专利名称：图象加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如复印机或打印机的成象装置，尤其涉及一种应用在这些装置中的图象加热装置。
在成象装置中，传统的热辊型装置被广泛地用作定影装置，以适当的成象处理方法如对记录材料表面进行电摄影处理过程中，将直接或间接地形成并附着在记录在介质上的未定影调色剂图象加热和定影成永久的定影图象。
近年来，从快速起动或节省能源的角度出发，提出了一种膜加热型装置和由金属膜本身发热的电磁感应加热型装置。
在日本实用新型公开51-109739中，公开了一种感应加热定影装置，该装置通过利用磁通量在定影膜的金属层上感应涡流，从而使膜发出焦耳热。此装置使得定影膜通过利用感应电流的产生而直接发热，由此实现高于具有卤灯热源的热辊型定影装置的定影处理效率。
另外，为了获得很有效地进行定影处理的能量，将励磁芯靠近定影膜，定影膜是一种发热膜，或者励磁芯的交变磁通量分布聚焦在定影辊隙的附近，通过此励磁芯而设计出一种可以很有效地获得能量的定影装置。
在
图19中，给出了一种电磁感应加热型定影装置的结构轮廓，该结构中，励磁芯交变的磁通量分布聚集在定影辊隙上以提高效率。
柱形定影膜10是一个具有电磁感应发热层(导热层，电磁层或电阻层)的旋转体。
柱形定影膜10是松散的，外部耦接到具有半弧漏斗形截面的膜导元件16。
布置在膜导元件16内侧的磁场产生元件15包括一个励磁芯18和E形磁芯(芯材)17。
弹性压辊30通过预定的接触压力与膜导元件16的下表面接触，其中弹性压辊和膜导元件之间放置定影膜10，从而形成一个具有预定宽度的定影辊隙部分N。
磁场产生元件15的磁芯17布置成与定影辊隙部分N相连。
压辊30由驱动装置M驱动，以箭头所示的顺时针方向旋转。压辊30的旋转驱动将压辊30和定影膜10外表面之间的摩擦力引致的旋转力作用到定影膜10，以内表面与膜导元件16的下表面紧密接触地在定影辊隙部分N滑动的定影膜10在膜导元件16外围的箭头所示方向以几乎等于压辊30圆周速度的圆周速度顺时针旋转(以一种预定的辊驱动方式)。
膜导元件16向定影辊隙部分N施加压力，支撑作为磁场产生装置15的励磁芯18和磁芯17，支撑定影膜10，并保持膜10旋转的输送稳定性。膜导元件16由不阻碍磁通量通路并且可以承受较高负载的绝缘材料组成。
励磁芯18通过未示出的激励电路供给的交变电流产生交变磁通量。交变磁通量通过对应于定影辊隙部分N位置的E形磁芯17集中地分布在定影辊隙部分N，并且交变磁通量在定影膜10的电磁感应发热层上产生涡流。此涡流通过电磁感应发热层的特定电阻产生焦耳热。定影膜10的电磁感应发热集中地产生于交变磁通量集中分布的定影辊隙部分N，这种发热有效地对定影辊隙部分N加热。
定影辊隙部分N的温度通过温度控制系统对励磁芯17能量供给的控制而保持在预定的温度，其中温度控制系统包括未示出的温度探测装置。
压辊30以旋转的方式被驱动，通过压辊的旋转，柱形定影膜10在膜导元件16的外围旋转，并通过从励磁电路向励磁芯17供给能量而在定影膜17中产生电磁感应热，通过发热，定影辊隙部分N的温度上升至预定的水平。在温度受控状态下，带有从图象形成装置(未示出)转印的未定影调色剂图象t的记录材料P以其图象面超上被送入到定影辊隙部分N的定影膜10和压辊30之间，换言之，与定影膜表面相对。在定影辊隙部分N，图象面与定影膜10的外表面紧密接触的记录材料被夹住并输送到定影辊隙部分N。在记录材料P与定影膜10于定影辊隙部分N中一起被夹住并输送的过程中，记录材料P上的未定影调色剂图象被定影膜10所产生的电磁感应热所加热并定影。记录材料P通过定影辊隙部分N之后与旋转定影膜10的外表面分离并被排出。
但在具有上述采用膜作为旋转元件的结构的定影装置中，存在下列问题。
也就是说，因为膜的内表面在膜旋转期间摩擦支撑元件，所以产生了高速驱动负载。为了降低驱动负载，减小膜的内表面及其支撑元件之间的动态摩擦阻力非常重要。因此，日本公开专利申请5-27619中提出在膜的内表面及其支撑元件之间放入润滑剂，如热阻油脂，由其确保滑动性。另外，在膜支撑元件上布置一个棱，从而减少膜及其支撑元件之间的接触，确保滑动性。
然而，当从停歇状态驱动膜旋转时，产生大于动摩擦力的静摩擦力，所产生的摩擦阻力大于驱动操作期间产生的阻力。在定影装置安置到成象装置主体上之后第一次上升时，在因驱动齿轮的间隙即齿轮的锯齿面之间的间隙而开始旋转驱动之后，很容易即刻产生很大的力矩。另外，在定影装置被冷却到室温的状态中上升时，热阻油脂的温度较低，粘滞度较高，由此导致粘滞阻力大于以膜发热控制温度情形中的阻力。另外，在上升期间，需要将圆周速度从停歇状态加速到预定处理速度导致力矩。
如上所述，在定影装置上升时，即开始旋转驱动时，与上升后以恒速驱动相比，需要很大的驱动力矩。因此，存在有定影膜反着压辊的旋转倒滑以及定影装置的驱动电机失调等问题。后一个问题可以通过采用具有更大的驱动力矩的电机解决，但也有生产成本增加的问题。
特别在用于对具有大量固定调色剂进行定影的彩色成象装置的定影装置中，需要延伸辊隙的宽度以改善定影的性能。另外，为了提高OHT图象的透射率，辊隙部分的表面压力最好也增加。为了满足这些条件，最好对辊隙部分施加大于传统的单色图象定影装置的压力，由此，辊隙部分中的旋转装置及其支撑元件之间的表面压力进一步增大，并且摩擦阻力尤其大。上述的这些问题在彩色成象装置中非常严重。
因此，本发明的目的在于提供一种其中驱动膜而无驱动元件失调的图象加热装置。
本发明的另一个目的在于提供一种其中膜不滑移的图象加热装置。
本发明的再一个目的在于提供一种图象加热装置，该装置包括一个活动膜，一个用于产生磁通量的磁通量产生装置，一个静态固定的支撑元件用于支撑所述膜，和一个驱动上述膜的驱动元件，其特征在于由上述磁通量产生装置产生的磁通量在膜上产生涡流，由于该涡流而在所述膜上产生热量，记录材料上的图象通过膜上的热量而被加热，上述膜滑动移过上述支撑元件，驱动元件在驱动开始时以第一速度驱动上述膜，然后再以第二速度驱动膜，其中第一速度小于第二速度本发明的再一个目的在于提供一种图象加热装置，该装置包括一个活动膜，一个用于产生磁通量的磁通量产生装置，一个用于支撑上述膜的静态固定的支撑元件，和一个驱动上述膜的驱动元件，其特征在于由上述磁通量产生装置产生的磁通量在膜上产生涡流，由该涡流在所述膜上产生热量，记录材料上的图象通过膜上的热量而被加热，膜通过润滑剂滑过支撑元件，膜发热后驱动元件驱动所述膜。
图1是可使用本发明的图象加热装置的成象装置的结构示意图；图2是实施例中图象加热装置的截面图；图3是图象加热装置的前视图；图4是图象加热装置的前视图；图5是含有磁通量产生装置的膜导的透视图；图6是磁通量产生装置和发热量之间的关系曲线图；图7是一个安全电路示图；图8是膜层的结构示图；图9是发热层的厚度和电磁波强度之间的关系曲线；图10是另一膜层的结构示图；图11是传统压辊的驱动控制图；图12是根据本发明实施例的压辊驱动控制图；图13是另一实施例的压辊驱动控制图；图14是另一实施例的压辊驱动控制图；图15是另一实施例的压辊驱动控制图；图16是压辊的驱动控制顺序流程图；图17是另一实施例中发热装置的截面图；图18是另一实施例中发热装置的截面图；图19是电磁感应发热型图象加热装置示图；图20是另一实施例中图象加热装置的截面图；图21是图20中图象加热装置的前截面图；图22是另一实施例中图象加热装置的侧剖图；图23是图22中图象加热装置的前截面图；下面将参考附图对本发明的实施例进行描述。
参见图1，图1是成象装置实例的结构示意图。本例的成象装置是一种彩色激光打印机。
由有机感光元件或非晶硅感光元件制成的感光鼓(图象承载元件)101被以预定的处理速度(圆周速度)按箭头所示的逆时针方向驱动旋转。
感光鼓101以预定的极性和电势由诸如充电辊的充电装置102在其旋转过程中充电。
接下来，充电表面经受由激光光学箱(激光扫描器)110输出的激光束103对目标图象信息的扫描和曝光处理。激光光学箱110输出被调制(开/关)的激光束103，从而与图象信号发射装置发出的目标图象信息的时间序列的电数字象素信号关联，图象信号发射装置例如是一个图象读取器，在此没有示出，通过激光光学箱110形成对应于目标图象信息的潜象，在感光鼓101的表面执行扫描和曝光。反射镜109用于把激光光学箱110发出的激光束反射到感光鼓101的曝光位置。
在全色图象的形成中，对目标全色图象如黄色成分的图象进行扫描、曝光和形成潜象，然后通过四色显影装置104中的黄色显影装置104Y的操作将潜象显影成一个黄色的调色剂图象。黄色调色剂图象被转印到初级转印部分T1中的中间转印鼓表面，其中初级转印部分T1是感光鼓101和中间转印鼓105之间的接触部分(或邻近部分)。感光鼓101的表面在调色剂图象对着中间转印鼓105的表面转印之后，即刻由清洁器107清洁，除去粘结的残余物，如转印残余调色剂(转印之后的调色剂)。
对各个单独颜色成分的图象如第二单独颜色成分图象(例如，利用品红显影装置104M处理的品红成分图象)、第三单独颜色成分图象(例如，利用青兰显影装置104C处理的青兰成分图象)、和第四单独颜色成分图象(例如，利用黑色显影装置104BK处理的黑色成分图象)依次进行上述的充电、扫描、曝光、显影、初级转印和清洁等处理周期，从而在中间转印鼓105的表面上依次叠加并转印黄色图象、品红色图象、青兰色图象和黑色图象等四种颜色的图象，因而形成对应于目标全色图象的彩色图象。
中间转印鼓105由金属鼓上具有中等阻力的弹性层和具有高阻力的表面层制成，以等同于感光鼓101的圆周速度在箭头所示的方向顺时针驱动旋转，从而把感光鼓101上的调色剂图象转印到中间转印鼓105的表面，通过给中间转印鼓105的金属鼓一个电压偏差而与感光鼓保持一个电位差。
形成在中间转印鼓105表面上的色调图象被转印至记录材料P的表面，而记录材料P以预定的定时从馈送部分(未画出)输送给次级转印部分T2，次级转印部分T2是中间转印鼓105和转印辊106之间的一个接触辊隙部分。转印辊106从记录材料的背面供给极性与色调极性相反的电荷，合成的彩色图象由此被逐渐分批地从中间转印鼓105转印至记录材料P上。
通过次级部分T2的记录材料P被从中间转印鼓105的表面分开并进入定影装置(图象加热装置)100，在那儿色调未定影的图象经过加热和定影处理，并且之后记录材料P被排放到装置外部的排放(输出)盘(未画出)。
将彩色图象转印到记录材料P上之后的中间转印鼓105通过清洁器108除去粘附的残余物如转印的残余调色剂或纸屑而清洁。此清洁器108通常保持不与中间转印鼓105接触，而在从中间转印鼓105向记录材料P执行次级转印过程中与中间转印鼓105接触。
转印辊106也保持不与中间转印鼓105接触，而在从中间转印鼓105向记录材料P执行第二转印过程中与中间转印鼓105接触。
此装置能够以一种黑白图象或其他的单色图象打印模式执行印刷。另外，也可进行双面印刷模式印刷。
在双面印刷模式中，从定影装置100中输出第一面打印图象之后的记录材料P通过未示出的循环输运机构以面朝下(前表面和后表面)反转，然后再送进次级转印部分T2对另一面进行色调图象的转印处理，再进入定影装置100对另一面进行色调图象定影处理，之后输出双面打印的记录材料。
在本实施例中，定影装置100属于电磁感应加热型。参见图2、3和4，它们分别示出了本实施例中定影装置100的主要部分的截面侧视图、主要部分前视图和主要部分的前截面图。
本实施例中的装置100属于压辊驱动型和电磁感应加热型，按与图19所示的定影装置相同的方式带有一个柱型电磁感应加热型膜。与图19中装置的构成元件使用相同标号的部件在此省去描述。
磁场发生装置15包括磁芯17a、17b和17c以及一个励磁线圈18。
每个都是具有高导磁率的元件的磁芯17a、17b和17c最好由诸如用于变压器芯的铁素体或透磁合金材料支撑，并且最好是在100kHz以上频率时损耗仍较小的铁素体。
励磁线圈18在电源部分18a和18b处连接到激励电路27(图5)。此激励电路27构造成通过一个转换电源产生20kHz至500kHz的高频率。
励磁线圈18通过激励电路27供给的交变电流(高频电流)产生交变磁通量。
每个都具有近似半拱槽型截面的膜导向元件16a和16b形成一个近似的柱体，它们的开口部分彼此面对，并且柱体部分有一个定影膜10，该定影膜10是一个松散装配(连接)到主体外部的柱型电磁发热膜。
膜导向元件16a将作为磁场产生装置15的磁芯17a、17b和17c以及励磁线圈18保持在内部。
膜导向元件16a在与定影膜10内部辊隙部分N中的压辊30相对的一侧上还包括一个良导热元件40。
在此例中，铝用作良导热元件40。良导热元件40具有240[w·m-1·K-1]的热导率k和l[mm]的厚度。
良导热元件40布置在由励磁线圈18和组成磁场产生装置15的磁芯17a、17b和17c产生的磁场的外部，因而不受磁场的影响。
具体地说，良导热元件40布置在磁芯17b和17c的一侧与位于励磁线圈18产生的磁路外侧的励磁线圈18相对，以避免良导热元件40受磁路的影响。
长椭圆形施压刚性支柱22布置成与良导热元件40和膜导向元件16b内平面部分之间的辊隙部分N相对应的部位的后侧接触。
绝缘元件19用于将磁芯17a、17b和17c和激励线圈18与施压刚性支柱22隔绝。
凸缘元件23a和23b外连结到膜导向元件16a和16b的组件的水平两端并与两定影端可旋转地安装，当定影膜10旋转时通过接收定影膜10的端部而控制调节凸缘元件23a和23b在定影膜的膜导向元件较长方向中的滑移。
作为施压元件的压辊30包括一个芯金属30a和耐热弹性层30b，如硅橡胶、氟橡胶和氟树脂，耐热弹性层30b包覆芯金属，将芯金属以同心和整体的形式模制，芯金属30a的两端旋转支撑在装置中未示出的底架侧板之间。
通过把被压缩的压簧25a和25b放置在装置底架一侧的施压刚性支柱22和弹性支撑元件29a和29b之间而施加下压力量。通过这种运用，对应于良导热元件40和压辊30上表面的辊隙部分N的下表面夹住被压住的定影膜10，由此形成具有预定宽度的定影辊隙部分N。
作为驱动元件的压辊30由驱动装置M沿箭头所示的方向逆时针驱动旋转。压辊30的旋转驱动将旋转力以压辊30和定影膜10外表面之间的摩擦力的形式施加到定影膜10，定影膜10由此以对应于压辊30圆周速度的圆周速度沿箭头所示顺时针方向在膜导向元件16a和16b的外围旋转，并与良导热元件40的下表面滑动接触，此处定影膜10是其内表面中定影辊隙N内的一个膜支撑元件。
在本实施例中，把诸如耐热润滑油的润滑剂放到定影辊隙部分N的良导热元件40的下表面和定影膜10的内表面之间以减小良导热元件40下表面和定影膜10内表面之间在定影辊隙部分N的相互滑动摩擦力。另外，如图20和21所示，良导热元件40的下表面可以涂敷一层具有良好滑动特性的润滑元件41。当用较差滑动特性的材料如铝做良导热元件40或当简化加工工艺时，它可以防止滑动定影膜10被划伤及减弱其耐用性。
良导热元件40具有在较远的方向上匀化温度分布的作用。例如，如果小尺寸纸张通过，定影膜10中无记录材料通过部分上的热量传到良导热元件40，并且无记录材料通过部分上的热量通过在良导热元件40中较长方向的热传导传到小尺寸纸张上记录材料通过部分。因此，当小尺寸纸张通过时还可以实现减小功率消耗的作用。
如图5所示，膜导向元件16a外围表面上较长的方向上以预定的间隙形成肋状突起部分16e，从而减少膜导向元件16a外围表面和定影膜10内表面之间的接触滑动摩擦，减小定影膜10的旋转负载。此肋状突起部分16e也可以同样的方式形成在膜导向元件16b上。
参见图6，图中展示了产生交变磁通量的情况。磁通量C代表已产生的磁通量的一部分。
由磁芯17a，17b和17c导引的交变磁通量C在磁芯17a和磁芯17b之间以及磁芯17a和磁芯17c之间的定影膜10的电磁感应发热层1中产生涡旋电流。此涡旋电流通过一个特定的电阻在电磁感应发热层1中产生焦耳热(涡流损耗)。
热量Q的大小取决于通过电磁感应发热层1的磁通量密度，磁通量分布如图6曲线所示。在图6的曲线中，纵坐标表示以磁芯17a的中心为零(0)的在定影膜10中圆周方向上的位置，由角度θ表示，横坐标表示电磁感应发热层1中定影膜10的发热量Q。假定发热区域H定义为Q/e区域或更大的发热量，此处Q是最大发热量。该区域是达到定影所需发热量的区域。
调整定影辊隙部分N的温度，从而通过利用含有温度检测装置26的温度控制系统控制供应给激励线圈18的功率而保持预定的温度(图2)。
温度检测装置26是一种温度传感器，如检测定影膜10的温度的热敏电阻。在本实施例中，根据温度传感器26测得的定影膜10的温度信息控制定影辊隙部分N的温度。
在定影膜10旋转并由此通过从激励电路27向激励线圈供应能量而在定影膜10中产生电磁感应热，并以此方式将定影辊隙部分N升至预定的温度的状态下，未定影调色剂图象t从成象装置转印其上的记录材料P被图象面朝上地插入定影膜10和定影辊隙部分N中的压辊30之间，即对着定影膜表面，与定影膜10一起被夹在定影辊隙部分N中并输送，图象面与定影辊隙部分N中的定影膜10外表面接触。
在定影辊隙部分N中夹住并输送记录材料和定影膜10的过程中，记录材料P上未定影调色剂图象t被定影膜10上的电磁感应发热加热并定影。
通过定影辊隙部分N之后，记录材料P与定影膜10的外表面分离并被输送排出。
经过定影辊隙部分之后，记录材料P上被加热且定影的调色剂图象被冷却成永久定影的图象。
在本实施例中，如图2所示，作为一个温度检测元件的热开关50设置成对处于与定影膜10的发热区域H(图6)相反位置中超出控制范围的激励线圈18关闭电源。
参见图7，图中画出了一个用于本实施例中的安全电路的电路示意图。作为一个温度检测元件的热开关50与一个24V的DC电源和一个中继开关51串联；如果热开关50关闭，则电源立即与中继开关51断开，中继开关51工作，则电源立即与激励电路27断开，由此，电源与激励线圈18断开。热开关50的OFF操作温度设为220℃。
热开关50设置成不与定影膜10的外表面接触，与定影膜10的发热区域H相对。热开关50和定影膜18之间的距离确定为大约2mm。这样避免定影膜10因与热开关50的接触而划伤，以不降低定影图象的持久性。
根据此实施例，定影装置由于故障的失控，不同于图19所示的在辊隙部分N中发热的结构，在辊隙部分N不发热，纸张被夹在辊隙部分N，因而即使在定影装置停止纸张被夹在定影辊隙N中并且定影膜10继续通过激励线圈继续供电而发热的情况下，纸张也不会被直接加热。另外，热开关50设置在产生大量热的发热区域H，因此热开关50探测到温度220℃，通过延迟开关51而立即断开对激励线圈18的供电。
根据本实施例，纸张的点燃温度大约为400℃，因此不会着火，由此可以停止定影膜10的发热。
除了热开关50以外，热熔丝也可以用作温度探测元件。
当使用由包含调色剂t的低软化点材料制成的调色剂时，在本实施例的定影装置中配置防止偏移的无油脂涂层机构，如果使用不包括低软化点材料的调色剂，则可以配置油脂涂层机构。另外，当使用包含低软化点材料的调色剂时，也可以进行油脂涂敷或冷却分离。
由以涂层彼此绝缘的铜制成的成束小规格线(导线束)用作导线(电线)构成激励线圈18的线环，导线被多匝缠绕以形成激励线圈。在此实施例中，导线被缠绕10匝形成激励线圈18。
对于绝缘涂层，考虑到由定影膜10的发热而导致的热传导率，最好用阻热的涂层。例如，最好用诸如酰胺-酰亚胺或聚酰亚胺这样的涂层。
激励线圈18的形状构造成近似定影膜10发热层的弯曲表面，如图2所示。在此实施例中，定影膜10的发热层1和激励线圈18之间的距离设为大约2mm。
作为膜导向元件16a和16b(激励线圈支撑元件)的材料，最好使用具有较好的绝缘特性和耐热性的材料。例如，最好使用酚醛树脂，氟树脂，聚酰亚胺树脂，聚酰胺树脂，聚酰胺-酰亚胺树脂，PEEK树脂，PES树脂，PPS树脂，PFA树脂，PTFE树脂，FEP树脂，LCP树脂等。
如果可能，通过减小磁芯17a，17b和17c及激励线圈18和定影膜18的发热层1之间的距离增强磁通量的吸收效率，当距离超过5mm时效率显著下降，因此最好把距离限制在5mm或更短。如果是5mm或更短，则定影膜10的发热层1和激励线圈之间的距离不需要定影。
至于从激励线圈18的膜导向元件16a引出的导出线，换言之，电源部分18a和18b(图5)，线束的外围与膜导向元件16a外侧部分中的涂层绝缘。
参见图8，图8表示本实施例中定影膜10的层结构示图。本实施例中的定影膜10有一个由金属模制成的发热层1、位于外表面的弹性层2和位于外表面的模制分离层3形成的复合结构，而发热层是具有电磁感应发热特性的定影膜10的基层。
为了把发热层1粘到弹性层2并把弹性层2粘到模制分离层3上，可以在各层之间设置底层(未示出)。
在具有近似柱形的定影膜10中，发热层1设置在内表面，模制分离层3设置在外表面侧。如上所述，通过发热层1上的交变磁通量的作用，在发热层1中产生涡流，由此发热层1发热。如同通过定影辊隙N被加热的材料的激励材料P经弹性层2和模制分离层3被加热，以致调色剂图象被加热定影。
对于发热层1，最好使用铁磁金属，如镍，铁，铁磁性SUS，或镍-钴合金。
虽然也可以使用非磁性金属，但最好使用具有较好的磁通量吸收特性的金属，如镍，铁，磁性不锈钢，或镍-钴合金。
发热层1的厚度最好大于由下列公式表示的表层深度并小于或等于200μmσ＝503×(ρ/fμ)1/2此处，σ[mm]是具有激励电路27的频率f[Hz]磁导率μ，电阻率ρ[Ωm]的表层深度此式表示用于电磁感应的电磁波吸收的深度。在深度大于此的部位，电磁波的强度小于或等于1/e。相反，直至此深度几乎所有的能量都被吸收(图9)。
发热层1的深度最好在1至100μm。如果发热层1的厚度小于1μm，则几乎所有的能量都不能被吸收，因而其效率降低。如果发热层1的厚度超过100μm，则刚性过高、挠性下降，因而实际当中不能用作转子。因此，发热层1的厚度最好在1至100μm。
弹性层2由具有优良耐热性和热导率的材料如硅胶、氟橡胶或氟硅橡胶制成。
弹性层2的厚度最好在10至500μm。需要弹性层2的这种厚度确保定影图象的质量。
在彩色图象尤其是摄影图象的打印中，在记录材料P上的一个大区域中形成实象。在此状况下，除非加热表面(模制分离层3)随从记录材料或调色剂层的不均匀表面，否则将发生发热的不均匀，由此将在具有大量以及少量感应热部位中的图象上产生不均匀的光泽。具有大量感应热的部位具有高的光泽度，具有少量感应热的部位有较低的光泽度。
厚度小于或等于10μm的弹性层2不能完全随从记录材料或调色剂层的不均匀性，由此导致图象上不均匀的光泽。如果弹性层2具有大于或等于1000μm的厚度，则弹性层的耐热性增强，由此难于执行快速启动。弹性层2的厚度最好在50至500μm之间。
如果弹性层2的硬度太大，则弹性层将不能完全随从记录材料或调色剂层的不均匀性，由此导致图象上不均匀的光泽。因此弹性层2的硬度最好为60°(JIS-A，即由JIS-K6301 A型硬度测试仪测得的硬度)或更低，最好为45°或更低。
弹性层2的热导率λ最好如下6×10-4[cal/cm·sec·deg.](6×10-4×4.186≌25.1×10-4[J/cm·sec·deg.])至2×10-3[cal/cm·sec·deg.](2×10-3×4.186≌8.4×10-3[J/cm·sec·deg.])如果热导率λ小于6×10-4[cal/cm·sec·deg.](6×10-4×4.186≌25.1×10-4[J/cm·sec·deg.])至2×10-3[cal/cm·sec·deg.](2×10-3×4.186≌8.4×10-3[J/cm·sec·deg.])，则耐热性增强，并且定影膜表面层(模制分离层3)上的温度增加的更慢。
如果热导率λ大于2×10-3[cal/cm·sec·deg.](2×10-3×4.186≌8.4×10-3[J/cm·sec·deg.])，则硬度将变得的过高，或压缩变形性能降低。
因此，热导率λ最好处于6×10-4[cal/cm·sec·deg.](6×10-4×4.186≌25.1×10- 4[J/cm·sec·deg.])至2×10-3[cal/cm·sec·deg.](2×10-3×4.186≌8.4×10-3[J/cm·sec·deg.])之间。处于8×10-4[cal/cm·sec·deg.](8×10-4×4.186≌33.5×10-4[J/cm·sec·deg.])至1.5×10-3[cal/cm·sec·deg.](1.5×10-3×4.186≌6.3×10-3[J/cm·sec·deg.])之间更好。
对于模制分离层3，可以选择具有优良分离特性和耐热性的材料如氟树脂、硅树脂、氟硅橡胶、氟橡胶、硅橡胶、PFA、PTFE、FEP中的任意一种。
模制分离层3的厚度处于1至100μm之间。如果模制分离层3的厚度小于1μm，则会产生不均匀的涂层膜使得该部位有较差的分离特性及耐用性不足的问题。另外，如果模制分离层3的厚度超过100μm，则会产生热导率衰减，并且尤其对于树脂模制分离层硬度变得过高，导致弹性层2的作用下降。
如图10所示，在定影膜10的结构中，绝热层4可以布置在发热层1的膜导向元件一侧(发热层1的弹性层2的对面)。
对于绝热层4，最好使用耐热树脂，如氟树脂，聚酰胺树脂，聚酰胺-酰亚胺树脂，PEEK树脂，PES树脂，PPS树脂，PFA树脂，PTFE树脂，FEP树脂。
绝热层4的厚度最好处于10至1000μm之间。如果绝热层4的厚度小于10μm，则得不到绝热效果并且耐热性不足。另一方面，如果绝热层4的厚度超过1000μm，则从磁芯17a，17b和17c及激励线圈18到发热层1的距离太长，由此，发热层1不能充分地吸收磁通量。
绝热层4用作一个阻热层，使得发热层1中产生的热不会转移到定影膜10的内侧，因此，与不布置绝热层4的情况相比，提高了记录材料P的供热效率。由此可以抑制功率消耗。
全色成象装置中定影装置的辊隙宽度最好至少为7.0mm以确保具有大量堆积调色剂的全色图象的充分定影特性。如果宽度小于7.0mm，则不能给予未定影的调色剂和记录材料足够的热量，由此导致定影失败。
另外，为了充分地确保OHT全色图象的透射性，辊隙部分的表面压力最好等于或大于0.8kgf/cm2。如果小于0.8kgf/cm2，则定影的调色剂层的表面不能充分平滑，并因此增加不规则的反射光，由此减少OHT图象部分的透光量。
由此观点，本实施例的定影装置中压辊30和定影膜10以近似8.0mm的辊隙宽度用21kgf的力相压，辊隙部分中的表面压力为1.2kgf/cm2(在辊隙部分的较长方向上长度为220mm)。
下面将对作为本发明特征的定影装置上升期间的旋转驱动控制加以解释。
如果将成象装置置于待机状态，则定影装置100也处于静止状态。本实施例中的定影装置100为即时请求型，因此，定影装置100在待机状态时不供电。
如果向成象装置主体输入一个打印信号，则从成象装置主体的驱动电极向定影装置100经齿轮转印驱动力。然后定影膜10在膜导向元件16a和16b的外围旋转，同时滑过辊隙部分中良导热元件40的下表面。之后，向定影装置100的激励电路27供电，定影膜10在感应热的作用下温度上升，并且定影装置100转变到可定影状态。
虽然本发明的说明书指明了在旋转驱动开始时膜旋转器10的旋转速度的控制，但作为膜旋转器的定影膜10随着压辊30以几乎对应于压辊30圆周速度的圆周速度旋转。因此，在本实施例中，对压辊30的速度控制进行描述，压辊30中实际上从驱动电机转印驱动。
在定影装置启动时，从静止状态旋转定影装置所需的工作扭矩可以分成“加速扭矩”和“负载扭矩”。
前者“加速扭矩”依赖于从静止状态向处理速度的加速。通过在旋转驱动开启后即刻缓和压辊30驱动速度的变化，换言之，通过减缓其增速可以减小加速扭矩。另外，如果驱动速度低，则粘滞扭矩也减小，并因此导致稍后将作描述的负载扭矩的减小。
后者“负载扭矩”依赖于驱动装置的摩擦负载和外部负载，尤其是在刚开始定影装置的驱动时，产生大于动摩擦力的静摩擦力，并因此产生大于驱动操作期间的负载扭矩。在此实施例中，由于定影膜10及作为其支撑元件的导向元件16a、16b与良导热元件40之间润滑剂的耐热油脂的粘滞性，负载扭矩发生显著的变化。特别是，在定影装置启动状态中温度降到室温时，耐热油脂的粘滞性很高并且粘滞负载也很大。
因此，在本实施例中，降低驱动速度以减小上述的“加速扭矩”，并且在旋转驱动期间使得定影装置的温度上升，由此使得作为润滑剂的耐热油脂的粘滞性下降，从而一起减小了“负载扭矩”。
参见图11，图中示出了传统的定影装置驱动控制中旋转驱动开始时压辊的圆周速度的的变化。横坐标表示所经过的时间，纵坐标表示压辊的旋转速度。如图11所述，传统上通常以预定的处理速度驱动压辊，该速度从驱动力转印到静止状态中定影装置的一刻开始为恒定速度。正常的情况是，从静止状态到预定的处理速度的加速时间约为0.1秒。因此，与大的加速扭矩一样，压辊和定影膜在开始启动运转时定影膜没有足够升温的情况下以预定处理速度旋转，因此，耐热油脂的粘滞性较强并且在启动时需要非常大的扭矩。
参见图12至14，图中示出了根据本发明在定影装置的驱动控制下旋转驱动开始时压辊的圆周速度的变化。
如图12中所示，当驱动力转印到压辊时，压辊以极低的速度(第一速度)驱动，并且其圆周速度随时间缓慢直线上升直至最后达到预定的处理速度(第二速度)。根据定影装置将缓慢驱动上升所需的时间设为最佳值。但与传统驱动的加速上升不同，它不能在短时间内如0.1s内执行完毕。
严格地说，如果驱动辊(压辊)从“0”加快至某一特定的速度，则对于一个极短的时间内不可避免地产生低速区(加速区)，同时，本发明中第一速度区域不包括此低速区域，但控制第一速度区域，以致根据加速时必须产生的速度而延长低速周期。
慢速驱动所需的时间设置在输入打印信号和进入形成了图象的记录材料的定影辊隙之间时段，并且旋转驱动启动时的加速扭矩必须通过设置而充分减小。
此慢速驱动可以在驱动启动之后加速度如图13所示逐渐上升之前按圆周速度以非常低的加速度上升的形式控制成一种非线性驱动。
另外，如图14所示，可以按把圆周速度划分成几级的步骤提高圆周速度的方式控制慢速驱动。在这种情况下，第一速度包括一个在预定的时间里速度恒定的速度区域。
另外，上述三个减速驱动的控制方案可以彼此互相结合。
上述任意一种驱动控制方案的特征在于压辊的驱动刚启动之后的圆周速度设置为低于处理速度(定影速度)。
因此，本发明避免了驱动电机的失调。
另外，定影装置的供电电源(激励线圈27的供电电源)与慢速驱动的启动或慢速驱动期间同时启动。这对定影膜的内表面及其制成元件之间的耐热油脂加热，由此降低粘滞性并减小负载扭矩。特别是在此定影装置的电磁感应发热法中，发热速度短于热辊型的情形，使得定影膜在15至20秒左右时间内被从室温加热到可定影温度190℃。因此，如果慢速驱动时间设为大约15s，则启动时加速扭矩和负载扭矩可以减小，由此启动所需的扭矩可以显著地降低。
在本实施例的电磁感应发热型定影装置的结构中，发热部分不位于辊隙部分中，而位于稍稍靠上游的部位，如图2和6所示。在本实施例的结构中最好直接对摩擦的辊隙部分上的耐热油脂加热以减小负载扭矩，而辊隙部分即使在静止状态被加热，也不会升温。在这种情况下，从加热辊隙部分来看定影膜的慢速旋转非常有效。
如上所述，通过启动温度控制和定影装置的慢速驱动，可以显著地减小启动定影膜的驱动所需的驱动扭矩。
下面将对本发明另一个实施例进行描述。
本实施例中成象装置和定影装置的结构和上述实施例中的情形相同，因此在此省去对该结构的描述。
本实施例的特征在于根据驱动启动之前定影膜10的温度，改变慢速驱动的定影装置的驱动时间。
如果定影膜10在打印结束之后不长的时间没有被完全冷却，则定影膜内涂敷的油脂的粘滞度较低，并且负载扭矩较小。在这种条件下，与定影装置在完全冷却状态下升温时所分配的驱动扭矩相比，可以分配给加速扭矩的驱动扭矩更多。因此，通过利用控制方案，其中旋转器驱动启动后即慢速驱动所需的时间根据旋转驱动启动之前定影膜10的温度而变化，慢速驱动所需的时间可以减到最小值，并且显著递降低定影装置的驱动启动时所需的驱动扭矩。
首先，图15表示本实施例中旋转驱动启动时定影装置的驱动控制方案。此方案与上述实施例的图14中所示控制的情形相同，上述实施例中的圆周速度分步骤提高。在本实施例的驱动控制方案中，慢速驱动下压辊的圆周速度在分步加速中被分成四级。这些步骤从低速起分别被称为第一圆周速度、第二圆周速度、第三圆周速度和第四圆周速度。
在本实施例中，当根据定影膜10的温度彼此适当地结合这四个圆周速度时，可以相对于时间线性地或非线性地加速圆周速度。另外，通过包括分步加速的驱动控制可以合并上述图案以加速。
接下来，图16表示在本实施例中旋转驱动启动时驱动控制的流程图。
首先，当打印信号输入到成象装置主体时压辊30开始旋转驱动。此时，成象装置的主体通过温度探测元件发出的信号确定定影膜的温度。所确定的定影膜温度与预设温度(℃)T1，T2和T3(T1＞T2＞T3)比较。然后把定影膜的确定温度分成四级小于T1，大于或等于T1并小于T2，大于或等于T2并小于T3，以及大于或等于T3。
然后，首先不管定影膜10的温度以最低的第一旋转速度进行1s的旋转驱动。第一圆周速度用于减小刚旋转驱动启动时的扭矩。因此，最好是最小速度。
如果定影膜在驱动启动时的温度低于T1℃，则圆周速度转换成第二圆周速度驱动之后的t2s，然后转换到第三圆周速度驱动t3s，之后再转换到第四圆周速度驱动t4s。最后，驱动启动t1+t2+t3+t4秒之后，速度转换到预定的处理速度以完成慢速驱动。
如果定影膜在驱动启动时的温度大于或等于T1℃并小于T2℃，则跳过以第二圆周速度驱动的步骤并且速度转换到第三圆周速度驱动三秒，并转换到第四圆周速度驱动四秒。最后，驱动启动t1+t3+t4秒之后，速度转换到预定的处理速度以完成慢速驱动。
如果定影膜在驱动启动时的温度大于或等于T2℃并小于T3℃，则跳过第二和第三圆周速度驱动的步骤并且速度转换成第四圆周速度驱动四秒。最后，驱动启动t1+t4秒之后，速度转换到预定的处理速度以完成慢速驱动。
如果定影膜在驱动启动时的温度等于或大于T3℃，则跳过第二、第三和第四圆周速度驱动的步骤并且立即将速度转换至预定的处理速度。换言之，驱动启动t1秒之后，即完成慢速驱动。
在本实施例中慢速驱动及膜温度的条件下的圆周速度被划分成四级，这些级数可以根据定影装置而适当地确定。还可以以联系定影膜各温度的方式在慢速驱动下改变对于预定圆周速度的每个驱动时间。
另外，可以根据定影膜的温度实时连续地线性或非线性改变压辊的圆周速度。
如上所述，通过根据定影膜10的温度在驱动启动之前改变对定影装置的驱动时间，可以减小在定影装置的驱动启动时所需的驱动扭矩，同时最大程度减少慢速驱动所需的时间。
下面对本发明的另一实施例进行描述。
本实施例中成象装置的结构与上述实施例中的相同，因此在此省去描述。
参见图17，图中表示本实施例中电磁感应发热型定影装置的主体部分截面图。在此实施例的此结构中，发热部分布置在辊隙部分N中或其附近。可以按与上述实施例相同的方式在图12至图14中所示的任意一种驱动控制图案或它们的结合图案中执行对在慢速驱动下定影装置200的驱动控制。
本实施例的特点在于在具有上述结构的定影装置中通过在压辊30的旋转驱动启动之前启动温度控制而升高定影膜10的温度。在根据本实施例的定影装置200中，发热部分位于辊隙部分N的附近，因此，通过启动静止状态下的温度控制可以升高由定影膜10和良导热元件40摩擦的辊隙部分N周围的元件的温度。
因此，在压辊30的慢速驱动开始之前可以降低施加到辊隙部分N的定影膜内表面的耐热油脂的粘滞性并减小负载扭矩。
如上所述，静止状态下通过在加热定影膜10之前启动慢速驱动，即使定影装200被冷却，也可以显著地降低启动定影装置的驱动时所需的驱动扭矩在本实施例中如上所述的感应发热型定影装置中，如果在静止状态下施加例如1000W或更大的功率而不降低功率，则在大约几秒的时间里使仅仅发热部分的温度上升到300℃，从而会使定影膜10热损伤。因此，最好将静止状态下输入到定影装置的功率控制到500W或更低。
如上所述，定影膜10在压辊30的慢速驱动之前先被加热，由此可以显著地降低启动定影装置的驱动时所需的驱动扭矩。
可以把上述膜升温后驱动压辊的控制方法施用于具有图12所示结构的图象加热装置。
在上述实施例中布置良导热元件的同时，也可以在周边上布置导向元件16a和16b以及在对应于导向元件16a和16b的辊隙部分N的位置处布置在静止并定影状态下作为支撑元件的滑动元件而不布置良导热元件，使得膜移动到与滑动元件41接触。
如果用于加热和定影一种单色或单路径多色图象，电磁感应发热型定影带10也可以有一种不具有弹性层2的结构。电磁感应发热层1可以由包含金属填充物的树脂构成。也可以是一种单层电磁感应加热层的元件。
作为加热装置的定影装置的结构不局限于本实施例中的压辊驱动型。
例如，如图18所示，环带形式的电磁感应发热型定影带10悬挂在带导向元件16、驱动辊31和张力辊32之间，带导向元件器16和作为施压元件的压辊30的底部通过压力与其间的定影带10接触，形成定影辊隙部分N，由此可以通过驱动辊31旋转驱动定影带。在这种情况下，压辊30是一个从动旋转辊。
压辊30不局限于上述辊，可以是一种具有另一种形式如旋转带的元件。
另外，为了从施压元件30的一侧向记录材料提供热能，可以把电磁感应发热装置或其它装置布置在施压元件30的一侧用于升温并将温度控制到预定温度。
本发明加热装置的应用不局限于本实施例的图象加热和定影装置，也可以广泛地用作加热被加热的材料的装置或设备，如用于通过加热承载图象的记录材料提高光泽或其它表面特性的图象加热装置，用于暂时定影的图象加热装置，用于加热并烘干加热材料的装置或热层叠装置。
如上所述，在根据本发明的定影装置中，其中定影装置具有旋转器滑过辊隙部分中其支撑元件的结构，驱动辊开始旋转时以低速旋转，因此可以避免定影装置的驱动电机失调，并通过加热膜而减小旋转器驱动开始时所需的驱动扭矩，由此可以使用具有较小驱动扭矩的驱动电机，从而降低成本。
虽然以上参照优选实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于上述的实施例，在不脱离本发明技术创意范围的前提下可以做各种改变。
权利要求
1.一种图象加热装置，包括一个活动膜；用于产生磁通量的磁通量发生装置；其中通过上述磁通量产生装置产生的磁通量而在所述膜上产生涡流，该膜通过涡流加热，记录材料上的图象通过该膜上的热量而被加热，一个用于支撑上述膜的静态固定的支撑元件；和其中上述膜滑动移过所述支撑元件，一个驱动上述膜的驱动元件；驱动元件在开始驱动时以第一速度驱动上述膜，然后再以第二速度驱动该膜，其中所述第一速度小于第二速度。
2.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于第一速度相对于时间线性地上升到第二速度。
3.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于第一速度相对于时间非线性地上升到第二速度。
4.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于第一速度相对于时间分步地上升到第二速度。
5.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于第一速度在预定的时间里为恒速。
6.如权利更求1所述的图象加热装置，其特征在于第二速度是图象加热时的速度。
7.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于在所述膜和支撑元件之间施加润滑剂，并且当所述驱动元件以第一速度驱动所述膜时所述膜产生热量。
8.如权利要求1所述的图象加热装置，还包括用于检测所述膜温度的温度检测装置，其特征在于在所述膜和支撑元件之间施加润滑剂，并且根据该温度检测装置检测的温度改变用于所述第一速度的时间。
9.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于驱动元件是一个辊，并且与所述支撑元件通过所述膜形成一个辊隙。
10.如权利要求9所述的图象加热装置，其特征在于在上述辊隙中承载未定影图象的记录材料被夹住并输送，未定影图象被定影在记录材料上。
11.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于所述支撑元件是一个具有优良的滑动性能的元件。
12.如权利要求1所述的图象加热装置，其特征在于上述膜是环形的。
13.一种图象加热装置，包括一个活动膜；一个用于产生磁通量的磁通量产生装置；其中由上述磁通量产生装置产生的磁通量在所述膜上产生涡流，记录材料上的图象通过该膜上的热量而被加热，一个用于支撑上述膜的静态固定的支撑元件；和其中所述膜通过润滑剂滑动移过该支撑元件，一个驱动上述膜的驱动元件；其中该驱动元件在所述膜发热之后驱动该膜。
14.如权利要求13所述的图象加热装置，其特征在于所述驱动元件是一个辊，并且与所述支撑元件通过所述膜形成一个辊隙。
15.如权利要求14所述的图象加热装置，其特征在于在上述辊隙中承载未定影图象的记录材料被夹住并输送，未定影图象被定影在记录材料上。
16.如权利要求13所述的图象加热装置，其特征在于所述支撑元件是一个具有优良的滑动性能的元件。
17.如权利要求13所述的图象加热装置，其特征在于上述膜是环形的。
18.如权利要求13所述的图象加热装置，其特征在于所述驱动元件在开始驱动时以第一速度驱动上述膜，然后再以第二速度驱动上述膜，其中所述第一速度小于第二速度。
全文摘要
本发明涉及一种图象加热装置,其中驱动元件在开始驱动时以第一速度驱动上述膜,然后再以第二速度驱动膜,其中第一速度小于第二速度。
文档编号G03G15/20GK1272639SQ0010832
公开日2000年11月8日 申请日期2000年2月1日 优先权日1999年2月1日
发明者铃木雅博, 阿部笃义 申请人:佳能株式会社