专利名称：图像加热设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像形成设备，比如使用电子照相图像形成方法之一的彩色打印机。特别地，本发明涉及使用由电磁(磁)感应生成的热加热记录媒体上图像的图像加热设备。
背景技术：
作为使用基于电磁感应的加热方法之一的图像加热设备，存在一种作为定影设备的加热装置，它热定影图像并且安装在这种电子照相图像形成设备如电子照相复印机、电子照相打印机、电子照相传真机等中。
在上述电磁感应型的图像热定影设备中，在导电层(由其中可以由电磁感应生成热的金属物质构成的金属层)即作为加热装置(其中可以由电磁感应生成热的加热构件)的定影辊的内层(衬底)中，在磁场(磁通)的作用下会感应涡流，磁场(磁通)由磁场生成装置(磁通生成装置)生成，磁场生成装置(磁通生成装置)即为激励线圈和磁芯的组合，并且导电层由该涡流生成的热(焦耳热)加热，从而将定影辊加热至预定水平，并且还将定影辊的温度保持在预定的水平上。至于图像定影处理，记录媒体被输送通过定影辊和保持挤压在定影辊上的压力辊之间的夹持部，记录媒体上已经直接或间接(主图像承载构件上形成的未定影的调色剂图像已经转印到记录媒体上)形成未定影的调色剂图像(尚未定影的调色剂图像)，由定影辊和压力辊保持夹持，这样未定影的调色剂图像就热定影到记录媒体上。
然而，上述图像热定影设备会遇到下列问题。即，当许多小尺寸的记录媒体被连续地输送通过定影设备以进行图像定影时，定影辊中与设备可用大尺寸记录媒体的路径内部、小尺寸记录媒体路径外部的区域相对应的部分的温度会升高超过调色剂图像定影的最佳水平(定影辊过热)，从而导致设备内部温度升高的问题；记录媒体会热失效；等等。
至于用于防止定影辊中与记录媒体路径外部区域相对应部分的温度升高的方法，日本未审公开专利申请Hei 10-74009公开了下面一种方法。即，参见图1，定影设备110配设有作为其中由电磁感应生成热的构件的金属套筒11、激励线圈18和磁通阻止装置31(磁阻板)以部分地阻止从激励线圈18向金属套筒11发射磁通。另外，它的结构设计成允许磁通阻止装置31移动到金属套筒11的内表面和激励线圈18之间的空间中。更具体地，定影辊110的结构设计成磁通阻止装置31可以依照记录媒体尺寸和记录媒体的路径相对于金属套筒11的位置而改变位置，从而使之可以控制金属套筒11的热分布而不管记录媒体14的尺寸如何。
然而，在专利文件1中公开的传统定影设备中，需要在金属套筒11的内表面和置于金属套筒11的腔中的激励线圈18之间具有大量用于容纳磁通阻止装置31的空间。于是就可以合理地认为该空间会减少从激励线圈18到达金属套筒11的磁通量，因此降低了定影设备的热生成效率。
本发明预计提供一种图像加热设备，以最佳水平向该图像加热设备提供电能以在加热构件中高效地生成热而不论记录媒体的尺寸如何。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种图像加热设备，以最佳水平向该图像加热设备提供电能以在加热构件中高效地生成热而不论记录媒体的尺寸如何。
依照本发明的一个方面，提供了一种用于加热记录材料上的图像的加热设备，包括用于生成磁通的磁通生成装置；使用由所述磁通生成装置生成的磁通生成热的生热构件；以及磁通调节装置，用于调节作用在所述生热构件上的磁通，其特征在于，所述生热构件包括至少一个金属层，金属层具有的厚度小于表面层的厚度，并且所述磁通调节装置置于从所述生热构件横跨过所述磁通生成装置的位置。
通过阅读本发明的优选实施例的下列说明并参照附图，本发明的这些和其它目的、特征和优点就将更加显而易见。
图1是本发明的第一实施例中定影设备的示意性剖视图。
图2是第一实施例中的定影设备在从垂直于设备的纵向方向观看时的(部分剖开)示意图。
图3是第一实施例的定影设备所使用的磁路改变构件的透视图。
图4是显示第一实施例的定影设备中激励线圈、定影辊和磁路改变构件之间位置关系的示图。
图5是显示第二实施例的定影设备中激励线圈、定影辊和磁通量改变构件之间位置关系的示图。
图6是第三实施例中的定影设备所使用的磁路改变构件的透视图。
图7是第三实施例中定影设备在从垂直于设备的纵向方向观看时的(部分剖开)示意图。
图8是显示第三实施例的定影设备中激励线圈、定影辊和磁路改变构件之间位置关系的示图。
图9是第四实施例中的定影设备所使用的磁路改变构件的透视图。
图10是显示第四实施例的定影设备中激励线圈、定影辊和磁通量改变构件之间位置关系的示图。
图11是本发明适用并且使用定影带的定影设备的实例的示意剖视图。
图12是图像形成设备的实例的示意图，显示了其总体结构。
具体实施例方式
下文中将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
在该实施例中，磁路改变构件20和21与定影辊1的金属层la的厚度或传导率不同。在该实施例中的定影设备的结构部件与第一实施例中的定影设备的部件相同，它们被给予了与第一实施例中相同的参考符号从而避免了重复相同的说明。
图5(a)是大体上显示当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时磁路改变构件的位置和磁通的状态的示意图。图5(c)是图5(a)中点α和点β之间电流密度的曲线图。磁路改变构件20和21的厚度是定影辊1的金属层1a的两倍，但是它们与金属层1的传导率相同。
图5(b)是大体上显示当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时磁路改变构件的位置和磁通的状态的示意图。图5(d)是图5(b)中点α和点β之间电流密度的曲线图。图5(b)中所示磁路改变构件20和21的厚度与定影辊1的金属层la的相同，但是它们的传导率是金属层1a的两倍。
图5(e)是定影设备的点α和点β之间电流密度的曲线图，其磁路改变构件20和21的厚度与定影辊1的金属层1a的相同，但是其传导率是金属层la的10倍。
当大尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，该定影设备的操作与本发明的第一实施例中的定影设备的操作相同。因此不再对它进行描述。
在定影设备的磁路改变构件20和21具有的厚度为定影辊1的金属层1a的两倍的情形下，在小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部N时，在沿定影辊1中点α(0毫米点)和0.05毫米点即沿点β的方向远离点α0.05毫米的点之间以及位于磁路改变构件20和21的1.05毫米点和1.15毫米点之间的电流流动在指数上同样为0.6倍，如图5(c)所示。
换句话说，因为磁路改变构件20和21与定影辊1的金属层1a的传导率相同，并且它们的厚度是金属层1a的两倍，所以可以保持定影辊1中由电磁感应生成的热量在指数上大体上为0.36(＝0.6×0.6)倍，而磁路改变构件20和21中在小尺寸记录媒体的路径外部的区域中生成的电力的数量在指数上为0.72(0.6×0.6×2)倍。
在定影设备的磁路改变构件20和21具有的传导率为定影辊1的金属层1a的两倍的情形下，在小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部N时，在定影辊1中点α(0毫米点)和0.05毫米点即沿点β的方向远离点α0.05毫米的点之间流动的电流量在指数上大体上为0.6倍，并且在1.05毫米点和1.1毫米点之间流经磁路改变构件20和21的电流量在指数大体上为1.0倍，如图5(d)所示。
换句话说，因为磁路改变构件20和21的传导率为定影辊1的金属层la的两倍，并且其厚度与金属层1a的相同，所以可以保持在定影辊1中与小尺寸记录媒体的路径外部的区域相对应的部分中由电磁感应生成的热量在指数上大体为0.36(＝0.6×0.6)倍，而在磁路改变构件20和21中生成的电力量在小尺寸记录媒体的路径外部的区域中在指数上大体为0.5(1.0×1.0/2)倍。
另外，在定影设备的磁路改变构件20和21具有的传导率为定影辊1的金属层la的10倍的情形下，在小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部N时，在定影辊1中点α(0毫米点)和0.05毫米点即沿点β的方向远离点α0.05毫米的点之间流动的电流量在指数上大约为0.2倍，并且在1.05毫米点和1.1毫米点之间流经定影辊1的电流量在指数上大体为1.4倍，如图5(e)所示。
换句话说，因为磁路改变构件20和21的传导率是定影辊1的金属层1a的10倍，并且其厚度与金属层la的相同，所以可以保持定影辊1中由电磁感应生成的热的数量在指数上大体为0.04(＝0.2×0.2)，而磁路改变构件20和21中在小尺寸记录媒体的路径外部的部分中生成的电力量在指数上大体为0.2(1.4×1.4/10)倍。
对于该实施例中的定影设备来说，通过使磁路改变构件20(21)的传导率和厚度的乘积大于定影辊1的金属层1a的传导率和厚度的乘积，可以消除在定影辊1和加热组件5之间形成的磁通路径(磁路)中产生一个空间的需要，该空间即为其中可以放置磁阻装置例如依照现有技术中的任意磁阻装置的空间。因此，不仅可以保持定影辊1在尺寸和位置与记录媒体路径外部区域相对应的部分中的温度低于在第一实施例中的部分的温度，而且还可以优化定影辊中与记录媒体路径外部区域相对应的部分的温度。因此，无论记录媒体尺寸的操作模式如何(用于图像形成的记录媒体是大是小)，都可以向激励线圈供给最佳量的电力以在定影辊中高效地生成热。因此，可以防止定影辊在与记录媒体路径外部区域相对应的部分中的温度升高。
该实施例中的定影设备配设有图6中所示的磁路改变构件22。该定影设备的结构部件与第一实施例中的定影设备的部件相同，它们被给予了与第一实施例中的定影设备的结构部件相同的参考符号，并且在此将不再对它们进行说明。
图6是磁路改变构件22的外部透视图，并且图7是该实施例中定影设备110的(部分剖开)前视图(从垂直于设备的纵向方向的方向观察时)。
磁路改变构件22具有一对第一部分22a和22b，它们与区域PW3即小尺寸记录媒体路径外部的区域一一对应，磁路改变构件22还包括第二部分22c，即位于第一部分22a和22b之间的部分。第一部分22a和22b与第二部分22c是弓形，并且它们的曲率与定影辊1的圆周表面的曲率匹配。第一部分22a或磁路改变构件22的成对第一部分之一配设有圆柱形夹持部23A，它连接到第一部分22a的向外纵向端部上。在该夹持构件23A的腔中，定影辊1的相应的端部被放置，夹持构件和定影辊1之间没有接触，并且定影辊1的相应的端部由定影设备底盘的侧板37A可旋转地夹持，且插入轴承38A。至于第一部分22b或成对第一部分中的另一个，它配设有圆柱形支撑构件23B，支撑构件23B连接到第一部分22b的向外纵向端部上。在该夹持构件23B的腔中，定影辊1的相应的端部被放置，夹持构件23B和定影辊1之间没有接触，并且定影辊1的相应的端部由定影设备底盘的侧板37B可旋转地夹持，且插入轴承38B。
夹持构件23A配设有磁路改变构件驱动齿轮G3，它被刚性地连接到夹持构件23A上。该齿轮G3可以由控制电路50控制的驱动力传递系统M2A可旋转地驱动，从而将夹持构件23A从预定待用位置旋转到两个预定位置之一，这两个位置是位于定影辊1的激励线圈侧的顶部和底部位置，在这两个位置处上述磁通密度较高，或是移动到定影辊1上与激励线圈相对的一侧上的预定位置，此处磁通密度较低。更具体地，当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，夹持构件23A就旋转到激励线圈侧上顶部或底部位置中，而当大尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，夹持构件23A就旋转到定影辊1上与激励线圈相对的一侧上的位置中(其中它不会将加热构件与定影辊隔开)。
沿平行于磁路改变构件22的旋转方向的方向，磁路改变构件22的第一部分22a和22b的宽度W1大于磁路改变构件22的第二部分22c的宽度W2。如上所述，那时小尺寸记录媒体输送通过定影夹持部时，磁路改变构件22的第一和第二部分22a和22b置于定影辊1的激励线圈侧。至于用于磁路改变构件22的材料，可以使用与定影辊1的金属层1a所用的相同的金属物质。磁路改变构件22与金属层la的传导率和厚度相同。
图8(a)是大体上显示当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时磁路改变构件的位置和所生成磁通的状态的示意图。图8(b)是图8(a)中点α和点β之间电流密度的曲线图。
参见图8(a)，在定影辊1中点α(0毫米点)和0.05毫米点即沿点β远离点α0.05毫米的点之间流动的电流量在指数上大体为1.0倍，并且在磁路改变构件22的1.05毫米点和1.10毫米点之间流动的电流量在指数上大体为0.05倍。
换句话说，磁路改变构件22与定影辊1的金属层1a的传导率和厚度相同。因此，当磁路改变构件22处于定影辊1的激励线圈侧上的位置时，即当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，在磁路改变构件22中生成的电力量在指数上可以保持在低于指数上大体为0.025(0.05×0.05)倍，并且定影辊1可以被供给数量足以维持电磁感应生成的热量在指数上在大体上1.0倍的级别上的电力。
对于该实施例中的定影设备而言，当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，磁路改变构件22旋转进入其中磁路改变构件22的第一和第二部分22a和22b以及第二部分22c均位于激励线圈2一侧上的位置中。因此，磁路改变构件22就不需要像上述实施例中相应的构件那样多地旋转，从而可以向定影设备配设磁路改变机构以使用结构更稳定的纵向端部支撑磁路改变构件。另外，无论记录媒体尺寸的操作模式如何(用于图像形成的记录媒体是大是小)，都可以向激励线圈供给最佳量的电力以在定影辊中高效地生成热。因此，可以防止定影辊在与记录媒体路径外部区域相对应的部分中的温度升高。
在该实施例中，定影设备配设有如图9所示的磁路改变构件25来代替第三实施例中的定影设备配设的磁路改变构件。该定影设备的结构部件与第一实施例中的定影设备的部件相同，它们被给予了与第一实施例中相应结构部件相同的参考符号，并且将不进行描述从而避免相同说明的重复。
图9是磁路改变构件25的外部透视图。
参考符号PW4指定的是中等尺寸(P2)即大尺寸(P1)和小尺寸(P2)之间的尺寸的记录媒体路径外部的区域，即其中当中等尺寸(P2)的记录媒体输送通过定影夹持部时不会与定影辊1接触的中等尺寸的记录媒体的区域。参考符号PW5指示的是在中等尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时与中等尺寸的记录媒体路径在位置和宽度上相对应的区域。
磁路改变构件25配设有一对第一部分25a-1和25b-1、一对部分25a-2和25b-2以及一个第二部分25c。第一部分25a-1和25b-1是沿定影辊1纵向方向的最外部，并且与区域PW4即中等尺寸记录媒体的路径外部的区域一一对应，并且部分25a-2和25b-2是分别紧接在第一部分25a-1和25b-1内侧上的部分，并且它们对应于区域PW3，即中等尺寸记录媒体的路径外部的区域。第二部分25c是位于这一对向内部分25a-2和25b-2之间的部分。沿磁路改变构件25的运动方向，最外部25a-1和25b-1的宽度W4大于向内部分25a-2和25b-2的宽度W3，而后者大于第二部分25c的宽度W5。
当小尺寸的记录媒体、中等尺寸的记录媒体或大尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，该磁路改变构件25从预定待用位置旋转地移动到定影辊1的激励线圈侧上预定位置中的相应位置上，在该位置中如上所述磁通F密度较高。
图10是该实施例中定影设备的示意性剖视图。图10(a1)、10(a2)、10(a3)和图10(b1)、10(b2)、10(b3)以及图10(c1)、10(c2)、10(c3)分别对应于当小尺寸记录媒体、中等尺寸记录媒体和大尺寸记录媒体输送通过定影夹持部时的情形。另外，图10(a1)、10(b1)、10(c1)和图10(a2)、10(b2)、10(b3)以及图10(c1)、10(c2)、10(c3)对应于位置(第二部分25c的)d1、(向内部分25b-2的)d2以及(向外部分25b-1的)d3。
当小尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，磁路改变构件25旋转到其中其第二部分25c与激励线圈2的一半(底部)相对的位置(图10(a1))。在这种情形下，最外部分25a-1、25b-1和向内部分25a-2、25b-2以跨越磁芯的方式与激励线圈2的顶部和底部这两者相对(分别见图10(a2)和10(a3))。
如在第一实施例中，当磁路改变构件25沿垂直方向仅仅与激励线圈2的一半相对时，可以由电磁感应而在定影辊1中生成热。然而，当磁路改变构件25与激励线圈2的顶半部和底半部这两者都相对时，不能由电磁感应在定影辊1生成热。
换句话说，可以在定影辊1中与小尺寸P2的记录媒体的路径相对应的部分(区域PW2)中生成热，但是可以由磁路改变构件25的最外部和向内部防止在定影辊1中与区域PW3即小尺寸记录媒体的路径外部的区域相对应的部分中生成热。因此可以防止定影辊1的这些部分的温度升高。
当中等尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，磁路改变构件22旋转到其中其第二部分25c和向内部分25a-2和25b-2与激励线圈2的一半(底部)的中心部相对的位置(图10(b1)和10(b2)。在这种情形下，磁路改变构件25的最外部分25a-1和25b-1就以跨越磁芯3的方式与激励线圈2的顶部和底部这两者相对(图10(b3))。
同样在这种情形下，定影辊1中在尺寸和位置上与中等尺寸P2的记录媒体的路径相对应的部分(区域PW5)可以由于与在第三实施例中被加热相同的原因而被加热。然而，可以由磁路改变构件最外部防止定影辊1中在尺寸和位置与区域PW4即中等尺寸记录媒体的路径外部的区域相应的部分中由电磁感应生成热。因此可以防止定影辊1的这些部分的温度升高。
当大尺寸的记录媒体输送通过定影夹持部时，磁路改变构件25旋转到其中其第二部分25c、向内部分25a-2、25b-2和最外部分25a-1和25b-1与激励线圈2的一半(底部)相对的位置(图10(c1)、10(c2)和10(c3))。
同样在这种情形下，定影辊1中在尺寸和位置上与大尺寸P1的记录媒体的路径相对应的部分(区域PW1)可以由于与在第三实施例中被加热相同的原因而被加热。
如上所述，该实施例中定影设备的磁路改变构件具有作为第一部分的最外部分25a-1和25b-1、向内部分25a-2和25b-2和中心部分25c，并且最外部分和向内部分的宽度W4和W3分别大于中心部分的宽度W5。另外它们沿定影辊1的纵向方向也被给予了不同的尺寸。因此，不仅可以向定影设备(激励线圈)提供最佳量的电力以在定影辊中高效地生成热，而且还可以防止定影辊中记录媒体路径外部的部分的温度升高。
1)其中由电磁感应生成热的加热装置的形状并不需要限制为圆柱形。即，加热装置的形式可以为循环运动的构件，例如一片薄膜、环形带等。另外，加热装置不需要为分层的，即，它可以由其中可以由电磁感应生成热的单片金属物质构成，或是可以形成为具有两层或更多层的复合构件(分层构件)，即其中可以由电磁感应生成热的金属层和一或多个由耐热树脂、陶瓷等构成的层。
图11是图像加热设备的必要部分的放大示意图，其中图像加热设备使用环形带50作为其中可以由电磁感应生成热的加热装置。环形带50置于包括激励线圈51、磁芯52等等的加热组件50和磁路改变构件54之间，磁路改变构件54可以由可选择的驱动装置54例如可回转电动机移动到其中它允许环形带暴露于由加热组件53生成的大量磁通之下的位置，或是其中它允许环形带暴露于由加热组件53生成的很少磁通之下的位置。由实线勾勒出来的磁路改变构件54的位置是其中磁通密度高的位置。至于磁路改变构件54移动进入并且其中磁通密度低的位置，磁路改变构件54可以沿与环形带50的圆周方向平行的方向(由箭头标记C表示)移动到由单点链线勾勒的位置，或是沿宽度方向(垂直于承载图11的纸的表面的方向)移动。这该情形下，期望磁路改变构件54和驱动装置55使用驱动力传动机构例如齿条齿轮机构彼此连接。另外，磁路改变构件54可以沿箭头标记R表示的方向旋转到其中由双点链线勾勒的位置，并且在该位置中磁路改变构件54垂直于环形带50。在这种情形下，推荐磁路改变构件54和驱动装置55使用驱动力传动机构例如减速机构彼此连接。
2)通过使用磁场生成装置由电磁感应在加热构件中生成热来对加热构件进行加热的方法并不需要限于上述实施例中从加热构件内部对加热构件进行加热的方法。换句话说，加热装置的结构可以设计成将磁场生成装置布置在其中由电磁感应生成热的加热装置的外部，这样就可以从加热装置的外侧对加热装置进行加热。
3)在上述实施例的每个定影设备中，磁路改变构件被支撑，这样它就可以相对于加热组件的刚性夹持的激励线圈旋转。然而，加热组件可以代替磁路改变构件被可旋转地支撑，这样加热组件就可以相对于刚性夹持的磁路改变构件和定影辊旋转。具有这种结构配置的加热装置与上述实施例中的定影设备具有相同的功能和效果。
4)上述实施例中的加热装置的结构设置成当记录媒体输送通过加热装置时，记录媒体的中心线沿定影辊的纵向方向保持与定影辊的中心线对齐。然而，本发明也可以高效地适用于其中记录媒体输送通过设备的加热装置，这样记录媒体的侧向边缘之一保持与设备的位置参考构件对齐。
5)依照本发明，使用基于电磁感应加热方法的图像加热设备的使用并不限于像上述实施例中那样将热定影设备用作图像形成设备。例如，同样有效的是图像加热设备作为用于临时地将未定影的图像定影到一张记录纸上的定影设备、用于重新加热一张承载定影图像的记录纸来改变记录媒体纸的表面性质例如光泽度的表面性能改变设备。
尽管参照在此公开的结构对本发明进行了说明，但是它不应限于所述的细节，并且该申请应该涵盖可能出于改进的目的或是在下列权利要求的范围中的这种改进或改变。
权利要求
1.一种用于加热记录材料上图像的图像加热设备，包括用于生成磁通的磁通生成装置；使用由所述磁通生成装置生成的磁通生成热的生热构件；用于调节作用在所述生热构件上磁通的磁通调节装置，其特征在于，所述生热构件包括至少一个金属层，金属层具有的厚度小于表面层的厚度，并且所述磁通调节装置置于从所述生热构件横跨所述磁通生成装置的位置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁通调节装置是导电构件，并且其中导电构件的电导率和其厚度的乘积大于所述生热构件的电导率和所述生热构件的厚度的乘积。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁通调节装置相对于所述生热构件是可移动的并且包括与所述生热构件的记录材料非导入区域相对应的第一部分和与记录材料导入区域相对应的第二部分，该记录材料导入区域不包括所述生热构件导入记录材料范围内的非导入区域，并且其中，所述第一部分沿所述磁通调节装置的运动方向测量的宽度大于所述第二部分的宽度，并且所述第一部分和所述第二部分均与所述磁通生成装置的励磁线圈的一侧相对。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁通调节装置具有多个与记录材料的尺寸相对应的这种第一部分，所述第一部分具有不同的宽度，这些不同的宽度大于沿所述磁通调节装置的运动方向测量的所述第二部分的宽度。
全文摘要
一种用于加热记录材料上的图像的加热设备，包括用于生成磁通的磁通生成装置；使用由磁通生成装置生成的磁通生成热的生热构件；用于调节作用在生热构件上磁通的磁通调节装置，其特征在于，生热构件包括至少一个金属层，金属层具有的厚度小于表面层的厚度，并且磁通调节装置置于从生热构件横跨磁通生成装置的位置。
文档编号H05B6/06GK1770035SQ200510116369
公开日2006年5月10日 申请日期2005年10月21日 优先权日2004年10月22日
发明者永平让二 申请人:佳能株式会社