专利名称：使用感应加热系统的图像加热设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使用电子照相方法的设备比如电子照相复印机、静电打印机或传真机的使用感应加热系统的图像加热设备。
背景技术：
将图像定影至记录材料的定影器已经广泛使用。这种定影器包括加热辊，其具有圆柱体芯部金属和设在芯部金属表面上的释放层；以及压辊，其具有弹性层以对加热辊加压。定影器利用保持在预定的定影温度下的加热辊的表面温度通过热和压力将调色剂图像定影至正通过压合部的记录材料。
这种加热辊构成的加热系统的一个已知例子是将卤素灯插入加热辊，并且打开或切断卤素灯以便将加热辊的温度保持在预定的定影温度下。
然而，在这种系统中，从设备本体的电源打开到定影器的加热辊的表面温度达到预定的定影温度需要很长的上升时间。
另外，由于卤素灯的加热间接地加热加热辊，所以电能消耗就倾向于增大。
近年来，已经开发了一种利用感应加热系统的定影器。在这种加热系统中，由于定影辊借助于磁通量产生热，所以上升时间和热交换效率比卤素系统构成的加热系统有利。
例如，日本专利申请公开No.5-9027中公开了一种构造。在这种构造中，在施加高频电压时，线圈产生磁通量，并且由磁性含铁金属所制成的加热辊的芯部金属部分由于磁通量而产生热。
日本专利No.02975435中公开了利用感应加热系统的另一种构造。在这种构造中，加热辊芯部金属具有几乎等于定影温度的居里温度。当加热辊芯部金属的温度达到居里温度时，芯部金属失去磁性。因此，磁性部分的温度并不增大，并且因此磁性部分能保持在均匀的定影温度下。
另外，限定加热区域的线圈具有比最大尺寸的记录材料的宽度要大的宽度以便在最大尺寸的记录材料的边缘处提供可靠的定影温度。
然而，通过如上所述那样确定线圈的宽度，与最大尺寸的记录材料的宽度对应的区域之外的区域也被加热。于是，布置在定影辊端部处的树脂部件比如齿轮以及电气部件也会被加热。这会导致这些部件变劣。
发明内容
本发明提供了一种图像加热设备，其在即使多个最大尺寸的记录材料连续加热时也能抑制由于纸张经过区域端部温度降低而引起的缺陷性定影，并且其还能在图像加热元件的没有被纸张经过区域所占据的区域产生热时降低施加于布置在图像加热元件端部附近的部件的热的影响。
具体地，一种图像加热设备包括产生磁通量的线圈；和具有第一区域和第二区域的图像加热元件，该图像加热元件由于线圈的磁通量而产生热以便加热形成于记录材料上的图像，第一区域具有等于或高于第一温度的居里温度并且在与记录材料的输送方向垂直的方向上其宽度等于或大于将供给的最大尺寸的记录材料的宽度，第二区域设在第一区域的外侧并且具有低于第一温度的居里温度。
从下面参照附图对示例性实施例的描述中，本发明的其它特点将变得很清楚。
图1是示出根据一实施例的成像装置的示意图。
图2是示出该实施例的加热辊的剖视图。
图3是示出该实施例的定影器的剖视图。
图4是示出该实施例的加热辊的纵向剖视图。
图5是示出该实施例和比较例的定影辊的表面温度的曲线图。
图6是示出该实施例的定影器在纵向上的侧视图。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的实施例。
首先，参照图1描述根据本发明该实施例的使用图像加热设备的成像装置。图1是示出具有根据本发明该实施例的图像加热设备的数字彩色复印机的示意图。参照图1描述数字彩色复印机的复印操作。在附图中，附图标记80标识原稿读取部并且10标识彩色成像部。第一至第四图像工位Pa至Pd设在彩色成像部10中。成像工位Pa至Pd分别具有作为图像承载元件的感光鼓12a至12d。
另外，专用充电单元13a至13d和激光扫描单元11a至11d分别设在感光鼓12a至12d的周边处。激光扫描单元11a至11d根据图像信息将光发射到感光鼓12a至12d上。显影单元15a至15d显影所形成的静电潜像。在转印操作之后，鼓清洁单元14a至14d去除残留在感光鼓12a至12d上的调色剂。转印单元16a至16d将形成于感光鼓12a至12d上的调色剂图像转印到中间转印体或记录材料。而且，圆筒形调色剂盒51a至51d布置在激光扫描单元11a至11d的水平部分的紧下方并且沿着激光扫描单元11a至11d的竖直部分布置。调色剂盒51a至51d分别与显影单元15a至15d对应。调色剂盒51a至51d可拆卸地连接，用于供应调色剂。成像工位Pa至Pd分别形成青色图像、品红图像、黄色图像和黑色图像。
环形中间转印带61以穿过成像工位Pa至Pd的方式布置在感光鼓12a至12d下方。中间转印带61在驱动辊62以及从动辊63和65上延伸。设置清洁单元64用来清洁中间转印带61的表面。
在上述配置中，通过对第一成像工位Pa的充电单元13a充电和激光扫描单元11a的曝光，静电潜像形成于感光鼓12a上。显影单元15a通过使用包含青色调色剂的显影剂来将静电潜像显像为青色调色剂图像。转印单元16a将青色调色剂图像转印到中间转印带61的表面上。
在青色调色剂图像转印到中间转印带61上时，品红调色剂图像以类似于青色调色剂图像的方式形成于第二成像工位Pb中。转印单元16b将品红调色剂图像准确地重叠在已经完成第一成像工位Pa的前次转印的中间转印带61的青色调色剂图像上。
黄色和黑色图像以类似于前面颜色图像的方式形成。因而，四个调色剂图像重叠在中间转印带61上。二级转印辊66将已经形成于中间转印带61上的四色调色剂图像转印(二级转印)到存储于供纸盒70中并由供纸辊71、输送辊对72以及对准辊对73以适合的定时输送的记录材料S上。对完成二级转印的记录材料S加热以使得转印的调色剂图像被定影辊对74定影至记录材料S。于是，能在记录材料S上形成彩色图像。
在完成转印之后，清洁单元14a至14d将残留的调色剂从感光鼓12a至12d上去除，以准备下一次成像。
接着，下面参照图2描述加热辊1(图像加热元件)的横截面的结构。
由含铁金属制成的加热辊芯部金属2是加热辊1的传导层。通常，为了形成薄的加热辊芯部金属2，焊接板的端部以形成圆柱体，该圆柱体被拉伸和抛光，并以预定的形状形成。在本实施例中，作为第一区域的加热辊纵向中心芯部金属部分5(下文中称之为中心芯部金属部分)以及作为第二区域的加热辊纵向端部芯部金属部分6(下文中称之为端部芯部金属部分)以上述加工方式制成。
中心芯部金属部分5和端部芯部金属部分6由含铁金属制成，但是具有不同的居里温度。
通常，通过改变基体金属的化学成分可以改变居里温度。在本实施例中，通过改变主要包含在含铁金属中的镍(Ni)的成分含量来改变居里温度。
如图4所示，在与记录材料的输送方向垂直的方向上，中心芯部金属部分5的宽度大于将供给的最大尺寸记录材料的纸张经过区域的宽度。中心芯部金属部分5的宽度可以等于纸张经过区域的宽度；不过，这个宽度也可大于纸张经过区域以便在纸张经过区域的端部处提供可靠的定影性能。端部芯部金属部分6设在中心芯部金属部分5的各端部的外侧。在本实施例中，设在两端处的端部芯部金属部分6具有主要包含于含铁金属中的相同成分量的Ni，从而具有相同的居里温度。由于两端处的端部芯部金属部分6具有相同的居里温度，就能防止两端部分的温度不均匀地分布和影响纸张经过区域。两端部分的居里温度也可以由于Ni成分量的变化而不同。在此情况下，可满足以下条件以抑制由于纸张经过区域端部的温度差而引起的图像不均匀。
如上所述，在第二区域设在第一区域的两端处的情况下，满足以下条件0℃≤|TQe1-TQe2|≤10℃，以及更具体地0℃≤|TQe1-TQe2|≤5℃，其中TQe1是一端处的第二区域的居里温度，TQe2是另一端处的第二区域的居里温度。
端部芯部金属部分6的居里温度TQe1调节至100℃。TQe1是低于180℃的温度，180℃是图像加热温度(下述)，也就是用于加热图像的预定温度。中心芯部金属部分5的居里温度TQc调节至200℃。针对没有被纸张经过区域占据的面积的温度升高，居里温度TQc设置为低于图像加热设备的许可温度极限，即在本实施例中用于线圈涂层的许可温度极限。TQc是高于180℃的图像加热温度的温度。如果TQc等于或低于图像加热温度，那么图像加热温度附近给出的导磁率会很小，这会降低加热效率。
中心芯部金属部分5的两端与端部芯部金属部分6相应端部的连接部分4通过焊接来进行，其方式类似于上述圆柱体形成工艺。
接着，产品类似地被拉伸和抛光，并以预定的形状形成。
中心芯部金属部分5具有与端部芯部金属部分6不同的Ni成分量，然而中心芯部金属部分5与端部芯部金属部分6由基本上相同的含铁金属制成。因而，中心芯部金属部分5相对于端部芯部金属部分6的焊接强度不会恶化。以上述方式，制成加热辊芯部金属2。
释放层3设在加热辊芯部金属2的外周边上。释放层3由聚四氟乙烯(PTFE)制成，用于防止熔化的未定影调色剂附着在加热辊芯部金属2上。加热辊芯部金属2和释放层3利用作为粘结层插入其间的粘结剂110彼此相结合。
可选地，薄的橡胶层可设在释放层3和加热辊芯部金属2之间。
下面描述居里温度的一种示例性测量方法。在本实施例中，由岩崎试验仪器公司(Iwatsu Test Instruments Corporation)制造的B-H分析器(型号No.SY-8232)用于这种测量。测量设备的预定的第一和第二线圈缠绕在作为测量样品的定影辊的一部分上，并且用20kHz的频率测量该定影辊。测量样品的形状没有特别限制，只要能缠绕线圈。(当形状变化时导磁率的绝对值可能变化，然而居里温度几乎不变)。
在线圈设置在样品上之后，样品布置在温度受控的空间内并且温度是饱和的。然后绘制该温度下的导磁率的曲线。通过改变温度受控的空间的温度，能获得导磁率与温度关系的曲线。此时，导磁率为1时的温度确定为居里温度。尤其，按如下方式获得导磁率为1时的温度。随着温度受控的空间的温度增大，导磁率的变化在某一点处停止。该点认为是导磁率为1的温度，也就是居里温度。
接着，参照图4描述加热辊1的线圈在纵向上的宽度、将供给的最大尺寸的记录材料的宽度以及中心芯部金属部分5的长度之间的关系。注意到，将供给的最大尺寸的记录材料是成像装置的规格等中写出的尺寸的记录材料。在本实施例中，关系建立为线圈宽度＞中心芯部金属部分的长度＞纸张经过区域的宽度。由于线圈宽度和中心芯部金属部分5的长度大于纸张经过区域的宽度，就能防止纸张经过区域的端部之间温度的不均匀分布。另外，尽管线圈宽度很大，但是中心芯部金属部分5的长度小于线圈宽度。因此，即使端部芯部金属部分6由于线圈而产生热，温度也不会显著地增大，因为其居里温度相对较低。
更具体地，由于在本实施例中纸张经过区域的最大尺寸为305mm，纸张经过区域的宽度在两端处各自增大5mm以便充分地加热端部。于是，中心芯部金属部分5的长度总体上就确定为315mm。线圈宽度在两端处各自增大5mm，并且确定为325mm。在本实施例中，只要记录材料的宽度等于或小于纸张经过区域的宽度，各种尺寸的纸张能经过该纸张经过区域。即使纸张的尺寸发生变化，纸张经过区域被设计为使得纸张的中心部分恒定地经过相同点(中心基准)。
接着，下面将参照图3描述感应加热材料和加热辊1之间的关系。
作为感应加热材料的加热辊2通过电磁感应而产生热。
为了在加热辊1处产生热，包括激励线圈7和磁性材料芯部8的磁通量产生单元(线圈单元)布置在加热辊1中。高频电源9a将高频交流电压施加于激励线圈7。而且，热敏电阻304安装至加热辊1，作为检测加热辊1表面温度的温度检测元件。热敏电阻304的输出传送到控制部9b，比如CPU，并且控制部9b控制通向线圈的功率分布以使得加热辊1的表面温度变成用于加热图像的预定温度，也就是在本实施例中的180℃。在本实施例中，功率分布控制单元具有高频电源9a和控制部9b。因此，磁通量产生单元产生磁通量。这使得在加热辊1的导电层中产生涡流，并且加热辊1产生热。功率分布控制单元能将加热辊1的温度保持在预定温度。
在本实施例中，定影器用作图像加热设备。压辊302对加热辊1加压。压辊302是形成用于压合和输送记录材料的压合部301的加压元件。记录材料由纸张供给单元输送，并且其上转印有调色剂图像的记录材料通过定影进口导向件303进入压合部301。接着，形成于记录材料上的调色剂图像借助于热和压力而定影至记录材料。本实施例的压辊302形成为使得在由铁、铝等制成的芯部金属上提供有弹性层，并且由PTFE等制成的释放层(表面层)提供在弹性层上。
加热辊1利用由马达17产生并通过加热辊传动装置18传送的功率旋转，如图6所示。来自加热辊传动装置18的动力可进一步传送到加热辊1，并且加热辊传动装置18设在另一侧上以便驱动其它部件。
连接至加热辊1的加热辊传动装置18已经要求在采用已知的卤素系统时具有大约230℃的许可温度极限。然而，对于本发明，能使用许可温度极限为100℃的树脂材料。许可温度极限的优点能应用于加热辊1的驱动马达以及其周边电气部件。另外，图像加热设备和那些部件之间的距离能降低。
在本实施例中，虽然作为例子加热辊1的材料为含铁金属，但是也可以使用铁磁性材料(具有很大导磁率的金属)。例如，比如镍或钴之类的金属适合于代替含铁金属。通过使用这种铁磁性材料，由磁通量产生单元所产生的大量磁通量可以保持在铁磁性金属中，即磁通量密度能增大。因此，在铁磁性金属的表面处能有效地产生涡流，并且因此能产生热。
加热辊1的制造方法不限于以上所述，并且能使用以下方法。通常，如果加热辊芯部金属2的厚度非常小的话，加热辊芯部金属2通过电铸制造。例如，具有高纯度的金属材料，例如在本实施例中为Ni材料，在电炉中完全熔化，注射入耐火模具，并以预定的形式模塑。在本实施例中，中心芯部金属部分5通过粘接(bonding)而结合至端部芯部金属部分6。
接着，图5中示出了本实施例和比较例的温度分布数据。
这是本发明与比较例1至3的对比数据。比较例1是日本专利No.02975435中公开的构造，比较例2是具有较高居里温度的构造，比较例3是具有较大磁通量产生单元和较大加热区域的构造。横轴表示加热辊的纵向位置，纵轴表示加热辊在预定点处的表面温度。
参照实验结果，在比较例1的情况下，如果中心部分的温度设置为180℃，那么最大纸张经过区域的温度为大约155℃，并且因此温度降低，可能导致有缺陷的定影。
如果最大纸张经过区域的温度保持在180℃，那么中心部分的温度必须为205℃，并且因此温度不必要地增大，可能导致称为高温偏移的现象。高温偏移是其中过多熔化的调色剂粘着在定影辊上的现象。这会导致下一纸张的图像被弄脏。
磁通量产生单元和加热区域相对较大，中心部分的温度和最大纸张经过区域的温度就能保持在适合的值。然而，加热辊传动装置的连接部分的温度增大到约180℃。在高温环境下显示滑动性的树脂材料和电气部件会非常昂贵，并且因而不能满足当今非常需要的对于降低成本的要求。如果加热辊安装至如本发明所需的温度足够低的位置，那么成像装置的尺寸就变得非常大。
在本实施例与上述比较例相比的情况下，由于磁通量产生单元(线圈)和加热区域相对较大，中心部分的温度和最大纸张经过区域的温度就能保持在适合的值。
另外，加热辊传动装置的连接部分的温度能抑制到约100℃，那么就能使用相对便宜的树脂材料和电气部件。
在本实施例中，虽然预定的温度为180℃，但是如果提供了多个预定温度，那么第一区域的居里温度可高于最高的预定温度。第二区域的居里温度可低于最低的预定温度。
虽然在本实施例中端部芯部金属部分6用作第二区域，不过在第一区域外侧也可以提供居里温度低于第一区域的第三区域。
利用本发明，即使图像加热元件的纸张经过区域外侧的部分产生热，也能抑制热对于布置在图像加热元件端部附近的部件的影响。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解到本发明并不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将遵循最宽泛的解释从而覆盖所有变型、等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像加热设备，其包括产生磁通量的线圈；和具有第一区域和第二区域的图像加热元件，该图像加热元件由于线圈的磁通量而产生热以便加热形成于记录材料上的图像，第一区域具有等于或高于第一温度的居里温度并且在与记录材料的输送方向垂直的方向上其宽度等于或大于将供给的最大尺寸的记录材料的宽度，第二区域设在第一区域的外侧并且具有低于第一温度的居里温度。
2.根据权利要求1的图像加热设备，其特征在于，第一温度高于用于加热图像的预定温度。
3.根据权利要求1的图像加热设备，其特征在于，第二区域的居里温度低于用于加热图像的预定温度。
4.根据权利要求1的图像加热设备，其特征在于，线圈在与记录材料的输送方向垂直的方向上的宽度大于第一区域的宽度。
5.根据权利要求1的图像加热设备，其特征在于，第二区域设在第一区域的各端处。
6.根据权利要求1的图像加热设备，其特征在于，第二区域设在第一区域的各端处，并且满足以下条件，0℃≤|TQe1-TQe2|≤10℃，TQe1＜TQc，和TQe2＜TQc，其中TQe1是设在一端处的第二区域的居里温度，TQe2是设在另一端处的第二区域的居里温度，以及TQc是第一区域的居里温度。
全文摘要
一种图像加热设备包括居里温度高于预定温度的第一区域以及其居里温度比第一区域的居里温度低的第二区域。第一区域在记录材料输送方向上的宽度等于或大于将供给的最大尺寸的记录材料的宽度。第二区域设在第一区域的外侧。
文档编号H05B6/36GK101093381SQ200710112088
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月22日 优先权日2006年6月22日
发明者渡边冈树, 武田昌平, 若原伸一郎, 白潟二郎, 竹松浩二, 西村贡市郎 申请人:佳能株式会社