專利名稱：像加熱裝置及采用該裝置的圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于在電子照相裝置、靜電記錄裝置等圖象形成裝置中使用的對未定影圖象進行定影的定影裝置的像加熱裝置及采用該像加熱裝置的圖象形成裝置。
在特開平10-74007號公報中，作為用于產(chǎn)生電磁感應(yīng)的勵磁裝置，記述了一種將線圈纏繞在鐵芯上的勵磁線圈。在圖34中，示出該公報所公開的像加熱裝置的斷面圖。
在圖34中，310是產(chǎn)生高頻磁場的線圈，311是在因感應(yīng)加熱而發(fā)熱的同時進行轉(zhuǎn)動的金屬套筒。312是設(shè)在金屬套筒311的內(nèi)部的內(nèi)部加壓構(gòu)件。此外，313是設(shè)在金屬套筒311的外部的外部加壓構(gòu)件，外部加壓構(gòu)件313，沿圖中箭頭a的方向轉(zhuǎn)動，金屬套筒311，隨外部加壓構(gòu)件313的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
載有未定影色粉像的作為被記錄材料的記錄紙314，如圖中的箭頭所示，被輸送到輥隙部。然后，利用金屬套筒311的熱量和兩個加壓構(gòu)件312、313的壓力，對記錄紙314上的未定影色粉像進行定影。
線圈310，備有多個分離的繞組部310a、310b。這些繞組部310a、310b，通過將導(dǎo)線隔著圖中未示出的絕緣構(gòu)件以多圈纏繞在備有多個鐵芯柱部315a～315e的鐵芯315的鐵芯柱部315b、315d的周圍而形成。這里，鐵芯315，由作為磁性材料的鐵素體構(gòu)成，并形成由施加于線圈310的交流電流產(chǎn)生的磁通的磁路。
可是，在上述特開平10-74007號公報所公開的像加熱裝置中，應(yīng)考慮如下所述的課題。
即，在上述勵磁裝置的結(jié)構(gòu)中，由于將導(dǎo)線卷繞在鐵芯315的鐵芯柱部上，所以導(dǎo)線的配置將受到鐵芯的鐵芯柱部的位置的限制。因此，當配置導(dǎo)線時就限制了設(shè)計上的自由度，同時很難在金屬套筒311的周向上沿著周面以寬的幅度配置導(dǎo)線。
另一方面，在特開平7-295414號公報中，記述著一種結(jié)構(gòu)為將導(dǎo)電線圈按螺旋狀配置在絕緣支承體上的勵磁裝置。在圖35中，示出該公報所公開的像加熱裝置的斷面圖，在圖36中，示出在該像加熱裝置中使用的加熱線圈的斜視圖。
如圖35所示，加熱輥201，在與加壓輥202接觸的同時沿圖中箭頭的方向轉(zhuǎn)動，加壓輥202則隨加熱輥201的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。并且，加壓輥202，以與加熱輥201壓緊的方式從動地轉(zhuǎn)動。另外，載有未定影的色粉像并在兩個輥201、202之間輸送著的記錄紙203，在兩個輥201、202之間被加熱加壓，從而對記錄紙203上的未定影色粉像進行定影。
加熱線圈204，以埋設(shè)狀態(tài)配置在絕緣支承體205的內(nèi)部。如圖35、圖36所示，加熱線圈204，將寬度很細的導(dǎo)電膜沿著半圓筒狀的絕緣支承體205的彎曲面延伸敷設(shè)，并作為整體按螺旋狀配置在絕緣支承體205的整個寬度上。從感應(yīng)加熱用電源對該加熱線圈204施加交流電流。然后，通過由施加于加熱線圈204的交流電流產(chǎn)生交變磁通而使加熱線圈204勵磁，并在加熱輥201中產(chǎn)生與流過加熱線圈204的交流電流反向的渦電流。當在加熱輥201中產(chǎn)生了該渦電流時，在加熱輥201中產(chǎn)生焦耳熱，并使加熱輥201發(fā)熱。
按照該特開平7-295414號公報所述勵磁裝置的結(jié)構(gòu)，與上述特開平10-74007號公報的勵磁裝置的結(jié)構(gòu)相比，配置導(dǎo)線時設(shè)計上的自由度所受到的限制減少，而且可以將導(dǎo)線以寬的幅度沿著周面配置在加熱輥201的圓周方向上。
但是，在上述特開平7-295414號公報所公開的像加熱裝置中，存在著如下所述的課題。
即，由于加熱線圈204是將導(dǎo)電膜按螺旋狀配置，所以在按螺旋盤繞的電流之間存在著沒有電流流過的空間。因此，如圖35中的虛線S所示，磁通在各個線圈之間通過而形成小的回路。而在這種情況下，不能將磁通以高的效率導(dǎo)向加熱輥201，因而使不貫通加熱輥201的磁通增加。因此，為了獲得使加熱輥201發(fā)熱所需的功率，必須使大的電流流過加熱線圈204。而為使大的電流流過加熱線圈204，在感應(yīng)加熱用電源中就必須使用耐大電流的部件，因而將使感應(yīng)加熱用電源的成本增加。
進一步，作為以加熱定影裝置為代表的像加熱裝置，以往一般采用著熱輥式、帶式等接觸加熱方式的像加熱裝置。
近年來，根據(jù)縮短加熱時間和節(jié)能等要求，一種可以將熱容量設(shè)定得很小的帶式裝置越來越引人注目(參照特開平6-318001號公報等)。
在圖37中，示出在特開平6-318001號公報中公開的帶式像加熱裝置的斷面圖。如圖37所示，轉(zhuǎn)動著的無接頭環(huán)形定影帶401，懸掛在定影輥402和加熱輥403上，由配置在加熱輥403的內(nèi)部的加熱源H1對加熱輥403進行加熱，從而將定影帶401加熱到規(guī)定的溫度。
在該像加熱裝置中，通過采用熱容量小的定影帶403，能以不涂油的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)無偏差的定影。
在也包含著上述現(xiàn)有例的一般帶式像加熱裝置中，具有可以將定影帶的熱容量設(shè)定得很小從而能縮短加熱時間的優(yōu)點，因此，可以在短時間內(nèi)使定影帶本身升溫到規(guī)定的溫度。但是，從另一方面看，熱容量越小，在將色粉像定影時因記錄紙等奪取熱量而很容易使定影帶的溫度下降得非常低的傾向也越強。因此，在再次到達定影部之前，為了能進行可靠的定影，必須使降低了的定影帶溫度穩(wěn)定且均勻地恢復(fù)到必要的溫度。
進一步，還存在著通過了定影部時定影帶溫度的降低隨著此時的記錄紙和加壓裝置中所用構(gòu)件等的溫度狀態(tài)而發(fā)生很大變化的課題。因此，無論這些溫度狀態(tài)如何，即無論通過定影部后的定影帶溫度的降低有多么大的不同，在再次到達定影部時都必須始終使定影帶溫度恢復(fù)到最適于定影的一定溫度，以便進行穩(wěn)定的定影。
為使定影帶溫度穩(wěn)定且均勻地恢復(fù)到規(guī)定的溫度，從發(fā)熱部到定影帶的傳熱結(jié)構(gòu)及其發(fā)熱部本身的結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的，但在現(xiàn)有的帶式像加熱裝置中對這一點沒有進行特殊的考慮。
另外，在也包含著上述現(xiàn)有例的一般帶式像加熱裝置中，為縮短加熱時間而將定影帶的熱容量設(shè)定得很小，但因此而存在著溫度不均勻和局部升溫過度的課題。當連續(xù)地使用尺寸比像加熱裝置在圖37的深度方向(加熱輥403的旋轉(zhuǎn)軸方向)的尺寸小的記錄紙(寬度窄的記錄紙)時，這一課題將變得更為顯著。即，記錄紙的通過部分，因連續(xù)不斷地被記錄紙奪取熱量而必須與之相應(yīng)地進行加熱，但當記錄紙不通過的部分也同樣被加熱時，由于發(fā)熱體(發(fā)熱輥)的熱容量小因而溫度將連續(xù)不斷地上升。于是，當溫度異常上升時，如在該狀態(tài)下使用大尺寸的記錄紙(寬度大的記錄紙)，則將產(chǎn)生熱偏差。
相反，當為防止熱偏差而限制發(fā)熱時，被記錄紙奪取了熱量的部分將變?yōu)榈蜏?，因而可能產(chǎn)生冷偏差，或不能進行定影。
為達到上述目的，本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，在該像加熱裝置中，上述勵磁線圈，通過使集束了表面絕緣的線材的線束在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸且沿著上述發(fā)熱構(gòu)件的周向盤繞而形成，并使在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸的線束至少在一個部位相互靠緊。按照該像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)，由于在線束相互靠緊的部位上使由流過勵磁線圈的交流電流產(chǎn)生的磁通不能在線束之間通過，所以與現(xiàn)有技術(shù)相比能高效率地使磁通貫通發(fā)熱構(gòu)件。因此，在獲得為使發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱所需的功率時，無需使大的電流流過勵磁線圈。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好使線束在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部比中央部重疊的層數(shù)多。按照該最佳例，可以對發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的更寬的范圍進行均勻加熱。此外，在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部重疊的線束，與發(fā)熱構(gòu)件之間的距離增大，所以，不會使渦電流集中于該部分而造成局部的溫度過高。
另外，在本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好使線材的外徑為0.1mm以上、0.3mm以下，并使線束的外徑為5mm以下。按照該最佳例，可以減小線束對高頻交流電流的電阻，所以能抑制勵磁線圈的發(fā)熱。此外，由于可以使線束具有適當?shù)拇旨?、剛性和耐久性，所以使勵磁線圈很容易形成。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，在勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件相對的狀態(tài)下的上述勵磁線圈的電感最好為10μH以上、50μH以下，電阻最好為0.5Ω以上、5Ω以下。按照該最佳例，只需由耐電流、耐電壓不那么高的電路元件構(gòu)成勵磁電路，即可獲得對發(fā)熱構(gòu)件足夠的投入功率和發(fā)熱量。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，在勵磁線圈的外側(cè)最好還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯。按照該最佳例，可以使勵磁線圈的背面?zhèn)鹊拇磐ㄈ繌蔫F芯的內(nèi)部通過，所以能夠防止磁通向后方泄漏。其結(jié)果是，可以防止因周邊的導(dǎo)電性構(gòu)件的電磁感應(yīng)而引起的發(fā)熱，同時可以防止不需要的電磁波的輻射。此外，由于加大了勵磁線圈的電感，因而能使勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件之間的電磁耦合得到改善，所以即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。此外，在這種情況下，最好使鐵芯的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度比上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度短。按照該最佳例，可以防止發(fā)熱構(gòu)件端面的渦電流密度變高而使發(fā)熱構(gòu)件端面過度發(fā)熱。此外，在這種情況下，最好使勵磁線圈外周部的發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度，并使鐵芯的發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度。按照該最佳例，即使勵磁線圈的盤繞存在著一定程度的不均勻，也能使從勵磁線圈輻射到發(fā)熱構(gòu)件的磁場在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上變得均勻。因此，可以使被記錄材料通過部分的發(fā)熱構(gòu)件的發(fā)熱分布變得均勻。按照這種結(jié)構(gòu)，能使定影部上的溫度分布變得均勻，從而可以得到穩(wěn)定的定影作用。此外，還可以在使發(fā)熱構(gòu)件的發(fā)熱分布變得均勻的同時減小發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度和勵磁線圈的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度。其結(jié)果是，可以實現(xiàn)裝置的小型化并能降低成本。此外，在這種情況下，最好使從鐵芯端面到發(fā)熱構(gòu)件端面的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的距離比上述鐵芯與發(fā)熱構(gòu)件之間的相對間隔長。按照該最佳例，使從鐵芯向發(fā)熱構(gòu)件端部方向輻射的磁力線不會集中在狹小的范圍，所以能夠防止感應(yīng)電流集中于發(fā)熱構(gòu)件的端面及其附近，因而可以防止發(fā)熱構(gòu)件的端部過熱。此外，在這種情況下，最好使鐵芯具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部。按照該最佳例，使由流過勵磁線圈的交流電流(線圈電流)產(chǎn)生的磁通在對置部與發(fā)熱構(gòu)件之間通過，所以使磁路的大部分可以由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成。因此，由線圈電流產(chǎn)生的磁通所通過的導(dǎo)磁率低的空氣部分，只是發(fā)熱構(gòu)件與鐵芯之間的狹小間隙部分。所以，使勵磁線圈的電感增加，并可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通幾乎全部導(dǎo)向發(fā)熱構(gòu)件。其結(jié)果是，使發(fā)熱構(gòu)件與勵磁線圈之間的電磁耦合進一步改善，因而即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。進一步，因磁路由對置部和發(fā)熱構(gòu)件限定，所以能進行磁氣電路的自由設(shè)計。在這種情況下，進一步，發(fā)熱構(gòu)件最好利用由磁性材料構(gòu)成的支承構(gòu)件進行支承，上述支承構(gòu)件與鐵芯之間的間隔，最好為上述鐵芯與上述發(fā)熱構(gòu)件之間的相對間隔的2倍以上。按照該最佳例，貫通鐵芯的磁通，不會被導(dǎo)向支承構(gòu)件，而使其大部分貫通發(fā)熱構(gòu)件。因此，可以將供給勵磁線圈的電磁能高效率地傳遞到發(fā)熱構(gòu)件，同時可以防止支承構(gòu)件的發(fā)熱。在這種情況下，進一步，導(dǎo)磁部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度，最好小于對置部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度。按照該最佳例，可以在確保決定發(fā)熱部范圍的對置部的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的范圍的同時減少導(dǎo)磁部的材料使用量，所以能以成本更低的結(jié)構(gòu)使發(fā)熱分布變得均勻。在這種情況下，進一步，最好使對置部的至少一部分比導(dǎo)磁部更加接近發(fā)熱構(gòu)件而形成接近部。按照該最佳例，可以向發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。在這種情況下，進一步，最好設(shè)置多個接近部并使上述多個接近部中的一個部位位于勵磁線圈盤繞的中央位置。由于由線圈電流產(chǎn)生的磁通必定從勵磁線圈盤繞的中央通過，所以通過使接近部位于該部分可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通高效率地導(dǎo)向發(fā)熱構(gòu)件。另外，在這種情況下，最好使鐵芯的至少一部分在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上具有間隙。按照該最佳例，通過改變鐵芯的配置方式，可以自如地設(shè)計發(fā)熱分布。此外，即使是采用了低價的小體積鐵芯的情況下，也仍能獲得均勻的溫度分布。進一步，可以從鐵芯的間隙散熱，同時，由于使鐵芯本身的表面積增大，所以能夠促進散熱。在這種情況下，進一步，最好使鐵芯具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，而且上述鐵芯的上述導(dǎo)磁部的間隙的分布在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上最好是不均勻的。進一步，在這種情況下，最好使鐵芯的導(dǎo)磁部的間隙在發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的端部比中央部窄。按照該最佳例，可以使發(fā)熱構(gòu)件的溫度分布變得均勻，因而能防止定影不良。在這種情況下，進一步，最好使鐵芯具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并將上述鐵芯的上述對置部配置成相對于上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的勵磁線圈的中心線為非對稱位置。按照該最佳例，使用較少的鐵芯即可使發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的發(fā)熱分布變得均勻。相反，如果是等量的鐵芯，則可以使發(fā)熱分布變得更為均勻。在這種情況下，進一步，最好使鐵芯具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述鐵芯的上述對置部的間隙在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上小于上述鐵芯的上述導(dǎo)磁部的間隙。按照該最佳例，可以在確保決定著發(fā)熱部范圍的對置部的鐵芯長度的同時減少導(dǎo)磁部的材料使用量，所以，即使鐵芯材料量比以前更少而且是低成本的結(jié)構(gòu)，也能使發(fā)熱分布變得均勻。在這種情況下，進一步，最好使鐵芯具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述鐵芯的上述對置部在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)。按照該最佳例，即使在導(dǎo)磁部的鐵芯上設(shè)置間隙而且分布不均，也能使從對置部到達發(fā)熱構(gòu)件的磁場在旋轉(zhuǎn)軸方向上變得均勻。按照這種結(jié)構(gòu)，可以在減少導(dǎo)磁部的鐵芯的同時使被記錄材料通過部分上的發(fā)熱構(gòu)件的發(fā)熱分布變得均勻，所以使定影部上的溫度變得均勻。因此，可以獲得穩(wěn)定的定影作用。此外，還可以在使發(fā)熱構(gòu)件的發(fā)熱分布變得均勻的同時減少導(dǎo)磁部的鐵芯，所以能實現(xiàn)裝置的小型化，同時使成本降低。另外，在這種情況下，最好將發(fā)熱構(gòu)件形成為管狀，并使上述發(fā)熱構(gòu)件內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積小于鐵芯和勵磁線圈的最大斷面積。按照該最佳例，可以將熱容量小的發(fā)熱構(gòu)件、圈數(shù)多的勵磁線圈、適量的鐵素體(鐵芯)組合使用。因此，可以在抑制定影裝置的熱容量的同時以規(guī)定的線圈電流向發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。另外，在這種情況下，最好將鐵芯的一部分分割而構(gòu)成可動部，并將上述可動部保持為可以相對于上述鐵芯的其他部分移動。在這種情況下，進一步，最好使位于所使用的被記錄材料通過的區(qū)域的外側(cè)的可動部可以相對于鐵芯的其他部分移動。按照該最佳例，可以防止被記錄材料不通過的范圍的溫度過度上升，并能防止端部的定影帶和軸承等構(gòu)件的溫度超過耐熱溫度。另外，即使在連續(xù)使用小尺寸的被記錄材料之后使用大尺寸被記錄材料，定影部的溫度仍然正常，所以能夠防止熱偏差的發(fā)生。因此，在使用小尺寸的被記錄材料之后可以緊接著使用大尺寸的被記錄材料。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好還備有覆蓋勵磁線圈的背面的至少一部分的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的遮蔽構(gòu)件。按照該最佳例，可以防止從勵磁線圈產(chǎn)生的高頻電磁波在裝置內(nèi)外傳播。按照這種結(jié)構(gòu)，可以防止裝置內(nèi)外的電路因電磁噪聲而發(fā)生誤動作。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好還備有用空氣流冷卻勵磁線圈的冷卻裝置。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好還備有在勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件之間遮蔽熱的傳遞的隔熱構(gòu)件。按照該最佳例，可以冷卻勵磁線圈而不冷卻發(fā)熱構(gòu)件。另外，在這種情況下，在勵磁線圈的外側(cè)最好還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，并使上述勵磁線圈的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度比隔熱構(gòu)件的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度短、但比上述鐵芯的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度長。按照該最佳例，即使鐵芯靠近發(fā)熱構(gòu)件時，也能防止鐵芯的溫度上升。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第1結(jié)構(gòu)中，最好還備有定影輥、懸掛在上述定影輥和發(fā)熱構(gòu)件上的定影帶。另外，在這種情況下，在勵磁線圈的外側(cè)最好還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，上述鐵芯最好具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述對置部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度小于定影帶的寬度。按照該最佳例，由于未被定影帶奪取熱量的部分的發(fā)熱構(gòu)件不會過熱，所以能夠防止發(fā)熱構(gòu)件的端部過熱，另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第2結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于上述勵磁線圈，通過使集束了表面絕緣的線材的線束在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸且沿著上述發(fā)熱構(gòu)件的周向盤繞而形成，在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部，使線束比中央部重疊盤繞的層數(shù)多。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第3結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在上述勵磁線圈的外側(cè)還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，并使上述鐵芯的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第4結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部的鐵芯，并使上述對置部的至少一部分比上述導(dǎo)磁部更加接近發(fā)熱構(gòu)件而形成接近部，同時使上述鐵芯的至少一部分在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上具有間隙。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第5結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部的鐵芯，并使上述對置部與上述發(fā)熱構(gòu)件的相對面積大于上述導(dǎo)磁部的垂直于發(fā)熱構(gòu)件的圓周方向的斷面積。按照該像加熱裝置的第5結(jié)構(gòu)，能使勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件之間的電磁耦合得到改善，因而使發(fā)熱效率提高。此外，由于使由線圈電流產(chǎn)生的磁通集中于鐵芯的對置部，所以通過使對置部與發(fā)熱構(gòu)件的相對面積大于導(dǎo)磁部的垂直于發(fā)熱構(gòu)件的圓周方向的斷面積，可以使發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的發(fā)熱量變得均勻。進一步，可以在確保磁通通過斷面積的同時在鐵芯上設(shè)置間隙，從而在勵磁線圈上形成不與鐵芯相對的部分，所以能促進從勵磁線圈的散熱，同時可以防止磁通向外部泄漏。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第6結(jié)構(gòu)，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，將鐵芯的一部分分割而構(gòu)成可動部，并將上述可動部保持為可以相對于上述鐵芯的其他部分移動。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第7結(jié)構(gòu)，其特征在于備有定影帶、與上述定影帶壓接并在上述定影帶的表面?zhèn)刃纬奢佅恫康募訅貉b置、至少一部分由導(dǎo)電性材料構(gòu)成并以可移動的方式懸掛上述定影帶的發(fā)熱輥、隔著上述定影帶與上述發(fā)熱輥的周面相對配置并對上述發(fā)熱輥的與上述定影帶的接觸部進行勵磁加熱的勵磁線圈。按照該像加熱裝置的第7結(jié)構(gòu)，由于在發(fā)熱輥的與定影帶的接觸部進行加熱并將其熱量立即傳遞到定影帶，所以無須將發(fā)熱輥的溫度升高到超過必要的溫度。其結(jié)果是，能夠縮短加熱時間。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第7結(jié)構(gòu)中，最好使定影帶的移動方向的勵磁寬度大致等于或小于上述定影帶和發(fā)熱輥的接觸寬度。按照該最佳例，由于僅使發(fā)熱輥上的與定影帶接觸的范圍發(fā)熱，因此可以防止發(fā)熱輥溫度的異常上升。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第7結(jié)構(gòu)中，最好還備有與發(fā)熱輥的和定影帶的接觸部以外的表面接觸并檢測溫度的溫度檢測裝置及根據(jù)上述溫度檢測裝置的輸出控制勵磁線圈的輸出的控制裝置。按照該最佳例，可以將定影帶的溫度始終保持在最適于定影的溫度。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第7結(jié)構(gòu)中，最好對勵磁線圈施加具有規(guī)定頻率的勵磁電流，并使發(fā)熱輥的導(dǎo)電性構(gòu)件具有大于由其材質(zhì)和上述規(guī)定頻率決定的集膚深度的厚度。按照該最佳例，在低溫時可以使感應(yīng)電流大部分在發(fā)熱輥內(nèi)產(chǎn)生。
另外，本發(fā)明的像加熱裝置的第8結(jié)構(gòu)，其特征在于備有定影帶、與上述定影帶壓接并在上述定影帶的表面?zhèn)刃纬奢佅恫康募訅貉b置、由將居里溫度設(shè)定為規(guī)定值的磁性材料構(gòu)成并以可移動的方式懸掛上述定影帶的發(fā)熱輥、設(shè)在上述發(fā)熱輥內(nèi)的導(dǎo)電性構(gòu)件、隔著上述定影帶與上述發(fā)熱輥的周面相對配置并對上述發(fā)熱輥的與上述定影帶的接觸部進行勵磁加熱的勵磁線圈。按照該像加熱裝置的第8結(jié)構(gòu)，由于在發(fā)熱輥的與定影帶的接觸部進行加熱并將其熱量立即傳遞到定影帶，所以無須將發(fā)熱輥的溫度升高到超過必要的溫度。其結(jié)果是，能夠縮短加熱時間。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第8結(jié)構(gòu)中，最好以與發(fā)熱輥隔熱的方式設(shè)置導(dǎo)電性構(gòu)件。按照該最佳例，使發(fā)熱輥中產(chǎn)生的熱很難傳遞到導(dǎo)電性構(gòu)件。
另外，在上述本發(fā)明的像加熱裝置的第8結(jié)構(gòu)中，最好對勵磁線圈施加具有規(guī)定頻率的勵磁電流，并使發(fā)熱輥具有大于由其材質(zhì)和上述規(guī)定頻率決定的集膚深度的厚度。
另外，本發(fā)明的圖象形成裝置的結(jié)構(gòu)，備有使被記錄材料上形成和載有未定影圖象的圖象形成單元、及將上述未定影圖象在上述被記錄材料上定影的定影裝置，該圖象形成裝置的特征在于將上述本發(fā)明的像加熱裝置用作上述定影裝置。
圖2是表示作為本發(fā)明第1實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的局部剖視平面圖。
圖3是表示作為本發(fā)明第1實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖4是表示作為本發(fā)明第1實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的等效電路圖。
圖5是表示作為本發(fā)明第2實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖6是表示作為本發(fā)明第2實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置去掉發(fā)熱輥后的發(fā)熱部的底視圖。
圖7是表示作為本發(fā)明第3實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖8是表示作為本發(fā)明第3實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的另一例的發(fā)熱部的斷面圖。
圖9是表示將作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置用作定影裝置的圖象形成裝置的斷面圖。


圖10A是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的斷面圖。
圖10B是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的另一例的斷面圖。
圖11是表示從圖10A的箭頭G的方向看去的發(fā)熱部的投影圖。
圖12是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的包含著發(fā)熱輥的旋轉(zhuǎn)軸和勵磁線圈的中心的面的發(fā)熱部的斷面圖。
圖13是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖14是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱輥的斷面圖。
圖15是表示作為本發(fā)明第5實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖16是表示作為本發(fā)明第6實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖17是表示從圖16的箭頭A的方向看去的作為本發(fā)明第6實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的投影圖。
圖18是表示作為本發(fā)明第6實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的另一例的投影圖。
圖19是表示作為本發(fā)明第7實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖20是表示從圖19的箭頭A的方向看去的作為本發(fā)明第7實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的投影圖。
圖21是表示作為本發(fā)明第8實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖22是表示從圖21的箭頭A的方向看去的作為本發(fā)明第8實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的投影圖。
圖23是表示作為本發(fā)明第9實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的投影圖。
圖24是表示作為本發(fā)明第9實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。
圖25是表示作為本發(fā)明第9實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的另一例的斷面圖。
圖26是表示將作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置用作定影裝置的圖象形成裝置的斷面圖。
圖27是表示作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的斷面圖。
圖28是表示作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置中使用的定影帶的斷面圖。
圖29是表示作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置中使用的勵磁線圈和芯材的正視圖。
圖30是表示作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置中使用的發(fā)熱輥的斷面圖。
圖31是用于說明低溫狀態(tài)時通過作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置中使用的發(fā)熱輥的磁通流的圖。
圖32是用于說明高溫狀態(tài)時通過作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置中使用的發(fā)熱輥的磁通流的圖。
圖33是表示作為本發(fā)明第11實施形態(tài)的像加熱裝置的對彩色圖象進行定影的定影裝置的斷面圖。
圖34是表示現(xiàn)有技術(shù)的像加熱裝置的斷面圖。
圖35是表示現(xiàn)有技術(shù)的像加熱裝置的另一例的斷面圖。
圖36是表示現(xiàn)有技術(shù)的像加熱裝置的另一例中使用的加熱線圈的斜視圖。
圖37是表示現(xiàn)有技術(shù)的像加熱裝置的又一例的斷面圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，用實施形態(tài)更具體地說明本發(fā)明。
圖1是表示作為本發(fā)明第1實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的斷面圖，圖2是表示該定影裝置的發(fā)熱部的局部剖視平面圖。
在圖1、圖2中，1是作為發(fā)熱構(gòu)件的發(fā)熱輥，2是由鍍鋅鋼板構(gòu)成的支承側(cè)板，3是固定于支承側(cè)板2并以可轉(zhuǎn)動的方式在兩端支承發(fā)熱輥的軸承。發(fā)熱輥1，由圖中未示出的裝置本體的驅(qū)動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)動。發(fā)熱輥1，由作為鐵·鎳·鉻合金的磁性材料構(gòu)成，其居里點調(diào)整為300℃以上。此外，發(fā)熱輥1，按厚0.3mm的管狀形成。
在發(fā)熱輥1的表面上覆蓋著由含氟樹脂構(gòu)成的厚20μm的脫模層(圖中未示出)，以使其具有脫模性。此外，作為脫模層，也可以單獨或混合使用PTFE、PFA、FEP、硅橡膠、含氟橡膠等脫模性良好的樹脂或橡膠。在將發(fā)熱輥1用于單色圖象的定影時，只確保脫模性即可，但如將發(fā)熱輥1用于彩色圖象的定影，則最好使其具有彈性，在這種情況下，必須進一步形成厚的橡膠層。
4是作為加壓裝置的加壓輥。該加壓輥4，由硬度為JISA65度的硅橡膠構(gòu)成，以20kgf的壓緊力壓接在發(fā)熱輥1上并形成輥隙部。于是，在這種狀態(tài)下，加壓輥4，隨發(fā)熱輥1的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。另外，作為加壓輥4的材料，也可以使用其他如含氟橡膠、含氟樹脂之類的耐熱樹脂或橡膠。此外，在加壓輥4的表面上最好單獨或混合地覆蓋PFA、PTFE、FEP等樹脂或橡膠，以提高其耐磨性和脫模性。另外，為防止熱散失，加壓輥4最好由導(dǎo)熱性低的材料構(gòu)成。
5是作為勵磁裝置的勵磁線圈。該勵磁線圈5，通過將集束了60根外徑0.2mm的表面絕緣的銅制線材的線束在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸并沿著發(fā)熱輥1的周向盤繞形成。此外，線束的斷面積，將線材的絕緣外皮包含在內(nèi)約為7mm2。
勵磁線圈5的與發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸垂直的斷面，將線束沿著發(fā)熱輥1的周向彼此靠緊地配置，使其覆蓋發(fā)熱輥1的上半部分，并使其形成為重疊2層的形狀。在這種情況下，構(gòu)成為使從發(fā)熱輥1的一端到另一端的線束中的鄰接線束彼此靠緊，并使從發(fā)熱輥1的另一端到這一端的線束中的鄰接線束彼此靠緊。
另外，在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸盤繞的線束的盤繞順序，不一定是從靠近盤繞的中心開始的順序，也可以在中間部位改變順序。
勵磁線圈5，其圈數(shù)總體為18圈，用表面的粘結(jié)劑將線束相互粘結(jié)，從而保持圖1、圖2所示的形狀。此外，勵磁線圈5，以與發(fā)熱輥1的外周面相隔約2mm的間隔與之相對。勵磁線圈5與發(fā)熱輥1的外周面相對的范圍，為以發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸為中心的角度約180度的寬闊范圍。
從半振蕩式逆變器即勵磁電路6向勵磁線圈5施加30kHz的交流電流。根據(jù)設(shè)在發(fā)熱輥1的表面上的溫度傳感器7測得的溫度信號，對施加于勵磁線圈5的交流電流進行控制，以使發(fā)熱輥1的表面達到規(guī)定的定影溫度即170℃。以下，也將施加于勵磁線圈5的交流電流稱為「線圈電流」。
在本實施形態(tài)中，將A4尺寸(寬210mm)的記錄紙用作最大寬度的記錄紙，并將發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為270mm，將勵磁線圈5的外周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為230mm，將勵磁線圈5的內(nèi)周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為200mm。
將表面上載有色粉10的作為被記錄材料的記錄紙8，從圖1的箭頭方向插入按如上方式構(gòu)成的定影裝置，由此對記錄紙8上的色粉10進行定影。
在本實施形態(tài)中，勵磁線圈5，通過電磁感應(yīng)使發(fā)熱輥1發(fā)熱。以下，邊參照圖3邊對其機理進行說明。
由來自勵磁電路6(圖2)的交流電流使勵磁線圈5產(chǎn)生的磁通，如圖3中的虛線M所示，由于發(fā)熱輥1的磁性而沿圓周方向貫通于發(fā)熱輥1內(nèi)，并反復(fù)生成和消失。由該磁通的變化而在發(fā)熱輥1內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，因集膚效應(yīng)而幾乎只在發(fā)熱輥1的表面流過，從而產(chǎn)生焦耳熱。
在本實施形態(tài)中，由于將勵磁線圈5構(gòu)成為使從發(fā)熱輥1的一端到另一端的線束中的鄰接線束彼此靠緊并使從發(fā)熱輥1的另一端部到這一端的線束中的鄰接線束彼此靠緊，所以磁通不會在線束之間通過。此外，如圖3中的虛線M所示，由于在勵磁線圈5的中央部分沒有線束而是設(shè)置使磁通通過的間隙，所以使磁通形成圍繞勵磁線圈5旋轉(zhuǎn)的大的回路。進一步，由于將勵磁線圈5沿著發(fā)熱輥1的圓周方向在以發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸為中心的角度約180度的寬闊范圍上與發(fā)熱輥1相對地設(shè)置，所以能使磁通沿圓周方向貫通發(fā)熱輥1的很寬闊的范圍。因此，由于發(fā)熱輥1在寬闊的范圍上發(fā)熱，所以即使線圈電流小、產(chǎn)生的磁通少，也能對發(fā)熱輥1投入規(guī)定的功率。
如上所述，由于沒有不貫通發(fā)熱輥1而從線束之間通過的磁通，所以使施加于勵磁線圈5的電磁能無泄漏地傳遞給發(fā)熱輥1。因此，即使線圈電流小，也能對發(fā)熱輥1投入規(guī)定的功率。進一步，通過使線束彼此靠緊，還可以使勵磁線圈5小型化。
另外，由于使勵磁線圈5的線束的位置靠近發(fā)熱輥1，所以能以高的效率將線圈電流產(chǎn)生的磁通傳送到發(fā)熱輥1。而且，由該磁通在發(fā)熱輥1內(nèi)產(chǎn)生的渦電流的流動，可以抵消線圈電流引起的磁場變化。在這種情況下，由于線圈電流與發(fā)熱輥1內(nèi)產(chǎn)生的渦電流彼此接近，所以抵消的效果更大，因而可以抑制所有電流在周圍空間產(chǎn)生的磁場。
另外，由于從勵磁線圈5的外周的散熱沒有任何妨礙，所以能夠防止因蓄熱而引起的溫度上升使線材的絕緣外皮熔化，或可以防止勵磁線圈5的電阻值增大。
在圖4中，示出使勵磁線圈與發(fā)熱輥相對的狀態(tài)下的勵磁線圈與發(fā)熱輥的等效電路。在圖4中，r為勵磁線圈5本身的電阻，R為勵磁線圈5與發(fā)熱輥相對并進行電磁耦合時的電阻，L為電路的總電感。r可以通過將勵磁線圈5從發(fā)熱輥1拆下并用LCR三用表以規(guī)定的角頻率ω測定勵磁線圈5的單獨的電阻而求得。R可以作為從使勵磁線圈5與發(fā)熱輥1相對的狀態(tài)下的電阻減去r后的值而求得。L與勵磁線圈5的單獨的電感沒有多大差別。當在該電路中流過電流I時，電流I的平方與電阻值的乘積作為有效功率消耗，從而產(chǎn)生熱量。由r消耗的功率使勵磁線圈5發(fā)熱，由R消耗的功率使發(fā)熱輥1發(fā)熱。如設(shè)對發(fā)熱輥1投入的功率為W，則其相互關(guān)系由以下的式1表示。[式1]W＝(R+r)×I2另外，如設(shè)施加于勵磁線圈5的電壓為V，則以下的式2成立。[式2]I＝V/{(R+r)2+(ωL)2}從以上的(式2)可以看出，當L和R過大時，在一定的電壓V下將得不到足夠的電流I。因此，如以上的(式1)所示，投入功率W不足，因而得不到足夠的熱量。相反，當R過小時，即使流過電流I也不消耗有效功率，因而也得不到足夠的熱量。而當L過小時，將使半振蕩式逆變器即勵磁電路6不能正常工作。當從勵磁電路6施加于勵磁線圈5的交流電流的頻率為25kHz～50kHz的范圍時，R為0.5Ω以上、5Ω以下、L為10μH以上、50μH以下即可。在這種情況下，由耐電流、耐電壓不那么高的電路元件構(gòu)成勵磁電路6，即可獲得足夠的投入功率和發(fā)熱量。此外，如R和L的值在該范圍內(nèi)，則即使勵磁線圈5的圈數(shù)、勵磁線圈5與發(fā)熱輥1的間隔等勵磁線圈5的規(guī)格改變，也仍能取得同樣的效果。
另外，在本實施形態(tài)中，如上所述，集束了60根外徑0.2mm的線材而構(gòu)成勵磁線圈5的線束。線束的結(jié)構(gòu)，不一定限定于這種結(jié)構(gòu)，最好通過集束50～200根外徑0.1mm以上、0.3mm以下的線材而構(gòu)成。如果線材的外徑小于0.1mm，則有可能因機械負載而斷線。另一方面，如果線材的外徑超過0.3mm，則對高頻交流電流的電阻(圖4中的r)增大，因而使勵磁線圈5過度發(fā)熱。此外，如果構(gòu)成線束的線材的根數(shù)不到50根，則因斷面積減小而使電阻增大，因而使勵磁線圈5過度發(fā)熱。另一方面，如果構(gòu)成線束的線材的根數(shù)超過200根，則因線束變粗而很難將勵磁線圈5到盤繞成任意形狀，而且很難在規(guī)定的空間內(nèi)得到規(guī)定的盤繞圈數(shù)。大致使線束的外徑在5mm以下，即可滿足上述的條件。按照上述結(jié)構(gòu)，可以在狹小的空間內(nèi)增加勵磁線圈5的圈數(shù)，所以既可實現(xiàn)勵磁線圈5的小型化又能對發(fā)熱輥投入必要的功率。
盤繞的勵磁線圈5的線束，也可以部分地構(gòu)成為彼此隔開一定的間隔但大部分相互靠緊，這種方式也是有效的。此外，盤繞的勵磁線圈5的線束，也可以構(gòu)成為部分地改變重疊的方式，使勵磁線圈5的高度低的部分能以更小的電流對發(fā)熱輥投入更大的功率。作為勵磁線圈5的形狀，只要其盤繞排列的寬度(圓周方向的長度)大于勵磁線圈5的高度(層疊的厚度)即可。
另外，當勵磁線圈5在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的長度比發(fā)熱輥1的長度長時，磁通將貫通側(cè)板2等發(fā)熱輥1的端部的導(dǎo)電性構(gòu)件。因此，使周圍的構(gòu)成構(gòu)件發(fā)熱，從而減少了電磁能對發(fā)熱輥1的傳遞比例。在本實施形態(tài)中，由于發(fā)熱輥1的長度比勵磁線圈5在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的長度長，所以由線圈電流產(chǎn)生的磁通幾乎全部到達發(fā)熱輥1而不會到達側(cè)板2等周圍的構(gòu)成構(gòu)件。按照這種結(jié)構(gòu)，可以將施加于勵磁線圈5的電磁能高效率地能傳遞到發(fā)熱輥1。特別是，當磁通沿旋轉(zhuǎn)軸方向從發(fā)熱輥1的端面通過時，使發(fā)熱輥1的端面的渦電流密度增大。在這種情況下，將產(chǎn)生使發(fā)熱輥1的端面過度發(fā)熱的課題。
在本實施形態(tài)中，如上所述，按照發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度從小到大的順序，依次為勵磁線圈5的內(nèi)周部、最大寬度的記錄紙、勵磁線圈5的外周部、發(fā)熱輥1，勵磁線圈5，在記錄紙8通過的部分上，沿旋轉(zhuǎn)軸方向且以與發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向平行的方式均勻盤繞。因此，可以使記錄紙8通過的部分上的發(fā)熱輥1的發(fā)熱分布變得均勻。其結(jié)果是，能使定影部上的溫度分布變得均勻，從而可以得到穩(wěn)定的定影作用。
圖5是表示作為本發(fā)明第2實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，圖6是表示該定影裝置的去掉發(fā)熱輥后的發(fā)熱部的底視圖。此外，對功能與上述第1實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
本實施形態(tài)，與第1實施形態(tài)的不同點在于，不是將線束重疊為2層而是沿著發(fā)熱輥1的周向盤繞，并在勵磁線圈5的背面設(shè)置一對背面鐵芯9。
作為背面鐵芯9的材料，采用相對導(dǎo)磁率為1000～3000、飽和磁通密度為200～300mT、體積電阻率為1～10Ω·m的鐵素體。此外，作為背面鐵芯9的材料，除鐵素體以外還可以采用坡莫合金等高導(dǎo)磁率、高電阻率的材料。
背面鐵芯9的斷面，形成為將外徑36mm、厚5mm的圓筒沿軸向以約90度的角度切斷的形狀。因此，背面鐵芯9的斷面積為243mm2。此外，勵磁線圈5的斷面積為7mm2×9圈×2、即126mm2。
發(fā)熱輥1，形成為外徑20mm、厚0.3mm的管狀。因此，發(fā)熱輥1的內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積約為295mm2。所以，包括背面鐵芯9在內(nèi)的勵磁線圈5的斷面積，大于發(fā)熱輥1的內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積。此外，背面鐵芯9與發(fā)熱輥1的間隔為5.5mm。
另外，在本實施形態(tài)中，將A4尺寸(寬210mm)的記錄紙用作最大寬度的記錄紙，并將發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為240mm，將盤繞的勵磁線圈5的外周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為200mm，將勵磁線圈5的內(nèi)周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為170mm，并將背面鐵芯9的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為220mm。作為發(fā)熱輥1的支承構(gòu)件的軸承3(參照圖2)，由作為磁性材料的鋼構(gòu)成。該軸承3與背面鐵芯9的間隔為10mm，大于背面鐵芯9與發(fā)熱輥1的間隔。
其他結(jié)構(gòu)與上述第1實施形態(tài)相同。
以下，說明按如上所述方式構(gòu)成的定影裝置的作用。
通過設(shè)置背面鐵芯9，可以增加勵磁線圈5的電感，因而使勵磁線圈5與發(fā)熱輥1之間的電磁耦合得到改善，并能增大圖4的等效電路中的R。因此，即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱輥1投入更大的功率。因此，可以采用耐電流及耐電壓低的廉價的勵磁電路6，并能實現(xiàn)加熱時間短的定影裝置。
另外，如圖5中的虛線M所示，由于勵磁線圈5的背面?zhèn)鹊拇磐ㄈ繌谋趁骅F芯9的內(nèi)部通過，所以能夠防止磁通向后方泄漏。其結(jié)果是，可以防止因周邊的導(dǎo)電性構(gòu)件的電磁感應(yīng)而引起的發(fā)熱，同時可以防止不必要的電磁波的輻射。
進一步，由于盤繞的線束彼此不重疊，所以使勵磁線圈5的所有線束都與發(fā)熱輥1靠近。因此，能以更高的效率將線圈電流產(chǎn)生的磁通傳送到發(fā)熱輥1。
在本實施形態(tài)中，將勵磁線圈5及背面鐵芯9設(shè)置在發(fā)熱輥1(發(fā)熱部)的外部，所以能夠防止勵磁線圈5等因受發(fā)熱部的溫度的影響而升溫。因此，可以使發(fā)熱量保持穩(wěn)定。特別是，由于采用了斷面積大于發(fā)熱輥1的內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積的勵磁線圈5及背面鐵芯9，所以可以將熱容量小的發(fā)熱輥1、圈數(shù)多的勵磁線圈5、適量的鐵素體(背面鐵芯9)組合使用。因此，可以在抑制定影裝置的熱容量的同時以規(guī)定的線圈電流向發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。
在本實施形態(tài)中，如上所述，按照發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度從小到大的順序，依次為勵磁線圈5的內(nèi)周部、勵磁線圈5的外周部、最大寬度的記錄紙、背面鐵芯9、發(fā)熱輥1。而按照這種方式，使勵磁線圈5的外周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度小于最大寬度的記錄紙的寬度，另一方面，使背面鐵芯9的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于最大寬度的記錄紙的寬度，所以，即使勵磁線圈5的盤繞存在著一定程度的不均勻，也能使從勵磁線圈5到達發(fā)熱輥1的磁場在旋轉(zhuǎn)軸方向上變得均勻。因此，能使記錄紙通過的部分上的發(fā)熱輥1的發(fā)熱分布變得均勻。由此，可以使定影部上的溫度分布變得均勻，從而可以得到穩(wěn)定的定影作用。此外，由于還可以在使發(fā)熱輥1的發(fā)熱分布變得均勻的同時減小發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度和勵磁線圈5的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化并能降低成本。進一步，由于背面鐵芯9的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度比發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度短，所以可以防止發(fā)熱輥1的端面的渦電流密度變高而使發(fā)熱輥1的端面過度發(fā)熱。
另外，如上所述，作為發(fā)熱輥1的支承構(gòu)件的軸承3(參照圖2)，一般采用具有磁性的鋼，以保證機械強度。所以，由線圈電流產(chǎn)生的磁通很容易被軸承3吸引，當磁通貫通軸承3時將產(chǎn)生。因此，減少了電磁能對發(fā)熱輥1的傳遞比例。同時使軸承3的溫度上升而縮短了壽命期限。在本實施形態(tài)中，如上所述，將軸承3與背面鐵芯9的間隔，設(shè)定為大于背面鐵芯9與發(fā)熱輥1的間隔，所以，貫通背面鐵芯9的磁通，不會被導(dǎo)向軸承3，因而使其大部分貫通發(fā)熱輥1。因此，可以將供給勵磁線圈5的電磁能高效率地傳遞到發(fā)熱輥1，同時可以防止軸承3的發(fā)熱。
軸承3與背面鐵芯9的間隔(在本實施形態(tài)中為10mm)，大于背面鐵芯9與發(fā)熱輥1的間隔(在本實施形態(tài)中為5.5mm)即可，最好在2倍以上。
另外，由于背面鐵芯9的厚度均勻，所以在背面鐵芯9的內(nèi)部不會在局部蓄存熱量。進一步，由于從背面鐵芯9的外周的散熱沒有任何妨礙，所以能夠防止因蓄熱而引起的溫度上升使背面鐵芯9的飽和磁通密度減低，因而能防止作為整體的導(dǎo)磁率的急劇降低。因此，可以長時間地將發(fā)熱輥1穩(wěn)定地保持在規(guī)定的溫度。
圖7是表示作為本發(fā)明第3實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，此外，對功能與上述第2實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
本實施形態(tài)，與上述第2實施形態(tài)的不同點在于，如圖7所示，將背面鐵芯9延長到不存在勵磁線圈5的范圍，并設(shè)置不通過勵磁線圈5而與發(fā)熱輥1相對的「對置部F」。以下，將背面鐵芯9中的通過勵磁線圈5而與發(fā)熱輥1相對的部分稱作「導(dǎo)磁部T」。此外，背面鐵芯9的斷面，形成為將圓筒沿軸向以約180度的角度切斷的形狀。
在這種情況下，可以由更多的鐵素體(背面鐵芯9)構(gòu)成磁路。因此，由線圈電流產(chǎn)生的磁通通過的導(dǎo)磁率低的空氣部分，只是發(fā)熱輥1與背面鐵芯9之間的狹小間隙部分。所以，使勵磁線圈5的電感增加，并可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通幾乎全部導(dǎo)向發(fā)熱輥1。其結(jié)果是，使發(fā)熱輥1與勵磁線圈5之間的電磁耦合進一步改善，并使圖4的等效電路中的R進一步增大。按照這種結(jié)構(gòu)，即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。
另外，如圖7中的虛線M所示，從背面鐵芯9導(dǎo)向發(fā)熱輥1的磁通，通過對置部F。沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的對置部F的長度，與背面鐵芯9的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度相等，因而比記錄紙的寬度長。因此，能使磁通從對置部F均勻地入射到記錄紙通過的部分。所以，可以對發(fā)熱輥1的定影所需的范圍進行均勻加熱。
另外，在本實施形態(tài)中，將勵磁線圈5配置在背面鐵芯9的與發(fā)熱輥1相對的一側(cè)，但如圖8所示，也可以一邊將線束在半圓筒狀的背面鐵芯9上沿軸向延伸纏繞，一邊沿發(fā)熱輥1的圓周方向盤繞，從而構(gòu)成勵磁線圈5。在這種情況下，由線圈電流產(chǎn)生的磁通，不僅貫通發(fā)熱輥1的圓周的靠勵磁線圈5的一側(cè)，而且也貫通靠加壓輥的一側(cè)(圖中的虛線M’)。其結(jié)果是，使發(fā)熱輥1的整個圓周發(fā)熱，所以即使以相同的線圈電流也能使總體的發(fā)熱量增大。此外，由于磁通所通過的斷面積增加，所以即使有更多的磁通貫通發(fā)熱輥1也不會超過發(fā)熱輥1的飽和磁通密度。因此，可以防止磁通通過發(fā)熱輥1以外的空間，所以能以更高的效率通過電磁感應(yīng)對發(fā)熱輥1對進行加熱。
圖9是表示將作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置用作定影裝置的圖象形成裝置的斷面圖，圖10A是表示作為本發(fā)明第4實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的斷面圖，圖11是表示從圖10A的箭頭G的方向看去的發(fā)熱部的投影圖，圖12是包含著發(fā)熱輥的旋轉(zhuǎn)軸和勵磁線圈的中心的面的發(fā)熱部的斷面圖。
在圖9中，11是電子照相感光體(以下，稱「感光鼓」)。感光鼓11，一面以規(guī)定的圓周速度沿箭頭方向被驅(qū)動轉(zhuǎn)動，一面由充電器12使其表面按負的暗電位VO均勻帶電。13是激光束掃描器，輸出根據(jù)從圖中未示出的圖象讀取裝置或計算機等主裝置輸入的圖象信息的時間序列電氣數(shù)字象素信號調(diào)制的激光束14。帶電后的感光鼓11的表面，由該激光束14掃描曝光。由此，使感光鼓11的曝光部分的電位絕對值降低而變?yōu)榱岭娢籚L，從而形成靜電潛像。該潛像，由顯影器15的帶負電的色粉進行顯影，變成可見圖象。
顯影器15，備有被驅(qū)動轉(zhuǎn)動的顯影輥16。顯影輥16，與感光鼓11相對地配置，并在其外周面上形成色粉的薄層。在顯影輥16上，施加其絕對值小于感光鼓11的暗電位VO、大于亮電位VL的顯影偏壓，因此，顯影輥16上的色粉只對感光鼓11的亮電位VL的部分進行轉(zhuǎn)印，使?jié)撓褡兂煽梢妶D象。
另一方面，從供紙部17一張一張地供給記錄紙8，并將其以與感光鼓11的轉(zhuǎn)動同步的精確時序通過一對對位輥18輸送到感光鼓11與轉(zhuǎn)印輥19之間的輥隙部。接著，由施加了轉(zhuǎn)印偏壓的轉(zhuǎn)印輥19將感光鼓11上的色粉像依次轉(zhuǎn)印到記錄紙8上。使記錄紙8分離后的感光鼓11，由清潔裝置20將其表面上的轉(zhuǎn)印殘留色粉等殘留物清除后，反復(fù)供下一次圖象形成使用。
21是定影導(dǎo)紙板，由該定影導(dǎo)紙板21對轉(zhuǎn)印后的記錄紙8向定影裝置22的移動進行導(dǎo)向。記錄紙8，從感光鼓11分離后，被輸送到定影裝置22，從而由定影裝置22對轉(zhuǎn)印在記錄紙8上的色粉像進行定影。23是排紙導(dǎo)板，由該排紙導(dǎo)板23將通過定影裝置22后的記錄紙8導(dǎo)向裝置外部。上述的定影導(dǎo)紙板21、排紙導(dǎo)板23，由ABS等樹脂構(gòu)成。此外，定影導(dǎo)紙板21、排紙導(dǎo)板23，也可以由鋁等非金屬材料構(gòu)成。色粉像被定影后的記錄紙8，被排出到排紙托盤24上。
25是裝置本體的底板，26是裝置本體的頂板，27是本體機殼，這些構(gòu)件構(gòu)成一體保證著裝置本體的強度。這些構(gòu)件，以作為磁性材料的鋼為基體材料，并由鍍鋅后的材料構(gòu)成。
28是冷卻風(fēng)扇，該冷卻風(fēng)扇28，使裝置內(nèi)產(chǎn)生氣流。29是由鋁等非磁性金屬材料構(gòu)成的作為遮蔽構(gòu)件的線圈外罩，該線圈外罩29，構(gòu)成為使其覆蓋勵磁線圈5的背面鐵芯9(參照圖10A)。
以下，對作為本實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置進行詳細說明。
在圖10A中，厚度薄的定影帶31，是基體材料由聚酰胺樹脂構(gòu)成的直徑50mm、厚100μm的環(huán)形無接頭帶。在定影帶31的表面上，覆蓋著由含氟樹脂構(gòu)成的厚20μm的脫模層(圖中未示出)，以使其具有脫模性。作為基體材料，除具有耐熱性的聚酰胺樹脂和含氟樹脂等以外，還可以使用以電鑄法制作的鎳等極薄的金屬。作為脫模層，也可以單獨或混合使用PTFE、PFA、FEP、硅橡膠、含氟橡膠等脫模性良好的樹脂或橡膠。在將定影帶31用于單色圖象的定影時，只確保脫模性即可，但如將定影帶31用于彩色圖象的定影，則最好使其具有彈性，在這種情況下，必須進一步形成厚的橡膠層。
作為勵磁裝置的勵磁線圈5，通過將集束了60根外徑0.2mm的表面絕緣的銅制線材的線束在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸并沿著發(fā)熱輥1的周向盤繞形成。線束的斷面積，將線材的絕緣外皮包含在內(nèi)約為7mm2。
如10A～圖12所示，勵磁線圈5，形成為覆蓋繞裝在發(fā)熱輥1上的定影帶31的斷面形狀。在這種情況下，勵磁線圈5在定影帶31的移動方向上的勵磁寬度，小于定影帶31與發(fā)熱輥1的接觸范圍(繞裝范圍)。當發(fā)熱輥1的未被定影帶31奪取熱量的部分發(fā)熱時，存在著超過定影帶31的材料的耐熱溫度并很容易使發(fā)熱輥1的溫度上升的問題。但是，按照本實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)，由于僅使發(fā)熱輥1上的與定影帶31接觸的范圍發(fā)熱，所以能夠防止發(fā)熱棍1的溫度異常上升。另外，線束僅在勵磁線圈5的兩個端部(發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩個端部)重疊，并沿著發(fā)熱輥1的周向以相互靠緊的狀態(tài)盤繞9圈。勵磁線圈5在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的兩個端部，在使線束重疊2排的狀態(tài)下隆起。即，勵磁線圈5，作為整體形成為類似馬鞍的形狀。因此，可以對發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的更寬的范圍進行均勻加熱。此外，由于在勵磁線圈5的兩個端部重疊的線束與發(fā)熱輥1的距離增大，所以不會使渦電流集中于該部分而造成局部的溫度過高。
背面鐵芯9，由C形鐵芯32和中心鐵芯33構(gòu)成。C形鐵芯32，寬度為10mm，沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向相隔25mm的間隔配置7個。按照這種結(jié)構(gòu)，可以捕集漏向外部的磁通。而中心鐵芯33則位于勵磁線圈5盤繞的中央位置，并構(gòu)成比C形鐵芯32凸出的形狀。即，中心鐵芯33，在背面鐵芯9的對置部F中構(gòu)成一個對發(fā)熱輥1的接近部N(參照圖13)。此外，中心鐵芯33的斷面積為3mm×10mm。
另外，中心鐵芯33，為便于鐵素體的加工，在結(jié)構(gòu)上也可以沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向分割成若干個。此外，中心鐵芯33，也可以構(gòu)成為與C形鐵芯32組合成一體的形狀。進一步，也可以構(gòu)成為與C形鐵芯32組合成一體的形狀且沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向分割成若干個。
34是由PEEK材料或PPS等耐熱溫度高的樹脂構(gòu)成的厚1mm的隔熱構(gòu)件。在隔熱構(gòu)件34的端部，設(shè)有用于保持勵磁線圈5在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的兩個端部的隆起部分的兩端保持部34a。按照這種結(jié)構(gòu)，可以防止勵磁線圈5的兩端隆起部分潰散，同時可以限制勵磁線圈5的外側(cè)的位置。
背面鐵芯9的材料，與上述第2實施形態(tài)相同。除中心鐵芯33外，包含著C形鐵芯32的斷面上的背面鐵芯9的斷面形狀及發(fā)熱輥1的形狀，也都與上述第2實施形態(tài)相同。因此，在包括背面鐵芯9在內(nèi)的勵磁線圈5的斷面積大于發(fā)熱輥1的內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積這一點上，也與上述第2實施形態(tài)相同。
從勵磁電路6(參照圖2)施加于勵磁線圈5的交流電流，與上述第1實施形態(tài)相同。根據(jù)由設(shè)在定影帶31的表面上的溫度傳感器測得的溫度信號，對施加于勵磁線圈5的交流電流進行控制，使定影帶31的溫度達到規(guī)定的定影溫度即190℃。
如圖10A所示，定影帶31，以規(guī)定的張力懸掛在由表面為低硬度(JISA30度)的作為具有彈性的泡沫體的硅橡膠構(gòu)成的直徑20mm的低導(dǎo)熱性的定影輥35和直徑20mm的發(fā)熱輥1上，并可以沿箭頭B的方向轉(zhuǎn)動移動。這里，在發(fā)熱輥1的兩端，設(shè)有用于防止定影帶31的橫向擺動的肋緣(圖中未示出)。此外，作為加壓裝置的加壓輥4，隔著定影帶31壓接在定影輥35上，并由此而形成輥隙部。
在本實施形態(tài)中，將A4尺寸(寬210mm)的記錄紙用作最大寬度的記錄紙，并將定影帶31的寬度設(shè)定為230mm，將發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為260mm，將背面鐵芯9在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的最外端的端間長度設(shè)定為225mm，將盤繞的勵磁線圈5的外周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為245mm，將隔熱構(gòu)件34的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為250mm。
在本實施形態(tài)中，勵磁線圈5、背面鐵芯9及發(fā)熱輥1，按如上所述的方式構(gòu)成，勵磁線圈5通過電磁感應(yīng)使發(fā)熱輥1發(fā)熱。以下，邊參照圖13邊對其機理進行說明。
如圖13所示，由線圈電流產(chǎn)生的磁通，從背面鐵芯9的對置部F進入發(fā)熱輥1。在這種情況下，如圖中的虛線M所示，由線圈電流產(chǎn)生的磁通，由于發(fā)熱輥1的磁性而沿圓周方向貫通于發(fā)熱輥1內(nèi)。而且，該磁通從背面鐵芯9的對發(fā)熱輥1的接近部N即中心鐵芯33經(jīng)由導(dǎo)磁部T而形成大的回路，并反復(fù)生成和消失。由該磁通的變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流，產(chǎn)生焦耳熱，在這一點上與上述實施形態(tài)1相同。
在本實施形態(tài)中，如圖11所示，將寬度窄的C形鐵芯32沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向相隔均等的間隔配置多個，如果只是這種結(jié)構(gòu)，則在勵磁線圈5的背面沿圓周方向流過的磁通將集中在C形鐵芯32的部分，幾乎不從鄰接的C形鐵芯32之間的空氣中流過。因此，進入發(fā)熱輥1的磁通有集中于C形鐵芯32存在的部分的傾向。所以，使發(fā)熱輥1的與C形鐵芯32相對的部分更易于發(fā)熱，但是，在本實施形態(tài)中，在勵磁線圈5盤繞的中央位置形成接近部N的中心鐵芯33，在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)地設(shè)置，所以從C形鐵芯32的對置部F進入發(fā)熱輥1的磁通，在發(fā)熱輥1內(nèi)也沿著旋轉(zhuǎn)軸方向流動，從而使分布均勻化。因此，可以使發(fā)熱輥1的發(fā)熱量的不均勻性得到緩和。
將導(dǎo)磁部T的磁通從C形鐵芯32的對置部F導(dǎo)向其他對置部F的作用，與對發(fā)熱輥1的磁通的入射分布沒有直接關(guān)系。因此，將導(dǎo)磁部T與對置部F分別構(gòu)成的方式，對背面鐵芯9的形狀的最佳化是非常有效的。導(dǎo)磁部T在軸向不一定要求均勻，只需盡量使對置部F在軸向均勻即可。
由于通過使中心鐵芯33為比C形鐵芯32凸出的形狀而設(shè)置對發(fā)熱輥1的接近部N，所以可以由更多的鐵素體構(gòu)成磁路。因此，使由線圈電流產(chǎn)生的磁通通過的導(dǎo)磁率低的空氣部分，只是發(fā)熱輥1與背面鐵芯9之間的狹小間隙部分。所以，使勵磁線圈5的電感進一步增加，并可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通更多地導(dǎo)向發(fā)熱輥1，因此使發(fā)熱輥1與勵磁線圈5之間的電磁耦合得到改善。按照這種結(jié)構(gòu)，即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。特別是，由于由線圈電流產(chǎn)生的磁通必定從勵磁線圈5盤繞的中央部分通過，所以通過在該部分設(shè)置由在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)的中心鐵芯33構(gòu)成的接近部N，可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通高效率地導(dǎo)向發(fā)熱輥1。
C形鐵芯32的在導(dǎo)磁部T的圓周方向的斷面積，設(shè)定為使從勵磁線圈5導(dǎo)出的磁通的密度不超過所采用的材料的最大磁通密度。該磁通密度，最大時設(shè)定為鐵素體的飽和磁通密度的大約80％。該最大時的磁通密度對飽和磁通密度的比例只要在100％以下即可，但在實用上最好設(shè)定為從50％到85％的范圍。如該比例過高，則最大時的磁通密度有時會因環(huán)境或構(gòu)件的偏差而超過飽和磁通密度。在這種情況下，磁通將流向背面鐵芯9的背面，從而將后邊的構(gòu)件加熱。相反，如該比例過低，則需使用超過必要量的高價的鐵素體，所以將使裝置的成本提高。
另外，C形鐵芯32，以均勻的寬度沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向相隔較大的間隔配置多個，所以不會使背面鐵芯9及勵磁線圈5蓄存熱量。進一步，由于從背面鐵芯9及勵磁線圈5的外周的散熱沒有任何妨礙，所以能夠防止因蓄熱而引起的溫度上升使背面鐵芯9的鐵素體的飽和磁通密度減低，因而能防止作為整體的導(dǎo)磁率的急劇降低。此外，還能防止線材的絕緣外皮熔化而使線材之間發(fā)生短路。因此，可以長時間地將發(fā)熱輥1穩(wěn)定地保持在規(guī)定的溫度。
另外，由于形成為將線束在勵磁線圈5的發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的兩個端部重疊，所以能使勵磁線圈5在更寬的范圍上沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向均勻延伸。相反，由于可以在確保均勻的發(fā)熱區(qū)域的同時減小勵磁線圈5的發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的兩個端部的寬度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。
另外，在本實施形態(tài)中，按照發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度從小到大的順序，依次為最大寬度的記錄紙、背面鐵芯9、定影帶31、勵磁線圈5的外周部、隔熱構(gòu)件34、發(fā)熱輥1。即，隔熱構(gòu)件34的長度比勵磁線圈5及背面鐵芯9的長度長。而且，由于背面鐵芯9隔著隔熱構(gòu)件34與發(fā)熱輥1及定影帶31相對，所以即使將背面鐵芯9靠近發(fā)熱輥1時，也能防止背面鐵芯9的溫度上升。此外，還可以防止冷卻氣流與定影帶31接觸而將定影帶31冷卻。
另外，由于定影帶31的寬度比背面鐵芯9的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度長，所以不會將不與定影帶31接觸的部分的發(fā)熱輥1加熱，因此能夠防止該部分的發(fā)熱輥1的溫度過度上升。
另外，通過設(shè)置線圈外罩29，可以防止少量的向背面鐵芯9的背面泄漏的磁通和從勵磁線圈5產(chǎn)生的高頻電磁波在裝置內(nèi)外傳播。其結(jié)果是，可以防止裝置內(nèi)外的電路因電磁噪聲而發(fā)生誤動作。
進一步，由于將由線圈外罩29和隔熱構(gòu)件34包圍的空間作為通風(fēng)道而使來自冷卻風(fēng)扇的空氣流流動，所以不會使發(fā)熱輥1和定影帶31受到冷卻，而只是對勵磁線圈5和背面鐵芯9進行冷卻。
另外，裝置本體的底板25、頂板26、本體機殼27等構(gòu)成裝置的磁性構(gòu)件，與勵磁線圈5的最近的間隔設(shè)定20mm。按照這種結(jié)構(gòu)，可以防止通過背面鐵芯9的內(nèi)部的磁通從對置部F以外的部位輻射到勵磁線圈5的外側(cè)并入射到本體機殼27等磁性構(gòu)件，其結(jié)果是，不會對裝置的構(gòu)成構(gòu)件進行不必要的加熱，并可以將供給勵磁線圈5的電磁能高效率地投入到發(fā)熱輥1。雖然將勵磁線圈5與本體機殼27等磁性構(gòu)件的間隔的最小值設(shè)定20mm，但如背面鐵芯9與本體機殼27等磁性構(gòu)件的間隔大于背面鐵芯9與發(fā)熱輥1的間隔并最好是該間隔的1.5倍以上，則能防止磁通向勵磁線圈5的背面泄漏。在本實施形態(tài)中，由于必須與定影裝置22靠近的定影導(dǎo)紙板21、排紙導(dǎo)板23由樹脂構(gòu)成，所以在背面鐵芯9與其他磁性構(gòu)件之間可以很容易確保足夠的間隔。
另外，在本實施形態(tài)中，將發(fā)熱輥1(發(fā)熱部)設(shè)置在定影帶31的內(nèi)側(cè)，而將勵磁線圈5和背面鐵芯9設(shè)置在定影帶31的外側(cè)，所以，可以防止勵磁線圈5等受到發(fā)熱部的溫度影響而升溫。因此，可以使發(fā)熱量保持穩(wěn)定。特別是，由于采用了其斷面積大于發(fā)熱輥1的內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積的勵磁線圈5和背面鐵芯9，所以可以將熱容量小的發(fā)熱輥1、圈數(shù)多的勵磁線圈5、適量的鐵素體(背面鐵芯9)組合使用。因此，可以在抑制定影裝置22的熱容量的同時以規(guī)定的線圈電流向發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。其結(jié)果是，可以采用耐電流及耐電壓低的廉價的勵磁電路6(參照圖2)，并能實現(xiàn)加熱時間短的定影裝置22。在本實施形態(tài)中，來自勵磁電路6的交流電流，能以有效值電壓140V(電壓振幅500V)、有效值電流22A(峰值電流55A)對發(fā)熱輥1投入800W的功率。
位于發(fā)熱輥1的外側(cè)的勵磁線圈5，使發(fā)熱輥1的表面發(fā)熱，所以定影帶31可以與發(fā)熱輥1的發(fā)熱量最大的部分接觸。因此，最大發(fā)熱部，構(gòu)成對定影帶31的傳熱部，因而可以將產(chǎn)生的熱傳遞給定影帶31，而無需在發(fā)熱輥1內(nèi)進行熱傳導(dǎo)。按照這種方式，由于傳熱的距離小，所以對定影帶31的溫度變化可以進行響應(yīng)快的控制。
在發(fā)熱輥1的通過了與定影帶31的接觸部的位置附近，設(shè)置著溫度傳感器(圖中未示出)。通過將該部分的溫度控制在恒定值，可以將進入定影輥35與加壓輥4的輥隙部時的定影帶31的溫度始終保持在恒定值。其結(jié)果是，即使是對連續(xù)的多張記錄紙8進行定影時，也能穩(wěn)定地進行該定影。
另外，勵磁線圈5及背面鐵芯9覆蓋著發(fā)熱輥1的圓周的幾乎一半，所以能使定影帶31與發(fā)熱輥1的接觸部的整個區(qū)域發(fā)熱。因此，可以將從勵磁線圈5通過電磁感應(yīng)傳遞的加熱能量更多地傳送給定影帶31。
另外，在本實施形態(tài)中，發(fā)熱輥1和定影帶31的材質(zhì)、厚度等，可以分別獨立設(shè)定。因此，作為發(fā)熱輥1的材質(zhì)、厚度，可以選擇最適用于進行勵磁線圈5的電磁感應(yīng)加熱的材質(zhì)、厚度。而作為定影帶31的材質(zhì)、厚度，可以選擇最適用于進行定影的材質(zhì)、厚度。
在本實施形態(tài)中，為達到縮短加熱時間的目的，將定影帶31的熱容量設(shè)定得盡量小，同時通過減小發(fā)熱輥1的厚度和外徑而將其熱容量設(shè)定為很小的值。因此，在800W的投入功率下，從用于定影的升溫開始在大約15秒內(nèi)即可達到規(guī)定的溫度。
另外，在本實施形態(tài)中，將C形鐵芯32沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向相隔均等的間隔配置，但其間隔也不一定必須均等?？梢愿鶕?jù)散熱狀況和有無溫度傳感器等接觸構(gòu)件對間隔進行調(diào)整，從而自由地設(shè)計發(fā)熱分布以使溫度分布變得均勻。
另外，在本實施形態(tài)中，背面鐵芯9，包括沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向相隔均等間隔配置的由鐵素體構(gòu)成的厚度均勻的多個C形鐵芯32和同樣由鐵素體構(gòu)成的中心鐵芯33，但不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，也可以是在沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向連續(xù)的整體背面鐵芯9上設(shè)有多個孔的結(jié)構(gòu)。此外，也可以是將由鐵素體構(gòu)成的多個部件在勵磁線圈5的背面分別獨立地分布的結(jié)構(gòu)。
另外，在本實施形態(tài)中，定影帶31的基體材料由樹脂構(gòu)成，但也可以不用樹脂而用鎳等強磁性金屬構(gòu)成。在這種情況下，電磁感應(yīng)引起的發(fā)熱的一部分將在定影帶31內(nèi)發(fā)生，因而對定影帶31本身進行加熱，所以能將電磁能更有效地傳遞給定影帶31。
另外，在本實施形態(tài)中，裝置本體的底板25、裝置本體的頂板26、本體機殼27，由磁性材料構(gòu)成，但也可以不用磁性材料而用樹脂材料構(gòu)成。在這種情況下，保證著裝置本體的強度的構(gòu)件對磁力線沒有任何影響，所以可以將這些構(gòu)件靠近背面鐵芯9配置。其結(jié)果是，可以實現(xiàn)裝置的總體小型化。
另外，在本實施形態(tài)中，在結(jié)構(gòu)上使發(fā)熱輥1的兩端由軸承3支承，但如圖14所示，也可以由設(shè)在發(fā)熱輥1的兩端的由酚醛樹脂等熱傳導(dǎo)性小的耐熱樹脂構(gòu)成的法蘭36及貫通兩個法蘭36的中心軸37支承。如采用這種結(jié)構(gòu)，則可以抑制熱量或磁通從發(fā)熱輥1的兩端泄漏。
另外，在本實施形態(tài)中，將勵磁線圈5在定影帶31的移動方向上的勵磁寬度，設(shè)定為小于定影帶31與發(fā)熱輥1的接觸范圍(繞裝范圍)，但不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，如圖10B所示，也可以將在定影帶31的移動方向上的勵磁線圈5的勵磁寬度從定影帶31與發(fā)熱輥1的接觸范圍(繞裝范圍交界線b)向定影輥35側(cè)延長。按照這種結(jié)構(gòu)，與圖10A的結(jié)構(gòu)相比，可以使發(fā)熱輥1的發(fā)熱達到更寬的范圍(圖10B中的范圍a)，所以，即使以小的線圈電流也能獲得足夠的發(fā)熱量。此外，在這種情況下，將線束盤繞而形成勵磁線圈5后，通過將勵磁線圈5壓縮，使盤繞的線束的斷面大致為四方形，并使線束之間彼此進一步靠緊。按照這種結(jié)構(gòu)，可以減小勵磁線圈5的占有體積，所以可以使勵磁線圈5盤繞更多的圈數(shù)。其結(jié)果是，使線圈電流的電流密度增大，所以在發(fā)熱輥1內(nèi)產(chǎn)生的渦電流的密度也增大，因而使發(fā)熱量增加。因此，可以減小所需要的線圈電流或減小發(fā)熱輥1的直徑。進一步，由于可以加大背面鐵芯9與勵磁線圈5的間隔，所以有利于背面鐵芯9的散熱，因而能防止背面鐵芯9的溫度上升。此外，由于使線束相互靠得更緊，所以使線束間的粘結(jié)更加牢固，因而能使勵磁線圈5保持其單體的形狀。因此，使定影裝置22的組裝工序變得簡單了。
圖15是表示作為本發(fā)明第5實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，此外，對功能與上述第4實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
如圖15所示，在本實施形態(tài)中，與上述第4實施形態(tài)不同，將背面鐵芯9的對置部F的與發(fā)熱輥1相對的部位形成為更加靠近發(fā)熱輥1的凸狀。
其他結(jié)構(gòu)，與上述第4實施形態(tài)相同。
按照本實施形態(tài)，使磁路基本上可以完全由鐵素體構(gòu)成。因此，由線圈電流產(chǎn)生的磁通所通過的導(dǎo)磁率低的空氣部分，只是發(fā)熱輥1與背面鐵芯9之間的狹小間隙部分。因此，使勵磁線圈5的電感進一步增加，并可以將由線圈電流產(chǎn)生的磁通幾乎全部導(dǎo)向發(fā)熱輥1。其結(jié)果是，使發(fā)熱輥1與勵磁線圈5之間的電磁耦合得到改善，并使圖4的等效電路中的R增大。因此，即使以相同的線圈電流也能對發(fā)熱構(gòu)件投入更大的功率。在本實施形態(tài)中，以有效值電流20A(峰值電流50A)對發(fā)熱輥1投入800W的功率。
另外，由于背面鐵芯9隔著隔熱構(gòu)件34與發(fā)熱輥1及定影帶31相對，所以即使將背面鐵芯9靠近發(fā)熱輥1時，也能防止背面鐵芯9的溫度上升。
圖16是表示作為本發(fā)明第6實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，圖17是從圖16的箭頭A的方向看去的發(fā)熱部的投影圖。此外，對功能與上述第5實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
如圖16、圖17所示，在本實施形態(tài)中，與上述第5實施形態(tài)不同，作為背面鐵芯9的對置部F，設(shè)置著在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)的對置鐵芯38。此外，將A4尺寸(寬210mm)的記錄紙用作最大寬度的記錄紙，并將發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為240mm，將對置鐵芯38以外的C形鐵芯32在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的最外端的端間長度設(shè)定為200mm，將勵磁線圈5的內(nèi)周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為210mm，將對置鐵芯38的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為220mm。
其他結(jié)構(gòu)，與上述第5實施形態(tài)相同。
在本實施形態(tài)中，使勵磁線圈5的導(dǎo)磁部T的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度(勵磁線圈5的內(nèi)周部的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度)小于最大寬度的記錄紙的寬度，另一方面，使背面鐵芯9的對置部F的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度(對置鐵芯38的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度)大于最大寬度的記錄紙的寬度，所以，即使在導(dǎo)磁部T的背面鐵芯9上設(shè)置間隙而且分布不均，也能使從對置部F到達發(fā)熱輥1的磁場在旋轉(zhuǎn)軸方向上變得均勻。按照這種結(jié)構(gòu)，可以在減少導(dǎo)磁部T的背面鐵芯9的同時使記錄紙通過部分上的發(fā)熱輥1的發(fā)熱分布變得均勻，所以使定影部上的溫度變得均勻。因此，可以獲得穩(wěn)定的定影作用。此外，還可以在使發(fā)熱輥1的發(fā)熱分布變得均勻的同時減少導(dǎo)磁部T的背面鐵芯9，所以能實現(xiàn)裝置的小型化，同時使成本降低。
另外，在本實施形態(tài)中，使作為背面鐵芯9的對置部F的對置鐵芯38在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)地設(shè)置，但也不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，如圖18所示，也可以將對置鐵芯38分斷并將背面鐵芯9構(gòu)成為使對置部F在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上的寬度比導(dǎo)磁部T寬的形狀。按照這種結(jié)構(gòu)，由于對置部F的背面鐵芯9減少，所以能減輕背面鐵芯9的重量。此外，由于可以增加溫度易于升高的對置部F的表面積，所以可以通過散熱而促進冷卻。
圖19是表示作為本發(fā)明第7實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，圖20是從圖19的箭頭A的方向看去的發(fā)熱部的投影圖。此外，對功能與上述第5實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
如圖19、圖20所示，在本實施形態(tài)中，與上述第5實施形態(tài)不同，將C形鐵芯38形成為覆蓋相對于發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向大約為90度的范圍的形狀，改變設(shè)置方位的C形鐵芯38a、38b，在發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向上交錯地配置。即，背面鐵芯9的對置部F，配置成相對于發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的勵磁線圈5的中心線為非對稱的位置。
在上述第5實施形態(tài)中，使發(fā)熱輥1的同一圓周部分相對于C形鐵芯32的2個部位的對置部F而轉(zhuǎn)動，所以發(fā)熱輥1的與C形鐵芯32的相對部分與其以外的部分的發(fā)熱量相差很大，因而很容易使溫度分布產(chǎn)生很大的不均。而在本實施形態(tài)中，發(fā)熱輥1的同一圓周部分相對于C形鐵芯38的一個部位的對置部F而轉(zhuǎn)動，所以發(fā)熱輥1的與C形鐵芯38的相對部分與其以外的部分的發(fā)熱量不會產(chǎn)生很大偏差。此外，還可以減小所使用的背面鐵芯9的體積，同時可以縮短發(fā)熱輥1轉(zhuǎn)動時在發(fā)熱輥1的表面上的與背面鐵芯9的對置部F相對部分的軌跡間隔。即，如果與上述第6實施形態(tài)一樣將對置部F的沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度設(shè)定為220mm，則在在一列上并排設(shè)置5個C形鐵芯38，其間距為44mm，由于交錯地配置2列C形鐵芯38a、38b，所以，當發(fā)熱輥1轉(zhuǎn)動時，與交錯狀的對置部F相對部分的間距，在發(fā)熱輥1的表面上看上去僅為一半的22mm。因此，在本實施形態(tài)中，發(fā)熱輥1的與C形鐵芯38的相對部分與其以外的部分的發(fā)熱量不會產(chǎn)生很大偏差，而且，由于發(fā)熱集中的對置部F的間隔減小，所以能使發(fā)熱分布變得均勻。其結(jié)果是，能夠抑制發(fā)熱輥1及定影帶的溫度不均。
另外，由于對置部F的背面鐵芯9減少，所以能減輕背面鐵芯9的重量。進一步，由于可以增加溫度易于升高的對置部F的表面積，所以可以通過散熱而促進冷卻。因此，在背面鐵芯9的內(nèi)部不會在局部蓄存熱量。按照這種結(jié)構(gòu)，能夠防止因蓄熱而引起的溫度上升使背面鐵芯9的飽和磁通密度減低，因而能防止作為整體的導(dǎo)磁率的急劇降低。其結(jié)果是，可以長時間地將發(fā)熱輥1穩(wěn)定地保持在規(guī)定的溫度。
圖21是表示作為本發(fā)明第8實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖，圖22是從圖21的箭頭A的方向看去的發(fā)熱部的投影圖。此外，對功能與上述第4實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
如圖19、圖20所示，本實施形態(tài)，在結(jié)構(gòu)上使鄰接的C形鐵芯32的間隔沿發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向改變，在這一點上與上述第4實施形態(tài)不同。在圖22中，d1＝21mm、d2＝21mm、d3＝18mm。因此，構(gòu)成d1＝d2＞d3的關(guān)系。就是說，在發(fā)熱輥1的端部使鄰接的背面鐵芯9的間隔變窄。此外，還在與設(shè)置著和定影帶的表面接觸并用于測定溫度的溫度傳感器7的位置相同的位置上設(shè)置5mm見方的由鐵素體構(gòu)成的部件40。
可是，當使鄰接的背面鐵芯9的間隔均等時，發(fā)熱輥1及定影帶的端部溫度有時會降低。而且，該發(fā)熱輥1的旋轉(zhuǎn)軸方向的溫度不均，將導(dǎo)致定影不良。
在本實施形態(tài)中，如上所述，在發(fā)熱輥1的端部使鄰接的背面鐵芯9的間隔比其中央部的間隔窄，所以，由線圈電流產(chǎn)生的磁通，在發(fā)熱輥1的端部相應(yīng)地比中央部增多。因此，在發(fā)熱輥1的端部發(fā)熱量增加。但從另一方面看，在發(fā)熱輥1的端部，由于對軸承等的熱傳導(dǎo)，所以與中央部相比易于被奪取更多的熱量。因此，這兩方面的作用相互抵消，即可使發(fā)熱輥1及定影帶的溫度分布變得均勻，所以能夠防止定影不良。
另外，由于溫度傳感器7與定影帶的表面接觸，所以有時由溫度傳感器7從定影帶奪取熱量。因此，僅溫度傳感器7接觸的部分，在定影帶的圓周方向上溫度易于變低。
在本實施形態(tài)中，如上所述，在該部分設(shè)置著由鐵素體構(gòu)成的部件40，所以與其他部分相比更容易使磁通集中于該部分。因此，在該部分上的發(fā)熱量比其他部分增多。按照這種結(jié)構(gòu)，可以補償由溫度傳感器7奪取的熱量，從而可以使定影帶表面的溫度分布變得均勻，所以能夠防止定影不良。
另外，在本實施形態(tài)中，通過在發(fā)熱輥1的端部使鄰接的背面鐵芯9的間隔變窄，可以獲得均勻的溫度分布，但也不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，通過使鄰接的背面鐵芯9的間隔均等并使位于發(fā)熱輥1的端部的背面鐵芯9的寬度大于位于發(fā)熱輥1的中央部的背面鐵芯9的寬度，也同樣可以獲得均勻的溫度分布。此外，例如，通過使鄰接的背面鐵芯9的間隔均等并在靠近發(fā)熱輥1的端部的范圍內(nèi)獨立地配置由鐵素體構(gòu)成的部件，也同樣可以獲得均勻的溫度分布。
圖23是表示作為本發(fā)明第9實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的投影圖，圖24是表示作為本發(fā)明第9實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的發(fā)熱部的斷面圖。此外，對功能與上述第4實施形態(tài)相同的構(gòu)件標以相同的符號，而將其說明省略。
如圖23、圖24所示，在本實施形態(tài)中，與上述第4實施形態(tài)不同，以可移動的方式保持著位于靠近發(fā)熱輥1的端部的部位的背面鐵芯9的C形鐵芯32a、32b。進一步，在本實施形態(tài)中，將A3尺寸(寬297mm)的記錄紙用作最大寬度的記錄紙，C形鐵芯32a，位于A4尺寸(寬210mm)的記錄紙通過的區(qū)域的外側(cè)，當使用近似A4尺寸的記錄紙時，如圖24中的虛線32a’所示，使C形鐵芯32a沿發(fā)熱輥1的徑向移動，且使其離開發(fā)熱輥1。當使用尺寸更小的記錄紙時，使位于C形鐵芯32a的內(nèi)側(cè)的C形鐵芯32b也按同樣方式移動。
其他結(jié)構(gòu)，與上述第4實施形態(tài)相同。
在本實施形態(tài)中，使記錄紙通過的區(qū)域的外側(cè)的C形鐵芯32移動，從而僅在該部分使由線圈電流產(chǎn)生的磁通所通過的導(dǎo)磁率低的空氣部分增加。因此，該部分的磁通減少，并使與之相對部分的發(fā)熱輥1的發(fā)熱量減少。按照這種結(jié)構(gòu)，可以防止記錄紙不通過的范圍的溫度過度上升，并能防止端部的定影帶和軸承等構(gòu)件的溫度超過耐熱溫度。進一步，即使在連續(xù)使用小尺寸的記錄紙之后使用大尺寸記錄紙，定影部的溫度仍然正常，所以能夠防止熱偏差的發(fā)生。因此，在使用小尺寸的記錄紙之后可以緊接著使用大尺寸記錄紙。
另外，在上述實施形態(tài)中，舉例說明了僅C形鐵芯32可以移動的情況，但也不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，如圖25所示，將C形鐵芯32a與中心鐵芯33構(gòu)成一體并使其如虛線9’所示移動，也可以取得同樣的效果。
另外，在上述各實施形態(tài)中，勵磁線圈5與背面鐵芯9接觸，但即使在兩者之間設(shè)有1mm左右的間隙時，也可以取得同樣的效果。通過在勵磁線圈5與背面鐵芯9之間設(shè)置這種間隙，可以防止勵磁線圈5與背面鐵芯9的接觸部的溫度上升。
另外，在上述各實施形態(tài)中，隔熱構(gòu)件34與勵磁線圈5接觸，但也不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，在結(jié)構(gòu)上也可以使隔熱構(gòu)件34與勵磁線圈5分開，并構(gòu)成為使氣流在兩者之間通過，從而可以進一步促進勵磁線圈5的散熱。
勵磁線圈5、背面鐵芯9、發(fā)熱輥1的結(jié)構(gòu)，并不限定于上述各實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)。如使圖4的等效電路中的電感L為10μH以上、50μH以下、電阻分量R為0.5Ω以上、5Ω以下，則在實用上不存在任何問題。
另外，在上述各實施形態(tài)中，舉例說明了由勵磁線圈5從發(fā)熱輥1(發(fā)熱構(gòu)件)的外部進行勵磁的情況，但也可以是從發(fā)熱輥1(發(fā)熱構(gòu)件)的內(nèi)部進行勵磁的結(jié)構(gòu)。
圖26是表示將作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置用作定影裝置的圖象形成裝置的斷面圖。
在圖26中，101是電子照相感光體(以下，稱「感光鼓」)。感光鼓101，一面以規(guī)定的圓周速度沿箭頭方向被驅(qū)動轉(zhuǎn)動，一面由充電器102使其表面按負的暗電位VO均勻帶電。
103是激光束掃描器，輸出根據(jù)從圖中未示出的圖象讀取裝置或計算機等主裝置輸入的圖象信息的時間序列電氣數(shù)字象素信號調(diào)制的激光束。按如上所述方式均勻帶電后的感光鼓101的表面，由該激光束掃描曝光。由此，使感光鼓101的曝光部分的電位絕對值降低而變?yōu)榱岭娢籚L，從而形成靜電潛像。該潛像，由顯影器104的帶負電的色粉進行顯影，變成可見圖象。
顯影器104，備有被驅(qū)動轉(zhuǎn)動的顯影輥104a。顯影輥104a，與感光鼓101相對地配置，并在其外周面上形成色粉的薄層。在顯影輥104a上，施加其絕對值小于感光鼓101的暗電位VO、大于亮電位VL的顯影偏壓，因此，顯影輥104a上的色粉只對感光鼓101的亮電位VL的部分進行轉(zhuǎn)印，使?jié)撓褡兂煽梢妶D象。
另一方面，從供紙部110一張一張地供給記錄紙115，并將其以與感光鼓101的轉(zhuǎn)動同步的精確時序通過一對對位輥111、112輸送到感光鼓101與轉(zhuǎn)印輥113之間的輥隙部。接著，由施加了轉(zhuǎn)印偏壓的轉(zhuǎn)印輥113將感光鼓101上的色粉像依次轉(zhuǎn)印到記錄紙115上。通過了轉(zhuǎn)印部的記錄紙115，從感光鼓101分離后，被輸送到定影裝置116，由此對轉(zhuǎn)印在記錄紙115上的色粉像進行定影。色粉像被定影后的記錄紙115，被排出到排紙托盤117上。
使記錄紙115分離后的感光鼓101，由清潔裝置5將其表面上的轉(zhuǎn)印殘留色粉等殘留物清除后，反復(fù)供下一次圖象形成使用。
以下，對作為本實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置進行詳細說明。
圖27是表示作為本發(fā)明第10實施形態(tài)的像加熱裝置的定影裝置的斷面圖，圖28是表示本發(fā)明第10實施形態(tài)的定影裝置中使用的定影帶的斷面圖，圖29是表示本發(fā)明第10實施形態(tài)的定影裝置中使用的勵磁線圈和芯材的正視圖，圖30是表示本發(fā)明第10實施形態(tài)的定影裝置中使用的發(fā)熱輥的斷面圖。
在圖27、圖28中，厚度薄的定影帶120，是基體材料121由聚酰胺樹脂構(gòu)成的直徑50mm、厚50μm的環(huán)形無接頭帶。在定影帶120的表面上，覆蓋著由含氟樹脂構(gòu)成的厚5μm的脫模層122，以使其具有脫模性。作為基體材料121的材料，除具有耐熱性的聚酰胺樹脂和含氟樹脂等以外，還可以使用以電鑄法制作的鎳等極薄的金屬。作為脫模層122，也可以單獨或混合使用PTFE、PFA、FEP、硅橡膠、含氟橡膠等脫模性良好的樹脂或橡膠。在將定影帶120用于單色圖象的定影時，只確保脫模性即可，但如將定影帶120用于彩色圖象的定影，則最好使其具有彈性，在這種情況下，必須進一步形成厚的橡膠層。
123是作為發(fā)熱裝置的勵磁線圈，該勵磁線圈123，構(gòu)成覆蓋定影帶120的斷面形狀。
如圖27、圖29所示，在勵磁線圈123的中心和背面的一部分上，設(shè)置由鐵素體構(gòu)成的背面鐵芯124。而作為背面鐵芯124的材料，除鐵素體外，還可以使用坡莫合金等高導(dǎo)磁率的材料。此外，勵磁線圈123背面的背面鐵芯124，僅在一部分上存在，使其可以捕集漏向外部的磁通。從勵磁電路125向勵磁線圈123施加30kHz的交流電流。以下，也將施加于勵磁線圈123的交流電流稱為「勵磁電流」。
如圖27所示，定影帶120，以規(guī)定的張力懸掛在由表面為低硬度(JISA30度)的作為具有彈性的泡沫體的硅橡膠構(gòu)成的直徑20mm的低導(dǎo)熱性的定影輥143和由后文所述的材料構(gòu)成的直徑30mm的發(fā)熱輥144上，并可以沿箭頭B的方向轉(zhuǎn)動移動。發(fā)熱輥144，由厚0.4mm的成分為鐵·鎳·鉻合金的磁性材料構(gòu)成，其居里點根據(jù)材料中所混合的鎳的量調(diào)整為220℃。在發(fā)熱輥144的內(nèi)部，設(shè)置著與發(fā)熱輥144相隔0.5mm的間隙并由鋁構(gòu)成的厚0.8mm的作為導(dǎo)電性構(gòu)件的導(dǎo)電輥45。
如圖27、圖30所示，發(fā)熱輥144和導(dǎo)電輥145，在兩端用由酚醛樹脂等熱傳導(dǎo)性小的耐熱樹脂構(gòu)成的法蘭146、147支承。此外，導(dǎo)電輥145，以與發(fā)熱輥144隔熱的方式配置，因而由發(fā)熱輥144產(chǎn)生的熱很難傳遞到導(dǎo)電輥145。發(fā)熱輥144和導(dǎo)電輥145，由圖中未示出的裝置本體的驅(qū)動裝置以軸148為中心驅(qū)動轉(zhuǎn)動。
在圖27中，作為加壓裝置的加壓輥149，由硬度為JIS-A65度的硅橡膠構(gòu)成。而且，加壓輥149，隔著定影帶120壓接在定影輥43上，并由此而形成輥隙部。這里，加壓輥149，相對于定影輥43的鉛直方向的正下方設(shè)置在記錄紙115的輸送方向的稍微靠上游側(cè)，隨著定影帶120的移動，記錄紙115首先與加壓輥149接觸。加壓輥149，被支承為可以隨著定影帶120的轉(zhuǎn)動而圍繞金屬軸150轉(zhuǎn)動。而作為加壓輥4的材料，也可以使用其他如含氟橡膠、含氟樹脂之類的耐熱樹脂或橡膠。此外，在加壓輥149的表面上最好單獨或混合地覆蓋PFA、PTFE、FEP等樹脂或橡膠，以提高其耐磨性和脫模性。另外，為防止熱散失，加壓輥149最好由導(dǎo)熱性低的材料構(gòu)成。
在本實施形態(tài)中，通過按如上方式構(gòu)成發(fā)熱輥144，可使發(fā)熱輥144具有溫度自動控制特性。以下，用圖31、圖32對該作用進行說明。
在圖31中，當發(fā)熱輥144的與勵磁線圈123相對的發(fā)熱部144a的溫度在居里點以下時，如圖中的箭頭D、D’所示，由勵磁電流產(chǎn)生的磁通，由于發(fā)熱輥144的磁性而大部分貫通于發(fā)熱輥144內(nèi)，并反復(fù)生成和消失。由該磁通的變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流，因集膚效應(yīng)而幾乎只在發(fā)熱輥144的表面流過，從而在該部分上產(chǎn)生焦耳熱。當發(fā)熱輥144的發(fā)熱部144a接近居里溫度時，由于磁性消失，所以如圖32中的箭頭E、E’所示使磁通都向配置在發(fā)熱輥144內(nèi)部的導(dǎo)電輥145的一方發(fā)散，因而使感應(yīng)電流絕大部分從電阻低的導(dǎo)電輥145內(nèi)流出。這時，由于導(dǎo)電輥145的電阻低，所以通過將電流限制為一定值，可以使熱的發(fā)生顯著減少。根據(jù)計算，該集膚效應(yīng)的電流流過部分的深度，當勵磁電流的頻率為30kHz時大約為0.3mm左右。如使發(fā)熱輥144的厚度等于或大于該集膚深度，則在低溫時可以使感應(yīng)電流大部分在發(fā)熱輥144內(nèi)產(chǎn)生。如提高感應(yīng)電流的頻率，則集膚深度減小，因此可以采用厚度小的發(fā)熱輥144。但是，當感應(yīng)電流的頻率過高時，成本增加，而且向外部發(fā)出的噪聲加大。
在本實施形態(tài)中，通過按如上方式構(gòu)成發(fā)熱輥144，可以實現(xiàn)約190℃的穩(wěn)定的溫度控制。
另外，在本實施形態(tài)中，采用了發(fā)熱輥144和導(dǎo)電輥145的2層結(jié)構(gòu)，但不一定限定于這種結(jié)構(gòu)。例如，也可以采用比集膚深度厚的由1層磁性體構(gòu)成的發(fā)熱輥。在這種情況下，當?shù)陀诰永餃囟葧r，由于感應(yīng)電流流過的部分薄因而發(fā)熱量增加，當超過居里點時，感應(yīng)電流幾乎在磁性體的整個厚度上流過，所以電阻減低，從而使發(fā)熱量減少。因此，即使采用這種結(jié)構(gòu)，也能獲得溫度自動控制特性。
如上所述，如使發(fā)熱輥144的厚度等于或大于與施加于勵磁線圈123的勵磁電流的頻率對應(yīng)的集膚深度，則可以獲得更為顯著的溫度自動控制效果。
另外，在本實施形態(tài)中，將鋁用作導(dǎo)電輥145的材料，但也可以采用鋁以外的銅等導(dǎo)電性高的金屬。
另外，在本實施形態(tài)中，將鐵·鎳·鉻合金用作導(dǎo)電輥144的材料，但當采用其他可以設(shè)定居里溫度的合金時，也可以取得同樣的效果。
將按如上方式構(gòu)成的定影裝置安裝在圖26所示的圖象形成裝置內(nèi)，并如圖27所示使轉(zhuǎn)印了色粉像的記錄紙115從箭頭F的方向以使載有色粉135的面朝向上側(cè)的方式進入定影裝置，從而將記錄紙115上的色粉像定影。
按照本實施形態(tài)，由于發(fā)熱輥144本身具有溫度自動控制特性，所以能夠自動地進行使溫度大致接近定影溫度的溫度控制，而不會使發(fā)熱部144a達到異常的高溫。這種控制對圖27的深度方向(加熱輥144的旋轉(zhuǎn)軸方向)的局部溫度差也起作用，由于使局部的發(fā)熱作用不同，所以即使連續(xù)使用小尺寸的記錄紙也不會使記錄紙不通過的部分達到異常的高溫，而且，即使在這之后使用大尺寸的記錄紙，也不會產(chǎn)生熱偏差。
另外，發(fā)熱輥144的材質(zhì)、厚度等，可以與定影帶120的材質(zhì)、厚度等分別獨立設(shè)定。因此，作為發(fā)熱輥144的材質(zhì)、厚度，可以選擇最適合于使其具有溫度自動控制特性的材質(zhì)、厚度。此外，由于定影帶120的熱容量也可以與發(fā)熱輥1的熱容量分別獨立設(shè)定，所以作為定影帶120的熱容量可以選擇最佳值。
另外，定影輥143，不僅其材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)低，而且由泡沫體構(gòu)成，所以，由于內(nèi)部存在空隙，因而使定影帶120保持的熱量很難因與定影輥143的接觸而逸散，從而可以提高效率。
在本實施形態(tài)中，為達到縮短加熱時間的目的，將定影帶120的熱容量設(shè)定得盡量小，同時通過減小發(fā)熱輥144的厚度和外徑而將其熱容量設(shè)定為很小的值。當為加速升溫而如本實施形態(tài)所示通過減小發(fā)熱輥144的厚度將其熱容量設(shè)定為與定影帶120的熱容量相等的值時，由于在發(fā)熱輥144內(nèi)蓄存的熱量非常小，所以即使一旦在發(fā)熱輥144內(nèi)蓄存了熱量通常其溫度也會立即降低。即，在以前的在與定影帶120的接觸部以外的位置對發(fā)熱輥144供給熱量從而將定影帶120加熱的方法中，為了對定影帶120供給足夠的熱量，必須將發(fā)熱輥144本身加熱到相當高的溫度。另外，通過輥隙部時被冷卻的定影帶120，根據(jù)通過時的加壓輥149和定影輥143的溫度及記錄紙115的溫度狀態(tài)，被冷卻的溫度可能有很大的有差異。因此，在上述方法中，也必須與之相應(yīng)地將發(fā)熱輥144的溫度設(shè)定為差異很大的溫度。
然而，在本實施形態(tài)中，由于在發(fā)熱輥144的與定影帶120接觸的部分進行加熱，因而可以將所需的熱量立即傳遞到定影帶120，因此無須將發(fā)熱輥144的溫度升高到超過必要的值。此外，在發(fā)熱輥144的通過了與定影帶120的接觸部的位置附近幾乎不發(fā)熱，所以，通過將該部分的溫度控制在恒定值，可以將進入輥隙部時的定影帶120的溫度始終保持在恒定值。其結(jié)果是，無論加壓輥149等的溫度狀態(tài)如何，都能進行穩(wěn)定的定影。
另外，在本實施形態(tài)中，由發(fā)熱輥144加熱后的定影帶120在到達定影輥143之前先與記錄紙115接觸，所以可以在保持必要的溫度的狀態(tài)下將記錄紙115上的色粉135熔化。進一步，由于定影帶120的熱容量小，所以當定影帶120開始與記錄紙115接觸時，記錄紙115便開始奪取熱量，因此，當記錄紙115通過輥隙部后與定影帶120分離時，可以使定影帶120的溫度降得相當?shù)?。其結(jié)果是，能夠防止產(chǎn)生熱偏差。
另外，在本實施形態(tài)中，將發(fā)熱輥144(發(fā)熱部)設(shè)置在定影帶120的內(nèi)側(cè)，而將勵磁線圈123和背面鐵芯124設(shè)置在定影帶120的外側(cè)，所以，可以防止勵磁線圈123等受到發(fā)熱部的溫度影響而升溫。因此，可以使發(fā)熱量保持穩(wěn)定。
另外，在本實施形態(tài)中，定影帶120的基體材料由樹脂構(gòu)成，但也可以不用樹脂而用金屬構(gòu)成。在這種情況下，電磁感應(yīng)引起的發(fā)熱的一部分將在定影帶120內(nèi)發(fā)生，如使其厚度極薄，則由勵磁電流產(chǎn)生的磁通將貫通定影帶120而到達發(fā)熱輥144，所以使發(fā)熱輥144可以進行與上述一樣的溫度自動控制。
另外，在本實施形態(tài)中，使發(fā)熱輥144和導(dǎo)電輥145以隔熱的方式配置，但即使將二者靠緊配置時，也同樣可以使發(fā)熱輥144具有溫度自動控制特性。在這種情況下，作為發(fā)熱輥144的熱容量將稍微增大，因而相應(yīng)地使加熱時間變長。
另外，在本實施形態(tài)中，舉例說明了通過發(fā)熱輥144的溫度自動控制而將定影帶31的表面控制在規(guī)定的定影溫度的情況，但發(fā)熱輥144的溫度自動控制特性不一定只適用于這種情況。例如，也可以通過用通常的熱敏電阻等的檢測而進行定影溫度的控制，并將發(fā)熱輥144的溫度自動控制的溫度設(shè)定得再稍微高一些，從而將其用于防止異常的升溫以確保對裝置因高溫而損壞的安全性。
以下，用圖33說明作為本發(fā)明第11實施形態(tài)的像加熱裝置的對彩色圖象進行定影的定影裝置。此外，對于以與上述第10實施形態(tài)的定影裝置相同的結(jié)構(gòu)起著同樣的作用的部分，將其詳細的說明省略。
本實施形態(tài)中的定影帶150，是基體材料151由聚酰胺樹脂構(gòu)成的直徑50mm、厚80μm的環(huán)形無接頭帶。在定影帶150的表面上，為進行彩色圖象的定影而覆蓋著厚150μm的硅橡膠152。另外，在本實施形態(tài)中，由于也是由發(fā)熱輥154進行加熱，所以作為定影帶150也可以采用極薄的金屬，或?qū)⒔饘僖酝獾暮鷺渲饶蜔嵝詷渲纬杀∧睢?br> 定影帶150，以規(guī)定的張力懸掛在結(jié)構(gòu)與上述第10實施形態(tài)基本相同的直徑30mm的定影輥153和由磁性不銹鋼構(gòu)成的厚0.4mm的發(fā)熱輥154上，并可以沿箭頭C的方向轉(zhuǎn)動移動。加壓輥157，由硬度為JIS-A60度的硅橡膠構(gòu)成，并隔著定影帶150壓接在定影輥153上而形成輥隙部。此外，加壓輥157，被支承為可以隨著定影帶150的轉(zhuǎn)動而圍繞金屬軸160轉(zhuǎn)動。
171是勵磁線圈，172是背面鐵芯，勵磁線圈171和背面鐵芯172，隔著定影帶150以很小的間隙與發(fā)熱輥154相對配置。背面鐵芯172，其斷面形狀為E形，勵磁線圈171卷繞在其中心部的凸部上。與上述第10實施形態(tài)一樣，通過從勵磁電路175對勵磁線圈171施加頻率為30kHz的勵磁電流，使如圖中的箭頭G、G’所示的磁通反復(fù)生成和消失，并以發(fā)熱輥154與定影帶150的接觸部即發(fā)熱部154a為中心進行勵磁，從而產(chǎn)生渦電流。因此，使發(fā)熱輥154的發(fā)熱部154a發(fā)熱。這時，在發(fā)熱輥154內(nèi)產(chǎn)生的渦電流，集中在比由發(fā)熱輥154所用材料的導(dǎo)磁率及固有電阻和所施加的勵磁電流的頻率決定的集膚深度淺的表面上。當根據(jù)發(fā)熱輥154所用的不銹鋼材料的特性和所施加的勵磁電流的頻率進行計算時，集膚深度約為0.3mm。由于將發(fā)熱輥154的厚度設(shè)定為0.4mm，所以大部分發(fā)熱都發(fā)生在由發(fā)熱輥154的表面?zhèn)鹊募w深度決定的厚度內(nèi)。因此，即使發(fā)熱輥154的厚度有局部的不均勻，在發(fā)熱上也不會產(chǎn)生不均勻，因而可以均勻地發(fā)熱。此外，由于發(fā)熱集中發(fā)生在發(fā)熱輥154的與定影帶150的接觸著的表面上，所以能高效率地將熱傳遞給定影帶150。
在發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部之后的位置的附近部分154b上，以使其與發(fā)熱輥154的表面接觸的狀態(tài)設(shè)置著一個溫度傳感器158。并且，根據(jù)溫度傳感器158的檢測輸出，通過控制裝置179控制勵磁電路175的輸出。按照這種方式，對發(fā)熱量進行控制，以使發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部之后的位置的附近部分154b始終保持恒定的溫度。
將結(jié)構(gòu)如上所述的定影裝置安裝在彩色圖象形成裝置(圖中未示出)內(nèi)，并使由以聚酯為基體材料的快熔彩色色粉形成了彩色色粉像185的記錄紙186從箭頭H的方向進入定影裝置，從而將記錄紙186上的彩色色粉像185定影。
在本實施形態(tài)中，發(fā)熱在發(fā)熱輥154的與定影帶150的接觸部進行，其熱量可立即傳遞到定影帶150，所以無須將發(fā)熱輥154的溫度升高到超過必要的溫度。此外，通過檢測發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部之后的位置的附近部分154b的溫度而控制發(fā)熱量，所以能夠?qū)⒍ㄓ皫?50的溫度始終保持在最適于定影的溫度。
另外，通過輥隙部時被冷卻的定影帶150，根據(jù)通過時的加壓輥157和定影輥153的溫度及記錄紙186的溫度狀態(tài)，被冷卻的溫度可能有很大的有差異。但是，由于發(fā)熱在發(fā)熱輥154的與定影帶150的接觸部進行并對發(fā)熱量進行控制以使發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部之后的位置的附近部分154b的溫度保持恒定，所以能夠穩(wěn)定地控制發(fā)熱量，而與定影帶150的溫度降低無關(guān)。因此，即使發(fā)熱輥154的熱容量非常小，也沒有必要隨著定影帶150的溫度降低而改變發(fā)熱輥154的溫度控制，因而可以將進入輥隙部時的定影帶150的溫度始終保持恒定。
進一步，在本實施形態(tài)中，由于定影帶150的熱容量小，所以當定影帶150開始與記錄紙186接觸時，記錄紙186便開始奪取熱量，因此，當記錄紙186通過輥隙部后與定影帶150分離時，可以將定影帶150的溫度降得相當?shù)?。其結(jié)果是，即使將進入輥隙部時的定影帶150的溫度設(shè)定得相當高，也能防止產(chǎn)生熱偏差。在本實施形態(tài)中，通過檢測發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部之后的位置的附近部分154b的溫度而控制發(fā)熱量，所以可以精細地控制輥隙部的前半部的溫度。因此，即使采用快熔彩色色粉185時，也可以在使彩色色粉185保持充分熔化狀態(tài)的同時進行定影而不會產(chǎn)生熱偏差。
另外，在發(fā)熱輥154的通過了與定影帶150的接觸部的位置附近幾乎不發(fā)熱，所以，通過將該部分的溫度控制在恒定值，可以將進入輥隙部時定影帶150的溫度始終保持在恒定值。其結(jié)果是，無論加壓輥157等的溫度狀態(tài)如何，都能進行穩(wěn)定的定影。
另外，定影輥153，不僅其材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)低，而且由泡沫體構(gòu)成，所以，由于內(nèi)部存在空隙，因而使定影帶150保持的熱量很難因與定影輥153的接觸而逸散，從而可以提高效率。進一步，由于將定影輥153的硬度設(shè)定得比加壓輥157的硬度低得多，所以在輥隙部可以使定影帶150沿加壓輥157變形。因此，當記錄紙186通過了該輥隙部時，可以將記錄紙186向離開定影帶150的方向擠出，所以剝離性極為良好。
產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性如上所述，按照本發(fā)明，可以實現(xiàn)當為獲得使發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱所需的功率時無需使勵磁線圈流過大電流的像加熱裝置，所以，可以應(yīng)用于在考慮了縮短加熱時間和節(jié)能等的電子照相裝置、靜電記錄裝置等圖象形成裝置中使用的定影裝置。
權(quán)利要求
1.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于上述勵磁線圈，通過使集束了表面絕緣的線材的線束在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸且沿著上述發(fā)熱構(gòu)件的周向盤繞而形成，并使在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸的線束至少在一個部位相互靠緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于使線束在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部比中央部重疊的層數(shù)多。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于使線材的外徑為0.1mm以上、0.3mm以下，并使線束的外徑為5mm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于在勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件相對的狀態(tài)下的上述勵磁線圈的電感為10μH以上、50μH以下，電阻為0.5Ω以上、5Ω以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于在勵磁線圈的外側(cè)還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于使鐵芯的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度比上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的長度短。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于使勵磁線圈外周部的發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度，并使鐵芯的發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于使從鐵芯端面到發(fā)熱構(gòu)件端面的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的距離比上述鐵芯與發(fā)熱構(gòu)件之間的相對間隔長。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯，具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的像加熱裝置，其特征在于發(fā)熱構(gòu)件，利用由磁性材料構(gòu)成的支承構(gòu)件進行支承，上述支承構(gòu)件與鐵芯之間的間隔，為上述鐵芯與上述發(fā)熱構(gòu)件之間的相對間隔的2倍以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的像加熱裝置，其特征在于導(dǎo)磁部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度，小于對置部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的像加熱裝置，其特征在于使對置部的至少一部分比導(dǎo)磁部更加接近發(fā)熱構(gòu)件而形成接近部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的像加熱裝置，其特征在于設(shè)置多個接近部并使上述多個接近部中的一個部位位于勵磁線圈盤繞的中央位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯的至少一部分在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上具有間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯，具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，而且上述鐵芯的上述導(dǎo)磁部的間隙的分布在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上是不均勻的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的像加熱裝置，其特征在于使鐵芯的導(dǎo)磁部的間隙在發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的端部比中央部窄。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯，具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并將上述鐵芯的上述對置部配置成相對于上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的勵磁線圈的中心線為非對稱位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯，具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述鐵芯的上述對置部的間隙在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上小于上述鐵芯的上述導(dǎo)磁部的間隙。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的像加熱裝置，其特征在于鐵芯，具有不通過勵磁線圈而與發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述鐵芯的上述對置部在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上連續(xù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于將發(fā)熱構(gòu)件形成為管狀，并使上述發(fā)熱構(gòu)件內(nèi)部的垂直于旋轉(zhuǎn)軸的面的斷面積小于鐵芯和勵磁線圈的最大斷面積。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像加熱裝置，其特征在于將鐵芯的一部分分割而構(gòu)成可動部，并將上述可動部保持為可以相對于上述鐵芯的其他部分移動。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的像加熱裝置，其特征在于使位于所使用的被記錄材料通過的區(qū)域的外側(cè)的可動部可以相對于鐵芯的其他部分移動。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于還備有覆蓋勵磁線圈的背面的至少一部分的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的遮蔽構(gòu)件。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于還備有用空氣流冷卻勵磁線圈的冷卻裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于還備有在勵磁線圈與發(fā)熱構(gòu)件之間遮蔽熱的傳遞的隔熱構(gòu)件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的像加熱裝置，其特征在于在勵磁線圈的外側(cè)還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，并使上述勵磁線圈的沿發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度比隔熱構(gòu)件的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度短、但比上述鐵芯的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度長。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像加熱裝置，其特征在于還備有定影輥、及懸掛在上述定影輥和發(fā)熱構(gòu)件上的定影帶。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的像加熱裝置，其特征在于在勵磁線圈的外側(cè)還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，上述鐵芯，具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部，并使上述對置部的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的最外端的端間長度小于定影帶的寬度。
29.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于上述勵磁線圈，通過使集束了表面絕緣的線材的線束在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸且沿著上述發(fā)熱構(gòu)件的周向盤繞而形成，在上述發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向的兩端部，使線束比中央部重疊盤繞的層數(shù)多。
30.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在上述勵磁線圈的外側(cè)還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，并使上述鐵芯的沿上述發(fā)熱構(gòu)件旋轉(zhuǎn)軸方向的長度大于所使用的最大寬度的被記錄材料的寬度。
31.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部的鐵芯，并使上述對置部的至少一部分比上述導(dǎo)磁部更加接近發(fā)熱構(gòu)件而形成接近部，同時使上述鐵芯的至少一部分在發(fā)熱構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸方向上具有間隙。
32.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的具有不通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的對置部及通過上述勵磁線圈而與上述發(fā)熱構(gòu)件相對的導(dǎo)磁部的鐵芯，并使上述對置部與上述發(fā)熱構(gòu)件的相對面積大于上述導(dǎo)磁部的垂直于發(fā)熱構(gòu)件的圓周方向的斷面積。
33.一種像加熱裝置，備有由具有磁性和導(dǎo)電性的轉(zhuǎn)動體構(gòu)成的發(fā)熱構(gòu)件、與上述發(fā)熱構(gòu)件的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使上述發(fā)熱構(gòu)件發(fā)熱的勵磁線圈，該像加熱裝置的特征在于在相對于上述勵磁線圈外側(cè)的與上述發(fā)熱構(gòu)件相反的一側(cè)，還備有由磁性材料構(gòu)成的鐵芯，將鐵芯的一部分分割而構(gòu)成可動部，并將上述可動部保持為可以相對于上述鐵芯的其他部分移動。
34.一種像加熱裝置，其特征在于備有定影帶、與上述定影帶壓接并在上述定影帶的表面?zhèn)刃纬奢佅恫康募訅貉b置、至少一部分由導(dǎo)電性材料構(gòu)成并以可移動的方式懸掛上述定影帶的發(fā)熱輥、隔著上述定影帶與上述發(fā)熱輥的周面相對配置并對上述發(fā)熱輥的與上述定影帶的接觸部進行勵磁加熱的勵磁線圈。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的像加熱裝置，其特征在于使定影帶的移動方向的勵磁寬度大致等于或小于上述定影帶和發(fā)熱輥的接觸寬度。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的像加熱裝置，其特征在于還備有與發(fā)熱輥的和定影帶的接觸部以外的表面接觸并檢測溫度的溫度檢測裝置及根據(jù)上述溫度檢測裝置的輸出控制勵磁線圈的輸出的控制裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的像加熱裝置，其特征在于對勵磁線圈施加具有規(guī)定頻率的勵磁電流，并使發(fā)熱輥的導(dǎo)電性構(gòu)件具有大于由其材質(zhì)和上述規(guī)定頻率決定的集膚深度的厚度。
38.一種像加熱裝置，其特征在于備有定影帶、與上述定影帶壓接并在上述定影帶的表面?zhèn)刃纬奢佅恫康募訅貉b置、由將居里溫度設(shè)定為規(guī)定值的磁性材料構(gòu)成并以可移動的方式懸掛上述定影帶的發(fā)熱輥、設(shè)在上述發(fā)熱輥內(nèi)的導(dǎo)電性構(gòu)件、隔著上述定影帶與上述發(fā)熱輥的周面相對配置并對上述發(fā)熱輥的與上述定影帶的接觸部進行勵磁加熱的勵磁線圈。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的像加熱裝置，其特征在于以與發(fā)熱輥隔熱的方式設(shè)置導(dǎo)電性構(gòu)件。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的像加熱裝置，其特征在于對勵磁線圈施加具有規(guī)定頻率的勵磁電流，并使發(fā)熱輥具有大于由其材質(zhì)和上述規(guī)定頻率決定的集膚深度的厚度。
41.一種圖象形成裝置，備有使被記錄材料上形成和載有未定影圖象的圖象形成單元、及將上述未定影圖象在上述被記錄材料上定影的定影裝置，該圖象形成裝置的特征在于將權(quán)利要求1～40中的任何一項所述的像加熱裝置用作上述定影裝置。
全文摘要
提供一種能以小電流獲得規(guī)定發(fā)熱量的像加熱裝置。采用具有磁性和導(dǎo)電性的發(fā)熱輥(1)、與發(fā)熱輥(1)的周面相對地配置并通過電磁感應(yīng)使發(fā)熱輥(1)發(fā)熱的勵磁線圈(5),構(gòu)成像加熱裝置。勵磁線圈(5),通過使集束了60根表面絕緣的外徑0.2mm的銅制線材的線束在發(fā)熱輥(1)的旋轉(zhuǎn)軸方向上延伸且沿著發(fā)熱輥(1)的周向盤繞而形成。此外,勵磁線圈(5),使線束沿發(fā)熱輥(1)的周向相互靠緊,并配置成覆蓋發(fā)熱輥(1)的上半部分。
文檔編號H05B6/14GK1349620SQ00807125
公開日2002年5月15日 申請日期2000年2月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月2日
發(fā)明者寺田浩, 今井勝, 立松英樹, 豐田昭則, 朝倉建治, 渡邊周一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社