部以10°、15°和20°的彎曲角度彎曲)時所得到的模擬結果。附有實施方式試樣1、2和3的定影帶中所產生的熱量多于附有常規(guī)試樣的定影帶中所產生的熱量。這表明導板156a的彎曲端部的彎曲角度越大且彎曲端部越長，則每向勵磁線圈供應IA的電流在定影帶中所產生的熱量越大，并且定影帶的加熱效率越高。因此，期望將導板156a構造成其端部彎曲至最大可能的程度并且彎曲端部盡可能長。然而，實際上，由于某些設計限制，彎曲端部的彎曲角度以及長度是受限制的。在本實施方式中，為了縮短預熱時段，定影帶155的長度被縮短，也就是說，減小了定影帶155的熱容量。因此，定影輥150與定影帶155之間的空隙很小。因此，即使有人試圖在彎曲端部的末梢不干擾定影輥150的情況下增加彎曲端部的長度和彎曲角度，最多也只能使彎曲端部的長度L1和L2增加到3毫米至4毫米，使彎曲端部的彎曲角度θ 1°和 θ 2°增加到10°至20°。提高彎曲端部的這種尺寸限制的一個方法是通過延長定影帶155的長度而增大定影輥150與定影帶155之間的空隙。然而，這會提高定影帶155的熱容量，從而降低定影帶155的加熱效率。另一個方法是減小定影輥150的外徑而不改變定影帶155的長度。然而，這會減小定影壓區(qū)155η的寬度，進而無法始終保證所需的定影質量。因為上述原因，所以增大定影輥150與定影帶155之間的空隙是不利的。換而言之，無法消除對導板156a的尺寸限制。如先前所述，在本實施方式的導板156a中，彎曲端部的彎曲角度θ 1°和θ 2°均為15°，并且彎曲端部的長度L1和L2均為3. 5毫米(相等)。然而，由于在本實施方式中長度為L2的一個彎曲端部定位成比長度為L1的另一個彎曲端部距離定影輥150更遠，因此彎曲端部可構造成滿足以下關系=L2 > Lp如前面提到的，通過使導板156a的在帶旋轉方向上的兩個端部遠離定影帶155彎曲，增加了定影帶155中所產生的熱量。發(fā)明人推測這是由以下原因引起的。即使當調磁合金層處于預定溫度或低于預定溫度并且因而為鐵磁性時，調磁合金層仍然不能俘獲磁通量發(fā)生器170產生的全部磁通量。也就是說，泄漏的磁通量能夠到達定影帶155的旋轉路徑內側。由于磁通量發(fā)生器170產生的交變磁通量的頻率高(在本實施方式中為40000赫茲)，因此導板156a中產生的渦電流的頻率也高。由此認為，由于集膚效應，渦電流傾向于集中在特別是導板156a的每個端部的表面上。由進到導板156的各個端部的表面中的泄漏磁通量所產生的渦電流導致產生沿泄漏磁通量反方向行進的抵消磁通量。該抵消磁通量能夠抵消磁通量發(fā)生器170產生的部分磁通量，并且相應地，削減透過定影帶155的發(fā)熱層的磁通量的磁通密度。然而，根據本實施方式，導板156a的端部均遠離定影帶155彎曲，因而定位成比未彎曲的導板的端部離磁通量發(fā)生器170的距離更遠。因此，與當每個端部都不彎曲時相比， 當每個端部被彎曲時，集中在各個端部的表面上的泄漏磁通量的量更少。因此，導板156a 的每個端部的表面上的抵消磁通量的絕對量將減少，并且磁通量發(fā)生器170產生的全部磁通量中的被抵消的磁通量的量也將減少。由于與常規(guī)技術相比有助于使發(fā)熱層變熱的磁通量的量進一步增加，因此認為與常規(guī)技術相比能夠進一步改善加熱效率。
如上所述，本實施方式可通過將導板156a的在帶旋轉方向上的端部彎曲遠離定影帶155的方式簡單地構造導板156而提高加熱效率。另外，由于導板156a的端部這樣彎曲，所以導板156a的在帶旋轉方向上的端部邊緣不與定影帶155的內表面接觸，像常規(guī)導板的端部邊緣那樣。也就是說，本實施方式具有減小導板156a與定影帶155之間摩擦進而提高定影帶155的耐用性的效果。〈實施方式2的改型〉盡管前面已經基于實施方式2描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明當然并不局限于實施方式2。例如，可對實施方式2做出以下改型。(1)在實施方式2中，導板156a的在帶旋轉方向上的兩個端部都彎曲。然而，導板 156a不應當局限于以這種方式構造。與端部均不彎曲的常規(guī)導板相比，其中一個端部彎曲的導板156a也能夠適當產生提高定影帶155的加熱效率和耐用性的效果。注意，在導板156a的一個端部彎曲的情況下，期望彎曲的端部沿帶旋轉方向定位在比不彎曲的另一個端部更靠上游的位置。也就是說，在彎曲成使得其外周表面具有均勻曲率半徑R1的常規(guī)導板中，常規(guī)導板的在帶旋轉方向上的兩個端部的邊緣與定影帶155的內表面接觸。特別地，定影帶155 的內表面與常規(guī)導板的沿帶旋轉方向定位在比另一個端部更靠上游的一個端部的邊緣產生沿相反方向彼此相逆的強烈摩擦，因此定影帶155容易磨損。然而，通過使導板156a的沿帶旋轉方向定位在比另一個端部更靠上游的一個端部彎曲，在導板156a的與定影帶155 的內表面接觸的最上游邊緣上形成圓形部。導板156a與定影帶155之間在該圓形部處的摩擦減小，從而使定影帶155不易劣化。(2)在實施方式2的導板156a中，每個端部僅彎曲一次。然而，如圖13所示，能夠用將各個端部以多級方式彎曲的導板256a來替代導板156a。(3)盡管在實施方式2中曲率半徑R1、定影帶155的內徑以及定影輥150的外徑被描述成分別為20毫米、40毫米以及36毫米，但是它們并不局限于這些尺寸?？梢愿鶕O計情況，例如定影帶155的熱容量和定影壓區(qū)的寬度，來任意確定它們的尺寸。此外，只要導板156a和定影輥150彼此不干擾，可任意確定導板在帶旋轉方向上的總長度Ltl、彎曲端部的長度L1和L2以及彎曲端部的彎曲角度Θ1°和Θ2°?！雌渌男汀?1)根據實施方式1和2，導板156和導板156a均由非磁性低阻抗導電材料制成。 然而，各個導板并不限于由這樣的材料制成。例如，導板156a可具有包括低阻抗導電層在內的多層結構，即，可由包括低阻抗導電層在內的多層構成。除低阻抗導電層外，所述多層還可包括能夠減小與定影帶155的摩擦的其表面涂覆有PTEF等的低摩擦層，所述低摩擦層為與定影帶155接觸的層。在如此構造的導板156中，低阻抗導電層的在帶旋轉方向上的至少一個端部可為厚度大于該低阻抗導電層中部的厚部。在實施方式1和2中，本發(fā)明解釋成應用于串列式彩色打印機。然而，本發(fā)明并不局限于應用于這種打印機，而是替代地，可應用于單色打印機和具有諸如復印功能和傳真功能等附加功能的設備。換言之，本發(fā)明可應用于包括利用定影帶和沿定影帶旋轉方向引導定影帶的導板的定影裝置的任何成像設備。
盡管，已經參照附圖以示例的方式充分描述了本發(fā)明，但是應當指出，對本領域技術人員而言各種改變和改型都是顯而易見的。因此，除非這些改變和改型背離本發(fā)明的范圍，否則它們都應該看作是包括在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種定影裝置，所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱； 第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向弓I導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量， 其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述調磁合金層比所述發(fā)熱層更靠近所述帶的內側，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部彎曲遠離所述帶。
2.一種成像設備，所述成像設備包括定影裝置，所述定影裝置用于使形成有未定影圖像的紙張穿過定影壓區(qū)從而將所述未定影圖像熱固定到所述紙張上，所述定影裝置包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶在被驅動旋轉的同時通過電磁感應加熱； 第一輥，所述第一輥定位在所述帶的旋轉路徑的內側；第二輥，所述第二輥能夠操作以通過從所述帶的旋轉路徑的外側擠壓所述第一輥使所述帶處于所述第一輥與所述第二輥之間而在所述帶的外表面與所述第二輥之間形成所述定影壓區(qū)；導板，所述導板在所述帶的旋轉路徑的內側平行于所述第一輥的旋轉軸線延伸，并且所述導板通過與所述帶的內表面接觸而沿所述帶的旋轉方向弓I導所述帶；以及磁通量發(fā)生器，所述磁通量發(fā)生器定位在所述帶的旋轉路徑的外側并面對所述導板使所述帶位于所述磁通量發(fā)生器與所述導板之間，并且所述磁通量發(fā)生器產生用于加熱所述帶的磁通量， 其中，所述帶包括由于所述磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層以及調磁合金層，當所述調磁合金層的溫度超過預定溫度時，所述調磁合金層從鐵磁性可逆地變成非磁性，所述調磁合金層比所述發(fā)熱層更靠近所述帶的內側，所述導板包括低阻抗導電層；并且所述導板的沿所述旋轉方向的至少其中一個端部彎曲遠離所述帶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種易于抑制導板中溫度過度升高而不會延長預熱期的定影裝置。定影裝置包括導板(156)，其包括低阻抗導電層并且那樣在定影帶(155)的旋轉路徑內側接觸定影帶的內表面而沿定影帶的旋轉方向引導定影帶；以及磁通量發(fā)生器(170)，其定位在旋轉路徑的外側并且面對導板(156)使定影帶位于其與導板之間，并且產生磁通量。定影帶(155)包括由于磁通量而發(fā)熱的發(fā)熱層(155c)以及調磁合金層(155d)，調磁合金層在其溫度超過預定溫度時從鐵磁性變成非磁性。導板(156)的沿旋轉方向的至少其中一個端部為厚度比導板(156)的中部更大的厚部(156a)。本發(fā)明還公開了一種包括定影裝置的成像設備。
文檔編號G03G15/20GK102269964SQ201110205169
公開日2011年12月7日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權日2008年6月19日
發(fā)明者加川哲哉, 村上正典 申請人:柯尼卡美能達商用科技株式會社