定影装置和图像形成装置的制作方法

专利名称：定影装置和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及定影装置和图像形成装置。
背景技术：
提出了一种采用电磁感应加热模式的用于图像形成装置的定影装置。
作为图像形成装置的定影装置，提出了一种采用电磁感应加热模式
的定影装置(例如，参见(JP-A)第2001-176648号日本专利申请公报)。 该电磁感应加热模式是这样一种模式使通过感应线圈产生的磁场作用 于具有导电层的旋转体，由此该旋转体被在该导电层中产生的涡电流直 接加热。

发明内容
本发明提供了一种定影装置，即使使用不同尺寸的记录介质，该定 影装置也可以抑制纸张所通过的区域(纸张通过区域)以外的区域的温 度过度升高。本发明还提供了一种具有定影装置的图像形成装置。
艮P，本发明的第一方面的第一实施方式是一种定影装置，该定影装
置包括
第一旋转体，其具有通过磁场的作用而发热的发热层并且形成为大
致圆筒形状；
第二旋转体，其与所述第一旋转体接触；
磁场产生单元，用于产生磁场，所述磁场产生单元被设置为与所述 第一旋转体的内周面具有预定间隔或者与所述第一旋转体的外周面具有 预定间隔；以及
发热控制构件，其被设置为面对所述磁场产生单元，所述第一旋转
体位于所述发热控制构件与所述磁场产生单元之间，所述发热控制构件 包括具有居里温度的感温磁性材料并且控制所述发热层的发热。
本发明的第一方面的第二实施方式的特征在于所述居里温度基本 等于或高于所述第一旋转体的设定温度，并且所述居里温度基本等于或 低于所述第一旋转体的耐热温度。
本发明的第一方面的第三实施方式的特征在于所述定影装置还包 括非磁性金属构件，其中所述非磁性金属构件包括非磁性金属材料，所 述非磁性金属构件被布置在所述第一旋转体内侧，并且面对所述磁场产 生单元，所述第一旋转体和所述发热控制构件位于所述非磁性金属构件 与所述磁场产生单元之间，从而使所述非磁性金属构件不与所述发热控 制构件接触。
本发明的第一方面的第四实施方式的特征在于还包括非磁性金属构 件，其中所述非磁性金属构件包括非磁性金属材料、被布置在所述第一 旋转体的内部、并面对所述磁场产生单元，所述第一旋转体和所述发热 控制构件以使所述非磁性金属构件与所述发热控制构件相接触并且使所 述发热控制构件与所述第一旋转体相接触的方式，位于所述非磁性金属 构件和所述磁场产生单元之间。
本发明的第一方面的第五实施方式的特征在于所述发热层包括非 磁性金属。
本发明的第一方面的第六实施方式的特征在于还包括屏蔽单元，该 屏蔽单元对由于来自所述磁场产生单元的电磁感应而在所述发热控制构 件中产生的涡电流进行屏蔽。
本发明的第一方面的第七实施方式是第六实施方式的还具有如下特 征的实施方式所述屏蔽单元是狭缝或切口，其均形成在所述发热控制 构件中。
本发明的第一方面的第八实施方式的特征在于所述定影装置还包 括用于将旋转驱动力传输到所述第一旋转体的驱动力传输构件，所述驱 动力传输构件位于所述第一旋转体的沿着所述第一旋转体的轴方向的两 端中的至少一端。
本发明的第一方面的第九实施方式的特征在于所述发热控制构件 与所述第一旋转体接触。
本发明的第一方面的第十实施方式的特征在于所述发热控制构件 被布置为与所述第一旋转体在不施加压力的情况下相接触。
本发明的第一方面的第十一实施方式的特征在于所述发热控制构 件不与所述第一旋转体接触。
本发明的第一方面的第十二实施方式的特征在于所述发热控制构 件是非发热体。
本发明的第一方面的第十三实施方式的特征在于所述感温磁性材 料是金属材料。
本发明的第一方面的第十四实施方式的特征在于当所述第一旋转 体与所述第二旋转体接触时，所述第一旋转体与所述第二旋转体的接触
部分朝向所述第一旋转体的内周面弹性变形。
此外，本发明的第二方面是一种图像形成装置，该图像形成装置包
括
潜像保持体；
潜像形成单元，用于在所述潜像保持体的表面上形成潜像；
显影单元，其利用电子照相显影剂将所述潜像显影成图像； 转印单元，用于将经显影的图像转印到转印接收介质；以及 本发明第一方面的定影装置，用于将所述图像定影在所述转印接收 介质上。
本发明的第一方面的第一实施方式提供的有益效果是与缺乏此实
施方式的特征的其它结构相比，即使使用不同尺寸的记录介质，也可以 抑制第一旋转体中纸张不通过区域的温度过度升高。
本发明的第一方面的第二实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，抑制了较差定影以及第一旋转体的劣化 并且抑制了对图像进行定影时过热。
本发明的第一方面的第三实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，抑制了发热控制构件的磁通(magnetic
flux)(磁场)所穿透的区域中的第一旋转体的温度升高。
本发明的第一方面的第四实施方式提供的有益效果是与缺乏此实
施方式的特征的其它结构相比，能够提升每单位时间在定影带的轴向上
传递的热能的量，以沿所述轴向发散热量，从而防止了纸张通过区域以
外的区域的温度过度升高。
本发明的第一方面的第五实施方式提供的有益效果是与缺乏此实
施方式的特征的其它结构相比，即使发热层薄，也能够发出充足的热量，
从而可获得热容量小的发热层。
本发明的第一方面的第六实施方式提供的有益效果是与缺乏此实
施方式的特征的其它结构相比，可以实现对所述发热控制构件的自发热
的抑制。
本发明的第一方面的第七实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，可以实现对所述发热控制构件的自发热 的抑制以及对在所述发热控制构件的轴向上的热能传递的抑制。
本发明的第一方面的第八实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，抑制了由于第一旋转体的抗滑效果而导 致的第一旋转体的旋转速度的波动，从而可以抑制定影时纸张起皱或不 平坦。
本发明的第一方面的第九实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，通过发热控制构件可以更加灵敏地控制 发热层的电磁感应发热。
本发明的第一方面的第十实施方式提供的有益效果是与缺乏此实 施方式的特征的其它结构相比，抑制了第一旋转体的滑动阻力，所以不 易发生由于磨损而导致的寿命缩短。
本发明的第一方面的第十一实施方式提供的有益效果是与缺乏此 实施方式的特征的其它结构相比，抑制了由于缺乏与第一旋转体直接接 触的部分而导致在定影装置开始驱动时温度上升速度的低下，从而定影 装置能够更快地达到可定影状态。
本发明的第一方面的第十二实施方式提供的有益效果是与缺乏此实施方式的特征的其它结构相比，抑制了发热控制构件的自加热，由此 能够实现响应于第一旋转体的温度变化的更灵敏的控制。
本发明的第一方面的第十三实施方式提供的有益效果是与缺乏此 实施方式的特征的其它结构相比，使发热控制构件的热容量更小，因此， 改善了发热控制构件对第一旋转体的温度变化的温度跟踪，实现了更灵 敏的温度响应控制。
本发明的第一方面的第十四实施方式提供的有益效果是与缺乏此 实施方式的特征的其它结构相比，可以更容易地从第一旋转体移除纸张。
本发明的第二方面提供的有益效果是与缺乏此方面的特征的其它 结构相比，可以长期获得高质量的定影图像，这不同于任何不满足本发 明实质要求的情况。


图1是示出了根据本发明的一个实施方式的图像形成装置的示意性 结构图。
图2是示出了根据本发明的该实施方式的定影装置的示意性截面图。
图3是示出了根据本发明的该实施方式的定影装置的示意性截面图。
图4是示出了在根据本发明的该实施方式的定影装置中定影带和挤 压辊彼此分离的情况的示意性截面图。
图5A是示意性示出了穿透根据本发明的该实施方式的定影装置中 的定影带的主磁通的示意性截面图。
图5B是示意性示出了穿透根据本发明的该实施方式的定影装置中 的定影带的主磁通的示意性截面图。
图6是示出了根据本发明的另一实施方式的图像形成装置的示意性 结构图。
图7是示出了根据本发明又一实施方式的定影装置中的发热控制构 件和支撑构件的示意性截面图。
图8是示出了根据本发明又一实施方式的定影装置中的发热控制构 件的示意性结构图，其中该发热控制构件设置有狭缝。
图9是示出了根据本发明又一实施方式的定影装置中的发热控制构 件的示意性结构图，其中该发热控制构件设置有狭缝。
具体实施例方式
在下文中将参照附图来描述根据本发明的示例性实施方式。在所有 附图中，将相同的附图标号附于具有基本相同功能的构件，并且可以省 略对这些构件的重复描述。
图1是示出了根据示例性实施方式的图像形成装置的示意性结构
图。图2是示出了根据示例性实施方式的定影装置的示意性截面图。图3 是示出了根据示例性实施方式的定影装置的另一示意性截面图。图2示 出了沿着定影装置的轴方向观察到的截面图，而图3示出了在图2中的 线2-2上截取并且沿着与定影装置的轴方向垂直的方向观察到的截面图。 如图1所示，作为根据本示例性实施方式的图像形成装置的图像形 成装置100具有可单方向(图1中箭头A的方向)旋转的圆筒状感光体 鼓10。在该感光体鼓10周围，沿鼓10的旋转方向从鼓10的上游侧到鼓 10的下游侧连续布置有如下部件充电装置12，用于对感光体鼓10的 表面进行充电；曝光装置14，用于将成像的光L照射到感光体鼓10上以 在表面上形成潜像；显影装置16，用于选择性地将调色剂转印到感光体 鼓10的表面以形成调色剂图像，该装置由显影单元16A至16D组成； 环带形式的中间转印体18，其与感光体鼓10相对地被支撑，并且具有可 旋转的周面；清扫装置20，用于去除在转印调色剂图像之后残留在感光 体鼓10上的调色剂；以及放电曝光装置22，用于对感光体鼓10的表面 进行放电。
此外，在中间转印体18的内部布置有转印装置24，用于将形成 在感光体鼓10的表面上的调色剂图像一次转印到中间转印体18上；两 个支撑辊26A和26B;以及转印对向辊28，用于实现二次转印。通过这 些构件，中间转印体18被拉紧从而可单方向(图1中箭头B的方向)旋
转。在与转印对向辊28相对的位置处，布置有转印辊30，使中间转印体 18位于辊28和30之间。转印辊30是用于将一次转印到中间转印体18 的外周面上的调色剂图像二次转印到记录纸张(记录介质)P上的辊子。 记录纸张P沿箭头C的方向被送入转印对向辊28和转印辊30彼此接触 从而彼此挤压的部分。在该挤压接触部分，其表面上二次转印了调色剂 图像的记录纸张P沿由箭头C指示的方向原样地传送。
在记录纸张P的传送方向(箭头C方向)的下游位置处，布置有定 影装置32，该定影装置32用于对记录纸张P的表面上的调色剂图像进行 加热以使其熔化，然后将熔化的图像定影在记录纸张P上。记录纸张P 通过纸张传送引导构件36而送入定影装置32中。在中间转印体18的沿 着体18的旋转方向(箭头B方向)的下游侧，布置有清扫装置34，该 清扫装置34用于去除残留在中间转印体18的表面上的调色剂。
下面将描述根据本示例性实施方式的定影装置。
如图2和图3所示，根据本示例性实施方式的定影装置32具有可 单方向(箭头D的方向)旋转的环带形式的定影带38 (第一旋转体)； 挤压辊40 (第二旋转体)，其可单方向(箭头E的方向)旋转，并且与定 影带38的周面接触以挤压该面；以及磁场产生装置42 (磁场产生单元)， 其被布置为与带38的接触挤压辊40的挤压接触面反向地与定影带38的 外周面相对，并且与该外周面分离。
在定影带38的内周侧设置有紧固构件44，其与挤压辊40相结合 地形成接触部分；发热控制构件46，其面对磁场产生装置42 (定影带38 位于发热控制构件46与磁场产生装置42之间)并且被布置成与定影带 38的内周面相接触；以及支撑构件48，其支撑紧固构件44。发热控制构 件46由支撑构件48进行支撑。在定影带38的两端布置有驱动传输构件 50，用于传输旋转动力以旋转地驱动定影带38。
在定影带38与挤压辊40之间的接触区域的沿着记录纸张P的传送 方向(箭头F的方向)的下游侧，设置有剥离构件52。该剥离构件52 包括支撑部52A，其一端以紧固方式进行支撑；以及剥离片52B，其 由该部52A进行支撑。剥离构件52被布置为使剥离片52B的前端靠近 或接触定影带38。
首先，将在下文中描述定影带38。要用作本示例性实施方式的定影 带38的定影带的实施例包括具有基板以及形成在该基板的外周面上的发 热层和表面防粘层的带。
可以从由如下材料制成的基板中适当地选择基板，所述材料具有耐 热性和支撑薄的发热层的强度，并且被磁场(磁通)穿透但不轻易发热
或者不会由于磁场的作用而产生任何热量。以下是基板的示例具有等
于或约为3(^w至等于或约为200^mz (期望地等于或约为50/^至等于或 约为150/^，更期望地等于或约为10(Vw至等于或约为150^m)的厚度 的金属带(由诸如非磁性不锈钢的非磁性金属制成，或者由诸如Fe、 Ni、 Cr或它们的合金(诸如Ni-Fe合金或Ni-Cr-Fe合金)的软磁性材料或硬 磁性材料制成)；或者具有等于或约为6(^m至等于或约为200;^的厚度 的树脂带(诸如聚酰亚胺带)。
发热层由允许磁场(磁通)容易从其穿透并且容易因磁场的作用而 被加热的材料制成。发热层的热容量优选地要尽可能小。
在使用可廉价生产的频率为20 kHz至100 kHz的通用电源的情况 下，如果使发热层薄于50;^，则固有电阻率比磁性金属低的非磁性金属 要比磁性金属更易于发生电磁感应发热。相反，在发热层的厚度为5(^m 或更大的情况下，磁性金属要比非磁性金属更易于发热。
因为磁性金属通常具有高固有电阻率以及几十至几千的比透磁率， 所以涡电流难以在由磁性金属制成的电导体的外皮的深度流动。例如， 铁(其为磁性金属)的固有电阻率为9.71xl0-8^，镍(其为磁性金属) 的固有电阻率为6.84x10-8Qm。与之相对，银(其为非磁性金属)的固有 电阻率为1.59xl0-8^7，铜(其为非磁性金属)的固有电阻率为1.67x10-8Qm， 铝(其为非磁性金属)的固有电阻率为2.7x10-8Qm，它们均具有小的固有 电阻率和约为1的比透磁率。因此，当将这些非磁性金属制造得薄时， 发热变得容易。尤其当将非磁性金属制造为2(Vm或更薄时，发热变得容 易。相反，当将非磁性金属制造得厚于20，时，发热变得困难，尽管涡 电流流动，但是因为固有电阻率小，所以由于涡电流损耗而导致的发热
量变小。
发热层的结构的具体示例包括具有厚度为约2pm至约2(Vw的非磁 性金属材料的发热层，并且其期望示例包括厚度为约5一w至约15^z并且 其发热区域的总热容量约为3J/K或更小的非磁性金属材料。如上所述， 非磁性金属材料的优选示例包括铜、铝和银。
表面防粘层的示例包括厚度为约l一m至约30/^的含氟树脂层(诸 如PFA层，其是由四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚形成的共聚物制成的 层)。
定影带38的结构并不限于上述结构。定影带38的结构的示例还包 括使发热层位于两个基板之间的带，其具体示例包括使发热层(诸如由 铜制成的发热层)位于两个不锈钢层之间的带。还可以在基板与发热层 之间或者在发热层与表面防粘层之间布置包括硅橡胶、氟橡胶、氟硅酮 橡胶等的弹性层。
定影带38例如通过使其厚度小或者选择其组成材料，而优选地具有 热容量小(例如，等于或约为5J/K至等于或约为60J/K的热容量，期望 地等于或约为30J/K或更小的热容量)的结构。
可以任意选择定影带38的直径，并且该直径通常在从等于或约为 20mm至等于或约为50mm的范围内。还可以例如通过提供被含氟树脂覆
盖并且具有抗滑动耐久性的膜(诸如具有抗滑动耐久性并且仅设置在紧 固构件44上的膜)，通过将含氟树脂涂布到定影带38的内周面上，或者 通过将润滑剂(诸如硅油)涂布到定影带38的内周面上，来修改定影带 38的内周面。
下面将描述挤压辊40。尽管本示例性实施方式是定影带和挤压辊彼 此分离的情况，但是本发明的范围还包括定影带和挤压辊彼此恒定接触 的情况。借助隔着定影带38在挤压辊40的两端对挤压辊40进行挤压的 弹簧构件(在附图中未示出)，以例如等于或约为294N (大约30kgf)的 总负重将挤压辊40置于紧固构件44上。当挤压辊40被预加热(预热) 时，挤压辊40移动从而与定影带38分离(见图4)。
挤压辊40例如可以是具有由金属制成的圆筒状芯构件40A以及形成在该芯构件40A的表面上的弹性层40B (诸如硅橡胶层或含氟橡胶层) 的辊子。如果需要的话，挤压辊40还在其最外侧表面上具有表面防粘层 (诸如含氟树脂层)。
现在将描述发热控制构件46。发热控制构件46被形成为与定影带 38的内周面的形状相似的形状。发热控制构件46因此与定影带38的内 周面接触并且隔着定影带38与磁场产生装置42面对地布置。
发热控制构件46被布置为与定影带38的内周面不施加实质压力地 接触，同时利用支撑构件48的弹簧构件48B，保持圆筒形状的定影带38 不与支撑构件48A接触。在本示例性实施方式中，发热控制构件46以约 为1N的力与定影带38的内周面接触。由于没有向带施加张力，所以即 使当发热控制构件与之接触时，带的形状也不会改变极端量。如果向定 影带施加大的张力，则滑动阻力会变得更高，并且其结果是，由于磨损 而縮短带的寿命。当滑动阻力增加时，带的驱动扭矩也会增加，这会引 起对带反复施加扭力，这会导致诸如带的发热层破裂或弯曲的问题。
发热控制构件46是温度控制构件，并且由具有居里温度的感温磁性 材料(诸如感温磁性合金)构成。发热控制构件46的居里温度优选地等 于或高于定影带38的设定温度，并且优选地等于或低于定影带38的耐 热温度。具体地说，该居里温度期望为从约14(TC至约24(TC，并且更期 望地为从约15(TC至约230°C。
发热控制构件46优选地为不会因磁场的作用而发热的"非发热体"。 如果发热控制构件46具有足够的发热能力，则当发热层对定影带进行加 热时，发热控制构件46可以通过电磁感应作用而发热，其结果是，发热 控制构件46由于涡电流损耗和磁滞损耗而发热。如果该发热量大，则发 热控制构件46的温度会上升并且无意地达到其居里温度，从而在不需要 时显示了其温度控制能力。由于发热控制构件46是用于控制定影带的温 度所必需的构件，所以应必须使这种由于自发热而导致的温度非期望上 升尽可能地小。本示例性实施方式的"非发热体"是与发热层的发热能力 相比，具有足够小的自发热能力的构件。当由于发热控制构件46的自发 热能力而存在显示发热控制构件46的功能的问题时，可使发热控制构件
46构造有狭缝或切口，从而不易发生涡电流损耗。该狭缝或切口用作屏
蔽单元，其对由于磁场产生装置42的电磁感应作用而在发热控制构件46 中产生的涡电流进行屏蔽。
例如，如图8和图9所示，可将狭缝设置在发热控制构件的表面上， 从而屏蔽了涡电流的路径。可以通过沿着发热控制构件46的宽度方向 (即，沿着定影带38的圆周方向)设置一个或更多个槽来形成狭缝46A。 可将狭缝46A形成为多个槽，所述多个槽彼此间具有一定间隔地排列。 另选的是，可以以相对于发热控制构件46的宽度方向倾斜的方向设置狭 缝46A的所述一个或更多个槽。通过形成狭缝46A，可以控制在发热控 制构件46的轴向(定影带38的旋转轴方向)上的热传递(热传导)。结 果，当由于连续通过尺寸小的纸张而使定影带38中纸张通过区域以外的 区域的温度开始升高时，热从纸张通过区域以外的区域中的升温区域传 递到面对的发热控制构件46。由于随着温度上升，发热控制构件46的饱 和磁通密度降低，所以定影带的纸张通过区域以外的区域中的发热层的 发热开始受到控制。此外，当温度上升到包含在发热控制构件46中的感 温磁性材料的居里温度附近时，因为发热控制构件从有磁性变为非磁性， 所以发热层的发热受到进一步控制。此时，当发热控制构件46中纸张通 过区域以外的区域的高温部分的热沿轴向传递到低温部分时，因为纸张 通过区域以外的那些区域的温度被降低并且对发热层发热的控制可以停 止，结果，对定影带的纸张通过区域以外区域的温度上升的控制效果降 低。从可以防止该沿着轴向的热传递的观点看，设置上述狭缝是优选的。
图8是示出了根据本发明另一实施方式的定影装置中的发热控制构 件的示意性结构(平面)图，其中该发热控制构件设置有狭缝。图9是 示出了根据本发明又一实施方式的定影装置中的发热控制构件的示意性 结构(侧视)图，其中该发热控制构件设置有狭缝。
感温磁性材料大致可以分成金属材料或氧化物材料。氧化物材料(诸 如铁素体)会具有如下问题难于制薄(约300^n或更小)并且易裂，
这使得处理变困难；由于大的热容量而具有低的热传导率，这会防止氧 化物材料灵敏地跟随定影带的温度变化，从而导致无法实现控制发热控
制构件46的发热的目标。
考虑到解决以上问题，发热控制构件使用如下的金属材料作为感温 磁性金属材料该金属材料便宜、能够容易地成形为薄形式并具有良好 的可加工性、挠性和高热传导率。该金属材料的优选示例包括诸如包括
Fe、 Ni、 Si、 B、 Nb、 Cu、 Zr、 Co、 Cr、 Mo、 V、 Mn等中的至少一个的 金属合金材料，并且其具体示例包括由Fe和Ni制成的二元调整磁钢以 及由Fe、 Ni和Cr制成的三元调整磁钢。
感温磁性材料是铁磁材料，并且当其温度上升到接近该材料的居里 温度时，该材料被非磁化(顺磁化)。当具有几百或更大的比透磁率的铁 磁材料被非磁化时(即，进入顺磁或反磁状态)，比透磁率接近1，从而 磁通密度改变(即，磁场变强或变弱)。因此，通过感温磁性材料的非磁 化，其磁通密度变弱，从而该材料能够变成几乎不发热的材料。
由金属制成的任何电导体的外皮深度通常由下面的等式(1)表示。 当导体的外皮深度被设置为感温磁性金属层的厚度或更小时，对该导体 进行热处理，从而使其透磁率变高，或者使磁场产生装置42的频率变高。 另选的是，能够通过选择具有小的固有电阻率值的材料来实现该设置。 在本示例性实施方式中，导体的外皮深度基本等于或小于感温磁性金属 层的厚度并不是必需的。然而，期望将导体的外皮深度设置为感温磁性 金属层的厚度或更小，因为有益效果会增加。在这种情况下，根据考虑 到当发热控制构件46经受基本小于居里温度的温度时发热控制构件46 的厚度的等式(1)，来选择感温磁性材料的比透磁率。例如，当感温磁 性材料是Fe-Ni的磁性合金并且发热控制构件46的厚度为大约50戶时，
将感温磁性材料的比透磁率选择成至少约为5000。
在等式(1)中，S表示"表皮深度"，其是导体的外皮的深度(m)， p表示固有电阻率值(Qm)， f表示频率(Hz)，并且p表示比透磁率。
发热控制构件46的形状示例包括通过切除具有一厚度(例如，等于 或约为2(^m至等于或约为30(Vm)并且对应于圆筒的规定中心角范围
等式l
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(例如，基本在等于或约为30度至等于或约为180度的范围内)的部分 而获得的形状，但是发热控制构件46的形状的范围不限于此。
下面将描述紧固构件44。紧固构件44例如是具有定影带38的轴方 向(宽度方向)上的轴线的杆状构件。紧固构件44是用于抵抗来自挤压 辊40的压力作用的构件。当挤压辊40隔着定影带38挤压紧固构件44 时，定影带38朝向其内周面侧变形。当挤压辊40与紧固构件44的接触 区域的沿着上述纸张传送方向的下游侧处的定影带38被给予一曲率时， 该纸张从定影带剥离。
为了获得纸张的剥离能力，考虑"当挤压辊40隔着定影带38挤压紧 固构件44时定影带38是否会朝向其内周面侧变形"来选择定影带。然而， 在本示例性实施方式中的定影带38中，使用金属材料，因此，挠性取决 于用于决定定影带38的刚性(即，感温磁性金属层的厚度)的金属层。
能够通过使用非磁性不锈钢这种硬材料来检查定影带38在其弹性 变形区域内是否朝向其内部翘曲或弯曲。当将等于或大于至少在图像定 影时施加在定影带上的负重的压力给予定影带时，对其翘曲量进行评价。 结果，当硬材料的厚度为大约250〃m时，材料几乎不翘曲。当该厚度为 大约200/^时，开始产生轻微翘曲。当厚度为大约150A 、大约125/^、 大约100/^以及大约75/^时，产生足够的翘曲。因此，定影带38的金 属材料层期望等于或约为200;^或更小。
紧固构件44的材料的特别优选的示例包括耐热树脂和耐热橡胶。紧 固构件44的材料的示例包括耐热树脂，诸如玻璃纤维强化PPS (聚苯硫 醚)、苯酚、聚酰亚胺、或液晶聚合物。除了这些材料以外，就作为具有 高导热率的金属而言，其优选示例还包括铝。
下面，将描述支撑构件48。支撑构件48的结构示例包括具有支 撑构件48A、用于支撑发热控制构件46的弹簧构件48B、以及位于支撑 构件48A的较长方向两端的轴48C。
形成支撑构件48A和轴48C的材料不受到特别限制，只要该材料是 如下的材料即可当该材料受到来自挤压辊40的压力时，该材料给出允 许水平范围内或更小的翘曲量(具体地说，例如，等于或约为0.5mm或 更小的翘曲量)，并且其示例包括金属材料和树脂材料。此外，支撑构件
48A由非磁性金属材料(即，诸如铜、铝、银或非磁性不锈钢的非磁性
金属构件)形成。
在轴由于施加在轴上的负重而大幅翘曲从而引起与轴的刚性有关的 问题的情况下，支撑构件可以是具有如下构件的结构体，该构件由具有 给出了小偏差的杨式模量的材料和非磁性材料制成。在这种情况下，可 以使非磁性层的厚度约等于或大于由等式(1)表示的外皮深度。
在支撑构件48A是由磁性金属材料形成的情况下，可用如下构件来 屏蔽支撑构件48A的面向磁场产生装置42的一侧，从而使来自磁场产生 装置42的磁通不到达该磁性金属材料，所述构件由电阻率低并且约等于 或大于外皮深度的非磁性金属材料(诸如铜、铝或银)形成。如果来自 磁场产生装置42的磁通到达该磁性金属材料，则由于由涡电流引起的焦 耳发热增加，所以无效地浪费了能量。
另一方面，弹簧构件48B是用于连接发热控制构件46和支撑构件 48A的连结构件，并且直接支撑发热控制构件46。弹簧构件48B在发热 控制构件46的宽度方向两端连结发热控制构件46。
此外，弹簧构件48B例如可以由弯曲板簧(诸如由金属制成的板簧 或由各种弹性体中的一个或更多个制成的板簧)形成。发热控制构件46 由弹簧构件48B支撑，即使当定影带38离心旋转从而定影带38沿径向 位移时，发热控制构件46也跟随该位移以保持与定影带38的内周面的 接触状态。
发热控制构件46还可起弹簧构件48B的作用。在这种情况下，可以
形成使发热控制构件和弹簧构件彼此成为一体的结构。
下面将描述驱动力传输构件50。驱动力传输构件50均是用于传输 用于使定影带38绕其旋转中心旋转的驱动力的构件。构件50例如均包 括安装到定影带38的一端内侧的凸缘(flange)部50A、以及在其外 周面具有凹凸的圆筒状齿轮部50B。驱动力传输构件50例如由金属材料 或树脂材料制成。
通过将凸缘部50A插入到定影带38的端部内侧，由定影带38的端
部来支撑驱动力传输构件50。驱动力传输构件50的齿轮部50B由附图 中未示出的电机等驱动而旋转。此外，旋转驱动力传输到定影带38,从 而使带38绕其旋转中心旋转。
尽管在本示例性实施方式中在定影带38的沿其轴向的两端设置有 驱动力传输构件50，但是本发明不限于此。可将驱动力传输构件50仅设 置在定影带38的沿其轴向的一端。尽管在本示例性实施方式中通过将凸 缘部50A安装到定影带38的端部内侧从而在定影带38的端部支撑驱动 力传输构件50，但是本发明不限于此。可以通过将定影带38的端部设置 在凸缘部50A的内侧从而在定影带38的端部支撑驱动力传输构件50。
下面将描述磁场产生装置42。磁场产生装置42被形成为具有仿照 定影带38的外圆周面的形状。该装置42被布置为与发热控制构件46相 对(定影带38插入在装置42与构件46之间)，并且与定影带38的外周 面分离以具有例如等于或约为lmm至等于或约为3mm的间隔。在磁场 产生装置42中，沿着定影带38的轴向布置有绕成多圈的激励线圈(磁 场产生单元)42A。
用于向激励线圈42A提供交流电流的激励电路(在附图中未示出) 连接到激励线圈42A。此外，磁性物质构件42B被布置成在激励线圈42A 的表面上沿着激励线圈42A的长度方向(定影带38的轴向)延伸。通过 将激励线圈42A和定影带38置于磁性物质构件42B发热控制构件46(其 为磁性物质)之间，形成了磁路，并且可以实现对磁场泄漏的控制、磁 耦合的改进、以及功率因数的改进。优选的是，磁性物质构件42B是铁 磁物质。铁磁物质的示例包括铁磁金属材料，诸如铁、镍、铬和锰、它 们的合金、它们的氧化物等。可以选择铁磁物质从而使涡电流损耗和磁 滞损耗变小。在涡电流损耗大的情况下，可以在发热控制构件46中形成 狭缝或切口，或者可以将发热控制构件46构造为以薄板形状(诸如硅钢 板)层叠，从而使涡电流更难流动。
涡电流损耗小并且磁滞损耗小的材料的示例包括软性铁氧体、作为 氧化物的软磁金属材料等。
磁场产生装置42的输出施加于如下范围中，在该范围中，例如磁通(磁场)穿透定影带38的发热层以发热，并且在低于居里温度的温度下， 磁通(磁场)不易穿透发热控制构件46从而不会发热。
磁场产生装置42设置在定影带38的内周面侧，与该面具有预定间 隔。在这种情况下，将发热控制构件46设置为与定影带38的外周面接 触。
下面将描述根据本示例性实施方式的图像形成装置100的操作。
首先，由充电装置12对感光体鼓10的表面进行充电。接着，从曝 光装置14，将光L成像地照射到感光体鼓10的表面上，从而通过该表面 上的静电势之间的差在该表面上形成潜像。感光体鼓10沿箭头A的方向 旋转，从而该潜像被移动到与显影装置16的显影单元之一 (单元16A) 相对的位置。第一颜色调色剂然后从显影单元16A转移到该潜像上，从 而在感光体鼓10的表面上形成调色剂图像。通过使感光体鼓IO沿箭头A 的方向旋转，该调色剂图像被传送到与中间转印体18相对的位置，然后 由转印装置24将该图像静电地一次转印到中间转印体18的表面上。
在一次转印之后，由清扫装置20去除残留在感光体鼓10的表面上 的调色剂。经过清扫的感光体鼓10的表面被放电曝光装置22进行电势 初始化，并且被再次移动到与放电装置12相对的位置。
之后，显影装置16的显影单元中的三个单元(单元16B、16C和16D) 相继移动到与感光体鼓10相对的位置。以相同方式相继形成第二、第三 和第四颜色调色剂图像，从而使这四个颜色调色剂图像重叠(合并)。将 这些重叠(合并)的调色剂图像一次性地转印到中间转印体18的表面上。
合并在中间转印体18上的调色剂图像通过中间转印体18沿箭头B 的方向的旋转移动，被传送到转印辊30与转印对向辊28彼此面对的位 置，从而使调色剂图像与送入的记录纸张P接触。将转印偏置电压跨转 印辊30和中间转印体18地施加到这些构件30和18，从而将这些调色剂
图像二次转印到记录纸张P的表面上。
含有尚未定影的调色剂图像的记录纸张P经由纸张传送引导构件36
被运送到定影装置32。
下面将描述根据本示例性实施方式的定影装置32的动作。
例如，当在图像形成装置100中开始调色剂图像形成动作的同时(在 下文中应该自然地理解"同时"这一表达不能被视为必须需要两个动作 被严格同时地执行当然允许两个动作之间有一定时间迟滞)，首先在定 影装置32中执行下面的动作在定影带38和挤压辊40彼此分离的状态
下(见图4)，驱动力传输构件50被电机(未示出)驱动从而旋转，并且 由此定影带38被驱动从而以例如等于或约为200mm/秒的圆周速度沿箭 头D的方向旋转。
与定影带38的旋转驱动一起，从激励电路(未示出)向包括在磁场 产生装置42中的激励线圈42A提供交流电流。当向激励线圈42A提供 了交流电流时，在激励线圈42A周围产生或消灭磁通。该产生和消灭被 重复。当磁通(磁场)与定影带38的发热层38A相交时，在发热层中产 生涡电流，从而产生抑制前一磁场的变化的磁场。结果，与发热层38A 的表皮电阻以及流入发热层38A的电流的平方成比例地发热(见图5A)。 在图5A和图5B中，双点划线均表示主磁通。
通过该在发热层38A中产生的热，在例如大约10秒内将定影带38 加热到设定温度(例如，150°C)。
接下来，在挤压辊40挤压定影带38的状态下，送入到定影装置的 记录纸张P被发送到定影带38与挤压辊40之间的接触区域，然后借助 被发热器加热的定影带38和挤压辊40进行加热和挤压以使调色剂图像 熔化，并且将该图像压在记录纸张P的表面上。结果，调色剂图像定影 在记录纸张P的表面上。
当通过定影带38和挤压辊40在图像定影中将图像连续定影在尺寸 均比定影带38的定影区域宽度(即，轴向长度)小的记录纸张P上时， 在定影带38中的纸张通过区域中消耗热量，而在该纸张通过区域以外的 区域中不消耗热量。因此，在定影带38中纸张通过区域以外的区域中温 度上升。
当定影带38中纸张通过区域以外的区域的温度接近构成发热控制 构件46的感温磁性材料的居里温度时，发热控制构件46中的与定影带 38中纸张通过区域以外的区域重叠(接触)的区域被非磁性化。这样，
在保持磁性的纸张通过区域与被非磁性化(即，处于顺磁状态)的纸张 通过区域以外的区域之间产生了磁通(即，磁场的强弱)差。结果，在 发热层中，在纸张通过区域以外的区域中产生的热量小于在纸张通过区 域中产生的热量。这样，在定影带38的发热层中的发热受发热控制构件 46的控制。
根据等式(1)可以理解，当发热控制构件46被非磁性化(即，其 比透磁率接近l)时，磁通(磁场)轻易将其穿透。如图5B所示，在此 时给出支撑构件48A (其由具有低固有电阻率值的非磁性金属材料(诸 如银、铜或铝)制成)(即，其厚度大于外皮深度)的情况下，磁通(磁 场)主要作为涡电流流入支撑构件48A，从而抑制由于基于在定影带38 的发热层中流动的涡电流的损耗而进一步产生的热。穿透发热控制构件 46的磁通(磁场)到达由非磁性金属材料制成的支撑构件48A，从而返 回到磁场产生装置42。另外，将支撑构件48布置为既不与定影带38接 触，也不与发热控制构件46接触，从而支撑构件48A不从定影带48带 走热能。
支撑构件48A可由以下构件构成非磁性金属感应构件48D，其包 括固有电阻率低的金属，诸如铝、铜或银；以及支撑物48F的结构。这 种构造的示例包括图7所示的示例，其中将曲面板形非磁性金属感应构 件48D设置在发热控制构件46和支撑构件48A之间。这里，如上所述， 具有低固有电阻率的非磁性金属感应构件48D是用于控制由于在定影带 38的发热层中流动的涡电流损耗而引起的发热的构件。支撑物48F是用 于支撑来自挤压辊40的负荷的构件，并且优选地具有挠性很小的刚性。 此外，当非磁性金属感应构件48D与定影带38接触并且还与发热控制构 件46接触时，定影带38与非磁性金属感应构件48D之间的热传递的主 要对象是经由发热控制构件46的热传导，并且每单位时间的热传递量变 大。结果，因为在轴向上每单位时间的热传递量变大，所以通过沿轴向 分散定影带38自身的纸张通过区域以外的区域的温度上升，获得了控制 温度上升的效果。这里，图7是示出了根据本发明又一实施方式的定影 装置中的发热控制构件和支撑构件的示意性截面图。
另一方面，当定影带38和挤压辊40进行定影时，定影带38在被具 有与定影带38的内周面形状相似的形状的发热控制构件46支撑并且与 之无压力地接触的同时旋转，并且在抑制滑动阻力时抑制来自定影带的 紧固构件的任何残留振动，并且受到电磁力(来自线圈的磁场与沿发热 层中流动的涡电流的磁场的反方向上作用的反作用磁场之间的排斥力， 即，脱离线圈方向上的力被施加到带)。由此，在保持定影带与线圈之间 的稳定距离的同时，在保持带形状的情况下进行了定影。
当记录纸张P从定影带38与挤压辊40之间的接触区域送出时，纸 张P可能由于其刚性而沿着送出纸张P的方向直线前进。于是纸张P的 前端从朝向定影带38的内周面侧变形的定影带38剥离从而巻曲。然后 将剥离构件52 (剥离片52B)放入记录纸张P的前端与定影带38之间的 间隙，从而将记录纸张P从定影带38的表面剥离。
如上所述，在记录纸张P上形成了调色剂图像，然后将其定影在记 录纸张P上。
在本示例性实施方式中，示出了这样的定影带38，该定影带38旋 转并与具有与定影带38的内周面形状相似的形状的发热控制构件46无 压力地接触并由其进行支撑。然而，本发明的结构的范围不限于此。本 发明的示例还包括将定影带38与发热控制构件布置成彼此不接触的实施 方式，如图6所示。这种实施方式具有防止定影带38的热能转移到发热 控制构件46的结构。
实施例
下面将描述根据本发明的定影装置的上述示例性实施方式的试验例。
试验例1
首先，使用根据上述实施方式的定影装置(见图l、图2和图6)来 进行下述评价。如下是在该装置中使用的构件。
一定影带通过在直径为30mm、宽度为370mm并且厚度为60一m的 聚酰亚胺树脂基板的外周面上依次叠压厚度为10^^的铜层(发热层)和 厚度为30，的PFA层(PFA:四氟乙烯和全氟垸基乙烯基醚的共聚物)
而形成的、并且具有约为24(TC的耐热温度的带。
一挤压辊具有28mm的外径和355mm的长度，并且通过在直矛
径
为18mm并且由不锈钢制成的芯金属轴上依次叠压厚度为5mm的海绵弹 性层和厚度为30;^的作为表面防粘层的PFA层而形成的辊子。
一发热控制构件发热控制构件是弯曲板，其具有通过切除与厚度 为150pm 、长度为340mm并且直径为30mm的圆筒的160度的中心角相
对应的部分而获得的形状，该弯曲板由最大比透磁率为10000或更大(比 透磁率大致为400的加工硬材料通过退火被热处理，从而提供具有高透 磁率的软材料)并且居里温度在215'C至230°C的范屈内的Fe-Ni合金(商 品名称MS-220 ，由NEOMAX Materials公司制造)构成。
一定影带和发热控制构件之间的距离尽管在图2的结构中定影带 和发热控制构件彼此相接触，但是在图6的结构中将发热控制构件布置 成不与定影带接触。在图6的结构中，将发热控制构件布置成使定影带 和发热控制构件之间的距离约为lmm。使得与半径为14mm的圆的160 °角相对应的弧l不与定影带接触，从而与其大致同心。在图6中的结构 的情况下，因为可以在极短的时间内完成初始化准备(在本试验例中预 热时间(启动时间)为6至8秒)，所以可以仅在使用时才开启电源，并 可提供极其节能的定影装置。另一方面，在图2的结构中，预热时间需 要11至13秒。
一支撑构件由铝制成的支撑构件，铝是非磁性金属。 评价
在图2和图6所示的各结构中，将磁场产生装置的功率控制在400 到1100W的范围内。在设定温度为16(TC到17(TC并且加工速度是 170mm/s的条件下，使用记录纸张(商品名称JD PAPER,由富士施乐 株式会社制造，并且尺寸均为B5，每单位面积的重量是98g/m2)。将纸 张均送入该装置使其短边之一朝前。在1000张纸张上连续进行图像定影。 然后分别测量定影带中的纸张通过区域的温度以及纸张通过区域以外的 区域的温度。
结果，定影带中的纸张通过区域的温度为160。C到17(TC，而纸张通
过区域以外的区域的温度被控制到23(TC或更小。 比较例1
除了没有设置发热控制构件以外，以与试验例1相同的方式准备比 较例1。然后，对比较例1进行与试验例1相同的评价。
结果，在如上所述的相同纸张上连续进行图像定影达ioo张之前， 纸张通过区域以外的区域的温度超过235。C，这是定影带的耐热温度。
接下来，设置直径为12.7mm的热管，作为用于抑制纸张通过区域 以外的区域的温度升高的温度均一化单元，使该热管与挤压辊接触。对 比较例1的这样修改的定影装置进行如上述的相同评价。结果，当在约 300至400张相同的纸张上连续进行图像定影时，纸张通过区域以外的区 域的温度达到235X:，这是定影带的耐热温度。
根据以上结果可以明白，与比较例相比，即使在本发明的试验例中 使用具有各种尺寸的记录介质(诸如小尺寸的记录介质)，也能够使定影 带中纸张通过区域以外的区域的温度上升更低，从而防止过热。
权利要求
1、一种定影装置，该定影装置包括第一旋转体，其具有通过磁场的作用而发热的发热层并且形成为大致圆筒形状；第二旋转体，其与所述第一旋转体接触；磁场产生单元，用于产生磁场，所述磁场产生单元被设置为与所述第一旋转体的内周面具有预定间隔或者与所述第一旋转体的外周面具有预定间隔；以及发热控制构件，其被设置为面对所述磁场产生单元，所述第一旋转体位于所述发热控制构件与所述磁场产生单元之间，所述发热控制构件包括具有居里温度的感温磁性材料并且控制所述发热层的发热。
2、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述居里温度基本等于或 高于所述第一旋转体的设定温度，并且所述居里温度基本等于或低于所 述第一旋转体的耐热温度。
3、 如权利要求1所述的定影装置，该定影装置还包括非磁性金属构 件，其中所述非磁性金属构件包括非磁性金属材料，所述非磁性金属构 件被布置在所述第一旋转体内侧，并且面对所述磁场产生单元，所述第 一旋转体和所述发热控制构件位于所述非磁性金属构件与所述磁场产生 单元之间，从而使所述非磁性金属构件不与所述发热控制构件接触。
4、 如权利要求1所述的定影装置，该定影装置还包括非磁性金属构 件，其中所述非磁性金属构件包括非磁性金属材料、被布置在所述第一 旋转体的内部、并面对所述磁场产生单元，所述第一旋转体和所述发热 控制构件以使所述非磁性金属构件与所述发热控制构件相接触并且使所 述发热控制构件与所述第一旋转体相接触的方式，位于所述非磁性金属 构件和所述磁场产生单元之间。
5、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述发热层包括非磁性金属。
6、 如权利要求1所述的定影装置，其中，该定影装置还包括屏蔽单元，该屏蔽单元对由于来自所述磁场产生单元的电磁感应而在所述发热 控制构件中产生的涡电流进行屏蔽。
7、 如权利要求6所述的定影装置，其中，狭缝或切口用作所述屏蔽单元，其均形成在所述发热控制构件中。
8、 如权利要求1所述的定影装置，该定影装置还包括用于将旋转驱 动力传输到所述第一旋转体的驱动力传输构件，所述驱动力传输构件位 于所述第一旋转体的沿着所述第一旋转体的轴方向的两端中的至少一一山乂而。
9、 如权利要求l所述的定影装置，其中，所述发热控制构件与所述 第一旋转体接触。
10、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述发热控制构件被布 置为与所述第一旋转体在不施加压力的情况下相接触。
11、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述发热控制构件不与 所述第一旋转体接触。
12、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述发热控制构件是非 发热体。
13、 如权利要求1所述的定影装置，其中，所述感温磁性材料是金 属材料。
14、 如权利要求1所述的定影装置，其中，当所述第一旋转体与所 述第二旋转体接触时，所述第一旋转体与所述第二旋转体的接触部分朝 向所述第一旋转体的内周面弹性变形。
15、 一种图像形成装置，该图像形成装置包括 潜像保持体；潜像形成单元，用于在所述潜像保持体的表面上形成潜像； 显影单元，其利用电子照相显影剂将所述潜像显影成图像； 转印单元，用于将经显影的图像转印到转印接收介质；以及 如权利要求1至14中任一项所述的定影装置，用于将所述图像定影 在所述转印接收介质上。
全文摘要
本发明提供了定影装置和图像形成装置。该定影装置至少具有第一旋转体，其具有通过磁场的作用而发热的发热层并且形成为大致圆筒形状；第二旋转体，其与第一旋转体接触；磁场产生单元，其被设置为与第一旋转体的内周面具有预定间隔或者与第一旋转体的外周面具有预定间隔；以及发热控制构件，其被设置为面对磁场产生单元，第一旋转体位于发热控制构件与磁场产生单元之间，发热控制构件至少包括具有居里温度的感温磁性材料并且控制所述发热层的发热。本发明还提供了至少具有该定影装置的图像形成装置。
文档编号G03G15/20GK101187797SQ20071018709
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月24日
发明者上原康博, 马场基文 申请人:富士施乐株式会社