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：
本发明涉及一种定影装置和图像形成装置。
背景技术：
作为分别安装在诸如复印机和打印机等使用电子照相方法的图像形成装置中的 定影装置，已知使用电磁感应加热方法的定影装置。例如，日本已公开专利申请公报No. 2003-186322记载了一种电磁感应加热定影 装置，其中，作为磁通产生单元的电磁感应线圈布置在由磁性金属制成的芯金属圆筒体所 形成的定影辊的内部，并且该定影辊利用由电磁感应线圈产生的感应磁场将涡电流感应到 定影辊从而发热。这种定影装置通常使用热容量小的带部件作为例如通过电磁感应来发热的定影 部件，由此缩短将定影部件的温度升高到可定影温度所需的时间(预热时间)。同时，例如， 如果接连供给小尺寸纸张，则由于在非纸张穿过区域中仅消耗少量热量，因此非纸张穿过 区域的温度过度升高，这最终可能会损伤定影部件。本发明的目的是抑制电磁感应加热定影装置的非纸张穿过区域过度升温。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种定影装置，包括定影部件，其包括导电层，并且 通过电磁感应使所述导电层发热而将调色剂定影在记录介质上；磁场产生部件，其产生与 所述定影部件的所述导电层交叉的交流磁场；以及磁路形成部件，其外周表面布置成与所 述定影部件的内周表面相接触，并且所述磁路形成部件形成由所述磁场产生部件产生的交 流磁场的磁路并且包括磁性层和外周层，所述磁性层构造成具有处在大约20°C的温度范围 内的转变范围，所述转变范围允许所述磁性层的磁性特性随着温度而在铁磁性与顺磁性之 间转变，所述外周层由以化学式CrN表示的氮化铬和以化学式&力表示的氮化铬中的任一 个或两者制成。根据本发明的第二方面，在所述定影装置的第一方面中，所述磁路形成部件的所 述磁性层具有处在大约120Hv至大约250Hv之间的维氏硬度。根据本发明的第三方面，在所述定影装置的第一方面中，所述定影装置还包括感 应部件，其布置成使得所述感应部件的外周表面与所述磁路形成部件的内周表面相接触， 并且感应由所述磁场产生部件产生的交流磁场。根据本发明的第四方面，提供一种图像形成装置，包括调色剂图像形成单元，其 形成调色剂图像；转印单元，其将由所述调色剂图像形成单元形成的所述调色剂图像转印 到记录介质上；以及定影单元，其将已转印在所述记录介质上的所述调色剂图像定影到所 述记录介质上。所述定影单元包括定影部件，其包括导电层，并且通过电磁感应使所述导 电层发热而将调色剂定影在记录介质上；磁场产生部件，其产生与所述定影部件的所述导 电层交叉的交流磁场；以及磁路形成部件，其外周表面布置成与所述定影部件的内周表面
3相接触，并且所述磁路形成部件形成由所述磁场产生部件产生的交流磁场的磁路并且包括 磁性层和外周层，所述磁性层构造成具有处在大约20°C的温度范围内的转变范围，所述转 变范围允许所述磁性层的磁性特性随着温度而在铁磁性与顺磁性之间转变，所述外周层由 以化学式CrN表示的氮化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或两者制成。根据本发明的第五方面，在所述图像形成装置的第四方面中，所述定影单元的所 述磁路形成部件的所述磁性层具有处在大约120HV至大约250HV之间的维氏硬度。根据本发明的第六方面，在所述图像形成装置的第四方面中，所述定影单元还包 括感应部件，其布置成使得所述感应部件的外周表面与所述磁路形成部件的内周表面相 接触，并且感应由所述磁场产生部件产生的交流磁场。根据本发明的第一方面，与未采用本发明的情况相比，可以抑制所述非纸张穿过 区域过度升温。根据本发明的第二方面，与未采用本发明的情况相比，可以抑制具有由软质材料 制成的所述磁性层的所述磁路形成部件的所述外周层发生剥落和破裂，并且可以长期维持 所述磁路形成部件抑制所述定影部件的所述非纸张穿过区域的温度升高的功能。根据本发明的第三方面，与未采用本发明的情况相比，可将在所述感应部件中累 积的热量供应到所述定影部件，这样可以将所述定影部件稳定地保持在定影设定温度。根据本发明的第四方面，与未采用本发明的情况相比，可以抑制安装在所述图像 形成装置中的使用感应加热方法的所述定影装置中的所述非纸张穿过区域过度升温。根据本发明的第五方面，与未采用本发明的情况相比，可以抑制具有由软质材料 制成的所述磁性层的所述磁路形成部件的所述外周层发生剥落和破裂，并且可以长期维持 所述磁路形成部件抑制所述定影部件的所述非纸张穿过区域的温度升高的功能。根据本发明的第六方面，与未采用本发明的情况相比，可将在所述感应部件中累 积的热量供应到所述定影部件，这样可以将所述定影部件稳定地保持在定影设定温度。


将基于以下各图详细地说明本发明的示例性实施例，其中图1为示出本示例性实施例的定影装置所应用的图像形成装置的构造实例的简 图；图2为本示例性实施例的定影单元的前视图；图3为沿着图2中的线III-III截取的定影单元的截面图；图4为示出定影带的截面层的构造图；图5A为其中一个端盖的侧视图，并且图5B为从图5A的VB方向看去的端盖的平 面图；图6为示出IH加热器的构造的截面图；图7为示出在定影带的温度处于不高于磁导率变化开始温度的温度范围内的情 况下磁力线的状态的简图；图8为示出当小尺寸纸张接连插入定影单元时沿着定影带宽度方向的温度分布 的概略的简图；图9为示出当非纸张穿过区域的定影带的温度处于超过磁导率变化开始温度的
4温度范围内时磁力线的状态的简图；图10为示出热敏磁性部件的相对磁导率的温度特性实例的曲线图；以及图11为示出热敏磁性部件的截面层的构造图。
具体实施例方式下面，将参考附图详细地说明本发明的示例性实施例。〈图像形成装置的说明〉图1为示出示例性实施例的定影装置所应用的图像形成装置的构造实例的简图。 图1所示的图像形成装置1为所谓的串联型彩色打印机，并且包括图像形成组件10，其基 于图像数据进行图像形成；以及控制器31，其控制整个图像形成装置1的操作。图像形成 装置1还包括通信单元32，其例如与个人计算机(PC) 3、图像读取装置(扫描仪)4等进行 通信以接收图像数据；以及图像处理器33，其对由通信单元32接收到的图像数据进行预定 的图像处理。图像形成组件10包括以一定间隔并排布置的作为调色剂图像形成单元实例的四 个图像形成单元11Y、11M、11C以及11K (也统称为“图像形成单元11”)。各图像形成单元 11包括感光鼓12，其是形成静电潜像并且保持调色剂图像的图像载体的实例；充电装置 13，其将感光鼓12的表面均勻充电为预定电位；发光二极管(LED)打印头14，其基于各颜 色图像数据对经充电装置13充电的感光鼓12进行曝光；显影装置15，其对形成在感光鼓 12上的静电潜像进行显影；以及清洁器16，其对转印之后的感光鼓12的表面进行清洁。各图像形成单元11除了收纳在显影装置15中的调色剂不同以外具有大致相同的 构造，并且分别形成黄色(Y)、品红色(M)、蓝绿色(青色)(C)以及黑色⑷的调色剂图像。此外，图像形成组件10包括中间转印带20，形成在图像形成单元11的感光鼓12 上的各颜色调色剂图像多重转印到该中间转印带20上；以及一次转印辊21，其将在各个图 像形成单元11中形成的各颜色调色剂图像依次转印(一次转印)到中间转印带20上。此 外，图像形成组件10包括二次转印辊22，其将叠加地转印在中间转印带20上的各颜色调 色剂图像共同转印(二次转印)到记录介质(记录纸张)即纸张P上；以及定影单元60， 其是将已二次转印的各颜色调色剂图像定影到纸张P上的定影单元(定影装置)的实例。 注意到，在根据本示例性实施例的图像形成装置1中，中间转印带20、一次转印辊21以及二 次转印辊22构成转印单元。在本示例性实施例的图像形成装置1中，在由控制器31控制的操作下进行采用下 述过程的图像形成处理。具体而言，通信单元32接收来自PC 3或扫描仪4的图像数据，并 且在该图像数据受到由图像处理器33进行的预定图像处理之后，生成每种颜色的图像数 据，并且将这些图像数据发送到相应一个图像形成单元11。然后，例如在形成黑色(K)调色 剂图像的图像形成单元11K中，在感光鼓12沿着箭头A的方向旋转的同时，充电装置13将 感光鼓12均勻充电为预定电位，然后LED打印头14基于从图像处理器33发送来的黑色图 像数据对感光鼓12进行曝光。由此，在感光鼓12上形成对应于黑色图像的静电潜像。然 后显影装置15对形成在感光鼓12上的黑色静电潜像进行显影。然后，在感光鼓12上形成 黑色调色剂图像。以相同的方式，在图像形成单元11Y、11M以及11C中分别形成黄色(Y)、 品红色(M)以及蓝绿色(C)的调色剂图像。
—次转印辊21将在图像形成单元11中的各个感光鼓12上形成的各颜色调色剂 图像依次静电转印(一次转印)到沿着箭头B的方向移动的中间转印带20上。然后，形成 各颜色调色剂图像彼此叠加的叠加调色剂图像。然后，随看中间转印带20的移动将中间转 印带20上的叠加调色剂图像传送到布置有二次转印辊22的区域(二次转印部分T)。在正 被传送的叠加调色剂图像到达二次转印部分T的时刻，将纸张P从纸张保持单元40供应至 二次转印部分T。然后，二次转印辊22借助于在二次转印部分T形成的转印电场的作用，将 叠加调色剂图像共同地静电转印(二次转印)到传送来的纸张Pi。之后，朝向定影单元60传送其上静电地转印有叠加调色剂图像的纸张P。定影单 元60对被传送到定影单元60的纸张P上的调色剂图像进行加热和加压，由此将调色剂图 像定影到纸张P上。然后，将其上形成有定影图像的纸张P传送到设置在图像形成装置1 的排出部分处的纸张排出单元45。同时，清洁器16和带清洁器25分别去除一次转印之后附着在感光鼓12上的调色 剂(一次转印残留调色剂)和二次转印之后附着在中间转印带20上的调色剂(二次转印 残留调色剂)。这样，对应于指定数量的打印纸张重复进行图像形成装置1中的图像形成处理。<定影单元的构造的说明>接下来，将说明本示例性实施例中的定影单元60。图2和图3为示出示例性实施例的定影单元60的构造的简图。图2为定影单元 60的前视图，并且图3为沿着图2中的线III-III截取的定影单元60的截面图。首先，如截面3所示，定影单元60包括感应加热(IH)加热器80，其是产生 AC(交流)磁场的磁场产生部件的实例；定影带61，其是通过IH加热器80而受到电磁感应 加热由此对调色剂图像定影的定影部件的实例；加压辊62，其面向定影带61布置；以及按 压垫63，其被加压辊62按压且定影带61夹在加压辊62和按压垫63之间。定影单元60还包括支架65，其支撑诸如按压垫63等构成部件；热敏磁性部件 64，其是通过感应在IH加热器80处产生的AC磁场而形成磁路的磁路形成部件的实例；感 应部件66，其感应穿过热敏磁性部件64的磁力线；磁路屏蔽部件175，其防止磁路朝向支架 65泄漏；以及剥离辅助部件173，其辅助从定影带61上剥离纸张P。〈定影带的说明〉定影带61由最初形成为圆筒形状的环带部件形成，例如在初始形状(圆筒形状) 时形成为具有30mm的直径和370mm的宽度方向长度。另外，如图4(示出定影带61的截面 层的构造图)所示，定影带61是具有多层结构的带部件，其包括基材层611 ；导电发热层 612，其覆盖在基材层611上；弹性层613，其改善调色剂图像的定影性能；以及表面防粘层 614，其被涂覆为最上层。基材层611由耐热片状部件形成，用于支撑作为薄层的导电发热层612并且使得 整个定影带61具有机械强度。此外，基材层611由具有一定厚度的某种材料形成。该材料 具有允许磁场从中穿过以使得在IH加热器80处产生的AC磁场可以作用于热敏磁性部件 64的特性(相对磁导率、比电阻)。同时，基材层611本身形成为不会由于磁场的作用而发 热或不易发热。具体而言，例如，将诸如非磁性不锈钢等厚度为30 200iim(优选为50 150 u m)的非磁性金属或厚度为60 200 y m的树脂材料等用作基材层611。导电发热层612是导电层的实例，并且是通过在IH加热器80处产生的AC磁场的 电磁感应而发热的电磁感应发热层。具体而言，导电发热层612是当来自IH加热器80的 AC磁场沿着厚度方向从中穿过时产生涡电流的层。通常，将制造成本低的通用电源用作用于向IH加热器80供应AC电流的励磁电路 88(也参考后述图6)的电源。为此，通常使用通用电源时由IH加热器80产生的AC磁场的 频率范围为20kHz 100kHz。相应地，导电发热层612形成为允许频率为20kHz 100kHz 的AC磁场进入且从中穿过。将导电发热层612的允许AC磁场进入的区域定义为“集肤深度5 ”，该“集肤深度 6 ”表征AC磁场衰减到1/e的区域。使用下述公式(1)计算集肤深度S，其中f为AC磁 场的频率(例如为20kHZ)，P为比电阻值(Q !!!)，并且为相对磁导率。相应地，为了允许频率为20kHz 100kHz的AC磁场进入然后穿过导电发热层 612，导电发热层612的厚度形成为小于由公式(1)定义的导电发热层612的集肤深度5。 另外，作为形成导电发热层612的材料，例如使用诸如Au、Ag、Al、Cu、Zn、Sn、Pb、Bi、Be或 Sb等金属、或者至少包括这些元素中的一种元素的金属合金。5 = 503 —^―... (1)具体而言，作为导电发热层612，例如使用厚度为2 20 y m且比电阻值不大于 2.7X10_8Q !!!的包括Cu等的非磁性金属(相对磁导率大致等于1)。另外，还考虑到缩短将定影带61加热到定影设定温度所需的时间段(在下文中称 为“预热时间”)，导电发热层612可由薄层形成。接下来，弹性层613由诸如硅橡胶等耐热弹性材料形成。即将变成定影对象的 保持在纸张P上的调色剂图像由多层作为粉末的各颜色调色剂形成。为此，为了在咬合 部分N处向整个调色剂图像均勻地供应热量，定影带61的表面优选可以变形成与纸张P 上的调色剂图像的凹凸相对应。就这点而言，例如厚度为100 600 iim且硬度为10° 30° (JIS-A)的硅橡胶可以用于弹性层613。表面防粘层614与保持在纸张P上的未定影调色剂图像直接接触。相应地，使用具 有高防粘性的材料。例如，使用PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物)层、PTFE(聚 四氟乙烯)层或有机硅共聚物层或者由这些层形成的复合层。至于表面防粘层614的厚度， 如果厚度太薄，则无法获得足够的耐磨性，因此会缩短定影带61的寿命。另一方面，如果厚 度太厚，则定影带61的热容量将会过大以至于使预热时间变长。就这点而言，鉴于耐磨性 与热容量之间的平衡，表面防粘层614的厚度可优选为1 50i!m。〈按压垫的说明〉按压垫63由诸如硅橡胶或氟橡胶等弹性材料形成，并且由支架65支撑在面向加 压辊62的位置处。然后，按压垫63布置成被加压辊62按压并且与加压辊62形成咬合部 分N，并且定影带61夹在加压辊62和按压垫63之间。另外，按压垫63对于位于咬合部分N的纸张进入侧(沿着纸张P的传送方向的上 游侧)的预咬合区域63a和位于咬合部分N的纸张排出侧(沿着纸张P的传送方向的下游 侧)的剥离咬合区域63b分别设定有不同的咬合压力。具体而言，预咬合区域63a位于加压辊62侧的表面形成为与加压辊62的外周表面大致对应的圆弧形状，进而形成均勻且宽的 咬合部分N。此外，剥离咬合区域63b位于加压辊62侧的表面形成为这样的形状即，利用 来自加压辊62表面的较大的咬合压力局部地按压该表面，从而可使穿过剥离咬合区域63b 的定影带61的曲率半径小。由此，在穿过剥离咬合区域63b的纸张P上形成沿着纸张P与 定影带61的表面分离的方向的卷曲(向下的卷曲)，由此促进从定影带61的表面剥离纸张 Po注意到，在本示例性实施例中，作为由按压垫63剥离纸张P的辅助单元，在咬合部 分N的下游侧布置剥离辅助部件173。在剥离辅助部件173中，支架172以这样的状态支撑 剥离挡板171 即，沿着与定影带61的旋转移动方向相反的方向(所谓的反向)将剥离挡 板171定位成靠近定影带61。然后，剥离挡板171在按压垫63的出口处支撑形成在纸张P 上的卷曲部分，由此防止纸张P朝向定影带61移动。<热敏磁性部件的说明>接下来，热敏磁性部件64形成为与定影带61的内周表面相对应的圆弧形状，并且 布置成与定影带61的内周表面接触。由此，热敏磁性部件64的温度随着定影带61的温度 而变化，进而热敏磁性部件64用作检测定影带61的温度的检测器。此外，热敏磁性部件64由这样的材料形成即，该材料的磁性特性的磁导率显著 变化的“磁导率变化开始温度”不低于每种颜色的调色剂图像开始熔化的定影设定温度， 并且还将该材料的磁导率变化开始温度设定在低于定影带61的弹性层613和表面防粘层 614的耐热温度的温度范围内。具体而言，热敏磁性部件64由具有在包括定影设定温度的 温度范围内在铁磁性与非磁性(顺磁性)之间可逆变化的特性(“热敏磁性”)的材料形 成。这样，热敏磁性部件64在其具有铁磁性的不高于磁导率变化开始温度的温度范围内用 作磁路形成部件。热敏磁性部件64感应由IH加热器80产生的穿过定影带61到达定影带 61内部的磁力线，并且形成磁路从而使得磁力线可以穿过热敏磁性部件64的内部。由此， 热敏磁性部件64形成在内部包络定影带61和IH加热器80的励磁线圈82 (参考后述图6) 的闭合磁路。同时，在超过磁导率变化开始温度的温度范围内，热敏磁性部件64使得由IH 加热器80产生的且穿过定影带61的磁力线从热敏磁性部件64中穿过从而沿着热敏磁性 部件64的厚度方向横切热敏磁性部件64。然后，由IH加热器80产生的且穿过定影带61 的磁力线形成这样的磁路即，该磁力线穿过热敏磁性部件64，然后穿过感应部件66的内 部进而返回到IH加热器80。热敏磁性部件64的材料的实例包括诸如Fe-Ni合金(坡莫合金)等二元热敏磁 性合金或诸如Fe-Ni-Cr合金等三元热敏磁性合金，将这些材料的用作定影设定温度的磁 导率变化开始温度例如设定在140°C到240°C的范围内。例如，在Fe-Ni的二元热敏磁性合 金中，可以通过将Fe和Ni的比率分别设定为大约64%和36 % (原子数比)，从而将磁导率 变化开始温度设定为220°C到225°C的范围左右。由于成型性和加工性良好、具有高导热性 并且成本较低，包括坡莫合金和热敏磁性合金在内的前述合金等适用于热敏磁性部件64。 其他材料的实例包括由Fe、Ni、Si、B、Nb、Cu、Zr、Co、Cr、V、Mn、Mo等制成的金属合金。另外，热敏磁性部件64形成为厚度大于相对于IH加热器80所产生的AC磁场(磁 力线)的集肤深度S (参考上述公式(1))。具体而言，例如，当使用Fe-Ni合金作为材料 时，设定大约50 300iim的厚度。
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此外，根据本示例性实施例的热敏磁性部件64还用作加热器，并且向布置成与热 敏磁性部件64相接触的定影带61供应热量。这样，热敏磁性部件64辅助定影带61发热， 该定影带61用作对调色剂图像进行定影的定影部件。由此，在图像形成时定影带61的温 度保持在定影设定温度左右的范围内。这样，热敏磁性部件64自发热然后向定影带61供 应热量。从而例如可实现这样的构造即，抑制在定影带61开始进行定影操作时易于发生 的定影带61的温度暂时下降(所谓的温度下降现象)等，由此将定影带61的温度稳定地 保持在定影设定温度左右的范围内。〈支架的说明〉 用于支撑按压垫63的支架65由具有高刚性的材料形成，以使得在按压垫63受到 来自加压辊62的按压力的状态下的偏斜量可以为预定量或更小。这样，在咬合部分N处沿 着纵向的压力量(咬合压力)保持均勻。此外，由于本示例性实施例的定影单元60采用定 影带61利用电磁感应而发热的构造，因此支架65由这样的材料形成即，该材料对感应磁 场没有影响或几乎没有影响，并且不受感应磁场的影响或几乎不受感应磁场的影响。例如， 使用诸如玻璃混合PPS (聚苯硫醚)等耐热树脂、或者诸如Al、Cu或Ag等非磁性金属材料。〈感应部件的说明〉感应部件66形成为与热敏磁性部件64的内周表面相对应的圆弧形状，并且布置 成与热敏磁性部件64的内周表面接触。感应部件66例如由比电阻相对小的诸如Ag、Cu和 Al等非磁性金属形成。当热敏磁性部件64的温度升至不低于磁导率变化开始温度的温度 时，感应部件66感应由IH加热器80产生的AC磁场(磁力线)，由此形成与定影带61的导 电发热层612相比更容易产生涡电流I的状态。为此，感应部件66的厚度形成为充分大于 集肤深度δ (参考上述公式(1))的厚度(例如1. Omm)以允许涡电流I易于从中流动。此外，感应部件66还用作对于在热敏磁性部件64处产生的热量的热量存储体。感 应部件66布置成与热敏磁性部件64接触，由此存储在热敏磁性部件64处产生的热量。感 应部件66通过热敏磁性部件64向定影带61供应热量，由此在图像形成时使定影带61的 温度保持在定影设定温度左右的范围内。具体而言，本示例性实施例的感应部件66存储在 热敏磁性部件64处产生的热量，并且当定影带61的温度下降时通过热敏磁性部件64向定 影带61供应热量。这样，感应部件66用于辅助热敏磁性部件64来抑制在定影带61开始 进行定影操作时易于发生的定影带61的温度暂时下降(温度下降现象)，由此用于将定影 带61的温度稳定地保持在定影设定温度左右的范围内。<定影带的驱动机构的说明>接下来，将说明定影带61的驱动机构。如前视2所示，将端盖67分别固定到支架65(参考图3)沿轴向的两端。端 盖67在保持定影带61两端的截面形状为圆形的同时沿着圆周方向旋转地驱动定影带61。 然后，定影带61在两端处经由端盖67直接受到旋转驱动力，进而沿着图3中箭头C的方向 例如以大约140mm/s的处理速度旋转地移动。这里，图5A为其中一个端盖67的侧视图，并且图5B为从图5A的VB方向看去的 端盖67的平面图。如图5A和5B所示，端盖67包括固定单元67a，其配合在定影带61的 相应一个端部的内部；凸缘67d，其形成为当安装到定影带61上时沿着径向从定影带61突 出；齿轮67b，旋转驱动力被传递到齿轮67b ；以及轴承单元67c，其与在支架65的相应一个端部形成的支撑部件65a可旋转地连接且连接部件166置于轴承单元67c和支撑部件65a之间。然后，如图2所示，支架65两端处的支撑部件65a分别固定到定影单元60的壳体69 的两端，由此在轴承单元67c分别与支撑部件65a连接的情况下可旋转地支撑端盖67。作为端盖67的材料，使用具有高机械强度或高耐热性的所谓的工程塑料。例如， 酚醛树脂、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、LCP树脂等是适用的。然后，如图2所示，在定影单元60中，将来自驱动电动机90的旋转驱动力经由传 动齿轮91和92传递至轴93。然后，将旋转驱动力从与轴93连接的传动齿轮94和95传递 至各个端盖67的齿轮67b (参考图5A和5B)。由此，将旋转驱动力从端盖67传递至定影带 61，进而端盖67和定影带61 —体地受到驱动而旋转。如上所述，定影带61在其两端处直接受到驱动力而旋转，由此可稳定地旋转。这里，当定影带61在两端处直接受到来自端盖67的驱动力然后旋转时，通常施 加约为0. 1 0. 5N · m的力矩。然而，在本示例性实施例的定影带61中，基材层611例如 由具有高机械强度的非磁性不锈钢形成。这样，即使当向整个定影带61施加约为0. 1 0. 5N · m的扭转力矩时，定影带61也不易出现压曲等。另外，端盖67的凸缘67d可防止定影带61向某一方向倾斜或倚靠，但在此时，通 常从定影带61的端部(凸缘67d)朝向轴向施加约为1 5N的压缩力。然而，即使在定影 带61受到此压缩力的情况下，由于定影带61的基材层611由非磁性不锈钢等形成，因此可 防止出现压曲等。如上所述，本示例性实施例的定影带61在其两端处直接受到驱动力而旋转，由此 可稳定地旋转。另外，定影带61的基材层611例如由具有高机械强度的非磁性不锈钢等形 成，因此在这种情况下可提供不易出现由扭转力矩或压缩力引起的压曲等的构造。此外，通 过将基材层611和导电发热层612分别形成为薄层，可获得整个定影带61的柔性和挠性， 从而使得定影带61可对应于咬合部分N来变形并且恢复到原始形状。再来参考图3，加压辊62布置成面向定影带61，并且在由定影带61驱动的同时沿 着图3中箭头D的方向例如以140mm/s的处理速度旋转。然后，在定影带61保持在加压辊 62与按压垫63之间的状态下形成咬合部分N。然后，在使得保持有未定影的调色剂图像的 纸张P穿过此咬合部分N的同时，对纸张P施加热量和压力，由此将未定影的调色剂图像定 影到纸张P上。加压辊62由包括如下部分的多层形成实心铝芯体(圆柱状芯金属)621，其例如 具有18mm的直径；耐热弹性层622，其覆盖芯体621的外周表面，并且由例如具有5mm厚度 的硅橡胶海绵制成；以及防粘层623，其由厚度例如为50 μ m的诸如含碳的PFA等的耐热树 脂或耐热橡胶形成，并且覆盖耐热弹性层622。然后，按压弹簧68 (参考图2)在定影带61 介于加压辊62和按压垫63之间的情况下例如以25kgf的载荷按压按压垫63。<IH加热器的说明〉接下来，将说明IH加热器80，该IH加热器80利用AC磁场在定影带61的导电发 热层612中的作用通过电磁感应而使定影带61感应发热。图6为示出本示例性实施例的IH加热器80的构造的截面图。如图6所示，IH加 热器80包括支撑部件81，其例如由诸如耐热树脂等非磁性材料形成；以及励磁线圈82，其用于产生AC磁场。此外，IH加热器80包括弹性支撑部件83，其分别由弹性材料制成且 将励磁线圈82固定到支撑部件81上；以及磁芯84，其形成由励磁线圈82产生的AC磁场 的磁路。此外，IH加热器80包括防护罩85，其用于屏蔽磁场；按压部件86，其朝向支撑部 件81按压磁芯84 ；以及励磁电路88，其向励磁线圈82供应AC电流。
支撑部件81形成为截面跟随定影带61的表面形状而弯曲的形状，包括支撑励磁 线圈82的上表面(支撑表面)81a，并且形成并设定成与定影带61的表面之间保持预定间 隙(例如0. 5 2mm)。支撑部件81还包括一对磁芯支撑单元81b，其沿着纵向平行地布 置在支撑表面81a的沿定影带61移动方向的中央部分；以及磁芯限制部分81c，其在支撑 表面81a的沿定影带61移动方向的两端部限制磁芯沿着定影带61移动方向的布置位置。 该对磁芯支撑单元81b以可使磁芯84沿着定影带61的移动方向前后移动的方式在支撑表 面81a的两端部所设置的磁芯限制部分81c之间支撑磁芯84。这样支撑部件81可支撑磁 芯84使得在定影带61的移动方向上分别处于上游侧区域和下游侧区域的磁芯84与支撑 表面81a之间的间隙关于沿定影带61移动方向的中央部分大致对称，其中由于制造时所应 用的热处理而导致该间隙的形状易于变化。作为支撑部件81的材料，使用具有耐热性的非磁性材料，诸如为耐热玻璃；诸如 聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯硫醚(PPS)等耐热树脂；以及混合有玻璃纤维的上述耐热树脂等。通过将绞合线缠绕成中空的卵形形状、椭圆形状或矩形形状的闭环而形成励磁线 圈82，例如通过将90根直径分别为0. 17mm的相互绝缘的铜线集束而获得绞合线。然后，当 从励磁电路88向励磁线圈82供应具有预定频率的AC电流时，围绕励磁线圈82产生以缠 绕成闭环形状的绞合线为中心的AC磁场。通常，将由前述通用电源产生的20kHz IOOkHz 的频率用于从励磁电路88供应到励磁线圈82的AC电流的频率。弹性支撑部件83例如是由诸如硅橡胶和氟橡胶等弹性材料形成的片状部件。弹 性支撑部件83布置成将励磁线圈82按压在支撑部件81的支撑表面81a上。由此，弹性支 撑部件83将励磁线圈82固定成与支撑部件81的支撑表面81a紧密接触。作为磁芯84的材料，使用诸如软性铁氧体、铁氧体树脂、非晶质合金(无定形合 金)、坡莫合金或热敏磁性合金等由具有高磁导率的氧化物或合金材料形成的铁磁性材料。 磁芯84用作磁路形成单元。磁芯84将产生于励磁线圈82的AC磁场的磁力线(磁通)感 应到磁芯84的内部，进而形成这样的磁力线的路径(磁路)即，来自磁芯84的磁力线横切 定影带61而指向热敏磁性部件64，然后穿过热敏磁性部件64的内部，并且返回到磁芯84。 具体而言，采用产生于励磁线圈82的AC磁场穿过磁芯84的内部和热敏磁性部件64的内 部的构造，由此形成磁力线在内部包络定影带61和励磁线圈82的闭合磁路。由此，产生于 励磁线圈82的AC磁场的磁力线在定影带61的面向磁芯84的区域集中。这里，磁芯84的材料可以为由于磁路的形成造成的损失量小的材料。具体而言， 优选可以以减少涡电流损失量的形式(通过具有狭缝等来屏蔽或分断电流路径、或者叠加 薄板等)来使用磁芯84。另外，磁芯84可优选由磁滞损耗小的材料形成。磁芯84沿着定影带61的旋转方向的长度形成为短于热敏磁性部件64沿着定影 带61的旋转方向的长度。由此，可降低磁力线朝向IH加热器80周边的泄漏量，进而提高 功率因数。此外，还可抑制朝向形成定影单元60的金属材料的电磁感应，并且可提高定影 带61 (导电发热层612)的发热效率。
<定影带发热状态的说明>
接下来，将说明定影带61利用由IH加热器80产生的AC磁场而发热的状态。首先，如上所述，将热敏磁性部件64的磁导率变化开始温度设定在温度不低于用 于定影各颜色调色剂图像的定影设定温度且不高于定影带61的耐热温度的温度范围内 (例如140°C 240°C )。然后，当定影带61的温度不高于磁导率变化开始温度时，靠近定 影带61的热敏磁性部件64的温度对应于定影带61的温度，然后变得等于或低于磁导率变 化开始温度。为此，热敏磁性部件64此时具有铁磁性，这样，由IH加热器80产生的AC磁 场的磁力线H形成磁力线H穿过定影带61之后沿着扩展方向穿过热敏磁性部件64的内部 的磁路。这里，“扩展方向”是指与热敏磁性部件64的厚度方向垂直的方向。图7为示出在定影带61的温度处于不高于磁导率变化开始温度的温度范围内的 情况下磁力线H的状态的简图。如图7所示，在定影带61的温度处于不高于磁导率变化开 始温度的温度范围内的情况下，由IH加热器80产生的AC磁场的磁力线H形成磁力线H穿 过定影带61然后沿着扩展方向(垂直于厚度方向的方向)穿过热敏磁性部件64的内部的 磁路。相应地，在磁力线H横切定影带61的导电发热层612的区域中每单位面积的磁力线 H的数量(磁通密度)变大。具体而言，在磁力线H从IH加热器80的磁芯84发射出并且穿过磁力线H横切定 影带61的导电发热层612的区域Rl和R2之后，磁力线H被感应到作为铁磁性部件的热敏 磁性部件64的内部。为此，沿着厚度方向横切定影带61的导电发热层612的磁力线H集 中进入热敏磁性部件64的内部。相应地，磁通密度在区域Rl和R2变高。另外，在沿着扩 展方向穿过热敏磁性部件64的内部的磁力线H返回到磁芯84的情况下，在磁力线H沿着 厚度方向横切导电发热层612的区域R3中，从热敏磁性部件64内的磁势低的部分以集中 方式朝向磁芯84产生磁力线H。为此，沿着厚度方向横切定影带61的导电发热层612的磁 力线H以集中的方式从热敏磁性部件64朝向磁芯84移动，从而使得区域R3中的磁通密度 也变高。在磁力线H沿着厚度方向横切的定影带61的导电发热层612中，产生与每单位面 积的磁力线H的数量(磁通密度)的变化量成比例的涡电流I。由此，如图7所示，在磁通 密度发生大量变化的区域Rl、R2以及R3中产生较大的涡电流I。在导电发热层612中产 生的涡电流I产生焦耳热W (W = I2R),该焦耳热是导电发热层612的比电阻值R与涡电流 I的平方的乘积。相应地，在产生较大涡电流I的导电发热层612中产生大量焦耳热W。如上所述，在定影带61的温度处于不高于磁导率变化开始温度的温度范围内的 情况下，在磁力线H横切导电发热层612的区域Rl、R2以及R3中产生大量热量，由此对定 影带61加热。顺便提及，在本示例性实施例的定影单元60中，热敏磁性部件64布置成与定影带 61的内周表面接触，由此提供这样的构造即，将产生于励磁线圈82的磁力线H感应到磁 芯84的内部的磁芯84与用于感应沿着厚度方向横切且穿过定影带61的磁力线H的热敏 磁性部件64布置成彼此靠近。为此，由IH加热器80 (励磁线圈82)产生的AC磁场形成短 的磁路环，从而使得磁路中的磁通密度和磁耦合度增加。由此，在定影带61的温度处于不 高于磁导率变化开始温度的温度范围内的情况下，可在定影带61中更加有效地产生热量。<抑制定影带的非纸张穿过部分的温度升高的功能的说明>
接下来，将对抑制定影带61的非纸张穿过部分的温度升高的功能进行说明。首先，这里对将小尺寸的纸张P (小尺寸纸张Pl)接连地插入定影单元60的情况 进行说明。图8为示出当小尺寸纸张Pl接连插入定影单元60时沿着定影带61的宽度方 向的温度分布的概略的简图。在图8中，Ff表示最大纸张穿过区域，即在图像形成装置1中 使用的纸张P的最大尺寸的宽度(例如A3长边)，Fs表示横向宽度比最大尺寸的纸张P的 横向宽度小的小尺寸纸张P 1(例如，A4纵向供给)穿过的区域，并且Fb表示没有小尺寸 纸张P 1穿过的非纸张穿过区域。注意到，以纸张的中央位置为基准点将纸张插入图像形 成装置1。
如图8所示，当将小尺寸纸张Pl接连插入定影单元60时，在各小尺寸纸张P 1穿 过的小尺寸纸张穿过区域Fs消耗用于定影的热量。为此，控制器31(参考图1)根据定影 设定温度进行温度调节控制，以使得在小尺寸纸张穿过区域Fs的定影带61的温度保持在 接近定影设定温度的范围内。同时，同样在非纸张穿过区域Fb，进行与对小尺寸纸张穿过区 域Fs所进行的温度调节控制相同的温度调节控制。然而，在非纸张穿过区域Fb不消耗用 于定影的热量。为此，非纸张穿过区域Fb的温度易于升高到高于定影设定温度的温度。然 后，当在这种状态下将小尺寸纸张Pl接连插入定影单元60时，非纸张穿过区域Fb的温度 升高到高于定影带61的弹性层613或表面防粘层614的耐热温度的温度，因此在某些情况 下会损坏定影带61。就这点而言，如上所述，在本示例性实施例的定影单元60中，热敏磁性部件64例 如由其磁导率变化开始温度被设定在不低于定影设定温度且不高于定影带61的弹性层 613或表面防粘层614的耐热温度的温度范围内的Fe-Ni合金等形成。具体而言，如图8所 示，将热敏磁性部件64的磁导率变化开始温度Tcu设定在不低于定影设定温度Tf且不高 于例如弹性层613或表面防粘层614的耐热温度Tlim的温度范围内。这样，当将小尺寸纸张P 1接连插入定影单元60时，定影带61的非纸张穿过区域 Fb的温度超过热敏磁性部件64的磁导率变化开始温度。相应地，靠近非纸张穿过区域Fb 的定影带61的热敏磁性部件64的温度对应于定影带61的温度而与定影带61的情况一样 也超过磁导率变化开始温度。为此，在非纸张穿过区域Fb的热敏磁性部件64的相对磁导 率变得接近于1，以使得在非纸张穿过区域Fb的热敏磁性部件64的铁磁性消失。由于热 敏磁性部件64的相对磁导率降低且接近于1，因此在非纸张穿过区域Fb的磁力线H不再 被感应到热敏磁性部件64的内部，并且开始穿过热敏磁性部件64。为此，在非纸张穿过区 域Fb的定影带61中，磁力线H在穿过导电发热层612之后发散，因此导致横切导电发热层 612的磁力线H的磁通密度降低。由此，在导电发热层612产生的涡电流I的量减少，然后 在定影带61产生的热量(焦耳热W)减少。结果，可抑制非纸张穿过区域Fb的温度过度升 高，进而防止定影带61损坏。如上所述，热敏磁性部件64用作检测定影带61的温度的检测器，并且同时还用作 根据所检测到的定影带61的温度来抑制定影带61的温度过度升高的温度升高抑制器。穿过热敏磁性部件64的磁力线H到达感应部件66 (参考图3)，然后被感应到感应 部件66的内部。当磁通到达感应部件66然后被感应到感应部件66的内部时，大量涡电流 I流入感应部件66，与涡电流I流入导电发热层612相比涡电流I更易于流入感应部件66。 这样，可进一步抑制流入导电发热层612的涡电流I的量，从而抑制非纸张穿过区域Fb的温度升高。此时，选择感应部件66的厚度、材料以及形状，以使得感应部件66可以感应来自 励磁线圈82的大多数磁力线H，可以防止磁力线H从定影单元60泄漏，并且充分地累积来 自热敏磁性部件64的热量。在本示例性实施例中，感应部件66由沿着热敏磁性部件64的 大致圆弧形状的厚度为Imm的Al (铝)形成。感应部件66布置成不与热敏磁性部件64接 触(例如两者之间的平均距离为4mm)。作为材料的另一实例，可以优选使用Ag或Cu。顺便提及，当非纸张穿过区域Fb的定影带61的温度变得低于热敏磁性部件64的 磁导率变化开始温度时，在非纸张穿过区域Fb的热敏磁性部件64的温度也变得低于热敏 磁性部件64的磁导率变化开始温度。为此，热敏磁性部件64再次呈现铁磁性，并且将磁力 线H感应到热敏磁性部件64的内部。这样，大量涡电流I流入导电发热层612。为此，再次 加热定影带61。 图9为示出当非纸张穿过区域Fb的定影带61的温度处于超过磁导率变化开始温 度的温度范围内时磁力线H的状态的简图。如图9所示，当非纸张穿过区域Fb的定影带61 的温度处于超过磁导率变化开始温度的温度范围内时，在非纸张穿过区域Fb的热敏磁性 部件64的相对磁导率降低。为此，由IH加热器80产生的AC电流的磁力线H变为易于穿 过热敏磁性部件64。由此，由IH加热器80 (励磁线圈82)产生的AC电流的磁力线H从磁 芯84发射出进而朝向定影带61发散并且到达感应部件66。具体而言，在磁力线H从IH加热器80的磁芯84发射出然后横切定影带61的导 电发热层612的区域Rl和R2，由于磁力线H不易被感应到热敏磁性部件64中，因此磁力线 H呈放射状发散。相应地，沿着厚度方向横切定影带61的导电发热层612的磁力线H的磁 通密度(每单位面积中磁力线H的数量)降低。另外，在磁力线H再次返回到磁芯84时沿 着厚度方向横切导电发热层612的区域R3，磁力线H从磁力线H发散的宽区域返回到磁芯 84，使得沿着厚度方向横切定影带61的导电发热层612的磁力线H的磁通密度降低。为此，当定影带61的温度处于超过磁导率变化开始温度的温度范围内时，在区域 R1、R2、R3处沿着厚度方向横切导电发热层612的磁力线H的磁通密度降低。相应地，在磁 力线H沿着厚度方向横切的导电发热层612中产生的涡电流I的量减少，进而在定影带61 中产生的焦耳热W减少。因此，定影带61的温度降低。如上所述，当非纸张穿过区域Fb的定影带61的温度处于不低于磁导率变化开始 温度的温度范围内时，磁力线H不易被感应到位于非纸张穿过区域Fb的热敏磁性部件64 的内部。这样，由励磁线圈82产生的AC磁场的磁力线H发散且沿着厚度方向横切定影带 61的导电发热层612。相应地，由励磁线圈82产生的AC磁场的磁路形成长的环路，从而使 得磁力线H穿过定影带61的导电发热层612的磁路中的磁通密度降低。由此，例如在温度升高的非纸张穿过区域Fb，当小尺寸纸张Pl接连插入定影单元 60时，在定影带61的导电发热层612产生的涡电流I的量减少，进而在定影带61的非纸张 穿过区域Fb产生的热量(焦耳热W)减少。结果，可抑制非纸张穿过区域Fb的温度过度升 尚ο<热敏磁性部件的热敏磁性的说明>下面，将说明热敏磁性部件64的上述“热敏磁性”。本示例性实施例的热敏磁性部件64具有这样的磁性特性即，从热敏磁性部件64的温度达到上述“磁导率变化开始温度”时直到热敏磁性部件64的温度达到居里点(CP)时热敏磁性部件64的磁导率(例如根据JIS C2531测定的磁导率)持续下降，其中在居里点 以上材料的磁性特性将消失。这样，在一定的温度范围内热敏磁性部件64的磁性特性在铁 磁性与非磁性(顺磁性)之间可逆变化，并且将这样的磁性特性称为“热敏磁性”。本示例性实施例的热敏磁性部件64由具有上述特性的材料形成。具体而言，该材 料的磁导率变化开始温度设定在这样的温度范围内即，针对定影带61将各颜色的调色剂 图像定影到纸张上而设定的温度(定影设定温度)与定影带61 (弹性层613和表面防粘层 614)的耐热温度之间的温度范围内。为此，热敏磁性部件64在定影设定温度范围内具有 铁磁性。相应地，如图7所示，由IH加热器80产生的AC磁场的磁力线H形成这样的磁路 艮口，磁力线H穿过定影带61然后沿着扩展方向(与厚度方向垂直的方向)穿过热敏磁性部 件64的内部。这将增加横切定影带61的磁力线H的磁通密度(图7中的区域R1、R2、R3)， 由此在定影带61中产生大量热量。另一方面，在超过磁导率变化开始温度的温度范围内，热敏磁性部件64的磁导率 下降直到热敏磁性部件64的温度达到居里点CP且相对磁导率达到1为止。相应地，当定 影带61的非纸张穿过区域(例如图8中的非纸张穿过区域Fb)的温度超过定影设定温度 范围时，热敏磁性部件64的面向非纸张穿过区域的区域的磁性特性变为非磁性(顺磁性)。 这样，横切定影带61的磁力线H的磁通密度随着温度变化而降低(图9中的区域Rl、R2、 R3)，由此产生较少热量。相应地，将抑制定影带61的非纸张穿过区域的温度升高。在这种情况下，为了有效地抑制定影带61的非纸张穿过区域的温度升高，热敏磁 性部件64可具有这样的特性即，磁导率在超过磁导率变化开始温度的温度范围内朝向居 里点CP急剧下降。具体而言，如果将热敏磁性部件64的磁性特性在铁磁性与非磁性(顺 磁性)之间转变的温度范围(“转变范围”)设定为窄到一定程度，例如设定在大约20°C以 内，则将增强热敏磁性部件64在非纸张穿过区域中的温度升高抑制功能。这里，图10为示出示例性实施例的热敏磁性部件64的相对磁导率μ r的温度特 性实例的曲线图。如图10所示，在直到磁导率变化开始温度TPl的温度范围内，本示例性 实施例的热敏磁性部件64的相对磁导率μ r具有随着热敏磁性部件64的温度T的升高而 根据线性函数F1 (T)逐渐升高的趋势。当热敏磁性部件64的温度T超过磁导率变化开始 温度TPl时，相对磁导率l·^开始下降，之后随着温度T的升高而根据线性函数F2 (T)急剧 下降。然后，当热敏磁性部件64的温度T达到居里点CP (TP4)时，热敏磁性部件64的相对 磁导率μ Z变为1 (热敏磁性部件64的磁导率μ = l·^ l·^ =真空磁导率)。在本示例性实施例中，将指标温度TP2和指标温度TP3定义为与热敏磁性部件64 的相对磁导率μ r的温度特性相关联地定量估计热敏磁性部件64的磁性特性在铁磁性与 非磁性之间转变的转变范围的指标。如图10所示，指标温度TP2是转变范围的开始温度的 实例，并且对应于线性函数F1 (T)与线性函数F2 (T)之间的交点处的温度。线性函数F1 (T) 是表示在直到磁导率变化开始温度TP 1的温度范围内温度T与相对磁导率μ r之间关系 的第一函数的实例，而线性函数F2 (T)是表示在超过磁导率变化开始温度TPl的温度范围 内温度T与相对磁导率μ r之间关系的第二函数的实例。指标温度TP3是转变范围的结束温度的实例，并且对应于线性函数F2 (T)与相对 磁导率l·^ = 1之间的交点处的温度。
如图10所示，超过磁导率变化开始温度TPl的温度范围包括相对磁导率l·^根据 二次或更高次函数而下降的区域。然而，作为第二函数实例的线性函数F2 (T)表示在超过 磁导率变化开始温度TP 1的温度范围内在相对磁导率l·^根据线性函数而下降的区域内 温度T与相对磁导率μ r之间的关系。指标温度TP2是热敏磁性部件64的磁性特性从铁磁性转变成非磁性(顺磁性) 的温度，并且可以视作热敏磁性部件64实际开始发挥抑制定影带61的非纸张穿过区域的 温度升高的功能的温度(功能发挥起始温度)。也就是说，即使当热敏磁性部件64的温度 超过磁导率变化开始温度TPl时，在温度T达到相对磁导率μ r根据线性函数F2 (T)而下降 的温度范围之前，相对磁导率μ ^的下降量不会变大。这样，在不低于磁导率变化开始温度 TPl且不高于相对磁导率l·^根据线性函数F2(T)而下降的温度范围的温度范围内，热敏磁 性部件64呈现铁磁性。这样，指标温度TP2可以视作实际开始发挥热敏磁性部件64的功 能的功能发挥起始温度。同时，在相对磁导率l·^根据线性函数F2 (T)而与温度T成比例地下降的温度范围的最高温度区域，热敏磁性部件64的相对磁导率l·^几乎变为1。为此，指标温度TP3可以 视作实际的居里点CP。相应地，可将指标温度TP3与指标温度TP2之间的温度范围定义为热敏磁性部件 64的磁性特性在铁磁性与非磁性(顺磁性)之间转变的“转变范围”。本示例性实施例的热敏磁性部件64构造成与磁性特性的转变范围相对应的指 标温度TP3与指标温度TP2之间的温度范围(指标温度TP3与指标温度TP2之间的温差) 处在大约20°C以内。根据此构造，本示例性实施例的热敏磁性部件64可实现这样的磁性特 性即，磁导率(相对磁导率μ》在超过磁导率变化开始温度的温度范围内急剧下降。例 如，图10所示的热敏磁性部件64构造成具有例如225°C的指标温度TP2和例如240°C的指 标温度TP3，这样将指标温度TP3与指标温度TP2之间的温差设定为15°C，即大约20°C以内 的范围。如上所述，通过将磁性特性的转变范围(指标温度TP3与指标温度TP2之间的温 差)设定在大约20°C以内，如果定影带61的非纸张穿过区域的温度从指标温度TP2起变化 多于20°C (在图10所示的实例中为15°C )，则热敏磁性部件64在定影带61的非纸张穿过 区域的磁性特性变为非磁性(顺磁性)。这使得即使将定影设定温度设定得高，例如大约 160°C 180°C，也可抑制耐热温度例如为大约245°C的定影带61发生损坏。换句话说，考虑到热敏磁性部件64的功能，理想的情况是指标温度TP3与指标温 度TP2之间的温差(磁性特性的转变范围)为零(0)。然而，实际上，形成热敏磁性部件64 的材料具有磁性特性在铁磁性与非磁性(顺磁性)之间转变的一定温差的转变范围。在此 转变范围的温差大的情况下，即使在定影带61的温度已升高到定影设定温度以上之后，热 敏磁性部件64的磁性特性也会缓慢地变为非磁性(顺磁性)。这将增加已升高到定影设定 温度以上的定影带61的非纸张穿过区域的温度下降到定影设定温度所需的时间。这样，难 以有效地抑制非纸张穿过区域的温度升高。此外，例如在将纸张尺寸变更为较大尺寸的情 况下，在之前为非纸张穿过区域然后重新变为纸张穿过区域的区域中定影带61的温度升 高到定影设定温度的速度也将降低。这易于导致定影不良。出于这些原因，尽管理想的情况是磁性特性在铁磁性与非磁性之间转变的转变范围的温差为零(O)，但将热敏磁性部件64的磁性特性的转变范围(指标温度TP3与指标温 度TP2之间的温差)设定为具有20°C或更小的温差，此为有效地抑制定影带61的非纸张穿 过区域的温度升高的容许范围。
<热敏磁性部件与定影带的接触部分的说明>接下来，将说明热敏磁性部件64与定影带61的接触部分。如上所述，热敏磁性部件64形成为跟随定影带61的内周表面的弧状，并且布置成 与定影带61的内周表面接触。由此，将产生于热敏磁性部件64的热量传递至定影带61，从 而补充产生于定影带61的热量。具体而言，即使当定影带61的温度等于或低于磁导率变化开始温度进而热敏磁 性部件64具有铁磁性时，来自IH加热器80的磁力线H的一部分也将沿着厚度方向横切热 敏磁性部件64。借助于这些磁力线H，在热敏磁性部件64中产生微弱的涡电流I，因此热敏 磁性部件64自身也发热。这里，本示例性实施例的热敏磁性部件64构造成不设置诸如狭 缝等抑制涡电流I的任何机构而积极地发热。此外，弧状的热敏磁性部件64布置成以大面 积与内周表面同样为圆弧形状的定影带61接触。此构造允许将产生于热敏磁性部件64的 热量传递至定影带61。由此，从热敏磁性部件64向定影带61供应热量。在这种情况下，还 通过热敏磁性部件64从感应部件66向定影带61供应热量，该感应部件66布置成与热敏 磁性部件64相接触并且将来自热敏磁性部件64的热量存储在感应部件66中。根据此构造，如果在例如定影操作开始时发生定影带61的温度暂时下降(温度下 降现象)，则从热敏磁性部件64向定影带61补充供应热量。由此，将减小定影带61的温度 的下降程度，进而使定影带61的温度保持在定影设定温度左右的范围内。当温度不高于磁导率变化开始温度时为铁磁体的热敏磁性部件64布置成使得IH 加热器80和定影带61夹在热敏磁性部件64与同样为铁磁体的磁芯84之间。由此，本示 例性实施例的热敏磁性部件64既用作形成来自IH加热器80的磁力线的磁路的磁路形成 部件又用作向定影带61供应热量的加热器。特别地，由于热敏磁性部件64构造成与定影 带61接触以便作为加热器而向定影带61供应热量同时使得定影带61滑动，因此热敏磁性 部件64需要具有相对于从室温到近似耐热温度的温度变化以及当如后所述接连供给小尺 寸纸张时在热敏磁性部件64中产生的轴向温差的滑动稳定性和滑动可维持性。在热敏磁性部件64布置成与定影带61接触以向定影带61供应热量的构造中，热 敏磁性部件64的与定影带61相接触的接触表面(圆弧形状的外周表面)易于磨损。为此， 热敏磁性部件64接触定影带61的接触表面覆盖有用于抑制磨损的磨损保护层。图11为示出热敏磁性部件64的截面层的构造图。如图11所示，热敏磁性部件64 由热敏磁性层64a和磨损保护层64b形成。热敏磁性层64a是磁性特性的转变范围(指标 温度TP3与指标温度TP2之间的温度范围)设定为20°C或更低的磁性层的实例，而磨损保 护层64b是形成为定影带61侧的表面的外周层的实例。磨损保护层64b由以化学式CrN 表示的氮化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或其混合物制成。这里，以化学式 CrN表示的氮化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬的“混合物”可以由包括由CrN形成的层 和由Cr2N形成的层在内的多层构成，或者可以由通过混合CrN和Cr2N而形成的单层构成。通过对受到轧制加工或冲压加工的材料进行热处理制造出构造成磁性特性的转 变范围如图10所示处于大约20°C以内的热敏磁性层64a。在该热处理中，例如在维持1100°C或更高的退火温度的氢气(H2)气氛中将该材料保持20分钟或更长时间，然后以每分钟20°C的速度对该材料进行冷却。通过这样的热处理，热敏磁性层64a的转变范围构造成小，即大约20°C以内，结果 可增大相对磁导率μ,。同时，通过此热处理(退火)，热敏磁性层64a变为具有大约120Hv 至大约250Hv的硬度(维氏硬度)的软质材料。认为这是由于通过退火而使热敏磁性层 64a的晶体发生取向的缘故。这样，热敏磁性层64a变为由于与定影带61接触而易于磨损 的材料。为此，对于构造成磁性特性的转变范围设定在大约20°C以内的热敏磁性层64a来 说，在热敏磁性层64a的位于定影带61侧的外周表面上形成磨损保护层64b是必要的。这 里，通常，从耐磨性的角度出发，磨损保护层64b可具有高的维氏硬度，并且从润滑性的角 度出发，磨损保护层64b可具有低的摩擦系数。例如，类金刚石碳(DLC)具有高的维氏硬度， 即3000 5000Hv，并且具有低的摩擦系数，即大约0. 1。相应地，从耐磨性和润滑性的角度 出发，可优选使用类金刚石碳。然而，如果将类金刚石碳用作本示例性实施例的构造成磁性特性的转变范围设定 在大约20°C以内的热敏磁性部件64的磨损保护层64b，则类金刚石碳易于剥落或破裂。通 常，当具有高硬度的材料在热敏磁性层64a等上受到物理气相沉积时，该材料将获得高的 压缩残余应力。相应地，在通过退火而软化以具有大约120Hv至大约250Hv的维氏硬度的 本示例性实施例的热敏磁性层64a与具有3000 5000Hv的维氏硬度的硬质的且具有高压 缩残余应力的类金刚石碳的界面(接合面)上，类金刚石碳的压缩残余应力值易于超过上 述两层在界面处的接合强度。为此，在某些情况下，类金刚石碳发生剥落或破裂，由此降低 可滑动性。特别地，其温度在室温(例如约23°C )与定影时的温度(例如约200°C )之间 频繁变化的热敏磁性部件64经历巨大的温度冲击，因此易于发生剥落或破裂。反之，当与本示例性实施例的热敏磁性层64a相结合时，由以化学式CrN表示的氮 化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或其混合物制成的磨损保护层64b不易发 生剥落或破裂。认为这是由于下述原因。以化学式CrN表示的氮化铬具有1500 2200Hv 的维氏硬度，并且以化学式Cr2N表示的氮化铬具有1800 2500Hv的维氏硬度，因此这两 种氮化铬的维氏硬度低于类金刚石碳的维氏硬度。相应地，氮化铬的压缩残余应力值小于 类金刚石碳的压缩残余应力值，因此氮化铬的压缩残余应力值不易超过所述两层(热敏磁 性层64a和磨损保护层64b)在界面处的接合强度。另外，类金刚石碳的晶体结构是包括立方晶体和六方晶体的无定形结构。反之，以 化学式CrN表示的氮化铬的晶体结构包括立方晶体，并且以化学式Cr2N表示的氮化铬包括 六方晶体。相应地，这两者具有不同于无定形结构的晶体结构。这样，热敏磁性层64a由诸 如为立方晶体的Fe和Ni的合金的坡莫合金等材料制成，并且通过退火使晶体发生取向。认 为如此形成的热敏磁性层64a与具有不同于无定形结构的晶体结构的氮化铬之间的亲和 性高。考虑到上述情况，本示例性实施例的热敏磁性部件64使用以化学式CrN表示的氮 化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或其混合物作为形成在热敏磁性层64a的 表面上的磨损保护层64b，其中该热敏磁性层64a构造成其磁性特性的转变范围设定在大 约20°C以内。由此，热敏磁性部件64构造成使得磨损保护层64b不易从热敏磁性层64a上剥落并且磨损保护层64b不易发生破裂。结果，在热敏磁性部件64布置成与定影带61相 接触的构造中，可长期稳定地发挥热敏磁性部件64向定影带61供应热量的功能。此外，可 减少热敏磁性层64a的磨损量，结果可长期维持热敏磁性部件64抑制定影带61的非纸张 穿过区域的温度升高的功能 。在使用本示例性实施例的实验中，其中，集中且接连地供给总共150000页小尺寸 纸张，具体为来自Fuji Xerox(富士施乐)有限公司的B5尺寸的N-Color 104gsm纸张，沿 着热敏磁性层64a (热敏磁性部件64)的轴向出现大的温差。在某些情况下，在接连供给小 尺寸纸张时热敏磁性层64a的纸张穿过区域与非纸张穿过区域之间的温差约为40 50°C。 在这种情况下，热敏磁性层64a的非纸张穿过区域达到230 240°C。可以发现，即使出现 如此的温差，也可长期维持良好的状态，甚至在界面区域也不会发生层的剥落。如上所述，在设置在本示例性实施例的图像形成装置1中的定影单元60中，热敏 磁性部件64布置成与定影带61的内周表面相接触。此外，热敏磁性部件64包括作为定影 带61侧的表面的磨损保护层64b，该磨损保护层64b由以化学式CrN表示的氮化铬和以化 学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或其混合物制成。根据此构造，可以长期稳定地发挥热 敏磁性部件64向定影带61供应热量的功能，并且可以长期维持热敏磁性部件64抑制定影 带61的非纸张穿过区域的温度升高的功能。出于解释和说明的目的提供了本发明的示例性实施例的前述说明。其本意并不是 穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然，对于本技术领域的技术人员可以进行许 多修改和变型。选择和说明该示例性实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应 用，因此使得本技术领域的其他技术人员能够理解本发明所适用的各种实施例并预见到适 合于特定应用的各种修改。目的在于通过所附权利要求及其等同内容限定本发明的范围。
权利要求
一种定影装置，包括定影部件，其包括导电层，并且通过电磁感应使所述导电层发热而将调色剂定影在记录介质上；磁场产生部件，其产生与所述定影部件的所述导电层交叉的交流磁场；以及磁路形成部件，其外周表面布置成与所述定影部件的内周表面相接触，并且所述磁路形成部件形成由所述磁场产生部件产生的交流磁场的磁路并且包括磁性层和外周层，所述磁性层构造成具有处在大约20℃的温度范围内的转变范围，所述转变范围允许所述磁性层的磁性特性随着温度而在铁磁性与顺磁性之间转变，所述外周层由以化学式CrN表示的氮化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或两者制成。
2.根据权利要求1所述的定影装置，其中，所述磁路形成部件的所述磁性层具有处在大约120Hv至大约250Hv之间的维氏硬度。
3.根据权利要求1所述的定影装置，还包括感应部件，其布置成使得所述感应部件的外周表面与所述磁路形成部件的内周表面相 接触，并且感应由所述磁场产生部件产生的交流磁场。
4.一种图像形成装置，包括调色剂图像形成单元，其形成调色剂图像；转印单元，其将由所述调色剂图像形成单元形成的所述调色剂图像转印到记录介质 上；以及定影单元，其将已转印在所述记录介质上的所述调色剂图像定影到所述记录介质上，所述定影单元包括定影部件，其包括导电层，并且通过电磁感应使所述导电层发热而将调色剂定影在记 录介质上；磁场产生部件，其产生与所述定影部件的所述导电层交叉的交流磁场；以及磁路形成部件，其外周表面布置成与所述定影部件的内周表面相接触，并且所述磁路 形成部件形成由所述磁场产生部件产生的交流磁场的磁路并且包括磁性层和外周层，所述 磁性层构造成具有处在大约20°C的温度范围内的转变范围，所述转变范围允许所述磁性层 的磁性特性随着温度而在铁磁性与顺磁性之间转变，所述外周层由以化学式CrN表示的氮 化铬和以化学式Cr2N表示的氮化铬中的任一个或两者制成。
5.根据权利要求4所述的图像形成装置，其中，所述定影单元的所述磁路形成部件的所述磁性层具有处在大约120Hv至大约250Hv之 间的维氏硬度。
6.根据权利要求4所述的图像形成装置，其中，所述定影单元还包括感应部件，其布置成使得所述感应部件的外周表面与所述磁路 形成部件的内周表面相接触，并且感应由所述磁场产生部件产生的交流磁场。
全文摘要
本发明公开了一种定影装置和图像形成装置，所述定影装置包括定影部件，其包括导电层，并且通过电磁感应使所述导电层发热而将调色剂定影在记录介质上；磁场产生部件，其产生与所述导电层交叉的交流磁场；以及磁路形成部件，其外周表面布置成与所述定影部件的内周表面相接触，并且所述磁路形成部件形成由所述磁场产生部件产生的交流磁场的磁路并且包括磁性层和外周层，所述磁性层具有处在大约20℃的温度范围内的转变范围，所述转变范围允许所述磁性层的磁性特性随着温度而在铁磁性与顺磁性之间转变，所述外周层由作为CrN的氮化铬和作为Cr2N的氮化铬中的任一个或两者制成。
文档编号G03G15/01GK101846922SQ20091020556
公开日2010年9月29日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年3月27日
发明者内藤康隆, 长谷波茂彦, 马场基文 申请人:富士施乐株式会社