专利名称：定影装置和成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及定影装置和成像设备。尤其是，本发明涉及在包括沿感应加热带的旋转方向引导感应加热带的导板的定影装置中使用的用以抑制导板发热并提高感应加热带的加热效率的技术。
背景技术：
近年来，成像设备(例如，打印机)开始集成有电磁感应加热式节能定影装置，而非利用卤素加热器作为热源的定影装置(日本专利申请公开公报No. 2007-264421)。图14是示出电磁感应加热式定影装置300的结构的剖视图。如图14所示，定影装置300包括定影带301、定影辊302、压力辊303、磁通量发生器304以及导板305等等。定影带301为圆筒状的可弹性变形的带，其包括感应加热层301a和设置在感应加热层301a背面的调磁合金层301b。定影带301沿箭头P的方向被驱动并旋转。调磁合金层301b具有以下特性在环境温度下为铁磁性的，但当温度高于居里温度时就变成非磁性的。定影辊302定位在定影带301的旋转路径内侧。压力辊303定位在定影带301的旋转路径外侧。通过压力辊303挤压定影辊302使定影带301位于压力辊303与定影辊 302之间而形成定影压区310。压力辊303通过从驱动马达(未示出)接收驱动力而沿箭头Q的方向旋转。在该驱动力的作用下定影辊302和定影带301被驱动并旋转。磁通量发生器304定位在定影带301的旋转路径外侧使得定影带301位于磁通量发生器304与压力辊303之间。磁通量发生器304产生用于使定影带301的感应加热层 301a发热的磁通量。导板305为由低阻抗导电材料制成的非磁性构件。导板305定位在定影带301的旋转路径内侧使得导板305面对磁通量发生器304并且将定影带301夹在其间。导板305 沿定影带301的曲率弯曲。导板305控制定影带301和磁通量发生器304的相对位置，同时通过导板305的与旋转的定影带301的内表面接触的表面而沿定影带301的旋转方向引导定影带301。在以上述方式构造的定影装置300中，一旦在定影带301的驱动/旋转期间磁通量发生器304开始产生磁通量，就会主要在定影带301的感应加热层301a的面对磁通量发生器304的部分产生热量。当感应加热层301a的该发热部分到达定影压区310时，就会使定影压区310及其附近的温度升至适于定影的温度。然后，当形成于纸张S上的调色剂图像穿过定影压区310时，通过热压将调色剂图像热固定到纸张S上。此时，由于纸张S从定影带301的与纸张S接触的中部吸热，因此定影带301中部的温度降低；然而，由于定影带301的不与纸张S接触的两边(以下称为“定影带301的非接触部)的热量没有被纸张S吸收，因此该非接触部保持高温。在这种情况下，如果向磁通量发生器304供能将定影带301的中部设定到目标温度，则非接触部的温度将进一步升高。如果调磁合金层301b的对应于定影带301的非接触部的部分(以下称为“调磁合金层301b的非接触部)被加热到其温度超过居里温度的点，则调磁合金层301b的非接触部由铁磁性转变成非磁性。因此，沿调磁合金层301b承载的磁通量就会穿透调磁合金层 301b并进入导板305。由于导板305由低阻抗导电材料制成，因此由进入导板305的磁通量所产生的涡电流将产生方向与进入导板305的磁通量相抵的磁通量，而非产生热量。于是，定影带301 的非接触部中的磁通密度降低，从而减缓了其温度增加。如上所述，因为定影带301本身发热，所以定影装置300具有良好的热效率。此外， 由于调磁合金层301b和导板305之间的相互作用，定影装置300可自动进行温控，从而不会使定影带301的非接触部过热。然而，尽管导板305由低阻抗导电材料制成，但是仍然无法避免涡流产生热量。而且，因为导板305很薄(即，大约0. 5毫米厚)，所以如果定影装置300长时期连续进行小尺寸纸张的定影，则所述热量会累积并且导板305的温度会过度升高。这会使导板305热变形。避免此问题的一种方法是通过增大导板305的厚度来提高导板305的热容量。然而，因为导板305与定影带301彼此接触所以这会使定影带301从导板305吸收的热量增加，因而产生的另一问题是需要花时间完成预热。此外，尽管由于定影带301通过感应加热而自身发热使得上述电磁感应加热式定影装置具有良好的加热效率，但是根据当前的节能趋势需要进一步提高加热效率。
发明内容
鉴于以上问题和需要完成了本发明。本发明的第一个目的是提供一种能够抑制导板温度过度升高同时几乎不延长预热时段的定影装置和成像设备。本发明的第二个目的是在电磁感应加热式定影装置及使用该定影装置的成像设备中进一步提高定影装置的加热效率。第一个目的由以下定影装置来实现，其中所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热；第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，(i)所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且(ii)所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向引导所述带；以及磁通量发生器，(i)所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且(ii)所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量，其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部为厚度比所述导板的中部更大的厚部。上述结构能够使磁通量容易地进入导板端部的表面。由于导板的至少其中一个端部为厚度比导板中部更大的厚部，因此厚部中的电流密度降低，从而抑制了导板发热。此外，在上述结构中，导板的除厚部之外的中部的厚度小。因此，上述导板的热容量仅略微高于完全没有厚部的导板的热容量。使用上述导板也不会导致预热时段明显变化。所述第一目的还通过以下成像设备来实现，所述成像设备包括定影装置，所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热；第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，(i)所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且(ii)所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向引导所述带；以及磁通量发生器，(i)所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且(ii)所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量，其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部为厚度比所述导板的中部更大的厚部。所述第二目的由以下定影装置来实现，所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热；第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，(i)所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且(ii)所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向引导所述带；以及磁通量发生器，(i)所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且(ii)所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量，其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述调磁合金层比所述发热层更靠近所述带的内侧，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部弯曲远离所述带。上述结构能够抑制有助于对定影装置的带进行加热的磁通量减少，从而提高定影装置的加热效率。也就是说，即使当调磁合金层处于预定温度或低于预定温度因而为铁磁性时，调磁合金层仍然无法俘获由磁通量发生器产生的全部磁通量。泄漏的磁通量到达定影带的旋转路径内侧。由于泄漏磁通量趋向于集中在特别是导板的沿带旋转方向的端部表面上，因此在所述位置处产生涡电流。这种涡电流导致产生了沿与泄漏磁通量反方向行进的磁通量 (以下称为“抵消磁通量”)。认为抵消磁通量抵消了由磁通量发生器产生的部分磁通量，并且相应地，降低了透过发热层的磁通量的磁通密度。然而，根据本发明，导板的至少其中一个端部弯曲远离带。这延长了导板的弯曲端部与磁通量发生器之间的距离，从而减少了集中在导板的弯曲端部上的泄漏磁通量的量。 因此，导板的端部表面处产生的抵消磁通量的绝对量减少。与常规技术相比较，这有助于更有效地加热发热层而不抵消由磁通量发生器产生的磁通量，从而提高了加热效率。所述第二目的还通过以下成像设备来实现，所述成像设备包括定影装置，所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热；第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，(i)所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且(ii)所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向引导所述带；以及磁通量发生器，(i)所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且(ii)所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量，其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述调磁合金层比所述发热层更靠近所述带的内侧，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部弯曲远离所述带。
从以下结合示出本发明具体实施方式
的附图对本发明进行的描述中，本发明的这些以及其它目的、优点和特征将变得显而易见。附图中图1是根据实施方式1和实施方式2的串列式数字彩色打印机的示意性剖视图；图2是根据实施方式1和实施方式2的定影装置的局部立体剖视图；图3a和图3b是示出根据实施方式1的定影装置的主要部件的结构的纵向剖视图，并且图3c是定影带的局部剖视图；图4示出在其上进行与实施方式1有关的模拟的试样的规格；图5示出在实施方式1中实现调磁效果之前进行模拟的结果；图6示出在实施方式1中实现调磁效果之后进行模拟的结果；图7示出根据实施方式1的导板的改型；图8是示出根据实施方式1的导板的改型的放大图；图9示出根据实施方式1的导板的另一种改型；图IOa和图IOb是示出根据实施方式2的定影装置的主要部件的结构的纵向剖视图，并且图IOc是定影带的局部剖视图；图11示出在其上进行与实施方式2有关的模拟的试样的规格；图12示出进行与实施方式2有关的模拟的结果；图13示出根据实施方式2的导板的改型；以及图14是常规定影装置的剖视图。
具体实施例方式下面描述根据本发明的成像设备的实施方式，作为示例，该成像设备具体为串列式数字彩色打印机(以下简称“打印机”)。(1)打印机的总体结构图1是示出打印机1的总体结构的示意性剖视图。如图1所示，打印机1包括图像处理装置3、供给装置4、定影装置5以及控制器 60，并且打印机1连接到网络(例如，局域网)。当从外部终端设备(未示出)接收指令以执行打印任务时，打印机1形成黄色、品红色、青色以及黑色的调色剂图像，并通过对所形成的调色剂图像进行多次转印而形成全色图像。以下，黄色、品红色、青色和黑色这些再现色将分别以Y、M、C和K表示，并且字母 Y、M、C和K将附在与该再现色相关的部件的附图标记上。图像处理装置3包括成像器3Y、3M、3C和3K ；光学单元10 ；以及中间转印带11寸。成像器3Y包括感光鼓31Y、充电装置32Y、显影装置33Y、一次转印辊34Y、以及用于清洁感光鼓31Y的清洁装置35Y等。充电装置32Y、显影装置33Y、一次转印辊34Y和清洁装置35Y都围绕感光鼓31Y定位。成像器3Y在感光鼓31Y上形成黄色调色剂图像。其它成像器3M至3K与成像器3Y的不同之处仅在于它们形成与成像器3Y不同颜色的图像。除此之外，成像器3M至3K具有类似于成像器3Y的结构，并且分别包括充电装置32M至32K等。为了简化，图1中省略了成像器3M至3K的部件的附图标记。中间转印带11是以张紧状态悬置于驱动辊12和从动辊13上的环形带，并且沿箭头C的方向被驱动并旋转。光学单元10包括诸如激光二极管的发光元件。当从控制器60发出驱动信号时， 光学单元10通过发射用于形成黄色至黑色图像的激光束L对感光鼓31Y至31K进行曝光扫描。这种曝光扫描在已经通过充电装置32Y至32K充电的感光鼓31Y至31K上形成静电潜像。通过显影装置33Y至33K使静电潜像显影。将已经形成在感光鼓31Y至31K上的黄色至黑色的调色剂图像在不同时刻一次转印在中间转印带11上，使得黄色至黑色的调色剂图像层叠在中间转印带11的相同位置上。通过作用在一次转印辊34Y至34K上的静电将黄色至黑色的调色剂图像顺序地转印至中间转印带11。这些调色剂图像整体构成所谓的全色调色剂图像。然后将这些调色剂图像运送到二次转印位置46。供给装置4包括盛放纸张S的供纸盒41 ；拾取辊42，其拾取供纸盒21的纸张S 并将纸张S引到传送路径43上，一次一张；一对正时辊44，用于调节将所拾取的纸张S传送至二次转印位置的时间；以及其它部件。根据中间转印带11上传送的调色剂图像的时间从供给装置4向二次转印位置传送纸张S。通过作用在二次转印辊45上的静电将中间转印带11上的调色剂图像一起二次转印到纸张S上。经过二次转印位置46之后，继续通过定影装置5传送纸张S。当在定影装置5中通过热压将形成在纸张S上的调色剂图像(此时未定影)定影到纸张S上时，通过一对排纸辊71将纸张S排出至排纸盘72。(2)定影装置的结构图2是示出上述定影装置5的结构的局部立体剖视图。图3a和图3b是示出该定影装置5的主要部件的纵向剖视图。如图2所示，定影装置5包括定影辊150、定影带155、导板156、压力辊160以及磁通量发生器170。如图3a所示，定影辊150包括细长的圆柱状金属芯152和围裹在金属芯152圆周上的弹性层153。定影辊150定位在定影带155的旋转路径(定影带155旋转所沿的路径) 内侧。金属芯152是外径约为20毫米的圆柱体并由铝、铁、不锈钢或其它材料制成。弹性层153具有例如大约10毫米的厚度。定影辊150具有大约40毫米的外径。弹性层153由诸如硅橡胶和氟橡胶的泡沫弹性材料制成。期望的是，弹性层153 由高耐热性和高热稳定性的材料制成。压力辊160通过将弹性层162和释放层163按所列顺序层叠在圆柱状金属芯161 的圆周上而形成。压力辊160定位在定影带155的旋转路径外侧。压力辊160通过从定影带155外侧挤压定影辊150使定影带155位于其间而在压力辊160的外表面与定影带155 的外表面之间形成定影压区155η，该定影压区沿压力辊160的旋转方向具有预定宽度。金属芯161由铝等制成。弹性层162由硅海绵橡胶等制成。释放层163为例如 PFA(四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚)共聚物)或PTFE (聚四氟乙烯)涂层。压力辊160 具有大约35毫米的外径。定影辊150和压力辊160的金属芯152和161的轴向端部分别由框架(未示出) 的轴承以可旋转的方式支撑。由驱动马达(未示出)提供的作用在压力辊160上的驱动力沿箭头B的方向驱动和旋转压力辊160。压力辊160的这种旋转沿箭头A的方向驱动和旋转定影带155和定影辊150。定影带155为圆筒状带。如图3C所示，定影带155由调磁合金层155d、发热层 155c、弹性层155b以及释放层155a按所列顺序层叠而形成，因此释放层155a为最外层。定影带155可独立保持其圆筒形状。定影带155沿带宽方向(即，定影辊150的旋转轴线的方向)的宽度大于最大尺寸的纸张沿纸张宽度方向的宽度。释放层155a是由PFA等制成的圆筒。从经验的角度看，期望释放层155a的厚度可在从30微米到40微米(包括30微米和40微米)的范围内任意确定。弹性层155b是由例如厚度大约200微米的硅橡胶制成。弹性层155b可由氟橡胶等而非硅橡胶制成。发热层155c由例如厚度大约40微米的镍片制成。由于磁通量发生器170产生的磁通量，发热层155c发热。由镍-铁合金等制成的调磁合金层155d具有例如大约30微米的厚度。调磁合金层155d具有以下特性在环境温度下为铁磁性的，而当温度高于居里温度时变成非磁性的。居里温度根据镍-铁混合比率而变化。在此实施方式中，居里温度高于适于定影的温度(目标温度)20摄氏度。调磁合金层155d可由镍-铁-铬合金等而非镍-铁合金制成。参见图2，磁通量发生器170包括线圈架171、边缘铁芯172、励磁线圈173、铁芯 174以及盖175。磁通量发生器170定位在定影带155的旋转路径外侧。假设在定影带155 的跨过压力辊160的相反侧上存在参考点，则磁通量发生器170定位成沿定影带155的旋转方向比参考点略微更靠上游并且磁通量发生器170沿定影带155的宽度方向延伸。励磁线圈173产生用于使定影带155的发热层155c发热的磁通量，并围绕线圈架 171缠绕。铁芯174和边缘铁芯172将励磁线圈173产生的交变磁通量朝定影带155引导。 交变磁通量主要穿过定影带155的发热层155c的面对磁通量发生器170的部分(见图3c)。 于是，发热层155c的所述部分产生涡电流。这导致加热层155c发热，进而加热固定带155。 由于定影带巧5的温度升高，因此在定影压区155η处与定影带接触的压力辊160的温度也升高。附加设置有传感器(未示出)以检测定影带155沿带宽方向的中部的表面温度。 控制器60根据从传感器发出的检测信号来控制供给至励磁线圈173的电力，使得定影带 155的温度保持在目标温度(大约180°C )。当纸张S在定影压区155η的温度保持在目标温度的情况下穿过定影压区155η 时，通过热压将形成在纸张S上的未定影的调色剂图像热固定到纸张S上(见图2)。由非磁性低阻抗导电材料制成的导板156为平行于定影辊150的轴线放置的细长板状构件。导板156通过导板156的与定影带155的内表面接触的表面而沿定影带155的旋转方向引导定影带155。更具体地，上述低阻抗导电材料是指铜。替代铜，上述低阻抗导电材料可以是铝寸。导板156沿纵向的两个端部由框架(未示出)支撑。(3)导板的构造本发明的发明人(以下简称“发明人”)公开了一种当应用于上述结构时适用于以下目的的导板构造(i)在不延长预热时段的情况下抑制导板温度过度升高；以及(ii)进一步提高定影装置的加热效率。〈实施方式1>根据实施方式1的导板156的构造适于在几乎不延长预热时段的情况下抑制导板 156的温度过度升高。也就是说，如图北所示，导板156在带旋转方向上的总长度为Ly导板156通过弯曲以下板形成，所述板的沿带旋转方向的两端是厚部156a和156b，每个厚部的厚度大于板中部的厚度。在此，将板弯曲使得板外周表面具有曲率半径队。此处，总长度Ltl为35毫米，曲率半径R1为20毫米。
厚部156a和156b的长度L1和L2均为1毫米，并且厚部156a和156b的厚度、和 t2均为1. 5毫米。板中部的厚度、为0. 5毫米。导板156的曲率半径R1基本上等于定影带155的当定影带155不旋转时面对磁通量发生器170的部分的内表面所对应的曲率半径。当调磁合金层155d的温度等于或低于居里温度因而呈铁磁性时(以下称“在实现调磁效果之前”)，磁通量发生器170产生的磁通量穿过定影带155的面对励磁线圈173 缠绕所围绕的轴的部分行进，穿过定影带155的发热层155c并进入调磁合金层155d。之后，在调磁合金层155d内部，所述磁通量在带旋转方向上沿上游方向和下游方向分路并朝最近的其中一个边缘铁芯172行进。此时，发热层155c通过透过发热层155c的磁通量产生的涡电流而感应加热。在调磁合金层155d的非接触部的温度超过居里温度并因此从铁磁性转变为非磁性之后(以下称“在实现调磁效果之后)，磁通量发生器170产生的磁通量透过发热层155c 和调磁合金层155d，进而进入导板156。此时，导板156产生沿与进入导板156的磁通量反方向行进的磁通量。这削减了导板156中及其附近的磁通密度，从而抑制发热层155c过热。因此，在打印机1执行在大量小尺寸纸张上连续打印的打印任务的情况下，定影带155的非接触部P(见图2、的温度不会升高至显著超过居里温度的点(目标温度，在该温度下定影带巧5被控制成保持+20°C )。这防止了定影带155的非接触部P的温度变得高到足以损坏定影带155。在此应当注意，居里温度并不局限于被设定在上述温度。可以根据定影装置5等的结构通过实验等任意确定居里温度，使得(i)定影带155的与纸张接触的部分的温度保持在预定的定影温度；并且(ii)定影带155的非接触部的温度不会过度升高。<在导板156的端部设置厚部的效果>经过刻苦研究，发明人发现，与没有厚部的常规导板的温度升高相比，可以更大地减缓导板156的温度升高，其中导板156的沿带旋转方向的两个端部为厚于导板156中部的厚部156a和156b。此外，厚部156a和156b在带旋转方向上的长度Ll和L2均为1毫米，也就是说很短。换言之，提供厚部156a和156b几乎不增加导板156的体积或热容量，而且也不会延长预热时段。〈模拟结果〉为了验证上述效果，发明人利用有限元法计算机模拟了在实现调磁效果之前和之后的导板156的温度。得出了以下结果。〈测试试样的规格〉图4示出了作为(根据本发明的)实施方式试样1、2和3提供的导板156和作为常规试样提供的常规导板156的规格，它们都要进行模拟。如图4所示，各个实施方式试样1、2和3沿带旋转方向的端部均为厚部。实施方式试样1、2和3的厚部的厚度分别为1. 0毫米、1. 5毫米和2. 0毫米。实施方式试样1、2和 3的除厚部以外的中部具有均勻的厚度0. 5毫米。在此，对各个实施方式试样1、2和3进行三次模拟，其中厚部在带旋转方向上的长度在1毫米、3毫米和5毫米之间变化。常规试样具有0. 5毫米的均勻厚度，也就是说没有厚部。在模拟过程中，为了遵循励磁线圈173的电力分布情况，分别在实现调磁效果之前和之后以7. 69A(安培)和9. 65A向励磁线圈173供应40000赫兹的交流电。在本实施方式中，“发热的增减率”表示通过以下方式得到的值(i)用(a)常规试样中产生的热量与各个实施方式试样1、2和3中产生的热量之间的差值除以(b)常规试样中产生的热量；(ii)以百分比的形式表示从该除法得到的值。分别以Hasl(Ii)和Has2(n) 表示实现调磁效果之前和之后的发热增减率。以下，可以用与实施方式试样的参考数字相关的数字1、2和3来替代η。Hasl (η)为实现调磁效果之前的发热增减率，通过以下表达式1得到Hasl (η)(表达式l)Hasl(n) = (HJl (η) -HJl (0))/HJl (0)其中，HJl (η)在实现调磁效果之前，实施方式试样(η)的对应于非接触部的部分中产生的热量；以及HJl(O)在实现调磁效果之前，常规试样的对应于非接触部的部分中产生的热量。Has2(n)为实现调磁效果之后的发热增减率，通过以下表达式2得到Has2 (η)(表达式2) Has2 (η) = (HJ2 (η) _HJ2 (0)) /HJ2 (0)其中，HJ2(n)在实现调磁效果之后，实施方式试样(η)的对应于非接触部的部分中产生的热量；以及HJ2(0)在实现调磁效果之后，常规试样的对应于非接触部的部分中所产生的热量。图5示出了实现调磁效果之前的各个实施方式试样相对于常规试样的发热增减率 Hasl0如图5所示，在实现调磁效果之前，实施方式试样1、2和3中产生的热量均少于常规试样中产生的热量。图6示出了实现调磁效果之后的各个实施方式试样相对于常规试样的发热增减率 Has2。注意，在图6中，根据实施方式试样2和3的线彼此重叠，因此看起来像一条线。如图6所示，在实现调磁效果之后，其中厚部的厚度分别为1. 5毫米和2毫米的实施方式试样2和3中产生的热量均少于厚部的厚度为1. 0毫米的实施方式试样1中产生的热量。对实施方式试样2和3进行的计算机模拟的结果彼此相似。因此认为，一旦厚部的厚度超过1. 5毫米，那么产生的热量就不再进一步减少。而且，为了不延长预热时段，期望导板156的热容量即体积(质量)尽量小。鉴于上文所述，厚部的厚度为1. 5毫米且长度为1毫米的实施方式试样2的导板 156是所有测试试样中最适合的。如前所述，通过在其沿带旋转方向的每个端部具有厚部的导板156，能够减少导板 156中所产生的热量。发明人推测，这是由以下原因引起的。由励磁线圈173所产生的交变磁通量的频率为40000赫兹，也就是说很高。相应地，导板156中所产生的涡电流的频率也很高。因此认为，由于集肤效应，电流具有集中在导板156各端的表面上的倾向。由于导板在其每个端部具有电流倾向于集中其上的厚部，认为尽管产生了涡电流但是电流密度降低，从而抑制了导板156的感应加热。此外，对于能够有效抑制导板156温度升高的厚部而言，厚部在带旋转方向上的长度L1和L2越短，则越能够有效降低导板156的温度。本领域技术人员可以根据上述公开、集成有导板的设备(不管该设备是高速机器还是低速机器)、以及该设备的其它设计方面来确定厚部的具体尺寸。如上所述，本实施方式引入了在带旋转方向上的两个端部加厚的导板。这种简单构造可抑制特别是在实现调磁效果之前导板156的温度升高而不会延长预热时段。〈实施方式1的改型〉尽管已经基于实施方式1描述了本发明，但是本发明当然并非局限于实施方式1。 例如，可以对实施方式1做出以下改型。(1)在实施方式1中，导板156的厚部156a和156b的厚度为1. 5毫米而长度为1 毫米。然而，只要厚部156a和156b的形状(厚度和长度)能够使实现调磁效果之后导板 156的发热增减率降低至低于常规导板的发热增减率，那么厚部可以不局限于这样的尺寸。(2)在实施方式1中，导板156在带旋转方向上的每个端部为厚部。然而，导板156 并非局限于这种构造，而是如图7所示，可以是在带旋转方向上的一个端部为厚部256a的导板256。与根本没有厚部的导板相比，这种一个端部具有厚部256a的导板256也可以适当产生在实现调磁效果之后抑制导板256温度升高的效果。如图8所示，在厚部256a为导板256的沿带旋转方向比另一个端部更靠上游定位的一个端部的情况下，定影带的内表面(未示出)在该厚部256a的边缘上行进。因为定影带与导板256之间的摩擦沿带旋转方向在导板256的上游端比下游端更强烈，所以在厚部 256a的外周边缘上可设置曲率半径为民的圆形部256b以减小该摩擦。期望在考虑以下因素的情况下任意确定该曲率半径民的值(i)所述摩擦的减小水平；以及(ii)该圆形部对Has2的影响，其中Has2是实现调磁效果之后的发热增减率。(3)在实施方式1中，通过改变导板156的在带旋转方向上的两个端部的厚度而形成厚部156a和156b。然而，并不局限于以这种方式形成厚部156a和156b。如图9所示， 可以通过将具有基本均勻厚度tQ的板的两个端部弯曲180度而形成导板356，该弯曲的端部用作厚部356a和356b。在这种情况下，厚部356a和356b的厚度是、的两倍大。此处，在每个厚部356a和356b中，期望弯曲端部的因弯曲而彼此面对的内表面之间没有间隙。通过上述方式，可容易地形成厚部，并且可以以低成本制造导板。(4)在实施方式1中，导板156在带旋转方向上的总长度Ltl为35毫米。然而，导板156在带旋转方向上的总长度Ltl并非局限于特定长度，而是可以根据设计情况等任意确定。〈实施方式2>根据实施方式2的导板156a的构造适于进一步提高定影装置的加热效率。
更具体地，如图IOb所示，通过弯曲在带旋转方向上总长度为Ltl的板而形成导板 156a。此处，板被弯曲成其外周表面的曲率半径为礼。此外，导板156a在带旋转方向上的上游端部和下游端部分别以θ Γ和Θ2°的角度且在离导板末梢L1和L2的距离处远离定影带155弯曲。此处，总长度Ltl为例如35毫米。曲率半径札为20毫米。弯曲端部的长度L1和 L2均为3. 5毫米。导板156a的端部所弯曲的弯曲角度θ 1°和θ 2°均为15°。与实施方式1的情况相同，导板156a的曲率半径R1基本上等于定影带155的当定影带155不旋转时面对磁通量发生器170的部分的内表面的曲率半径。在调磁合金层155d的非接触部的温度超过居里温度因而从铁磁性转变成非磁性之后(例如，在实现调磁效果之后)，磁通量发生器170产生的磁通量透过发热层155c和调磁合金层155d，进而进入导板156a。此时，与实施方式1的情况相同，导板156a产生与进入导板156a的磁通量反方向行进的磁通量。这削减了导板156a中及其附近的磁通密度，从而抑制了发热层155c过热。<导板156a的弯曲端部的效果>发明人经过刻苦研究发现，通过弯曲导板156a的在带旋转方向上的两个端部，能够在实现调磁效果之前改善定影带155中的发热层155c的加热效率，从而导致能耗降低。〈模拟结果〉为了证实上述效果，即为了证实在实现调磁效果之前定影带155中的发热层155c 的加热效率得以改善，发明人利用有限元法计算机模拟了实现调磁效果之前定影带155中所产生的热量与导板156a的弯曲端部的构造之间的关系。得到以下结果。〈测试试样的规格〉图11示出作为(根据本发明的)实施方式试样1、2和3提供的导板和作为常规试样提供的常规导板的规格，它们都要进行模拟。如图11所示，实施方式试样1、2和3的在带旋转方向上的两个端部分别弯曲 10° 、15° 和 20° 。在此，分别对实施方式试样1、2和3进行三次模拟，其中弯曲端部的长度在1. 7毫米、3. 5毫米以及5. 2毫米之间变化。每个导板的厚度、为0. 5毫米。每个导板在带旋转方向上的总长度Ltl为35毫米。在模拟过程中，在实现调磁效果之前，以IOA (半幅)向励磁线圈173供应频率为 40000赫兹的交流电。同样在模拟过程中，发明人计算当定影带分别附有常规试样以及具有不同长度的弯曲端部的实施方式试样1、2和3中每一个时，每向励磁线圈173供应IA的电流在定影带中所产生的热量。图12示出当定影带附有各个实施方式试样和常规试样时在实现调磁效果之前每向励磁线圈供应IA的电流在定影带中产生的热量。在图12的图表中，水平轴指示导板156a的弯曲端部的长度(毫米)，而竖直轴指示每向励磁线圈供应IA的电流所产生的热量(瓦特/安培)。在图12中，点500指示当定影带附有常规试样时得到的模拟结果。点501、502和503指示当定影带分别附有实施方式试样1、2和3(其两个端部以10°、15°和20°的弯曲角度弯曲)时所得到的模拟结果。附有实施方式试样1、2和3的定影带中所产生的热量多于附有常规试样的定影带中所产生的热量。这表明导板156a的弯曲端部的弯曲角度越大且弯曲端部越长，则每向励磁线圈供应IA的电流在定影带中所产生的热量越大，并且定影带的加热效率越高。因此，期望将导板156a构造成其端部弯曲至最大可能的程度并且弯曲端部尽可能长。然而，实际上，由于某些设计限制，弯曲端部的弯曲角度以及长度是受限制的。在本实施方式中，为了缩短预热时段，定影带155的长度被缩短，也就是说，减小了定影带155的热容量。因此，定影辊150与定影带155之间的空隙很小。因此，即使有人试图在弯曲端部的末梢不干扰定影辊150的情况下增加弯曲端部的长度和弯曲角度，最多也只能使弯曲端部的长度L1和L2增加到3毫米至4毫米，使弯曲端部的弯曲角度θ 1°和 θ 2°增加到10°至20°。提高弯曲端部的这种尺寸限制的一个方法是通过延长定影带155的长度而增大定影辊150与定影带155之间的空隙。然而，这会提高定影带155的热容量，从而降低定影带155的加热效率。另一个方法是减小定影辊150的外径而不改变定影带155的长度。然而，这会减小定影压区155η的宽度，进而无法始终保证所需的定影质量。因为上述原因，所以增大定影辊150与定影带155之间的空隙是不利的。换而言之，无法消除对导板156a的尺寸限制。如先前所述，在本实施方式的导板156a中，弯曲端部的弯曲角度θ 1°和θ 2°均为15°，并且弯曲端部的长度L1和L2均为3. 5毫米(相等)。然而，由于在本实施方式中长度为L2的一个弯曲端部定位成比长度为L1的另一个弯曲端部距离定影辊150更远，因此弯曲端部可构造成满足以下关系=L2 > Lp如前面提到的，通过使导板156a的在带旋转方向上的两个端部远离定影带155弯曲，增加了定影带155中所产生的热量。发明人推测这是由以下原因引起的。即使当调磁合金层处于预定温度或低于预定温度并且因而为铁磁性时，调磁合金层仍然不能俘获磁通量发生器170产生的全部磁通量。也就是说，泄漏的磁通量能够到达定影带155的旋转路径内侧。由于磁通量发生器170产生的交变磁通量的频率高(在本实施方式中为40000赫兹)，因此导板156a中产生的涡电流的频率也高。由此认为，由于集肤效应，涡电流倾向于集中在特别是导板156a的每个端部的表面上。由进到导板156的各个端部的表面中的泄漏磁通量所产生的涡电流导致产生沿泄漏磁通量反方向行进的抵消磁通量。该抵消磁通量能够抵消磁通量发生器170产生的部分磁通量，并且相应地，削减透过定影带155的发热层的磁通量的磁通密度。然而，根据本实施方式，导板156a的端部均远离定影带155弯曲，因而定位成比未弯曲的导板的端部离磁通量发生器170的距离更远。因此，与当每个端部都不弯曲时相比， 当每个端部被弯曲时，集中在各个端部的表面上的泄漏磁通量的量更少。因此，导板156a 的每个端部的表面上的抵消磁通量的绝对量将减少，并且磁通量发生器170产生的全部磁通量中的被抵消的磁通量的量也将减少。由于与常规技术相比有助于使发热层变热的磁通量的量进一步增加，因此认为与常规技术相比能够进一步改善加热效率。
如上所述，本实施方式可通过将导板156a的在带旋转方向上的端部弯曲远离定影带155的方式简单地构造导板156而提高加热效率。另外，由于导板156a的端部这样弯曲，所以导板156a的在带旋转方向上的端部边缘不与定影带155的内表面接触，像常规导板的端部边缘那样。也就是说，本实施方式具有减小导板156a与定影带155之间摩擦进而提高定影带155的耐用性的效果。〈实施方式2的改型〉尽管前面已经基于实施方式2描述了本发明，但是本发明当然并不局限于实施方式2。例如，可对实施方式2做出以下改型。(1)在实施方式2中，导板156a的在带旋转方向上的两个端部都弯曲。然而，导板 156a不应当局限于以这种方式构造。与端部均不弯曲的常规导板相比，其中一个端部弯曲的导板156a也能够适当产生提高定影带155的加热效率和耐用性的效果。注意，在导板156a的一个端部弯曲的情况下，期望弯曲的端部沿带旋转方向定位在比不弯曲的另一个端部更靠上游的位置。也就是说，在弯曲成使得其外周表面具有均勻曲率半径R1的常规导板中，常规导板的在带旋转方向上的两个端部的边缘与定影带155的内表面接触。特别地，定影带155 的内表面与常规导板的沿带旋转方向定位在比另一个端部更靠上游的一个端部的边缘产生沿相反方向彼此相逆的强烈摩擦，因此定影带155容易磨损。然而，通过使导板156a的沿带旋转方向定位在比另一个端部更靠上游的一个端部弯曲，在导板156a的与定影带155 的内表面接触的最上游边缘上形成圆形部。导板156a与定影带155之间在该圆形部处的摩擦减小，从而使定影带155不易劣化。(2)在实施方式2的导板156a中，每个端部仅弯曲一次。然而，如图13所示，能够用将各个端部以多级方式弯曲的导板256a来替代导板156a。(3)尽管在实施方式2中曲率半径R1、定影带155的内径以及定影辊150的外径被描述成分别为20毫米、40毫米以及36毫米，但是它们并不局限于这些尺寸。可以根据设计情况，例如定影带155的热容量和定影压区的宽度，来任意确定它们的尺寸。此外，只要导板156a和定影辊150彼此不干扰，可任意确定导板在带旋转方向上的总长度Ltl、弯曲端部的长度L1和L2以及弯曲端部的弯曲角度Θ1°和Θ2°。〈其它改型〉(1)根据实施方式1和2，导板156和导板156a均由非磁性低阻抗导电材料制成。 然而，各个导板并不限于由这样的材料制成。例如，导板156a可具有包括低阻抗导电层在内的多层结构，即，可由包括低阻抗导电层在内的多层构成。除低阻抗导电层外，所述多层还可包括能够减小与定影带155的摩擦的其表面涂覆有PTEF等的低摩擦层，所述低摩擦层为与定影带155接触的层。在如此构造的导板156中，低阻抗导电层的在带旋转方向上的至少一个端部可为厚度大于该低阻抗导电层中部的厚部。在实施方式1和2中，本发明解释成应用于串列式彩色打印机。然而，本发明并不局限于应用于这种打印机，而是替代地，可应用于单色打印机和具有诸如复印功能和传真功能等附加功能的设备。换言之，本发明可应用于包括利用定影带和沿定影带旋转方向引导定影带的导板的定影装置的任何成像设备。
尽管，已经参照附图以示例的方式充分描述了本发明，但是应当指出，对本领域技术人员而言各种改变和改型都是显而易见的。因此，除非这些改变和改型背离本发明的范围，否则它们都应该看作是包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种定影装置，所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热； 第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向弓I导所述带；以及磁通量发生器，所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量， 其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述调磁合金层比所述发热层更靠近所述带的内侧，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部弯曲远离所述带。
2.一种成像设备，所述成像设备包括定影装置，所述定影装置用于使形成有未定影图像的纸张穿过定影压区从而将所述未定影图像热固定到所述纸张上，所述定影装置包括环形带，所述环形带在被驱动旋转的同时通过电磁感应加热； 第一辊，所述第一辊定位在所述带的旋转路径的内侧；第二辊，所述第二辊能够操作以通过从所述带的旋转路径的外侧挤压所述第一辊使所述带处于所述第一辊与所述第二辊之间而在所述带的外表面与所述第二辊之间形成所述定影压区；导板，所述导板在所述带的旋转路径的内侧平行于所述第一辊的旋转轴线延伸，并且所述导板通过与所述带的内表面接触而沿所述带的旋转方向弓I导所述带；以及磁通量发生器，所述磁通量发生器定位在所述带的旋转路径的外侧并面对所述导板使所述带位于所述磁通量发生器与所述导板之间，并且所述磁通量发生器产生用于加热所述带的磁通量， 其中，所述带包括由于所述磁通量而发热的发热层以及调磁合金层，当所述调磁合金层的温度超过预定温度时，所述调磁合金层从铁磁性可逆地变成非磁性，所述调磁合金层比所述发热层更靠近所述带的内侧，所述导板包括低阻抗导电层；并且所述导板的沿所述旋转方向的至少其中一个端部弯曲远离所述带。
全文摘要
本发明公开了一种易于抑制导板中温度过度升高而不会延长预热期的定影装置。定影装置包括导板(156)，其包括低阻抗导电层并且那样在定影带(155)的旋转路径内侧接触定影带的内表面而沿定影带的旋转方向引导定影带；以及磁通量发生器(170)，其定位在旋转路径的外侧并且面对导板(156)使定影带位于其与导板之间，并且产生磁通量。定影带(155)包括由于磁通量而发热的发热层(155c)以及调磁合金层(155d)，调磁合金层在其温度超过预定温度时从铁磁性变成非磁性。导板(156)的沿旋转方向的至少其中一个端部为厚度比导板(156)的中部更大的厚部(156a)。本发明还公开了一种包括定影装置的成像设备。
文档编号G03G15/20GK102269964SQ201110205169
公开日2011年12月7日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月19日
发明者加川哲哉, 村上正典 申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社